JP7553299B2 - 研磨パッド及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、研磨パッド及びその製造方法に関する。

近年、スマートフォンなどの筐体の電子機器において、表面と側面を接続するエッジ部を湾曲させたデザインが用いられている。湾曲部は、ルーター加工等によって面取りを行うことで形成されるが、切削痕が残るために研磨により除去する必要がある。

例えば、特許文献１には、研磨面を有する弾性パッドと変形自在なベース層とを接合した研磨パッドを用い、ワークピースを研磨パッドに押圧することで研磨面を湾曲部に沿わせ、湾曲部を研磨する方法が開示されている。

特許第５７８９６３４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の方法では、平面部を研磨する際に研磨面が湾曲部全体に沿わないため、平面部の研磨に加えて専用のキャリアを用いて湾曲部を研磨する必要があった。仮に湾曲部全体に沿わせるために押圧力を強くした場合、ワークピースを研磨パッドに押圧した際にベース層の変形に沿って、湾曲部との接触箇所の研磨層が大きく伸長し、研磨層全体の伸長に偏りが生じることが懸念される。そのため、湾曲部との接触箇所の研磨層に反発力（戻り力）が生じ易く、特に湾曲部への押圧力が大きくなり、湾曲部の過研磨による研磨ムラが生じるという問題がある。

本発明の一態様は、被研磨物の平坦部と湾曲部を同時に研磨可能であり、湾曲部の過研磨による研磨ムラを低減することができる研磨パッド及びその製造方法を提供することを目的とする。

前記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る研磨パッドは、クッション層と、接着層と、研磨層とがこの順で積層してなる研磨パッドであって、前記クッション層は、連通孔を有し、かつ前記研磨層側の面に、複数の凸部及び複数の凹部からなる凹凸形状を有しており、前記接着層は、前記クッション層との接触面から前記研磨層との接触面まで貫通している複数の貫通孔を有しており、前記研磨層は、連通孔を有し、かつ前記接着層を介して、前記凸部及び前記凹部に沿って前記クッション層に貼り合わされていることにより、複数の凸部及び複数の凹部からなる凹凸形状を表面に有し、前記研磨層の前記凹凸形状は、曲面形状であり、かつ前記凸部と前記凹部とが規則的なパターンで並ぶように形成されている。

前記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る研磨パッドの製造方法は、連通孔を有し、かつ複数の凸部及び複数の凹部からなる凹凸形状を有するクッション層と、連通孔を有する研磨層とを、接着層を介して、前記研磨層が前記凹凸形状に沿うように重ね合わせて得られた積層体を接着する、貼り合わせ工程と、接着された積層体の前記研磨面側から穿孔して、前記接着層の前記クッション層との接着面から前記研磨層の研磨面まで貫通した貫通孔を形成させる、貫通孔形成工程とを含む、研磨パッドの製造方法であって、前記凹凸形状は、曲面形状であり、かつ前記凸部と前記凹部とが規則的なパターンで並ぶように形成されている。

本発明の一態様によれば、被研磨物の平坦部と湾曲部を同時に研磨可能であり、湾曲部の過研磨による研磨ムラを低減することができる研磨パッド及びその製造方法を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る研磨パッドの構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る研磨パッドの使用状態を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る研磨パッドを研磨面側から平面視したときの研磨層の凹凸形状の配列パターンを示す模式図である。 研磨層の凹凸形状の別の配列パターンを示す模式図である。

［研磨パッド］
図１は、本実施形態に係る研磨パッド１０の構成を示す部分断面図である。図１に示すように、研磨パッド１０は、クッション層１１と、接着層１２と、研磨層１３とがこの順に積層された構成を有している。

クッション層１１は、複数の凸部１１１及び複数の凹部１１２からなる凹凸形状を、研磨層１３と対向する側に有している。研磨層１３は、接着層１２を介して、クッション層１１の凹凸形状に沿って、クッション層１１に貼り合わされている。これにより、研磨層１３の表面には、複数の凸部１３１及び複数の凹部１３２からなる凹凸形状が形成されている。詳細は後述するが、研磨パッド１０を研磨面側から平面視したときに、研磨パッド１０における凸部１３１と凹部１３２とは、縦横方向に交互に並ぶように形成されている（後述の図３）。説明の便宜上、奥に見える隣の列の凸部は、破線で示している。

図２は、研磨パッド１０を使用して研磨を行っている状態を模式的に示す断面図である。本実施形態の研磨パッド１０は、被研磨物の上方から研磨パッド１０を押し当てて研磨する方法に好適に用いられる。したがって、本明細書では、被研磨物の上方から研磨パッド１０を押し当てて研磨する方法を例に説明するが、研磨パッド１０の使用形態はこの限りではない。図２に示すように、研磨定盤２０は、研磨スラリーを供給するための研磨スラリー供給部２１を有している。研磨装置１の研磨定盤２０には、研磨定盤側接着層３０を介して研磨パッド１０が貼り付けられている。研磨定盤側接着層３０は、研磨定盤２０との接触面からクッション層１１との接着面まで貫通している複数の貫通孔３１を有している。研磨定盤側接着層３０の貫通孔３１は、研磨スラリー供給部２１と通じている。また、保持定盤５０に取り付けられているスペーサー４０上に載置された被研磨物Ｗに、研磨パッド１０が上から押し当てられている。ここで、被研磨物Ｗの被研磨部分には、平面部Ｗ１と湾曲部Ｗ２とが含まれている。図２に示すように、被研磨物Ｗの研磨においては、スペーサー４０上に載置された被研磨物Ｗに、研磨パッド１０が上から押し当てられ、研磨パッド１０は、被研磨物Ｗの形状に追従した形状に変形した状態となる。被研磨物Ｗへの押し当てを解除すると、研磨パッド１０は元の形態に戻る。

研磨パッド１０が、凹凸形状を有するクッション層１１に沿って研磨層１３が貼り合わされた構成であることにより、研磨層１３の凹凸形状が、被研磨物Ｗの形状に依らず、すなわち被研磨面が曲面であっても、その形状に追従して変形することが可能となる。言い換えれば、凸部１３１、凹部１３２の凹凸形状が消失して被研磨物Ｗの形状と略同一に変形する。これにより、研磨層１３は、凸部１３１だけでなく凹部１３２の表面でも被研磨物Ｗに接することになり、凸部１３１だけでなく凹部１３２の表面も被研磨物Ｗの研磨に寄与することができる。この状態で、研磨スラリーを供給しながら研磨パッド１０を回転させることにより、被研磨物Ｗの平面部Ｗ１と湾曲部Ｗ２とを同時に研磨することができる。したがって、研磨パッド１０は、曲面を有する被研磨物Ｗの研磨に好適に使用される。また、研磨層１３が凹凸形状に沿って配されることにより、研磨層１３の凸部１３１と凹部１３２の頂点と比べ、凸部１３１と凹部１３２との間が相対的に伸長しやすく、引っ張りの偏りが緩和される。そのため、被研磨物Ｗの湾曲部Ｗ２の過研磨による研磨ムラを低減することができる。

図１に示すように、研磨パッド１０では、クッション層１１の凹凸形状が曲面形状である。これにより、研磨層１３の凹凸形状も曲面形状である。すなわち、クッション層１１の凸部１１１及び凹部１１２、並びに研磨層１３の凸部１３１及び凹部１３２は何れも、曲面形状である。これにより、被研磨物Ｗを研磨パッド１０に押し当てたときに、研磨面が湾曲部Ｗ２の形状に追従した形状に変形し易くなり、湾曲部Ｗ２に接触し易くなる。したがって、研磨パッド１０を被研磨物Ｗに押し当てた際に、研磨パッド１０の研磨面を被研磨物Ｗの湾曲部Ｗ２の形状に沿った形状にさせることができる。そのため、被研磨物Ｗの湾曲部Ｗ２の過研磨による研磨ムラを低減することができる。また、クッション層１１の凹凸形状が曲面形状であることにより、研磨パッド１０を製造するときに、クッション層１１の凹凸形状に沿わせて隙間なく研磨層１３を貼り合わせることが容易となる。

凸部１３１の形状は、凹部１３２を反転させた形状である。凸部１３１の頂点を含む凸部１３１の断面形状は、当該頂点を含む対称軸で線対称となっている曲線形状である。例えば、当該断面形状は、円又は楕円の円弧、放物線、及び正弦曲線（サインカーブ）などであり得る。したがって、本実施形態において、凸部１３１の頂点と凹部１３２の底点とを含む断面の研磨面の形状は、曲線によって形作られた波型形状である。凸部１３１の形状が凹部１３２を反転させた形状ではなく、凹部１３２が曲面形状で凸部１３１が角を有する四角錘又は角柱である場合、及び凸部１３１が曲面形状で凹部１３２が角を有する四角錘又は角柱である場合には、角に研磨応力が集中しやすく、角部がちぎれてしまったり、被研磨物Ｗに傷をつけたりする恐れがある。また、曲面が連続した凹凸形状ではなく、凸部１３１と凹部１３２との間に平面がある場合も、沈み込み量が制限されてしまうことがある。凸部１３１の形状が凹部１３２を反転させた形状であると、変曲点がないため、研磨パッド１０が被研磨物Ｗに対し滑らかに移動することができるため好ましい。

図３は、研磨パッド１０を研磨面側から平面視したときの研磨層１３の凹凸形状の配列パターンを示す模式図である。図３に示す配列パターン（パターンＡ）は、研磨層１３において、全ての凸部１３１及び凹部１３２が規則的な単一の配列となっている。パターンＡは、凸部１３１と凹部１３２とが、縦横方向に交互に並ぶように形成されている。すなわち、凸部１３１が千鳥状に設けられている。研磨層１３の凹凸形状がこのような単一配列のパターンであることにより、被研磨物Ｗを研磨パッド１０に沈み込ませたときに、被研磨物Ｗの湾曲部Ｗ２に掛かる研磨圧力を均一に分散させることが可能となる。そのため、被研磨物Ｗの湾曲部Ｗ２の過研磨による研磨ムラを低減することができる。

凹凸形状の配列パターンの別の態様を図４に示す。図４は、研磨パッド１０を研磨面側から平面視したときの、研磨層１３の凹凸形状の別の配列パターン（パターンＢ）を示す模式図である。図４に示すように、パターンＢは、研磨層１３において、規則的なパターンＢ１と、パターンＢ１とは異なる規則的なパターンＢ２とが縦方向に交互に組み合わされた複合配列となっている。パターンＢ１は、凸部１３１と凹部１３２とが、縦横方向に交互に並ぶように形成されている。パターンＢ２は、凸部１３１の形状とは異なる形状を有する凸部１３１’と、凹部１３２の形状とは異なる形状を有する凹部１３２’とが横方向に交互に並ぶように形成されている。このように、研磨層１３における凹凸形状は、面全体が単一パターンで形成される場合に限らず、一定周期で別のパターンが存在していてもよい。すなわち、研磨層１３における凹凸形状は、凸部１３１と凹部１３２とが規則的なパターンで並んでいれば、単一配列であっても、複合配列であってもよい。

１つの凹部１３２を挟んで隣り合う凸部１３１の頂点間の距離であるピッチＰは、被研磨物Ｗの厚さ、曲面部分の曲率に応じて設定すればよい。ピッチＰは、５ｍｍ以上であることが好ましく、１０ｍｍ以上であることがより好ましく、１５ｍｍ以上であることがより好ましい。また、ピッチＰは、５０ｍｍ以下であることが好ましく、３０ｍｍ以下であることがより好ましい。厚さ方向における凹部１３２の底点を起点としたときの凸部１３１の頂点の高さＨも、被研磨物Ｗの厚さ、曲面部分の曲率に応じて設定すればよい。高さＨは、研磨パッドの厚みに対して、０．５～９０％であることが好ましく、１～７０％であることがより好ましく、１０～６０％であることがさらに好ましい。具体的には、０．５ｍｍ以上であることが好ましく、１ｍｍ以上であることがより好ましく、１．５ｍｍ以上であることがさらに好ましい。また、高さＨは、３０ｍｍ以下であることが好ましく、２０ｍｍ以下であることがより好ましく、１５ｍｍ以下であることがさらに好ましい。これにより、被研磨物Ｗの湾曲部Ｗ２の過研磨による研磨ムラを低減することができる。

研磨層１３は、被研磨物Ｗを研磨する層であり、クッション層１１の凹凸形状に沿って貼り合わせが可能な伸張性を有している。研磨層１３としては、例えば、湿式成膜されたポリウレタン樹脂シート、不織布、織布、ポリウレタン樹脂成形体等を用いることができる。これらの中でも、湿式成膜されたポリウレタン樹脂シートが適度な伸縮性を有するため好ましい。

研磨層１３は、研磨層１３の接着層１２との接触面から研磨面まで連通している連通孔を有している。これにより、接着層１２の貫通孔１２１を通過した研磨スラリーが、研磨層の連通孔を通過して、研磨面まで到達することができる。この連通孔は、湿式成膜法で研磨層１３を形成する際に生じる気泡が連通して形成されたものである。

また、研磨層１３は、接着層１２との接触面から研磨面まで貫通している複数の貫通孔１３３を有している。研磨パッド１０が押圧されると、研磨層１３の研磨部（研磨層１３の貫通孔以外の部分）の伸長だけでなく、貫通孔１３３を囲む内壁部の変形が生じる。そのため、貫通孔１３３を有している研磨層１３は、貫通孔１３３の内壁部が変形した分、研磨部の伸長が緩和される。したがって、貫通孔１３３を有している研磨層１３は、貫通孔を有していない研磨層に比べて、変形し易くなる。これにより、研磨パッド１０の被研磨物Ｗの湾曲部Ｗ２への追従性をより高めることができる。

研磨層１３の貫通孔１３３の密度は、研磨スラリーを十分に供給し、被研磨物Ｗの湾曲部Ｗ２への追従性を高める観点から、０．５個／ｃｍ^２以上であることが好ましく、１．０個／ｃｍ^２以上であることがより好ましく、１．５個／ｃｍ^２以上であることがさらに好ましい。また、研磨層１３の貫通孔１３３の密度は、研磨力を高める観点から、５０個／ｃｍ^２以下であることが好ましく、３０個／ｃｍ^２以下であることがより好ましく、１０個／ｃｍ^２以下であることがさらに好ましい。

研磨層１３の貫通孔１３３の径の大きさは、研磨スラリーを十分に供給し、被研磨物Ｗの湾曲部Ｗ２への追従性を高める観点から、０．０５ｍｍ以上であることが好ましく、０．１ｍｍ以上であることがより好ましい。また、研磨層１３の貫通孔１３３の径の大きさは、研磨力を高める観点から、２．０ｍｍ以下であることが好ましく、１．０ｍｍ以下であることがより好ましい。

研磨スラリーを均等に被研磨物Ｗに供給する観点から、研磨層１３の貫通孔１３３は、研磨面側から平面視したときに、規則的な配設パターンとなっていることが好ましい。研磨層１３の貫通孔１３３の配設パターンは、例えば、格子状、放射状、同心円状、渦巻状、千鳥状等であってよい。

研磨層１３の厚さは、例えば、０．５ｍｍ以上、あるいは０．７ｍｍ以上であり得、５．０ｍｍ以下、あるいは３．０ｍｍ以下であり得る。

研磨層１３のショアＡ硬度は、例えば、８以上、あるいは１５以上であり得、４０以下、あるいは３０以下であり得る。ショアＡ硬度は、試料片（１０ｃｍ×１０ｃｍ）を用意し、Ａ型硬度計（日本工業規格、ＪＩＳ Ｋ ７３１１）に準拠して測定される。

研磨層１３の見かけ密度は、０．１ｇ／ｃｍ^３以上、０．４ｇ／ｃｍ^３以下であり得る。

接着層１２は、研磨層１３とクッション層とを接着する層である。接着層１２は特に限定されず、従来知られているものであってもよく、感圧型であっても感熱型であってもよい。例えば、感圧型接着剤としては、シリコーン系接着剤、変性シリコーン系接着剤、アクリル系接着剤、ゴム系接着剤が挙げられ、感熱型接着剤としては、例えば、アクリル系、ニトリル系、ニトリルゴム系、ポリアミド系、ポリウレタン系、ポリエステル系等の熱可塑性接着剤が挙げられる。

接着層１２は、クッション層１１との接触面から研磨層１３との接触面まで貫通している複数の貫通孔１２１を有している。これにより、クッション層１１側から供給された研磨スラリーを研磨層１３の研磨面まで到達させることができ、研磨面へ研磨スラリーを均等に供給することができる。

接着層１２の貫通孔１２１の密度は、研磨スラリーを十分に供給する観点から、０．５個／ｃｍ^２以上であることが好ましく、１．０個／ｃｍ^２以上であることがより好ましく、１．５個／ｃｍ^２以上であることがさらに好ましい。また、接着層１２の貫通孔１２１の密度は、接着層１２のクッション層１１との接着力及び研磨層１３との接着力を高める観点から、５０個／ｃｍ^２以下であることが好ましく、３０個／ｃｍ^２以下であることがより好ましく、１０個／ｃｍ^２以下であることがさらに好ましい。

接着層１２の貫通孔１２１の径の大きさは、研磨スラリーを十分に供給する観点から、０．０５ｍｍ以上であることが好ましく、０．１ｍｍ以上であることがより好ましい。また、接着層１２の貫通孔１２１の径の大きさは、２．０ｍｍ以下であることが好ましく、１．０ｍｍ以下であることがより好ましい。これにより、研磨パッド１０が押圧されていないときには研磨スラリーが接着層１２の貫通孔１２１に送り出され難く、研磨スラリーがクッション層１１に保持された状態を維持することができる。また、接着層１２のクッション層１１との接着力及び研磨層１３との接着力を高めることができる。

接着層１２を介した研磨層１３への研磨スラリーの分散性を、研磨パッド１０全体で均一にさせる観点から、接着層１２の貫通孔１２１は、研磨面側から平面視したときに、規則的な配設パターンとなっていることが好ましい。接着層１２の貫通孔１２１の配設パターンは、例えば、格子状、放射状、同心円状、渦巻状、千鳥状等であってよい。

接着層１２の厚さは、例えば、０．１ｍｍ以上、あるいは０．２ｍｍ以上であり得、１．０ｍｍ以下、あるいは０．８ｍｍ以下であり得る。

また、本実施形態の研磨パッド１０では、クッション層１１と接着層１２と研磨層１３とが積層された積層体を得た後に、研磨層１３の研磨面からの穿孔により、接着層１２の貫通孔１２１と、研磨層１３の貫通孔１３３とを一体的に形成している。そのため、接着層１２の貫通孔１２１と、研磨層１３の貫通孔１３３と一直線上に並んでいる。これにより、研磨面へ研磨スラリーをより均一に供給することができる。また、接着層１２の貫通孔１２１と、研磨層の貫通孔１３３とが一直線上に並んでいない場合と比べて、接着層１２の研磨層１３との接着力を高めることができる。

クッション層１１は、クッション性を有している層である。本実施形態におけるクッション層１１は、気泡が連通して形成される連通孔が含まれている。この連通孔は、接着層１２との接触面とは反対側の面から接着層１２との接触面まで連通している。これにより、クッション層１１は、研磨スラリーを保持することができる。また、研磨パッド１０が押圧されたときに、クッション層１１が変形することで、連通孔に保持された研磨スラリーが、接着層１２側の面から放出される。接着層１２には貫通孔が設けられているため、クッション層１１から放出された研磨スラリーの接着層１２の通過は、接着層１２の貫通孔１２１を介した通過が優先される。そのため、接着層１２が整流板の役割を果たし、クッション層１１から放出される研磨スラリーは、接着層１２を通過する際に分散させられて、研磨層１３に送り出される。また、クッション層１１は接着層１２との接触面から研磨定盤側接着層３０との接着面まで貫通する複数の貫通孔を有していてもよい。貫通孔を有することで、連通孔の連続気泡率が向上し、研磨スラリーの保持量が向上する。接着層１２の貫通孔１２１と、研磨層の貫通孔１３３と、クッション層の貫通孔が一直線上に並ぶことが好ましい。

クッション層１１としては、例えば、ポリエチレンフォーム、ポリウレタンフォーム、エチレン酢酸ビニル共重合体フォーム、ポリスチレンフォーム、ポリプロピレンフォーム等を用いることができる。

発泡倍率は、６～６０倍であることが好ましく、１０～４０倍であることがより好ましい。フォームの発泡倍率が前記範囲の下限値以上であれば、優れた圧縮性が得られ、フォームの発泡倍率が前記範囲の上限値以下であれば、優れた耐久性が得られる。

連続気泡率は９５％以上であると、研磨スラリーを十分に保持することができ、優れた圧縮性を得やすいので好ましい。

クッション層１１の厚さＴ_１１は、被研磨物Ｗの厚さの２～１５倍であることが好ましい。例えば、被研磨物Ｗの厚さが２．０ｍｍの場合、クッション層１１の厚さＴ_１１は、４．０ｍｍ以上であることが好ましく、６．０ｍｍ以上であることがより好ましい。これにより、クッション層１１が変形し易く、被研磨物Ｗを研磨パッド１０に十分に深く押し込むことができ、被研磨物Ｗの湾曲部Ｗ２の形状に追従し易くすることができる。また、研磨力が不足することなく良好な研磨特性が得られる観点から、５０ｍｍ以下であることが好ましく、２０ｍｍ以下であることがより好ましい。なお、クッション層１１の厚さＴ_１１とは、クッション層１１の接着層１２との接触面とは反対側の面からクッション層の凸部１１１の頂点までの高さである。

クッション層１１の直径５０ｍｍの円形状の加圧板を用いた４０％圧縮硬さは、１０ｇｆ／ｃｍ^２以上、あるいは２０ｇｆ／ｃｍ^２以上であり得、１５０ｇｆ／ｃｍ^２以下、あるいは１００ｇｆ／ｃｍ^２以下であり得る。

クッション層１１の見かけ密度は、０．０１ｇ／ｃｍ^３以上、０．０５ｇ／ｃｍ^３以下であり得る。

研磨パッド１０の直径５０ｍｍの円形状の加圧板を用いた４０％圧縮硬さは、２０ｇｆ／ｃｍ^２以上であることが好ましく、４０ｇｆ／ｃｍ^２以上であることがより好ましく、６０ｇｆ／ｃｍ^２以上であることがさらに好ましい。また、１８０ｇｆ／ｃｍ^２以下であることが好ましく、１５０ｇｆ／ｃｍ^２以下であることがより好ましく、１２０ｇｆ／ｃｍ^２以下であることがさらに好ましい。研磨パッド１０の直径５０ｍｍの円形状の加圧板を用いた４０％圧縮硬さがこのような小さい範囲であることにより、被研磨物Ｗを、研磨パッド１０に、被研磨物Ｗの厚さ以上に深く沈み込ませることが容易になる。

研磨パッド１０の厚さＴ_１０は、被研磨物Ｗを研磨パッド１０に十分に深く押し込むことができ、被研磨物Ｗの湾曲部Ｗ２の形状に追従し易くすることができる観点から、被研磨物Ｗの厚さの２～１５倍であることが好ましい。例えば、被研磨物Ｗの厚さが２．０ｍｍの場合、５．０ｍｍ以上であることが好ましく、８．０ｍｍ以上であることがより好ましい。また、研磨パッド１０の厚さＴ_１０は、５５ｍｍ以下、あるいは２５ｍｍ以下であり得る。なお、研磨パッド１０の厚さＴ_１０とは、クッション層１１の接着層１２との接触面とは反対側の面から、研磨層１３の凸部１３１の頂点までの高さである。

研磨パッド１０は、クッション層１１における接着層１２との接触面とは反対側の面側に、研磨定盤２０に研磨パッド１０を接着させるための両面テープ等の接着層をさらに積層していてもよい。当該接着層のクッション層１１との接触面とは反対側の面側に、さらに離型紙を積層していてもよい。なお、離型紙を含む研磨パッド１０を使用するときは、離型紙を剥がしてから、研磨定盤２０に、離型紙を剥がした研磨パッド１０を貼り合わせればよい。

［研磨パッドの製造方法］
研磨パッド１０の製造方法は、研磨層作製工程と、クッション層作製工程と、貼り合わせ工程と、貫通孔形成工程とを含む。

（研磨層作製工程）
研磨層作製工程では、研磨層１３を作製する。例えば、研磨層１３は、湿式成膜されたポリウレタン樹脂シートとする場合、湿式成膜法により形成することができる。

ここで、湿式成膜法とは、成膜する樹脂を有機溶媒に溶解させて得られた樹脂溶液をシート状の基材に塗布後、当該有機溶媒は溶解するが当該樹脂は溶解しない凝固液中に通して当該有機溶媒を置換し、凝固させ、乾燥させて、発泡層を形成する方法である。例えば、特許第５４２１６３５号、特許第５８４４１８９号を参照して製造することができる。

成膜後のポリウレタンシート表面側にバフ処理を行い、研磨表面に開孔を形成するとともに厚さを均一とすることで、研磨層１３を得ることができる。

（クッション層作製工程）
クッション層作製工程では、クッション材に対して曲面形状であり、かつ凸部と凹部とが規則的なパターンで並ぶように加工可能な手法であればよい。従来知られているものであってもよく、例えば、プロファイル加工、二次元切削加工、ＣＦカット加工、熱成型加工等によりクッション層１１を得ることができる。これらの中でも、プロファイル加工が曲面形状であり、かつ凸部１１１と凹部１１２とが規則的なパターンとなるように加工しやすいため好ましい。

例えば、プロファイル加工を行うことで、クッション層１１の一面側に曲面形状の凹凸形状を付与することができる。プロファイル加工は、例えば、特開２０１５－１２８４８３号公報に記載の方法よって形成することができる。プロファイル加工によって、複数の凹部及び複数の凸部からなる凹凸形状を連続的に形成することができ、切断箇所の一方側と他方側に同形状の凹凸が形成される。したがって、一般に知られている公知の製造方法によって、このような凸部の突出した形状と凹部の窪んだ形状とが同一である凹凸形状を有するクッション層１１を得ることができる。

（貼り合わせ工程）
貼り合わせ工程では、複数の凸部及び複数の凹部からなる凹凸形状を有するクッション層１１と、研磨層１３とを、接着層１２を介して、研磨層１３がクッション層１１の凹凸形状に沿うように重ね合わせる。そして、これにより得られた積層体を接着する。

例えば、接着層１２として感熱型接着剤を用いる場合、加熱された一対のヒートロール間に積層体を通して、接着層１２を熱溶融させる。これにより、研磨層１３が、接着層１２を介して、クッション層１１の凸部１１１及び凹部１１２に沿って、クッション層１１に熱圧着により貼り合わされる。ヒートロールの加熱温度は、接着層として用いる感熱型接着剤の種類に応じて適宜設定すればよく、例えば、８０～１２０℃であることが好ましい。

（貫通孔形成工程）
貫通孔形成工程では、接着された積層体の研磨面側から穿孔することで、接着層１２の貫通孔１２１、及び研磨層１３の貫通孔１３３を形成させる。例えば、当該接着された積層体における、接着層１２の厚さと、研磨層１３の厚さとの合計と同一の長さまたはそれ以上の長さを有する針を差し込み、貫通孔を形成させる。針の直径は、貫通孔の径の大きさに合わせて適宜選択すればよい。これにより、接着層１２及び研磨層１３に、接着層１２のクッション層１１との接着面から研磨層１３の研磨面まで貫通した貫通孔を形成させる。また、このような針が表面に複数設けられた部材を使用することにより、一度に、または比較的少ない回数で、研磨パッド１０に貫通孔を形成させることができる。

［研磨方法］
研磨方法としては、まず、被研磨物Ｗをスペーサー４０上に載せる。この状態で、研磨定盤２０に設けられた研磨スラリー供給部２１から研磨スラリーを供給する。研磨スラリー供給部２１から供給された研磨スラリーは、研磨スラリー供給部２１に通じている研磨定盤側接着層３０の貫通孔３１を通過して、クッション層１１に到達する。クッション層１１は、連通孔を有しており、供給された研磨スラリーを保持する。研磨パッド１０を被研磨物Ｗの上から押圧することにより、クッション層１１の連通孔に保持された研磨スラリーが、接着層１２の貫通孔１２１を通過して研磨層１３に到達する。研磨層１３は、連通孔を有しており、研磨スラリーは、研磨層１３の連通孔を通過して被研磨物Ｗに到達する。研磨パッド１０と被研磨物Ｗとの間に供給された研磨スラリーを用いて、被研磨物Ｗを研磨することができる。

上述したように、研磨パッド１０を用いた被研磨物Ｗの研磨方法は、研磨パッド１０を被研磨物Ｗの上から押圧して被研磨物を研磨する方法である。当該研磨方法は、クッション層１１に研磨スラリーを供給する工程を含む。また、当該方法は、クッション層１１の連通孔に保持された研磨スラリーを押圧力によって接着層１２の貫通孔１２１を介して研磨層１３に送り出し、研磨層１３の連通孔を介して研磨スラリーを被研磨物Ｗに供給する押圧工程を含む。
研磨パッド１０を用いた被研磨物Ｗの研磨方法は、被研磨物Ｗを研磨パッド１０に対して深く押し込むことができる。クッション層１１に保持された研磨スラリーが押し込んだ体積分放出されることにより、被研磨物Ｗが研磨層１３と密着しているにも関わらず、押圧力によって被研磨物Ｗと研磨層１３との間に研磨スラリーが潤沢に供給される。また、押し込まれた部位のみに研磨スラリーを放出するため、研磨スラリーを効率的に供給することができる。そのため、高価な研磨スラリーを使用されることなく流出させてしまうことを低減することができる。また、供給された研磨スラリーは、保持定盤５０に向かって流れるため、研磨スラリーの戻りがなく、常に新しい研磨スラリーが供給される。

（まとめ）
本発明の態様１に係る研磨パッドは、クッション層と、接着層と、研磨層とがこの順で積層してなる研磨パッドであって、前記クッション層は、連通孔を有し、かつ前記研磨層側の面に、複数の凸部及び複数の凹部からなる凹凸形状を有しており、前記接着層は、前記クッション層との接触面から前記研磨層との接触面まで貫通している複数の貫通孔を有しており、前記研磨層は、連通孔を有し、かつ前記接着層を介して、前記凸部及び前記凹部に沿って前記クッション層に貼り合わされていることにより、複数の凸部及び複数の凹部からなる凹凸形状を表面に有し、前記研磨層の前記凹凸形状は、曲面形状であり、かつ前記凸部と前記凹部とが規則的なパターンで並ぶように形成されている、構成である。

本発明の態様２に係る研磨パッドは、前記の態様１において、前記研磨層は、前記接着層との接触面から研磨面まで貫通している複数の貫通孔を有している、構成としてもよい。

本発明の態様３に係る研磨パッドは、前記の態様２において、前記接着層の前記貫通孔と、前記研磨層の前記貫通孔とは、一直線上に並んでいる、構成としてもよい。

本発明の態様４に係る研磨パッドは、前記の態様２又は３において、前記研磨層の前記貫通孔の密度は、０．５個／ｃｍ^２以上、５０個／ｃｍ^２以下である、構成としてもよい。

本発明の態様５に係る研磨パッドは、前記の態様２～４の何れか１つにおいて、前記研磨層の前記貫通孔の径の大きさは、０．０５ｍｍ以上、２．０ｍｍ以下である、構成としてもよい。

本発明の態様６に係る研磨パッドは、前記の態様１～５の何れか１つにおいて、前記研磨層の前記凸部の形状は、前記研磨層の前記凹部を反転させた形状である、構成としてもよい。

本発明の態様７に係る研磨パッドは、前記の態様１～６の何れか１つにおいて、研磨面側から平面視したときに、前記研磨層の前記凹凸形状は、前記凸部と前記凹部とが、縦横方向に交互に並ぶように形成されている、構成としてもよい。

本発明の態様８に係る研磨パッドは、前記の態様７において、前記研磨層における、１つの前記凹部を挟んで隣り合う前記凸部の頂点間の距離は、５ｍｍ以上、５０ｍｍ以下である、構成としてもよい。

本発明の態様９に係る研磨パッドは、前記の態様１～８の何れか１つにおいて、前記研磨層の前記凹部の底点を基準とした前記凸部の頂点の高さは、０．５ｍｍ以上、３０ｍｍ以下である、構成としてもよい。

本発明の態様１０に係る研磨パッドは、前記の態様１～９の何れか１つにおいて、直径５０ｍｍの円形状の加圧板を用いた４０％圧縮硬さが、２０ｇｆ／ｃｍ^２以上、１８０ｇｆ／ｃｍ^２以下である、構成としてもよい。

本発明の態様１１に係る研磨パッドの製造方法は、連通孔を有し、かつ複数の凸部及び複数の凹部からなる凹凸形状を有するクッション層と、連通孔を有する研磨層とを、接着層を介して、前記研磨層が前記凹凸形状に沿うように貼り合わせて得られた積層体を接着する、貼り合わせ工程と、接着された積層体の前記研磨面側から穿孔して、前記接着層の前記クッション層との接着面から前記研磨層の研磨面まで貫通した貫通孔を形成させる、貫通孔形成工程とを含む、研磨パッドの製造方法であって、前記凹凸形状は、曲面形状であり、かつ前記凸部と前記凹部とが規則的なパターンで並ぶように形成されている、構成である。

本発明の態様１２に係る研磨パッドの製造方法は、前記の態様１１において、プロファイル加工により前記クッション層に前記凹凸形状を付与する、クッション層作製工程をさらに含む、構成としてもよい。

本発明の態様１３に係る研磨方法は、前記の態様１～１０の何れか１つの研磨パッドを被研磨物の上から押圧して当該被研磨物を研磨する研磨方法であって、前記クッション層に研磨スラリーを供給する供給工程と、前記クッション層の連通孔に保持された前記研磨スラリーを押圧力によって前記接着層の前記貫通孔を介して前記研磨層に送り出し、前記研磨層の連通孔を介して前記研磨スラリーを被研磨物に供給する押圧工程とを含む、構成としてもよい。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

以下、本発明にかかる実施例と、比較のために作製した比較例とに対して以下の研磨試験を行った。なお、本発明は以下の実施例によって何ら限定されるものではない。

（実施例１）
研磨層として、１００％モジュラス７．８ＭＰａのポリエステル系ポリウレタン樹脂の（３０質量部）及びＮ，Ｎ－ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）（７０質量部）を含む溶液１００質量部に、別途ＤＭＦ６０質量部及び水５質量部を添加し、混合した。混合溶液を濾過することにより不溶成分を除去し、樹脂含有溶液を得た。

上記樹脂含有溶液をポリエステルシート上にナイフコータを用いて塗布厚さが０．８ｍｍとなるよう塗布した。当該樹脂含有溶液が塗布されたポリエステルシートを凝固浴（凝固液は水）に浸漬して該樹脂含有溶液を凝固させた。その後、ポリエステルシートを剥離し、洗浄及び乾燥させて、伸度３５０％のポリウレタン樹脂シートを得た。

得られたポリウレタン樹脂シートの表面をバフ処理し、厚さを０．７３ｍｍとし、研磨層を得た。

クッション層として、発泡ポリウレタン（エバーライトＳＦ、ブリヂストン化成品株式会社製）にプロファイル加工を施した。具体的には、凹凸形状を有する回転ローラに発泡ポリウレタンを通し、ローラに挟まれて圧縮されたスポンジの中心に刃を入れて凹凸形状にカットした。これにより、厚さ方向における凹部の底点から凸部の頂点までの高さが６ｍｍ、ピッチ（１つの凹部を挟んで隣り合う凸部同士の間隔）が２０ｍｍ、研磨面側から平面視したときに、凸部と凹部とが、縦横方向に交互に並ぶように形成された凹凸形状を有するクッション層を得た。当該クッション層の凸部における厚さは１０ｍｍであった。

研磨層とクッション層との間に接着層であるハイボン（日立化成株式会社製、ウレタン系感熱型接着剤）を挟み、クッション層と接着層と研磨層とがこの順で積層した積層体を得た。９０℃の温度に加熱された一対のヒートロール間に積層体を通し、クッション層の凹凸形状側の全面と、研磨層のバフ処理を行っていない全面とを接着層を介して貼り合わせた。

得られた積層体の研磨面側から穿孔することで、直径の大きさが０．４ｍｍ、密度が４個／ｃｍ^２の貫通孔を形成した。そして、クッション層における接着層との接触面とは反対側の面に研磨定盤の研磨スラリー供給部に対応する位置にスラリーホールを穿孔した離型紙を有する両面テープを、両面テープの離型紙側の面とは反対側の接着面がクッション層と接触するように貼り付けて、研磨パッドを作製した。

（比較例１）
クッション層として、発泡ポリウレタン（エバーライトＳＦ、ブリヂストン化成品株式会社製）にプロファイル加工を施さず、厚さ１０ｍｍの平坦なシート状物を使用した以外、実施例１と同様にして研磨パッドを作製した。クッション層にプロファイル加工が施されていないため、研磨層の表面も平坦となっている。

〔圧縮硬さ測定〕
測定対象の研磨パッドを１００ｍｍ×１００ｍｍの矩形に切り出し、シート状の試験片とした。当該試験片を微小強度評価試験機（島津製作所製、マイクロオートグラフ、ＭＳＴ－Ｉ）の台上の中央に両面テープで固定した。直径５０ｍｍの円形状の加圧板（平板）で５ｇの荷重をかけた点を原点として、１ｍｍ／ｍｉｎの速さで厚さ方向に荷重を加え、クッション層の厚さが圧力をかけていない自然状態の厚さに対して４０％の厚さになるまで圧縮し、その際の応力を圧縮硬さとした。この時、加圧板と接触する試験片には凸部が少なくとも一つ含まれる領域を測定した。

〔研磨試験〕
研磨試験には、研磨装置として図１に示すような研磨定盤に研磨スラリー供給部を有する片面研磨機を用い、被研磨物としてはアクリル樹脂板（６５ｍｍ×６５ｍｍの矩形状、厚さ２ｍｍで端部に曲面加工によって湾曲部形成済み）を用いた。

研磨装置の保持定盤には、アクリル樹脂板と同一形状で厚さが５ｍｍのスペーサーを貼り付け、スペーサーの上にアクリル樹脂板１０枚を保持させた。研磨定盤に、実施例及び比較例に係る研磨パッドを両面テープによって固定した。

研磨試験は、荷重：４７０ｇ／ｃｍ^２、研磨速度：保持定盤２２ｒｐｍ／研磨定盤２６ｒｐｍに設定し、研磨時間：１０ｍｉｎの条件で行った。

また、研磨に用いるスラリーとして、コロイダルシリカスラリー（フジミインコーポレイテッド製「ＣＯＭＰＯＬ８０」）を２倍に希釈したものを使用し、研磨スラリー流量：３０ｍｌ／ｍｉｎで供給した。

研磨の結果については以下のように評価を行った。

＜研磨性能評価＞
研磨前の被研磨物に対し研磨加工面となる平面部、及び４つの湾曲した側面部（Ａ～Ｄ）の合計５か所に油性ペンで印をつけ、研磨後に全ての印が消失していた場合を〇とし、印が残っていた場合を×として研磨性能の評価を行った。

＜表面粗さ評価＞
研磨終了後の被研磨物の平面部、湾曲した側面部４面について表面粗さを測定し、表面粗さが４０ｎｍ未満である場合を〇、４０ｎｍ以上である場合を×として評価を行った。なお、被研磨物の湾曲した側面部の測定は、被研磨物を３０°傾斜させた状態で保持し湾曲した側面部の直上より測定を行った。

ここで、表面粗さの測定には非接触粗さ測定機（ザイゴ株式会社製商品名「ＮｅｗＶｉｅｗ５０２２」）を用い、測定倍率は２倍、測定視野は横３０７．６０９μｍ×縦３０７．６０９μｍの範囲で設定して、表面粗さＳａを測定した。

実施例１及び比較例１の結果を表１に示す。

実験の結果、実施例１及び比較例１において、研磨後のワークの表面にインクの印は見当たらなかった。さらに実施例１は、表面粗さについても平面部、湾曲した側面部ともに低減しており、良好な評価が得られた。これに対して、比較例１は、平面部は研磨されているものの、湾曲した側面部の表面粗さも低減することができなかった。

プロファイル加工を施したクッション層を用いた実施例１は、プロファイル加工を施さなかったクッション層を用いた比較例１よりも、圧縮硬さが小さく、表面粗さを低減することができた。

比較例１の研磨パッドは柔らかなクッション層を使用しているため、被研磨物の平面部及び４つの湾曲した側面部の全てを研磨パッドに沈み込ませることは可能であった。そのため、研磨性能評価では研磨後に全ての印が消失しており、被研磨物の平面部及び４つの湾曲した側面部の全てが研磨面に接していることが分かった。しかしながら、凹凸形状を有していない比較例１の研磨パッドは、研磨層に伸長するためのゆとりがない。そのため、被研磨物を研磨パッドに沈みこませたときに、被研磨物の湾曲部への押圧力が大きくなるために、被研磨物を過度に磨いてしまうことでかえって研磨傷をつけてしまい、表面粗さを低減させることができなかったと考えられる。

一方、プロファイル加工を施したクッション層を有する実施例１は、研磨層が凹凸形状に沿っていることで、研磨層に伸長するためのゆとりがある。そのため、被研磨物を研磨パッドに沈みこませたときに、被研磨物の湾曲部への押圧力の偏りを低減することができる。これにより、被研磨物の表面粗さをさらに低減することができたと考えられる。

本発明は、湾曲面を有する被研磨物の研磨に利用することができる。

１ 研磨装置
１０ 研磨パッド
１１ クッション層
１２ 接着層
１３ 研磨層
１１１ 凸部
１１２ 凹部
１２１ 貫通孔
１３１、１３１’ 凸部
１３２、１３２’ 凹部
１３３ 貫通孔

Claims (13)

1. クッション層と、接着層と、研磨層とがこの順で積層してなる研磨パッドであって、
   前記クッション層は、前記接着層との接触面とは反対側の面から前記接着層との接触面まで連通している連通孔を有し、かつ前記研磨層側の面に、複数の凸部及び複数の凹部からなる凹凸形状を有しており、
   前記接着層は、前記クッション層との接触面から前記研磨層との接触面まで貫通している複数の貫通孔を有しており、
   前記研磨層は、前記接着層との接触面から研磨面まで連通している連通孔を有し、かつ前記接着層を介して、前記凸部及び前記凹部に沿って前記クッション層に貼り合わされていることにより、複数の凸部及び複数の凹部からなる凹凸形状を表面に有し、
   前記研磨層の前記凹凸形状は、曲面形状であり、かつ前記凸部と前記凹部とが規則的なパターンで並ぶように形成されている、研磨パッド。
2. 前記研磨層は、前記接着層との接触面から研磨面まで貫通している複数の貫通孔を有する、請求項１に記載の研磨パッド。
3. 前記接着層の前記貫通孔と、前記研磨層の前記貫通孔とは、一直線上に並んでいる、請求項２に記載の研磨パッド。
4. 前記研磨層の前記貫通孔の密度は、０．５個／ｃｍ^２以上、５０個／ｃｍ^２以下である、請求項２又は３に記載の研磨パッド。
5. 前記研磨層の前記貫通孔の径の大きさは、０．０５ｍｍ以上、２．０ｍｍ以下である、請求項２～４の何れか１項に記載の研磨パッド。
6. 前記研磨層の前記凸部の形状は、前記研磨層の前記凹部を反転させた形状である、請求項１～５の何れか１項に記載の研磨パッド。
7. 研磨面側から平面視したときに、前記研磨層の前記凹凸形状は、前記凸部と前記凹部とが、縦横方向に交互に並ぶように形成されている、請求項１～６の何れか１項に記載の研磨パッド。
8. 前記研磨層における、１つの前記凹部を挟んで隣り合う前記凸部の頂点間の距離は、５ｍｍ以上、５０ｍｍ以下である、請求項７に記載の研磨パッド。
9. 前記研磨層の前記凹部の底点を基準とした前記凸部の頂点の高さは、０．５ｍｍ以上、３０ｍｍ以下である、請求項１～８の何れか１項に記載の研磨パッド。
10. 直径５０ｍｍの円形状の加圧板を用いた４０％圧縮硬さが、２０ｇｆ／ｃｍ^２以上、１８０ｇｆ／ｃｍ^２以下である、請求項１～９の何れか１項に記載の研磨パッド。
11. クッション層と、接着層と、研磨層とがこの順で積層してなる研磨パッドの製造方法であって、
    前記接着層との接触面とは反対側の面から前記接着層との接触面まで連通している連通孔を有し、かつ複数の凸部及び複数の凹部からなる凹凸形状を有する前記クッション層と、前記接着層との接触面から研磨面まで連通している連通孔を有する前記研磨層とを、前記接着層を介して、前記研磨層が前記凹凸形状に沿うように重ね合わせて得られた積層体を接着する、貼り合わせ工程と、
    接着された積層体の前記研磨層の研磨面側から穿孔して、前記接着層の前記クッション層との接着面から前記研磨層の研磨面まで貫通した貫通孔を形成させる、貫通孔形成工程とを含み、
    前記凹凸形状は、曲面形状であり、かつ前記凸部と前記凹部とが規則的なパターンで並ぶように形成されている、研磨パッドの製造方法。
12. プロファイル加工により前記クッション層に前記凹凸形状を付与する、クッション層作製工程をさらに含む、請求項１１に記載の研磨パッドの製造方法。
13. 請求項１～１０の何れか１項に記載の研磨パッドを被研磨物の上から押圧して当該被研磨物を研磨する研磨方法であって、
    前記クッション層に研磨スラリーを供給する供給工程と、
    前記クッション層の連通孔に保持された前記研磨スラリーを押圧力によって前記接着層の前記貫通孔を介して前記研磨層に送り出し、前記研磨層の連通孔を介して前記研磨スラリーを被研磨物に供給する押圧工程とを含む、研磨方法。

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