JP5936921B2 - 研磨パッド - Google Patents

Description

本発明は研磨パッドに係り、特に、被研磨物の加工面に対し相対的に回転することで研磨加工するための研磨面を有する樹脂製シート材を備えた研磨パッドに関する。

従来液晶ディスプレイ用、フォトマスク用および磁気ディスク用等のガラス基板や半導体ウェハ等の材料（被研磨物）では、表面の平坦性が求められるため、研磨パッドを使用した研磨加工により平坦化が行われている。被研磨物（表面）を平坦化する方法としては、化学的機械的研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ、以下、ＣＭＰと略記する。）法が広く用いられている。

ＣＭＰ法では、被研磨物の表面（加工面）が研磨パッドに押し付けられた状態で、研磨粒子を分散させたスラリ状の研磨液が供給され加工面が研磨加工される。多くの研磨パッドの研磨面側には、スラリを保持しつつ更新するとともに、研磨面内でスラリを均等に分散させるために溝が形成されている。従来形成される溝形状としては、ＸＹ格子状、放射状、同心円状、らせん状などが挙げられる。研磨加工時に研磨パッドの中心部に供給されたスラリは、研磨パッドの回転に伴い生じる遠心力により、中心側から外側に溝を通じて流れ、最終的には研磨パッドの外部に排出される。

研磨パッドに形成された溝には、研磨効率の向上と、スラリの効率的運用との役割を果たすことが期待されている。研磨速度および平坦化特性などの研磨効率を向上させるためには、新しいスラリを研磨面の全面にわたり均等に分散させること、使用済のスラリを効率よく排出させることが要求される。また、スラリを効率的に運用するためには、供給された新しいスラリをできるだけ研磨パッド上に保持させて、スラリの消費量を少なくすることが求められる。

研磨効率の向上を図るために、研磨加工時における被研磨物と研磨パッドとの相対的回転を考慮した溝を形成した研磨パッドの技術が開示されている（特許文献１参照）。また、研磨面の外周縁から中心側へ伸び中心より外周側に端部を有する一組のインフロー溝と、中心側から外周側へ伸び外周縁より内側に端部を有する一組のアウトフロー溝とを形成した研磨パッドの技術が開示されている（特許文献２参照）。さらに、２種類の溝が互いに交差するように形成された研磨パッドの技術も開示されている（特許文献３参照）。

特開２００４−３５８６５３号公報 特開２００５−１５０７４４号公報 特開２００８−６８３９４号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、研磨加工により生じた研磨屑を含む使用済スラリの研磨パッド外部への排出および研磨パッド内部へのスラリの流入のいずれか一方の性能に優れるものの、いずれか他方の性能が大きく劣る、という問題がある。一方、特許文献２の技術では、研磨パッドの中心側から外周縁までつながる溝が形成されないため、遠心力によるスラリの過剰な排出を抑制することができるものの、外周縁付近でのアウトフロー溝の端部に研磨屑等が貯留しやすくなるため、被研磨物にスクラッチ等の欠陥を与えるおそれがある。特許文献３の技術では、２種類の溝が交差することで、研磨面内におけるスラリの排出および流入のバランスに優れるものの、スラリの保持性が不十分なため、スラリの余分な消費を招くおそれがある。

本発明は上記事案に鑑み、研磨面内における研磨液の保持性および分散性を向上させることができる研磨パッドを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は、被研磨物の加工面に対し相対的に回転することで研磨加工するための研磨面を有する樹脂製シート材を備えた研磨パッドにおいて、前記研磨面側には、前記研磨面の回転方向またはその逆方向に凸状のインボリュート曲線状で中心部から外縁にわたる複数の第１の溝と、前記研磨面の回転方向の逆方向または回転方向であって前記第１の溝とは反対の方向に凸状の曲線状で中心部から外縁にわたる複数の第２の溝と、が形成されており、前記第１の溝と前記第２の溝との交点または接点間を結ぶ第３の溝を有することを特徴とする。

この場合において、第３の溝を、研磨面の中心部に対して閉鎖状とすることができる。第３の溝を、第１の溝と第２の溝との交点または接点のうち研磨面の中心からの距離が同じである少なくとも２つの交点または接点間を結ぶようにすることができる。このとき、第３の溝を、研磨面の中心を中心とする円形状または多角形状に形成してもよい。第３の溝を、研磨面の中心を中心とする複数の同心円状に形成することができる。また、第１の溝を、研磨面の中心を原点とするＸＹ直交座標系において、原点を中心とする第１の基礎円の半径をａとし、媒介変数をθとし、位相角をφとしたときに、下記式（１）で表すことができる。

また、第２の溝を、二次曲線状、対数螺旋状、アルキメデスの螺旋状またはインボリュート曲線状としてもよい。このとき、第２の溝を、ＸＹ直交座標系において、原点を中心とする第２の基礎円の半径をｂとし、媒介変数をθとし、位相角をφとしたときに、下記式（２）で表されるインボリュート曲線状とすることができる。研磨面を円形状に形成し、第１の基礎円の半径ａおよび第２の基礎円の半径ｂを、研磨面の半径をｒとしたときに、ａ≦ｒ／４．６、ｂ≦ｒ／２の関係をそれぞれ満たすようにしてもよい。第１の溝と第２の溝とを、ＸＹ直交座標系のいずれか一方の軸を対称軸とする対称形に形成することができる。また、第２の溝が第１の溝との交点または接点を少なくとも２箇所に有していてもよい。

本発明によれば、第１の溝が研磨面の回転方向またはその逆方向に凸状のインボリュート曲線状であり、第２の溝が研磨面の回転方向の逆方向または回転方向であって第１の溝とは反対の方向に凸状の曲線状のため、研磨加工時に供給される研磨液が第１および第２の溝のいずれか一方により研磨面の外側に排出されやすくなり、いずれか他方により研磨面の中心部に向けて流入しやすくなるとともに、第３の溝が第１の溝と第２の溝との交点または接点間を結ぶため、第１、第２の溝により排出、流入する研磨液が第３の溝を通じて研磨面内に拡散されるので、研磨面内における研磨液の保持性および分散性を向上させることができる、という効果を得ることができる。

本発明を適用した第１実施形態の研磨パッドを模式的に示す断面図である。 第１実施形態の研磨パッドに形成された３種類の溝の形成パターンを模式的に示す平面図である。 インボリュート曲線状の溝を形成するときの形成位置を模式的に示す説明図である。 本発明を適用した第２実施形態の研磨パッドに形成された３種類の溝の形成パターンを模式的に示す平面図である。 本発明を適用した第３実施形態の研磨パッドに形成された３種類の溝の形成パターンを模式的に示す平面図である。 本発明を適用した第４実施形態の研磨パッドに形成された３種類の溝の形成パターンを模式的に示す平面図である。 本発明を適用した第５実施形態の研磨パッドに形成された３種類の溝の形成パターンを模式的に示す平面図である。 本発明を適用した第６実施形態の研磨パッドに形成された３種類の溝の形成パターンを模式的に示す平面図である。 本発明を適用した第７実施形態の研磨パッドに形成された３種類の溝の形成パターンを模式的に示す平面図である。

＜第１実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明を適用した研磨パッドの第１の実施の形態について説明する。

（構成）
図１に示すように、本実施形態の研磨パッド１０は、ポリウレタン樹脂製のウレタンシート２（樹脂製シート材）を備えている。ウレタンシート２は、被研磨物を研磨加工するための研磨面Ｓｐを有している。ウレタンシート２は、イソシアネート基含有化合物と、予めポリオール化合物に水を分散希釈させた分散液と、ポリアミン化合物と、イソシアネート基含有化合物、分散液およびポリアミン化合物に対して非反応性の気体と、を混合した混合液を型枠に注型し発泡、硬化させたポリウレタン発泡体をスライスすることで形成されている。すなわち、研磨パッド１０を構成するウレタンシート２は、乾式成型法で形成されている。

ウレタンシート２の内部には、乾式成型時に、分散液中の水と非反応性の気体とにより、断面が円形状ないし楕円形状の複数の発泡（セル）３が略均等に分散した状態で形成されている。すなわち、ウレタンシート２は発泡構造を有している。ウレタンシート２の厚み方向では、複数の発泡３が重畳するように形成されている。ウレタンシート２の厚み方向と交差する２方向では、発泡３が略均等に形成されている。発泡３は平均孔径が３０〜２００μｍの範囲に形成されている。ウレタンシート２がポリウレタン発泡体をスライスすることで形成されているため、研磨面Ｓｐでは発泡３の一部が開口しており、開孔４が形成されている。開孔４が発泡３の開口で形成されるため、開孔４の平均孔径が３０〜２００μｍの範囲となる。ウレタンシート２の厚さは０．５〜２．０ｍｍの範囲に設定されている。

ウレタンシート２の研磨面Ｓｐ側には、研磨加工時に供給される研磨液（スラリ）を排出、流入させ、研磨面Ｓｐ内に保持しつつ分散させるために、形状の異なる３種類の溝８が形成されている。図２に示すように、溝８は、研磨加工時の研磨パッド１０の回転方向（図１の矢印Ｒｄ、以下、回転方向Ｒｄと略記する。）に対し、前方側に凸状の複数の排出溝８Ａ（第１の溝）、後方側に凸状の複数の流入溝８Ｂ（第２の溝）、および、排出溝８Ａと流入溝８Ｂとの交点Ｐｉ間を結び研磨面Ｓｐの中心Ｐｏを中心とする円形状の１つの分散溝８Ｃ（第３の溝）で構成されている。本例では、排出溝８Ａが図２の符号８Ａ１、８Ａ２、・・・、８Ａ８で示される８本で構成され、流入溝８Ｂが符号８Ｂ１、８Ｂ２、・・・、８Ｂ８で示される８本で構成されている。なお、図２において、わかりやすくするために、分散溝８Ｃを排出溝８Ａ、流入溝８Ｂより太線で示しているが、線の太さが溝幅を表すものではなく、溝幅は各溝について任意に設定することができる。

排出溝８Ａは、研磨面Ｓｐの中心部から外周縁にわたるインボリュート曲線状に形成されている。また、流入溝８Ｂは、中心Ｐｏを通る任意の直線を対称軸としたときに排出溝８Ａと線対象形に形成されている。すなわち、流入溝８Ｂは、排出溝８Ａを反転させた形状であり、突出する方向が排出溝８Ａと反対のインボリュート曲線状に形成されている。排出溝８Ａ、流入溝８Ｂの中心側の始点は、いずれも、中心Ｐｏを中心とする基礎円Ｂｃの円周上に位置している。

ここで、インボリュート曲線状に形成するときの形成位置について説明する。図３に示すように、中心Ｐｏを原点とするＸＹ直交座標系において、中心Ｐｏを中心とする基礎円Ｂｃは、半径ａを有している。８本の排出溝８Ａのうちの１本目の排出溝８Ａ１は、中心側始点が基礎円Ｂｃの円周上に位置している。この始点と中心Ｐｏとを結ぶ線分を基準線とする。排出溝８Ａのうちの２本目の排出溝８Ａ２は、始点が排出溝８Ａ１の始点から基礎円Ｂｃの円周上を回転した位置に位置しており、基準線からの回転分が位相角φで表される。この位相角φは、排出溝８Ａの形成本数をＭ本とした場合のＮ番目の溝において、φ＝２Ｎπ／Ｍで表される。また、８本の排出溝８Ａ上の任意の点は、媒介変数θ、位相角φ、半径ａにより下記式（１）で表される。式（１）において、媒介変数θは負の数値をとらない（θ≧０）。また、半径ａは、研磨面Ｓｐの半径をｒとしたときに、ａ≦ｒ／４．６の関係を満たしている。これはスラリの好適な排出効果を得るためのものであり、半径ａを半径ｒの１／４．６倍以下とすることで、排出溝８Ａを研磨面Ｓｐ内で半周以上にわたり形成することができる。換言すれば、半径ａが半径ｒの１／４．６倍を超えると、十分な曲率が得られず、スラリの排出効果を低下させることとなる。

一方、流入溝８Ｂは、排出溝８Ａと同様に、基礎円の半径ｂ、媒介変数θ、位相角φにより下記式（２）で表される。式（２）において、媒介変数θは負の数値をとらない（θ≧０）。また、半径ｂは、研磨面Ｓｐの半径をｒとしたときに、ｂ≦ｒ／２の関係を満たしている。これはスラリの好適な流入効果を得るためのものであり、半径ｂを半径ｒの１／２倍以下とすることで、研磨面Ｓｐの半径ｒを基準として半分以上の領域に流入溝８Ｂを形成することができる。換言すれば、半径ｂが半径ｒの１／２倍を超えると、研磨面Ｓｐの中央部に流入溝８Ｂが形成されず、スラリの流入、拡散性を低下させることとなる。本例では、排出溝８Ａと流入溝８Ｂとが対称形のため、半径ａと半径ｂとを等しく（ａ＝ｂ）したものである。このように形成した排出溝８Ａと流入溝８Ｂとでは、研磨パッド１０の大きさにもよるが、通常、少なくとも２箇所の交点Ｐｉを有することとなる。本例では、１本の排出溝８Ａ１が８本の流入溝８Ｂのすべてと交差しており、８箇所の交点Ｐｉを有している。

分散溝８Ｃは、上述したように、交点Ｐｉ間を結ぶ円形状に形成されている。このため、中心Ｐｏからの距離が同じである少なくとも２つの交点Ｐｉを通ることとなる。本例では、８箇所の交点Ｐｉを結ぶ分散溝８Ｃが形成されている。

また、図１に示すように、研磨パッド１０は、ウレタンシート２の研磨面Ｓｐと反対側の面に、研磨機に研磨パッド１０を装着するための両面テープ７が貼り合わされている。両面テープ７は、ポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと略記する。）製フィルム等の基材７ａの両面にそれぞれ粘着剤が塗着されており粘着剤層（不図示）が形成されている。両面テープ７は、一面側の粘着剤層でウレタンシート２と貼り合わされており、他面側（図１の最下面側）の粘着剤層が剥離紙７ｂで覆われている。

（製造）
研磨パッド１０は、ポリイソシアネート化合物と、ポリオール化合物と、予めポリオール化合物に水を分散希釈させた分散液と、ポリアミン化合物とをそれぞれ準備する準備工程、予めポリイソシアネート化合物およびポリオール化合物を反応させてイソシアネート基含有化合物を生成し、得られたイソシアネート基含有化合物、分散液、ポリアミン化合物、および、各成分に対して非反応性の気体を混合して混合液を調製する混合工程、混合液を型枠に注型し、型枠内で発泡、硬化させてポリウレタン発泡体を形成する硬化成型工程、ポリウレタン発泡体を複数枚のシート状にスライスした後、一方の表面側（研磨面Ｓｐとなる側）に溝８を形成してウレタンシート２を形成する溝形成工程、ウレタンシート２と両面テープとを貼り合わせ研磨パッド１０を形成するラミネート工程を経て製造される。以下、工程順に説明する。

準備工程では、ポリイソシアネート化合物と、ポリオール化合物と、分散液と、ポリアミン化合物とをそれぞれ準備する。準備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、分子内に３つのイソシアネート基を有するトリイソシアネート化合物等を用いることができ、これらの２種以上を併用してもよい。一方、ポリオール化合物としては、低分子量ポリオール化合物と高分子量ポリオール化合物とを準備する。低分子量ポリオール化合物としてはジオール化合物、トリオール化合物等であればよく、高分子量ポリオール化合物としてはポリエーテルポリオール化合物、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ることができる。また、ポリアミン化合物としては、脂肪族や芳香族のポリアミン化合物を使用することができる。ポリアミン化合物が水酸基を有していてもよく、これらの化合物の２種以上を併用してもよい。

また、分散液の調製に用いられるポリオール化合物としては、ジオール化合物、トリオール化合物等の化合物であればよく、低分子量、高分子量のポリオール化合物のいずれも使用することができる。イソシアネート基含有化合物やポリアミン化合物の溶液の粘度と同程度にすることで混合工程において水の分散を均一化しやすくなるため、数平均分子量５００〜３０００のポリオール化合物を用いることが好ましい。分散液の調製時には、ポリオール化合物に水を０．０１〜６重量％の割合で分散希釈させ、一般的な攪拌装置を使用して水が略均等に分散希釈されるように混合する。使用する水としては、特に制限はないが、不純物等の混入を回避するため、蒸留水を使用することが好ましい。また、分散液の量は、次工程の混合工程で混合するイソシアネート基含有化合物の重量１ｋｇに対して水の量が０．０１〜６ｇの割合となるように準備することが好ましい。水の量が少なすぎると得られるポリウレタン発泡体に形成される発泡の大きさが小さすぎ、反対に多すぎると極端に大きな発泡が形成される。

混合工程では、準備工程で準備した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ることでイソシアネート基含有化合物、すなわち、イソシアネート末端ウレタンプレポリマ（以下、単に、プレポリマと略記する。）を生成させる。プレポリマの生成では、イソシアネート基のモル量を水酸基のモル量より大きくすることで、プレポリマを得ることができる。生成するプレポリマは、粘度が高すぎると、流動性が悪くなり混合時に略均一に混合することが難しくなる。温度を上昇させて粘度を低くするとポットライフが短くなり、却って混合斑が生じて得られるポリウレタン発泡体に形成される発泡３の大きさにバラツキが生じる。反対に、粘度が低すぎると混合液中で気泡が移動してしまい、ポリウレタン発泡体に略均等に分散した発泡３を形成することが難しくなる。このため、プレポリマは、温度５０〜８０℃における粘度を２０００〜２００００ｍＰａ・ｓの範囲に調整することが好ましい。例えば、プレポリマの分子量（重合度）を変えることで粘度を調整することができる。プレポリマは、５０〜８０℃程度に加熱され流動可能な状態とされる。

混合工程では、攪拌翼が内蔵された混合槽を備えた混合機を使用し、プレポリマと、分散液およびポリアミン化合物とを混合するときに、プレポリマ、分散液およびポリアミン化合物に対して非反応性の気体を吹き込み混合液を調製する。この混合機では、攪拌翼が混合槽内の略中央部で上流側から下流側までにわたる回転軸に固定されており、回転軸の回転に伴い攪拌翼が回転し、各成分および非反応性気体を剪断するようにして混合することができる。

プレポリマ、ポリアミン化合物の多くがいずれも常温で固体または流動しにくい状態のため、各成分を流動可能となるように加温して供給する。また、非反応性気体中に含まれる水分が混合槽内の反応に関与することを防止するため、非反応性気体は予め水分を除去しておく。供給された非反応性気体が混合槽内で攪拌翼の回転により微細な気泡となり、この気泡が水を分散希釈させた分散液を混合液中で略均等に分散させるバブリング効果を発揮する。また、供給された非反応性気体の一部により発泡３が形成される。非反応性気体の供給量が少なすぎるとバブリング効果が不十分となり水や発泡３の分散状態に偏りが生じやすくなり、反対に多すぎると極端に大きな気泡が生じてしまう。このため、非反応性気体の供給量は、プレポリマ、分散液、ポリアミン化合物の合計重量１ｋｇに対して０．５〜３．４Ｌの割合となるように調整することが好ましい。非反応性気体としては、空気、窒素、酸素、二酸化炭素、ヘリウム、アルゴン等を挙げることができる。

各成分を混合槽に供給し、攪拌翼によりある程度混合した段階で非反応性気体を供給する。各成分の粘度が同程度となるように調製されているため、非反応性気体を供給する際には、各成分を混合した溶液の温度５０〜８０℃における粘度が２０００〜２００００ｍＰａ・ｓの範囲となる。攪拌翼の剪断速度、剪断回数を調整することで、各成分および非反応性気体を略均等に混合し混合液を調製する。攪拌翼の剪断速度が小さすぎると、得られるポリウレタン発泡体に形成される発泡３の大きさが大きくなりすぎる。反対に剪断速度が大きすぎると、攪拌翼および混合液間の摩擦による発熱で温度が上昇し粘度が低下するため、混合液中の気泡が（成型中に）移動してしまい、得られるポリウレタン発泡体に形成される発泡３の分散状態にバラツキが生じやすくなる。一方、剪断回数が少なすぎると生じる気泡の大きさにムラ（バラツキ）が生じやすく、反対に多すぎると温度上昇で粘度が低下し、発泡３が略均等に形成されなくなる。

硬化成型工程では、混合工程で調製された混合液を混合機から連続して型枠に注型する。型枠の大きさは、本例では、１０５０ｍｍ（長さ）×１０５０ｍｍ（幅）×５０ｍｍ（厚さ）に設定されている。注液された混合液を型枠内で反応硬化させ、発泡させることによりブロック状のポリウレタン発泡体を形成する。このとき、プレポリマと、分散液中のポリオール化合物、ポリアミン化合物との反応によりプレポリマが架橋硬化する。この架橋硬化の進行と同時に、プレポリマのイソシアネート基と分散液に分散希釈された水とが反応することで、二酸化炭素が発生する。架橋硬化が進行しているため、発生した二酸化炭素が外部に抜け出すことなく、発泡３が形成される。

溝形成工程では、硬化成型工程で得られたポリウレタン発泡体を複数枚のシート状にスライスする。スライスには、一般的なスライス機を使用することができる。スライス時にはポリウレタン発泡体の下層部分を保持し、上層部から順に所定厚さにスライスする。スライスする厚さは、本例では、０．５〜２．０ｍｍの範囲に設定されている。硬化成型工程で内部に発泡３が略均等に形成されたポリウレタン発泡体が得られるため、スライス後の樹脂シート表面には、発泡３が開口した開孔４が形成される。スライス後の樹脂シートに溝８を形成するときは、例えば、三次元ルータを使用することができる。三次元ルータは、溝形成用のドリルを備えており、ドリルが水平な台上に静置された樹脂シートに対して上方から直交するように軸支されている。この三次元ルータでは、予め設定された溝形成パターンに従い、ドリルが水平方向に（二次元的に）移動可能であり、ドリル自体が垂直方向にも移動可能に構成されている。ドリルを回転させながら樹脂シートに接触させ、水平方向に移動させることで溝が形成される。また、水平方向の移動に合わせて垂直方向に上下させることで溝の深さを変えることができる。溝の幅は、ドリルの径により調整することができる。三次元ルータを用いることでスライス後の樹脂シートに溝８が形成され、ウレタンシート２が得られる。

ラミネート工程では、溝形成工程で形成されたウレタンシート２と両面テープ７とが貼り合わされる。所望のサイズの円形状に裁断した後、汚れや異物等の付着がないことを確認する等の検査を行い研磨パッド１０を完成させる。

被研磨物の研磨加工を行うときは、研磨機の研磨定盤に研磨パッド１０を装着する。研磨定盤に研磨パッド１０を装着するときは、剥離紙７ｂを取り除き、露出した粘着剤層で研磨定盤に固定する。研磨定盤と対向するように配置された保持定盤に保持させた被研磨物を研磨面Ｓｐ側へ押圧すると共に、外部から研磨パッド１０の中心側にスラリを供給しながら研磨定盤ないし保持定盤を相対的に回転させることで、被研磨物の加工面が研磨加工される。なお、通常、研磨液の媒体としては水が使用されるが、アルコール等の有機溶剤を混合することも可能である。

＜第２実施形態＞
次に、本発明を適用した研磨パッドの第２の実施の形態について説明する。本実施形態の研磨パッドは、排出溝８Ａ、流入溝８Ｂの形成パターンが第１実施形態と異なるものである。本実施形態において、第１実施形態と同じ部材、部分、位置には同じ符号を付してその説明を省略し、異なる箇所のみ説明する（本実施形態以下の実施形態においても同じ。）。

図４に示すように、本実施形態では、ウレタンシート２の研磨面Ｓｐ側に、回転方向Ｒｄに対し、前方側に凸状の複数の排出溝８Ａ、後方側に凸状の複数の流入溝８Ｂ、および、中心Ｐｏを中心とする円形状の１つの分散溝８Ｃで構成される溝８が形成されている。本例では、排出溝８Ａが７本で構成され、流入溝８Ｂが７本で構成されている。また、分散溝８Ｃは、排出溝８Ａと流入溝８Ｂとの接点Ｐｊを通る１本で構成されている。

排出溝８Ａは、研磨面Ｓｐの中心部から外周縁にわたるインボリュート曲線状に形成されており、中心Ｐｏを通る直線Ｌｃに対して一側（図４の下側）に形成されている。また、流入溝８Ｂは、直線Ｌｃを対称軸としたときに排出溝８Ａと線対象形で、直線Ｌｃに対して他側（図４の上側）に形成されている。すなわち、流入溝８Ｂは、突出する方向が排出溝８Ａと反対のインボリュート曲線状に形成されている。このため、排出溝８Ａと流入溝８Ｂとが、直線Ｌｃ上の接点Ｐｊで接することとなる。

＜第３実施形態＞
次に、本発明を適用した研磨パッドの第３の実施の形態について説明する。本実施形態の研磨パッドは、排出溝８Ａ、流入溝８Ｂ、分散溝８Ｃの形成パターンが第１実施形態と異なるものである。

図５に示すように、本実施形態では、ウレタンシート２の研磨面Ｓｐ側に、回転方向Ｒｄに対し、前方側に凸状の複数の排出溝８Ａ、後方側に凸状の複数の流入溝８Ｂ、および、排出溝８Ａと流入溝８Ｂとの交点Ｐｉを通り中心Ｐｏを中心とする同心円状の２つの分散溝８Ｃで構成される溝８が形成されている。すなわち、分散溝８Ｃは、図５の符号８Ｃ１、８Ｃ２で示される２本で構成されている。本例では、排出溝８Ａが８本で構成され、流入溝８Ｂが４本で構成されている。また、２本の分散溝８Ｃ１、８Ｃ２は、いずれも排出溝８Ａと流入溝８Ｂとの交点Ｐｉを通り、互いに異なる半径を有している。

排出溝８Ａ、流入溝８Ｂは、突出する方向が互いに反対側のインボリュート曲線状に形成されている。排出溝８Ａの中心側始点は基礎円ＢｃＡの円周上に位置しており、流入溝８Ｂの中心側始点は基礎円ＢｃＢの円周上に位置している。基礎円ＢｃＡと基礎円ＢｃＢとでは、異なる半径を有している。すなわち、基礎円ＢｃＡの半径ａと基礎円ＢｃＢの半径ｂとが、上述したａ≦ｒ／４．６、ｂ≦ｒ／２の関係をそれぞれ満たすように設定されている。このため、排出溝８Ａと流入溝８Ｂとでは、曲率が異なるように形成されている。

＜第４実施形態＞
次に、本発明を適用した研磨パッドの第４の実施の形態について説明する。本実施形態の研磨パッドは、流入溝８Ｂの形成パターンが第１実施形態と異なるものである。

図６に示すように、本実施形態では、ウレタンシート２の研磨面Ｓｐ側に、回転方向Ｒｄに対し、前方側に凸状の複数の排出溝８Ａ、後方側に凸状の複数の流入溝８Ｂ、および、排出溝８Ａと流入溝８Ｂとの交点Ｐｉを通り中心Ｐｏを中心とする円形状の１つの分散溝８Ｃで構成される溝８が形成されている。本例では、排出溝８Ａが８本で構成され、流入溝８Ｂが４本で構成されている。

排出溝８Ａは、中心側始点が基礎円Ｂｃの円周上に位置するインボリュート曲線状に形成されている。流入溝８Ｂは、アルキメデスの螺旋状に形成されている。すなわち、ＸＹ直交座標系において、４本の流入溝８Ｂのうちの１本目の流入溝は、中心Ｐｏを始点とし、中心Ｐｏを通る任意の直線を開始線とする。この開始線が始点におけるアルキメデスの螺旋で形成される曲線に対する接線となる。流入溝８Ｂのうちの２本目の流入溝は、始点が中心Ｐｏであるものの、開始線が１本目の流入溝の開始線から回転した位置に位置しており、その回転分が位相角φで表される。４本の流入溝８Ｂ上の任意の点は、媒介変数θ、位相角φ、任意の定数ｋにより下記式（３）で表される。式（３）において、媒介変数θは負の数値をとらない（θ≧０）。

＜第５実施形態＞
次に、本発明を適用した研磨パッドの第５の実施の形態について説明する。本実施形態の研磨パッドは、流入溝８Ｂの形成パターンが第１実施形態と異なるものである。

図７に示すように、本実施形態では、ウレタンシート２の研磨面Ｓｐ側に、回転方向Ｒｄに対し、前方側に凸状の複数の排出溝８Ａ、後方側に凸状の複数の流入溝８Ｂ、および、排出溝８Ａと流入溝８Ｂとの交点Ｐｉを通り中心Ｐｏを中心とする円形状の１つの分散溝８Ｃで構成される溝８が形成されている。本例では、排出溝８Ａが８本で構成され、流入溝８Ｂが４本で構成されている。排出溝８Ａは、中心側始点が基礎円Ｂｃの円周上に位置するインボリュート曲線状に形成されている。流入溝８Ｂは、二次曲線状に形成されている。すなわち、ＸＹ直交座標系において、４本の流入溝８Ｂは、中心Ｐｏを始点とする二次曲線で表される。

＜第６実施形態＞
次に、本発明を適用した研磨パッドの第６の実施の形態について説明する。本実施形態の研磨パッドは、分散溝８Ｃの形成パターンが第１実施形態と異なるものである。

図８に示すように、本実施形態では、ウレタンシート２の研磨面Ｓｐ側に、回転方向Ｒｄに対し、前方側に凸状の複数の排出溝８Ａ、後方側に凸状の複数の流入溝８Ｂ、および、排出溝８Ａと流入溝８Ｂとの交点Ｐｉを通り中心Ｐｏを中心とする多角形状の１つの分散溝８Ｃで構成される溝８が形成されている。

排出溝８Ａ、流入溝８Ｂは、突出する方向が互いに反対側のインボリュート曲線状に形成されている。排出溝８Ａの中心側始点および流入溝８Ｂの中心側始点は、いずれも、基礎円Ｂｃの円周上に位置している。分散溝８Ｃは、排出溝８Ａと流入溝８Ｂとの交点Ｐｉのうち、中心Ｐｏから等しい距離に位置する８箇所の交点Ｐｉ間を直線で結ぶように形成されている。すなわち、分散溝８Ｃは、正八角形状に形成されている。

＜第７実施形態＞
次に、本発明を適用した研磨パッドの第７の実施の形態について説明する。本実施形態の研磨パッドは、上述した第５実施形態の排出溝８Ａおよび流入溝８Ｂの回転方向Ｒｄに対する向きを反対に形成した溝形成パターンを有するものである。

図９に示すように、本実施形態では、ウレタンシート２の研磨面Ｓｐ側に、回転方向Ｒｄに対し、後方側に凸状の複数の流入溝１８Ａ（第１の溝）、前方側に凸状の複数の排出溝１８Ｂ（第２の溝）、および、流入溝１８Ａと排出溝１８Ｂとの交点Ｐｉを通り中心Ｐｏを中心とする円形状の１つの分散溝８Ｃ（第３の溝）で構成される溝８が形成されている。本例では、流入溝１８Ａが８本で構成され、排出溝１８Ｂが４本で構成されている。流入溝１８Ａは、中心側始点が基礎円Ｂｃの円周上に位置するインボリュート曲線状に形成されており、第１実施形態で説明した式（２）で表される。一方、排出溝１８Ｂは、ＸＹ直交座標系において、中心Ｐｏを始点とする二次曲線状に形成されている。換言すると、本実施形態の溝８では、スラリを排出しやすくする前方側に凸状の排出溝１８Ｂが二次曲線状であり、流入しやすくする後方側に凸状の流入溝１８Ａがインボリュート曲線状である。

＜作用等＞
次に、上記各実施形態の研磨パッド１０の作用等について説明する。

研磨パッド１０では、研磨面Ｓｐ側に形成された溝８が、研磨加工時の回転方向Ｒｄに対して、前方側に凸状の複数の排出溝８Ａ、後方側に凸状の複数の流入溝８Ｂ、および、排出溝８Ａと流入溝８Ｂとの交点Ｐｉ（図４では接点Ｐｊ）間を結び中心Ｐｏに対して閉鎖状の少なくとも１本の分散溝８Ｃで構成されている。研磨加工時に中心部に供給されるスラリには、研磨パッド１０の回転に伴う遠心力や慣性力により、外周側へ向かう力が作用する。排出溝８Ａでは、回転方向Ｒｄに対して前方側に凸状のため、スラリが遠心力や慣性力に逆らうことなく外周側へ移動することができる。これに対して、流入溝８Ｂでは、回転方向Ｒｄに対して後方側に凸状のため、スラリの中心側への移動を促進することとなる。この結果、排出溝８Ａによる排出性、流入溝８Ｂによる流入性がともに作用することで、供給されたスラリを研磨面Ｓｐ内に保持しやすくすることができる。

また、分散溝８Ｃが交点Ｐｉや接点Ｐｊ間を結び、中心Ｐｏに対して閉鎖状に形成されている。このため、排出溝８Ａを通じて外部へ排出されるスラリ、流入溝８Ｂを通じて中心側に流入するスラリが交点Ｐｉ、接点Ｐｊから分散溝８Ｃに入り込みやすくなる。これにより、スラリを研磨面Ｓｐ内で分散させやすくすることができる。従って、スラリの排出、流入が効率よく行われるとともに、研磨面Ｓｐ内にスラリを効率よく分散させることができる。換言すれば、排出溝８Ａ、流入溝８Ｂ、分散溝８Ｃの３種類で構成される溝８により、スラリの保持性および分散性を向上させることができる。

更に、研磨パッド１０では、中心側から外周縁まで形成した排出溝８Ａ、流入溝８Ｂで囲まれた部分が被研磨物に（スラリを介して）接触可能な部分となり、研磨加工に寄与するランド面積部分が外周側ほど大きくなる。分散溝８Ｃが形成されたことで、ランド面積部分におけるスラリの拡散性も向上させることができる。また、スラリが中心部に供給されることから、分散溝８Ｃが中心Ｐｏに対して閉鎖状のため、いわゆるフレッシュなスラリが排出溝８Ａにより短時間で排出されることを分散溝８Ｃで抑制することができる。換言すれば、被研磨物に対して万遍なくフレッシュなスラリを作用させることができる。

このような研磨パッド１０では、研磨加工時のスラリが排出、流入を繰り返し循環されるので、スラリの過剰消費を抑制することができるとともに、研磨面Ｓｐ内にスラリが均等に分散されるので、研磨レート等の研磨特性の向上を図ることができる。従って、研磨パッド１０を使用した研磨加工により、被研磨物の平坦化効率の向上に寄与することが期待できる。

なお、上記実施形態では、特に言及していないが、流入溝８Ｂの形状を対数螺旋状とすることも可能である。この場合、ＸＹ直交座標系において、複数本の流入溝８Ｂのうちの１本目の流入溝が、中心Ｐｏを始点とし、中心Ｐｏを通る任意の直線を開始線とする。この開始線が始点における対数螺旋で形成される曲線に対する接線となる。流入溝８Ｂのうちの２本目の流入溝は、始点が中心Ｐｏであるものの、開始線が１本目の流入溝の開始線から回転した位置に位置しており、その回転分が位相角φで表される。複数本の流入溝８Ｂ上の任意の点は、媒介変数θ、位相角φ、任意の定数ｍ、定数ｎにより下記式（４）で表すことができる。式（４）において、媒介変数θは負の数値をとらない（θ≧０）。換言すれば、流入溝８Ｂは、上記実施形態で示したインボリュート曲線状、アルキメデスの螺旋状、二次曲線状、および、対数螺旋状のいずれかであればよく、これらの曲線を組み合わせて形成することも可能である。さらに、回転方向Ｒｄに対して前方側に凸状の溝によりスラリを排出しやすくし、後方側に凸状の溝によりスラリが流入しやすくなることから、凸状の向きの異なる溝が組み合わされていればよい。本発明者の知見によれば、溝形状をインボリュート曲線状とすることでスラリの排出／流入の役割を高めることができることが明らかとなっている。上述した第１実施形態のように排出溝、流入溝をともにインボリュート曲線状とすることもできるが、被研磨物の材質や要求品質にあわせて、排出溝、流出溝のいずれか一方をインボリュート曲線状とすることも可能である（第５実施形態、第７実施形態も参照）。さらに付言すれば、上記実施形態では、インボリュート曲線、アルキメデスの螺旋、対数螺旋を表す各式における媒介変数θが負の数値をとらないことを示したが、この媒介変数θを正の数値をとらないように（θ≦０）することで回転方向Ｒｄに対する凸状の向きを反対にする、つまり、溝の捲き形状を反転させることができる。

また、上記実施形態では、排出溝８Ａ、流入溝８Ｂ、分散溝８Ｃの断面形状や幅について特に言及していないが、本発明は溝の断面形状や幅に制限されるものではない。断面形状としては、例えば、Ｖ字状、Ｕ字状、矩形状等のいずれとすることも可能であり、通常研磨パッドに形成される溝幅と同程度の幅に形成すればよい。更に、排出溝８Ａ、流入溝８Ｂ、分散溝８Ｃの本数についても、特に制限されるものではなく、上記実施形態で示した以外の本数で形成するようにしてもよい。溝の本数が多くなるほど、研磨加工に寄与するランド面積部分が小さくなることを考慮して本数を定めることが望ましい。また、上記実施形態では、基礎円の半径ａ、半径ｂについて、それぞれ上限のみを示し下限を示していないが、研磨加工に有効なランド面積部分を確保する観点から、溝の幅および本数により一定の下限を有している。基礎円が小さすぎると溝の形成密度が大きくなるため、十分な研磨性能を得ることが難しくなる。すなわち、排出溝８Ａについて、溝の幅の平均値をＷａ、本数をＬａとしたときに、基礎円の半径ａは、Ｗａ・Ｌａ≦２πａ×２の関係を満たすことが好ましい。同様に、流入溝８Ｂについては、溝の幅の平均値をＷｂ、本数をＬｂとしたときに、基礎円の半径ｂは、Ｗｂ・Ｌｂ≦２πｂ×２の関係を満たすことが好ましい。

更に、上記実施形態では、分散溝８Ｃを中心Ｐｏを中心とする１本の円形状、１本の八角形状、２本の同心円状に形成する例を示したが、本発明はこれらに制限されるものではない。分散溝８としては、排出溝８Ａと流入溝８Ｂとの交点Ｐｉまたは接点Ｐｊ間を結ぶように形成されていればよく、中心部に対して閉鎖状としなくてもよい。例えば、円形状に形成することに代えて、円弧状に形成することも可能である。

また更に、上記実施形態では、ウレタンシート２におけるＡ硬度やかさ密度等の性質について特に言及していないが、研磨加工の対象とする被研磨物にあわせて調整することができる。この場合、用いるイソシアネート化合物やポリアミン化合物等の種類や重合度、混合液に配合する水や非反応性気体の量を調整することで得られるウレタンシート２の性質を被研磨物に対して適正化することができる。また、上記実施形態では、樹脂製シート材としてウレタンシート２を例示したが、本発明はこれに制限されることなく、通常研磨加工に用いることができる樹脂を使用してもよい。このような樹脂として、例えば、ポリエチレン、ポリカーボネート等を挙げることができる。

更にまた、上記実施形態では、発泡３の形成に水および非反応性の気体を用いる例を示したが、発泡形成材としては、これら以外に、例えば、化学発泡剤、中空微粒子、水溶性微粒子を用いてもよく、複数の発泡形成材を組み合わせて用いてもよい。化学発泡剤としては、常温で固体の物質であり、加熱により熱分解して分解ガスを発生するものであればよく、例えば、アゾジカルボン酸等を挙げることができる。中空微粒子としては、例えば、アクリル系の樹脂製外殻を有し内部にブタンやヘキサン等の揮発性化合物が内包された球状の微粒子等を挙げることができる。水溶性微粒子としては、例えば、セルロース誘導体やポリビニルアルコール等を挙げることができる。また、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン等のフィラー、顔料、界面活性剤、触媒等の添加剤を適宜加えてもよいことはもちろんである。

また、上記実施形態では、ウレタンシート２を形成するプレポリマとして、ポリオール化合物とジイソシアネート化合物とを反応させたイソシアネート末端ウレタンプレポリマを例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ポリオール化合物に代えて水酸基やアミノ基等を有する活性水素化合物を用い、ジイソシアネート化合物に代えてポリイソシアネート化合物やその誘導体を用い、これらを反応させることで生成するようにしてもよい。更に、多種のイソシアネート末端ウレタンプレポリマが市販されていることから、市販のものを使用することも可能である。

更に、上記実施形態では、ウレタンシート２と両面テープ７と貼り合わせる例を示したが、両面テープ７に代えて、例えば、基材を有することなく粘着剤のみが２枚の剥離紙に挟まれたノンサポートテープを用いることも可能である。

そして、上記実施形態では、研磨面Ｓｐの形状、つまり、研磨パッド１０の形状を円形状とする例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、矩形状、多角形状等としてもよく、中央部を切り抜いたドーナツ形状とすることも可能である。研磨加工時に供給されるスラリの拡散性を確保することを考慮すれば、円形状またはドーナツ形状とすることが好ましい。

本発明は研磨面内における研磨液の保持性および分散性を向上させることができる研磨パッドを提供するものであるため、研磨パッドの製造、販売に寄与するので、産業上の利用可能性を有する。

Ｓｐ 研磨面
Ｐｉ 交点
Ｐｊ 接点
Ｒｄ 回転方向
２ ウレタンシート（樹脂製シート材）
３ 気泡
８ 溝
８Ａ１、８Ａ２、・・・、８Ａ８ 排出溝（第１の溝）
８Ｂ１、８Ｂ２、・・・、８Ｂ８ 流入溝（第２の溝）
８Ｃ 分散溝（第３の溝）
１０ 研磨パッド

Claims (11)

1. 被研磨物の加工面に対し相対的に回転することで研磨加工するための研磨面を有する樹脂製シート材を備えた研磨パッドにおいて、
   前記研磨面側には、
   前記研磨面の回転方向またはその逆方向に凸状のインボリュート曲線状で中心部から外縁にわたる複数の第１の溝と、
   前記研磨面の回転方向の逆方向または回転方向であって前記第１の溝とは反対の方向に凸状の曲線状で中心部から外縁にわたる複数の第２の溝と、
   が形成されており、
   前記第１の溝と前記第２の溝との交点または接点間を結ぶ第３の溝を有することを特徴とする研磨パッド。
2. 前記第３の溝は、前記研磨面の中心部に対して閉鎖状であることを特徴とする請求項１に記載の研磨パッド。
3. 前記第３の溝は、前記第１の溝と前記第２の溝との交点または接点のうち前記研磨面の中心からの距離が同じである少なくとも２つの交点または接点間を結ぶことを特徴とする請求項２に記載の研磨パッド。
4. 前記第３の溝は、前記研磨面の中心を中心とする円形状または多角形状に形成されたことを特徴とする請求項３に記載の研磨パッド。
5. 前記第３の溝は、前記研磨面の中心を中心とする複数の同心円状に形成されたことを特徴とする請求項４に記載の研磨パッド。
6. 前記第１の溝は、前記研磨面の中心を原点とするＸＹ直交座標系において、前記原点を中心とする第１の基礎円の半径をａとし、媒介変数をθとし、位相角をφとしたときに、下記式（１）で表されることを特徴とする請求項１に記載の研磨パッド。
   

   
7. 前記第２の溝は、二次曲線状、対数螺旋状、アルキメデスの螺旋状またはインボリュート曲線状であることを特徴とする請求項６に記載の研磨パッド。
8. 前記第２の溝は、前記ＸＹ直交座標系において、前記原点を中心とする第２の基礎円の半径をｂとし、媒介変数をθとし、位相角をφとしたときに、下記式（２）で表されるインボリュート曲線状であることを特徴とする請求項７に記載の研磨パッド。
   

   
9. 前記研磨面は円形状に形成されており、前記第１の基礎円の半径ａおよび前記第２の基礎円の半径ｂは、前記研磨面の半径をｒとしたときに、ａ≦ｒ／４．６、ｂ≦ｒ／２の関係をそれぞれ満たすことを特徴とする請求項８に記載の研磨パッド。
10. 前記第１の溝と前記第２の溝とが、前記ＸＹ直交座標系のいずれか一方の軸を対称軸とする対称形であることを特徴とする請求項９に記載の研磨パッド。
11. 前記第２の溝は、前記第１の溝との交点または接点を少なくとも２箇所に有することを特徴とする請求項８に記載の研磨パッド。

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