KR20130020633A

KR20130020633A - 지지 패드용 폴리우레탄 수지 조성물 및 이를 이용한 폴리우레탄 지지 패드

Info

Publication number: KR20130020633A
Application number: KR1020120090153A
Authority: KR
Inventors: 신동목; 김나리; 안병인; 최상순; 태영지; 윤경연
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2011-08-17
Filing date: 2012-08-17
Publication date: 2013-02-27
Also published as: JP5777816B2; CN103890096B; US20140206784A1; JP2014525977A; US9745468B2; KR101480364B1; CN103890096A

Abstract

본 발명은 폴리우레탄 수지; DMF 용매; 음이온성 계면활성제; 및 폴리에틸렌글리콜(PEG)를 포함하는 지지 패드용 폴리우레탄 수지 조성물 및 상기 지지 패드용 폴리우레탄 수지 조성물을 포함하는 폴리우레탄 지지 패드에 관한 것으로서, 이에 의하면 내부에 길고 큰 기공을 균일하게 형성되어서 우수한 압축율 및 높은 압축 회복율을 갖는 지지 패드가 제공될 수 있다.

Description

지지 패드용 폴리우레탄 수지 조성물 및 이를 이용한 폴리우레탄 지지 패드{POLY-URETHANE RESIN COMPOSITION FOR MOUNTING PAD AND POLY-URETHANE MOUNTING PAD USING THE SAME}

본 발명은 지지 패드용 폴리우레탄 수지 조성물 및 이를 이용한 폴리우레탄 지지 패드에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 길고 큰 기공이 내부에 균일하게 형성되어 있으며 우수한 압축율 및 높은 압축 회복율을 갖는 지지 패드를 제공할 수 있는 폴리우레탄 수지 조성물 및 이를 이용한 폴리우레탄 지지 패드에 관한 것이다.

고집적도를 요구하는 반도체 장치 또는 디스플레이 장치에 사용 되는 기판은 미세하고 정밀한 표면이 요구되기 때문에 다양한 평탄화 방법이 적용되고 있다. 특히, 반도체 소자 또는 디스플레이 장치의 고집적화 및 고성능화 추세에 따라, 연마 패드와 피연마체 사이에 연마 입자 및 다양한 화학 성분을 포함하는 슬러리 조성물을 공급하면서, 연마 패드와 피연마체를 상대적으로 이동시켜 연마 하는 방법이 일반적으로 사용되고 있다. 이러한 연마 방법에서는 보다 정밀한 연마를 위해서 연마 또는 가공 과정에서 일정한 위치와 자세를 유지할 수 있도록 상기 피연마체를 일정한 지지 패드 상에 고정시키고 있다.

그러나, 이전에 알려진 지지 패드는 내부에 기공이 서로 다른 크기를 가지며 불규칙적으로 분포하여 피연마체에 대한 쿠션 성능과 흡착력이 좋지 않았으며, 또한 연마 과정에서 피연마체가 지지 패드에 견고히 고정되지 못하여 정밀한 연마가 이루어질 수 없는 문제가 있었다. 또한, 이전의 지지 패드는 내부에 형성된 기포가 분균일한 크기 및 분포를 나타내어 압출율 및 압축 회복율 등의 물성도 좋지 않았을 뿐만 아니라, 발수 기능도 충분하지 못하여 피연마체가 연마 또는 가공 과정에서 쉽게 이탈하는 문제점을 가지고 있었다.

본 발명은 길고 큰 기공이 내부에 균일하게 형성되어 있으며 우수한 압축율 및 높은 압축 회복율을 갖는 지지 패드를 제공할 수 있는 폴리우레탄 수지 조성물을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 내부에 길고 큰 기공을 균일하게 형성되어 있고, 우수한 압축율 및 높은 압축 회복율을 갖는 폴리우레탄 지지 패드를 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 폴리우레탄 수지; DMF 용매; 음이온성 계면활성제; 및 폴리에틸렌글리콜(PEG)를 포함하는 지지 패드용 폴리우레탄 수지 조성물을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 지지 패드용 폴리우레탄 수지 조성물의 응고물을 포함하는 폴리우레탄 지지 패드를 제공한다.

이하 발명의 구체적인 구현예에 의한 지지 패드용 폴리우레탄 수지 조성물 및 이를 이용한 폴리우레탄 지지 패드에 관하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 명세서에서 '지지 패드'는 반도체 또는 디스플레이 장치에 사용되는 기판 제조 과정 중, 연마 공정에서 연마 대상막을 캐리어에 밀착 또는 고정시켜주는 역할을 하는 패드를 의미한다.

발명의 일 구현예에 따르면, 폴리우레탄 수지; DMF 용매; 음이온성 계면활성제; 및 폴리에틸렌글리콜(PEG)를 포함하는 지지 패드용 폴리우레탄 수지 조성물이 제공될 수 있다.

일반적으로 폴리우레탄 수지와 유기 용매를 포함하는 조성물을 유기 용매와 물이 담겨 있는 응고조에서 응고시키면, 수지 조성물 성분의 상분리 현상, 예를 들어 폴리우레탄 수지, 물 및 유기 용매의 상분리 현상이 일어나는데, 이러한 상분리 현상에 의하여 다수의 기공이 내부에 형성된 폴리 우레탄 수지가 얻어질 수 있다. 그런데, 이전에 알려진 폴리 우레탄 수지 조성물을 사용하는 경우, 수지 내부에 형성되는 기공의 크기, 모양 및 분포를 조절하는 것은 용이하지 않았으며, 지지 패드로 사용하기 적절한 물성을 확보하기도 용이하지 않았다.

이에 본 발명자들은, 음이온성 계면활성제와 폴리에틸렌글리콜을 적용한 상기 폴리 우레탄 수지 조성물을 이용하면, 수지 내부에 길고 큰 다수의 기공이 균일하게 형성된 폴리 우레탄 수지를 얻을 수 있고, 이에 따라 우수한 압축율 및 높은 압축 회복율을 구현할 수 있는 지지 패드를 제공할 수 있음을 실험을 통하여 확인하고 발명을 완성하였다. 상기 폴리우레탄 수지 조성물로부터 제조된 지지 패드는 길고 큰 기공이 균일하게 형성되어 있어서, 연마 대상막와의 사이에 갇히는(trap) 공기를 용이하게 내부로 전달받을 수 있고, 연마 단계에서 가해지는 힘을 지지 패드 전체 및 피연마체 전체로 균일하게 분배할 수 있어서, 연마시 발생할 수 있는 불량을 최소화시킬 수 있다.

특히, 상기 폴리에틸렌글리콜(PEG)는 수지 조성물의 응고 과정에서 폴리 우레탄 수지와 함께 내부로 함침되어, 폴리우레탄 지지 패드의 내부에 형성되는 기공의 벽면을 견고하게 하고 기공 형상을 균일하게 하는 작용을 할 수 있고, 지지 패드의 압축율 및 압축 회복율을 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 폴리에틸렌글리콜은 폴리우레탄 지지 패드의 표면을 평탄화하는 작용을 하는 실리콘 화합물 계열의 비이온성 계면활성제와 구별될 수 있다.

상기 폴리 우레탄 수지는 30,000 내지 1,000,000의 중량평균분자량을 가질 수 있다. 또한, 상기 폴리 우레탄 수지는 상온에서 30%의 DMF Solution 상태에서 30,000 내지 1,000,000 cps의 점도를 가질 수 있다. 상기 폴리우레탄 지지 패드의 제조 과정에서, 폴리우레탄 수지 내의 디메틸포름아미드가 물에 용해되어 빠져나가면서 기공이 형성될 수 있는데, 상기 범위의 분자량 또는 점도를 갖는 폴리우레탄 수지를 사용하면 다수의 기공이 균일한 크기와 균일한 분포로 형성될 수 있다. 상기 폴리우레탄 수지의 점도가 30,000cps미만이면 지지 패드로서 적절한 물성을 갖지 못하며, 지지 패드 제조도 어려워질 수 있으며, 상기 점도가 1,000,000cps이상인 경우에는 지지 패드 내부에 기공을 형성시키기 어려우며 지지 패드의 경도가 크게 높아질 수 있다.

상기 지지 패드용 폴리우레탄 수지 조성물은 상기 폴리우레탄 수지 3 내지 50 wt%, 바람직하게는 5 내지 30wt%을 포함할 수 있다. 상기 수지 조성물에서 폴리우레탄 수지의 함량이 너무 작으면 지지 패드의 본체를 적절히 형성하기 어렵고, 조성물의 점도가 너무 낮아져서 지지 패드를 제조하기 위한 코팅 공정에 적용하기가 용이하지 않을 수 있다. 또한, 상기 수지 조성물에서 폴리우레탄 수지의 함량이 너무 크면, 얻어지는 폴리우레판 지지 패드의 밀도가 필요 이상으로 커지거나 조성물의 점도가 너무 커져서 지지 패드를 제조하기 위한 코팅 공정에 적용하기가 용이하지 않을 수 있다.

상기 폴리우레탄 수지 조성물은 디메틸포름아미드(DMF) 용매을 포함할 수 있는데, 상기 디메틸포름아미드(DMF) 는 N,N'-디메틸포름아미드(N,N -dimethylmethanamide) 를 의미한다. 상기 폴리우레탄 수지 조성물을 응고 시키면 수지 조성물 성분, 예를 들어 폴리우레탄 수지, 물 및 DMF 용매의 상분리 현상에 의하여, 내부에 기공이 형성된 폴리우레탄 지지 패드가 형성될 수 있다. 즉, 상기 수지 조성물의 응고 과정에서는 폴리우레탄 수지 내에 존재하는 DMF 용매가 응고조 내부의 물과 교체되고, 응고 과정이 완료되면 내부에 기공이 형성된 지지 패드용 폴리우레탄 수지가 형성된다.

상기 폴리우레탄 수지 조성물은 상기 DMF 용매 40 내지 90wt%, 바람직하게는 50 내지 80wt%를 포함할 수 있다. 상기 수지 조성물 상에서 DMF 용매의 함량이 너무 작으면 응고 과정에서 수지 내부에 기공 형성이 원활하지 않을 수 있으며, 상기 함량이 너무 크면 폴리우레탄 수지의 비율이 크게 줄어 적절한 물성을 갖는 폴리우레탄 지지 패드를 제조하기 어려울 수 있다.

한편, 상기 지지 패드용 폴리우레탄 수지 조성물은 음이온성 계면활성제를 포함할 수 있다. 상기 음이온성 계면활성제는 응고되는 조성물의 전 영역에 걸쳐 물이 균일하게 침투할 수 있게 하며, 폴리우레탄 수지 조성물의 각각 성분들의 상분리가 일정 부분에 집중되지 않게 할 수 있어서, 지지 패드 내부에 기공이 매우 균일하게 형성될 수 있게 할 수 있다.

상기 음이온성 계면활성제로는 도데실벤젠설폰산(Dodecyl benzenesulfonic acid), 호박산(succinic acid), 도데실설페이트(dodecy sulfate) 및 이들의 유도체를 1종 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 특히, 상기 도데실벤젠설폰산은 이전에 알려진 다른 음이온성 계면활성제에 비하여 물 또는 수용액을 조성물 전 영역에 걸쳐서 보다 용이하게 침투시킬 수 있으며, 이에 따라 지지 패드 내부에 보다 길고 큰 기공이 형성될 수 있게 한다. 또한, 상기 도데실벤젠설폰산은 호박산 또는 이의 유도체와 혼합되어 사용되는 경우 보다 탁월한 작용 효과를 구현할 수 있다.

상기 도데실벤젠설폰산(Dodecyl benzenesulfonic acid)의 유도체는 도데실벤젠설폰산(Dodecyl benzenesulfonic acid)의 염(salt)화합물일 수 있으며, 예를 들어 도데실벤젠설폰산 나트륨, 도데실벤젠설폰산 칼륨 또는 도데실벤젠설폰산 암모늄일 수 있다. 또한, 상기 호박산(succinic acid)의 유도체는 호박산의 염 화합물일 수 있으며, 예를 들어 호박산 나트륨, 호박산 칼륨 또는 호박산 암모늄일 수 있다. 또한, 도데실설페이트(dodecy sulfate)의 유도체는 도데실설페이트(dodecy sulfate)의 염화합물일 수 있으며, 예를 들어 도데실설페이트 나트륨(sodium dodecy sulfate), 도데실설페이트 칼륨(potassium dodecy sulfate) 또는 도데실설페이트 암모늄 일 수 있다.

상기 지지 패드용 폴리우레탄 수지 조성물은 상기 음이온성 계면활성제는 0.05 내지 5wt%를 포함할 수 있다. 상기 음이온성 계면활성제의 함량이 너무 작으면 기공이 너무 작게 형성되거나 기공의 분포가 불균일해질 수 있으며, 상기 함량이 너무 크면 패드 표면의 거칠기 등의 물성이 저하될 수 있으며, 기공이 너무 크게 형성되거나 기공의 분포가 균일하지 못 할 수 있다.

상술한 바와 같이, 상기 폴리에틸렌글리콜(PEG)는 수지 조성물의 응고 과정에서 폴리 우레탄 수지와 함께 내부로 함침되어, 폴리우레탄 지지 패드의 내부에 위치한 기공의 벽면을 견고하게 하고 기공 형상을 균일하게 할 수 있다. 이러한 폴리에틸렌 글리콜은 100 내지 10,000의 중량평균분자량을 가질 수 있다. 상기 폴리에틸렌 글리콜의 중량평균분자량이 너무 작은 경우, 상술한 폴리에틸렌글리콜의 특유의 작용을 구현하기 어려울 수 있고, 너무 큰 경우 수지 간의 응집을 유발하여 수지의 모듈러스를 증가시키고 패드를 필요 이상으로 단단하게 만들 수 있다.

또한, 상기 지지 패드용 폴리우레탄 수지 조성물은 폴리에틸렌글리콜0.1 내지 5wt%를 포함할 수 있다. 상기 폴리에틸린글리콜의 함량이 0.1 wt% 미만이면 기공이 너무 작게 형성되거나 기공의 분포나 크기가 균일하지 않아서 제조되는 지지 패드의 압축율 및 압축 회복율이 저하될 수 있고, 5wt% 초과이면 지지 패드의 모듈러스 특성이 저하될 수 있다.

한편, 상기 지지 패드용 폴리우레탄 수지 조성물은 지지 패드의 흡착력을 높이거나 패드의 표면을 평탄화 하기 위하여 비이온성 계면활성제를 더 포함할 수 있다. 이러한 비이온성 계면활성제의 예로는 실리콘계 고분자, 실리콘 오일, 글리세롤 계열 고분자 또는 탄화수소 계열 고분자 등을 들 수 있다. 이러한 비온성 계면활성제는 제조되는 지지 패드의 물성이나 공정상 조건 등을 고려하여 함량을 적절히 조절하여 사용될 수 있고, 예를 들어 상기 지지 패드용 폴리우레탄 수지 조성물에 0.01 내지 5 wt%로 포함될 수 있다.

또한, 상기 지지 패드용 폴리우레탄 수지 조성물은 착색제, 발수제, 충진제, 기공 크기 조절제 및 안료로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 이러한 첨가제는 제조되는 지지 패드의 물성이나 공정상 조건 등을 고려하여 함량을 적절히 조절하여 사용될 수 있고, 예를 들어 상기 지지 패드용 폴리우레탄 수지 조성물에 각각의 첨가제가 0.01 내지 10 wt%로 포함될 수 있다.

한편, 상기 지지 패드용 폴리우레탄 수지 조성물을 이용하면, 높은 압축율과 우수한 압축 회복율을 갖는 지지 패드를 제공할 수 있다. 구체적으로, 상기 폴리우레탄 수지 조성물은 JIS L1021-16에 따른 압축율이 30 %이상이고 압축 회복율이 95%이상인 지지 패드를 제조하기 위하여 사용될 수 있다.

상기 폴리우레탄 지지 패드는 다른 통상적인 폴리우레탄 시트, 예를 들어 폴리우레탄 연마 패드 또는 폴리우레탄 합성 피혁 등과 구분될 수 있다. 구체적으로, 폴리우레탄 연마 패드는 높은 내마모성과 높은 경도를 가져야 하여, 가교 반응이 이루어진 폴리우레탄 수지를 사용하여야 하고, 제조 방법 또한 습식 응고 과정이 아니라 Prepolymer와 다른 단량체를 in situ로 혼합하고 몰드(mold)에서 반응 및 경화시켜 제조하는 것이 일반적이다. 이에 따라, 습식 응고 과정에서 상술한 효과를 발휘하는 PEG를 폴리우레탄 연마 패드 또는 폴리우레탄 합성 피혁 등의 제조에 적용하기에는 일정한 제한이 있을 수 있다.

한편, 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 지지 패드용 폴리우레탄 수지 조성물의 습식 응고물을 포함하는 폴리우레탄 지지 패드가 제공될 수 있다.

상기 폴리우레탄 수지 조성물로부터 제조되는 폴리우레탄 지지 패드는 내부에 길고 큰 기공을 균일하게 형성되어 있고, 우수한 압축율 및 높은 압축 회복율을 가질 수 있다. 특히, 상기 폴리우레탄 지지 패드는 내부에 길고 큰 기공이 균일하게 형성되어 있어서, 연마 대상막와의 사이에 생성된 공기를 용이하게 내부로 전달받을 수 있고 전달 받은 공기를 지지 패드 전 영역으로 균일하게 분산시킬 수 있기 때문에, 연마시 발생할 수 있는 불량을 최소화시킬 수 있다.

상기 폴리우레탄 지지 패드는 상기 폴리우레탄 수지 조성물이 습식 응고되어 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 폴리우레탄 지지 패드는 상기 폴리우레탄 수지 조성물을 형성하는 단계; 상기 폴리우레탄 수지 조성물을 일정한 기재나 틀에 도포 또는 투입하여 코팅층을 형성하는 단계; 상기 코팅층을 응고하는 단계; 및 상기 조성물의 응고물을 수세, 탈수 및 건조하는 단계를 통하여 제조될 수 있다.

상기 코팅층을 응고하는 단계에서는 상기 코팅층이 형성된 기재나 틀을 디메틸포름아미드 수용액 또는 물이 채워져 있는 응고조에 투입하여 이루어질 수 있다. 상기 응고 과정에서는 폴리우레탄 수지 내부의 디메틸포름아미드가 물과 교체되면서 폴리우레탄 수지가 서서히 응고되고 이에 따라 다수의 기공이 형성될 수 있다. 상기 응고조에 채워져 있는 수용액의 농도 및 수용액 또는 물의 양은 크게 제한되는 것은 아니며, 반응 조건 및 제조되는 지지 패드의 물성에 따라서 적절히 조절할 수 있다. 상기 응고 과정 후 연마 패드 내부에는 물과 DMF가 적절히 남아 있는 상태일 수 있으며, 이러한 응고물을 세척하고 오븐에서 건조함으로서 연마 패드 내부에서 물, DMF 용매 및 기타 성분을 제거할 수 있다.

한편, 상기 폴리우레탄 지지 패드는 적용 되는 연마 기기의 특성 및 크기 등을 고려하여 적절한 두께 및 밀도를 가질 수 있다. 예를 들어, CMP장비에 적용되는 경우, 상기 폴리우레탄 지지 패드는 0.1 내지 5.0mm의 두께를 가질 수 있으며, 0.01 내지 1.0 g/㎤의 밀도, 바람직하게는 0.10 내지 0.35g/㎤의 밀도는 가질 수 있다.

또한, 후술하는 실험예에서 확인되는 바와 같이, 상기 폴리우레탄 지지 패드는 30 %이상의 압축율, 예를 들어 30% 내지 50% 의 압축율을 가질 수 있으며, 95% 이상의 압축 회복율을 가질 수 있다. 상기 압축율 및 압축 회복율은 JIS L1021-16에 따라 측정된 것일 수 있다.

상기 폴리우레탄 지지 패드는 50㎛ 내지 4 mm의 최장 직경을 갖는 기공, 또는 300㎛ 내지 3 mm의 최장 직경을 갖는 기공을 포함할 수 있다. 그리고, 이러한 폴리우페탄 지지 패드 내부에 분포하는 기공은 3 내지 10의 평편비(폭에 대한 길이의 비율), 또는 4 내지 9의 평편비(폭에 대한 길이의 비율)를 가질 수 있다.

상술한 바와 같이, 상기 폴리우레탄 지지 패드에는 내부에 상술한 크기 및 형태의 길고 큰 기공이 균일하게 분포되어 있으며, 이러한 크기와 형태의 기공의 분포에 따라서, 연마 대상막와의 사이에 갇히는(trap) 공기를 용이하게 내부로 전달받을 수 있고, 연마 단계에서 가해지는 힘을 지지 패드 전체 및 피연마체 전체로 균일하게 분배할 수 있어서, 연마시 발생할 수 있는 불량을 최소화시킬 수 있다. 이에 따라, 상술한 폴리우레탄 지지 패드는 높은 성능 및 품질, 예를 들어 상술한 높은 압축율 및 압축 회복율을 구현할 수 있다.

한편, 상기 폴리우레탄 지지 패드는 기재가 되는 PET 필름에 점착제를 통하여 고정되는 형태로 최종 제품화 될 수 있다. 보다 구체적으로, PET 필름 등의 기재 필름의 일면에 점착제를 통하여 상기 폴리우레탄 지지 패드가 결합될 수 있고, 상기 일면의 반대 면에 접착제를 통하여 이면지(release paper)가 결합될 수 있다. 이러한 폴리우레탄 지지 패드 최종 제품이 연마 장치에 적용 시에는 상기 이면지를 제거하고 상기 연마 장치에 결합하여 사용될 수 있다.

본 발명에 따르면, 길고 큰 기공이 내부에 균일하게 형성되어 있으며 우수한 압축율 및 높은 압축 회복율을 갖는 지지 패드를 제공할 수 있는 폴리우레탄 수지 조성물 및 상기 조성물을 이용한 폴리우레탄 지지 패드가 제공될 수 있다.

도1은 실시예1에서 제조된 폴리우레탄 패드의 단면 SEM사진을 나타낸 것이다.
도2은 실시예2에서 제조된 폴리우레탄 패드의 단면 SEM사진을 나타낸 것이다.
도3은 실시예3에서 제조된 폴리우레탄 패드의 단면 SEM사진을 나타낸 것이다.
도4는 실시예4에서 제조된 폴리우레탄 패드의 단면 SEM사진을 나타낸 것이다.
도5은 비교예1에서 제조된 폴리우레탄 패드의 단면 SEM사진을 나타낸 것이다.
도6은 비교예2에서 제조된 폴리우레탄 패드의 단면 SEM사진을 나타낸 것이다.

발명을 하기의 실시예에서 보다 상세하게 설명한다. 단, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.

< 실시예 및 비교예 : 폴리우레탄 수지 조성물 및 폴리우레탄 지지 패드의 제조>

실시예1 .

1L의 폴리프로필렌 병에, 폴리우레탄 수지(30wt% DMF solution) 100g, N,N'-디메틸포름아미드 65g, 호박산 유도체(SD-11, 펜타켐) 4g, 파라-도데실벤젠설폰산(DBSA) 0.5g, 비이온성 계면활성제(SD-7, 펜타켐) 2g, 착색제(PS-7351N, 카본블랙 포함 수지, 펜타켐) 7g, 충진제(FAT-17, 펜타켐) 2g 및 발수제(불소계 수지, FPU-60, 펜타켐) 2g을 넣고, 페인드 쉐이커로 10분간 고속 교반한 후, 3000rpm에서 10분간 원심 분리하여 폴리우레탄 수지 조성물을 얻었다.

상기 슬러리를 PET film상에 2.00mm의 두께로 코팅한 후, 4 Brix% 농도의 응고조에서 습식 응고 과정을 진행하였다. 그리고, 얻어진 응고물을 수세, 탈수, 건조하여 폴리우레탄 지지 패드를 제조하였다.

실시예 2 내지 4.

하기 표1과 같이 조성을 달리한 점을 제외하고, 실시예1과 동일한 방법으로 폴리우레탄 수지 조성물 및 폴리우레탄 지지 패드를 제조하였다.

비교예 1 내지 2

실시예 및 비교예의 수지 조성물의 조성

	폴리우레탄 수지(g)	비이온성 계면활성제(g)	SD-11 (g)	DBSA (g)	착색제 (g)	DMF (g)	발수제 (g)	충진제 (g)	PEG (g)
실시예1	L07 (100)	SD-7 (2)	4	0.5	7	65	2	2	Mw.200 (2)
실시예2	L07 (50) L08 (50)	SD-7 (2)	4	0.5	7	60	2	2	Mw.600 (2)
실시예3	L07 (50) L08 (50)	SD-7 (2.5)	4	0.5	7	55	2	2	Mw.600 (2)
실시예4	L07 (100)	0	6	5	65	2	2	0	Mw.2000 (2)
비교예1	L08 (100)	SD-7 (2)	4	0	6	45	2	2	-
비교예2	L07 (100)	SD-7 (2)	4	0.5	7	60	2	2	-

* L07 : 30 wt% 폴리우레탄 DMF 용액(LG화학, 500K cps)

* L08 : 30 wt% 폴리우레탄 DMF 용액(LG화학, 500K cps)

* SD-11: Sodium dioctyl sulfosuccinate

* SD-7: branched polyether type polyol

< 실험예 : 폴리우레탄 지지 패드의 압축율 및 압축 회복율 측정>

상기 실시예 및 비교예에서 얻어진 지지 패드의 밀도, 압축율 및 압축 회복율과 지지 패드 상에 형성된 기공의 크기를 측정하였다. 그리고, 그 결과를 하기 표2에 기재하였다.

실험예1 : 지지 패드의 밀도 측정

상기 실시예 및 비교예에서 얻어진 폴리우레탄 패드를 30mm*30mm의 크기로 준비하여 두께를 측정한 후, 이들 시편의 무게를 측정하여 밀도를 계산하였다. 그리고, 이러한 밀도 측정을 5회 반복하여 얻어진 평균값으로부터 지지 패드의 밀도를 산출하였다.

실험예2 : 지지 패드의 압축율 및 압축 회복율 측정

지지 패드의 압축율 및 압축 회복율은 JIS L1021-16에 따라 측정하였다.

상기 실시예 및 비교예의 폴리우레판 지지 패드의 2.5cm*3.0cm(가로*세로) 시편을 준비하였다. 시편에 초기 하중 100g/㎠을 30초간 가한 후, 초기 두께를 다이얼 게이지를 사용하여 측정하고(T0), 하중 1120g/㎠에서 5분간 방치 후 가압 상태에서 두께를 측정하였다(T1). 그리고, 모든 하중을 제거하고, 5분간 방치 후 다시 초기 하중 100g/㎠을 30초간 가한 후, 두께를 측정하였다(T0'). 측정된 각각의 두께를 하기 계산식에 적용하여 압축율 및 압축회복율을 산출하였다.

[계산식]

압축율(%)=(T0-T1)*100/T0

압축회복율(%)=(T0'-T1)*100/(T0-T1)

상기 실험예 1 내지 2의 구체적인 결과를 하기 표2에 기재하였다.

실험예 1 내지 2의 결과

	밀도(g/㎤)	압축율(%)	압축회복율(%)
실시예1	0.25	33	97
실시예2	0.25	38	98
실시예3	0.23	42	96
실시예4	0.23	45	96
비교예1	0.35	10	77
비교예2	0.28	30	90

상기 표2에 나타나 바와 같이, 폴리에틸렌글리콜을 포함하는 조성물을 사용하여 제조된 실시예의 지지 패드가 폴리에틸렌글리콜을 포함하지 않은 비교예의 지지 패드에 비하여, 낮은 밀도를 가지면서도 높은 압축율 및 압축 회복율을 나타낸다는 점이 확인되었다.

또한, 하기 도1 내지 5에 나타난 바와 같이, 실시예의 지지 패드는 시트 내부에 길고 큰 기포가 균일하게 형성되어 있는데 반하여, 비교예의 흡착패드에서는 기공이 상대적으로 짧고 크기도 작으며 그 분포 또한 불균일하다는 점이 확인되었다.

따라서, 실시예의 지지 패드에 의하면, 피연마체에 대한 쿳션성과 흡착력을 향상시킬 수 있으며, 피연마체의 연마 가공시 패드상에서 피연마체를 견고히 고정하여 연마 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

실험예3 : 지지 패드 상에 형성된 기공의 크기 측정

상기 실시예 및 비교예의 폴리우레판 지지 패드의 단면에 SEM사진을 찍은 후, 폴리우레탄 내부에 분포하는 기공의 크기를 측정하였다. 그 결과, 실시예의 폴리우레탄 지지 패드 내부에는 500 ㎛ 내지 1 mm 내외의 최장 직경을 갖는 기공이 포함되었다는 점을 확인하였다. 또한, 이러한 폴리우페탄 지지 패드 내부에 분포하는 기공은 대부분 3 내지 10의 평편비(폭에 대한 길이의 비율)을 갖는다는 점도 확인하였다.

이에 반하여, 비교예의 폴리우레탄 지지 패드에는 최장 직경이 상대적으로 짧고, 기공의 폭에 대한 길이의 평편비도 낮아 구형에 가까운 형태의 기공이 포함되어 있다는 점이 확인되었다.

즉, 실시예에서는 길고 큰 기공이 균일하게 분포되어 있는 폴리우레탄 지지 패드를 제공할 수 있으며, 이러한 지지 패드를 사용하면, 연마 대상막와의 사이에 갇히는(trap) 공기를 용이하게 내부로 전달받을 수 있고, 연마 단계에서 가해지는 힘을 지지 패드 전체 및 피연마체 전체로 균일하게 분배할 수 있어서, 연마시 발생할 수 있는 불량을 최소화시킬 수 있고, 높은 압축율 및 압축 회복율을 구현할 수 있다.

Claims

폴리우레탄 수지; DMF 용매; 음이온성 계면활성제; 및 폴리에틸렌글리콜(PEG)를 포함하는 지지 패드용 폴리우레탄 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 폴리 우레탄 수지는 30,000 내지 1,000,000의 중량평균분자량을 갖는 지지 패드용 폴리우레탄 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 폴리 우레탄 수지는 상온의 30% DMF Solution 상태에서 30,000 내지 1,000,000 cps 의 점도를 갖는 지지 패드용 폴리우레탄 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 음이온성 계면활성제는 도데실벤젠설폰산, 도데실벤젠설폰산 유도체, 호박산, 호박산 유도체, 도데실설페이트 및 도데실설페이트 유도체로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 지지 패드용 폴리우레탄 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 폴리에틸렌글리콜은 100 내지 10,000의 중량평균분자량을 갖는 지지 패드용 폴리우레탄 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 폴리우레탄 수지 3 내지 50 wt%;
상기 DMF 용매 40 내지 90wt%;
상기 음이온성 계면활성제 0.05 내지 5 wt%; 및
상기 폴리에틸렌글리콜 0.1 내지 5wt%를 포함하는 지지 패드용 폴리우레탄 수지 조성물.
제1항에 있어서,
비이온성 계면활성제를 더 포함하는 지지 패드용 폴리우레탄 수지 조성물.
제1항에 있어서,
착색제, 발수제, 충진제, 기공 크기 조절제 및 안료로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 첨가제를 더 포함하는 지지 패드용 폴리우레탄 수지 조성물.
제1항에 있어서,
JIS L1021-16에 따른 압축율이 30 %이상이고 압축 회복율이 95%이상인 지지 패드를 제조하기 위한 폴리우레탄 수지 조성물.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 지지 패드용 폴리우레탄 수지 조성물의 습식 응고물을 포함하는 폴리우레탄 지지 패드.
제10항에 있어서,
0.10 내지 0.35 g/㎤의 밀도는 갖는 폴리우레탄 지지 패드.
제10항에 있어서,
JIS L1021-16에 따른 압축율이 30 %이상이고, 압축 회복율이 95%이상인 폴리우레탄 지지 패드.
제10항에 있어서,
3 내지 10의 평편비(폭에 대한 길이의 비율)를 갖는 기공을 포함하는 폴리우레탄 지지 패드.