JP7365836B2 - 研磨パッド - Google Patents
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Description
本発明は研磨パッドに関する。詳細には、本発明は、光学材料、半導体ウエハ、半導体デバイス、ハードディスク用基板等の研磨に好適に用いることができる研磨パッドに関する。
光学材料、半導体ウエハ、半導体デバイス、ハードディスク用基板の表面を平坦化するための研磨法として、化学機械研磨（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ，ＣＭＰ）法が一般的に用いられている。
ＣＭＰ法について、図１を用いて説明する。図１のように、ＣＭＰ法を実施する研磨装置１には、研磨パッド３が備えられ、当該研磨パッド３は、保持定盤１６に保持された被研磨物８に当接し、研磨を行う層である研磨層４と研磨層４を支持するクッション層６を含む。研磨パッド３は、被研磨物８が押圧された状態で回転駆動され、被研磨物８を研磨する。その際、研磨パッド３と被研磨物８との間には、スラリー９が供給される。スラリー９は、水と各種化学成分や硬質の微細な砥粒の混合物（分散液）であり、その中の化学成分や砥粒が流されながら、被研磨物８との相対運動により、研磨効果を増大させるものである。スラリー９は溝又は孔を介して研磨面に供給され、排出される。
ＣＭＰ法では、被研磨物８の所望の位置まで研磨されたかについて、光学的手法により確認することができる。例えば、図１で示す研磨装置１は、終点を確認するための光学式センサ１４等を備える。具体的には、研磨パッド３の一部に透光性を有する終点検出窓５、さらに、研磨定盤１０の下に光源１３及び光学式センサ１４が設けられている。
光学的手法により終点検出を行う原理について図２を用いて説明する。光源１３により照射された光２は、被研磨物８である基板１１上に形成された薄膜（例えば絶縁膜）１２に入射したとき、一部の光２ａは薄膜１２の表面に反射し、一方、別の光２ｂは薄膜１２を通過して被研磨物８の表面で反射する。反射光２ａ及び２ｂは終点検出窓５を通して、光学式センサ１４に検出され、薄膜１２の厚さに応じて反射光の位相差及び強度の強弱が生じ、その位相差及び反射強度変化が検知されることにより、薄膜１２の研磨状況を確認することができる。
通常、研磨パッド３に設けられている終点検出窓５は、研磨中に研磨層４とともに摩耗していく。図５に示すように、耐摩耗性の高い材料で終点検出窓５１を作製する場合、研磨層４１は、終点検出窓５１より速く摩耗されるため、終点検出窓の表面５１ａは研磨層４１の表面４１ａより高くなり、塊（出っ張り）が形成され、終点検出窓５１により、被研磨物８にスクラッチが発生するなど、研磨性能に影響する課題があった。
そのため、従来から、研磨層４における終点検出窓５の塊の形成を防止するために、様々な工夫がなされてきた。例えば、特許文献１は、分散粒子を終点検出窓全体に分散させることにより、研磨操作中に窓部摩耗速度を増大させ、研磨層における終点検出窓の塊の形成を防止する研磨パッドを開示している。終点検出窓の摩耗速度が研磨層より大きいため、終点検出窓が研磨層の表面から出っ張ることがなく、終点検出窓による研磨層のスクラッチが形成されにくくなる。
しかしながら、特許文献１に記載の研磨パッドは、図６に示すように、終点検出窓５２の摩耗速度が増大されたため、終点検出窓５２が研磨層４２より大きく摩耗除去され、終点検出窓５２の表面５２ａが研磨層４２の表面４２ａより低くなり、研磨層４２において凹みが生じる。その場合、スラリーに含まれる砥粒や研磨屑などの異物１５が、凹むことにより形成された研磨層４２と終点検出窓５２との境界に溜まってしまい、反射光の検出精度に影響する恐れがある。
そこで、本発明は終点検出窓がスラリーや水と接触すると接触した表面のみ軟化する材料を用いることにより、スクラッチの発生を抑制し、研磨屑やスラリーが溜まることが少ない、研磨パッドを提供する目的とする。
本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、終点検出窓の材料に、湿潤状態では、軟化する材料を用いることにより、スラリーに接する終点検出窓の表面のみを軟化させることができた。これにより、研磨によって、摩耗速度が研磨層と窓と同等になり、表面が凹凸の形成を抑制することができることを発見し、本発明に到達することができた。すなわち、本発明は以下を包含する。
［１］ 一部に終点検出窓を備える研磨層を有する研磨パッドであって、前記終点検出窓は、浸潤状態になると体積が膨張する材料から構成される、研磨パッド。
［２］ 前記終点検出窓の前記材料の湿潤状態のときのＤ硬度は、乾燥状態のＤ硬度よりも低い、［１］に記載の研磨パッド。
［３］ 前記終点検出窓は、添加剤としてポリアクリル酸ナトリウムを含むポリウレタン、ポリウレア又はポリウレタンポリウレアである、［１］又は［２］に記載の研磨パッド。
［１］ 一部に終点検出窓を備える研磨層を有する研磨パッドであって、前記終点検出窓は、浸潤状態になると体積が膨張する材料から構成される、研磨パッド。
［２］ 前記終点検出窓の前記材料の湿潤状態のときのＤ硬度は、乾燥状態のＤ硬度よりも低い、［１］に記載の研磨パッド。
［３］ 前記終点検出窓は、添加剤としてポリアクリル酸ナトリウムを含むポリウレタン、ポリウレア又はポリウレタンポリウレアである、［１］又は［２］に記載の研磨パッド。
本発明の終点検出窓を備える研磨パッドは、光学的に研磨状況を確認することができ、かつ、終点検出窓の表面がスラリーや水を吸収して膨潤しつつ、硬度が低下することにより、被研磨物にスクラッチを発生させることなく、研磨層とともに摩耗する。また、スラリーや水に接しない終点検出窓の内部は硬度が維持されることにより、研磨層に比べて終点検出窓が凹むことがないため、終点検出窓に研磨屑やスラリーが溜まることがなく、検出精度の悪化を抑制することができるものである。
以下、発明を実施するための形態について説明するが、本発明は、発明を実施するための形態に限定されるものではない。
＜＜研磨パッド＞＞
研磨パッド３の構造について図３を用いて説明する。研磨装置１に備えられる研磨パッド３は、図３のように、研磨パッド３を貫通している少なくとも一つの終点検出窓５（図３では、２つの終点検出窓５を備える）を有する研磨層４と、クッション層６とを含む。研磨パッド３は、終点検出窓５を有するため、光源１３、光学式センサ１４を用いて被研磨物８の研磨状況の確認を光学的に実施できる。
研磨パッド３の形状は円盤状が好ましいが、特に限定されるものではなく、また、大きさ（径）も、研磨パッド３を備える研磨装置１のサイズ等に応じて適宜決定することができ、例えば、直径１０ｃｍ～１ｍ程度とすることができる。
なお、本発明の研磨パッド３は、研磨層４がクッション層６に接着層７を介して接着されていることが好ましいが、研磨層４のみから構成されていてもよい。
研磨パッド３は、クッション層６に配設された両面テープ等によって研磨装置の研磨定盤１０に貼付される。研磨パッド３は、研磨装置によって被研磨物８を押圧した状態で回転駆動され、被研磨物を研磨する。
研磨パッド３の構造について図３を用いて説明する。研磨装置１に備えられる研磨パッド３は、図３のように、研磨パッド３を貫通している少なくとも一つの終点検出窓５（図３では、２つの終点検出窓５を備える）を有する研磨層４と、クッション層６とを含む。研磨パッド３は、終点検出窓５を有するため、光源１３、光学式センサ１４を用いて被研磨物８の研磨状況の確認を光学的に実施できる。
研磨パッド３の形状は円盤状が好ましいが、特に限定されるものではなく、また、大きさ（径）も、研磨パッド３を備える研磨装置１のサイズ等に応じて適宜決定することができ、例えば、直径１０ｃｍ～１ｍ程度とすることができる。
なお、本発明の研磨パッド３は、研磨層４がクッション層６に接着層７を介して接着されていることが好ましいが、研磨層４のみから構成されていてもよい。
研磨パッド３は、クッション層６に配設された両面テープ等によって研磨装置の研磨定盤１０に貼付される。研磨パッド３は、研磨装置によって被研磨物８を押圧した状態で回転駆動され、被研磨物を研磨する。
＜研磨層＞
研磨パッド３は、被研磨物を研磨するための層である研磨層４を備える。研磨層４を構成する材料は、ポリウレタン樹脂、ポリウレア樹脂、及びポリウレタンポリウレア樹脂を好適に用いることができ、より好ましくはポリウレタン樹脂を用いることができる。
研磨層４の大きさ（径）は、研磨パッド３と同様であり、直径１０ｃｍ～２ｍ程度とすることができ、研磨層４の厚みは、通常１～５ｍｍ程度とすることができる。
研磨層４は、研磨装置１の研磨定盤１０と共に回転され、その上にスラリー９を流しながら、スラリーの中に含まれる化学成分や砥粒を、被研磨物８と一緒に相対運動させることにより、被研磨物８を研磨する。研磨層４の表面に同心円状、格子状、放射状などの溝加工が施されることにより、スラリー９の保持や排出を調整することができ、研磨特性を変えることが可能である。
研磨パッド３は、被研磨物を研磨するための層である研磨層４を備える。研磨層４を構成する材料は、ポリウレタン樹脂、ポリウレア樹脂、及びポリウレタンポリウレア樹脂を好適に用いることができ、より好ましくはポリウレタン樹脂を用いることができる。
研磨層４の大きさ（径）は、研磨パッド３と同様であり、直径１０ｃｍ～２ｍ程度とすることができ、研磨層４の厚みは、通常１～５ｍｍ程度とすることができる。
研磨層４は、研磨装置１の研磨定盤１０と共に回転され、その上にスラリー９を流しながら、スラリーの中に含まれる化学成分や砥粒を、被研磨物８と一緒に相対運動させることにより、被研磨物８を研磨する。研磨層４の表面に同心円状、格子状、放射状などの溝加工が施されることにより、スラリー９の保持や排出を調整することができ、研磨特性を変えることが可能である。
＜終点検出窓＞
研磨層４は、少なくとも一つの終点検出窓５を有する。終点検出窓５は、光学的手段により、研磨の終点を確認するためのものであるため透光性を有する。したがって、終点検出窓５は、透光性が高い方が好ましい。また、本発明の終点検出窓５は、スラリーや水を吸収して、膨潤して軟化する特徴を有する。すなわち、終点検出窓５は、スラリー９等と接触した表面は軟らかくなるが、内部が硬いままの状態になる。終点検出窓５の表面のみ軟化することにより、軟化した部分が研磨中に摩耗しつつ、内部は硬度を維持するため、内部まで急激に大きく摩耗されることがない。なお、スラリーや水と接触すると膨潤して、研磨層４の表面よりも終点検出窓５の表面の方が高くなる場合があるが、その場合であっても、膨潤した部分は硬度が低下するため、摩耗により研磨層４と同程度の高さとなる。
このような終点検出窓５を設けることにより、従来のように、被研磨物が終点検出窓で傷つくという問題がなくなり、一方、終点検出窓を軟らかくして、凹みが生じて研磨屑やスラリーが凹んだところに溜まってしまうという問題もなくなる。すなわち、スクラッチの発生を抑制し、検出精度への影響も最小限に抑えることができる。
終点検出窓５の数は、通常は１つ又はそれ以上あればよい。終点検出窓５の直径は、１ｃｍ～１５ｃｍ程度が好ましく、厚みは研磨層４と同様で、通常１～５ｍｍ程度である。終点検出窓５の詳細については、＜＜終点検出窓の製造方法＞＞の項で説明する。
研磨層４は、少なくとも一つの終点検出窓５を有する。終点検出窓５は、光学的手段により、研磨の終点を確認するためのものであるため透光性を有する。したがって、終点検出窓５は、透光性が高い方が好ましい。また、本発明の終点検出窓５は、スラリーや水を吸収して、膨潤して軟化する特徴を有する。すなわち、終点検出窓５は、スラリー９等と接触した表面は軟らかくなるが、内部が硬いままの状態になる。終点検出窓５の表面のみ軟化することにより、軟化した部分が研磨中に摩耗しつつ、内部は硬度を維持するため、内部まで急激に大きく摩耗されることがない。なお、スラリーや水と接触すると膨潤して、研磨層４の表面よりも終点検出窓５の表面の方が高くなる場合があるが、その場合であっても、膨潤した部分は硬度が低下するため、摩耗により研磨層４と同程度の高さとなる。
このような終点検出窓５を設けることにより、従来のように、被研磨物が終点検出窓で傷つくという問題がなくなり、一方、終点検出窓を軟らかくして、凹みが生じて研磨屑やスラリーが凹んだところに溜まってしまうという問題もなくなる。すなわち、スクラッチの発生を抑制し、検出精度への影響も最小限に抑えることができる。
終点検出窓５の数は、通常は１つ又はそれ以上あればよい。終点検出窓５の直径は、１ｃｍ～１５ｃｍ程度が好ましく、厚みは研磨層４と同様で、通常１～５ｍｍ程度である。終点検出窓５の詳細については、＜＜終点検出窓の製造方法＞＞の項で説明する。
終点検出窓５は、研磨層４の上面及び下面を通貫している円柱状の形状を有することが一般的であるが、研磨層４の上面及び下面を通貫していれば特に限定されるものではなく、四角柱型、三角柱型等適宜選択できる。
＜クッション層＞
クッション層６は、樹脂を含浸させた含浸不織布、合成樹脂等の可撓性を有する材料、気泡構造を有する発泡体等から構成されるため、研磨層４の被研磨物８への当接をより均一にすることができる。本発明において、研磨パット３は、研磨層４のみから構成されてもよいが、クッション層６に接着させることが好ましい。
また、クッション層６においては、光検知を行うための光を通過させることができるように、終点検出窓５の設置位置に対応する部分に、終点検出窓５と同じ数の穴を形成することが必要である。
クッション層６は、樹脂を含浸させた含浸不織布、合成樹脂等の可撓性を有する材料、気泡構造を有する発泡体等から構成されるため、研磨層４の被研磨物８への当接をより均一にすることができる。本発明において、研磨パット３は、研磨層４のみから構成されてもよいが、クッション層６に接着させることが好ましい。
また、クッション層６においては、光検知を行うための光を通過させることができるように、終点検出窓５の設置位置に対応する部分に、終点検出窓５と同じ数の穴を形成することが必要である。
＜接着層＞
接着層７は、クッション層６と研磨層４を接着させるための層であり、通常、両面テープ又は接着剤から構成される。両面テープ又は接着剤は、当技術分野において公知のものを使用することができる。
接着層７は、クッション層６と研磨層４を接着させるための層であり、通常、両面テープ又は接着剤から構成される。両面テープ又は接着剤は、当技術分野において公知のものを使用することができる。
＜研磨装置＞
本発明の研磨パッド３を備えた研磨装置１は、すでに説明したように、光学的手段により研磨状態を確認できる。例えば図１に示すように、研磨装置１を有する研磨定盤１０は、光源１３、光学式センサ１４を備える。光源１３から出された光が、研磨定盤１０の下から上へ向けて通過し、さらにクッション層６の穴、さらには、研磨パッド３の終点検出窓５を通過して、被研磨物８に到着し、被研磨物８に反射して戻ってきた光を光学式センサ１４が感知する。このように光源１３と光学式センサ１４は、研磨定盤１０と一緒に回転することにより、研磨しながら、研磨状況を確認できる。
本発明の研磨パッド３を備えた研磨装置１は、すでに説明したように、光学的手段により研磨状態を確認できる。例えば図１に示すように、研磨装置１を有する研磨定盤１０は、光源１３、光学式センサ１４を備える。光源１３から出された光が、研磨定盤１０の下から上へ向けて通過し、さらにクッション層６の穴、さらには、研磨パッド３の終点検出窓５を通過して、被研磨物８に到着し、被研磨物８に反射して戻ってきた光を光学式センサ１４が感知する。このように光源１３と光学式センサ１４は、研磨定盤１０と一緒に回転することにより、研磨しながら、研磨状況を確認できる。
＜＜終点検出窓の製造方法＞＞
本発明の終点検出窓の製造方法について説明する。
本発明の終点検出窓の製造方法について説明する。
＜終点検出窓の材料＞
終点検出窓５の材料としては、スラリーや水と接触した部分が膨潤し、硬度が低下する材料であって、かつ、透光性を有する材料であれば、特に限定されるものではないが、終点検出窓５は、研磨層４と同様の働き、すなわち、被研磨物８を研磨する働きも要求される場合もあるため、主成分は研磨層４と同様の成分が好ましい。すなわち、終点検出窓８の材料の主成分はポリウレタン樹脂、ポリウレア樹脂、及びポリウレタンポリウレア樹脂が好ましく、ポリウレタン樹脂がより好ましい。具体的な主成分の材料としては、例えば、ウレタン結合含有ポリイソシアネート化合物と硬化剤とを反応させて得られる材料を挙げることができる。
終点検出窓５の材料としては、スラリーや水と接触した部分が膨潤し、硬度が低下する材料であって、かつ、透光性を有する材料であれば、特に限定されるものではないが、終点検出窓５は、研磨層４と同様の働き、すなわち、被研磨物８を研磨する働きも要求される場合もあるため、主成分は研磨層４と同様の成分が好ましい。すなわち、終点検出窓８の材料の主成分はポリウレタン樹脂、ポリウレア樹脂、及びポリウレタンポリウレア樹脂が好ましく、ポリウレタン樹脂がより好ましい。具体的な主成分の材料としては、例えば、ウレタン結合含有ポリイソシアネート化合物と硬化剤とを反応させて得られる材料を挙げることができる。
終点検出窓５は、水と接触した部分が膨潤し、硬度が低下する材料にするための添加剤を含ませることができる。そのような添加剤としては、吸水性高分子が挙げられ、例えば、ポリアクリル酸塩系、ポリスルホン酸塩系、無水マレイン酸塩系、ポリアクリルアミド系、ポリビニルアルコール系、ポリエチレンオキシド系等を用いることができる。この中でも、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリ乳酸を好適に用いることができる。上記の添加剤の含有量は、終点検出窓５を構成する成分の全重量のうち１０％以下であり、好ましくは１～５％である。
終点検出窓５は、吸水性高分子を添加剤として加えることにより、終点検出窓５の表面が、スラリーの水に触れると、水を吸収して膨潤する。膨潤した部分は、未膨潤部分より硬度が低下する。以下、膨潤の程度を示す膨潤度及び軟化の程度を示すＤ硬度について説明する。
（膨潤度）
本明細書において、膨潤度とは、材料（ポリマー）の吸水前後の重量変化量をいう。本発明においては、終点検出窓５の被研磨物８と接触する表面が、研磨層４の被研磨物８と接触する表面と同じ程度の高さを有することが望ましいため、終点検出窓５の膨潤度は０～３０％であることが好ましく、２～２５％であることがより好ましく、５～２０％であることがさらに好ましい。
なお、本明細書において膨潤度は、終点検出窓５の水の浸漬前後の重量により測定することができる。終点検出窓５を４ｃｍ×４ｃｍの正方形に切り抜いてサンプルとし、温度２３℃（±２℃）、湿度５０％（±５％）の条件の下に１２時間静置した後の重量を精密天秤にて測定する。次に、このサンプルを蒸留水中に浸漬し、３０分間水に浸漬した後、サンプルを取り出し、表面の水分のみを拭き取り、サンプルを水に浸漬した後の重量を精密天秤にて測定する。これらの重量の値を用い、以下の式にて研磨シートの表面層の膨潤度を算出する。
膨潤度（％）＝（水に浸漬後のサンプル重量－水に浸漬前のサンプル重量）／水に浸漬前のサンプル重量×１００
本明細書において、膨潤度とは、材料（ポリマー）の吸水前後の重量変化量をいう。本発明においては、終点検出窓５の被研磨物８と接触する表面が、研磨層４の被研磨物８と接触する表面と同じ程度の高さを有することが望ましいため、終点検出窓５の膨潤度は０～３０％であることが好ましく、２～２５％であることがより好ましく、５～２０％であることがさらに好ましい。
なお、本明細書において膨潤度は、終点検出窓５の水の浸漬前後の重量により測定することができる。終点検出窓５を４ｃｍ×４ｃｍの正方形に切り抜いてサンプルとし、温度２３℃（±２℃）、湿度５０％（±５％）の条件の下に１２時間静置した後の重量を精密天秤にて測定する。次に、このサンプルを蒸留水中に浸漬し、３０分間水に浸漬した後、サンプルを取り出し、表面の水分のみを拭き取り、サンプルを水に浸漬した後の重量を精密天秤にて測定する。これらの重量の値を用い、以下の式にて研磨シートの表面層の膨潤度を算出する。
膨潤度（％）＝（水に浸漬後のサンプル重量－水に浸漬前のサンプル重量）／水に浸漬前のサンプル重量×１００
（Ｄ硬度）
本明細書において、Ｄ硬度（タイプＤ）とは、材料（ポリマー）の硬さを示すものである。本発明においては、終点検出窓５が水を吸収して、軟化することが必要であるため、終点検出窓５の湿潤状態のＤ硬度は乾燥状態のＤ硬度より低い。具体的には、湿潤状態と乾燥状態のＤ硬度の差の下限は５以上であることが好ましく、１０以上であることがより好ましく、１５以上であることがさらに好ましい。上限については、特に限定されていないが、例えば、３０以下である。
また、終点検出窓５の表面が軟化した際に、研磨層４の表面と同じ程度の摩耗性を有することが望ましく、研磨層４と終点検出窓５の湿潤状態のＤ硬度の差の上限は２５以下であることが好ましく、２３以下であることがより好ましく、２０以下であることがさらに好ましい。下限については、特に限定されていないが、例えば、５以上である。
なお、Ｄ硬度は、ＪＩＳＫ６２５３－１９９７／ＩＳＯ７６１９に準じて、テクロック社製Ｄ型硬度計（ＧＳ７０２）を用いることにより、測定することができる。具体的には終点検出窓５の湿潤状態のＤ硬度は、４０℃の脱イオン水中に３０分間浸漬して湿潤させた終点検出窓を取り出し、軽くろ紙で水気を拭き取りすぐに測定を開始する。終点検出窓は、少なくとも厚さ４．５ｍｍ以上になるように設定する。また、Ｄ硬度は、加圧板を試料に接触させた後、２秒後の数値を読み取る。
本明細書において、Ｄ硬度（タイプＤ）とは、材料（ポリマー）の硬さを示すものである。本発明においては、終点検出窓５が水を吸収して、軟化することが必要であるため、終点検出窓５の湿潤状態のＤ硬度は乾燥状態のＤ硬度より低い。具体的には、湿潤状態と乾燥状態のＤ硬度の差の下限は５以上であることが好ましく、１０以上であることがより好ましく、１５以上であることがさらに好ましい。上限については、特に限定されていないが、例えば、３０以下である。
また、終点検出窓５の表面が軟化した際に、研磨層４の表面と同じ程度の摩耗性を有することが望ましく、研磨層４と終点検出窓５の湿潤状態のＤ硬度の差の上限は２５以下であることが好ましく、２３以下であることがより好ましく、２０以下であることがさらに好ましい。下限については、特に限定されていないが、例えば、５以上である。
なお、Ｄ硬度は、ＪＩＳＫ６２５３－１９９７／ＩＳＯ７６１９に準じて、テクロック社製Ｄ型硬度計（ＧＳ７０２）を用いることにより、測定することができる。具体的には終点検出窓５の湿潤状態のＤ硬度は、４０℃の脱イオン水中に３０分間浸漬して湿潤させた終点検出窓を取り出し、軽くろ紙で水気を拭き取りすぐに測定を開始する。終点検出窓は、少なくとも厚さ４．５ｍｍ以上になるように設定する。また、Ｄ硬度は、加圧板を試料に接触させた後、２秒後の数値を読み取る。
（摩耗速度）
本明細書において、摩耗速度とは、一定の時間単位に摩耗除去された量をいう。本発明においては、終点検出窓５と研磨層４の摩耗速度は同じ程度であることが望ましく、研磨層４と終点検出窓５の摩耗速度の差は１０～３００であることが好ましく、２０～２７０であることがより好ましく、３０～２５０であることがさらに好ましい。
なお、摩耗速度の評価は、研磨層及び終点検出窓のテーバー磨耗試験による磨耗減量によって行った。磨耗減量は、日本工業規格（ＪＩＳ Ｋ ６９０２）のテーバー摩耗試験に準じた方法で行い、４０℃の水を研磨層及び終点検出窓に滴下しつつ、３２０番手のサンドペーパーを用いて測定することができる。
本明細書において、摩耗速度とは、一定の時間単位に摩耗除去された量をいう。本発明においては、終点検出窓５と研磨層４の摩耗速度は同じ程度であることが望ましく、研磨層４と終点検出窓５の摩耗速度の差は１０～３００であることが好ましく、２０～２７０であることがより好ましく、３０～２５０であることがさらに好ましい。
なお、摩耗速度の評価は、研磨層及び終点検出窓のテーバー磨耗試験による磨耗減量によって行った。磨耗減量は、日本工業規格（ＪＩＳ Ｋ ６９０２）のテーバー摩耗試験に準じた方法で行い、４０℃の水を研磨層及び終点検出窓に滴下しつつ、３２０番手のサンドペーパーを用いて測定することができる。
（透過率）
終点検出窓５は、光を通過させるため、使用頻度が高い３００～８００ｎｍにおける透過率が高いことが好ましい。例えば、６６０ｎｍの光の透過率が、好ましくは、５０％以上、より好ましくは６０％以上、さらに好ましくは７０％以上、より一層好ましくは８０％以上である。透過率が高ければ、エラーが生じにくく、高い精度で測定することができる。透過率の測定は、分光光度計（日立製作所製、Ｕ－３２１０ Ｓｐｅｃｔｒｏ Ｐｈｏｔｏｍｅｔｅｒ）を用いて測定することができ、このときの試料厚さは１０ｍｍである。
終点検出窓５は、光を通過させるため、使用頻度が高い３００～８００ｎｍにおける透過率が高いことが好ましい。例えば、６６０ｎｍの光の透過率が、好ましくは、５０％以上、より好ましくは６０％以上、さらに好ましくは７０％以上、より一層好ましくは８０％以上である。透過率が高ければ、エラーが生じにくく、高い精度で測定することができる。透過率の測定は、分光光度計（日立製作所製、Ｕ－３２１０ Ｓｐｅｃｔｒｏ Ｐｈｏｔｏｍｅｔｅｒ）を用いて測定することができ、このときの試料厚さは１０ｍｍである。
以下、終点検出窓５の材料の製造方法については、ウレタン結合含有イソシアネート化合物、ポリオール化合物と硬化剤を用いた終点検出窓を例にして説明する。
ウレタン結合含有ポリイソシアネート化合物と硬化剤とを用いた終点検出窓５の製造方法としては、例えば、少なくともウレタン結合含有ポリイソシアネート化合物、添加剤、硬化剤を準備する材料準備工程；少なくとも、前記ウレタン結合含有ポリイソシアネート化合物、添加剤、硬化剤を混合して成形体成形用の混合液を得る混合工程；前記成形体成形用混合液から終点検出窓を成形する硬化工程、を含む製造方法が挙げられる。
以下、材料準備工程、混合工程、成形工程に分けて、それぞれ説明する。
＜材料準備工程＞
本発明の終点検出窓５の製造のために、ポリウレタン樹脂成形体（硬化樹脂）の原料として、ウレタン結合含有ポリイソシアネート化合物、硬化剤を準備する。また、添加剤として吸水性高分子も用意する。ここで、ウレタン結合含有ポリイソシアネートは、ポリウレタン樹脂成形体を形成するための、ウレタンプレポリマーである。終点検出窓５をポリウレア樹脂成型体やポリウレタンポリウレア樹脂成形体にする場合は、それに応じたプレポリマーを用いる。
本発明の終点検出窓５の製造のために、ポリウレタン樹脂成形体（硬化樹脂）の原料として、ウレタン結合含有ポリイソシアネート化合物、硬化剤を準備する。また、添加剤として吸水性高分子も用意する。ここで、ウレタン結合含有ポリイソシアネートは、ポリウレタン樹脂成形体を形成するための、ウレタンプレポリマーである。終点検出窓５をポリウレア樹脂成型体やポリウレタンポリウレア樹脂成形体にする場合は、それに応じたプレポリマーを用いる。
以下、各成分について説明する。
（ウレタン結合含有ポリイソシアネート化合物）
ウレタン結合含有ポリイソシアネート化合物（ウレタンプレポリマー）は、下記ポリイソシアネート化合物とポリオール化合物とを、通常用いられる条件で反応させることにより得られる化合物であり、ウレタン結合とイソシアネート基を分子内に含むものである。また、本発明の効果を損なわない範囲内で、他の成分がウレタン結合含有ポリイソシアネート化合物に含まれていてもよい。
ウレタン結合含有ポリイソシアネート化合物（ウレタンプレポリマー）は、下記ポリイソシアネート化合物とポリオール化合物とを、通常用いられる条件で反応させることにより得られる化合物であり、ウレタン結合とイソシアネート基を分子内に含むものである。また、本発明の効果を損なわない範囲内で、他の成分がウレタン結合含有ポリイソシアネート化合物に含まれていてもよい。
ウレタン結合含有ポリイソシアネート化合物としては、市販されているものを用いてもよく、ポリイソシアネート化合物とポリオール化合物とを反応させて合成したものを用いてもよい。前記反応に特に制限はなく、ポリウレタン樹脂の製造において公知の方法及び条件を用いて付加重合反応すればよい。例えば、４０℃に加温したポリオール化合物に、窒素雰囲気にて撹拌しながら５０℃に加温したポリイソシアネート化合物を添加し、３０分後に８０℃まで昇温させ更に８０℃にて６０分間反応させるといった方法で製造することができる。
（ポリイソシアネート化合物）
本明細書において、ポリイソシアネート化合物とは、分子内に２つ以上のイソシアネート基を有する化合物を意味する。
ポリイソシアネート化合物としては、分子内に２つ以上のイソシアネート基を有していれば特に制限されるものではない。例えば、分子内に２つのイソシアネート基を有するジイソシアネート化合物としては、ｍ－フェニレンジイソシアネート、ｐ－フェニレンジイソシアネート、２，６－トリレンジイソシアネート（２，６－ＴＤＩ）、２，４－トリレンジイソシアネート（２，４－ＴＤＩ）、ナフタレン－１，４－ジイソシアネート、ジフェニルメタン－４，４’－ジイソシアネー卜（ＭＤＩ）、４，４’－メチレン－ビス（シクロヘキシルイソシアネート）（水添ＭＤＩ）、３，３’－ジメトキシ－４，４’－ビフェニルジイソシアネート、３，３’－ジメチルジフェニルメタン－４，４’－ジイソシアネート、キシリレン－１、４－ジイソシアネート、４，４’－ジフェニルプロパンジイソシアネート、トリメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、プロピレン－１，２－ジイソシアネート、ブチレン－１，２－ジイソシアネート、シクロヘキシレン－１，２－ジイソシアネート、シクロヘキシレン－１，４－ジイソシアネート、ｐ－フェニレンジイソチオシアネート、キシリレン－１，４－ジイソチオシアネート、エチリジンジイソチオシアネート等を挙げることができる。これらのポリイソシアネート化合物は、単独で用いてもよく、複数のポリイソシアネート化合物を組み合わせて用いてもよい。
本明細書において、ポリイソシアネート化合物とは、分子内に２つ以上のイソシアネート基を有する化合物を意味する。
ポリイソシアネート化合物としては、分子内に２つ以上のイソシアネート基を有していれば特に制限されるものではない。例えば、分子内に２つのイソシアネート基を有するジイソシアネート化合物としては、ｍ－フェニレンジイソシアネート、ｐ－フェニレンジイソシアネート、２，６－トリレンジイソシアネート（２，６－ＴＤＩ）、２，４－トリレンジイソシアネート（２，４－ＴＤＩ）、ナフタレン－１，４－ジイソシアネート、ジフェニルメタン－４，４’－ジイソシアネー卜（ＭＤＩ）、４，４’－メチレン－ビス（シクロヘキシルイソシアネート）（水添ＭＤＩ）、３，３’－ジメトキシ－４，４’－ビフェニルジイソシアネート、３，３’－ジメチルジフェニルメタン－４，４’－ジイソシアネート、キシリレン－１、４－ジイソシアネート、４，４’－ジフェニルプロパンジイソシアネート、トリメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、プロピレン－１，２－ジイソシアネート、ブチレン－１，２－ジイソシアネート、シクロヘキシレン－１，２－ジイソシアネート、シクロヘキシレン－１，４－ジイソシアネート、ｐ－フェニレンジイソチオシアネート、キシリレン－１，４－ジイソチオシアネート、エチリジンジイソチオシアネート等を挙げることができる。これらのポリイソシアネート化合物は、単独で用いてもよく、複数のポリイソシアネート化合物を組み合わせて用いてもよい。
ポリイソシアネート化合物としては、２，４－ＴＤＩ及び／又は２，６－ＴＤＩを含むことが好ましく、２，４－ＴＤＩ及び２，６－ＴＤＩを含むことがより好ましい。２，４－ＴＤＩ及び２，６－ＴＤＩのみからなることがさらにより好ましい。２，４－ＴＤＩ対２，６－ＴＤＩの質量比は、１００：０～５０：５０であることが好ましく、９０：１０～６０：４０であることがより好ましく、９０：１０～７０：３０であることがさらにより好ましく８０：２０であることがさらにより好ましい。
（プレポリマーの原料としてのポリオール化合物）
本明細書において、ポリオール化合物とは、分子内に２つ以上の水酸基（ＯＨ）を有する化合物を意味する。
プレポリマーとしてのウレタン結合含有ポリイソシアネート化合物の合成に用いられるポリオール化合物としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール（ＤＥＧ）、ブチレングリコール等のジオール化合物、トリオール化合物等；ポリ（オキシテトラメチレン）グリコール（又はポリテトラメチレンエーテルグリコール）（ＰＴＭＧ）等のポリエーテルポリオール化合物を挙げることができる。これらの中でも、ＰＴＭＧが好ましい。ＰＴＭＧの数平均分子量（Ｍｎ）は、５００～２０００であることが好ましく、６００～１３００であることがより好ましく、６５０～１０００であることがさらにより好ましい。数平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー（Ｇｅｌ Ｐｅｒｍｅａｔｉｏｎ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ：ＧＰＣ）により測定することができる。なお、ポリウレタン樹脂からポリオール化合物の数平均分子量を測定する場合は、アミン分解等の常法により各成分を分解した後、ＧＰＣによって推定することもできる。
上記ポリオール化合物は単独で用いてもよく、複数のポリオール化合物を組み合わせて用いてもよい。
本明細書において、ポリオール化合物とは、分子内に２つ以上の水酸基（ＯＨ）を有する化合物を意味する。
プレポリマーとしてのウレタン結合含有ポリイソシアネート化合物の合成に用いられるポリオール化合物としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール（ＤＥＧ）、ブチレングリコール等のジオール化合物、トリオール化合物等；ポリ（オキシテトラメチレン）グリコール（又はポリテトラメチレンエーテルグリコール）（ＰＴＭＧ）等のポリエーテルポリオール化合物を挙げることができる。これらの中でも、ＰＴＭＧが好ましい。ＰＴＭＧの数平均分子量（Ｍｎ）は、５００～２０００であることが好ましく、６００～１３００であることがより好ましく、６５０～１０００であることがさらにより好ましい。数平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー（Ｇｅｌ Ｐｅｒｍｅａｔｉｏｎ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ：ＧＰＣ）により測定することができる。なお、ポリウレタン樹脂からポリオール化合物の数平均分子量を測定する場合は、アミン分解等の常法により各成分を分解した後、ＧＰＣによって推定することもできる。
上記ポリオール化合物は単独で用いてもよく、複数のポリオール化合物を組み合わせて用いてもよい。
（添加剤）
上記したように、終点検出窓５の材料として、高吸水性高分子を添加剤として用いることができる。混合方法は、特に限定されるものではないが、通常、ポリイソシアネート化合物などと混合させる。材料としては、ポリアクリル酸塩系、ポリスルホン酸塩系、無水マレイン酸塩系、ポリアクリルアミド系、ポリビニルアルコール系、ポリエチレンオキシド系等を用いることができ、例えば、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリ乳酸を用いることができる。
上記したように、終点検出窓５の材料として、高吸水性高分子を添加剤として用いることができる。混合方法は、特に限定されるものではないが、通常、ポリイソシアネート化合物などと混合させる。材料としては、ポリアクリル酸塩系、ポリスルホン酸塩系、無水マレイン酸塩系、ポリアクリルアミド系、ポリビニルアルコール系、ポリエチレンオキシド系等を用いることができ、例えば、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリ乳酸を用いることができる。
（硬化剤）
本発明の終点検出窓５の製造方法では、混合工程において硬化剤（鎖伸長剤ともいう）をウレタン結合含有ポリイソシアネート化合物などと混合させる。硬化剤を加えることにより、その後の成形体成形工程において、ウレタン結合含有ポリイソシアネート化合物の主鎖末端が硬化剤と結合してポリマー鎖を形成し、硬化する。
硬化剤としては、例えば、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、イソホロンジアミン、ジシクロヘキシルメタン－４，４’－ジアミン、３，３’－ジクロロ－４，４’－ジアミノジフェニルメタン（ＭＯＣＡ）、４－メチル－２，６－ビス（メチルチオ）－１，３－ベンゼンジアミン、２－メチル－４，６－ビス（メチルチオ）－１，３－ベンゼンジアミン、２，２－ビス（３－アミノ－４－ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２－ビス［３－（イソプロピルアミノ）－４－ヒドロキシフェニル］プロパン、２，２－ビス［３－（１－メチルプロピルアミノ）－４－ヒドロキシフェニル］プロパン、２，２－ビス［３－（１－メチルペンチルアミノ）－４－ヒドロキシフェニル］プロパン、２，２－ビス（３，５－ジアミノ－４－ヒドロキシフェニル）プロパン、２，６－ジアミノ－４－メチルフェノール、トリメチルエチレンビス－４－アミノベンゾネート、及びポリテトラメチレンオキサイド－ｄｉ－ｐ－アミノベンゾネート等の多価アミン化合物；エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリメチレングリコール、テトラエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、１，４－ブタンジオール、１，３－ブタンジオール、２，３－ブタンジオール、１，２－ブタンジオール、３－メチル－１，２－ブタンジオール、１，２－ペンタンジオール、１，４－ペンタンジオール、２，４－ペンタンジオール、２，３－ジメチルトリメチレングリコール、テトラメチレングリコール、３－メチル－４，３－ペンタンジオール、３－メチル－４，５－ペンタンジオール、２，２，４－トリメチル－１，３－ペンタンジオール、１，６－ヘキサンジオール、１，５－ヘキサンジオール、１，４－ヘキサンジオール、２，５－ヘキサンジオール、１，４－シクロヘキサンジメタノール、ネオペンチルグリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、トリメチロールメタン、ポリ（オキシテトラメチレン）グリコール、ポリエチレングリコール、及びポリプロピレングリコール等の多価アルコール化合物が挙げられる。また、多価アミン化合物が水酸基を有していてもよく、このようなアミン系化合物として、例えば、２－ヒドロキシエチルエチレンジアミン、２－ヒドロキシエチルプロピレンジアミン、ジ－２－ヒドロキシエチルエチレンジアミン、ジ－２－ヒドロキシエチルプロピレンジアミン、２－ヒドロキシプロピルエチレンジアミン、ジ－２－ヒドロキシプロピルエチレンジアミン等を挙げることができる。多価アミン化合物としては、ジアミン化合物が好ましく、例えば、３，３’－ジクロロ－４，４’－ジアミノジフェニルメタン（メチレンビス－ｏ－クロロアニリン）（以下、ＭＯＣＡと略記する。）を用いることがさらに好ましい。
本発明の終点検出窓５の製造方法では、混合工程において硬化剤（鎖伸長剤ともいう）をウレタン結合含有ポリイソシアネート化合物などと混合させる。硬化剤を加えることにより、その後の成形体成形工程において、ウレタン結合含有ポリイソシアネート化合物の主鎖末端が硬化剤と結合してポリマー鎖を形成し、硬化する。
硬化剤としては、例えば、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、イソホロンジアミン、ジシクロヘキシルメタン－４，４’－ジアミン、３，３’－ジクロロ－４，４’－ジアミノジフェニルメタン（ＭＯＣＡ）、４－メチル－２，６－ビス（メチルチオ）－１，３－ベンゼンジアミン、２－メチル－４，６－ビス（メチルチオ）－１，３－ベンゼンジアミン、２，２－ビス（３－アミノ－４－ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２－ビス［３－（イソプロピルアミノ）－４－ヒドロキシフェニル］プロパン、２，２－ビス［３－（１－メチルプロピルアミノ）－４－ヒドロキシフェニル］プロパン、２，２－ビス［３－（１－メチルペンチルアミノ）－４－ヒドロキシフェニル］プロパン、２，２－ビス（３，５－ジアミノ－４－ヒドロキシフェニル）プロパン、２，６－ジアミノ－４－メチルフェノール、トリメチルエチレンビス－４－アミノベンゾネート、及びポリテトラメチレンオキサイド－ｄｉ－ｐ－アミノベンゾネート等の多価アミン化合物；エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリメチレングリコール、テトラエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、１，４－ブタンジオール、１，３－ブタンジオール、２，３－ブタンジオール、１，２－ブタンジオール、３－メチル－１，２－ブタンジオール、１，２－ペンタンジオール、１，４－ペンタンジオール、２，４－ペンタンジオール、２，３－ジメチルトリメチレングリコール、テトラメチレングリコール、３－メチル－４，３－ペンタンジオール、３－メチル－４，５－ペンタンジオール、２，２，４－トリメチル－１，３－ペンタンジオール、１，６－ヘキサンジオール、１，５－ヘキサンジオール、１，４－ヘキサンジオール、２，５－ヘキサンジオール、１，４－シクロヘキサンジメタノール、ネオペンチルグリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、トリメチロールメタン、ポリ（オキシテトラメチレン）グリコール、ポリエチレングリコール、及びポリプロピレングリコール等の多価アルコール化合物が挙げられる。また、多価アミン化合物が水酸基を有していてもよく、このようなアミン系化合物として、例えば、２－ヒドロキシエチルエチレンジアミン、２－ヒドロキシエチルプロピレンジアミン、ジ－２－ヒドロキシエチルエチレンジアミン、ジ－２－ヒドロキシエチルプロピレンジアミン、２－ヒドロキシプロピルエチレンジアミン、ジ－２－ヒドロキシプロピルエチレンジアミン等を挙げることができる。多価アミン化合物としては、ジアミン化合物が好ましく、例えば、３，３’－ジクロロ－４，４’－ジアミノジフェニルメタン（メチレンビス－ｏ－クロロアニリン）（以下、ＭＯＣＡと略記する。）を用いることがさらに好ましい。
＜混合工程＞
混合工程では、前記準備工程で得られた、ウレタン結合含有ポリイソシアネート化合物（ウレタンプレポリマー）、添加剤、硬化剤を混合機内に供給して攪拌・混合する。混合工程は、上記各成分の流動性を確保できる温度に加温した状態で行われる。
混合工程では、少なくとも、ウレタン結合含有ポリイソシアネート化合物（ウレタンプレポリマー）、添加剤、硬化剤を、混合機内に供給して攪拌・混合する。混合順序に特に制限はないが、ウレタン結合含有ポリイソシアネート化合物と、硬化剤、添加剤及び必要に応じて他の成分を混合した混合液とを用意し、両方を混合器内に供給して混合撹拌することが好ましい。このようにして、成形体成形用の混合液が調製される。混合工程は、上記各成分の流動性を確保できる温度に加温した状態で行われる。
混合工程では、前記準備工程で得られた、ウレタン結合含有ポリイソシアネート化合物（ウレタンプレポリマー）、添加剤、硬化剤を混合機内に供給して攪拌・混合する。混合工程は、上記各成分の流動性を確保できる温度に加温した状態で行われる。
混合工程では、少なくとも、ウレタン結合含有ポリイソシアネート化合物（ウレタンプレポリマー）、添加剤、硬化剤を、混合機内に供給して攪拌・混合する。混合順序に特に制限はないが、ウレタン結合含有ポリイソシアネート化合物と、硬化剤、添加剤及び必要に応じて他の成分を混合した混合液とを用意し、両方を混合器内に供給して混合撹拌することが好ましい。このようにして、成形体成形用の混合液が調製される。混合工程は、上記各成分の流動性を確保できる温度に加温した状態で行われる。
＜成形工程＞
成形体成形工程では、前記混合工程で調製された成形体成形用混合液を３０～１００℃に予熱した棒状の型枠内に流し込み一次硬化させた後、１００～１５０℃程度で１０分～５時間程度加熱して二次硬化させることにより硬化したポリウレタン樹脂（ポリウレタン樹脂成形体）を成形する。このとき、ウレタンプレポリマー、硬化剤が反応してポリウレタン樹脂を形成することにより該混合液は硬化する。
なお、前記型枠には、凹凸やねじ切り構造が設けられることにより、終点検出窓５が成形された研磨層４から外れることを防止することができる。
成形体成形工程では、前記混合工程で調製された成形体成形用混合液を３０～１００℃に予熱した棒状の型枠内に流し込み一次硬化させた後、１００～１５０℃程度で１０分～５時間程度加熱して二次硬化させることにより硬化したポリウレタン樹脂（ポリウレタン樹脂成形体）を成形する。このとき、ウレタンプレポリマー、硬化剤が反応してポリウレタン樹脂を形成することにより該混合液は硬化する。
なお、前記型枠には、凹凸やねじ切り構造が設けられることにより、終点検出窓５が成形された研磨層４から外れることを防止することができる。
＜透過率について＞
終点検出窓５に気泡が含まれていると、光源１３からの光が気泡で反射してしまい、光の透過率が低下し、終点検出の精度に影響を及ぼすことが考えられる。したがって、終点検出窓５に気泡が含まれないようにするために、例えば、材料を準備する段階で十分に減圧脱泡を行うことが挙げられる。
終点検出窓５に気泡が含まれていると、光源１３からの光が気泡で反射してしまい、光の透過率が低下し、終点検出の精度に影響を及ぼすことが考えられる。したがって、終点検出窓５に気泡が含まれないようにするために、例えば、材料を準備する段階で十分に減圧脱泡を行うことが挙げられる。
＜＜研磨層の製造方法＞＞
本発明の研磨層４の製造方法について説明する。研磨層４の材料としては、研磨に用いることができる材料であれば、特に限定されるものではないが、例えば、ウレタン結合含有ポリイソシアネート化合物と硬化剤とを反応させて得られるポリウレタン樹脂材料を使用することができる。
本発明の研磨層４の製造方法について説明する。研磨層４の材料としては、研磨に用いることができる材料であれば、特に限定されるものではないが、例えば、ウレタン結合含有ポリイソシアネート化合物と硬化剤とを反応させて得られるポリウレタン樹脂材料を使用することができる。
研磨層４は、気泡を有するポリウレタン樹脂材料が好ましい。また、ポリウレタン樹脂材料の気泡は、その態様によって、複数の気泡が独立して存在する独立気泡と、複数の気泡が連通孔でつながっている連続気泡に分類される。このなかでも、本発明に用いられるポリウレタン樹脂材料は独立気泡を有することが好ましく、ポリウレタン樹脂と、該ポリウレタン樹脂中に分散した中空微粒子とを含むポリウレタン樹脂材料であることがより好ましい。
独立気泡を有するポリウレタン樹脂材料は、外殻を有し、なかが中空状である中空微粒子を用いることにより成形することができる。中空微粒子は、市販のものを使用してもよく、常法により合成することにより得られたものを使用してもよい。中空微粒子の外殻の材質としては、特に制限されないが、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリ（メタ）アクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリエチレングリコール、ポリヒドロキシエーテルアクリライト、マレイン酸共重合体、ポリエチレンオキシド、ポリウレタン、ポリ（メタ）アクリロニトリル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル及び有機シリコーン系樹脂、並びにそれらの樹脂を構成する単量体を２種以上組み合わせた共重合体が挙げられる。また、市販品の中空微粒子としては、以下に限定されないが、例えば、エクスパンセルシリーズ（アクゾ・ノーベル社製商品名）、マツモトマイクロスフェア（松本油脂（株）社製商品名）などが挙げられる。
ポリウレタンシートにおける中空微粒子の形状は特に限定されず、例えば、球状及び略球状であってもよい。中空微粒子の平均粒径は、特に制限されないが、好ましくは５～２００μｍであり、より好ましくは５～８０μｍであり、さらに好ましくは５～５０μｍであり、特に好ましくは５～３５μｍである。なお、平均粒径は、レーザー回折式粒度分布測定装置（例えばスペクトリス（株）製、マスターサイザ－２０００）により測定することができる。
中空微粒子は、ウレタンプレポリマー１００質量部に対して、好ましくは０．１～１０質量部、より好ましくは１～５質量部、さらにより好ましくは１～３質量部となるように添加する。
また、上記の成分以外に、本発明の効果を損なわない範囲において、従来使用されている発泡剤を、前記中空微粒子と併用してもよく、下記混合工程中に前記各成分に対して非反応性の気体を吹き込んでもよい。該発泡剤としては、水や、炭素数５又は６の炭化水素を主成分とする発泡剤が挙げられる。該炭化水素としては、例えば、ｎ－ペンタン、ｎ－ヘキサンなどの鎖状炭化水素や、シクロペンタン、シクロヘキサンなどの脂環式炭化水素が挙げられる。
ウレタン結合含有ポリイソシアネート化合物と硬化剤とを用いた研磨層４の製造方法としては、例えば、少なくとも材料を準備する準備工程；少なくとも、材料の混合液を得る混合工程；前記混合液からポリウレタン樹脂成形体を成形する成形体成形工程；及び前記ポリウレタン樹脂成形体から、被研磨物を研磨加工するための研磨表面を有する研磨層を形成する研磨層形成工程、を含む製造方法が挙げられる。これらの工程は、添加剤を混合させない点、微小中空球体の添加や機械的発泡により気泡を形成させる点を除いて、実質的に、終点検出窓の製造方法と同じであるため、詳細の説明を割愛する。
＜終点検出窓を備えた研磨層の製造方法＞
本発明の研磨パッド３が有する研磨層４は、少なくとも一つの終点検出窓５を備える。この終点検出窓５を備えた研磨層４について、説明する。
図７に示すように、まず、円柱状の終点検出窓５を製造する。この製造方法としては、材料を押し出し成形してもよいし、研削等により、円柱状に成形してもよい。なお、終点検出窓５の側面は、研磨層４との嵌め合いやすくするために、必要に応じて凹凸やねじ切り構造が設けることができる。
次に、研磨層４の材料となるウレタンプレポリマーと硬化剤と中空微粒子を混合機内に供給して攪拌・混合する。円柱状の終点検出窓５を備えた状態で、その周りに研磨層４の材料を硬化させ、円柱状の終点検出窓５を備えたブロック状の研磨層４を成形する。
最後に、所望の研磨パッド３の形状になるように、研磨層４を切り出し、所定の形状の研磨層４にすることができる。
終点検出窓５を備えた研磨層４は上述のとおりに形成することができるが、これに限定されるものではない。
本発明の研磨パッド３が有する研磨層４は、少なくとも一つの終点検出窓５を備える。この終点検出窓５を備えた研磨層４について、説明する。
図７に示すように、まず、円柱状の終点検出窓５を製造する。この製造方法としては、材料を押し出し成形してもよいし、研削等により、円柱状に成形してもよい。なお、終点検出窓５の側面は、研磨層４との嵌め合いやすくするために、必要に応じて凹凸やねじ切り構造が設けることができる。
次に、研磨層４の材料となるウレタンプレポリマーと硬化剤と中空微粒子を混合機内に供給して攪拌・混合する。円柱状の終点検出窓５を備えた状態で、その周りに研磨層４の材料を硬化させ、円柱状の終点検出窓５を備えたブロック状の研磨層４を成形する。
最後に、所望の研磨パッド３の形状になるように、研磨層４を切り出し、所定の形状の研磨層４にすることができる。
終点検出窓５を備えた研磨層４は上述のとおりに形成することができるが、これに限定されるものではない。
このようにして得られた研磨層４は、その後、研磨層４の研磨面とは反対側の面に両面テープが貼り付けられる。両面テープに特に制限はなく、当技術分野において公知の両面テープの中から任意に選択して使用することが出来る。
また、本発明の研磨パッド３は、研磨層４のみからなる単層構造であってもよく、研磨層４の研磨面とは反対側の面に他の層（下層、支持層、図３、７ではクッション層６）を貼り合わせた複層からなっていてもよい。複層構造を有する場合には、複数の層同士を両面テープや接着剤などを用いて、必要により加圧しながら接着・固定すればよい。この際用いられる両面テープや接着剤に特に制限はなく、当技術分野において公知の両面テープや接着剤の中から任意に選択して使用することが出来る。クッション層６には、終点検出窓５に対応する位置に予め貫通孔６ａが設けられている。
さらに、本発明の研磨パッド３は、必要に応じて、研磨層４及び終点検出窓５の表面及び／又は裏面を研削処理してもよく、溝加工やエンボス加工を表面に施してもよい。研削処理の方法に特に制限はなく、公知の方法により研削することができる。具体的には、サンドペーパーによる研削が挙げられる。溝加工の形状に特に制限はなく、例えば、格子型、同心円型、放射型などの形状が挙げられる。
本発明の研磨パッド３を使用するときは、研磨パッド３を研磨層４の研磨面が被研磨物と向き合うようにして研磨機１の研磨定盤１０に取り付ける。そして、スラリーを供給しつつ、研磨定盤を回転させて、被研磨物の加工表面を研磨する。
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。
各実施例及び比較例において、特段の指定のない限り、「部」とは「質量部」を意味するものとする。
また、ＮＣＯ当量とは、“（ポリイソシアネート化合物の質量（部）＋ポリオール化合物の質量（部））／［（ポリイソシアネート化合物１分子当たりの官能基数×ポリイソシアネート化合物の質量（部）／ポリイソシアネート化合物の分子量）－（ポリオール化合物１分子当たりの官能基数×ポリオール化合物の質量（部）／ポリオール化合物の分子量）］”で求められるＮＣＯ基１個当たりのプレポリマー（ＰＰ）の分子量を示す数値である。
＜実施例１＞
２，４－トリレンジイソシアネート（２，４－ＴＤＩ）、２，６－トリレンジイソシアネート（２，６－ＴＤＩ）及び数平均分子量６５０のポリ（オキシテトラメチレン）グリコール（ＰＴＭＧ））を反応させてなるＮＣＯ当量５０４のイソシアネート基末端ウレタンプレポリマー１００部を第１液タンクに仕込み、保温した。次に、第１液とは別途に、硬化剤としてのＭＯＣＡ２０部に、ポリアクリル酸ナトリウム２部を添加混合し、混合液を得た。得られた混合液を第２液タンク内で保温した。第１液タンク、第２液タンクの夫々の液体を、注入口を２つ具備した混合機に夫々の注入口から注入した。注入した２液を混合攪拌しながら予熱した成形機の金型へ注入した後、型締めをし、３０分間、加熱し一次硬化させた。一次硬化させた成形物を脱型後、オーブンにて１３０℃で２時間二次硬化し、終点検出窓として用いられるウレタン樹脂成形物を得た。得られた終点検出窓は、乾燥状態のＤ硬度は４５であり、浸潤状態のＤ硬度は３６であった。そして、膨潤度は１１０％であった。
一方、２，４－トリレンジイソシアネート（２，４－ＴＤＩ）、数平均分子量６５０ポリ（オキシテトラメチレン）グリコール（ＰＴＭＧ）及びジエチレングリコール（ＤＥＧ）を反応させてなるＮＣＯ当量４６０のイソシアネート基末端ウレタンプレポリマー１００部に、殻部分がアクリロニトリル－塩化ビニリデン共重合体からなり、殻内にイソブタンガスが内包された粒子の大きさが１５～２５μｍ（平均粒径：２０μｍ）の膨脹させた中空微粒子２．８部を添加混合し、第１液タンクに仕込み、保温した。次に、第１液とは別途に、硬化剤としてＭＯＣＡ２５．５部及びポリプロピレングリコール（ＰＰＧ）８．５部を添加混合し、第２液タンク内で保温した。第１液タンク、第２液タンクの夫々の液体を、注入口を２つ具備した混合機に夫々の注入口から注入した。前記終点検出窓を金型内に設置し、注入した２液を混合攪拌しながら予熱した成形機の金型へ注入した後、型締めをし、３０分間、加熱し一次硬化させた。一次硬化させた成形物を脱型後、オーブンにて１３０℃で２時間二次硬化し、ウレタン樹脂成形物を得た。得られたウレタン樹脂成形物を２５℃まで放冷した後に、再度オーブンにて１２０℃で５時間加熱してから１．３ｍｍの厚みにスライスし、研磨層を得た。得られた研磨層は４枚重ねにしてＤ硬度を測定し、Ｄ硬度は５３であった。
さらに、研磨層の研磨面とは反対側の面に両面テープを貼り付け、クッション層に貼り合わせ、研磨パットを得た。得られた研磨パットは終点検出窓と研磨層の摩耗速度の差が５～３０であった。
２，４－トリレンジイソシアネート（２，４－ＴＤＩ）、２，６－トリレンジイソシアネート（２，６－ＴＤＩ）及び数平均分子量６５０のポリ（オキシテトラメチレン）グリコール（ＰＴＭＧ））を反応させてなるＮＣＯ当量５０４のイソシアネート基末端ウレタンプレポリマー１００部を第１液タンクに仕込み、保温した。次に、第１液とは別途に、硬化剤としてのＭＯＣＡ２０部に、ポリアクリル酸ナトリウム２部を添加混合し、混合液を得た。得られた混合液を第２液タンク内で保温した。第１液タンク、第２液タンクの夫々の液体を、注入口を２つ具備した混合機に夫々の注入口から注入した。注入した２液を混合攪拌しながら予熱した成形機の金型へ注入した後、型締めをし、３０分間、加熱し一次硬化させた。一次硬化させた成形物を脱型後、オーブンにて１３０℃で２時間二次硬化し、終点検出窓として用いられるウレタン樹脂成形物を得た。得られた終点検出窓は、乾燥状態のＤ硬度は４５であり、浸潤状態のＤ硬度は３６であった。そして、膨潤度は１１０％であった。
一方、２，４－トリレンジイソシアネート（２，４－ＴＤＩ）、数平均分子量６５０ポリ（オキシテトラメチレン）グリコール（ＰＴＭＧ）及びジエチレングリコール（ＤＥＧ）を反応させてなるＮＣＯ当量４６０のイソシアネート基末端ウレタンプレポリマー１００部に、殻部分がアクリロニトリル－塩化ビニリデン共重合体からなり、殻内にイソブタンガスが内包された粒子の大きさが１５～２５μｍ（平均粒径：２０μｍ）の膨脹させた中空微粒子２．８部を添加混合し、第１液タンクに仕込み、保温した。次に、第１液とは別途に、硬化剤としてＭＯＣＡ２５．５部及びポリプロピレングリコール（ＰＰＧ）８．５部を添加混合し、第２液タンク内で保温した。第１液タンク、第２液タンクの夫々の液体を、注入口を２つ具備した混合機に夫々の注入口から注入した。前記終点検出窓を金型内に設置し、注入した２液を混合攪拌しながら予熱した成形機の金型へ注入した後、型締めをし、３０分間、加熱し一次硬化させた。一次硬化させた成形物を脱型後、オーブンにて１３０℃で２時間二次硬化し、ウレタン樹脂成形物を得た。得られたウレタン樹脂成形物を２５℃まで放冷した後に、再度オーブンにて１２０℃で５時間加熱してから１．３ｍｍの厚みにスライスし、研磨層を得た。得られた研磨層は４枚重ねにしてＤ硬度を測定し、Ｄ硬度は５３であった。
さらに、研磨層の研磨面とは反対側の面に両面テープを貼り付け、クッション層に貼り合わせ、研磨パットを得た。得られた研磨パットは終点検出窓と研磨層の摩耗速度の差が５～３０であった。
得られた終点検出窓及び得られた研磨層から構成される研磨パッドを用いて、テスト試料を研磨したところ、スクラッチを発生させずに、終点検出窓付近に研磨屑やスラリーが溜まることがないことが確認された。
符号の説明
１ 研磨装置
２ 入射光
２ａ，２ｂ 反射光
３ 研磨パッド
４、４１、４２ 研磨層
４ａ、４１ａ、４２ａ 研磨層の表面
５、５１、５２ 終点検出窓
５ａ．５１ａ、５２ａ 終点検出窓の表面
６ クッション層
７ 接着層
８ 被研磨物
９ スラリー
１０ 研磨定盤
１１ 基盤
１２ 薄膜
１３ 光源
１４ 光学式センサ
１５ 砥粒、研磨屑
１６ 保持定盤
１ 研磨装置
２ 入射光
２ａ，２ｂ 反射光
３ 研磨パッド
４、４１、４２ 研磨層
４ａ、４１ａ、４２ａ 研磨層の表面
５、５１、５２ 終点検出窓
５ａ．５１ａ、５２ａ 終点検出窓の表面
６ クッション層
７ 接着層
８ 被研磨物
９ スラリー
１０ 研磨定盤
１１ 基盤
１２ 薄膜
１３ 光源
１４ 光学式センサ
１５ 砥粒、研磨屑
１６ 保持定盤
Claims (2)
- 一部に終点検出窓を備える研磨層を有する研磨パッドであって、前記終点検出窓は、浸潤状態になると体積が膨張する材料から構成され、添加剤としてポリアクリル酸ナトリウムを含むポリウレタン、ポリウレア又はポリウレタンポリウレアである、研磨パッド。
- 前記終点検出窓の前記材料の湿潤状態のときのＤ硬度は、乾燥状態のＤ硬度よりも低い、請求項１に記載の研磨パッド。
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