(57)【要約】【課題】本発明は、製造されるパッド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、パッド全体領域にわたってより均一な厚さ、圧力分布または張力分布などを示すようにし、より均一で高い効率の研磨を実現することができるポリウレタン支持パッドの製造方法をおよびこれから得られるポリウレタン支持パッドが提供される。【解決手段】本発明の一実施形態に係るポリウレタン支持パッドの製造方法は、重量平均分子量が２２０，０００〜１，０００，０００である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４０〜９０℃の浸漬溶液に浸漬する段階と、を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量平均分子量が２２０，０００〜１，０００，０００である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４０〜９０℃の浸漬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】
前記浸漬溶液は、水、グリセリン水溶液およびアルコール水溶液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３】
前記ポリウレタン樹脂の重量平均分子量は、３００，０００〜５００，０００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４】
前記湿式凝固物を浸漬する段階は、１時間〜４週間にかけて行われる、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５】
前記浸漬段階以降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６】
前記浸漬段階以降にポリウレタン樹脂のガラス転移温度が５〜５０℃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７】
前記樹脂組成物を湿式凝固する段階以降に、前記樹脂組成物の湿式凝固物を水洗する段階をさらに含む、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８】
前記湿式凝固物の表面を研磨する段階、または
前記湿式凝固物の表面に接着層を形成する段階をさらに含む、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９】
前記ポリウレタン樹脂は、常温の３０％ＤＭＦ溶液状態で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１０】
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１１】
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１０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と、コハク酸またはその誘導体との混合物を含む、請求項１０に記載のポリウレタン支持パッドの製造方法。
【請求項１３】
前記非イオン性界面活性剤は、シリコン系高分子、シリコンオイル、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１０に記載のポリウレタン支持パッドの製造方法。
【請求項１４】
前記樹脂組成物は、ポリウレタン樹脂１〜３０ｗｔ％と、
前記ＤＭＦ溶媒５０〜９０ｗｔ％と、
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と、を含む、請求項１０に記載のポリウレタン支持パッドの製造方法。
【請求項１５】
５０μｍ〜２ｍｍの最長直径および３〜１０の偏平比を有する気孔を内部に含有し、５０，０００〜１５０，０００の重量平均分子量を有する、ポリウレタン支持パッド。
【請求項１６】
ＪＩＳ  Ｌ１０２１−１６により測定した圧縮率が４０％以上である、請求項１５に記載のポリウレタン支持パッド。
【請求項１７】
−５０〜−１０℃および１０〜５０℃でガラス転移温度を有する、請求項１５に記載のポリウレタン支持パッド。
【請求項１８】
重量平均分子量が２２０，０００〜１，０００，０００であるポリウレタン樹脂およびＤＭＦ溶媒を含むポリウレタン樹脂組成物の湿式凝固物を４０〜９０℃の浸漬溶液に浸漬して得られる、請求項１５に記載のポリウレタン支持パッド。
【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、低い硬度、優れた圧縮率および高い弾性率を有し、より均一で高い効率の研磨を実現することができるポリウレタン支持パッドの製造方法に関する。
【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に用いられている。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において一定の位置と姿勢を維持可能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として用いられるためには、ガラス基板表面の粗度（ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）および厚みばらつき（ＴＴＶ）が主要な管理因子であり、サブマイクロン（ｓｕｂ−ｍｉｃｒｏｎ）〜数十マイクロン範囲内で調節が可能でなければならない。また、うねり（ｗａｖｉｎｅｓｓ）を４０ｎｍ水準に管理しなければならず、特にＴＦＴ用ガラス基板として適用するためには２０ｎｍ内外のうねりの管理が必要である。
【０００４】
このような細密な研磨が可能になるためには、研磨工程の条件および装置の調節だけでなく、用いられる支持パッドが高い圧縮率および圧縮回復率を有さなければならず、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有さなければならない。
【０００５】
しかし、以前に知られている支持パッドは、内部に形成された起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よくないため、より均一で細密な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、均一で一定の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、より均一で高い効率の研磨を実現することができるポリウレタン支持パッドの製造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、製造されるパッド内部に長くて大きい気孔を均一に形成し、低い硬度、優れた圧縮率などを示すようにし、より均一で高い効率の研磨を実現することができるポリウレタン支持パッドの製造方法を提供することに目的がある。
【０００８】
また、本発明は、内部に楕円形の気孔を均一に含み、低い硬度、優れた圧縮率を示すポリウレタン支持パッドを提供することに目的がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、重量平均分子量が２２０，０００〜１，０００，０００である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４０〜９０℃の浸漬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。
【００１０】
また、本発明は、５０μｍ〜２ｍｍの最長直径および３〜１０の偏平比を有する気孔を内部に含有し、５０，０００〜１５０，０００の重量平均分子量を有するポリウレタン支持パッドを提供する。
【００１１】
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ついてより詳細に説明する。
【００１２】
本明細書で、「支持パッド」とは、半導体またはディスプレイ装置に用いられる基板製造過程の中、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。
【００１３】
本発明の一実施形態によれば、重量平均分子量が２２０，０００〜１，０００，０００である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４０〜９０℃の浸漬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され得る。
【００１４】
従来、ポリウレタン支持パッドの内部に長い楕円形の気孔を容易に形成するために、支持パッドの製造過程で高い分子量を有するポリウレタン樹脂を用いることがあった。しかし、このように高い分子量を有するポリウレタン樹脂を用いて支持パッドを製造する場合、気孔の形状の側面では多少有利な点があったが、製造される支持パッドの硬度が大幅に高くなり、圧縮率または圧縮回復率が商業用製品に適用可能な程度に確保されない限界があった。
【００１５】
また、支持パッドの硬度を低めて研磨工程の衝撃吸収性能を高めようとする試みがあったが、このような以前の方法は、ほとんど低い分子量のポリウレタン樹脂を用いたりその他添加剤を追加的に用いることに過ぎず、製造される支持パッドが十分な機械的物性を有さないか、または支持パッド内部に気孔が十分に形成されないという限界があった。
【００１６】
そこで、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重ねた結果、ポリウレタン樹脂組成物を湿式凝固すれば、内部に長い楕円形の気孔が均一に形成され、前記湿式凝固段階の結果物を特定温度の浸漬溶液に浸漬すれば、前記気孔の形状は維持しながらも、最終的に製造されるポリウレタン支持パッドの重量平均分子量および密度を低めることができるという点を実験を通じて確認し、発明を完成した。
【００１７】
前記発明の一実施形態に係る製造方法により最終的に提供されるポリウレタン支持パッドは、一定水準以上の分子量を有するポリウレタン樹脂を湿式凝固した時に形成される気孔の形状や外部形態を維持することができると共に、より低い密度、硬度および重量平均分子量を有することができるため、支持パッドとして確保しなければならない物性をより容易に確保できる。
【００１８】
つまり、前記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難い形態の気孔、例えば大きい偏平比を有する長い楕円形の気孔を内部に均一に含むことができる。また、前記支持パッドは、以前に知られた通常の方法により得られるポリウレタン樹脂に比べて低い密度および硬度を有することができるため、 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。
【００１９】
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複数分布され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伝達を受けることができ、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密な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支持性能などを有することができる。
【００２０】
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することができ、好ましくは３００，０００〜５００，０００範囲の重量平均分子量を有することができる。２２０，０００未満の重量平均分子量のポリウレタン樹脂を用いて製造された支持パッドは、内部に形成された気孔が不均一に示されたり、長い楕円形の形状を示すことができず、圧縮率または圧縮回復率が低くなることがある。そして、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における加工性が良くなく、樹脂の分子量を浸漬工程により所望の範囲に低めるには長時間がかかるおそれがある。
【００２１】
前記重量平均分子量が２２０，０００〜１，０００，０００である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以降に、前記湿式凝固物を４０〜９０℃の浸漬溶液に浸漬する段階が行われ得る。
【００２２】
前述のように、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浸漬溶液内で加水分解（ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ）またはエステル交換反応（ｔｒａｎｓ−ｅｓｔｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ）を行い、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密度を低めることができる。
【００２３】
前記浸漬段階の浸漬溶液は、水、グリセリン水溶液、アルコール水溶液またはこれらの混合物を含むことができる。前記水は、一般的な水を制限なしに用いることができ、蒸溜水、超純水なども使用が可能である。また、前記グリセリン水溶液は、グリセリンを一部含む水溶液を意味し、グリセリンの濃度に制限なしに用いることができるが、好ましくは０．１〜５０％のグリセリン水溶液を用いることができる。そして、前記アルコール水溶液の具体的な例としては、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表面でスウェリング（ｓｗｅｌｌｉｎｇ）現象が発生することがあり、アルコールの濃度は１０％以下であることが好ましい。
【００２４】
特に、前記ポリウレタン樹脂は、水またはグリセリン水溶液で加水分解反応が容易に起こり得るため、前記一実施形態のポリウレタン支持パッドの製造方法で浸漬溶液としては水またはグリセリン水溶液を含むことがより好ましい。
【００２５】
前記浸漬段階は、４０〜９０℃の温度、好ましくは５０℃〜８０℃の温度で行われ得る。前記浸漬段階が過度に低い温度で行われると、高い圧縮率を実現できる範囲まで十分に分子量を低めることができず、ポリウレタン支持パッドが均一な圧力分布または張力分布を有し難く、これにより製造されたポリウレタン支持パッドを用いると不均一な研磨または製品不良が発生するおそれがある。また、前記浸漬段階が過度に高い温度で行われると、ポリウレタン樹脂層が変成するおそれがあり、追加的に使用可能な接着層なども揮発または変性するおそれある。
【００２６】
そして、前記浸漬段階は、１時間〜４週間、好ましくは１日〜３週間にかけて行われ得る。前記浸漬段階が１時間未満行われる場合、分子量が十分に減少せず、４週間を超えて行われる場合、支持パッドの物性が低下するおそれがある。
【００２７】
前記浸漬段階以降に前記ポリウレタン樹脂の重量平均分子量が１０〜８０％減少することができる。ポリウレタン樹脂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、３週間以上浸漬する場合、６５〜８０％減少することができる。前述のように、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密度を低めることができ、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支持性能などを有することができる。
【００２８】
また、前記浸漬段階以降に前記ポリウレタン樹脂のガラス転移温度が５〜５０℃、好ましくは１０〜４０℃減少することができる。前記ポリウレタン樹脂は、浸漬段階を実施することによってそれぞれのガラス転移温度が低くなることができ、これにより、以前に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。
【００２９】
一方、前記一実施形態の製造方法により製造される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得る。具体的に、ポリウレタン研磨パッドは、高い耐摩耗性と高い硬度を有さなければならないため、架橋反応が行われたポリウレタン樹脂を用いなければならず、製造方法も湿式凝固過程でなく、プレポリマー（Ｐｒｅｐｏｌｙｍｅｒ）と異なる単量体をインサイチュ（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。
【００３０】
そして、前記ポリウレタン支持パッドの製造方法は、重量平均分子量が２２０，０００〜１，０００，０００である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、および前記湿式凝固物を４０〜９０℃の浸漬溶液に浸漬する段階以外に、前記湿式凝固物を水洗および乾燥する段階、前記湿式凝固物の表面を研磨する段階、または前記湿式凝固物の表面に接着層を形成する段階をさらに含むことができる。
【００３１】
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り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。
【００３２】
このような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枠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、を含むことができる。
【００３３】
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以降に、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得る。前記凝固物の水洗段階では、ＤＭＦ溶媒のような有機溶媒または添加剤などを除去することができ、支持パッドの製造方法で使用可能であると知られた方法および装置を大きな制限なしに用いることができる。前記のように樹脂組成物表面の凝固液などを水洗して有機溶媒および他の添加剤を除去し、４０〜９０℃の浸漬溶液に浸漬すれば既に形成された気孔の形状の変形なしに容易にポリウレタン樹脂の重量平均分子量を低めることができる。
【００３４】
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枠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得る。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交換されながらポリウレタン樹脂が徐々に凝固し、これにより、多数の気孔が形成され得る。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ず、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することができる。前記凝固過程後の研磨パッド内部には水とＤＭＦが適切に残っている状態であり、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。
【００３５】
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（またはバッフィング（ｂｕｆｆｉｎｇ））する段階を含むことができる。前記研磨段階は、高速に回転するサンドペーパーが巻かれているロール（Ｒｏｌｌ）を利用して硬度が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。
【００３６】
このような研磨（またはバッフィング）工程では、被研磨膜を一回に数百ｕｍ削ることもでき、数十ｕｍずつ数回にかけて削ることもできる。低い硬度のフィルムを一回に多く研磨する場合、ＭＤ（ｍａｃｈｉｎｅ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）方向に厚さ差または研磨（バッフィング）水準の差が発生するおそれがあり、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伝達されてＴＤ（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ  Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）方向のラインまたは縞柄が発生するおそれがある。
【００３７】
前記ポリウレタン支持パッドの製造方法は、前記バッ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むことができる。このような接着層は、支持パッドの最終製品を製造することに用いられると知られた方法および構成を特別な制限なしに用いて形成され得る。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く、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。
【００３８】
一方、前記浸漬段階は、工程順序に制限されずに行われ得る。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、既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めるために湿式凝固した樹脂組成物を水洗して浸漬することが好ましい。
【００３９】
前記樹脂組成物は、前記ポリウレタン樹脂１〜３０ｗｔ％、好ましくは５〜２５ｗｔ％を含むことができる。前記樹脂組成物においてポリウレタン樹脂の含有量が過度に小さい場合、支持パッドの本体を適切に形成し難く、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ことが容易でないおそれがある。また、前記樹脂組成物でポリウレタン樹脂の含有量が過度に大きい場合、得られるポリ雷版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ことが容易でないおそれがある。
【００４０】
前記樹脂組成物は、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）溶媒を含むことができるが、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され得る。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交換され、凝固過程が完了されると内部に気孔が形成されて支持パッド用ポリウレタン樹脂が形成される。
【００４１】
前記樹脂組成物は、前記ＤＭＦ溶媒５０〜９０ｗｔ％、好ましくは５０〜８５ｗｔ％を含むことができる。前記樹脂組成物上でＤＭＦ溶媒の含有量が過度に小さい場合、凝固過程で樹脂内部に気孔の形成が円滑でないおそれがあり、前記含有量が過度に大きい場合、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難くなるおそれがある。
【００４２】
前記樹脂組成物は、陰イオン性界面活性剤をさらに含むことができる。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侵入可能にし、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の部分に集中しないようにするため、支持パッド内部に気孔が非常に均一に形成され得る。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用いることができ、例えば前記支持パッド用ポリウレタン樹脂組成物中の０．０１〜５ｗｔ％で含まれ得る。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とを混合して用いることが、支持パッド内部に形成される気孔の形態や大きさを適切に調節して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。
【００４３】
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むことができる。このような非イオン性界面活性剤の例としては、シリコン系高分子、シリコンオイル、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用いることができ、例えば前記支持パッド用ポリウレタン樹脂組成物中の０．０１〜５ｗｔ％で含まれ得る。
【００４４】
また、前記樹脂組成物は、着色剤、撥水剤、充填剤、気孔の大きさ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むことができる。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用いることができ、例えば前記樹脂組成物にそれぞれの添加剤が０．０１〜１０ｗｔ％で含まれ得る。
【００４５】
一方、本発明のまた他の実施形態によれば、５０μｍ〜２ｍｍの最長直径および３〜１０の偏平比を有する気孔を内部に含有し、５０，０００〜２００，０００の重量平均分子量を有するポリウレタン支持パッドが提供され得る。好ましくは３００μｍ〜２ｍｍの最長直径および４〜９の偏平比を有し、重量平均分子量も５０，０００〜１５０，０００であってもよい。
【００４６】
そして、前記ポリウレタン支持パッドは、ＪＩＳ  Ｌ１０２１−１６による圧縮率が４０％以上であってもよく、または５０〜７０％であってもよい。
【００４７】
また、前記ポリウレタン支持パッドは、−５０〜−１０℃および１０〜５０℃でガラス転移温度を有することができる。
【００４８】
一方、このようなポリウレタン支持パッドは、重量平均分子量が２２０，０００〜１，０００，０００であるポリウレタン樹脂およびＤＭＦ溶媒を含むポリウレタン樹脂組成物の湿式凝固物を４０〜９０℃の浸漬溶液に浸漬して得られる。前記浸漬過程を通じてポリウレタン樹脂組成物の重量平均分子量は、２２０，０００〜１，０００，０００で１０〜８０％減少することができる。
【００４９】
最終的に製造される支持パッドの分子量を低めるために、５０，０００〜２００，０００の重量平均分子量を有するポリウレタン樹脂を用いる場合、内部に長い楕円形の気孔を均一に形成し難いため、前記５０μｍ〜２ｍｍの最長直径および３〜１０の偏平比を有する気孔を内部に含有し難く、ＪＩＳ  Ｌ１０２１−１６による圧縮率も４０％以上示し難い。ただし、前述のように、２２０，０００〜１，０００，０００であるポリウレタン樹脂およびＤＭＦ溶媒を含むポリウレタン樹脂組成物を湿式凝固し、前記湿式凝固物を一定の温度範囲の水溶液に浸漬する場合、分子量が低くなって前記特性を有する支持パッドを製造することができる。
【００５０】
前記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含まれ、重量平均分子量が低いため、高い圧縮率、圧縮回復率、および弾性率を示すことができ、研磨時に加えられる不均一な衝撃を十分に吸収して均一で細密な研磨を実現することができる。
【発明の効果】
【００５１】
本発明によれば、製造工程で発生する製品不良を最小化し、製造されるパッド領域全体にわたってより均一な厚さ、圧力分布または張力分布などを示し、より均一で高い効率の研磨を実現することができるポリウレタン支持パッドの製造方法およびこれから得られるポリウレタン支持パッドが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】実施例１で製造してパッドの断面ＳＥＭ写真を示したものである。
【図２】比較例２で製造してパッドの断面ＳＥＭ写真を示したものである。
【図３】比較例３で製造してパッドの断面ＳＥＭ写真を示したものである。
【図４】比較例３で製造してパッドの断面ＳＥＭ写真を示したものである。
【図５】比較例３で製造してパッドのＤＭＡ測定グラフである。
【図６】実施例１で製造してパッドのＤＭＡ測定グラフである。
【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、本発明の内容は下記の実施例により限定されない。
【００５４】
＜実施例および比較例：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＞
＜実施例１＞
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が巻かれているロール（Ｒｏｌｌ）を用いてバッフィング（ｂｕｆｆｉｎｇ）処理し、前記バッ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℃の水で下記表２の時間のとおり浸漬し、オーブンで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よる圧縮率と最終重量平均分子量を表２に共に示し、支持パッドの断面ＳＥＭ写真を図１に示した。
【００５７】
【表１】
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【００５８】
＜実施例２＞
５０℃の水の代わりに５０℃の５％グリセリン水溶液で浸漬したことを除いては、実施例１と同様な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よる圧縮率と最終重量平均分子量を表２に共に示した。
【００６０】
＜比較例１＞
浸漬工程の代わりに５０℃オーブンで表２の時間のとおりエージング（ａｇｉｎｇ）したことを除いては、実施例１と同様な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よる圧縮率と最終重量平均分子量を表２に共に示した。
【００６２】
＜比較例２＞
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いては、実施例１と同様な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：６００μｍ、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よる圧縮率と最終重量平均分子量を表２に共に示し、支持パッドの断面ＳＥＭ写真を図２に示した。
【００６４】
＜比較例３＞
浸漬工程を経ないことを除いては、実施例１と同様な方法でポリウレタン支持パッドを得た。
【００６５】
製造したポリウレタン支持パッドの浸漬時間による圧縮率と最終重量平均分子量を表２に共に示し、支持パッドの断面ＳＥＭ写真を図３に示した。
【００６６】
＜比較例４＞
４０℃未満の低い温度で浸漬したことを除いては、実施例１と同様な方法でポリウレタン支持パッドを得た。
【００６７】
製造したポリウレタン支持パッドの浸漬時間による圧縮率と最終重量平均分子量を表２に共に示し、支持パッドの断面ＳＥＭ写真を図４に示した。
【００６８】
【表２】
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【００６９】
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により測定した。具体的に、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（ＴＯ）。前記試片に荷重１１２０ｇ／ｃｍ2を５分間加えて加圧状態で厚さを測定した（Ｔ１）。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を算出した。
【００７０】
圧縮率（％）＝（ＴＯ−Ｔ１）×１００／Ｔ０
＜実施例および比較例の比較＞
前記表２の比較例１、３の０ｄａｙ結果に示されているように、実施例１、２および比較例１、３共に浸漬工程前のポリウレタン樹脂組成物を湿式凝固、水洗、脱水、乾燥、バッフィング処理および接着層を形成して製造したポリウレタン支持パッドは、３１８，０００の分子量を示した。
【００７１】
そして、前記実施例１および２は、前記３１８，０００の分子量を有するポリウレタン支持パッドを浸漬する段階を経てポリウレタン支持パッドを最終的に生成し、比較例１は、浸漬工程の代わりに浸漬段階と同一の温度のオーブンでエージングさせて最終的に生成し、比較例３は、浸漬工程を省略し、比較例４は、４０℃未満の低い温度で浸漬してポリウレタン支持パッドを製造した。
【００７２】
前記のそれぞれの工程を通じて、実施例１および２の支持パッドの重量平均分子量は１１９，０００と、９２，０００で示され、浸漬工程を通じて分子量を十分に低めることができることが確認され、また圧縮率も５６％、および５７％に高く示されて、実際の研磨時に被研磨膜であるガラス基板を均一で高い効率に精密に研磨できると見られる。
【００７３】
これに反し、比較例１と比較例３の支持パッドは、分子量の変化も微々であり、５０％未満の圧縮率を示したが、前記比較例の結果から、浸漬段階の圧縮率の改善効果および分子量の減少効果を確認できる。つまり、浸漬工程を省略したり、浸漬なしに実施例のような温度で時間を経過させた場合（ａｇｉｎｇ）、分子量と圧縮率は大きい変化を示さないことから、 分子量が小さくなり、圧縮率が高まる現象は高い温度や時間の経過による現象でない浸漬段階による効果であることを確認した。
【００７４】
一方、２１０，０００の低い分子量のポリウレタン樹脂を出発物質として使っ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が、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な水準であるため、同等水準の密度および硬度を示すことができる。それにも拘わらず、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一に示して上述した効果を示すことを確認できる。
【００７５】
また、低い温度で浸漬した比較例４の分子量の変化と圧縮率の結果から、過度に低い温度で浸漬する場合、高い圧縮率を実現できる範囲まで十分に分子量を低めることができないことを確認できる。
【００７６】
これに加えて、図１および図２に示されているように、高い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、長くて均一に分布した気孔を含む断面形状を示して、低い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、改善された気孔の形態を形成することを確認できる。
【００７７】
そして、図５および図６のＤＭＡ測定グラフから、浸漬工程を実施していない比較例３の支持パッドは、ほぼ０℃と６０℃近傍でガラス転移温度が観察されるが、浸漬工程を実施して製造した実施例１の支持パッドは、ほぼ−２０℃および３０℃でガラス転移温度が観察されて、浸漬工程を行うことによってガラス転移温度が低くなる現象を示すことを確認できる。
【図５】
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【図６】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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