研磨垫及研磨垫的制造方法与流程

本发明涉及一种研磨垫及研磨垫的制造方法。

背景技术：

近年来，硬盘等电子设备的精密化取得进展。考虑到可应对小型化或薄型化的刚性、耐冲击性及耐热性，此种电子设备的基板材料可使用玻璃等。

此种基板(被研磨体)的加工主要大致分为研磨加工与抛光加工。首先，在研磨加工中进行使用金刚石等硬质粒子的物理性研磨加工，进行基板的厚度控制或平坦化。继而，在抛光加工中进行使用二氧化铈等微细粒子的化学性研磨加工，提高基板表面的平坦化精度。

通常若欲提高精加工的平坦化精度，则有加工时间变长的倾向，加工效率与平坦化精度成为折衷的关系。因此难以兼顾加工效率与平坦化精度。对此，为了兼顾研磨加工时的加工效率与平坦化精度，而提出了如下的研磨垫，其具有包含粘合剂与研磨粒的研磨层，并且所述研磨层具有凸状部(参照日本专利特表2002-542057号公报)。

然而，即便使用所述现有技术的研磨垫，也说不上充分兼顾加工效率与平坦化精度，而迫切期望兼顾更高水平的加工效率与精加工平坦性。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特表2002-542057号公报

技术实现要素：

发明所要解决的问题

本发明根据如上所述的情况而成，目的是提供一种能以高水平兼顾加工效率与精加工平坦性的研磨垫。

解决问题的技术手段

本发明人等人进行努力研究的结果，发现通过使用平均形状系数为一定范围内的金刚石研磨粒，而能以高水平兼顾被研磨体的加工效率与精加工平坦性，从而完成了本发明。

即，为了解决所述课题而完成的发明是一种研磨垫，其具有基材、及层叠于所述基材的表面侧的研磨层，且所述研磨垫的特征在于：所述研磨层具有以树脂或无机物为主成分的粘合剂、及分散于所述粘合剂中的金刚石研磨粒，所述金刚石研磨粒的平均形状系数为1以上、1.33以下。

所述研磨垫由于研磨层具有平均形状系数为所述范围内的金刚石研磨粒，因此能以高水平兼顾被研磨体的加工效率与精加工平坦性。因此，所述研磨垫可在短时间内将玻璃基板等被研磨体的表面平坦化。

所述粘合剂的主成分可为热硬化性树脂或光硬化性树脂。如此通过粘合剂的主成分设为热硬化性树脂或光硬化性树脂，而在构成粘合剂时容易确保金刚石研磨粒的良好的分散性与对基材的良好的密接性，并且容易形成研磨层。其结果，可提高研磨层的耐久性，并且可提高研磨时的加工效率。

所述粘合剂的主成分可为硅酸盐。如此通过将粘合剂的主成分设为硅酸盐，而可提高研磨层的研磨粒子保持力。

所述研磨层在表面可具有多个凸状部，并且所述多个凸状部可规则地排列。如此通过所述研磨层在表面具有多个凸状部，并且所述多个凸状部规则地排列，而研磨的各向异性降低，并且可容易使被研磨面进一步平坦化。

在所述基材的背面侧可具有粘接层。如此通过在所述基材的背面侧具有粘接层，而可容易且可靠地将研磨垫固定于用以安装于研磨装置的支撑体。

所述粘接层可由粘着剂构成。如此通过由粘着剂构成所述粘接层，而可自支撑体将研磨垫剥离而贴换，因此研磨垫及支撑体的再利用变得容易。

所述基材可具有可挠性或延性(ductility)。如此通过所述基材具有可挠性或延性，而研磨垫会追随被研磨体的表面形状，而研磨面与被研磨体容易接触，因此加工效率进一步提高。

为了解决所述课题而完成的另外的发明是一种研磨垫的制造方法，其制造具有基材、及层叠于所述基材的表面侧的研磨层的研磨垫，且所述制造方法的特征在于包括通过研磨层用组合物的印刷而形成所述研磨层的步骤，在所述研磨层形成步骤中使用研磨层用组合物，所述研磨层用组合物具有以树脂或无机物为主成分的粘合剂成分、及平均形状系数为1以上、1.33以下的金刚石研磨粒。

所述研磨垫的制造方法由于可通过研磨层用组合物的印刷而形成研磨层，因此制造效率佳。另外，所述研磨垫的制造方法由于形成具有平均形状系数为1以上、1.33以下的金刚石研磨粒的研磨层，因此可制造能以高水平兼顾被研磨体的加工效率与精加工平坦性的研磨垫。

此处，所谓“平均形状系数”，是在将与研磨粒的投影面外切的圆的直径设为D(μm)、将研磨粒的投影面的面积设为A(μm²)时，以(D²/A)×(π/4)表示的量的平均值。

发明的效果

如以上所说明那样，根据本发明的研磨垫，能以高水平兼顾加工效率与精加工平坦性。因此，所述研磨垫可在短时间内将玻璃基板等被研磨体的表面平坦化。

附图说明

图1A是表示本发明的实施方式的研磨垫的示意性平面图。

图1B是图1A的A-A线的示意性端面图。

图2是表示与图1B不同的实施方式的研磨垫的示意性端面图。

具体实施方式

[第一实施方式]

以下，一边适当地参照附图，一边对本发明的实施方式进行详细说明。

<研磨垫>

图1A及图1B所示的研磨垫1具备：树脂制基材10、层叠于所述基材10的表面侧的研磨层20、及层叠于基材10的背面侧的粘接层30。

(基材)

所述基材10是用以支撑研磨层20的板状构件。

作为所述基材10的材质，并无特别限定，可列举：聚对苯二甲酸乙二酯(Polyethylene Terephthalate，PET)、聚丙烯(Polypropylene，PP)、聚乙烯(Polyethylene，PE)、聚酰亚胺(Polyimide，PI)、聚萘二甲酸乙二酯(Polyethylene Naphthalate，PEN)、芳族聚酰胺、铝、铜等。其中，优选为与研磨层20的粘接性良好的PET、PI。另外，可对基材10的表面进行化学处理、电晕处理、底涂处理等提高粘接性的处理。

所述基材10可具有可挠性或延性。如此通过所述基材10具有可挠性或延性，而研磨垫1追随被研磨体的表面形状，研磨面与被研磨体容易接触而加工效率进一步提高。作为此种具有可挠性的基材10的材质，例如可列举PET或PI。另外，作为具有延性的基材10的材质，可列举铝或铜。

作为所述基材10的形状及大小，并无特别限制，例如可设为150mm×150mm的方形形状或外径为637mm及内径为234mm的圆环状。另外，在平面上并置的多个基材10可为通过单一支撑体支撑的构成。

作为所述基材10的平均厚度，并无特别限制，例如可设为75μm以上、1mm以下。在所述基材10的平均厚度小于所述下限时，有所述研磨垫1的强度或平坦性不足的担忧。另一方面，在所述基材10的平均厚度超过所述上限时，有所述研磨垫1不必要地变厚而难以操作的担忧。

(研磨层)

研磨层20具有粘合剂21、及分散于所述粘合剂21中的金刚石研磨粒22。另外，所述研磨层20在表面具有多个凸状部23。

所述研磨层20的平均厚度(仅凸状部23部分的平均厚度)并无特别限制，作为所述研磨层20的平均厚度的下限，优选为100μm，更优选为130μm。另外，作为所述研磨层20的平均厚度的上限，优选为1000μm，更优选为800μm。在所述研磨层20的平均厚度小于所述下限时，有研磨层20的耐久性不足的担忧。另一方面，在所述研磨层20的平均厚度超过所述上限时，有所述研磨垫1不必要地变厚而难以操作的担忧。

(粘合剂)

所述粘合剂21将树脂或无机物作为主成分。

作为所述树脂，并无特别限定，优选为热硬化性树脂及光硬化性树脂。作为热硬化性树脂，可列举：聚氨基甲酸酯、多酚、环氧树脂、聚酯、纤维素、乙烯共聚物、聚乙烯缩醛、聚丙烯酸、丙烯酸酯树脂、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚酰胺等。另外，作为光硬化性树脂，可列举：丙烯酸酯树脂、丙烯酸氨基甲酸酯树脂、乙烯酯树脂、聚酯-醇酸等。其中优选为热硬化性环氧树脂。热硬化性环氧树脂在构成粘合剂21时，容易确保金刚石研磨粒22的良好的分散性、及对基材10的良好的密接性。另外，即便使用添加了紫外线硬化剂的紫外线硬化性树脂或在聚丙烯酸等热塑性树脂中添加了硬化剂的树脂，也同样容易确保金刚石研磨粒22的良好的分散性、及对基材10的良好的密接性。另外，所述粘合剂21的树脂的至少一部分可交联。

作为所述无机物，可列举：硅酸盐、磷酸盐、多价金属烷氧化物等。其中优选为研磨层20的研磨粒子保持力优异的硅酸盐。

在所述粘合剂21中，根据目的可适当地含有：分散剂、偶合剂、表面活性剂、润滑剂、消泡剂、着色剂等各种助剂及添加剂等。

(研磨粒)

作为所述金刚石研磨粒22的平均粒径的下限，优选为1μm，更优选为3μm。另外，作为所述金刚石研磨粒22的平均粒径的上限，优选为20μm，更优选为15μm。在所述金刚石研磨粒22的平均粒径小于所述下限时，有研磨速率不充分的担忧。另一方面，在所述金刚石研磨粒22的平均粒径超过所述上限时，有被研磨体受到损伤的担忧。

所述金刚石研磨粒22的平均形状系数的下限为1。另外，所述金刚石研磨粒22的平均形状系数的上限为1.33，更优选为1.3。在所述金刚石研磨粒22的平均形状系数超过所述上限时，有难以以高水平兼顾被研磨体的加工效率与精加工平坦性的担忧。另外，所述金刚石研磨粒22的平均形状系数根据其定义并非小于1。

作为所述金刚石研磨粒22相对于研磨层20的含量的下限，优选为35质量％，更优选为40质量％。另外，作为所述金刚石研磨粒22相对于研磨层20的含量的上限，优选为70质量％，更优选为65质量％。在所述金刚石研磨粒22相对于研磨层20的含量小于所述下限时，有研磨层20的研磨力不足的担忧。另一方面，在所述金刚石研磨粒22相对于研磨层20的含量超过所述上限时，有被研磨体受到损伤的担忧。

(凸状部)

所述研磨层20在表面具有配设成等间隔的格子状的多个凸状部23。所述多个凸状部23的形状为规则地排列的方块图案状。研磨层20的凸状部23以外的部分(槽部)的底面由基材10的表面构成。

作为所述凸状部23的平均面积的下限，优选为0.5mm²，更优选为1mm²。另外，作为所述凸状部23的平均面积的上限，优选为3mm²，更优选为2.5mm²。在所述凸状部23的平均面积小于所述下限时，有研磨层20的凸状部23剥离的担忧。另一方面，在所述凸状部23的平均面积超过所述上限时，有研磨层20在研磨时的摩擦阻力变高，而被研磨体受到损伤的担忧。

作为所述多个凸状部23相对于所述研磨层20整体的面积占有率的下限，优选为15％，更优选为20％。另外，作为所述多个凸状部23相对于所述研磨层20整体的面积占有率的上限，优选为40％，更优选为35％。在所述多个凸状部23相对于所述研磨层20整体的面积占有率小于所述下限时，有研磨层20的凸状部23剥离的担忧。另一方面，在所述多个凸状部23相对于所述研磨层20整体的面积占有率超过所述上限时，有研磨层20在研磨时的摩擦阻力变高，而被研磨体受到损伤的担忧。另外，“研磨层整体的面积”是也包括研磨层的空隙的面积的概念。

(粘接层)

粘接层30是在支撑所述研磨垫1而用以安装于研磨装置的支撑体上固定所述研磨垫1的层。

作为所述粘接层30中所用的粘接剂，并无特别限定，例如可列举：反应型粘接剂、瞬间粘接剂、热熔粘接剂、粘着剂等。

作为所述粘接层30中所用的粘接剂，优选为粘着剂。通过使用粘着剂作为粘接层30中所用的粘接剂，而可自支撑体剥离所述研磨垫1而贴换，因此所述研磨垫1及支撑体的再利用变得容易。作为此种粘着剂，并无特别限定，例如可列举：丙烯酸系粘着剂、丙烯酸-橡胶系粘着剂、天然橡胶系粘着剂、丁基橡胶系等合成橡胶系粘着剂、硅酮系粘着剂、聚氨基甲酸酯系粘着剂、环氧系粘着剂、聚乙烯系粘着剂、聚酯系粘着剂等。

作为粘接层30的平均厚度的下限，优选为0.05mm，更优选为0.1mm。另外，作为粘接层30的平均厚度的下限，优选为0.3mm，更优选为0.2mm。在粘接层30的平均厚度小于所述下限时，有粘接力不足，而研磨垫1自支撑体剥离的担忧。另一方面，在粘接层30的平均厚度超过所述上限时，例如有由于粘接层30的厚度而在将所述研磨垫1切成所期望的形状时产生障碍等作业性降低的担忧。

(研磨垫的制造方法)

所述研磨垫1可通过以下步骤而制造：准备研磨层用组合物的步骤、及通过研磨层用组合物的印刷而形成所述研磨层20的步骤。

首先，在研磨层用组合物准备步骤中，准备使研磨层用组合物(粘合剂21的形成材料及金刚石研磨粒22)分散于溶剂而成的溶液作为涂敷液。作为所述溶剂，若为粘合剂21的形成材料可溶解，则并无特别限定。具体可使用：甲基乙基酮(Methyl Ethyl Ketone，MEK)、异佛尔酮、松脂醇、N甲基吡咯烷酮、环己酮、碳酸丙二酯等。为了控制涂敷液的粘度或流动性，可添加水、醇、酮、乙酸酯、芳香族化合物等稀释剂等。

继而，在研磨层形成步骤中，将所述研磨层用组合物准备步骤中所准备的涂敷液涂布于基材10的表面，通过印刷法形成具有凸状部23的研磨层20。为了形成所述凸状部23，而使用具有与凸状部23的形状对应的形状的掩模。使用所述掩模而将所述涂敷液涂敷(印刷)。作为所述涂敷方式，例如可使用：棒涂、反辊涂布、刮刀涂布、网版印刷、凹版涂布、模涂等。并且，通过使经涂布的涂敷液干燥及反应硬化，而形成研磨层20。具体而言，例如利用100℃以上、120℃以下的热使涂敷液的溶媒蒸发后，利用80℃以上、120℃以下的热使涂敷液的溶剂硬化，而形成粘合剂21。

(优点)

所述研磨垫1由于研磨层20具有平均形状系数为1以上、1.33以下的金刚石研磨粒22，因此能以高水平兼顾被研磨体的加工效率与精加工平坦性。因此，所述研磨垫1可在短时间内将玻璃基板等被研磨体的表面平坦化。另外，所述研磨垫1通过所述研磨层20在表面具有多个凸状部23，并且所述多个凸状部23的形状为规则地排列的方块图案状，而研磨的各向异性降低，可容易将被研磨面进一步平坦化。另外，所述研磨垫1通过在所述基材10的背面侧具有粘接层30，而可容易且可靠地将所述研磨垫1固定于用以安装于研磨装置的支撑体。进而，所述研磨垫1的制造方法由于可通过研磨层用组合物的印刷形成研磨层20，因此制造效率佳。

[其他实施方式]

本发明并不限定于所述实施方式，除了所述方式外，也可利用实施了各种变更、改良的方式而实施。在所述实施方式中，将凸状部构成为等间隔的格子状，但格子的间隔也可不为等间隔，例如可在纵方向与横方向改变间隔。但是，在凸状部的间隔不同时，有研磨产生各向异性的担忧，因此优选为等间隔。另外，凸状部的平面形状也可不为格子状，例如可为重复四边形以外的多边形的形状、圆形形状、具有多条平行线的形状等。

另外，在所述实施方式中，设为所述多个槽部的底面为基材的表面的构成，但槽部的深度小于研磨层的平均厚度，而槽部可不到达基材的表面。此时，槽部的深度可设为研磨层的平均厚度的50％以上。在槽部的深度小于所述下限时，有因磨耗而引起槽部消失的担忧，并有研磨垫的耐久性差的情况。

在所述实施方式中，作为凸状部的形成方法，揭示了使用掩模的方法，但在基材表面的整个面印刷研磨层用组合物后，可通过蚀刻加工或激光加工等形成凸状部。

另外，在所述实施方式中，研磨层设为具有凸状部的构成，但凸状部并非必需的构成要素。例如可在基材表面同样地层叠研磨层。

而且，如图2所示那样，所述研磨垫2可包括：经由背面侧的粘接层30而层叠的支撑体40、及层叠于所述支撑体40的背面侧的第二粘接层31。通过所述研磨垫2包括支撑体40，而所述研磨垫2的操作变得容易。

作为所述支撑体40的材质，可列举：聚丙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯、聚氯乙烯等具有热塑性的树脂，或聚碳酸酯、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二酯等工程塑料。通过在所述支撑体40中使用此种材质，而所述支撑体40具有可挠性，所述研磨垫2追随被研磨体的表面形状，而研磨面与被研磨体容易接触，因此加工效率进一步提高。

作为所述支撑体40的平均厚度，例如可设为0.5mm以上、2mm以下。在所述支撑体40的平均厚度小于所述下限时，有所述研磨垫2的强度不足的担忧。另一方面，在所述支撑体40的平均厚度超过所述上限时，有难以将所述支撑体40安装于研磨装置的担忧或所述支撑体40的可挠性不足的担忧。

实施例

以下，列举实施例及比较例对本发明进行更详细的说明，但所述发明并不限定于以下的实施例。

[实施例1]

准备金刚石研磨粒(朗兹(Lands)公司的“LS系列”)，使用马尔文(Malvern)公司的“莫卢佛罗基(Morphologi)G3”，测量平均粒径及平均形状系数。将其结果表示于表1。

在环氧树脂(三菱化学股份有限公司的“JER828”)中添加稀释溶剂(异佛尔酮)、硬化剂(三菱化学股份有限公司的“YH306”、及四国化成工业股份有限公司的“库亚佐卢(Curezol)1B2MZ”)及所述金刚石研磨粒进行混合，以金刚石研磨粒相对于研磨层的含量成为55质量％的方式进行调整，而获得涂敷液。

作为基材，使用平均厚度为75μm的PET膜(杜邦帝人薄膜(Teijin Dupont Films)股份有限公司的“迈立耐克斯(Melinex)S”)，通过印刷在所述基材的表面形成具有凸状部的研磨层。另外，通过使用与凸状部对应的掩模作为印刷的图案，而在研磨层形成凸状部。凸状部设为俯视时一条边为1.5mm的正方形形状，将平均厚度设为135μm。凸状部设为规则地排列的方块图案状，凸状部相对于研磨层整体的面积占有率设为36％。

另外，作为支撑研磨垫并固定于研磨装置的支撑体，使用平均厚度为1mm的硬质氯乙烯树脂板(他喜龙(Takiron)股份有限公司的“SP770”)，利用平均厚度为130μm的粘着材料将所述基材的背面与所述支撑体的表面贴合。作为所述粘着材料，使用双面胶带(积水化学股份有限公司的“#5605HGD”)。

[实施例2、实施例3、比较例1～比较例3]

如表1那样改变实施例1的金刚石研磨粒的平均粒径及平均形状系数，而获得实施例2、实施例3及比较例1～比较例3。

[实施例4]

使用与实施例1相同的金刚石研磨粒，在所述金刚石研磨粒中混合硅酸盐(富士化学股份有限公司的“硅酸钠硅璐(SEAL)商标”)及硬化剂(神户理化学工业股份有限公司的“rikaset No.5”)，以金刚石研磨粒的含量成为65质量％、硅酸盐的含量成为34质量％、及硬化剂的含量成为1质量％的方式进行调整，而获得成型液。

以一条边为3mm的正方形形状将所述成型液流入至深度为1mm的聚四氟乙烯的树脂模具中，在90℃下进行1hr以上的脱水后，自树脂模具脱模，在300℃下煅烧1hr，由此制作凸状部。

作为基材，使用平均厚度为500μm的铝板，在所述基材表面，将通过所述煅烧而得的凸状部以5mm间距排列成方块图案状，利用无机粘接剂(东亚合成股份有限公司的“阿龙陶瓷(ARON CERAMIC)D”)进行粘接。凸状部相对于研磨层整体的面积占有率为36％。然后，使用WA#800研磨石进行凸状部表面的平坦化。

另外，作为支撑研磨垫并固定于研磨装置的支撑体，使用平均厚度为1mm的硬质氯乙烯树脂板(他喜龙股份有限公司的“SP770”)，利用平均厚度为130μm的粘着材料将所述基材的背面与所述支撑体的表面贴合。作为所述粘着材料，使用双面胶带(积水化学股份有限公司的“#5605HGD”)。

[实施例5、比较例4]

如表1那样改变实施例4的金刚石研磨粒的平均粒径及平均形状系数，而获得实施例5及比较例4。

[研磨条件]

使用所述实施例1～实施例5及比较例1～比较例4中所得的研磨垫，进行玻璃基板的研磨。所述玻璃基板使用直径为6.25cm、比重为2.4的三片碱石灰玻璃(平冈特殊硝子制作股份有限公司制造)。在所述研磨时使用市售的双面研磨机(日本艾根斯(ENGIS JAPAN)股份有限公司“EJD-5B-3W”)。双面研磨机的载体为厚度0.6mm的环氧玻璃。研磨是将研磨压力设为200g/cm²，在上压盘转速为60rpm、下压盘转速为90rpm及太阳(SUN)齿轮转速为30rpm的条件下进行15分钟。此时，作为冷却剂，以每分钟120cc供给莫莱斯柯(MORESCO)股份有限公司的“赤露麦特(Toolmate)GR-20”。

[评价方法]

使用实施例1～实施例5及比较例1～比较例4的研磨垫，对经研磨的玻璃基板求出研磨速率与研磨后的被研磨体的表面粗糙度(Ra)，作为加工效率与精加工平坦性的兼顾的评价，进行将所述研磨速率除以所述表面粗糙度(Ra)而得的值(兼顾水平)的评价。所述兼顾水平在研磨速率高且加工效率高时及表面粗糙度低且精加工平坦性高时成为大的数值，表示加工效率与精加工平坦性的兼顾性的程度。将结果表示于表1。另外，研磨速率及表面粗糙度(Ra)通过以下所示的方法求出。

(研磨速率)

关于研磨速率，将研磨前后的玻璃基板的重量变化(g)除以玻璃基板的表面积(cm²)、玻璃基板的比重(g/cm³)及研磨时间(分钟)而计算。

(表面粗糙度)

关于表面粗糙度，使用接触式表面粗糙度计(三丰(Mitutoyo)股份有限公司的“S-3000”)，测定表面及背面各任意的四个部位，求出合计八个部位的平均值。

[表1]

根据表1，将研磨速率除以Ra而得的兼顾水平，并不取决于金刚石研磨粒的研磨粒平均粒径或研磨粒量，在平均形状系数为1.33以下的实施例1～实施例5中高，在平均形状系数超过1.33的比较例1～比较例4中低。因此可知，通过将金刚石研磨粒的平均形状系数设为1.33以下，而能以高水平兼顾加工效率与精加工平坦性。

产业上的可利用性

根据本发明的研磨垫，能以高水平兼顾加工效率与精加工平坦性。因此，所述研磨垫可在短时间内将玻璃基板等被研磨体的表面平坦化。

附图标记的说明

1、2：研磨垫

10：基材

20：研磨层

21：粘合剂

22：金刚石研磨粒

23：凸状部

30：粘接层

31：第二粘接层

40：支撑体