JP4419105B2

JP4419105B2 - 研磨パッド

Info

Publication number: JP4419105B2
Application number: JP29614697A
Authority: JP
Inventors: 良一広川
Original assignee: 九重電気株式会社
Priority date: 1997-10-14
Filing date: 1997-10-14
Publication date: 2010-02-24
Anticipated expiration: 2017-10-14
Also published as: JPH11114834A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体部品であるウエハやディスプレイ用の液晶ガラス、板ガラス或いは光学部品であるレンズ、プリズムなどの表面および端面、殊にウエハの表面および端面を研磨することに用いられる研磨パッド、特に多孔質の研磨パッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ウエハ、液晶ガラス、板ガラス、レンズ、プリズムなどの表面および端面を鏡面状に仕上げるため、一般的にはウレタン系樹脂の発泡体で作られた薄板からなり研磨剤を所望により混入した研磨パッドが広く用いられている。
【０００３】
高分子材料で作られた多孔質の研磨パッドは弾力性を有しており、その表面に露出している微細な気泡が形成するくぼみに研磨スラリを保持する。現在使用されている研磨パッドは、研磨スラリ保持と研磨面確保とを両立させるため、気泡径０．５〜３．０ｍｍ、空隙率５０〜６０％としたものが主流であり、またその大半は研磨スラリの流動性および研磨により生じた微粉の除去性を高めるための溝を有している。また、これらの研磨パッドにおいて、固形微粒子からなる研磨剤を混入したものもごく普通に使用されている。
【０００４】
前述の研磨パッドは合成樹脂の原料に発泡剤および所望により研磨剤を混入して注形法により多孔質のブロックを成形し、このブロックより所定厚さの薄板を切出すことによって作られ、切出しの際に一部の気泡が切断されてくぼみを形成する。
【０００５】
ところが、発泡剤が熱分解して発生するガスによって作られた気泡を高分子材料で作られた基材に包含する前記の研磨パッドは、原料の選択と配合、製造の条件などの僅かな差異によって気泡の大きさ、形状にばらつきを生じ、このような品質にばらつきのある研磨パッドによって研磨された物品表面の仕上がり状態もばらつきがあるのを避けられない。
【０００６】
その対策の一つに、一個または複数個の空隙を有する中空乃至多孔質の微小粒子を高分子基材に混入してなり、微小粒子は表面に露出したとき内部に存在しているものよりも硬さが減少するようにしたものが特表平８−５００６２２号公報に提示されている。
【０００７】
微小粒子はポリビニルアルコール、メチルセルローズ、ポリエチレングリコール、ポリウレタン、デンプンなどで作られ、高分子基材はポリウレタン、ポリエステル、ポリビニルアセテートなどで作られる。そして、微小粒子は表面に露出したとき、空隙に封入されていた高圧ガスが放出されることにより、或いは研磨スラリと接触して軟化または膨張することにより硬さを減少し、これにより微小粒子を囲んだ高分子基材に対する支持力が低下し、これらによって研磨を行なう表面部分が全体的に硬度を減少した柔かい状態となって物品表面に接すること、および摩耗するに従ってこの柔かい状態が継続的に作られ、その結果物品表面を均一に研磨してばらつきのない仕上がり状態が得られる、としている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前記特表平８−５００６２２号公報に提示されているものは、微小粒子の空隙およびこの空隙を囲んだ殻壁と、微小粒子を混在させている高分子基材とが表面に露出しており、そしてこの表面は平坦な状態で、または微小粒子が膨張するものにあっては微小粒子が高分子基材の表面から突出している凹凸の状態で研磨を行なうものである。
【０００９】
前者の表面が平坦な状態の研磨パッドは、微小粒子および高分子基材が異種の高分子材料で作られているため硬さの異なる殻壁と高分子基材とが物品表面に接して研磨を行なうこととなる。また、後者の表面が凹凸の状態の研磨パッドは、微小粒子の殻壁が物品表面に接して摺動しながら研磨を行なうこととなる。
【００１０】
従って、表面に硬さむらが不規則に分布したり、或いは研磨に寄与する有効表面が研磨パッド全表面に対してきわめて小さく、仕上がり状態や効率の点で疑問がある。加えて、高分子基材の原料と微小粒子とを混合して型に入れ、加熱硬化して研磨パッド切出し用のブロックを成形するとき、微小粒子を粒子の状態に維持しながら硬化させなければならないため、温度管理がきわめて面倒である。
【００１１】
本発明は前述の事情を背景としてなされたものであって、球状の気泡が均一に包含されているとともに表面に硬さむらが殆んどなく、しかも研磨に寄与する有効面積がほぼ一定且つかなりの大きさをもち、前述の問題を伴わない研磨パッドを得ることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は合成樹脂の原料に発泡剤を混入して型に入れ、前記型を加熱して前記合成樹脂を硬化させるとともにその際に発泡剤が熱分解して発生するガスによって作られた気泡を基材に包含する多孔質の研磨パッドにおいて、前記気泡は高分子材料で作られた殻壁に発泡剤を内包した微小カプセルの発泡剤が前記基材の原料の硬化反応熱で分解し目的の倍率まで膨張したガスによって前記殻壁を破って膨張し形成されているとともに前記破られた殻壁が薄いフィルム片となって前記気泡の壁に付着残存しているものとした。
【００１３】
微小カプセルを基材原料に均一に混入分布させることは現在の技術水準では容易である。そして、発泡剤の熱分解は殻壁の内部で行なわれ基材原料の種類および配合の影響を受けないこと、および基材原料の硬化反応熱は全体的にほぼ同一温度であること、によって同一径の微小カプセルはほぼ同一径の球状に膨張し、膨張が進行したとき大きく拡げられた殻壁を破って更に膨張する。
【００１４】
即ち、気泡の壁に付着残存する殻壁は研磨パッド表面に硬さむらを生じさせる心配のない薄いフィルムとなっており、実質的に基材のみからなり硬さむらが殆んどないとともに有効面積がほぼ一定且つかなりの大きさをもつ表面が物品を研磨することとなる。
【００１５】
尚、本発明の研磨パッドは従来のものと同様の研磨剤を混入することがある。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る研磨パッドの一態様を示した図であって、高分子材料から選ばれたウレタン系樹脂で作られた基材１に多数の気泡３がほぼ均一に分布して包含されており、気泡３の一部は基材１の表面２に露出してくぼみ４を形成している。また、従来より知られているものから選ばれた二酸化ケイ素の微粉末が研磨剤６として基材１に混入されている。
【００１７】
ここで、このような研磨パッドを製造する一例を説明すると、基材を作るウレタン系樹脂の主原料に硬化剤などの副原料と気泡を作る微小カプセルと研磨剤とを加えてこれらが均一に混合するまで撹拌する。図２のＡは主原料と副原料との混合物からなる液状混合物１１に微小カプセル１２と研磨剤６とが混入している混合途中または混合直後の状態を示している。
【００１８】
微小カプセル１２は図２のＡにおいてその一つを拡大して示したように高分子材料で作られた殻壁１３に発泡剤１４を内包したものであって、発泡剤１４は低沸点炭化水素を用いるのが好ましい。また、この微小カプセル１２は比重約１．０，殻壁１３の軟化温度１００〜１５０℃，加熱温度約１３０〜１８０℃で最大膨張倍率約５０〜８０倍を示すものが好適であり、粒径約５〜５０μｍのものの内から粒径が異なるものを二種以上併用するかまたは同一粒径に揃えた一種を使用する。
【００１９】
前記原材料は研磨剤を用いない場合には、重量比で基材の主原料と副原料とを７０〜９９．９％，微小カプセルを０．１〜３０％の範囲で調合する。研磨剤を用いる場合には、重量比で基材の主原料と副原料とを６０〜９８．９％，微小カプセルを０．１〜３０％，研磨剤を１〜３０％の範囲で調合する。後者の場合における好ましい配合の一例は、主原料７０％，副原料２０％，微小カプセル５％，研磨剤５％であり、研磨剤としての二酸化ケイ素はウレタン系樹脂からなる基材に適度の柔軟性を与える機能も有している。
【００２０】
主原料と副原料とは混合されると反応を開始し、硬化反応熱を発生する。微小カプセル１２の発泡剤１４は常温で気体、液体または固体のいずれかであり、硬化反応熱によって分解したガスが熱膨張し、図２のＢに示すように殻壁１３は内包しているガス１５の膨張に伴って押し拡げられる。
【００２１】
この反応は主に注形用型の内部で行なわれ、液状混合物１１の硬化反応熱は全体的にほぼ同一温度であるので、混入されている全ての微小カプセル１２はほぼ同一の倍率で膨張する。一般には、硬化反応熱で充分に膨張させることができるが、温度が不足するときは型を外部から加熱して膨張を助長させることもある。
【００２２】
ガス１５が目的の倍率に達するまで膨張する途中で、薄いフィルム状に拡げられた殻壁１３は破られ、図２のＣに示すようにガスが封入された気泡３の壁に薄いフィルム片１６となって付着残存する。
【００２３】
次に、所要温度に所要時間保持して硬化させた後に離型してブロックのまま所要時間熟成させ、これより所要厚さのシートに切出して本発明の研磨パッドを得る。
【００２４】
以上の工程によって作られた研磨パッドは所望により従来と同様の溝を設けて提供される。そして、ブロックから切出された未使用の表面２および摩耗に伴って順次新しく形成される表面２には基材１に加えてフィルム片１６が存在するが、フィルム片１６は無視できる厚さと硬さであるため実質的に基材１のみからなり、従って硬さむらが殆んどない表面を形成している。また、気泡３は微小カプセル１２から作られた球形であってほぼ均一に分布しているため、くぼみ４のそれぞれの大きさが摩耗に伴って変化しても有効面積がほぼ一定に保たれ且つかなりの大きさをもつこととなり、高能率で研磨を行なうことができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように、本発明によると硬さむらが殆んどないとともに有効面積の変化が少ない表面を形成し、半導体部品のウエハなどの表面や端面を良好な仕上がり状態に効率よく研磨することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す縦断面部分図。
【図２】製造工程を説明する縦断面部分図。
【符号の説明】
１基材，２表面，３気泡，４くぼみ，６研磨剤，１２微小カプセル，

Claims

合成樹脂の原料に発泡剤を混入して型に入れ、前記型を加熱して前記合成樹脂を硬化させるとともにその際に発泡剤が熱分解して発生するガスによって作られた気泡を基材に包含する多孔質の研磨パッドにおいて、前記気泡は高分子材料で作られた殻壁に発泡剤を内包した微小カプセルの発泡剤が前記基材の原料の硬化反応熱で分解し目的の倍率まで膨張したガスによって前記殻壁を破って膨張し形成されているとともに前記破られた殻壁が薄いフィルム片となって前記気泡の壁に付着残存していることを特徴とする研磨パッド。合成樹脂の原料に発泡剤を混入して型に入れ、前記型を加熱して前記合成樹脂を硬化させるとともにその際に発泡剤が熱分解して発生するガスによって作られた気泡を包含する多孔質の研磨パッドにおいて、前記気泡は高分子材料で作られた殻壁に発泡剤を内包した微小カプセルの発泡剤が前記基材の原料の硬化反応熱で分解し目的の倍率まで膨張したガスによって前記殻壁を破って膨張し形成されているとともに前記破られた殻壁が薄いフィルム片となって前記気泡の壁に付着残存していることを特徴とする研磨パッド。
前記基材が研磨剤を包含している請求項１に記載した研磨パッド。
原材料の段階において、重量比で前記基材を７０〜９９．９％，前記微小カプセルを０．１〜３０％の範囲で調合して得られた請求項１に記載した研磨パッド。
原材料の段階において、重量比で前記基材を６０〜９８．９％，前記微小カプセルを０．１〜３０％，前記研磨剤を１〜３０％の範囲で調合して得られた請求項２に記載した研磨パッド。