JP5688590B2 - 研磨パッド用表面処理剤及び研磨パッド用スプレー - Google Patents

Description

本発明は、レンズ、半導体デバイス用シリコンウエハ、液晶ディスプレイ用ガラス基板等の被研磨物を研磨加工する際に用いられる研磨パッドの表面にウレタン樹脂やエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を塗布するための研磨パッド用表面処理剤及び該研磨パッド用表面処理剤を用いた研磨パッド用スプレーに関する。

従来、レンズ、半導体デバイス用シリコンウエハ、液晶ディスプレイ用ガラス基板、ハードディスク用ガラス基板、アルミ基板等の高精度な平坦性が要求される被研磨物では、研磨パッドを用いた研磨加工が行われている。このような高度な平坦性が要求される被研磨物の研磨加工では、一般的に平坦度の調整を主目的とする粗研磨を行った後に、表面粗さを改善することを主目的とする仕上げ研磨が行われる。

これらの研磨加工を行うために用いる研磨パッドとしては、例えば、繊維を絡合して構成した不織布の繊維基材にポリウレタン樹脂を含浸して硬化させたウレタン含浸不織布タイプの研磨パッド（例えば、特許文献１参照）や繊維により構成される不織布や樹脂フィルムからなる基材上にウレタン樹脂溶液を塗布し、これを凝固処理して多数の気泡を有する多孔質の銀面層を形成し、該銀面層の表面を研削して多孔質の研磨層であるナップ層を形成したスエードタイプの研磨パッド（例えば、特許文献２参照）等がこれまで用いられている。被研磨物の表面の研磨を行う際には、例えば、これらの研磨パッドを回転可能な研磨定盤の上に貼り付け、該研磨パッドに研磨ヘッドに保持された被研磨物を押し当てた状態で、研磨パッド上に研磨材である砥粒が分散された研磨スラリーを供給しながら、研磨定盤及び研磨ヘッドを相対的に回転させることにより研磨が行われる。

特開平１０−２４９７３７号公報 特開２０１０−１４９２５９号公報

しかしながら、従来の研磨加工においては、研磨パッド表面の磨耗等に伴って、研磨パッドを研磨定盤上に貼り換える作業が必要であった。特に大口径の研磨パッドにおいては、この張り換え作業に多大な時間を要するため、生産効率が低下するという問題があった。また、レンズ等の研磨加工では形状精度が大事な要素となるため、研磨パッドの表面を均一にすることが求められる。

本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、研磨パッドの貼り換え作業を行うことなく、研磨パッドの表面に熱硬化性樹脂からなる膜を薄く均一に形成することができる研磨パッド用表面処理剤及び研磨パッド用スプレーを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の研磨パッド用表面処理剤は、熱硬化性樹脂を溶剤に分散させた分散液からなり、研磨パッドの表面に塗布されることにより、前記研磨パッドの表面に前記熱硬化樹脂からなる膜を形成するための研磨パッド用表面処理剤であって、前記熱硬化性樹脂は、常温硬化型であることを特徴としている。

請求項２記載の研磨パッド用表面処理剤では、前記熱硬化性樹脂は、Ａ硬度が７０〜１００の範囲内であることを特徴としている。

請求項３記載の研磨パッド用表面処理剤は、前記熱硬化性樹脂が、１液タイプの常温硬化型であることを特徴としている。

請求項４記載の研磨パッド用表面処理剤では、前記分散液は、２０℃における粘度が１０００ｃＰ以下であることを特徴としている。

請求項５記載の研磨パッド用表面処理剤は、前記熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂であることを特徴としている。

請求項６記載の研磨パッド用表面処理剤は、前記分散液に固体粒子を混合したことを特徴としている。また、この固体粒子としては、被研磨物の表面への傷を防止するために、研磨加工の際に使用される研磨スラリーに含まれる砥粒よりも硬度が柔らかいものを用いるのが好適であり、例えば、この条件に合う無機物粒子、金属粒子、有機物粒子等を用途に応じて用いる。

請求項７記載の研磨パッド用スプレーは、前記研磨パッド用表面処理剤を噴霧可能な容器に充填してなることを特徴としている。

請求項８記載の研磨パッド用スプレーは、前記噴霧可能な容器に高圧ガスを充填してなることを特徴としている。

本発明の研磨パッド用表面処理剤によれば、従来、研磨加工に用いられている研磨パッドの表面に熱硬化性樹脂を溶剤に分散させた分散液を塗布することにより、研磨パッドの表面にウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂からなる膜を容易に形成することができる。従って、一度研磨パッドを研磨定盤上に貼り付けておけば、その後は研磨パッドの表面が磨耗したとしても、研磨パッドを貼り換えることなく、研磨パッドの表面に熱硬化性樹脂からなる膜を形成することにより、研磨加工を再度行うことが可能になるので、生産効率を向上させることができる。

また、本発明によれば、Ａ硬度が７０〜１００の範囲内にある熱硬化性樹脂を用いている。これにより、研磨パッドの表面に分散液が塗布されることにより、硬度が柔らかい熱硬化性樹脂の膜が形成されるので、研磨加工の際に研磨材が研磨パッドと被研磨物の間を滑ってしまうことを防止することができる。また、このような硬度が柔らかい熱硬化性樹脂を用いることにより、研磨加工を行うことによる磨耗を軽減することができる。

また、本発明によれば、１液タイプの常温硬化（自然硬化）型の熱硬化性樹脂を用いている。これにより、研磨パッドの表面の熱硬化性樹脂を容易に硬化させることができるので、生産効率をより向上させることができるとともに、表面に熱硬化性樹脂の膜が形成される研磨パッドを製造する場合において、その研磨パッドの製造効率も向上させることができる。

また、本発明によれば、分散液は、粘度が１０００ｃＰ（センチポイズ）以下の低粘度であるので、研磨パッドの表面に容易に当該分散液を薄く均一に塗布することができる。これにより、研磨パッド表面の熱硬化性樹脂からなる膜は薄く均一に形成されるので、レンズ等のように研磨加工において形状精度が大事な要素となる非研磨物に対しても有効に用いることができる。

また、本発明によれば、熱硬化性樹脂として、エポキシ樹脂を用いている。これにより、研磨パッドの表面にはエポキシ樹脂からなる膜を形成することができる。従って、この研磨パッドを用いて、研磨加工を行う場合には、研磨パッド上に供給される研磨スラリーに含まれる研磨材（砥粒）がエポキシの官能基による化学的親和力によって一時的に研磨パッドの表面にしっかりと保持されるので、研磨能率を向上させることができる。

また、本発明によれば、分散液に固体粒子が混合されている。これにより、研磨パッドの表面に固体粒子が含まれる熱硬化性樹脂からなる膜が形成されるので、研磨加工を行う際に、被研磨物と研磨パッドの表面に隙間が設けられ、研磨スラリーが流入しやすくなり、研磨特性を向上させることができる。また、固体粒子によって研磨パッドの表面に凹凸を形成することができるので、砥粒の滞留性の向上、切りくず等の排出の促進、及び被研磨物との摩擦の低減等を図ることができる。

また、本発明の研磨パッド用スプレーによれば、従来、研磨加工に用いられている研磨パッドの表面に熱硬化性樹脂が分散された分散液からなる研磨パッド用表面処理剤を噴霧して、塗布することができるので、研磨パッドの表面に容易に熱硬化性樹脂からなる膜を形成することができる。

また、本発明の研磨パッド用スプレーによれば、従来の研磨パッドの表面に熱硬化性樹脂の膜を容易に形成することができるので、研磨パッドの製造メーカは、新たに設備投資等をする必要がなく、研磨パッドの表面に熱硬化性樹脂の膜が形成される研磨パッドの製造を行うことが可能になる。また、本発明の研磨パッド用スプレーを用いることにより、従来の研磨パッドの硬度を活かしたまま、非研磨物と接する表面だけを熱硬化樹脂にすることができるので、様々な用途の被研磨物に対応することができる。

本発明に係る研磨パッド用スプレーを用いて、研磨パッドの表面にエポキシ樹脂（熱硬化性樹脂）を塗布する際の状態の一例を示す概略説明図である。

以下、本発明に係る研磨パッド用表面処理剤及び研磨パッド用スプレーの実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本発明に係る研磨パッド用表面処理剤及び研磨パッド用スプレーは、主に従来の研磨パッドや繊維を絡合して構成した不織布の繊維基材、ポリ塩化ビニル等のプラスチックフィルムやベークライト等からなる基材等の表面に熱硬化性樹脂を溶剤に分散させた分散液を噴霧して塗布することにより、熱硬化性樹脂からなる膜を形成するためのものである。

図１に示すように、研磨パッド用スプレー１は、内容物を噴霧可能な容器２に熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を溶剤に分散させた分散液３からなる研磨パッド用表面処理剤（以下、単に分散液という）と共に高圧ガスを充填してなるものである。このような研磨パッド用スプレー１を用いて、エポキシ樹脂が分散された分散液３を基材４上に噴霧して塗布することにより、図１に示すようにエポキシ樹脂膜５を研磨パッド６の表面上に容易に形成することができる。

分散液３が内部に充填される容器２は、例えば、スチールやアルミニウム等の金属製の缶からなるものであり、高圧ガスにより圧力が加わった内部の分散液３を外部へと噴霧するためのノズル７が設けられたキャップ８が先端に備えられている。ノズル７には、内部から外部に通じる細い穴（不図示）が複数形成されており、分散液３がその穴を通って外部へと勢い良く押し出されることにより、分散液３が噴霧される。

分散液３は、エポキシ樹脂を溶剤に分散させたものであり、この分散液３に用いるエポキシ樹脂としては、Ａ硬度が７０〜１００の範囲内であるものを使用するのが好適である。このように硬度が柔らかいエポキシ樹脂を研磨パッド用スプレー１に用いることにより、図１に示すように、研磨パッド６の表面に形成されたエポキシ樹脂膜５は、研磨加工による磨耗を軽減することができるとともに、研磨加工の際に研磨材が研磨パッド６の表面のエポキシ樹脂膜５と被研磨物の間を滑ってしまうことを防止することができる。また、研磨材に対する一時的な保持力をより高めるために、エポキシ樹脂は、フリーの官能基が多くあるタイプのものを用いることが好適である。また、１液タイプの常温硬化（自然硬化）型のエポキシ樹脂を用いることにより、容易に硬化させることができるので、研磨パッド６の製造効率を向上させることができる。

エポキシ樹脂を分散させる溶剤としては、例えば、ＭＥＫ（メチルエチルケトン）やＩＰＡ（イソプロピルアルコール）等の溶剤を用いることができるが、特にこれらに限定されるものではなく、従来公知の溶剤を適宜用いても良い。

また、エポキシ樹脂は低粘度のものを使用し、分散液３の２０℃における粘度が１０００ｃＰ（センチポイズ）以下となるように調製する。このように低粘度の分散液３を使用すれば、基材４の表面に当該分散液３を噴霧することによりエポキシ樹脂を薄く均一に塗布することが容易になる。従って、研磨パッド６には、表面が薄く均一に形成されたエポキシ樹脂膜５を形成することができるので、レンズ等の研磨加工において形状精度が大事な要素となる非研磨物に対しても有効な研磨パッドを製造することができる。

次に、この研磨パッド用スプレー１を用いて、研磨パッド６の表面にエポキシ樹脂膜５を形成する方法の一例について説明する。

図１に示すように、まずユーザは、研磨パッドスプレー１を用いて、エポキシ樹脂が分散されている分散液３を基材２の表面上に噴霧してエポキシ樹脂を略均一に塗布する。この際、エポキシ樹脂の塗布厚は、被研磨物の種類に対応する所望の厚さになるようにすれば良いが、研磨加工を行う際の研磨パッド６の寿命を考慮して、少なくとも１０μｍ以上の厚みを有するように塗布することが好ましい。

そして、この基材２上に塗布されたエポキシ樹脂を硬化させる。例えば、光硬化性のエポキシ樹脂を用いる場合には、エポキシ樹脂を均一に塗布した後に、紫外線を照射することにより、エポキシ樹脂を硬化させる。これにより、基材２上に表面が均一な薄膜状のエポキシ樹脂膜３が形成された研磨パッド６が生成される。

また、このように研磨パッド６の表面にエポキシ樹脂膜５が形成されることにより、この研磨パッド６を用いて、研磨加工を行う場合には、研磨パッド６上に供給される研磨スラリーに含まれる酸化セリウム、酸化ジルコニウム、コロイダルシリカ等の研磨材（砥粒）がエポキシの官能基による化学的親和力によって一時的に研磨パッド６の表面にしっかりと保持される。従って、研磨材が研磨パッド６と被研磨物との相対的な回転に伴って被研磨物に引きずられて動いてしまうことを抑制することができるので、様々な被研磨物に対して研磨能率を向上させることができる。

尚、本実施形態では、エポキシ樹脂を溶剤に分散させた分散液３（研磨パッド用表面処理剤）を用いた例について説明しているが、分散液３はウレタン樹脂等の他の熱硬化性樹脂にエポキシ樹脂を加えて溶剤に分散させたものやエポキシ樹脂以外の熱硬化性樹脂を溶剤に分散させたもの等を用いることもできる。

また、このような分散液３に予め固体粒子を混合させたものを研磨パッド用表面処理剤として用いることもできる。尚、研磨加工の際に固体粒子によって被研磨物の表面に傷がつくことを防止するために、この固体粒子には、研磨加工の際に使用される研磨スラリーに含まれる砥粒よりも硬度が柔らかいものを用いるのが好適である。固体粒子としては、例えば、砥粒のような無機物粒子、ポリマー微粒子等の有機物粒子、又は金属粒子等を用途に応じて用いることができる。

このような固体粒子を分散液３に混合させた研磨パッド用表面処理剤を用いることにより、研磨パッドの表面に固体粒子が含まれる熱硬化性樹脂からなる膜が形成されるので、研磨加工を行う際に、被研磨物と研磨パッドの表面に隙間が設けられ、研磨スラリーが流入しやすくなり、研磨特性を向上させることができる。また、固体粒子によって研磨パッドの表面に凹凸を形成することができるので、砥粒の滞留性の向上、切りくず等の排出の促進、及び被研磨物との摩擦の低減等を図ることができる。また、固体粒子として金属酸化物粒子のような無機物粒子を用いた場合には、更に酸化作用や切りくずの吸着等の効果を図ることができる。また、固体粒子としてポリマー微粒子を用いた場合には、潤滑性を向上させることができる。また、固体粒子として金属粒子を用いた場合には、触媒作用及び還元作用を図ることができる。以上のように、分散液３に混合させる固体粒子の種類によって、砥粒の滞留性の向上、切りくず等の排出の促進、及び被研磨物との摩擦の低減等以外に、固体粒子の材質に基づく効果も付加させることができるので、研磨加工時の要求に応じて、これらの固体粒子を選択することが好ましい。

また、その他に、プラスティック等の繊維を分散液３に混合させたものを研磨パッド用表面処理剤として用いることもできる。このような繊維を分散液３に混合させた研磨パッド用表面処理剤を用いることにより、研磨パッドの表面に繊維が含まれる熱硬化性樹脂からなる膜が形成され、この繊維によって研磨パッドの表面に凹凸が形成されるので、上記の固体粒子を混合させた場合と同様に砥粒の滞留性の向上、切りくず等の排出の促進、及び被研磨物との摩擦の低減等の効果を図ることができる。

また、デンプン、食塩、砂糖等の所謂気孔材を分散液３に混合させたものを研磨パッド用表面処理剤として用いても良い。このような気孔材を混合させた研磨パッド用表面処理剤を用いた場合には、研磨パッドの表面には気孔材が含まれる熱硬化性樹脂からなる膜が形成されることになる。従って、水等の気孔材のみを溶出する物質を用いて、この研磨パッドの表面を洗い流すことにより、研磨パッドの表面には複数の気孔が形成されるので、研磨加工を行う際に用いられる研磨スラリーに含まれる砥粒に対する構造的なグリップ力を得ることができる。

また、本発明に係る研磨パッド用スプレー１によりエポキシ樹脂が表面に塗布される研磨パッドや基材は、特に限定されるものではなく、非研磨物の種類に応じて、従来から使用されているものに適用することができる。

また、本実施形態に係る研磨パッド用スプレー１では、エポキシ樹脂を溶剤に分散させた分散液３と共に高圧ガスを噴霧可能な容器２に充填した例を用いて説明しているが、本発明に係る研磨パッド用スプレー１は、このような形態に限定されるものではなく、例えば、高圧ガスによる圧力を利用する代わりに、電動ポンプによる電動スプレータイプのものや、外部の空気圧を利用したエアスプレータイプのもの等、容器２内に充填された分散液３を外部へと噴霧可能なものであれば良い。また、容器２も金属製の缶等に限定されるものではなく、プラスティック容器やその他の容器を利用しても良い。

尚、本発明の実施の形態は上述の形態に限るものではなく、本発明の思想の範囲を逸脱しない範囲で適宜変更することができる。

本発明に係る研磨パッド用表面処理剤及び研磨パッド用スプレーは、研磨パッドの表面に熱硬化性樹脂の膜を容易に形成するための表面処理剤及びスプレーとして有効に利用することができる。

１ 研磨パッド用スプレー
２ 容器
３ 分散液（研磨パッド用表面処理剤）
４ 基材
５ エポキシ樹脂膜
６ 研磨パッド

Claims (8)

1. 熱硬化性樹脂を溶剤に分散させた分散液からなり、研磨パッドの表面に塗布されることにより、前記研磨パッドの表面に前記熱硬化樹脂からなる膜を形成するための研磨パッド用表面処理剤であって、
   前記熱硬化性樹脂は、常温硬化型であることを特徴とする研磨パッド用表面処理剤。
2. 前記熱硬化性樹脂は、Ａ硬度が７０〜１００の範囲内であることを特徴とする請求項１記載の研磨パッド用表面処理剤。
3. 前記熱硬化性樹脂は、１液タイプの常温硬化型であることを特徴とする請求項１又は２記載の研磨パッド用表面処理剤。
4. 前記分散液は、２０℃における粘度が１０００ｃＰ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の研磨パッド用表面処理剤。
5. 前記熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の研磨パッド用表面処理剤。
6. 前記分散液に固体粒子を混合したことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の研磨パッド用表面処理剤。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の研磨パッド用表面処理剤を噴霧可能な容器に充填してなることを特徴とする研磨パッド用スプレー。
8. 前記噴霧可能な容器に高圧ガスを充填してなることを特徴とする請求項７記載の研磨パッド用スプレー。

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