(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリウレタン樹脂およびＤＭＦ溶媒を含む樹脂組成物を湿式凝固する段階と、
前記湿式凝固物を、酸触媒または塩基触媒を含む水溶液に浸漬する段階とを含む、ポリウレタン支持パッドの製造方法。
【請求項２】
前記酸触媒または塩基触媒を含む水溶液の温度は、１０℃〜９５℃である、請求項１に記載のポリウレタン支持パッドの製造方法。
【請求項３】
前記酸触媒は、１Ｍ以下の濃度を有する、請求項１に記載のポリウレタン支持パッドの製造方法。
【請求項４】
前記塩基触媒は、０．０００１〜３モル濃度である、請求項１に記載のポリウレタン支持パッドの製造方法。
【請求項５】
前記酸触媒は、ＤＢＳＡ（ｄｏｄｅｃｙｌｂｅｎｚｅｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃ  ａｃｉｄ）、ＳＤＳ（ｓｏｄｉｕｍ  ｄｏｄｅｃｙｌｓｕｌｆａｔｅ）、ＨＣｌ、ＢＳＡ（ｂｅｎｚｅｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃ  ａｃｉｄ）、リン酸、Ｂｕｔａｎｅ  ｓｕｌｆｏｎｉｃ  ａｃｉｄ、Ａｌｋｙｌ  ｓｕｌｆｏｎｉｃ  ａｃｉｄ、Ａｌｋｙｌ  ｂｅｎｚｅｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃ  ａｃｉｄ、硝酸、およびコハク酸からなる群より選択された１種以上を含む、請求項１に記載のポリウレタン支持パッドの製造方法。
【請求項６】
前記塩基触媒は、ＥＤＡ（ｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｄｉａｍｉｎｅ）、ＴＭＥＤＡ（ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌ  ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉａｍｉｎｅ）、ＫＯＨ、ＮａＯＨ、ＮａＨＣＯ3、Ｐｙｒｏｌｉｄｉｎｅ、Ｇｕａｎｉｄｉｎｅ、Ｇｌｙｃｉｎｅ、ＴＭＡＨ（ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ  ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）、およびＴＥＡＨ（ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ  ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）からなる群より選択された１種以上を含む、請求項１に記載のポリウレタン支持パッドの製造方法。
【請求項７】
前記湿式凝固物を浸漬する段階は、１分〜２４時間行われる、請求項１に記載のポリウレタン支持パッドの製造方法。
【請求項８】
前記ポリウレタン樹脂の重量平均分子量は、２５０，０００〜１，０００，０００である、請求項１に記載のポリウレタン支持パッドの製造方法。
【請求項９】
前記浸漬段階の後に、ポリウレタン樹脂の重量平均分子量が１０〜８０％減少する、請求項１に記載のポリウレタン支持パッドの製造方法。
【請求項１０】
前記浸漬段階の後に、ポリウレタン樹脂の重量平均分子量が１００，０００〜３５０，０００である、請求項１に記載のポリウレタン支持パッドの製造方法。
【請求項１１】
前記ポリウレタン支持パッドの内部に、５０μｍ〜４ｍｍの最長径および３〜１０の扁平比を有する気孔が形成される、請求項１に記載のポリウレタン支持パッドの製造方法。
【請求項１２】
前記製造されるポリウレタン支持パッドの有するＪＩＳ  Ｌ１０２１−１６による圧縮率が５０％以上であり、圧縮回復率が９０％以上である、請求項１に記載のポリウレタン支持パッドの製造方法。
【請求項１３】
前記湿式凝固物を水洗および乾燥する段階と、
前記湿式凝固物の表面を研磨する段階と、または
前記湿式凝固物の表面に接着層を形成する段階とをさらに含む、請求項１に記載のポリウレタン支持パッドの製造方法。
【請求項１４】
前記ポリウレタン樹脂は、常温の３０％ＤＭＦ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎ状態で、１０，０００〜１，０００，０００ｃｐｓの粘度を有する、請求項１に記載のポリウレタン支持パッドの製造方法。
【請求項１５】
前記樹脂組成物は、陰イオン性界面活性剤および非イオン性界面活性剤からなる群より選択された１種以上の界面活性剤をさらに含む、請求項１に記載のポリウレタン支持パッドの製造方法。
【請求項１６】
前記陰イオン性界面活性剤は、ドデシルベンゼンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸誘導体、コハク酸、コハク酸誘導体、ドデシルスルフェート、およびドデシルスルフェート誘導体からなる群より選択された１種以上の化合物を含む、請求項１５に記載のポリウレタン支持パッドの製造方法。
【請求項１７】
前記陰イオン性界面活性剤は、ドデシルベンゼンスルホン酸またはその誘導体；およびコハク酸またはその誘導体の間の混合物を含む、請求項１５に記載のポリウレタン支持パッドの製造方法。
【請求項１８】
前記非イオン性界面活性剤は、シリコーン系高分子、シリコーンオイル、グリセロール系高分子、および炭化水素系高分子からなる群より選択された１種以上の化合物を含む、請求項１５に記載のポリウレタン支持パッドの製造方法。
【請求項１９】
前記樹脂組成物は、ポリウレタン樹脂１〜７０ｗｔ％、
前記ＤＭＦ溶媒３０〜９９ｗｔ％；および
残量の陰イオン性界面活性剤および非イオン性界面活性剤からなる群より選択された１種以上の界面活性剤を含む、請求項１５に記載のポリウレタン支持パッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリウレタン支持パッドの製造方法に関し、より詳細には、内部に長くて大きい気孔を均一に形成して、低い硬度、優れた圧縮率および高い弾性率を有し、より均一で高効率の研磨を実現することのできるポリウレタン支持パッドを容易かつ、迅速に製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高集積度を要求する半導体装置またはディスプレイ装置に用いられる基板は、微細で精密な表面が要求されるため、多様な平坦化方法が適用されている。特に、半導体素子またはディスプレイ装置の高集積化および高性能化の傾向に伴い、研磨パッドと被研磨体との間に研磨粒子および多様な化学成分を含むスラリー組成物を供給しながら、研磨パッドと被研磨体を相対的に移動させて研磨する方法が一般的に使用されている。このような研磨方法では、より精密な研磨のために、研磨または加工過程で一定の位置と姿勢を維持できるように前記被研磨体を一定の支持パッド上に固定させている。
【０００３】
特に、ディスプレイ用ガラス基板に使用されるためには、ガラス基板表面の粗さ（ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）および位置別段差差（ＴＴＶ）が主要管理因子であり、サブマイクロン（ｓｕｂ−ｍｉｃｒｏｎ）から数十マイクロンの範囲内で調節が可能でなければならない。また、ｗａｖｉｎｅｓｓを４０ｎｍレベルに管理しなければならず、特にＴＦＴ用ガラス基板に適用するためには、２０ｎｍ前後のｗａｖｉｎｅｓｓの管理が必要である。
【０００４】
このような細かい研磨が可能なためには、研磨工程の条件および装置の調節だけでなく、使用される支持パッドが高い圧縮率および圧縮回復率を持たなければならず、支持パッドの全領域にわたってより均一な厚さ、圧力分布および張力分布を持たなければならない。
【０００５】
しかし、従来知られた支持パッドは、内部に形成された気泡が不均一な大きさおよび分布を示し、圧縮率および圧縮回復率などの物性も良くなくて、より均一で細かい研磨が要求される分野、例えば、ディスプレイ用ガラス基板の研磨に適用するには十分でなかった。
【０００６】
したがって、均一で一定形態の気孔を内部に含み、圧縮率および圧縮回復率などの物性が改善され、より均一で高効率の研磨を実現することのできるポリウレタン支持パッドを容易かつ、迅速に製造する方法に対する開発が必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、製造されるパッドの内部に長くて大きい気孔を均一に形成して、低い硬度、優れた圧縮率などを示すようにし、より均一で高効率の研磨を実現することのできるポリウレタン支持パッドを容易かつ、迅速に製造する方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本明細書では、ポリウレタン樹脂およびＤＭＦ溶媒を含む樹脂組成物を湿式凝固する段階と、前記湿式凝固物を、酸触媒または塩基触媒を含む水溶液に浸漬する段階とを含む、ポリウレタン支持パッドの製造方法を提供する。
【０００９】
以下、発明の具体的な実施形態に係るポリウレタン支持パッドの製造方法およびポリウレタン支持パッドに関してより詳細に説明する。
【００１０】
本明細書において、「支持パッド」は、半導体またはディスプレイ装置に用いられる基板の製造過程中、研磨工程で研磨対象膜をキャリアに密着または固定させる役割を果たすパッドを意味する。
【００１１】
発明の一実施形態によれば、ポリウレタン樹脂およびＤＭＦ溶媒を含む樹脂組成物を湿式凝固する段階と、前記湿式凝固物を、酸触媒または塩基触媒を含む水溶液に浸漬する段階とを含む、ポリウレタン支持パッドの製造方法が提供できる。
【００１２】
本発明者らは、ポリウレタン支持パッドの製造に関する研究を進めて、ポリウレタン樹脂組成物を湿式凝固すると、内部に長い楕円形の気孔が均一に形成され得、前記結果物を、酸触媒または塩基触媒を含む特定温度の水溶液に浸漬することによって、ポリウレタン樹脂の分子量を低下させて、最終製造されるポリウレタン支持パッドがより高い圧縮率および圧縮回復率と優れた弾性および支持性能を有し得ることを実験を通して確認し、発明を完成した。
【００１３】
特に、前記発明の一実施形態の製造方法は、前記特定の浸漬段階を含むことで、湿式凝固過程でポリウレタン樹脂の内部に形成された気孔の形状をそのまま維持しながらも、最終的に得られるポリウレタン支持パッドに含まれるポリウレタン樹脂自体の重量平均分子量を短時間内に低下させることができる。
【００１４】
つまり、前記発明の一実施形態により提供されるポリウレタン支持パッドは、これと同等水準の重量平均分子量を有するポリウレタン樹脂が含みにくい形態の気孔、例えば、大きい扁平比を有する長い楕円形の気孔が内部に均一に分布することができる。また、前記発明の一実施形態により提供されるポリウレタン支持パッドは、従来知られた通常の方法で得られるポリウレタン樹脂に比べてより低い密度および硬度を有することができて、より高い圧縮率および圧縮回復率などを実現することができる。
【００１５】
これによって、前記発明の一実施形態により提供されるポリウレタン支持パッドの内部には長い楕円形の気孔が均一に多数分布して、支持パッドと研磨対象膜との間に閉じ込められている（ｔｒａｐ）空気を容易に内部に受けられ、研磨段階で加えられる力を支持パッド全体および被研磨体全体に均一に分配して、より均一で細かい研磨を行うことができる。つまり、前記ポリウレタン支持パッドは、より高い圧縮率および圧縮回復率と優れた弾性および支持性能などを有することができる。
【００１６】
前記一実施形態のポリウレタン支持パッドの製造方法は、ポリウレタン樹脂およびＤＭＦ溶媒を含む樹脂組成物を湿式凝固する段階の後に、前記湿式凝固物を、酸触媒または塩基触媒を含む水溶液に浸漬する段階を含んでもよい。
【００１７】
上述のように、前記浸漬過程では、前記ポリウレタン樹脂組成物の湿式凝固物の内部に形成された気孔の形状が維持されながらも、前記ポリウレタン樹脂のウレタン結合またはエステル結合部分が前記浸漬段階の水溶液内で加水分解（ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ）またはエステル交換反応（ｔｒａｎｓ−ｅｓｔｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ）をして、最終的に得られるポリウレタン支持パッドの重量平均分子量および硬度を低下させることができる。
【００１８】
このような浸漬段階の浸漬溶液は、酸触媒または塩基触媒を含み、水、アルコール水溶液、またはグリセリン水溶液などをさらに含んでもよい。前記アルコール水溶液の具体例としては、エタノールとＩＰＡ水溶液などが挙げられ、アルコールの濃度が高ければ、パッドの表面でｓｗｅｌｌｉｎｇ現象が現れることがあり、アルコールの濃度は１０％以下であることが好ましい。
【００１９】
そして、前記酸触媒または塩基触媒は、浸漬段階の溶液内でポリウレタン樹脂のｓｏｆｔ  ｓｅｇｍｅｎｔのエステル（ｅｓｔｅｒ）結合部位やウレタン結合部位の加水分解またはエステル交換反応を促進させて、ポリウレタン支持パッドの重量平均分子量および硬度を短時間に低下させることができる。
【００２０】
また、浸漬溶液である前記酸触媒または塩基触媒を含む水溶液の温度は、約１０℃〜９５℃、好ましくは約２０℃〜９０℃であってもよい。前記水溶液の温度が低すぎる場合、高い圧縮率を実現可能な範囲まで十分に分子量を低下させることができず、ポリウレタン支持パッドが均等な圧力分布または張力分布を有しにくく、このようなポリウレタン支持パッドを用いる場合、不均一な研磨または製品不良が発生することがある。さらに、前記水溶液の温度が高すぎる場合、ポリウレタン樹脂層が変性し、追加的に含み得る接着層などが揮発または変性することがある。
【００２１】
前記浸漬溶液には、高分子の浸漬段階で使用可能と知られた酸触媒を大きな制限なく使用できるが、酸触媒の具体例としては、ＤＢＳＡ（ｄｏｄｅｃｙｌｂｅｎｚｅｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃ  ａｃｉｄ）、ＳＤＳ（ｓｏｄｉｕｍ  ｄｏｄｅｃｙｌｓｕｌｆａｔｅ）、ＨＣｌ、ＢＳＡ（ｂｅｎｚｅｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃ  ａｃｉｄ）、リン酸、Ａｌｋｙｌ  ｓｕｌｆｏｎｉｃ  ａｃｉｄ、Ａｌｋｙｌ  ｂｅｎｚｅｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃ  ａｃｉｄ、Ｂｕｔａｎｅ  ｓｕｌｆｏｎｉｃ  ａｃｉｄ、硝酸、コハク酸、これらの２種以上の混合物またはこれらの塩が挙げられ、前記ａｌｋｙｌは、炭素数１〜１８の直鎖または分枝鎖のアルキル基を意味する。
【００２２】
そして、このような酸触媒は、０．０００１〜３モル濃度、または１Ｍ以下の濃度を有してもよい。前記酸触媒の濃度が低すぎると、ポリウレタン樹脂の分子量を低下させる過程を十分に促進できず反応時間が長くかかり、前記酸触媒の濃度が高すぎると、最終生成される支持パッドの表面に変形が発生することがあり、支持パッドの洗浄に困難があり得る。
【００２３】
また、前記浸漬溶液には、高分子の浸漬段階で使用可能と知られた塩基触媒を大きな制限なく使用できるが、ＥＤＡ（ｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｄｉａｍｉｎｅ）、ＴＭＥＤＡ（ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌ  ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉａｍｉｎｅ）、ＫＯＨ、ＮａＯＨ、ＮａＨＣＯ3、Ｐｙｒｏｌｉｄｉｎｅ、Ｇｕａｎｉｄｉｎｅ、Ｇｌｙｃｉｎｅ、ＴＭＡＨ（ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ  ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）、ＴＥＡＨ（ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ  ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）、これらの２種以上の混合物またはこれらの塩が挙げられる。
【００２４】
そして、このような塩基触媒は、０．０００１〜３モル濃度であってもよい。前記塩基触媒が０．０００１モル未満であれば、ポリウレタン樹脂の分子量を低下させる過程を十分に促進できず反応時間が長くかかり、３モル濃度を超えると、最終生成される支持パッドの表面に変形が発生することがあり、支持パッドの洗浄に困難があり得る。
【００２５】
特に、前記浸漬溶液に含まれる酸触媒または塩基触媒として界面活性能力に優れた触媒を使用する場合、ポリウレタン樹脂のウレタン結合またはエステル結合部分の加水分解またはエステル交換反応を促進させて、ポリウレタン支持パッドの重量平均分子量および硬度を短時間に低下させることができ、このような界面活性能力に優れた触媒として、ＤＢＳＡ（ｄｏｄｅｃｙｌｂｅｎｚｅｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃ  ａｃｉｄ）、ＳＤＳ（ｓｏｄｉｕｍ  ｄｏｄｅｃｙｌｓｕｌｆａｔｅ）、ＨＣｌ、ＢＳＡ（ｂｅｎｚｅｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃ  ａｃｉｄ）、リン酸などが使用できる。
【００２６】
そして、前記浸漬段階は、１分〜２４時間、好ましくは１０分〜１５時間行われてもよい。
【００２７】
前記ポリウレタン樹脂は、２２０，０００〜１，０００，０００の重量平均分子量を有してもよい。２２０，０００未満の重量平均分子量を有するポリウレタン樹脂は、気孔をよく形成できず、均一かつ、一定形態の気孔を含む支持パッドを製造しにくく、１，０００，０００を超える重量平均分子量を有するポリウレタン樹脂は、粘度が高くて配合およびコーティング段階での工程性が良くなく、樹脂の分子量を浸漬工程によって所望の範囲に低下させるのに時間が多くかかることがある。
【００２８】
一方、前記浸漬段階の後に、前記湿式凝固物のポリウレタン樹脂の重量平均分子量は、１０〜８０％減少できる。湿式凝固物の重量平均分子量は、浸漬時間の経過に伴って減少量が増加し、２０分浸漬した場合に１０〜４０％、１時間浸漬した場合に２０〜５０％、３時間浸漬した場合に３０〜８０％減少できる。
【００２９】
特に、前記浸漬段階の後に、ポリウレタン樹脂の重量平均分子量は、１００，０００〜３５０，０００であってもよい。上述のように、前記浸漬段階では、気孔の形態および大きさは維持されながらも、ポリウレタン樹脂組成物が凝固した結果物の重量平均分子量は減少して、最終的に得られる支持パッドの硬度を低下させることができ、このような支持パッドは、より高い圧縮率および圧縮回復率と優れた弾性および支持性能などを有することができる。
【００３０】
前記発明の一実施形態の製造方法により提供されるポリウレタン支持パッドの内部には、５０μｍ〜３ｍｍ、好ましくは３００μｍ〜２ｍｍの最長径を有する気孔が形成できる。そして、このようなポリウレタン支持パッドの内部に分布する気孔は、３〜１０の扁平比（幅に対する長さの比率）を有してもよく、好ましくは４〜９の扁平比を有してもよい。
【００３１】
前記ポリウレタン支持パッドは、０．３〜３ｍｍ、好ましくは０．５〜２ｍｍの厚さを有してもよいし、０．１０〜０．５０ｇ／ｃｍ3、好ましくは０．１５〜０．３０ｇ／ｃｍ3の密度を有してもよい。
【００３２】
また、前記ポリウレタン支持パッドは、ＪＩＳ  Ｌ１０２１−１６による圧縮率が５０％以上であり、圧縮回復率が９０％以上であってもよい。
【００３３】
前記ポリウレタン支持パッドは、他の通常のポリウレタンシート、例えば、ポリウレタン研磨パッドまたはポリウレタン合成皮革などと区分される。具体的には、ポリウレタン研磨パッドは、高い耐摩耗性と高い硬度を持たなければならず、架橋反応が行われたポリウレタン樹脂を使用しなければならず、製造方法も、湿式凝固過程でなく、Ｐｒｅｐｏｌｙｍｅｒと他の単量体とをｉｎ  ｓｉｔｕで混合し、モールド（ｍｏｌｄ）で反応および硬化して製造することが一般的である。
【００３４】
そして、前記ポリウレタン支持パッドの製造方法は、ポリウレタン樹脂およびＤＭＦ溶媒を含む樹脂組成物を湿式凝固する段階と、前記湿式凝固物を、酸触媒または塩基触媒を含む４０〜２００℃の水溶液に浸漬する段階と、その他、前記湿式凝固物を水洗および乾燥する段階と、前記湿式凝固物の表面を研磨する段階と、または前記湿式凝固物の表面に接着層を形成する段階とをさらに含んでもよい。
【００３５】
ポリウレタン樹脂とＤＭＦ溶媒などの有機溶媒を含む組成物を、有機溶媒と水が含まれている凝固槽で凝固させると、樹脂組成物成分の相分離現象、例えば、ポリウレタン樹脂、水、および有機溶媒の相分離現象が起こるが、このような相分離現象によって、多数の気孔が内部に形成されたポリウレタン樹脂が得られる。
【００３６】
具体的には、前記ポリウレタン樹脂およびＤＭＦ溶媒を含む樹脂組成物を湿式凝固する段階は、前記ポリウレタン樹脂組成物を形成する段階と、前記ポリウレタン樹脂組成物を一定の基材や型に塗布または投入してコーティング層を形成する段階と、前記コーティング層を凝固する段階とを含んでもよい。
【００３７】
そして、このようなポリウレタン樹脂およびＤＭＦ溶媒を含む樹脂組成物を湿式凝固する段階の後に、前記組成物の凝固物を水洗、脱水および乾燥する段階が連続して行われてもよい。このような樹脂組成物の凝固物を水洗、脱水および乾燥する段階では、支持パッドの製造方法で使用可能と知られた方法および装置を大きな制限なく使用できる。
【００３８】
前記コーティング層を凝固する段階では、前記コーティング層が形成された基材や型を、ジメチルホルムアミド水溶液または水が満たされている凝固槽に投入して行われてもよい。前記凝固過程では、ポリウレタン樹脂内部のジメチルホルムアミドが水と入れ替えられるにつれてポリウレタン樹脂が徐々に凝固し、これによって多数の気孔が形成できる。前記凝固槽に満たされている水溶液の濃度および水溶液または水の量は大きく制限されるわけではなく、反応条件および製造される支持パッドの物性に応じて適切に調節できる。前記凝固過程後、研磨パッドの内部には水とＤＭＦが適切に残っている状態であり得、このような凝固物を洗浄し、オーブンで乾燥することによって、研磨パッドの内部で水、ＤＭＦ溶媒、およびその他成分を除去することができる。
【００３９】
一方、前記ポリウレタン支持パッドの製造方法は、前記湿式凝固物の表面を研磨（またはバフィング（ｂｕｆｆｉｎｇ））する段階を含んでもよい。前記研磨段階は、高速に回転するサンドペーパーの巻かれたロール（Ｒｏｌｌ）を用いて、硬度の低いポリウレタンフィルム（１００％モジュラス１〜１０）の表面を削る工程であって、高いエネルギーが加えられる工程である。
【００４０】
このような研磨（またはバフィング（ｂｕｆｆｉｎｇ））工程では、被研磨膜を一度に数百ｕｍを削ってもよいし、数十ｕｍずつ数回にわたって削ってもよい。低い硬度のフィルムを一度に多く研磨する場合、ＭＤ（ｍａｃｈｉｎｅ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）方向に厚さの差または研磨（バフィング）レベルの差が発生することがあり、支持パッドに不均一に積もったエネルギーは、研磨装備から被研磨膜、例えば、ディスプレイのガラス基板などに不均一に転写されて、ＴＤ（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ  Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）方向のラインまたは縞が発生することがある。
【００４１】
前記ポリウレタン支持パッドの製造方法は、前記バフィングされた湿式凝固物の表面に接着層を形成する段階をさらに含んでもよい。このような接着層は、支持パッドの最終製品を製造するのに使用されると知られた方法および構成を格別な制限なく使用して形成できる。例えば、前記接着層は、前記湿式凝固物の表面または前記表面研磨された湿式凝固物の表面に一定の接着剤、例えば、減圧性接着剤（ＰＳＡ）などを塗布することによって形成されてもよいし、前記湿式凝固物の表面または前記表面研磨された湿式凝固物の表面に減圧性両面接着フィルムをラミネートすることによって形成されてもよい。
【００４２】
一方、前記浸漬段階は、工程順序に制限なく行われてもよい。例えば、ポリウレタン樹脂組成物を湿式凝固する段階、前記ポリウレタン樹脂組成物の湿式凝固物を水洗する段階、表面を研磨する段階、または接着層を形成する段階の後に行われてもよいが、すでに形成された気孔形状の変形なしにポリウレタン樹脂の重量平均分子量を低下させるために、湿式凝固した樹脂組成物を水洗し浸漬することが好ましい。
【００４３】
また、前記ポリウレタン樹脂は、常温、３０％のＤＭＦ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎ状態で、１００，０００〜１，０００，０００ｃｐｓの粘度を有してもよい。前記ポリウレタン支持パッドの製造過程で、ポリウレタン樹脂内のジメチルホルムアミドが水に溶解して抜け出ながら気孔が形成されるが、前記範囲の分子量または粘度を有するポリウレタン樹脂を使用すると、多数の気孔が均一な大きさと均一な分布で形成できる。前記ポリウレタン樹脂の粘度が１００，０００ｃｐｓ未満であれば、支持パッドとして適切な物性を有することができず、支持パッドの製造も困難になり得、前記粘度が１，０００，０００ｃｐｓ超過の場合には、支持パッドの内部に気孔を形成させにくく、支持パッドの硬度が大幅に高くなり得る。
【００４４】
前記樹脂組成物は、前記ポリウレタン樹脂１〜７０ｗｔ％、好ましくは３〜５０ｗｔ％を含んでもよい。前記樹脂組成物において、ポリウレタン樹脂の含有量が小さすぎると、支持パッドの本体を適切に形成しにくく、組成物の粘度が過度に低くなって、支持パッドを製造するためのコーティング工程に適用するのが容易でないことがある。また、前記樹脂組成物において、ポリウレタン樹脂の含有量が大きすぎると、得られるポリウレタン支持パッドの密度が必要以上に大きくなったり、組成物の粘度が過度に大きくなって、支持パッドを製造するためのコーティング工程に適用するのが容易でないことがある。
【００４５】
前記樹脂組成物は、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）溶媒を含んでもよいが、前記ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）は、Ｎ，Ｎ’−ジメチルホルムアミド（Ｎ，Ｎ’−ｄｉｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｎａｍｉｄｅ）を意味する。前記ポリウレタン樹脂組成物を凝固させると、樹脂組成物成分、例えば、ポリウレタン樹脂、水、およびＤＭＦ溶媒の相分離現象によって、内部に気孔が形成されたポリウレタン支持パッドが形成できる。つまり、前記樹脂組成物の凝固過程では、ポリウレタン樹脂内に存在するＤＭＦ溶媒が凝固槽内部の水と入れ替えられ、凝固過程が完了すると、内部に気孔が形成された支持パッド用ポリウレタン樹脂が形成される。
【００４６】
前記樹脂組成物は、前記ＤＭＦ溶媒３０〜９９ｗｔ％、好ましくは４０〜９０ｗｔ％を含んでもよい。前記樹脂組成物上において、ＤＭＦ溶媒の含有量が小さすぎると、凝固過程で樹脂内部に気孔の形成が円滑でないことがあり、前記含有量が大きすぎると、ポリウレタン樹脂の比率が大幅に減少して、適切な物性を有するポリウレタン支持パッドを製造しにくいことがある。
【００４７】
前記樹脂組成物は、陰イオン性界面活性剤をさらに含んでもよい。前記陰イオン性界面活性剤は、凝固する組成物の全領域にわたって水が均一に浸透可能にし、ポリウレタン樹脂組成物のそれぞれの成分の相分離が一定部分に集中しないようにすることができて、支持パッドの内部に気孔が非常に均一に形成できるようにする。このような陰イオン性界面活性剤は、製造される支持パッドの物性や工程上の条件などを考慮して含有量を適切に調節して使用でき、例えば、前記支持パッド用ポリウレタン樹脂組成物中、０．０１〜５ｗｔ％含まれていてもよい。前記陰イオン性界面活性剤としては、ドデシルベンゼンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸誘導体、コハク酸、コハク酸誘導体、ドデシルスルフェート、ドデシルスルフェート誘導体、またはこれらの１以上の混合物が挙げられる。そして、陰イオン性界面活性剤として、ドデシルベンゼンスルホン酸またはその誘導体と、コハク酸またはその誘導体を混合して使用することが、支持パッドの内部に形成される気孔の形態や大きさを適切に調節し、製造される支持パッドの物性を向上させるために好ましい。
【００４８】
前記樹脂組成物は、支持パッドの吸着力を高めたり、パッドの表面を平坦化するために、非イオン性界面活性剤をさらに含んでもよい。このような非イオン性界面活性剤の例としては、シリコーン系高分子、シリコーンオイル、グリセロール系高分子、または炭化水素系高分子などが挙げられる。このような非イオン性界面活性剤は、製造される支持パッドの物性や工程上の条件などを考慮して含有量を適切に調節して使用でき、例えば、前記支持パッド用ポリウレタン樹脂組成物中、０．０１〜５ｗｔ％含まれていてもよい。
【００４９】
また、前記樹脂組成物は、着色剤、撥水剤、充填剤、気孔サイズ調節剤、および顔料からなる群より選択された１種以上の添加剤をさらに含んでもよい。このような添加剤は、製造される支持パッドの物性や工程上の条件などを考慮して含有量を適切に調節して使用でき、例えば、前記樹脂組成物にそれぞれの添加剤が０．０１〜１０ｗｔ％含まれていてもよい。
【００５０】
上述した製造方法によって製造されるポリウレタン支持パッドは、内部に長くて大きい気孔が均一に形成されていて、パッドの硬度が低下して高い圧縮率および圧縮回復率を実現することができ、局地的に厚さが不均一であったり、支持パッドの一部分に圧力または張力が集中する現象を解消して、より均一な厚さ、圧力分布または張力分布を有することができる。
【発明の効果】
【００５１】
本発明によれば、製造されるパッドの全体領域でより均一な厚さ、圧力分布または張力分布などを示すようにし、より均一で高効率の研磨を実現することのできるポリウレタン支持パッドを容易かつ、迅速に製造する方法が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】分子量３８０，０００のポリウレタンを用いて製造した実施例の支持パッドの断面ＳＥＭ写真を示すものである。
【図２】分子量２１０，０００のポリウレタンを用いて製造した比較例２の支持パッドの断面ＳＥＭ写真を示すものである。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
発明を下記の実施例でより詳細に説明する。ただし、下記の実施例は、本発明を例示するものに過ぎず、本発明の内容が下記の実施例によって限定されるものではない。
【００５４】
＜実施例１：ポリウレタン支持パッドの合成およびその圧縮率の測定＞
下記表１の成分を含む樹脂組成物をＰＥＴフィルム上にコーティングした後、このようなコーティング層を湿式凝固、水洗、脱水および乾燥することによって、内部に気孔が形成されたポリウレタン樹脂フィルム層を得た。得られたポリウレタン樹脂フィルム層がより均一な厚さおよび高い均一度を有するように、高速に回転するサンドペーパーの巻かれたロール（Ｒｏｌｌ）を用いてバフィング（ｂｕｆｆｉｎｇ）処理し、前記バフィングされたポリウレタン樹脂フィルム層の一面に減圧性両面接着テープをラミネーションして、ポリウレタン支持パッドを得た。
【００５５】
そして、前記支持パッドを、５０℃の０．１Ｍ  ＤＢＳＡ水溶液で３時間浸漬し、水洗、脱水および乾燥して、最終完成品のポリウレタン支持パッドを製造した。
【００５６】
［ポリウレタン層：１２００μｍ、粘着層：２５０μｍ］
製造したポリウレタン支持パッドの浸漬時間に応じた圧縮率と最終重量平均分子量を、表２に併せて示した。
【００５７】
【表１】
0006002875.tif 000002
【００５８】
＊ポリウレタン樹脂ＳＷ−８０ＬＭ：ポリウレタン樹脂２０重量％のＤＭＦ溶液
＜実施例２：ポリウレタン支持パッドの合成およびその圧縮率の測定＞
５０℃の０．１Ｍ  ＤＢＳＡの代わりに、５０℃の０．１Ｍ  ＳＤＳと０．１Ｍ  ＨＣｌの混合物で浸漬したことを除き、実施例１と同様の方法でポリウレタン支持パッドを得た。
【００５９】
［ポリウレタン層：１２００μｍ、粘着層：２５０μｍ］
製造したポリウレタン支持パッドの浸漬時間に応じた圧縮率と最終重量平均分子量を、表２に併せて示した。
【００６０】
＜実施例３：ポリウレタン支持パッドの合成およびその圧縮率の測定＞
５０℃の０．１Ｍ  ＤＢＳＡの代わりに、５０℃の０．５Ｍ  ＢＳＡ水溶液で浸漬したことを除き、実施例１と同様の方法でポリウレタン支持パッドを得た。
【００６１】
［ポリウレタン層：１２００μｍ、粘着層：２５０μｍ］
製造したポリウレタン支持パッドの浸漬時間に応じた圧縮率と最終重量平均分子量を、表２に併せて示した。
【００６２】
＜実施例４：ポリウレタン支持パッドの合成およびその圧縮率の測定＞
５０℃の０．１Ｍ  ＤＢＳＡの代わりに、２５℃の０．００１Ｍ  ＤＢＳＡ水溶液で浸漬したことを除き、実施例１と同様の方法でポリウレタン支持パッドを得た。
【００６３】
［ポリウレタン層：１２００μｍ、粘着層：２５０μｍ］
製造したポリウレタン支持パッドの浸漬時間に応じた圧縮率と最終重量平均分子量を、表２に併せて示した。
【００６４】
＜実施例５：ポリウレタン支持パッドの合成およびその圧縮率の測定＞
５０℃の０．１Ｍ  ＤＢＳＡの代わりに、７０℃の０．００１Ｍ  ＤＢＳＡ水溶液で浸漬したことを除き、実施例１と同様の方法でポリウレタン支持パッドを得た。
【００６５】
［ポリウレタン層：１２００μｍ、粘着層：２５０μｍ］
製造したポリウレタン支持パッドの浸漬時間に応じた圧縮率と最終重量平均分子量を、表２に併せて示した。
【００６６】
＜実施例６：ポリウレタン支持パッドの合成およびその圧縮率の測定＞
５０℃の０．１Ｍ  ＤＢＳＡの代わりに、５０℃の２Ｍ  ＥＤＡ水溶液で浸漬したことを除き、実施例１と同様の方法でポリウレタン支持パッドを得た。
【００６７】
［ポリウレタン層：１２００μｍ、粘着層：２５０μｍ］
製造したポリウレタン支持パッドの浸漬時間に応じた圧縮率と最終重量平均分子量を、表２に併せて示した。
【００６８】
＜実施例７：ポリウレタン支持パッドの合成およびその圧縮率の測定＞
５０℃の０．１Ｍ  ＤＢＳＡの代わりに、７０℃の２Ｍ  ＥＤＡ水溶液で浸漬したことを除き、実施例１と同様の方法でポリウレタン支持パッドを得た。
【００６９】
［ポリウレタン層：１２００μｍ、粘着層：２５０μｍ］
製造したポリウレタン支持パッドの浸漬時間に応じた圧縮率と最終重量平均分子量を、表２に併せて示した。
【００７０】
＜比較例１：ポリウレタン支持パッドの合成およびその圧縮率の測定＞
浸漬段階の代わりに、５０℃のオーブンでａｇｉｎｇしたことを除き、実施例１と同様の方法でポリウレタン支持パッドを得た。
【００７１】
［ポリウレタン層：１２００μｍ、粘着層：２５０μｍ］
製造したポリウレタン支持パッドの浸漬時間に応じた圧縮率と最終重量平均分子量を、表２に併せて示した。
【００７２】
＜比較例２：ポリウレタン支持パッドの合成およびその圧縮率の測定＞
浸漬せず、２１０，０００分子量のポリウレタン樹脂を用いたことを除き、実施例１と同様の方法でポリウレタン支持パッドを得た。
【００７３】
［ポリウレタン層：１２００μｍ、粘着層：２５０μｍ］
製造したポリウレタン支持パッドの浸漬時間に応じた圧縮率と最終重量平均分子量を、表２に併せて示した。
【００７４】
【表２】
0006002875.tif 000003
【００７５】
＜実験例１：圧縮率および圧縮回復率の測定＞
前記実施例および比較例で得られたポリウレタン支持パッドの圧縮率は、ＪＩＳ  Ｌ１０２１−１６によって測定した。具体的には、前記実施例および比較例で得られたポリウレタン支持パッドを切断して、２５ｍｍ＊３０ｍｍの大きさの試片を準備した。このような試片に初期荷重１００ｇ／ｃｍ2を３０秒間加え、初期厚さをダイヤルゲージを用いて測定した（Ｔ０）。前記試片に荷重１１２０ｇ／ｃｍ2を５分間加え、加圧状態で厚さを測定した（Ｔ１）。そして、全ての荷重を除去して５分間放置後、再び初期荷重１００ｇ／ｃｍ2を３０秒間加えてから、厚さを測定した（Ｔ０’）。測定されたそれぞれの厚さを下記計算式を適用して、圧縮率および圧縮回復率を算出した。
【００７６】
圧縮率（％）＝（Ｔ０−Ｔ１）＊１００／Ｔ０
圧縮回復率（％）＝（Ｔ０’−Ｔ１）＊１００／（Ｔ０−Ｔ１）
＜実施例および比較例の比較＞
前記表２に示されているように、実施例１〜７のポリウレタン支持パッドは、浸漬時間の経過に伴って、圧縮率が次第に高くなる傾向を示し、３８０，０００のポリウレタンを用いて製造した支持パッドの最終重量平均分子量は１８３，０００（実施例１）、２４４，０００（実施例２）、１６８，０００（実施例３）となり、浸漬工程を通して分子量を十分に低下させられることが確認された。また、圧縮率も、実施例ともに、５５％以上と高くなり、実際の研磨時に被研磨膜のガラス基板を均一で高効率で細かく研磨できると見られる。
【００７７】
特に、前記実施例１〜７の結果は、約３時間程度の短い浸漬工程を通して得られた結果で、少ない時間の浸漬でも分子量を低下させて物性を改善し、圧縮率を高めることができて、より効率的で容易に支持パッドを製造できることが確認された。
【００７８】
これに対し、浸漬段階の代わりに、実施例と同じ温度でａｇｉｎｇしたことを除き、実施例と同一に製造した比較例１の支持パッドは、圧縮率が低くなり、分子量の変化もわずかで、浸漬段階の圧縮率の改善効果および分子量の変化に対する効果が確認された。つまり、浸漬なしに、実施例と同じ温度で時間を経過させた場合（ａｇｉｎｇ）、分子量と圧縮率が大きな変化を示しておらず、分子量が小さくなり、圧縮率が高くなる現象が、高い温度や時間の経過に伴う現象でない、浸漬段階による効果であることを確認した。
【００７９】
一方、２１０，０００の低分子量のポリウレタン樹脂を出発物質として用いて支持パッドを製造した比較例２は、浸漬工程を含まず、分子量がさらに減少しなかったものの、出発物質の分子量と実施例の最終ポリウレタン樹脂の分子量が同等水準で、同等水準の密度および硬度を示すことができる。それにもかかわらず、実施例の支持パッドが比較例２に比べて顕著に高い圧縮率および圧縮回復率を示して、実施例の製造方法が支持パッドの内部に気孔をよく形成しながら、その気孔の形態と分布も均等にして、上述した効果を示すことを確認することができる。
【００８０】
これに加えて、図１および図２に示されているように、高分子量のポリウレタンを用いた実施例１のポリウレタン支持パッドは、長くて均等に分布した気孔を含む断面形状を示して、低分子量のポリウレタンを用いた比較例２の断面形状に比べて顕著に向上し、改善された気孔形態を確認することができた。
【図１】
0006002875.tif 000004
【図２】
0006002875.tif 000005