JP2009279749A - 研磨パッド - Google Patents
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Abstract
【解決手段】研磨パッド1は発泡構造のポリウレタンシート2を有している。ポリウレタンシート2は、イソシアネート基含有化合物を主成分とし、研磨加工時に被研磨物にスラリを介して当接する研磨面Pを有している。ポリウレタンシート2には、半球体状で樹脂製の外殻を有する微粒子3が略均等、略均一に分散されている。外殻の中央部には中空状の窪みが形成されている。微粒子3の窪みには発泡成分が配されている。ポリウレタンシート2の内部には、微粒子3の窪みに配した発泡成分により気孔6が略均等かつ略均一に形成されている。微粒子3は気孔6に内包されている。発泡成分が発生するガスの分で気孔6が形成される。
【選択図】図1
Description
図1に示すように、研磨パッド1は、ポリウレタン体としてのポリウレタンシート2を有している。ポリウレタンシート2は、イソシアネート基含有化合物を主成分としており、研磨加工時に被研磨物の被研磨面(加工面)にスラリ(研磨液)を介して当接する研磨面Pを有している。ポリウレタンシート2は、イソシアネート基含有化合物と、活性水素化合物と、半球体状の樹脂製外殻を有する中空状で該中空部分に発泡成分を配した微粒子(樹脂微粒子)3と、を混合した混合液から形成されたポリウレタン成形体にスライス処理やバフ等の表面研削処理を施すことで形成されている。
研磨パッド1は、2通りの製造方法で製造することができる。すなわち、イソシアネート基含有化合物、活性水素化合物および微粒子3を混合した混合液を型枠に注型し型枠内で硬化させる第1の製造方法、または、イソシアネート基含有化合物、活性水素化合物、微粒子3およびイソシアネート基含有化合物と活性水素化合物との反応生成物を溶解可能な有機溶媒を混合した混合液をシート状の基材上に塗布し加熱しながら脱溶媒させる第2の製造方法で得られたポリウレタンシート2を用い、研磨パッド1を製造することができる。以下、第1の製造方法、第2の製造方法の順に説明する。
第1の製造方法では、研磨パッド1は、図3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、活性水素化合物と、微粒子3とをそれぞれ準備する準備工程(準備ステップ)、イソシアネート基含有化合物、活性水素化合物および微粒子3を混合した混合液を調製する混合工程(成形ステップの一部)、混合液を型枠に注型する注型工程(成形ステップの一部)、型枠内でポリウレタン成形体を形成する硬化成型工程(成形ステップの一部)、ポリウレタン成形体にスライス処理や表面研削処理をしてポリウレタンシート2を形成するシート形成工程、ポリウレタンシート2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、活性水素化合物および微粒子3をそれぞれ準備する。準備するイソシアネート基含有化合物としては、分子内に2つ以上の水酸基を有するポリオール化合物と、分子内に2つのイソシアネート基を有するジイソシアネート化合物とを反応させることで生成したイソシアネート末端ウレタンプレポリマ(以下、単に、プレポリマと略記する。)が用いられている。ポリオール化合物と、ジイソシアネート化合物とを反応させるときに、イソシアネート基のモル量を水酸基のモル量より大きくすることで、プレポリマを得ることができる。また、プレポリマは、粘度が高すぎると、流動性が悪くなり混合時に略均一に混合することが難しくなる。温度を上昇させて粘度を低くするとポットライフが短くなり(プレポリマの硬化反応が速くなり)、却って混合斑が生じて微粒子3の分散状態にバラツキが生じる。また、温度上昇により発泡成分5が発泡してしまい気孔6の大きさや分散状態にバラツキが生じることもある。反対に粘度が低すぎると、混合液中で微粒子3が移動してしまい、得られるポリウレタン成形体に略均等、略均一に微粒子3を分散させることが難しくなる。このため、プレポリマは、温度50〜80℃における粘度を500〜4000mPa・sの範囲に設定することが好ましい。このことは、例えば、プレポリマの分子量(重合度)を変えることで粘度を設定することができる。プレポリマは、50〜80℃程度に加熱され流動可能な状態とされる。
図3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、活性水素化合物および微粒子3を混合して混合液を調製する。このとき、微粒子3は、混合液中での分散状態を均一化するため、予め活性水素化合物に略均一に混合、分散させておく。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プレポリマと活性水素化合物とを反応、硬化させてポリウレタン成形体を成型する。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3に示すように、シート形成工程では、硬化成型工程で得られたポリウレタン成形体をシート状にスライスし、必要に応じてバフ等の表面研削処理を施してポリウレタンシート2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。スライス時にはポリウレタン成形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。本例で用いた厚さが50mmの型枠25で成型したポリウレタン成形体では、例えば、ポリウレタン成形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、中央部の約30mm分から10〜25枚のポリウレタンシート2を形成することができる。ポリウレタンシート2の厚さ精度を向上させるために、更にバフ等の表面研削処理を施すようにしてもよい。バフ処理には一般的なバフ機を使用することができる。硬化成型工程で気孔6が略均等、略均一に形成されたポリウレタン成形体が得られるため、シート形成工程で複数枚のポリウレタンシート2を形成したときは、表面に形成された開孔4の平均開孔径がいずれも10〜150μmの範囲となる。
ラミネート工程では、シート形成工程で形成されたポリウレタンシート2と両面テープとが貼り合わされる。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、第2の製造方法について説明するが、上述した第1の製造方法と同じ工程、同じ物質については説明を省略し、異なる箇所のみ説明する。
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1では、第1製造方法に従い研磨パッド1を製造した。プレポリマの生成では、ポリオール化合物として平均分子量約2000のPTMGを用い、ジイソシアネート化合物として、2,4−TDIと2,6−TDIとをモル比7/3で混合して用いた。これらを反応させることで、温度50℃における粘度が5500mPa・s、NCO当量が549のプレポリマを得た。このプレポリマを55℃に加熱し減圧下で脱泡して用いた。第2成分の活性水素化合物にはMOCAを用い、約120℃で溶解させ減圧下で脱泡した。微粒子3としては、平均粒径7μmの外殻3aを有機シリコーン系重合体で形成し、窪み3bに発泡成分5として、化学発泡剤のアゾジカルボンアミドを配した。プレポリマ:MOCA:微粒子3を重量比で100部:22.8部:5.3部の割合で混合した。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。得られた混合液を型枠25に注型し硬化させた後、形成されたポリウレタン成形体を型枠25から抜き出し、厚さ1.3mmにスライスし研磨パッド1を作製した。
実施例2、実施例3では、発泡成分5を変える以外は実施例1と同様にして研磨パッド1を作製した。発泡成分5として、実施例2では水分を保持させたカルボキシメチルセルロース、実施例3では水をそれぞれ用いた。
実施例4では、第2製造方法に従い研磨パッド1を製造した。ポリウレタンシート2の作製には、プレポリマと活性水素化合物とが反応されたポリウレタン樹脂としてポリエステルMDI(ジフェニルメタンジイソシアネート)ポリウレタン樹脂を用いた。このポリウレタン樹脂を30重量%含むポリウレタン樹脂溶液100部に対して、実施例1で用いた微粒子3の5.3部を添加し混合して混合液を調製した。シート基材に混合液を塗布し脱溶媒させ実施例2の研磨パッド1を製造した。
比較例1では、中空球状微粒子(松本油脂製薬株式会社製、マツモトマイクロビーズM−610、架橋アクリルタイプ)を用いる以外は実施例1と同様にして比較例1の研磨パッドを製造した。すなわち、比較例1の研磨パッドは、従来の研磨パッドである。なお、中空球状微粒子の平均粒径は10μmに設定した。
各実施例および比較例の研磨パッド1について、開孔4の平均開孔径、ポリウレタンシート2のショアA硬度および密度を測定した。平均開孔径は、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。ショアA硬度は、日本工業規格(JIS K 7311)に準じた方法で測定した。また、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。平均開孔径、ショアA硬度および密度の測定結果を下表1に示す。
次に、各実施例及び比較例の研磨パッド1を用いて、以下の研磨条件でハードディスク用のアルミニウム基板の研磨加工を行い、研磨レートを測定した。研磨レートは、1分間当たりの研磨量を厚さで表したものであり、研磨加工前後のアルミニウム基板の重量減少から求めた研磨量、アルミニウム基板の研磨面積および比重から算出した。研磨レートの測定結果を下表2に示す。
(研磨条件)
使用研磨機:スピードファム社製、9B−5Pポリッシングマシン
研磨速度(回転数):30rpm
加工圧力:100g/cm2
スラリ:コロイダルシリカスラリ(pH:11.5)
スラリ供給量:100cc/min
被研磨物:ハードディスク用アルミニウム基板
(外径95mmφ、内径25mm、厚さ1.27mm)
2 ポリウレタンシート(ポリウレタン体)
3 微粒子(樹脂微粒子)
3a 外殻
3b 窪み(中空部分)
5 発泡成分
6 気孔
Claims (7)
- ポリウレタン体を備えた研磨パッドにおいて、前記ポリウレタン体は、半球体状または半多面体状の外殻を有する中空状の樹脂微粒子が内部に略均等に分散されており、前記樹脂微粒子の中空部分に配した発泡成分により気孔形成されたものであることを特徴とする研磨パッド。
- 前記ポリウレタン体は、表面が研削処理されており、該表面に開孔が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の研磨パッド。
- 前記発泡成分は、常温で固体であり100℃〜260℃でガスを発生する化学発泡剤、水を保持させた水溶性物質および水から選択される少なくとも1種であることを特徴とする請求項1に記載の研磨パッド。
- 前記化学発泡剤は、バリウムアゾジカルボキシレート、N,N’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン、炭酸水素ナトリウム、アゾジカルボンアミド、4,4’−オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジドおよびヒドラゾジカルボンアミドから選択される1種または2種以上であることを特徴とする請求項3に記載の研磨パッド。
- 前記発泡成分は、前記樹脂微粒子の100部に対して5部〜50部の重量割合であることを特徴とする請求項1に記載の研磨パッド。
- 前記ポリウレタン体は、前記表面に形成された開孔の平均開孔径が10μm〜150μmであることを特徴とする請求項2に記載の研磨パッド。
- 前記樹脂微粒子は、前記ポリウレタン体の100部に対して5部〜50部の重量割合で分散されたことを特徴とする請求項1に記載の研磨パッド。
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