JP5460964B2 - Polishing pad for finishing and method of manufacturing polishing pad for finishing - Google Patents
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Description
本発明は仕上げ用研磨パッドおよび仕上げ用研磨パッドの製造方法に係り、特に、イソシアネート基含有化合物を主成分とした仕上げ用研磨パッドおよび該研磨パッドの製造方法に関する。 The present invention relates to a polishing pad for finishing and a method for manufacturing the polishing pad for finishing, and more particularly to a polishing pad for finishing mainly containing an isocyanate group-containing compound and a method for manufacturing the polishing pad.
半導体デバイスや液晶ディスプレイ用ガラス基板等の材料(被研磨物)では、表面の平坦性が求められるため、研磨パッドを使用した研磨加工が行われている。半導体デバイスでは、半導体回路の集積度が増大するにつれて高密度化を目的とした微細化や多層配線化が進み、表面を一層高度に平坦化する技術が重要となっている。一方、液晶ディスプレイ用ガラス基板では、液晶ディスプレイの大型化に伴い、表面のより高度な平坦性が求められている。このため、半導体デバイス等の研磨加工では、一度研磨加工(一次研磨)した後、更に仕上げの研磨加工(仕上げ研磨)が行われている。 In materials (objects to be polished) such as semiconductor devices and glass substrates for liquid crystal displays, surface flatness is required, and therefore polishing using a polishing pad is performed. In semiconductor devices, as the degree of integration of semiconductor circuits increases, miniaturization and multilayer wiring for the purpose of higher density have progressed, and a technique for further flattening the surface has become important. On the other hand, with a glass substrate for a liquid crystal display, higher flatness of the surface is required as the liquid crystal display becomes larger. For this reason, in polishing processing of a semiconductor device or the like, after polishing processing (primary polishing), finishing polishing processing (finish polishing) is further performed.
通常、仕上げ研磨用の研磨パッドには、湿式成膜法で形成されたスエード様の軟質プラスチックシートが使用される。湿式成膜法では、軟質プラスチック(樹脂)を水混和性の有機溶媒に溶解させた樹脂溶液をシート状の成膜基材に塗布後、水系凝固液中に浸漬することで樹脂がシート状に凝固再生される。得られた軟質プラスチックシートでは、被研磨物を研磨加工するための研磨面側に微多孔が形成された表面層を有し、表面層より内側に発泡が連続して形成されている。発泡は、溶媒置換に伴い形成されるため、研磨面側から軟質プラスチックシートの内部に向けて拡径する略涙状(略三角錘状)に形成される。このため、研磨加工時に研磨パッドが摩耗するにつれて研磨面に形成された開孔の孔径が大きくなることから、摩耗の程度により研磨レート等の研磨性能が変化してしまう。また、発泡が連続して形成されているため、繰り返し研磨加工に使用することでへたりが生じてしまう。 Usually, a suede-like soft plastic sheet formed by a wet film forming method is used as a polishing pad for finish polishing. In the wet film-forming method, a resin solution in which a soft plastic (resin) is dissolved in a water-miscible organic solvent is applied to a sheet-shaped film-forming substrate, and then immersed in an aqueous coagulating liquid to form a resin in a sheet form. Coagulated and regenerated. The obtained soft plastic sheet has a surface layer in which micropores are formed on the polishing surface side for polishing an object to be polished, and foam is continuously formed on the inner side of the surface layer. Since foaming is formed with solvent replacement, it is formed in a substantially tear-like shape (substantially triangular pyramid shape) that expands from the polishing surface side toward the inside of the soft plastic sheet. For this reason, since the hole diameter of the opening formed in the polishing surface increases as the polishing pad wears during polishing, the polishing performance such as the polishing rate changes depending on the degree of wear. Moreover, since foaming is formed continuously, dripping occurs when repeatedly used for polishing.
一方、一次研磨用の研磨パッドとしては、乾式法で成形された硬質発泡ポリウレタンが使用されている。乾式法では、通常、イソシアネート基含有化合物を含むプレポリマが、ポリアミン化合物やポリオール化合物等の活性水素を有する硬化剤との反応により硬化されて発泡体が成形される。得られた発泡体がシート状にスライスされ研磨パッドが形成される。硬化成形時に発泡体内部に発泡が形成されるため、スライスにより形成される研磨パッドの研磨面には、研磨加工時にスラリを保持することができる開孔が形成される。乾式法による研磨パッドでは、発泡が独立して形成されるため、湿式成膜法による研磨パッドと比較してへたりが生じにくくなる。ところが、乾式法の研磨パッドでは、発泡の大きさや分散状態を均一化、均等化することが難しく、研磨性能がバラツキやすくなる。発泡の分散状態を均等化する技術として、シリコーン化合物を添加して成型する技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。 On the other hand, as the polishing pad for primary polishing, hard foamed polyurethane molded by a dry method is used. In the dry method, usually, a prepolymer containing an isocyanate group-containing compound is cured by a reaction with a curing agent having active hydrogen such as a polyamine compound or a polyol compound to form a foam. The obtained foam is sliced into a sheet to form a polishing pad. Since foam is formed inside the foam during the curing, an opening that can hold the slurry during polishing is formed on the polishing surface of the polishing pad formed by slicing. In the polishing pad by the dry method, foaming is formed independently, so that it is difficult to cause sag compared to the polishing pad by the wet film forming method. However, with a dry polishing pad, it is difficult to equalize and equalize the foam size and dispersion state, and the polishing performance tends to vary. As a technique for equalizing the dispersed state of foaming, a technique in which a silicone compound is added and molded is disclosed (for example, see Patent Document 1).
しかしながら、従来の乾式法による研磨パッドでは、硬度が高すぎて、仕上げ研磨には適していない。乾式法でも硬化剤にポリアミン化合物を使用せず、ポリオール化合物のみを使用することで軟質化を図ることはできるが、この場合にはポットライフが長くなる(硬化するまでに時間を要する)ため、特許文献1の技術でも、発泡の分散状態が不均等になってしまう。また、研磨加工を繰り返すことで研磨面の開孔が目詰まりしたときは、ドレス処理で研磨面が粗面化されるが、軟質化することでポリウレタンが粘性を有するため、ドレス処理で新たな研磨面を露出させにくくなる。換言すれば、乾式法で軟質化した研磨パッドでは、発泡が不均等になり安定した研磨性能が得られにくくなる上、ドレス処理がかかりにくくなり寿命を低下させることとなる。従って、乾式法の利点である独立発泡の分散状態の均等性を維持したまま軟質化することができれば、仕上げ研磨用として有用な研磨パッドとなる。 However, the conventional dry polishing pad is too hard and is not suitable for finish polishing. Even in the dry method, softening can be achieved by using only a polyol compound without using a polyamine compound as a curing agent, but in this case, the pot life becomes long (it takes time to cure). Even in the technique of Patent Document 1, the dispersed state of foaming becomes uneven. In addition, when the opening of the polished surface is clogged by repeating the polishing process, the polished surface is roughened by the dressing process, but since the polyurethane has a viscosity due to softening, a new one can be obtained by the dressing process. It becomes difficult to expose the polished surface. In other words, in the polishing pad softened by the dry method, foaming becomes uneven and it becomes difficult to obtain a stable polishing performance, and the dressing process is difficult to be applied and the life is shortened. Therefore, if the softening can be achieved while maintaining the uniformity of the dispersed state of closed foam, which is an advantage of the dry method, a polishing pad useful for finish polishing can be obtained.
本発明は上記事案に鑑み、発泡の分散状態を均等化し、かつ、軟質化しつつドレス処理性を向上させた仕上げ用研磨パッドおよび該研磨パッドの製造方法を提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide a polishing pad for finishing and a method for manufacturing the polishing pad, in which the dispersion state of foam is equalized and softened while dressing properties are improved in view of the above-mentioned cases.
上記課題を解決するために、本発明の第1の態様は、イソシアネート基含有化合物と、トリオール化合物を含むポリオール化合物に水を0.2重量%〜2.0重量%の割合で分散希釈させた分散液と、芳香族第3級アミン化合物と、を混合した混合液から乾式成形されたポリウレタン発泡体を有しており、前記ポリウレタン発泡体は温度20℃の水に一定時間浸漬したときのショアA硬度が10〜60度の範囲であることを特徴とする仕上げ用研磨パッドである。 In order to solve the above-mentioned problem, according to the first aspect of the present invention, water is dispersed and diluted at a ratio of 0.2 wt% to 2.0 wt% in a polyol compound containing an isocyanate group-containing compound and a triol compound. A polyurethane foam formed by dry molding from a mixed liquid obtained by mixing a dispersion and an aromatic tertiary amine compound, and the polyurethane foam is a shore when immersed in water at a temperature of 20 ° C. for a certain period of time. A polishing pad for finishing, wherein the A hardness is in the range of 10 to 60 degrees.
第1の態様では、混合液に混合された芳香族第3級アミン化合物の触媒機能によりイソシアネート基含有化合物とポリオール化合物との反応が促進されるため、分散液に分散希釈された水により生じた気泡の偏りを抑制してポリウレタン発泡体中の発泡の分散状態を均等化することができると共に、分散液中のポリオール化合物がトリオール化合物を含む一方で硬化剤としてポリアミン化合物を使用しないため、ポリウレタン発泡体では硬度上昇が抑制され自己崩壊性が付与されるので、温度20℃の水に一定時間浸漬したときのショアA硬度を10〜60度の範囲に軟質化しつつドレス処理性を向上させることができる。 In the first aspect, since the reaction between the isocyanate group-containing compound and the polyol compound is promoted by the catalytic function of the aromatic tertiary amine compound mixed in the mixed solution, the reaction is caused by water dispersed and diluted in the dispersion. It is possible to equalize the dispersion state of the foam in the polyurethane foam by suppressing the unevenness of the bubbles, and since the polyol compound in the dispersion contains a triol compound, a polyamine compound is not used as a curing agent. Since the body is restrained from increasing in hardness and imparts self-disintegration, it is possible to improve the dressing processability while softening the Shore A hardness within a range of 10 to 60 degrees when immersed in water at a temperature of 20 ° C. for a certain period of time. it can.
第1の態様において、芳香族第3級アミン化合物をピリジン系第3級アミン化合物としてもよい。このとき、ピリジン系第3級アミン化合物を4−ジメチルアミノピリジンとすることができる。また、ポリオール化合物としてトリオール化合物がジオール化合物と等量比で1:9〜5:5の割合で混合されていてもよい。このとき、トリオール化合物をグリセリンまたはトリエタノールアミンとしてもよい。また、水の量をイソシアネート基含有化合物の重量1kgに対して1g〜6gの割合とすることが好ましい。また、イソシアネート基含有化合物の温度50℃〜80℃における粘度を500mPa・s〜4000mPa・sの範囲とすれば、混合液中で発泡の移動が抑制されるため、発泡の偏りを抑制することができる。 In the first embodiment, the aromatic tertiary amine compound may be a pyridine-based tertiary amine compound. At this time, the pyridine-based tertiary amine compound can be 4-dimethylaminopyridine. Moreover, a triol compound may be mixed as a polyol compound in an equivalent ratio of 1: 9 to 5: 5 with a diol compound. At this time, the triol compound may be glycerin or triethanolamine. Moreover, it is preferable to make the quantity of water into the ratio of 1g-6g with respect to 1 kg of weight of an isocyanate group containing compound. In addition, if the viscosity of the isocyanate group-containing compound at a temperature of 50 ° C. to 80 ° C. is in the range of 500 mPa · s to 4000 mPa · s, the movement of foaming is suppressed in the mixed solution, so that the unevenness of foaming can be suppressed. it can.
また、第1の態様において、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℃の水に同じ一定時間浸漬したときの硬度の割合を85%以上とすれば、スラリを使用した研磨加工時に摩擦等で発熱しても湿潤状態での硬度が変化しにくいため、研磨性能の低下を抑制することができる。ポリウレタン発泡体にはスライスにより表面に開孔が形成されており、開孔の平均開孔径を30μm〜200μmとすれば、研磨加工時にスラリが開孔に保持されるので、研磨効率の向上を図ることができる。また、スライスによりポリウレタン発泡体から複数のポリウレタンシートが形成されたときに、各ポリウレタンシートで平均開孔径の差、および、密度の差をいずれも±3%の範囲内とすれば、複数の研磨パッドでの平均開孔径が同等となり、発泡の占める空間の割合が同等となるので、研磨性能のバラツキを抑制することができる。 In the first embodiment, if the ratio of the hardness when immersed in water at a temperature of 70 ° C. for the same fixed time to the hardness when immersed in water at a temperature of 20 ° C. for a fixed time is 85% or more, the slurry is used. Since the hardness in a wet state hardly changes even if heat is generated due to friction or the like during the polishing process, a decrease in polishing performance can be suppressed. The polyurethane foam has openings formed on the surface by slicing, and if the average opening diameter of the openings is 30 μm to 200 μm, the slurry is held in the openings during the polishing process, so that the polishing efficiency is improved. be able to. In addition, when a plurality of polyurethane sheets are formed from a polyurethane foam by slicing, if the difference in average pore diameter and the difference in density are both within a range of ± 3% in each polyurethane sheet, a plurality of polishings are performed. Since the average hole diameter at the pad is equal and the proportion of the space occupied by foaming is equal, variations in polishing performance can be suppressed.
本発明の第2の態様は、イソシアネート基含有化合物と、トリオール化合物を含むポリオール化合物に予め水を0.2重量%〜2.0重量%の割合で分散希釈させた分散液と、芳香族第3級アミン化合物とをそれぞれ準備する準備ステップと、前記イソシアネート基含有化合物と、前記分散液と、前記芳香族第3級アミン化合物とを混合した混合液を調製し、前記混合液からポリウレタン発泡体を乾式成形する発泡体成形ステップと、を含み、前記発泡体成形ステップで乾式成形されたポリウレタン発泡体は温度20℃の水に一定時間浸漬したときのショアA硬度が10〜60度の範囲であることを特徴とする仕上げ用研磨パッドの製造方法である。
The second aspect of the present invention comprises an isocyanate group-containing compound, a dispersion obtained by dispersing and diluting water in a proportion of 0.2 wt% to 2.0 wt% in advance in a polyol compound containing a triol compound, A preparation step of preparing each of the tertiary amine compounds, a mixed solution prepared by mixing the isocyanate group-containing compound, the dispersion, and the aromatic tertiary amine compound are prepared, and the polyurethane foam is prepared from the mixed solution. the includes a foam forming step of dry forming, the said foam molded polyurethane foams which are dry molding in step in the range Shore a hardness of 10 to 60 degrees when immersed certain time in water of a
第2の態様において、発泡体成形ステップで予めイソシアネート基含有化合物または分散液に芳香族第3級アミン化合物を混合するようにしてもよい。また、発泡体成形ステップでは、混合液を調製した後、連続してポリウレタン発泡体を乾式成形することができる。発泡体成形ステップでは、剪断速度9,000〜41,000/秒、剪断回数300〜10,000回の条件で混合液を調製することが好ましい。発泡体成形ステップで乾式成形されたポリウレタン発泡体をスライスするスライスステップを更に含むようにしてもよい。 In the second aspect, an aromatic tertiary amine compound may be mixed with the isocyanate group-containing compound or the dispersion in advance in the foam molding step. In the foam molding step, the polyurethane foam can be continuously continuously subjected to dry molding after preparing the mixed solution. In the foam molding step, it is preferable to prepare a mixed solution under conditions of a shear rate of 9,000 to 41,000 / second and a shearing frequency of 300 to 10,000. You may make it further include the slicing step of slicing the polyurethane foam dry-molded in the foam molding step.
本発明によれば、混合液に混合された芳香族第3級アミン化合物の触媒機能によりイソシアネート基含有化合物とポリオール化合物との反応が促進されるため、分散液に分散希釈された水により生じた気泡の偏りを抑制してポリウレタン発泡体中の発泡の分散状態を均等化することができると共に、分散液中のポリオール化合物がトリオール化合物を含む一方で硬化剤としてポリアミン化合物を使用しないため、ポリウレタン発泡体では硬度上昇が抑制され自己崩壊性が付与されるので、温度20℃の水に一定時間浸漬したときのショアA硬度を10〜60度の範囲に軟質化しつつドレス処理性を向上させることができる、という効果を得ることができる。 According to the present invention, since the reaction between the isocyanate group-containing compound and the polyol compound is promoted by the catalytic function of the aromatic tertiary amine compound mixed in the mixed solution, the reaction is caused by water dispersed and diluted in the dispersion. It is possible to equalize the dispersion state of the foam in the polyurethane foam by suppressing the unevenness of the bubbles, and since the polyol compound in the dispersion contains a triol compound, a polyamine compound is not used as a curing agent. Since the body is restrained from increasing in hardness and imparts self-disintegration, it is possible to improve the dressing processability while softening the Shore A hardness within a range of 10 to 60 degrees when immersed in water at a temperature of 20 ° C. for a certain period of time. The effect that it is possible can be acquired.
以下、図面を参照して、本発明を適用した仕上げ用研磨パッドの実施の形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of a polishing pad for finishing to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings.
(研磨パッド)
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2を有しており、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を主成分としている。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、トリオール化合物を含むポリオール化合物に水を分散希釈させた分散液と、芳香族第3級アミン化合物と、を混合した混合液を型枠に注型し硬化させたポリウレタン発泡体をスライスすることで形成されている。すなわち、ポリウレタンシート2は、乾式成型で形成されている。
(Polishing pad)
As shown in FIG. 1, the polishing pad 1 has a hard foam
ポリウレタンシート2の内部には、分散液に分散希釈された水により、断面略円形状の発泡3が略均等に分散して形成されている。ポリウレタンシート2がポリウレタン発泡体をスライスすることで形成されているため、研磨面Pでは発泡3が開孔しており、開孔4が形成されている。研磨面Pに形成された開孔4は、平均開孔径が30〜200μmの範囲に調整されている。ポリウレタンシート2の厚さは、1.3〜2.5mmの範囲に設定されている。このような発泡3が形成されたポリウレタンシート2では、ショアA硬度が10〜60度の範囲となる。また、ポリウレタンシート2は、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(熱湯)に同じ一定時間浸漬したときの硬度の割合で定義される湿潤硬度保持率が85%以上を示す。
Inside the
また、研磨パッド1は、ポリウレタンシート2の研磨面Pと反対の面側に、研磨機に研磨パッド1を装着するための両面テープが貼り合わされている。両面テープは、ポリエチレンテレフタレート(以下、PETと略記する。)製フィルム等の基材7の両面に図示を省略した接着剤層を有している。接着剤層の接着剤としては、例えば、アクリル系接着剤等を挙げることができる。両面テープは、一面側の接着剤層でポリウレタンシート2と貼り合わされており、他面側の接着剤層が剥離紙8で覆われている。
In addition, the polishing pad 1 has a double-sided tape for attaching the polishing pad 1 to a polishing machine on the surface opposite to the polishing surface P of the
(研磨パッドの製造)
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、トリオール化合物を含むポリオール化合物に水を分散希釈させた分散液と、芳香族第3級アミン化合物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、分散液および芳香族第3級アミン化合物を混合して混合液を調製する混合工程(発泡体成形ステップの一部)、混合液を型枠に注型する注型工程(発泡体成形ステップの一部)、型枠内で発泡、硬化させてポリウレタン発泡体を形成する硬化成型工程(発泡体成形ステップの一部)、ポリウレタン発泡体をシート状にスライスしてポリウレタンシート2を形成するスライス工程(スライスステップ)、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。
(Manufacture of polishing pad)
The polishing pad 1 is manufactured through each process shown in FIG. That is, a preparation step (preparation step) for preparing an isocyanate group-containing compound, a dispersion obtained by dispersing and diluting water in a polyol compound containing a triol compound, and an aromatic tertiary amine compound, an isocyanate group-containing compound, a dispersion Mixing process (part of foam molding step) for mixing liquid and aromatic tertiary amine compound to prepare a mixed liquid, casting process for casting mixed liquid into mold (part of foam molding step) ), A curing molding process (part of the foam molding step) for foaming and curing in a mold to form a polyurethane foam, and a slicing process (slicing) for slicing the polyurethane foam into a sheet to form a
(準備工程)
準備工程では、イソシアネート基含有化合物と、分散液と、芳香族第3級アミン化合物とをそれぞれ準備する。
(Preparation process)
In the preparation step, an isocyanate group-containing compound, a dispersion, and an aromatic tertiary amine compound are prepared.
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、使用するプレポリマは、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、却って混合斑が生じて得られるポリウレタン発泡体に形成される発泡3の大きさにバラツキが生じる。反対に粘度が低すぎると、混合液中で気泡が移動してしまい、得られるポリウレタン発泡体に略均等に分散した発泡3を形成す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。
As an isocyanate group-containing compound, an isocyanate-terminated urethane prepolymer (hereinafter simply referred to as “isocyanate-terminated urethane prepolymer”) produced by reacting a polyol compound having two or more hydroxyl groups in the molecule with a diisocyanate compound having two isocyanate groups in the molecule. Abbreviated as prepolymer). When the polyol compound and the diisocyanate compound are reacted, the prepolymer can be obtained by making the molar amount of the isocyanate group larger than the molar amount of the hydroxyl group. Moreover, when the prepolymer used has a too high viscosity, the fluidity is deteriorated and it becomes difficult to mix substantially uniformly during mixing. When the temperature is raised and the viscosity is lowered, the pot life is shortened, and on the contrary, the size of the
プレポリマの生成に用いられるジイソシアネート化合物としては、例えば、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、2,4−トリレンジイソシアネート、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、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。また、これらのジイソシアネート化合物の二種以上を併用してもよい。 Examples of the diisocyanate compound used for producing the prepolymer include m-phenylene diisocyanate, p-phenylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate, naphthalene-1,4-diisocyanate, and diphenylmethane-4. , 4′-diisocyanate, 3,3′-dimethoxy-4,4′-biphenyl diisocyanate, 3,3′-dimethyldiphenylmethane-4,4′-diisocyanate, xylylene-1,4-diisocyanate, 4,4′-diphenyl Propane diisocyanate, trimethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, propylene-1,2-diisocyanate, butylene-1,2-diisocyanate, cyclohexylene-1,2-diisocyanate DOO, cyclohexylene-1,4-diisocyanate, p- phenylenediisothiocyanate, xylylene-1,4-diisothiocyanate, mention may be made of ethylidyne diisothiocyanate like. Two or more of these diisocyanate compounds may be used in combination.
一方、プレポリマの生成に用いられるポリオール化合物としては、ジオール化合物、トリオール化合物等の化合物であればよく、例えば、エチレングリコール、ブチレングリコール等の低分子量のポリオール化合物、および、ポリテトラメチレングリコール(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の高分子量のポリオール化合物のいずれも使用することができる。また、これらのポリオール化合物の二種以上を併用してもよい。 On the other hand, the polyol compound used for producing the prepolymer may be a compound such as a diol compound or a triol compound. For example, a low molecular weight polyol compound such as ethylene glycol or butylene glycol, and polytetramethylene glycol (PTMG). Polyether polyol compounds such as, a reaction product of ethylene glycol and adipic acid, a polyester polyol compound such as a reaction product of butylene glycol and adipic acid, a polycarbonate polyol compound, a high molecular weight polyol compound such as a polycaprolactone polyol compound, etc. Can be used. Two or more of these polyol compounds may be used in combination.
分散液の調製に用いられるポリオール化合物は、プレポリマを硬化させる硬化剤として機能し、ハードセグメント(高融点で剛直性を付与するウレタン結合部)を形成する。ポリオール化合物としては、トリオール化合物を含むようにすれば、特に制限はない。トリオール化合物以外の化合物としては、例えば、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−ヘキサンジオール等の低分子量のポリオール化合物、ポリ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等の高分子量のポリオール化合物のいずれも使用することができる。トリオール化合物としては、特に制限はないが、得られるポリウレタン発泡体の硬度が高くなりすぎないようにするため、グリセリンまたはトリエタノールアミンを使用することが好ましい。また、ポリウレタン発泡体を軟質化するため、ポリオール化合物として、トリオール化合物とジオール化合物とを等量比で1:9〜5:5の割合で混合して使用することが好ましい。このジオール化合物としては、上述したエチレングリコール等を使用することができるが、混合工程における分散性を考慮すれば、数平均分子量300〜700のポリプロピレングリコール(以下、PPGと略記する。)を使用することが好ましい。本例では、ポリオール化合物として、グリセリンと数平均分子量300〜700のPPGとを2:8の割合で混合して使用した。 The polyol compound used for the preparation of the dispersion functions as a curing agent for curing the prepolymer, and forms a hard segment (a urethane bond portion that imparts rigidity at a high melting point). The polyol compound is not particularly limited as long as it contains a triol compound. Examples of compounds other than the triol compound include ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, and neopentyl glycol. , Pentanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol and other low molecular weight polyol compounds, and polytetramethylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol and other high molecular weight polyol compounds are used. can do. Although there is no restriction | limiting in particular as a triol compound, In order to prevent the hardness of the polyurethane foam obtained from becoming too high, it is preferable to use glycerol or a triethanolamine. Moreover, in order to soften the polyurethane foam, it is preferable to use a triol compound and a diol compound as a polyol compound by mixing them in an equivalent ratio of 1: 9 to 5: 5. As the diol compound, the above-described ethylene glycol or the like can be used, but considering the dispersibility in the mixing step, polypropylene glycol having a number average molecular weight of 300 to 700 (hereinafter abbreviated as PPG) is used. It is preferable. In this example, glycerin and PPG having a number average molecular weight of 300 to 700 were mixed and used as a polyol compound at a ratio of 2: 8.
分散液の調製では、グリセリンとPPGとの混合物に水を0.2〜2.0重量%の割合で分散希釈させる。分散液の調製時には、一般的な攪拌装置を使用して攪拌混合すればよく、水が略均等に分散希釈されていればよい。使用する水としては、特に制限はないが、不純物等の混入を回避するため、蒸留水を使用することが好ましい。また、分散液の量は、次工程の混合工程で混合するプレポリマの重量1kgに対して水の量が1〜6gの割合となるように準備する。水の量が少なすぎるとポリウレタン発泡体に形成される発泡の数が少なくなり、反対に多すぎると極端に大きな発泡が形成されることとなる。 In preparing the dispersion, water is dispersed and diluted in a ratio of 0.2 to 2.0% by weight in a mixture of glycerin and PPG. At the time of preparing the dispersion, stirring and mixing may be performed using a general stirring device, and water may be dispersed and diluted substantially evenly. Although there is no restriction | limiting in particular as water to be used, In order to avoid mixing of an impurity etc., it is preferable to use distilled water. The amount of the dispersion is prepared so that the amount of water is 1 to 6 g with respect to 1 kg of the weight of the prepolymer mixed in the subsequent mixing step. If the amount of water is too small, the number of foams formed in the polyurethane foam will be small. Conversely, if the amount is too large, extremely large foams will be formed.
準備工程で準備する芳香族第3級アミン化合物は、プレポリマと、分散液中のポリオール化合物との反応を促進させる反応触媒として機能し、硬化成型工程における硬化時間を短縮する(ポットライフを短くする)役割を果たす。芳香族第3級アミン化合物としては、特に限定されるものではないが、具体例としては、4−ジメチルアミノピリジン等の4−ジアルキルアミノピリジン、ジメチルベンジルアミン、2−エチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール等を挙げることができる。特に、ピリジン系第3級アミン化合物を用いることが好ましく、4−ジアルキルアミノピリジンを用いることがより好ましい。本例では、芳香族第3級アミン化合物として、4−ジメチルアミノピリジンを用い、次工程の混合工程で混合するプレポリマの重量1kgに対して5gの割合で準備する。なお、本例で用いた4−ジメチルアミノピリジンは、混合工程で混合液に混合された状態では黄色を呈しているが、硬化成型時の反応が十分に進行した後では白色となることから、反応進行度のインジケータの役割も果たす。 The aromatic tertiary amine compound prepared in the preparation step functions as a reaction catalyst for promoting the reaction between the prepolymer and the polyol compound in the dispersion, and shortens the curing time in the curing molding step (shortens the pot life). ) Play a role. The aromatic tertiary amine compound is not particularly limited, but specific examples include 4-dialkylaminopyridine such as 4-dimethylaminopyridine, dimethylbenzylamine, 2-ethylimidazole, 2-ethyl- 4-methylimidazole and the like can be mentioned. In particular, it is preferable to use a pyridine-based tertiary amine compound, and it is more preferable to use 4-dialkylaminopyridine. In this example, 4-dimethylaminopyridine is used as the aromatic tertiary amine compound, and is prepared at a rate of 5 g with respect to 1 kg of the prepolymer weight to be mixed in the subsequent mixing step. In addition, although 4-dimethylaminopyridine used in this example is yellow in a state where it is mixed with the liquid mixture in the mixing step, it becomes white after the reaction at the time of curing and molding sufficiently proceeds. It also serves as an indicator of reaction progress.
(混合工程、注型工程、硬化成型工程)
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、分散液および芳香族第3級アミン化合物を混合し混合液を調製する。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、硬化させてポリウレタン発泡体を成型する。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。
(Mixing process, casting process, curing molding process)
As shown in FIG. 2, in the mixing step, the prepolymer prepared in the preparation step, the dispersion, and the aromatic tertiary amine compound are mixed to prepare a mixed solution. In the casting process, the mixed liquid prepared in the mixing process is cast into a mold, and in the curing molding process, the polyurethane foam is molded by foaming and curing in the mold. In this example, a mixing process, a casting process, and a curing molding process are performed continuously.
図3に示すように、混合工程では混合機20で混合液が調製され、注型工程では調製された混合液が混合機20から連続して型枠25に注型され、硬化成型工程で硬化させることによりポリウレタン発泡体が成型される。混合機20は、攪拌翼14が内蔵された混合槽12を備えている。混合槽12の上流側には、第1成分としてプレポリマ、第2成分として分散液に芳香族第3級アミン化合物を混合した混合液を、それぞれ収容した供給槽が配置されている。各供給槽からの供給口は混合槽12の上流端部に接続されている。攪拌翼14は混合槽12内の略中央部で上流側から下流側までにわたって配置された回転軸に固定されている。回転軸の回転に伴い攪拌翼14が回転し、第1成分および第2成分を剪断するようにして混合する。得られた混合液は混合槽12の下流端部に形成された排出口から型枠25に注型される。型枠25は、上部が開放されており、大きさが、本例では、1050mm(長さ)×1050mm(幅)×50mm(厚さ)に設定されている。
As shown in FIG. 3, in the mixing step, a mixed solution is prepared by the
第1成分のプレポリマ、第2成分に含まれるポリオール化合物、芳香族第3級アミン化合物の多くがいずれも常温で固体または流動しにくい状態のため、それぞれの供給槽は各成分が流動可能となるように加温されている。 Since the prepolymer of the first component, the polyol compound contained in the second component, and the aromatic tertiary amine compound are all solid or difficult to flow at normal temperature, each component can flow in each supply tank. So that it is warmed.
混合機20での混合条件、すなわち、攪拌翼14の剪断速度、剪断回数を調整することで、各成分が略均等に混合されて混合液が調製される。攪拌翼14の剪断速度が小さすぎると、得られるポリウレタン発泡体に形成される発泡3の大きさが大きくなりすぎる。反対に剪断速度が大きすぎると、攪拌翼14および混合液間の摩擦による発熱で温度が上昇し粘度が低下するため、混合液中の気泡が(成型中に)移動してしまい、ポリウレタン発泡体に形成される発泡3の分散状態にバラツキが生じやすくなる。一方、剪断回数が少なすぎると生じる気泡の大きさにムラ(バラツキ)が生じやすく、反対に多すぎると温度上昇で粘度が低下し、発泡3が略均等に形成されなくなる。このため、混合工程では、剪断速度を9,000〜41,000/秒の範囲、剪断回数を300〜10,000回の範囲に設定し、混合する。混合機20での混合時間(滞留時間)は、混合液の流量(最大1リットル/sec)にもよるが、およそ1秒程度である。すなわち、例えば、注型工程で100kg程度の型枠25に混合液を注型するのに要する時間はおよそ1〜2分程度となる。なお、剪断速度、剪断回数は次式により求めることができる。すなわち、剪断速度(/秒)=攪拌翼14の翼先端の直径(mm)×円周率×攪拌翼14の回転数(rpm)÷60÷攪拌翼14の翼先端と混合槽12の内壁とのクリアランス(mm)、剪断回数(回)=攪拌翼14の回転数(rpm)÷60×混合槽12中での混合液の滞留時間(秒)×攪拌翼14の翼の数、により求めることができる。
By adjusting the mixing conditions in the
注型工程で、型枠25に混合液を注型するときは、混合機20からの混合液を混合槽12の排出口から排出し、例えばフレキシブルパイプを通じて、型枠25の対向する2辺間(例えば、図3の左右間)を長さ方向に往復移動し、型枠25の幅方向の長さを有する断面三角状の不図示の注液口に導液する。注液口を型枠25の長さ方向に往復移動させながら、排出口の端部(フレキシブルパイプの端部)を型枠25の幅方向に往復移動させる。混合液は、型枠25に略均等に注型される。
When casting the mixed solution into the
硬化成型工程では、注型された混合液を型枠25内で反応硬化させポリウレタン発泡体を成型させる。このとき、プレポリマがポリオール化合物との反応により架橋硬化する。型枠25の上部が開放されているため、大気圧下で架橋硬化が進行しポリウレタン発泡体が成型される。この架橋硬化の進行と同時に、分散液に分散希釈された水がプレポリマのイソシアネート基と反応することで、二酸化炭素が発生する。架橋硬化が進行しているため、発生した二酸化炭素が外部に抜け出すことなく、発泡3を形成する。なお、発泡3は、断面形状が、円形状、楕円形状等の種々の形状で形成される。
In the curing molding process, the cast liquid mixture is reacted and cured in the
(スライス工程)
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ポリウレタン発泡体をシート状にスライス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で成型したポリウレタン発泡体では、例えば、ポリウレタン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。硬化成型工程で内部に発泡3が略均等に形成されたポリウレタン発泡体が得られるため、スライス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30〜200μmの範囲となる。また、各ポリウレタンシート2では、開孔4の平均開孔径の差が平均値に対して±3%の範囲内、密度の差が平均値に対して±3%の範囲内となる。開孔4の平均開孔径が30μmを下回ると、研磨加工時に研磨剤が目詰まりしやすくなるため、研磨パッドの寿命低下を招きやすく、反対に200μmを上回ると、略均一な孔径の制御が難しくなる。平均開孔径は、40〜180μmの範囲がより好ましい。なお、混合液に混合する水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。
(Slicing process)
As shown in FIG. 2, in the slicing step, the polyurethane foam obtained in the curing molding step is sliced into a sheet to form the
(ラミネート工程)
ラミネート工程では、スライス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。
(Lamination process)
In the laminating process, the
被研磨物の研磨加工を行うときは、研磨機の研磨定盤に研磨パッド1を装着する。研磨定盤に研磨パッド1を装着するときは、剥離紙8を取り除き、露出した接着剤層で研磨定盤に接着固定する。被研磨物を加圧し、スラリを供給しながら研磨定盤を回転させることで、被研磨物の加工面(被研磨面)が研磨加工される。 When polishing an object to be polished, the polishing pad 1 is mounted on a polishing surface plate of a polishing machine. When the polishing pad 1 is mounted on the polishing surface plate, the release paper 8 is removed, and the surface is adhered and fixed to the polishing surface plate with the exposed adhesive layer. The processing surface (surface to be polished) of the object to be polished is polished by pressurizing the object to be polished and rotating the polishing surface plate while supplying the slurry.
(作用等)
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。
(Action etc.)
Next, the operation and the like of the polishing pad 1 and the manufacturing method of the polishing pad 1 according to the present embodiment will be described.
本実施形態では、混合工程で混合する分散液に、トリオール化合物を含むポリオール化合物が用いられている。ポリオール化合物は、分子内に活性水素を有しているため、プレポリマと反応することで硬化剤として機能する。活性水素を有する硬化剤にアミン系化合物を用いた場合は、プレポリマとの反応で形成されるポリウレタン樹脂中にウレア結合が形成される。このウレア結合は、ウレタン結合と比べて水素結合を形成しやすいため、ポリウレタン樹脂の硬度が上昇する。これに対して、ポリオール化合物を用いた場合は、ウレア結合が形成されず、ポリウレタン結合のみとなるため、水素結合の形成が減少してポリウレタン樹脂の硬度を低下させる。従って、水素結合の形成が減少する分で、得られるポリウレタン発泡体、ひいては、ポリウレタン発泡体をスライスして得られるポリウレタンシート2を軟質化することができる。
In this embodiment, a polyol compound containing a triol compound is used for the dispersion liquid to be mixed in the mixing step. Since the polyol compound has active hydrogen in the molecule, it functions as a curing agent by reacting with the prepolymer. When an amine compound is used as the curing agent having active hydrogen, a urea bond is formed in the polyurethane resin formed by the reaction with the prepolymer. Since this urea bond is easier to form a hydrogen bond than a urethane bond, the hardness of the polyurethane resin is increased. On the other hand, when a polyol compound is used, since a urea bond is not formed but only a polyurethane bond is formed, the formation of hydrogen bonds is reduced and the hardness of the polyurethane resin is lowered. Therefore, the polyurethane foam obtained, and by extension, the
また、ポリオール化合物がトリオール化合物を含むため、プレポリマとの反応で形成されるポリウレタン発泡体を構成するポリウレタン樹脂の主鎖中に分岐が形成される。このため、ポリウレタン樹脂の分子間力が制限されることから、軟質化してもポリウレタン樹脂の粘性を低減し自己崩壊性を付与することができる。ポリウレタン樹脂が粘性を有していると、例えば、研磨加工で生じる目詰まりを解消するためにドレス処理を施すときに、ポリウレタン樹脂が伸びて切れにくくなり、ドレス処理が不十分となる。これに対して、本実施形態のポリウレタンシート2では、自己崩壊性が付与されるため、軟質化しつつドレス処理性を向上させることができる。従って、研磨加工時に開孔4の目詰まりが生じてもドレス処理を施すことで新たな研磨面Pを露出させ開孔4を再生することができるので、研磨パッド1の寿命を向上させることができる。
Moreover, since a polyol compound contains a triol compound, a branch is formed in the main chain of the polyurethane resin constituting the polyurethane foam formed by the reaction with the prepolymer. For this reason, since the intermolecular force of the polyurethane resin is limited, the viscosity of the polyurethane resin can be reduced and self-disintegrating property can be imparted even if the polyurethane resin is softened. If the polyurethane resin is viscous, for example, when the dressing process is performed in order to eliminate clogging caused by polishing, the polyurethane resin is stretched and is not easily cut, and the dressing process becomes insufficient. On the other hand, in the
更に、硬化剤にポリオール化合物を用いた場合、上述したようにポリウレタンシート2を軟質化することができるが、反面、プレポリマとの反応が遅くなり、硬化時間が長くなる(ポットライフが長くなる)。このため、硬化成型工程でポリウレタン樹脂の硬化中に混合工程で生じた気泡が移動してしまい、得られるポリウレタン発泡体中では発泡3の分散状態が不均等となる。本実施形態では、混合工程で調製される混合液に芳香族第3級アミン化合物が混合されている。芳香族第3級アミン化合物は、分子中に活性基を有していないため、プレポリマやポリオール化合物と反応せず、プレポリマとポリオール化合物との反応触媒として機能する。このため、プレポリマとポリオール化合物との反応が促進され、ポットライフが短縮されるので、硬化成型工程における気泡の移動を抑制することができる。これにより、ポリウレタン発泡体中での発泡3の分散状態が均等化されるので、スライスして得られるポリウレタンシート2では研磨面Pに略均等に開孔4が形成される。従って、研磨加工を繰り返しても研磨パッド1にへたりが生じることを抑制することができ、ポリウレタンシート2が摩耗しても開孔4の開孔径が大きく変化することがないことから、研磨レート等の研磨性能を維持することができる。
Furthermore, when a polyol compound is used as the curing agent, the
また更に、本実施形態では、混合液に混合される水の量がプレポリマの重量1kgに対して1〜6gの割合に設定されている。混合液中の水がプレポリマのイソシアネート基と反応することで二酸化炭素が生じて発泡が形成されるが、プレポリマに対する水の量が制限されるので、硬化成型工程で得られるポリウレタン発泡体に発泡3を略均等に分散させて形成させることができる。ポリウレタンシート2が発泡3の形成されたポリウレタン発泡体をスライスして形成されるため、ポリウレタン発泡体の大きさを大きくする(型枠25を大きくする)ことで、大型化(面積、厚さ)の要求に対して容易に対応することができる。
Furthermore, in this embodiment, the amount of water mixed in the mixed liquid is set to a ratio of 1 to 6 g with respect to 1 kg of the weight of the prepolymer. The water in the mixed solution reacts with the isocyanate group of the prepolymer to generate carbon dioxide and foam is formed. However, since the amount of water relative to the prepolymer is limited, the polyurethane foam obtained in the curing molding process is foamed 3 Can be formed to be distributed substantially evenly. Since the
更にまた、本実施形態では、水が予めポリオール化合物に0.2〜2.0重量%の割合で分散希釈させた分散液として混合液に混合されている。このため、混合液中での水の分散状態が均等化されるので、発泡体の内部に形成される発泡3の偏りを抑制することができる。これにより、ポリウレタンシート2の発泡3が略均等に分散した状態となるので、研磨面Pに形成される開孔4を均等化することができる。
Furthermore, in this embodiment, water is mixed with the liquid mixture as a dispersion liquid in which the polyol compound is dispersed and diluted in a proportion of 0.2 to 2.0% by weight in advance. For this reason, since the dispersion state of the water in a liquid mixture is equalized, the bias | inclination of the
また、本実施形態では、分散液に配合されたポリオール化合物がプレポリマと反応してウレタン結合を形成する。上述したように、ウレタン結合より水素結合が形成されやすいウレア結合の場合、乾燥状態では耐熱性が向上するものの、湿潤状態では水素結合が切断され耐熱性を低下させることとなる。これに対して、ポリウレタンシート2では、ウレタン結合が形成されるため、湿潤状態でも耐熱性の低下を抑制することができる。このため、研磨パッド1では、湿潤硬度保持率、すなわち、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℃の水に同じ一定時間浸漬したときの硬度の割合を85%以上とすることができる。従って、湿潤状態での熱安定性が向上した研磨パッド1では、スラリを使用した研磨加工時に摩擦等で発熱しても硬度変化が抑制され、研磨性能の安定化を図ることができる。
Moreover, in this embodiment, the polyol compound mix | blended with the dispersion liquid reacts with a prepolymer, and forms a urethane bond. As described above, in the case of a urea bond in which a hydrogen bond is more likely to be formed than a urethane bond, the heat resistance is improved in a dry state, but the hydrogen bond is broken in a wet state to reduce the heat resistance. On the other hand, in the
更に、本実施形態では、内部に発泡3が略均等に形成されたポリウレタン発泡体のスライスでポリウレタンシート2が得られるため、研磨面Pに形成される開孔4の平均開孔径が30〜200μmの範囲に調整される。このため、研磨加工時にスラリが開孔4に保持され、被研磨物の加工面(被研磨面)に安定的に供給されるので、研磨効率の向上を図ることができる。更に、ポリウレタン発泡体から複数枚のポリウレタンシート2を形成したときは、それぞれの表面に形成された開孔4の平均開孔径の差、および、(見掛け)密度の差をいずれも平均値に対して±3%の範囲内とすることができる。開孔径のバラツキが大きくなると、研磨加工時にスラリ中の砥粒(研磨粒子)や研磨屑等により開孔4が局所的に目詰まりを起こしやすくなり、被研磨物の平坦性を低下させる。また、密度が小さくなると硬度が小さく(柔らかく)なりすぎるため、被研磨物の平坦性を向上させることが難しくなる。反対に密度が大きくなると硬度が高くなりすぎるため、研磨効率が低下し、被研磨物にキズが発生しやすくなる。本実施形態では、複数の研磨パッド1で開孔4の平均開孔径が同等となるので、局所的な目詰まりを抑制することができる。また、各研磨パッド1で発泡3の占める空間の割合が同等となり硬度も同等となるので、研磨パッド1を交換しても、研磨性能にバラツキの生じることを抑制することができる。
Furthermore, in this embodiment, since the
また更に、プレポリマの温度50〜80℃における粘度が500〜4000mPa・sの範囲に設定されている。このため、混合液中で発泡の移動が抑制されるので、発泡の偏りを抑制し略均等に分散させることができる。また、混合工程で剪断速度9,000〜41,000/秒、剪断回数300〜10,000回の条件に設定され混合液が調製される。このため、水が略均等に分散されることから、発泡3の分散状態を均等化することができる。
Furthermore, the viscosity of the prepolymer at a temperature of 50 to 80 ° C. is set in a range of 500 to 4000 mPa · s. For this reason, since the movement of foaming is suppressed in the mixed solution, the unevenness of foaming can be suppressed and the foaming can be dispersed substantially uniformly. Further, in the mixing step, the mixture is prepared under conditions of a shear rate of 9,000 to 41,000 / second and a shearing frequency of 300 to 10,000. For this reason, since water is disperse | distributed substantially equally, the dispersion | distribution state of the
以上説明したように、本実施形態の研磨パッド1では、ポリウレタンシート2の内部に乾式法の特徴である独立発泡が略均等に形成され、軟質化が達成される。このため、研磨加工によりポリウレタンシート2が摩耗しても研磨レート等の研磨性能を安定して発揮することができ、ポリウレタンシート2にへたりが生じることを抑制することができる。また、ポリウレタンシート2に自己崩壊性が付与されることでドレス処理性が向上している。このようなポリウレタンシート2を用いた研磨パッド1は、半導体デバイス等の仕上げ用の研磨パッドとして極めて有用である。
As described above, in the polishing pad 1 of the present embodiment, the independent foam, which is a feature of the dry method, is formed substantially uniformly inside the
従来半導体デバイス等の仕上げ研磨では、湿式成膜法で形成されたスエード様の軟質プラスチックシートを使用した研磨パッドが用いられている。湿式成膜法による研磨パッドでは、溶媒置換に伴い内部に形成される発泡が略涙状を呈しているため、研磨加工時の摩耗に伴い研磨面の開孔径が大きくなり研磨性能が変化する。また、発泡が連続して形成されているため、繰り返し研磨加工に使用することでへたりが生じやすい。一方、乾式法で成形された硬質発泡ポリウレタンを使用した研磨パッドでは、発泡が独立して形成されるため、湿式成膜法による研磨パッドと比較してへたりが生じにくくなるが、発泡の大きさや分散状態を均一化、均等化することが難しく、研磨性能にバラツキが生じやすい。また、乾式法では硬度が高すぎるため、仕上げ研磨では被研磨物に対するキズの発生を招くこととなる。乾式法で軟質化を図ることもできるが、この場合にはポットライフが長くなるため、発泡の分散状態が不均等になり安定した研磨性能が得られにくくなる。更に、軟質化することでポリウレタンが粘性を有するため、ドレス処理がかかりにくくなり寿命を低下させることとなる。本実施形態の研磨パッド1は、これらの問題を解決することができるものである。 Conventionally, polishing pads using a suede-like soft plastic sheet formed by a wet film forming method are used in finish polishing of semiconductor devices and the like. In the polishing pad by the wet film forming method, the foam formed inside with the solvent substitution has a substantially tear-like shape, so that the opening diameter of the polishing surface increases and the polishing performance changes with wear during polishing. In addition, since foaming is continuously formed, sag is likely to occur when repeatedly used for polishing. On the other hand, in the polishing pad using the hard foam polyurethane molded by the dry method, foaming is formed independently, so that it is less likely to sag compared to the polishing pad by the wet film formation method, It is difficult to make the sheath dispersion state uniform and uniform, and the polishing performance tends to vary. Further, since the hardness is too high in the dry method, scratches on the object to be polished are caused in finish polishing. Softening can also be achieved by a dry method, but in this case, the pot life becomes long, so that the dispersed state of foam becomes uneven and it becomes difficult to obtain stable polishing performance. Further, since the polyurethane has viscosity due to softening, the dressing process is difficult to be applied and the life is shortened. The polishing pad 1 of this embodiment can solve these problems.
なお、本実施形態では、混合工程で芳香族第3級アミン化合物を予め分散液(第2成分)に混合しておく例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、プレポリマとポリオール化合物との反応をより均一化するために、予めプレポリマ(第1成分)に芳香族第3級アミン化合物を混合しておいてもよい。また、混合工程で、芳香族第3級アミン化合物を第3成分として単独で混合するようにしてもよい。 In the present embodiment, an example in which the aromatic tertiary amine compound is previously mixed with the dispersion (second component) in the mixing step has been described, but the present invention is not limited to this. For example, in order to make the reaction between the prepolymer and the polyol compound more uniform, an aromatic tertiary amine compound may be mixed in advance with the prepolymer (first component). In the mixing step, the aromatic tertiary amine compound may be mixed alone as the third component.
また、本実施形態では、プレポリマとして、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たイソシアネート末端ウレタンプレポリマを例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ポリオール化合物に代えて水酸基やアミノ基等を有する活性水素化合物を用い、ジイソシアネート化合物に代えてポリイソシアネート化合物やその誘導体を用い、これらを反応させることで得るようにしてもよい。また、多種のイソシアネート末端プレポリマが市販されていることから、市販のものを使用することも可能である。 Moreover, in this embodiment, although the isocyanate terminal urethane prepolymer which made the polyol compound and the diisocyanate compound react was illustrated as a prepolymer, this invention is not limited to this. For example, an active hydrogen compound having a hydroxyl group, an amino group or the like may be used instead of the polyol compound, and a polyisocyanate compound or a derivative thereof may be used instead of the diisocyanate compound, and these may be reacted. In addition, since various kinds of isocyanate-terminated prepolymers are commercially available, commercially available products can be used.
更に、本実施形態では、ポリオール化合物に水を分散希釈させた分散液を調製する例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、分散液がポリオール化合物および水以外に、例えば、硬化成型に際し必要な添加剤等の成分を含むようにしてもよい。更に、分散液とすることなく水をそのまま混合工程で混合するようにしてもよいが、水をプレポリマのイソシアネート基と略均一に反応させることを考慮すれば、ポリオール化合物中に分散希釈させた分散液とすることが好ましい。 Furthermore, in the present embodiment, an example of preparing a dispersion in which water is dispersed and diluted in a polyol compound has been shown. However, the present invention is not limited to this, and the dispersion is not limited to the polyol compound and water, for example, In addition, components such as additives necessary for curing and molding may be included. Furthermore, water may be mixed as it is in the mixing step without preparing a dispersion, but in consideration of reacting water with the isocyanate group of the prepolymer substantially uniformly, dispersion dispersed and diluted in a polyol compound It is preferable to use a liquid.
更にまた、本実施形態では、混合工程、注型工程、硬化成型工程を連続して行う例を示したが、本発明はこれに制限されるものではなく、各工程を独立して行うようにしてもよい。また、本実施形態では、混合機20から型枠25に注型し大気圧下で成型する例を示したが、本発明はこれに制限されるものではない。例えば、容器中で混合液を調製し、その容器内で硬化成型させるようにしてもよく、容器を密閉して加圧下で硬化成型してもよい。
Furthermore, in the present embodiment, an example in which the mixing step, the casting step, and the curing molding step are continuously performed is shown, but the present invention is not limited to this, and each step is performed independently. May be. In the present embodiment, an example is shown in which casting is performed from the
また、本実施形態では、特に言及していないが、スラリの供給や研磨屑の排出を考慮して研磨パッド1の研磨面Pに溝加工やエンボス加工を施すようにしてもよい。溝の形状については、放射状、格子状、螺旋状等のいずれでもよく、断面形状についても矩形状、U字状、V字状、半円状のいずれでもよい。溝のピッチ、幅、深さについては、研磨屑の排出やスラリの移動が可能であればよく、特に制限されるものではない。研磨パッドに溝加工を施した場合、例えば、研磨パッドの表面に孔径の大きな開孔が形成されていると、開孔と溝とが重なり突起状の角が形成されるため、研磨加工時に被研磨物にキズが発生することとなる。本実施形態では、研磨パッド1の開孔4は孔径の平均値が30〜200μmの範囲で略均一なため、溝加工を施しても被研磨物に対するキズの発生を抑制することができる。 Although not particularly mentioned in the present embodiment, the polishing surface P of the polishing pad 1 may be subjected to grooving or embossing in consideration of supply of slurry and discharge of polishing debris. The shape of the groove may be any of a radial shape, a lattice shape, and a spiral shape, and the cross-sectional shape may be any of a rectangular shape, a U shape, a V shape, and a semicircular shape. The pitch, width, and depth of the grooves are not particularly limited as long as the polishing waste can be discharged and the slurry can be moved. When grooving is performed on the polishing pad, for example, if an opening having a large hole diameter is formed on the surface of the polishing pad, the opening and the groove overlap to form a protrusion-like corner, and therefore, the polishing pad is covered during polishing. Scratches will occur in the polished material. In the present embodiment, since the opening 4 of the polishing pad 1 is substantially uniform in the range of the average diameter of 30 to 200 μm, it is possible to suppress the generation of scratches on the object to be polished even when the groove is processed.
また、本実施形態では、混合工程で混合機20、スライス工程でスライス機を使用する例を示したが、混合機やスライス機には特に制限はなく、通常使用される混合機、スライス機を使用することができる。また、本実施形態では、直方体状の型枠25を例示したが、本発明は型枠の形状や大きさに制限されるものではない。例えば、円柱状等の型枠を使用してもよく、混合液の粘性を考慮すれば、型枠を使用せずに発泡体を形成するようにしてもよい。
Moreover, in this embodiment, although the example which uses the
以下、本実施形態に従い、芳香族第3級アミン化合物、水の混合量を変えて作製した研磨パッド1の実施例について説明する。なお、比較のために作製した比較例についても併記する。 Hereinafter, examples of the polishing pad 1 produced by changing the mixing amount of the aromatic tertiary amine compound and water according to the present embodiment will be described. A comparative example prepared for comparison is also shown.
(実施例1)
実施例1では、下表1に示すように、芳香族第3級アミン化合物、水の混合量を変えて、試料1〜試料7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成分の分散液は、グリセリンと、数平均分子量約500のPPGと水とを表1に示す割合でそれぞれ混合し、更にシリコン系界面活性剤(SH−193、ダウコーニング社製)の5部と芳香族第3級アミン化合物として4−ジメチルアミノピリジンとをそれぞれ添加し攪拌混合した後、減圧下で脱泡した。第1成分:第2成分を重量比で表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。得られた混合液を型枠25に注型し硬化させた後、成型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にスライスしポリウレタンシート2を作製した。なお、試料1は、芳香族第3級アミン化合物、水がともに混合されていない比較例の試料である。試料2は、芳香族第3級アミン化合物が混合されているが、水が混合されていない比較例の試料である。また、試料7は、芳香族第3級アミン化合物に代えて一般的な触媒(東ソー株式会社製、トヨキャットET)を用いる以外は試料4と同様にして作製した比較例の試料である。
Example 1
In Example 1, as shown in Table 1 below, Samples 1 to 7 were prepared as the polishing pads 1 by changing the mixing amount of the aromatic tertiary amine compound and water. A terminal isocyanate group-containing urethane prepolymer (Adiprene L-325) having an isocyanate content of 9 to 9.3% was used as the prepolymer of the first component, which was heated to 55 ° C. and degassed under reduced pressure. The dispersion of the second component is a mixture of glycerin, PPG having a number average molecular weight of about 500 and water in the proportions shown in Table 1, and 5 of a silicon surfactant (SH-193, manufactured by Dow Corning). And 4-dimethylaminopyridine as an aromatic tertiary amine compound were added and mixed with stirring, followed by degassing under reduced pressure. The 1st component: 2nd component was supplied to the
各試料について、密度および開孔径の測定による均質性の評価、湿潤硬度および硬度保持率の測定による耐熱性の評価、ドレス性の測定によるドレス処理性の評価を行った。各測定項目は以下の測定方法により測定し、得られた評価結果を下表2に示す。 Each sample was evaluated for homogeneity by measuring density and pore diameter, heat resistance by measuring wet hardness and hardness retention rate, and dressing property by measuring dressability. Each measurement item was measured by the following measurement method, and the obtained evaluation results are shown in Table 2 below.
(均質性の評価)
均質性の評価では、硬化成型したポリウレタン発泡体の上層部、中層部、下層部からスライスして得られたポリウレタンシート2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。
(Evaluation of homogeneity)
In the evaluation of homogeneity, the density and pore diameter of the
(耐熱性の評価)
耐熱性の評価では、ポリウレタン発泡体の中層部から得られたポリウレタンシート2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、ポリウレタンシート2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、同じポリウレタンシート2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。
(Evaluation of heat resistance)
In the evaluation of heat resistance, wet (WET) hardness and hardness retention were measured for the
(ドレス処理性の評価)
ドレス処理性の評価では、作製した研磨パッド1の表面をダイヤモンドドレッサー(旭ダイヤモンド社製、Mタイプ#100、20cmφ)を用い、ドレッサー荷重117g/cm2、研磨定盤回転数100rpm、ドレッサー回転数75rpmにて5分間ドレッシング(ドレス処理)した。ドレッシング後、研磨パッド1を走査型電子顕微鏡で観察し、ドレス処理のかかり具合を目視判定した。判定は、×:ドレス処理しにくい(不十分)、○:ドレス処理が適正、△:ドレス処理がかかりすぎる、の3段階とした。
(Evaluation of dressability)
In the evaluation of dressing property, the surface of the prepared polishing pad 1 is a diamond dresser (manufactured by Asahi Diamond Co., Ltd.,
表1、2に示すように、芳香族第3級アミン化合物および水を含まない試料1では、発泡が形成されなかった。また、硬化剤としてポリオール化合物のみを用いたため、ポットライフが長くなった。芳香族第3級アミン化合物を含むものの水を含まない試料2でも、発泡が形成されなかった。このことから、水が添加されていないと、芳香族第3級アミン化合物のみでは発泡の形成に寄与しないことが判った。また、試料7では、上層、中層、下層で密度、平均開孔径にバラツキが認められた。更に、硬度が低くなりすぎてしまい、ドレス性が低下した。これに対して、芳香族第3級アミン化合物および水を添加した試料3〜試料6では、上層部、中層部、下層部で、密度、平均開孔径共に略均一(±3%の範囲内)である上、湿潤硬度の結果から軟質化されていることが判った。また、軟質化してもドレス性に優れており、硬度保持率も高いことから、研磨特性を向上させることが期待できることが判った。
As shown in Tables 1 and 2, in Sample 1 containing no aromatic tertiary amine compound and water, no foam was formed. Moreover, since only the polyol compound was used as the curing agent, the pot life was prolonged. No foaming was formed even in
本発明は発泡の分散状態を均等化し、かつ、軟質化しつつドレス処理性を向上させた仕上げ用研磨パッドおよび該研磨パッドの製造方法を提供するため、研磨パッドの製造、販売に寄与するので、産業上の利用可能性を有する。 Since the present invention provides a polishing pad for finishing and a method for producing the polishing pad that has improved the dispersibility of foaming while improving the dispersibility of foaming and softening, and contributes to the production and sales of the polishing pad. Has industrial applicability.
1 研磨パッド
2 ポリウレタンシート(ポリウレタン発泡体)
3 発泡
4 開孔
P 研磨面
20 混合機
1
3 Foaming 4 Opening
Claims (15)
前記イソシアネート基含有化合物と、前記分散液と、前記芳香族第3級アミン化合物とを混合した混合液を調製し、前記混合液からポリウレタン発泡体を乾式成形する発泡体成形ステップと、
を含み、
前記発泡体成形ステップで乾式成形されたポリウレタン発泡体は温度20℃の水に一定時間浸漬したときのショアA硬度が10〜60度の範囲であることを特徴とする仕上げ用研磨パッドの製造方法。 A dispersion obtained by dispersing and diluting water in a ratio of 0.2 wt% to 2.0 wt% in advance in an isocyanate group-containing compound and a polyol compound containing a triol compound, and an aromatic tertiary amine compound are prepared. Preparation steps,
A foam molding step of preparing a mixed liquid obtained by mixing the isocyanate group-containing compound, the dispersion, and the aromatic tertiary amine compound, and dry-molding a polyurethane foam from the mixed liquid;
Including
The foam molding step by a dry molded polyurethane foam production method of finishing polishing pad, wherein the Shore A hardness when a predetermined time immersed in water at a temperature 20 ° C. in the range of 10 to 60 degrees .
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