TWI690388B - 硏磨墊、使用硏磨墊的硏磨方法及該硏磨墊的使用方法 - Google Patents

Abstract

提供一種具有由熱塑性樹脂所構成的樹脂發泡體之研磨墊，其能夠消除或盡力縮短預研磨時間而實現簡便的研磨，又，藉由從初期階段以優異的研磨速度持續進行研磨，而能夠使有效率且可靠性高的研磨成為可能，而且再研磨性亦優異。研磨墊(1、2)係由具有三維氣室結構之高剛性的熱塑性硬質樹脂發泡體所構成，其中此三維氣室結構係由複數個氣室、及以氣室壁區隔這些氣室而使其具有互相獨立的區隔而構成。此研磨墊係下述的結構體：將上述氣室壁的壁部之機械特性設作以發泡前的樹脂片材的機械特性表示之值，拉伸強度為50MPa~90MPa、彎曲強度為90MPa~140MPa、拉伸彈性模數及彎曲彈性模數均為2400MPa以上、平均氣室直徑為4μm~50μm、平均氣室壁厚度為1μm~5μm、平均氣室直徑對平均氣室壁厚度之比例係在4~10的範圍。

Description

研磨墊、使用研磨墊的研磨方法及該研磨墊的使用方法

本發明，係有關於一種具有優異的研磨特性及再使用性之研磨被處理物表面之硬質樹脂發泡體研磨墊、使用研磨墊之研磨方法及此研磨墊的使用方法。

先前，在硬碟機(HDD)內的磁碟、半導體晶圓等的薄板元件之研磨處理，因為係被要求不在被處理物的表面產生微小的傷痕、潛傷(latent injury)等之加工，所以邊供給含有微小研磨粒(abrasive grain)的漿料邊使用不織布系或發泡體系的研磨墊而進行平滑鏡面加工。特別是在機械研磨法組合化學作用之研磨，稱為化學機械研磨(CMP；Chemical Mechanical Polishing)係在超精密加工領域被廣泛地採用。

作為在此種研磨處理被使用之研磨墊，例如有一種研磨墊，係麂皮(suede)狀的研磨布，具有由不織布所構成之基材部、及由聚胺酯樹脂所構成之起毛(nap)層(專利文獻1)。在此研磨墊，認為藉由使起毛層的厚度(起毛長)成為500μm以上，接觸被處理物之起毛層，係能夠保持適當的彈性、或是可能成為產生傷痕的原因之微小的不純物係被收納在起毛長度較長的起毛層，藉此，能夠防止產生微小傷痕等。

又，作為其他先前研磨墊，有提案揭示一種具有 由聚胺酯樹脂所構成的發泡體之研磨墊(專利文獻2)。在此研磨墊，係使用聚胺酯樹脂製的發泡體，能夠實現具有優異的平坦性之研磨，又，因為發泡體係具有羥基，藉由該羥基而能夠提升漿料的保持且提升研磨速度，其中該發泡體係藉由含環氧基的胺甲酸酯預聚合物中的環氧基與胺系硬化材反應而生成。

先前技術文獻 專利文獻

[專利文獻1]日本特開2002-59356號公報

[專利文獻2]日本特開2013-252584號公報

但是，在上述先前的麂皮狀研磨墊，因為持續性的使用致使聚胺酯樹脂製的起毛層產生磨耗且慢慢地變短，所以研磨速度不固定。特別是相較於穩定狀態下的研磨速度，研磨開始時的研磨速度較小，必須進行預研磨至研磨速度成為大致固定為止，其作業係麻煩的。又，從效率化的觀點而言，在生產過程，係對生產線上的全部被處理物，要求盡可能使研磨處理時間固定，但是使研磨處理時間固定時，在初期階段被處理之被處理物的研磨係變為不充分，而有研磨處理可靠性低落之問題。

又，在其他先前的發泡狀研磨墊，雖然有揭示使用聚胺酯樹脂製發泡體時的研磨速度變為良好，但是關於研磨開始時的研磨速度與穩定狀態下的研磨速度不同係沒有揭 示，而且關於伴隨著這樣的不同而產生的課題亦未揭示。

本發明之目的，係提供一種具有由熱塑性樹脂所構成的樹脂發泡體之研磨墊、使用研磨墊之研磨方法及此研磨墊的使用方法，其中此研磨墊能夠消除或盡力縮短預研磨時間而實現簡便的研磨，又，藉由從初期階段以優異的研磨速度持續進行研磨，而能夠使有效率且可靠性高的研磨成為可能，而且再研磨性亦優異。

本發明者等係為了達成上述目的而專心研討之結果，著眼於高剛性的熱塑性樹脂發泡體之研磨墊內的立體結構，發現藉由將形成樹脂發泡體之氣室(cell)的氣室直徑、氣室壁厚度及氣室直徑對氣室壁厚度之比例規定在預定範圍，能夠從研磨初期階段開始實現優異的研磨速度，而且能夠持續顯現這個研磨速度，同時研磨後亦具有優異的製品表面品質。而且，發現能夠提供一種高剛性的熱塑性樹脂發泡體，其因研磨中的吸水所致之彎曲彈性模數降低較少，將研磨中斷之後的再使用性亦優異。本發明係基於此種見解而進行。

亦即，本發明係藉由以下來達成。

(1)一種研磨墊，其特徵在於：具有擁有三維氣室結構之熱塑性樹脂所形成的樹脂發泡體，其中此三維氣室結構係由複數個氣室、及以氣室壁將這些氣室區隔而使其具有互相獨立的區隔而構成；將構成前述樹脂發泡體的三維氣室構造之氣室壁的壁部之機械特性設作以發泡前的樹脂片材的機械特性表示之值，拉伸強度為50MPa~90MPa、彎曲強度為90MPa~140MPa、拉伸 彈性模數及彎曲彈性模數均滿足2400MPa以上，平均氣室直徑為4μm~50μm、平均氣室壁厚度為1μm~5μm、前述平均氣室直徑對前述平均氣室壁厚度之比例為在4~10的範圍。

(2)如上述(1)所述之研磨墊，其中前述樹脂發泡體係由聚苯硫(polyphenylene sulfide)樹脂、聚對酞酸乙二酯樹脂及聚碳酸酯樹脂的任一種所構成。

(3)如上述(2)所述之研磨墊，其中前述樹脂發泡體係由聚苯硫樹脂及聚對酞酸乙二酯樹脂的任一種所構成。

(4)如上述(3)所述之研磨墊，其中將前述樹脂發泡體的氣室壁的壁部之機械特性設作以發泡前之樹脂片材的機械特性表示之值，拉伸強度為70MPa~90MPa、彎曲強度120MPa~140MPa，拉伸彈性模數、彎曲彈性模數均為滿足3000MPa~4200MPa。

(5)一種研磨墊，其特徵在於：具有擁有三維氣室結構之熱塑性樹脂所形成的樹脂發泡體，其中此三維氣室結構係由複數個氣室、及以氣室壁將這些氣室區隔而使其具有互相獨立的區隔而構成；前述樹脂發泡體係由疏水性的聚苯硫樹脂所構成，將上述氣室壁的壁部之機械特性設作以發泡前的樹脂片材的機械特性表示之值，拉伸彈性模數為比彎曲彈性模數更大，拉伸彈性模數為3000MPa~3500MPa，而且彎曲彈性模數為在3800MPa~4200MPa的範圍，無因吸水所致之彎曲彈性模數降低或為10%以下，而且平均氣室直徑為4μm~50μm，平均氣室壁厚度為1μm~5μm，平均氣室直徑對平均氣室壁厚度之比例為在4~10的範圍。

(6)如(1)至(5)項中任一項所述之研磨墊，其中前述研磨墊為沒 有緩衝層而能夠使用，而且相較於由硬質胺甲酸酯發泡結構體所構成之研磨墊，能夠更高速研磨。

(7)如(1)至(6)項中任一項所述之研磨墊，其中前述研磨墊的吸水率為0.02~0.20%且具有優異的再使用性。

(8)如(1)至(6)項中任一項所述之研磨墊，其中前述研磨墊用發泡前的樹脂片材之在25℃、48小時浸漬試驗，相對於吸水前的彎曲彈性模數，吸水後的彎曲彈性模數降低20%以下。

(9)如(1)至(8)項中任一項所述之研磨墊，其中被施行研磨處理之被處理物為硬碟機用板、矽晶圓、液晶玻璃、藍寶石基板、化合物半導體、GaN基板及SiC基板的任一種硬質材料。

(10)如(1)至(9)項中任一項所述之研磨墊，其中進一步具備配置在與前述樹脂發泡體的研磨面為相反側之緩衝層。

(11)一種研磨墊，係在如上述(10)所述之研磨墊，其特徵在於：相較於前述研磨墊的壓縮彈性模數，前述緩衝層的壓縮彈性模數為較小，而且，前述緩衝層的厚度為前述緩衝層與前述樹脂發泡體的厚度的合計之10~40%以內的厚度。

(12)一種研磨方法，其特徵在於：使用如(1)至(9)項中任一項所述之不具有前述緩衝層之研磨墊，在將前述研磨墊的樹脂發泡體與被處理物壓接的狀態下，將含有研磨粒的研磨液邊供給至前述樹脂發泡體邊研磨前述被處理物的表面。

(13)一種研磨方法，其特徵在於：使用如(10)或(11)所述之具備前述緩衝層之研磨墊，在將前述研磨墊的樹脂發泡體與被處理物壓接的狀態下，將含有研磨粒的研磨液邊供給至前述樹脂發泡體邊研磨前述被處理物的表面。

(14)如上述(12)或(13)所述之研磨方法，其中前述研磨粒係氧化鋁粒子、氧化鋯粒子、膠態氧化矽粒子、氧化鈰(ceria)粒子的任一種。

(15)一種研磨墊的使用方法，係在將如上述(1)至(11)項中任一項所述之研磨墊的使用暫時中斷後再使用時，其特徵在於：只有將前述研磨墊表面洗淨，不進行再研磨而再使用。

依照本發明，能夠形成一種在研磨面附近及內部為高剛性的結構體，其具有擁有三維氣室結構之熱塑性樹脂所形成的樹脂發泡體，其中此三維氣室結構係由複數個氣室、及以氣室壁將這些氣室區隔而使其具有互相獨立的區隔而構成；將上述氣室壁的壁部之機械特性設作以發泡前的樹脂片材的機械特性表示之值，拉伸強度為50MPa~90MPa、彎曲強度為90MPa~140MPa、拉伸彈性模數及彎曲彈性模數均為2400MPa以上，平均氣室直徑為4μm~50μm，平均氣室壁厚度為1μm~5μm，平均氣室直徑對平均氣室壁厚度之比例為在4~10的範圍。因而，能夠從研磨開始階段開始實現優異的研磨速度。在此，就製造性、氣室結構的安定性等的觀點而言，氣室直徑係以4μm~40μm為佳。

因而，能夠消除或盡力縮短預研磨時間而實現簡便的研磨，又，藉由從初期階段開始以優異的研磨速度持續進行研磨，能夠實現有效率且可靠性高的研磨。在此，樹脂發泡體的平均氣室直徑對平均氣室壁厚度之比例，必須在4~10的範圍。

又，前述樹脂發泡體的氣室壁的壁部之拉伸強度為70MPa~90MPa、彎曲強度120MPa~140MPa、拉伸彈性模數、彎曲彈性模數均為3000MPa~4200MPa時，能夠實現研磨速度較高的高精細的研磨。作為此種樹脂發泡體，係以聚苯硫樹脂或高強度、高剛性PET樹脂為佳。

在此，前述樹脂發泡體係由疏水性的聚苯硫樹脂所構成時，將前述樹脂發泡體的氣室壁的壁部之機械特性，設作以發泡前之樹脂片材的機械特性顯現之值，因為彎曲彈性模數係比拉伸彈性模數更大、拉伸彈性模數為3000MPa~3500MPa、彎曲彈性模數為在3800MPa~4200MPa的範圍之同時、而且平均氣室直徑為4μm~50μm、平均氣室壁厚度為1μm~5μm、前述平均氣室直徑與前述平均氣室壁厚度之比例為在4~10的範圍，所以氣室結構安定且能夠穩定地研磨。又，無因吸水所致之彎曲彈性模數降低或為10%以下，因為亦不容易在氣室內部產生2次粒子的凝聚，所以能夠得到具有優異的再使用性之研磨墊。

特別是由聚苯硫樹脂等的樹脂成形樹脂發泡體時，能夠從初期階段開始得到更優異的研磨速度，又，能夠容易地製造具有上述平均氣室直徑、上述平均氣室壁厚度、及上述平均單位面積的氣室數之樹脂發泡體。又，藉由使用聚苯硫樹脂，而具有優異的耐藥品性、耐熱性等，能夠實現因應許多漿料的液組成之研磨。在此，使用聚苯硫樹脂發泡體的研磨墊時，研磨速度成為約1.30μm/min為止之初期研磨時的升高時間，係能夠實現約25分鐘以下，而且在穩定狀態下研磨速度， 係能夠成為1.3μm/min以上且小於1.4μm/min。

而且，由聚苯硫樹脂的發泡體所構成之研磨墊，因為所使用的樹脂為疏水性，所以在研磨結束後，在研磨墊的再使用時之氣室內部，幾乎沒有以下情況：研磨劑粒子的吸附、或進行反應而直接殘留、或形成2次粒子而殘留，所以亦具有優異的再使用性。又，因為聚苯硫樹脂係幾乎無因吸水所致之彈性模數降低，所以於再使用時不必藉由研磨將彈性模數降低的層去掉。因為本發明的研磨墊係吸水率較低，所以研磨中幾乎沒有因研磨面吸水所致之表面品質的偏差，而且因為係彈性模數較高且高剛性，所以在無緩衝層之下便能夠使用作為研磨墊。

如上述，本發明的研磨墊係在無緩衝層之下便能夠使用，雖然在無緩衝層之下使用為最大目的，但是亦能夠設置緩衝層而使用。藉由在與樹脂發泡體的研磨面為相反側設置緩衝層，分散施加在被處理物之壓力且能夠抑制局部性研磨而實現更均勻的研磨。又，藉由配置緩衝層，在藉由樹脂發泡體穩定地進行研磨之同時，能夠在維持研磨墊的研磨速度的狀態下，抑制研磨面的磨耗。在此，作為緩衝層，係以使用壓縮彈性模數比本發明的樹脂發泡體更小的材料為佳。其理由係因為壓縮彈性模數未比前述樹脂發泡體更小時，無法得到緩和研磨時所產生的應力之效果。

在此，緩衝層的厚度，係以與樹脂發泡體(研磨層)的厚度相同或比其薄為佳，為緩衝層與樹脂發泡體的厚度合計之10~50%，較佳為10~40%。緩衝層的厚度小於10%時，無法 充分地得到添加緩衝層之效果；緩衝層的厚度大於50%時，緩衝層太厚而無法得到使用樹脂發泡體之發明的特徵。

作為緩衝層，係以壓縮彈性模數比本發明的樹脂發泡體更小的樹脂為佳，能夠使用高分子樹脂發泡體、橡膠性樹脂、感光性樹脂等。除了以上之外，亦能夠使用如聚酯不織布、耐綸不織布、丙烯酸酯不織布等的纖維不織布、含浸聚胺酯而成的聚酯不織布之不織布。

1‧‧‧研磨墊

1a‧‧‧研磨面

1a’‧‧‧研磨面

2‧‧‧研磨墊

10‧‧‧研磨機

11‧‧‧轉盤

12‧‧‧轉盤

12a‧‧‧漿料用孔

13‧‧‧平齒輪

13a‧‧‧貫穿孔

14‧‧‧外齒輪

15‧‧‧配管

61‧‧‧氣室

61’‧‧‧氣室

62‧‧‧氣室壁

62’‧‧‧氣室壁

63a‧‧‧氣室壁的端面

63a’‧‧‧氣室壁的端面

100‧‧‧研磨墊

100a‧‧‧研磨面

101、101’‧‧‧褶襉

102‧‧‧間隙

A‧‧‧研磨液

D‧‧‧被處理物

M‧‧‧研磨粒

第1圖係概略性地顯示安裝有本發明的實施形態的研磨墊之研磨機的構成之斜視圖。

第2圖係將第1圖的研磨墊的一部分放大後之電子顯微鏡影像，(a)係表示研磨側的表面，(b)係表面附近的剖面。

第3圖係將先前的麂皮狀研磨墊的一部分放大後之電子顯微鏡影像，(a)係表示研磨側的表面，(b)係表面附近的剖面。

第4圖係顯示在各研磨墊之研磨時間與研磨速度的關係之圖，(X)係表示本發明的一個例子之PPS硬質樹脂發泡體研磨墊，(Y)係硬質胺甲酸酯發泡體研磨墊，(2)係先前的麂皮狀硬質胺甲酸酯研磨墊。

第5圖係示意性地顯示研磨處理時之本發明的研磨墊之部分剖面圖，(a)係表示初期狀態，(b)係經過預定時間後的狀態。

第6圖係示意性地顯示研磨處理時之先前的麂皮狀研磨墊之部分剖面圖，(a)係初期狀態，(b)係經過預定時間後的狀態。

用以實施發明之形態

以下，邊參照圖式邊詳細地說明本發明的實施形態。

第1圖係概略性地顯示安裝有本發明的實施形態的研磨墊之研磨機的構成之斜視圖。本發明的研磨墊係被使用在將HDD用玻璃板等的薄板元件(被處理物)進行研磨之研磨機，例如被安裝在3B研磨機的上下轉盤。又，在第1圖之各構成的長度、寬度或厚度，係顯示其一個例子，在本發明的研磨墊之各構成的長度、寬度或厚度，係不被第1圖限定。

具體而言，研磨機10係具備：圓盤狀的一對轉盤11、12，其係以大略同心配置在上下方向；研磨墊1、2，其係配置在各轉盤的內側面；4個平齒輪13(載體)，其係以大略90°間隔配置在此研磨墊的上面；及外齒輪14，其配置在這4個平齒輪的大略中央位置且與各平齒輪銜接。又，在轉盤11、12的外周面附近，係設置有與各平齒輪銜接之未圖示的內齒輪。亦即，本研磨機係具有4個平齒輪13以軸齒輪14作為中心，邊自轉邊公轉之行星齒輪機構。

轉盤11係具有作為被處理物D的載置台之功能，在轉盤11的上面，係透過研磨墊1而載置被處理物D。轉盤12係具有作為研磨時的重錘之功能，在後述之各貫穿孔載置被處理物D之後，轉盤12係載置在4個平齒輪13上。又，在此轉盤12，係設置有在研磨時用以將研磨液供給至各被處理物之複數個漿料用孔12a，從配設在轉盤12的上方之配管15供給研磨液A。作為在本發明所使用的研磨液，例如，能夠適合使 用含有一次粒子的粒徑為0.5μm~1.0μm的氧化鈰粒子等的研磨粒之漿料，但是以使用平均1次粒徑為1.0μm以下、較佳為0.8μm以下的漿料為佳。上述以外，作為研磨用漿料，能夠使用氧化鋁系漿料、氧化鋯系漿料、以及膠態氧化矽系漿料。特別是在研磨硬質材料的被處理物D時，多是使用氧化鈰、以及氧化鋁系漿料、氧化鋯系漿料的漿料。例如，亦能夠使用含有如膠態氧化矽之作為較微細的研磨粒子之研磨粒之漿料。在本發明，係例如能夠使用三井金屬公司製的氧化鈰研磨材。

在平齒輪13，係設置複數個貫穿孔13a，在研磨時，分別為貫穿孔13a的下側開口部被研磨墊1封閉、貫穿孔13a的上側開口部被研磨墊2封閉。又，被處理物D係在與研磨墊1、2壓接的狀態下被保持在貫穿孔13a。

在使用本研磨機之研磨處理，首先係在研磨墊上載置複數個平齒輪13且在各平齒輪的貫穿孔13a內載置被處理物D。隨後，以研磨墊2為位於下面之方式載置轉盤12且將被處理物D保持在貫穿孔13a內。藉此，將研磨墊1的樹脂發泡體與被處理物D進行壓接。然後，從上方透過漿料用孔12a而供給研磨液A，其次，使外齒輪14旋轉且藉由未圖示的齒輪機構，而各自使轉盤11順時針旋轉、使轉盤12反時針旋轉地進行旋轉。又，藉由外齒輪14的旋轉，平齒輪13係以外齒輪14作為中心而順時針旋轉地進行公轉，同時平齒輪13本身進行自轉。藉此，在研磨墊1的上面與被處理物D的下面之間產生摩擦，同時在研磨墊2的下面與被處理物D的上面之間產生摩擦，使得被處理物D的上下面係同時被研磨。從研磨開 始至經過預定時間後，停止外齒輪14的旋轉而將這個被處理物取出且結束研磨。隨後，載置新的被處理物D而重複與上述同樣的操作。

在此，為了在被處理物的生產過程進行均勻且良好的研磨處理，必須使用能夠持續地實現滿足固定品質條件之良好的研磨之研磨墊。特別是在上述研磨處理時，研磨墊1、2係同時與被處理物D壓接，所以要求在預定壓力下，從剛研磨開始後至研磨墊更換時序為止的期間，能夠繼續實現良好的研磨之研磨墊。

第2圖係將第1圖的研磨墊的一部分放大後之電子顯微鏡影像，(a)係表示研磨側的表面(×200倍)，(b)係表面附近的剖面(×500倍)。又，第3圖係將先前的麂皮狀研磨墊的一部分放大後之電子顯微鏡影像，(a)係表示研磨側的表面(×200倍)，(b)係表面附近的剖面(×500倍)。

本發明的研磨墊1、2，係如第2圖(a)、(b)所示，具有由複數個氣室(獨立氣泡)及氣室壁(形成在獨立氣泡間之樹脂部)所構成之硬質樹脂發泡體。此硬質樹脂發泡體，係具有三維氣室結構且由熱塑性樹脂所構成，其中此三維氣室結構係由複數個氣室、及以具有互相獨立的區隔之方式以氣室壁區隔這些氣室而構成。研磨墊1、2之氣室壁的壁部，係滿足預定拉伸彈性模數、彎曲彈性模數，而且是具有預定大小、平均氣室直徑為4μm~50μm、平均氣室壁厚度為1μm~5μm的結構體，平均氣室直徑與平均氣室壁厚度之比例為4~10的範圍。平均氣室直徑小於4μm時，被氣室內部保持的研磨粒變少，研 磨速度低落，同時無法得到穩定的研磨面；平均氣室直徑大於50μm時，氣室壁的強度不足且無法得到穩定的研磨狀態致使表面品質，同時研磨粒子大量地集聚氣室內且產生2次粒子，致使容易產生擦傷等的表面缺陷。又，平均氣室直徑係較佳為4μm~40μm。藉由使平均氣室直徑在此範圍，因為氣室結構被進一步最佳化，所以研磨的升高性提升，同時亦能夠增大穩定狀態下的研磨速度。平均氣室直徑對平均氣室壁厚度之比例小於4時，作為被保持在氣室內部之研磨粒子的研磨粒變少，致使研磨速度低落，同時無法得到穩定的研磨面，大於10時，氣室壁的強度不足而無法得到穩定的研磨狀態且研磨速度低落。

較佳是上述硬質樹脂發泡體，係特別是能夠適合使用聚苯硫樹脂(PPS樹脂)，聚對酞酸乙二酯(PET樹脂)；聚碳酸酯樹脂(PC樹脂)等的硬質樹脂製薄片發泡體。以下，聚苯硫樹脂、聚對酞酸乙二酯樹脂、聚碳酸酯樹脂係各自記載為PPS樹脂、PET樹脂、PC樹脂。在此，這些樹脂的拉伸強度為50MPa~90MPa，彎曲強度為90MPa~140MPa，而且拉伸彈性模數及彎曲彈性模數均為2400MPa以上。因為本發明的硬質樹脂發泡體之機械特性值係在發泡成形的前後沒有變化，所以顯示發泡後的結構體的機械特性之拉伸強度、彎曲強度、拉伸彈性模數、彎曲彈性模數等的值係從發泡前之樹脂的值變化不大，而推測與發泡成形前相同。亦即，發泡成形前之樹脂的機械特性值為例如相當於高強度、高剛性者時，這個樹脂之在發泡後的結構體之氣室壁等的微構造，亦具有大致相同的機械特 性值。又，認為先前的硬質胺甲酸酯之發泡結構體亦同樣地，在這個發泡結構體之氣室壁等微構造的機械特性值之拉伸彈性模數，係具有與發泡前的硬質胺甲酸酯樹脂大致相同的拉伸彈性模數。因此，例如，將PPS樹脂發泡體的氣室壁的拉伸彈性模數與硬質胺甲酸酯製研磨墊的氣室壁的拉伸彈性模數進行比較時，相較於硬質胺甲酸酯研磨墊的拉伸彈性模數，PPS樹脂發泡體的氣室壁之拉伸彈性模數為較高。因而，以相同的發泡倍率使兩者發泡，而且PPS樹脂發泡體與構成硬質胺甲酸酯研磨墊之硬質樹脂發泡體，為具有同樣的三維氣室結構時，從外部對PPS樹脂發泡體賦予應力時，相較於硬質胺甲酸酯發泡體，PPS樹脂發泡體係能夠提供變形較少的氣室結構。

因此，使用本發明的硬質樹脂發泡體，藉由將平均氣室直徑及平均氣室壁厚度、以及平均氣室直徑對平均氣室壁厚度之比例，各自設計成為預定範圍，而能夠得到具有預定氣室直徑、預定氣室壁厚度、及平均氣室直徑對平均氣室壁厚度之比例成為預定範圍內之較佳三維氣室結構之硬質樹脂發泡體，而且能夠得到由具有良好的研磨特性之硬質樹脂發泡體所構成之研磨墊。

在本發明，為了確保硬質樹脂發泡體的研磨安定性，係減少研磨中之三維氣室結構的變形，在本發明所使用之研磨墊的機械的特性值之中，特別是重要的是拉伸彈性模數及彎曲彈性模數，為了使材料不容易塑性變形，係以增大拉伸強度和彎曲強度為佳。

構成本發明的研磨墊之硬質樹脂發泡體，作為將構成其三 維氣室結構之氣室壁的壁部的機械特性以發泡前之樹脂片材的機械特性表示之值，必須滿足拉伸強度為50MPa~90MPa、彎曲強度為90MPa~140MPa，而且拉伸彈性模數及彎曲彈性模數均為2400MPa以上，較佳是滿足拉伸強度為70MPa~90MPa、彎曲強度120MPa~140MPa，而且拉伸彈性模數、彎曲彈性模數均為3000MPa~4200MPa。

在此，在本發明，係除了拉伸強度、拉伸彈性模數以外，亦針對彎曲強度、彎曲彈性模數為重要之理由進行研究。研磨墊的三維氣室結構係研磨時在從上側轉盤朝向下側轉盤垂直方向承受應力，此時，三維氣室結構係構成立體且複雜地連接之連續體，不存在對轉盤的上面(或下面)為完全垂直的氣室壁。亦即，在各個氣室係存在對研磨墊的主面為摻混有各種方向的成分之氣室壁，在任一氣室壁均承受來自轉盤的壓縮荷重而在各個氣室產生拉伸應變和彎曲應變。又，即便在氣室結構體的前端部亦即研磨面位置之氣室壁的端部，亦承受來自研磨裝置的被處理物(被削材料)之摩擦力起作用，這個端部亦因摩擦力而產生彎曲應力引起的彎曲應變。因此，在本發明，藉由提高研磨墊的彎曲強度及彎曲彈性模數，能夠將彎曲應變的產生抑制成為較少，其結果，能夠得到穩定的研磨狀態。又，為了防止微觀的(microscopic)應力集中在氣室壁，必須提高拉伸彈性模數的下限值及彎曲彈性模數的下限值之雙方。

在本發明的發泡體之材料，係只要由能夠形成上述立體結構之熱塑性樹脂所構成之硬質樹脂發泡體，就沒有限制，從三維氣室結構的安定性、成形容易性、再使用性等的觀 點而言，係如前述地，以使用PPS樹脂為佳。

又，藉由使用PPS樹脂而能夠提升耐藥品性及耐熱性。PPS樹脂特別適合使用之理由，係結構體的剛性較高且吸水性較低，特別是因為吸水性較低，所以作為研磨粒子之研磨粒係不容易附著在氣室內部的氣室壁表面，又，不容易形成2次粒子。又，因為由PPS樹脂所構成研磨墊之吸水性為顯著地較低，所以幾乎無因吸水所致之彈性模數低落。因此，暫時結束研磨之後，再次進行研磨時，不必將殘留在硬質樹脂發泡體的氣室內部之2次粒子除去就能夠再利用，又，不必進行修整(dressing)等的預研磨用以將彈性模數低落的層除去，就能夠再使用。又，吸水性不與PPS樹脂同等亦可，由能夠形成本發明的立體結構之熱塑性樹脂所形成之硬質發泡體即可，吸水率為0.02~0.20%時，作為研磨墊，係能夠再使用，較佳是吸水率為0.02~0.10%。

又，在本實施形態，研磨墊1、2係由樹脂發泡體所構成，這些研磨墊的任一者均未設置有緩衝層。如此，研磨墊1、2係由硬質胺甲酸酯發泡結構體所構成，藉由能夠在無緩衝層下使用，高速研磨成為可能。又，研磨墊亦可以由樹脂發泡體、及配置在與該樹脂發泡體的研磨面為相反側之緩衝層所構成。藉由在樹脂發泡體設置緩衝層，對被處理物D所施加的壓力為分散，能夠抑制局部性研磨而實現更均勻的研磨，同時能夠將研磨墊的研磨速度緩和，而更長時間保持穩定狀態下且能夠長時間使用研磨墊。

本發明的研磨墊1、2，係例如使用以下的方法來 製造。首先，準備具有預定特性之未發泡樹脂的成形體。然後，將此成形體封入高壓容器中且將惰性氣體注入此高壓容器，使惰性氣體在加壓下滲透成形體。作為惰性氣體，可舉出氮、氧、二氧化碳、氬、氫、甲烷、氟系氣體，特別是考慮對未發泡樹脂片材之滲透性(滲透時間、溶解度)時，以使用二氧化碳為佳。

其次，將壓力容器內的壓力釋放之後，將成形體(樹脂片材)加熱而使其發泡，而且將成形體冷卻而得到樹脂發泡體。有關這些步驟之詳細情形係後述。

被上述研磨墊1、2研磨之被處理物D，係由硬質元件所構成，例如硬碟機用板、矽晶圓、液晶玻璃、藍寶石基板、化合物半導體、GaN基板及SiC基板。本發明的研磨墊能夠適合使用在此種硬質元件。

<研磨時間與研磨速度之關係>

(穩定狀態下的研磨速度)

第4圖係顯示將相當於作為本發明的代表例之後述的實施例2、比較例5及比較例7的研磨墊，使用研磨機10而進行研磨處理時之研磨時間與研磨速度的關係之圖表。圖中係各自如下述顯示：在穩定狀態下之研磨速度為最大的圖表，係相當於由本發明之後述的實施例2(表1)的材料所構成之硬質樹脂發泡體研磨墊(圖中的實線X)；在穩定狀態下之研磨速度為中間值的圖表，係相當於由後述的比較例7(表2)之硬質胺甲酸酯所構成之硬質胺甲酸酯發泡體研磨墊(圖中的一點鏈線Y)；在穩定狀態下之研磨速度為最小的圖表，係相當於由後述之比較例5(表2)之材料所構成之先前的麂皮狀軟質胺甲酸酯研磨墊(圖 中的虛線Z)。又，在試驗時，係除了使用不同的研磨墊以外，研磨條件係任一材料均是在相同條件下測定研磨速度。如第4圖所顯示，得知在研磨的穩定狀態下，本發明的硬質樹脂發泡體研磨墊之研磨速度為最大，其次，其大小係依照以下的順序：硬質胺甲酸酯發泡體研磨墊、麂皮狀軟質胺甲酸酯研磨墊。

(在研磨開始後經過15分鐘時之研磨速度與穩定狀態下的速度之關係)

使用相當於實施例2的硬質樹脂發泡體研磨墊時，在研磨開始後15分鐘之研磨速度係成為約1.30μm/分鐘，隨後，研磨時間經過17小時為止，係維持大約1.35μm/min。特別是雖然未圖示，相當於其他實施例之研磨墊，亦顯現與相當於實施例2者同樣的舉動。另一方面，使用相當於比較例5之先前的麂皮狀軟質胺甲酸酯研磨墊時，特別是在研磨開始後15分鐘的研磨速度為約0.6μm/min，相較於使用本發明的研磨墊時，係產生較大的差距。又，得知使用相當於比較例7之硬質胺甲酸酯發泡體研磨墊時，在研磨開始後15分鐘的研磨速度為0.8μm/min，相較於使用麂皮狀軟質胺甲酸酯研磨墊時，雖然在研磨開始後15分鐘的研磨速度之升高性係較優異，但是相較於相當於本發明的實施例2的硬質樹脂發泡體研磨墊，研磨速度的升高性為較差。

(在研磨初期之研磨的升高性)

著眼於各材料的初期階段之研磨速度的升高性時，在本發明(實施例2)的硬質樹脂發泡體研磨墊，研磨開始後，研磨速度係僅以15分鐘(0.25小時)就成為約1.30μm/min，隨後至30 分鐘為止之期間，係成為1.35μm/min(圖中的實線X)。又，從研磨開始起算經過4小時為止，係大致維持上述研磨速度。

其次將本發明的硬質樹脂發泡體研磨墊、與比較例7的硬質胺甲酸酯發泡體研磨墊進行比較時，硬質胺甲酸酯發泡體研磨墊係剛研磨開始後的研磨速度與穩定狀態下的研磨速度之雙方，係顯示本發明的硬質樹脂發泡體研磨墊與麂皮狀軟質胺甲酸酯研磨墊的中間之舉動(圖中的一點鏈線Y)。亦即，得知在硬質胺甲酸酯發泡體研磨墊，係從開始至成為穩定狀態下為止，必須1小時左右，而且在穩定狀態下之研磨速度亦為1.25μm/min，所以相較於本發明的硬質樹脂發泡體研磨墊，剛研磨開始後的研磨速度及穩定狀態下的研磨開始速度之雙方為少許較低。另一方面，在比較例5之先前的麂皮狀軟質胺甲酸酯研磨墊，係從開始經過0.25小時後，研磨速度為不穩定(圖中的虛線Z)。又，在研磨開始經過約2小時後，研磨速度為成為約1.10μm/min，隨後成為大致相同1.10μm/min的研磨速度，而且在穩定狀態下的研磨速度就顯示如此的固定值。從研磨開始至研磨速度成為固定為止所需要的時間，相對於本發明為15分鐘(0.25小時)，在麂皮狀軟質胺甲酸酯研磨墊為2小時。此時間上的差異為1.75小時，以比例來看時，係產生8倍之較大的差異。

因而，得知使用本發明的硬質樹脂發泡體研磨墊時，在研磨處理的初期階段，能夠陡峭地増大研磨速度且能夠從研磨開始以比較的短時間來得到已到達穩定狀態下的研磨速度，同時能夠更增長研磨速度為固定之期間。藉此，得知在削減預研磨 之同時，能夠實現穩定的研磨。

顯示說明由本發明的硬質樹脂發泡體所構成之研磨墊的微構造之示意圖。

第5圖係示意性地顯示本發明的研磨處理時的研磨墊之部分剖面圖，(a)係表示初期狀態，(b)係經過預定時間後的狀態。又，第6圖係示意性地顯示先前的研磨墊之部分剖面圖，(a)係初期狀態，(b)係經過預定時間後的狀態。

本發明的研磨墊1係如第5圖(a)所顯示，係由複數個微小氣室61、及在近接的微小氣室61、61間形成之氣室壁62所構成，各氣室的構造係各自不同且未必成為固定的形狀，氣室壁62係以對研磨墊1的主面朝向無規的方向之氣室壁為將各氣室包圍之方式，三維地形成連續的結構體。

此三維結構體，氣室壁62係將各氣室包圍且氣室壁62係成為無規地構成三維連續網狀組織之連續結構體，藉由立體地形成連續且預定尺寸的緻密三維氣室結構，而具有將應力分散之效果。又，因為本發明的三維氣室結構體之形成結構體的材料，係使用高強度、高剛性的樹脂且平均氣室直徑及平均氣室壁厚度為各自滿足預定值，而且平均氣室直徑對平均氣室壁厚度之比例為滿足預定範圍，所以結構體係具有優異的剛性。因而推測在預定壓力，能夠從研磨初期階段開始發揮適當的彈性且實現良好的研磨。

又，在研磨墊1的上面，氣室壁62的端面63a係露出複數個且這些端面係形成研磨墊1的研磨面1a。使用發泡體進行研磨時，一般認為必須存在有具有將被處理物D表面切 削的作用之氣室壁端面，在本發明，係在由緻密的立體結構所構成之發泡體的研磨面1a，存在有平均氣室直徑為4μm~50μm、平均氣室壁厚度1μm~5μm之氣室壁62的端面63a(第2圖(a))。因而在研磨面1a，係存在許多被支撐氣室壁62的端面63a支撐之氣室壁62的連續結構體，藉此，推測能夠藉由研磨面1a而實現高精細的切削。又，推測藉由將平均氣室直徑設為4μm~50μm，能夠在研磨面1a上的微小氣室61內，保持許多含有平均勻次粒徑1μm左右的研磨粒M之漿料，而能夠使研磨速度増大。研磨粒M的平均粒徑為1μm以下，例如能夠使用平均粒徑0.6~0.8μm的研磨粒。

在此，平均氣室直徑對平均氣室壁厚度之比例必須滿足4~10的範圍。

此比例小於4時，氣室內的漿料中之1次粒子不足且研磨速度不穩定，比例大於10時，氣室直徑變成太大而氣室的強度為不足，而且微小氣室61在研磨中產生變形而有無法進行穩定的研磨之情形、或是研磨粒在微小氣室61內容易形成2次粒子。因此，平均氣室直徑對平均氣室壁厚度之比例係設為4~10的範圍。而且，此比率係以4~8的範圍為較佳。藉由使平均氣室直徑對平均氣室壁厚度之比例成為此範圍，係如後述地成為研磨的升高性和穩定狀態下的研磨速度更優異者。

又，在研磨處理時透過被處理物D而對研磨面1a附加預定壓力時，這個壓力係透過氣室壁的端面63a而在氣室壁62大致均勻地分散，且在研磨墊1內於平面方向產生大致均勻的壓縮應力。推測是：藉此關於研磨墊1的平面方向，係 能夠更均勻的研磨；而且在被處理物D的非研磨面，關於平面方向，係不容易產生研磨不均而能夠得到良好的平坦面。又，由本發明的高剛性熱可塑樹脂發泡體所構成之研磨墊，不僅是拉伸彈性模數，而且相較於硬質胺甲酸酯研磨墊等，彎曲彈性模數為較高，所以在研磨中，能夠同時減少發泡體的氣室壁62因研磨荷重而產生的彎曲變形、及在研磨面側的氣室壁端部因研磨機的摩擦力而產生的彎曲變形，即便以較高的研磨壓力、較高的旋轉速度進行研磨，發泡體的氣室結構係穩定的。因此，研磨面能夠維持較高的完成精確度且穩定的研磨狀態。

第5圖(b)係顯示從研磨開始經過預定時間後，研磨墊1由於磨耗而減少預定厚度程度後之研磨墊的剖面。此時，在新露出的研磨墊1上面，複數個不同的氣室壁62’之端面63a’為露出，這些端面係形成研磨墊1的研磨面1a’。因為研磨墊1的三維氣室結構係在發泡體的厚度方向不管其厚度方向位置如何而大致固定，所以從研磨開始經過預定時間後，在發泡體上面附近位置之三維氣室結構亦大致固定，除了厚度變薄以外，係具有與第5圖(a)所顯示的初期狀態大致同樣的三維氣室結構，藉此，藉由平均氣室直徑、平均氣室壁厚度、及平均氣室直徑對平均氣室壁厚度之比例的任一者均滿足預定範圍內的預定值，能夠確保緻密且均勻的氣室結構。認為因此而能夠維持與初期狀態同樣的高剛性。又，在研磨面1a’的俯視，氣室壁62’的端面63a’之狀態，係整體地觀看這個端面時為與初期階段大致相同且推測能夠維持良好的研磨速度。因而研磨墊1係具有與初期狀態經過預定時間後大致相同研磨速度且初 期階段能夠實現良好的研磨速度。

另一方面，在第6圖(a)的部分剖面圖，麂皮狀研磨墊100係由褶襉(pleats)101、及形成在近接的褶襉101、101之間的間隙102所構成。因為褶襉101係對研磨墊100的主面為大略垂直地延伸出去，所以對研磨墊100的主面為並行的方向(橫向)之剛性係相對地變低。因而，在研磨處理的初期階段，透過被處理物D而對研磨面100a附加預定壓力時，由於此壓力而褶襉101為可撓，褶襉101的端面101a係由於與被處理物D的下面產生摩擦而在橫向產生微小的搖動，致使對研磨面100a賦予之對研磨面為垂直方向的壓力低落。推測因此初期階段的研磨速度低落。亦即，在第6圖(a)所顯示之麂皮狀研磨墊，在研磨時所施加的壓力，由於研磨墊本身的變形而容易被吸收且難以提升研磨速度。又，從研磨開始經過預定時間後，研磨速度上升且維持大致固定之值，推測其理由係如第6圖(b)所顯示，由於磨耗所致之褶襉101’的垂直方向長度變短，使得剛性慢慢地變高且搖動量亦變為較少之緣故。而且，推測在麂皮狀研磨墊的情況，因為研磨粒子亦即研磨粒M被積蓄的空間為較大，所以漿料中的研磨粒M係在接近褶襉之間以預定量穩定地被積蓄，藉由研磨時的按壓力而以大致固定的狀態被供給至研磨面，由於以按照供給量的研磨粒子之方式來積蓄研磨粒M，故要耗時以達成進行穩定的研磨。在此，暫時結研磨麂皮狀研磨墊而再使用時，因為在接近褶襉101、101之間所殘留的漿料中的粒子之量和大小未固定、或形成2次粒子，所以必須再次預研磨。

以上，如上述地，依照本實施形態，研磨墊1具有擁有三維氣室結構之熱塑性樹脂所形成的樹脂發泡體，其中此三維氣室結構係由複數個氣室61、及以氣室壁將這些氣室61區隔以使其具有互相獨立的區隔而構成。而且，將構成上述樹脂發泡體的三維氣室結構之氣室壁的壁部之機械特性設作以發泡前的樹脂片材的機械特性表示之值，拉伸強度為50MPa~90MPa，彎曲強度為90MPa~140MPa，拉伸彈性模數及彎曲彈性模數均為2400MPa以上。又，硬質樹脂發泡體的平均氣室直徑為4μm~50μm，氣室壁62的平均厚度為1μm~5μm，在研磨面附近及內部係形成高剛性的結構體，能夠將作為研磨粒子之研磨粒安定地保持在氣室結構體內部，同時藉由在研磨面存在許多高強度、高剛性的氣室壁端面62a，而具有輔助性切削作用。因而，從研磨開始階段能夠實現優異的研磨速度。因此，能夠消除或盡力縮短預研磨時間而實現簡便的研磨，又，藉由初期階段開始以優異的研磨速度持續進行研磨，能夠實現有效率且可靠性高的研磨。

而且，因為在樹脂發泡體的研磨面1a之氣室61的平均氣室直徑對平均氣室壁厚度之比例為在4~10的範圍，使得氣室結構體能夠以高剛性穩定地保持研磨粒子之緣故，所以能夠實現高精細的研磨。

特別是使用拉伸強度、彎曲強度、拉伸彈性模數及彎曲彈性模數較高的高剛性PPS樹脂、PET樹脂、PC樹脂之任一種來成形樹脂發泡體時，能夠從初期階段開始得到更優異的研磨特性。能夠容易地製造具有上述尺寸的氣室61、上述 尺寸的氣室壁62、及上述平均單位面積的氣室數之緻密的硬質樹脂發泡體。

又，因為前述樹脂發泡體的氣室壁強度及拉伸彈性模數較高，所以研磨時發泡體的氣室壁所製造之三維氣室結構的安定性較高，而且彎曲彈性模數較高，所以研磨時在氣室結構體的前端部的研磨面位置之氣室壁的彎曲應變的產生量為較少，所以能夠得到穩定的研磨狀態。

更具體地，在發泡體的研磨面側敞開的氣室壁端部與被處理物(被削材)的界面之樹脂發泡體的研磨面側之氣室壁端部，因研磨機的摩擦力而產生的氣室壁端部的彎曲變形量較少，而能夠穩定的研磨狀態。

以上，係敘述了本實施形態之研磨墊及研磨方法，但是本發明係不被所記載的實施形態限定，基於本發明的技術思想而能夠進行各種變形及變更。

[實施例]

以下，基於實施例而詳細地說明本發明。而且，本發明係不被以下所揭示的實施例限定。

(實施例、比較例)

首先，準備後述之未發泡樹脂的成形體，將此成形體封入高壓容器中。其次，例如將惰性氣體注入此高壓容器且在壓力60kg/cm²、8小時，使二氧化碳氣體滲透至成形體。其次，將壓力容器內的壓力釋放之後，將成形體加熱而使其發泡，而且將成形體冷卻而得到緻密的硬質樹脂發泡體。又，除了上述以外，為了得到在表1、表2所顯示的微構造之不同的各實施例 材、各比較例材，藉由適當地調整前述氣體滲透時的壓力、壓力容器內的保持時間、壓力釋放後的保持溫度等而能夠得到具有將平均氣室直徑(氣泡的大小)及氣室壁厚度的平均進行各種改變而成的微構造之不同氣室組織的發泡體，而且將此發泡體提供試驗。為了使氣室直徑的分布安定，壓力釋放後的加熱溫度係在非晶性樹脂為玻璃轉移溫度以下、在結晶性樹脂係在如各樹脂的結晶化溫度以下或不大於結晶化溫度的條件下成形為發泡體為佳。又，為了藉由發泡來得到氣室直徑較大的發泡體，不僅是調整氣體滲透時的壓力、壓力容器內的保持時間等、壓力釋放後的保持溫度，例如以進行2段發泡等的複數次發泡成形為佳。藉由如此地進行複數次發泡成形，能夠得到氣室直徑為大於40μm~50μm的範圍之發泡體。在此，2段發泡時係與1段發泡時不同，在大於結晶化溫度的高溫保持係能夠提高發泡倍率。

在此，實施例、比較例的研磨墊係切片加工成為0.6mm厚而提供研磨試驗。而且，在比較例5所顯示之麂皮型軟質胺甲酸酯研磨墊，係購入市售的胺甲酸酯研磨墊而使用。

將此硬質樹脂發泡體，安裝在3B研磨機(Taisei公司製、裝置名「3B兩面研磨裝置」)的上下轉盤且將3個載體固定在下轉盤。其次，作為加工用試片，係準備3片面積6.0cm²(3cm×2cm)碟片。在各載體的孔內各放置1片。將上轉盤安裝在下轉盤之後，將含有10wt%氧化鈰系研磨材(三井金屬公司製、商品名「MIREK(註冊商標)E05」)之漿料，以250ml/min邊供給邊使上下轉盤及3個載體旋轉來對碟片施行 研磨處理。碟片係3片設作1組且施行充分的研磨處理之後，將各碟片取出且將未研磨之另外的1組施行研磨處理，以後，重複此作業。在上述研磨處理時，上轉盤的重量為5700gf，在研磨面的壓力為317g/cm²，載體每1片的負荷荷重為1900gf。又，將下轉盤的旋轉速度設為60rpm，將上轉盤的旋轉速度設為20rpm，將載體的公轉速度設為20rpm，將自轉速度設為10rpm。

(氣室結構發泡體的組織評價)

將如上述所得到的質樹脂發泡體進行影像解析，針對各材料測定在任意位置之預定視野內的平均氣室直徑、氣室壁厚度的平均，而且求取(平均氣室直徑)/(平均氣室壁厚度)的比例。

在本發明，表示樹脂製發泡結構體的平均氣泡大小之平均氣室直徑、將氣泡之間區隔之氣室壁的平均厚度、平均氣室直徑對氣室壁平均厚度之比率、平均單位面積的氣室數等，係能夠觀察在研磨層的任意位置之表面而求取。在本發明之上述值，係使用測定各5片樹脂製發泡結構體的結果之平均值。又，在本發明，氣室直徑、氣室壁厚度、及基於其比例而規定之三維氣室結構、以及此三維氣室結構的機械特性值係基本的構成要素，為了確保這些數值，微小氣室在三維氣室結構內獨立地存在係重要的。因此，針對這些材料而藉由三維氣室結構的組織觀察來進行確認時，氣室結構體係基本上能夠確認係由獨立的微小氣室所構成。

除了比較例5的麂皮狀研磨墊以外，針對由實施例及比較例的硬質樹脂發泡體所構成之研磨墊，係藉由依據 ASTM D2856-94-C法之計算法來確認時，任一材料均能夠確認是由獨立氣室所構成。

作為氣室結構的評價，平均氣室直徑及平均氣室壁厚度係藉由使用日本電子製掃描電子顯微鏡將所觀察到的樹脂製發泡結構體之組織照相進行影像處理來求取。

在此，氣泡直徑的測定係將視野中存在氣室缺損部者除去，而只選擇在觀察視野中含有全部氣泡的氣室輪郭者且針對各氣泡求取最大直徑及最小直徑，而且針對各材料求取其平均值。

又，氣室壁厚度係存在有視野中的2個氣室鄰接而形成氣室壁之部分，以及3或4個氣室鄰接而形成氣室壁之部分，即便相同的氣室，氣室壁厚度係依照其部位而不同。不過，就作為結構體之微觀強度的觀點而言，因為在這些的2個氣室鄰接的部分之氣室壁厚度為最薄且強度較低，所以認為著眼於2個氣室鄰接之部分，求取這些氣室壁厚度且平均化而進行評價係重要的。因此，在研磨面的200倍掃描電子顯微鏡照相的視野中，將在2個氣室鄰接部分之氣室壁厚度的平均值，設作在本發明之氣室壁厚度。具體而言，係針對視野中之全部氣室的對象部位，不重複而全部求取在2個氣室鄰接部分之氣室壁的長度方向的中央部之氣室壁厚度且求取平均值。又，在本發明，為了消除觀察視野所致之偏差，係從各材料的相同發泡體切取5個試片而進行觀察，使用前述的方法將2個氣室鄰接的氣室壁厚度放大成為倍率500倍而求取，而且將該平均值設作平均氣室壁厚度。

(樹脂片的機械特性之評價)

在實施例、比較例之拉伸強度、拉伸彈性模數、彎曲強度、彎曲彈性模數，係藉由從發泡前的各樹脂片切取預定形狀的試片，進行拉伸試驗及彎曲試驗來求取。拉伸試驗係依據JIS K7161而進行，彎曲試驗係基於JIS K7171而進行。在此，因為比較例5的材料係購入市售的軟質胺甲酸酯研磨墊而使用，所以未求取機械特性。

<研磨試驗結果的評價>

(初期研磨速度、穩定狀態下的研磨速度之測定)

又，在此，研磨速度係藉由分析用電子天秤(A&D公司製、裝置名「電子天秤GR-202」)測定研磨前後之玻璃板的重量且使用各自玻璃板的密度，而算出研磨前後的厚度之變化量後，使用將厚度的變化量除以研磨時間之值而算出的值。針對各3片求取上述的值且將其平均值設作研磨速度。

(在穩定狀態下的研磨速度之評價)

又，使用上述的方法進行評價此一穩定狀態下的研磨速度，研磨速度為1.3μm/min以上且小於1.4μm/min時係判定為合格「◎」，在穩定狀態下的研磨速度為1.2μm/min以上且小於1.3μm/min時係判定為合格「○」，在穩定狀態下的研磨速度為小於1.2μm/min時係判定為不合格「△」。

(研磨面的表面品質)

研磨後，針對玻璃表面的研磨面10處，使用表面形狀測定機(Phase Shift公司製、裝置名「Optiflat」)而測定研磨面的微小起伏。例如，將表面研磨設作必要之硬質材料之中，作為 表面品質嚴格之記憶媒體用玻璃基板的表面品質，一般認為微小起伏必須設為0.5nm以下。在此，所謂微小起伏係指在主表面於波長1.5~5.0mm的區域之算術平均起伏Wa。

因而，在本發明，亦是將微小起伏為0.5nm以下判定為合格「○」，將大於0.5nm判定為不合格「×」。

(擦傷等的表面缺陷之測定)

針對擦傷的評價，係對5片玻璃板進行以下的評價。為了容易產生擦傷，係將研磨時的壓力提高成為2倍且漿料的流量亦減少成為20%而在嚴酷條件下進行研磨。隨後，使用測定裝置(KLA-Tencor公司製、裝置名「Surfscan SP1」)而測定研磨後之玻璃板表面的0.16μm以上大小之傷痕數量。在5片玻璃板全部之0.16μm以上的大小之傷痕數量，將玻璃板每1片為10個以下判定為合格「○」。5片玻璃板之中，只要1片之0.16μm以上的大小之傷痕數量為大於10個時判為不合格「×」。

(發泡前的吸水率之測定)

吸水率係製造無發泡的樹脂方塊，從此方塊切取厚度2mm×(20mm)sq的試樣(樹脂片)作為試片，將前述試樣浸漬在20℃的蒸餾水24小時，且從浸漬前後的重量變化如下述算出吸水率。

吸水率(%)=[(浸漬後的重量)-(浸漬前的重量)/(浸漬前的重量)]×100。

(給水前後的彎曲彈性模數及其降低率之測定)

因吸水所致之彎曲彈性模數的變化，係從上述的無發泡樹脂方塊切取厚度2mm×寬度1mm×長度3mm大小的材料作為試 片，使用INSTRON公司製桌上型試驗機系統且在下述條件下測定彎曲彈性模數。

在此，將上述試樣在25℃浸漬48小時，針對進行浸漬後的試片與不進行浸漬的試片進行比較浸漬前後的彎曲彈性模數。在此，浸漬吸水前後的彎曲彈性模數之變化率係依照下述式來求取。

彎曲彈性模數的降低率(%)=[(浸漬前的彎曲彈性模數-浸漬後的彎曲彈性模數)/浸漬前的彎曲彈性模數]

在此，作為彎曲彈性模數的降低率之評價，係將彎曲彈性模數幾乎未降低或10%以下者判定為合格「◎」，將彎曲彈性模數的降低大於10%且小於20%者判定為合格「○」，將彎曲彈性模數的降低為20%以上者判定為不合格「×」。

(研磨墊的再使用性)

將在研磨中不容易形成2次粒子且將研磨墊表面進行水洗而再使用時，不再研磨而能夠使用時判定為合格「○，將在研磨中容易形成2次粒子且在使用後，為了防止研磨墊表面乾燥時作為研磨粒子之研磨粒產生凝聚，而將研磨墊保管在流水中，進而為了將因吸水所致之彎曲剛性低落層除去，進行再研磨而使用之情況判定為「×」。

在此，構成從實施例1至實施例7的研磨墊之樹脂發泡體，係使拉伸強度80Mpa、拉伸彈性模數3300Mpa、彎曲強度138Mpa、彎曲彈性模數3900Mpa的PPS樹脂片(PPS(1))在不同的條件下發泡，來得到具有在表1所記載的氣室結構之發泡體；構成實施例8的研磨墊之構成之樹脂發泡體，係使拉 伸強度85Mpa，拉伸彈性模數3500Mpa、彎曲強度138Mpa、彎曲彈性模數4100Mpa之其他的PPS樹脂(PPS(2))發泡而得到者；構成實施例9的研磨墊之樹脂發泡體，係使拉伸強度52Mpa、拉伸彈性模數2800Mpa、彎曲強度100Mpa、彎曲彈性模數2400Mpa之PET樹脂發泡體(PET(1))發泡而得到者；構成實施例10及實施例11的研磨墊之樹脂發泡體，係使拉伸強度73Mpa、拉伸彈性模數4100Mpa、彎曲強度130Mpa、彎曲彈性模數3100Mpa之PET樹脂發泡體(PET(2))發泡而得到者；而且，構成為實施例12研磨墊之樹脂發泡體，係使拉伸強度62Mpa、拉伸彈性模數2400Mpa、彎曲強度92Mpa、彎曲彈性模數2400Mpa之PC樹脂發泡而得到者，相較於PPS樹脂和PET樹脂時，係強度少許較低、剛性較低之PC樹脂的發泡體。

將實施例的評價結果顯示在表1。

從表1的結果，如實施例1~實施例12所顯示，得知包含下述的樹脂發泡體之研磨墊時，係以從研磨開始30分鐘以內較短的時間到達研磨速度為穩定狀態，而且研磨速度的升高特性變為良好，其中構成前述硬質樹脂發泡體的三維連續氣室結構之氣室壁的壁部的拉伸強度為52~85Mpa、彎曲強度為92~138MPa，拉伸彈性模數及彎曲彈性模數均為2400MPa以上，此樹脂發泡體的平均氣室直徑為4.8μm~46μm、平均氣室壁厚度為1.1μm~4.9μm、平均氣室直徑與平均氣室壁厚度之比例為在4.4~9.4的範圍。

又，因為實施例的評價係進行評價有關發明材之間的各自特性之優劣，所以對每一種特性材料間的試驗結果進行評價；關於比較例，係對各種材料每一種進行確認是否有比本發明的材料差的特性和試驗結果。

<實施例的評價試驗結果>

(研磨的升高性)

實施例1~實施例8的PPS樹脂及PET樹脂之實施例10、實施例11的情況，初期研磨時的升高時間係任一者均是25分鐘以下，實施例9的PET樹脂及實施例12的PC樹脂的情況，因為強度及剛性係比實施例1至實施例8的材料差，所以研磨的升高時間係各自為26分鐘及30分鐘，任一者均是大於25分鐘且30分鐘以下。如以上，從本發明的實施例1至實施例12的材料，雖然研磨的升高性在材料之間有若干差異，但是就整體而言，相較於後述的比較例，係具有優異的研磨的升高性 之結果。在此，在發泡前的材料為相同材料(PPS(1))之實施例1~實施例7的範圍，平均氣室直徑對平均氣室壁厚度之比例大於8之實施例3，平均氣室直徑大於40μm，同時平均氣室直徑對平均氣室壁厚度之比例亦大於8之實施例4的初期研磨時的升高時間，相較於其他實施例之初期研磨時的升高時間為20分鐘以下，為大於20分鐘，因此實施例3、4係成為初期研磨時的升高性稍微較差之結果。因而，認為較佳是各自如下述：平均氣室直徑為在4μm~40μm的範圍，平均氣室直徑對平均氣室壁厚度之比例為在4~8的範圍。

(穩定狀態下的研磨速度)

又，穩定狀態下的研磨速度，亦是從實施例1至實施例8的PPS樹脂，實施例10、實施例11的PET樹脂時，任一者均是在穩定狀態下的研磨速度為在1.30μm/min~1.4μm/min的範圍，評價為合格「◎」，實施例9及實施例12在穩定狀態下的研磨速度為1.25μm/min~1.22μm/min，任一者均評價為合格「○」，實施例9、實施例12係在穩定狀態下的研磨速度成為比其他實施例少許較差之結果。

又，在此，在實施例1~實施例8之中，實施例8係在穩定狀態下的研磨速度的數值為較大，在除了實施例8以外之發泡前的材料為相同材料(PPS(1))之實施例1~實施例7，平均氣室直徑對平均氣室壁厚度之比例大於8之實施例3、以及平均氣室直徑大於40μm且平均氣室直徑對平均氣室壁厚度之比例亦大於8之實施例4，在穩定狀態下的研磨速度係各自為1.32μm/min及1.30μm/min，均小於1.35μm/min，相較於其 他實施例材1、2、5、6、7，實施例3、4在穩定狀態下的研磨速度為稍差。認為其理由係起因於氣室壁的強度所產生的研磨粒保持能力。又，在其他實施例之間，係無法觀察到在穩定狀態下的研磨速度有較大的差異，從實施例1至實施例7在穩定狀態下之研磨速度的舉動，係能夠觀察到與研磨速度的升高性同樣的傾向。

(研磨面表面品質及有無表面缺陷)

關於實施例材的研磨面的表面品質，在實施例1~實施例12，係滿足前述表面的微小起伏狀態為0.5nm以下且能夠得到均勻的研磨面。認為其理由係因為實施例1~實施例12的材料，拉伸彈性模數、彎曲彈性模數等的剛性較高，但是亦認為微小氣室結構的安定性高之緣故。特別是實施例1~實施例8所揭示之PPS樹脂，認為樹脂材料的拉伸彈性模數和彎曲彈性模數均較高且研磨時的三維氣室結構之安定性為最高之緣故。而且，因為PPS樹脂之吸水率為顯著地較低，研磨中的研磨墊表面吸水所致之平坦度偏差為較小之緣故，所以能夠提升研磨面的表面品質。

又，針對研磨表面有無擦傷，因為實施例1~實施例12的材料，係不是如比較例8所顯示的玻璃纖維強化樹脂含有硬質的強化材料，所以不存在基質樹脂與強化材料之界面，而擦傷的產生為較少。

(因吸水所致之彎曲彈性模數降低)

關於25℃、48小時浸漬試驗之因吸水所致之彎曲彈性模數降低，實施例1至實施例11的材料之PPS樹脂、PET樹脂 的情況，彎曲彈性模數幾乎未降低且能夠觀察到降低時為10%以下。相對於此，實施例12的PC樹脂時，能夠觀察到大於10%且小於20%的範圍之彎曲彈性模數降低，但是相較於硬質胺甲酸酯研磨墊時，PC樹脂的情況係彎曲彈性模數降低量較少且即便彎曲彈性模數降低之吸水後，彎曲彈性模數亦大於1920MPa。在此，因為硬質胺甲酸酯研磨墊的彎曲彈性模數為1200MPa，所以相較於硬質胺甲酸酯研磨墊之吸水前的彎曲彈性模數，由本發明的樹脂發泡體所構成之研磨墊，即便因吸水所致之彎曲彈性模數降低後，亦能夠維持較高的彈性模數。因此，再使用時具有充分的剛性，而不必修整用的預研磨。

(研磨墊的再使用性)

因為實施例1~實施例12的材料係吸水性較低，所以將研磨暫時中斷之後進行再研磨時，只有將研磨墊表面水洗即可，藉由伴隨著氣室表面的乾燥之表面張力，作為研磨粒子之研磨粒所凝聚而成的2次粒子不容易吸附在氣室內壁。相較於實施例1~實施例7及實施例8的PPS樹脂之情況，雖然實施例9~實施例11的PET樹脂及實施例12的PC樹脂之吸水性較高，但是即便粒子凝聚而形成2次粒子且2次粒子吸附在氣室壁，只要水洗就能夠將2次粒子除去。又，能夠觀察到2次粒子係依照PPS樹脂、PET樹脂、PC樹脂的順序而有不容易形成之傾向。將2次粒子的形成容易性以及2次粒子的吸附之兩者綜合時，認為PPS樹脂具有最優異的再使用性。

將比較例的評價結果顯示在表2。

比較例1~比較例4，係使與實施例1~實施例7的材料相同樹脂片(PPS(1))發泡而得到之研磨墊，但是PPS樹脂發泡體的構造係在本發明的範圍外。具體而言，比較例1係平均氣室直徑及平均氣室壁厚度為大於本發明的規定的範圍之上限。比較例2係平均氣室直徑及平均氣室直徑對平均氣室壁厚度之比例為小於本發明的規定的範圍之下限值。比較例3係平均氣室直徑及平均氣室壁厚度為滿足本發明的範圍，但是平均氣室直徑對平均氣室壁厚度之比例為大於本發明的規定範圍之上限。比較例4係平均氣室直徑為滿足本發明的範圍，但是平均氣室壁厚度為大於本發明的規定範圍之上限值，而且平均氣室直徑對平均氣室壁厚度之比例小於本發明的規定範圍之下限值。比較例5係軟質胺甲酸酯麂皮狀研磨墊(軟質PUR)，比較例6、7係使強度、彈性模數等的機械特性改變後之熱塑性硬質胺甲酸酯發泡而得到之研磨墊(硬質PUR(1)、(2))，而且比較例8係使在PPS樹脂添加30質量%玻璃纖維而成之玻璃纖維強化硬質PPS樹脂發泡而得到之研磨墊(含30質量%GF的PPS)。

而且，在比較例1的PPS樹脂發泡體，因為平均氣室直徑的大小為大於本發明的範圍，在比較例3的PPS樹脂發泡體，平均氣室直徑對平均氣室壁厚度之比例為顯著地較大，任一者均在本發明的範圍外，所以雖然研磨的升高性及在穩定狀態下的研磨速度係合格水準，但是氣室結構體的剛性不足，雖然具有優異的再使用性，但是因為研磨面的表面品質較 低，所以成為本發明的範圍外。特別是平均氣室直徑較大而為60μm之比較例1時，因為在微小氣室內形成2次粒子且由於2次粒子產生剝離等的影響致使產生表面缺陷之擦傷。

比較例2係平均氣室直徑為小於本發明的下限值，雖然平均氣室壁厚度係滿足本發明的範圍，但是平均氣室直徑與平均氣室壁厚度的比例係在本發明的範圍外，因為在氣室內能夠保持的研磨粒之數量較少，所以研磨的升高性降低而無法得到表面品質良好的研磨面。

比較例4的PPS樹脂材，雖然平均氣室直徑為滿足本發明的範圍，但是平均氣室壁厚度大於本發明的範圍，而且平均氣室直徑與平均氣室壁厚度之比例小於本發明的範圍。又，就研磨面整體而言，在氣室內部能夠安定地保持之研磨粒的數量較少，所以在研磨面之研磨材的供給量不足，而且研磨速度的升高特性及在穩定狀態下的研磨速度為較差。而且，雖然無因吸水所致之彎曲彈性模數降低且具有優異的再使用性，但是研磨面的表面品質較低且無法得到穩定的研磨面，所以成為本發明的範圍外。

又，在比較例5，材料為軟質胺甲酸酯樹脂製麂皮狀研磨墊，在初期階段之研磨速度係大幅度地變小而為穩定狀態下的研磨速度的約1/2，而且研磨速度的升高特性較差。又，至穩定狀態下為止的到達時間亦較長而為2小時，而且在穩定狀態下之研磨速度亦比其他材料差。又，雖然具有優異的研磨面表面品質且擦傷的產生比率亦較低，而且研磨特性優異，但是容易形成2次粒子，而且軟質胺甲酸酯係吸水性較高且吸水 後的彎曲彈性模數降低較大，所以再使用性較差。

比較例6係使用熱塑性硬質聚胺酯樹脂(硬質PUR(1))作為樹脂發泡體。在比較例6，因為平均氣室直徑、平均氣室壁厚度、及該等比率均滿足本發明的範圍，雖然在穩定狀態下的研磨速度等係滿足本發明的範圍，但是除了硬質胺甲酸酯樹脂的彎曲強度、拉伸彈性模數、彎曲彈性模數較低以外，因為給水後的彎曲彈性模數降低比率較大，所以相較於本發明的研磨墊，研磨中的氣室結構之安定性不足，研磨速度的升高性、研磨面的表面品質為較差。

又，因為使用硬質胺甲酸酯之研磨墊係吸水性較高、吸水後的彎曲彈性模數降低較大，所以再使用時必須進行修整用的再研磨，而且，亦有必須在流水中保持等管理上的問題。因此，就研磨面的表面品質、給水所致之彎曲彈性模數降低及再利用性而言，係比實施例差。

又，相較於比較例6的胺甲酸酯樹脂，比較例7係使拉伸彈性模數和彎曲彈性模數少許提高而設定之其他胺甲酸酯樹脂(硬質PUR(2))，在該比較例7，亦是因為吸水後的彎曲彈性模數降低比率較大，所以成為與比較例6大致同樣的結果，就研磨面的表面品質、給水所致之彎曲彈性模數降低及再利用性而言，係比實施例差。

比較例8係在PPS樹脂添加有30質量%玻璃纖維之玻璃纖維強化PPS樹脂的發泡體，拉伸強度155MPa，拉伸彈性模數9300MPa，彎曲強度220MPa，彎曲彈性模數8500MPa。又，因為平均氣室直徑、平均氣室壁厚度及該等的 比例係滿足本發明的範圍，所以就研磨速度的升高性、在穩定狀態下的研磨速度及再使用性等而言，係能夠得到與不含有玻璃纖維之PPS樹脂同樣的結果，但是由於在PPS樹脂含有強化用的玻璃纖維，在加工試片之碟片表面產生擦傷，又，因玻璃纖維脫離而產生凹凸致使研磨面的表面品質亦較差。因而，得知比較例8的纖維強化PPS樹脂，雖然研磨的升高性、在穩定狀態下的研磨速度等係優異的，但是不適合研磨用研磨墊。

產業上之利用可能性

本發明的研磨墊係具有優異的研磨的升高性及再使用性之特徵，而能夠適合使用在被要求高精細的研磨之被處理物，例如被搭載在各種電機．電子機器之磁碟、半導體晶圓等的研磨處理。

Claims (15)

1. 一種研磨墊，其特徵在於：具有擁有三維氣室結構之熱塑性樹脂所形成的樹脂發泡體，其中該三維氣室結構係由複數個氣室、及以具有互相獨立的區隔之方式以氣室壁將該等氣室區隔而構成；將構成前述樹脂發泡體的三維氣室構造之氣室壁的壁部之機械特性設作以發泡前的樹脂片材的機械特性表示之值，拉伸強度為50MPa~90MPa，彎曲強度為90MPa~140MPa，拉伸彈性模數及彎曲彈性模數均為2400MPa以上，平均氣室直徑為4μm~50μm，平均氣室壁厚度為1μm~5μm，前述平均氣室直徑對前述平均氣室壁厚度之比例為在4~10的範圍。
2. 如申請專利範圍第1項所述之研磨墊，其中前述樹脂發泡體係由聚苯硫(polyphenylene sulfide)樹脂、聚對酞酸乙二酯樹脂及聚碳酸酯樹脂的任一種所構成。
3. 如申請專利範圍第2項所述之研磨墊，其中前述樹脂發泡體係由聚苯硫樹脂及聚對酞酸乙二酯樹脂的任一種所構成。
4. 如申請專利範圍第3項所述之研磨墊，其中將前述樹脂發泡體的氣室壁的壁部之機械特性設作以發泡前之樹脂片材的機械特性表示之值，拉伸強度為70MPa~90MPa、彎曲強度120MPa~140MPa，拉伸彈性模數、彎曲彈性模數均為滿足3000MPa~4200MPa。
5. 一種研磨墊，其特徵在於：具有擁有三維氣室結構之熱塑性樹脂所形成的樹脂發泡體，其中該三維氣室結構係由複 數個氣室、及以具有互相獨立的區隔之方式以氣室壁將該等氣室區隔而構成；前述樹脂發泡體係由疏水性的聚苯硫樹脂所構成，將前述樹脂發泡體的氣室壁的壁部之機械特性設作以發泡前的樹脂片材的機械特性表示之值，彎曲彈性模數為比拉伸彈性模數更大，拉伸彈性模數為3000MPa~3500MPa，而且彎曲彈性模數為在3800MPa~4200MPa的範圍，無因吸水所致之彎曲彈性模數降低或為10%以下，而且平均氣室直徑為4μm~50μm，平均氣室壁厚度為1μm~5μm，平均氣室直徑對平均氣室壁厚度之比例為在4~10的範圍。
6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述之研磨墊，其中前述研磨墊為沒有緩衝層而能夠使用，而且相較於由硬質胺甲酸酯發泡結構體所構成之研磨墊，能夠更高速研磨。
7. 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述之研磨墊，其中前述研磨墊之發泡前的吸水率為0.02~0.20%且具有優異的再使用性。
8. 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述之研磨墊，其中前述研磨墊用發泡前的樹脂片材之在25℃、48小時浸漬試驗，相對於吸水前的彎曲彈性模數，吸水後的彎曲彈性模數降低為20%以下。
9. 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述之研磨墊，其中被施行研磨處理之被處理物為硬碟機用板、矽晶圓、液晶玻璃、藍寶石基板、化合物半導體、GaN基板及SiC基板的任一種硬質材料。
10. 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述之研磨墊，其中進一步具備配置在與前述樹脂發泡體的研磨面為相反側之緩衝層。
11. 一種研磨墊，其特徵在於：在如申請專利範圍第10項所述之研磨墊，相較於前述研磨墊的壓縮彈性模數，前述緩衝層的壓縮彈性模數為較小，而且，前述緩衝層的厚度為前述緩衝層與前述樹脂發泡體的厚度的合計之10~40%以內的厚度。
12. 一種研磨方法，其特徵在於：使用如申請專利範圍第1至9項中任一項所述之不具有緩衝層之研磨墊，在將前述研磨墊的樹脂發泡體與被處理物壓接的狀態下，將含有研磨粒的研磨液邊供給至前述樹脂發泡體邊研磨前述被處理物的表面。
13. 一種研磨方法，其特徵在於：使用如申請專利範圍第10或11項所述之具備前述緩衝層之研磨墊，在將前述研磨墊的樹脂發泡體與被處理物壓接的狀態下，將含有研磨粒的研磨液邊供給至前述樹脂發泡體邊研磨前述被處理物的表面。
14. 如申請專利範圍第12或13項所述之研磨方法，其中前述研磨粒係氧化鋁粒子、氧化鋯粒子、膠態氧化矽粒子、氧化鈰粒子的任一種。
15. 一種研磨墊的使用方法，係在將如申請專利範圍第1至11項中任一項所述之研磨墊的使用暫時中斷後再使用時，其特徵在於：只有將前述研磨墊表面洗淨，不進行再研磨而再使用。

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