JP6279108B2

JP6279108B2 - 研磨材

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Publication number: JP6279108B2
Application number: JP2016575709A
Authority: JP
Inventors: 賢治下山; 和夫西藤; 啓佑笹島; 歳和田浦
Original assignee: Bando Chemical Industries Ltd
Current assignee: Bando Chemical Industries Ltd
Priority date: 2016-01-06
Filing date: 2016-12-26
Publication date: 2018-02-14
Anticipated expiration: 2036-12-26
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Description

本発明は、研磨材に関する。

近年、ハードディスク等の電子機器の精密化が進んでいる。このような電子機器の基板材料としては、小型化や薄型化に対応できる剛性、耐衝撃性及び耐熱性を考慮し、ガラスが用いられることが多い。このガラス基板は脆性材料であり、表面の傷により著しく機械的強度が損なわれる。このため、このような基板の研磨には、研磨レートと共に、傷の少ない平坦化精度が要求される。

一般に仕上がりの平坦化精度を向上しようとすると加工時間は長くなる傾向にあり、研磨レートと平坦化精度とはトレードオフの関係となる。このため研磨レートと平坦化精度とを両立することが難しい。これに対し、研磨レートと平坦化精度との両立のため、研磨粒子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）。

しかし、このような従来の研磨材は一定時間の研磨を実施すると、砥粒の目つぶれや研磨層表面の目詰まりにより研磨レートが低下する。この低下した研磨レートを再生するためには、研磨材の表面を削り落とし新たな面を表面に出す、いわゆるドレスを行う必要がある。このドレス前後には研磨材の清掃も必要であり、このドレスは時間を要する作業である。ドレスの間、被削体であるガラス基板の研磨は中断されるため、従来の研磨材はドレスを行うことによる研磨効率の低下が大きい。

特表２００２−５４２０５７号公報

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、研磨レートに優れると共に、比較的長期間に渡り研磨レートが低下し難い研磨材を提供することを目的とする。

本発明者らが、砥粒の目つぶれや研磨層表面の目詰まりによる研磨レートの低下について鋭意検討を行った結果、研磨層のバインダーを無機物とすると共に、研磨層の表面に溝により区分された複数の凸状部を設け、この凸状部の平均面積及び複数の凸状部の研磨層全体に対する合計面積占有率を制御することで、研磨レートの低下を抑止できることを見出し、本発明を完成させた。

すなわち、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、上記バインダーの主成分が無機物であり、上記研磨層が、その表面に溝により区分された複数の凸状部を有し、上記凸状部の平均面積が１ｍｍ^２以上３００ｍｍ^２以下であり、上記複数の凸状部の上記研磨層全体に対する合計面積占有率が４％以上１５％以下であることを特徴とする。

当該研磨材は、バインダーの主成分が無機物であるので、砥粒の保持力が高く、目つぶれする前の研磨力が高い砥粒が研磨層から目こぼれすることを抑止できる。その結果、当該研磨材は研磨レートに優れる。また、当該研磨材は、上記複数の凸状部の上記研磨層全体に対する合計面積占有率を上記範囲内とすることで、目つぶれが進行した砥粒がバインダーの摩耗により目こぼれし、新たな砥粒が露出するように研磨層の摩耗量が制御される。その結果、当該研磨材は、研磨層表面の砥粒に対する目つぶれする前の研磨力が高い砥粒の割合が高まり、砥粒の目つぶれによる研磨レートの低下を抑止できる。さらに、当該研磨材は、凸状部の平均面積を上記下限以上とするので、凸状部の剥離を抑止できる。また、当該研磨材は、凸状部の平均面積を上記上限以下とするので、溝が適度な間隔で位置し、研磨層表面に発生する研削屑が研磨層表面に滞留せず、溝を介して除去され易い。その結果、当該研磨材は、研磨層表面の目詰まりを生じ難い。従って、当該研磨材は、研磨レートに優れると共に、比較的長期間に渡り研磨レートが低下し難い。

当該研磨材は、上記溝に充填され、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充填部をさらに備えるとよい。このように当該研磨材が充填部をさらに備えることにより、凸状部が剥離し難くなると共に、研磨時に被削体が溝に落ち込むことを抑止できる。また、当該研磨材を両面研磨装置の上研磨パッド及び下研磨パッドに用いる場合、研磨時に一方の研磨パッドの凸状部が他方の研磨パッドの溝部分に嵌まり込む、いわゆる噛み込みの発生を抑止できる。このため、噛み込みによる研磨層の剥離や研磨材の破壊の発生が抑止される。

上記充填部の平均厚さの研磨層の平均厚さに対する比としては、０．１以上１以下が好ましい。このように上記充填部の平均厚さの研磨層の平均厚さに対する比を上記範囲内とすることで、研磨時に被削体が溝に落ち込むことを抑止しつつ、溝を介して研削屑を除去できる。

上記砥粒がダイヤモンド砥粒であるとよい。ダイヤモンド砥粒は硬質である。従って、上記砥粒をダイヤモンド砥粒とすることで、砥粒が目つぶれし難くなるため、研磨層の摩耗量の制御が容易となり、当該研磨材の研磨レート及び研磨レートの維持性をさらに向上できる。

上記無機物がケイ酸塩であるとよい。このように上記無機物をケイ酸塩とすることで、バインダーの砥粒保持力をさらに向上できる。

上記バインダーが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が酸化物を主成分とする充填剤を含有することで、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い。従って、当該研磨材の研磨レートの維持性をさらに向上できる。

上記研磨層の平均厚さとしては、２５μｍ以上４０００μｍ以下が好ましい。上記研磨層の平均厚さを上記範囲内とすることで、製造コストを抑えつつ研磨層の耐久性を高めることができる。

なお、「研磨層全体の面積」は、研磨層の溝の面積も含む概念である。また、「研磨層の平均厚さ」とは、研磨層の凸状部部分のみの平均厚さを意味する。また、「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。また、「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。

以上説明したように、本発明の研磨材は、研磨レートに優れると共に、比較的長期間に渡り研磨レートが低下し難い。

本発明の実施形態に係る研磨材を示す模式的平面図である。図１ＡのＡ−Ａ線での模式的端面図である。図１Ｂとは異なる実施形態の研磨材を示す模式的端面図である。

以下、本発明の実施の形態を適宜図面を参照しつつ詳説する。

［研磨材］
図１Ａ及び図１Ｂに示す研磨材１は、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、上記基材シート１０の裏面側に積層される接着層３０とを備える。また、当該研磨材１は、充填部２５をさらに備える。

＜基材シート＞
基材シート１０は、研磨層２０を支持するための部材である。

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。

上記基材シート１０の形状及び大きさとしては、特に制限されないが、例えば一辺が１４０ｍｍ以上１６０ｍｍ以下の正方形状や外形２００ｍｍ以上２０２２ｍｍ以下及び内径１００ｍｍ以上６５８ｍｍ以下の円環状とすることができる。また、平面上に並置した複数の基材シート１０が単一の支持体により支持される構成であってもよい。

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７５μｍ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場合、当該研磨材１の強度や平坦性が不足するおそれがある。逆に、上記基材シート１０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。

＜研磨層＞
研磨層２０は、基材シート１０の表面側に積層され、砥粒２１及びそのバインダー２２を含む。また、研磨層２０は、バインダー２２の主成分が無機物であり、その表面に溝２３により区分された複数の凸状部２４を有する。

上記研磨層２０の平均厚さ（凸状部２４部分のみの平均厚さ）の下限としては、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の耐久性が不足するおそれがある。逆に、上記研磨層２０の平均厚さが上記上限を超える場合、上記研磨層２０の均質性が低下するため、安定した研磨能力の発揮が困難となるおそれがある。また、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や製造コストが増大するおそれがある。

上記バインダー２２の主成分である無機物としては、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。中でも砥粒保持力が高いケイ酸塩が好ましい。上記ケイ酸塩としては、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム等を挙げることができる。

また、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。このようにバインダー２２が充填剤を含有することで、上記バインダー２２の弾性率が向上し、研磨層２０の摩耗を制御し易い。

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、２μｍがより好ましい。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場合、上記充填剤によるバインダー２２の弾性率向上効果が十分に得られないおそれがある。一方、上記充填剤の平均粒子径が上記上限を超える場合、充填剤が砥粒２１の研磨力を阻害するおそれがある。ここで、「平均粒子径」とは、レーザー回折法等により測定された体積基準の累積粒度分布曲線の５０％値（５０％粒子径、Ｄ５０）をいう。

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とよい。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場合、上記充填剤によるバインダー２２の弾性率向上効果が低下し、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場合、充填剤が砥粒２１の研磨力を阻害するおそれがある。

上記充填剤の研磨層２０に対する含有量は、砥粒２１の含有量にも依存するが、上記充填剤の研磨層２０に対する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、上記充填剤の研磨層２０に対する含有量の上限としては、７５体積％が好ましく、６０体積％がより好ましい。上記充填剤の研磨層２０に対する含有量が上記下限未満である場合、上記充填剤によるバインダー２２の弾性率向上効果が十分に得られないおそれがある。逆に、上記充填剤の研磨層２０に対する含有量が上記上限を超える場合、充填剤が砥粒２１の研磨力を阻害するおそれがある。

さらにバインダー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、添加剤などを目的に応じて適宜含有させてもよい。

（砥粒）
砥粒２１としては、ダイヤモンド、アルミナ、シリカ、セリア、炭化ケイ素等の砥粒が挙げられる。中でも硬質であるダイヤモンド砥粒が好ましい。砥粒２１をダイヤモンド砥粒とすることで、砥粒２１が目つぶれし難くなるため、研磨層２０の摩耗量の制御が容易となり、当該研磨材１の研磨レート及び研磨レートの維持性を向上できる。このダイヤモンド砥粒としては、単結晶でも多結晶でもよく、またＮｉコーティング、Ｃｕ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。

砥粒２１の平均粒子径は、研磨速度と研磨後の被削体の表面粗さとの観点から適宜選択される。砥粒２１の平均粒子径の下限としては、２μｍが好ましく、１０μｍがより好ましく、１５μｍがさらに好ましい。一方、砥粒２１の平均粒子径の上限としては、５０μｍが好ましく、４５μｍがより好ましく、３０μｍがさらに好ましい。砥粒２１の平均粒子径が上記下限未満である場合、当該研磨材１の研磨力が不足し、研磨効率が低下するおそれがある。逆に、砥粒２１の平均粒子径が上記上限を超える場合、研磨精度が低下するおそれがある。

砥粒２１の研磨層２０に対する含有量の下限としては、３体積％が好ましく、４体積％がより好ましく、８体積％がさらに好ましい。一方、砥粒２１の研磨層２０に対する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。砥粒２１の研磨層２０に対する含有量が上記下限未満である場合、研磨層２０の研磨力が不足するおそれがある。逆に、砥粒２１の研磨層２０に対する含有量が上記上限を超える場合、研磨層２０が砥粒２１を保持できないおそれがある。

（凸状部）
複数の凸状部２４は、溝２３により区分されている。上記溝２３は、研磨層２０の表面に等間隔の格子状に配設される。すなわち上記複数の凸状部２４の形状は、規則的に配列されたブロックパターン状である。

上記複数の凸状部２４の上記研磨層２０全体に対する合計面積占有率の下限としては、４％であり、４．４％がより好ましく、８％がさらに好ましい。一方、上記複数の凸状部２４の合計面積占有率の上限としては、１５％であり、１４％がより好ましく、１３％がさらに好ましい。上記複数の凸状部２４の合計面積占有率を上記範囲内とすることで、砥粒２１の摩耗とバインダー２２の摩耗とが適度にバランスし、砥粒２１の目つぶれによる研磨レートの低下を抑止できる。以下にその理由について説明する。

研磨材により研磨を行っている間、研磨に寄与している研磨層表面の砥粒自体が摩耗し、砥粒自体の研磨力が低下する目つぶれが発生する。また、研磨材により研磨を行っている間、研磨層のバインダーも徐々に削られ摩耗していく。バインダーの摩耗が進むとバインダーが砥粒を保持し切れなくなり、研磨層表面の砥粒の目こぼれが発生する。ここで複数の凸状部の上記研磨層全体に対する合計面積占有率が上記上限より大きい場合、研磨材が研磨時に加えられる研磨圧力を広い面積で受けることになるため、バインダーの摩耗が生じ難く、目つぶれした砥粒が目こぼれせず、研磨レートの低下が発生し易い。一方、複数の凸状部の上記研磨層全体に対する合計面積占有率が上記下限より小さい場合、研磨材が研磨時に加えられる研磨圧力を少ない面積で受けることになるため、砥粒及びバインダーはより摩耗し易くなるが、その摩耗量の研磨圧力依存性には差があり、砥粒がより摩耗し易い。この場合においても、砥粒の摩耗がバインダーの摩耗よりも先に生じるため、目つぶれした砥粒が目こぼれせず、研磨レートの低下が発生し易い。本発明者らは、凸状部の面積占有率を上記範囲内とすることで、砥粒及びバインダーの摩耗を制御し、砥粒の目つぶれとこの砥粒の目こぼれを比較的近いタイミングで発生させることができることを知得した。つまり、本発明者らは、砥粒の目つぶれとこの砥粒の目こぼれを比較的近いタイミングで発生させることで、目つぶれの発生した砥粒が目こぼれにより除去され、研磨層内から新たな砥粒が研磨層表面に露出することにより研磨レートの低下を抑止できることを見出した。

凸状部２４の平均面積の下限としては、１ｍｍ^２であり、２ｍｍ^２がより好ましい。一方、凸状部２４の平均面積の上限としては、３００ｍｍ^２であり、１５０ｍｍ^２がより好ましく、１３０ｍｍ^２がさらに好ましく、３０ｍｍ^２が特に好ましい。凸状部２４の平均面積が上記下限未満である場合、凸状部２４が基材シート１０から剥離するおそれがある。逆に、凸状部２４の平均面積が上記上限を超える場合、溝２３の間隔が広過ぎるため、研磨層２０表面に発生する研削屑が研磨層２０表面に滞留し、目詰まりを生ずるおそれがある。

（溝）
上記溝２３は、研磨層２０の表面に等間隔の格子状に配設される。また、溝２３の底面は、基材シート１０の表面で構成される。

溝２３の平均幅及び平均間隔は、凸状部２４の平均面積及び面積占有率を満たすように適宜定められる。溝２３の平均幅の下限としては、１．５ｍｍが好ましく、３．５ｍｍがより好ましい。一方、溝２３の平均幅の上限としては、４８ｍｍが好ましく、１０ｍｍがより好ましい。溝２３の平均幅が上記下限未満である場合、研磨により発生する研削屑が溝２３に詰まるおそれがある。一方、溝２３の平均幅が上記上限を超える場合、研磨時に被削体の端部が溝２３を一方側から他方側へ横断する際、被削体の端部が下方に傾き易い。このため、被削体が溝２３の他方側の側面上部に引っ掛かり、被削体に傷が生じるおそれがある。

溝２３の平均間隔の下限としては、１ｍｍが好ましく、１．５ｍｍがより好ましい。一方、溝２３の平均間隔の上限としては、１２ｍｍが好ましく、５．４ｍｍがより好ましい。溝２３の平均間隔が上記下限未満である場合、凸状部２４の面積占有率を所望の範囲とするためには、凸状部２４の面積を小さくする必要があり、凸状部２４が基材シート１０から剥離するおそれがある。逆に、溝２３の平均間隔が上記上限を超える場合、凸状部２４の面積占有率を所望の範囲とするためには、溝２３の平均幅を大きくする必要があり、研磨時に被削体が溝２３の側面上部に引っ掛かり易くなる。このため、被削体に傷が生じるおそれがある。

＜充填部＞
充填部２５は、上記溝２３に充填され、樹脂又は無機物を主成分とし、かつ砥粒２１を実質的に含まない。つまり、充填部２５は、隣接する凸状部２４間に配設されている。この充填部２５により、当該研磨材１は、凸状部２４が剥離し難くなると共に、研磨時に被削体が溝に落ち込むことを抑止できる。また、当該研磨材１を両面研磨装置の上研磨パッド及び下研磨パッドに用いる場合、噛み込みの発生を抑止できる。

上記樹脂としては、ポリウレタン、ポリフェノール、エポキシ、ポリエステル、セルロース、エチレン共重合体、ポリビニルアセタール、ポリアクリル、アクリルエステル、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリアミド等を挙げることができる。中でも基材１０への良好な密着性が確保し易いポリアクリル、エポキシ、ポリエステル及びポリウレタンが好ましい。また、上記樹脂は、少なくとも一部が架橋していてもよい。

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。充填部２５の主成分と無機物とする場合は、研磨層２０との密着性の観点から、バインダー２２の主成分と同じ無機物がよい。また、充填部２５は、バインダー２２と同様の酸化物を主成分とする充填剤を含有するとよい。

さらに充填部２５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、添加剤などを目的に応じて適宜含有させてもよい。

上記充填部２５の平均厚さの研磨層２０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２５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２５の平均厚さの比が上記下限未満である場合、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２５の平均厚さの比が上記上限を超える場合、研磨開始時に研磨層２０が十分に被削体に接しないおそれや、研磨圧力が充填部２５にも分散し、研磨層２０に加わる研磨圧力が不十分となるおそれがある。

なお、本発明者らは充填部２５の摩耗が研磨層２０の凸状部２４の摩耗よりも速いことを見出している。このため、充填部２５の平均厚さの研磨層２０の平均厚さに対する比が１である場合や、研磨層２０の摩耗により充填部２５の平均厚さと研磨層２０の平均厚さとの差異が微小となった場合であっても、当該研磨材１の使用時には充填部２５が先に摩耗するため、研磨開始から比較的短い時間で、研磨層２０の凸状部２４の表面と充填部２５との間に段差が生じ、研削屑を除去できる凹部（溝）が出現することを本発明者らは知得している。

＜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。

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、貼り替え可能な接着剤である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場合、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場合、例えば接着層３０の厚みのため当該研磨材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。

＜研磨材の製造方法＞
当該研磨材１は、研磨層用組成物を準備する工程と、充填部用組成物を準備する工程と、上記研磨層２０を研磨層用組成物の印刷により塗工する工程と、上記充填部２５を充填部用組成物の印刷により塗工する工程と、印刷した塗工液を加熱硬化させる工程とにより製造できる。

まず、研磨層用組成物準備工程において、無機物を主成分とするバインダー２２の形成材料、充填剤及び砥粒２１を含む研磨層用組成物を塗工液として準備する。

また、塗工液の粘度や流動性を制御するために、水、アルコール等の希釈剤等を添加する。この希釈により、凸状部２４に含まれる砥粒２１の一部をバインダー２２の表面から突出させることができる。この時、希釈量を多くすることで、上記研磨層用組成物を次工程で乾燥させたときにバインダー２２の厚さが減少し、上記砥粒２１の突出量を増やすことができる。

次に、充填部用組成物準備工程において、樹脂又は無機物を主成分とする充填部２５の形成材料を含む充填部用組成物を塗工液として準備する。また、この塗工液の粘度や流動性を制御するために、水、アルコール等の希釈剤等を添加する。なお、この充填部用組成物準備工程は、研磨層用組成物準備工程の前、又は研磨層形成工程の後に行ってもよい。

次に、研磨層形成工程において、上記研磨層用組成物準備工程で準備した塗工液を用い、基材シート１０表面に印刷法により溝２３で区分された複数の凸状部２４から構成される研磨層２０を形成する。この溝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。

次に、充填部形成工程において、上記充填部用組成物準備工程で準備した塗工液を用い、印刷法により溝２３を充填する充填部２５を形成する。この印刷方式としては、例えばスキージ印刷、バーコーター印刷、アプリケーター印刷等を用いることができる。

最後に、加熱硬化工程において、印刷した塗工液を加熱脱水及び加熱硬化させることで研磨層２０及び充填部２５を形成する。具体的には、塗工液を室温（２５℃）で乾燥させ、７０℃以上９０℃以下の温度で加熱脱水させた後、１４０℃以上３００℃以下の熱で２時間以上４時間以下の範囲で硬化させ、バインダー２２及び充填部２５を形成する。上述のように研磨層２０を印刷法で形成することで、研磨層２０の形成時に砥粒２１が研磨層２０表面に露出し易いため、当該研磨材１が、被削体の研磨への使用開始時から研磨レートに優れる。

＜利点＞
当該研磨材１は、バインダー２２の主成分が無機物であるので、砥粒２１の保持力が高く、目つぶれする前の研磨力が高い砥粒２１が研磨層２０から目こぼれすることを抑止できる。その結果、当該研磨材１は研磨レートに優れる。また、当該研磨材１は、上記複数の凸状部２４の上記研磨層２０全体に対する合計面積占有率を上記範囲内とすることで、目つぶれが進行した砥粒２１がバインダー２２の摩耗により目こぼれし、新たな砥粒２１が露出するように研磨層２０の摩耗量が制御される。その結果、当該研磨材１は、研磨層２０表面の砥粒２１に対する目つぶれする前の研磨力が高い砥粒２１の割合が高まり、砥粒２１の目つぶれによる研磨レートの低下を抑止できる。さらに、当該研磨材１は、凸状部２４の平均面積を上記下限以上とするので、凸状部２４の剥離を抑止できる。また、当該研磨材１は、凸状部２４の平均面積を上記上限以下とするので、溝２３が適度な間隔で位置し、研磨層２０表面に発生する研削屑が研磨層２０表面に滞留せず、溝２３を介して除去され易い。その結果、当該研磨材１は、研磨層２０表面の目詰まりを生じ難い。従って、当該研磨材１は、研磨レートに優れると共に、比較的長期間に渡り研磨レートが低下し難い。

［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。上記実施形態では、溝を等間隔の格子状に構成したが、格子の間隔は、等間隔でなくともよく、例えば縦方向と横方向とで間隔を変えてもよい。ただし、溝の間隔が異なる場合、研磨に異方性が生じるおそれがあるため、等間隔が好ましい。

また、溝の平面形状は格子状でなくともよく、例えば四角形以外の多角形が繰り返される形状、円形状、平行な線を複数有する形状等であってもよいし、同心円状であってもよい。また、溝の平面形状は一方向のみに配設された縞状であってもよい。

上記実施形態において、溝の形成方法としてマスクを用いる方法を示したが、基材表面の全面に研磨層用組成物を印刷した後、エッチング加工やレーザー加工等により溝を形成してもよい。

また、上記実施形態において、溝に充填される充填部を備える場合を示したが、充填部は必須の構成要件ではなく、溝は組成物が充填されない空間であってもよい。

さらに、図２に示すように当該研磨材２は裏面側の接着層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第二接着層３１を備えてもよい。当該研磨材２が支持体４０を備えることにより、当該研磨材２の取扱いが容易となる。

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レートがさらに向上する。

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場合、当該研磨材２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場合、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。

上記第二接着層３１は、接着層３０と同様の接着剤を用いることができる。また、第二接着層３１は、接着層３０と同様の平均厚さとできる。

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、このダイヤモンド砥粒の種類は、単結晶ダイヤモンドを５５質量％ニッケルコーティングした処理ダイヤモンドである。

ケイ酸塩（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（Ａｌ_２Ｏ_３、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３０体積％及び充填剤の研磨層に対する含有量が４０体積％となるよう調整し、研磨層用組成物の塗工液を得た。

また、ケイ酸塩（３号ケイ酸ソーダ）、及び充填剤としてのアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３、平均粒子径１２μｍ）を混合し、充填剤の充填部に対する含有量が７０体積％となるよう調整し、充填部用組成物の塗工液を得た。

基材として平均厚さ３００μｍのアルミニウム板を用意し、上記研磨層用組成物の塗工液を用いてこの基材の表面に印刷により等間隔の格子状の溝を有する研磨層を形成した。なお、印刷には、溝に対応するパターンを有するマスクを用いた。溝で区分された個々の凸状部を面積２．２５ｍｍ^２（平面視で１辺１．５ｍｍの正方形状）とし、研磨層の平均厚さを３００μｍとした。また、上記複数の凸状部は、規則的に配列したブロックパターン状であり、凸状部の研磨層全体に対する面積占有率は４．５％とした。

次に、充填部用組成物の塗工液を用いてスキージ印刷により上記溝を充填する充填部を形成した。充填部の平均厚さの研磨層の平均厚さに対する比は、１とした。

なお、研磨層用組成物の塗工液及び充填部用組成物の塗工液は、室温（２５℃）で乾燥させ、６０℃以上１００℃以下の温度で加熱脱水させた後、１５０℃で２時間以上４時間以下の時間で硬化させた。

また、基材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２〜６］
実施例１の凸状部の面積及び研磨層全体に対する面積占有率を表１のように変化させて、実施例２〜６の研磨材を得た。

［実施例７］
砥粒として、Ｃｕ表面処理ダイヤモンド砥粒（平均粒子径４５μｍ）を用いた以外は、実施例３と同様にして実施例７の研磨材を得た。

［実施例８］
砥粒として、多結晶の表面未処理ダイヤモンド砥粒（平均粒子径１２μｍ）を用い、充填剤として、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３、平均粒子径４μｍ）用いた以外は、実施例２と同様にして実施例８の研磨材を得た。

［実施例９］
凸状部を面積７．０７ｍｍ^２（平面視で直径３ｍｍの円形状）とし、研磨層の平均厚さを２４００μｍとした以外は、実施例１と同様にして実施例９の研磨材を得た。

［比較例１］
希釈溶剤（イソホロン）に、エポキシ樹脂、ダイヤモンド砥粒（平均粒子径４４μｍ）、充填剤としてのアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３、平均粒子径１２μｍ）、硬化剤、及び適量の硬化触媒を加えて混合し、ダイヤモンド砥粒の研磨層に対する含有量が３０体積％及び充填剤の研磨層に対する含有量が４０体積％となるよう調整し、研磨層用組成物の塗工液を得た。

また、希釈溶剤（イソホロン）に、エポキシ樹脂、充填剤としてのアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３、平均粒子径１２μｍ）、硬化剤、及び適量の硬化触媒を加えて混合し、充填剤の充填部に対する含有量が７０体積％となるよう調整し、充填部用組成物の塗工液を得た。

研磨層用組成物の塗工液及び充填部用組成物の塗工液として、上記塗工液を用いた以外は、実施例１と同様にして比較例１の研磨材を得た。なお、塗工液は、１２０℃で３分間以上乾燥させた後、１２０℃で１６時間以上２０時間以下の時間で硬化させた。

［比較例２］
凸状部の研磨層全体に対する面積占有率を１２％とした以外は、比較例１と同様にして比較例２の研磨材を得た。

［比較例３〜１２］
実施例１の凸状部の面積及び研磨層全体に対する面積占有率並びに砥粒の種類を表１のように変化させて、比較例３〜１２の研磨材を得た。

［研磨条件］
上記実施例１〜９及び比較例１〜１２で得られた研磨材を用いて、ガラス基板の研磨を行った。上記ガラス基板には、直径５．０８ｃｍ、比重２．４のソーダライムガラスを用いた。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のエポキシガラスである。研磨は、研磨圧力を２００ｇ／ｃｍ^２とし、上定盤回転数６０ｒｐｍ、下定盤回転数９０ｒｐｍ及びＳＵＮギア回転数３０ｒｐｍの条件で行った。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１２０ｃｃ供給した。

［評価方法］
実施例１〜９及び比較例１〜１２の研磨材を用いて研磨したガラス基板について、研磨レート及び研磨レート維持性の評価を行った。結果を表１に示す。

＜研磨レート＞
研磨レートについて、ガラス基板の研磨を１５分間行い、研磨前後の基板の重量変化（ｇ）を、基板の表面積（ｃｍ^２）、基板の比重（ｇ／ｃｍ^３）及び研磨時間（分）で除し、算出した。

研磨レートについては、砥粒の平均粒子径の大きさにより実施例８及び比較例１２を除く実施例及び比較例と、実施例８及び比較例１２とに分けて、以下の判断基準にて３段階評価した。
（実施例８及び比較例１２以外の研磨レートの判定基準）
Ａ：１００μｍ／分以上
Ｂ：５０μｍ／分以上１００μｍ／分未満
Ｃ：５０μｍ／分未満
（実施例８及び比較例１２の研磨レートの判定基準）
Ａ：１０μｍ／分以上
Ｂ：５μｍ／分以上１０μｍ／分未満
Ｃ：５μｍ／分未満

＜研磨レート維持性＞
研磨レート維持性について、実施例８及び比較例１２を除く実施例及び比較例では、ガラス基板の研磨を５０分間行い、最後の１０分間（４０分から５０分の間）の研磨レートを最初の１０分間（０分から１０分の間）の研磨レートで除し、算出した。

砥粒の平均粒子径が他の実施例等よりも小さい実施例８及び比較例１２については、１バッチ当たりの研磨量を約３０μｍとする研磨を連続して３バッチ実施し、３バッチ目の研磨レートを１バッチ目の研磨レートで除して算出した。

研磨レート維持性については、以下の判断基準にて３段階評価した。
（研磨レート維持性の判定基準）
Ａ：９０％以上
Ｂ：８０％以上９０％未満
Ｃ：８０％未満

＜総合評価＞
総合評価については、研磨レート及び研磨レート維持性を総合的に判断し、下記の判断基準にて３段階で評価した。

（研磨性能の基準）
Ａ：研磨レート及び研磨レート維持性共に優れ、良好に研磨可能である。
Ｂ：研磨レート又は研磨レート維持性のいずれかに劣るが、研磨可能である。
Ｃ：剥離等により研磨レートが発現せず、又は研磨レート維持性が著しく劣り、研磨不可である。

表１中で「研磨不可」とは、凸状部の剥離又は被削体の溝の側面上部への引っ掛かりのため研磨を行うことができず、研磨レート及び研磨レート維持性が測定できなかったことを意味する。

表１の結果から、実施例１〜９の研磨材は、比較例１〜１２の研磨材と比べ研磨レートが高く、かつ研磨レート維持性が８０％を超える。これに対して、比較例１及び比較例２は、バインダーの主成分が無機物ではないため、砥粒が目こぼれし易く、研磨レートが低いと考えられる。また、比較例３、４、１０、１１は、凸状部の面積が小さ過ぎるため、凸状部が剥離し、研磨できないと考えられる。比較例５は、凸状部の面積が大き過ぎるため、所望の面積占有率とするためには溝の幅が大き過ぎ、被削体であるガラス基板が支えきれずに溝の側面上部への引っ掛かりが発生し、研磨できないと考えられる。比較例６及び８は凸状部の面積占有率が小さ過ぎるため、凸状部に加わる圧力が高く、砥粒の摩耗による目つぶれが発生し、研磨レート維持性が低いと考えられる。さらに、比較例７、９、１２は凸状部の面積占有率が大き過ぎるため、バインダーの摩耗が生じ難くなり、砥粒の摩耗による目つぶれが発生し、研磨レート維持性が低いと考えられる。このことから、実施例１〜９の研磨材は、凸状部の面積及び面積占有率が所定範囲内であるので、研磨レート及び研磨レート維持性に優れることが分かる。

また、実施例３と実施例７との比較及び実施例８と比較例１２との比較から、砥粒をＣｕ表面処理ダイヤモンド砥粒又は多結晶の表面未処理ダイヤモンド砥粒としても実施例６及び実施例７の研磨材は、優れた研磨レート及び研磨レート維持性が得られる。このことから、砥粒の種類によらず、凸状部の面積及び面積占有率を所定範囲内とすることで、研磨レート及び研磨レート維持性に優れることが分かる。

本発明の研磨材は、研磨レートに優れると共に、比較的長期間に渡り研磨レートが低下し難い。従って、当該研磨材は、ガラス等の基板の平面研磨に好適に用いられる。

１、２研磨材
１０基材シート
２０研磨層
２１砥粒
２２バインダー
２３溝
２４凸状部
２５充填部
３０接着層
３１第二接着層
４０支持体

Claims

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、
上記バインダーの主成分が無機物であり、
上記バインダーが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く、
上記研磨層が、その表面に溝により区分された複数の凸状部を有し、
上記凸状部の平均厚さが２００μｍ以上４０００μｍ以下、かつ平均面積が１ｍｍ^２以上３００ｍｍ^２以下であり、
上記複数の凸状部の上記研磨層全体に対する合計面積占有率が４％以上１５％以下であることを特徴とする研磨材。
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、
上記バインダーの主成分が無機物であり、
上記バインダーが酸化物を主成分とする粒状の充填剤を含有し、
上記充填剤の研磨層に対する含有量が、１５体積％以上７５体積％以下であり、
上記研磨層が、その表面に溝により区分された複数の凸状部を有し、
上記凸状部の平均厚さが２００μｍ以上４０００μｍ以下、かつ平均面積が１ｍｍ^２以上３００ｍｍ^２以下であり、
上記複数の凸状部の上記研磨層全体に対する合計面積占有率が４％以上１５％以下であることを特徴とする研磨材。
上記溝に充填され、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充填部をさらに備える請求項１又は請求項２に記載の研磨材。
上記充填部の平均厚さの研磨層の平均厚さに対する比が０．１以上１以下である請求項３に記載の研磨材。
上記砥粒がダイヤモンド砥粒である請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の研磨材。
上記無機物がケイ酸塩である請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の研磨材。