JP6822840B2 - 研磨パッド及び研磨パッドの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、研磨パッド及び研磨パッドの製造方法に関する。
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には、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、ガラス等が用いられる。基板にガラスを用いた場合、表面の傷により著しく機械的強度が損なわれることがある。このため、基板の加工時には基板の傷付き防止が必要である。
このような基板（被研磨体）の加工には一般に固定砥粒の研磨パッドが使用されており、被研磨体の傷付き防止のため、例えば研磨パッドの研磨層の形状、研磨層が含有する砥粒粒径等に工夫がなされている（例えば特開２００９−７２８３２号公報参照）。この研磨パッドは、被研磨体の傷付き防止のため粒径が３μ未満の比較的小さい砥粒を使用している。しかし、粒径が小さいため加工時間が長くならざるをえず、生産効率の改善が要求されている。
本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、加工時間の短縮と被研磨体の傷付き防止とが両立できる研磨パッドを提供することを目的とする。
本発明者らは、鋭意検討した結果、研磨層の形状及び砥粒を分散するバインダーの硬度を工夫することで、砥粒の粒径が３μｍ以上であっても被研磨体の傷付き防止ができることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、上記課題を解決するためになされた発明は、基材と、その表面側に積層される研磨層とを有する研磨パッドであって、上記研磨層が、樹脂製のバインダー及びこのバインダー中に分散される砥粒を有し、上記砥粒の平均粒径が２μｍ以上４５μｍ以下であり、上記バインダーのデュロメータＤ硬さが６０以上８８以下であり、上記研磨層が表面に複数の凸状部を有し、上記凸状部の平均面積が０．５ｍｍ２以上１３ｍｍ２以下であり、上記複数の凸状部の上記研磨層全体に対する面積占有率が５％以上４０％以下であることを特徴とする。
当該研磨パッドは、バインダーのデュロメータＤ硬さが上記範囲内であるので、研磨層が適度な弾性を有する。また、当該研磨パッドは、研磨層の表面に複数の凸状部を有し、その凸状部の平均面積が上記範囲内であり、かつ上記複数の凸状部の上記研磨層全体に対する面積占有率が上記範囲内であるので、被研磨体の傷付きを防止しながら、被研磨体を研磨することができる。上記研磨層の適度な弾性と傷つき防止効果により、当該研磨パッドは、砥粒の平均粒径を上記範囲内とすることができるので、加工時間の短縮と被研磨体の傷付き防止とが両立できる。
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がダイヤモンド砥粒であることにより、高い研磨効率が得られ、さらに加工時間の短縮が図れる。
上記バインダーを構成する組成物が熱硬化性エポキシを主成分とするとよい。このように上記バインダーを構成する組成物が熱硬化性エポキシを主成分とすることで、熱硬化後のバインダーのデュロメータＤ硬さを容易に上記範囲内とすることができる。
上記複数の凸状部の形状が規則的に配列されているとよい。このように上記複数の凸状部の形状を規則的に配列することで、研磨の異方性が低減され、被研磨面を平坦化し易くできる。
上記基材の裏面側に接着層を有するとよい。このように上記基材の裏面側に接着層を有することで、研磨パッドを研磨装置に装着するための支持体に容易かつ確実に固定することができる。
上記接着層が粘着剤で構成されるとよい。このように上記接着層が粘着剤で構成されることで、支持体から研磨パッドを剥がして貼り替えることができるため研磨パッド及び支持体の再利用が容易になる。
上記課題を解決するためになされた別の発明は、基材と、その表面側に積層される研磨層とを有する研磨パッドの製造方法であって、上記研磨層を研磨層用組成物のコーティングにより形成する工程を備え、上記研磨層用組成物が、樹脂製のバインダー成分及び砥粒を有し、上記砥粒の平均粒径が２μｍ以上４５μｍ以下であり、上記バインダー成分の硬化後のデュロメータＤ硬さが６０以上８８以下であり、上記研磨層工程で、平均面積が０．５ｍｍ２以上１３ｍｍ２以下であり、上記研磨層全体に対する面積占有率が５％以上４０％以下である凸状部を上記研磨層の表面に形成することを特徴とする。
当該研磨パッドの製造方法は、研磨層を研磨層用組成物のコーティングにより形成できるので、製造効率がよい。また、当該研磨パッドの製造方法は、研磨層用組成物が硬化後のデュロメータＤ硬さが上記範囲内の樹脂製のバインダー成分及び平均粒径が上記範囲内の砥粒を有し、凸状部の平均面積及び凸状部の研磨層全体に対する面積占有率を上記範囲内とするので、加工時間の短縮と被研磨体の傷付き防止とが両立できる研磨パッドを製造できる。
ここで、「平均粒径」とは、レーザー回折法等より測定された体積基準の累積粒度分布曲線の５０％値（５０％粒径、Ｄ５０）をいう。また、「デュロメータＤ硬さ」は、ＪＩＳ−Ｋ−７２１５：１９８６記載の試験方法に準拠して測定される値である。また、「研磨層全体の面積」には、研磨層が空隙を有する場合、その空隙の面積も含む概念である。
以上説明したように、本発明の研磨パッドによれば、加工時間の短縮と被研磨体の傷付き防止とが両立できる。従って、当該研磨パッドは、電子機器の基板等の加工に好適に用いることができる。
［第一実施形態］
以下、本発明の実施の形態を適宜図面を参照しつつ詳説する。
以下、本発明の実施の形態を適宜図面を参照しつつ詳説する。
＜研磨パッド＞
図１Ａ及び図１Ｂに示す研磨パッド１は、樹脂製の基材１０と、この基材１０の表面側に積層される研磨層２０と、基材１０の裏面側に積層される接着層３０とを備える。
図１Ａ及び図１Ｂに示す研磨パッド１は、樹脂製の基材１０と、この基材１０の表面側に積層される研磨層２０と、基材１０の裏面側に積層される接着層３０とを備える。
（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ＰＥＴ、ＰＩ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。
上記基材１０の形状及び大きさとしては、特に制限されないが、例えば外形２００ｍｍ以上２０２２ｍｍ以下及び内径１００ｍｍ以上６５８ｍｍ以下の円環状とすることができる。また、平面上に並置した複数の基材１０が単一の支持体により支持される構成であってもよい。
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、当該研磨パッド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、当該研磨パッド１が不要に厚くなり取り扱いが困難になるおそれがある。
（研磨層）
研磨層２０は、樹脂製のバインダー２１及びこのバインダー２１中に分散される砥粒２２を有する。また、上記研磨層２０は表面に複数の凸状部２３を有する。
研磨層２０は、樹脂製のバインダー２１及びこのバインダー２１中に分散される砥粒２２を有する。また、上記研磨層２０は表面に複数の凸状部２３を有する。
上記研磨層２０の平均厚さ（凸状部２３部分のみの平均厚さ）は特に制限されないが、上記研磨層２０の平均厚さの下限としては、２５μｍが好ましく、３０μｍがより好ましい。また、上記研磨層２０の平均厚さの上限としては、１０００μｍが好ましく、８００μｍがより好ましい。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、当該研磨パッド１が不要に厚くなり取り扱いが困難になるおそれがある。
（バインダー）
上記バインダー２１のデュロメータＤ硬さの下限としては、６０であり、７０がより好ましい。また、上記バインダー２１のデュロメータＤ硬さの上限としては、８８であり、８０がより好ましい。上記バインダー２１のデュロメータＤ硬さが上記下限未満である場合、研磨処理時に研磨層２０の変形が大きくなり研磨が不十分となるおそれがある。一方、上記バインダー２１のデュロメータＤ硬さが上記上限を超える場合、研磨層２０が硬質となることにより、被研磨体の傷付きが発生するおそれや砥粒２２の働きが阻害されるおそれがある。
上記バインダー２１のデュロメータＤ硬さの下限としては、６０であり、７０がより好ましい。また、上記バインダー２１のデュロメータＤ硬さの上限としては、８８であり、８０がより好ましい。上記バインダー２１のデュロメータＤ硬さが上記下限未満である場合、研磨処理時に研磨層２０の変形が大きくなり研磨が不十分となるおそれがある。一方、上記バインダー２１のデュロメータＤ硬さが上記上限を超える場合、研磨層２０が硬質となることにより、被研磨体の傷付きが発生するおそれや砥粒２２の働きが阻害されるおそれがある。
上記バインダー２１を構成する組成物としては、特に限定されないが、熱硬化性樹脂を主成分とするものがよい。熱硬化性樹脂としては、ポリウレタン、ポリフェノール、エポキシ、ポリエステル、セルロース、エチレン共重合体、ポリビニルアセタール、ポリアクリル、アクリルエステル、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリアミド等を挙げることができる。これらの中でも熱硬化性エポキシが好ましい。熱硬化性エポキシは、バインダー２１を構成する際に砥粒２２の良好な分散性と基材１０への良好な密着性とが確保し易い。また、熱硬化後のバインダー２１のデュロメータＤ硬さを容易に上記範囲内とすることができる。
上記バインダー２１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２１の樹脂は、少なくとも一部が架橋していてもよい。
（砥粒）
上記砥粒２２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。中でも高い研磨効率が得られるダイヤモンド砥粒が好ましい。
上記砥粒２２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。中でも高い研磨効率が得られるダイヤモンド砥粒が好ましい。
上記砥粒２２の平均粒径の下限としては、２μｍであり、５μｍがより好ましく、１０μｍがさらに好ましい。また、上記砥粒２２の平均粒径の上限としては、４５μｍであり、２０μｍがより好ましく、１５μｍがさらに好ましい。上記砥粒２２の平均粒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２２の平均粒径が上記上限を超える場合、被研磨体が傷付くおそれや研磨層２０が早期に摩耗するおそれがある。
上記砥粒２２の研磨層２０に対する含有量の下限としては、３５体積％が好ましく、４０体積％がより好ましい。また、上記砥粒２２の研磨層２０に対する含有量の上限としては、７０体積％が好ましく、６５体積％がより好ましい。上記砥粒２２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２２の研磨層２０に対する含有量が上記上限を超える場合、被研磨体が傷付くおそれがある。
（凸状部）
上記研磨層２０は、表面に等間隔の格子状に配設される複数の凸状部２３を有する。上記複数の凸状部２３の形状は、規則的に配列されたブロックパターン状である。研磨層２０の凸状部２３以外の部分（溝部）の底面は、基材１０の表面で構成される。
上記研磨層２０は、表面に等間隔の格子状に配設される複数の凸状部２３を有する。上記複数の凸状部２３の形状は、規則的に配列されたブロックパターン状である。研磨層２０の凸状部２３以外の部分（溝部）の底面は、基材１０の表面で構成される。
上記凸状部２３の平均面積の下限としては、０．５ｍｍ２であり、２ｍｍ２がより好ましく、４ｍｍ２がさらに好ましい。また、上記凸状部２３の平均面積の上限としては、１３ｍｍ２であり、１０ｍｍ２がより好ましく、８ｍｍ２がさらに好ましい。上記凸状部２３の平均面積が上記下限未満である場合、研磨層２０の凸状部２３が剥離するおそれがある。一方、上記凸状部２３の平均面積が上記上限を超える場合、研磨層２０の研磨時の摩擦抵抗が高くなり被研磨体が傷付くおそれがある。
上記複数の凸状部２３の上記研磨層２０全体に対する面積占有率の下限としては、５％であり、１２％がより好ましく、１７％がさらに好ましい。また、上記複数の凸状部２３の上記研磨層２０全体に対する面積占有率の上限としては、４０％であり、３０％がより好ましい。上記複数の凸状部２３の上記研磨層２０全体に対する面積占有率が上記下限未満である場合、研磨層２０の凸状部２３が剥離するおそれがある。一方、上記複数の凸状部２３の上記研磨層２０全体に対する面積占有率が上記上限を超える場合、研磨層２０の研磨時の摩擦抵抗が高くなり被研磨体が傷付くおそれがある。
（接着層）
接着層３０は、当該研磨パッド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パッド１を固定する層である。
接着層３０は、当該研磨パッド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パッド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パッド１を剥がして貼り替えることができるため当該研磨パッド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、エポキシ系粘着剤、ポリエチレン系粘着剤、ポリエステル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、研磨パッド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、例えば接着層３０の厚みのため研磨パッド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。
（研磨パッドの製造方法）
当該研磨パッド１は、研磨層用組成物を準備する工程、研磨層を研磨層用組成物のコーティングにより形成する工程により製造できる。
当該研磨パッド１は、研磨層用組成物を準備する工程、研磨層を研磨層用組成物のコーティングにより形成する工程により製造できる。
まず、研磨層用組成物準備工程において、研磨層用組成物（バインダー２１の形成材料及び砥粒２２）を溶剤に分散させた溶液を塗工液として準備する。上記溶剤としては、バインダー２１の形成材料が可溶であれば特に限定されない。具体的には、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、イソホロン、テルピネオール、Ｎメチルピロリドン、シクロヘキサノン、プロピレンカーボネート等を用いることができる。塗工液の粘度や流動性を制御するために、水、アルコール、ケトン、酢酸エステル、芳香族化合物等の希釈剤等を添加してもよい。
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基材１０表面にコーティングし、凸状部２３を有する研磨層２０を形成する。この凸状部２３を形成するために、凸状部２３の形状に対応する形状を有するマスクを用いる。上記マスクの形状は、凸状部２３の平均面積が０．５ｍｍ２以上１３ｍｍ２以下であり、上記複数の凸状部２３の上記研磨層全体に対する面積占有率が５％以上４０％以下となるように決定される。このマスクを用いて上記塗工液をコーティングする。このコーティング方式としては、例えばバーコーティング、リバースロールコーティング、ナイフコーティング、スクリーン印刷、グラビアコーティング、ダイコーティング等を用いることができる。そして、塗布した塗工液を乾燥及び反応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１００℃以上１２０℃以下の熱で塗工液の溶媒を蒸発させた後、８０℃以上１２０℃以下の熱で塗工液の溶剤を硬化させ、バインダー２１を形成する。
（利点）
当該研磨パッド１は、バインダー２１のデュロメータＤ硬さが６０以上８８以下であるので、研磨層２０が適度な弾性を有する。また、当該研磨パッド１は、研磨層２０の表面に複数の凸状部２３を有し、その凸状部２３の平均面積が０．５ｍｍ２以上１３ｍｍ２以下であり、かつ上記複数の凸状部２３の上記研磨層２０全体に対する面積占有率が５％以上４０％以下であるので、被研磨体の傷付きを防止しながら、被研磨体を研磨することができる。研磨層２０の適度な弾性と傷つき防止効果により、当該研磨パッド１は、砥粒２２の平均粒径を２μｍ以上４５μｍ以下とすることができるので、加工時間の短縮と被研磨体の傷付き防止とが両立できる。
当該研磨パッド１は、バインダー２１のデュロメータＤ硬さが６０以上８８以下であるので、研磨層２０が適度な弾性を有する。また、当該研磨パッド１は、研磨層２０の表面に複数の凸状部２３を有し、その凸状部２３の平均面積が０．５ｍｍ２以上１３ｍｍ２以下であり、かつ上記複数の凸状部２３の上記研磨層２０全体に対する面積占有率が５％以上４０％以下であるので、被研磨体の傷付きを防止しながら、被研磨体を研磨することができる。研磨層２０の適度な弾性と傷つき防止効果により、当該研磨パッド１は、砥粒２２の平均粒径を２μｍ以上４５μｍ以下とすることができるので、加工時間の短縮と被研磨体の傷付き防止とが両立できる。
また、上記複数の凸状部２３の形状が、規則的に配列されたブロックパターン状であることで、研磨の異方性が低減され、被研磨面が平坦化され易い。さらに、当該研磨パッド１の製造方法は、研磨層２０を研磨層用組成物のコーティングにより形成できるので、製造効率がよい。
［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、凸状部を等間隔の格子状に構成したが、格子の間隔は、等間隔でなくともよく、例えば縦方向と横方向とで間隔を変えてもよい。ただし、凸状部の間隔が異なる場合、研磨に異方性が生じるおそれがあるため、等間隔が好ましい。また、凸状部の平面形状は格子状でなくともよく、例えば四角形以外の多角形が繰り返される形状、円形状、平行な線を複数有する形状等であってもよい。
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、凸状部を等間隔の格子状に構成したが、格子の間隔は、等間隔でなくともよく、例えば縦方向と横方向とで間隔を変えてもよい。ただし、凸状部の間隔が異なる場合、研磨に異方性が生じるおそれがあるため、等間隔が好ましい。また、凸状部の平面形状は格子状でなくともよく、例えば四角形以外の多角形が繰り返される形状、円形状、平行な線を複数有する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、磨耗により溝部が消失するおそれがあり、研磨パッドが耐久性に劣る場合がある。
上記実施形態において、凸状部の形成方法としてマスクを用いる方法を示したが、基材表面の全面をコーティングした後、エッチング加工やレーザー加工等により凸状部を形成してもよい。
さらに、図２に示す当該研磨パッド２のように裏面側の接着層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第二接着層３１を備えてもよい。当該研磨パッド２が支持体４０を備えることにより、当該研磨パッド２の取り扱いが容易となる。
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、当該研磨パッド２が被研磨体の表面形状に追従し、研磨面と被研磨体とが接触し易くなるため加工効率がさらに向上する。
上記支持体４０の平均厚さとしては、例えば０．５ｍｍ以上２ｍｍ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。
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、本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］
エポキシ樹脂（三菱化学株式会社の「ＪＥＲ１００１」）に希釈溶剤（イソホロン）、硬化剤（新日本理化株式会社の「リカシッドＭＨ７００」）、適量の硬化触媒、及びダイヤモンド砥粒（ランズ社の「ＬＳシリーズ」、平均粒径１３μｍ）を加えて混合し、ダイヤモンド砥粒の研磨層に対する含有量が５０質量％となるよう調整し塗工液を得た。
エポキシ樹脂（三菱化学株式会社の「ＪＥＲ１００１」）に希釈溶剤（イソホロン）、硬化剤（新日本理化株式会社の「リカシッドＭＨ７００」）、適量の硬化触媒、及びダイヤモンド砥粒（ランズ社の「ＬＳシリーズ」、平均粒径１３μｍ）を加えて混合し、ダイヤモンド砥粒の研磨層に対する含有量が５０質量％となるよう調整し塗工液を得た。
基材として平均厚さ７５μｍのＰＥＴフィルム（帝人デュポンフィルム株式会社の「メリネックスＳ」）を用い、この基材の表面にコーティングにより研磨層を形成し、研磨パッドを作製した。なお、コーティングのパターンとして凸状部に対応するマスクを用いることで、研磨層に凸状部を形成した。凸状部は、平面視で１辺１ｍｍの正方形状（面積１ｍｍ２）とし、平均厚さを１３５μｍとした。凸状部は規則的に配列されたブロックパターン状とし、凸状部の研磨層全体に対する面積占有率は２１％とした。なお、上記エポキシ樹脂、硬化剤及び硬化触媒を用いたバインダーのデュロメータＤ硬さ（ＨＤＤ）は７５であった。
また、研磨パッド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（タキロン株式会社の「ＳＰ７７０」）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の粘着材で貼り合わせた。上記粘着材としては、両面テープ（積水化学株式会社の「＃５６０５ＨＧＤ」）を用いた。
［実施例２〜９、実施例１６〜２１、比較例１〜４、比較例７〜９］
実施例１のダイヤモンド砥粒の粒径及び凸状部の面積並びに面積占有率を表１のように変化させて、実施例２〜９、実施例１６〜２１、比較例１〜４及び比較例７〜９を得た。なお、実施例２〜９、実施例１６〜２１、比較例１〜４及び比較例７〜９のバインダーのデュロメータＤ硬さは７５であった。
実施例１のダイヤモンド砥粒の粒径及び凸状部の面積並びに面積占有率を表１のように変化させて、実施例２〜９、実施例１６〜２１、比較例１〜４及び比較例７〜９を得た。なお、実施例２〜９、実施例１６〜２１、比較例１〜４及び比較例７〜９のバインダーのデュロメータＤ硬さは７５であった。
［実施例１０］
エポキシ樹脂（三菱化学株式会社の「ＪＥＲ１００１」）に希釈溶剤（イソホロン）、硬化剤（新日本理化株式会社の「リカシッドＨＮＡ−１００」）、適量の硬化触媒、及びダイヤモンド砥粒（ランズ社の「ＬＳシリーズ」、平均粒径１３μｍ）を加えて混合し、ダイヤモンド砥粒の研磨層に対する含有量が５０質量％となるよう調整し塗工液を得た。
エポキシ樹脂（三菱化学株式会社の「ＪＥＲ１００１」）に希釈溶剤（イソホロン）、硬化剤（新日本理化株式会社の「リカシッドＨＮＡ−１００」）、適量の硬化触媒、及びダイヤモンド砥粒（ランズ社の「ＬＳシリーズ」、平均粒径１３μｍ）を加えて混合し、ダイヤモンド砥粒の研磨層に対する含有量が５０質量％となるよう調整し塗工液を得た。
上記塗工液を用いた以外は実施例１と同様にして実施例１０を得た。なお、上記エポキシ樹脂、硬化剤及び硬化触媒を用いたバインダーのデュロメータＤ硬さは８０であった。
［実施例１１］
エポキシ樹脂（三菱化学株式会社の「ＪＥＲ１００７」）に希釈溶剤（イソホロン）、硬化剤（新日本理化株式会社の「リカシッドＭＨ７００」）、適量の硬化触媒、及びダイヤモンド砥粒（ランズ社の「ＬＳシリーズ」、平均粒径１３μｍ）を加えて混合し、ダイヤモンド砥粒の研磨層に対する含有量が５０質量％となるよう調整し塗工液を得た。
エポキシ樹脂（三菱化学株式会社の「ＪＥＲ１００７」）に希釈溶剤（イソホロン）、硬化剤（新日本理化株式会社の「リカシッドＭＨ７００」）、適量の硬化触媒、及びダイヤモンド砥粒（ランズ社の「ＬＳシリーズ」、平均粒径１３μｍ）を加えて混合し、ダイヤモンド砥粒の研磨層に対する含有量が５０質量％となるよう調整し塗工液を得た。
上記塗工液を用いた以外は実施例１と同様にして実施例１１を得た。なお、上記エポキシ樹脂、硬化剤及び硬化触媒を用いたバインダーのデュロメータＤ硬さは６５であった。
［実施例１２］
実施例１１の凸状部の面積及び面積占有率を表１のように変化させて、実施例１２を得た。なお、実施例１２のバインダーのデュロメータＤ硬さは６５であった。
実施例１１の凸状部の面積及び面積占有率を表１のように変化させて、実施例１２を得た。なお、実施例１２のバインダーのデュロメータＤ硬さは６５であった。
［実施例１３］
エポキシ樹脂（三菱化学株式会社の「ＪＥＲ１００１」）に希釈溶剤（イソホロン）、硬化剤（三菱化学株式会社の「ＹＨ３０６」）、適量の硬化触媒、及びダイヤモンド砥粒（ランズ社の「ＬＳシリーズ」、平均粒径１３μｍ）を加えて混合し、ダイヤモンド砥粒の研磨層に対する含有量が５０質量％となるよう調整し塗工液を得た。
エポキシ樹脂（三菱化学株式会社の「ＪＥＲ１００１」）に希釈溶剤（イソホロン）、硬化剤（三菱化学株式会社の「ＹＨ３０６」）、適量の硬化触媒、及びダイヤモンド砥粒（ランズ社の「ＬＳシリーズ」、平均粒径１３μｍ）を加えて混合し、ダイヤモンド砥粒の研磨層に対する含有量が５０質量％となるよう調整し塗工液を得た。
上記塗工液を用いた以外は実施例１と同様にして実施例１３を得た。なお、上記エポキシ樹脂、硬化剤及び硬化触媒を用いたバインダーのデュロメータＤ硬さは８５であった。
［実施例１４］
実施例１３の凸状部の面積及び面積占有率を表１のように変化させて、実施例１４を得た。なお、実施例１４のバインダーのデュロメータＤ硬さは８５であった。
実施例１３の凸状部の面積及び面積占有率を表１のように変化させて、実施例１４を得た。なお、実施例１４のバインダーのデュロメータＤ硬さは８５であった。
［実施例１５］
エポキシ樹脂（三菱化学株式会社の「ＪＥＲ１０１０」）に希釈溶剤（イソホロン）、硬化剤（新日本理化株式会社の「リカシッドＭＨ７００」）、適量の硬化触媒、及びダイヤモンド砥粒（ランズ社の「ＬＳシリーズ」、平均粒径１３μｍ）を加えて混合し、ダイヤモンド砥粒の研磨層に対する含有量が５０質量％となるよう調整し塗工液を得た。
エポキシ樹脂（三菱化学株式会社の「ＪＥＲ１０１０」）に希釈溶剤（イソホロン）、硬化剤（新日本理化株式会社の「リカシッドＭＨ７００」）、適量の硬化触媒、及びダイヤモンド砥粒（ランズ社の「ＬＳシリーズ」、平均粒径１３μｍ）を加えて混合し、ダイヤモンド砥粒の研磨層に対する含有量が５０質量％となるよう調整し塗工液を得た。
上記塗工液を用いた以外は実施例１と同様にして実施例１５を得た。なお、上記エポキシ樹脂、硬化剤及び硬化触媒を用いたバインダーのデュロメータＤ硬さは６１であった。
［実施例２２］
凸状部を平面視で直径２ｍｍの円形状（面積３．１４ｍｍ２）とした以外は実施例８と同様にして実施例２２を得た。なお、実施例２２のバインダーのデュロメータＤ硬さは７５であった。
凸状部を平面視で直径２ｍｍの円形状（面積３．１４ｍｍ２）とした以外は実施例８と同様にして実施例２２を得た。なお、実施例２２のバインダーのデュロメータＤ硬さは７５であった。
［実施例２３］
エポキシ樹脂（三菱化学株式会社の「ＪＥＲ１００１」）に希釈溶剤（イソホロン）、硬化剤（新日本理化株式会社の「リカシッドＭＨ７００」）、適量の硬化触媒、並びに砥粒としてのダイヤモンド砥粒（ランズ社の「ＬＳシリーズ」、平均粒径９μｍ）及びアルミナフィラー（太平洋ランダム株式会社の「ＬＡ４０００」、平均粒径２．２μｍ）を加えて混合し、ダイヤモンド砥粒の研磨層に対する含有量が５質量％及びアルミナフィラーの研磨層に対する含有量が６０質量％となるよう調整し塗工液を得た。
エポキシ樹脂（三菱化学株式会社の「ＪＥＲ１００１」）に希釈溶剤（イソホロン）、硬化剤（新日本理化株式会社の「リカシッドＭＨ７００」）、適量の硬化触媒、並びに砥粒としてのダイヤモンド砥粒（ランズ社の「ＬＳシリーズ」、平均粒径９μｍ）及びアルミナフィラー（太平洋ランダム株式会社の「ＬＡ４０００」、平均粒径２．２μｍ）を加えて混合し、ダイヤモンド砥粒の研磨層に対する含有量が５質量％及びアルミナフィラーの研磨層に対する含有量が６０質量％となるよう調整し塗工液を得た。
基材として平均厚さ３００μｍのアルミニウム板（Ａ１０５０）を用い、この基材の表面にコーティングにより研磨層を形成し、研磨パッドを作製した。なお、コーティングのパターンとして凸状部に対応するマスクを用いることで、研磨層に凸状部を形成した。凸状部は、平面視で１辺１．５ｍｍの正方形状（面積２．２５ｍｍ２）とし、平均厚さを２００μｍとした。凸状部は規則的に配列されたブロックパターン状とし、凸状部の研磨層全体に対する面積占有率は９％とした。なお、上記エポキシ樹脂、硬化剤及び硬化触媒を用いたバインダーのデュロメータＤ硬さ（ＨＤＤ）は８５であった。
また、実施例１と同様にして研磨パッドを支持体に固定し、実施例２３を得た。
［比較例５］
熱可塑性ポリウレタン樹脂（エヌティーダブリュー株式会社のポリエステル系ＴＰＵである「ＥＴ１００」）に希釈溶剤（ＤＭＦ）及びダイヤモンド砥粒（ランズ社の「ＬＳシリーズ」、平均粒径１３μｍ）を加えて混合し、ダイヤモンド砥粒の研磨層に対する含有量が５０質量％となるよう調整し塗工液を得た。
熱可塑性ポリウレタン樹脂（エヌティーダブリュー株式会社のポリエステル系ＴＰＵである「ＥＴ１００」）に希釈溶剤（ＤＭＦ）及びダイヤモンド砥粒（ランズ社の「ＬＳシリーズ」、平均粒径１３μｍ）を加えて混合し、ダイヤモンド砥粒の研磨層に対する含有量が５０質量％となるよう調整し塗工液を得た。
上記塗工液を用いたこと以外は実施例７と同様にして比較例５を得た。なお、上記熱可塑性ポリウレタン樹脂を用いたバインダーのデュロメータＤ硬さは３０であった。
［比較例６］
エポキシ樹脂（三菱化学株式会社の「ＪＥＲ８２８」）に希釈溶剤（イソホロン）、硬化剤（東京化成工業株式会社の「ジエチンレントリアミン」）、適量の硬化触媒、及びダイヤモンド砥粒（ランズ社の「ＬＳシリーズ」、平均粒径１３μｍ）を加えて混合し、ダイヤモンド砥粒の研磨層に対する含有量が５０質量％となるよう調整し塗工液を得た。
エポキシ樹脂（三菱化学株式会社の「ＪＥＲ８２８」）に希釈溶剤（イソホロン）、硬化剤（東京化成工業株式会社の「ジエチンレントリアミン」）、適量の硬化触媒、及びダイヤモンド砥粒（ランズ社の「ＬＳシリーズ」、平均粒径１３μｍ）を加えて混合し、ダイヤモンド砥粒の研磨層に対する含有量が５０質量％となるよう調整し塗工液を得た。
上記塗工液を用いた以外は実施例７と同様にして比較例６を得た。なお、上記エポキシ樹脂、硬化剤及び硬化触媒を用いたバインダーのデュロメータＤ硬さは９１であった。
［研磨条件］
上記実施例１〜２３及び比較例１〜９で得られた研磨パッドを用いて、ガラス基板の研磨を行った。上記ガラス基板には、直径６．２５ｃｍ、比重２．４のソーダライムガラス（平岡特殊硝子製作株式会社製）を用いた。上記研磨には、市販の両面研磨機（日本エンギス株式会社の「ＥＪＤ−５Ｂ−３Ｗ」）を用いた。両面研磨機のキャリアは、厚さ０．６ｍｍのエポキシガラスである。研磨は、研磨圧力を２００ｇ／ｃｍ２とし、上定盤回転数６０ｒｐｍ、下定盤回転数９０ｒｐｍ及びＳＵＮギア回転数３０ｒｐｍの条件で１５分間行った。その際、クーラントとして、株式会社モレスコの「ツールメイトＧＲ−２０」を毎分１２０ｃｃ供給した。
上記実施例１〜２３及び比較例１〜９で得られた研磨パッドを用いて、ガラス基板の研磨を行った。上記ガラス基板には、直径６．２５ｃｍ、比重２．４のソーダライムガラス（平岡特殊硝子製作株式会社製）を用いた。上記研磨には、市販の両面研磨機（日本エンギス株式会社の「ＥＪＤ−５Ｂ−３Ｗ」）を用いた。両面研磨機のキャリアは、厚さ０．６ｍｍのエポキシガラスである。研磨は、研磨圧力を２００ｇ／ｃｍ２とし、上定盤回転数６０ｒｐｍ、下定盤回転数９０ｒｐｍ及びＳＵＮギア回転数３０ｒｐｍの条件で１５分間行った。その際、クーラントとして、株式会社モレスコの「ツールメイトＧＲ−２０」を毎分１２０ｃｃ供給した。
［評価方法］
実施例１〜２３及び比較例１〜９の研磨パッドを用いて研磨したガラス基板について、以下の評価を行った。
実施例１〜２３及び比較例１〜９の研磨パッドを用いて研磨したガラス基板について、以下の評価を行った。
＜研磨レート＞
研磨レートについて、研磨前後のガラス基板の重量変化（ｇ）を、ガラス基板の表面積（ｃｍ２）、ガラス基板の比重（ｇ／ｃｍ３）及び研磨時間（分）で除し、算出した。結果を表１に示す。
研磨レートについて、研磨前後のガラス基板の重量変化（ｇ）を、ガラス基板の表面積（ｃｍ２）、ガラス基板の比重（ｇ／ｃｍ３）及び研磨時間（分）で除し、算出した。結果を表１に示す。
＜仕上がり粗さ＞
仕上がり粗さについて、接触式表面粗さ計（株式会社ミツトヨの「Ｓ−３０００」）を用い、表面及び裏面それぞれ任意の４カ所を測定し、合計８カ所の平均値を求めた。結果を表１に示す。
仕上がり粗さについて、接触式表面粗さ計（株式会社ミツトヨの「Ｓ−３０００」）を用い、表面及び裏面それぞれ任意の４カ所を測定し、合計８カ所の平均値を求めた。結果を表１に示す。
＜研磨層耐久性＞
研磨層耐久性について、研磨後の研磨層の状態を観察し、下記の判断基準にて３段階で評価した。この結果を表１に示す。
研磨層耐久性について、研磨後の研磨層の状態を観察し、下記の判断基準にて３段階で評価した。この結果を表１に示す。
（研磨層耐久性の基準）
Ａ：目視での研磨層磨耗が確認されず、耐久性が良好であるもの。
Ｂ：目視での研磨層磨耗が確認され、耐久性がやや悪いもの。
Ｃ：研磨層の磨滅（全磨耗）が確認され、耐久性が悪いもの。
Ａ：目視での研磨層磨耗が確認されず、耐久性が良好であるもの。
Ｂ：目視での研磨層磨耗が確認され、耐久性がやや悪いもの。
Ｃ：研磨層の磨滅（全磨耗）が確認され、耐久性が悪いもの。
＜研磨性能＞
研磨レート、仕上がり粗さを総合的に判断し、下記の判断基準にて３段階で評価した。この結果を表１に示す。
研磨レート、仕上がり粗さを総合的に判断し、下記の判断基準にて３段階で評価した。この結果を表１に示す。
（研磨性能の基準）
Ａ：研磨レートと仕上がり粗さとのバランスに優れ、良好に研磨可能である。
Ｂ：研磨レートと仕上がり粗さとのバランスに劣るが、研磨可能である。
Ｃ：基板の欠損が生じる又は研磨レートが発現せず、研磨不可である。
Ａ：研磨レートと仕上がり粗さとのバランスに優れ、良好に研磨可能である。
Ｂ：研磨レートと仕上がり粗さとのバランスに劣るが、研磨可能である。
Ｃ：基板の欠損が生じる又は研磨レートが発現せず、研磨不可である。
表中で「研磨不可」とは、研磨層の剥離により研磨できなかったため研磨レート又は仕上がり粗さ（Ｒａ）が測定できなかったことを意味する。また、「割れ」とは、研磨時にガラス基板の縁欠け、貼り付き割れ等が発生し研磨レート又は仕上がり粗さ（Ｒａ）が測定できなかったことを意味する。さらに、「摩耗」とは研磨層が早期に摩耗してしまうため研磨レート又は仕上がり粗さ（Ｒａ）が測定できなかったことを意味する。
表１から、砥粒の平均粒径が２μｍ以上４５μｍ以下であり、バインダーのデュロメータＤ硬さが６０以上８８以下であり、研磨層表面の凸状部の平均面積が０．５ｍｍ２以上１３ｍｍ２以下であり、かつ凸状部の研磨層全体に対する面積占有率が５％以上４０％以下である実施例１〜２３は、研磨レート及び被研磨体の仕上がり粗さに優れ、研磨層の耐久性が高く、ガラス基板を良好に研磨できることが分かる。
一方、凸状部の平均面積が０．５ｍｍ２未満である比較例１及び２では、研磨層が剥離し、研磨不可である。逆に、凸状部の平均面積が１３ｍｍ２を超える比較例７では、研磨パッドの研磨時の摩擦抵抗が高くなりガラス基板が傷付いたと考えられ、良好に研磨することができない。
また、凸状部の面積占有率が５％未満である比較例８では、研磨層の凸状部の剥離に起因する摩耗が進み、耐久性が低い。逆に、凸状部の面積占有率が４０％を超える比較例３では、研磨パッドの研磨時の摩擦抵抗が高くなりガラス基板が傷付いたと考えられ、良好に研磨することができない。
また、砥粒の平均粒径が２μｍ未満の比較例４では、研磨力が不足し、研磨を行うことができない。逆に、砥粒の平均粒径が４５μｍを超える比較例９では、研磨層が早期に摩耗し、耐久性が低い。
さらに、デュロメータＤ硬さが６０未満の比較例５では、大きな研磨層の変形が原因と思われる研磨力不足が発生し、研磨を行うことができない。逆に、デュロメータＤ硬さが８８を超える比較例６では、研磨層の硬質化が原因と思われる縁欠けや割れが発生し、良好に研磨することができない。
さらに詳細に見ると、デュロメータＤ硬さのみが異なる実施例１、実施例１０、実施例１１、及び実施例１５を比べると、デュロメータＤ硬さが７０以上８０以下である実施例１及び実施例１０が、実施例１１及び実施例１５よりも研磨レートが高い。このことから、デュロメータＤ硬さを７０以上８０以下とするとさらによいことが分かる。
また、凸状部の平均面積のみが異なる実施例１、実施例２、実施例４、実施例６及び実施例１６〜１８を比べると、凸状部の平均面積が４ｍｍ２以上８ｍｍ２以下にある実施例６の研磨レートが他の実施例よりも高い。このことから、凸状部の平均面積が４ｍｍ２以上８ｍｍ２以下とするとさらによいことが分かる。
また、砥粒の平均粒子径のみが異なる実施例１、実施例８及び実施例９を比べると、いずれも仕上がり粗さが比較的低い。一方、砥粒の平均粒子径が５μｍ以上である実施例１及び実施例８が、実施例９よりも研磨レートが高く、砥粒の平均粒子径が１０μｍ以上である実施例１の研磨レートが特に高い。また、砥粒の平均粒子径のみが異なる実施例７及び実施例１９〜２１を比べると、いずれも研磨レートが比較的高い。一方、砥粒の平均粒子径が２０μｍ以下である実施例７、実施例１９及び実施例２０が仕上がり粗さ（Ｒａ）が低く、砥粒の平均粒子径が１５μｍ以下である実施例７及び実施例１９の仕上がり粗さ（Ｒａ）が特に低い。このことから、平均粒子径を５μｍ以上２０μｍ以下とするとさらによく、平均粒子径を１０μｍ以上１５μｍ以下とすると特によいことが分かる。
本発明の研磨パッドによれば、ガラス基板等の加工時間の短縮と被研磨体の傷付き防止とが両立できる。従って、当該研磨パッドは、電子機器の基板等の加工に好適に用いることができる。
１、２ 研磨パッド
１０ 基材
２０ 研磨層
２１ バインダー
２２ 砥粒
２３ 凸状部
３０ 接着層
３１ 第二接着層
４０ 支持体
１０ 基材
２０ 研磨層
２１ バインダー
２２ 砥粒
２３ 凸状部
３０ 接着層
３１ 第二接着層
４０ 支持体
Claims (5)
- 基材と、その表面側に積層される研磨層とを有する研磨パッドであって、
上記研磨層が、樹脂製のバインダー及びこのバインダー中に分散される砥粒を有し、
上記砥粒が、ダイヤモンド砥粒であり、
上記砥粒の平均粒径が２μｍ以上４５μｍ以下であり、
上記バインダーを構成する組成物が熱硬化性エポキシを主成分とし、
上記バインダーのデュロメータＤ硬さが６０以上８８以下であり、
上記研磨層が表面に複数の凸状部を有し、
上記凸状部の平均面積が０．５ｍｍ２以上１３ｍｍ２以下であり、
上記複数の凸状部の上記研磨層全体に対する面積占有率が５％以上４０％以下であり、
電子機器の基板の加工に用いられることを特徴とする研磨パッド。 - 上記複数の凸状部が規則的に配列されている請求項１に記載の研磨パッド。
- 上記基材の裏面側に接着層を有する請求項１又は請求項２に記載の研磨パッド。
- 上記接着層が粘着剤で構成される請求項３に記載の研磨パッド。
- 基材と、その表面側に積層される研磨層とを有する研磨パッドの製造方法であって、
上記研磨層を研磨層用組成物のコーティングにより形成する工程を備え、
上記研磨層用組成物が、樹脂製のバインダー成分及び砥粒を有し、
上記砥粒が、ダイヤモンド砥粒であり、
上記砥粒の平均粒径が２μｍ以上４５μｍ以下であり、
上記バインダーを構成する組成物が熱硬化性エポキシを主成分とし、
上記バインダー成分の硬化後のデュロメータＤ硬さが６０以上８８以下であり、
上記研磨層工程で、平均面積が０．５ｍｍ２以上１３ｍｍ２以下であり、上記研磨層全体に対する面積占有率が５％以上４０％以下である凸状部を上記研磨層の表面に形成することを特徴とする電子機器の基板の加工に用いられる研磨パッドの製造方法。
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