CN111051002B - 保持垫及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
保持垫,其为具备树脂片材的保持垫,所述树脂片材具有用于保持被研磨物的保持面,其中,下述式(1)表示的、乙醇向上述保持面的渗透速度为1.0~2.0度/秒。渗透速度=(C0‑C20)/20···(1)C0:刚向上述保持面滴加乙醇后的、上述乙醇与上述保持面的接触角,C20:从滴加上述乙醇起20秒后的、上述乙醇与上述保持面的上述接触角。
Description
技术领域
本发明涉及保持垫及其制造方法。
背景技术
近年来,就液晶显示器用途等所使用的玻璃基板而言,厚度的高精度化、薄膜化不断发展。对这样的被研磨物进行研磨加工时,用保持垫将被研磨物保持、并用研磨垫进行研磨来实施,对于保持垫而言,期望保持垫的吸附力高,以使得在研磨加工时被研磨物不发生横向偏移。但是,另一方面,在将这样的被研磨物供于研磨加工的情况下,若保持垫的吸附力过高,则会发生下述问题:在研磨加工后将被研磨物从保持垫剥离时,容易发生破裂。就该剥离时的破裂问题而言,除了玻璃基板等被研磨物的薄膜化外,还会因大型化而变得更严重。
为了抑制这样的被研磨物的破裂,以抑制保持垫的吸附力的方式进行调节是有效的。例如,专利文献1中公开了,在保持垫表面上设置凹部,确保被研磨物的保持性,同时控制研磨后的剥离性。另外,专利文献2中公开了,在由多孔质软质树脂形成的保持垫表面上以规定的间隔设置0.1~1.0mm的细孔,由此改善研磨后的玻璃基板的剥离性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2013-107137号公报
专利文献2:日本特开2004-154920号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而,专利文献1记载的方法中,存在下述这样的问题:在保持垫的保持面形成的凹部因研磨加工时的研磨压力而转印至被研磨物的表面,结果,得到的被研磨物的平坦性变差。
另外,专利文献2记载的方法中,存在下述这样的问题:浆料容易从设置于保持垫的保持面的细孔中渗入由多孔质软质树脂形成的保持垫内,因浆料的渗入,引起保持垫的化学性劣化·溶胀·破损。
本发明是鉴于上述问题点作出的,目的在于提供下述保持垫及其制造方法,所述保持垫能够发挥吸附力以使得不产生研磨时的横向偏移等,另一方面,在剥离被研磨物时能够抑制破裂,尤其适合于保持薄膜化及大型化的被研磨物。
用于解决课题的手段
本申请的发明人为了解决上述问题点进行了深入研究。结果发现,通过使保持面具有规定的渗透性,能够解决上述课题,从而完成了本发明。
即,本发明如下所述。
〔1〕保持垫,其为具备树脂片材的保持垫,所述树脂片材具有用于保持被研磨物的保持面,
下述式(1)表示的、乙醇向上述保持面的渗透速度为1.0~2.0度/秒。
渗透速度=(C0-C20)/20···(1)
C0:刚向上述保持面滴加乙醇后的、上述乙醇与上述保持面的接触角
C20:从滴加上述乙醇起20秒后的、上述乙醇与上述保持面的上述接触角
〔2〕如〔1〕所述的保持垫,其中,向上述保持面滴加水,刚滴加上述水后的、上述水与上述保持面的接触角W0为100~150度。
〔3〕如〔1〕或〔2〕所述的保持垫,其中,在上述保持面形成的微细孔的平均微细孔径为0.1~5.0μm。
〔4〕如〔1〕~〔3〕中任一项所述的保持垫,其中,在上述保持面形成的微细孔的微细孔面积在每1cm2保持面中为5.0×104~5.0×106μm2。
〔5〕如〔1〕~〔4〕中任一项所述的保持垫,其中,非发泡树脂片材的断裂强度为30MPa以上,所述非发泡树脂片材是用N,N-二甲基甲酰胺将上述树脂片材溶解、并使所得溶液干燥而得到的。
〔6〕如〔1〕~〔5〕中任一项所述的保持垫,其中,构成上述树脂片材的树脂的100%模量为3.0~10MPa。
〔7〕如〔1〕~〔6〕中任一项所述的保持垫,其中,上述树脂片材含有聚氨酯系树脂。
〔8〕如〔1〕~〔7〕中任一项所述的保持垫,其中,上述树脂片材是对聚氨酯树脂片材进行拉伸而得到的。
〔9〕如〔1〕~〔8〕中任一项所述的保持垫,其中,上述树脂片材含有防水剂。
〔10〕如〔9〕所述的保持垫,其中,上述防水剂包含具有碳原子数为6~8的全氟烷基的氟系防水剂。
〔11〕如〔9〕或〔10〕所述的保持垫,其中,相对于上述树脂片材的总量而言,上述防水剂的含量为0.5~5.0质量%。
〔12〕保持垫的制造方法,其具有下述工序:
溶液制备工序,将树脂混合溶解于溶剂中而制备树脂溶液;
涂膜形成工序,形成上述树脂溶液的涂膜;
浸渍工序,将上述涂膜浸渍于作为上述树脂的不良溶剂的凝固液而制作树脂片材;和
孔形成工序,对上述树脂片材进行拉伸而在该树脂片材的表面形成微细孔。
〔13〕如〔12〕所述的保持垫的制造方法,其中,上述树脂包含聚氨酯系树脂。
发明的效果
根据本发明,能够提供下述保持垫及其制造方法,所述保持垫能够发挥吸附力以使得不产生研磨时的横向偏移等,另一方面,在剥离被研磨物时能够抑制破裂,尤其适合于保持薄膜化及大型化的被研磨物。
附图说明
[图1]为示出本实施方式的保持垫的一个方式的概略截面图。
[图2]为示出使用本实施方式的保持垫进行被研磨物的研磨的方法的示意图。
[图3]为示出乙醇的渗透速度的测定方法的示意图。
[图4]为示出实施例2~3和比较例2中乙醇的接触角随时间变化的图。
[图5]为示出实施例2~3和比较例2的保持面的表面的显微镜照片。
具体实施方式
以下,对本发明的实施方式(以下,称为“本实施方式”。)详细地进行说明,但本发明并不限定于此,可以在不超出其主旨的范围内进行各种变更。
〔保持垫〕
本实施方式的保持垫为具备树脂片材的保持垫,所述树脂片材具有用于保持被研磨物的保持面,下述式(1)表示的、乙醇向保持面的渗透速度(以下,也简称为“乙醇的渗透速度”。)为1.0~2.0度/秒。
渗透速度=(C0-C20)/20···(1)
C0:刚向保持面滴加乙醇后的、乙醇与保持面的接触角
C20:从滴加乙醇起20秒后的、乙醇与保持面的接触角
图1中示出表示本实施方式的保持垫的一个方式的概略截面图。图1所示的保持垫10具备:基材11;具有保持被研磨物W的保持面12a的树脂片材12;在基材11与树脂片材12之间用于将它们粘接的粘接层(未图示);和在基材11的与树脂片材12侧的面相反的一面侧设置的、用于将保持垫10固定于保持平台的粘接层14。
〔树脂片材〕
树脂片材具有用于保持被研磨物的保持面。就本实施方式的保持垫而言,通过使树脂片材的保持面含有适量的水并将被研磨物按压至树脂片材的保持面,从而能够利用保持面与被研磨物的表面的相互作用来保持被研磨物。为了容易保持被研磨物,树脂片材的保持面可以设计为稍大于被研磨物。此外,保持面也可以构成为能够同时地保持多个被研磨物。
树脂片材在表面具备被膜(皮层),在片材的内部具备厚度方向上为纵长的大量气泡,并具有它们连通而成的连续气泡结构。纵长的大量气泡为气泡直径沿着树脂片材的厚度方向而朝向皮层逐渐减小的形状。皮层中优选形成有能够通过后述的乙醇的渗透速度来进行评价的微细孔。
〔保持面〕
保持面的下述式(1)表示的乙醇的渗透速度为1.0~2.0度/秒。
(乙醇的渗透速度)
本实施方式中,就乙醇向保持面的渗透速度而言,基于刚向保持面滴加乙醇后的乙醇与保持面的接触角C0、和从滴加乙醇起20秒后的乙醇与保持面的接触角C20,以下述式(1)表示。
渗透速度=(C0-C20)/20···(1)
该乙醇的渗透速度成为表示保持面的吸附力与剥离性的均衡性的指标。从耐久性的观点考虑,树脂片材优选具有防水性。但是,若具有防水性,则保持面会排斥水而不渗透,因此无法利用水来评价微细孔的状态等。因此,本申请的发明人发现,通过用乙醇代替水,并测定其相对于该保持面的渗透速度,能够评价微细孔的状态、树脂片材与水的亲和性等,并能够根据它们来综合地评价保持面的吸附力与剥离性的均衡性。
具体而言,乙醇的渗透速度慢表明保持面的微细孔少或没有微细孔、及树脂片材的防水性高,表示虽然保持面的吸附力高、耐久性也高、但是被研磨物难以剥离。另一方面,乙醇的渗透速度快表明在保持面大量形成有较大的微细孔、及树脂片材的防水性低,表示虽然研磨后的被研磨物的剥离性良好、但是研磨工序中的吸附力降低、容易发生横向偏移。另外,乙醇的渗透速度快时,浆料也容易渗入保持垫中,因浆料的渗入也会导致保持垫的化学性劣化、破损。
从这样的观点考虑,本实施方式中的乙醇的渗透速度为1.0~2.0度/秒,优选为1.0~1.8度/秒,更优选为1.0~1.6度/秒。乙醇的渗透速度小于1.0度/秒时,吸附力变得过高,因此难以剥离被研磨物。另外,乙醇的渗透速度超过2.0度/秒时,由于吸附力过低,因此产生研磨中被研磨物的横向偏移等问题。
可通过在保持面形成的微细孔或基体材料的防水性来调节乙醇的渗透速度。在表面形成微细孔的方法没有限制,作为一例,可以为下述方法:在坯料的制作中,通过添加孔形成剂来促进微细孔的形成的方法;对树脂片材进行拉伸而形成微细孔的方法。
(水的接触角)
向保持面滴加水,刚滴加水后的、水与保持面的接触角W0优选为100~150度,更优选为100~140度,进一步优选为100~130度。通过使水的接触角W0为100度以上,树脂片材表面的防水性高,因此存在浆料的渗入被抑制,保持垫的耐久性进一步提高的倾向。另外,还存在伴随浆料的渗入的保持垫的溶胀也被抑制的倾向。另外,通过使水的接触角W0为150度以下,当在保持面上使用水来保持被研磨物时,存在保持面上不易形成厚的水膜,吸附力稳定的倾向。需要说明的是,就水的接触角W0而言,可以通过树脂片材表面的微细孔的控制以及在树脂溶液的制备中添加防水剂来进行调节。另外,水的接触角W0可利用实施例中记载的方法进行测定。
(平均微细孔径)
在保持面形成的微细孔的平均微细孔径优选为0.1~5.0μm,更优选为0.2~4.0μm,进一步优选为0.5~2.0μm。平均微细孔径小于0.1μm时,存在吸附力更高,剥离性变差的倾向。另外,平均微细孔径超过5.0μm时,虽然剥离性良好,但存在吸附力进一步降低的倾向。另外,平均微细孔径可利用实施例中记载的方法进行测定。
(微细孔面积)
在保持面形成的微细孔的微细孔面积优选在每1cm2保持面中为5.0×104~5.0×106μm2,更优选为5.0×104~3.0×106μm2。微细孔面积小于5.0×104μm2时,存在吸附力过高而剥离性变差的倾向。另外,微细孔面积超过5.0×106μm2时,虽然剥离性良好,但存在吸附力过度降低的倾向。此外,暴露出微细孔变得容易转印至被研磨物的表面,从而被研磨物的平坦性容易变差这样的问题。需要说明的是,微细孔面积可利用实施例中记载的方法进行测定。
〔树脂〕
关于作为构成树脂片材的基体材料的树脂,没有特别限定,从制法方面的观点考虑,优选可湿式凝固的树脂。作为这样的树脂,例如,可举出聚氨酯、聚氨酯聚脲等聚氨酯系树脂;聚丙烯酸酯、聚丙烯腈等丙烯酸系树脂;聚氯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚偏二氟乙烯等乙烯基系树脂;聚砜、聚醚砜等聚砜系树脂;乙酰化纤维素、丁酰化纤维素等酰化纤维素系树脂;聚酰胺系树脂;及聚苯乙烯系树脂。需要说明的是,所谓“湿式凝固”,是指将溶解有树脂的树脂溶液制成涂膜,将其浸渍于凝固液(对于树脂而言为不良溶剂。)的槽中,由此使含浸的树脂溶液中的树脂凝固再生。树脂溶液中的溶剂与凝固液置换,从而树脂溶液中的树脂凝聚而凝固。需要说明的是,从用于湿式凝固的观点考虑,构成树脂片材的树脂优选可溶于选自由N,N-二甲基甲醛、二甲基乙酰胺、甲基乙基酮、及二甲基亚砜组成的组中的一种以上。
上述之中,优选聚氨酯系树脂。作为聚氨酯系树脂,没有特别限定,例如,可举出聚酯系聚氨酯树脂、聚醚系聚氨酯树脂、及聚碳酸酯系聚氨酯树脂。这样的聚氨酯系树脂与水的亲和性低,但尚不具有防水性,通过添加防水剂而使其具有防水性。因此,通过对后述的溶液制备工序中的防水剂的添加份数进行调节,能够调节树脂片材的防水性,对乙醇的渗透速度也带来影响。
(断裂强度)
用N,N-二甲基甲酰胺将树脂片材溶解、并使得到的溶液干燥而得到的非发泡树脂片材的断裂强度优选为30MPa以上,更优选为40MPa以上,进一步优选为50MPa以上。通过使非发泡树脂片材的断裂强度为30MPa以上,有进一步抑制由研磨工序的应力导致的树脂片材的断裂的倾向。另外,由于树脂片材优选不发生断裂,因此从该观点考虑,对断裂强度的上限没有特别限定,可示例为1000MPa以下。可通过选择树脂种类来调节非发泡树脂片材的断裂强度。另外,非发泡树脂片材的断裂强度可利用实施例中记载的方法进行测定。
(100%模量)
构成树脂片材的树脂的100%模量优选为3.0~10MPa,更优选为3.5~9.0MPa,进一步优选为4.0~8.0MPa。通过使构成树脂片材的树脂的100%模量为3.0MPa以上,从而可抑制因研磨工序的应力而使得被研磨物沉入保持面的现象。由此,不易发生下述现象:被研磨物的角部与保持面接触而在保持面形成缺陷,浆料从缺陷的部分渗入,保持垫发生化学劣化·破损。另外,通过使构成树脂片材的树脂的100%模量为10MPa以下,吸附力提高,在研磨工序中可适当地保持被研磨物,并且树脂片材的缓冲性提高,由此能够在研磨工序中适当地吸收可能局部产生的过度的研磨负担,结果存在所得到的被研磨物的平坦性进一步提高的倾向。需要说明的是,可通过选择树脂种类来调节构成树脂片材的树脂的100%模量。另外,构成树脂片材的树脂的100%模量可利用实施例中记载的方法进行测定。需要说明的是,“100%模量”为表示树脂的硬度的指标,该值越大,表示为越硬的树脂。
〔防水剂〕
树脂片材优选含有防水剂。作为防水剂,没有特别限定,例如,可举出聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)等氟系防水剂、以及有机硅系防水剂、聚烯烃系防水剂。其中,优选氟系防水剂,更优选具有碳原子数为6~8的全氟烷基的氟系防水剂。通过使用这样的防水剂,抑制浆料的渗入,从而存在保持垫的耐久性进一步提高的倾向。防水剂可单独使用一种或组合两种以上而使用。
作为具有碳原子数为6~8的全氟烷基的氟系防水剂,没有特别限定,例如,可举出经下述式(2)表示的化合物、经全氟烷基改性的树脂。
Rf-R-X (2)
式(2)中,Rf表示全氟烷基,其碳原子数为3~8,优选为4~8,更优选为6~8,进一步优选为6。另外,R表示亚烷基,其碳原子数为2~6,优选为2~4,更优选为2。此外,X表示羟基、CH2=CHC(=O)CO-、H(OCH2CH2)xO-、或YSO3-〔Y表示氢原子或NH4。〕,优选为羟基。特别地,Rf的碳原子数优选为6,此外,R的碳原子数优选为2。式(2)表示的化合物可利用常规方法进行合成,也可以获得市售品。作为市售品,例如,可举出AsahiGuard E-Series(AGC SEIMICHEMICAL株式会社制,商品名)、NK GUARD S-Series(日华化学株式会社制,商品名)、Unidyne-Series(DAIKIN工业株式会社制,商品名)、CRISVON ASSIOR(DIC株式会社制,商品名)等。
另外,作为经全氟烷基改性的树脂,没有特别限定,例如,从树脂片材中的防水剂的分散性及经时稳定性的观点考虑,可举出经全氟烷基改性的聚氨酯树脂。另外,作为改性方法,例如,可举出向树脂的末端及/或侧链导入全氟烷基的方法。另外,从树脂片材中的防水剂的分散性及经时稳定性的观点考虑,优选经式(2)表示的化合物改性的树脂、即具有Rf-R-表示的基团的树脂,更优选具有Rf-R-表示的基团的聚氨酯树脂。作为这样的树脂,例如,可举出国际公开第2012/172936号记载的聚氨酯树脂。
相对于树脂片材的总量,防水剂的含量优选为0.5~5.0质量%,更优选为0.5~4.0质量%,进一步优选为0.5~3.0质量%。通过使防水剂的含量为0.5质量%以上,乙醇的渗透速度变慢,吸附力提高,抑制横向偏移,并且抑制浆料的渗入,由此保持垫的耐久性进一步提高。另外,通过使防水剂的含量为5.0质量%以下,乙醇的渗透速度加快,吸附力能够降低,能够良好地保持剥离性。
〔孔形成剂〕
如后文所述,树脂片材可以包含孔形成剂。作为孔形成剂,没有特别限定,例如,可举出纤维素乙酸酯丁酸酯等纤维素系化合物。孔形成剂可以单独使用一种或组合两种以上而使用。
〔其他成分〕
除上述外,本实施方式的保持垫也可根据目的包含保持垫可含有的各种添加剂。作为这样的添加剂,没有特别限定,例如,可举出炭黑等颜料或填料、亲水性添加剂、及疏水性添加剂。
作为亲水性添加剂,没有特别限定,例如,可举出月桂基硫酸钠、羧酸盐、磺酸盐、硫酸酯盐、磷酸酯盐这样的阴离子表面活性剂;亲水性的酯系化合物、醚系化合物、酯·醚系化合物、酰胺系化合物这样的非离子表面活性剂。
另外,作为疏水性添加剂,没有特别限定,例如,可举出聚氧乙烯烷基醚、聚氧丙烯烷基醚、聚氧乙烯聚氧丙烯烷基醚、全氟烷基环氧乙烷加成物、丙三醇脂肪酸酯、丙二醇脂肪酸酯这样的加成有碳原子数为3以上的烷基链的非离子系表面活性剂。
〔厚度〕
树脂片材的厚度没有特别限定,为了抑制在研磨工序中被研磨物沉入树脂片材、加工精度降低,优选为3.0mm以下,更优选为2.0mm以下,进一步优选为1.0mm以下。另外,树脂片材的厚度的下限没有特别限定,优选为300μm以上。通过使树脂片材的厚度在上述范围内,存在能够充分地确保厚度精度的倾向。厚度按照日本工业标准(JIS K 6505)而测定。
〔框部〕
本实施方式的保持垫可以在保持面上具有包围被研磨物的框部,也可以不具有该框部。框部用于防止在研磨加工中被研磨物发生横向偏移而从保持面飞出(限制横向偏移范围)。在不易发生横向偏移的情况(被研磨物的重量较大的情况等)下,也可以不具有框部,在可能发生这样的横向偏移的情况下,框部的形状及尺寸只要能够使被研磨物不从研磨区域飞出即可,没有特别限定,例如,可以以内径大于被研磨物的外径的方式形成。
〔缓冲层〕
本实施方式的保持垫可以在与保持被研磨物的保持面相反的一侧的面上具备由发泡树脂形成的缓冲层,也可以不具备该缓冲层。
〔粘接层〕
本实施方式的保持垫可以在保持平台侧的面上具有双面胶、粘扣带这样的粘接层、粘合层的固定手段,所述固定手段用于将保持垫固定于保持平台。
〔保持垫的制造方法〕
本实施方式的保持垫的制造方法具有下述工序:溶液制备工序,将树脂混合溶解于溶剂中而制备树脂溶液;涂膜形成工序,形成树脂溶液的涂膜;浸渍工序,将涂膜浸渍于作为树脂的不良溶剂的凝固液中而制作树脂片材;和孔形成工序,在树脂片材的表面形成微细孔。
〔溶液制备工序〕
溶液制备工序为将树脂混合溶解于溶剂中而制备树脂溶液的工序。此时,作为除树脂和溶剂以外的添加剂,可以使用上述孔形成剂、防水剂、其他成分。
作为树脂、防水剂、及孔形成剂,没有特别限定,例如,可举出与上述同样的物质。树脂的浓度优选为10~50质量%,更优选为15~35质量%。
作为溶剂,没有特别限定,例如,可举出N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)、甲基乙基酮(MEK)及二甲基亚砜(DMSO)。溶剂可以为一种溶剂,也可以混合两种以上的溶剂。
〔涂膜形成工序〕
涂膜形成工序为形成树脂溶液的涂膜的工序。关于涂膜的形成方法,没有特别限定,例如,可举出使用刮刀式涂布机等涂布装置在成膜用基材的表面涂布树脂溶液的方法。就此时涂布的树脂溶液的厚度而言,以最终得到的树脂片材112的厚度成为所期望的厚度的方式进行适当调节即可。作为成膜用基材的材质,没有特别限定,例如,可举出PET膜等树脂膜、布帛及无纺布。
〔浸渍工序〕
浸渍工序为将涂膜浸渍于作为树脂的不良溶剂的凝固液而制作树脂片材的工序。作为不良溶剂,可以使用以往已知的物质,没有特别限定,例如,可举出水。不良溶剂可以为一种溶剂,也可以混合两种以上的溶剂。从调节树脂的再生速度的观点考虑,凝固液中可以包含树脂溶液中的极性溶剂。另外,凝固液的温度只要为能够将树脂凝固的温度即可,没有特别限定。
将涂膜浸渍于凝固液时,最初,在树脂溶液的涂膜与凝固液的界面处形成被膜(皮层),并在紧邻被膜的树脂中形成无数个致密的微多孔。之后,树脂溶液的涂膜所包含的溶剂向凝固液中扩散的现象、和不良溶剂从凝固液向涂膜中渗入的现象协调地发生,结果,得到在表面具备皮层、并且在涂膜的内部具有连续气泡结构的树脂片材。此时,若成膜用基材为难以渗透液体的材料(例如PET膜),则凝固液不会渗透至该基材中,因此,存在下述倾向:涂膜中的溶剂与不良溶剂的置换从皮层起产生,在较皮层附近更靠其内侧的区域,形成更大的孔隙。另外,此时,在树脂溶液中包含孔形成剂的情况下,微多孔的前端连通至表面,在表面形成微细孔。
在上述浸渍工序之后,优选将得到的树脂片材供于清洗·干燥工序。首先,将树脂片材在水等清洗液中清洗,将残留于树脂片材中的DMF等溶剂除去。然后,可以在干燥机中使树脂片材干燥。
〔孔形成工序〕
就孔形成工序而言,只要能够在树脂片材的表面形成微细孔即可,方法没有特别限定,可举出:通过向树脂溶液添加孔形成剂而形成的方法;对树脂片材进行拉伸而形成微细孔的方法;等等。需要说明的是,添加孔形成剂的情况下,浸渍工序与孔形成工序可同时进行。
对树脂片材进行拉伸而形成微细孔的情况下,树脂片材的拉伸率为105~300%(指相对于初始长度而言为1.05倍~3倍的长度),更优选为120~250%。虽然根据坯料片材中使用的树脂的种类而不同,拉伸率小于105%时,无法适当地形成微细孔,另外,树脂片材的拉伸率超过300%时,变得容易断裂,因此不优选。
〔研磨物的制造方法〕
本实施方式的研磨物的制造方法具有使用研磨垫对由上述保持垫保持的被研磨物进行研磨的研磨工序。研磨工序可以为一次研磨(粗研磨),也可以为二次研磨(精研磨),还可以兼具这两种研磨。以下,以化学机械研磨为例对本实施方式的研磨物的制造方法进行说明,但本实施方式的研磨物的制造方法不限于以下的方法。
图2为示出使用本实施方式的保持垫10进行被研磨物W的研磨时的示意图。首先,在研磨机的保持平台1上固定保持垫10,并使被研磨物W保持。接着,在将被研磨物W保持于保持垫10的保持面的状态下,供给研磨液,将安装于研磨装置的研磨用平台3上的研磨垫2按压于被研磨物W并使其旋转,由此能够对被研磨物W进行研磨。
作为在保持平台1上固定保持垫10的方法,没有特别限定,在保持垫10具有双面胶的情况下,将双面胶的剥离纸除去,用露出的粘接层以保持面朝向上方的方式粘接固定于保持平台1。另外,在保持垫10不具有双面胶的情况下,可以用另行准备的粘接剂或粘合剂将保持垫10粘接固定于保持平台1。
作为将被研磨物W固定于保持面的方法,通过使保持垫10的保持面含有适量的水并将被研磨物W按压至保持垫10的保持面,从而被研磨物W被保持于保持面。此时,以被研磨物W的被研磨面(加工面)朝向上方的方式保持被研磨物W。
另一方面,将研磨垫2(研磨布)以研磨面朝向下方的方式安装于研磨用平台3(其以与保持平台1对置的方式配置于保持平台1的上方)的表面。
接着,以被研磨物W的被研磨面与研磨垫2的研磨面接触的方式,使研磨平台1下降而向保持平台3移动。然后,向被研磨物W与研磨垫2之间供给浆料。根据被研磨物、研磨条件等,浆料可以包含水、以过氧化氢代表的氧化剂等化学成分、添加剂、磨粒(研磨粒子;例如,SiC、SiO2、Al2O3、CeO2)等,浆料也可以一边循环一边供给。与此同时,一边用研磨垫2按压保持平台1上的被研磨物W,一边使保持平台1与研磨用平台3相对旋转,由此使用研磨垫2、通过化学机械研磨(CMP)对被研磨物W的加工面进行研磨加工。保持平台1与研磨用平台3可以以彼此不同的转速沿相同方向旋转,也可以沿不同方向旋转。
作为被研磨物,没有特别限定,例如,可举出液晶显示器用玻璃基板等薄型基板、半导体装置、电子部件等材料,尤其是Si基板(硅晶片)、SiC(碳化硅)基板、GaAs(砷化镓)基板。需要说明的是,液晶显示器用玻璃基板中,可以合适地对被称为G10的尺寸(3130mm×2880mm)、且厚度为0.3~0.7mm的基板进行研磨加工。
实施例
以下,使用实施例及比较例,更具体地说明本发明。本发明不受以下的实施例任何限定。
〔断裂强度〕
用N,N-二甲基甲酰胺将树脂片材溶解,使得到的溶液干燥,从而得到非发泡树脂片材(试验片)。将得到的树脂片材冲裁成哑铃形状(JIS K 6550的记载),将测定试样夹于测定机的上下气动卡盘中,在100mm/min的拉伸速度、50mm的初始夹具间隔的条件下开始测定,得到测定值达到峰(切断)的值作为强度(最大载荷)。进行3次测定,由断裂强度(kgf/mm2)=强度(最大载荷)kgf/(厚度(mm)×试样宽度(10mm))算出断裂强度,根据其平均值算出断裂强度。需要说明的是,就试样厚度而言,在将测定试样安装于卡盘时使用厚度计而测得。
断裂强度使用拉伸万能试验机(“Tensilon”,A&D公司制,RTC-1210A),利用遵照日本工业标准(JIS K 6550)的方法进行测定。
〔100%模量〕
使用下述值作为100%模量:使用构成树脂片材的树脂成型为非发泡的树脂片材(试验片),将该试验片于25℃拉伸100%(至初始长度的2倍长度),将此时施加的载荷(拉伸力)除以试验片的初始截面积而得到的值。
〔实施例1〕
相对于聚酯系聚氨酯树脂(断裂强度:55MPa,100%模量:6.0MPa)的30%DMF溶液100质量份,添加DMF 47质量份、防水剂(固态成分为60质量%)0.6质量份、孔形成剂(纤维素乙酸酯丁酸酯)0.2质量份并进行混合搅拌,制备树脂溶液。接着,作为成膜用基材,准备PET膜,使用刮刀式涂布机在其上涂布上述树脂溶液,得到厚度为1.0mm的涂膜。
接着,将得到的涂膜与成膜用基材一同浸渍于作为凝固液的水中,使树脂凝固再生而得到树脂片材。从凝固浴中取出树脂片材,将成膜用基材从树脂片材剥离后,将树脂片材浸渍于包含水的清洗液中,除去作为溶剂的DMF。之后,一边对树脂片材进行干燥一边进行卷绕。接着,对树脂片材的背面(为剥离了成膜用基材的一侧的面,且为与成膜基材接触的面)实施抛光处理,制成0.8mm的厚度。接着,在树脂片材的实施了抛光处理的面贴合双面胶,得到保持垫。
〔实施例2〕
在不使用孔形成剂的情况下制作树脂片材,将得到的树脂片材沿宽度方向拉伸120%,除此以外,与实施例1同样地制作树脂片材,得到保持垫。
〔实施例3〕
在不使用孔形成剂的情况下制作树脂片材,将得到的树脂片材沿宽度方向拉伸250%,除此以外,与实施例1同样地制作树脂片材,得到保持垫。
〔比较例1〕
在不使用孔形成剂的情况下制作树脂片材,尝试将得到的树脂片材沿宽度方向拉伸310%,除此以外,与实施例1同样地制作树脂片材,但拉伸时树脂片材断裂,无法得到保持垫。
〔比较例2〕
除了在不使用孔形成剂的情况下制作树脂片材以外,与实施例1同样地得到保持垫。
〔比较例3〕
在与比较例2同样地制作保持垫后,使用缝针,从保持面上形成细孔(直径为0.4mm,间隔为3mm,深度为0.8mm)。
〔比较例4〕
在与比较例2同样地制作树脂片材后,保持面侧也进行抛光处理,在保持面形成来自连续气泡的气孔,除此以外,与比较例1同样地制作树脂片材,得到保持垫。
〔乙醇的渗透速度〕
针对保持垫,以下述方式测定乙醇的接触角。作为接触角计,使用固液界面分析装置(协和界面科学公司制,商品名为“DropMaster500”),在温度为20℃、湿度为60%的条件下,将1滴(5μL)乙醇(浓度:99%)从注射针滴加至保持垫的保持面。然后,将刚滴加后的接触角设为C0、20秒后的接触角设为C20,用下述式(1)算出乙醇的渗透速度。需要说明的是,关于在从滴加起未经过20秒的期间乙醇即完全渗透于保持面中的比较例3~4,将作为马上完全渗透前的t秒后的接触角设为Ct,根据(C0-Ct)/t的式子,算出参考值(表中标注*1而示出。)。另外,上述试验在密闭体系中进行。
渗透速度=(C0-C20)/20···(1)
需要说明的是,图3为示出表示乙醇的渗透速度的测定方法的示意图。另外,图4为示出表示实施例2~3和比较例1的乙醇的接触角随时间的变化的图。
〔水的接触角〕
针对保持垫,以下述方式测定水的接触角。作为接触角计,使用固液界面分析装置(协和界面科学公司制,商品名“DropMaster500”),在温度20℃、湿度60%的条件下,将1滴(1μL)水滴从注射针滴加于保持垫的保持面上,对刚滴加后的接触角进行测定。需要说明的是,关于对保持面进行了抛光的比较例4,与水的滴加同时地渗透至保持垫内,水未附着于保持面上,因此无法测定接触角。
〔平均微细孔径、及每1cm2的微细孔面积〕
就平均微细孔径(μm)及每1cm2的微细孔面积(μm2)的测定而言,用扫描电子显微镜(日本电子株式会社制,JSM-5500LV)将约100μm见方的范围放大至1000倍,观察9个位置。用图像处理软件(Image Analyzer V20LAB Ver.1.3,Nikon制)对该图像进行二值化处理,确认微细孔个数(气泡个数),根据各微细孔(气泡)的面积算出面积圆当量直径及其平均值,作为平均微细孔径。然后,根据微细孔的面积比例,求出每1cm2的微细孔面积。需要说明的是,未设定气泡直径的截止值(下限)。另外,比较例1、3中,未确认到微细孔。需要说明的是,关于在保持面形成有细孔的比较例3及对保持面实施了抛光处理的比较例4,未确认到微细孔,但确认到来自细孔及抛光处理的开口。算出确认到的开口的平均直径及每1cm2的面积,作为参考值(表中标注*2而示出。)
〔吸附力〕
以喷雾方式,向加工为100mm见方试样的保持垫的保持面喷洒水,在不擦去附着的水的情况下将(厚度为约1mm)的玻璃按压并吸附于试样上。接着,从玻璃上放置10kg的重物并静置1分钟。在放置有重物的状态下,用拉伸万能试验机(“Tensilon”,A&D公司制,RTC-1210A),将安装于玻璃上的线以100mm/min的速度沿垂直方向进行拉伸,测定载荷峰值。进一步地,重复测定该载荷峰值5次,将共计6次的载荷峰值的平均作为吸附力。
(评价基准)
○:吸附力未5kgf以上且25kgf以下
×:吸附力小于5kgf或超过25kgf
〔剥离性〕
以喷雾方式,向加工为100mm见方试样的保持垫的保持面喷洒水,在不擦去附着的水的情况下将(厚度为约0.5mm)的玻璃按压并吸附于试样上。接着,用万能拉伸试验机(“Tensilon”,A&D公司制,RTC-1210A),以10mm/min的速度,将玻璃沿相对保持面而言向上倾斜2度的角度进行拉伸,使玻璃从保持面剥离。针对10片玻璃进行测定,按照以下的评价基准进行评价。
(评价基准)
○:1张也未确认到破裂。
×:确认到1张以上破裂。
需要说明的是,图5中示出实施例2~3和比较例2的保持面的表面的显微镜照片。
[表1]
实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 比较例1 | 比较例2 | 比较例3 | 比较例4 | |
C<sub>0</sub> | 31.8 | 35.0 | 33.0 | - | 32.3 | 25.7 | 24.9 |
C<sub>20</sub> | 11.3 | 8.1 | 5.5 | - | 19.3 | - | - |
(C<sub>0</sub>-C<sub>20</sub>)/20 | 1.0 | 1.3 | 1.5 | - | 0.7 | 3.5<sup>*1</sup> | 11.6<sup>*1</sup> |
W<sub>0</sub> | 106 | 106 | 105 | - | 106 | 104 | - |
平均微细孔径(μm) | 0.5 | 1.6 | 1.6 | - | - | 400<sup>*2</sup> | 55.0<sup>*2</sup> |
微细孔面积(μm<sup>2</sup>/1cm<sup>2</sup>) | 6.8×10<sup>4</sup> | 4.1×10<sup>5</sup> | 1.2×10<sup>6</sup> | - | - | 1.1×10<sup>6*2</sup> | 2.7×10<sup>7*2</sup> |
拉伸率(%) | - | 120 | 250 | 310 | - | - | - |
孔形成剂 | 有 | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 |
吸附力 | ○ | ○ | ○ | - | × | × | × |
剥离性 | ○ | ○ | ○ | - | × | ○ | ○ |
C0:刚滴加乙醇后的、乙醇与保持面的接触角
C20:从滴加乙醇起20秒后的、乙醇与保持面的接触角
(C0-C20)/20:乙醇的渗透速度(度/秒)
W0:刚向保持面滴加水后的、水与保持面的接触角
*1:由(C0-Ct)/t的式子求出的参考值
*2:来自细孔及抛光处理的开口的平均直径及面积
就乙醇的渗透速度为1.0~2.0度/秒的实施例1~3而言,吸附力良好,剥离性也良好。另外,就乙醇的渗透速度小于1.0的比较例2而言,吸附力过高,存在剥离基板时发生破裂的情况。此外,就乙醇的渗透过快而无法测定渗透速度的比较例3~4而言,吸附力低于实施例1~3,虽然剥离性方面不存在问题,但是担心存在研磨中被研磨物的横向偏移等问题。
产业上的可利用性
本实施方式的保持垫作为研磨加工领域的被研磨物的保持垫具有产业上的可利用性。
Claims (13)
1.保持垫,其为具备树脂片材的保持垫,所述树脂片材具有用于保持被研磨物的保持面,
在所述保持面形成的微细孔的微细孔面积在每1cm2保持面中为5.0×104~5.0×106μm2,
下述式(1)表示的、乙醇向所述保持面的渗透速度为1.0~2.0度/秒,
渗透速度=(C0-C20)/20···(1)
C0:刚向所述保持面滴加乙醇后的、所述乙醇与所述保持面的接触角,
C20:从滴加所述乙醇起20秒后的、所述乙醇与所述保持面的所述接触角。
2.如权利要求1所述的保持垫,其中,向所述保持面滴加水,刚滴加所述水后的、所述水与所述保持面的接触角W0为100~150度。
3.如权利要求1或2所述的保持垫,其中,在所述保持面形成的微细孔的平均微细孔径为0.1~5.0μm。
4.如权利要求1或2所述的保持垫,其中,非发泡树脂片材的断裂强度为30MPa以上,所述非发泡树脂片材是用N,N-二甲基甲酰胺将所述树脂片材溶解、并使所得溶液干燥而得到的。
5.如权利要求1或2所述的保持垫,其中,构成所述树脂片材的树脂的100%模量为3.0~10MPa。
6.如权利要求1或2所述的保持垫,其中,所述树脂片材含有聚氨酯系树脂。
7.如权利要求1或2所述的保持垫,其中,所述树脂片材是对聚氨酯树脂片材进行拉伸而得到的。
8.如权利要求1或2所述的保持垫,其中,所述树脂片材含有防水剂。
9.如权利要求8所述的保持垫,其中,所述防水剂包含具有碳原子数为6~8的全氟烷基的氟系防水剂。
10.如权利要求8所述的保持垫,其中,相对于所述树脂片材的总量而言,所述防水剂的含量为0.5~5.0质量%。
11.如权利要求9所述的保持垫,其中,相对于所述树脂片材的总量而言,所述防水剂的含量为0.5~5.0质量%。
12.权利要求1~11中任一项所述的保持垫的制造方法,其具有下述工序:
溶液制备工序,将树脂混合溶解于溶剂中而制备树脂溶液;
涂膜形成工序,形成所述树脂溶液的涂膜;
浸渍工序,将所述涂膜浸渍于作为所述树脂的不良溶剂的凝固液而制作树脂片材;和
孔形成工序,对所述树脂片材进行拉伸而在所述树脂片材的表面形成微细孔。
13.如权利要求12所述的保持垫的制造方法,其中,所述树脂包含聚氨酯系树脂。
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