JP5912770B2 - Holding pad - Google Patents
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Description
本発明は保持パッドに係り、特に、ポリウレタン系弾性樹脂製の軟質樹脂シートであって、被研磨物を保持するための保持面側にスキン層を有するとともに、該スキン層より内部側に、軟質樹脂シートの厚さ方向に縦長で保持面側の孔径が該保持面と反対の面側より小さい気泡が網目状に連通し、かつ、該気泡がスキン層を介して保持面に連通した連続気泡構造を有する軟質樹脂シートを備えた保持パッドに関する。 The present invention relates to a holding pad, in particular, a soft resin sheet made of polyurethane based elastic resin, as well as have a skin layer on the holding surface side for holding the object to be polished, the interior side of said skin layer, continuous pore diameter of the holding face in portrait in the thickness direction of the soft resin sheet is small bubbles from the surface side opposite to the holding surface communicates with the reticulated and the bubble is communicated with the holding surface via the skin layer The present invention relates to a holding pad provided with a soft resin sheet having a cell structure .
従来半導体ウェハ、半導体デバイスの層間絶縁膜やメタル配線、各種記録用ディスク、LCD(液晶ディスプレイ)用ガラス等の被研磨物に対し精密平面研磨を行う場合は、通常、研磨機に貼りつけられた保持パッドを介して被研磨物を保持しながら研磨加工がおこなわれている。保持パッドとしては、湿式成膜法により形成され連続気泡構造を有するポリウレタン発泡体が広く使用されている。 Conventionally, when performing precision flat surface polishing on semiconductor wafers, interlayer insulation films of semiconductor devices, metal wiring, various recording disks, LCD (liquid crystal display) glass, etc., it was usually attached to a polishing machine. Polishing is performed while holding an object to be polished via a holding pad. As the holding pad, a polyurethane foam formed by a wet film forming method and having an open cell structure is widely used.
湿式成膜法によるポリウレタン発泡体では、被研磨物を保持するための保持面側にスキン層を有しており、スキン層より内部側に多数の気泡が連続状に形成されている。保持面には湿式成膜に伴う溶剤抽出の痕跡として多数の微小な間隙が形成されており、これら多数の間隙がスキン層を介して内部の気泡へ連通している。このような保持パッドでは、保持面に形成された微小な間隙に水等を含ませることで、水等の表面張力が作用するため、被研磨物を密着させ被研磨物保持性を効果的に発揮させることができる。 A polyurethane foam by a wet film forming method has a skin layer on the holding surface side for holding an object to be polished, and a large number of bubbles are continuously formed on the inner side of the skin layer. A large number of minute gaps are formed on the holding surface as traces of solvent extraction accompanying the wet film formation, and these many gaps communicate with the internal bubbles through the skin layer. In such a holding pad, since the surface tension of water or the like acts by including water or the like in the minute gap formed on the holding surface, the object to be polished is brought into close contact with the holding object effectively. It can be demonstrated.
ところが、研磨使用条件下では、多量の研磨液(スラリー)が保持パッドの周り、すなわち、保持面の被研磨物が接触していない部分にかかるため、経時的に保持面の微小な間隙から保持パッド内部の気泡へ研磨液の液体成分が浸入することとなる。さらには、短時間で保持パッドの気泡全体が液体成分で満たされてしまうこともある。このような状態では、研磨加工時にかけられる研磨圧により、気泡を満たした液体成分が保持面側に押し出されることとなり、被研磨物保持性を低下させるおそれがある。結果として、保持パッド上で被研磨物の“浮き”が発生し、被研磨物の平坦性を損なううえに、研磨加工の継続が難しくなる。また、保持パッド内部に研磨液の液体成分が浸入してしまうと、被研磨物の保持パッドに接触している面側(裏面側)が常時研磨液に曝されるため、被研磨物裏面の表面粗さを低下させることもある。 However, under polishing conditions, a large amount of polishing liquid (slurry) is applied around the holding pad, that is, the portion of the holding surface that is not in contact with the object to be polished. The liquid component of the polishing liquid enters the bubbles inside the pad. Furthermore, the entire bubbles of the holding pad may be filled with the liquid component in a short time. In such a state, the liquid component filled with the bubbles is pushed out to the holding surface side by the polishing pressure applied during the polishing process, and there is a possibility that the holding property of the object to be polished is lowered. As a result, the “floating” of the object to be polished occurs on the holding pad, and the flatness of the object to be polished is impaired, and it is difficult to continue the polishing process. Further, if the liquid component of the polishing liquid enters the holding pad, the surface side (back side) of the object to be polished that is in contact with the holding pad is always exposed to the polishing liquid. The surface roughness may be reduced.
保持パッド内への研磨液の液体成分の浸入を防ぐため、フッ素系撥水剤を重量比で1%以上含有する撥水剤を用い、撥水性を付与した保持パッドの技術が開示されている(特許文献1参照)。また、多孔質シート上に粘着剤を塗工し、シート内に撥水剤を配合した保持パッドの技術が開示されている(特許文献2参照)。さらに、2層構造とすることにより下層まで研磨液が浸入することを抑え、被研磨物側の層に撥水剤を配合した保持パッドの技術が開示されている。(特許文献3参照)。 In order to prevent the liquid component of the polishing liquid from penetrating into the holding pad, there has been disclosed a technique for a holding pad to which water repellency is imparted using a water repellent containing 1% or more of a fluorine-based water repellent. (See Patent Document 1). Moreover, the technique of the holding pad which apply | coated the adhesive on the porous sheet | seat and mix | blended the water repellent in the sheet | seat is disclosed (refer patent document 2). Furthermore, a technique of a holding pad in which a two-layer structure is used to prevent the polishing liquid from entering the lower layer and a water repellent is blended in the layer on the object to be polished is disclosed. (See Patent Document 3).
しかしながら、特許文献1で用いられるようなフッ素系撥水剤では、世界的規制の対象となりつつある環境汚染物質のパーフルオロオクチル硫酸塩(PFOS)やパーフルオロオクタン酸塩(PFOA)などが含まれる場合があり、使用を避けることが好ましい。一方、特許文献2では、多孔質シート上に塗工された粘着剤層により、被研磨物を強固に保持することができるものの、研磨終了後に被研磨物の取り外しが難しくなり、被研磨物を損傷させるおそれもある。また、特許文献3では、2層構造のため生産コストがかさむうえ、下層が独立発泡構造のため、圧縮率を大きくしても保持パッドとして期待されるクッション効果、つまり、適度な沈みこみと戻り性を得ることが難しくなる。
However, the fluorine-based water repellent used in Patent Document 1 includes perfluorooctyl sulfate (PFOS), perfluorooctanoate (PFOA), and the like, which are becoming subject to global regulations. In some cases, it is preferable to avoid use. On the other hand, in
本発明は上記事案に鑑み、研磨液の液体成分が浸入することを抑制し、被研磨物保持性を確保しつつ寿命を向上させることができる保持パッドを提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide a holding pad that can prevent the liquid component of the polishing liquid from entering, and can improve the life while ensuring the holdability of an object to be polished.
上記課題を解決するために、本発明は、ポリウレタン系弾性樹脂製の軟質樹脂シートであって、被研磨物を保持するための保持面側にスキン層を有するとともに、該スキン層より内部側に、前記軟質樹脂シートの厚さ方向に縦長で前記保持面側の孔径が該保持面と反対の面側より小さい気泡が網目状に連通し、かつ、該気泡が前記スキン層を介して前記保持面に連通した連続気泡構造を有する軟質樹脂シートを備えた保持パッドにおいて、前記軟質樹脂シートの樹脂部分には、数平均分子量が10000以上であり、かつ、エチレンオキサイドが質量比率50%以下の範囲で結合されたポリアルキレンオキサイドと、アシル化セルロースとが含有されており、前記ポリアルキレンオキサイドの含有量が前記軟質樹脂シートを構成する樹脂成分に対して1質量%〜8質量%の範囲であり、前記アシル化セルロースの含有量が前記ポリアルキレンオキサイドに対して40質量%〜100質量%の範囲であることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention provides a soft resin sheet made of polyurethane based elastic resin, as well as have a skin layer on the holding surface side for holding the workpiece, the internal side of the skin layer In addition, bubbles that are vertically long in the thickness direction of the soft resin sheet and smaller in pore diameter on the holding surface side than the surface side opposite to the holding surface communicate with each other in a mesh pattern, and the bubbles pass through the skin layer. in the holding pad with a soft resin sheet having communicating the open cell structure on the holding surface, the resin portion of the soft resin sheet, the number-average molecular weight of 10,000 or more, and ethylene oxide weight ratio following 50% Resin component containing polyalkylene oxide bonded in a range and acylated cellulose, and the content of the polyalkylene oxide constituting the soft resin sheet In the range of 1 wt% to 8 wt% for, and the content of the acylated cellulose is in the range of 40 to 100 mass% relative to the polyalkylene oxide.
この場合において、アシル化セルロースを、化学式CH3(CH2)nCO(n=0〜2)で表されるアシル基がセルロースに導入されたものであり、セルロースを構成するグルコース単位あたりの水酸基に対する前記アシル基の置換度の平均が1〜3の範囲のものとしてもよい。このとき、アシル化セルロースが、樹脂成分を溶解する極性溶媒に対し溶解可能であり、かつ、水に対し難溶ないし不溶であることが好ましい。また、ポリアルキレンオキサイドをエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとの共重合体とすることができる。このとき、ポリアルキレンオキサイドの数平均分子量を12000以上としてもよい。また、ポリアルキレンオキサイドの樹脂成分に対する含有量を2質量%〜7質量%の範囲とし、アシル化セルロースのポリアルキレンオキサイドに対する含有量を50質量%〜90質量%の範囲とすることが好ましい。軟質樹脂シートのA硬度を5度〜20度の範囲とすることができる。 In this case, acylated cellulose is obtained by introducing an acyl group represented by the chemical formula CH 3 (CH 2 ) n CO (n = 0 to 2) into cellulose, and hydroxyl groups per glucose unit constituting cellulose. The average substitution degree of the acyl group with respect to may be in the range of 1 to 3. At this time, it is preferable that the acylated cellulose is soluble in a polar solvent that dissolves the resin component and is hardly soluble or insoluble in water. The polyalkylene oxide can be a copolymer of ethylene oxide and propylene oxide. At this time, the number average molecular weight of the polyalkylene oxide may be 12000 or more. Moreover, it is preferable to make content with respect to the resin component of a polyalkylene oxide into the range of 2 mass%-7 mass%, and make content with respect to the polyalkylene oxide of acylated cellulose into the range of 50 mass%-90 mass%. The A hardness of the soft resin sheet can be in the range of 5 degrees to 20 degrees.
本発明によれば、ポリウレタン系弾性樹脂製の軟質樹脂シートを構成する樹脂成分に対して1質量%〜8質量%の範囲のポリアルキレンオキサイドと、ポリアルキレンオキサイドに対して40質量%〜100質量%の範囲のアシル化セルロースとが軟質樹脂シートの樹脂部分に含有されたことで軟質樹脂シート全体の疎水性が高められるため、研磨加工時に供給される研磨液の液体成分が保持面からスキン層を介して連通する気泡内に浸入することを抑制し、被研磨物保持性を確保しつつ寿命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, polyalkylene oxide in the range of 1% by mass to 8% by mass with respect to the resin component constituting the flexible resin sheet made of polyurethane-based elastic resin , and 40% by mass to 100% by mass with respect to the polyalkylene oxide. % Of the acylated cellulose in the resin portion of the soft resin sheet increases the hydrophobicity of the entire soft resin sheet, so that the liquid component of the polishing liquid supplied at the time of the polishing process from the holding surface to the skin layer It is possible to obtain an effect that it is possible to suppress the intrusion into bubbles communicating with each other and to improve the life while ensuring the retention of the object to be polished.
以下、図面を参照して、本発明を適用した保持パッドの実施の形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of a holding pad to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings.
(構成)
図1に示すように、本実施形態の保持パッド10は、ポリウレタン系弾性樹脂製の軟質樹脂シートとしてのウレタンシート2を備えている。ウレタンシート2は、湿式成膜法により形成されており、一面側に、被研磨物を保持するための保持面Pを有している。
(Constitution)
As shown in FIG. 1, the
ウレタンシート2は、保持面Pの直近の厚さ数μmにわたるスキン層2aを有している。スキン層2aより内側には、多数のセル(気泡)5が略均等に分散した状態で形成されている。セル5は、ウレタンシート2の厚さ方向に縦長で丸みを帯びた円錐状(断面縦長三角状)に形成されており、保持面P側の孔径が保持面Pと反対の面側より小さく形成されている。すなわち、セル5は保持面P側で縮径されている。セル5の縦長方向の長さは、ウレタンシート2の厚さの範囲でバラツキを有している。セル5間のポリウレタン系弾性樹脂は、セル5を画定するように隔壁状に形成されており、内部にセル5より小さい図示を省略した多数の微細孔が形成されている。すなわち、ウレタンシート2では、セル5および図示を省略した多数の微細孔が網目状に連通しており、隔壁状に形成された樹脂部分がマイクロポーラス構造を有している。
The
スキン層2aは、湿式成膜法による成膜時に溶剤抽出の痕跡として形成された緻密な構造を有している。このため、スキン層2aの表面、つまり、保持面Pには多数の微小な間隙が形成されている。なお、図1では、スキン層2aの微小な間隙を捨象して示している。また、保持面Pに形成された微小な間隙は、実質的に研磨液に含有される研磨粒子(砥粒)の通過を許容するものではなく、研磨液の液体成分のみが浸透するような極めて緻密な間隙を意味している。
The
ウレタンシート2の(セル5間の)ポリウレタン系弾性樹脂部分には、ポリアルキレンオキサイドと、アシル化セルロースとが含有されている。ポリアルキレンオキサイドには、エチレンオキサイド(以下、EOと略記する。)が質量比率50%以下の範囲で結合され、かつ、数平均分子量が10000以上のものが用いられている。アシル化セルロースには、化学式CH3(CH2)nCO(n=0〜2)で表されるアシル基、すなわち、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基がセルロースに導入されたものであり、セルロースを構成するグルコース単位あたりの水酸基に対するアシル基の置換度の平均が1〜3の範囲のものが用いられている。ポリアルキレンオキサイドの含有量は、ウレタンシート2を構成するポリウレタン系弾性樹脂に対して1〜8質量%(wt%)の範囲に調整されている。アシル化セルロースの含有量は、ポリアルキレンオキサイドに対して40〜100質量%の範囲に調整されている。
The polyurethane elastic resin portion (between the cells 5) of the
このウレタンシート2では、A硬度が5〜20度の範囲に調整されている。A硬度は、用いるポリウレタン系弾性樹脂の分子量や凝固価、成膜条件等により調整することができる。凝固価はゲル化点と同じであり、本例では、次のようにして測定した値を示している。すなわち、ポリウレタン系弾性樹脂が1質量%となるように極性溶媒(N,N−ジメチルホルムアミド)に溶解させたポリウレタン系弾性樹脂溶液を調製し、このポリウレタン樹脂溶液の100gを25℃に温度調整しながら、スターラーで攪拌しつつ、25℃の貧溶媒(水)を滴下する。この際、ポリウレタン系弾性樹脂がゲル化してポリウレタン系弾性樹脂溶液の白濁が消えなくなる点に到達するのに要した貧溶媒量(単位:ml)を示している。また、ウレタンシート2では、ポリウレタン系弾性樹脂部分にポリアルキレンオキサイドとアシル化セルロースとが含有されているため、保持面Pに水滴を滴下したときの水に対する接触角が80〜110度の範囲を示す。
In this
また、保持パッド10は、ウレタンシート2の保持面Pと反対の面側に、研磨機に保持パッド10を装着するための両面テープ7が貼り合わされている。両面テープ7は、例えば、ポリエチレンテレフタレート(以下、PETと略記する。)製フィルム等の可撓性フィルムの基材(不図示)を有しており、基材の両面にアクリル系粘着剤等の粘着剤層(不図示)がそれぞれ形成されている。両面テープ7は、基材の一面側の粘着剤層でウレタンシート2と貼り合わされており、他面側(ウレタンシート2と反対側)の粘着剤層が剥離紙8で覆われている。なお、この両面テープ7の基材は、保持パッド10の基材を兼ねている。
Further, the holding
(製造)
保持パッド10は、図2に示すように、湿式成膜法によりウレタンシートを作製し、バフ処理後得られたウレタンシート2と両面テープ7とを貼り合わせることにより製造される。湿式成膜法では、ポリウレタン系弾性樹脂、ポリアルキレンオキサイド、アシル化セルロース、添加剤や極性溶媒を準備する準備工程、極性溶媒にポリウレタン系弾性樹脂等の成分を溶解ないし分散させ得られた樹脂溶液を成膜基材にシート状に塗布する塗布工程、樹脂溶液を凝固液中で凝固させシート状のポリウレタン系弾性樹脂を形成するシート形成工程、形成されたシート状のポリウレタン系弾性樹脂を洗浄し乾燥させる洗浄・乾燥工程を経てウレタンシートが作製される。以下、工程順に説明する。
(Manufacturing)
As shown in FIG. 2, the holding
準備工程では、ポリウレタン系弾性樹脂、ポリウレタン系弾性樹脂を溶解可能な水混和性の極性溶媒(良溶媒)、ポリアルキレンオキサイド、アシル化セルロースおよび添加剤を準備する。ポリウレタン系弾性樹脂には、ポリエステル系、ポリエーテル系、ポリカーボネート系等の樹脂から100%モジュラスが30MPa以下のものであり、上述した凝固価が8以上のものを選択して用いる。極性溶媒としては、N,N−ジメチルホルムアミド(以下、DMFと略記する。)やN,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)等を用いることができるが、本例では、DMFを用いる。添加剤としては、セル5の大きさや量(個数)を制御するカーボンブラック等の顔料を用いることができる。なお、従来湿式成膜法で用いられるような、セル形成を促進させる親水性活性剤やポリウレタン系弾性樹脂の再生を安定化させる疎水性活性剤等の助剤を添加してもよい。
In the preparation step, a polyurethane-based elastic resin, a water-miscible polar solvent (good solvent) that can dissolve the polyurethane-based elastic resin, a polyalkylene oxide, acylated cellulose, and an additive are prepared. As the polyurethane-based elastic resin, those having a 100% modulus of 30 MPa or less and a coagulation value of 8 or more are selected from resins such as polyester-based, polyether-based, and polycarbonate-based resins. As the polar solvent, N, N-dimethylformamide (hereinafter abbreviated as DMF), N, N-dimethylacetamide (DMAc), or the like can be used. In this example, DMF is used. As the additive, a pigment such as carbon black for controlling the size and amount (number) of the
ポリアルキレンオキサイドとしては、本例では、EOとプロピレンオキサイド(以下、POと略記する。)との共重合体を用いる。この共重合体では、EOが質量比率50%以下、POが質量比率20%以上の割合で結合しており、数平均分子量(Mn)が10000以上である。EOのみの重合体が水溶性を有するのに対し、本例で用いるポリアルキレンオキサイドは、EOが50%以下、POが20%以上の割合で結合しており、数平均分子量が10000以上のため、水に対して不溶性となり、ポリウレタン系弾性樹脂の溶解に用いる極性溶媒であるDMFに溶解する。 As the polyalkylene oxide, in this example, a copolymer of EO and propylene oxide (hereinafter abbreviated as PO) is used. In this copolymer, EO is bonded at a mass ratio of 50% or less, PO is bonded at a mass ratio of 20% or more, and the number average molecular weight (Mn) is 10,000 or more. The polymer of only EO has water solubility, whereas the polyalkylene oxide used in this example is bonded with a ratio of EO of 50% or less and PO of 20% or more, and the number average molecular weight is 10,000 or more. It becomes insoluble in water and dissolves in DMF, which is a polar solvent used for dissolving the polyurethane elastic resin.
また、アシル化セルロースとしては、本例では、セルロースにプロピオニル基が導入されたプロピオニル化セルロースを用いる。プロピオニル化セルロースは、セルロースを構成するグルコース単位あたりの水酸基に対するプロピオニル基の置換度の平均が1〜3の範囲であり、平均重合度が200〜400の範囲である。また、プロピオニル化セルロースは、ポリウレタン系弾性樹脂を溶解する極性溶媒、つまり、DMFに対し溶解可能であり、かつ、凝固液として用いる水に対し不溶である。換言すれば、用いるプロピオニル化セルロースは、DMFに溶解可能となるように置換度が調整される。 Further, as the acylated cellulose, propionylated cellulose in which a propionyl group is introduced into cellulose is used in this example. Propionylated cellulose has an average degree of substitution of propionyl groups with respect to hydroxyl groups per glucose unit constituting the cellulose in the range of 1 to 3, and an average degree of polymerization in the range of 200 to 400. Propionylated cellulose is soluble in a polar solvent that dissolves the polyurethane elastic resin, that is, DMF, and insoluble in water used as a coagulation liquid. In other words, the degree of substitution is adjusted so that the propionylated cellulose to be used can be dissolved in DMF.
塗布工程では、まず、準備工程で準備した各材料で樹脂溶液を調製する。このとき、ポリウレタン系弾性樹脂、ポリアルキレンオキサイドおよびプロピオニル化セルロースを、それぞれ、例えば、30wt%となるようにDMFに溶解させ、各成分が上述した含有量となるように各溶液を混合する。添加剤のカーボンブラックを分散させた後、減圧下で脱泡することで樹脂溶液を調製する。得られた樹脂溶液を常温下でナイフコータ等の塗布装置により帯状の成膜基材にシート状に略均一に塗布する。このとき、ナイフコータ等と成膜基材との間隙(クリアランス)を調整することで、樹脂溶液の塗布厚さ(塗布量)を調整する。成膜基材としては、布帛や不織布等を用いることもできるが、本例では、PET製フィルムを用いる。 In the application step, first, a resin solution is prepared using each material prepared in the preparation step. At this time, the polyurethane-based elastic resin, polyalkylene oxide and propionylated cellulose are each dissolved in DMF so as to be, for example, 30 wt%, and the respective solutions are mixed so that each component has the above-described content. After dispersing the additive carbon black, a resin solution is prepared by defoaming under reduced pressure. The obtained resin solution is applied substantially uniformly in a sheet form to a belt-shaped film forming substrate by a coating device such as a knife coater at room temperature. At this time, the application thickness (application amount) of the resin solution is adjusted by adjusting the gap (clearance) between the knife coater and the film forming substrate. Although a cloth, a nonwoven fabric, etc. can also be used as a film-forming base material, in this example, a PET film is used.
シート形成工程では、成膜基材に塗布された樹脂溶液を、ポリウレタン系弾性樹脂に対して貧溶媒である水を主成分とする凝固液(水系凝固液)に連続的に案内する。凝固液としては、水にDMFやDMAc等の極性溶媒を混合しておくこともできるが、本例では、水を用いる。凝固液中で樹脂溶液が凝固し、連続気泡構造を有するシート状のポリウレタン系弾性樹脂が再生する。このとき、樹脂溶液に配合されているポリアルキレンオキサイドおよびプロピオニル化セルロースは、分子鎖がポリウレタン系弾性樹脂の分子鎖と絡まり合いながら再生する。 In the sheet forming step, the resin solution applied to the film forming substrate is continuously guided to a coagulating liquid (water-based coagulating liquid) whose main component is water which is a poor solvent for the polyurethane elastic resin. As the coagulation liquid, polar solvents such as DMF and DMAc can be mixed with water, but in this example, water is used. The resin solution coagulates in the coagulation liquid, and a sheet-like polyurethane elastic resin having an open cell structure is regenerated. At this time, the polyalkylene oxide and propionylated cellulose blended in the resin solution are regenerated while the molecular chain is entangled with the molecular chain of the polyurethane-based elastic resin.
ここで、気泡形成について説明する。樹脂溶液を凝固液中に案内すると、まず、樹脂溶液と凝固液との界面に皮膜が形成され、皮膜の直近の樹脂中に緻密なスキン層が厚さ数μm程度にわたって形成される。その後、樹脂溶液中のDMFの凝固液中への拡散と、凝固液中の水の樹脂中への浸入との協調現象、すなわち、溶媒置換がスキン層を通じて進行し連続気泡構造のウレタンシートが形成される。DMFが樹脂溶液から脱溶媒し、DMFと凝固液とが置換することにより、スキン層2aより内側のポリウレタン樹脂中にセル5および図示しない微細孔が形成され、セル5および図示しない微細孔を網目状に連通する不図示の連通孔が形成される。このとき、成膜基材のPET製フィルムが水を浸透させないため、樹脂溶液の表面側(スキン層2a側)で脱溶媒が生じて成膜基材側が表面側より大きなセル5が形成される。
Here, bubble formation will be described. When the resin solution is guided into the coagulating liquid, first, a film is formed at the interface between the resin solution and the coagulating liquid, and a dense skin layer is formed over the thickness of several μm in the resin immediately adjacent to the film. After that, a cooperative phenomenon between the diffusion of DMF in the resin solution into the coagulation liquid and the intrusion of water in the coagulation liquid into the resin, that is, solvent replacement proceeds through the skin layer to form an open cell urethane sheet. Is done. When the DMF is desolvated from the resin solution and the DMF and the coagulating liquid are replaced, the
図2に示すように、洗浄・乾燥工程では、シート形成工程で形成されたシート状のポリウレタン系弾性樹脂(以下、成膜樹脂という。)を水等の洗浄液中で洗浄して成膜樹脂中に残留するDMFを除去した後、乾燥させる。成膜樹脂の乾燥には、本例では、内部に熱源を有するシリンダを備えたシリンダ乾燥機を用いる。成膜樹脂がシリンダの周面に沿って通過することで乾燥する。乾燥後の成膜樹脂をロール状に巻き取る。 As shown in FIG. 2, in the cleaning / drying process, the sheet-like polyurethane-based elastic resin (hereinafter referred to as a film-forming resin) formed in the sheet-forming process is washed in a cleaning solution such as water to form the film-forming resin. The DMF remaining in is removed and then dried. In this example, a cylinder dryer having a cylinder having a heat source is used for drying the film-forming resin. The film-forming resin is dried by passing along the peripheral surface of the cylinder. The film-forming resin after drying is rolled up.
バフ処理工程では、洗浄・乾燥工程で乾燥させた成膜樹脂のスキン層2aと反対の面、すなわち裏面側にバフ処理を施す。湿式成膜法により形成された成膜樹脂では、樹脂溶液の塗布時やポリウレタン系弾性樹脂の再生時に厚さバラツキが生じている。成膜樹脂のスキン層2a側の表面に、表面が平坦な圧接治具を圧接することで、成膜樹脂の裏面側に凹凸が出現する。この凹凸をバフ処理で除去する。本例では、連続的に製造された成膜樹脂が帯状のため、圧接ローラを圧接しながら、連続的にバフ処理を施す。成膜樹脂がバフ処理されて形成されたウレタンシート2では厚さが均一化されている。
In the buffing process, the surface opposite to the
貼り合わせ工程では、ウレタンシート2のバフ処理された面(裏面)側と、両面テープ7とを貼り合わせる。このとき、両面テープ7の一面側の粘着剤層とウレタンシート2とを貼り合わせる。両面テープ7の他面側の粘着剤層は表面が剥離紙8で覆われたまま残される。そして、円形等の所望の形状、所望のサイズに裁断した後、キズや汚れ、異物等の付着がないことを確認する等の検査を行い、保持パッド10を完成させる。
In the bonding step, the buffed surface (back surface) side of the
保持パッド10を用いて被研磨物の研磨加工を行うときは、例えば、保持用定盤および研磨用定盤が対向するように配置された片面研磨機が使用される。保持用定盤には保持パッド10を貼着し、研磨用定盤には研磨パッドを装着する。保持用定盤に保持パッド10を貼着するときは、剥離紙8を取り除き露出した粘着剤層で貼着する。被研磨物を保持させるときは、保持面Pに水を吹き付け、被研磨物を保持パッド10側に押し付ける。被研磨物は水の表面張力等により保持面Pに密着し保持用定盤に保持されることとなる。被研磨物の加工面と研磨パッド間に研磨粒子を含む研磨液を循環供給するとともに、被研磨物に研磨圧をかけながら保持用定盤ないし研磨用定盤を回転させることで、被研磨物(加工面)を研磨加工する。
When polishing an object to be polished using the
<作用等>
次に、本実施形態の保持パッド10の作用等について説明する。
<Action etc.>
Next, the operation and the like of the
ここで保持パッド10での説明をわかりやすくするために、従来の保持パッドについて説明する。従来保持パッドとしては、湿式成膜法により形成されたスキン層を有する樹脂シートが多用されている。スキン層では、表面平坦性を有することで被研磨物に対する接触性に優れており、表面に湿式成膜に伴う溶剤抽出の痕跡として多数の微小な間隙が形成されている。スキン層に水等を含ませることで水等の表面張力が作用し、被研磨物を確実に保持することが可能となる。ところが、研磨使用条件下では、多量の研磨液が保持パッドの周りにかかるため、経時的に保持面の微小な間隙から保持パッド内部の気泡へ研磨液の液体成分が浸入する。スラリーは、酸性またはアルカリ性であり、場合により酸化剤が含まれているため、スラリーが浸入すると、ポリウレタン系弾性樹脂の加水分解や酸化劣化等が起こる。被研磨物が、通常、保持パッドの保持面における定位置に水等の表面張力により吸着保持されるため、被研磨物が接触している部分からスラリーが浸入することはないが、研磨圧により被研磨物が保持パッド内に沈み込むと、その周辺部からスラリーが浸入しやすくなる。このため、周辺部から劣化が生じ、ウレタンシートと基材(両面テープ)との層間剥離によって保持パッドの盛り上がりを生じたり、保持面に亀裂が生じる、といった不具合を起こす場合がある。このような場合は、吸着力が低下したり、周辺部の平坦性が低下しやすくなる。吸着力が低下すると、被研磨物が外れ、破損するため、研磨機を停止しなければならなくなる。再稼働のためには、研磨パッドや保持パッドの交換だけではなく、循環使用されるスラリー中にまぎれ込んだ被研磨物の破片のすべてをスラリーの循環ラインおよび研磨機から取り除かなければならず、生産効率を大きく低下させる。以上のように、保持パッドの周辺部が劣化した場合は、被研磨物の破損や平坦性低下を招く前に保持パッドの交換が必要になるため、保持パッドの寿命にバラツキを生じるうえに、短寿命となる。研磨液の液体成分が浸入することを抑制するためにフッ素系等の撥水剤を添加することもあるが、環境的配慮から使用を避けることが好ましい。本発明者らは、これらの問題を解決しウレタンシートの疎水性を高めるために検討を重ねた結果、ポリアルキレンオキサイドとアシル化セルロースとを併用することで驚くような効果が得られることを見出した。本発明者らの認識によれば、ポリアルキレンオキサイドとアシル化セルロースとを併用することは従来みられない技術である。
Here, in order to make the description of the
本実施形態の保持パッド10では、ウレタンシート2の樹脂部分に、ポリアルキレンオキサイドとプロピオニル化セルロースとが含有されている。プロピオニル化セルロースのみを含有させた場合は、疎水性が向上するものの保持パッドの柔軟な弾性が損なわれるうえ、疎水性が強くなりすぎて被研磨物保持(吸着)性を低下させることが確認されている。ポリアルキレンオキサイドを併用することにより、被研磨物保持性を維持しながら、保持パッドに疎水性を付与することができる。これにより、保持パッド全体の疎水性が高められるため、研磨液の液体成分が保持面の微小な間隙から保持パッド内部の気泡へ浸入することを抑制することができる。
In the
また、本実施形態では、ポリアルキレンオキサイドの含有量が、ポリウレタン系弾性樹脂に対して1〜8質量%の範囲に調整されている。ポリアルキレンオキサイドを過剰に添加すると被研磨物を保持するときに被研磨物と保持面Pとの間に介在させる水がはじかれてしまううえに、ポリウレタン系弾性樹脂の弾性が損なわれるため、被研磨物保持性が低下する。ポリアルキレンオキサイドの含有量を上述した範囲とすることで、研磨液の液体成分が気泡内に浸入することを抑制しつつ、被研磨物保持性を確保することができる。ウレタンシート2の疎水性を高める効果、被研磨物保持性の確保をバランスよく達成することを考慮すれば、ポリアルキレンオキサイドの含有量を2〜7質量%の範囲とすることが好ましい。また、ポリアルキレンオキサイドの含有量を、樹脂溶液中の全固形分に対する割合とする場合は、顔料等の添加剤の量にもよるが、概ね、1〜6質量%の範囲とすればよい。
Moreover, in this embodiment, content of polyalkylene oxide is adjusted to the range of 1-8 mass% with respect to a polyurethane-type elastic resin. If an excessive amount of polyalkylene oxide is added, water held between the object to be polished and the holding surface P is repelled when the object to be polished is held, and the elasticity of the polyurethane elastic resin is impaired. Polished matter retention is reduced. By setting the content of the polyalkylene oxide in the above-described range, it is possible to secure the object to be polished while suppressing the liquid component of the polishing liquid from entering the bubbles. Considering that the effect of increasing the hydrophobicity of the
更に、ポリアルキレンオキサイドには、EOの質量比率が50%以下のものが用いられている。EOの質量比率が50%を越える場合は、親水性が増すこととなり、研磨液の液体成分がセル5内に浸入しやすくなるため好ましくない。EOの質量比率を上述した範囲とすることで、ウレタンシート2の疎水性を適度に確保することができる。ウレタンシート2の疎水性確保の観点では、EOの質量比率を40%以下とすることが好ましい。また、ポリアルキレンオキサイドの数平均分子量が10000以上に制限されている。数平均分子量が10000に満たないと溶出する可能性があり、効果を持続できなくなるため好ましくない。溶出を確実に抑えるためには、ポリアルキレンオキサイドの数平均分子量を12000以上とすることが好ましい。一方、数平均分子量が高すぎる場合は、湿式成膜法による成膜性が悪くなることがある。このため、成膜性を考慮すれば、ポリアルキレンオキサイドの数平均分子量を概ね80000以下とすることが好ましい。
Further, polyalkylene oxide having an EO mass ratio of 50% or less is used. When the mass ratio of EO exceeds 50%, the hydrophilicity is increased, and the liquid component of the polishing liquid is liable to enter the
また更に、本実施形態では、プロピオニル化セルロースの含有量が、ポリアルキレンオキサイドに対して40〜100質量%の範囲に調整されている。プロピオニル化セルロースの含有量がポリアルキレンオキサイドに対して40質量%に満たないと、疎水性を高めることができず、研磨液の液体成分が保持パッド内部に浸入しやすくなるため好ましくない。プロピオニル化セルロースを過剰に添加しようとすると、樹脂溶液を作製するときに、プロピオニル化セルロースとポリウレタン系弾性樹脂とが相分離を起こし、湿式成膜時の成膜性が悪化することがある。プロピオニル化セルロースの含有量を上述した範囲とすることで、通常の湿式成膜法の条件によりウレタンシート2を形成することができる。成膜性を悪化させることなく、ウレタンシート2の疎水性を高めることを考慮すれば、プロピオニル化セルロースの含有量を50〜90質量%の範囲とすることが好ましい。プロピオニル化セルロースの含有量を、樹脂溶液中の全固形分に対する割合とする場合は、顔料等の添加剤の量にもよるが、概ね、1〜3質量%の範囲とすればよい。また、プロピオニル化セルロースにおけるプロピオニル基の置換度は、セルロースのグルコース単位あたりの水酸基に対し平均1〜3の範囲に調整されている。置換度が低すぎたり高すぎたりする場合は、DMF等の極性溶媒に対する溶解性が悪くなるため好ましくない。ウレタンシート2の疎水性を高める機能、極性溶媒に対する溶解性を考慮すれば、置換度の平均が1.5〜2.4の範囲のものを用いることが好ましい。
Furthermore, in this embodiment, content of propionylated cellulose is adjusted in the range of 40-100 mass% with respect to polyalkylene oxide. If the content of propionylated cellulose is less than 40% by mass with respect to the polyalkylene oxide, the hydrophobicity cannot be increased, and the liquid component of the polishing liquid tends to enter the holding pad, which is not preferable. If an excessive amount of propionylated cellulose is added, when producing a resin solution, the propionylated cellulose and the polyurethane elastic resin may cause phase separation, which may deteriorate the film formability during wet film formation. By setting the content of propionylated cellulose in the above-described range, the
更にまた、本実施形態では、平均重合度が200〜400の範囲のプロピオニル化セルロース、数平均分子量が10000以上のポリアルキレンオキサイドが用いられている。このため、湿式成膜法による成膜時に、プロピオニル化セルロースおよびポリアルキレンオキサイドの分子鎖がポリウレタン系弾性樹脂の分子鎖と絡まり合いながらウレタンシート2が形成される。これにより、研磨加工に継続使用しても、プロピオニル化セルロースおよびポリアルキレンオキサイドが溶出することなく上述した作用が発揮されるので、保持パッド10の寿命を向上させることができる。さらに、ポリアルキレンオキサイドおよびプロピオニル化セルロースの両者を含有させることで疎水性を高めるため、従来用いられるような比較的低分子量のフッ素系撥水剤を使用することなく研磨液の液体成分の浸入を防ぐことができる。
Furthermore, in this embodiment, propionylated cellulose having an average degree of polymerization in the range of 200 to 400 and polyalkylene oxide having a number average molecular weight of 10,000 or more are used. For this reason, the
また、本実施形態では、ウレタンシート2の作製に、凝固価が8以上のポリウレタン系弾性樹脂が用いられている。このため、成膜時に、ポリウレタン系弾性樹脂と水との親和性が高くなり、DMFの凝固液中への溶出に対する樹脂溶液中への水の浸透速度が早くなる。これにより、樹脂溶液の凝固が早くなり、得られるウレタンシート2ではセル5が形成された連続気泡構造を有するものとなる。被研磨物を保持する際に、適度な沈み込み(弾性)を発揮することを考慮すれば、凝固価を10〜16の範囲とすることが好ましい。
In the present embodiment, a polyurethane elastic resin having a coagulation value of 8 or more is used for producing the
なお、本実施形態では、ポリアルキレンオキサイドにおけるPOの質量比率が20%以上の例を示したが、本発明はこれに制限されるものではない。ポリアルキレンオキサイドとしては、EOの質量比率が50%以下であれば上述した効果を得ることができる。POの比率が20%に満たない場合は、親水性が増すこととなり、研磨液の液体成分がセル5内に浸入しやすくなる。このため、EOの質量比率を上述した範囲とすることに加え、POの質量比率を20%以上とすることが好ましい。また、本実施形態では、ポリアルキレンオキサイドとして、炭素数2のEOと炭素数3のPOとの共重合体を例示したが、本発明はこれに制限されるものではない。ポリアルキレンオキサイドとしては、EOの質量比率が50%以下、数平均分子量10000以上であればよく、炭素数4以上のアルキレンオキサイドが結合されていてもよい。
In the present embodiment, an example in which the mass ratio of PO in the polyalkylene oxide is 20% or more is shown, but the present invention is not limited to this. As the polyalkylene oxide, the above-described effects can be obtained if the mass ratio of EO is 50% or less. When the PO ratio is less than 20%, the hydrophilicity increases, and the liquid component of the polishing liquid easily enters the
また、本実施形態では、アシル化セルロースとして、セルロースを構成するグルコース単位あたりの水酸基に対するプロピオニル基の置換度の平均が1〜3の範囲であり、平均重合度が200〜400の範囲のプロピオニル化セルロースを用いる例を示したが、本発明はこれに制限されるものではない。アシル化セルロースとしては、化学式CH3(CH2)nCO(n=0〜2)で表されるアシル基がセルロースに導入されたものを用いることができる。すなわち、プロピオニル基に代えて、アセチル基、ブチリル基としてもよい。セルロースにアセチル基を導入したアセチルセルロースでは、置換度の平均が1〜3の範囲の場合にアセチル化度(酢化度)が30〜62.5の範囲となる。アセチル化度は、セルロースのアセチル化条件により調整することができる。アセチルセルロースとしては、例えば、α−セルロース含有量が90〜97%のリンターパルプを酢酸法で処理したものを用いることができる。このようなアセチルセルロースは、例えばα−セルロース含有量が90〜97%の木材パルプやリンターパルプを、硫酸触媒法やメチレンクロライド法等の慣用の方法で処理して得ることができるが、アセチル化度30〜62.5%、重合度200〜4000のジアセチルセルロースないしトリアセチルセルロースであることが好ましい。極性溶媒(DMF、DMAcなど)への溶解性を考慮すれば、アセチル化度45〜62%、重合度200〜350のアセチルセルロースを用いることがより好ましい。なお、アセチル化度は、セルロース単位重量当りの結合酢酸の重量百分率を表すものであり、例えば、ASTM:D−817−91「セルロースアセテート等の試験方法」のアセチル化度の測定法に準じて測定することができる。さらに、本実施形態では、プロピオニル化セルロースが、ポリウレタン系弾性樹脂の溶解に用いるDMFに対し溶解可能であり凝固液として用いる水に対し不溶である例を示したが、本発明はこれに制限されるものではない。本発明で用いるアシル化セルロースとしては、樹脂溶解用の極性溶媒に溶解可能であり、凝固液である水に対して難溶ないし不溶であればよい。このようにすれば、湿式成膜法により、樹脂成分とともに溶解、凝固させることができる。 Further, in this embodiment, as acylated cellulose, propionylation in which the average degree of substitution of propionyl groups with respect to hydroxyl groups per glucose unit constituting cellulose is in the range of 1 to 3 and the average degree of polymerization is in the range of 200 to 400. Although the example using a cellulose was shown, this invention is not restrict | limited to this. As the acylated cellulose, one in which an acyl group represented by the chemical formula CH 3 (CH 2 ) n CO (n = 0 to 2) is introduced into the cellulose can be used. That is, it may be an acetyl group or a butyryl group instead of the propionyl group. In acetylcellulose which introduce | transduced the acetyl group into the cellulose, when the average of substitution degree is the range of 1-3, an acetylation degree (acetylation degree) will be the range of 30-62.5. The degree of acetylation can be adjusted by the acetylation conditions of cellulose. As acetylcellulose, what processed the linter pulp whose alpha-cellulose content is 90 to 97% by the acetic acid method can be used, for example. Such acetyl cellulose can be obtained, for example, by treating wood pulp or linter pulp having an α-cellulose content of 90 to 97% by a conventional method such as a sulfuric acid catalyst method or a methylene chloride method. Diacetyl cellulose or triacetyl cellulose having a degree of 30 to 62.5% and a degree of polymerization of 200 to 4000 is preferable. Considering the solubility in polar solvents (DMF, DMAc, etc.), it is more preferable to use acetylcellulose having an acetylation degree of 45 to 62% and a polymerization degree of 200 to 350. The degree of acetylation represents the percentage by weight of bound acetic acid per unit weight of cellulose. For example, according to ASTM: D-817-91 “Testing Method for Cellulose Acetate”, the method for measuring the degree of acetylation. Can be measured. Furthermore, in the present embodiment, an example is shown in which propionylated cellulose is soluble in DMF used for dissolving polyurethane-based elastic resin and insoluble in water used as a coagulating liquid, but the present invention is not limited thereto. It is not something. The acylated cellulose used in the present invention may be soluble in a polar solvent for dissolving a resin and may be hardly soluble or insoluble in water as a coagulation liquid. If it does in this way, it can melt | dissolve and solidify with a resin component by the wet film-forming method.
更に、本実施形態では、湿式成膜法により作製したポリウレタン系弾性樹脂製のウレタンシート2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、ポリウレタン系弾性樹脂以外に、ポリエチレン樹脂等を用いることも可能であり、湿式成膜法によりスキン層が形成される樹脂であれば、いずれのものも使用することができる。保持パッドとして用いることを考慮すれば、被研磨物に対する損傷を抑制するために適度な弾性を有する樹脂であることが好ましい。また、本実施形態では、100%モジュラスが30MPa以下のポリウレタン系弾性樹脂を用いる例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。100%モジュラスを30MPa以下とすることで、適度な弾性を発揮し、被研磨物を保持する際に被研磨物に密着するように変形しやすくなる。さらに、本実施形態では、ポリウレタン系弾性樹脂の凝固価を8以上とする例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。凝固価としては、8未満のものを用いてもよいが、上述した連続気泡構造を有するウレタンシートを得ることを考慮すれば、凝固価を8以上とすることが好ましい。
Furthermore, in this embodiment, the polyurethane elastic resin-made
また更に、本実施形態では、ウレタンシート2のA硬度を5〜20度の範囲とする例を示したが、本発明はこれに制限されるものではなく、A硬度がこの範囲外となるようにしてもよい。被研磨物を保持するときに、被研磨物が保持パッド10側に適度に沈み込み、確実に保持されるようにすることを考慮すれば、A硬度を上述した範囲とすることが好ましく、8〜15度の範囲とすることがより好ましい。
Furthermore, in this embodiment, the example in which the A hardness of the
更にまた、本実施形態では、湿式成膜法により作製された成膜樹脂のスキン層2aと反対の面側にバフ処理を施した例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、湿式成膜法による成膜樹脂の厚さが均一化されていれば、バフ処理することなく両面テープ7と貼り合わせるようにしてもよい。また、両面テープ7に代えて、例えば、基材を有することなく粘着剤のみが2枚の剥離紙に挟まれたノンサポートテープを用いることも可能である。更に、スキン層2a側の面にバフ処理を施すことも可能であるが、内部のセル5が開口するほどバフ処理をしてしまうと被研磨物保持性の低下を招くため、セル5が開口しない程度のバフ処理とすることが好ましい。
Furthermore, in the present embodiment, an example is shown in which the surface opposite to the
以下、本実施形態に従い製造した保持パッド10の実施例について説明する。なお、比較のために製造した比較例の保持パッドについても併記する。また、プロピオニル化セルロース(以下、PCと略記する。)の含有量を固定しポリアルキレンオキサイド(以下、AOと略記する。)の含有量を変えた場合、AOの含有量を固定しPCの含有量を変えた場合、AOの含有量に対するPCの含有量の比率を一定にして含有量全体を変えた場合、AOにおけるEOの質量比率を変えた場合、AOの数平均分子量を変えた場合、アシル化セルロースにおけるアシル基の種類を変えた場合、についてそれぞれ説明する。
Hereinafter, examples of the
<PCの含有量を固定しAOの含有量を変えた場合>
(実施例1)
実施例1では、ポリウレタン系弾性樹脂(以下、PUと略記する。)として、100%モジュラスが18MPaであり、凝固価が12のポリエステルMDI(ジフェニルメタンジイソシアネート)系PUを用いた。AOとしては、EOとPOとの共重合体であり、EOの質量比率が40%、数平均分子量が12000のものを用いた。PCとしては、セルロースのグルコース単位あたりの水酸基に対し、プロピオニル基の置換度の平均が2のものを用いた。各成分を、固形分濃度が30wt%となるようにDMFにそれぞれ溶解させDMF溶液を調製した。下表1に示すように、PUのDMF溶液100重量部に対して、AOのDMF溶液を2.5重量部、PCのDMF溶液を1.5重量部、顔料のカーボンブラックを6重量部、および、DMFを55重量部の配合割合で混合して樹脂溶液を調製した。得られた樹脂溶液をPET製の成膜基材に塗布し、凝固再生によりシート状に形成した後、洗浄・乾燥、バフ処理、貼り合わせの各工程を経て保持パッド10を製造した。実施例1の配合割合では、AOの含有量がPUに対して2.5wt%であり、PCの含有量がAOに対して60.0wt%である。また、下表2に示すように、樹脂溶液中の全固形分が37.2重量部となることから、全固形分に対する各成分の配合量は、PUが80.6%、AOが2.0%、PCが1.2%、カーボンブラックが16.1%となる。
<When PC content is fixed and AO content is changed>
Example 1
In Example 1, a polyester MDI (diphenylmethane diisocyanate) PU having a 100% modulus of 18 MPa and a coagulation value of 12 was used as a polyurethane elastic resin (hereinafter abbreviated as PU). As AO, a copolymer of EO and PO having a mass ratio of EO of 40% and a number average molecular weight of 12,000 was used. As the PC, those having an average substitution degree of propionyl group of 2 with respect to hydroxyl groups per glucose unit of cellulose were used. Each component was dissolved in DMF such that the solid concentration was 30 wt% to prepare a DMF solution. As shown in Table 1 below, with respect to 100 parts by weight of PU DMF solution, 2.5 parts by weight of AO DMF solution, 1.5 parts by weight of PC DMF solution, 6 parts by weight of carbon black as a pigment, And DMF was mixed by the mixture ratio of 55 weight part, and the resin solution was prepared. The obtained resin solution was applied to a PET film-forming substrate, formed into a sheet by coagulation regeneration, and then the
(実施例2)
表1に示すように、実施例2では、AOの配合割合を1.5重量部としたこと以外は実施例1と同様にした。実施例2の配合割合では、AOの含有量がPUに対して1.5wt%であり、PCの含有量がAOに対して100.0wt%である。また、表2に示すように、樹脂溶液中の全固形分が36.9重量部となることから、全固形分に対する各成分の配合量は、PUが81.3%、AOが1.2%、PCが1.2%、カーボンブラックが16.3%となる。
(Example 2)
As shown in Table 1, Example 2 was the same as Example 1 except that the blending ratio of AO was 1.5 parts by weight. In the blending ratio of Example 2, the content of AO is 1.5 wt% with respect to PU, and the content of PC is 100.0 wt% with respect to AO. Further, as shown in Table 2, since the total solid content in the resin solution is 36.9 parts by weight, the blending amount of each component with respect to the total solid content is 81.3% PU and 1.2% AO. %, PC is 1.2%, and carbon black is 16.3%.
(比較例1〜比較例4)
表1、表2に示すように、比較例1では、AOおよびPCを配合しないこと以外は実施例1と同様にし、比較例1の保持パッドを製造した。すなわち、比較例1は従来の保持パッドである。比較例2では、AOを配合しないこと以外は実施例1と同様にし、AOを配合せずPCを配合した保持パッドを製造した。比較例3、比較例4では、AOの配合割合をそれぞれ7.5重量部、10.0重量部としたこと以外は実施例1と同様にして保持パッドを製造した。
(Comparative Examples 1 to 4)
As shown in Tables 1 and 2, in Comparative Example 1, a holding pad of Comparative Example 1 was manufactured in the same manner as in Example 1 except that AO and PC were not blended. That is, Comparative Example 1 is a conventional holding pad. In Comparative Example 2, a holding pad in which AO was not blended and PC was blended was produced in the same manner as Example 1 except that AO was not blended. In Comparative Example 3 and Comparative Example 4, a holding pad was produced in the same manner as in Example 1 except that the blending ratio of AO was 7.5 parts by weight and 10.0 parts by weight, respectively.
<AOの含有量を固定しPCの含有量を変えた場合>
(実施例3〜実施例5)
下表3、下表4に示すように、実施例3〜実施例5では、AOの配合割合を実施例1と同じ2.5重量部とし、PCの配合割合を変えたこと以外は実施例1と同様にして保持パッド10を製造した。PCの配合割合は、実施例3では1.0重量部、実施例4では2.0重量部、実施例5では2.5重量部とした。なお、表3、表4では、実施例1および比較例1の数値も併記している。
<When the content of AO is fixed and the content of PC is changed>
(Example 3 to Example 5)
As shown in Table 3 and Table 4 below, in Examples 3 to 5, the mixing ratio of AO was set to 2.5 parts by weight as in Example 1, and the mixing ratio of PC was changed. The holding
(比較例5〜比較例7)
表3、表4に示すように、比較例5では、PCを配合しないこと以外は実施例3と同様にし、PCを配合せずAOを配合した保持パッドを製造した。比較例6、比較例7では、PCの配合割合をそれぞれ0.5重量部、3.0重量部としたこと以外は実施例3と同様にして保持パッドを製造した。
(Comparative Example 5 to Comparative Example 7)
As shown in Tables 3 and 4, in Comparative Example 5, except that PC was not blended, a holding pad blended with AO without blending PC was manufactured in the same manner as Example 3. In Comparative Example 6 and Comparative Example 7, a holding pad was produced in the same manner as in Example 3 except that the blending ratio of PC was 0.5 parts by weight and 3.0 parts by weight, respectively.
<AOの含有量に対するPCの含有量の比率を一定にして含有量全体を変えた場合>
(実施例6)
下表5、下表6に示すように、実施例6では、PUのDMF溶液100重量部に対して、AOのDMF溶液を5.0重量部、PCのDMF溶液を3.0重量部、顔料のカーボンブラックを6重量部、および、DMFを55重量部の配合割合で混合して樹脂溶液を調製した。なお、表5、表6では、実施例1および比較例1の数値も併記している。
<When changing the entire content while keeping the ratio of the PC content to the AO content constant>
(Example 6)
As shown in Table 5 and Table 6 below, in Example 6, 5.0 parts by weight of DMF solution of AO and 3.0 parts by weight of DMF solution of PC with respect to 100 parts by weight of PU DMF solution, A resin solution was prepared by mixing 6 parts by weight of carbon black as a pigment and 55 parts by weight of DMF. In Tables 5 and 6, the numerical values of Example 1 and Comparative Example 1 are also shown.
(比較例8〜比較例9)
表5、表6に示すように、比較例8では、PUのDMF溶液100重量部に対して、AOのDMF溶液を0.8重量部、PCのDMF溶液を0.5重量部としたこと以外は実施例6と同様にして保持パッドを製造した。比較例9では、PUのDMF溶液100重量部に対して、AOのDMF溶液を10.0重量部、PCのDMF溶液を6.0重量部としたこと以外は実施例6と同様にして保持パッドを製造した。
(Comparative Example 8 to Comparative Example 9)
As shown in Tables 5 and 6, in Comparative Example 8, with respect to 100 parts by weight of PU DMF solution, 0.8 parts by weight of AO DMF solution and 0.5 parts by weight of PC DMF solution were used. A holding pad was manufactured in the same manner as in Example 6 except for the above. Comparative Example 9 was held in the same manner as in Example 6 except that 100 parts by weight of PU DMF solution was 10.0 parts by weight of AO DMF solution and 6.0 parts by weight of PC DMF solution. A pad was manufactured.
<AOにおけるEOの質量比率を変えた場合>
(実施例7)
下表7、下表8に示すように、実施例7では、AOとして、分子中のEOの質量比率が0%のものを用いた以外は実施例6と同様にして保持パッドを製造した。すなわち、実施例7で用いたAOは、ポリプロピレンオキサイドである。なお、表7、表8では、実施例6の数値も併記している。
<When changing the mass ratio of EO in AO>
(Example 7)
As shown in Table 7 and Table 8 below, in Example 7, a holding pad was manufactured in the same manner as in Example 6 except that AO having a mass ratio of EO in the molecule of 0% was used. That is, AO used in Example 7 is polypropylene oxide. In Tables 7 and 8, the numerical values of Example 6 are also shown.
(比較例10〜比較例11)
表7、表8に示すように、比較例10〜比較例11では、EOの質量比率が異なるAOを用いた以外は実施例7と同様にして保持パッドを製造した。用いたAOにおけるEOの質量比率は、比較例10では100wt%、比較例11では60wt%である。すなわち、比較例10で用いたAOは、ポリエチレンオキサイドである。
(Comparative Example 10 to Comparative Example 11)
As shown in Tables 7 and 8, in Comparative Examples 10 to 11, a holding pad was manufactured in the same manner as in Example 7 except that AO having a different mass ratio of EO was used. The mass ratio of EO in the used AO is 100 wt% in Comparative Example 10 and 60 wt% in Comparative Example 11. That is, AO used in Comparative Example 10 is polyethylene oxide.
<AOの数平均分子量を変えた場合>
(比較例12〜比較例13)
下表9、下表10に示すように、比較例12〜比較例13では、AOとして、分子量の異なるものを用いた以外は実施例6と同様にして保持パッドを製造した。用いたAOの分子量は、比較例12では2000、比較例13では7000である。なお、表9、表10では、実施例6の数値も併記している。
<When the number average molecular weight of AO is changed>
(Comparative Example 12 to Comparative Example 13)
As shown in Tables 9 and 10 below, in Comparative Examples 12 to 13, holding pads were produced in the same manner as in Example 6 except that AOs having different molecular weights were used. The molecular weight of AO used is 2000 in Comparative Example 12 and 7000 in Comparative Example 13. In Tables 9 and 10, the numerical values of Example 6 are also shown.
<アシル化セルロースにおけるアシル基の種類を変えた場合>
(実施例8〜実施例9)
下表11、下表12に示すように、実施例8〜実施例9では、アシル化セルロース(以下、ACと略記する。)として、PCに代えて、アセチル化セルロース、ブチリル化セルロースをそれぞれ用いた以外は実施例6と同様にして保持パッドを製造した。なお、表11、表12では、実施例6の数値も併記している。
<When the kind of acyl group in acylated cellulose is changed>
(Example 8 to Example 9)
As shown in Table 11 and Table 12 below, in Examples 8 to 9, acetylated cellulose and butyryl cellulose were used as acylated cellulose (hereinafter abbreviated as AC) in place of PC. A holding pad was manufactured in the same manner as in Example 6 except that. In Tables 11 and 12, the numerical values of Example 6 are also shown.
(評価)
各実施例および比較例の保持パッドについて、保持面における水に対する接触角、および、被研磨物の吸着力を評価した。水に対する接触角は、自動接触角計(協和界面科学株式会社製 DropMaster500)による液滴法にて測定した。すなわち、自動接触角計の注射器に蒸留水を入れ、温度20℃、湿度60%の条件の下に、注射針から水滴1滴を研磨シート表面に滴下し、滴下してから10秒後の接触角を読み取った。水に対する接触角は、80〜110度の範囲のものを合格と判定し、80度未満のもの、および、110度を超えるものを不合格と判定した。また、測定試料であるガラス基板の吸着力は、テンシロン(株式会社エー・アンド・デイ製、テンシロン万能試験機、RTF−1210)を使用し、以下の手順で垂直方向吸着力を測定した。すなわち、試験台の上に保持パッドを保持面Pが上面になるように両面テープ7を介して貼り付け、保持面Pを蒸留水で濡らした。保持面Pの水分を十分に取り除いた後、上定盤に接着剤で固定したガラス基板(125mmφ)を保持面Pの上に載せ、ガラス基板と上定盤の自重とで約4kgf(39N)の力を加えた状態で1分間静置した。上定盤を上方に引っ張り、保持パッドがガラス基板から外れたときの荷重を測定した。測定は、試料を交換せずに、3回連続して行った。被研磨物の吸着力は、測定サンプルを10kgf(98N)以上の力で吸着したものを合格と判定し、吸着力が10kgfに満たないものを不合格と判定した。
(Evaluation)
About the holding pad of each Example and the comparative example, the contact angle with respect to the water in a holding surface and the adsorption | suction power of a to-be-polished object were evaluated. The contact angle to water was measured by a droplet method using an automatic contact angle meter (DropMaster 500 manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.). That is, distilled water is put into a syringe of an automatic contact angle meter, and under the conditions of a temperature of 20 ° C. and a humidity of 60%, a drop of water is dropped from the injection needle onto the surface of the polishing sheet, and contact is made 10 seconds after dropping. I read the corner. As for the contact angle with respect to water, those in the range of 80 to 110 degrees were judged as acceptable, and those less than 80 degrees and those exceeding 110 degrees were judged as unacceptable. Moreover, the adsorption | suction power of the glass substrate which is a measurement sample measured the vertical direction adsorption | suction power in the following procedures using Tensilon (A & D Co., Ltd. make, Tensilon universal testing machine, RTF-1210). That is, the holding pad was affixed on the test stand through the double-
<PCの含有量を固定しAOの含有量を変えた場合>
(実施例1〜実施例2、比較例1〜比較例4)
AOおよびPCを含有していない比較例1では、浸水性が高くなり、接触角が不合格の判定となった。また、吸着力が不合格の判定となり、保持パッドの耐久性が低下した。AOを含有せずにPCのみを含有した比較例2では、保持パッドの弾性が低下し、被研磨物保持性が不十分となり、吸着力が不合格の判定となった。また、比較例3、比較例4では、AOに対するPCの含有量が40wt%未満のため、保持パッドの疎水性を高める効果が不十分となり、接触角、吸着力がともに不合格の判定となった。これに対し、実施例1〜実施例2の保持パッド10では、AOとPCとを上述した範囲で含有させたことにより、疎水性が高められたことで、接触角、吸着力がともに合格の判定となり、被研磨物を良好に保持することができた。
<When PC content is fixed and AO content is changed>
(Examples 1 to 2, Comparative Examples 1 to 4)
In the comparative example 1 which does not contain AO and PC, water permeability became high and the contact angle was determined to be unacceptable. In addition, the adsorbing force was judged to be unacceptable, and the durability of the holding pad was lowered. In Comparative Example 2 containing only PC without containing AO, the elasticity of the holding pad was lowered, the polishing object retention was insufficient, and the adsorbing power was judged to be unacceptable. Moreover, in Comparative Example 3 and Comparative Example 4, since the PC content with respect to AO is less than 40 wt%, the effect of increasing the hydrophobicity of the holding pad is insufficient, and both the contact angle and the adsorption force are determined to be unacceptable. It was. On the other hand, in the
<AOの含有量を固定しPCの含有量を変えた場合>
(実施例3〜実施例5、比較例5〜比較例7)
PCを含有させていない比較例5、AOに対するPCの含有量が40wt%未満の比較例6では、保持パッドの疎水性を高める効果が不十分となり、接触角、吸着力がともに不合格の判定となった。また、AOに対するPCの含有量が100wt%を超える比較例7では、保持パッドの弾性が低下し、被研磨物保持性が不十分となり、吸着力が不合格の判定となった。これに対し、実施例3〜実施例5では、AOとPCとを上述した範囲で含有させたことにより、疎水性が高められたことで、接触角、吸着力がともに合格の判定となり、被研磨物を良好に保持することができた。
<When the content of AO is fixed and the content of PC is changed>
(Example 3 to Example 5, Comparative Example 5 to Comparative Example 7)
In Comparative Example 5 that does not contain PC and Comparative Example 6 in which the content of PC with respect to AO is less than 40 wt%, the effect of increasing the hydrophobicity of the holding pad is insufficient, and both the contact angle and the adsorption force are judged to be unacceptable. It became. Moreover, in Comparative Example 7 in which the content of PC with respect to AO exceeds 100 wt%, the elasticity of the holding pad was lowered, the retention of the object to be polished was insufficient, and the adsorbing power was judged to be unacceptable. On the other hand, in Examples 3 to 5, the inclusion of AO and PC in the above-described range increases the hydrophobicity, so that both the contact angle and the adsorbing force are determined to be acceptable. The polished product could be held well.
<AOの含有量に対するPCの含有量の比率を一定にして含有量全体を変えた場合>
(実施例6、比較例8〜比較例9)
AOに対するPCの質量比が一定であっても、PUに対するAOの含有量が1質量%に満たない比較例8では、浸水性が高くなり、接触角が不合格の判定となった。また、吸着力が不合格の判定となり、保持パッドの耐久性が低下した。反対に、PUに対するAOの含有量が8質量%を超える比較例9では、ポリウレタン樹脂と、AOおよびPCとの相溶性が低下し、成膜安定性が低下した。このような保持パッドでは、発泡形状にバラツキが生じてしまい被研磨物を平坦化することが難しくなる。これに対し、実施例6では、AOとPCとを上述した範囲で含有させたことにより、疎水性が高められたことで、接触角、吸着力がともに合格の判定となり、被研磨物を良好に保持することができた。
<When changing the entire content while keeping the ratio of the PC content to the AO content constant>
(Example 6, Comparative Examples 8 to 9)
Even if the mass ratio of PC with respect to AO was constant, in Comparative Example 8 in which the content of AO with respect to PU was less than 1% by mass, water immersion was high, and the contact angle was determined to be unacceptable. In addition, the adsorbing force was judged to be unacceptable, and the durability of the holding pad was lowered. On the contrary, in Comparative Example 9 in which the content of AO with respect to PU exceeds 8% by mass, the compatibility between the polyurethane resin, AO and PC was lowered, and the film formation stability was lowered. With such a holding pad, the foamed shape varies and it becomes difficult to flatten the workpiece. On the other hand, in Example 6, the inclusion of AO and PC in the above-described range increased the hydrophobicity, so that both the contact angle and the attractive force were judged to be acceptable, and the object to be polished was good. Was able to hold on.
<AOにおけるEOの質量比率を変えた場合>
(実施例7、比較例10〜比較例11)
AOの構成単位としてEOを50質量%を超える割合で含む比較例10、比較例11では、保持パッドの濡れ性が高まることで、浸水性が高くなり、接触角が不合格の判定となった。また、吸着力が不合格の判定となり、保持パッドの耐久性が低下した。これに対し、実施例7の保持パッド10では、AOとして、EO比率が0%、つまり、ポリプロピレンオキサイドとPCとを上述した範囲で含有させたことにより、疎水性が高められたことで、接触角、吸着力がともに合格の判定となり、被研磨物を良好に保持することができた。
<When changing the mass ratio of EO in AO>
(Example 7, Comparative Example 10 to Comparative Example 11)
In Comparative Example 10 and Comparative Example 11 containing EO in a proportion exceeding 50% by mass as the structural unit of AO, the wettability of the holding pad was increased, so that the water immersion was increased and the contact angle was determined to be unacceptable. . In addition, the adsorbing force was judged to be unacceptable, and the durability of the holding pad was lowered. On the other hand, in the
<AOの数平均分子量を変えた場合>
(比較例12〜比較例13)
AOの数平均分子量が10000未満である比較例12、比較例13では、分子量が小さくなるほど、保持パッドの洗浄時にAOの溶出が認められた。このため、保持パッドの浸水性が高くなり、被研磨物の吸着力が不合格の判定となった。従って、AOの数平均分子量を10000以上とすることで、使用時の溶出、吸着力の低下を抑制することができることが明らかとなった。
<When the number average molecular weight of AO is changed>
(Comparative Example 12 to Comparative Example 13)
In Comparative Examples 12 and 13 in which the number average molecular weight of AO is less than 10,000, elution of AO was observed when the holding pad was washed as the molecular weight decreased. For this reason, the water permeability of the holding pad was increased, and it was judged that the adsorbing power of the object to be polished was unacceptable. Therefore, it has been clarified that the elution during use and the decrease in the adsorptive power can be suppressed by setting the number average molecular weight of AO to 10,000 or more.
<アシル化セルロースにおけるアシル基の種類を変えた場合>
(実施例8〜実施例9)
アシル化セルロースのアシル基としてアセチル基を導入したアセチル化セルロースを用いた実施例8、ブチリル基を導入したブチリル化セルロースを用いた実施例9では、AOとPCとを上述した範囲で含有させたことにより、疎水性が高められたことで、いずれの保持パッド10でも、被研磨物を良好に保持することができた。従って、アシル化セルロースのアシル基をアセチル基、プロピオニル基、ブチリル基のいずれとしても、その置換度が1.5〜2.4の範囲であれば、保持パッドの疎水性を高める効果の得られることが明らかとなった。
<When the kind of acyl group in acylated cellulose is changed>
(Example 8 to Example 9)
In Example 8 using acetylated cellulose introduced with an acetyl group as an acyl group of acylated cellulose and Example 9 using butyryl cellulose introduced with a butyryl group, AO and PC were contained in the above-mentioned ranges. As a result, the hydrophobicity was improved, so that it was possible to hold the object to be polished satisfactorily with any of the
本発明は研磨液の液体成分が浸入することを抑制し、被研磨物保持性を確保しつつ寿命を向上させることができる保持パッドを提供するものであるため、保持パッドの製造、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 holding pad that can prevent the liquid component of the polishing liquid from entering and can improve the life while ensuring the retention of the object to be polished, it contributes to the manufacture and sale of the holding pad. Therefore, it has industrial applicability.
P 保持面
2 ウレタンシート(軟質樹脂シート)
2a スキン層
5 気泡
10 保持パッド
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