JP2002226537A - 研磨パッド用ポリウレタン発泡体の製造装置 - Google Patents
研磨パッド用ポリウレタン発泡体の製造装置Info
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Abstract
ばらつきの小さなポリウレタン発泡体を製造することの
できる研磨パッド用ポリウレタン発泡体の製造装置を提
供すること。 【解決手段】 プレポリマーと製泡剤が投入されるタン
ク1と、タンク内に投入されたプレポリマーと製泡剤と
硬化剤とを泡立て混合するミキサー2とを備え、ミキサ
ーが、垂直方向に回転軸芯を有する第1ミキサー羽根1
1と第2ミキサー羽根21とを備え、第1ミキサー羽根
11と第2ミキサー羽根21とは互いにかみ合うように
逆方向に回転し、かつ、互いの羽根が干渉しないように
構成されている。
Description
ウレタン発泡体の製造装置に関する。
かつ、高精度に平滑化する研磨方法としてCMP(Ch
emical Mechanical Polishi
ng)法が採用されている。これは、化学的な作用と機
械的な作用を組み合わせた研磨方法であり、半導体基板
(ウェハ表面)を広い範囲にわたって平坦化することが
可能である。
ポリウレタン発泡体により形成されるものがあり、表面
に細かな凹部を形成し研磨スラリーを保持することがで
きるようになっている。
の製造方法の公知技術として、特開平11−32287
7号公報に開示される製造方法がある。この製造方法
は、イソシアネート末端プレポリマーと活性水素含有化
合物の2液を混合撹拌するに際し、未発泡の加熱膨張性
微小中空球体(中空バルーン)を前記プレポリマー又は
活性水素含有化合物の一方に添加混合しておき、2液反
応硬化の際に放出される反応熱及び外部からの加熱によ
って、未発泡の加熱膨張性微小中空球体をウレタン成形
物中で微発泡させ、成形物中に加熱膨張した微笑中空球
体を含有させるようにしたものである。
00622号公報に開示される製造方法がある。この製
造方法は、イソシアネート末端プレポリマーと活性水素
含有化合物(MBOCA)と同時に、既膨張の微小中空
体を特殊なミキサーで短い反応時間で微小中空体をなじ
ませ、均一に分散混合するものである。
既膨張タイプの中空バルーンは、比重が0.04g/c
m3 程度の粉体であり、この状態でウレタン液となじま
せて均一に混合させることは困難である。その理由は、
反応液と中空バルーンの密度差が大きいため、硬化中に
中空バルーンが浮き上がり、 均一なものを作ることが
難しいからである。このような膨張タイプの中空バルー
ンは、膨張前の段階で孔のあいたス抜けバルーンが含ま
れ、更に膨張行程で配管等に付着して堆積し熱により焼
けて硬く異物化したゴミが含まれる。このような硬くな
った異物がウレタン中に残ると、研磨工程でスクラッチ
の原因となり大きな問題となっている。このように、中
空バルーンを用いてポリウレタン発泡体を製造すると、
弊害が生じる。
あり、その課題は、中空バルーンを用いない方法で均一
で比重のばらつきの小さなポリウレタン発泡体を製造す
ることのできる研磨パッド用ポリウレタン発泡体の製造
装置を提供することである。
本発明に係る研磨パッド用ポリウレタン発泡体の製造装
置は、ポリウレタン発泡体形成用組成物が投入されるタ
ンクと、前記タンク内に投入された前記組成物を泡立て
混合するミキサーとを備え、前記ミキサーが、垂直方向
に回転軸芯を有する第1ミキサー羽根と第2ミキサー羽
根とを備え、前記第1ミキサー羽根と前記第2ミキサー
羽根とは互いにかみ合うように逆方向に回転し、かつ、
互いの羽根が干渉しないように構成されていることを特
徴とするものである。
ン発泡体形成用組成物(例えば、プレポリマーと製泡剤
と硬化剤)を同時にあるいは適宜の順序で投入し、ミキ
サーにより泡立て混合する。これにより、空気等の気体
を強制的に巻き込ませて微細化し、発泡させることがで
きる。タンクに投入するプレポリマー等の量や撹拌時間
を適切に制御することにより、均一で比重ばらつきの少
ないポリウレタン発泡体を得ることができることを本発
明者らは見出した。
軸芯を有する第1・第2ミキサー羽根を設けて、これら
を互いに逆回転させることにより、均一に泡立て混合す
ることができる。第1・第2ミキサー羽根の形状につい
ては、泡立て混合を行うに適した形状を採用すればよ
い。
1・第2ミキサー羽根は複数枚の羽根部分により構成さ
れるものがあげられる。
分により構成され、この羽根部分が回転することにより
泡立て混合を行うことができる。羽根部分は少なくとも
2枚あればよい。
前記第1・第2ミキサー羽根を液面から引き上げたと
きに、前記羽根部分に沿って液が下方に流れ落ちるよう
に、前記羽根部分の形状が形成されているものあげられ
る。
面上部に引き上げられるが、この引き上げのときにミキ
サー羽根に付着している液体が、液面上にぼた落ちする
とエアーボイドが発生し品質不良の原因となる。そこ
で、羽根部分に沿って液が下方に流れ落ちるようにすれ
ば、液はスムーズに液面へと流れていくために、エアー
ボイドの発生を防ぐことができる。
前記タンクの底部に金型を設け、前記底部から前記金
型へと混合液を注入できるように構成したものがあげら
れる。
部から混合液を金型へ注入する構成を採用することによ
り、混合液をスムーズに金型へ供給することができ、エ
アーボイドの発生等の不具合を防止することができる。
泡ポリウレタン発泡体を製造する方法としては次の2つ
があげられる。
基含有化合物を含む第2成分を混合させて微細気泡ポリ
ウレタン発泡体を製造する方法であって、前記第1成分
もしくは前記第2成分の少なくとも一方に水酸基を有し
ないシリコン系ノニオン界面活性剤を添加し、前記界面
活性剤を添加した成分を非反応性気体と攪拌して前記非
反応性気体、好ましくは空気を微細気泡として分散させ
て気泡分散液とし、前記気泡分散液に残りの成分を混合
して硬化させる製造方法である。
イソシアネート基末端のイソシアネートプレポリマーを
使用し、これを気泡分散液とした後に第2成分としてM
BOCA等の鎖延長剤で架橋させる方法、又は第2成分
として水酸基末端のプレポリマーを使用し、これを気泡
分散液とした後に第1成分として、ジフェニルメタンジ
イソシアネート等のイソシアネート化合物で架橋させる
方法である。
基含有化合物を含む第2成分を混合させて微細気泡ポリ
ウレタン発泡体を製造する方法であって、前記第1成分
もしくは前記第2成分の少なくとも一方に水酸基を有し
ないシリコン系ノニオン界面活性剤を添加し、前記第1
成分と第2成分を非反応性気体、好ましくは空気と混
合、攪拌し、前記非反応性気体を微細気泡として分散さ
せて気泡分散液とし、前記気泡分散液を硬化させる製造
方法である。
と鎖延長剤、及びポリイソシアネート化合物を混合して
気泡分散液とし、そのまま反応、硬化させる方法であ
る。
分の合計量に対して1〜20重量%であることが好まし
い。
レタン発泡体の製造装置の好適な実施形態を図面を用い
て説明する。図1は、製造装置の外観構成を示す側面図
である。図2は、製造装置の構成を示す平面図である。
この製造装置は、プレポリマーと製泡剤と溶解した活性
水素含有化合物ををタンクに投入して泡立て混合するこ
とによりポリウレタン発泡体を得ようとするものであ
る。
と、タンク内の液体を泡立て混合するためのミキサー2
と、混合工程の終了した液体を注入する金型3とを備え
ている。
柱5が設けられており、ミキサー2を吊り下げるチェー
ン4とバランサー6が設けられている。ハンドル(不図
示)を操作することにより、ミキサー2を上下動させる
ことができる。タンク1も別の支柱に平面視で略C字形
の支持腕8により取り付け支持されている。金型3は、
支持台10の上に搭載される形で支持されており、図1
の紙面に垂直な方向にスライド移動可能である。
する。図3は、ミキサーの構成を示す側面図、図4はミ
キサーの構成を示す平面図である。このミキサー2は2
軸タイプのミキサーであり、第1ミキサー羽根11と第
2ミキサー羽根21とを備えている。第1・第2ミキサ
ー羽根11,21は、それぞれ回転軸12,22を有し
ており、図4に示すように、平面視で第1ミキサー羽根
11は反時計方向に回転し、第2ミキサー羽根21は時
計方向に回転する。各ミキサー羽根11,21は、円周
方向に沿って等間隔(90゜ピッチ)で配置された羽根
部分を備えており。第1ミキサー羽根11の羽根部分と
第2ミキサー羽根21の羽根部分とはかみ合うように回
転し、また、図4に示すように位相が45゜ずれた状態
で回転するのでお互いに干渉しないように回転すること
ができる。なお、図例では羽根部分は4つあるが、少な
くとも2つあれば撹拌することが可能である。
すように、円弧状、又は、楕円弧状、又は、任意のなめ
らかな曲面形状を有している。
11,21の外径の数倍程度の直径とするのが好まし
く、高さはミキサーによる混合時に液がオーバーフロー
しない程度とするのが好ましい。成形するブロックの大
きさが700(mm)×1500(mm)×30(m
m)とすれば、必要なタンク1の体積(容量)は31.
5L(リットル)となる。
混合液の中にあるミキサー羽根11,21を混合液から
引き上げる必要があるが、このときにミキサー羽根1
1,21に付着している液が液面にぼた落ちせず、羽根
部分の形状を伝わって流れ落ちるようにしている。
によるポリウレタン発泡体の製造工程について説明す
る。このポリウレタン発泡体は、CMP研磨パッド用に
用いられるものであり、均一な材質と成形品の比重差の
ばらつきの少ないことが要求される。
マーとしてアジプレンL−325(ユニロイヤル製)を
100部(70℃)に対して、製泡剤(界面活性剤)と
してSH−192(東レ・ダウコーニング・シリコン社
製)を1〜20部、活性水素含有化合物としてメチレン
・ビス(O−クロルアニリン)(MBOCA)(イハラ
ケミカル社製)を26部(120℃)である。
92と溶解したMBOCAをタンク1に投入し、ミキサ
ー2により撹拌混合(泡立て混合)する。各ミキサー羽
根11,21の回転数は、500〜3000rpmが好
ましい。混合時間は、数分程度が好ましい。この撹拌に
より、空気を混合液内部に巻き込むことができる。
2とMBOCAをタンク1に投入する順序であるが、こ
れらを同時に投入してもよいし、これらのうちのいくつ
かを最初に投入して撹拌混合し、所定時間経過後に残り
を投入して撹拌混合するようにしてもよい。
1を液から引き上げる。このとき、ミキサー羽根11,
21に付着している液は、羽根部分の形状を伝わって下
に流れ落ちる。したがって、液のぼた落ちによるエアー
ボイドの発生を防ぐことができる。ミキサー羽根11,
21の引き上げ完了後、増粘開始直前に金型3に混合液
を流し込む。
タンク1を傾斜させて金型3に流し込む方法である。好
ましい方法は、タンク1の底部に弁(不図示)を設けて
おき、底部から金型3へと混合液を流し込む方法であ
る。後者の方が、エアーボイドが発生する可能性が少な
いので好ましい。
調整方法は次のように行う。タンク1内にセットしてあ
るミキサー羽根11,21の最上部の位置までのタンク
1の容積を100としたときに、容積80の位置まで液
を投入すれば、液比重1のときに、約0.8(g/cm
3 )のブロックを得ることができる。
泡体の性状は、 比重・・・0.4〜0.9g/cm3 硬度(ショアD)・・・30〜60 平均セル径・・・30〜 40μm セル個数・・・・200〜500個/mm2 <実施例1>アジプレンL−325を24.1kg、製
泡剤SH−192を0.73kg(約3部)、MBOC
Aを6.32kgとした場合、比重0.845のブロッ
クを得ることができた。またこのとき、ショアD硬度は
54であった。
1.4kg、SH−192を0.81kg(約4部)、
MBOCAを5.6kgとした場合、比重0.781の
ブロックを得ることができた。このとき、ショアD硬度
は51であった。
ては、本実施形態の形状に限定されるものではなく、本
発明の枠内で種々の変更が可能である。
磨パッドだけでなく、ガラス研磨用にも用いることがで
きる。
構成を示す側面図
構成を示す平面図
Claims (4)
- 【請求項1】 ポリウレタン発泡体形成用組成物が投入
されるタンクと、 前記タンク内に投入された前記組成物を泡立て混合する
ミキサーとを備え、 前記ミキサーが、垂直方向に回転軸芯を有する第1ミキ
サー羽根と第2ミキサー羽根とを備え、前記第1ミキサ
ー羽根と前記第2ミキサー羽根とは互いにかみ合うよう
に逆方向に回転し、かつ、互いの羽根が干渉しないよう
に構成されていることを特徴とする研磨パッド用ポリウ
レタン発泡体の製造装置。 - 【請求項2】 前記第1・第2ミキサー羽根は複数枚の
羽根部分により構成されることを特徴とする請求項1に
記載の研磨パッド用ポリウレタン発泡体の製造装置。 - 【請求項3】 前記第1・第2ミキサー羽根を液面から
引き上げたときに、前記羽根部分に沿って液が下方に流
れ落ちるように、前記羽根部分の形状が形成されている
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の研磨パッド用
ポリウレタン発泡体の製造装置。 - 【請求項4】 前記タンクの底部に金型を設け、前記底
部から前記金型へと混合液を注入できるように構成した
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の
研磨パッド用ポリウレタン発泡体の製造装置。
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