JP2018167371A - 研磨パッド - Google Patents
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Abstract
Description
こうした従来の研磨パッドは、上記円周方向溝をスラリーを保持する保持溝として構成し、上記直線状溝を研磨屑や使用後のスラリーを排出する排出溝として構成している。そして、特許文献1の研磨パッドは、排出溝の深さを保持溝よりも深くなるように構成してあり、特許文献2の研磨パッドは、保持溝のピッチと排出溝のピッチを特定の関係に設定してあり、それによって研磨レートを向上させるようになっている。
しかしながら、上記従来の研磨パッドにおいては、スラリーの流れのコントロールが必ずしも十分なものではなかった。そして、特許文献1の研磨パッドにおいては、スラリーの排出能力は優れる反面、スラリーの保持能力が十分とは言えず、必ずしも高い研磨レートが得られないという問題があった。
上記保持溝としての周方向溝の深さを、上記排出溝としての交差溝よりも深くしてあり、上記保持溝と排出溝とが交差する各交差部分は、研磨屑を収容して沈殿させる収容部となっていることを特徴とするものである。
上記研磨装置2は、下方側に設けられて研磨パッド1を支持する研磨定盤4と、上方側に設けられて被研磨物3を支持する支持定盤5と、液状のスラリーSを供給するスラリー供給手段6とを備えている。
上記研磨パッド1および被研磨物3はそれぞれ略円盤状を有しており、本実施例では研磨パッド1の直径は被研磨物3の直径よりも大径となっている。また研磨パッド1は、その下面を両面テープ等によって研磨定盤4に固定されており、被研磨物3は支持定盤5に真空吸着されている。
また上記研磨定盤4および支持定盤5は図示しない駆動手段によって相対的に回転するとともに、上記支持定盤5は研磨定盤4の中心位置から半径方向に往復動可能に設けられており、これにより上記研磨パッド1と被研磨物3とが相対的に回転しながら摺動するようになっている。
スラリー供給手段6は、所要の薬品中に砥粒の混合された液状のスラリーSを上記研磨パッド1の研磨面1Aの中心部に供給し、これにより当該スラリーSが研磨面1Aと被研磨物3との間に入り込むことで、被研磨物3の研磨が行われるようになっている。
このような構成を有する研磨装置自体は従来公知であり、これ以上の詳細な説明については省略する。なお、上記構成を有する研磨装置2の他、例えば支持定盤5には駆動がなく、研磨定盤4の回転により支持定盤5が連れ回るようにした研磨装置2など、その他の構成を有した研磨装置2も使用可能である。
以下、準備工程、混合工程、成形体成形工程、研磨層形成工程に分けて、それぞれ説明する。
上記ポリウレタン結合含有イソシアネート化合物としては、市販されているものを用いてもよく、ポリイソシアネート化合物とポリオール化合物とを反応させて合成したものを用いてもよい。上記反応に特に制限はなく、ポリウレタン樹脂の製造において公知の方法および条件を用いて付加重合反応すればよい。
例えば、40℃に加温したポリオール化合物に、窒素雰囲気にて撹拌しながら50℃に加温したポリイソシアネート化合物を添加し、30分後に80℃まで昇温させ更に80℃にて60分間反応させるといった方法で製造することが出来る。
例えば、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しては、m−フェニレンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート(2,6−TDI)、2,4−トリレンジイソシアネート(2,4−TDI)、ナフタレン−1,4−ジイソシアネート、ジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネート(MDI)、4,4’−メチレン−ビス(シクロヘキシルイソシアネート)(水添MDI)、3,3’−ジメトキシ−4,4’−ビフェニルジイソシアネート、3,3’−ジメチルジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネート、キシリレン−1,4−ジイソシアネート、4,4’−ジフェニルプロパンジイソシアネート、トリメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、プロピレン−1,2−ジイソシアネート、ブチレン−1,2−ジイソシアネート、シクロヘキシレン−1,2−ジイソシアネート、シクロヘキシレン−1,4−ジイソシアネート、p−フェニレンジイソチオシアネート、キシリレン−1,4−ジイソチオシアネート、エチリジンジイソチオシアネート等を挙げることができる。
さらに、ポリイソシアネート化合物としては、ジイソシアネート化合物が好ましく、中でも2,4−TDI、2,6−TDI、MDIがより好ましく、2,4−TDI、2,6−TDIが特に好ましい。
これらのポリイソシアネート化合物は、単独で用いてもよく、複数のポリイソシアネート化合物を組み合わせて用いてもよい。
上記ポリウレタン結合含有イソシアネート化合物の合成に用いられるポリオール化合物としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール(DEG)、ブチレングリコール等のジオール化合物、トリオール化合物等;ポリ(オキシテトラメチレン)グリコール(又はポリテトラメチレンエーテルグリコール)(PTMG)等のポリエーテルポリオール化合物;エチレングリコールとアジピン酸との反応物やブチレングリコールとアジピン酸との反応物等のポリエステルポリオール化合物;ポリカーボネートポリオール化合物、ポリカプロラクトンポリオール化合物等を挙げることができる。
また、エチレンオキサイドを付加した3官能性プロピレングリコールを用いることもできる。これらの中でも、PTMG、又はPTMGとDEGの組み合わせが好ましい。
上記ポリオール化合物は単独で用いてもよく、複数のポリオール化合物を組み合わせて用いてもよい。
具体的に上記プレポリマーのNCO当量は以下のようにして求めることができる。
プレポリマーのNCO当量=(ポリイソシアネート化合物の質量部+ポリオール化合物の質量部)/[(ポリイソシアネート化合物1分子当たりの官能基数×ポリイソシアネート化合物の質量部/ポリイソシアネート化合物の分子量)−(ポリオール化合物1分子当たりの官能基数×ポリオール化合物の質量部/ポリオール化合物の分子量)]
ポリアミン化合物とは、分子内に2つ以上のアミノ基を有する化合物を意味し、脂肪族や芳香族のポリアミン化合物、特にはジアミン化合物を使用することができる。
例えば、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、イソホロンジアミン、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジアミン、3,3’−ジクロロ−4,4’−ジアミノジフェニルメタン(メチレンビス−o−クロロアニリン)(以下、MOCAと略記する。)、MOCAと同様の構造を有するポリアミン化合物等を挙げることができる。
また、ポリアミン化合物が水酸基を有していてもよく、このようなアミン系化合物として、例えば、2−ヒドロキシエチルエチレンジアミン、2−ヒドロキシエチルプロピレンジアミン、ジ−2−ヒドロキシエチルエチレンジアミン、ジ−2−ヒドロキシエチルプロピレンジアミン、2−ヒドロキシプロピルエチレンジアミン、ジ−2−ヒドロキシプロピルエチレンジアミン等を挙げることができる。
ポリアミン化合物としては、ジアミン化合物が好ましく、MOCA、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホンがより好ましく、MOCAが特に好ましい。
ポリアミン化合物は、単独で用いてもよく、複数のポリアミン化合物を組み合わせて用いてもよい。
ポリアミン化合物は、他の成分と混合し易くするためおよび/又は後の成形体形成工程における気泡径の均一性を向上させるために、必要により加熱した状態で減圧下脱泡することが好ましい。減圧下での脱泡方法としては、ポリウレタンの製造において公知の方法を用いればよく、例えば、真空ポンプを用いて0.1MPa以下の真空度で脱泡することができる。
硬化剤(鎖伸長剤)として固体の化合物を用いる場合は、加熱により溶融させつつ、減圧下脱泡することができる。
具体例としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、ペンタンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオールなどの低分子量ジオール、ポリ(オキシテトラメチレン)グリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどの高分子量のポリオール化合物などが挙げられる。
上記ポリオール化合物は単独で用いてもよく、複数のポリオール化合物を組み合わせて用いてもよい。
上記ポリマー殻としては、特開昭57−137323号公報等に開示されているように、例えば、アクリロニトリル−塩化ビニリデン共重合体、アクリロニトリル−メチルメタクリレート共重合体、塩化ビニル−エチレン共重合体などの熱可塑性樹脂を用いることができる。同様に、ポリマー殻に内包される低沸点炭化水素としては、例えば、イソブタン、ペンタン、イソペンタン、石油エーテル等を用いることができる。
なお、上記中空体を用いる他、水発泡等の化学的発泡や機械的な撹拌による発泡を用いて気泡を形成しても良く、これらの方法を組み合わせても良い。
混合順序に特に制限はないが、ポリウレタン結合含有イソシアネート化合物と中空体とを混合した混合液と、硬化剤および必要に応じて他の成分を混合した混合液とを用意し、両混合液を混合器内に供給して混合撹拌することが好ましい。このようにして、成形体成形用の混合液が調製される。
このとき、プレポリマー、硬化剤が反応してポリウレタンポリウレア樹脂を形成することにより該混合液は硬化する。
すなわち、図2に平面図で示すように、研磨パッド1の研磨面1Aには、その中心から同心円状に等ピッチPで複数の円周方向溝が形成されており、各円周方向溝がスラリーSを保持する保持溝1Bとなっている。円周方向からなる各保持溝1Bは、研磨パッド1の外周面1Dには開口しておらず、閉じられた形状となっている。保持溝1Bとしての各円周方向溝の幅及び深さは全て同一寸法となっている。図4ないし図5に示すように、保持溝1Bの断面形状は縦長の長方形となっている。
また、研磨面1Aには、中心から放射方向に延びて、外周面1Dに開口する直線状の複数の放射方向溝が形成されており、各放射方向溝が排出溝1Cとなっている。排出溝1Cは、円周方向において等角度で合計16箇所に形成されており、これら各排出溝1Cは上記円周方向溝からなる保持溝1Bと実質的に直交した状態となっている(図2ないし図5参照)。この放射方向溝からなる排出溝1Cが、上記保持溝1Bと交差する交差溝となっている。排出溝1Cの断面形状は横長の長方形となっている。そして、図5に示すように、上記排出溝1Cの幅は、上記保持溝1Bの幅の約3倍の寸法に設定されている。なお、排出溝1Cの幅は、保持溝1Bの幅の2倍〜10倍程度に設定しても良い。
さらに、図3〜図5に示すように、保持溝1Bの深さは、排出溝1Cよりも深くなっている。より詳細には、保持溝1Bの深さは、排出溝1Cの深さの約2倍に設定されている。なお、保持溝1Bの深さは、排出溝1Cの深さの1.1倍〜3倍程度に設定しても良い。
そして、図5に示すように、保持溝1Bと排出溝1Cとが交差する各交差部分は、保持溝1Bの底部1Baが排出溝1Cの底部1Caを兼ねており、これら各交差部分が研磨屑を収容して沈殿させる収容部1Eとなっている。
そのため、スラリーSを研磨面1Aの中心部に供給して被研磨物3を研磨パッド1によって研磨する際に、研磨面1Aの保持溝1BがスラリーSを保持する保持能力が大きくなっている。それにより、保持溝1BのスラリーSは研磨面1Aと被研磨物3との摺動部分に満遍なく供給され、その状態で研磨面1Aにより被研磨物3が研磨される。
そして、研磨作業中に生じる研磨屑や使用後のスラリーSは、各排出溝1Cを介して研磨面1Aの放射方向の外方へ向けて排出される。その際に、排出溝1C内を移動する研磨屑が上記各収容部1E内に落下して、そこに収容されて沈殿するようになっている(図4、図5参照)。このように、研磨屑が各収容部1Eに収容されて沈殿するので、研磨屑によるスクラッチの発生を抑制することができる。
本実施例によれば、保持溝1BがスラリーSを保持する保持能力を向上させることができるとともに、収容部1Eに研磨屑を収容することができる。したがって、スクラッチの発生を抑制して研磨レートが高い研磨パッド1を提供することができる。
次に、図9は、保持溝1Bの断面形状を台形にしたものである。さらに、図10は、保持溝1Bの底部1Ba側の幅を、上方側の箇所よりも幅広の方形に形成してあり、それにより全体として凸状の断面となっている。図9、図10に示した保持溝1Bは、底部1Baの溝幅が上方側よりも幅広となっている。そのため、上記収容部1Eにおける研磨屑の収容量を多くすることができるとともに、収容部1Eに収容された研磨屑が研磨面1Aに流出しにくい構成となっている。
これら図8〜図10の保持溝1Bを有する研磨パッド1は、収容部1Eでの研磨屑の収容量が多く、かつ、収容部1Eから流出しにくい構成なっている。
また、上記実施例における放射状溝や格子状溝の代わりに、排出溝1Cとして複数の平行な直線状溝を研磨面1Aに形成しても良い。また、排出溝1Cとしては直線状溝に限らず、複数の円弧状溝を保持溝1Bと交差するように研磨面1Aに形成してもよい。
さらに、上記第1実施例ないし第3実施例では、保持溝1Bおよび排出溝1Cの断面形状は方形となっているが、保持溝1Bおよび排出溝1Cのいずれかの断面形状をV字形としても良い。
1B‥保持溝 1C‥排出溝
1E‥収容部 S‥スラリー
Claims (4)
- 被研磨物と摺動する研磨面を備え、この研磨面に円周方向に沿った周方向溝を形成するとともに、該周方向溝と交差して研磨パッドの外周面に開口する複数の交差溝を形成し、上記周方向溝を、スラリーを保持する保持溝として構成し、上記複数の交差溝を、研磨屑や使用後のスラリーを排出する排出溝として構成した研磨パッドにおいて、
上記保持溝としての周方向溝の深さを、上記排出溝としての交差溝よりも深くしてあり、上記保持溝と排出溝とが交差する各交差部分は、研磨屑を収容して沈殿させる収容部となっていることを特徴とする研磨パッド。 - 上記保持溝は、研磨面に同心状に配置された複数の円周方向溝、又は螺旋溝からなり、上記排出溝は、研磨面に形成された放射状溝又は格子溝からなることを特徴とする請求項1に記載の研磨パッド。
- 上記保持溝の幅は、上記排出溝の幅よりも狭くなっており、上記保持溝の深さは、上記排出溝の深さの約2倍となっていることを特徴とする請求項2に記載の研磨パッド。
- 上記排出溝の断面は方形又はV字形となっており、上記保持溝の断面は、方形、V字形、底部中央に凹部を有する方形、台形、又は底部側が上方部よりも幅広となる凸状のいずれかとなっていることを特徴とする請求項3に記載の研磨パッド。
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