(57)【要約】【課題】  作業環境を阻害せずに、平滑性に優れ、研磨の際に研磨対象を固着させ、かつ研磨後に研磨対象を脱離させる適度の粘着性を有するバックアップ材を提供する。【解決手段】  未架橋か、または部分架橋された天然もしくは合成ゴムであるポリマーが水中に分散したラテックス；起泡剤；および気泡安定剤を含むラテックス組成物を、発泡、硬化させて得られる発泡体からなる研磨用バックアップ材。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）未架橋か、または部分架橋された天然もしくは合成ゴムであるポリマーが水中に分散したラテックス  該ラテックス中のポリマーが１００重量部になる量；
（Ｂ）起泡剤  ２．０〜６．０重量部；および
（Ｃ）気泡安定剤  ０．５〜１０．０重量部 
を含むラテックス組成物を、発泡、硬化させて得られる発泡体からなる研磨用バックアップ材。
【請求項２】
ポリマーが、ＩＲか、またはＩＲを１５重量％以上含むポリマーブレンドである、請求項１記載のバックアップ材。
【請求項３】
厚さ方向の圧縮率５０％で２２時間の圧縮を行ったときの圧縮残留ひずみが、３０％以下である、請求項１または２記載のバックアップ材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨用バックアップ材に関し、さらに詳細には、ラテックス組成物から硬化させて得られるゴム質発泡体である研磨用バックアップ材に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェーハ、ガラス、金属などの小片の表面を研磨するためには、それらの小片（以下、研磨対象という）をバックアップ材に固着させて、研磨性物質を含み、回転または摺動する研磨材によって研磨する。バックアップ材としては、表面に研磨対象を固着させるに充分で、かつ研磨後に研磨対象を容易に脱離させる程度の軽い粘着性および／または吸着性を有するものが用いられる。
【０００３】
このようなバックアップ材としては、特許文献１〜３に記載されているような、合成繊維製不織布にポリウレタン樹脂溶液を含浸させ、硬化させたものなどが用いられている。しかしながら、このようなポリウレタン樹脂によるバックアップ材は、製造工程で有機溶媒を含むポリウレタン樹脂溶液を用いるために作業環境が損なわれるばかりでなく、得られるバックアップ材に平滑性がなく、かつ研磨の際に研磨対象を固着させる粘着性が不充分である。
【特許文献１】特開平３−２１３５７３号公報
【特許文献２】特開平４−１８３５７８号公報
【特許文献３】特開平６−１７３７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、従来のバックアップ材における上記の欠点がないバックアップ材、すなわち作業環境を阻害せずに、平滑性に優れ、研磨の際に研磨対象を固着させ、かつ研磨後に研磨対象を脱離させる適度の粘着性を有するバックアップ材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者は、上記の目的を達成するために検討を重ねた結果、天然または合成ゴムであるポリマーが水中に分散したラテックスを発泡、硬化させて得られる発泡体を、バックアップ材として用いることにより、その課題を達成しうることを見出して、本発明を完成させるに至った。
【０００６】
すなわち、本発明は、
（Ａ）未架橋か、または部分架橋された天然もしくは合成ゴムであるポリマーが水中に分散したラテックス  該ラテックス中のポリマーが１００重量部になる量；
（Ｂ）起泡剤  ２．０〜６．０重量部；および
（Ｃ）気泡安定剤  ０．５〜１０．０重量部 
を含むラテックス組成物を、発泡、硬化させて得られる発泡体からなる研磨用バックアップ材に関する。
【０００７】
本発明に用いられる（Ａ）ラテックスは、天然または合成ゴムの未架橋または部分架橋ポリマーが、架橋剤および場合により起泡剤などとともに、粒子として水中に分散したものである。ポリマーが天然ゴムの場合、ゴム樹液、それを濃縮したもの、さらに保存剤などを配合したものが用いられる。ポリマーが合成ゴムの場合、一般に乳化重合によって調製される。または溶液重合などの方法によって得たポリマーを、界面活性剤と水によって乳化し、必要な場合には溶媒を除去して調製することもできる。発泡体の原料としては、通常、ポリマー含有量が５５〜７０重量％、安定な発泡体を形成し得ることから、好ましくは６０〜６８重量％のラテックスが用いられる。ラテックスには、乳化重合に用い、またはポリマーの乳化に用いた、脂肪酸アルカリ金属塩、アルキルスルホン酸アルカリ金属塩、アルキルベンゼンスルホン酸アルカリ金属塩のような界面活性剤などを含有することができる。
【０００８】
ポリマーとしては、天然ゴムのほか；ＩＲ、ＢＲ、ＳＢＲ、カルボキシル変性ＳＢＲ、ＮＢＲ、カルボキシル変性ＮＢＲ、ＥＰＭ、ＥＰＤＭ、ＣＲのような合成ゴム、およびそれらの共重合体、ならびにそれらのポリマーブレンドが例示される。特に平滑性を求められる用途には、ＩＲか、またはＩＲを１５重量％以上含むポリマーブレンドが好ましく、耐油性を必要とする用途には、ＩＲと組み合わせるポリマーとしてＮＢＲが特に好ましい。
【０００９】
本発明において、（Ａ）成分中の未架橋または部分架橋ポリマーを架橋して、ゴム状弾性体を形成させるために、一般に架橋剤を配合する。架橋剤は、ポリマーの種類、および架橋反応機構に応じて、硫黄または硫黄化合物、有機過酸化物、フェノール化合物などが用いられる。硫黄による架橋の場合、コロイド状硫黄、微粉末硫黄のほか；二塩化硫黄、ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィドのような硫黄化合物などを用いることができる。また、２−メルカプトベンゾチアゾールのような加硫促進剤を併用することがある。有機過酸化物による架橋の場合、ｔ−ブチルヒドロペルオキシド、クメンヒドロペルオキシドのようなヒドロペルオキシド；ベンゾイルペルオキシド、ｍ−トルイルペルオキシドのようなアシルペルオキシド；ｔ−ブチルクミルペルオキシド、ジクミルペルオキシド、２，５−ジメチル−２，５−ビス（ｔ−ブトキシペルオキシ）ヘキサンのようなアルキルペルオキシド；ｔ−ブトキシペルオキシ−３，３，５−トリメチルシクロヘキサノアート、ｔ−ブトキシペルオキシベンゾアートのようなペルオキシエステル；１，１−ビス（ｔ−ブトキシペルオキシ）シクロヘキサン、１，１−ビス（ｔ−ブトキシペルオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサのようなペルオキシケタール；ｔ−ブトキシペルオキシイソプロピルカルボナート、ｔ−ブトキシペルオキシ−２−エチルヘキシルカルボナートのようなペルオキシカルボナートなどの有機過酸化物を用いることができる。有機過酸化物は、そのまま配合してもよく、モレキュラーシーブのような無機粉末に吸着させたり、炭化水素や可塑剤に溶解したり、ポリジメチルシロキサンのような不活性の液体に混和したりして安定化したものを、配合に供してもよい。フェノール化合物による架橋の場合、アルキルフェノールホルムアルデヒド樹脂を用いることができる。
【００１０】
架橋剤の配合量は、ポリマーの種類、架橋機構および架橋剤によっても異なるが、良好なゴム状弾性体を得るために、上記ポリマー１００重量部あたり通常０．０２〜２０重量部、好ましくは０．１〜１０重量部、さらに好ましくは０．５〜６重量部である。架橋剤は、ラテックスを調製する際またはその前に原料に配合してもよく、調製されたラテックスに配合してもよい。
【００１１】
本発明に用いられる（Ｂ）起泡剤としては、ラウリン酸ナトリウム、ミリスチン酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸アンモニウム、オレイン酸ナトリウム、オレイン酸カリウム、ひまし油カリウム石鹸、やし油カリウム石鹸のような脂肪酸塩；ラウロイルサルコシンナトリウム、ミリストイルサルコシンナトリウム、オレイルサルコシンナトリウム、ココイルサルコシンナトリウムのようなサルコシン塩；やし油アルコール硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウムのような硫酸塩；ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム、ラウリルスルホ酢酸ナトリウム、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、α−オレフィンスルホン酸ナトリウムのようなスルホン酸塩；塩化ステアリルジメチルアンモニウム、塩化ベンザルコニウムのようなカチオン性界面活性剤などが例示される。
【００１２】
起泡剤の配合量は、上記ポリマー１００重量部あたり１．０〜１０重量部、好ましくは２．０〜６．０重量部である。１．０重量部未満では泡が発生しにくく、１０重量部を越えると泡立ちが激しくて、均一な泡が得られない。起泡剤は、ラテックスを調製する際またはその前に原料に配合してもよく、調製されたラテックスに配合してもよい。
【００１３】
本発明に用いられる（Ｃ）気泡安定剤としては、塩化エチルのような塩化アルキルを、ホルムアルデヒドおよびアンモニアと反応させて得られる反応生成物；アルキル第四級アンモニウムクロリド；ならびにアルキルアリールスルホン酸塩などが用いられ、気泡安定効果が優れることから、塩化アルキル・ホルムアルデヒド・アンモニアの反応生成物が好ましい。
【００１４】
気泡安定剤の配合量は、（Ａ）成分中のポリマー１００重量部あたり０．５〜１０．０重量部、好ましくは１．０〜６．０重量部である。０．５重量部未満では均一な気泡を形成することができず、１０．０重量部を越えるとゲル化時間が長くなる。気泡安定剤は、ラテックスを調製する際またはその前に原料に配合してもよく、調製されたラテックスに配合してもよい。
【００１５】
ラテックス組成物は、上記（Ａ）、架橋剤、（Ｂ）および（Ｃ）の各成分を必須成分として含むゴム質発泡体形成用組成物である。ただし、架橋剤、（Ｂ）および（Ｃ）成分の配合順序は任意であって、たとえば（Ａ）成分の基本組成である、未架橋か、または部分架橋された天然または合成ゴムであるポリマーが水中に分散した基本ラテックスを調製する際に、架橋剤および（Ｂ）成分を配合し、得られたラテックスに、さらに（Ｃ）成分を配合しても差支えない。
【００１６】
上記ラテックス組成物に、さらに、老化防止剤を配合することができる。老化防止剤としては、Ｎ−フェニル−Ｎ′−（ｐ−トルエンスルホニル）−ｐ−フェニレンジアミンのようなジフェニルアミン系化合物；芳香族アミンと脂肪族ケトンの縮合物；２−メルカプトベンゾイミダゾールやその亜鉛塩のようなイミダゾール系化合物；２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−メチルフェノールのようなフェノール系化合物などが例示される。老化防止剤の配合量は、（Ａ）成分中のポリマー１００重量部あたり１．０〜５．０重量部が好ましい。
【００１７】
上記ラテックス組成物に、必要に応じて、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸ナトリウム、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロースナトリウム塩、カゼイン、ポリリン酸ナトリウムのような分散剤；キレート化剤のような安定剤；グアールガム、キサンタンガムのような増粘剤；ポリオルガノシロキサンのような整泡剤、着色剤などを配合することができる。
【００１８】
上記ラテックス組成物に、ケイフッ化ナトリウム、ケイフッ化カリウム、ケイフッ化カルシウムのようなヘキサフルオロケイ酸塩；またはシクロヘキシルアミンの酢酸塩、スルファミン酸塩のようなシクロヘキシルアミン塩などのゲル化剤を添加してゲル化させるか、または亜鉛アンモニウム錯塩、２−メルカプトベンゾイミダゾール亜鉛塩、ポリプロピレングリコール、ポリメチルビニルエーテルのような感熱剤を添加して、４０〜１００℃に加熱することにより、ラテックスを凝固させることができる。
【００１９】
たとえば、撹拌混合槽などの混合手段を用いて、必要な各成分および添加剤を配合して調製した本発明の組成物に、上記のゲル化剤を添加して空気を混入することにより、発泡とゲル化を行って、発泡したゲル状物を形成させる。混合は、撹拌混合機のような混合手段を用いて３０分以上行うことが好ましい。最大せん断速度は、好ましくは１０〜１０，０００min-1、さらに好ましくは１００〜１０，０００min-1、特に好ましくは３，０００〜７，０００min-1である。ここで、せん断速度は、撹拌混合槽による場合、式：
ｅ＝（ＰπＳ）／Ｖ
（式中、ｅ：せん断速度（min-1）、Ｐ：撹拌羽根の翼径（mm）、π：円周率、Ｓ：回転数（min-1）、Ｖ：撹拌羽根と混合機壁面との最小クリアランス（mm）である）
によって定義される。ゲル化剤の量は、組成物中のポリマー１００重量部に対して１〜１０重量部が好ましい。ついで、流延、押出し成形などの方法によって所望の形状に加工し、架橋剤の種類に応じて５０〜２００℃に加熱して、発泡とともに架橋させることにより、ゴム質発泡体である本発明のバックアップ材を作製することができる。
【００２０】
バックアップ材は、通常、厚さ０．５〜１．０mmのシート状に作製するが、それに限定されることなく、たとえば風船状にふくらませた膜など、任意の形状および寸法に作製することができる。その平均セル径は、気泡安定剤などの種類と重量比を変えることによって制御することができる。このようにして得られる発泡体は、平均セル径が３０〜２００μm、好ましくは４０〜１００μmの連続気泡を有する。そのセル径は、たとえば平均セル径の５０〜１５０％の範囲に、形成されたセルの９０％以上が含まれる分布を示すように、均質である。
【００２１】
本発明のバックアップ材の平滑性をさらに良好にするために、剥離シートを用いて成形することが好ましい。剥離シートとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレートなどの樹脂；クラフト紙、グラシン紙、パーチメント紙のような紙；アルミニウム箔のような金属；およびそれらの２種以上のラミネート；ならびにその一方の面にポリオルガノシロキサンのような剥離剤の層を形成したものが例示される。バックアップ材表面の優れた平滑性を得るには、バックアップ材の原料ラテックスと剥離シートの間の接触角が、７０°以下であることが好ましい。
【００２２】
本発明のバックアップ材に、半導体ウェーハのような研磨対象を固着させて、研磨材によって研磨することができる。研磨終了後、手ではがすことにより、研磨対象をバックアップ材より容易に脱離させることができる。
【００２３】
各種寸法の物品、たとえば各種寸法のガラス板の研磨に、反覆してバックアップ材として用いる場合、研磨の際に加えられる圧縮力によってバックアップ材がひずむと、バックアップ材表面の平滑性が失われ、寸法のより大きい物品の研磨に用いることができない。したがって、バックアップ材の圧縮残留ひずみは、小さい方が好ましく、３０％以下であることが特に好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明のバックアップ材は、表面が平滑で、かつ研磨対象を固着させて、応力を伴う研磨のような加工を行うことができ、しかも、研磨などの作業を終了した後、研磨対象を容易に脱離させることができる程度の軽い粘着性を有する。そのうえ、バックアップ材の製造に有機溶媒を用いる必要がないので、作業環境を良好に保つことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、実施例により、本発明をさらに詳細に説明する。本発明は、これらの実施例によって限定されるものではない。以下の例で、特にことわらない限り、部は重量部、組成の％は重量％を表す。
【００２６】
実施例および比較例に、次のような原料を用いた。
Ａ−１：合成ＩＲラテックス、固形分６３％、ポリマー分６０％
Ａ−２：ＮＢＲラテックス、固形分６４％、ポリマー分６０％
Ａ−３：ＳＢＲラテックス、固形分７０％、ポリマー分６０％
Ｂ−１：オレイン酸カリウム
Ｃ−１：塩化エチル・ホルムアルデヒド・アンモニア反応生成物
Ｄ−１：硫黄・カゼイン含有水性エマルション（硫黄４０％、カゼイン１０％）
Ｄ−２：ジ−ｎ−ブチルジチオカルバミン酸亜鉛
Ｄ−３：２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−メチルフェノール
【００２７】
実施例および比較例によって得られたバックアップ材の表面状態、見掛け密度、機械的強さ、粘着性および圧縮残留ひずみを、次のようにして測定した。
見掛け密度：ＪＩＳ  Ｋ６４００に準じて、室温で測定した。
引張り強さ・伸び：ＪＩＳ  Ｋ６４００に準じ、１号形ダンベルにより、室温で測定した。
表面状態：電子顕微鏡により、シートから無作為に選択した３箇所の部分の、発泡体の１cm×１cmの視野について、フォーム表面のピンホールの数を観察し、その数の平均値から表２の脚注に示すような３段階のレイティングによる評価を行った。
粘着性：ステンレス台に幅３０mmの両面粘着テープを貼り、それに同じ幅のフォーム試料を重ねて貼り付け、オートグラフ（島津製作所（株）商品名）により、引きはがし速度２００mm/minで、引きはがしに必要な力を求めた。測定を、ドライ（成形したフォームそのもの）とウェット（フォームに水を５０％含浸した状態）の２つの状態についてそれぞれ行った。
圧縮残留ひずみ：厚さ０．８mmのシートを重ね合わせて、５０mm×５０mm、厚さ２４．８mmの試料を作製し、これをＪＩＳ  Ｋ６４００の方法に準じて、温度２５±１℃、厚さ方向の圧縮率５０％で、２２時間の圧縮を行ったときの残留ひずみ率を測定した。
残留ひずみ率（％）＝〔（ｔ0−ｔ1）／ｔ0〕×１００
ｔ0：初めの試験片の厚さ（mm）
ｔ1：試験後の試験片の厚さ（mm）
【００２８】
実施例１〜５
表１に示す配合比により、撹拌混合槽に、ポリマーラテックスＡ−１、またはＡ−１とＡ−２もしくはＡ−３との混合物を仕込み、ゆっくり撹拌しながら、これにＢ−１、Ｃ−１、Ｄ−１、Ｄ−２およびＤ−３を添加した。ただし、表１において、Ａ−１〜Ａ−３の配合量は、ラテックスに含まれるポリマーの量で示す。また、Ｄ−１の配合量は、Ｄ−１に含まれる固形分、すなわち硫黄とカゼインの合計量で示す。ついで、せん断速度が４，０００ｍ-1になるように室温で３０分撹拌して、均質なラテックス混合物を調製した。これを、ポリシロキサン剥離剤層を有する厚さ５０μmのポリエチレンテレフタレート剥離シートの、剥離剤層側の表面に流延し、１６０℃で１０分加熱することにより、架橋と発泡を行わせて、１ｍ×１ｍ、厚さ０．８mmの連続気泡合成ゴムフォームシートを作製した。これを所定の寸法に打ち抜くか切断し、評価直前に剥離シートをはがして、前述の測定方法による評価に供した。
【００２９】
【表１】
2005212027.tif 000002
【００３０】
比較例１
湿式凝固法（膨潤剤を含むポリマー溶液を注型し、溶媒を除去して硬化させる方法）により、ポリエーテル型ポリウレタンフォームの、厚さ０．８mmのシートを作製し、このシートから得た試料を、実施例１〜５と同様の評価に供した。
【００３１】
実施例１〜５および比較例１のフォームシートの評価結果は、表２のとおりである。表２から明らかなように、本発明による合成ゴムフォームシートは、優れた機械性質を示し、表面の平滑性に優れていてピンホールがなく、圧縮残留ひずみが小さいなど、半導体ウェーハなどの研磨の際のバックアップ材として好適な、表面状態および粘着性を示した。
【００３２】
【表２】
2005212027.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明の研磨用バックアップ材は、半導体ウェーハ、ガラス、金属などの小片の表面を研磨する際のバックアップ材として有用である。