KR20190109254A - 연마 가공용 패드 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

[과제] 연마 패드나 보존유지 패드의 제조 단계에서, 습식 성막된 폴리우레탄 기포 시트의 버핑 처리에 의해서 개구되는 기포 공간에 있어서의 버프 가루의 잔류를 저감시켜, 피연마물에 생기는 미소 결함이나 부착 결함을 저감시키는 것.
[해결 수단]　습식 성막에 의해 형성된 복수의 기포를 내재하는 폴리우레탄 기포 시트로 이루어지는 연마 가공용 패드에 있어서, 폴리우레탄 기포 시트의 삼차원 계측 X선 CT에 의해 측정한 표면으로부터 깊이 100㎛의 단층 화상에 있어서의 16.4㎟의 측정 영역 내에서, 기포 공간을 바다부로 했을 때 당해 바다부 상에 존재하는 섬부의 갯수가 70개 이하인 것.

Description

연마 가공용 패드 및 그 제조 방법{POLISHING PAD AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은, 연마 가공용 패드 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

종래, 반도체 웨이퍼 기판이나 자기 디스크 기판 등의 피연마물의 연마 가공 시에는, 습식 성막에 의해 형성된 복수의 기포를 내재하는 폴리우레탄 기포 시트로 이루어지고, 연마 패드 혹은 보존유지 패드로서 기능하는 연마 가공용 패드가 이용되고 있다.

연마 패드에서는, 연마 슬러리의 보존유지량 향상, 및 표면 거칠기(roughness) 혹은 파형(waviness)의 개선을 목적으로 해서 피연마물의 표면을 연마할 때, 습식 성막된 폴리우레탄 기포 시트의 스킨층을 버핑 처리해서, 그 시트의 표면에 기포 공간을 개구시키는 것으로 하고 있다.

또, 보존유지 패드에서는, 연마 패드에 의해서 연마되는 피연마물을 흡착 보존유지할 때, 당해 피연마물에 미치는 흡착 보존유지력을 조정하기 위해서, 습식 성막된 폴리우레탄 기포 시트의 스킨층을 버핑 처리하고, 그 시트의 표면에 기포 공간을 개구시키는 경우가 있다.

그런데, 폴리우레탄 기포 시트의 스킨층이 버핑 처리되는 연마 패드 혹은 보존유지 패드의 제조 단계에서는, 버핑 처리에 의해서 발생하는 버프 가루라고 불리는 폴리우레탄 수지의 연삭 부스러기(削屑)가, 그 시트의 버핑 처리에 의해서 개구된 기포 공간에 침입해서 잔류한다. 연마 패드의 기포 공간에 잔류하게 된 버프 가루는, 연마 가공 시에 당해 연마 패드로부터 연마 환경으로 방출되고, 당해 피연마물의 표면에 선 형상 상처 등의 미소 결함을 일으키거나, 당해 피연마물의 표면에 부착해서 부착 결함을 일으키는 것으로 된다. 스킨층이 버핑 처리되는 타입의 보존유지 패드에 있어서도 마찬가지로, 기포 공간에 잔류하게 된 버프 가루는, 피연마물을 흡착 보존유지하고 있지 않은, 노출된 보존 유지면으로부터 연마 환경으로 방출되고, 당해 피연마물의 표면에 선 형상 상처 등의 미소 결함을 일으키거나, 당해 피연마물의 표면에 부착해서 부착 결함을 일으킬 가능성이 있다.

그래서, 종래, 연마 패드나 보존유지 패드의 제조 단계에서, 습식 성막된 폴리우레탄 기포 시트의 버핑 처리에 의해서 개구되는 기포 공간에 잔류하는 버프 가루의 저감 수법으로서, 특허 문헌 1에 기재된 바와 같이, 당해 폴리우레탄 기포 시트의 버핑 처리된 표면에 고압수를 내뿜는 처리 전 또는 후에, 회전하는 브러시 롤을 당해 표면에 대면서, 당해 기포 공간에 낙하한 버프 가루를 흡인 제거하는 것이 있다.

일본특허공보 특허제5242903호

그렇지만, 습식 성막된 폴리우레탄 기포 시트는, 기공끼리가 서로 연결된 연속 기포 구조를 가지기 때문에, 특허문헌 1에 기재된 버프 가루의 저감 수법에서는, 폴리우레탄 기포 시트의 기포 공간의 안쪽 깊숙이 침입하여, 버프 롤러의 회전에 의해 더욱더 기포 내부로 밀어 넣어진 버프 가루를 충분히는 제거할 수 없다.

그리고, 연마 패드가 연마 가공에 수반하는 드레스 처리 등으로 당해 패드의 두께가 얇아짐에 따라, 폴리우레탄 기포 시트에 있어서의 기포 공간의 바닥부가 노출되면, 당해 기포 공간의 바닥부에 잔류되어 있던 버프 가루가 연마 환경으로 방출하기에 이르고, 피연마물에 미소 결함이나 부착 결함을 발생시켜 버린다.

본 발명의 과제는, 연마 패드나 보존유지 패드의 제조 단계에서, 습식 성막된 폴리우레탄 기포 시트의 버핑 처리에 의해서 개구되는 기포 공간에 있어서의 버프 가루의 잔류를 저감시켜, 피연마물에 생기는 미소 결함이나 부착 결함을 저감시키는 것에 있다.

청구항 1에 관계된 발명은, 습식 성막에 의해 형성된 복수의 기포를 내재하는 폴리우레탄 기포 시트로 이루어지는 연마 가공용 패드에 있어서, 폴리우레탄 기포 시트의 삼차원 계측 X선 CT에 의해 측정한 표면으로부터 깊이 100㎛의 단층 화상에 있어서의 16.4㎟의 측정 영역 내에서, 기포 공간을 바다부(海部)로 했을 때 당해 바다부 상에 존재하는 섬부(島部)의 갯수가 70개 이하로 되도록 한 것이다.

청구항 2에 관계된 발명은, 청구항 1에 관계된 발명에 있어서 또, 상기 폴리우레탄 기포 시트의 삼차원 계측 X선 CT에 의해 측정한 표면으로부터 깊이 50㎛의 단층 화상에 있어서의 16.4㎟의 측정 영역 내에서, 기포 공간을 바다부로 했을 때 당해 바다부 상에 존재하는 섬부의 갯수가 100개 이하로 되도록 한 것이다.

청구항 3에 관계된 발명은, 습식 성막에 의해 형성된 복수의 기포를 내재하는 폴리우레탄 기포 시트로 이루어지는 연마 가공용 패드의 제조 방법에 있어서, 습식 성막된 폴리우레탄 기포 시트의 스킨층에, 그 시트의 이송 방향에 대해 역방향으로 회전하는 버프 롤러를 접촉시키고, 그 시트의 표면에 기포 공간을 개구시키는 버핑 처리 공정을 포함하고, 상기 버핑 처리가 실시된 폴리우레탄 기포 시트의 삼차원 계측 X선 CT에 의해 측정한 표면으로부터 깊이 100㎛의 단층 화상에 있어서의 16.4㎟의 측정 영역 내에서, 기포 공간을 바다부로 했을 때 당해 바다부 상에 존재하는 섬부의 갯수가 70개 이하로 되도록 한 것이다.

청구항 4에 관계된 발명은, 청구항 3에 관계된 발명에 있어서 또, 상기 폴리우레탄 기포 시트의 삼차원 계측 X선 CT에 의해 측정한 표면으로부터 깊이 50㎛의 단층 화상에 있어서의 16.4㎟의 측정 영역 내에서, 기포 공간을 바다부로 했을 때 당해 바다부 상에 존재하는 섬부의 갯수가 100개 이하로 되도록 한 것이다.

청구항 5에 관계된 발명은, 청구항 3 또는 4에 관계된 발명에 있어서 또, 상기 폴리우레탄 기포 시트의 이송 속도에 대한 버프 롤러의 속도의 비가 500∼2000이 되도록 한 것이다.

청구항 6에 관계된 발명은, 청구항 3 내지 5 중 어느 한 항에 관계된 발명에 있어서 또, 상기 폴리우레탄 기포 시트를 내보내는 송출 롤러와 버프 롤러에 대향하는 압접 롤러 사이의 그 시트에 작용하는 장력이 10N∼50N이 되도록 한 것이다.

청구항 7에 관계된 발명은, 청구항 3 내지 6 중 어느 한 항에 관계된 발명에 있어서 또, 상기 폴리우레탄 기포 시트에 버핑 처리를 실시하기 전에, 그 시트의 스킨층에 대한 반대 면에 기재가 붙여지도록 한 것이다.

본 발명에 관계된 연마 가공용 패드 및 그 제조 방법에 의하면, 폴리우레탄 기포 시트의 표면으로부터 그 시트에 내재하는 기포 공간의 표면보다 깊은 위치(깊이 100㎛의 위치) 내지는 표면 부근(깊이 50㎛의 위치)에 존재하는 버프 가루를 저감하고, 종래의 브러시 롤 등에 의한 폴리우레탄 기포 시트의 표면 세정 수법으로는 제거하지 못해 잔류하는 버프 가루를 저감할 수 있다.

따라서, 본 발명에 관계된 연마 가공용 패드를 이용한 연마 패드 또는 보존유지 패드에 의하면, 피연마물에 있어서의 잔류 버프 가루 유래의 미소 결함 혹은 부착 결함의 발생을 억제할 수 있다.

도 1은 폴리우레탄 기포 시트의 두께 방향 모식 단면도이다.
도 2는 폴리우레탄 기포 시트의 버핑 처리 장치를 나타내는 모식도이다.
도 3a는 폴리우레탄 기포 시트의 표면으로부터 50㎛ 깊이의 X선 CT 화상을 나타내는 비교예 1의 단층 화상이다.
도 3b는 폴리우레탄 기포 시트의 표면으로부터 50㎛ 깊이의 X선 CT 화상을 나타내는 실시예 1의 단층 화상이다.
도 4a는 폴리우레탄 기포 시트의 표면으로부터 100㎛ 깊이의 X선 CT 화상을 나타내는 비교예 1의 단층 화상이다.
도 4b는 폴리우레탄 기포 시트의 표면으로부터 100㎛ 깊이의 X선 CT 화상을 나타내는 실시예 1의 단층 화상이다.
도 5는 폴리우레탄 기포 시트의 표면으로부터 50㎛ 깊이의 단층 화상에 있어서의 섬부 갯수를 나타내는 그래프이다.
도 6은 폴리우레탄 기포 시트의 표면으로부터 100㎛ 깊이의 단층 화상에 있어서의 섬부 갯수를 나타내는 그래프이다.

1. 연마 가공용 패드

본 발명의 연마 가공용 패드는, 연마 패드 또는 보존유지 패드로서 이용된다.

본 발명의 연마 가공용 패드는, 습식 성막에 의해 형성된 복수의 기포를 내재하는 폴리우레탄 기포 시트로 구성된다. 즉, 습식 성막된 폴리우레탄 기포 시트는, 예를 들면 도 1에 나타내는 바와 같이, 연마 패드의 연마면 또는 보존유지 패드의 보존 유지면으로부터 두께 방향으로 멀어짐에 따라 확대되는 대략 눈물 형상의 기포(눈물형 기포)를 가지고, 또, 일부의 기포끼리가 연결된 다공질 구조로 형성되기 때문에, 대략 구 형상의 독립 기포를 가지는 경질 패드에 비해 유연성이 높은 것으로 인해, 연마 패드에 있어서는 피연마물에 대한 연마 상처의 발생을 억제할 수 있고, 보존유지 패드에 있어서는 피연마물의 평탄성 향상에 기여한다.

(1) 연마 가공용 패드의 특징적 구성 및 작용

(a) 연마 가공용 패드에 있어서, 폴리우레탄 기포 시트의 삼차원 계측 X선 CT에 의해 측정한 표면으로부터 깊이 100㎛(도 1 참조)의 단층 화상에 있어서의 16.4㎟의 측정 영역 내에서, 기포 공간을 바다부로 했을 때 당해 바다부 상에 존재하는 섬부의 갯수가 70개 이하인 것으로 했다(도 4b, 도 6 참조). 이것에 의해, 폴리우레탄 기포 시트의 표면으로부터 그 시트에 있어서의 기포 공간의 안쪽 깊숙한 위치에 존재하는 버프 가루가 저감된다. 종래의 브러시 롤을 수반하는 폴리우레탄 기포 시트의 표면 세정으로는 제거하지 못해 잔류하는 버프 가루를 저감할 수 있다. 또한, 섬부의 갯수는 측정 영역 면적에 비례하고 있으며, 예를 들면, 측정 영역이 10㎟이면, 섬부의 갯수는 43개 이하이다.

(b) 상술한 (a)의 연마 가공용 패드에 있어서 또, 폴리우레탄 기포 시트의 삼차원 계측 X선 CT에 의해 측정한 표면으로부터 깊이 50㎛(도 1 참조)의 단층 화상에 있어서의 16.4㎟의 측정 영역 내에서, 기포 공간을 바다부로 했을 때 당해 바다부 상에 존재하는 섬부의 갯수가 100개 이하인 것으로 한다(도 3b, 도 5). 이것에 의해, 폴리우레탄 기포 시트의 표면 부근의 기포 공간에 잔류하는 버프 가루도 저감할 수 있다. 또한, 섬부의 갯수는 측정 영역 면적에 비례하고 있으며, 예를 들면, 측정 영역이 10㎟이면, 섬부의 갯수는 61개 이하이다.

본 명세서에 있어서 「기포 공간을 바다부로 했을 때 당해 바다부 상에 존재하는 섬부」에는 연통된 복수의 기포로 둘러싸인, 응집한 버프 가루와 동일 정도의 크기의 폴리우레탄 수지벽을 포함한다. 이와 같은 수지벽은 연마 패드로서 이용했을 때, 연마 가공 시에 연마면으로서 노출되었 때, 갈가리 찢어져서 스크래치 요인으로 되기 쉽다. 이 때문에, 「섬부」에는 버프 가루뿐만 아니라, 3000㎛² 이하의 응집 버프 가루와 동일 정도의 크기를 가지는 수지벽 부분도 포함된다. 표면으로부터 깊이 100㎛에 있어서의 섬부 갯수를 70개 이하, 혹은, 표면으로부터 깊이 50㎛에 있어서의 섬부 갯수를 100개 이하로 하는 방법으로서는, 버프 가루를 저감하는 것 외에, 갈가리 찢어지기 쉬운 수지벽 부분을 형성시키지 않도록, 폴리우레탄 수지종이나 폴리우레탄 수지 농도, 계면 활성제나 제조 조건을 적절히 선택해서 저감시킬 수가 있다.

(2) 연마 가공용 패드를 제조하는 방법의 특징적 구성 및 작용

(c) 연마 가공용 패드의 제조 방법으로서, 습식 성막된 폴리우레탄 기포 시트의 스킨층에, 그 시트의 이송 방향에 대해 역방향으로 회전하는 버프 롤러를 접촉시키고, 그 시트의 표면에 기포 공간을 개구시키는 버핑 처리 공정을 포함한다(도 2 참조). 이것에 의해, 버프 롤러의 회전 방향이 폴리우레탄 기포 시트의 이송 방향에 대해서 역방향으로 되고, 버프 롤러에 의해 폴리우레탄 기포 시트의 스킨층으로부터 깎아진 버프 가루가, 그 시트의 버핑 처리된 표면 측에 부착하기 어렵다. 즉, 버프 가루는 그 시트의 버핑 처리에 의해서 개구된 기포 공간에 침입하기 어려워, 그 기포 공간으로의 잔류를 상술한 (a), (b)와 같이 저감할 수 있다.

(d) 폴리우레탄 기포 시트의 이송 속도에 대한 버프 롤러의 속도의 비가 500∼2000인 것으로 했다. 이것에 의해, 버프 롤러가 폴리우레탄 기포 시트의 스킨층에 미치는 전단력을 적당히 높여, 그 시트에 연삭 잔여물(削殘) 없이, 기포 공간을 개구시킨 평활한 표면을 형성할 수 있다.

(e) 폴리우레탄 기포 시트를 내보내는 송출 롤러와 버프 롤러에 대향하는 압접 롤러 사이의 그 시트에 작용하는 장력이 10N∼50N인 것으로 했다. 이것에 의해, 버프 롤러가 폴리우레탄 기포 시트의 스킨층에 미치는 전단력을 적당히 높여, 그 시트에 연삭 잔여물 없이, 기포 공간을 개구시킨 평활한 표면을 형성할 수 있다.

(f) 폴리우레탄 기포 시트에 버핑 처리를 실시하기 전에, 그 시트의 스킨층에 대한 반대 면에 기재를 붙이는 것으로 했다. 이것에 의해, 버핑 처리 대상으로 되는 폴리우레탄 기포 시트를 포함하는 전체의 강성 및 경도를 높여, 그 시트가 역회전하는 버프 롤러의 회전 방향으로 끌려가서 휘는 일없이, 버프 롤러의 강한 전단력을 폴리우레탄 기포 시트의 스킨층에 미치게 해서 버핑 처리를 확실히 도모할 수 있다.

2. 연마 가공용 패드의 제조 방법

본 발명의 연마 가공용 패드를 제조하는 방법으로서, 대표적인 방법을 이하에 설명한다. 그 방법은, 적어도 이하의 구성：

준비 공정

도포 공정

응고 재생 공정

세정·건조 공정

기재 붙여맞춤(貼合) 공정

버핑 처리 공정

을 포함하고 있다.

(1) 준비 공정

준비 공정에서는, 폴리우레탄 수지, 폴리우레탄 수지를 용해 가능한 물 혼화성의 유기 용매인 N, N－디메틸 포름아미드(이하, DMF라 한다.) 및 첨가제를 혼합해서 폴리우레탄 수지를 용해시킨다. 물 혼화성의 유기 용매로서는, 물과 임의의 비율로 서로 섞이는 유기 용매이면 좋고, DMF 이외에, 예를 들면 N, N－디메틸 아세트아미드 등을 이용해도 좋다. 폴리우레탄 수지에는, 폴리에스테르계, 폴리에테르계, 폴리카보네이트계 등의 수지로부터 수평균 분자량이 5,000~100,000 범위인 것을 선택해서 이용하고, 예를 들면, 폴리우레탄 수지가 30중량%로 되도록 DMF에 용해시킨다. 폴리우레탄 수지의 분자량을 제한하는 것에 의해, 응고 재생 공정에 있어서, 폴리우레탄 수지의 분자 이동을 원활하게 할 수 있다. 첨가제로서는, 기포의 평균 두께 방향의 길이나 단위 체적당 개수를 제어하기 위해, 카본블랙 등의 안료, 기포의 형성을 촉진시키는 친수성 첨가제 및 폴리우레탄 수지의 응고 재생을 안정화시키는 소수성 첨가제 등을 이용할 수 있다. 얻어진 용액을 감압하에서 탈포(脫泡)해서 폴리우레탄 수지 용액을 얻는다.

(2) 도포 공정

도포 공정에서는, 준비 공정에서 얻어진 폴리우레탄 수지 용액을 상온하에서 나이프코터 등에 의해 띠 형상의 성막 기재에 대략 균일하게 되도록, 연속적으로 도포한다. 이때, 나이프코터 등과 성막 기재와의 간극(클리어런스)을 조정함으로써, 폴리우레탄 수지 용액의 도포 두께(도포량)가 조정된다. 성막 기재에는 PET 수지 등의 수지제의 부직포나 필름을 이용할 수 있지만, 본 예에서는, 성막 기재로서 PET제 필름이 이용된다.

(3) 응고 재생 공정

응고 재생 공정에서는, 성막 기재에 도포된 폴리우레탄 수지 용액이, 폴리우레탄 수지에 대해서 빈용매(貧溶媒)인 물을 주성분으로 하는 응고액(수계 응고액)으로 안내된다. 본 예에서는, 응고액으로서 물을 이용하고 있다. 응고액 속에서는, 우선, 폴리우레탄 수지 용액의 표면 측에 치밀한 미세 구멍이 형성되고 스킨층이 형성된다. 그 후, 폴리우레탄 수지 용액 속의 DMF와 응고액과의 치환의 진행에 의해 폴리우레탄 수지가 성막 기재상에 시트 형상으로 응고 재생되어 기포가 형성된 수지 시트가 형성된다. 폴리우레탄 수지 용액으로부터 DMF가 탈용매하고, DMF와 물이 치환함으로써, 기포 및 미세 구멍이 그물코 형상으로 연통한다.

(4) 세정·건조 공정

세정·건조 공정에서는, 응고 재생 공정에서 응고 재생한 시트 형상의 폴리우레탄 수지(성막 수지)를 성막 기재로부터 박리하고, 물 등의 세정액 속에서 세정해서 폴리우레탄 수지중에 잔류하는 DMF를 제거한다. 세정 후, 성막 수지를 실린더 건조기로 건조시킨다. 실린더 건조기는 내부에 열원을 가지는 실린더를 구비하고 있다. 성막 수지가 실린더의 주위면을 따라 통과함으로써 건조된다. 건조 후의 성막 수지는, 폴리우레탄 기포 시트로서 롤 형상으로 감긴다.

또한, 이와 같이 해서 제조된 폴리우레탄 기포 시트는, 기포 공간을 내재하고, 그 표면에는 내부보다도 고밀도이고 피막 형상인 표면층(스킨층)이 형성된다.

(5) 기재 붙여맞춤 공정

기재 붙여맞춤 공정에서는, 세정 및 건조되어 롤 형상으로 감긴 폴리우레탄 기포 시트의 스킨층과는 반대 면측에 대략 평탄한 지지재로서의 시트 기재가 접착제 혹은 양면 점착 테이프를 거쳐 붙여맞춰진다. 시트 기재에는, PET제 시트, 부직포, 폴리우레탄 수지 함침(含浸) 부직포가 이용된다. 시트 기재가 붙여맞춰진 폴리우레탄 기포 시트는 롤 형상으로 감긴다.

(6) 버핑 처리 공정

버핑 처리 공정에서는, 버프기에 의해서 폴리우레탄 기포 시트의 스킨층에 회전하는 버프 롤러를 접촉시켜 연삭 처리를 실시한다. 이것에 의해, 폴리우레탄 기포 시트의 두께가 균일화되고, 그 시트의 표면에 기포 공간이 개구된다.

폴리우레탄 기포 시트의 버핑 처리 장치는 예를 들면 도 2에 나타내는 바와 같이 구성되고, 송출 롤러(11), 감기(卷取) 롤러(12), 압접 롤러(13), 버프 롤러(14)를 가진다. 폴리우레탄 기포 시트(1)는, 송출 롤러(11)로부터 송출되어 감기 롤러(12)에 감기고, 송출 롤러(11)와 감기 롤러(12) 사이에서 그의 긴쪽 방향에 장력이 부여되고, 송출 롤러(11)와 감기 롤러(12) 사이에서 압접 롤러(13)에 감아 걸린다. 폴리우레탄 기포 시트(1)는, 압접 롤러(13)에 감아 걸려 반송되는 과정에서, 버프 롤러(14)에 의해서 버핑 처리가 실시된다. 버핑 처리된 폴리우레탄 기포 시트(1)는, 시트 기재와 함께 가이드 롤러(15)를 거쳐 반송되고, 감기 롤러(12)에 감긴다.

즉, 버프 롤러(14)는, 미세한 연마용 입자가 고착된 사포 등으로 표면이 덮여 있다. 버프 롤러(14)와 대향하는 위치에는, 폴리우레탄 기포 시트(1)를 지지하기 위한 압접 롤러(13)가 배치되어 있다. 압접 롤러(13)는, 고무제로 표면이 평활하게 형성되어 있다. 압접 롤러(13)와 버프 롤러(14) 사이에는 간극이 형성되어 있고, 간극의 크기를 조정함으로써, 폴리우레탄 기포 시트(1)가 원하는 두께로 되도록 버프량(버핑 처리에 의한 연삭량)이 조정된다. 버프 롤러(14)의 상류 측에는, 폴리우레탄 기포 시트(1)의 공급 측으로서 송출 롤러(11)가 배치되어 있다. 버프 롤러(14)의 하류 측에는, 버핑 처리된 폴리우레탄 기포 시트(1)를 시트 기재와 함께 감기 위한 감기 롤러(12)가 배치되어 있다.

여기서, 버프 롤러(14)에 의한 폴리우레탄 기포 시트(1)의 버핑 처리 시에는, 폴리우레탄 기포 시트(1)의 긴쪽 방향에 장력이 부여된다. 긴쪽 방향에 부여하는 장력은, 송출 롤러(11)와 버프 롤러(14)에 대향하는 압접 롤러(13) 사이에서 10∼50N의 범위로 설정된다. 장력이 10N보다 작은 경우는, 버핑 처리 시에 폴리우레탄 기포 시트(1)의 느슨함이 생기기 쉬워지고, 버핑 처리 후의 폴리우레탄 기포 시트(1)에 두께의 편차(variation)가 생기기 쉬워진다. 반대로, 장력이 50N을 넘은 경우에는, 버핑 처리면의 부하가 커서 버핑 처리 도중에 폴리우레탄 기포 시트(1)가 파단해 버릴 우려가 있다. 폴리우레탄 기포 시트(1)의 긴쪽 방향에 부여하는 장력은, 송출 롤러(11)에 구비되어 있는 기어가 설정된 장력으로 되도록 송출 롤러(11)의 회전을 조정함으로써 조정할 수 있다.

또, 송출 롤러(11)로부터 인출된 폴리우레탄 기포 시트(1)가 시트 기재와 함께 압접 롤러(13) 측으로 반송될 때, 버프 롤러(14)가 폴리우레탄 기포 시트(1)의 버핑 처리면에 미치는 전단력은, 폴리우레탄 기포 시트(1)의 이송 속도와 버프 롤러(14)의 이송 속도의 비를 500∼2000으로서 부여할 수 있다. 상기 이송 속도의 비가 2000을 넘는 경우에는, 폴리우레탄 기포 시트(1)에 대한 저항이 커져, 폴리우레탄 기포 시트(1)가 파단할 우려가 있다. 반대로, 상기 이송 속도의 비가 500 미만에서는, 폴리우레탄 기포 시트의 표면에 형성된 개구 주변에 연삭 잔여물이 생겨 버린다. 버프 롤러(14)가 폴리우레탄 기포 시트(1)의 버핑 처리면에 미치는 전단력의 조정은, 폴리우레탄 기포 시트(1)에 부여하는 장력에 의해서도 행해진다.

또, 폴리우레탄 기포 시트(1)는 버핑 처리를 실시하기 전에, 그 시트의 스킨층에 대한 반대 면에 시트 기재가 붙여지도록 한 것이다. 시트 기재를 붙여 맞추고 있지 않은 폴리우레탄 기포 시트(1)에 대해, 폴리우레탄 기포 시트(1)의 이송 방향에 대해서 역방향으로 회전하는 버프 롤러(14)를 접촉시키면, 폴리우레탄 기포 시트(1)의 이송 속도에 대한 버프 롤러(14)의 속도의 비를 500∼2000으로 한 경우나, 송출 롤러(11)와 버프 롤러(14)에 대향하는 압접 롤러(13) 사이에 작용하는 시트 장력을 10N∼50N으로 한 경우, 폴리우레탄 기포 시트에 가해지는 부하가 너무 커져 버려, 폴리우레탄 기포 시트(1)가 파단할 우려가 있다.

그런데, 본 발명에 의한 연마 가공용 패드의 제조 방법에서는, 폴리우레탄 기포 시트(1)의 스킨층에 버핑 처리를 실시하는 버프 롤러(14)의 회전 방향(N)이, 전술한 바와 같이, 그 시트(1)의 이송 방향(F)에 대한 역방향으로 설정된다. 이것에 의해, 폴리우레탄 기포 시트(1)의 표면으로부터 연삭 제거된 버프 가루가 그 시트(1)의 표면에 개구하는 기포 공간에 낙하 침입해서 잔류하는 것의 억제를 도모하는 것으로 된다.

3. 구체적 실시 결과

(1) 실시예 1및 비교예 1, 2의 연마 가공용 패드를 제조했다.

(실시예 1)

실시예 1에서는, 폴리우레탄 수지로서, 100% 모듈러스가 10MPa의 폴리에스테르 MDI(디페닐 메탄 디이소시아네이트) 폴리우레탄 수지를 이용했다. 이 폴리우레탄 수지의 DMF 용액 100부에 대해서, 점도 조정용의 DMF의 45부, 안료인 카본 블랙을 30% 포함하는 DMF 분산액의 40부, 계면 활성제(다이닛폰(大日本) 잉크 주식회사제, 상품명：크리스본 SD－11)의 2부를 혼합해서 폴리우레탄 수지 용액 45를 조제하고, 습식 성막법으로 두께 1㎜의 폴리우레탄 기포 시트를 얻었다. 이 폴리우레탄 기포 시트의 스킨층과는 반대 면측에 감열 타입의 점착제를 거쳐 부직포 기재를 붙여 맞추고, 감았다. 얻어진 폴리우레탄 기포 시트 감기체(卷取體)의 스킨층 측을 버프 메시(番手) ＃180의 사포를 이용한 버프 롤러에 의해, 버프량 60㎛로 버핑 처리했다. 이때, 버프 롤러의 회전 방향을 폴리우레탄 기포 시트의 이송 방향에 대해 역방향으로 하고, 폴리우레탄 기포 시트의 이송 속도(1.4m/min)에 대한 버프 롤러의 회전 속도(1440.5 m/min)의 비를 1030으로 했다.

(비교예 1)

비교예 1에서는, 버프 롤러의 회전 방향을 폴리우레탄 기포 시트의 이송 방향과 동일하게 하는 것 이외는, 실시예 1과 동일 조건으로 버핑 처리했다.

(비교예 2)

비교예 2에서는, 비교예 1과 동일 조건으로 버핑 처리한 후, 그 버핑 처리면에 500rpm으로 회전하고 있는 브러시 롤에 의해서 솔질함과 동시에, 수압 3MPa, 수량 500L/min의 고압 수류를 내뿜어서 세정한 후, 건조시켰다.

(2) 실시예 1 및 비교예 1, 2의 연마 가공용 패드에 대해서, 폴리우레탄 기포 시트의 버핑 처리에 의해서 개구된 기포 공간에 있어서의 잔류 버프 가루의 유무를 확인했다.

즉, 삼차원 계측 X선 CT 장치(야마토 과학(Yamato Scientific Co., Ltd.）제, TDM1000－IS/SP)를 이용하여, 실시예 1 및 비교예 1, 2의 폴리우레탄 기포 시트의 내부를 스캔하고, 연속 단층 화상을 얻었다. 버핑 처리한 표면으로부터 깊이 50㎛, 깊이 100㎛의 각 단층 화상에 대해서, 화상 해석 소프트 「Image J」를 이용하여 2치화(二値化) 처리하고, 도 3a, 도 3b, 도 4a, 도 4b에 나타내는 바와 같은 해도(海島) 화상을 얻었다. 또한, 측정 시료 두께와 슬라이스 두께의 관계로 인해, 버핑 처리한 표면으로부터의 깊이를 깊이 50㎛, 깊이 100㎛로 정확하게 설정하는 것이 어려운 경우가 있기 때문에, 본 명세서 중에서는, 버핑 처리한 표면으로부터 깊이 50㎛, 깊이 100㎛란, 각각 ±5㎛의 범위를 포함하는 것으로 하며, 예를 들면, 버핑 처리한 표면으로부터 깊이 45∼55㎛는 깊이 50㎛의 범위로 한다.

(삼차원 계측 X선 CT 측정 조건)

관 전압： 25㎸

관 전류： 0.2㎃

화소수： 512×512pixel

시야 사이즈： 4.32㎜×4.32㎜

(화상 처리)

X선 CT에 의해 얻어진 화상 데이터를 8bit 화상으로 변환하고, 임계값 설정 알고리즘을 디폴트(Default) 설정으로 해서 휘도 임계값을 설정하고 기포 내의 미소물을 분할했다. 복수의 화상을 동일 위치, 사이즈로 되도록 측정 영역을 절취했다. 측정 영역의 면적은 4002.25㎛×4097.75㎛(16.4㎟)이다.

흑백으로 2치화된 해도 화상에 있어서, 흑색으로 나타나는 바다부(기포 공간) 안에, 백색으로 나타나는 섬부(폴리우레탄 수지의 연삭 부스러기인 버프 가루)의 점재(点在) 유무가 검출되며, 결과로서, 기포 공간의 내부에 있어서의 버프 가루의 존재 유무를 확인할 수 있다. 또한, 연통하는 기포로 둘러싸인 수지벽 부분을 버프 가루와 구별하기 위해서, 섬부의 검출 상한 사이즈를 3000㎛²로 설정했다.

(섬부 갯수의 검출 결과)

실시예 1 및 비교예 1, 2에 있어서, 폴리우레탄 기포 시트의 표면으로부터 50㎛ 깊이, 100㎛ 깊이의 도 3a, 도 3b, 도 4a, 도 4b에 나타낸 각 해도 화상에 있어서의 섬부 갯수의 검출 결과는, 도 5, 도 6에 나타내는 바와 같이 되었다.

비교예 1은 실시예 1보다 3배 정도 버프 가루라고 생각되는 섬부의 갯수가 많았다. 비교예 2에서는 고압 수류와 브러시를 이용해서 기포 공간으로부터 버프 가루를 긁어낸 것에 의해서, 버프 가루를 비교예 1보다도 저감할 수 있지만, 표면으로부터의 깊이가 50㎛보다도 100㎛와 같이 깊어지면 섬부 개수의 증가를 확인했다. 즉, 브러시 세정으로는 기포 내부로 들어간 버프 가루를 긁어낼 수 없어, 기포 공간의 안쪽 깊숙히 버프 가루가 잔류해 버리는 것이 확인된다.

(3) 실시예 1, 비교예 1, 2의 연마 가공용 패드를 연마 패드로서 이용하고, 이 연마 패드를 이용하여 피연마물을 연마하고, 피연마물에 생긴 스크래치(미소 상처)에 대해서 조사했다. 연마 시험의 연마 조건, 실시예 1 및 비교예 1, 2에 있어서의 스크래치 평가는 이하와 같이 되었다.

(연마 조건)

·사용 연마기： 주식회사 후지코시(不二越)제, 상품명 「MCP－150X」

·회전수： (연마용 정반) 100rpm, (보존 유지용 정반(탑링)) 75rpm

·연마 압력(압압력)： 330g/㎠

·연마 슬러리： Nalco사제, 품번 2350(2350 원액：물=1：9의 혼합액을 사용)

·피연마물： 8인치φ 실리콘 웨이퍼(두께： 750㎛)

·연마 시간： 15분/장(枚)

(스크래치의 평가)

스크래치의 평가에서는, 연마 시험의 피연마물로서 600장의 기판을 연마하고, 피연마물의 처리 장수가 초기 단계인 100장째부터, 300장째, 나아가서는 600장째의 종료 단계까지의 각 연마 단계에 있어서의 피연마물의 표면을 무패턴 웨이퍼 표면 검사 장치(KLA 텐코르사제, Surfscan　SP1DLS)의 고감도 측정 모드로 측정하고, 피연마물의 표면에 있어서의 스크래치 발생에 대해서, 손상이 0∼4군데 확인된 경우를 「○」, 손상이 5∼9군데 확인된 경우를 「△」, 손상이 10군데 이상 확인된 경우를 「×」로 해서 평가했다.

연마 시험의 결과, 피연마물의 표면에 생긴 스크래치를 조사하고, 표 1을 얻었다. 비교예 1에서는 연마 처리의 초기 단계부터 스크래치가 대량으로 발생했다. 비교예 2에서는 연마 처리 초기 단계의 스크래치는 비교예 1만큼 많지는 않지만, 연마 처리를 계속함에 따라 계시적(繼時的)으로 스크래치가 증가했다. 연마 가공에 의해 폴리우레탄 기포 시트의 기포 공간 내부에 들어가 있던 버프 가루가 당해 기포 공간으로부터 바깥쪽으로 방출된 것이라고 생각된다.

한편, 실시예 1의 패드에서는, 연마 초기부터 연마 종료까지 일관되게, 피연마물의 표면에 있어서의 스크래치 발생을 낮게 억제할 수 있었다.

또한, 본 발명의 연마 가공용 패드를 보존유지 패드로서 이용하고, 이 보존유지 패드에 보존 유지된 피연마물을 임의의 연마 패드에 의해서 연마 가공했을 때에도, 당해 피연마물에 생기는 스크래치를 낮게 억제할 수 있음을 확인했다.

본 발명에 관계된 연마 가공용 패드 및 그 제조 방법에 의하면, 연마 패드나 보존유지 패드의 제조 단계에서, 습식 성막된 폴리우레탄 기포 시트의 버핑 처리에 의해서 개구되는 기포 공간에 있어서의 버프 가루의 잔류를 저감시켜, 피연마물에 생기는 미소 결함이나 부착 결함을 저감시킬 수 있다.

또, 폴리우레탄 기포 시트의 스킨층에, 그 시트의 이송 방향에 대해 역방향으로 회전하는 버프 롤러를 접촉시키는 것에 의해 연삭력을 올릴 수 있는 것으로 인해, 당해 연마 패드에 의해서 연마 가공되는 피연마물의 연삭 잔여물도 저감해서 그 피연마면의 평활성도 향상할 수 있다.

1:　폴리우레탄 기포 시트
11:　송출 롤러
13:　압접 롤러
14:　버프 롤러

Claims (5)

1. 습식 성막에 의해 형성된 복수의 기포를 내재하고, 표면에 개구를 가지는 폴리우레탄 기포 시트로서 연마 패드나 보존유지 패드로서 이용되는 연마 가공용 패드에 있어서,
   폴리우레탄 기포 시트의 삼차원 계측 X선 CT에 의해 측정한 표면으로부터 깊이 100㎛의 단층 화상에 있어서의 16.4㎟의 측정 영역 내에서, 기포 공간을 바다부(海部)로 했을 때 당해 바다부 상에 존재하는 섬부(島部)의 갯수가 70개 이하인 것을 특징으로 하는 연마 가공용 패드.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 폴리우레탄 기포 시트의 삼차원 계측 X선 CT에 의해 측정한 표면으로부터 깊이 50㎛의 단층 화상에 있어서의 16.4㎟의 측정 영역 내에서, 기포 공간을 바다부로 했을 때 당해 바다부 상에 존재하는 섬부의 갯수가 100개 이하인, 연마 가공용 패드.
3. 습식 성막에 의해 형성된 복수의 기포를 내재하는 폴리우레탄 기포 시트로 이루어지는 연마 가공용 패드의 제조 방법에 있어서,
   습식 성막된 폴리우레탄 기포 시트의 스킨층에, 그 시트의 이송 방향에 대해역방향으로 회전하는 버프 롤러를 접촉시키고, 그 시트의 표면에 기포 공간을 개구시키는 버핑 처리 공정을 포함하고,
   상기 폴리우레탄 기포 시트의 이송 속도에 대한 버프 롤러의 속도의 비가 500∼2000인, 연마 가공용 패드의 제조 방법.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 폴리우레탄 기포 시트를 내보내는 송출 롤러와 버프 롤러에 대향하는 압접 롤러 사이의 그 시트에 작용하는 장력이 10N∼50N인, 연마 가공용 패드의 제조 방법.
5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
   상기 폴리우레탄 기포 시트에 버핑 처리를 실시하기 전에, 그 시트의 스킨층에 대한 반대 면에 기재를 붙이는, 연마 가공용 패드의 제조 방법.

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