KR20220066285A - 연마 패드와 그 제조 방법 - Google Patents

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KR20220066285A
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류마 마츠오카
히로시 쿠리하라
사츠키 나루시마
야마토 타카미자와
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후지보 홀딩스 가부시키가이샤
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Abstract

피연마물의 연마 가공시에 종점 검출용 창이 연마층으로부터 탈락하는 것을 방지한다. 종점 검출용 창(3B)을 갖는 연마층(3C)은 이하와 같이 하여 제조된다. 우선, 종점 검출용 창이 되는 폴리머와 경화제를 혼합한 후에, 이들의 혼합물을 형(99)에 흘려 넣어 기둥형 소재(100)를 작성한다(도 4의 (a)). 다음에, 기둥형 소재(100)의 외주면의 거칠기를 조정하여, 외주면에 복수의 요철을 형성한다(도 4의 (b)). 다음에, 기둥형 소재(100)를 형틀(101) 내에 수용한 상태에서, 프리폴리머와 경화제를 혼합한 혼합물을 형틀(101)에 흘려 넣어 굳혀, 폴리우레탄 폴리우레아 수지 성형체(102)를 제작한다(도 4의 (c)). 다음에, 폴리우레탄 폴리우레아 수지 성형체(102)를 필요한 두께가 되도록 수평으로 절단하여 시트형 부재(103)를 제작하면, 이 시트형 부재(103)가, 종점 검출용 창(3B)을 갖는 연마층(3C)이 된다(도 4의 (d)).

Description

연마 패드와 그 제조 방법
본 발명은 연마 패드와 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는, 연마층의 소정 위치에 투명한 종점(終點) 검출용 창을 구비한 연마 패드와 그 제조 방법에 관한 것이다.
종래, 피연마물로서의 웨이퍼를 연마하기 위한 연마 패드는 알려져 있고, 나아가, 웨이퍼를 연마 가공할 때의 종점을 검출하기 위해, 검사광을 투과시키는 투명한 종점 검출용 창을 구비한 연마 패드는 알려져 있다(예를 들어 특허문헌 1~특허문헌 3).
이러한 종래의 연마 패드에서는, 본체부가 되는 연마층에 관통공을 마련함과 아울러, 연마에 이용되는 연마액(슬러리)의 누출을 막기 위해, 거기에 종점 검출용 창이 되는 투명한 창용 부재를 장착하는 구성으로 되어 있다. 구체적으로는, 특허문헌 1의 연마 패드에서는, 종점 검출용 창이 되는 창용 부재를 연마층의 관통공에 끼워넣어 광경화성 접착제로 접착하도록 되어 있고, 특허문헌 2의 연마 패드에서는, 연마층의 관통공에 종점 검출용 창이 되는 창용 부재를 접착제 없이 끼워맞춤하고 있다. 나아가, 특허문헌 3의 연마 패드에서는, 연마층의 관통공의 내주면에 단일의 환상 오목부를 형성하는 반면, 종점 검출용 창이 되는 창용 부재의 외주면에 상기 환상 오목부와 걸어맞춤하는 환상 볼록부를 형성하고 있다.
특허문헌 1: 일본공개특허 2004-343090호 공보 특허문헌 2: 일본공개특허 2004-134539호 공보 특허문헌 3: 일본공개특허 2006-110686호 공보
그런데, 상술한 종래의 연마 패드에서는, 각각 이하와 같은 문제가 있었다.
즉, 상기 특허문헌 1의 연마 패드에서는, 웨이퍼를 연마 중에 있어서 광경화성의 접착제가 웨이퍼의 피연마면과 접촉하기 때문에, 웨이퍼의 피연마면에 스크래치 등이 발생하여 연마 성능이 저하된다는 문제가 있었다. 또한, 특허문헌 2의 연마 패드에서는, 연마층의 관통공에의 종점 검출용 창(창용 부재)의 끼워맞춤이 불충분해지기 쉽고, 웨이퍼의 연마 중에 연마층의 관통공으로부터 종점 검출용 창이 탈락할 우려가 있었다.
나아가, 특허문헌 3의 연마 패드에서는, 연마 패드의 사용에 따라 연마 패드의 연마면 및 종점 검출용 창이 마멸된으로써, 종점 검출용 창의 외주면에 형성되어 있던 볼록부가 소멸하면, 그 후의 웨이퍼의 연마 중에 종점 검출용 창이 관통공으로부터 용이하게 탈락할 우려가 있었다.
그래서, 본 발명의 목적은, 연마층으로부터 종점 검출용 창이 탈락하는 것을 방지 가능한 연마 패드와 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
상술한 사정을 감안하여, 청구항 1에 기재한 본 발명은, 피연마물을 연마하는 연마면을 갖는 연마층과, 이 연마층의 관통공에 마련되어, 검사광 및 피연마물로부터의 반사광을 투과시키는 종점 검출용 창을 구비하는 연마 패드에 있어서,
상기 종점 검출용 창의 측부에, 상기 연마면과 직교 방향에 있어서 복수의 볼록부가 형성되어 있고,
상기 연마층의 관통공의 내주면에, 상기 종점 검출용 창의 볼록부와 걸어맞춤하는 복수의 오목부가 형성되어 있고,
상기 복수 개소의 볼록부와 오목부가 걸어맞춤하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 청구항 7에 기재한 본 발명은, 피연마물을 연마하는 연마면을 갖는 연마층과, 이 연마층에 마련되어, 검사광 및 피연마물로부터의 반사광을 투과시키는 종점 검출용 창을 구비하는 연마 패드의 제조 방법으로서,
상기 종점 검출용 창이 되는 프리폴리머와 경화제를 혼합하여, 이 프리폴리머와 경화제의 혼합물을 제작하는 제1 혼합 공정과,
이 혼합물을 제1 형(型)에 흘려 넣어 굳힘으로써, 상기 종점 검출용 창이 되는 소재를 제작하는 제1 성형 공정과,
상기 소재의 측면에 복수의 요철을 형성하는 요철 형성 공정과,
상기 연마층이 되는 프리폴리머와 경화제를 혼합한 혼합물을 제작하는 제2 혼합 공정과,
측면에 복수의 요철이 형성된 소재를 제2 형의 내부에 수용한 후에, 제2 혼합 공정에서 제작한 혼합물을 제2 형에 흘려 넣어 굳혀, 상기 소재가 매설된 상태의 성형체를 제작하는 제2 성형 공정과,
상기 성형체를 제2 형으로부터 분리한 후에 필요한 두께로 절단하여, 상기 종점 검출용 창을 갖는 상기 연마층을 제작하는 절단 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.
청구항 1의 구성에 의하면, 접착제를 이용하지 않고, 복수 개소의 요철이 서로 걸어맞춤한 상태에서 종점 검출용 창은 관통공에 장착된다. 그 때문에, 피연마물의 연마 가공시에, 피가공면이 접착제에 의해 악영향을 받는 일이 없고, 게다가 상기 복수의 오목부와 볼록부가 걸어맞춤하고 있으므로, 피연마물의 연마 중에 종점 검출용 창이 연마층의 관통공으로부터 탈락하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 청구항 7의 구성에 의하면, 복수 개소의 요철이 서로 걸어맞춤한 상태에서 종점 검출용 창이 연마층에 장착된다. 그 때문에, 종점 검출용 창의 측면에 형성된 요철에 의해 표면적이 커지고, 종점 검출용 창이 연마층과의 접합 강도가 커져, 피연마물의 연마 가공 중에 종점 검출용 창이 연마층의 관통공으로부터 탈락하는 것을 방지할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예를 나타내는 개략의 사시도.
도 2는, 도 1의 II-II선에 따른 주요부의 단면도.
도 3은, 도 2의 주요부의 확대도.
도 4는, 도 3에 도시된 연마 패드의 연마층의 제조 공정을 나타내는 도면.
도 5는, 본 발명에 관한 다른 실시예의 연마 패드의 연마층의 제조 공정을 나타내는 도면.
도 6은, 도 5의 주요부의 단면도로서, 도 6의 (a)은 연마 패드의 사용 전의 상태를 나타내며, 도 6의 (b)은 사용 후의 상태를 나타내고 있다.
도 7은, 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 단면도로서, 도 7의 (a)은 연마 패드의 사용 전의 상태를 나타내며, 도 7의 (b)은 사용 후의 상태를 나타내고 있다.
도 8은, 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 단면도로서, 도 8의 (a)은 연마 패드의 사용 전의 상태를 나타내며, 도 8의 (b)은 사용 후의 상태를 나타내고 있다.
이하, 도시한 실시예에 대해 본 발명을 설명하면, 도 1 내지 도 2에서, 1은 연마 장치이며, 이 연마 장치(1)는, 박판형의 피연마물(2)(예를 들어 반도체 웨이퍼)을 연마 패드(3)에 의해 연마하게 되어 있다. 이 연마 장치(1)는, 피연마물(2)을 연마하는 연마 가공을 수행할 때에, 피연마물(2)의 피연마면(2A)에 검사광(L1)을 조사함으로써, 연마 가공의 진척 상황과 가공 종료가 되는 종점을 검출할 수 있게 되어 있다.
연마 장치(1)는, 하방측에 위치하여 상면에 연마 패드(3)가 고정되는 연마 정반(4)과, 상방측에 위치하여 하면에 피연마물(2)을 보유지지하는 보유지지 정반(5)과, 피연마물(2)과 연마 패드(3)의 사이에 슬러리를 공급하는 슬러리 공급 기구(6)와, 검사광(L1)을 이용하여 피연마물(2)의 연마 가공의 진척 상황과 가공의 종점을 검출하는 검출 기구(7)를 구비하고 있다.
연마 장치(1)에 의한 연마 가공의 대상이 되는 피연마물(2)은, 광학 재료, 실리콘 웨이퍼, 액정용 유리 기판, 반도체 기판 외에, 유리, 금속, 세라믹 등의 판형물이다. 또한, 슬러리 공급 기구(6)가 공급하는 슬러리로서는, 대상이 되는 피연마물(2) 및 요구되는 가공 정밀도에 따라 종래 공지의 적합한 것을 사용할 수 있다.
상기 연마 정반(4) 및 보유지지 정반(5)은 각각 대략 원반형으로 되어 있고, 각각 도시하지 않은 구동 기구에 의해 화살표 방향으로 회전하게 되어 있고, 또한, 상기 보유지지 정반(5)은 승강 가능하게 마련되어 있다.
피연마물(2)에 연마 가공을 수행할 때에는, 보유지지 정반(5)에 의해 피연마물(2)의 피연마면(하면)(2A)을 연마 패드(3)의 연마면(3A)에 설정 압력으로 눌러댄 상태에서, 이들이 상대적으로 회전됨과 아울러, 슬러리 공급 기구(6)로부터 슬러리가 피연마물(2)의 피연마면(2A)과 연마 패드(3)의 연마면(3A)과의 사이에 공급되게 되어 있다.
그런데, 피연마물(2)의 연마 가공을 수행할 때에는, 이 피연마물(2)의 연마 가공의 진척 상황과 가공 종료가 되는 종점을 검출할 필요가 있다. 그래서, 이 연마 장치(1)는, 하방측으로부터 상방을 향하여 검사광(L1)을 조사하여, 피연마물(2)의 피연마면(2A)으로부터의 반사광을 기초로 하여 연마 가공의 진척 상황과 가공 종점을 검출하는 검출 기구(7)를 구비하고 있다. 또한, 연마 패드(3)의 소정 위치에는, 상기 검사광(L1)을 투과시키며, 또한 피연마물(2)의 피연마면(2A)으로부터의 반사광을 투과시키는 투명한 종점 검출용 창(3B)이 마련되어 있다.
연마 패드(3)는, 상방측에 위치하는 원판형의 연마층(3C)과, 연마층(3C)의 하면에 접착제로 접착된 원판형의 지지층(3D)을 구비하고 있다. 연마층(3C)의 소정 위치에 투명한 종점 검출용 창(3B)이 마련되어 있고, 그 하방측이 되는 지지층(3D)의 위치에는, 검사광(L1) 및 피연마물(2)로부터의 반사광을 통과시키기 위한 관통공(3Da)이 형성되어 있다.
종점 검출용 창(3B)의 상면(3Bb)과 연마층(3C)의 상면인 연마면(3A)은 동일 평면으로 되어 있다. 또한, 종점 검출용 창(3B)의 하면(3Bc)과 연마층(3C)의 하면은 동일 평면으로 되어 있고, 거기에 접착제에 의해 지지층(3D)의 상면이 접착되어 있다. 그리고, 상하로 일체가 된 연마층(3C)과 지지층(3D)으로 이루어지는 연마 패드(3)는, 그 하면(지지층(3D)의 하면)을 접착제에 의해 연마 정반(4)의 상면(4A)에 고정되어 있다.
연마층(3C)은, 경질 우레탄에 의해 형성되어 있다. 경질 우레탄은, 폴리올 성분과 이소시아네이트 성분의 반응 중간체인 우레탄 프리폴리머를 이용하여, 디아민류 또는 디올류 등의 경화제(쇄연장제), 발포제, 촉매 등을 첨가 혼합하여 얻어지는 폴리우레탄 폴리우레아 수지를 경화시키는 프리폴리머법에 의해 제조된다. 또, 이하에 연마층이나 종점 검출용 창을 폴리우레탄 폴리우레아 수지로서 설명하지만, 폴리우레탄 수지나 폴리우레아 수지를 이용해도 된다.
연마층(3C)의 제조 방법으로서는, 예를 들어, 적어도 프리폴리머로서의 폴리우레탄 결합 함유 이소시아네이트 화합물, 경화제, 중공체를 준비하는 준비 공정; 적어도, 상기 폴리우레탄 결합 함유 이소시아네이트 화합물, 경화제를 혼합하여 성형체 성형용의 혼합액을 얻는 혼합 공정; 상기 성형체 성형용 혼합액으로부터 폴리우레탄 폴리우레아 수지 성형체를 성형하는 성형체 성형 공정; 및 상기 폴리우레탄 폴리우레아 수지 성형체로부터, 상기 연마면을 갖는 연마층을 형성하는 연마층 형성 공정을 포함하는 것을 들 수 있다.
상기 준비 공정으로서, 상기 연마층(3C)의 제조에는, 폴리우레탄 폴리우레아 수지 성형체의 원료로서, 예를 들어, 폴리우레탄 결합 함유 이소시아네이트 화합물, 경화제, 중공체가 이용된다. 나아가 폴리올 화합물을 상기 성분과 함께 이용해도 되고, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서, 상기 이외의 성분을 아울러 이용해도 된다.
상기 준비 공정에서 준비되는 상기 폴리우레탄 결합 함유 이소시아네이트 화합물은, 하기 폴리이소시아네이트 화합물과 폴리올 화합물을, 통상적으로 이용되는 조건으로 반응시킴으로써 얻어지는 화합물이며, 폴리우레탄 결합과 이소시아네이트기를 분자 내에 포함하는 것이다. 또한, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위 내에서, 다른 성분이 폴리우레탄 결합 함유 이소시아네이트 화합물에 포함되어 있어도 된다.
상기 폴리우레탄 결합 함유 이소시아네이트 화합물로서는, 시판되고 있는 것을 이용해도 되고, 폴리이소시아네이트 화합물과 폴리올 화합물을 반응시켜 합성한 것을 이용해도 된다. 상기 반응에 특별히 제한은 없고, 폴리우레탄 수지의 제조에 있어서 공지의 방법 및 조건을 이용하여 부가 중합 반응하면 된다.
예를 들어, 40℃로 가온한 폴리올 화합물에, 질소 분위기에서 교반하면서 50℃로 가온한 폴리이소시아네이트 화합물을 첨가하고, 30분 후에 80℃까지 승온시키며 나아가 80℃에서 60분간 반응시키는 방법으로 제조할 수 있다.
우선, 상기 폴리이소시아네이트 화합물이란, 분자 내에 2개 이상의 이소시아네이트기를 갖는 화합물을 의미한다. 또한, 폴리이소시아네이트 화합물로서는, 분자 내에 2개 이상의 이소시아네이트기를 가지고 있으면 특별히 제한되는 것은 아니다.
예를 들어, 분자 내에 2개의 이소시아네이트기를 갖는 디이소시아네이트 화합물로서는, m-페닐렌디이소시아네이트, p-페닐렌디이소시아네이트, 2,6-톨릴렌디이소시아네이트(2,6-TDI), 2,4-톨릴렌디이소시아네이트(2,4-TDI), 나프탈렌-1,4-디이소시아네이트, 디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트(MDI), 4,4'-메틸렌-비스(시클로헥실이소시아네이트)(수소 첨가 MDI), 3,3'-디메톡시-4,4'-비페닐디이소시아네이트, 3,3'-디메틸디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트, 크실릴렌-1,4-디이소시아네이트, 4,4'-디페닐프로판디이소시아네이트, 트리메틸렌디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 프로필렌-1,2-디이소시아네이트, 부틸렌-1,2-디이소시아네이트, 시클로헥실렌-1,2-디이소시아네이트, 시클로헥실렌-1,4-디이소시아네이트, p-페닐렌디이소티오시아네이트, 크실릴렌-1,4-디이소티오시아네이트, 에틸리딘디이소티오시아네이트 등을 들 수 있다.
나아가, 폴리이소시아네이트 화합물로서는, 디이소시아네이트 화합물이 바람직하고, 그 중에서도 2,4-TDI, 2,6-TDI, MDI가 보다 바람직하며, 2,4-TDI, 2,6-TDI가 특히 바람직하다.
이들 폴리이소시아네이트 화합물은, 단독으로 이용해도 되고, 복수의 폴리이소시아네이트 화합물을 조합하여 이용해도 된다.
다음에 상기 폴리올 화합물이란, 분자 내에 2개 이상의 알코올성 수산기(OH)를 갖는 화합물을 의미한다.
상기 폴리우레탄 결합 함유 이소시아네이트 화합물의 합성에 이용되는 폴리올 화합물로서는, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜(DEG), 부틸렌글리콜 등의 디올 화합물, 트리올 화합물 등; 폴리(옥시테트라메틸렌)글리콜(또는 폴리테트라메틸렌에테르글리콜)(PTMG) 등의 폴리에테르 폴리올 화합물; 에틸렌글리콜과 아디핀산의 반응물이나 부틸렌글리콜과 아디핀산의 반응물 등의 폴리에스테르 폴리올 화합물; 폴리카보네이트 폴리올 화합물, 폴리카프로락톤 폴리올 화합물 등을 들 수 있다.
또한, 에틸렌옥사이드를 부가한 3관능성 프로필렌글리콜을 이용할 수도 있다. 이들 중에서도, PTMG, 또는 PTMG와 DEG의 조합이 바람직하다.
상기 폴리올 화합물은 단독으로 이용해도 되고, 복수의 폴리올 화합물을 조합하여 이용해도 된다.
여기서, NCO기 1개당 프리폴리머의 분자량을 나타내는 프리폴리머의 NCO 당량으로서는, 200~800인 것이 바람직하고, 300~700인 것이 보다 바람직하며, 400~600인 것이 보다 더욱 바람직하다.
구체적으로 상기 프리폴리머의 NCO 당량은 이하와 같이 하여 구할 수 있다.
프리폴리머의 NCO 당량=(폴리이소시아네이트 화합물의 질량부+폴리올 화합물의 질량부)/[(폴리이소시아네이트 화합물 1분자당 관능기수×폴리이소시아네이트 화합물의 질량부/폴리이소시아네이트 화합물의 분자량)-(폴리올 화합물 1분자당 관능기수×폴리올 화합물의 질량부/폴리올 화합물의 분자량)]
상기 경화제로서는, 예를 들어, 폴리아민 화합물 및/또는 폴리올 화합물을 이용할 수 있다.
폴리아민 화합물이란, 분자 내에 2개 이상의 아미노기를 갖는 화합물을 의미하며, 지방족이나 방향족의 폴리아민 화합물, 특히는 디아민 화합물을 사용할 수 있다.
예를 들어, 에틸렌디아민, 프로필렌디아민, 헥사메틸렌디아민, 이소포론디아민, 디시클로헥실메탄-4,4'-디아민, 3,3'-디클로로-4,4'-디아미노디페닐메탄(메틸렌비스-o-클로로아닐린)(이하, MOCA라고 약기함), MOCA와 마찬가지의 구조를 갖는 폴리아민 화합물 등을 들 수 있다.
또한, 폴리아민 화합물이 수산기를 가지고 있어도 되고, 이러한 아민계 화합물로서, 예를 들어, 2-히드록시에틸에틸렌디아민, 2-히드록시에틸프로필렌디아민, 디-2-히드록시에틸에틸렌디아민, 디-2-히드록시에틸프로필렌디아민, 2-히드록시프로필에틸렌디아민, 디-2-히드록시프로필에틸렌디아민 등을 들 수 있다.
폴리아민 화합물로서는, 디아민 화합물이 바람직하고, MOCA, 디아미노디페닐메탄, 디아미노디페닐설폰이 보다 바람직하며, MOCA가 특히 바람직하다.
폴리아민 화합물은, 단독으로 이용해도 되고, 복수의 폴리아민 화합물을 조합하여 이용해도 된다.
폴리아민 화합물은, 다른 성분과 혼합하기 쉽게 하기 위해 및/또는 이후의 성형체 형성 공정에서의 기포 직경의 균일성을 향상시키기 위해, 필요에 따라 가열한 상태에서 감압하에서 탈포하는 것이 바람직하다. 감압하에서의 탈포 방법으로서는, 폴리우레탄의 제조에 있어서 공지의 방법을 이용하면 되고, 예를 들어, 진공 펌프를 이용하여 0.1MPa 이하의 진공도로 탈포할 수 있다.
경화제로서 고체의 화합물을 이용하는 경우는, 가열에 의해 용융시키면서, 감압하에서 탈포할 수 있다.
또한, 경화제로서의 폴리올 화합물로서는, 디올 화합물이나 트리올 화합물 등의 화합물이면 특별히 제한 없이 이용할 수 있다. 또한, 프리폴리머를 형성하는데 이용되는 폴리올 화합물과 동일해도 되고 달라도 된다.
구체예로서는, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 1,2-프로판디올, 1,3-프로판디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 네오펜틸글리콜, 펜탄디올, 3-메틸-1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올 등의 저분자량 디올, 폴리(옥시테트라메틸렌)글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜 등의 고분자량의 폴리올 화합물 등을 들 수 있다.
상기 폴리올 화합물은 단독으로 이용해도 되고, 복수의 폴리올 화합물을 조합하여 이용해도 된다.
여기서, 상기 폴리우레탄 결합 함유 이소시아네이트 화합물의 말단에 존재하는 이소시아네이트기에 대한, 경화제에 존재하는 활성 수소기(아미노기 및 수산기)의 당량비인 R값이, 0.60~1.40이 되도록, 각 성분을 혼합한다. R값은, 0.65~1.30이 바람직하고, 0.70~1.20이 보다 바람직하다.
상기 중공체란, 공극을 갖는 미소구체(微小球體)를 의미한다. 미소구체에는, 구형, 타원형, 및 이들에 가까운 형상의 것이 포함된다. 중공체의 예로서는, 열가소성 수지로 이루어지는 외각(外殼; 폴리머 셸)과, 외각에 내포되는 저비점 탄화수소로 이루어지는 미발포의 가열 팽창성 미소 구상체나 미발포의 가열 팽창성 미소 구상체를 가열 팽창시킨 것을 들 수 있다.
상기 폴리머 셸로서는, 일본공개특허 소57-137323호 공보 등에 개시되어 있는 바와 같이, 예를 들어, 아크릴로니트릴-염화비닐리덴 공중합체, 아크릴로니트릴-메틸메타크릴레이트 공중합체, 염화비닐-에틸렌 공중합체 등의 열가소성 수지를 이용할 수 있다. 마찬가지로, 폴리머 셸에 내포되는 저비점 탄화수소로서는, 예를 들어, 이소부탄, 펜탄, 이소펜탄, 석유 에테르 등을 이용할 수 있다.
또, 상기 중공체를 이용하는 것 외에, 수발포 등의 화학적 발포나 기계적인 교반에 의한 발포를 이용하여 기포를 형성해도 되고, 이들 방법을 조합해도 된다.
다음에 혼합 공정에 대해 설명하면, 이러한 혼합 공정에서는, 상기 준비 공정에서 준비한, 프리폴리머로서의 폴리우레탄 결합 함유 이소시아네이트 화합물, 경화제 및 중공체를, 혼합기 내에 공급하여 교반·혼합한다. 혼합 공정은, 상기 각 성분의 유동성을 확보할 수 있는 온도로 가온한 상태에서 수행된다.
혼합 순서에 특별히 제한은 없지만, 폴리우레탄 결합 함유 이소시아네이트 화합물과 중공체를 혼합한 혼합액과, 경화제 및 필요에 따라 다른 성분을 혼합한 혼합액을 준비하고, 두 혼합액을 혼합기 내에 공급하여 혼합 교반하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하여, 성형체 성형용의 혼합액이 조제된다.
다음에 성형체 성형 공정에서는, 상기 혼합 공정에서 조제된 성형체 성형용의 혼합액을 50~100℃의 형틀 내에 흘려 넣고, 프리폴리머, 경화제가 반응하여 폴리우레탄 폴리우레아 수지를 형성함으로써 상기 혼합액은 경화되어, 폴리우레탄 폴리우레아 수지 성형체를 성형한다.
그리고, 연마층 형성 공정에서는, 상기 성형체 성형 공정에 의해 얻어진 폴리우레탄 폴리우레아 수지 성형체를 시트형상으로 슬라이스함과 아울러, 슬라이스한 수지 시트를 소정 형상으로 재단한다.
이와 같이 하여 얻어진 형상의 수지 시트는 표면 및/또는 이면을 연삭 처리한다. 한쪽의 면이 상기 연마면이 되고, 그 연마면에 대해 필요한 커터를 이용하여 절삭 가공 등을 수행함으로써, 임의의 피치, 폭, 깊이를 갖는 홈을 형성할 수 있고, 이에 의해 연마층(3C)이 얻어지게 된다.
지지층(3D)에는, 수지를 함침하여 이루어지는 함침 부직포, 폴리에틸렌 폼이나 폴리우레탄 폼 등의 발포체, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등의 지지 기재(基材)를 이용할 수 있다.
함침 부직포를 지지층(3D)으로 하는 경우, 지지층(3D)을 제조하기 위해서는, 적어도 부직포 기체에 함침한 수지를 습식 응고시키는 공정, 습식 응고한 섬유 집합체의 양면을 버프 처리하는 공정을 포함하는 것을 들 수 있다. 본 실시예의 부직포 기체(基體)는, 특별히 한정되는 것은 아니고, 여러 가지 공지의 것을 채용할 수 있다.
부직포 기체의 예로서는, 폴리올레핀계, 폴리아미드계, 폴리에스테르계 등의 부직포를 들 수 있다. 또한, 부직포 기체를 얻을 때에 섬유를 교락시키는 방법으로서도 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 니들 펀치이어도 되고, 수류 교락이어도 된다.
부직포 기체는 상술한 것 중에서 1종을 단독으로 이용할 수 있고, 2종 이상을 조합하여 이용할 수도 있다. 부직포 기체는 섬유의 사이의 간극이 많아 흡수성이 풍부하지만, 수지를 함침시킴으로써 간극이 수지로 채워지기 때문에 흡수성이 저하된다.
부직포 기체에 함침시키는 수지는, 폴리우레탄, 폴리우레탄 폴리우레아 등의 폴리우레탄계, 폴리아크릴레이트, 폴리아크릴로니트릴 등의 아크릴계, 폴리염화비닐, 폴리아세트산비닐, 폴리불화비닐리덴 등의 비닐계, 폴리설폰, 폴리에테르설폰 등의 폴리설폰계, 아세틸화 셀룰로오스, 부티릴화 셀룰로오스 등의 아실화 셀룰로오스계, 폴리아미드계 및 폴리스티렌계 등을 들 수 있다.
부직포의 밀도는, 수지 함침 전의 상태(웹의 상태)에서, 바람직하게는 0.3g/㎤ 이하이며, 보다 바람직하게는 0.1~0.2g/㎤이다. 또한, 수지 함침 후의 부직포의 밀도는, 바람직하게는 0.5g/㎤ 이하이며, 보다 바람직하게는 0.3~0.4g/㎤이다. 부직포의 밀도가 너무 높으면 가공 정밀도가 악화되는 경향이 있고, 너무 낮으면 비교적 흡수하기 쉬워지는 경향이 있다.
또한, 부직포에 대한 수지의 부착률은, 부직포의 중량에 대한 부착시킨 수지의 중량으로 나타나며, 바람직하게는 50% 이상이고, 보다 바람직하게는 75~200%이다. 수지의 부착률이 너무 크면 지지층(3D)으로서의 원하는 쿠션성을 나타내지 못하게 되는 경향이 있고, 너무 낮으면 지지층(3D)이 흡수되어 버려, 연마 특성에 영향을 미친다.
부직포 기체에 수지를 함침시켜 습식 응고하는 예로서 폴리우레탄 수지를 이용한 경우를 설명한다. 폴리우레탄 수지와, 폴리우레탄 수지를 용해 가능하며, 후술하는 응고액에 혼화하는 용매와, 필요에 따라 그 밖의 첨가제를 혼합하고, 나아가 필요에 따라 감압하에서 탈포하여 폴리우레탄 수지 용액을 준비한다. 용매로서는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, N,N-디메틸포름아미드(DMF), 이소프로필알코올(IPA) 및 N,N-디메틸아세트아미드를 들 수 있다. 예를 들어, 폴리우레탄 수지를, 폴리우레탄 수지 용액의 전체량에 대해 5~25질량%의 범위, 보다 바람직하게는 8~15질량%의 범위에서 용매에 용해시켜도 된다. 상기의 범위인 경우, 부직포 기체에 전체로 널리 퍼지게 하기 쉽게 할 수 있다.
다음에, 폴리우레탄 수지 용액에 시트형의 부직포를 침지한 후, 1쌍의 롤러 사이를 가압 가능한 맹글(mangle) 롤러를 이용하여 수지 용액을 짜서 떨어뜨림으로써 원하는 수지 용액 부착량으로 조정하여, 부직포 기체에 수지 용액을 대략 균일하게 함침시킨다. 다음에, 수지 용액을 함침한 부직포 기체를, 수지에 대한 빈용매, 예를 들어 물을 주성분으로 하는 응고액 중에 침지함으로써, 폴리우레탄 수지를 응고 재생시킨다. 응고액에는, 수지의 재생 속도를 조정하기 위해, 수지 용액 중의 용매 이외의 극성 용매 등의 유기 용매를 첨가해도 된다. 또한, 응고액의 온도는, 수지를 응고할 수 있는 온도이면 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 15~60℃이어도 된다. 그 후, 필요에 따라, 수지를 함침한 부직포 내에 잔존하는 용매를 종래 알려져 있는 세정액을 이용하여 제거하고, 나아가, 맹글 롤러를 이용하거나 건조하거나 함으로써 세정액을 제거해도 된다. 이와 같이 하여, 수지가 습식 응고된 섬유 집합체를 얻을 수 있다. 그 후, 섬유 집합체의 양면에 버프 처리를 수행하여, 섬유 집합체의 두께를 조정한다.
두께가 조정된 섬유 집합체는, 소정 위치에 두께 방향으로 관통공이 형성된다. 관통공은 구멍뚫기 가공 등에 의해 형성할 수 있다. 이에 의해, 지지층(3D)이 얻어지게 된다.
지지층(3D)에는, 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)의 투명한 기재도 이용할 수 있다. 폴리에틸렌테레프탈레이트의 기재의 양면에 양면테이프나 접착제 등을 이용하여, 필요에 따라 가압함으로써 연마층(3C)과 접착·고정할 수 있다. 연마층(3C)과의 접착에 이용하는 양면테이프나 접착제에 특별히 제한은 없고, 해당 기술분야에서 공지의 양면테이프나 접착제 중에서 임의로 선택하여 사용할 수 있다. 또, 기재가 투명한 경우는 검사광이 투과하기 때문에, 관통공을 마련하지 않아도 된다.
종점 검출용 창(3B)은, 연마층(3C)과 마찬가지의 재료를 이용할 수 있고, 예를 들어 경질 우레탄에 의해 형성되어 있다. 종점 검출용 창(3B)의 경질 우레탄은, 우레탄 프리폴리머를 이용하여, 디아민류 또는 디올류 등의 경화제(쇄연장제), 첨가제, 촉매 등을 첨가 혼합하여 얻어지는 폴리우레탄 폴리우레아 수지를 경화시키는 프리폴리머법에 의해 제조된다.
종점 검출용 창(3B)에 이용하는 우레탄 프리폴리머는, 연마층과 마찬가지의, 예를 들어 폴리우레탄 결합 함유 이소시아네이트 화합물을 이용할 수 있다. 상기 폴리우레탄 결합 함유 이소시아네이트 화합물로서는, 시판되고 있는 것을 이용해도 되고, 폴리이소시아네이트 화합물과 폴리올 화합물을 반응시켜 합성한 것을 이용해도 된다. 상기 반응에 특별히 제한은 없고, 폴리우레탄 수지의 제조에 있어서 공지의 방법 및 조건을 이용하여 부가 중합 반응하면 된다. 또한, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위 내에서, 다른 성분이 폴리우레탄 결합 함유 이소시아네이트 화합물에 포함되어 있어도 된다.
폴리이소시아네이트 화합물로서는, 디이소시아네이트 화합물이 바람직하고, 연마층에서 이용하는 디이소시아네이트 화합물을 사용할 수 있다. 디이소시아네이트 화합물 중에서도, 2,4-TDI, 2,6-TDI, MDI가 보다 바람직하며, 2,4-TDI, 2,6-TDI가 특히 바람직하다. 이들 폴리이소시아네이트 화합물은, 단독으로 이용해도 되고, 복수의 폴리이소시아네이트 화합물을 조합하여 이용해도 된다.
상기 폴리우레탄 결합 함유 이소시아네이트 화합물의 합성에 이용되는 폴리올 화합물도, 연마층에서 이용하는 폴리올 화합물을 사용할 수 있다. 폴리올 화합물 중에서도, PTMG, 또는 PTMG와 DEG의 조합이 바람직하다. 상기 폴리올 화합물은 단독으로 이용해도 되고, 복수의 폴리올 화합물을 조합하여 이용해도 된다.
종점 검출용 창(3B)에 이용하는 프리폴리머에 대해, NCO기 1개당 프리폴리머의 분자량을 나타내는 프리폴리머의 NCO 당량으로서는, 200~800인 것이 바람직하고, 300~700인 것이 보다 바람직하며, 400~600인 것이 보다 더욱 바람직하다.
상기 경화제로서는, 연마층(3C)에서 이용되는 화합물과 마찬가지로, 예를 들어, 폴리아민 화합물 및/또는 폴리올 화합물을 이용할 수 있다. 폴리아민 화합물로서는, 디아민 화합물이 바람직하고, MOCA, 디아미노디페닐메탄, 디아미노디페닐설폰이 보다 바람직하며, MOCA가 특히 바람직하다. 폴리아민 화합물은, 단독으로 이용해도 되고, 복수의 폴리아민 화합물을 조합하여 이용해도 된다.
종점 검출용 창(3B)에 이용하는 폴리아민 화합물은, 연마층 때와 마찬가지의, 다른 성분과 혼합하기 쉽게 하기 위해 및/또는 기포를 제거하기 위해, 필요에 따라 가열한 상태에서 감압하에서 탈포하는 것이 바람직하다.
또한, 종점 검출용 창(3B)에 이용하는 경화제로서의 폴리올 화합물로서는, 디올 화합물이나 트리올 화합물 등의 화합물이면 특별히 제한 없이 이용할 수 있다. 또한, 종점 검출용 창(3B)에 이용하는 프리폴리머를 형성하는데 이용되는 폴리올 화합물과 동일해도 되고 달라도 된다. 상기 폴리올 화합물은 단독으로 이용해도 되고, 복수의 폴리올 화합물을 조합하여 이용해도 된다.
여기서, 종점 검출용 창(3B)에 이용하는 폴리우레탄 결합 함유 이소시아네이트 화합물의 말단에 존재하는 이소시아네이트기에 대한, 종점 검출용 창에 이용하는 경화제에 존재하는 활성 수소기(아미노기 및 수산기)의 당량비인 R값이, 0.60~1.40이 되도록, 각 성분을 혼합한다. R값은, 0.65~1.30이 바람직하고, 0.70~1.20이 보다 바람직하다.
종점 검출용 창(3B)에는 첨가제로서, 공지의 산화 방지제, 자외선 흡수제, 광안정제를 이용할 수 있다. 이들 첨가제를 이용함으로써, 종점 검출용 창의 황변이나 열화 등을 억제할 수 있다.
연마 정반(4)에는, 상기 연마 패드(3)의 종점 검출용 창(3B) 및 지지층(3D)의 관통공(3Da)의 하방 위치에, 검사광(L1)을 연직 상방으로 조사하는 발광부(7A) 및 피연마물(2)로부터의 반사광을 수광하는 수광부(7B)가 마련되어 있다. 검출 기구(7)는, 이들 발광부(7A), 수광부(7B)와, 이들의 작동을 제어하며, 또한, 연마 가공시에서의 가공의 진척 상황과 가공 종료가 되는 종점을 검출하는 제어부(7C)를 구비하고 있다.
피연마물(2)을 연마 가공 중에서는, 검출 기구(7)의 발광부(7A)로부터 검사광(L1)이 상방을 향하여 조사되므로, 이 검사광(L1)은 투명한 종점 검출용 창(3B)을 투과하여 피연마물(2)의 피연마면(2A)에 조사된다. 그러면, 검사광(L1)은 피연마물(2)의 피연마면(2A)에 의해 하방을 향하여 반사되고, 그 반사광은 투명한 종점 검출용 창(3)을 투과하여 수광부(7B)에 의해 검출된다. 수광부(7B)에서 검출한 반사광은 제어부(7C)로 전달되게 되어 있다.
그리고, 피연마물(2)의 연마 가공이 진행되어, 피연마물(2)의 피연마면(2A)이 서서히 연마됨에 따라, 수광부(7B)에 의해 검출되는 반사광의 강도 등이 변화한다. 제어부(7C)는, 수광부(7B)에 의해 검출된 반사광의 강도 등이, 미리 등록된 강도 등이 되면, 피연마면(2A)이 가공 종점이 된 것으로 판정하여, 연마 가공을 정지시킨다. 그러면, 구동 기구가 정지되므로 연마 정반(4) 및 보유지지 정반(5)의 회전이 정지함과 아울러, 슬러리 공급 기구(6)로부터의 슬러리의 공급도 정지되게 되어 있다.
검출 기구(7)는, 이와 같이 하여 피연마물(2)의 연마 가공이 수행될 때에 연마 가공의 종점을 검출하게 되어 있다. 또, 이러한 검사광(L1)을 이용한 검출 기구(7)의 구성은 상술한 특허문헌 1~3에 의해 공지이다.
그러나, 본 실시예는, 연마층(3C)에 마련한 종점 검출용 창(3B) 및 그 장착 개소 등을 이하와 같이 개량한 것이며, 이에 따라 종점 검출용 창(3B)이 연마층(3C)으로부터 가공 중에 탈락하는 것을 방지한 것이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 연마층(3C)의 소정 위치에는 상하 방향의 관통공(3Ca)이 형성되어 있고, 여기에 대략 원기둥형의 종점 검출용 창(3B)이 간극 없이 걸어맞춤한 상태로 마련되어 있다.
종점 검출용 창(3B)은, 축방향 치수와 외경이 대략 동일한 짧은 원기둥형으로 형성되어 있다. 종점 검출용 창(3B)의 측면이 되는 외주면(3Ba)에는, 표면 거칠기를 조정함으로써 미소한 요철이 형성되어 있다. 종점 검출용 창(3B)은, 우레탄 프리폴리머와 경화제를 혼합한 것을 경화시켜 제작되어 있고, 광을 투과시킬 수 있다. 또, 종점 검출용 창(3B)을 원기둥형인 것을 설명하였지만, 사각기둥 등의 각기둥형이어도 된다.
종점 검출용 창(3)의 외주면(3Ba)의 표면 거칠기(Ra)(산술 평균 거칠기)는, 2~50μm인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 2~40μm, 보다 더욱 바람직하게는 2~30μm이다. 외주면(3Ba)의 표면 거칠기가 범위 내에 있으면, 접합 강도를 크게 하기 위해 필요한 외주면(3Ba)의 표면적을 확보하면서, 피연마물에의 영향(스크래치의 발생 등)을 억제할 수 있다. 표면 거칠기는, 일본공업규격(JIS B 0601-1994)에 기초하여 측정할 수 있다. 구체적으로는, 후술하는 기둥형 소재의 측면에 대해 다른 개소 5점을 측정하여 얻어진 산술 평균 거칠기(Ra)를 평균함으로써 구할 수 있다. 기둥형 소재가 원기둥형인 경우, 기둥형 소재의 측면을 두께 방향을 따라 측정함으로써 구할 수 있다. 측정 장치는, 예를 들어 표면 거칠기 측정기(도쿄 세이미츠사 제품, 서프콤 SR-2)를 이용할 수 있다. 측정 속도는 0.6mm/sec, 측정 거리는 12.5mm, 컷오프 값은 2.5mm로 하였다.
즉, 관통공(3Ca)의 본래의 내주면에는, 종점 검출용 창(3B)의 본래의 외주면(3Ba)이 간극 없이 끼워맞춤되어 있다. 또한, 관통공(3Ca)의 내주면은, 상기 종점 검출용 창(3B)의 외주면(3Ba)의 표면 형상에 맞춘 형상으로 되어 있다.
바꾸어 말하면, 종점 검출용 창(3B)의 외주면(3Ba)에는, 표면 거칠기가 조정됨으로써 복수의 미소한 요철이 형성되어 있고, 한편, 연마층(3C)의 관통공(3Ca)의 내주면에는, 종점 검출용 창(3B)의 외주면(3Ba)의 복수의 미소한 요철과 간극 없이 걸어맞춤하는 복수의 요철이 형성되어 있다.
그리고, 종점 검출용 창(3B)의 상면(3Bb)은 연마층(3C)의 연마면(3A)과 동일 평면으로 되어 있고, 종점 검출용 창(3)의 하면(3Bc)은 연마층(3C)의 하면(3Cc)과 동일 평면으로 되어 있다.
연마층(3C)의 상면이, 피연마물(2)의 피연마면(2A)과 슬라이딩하는 연마면(3A)으로 되어 있고, 그 연마면(3A)의 소정 위치에는, 홈(3Cd)이 형성되어 있다. 이 홈(3Cd)은, 연마면(3A)에 격자형, 동심원상, 방사상 등으로 형성되어 있다. 이 홈(3Cd)의 깊이는 모두 동일하게 되어 있다. 또한, 이 홈(3Cd)은, 슬러리를 보유 또는 배출하게 되어 있다. 본 실시예의 연마 패드(3)에서의 연마층(3C) 및 종점 검출용 창(3B)은 이상과 같이 구성되어 있다.
다음에, 이상과 같이 구성된 연마 패드(3)의 연마층(3C)의 제조 방법에 대한 일 태양에 대해 도 4에 의해 설명한다.
즉, 우선, 필요한 외경과 축방향 길이를 갖는 기둥형 소재(100)를 제작한다. 본 실시예의 태양에서는, 원기둥형의 기둥형 소재를 기재하고 있지만, 사각기둥형 등의 각기둥형의 기둥형 소재로 해도 된다. 이 기둥형 소재(100)가 나중에 상기 종점 검출용 창(3B)이 되는 창용 부재가 된다. 본 실시예의 태양에서는, 기둥형 소재의 재료로서, 우레탄 프리폴리머와 경화제를 준비하고, 이들을 혼합시킨 혼합물을 제작하며(제1 혼합 공정), 이 혼합물을 도시하지 않은 원통형의 형(99)에 흘려 넣어 경화시킴으로써 기둥형 소재(100)를 제작한다(제1 성형 공정, 도 4의 (a) 참조).
다음에, 기둥형 소재(100)의 외주면(100A)에, 표면 거칠기를 조정하여 요철을 형성한다(요철 형성 공정). 본 실시예의 태양에서는, 기둥형 소재(100)의 외주면(100A)의 전역에 걸쳐 샌드페이퍼(#120)로 무수한 미소한 요철을 형성한다(도 4의 (b) 참조). 외주면의 요철 형성 공정 전의 표면 거칠기(Ra)는 1.6μm이고, 요철 형성 후의 표면 거칠기는 4.7μm이었다.
다음에, 도시하지 않은 직사각형의 상자형을 한 형틀(101)을 준비하고, 그 형틀(101) 내의 소정 위치에, 상기 무수한 미소한 요철이 외주면(100A)에 형성된 기둥형 소재(100)를 연직 방향이 되도록 설치한다.
그 후, 연마층(3C)의 재료가 되는 우레탄 프리폴리머와 경화제를 혼합하여 혼합물을 제작하고(제2 혼합 공정), 이 혼합물을 형틀(101) 내에 흘려 넣어 굳힌다(제2 성형 공정). 이에 의해, 기둥형 소재(100)가 일체로 매설된 상태에서, 형틀(101)의 내부 공간과 동일 형상의 폴리우레탄 폴리우레아 수지 성형체(102)가 제작된다(도 4의 (c) 참조). 이 폴리우레탄 폴리우레아 수지 성형체(102)가 전술한 연마층(3C)의 부분이 된다.
연마층(3C)의 재료가 되는 우레탄 프리폴리머와 경화제를 혼합한 혼합액은 액상으로 되어 있으므로, 형틀(101) 내에 흘려 넣어지면, 기둥형 소재(100)의 외주면(100A)까지 간극 없이 혼합액이 충전되어 굳어지게 되어 있다.
다음에, 상기 폴리우레탄 폴리우레아 수지 성형체(102)를 형틀(101)로부터 분리한 후에, 이 폴리우레탄 폴리우레아 수지 성형체(102)에서의 기둥형 소재(100)가 매설된 개소를, 필요한 두께가 되도록 수평면을 따라 얇게 절단하여 복수의 시트형 부재(103)로서 잘라낸다(절단 공정, 도 4의 (d) 참조).
그리고, 이 시트형 부재(103)에서의 상면 및 하면을 평활하게 되도록 연마한다. 이후, 연마면(3A)과 반대측의 면에 있는 연마층(3C)의 하면에 양면테이프 등을 첩부한다. 또한, 연마면(3A)이 되는 상면의 필요 위치에, 슬러리의 배출이나 보유를 하는 홈(3Cd)이 형성되게 되어 있다. 이에 의해, 도 3에 도시된 본 실시예의 연마 패드(3)의 연마층(3C)이 완성된다(도 4의 (d) 참조).
이와 같이 하여, 연마 패드(3)의 연마층(3C)이 제작되게 되고, 이 연마층(3C)에서의 상기 기둥형 소재(100)의 개소가 종점 검출용 창(3B)이 된다. 종점 검출용 창(3B)의 외주면(3Ba)은, 표면 거칠기가 조정되어 무수한 미소한 요철이 형성되어 있고, 이들은 인접 위치의 연마층(3C) 측의 관통공(3Ca)에 간극 없이 걸어맞춤한 상태로 되어 있다.
바꾸어 말하면, 종점 검출용 창(3B)의 외주면(3Ba)에 형성된 무수한 미소한 요철에 의해 외주면(3Ba)의 표면적이 커진 상태에서, 연마층(3C)의 관통공(3Ca)의 내주면의 요철에 간극 없이 걸어맞춤한 상태로 되어 있다.
이와 같이 하여 연마층(3C)이 제작되면, 미리 관통공(3Da)을 형성한 지지층(3D)을 연마층(3C)의 하면에 접착제로 접착한다. 이에 의해, 본 실시예의 연마 패드(3)의 제조가 완료된다(도 4의 (e)).
그리고, 이와 같이 하여 제조된 연마 패드(3)는, 그 하면(지지층(3D)의 하면)이 양면테이프나 접착제 등에 의해 상기 연마 정반(4)의 상면에 고착되게 되어 있다.
요철 형성 공정을 수행한 기둥형 소재와 요철 형성 공정을 수행하지 않은 기둥형 소재의 각각을 이용하여 연마층을 제작한 경우에 대해 비교하였다. 요철 형성 공정을 수행하지 않은 기둥형 소재를 이용하여 제작된 연마층은, 종점 검출용 창의 외주면의 표면적이 작아 연마층의 관통공과 접합 강도가 작기 때문에, 종점 검출용 창을 압압하면 연마층으로부터 빠져 버렸다. 한편, 요철 형성 공정을 수행한 기둥형 소재를 이용하여 제작된 연마층은, 종점 검출용 창의 외주면의 표면적이 커져 연마층의 관통공과 접합 강도가 커졌기 때문에, 종점 검출용 창을 압압해도 연마층으로부터 빠지는 일이 없었다.
또, 요철 형성 공정으로서, 기둥형 소재의 측면을 쇼트 블라스트나 샌드페이퍼에 의해 거칠기를 조정하는 예를 설명하였지만 이에 한정되지 않는다. 다른 예로서는, 기둥형 소재를 매설하지 않고 폴리우레탄 폴리우레아 수지 성형체를 제작하며, 폴리우레탄 폴리우레아 수지 성형체의 소정 위치에 관통공을 형성하여, 관통공의 내주면을 쇼트 블라스트나 샌드페이퍼로 요철 형성 공정을 수행한 후, 표면 거칠기가 조정된 관통공에 종점 검출용 창 우레탄 프리폴리머와 경화제를 혼합한 혼합액을 흘려 넣어 경화함으로써도 기둥형 소재에 무수한 미소한 요철을 형성할 수 있다.
본 실시예에서는, 이상과 같이 하여 연마 패드(3)의 연마층(3C)을 제작하며, 이에 지지층(3D)을 양면테이프나 접착제 등으로 접착하여, 연마 패드(3)를 제작하도록 하고 있다.
본 실시예의 연마 패드(3)의 연마층(3C)은, 접착제를 이용하지 않고 종점 검출용 창(3B)이 연마층(3C)의 관통공(3Ca)에 간극 없이 걸어맞춤한 상태로 장착되어 있다. 그 때문에, 피연마물(2)의 피연마면(2A)에 연마층(3C)의 연마면(3A)이 슬라이딩하는 연마 가공 중에 있어서, 연마면(3A)에 접착제가 섞여 들어가는 일이 없고, 접착제에 의한 피연마물(3A)의 악영향(스크래치 등)을 방지할 수 있다.
또한, 도 4의 (b)에 도시된 요철 형성 공정에서는, 기둥형 소재(100)의 측면(외주면(100A))의 전역에 걸쳐 쇼트 블라스트나 샌드페이퍼로 무수한 미소한 요철을 형성하고 있지만, 도 5에 도시된 바와 같이, 기둥형 소재(200)에 절삭 가공 등을 실시하여 복수의 팽출부(200A)를 형성할 수 있다.
도 5의 (e)에 도시된 바와 같이, 연마층(3C)의 소정 위치에는 상하 방향의 관통공(3Ca)이 형성되어 있고, 여기에 대략 원기둥형의 종점 검출용 창(203B)이 간극 없이 걸어맞춤한 상태로 마련되어 있다.
종점 검출용 창(203B)은, 축방향 치수와 외경이 대략 동일한 짧은 원기둥형으로 형성되어 있다. 종점 검출용 창(203B)의 측면이 되는 외주면(203Ba)에는, 축방향으로 소정 간격을 유지하여 플랜지 형상의 팽출부(203Bb)가 2개소에 형성되어 있다. 즉, 연마면(3A)과 직교 방향에 있어서, 종점 검출용 창(203B)의 외주부의 2개소에, 볼록부로서의 팽출부(203Bb)가 형성되어 있다. 각 팽출부(203Bb)의 두께(축방향 치수) 및 외방으로의 팽출 길이는 동일하다. 팽출부의 길이(높이)는, 0.1~0.5mm인 것이 바람직하다. 팽출부의 길이가 0.1~0.5mm로 함으로써, 팽출부의 강도를 확보할 수 있으면서, 종점 검출용 창의 탈락 방지의 효과를 얻을 수 있다. 또한, 상하의 팽출부(203Bb)가 떨어진 거리(피치)는, 이들의 두께와 대략 동일한 정도의 치수로 되어 있다. 팽출부(203Bb)의 피치는, 0.2~0.5mm인 것이 바람직하다. 팽출부(203Bb)의 피치가 0.2~0.5mm로 함으로써, 연마층(3C)의 재료가 되는 우레탄 프리폴리머와 경화제를 혼합한 혼합액이 널리 퍼지기 쉽고, 팽출부(203Bb)를 복수 형성(가공)하기 쉬워짐과 아울러, 팽출부(203Bb)의 강도를 확보할 수 있다. 또한, 상방측의 팽출부(203Bb)는, 연마면(3A)과 동일한 상면(203Bc)으로부터 팽출부(203Bb)의 두께보다 짧은 치수만큼 하방측에 위치하고 있고, 하방측의 팽출부(203Bb)는, 하면(203Bd)보다 팽출부(203Bb)의 두께의 반분 정도 상방측에 위치하고 있다. 또, 팽출부(203Bb)가 나사산(나선)을 구성하는 경우는, 팽출부(203B)가 상면(203Bc)으로부터 하면(203Bd)에 걸쳐 연속하여 위치한다.
한편, 연마층(3C)의 관통공(3Ca)은, 상기 종점 검출용 창(203B)의 본래의 외주면(203Ba) 및 팽출부(203Bb)와 간극 없이 걸어맞춤되도록 형성되어 있다.
즉, 관통공(3Ca)의 본래의 내주면에는, 종점 검출용 창(203B)의 본래의 외주면(203Ba) 및 팽출부(203Bb)가 간극 없이 끼워맞춤되어 있다.
이와 같이, 다른 실시예의 종점 검출용 창(203B)은, 그 외주부에 탈락 방지용의 팽출부(203Bb)가 2개소 형성되어 있고, 한편, 연마층(3C)의 관통공(3Ca)에는, 상기 팽출부(203Bb)가 간극 없이 걸어맞춤되는 오목부(3Cb)가 2개소 형성되어 있다.
연마면(3A)에 형성되는 복수의 홈(3Cd)의 깊이는, 상기 종점 검출용 창(203B)의 상측의 팽출부(203Bb)보다 깊고, 또한, 하측의 팽출부(203Bb)보다 얕아지는 깊이로 설정되어 있다. 이 홈(3Cd)은, 슬러리를 보유 또는 배출하게 되어 있다. 다른 실시예의 연마 패드(203)에서의 연마층(3C) 및 종점 검출용 창(203B)은 이상과 같이 구성되어 있다.
다음에, 이상과 같이 구성된 다른 실시예의 연마 패드(203)의 연마층(3C)의 제조 방법에 대해서는 도 5에 의해 설명한다. 본 실시예와 공통되는 공정에 대해서는 설명을 생략한다.
우선, 제1 혼합 공정에서 기둥형 소재의 재료인 우레탄 프리폴리머와 경화제를 혼합시킨 혼합물을, 제1 성형 공정에서 원통형의 형(99)에 흘려 넣어 경화시킴으로써 성형한 기둥형 소재(200)의 외주부에, 축방향으로 동일 피치로 플랜지 형상을 한 복수의 팽출부(200A)를 형성한다(요철 형성 공정, 도 5의 (a), (b) 참조). 다른 실시예에서는, 기둥형 소재(200)의 외주부를 절삭함으로써, 소정의 폭(상하 방향 치수)과 깊이(반경 방향 치수)를 갖는 팽출부(200A)를 축방향의 복수 개소에 형성하고 있다. 바꾸어 말하면, 이 공정에서는, 기둥형 소재(200)의 외주부에 복수의 볼록부로서의 팽출부(200A)를 형성하고, 이에 따라 기둥형 소재(200)의 외주부의 축방향에 걸쳐 복수의 요철을 형성한다. 이 이후의 공정은, 본 실시예와 공통된다.
이와 같이 하여, 연마 패드(203)의 연마층(3C)이 제작되게 되고, 이 연마층(3C)에서의 상기 기둥형 소재(200)의 개소가 종점 검출용 창(203B)이 된다.
다른 실시예에서는, 이상과 같이 하여 연마 패드(203)의 연마층(3C)을 제작하고, 여기에 지지층(3D)을 접착제로 접착하여, 연마 패드(3)를 제작하도록 하고 있다. 다른 실시예의 연마 패드(203)의 연마층(3C)은, 접착제를 이용하지 않고 종점 검출용 창(203B)이 연마층(3C)의 관통공(3Ca)에 간극 없이 걸어맞춤한 상태로 장착되어 있다.
그 때문에, 피연마물(2)의 피연마면(2A)에 연마층(3C)의 연마면(3A)이 슬라이딩하는 연마 가공 중에 있어서, 연마면(3A)에 접착제가 섞여 들어가는 일이 없고, 접착제에 의한 피연마물(3A)의 악영향(스크래치 등)을 방지할 수 있다.
또한, 다른 실시예에서는, 종점 검출용 창(203B)에서의 적어도 2개소의 팽출부(203Bb)가, 연마층(3C)의 관통공(3Ca)의 오목부(3Cb)에 간극 없이 걸어맞춤하고 있다. 즉, 종점 검출용 창(203B)의 외주부에 형성된 복수의 요철이 연마층(3C)의 관통공(3Ca)의 내주면의 요철에 간극 없이 걸어맞춤한 상태로 되어 있다.
그 때문에, 피연마물(2)의 연마 가공 중에 있어서, 종점 검출용 창(203B)이 연마층(3C)의 관통공(3Ca)으로부터 탈락하는 것을 방지할 수 있다.
나아가, 도 6의 (a) 내지 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 피연마물(2)에 대한 연마 가공이 반복됨에 따라, 연마 패드(203)에서의 연마층(3C)의 연마면(3A)이, 도 6의 (a)에 도시된 당초의 상태로부터 도 6의 (b)에 도시된 교환해야 할 한도까지 마멸된 상태가 된다.
연마면(3A)이 마멸됨으로써, 홈(3Cd)의 깊이가 상대적으로 얕아지고, 소정의 한도까지 홈(3Cd)의 깊이가 얕아지면, 연마층(3C)을 바꾸는 교환 시기가 된다(도 6의 (b)의 상태). 그 상태에서도, 하방측이 되는 1개소의 팽출부(203Bb)는 마멸되지 않고 잔존하여 홈(3Cb)과 걸어맞춤하고 있다.
바꾸어 말하면, 연마층(3C)을 교환해야 할 시점에서도, 종점 검출용 창(203B)에는 적어도 하나의 팽출부(203Bb)가 잔존하게 되어 있다. 따라서, 다른 실시예에 의하면, 피연마물(2)의 연마 가공 중에 있어서, 종점 검출용 창(203B)이 연마층(3C)의 관통공(3Ca)으로부터 탈락하는 것을 확실히 방지할 수 있다.
또한, 도 5의 (b)에 도시된 요철 형성 공정에서는, 기둥형 소재(200)의 외주면에 절삭 가공을 실시하여 복수의 팽출부(200A)를 형성하고, 이에 따라 외주면에 복수의 요철을 형성하고 있지만, 절삭 가공 대신에, 제1 성형 공정에서 준비한 형에 미리 요철을 형성하여 기둥형 소재의 재료를 흘려 넣어 경화시킴으로써, 기둥형 소재에 팽출부를 형성해도 된다. 이와 같이 하여 제조된 연마층(3C)을 갖는 연마 패드(203)이어도, 상기 실시예와 마찬가지의 작용·효과를 얻을 수 있다.
다음에, 도 7의 (a)은, 연마 패드(3)의 연마층(3C)에 관한 다른 실시예를 나타낸 것이다. 이 실시예에서는, 종점 검출용 창(3B)의 외주면에 수나사(3Bf)를 형성하고 있고, 이에 맞추어, 연마층(3C)의 관통공(3Ca)의 내주면에, 상기 수나사(3Bf)와 간극 없이 걸어맞춤하는 암나사(3Cf)가 형성되어 있다. 또, 이 실시예의 연마층(3C)의 제조 방법은, 도 4에 도시된 실시예의 제조 방법과 동일하다.
수나사(3Bf)의 볼록부로서의 나사산은, 축방향(상하 방향)에서 3개소 이상 존재하고 있고, 홈(3Cd)이 교환의 한도까지 얕아진 상태이어도, 적어도 하나의 나사산이 잔존하게 되어 있다. 그 밖의 구성은, 도 3에 도시된 실시예와 동일하다.
이 실시예에서도, 연마층(3C)의 연마면(3A)이 도 7의 (a)에 도시된 당초의 상태로부터 도 7의 (b)에 도시된 교환해야 할 한도까지 마멸된 상태가 되어도, 수나사(3Bf)의 볼록부로서의 나사산이 복수 잔존하게 되어 있다.
따라서, 이 도 7의 (a)에 도시된 실시예의 연마층(3C)을 구비한 연마 패드(3)이어도, 상기 각 실시예와 마찬가지의 작용·효과를 얻을 수 있다.
다음에 도 8의 (a)은, 연마 패드(3)의 연마층(3C)에 관한 또 다른 실시예를 나타낸 것이다. 이 실시예에서는, 종점 검출용 창(3B)의 외주면에 각(角)나사 형상의 나선형 돌기(3Bg)를 형성하고 있고, 이에 맞추어, 연마층(3C)의 관통공(3Ca)의 내주면에, 나선형 오목부(3Cg)가 형성되어 있고, 이들은 간극 없이 걸어맞춤한 상태로 되어 있다.
나선형 돌기(3Bg)에 의해 형성되는 볼록부는, 축방향(상하 방향)의 종단면에 있어서 2개소 이상 형성되어 있다. 또한, 홈(3Cd)의 바닥부보다 하방측에는, 나선형 돌기(3Bg)에 의한 볼록부가 적어도 하나 형성되어 있다. 그 밖의 구성은, 도 3에 도시된 실시예와 동일하다. 이 실시예의 연마층(3C)의 제조 방법도 도 4에 도시된 실시예의 제조 방법과 동일하다.
이 실시예에서도, 연마층(3C)의 연마면(3A)이, 도 8의 (a)에 도시된 당초의 상태로부터 도 8의 (b)에 도시된 교환해야 할 한도까지 마멸된 상태가 되어도, 나선형 돌기(3Bg)의 복수의 볼록부가 잔존하게 되어 있다.
따라서, 이 도 8의 (a)에 도시된 실시예의 연마층(3C)을 구비한 연마 패드(3)이어도, 상기 각 실시예와 마찬가지의 작용·효과를 얻을 수 있다.
1‥연마 장치 2‥피연마물
3‥연마 패드 3A‥연마면
3B‥종점 검출용 창 3Ba‥외주면
3C‥연마층 3Ca‥관통공

Claims (11)

  1. 피연마물을 연마하는 연마면을 갖는 연마층과, 이 연마층의 관통공에 마련되어, 검사광 및 피연마물로부터의 반사광을 투과시키는 종점 검출용 창을 구비하는 연마 패드에 있어서,
    상기 종점 검출용 창의 측부에, 상기 연마면과 직교 방향에 있어서 복수의 볼록부가 형성되어 있고,
    상기 연마층의 관통공의 내주면에, 상기 종점 검출용 창의 볼록부와 걸어맞춤하는 복수의 오목부가 형성되어 있고,
    상기 복수 개소의 볼록부와 오목부가 걸어맞춤하는 것을 특징으로 하는 연마 패드.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 연마층의 연마면에, 슬러리를 보유 및/또는 배출하는 홈이 형성되어 있고, 적어도 하나의 볼록부와 오목부가 상기 홈의 바닥부의 높이보다 하방에 걸어맞춤한 상태로 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 연마 패드.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 볼록부는, 종점 검출용 창의 측부에 형성된 팽출부로 이루어지며, 상기 오목부는, 연마층의 관통공의 내주면에 형성된 오목부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연마 패드.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 볼록부가 수나사이며, 상기 오목부가 암나사인 것을 특징으로 하는 연마 패드.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 볼록부의 피치가 0.2~0.5mm인 것을 특징으로 하는 연마 패드.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 볼록부의 높이가 0.15~0.5mm인 것을 특징으로 하는 연마 패드.
  7. 피연마물을 연마하는 연마면을 갖는 연마층과, 이 연마층에 마련되어, 검사광 및 피연마물로부터의 반사광을 투과시키는 종점 검출용 창을 구비하는 연마 패드의 제조 방법으로서,
    상기 종점 검출용 창이 되는 프리폴리머와 경화제를 혼합하여, 이 프리폴리머와 경화제의 혼합물을 제작하는 제1 혼합 공정과,
    상기 혼합물을 제1 형(型)에 흘려 넣어 굳힘으로써, 상기 종점 검출용 창이 되는 소재를 제작하는 제1 성형 공정과,
    상기 소재의 측면에 복수의 요철을 형성하는 요철 형성 공정과,
    상기 연마층이 되는 프리폴리머와 경화제를 혼합한 혼합물을 제작하는 제2 혼합 공정과,
    측면에 복수의 요철이 형성된 소재를 제2 형의 내부에 수용한 후에, 제2 혼합 공정에서 제작한 혼합물을 제2 형에 흘려 넣어 굳혀, 상기 소재가 매설된 상태의 성형체를 제작하는 제2 성형 공정과,
    상기 성형체를 제2 형으로부터 분리한 후에 필요한 두께로 절단하여, 상기 종점 검출용 창을 갖는 상기 연마층을 제작하는 절단 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 연마 패드의 제조 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 요철 형성 공정에서는, 요철 형성 공정 후의 상기 소재의 측면의 표면 거칠기를 2~50μm로 조정하는 것을 특징으로 하는 연마 패드의 제조 방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 요철 형성 공정에서는, 쇼트 블라스트 또는 샌드페이퍼를 이용하여, 소재의 측면에 조면(粗面)이 형성되게 되어 있고, 이 조면에 의해 상기 복수의 요철이 형성되는 것을 특징으로 하는 연마 패드의 제조 방법.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 요철 형성 공정에서는, 상기 소재의 측면에 절삭 가공에 의해 복수의 팽출부가 형성되는 것을 특징으로 하는 연마 패드의 제조 방법.
  11. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1 성형 공정에서 이용하는 상기 제1 형의 측면에는 요철이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 연마 패드의 제조 방법.
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