JP6584895B2 - 研磨パッド - Google Patents
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Description
[1]
A硬度が10以上50以下である研磨層と、該研磨層を支持する支持層と、を備える研磨パッドであって、
前記研磨層と前記支持層との積層方向に前記研磨層を貫通する溝であって、かつ、前記支持層内に底部を有する溝が設けられており、
前記研磨層の厚さが、0.2mm以上0.6mm以下であり、
前記研磨層が複数の研磨層気泡を有し、前記研磨層気泡の平均開孔径が、120μm以上190μm以下であり、
前記溝に挟まれた領域の圧縮率が、1.0%以上6.0%以下である、研磨パッド。
[2]
前記支持層のD硬度が、50以上99以下である、[1]に記載の研磨パッド。
[3]
前記研磨層の圧縮率が、6.0%以上20%以下であり、かつ前記支持層の圧縮率が、0.1%以上5.0%以下である、[1]又は[2]に記載の研磨パッド。
[4]
前記支持層が支持層気泡を有さない、もしくは、複数の前記支持層気泡を有し、前記支持層気泡の平均開孔径が、70μm以下である、[1]〜[3]のいずれかに記載の研磨パッド。
[5]
前記研磨層の貫通孔面積率が、1.5%以上20%以下である、[1]〜[4]のいずれかに記載の研磨パッド。
[6]
前記溝の幅が、0.5mm以上4.0mm以下である、[1]〜[5]のいずれかに記載の研磨パッド。
[7]
前記支持層の厚さに対する前記研磨層の前記厚さの比が、0.10以上0.40以下である、[1]〜[6]のいずれかに記載の研磨パッド。
[8]
前記研磨層の前記厚さと前記支持層の前記厚さとの合計に対する前記溝の深さの比が、0.40以上0.90以下である、[1]〜[7]のいずれかに記載の研磨パッド。
[9]
前記研磨層及び前記支持層における繊維の含有量が、前記研磨層及び前記支持層の総量に対して、10000質量ppm以下である、[1]〜[8]のいずれかに記載の研磨パッド。
本実施形態の研磨パッドは、A硬度が10以上50以下である研磨層と、該研磨層を支持する支持層とを備える。また、研磨層と支持層との積層方向に該研磨層を貫通する溝であって、かつ該支持層内に底部を有する溝が設けられている。さらに、研磨層の厚さが0.2mm以上0.6mm以下であり、研磨層が複数の気泡(以下、「研磨層気泡」ともいう。)を有し、当該研磨層気泡の平均開孔径が120μm以上190μm以下であり、上記溝に挟まれた領域(以下、「特定領域」、「凸部」ともいう。)の圧縮率が1.0%以上6.0%以下である。
本実施形態の研磨層は、A硬度が10以上50以下であり、厚さが0.2mm以上0.6mm以下であり、複数の研磨層気泡を有し、研磨層気泡の平均開孔径が120μm以上190μm以下であれば特に限定されない。研磨層は、特に限定されないが、例えば樹脂シートであり、マトリックスとなる樹脂(以下、「マトリックス樹脂」という。)と複数の気泡とを有する樹脂発泡体からなる樹脂シートであると好ましい。マトリックス樹脂としては、例えば、ポリウレタン樹脂、ポリサルホン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリノルボルネン樹脂、トランス−ポリイソプレン樹脂、及びスチレン−ブタジエン樹脂が挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。これらの中では、入手及び加工の容易性、及び、本発明の目的を一層有効且つ確実に奏する観点から、ポリウレタン樹脂が好ましく、マトリックス樹脂がポリウレタン樹脂を50質量%以上含むことが好ましく、80質量%以上含むことがより好ましく、90質量%以上含むことが更に好ましく、95質量%以上含むことが特に好ましい。
本実施形態の支持層は、研磨層を支持するものであれば特に限定されず、例えば樹脂シートであり、少なくともマトリックス樹脂を含む樹脂シートであると好ましい。マトリックス樹脂としては、上記研磨層におけるマトリックス樹脂と同様のものが挙げられるが、耐熱性、耐薬品性等を考慮し、ポリウレタン樹脂が好ましく、マトリックス樹脂がポリウレタン樹脂を50質量%以上含むことが好ましく、80質量%以上含むことがより好ましく、90質量%以上含むことが更に好ましく、95質量%以上含むことが特に好ましい。樹脂シートは、気泡を有する、すなわち発泡構造を有していてもよいし、無発泡体であってもよい。樹脂シートが気泡を有する場合は、その気泡の形成方法は、研磨層における気泡の形成方法と同様のものを例示することができる。また、支持層が気泡(以下、「支持層気泡」ともいう。)を有さない、又は、複数の支持層気泡を有し、表面に開孔した支持層気泡の平均径(以下、「支持層気泡の平均開孔径」ともいう。)が、70μm以下であることが好ましい。支持層気泡の平均開孔径は特に限定されないが、70μm以下であれば、支持層内部にスラリが研磨に寄与されることなく留保することを抑制し、スラリの利用効率を高めることに起因して、高い研磨レートが得られる傾向にある。支持層気泡の平均開孔径は、後述する実施例に記載の方法により測定する。
本実施形態の研磨パッドにおける溝は、研磨層と支持層との積層方向に研磨層を貫通する溝であって、かつ、支持層内に底部を有する。この溝が形成されることにより、研磨層は溝に挟まれた領域(特定領域)を有することになる。溝は、特定領域の圧縮率が1.0%以上6.0%以下となるよう、研磨パッドの表面に設けられるものであれば特に限定されず、公知の手段により研磨パッドに設けることができる。その手段としては、特に限定されないが、生産効率等を考慮すると、研磨層及び支持層の積層体に対して、回転刃、ドリル等を用いた切削加工を行うことが好ましい。
されるものではない。
第1成分のプレポリマとしてTDI(トリレンジイソシアネート)と数平均分子量約1000のPTMG(ポリテトラメチレンエーテルグリコール)とを反応させることで得られたプレポリマを50℃に加熱し減圧下で脱泡して用いた。このプレポリマでは、イソシアネート含有量が7.8質量%であった。第2成分の、MOCA(3,3’−ジクロロ−4,4’−ジアミノジフェニルメタン)と分子量約1000のPTMGの質量比1:1の液状混合物(以下、液状MOCA)に、フィラー成分として酸化セリウムを混合、撹拌した混合物は50℃で加熱させ、減圧下で脱泡した。ここで、液状MOCAと酸化セリウムの重量比率は1:1.17とした。第3成分の分散液は、水、触媒(東ソー株式会社製の商品名「トヨキャットET」)、シリコーン系界面活性剤(東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製の商品名「SH−193」)を0.15/0.06/0.05の質量割合で配合した。第1成分、第2成分、第3成分を減圧下で脱泡した後、62.66/37.08/0.25の質量割合となるように混合槽12に供給した。得られた混合液を型枠25に注型し硬化させた後、形成されたポリウレタン発泡体を型枠25から抜き出した。この発泡体を厚さ0.4mmのシート状にスライスし、直径800mmの円形状に切り出し、ウレタンシートAを得た。
第1成分のプレポリマとしてTDIと数平均分子量約1000のPTMG及びジエチレングリコールとを反応させることで得られたプレポリマを80℃に加熱し減圧下で脱泡して用いた。このプレポリマでは、イソシアネート含有量が6.3質量%であった。第2成分の、液状MOCAに、フィラー成分として酸化セリウムを混合、撹拌した混合物は100℃で加熱させ、減圧下で脱泡した。ここで、液状MOCAと酸化セリウムの重量比率は1:1.55とした。第3成分の分散液は、数平均分子量約3000で3官能のPPG、水、触媒(東ソー株式会社製の商品名「トヨキャットET」)、シリコーン系界面活性剤(東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製の商品名「SH−193」)を5.00/0.20/0.10/0.10の質量割合で配合した。第1成分、第2成分、第3成分を減圧下で脱泡した後、63.46/32.92/3.62の質量割合となるように混合槽12に供給した。得られた混合液を、ウレタンシートAと同様の方法によりウレタンシートを作成し、ウレタンシートBを得た。
発泡体を厚さ0.9mmのシート状にスライスした以外は、ウレタンシートAと同様の方法によりウレタンシートを作製し、ウレタンシートCを得た。
第3成分の分散液について、水、触媒(東ソー株式会社製の商品名「トヨキャットET」)、シリコーン系界面活性剤(東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製の商品名「SH−193」)を0.10/0.08/0.07の質量割合で配合した以外は、ウレタンシートAと同様の方法によりウレタンシートを作製し、ウレタンシートDを得た。
第1成分のプレポリマとしてTDIと数平均分子量約1000のPTMG及びジエチレングリコールとを反応させることで得られたプレポリマを80℃に加熱し減圧下で脱泡して用いた。このプレポリマでは、イソシアネート含有量が7.6質量%であった。第2成分の、液状MOCAに、フィラー成分として酸化セリウムを混合、撹拌した混合物は50℃で加熱させ、減圧下で脱泡した。ここで、液状MOCAと酸化セリウムの重量比率は1:0.99とした。第3成分の分散液は、水、触媒(東ソー株式会社製の商品名「トヨキャットET」)、シリコーン系界面活性剤(東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製の商品名「SH−193」)を0.15/0.07/0.05の質量割合で配合した。第1成分、第2成分、第3成分を減圧下で脱泡した後、65.50/34.23/0.27の質量割合となるように混合槽12に供給した。得られた混合液を、ウレタンシートAと同様の方法によりウレタンシートを作成し、ウレタンシートEを得た。
第1成分のプレポリマとしてTDIと数平均分子量約1000のPTMG、水添MDI及びジエチレングリコールとを反応させることで得られたプレポリマを80℃に加熱し減圧下で脱泡して用いた。このプレポリマでは、イソシアネート含有量が15.2質量%であった。第2成分の液状MOCAは50℃で加熱させ、減圧下で脱泡した。第3成分の分散液は、水、触媒(東ソー株式会社製の商品名「トヨキャットET」)、シリコーン系界面活性剤(東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製の商品名「SH−193」)を0.02/0.11/0.11の質量割合で配合した。第1成分、第2成分、第3成分を減圧下で脱泡した後、61.81/37.95/0.24の質量割合となるように混合槽12に供給した。得られた混合液を、ウレタンシートAと同様の方法によりウレタンシートを作成し、ウレタンシートFを得た。
発泡体を厚さ1.4mmのシート状にスライスした以外は、ウレタンシートFと同様の方法によりウレタンシートを作製し、ウレタンシートGを得た。
ウレタンシートAとウレタンシートFとを、ホットメルト型接着剤を用いて貼り合わせた。貼り合わせた2層のウレタンシートに対して、ウレタンシートA側から表面を回転刃で切削加工し、表面に溝(深さ:1.9mm、幅:3.0mm、平面形状:格子状、断面形状:矩形状)を設けた研磨パッドを得た。したがって、ウレタンシートAが研磨層であり、ウレタンシートFが支持層となった。
表1に記載するウレタンシートの組合せ、溝の大きさ(深さ、幅)及び形状(平面形状、断面形状)に従って、実施例1と同様の方法で、各研磨パッドを得た。
研磨層のA硬度は、日本工業規格(JIS K 7311)に従って、ショアAデュロメータを用いて測定した。ここで、試料は、少なくとも総厚さ4.5mm以上になるように、ウレタンシートA、B、C、D又はEを必要に応じて重ねることで得た。
平均開孔径及び貫通孔面積率は、マイクロスコープ(KEYENCE社製の商品名「VH−6300」)で研磨パッド表面の約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(ニコン社製の商品名「Image Analyzer V20LAB Ver. 1.3」)により二値化処理して気泡個数を確認し、また、各々の気泡の面積から円相当径及びその平均値(平均開孔径)及び開孔面積率を算出した。なお、開孔径のカットオフ値(下限)を10μmとし、ノイズ成分を除外した。また、上記二値化処理において、貫通孔のみを抽出し、貫通孔の面積率(貫通孔面積率)を算出した。
ウレタンシートA〜Gの厚さは、日本工業規格(JIS K 6505)に従い、ショッパー型厚さ測定器(加圧面:直径1cmの円形)を用いて測定して求めた。具体的には、ウレタンシートA〜Gを無荷重状態から480g/cm2の荷重を5秒間かけた後の厚さを測定し、その測定を溝部が設けられた部分以外の5箇所で行い、その平均値を求めた。
ウレタンシートA〜Gの圧縮率は、日本工業規格(JIS L 1021)に従い、ショッパー型厚さ測定器(加圧面:直径1cmの円形)を用いて測定して求めた。具体的には次の通りである。無荷重状態から初荷重を30秒間かけた後の厚さt0を測定し、次に、厚さt0の状態から最終圧力を300秒間かけた後の厚さt1を測定した。また、上記初荷重は300g/cm2、上記最終圧力は1800g/cm2であった。その後、下記式から圧縮率を算出した。なお、toとt1の単位は同一である。
圧縮率(%)=100×(t0−t1)/t0
圧縮率は、その架橋部を除く5箇所で各々測定して求めた圧縮率の平均値として求めた。
研磨パッドにおける特定領域の圧縮率は、下記式から求めた。なお、下記式は、溝の深さが、ウレタンシートA〜Eの厚さよりも大きいことを前提としている。
特定領域の圧縮率(%)={T×C1+(D−T)×C2}/D
ここで、TはウレタンシートA〜Eの厚さ、C1は研磨層ウレタンシートA〜Eの圧縮率(%)、C2は支持層ウレタンシートF〜Gの圧縮率(%)、Dは溝の深さを示し、TとDの単位は同一である。
研磨パッドについて、以下の研磨条件で研磨加工を行い、研磨レートを測定した。測定では、研磨パッドを研磨機の所定位置に装着し、ワーク(被研磨物)として液晶ディスプレイ用ガラス基板を用い、まず10枚のガラス基板(ダミーウエハ)を研磨加工後、10枚の液晶ディスプレイ用ガラス基板について研磨加工を行い、研磨レートを測定した。研磨レートは、研磨加工前後のワークの厚さの差である研磨量を、研磨時間で除して表したものであり、研磨加工前後のワークについて、各々121箇所の厚さ測定結果の平均値から求めた。厚さ測定は、光学式膜厚膜質測定器(KLAテンコール社製、商品名「ASET−F5x」、測定:DBSモード)を用い測定した。なお、研磨パッドは、その表面を、予め、ダイヤモンドドレッサを用いて、圧力9N、研磨ヘッドおよび研磨定盤の回転数54rpm、超純水供給量200mL/min、ドレッシング時間30分のドレッシング条件でドレッシングしてから研磨評価に用いた。表1は、研磨レートの測定結果を、実施例1の結果を100としたときの相対値として示した。
使用研磨機:スピードファム社製の商品名「SP−1200」
研磨速度(定盤回転数):60rpm
加工圧力:100g/cm2
スラリ:酸化セリウムスラリ
スラリ流量:4L/min
研磨時間:390秒
被研磨物:液晶ディスプレイ用ガラス基板
上記「研磨レート」で10枚の研磨加工を行った際に、目視で認識できるスクラッチが発生した時点で、研磨を中止した。目視で認識できるスクラッチが発生した場合を「×」、目視で認識できるスクラッチは発生せず、研磨後の被研磨物の表面を顕微鏡観察する精密検査で1枚以上スクラッチが確認された場合を「△」、上記精密検査でもスクラッチが確認されなかった場合には「○」と評価した。
P…研磨面
D…溝と溝との間の距離
10…研磨層
11…支持層
13…溝
14…領域
Claims (9)
- A硬度が10以上50以下である研磨層と、該研磨層を支持する支持層と、を備える研磨パッドであって、
前記研磨層と前記支持層との積層方向に前記研磨層を貫通する溝であって、かつ、前記支持層内に底部を有する溝が設けられており、
前記研磨層の厚さが、0.2mm以上0.6mm以下であり、
前記研磨層が複数の研磨層気泡を有し、前記研磨層気泡の平均開孔径が、120μm以上190μm以下であり、
前記研磨層及び前記支持層を対象とする、前記溝に挟まれた領域の圧縮率が、1.0%以上6.0%以下である、研磨パッド。 - 前記支持層のD硬度が、50以上99以下である、請求項1に記載の研磨パッド。
- 前記研磨層の圧縮率が、6.0%以上20%以下であり、かつ前記支持層の圧縮率が、0.1%以上5.0%以下である、請求項1又は2に記載の研磨パッド。
- 前記支持層が支持層気泡を有さない、又は、複数の前記支持層気泡を有し、前記支持層気泡の平均開孔径が、70μm以下である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の研磨パッド。
- 前記研磨層の貫通孔面積率が、1.5%以上20%以下である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の研磨パッド。
- 前記溝の幅が、0.5mm以上4.0mm以下である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の研磨パッド。
- 前記支持層の厚さに対する前記研磨層の前記厚さの比が、0.10以上0.40以下である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の研磨パッド。
- 前記研磨層の前記厚さと前記支持層の前記厚さとの合計に対する前記溝の深さの比が、0.40以上0.90以下である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の研磨パッド。
- 前記研磨層及び前記支持層における繊維の含有量が、前記研磨層及び前記支持層の総量に対して、10000質量ppm以下である、請求項1〜8のいずれか一項に記載の研磨パッド。
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