KR20150040214A - 폴리우레탄 지지 패드 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 지지 패드의 두께 방향으로 5g/㎠의 압력을 가하여 측정한 제1두께에 대한 지지 패드의 두께 방향으로 100g/㎠의 압력을 가하여 측정한 제2두께와 상기 제1두께의 차이 값의 비율인 Low P압축률이 1 내지 10%이고, 상기 제1두께와 제2두께의 차이인 Low P압축 길이가 15 내지 100 ㎛인 지지패드에 관한 것이다. 이에 따르면 실제 연마 조건에서 높은 압축률과 우수한 탄성력을 가지며, 보다 균일하고 높은 효율의 연마를 구현하여 연마 불량률을 낮출 수 있는 폴리우레탄 지지 패드가 제공될 수 있다.

Description

폴리우레탄 지지 패드{POLY-URETHANE MOUNTING PAD}
본 발명은 폴리우레탄 지지 패드에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실제 연마 조건에서 높은 압축률과 우수한 탄성력을 가지며, 보다 균일하고 높은 효율의 연마를 구현하여 연마 불량률을 낮출 수 있는 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.
특히, 디스플레이용 유리 기판으로 사용되기 위해서는 유리 기판 표면의 거칠기(roughness) 및 위치별 단차 차이(TTV)가 주요 관리 인자이며, 서브 마이크론(sub-micron) 내지 수십 마이크론 범위 내에서 조절이 가능하여야 한다. 또한, waviness를 40nm수준으로 관리하여야 하며, 특히 TFT용 유리 기판으로 적용하기 위해서는 20nm 내외의 waviness 관리가 필요하다.
이러한 세밀한 연마가 가능하기 위해서는 연마 공정의 조건 및 장치의 조절뿐만 아니라, 사용되는 지지 패드가 높은 압축률 및 압축 회복률을 가져야 하며, 지지 패드 전 영역에 걸쳐서 보다 균일한 두께, 압력 분포 및 장력 분포를 가져야 한다.
그리하여, 이전에는 JIS 규격에 따라 1000g/cm2 이상의 높은 압력을 가하여 측정한 압축률 및 압축 길이가 우수한 지지 패드를 제조하고, 이를 연마 공정에 사용하여 연마를 하였다. 그러나, 상기 우수한 압축률을 가지는 지지 패드를 사용하여 연마한 피연마체에 여러 가지 결함 또는 불량이 발생하여, 상기 JIS 규격에 따라서 우수한 물성을 갖는 것으로 평가되는 지지 패드가 실제 유리 기판의 연마가 이루어지는 낮은 압력 조건에서는 균일하고 세밀한 연마를 구현하지 못하는 문제가 발생하였다.
이에, 보다 균일하고 세밀한 연마가 요구되는 분야, 예를 들어 디스플레이용 유리 기판의 연마에 실제 적용이 가능한 낮은 압력에서의 압축률 또는 압축 회복률이 우수한 지지 패드의 개발이 필요하다.
본 발명은, 실제 연마 조건에서 높은 압축률과 우수한 탄성력을 가지며, 보다 균일하고 높은 효율의 연마를 구현하여 연마 불량률을 낮출 수 있는 폴리우레탄 지지 패드를 제공하기 위한 것이다.
본 발명은, 지지 패드의 두께 방향으로 5g/㎠의 압력을 가하여 측정한 제1두께에 대한 지지 패드의 두께 방향으로 100g/㎠의 압력을 가하여 측정한 제2두께와 상기 제1두께의 차이 값의 비율인 Low P압축률이 1 내지 10%이고, 상기 제1두께와 제2두께의 차이인 Low P압축 길이가 15 내지 100 ㎛인 폴리우레탄 지지 패드를 제공한다.
이하 발명의 구체적인 구현 예에 따른 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.
본 발명자들은, 유리 기판의 연마 등 세밀한 연마가 필요한 분야에서는 연마 과정 동안 50 내지 400 g/cm2 의 낮은 압력 또는 하중이 폴리우레탄 지지 패드에 가해져 상기 범위의 힘이 유리 기판 또는 피연마체에 결함을 발생시키는 원인임을 파악하고, 상기 범위의 힘을 상회하는 이전의 JIS 규격에 따른 압축률 및 압축 길이의 물성이 우수한 지지 패드를 유리 기판의 연마 등에 사용하여도 피연마체인 유리에 line 성 흠집 또는 결함을 발생시켜 연마 불량이 나타날 수 있음을 인식하였다.
종래 폴리우레탄 지지 패드의 성능을 평가하기 위하여 사용한 상기 JIS 압축률은 하기와 같은 측정 방법을 사용하였다.
* JIS L1021 -16 압축률의 측정 방법:
패드의 2.5㎠*3.0㎠ (가로*세로) 시편을 준비하고, 시편에 초기 하중 100g/㎠을 30초간 가한 후, 초기 두께를 다이얼 게이지 또는 레이저를 사용하여 측정하고(T0'), 하중 1120g/㎠에서 5분간 방치 후 가압 상태에서 두께를 측정한다(T1'). 측정된 각각의 두께를 하기 계산식에 적용하여 압축률 및 압축회복률을 산출한다.
[계산식 1]
JIS 압축률(%)=(T0'-T1')*100/T0
상기 JIS 규격에 따른 압축률의 측정 방법에서는, 초기 하중을 100g/㎠으로, 실험 도중 가해지는 압력을 1120g/㎠으로 하고 있어, 상술한 바와 같이, 50 내지 400g/㎠의 압력이 가해지는 연마 공정에서 상기 낮은 압력의 충격 흡수 정도, 연마 불량률 등의 물성을 반영하지 못할 수 있다.
이에, 본 발명자들은, 후술 하는 제조 방법에 나타난 바와 같이, 수용액에의 침지 공정, 열처리 공정 등의 방법을 통하여 낮은 압력에서의 압축률 및 압축 길이가 우수한 지지 패드를 제조하고, 이러한 지지 패드가 실제 연마 과정에서 적용되는 압력 범위에서 충분히 압축되어 보다 균일하고 높은 효율의 연마를 구현하여 연마 불량률을 낮출 수 있다는 점을 실험을 통하여 확인하고 발명을 완성하였다.
발명의 일 구현예에 따르면, 지지 패드의 두께 방향으로 5g/㎠의 압력을 가하여 측정한 제1두께에 대한 지지 패드의 두께 방향으로 100g/㎠의 압력을 가하여 측정한 제2두께와 상기 제1두께의 차이 값의 비율인 Low P압축률이 1 내지 10%이고, 상기 제1두께와 제2두께의 차이인 Low P압축 길이가 15 내지 100 ㎛인 지지패드가 제공될 수 있다. 바람직하게는 상기 Low P압축률이 1 내지 8% 일 수 있고, 상기 Low P압축 길이가 15 내지 60 ㎛ 일 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 Low P압축률 및 Low P압축 길이는 본 명세서에서 새로이 정의한 압축률로, 이를 만족하는 지지 패드는 유리 기판의 연마 등 낮은 압력이나, 적은 힘을 받는 연마 단계에 사용되어 보다 세밀하고 효율적인 연마를 가능하게 하고, 연마 불량률을 낮출 수 있다.
이러한 Low P 압축률 및 Low P 압축 길이는 각각 하기 일반식 1 및 일반식 2로 표시될 수 있다:
[일반식 1]
Low P압축률(%)=(T0-T1)*100/T0
[일반식 2]
Low P 압축 길이= T0-T1
상기 일반식 1 및 2에서, T0는 지지 패드의 두께 방향으로 5g/㎠의 압력을 가하여 측정한 제1두께이고, T1은 지지 패드의 두께 방향으로 100g/㎠의 압력을 가하여 측정한 제2두께이다.
상기 지지 패드의 두께는 피연마체와 접촉하는 지지 패드의 접촉면과 이에 평행한 맞은 면과의 수직 거리의 평균을 의미하고, 두께 방향은 상기 접촉면으로부터 맞은 면으로의 수직방향을 의미한다.
상기 5g/㎠의 압력은 10초 내지 1분간 가하여 질 수 있고, 바람직하게는 30초 동안 가하여 질 수 있다. 상기 5g/㎠의 초기 압력은 지지 패드에 가해져 압축 두께의 변화 없이 100 g/㎠의 압력을 가하기 위한 지지체를 형성할 수 있다. 그리고, 상기 100 g/㎠의 압력은 1분 내지 10분간, 바람직하게는 5분간 가하여질 수 있다.
그리고, 상기 제1 및 제2두께는 상기의 압력을 가한 상태에서 측정하며, 다이얼 게이지 또는 레이저 등 압축률을 측정하는데 일반적으로 사용되는 것으로 알려진 측정 기구를 제한 없이 사용할 수 있다.
상기 Low P압축률이 1% 이상인 경우 실제 유리 연마가 구현되는 낮은 압력 조건에서도 충분히 압축되어 유리에 가중 되는 불균일한 힘을 균등하게 분배시켜 연마 불량률을 낮출 수 있다. 또한, 상기 Low P압축 길이가 15㎛이상인 경우 동일 압력 하에서의 압축률이 크고 충격을 더 잘 분산시킬 수 있어 보다 균일하고 세밀한 연마를 할 수 있다. 특히, 상기 Low P압축률과 Low P압축 길이가 상기 범위를 벗어나는 지지패드는, 압력이 국지적으로 불균일하게 가해지거나, 충격 흡수가 충분하지 못해 연마된 유리 기판에 패드 마크 등 여러 가지의 결함이 발생할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 범위 밖의 지지 패드는 패드를 장착하는 표면의 거칠기를 적절히 조절할 수 없어 유리 연마시 유리에 해당 단차가 전사될 수 있고, 패드의 연마 장비에서 유발되는 진동 등에 의한 연마 불량도 유리에 전사되어 여러 결함이 발생할 수 있다.
그리고 상기 폴리우레탄 지지 패드는 0.10g/㎤ 내지 0.50g/㎤, 바람직하게는 0.15 내지 0.30 g/㎤ 범위의 밀도를 가질 수 있고, 0.1 내지 3mm, 바람직하게는 0.5 내지 2mm의 두께를 가질 수 있다.
또한, 상기 폴리우레탄 지지 패드 내부에는 50㎛ 내지 2 mm, 바람직하게는300㎛ 내지 2 mm 의 최장 직경을 갖는 기공이 형성될 수 있다. 그리고, 이러한 폴리우레탄 지지 패드 내부에 분포하는 기공은 2 내지 10의 평편비(폭에 대한 길이의 비율), 바람직하게는 3 내지 7의 편평비를 가질 수 있다. 상기 폴리우레탄 지지 패드 내부의 길고 큰 기공은, 패드의 경도를 낮춰 높은 압축률을 갖는 부드러운 패드를 제조할 수 있고, 지지 패드와 연마 대상막 사이에 갇히는(trap) 공기를 용이하게 내부로 전달받아, 연마 단계에서 가해지는 힘을 지지 패드 전체 및 피연마체 전체로 균일하게 분배할 수 있어서, 연마 시 발생할 수 있는 불량을 최소화할 수 있다.
한편, 상기 폴리우레탄 지지 패드는 220,000내지 1,000,000의 중량평균분자량을 갖는 폴리우레탄 수지의 가수 분해물 또는 에스테르 교환반응의 산물을 포함할 수 있다.
220,000내지 1,000,000의 중량평균분자량을 갖는 폴리우레탄 수지 및 DMF 용매 등의 유기 용매를 포함하는 폴리우레탄 수지 조성물을 유기 용매와 물이 담겨 있는 응고조에서 습식 응고시키면, 수지 조성물 성분의 상분리 현상에 의하여 다수의 기공이 내부에 형성된 폴리우레탄 수지가 얻어질 수 있다. 이러한 폴리우레탄 수지는 내부에 50㎛ 내지 2 mm 의 최장 직경 및 2 내지 10의 편평비를 갖는 기공들을 포함할 수 있으며, 폴리우레탄 수지 자체의 중량평균분자량은 초기의 220,000내지 1,000,000의 범위 내에서 크게 달라지 않는다.
그리고, 상기 습식 응고 과정을 통하여 얻어진 폴리우레탄 수지를 40 내지 90℃의 수용액에 침지하면, 가수 분해 및/또는 에스테르 교환반응이 일어날 수 있으므로, 이에 따라 상기 폴리우레탄 수지 내부에 형성된 기공의 형상이나 크기 등은 그대로 유지되면서 폴리우레탄 수지 자체의 분자량은 감소하게 된다. 구체적으로, 상기 가수 분해물 또는 에스테르 교환반응의 산물은 상기 220,000내지 1,000,000의 폴리우레탄 수지 대비 90% 내지 20%의 중량평균분자량을 가질 수 있다. 그리고, 이와 같은 과정을 통하여 상술한 특성을 갖는 폴리우레탄 지지 패드가 제공될 수 있다.
상기 폴리우레탄 수지를 침지하는 침지 용액은 물, 글리세린 수용액 또는 알코올 수용액을 포함할 수 있고, 상기 용액 이외에 산 촉매 또는 염기 촉매를 더 포함할 수 있다. 상기 산 촉매 또는 염기 촉매는 지지 패드의 압축률 및 압축 길이와 같은 물성의 개선을 촉진시킬 수 있고, 이에 따라 우수한 Low P 압축률 및 압축 길이를 신속하고 용이하게 제조할 수 있다.
상기 산 촉매의 구체적인 예로는 DBSA(dodecylbenzenesulfonic acid), SDS(sodium dodecylsulfate), HCl, BSA(benzenesulfonic acid), 인산, Alkyl Sulfonic acid, Butane sulfonic acid, 질산, 호박산 또는 이들의 2종 이상의 혼합물을 들 수 있으며, 또한, 상기 염기 촉매로는 EDA(ethylene diamine), TMEDA(tetramethyl ethylenediamine), KOH, NaOH, NaHCO3, Pyrolidine, Guanidine, Glycine, TMAH(tetramethylammonium hydroxide), TEAH(tetraethylammonium hydroxide) 또는 이들의 2종 이상의 혼합물을 들 수 있다.
특히, 상기 수용액에 포함되는 산 촉매 또는 염기 촉매로 계면 활성 능력이 우수한 촉매를 사용하는 경우, 폴리우레탄 수지의 우레탄 결합 또는 에스테르 결합 부분의 가수분해 또는 에스테르 교환반응을 촉진시켜 폴리우레탄 지지패드의 중량평균분자량 및 경도를 단 시간에 낮출 수 있으며, 이러한 계면 활성 능력이 우수한 촉매로 DBSA(dodecylbenzenesulfonic acid), SDS(sodium dodecylsulfate), HCl, BSA(benzenesulfonic acid), 인산 등을 사용할 수 있다.
한편, 상기 폴리우레탄 지지 패드는, 상기 폴리우레탄 수지 조성물의 습식 응고물을 수세 및 건조하는 단계; 상기 습식 응고물의 표면을 연마하는 단계; 또는 상기 연마된 습식 응고물의 표면에 접착층을 형성하는 단계;를 더 포함하여 제조할 수 있다.
구체적으로, 상기 폴리우레탄 수지 및 DMF 용매를 포함하는 수지 조성물을 습식 응고하는 단계는, 상기 폴리우레탄 수지 조성물을 형성하는 단계; 상기 폴리우레탄 수지 조성물을 일정한 기재나 틀에 도포 또는 투입하여 코팅층을 형성하는 단계; 및 상기 코팅층을 응고하는 단계를 포함할 수 있다.
그리고, 이러한 폴리우레탄 수지 및 DMF 용매를 포함하는 폴리우레탄 수지 조성물을 습식 응고하는 단계 이후에, 상기 수지 조성물의 응고물을 수세, 탈수 및 건조하는 단계가 연속하여 이루어질 수 있다. 이러한 수지 조성물의 응고물을 수세, 탈수 및 건조하는 단계에서는 지지 패드의 제조 방법에서 사용 가능한 것으로 알려진 방법 및 장치를 큰 제한 없이 사용할 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.
또한, 상기 습식 응고물의 표면을 연마(또는 버핑(buffing))하는 단계는, 고속으로 회전하는 샌드페이퍼가 감긴 롤(Roll)을 이용하여 경도가 낮은 폴리우레탄 필름(100% 모듈러스 1 내지 10)의 표면을 깍는 공정으로서, 높은 에너지가 가해지는 공정이다.
이러한 연마(또는 버핑(buffing)) 공정에서는, 피연마막을 한번에 수백 um를 깍을 수도 있으며, 수십 um씩 여러 번에 걸쳐 깍을 수도 있다. 낮은 경도의 필름을 한번에 많이 연마하는 경우, MD(machine direction)방향으로 두께 차이 또는 연마(버핑) 수준의 차이가 발생할 수 있으며, 지지 패드에 불균일하게 쌓인 에너지는 연마 장비에서 피연마막, 예를 들어 디스플레이의 유리 기판 등으로 불균일하게 전사되어 TD(Transverse Direction) 방향의 라인 또는 줄무늬가 발생할 수 있다.
그리고, 상기 버핑된 습식 응고물의 표면에 접착층을 형성하는 단계에서, 접착층은 지지 패드의 최종 제품을 제조하는데 사용되는 것으로 알려진 방법 및 구성을 별 다른 제한 없이 사용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 접착층은 상기 습식 응고물의 표면 또는 상기 표면 연마된 습식 응고물의 표면에 일정한 접착제, 예를 들어 감압성 접착제(PSA) 등을 도포함으로서 형성될 수 도 있으며, 상기 습식 응고물의 표면 또는 상기 표면 연마된 습식 응고물의 표면에 감압성 양면 접착 필름을 라미네이트함으로서 형성될 수도 있다.
그리고, 상기 폴리우레탄 지지패드는 상기 접착층이 형성된 습식 응고물을 열처리하는 단계를 더 포함하여 제조될 수 있다.
상기 열처리는 60℃ 내지 180℃의 온도, 바람직하게는 70℃ 내지 150℃의 온도에서 이루어질 수 있으며, 1 분 내지 100분의 시간 동안, 바람직하게는 10 분 내지 60분의 시간 동안 이루어질 수 있다. 상기 열처리가 너무 낮은 온도에서 이루어지면, 열처리 효과가 제대로 나타나지 않아서, 폴리우레탄 지지 패드가 균일한 두께, 압력 분포 또는 장력 분포를 갖기 어려우며, 이에 따라 제조된 폴리우레탄 지지 패드를 사용하면 불균일한 연마 또는 제품 불량이 발생할 수 있다. 상기 열처리가 너무 높은 온도에서 이루어지면, 폴리우레탄 수지층이 변성될 수 있으며, 추가로 사용될 수 있는 접착층 등도 휘발되거나 변성될 수 있다.
상기 접착층이 형성된 습식 응고물을 열처리함에 따라서, 제조되는 지지 패드의 두께가 국지적으로 불균일하거나 지지 패드의 일부분에 압력 또는 장력이 집중되는 현상을 해소할 수 있다. 이에 따라, 상기 제조 방법에 의한 폴리우레탄 지지 패드는 실제 유리 연마가 구현되는 낮은 압력 조건에서도 충분히 압축되어 유리에 가중 되는 불균일한 힘을 균등하게 분배시켜 연마 불량률을 낮출 수 있다.
상기 폴리우레탄 수지 조성물은 상기 폴리우레탄 수지 1 내지 30 wt%, 바람직하게는 5 내지 25wt%를 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) 용매를 50 내지 90wt%, 바람직하게는 50 내지 85wt%를 포함할 수 있다. 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 수지 조성물에서 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.
그리고, 상기 폴리우레탄 수지 조성물은 음이온성 계면활성제를 더 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. 이러한 음이온성 계면활성제는 제조되는 지지 패드의 물성이나 공정상 조건 등을 고려하여 함량을 적절히 조절하여 사용될 수 있고, 예를 들어 상기 지지 패드용 폴리우레탄 수지 조성물 중 0.01 내지 5 wt%로 포함될 수 있다. 상기 음이온성 계면활성제로는 도데실벤젠설폰산, 도데실벤젠설폰산 유도체, 호박산, 호박산 유도체, 도데실설페이트, 도데실설페이트 유도체 또는 이들의 1 이상의 혼합물을 들 수 있다. 그리고, 음이온성 계면활성제로 도데실벤젠설폰산 또는 이의 유도체와, 호박산 또는 이의 유도체를 혼합하여 사용하는 것이, 지지 패드 내부에 형성되는 기공의 형태나 크기를 적절히 조절하고 제조되는 지지 패드의 물성을 향상시키기 위해서 바람직하다.
상기 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 비이온성 계면활성제는 제조되는 지지 패드의 물성이나 공정상 조건 등을 고려하여 함량을 적절히 조절하여 사용될 수 있고, 예를 들어 상기 지지 패드용 폴리우레탄 수지 조성물 중 0.01 내지 5 wt%로 포함될 수 있다.
또한, 상기 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 수지 조성물에 각각의 첨가제가 0.01 내지 10 wt%로 포함될 수 있다.
본 발명에 따르면, 실제 연마 조건에서 높은 압축률과 우수한 탄성력을 가지며, 보다 균일하고 높은 효율의 연마를 구현하여 연마 불량률을 낮출 수 있는 폴리우레탄 지지 패드가 제공될 수 있다.
도1은 실시예1의 폴리우레탄 지지 패드를 사용하여 연마한 유리 기판을 나타낸 것이다.
도2는 실시예2의 폴리우레탄 지지 패드를 사용하여 연마한 유리 기판을 나타낸 것이다.
도3은 비교예2의 폴리우레탄 지지 패드를 사용하여 연마한 유리 기판을 나타낸 것이다.
도4는 비교예3의 폴리우레탄 지지 패드를 사용하여 연마한 유리 기판을 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 지지 패드의 합성 및 이의 Low P 압축률 측정>
< 실시예1 >
하기 표1의 성분을 포함하는 수지 조성물을 PET필름 상에 1700㎛로 코팅한 후, 이러한 코팅층을 습식 응고, 수세, 탈수 및 건조함으로써, 내부에 기공이 형성된 폴리우레탄 수지 필름층을 얻었다. 얻어진 폴리우레탄 수지 필름층이 보다 균일한 두께 및 높은 균일도를 갖도록, 고속으로 회전하는 샌드페이퍼가 감긴 롤(Roll)을 사용하여 버핑(buffing) 처리하고, 상기 버핑된 폴리우레탄 수지 필름층의 일면에 감압성 양면 접착 테이프를 라미네이션하여 폴리우레탄 지지 패드를 얻었다. 그리고, 상기 지지 패드를 60℃의 물에서 24시간 동안 침지 하고, 오븐에서 건조하여 최종 완제품의 폴리우레탄 지지 패드를 제조하였다.
상기 폴리우레탄 지지 패드를 연마 장비에 장착하여 10분간 유리 기판을 연마하였다. 그리고, 연마 결과를 Xenon Lamp에서 투과 모드로 관찰하여 이를 도1에 나타내었고, 폴리우레탄 지지 패드의 JIS L1021-16 압축률, Low P압축률, 및 Low P 압축 길이를 하기 표2에 나타내었다.
[폴리우레탄층: 1200㎛, 점착층: 250㎛]
성분명
(중량부）		 폴리우레탄수지
(SW-80LM)
380,000		 비이온성 계면활성제
SD-7		 SD-11 착색제 DMF 발수제 충진제 EG
실시예1 150 2 4 6 15 2 1 2
* 폴리우레탄 수지 SW-80LM: 폴리우레탄 수지 20중량%의 DMF 용액
* Low P 압축률과 Low P 압축 길이의 측정 방법
패드의 2.5㎠*3.0㎠(가로*세로) 시편을 준비하고, 시편에 초기 하중 5g/㎠을 30초간 가한 후, 초기 두께를 다이얼 게이지 또는 레이저를 사용하여 측정하고(T0), 하중 100g/㎠에서 5분간 방치 후 가압 상태에서 두께를 측정하였다(T1). 측정된 각각의 두께를 하기 계산식에 적용하여 Low P압축률을 산출하였다.
(1) Low P 압축률(%)=(T0-T1)*100/T0
(2) Low P 압축 길이= T0-T1
< 실시예2 >
SD-11을 4 중량부 대신 7 중량부 추가 한 것을 제외하고, 실시예1과 동일한 방법으로 폴리우레탄 지지 패드를 얻었다.
[폴리우레탄층: 1200㎛, 점착층: 250㎛]
제조한 폴리우레탄 지지 패드의 JIS 압축률, Low P압축률, Low P 압축 길이 및 연마결과를 하기 표2와 도2에 나타내었다.
< 실시예3 >
60℃의 물에서 24시간 동안 침지 하는 대신 70℃의 5% 글리세린 수용액에서 2일 동안 침지 한 것을 제외하고, 실시예1과 동일한 방법으로 폴리우레탄 지지 패드를 얻었다.
[폴리우레탄층: 1200㎛, 점착층: 250㎛]
제조한 폴리우레탄 지지 패드의 JIS 압축률, Low P압축률, Low P 압축 길이를 하기 표2에 나타내었다.
< 실시예4 >
수지 조성물에 DMF를 15 중량부 대신 20 중량부 첨가하고, SD-11을 6 중량부 추가하고, PET 필름에 1700㎛ 대신 1300㎛로 코팅 한 것을 제외하고, 실시예3과 동일한 방법으로 폴리우레탄 지지 패드를 얻었다.
[폴리우레탄층: 820㎛, 점착층: 250㎛]
제조한 폴리우레탄 지지 패드의 JIS 압축률, Low P압축률, Low P 압축 길이를 하기 표2에 나타내었다.
< 실시예5 >
SD-7 및 충진제를 첨가하지 않은 것을 제외하고, 실시예4과 동일한 방법으로 폴리우레탄 지지 패드를 얻었다.
[폴리우레탄층: 720㎛, 점착층: 250㎛]
제조한 폴리우레탄 지지 패드의 JIS 압축률, Low P압축률, Low P 압축 길이를 하기 표2에 나타내었다.
< 비교예1 >
60℃의 물에서 24시간 동안 침지 하지 않은 것을 제외하고, 실시예1과 동일한 방법으로 폴리우레탄 지지 패드를 얻었다.
[폴리우레탄층: 1200㎛, 점착층: 250㎛]
제조한 폴리우레탄 지지 패드의 JIS 압축률, Low P압축률, Low P 압축 길이를 하기 표2에 나타내었다.
< 비교예2 >
수지 조성물을 PET 필름에 1700㎛ 대신 1200㎛로 코팅 한 것을 제외하고, 비교예1과 동일한 방법으로 폴리우레탄 지지 패드를 얻었다.
[폴리우레탄층: 770㎛, 점착층: 250㎛]
제조한 폴리우레탄 지지 패드의 JIS 압축률, Low P압축률, Low P 압축 길이 및 연마결과를 하기 표2와 도3에 나타내었다.
< 비교예3 >
버핑 수준을 강화하여 지지 패드의 두께를 400 ㎛로 감소시킨 것을 제외하고, 비교예2과 동일한 방법으로 폴리우레탄 지지 패드를 얻었다.
[폴리우레탄층: 400㎛, 점착층: 250㎛]
제조한 폴리우레탄 지지 패드의 JIS 압축률, Low P압축률, Low P 압축 길이 및 연마결과를 하기 표2와 도4에 나타내었다.
JIS 압축률(%) Low P 압축률(%) Low P 압축 길이(㎛) 연마 결과
실시예 1 47 1.4 15 약한패드 마크 존재하나 OK
실시예 2 50 3.1 33 OK
실시예 3 54 4.4 48 OK
실시예 4 50 6.2 45 OK
실시예 5 51 6.5 48 OK
비교예 1 46 0.8 10 국지적 패드마크 발생
비교예 2 44 1.8 14 국지적 패드마크 발생
비교예 3 47 2.5 10 국지적 패드마크 발생
<실시예 및 비교예의 비교>
상기 표2에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 5의 폴리우레탄 지지 패드는 낮은 밀도와 경도를 나타내어 더 깊이 압축될 수 있으므로 압축 깊이가 길어지게 되며, 이에 따라 Low P압축률도 커지게 되어 1 % 이상의 Low P 압축률을 나타내었다. 또한, 상기 실시예 1 내지 5의 폴리우레탄 지지패드는 Low P압축 길이도 15㎛ 이상을 나타내어, 도 1 및 도2에 나타난 바와 같이, 실제 연마시에 피연마막인 유리 기판을 균일하고 높은 효율로 연마할 수 있다.
이에 반하여, 비교예의 폴리우레탄 지지 패드는 Low P압축률이 1 % 미만 이거나, Low P압축 길이가 15㎛ 미만의 것으로, 도3 및 도4에 나타난 바와 같이 연마된 유리 기판에 TD방향으로 일정한 라인(line)이 관찰되어 연마 불량이 발생하였음을 확인할 수 있다.

Claims (12)

  1. 지지 패드의 두께 방향으로 5g/㎠의 압력을 가하여 측정한 제1두께에 대한 지지 패드의 두께 방향으로 100g/㎠의 압력을 가하여 측정한 제2두께와 상기 제1두께의 차이 값의 비율인 Low P압축률이 1 내지 10%이고,
    상기 제1두께와 제2두께의 차이인 Low P압축 길이가 15 내지 100 ㎛인, 폴리우레탄 지지 패드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 Low P압축률은 하기 일반식 1로 표시되고, Low P 압축 길이는 하기 일반식 2로 표시되는, 폴리우레탄 지지 패드:
    [일반식 1]
    Low P압축률(%)=(T0-T1)*100/T0
    [일반식 2]
    Low P 압축 길이= T0-T1
    상기 일반식 1 및 2에서,
    T0는 지지 패드의 두께 방향으로 5g/㎠의 압력을 가하여 측정한 제1두께이고,
    T1은 지지 패드의 두께 방향으로 100g/㎠의 압력을 가하여 측정한 제2두께이다.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 Low P압축률이 1 내지 8%인, 폴리우레탄 지지 패드.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 Low P압축 길이가 15 내지 60 ㎛인, 폴리우레탄 지지 패드.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 5g/㎠의 압력은 10초 내지 1분간 가하여진, 폴리우레탄 지지 패드.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 100 g/㎠의 압력은 1분 내지 10분간 가하여진, 폴리우레탄 지지 패드.
  7. 제1항에 있어서,
    0.10g/㎤ 내지 0.50g/㎤ 범위의 밀도를 가지는, 폴리우레탄 지지 패드.
  8. 제1항에 있어서,
    0.1mm 내지 3.0mm 두께를 가지는, 폴리우레탄 지지 패드.
  9. 제1항에 있어서,
    내부에 50㎛ 내지 2 mm 의 최장 직경 및 2 내지 10의 편평비를 갖는 기공들을 포함하는, 폴리우레탄 지지 패드.
  10. 제1항에 있어서,
    220,000내지 1,000,000의 중량평균분자량을 갖는 폴리우레탄 수지의 가수 분해물 또는 에스테르 교환반응의 산물을 포함하는, 폴리우레탄 지지 패드.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 가수 분해물 또는 에스테르 교환반응의 산물은 상기 폴리우레탄 수지를 40 내지 90℃의 수용액에 침지하여 얻어진, 폴리우레탄 지지 패드.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 가수 분해물 또는 에스테르 교환반응의 산물은 상기 폴리우레탄 수지 대비 90% 내지 20%의 중량평균분자량을 갖는, 폴리우레탄 지지 패드.
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