特許 7176839 研磨パッド

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-11-14

(45)【発行日】2022-11-22

(54)【発明の名称】研磨パッド

(51)【国際特許分類】

   B24B 37/24 20120101AFI20221115BHJP

   B24B 37/22 20120101ALI20221115BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20221115BHJP

   C09J 7/20 20180101ALI20221115BHJP

【ＦＩ】

B24B37/24 C

B24B37/22

H01L21/304 622F

C09J7/20

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2017197601

(22)【出願日】2017-10-11

(65)【公開番号】P2019069498

(43)【公開日】2019-05-09

【審査請求日】2020-09-04

(73)【特許権者】

【識別番号】000005359

【氏名又は名称】富士紡ホールディングス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003339

【氏名又は名称】弁理士法人南青山国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100104215

【弁理士】

【氏名又は名称】大森 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100196575

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 満

(74)【代理人】

【識別番号】100168181

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 哲平

(74)【代理人】

【識別番号】100117330

【弁理士】

【氏名又は名称】折居 章

(74)【代理人】

【識別番号】100160989

【弁理士】

【氏名又は名称】関根 正好

(74)【代理人】

【識別番号】100168745

【弁理士】

【氏名又は名称】金子 彩子

(74)【代理人】

【識別番号】100176131

【弁理士】

【氏名又は名称】金山 慎太郎

(74)【代理人】

【識別番号】100197398

【弁理士】

【氏名又は名称】千葉 絢子

(74)【代理人】

【識別番号】100197619

【弁理士】

【氏名又は名称】白鹿 智久

(72)【発明者】

【氏名】宮坂 博仁

(72)【発明者】

【氏名】立野 哲平

(72)【発明者】

【氏名】松岡 立馬

(72)【発明者】

【氏名】三國 匠

【審査官】山内 康明

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－２０８１６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－１１４８３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０６４４９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特公昭４９－０４１３２９（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】米国特許出願公開第２００８／００６３８５６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／００３７９３６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２４Ｂ ３７／２４

Ｂ２４Ｂ ３７／２２

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

Ｃ０９Ｊ ７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基材と、
ポットライフが１５０秒未満のプレポリマーと硬化剤との重合反応により形成されたポリウレタン樹脂と、前記ポリウレタン樹脂に分散され、前記ポリウレタン樹脂よりも軟らかい外殻と前記外殻に囲まれた内部空間とを有し平均粒径が２０μｍ以下の微小球体とを含む層であって、前記基材側の第１主面と前記基材とは反対側で研磨面を構成する第２主面とを有し、前記第１主面が前記ポリウレタン樹脂の表面と前記ポリウレタン樹脂表面に沿って切断された前記微小球体の内壁面とにより構成された研磨層と、
前記基材と前記研磨層との間に設けられ、前記ポリウレタン樹脂の前記表面と前記微小球体の前記内壁面とに接するホットメルト接着剤層を含む両面テープと
を具備し、
前記微小球体は、加熱膨張性球体であり、加熱前の平均粒径が５μｍ以上２０μｍ未満である
研磨パッド。

【請求項2】

請求項１に記載の研磨パッドであって、
前記ポリウレタン樹脂に分散された前記微小球体の平均粒径は、１０μｍ以上２０μｍ以下である
研磨パッド。

【請求項3】

請求項１または２に記載の研磨パッドであって、
前記ホットメルト接着剤層がアクリル系樹脂である
研磨パッド。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか１つに記載の研磨パッドであって、
前記基材が不織布材料であり、
前記両面テープの基材側の接着剤層が感圧型接着剤層である
研磨パッド。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、研磨対象物を研磨する研磨パッドに関する。

【背景技術】

【0002】

光学材料、半導体デバイス、またはハードディスク用基板等の研磨には研磨パッドが用いられる。研磨パッドは、合成樹脂で構成された研磨層を有し、研磨層中に空隙が形成されている。研磨の際に、空隙は研磨層の表面で開口しており、この開口に研磨スラリーが保持されることにより、研磨対象物の研磨が進行する。

【0003】

研磨パッドは、研磨層のほか、基材と、基材と研磨層との間に設けられた接着剤層とを具備する。このような積層構造型の研磨パッドでは、研磨中にスラリーが研磨層または研磨パッドの側面から接着剤層またはクッション層にまで浸透すると、研磨層とクッション層との間で剥離が起きる場合がある。

【0004】

これに対し、研磨層と接着剤層の間に、止水層と呼ばれる層を設けることで、クッション層へのスラリーの浸透を防止する技術がある（例えば、特許文献１参照）。または、研磨層の裏面の表面粗さを１μｍ以下に制御し、研磨層と接着剤層との界面の隙間をなくして、スラリーの界面への浸透を抑える技術がある（例えば、特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００９－０９５９４５号公報

【文献】特開２００７－０３８３７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、研磨層、基材及び接着剤層のほかに止水層を設けたり、研磨層の裏面に対して表面処理を行ったりすると、部品点数や製造工数が増加してしまい研磨パッドの製造コストが高くなってしまう。

【0007】

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、製造コストの上昇を抑えながら、研磨中のスラリー浸透による剥離強度の低下を防止する研磨パッドを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る研磨パッドは、基材と、研磨層と、両面テープとを具備する。上記研磨層は、ポリウレタン樹脂と、上記ポリウレタン樹脂に分散され、外殻を有し平均粒径が２０μｍ以下の微小球体とを含む層である。上記研磨層は、上記基材側の第１主面と上記基材とは反対側で研磨面を構成する第２主面とを有する。上記第１主面は、上記ポリウレタン樹脂の表面と上記ポリウレタン樹脂表面に沿って切断された上記微小球体の内壁面とにより構成される。上記両面テープは、上記基材と上記研磨層との間に設けられ、上記ポリウレタン樹脂の上記表面と上記微小球体の上記内壁面とに接するホットメルト接着剤層を含む。
このような研磨パッドであれば、研磨層の空隙は、外殻を有する微小球体によって構成される独立気泡なので、研磨層内にスラリーが浸透しにくい。さらに、両面テープのホットメルト接着剤層は、研磨層のポリウレタン樹脂の表面と微小球体の内壁面とに接するので、基材と研磨層とがアンカー効果によって強固に密着する。

【0009】

上記の研磨パッドにおいては、上記微小球体は、加熱膨張性球体であり、加熱前の平均粒径が５μｍ以上２０μｍ未満であってもよい。
このような研磨パッドであれば、微小球体として、加熱前の平均粒径が５μｍ以上２０μｍ未満の加熱膨張性球体が用いられるので両面テープのホットメルト接着剤が接する微小球体の内壁面を多く設けることができ、ホットメルト接着剤が研磨層により強固に密着する。

【0010】

上記の研磨パッドにおいては、上記ポリウレタン樹脂に分散された上記微小球体の平均粒径は、１０以上２０μｍ以下であってもよい。
このような研磨パッドであれば、微小球体の平均粒径が１０μｍ以上２０μｍ以下であるために、両面テープのホットメルト接着剤が接する微小球体の内壁面を多く設けることができ、ホットメルト接着剤が研磨層により強固に密着する。

【0011】

上記の研磨パッドにおいては、上記ホットメルト接着剤層は、アクリル系樹脂であってもよい。
このような研磨パッドであれば、ホットメルト接着剤層がアクリル系樹脂であるため、ホットメルト接着剤層が研磨層に強固に密着する。

【0012】

上記の研磨パッドにおいては、上記基材は、不織布材料であってもよく、上記両面テープの基材側の接着剤層が感圧型接着剤層であってもよい。
このような研磨パッドであれば、基材が両面テープに強固に密着する。

【発明の効果】

【0013】

以上述べたように、本発明によれば、研磨パッドの製造コストの上昇を抑えながら、研磨中のスラリー浸透による剥離強度の低下を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図（ａ）は、本実施形態に係る研磨パッド１００を示す模式的斜視図である。図（ｂ）は、本実施形態に係る研磨パッド１００の模式的断面図である。

【図2】本実施形態に係る研磨パッド１００を製造する製造装置２００の模式図である。

【図3】研磨層１０１とクッション層１０３とを貼り合わせる工程を示す模式図である。

【図4】研磨層１０１とクッション層１０３との間の剥離強度を示すグラフ図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。各図面には、ＸＹＺ軸座標が導入される場合がある。

【0016】

［研磨パッドの概要］
図１（ａ）は、本実施形態に係る研磨パッド１００を示す模式的斜視図である。

【0017】

研磨パッド１００は、研磨層１０１、両面テープ１０２及びクッション層１０３を具備する。

【0018】

研磨層１０１は、研磨対象物に当接し、研磨を行う層である。以下、研磨層１０１の表面を研磨面１０１ａとする。研磨面１０１ａには、スラリー液の流れをよくするための溝及び孔（不図示）が形成されてもよい。

【0019】

両面テープ１０２は、研磨層１０１とクッション層１０３を接着する層である。

【0020】

クッション層１０３は、研磨パッド１００の基材であって、研磨層１０１の研磨対象物への当接をより均一にする層である。クッション層１０３は、不織布材料、合成樹脂等の可撓性を有する材料からなるものとすることができる。

【0021】

研磨パッド１００は、クッション層１０３に配設された粘着テープ等によって研磨装置に貼付される。研磨パッド１００の大きさ（径）は研磨装置のサイズ等に応じて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、研磨パッド１００の形状は、円板状に限られず、帯状等であってもよい。

【0022】

研磨パッド１００は、研磨装置によって研磨対象物に押圧された状態で回転駆動され、研磨対象物を研磨する。その際、研磨パッド１００と研磨対象物の間には、スラリー液が供給される。スラリー液は溝又は孔を介して研磨面１０１ａに供給され、排出される。

【0023】

［研磨層の構成］
図１（ｂ）は、本実施形態に係る研磨パッド１００の模式的断面図である。図１（ｂ）には、研磨層１０１と両面テープ１０２との界面の拡大図と、微小球体１１１の拡大図とが併せて示されている。

【0024】

研磨パッド１００において、研磨層１０１は、ポリマー１１０及び微小球体１１１を含む。研磨層１０１は、両面テープ１０２を介してクッション層１０３上に設けられている。研磨層１０１において、クッション層１０３側の面を第１主面１０１ｄとし、クッション層１０３とは反対側で研磨面を構成する面を第２主面１０１ｕとする。第１主面１０１ｄ及び第２主面１０１ｕのそれぞれは、ポリマー１１０の表面１１０ｓと、微小球体１１１の内壁面１１１ｗとにより構成される。なお、本実施形態での微小球体とは、その外周面が真球面である球体に限らず、外周面が若干歪んだ球体面を持つ球体も含む。

【0025】

ポリマー１１０は、研磨材料の主な構成材料である。ポリマー１１０は、プレポリマーと硬化剤の重合反応によって生成するポリマーであるものとすることができる。このようなポリマーとしては、ポリウレタン樹脂等が挙げられる。ポリウレタンは、入手性及び加工性がよく、好適な研磨特性を有するため、ポリマー１１０として好適である。

【0026】

プレポリマーは、イソシアネート基末端を有する化合物（以下、イソシアネート化合物）とすることができ、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、ポリ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、他の成分がポリウレタン結合含有イソシアネート化合物に含まれてもよい。

【0027】

ポリイソシアネート化合物は、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し、例えば、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアート等を用いることができる。

【0028】

このほかにもポリ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'－ジイソシアネート、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（ＨＤＩ）、イソフォロ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、ジシクロヘキシルメタン－４，４'－ジイソシアネート（水添ＭＤＩ）、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及びエチリジンジイソチオシアネートが挙げられる。これらの１種又は２種以上を用いることができる。

【0029】

また、ポリオール化合物とは、分子内に２つ以上のアルコール性水酸基（ＯＨ）を有する化合物を意味し、例えば、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）、ポリプロピレングリコ－ル（ＰＰＧ）、ジエチレングリコール（ＤＥＧ）等を用いることができる。

【0030】

このほかにもポリオール化合物としては、エチレングリコール、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；ＰＴＭＧなどのポリエーテルポリオール化合物；エチレングリコールとアジピン酸との反応物やブチレングリコールとアジピン酸との反応物等のポリエステルポリオール化合物；ポリカーボネートポリオール化合物、ポリカプロラクトンポリオール化合物等を挙げられる。これらの１種又は２種以上を用いることができる。

【0031】

硬化剤は、ポリアミン系硬化剤を利用することができる。ポリアミン系硬化剤は、２つ以上のアミノ基を有する物質であり、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などのアルキレンジアミン；イソホロンジアミン、ジシクロヘキシルメタン－４，４'－ジアミンなどの脂肪族環を有するジアミン；ＭＯＣＡ（３，３－ジクロロ－４，４－ジアミノジフェニルメタン）などの芳香族環を有するジアミン；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の水酸基を有するジアミン、特にヒドロキシアルキルアルキレンジアミン；などを用いることができる。また、３官能のトリアミン化合物、４官能以上のポリアミン化合物も使用可能である。

【0032】

また、硬化剤は、ポリオール系硬化剤を利用することもできる。ポリオール系硬化剤は２つ以上のヒドロキシル基を有する物質であり、例えば、エチレングリコール又はポリエーテルポリオールとすることができる。

【0033】

このほかにも、ポリオール系硬化剤として、ブチレングリコール及びヘキサンジオール等の低分子量のポリオール化合物、並びに、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール（ＰＴＭＧ）、ビスフェノールＡとプロピレンオキサイドとの反応物等のポリエーテルポリオール化合物、エチレングリコールとアジピン酸との反応物、ブチレングリコールとアジピン酸との反応物等のポリエステルポリオール化合物、ポリカーボネートポリオール化合物及びポリカプロラクトンポリオール化合物等の高分子量のポリオール化合物が挙げられる。

【0034】

硬化剤は、ポリアミン系硬化剤とポリオール系硬化剤のうちの１種又は複数種を利用することが可能である。

【0035】

ここで、プレポリマーの末端に存在するイソシアネート基に対する、硬化剤に存在するアミノ基又はヒドロキシル基活性水素基の当量比であるＲ値が、０．７～１．２となるよう、各成分を混合する。Ｒ値は、０．７～１．２が好ましく、０．８～１がより好ましく、さらに好ましくは０．８５～０．９５である。Ｒ値を１以下とすることで、過剰となったイソシアネート基が後述する架橋反応に用いられる。

【0036】

両面テープ１０２は、基材１２５と、基材１２５の両面に設けられた接着剤層１２０、１２１とを有する。接着剤層１２０は、基材１２５と研磨層１０１との間に設けられる。接着剤層１２１は、基材１２５とクッション層１０３との間に設けられる。接着剤層１２０は、ホットメルト接着剤層であり、接着剤層１２１は、ホットメルト接着剤層でもよく、他の種類（例えば感圧型）の接着剤層であってもよい。クッション層１０３として不織布材料を用いる場合、接着剤層１２１がホットメルト接着剤層であると、スラリー液がクッション層まで浸透した場合、極端に接着力が低下するので、感圧型接着剤等を用いるのが好ましい。

【0037】

ホットメルト接着剤層は、熱可塑性樹脂を含み、例えば、アクリル系樹脂、エチレン酢酸ビニル系樹脂、オレフィン系樹脂、合成ゴム系樹脂、ポリアミド系樹脂、及びポリエステル系樹脂等を含む。接着剤層１２０の成分は、一成分とは限らず、二液以上を含む混合タイプのものでもよい。なお、クッション層１０３側の接着剤層１２１については、ホットメルト接着剤層に限定されず、ゴム系接着剤、シリコーン系接着剤、ウレタン系接着剤、エポキシ系接着剤、及びスチレン－ジエンブロック共重合体系接着剤等の粘着剤層でもよい。

【0038】

基材１２５は、両面テープ１０２の基体である。基材１２５は、例えば、ポリイミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、セルロース系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ塩化ビニリデン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、エチレン－酢酸ビニル共重合体系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、アクリル系樹脂、これらの２種以上の積層体樹脂等を含む。

【0039】

微小球体１１１は、ポリマー１１０に分散されている。微小球体１１１は、外殻を有する球体状の物体である。微小球体１１１は、研磨層１０１の第１主面１０１ｄと、第２主面１０１ｕ（研磨面１０１ａ）とにおいて、半球体状になり、その内壁が露出している。この半球状の微小球体１１１は、ブロック状の研磨層１０１が形成された後に、ポリマー１１０とともに、ポリマー１１０の表面に沿って切断されたものである。

【0040】

研磨パッド１００において、接着剤層１２０は、基材１２５に密着しているとともに、研磨層１０１の第１主面１０１ｄに密着している。例えば、接着剤層１２０は、ポリマー１１０の表面１１０ｓと、微小球体１１１の内壁面１１１ｗとに接している。すなわち、接着剤層１２０は、第１主面１０１ｄにおいて、ポリマー１１０の表面１１０ｓに接するだけでなく、微小球体１１１の内部にまで入り込んでいる。

【0041】

微小球体１１１は、熱可塑性樹脂からなる球殻状の外殻１１１ａと、外殻１１１ａに囲まれた内部空間１１１ｂを有する。熱可塑性樹脂としては、例えば、塩化ビニリデンやアクリロニトリルが用いられる。微小球体１１１は、低沸点炭化水素を熱可塑性樹脂の殻で包んだものである。微小球体１１１は、加熱膨張性球体であり、加熱前の平均粒径が５μｍ以上２０μｍ以下の加熱膨張性球体が用いられる。

【0042】

微小球体１１１は、プレポリマーの重合反応における反応条件の調整によって膨張が抑制される。例えば、重合反応によって生成する反応熱を迅速に冷却したり、プレポリマーの重合反応を迅速に促進させて、微小球体１１１の周りに存在するポリマーによって強制的に膨張が抑制されたりする。または、微小球体１１１は、ポリウレタンの生成反応に伴う生成熱により僅かに膨張してもよい。

【0043】

但し、研磨層１０１に含まれる微小球体１１１の平均粒径は、１０μｍ以上２０μｍ以下に調整されている。例えば、ポリマー１１０に分散された微小球体１１１の平均粒径は、１５μｍである。微小球体１１１の粒径は、例えば、レーザ回折式粒度分布測定装置、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）、電子顕微鏡像等から算出される。

【0044】

微小球体１１１においては、外殻１１１ａ内に低沸点炭化水素等が充填されている。例えば、低沸点炭化水素は、イソブタン、ペンタン等である。

【0045】

微小球体１１１は、市販品を利用することも可能である。例えばマツモトマイクロスフェアーシリーズ（松本油脂製薬株式会社製）やエクスパンセルシリーズ（ＡｋｚｏＮｏｂｅｌ社製）を微小球体１１１として利用することができる。

【0046】

本実施形態においては、径の異なる微小球体１１１を２種類以上用いてよい。研磨材料における微小球体１１１の含有割合は、研磨材料に対して、５体積％以上６０体積％以下が好適であり、１０体積％以上４５体積％以下であるとより好適であり、１５体積％以上３０体積％以下がさらに好適である。微小球体１１１は、研磨層１０１が研磨によって磨耗すると研磨面１０１ａに露出し、研磨面１０１ａの研磨特性に影響する。

【0047】

［研磨パッドの製造方法］

【0048】

図２は、本実施形態に係る研磨パッド１００を製造する製造装置２００の模式図である。

【0049】

製造装置２００は、第１貯槽２０１、第２貯槽２０２、撹拌槽２０３（混合容器）、型２０４、容器２１２、ポンプ４０１、ポンプ４０２、切替弁４１０、切替弁４２０、流路５０１ａ、流路５０１ｂ、流路５０１ｃ、流路５０２ａ、流路５０２ｂ、流路５０２ｃ及び流路５０３を具備する。製造装置２００は、一例であり、この例に限らない。

【0050】

第１貯槽２０１は、微小球体１１１とプレポリマーとを含む内容物（液体）を収容することができる。微小球体１１１は、第１貯槽２０１の上に設けられた容器２１２に予め収容される。微小球体１１１は、流路５０３を介して容器２１２から第１貯槽２０１に投入される。このような流路５０３を介して微小球体１１１を容器２１２から第１貯槽２０１に投入することにより、微小球体１１１の第１貯槽２０１外への飛散が抑制される。第２貯槽２０２は、プレポリマーを硬化する硬化剤を収容することができる。撹拌槽２０３は、微小球体１１１とプレポリマーとを含む液体と、硬化剤とを混合して研磨材料３０１を形成する。

【0051】

このような樹脂製の微小球体１１１を研磨層１０１に分散することにより、研磨層１０１中の空隙の大きさを均一にすることができる。さらに、微小球体１１１の投入量によって研磨パッド１００の研磨特性を調整できる。

【0052】

ポンプ４０１は、微小球体１１１とプレポリマーとを含む液体を第１貯槽２０１から撹拌槽２０３に供給することができる。ポンプ４０１は、流路５０１ａの途中に設けられている。切替弁４１０によって流路５０１ａと流路５０１ｂとが連通し、ポンプ４０１が作動すると、流路５０１ａ、５０１ｂを介して、微小球体１１１とプレポリマーとを含む液体が第１貯槽２０１から撹拌槽２０３に供給される。

【0053】

ポンプ４０２は、硬化剤を第２貯槽２０２から撹拌槽２０３に供給することができる。ポンプ４０２は、流路５０２ａの途中に設けられている。切替弁４２０によって流路５０２ａと流路５０２ｂとが連通し、ポンプ４０２が作動すると、流路５０２ａ、５０２ｂを介して、硬化剤が第２貯槽２０２から撹拌槽２０３に供給される。

【0054】

また、製造装置２００においては、切替弁４１０によって流路５０１ａと流路５０１ｃとが連通し、ポンプ４０１が作動すると、流路５０１ａ、５０１ｃを介して、微小球体１１１とプレポリマーとを含む液体が第１貯槽２０１とポンプ４０１との間で循環する。また、切替弁４２０によって流路５０２ａと流路５０２ｃとが連通し、ポンプ４０２が作動すると、流路５０２ａ、５０２ｃを介して、硬化剤が第２貯槽２０２とポンプ４０２との間で循環する。型２０４は、撹拌槽２０３から研磨材料３０１を受容し研磨材料３０１から研磨層１０１を形成する。

【0055】

このような製造装置２００を用いて、例えば、第１貯槽２０１にプレポリマーと微小球体１１１とが投入される。第１貯槽２０１に投入される前の微小球体１１１の平均粒径は、５μｍ以上２０μｍ未満であり、より好ましくは、５μｍ以上１０μｍ以下である。プレポリマーは、イソシアネート化合物とすることができる。第２貯槽２０２には、硬化剤が投入される。硬化剤は、ポリオール系硬化剤及びポリアミン系硬化剤の両方又は一方である。各原料の流動性を安定させるために、第１貯槽２０１及び第２貯槽２０２は所定温度に加熱される。但し、微小球体１１１の膨張は、極力抑えられる。

【0056】

次に、第１貯槽２０１から第１貯槽２０１内の内容物（以下、第１溶液）が流路５０１ａ、ポンプ４０１、切替弁４１０及び流路５０１ｂを通過して撹拌槽２０３に送出される。第２貯槽２０２からは、第２貯槽２０２の内容物（以下、第２溶液）が流路５０２ａ、ポンプ４０２、切替弁４２０及び流路５０２ｂを通過して撹拌槽２０３に送出される。これにより、撹拌槽２０３において第１溶液及び第２溶液が混合した流体状の研磨材料３０１が形成される。

【0057】

次に、研磨材料３０１が型２０４に流し込まれ、注型が行われる。型２０４内の研磨材料３０１においては、プレポリマーと硬化剤が重合反応する。ここで、重合反応の進行とともに混合物は硬化し、ポリマーからなるブロック状物が形成される。この際、反応条件が制御されて、研磨材料３０１が硬化されつつ、重合反応後における微小球体１１１の平均粒径が調整される。

【0058】

例えば、本実施形態では、ポットライフ（重合反応が進行し硬化するまでの時間）が１５０秒未満でプレポリマーの重合反応を迅速に促進させることにより、微小球体１１１の膨張する速度よりも速く重合反応の促進により混合物の粘度を増加させ、重合反応後の微小球体１１１の平均粒径が第１貯槽２０１に微小球体１１１を投入する前の微小球体１１１の平均粒径に対して１倍以上４倍未満となるように研磨層１０１が形成される。但し、微小球体１１１の平均粒径は、２０μｍ以下に調整される。微小球体１１１の膨張を制御することを考慮し、ポットライフは６０秒以上１５０秒以下であるのが好ましい。

【0059】

なお、微小球体１１１は、細かな微粒子であり、微小球体１１１を第１貯槽２０１の上方から第１貯槽２０１に投入すると、第１貯槽２０１内で舞い上がり、第１貯槽２０１の内壁に微小球体１１１に付着する可能性がある。この結果、微小球体１１１が効率よくプレポリマー中に分散されない可能性がある。従って、微小球体１１１は、第１貯槽２０１の下側から流路を介して投入されてもよい。これにより、微小球体１１１は、第１貯槽２０１に投入直後から第１貯槽２０１の底に溜ったプレポリマーに直接的に混入される。

【0060】

微小球体１１１は、第２貯槽２０２に投入されてもよい。この場合も第１貯槽２０１に投入する方法と同様に、第２貯槽２０２の下側から流路を利用して微小球体１１１を第２貯槽２０２に投入することができる。

【0061】

この後、ブロック状の研磨層１０１をスライスすることにより、シート状の研磨層１０１が得られる。この際、研磨層１０１の主面１０１ｕ、１０１ｄで表出する微小球体１１１は切断されて、研磨層１０１の主面１０１ｕ、１０１ｄにおいて微小球体１１１の内壁面１１１ｗが表出する。切断された微小球体１１１からは、低沸点炭化水素が蒸発または空気中に放出することで内壁面１１１ｗが表出する。

【0062】

図３（ａ）及び図３（ｂ）は、研磨層１０１とクッション層１０３とを貼り合わせる工程を示す模式図である。

【0063】

図３（ａ）に示すように、シート状にスライスされた研磨層１０１、両面テープ１０２及びクッション層１０３を準備した後、研磨層１０１と、クッション層１０３とを対向させて、研磨層１０１とクッション層１０３との間に両面テープ１０２を介在させる。なお、図３（ａ）、（ｂ）の例では、接着剤層１２０がホットメルト接着剤層、接着剤層１２１が感圧型接着剤層であるとする。

【0064】

まず、両面テープ１０２とクッション層１０３とを加圧し接着させ、続いて両面テープ１０２の接着剤層１２０と研磨層１０１とを加熱して接着させることで積層体を形成する（ホットメルト式接着）。

【0065】

この際、加熱することにより、接着剤層１２０の流動性、粘着性が増して、接着剤層１２０が研磨層１０１に密着し、接着剤層１２１がクッション層１０３に密着する。この際、第１主面１０１ｄでは、接着剤層１２０がポリマー１１０の表面１１０ｓに接するとともに、微小球体１１１内に入り込み、微小球体１１１の内壁面１１１ｗにも接する（図１（ｂ）参照）。

【0066】

加熱温度は、例えば、８０℃以上１１０℃以下に設定される。また、加熱時には、必要に応じて研磨層１０１から両面テープ１０２に向かう方向及びクッション層１０３から両面テープ１０２に向かう方向に圧力を加えてもよい。この際、微小球体１１１は、その外周がポリマー１１０によって囲まれていることから、熱膨張または変形が起きにくくなっている。

【0067】

研磨層１０１とクッション層１０３とが両面テープ１０２によって接着された後、積層体は、所望の形状（例えば、円板状）に裁断され、図１（ａ）に示すような研磨パッド１００が形成される。

【0068】

このような研磨パッド１００であれば、研磨層１０１の空隙は、外殻１１１ａを持つ微小球体１１１によって構成される独立気泡なので、スラリーは、微小球体１１１を通過して研磨層１０１の内部まで侵入できない。これにより、スラリーは、研磨層１０１の第２主面１０１ｕから第１主面１０１ｄにまで浸透しない。すなわち、スラリーは、研磨層１０１の第２主面１０１ｕから両面テープ１０２にまで到達しない。

【0069】

さらに、研磨パッド１００であれば、両面テープ１０２のホットメルト接着剤が接する微小球体１１１の内壁面を多く設けることができ、より両面テープ１０２が研磨層１０１に強固に密着する。例えば、両面テープ１０２の接着剤層１２０は、研磨層１０１のポリマー１１０の表面１１０ｓと微小球体１１１の内壁面１１１ｗとに接するので、研磨層１０１と両面テープ１０２との間でアンカー効果が働き、研磨層１０１と両面テープ１０２とが強固に密着する。これにより、研磨層１０１が両面テープ１０２から?がれにくくなる。

【0070】

特に、本実施形態に係る研磨層１０１では、接着剤層１２０が第１主面１０１ｄにおいて平均粒径が２０μｍ以下（例えば、１５μｍ）である微細な微小球体１１１内に入りこむ。これにより、アンカー効果がより促進され、研磨層と接着層との剥離強度が大きくなる。

【0071】

さらに、研磨層の１０１の第１主面１０１ｄは、ポリマー１１０の表面１１０ｓと、微小球体１１１の内壁面１１１ｗとにより構成されているので、第１主面１０１ｄの表面積がポリマー１１０の表面１１０ｓのみで構成されている場合に比べて大きくなっている。これにより、接着剤層１２０の第１主面１０１ｄに対する接触面積が増大し、接着剤層１２０の研磨層１０１に対する密着力が向上する。

【0072】

また、本実施形態では、研磨層１０１と両面テープ１０２との間に、止水層を設ける必要がない。これにより、研磨パッドの製造コスト上昇が抑えられる。また、研磨層１０１と両面テープ１０２との間に、止水層を設けたとしても、研磨層の空隙が微小球体１１１で構成されていない場合には、スラリーが研磨層から、研磨層と両面テープとの間にまで浸透する可能性があり、研磨層と止水層との密着力が低減する可能性がある。

【0073】

また、本実施形態では、研磨層１０１の第１主面１０１ｄの表面粗さ（Ｒａ）を１μｍ以下に調製する必要がない。これにより、研磨パッドの製造コスト上昇が抑えられる。本実施形態では、接着剤層１２０がアンカー効果によって研磨層１０１と強固に密着しているために、研磨層１０１と、両面テープ１０２との界面に隙間がほとんどないため、該界面へのスラリーの浸入を効果的に防止することができる。

【0074】

また、研磨パッド１００においては、研磨層１０１に含まれる微小球体１１１の平均粒径が２０μｍ以下（例えば、１５μｍ）に制御され、研磨層１０１の密度が０．６ｇ／ｃｍ^３以上０．９ｇ／ｃｍ^３以下に調整されている。これにより、平均粒径が２０μｍ以上の微小球体１１１が分散された研磨層に比べて、研磨対象物をより精密に研磨することができる。さらに、研磨パッド１００による研磨レートも向上する。

【0075】

また、本実施形態においては、第１溶液に含まれる微小球体１１１の平均粒径が５μｍ以上２０μｍ未満であることから、第１溶液が流路５０１ａ、ポンプ４０１、切替弁４１０及び流路５０１ｂを通過する際の第１溶液の流動性が向上する。これにより、流路５０１ａ、ポンプ４０１、切替弁４１０及び流路５０１ｂのそれぞれにおける第１溶液の目詰まりが抑制される。この結果、研磨材料３０１中に異物が残存しにくくなる。

【実施例】

【0076】

接着材層１２０、１２１の材料を変更した場合の研磨層１０１とクッション層１０３との間の剥離強度の相違を以下に示す。ここで、研磨層１０１は、ポリウレタン樹脂である。研磨層１０１に含まれる微小球体１１１の平均粒径は、１５μｍである。クッション層１０３の材料は、不織布材料である。

【0077】

表１に実施例１、２、比較例１、２における接着材層１２０、１２０の材料と、接着方法を示す。接着剤層の材料、接着方法以外については、実施例１、２、比較例１、２において、同条件で研磨パッド１００が作製された。

【0078】

【表1】

【0079】

実施例１、２、比較例１、２のそれぞれにおいて、研磨パッド１００を少なくとも３枚以上作製し、３枚以上の内、１つは乾燥、１つは水に２４時間浸漬、１つは１０％過酸化水素水溶液（ｐＨ＝２．５）に２４時間浸漬させた。その後、それぞれの研磨パッド１００における研磨層１０１とクッション層１０３との間の剥離強度の測定を行った。

【0080】

図４は、研磨層１０１とクッション層１０３との間の剥離強度を示すグラフ図である。

【0081】

接着剤としては、ホットメルト接着剤（アクリル系樹脂）、感圧型接着剤（アクリル系樹脂、ゴム系樹脂）のいずれかが用いられている。ホットメルト接着剤を用いた場合は、接着方法は、ホットメルト式であり、感圧型接着剤を用いた場合は、感圧である。

【0082】

図４から明らかなように、接着剤層１２０をホットメルト接着剤とした実施例１、２では、接着剤層１２０を感圧型接着剤とした比較例１、２に比べて、乾燥状態、水に２４時間浸漬及び過酸化水素水溶液に２４時間浸漬したいずれの場合でも、剥離強度が大きくなることが分かった。

【0083】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。各実施形態は、独立の形態とは限らず、技術的に可能な限り複合させることができる。

【符号の説明】

【0084】

１００…研磨パッド
１０１…研磨層
１０１ａ…研磨面
１０１ｄ…第１主面
１０１ｕ…第２主面
１０２…両面テープ
１０３…クッション層
１１０…ポリマー
１１０ｓ…表面
１１１…微小球体
１１１ａ…外殻
１１１ｂ…内部空間
１１１ｗ…内壁面
１２０、１２１…接着剤層
１２５…基材
２００…製造装置
２０１…第１貯槽
２０２…第２貯槽
２０３…撹拌槽
２０４…型
２１２…容器
３０１…研磨材料
４０１、４０２…ポンプ
４１０、４２０…切替弁
５０１ａ、５０１ｂ、５０１ｃ、５０２ａ、５０２ｂ、５０２ｃ、５０３…流路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】