JP5371662B2 - 保持パッド - Google Patents

Description

本発明は、保持パッドに係り、特に、湿式成膜法により形成された樹脂製発泡シートを備えた保持パッドに関する。

従来、レンズ、平行平面板、反射ミラー等の光学材料、ハードディスク用基板、半導体、半導体デバイス用シリコンウエハ、液晶ディスプレイ用ガラス基板等、高精度に平坦性が要求される材料（被研磨物）では、研磨パッドを使用した研磨加工が行われている。通常、これらの被研磨物の研磨加工には、被研磨物を片面ずつ研磨加工する片面研磨機や被研磨物の両面を同時に研磨加工する両面研磨機等が使用されている。片面研磨機では、表面が平坦な保持定盤に被研磨物の一面側を保持させ、表面が平坦な研磨定盤に貼付した研磨パッドにより、研磨液（スラリ）を供給しながら被研磨物の他面側（加工表面）に研磨加工が行われている。

片面研磨機を使用した研磨加工では、被研磨物が金属製の保持定盤と直接接触して生じる被研磨物表面のスクラッチ（キズ）等を回避するため、保持定盤に保持パッドが装着されている。通常、保持パッドには、湿式成膜法で形成されたウレタン樹脂製の発泡シートが使用されている。湿式成膜法では、ウレタン樹脂を水混和性の有機溶媒に溶解させた樹脂溶液をシート状の成膜基材に塗布後、水系凝固液中で樹脂がシート状に凝固再生される。得られた発泡シートでは、内部にウレタン樹脂の凝固再生に伴う多数の発泡が形成されている。すなわち、発泡シートの表面（保持面）側に微多孔が形成された表面層（スキン層）を有し、表面層より内側に発泡が連続状に形成されている。微多孔が緻密に形成された表面層は、表面が平坦で被研磨物との接触性に優れるため、被研磨物の保持が可能となる。このような発泡シートでは、内部に形成される発泡の大きさのバラツキや発泡形成の偏りが生じると、発泡シートの弾性等の物性が安定せず被研磨物を略平坦に保持しにくくなり、被研磨物の高度な平坦性を得ることが難しくなる。発泡形成を安定化させるために、樹脂溶液にカーボンブラック等の添加剤が配合されることがある（特許文献１参照）。

特開平２−０８８２２９号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、樹脂溶液にカーボンブラックが添加されていることで、発泡シートの発泡形状安定性が高まるものの、同時に脆性が高まるため研磨加工により摩耗しやすくなる。保持パッドの摩耗は、研磨加工時にかかる圧力で被研磨物が保持パッドへ沈み込み、被研磨物の端部（エッジ）と保持パッドとの摩擦により生じる。保持パッドの摩耗が過度になると、保持パッドの寿命が短くなる上、摩耗部分から保持パッドと被研磨物との間にスラリが進入し、被研磨物の保持力が低下し研磨斑が生じるおそれがある。また、保持パッドの摩耗屑により被研磨物にスクラッチが発生することもある。

本発明は上記事案に鑑み、摩耗を軽減し被研磨物保持性を向上させることができる保持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、湿式成膜法により形成された樹脂製発泡シートを備えた保持パッドにおいて、前記発泡シートは、５重量％以下の非晶質炭素と１重量％〜５重量％の範囲のコロイダル粒子とが略均一かつ略均等に含有されていることを特徴とする。

本発明では、樹脂製の発泡シートの母材中に、５重量％以下の非晶質炭素と１〜５重量％のコロイダル粒子とが略均一かつ略均等に含有されていることで、非晶質炭素とコロイダル粒子とが共に発泡形状を保つ役割を果たすため、コロイダル粒子が含有された分で非晶質炭素の含有量を５重量％以下の割合に制限しても、研磨加工時に発泡シートの発泡形状安定性が確保されるので、発泡シートの摩耗を軽減し、被研磨物保持性を向上させることができる。

この場合において、コロイダル粒子の平均粒子径を１０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲とすることが好ましい。発泡シートには、１重量％以上の非晶質炭素が含有されていてもよい。発泡シートのショアＡ硬度を５度〜２０度の範囲とすることができる。非晶質炭素とコロイダル粒子との重量比を２：１〜１：２の範囲とすることが好適である。非晶質炭素をカーボンブラックとしてもよい。コロイダル粒子をコロイダルシリカとしてもよい。

本発明によれば、樹脂製の発泡シートの母材中に、５重量％以下の非晶質炭素と１〜５重量％のコロイダル粒子とが略均一かつ略均等に含有されていることで、非晶質炭素とコロイダル粒子とが共に発泡形状を保つ役割を果たすため、コロイダル粒子が含有された分で非晶質炭素の含有量を５重量％以下の割合に制限しても、研磨加工時に発泡シートの発泡形状安定性が確保されるので、発泡シートの摩耗を軽減し、被研磨物保持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。

本発明を適用した実施形態の保持パッドを模式的に示す断面図である。

以下、図面を参照して、本発明を適用した保持パッドの実施の形態について説明する。

（構成）
図１に示すように、本実施形態の保持パッド１０は、湿式成膜法によりウレタン樹脂で形成された発泡シート２を備えている。発泡シート２は、略平坦な保持面Ｐを有している。

発泡シート２は、保持面Ｐ側に図示しない緻密な微多孔が形成されたスキン層９が形成されている。発泡シート２では、湿式成膜時に形成されたスキン層９の表面皮膜が軽度のサンディング（ドレッシング）により除去されている。発泡シート２には、発泡シート２の厚さ方向に沿って縦長で丸みを帯びた断面三角形状の発泡３が形成されている。発泡３は、保持面Ｐ側の径の大きさが、保持面Ｐと反対の面側の径より小さく形成されている。すなわち、発泡３は保持面Ｐ側で縮径されている。発泡３の間のウレタン樹脂中には、発泡３より小さくスキン層９の微多孔より大きい微多孔が形成されているが、図１ではそれらの微多孔を省略している。発泡３および微多孔は、不図示の連通孔で網目状につながっている。すなわち、発泡シート２は、湿式成膜法により形成された連続状の発泡構造を有している。また、発泡シート２には、母材（発泡シート２の樹脂部分）中にカーボンブラック５とコロイダルシリカ４とが略均一かつ略均等に含有されている。発泡シート２のショアＡ硬度は５〜２０度の範囲に調整されている。

ここで、カーボンブラック５およびコロイダルシリカ４について説明する。カーボンブラック５が発泡シート２に含有されていることで、発泡形状を保つ役割を果たすため、発泡３や微多孔の形成を安定化させることができる。発泡３や微多孔の形成が安定化されると、発泡シート２の弾性等の性質が安定化するため、被研磨物を略平坦に保持させることができる。ところが、カーボンブラック５の含有量が多くなると発泡シート２の発泡形状安定性は高まるが、発泡シート２と被研磨物のエッジとの摩擦により摩耗しやすくなる。摩耗が進行すると摩耗部分から発泡シート２と被研磨物との間にスラリが進入し、発泡シート２と被研磨物との接触性が悪化し、被研磨物保持性が損なわれるおそれがある。一方、コロイダルシリカ４は、カーボンブラック５と同様に発泡３や微多孔の形成を安定化させることができるため、コロイダルシリカ４が含有されていることで、カーボンブラック５の含有量を制限しても、研磨加工に十分な発泡形状安定性を確保することができる。本例では、カーボンブラック５とコロイダルシリカ４との重量比は、２：１〜１：２の範囲に調整されている。このようにすれば、コロイダルシリカ４に対するカーボンブラック５の割合が制限されるため、研磨加工時に発泡シート２の摩耗を軽減することができる。

本例では、カーボンブラック５の含有量は発泡シートの重量に対して１〜５重量％の範囲に調整されている。このため、発泡シート２の発泡形状安定性が適正化され、発泡シート２の摩耗を軽減することができる。カーボンブラック５の含有量が５重量％を超える場合、発泡シート２の脆性が大きくなるため、摩耗しやすくなる。発泡シート２の摩耗が進行すると、摩耗部分から保持面Ｐと被研磨物との間にスラリが進入し、発泡シート２と被研磨物との間にスラリが介在してしまうため接触性が悪化し、保持力、および、被研磨物保持性が損なわれる。反対に、１重量％に満たない場合、コロイダルシリカ４が配合されていても発泡シート２の発泡形状安定性が低下し不均一な発泡となる。さらに、研磨を重ねるにつれて表面が変形し平坦性の確保が困難となる。また、コロイダルシリカ４は、発泡シート２の重量に対して含有量が１〜５重量％の範囲に調整されている。コロイダルシリカ４の含有量が５重量％を超える場合、発泡シート２の自己崩壊性が高くなり、摩耗しやすくなる。反対に、１重量％に満たない場合、発泡シート２全体に占めるコロイダルシリカ４およびカーボンブラック５の合計重量が少ないため発泡シート２の発泡形状安定性が不十分となる。

また、保持パッド１０は、保持面Ｐと反対の面側に、発泡シート２を支持する支持体６の一面側が貼り合わされている。支持体６には、本例では、ポリエチレンテレフタレート（以下ＰＥＴと略記する。）製のシートが用いられている。支持体６の他面側には、一面側（最下面側）に剥離紙８を有し研磨機に保持パッド１０を装着するための両面テープ７の他面側が貼り合わされている。

（製造）
保持パッド１０は、ウレタン樹脂を溶解させた樹脂溶液を準備する準備工程、樹脂溶液を成膜基材に連続的に塗布し水系凝固液中でウレタン樹脂をシート状に凝固再生させる凝固再生工程、凝固再生したウレタン樹脂を洗浄し乾燥させる洗浄・乾燥工程、発泡シート２、支持体６および両面テープ７を貼り合わせるラミネート加工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、ウレタン樹脂、ウレタン樹脂を溶解可能な水混和性の有機溶媒のＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（以下、ＤＭＦと略記する。）および添加剤を混合してウレタン樹脂を溶解させる。ウレタン樹脂には、ポリエステル系、ポリエーテル系、ポリカーボネート系等の樹脂から１００％樹脂モジュラス５〜２０ＭＰａの範囲の樹脂を選択して用い、例えば、ウレタン樹脂が３０重量％となるようにＤＭＦに溶解させる。添加剤としては、発泡形成を促進させる親水性活性剤およびウレタン樹脂の凝固再生を安定化させる疎水性活性剤等を用いることができる。カーボンブラック５、コロイダルシリカ４は得られる発泡シート２に含有される量が上述した範囲となるように、予めＤＭＦやＮ、Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）等の有機溶媒に混合させた有機溶媒混合液が用いられる。得られた溶液を減圧下で脱泡してウレタン樹脂溶液を得る。

塗布工程では、準備工程で調製されたウレタン樹脂溶液を常温下でナイフコータ等の塗布装置により帯状の成膜基材に略均一に塗布する。このとき、ナイフコータと成膜基材との間隙を調整することで、ウレタン樹脂溶液の塗布厚み（塗布量）を調整する。成膜基材には、可撓性フィルム、不織布、織布等を用いることができる。不織布、織布を用いる場合は、ウレタン樹脂溶液の塗布時に成膜基材内部へのウレタン樹脂溶液の浸透を抑制するため、予め水またはＤＭＦ水溶液（ＤＭＦと水との混合液）等に浸漬する前処理（目止め）が行われる。成膜基材としてＰＥＴ製等の可撓性フィルムを用いる場合は、液体の浸透性を有していないため、前処理が不要となる。以下、本例では、成膜基材をＰＥＴ製フィルムとして説明する。

凝固再生工程では、塗布工程で成膜基材に塗布されたウレタン樹脂溶液を、ウレタン樹脂に対して貧溶媒である水を主成分とする凝固液（水系凝固液）に案内する。凝固液中では、まず、塗布されたウレタン樹脂溶液の表面側に厚さ数μｍ程度のスキン層９が形成される。その後、ウレタン樹脂溶液中のＤＭＦと凝固液との置換の進行によりウレタン樹脂が成膜基材の片面にシート状に凝固再生する。ＤＭＦがウレタン樹脂溶液から脱溶媒し、ＤＭＦと凝固液とが置換することにより、スキン層９の内側（ウレタン樹脂中）に発泡３および微多孔が形成され、発泡３および微多孔を網目状に連通する不図示の連通孔が形成される。このとき、成膜基材のＰＥＴ製フィルムが水を浸透させないため、ウレタン樹脂溶液の表面側（スキン層９側）で脱溶媒が生じて成膜基材側が表面側より大きな発泡３が形成される。

洗浄・乾燥工程では、凝固再生工程で得られた発泡シート２を成膜基材から剥離し、水等の洗浄液中で洗浄してウレタン樹脂中に残留するＤＭＦを除去する。洗浄後、発泡シート２をシリンダ乾燥機で乾燥させる。シリンダ乾燥機は内部に熱源を有するシリンダを備えている。発泡シート２がシリンダの周面に沿って通過することで乾燥する。発泡シート２は、乾燥後ロール状に巻き取られる。

ラミネート加工工程では、乾燥後の発泡シート２の保持面Ｐと反対側の面に支持体６の一面側を貼り合わせ、支持体６の他面側に、両面テープ７の一面側を貼り合わせる。両面テープ７の他面側は剥離紙８で覆われている。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、保持パッド１０を完成させる。

（作用）
次に、本実施形態の保持パッド１０の作用等について説明する。

本実施形態の保持パッド１０では、発泡シート２の母材（ウレタン樹脂）中に、発泡シート２の重量に対してそれぞれ、１〜５重量％のカーボンブラック５と１〜５重量％のコロイダルシリカ４とが含有されている。このため、カーボンブラック５とコロイダルシリカ４とが共に発泡シート２の発泡形状を保つ役割を果たし、成膜性が向上し、発泡シート２の発泡形状安定性が確保される。発泡シート２の発泡形状安定性が確保されると、発泡３や微多孔の形成が安定化され、発泡シート２の弾性等の性質が安定する。このため、被研磨物が安定して保持され、被研磨物保持性を確保することができる。また、コロイダルシリカ４が含有されていることで、カーボンブラック５の含有量を、従来含有された７重量％程度より少ない５重量％以下に制限することができる。このため、発泡シート２の発泡形状安定性が適正化され、研磨加工時に摩耗が軽減されることで、摩耗による保持面Ｐと被研磨物との接触性の悪化を抑制でき、被研磨物保持性を向上させることができる。また、摩耗が軽減されるので、保持パッド１０の摩耗屑による被研磨物へのスクラッチの発生が低減し、被研磨物の平坦性を向上させることができる。

また、本実施形態の保持パッド１０では、コロイダルシリカ４の平均粒子径は１０〜１００ｎｍの範囲に制限されている。このため、発泡シ−ト２の作製時にコロイダルシリカ４が略均一かつ略均等に分散されやすくなる。これにより、発泡シート２の弾性等の物性が安定化されるため、被研磨物の平坦性向上を図ることができる。コロイダルシリカ４の凝集を考慮すると、コロイダルシリカ４の平均粒子径を１０〜３０ｎｍの範囲とすることがより好ましい。更に、本実施形態の保持パッド１０では、カーボンブラック５とコロイダルシリカ４との重量比は、２：１〜１：２の範囲に調整されている。このようにすれば、コロイダルシリカ４に対するカーボンブラック５の割合が制限されるため、発泡シート２の発泡形状安定性を適正化することができ、研磨加工時に発泡シート２の摩耗を軽減することができる。

更に、本実施形態の保持パッド１０では、発泡シート２のショアＡ硬度は、５〜２０度の範囲に調整されている。これは、カーボンブラック５とコロイダルシリカ４とを上述した範囲の割合で含有させたことによるものである。これにより、発泡シート２は、研磨加工に適切な硬度を有しているため、研磨加工時に摩耗が軽減されるので、長寿命化を図ることができる。

なお、本実施形態では、発泡シート２に含有されるカーボンブラック５を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、非晶質の炭素材であればよい。例えば、カーボンブラックに代えて非晶質炭素の石炭を使用してもよい。また、カーボンブラックには、その製法により、例えば、チャンネルブラック、ファーネスブラック、アセチレンブラック等の種類があるが、本発明はカーボンブラックの製法に制限されるものではなく、いずれのものを使用してもよい。製法の異なるカーボンブラックを混合して使用することも可能である。

また、本実施形態では、発泡シート２に含有されるコロイダルシリカ４を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、球状や繭状のコロイダル粒子であればよい。例えば、コロイダルシリカ粒子に代えてコロイダルセリア粒子、コロイダルアルミナ粒子等を用いることができる。コロイダルシリカ粒子は、例えばケイ酸水溶液から生成することができる。

更に、本実施形態では、発泡シート２としてウレタン樹脂製のシートを例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の樹脂を使用してもよい。例えば、ポリエステル樹脂等を使用してもよい。ウレタン樹脂を用いるようにすれば、湿式成膜法により連続発泡構造を容易に形成することができる。

また更に、本実施形態では、発泡シート２の保持面Ｐ側の面に研削処理を施さずスキン層９を残す例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、発泡シート２の厚みを均一化させるために、発泡シート２の保持面Ｐ側と反対面側に研削処理を施してもよい。また、発泡シート２の保持面Ｐ側に研削処理を施し、スキン層９を除去してもよい。研削処理では、スライス機やバフ機等を用いることができる。

更にまた、本実施形態では、発泡シート２の作製時に、ウレタン樹脂を凝固再生させた後、成膜基材を剥離して、支持体６を貼り合わせる例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ウレタン樹脂を凝固再生させた後、成膜基材を剥離せず、両面テープ７を貼り合わせ、成膜基材をそのまま支持体６としてもよい。また、発泡シート２と支持体６とが剥離しないように、予め接着性のよい樹脂を塗布した成膜基材上にウレタン樹脂を凝固再生させて、成膜基材をそのまま支持体６としてもよい。また、成膜基材に不織布を用いた場合は、発泡シート２から剥離することが難しいため、成膜基材を剥離せずそのまま乾燥させてもよい。つまり、不織布の成膜基材が保持パッド１０の支持体６となる。更に、両面テープ７としては、基材の両面に粘着剤が塗布されていてもよく、基材を有することなく粘着剤のみで構成されてもよい。

以下、本実施形態に従い製造した保持パッド１０の実施例について説明する。なお、比較のために製造した比較例の保持パッドについても併記する。

（実施例１）
実施例１では、発泡シート２の作製にウレタン樹脂として、ポリエステルＭＤＩ（ジフェニルメタンジイソシアネート）ウレタン樹脂を用いた。このウレタン樹脂を溶解させた３０重量％溶液の１００部に対して、溶媒のＤＭＦの４５部、カーボンブラック５の６．７重量％を含むＤＭＦ分散液の１０部およびコロイダルシリカ４の２０重量％を含むＤＭＦ分散液の５部を添加し混合してウレタン樹脂溶液を調製した。このとき、ウレタン樹脂溶液中の固形分総重量に対し、カーボンブラック５の含有量は２．１重量％、コロイダルシリカ４の含有量は３．２重量％であった。得られたウレタン樹脂溶液を凝固液中で凝固再生させた後、洗浄・乾燥させ発泡シート２を製造した。得られた発泡シート２に支持体６および両面テープ７を貼り合わせることで実施例１の保持パッド１０を製造した。

（実施例２）
実施例２では、カーボンブラック５およびコロイダルシリカ４の含有量を変えたこと以外は実施例１と同様にして保持パッド１０を製造した。すなわち、ウレタン樹脂溶液の調製時にカーボンブラック５の６．７重量％を含むＤＭＦ分散液の２２部およびコロイダルシリカ４の２０重量％を含むＤＭＦ分散液の５部を添加し混合した。このとき、ウレタン樹脂溶液中の固形分総重量に対し、カーボンブラック５の含有量は４．５重量％、コロイダルシリカ４の含有量は３．１重量％であった。

（比較例１）
比較例１では、カーボンブラックを添加せずコロイダルシリカの含有量を変えたこと以外は実施例１と同様にして保持パッドを製造した。すなわち、ウレタン樹脂溶液の調製時にコロイダルシリカの２０重量％含むＤＭＦ分散液の５部を添加し混合した。このとき、ウレタン樹脂溶液中の固形分総重量に対し、カーボンブラックの含有量は０．０重量％、コロイダルシリカの含有量は３．２重量％であった。

（比較例２）
比較例２では、カーボンブラックの含有量を変えコロイダルシリカを添加しないこと以外は実施例１と同様にして保持パッドを製造した。すなわち、ウレタン樹脂溶液の調製時にカーボンブラックの６．７重量％を含むＤＭＦ分散液の２２部を添加し混合した。このとき、ウレタン樹脂溶液中の固形分総重量に対し、カーボンブラックの含有量は４．７重量％、コロイダルシリカの含有量は０．０重量％であった。

（比較例３）
比較例３では、カーボンブラックおよびコロイダルシリカの含有量を変えたこと以外は実施例１と同様にして保持パッドを製造した。すなわち、ウレタン樹脂溶液の調製時にカーボンブラックの６．７重量％を含むＤＭＦ分散液の２２部およびコロイダルシリカの２０重量％を含むＤＭＦ分散液の１０部を添加し混合した。このとき、ウレタン樹脂溶液中の固形分総重量に対し、カーボンブラックの含有量は４．４重量％、コロイダルシリカの含有量は６．０重量％であった。

（比較例４）
比較例４では、カーボンブラックおよびコロイダルシリカの含有量を変えたこと以外は実施例１と同様にして保持パッドを製造した。すなわち、ウレタン樹脂溶液の調製時にカーボンブラックの６．７重量％を含むＤＭＦ分散液の４０部およびコロイダルシリカの２０重量％を含むＤＭＦ分散液の５部を添加し混合した。このとき、ウレタン樹脂溶液中の固形分総重量に対し、カーボンブラックの含有量は８．０重量％、コロイダルシリカの含有量は３．０重量％であった。

（比較例５）
比較例５では、カーボンブラックおよびコロイダルシリカの含有量を変えたこと以外は実施例１と同様にして保持パッドを製造した。すなわち、ウレタン樹脂溶液の調製時にカーボンブラックの６．７重量％を含むＤＭＦ分散液の２．５部およびコロイダルシリカの２０重量％を含むＤＭＦ分散液の１部を添加し混合した。このとき、ウレタン樹脂溶液中の固形分総重量に対し、カーボンブラックの含有量は０．６重量％、コロイダルシリカの含有量は０．７重量％であった。

（比較例６）
比較例６では、カーボンブラックおよびコロイダルシリカの含有量を変えたこと以外は実施例１と同様にして保持パッドを製造した。すなわち、ウレタン樹脂溶液の調製時にカーボンブラックの６．７重量％を含むＤＭＦ分散液の３３部およびコロイダルシリカの２０重量％を含むＤＭＦ分散液の１０部を添加し混合した。このとき、ウレタン樹脂溶液中の固形分総重量に対し、カーボンブラックの含有量は６．５重量％、コロイダルシリカの含有量は５．８重量％であった。

（評価）
各実施例および比較例の保持パッドについて、圧縮弾性率および摩耗量をそれぞれ測定し、保持パッドの表面状態についてそれぞれ評価した。圧縮弾性率の測定では、日本工業規格（ＪＩＳ Ｌ １０２１）に従い、ショッパ型厚さ測定器（加圧面が直径１ｃｍの円形状のもの）を使用した。すなわち、保持パッドの無荷重状態から初荷重を３０秒間かけた後の厚さｔ_０を測定し、厚さｔ_０の状態から最終圧力を３０秒間かけた後の厚さｔ_１を測定した。また、厚さｔ_１の状態から全ての荷重を除き、５分間放置（無荷重状態とした）後、再び初荷重を３０秒間かけた後の厚さｔ_０’を測定した。圧縮弾性率（％）は、圧縮弾性率＝１００×（ｔ_０’−ｔ_１）／（ｔ_０−ｔ_１）の式にて算出した。このとき、初荷重は１００ｇ／ｃｍ^２、最終圧力は１１２０ｇ／ｃｍ^２であった。圧縮弾性率は、９５％以上であることが好ましい。摩耗量の測定では、回転型摩耗試験機を用いて以下の試験条件で摩擦摩耗試験を行い、試験前後における発泡シート試料の重量変化を摩耗量として測定した。摩擦摩耗試験では、発泡シート試料を圧子に固定させて保持し、研磨紙が固定された回転盤の上に乗せ、一定荷重をかけながら水を流した湿式研磨条件下で回転盤を一定時間回転させた。摩耗量が３．５ｍｇ以下であれば、研磨加工時に保持パッドの摩耗が軽減し、長期間使用することができる。摩耗量が３．５ｍｇを超える場合、摩耗が大きく製品寿命が短くなるため保持パッドとして不適である。保持パッドの表面状態の評価では、保持パッドの保持面にコロイダルシリカやカーボンブラックの凝集体が存在するか否かを目視で確認した。圧縮弾性率と摩耗量との測定結果および保持パッドの表面状態の評価結果を下表１に示す。
（摩擦摩耗試験条件）
摩擦摩耗試験機：株式会社井元製作所製、ＩＭＣ−１５４Ｄ型
研磨速度（回転数）：３０ｒｐｍ
荷重：１００ｇｆ／ｃｍ^２
下定盤側研磨紙；♯１０００サンドペーパ
水量：１００ｍｌ／ｍｉｎ
研磨時間：１２０秒

表１に示すように、カーボンブラックを添加せずコロイダルシリカのみを添加した比較例１では、摩耗量は２．６ｍｇで３．５ｍｇ以下と適切な値を示し、保持パッド表面には凝集体は確認されなかったものの、圧縮弾性率は８９．８％で９５％以下を示した。このことから、比較例１はカーボンブラックが添加されていないため、保持パッドの発泡形状安定性が不足し、発泡形成が不安定となることから、発泡シートの弾性等の性質が安定せず、被研磨物を略平坦に保持しにくくなることが考えられる。コロイダルシリカを添加せずカーボンブラックのみを添加した比較例２では、摩耗量は１．８ｍｇで３．５ｍｇ以下と適切な値を示したものの、圧縮弾性率は、８５．０％で９５％以下を示した。このことから、比較例１と同様に保持パッドの発泡形状安定性が不十分であることが判った。コロイダルシリカの含有量が５重量％を超える比較例３では、圧縮弾性率が９８．８％を示し、９５％以上で発泡形状安定性は十分であったものの、摩耗量が５．２ｍｇを示し３．５ｍｇより大きく製品寿命が短くなる。これは、コロイダルシリカにより自己崩壊性が高くなり、摩耗が早くなったためと考えられる。また、保持パッドの表面は、コロイダルシリカの凝集体と見られる粒子状の凸部が存在し、表面状態は好ましくなかった。カーボンブラックの含有量が５重量％を超える比較例４では、圧縮弾性率が９２．６％で９５％以下を示したため、発泡形状安定性が不十分であった。摩耗量が５．８ｍｇを示し３．５ｍｇより大きく製品寿命が短くなる。また、摩耗により生じた摩耗屑が被研磨物と接触しスクラッチの原因になることが考えられる。更に、保持パッドの表面にはカーボンブラックやコロイダルシリカの凝集体と見られる粒子状の凸部が存在し、表面状態は好ましくなかった。カーボンブラックおよびコロイダルシリカの含有量が１重量％に満たない比較例５では、摩耗量が１．９ｍｇを示し３．５ｍｇ以下であったものの、圧縮弾性率は、７３．４％で９５％より大幅に低い値を示した。これにより、比較例５はカーボンブラックおよびコロイダルシリカの含有量が不足しているため、発泡形成が不安定となることから、発泡シートの弾性等の性質が安定せず、保持パッドの発泡形状安定性が不十分であることが判った。カーボンブラックおよびコロイダルシリカの含有量が５重量％を超える比較例６では、圧縮弾性率が９８．８％を示し、９５％以上で発泡形状安定性は十分であったものの、摩耗量が５．２ｍｇを示し３．５ｍｇより大きい値を示した。このため、比較例６では、研磨加工時にかかる圧力で被研磨物が保持パッドへ沈み込み、保持パッドと被研磨物のエッジとの間に摩擦摩耗が発生しやすく製品寿命が短くなる。また、保持パッドの表面にはカーボンブラックやコロイダルシリカの凝集体と見られる粒子状の凸部が多数存在し、表面状態は比較例１〜比較例５と比べても悪化することが判った。これらに対して、実施例１〜２では、摩耗量はそれぞれ２．８ｍｇ、３．４ｍｇを示しいずれも３．５ｍｇ以下で、圧縮弾性率はそれぞれ９６．４％、９６．６％でいずれも９５％以上であった。また、保持パッド１０の表面に凝集体は確認されず、表面状態は良好であった。これは、カーボンブラック５とコロイダルシリカ４とがバランスよく含有されていることで、カーボンブラック５とコロイダルシリカ４とが共に発泡形状を保つ役割を果たし、発泡シート２の発泡形状安定性が確保されたためと考えられる。これにより、発泡３や微多孔の形成が安定化され、被研磨物が略平坦に保持されるため、被研磨物の平坦性を向上させることが期待できる。また、実施例１〜２は、発泡形状を保つ役割を果たす適量のコロイダルシリカ４が含有された分でカーボンブラック５の含有量を５重量％以下に制限できたため、発泡形状安定性を適正化できたと考えられる。

本発明は、摩耗を軽減し被研磨物保持性を向上させることができる保持パッドを提供するものであるため、保持パッドの製造、販売に寄与するので、産業上の利用可能性を有する。

２ 発泡シート
３ 発泡
４ コロイダルシリカ
５ カーボンブラック
１０ 保持パッド

Claims (7)

1. 湿式成膜法により形成された樹脂製発泡シートを備えた保持パッドにおいて、前記発泡シートは、５重量％以下の非晶質炭素と１重量％〜５重量％の範囲のコロイダル粒子とが略均一かつ略均等に含有されていることを特徴とする保持パッド。
2. 前記コロイダル粒子の平均粒子径は、１０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲であることを特徴とする請求項１に記載の保持パッド。
3. 前記発泡シートには、１重量％以上の非晶質炭素が含有されていることを特徴とする請求項２に記載の保持パッド。
4. 前記発泡シートのショアＡ硬度は、５度〜２０度の範囲であることを特徴とする請求項３に記載の保持パッド。
5. 前記非晶質炭素と前記コロイダル粒子との重量比は、２：１〜１：２の範囲であることを特徴とする請求項４に記載の保持パッド。
6. 前記非晶質炭素は、カーボンブラックであることを特徴とする請求項５に記載の保持パッド。
7. 前記コロイダル粒子は、コロイダルシリカであることを特徴とする請求項６に記載の保持パッド。

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