JPWO2017217108A1 - 研磨材 - Google Patents
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Abstract
本発明の研磨材は、基材シートと、この基材シート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、研磨方向に沿って区分され、テーバー摩耗試験における摩耗量の異なる複数種の研磨領域を有し、隣接する一対の上記研磨領域のうち上記摩耗量の小さい研磨領域に対する上記摩耗量の大きい研磨領域の上記摩耗量の比が１．１以上７以下である。上記研磨領域が２種類であり、研磨方向に沿って交互に配設されているとよい。上記各研磨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。
Description
本発明は、研磨材に関する。
近年、ハードディスク等の精密電子機器、ＬＥＤ、パワーデバイス等の基板として、ガラス、サファイア、炭化ケイ素といった難加工基板の需要が増加している。このような難加工基板の研磨には、傷の少ない平坦化精度と共に高い研磨レートが要求される。
この要求に対し、ダイヤモンド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）。この従来の研磨材では、被削体の表面を研磨するにつれ、充填剤の研磨部からの脱落によりダイヤモンド砥粒が研磨部の表面に突出する。上記従来の研磨材は、このダイヤモンド砥粒の突出により平坦化精度を維持しつつ、研磨レートを高めている。
しかし、このような従来の研磨材では研磨を継続すると、研磨部と被削体との間に研削屑が徐々に溜まり、研磨材の砥粒と被削体とが接触し難くなる、いわゆる目詰まりが生じ易い。このため、上記従来の研磨材では、時間と共に研磨レートが低下し易く、研磨効率が低下する。
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、比較的高い研磨レートを有すると共に研磨効率が低下し難い研磨材を提供することを目的とする。
上記課題を解決するためになされた発明は、基材シートと、この基材シート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、研磨方向に沿って区分され、テーバー摩耗試験における摩耗量の異なる複数種の研磨領域を有し、隣接する一対の上記研磨領域のうち上記摩耗量の小さい研磨領域に対する上記摩耗量の大きい研磨領域の上記摩耗量の比が１．１以上７以下である。
当該研磨材は、テーバー摩耗試験における摩耗量の異なる複数種の研磨領域を有するので、当該研磨材を用いて研磨を行うと、隣接する一対の研磨領域のうち摩耗量の大きい研磨領域が先に摩耗する。また、当該研磨材は隣接する一対の上記研磨領域のうち上記摩耗量の小さい研磨領域に対する上記摩耗量の大きい研磨領域の上記摩耗量の比が上記下限以上であるので、研磨開始から比較的短い時間で、隣接する一対の研磨領域の間に適度な段差が生じ、摩耗量の小さい研磨領域において面圧が高まる。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、研磨レートが比較的高い。また、当該研磨材は上記摩耗量の比が上記上限以下であるため上記段差が大きくなり過ぎず、かつ研磨方向に沿って区分されているので、被削体は傷付くことなく、段差を乗り越えながら研磨される。この段差を被削体が乗り越える際に被削体は段差に押し付けられる、いわゆる乗り越え抵抗により当該研磨材のグリップ力が向上し、高さの大きい領域において面圧が高まり、研磨時の面圧を有効に活用できるので、当該研磨材は研磨効率が低下し難い。
上記研磨領域が２種類であり、研磨方向に沿って交互に配設されているとよい。このように２種類の研磨領域を交互に配設することで、研磨レートの向上効果及び研磨効率の低下の抑止効果を維持しつつ、研磨材の製造コストの増加を抑止できる。
上記各研磨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。このように上記各研磨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。
上記バインダーが無機酸化物を主成分とする充填剤を含有し、上記充填剤の平均粒子径が上記砥粒の平均粒子径よりも小さいとよい。このように上記バインダーが酸化物を主成分とする充填剤を有することで、上記バインダーの弾性率が向上し、研磨層の摩耗を制御し易くすることができる。また、上記充填剤の平均粒子径を上記砥粒の平均粒子径よりも小さくすることで、砥粒の研削力が阻害され難い。このため、研磨レートの向上効果が維持できる。
ここで、「研磨方向」とは研磨材が研磨時に移動する方向であり、例えば円盤状の研磨材であれば円周方向を指す。また、「テーバー摩耗試験における摩耗量」は、試験片を用意し、テーバー摩耗試験機を用いて摩耗輪Ｈ−１８、荷重４．９Ｎ（５００ｇｆ）の条件で上記試験片を３２０回転し、３２０回転前後の試験片の質量差を測定した値を直径１０４ｍｍの試験片の質量差に面積換算した値である。また、研磨層が有する「研磨領域」とは、テーバー摩耗試験における摩耗量の偏差が３％以内となる範囲で研磨層を区分した際の個々の領域を意味する。
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。また、「平均粒子径」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。
以上説明したように、本発明の研磨材は、比較的高い研磨レートを有すると共に研磨効率が低下し難い。従って、当該研磨材は、ガラス、サファイア、炭化ケイ素等の難加工基板の研磨に好適に用いることができる。
［第１実施形態］
以下、本発明の第１の実施形態について適宜図面を参照しつつ詳説する。
以下、本発明の第１の実施形態について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、基材シート１０と、この基材シート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、基材シート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、基材シート１０の円周方向である。
図１Ａ及び図１Ｂに示す当該研磨材１は、円盤状であり、基材シート１０と、この基材シート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、基材シート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、基材シート１０の円周方向である。
（基材シート）
上記基材シート１０は、研磨層２０を支持するための部材である。上記基材シート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、基材シート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。
上記基材シート１０は、研磨層２０を支持するための部材である。上記基材シート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、基材シート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、基材シート１０は可撓性又は延性を有するとよい。このように基材シート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シート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、延性を有する基材シート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、上記基材シート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。
上記基材シート１０の平均厚さとしては、特に制限されないが、例えば５０μｍ以上１ｍｍ以下とできる。上記基材シート１０の平均厚さが上記下限未満であると、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、上記基材シート１０の平均厚さが上記上限を超えると、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。
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、すなわち基材シート１０の円周方向に沿って区分され、テーバー摩耗試験における摩耗量の異なる２種の研磨領域を有している。具体的には、上記研磨層２０全体が基材シート１０表面の中心を通る２つの直線（図１Ａの破線）により４つの研磨領域に分割され、第１研磨領域Ｘと第２研磨領域Ｙとが研磨方向に沿って交互に２領域ずつ配設されている。また、第１研磨領域Ｘ及び第２研磨領域Ｙには、それぞれ溝２３と基材シート１０の外縁とにより区分された複数の研磨部２４が配設されている。なお、「研磨層全体」とは、上記研磨部に加え、研磨層が溝を有する場合はその溝と基材シートの外縁とを含む概念である。
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、ダイヤモンド砥粒、アルミナ砥粒、シリカ砥粒等の各種砥粒が挙げられる。中でも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、他の種類の砥粒より高い研磨力が得られるので、研磨時の面圧を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としては、ダイヤモンド砥粒、アルミナ砥粒、シリカ砥粒等の各種砥粒が挙げられる。中でも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、他の種類の砥粒より高い研磨力が得られるので、研磨時の面圧を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。
なお、ダイヤモンド砥粒のダイヤモンドとしては、単結晶でも多結晶でもよく、またＮｉコーティング等の処理がされたダイヤモンドであってもよい。中でも単結晶ダイヤモンド及び多結晶ダイヤモンドが好ましい。単結晶ダイヤモンドはダイヤモンドの中でも硬質であり研削力が高い。また、多結晶ダイヤモンドは多結晶を構成する微結晶単位で劈開し易く目つぶれが進行し難いので、研磨レートの低下が小さい。
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と、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と、被削体が傷付くおそれがある。
研磨層２０における上記砥粒２１の含有量の下限としては、２体積％が好ましく、３体積％がより好ましい。また、上記砥粒２１の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の含有量が上記下限未満であると、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の含有量が上記上限を超えると、研磨層２０の砥粒２１の保持力が不足するおそれがある。
なお、第１研磨領域Ｘと第２研磨領域Ｙとで砥粒２１の含有量を変えてもよい。この場合、第２研磨領域Ｙの砥粒２１の含有量は、第１研磨領域Ｘの砥粒２１の含有量より少ないことが好ましく、第２研磨領域Ｙの砥粒２１の含有量は０体積％であってもよい。当該研磨材１は、摩耗量の小さい第１研磨領域Ｘにおいて面圧が高まるので、第１研磨領域Ｘの方が第２研磨領域Ｙよりも研磨効率が高い。このため、第２研磨領域Ｙの砥粒２１の含有量を少なくする方が、第１研磨領域Ｘの砥粒２１の含有量を少なくする場合より研磨効率が低下し難い。従って、第２研磨領域Ｙの砥粒２１の含有量を第１研磨領域Ｘの砥粒２１の含有量より少なくすることで、研磨効率の低下を比較的小さく抑えつつ、当該研磨材１の製造コストを低減することができる。
また、第１研磨領域Ｘと第２研磨領域Ｙとで砥粒２１の種類や平均粒子径を変えることもできるが、第１研磨領域Ｘと第２研磨領域Ｙとの摩耗比の制御性の観点から砥粒２１の種類や平均粒子径は同じとすることが好ましい。
（バインダー）
バインダー２２の主成分としては、特に限定されないが、例えば樹脂又は無機物を挙げることができる。
バインダー２２の主成分としては、特に限定されないが、例えば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、ポリアクリル、ポリウレタン、エポキシ、セルロース、ポリビニル、ポリフェノール、ポリエステル、フェノキシ樹脂等の樹脂を挙げることができる。なお、上記樹脂は、少なくとも一部が架橋していてもよい。
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。
被削体がサファイア、炭化ケイ素等の硬脆性材料基板である場合、上記バインダー２２の主成分としては、無機物が好ましい。無機バインダーは樹脂バインダーに比べて硬度が高いので、当該研磨材１の研磨力が向上し、硬脆性材料基板を加工し易くなる。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。
被削体がガラス等の脆性材料基板である場合、上記バインダー２２の主成分としては、樹脂が好ましい。樹脂バインダーは無機バインダーに比べて硬度が低いので、被削体の傷付きを防止できる。
なお、第１研磨領域Ｘと第２研磨領域Ｙとでバインダー２２の主成分を変えることもできるが、第１研磨領域Ｘと第２研磨領域Ｙとの摩耗比の制御性の観点からバインダー２２の主成分は同じとすることが好ましい。
また、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することができる。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、研磨レートの向上効果及び研磨効率の低下の抑止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、１μｍがより好ましく、２μｍがさらに好ましい。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と、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と、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ことが好ましい。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と、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と、充填剤が砥粒２１の研磨力を阻害するおそれがある。
研磨層２０における上記充填剤の含有量は、砥粒２１の含有量にも依存するが、上記充填剤の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、上記充填剤の含有量の上限としては、８５体積％が好ましく、７５体積％がより好ましい。上記充填剤の含有量が上記下限未満であると、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、上記充填剤の含有量が上記上限を超えると、充填剤が砥粒２１の研磨力を阻害するおそれがある。
なお、第１研磨領域Ｘと第２研磨領域Ｙとで充填剤の含有量を変えてもよい。この場合、第２研磨領域Ｙの充填剤の含有量は、第１研磨領域Ｘの充填剤の含有量より大きいことが好ましい。一般に充填剤の含有量を増すと研磨層２０は摩耗し易くなる。このため、第２研磨領域Ｙの充填剤の含有量を第１研磨領域Ｘの充填剤の含有量より大きくすることで、第１研磨領域Ｘと第２研磨領域Ｙとの摩耗比をより確実に制御できる。第１研磨領域Ｘと第２研磨領域Ｙとの充填剤の含有量の差の下限としては、３体積％が好ましく、５体積％がより好ましい。一方、上記含有量の差の上限としては、１５体積％が好ましく、１２体積％がより好ましい。上記含有量の差が上記下限未満であると、第１研磨領域Ｘと第２研磨領域Ｙとの摩耗比が小さくなり過ぎ、第１研磨領域Ｘと第２研磨領域Ｙとの間の段差が小さくなり、乗り越え抵抗によるグリップ力向上効果が不足するおそれがある。逆に、上記含有量の差が上記上限を超えると、第１研磨領域Ｘと第２研磨領域Ｙとの摩耗比が大きくなり過ぎ、第１研磨領域Ｘと第２研磨領域Ｙ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。
また、第１研磨領域Ｘと第２研磨領域Ｙとで充填剤の種類を変えることもできるが、第１研磨領域Ｘと第２研磨領域Ｙとの摩耗比の制御性の観点から充填剤の種類は同じとすることが好ましい。また、第１研磨領域Ｘと第２研磨領域Ｙとで充填剤の平均粒子径を変えることもできる。充填剤の平均粒子径が大きいほど研磨層２０の摩耗が進み易くなるが、研磨層２０における充填剤の含有量を変えた場合に比べると摩耗量の変化が小さい。従って、充填剤の含有量により摩耗量を制御しつつ、充填剤の平均粒子径を変えることで摩耗量の制御精度を向上させることができる。
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など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）
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、基材シート１０の表面で構成される。また、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。
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、基材シート１０の表面で構成される。また、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、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。
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と、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と、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。
個々の研磨部２４の面積の下限としては、０．５ｍｍ２が好ましく、１ｍｍ２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、１３ｍｍ２が好ましく、７ｍｍ２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と、研磨部２４が基材シート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と、研磨時に被削体に接触する研磨部２４の個数が少なくなる。例えば被削体の周縁が研磨部２４上に位置する場合と溝２３上に位置する場合とでは被削体と研磨部２４との接触面積に差異が生じることがあるが、被削体に接触する研磨部２４の個数が少なくなると、この差異が大きくなり易い。このため、研磨時に個々の砥粒２１にかかる研磨圧力が変動し易くなり、研磨精度が低下するおそれがある。
（研磨領域）
上記研磨層２０は、４つの研磨領域を有し、第１研磨領域Ｘと第２研磨領域Ｙとが研磨方向に沿って交互に２領域ずつ配設されている。
上記研磨層２０は、４つの研磨領域を有し、第１研磨領域Ｘと第２研磨領域Ｙとが研磨方向に沿って交互に２領域ずつ配設されている。
テーバー摩耗試験における上記第１研磨領域Ｘの摩耗量の下限としては、０．０５ｇが好ましく、０．０８ｇがより好ましい。一方、上記第１研磨領域Ｘの摩耗量の上限としては、０．２５ｇが好ましく、０．２ｇがより好ましい。上記第１研磨領域Ｘの摩耗量が上記下限未満であると、砥粒２１が目こぼれし難くなる。このため、第１研磨領域Ｘの表面に露出している砥粒２１の目つぶれが進行し易くなり、研磨レートが低下するおそれがある。逆に、上記第１研磨領域Ｘの摩耗量が上記上限を超えると、当該研磨材１の寿命が短くなるおそれがある。なお、第１研磨領域Ｘや第２研磨領域Ｙの摩耗量は、充填剤の含有量、砥粒２１の含有量、バインダー２２の種類等により制御することができる。
テーバー摩耗試験における上記第２研磨領域Ｙの摩耗量の下限としては、０．１ｇが好ましく、０．１５ｇがより好ましい。一方、上記第２研磨領域Ｙの摩耗量の上限としては、０．８ｇが好ましく、０．５ｇがより好ましい。上記第２研磨領域Ｙの摩耗量が上記下限未満であると、第１研磨領域Ｘと第２研磨領域Ｙとの間に生じる段差が小さくなり過ぎ、乗り越え抵抗によるグリップ力向上効果が不足するおそれがある。逆に、上記第２研磨領域Ｙの摩耗量が上記上限を超えると、当該研磨材１の寿命が短くなるおそれがある。
摩耗量の小さい第１研磨領域Ｘに対する摩耗量の大きい第２研磨領域Ｙの上記摩耗量の比の下限としては、１．１であり、１．５がより好ましく、２がさらに好ましい。一方、上記摩耗量の比の上限としては、７であり、６がより好ましく、４がさらに好ましい。上記摩耗量の比が上記下限未満であると、第１研磨領域Ｘと第２研磨領域Ｙとの間に生じる段差が小さくなり過ぎ、乗り越え抵抗によるグリップ力向上効果が不足するおそれがある。逆に、上記摩耗量の比が上記上限を超えると、第１研磨領域Ｘと第２研磨領域Ｙとの間の段差が大きくな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シート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、２０００ｍｍ２が好ましく、３０００ｍｍ２が好ましい。一方、各領域の面積の上限としては、２００００ｍｍ２が好ましく、１５０００ｍｍ２がより好ましい。各領域の面積が上記下限未満であると、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。このため、乗り越え抵抗による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と、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なる。このため、被削体が領域間を乗り越える単位時間当たりの回数が減少するので、乗り越え抵抗によるグリップ力向上効果が不足するおそれがある。
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と、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。このため、乗り越え抵抗によるグリップ力向上効果が不足するおそれがある。
複数ある第１研磨領域Ｘの個々の面積は略等しいとよい。また、複数ある第２研磨領域Ｙの個々の面積は略等しいとよい。さらに、第１研磨領域Ｘの各領域の面積と、第２研磨領域Ｙの各領域の面積とは略等しいとよい。つまり、上記研磨層２０は、基材シート１０表面の中心を通り直交する２つの直線により分割され、上記第１研磨領域Ｘと第２研磨領域Ｙとは略等角度間隔に配設されるとよい。このように研磨層２０がテーバー摩耗試験における摩耗量の異なる２種の研磨領域を略等角度間隔に交互に有することで、被削体が研磨領域間を周期的に移動するので、さらに高い研磨レートと研磨効率の低下の抑止効果とが得られる。ここで、「各領域の面積が略等しい」とは、複数の領域の平均面積に対するそれぞれの領域の面積差が１０％以下であることを意味する。
また、摩耗量の大きい第２研磨領域Ｙの総面積に対する摩耗量の小さい第１研磨領域Ｘの総面積の比の下限としては、０．７が好ましく、０．９がより好ましい。一方、上記総面積比の上限としては、１．３が好ましく、１．１がより好ましい。上記総面積比が上記下限未満であると、被削体が面圧の高い第１研磨領域Ｘを通過する時間の割合が減少するため、研磨レートが低下するおそれがある。逆に、上記総面積比が上記上限を超えると、同じ大きさの荷重に対して第１研磨領域Ｘに加わる面圧が低下するため、研磨レートが低下するおそれがある。
（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。
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と、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と、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は脆性材料であるガラス基板、硬脆性材料であるサファイアや炭化ケイ素等の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は脆性材料であるガラス基板、硬脆性材料であるサファイアや炭化ケイ素等の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、７５％が好ましく、８０％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／ｃｍ２、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（μｍ２）、基板の比重（ｇ／μｍ３）及び研磨時間（分）で除すことで算出できる。
＜研磨材の製造方法＞
当該研磨材１は、第１研磨領域用組成物を印刷する工程と、第２研磨領域用組成物を印刷する工程と、基材シート１０の裏面側に接着層３０を貼付する工程とにより製造することができる。
当該研磨材１は、第１研磨領域用組成物を印刷する工程と、第２研磨領域用組成物を印刷する工程と、基材シート１０の裏面側に接着層３０を貼付する工程とにより製造することができる。
（第１研磨領域用組成物印刷工程）
第１研磨領域用組成物印刷工程では、第１研磨領域用組成物の印刷により第１研磨領域Ｘを形成する。
第１研磨領域用組成物印刷工程では、第１研磨領域用組成物の印刷により第１研磨領域Ｘを形成する。
まず、第１研磨領域用組成物として、第１研磨領域Ｘの砥粒２１、バインダー２２の形成材料、及び充填剤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２２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などを添加してもよい。
次に、上記塗工液を用い、基材シート１０表面に印刷法により第１研磨領域Ｘを形成する。具体的には、この第１研磨領域Ｘの反転形状に対応する形状を有するマスクを用意し、このマスクを介して上記塗工液を印刷する。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の第１研磨領域Ｘを形成する。具体的には、例えばバインダー２２の主成分が無機物であれば、塗工液を室温（２５℃）で乾燥させ、７０℃以上９０℃以下で加熱脱水させた後、１４０℃以上３１０℃以下で硬化させることで、バインダー２２を形成できる。また、バインダー２２の主成分が樹脂であれば、塗工液を１００℃以上１５０℃以下で１５時間以上硬化させることで、バインダー２２を形成できる。
（第２研磨領域用組成物印刷工程）
第２研磨領域用組成物印刷工程では、第２研磨領域用組成物の印刷により第２研磨領域Ｙを形成する。
第２研磨領域用組成物印刷工程では、第２研磨領域用組成物の印刷により第２研磨領域Ｙを形成する。
まず、第１研磨領域用組成物印刷工程の塗工液と同様にして、第２研磨領域用組成物を溶剤に分散させた溶液を塗工液として準備する。次に、第１研磨領域用組成物印刷工程と同様にして、上記塗工液を用い研磨層２０の第２研磨領域Ｙを形成する。
なお、上記第２研磨領域用組成物印刷工程は、上記第１研磨領域用組成物印刷工程の前や、第１研磨領域用組成物印刷工程と同時に行うこともできる。
（接着層貼付工程）
最後に、接着層貼付工程において、上記基材シート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。
最後に、接着層貼付工程において、上記基材シート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、テーバー摩耗試験における摩耗量の異なる２種の研磨領域を有するので、当該研磨材１を用いて研磨を行うと、隣接する一対の研磨領域のうち摩耗量の大きい第２研磨領域Ｙが先に摩耗する。また、当該研磨材１は隣接する一対の上記研磨領域のうち上記摩耗量の小さい第１研磨領域Ｘに対する上記摩耗量の大きい第２研磨領域Ｙの上記摩耗量の比が１．１以上であるので、研磨開始から比較的短い時間で、隣接する一対の研磨領域の間に適度な段差が生じ、摩耗量の小さい第１研磨領域Ｘにおいて面圧が高まる。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、研磨レートが比較的高い。また、当該研磨材１は上記摩耗量の比が７以下であるため上記段差が大きくなり過ぎず、かつ研磨方向に沿って区分されているので、被削体は傷付くことなく、段差を乗り越えながら研磨される。この段差を被削体が乗り越える際に被削体は段差に押し付けられる、いわゆる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、高さの大きい領域において面圧が高まり、研磨時の面圧を有効に活用できるので、当該研磨材１は研磨効率が低下し難い。
当該研磨材１は、テーバー摩耗試験における摩耗量の異なる２種の研磨領域を有するので、当該研磨材１を用いて研磨を行うと、隣接する一対の研磨領域のうち摩耗量の大きい第２研磨領域Ｙが先に摩耗する。また、当該研磨材１は隣接する一対の上記研磨領域のうち上記摩耗量の小さい第１研磨領域Ｘに対する上記摩耗量の大きい第２研磨領域Ｙの上記摩耗量の比が１．１以上であるので、研磨開始から比較的短い時間で、隣接する一対の研磨領域の間に適度な段差が生じ、摩耗量の小さい第１研磨領域Ｘにおいて面圧が高まる。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、研磨レートが比較的高い。また、当該研磨材１は上記摩耗量の比が７以下であるため上記段差が大きくなり過ぎず、かつ研磨方向に沿って区分されているので、被削体は傷付くことなく、段差を乗り越えながら研磨される。この段差を被削体が乗り越える際に被削体は段差に押し付けられる、いわゆる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、高さの大きい領域において面圧が高まり、研磨時の面圧を有効に活用できるので、当該研磨材１は研磨効率が低下し難い。
［第２実施形態］
以下、本発明の第２の実施形態について適宜図面を参照しつつ詳説する。
以下、本発明の第２の実施形態について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、基材シート１１と、この基材シート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、基材シート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。
（基材シート）
上記基材シート１１は、研磨層２０を支持するための部材である。基材シート１１は、その研磨方向に沿って第１研磨領域Ｘと第２研磨領域Ｙと平面視で略一致するように４つに分断されている。つまり、隣接する研磨領域の境界に位置する溝２３の底面は、支持体４０の表面で構成される。このように基材シート１１を各研磨領域に分断することで、それぞれ摩耗量の異なる研磨層２０を形成した複数の基材シート１１の貼り合わせにより当該研磨材２が構成できるので、摩耗量の異なる研磨領域を１の基材シート１１に形成する場合に比べ、当該研磨材２の製造を容易化できる。
上記基材シート１１は、研磨層２０を支持するための部材である。基材シート１１は、その研磨方向に沿って第１研磨領域Ｘと第２研磨領域Ｙと平面視で略一致するように４つに分断されている。つまり、隣接する研磨領域の境界に位置する溝２３の底面は、支持体４０の表面で構成される。このように基材シート１１を各研磨領域に分断することで、それぞれ摩耗量の異なる研磨層２０を形成した複数の基材シート１１の貼り合わせにより当該研磨材２が構成できるので、摩耗量の異なる研磨領域を１の基材シート１１に形成する場合に比べ、当該研磨材２の製造を容易化できる。
基材シート１１の材質、大きさ及び平均厚さは、第１実施形態の基材シート１０と同様とできる。
（支持体）
支持体４０は、基材シート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。
支持体４０は、基材シート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と、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と、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。上記支持体接着層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。
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。上記支持体接着層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２種の領域用に基材シート１１に印刷する工程と、上記基材シート１１を支持体４０に固定する工程と、支持体接着層４１を貼付する工程とにより製造することができる。
当該研磨材２は、研磨層用組成物を２種の領域用に基材シート１１に印刷する工程と、上記基材シート１１を支持体４０に固定する工程と、支持体接着層４１を貼付する工程とにより製造することができる。
（印刷工程）
印刷工程では、研磨層用組成物を２種の領域用に印刷し、第１研磨領域Ｘ用の研磨層２０が形成された基材シート１１と第２研磨領域Ｙ用の研磨層２０が形成された基材シート１１とをそれぞれ準備する。
印刷工程では、研磨層用組成物を２種の領域用に印刷し、第１研磨領域Ｘ用の研磨層２０が形成された基材シート１１と第２研磨領域Ｙ用の研磨層２０が形成された基材シート１１とをそれぞれ準備する。
この印刷工程では、まず、第１実施形態と同様にして第１研磨領域用組成物を溶剤に分散させた溶液及び第２研磨領域用組成物を溶剤に分散させた溶液をそれぞれ塗工液として準備する。
次に、これらの塗工液を用い、２種の領域用に上記研磨層用組成物を印刷する。具体的には、各領域用に２枚の基材シート１１を準備する。また、上記基材シート１１に対応するマスクを用意し、このマスクを介して第１研磨領域用組成物及び第２研磨領域用組成物をそれぞれの基材シート１１に印刷する。なお、上記マスクは、溝２３を形成するために、溝２３の形状に対応する形状を有する。また、印刷方法は、第１実施形態と同様とできる。
（基材シート貼付工程）
基材シート貼付工程では、研磨層２０を形成した上記基材シート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。
基材シート貼付工程では、研磨層２０を形成した上記基材シート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。
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の取扱いが容易となる。
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。
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、当該研磨材は、溝を有さない構造であってもよい。
上記実施形態では、テーバー摩耗試験における摩耗量の異なる２種の研磨領域からなる研磨材について説明したが、上記摩耗量が異なる研磨領域の数は２種に限定されず、上記摩耗量が異なる研磨領域の数が３種以上であってもよい。
研磨領域の数が３種以上ある場合、隣接する一対の研磨領域として複数の組み合わせが存在し得るが、少なくともその１つの隣接する一対の研磨領域に対して上記摩耗量の比が１．１以上７以下であればよい。また、研磨領域の研磨方向に対する配設順序は特に限定されない。例えば研磨領域が摩耗量の小さい順に第１研磨領域（Ａ）、第２研磨領域（Ｂ）及び第３研磨領域（Ｃ）の３種である場合、Ａ−Ｂ−Ｃ−Ａ−Ｂ−Ｃのように最小単位で繰り返す配列、Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｂ−Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｂ−Ａのように滑らかに変化する繰り返し配列等とすることができる。また、繰り返し配列とはせず、複数種の研磨領域を不規則な順序に配列してもよい。
上記実施形態では、各研磨領域として基材シートを円周方向に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と、摩耗量の異なる研磨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少するので、乗り越え抵抗によるグリップ力向上効果が不足するおそれがある。
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。
当該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と、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と、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、研磨圧力が充填部にも分散し、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。
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（Ａｌ２Ｏ３、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、第１研磨領域用の塗工液を得た。
また、ダイヤモンド砥粒は配合せず、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）、及び充填剤としてのアルミナ（平均粒子径１４μｍ）を混合し、充填剤の研磨層に対する含有量が６７体積％となるよう調製し、第２研磨領域用の塗工液を得た。
基材シートとして平均厚さ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本の直線により基材シートの表面を８つの領域に分割し、円周方向に沿ってテーバー摩耗試験における摩耗量の異なる２種類の研磨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、以下のようにして研磨層を形成した。まず、上記第２研磨領域用の塗工液を用いて４つの第２研磨領域を印刷により形成した。印刷には、第２研磨領域の研磨部の反転形状に対応するパターンを有するマスクを用いた。個々の研磨部は、平面視形状で１辺１．５ｍｍの正方形状とし、かつ溝の幅を３．５ｍｍとした。また、研磨部の平均厚さは５００μｍとした。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。なお、上記研磨領域は、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、８０℃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。次に、第２研磨領域と同様にして、上記第１研磨領域用の塗工液を用いて４つの第１研磨領域を第２研磨領域の間に印刷により形成した。
また、基材シート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、上記基材シート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］
実施例１の第２研磨領域用の塗工液にダイヤモンド砥粒を加え、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７５体積％となるよう調製した以外は、実施例１と同様にして実施例２の研磨材を得た。
実施例１の第２研磨領域用の塗工液にダイヤモンド砥粒を加え、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７５体積％となるよう調製した以外は、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］
第２研磨領域用の塗工液として、実施例１の第１研磨領域用の塗工液と同様の塗工液を準備した。また、酢酸（試薬一級）とイオン交換水とを混合して２０℃におけるｐＨが１．６となるように調製した酸性水を準備した。上記塗工液を用いて４つの第２研磨領域を印刷により形成した後、第１研磨領域を形成する前に第２研磨領域を７０℃の上記酸性水に１日浸漬させた。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。
第２研磨領域用の塗工液として、実施例１の第１研磨領域用の塗工液と同様の塗工液を準備した。また、酢酸（試薬一級）とイオン交換水とを混合して２０℃におけるｐＨが１．６となるように調製した酸性水を準備した。上記塗工液を用いて４つの第２研磨領域を印刷により形成した後、第１研磨領域を形成する前に第２研磨領域を７０℃の上記酸性水に１日浸漬させた。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］
実施例２の第２研磨領域用の塗工液を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８１体積％となるよう調製した以外は、実施例２と同様にして実施例４の研磨材を得た。
実施例２の第２研磨領域用の塗工液を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８１体積％となるよう調製した以外は、実施例２と同様にして実施例４の研磨材を得た。
［実施例５］
実施例１の第２研磨領域用の塗工液を充填剤の研磨層に対する含有量が８５体積％となるよう調製した以外は、実施例１と同様にして実施例５の研磨材を得た。
実施例１の第２研磨領域用の塗工液を充填剤の研磨層に対する含有量が８５体積％となるよう調製した以外は、実施例１と同様にして実施例５の研磨材を得た。
［実施例６］
バインダーとしてのエポキシ樹脂、ダイヤモンド砥粒（平均粒子径９μｍ、単結晶）、及び充填剤としてのアルミナ（平均粒子径２．０μｍ）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５５体積％となるよう調製し、第１研磨領域用の塗工液を得た。
バインダーとしてのエポキシ樹脂、ダイヤモンド砥粒（平均粒子径９μｍ、単結晶）、及び充填剤としてのアルミナ（平均粒子径２．０μｍ）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５５体積％となるよう調製し、第１研磨領域用の塗工液を得た。
第１研磨領域用と同様のエポキシ樹脂、ダイヤモンド砥粒及びアルミナを混合し、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６０体積％となるよう調製し、第２研磨領域用の塗工液を得た。
基材シートとして平均厚さ７５μｍ、外径２９０ｍｍ、内径１０３ｍｍの円盤状のＰＥＴフィルムを用意した。この基材の表面の中心を通り、かつ隣接する直線と９０度の角度をなす２本の直線により基材シートの表面を４つの領域に分割し、円周方向に沿ってテーバー摩耗試験における摩耗量の異なる２種類の研磨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、実施例１と同様にして研磨層を形成した。なお、個々の研磨部は、平面視形状で１辺２．５ｍｍの正方形状とし、かつ溝の幅を５ｍｍとした。また、塗工液は、それぞれ１２０℃で加熱硬化させた。
また、実施例１と同様に基材シートを指示し研磨装置に固定する支持体を貼り合わせて、実施例６の研磨材を得た。
［比較例１］
実施例１の第１研磨領域用の塗工液と同様の塗工液を用いて研磨層を基材シートの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。つまり、比較例１の研磨材は、研磨層が摩耗量の異なる領域を有さない。
実施例１の第１研磨領域用の塗工液と同様の塗工液を用いて研磨層を基材シートの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。つまり、比較例１の研磨材は、研磨層が摩耗量の異なる領域を有さない。
［比較例２］
実施例２の第２研磨領域用の塗工液を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８４体積％となるよう調製した以外は、実施例２と同様にして比較例２の研磨材を得た。
実施例２の第２研磨領域用の塗工液を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８４体積％となるよう調製した以外は、実施例２と同様にして比較例２の研磨材を得た。
［比較例３］
実施例６の第１研磨領域用の塗工液と同様の塗工液を用いて研磨層を基材シートの全面に形成した以外は、実施例６と同様にして比較例３の研磨材を得た。つまり、比較例３の研磨材は、研磨層が摩耗量の異なる領域を有さない。
実施例６の第１研磨領域用の塗工液と同様の塗工液を用いて研磨層を基材シートの全面に形成した以外は、実施例６と同様にして比較例３の研磨材を得た。つまり、比較例３の研磨材は、研磨層が摩耗量の異なる領域を有さない。
［研磨条件］
上記実施例１〜５及び比較例１〜２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。また、実施例６及び比較例３で研磨材を用いて、ガラス基板の研磨を行った。それぞれの研磨条件を以下に示す。
上記実施例１〜５及び比較例１〜２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。また、実施例６及び比較例３で研磨材を用いて、ガラス基板の研磨を行った。それぞれの研磨条件を以下に示す。
＜サファイア基板の研磨条件＞
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／ｃｍ２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。
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／ｃｍ２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。
＜ガラス基板の研磨条件＞
ガラス基板には、直径５．０８ｃｍ、比重２．１９、合成石英ガラスを用いた。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０．６ｍｍの塩化ビニル樹脂板である。研磨は、研磨圧力を１００ｇ／ｃｍ２とし、上定盤回転数４０ｒｐｍ、下定盤回転数６０ｒｐｍ及びＳＵＮギア回転数３０ｒｐｍ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、株式会社ノリタケカンパニーリミテドの「ＧＣ−５０Ｐ」を水で３０倍希釈したものを毎分１２０ｃｃ供給した。
ガラス基板には、直径５．０８ｃｍ、比重２．１９、合成石英ガラスを用いた。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０．６ｍｍの塩化ビニル樹脂板である。研磨は、研磨圧力を１００ｇ／ｃｍ２とし、上定盤回転数４０ｒｐｍ、下定盤回転数６０ｒｐｍ及びＳＵＮギア回転数３０ｒｐｍ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、株式会社ノリタケカンパニーリミテドの「ＧＣ−５０Ｐ」を水で３０倍希釈したものを毎分１２０ｃｃ供給した。
［評価方法］
実施例１〜６及び比較例１〜３の研磨材について、テーバー摩耗試験による摩耗量の測定、並びにこれらの研磨材を用いて基板を研磨した際の研磨レート及び維持率の測定を行った。結果を表１に示す。
実施例１〜６及び比較例１〜３の研磨材について、テーバー摩耗試験による摩耗量の測定、並びにこれらの研磨材を用いて基板を研磨した際の研磨レート及び維持率の測定を行った。結果を表１に示す。
＜摩耗量の測定＞
テーバー磨耗試験による磨耗量の測定には、上記実施例１〜６及び比較例１〜３の研磨材の第１研磨領域及び第２研磨領域に対応する試験片（平均直径１０４ｍｍ、平均厚さ３００μｍ）をそれぞれ用意した。この試験片をテーバー摩耗試験機（Ｔａｂｅｒ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ社の「ＭＯＤＥＬ１７４」）を用いて摩耗輪Ｈ−１８、荷重４．９Ｎ（５００ｇｆ）の条件で３２０回転し摩耗させた。この３２０回転前後の試験片の質量差［ｇ］を測定し、磨耗量［ｇ］とした。また、摩耗比は第２研磨領域の摩耗量を第１研磨領域の摩耗量で除して算出した。
テーバー磨耗試験による磨耗量の測定には、上記実施例１〜６及び比較例１〜３の研磨材の第１研磨領域及び第２研磨領域に対応する試験片（平均直径１０４ｍｍ、平均厚さ３００μｍ）をそれぞれ用意した。この試験片をテーバー摩耗試験機（Ｔａｂｅｒ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ社の「ＭＯＤＥＬ１７４」）を用いて摩耗輪Ｈ−１８、荷重４．９Ｎ（５００ｇｆ）の条件で３２０回転し摩耗させた。この３２０回転前後の試験片の質量差［ｇ］を測定し、磨耗量［ｇ］とした。また、摩耗比は第２研磨領域の摩耗量を第１研磨領域の摩耗量で除して算出した。
＜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又はガラス基板を用いた。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（ｃｍ２）、基板の比重（ｇ／ｃｍ３）及び研磨時間（分）で除し、算出した。
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又はガラス基板を用いた。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（ｃｍ２）、基板の比重（ｇ／ｃｍ３）及び研磨時間（分）で除し、算出した。
＜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。
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。
表１において第２研磨領域及び摩耗比の欄の「−」は、研磨材が摩耗量の異なる研磨領域を有さないことを意味する。また、結果の欄の「−」は、基板の縁欠けや割れが発生し、研磨レートの測定を行うことができなかったことを意味する。
表１の結果から、実施例１〜６の研磨材は、比較例１〜３の研磨材に比べて研磨レートが低下し難い。これに対し、比較例１、３の研磨材では摩耗量の異なる研磨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、研磨レートが低下していると考えられる。また、比較例２の研磨材では、摩耗比が７を超えているため、第１研磨領域と第２研磨領域との間の段差が大きくなり乗り越え抵抗が大きくなり過ぎ、被削体の縁欠けや割れが発生したと考えられる。
また、砥粒の含有量が同等で、同じ種類の基板を研磨する実施例２〜４と、比較例１とを比べると、実施例２、３の研磨材では研磨レートが優れ、実施例４の研磨材では研磨レートが同等である。ここで、比較例１の研磨材は、ダイヤモンド砥粒と充填剤とを分散した研磨部を有することで研磨レートを高めた従来の研磨材である。このことから、実施例２〜４の研磨材は、研磨レートが比較的高いことが分かる。
以上から、研磨層が摩耗量の異なる複数種の研磨領域を有し、隣接する一対の上記研磨領域のうち上記摩耗量の小さい研磨領域に対する上記摩耗量の大きい研磨領域の上記摩耗量の比を１．１以上７以下とすることで、当該研磨材は、比較的高い研磨レートを有すると共に研磨レートの維持性に優れることが分かる。
本発明の研磨材は、比較的高い研磨レートを有すると共に研磨効率が低下し難い。従って、当該研磨材は、ガラス、サファイア、炭化ケイ素等の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 基材シート
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
Ｘ 第１研磨領域
Ｙ 第２研磨領域
１０、１１ 基材シート
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
Ｘ 第１研磨領域
Ｙ 第２研磨領域
Claims (4)
- 基材シートと、この基材シート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、研磨方向に沿って区分され、テーバー摩耗試験における摩耗量の異なる複数種の研磨領域を有し、
隣接する一対の上記研磨領域のうち上記摩耗量の小さい研磨領域に対する上記摩耗量の大きい研磨領域の上記摩耗量の比が１．１以上７以下である研磨材。 - 上記研磨領域が２種類であり、研磨方向に沿って交互に配設されている請求項１に記載の研磨材。
- 上記各研磨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又は請求項２に記載の研磨材。
- 上記バインダーが無機酸化物を主成分とする充填剤を含有し、
上記充填剤の平均粒子径が上記砥粒の平均粒子径よりも小さい請求項１、請求項２又は請求項３に記載の研磨材。
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