JP6316460B2

JP6316460B2 - 研磨材

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Publication number: JP6316460B2
Application number: JP2016575710A
Authority: JP
Inventors: 和夫西藤; 友樹岩永; 啓佑笹島; 歳和田浦
Original assignee: Bando Chemical Industries Ltd
Current assignee: Bando Chemical Industries Ltd
Priority date: 2016-01-08
Filing date: 2016-12-26
Publication date: 2018-04-25
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Description

本発明は、研磨材に関する。

近年、ハードディスク等の電子機器の精密化が進んでいる。このような電子機器の基板材料としては、小型化や薄型化に対応できる剛性、耐衝撃性及び耐熱性を考慮し、ガラスが用いられることが多い。このガラス基板は脆性材料であり、表面の傷により著しく機械的強度が損なわれる。このため、このような基板の研磨には、研磨レートと共に、傷の少ない平坦化精度が要求される。

一般に仕上がりの平坦化精度を向上しようとすると加工時間は長くなる傾向にあり、研磨レートと平坦化精度とはトレードオフの関係となる。このため研磨レートと平坦化精度とを両立することが難しい。これに対し、研磨レートと平坦化精度との両立のため、砥粒と充填剤とを分散した研磨部を有する研磨材が提案されている（特表２００２−５４２０５７号公報参照）。

しかし、このような従来の研磨材は一定時間の研磨を実施すると、砥粒の目つぶれや研磨層表面の目詰まりにより研磨レートが低下する。この低下した研磨レートを再生するためには、研磨材の表面を削り落とし新たな面を表面に出す、いわゆるドレスを行う必要がある。このドレス前後には研磨材の清掃も必要であり、このドレスは時間を要する作業である。ドレスの間、被削体であるガラス基板の研磨は中断されるため、従来の研磨材はドレスを行うことによる研磨効率の低下が大きい。

また、近年ＬＥＤやパワーデバイス用にサファイアや炭化ケイ素といった硬脆性かつ化学的安定性を有し加工が難しい基板の需要が増加している。このような難加工基板に対しては、既に確立しているシリコン基板の研磨よりもさらに効率の高い研磨方法が必要とされている。さらに、このような基板は化学的に安定であるため、研磨の最終工程で行われるＣＭＰ（ＣｈｅｍｉｃａｌＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｏｌｉｓｈｉｎｇ）の加工に時間を要する。そのため、その前工程である研磨において基板表面の粗さや傷をできる限り低減し、ＣＭＰの加工時間を短縮する必要がある。そこで、ＣＭＰの前工程の研磨では高い研磨精度が必要とされる。

この難加工基板を研磨する方法として、例えばダイヤモンドスラリーと研磨材とを用いる遊離砥粒研磨（特開２０１４−１００７６６号公報参照）や遊離砥粒を研磨材表面の孔に保持させて研磨を行う半固定砥粒研磨（特開２００２−８６３５０号公報参照）が提案されている。

この従来の遊離砥粒研磨及び半固定砥粒研磨は、砥粒にダイヤモンドを用いることで効率の高い研磨を実現している。しかしながら、この従来の遊離砥粒研磨及び半固定砥粒研磨は、砥粒を絶えず研磨材に供給する必要があり、研磨コストが高い。

特表２００２−５４２０５７号公報特開２０１４−１００７６６号公報特開２００２−８６３５０号公報

本発明はこのような不都合に鑑みてなされたものであり、高い研磨精度を有すると共に研磨効率が低下し難く、かつ研磨コストが比較的低い研磨材の提供を目的とする。

上記課題を解決するためになされた発明は、基材と、この基材の表面側に積層され、砥粒及びそのバインダーを含む研磨層とを備える研磨材であって、上記研磨層が、その表面に溝により区分された複数の研磨部を備え、かつ上記複数の研磨部の占有面積率が異なる複数種の領域を研磨方向に沿って有し、研磨方向に沿って隣接する一対の上記領域の複数の研磨部の占有面積率の差が３％以上２１％以下であることを特徴とする。

当該研磨材は、研磨方向に沿って隣接する一対の上記領域の複数の研磨部の占有面積率の差が上記範囲内である。このため、当該研磨材では研磨中に受ける研磨圧力が占有面積率の小さい領域の方が適度に大きい。この研磨圧力差により占有面積率の小さい領域の方が先に摩耗するため、当該研磨材は隣接する領域間に適度な段差を生じる。従って、研磨時に被削体が高さの小さい領域から大きい領域へ、又はその逆方向へ移動しながら研磨される。この領域を移動する際の乗り越え抵抗により当該研磨材のグリップ力が向上し、かつ高さの大きい、すなわち占有面積率が大きい領域において面圧がさらに高まる。これにより当該研磨材は、研磨時の面圧をより有効に活用できるので、高い研磨レートと平坦化精度を有し、かつグリップ力により比較的長期間に渡り研磨レートが低下し難い。従って、当該研磨材はドレスを頻繁に行う必要がないため、ランニングコストの低減や工程管理の簡易化ができ、かつ研磨精度及び研磨効率に優れる。さらに、研磨時に砥粒を新たに供給する必要がないため、当該研磨材を用いた研磨は遊離砥粒を用いた研磨に比べて研磨コストが低い。

上記各領域が平面視で直径５ｃｍの円を包含可能な大きさを有するとよい。このように上記各領域を平面視で直径５ｃｍの円を包含可能な大きさとすることで、乗り越え抵抗によるグリップ力向上効果がより確実に得られる。

研磨方向に沿って隣接する一対の領域のうち、一方の領域における複数の研磨部の占有面積率としては、４．５％以上９％以下が好ましい。また、他方の領域における複数の研磨部の占有面積率としては、９％以上１６％以下が好ましい。このように研磨方向に沿って隣接する一対の領域の占有面積率を上記範囲内とすることで、研磨層を摩耗し難くできると共に、隣接する領域に適度な段差を生じさせることができる。このため、研磨層の耐久性を維持しつつ、乗り越え抵抗によるグリップ力向上効果がより確実に得られる。

上記砥粒がダイヤモンド砥粒であるとよい。このように上記砥粒をダイヤモンド砥粒とすることで、研磨力を向上できるので、研磨時の面圧がさらに有効に活用できると共に、乗り越え抵抗によるグリップ力向上効果がより確実に得られる。

上記バインダーの主成分が無機物であるとよい。このように上記バインダーの主成分を無機物とすることで、砥粒の保持力を高め、砥粒の脱粒を抑止できる。このため、研磨レートがさらに低下し難くなる。

上記バインダーが酸化物を主成分とする充填剤を含有するとよい。このように上記バインダーに酸化物を主成分とする充填剤を含有させることで、上記バインダーの弾性率を向上できるため、研磨層の摩耗を制御し易くなる。従って、研磨時に当該研磨材の隣接する領域に適度な段差をつけ易くなるので、乗り越え抵抗によるグリップ力向上効果がより確実に得られる。

従って、当該研磨材はガラス基板をはじめとする基板の平面研磨に好適に用いられる。

ここで、研磨層が有する「領域」とは、個々の研磨部の面積の偏差及び溝の幅の偏差が３％以内となる領域を意味する。なお、「溝の幅」とは隣接する一対の研磨部の間の最短距離を意味する。

また、「主成分」とは、最も含有量の多い成分を意味し、例えば含有量が５０質量％以上の成分をいう。

以上説明したように、本発明の研磨材は、研磨精度に優れると共に研磨効率が低下し難く、かつ研磨コストが低い。従って、当該研磨材は、電子機器等に用いられるガラス基板や、サファイアや炭化ケイ素といった難加工基板の研磨に好適に用いることができる。

本発明の実施形態に係る研磨材を示す模式的平面図である。図１Ａの研磨材のＡ−Ａ線での模式的断面図である。図１Ｂとは異なる実施形態の研磨材を示す模式的断面図である。

［第１実施形態］
以下、本発明の第１の実施形態を適宜図面を参照しつつ詳説する。

＜研磨材＞
図１Ａ及び図１Ｂに示す当該研磨材１は、円盤状であり、基材１０と、この基材１０の表面側に積層される研磨層２０とを主に備える。また、当該研磨材１は、基材１０の裏面側に積層される接着層３０を備える。当該研磨材１は、公知の研磨装置の研磨定盤に配設され、研磨装置により被削体に接触しつつ回転させられることで、研磨を行う。つまり、当該研磨材１の研磨方向は、基材１０の円周方向である。

（基材）
上記基材１０は、研磨層２０を支持するための板状の部材である。

上記基材１０の材質としては、特に限定されないが、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、アラミド、アルミニウム、銅等が挙げられる。中でも研磨層２０との接着性が良好なアルミニウムが好ましい。また、基材１０の表面に化学処理、コロナ処理、プライマー処理等の接着性を高める処理が行われてもよい。

また、基材１０は可撓性又は延性を有するとよい。このように基材１０が可撓性又は延性を有することで、当該研磨材１が被削体の表面形状に追従し、研磨面と被削体との接触面積が大きくなるため、研磨レートがさらに高まる。このような可撓性を有する基材１０の材質としては、例えばＰＥＴやＰＩ等を挙げることができる。また、延性を有する基材１０の材質としては、アルミニウムや銅等を挙げることができる。

また、上記基材１０の大きさとしては、特に制限されないが、例えば外径２００ｍｍ以上２０２２ｍｍ以下及び内径１００ｍｍ以上６５８ｍｍ以下とできる。

上記基材１０の平均厚さとしては、特に制限されないが、例えば７５μｍ以上１ｍｍ以下とできる。上記基材１０の平均厚さが上記下限未満である場合、当該研磨材１の強度や平坦性が不足するおそれがある。一方、上記基材１０の平均厚さが上記上限を超える場合、当該研磨材１が不要に厚くなり取扱いが困難になるおそれがある。

（研磨層）
研磨層２０は、砥粒２１及びそのバインダー２２を含む。また、上記研磨層２０は、その表面に溝２３により区分された複数の研磨部２４を備える。

また、上記研磨層２０は、その研磨方向、すなわち基材１０の円周方向に沿って第１領域Ｘ１、第２領域Ｘ２、第３領域Ｘ３及び第４領域Ｘ４の４つの領域をこの順に連続して有する。

上記研磨層２０の平均厚さ（研磨部２４の平均厚さ）は特に制限されないが、２５μｍが好ましく、３０μｍがより好ましく、２００μｍがさらに好ましい。一方、上記研磨層２０の平均厚さの上限としては、４０００μｍが好ましく、３０００μｍがより好ましく、２５００μｍがさらに好ましい。上記研磨層２０の平均厚さが上記下限未満である場合、研磨層２０の摩滅が早くなるため、当該研磨材１の耐久性が不足するおそれがある。一方、上記研磨層２０の平均厚さが上記上限を超える場合、当該研磨材１が不要に厚くなり取扱いが困難になるおそれがある。

（砥粒）
上記砥粒２１としては、ダイヤモンド、アルミナ、シリカ等の粒子が挙げられる。中でも高い研磨力が得られるダイヤモンド砥粒が好ましい。このように上記砥粒２１をダイヤモンド砥粒とすることで、研磨力を向上できるので、研磨時の面圧がさらに有効に活用できると共に、乗り越え抵抗によるグリップ力向上効果がより確実に得られる。

上記砥粒２１の平均粒子径の下限としては、２μｍが好ましく、１０μｍがより好ましい。また、上記砥粒２１の平均粒子径の上限としては、５０μｍが好ましく、４５μｍがより好ましい。上記砥粒２１の平均粒子径が上記下限未満である場合、研磨レートが不十分となるおそれがある。一方、上記砥粒２１の平均粒子径が上記上限を超える場合、被削体が傷付くおそれがある。ここで、「平均粒子径」とは、レーザー回折法等により測定された体積基準の累積粒度分布曲線の５０％値（５０％粒子径、Ｄ５０）をいう。

上記砥粒２１の研磨層２０に対する含有量の下限としては、３体積％が好ましく、５体積％がより好ましい。また、上記砥粒２１の研磨層２０に対する含有量の上限としては、５５体積％が好ましく、４５体積％がより好ましく、３５体積％がさらに好ましい。上記砥粒２１の研磨層２０に対する含有量が上記下限未満である場合、研磨層２０の研磨力が不足するおそれがある。一方、上記砥粒２１の研磨層２０に対する含有量が上記上限を超える場合、研磨層２０の砥粒２１の保持力が不足するおそれがある。

（バインダー）
上記バインダー２２の主成分としては、樹脂又は無機物を挙げることができる。上記樹脂としては、例えばアクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、セルロース樹脂、ビニル樹脂、フェノキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル等を挙げることができる。また、上記無機物としては、ケイ酸塩、リン酸塩、多価金属アルコキシド等を挙げることができる。

上記バインダー２２の主成分は無機物が好ましい。このように上記バインダー２２の主成分を無機物とすることで、研磨層２０の砥粒２１の保持力を高め、砥粒２１の脱粒を抑止できる。このため、研磨レートがさらに低下し難くなる。無機物の中でも研磨層２０の砥粒２１の保持力が高いケイ酸塩が好ましい。

また、上記バインダー２２の主成分が無機物である場合、上記バインダー２２は酸化物を主成分とする充填剤を含有するとよい。このように上記バインダー２２に酸化物を主成分とする充填剤を含有させることで、上記バインダー２２の弾性率を向上できるため、研磨層２０の摩耗を制御し易くなる。従って、研磨時に当該研磨材１の隣接する領域に適度な段差をつけ易くなるので、乗り越え抵抗によるグリップ力向上効果がより確実に得られる。

上記充填剤としては、例えばアルミナ、シリカ、酸化セリウム、酸化マグネシウム、ジルコニア、酸化チタン等の酸化物及びシリカ−アルミナ、シリカ−ジルコニア、シリカ−マグネシア等の複合酸化物を挙げることができる。これらは単独で又は必要に応じて２種以上を組み合わせて用いてもよい。中でも高い研磨力が得られるアルミナが好ましい。

上記充填剤の平均粒子径は砥粒２１の平均粒子径にも依存するが、上記充填剤の平均粒子径の下限としては、０．０１μｍが好ましく、２μｍがより好ましい。一方、上記充填剤の平均粒子径の上限としては、２０μｍが好ましく、１５μｍがより好ましい。上記充填剤の平均粒子径が上記下限未満である場合、上記充填剤によるバインダー２２の弾性率向上効果の不足により、研磨層２０の摩耗の制御が不十分となるおそれがある。一方、上記充填剤の平均粒子径が上記上限を超える場合、充填剤が砥粒２１の研磨力を阻害するおそれがある。

また、上記充填剤の平均粒子径は砥粒２１の平均粒子径よりも小さいとよい。砥粒２１の平均粒子径に対する上記充填剤の平均粒子径の比の下限としては、０．１が好ましく、０．２がより好ましい。一方、砥粒２１の平均粒子径に対する上記充填剤の平均粒子径の比の上限としては、０．８が好ましく、０．６がより好ましい。砥粒２１の平均粒子径に対する上記充填剤の平均粒子径の比が上記下限未満である場合、上記充填剤によるバインダー２２の弾性率向上効果の不足により、研磨層２０の摩耗の制御が不十分となるおそれがある。逆に、砥粒２１の平均粒子径に対する上記充填剤の平均粒子径の比が上記上限を超える場合、充填剤が砥粒２１の研磨力を阻害するおそれがある。

上記充填剤の研磨層２０に対する含有量は、砥粒２１の含有量にも依存するが、上記充填剤の研磨層２０に対する含有量の下限としては、１５体積％が好ましく、３０体積％がより好ましい。一方、上記充填剤の研磨層２０に対する含有量の上限としては、７５体積％が好ましく、７２体積％がより好ましい。上記充填剤の研磨層２０に対する含有量が上記下限未満である場合、上記充填剤によるバインダー２２の弾性率向上効果の不足により、研磨層２０の摩耗の制御が不十分となるおそれがある。逆に、上記充填剤の研磨層２０に対する含有量が上記上限を超える場合、充填剤が砥粒２１の研磨力を阻害するおそれがある。

上記バインダー２２には、分散剤、カップリング剤、界面活性剤、潤滑剤、消泡剤、着色剤等の各種助剤及び添加剤等を目的に応じて適宜含有させてもよい。また、上記バインダー２２の樹脂は、少なくとも一部が架橋していてもよい。

（溝）
上記溝２３は、研磨層２０の表面側に等間隔の格子状に構成される。また、上記溝２３の底面は、基材１０の表面で構成される。

各領域内における溝２３の幅は略等幅である。すなわち複数の研磨部２４は１つの領域内において平面視で同一の正方形状であり、略等密度で配設されている。また、上記溝２３の幅は、後述する第１領域Ｘ１及び第３領域Ｘ３の方が第２領域Ｘ２及び第４領域Ｘ４よりも小さい。また、第１領域Ｘ１の溝２３の幅と第３領域Ｘ３の溝２３の幅とは略同一であり、第２領域Ｘ２の溝２３の幅と第４領域Ｘ４の溝２３の幅とは略同一である。

また、隣接する領域を分割する境界上に溝２３が配設されているとよい。このように境界上に溝２３を配設することで、研磨により領域間に発生する段差が溝２３を挟んで対向するようになるため、溝２３が緩衝エリアとなって被削体の縁欠けや割れの発生を抑止できる。

溝２３の幅及び間隔は、隣接する領域（第１領域Ｘ１及び第２領域Ｘ２、第２領域Ｘ２及び第３領域Ｘ３、第３領域Ｘ３及び第４領域Ｘ４、並びに第４領域Ｘ４及び第１領域Ｘ１）の研磨部２４の占有面積率の差が所定範囲内となるように適宜定められる。

具体的には、上記溝２３の幅の下限としては、０．３ｍｍが好ましく、０．５ｍｍがより好ましい。また、上記溝２３の幅の上限としては、１５ｍｍが好ましく、１０ｍｍがより好ましい。上記溝２３の幅が上記下限未満である場合、研磨により発生する研磨粉が溝２３に詰まるおそれがある。一方、上記溝２３の幅が上記上限を超える場合、被削体が溝２３に落ち込み易くなるため、研磨時に被削体に傷が生じるおそれがある。

溝２３の間隔の下限としては、２ｍｍが好ましく、３ｍｍがより好ましい。一方、溝２３の間隔の上限としては、２０ｍｍが好ましく、１０ｍｍがより好ましい。溝２３の間隔が上記下限未満である場合、研磨部２４の占有面積率を所望の範囲とするためには、研磨部２４の面積を小さくする必要があり、研磨部２４が基材１０から剥離するおそれがある。逆に、溝２３の間隔が上記上限を超える場合、研磨部２４の占有面積率を所望の範囲とするためには、溝２３の幅を大きくする必要があり、研磨時に被削体が溝２３に落ち込み、被削体に傷が生じるおそれがある。ここで、「溝の間隔」とは、格子間隔、すなわち格子の縦又は横を構成する平行な溝のピッチを指す。

個々の研磨部２４の面積の下限としては、０．５ｍｍ^２が好ましく、１ｍｍ^２がより好ましい。一方、上記研磨部２４の面積の上限としては、１３ｍｍ^２が好ましく、７ｍｍ^２がより好ましい。上記研磨部２４の面積が上記下限未満である場合、研磨層２０の摩耗が早くなるため、当該研磨材１の耐久性が不足するおそれがある。また、研磨部２４が基材１０から剥離するおそれがある。逆に、上記研磨部２４の面積が上記上限を超える場合、研磨層２０が摩耗し難くなり適度な段差が生じ難くなるおそれがある。このため、研磨時に研磨部２４の被削体への接触面積が大きくなり過ぎ、摩擦抵抗により研磨レートが低下するおそれがある。

（研磨層の領域）
上記研磨層２０は、基材１０表面の中心を通り直交する２つの直線により分割した第１領域Ｘ１、第２領域Ｘ２、第３領域Ｘ３、及び第４領域Ｘ４を有する。つまり、上記第１領域Ｘ１、第２領域Ｘ２、第３領域Ｘ３及び第４領域Ｘ４は略等角度間隔に配設されている。また、上述のように溝が構成されているので、第１領域Ｘ１及び第３領域Ｘ３の占有面積率が略同一であり、第２領域Ｘ２及び第４領域Ｘ４の占有面積率は略同一である。また、第１領域Ｘ１及び第３領域Ｘ３の研磨部２４の占有面積率は、第２領域Ｘ２及び第４領域Ｘ４の研磨部２４の占有面積率よりも大きい。従って、上記研磨層２０は、研磨部２４の占有面積率が異なる２種の領域を略等角度間隔に交互に有する。このように研磨層２０が研磨部２４の占有面積率が異なる２種の領域を略等角度間隔に交互に有することで、被削体が領域間を周期的に移動するので、さらに高い平坦化精度と研磨レートの低下の抑止効果とが得られる。

研磨部２４の占有面積率が大きい第１領域Ｘ１及び第３領域Ｘ３の占有面積率の下限としては、９％が好ましく、１１％がより好ましい。一方、上記第１領域Ｘ１及び第３領域Ｘ３の占有面積率の上限としては、１６％が好ましく、１３％がより好ましい。上記第１領域Ｘ１及び第３領域Ｘ３の占有面積率が上記下限未満である場合、占有面積率が小さい第２領域Ｘ２及び第４領域Ｘ４との占有面積率の差を所定範囲内とするためには、第２領域Ｘ２及び第４領域Ｘ４の占有面積率を比較的小さくする必要がある。このため、第２領域Ｘ２及び第４領域Ｘ４の研磨層２０の摩耗が早くなるため、当該研磨材１の耐久性が不足するおそれがある。逆に、上記第１領域Ｘ１及び第３領域Ｘ３の占有面積率が上記上限を超える場合、研磨時に第１領域Ｘ１及び第３領域Ｘ３が摩耗し難くなり、第２領域Ｘ２及び第４領域Ｘ４との間の段差が大きくなる。これにより乗り越え抵抗が大きくなり過ぎるため、被削体の縁欠けや割れが発生するおそれがある。

研磨部２４の占有面積率が小さい第２領域Ｘ２及び第４領域Ｘ４の占有面積率の下限としては、４．５％が好ましく、６％がより好ましい。一方、上記第２領域Ｘ２及び第４領域Ｘ４の占有面積率の上限としては、９％が好ましく、８％がより好ましい。上記第２領域Ｘ２及び第４領域Ｘ４の占有面積率が上記下限未満である場合、研磨層２０の摩耗が早くなるため、当該研磨材１の耐久性が不足するおそれがある。逆に、上記第２領域Ｘ２及び第４領域Ｘ４の占有面積率が上記上限を超える場合、研磨時に第２領域Ｘ２及び第４領域Ｘ４が摩耗し難くなり、第１領域Ｘ１及び第３領域Ｘ３と第２領域Ｘ２及び第４領域Ｘ４との間に適度な段差が生じ難くなるおそれがある。このため研磨レートの低下が発生し易くなるおそれがある。

研磨部２４の占有面積率が大きい第１領域Ｘ１及び第３領域Ｘ３の占有面積率と、研磨部２４の占有面積率が小さい第２領域Ｘ２及び第４領域Ｘ４の占有面積率との差の下限としては、３％であり、４％がより好ましい。一方、上記占有面積率の差の上限としては、２１％であり、１２％がより好ましい。上記占有面積率の差が上記下限未満である場合、研磨時に第１領域Ｘ１及び第３領域Ｘ３と、第２領域Ｘ２及び第４領域Ｘ４との間に適度な段差が生じ難くなるおそれがある。このため研磨レートの低下が発生し易くなるおそれがある。逆に、上記占有面積率の差が上記上限を超える場合、研磨時に第１領域Ｘ１及び第３領域Ｘ３と第２領域Ｘ２及び第４領域Ｘ４との間に生じる段差が大きくなる。これにより乗り越え抵抗が大きくなり過ぎるため、被削体の縁欠けや割れが発生するおそれがある。

各領域の面積は、領域の分割数と基材１０の大きさとにより決まるが、各領域の面積の下限としては、２０００ｍｍ^２が好ましく、３０００ｍｍ^２が好ましい。一方、各領域の面積の上限としては、２００００ｍｍ^２が好ましく、１５０００ｍｍ^２がより好ましい。各領域の面積が上記下限未満である場合、被削体の前縁が領域を移動する際にも被削体の後縁が他の隣接する領域に位置し、乗り越え抵抗が不十分となるため、グリップ力向上効果が不足するおそれがある。逆に、各領域の面積が上記上限を超える場合、研磨時に被削体全体が同一領域に入ってから被削体の前縁が領域を移動するまでの距離が長く、乗り越え抵抗によるグリップ力向上効果が不十分となるおそれがある。

また、各領域の大きさは、被削体である基板の大きさより大きいことが好ましく、具体的には上記各領域が平面視で直径５ｃｍの円を包含可能な大きさを有することが好ましい。各領域の大きさが被削体である基板の大きさ以下である場合、被削体の前縁が領域を移動する際にも被削体の後縁が他の隣接する領域に位置し、乗り越え抵抗が不十分となるため、グリップ力向上効果が不足するおそれがある。

（接着層）
接着層３０は、当該研磨材１を支持し研磨装置に装着するための支持体に当該研磨材１を固定する層である。

この接着層３０に用いられる接着剤としては、特に限定されないが、例えば反応型接着剤、瞬間接着剤、ホットメルト接着剤、粘着剤等が挙げられる。

この接着層３０に用いられる接着剤としては、粘着剤が好ましい。接着層３０に用いられる接着剤として粘着剤を用いることで、支持体から当該研磨材１を剥がして貼り替えることができるため当該研磨材１及び支持体の再利用が容易になる。このような粘着剤としては、特に限定されないが、例えばアクリル系粘着剤、アクリル−ゴム系粘着剤、天然ゴム系粘着剤、ブチルゴム系等の合成ゴム系粘着剤、シリコーン系粘着剤、ポリウレタン系粘着剤等が挙げられる。

接着層３０の平均厚さの下限としては、０．０５ｍｍが好ましく、０．１ｍｍがより好ましい。また、接着層３０の平均厚さの上限としては、０．３ｍｍが好ましく、０．２ｍｍがより好ましい。接着層３０の平均厚さが上記下限未満である場合、接着力が不足し、研磨材１が支持体から剥離するおそれがある。一方、接着層３０の平均厚さが上記上限を超える場合、当該研磨材１を所望する形状に切る際に支障をきたすなど、作業性が低下するおそれがある。

＜平面基板の研磨＞
当該研磨材１はガラス基板をはじめとする平面基板の片面又は両面研磨に好適に用いられる。

当該研磨材１の１回目の研磨における研磨レートに対する５回目の研磨時の研磨レートの割合（研磨レート維持率）の下限としては、６０％が好ましく、７５％がより好ましく、９０％がさらに好ましい。上記研磨レート維持率が上記下限未満である場合、研磨レートの低下により研磨効率が低下するおそれがある。一方、上記研磨レート維持率の上限は特に限定されず、大きいほどよい。ここで、研磨レートとは、直径５．０８ｃｍ、比重３．９７、ｃ面のサファイア基板を研磨圧力２００ｇ／ｃｍ^２、上定盤回転数−２５ｒｐｍ、下定盤回転数５０ｒｐｍ及びＳＵＮギア回転数８ｒｐｍの条件で１０分間の研磨を繰り返し行った際の１回当たりの研磨レートを指す。具体的には、研磨レートは、研磨前後のサファイア基板の重量変化（ｇ）を、基板の表面積（μｍ^２）、基板の比重（ｇ／μｍ^３）及び研磨時間（分）で除すことで算出できる。

当該研磨材１の１回目の研磨における研磨レートの下限としては、１０μｍ／ｍｉｎが好ましく、１２μｍ／ｍｉｎがより好ましく、１５μｍ／ｍｉｎがさらに好ましい。上記研磨レートが上記下限未満である場合、研磨効率が低下するおそれがある。一方、上記研磨レートの上限は特に限定されない。

＜研磨材の製造方法＞
当該研磨材１は、研磨層用組成物を準備する工程、研磨層用組成物を基材１０の表面側に印刷する工程、及び接着層３０を貼付する工程により製造できる。

（研磨層用組成物準備工程）
まず、研磨層用組成物準備工程において、無機物を主成分とするバインダー２２の形成材料、充填剤及び砥粒２１を含む研磨層用組成物を塗工液として準備する。また、塗工液の粘度や流動性を制御するために、水、アルコール等の希釈剤等を添加する。

次に、研磨層形成工程において、上記研磨層用組成物準備工程で準備した塗工液を用い、基材１０の表面に印刷法により溝２３で区分された複数の研磨部２４から構成される研磨層２０を形成する。この研磨層２０は、研磨部２４の占有面積率の異なる２種の領域を２つずつ有する。具体的には、基材１０表面の中心を通り直交する２つの直線により分割した４つの領域に対して、この２種の領域が研磨方向に沿って交互に配設される。また、研磨層２０の形成は、この２種の領域に対応するマスクを用意し、このマスクを介して上記研磨層用組成物を印刷することで行われる。上記マスクは、溝２３を形成するため、それぞれの領域の溝２３の形状に対応する形状を有する。この印刷方式としては、例えばスクリーン印刷、メタルマスク印刷等を用いることができる。

印刷後、塗工液を加熱脱水及び加熱硬化させることで研磨層２０を形成する。具体的には、例えば塗工液を室温（２５℃）で乾燥させ、７０℃以上９０℃以下の温度で加熱脱水させた後、１４０℃以上３１０℃以下の熱で２時間以上４時間以下の範囲で硬化させることで、バインダー２２を形成する。

（接着層貼付工程）
最後に、接着層貼付工程において、上記基材１０の裏面に接着層３０を貼付し、当該研磨材１を得ることができる。

＜利点＞
当該研磨材１は、研磨方向に沿って隣接する一対の上記領域の複数の研磨部２４の占有面積率の差が上記範囲内である。このため、当該研磨材１では研磨中に受ける研磨圧力が占有面積率の小さい領域の方が適度に大きい。この研磨圧力差により占有面積率の小さい領域の方が先に摩耗するため、当該研磨材１は隣接する領域間に適度な段差を生じる。従って、研磨時に被削体が高さの小さい領域から大きい領域へ、又はその逆方向へ移動しながら研磨される。この領域を移動する際の乗り越え抵抗により当該研磨材１のグリップ力が向上し、かつ高さの大きい、すなわち占有面積率が大きい領域において面圧がさらに高まる。これにより当該研磨材１は、研磨時の面圧をより有効に活用できるので、高い研磨レートと平坦化精度を有し、かつグリップ力により比較的長期間に渡り研磨レートが低下し難い。従って、当該研磨材１はドレスを頻繁に行う必要がないため、ランニングコストの低減や工程管理の簡易化ができ、かつ研磨精度及び研磨効率に優れる。さらに、研磨時に砥粒を新たに供給する必要がないため、当該研磨材１を用いた研磨は遊離砥粒を用いた研磨に比べて研磨コストが低い。

［第２実施形態］
以下、本発明の第２の実施形態を適宜図面を参照しつつ詳説する。

図２に示す当該研磨材２は、円盤状であり、基材１１と、この基材１１の表面側に積層される研磨層２０とを主に備える。また、当該研磨材２は、基材１１の裏面側に積層される接着層３０を備える。さらに、当該研磨材２は、接着層３０を介して積層される支持体４０及びその支持体４０の裏面側に積層される支持体接着層４１を備える。なお、第１実施形態と同様の構成要素は同一の符号を付し、説明を省略する。

（基材）
上記基材１１は、研磨層２０を支持するための板状の部材である。基材１１は、その研磨方向に沿って第１領域Ｘ１、第２領域Ｘ２、第３領域Ｘ３、及び第４領域Ｘ４に分断されている。つまり、隣接する領域の境界に位置する溝の底面は、支持体４０の表面で構成される。基材１１を各領域に分断することで、それぞれ研磨部２４の占有面積率の異なる研磨層２０を形成した複数の基材１１の貼り合わせにより当該研磨材２が構成できるので、研磨部２４の占有面積率の異なる領域を１の基材に形成する場合に比べ、当該研磨材２の製造が容易である。

基材１１の材質、大きさ及び平均厚さは、第１実施形態の基材１０と同様とできる。

（支持体）
支持体４０は、基材１１を支持し、また当該研磨材２を研磨装置に固定するための板状の部材である。

上記支持体４０の材質としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリ塩化ビニル等の熱可塑性を有する樹脂やポリカーボネート、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート等のエンジニアリングプラスチックなどを挙げることができる。上記支持体４０にこのような材質を用いることにより上記支持体４０が可撓性を有し、当該研磨材２が被削体の表面形状に追従し、研磨面と被削体とが接触し易くなるため研磨効率が向上する。

上記支持体４０の平均厚さとしては、例えば０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下とすることができる。上記支持体４０の平均厚さが上記下限未満である場合、支持体４０の強度が不足するおそれがある。一方、上記支持体４０の平均厚さが上記上限を超える場合、上記支持体４０を研磨装置に取り付け難くなるおそれや上記支持体４０の可撓性が不足するおそれがある。

（支持体接着層）
支持体接着層４１は、支持体４０を研磨装置に装着するための層である。

支持体接着層４１の接着剤の種類及び平均厚さは接着層３０と同様とできる。

＜研磨材の製造方法＞
当該研磨材２は、研磨層用組成物を準備する工程、研磨層用組成物を基材１１の表面側に印刷する工程、上記基材１１を支持体４０に固定する工程及び支持体接着層４１を貼付する工程により製造できる。

（研磨層用組成物準備工程）
研磨層用組成物準備工程は、第１実施形態における研磨層用組成物準備工程と同様であるので、説明を省略する。

（印刷工程）
次に、印刷工程において、上記研磨層用組成物準備工程で準備した塗工液を用い、基材１１に上記研磨層用組成物を印刷する。

具体的には、当該研磨材２の研磨部２４の占有面積率が異なる２種の領域用にそれぞれ２枚の基材１１を準備する。この基材１１に対応するマスクを用意し、このマスクを介して上記研磨層用組成物を印刷する。なお、上記マスクは、溝２３を形成するために、各領域の溝２３の形状に対応する形状を有する。印刷方法は、第１実施形態と同様とできる。

（基材貼付工程）
次に、基材貼付工程において、研磨層２０を形成した上記基材１１を当該研磨材２の各領域の形状に合うように切断し、接着層３０を介して支持体４０にそれぞれ接着する。

（支持体接着層貼付工程）
最後に、支持体接着層貼付工程において、上記支持体４０の裏面に支持体接着層４１を貼付し、当該研磨材２を得ることができる。

＜利点＞
当該研磨材２が支持体４０を備えることで、当該研磨材２の取り扱いが容易となる。

［その他の実施形態］
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、上記態様の他、種々の変更、改良を施した態様で実施することができる。

上記実施形態では、研磨材が円盤状である場合を説明したが、研磨材の形状は円盤状に限定されない。例えば研磨材は正方形状とすることができる。研磨材を正方形状とする場合の大きさとしては特に限定されないが、例えば一辺が１４０ｍｍ以上１６０ｍｍ以下の正方形状とすることができる。

上記実施形態では、溝を格子状、すなわち研磨部の平面形状を正方形状としたが、研磨部の平面形状は正方形状でなくともよく、例えば四角形以外の多角形が繰り返される形状、円形状等であってもよい。

また、上記実施形態において、上記複数の溝部の底面が基材の表面である構成としたが、溝部の深さが研磨層の平均厚さよりも小さく、溝部が基材の表面に達さなくともよい。その場合、溝部の深さは、研磨層の平均厚さの５０％以上とできる。溝部の深さが上記下限未満である場合、摩耗により溝部が消失するおそれがあり、研磨材が耐久性に劣る場合がある。

上記実施形態では、２種の領域の占有面積率が溝の幅により異なる場合を説明したが、他のパラメータ、例えば溝の形状（研磨部の形状）や溝の間隔又は数等により占有面積率を変えてもよい。

上記実施形態では、占有面積率の異なる２種の領域からなる研磨材について説明したが、占有面積率が異なる領域の数は２種に限定されず、占有面積率が異なる領域の数が３種以上であってもよい。

また、上記実施形態では、複数種の領域が研磨方向に沿って交互に配設されている場合を説明したが、上記複数種の領域の配設は交互でなくともよい。

上記実施形態では、各領域として基材を４分割する場合を示したが、この分割数は４に限定されるものではなく、２分割、３分割や５分割以上であってもよい。なお、上記分割数の下限としては、４が好ましい。上記分割数が上記下限未満である場合、占有面積率の異なる領域を被削体が研磨時に乗り越える単位時間当たりの回数が減るため、乗り越え抵抗によるグリップ力向上効果が不十分となるおそれがある。

上記第１実施形態では、研磨材が接着層を有する場合を説明したが、接着層は必須の構成要件ではなく、省略可能である。例えば接着層は支持体側にあってもよく、またビス留め等の他の固定手段を用いて支持体に固定してもよい。

上記実施形態では、溝が空間である場合を説明したが、研磨材が上記溝に充填される充填部を備えてもよい。上記充填部は、樹脂又は無機物を主成分とし、かつ砥粒を実質的に含まないことが好ましい。なお、「砥粒を実質的に含まない充填部」とは、砥粒の含有量が０．００１体積％未満、好ましくは０．０００１体積％未満であることを意味する。

研磨材が充填部を備える場合、上記充填部の平均厚さの研磨層の平均厚さに対する比の下限としては、０．１が好ましく、０．５がより好ましく、０．８がさらに好ましく、０．９５が特に好ましい。一方、上記充填部の平均厚さの比の上限としては、１が好ましく、０．９８がより好ましい。上記充填部の平均厚さの比が上記下限未満である場合、研磨時の被削体の溝への落ち込み抑止効果が不十分となるおそれがある。逆に、上記充填部の平均厚さの比が上記上限を超える場合、研磨開始時に研磨層が十分に被削体に接しないおそれや、研磨圧力が充填層にも分散し、研磨層に加わる研磨圧力が不十分となるおそれがある。ここで、「充填部の平均厚さ」とは、基材の表面と充填部の表面との距離の平均を意味する。

以下、実施例及び比較例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、当該発明は以下の実施例に限定されるものではない。

［実施例１］
ダイヤモンド砥粒を用意し、日機装株式会社の「ＭｉｃｒｏｔｒａｃＭＴ３３００ＥＸＩＩ」を用いて平均粒子径を計測した。このダイヤモンド砥粒の平均粒子径は４４μｍであった。なお、この砥粒のダイヤモンドの種類は５５質量％ニッケルコーティングされた処理ダイヤモンドである。

バインダーとしてのケイ酸ナトリウム（３号ケイ酸ソーダ）、上記ダイヤモンド砥粒、及び充填剤としてのアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３、平均粒子径１２μｍ）を混合し、ダイヤモンド砥粒の研磨層に対する含有量が５体積％及び充填剤の研磨層に対する含有量が７１体積％となるよう調製し、塗工液を得た。

基材として平均厚さ３００μｍ、外径３８６ｍｍ、内径１４８ｍｍの円盤状のアルミニウム板を用意した。この基材の表面の中心を通り、かつ隣接する直線と４５度の角度をなす４本の直線により８つの領域を分割し、円周方向に沿って占有面積率の異なる２種類の領域が交互に配設されるように研磨層を形成した。具体的には、研磨部の平面視形状が１辺１．５ｍｍの正方形状であり、かつ溝の幅が３．５ｍｍである研磨層を占有面積率の小さい領域に形成し、研磨部の平面視形状が直径１．２ｍｍの円形状であり、かつ溝の幅が３．８ｍｍである研磨層を占有面積率の大きい領域に形成した。なお、印刷のパターンとして溝に対応するマスクを用いることで、研磨層に溝を形成した。また、上記研磨部は規則的に配列したブロックパターン状とした。２種類の領域の占有面積率及びその差は表１に示す通りである。なお、上記領域は、平面視で直径８．５ｃｍの円を包含可能な大きさを有する。

上記塗工液は、室温（２５℃）で乾燥させ、６０℃以上１００℃以下の温度で加熱脱水させた後、３００℃で２時間以上４時間以下の時間で硬化させた。

また、基材を支持し研磨装置に固定する支持体として平均厚さ１ｍｍの硬質塩化ビニル樹脂板を用い、上記基材の裏面と上記支持体の表面とを平均厚さ１３０μｍの粘着剤で貼り合わせた。上記粘着剤としては、両面テープを用いた。このようにして実施例１の研磨材を得た。

［実施例２］
研磨部の平面視形状が１辺１．５ｍｍの正方形状であり、かつ溝の幅が３．５ｍｍである研磨層を占有面積率の小さい領域に形成し、研磨部の平面視形状が直径１．５ｍｍの正方形状であり、かつ溝の幅が２．３４６ｍｍである研磨層を占有面積率の大きい領域に形成した。上記以外は、実施例１と同様にして実施例２の研磨材を得た。

［実施例３］
領域を１辺５ｍｍの正方形状とし、研磨部の平面視形状が直径１．６９ｍｍの正方形状であり、かつ溝の幅が３．３１ｍｍである研磨層を占有面積率の小さい領域に形成し、研磨部の平面視形状が直径１．２ｍｍの正方形状であり、かつ溝の幅が３．８ｍｍである研磨層を占有面積率の大きい領域に形成した。上記以外は、実施例１と同様にして実施例３の研磨材を得た。

［実施例４］
領域を１辺２５ｍｍの正方形状とした以外は、実施例３と同様にして実施例４の研磨材を得た。

［比較例１］
研磨層が占有面積率の異なる領域を有さず、研磨部の平面視形状が直径１．５ｍｍの正方形状であり、かつ溝の幅が３．５ｍｍである研磨層を基材であるアルミニウム板の表面全面に形成した以外は、実施例１と同様にして比較例１の研磨材を得た。

［比較例２］
研磨部の平面視形状が直径１．５ｍｍの正方形状であり、かつ溝の幅が３．８ｍｍである研磨層を形成した以外は、比較例１と同様にして比較例２の研磨材を得た。

［比較例３］
研磨部の平面視形状が直径１．５ｍｍの正方形状であり、かつ溝の幅が２．３４６ｍｍである研磨層を形成した以外は、比較例１と同様にして比較例３の研磨材を得た。

［研磨条件］
上記実施例１〜４及び比較例１〜３で得られた研磨材を用いて、サファイア基板の研磨を行った。上記サファイア基板には、直径５．０８ｃｍ、比重３．９７、ｃ面のサファイア基板（アズラップ処理済）を用いた。上記研磨には、市販の両面研磨機を用いた。両面研磨機のキャリアは、厚さ０．４ｍｍのエポキシガラスである。研磨は、研磨圧力を２００ｇ／ｃｍ^２とし、上定盤回転数−２５ｒｐｍ、下定盤回転数５０ｒｐｍ及びＳＵＮギア回転数８ｒｐｍの条件を用いて１０分間ずつ５回行った。その際、クーラントとして、出光興産株式会社の「ダフニーカットＧＳ５０Ｋ」を毎分３０ｃｃ供給した。

＜研磨レート＞
研磨レートの算出には、１回目の研磨を１０分間行ったサファイア基板を用いた。研磨レートは、研磨前後の基板の重量変化（ｇ）を、基板の表面積（ｃｍ^２）、基板の比重（ｇ／ｃｍ^３）及び研磨時間（分）で除し、算出した。結果を表２に示す。

＜維持率＞
研磨レートの維持率は、５回目の研磨時の研磨レートを１回目の研磨時の研磨レートで除して算出した。結果を表２に示す。

表２から実施例１〜４の研磨材は、比較例１〜３の研磨材と比べて研磨レートが同等であり、かつ研磨レートが低下し難い。これに対し、比較例１〜３の研磨材は、占有面積率の異なる領域を有さないため、乗り越え抵抗によるグリップ力向上効果が得られず研磨レートの維持率が低下したと考えられる。このことから、実施例１〜４の研磨材は、研磨部の占有面積率が異なる２種の領域を有するので、研磨レート及び研磨レート維持性に優れることが分かる。

また、実施例１〜２と実施例３〜４とを比べると、実施例１〜２の方が、研磨レートが低下し難い。このことから、領域が平面視で直径５ｃｍの円を包含可能な大きさを有することで、研磨レート維持性がさらに優れることが分かる。

本発明の研磨材は、研磨精度に優れると共に研磨効率が低下し難く、かつ研磨コストが低い。従って、当該研磨材は、電子機器等に用いられるガラス基板や、サファイアや炭化ケイ素といった難加工基板の研磨に好適に用いることができる。

１、２研磨材
１０、１１基材
２０研磨層
２１砥粒
２２バインダー
２３溝
２４研磨部
３０接着層
４０支持体
４１支持体接着層
Ｘ１第１領域
Ｘ２第２領域
Ｘ３第３領域
Ｘ４第４領域

Claims

基材と、この基材の表面側に積層され、砥粒及びそのバインダーを含む研磨層とを備える研磨材であって、
上記研磨層が、その表面に溝により区分された複数の研磨部を備え、かつ上記複数の研磨部の占有面積率が異なる複数種の領域を研磨方向に沿って有し、
研磨方向に沿って隣接する一対の上記領域の複数の研磨部の占有面積率の差が３％以上２１％以下であり、
上記複数の研磨部が１つの領域内において平面視で同一の形状であることを特徴とする研磨材。
上記形状が正方形状又は円形状である請求項１に記載の研磨材。
基材と、この基材の表面側に積層され、砥粒及びそのバインダーを含む研磨層とを備える研磨材であって、
上記研磨層が、その表面に溝により区分された複数の研磨部を備え、かつ上記複数の研磨部の占有面積率が異なる複数種の領域を研磨方向に沿って有し、
研磨方向に沿って隣接する一対の上記領域の複数の研磨部の占有面積率の差が３％以上２１％以下であり、
研磨方向に沿って隣接する一対の領域のうち、一方の領域における複数の研磨部の占有面積率が４．５％以上９％以下であり、
他方の領域における複数の研磨部の占有面積率が９％以上１６％以下であることを特徴とする研磨材。
上記各領域が平面視で直径５ｃｍの円を包含可能な大きさを有する請求項１、請求項２又は請求項３に記載の研磨材。
上記砥粒がダイヤモンド砥粒である請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の研磨材。
上記バインダーの主成分が無機物である請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の研磨材。
上記バインダーが酸化物を主成分とする充填剤を含有する請求項６に記載の研磨材。