TWI703253B - 精研材料及其製造方法、以及研磨物之製造方法 - Google Patents

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Abstract

一種精研材料,其具有以經編或緯編構成之針織物與被含浸至該針織物之樹脂。

Description

精研材料及其製造方法、以及研磨物之製造方法
本發明係有關精研材料及其製造方法、以及研磨物之製造方法。
近幾年來,作為下一世代晶圓半導體元件材料,寬帶隙半導體的碳化矽(SiC)、氮化鎵(GaN)、金剛石、藍寶石(Al2O3)及氮化鋁(AlN)等材料備受矚目。例如相較於Si半導體,碳化矽(SiC)具有帶隙為3倍,絕緣破壞電場強度約7倍等之優異物性值,與現有之矽半導體相比,高溫動作性優異、小型且省能源效果亦高之方面優異。且,對藍寶石晶圓,基於其化學安定性、光學特性(透明性)、機械強度、熱特性(熱傳導性)等,而作為具有光學要件之電子機器例如高性能抬頭投影機用零件之重要性正日漸提高。隨著該等下一世代功率裝置之真正普及,而進展基板之大口徑化、量產化,隨隨此,基板加工技術之重要性亦增加。該加工製程而言,與Si同 樣,藉由將晶圓所用之圓柱狀單晶(錠塊)切片而切出圓盤狀。其次,使經切片之圓盤狀單晶表面平坦化時,首先,為了較大地去除其表面粗糙度,而使用研磨壓盤進行精研加工。隨後,進行用以更提高圓盤狀單晶表面之平坦性且去除表面微細傷痕並鏡面化之拋光加工。因此,藉由精研加工提高圓盤狀單晶表面之平坦性且減少維繫傷痕對於隨後之拋光加工造成影響故而具重要性。
以往,一般Si半導體晶圓等之研磨加工中,係使用將熱塑性距胺基甲酸酯樹脂含浸於毛氈狀纖維質薄片中而成之半導體晶圓研磨用布或發泡聚胺基甲酸酯研磨墊等(例如參考專利文獻1)。且,作為尤其與Si相比遠遠較硬質的SiC等之高硬度材料用之精研加工,已知有使用銅及錫等之金屬系壓盤,將該壓盤與金剛石研磨粒組合之精研加工(亦稱為「金剛石精研」)(例如參考專利文獻2)。
〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕
專利文獻1:日本特開平5-8178號公報
專利文獻2:日本特開2007-61961號公報
然而,金屬系壓盤由於較重,故處理困難, 且有埋入有金剛石研磨粒之壓盤表面之照料等,於使用後之維持管理需要勞力之問題點。且,於SiC等之加工中採用Si之研磨加工所用之一般研磨用布時,精研速率低而有不實用之問題。且,SiC以外,藍寶石、金剛石亦具有次於SiC之修正莫氏硬度,對於藥品之耐性高,極難加工。因此,一般之Si半導體晶圓等以外之被期待作為下一世代晶圓半導體元件材料之材料,尤其於高硬度之難加工材料之精研加工中,期望有處理性優異且精研速率亦優異之精研材料。
本發明係鑑於上述情況而完成者,目的在於提供處理性及維持管理性優異、精研速率亦優異之精研材料及其製造方法、以及使用精研材料之研磨物之製造方法。
本發明人等為解決上述課題而積極探討。其結果,發現若為具備針織物之精研材料,可解決上述課題,因而完成本發明。
亦即,本發明係如下。
〔1〕
一種精研材料,其具有以經編或緯編構成之針織物與被含浸至該針織物之樹脂。
〔2〕
如〔1〕之精研材料,其中構成前述針織物之纖維之 至少一部分係假撚絲。
〔3〕
如〔1〕或〔2〕之精研材料,其中前述樹脂含有第1樹脂及與該第1樹脂不同之第2樹脂,前述第2樹脂係NCO當量400以下之胺基甲酸酯預聚物與硬化劑之反應物。
〔4〕
如〔1〕~〔3〕中任一項之精研材料,其中前述樹脂含有第1樹脂及與該第1樹脂不同之第2樹脂,前述針織物之含量相對於前述針織物、前述第1樹脂及前述第2樹脂之總量為30~60質量%。
〔5〕
如〔1〕~〔4〕中任一項之精研材料,其中構成前述針織物之單絲之數平均直徑為3~30μm。
〔6〕
如〔1〕~〔5〕中任一項之精研材料,其研磨面之表面粗糙度Ra為25~80μm。
〔7〕
如〔1〕~〔6〕中任一項之精研材料,其壓縮率為0.5~20%。
〔8〕
如〔1〕~〔7〕中任一項之精研材料,其壓縮彈性率為50~98%。
〔9〕
如〔1〕~〔8〕中任一項之精研材料,其A硬度為50~98°。
〔10〕
如〔1〕~〔9〕中任一項之精研材料,其厚度為1.0~5.0mm。
〔11〕
一種精研材料之製造方法,其具有下述步驟:使含第1樹脂之樹脂溶液含浸至以經編或緯編構成之針織物中,進行濕式凝固,而獲得樹脂含浸針織物之第1含浸步驟,使前述樹脂含浸針織物浸漬於含有可溶解前述第1樹脂之溶劑之浸漬液中之浸漬步驟,及將前述浸漬步驟後之前述樹脂含浸針織物含浸於含NCO當量400以下之胺基甲酸酯預聚物與硬化劑之溶液中之第2含浸步驟。
〔12〕
如〔11〕之精研材料之製造方法,其中前述第1樹脂係可溶於自N,N-二甲基甲醛、二甲基乙醯胺、甲基乙基酮及二甲基亞碸所成之群選出之1種以上。
〔13〕如〔11〕或〔12〕之精研材料之製造方法,其中前述溶劑含有自N,N-二甲基甲醛、二甲基乙醯胺、甲基乙基酮及二甲基亞碸所成之群選出之1種以上之溶劑。
〔14〕
一種研磨物之製造方法,其具有使用如〔1〕~〔10〕 中任一項之精研材料,精研被研磨物之精研步驟。
依據本發明,可提供處理性及維持管理性優異、精研速率亦優異之精研材料及其製造方法、以及使用精研材料之研磨物之製造方法。
圖1係顯示實施例1、2、4所得之精研材料之表面及剖面之顯微鏡照片。
圖2係顯示比較例1、2所得之精研材料之表面及剖面之顯微鏡照片。
以下根據需要邊參考圖式,邊針對用以實施本發明之形態(以下簡稱為「本實施形態」)詳細說明。且,上下左右等之位置關係只要未特別限定,則係基於圖式所示之位置關係者。進而,圖式之尺寸比率並非限定於圖示之比率者。
〔精研材料〕
本實施形態之精研材料具有以經編或緯編構成之針織物與被含浸至該針織物之樹脂。本實施形態之精研材料由 於具有針織物與樹脂,故比金屬系壓盤輕,處理性及維持管理性優異。且意外地,藉由使用以經編或緯編構成之針織物,可發揮精研速度優異之可與金屬系壓盤匹敵之精研速率。
精研材料之研磨面之表面粗糙度Ra較好為25~80μm,更好為30~75μm,又更好為35~70μm。藉由使表面粗糙度Ra為25μm以上,有更提高精研速率之傾向。又,藉由使表面粗糙度為75μm以下,有更提高被研磨物之面品質之傾向。表面粗糙度Ra可藉由實施例記載之方法測定。又,表面粗糙度Ra可藉由選擇針織物之編織方式、構成針織物之纖維種類、纖維加撚方法及單絲之數平均直徑等而調整。
精研材料之壓縮率較好為0.5~20%,更好為1~10%,又更好為1~5%。藉由使壓縮率為0.5%以上,有更提高被研磨物之面品質、更提高精研材料與被研磨物之密著性之傾向。又,藉由使壓縮率為20%以下,有更提高精研速率、更可抑制精研材料變形之傾向。又,壓縮率可藉由實施例記載之方法測定。且,壓縮率於例如後述之較佳製造方法中有藉由調整為使所得精研材料之密度降低之方式而變高之傾向。
精研材料之壓縮彈性率較好為50~98%,更好為70~95%,又更好為80~90%。藉由使壓縮彈性率為50%以上,則有更提高精研速率、更可抑制精研材料變形之傾向。又,藉由使壓縮彈性率為98%以下,有更提高與被研 磨物之密著性之傾向。且,壓縮彈性率可藉由實施例記載之方法測定。又,壓縮彈性率於例如後述之較佳製造方法中有藉由提高第2樹脂之含有率而變高之傾向。
精研材料之A硬度較好為50~98°,更好為60~95°,又更好為70~95°。藉由使A硬度為50°以上,有更可抑制精研材料變形之傾向。又,藉由使A硬度為98°以下,有更提高與被研磨物之密著性之傾向。且,A硬度可藉由實施例記載之方法測定。又,A硬度於例如後述之較佳製造方法中有藉由提高第2樹脂之含有率而變高之傾向。
精研材料之密度較好為0.35~0.70,更好為0.35~0.60,又更好為0.40~0.60。藉由使密度為0.35以上,有更可抑制精研材料之永久變形、與被研磨物之接觸面積增大所致之作用點壓力降低之傾向。又,藉由使密度為0.70以下,有更提高漿料保持性之傾向。又,密度可藉由實施例記載之方法測定。且,密度於例如後述之較佳製造方法中有藉由提高第1樹脂及第2樹脂相對於針織物之含有率而變高之傾向。
研磨材料之厚度較好為1.0~5.0mm,更好為1.5~3.5mm,又更好為2.0~3.0mm。藉由使厚度為1.0mm以上,有更提高對被研磨物之追隨性之傾向。且藉由使厚度為5.0mm以下,有更安定地提高被研磨物之變形(起伏或面形狀)之傾向。又,厚度可藉由實施例記載之方法測定。且,厚度可藉由選擇針織物之編織方法而調整。
〔針織物〕
針織物係以經編或緯編構成者。相比於不織布,以經編或緯編構成之針織物之編織構造為規則,故精研材料之內部構造成為更均一化。因此,所含浸之樹脂之分布狀態亦易於均一化,達成精研速率之提高。又,相比於不織布表面,針織物之表面成為具有規則之凹凸(節)。該規則之凹凸之凹部於例如利用研磨粒之研磨中,作為研磨粒保持部發揮作用。因此,可更效率良好地保持研磨粒,可提高精研速率。又,規則凹凸之凸部可有效地對研磨粒作用,可助於精研速率之提高。再者,凹凸之規則分佈可更均質地研磨,可助於達成面品質優異之研磨。
與形成有研磨粒保持部而製作之金屬壓盤比較中,針織物較有利之方面為無必要特意經過欲形成研磨粒保持部之製造步驟,且藉由調整針織物之編織方法或纖維粗度,可藉任意大小及分佈容易地形成研磨粒保持部。此外,針織物與金屬壓盤相比由於較輕,故基於處理性之觀點亦為有利,且基於製造成本及其維持成本之觀點亦有利。
當然,精研加工亦可以包含粗精研(1次精研)及精加工精研(2次精研)之多階段進行。以往,1次精研中,基於重視精研度之觀點,係進行使用銅、錫、鑄鐵等之金屬壓盤與游離金剛石研磨粒之機械研磨,2次精研中,基於重視面品質等精度之觀點,係進行使用如所 謂CMP研磨所用之樹脂含浸不織布墊或發泡胺基甲酸酯樹脂墊與金剛石游離研磨粒之機械研磨。
本實施形態之精研材料可使用如此等1次精研用途及2次精研用途之兩者。尤其,藉由改變針織物之編織方式,可容易地構成對應於必要之精研速率及面品質之精研材料。例如以經編構成之針織物表面有形成比較深凹部之傾向,而成為適於要求更高精研速率之1次精研者。且以緯編構成之針織物表面有形成比較淺凹部之傾向,可對被研磨物之研磨面附加更均一之研磨壓,故成為適於要求更高面品質等之研磨精度之2次精研。
亦即,本實施形態之精研材料由於可達成與以往金屬壓盤相近之精研速率與面品質,且基於其處理性之觀點較有利,故可替代以往之1次精研用之金屬壓盤,且由於可達成比以往之樹脂含浸不織布墊更高之精研速率與面品質之方面較有利,故可替代以往2次精研用之樹脂含浸不織布墊等而使用。
又,作為經編並未特別限制,舉例為例如單梳節經平織(single tricot)、雙梳節經平織等之經平織;單梳節拉瑟爾織、雙梳節拉瑟爾織等之拉瑟爾織;及米蘭尼斯經編織。經編中,基於更有效發揮本發明效果之觀點,較好為拉瑟爾織。
又,作為緯編並未特別限制,舉例為例如單梳節針織、雙梳節針織等之圓型針織;羅紋針織、雙面針織、兩頭針織等之橫針織。且,又,作為單梳節針織並未 特別限制,舉例為例如彎紗多三角圓型針織、吊機針織、湯姆金針織。作為雙梳節針織並未特別限制,舉例為例如圓型羅紋針織、雙羅紋針織、瓦楞紙針織。緯編中,基於更有效發揮本發明效果之觀點,較好為圓型針織。
又,作為構成針織物之纖維並未特別限定,舉例為例如聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚乳酸等之聚酯系纖維;尼龍6、尼龍66、尼龍11、尼龍12、尼龍610等之聚醯胺系纖維;聚乙烯、聚丙烯等之聚烯烴系纖維。
構成針織物之纖維之至少一部份較好為假撚絲。藉由使用假撚絲,針織物之內部構造具有規則之針織構造,且纖維間之空隙相較於未使用假撚絲者,成為以撚合纖維填充般之構造。藉此,纖維間之空隙變少且樹脂不易含浸於撚合纖維中,故於精研材料之內部構造中,構成針織物之纖維與樹脂更均一分佈。其結果,使精研材料之內部構造更均一化,有更提高精研速率之傾向。又,藉由使用假撚絲,亦有更提高樹脂朝針織物之含浸性之傾向。
又,主要構成針織物表背面之纖維與主要構成針織物之中間構造(表背面間之構造)之纖維種類可互為不同。主要構成針織物表背面之纖維與主要構成針織物之中間構造之纖維種類可藉由選擇編織方式與纖維而適當調整。例如作為主要構成針織物表背面之纖維,藉由使用生絲,有更提高精研速率之傾向,藉由使用假撚絲,有更提高面品質之傾向。又,相對於此,主要構成針織物之中 間構造之纖維,藉由使用假撚絲,如上述有使精研材料之內部構造更均一化,更提高精研速率之傾向。作為基於提高1次精研等之精研速率之觀點作為較佳之組合,係主要構成針織物表背面之纖維為生絲,主要構成針織物之中間構造之纖維為假撚絲之組合。且,作為兼具有2次精研等之面品質與精研速率之觀點作為較佳之組合,係主要構成針織物表背面之纖維為生絲,主要構成針織物之中間構造之纖維為生絲之組合、主要構成針織物表背面之纖維為假撚絲,主要構成針織物之中間構造之纖維為假撚絲之組合。
構成針織物之單絲之數平均直徑較好為3~30μm,更好為5~25μm,又更好為10~20μm。藉由使構成針織物之單絲之數平均直徑在上述範圍內,有更容易製絲或製造針織物之傾向。
構成針織物之單絲纖度較好為0.1~10dtex,更好為0.3~6dtex,又更好為0.9~4dtex。藉由使構成針織物之單絲纖度在上述範圍內,有更容易製絲或製造針織物之傾向。
構成針織物之纖維纖度較好為30~300dtex,更好為40~250dtex,又更好為50~200dtex。藉由使構成針織物之纖維纖度在上述範圍內,有更容易製絲或製造針織物之傾向。此處所謂「纖維」意指單絲(單纖絲)經複數纖絲集合而成之多纖絲。
構成針織物之每纖維之纖絲數較好為 10~100,更好為15~75,又更好為20~50。藉由使每纖維之纖絲數為上述範圍,有更容易製絲或製造針織物之傾向。
〔樹脂〕
作為含浸於針織物之樹脂並未特別限制,舉例為例如聚胺基甲酸酯、聚胺基甲酸酯聚脲等之聚胺基甲酸酯系樹脂;聚丙烯酸酯、聚丙烯腈等之丙烯酸系樹脂;聚氯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚偏氟化乙烯等之乙烯系樹脂;聚碸、聚醚碸等之聚碸系樹脂;乙醯化纖維素、丁醯化纖維素等之醯化纖維素系樹脂;聚醯胺系樹脂;及聚苯乙烯系樹脂。
其中,作為含浸於針織物之樹脂較好包含聚胺基甲酸酯系樹脂。作為聚胺基甲酸酯系樹脂並未限定於以下,但舉例為例如聚酯系聚胺基甲酸酯樹脂、聚醚系聚胺基甲酸酯樹脂、及聚碳酸酯系聚胺基甲酸酯樹脂。藉由使用此等樹脂,有更提高精研速率之傾向。
含浸於針織物之樹脂可單獨使用1種,亦可併用2種以上。其中,作為本實施形態之較佳樣態,作為樹脂較好包含第1樹脂及與第1樹脂不同之第2樹脂。
作為第1樹脂,若為所謂之可濕式凝固樹脂且可含浸於針織物者則未特別限定,可適用各種習知者。此等樹脂之例並未限定於以下,但舉例為聚胺基甲酸酯系樹脂、丙烯酸系樹脂、乙烯系樹脂、聚碸系樹脂、醯化纖 維素系樹脂、聚醯胺系樹脂及聚苯乙烯系樹脂。作為聚胺基甲酸酯系樹脂並未限定於以下,但舉例為例如聚酯系聚胺基甲酸酯樹脂、聚醚系聚胺基甲酸酯樹脂、及聚碳酸酯系聚胺基甲酸酯樹脂。又,所謂「濕式凝固」意指於針織物中含浸溶解有樹脂之樹脂溶液,將其浸漬於凝固液(對於樹脂為弱溶劑)之槽中,而使含浸之樹脂溶液中之樹脂凝固再生者。藉由樹脂溶液中之溶劑與凝固液進行置換而使樹脂溶液中之樹脂凝集並凝固。又,基於使用於濕式凝固之觀點,第1樹脂較好於自N,N-二甲基甲醛、二甲基乙醯胺、甲基乙基酮及二甲基亞碸所成之群選出之1種以上中可溶。
第1樹脂之23±2℃下之100%模數較好為5MPa~30MPa,更好為10MPa~20MPa。100%模數係由該樹脂所成之薄片拉伸100%時,及伸長原長度之2倍時,施加之荷重除以單位面積之值。
作為第2樹脂若為所謂之可乾式凝固樹脂且可含浸於針織物者,且為NCO當量400以下之胺基甲酸酯預聚物與硬化劑之反應物則未特別限定,可適用各種習知者。又,所謂「乾式凝固」係將含預聚物與硬化劑之液體含浸於針織物,使胺基甲酸酯預聚物與硬化劑反應而形成樹脂者。此時,液體中亦可含有溶劑。
此處,作為胺基甲酸酯預聚物並未特別限制,舉例為例如六亞甲基二異氰酸酯與己三醇之加成物;2,4-甲苯二異氰酸酯與鄰苯二酚之加成物;甲苯二異氰酸 酯與己三醇之加成物;甲苯二異氰酸酯與三羥甲基丙烷之加成物;二甲苯二異氰酸酯與三羥甲基丙烷之加成物;六亞甲基二異氰酸酯與三羥甲基丙烷之加成物;及異氰尿酸與六亞甲基二異氰酸酯之加成物。胺基甲酸酯預聚物可單獨使用1種,亦可併用兩種以上。
胺基甲酸酯預聚物之NCO當量較好為400以下,更好為220~400,又更好為230~300。藉由使胺基甲酸酯預聚物之NCO當量在上述範圍內,有更提高精研速率之傾向。又,本說明書中,所謂「NCO當量」意指該樹脂溶液中之胺基甲酸酯預聚物之平均NCO當量。且NCO當量可藉習知方法測定,例如可依據JIS K7301(1995)測定。
又,作為硬化劑並未特別限定,舉例為例如3,3’-二氯-4,4’-二胺基二苯基甲烷、4-甲基-2,6-雙(甲硫基)-1,3-苯二胺、2-甲基-4,6-雙(甲硫基)-1,3-苯二胺、2,2-雙(3-胺基-4-羥基苯基)丙烷、2,2-雙[3-(異丙胺基)-4-羥基苯基]丙烷、2,2-雙[3-(1-甲基丙胺基)-4-羥基苯基]丙烷、2,2-雙[3-(1-甲基戊胺基)-4-羥基苯基]丙烷、2,2-雙(3,5-二胺基-4-羥基苯基)丙烷、2,6-二胺基-4-甲基酚、三甲基亞甲基雙-4-胺基苯甲酸酯及聚四亞甲基氧化物-二-對-胺基苯甲酸酯等之胺化合物;乙二醇、丙二醇、二乙二醇、三亞甲二醇、四亞甲二醇、三乙二醇、二丙二醇、1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、2,3-丁二醇、1,2-丁二醇、3-甲基-1,2-丁二醇、1,2-戊二醇、1,4-戊二醇、2,4-戊 二醇、2,3-二甲基三亞甲二醇、四亞甲二醇、3-甲基-4,3-戊二醇、3-甲基-4,5-戊二醇、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇、1,6-己二醇、1,5-己二醇、1,4-己二醇、2,5-己二醇、1,4-環己烷二甲醇、新戊二醇、丙三醇、三羥甲基丙烷、三羥甲基乙烷及三羥甲基甲烷等之多元醇化合物。硬化劑可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
作為溶劑並未特別限定,舉例為例如N,N-二甲基甲醯胺及N,N-二甲基乙醯胺、甲基乙基酮等。
樹脂包含第1樹脂及與該第1樹脂不同之第2樹脂時,針織物之含量,相對於針織物、第1樹脂及第2樹脂之總量,較好為30~60質量%,更好為35~55。藉由使針織物含量為上述範圍,有更提高精研速率之傾向。
又,針織物、1樹脂及第2樹脂之各含量,可利用對於極性溶劑之溶解性(極性)差、或胺分解性之差,由溶出之成分質量或殘渣質量而求出。且亦可分別測定後述1次含浸步驟後之精研材料之密度、後述之浸漬步驟後之精研材料之密度與後述2次含浸步驟後之精研材料之密度,由密度差算出。又,密度之測定可與上述同樣地測定。
〔其他成分〕
精研材料除上述針織物及樹脂以外,亦可根據目的,含有通常之精研材料可含之各種添加劑。作為此等添加劑並未限定於以下,但舉例為例如碳黑等之顏料或填充劑、 親水性添加劑及疏水性添加劑。
作為親水性添加劑並未特別限定,但舉例為例如如月桂基硫酸鈉、羧酸鹽、磺酸鹽、硫酸酯鹽、磷酸酯鹽之陰離子界面活性劑;如親水性之酯系化合物、醚系化合物、酯.醚系化合物、醯胺系化合物之非離子界面活性劑。
又,作為疏水性添加劑並未特別限定,但舉例為例如如聚氧乙烯烷基醚、聚氧丙烯烷基醚、聚氧乙烯聚氧丙烯烷基醚、全氟烷基環氧乙烷加成物、丙三醇脂肪酸酯、丙二醇脂肪酸酯之加成有碳數3以上之烷基鏈之非離子系界面活性劑。
再者,精研材料中,其製造過程所用之溶劑等之各種材料亦可殘存。
〔精研材料之製造方法〕
本實施形態之精研材料之製造方法若為具有對針織物含浸樹脂並固形化之步驟之方法,則未特別限制。例如使用複數種樹脂時,將複數種樹脂混合,一次含浸於針織物中,亦可具有於針織物中含浸一部分樹脂使其固化後,於針織物中含浸剩餘樹脂並固化之多階段含浸步驟。
使用上述第1樹脂及第2樹脂進行多階段含浸步驟之方法並未特別限定,但舉例為具有使含第1樹脂之樹脂溶液含浸至以經編或緯編構成之針織物中,進行濕式凝固,而獲得樹脂含浸針織物之第1含浸步驟,使前述 樹脂含浸針織物浸漬於含有可溶解前述第1樹脂之溶劑之浸漬液中之浸漬步驟,及將前述浸漬步驟後之前述樹脂含浸針織物含浸於含NCO當量400以下之胺基甲酸酯預聚物與硬化劑之溶液中之第2含浸步驟之方法。
〔1次含浸步驟〕
係使含第1樹脂之樹脂溶液含浸至針織物中,進行濕式凝固而獲得樹脂含浸針織物之步驟。將樹脂溶液含浸於針織物後使用濕式凝固法時,於凝固液中,使附著於針織物之纖維的樹脂溶液之表面藉由樹脂溶液之溶劑與凝固液進行置換而使樹脂於纖維表面凝固再生。
作為上述1次含浸步驟之具體例如下。首先,如上述之第1樹脂、可溶解該第1樹脂且可於後述凝固液中混合之溶劑、與根據需要之其他添加劑混合,進而根據需要於減壓下脫泡準備樹脂溶液。作為上述溶劑並未特別限制,但舉例為例如N,N-二甲基甲醯胺(DMF)、N,N-二甲基乙醯胺(DMAC)、甲基乙基酮(MEK)及二甲基亞碸。基於選擇對於樹脂之良溶劑之觀點、進而基於對於凝固浴均一混合而更容易濕式凝固之觀點,第1樹脂較好可溶於自N,N-二甲基甲醛、二甲基乙醯胺、甲基乙基酮及二甲基亞碸所成之群選出之1種以上之溶劑。同樣上述溶劑較好包含自N,N-二甲基甲醛、二甲基乙醯胺、甲基乙基酮及二甲基亞碸所成之群選出之1種以上之溶劑。
基於遍及針織物全體含浸樹脂之觀點及充分確保樹脂含浸量之觀點,針對上述樹脂溶液,使用B型旋轉黏度計於20℃測定之黏度較好為8000cp以下,更好為100cp~5000cp,又更好為400cp~3000cp。基於獲得處於此黏度數值範圍之樹脂溶液之觀點,亦可為例如使聚胺基甲酸酯樹脂對於樹脂溶液之全體量以5~25質量%之範圍,更好以8~20質量%之範圍溶解於溶劑中。樹脂溶液之黏性由於亦依存於所用樹脂種類及分子量,故較好綜合考慮該等而進行樹脂選定、濃度設定等。
其次,使樹脂溶液充分浸漬於針織物後,自附著有樹脂溶液之針織物,使用可於一對輥間加壓之壓榨輥擰出樹脂溶液,而將樹脂溶液對針織物之附著量調整於期望量,而於針織物中均一或略均一含浸樹脂溶液。其次,使含浸樹脂溶液之針織物藉由浸漬於以對於樹脂為弱溶劑例如水作為主成分之凝固液中,而使樹脂(以下亦將濕式凝固之樹脂稱為「濕式樹脂」)凝固再生。凝固液中為了調整樹脂之再生速度,亦可添加樹脂溶液中之溶劑以外之極性溶劑等之有機溶劑。又,凝固液之溫度若為可使樹脂凝固之溫度則未特別限制,例如可為15~60℃。
本實施形態中,進行上述濕式凝固後,較好供於如以下之洗淨.乾燥步驟。首先,使濕式樹脂凝固再生之針織物於水等之洗淨液中洗淨,去除針織物中殘存之DMF等溶劑。洗淨後,自洗淨液拉起針織物,使用壓榨輥等擰除多餘洗淨液。隨後,亦可將針織物基材於100℃ ~150℃之乾燥機中乾燥。且基於提高隨後步驟之浸漬步驟之均一性之觀點,較好上述乾燥後,所得之樹脂含浸針織物進而供於利用切薄、輪轂等之加工,去除表層之皮層成為特定厚度。
〔浸漬步驟〕
浸漬步驟係藉由使樹脂含浸針織物浸漬於含有可溶解前述第1樹脂之溶劑之浸漬液,而使該濕式樹脂於溶劑中部分再溶解之步驟。藉由浸漬步驟,認為可減少樹脂含浸針織物內部之氣泡(例如閉氣孔及開口部之小開氣孔),提高針織物與濕式樹脂之密著性。浸漬步驟所用之溶劑並未特別限定,但舉例為例如N,N-二甲基甲醯胺(DMF)、N,N-二甲基乙醯胺(DMAC)、甲基乙基酮(MEK)及二甲基亞碸。又作為浸漬時之溫度條件,基於減少第1樹脂之氣泡且防止樹脂朝溶劑之溶出之觀點,較好為15.0~25.0℃,作為浸漬時間,基於同樣觀點,較好為5~30秒。又,上述浸漬步驟後,較好設置乾燥步驟。
〔2次含浸步驟〕
2次含浸步驟係將浸漬步驟後之樹脂含浸針織物含浸於含NCO當量400以下之胺基甲酸酯預聚物與硬化劑之溶液中之步驟。推測藉由2次含浸步驟,可於上述濕式樹脂表面形成樹脂(以下亦將該樹脂稱為「乾式樹脂」)者。
作為2次含浸步驟之具體例,係首先準備含有於末端具有異氰酸酯基之胺基甲酸酯預聚物與硬化劑與可溶解該等之溶劑之溶液。此處,胺基甲酸酯預聚物、硬化劑及溶劑可使用與上述例示者相同者。
其次,將浸漬步驟後之樹脂含浸針織物浸漬於上述溶液後,使用可於一對之可於輥間加壓之壓榨輥,自附著有溶液之樹脂含浸針織物擰除溶液,而將溶液對樹脂含浸針織物之附著量調整至期望量,使溶液均一或略均一地含浸於樹脂含浸針織物中。其次,將含浸溶液之樹脂含浸針織物於乾燥機內乾燥。藉此,藉由胺基甲酸酯預聚物與硬化劑聚合,獲得於樹脂含浸針織物中含進乾式樹脂之本實施形態之精研材料。作為乾燥溫度可為例如100℃~140℃。
藉由經過上述1次含浸步驟、浸漬步驟及2次含浸步驟,可獲得具有本實施形態之期望構成之精研材料。該精研材料並非限定於以說明之內容之意旨,但推測具有如下之構成者。亦即,藉由經過1次含浸步驟,於針織物表面形成濕式樹脂。尤其藉由於1次含浸步驟採用濕式凝固,而使濕式樹脂於針織物內均一附著。惟,於此階段,所得樹脂含浸針織物之樹脂內部,源自濕式凝固法之微細氣泡較多,針織物與濕式樹脂之密著性及強度不能說充分。其次,藉由經過浸漬步驟,浸漬溶液填充於濕式樹脂之微細氣泡藉由乾燥而加溫使濕式樹脂再溶解,而減少樹脂含浸針織物內部之微細氣泡(例如閉氣孔及開口部之 小開氣孔),並且使含浸於針織物之樹脂(濕式樹脂)於纖維周邊高密度化,故提高針織物之纖維與濕式樹脂之密著性的同時亦提高強度。且,藉由減少微細氣泡,而使2次含浸步驟中之乾式樹脂之含進均一化或強度提高。再者,藉由經過2次含浸步驟,而於針織物纖維上之濕式樹脂層表面進一步形成乾式樹脂層。
依據本實施形態,於浸漬步驟中,由於氣泡減少,故於2次含浸步驟中確保可含浸之空隙並且改善通氣性,乾式樹脂難侵入之部位變少,增加乾式樹脂之存在區域。因此,可均一含浸乾式樹脂。又,由於未直接附著於針織物之部分的濕式樹脂減少,故可抑制研磨時精研材料內之樹脂剝離,可延長壽命。如此推測,本實施形態之精研材料中,將針織物作為基材,於該針織物上形成濕式樹脂層,於該濕式樹脂層上形成乾式樹脂層者。又,作為精研材料全體,推測係針織物與濕式樹脂層之間之密著性及濕式樹脂層與乾式樹脂層之密著性均良好者。基於上述觀點,認為本實施形態之精研材料係可確保充分強度者。
如上述獲得之精研材料隨後可根據需要切斷為圓形等之期望形狀、尺寸,亦可施以確認無污物或異物等附著等之檢查。
又,所得精研材料其表面成為研磨面,但使用該精研材料研磨被研磨物(以下亦稱為「工件」)時,亦可預先於精研材料之與研磨面相反側之面上,貼附用以將精研材料貼著於研磨機之研磨壓盤之雙面膠帶(具備黏 著層及剝離紙者)。
〔研磨物之製造方法〕
本實施形態之研磨物之製造方法若為具有使用上述精研材料,精研被研磨物之精研步驟之方法,則未特別限制。精研步驟可為1次精研研磨(粗精研),亦可為2次精研(精加工精研),亦可兼具該等兩者研磨者。
作為被研磨物並未特別限定,舉例為例如半導體裝置、電子零件等材料尤其是Si基板(矽晶圓)、SiC(碳化矽)基板、GaAs(砷化鎵)基板、玻璃、硬碟或LCD(液晶顯示器)用基板等之薄型基板(被研磨物)。該等中,本實施形態之研磨物之製造方法可較好地使用作為可適用於硬碟、LED等之材料例如藍寶石、SiC、GaN及金剛石等之研磨加工困難之難加工材料之製造方法。
作為精研方法可使用以往習知之方法,並未特別限制。以下,以在研磨粒存在下,藉由精研材料對被研磨物實施精研加工之方法為例加以說明。
精研方法較好於精研加工前,具有將研磨粒嵌入精研材料之研磨粒嵌入步驟。研磨粒嵌入步驟中,自精研材料之成為研磨面S之面側將研磨粒嵌入精研材料中。作為嵌入方法舉例為例如於精研材料之上述表面以成為期望量之方式散布研磨粒後,將精研材料之上述表面上載置之研磨粒以朝向精研材料按壓特定壓力,而嵌入(加 載)研磨粒之方法。按壓所用之手段舉例為例如固定環(retainer ring)。研磨粒之散布可單獨散布研磨粒,但基於防止複數研磨粒彼此凝集之觀點,較好以研磨粒分散於分散劑之狀態塗佈而分散者。作為分散劑只要為通常之金剛石研磨粒分散液或含金剛石研磨粒之研磨漿料所用之液即可,舉例為例如丙三醇與水之混合液。
又,研磨粒嵌入步驟可設於使用精研材料對被研磨物實施精研加工之前,但亦可設於上述精研加工步驟時。與精研加工同時進行研磨粒之嵌入時,邊對精研材料上供給含研磨粒之研磨漿料,邊藉由被研磨物對精研材料按壓精研材料上之研磨粒而可嵌入。
研磨粒係預先嵌入精研材料之研磨面S,但除此之外,亦可在精研加工時新供給而嵌入精研材料之研磨面者,亦可為游離者(未嵌入精研材料之研磨面而為游離者,及/或暫時嵌入研磨面而於隨後游離者)。該等結果可僅於研磨表面以研削力較高之狀態密實地固定金剛石研磨粒,可提高精研速率同時亦提高被研磨物之表面品質。
該精研方法,首先於精研裝置之特定位置安裝精研材料。該安裝時,透過上述黏著層,將精研材料固定於精研裝置而安裝。接著將保持於作為精研壓盤之以與精研材料對向之方式配置之保持壓盤上之被研磨物朝被研磨面側按壓,同時自外部邊供給含金剛石研磨粒之研磨漿料,邊使精研材料及/或保持壓盤旋轉。藉此,藉由供給於精研材料與被研磨物之間之嵌入精研材料之研磨粒之作 用,對被研磨物之加工面(被研磨面)施加精研加工。
研磨漿料較好包含金剛石研磨粒與分散其之分散劑。研磨漿料中之金剛石研磨粒含有比例並未特別限制,但基於更有效進行精研加工同時抑制被研磨物之加工變質層變厚之觀點,相對於研磨漿料全體量,較好為0.01~1.0質量%。且金剛石研磨粒之平均粒徑較好為0.5~20μm,更好為1~18μm,又更好為2~15μm,特佳為3~10μm。藉由使金剛石研磨粒之平均粒徑在上述範圍內,可更提高精研速率並且更抑制工件表面之擦傷發生。
作為分散劑舉例為例如水及有機溶劑,基於更抑制被研磨物之變質之觀點,較好為有機溶劑。作為有機溶劑較好為烴,更好為具有高沸點之烴。作為烴並未特別限定,但舉例為例如鏈烷系烴、烯烴系烴、芳香族系烴及脂環式烴。作為具有高沸點之烴舉例為例如初餾點220℃以上之石油系烴。溶劑可單獨使用1種亦可組合2種以上使用。且,溶劑中根據需要亦可含其他添加劑。作為此等添加劑舉例為例如非離子界面活性劑、陰離子界面活性劑、羧酸酯、羧酸醯胺及羧酸等。
又,基於精研加工時抑制伴隨精研材料與被研磨物之間之摩擦所致之溫度上升之觀點,亦可不含研磨粒,而將可含添加劑之溶劑適當供給於精研材料之研磨面。作為該溶劑及添加劑之例,舉例為上述者。
被研磨物若為以往之施以精研加工者則未特別限制,舉例為例如半導體晶圓、磁碟及光學玻璃等。該 等中,基於更有效活用本實施形態之精研材料之作用效果之觀點,較好為半導體晶圓,較好為SiC基板、藍寶石基板或GaN基板。作為其材質較好為SiC單晶及GaN單晶等之難研削材,但亦可為藍寶石、氮化矽、氮化鋁之單晶。
〔實施例〕
以下使用實施例及比較例更具體說明本發明。本發明不受以下實施例之任何限定。
〔A硬度〕
自介隔螺絲於厚度4.5mm以上之試驗片表面壓抵壓針(測定子)30秒後之壓針之壓入深度測定精研材料之A硬度。作為測定裝置使用Durometer A型。將其進行3次並相加平均後求出A硬度。具體而言,將精研材料切出10cm×10cm,作為試料片,重疊數片成為厚度4.5mm以上進行測定。
〔壓縮率及壓縮彈性率〕
使用SHOPPER型厚度測定器(加壓面:直徑1cm之圓形),依據日本工業規格(JIS L 1021),測定精研材料之壓縮率及壓縮彈性率。具體而言,測定以初荷重加壓30秒後之厚度t0,其次測定以最終荷重放置5分鐘後之厚度t1。卸除所有荷重放置1分鐘後,測量再次以初荷重加 壓30秒後之厚度t0’。此時,初荷重為100g/cm2,最終荷重為1120g/cm2。壓縮率係以下述數式(1)算出,壓縮彈性率係以下述數式(2)算出。
數式(1):壓縮率(%)=(t0-t1)/t0×100
數式(2):壓縮彈性率(%)=(t0’-t1)/(t0-t1)×100
〔厚度〕
使用SHOPPER型厚度測定器(加壓面:直徑1cm之圓形),依據日本工業規格(JIS K 6505),測定精研材料之厚度。具體而言,準備將精研材料切出10cm×10cm之3片試料片,將各試料片每一者固定於厚度測定器之特定位置後,於試料片表面載置施加480g/cm2荷重之加壓面,經過5秒後測定厚度。針對1片試料片,測定5部位之厚度並算出相加平均,進而求初3片試料片之相加平均。
〔密度〕
將精研材料切出10cm×10cm作為試料片,測定其質量,自上述尺寸求出之體積與上述質量,算出精研材料之密度(鬆密度)(g/cm3)。
〔表面粗糙度Ra〕
使用雷射顯微鏡(KYENCE公司製LASER MICROSCOPE VK-X100)測定精研材料之研磨面表面粗糙度Ra。
〔精研加工試驗〕
將精研材料介隔具有丙烯酸系接著劑之雙面膠帶設置於兩面精研裝置之特定位置,對於作為被研磨物之2吋6H-SiC n型晶圓進行以下述條件施以精研加工之精研加工試驗。又,精研加工試驗時,首先將由金剛石研磨粒(多晶,平均粒徑:3μm或9μm)0.1質量%與水及丙三醇之混合液(分散劑)所成之分散液邊滴加於精研材料表面,邊以SUS製載具按壓特定時間而將金剛石研磨粒嵌入精研材料後,實施精研加工。
(精研條件)
使用之精研裝置之壓盤尺寸:直徑935mm
壓盤轉速:10rpm
加工壓力:278g/cm2
精研加工時間:1小時
(精研速率)
自上述精研加工前後之被研磨物質量減少求出之研磨量、被研磨物之研磨面積及比重,算出藉由精研去除之厚度,以單位時間去除之厚度評價精研速率(單位:μm/hr)。
(面品質)
針對上述精研加工試驗後之被研磨物5片,以目視確認被研磨面之傷痕。與使用銅壓盤與3μm之金剛石研磨粒時之面品質相同程度時記為「○」,比其優異之面品質記為「◎」。
〔針織物及不織布〕
準備由聚對苯二甲酸乙二酯纖維構成之針織物A~C及不織布A~B。下述表1中記載各針織物之構成。又,針對經編及圓形針織,分開記載構成針織物表背面之纖維與構成針織物中間構造(表面與背面之間)之纖維。
Figure 105134832-A0202-12-0029-1
又,針織物A係以具有L1~L6之供絲口之雙梳節拉瑟爾機編成,由下述針織物組織所成之經針織物(雙梳節拉瑟爾織),L3、4為假撚絲,L1、2、5、6為生絲。又,針織物C係L1~6全部為生絲。
L1:4-4-4-4/0-0-0-0//
L2:0-1-1-1/1-0-0-0//
L3:0-1-1-2/1-0-2-1//
L4:1-2-0-1/2-1-1-0//
L5:0-0-0-1/1-1-1-0//
L6:0-0-4-4/4-4-0-0//
又,針織物B係以具有F1~F6之供絲口之圓形針織機編成,由下述針織組織所成之圓形針織物(段球織)。
F1:集圈(奇數編號之滾筒軸針與偶數編號之盤式針之集圈組織(次編成及編成集圈線圈))
F2:半盤式針(未以滾筒軸針編成而僅以奇數編號之盤式針編成)
F3:半滾筒軸針(未以盤式針編成而僅以偶數編號之滾筒軸針編成)
F4:集圈織(與F1相反,由偶數編號之滾筒軸針與奇數編號之盤式針之集圈組織)
F5:半盤式針(與F2相反,未以滾筒軸針編成而僅以偶數編號之盤式針編成)
F6:半滾筒軸針(與F3相反,未以盤式針編成而僅以偶數編號之滾筒軸針編成)
〔實施例1〕 (1次含浸步驟)
將聚碳酸酯系胺基甲酸酯樹脂(DIC公司製,商品名「CHRIS BONN S705」)56.7質量份與N,N-二甲基甲醯胺43.3質量份混合,調製樹脂溶液。將針織物A浸漬於所得樹脂溶液,使用壓榨輥將多餘樹脂溶液擰除,於針織物A中略均一含浸樹脂溶液。其次,於由18℃水所成之凝固液中浸漬針織物A,而使1次含浸樹脂凝固再生獲得樹脂含浸針織物。隨後,自凝固液取出樹脂含浸針織物並乾燥,藉由拋光去除表面之皮層獲得樹脂含浸針織物。
(浸漬步驟)
其次,於N,N-二甲基甲醯胺與純水以65比35混合之浸漬溶劑中,浸漬上述所得之樹脂含浸針織物。隨後,進行乾燥,獲得浸漬步驟後之樹脂含浸針織物。
(2次含浸步驟)
進而,將胺基甲酸酯預聚物(DIC公司製,商品名「PANDEX TM363」,NCO當量:286)24.11質量份、硬化劑(DIC公司製,商品名「PANDEX E」)10.91質量份與N,N-二甲基甲醯胺60.04質量份混合,調製樹脂溶液。所得樹脂溶液中浸漬於浸漬步驟後之樹脂含浸針織物。隨後,進行洗淨.乾燥,獲得實施例1之精研材料。對於精研材料全體之針織物含量為37質量%。又,上述NCO當量係依據JIS K 7301(1995)測定(以下同樣)。
〔實施例2~3〕
除了代替針織物A而使用針織物B以外,藉由與實施例1同樣方法,獲得實施例2~3之精研材料。對於精研材料全體之針織物含量分別為53質量%。
〔實施例4〕
除了代替針織物A而使用針織物C以外,藉由與實施例1同樣方法,獲得實施例4之精研材料。對於精研材料全體之針織物含量為55質量%。
〔比較例1〕
除了代替針織物A而使用不織布A以外,藉由與實施例1同樣方法,獲得比較例1之精研材料。對於精研材料全體之不織布含量為34質量%。
〔比較例2〕 (1次含浸步驟)
將酯系胺基甲酸酯樹脂(DIC公司製,商品名「CHRIS BONN 7667」)45.7質量份、作為交聯劑之胺基甲酸酯預聚物(DIC公司製,商品名「BURNOCK DN950」)1.4質量份與N,N-二甲基甲醯胺52.9質量份混合,調製樹脂溶液。將不織布B浸漬於所得樹脂溶液,使用壓榨輥將多餘樹脂溶液擰除,於不織布B中略均一含浸樹脂溶液。其次,於由18℃水所成之凝固液中浸漬不 織布B,而使1次含浸樹脂凝固再生獲得樹脂含浸不織布。隨後,自凝固液取出樹脂含浸不織布並乾燥,藉由拋光去除表面之皮層獲得樹脂含浸織布。
(浸漬步驟)
其次,於N,N-二甲基甲醯胺與純水以65比35混合之浸漬溶劑中,浸漬上述所得之樹脂含浸不織布。隨後,進行乾燥,獲得浸漬步驟後之樹脂含浸不織布。
(2次含浸步驟)
進而,將胺基甲酸酯預聚物(三菱樹脂公司製,商品名「NOBARETAN UP121」,NCO當量440)31.15質量份、硬化劑(DIC公司製,商品名「PANDEX E」)7.85質量份與N,N-二甲基甲醯胺57.24質量份混合,調製樹脂溶液。所得樹脂溶液中浸漬於浸漬步驟後之樹脂含浸不織布。隨後,進行洗淨.乾燥,獲得比較例2之精研材料。對於精研材料全體之不織布含量為33質量%。
表2中顯示上述實施例及比較例所得之各精研材料之硬度、壓縮率、壓縮彈性率、厚度、密度及表面粗糙度Ra。且顯示精研速率及面品質之評價結果。又圖1中顯示呈現實施例1、2、4所得之精研材料之表面及剖面之顯微鏡照片,圖2中顯示呈現比較例1、2所得之精研材料之表面及剖面之顯微鏡照片。
Figure 105134832-A0202-12-0034-2
本申請案係基於2015年10月27日向日本特許廳提出申請之日本專利申請案(特願2015-211275)者,其內容作為參考併入本文。
〔產業上之可利用性〕
本發明作為精研材料尤其是難研削材料用之精研材而具有產業上之可利用性。

Claims (13)

  1. 一種精研材料,其具有以經編或緯編構成之針織物與被含浸至該針織物之樹脂,前述樹脂含有第1樹脂及與該第1樹脂不同之第2樹脂,前述第2樹脂係NCO當量400以下之胺基甲酸酯預聚物與硬化劑之反應物。
  2. 如請求項1之精研材料,其中構成前述針織物之纖維之至少一部分係假撚絲。
  3. 如請求項1或2之精研材料,其中前述樹脂含有第1樹脂及與該第1樹脂不同之第2樹脂,前述針織物之含量相對於前述針織物、前述第1樹脂及前述第2樹脂之總量為30~60質量%。
  4. 如請求項1或2之精研材料,其中構成前述針織物之單絲之數平均直徑為3~30μm。
  5. 如請求項1或2之精研材料,其研磨面之表面粗糙度Ra為25~80μm。
  6. 如請求項1或2之精研材料,其壓縮率為0.5~20%。
  7. 如請求項1或2之精研材料,其壓縮彈性率為50~98%。
  8. 如請求項1或2之精研材料,其A硬度為50~98°。
  9. 如請求項1或2之精研材料,其厚度為1.0~5.0mm。
  10. 一種精研材料之製造方法,其具有下述步驟: 使含第1樹脂之樹脂溶液含浸至以經編或緯編構成之針織物中,進行濕式凝固,而獲得樹脂含浸針織物之第1含浸步驟,使前述樹脂含浸針織物浸漬於含有可溶解前述第1樹脂之溶劑之浸漬液中之浸漬步驟,及將前述浸漬步驟後之前述樹脂含浸針織物含浸於含NCO當量400以下之胺基甲酸酯預聚物與硬化劑之溶液中之第2含浸步驟。
  11. 如請求項10之精研材料之製造方法,其中前述第1樹脂係可溶於自N,N-二甲基甲醛、二甲基乙醯胺、甲基乙基酮及二甲基亞碸所成之群選出之1種以上。
  12. 如請求項10或11之精研材料之製造方法,其中前述溶劑含有自N,N-二甲基甲醛、二甲基乙醯胺、甲基乙基酮及二甲基亞碸所成之群選出之1種以上之溶劑。
  13. 一種研磨物之製造方法,其具有使用如請求項1~9中任一項之精研材料,精研被研磨物之精研步驟。
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