KR20150131024A

KR20150131024A - 연마 패드 및 연마 방법

Info

Publication number: KR20150131024A
Application number: KR1020157024655A
Authority: KR
Inventors: 도시로 도이; 기요시 세시모; 마사타카 다카기; 히로시 가시와다
Original assignee: 고쿠리쓰다이가쿠호진 규슈다이가쿠; 후지보 홀딩스 가부시키가이샤
Priority date: 2013-03-12
Filing date: 2014-02-27
Publication date: 2015-11-24
Also published as: TW201501866A; CN105102188B; EP2974829A1; US20160016292A1; JPWO2014141889A1; WO2014141889A1; JP6396888B2; EP2974829A4; CN105102188A; EP2974829B1; KR102178213B1; TWI577499B; US9956669B2

Abstract

본 발명은, 연마면을 갖는 연마 부재를 구비하는 연마 패드로서, 상기 연마 부재가 다일레이턴시 특성을 갖는 재료를 함유하는 연마 패드를 제공한다.

Description

연마 패드 및 연마 방법{POLISHING PAD AND POLISHING METHOD}

본 발명은 연마 패드 및 연마 방법에 관한 것이다.

종래, 반도체 디바이스, 전자 부품 등의 재료, 특히, Si 기판(실리콘 웨이퍼), GaAs(갈륨비소) 기판, 유리, 하드 디스크나 LCD(액정 디스플레이)용 기판 등의 박형 기판(피연마물)의 표면(가공면)에서는, 평탄성이 요구되기 때문에, 연마 패드를 연마 슬러리와 함께 사용하는 화학 기계 연마 가공이 행해지고 있다. 한편, 장래의 파워 디바이스 등에 적용될 수 있는 재료, 예컨대, 사파이어, SiC, GaN 및 다이아몬드 등은, 연마 가공이 곤란한 난가공 재료로서 알려져 있다.

현재까지, 새로운 연마 가공 기술을 개발할 때, 소위, 프레스토니안의 경험칙을 참고로 하여, 연마 패드나 연마 슬러리의 재료나 구조 및 연마 조건의 검토가 이루어지고 있다. 프레스토니안(Prestonian)의 경험칙이란, 간단히 말하면, 피연마물의 연마량이, 연마 패드와 피연마물 사이의 상대 속도(이하, 간단히 「상대 속도」라고 함), 이들 양자 사이의 압박력(이하, 간단히 「연마 압력」이라고 함), 및 연마 시간에 비례한다는 경험칙이다. 그런데, 이 프레스토니안의 경험칙에 기초하여 상대 속도 및 연마 압력을 높이더라도, 연마 장치의 능력의 한계 등 때문에, 피연마물(이하, 「워크」라고도 함), 특히 난가공 재료를 단시간에 효율적으로 연마하기에는 불충분한 것이 알려져 있다.

그래서, 연마 슬러리로서, 비프레스토니안(non-Prestonian) 거동을 나타내는 슬러리의 검토가 이루어지고 있다. 예컨대, 특허문헌 1은, 분산 안정성이 개선되고, 비프레스토니안 연마 특성을 나타내는 연마 슬러리의 제조 방법을 제공하는 것을 의도하여, (a) 수중에 연마 입자 및 음이온성 폴리머산 분산제를 분산시키는 단계 ; 및 (b) 생성한 분산액에 알칼리성 물질을 연마 입자 100 중량부를 기준으로 0.1∼8 중량부의 양으로 첨가하는 단계를 포함하는, 연마 슬러리의 제조 방법이 제안되어 있다.

특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제2006-279050호 공보

그러나, 본 발명자들이, 상기 특허문헌 1을 비롯한 종래의 기술을 상세히 검토한 바, 종래의 기술로는, 여전히 피연마물을 단시간에 효율적으로 연마하기에는 불충분한 것을 알 수 있었다. 즉, 특허문헌 1(특히 단락 0043 및 도 3)에 의하면, 연마 레이트가 연마 압력에 따라 비례하여 직선적으로 증가하지 않고, 임계점 이상의 압력에서 급격히 증가하는, 비프레스토니안 거동을 나타내는 것을 확인했다고 되어 있다. 그런데, 그 도 3으로부터 분명하게 알 수 있는 바와 같이, 특허문헌 1에 관련된 연마 슬러리를 사용하면, 연마 압력이 낮은 곳에서의 연마 레이트가, 일반적인 연마 슬러리를 사용하는 경우보다 적어진다. 그 때문에, 가령 임계점 이상의 압력에서 급격히 연마 레이트가 증가하더라도, 일반적인 연마 슬러리보다 단시간에 효율적으로 연마할 수 없었다.

본 발명은, 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 피연마물을 단시간에 효율적으로 연마할 수 있는 연마 패드, 및 그 연마 패드를 사용한 연마 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은, 상기 목적을 달성하기 위해 예의 연구를 거듭한 결과, 연마 패드에서의 연마면을 구성하는 재료로서, 특정한 거동을 나타내는 재료를 채용함으로써, 피연마물을 단시간에 효율적으로 연마하는 것이 가능해지는 것을 알아내고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

즉, 본 발명은 하기와 같다.

[1] 연마면을 갖는 연마 부재를 구비하는 연마 패드로서, 연마 부재가 다일레이턴시(dilatancy) 특성을 갖는 재료를 함유하는 연마 패드.

[2] 다일레이턴시 특성을 갖는 재료는, 다일레이턴시 특성을 갖는 수지, 또는 무기 입자와 매액(媒液)을 함유하는 다일레이턴시 특성을 갖는 무기 입자 조성물을 포함하는, [1]에 기재된 연마 패드.

[3] 다일레이턴시 특성을 갖는 수지를 포함하는 다일레이턴시 특성을 갖는 재료는, 무기 입자를 더 포함하는, [2]에 기재된 연마 패드.

[4] 다일레이턴시 특성을 갖는 수지는, 다일레이턴시 특성을 갖는 실리콘 수지를 함유하는, [2] 또는 [3]에 기재된 연마 패드.

[5] 연마 부재는, 시트형의 섬유 기재와, 그 섬유 기재에 함침한 다일레이턴시 특성을 갖는 재료를 함유하는, [1]∼[4] 중 어느 하나에 기재된 연마 패드.

[6] 연마 부재는, 오목부를 갖는 기재와, 오목부 내에 충전된 다일레이턴시 특성을 갖는 재료를 함유하는, [1]∼[5] 중 어느 하나에 기재된 연마 패드.

[7] [1]∼[6] 중 어느 하나에 기재된 연마 패드를 사용하여 피연마물을 연마하는 공정을 갖는, 연마 방법.

본 발명에 의하면, 피연마물을 단시간에 효율적으로 연마할 수 있는 연마 패드, 및 그 연마 패드를 사용한 연마 방법을 제공할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 연마 패드의 일례를 도시한 모식적인 단면도이다.
도 2는, 본 발명의 연마 패드의 다른 일례를 도시한 모식적인 단면도이다.
도 3은, 본 발명의 연마 패드의 또 다른 일례를 도시한 모식적인 단면도이다.
도 4는, 실시예에서의 연마 시험의 결과를 도시한 막대 그래프의 도면이다.
도 5는, 실시예에서의 다른 연마 시험의 결과를 도시한 도면이다.
도 6은, 실시예에서의 또 다른 연마 시험의 결과를 도시한 도면이다.

이하, 필요에 따라 도면을 참조하면서, 본 발명을 실시하기 위한 형태(이하, 간단히 「본 실시형태」라고 함)에 관해 상세히 설명한다. 또, 도면 중, 동일 요소에는 동일 부호를 붙이기로 하고, 중복되는 설명은 생략한다. 또한, 상하좌우 등의 위치 관계는, 특별히 언급하지 않는 한, 도면에 도시한 위치 관계에 기초하는 것으로 한다. 또한, 도면의 치수 비율은 도시된 비율에 한정되지 않는다.

본 실시형태의 연마 패드는, 연마면을 갖는 연마 부재를 구비하는 연마 패드로서, 연마 부재가 다일레이턴시 특성을 갖는 재료를 함유하는 것이다. 여기서 「다일레이턴시 특성을 갖는 재료」란, 전단 변형을 부여하면, 그 전단 변형을 부여하지 않는 경우와 비교하여, 보다 높은 점성을 갖는 재료를 의미한다. 본 실시형태에 있어서는, 어느 높이의 주파수(즉, 어느 높이의 전단 속도)로 전단 변형을 부여하면, 그보다 낮은 주파수(즉, 그보다 낮은 전단 속도)로 전단 변형을 부여한 경우와 비교하여, 보다 높은 점성을 갖는 재료여도, 다일레이턴시 특성을 갖는 재료에 해당한다.

어느 재료가 다일레이턴시 특성을 갖는 재료(이하, 간단히 「다일레이턴트재」라고 함)인지 아닌지의 여부는, 하기와 같이 하여 확인할 수 있다. 우선, 측정 대상의 재료를 두께 2 mm×폭 5 mm×길이 10 mm의 직방체 형상으로 성형한 것을 시료로 하고, 그 시료를 2개 준비한다. 계속해서, 2개의 시료에 의해 고체 전단 측정용 지그(고정된 지그)를 시료의 두께 방향으로 사이에 끼우고, 또한 이들을 시료의 두께 방향(적층 방향)으로 상기와는 다른 2개의 고체 전단 측정용 지그(진동을 부여하기 위한 지그)에 의해 사이에 끼운다. 그리고, 진동을 부여하기 위한 지그를, 연마 패드의 사용 온도, 소정의 2종 이상의 주파수, 0.1%의 전단 변형량이라는 조건에서 시료의 전단 방향(두께 방향에 직교하는 방향)으로 진동시킴으로써, 각각의 주파수에서의 복소 탄성률을 측정한다. 이와 같이 하여, 복소 탄성률을 측정할 수 있는 장치로는, 예컨대, 아이티 계측 제어 주식회사 제조의 동적 점탄성 시험 장치(형식 : DVA-200/L2)를 들 수 있다. 그 결과, 보다 낮은 주파수를 부여했을 때의 복소 탄성률에 대한 보다 높은 주파수를 부여했을 때의 복소 탄성률의 비(다일레이턴트 계수. 이하, 이것을 「D 계수」라고 표기함)가, 1.0을 초과한 경우, 그 재료는 다일레이턴트재인 것으로 판단한다. 본 발명의 목적을 보다 유효하고 또한 확실하게 발휘하는 관점에서, 다일레이턴트재는, 실제 연마 온도에 가까운 온도인 30℃에서, 1 Hz의 주파수를 부여했을 때의 복소 탄성률(G*_1HZ)에 대한 100 HZ의 주파수를 부여했을 때의 복소 탄성률(G*_100Hz)의 비(G*_100HZ/G*_1HZ)로서의 D 계수가 3.0을 초과하면 바람직하다. 다일레이턴트재의 D 계수는, 다일레이턴트재에 포함되는 각 재료의 종류나 배합비를 적절히 조정함으로써, 제어할 수 있다. 또, 복소 탄성률은, 소정의 주파수로 시료를 진동시키면서, -20℃로부터 10℃/분으로 승온시키고, 10℃ 승온할 때마다 그 온도에서 2분간 유지하고, 승온을 재개한다는 온도 프로파일에 의해 80℃까지의 온도 범위에서 측정하고, 전술한 바와 같이, 30℃ 온도에서의 복소 탄성률의 결과에 기초하여 D 계수를 산출한다. 이 D 계수의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 예컨대, D 계수는 10.0 이하여도 좋고, 8.0 이하여도 좋고, 6.0 이하여도 좋다.

다일레이턴트재는, 30℃에서 50 Hz의 주파수를 부여했을 때의 복소 탄성률이, 2.0×10⁵∼6.0×10⁷ Pa이면 바람직하고, 1.0×10⁶∼4.0×10⁷ Pa이면 보다 바람직하다. 50 Hz에서의 복소 탄성률이 2.0×10⁵ Pa 이상인 것에 의해, 변형시에 열로서 소실된 에너지를 고려한 재료의 동적 물성치(재료의 경도)를 더욱 높여 연마 능률을 한층 더 향상시킨다는 효과가 얻어진다. 또한, 50 Hz에서의 복소 탄성률이 6.0×10⁷ Pa 이하인 것에 의해, 연마 품질을 보다 양호하게 한다는 효과가 얻어진다. 50 Hz에서의 복소 탄성률은, 주파수를 1 Hz 및 100 Hz로부터 50 Hz로 변경하는 것 외에는, D 계수를 산출할 때의 복소 탄성률을 측정하는 상기와 동일한 방법에 의해 측정할 수 있다.

다일레이턴트재로는, 예컨대, 다일레이턴시 특성을 갖는 수지(이하, 「다일레이턴트 수지」라고 함), 다일레이턴시 특성을 갖는 전분 조성물(이하, 「다일레이턴트 전분 조성물」이라고 함), 및 다일레이턴시 특성을 갖는 무기 입자 조성물(이하, 「다일레이턴트 무기 입자 조성물」이라고 함)을 들 수 있다. 또한, 다일레이턴시 특성을 갖는 재료로서 알려져 있는 재료도, 본 실시형태에 관련된 다일레이턴트재로서 사용할 수 있다. 이들은 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용된다.

다일레이턴트 수지로는, 예컨대, 다일레이턴시 특성을 갖는 실리콘 수지, 및 다일레이턴시 특성을 갖는 폴리우레탄을 들 수 있다. 다일레이턴시 특성을 갖는 실리콘 수지로는, 예컨대, 말단에 치환기를 갖고 있어도 좋은 디메틸폴리실록산 수지, 붕소에 의해 가교되어 있는 디메틸폴리실록산 수지를 들 수 있다. 붕소에 의해 가교되어 있는 디메틸폴리실록산 수지로는, 예컨대, 일본 특허 공표 제2007-516303호 공보에 기재되어 있는 폴리보로디메틸실록산을 들 수 있다. 또한, 시판되고 있는 것으로서, 상기 말단 및 측쇄에 치환기를 갖고 있어도 좋은 디메틸폴리실록산 수지로는, 예컨대, 다우·코닝사 제조의 상품명 「DOW CORNING(등록 상표) 3179 DILATANT COMPOUND」에 포함되어 있는 히드록시 말단 디메틸폴리실록산 수지, 신에츠 화학 공업 주식회사 제조의 것을 들 수 있고, 또한, 주식회사 바운시 제조의 스나치·클레이(상품명) 시리즈(예컨대, 품번 : BX-050C, BX-100C, BX-050T, BX-100T)에 포함되어 있는 것을 들 수 있다. 다일레이턴시 특성을 갖는 폴리우레탄으로는, 예컨대, 일본 특허 공개 평5-320305호 공보에 기재된 것을 들 수 있다.

다일레이턴트 수지를 사용하는 경우, 다일레이턴트재가, 그 수지에 더하여, 그 밖의 성분을 포함하는 다일레이턴시 특성을 갖는 수지 조성물(이하, 「다일레이턴트 수지 조성물」이라고 함)이어도 좋다. 다일레이턴트 수지 조성물에 포함되는 다일레이턴트 수지 이외의 성분으로는, 예컨대, 수산기 함유 실리콘 수지 등의, 다일레이턴트재에 친수성을 부여하는 개질제 ; 실리콘 오일 등의 용매나 분산매(이하, 용매 및 분산매를 통합하여 「매액」이라고 함) ; 무기 산화물 입자(예컨대, 세리아(CeO₂), 실리카(SiO₂), 알루미나(Al₂O₃), 지르코니아(ZrO₂), 산화망간(MnO₂, Mn₂O₃, Mn₃O₄ 등) 및 티타니아(TiO₂)의 입자), 점토 광물 입자(예컨대, 카올리나이트, 안티고라이트, 파이로필라이트, 일라이트, 몬모릴로나이트 및 버미큘라이트의 입자), 다이아몬드 입자, SiC 입자 및 B₄C 입자 등의 무기 입자 ; 및 메틸셀룰로오스, 히드록시메틸렌셀룰로오스 등의 증점제를 들 수 있다. 이들은 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용된다. 다일레이턴트 수지 조성물이 무기 입자를 포함하는 것은, 다일레이턴트 수지 조성물이 연마 패드에 한층 더 유지되기 쉬워지는 관점, 및 친수성을 높여 연마 슬러리가 물을 포함하는 경우에 그 연마 슬러리를 잘 융화되게 하는 관점에서 바람직하다. 이에 따라, 결과적으로, 연마 패드의 연마 특성이 더욱 향상된다. 다일레이턴트 수지 조성물로는, 예컨대, 전술한 상품명 「DOW CORNING(등록 상표) 3179 DILATANT COMPOUND」, 스나치·클레이(상품명) 시리즈(예컨대, 품번 : BX-050C, BX-100C, BX-050T, BX-100T)를 들 수 있다.

다일레이턴트 수지 조성물에 포함되는 각 성분의 함유 비율은, 다일레이턴트 수지 조성물이 다일레이턴시 특성을 갖는 범위이면 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, 다일레이턴트 수지 조성물의 전량에 대한 다일레이턴트 수지의 함유 비율은, 보다 양호한 다일레이턴트 특성을 유지하는 관점에서, 50 질량% 이상 100 질량% 미만이면 바람직하고, 70 질량% 이상 100 질량% 미만이면 보다 바람직하다. 또한, 다일레이턴트 수지 조성물이 다일레이턴트 수지와 함께 무기 입자도 포함하는 경우, 보다 양호한 다일레이턴트 특성을 유지함과 동시에, 무기 입자를 포함하는 것에 의한 상기 효과도 유지하는 관점에서, 다일레이턴트 수지의 상기 바람직한 함유 비율에 더하여, 무기 입자의 함유 비율은, 20∼30 질량%이면 바람직하다. 또한, 무기 입자의 평균 입경은, 다일레이턴트재에 의한 본 발명의 효과를 보다 유효하고 또한 확실하게 발휘하는 관점에서, 100 nm∼5.0 ㎛이면 바람직하고, 200 nm∼1.5 ㎛이면 보다 바람직하고, 250 nm∼1.0 ㎛이면 더욱 바람직하다.

다일레이턴트 무기 입자 조성물은, 무기 입자와 그 매액을 포함하는 것으로서, 다일레이턴시 특성을 갖는 것이다. 무기 입자를 구성하는 재료로는, 예컨대, 세리아, 실리카(예컨대 나노실리카) 및 티타니아(TiO₂) 등의 무기 산화물, 및 카올리나이트, 안티고라이트, 파이로필라이트, 일라이트, 몬모릴로나이트 및 버미큘라이트 등의 점토 광물 등을 들 수 있다. 이들 중에서는, 보다 유효하고 또한 확실하게 다일레이턴트 특성을 유지하는 관점에서, 무기 산화물이 바람직하고, 세리아가 보다 바람직하다. 매액으로는, 예컨대, 물, 및 에탄올, 프로판올 등의 저급 알콜, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜 등의 저급 글리콜, 글리콜에테르류, 및 이들의 수용액을 들 수 있고, 이들 중에서는 물이 바람직하다. 이들은 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용된다. 다만, 다일레이턴트 무기 입자 조성물은, 물을 포함하는 연마 슬러리를 사용하는 경우, 그 물 중에 무기 입자가 확산되어 버려, 연마 능률이 저하되는 경우도 있다. 그 경우, 예컨대 상기 다일레이턴트 수지 조성물을 소량 첨가함으로써 개선할 수 있다.

다일레이턴트 무기 입자 조성물에 포함되는 각 성분의 함유 비율은, 다일레이턴트 무기 입자 조성물이 다일레이턴시 특성을 갖는 범위이면 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, 다일레이턴트 무기 입자 조성물의 전량에 대한 무기 입자의 함유 비율은, 보다 양호한 다일레이턴트 특성을 유지하는 관점에서, 70∼95 질량%이면 바람직하고, 80∼85 질량%이면 보다 바람직하다. 동일한 관점에서, 매액의 함유 비율은, 5∼30 질량%이면 바람직하고, 15∼20 질량%이면 보다 바람직하다. 이 경우, 무기 입자가 무기 산화물 입자이며, 또한, 매액이 물이면, 더욱 양호한 다일레이턴트 특성을 유지할 수 있기 때문에 바람직하다.

본 실시형태의 다일레이턴트재는, 마모에 의해 연마되어 계로부터 배출되는 것을 제외하고, 연마 패드에 미리 유지되어 있는 것으로서, 연마 도중에 새롭게 공급되지 않는 점에서, 연마 패드에 유지되지 않고(즉, 연마 가공 중에도 연마 패드 상을 이동하여 계 밖으로 배출되고), 연마 도중에 새롭게 공급되는 연마재(지립: 砥粒)나 연마 슬러리와는 상이하다. 즉, 본 실시형태에 있어서, 다일레이턴트재는, 연마 패드의 보관 및 사용 중에 연마 패드에 유지될 수 있는 정도의 물성을 갖는 것이다. 또한, 다일레이턴트재는, 새롭게 공급되는 연마재(지립)를 연마 패드 상에 머물게 하고, 유지하기 쉽게 하는 기능을 갖고 있다. 다일레이턴트재는, 연마 패드의 사용 온도에 있어서, 연마 슬러리의 점도보다 훨씬 높은 점도를 갖고, 유동성은 매우 낮기 때문에, 연마 부스러기 이외에, 연마 패드로부터 매우 유실되기 어렵다.

다음으로 본 실시형태의 연마 패드에 관해, 몇가지 실시양태를 예시한다. 다만, 본 발명의 연마 패드는 이들에 한정되지 않는다.

본 실시형태의 제1 양태의 연마 패드는, 연마 부재가, 시트형의 섬유 기재와, 그 섬유 기재에 함침한 다일레이턴트재를 함유하는 것이다. 도 1은, 그와 같은 연마 패드의 일례를 도시한 모식적인 단면도이다. 도 1에 도시한 연마 패드(100)는, 시트형의 섬유 기재와 그 섬유 기재에 함침된 다일레이턴트재를 함유하는 연마 부재인 연마층(110)과, 그 연마층(110)을 지지하는 지지재(120)와, 양면 테이프(130)와, 박리지(140)를, 이 순서로 적층하여 구비한다. 연마 패드(100)는, 연마층(110)의 연마면(P1)을 피연마물과 접촉시켜 연마하는 것이다.

시트형의 섬유 기재는, 연마포의 기재로서 사용될 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않고, 종래 공지된 것이어도 좋다. 시트형의 섬유 기재는, 섬유를 교락시킨 부직포여도, 직물이어도 편물이어도 좋지만, 본 발명의 효과를 보다 유효하고 또한 확실하게 발휘하는 관점에서 부직포이면 바람직하다. 부직포를 얻을 때에 섬유를 교락시키는 방법은 특별히 한정되지 않고, 예컨대, 니들 펀치법이어도 좋고, 스펀 레이스, 서멀 본드, 케미컬 본드, 스티치 본드, 스팀 제트법이어도 좋다. 또한, 시트형의 섬유 기재의 섬유 재료로는, 천연 섬유 및 합성 섬유의 어느 것이어도 좋고, 예컨대, 면 및 삼 등의 천연 섬유, 및 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 그 밖의 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리우레탄, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및 (메트) 아크릴 수지 등의 수지 섬유 등의 합성 섬유를 들 수 있다. 이들 중에서는, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및 (메트)아크릴 수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 재료가 바람직하다. 섬유 재료는 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용된다.

섬유 섬도의 적합한 범위는, 섬유 재료의 종류에 따라서도 상이하지만, 대체로, 2 d∼12 d이면 바람직하고, 2 d∼6 d이면 보다 바람직하다. 이 섬도가 상기 하한치 이상인 것에 의해, 연마층이 함침을 위한 공극을 유지하기 쉬워지는 경향이 있다. 또한, 그 섬도가 상기 상한치 이하인 것에 의해, 연마층이 보다 양호한 유연성을 갖고, 보다 균일한 회복성을 갖기 쉬워지는 경향이 있다.

섬유 기재의 밀도는, 0.05 g/cm³∼0.30 g/cm³이면 바람직하고, 0.10 g/cm³∼0.20 g/cm³이면 보다 바람직하다. 이 밀도가 상기 하한치 이상인 것에 의해, 다일레이턴트재를 한층 더 균일하게 성형·유지할 수 있다. 또한, 그 밀도가 상기 상한치 이하인 것에 의해, 다일레이턴트재의 함침 가공이 더욱 용이해지고, 다일레이턴트재를 보다 많이 유지할 수 있다.

시트형의 섬유 기재에 함침되는 다일레이턴트재는, 전술한 본 실시형태의 다일레이턴트재이면 되고, 이미 설명했기 때문에, 여기서는 설명을 생략한다.

연마층(110)에서의 섬유 기재와 다일레이턴트재의 배합비는, 특별히 한정되지 않지만, 이들의 합계량 100 질량부에 대하여 섬유 기재가 10∼40 질량부가 되는 배합비이면 바람직하고, 20∼30 질량부가 되는 배합비이면 보다 바람직하다. 배합비가 상기 하한치 이상인 것에 의해, 섬유 기재에 의한 다일레이턴트재의 유지능을 보다 높게 할 수 있다. 또한, 배합비가 상기 상한치 이하인 것에 의해, 전단 변형을 부여하기 전후에서의 점성의 차가 한층 더 큰, 다일레이턴시 특성이 더욱 우수한 연마층이 된다. 또, 연마층(110)에 있어서, 다일레이턴트재는, 적어도, 피연마물과 접촉하는 연마면(P1)에 함침되어 있으면 되고, 반드시 연마층(110)의 전체에 함침되어 있을 필요는 없다.

연마층(110)의 두께는, 0.5 mm∼10.0 mm이면 바람직하고, 1.0 mm∼3.0 mm이면 보다 바람직하다. 이 두께가 상기 하한치 이상인 것에 의해, 연마층(110)이, 더욱 우수한 다일레이턴시 특성을 가질 수 있다. 또한, 그 두께가 상기 상한치 이하인 것에 의해, 연마 패드(100)의 에지 처짐을 보다 작게 할 수 있다. 두께는, 일본 공업 규격(JIS K 6505)에 준거하여 측정된다.

연마층(110)의 D 계수(30℃에서, 1 Hz의 주파수를 부여했을 때의 복소 탄성률에 대한 100 Hz의 주파수를 부여했을 때의 복소 탄성률의 비)는, 본 발명에 의한 목적을 보다 유효하고 또한 확실하게 발휘하는 관점에서, 1.5 이상이면 바람직하고, 2.0 이상이면 보다 바람직하다. 연마층(110)의 D 계수는, 다일레이턴트재의 D 계수와 동일하게 하여 측정할 수 있다. 연마층(110)의 D 계수는, 다일레이턴트재와 시트형의 섬유 기재의 배합비를 조정하거나, 다일레이턴트재에 포함되는 각 재료의 종류나 배합비를 적절히 조정하거나 함으로써, 제어할 수 있다. 연마층(110)의 D 계수의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 예컨대, D 계수는 8.0 이하여도 좋고, 6.0 이하여도 좋고, 4.0 이하여도 좋다.

연마층(110)의 밀도는, 0.60 g/cm³∼1.0 g/cm³이면 바람직하고, 0.75 g/cm³∼0.95 g/cm³이면 보다 바람직하다. 밀도가 0.60 g/cm³ 이상인 것에 의해, 더욱 유효하게, 연마압에 의한 연마포의 내려앉음을 억제한다(영구 변형을 억제한다)는 효과가 얻어진다. 또한, 밀도가 1.0 g/cm³ 이하인 것에 의해, 워크와의 접촉점에 있어서, 더욱 충분한 연마압이 얻어진다(접촉 면적의 증대에 의한 작용점의 압력 저하를 억제한다)는 효과를 발휘한다. 이러한 결과, 밀도가 상기 범위 내에 있으면, 보다 높은 연마 레이트, 보다 긴 연마포의 수명과 함께, 더욱 충분히 높은 피연마물의 평탄성을 확보할 수 있는 연마포가 되기 쉽다. 밀도는, 일본 공업 규격(JIS K 6505)에 준거하여 측정된다.

연마 패드(100)에 구비되는 지지재(120), 양면 테이프(130) 및 박리지(140)의 재질이나 두께는 특별히 한정되지 않고, 종래의 연마 패드에 사용되는 것과 동일해도 좋다. 본 실시형태의 연마 패드(100)에 있어서 지지재(120)는 필수적이지 않지만, 지지재(120)로는, 예컨대 PET 필름을 들 수 있고, 양면 테이프(130)로는, 예컨대, PET 필름 등의 가요성 기재의 양면에 아크릴계 점착제 등의 점착제층이 형성된 것을 들 수 있다. 또한, 지지재(120)는 도시하지 않은 접착제 등에 의해 연마층(110)과 접합되어 있어도 좋다.

연마 패드(100)의 제조 방법은, 연마층(110)을, 예컨대 이하와 같이 하여 제작하는 것 외에는, 특별히 한정되지 않고, 종래와 동일해도 좋다. 연마층(110)은, 시트형의 섬유 기재에 다일레이턴트재를 함침함으로써 얻어진다. 다일레이턴트재가 가열에 의해 유동성을 갖게 되는 것인 경우(예컨대, 다일레이턴트 특성을 갖는 열가소성 수지나 그 열가소성 수지를 함유하는 수지 조성물인 경우), 다일레이턴트재를 섬유 기재 상에 올려놓은 후, 이들 전체를 용기에 수용하고, 항온조 내 등에서 가열함으로써, 올려놓아진 다일레이턴트재를 유동시켜, 섬유 기재에 함침한다. 그 후, 전체를 냉각하고, 필요에 따라 절단, 성형함으로써, 다일레이턴트재를 섬유 기재에 함침한 연마층(110)이 얻어진다. 혹은, 다일레이턴트재가 가열에 의해서도 유동성을 갖지 않는 경우(예컨대, 다일레이턴트 특성을 갖는 열경화성 수지나 그 열경화성 수지를 함유하는 수지 조성물인 경우, 다일레이턴트 전분 조성물이나 다일레이턴트 무기 입자 조성물인 경우), 미리, 열경화성 수지, 전분 혹은 무기 입자를, 유동성을 갖는 정도로 매액과 혼합한 후, 그 혼합액 중에 섬유 기재를 침지한다. 계속해서, 이들을 건조하여 다일레이턴트 특성을 갖는 정도로까지 매액을 휘발 제거함으로써, 섬유 기재에 다일레이턴트재를 함침시킨 것을 얻는다. 그 후, 필요에 따라, 절단, 성형함으로써, 다일레이턴트재를 섬유 기재에 함침한 연마층(110)이 얻어진다.

제1 양태의 연마 패드(100)는, 연마층(110)이, 보다 높은 전단 변형을 부여하는 점에서, 보다 낮은 전단 변형을 부여하는 경우와 비교하여, 보다 높은 점성을 갖게 되는 다일레이턴트재를 구비하고 있다. 그 결과, 연마층(110)이 다일레이턴시 특성을 갖게 되기 때문에, 연마 가공시에, 상대 속도를 높이거나 연마 압력을 크게 하거나 하면, 피연마물의 연마 레이트가 극적으로 높아져, 종래의 프레스토니안의 경험칙에 따르는 재료만을 사용한 연마층을 구비하는 연마 패드와 비교하여, 비약적으로 연마 시간을 짧게 할 수 있다. 또한, 화학 기계 연마 등에 의해 연마 슬러리를 사용하는 경우, 연마 슬러리 중의 지립이 다일레이턴트재에 매립되어 유지되기 때문에, 연마 레이트를 보다 높일 수 있다. 또한, 연마층(110)에 포함되는 다일레이턴트재는, 상대 속도의 변화에 따라, 그 점성이 변화되기 때문에, 지립을 효율적으로 다일레이턴트재에 매립하고자 하는 경우에는 상대 속도나 연마 압력을 낮게 하면 된다. 그 후, 상대 속도나 연마 압력을 높게 하면, 다일레이턴트재는 그 점성이 상승하고, 그곳에 매립된 지립을 보다 강고히 유지하기 때문에, 지립을 유효하게 연마에 이용할 수 있다. 즉, 본 양태에 의하면, 연마 가공을 계속하면서 지립의 매립 및 유지의 양쪽을 보다 효율적이고 또한 확실하게 행할 수 있다. 또한, 연마층(110)은 시트형의 섬유 기재에 다일레이턴트재를 함침시킨 것이기 때문에, 연마층(110)의 연마면(P1)은 비교적 균일한 경도가 되며, 또한 비교적 평탄하다. 그 때문에, 피연마물을 보다 균일하게 연마할 수 있다. 또한, 다일레이턴트재를 섬유 기재에 함침하고 있음으로써 연마면(P1) 전체에 균일하게 다일레이턴트재가 분포되어 있기 때문에, 다일레이턴트재의 효과를 연마면(P1) 전체에서 보다 유효하게 발휘할 수 있다. 또한, 제1 양태에서는, 연마 패드(100)의 기재로서 시트형의 섬유 기재를 개시했지만, 부직포와 같은 시트형의 섬유 기재에 폴리우레탄과 같은 수지를 함침하여 형성되는 종래의 연마 패드를 기재로 하고, 그곳에 더욱 다일레이턴트재를 함침하여 본 실시형태에 관련된 연마 패드를 형성하는 것도 가능하다.

본 실시형태의 제2 양태의 연마 패드는, 연마 부재가, 오목부를 갖는 기재와, 오목부 내에 충전된 다일레이턴트재를 함유하는 것이다. 도 2는, 그와 같은 연마 패드의 일례를 도시한 모식적인 단면도이다. 도 2에 도시한 연마 패드(200)는, 오목부(218)를 갖는 기재(212)와 오목부(218) 내에 충전된 다일레이턴트재(214)를 함유하는 연마 부재인 연마층(210)과, 그 연마층(210)을 지지하는 지지재(120)와, 양면 테이프(130)와, 박리지(140)를, 이 순서로 적층하여 구비한다. 연마 패드(200)는, 연마층(210)의 다일레이턴트재(214)에 의한 연마면(P21) 및 기재(212)에 의한 연마면(P22)을 피연마물과 접촉시켜 연마하는 것이다. 또한, 연마층(210)의 연마면(P22)에는 홈(216)이 형성되어 있다. 지지 부재(120), 양면 테이프(130) 및 박리지(140)는, 상기 제1 양태의 연마 패드(100)가 구비하는 것과 동일하기 때문에, 여기서는 설명을 생략한다.

기재(212)는, 탄성을 나타내는 것으로서, 복수의 공극(212b)이 형성된 매트릭스 수지(212a)를 구비한다. 공극(212b)의 형성 방법은, 특별히 한정되지 않고, 종래 알려져 있는 방법이어도 좋다. 예컨대, 중공 미립자를 매트릭스 수지(212a) 내에 분산시키거나, 매트릭스 수지(212a) 중에 화학 발포제를 배합시켜 가스 발포시키거나, 매트릭스 수지(212a)와 불활성 가스를 가압 혼련하여 감압 발포하거나 하여 공극(212b)을 형성할 수 있다. 또, 기재로서, 공극(212b)이 존재하지 않는 것 이외에는 기재(212)와 동일한 것도 사용할 수 있다.

기재(212)는, 종래의 연마 패드, 특히 경질의 연마 패드의 연마층으로서 사용되는 것이면 특별히 한정되지 않고, 매트릭스 수지(212a)로는, 예컨대, 폴리우레탄 수지, 폴리노르보넨 수지 및 트랜스-폴리이소프렌 수지, 스티렌-부타디엔 수지를 들 수 있다. 이들은 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용된다. 이들 중에서는, 입수 및 가공의 용이성, 및 본 발명의 목적을 한층 더 유효하고 또한 확실하게 발휘하는 관점에서, 폴리우레탄 수지가 바람직하고, 매트릭스 수지(212a)가 폴리우레탄 수지를 50 질량% 이상 포함하는 것이 바람직하고, 80 질량% 이상 포함하는 것이 보다 바람직하고, 90 질량% 이상 포함하는 것이 더욱 바람직하고, 95 질량% 이상 포함하는 것이 특히 바람직하다.

폴리우레탄 수지로는, 예컨대, 폴리에스테르계 폴리우레탄 수지, 폴리에테르계 폴리우레탄 수지 및 폴리카보네이트계 폴리우레탄 수지를 들 수 있고, 이들은 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용된다. 이들 중에서는, 본 발명의 목적을 보다 유효하고 또한 확실하게 발휘하는 관점에서, 폴리에테르계 폴리우레탄 수지가 바람직하다.

폴리우레탄 수지는, 통상법에 의해 합성해도 좋고, 시판품을 입수해도 좋다. 시판품으로는, 예컨대, SMP((주)SMP 테크놀로지즈사 제조 상품명), 및 디아플렉스(미츠비시 중공업(주)사 제조 상품명)를 들 수 있다.

폴리노르보넨 수지는, 통상법에 의해 합성해도 좋고, 시판품을 입수해도 좋다. 시판품으로는, 예컨대, 노소렉스(닛폰 제온(주)사 제조 상품명)를 들 수 있다. 트랜스-폴리이소프렌 수지는, 통상법에 의해 합성해도 좋고, 시판품을 입수해도 좋다. 시판품으로는, 예컨대, 쿠라레 TPI(쿠라레(주)사 제조 상품명)를 들 수 있다. 스티렌-부타디엔 수지는, 통상법에 의해 합성해도 좋고, 시판품을 입수해도 좋다. 시판품으로는, 예컨대, 아스마(아사히 카세이(주)사 제조 상품명)를 들 수 있다.

이하, 기재(212)에 관해, 매트릭스 수지(212a)로서 폴리우레탄 수지를 채용하는 경우에 대하여 설명한다. 매트릭스 수지(212a)는, 바람직하게는, 이소시아네이트기 함유 화합물을 주성분으로 하고 있고, 기재(212)는, 연마 가공시에 피연마물의 피연마면(가공면)에, 필요에 따라 연마 슬러리를 개재하여, 접촉하는 연마면(P22)을 갖고 있다. 매트릭스 수지(212a)는, 이소시아네이트기 함유 화합물과 활성 수소 화합물을 혼합한 혼합액으로부터 형성된 폴리우레탄 수지 성형체에, 슬라이스 처리나 버프 등의 표면 연삭 처리를 실시함으로써 형성된다.

매트릭스 수지(212a)의 유리 전이 온도는, 연마 패드의 내열성 및 치수 안정성의 관점에서, 30∼90℃이면 바람직하고, 30∼75℃이면 보다 바람직하다. 유리 전이 온도는, 동적 점탄성 측정 장치에 의해 측정된다.

또한, 매트릭스 수지(212a)의 융점은, 유리 전이 온도보다 어느 정도 높은 것이, 연마 패드(200)를 사용한 연마 가공시 및 드레스 처리시에 연마면(P22)의 온도가 지나치게 높아지더라도, 연마면(P22)이 과잉으로 연화되는 것을 막을 수 있다. 이러한 관점에서, 매트릭스 수지(212a)의 융점은, 150℃ 이상이 바람직하고, 160℃ 이상이 보다 바람직하다. 융점은, 시차 주사 열량 측정 장치에 의해 측정된다.

기재(212)에서의 공극(212b)의 체적 비율은, 기재(212)의 전체를 기준으로 하여, 10∼60 체적%이면 바람직하고, 15∼45 체적%이면 보다 바람직하다. 공극(212b)의 체적 비율이 상기 범위 내인 것에 의해, 슬러리의 유지성과 경도의 유지성을 더욱 높일 수 있다.

본 실시형태에 관련된 기재(212)는, 독포율(獨泡率)이 80% 이상이면 바람직하고, 90% 이상이면 보다 바람직하다. 독포율이 이러한 범위에 있으면, 연마층(210)이, 여분의 연마 슬러리를 유지하기 어렵고(여분의 연마 슬러리가 연마층(210)에 체류하기 어렵고), 피연마물을 연마층(210)에 가압했을 때에 생기는 연마층의 침강이, 피연마물의 압입을 해제했을 때에 신속히 없어져 연마층(210)이 원래의 형상으로 되돌아가기 쉽다(이하, 이러한 성질을 「회복 특성」이라고 함). 회복 특성이 우수하다는 것은, 디싱 및 이로전(erosion)이 발생하기 어렵다는 것이다. 여기서, 「독포율」이란, 기재(212)가 갖는 기포 중, 다른 기포와 연결되어 있지 않은 독립된 기포의 비율을 의미하며, 「독립 기포율」과 동일한 의미이다. 독포율의 상한은 특별히 한정되지 않는다. 독포율은, ASTM D2856(1998)에 준거하여 측정된다.

본 실시형태에 관련된 기재(212)는, 쇼어 D 경도가 25∼70°이면 바람직하고, 30∼60°이면 보다 바람직하다. 쇼어 D 경도가 상기 하한치 이상인 것에 의해, 연마 가공시에 기재(212)의 침강이 억제되고, 피연마물의 한층 더 고도의 평탄화가 가능해지고, 상기 상한치 이하인 것에 의해, 피연마물에서의 스크래치의 발생을 더욱 억제할 수 있다. 쇼어 D 경도는, JIS-K-6253(2012)에 준거하여 측정된다.

본 실시형태에 관련된 기재(212)는, 밀도(부피 밀도)가 0.50∼1.00 g/cm³이면 바람직하고, 0.60∼0.90 g/cm³이면 보다 바람직하다. 밀도가 상기 하한치 이상인 것에 의해, 연마 가공시에 기재(212)의 침강이 억제되고, 피연마물의 한층 더 고도의 평탄화가 가능해지고, 상기 상한치 이하인 것에 의해, 연마 슬러리의 유지성을 높이고, 피연마물에서의 스크래치의 발생을 더욱 억제할 수 있다. 밀도는, JIS-K-7222(2005)에 준거하여 측정된다.

본 실시형태에 관련된 기재(212)의 두께는 특별히 한정되지 않고, 예컨대, 0.5∼3.0 mm여도 좋다. 또한, 기재(212)는, 그 연마면(P22)에 도시하지 않은 개공(開孔)을 가져도 좋다.

기재(212)의 제조 방법은, 종래의 경질의 연마 패드에서의 연마층의 제조 방법과 동일하면 된다. 예컨대, 기재(212)는, 매트릭스 수지(212a)가 폴리우레탄 수지인 경우, 이소시아네이트기 함유 화합물과, 활성 수소 화합물과, 필요에 따라 중공 미립자 등을 각각 준비하는 원료 준비 공정과, 이소시아네이트기 함유 화합물과, 활성 수소 화합물과, 필요에 따라 중공 미립자 등을 혼합한 혼합액을 조제하는 혼합 공정과, 혼합액을 형틀에 주입하는 주형 공정과, 형틀 내에서 폴리우레탄 성형체를 형성하는 경화 성형 공정과, 폴리우레탄 성형체에 슬라이스 처리 및/또는 표면 연삭 처리를 실시하여 기재(212)를 얻는 기재 형성 공정을 갖는, 소위 건식 성형에 의해 얻을 수 있다.

오목부(218)는, 전술한 바와 같이 하여 얻어진 기재(212)의 연마면(P22)측에, 엔드 밀 또는 루터 등의 개공 형성용의 기구를 사용하여 형성할 수 있다. 혹은, 오목부(218)는, 기재(212)의 주형 공정 및 경화 성형 공정에서, 몰드 성형 등에 의해 형성되어도 좋다. 전술한 오목부(218)의 깊이는, 그곳에 충전하는 다일레이턴트재(214)에 의한 본 발명의 효과를 보다 유효하고 또한 확실하게 발휘하는 관점에서, 0.5 mm 이상인 것이 바람직하고, 0.8 mm 이상인 것이 보다 바람직하다. 오목부(218)의 깊이의 상한은 특별히 한정되지 않고, 오목부(218) 대신에, 기재(212)의 두께 방향으로 관통하는 관통 구멍(도시하지 않음)이 형성되어도 좋다.

오목부(218)의 개구의 크기는, 특별히 한정되지 않고, 가장 긴 직경(개구 형상이 원형인 경우에는 직경, 개구 형상이 직사각형인 경우에는 대각 직경)이 5 mm∼50 mm여도 좋다. 또한, 오목부(218)의 인접하는 개구단 사이의 거리(피치)도 특별히 한정되지 않고, 가장 짧은 부분에서 1 mm∼10 mm여도 좋고, 가장 긴 부분에서 1 mm∼25 mm여도 좋다.

오목부(218)의 개구 형상이나 단면 형상은 특별히 한정되지 않고, 개구 형상이 원형이어도 직사각형이어도 부정형이어도 좋고, 단면 형상이 도시하는 바와 같이 직사각형이어도 좋지만, 그 대신에, 소위 V 자형이어도, 소위 U 자형이어도, 반원호형이어도 좋다. 단면 형상은, 오목부(218)에 충전되는 다일레이턴트재(214)의 두께를 보다 고르게 하여, 다일레이턴트재(214)에 의한 연마 효과를 보다 균일하게 하는 관점에서, 도시하는 바와 같이 직사각형인 것이 바람직하다.

홈(216)은, 연마 가공시의 연마 슬러리의 공급이나 연마 부스러기의 배출의 관점에서, 바람직하게는 형성되는 것이고, 기재(212)의 연마면(P22)에 홈 가공이나 엠보스 가공에 의해 형성된다. 홈(216)의 연마면(P22)에서의 평면 형상(패턴)은, 특별히 한정되지 않고, 예컨대, 방사형, 동심원형, 격자형 및 나선형을 들 수 있다. 또한, 홈(216)의 단면 형상은, 특별히 한정되지 않고, 예컨대, 직사각형, 소위 U 자형, 소위 V 자형 및 반원호형을 들 수 있다. 또한, 홈(216)의 피치, 폭 및 깊이는, 연마 부스러기의 배출이나 연마 슬러리의 이동이 가능하면 되고, 특별히 제한되는 것은 아니다.

오목부(218)에 충전되는 다일레이턴트재(214)는, 전술한 본 실시형태의 다일레이턴트재이면 되고, 이미 설명했기 때문에, 여기서는 설명을 생략한다.

오목부(218)에 다일레이턴트재(214)를 충전하는 방법은, 특별히 한정되지 않고, 예컨대, 다일레이턴트재(214)를 오목부(218)에 압입함으로써 매립하여 충전해도 좋다. 혹은, 상기 제1 양태에서 설명한 바와 같은 가열이나 매액과의 혼합에 의해 유동성을 부여한 상태에서, 다일레이턴트재(214)를 오목부에 주입한 후, 냉각이나 건조에 의해 다일레이턴시 특성을 부여해도 좋다. 혹은, 다일레이턴트재(214)를 오목부(218)의 형상과 합치되도록 성형한 후, 오목부(218)에 매립함으로써 충전해도 좋다.

제2 양태의 연마 패드(200)는, 연마층(210)이, 보다 높은 전단 변형을 부여하는 점에서, 보다 낮은 전단 변형을 부여하는 경우와 비교하여, 보다 높은 점성을 갖게 되는 다일레이턴트재(214)를 구비하고 있다. 그 결과, 연마층(210)이 다일레이턴트재(214)의 부분에서 다일레이턴시 특성을 갖게 되기 때문에, 연마 가공시에, 상대 속도를 높이거나 연마 압력을 크게 하거나 하면, 피연마물의 연마 레이트가 극적으로 높아져, 종래의 프레스토니안의 경험칙에 따르는 재료만을 사용한 연마층을 구비하는 연마 패드와 비교하여, 비약적으로 연마 시간을 짧게 할 수 있다. 또한, 화학 기계 연마 등에 의해 연마 슬러리를 사용하는 경우, 연마 슬러리 중의 지립이 다일레이턴트재(214)에 매립되어 유지되기 때문에, 연마 레이트를 보다 높일 수 있다. 또한, 다일레이턴트재(214)는, 상대 속도의 변화에 따라, 그 점성이 변화되기 때문에, 지립을 효율적으로 다일레이턴트재(214)에 매립하고자 하는 경우에는 상대 속도나 연마 압력을 낮게 하면 된다. 그 후, 상대 속도를 높게 하면, 다일레이턴트재(214)는 그 점성이 상승하고, 그곳에 매립된 지립을 보다 강고히 유지하기 때문에, 지립을 유효하게 연마에 이용할 수 있다. 즉, 본 양태에 의하면, 연마 가공을 계속하면서 지립의 매립 및 유지의 양쪽을 보다 효율적이고 또한 확실하게 행할 수 있다. 또한, 제2 양태의 연마 패드(200)는, 연마 부재(연마층)에 있어서 다일레이턴트재를 함침하는 것이 곤란한 경우에, 다일레이턴트재를 사용할 수 있는 점에서 특히 유용하다. 또한, 제2 양태의 연마 패드(200)에서는, 다일레이턴트재(214)에 의한 연마면(P21)과 기재(212)에 의한 연마면(P22)의 면적비를 임의로 조정하는 것이 가능해져, 연마 패드(200)의 연마 성능을 보다 용이하게 제어할 수 있다. 또한, 제2 양태의 연마 패드(200)에서는, 다일레이턴트재(214)에 의한 연마면(P21)을 임의의 위치에 배치할 수 있기 때문에, 피연마물과 접촉하는 면에만, 혹은 피연마물과 접촉하는 빈도가 높은 면에만, 선택적으로 연마면(P21)을 배치함으로써, 보다 소량의 다일레이턴트재(214)를 사용하여, 보다 효과적으로 피연마물을 연마하는 것도 가능해진다.

본 실시형태의 제3 양태의 연마 패드는, 제2 양태의 연마 패드(200)와 동일하게, 연마 부재가, 오목부를 갖는 기재와, 오목부 내에 충전된 다일레이턴트재를 함유하는 것이다. 다만, 기재가 소위 스웨이드 타입인 점에서, 제2 양태의 연마 패드(200)와는 상이하다. 도 3은, 그와 같은 연마 패드의 일례를 도시한 모식적인 단면도이다. 도 3에 도시한 연마 패드(300)는, 오목부(318)를 갖는 기재(312)와, 오목부(318) 내에 충전된 다일레이턴트재(314)를 함유하는 연마 부재인 연마층(310)과, 그 연마층(310)을 지지하는 지지재(120)와, 양면 테이프(130)와, 박리지(140)를, 이 순서로 적층하여 구비한다. 연마 패드(300)는, 연마층(310)의 다일레이턴트재(314)에 의한 연마면(P31) 및 기재(312)에 의한 연마면(P32)을 피연마물과 접촉시켜 연마하는 것이다. 지지 부재(120), 양면 테이프(130) 및 박리지(140)는, 상기 제1 양태의 연마 패드(100)가 구비하는 것과 동일하기 때문에, 여기서는 설명을 생략한다.

기재(312)에 형성된 복수의 오목부(318)는, 연마면(P31)측으로 개구된 개기공(開氣孔)이다. 오목부(318)의 형상은, 특별히 한정되지 않고, 도시하는 바와 같은 기재(312)의 두께 방향으로 긴 뿔체형이나 방추 형상이어도 좋고, 대략 구형이어도 좋다. 기재(312)는, 이 개기공인 오목부(318) 외에, 도시하지 않은 복수의 폐기공을 갖고 있어도 좋다.

기재(312)는, 종래의 연마 패드, 특히 스웨이드 타입의 연마 패드의 연마층으로서 사용되는 것이면 특별히 한정되지 않고, 기재(312)를 구성하는 재료로는, 예컨대, 폴리우레탄 수지, 폴리술폰 수지 및 폴리이미드 수지 등의 수지를 들 수 있다. 이들은 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용된다. 이들 중에서는, 본 발명의 목적을 한층 더 유효하고 또한 확실하게 발휘하는 관점에서, 폴리우레탄 수지가 바람직하다.

폴리우레탄 수지로는, 예컨대, 폴리에스테르계 폴리우레탄 수지, 폴리에테르계 폴리우레탄 수지 및 폴리카보네이트계 폴리우레탄 수지를 들 수 있고, 이들은 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용된다. 이들 중에서는, 본 발명의 목적을 보다 유효하고 또한 확실하게 발휘하는 관점에서, 폴리에스테르계 폴리우레탄 수지가 바람직하다.

폴리우레탄 수지는, 통상법에 의해 합성해도 좋고, 시판품을 입수해도 좋다. 시판품으로는, 예컨대, 크리스본(DIC(주) 제조 상품명), 산프렌(산요 카세이 공업(주) 제조 상품명) 및 레자민(다이니치 세이카 공업(주) 제조 상품명)을 들 수 있다.

폴리술폰 수지는, 통상법에 의해 합성해도 좋고, 시판품을 입수해도 좋다. 시판품으로는, 예컨대, 유델(솔베이 어드밴스트 폴리머즈(주) 제조 상품명)을 들 수 있다.

폴리이미드 수지는, 통상법에 의해 합성해도 좋고, 시판품을 입수해도 좋다. 시판품으로는, 예컨대, 오람(미츠이 화학(주) 제조 상품명)을 들 수 있다.

기재(312)는, 상기한 수지 이외에, 연마 패드의 연마층에 통상 포함되어도 좋은 재료, 예컨대, 카본 블랙 등의 안료, 친수성 첨가제 및 소수성 첨가제의 1종 또는 2종 이상을 포함해도 좋다. 이들 임의로 사용되는 재료는, 오목부(318)나 폐기공의 크기 및 개수를 제어하는 데에 사용되어도 좋다.

기재(312)는 연마면(P31)측에, 보다 미세한 기포가 복수 형성된 미다공 구조를 갖는 스킨층 영역과, 보다 큰 기포(상기한 폐기공 및 개기공)가 복수 형성된 발포 수지 영역을 포함해도 좋다. 발포 수지 영역은, 스킨층 영역의 연마면(P31)과는 반대측에 형성되어 있고, 그 두께는 특별히 한정되지 않지만, 예컨대 0.3∼2.0 mm이다. 발포 수지 영역에서는, 매트릭스가 되는 수지 중에, 복수의 개기공인 오목부(318)가 형성되어 있고, 그 오목부(318)는, 스킨층을 경유하여 연마면(P31)측으로 개구되어 있다.

오목부(318)의 개구의 크기는, 특별히 한정되지 않지만, 정밀 연마의 관점에서, 평균 직경으로 5∼80 ㎛이면 바람직하고, 20∼50 ㎛이면 보다 바람직하다. 개구의 평균 직경이 상기한 범위 내이면, 메시 막힘에 의한 스크래치가 잘 생기지 않으며, 또한 평탄성이 보다 높은 연마를 행할 수 있다. 개구의 평균 직경(산술 평균)은, 기재(312)의 임의의 표면을 촬영한 마이크로스코프의 2진화 화상으로부터 화상 해석함으로써 얻어진다.

또한, 오목부(318)의 깊이는, 특별히 한정되지 않지만, 다일레이턴트재의 충전성의 관점에서, 평균으로 200∼1000 ㎛이면 바람직하고, 400∼700 ㎛이면 보다 바람직하다. 오목부(318)의 깊이는, 기재(312)의 임의의 단면을 촬영한 전자 현미경 사진을 화상 해석함으로써 얻어진다.

기재(312)의 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 0.3∼1.5 mm이면 바람직하다. 기재(312)의 두께가 0.3 mm 이상인 것에 의해, 연마 패드(300)의 수명을 보다 충분히 보증할 수 있고, 1.5 mm 이하인 것에 의해, 기재(312)의 적절한 경도를 유지할 수 있고, 피연마물의 외주 처짐을 보다 유효하게 막을 수 있다.

기재(312)의 압축률은, 마무리 연마에 사용하는 경우의 유용성의 관점에서, 1∼50%이면 바람직하고, 2∼20%이면 보다 바람직하다. 또한, 동일한 관점에서, 기재(312)에 포함되는 수지의 100% 모듈러스가 2∼50 MPa이면 바람직하고, 10∼35 MPa이면 보다 바람직하다. 압축률은 일본 공업 규격(JIS L 1021)에 준거하여, 쇼퍼형 두께 측정기(가압면 : 직경 1 cm의 원형)를 사용하여 구해진다. 구체적으로는, 초기 하중으로 30초간 가압한 후의 두께(t1)를 측정하고, 다음으로 최종 압력하에서 5분간 방치 후의 두께(t2)를 측정한다. 이들로부터, 압축률을 하기 식 :

압축률(%) = (t1 - t2)/t1 × 100

으로부터 산출한다. 이 때, 초기 하중은 100 g/cm²로 하고, 최종 압력은 1120 g/cm²로 한다. 100% 모듈러스는, 기재(312)에 포함되는 수지와 동일한 것을 사용한 무발포의 수지 시트를 100% 늘렸을 때, 즉 원래 길이의 2배로 늘렸을 때에 가해지는 하중을 단면적으로 나눈 값이다. 압축률 및 100% 모듈러스가 상기한 범위 내이면, 연마 패드에 요구되는 적절한 탄성 특성으로부터, 피연마물을 보다 효율적으로 또한 한층 더 고품질로 연마를 행할 수 있다.

기재(312)의 제조 방법은, 종래의 스웨이드 타입의 연마 패드에서의 연마층의 제조 방법과 동일하면 된다. 예컨대, 기재(312)는, 폴리우레탄 수지 등의 수지와, 그 수지를 용해 가능하고 응고액에 혼화하는 용매와, 필요에 따라 기재(312)에 포함시키는 그 밖의 재료를 혼합하고, 더욱 필요에 따라 감압하에서 탈포하여 수지 용액을 조제하는 수지 용액 조제 공정과, 수지 용액을 성막용 기재에 도포하는 도포 공정과, 도포한 수지 용액 중의 수지를 시트형으로 응고 재생하여 전구체 시트를 얻는 응고 재생 공정과, 전구체 시트 중에 잔존하는 용매를 제거하여 상기 개기공(오목부(318))이나 폐기공을 형성하는 용매 제거 공정을 갖는, 소위 습식 성막에 의해 얻을 수 있다.

오목부(318)에 충전되는 다일레이턴트재(314)는, 전술한 본 실시형태의 다일레이턴트재이면 되고, 이미 설명했기 때문에, 여기서는 설명을 생략한다.

오목부(318)에 다일레이턴트재(314)를 충전하는 방법은, 특별히 한정되지 않고, 예컨대, 상기 제1 양태에서 설명한 바와 같은 가열이나 매액과의 혼합에 의해 유동성을 부여한 상태에서, 다일레이턴트재(314)를 오목부에 주입한 후, 냉각이나 건조에 의해 다일레이턴시 특성을 갖도록 해도 좋다. 혹은, 다일레이턴트재(314)가 가열에 의해 유동성을 갖게 되는 것인 경우(예컨대, 다일레이턴트 특성을 갖는 열가소성 수지나 그 열가소성 수지를 함유하는 수지 조성물인 경우), 다일레이턴트재(314)를 기재(312) 상에 올려놓은 후, 이들 전체를 항온조 내 등에서 가열함으로써, 올려놓아진 다일레이턴트재(314)를 유동시켜, 오목부(318) 내에 충전해도 좋다.

제3 양태의 연마 패드(300)는, 연마층(310)이, 보다 높은 전단 변형을 부여하는 점에서, 보다 낮은 전단 변형을 부여하는 경우와 비교하여, 보다 높은 점성을 갖게 되는 다일레이턴트재(314)를 구비하고 있다. 그 결과, 연마층(310)이 다일레이턴트재(314)의 부분에서 다일레이턴시 특성을 갖게 되기 때문에, 연마 가공시에, 상대 속도를 높이거나 연마 압력을 크게 하거나 하면, 피연마물의 연마 레이트가 극적으로 높아져, 종래의 프레스토니안의 경험칙에 따르는 재료만을 사용한 연마층을 구비하는 연마 패드와 비교하여, 비약적으로 연마 시간을 짧게 할 수 있다. 또한, 화학 기계 연마 등에 의해 연마 슬러리를 사용하는 경우, 연마 슬러리 중의 지립이 다일레이턴트재(314)에 매립되어 유지되기 때문에, 연마 레이트를 보다 높일 수 있다. 또한, 다일레이턴트재(314)는, 상대 속도의 변화에 따라, 그 점성이 변화되기 때문에, 지립을 효율적으로 다일레이턴트재(314)에 매립하고자 하는 경우에는 상대 속도나 연마 압력을 낮게 하면 된다. 그 후, 상대 속도를 높게 하면, 다일레이턴트재(314)는 그 점성이 상승하고, 그곳에 매립된 지립을 보다 강고히 유지하기 때문에, 지립을 유효하게 연마에 이용할 수 있다. 즉, 본 양태에 의하면, 연마 가공을 계속하면서 지립의 매립 및 유지의 양쪽을 보다 효율적이고 또한 확실하게 행할 수 있다. 또한, 제3 양태의 연마 패드(300)에 있어서는, 기재(312)가 스웨이드 타입의 연마 패드의 연마층에 사용되는 부드러운 기재이기 때문에, 연마 압력이나 상대 속도를 낮게 함으로써, 최종 마무리에 사용하는 연마 패드로서도 적용 가능하다. 그 결과, 연마 패드(300)만을 사용하여, 1차 연마부터 마무리 연마까지 폭넓게 적용할 수도 있다.

본 실시형태의 연마 패드를 사용한 연마 방법은, 전술한 연마 패드를 사용하여 피연마물을 연마하는 공정을 갖는다. 그 구체적인 일례를 설명한다. 우선, 한 면 연마기의 유지 정반에 피연마물을 유지시킨다. 계속해서, 유지 정반과 대향하도록 배치된 연마 정반에 연마 패드를 장착한다. 연마 정반에 연마 패드를 장착할 때, 양면 테이프(130)로부터 박리지(140)를 박리하여, 양면 테이프(130)의 점착층을 노출시킨 후, 노출된 점착층을 연마 정반에 접촉시켜 압박한다. 그리고, 피연마물과 연마 패드 사이에 지립(연마 입자)을 포함하는 연마 슬러리를 순환 공급함과 동시에, 피연마물을 연마 패드 쪽으로 소정의 연마 압력으로 압박하면서 연마 정반 내지 유지 정반을 회전시킴으로써, 피연마물을 화학 기계 연마에 의해 연마한다. 연마 슬러리는, 특별히 한정되지 않고, 종래의 화학 기계 연마에 사용되는 것이어도 좋고, 지립으로서, 예컨대, 세리아, 실리카, 산화망간 및 다이아몬드를 들 수 있다. 이들 지립 중에서는, 연마 부재가 소수성의 다일레이턴트재를 함유하는 본 실시형태의 연마 패드와 조합함으로써, 연마 슬러리의 융화를 개선할 수 있는 관점에서, 다일레이턴트재에 포함되는 무기 입자와 동일한 재질의 지립이 바람직하다.

또한, 본 실시형태의 연마 패드를 사용하여 연마하기 전에, 그 연마 패드의 연마 부재에 포함되는 다일레이턴트재에 지립이 매립된 상태에서 드레스 처리(컨디셔닝 처리)를 실시하면 바람직하다. 통상, 드레스 처리에 있어서는, 연마 가공에서보다, 연마 부재에 부여되는 전단 응력이 작기 때문에, 본 실시형태에 있어서, 드레스 처리에서의 연마 부재의 점성은, 연마 가공시의 연마 부재의 점성보다 낮다. 그 때문에, 드레스 처리 전에 연마 부재의 연마면으로부터 돌출된 지립의 높이가 불균일해도, 돌출된 지립을 드레스 처리에 의해 다일레이턴트재에 매립하기 쉬워지고, 돌출된 지립의 높이를 보다 균일하게 정돈하기 쉬워진다. 그 결과, 연마 가공시에, 다일레이턴트재에 매립된 지립이 피연마물을 보다 균등한 에너지로 연마하는 것이 가능해지고, 피연마물의 피연마면에서의 표면 거칠기를 더욱 작게 할 수 있다.

본 실시형태의 연마 패드는, 렌즈, 평행 평면판, 반사 미러 등의 광학 재료, 하드 디스크용 기판, 반도체용 실리콘 웨이퍼, 액정 디스플레이용 유리 기판의 연마, 사파이어, SiC, GaN 및 다이아몬드를 비롯한 난가공재 등의 연마에 적합하게 사용된다. 특히, 종래의 프레스토니안의 경험칙에 따르는 재료만을 사용한 연마층을 구비하는 연마 패드로는, 장치의 능력적인 제약이나 시간적인 제약에 의해 충분히 연마하는 것이 곤란했던, 사파이어, SiC, GaN 및 다이아몬드 등의 난가공 재료의 연마에 적합하게 사용된다. 본 실시형태에 의하면, 다일레이턴트재를 사용함으로써, 연마 레이트를 극적으로 높게 하는 것도 가능해지기 때문에, 전술한 난가공 재료를 비교적 단시간에 충분히 연마할 수도 있다. 또한, 종래의 연마 패드는, 조연마(1차 연마) 및 마무리 연마(2차 연마) 중 어느 하나에만 적합하지 않았지만, 본 실시형태의 연마 패드는, 상대 속도나 연마 압력을 변화시키는 것에 따른 연마 레이트의 변화량이 크기 때문에, 조연마 및 마무리 연마의 양쪽에 사용하는 것도 가능하다.

이상, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 관해 설명했지만, 본 발명은 상기 본 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은, 그 요지를 벗어나지 않는 범위에서 여러가지 변형이 가능하다. 예컨대, 상기 본 실시형태에서는, 연마층은, 지지재(120), 양면 테이프(130) 및 박리지(140)를 구비하고 있었지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예컨대, 지지 부재(120), 양면 테이프(130) 및 박리지(140)의 전부를 구비하고 있지 않아도 좋다. 혹은, 지지재(120)를 구비하고 있지 않아도 좋고, 양면 테이프(130) 대신에 연마층에 점착제만을 도포하고, 박리지(140)를 접합하도록 해도 좋다. 다만, 연마 패드의 반송시나 연마기에 대한 장착시의 취급을 용이하게 하는 것을 고려하면, 지지재(120)를 구비하는 것이 바람직하고, 양면 테이프(130)를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 본 실시형태의 제1 및 제3 양태에서도, 제2 양태와 동일하게 연마층의 연마면에 홈이 형성되어 있어도 좋고, 반대로 제2 양태에 있어서, 홈이 형성되어 있지 않아도 좋다. 나아가서는, 제2 양태에 있어서 기재(212)의 재료를 부직포 등의 시트형의 섬유 기재로 변경해도 좋다. 이 경우, 시트형의 섬유 기재는, 본 실시형태의 제1 양태에서 설명한 것과 동일한 것을 사용할 수 있다. 또한, 제2 양태에 있어서, 오목부(218)에 섬유 기재에 함침한 다일레이턴트재를 충전해도 좋다.

또한, 본 실시형태의 제2 양태에서는 오목부(218)가 복수 존재하고, 그 복수의 오목부(218) 내에 다일레이턴트재(214)가 충전되어 있지만, 그 대신에, 연마층의 주연부를 제외하고, 하나의 오목부가 연마층의 대부분에 형성되어도 좋다. 즉, 연마층은, 그 주연부에만 기재(212)에 의한 연마면(P22)을 갖고, 연마층의 대부분(예컨대, 연마면의 전체에 대하여 80% 이상, 보다 바람직하게는 90% 이상)의 연마면이 다일레이턴트재(214)에 의한 연마면에 차지되어 있어도 좋다. 이 경우, 연마층의 연마면의 대부분이 다일레이턴트재(214)에 의한 것이기 때문에, 다일레이턴트재(214)를 사용하는 것에 의한 상기 본 발명의 효과를 보다 유효하고 또한 확실하게 발휘할 수 있다.

실시예

이하, 실시예에 의해 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

(실시예 1)

다일레이턴트 수지로서, 신에츠 화학 공업사 제조의 디메틸폴리실록산 수지(30% 크실렌 용액의 25℃에서의 동점도 : 21000 cS, 25℃에서의 굴절률 : 1.403, 25℃에서의 비중 : 0.97, 인화점 : 315℃ 이상, 150℃에서 3시간의 휘발분 : 1∼3%)를 준비했다. 계속해서, 니더를 사용하여, 상기 다일레이턴트 수지 80 질량부와, 무기 산화물 입자로서 세리아 입자(쇼와 덴코사 제조, 상품명 「SHOROX-V2104」) 20 질량부를 균일하게 혼련하여, 다일레이턴트재 (1)을 얻었다. 얻어진 다일레이턴트재 (1)의 D 계수(30℃, G*_100HZ/G*_1HZ. 이하 동일)는, 3.9이고, 30℃에서의 주파수 50 Hz에서의 복소 탄성률은 2.34×10⁵ Pa이었다.

다일레이턴트재 (1)을, 용기 내의 부직포(시판되는 수예용 펠트, 밀도 : 0.075 g/cm³, 두께 : 4 mm) 상에 올려놓은 후, 그 전체를 40℃로 가열한 항온조에 수용하여, 다일레이턴트재 (1)을 부직포에 함침시켰다. 그리고, 함침시킨 것을 항온조로부터 추출하고 냉각하여, 연마층(연마 부재)을 얻었다. 이 때, 다일레이턴트재 (1)은, 연마면으로부터 부직포의 두께 방향의 약 3 mm까지 함침한 것을 눈으로 확인했다. 이 연마층을 원형으로 370φ의 크기로 잘라내어, 연마층만을 구비하는 연마 패드를 얻었다. 그 후, 양면 테이프로 연마 장치의 회전 정반에 연마 패드를, 다일레이턴트재 (1)이 함침되어 있지 않은 측의 면에서 접합하고, 컨디셔닝 처리를 10분간 행한 후, 연마 시험을 행했다. 그 결과, 연마 레이트는, 도 4에 도시한 것이 되었다. 이 때의 컨디셔닝 처리 조건 및 연마 조건은 하기와 같이 설정했다.

[컨디셔닝 조건]

CMP 패드 컨디셔너 : 다이아몬드 지립, #100 Mesh

초기 컨디셔닝 : P=3 kPa, N=30 rpm, 20분간

제2 컨디셔닝 : P=6 kPa, N=60 rpm, 10분간

[연마 조건]

연마 장치 : 무사시노 전자사 제조 탁상형 폴리싱 장치(상품명 「MA-300D」)

연마 슬러리: 쇼와 덴코사 제조, 상품명 「SHOROX-V2104」, 지립…세리아 입자(평균 입경 0.4 ㎛), 지립 농도…5 질량%, 용매…순수

연마 슬러리 유량 : 20 mL/분

피연마물 : AS 소다라임 유리, φ2 인치, 두께 1.8 mm(아사히 가라스사 제조)

정반 회전 속도×연마 압력 : 4960 kPa·rpm/분

또한, 연마 압력을 32.0 kPa로 하고, 정반 회전수를 30∼140 rpm/분으로 변화시켜, 연마 레이트의 변화를 확인한 바 도 5에 도시한 결과가 되었다.

(비교예 1)

다일레이턴트재 (1)을 사용하지 않는 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 연마 패드를 제작하고, 연마 시험을 행했다. 결과는 도 4 및 도 5에 도시한 것이 되었다.

(실시예 2)

경질 패드(닛타하스사 제조, 상품명 「MH-N15A」, 두께 : 1.1 mm, 30℃에서의 주파수 50 Hz에서의 복소 탄성률 : 2.16×10⁷ Pa)를 준비하고, 370φ의 원 형상으로 잘라냈다. 계속해서, 그 경질 패드의 연마면에, 10 mmφ의 원기둥형의 오목부(딤플)를, 15 mm 피치로 경질 패드의 전체에 종횡으로 격자형으로 배열하도록, 엔드 밀을 사용하여 형성했다. 오목부의 깊이는 경질 패드의 두께의 90%(즉 1 mm)로 했다. 형성한 오목부에 실시예 1에서 조제한 다일레이턴트재 (1)을 압입하도록 매립 충전하여 연마층만을 구비하는 연마 패드를 얻었다. 다음으로, 실시예 1과 동일하게 하여, 연마 패드를 연마 장치의 회전 정반에 접합하고, 컨디셔닝 처리를 30분간 행한 후, 연마 시험을 행했다. 결과를 도 4에 도시한다.

또한, 연마 압력을 49.6 kPa로 하고, 정반 회전수를 20∼140 rpm/분으로 변화시켜, 연마 레이트의 변화를 확인한 바 도 6에 도시한 결과가 되었다.

(비교예 2)

오목부를 형성하지 않고, 다일레이턴트재 (1)을 사용하지 않는 것 이외에는 실시예 2와 동일하게 하여 연마 패드를 제작하고, 연마 시험을 행했다. 결과를 도 4 및 도 6에 도시한다.

(실시예 3)

부직포(시판되는 수예용 펠트, 밀도 : 0.075 g/cm³, 두께 : 4 mm) 대신에, 부직포인 후지보우 에히메사 제조의 펠트 기재(2 d×51 mm의 폴리에스테르 섬유의 니들 펀치에 의해 형성한 펠트 기재, 밀도 0.10 g/cm³, 두께 : 2.4 mm, 30℃에서의 주파수 50 Hz에서의 복소 탄성률 : 1.73×10⁶ Pa)를 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 연마 패드를 얻었다. 다일레이턴트재의 함침량은, 펠트 기재의 두께의 90%(즉 2.2 mm)로 했다. 또, 연마 패드의 30℃에서의 주파수 50 Hz에서의 복소 탄성률은 8.22×10⁵ Pa이었다. 다음으로, 실시예 1과 동일하게 하여, 연마 패드를 연마 장치의 회전 정반에 접합하고, 컨디셔닝 처리를 30분간 행한 후, 연마 시험을 행했다. 결과를 도 4에 도시한다. 또, 이 실시예 3에 있어서는, 실시예 1, 2에서 행한, 결과를 도 5 및 도 6에 도시하는 바와 같은 연마 시험은 행하지 않았다(이하, 실시예 4, 5, 및 비교예 3∼5에 있어서 동일).

(비교예 3)

다일레이턴트재 (1)을 사용하지 않는 것 이외에는 실시예 3과 동일하게 하여 연마 패드를 제작하고, 연마 시험을 행했다. 결과를 도 4에 도시한다.

(실시예 4)

부직포 패드(후지보우 에히메사 제조, 상품명 「FPK7000C」, 두께 : 1.3 mm, 30℃에서의 주파수 50 Hz에서의 복소 탄성률 : 1.42×10⁷ Pa)를 준비하고, 370φ의 원 형상으로 잘라냈다. 계속해서, 그 부직포 패드의 연마면에, 10 mmφ의 원기둥형의 오목부(딤플)를, 12 mm 피치로 부직포 패드의 전체에 종횡으로 격자형으로 배열하도록, 엔드 밀을 사용하여 형성했다. 오목부의 깊이는 경질 패드의 두께의 90%(즉 1.2 mm)로 했다. 형성한 오목부에 실시예 1에서 조제한 다일레이턴트재 (1)을 압입하도록 매립 충전하여 연마층만을 구비하는 연마 패드를 얻었다. 다음으로, 실시예 1과 동일하게 하여, 연마 패드를 연마 장치의 회전 정반에 접합하고, 컨디셔닝 처리를 30분간 행한 후, 연마 시험을 행했다. 결과를 도 4에 도시한다.

(비교예 4)

오목부를 형성하지 않고, 다일레이턴트재 (1)을 사용하지 않는 것 이외에는 실시예 4와 동일하게 하여 연마 패드를 제작하고, 연마 시험을 행했다. 결과를 도 4에 도시한다.

(실시예 5)

다일레이턴트 수지로서, 주식회사 바운시 제조의 폴리실록산 수지(상품명 「스나치·클레이 BX-100C」)를 준비했다. 계속해서, 니더를 사용하여, 상기 다일레이턴트 수지 80 질량부와, 무기 산화물 입자로서 세리아 입자(쇼와 덴코사 제조, 상품명 「SHOROX-V2104」) 20 질량부를 균일하게 혼련하여, 다일레이턴트재 (2)를 얻었다. 얻어진 다일레이턴트재 (2)의 D 계수는, 5.4이고, 30℃에서의 주파수 50 Hz에서의 복소 탄성률은 1.28×10⁶ Pa이었다.

다음으로, 부직포 패드(후지보우 에히메사 제조, 상품명 「FPK7000C」, 두께 : 1.3 mm, 30℃에서의 주파수 50 Hz에서의 복소 탄성률 : 1.42×10⁷ Pa)를 준비하고, 370φ의 원 형상으로 잘라냈다. 계속해서, 그 부직포 패드의 연마면에, 10 mmφ의 원기둥형의 오목부(딤플)를, 12 mm 피치로 부직포 패드의 전체에 종횡으로 격자형으로 배열하도록, 엔드 밀을 사용하여 형성했다. 오목부의 깊이는 경질 패드의 두께의 90%(즉 1.2 mm)로 했다. 형성한 오목부에 다일레이턴트재 (2)를 압입하도록 매립 충전하여 연마층만을 구비하는 연마 패드를 얻었다. 다음으로, 실시예 1과 동일하게 하여, 연마 패드를 연마 장치의 회전 정반에 접합하고, 컨디셔닝 처리를 30분간 행한 후, 연마 시험을 행했다. 결과를 도 4에 도시한다.

도 4에 도시한 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 다일레이턴트재를 함유하는 연마 패드를 사용함으로써, 4960 kPa/분의 연마 조건에 있어서, 연마 레이트가 3∼6배 정도로 개선되었다. 또한, 도 5에 도시한 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 부직포에 다일레이턴트재를 함침한 패드에서는, 고회전이 됨에 따라, 다일레이턴트재에 의한 현저한 효과가 나타나고, 회전수에 대하여 연마 레이트가 비례적으로 높아지는 것이 아니라, 누승적으로 높아졌다. 또한, 도 6에 도시한 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 경질 우레탄 패드에 다일레이턴트재를 충전한 연마 패드에서도, 다일레이턴트재에 의한 연마 레이트의 향상 효과가 확인되었다.

본 출원은, 2013년 3월 12일 출원의 일본 특허 출원(특원 2013-49471)에 기초하는 것으로, 그 내용은 여기에 참조로서 받아들인다.

산업상 이용 가능성

본 발명의 연마 패드는, 렌즈, 평행 평면판, 반사 미러 등의 광학 재료, 하드 디스크용 기판, 반도체용 실리콘 웨이퍼, 액정 디스플레이용 유리 기판의 연마, 사파이어, SiC, GaN 및 다이아몬드를 비롯한 난가공재 등의 연마에 적합하게 사용되고, 이들 분야에 있어서, 산업상 이용 가능성이 있다. 본 발명의 연마 패드는, 특히 사파이어, SiC, GaN 및 다이아몬드 등의 난가공 재료의 연마에 적합하게 사용된다.

부호의 설명

100, 200, 300 : 연마 패드

110, 210, 310 : 연마층

120 : 지지재

130 : 양면 테이프

140 : 박리지

214, 314 : 다일레이턴트재.

Claims

연마면을 갖는 연마 부재를 구비하는 연마 패드로서, 상기 연마 부재가 다일레이턴시(dilatancy) 특성을 갖는 재료를 함유하는 연마 패드.
제1항에 있어서, 상기 다일레이턴시 특성을 갖는 재료는, 다일레이턴시 특성을 갖는 수지, 또는 무기 입자와 매액(媒液)을 함유하는 다일레이턴시 특성을 갖는 무기 입자 조성물을 포함하는, 연마 패드.
제2항에 있어서, 상기 다일레이턴시 특성을 갖는 수지를 포함하는 상기 다일레이턴시 특성을 갖는 재료는, 무기 입자를 더 포함하는, 연마 패드.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 다일레이턴시 특성을 갖는 수지는, 다일레이턴시 특성을 갖는 실리콘 수지를 함유하는, 연마 패드.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연마 부재는, 시트형의 섬유 기재와, 그 섬유 기재에 함침한 상기 다일레이턴시 특성을 갖는 재료를 함유하는, 연마 패드.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연마 부재는, 오목부를 갖는 기재와, 상기 오목부 내에 충전된 상기 다일레이턴시 특성을 갖는 재료를 함유하는, 연마 패드.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 연마 패드를 사용하여 피연마물을 연마하는 공정을 갖는, 연마 방법.