JP2009125895A - 研磨パッドおよび研磨パッドの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】研磨パッド1は、研磨加工時に被研磨物の加工面に研磨液を介して当接する研磨面Pを有している。研磨パッド1は、イソシアネート基含有化合物と、鎖伸長剤と、水を200〜3000g/m3含む水蒸気混合気体と、を混合した混合液を型枠に注型し硬化させた発泡体をスライスすることで形成されている。研磨パッド1の内部には、水蒸気混合気体中の水とイソシアネート基含有化合物との反応により、略均一な大きさの発泡3が略均等に分散して形成されている。研磨面Pでは発泡3の一部が開孔しており、開孔4が形成されている。水蒸気混合気体が混合されるときに生じた微細な気泡が混合液中に略均等に分散され、水蒸気混合気体中の水が混合液中で略均等に分散される。
【選択図】図1
Description
図1に示すように、研磨パッド1は、硬質発泡タイプのポリウレタンシートであり、イソシアネート基含有化合物を主成分としている。研磨パッド1は、研磨加工時に被研磨物の加工面にスラリを介して当接する研磨面Pを有している。研磨パッド1は、イソシアネート基含有化合物と、鎖伸長剤と、水を200〜3000g/m3含む水蒸気とイソシアネート基含有化合物および鎖伸長剤に対して非反応性の気体(以下、非反応性気体という。)との混合気体(以下、水蒸気混合気体と略記する。)と、を混合した混合液を型枠に注型し硬化させた発泡体をスライスすることで形成されている。すなわち、研磨パッド1は乾式成型で形成されている。
研磨パッド1は、図2に示す各工程を経て製造される。すなわち、イソシアネート基含有化合物と、鎖伸長剤と、水蒸気混合気体とをそれぞれ準備する準備工程、イソシアネート基含有化合物、鎖伸長剤および水蒸気混合気体を混合して混合液を調製する混合工程(発泡体形成ステップの一部)、混合液を型枠に注型する注型工程(発泡体形成ステップの一部)、型枠内で発泡、硬化させて発泡体を形成する硬化成型工程(発泡体形成ステップの一部)、発泡体をシート状にスライスして研磨パッド1を形成するスライス工程(スライスステップ)、研磨パッド1と両面テープとを貼り合わせるラミネート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、イソシアネート基含有化合物と、鎖伸長剤と、水蒸気混合気体とをそれぞれ準備する。
図2に示すように、混合工程では、準備工程で準備したプレポリマ、鎖伸長剤および水蒸気混合気体を混合した混合液を調製する。注型工程では混合工程で調製された混合液を型枠に注型し、硬化成型工程では型枠内で発泡、硬化させて発泡体を成型する。本例では、混合工程、注型工程、硬化成型工程を連続して行う。
図2に示すように、スライス工程では、硬化成型工程で得られた発泡体をシート状にスライスして研磨パッド1を形成する。スライスには、一般的なスライス機を使用することができる。スライス時には発泡体の下層部分を保持し、上層部から順に所定厚さにスライスする。スライスする厚さは、本例では、1.3〜2.5mmの範囲に設定されている。また、本例で用いた厚さが50mmの型枠25で成型した発泡体では、例えば、発泡体の上層部および下層部の約10mm分をキズ等の関係から使用せず、中層部の約30mm分から10〜25枚の研磨パッド1を形成することができる。硬化成型工程で内部に発泡3が略均等に形成された発泡体が得られるため、スライス工程で複数枚の研磨パッド1を形成したときは、表面に形成された開孔4の孔径の平均値がいずれも10〜100μmの範囲となる。また、各研磨パッド1では、開孔4の平均開孔径の差が平均値に対し±3%の範囲内、密度の差が平均値に対し±3%の範囲内となる。開孔4の平均開孔径が10μmを下回ると、研磨加工時に研磨液中の研磨粒子で目詰まりを起こしやすくなるため、研磨パッドの寿命低下を招きやすく、反対に100μmを上回ると、略均一な孔径の制御が難しくなり、被研磨物の平坦性向上が不十分となる。なお、混合液に混合する水蒸気混合気体の量や混合条件を調整することで発泡3の大きさ、ひいては、開孔4の孔径を制御することができる。
ラミネート工程では、スライス工程で形成された研磨パッド1と両面テープとが貼り合わせる。円形等の所望の形状、サイズに裁断した後、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研磨パッド1を完成させる。
次に、本実施形態の研磨パッド1および研磨パッド1の製造方法の作用等について説明する。
実施例では、下表1に示すように、水蒸気混合気体の供給量、流量を変えて、試料1〜試料4の研磨パッド1を作製した。第1成分のプレポリマとしてイソシアネート基含有量が9〜9.3%の末端イソシアネート基含有ウレタンプレポリマ(Adiprene L−325)を用い、これを55℃に加熱し減圧下で脱泡した。第2成分の鎖伸長剤としては、MOCAを120℃で溶解させた。第3成分には鎖伸長剤として、数平均分子量約2000のPPGに、更に触媒(トヨキャットET、東ソー株式会社製)の1部、シリコン系界面活性剤(SH−193、ダウコーニング社製)の5部をそれぞれ添加し攪拌混合した後、減圧下で脱泡した。プレポリマ:MOCA:PPGの重量比が下表1に示す割合になるように混合槽12に供給した。混合工程では、攪拌条件を剪断回数1689回、剪断速度9425/秒に設定した。このとき、混合槽12内に水蒸気混合気体を下表1に示す水の量、温度、流量で供給した。得られた混合液を型枠25に注型し硬化させた後、形成された発泡体を型枠25から抜き出した。この発泡体を、厚さ1.3mmにスライスし研磨パッド1を作製した。
比較例では、下表1に示すように、水の供給量、供給方法を変えて、試料5〜試料7の研磨パッドを作製した。すなわち、試料5では、プレポリマの1000部に対して2部の水を直接混合槽12に供給し、水を含まない非反応性気体のみを30℃の温度に調整し0.6リットル/固形分1kgの流量で混合槽12に供給する以外は試料1と同様にした。試料6では、プレポリマの1000部に対して2部の水を、予めPPGと混合して混合槽12に供給する以外は試料5と同様にした。試料7では、水を供給しない以外は試料5と同様にした。
均質性の評価では、硬化成型した発泡体の上層部、中層部、下層部からスライスして得られた研磨パッド1の密度と開孔径をそれぞれ測定し、各層での測定値の差から均質性を評価した。密度は、所定サイズの大きさに切り出した試料の重量を測定し、サイズから求めた体積から算出した。また、開孔径は、マイクロスコープ(KEYENCE製、VH−6300)で約1.3mm四方の範囲を175倍に拡大して観察し、得られた画像を画像処理ソフト(Image Analyzer V20LAB Ver.1.3)により処理し算出した。このとき、極端に大きな開孔(500μm以上の巨大気孔)の有無についても判定した。
耐熱性の評価では、発泡体の中層部から得られた研磨パッド1について、湿潤(WET)硬度および硬度保持率を測定した。湿潤硬度は、研磨パッド1を温度20℃の水に30分間浸漬した後、硬度として、日本工業規格(JIS K 7311)に準じてショアA硬度を測定した。硬度保持率は、同じ研磨パッド1を温度70℃の熱湯に30分間浸漬した後、ショアA硬度を同様に測定し、20℃のときの硬度に対する70℃のときの硬度の割合を百分率で求めた。密度、平均開孔径、湿潤硬度、硬度保持率および巨大気孔の有無について評価を行った結果を下表2に示す。
3 発泡
4 開孔
P 研磨面
20 混合機
Claims (9)
- イソシアネート基含有化合物と、鎖伸長剤と、水を200g/m3〜3000g/m3含む水蒸気または前記イソシアネート基含有化合物および前記鎖伸長剤に対して非反応性の気体と前記水蒸気との混合気体と、を混合した混合液から形成された発泡体をスライスして得られたことを特徴とする研磨パッド。
- 前記イソシアネート基含有化合物は、温度50℃〜80℃における粘度が500mPa・s〜4000mPa・sの範囲であることを特徴とする請求項1に記載の研磨パッド。
- 前記発泡体のスライスで表面に開孔が形成されており、前記開孔の平均開孔径が10μm〜100μmの範囲であることを特徴とする請求項1に記載の研磨パッド。
- 温度20℃の水に一定時間浸漬したときの硬度に対する、温度70℃の水に前記一定時間浸漬したときの硬度の割合が80%以上であることを特徴とする請求項1に記載の研磨パッド。
- 前記発泡体のスライスで複数枚の研磨パッドが形成されたときに、それぞれの表面に形成された開孔の平均開孔径の差、および、密度の差がいずれも平均値に対し±3%の範囲内であることを特徴とする請求項1に記載の研磨パッド。
- イソシアネート基含有化合物と、鎖伸長剤とを混合すると共に、水を200g/m3〜3000g/m3含む水蒸気または前記イソシアネート基含有化合物および前記鎖伸長剤に対して非反応性の気体と前記水蒸気との混合気体を吹き込みながら混合液を調製し、前記混合液から発泡体を形成する発泡体形成ステップと、
前記発泡体形成ステップで形成された発泡体をスライスして研磨パッドを形成するスライスステップと、
を含むことを特徴とする研磨パッドの製造方法。 - 前記発泡体形成ステップでは、前記混合液を調製した後、連続して前記発泡体を形成することを特徴とする請求項6に記載の製造方法。
- 前記発泡体形成ステップで吹き込まれる水蒸気または混合気体の量は、前記イソシアネート基含有化合物および鎖伸長剤の合計重量1kgに対して0.5〜3.4リットルの割合であることを特徴とする請求項6に記載の製造方法。
- 前記発泡体形成ステップにおいて、剪断速度9,000〜41,000/秒、剪断回数300〜10,000回の条件で前記混合液を調製することを特徴とする請求項6に記載の製造方法。
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