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KR20220156580A - 연마 패드, 연마 유닛, 연마 장치 및 연마 패드의 제조 방법 - Google Patents

연마 패드, 연마 유닛, 연마 장치 및 연마 패드의 제조 방법 Download PDF

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KR20220156580A
KR20220156580A KR1020227036033A KR20227036033A KR20220156580A KR 20220156580 A KR20220156580 A KR 20220156580A KR 1020227036033 A KR1020227036033 A KR 1020227036033A KR 20227036033 A KR20227036033 A KR 20227036033A KR 20220156580 A KR20220156580 A KR 20220156580A
Authority
KR
South Korea
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layer
polishing
diameter
polishing pad
pad
Prior art date
Application number
KR1020227036033A
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English (en)
Inventor
텟페이 타테노
류마 마츠오카
히로시 쿠리하라
사츠키 나루시마
야마토 타카미자와
Original Assignee
후지보 홀딩스 가부시키가이샤
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Publication date
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Priority claimed from JP2020056516A external-priority patent/JP7515279B2/ja
Priority claimed from JP2020056515A external-priority patent/JP7518645B2/ja
Application filed by 후지보 홀딩스 가부시키가이샤 filed Critical 후지보 홀딩스 가부시키가이샤
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Abstract

기재층에 대한 연마 슬러리의 침투를 저감시키고, 연마 성능의 저하를 방지할 수 있는 연마 유닛을 제공한다. 본 발명의 제1 양태에 따른 연마 유닛(10a)은 연마층(101) 및 기재층(103)을 가지는 연마 패드(100a)와, 정반(150)을 구비하며, 기재층(103)의 직경이 연마층(101)의 직경보다 작고, 정반(150)의 직경보다 크다.

Description

연마 패드, 연마 유닛, 연마 장치 및 연마 패드의 제조 방법
본 발명은, 연마 패드, 연마 유닛, 연마 장치 및 연마 패드의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 연마 패드는 피연마 재료와 접촉하는 연마층과, 연마층을 지지하며, 연마층과 평면 형상 및 크기가 동일한 기재층을 양면 테이프로 접합한 적층 구조로 이루어져 있다. 연마 공정에서는 연마 패드의 중앙부에 연마 슬러리를 공급하여 피연마 재료와 연마 패드를 상대 이동시킴으로써 연마를 행하지만, 연마 슬러리가 기재층의 외주 측면에서 내부로 침투하여 양면 테이프가 기재층으로부터 박리된다는 문제점이 있다. 이 문제를 해소하기 위한 기술로서 특허문헌 1에는 연마층과 하층을 구비하는 연마 패드로서, 하층에 발수 처리가 되어있는 연마 패드가 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 2에는 패드 본체보다 사이즈가 작은 하지층의 둘레 측면에 방수층이 마련된 연마 패드가 개시되어 있다.
일본 특허 공개 제2004-311722호 공보 일본 특허 공개 제2002-36097호 공보
그러나, 특허문헌 1에 기재된 발명에서는, 하층 표면에 발수 처리를 함에 따라 하층과 양면 테이프의 접착성이 저하된다는 문제가 있다. 또한, 특허문헌 2에 기재된 발명에서는, 연마 패드를 연마 장치의 정반에 붙일 때 패드 본체가 하지층보다 크기 때문에, 정반과 접착되는 하지층을 육안으로 확인할 수 없다. 그 때문에, 연마 패드가 정반으로부터 어긋난 상태로 접합되는 경우가 있다. 연마 패드가 정반으로부터 어긋난 상태로 연마된 경우, 중심이 어긋나기 때문에 연마 성능이 저하된다는 문제점이 있다.
또한, 특허문헌 2에 기재된 발명에서는, 방수층으로서 양면 접착 테이프를 이용하는 경우, 하지층의 외주 측면에 완전히 밀착시키기 어려우며, 제조상 손이 많이 가는 경우가 있다. 방수층으로서 엘라스토머 또는 고무를 도포하는 경우, 하지층에 형성되어 있는 공극을 완전히 폐색할 수 없는 경우가 있다. 그 때문에, 폐색되지 못한 공극으로부터 연마 슬러리가 하지층으로 침투되는 문제가 있다.
또한, 특허문헌 2에 기재된 발명에서는, 방수층으로서 엘라스토머 또는 고무를 도포하는 경우, 하지층에 형성되어 있는 공극을 완전히 폐색할 수 없다. 또한, 연마 패드를 연마 장치에 접합할 때, 연마 패드에 걸리는 힘에 의해 방수층에 금이 가는 경우가 있다. 그 때문에, 폐색되지 못한 공극 및 구부림을 견디지 못해서 생긴 금으로부터 연마 슬러리가 하지층으로 침투되는 문제가 있다.
본 발명의 제1 양태는, 기재층에 대한 연마 슬러리의 침투를 저감시키고, 연마 성능의 저하를 방지할 수 있는 연마 패드 및 연마 유닛을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명의 제2 양태는, 발수 처리가 되지 않은 기재층이라도 기재층에 대한 연마 슬러리의 침투를 저감시킬 수 있는 연마 패드를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명의 제3 양태는, 구부림에 대한 내구성이 높고 기재층에 대한 연마 슬러리의 침투를 저감시킬 수 있는 연마 패드 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 제1 양태에 따른 연마 패드는, 연마층, 제1 접착층, 부직포를 포함하는 기재층 및 제2 접착층이 이 순서대로 동심원상에 적층되어 이루어지며, 상기 기재층의 직경이 상기 연마층의 직경보다 작다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 제1 양태에 따른 연마 유닛은 연마 패드와 정반을 구비하는 연마 유닛으로서, 상기 연마 패드는, 연마층, 제1 접착층, 부직포를 포하는 기재층 및 제2 접착층이 이 순서대로 적층하여 이루어지며, 상기 연마 패드는 상기 제2 접착층을 개재하여 상기 정반에 접합되어 있으며, 상기 기재층의 직경은 상기 연마층의 직경보다 작으며 상기 정반의 직경보다 크고, 상기 정반쪽으로부터 평면으로 보았을 때, 상기 기재층은 상기 연마층보다 내측에 수용되도록 배치되어 있으며, 상기 정반은 상기 기재층보다 내측에 수용되도록 배치되어 있다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 제2 양태에 따른 연마 패드는 연마층과 부직포를 포함하는 기재층이 제1 접착층을 개재하여 접합된 연마 패드로서, 상기 기재층의 직경은 상기 연마층의 직경보다 작고, 링 형상의 프레임체가 상기 기재층의 외주 측면을 피복하고 있다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 제 양태에 따른 연마 패드는, 연마층과 부직포를 포함하는 기재층이 제1 접착층을 개재하여 접합된 연마 패드로서, 상기 기재층의 직경은 상기 연마층의 직경보다 작고, 광경화성 수지를 포함하는 재료에 의해 형성된 실링부가 상기 기재층의 외주 측면과 상기 접착층의 상기 기재층쪽 면에서 상기 기재층과 접촉하지 않은 영역을 피복하고 있으며, 주파수 0.16Hz의 조건으로 측정되는 동적 점탄성 시험의 굽힘 모드 측정에서 상기 실링부의 40℃에서의 손실 탄성률 E”(S)는 상기 연마층의 손실 탄성률 E”(P)의 1~10배이다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 양태에 따른 연마 패드의 제조 방법은, 연마층과 기재층을 가지는 연마 패드의 제조 방법으로서, 연마 시트, 제1 접착 시트, 부직포를 포함하는 기재 시트 및 제2 접착 시트가 이 순서대로 적층된 적층 패드를 얻는 적층 공정; 상기 적층 패드를 상기 연마층의 형상으로 재단하는 재단날 및 상기 적층 패드에 상기 기재층의 형상으로 슬릿을 넣는 슬릿날을 베이스판 상에 가지는 커터를 상기 제2 접착 시트측으로부터 상기 적층 패드에 찔러넣어 상기 적층 패드를 재단하는 재단 공정;을 포함하고, 상기 슬릿날은 상기 재단날보다 내측에 마련되어 있으며, 상기 재단날의 높이가 상기 적층 패드의 두께 이상이며, 상기 슬릿날의 높이가 상기 기재 시트의 두께와 상기 제2 접착 시트의 두께를 합한 두께 이상이며, 상기 재단날과 상기 슬릿날의 높이의 차이가 상기 연마 시트의 두께 또는 상기 연마 시트의 두께와 상기 제1 접착 시트를 합한 두께와 동일하고, 상기 연마층의 형상으로 재단된 상기 적층 패드로부터, 상기 슬릿보다 외측 부분의 상기 기재 시트 및 상기 제2 접착 시트를 벗겨냄으로써 상기 연마 패드를 얻는 박리 공정을 더 포함한다.
본 발명의 일 양태에 의하면, 기재층에 대한 연마 슬러리의 침투를 저감시키고, 연마 성능의 저하를 방지할 수 있는 연마 유닛을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 양태에 의하면, 발수 처리가 실시되지 않은 기재층이라도 기재층에 대한 연마 슬러리의 침투를 저감시킬 수 있는 연마 패드를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 양태에 의하면, 구부림에 대한 내구성이 높고, 기재층에 대한 연마 슬러리의 침투를 저감시킬 수 있는 연마 패드 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 따른 연마 장치의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태 1에 따른 연마 유닛의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태 1에 따른 연마 패드의 제조 방법에 이용하는 커터를 나타내는 상면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태 1에 따른 연마 패드의 제조 방법에 이용하는 커터의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태 1에 따른 연마 패드의 제조 방법을 나타내는 모식도이다.
도 6은 본 발명의 실시 형태 2에 따른 연마 유닛의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시 형태 2에 따른 연마 패드의 제조 방법에 이용하는 다이를 나타내는 상면도이다.
도 8은 본 발명의 실시 형태 2에 따른 연마 패드의 제조 방법에 이용하는 다이의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시 형태 2에 따른 연마 패드의 제조 방법에서 접착 공정을 나타내는 모식도이다.
도 10은 본 발명의 실시 형태 3에 따른 연마 패드의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 11은 본 발명의 실시 형태 3에 따른 연마 패드의 제조 방법에 이용하는 다이를 나타내는 단면도이다.
도 12는 본 발명의 실시 형태 3에 따른 연마 패드의 제조 방법에서 접착 공정을 나타내는 모식도이다.
도 13은 본 발명의 실시 형태 4에 따른 연마 유닛의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 14는 본 발명의 실시 형태 4에 따른 연마 패드의 제조 방법을 나타내는 모식도이다.
도 15는 본 발명의 실시 형태 4에 따른 연마 패드의 제조 방법에서 도포 공정을 나타내는 모식도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다.
〔실시 형태 1〕
［연마 장치］
도 1은 본 실시 형태에 따른 연마 장치의 구성을 나타내는 모식도이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 연마 장치(1)는, 연마 유닛(10a), 지지 유닛(20) 및 연마 슬러리 공급부(30)를 구비한다.
연마 유닛(10a)은 지지 유닛(20)에 지지된 피연마 재료(40)를 연마하기 위한 유닛이다. 지지 유닛(20)은 연마 유닛(10a)의 상방에 배치되며, 피연마 재료(40)를 지지하기 위한 유닛이다. 연마 슬러리 공급부(30)는 연마 유닛(10a)의 연마층(101)의 표면인 연마면(101a) 위에 연마 슬러리를 공급하는 부재이다.
피연마 재료(40)는 연마하는 면이 연마 유닛(10a)에 접촉하며, 연마 유닛(10a)과 지지 유닛(20) 사이에 끼워지도록 지지 유닛(20)에 의해 지지된다. 이 상태로 연마 유닛(10a) 및 지지 유닛(20)이 회전함으로써 연마 유닛(10a)이 피연마 재료(40)를 연마할 수 있다.
연마 장치(1)는, 예를 들면, 광학 재료, 반도체 디바이스 및 하드 디스크용 기판 등의 연마에 이용할 수 있으며, 특히 반도체 웨이퍼 위에 산화물층 및 금속층 등이 형성된 디바이스의 연마에 바람직하게 이용할 수 있다.
(연마 유닛)
도 2는 본 실시 형태에 따른 연마 유닛(10a)의 구성을 나타내는 단면도이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 연마 유닛(10a)은 연마 패드(100a)와 정반(150)을 구비한다. 또한, 연마 패드(100a)는, 연마층(101), 제1 접착층(102), 기재층(103) 및 제2 접착층(104)이 이 순서대로 적층된 구성을 갖는다. 연마 패드(100a)는 제2 접착층(104)을 개재하여 정반(150)에 접합되어 있다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 기재층(103)의 직경은 연마층(101)의 직경보다 작고, 정반(150) 쪽에서 평면으로 보았을 때, 기재층(103)은 연마층(101)보다 내측에 수용되도록 배치되어 있다. 이와 같은 구성에 의해, 연마층과 기재층이 동일한 직경인 경우와 비교하여, 연마 중에 기재층(103)의 측면에 도달하는 연마 슬러리의 양이 저감된다. 그 때문에, 기재층(103)에 발수 처리가 되어 있지 않아도 기재층(103)에 대한 연마 슬러리의 침투를 저감시킬 수 있다. 기재층(103)에 대한 연마 슬러리의 침투를 저감시킴에 따라, 기재층(103)과 제1 접착층(102)의 접착, 기재층(103)과 제2 접착층(104)의 접착을 유지할 수 있다. 기재층(103)의 직경과 연마층(101)의 직경의 차이는, 기재층(103)에 대한 연마 슬러리의 침투를 저감시키는 관점에서, 1mm 이상인 것이 바람직하고, 1.5mm 이상인 것이 보다 바람직하고, 2mm 이상인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 이러한 차이는, 연마층(101)이 기재층(103)으로부터 쉽게 벗겨지지 않게 하는 관점에서 10mm 이하인 것이 바람직하고, 7.5mm 이하인 것이 보다 바람직하고, 5mm 이하인 것이 더욱 바람직하다.
또한, 본 실시 형태에서는, 연마층(101)과 기재층(103)은 동심원상에 적층되어 있다. 이러한 구성으로 인해, 연마층(101)의 가장자리로부터 기재층(103)까지의 거리가 균일해져, 연마 슬러리가 기재층(103)에 도달하는 것을 균일하게 방지할 수 있다.
기재층(103)의 직경은 정반(150)의 직경보다 크다. 이는, 연마 패드(100a)를 정반(150)에 접합할 때의 문제를 해소하기 위해 채용된 구성이다. 즉, 이러한 구성으로 인해, 연마 패드(100a)를 정반(150)에 접합할 때 정반(150)과 연마 패드(100a)의 어긋남을 막을 수 있다. 기재층(103)의 직경과 정반(150)의 직경 차이는, 정반(150)과 연마 패드(100a) 접합의 어긋남을 방지하는 관점에서 1mm 이상인 것이 바람직하고, 2mm 이상인 것이 보다 바람직하고, 3mm 이상인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 이러한 차이는 연마 패드(100a)가 정반(150)으로부터 쉽게 벗겨지지 않게 하는 관점에서 20mm 이하인 것이 바람직하고, 17mm 이하인 것이 보다 바람직하고, 13mm 이하인 것이 더욱 바람직하다.
정반(150) 쪽에서 평면으로 보았을 때, 정반(150)은 기재층(103)보다 내측에 수용되도록 배치되어 있다. 이러한 구성으로 함으로써, 연마 패드(100a)가 정반(150)으로부터 쉽게 벗겨지지 않게 할 수 있다. 또한, 정반(150) 쪽에서 평면으로 보았을 때, 정반(150)과 기재층(103)은 동심원으로 되어 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 정반(150) 쪽에서 평면으로 보았을 때 정반(150)이 기재층(103)보다 내측에 수용되도록 배치되어 있으면, 정반(150)의 중심과 기재층(103)의 중심은 어긋나 있어도 무방하다.
(연마 패드)
연마 패드(100a)는 일반적인 연마 패드와 마찬가지로 사용할 수 있다. 예를 들면, 연마 패드(100a)를 회전시키면서 연마층(101)을 피연마 재료(40)에 가압하여 연마할 수 있고, 피연마 재료(40)를 회전시키면서 연마층(101)에 가압하여 연마할 수도 있다.
(연마층)
연마층(101)은 피연마 재료(40)를 연마하는 층이다. 연마층(101)은 연마 유닛(10a)에서 피연마 재료(40)에 직접 접촉하는 위치에 배치되어 있다. 연마층(101)의 표면인 연마면(101a)에는 연마 슬러리를 용이하게 체류시키기 위한 구멍 혹은 홈, 또는 연마 슬러리를 용이하게 배출시키기 위한 홈이 형성되어 있을 수 있다.
연마층(101)의 재질은 피연마 재료(40)를 연마할 수 있는 것이면 무방하며, 피연마 재료(40)의 종류에 따라 적절하게 선택할 수 있다. 예를 들면, 광학 재료, 반도체 디바이스 및 하드 디스크용 기판 등을 바람직하게 연마할 수 있는 관점에서, 연마층(101)의 재질은 발포 폴리우레탄 수지인 것이 바람직하다.
연마층(101)의 직경은 연마하는 대상이 되는 피연마 재료(40)의 크기에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 예를 들면, 700mm 이상, 혹은 750mm 이상일 수 있고, 850mm 이하, 혹은 800mm 이하일 수 있다.
연마층(101)의 두께는 연마하는 대상이 되는 피연마 재료(40)의 재료 및 연마 프로세스에서 요구되는 조건 등에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 예를 들면, 1.0mm 이상, 혹은 1.2mm 이상일 수 있고, 3.0mm 이하, 혹은 2.0mm 이하일 수 있다.
(기재층)
기재층(103)은 부직포를 이용하여 형성되어 있다. 본 실시 형태에서의 부직포는 특별히 한정되지 않으며, 다양한 공지의 것을 채용할 수 있다. 부직포의 예로서는, 폴리올레핀계, 폴리아미드계 및 폴리에스테르계 등의 부직포를 들 수 있다. 또한, 부직포를 얻을 때 섬유를 교락시키는 방법 또한 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 니들 펀칭일 수 있으며, 수류 결합일 수도 있다. 부직포는 상술한 것 중에서 1종을 단독으로 사용할 수 있으며, 2종 이상을 조합하여 사용할 수도 있다. 부직포는 본래 섬유 사이의 틈새가 많아 흡수성이 풍부하지만, 수지를 함침시킴으로써 틈새가 수지로 채워져 흡수성이 저하된다.
기재층(103)은 수지를 함침하여 이루어지는 함침 부직포로 구성하는 것이 바람직하다. 수지로서는, 바람직하게는, 폴리우레탄 및 폴리우레탄폴리우레아 등의 폴리우레탄계, 폴리아크릴레이트 및 폴리아크릴로니트릴 등의 아크릴계, 폴리염화비닐, 폴리아세트산비닐 및 폴리불화비닐리덴 등의 비닐계, 폴리설폰 및 폴리에테르설폰 등의 폴리설폰계, 아세틸화 셀룰로오스 및 부티릴화 셀룰로오스 등의 아실화 셀룰로오스계, 폴리아미드계 및 폴리스티렌계 등을 들 수 있다. 부직포의 밀도는, 수지 함침전 상태(웹 상태)에서 바람직하게는 0.3g/cm3 이하이며, 보다 바람직하게는 0.1~0.2g/cm3이다. 또한, 수지 함침 후의 부직포의 밀도는, 바람직하게는 0.7g/cm3 이하이며, 보다 바람직하게는 0.3~0.5g/cm3이다. 수지 함침전 및 수지 함침후의 부직포의 밀도가 상기 상한 이하임에 따라 가공 정밀도가 향상된다. 또한, 수지 함침전 및 수지 함침후의 부직포의 밀도가 상기 하한 이상임에 따라, 기재층(103)에 연마 슬러리가 침투하는 것을 저감시킬 수 있다. 부직포에 대한 수지의 부착률은 부직포의 중량에 대한 부착시킨 수지의 중량으로 나타낼 수 있으며, 바람직하게는 50중량% 이상이며, 보다 바람직하게는 75~200중량%이다. 부직포에 대한 수지의 부착률이 상기 상한 이하임에 따라, 기재층으로서의 원하는 쿠션성을 가질 수 있다. 또한, 부직포에 대한 수지의 부착률이 상기 하한 이상임에 따라, 기재층(103)에 연마 슬러리가 침투하는 것을 저감시킬 수 있다.
기재층(103)의 직경은 연마층(101)의 직경에 따라 기재층(103)의 직경과 연마층(101)의 직경 차이가 상술한 범위가 되는 크기이면 무방하다.
기재층(103)의 두께는 연마 대상이 되는 피연마 재료(40)의 재료 및 연마 프로세스에서 요구되는 연마 특성 등에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 예를 들면, 0.5mm 이상, 혹은 1.0mm 이상일 수 있고, 2.0mm 이하, 혹은 1.5mm 이하일 수 있다.
(접착층)
제1 접착층(102)은 연마층(101)과 기재층(103)을 접착하는 층이다. 제2 접착층(104)은 연마 패드(100a)와 정반(150)을 접착하는 층이다. 제1 접착층(102)과 제2 접착층(104)은 동일해도 되고 다른 것이어도 된다. 제1 접착층(102) 및 제2 접착층(104)은 기재의 양면에 접착제가 도포된 양면 테이프일 수 있으며, 접착제만으로 이루어지는 접착제층일 수도 있다.
양면 테이프의 기재로서는, 예를 들면, 폴리이미드계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리우레탄계 수지, 폴리에틸렌계 수지(예를 들면, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)), 폴리프로필렌계 수지, 셀룰로오스계 수지, 폴리염화비닐계 수지, 폴리염화비닐리덴계 수지, 폴리비닐알코올계 수지, 에틸렌-아세트산비닐 공중합체계 수지, 폴리스티렌계 수지, 폴리카보네이트계 수지 및 아크릴계 수지, 및 이들 2종 이상의 적층체 수지 등을 들 수 있다.
제1 접착층(102)으로서 이용되는, 양면 테이프의 연마층(101) 쪽의 접착제 및 접착제층의 접착제는 핫 멜트 접착제인 것이 바람직하다. 다른 접착제는 핫 멜트 접착제일 수 있으며, 다른 종류(예를 들면, 감압형)의 접착제일 수도 있다. 다른 접착제란, 구체적으로는 제1 접착층(102)으로서 이용되는 양면 테이프의 기재층(103) 쪽의 접착제, 및 제2 접착층(104)으로서 이용되는 양면 테이프의 기재층(103) 쪽의 접착제, 양면 테이프의 정반(150) 쪽의 접착제, 및 접착제층의 접착제이다.
핫 멜트 접착제는 열가소성 수지를 포함한다. 열가소성 수지로서는, 예를 들면, 아크릴계 수지, 에틸렌 아세트산비닐계 수지, 올레핀계 수지, 합성고무계 수지, 폴리아미드계 수지 및 폴리에스테르계 수지 등을 들 수 있다. 다른 종류의 접착제로서는, 예를 들면, 고무계 접착제, 실리콘계 접착제, 우레탄계 접착제, 에폭시계 접착제 및 스티렌디엔블록 공중합체계 접착제 등을 들 수 있다. 접착제의 성분은 하나의 성분에 한정되지 않으며, 두 가지 성분 이상을 포함하는 혼합 타입의 것일 수도 있다.
제1 접착층(102)의 직경은 연마층(101)과 기재층(103)을 접착할 수 있으면 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 기재층(103)의 직경 이상, 연마층(101)의 직경 이하이다. 제2 접착층(104)의 직경은 기재층(103)과 정반(150)을 접착할 수 있으면 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 정반의 직경 이상, 기재층(103)의 직경 이하이다.
제1 접착층(102) 및 제2 접착층(104)의 두께는, 예를 들면, 0.01mm 이상, 혹은 0.02mm 이상일 수 있으며, 0.5mm 이하, 혹은 0.2mm 이하일 수 있다.
(정반)
정반(150)은 연마 패드(100a)를 지지하는 연마 장치가 구비하는 부재이다. 정반(150)의 직경은 기재층(103)의 직경에 따라, 기재층(103)의 직경과 정반(150)의 직경 차이가 상술한 범위가 되는 크기이면 무방하다.
［연마 패드(100a)의 제조 방법]
본 실시 형태에 따른 연마 패드(100a)는, 상술한 바와 같이 기재층(103)의 직경이 연마층(101)의 직경보다 작은 구성으로 되어 있다. 이러한 연마 패드(100a)는, 후술하는 특별한 커터를 이용하여 바람직하게 제조할 수 있다. 이하, 도 3 내지 도 5를 참조하여 연마 패드(100a)의 제조 방법에 대해 설명한다. 도 3은 본 실시 형태에 따른 연마 패드(100a)의 제조 방법에 사용하는 커터(50)를 나타내는 상면도이다. 도 4는 도 3의 파선 A-A＇에 의한 단면도이다. 도 5는 본 실시 형태에 따른 연마 패드(100a)의 제조 방법의 각 공정을 나타내는 모식도이다. 본 실시 형태에 따른 연마 패드(100a)의 제조 방법은 적층 공정, 재단 공정 및 박리 공정을 포함한다.
(적층 공정)
적층 공정에서는, 연마 시트(111), 제1 접착 시트(112), 기재 시트(113) 및 제2 접착 시트(114)가 이 순서로 적층된 적층 패드(110)를 얻는다(도 5의 1단). 각 시트가 상기한 순서로 적층된 적층 패드(110)를 얻을 수 있으면 적층 방법은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 각 시트를 순서대로 적층한 것일 수 있고, 연마 시트(111)와 제1 접착 시트(112)가 라이네이트 된 시트를 기재 시트(113)와 제2 접착 시트(114)가 라이네이트된 시트에 포갠 것일 수도 있다. 적층 패드(110)의 평면 크기는, 원하는 연마층(101)의 평면 형상 및 크기에 따라 적절히 선택할 수 있다. 예를 들면, 적층 패드(110)의 평면 형상은 다각형(예를 들면, 사각형 등), 원형, 타원형 등을 들 수 있다. 또한, 일례로서 적층 패드(110)가 정사각형인 경우, 적층 패드(110)의 한 변의 길이는 원하는 연마층(101)의 직경 이상이면 된다. 한편, 제2 접착 시트(114)의 기재 시트(113)와의 접착면과는 반대쪽 면에 박리 시트를 더 적층할 수도 있다. 각 시트의 제조 방법에 대해서는 후술한다.
(재단 공정)
재단 공정에서는 커터(50)를 이용하여 적층 패드(110)를 재단하고, 기재 시트(113) 및 제2 접착 시트(114)에 슬릿(121)을 넣어 슬릿 패드(120)를 얻는다(도 5의 2단 및 3단).
우선 처음에, 도 3 및 도 4를 참조하여 커터(50)에 대해 설명한다. 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 커터(50)는, 베이스판(501), 베이스판(501) 상에 설치된 재단날(502), 제1 슬릿날(503)(슬릿날) 및 2개의 제2 슬릿날(504)을 가지고 있다. 재단날(502)은 적층 패드(110)를 연마층(101)의 형상으로 재단하기 위한 칼날이다. 제1 슬릿날(503)은 기재 시트(113)를 기재층(103)의 형상으로 성형하기 위한 칼날이다.
재단날(502)은 베이스판(501)으로부터의 높이(h1)가 적층 패드(110)의 두께 이상이 되도록 설계되어 있다. 제1 슬릿날(503)은 재단날(502)의 날끝쪽에서 평면으로 보았을 때, 재단날(502)보다 내측에 배치되어 있다. 제1 슬릿날(503)은 베이스판(501)으로부터의 높이(h2)가 기재 시트(113)의 두께와 제2 접착 시트(114)의 두께를 합한 두께 이상이 되도록 설계되어 있다. 재단날(502)의 높이(h1)와 제1 슬릿날(503)의 높이(h2)의 차이(h1-h2)는 연마 시트(111)의 두께와 동일하거나, 또는 연마 시트(111)의 두께와 제1 접착 시트의 두께를 합한 두께와 동일하게 설계되어 있다. 재단날(502)의 날끝쪽에서 평면으로 보았을 때, 재단날(502) 및 제1 슬릿날(503)의 형상은 원형이다. 구체적으로는, 재단날(502)과 제1 슬릿날(503)은 동심원으로 되어 있다. 즉, 제1 슬릿날(503)은 재단날(502)로부터의 거리가 균일하게 마련되어 있다. 제2 슬릿날(504)의 베이스판(501)으로부터의 높이는 제1 슬릿날(503)의 높이(h2)와 동일하다. 제2 슬릿날(504)은 재단날(502)과 제1 슬릿날(503) 사이에 걸쳐 배치되어 있다.
재단날(502)의 내주의 직경(d1)은 원하는 연마층(101)의 직경으로 하고, 제1 슬릿날(503)의 내주의 직경(d2)은 원하는 기재층(103)의 직경으로 할 수 있다.
재단 공정에서는 커터(50)를 제2 접착 시트(114) 쪽에서 적층 패드(110)에 찔러 넣는다. 재단날(502)의 높이는 적층 패드(110)의 전체 높이 이상으로 설계되어 있기 때문에, 재단날(502)에 의해 적층 패드(110) 전체가 재단된다. 한편, 제1 슬릿날(503)의 높이(h1)와 재단날(502)의 높이(h2)의 차이(h1-h2)는, 연마 시트(111)의 두께와 동일하게 또는 연마 시트(111)의 두께와 제1 접착 시트(112)의 두께를 합한 두께와 동일하게 설계되어 있다. 그 때문에, 제1 슬릿날(503)에 의해 적층 패드(110)에서의 기재 시트(113) 및 제2 접착 시트(114)에만 슬릿이 들어간다. 이와 같이 하여, 연마층(101)의 형상으로 빼내어져 기재층(103) 형상의 슬릿(121)이 들어간 슬릿 패드(120)을 얻는다. 한편, 도 5에서는 재단날(502)의 높이(h1)가 적층 패드(110)의 전체 두께와 동일하고, 제1 슬릿날(503)의 높이(h2)가 기재 시트(113)의 두께와 제2 접착 시트(114)의 두께를 합한 두께와 동일한 경우(재단날(502)의 높이(h1)와 제1 슬릿날(503)의 높이(h2)의 차이(h1-h2)가 연마 시트(111)의 두께와 제1 접착 시트(112)의 두께를 합한 두께와 동일한 경우)를 도시하고 있다. 재단날(502)의 높이(h1)를 적층 패드(110)의 전체의 두께보다 크게 하는 경우는, 적층 패드(110)의 표면인 연마면(111a)을 아래로 한 상태에서 작업대에 고정한다. 그리고, 커터(50)를 제2 접착 시트(114) 쪽에서부터 작업대에 재단날(502)의 날끝이 접촉할 때까지 적층 패드(110)에 찔러넣는다. 이에 따라, 도 5와 마찬가지로 적층 패드(110)의 전체의 재단과 기재 시트(113) 및 제2 접착 시트(114)에만 슬릿(121)을 넣을 수 있다(도시 생략).
한편, 커터(50)가 제1 슬릿날(503) 뿐만 아니라 제2 슬릿날(504)을 가지고 있음에 따라, 슬릿(121)뿐만 아니라 슬릿(121)으로부터 외측을 향해 연장되는 슬릿을 두 지점에 더 넣을 수 있다(도시 생략). 그 때문에, 후술하는 박리 공정에서 슬릿(121)보다 외측 부분의 기재 시트 및 제2 접착 시트를 벗겨내기 쉽게 할 수 있다.
이와 같은 구성의 커터(50)를 이용함으로써, 연마층(101)과 기재층(103)을 따로 따로 재단하고 나서 적층하는 방법에 비해, 각 층이 동심원상에 배치된 연마 패드를 용이하게 제조할 수 있다.
한편, 제2 접착 시트(114)의 기재 시트(113)와의 접착면과는 반대쪽 면에 박리 시트를 더 적층시킨 적층 패드를 재단하는 경우, 제1 슬릿날(503)의 높이(h2)는 박리 시트의 두께도 고려한 높이로 한다. 구체적으로, 제1 슬릿날(503)의 높이(h2)는 기재 시트(113)의 두께, 제2 접착 시트(114)의 두께 및 박리 시트의 두께를 합한 두께 이상이 되도록 설계한다. 재단 공정에서는 재단날에 의해 적층 패드를 재단하고, 제1 슬릿날 및 제2 슬릿날에 의해 기재 시트(113), 제2 접착 시트(114) 및 박리 시트에 슬릿을 넣어 슬릿 패드를 얻는다.
(박리 공정)
박리 공정에서는, 슬릿 패드(120)에서 슬릿(121)보다 외측 부분의 기재 시트 및 제2 접착 시트를 벗겨내고, 연마 패드(100a)를 얻는다(도 5의 4단). 박리 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 제1 슬릿날(503) 및 제2 슬릿날(504)에 의해 넣어진 슬릿을 따라 기재 시트 및 제2 접착 시트의 여분의 영역을 손으로 제거하면 된다.
한편, 박리 시트를 적층시킨 적층 패드를 재단한 경우, 박리 공정에서는 슬릿 패드에서 슬릿보다 외측의 기재 시트, 제2 접착 시트 및 박리 시트를 벗겨내면 된다. 이와 같이 하여, 연마층(101), 제1 접착층(102), 기재층(103), 제2 접착층(104) 및 박리층이 이 순서대로 적층된 연마 패드를 얻는다.
한편, 박리층을 포함하는 연마 패드를 이용하는 경우, 박리층을 벗기고 나서 정반에 박리층을 벗긴 연마 패드를 접합하면 된다.
［각 시트의 제조 방법］
(연마 시트)
연마 시트(111)는 일반적으로 알려진 몰드 성형 및 슬라브 성형 등의 제조 방법에 의해 제작할 수 있다. 우선은, 그러한 제조 방법에 의해 폴리우레탄 블록을 형성하고, 블록을 슬라이스 등에 의해 시트 형상으로 만들어, 폴리우레탄 수지로 형성되는 연마 시트(111)을 성형한다. 연마 시트(111)의 표면인 연마면(111a)의 형상 및 연마 시트(111)의 두께는 (연마층)에서 행한 설명에 준한다.
연마 시트(111)는 폴리이소시아네이트 화합물 및 폴리올 화합물을 포함하는 폴리우레탄 수지 경화성 조성물을 조제하고, 이 폴리우레탄 수지 경화성 조성물을 경화시킴으로써 성형된다.
연마 시트(111)는 발포 폴리우레탄 수지로 구성된다. 발포는 중공 미립자를 포함하는 발포제를 폴리우레탄 수지중에 분산시켜 행할 수 있다. 이 경우, 폴리이소시아네이트 화합물, 폴리올 화합물 및 발포제를 포함하는 폴리우레탄 수지 발포 경화성 조성물을 조제하고, 폴리우레탄 수지 발포 경화성 조성물을 발포 경화시킴으로써 성형된다.
폴리우레탄 수지 경화성 조성물은, 예를 들면, 폴리이소시아네이트 화합물을 포함하는 A액과 그 이외의 성분을 포함하는 B액을 혼합하여 조제하는 2액형의 조성물로 할 수도 있다. 그 이외의 성분을 포함하는 B액은 더 복수의 액으로 분할하여 3액 이상의 액을 혼합하여 구성되는 조성물로 할 수 있다.
폴리이소시아네이트 화합물이, 본 기술 분야에서 잘 이용되는 폴리이소시아네이트 화합물과 폴리올 화합물의 반응에 의해 조제되는 프리폴리머를 포함할 수 있다. 프리폴리머는 미반응의 이소시아네이트기를 포함하는 당업계에서 일반적으로 사용되고 있는 것을 본 발명에도 사용할 수 있다.
(이소시아네이트 성분)
이소시아네이트 성분으로서는, 예를 들면, 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, 크시릴렌-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, 크시릴렌-1,4-디이소티오시아네이트 및 에틸리딘디이소티오시아네이트 등을 들 수 있다.
(폴리올 성분)
폴리올 성분으로서는, 예를 들면, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 1,2-프로판디올, 1,3-프로판디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 네오펜틸글리콜, 펜탄디올, 3-메틸-1,5-펜탄디올 및 1,6-헥산디올 등의 디올; 폴리테트라메틸렌글리콜(PTMG), 폴리에틸렌글리콜 및 폴리프로필렌글리콜 등의 폴리에테르폴리올; 에틸렌글리콜과 아디핀산의 반응물 및 부틸렌글리콜과 아디핀산의 반응물 등의 폴리에스테르폴리올; 폴리카보네이트폴리올; 및 폴리카프로락톤폴리올 등을 들 수 있다.
(경화제)
경화제는 폴리아민계 경화제를 이용할 수 있다. 폴리아민으로서는, 예를 들면, 디아민을 들 수 있으며, 이에는 에틸렌디아민, 프로필렌디아민 및 헥사메틸렌디아민 등의 알킬렌디아민; 이소포론디아민 및 디시클로헥실메탄-4,4＇-디아민 등의 지방족환을 가지는 디아민; 3,3＇-디클로로-4,4＇-디아미노디페닐메탄(별칭: 메틸렌비스-o-클로로아닐린) 등의 방향족환을 가지는 디아민; 및 2-히드록시에틸에틸렌디아민, 2-히드록시에틸프로필렌디아민, 디-2-히드록시에틸에틸렌디아민, 디-2-히드록시에틸프로필렌디아민, 2-히드록시프로필에틸렌디아민 및 디-2-히드록시프로필에틸렌디아민 등의 수산기를 가지는 디아민, 특히 히드록시알킬알킬렌디아민 등을 들 수 있다. 또한, 3관능의 트리아민 화합물, 4관능 이상의 폴리아민 화합물도 사용 가능하다.
경화제는 폴리아민계 경화제 이외의 경화제도 사용할 수 있다. 그 외의 경화제로서는, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 1,2-프로판디올, 1,3-프로판디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 네오펜틸글리콜, 펜탄디올, 3-메틸-1,5-펜탄디올 및 1,6-헥산디올 등의 저분자량 디올, 및 폴리(옥시테트라메틸렌)글리콜, 폴리에틸렌글리콜 및 폴리프로필렌글리콜 등의 고분자량의 폴리올 화합물 등의 폴리올 경화제를 들 수 있다.
(경화제의 사용량)
연마 시트(111)의 물성은 경화제의 화학 구조와 사용량에 따라서도 조절할 수 있다. 경화제의 양은 프리폴리머의 말단에 존재하는 이소시아네이트기에 대해, 경화제에 존재하는 활성 수소기(아미노기 또는 수산기)를 당량비로 0.60~1.40으로 하는 것이 바람직하고, 0.70~1.20이 보다 바람직하고, 0.80~1.10이 더 바람직하다.
(기포)
연마 시트(111)에는 연마 특성을 개선하기 위한 기포 등이 형성되어 있을 수 있다. 기포는 중공 미립자를 이용한 발포, 화학적 발포 또는 기계적 발포 등을 이용하여 형성할 수 있다. 중공 미립자란, 공극을 가지는 미소 구체를 의미하며, 구상, 타원상 및 이들에 가까운 형상의 것이 포함된다. 중공 미립자의 예로서는, 열가소성 수지로 이루어지는 외각(폴리머 쉘)과 외각에 내포되는 저비점 탄화수소로 이루어지는 미발포 가열 팽창성 미소 구상체를 가열 팽창시킨 것을 들 수 있다. 폴리머 쉘로서는, 일본 특허 공개 S57-137323호 공보 등에 개시된 바와 같이, 예를 들면, 아크릴로니트릴-염화비닐리덴 공중합체, 아크릴로니트릴-메틸메타크릴레이트 공중합체 및 염화비닐-에틸렌 공중합체 등의 열가소성 수지를 이용할 수 있다. 마찬가지로 폴리머 쉘에 내포되는 저비점 탄화수소로서는, 예를 들면, 이소부탄, 펜탄, 이소펜탄, 및 석유 에테르 등을 이용할 수 있다.
(기재 시트)
기재 시트(113)는 부직포에 수지를 함침시킴으로써 제조할 수 있다. 부직포의 종류, 수지의 종류, 수지 함침 전후의 부직포의 밀도, 부직포에 대한 수지의 부착률 및 기재 시트(113)의 두께는 (기재층)에서 행한 설명에 준한다.
(접착 시트)
제1 접착 시트(112) 및 제2 접착 시트(114)의 재질 및 두께는 (접착층)에서 행한 설명에 준한다.
［연마 유닛의 제조 방법］
본 실시 형태에 따른 연마 유닛(10a)은, 상술한 바와 같이 기재층(103)의 직경이 연마층(101)의 직경보다 작고, 정반(150)보다 큰 구성으로 되어 있다. 이러한 연마 유닛(10a)은 기재층(103)의 직경보다 작은 직경을 가지는 정반(150)에, 상술한 연마 패드의 제조 방법에 의해 제조한 연마 패드(100a)를 붙임으로써 제조할 수 있다. 연마 유닛(10a)의 제조 방법에서는 정반(150) 쪽에서 평면으로 보았을 때, 기재층(103)보다 내측에 정반(150)이 수용되도록 제2 접착층을 개재하여 연마 패드(100a)를 정반(150)에 붙이면 된다.
〔실시 형태 2〕
본 발명의 다른 실시 형태에 대해, 도 6을 참조하여 이하에 설명한다. 한편, 설명의 편의상, 상기 실시 형태에서 설명한 부재와 동일한 기능을 가지는 부재에 대해서는 동일한 부호를 부기하고, 그 설명을 반복하지 않는다.
도 6은 본 실시 형태에 따른 연마 유닛(10b)의 구성을 나타내는 단면도이다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 연마 유닛(10b)은 연마 패드(100b)와 정반(150)을 구비하고 있다. 또한, 연마 패드(100b)는 실시 형태 1의 연마 패드(100a)의 구성에 더하여 링 형상의 프레임체(105)를 더 가지고 있다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 연마 패드(100b)는 연마층(101) 및 연마층(101)보다 지름이 작은 기재층(103)을 가지고 있다. 연마층(101)과 기재층(103)은 제1 접착층(102)을 개재하여 접합되어 있다. 또한, 기재층(103)의 연마층(101)과 반대쪽 면에는 제2 접착층(104)이 마련되어 있다. 또한, 기재층(103)의 외주 측면(103a)에 링 형상의 프레임체(105)가 마련되어 있다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 기재층(103)의 직경은 연마층(101)의 직경보다 작고, 기재층(103)은 연마층(101)보다 내측에 수용되도록 배치되어 있다. 프레임체가 기재층의 외주 측면을 피복하고 있지 않은 연마 패드의 경우, 기재층의 직경이 연마층의 직경보다 작으면, 연마층과 기재층이 동일한 직경인 경우와 비교하여 연마중에 기재층의 외주 측면에 도달하는 연마 슬러리의 양이 저감된다. 본 실시 형태에 따른 연마 패드(100b)는 기재층(103)의 직경이 연마층(101)의 직경보다 작고, 프레임체(105)가 기재층(103)의 외주 측면(103a)을 피복하고 있다. 그 때문에, 연마중에 기재층(103)의 외주 측면(103a)에 도달하는 연마 슬러리의 양이 더욱 저감된다.
또한, 본 실시 형태에서는 연마층(101)과 기재층(103)은 동심원상에 적층되어 있다. 이와 같은 구성으로 인해, 연마층(101)의 가장자리에서부터 기재층(103)까지의 거리가 균일해져, 연마 슬러리가 기재층(103)에 도달하는 것을 균일하게 방지할 수 있다.
(링 형상의 프레임체)
또한, 본 실시 형태에서는 프레임체(105)가 기재층(103)의 외주 측면(103a)과 제2 접착층(104)의 외주 측면(104a)을 둘러싸고 있다. 그 결과, 프레임체(105)는, 기재층(103)의 외주 측면(103a), 제2 접착층(104)의 외주 측면(104a) 및 제1 접착층(102)의 기재층(103) 쪽의 면(102a)에서 기재층(103)과 접촉하고 있지 않는 영역(102b), 즉 기재층(103)으로부터 노출되어 있는 영역(102b)을 피복하고 있다. 이러한 프레임체(105)를 가짐으로써, 연마층과 기재층이 동일한 직경인 경우와 비교하여 연마 슬러리가 기재층(103)에 도달하는 것을 보다 확실히 막을 수 있다. 그 결과, 기재층(103)에 대한 연마 슬러리의 침투를 더욱 저감시킬 수 있다. 기재층(103)에 대한 연마 슬러리의 침투를 저감시킴으로써, 기재층(103)과 제1 접착층(102)의 접착, 기재층(103)과 제2 접착층(104)의 접착을 유지할 수 있다. 또한, 피복은 피복되는 면과의 사이에 틈새가 생기지 않도록 이루어져 있다.
프레임체(105)는 기재층(103)에 대한 연마 슬러리의 침투를 더욱 저감시키는 관점에서, 외주 측면으로부터 내주면에 연통되어 있는 공극을 가지지 않은 것이 바람직하다. 프레임체(105)를 수지에 의해 형성하는 경우에는, 프레임체(105)는, 예를 들면, 수지 내에 형성되어 있는 기포가 연통되어 있지 않는 독립 발포의 수지 성형체이거나, 무발포의 수지 성형체이다. 프레임체(105)의 재질은 연마층(101)의 재료를 유효하게 활용할 수 있는 관점에서, 연마층(101)의 재질과 동일한 것이 바람직하다.
정반(150)의 직경이 기재층(103)의 직경 이하인 경우, 통상, 피연마 재료의 연마는 연마면(101a)의 중앙부에서 이루어지고, 피연마 재료가 연마면(101a)의 외연부를 통과하지 않을 수 있다. 한편 여기서, 연마면(101a)의 중앙부란, 연마면(101a) 쪽에서 평면으로 보았을 때, 정반(150)의 외주보다 내측의 영역과 포개지는 연마층(101)의 영역을 가리킨다. 또한, 연마면(101a)의 외연부란, 연마면(101a) 쪽에서 평면으로 보았을 때 정반(150)의 외주보다 외측의 영역과 포개지는 연마면(101a)의 영역을 가리킨다. 이와 같이 정반(150)의 직경이 기재층(103)의 직경 이하인 경우, 프레임체(105)는 연마면(101a) 쪽에서 평면으로 보았을 때 연마면(101a)의 외연부와 포개지는 위치에 있다. 상술한 바와 같이, 피연마 재료는 연마면(101a)의 외연부를 통과하지 않기 때문에 프레임체(105)의 쿠션성을 고려하지 않아도 된다. 또한, 프레임체(105)의 높이는 기재층(103)의 두께와 제2 접착층(104)의 두께를 합한 두께 이상이면 무방하다. 프레임체(105)의 높이가 기재층(103)의 두께와 제2 접착층(104)의 두께를 합한 두께보다 커지는 경우, 연마 패드(100b)를 정반(150)에 접합할 때, 프레임체(105)가 가이드가 되어 접합의 어긋남을 더 방지할 수 있다. 본 실시 형태 에서, 프레임체(105)의 높이는 기재층(103)의 두께와 제2 접착층(104)의 두께를 합한 두께와 동일하다.
프레임체(105)의 내경은 기재층(103)의 직경과 동일하다. 프레임체(105)의 바람직한 내경의 크기는 (기재층)에서 행한 기재층(103)의 바람직한 직경의 설명에 준한다.
프레임체(105)의 외경은 정반(150)의 직경보다 크고, 연마층(101)의 직경 이하인 것이 바람직하다. 본 실시 형태에서, 프레임체(105)의 외경은 연마층(101)의 직경과 동일하다.
［연마 패드(100b)의 제조 방법］
본 실시 형태에 따른 연마 패드(100b)는, 상술한 바와 같이 프레임체(105)가 기재층(103)의 외주 측면을 피복하고 있는 구성으로 되어 있다. 이러한 연마 패드(100b)는, 후술하는 형태를 이용하여 바람직하게 제조할 수 있다. 이하, 도 7 내지 도 9를 참조하여 연마 패드(100b)의 제조 방법에 대해 설명한다.
도 7은 본 실시 형태에 따른 연마 패드(100b)의 제조 방법에 이용하는 다이(60a)를 나타내는 상면도이다. 도 8은 도 7의 일점 쇄선 B-B＇에 따른 단면도이다. 도 9는 본 실시 형태에 따른 연마 패드(100b)의 제조 방법에서의 접착 공정을 나타내는 모식도이다. 본 실시 형태에 따른 연마 패드(100b)의 제조 방법은, 상부층 제작 공정, 하부층 제작 공정, 프레임체 준비 공정 및 접착 공정을 포함한다.
(상부층 제작 공정)
상부층 제작 공정에서는 연마 시트와 제1 접착 시트가 라이네이트된 상부 시트를 연마층(101)의 형상으로 재단하여 상부층(130)을 얻는다. 상부 시트는, 예를 들면, 연마 시트와 제1 접착 시트를 롤투롤에 의해 라이네이트함으로써 제작할 수 있다. 연마 시트와 제1 접착 시트가 적층한 상부 시트의 폭 및 길이는 연마층(101)의 원하는 직경 이상일 수 있다. 상부층 제작 공정에서는, 연마층(101)의 원하는 형상을 가지는 커터를 이용하여 상부 시트를 재단할 수 있다. 각 시트의 제조 방법에 대해서는 후술한다.
(하부층 제작 공정)
하부층 제작 공정에서는 부직포를 포함하는 기재 시트와 제2 접착 시트가 라이네이트된 하부 시트를 기재층(103)의 형상으로 재단하여 하부층을 얻는다. 하부 시트는, 예를 들면, 기재 시트와 제2 접착 시트를 롤투롤에 의해 라이네이트함으로써 제작할 수 있다. 기재 시트와 제2 접착 시트가 적층한 하부 시트의 폭 및 길이는 기재층(103)의 원하는 직경 이상일 수 있다. 하부층 제작 공정에서는 기재층(103)의 원하는 형상을 가지는 커터를 이용하여 하부 시트를 재단할 수 있다. 각 시트의 제조 방법에 대해서는 후술한다.
(프레임체 준비 공정)
프레임체 준비 공정에서는 내경이 기재층(103)의 외경과 동일한 링 형상의 프레임체(105)를 준비한다. 프레임체 준비 공정에서는, 프레임체 시트를 재단하여 내경이 기재층(103)의 외경과 동일한 링 형상의 프레임체(105)를 얻는다. 프레임체 준비 공정에서는 상부층 제작 공정에서 이용한 연마 시트의 두께가 하부 시트의 두께와 동일한 경우, 프레임체 시트로서 그 연마 시트 또는 상부 시트를 이용할 수 있다. 이에 따라, 프레임체(105)와 연마층(101)의 재질을 동일하게 할 수 있으며, 상부층 제작 공정에서 사용한 연마층(101)의 재료를 유효하게 활용할 수 있다. 프레임체 시트의 제조 방법에 대해서는 후술한다.
프레임체 준비 공정에서는 원하는 링 형상으로 프레임체 시트를 재단하여 프레임체(105)를 얻을 수 있다. 프레임체 준비 공정에서는 복수의 파츠마다 프레임체시트를 재단하고, 복수의 파츠를 조합하여 프레임체(105)를 얻을 수 있으며, 하나의 링 형상의 프레임체(105)가 얻어지도록 재단할 수도 있다. 복수의 파츠를 조합하여 링 형상의 프레임체(105)로 만드는 경우, 파츠의 높이 방향(프레임체 시트에서 두께 방향)에서 복수의 파츠를 조합하였을 때 각 파츠의 단부끼리가 끼움 결함되는 형상으로 재단할 수도 있다. 이러한 형상으로 재단된 복수의 파츠를 조합하여 링 형상의 프레임체(105)로 함으로써 가공성이 양호해진다. 상부층 제작 공정에서 사용한 연마 시트의 두께가 하부 시트의 두께와 동일한 경우, 프레임체 시트로서 상부 시트 에서의 상부층(130)을 재단하고 남은 나머지의 부분을 이용하여 복수의 파츠마다 재단해도 된다. 이에 따라, 그 나머지 부분을 유효하게 활용할 수 있다.
(접착 공정)
접착 공정에서는 프레임체(105)의 내측에 하부층(140)을 끼우고, 기재층(103) 및 프레임체(105)와 제1 접착층(102)가 접착되도록, 프레임체(105) 및 하부층(140)과 상부층(130)을 접착하여 연마 패드(100b)를 얻는다. 또한, 접착 공정에서는 제2 접착층(104) 쪽에서 평면으로 보았을 때, 기재층(103)보다 내측에 연마층(101)이 수용되도록 하고, 기재층(103) 및 프레임체(105)와 제1 접착층(102)이 접착되도록 프레임체(105) 및 하부층(140)과 상부층(130)을 접착한다. 구체적으로는, 제2 접착층(104) 쪽에서 평면으로 보았을 때 기재층(103)과 연마층(101)이 동심원이 되도록, 그리고 기재층(103) 및 프레임체(105)와 제1 접착층(102)이 접착되도록, 프레임체(105) 및 하부층(140)과 상부층(130)을 접착한다.
접착 공정에서는, 도 7 및 도 8에 나타낸 다이(60a)를 이용하여 행하는 것이 바람직하다. 다이(60a)는 구멍(601a)을 가지고 있다. 구멍(601a)의 직경(d1)은 프레임체(105)의 외경 및 상부층(130)의 직경과 동일하게 설계되어 있다. 구멍(601a)의 높이(h1)는 하부층(140)의 두께 이상이 되도록 설계되어 있다. 한편, 도 8에서 구멍(601a)은 관통공으로 되어 있지만, 바닥면을 가지고 있을 수 있다.
접착 공정의 일 양태를 도 9를 참조하여 설명한다. 우선, 다이(60a)의 구멍(601a) 내에 프레임체(105)를 끼운다(도 9의 1단). 계속해서, 하부층(140)을 제2 접착층(104)이 아래를 향하도록 프레임체(105)의 내측에 끼운다(도 9의 2단). 그리고, 끼워진 프레임체(105) 및 하부층(140)의 상면과 접촉하도록, 상부층(130)을, 제1 접착층(102)이 아래로 향하게 하고, 제1 접착층(102)이 프레임체(105) 및 기재층(103)과 접착되도록 구멍(601a) 내에 끼운다(도 9의 3단). 이와 같이 하여, 각 층 및 프레임체(105)가 동심원상에 배치된 연마 패드(100b)를 얻을 수 있다. 또한, 프레임체(105)의 외경이 연마층(101)의 직경과 동일한 경우에 이러한 구성의 다이(60a)를 이용함으로써, 다이를 이용하지 않고 적층하는 방법에 비해, 각 층이 동심원상에 배치된 연마 패드를 용이하게 제조할 수 있다. 한편, 연마층(101)과 기재층(103)을 충분히 접착시키기 위해, 다이(60a)로부터 연마 패드를 꺼낸 후에 열프레스를 행할 수 있다. 온도, 압력 및 시간은 제1 접착층(102) 및 제2 접착층(104)의 종류에 따라 적절하게 설정하면 된다.
접착 공정의 다른 양태로서 동일한 다이(60a)를 이용하여, 구멍(601a)에 끼우는 부재의 순서를 바꾸어 행할 수 있다. 우선, 다이(60a)의 구멍(601a) 내에 상부층(130)을 끼운다. 계속해서, 프레임체(105)를 끼워진 상부층(130)의 제1 접착층(102)과 접착되도록 다이(60a)의 구멍(601a) 내에 끼운다. 그리고, 끼워진 상부층(130)의 상면 및 프레임체(105)의 내주면과 접촉하도록, 하부층(140)을 기재층(103)이 아래를 향하게 하여 제1 접착층이 기재층(103)과 접착되도록, 끼워진 프레임체(105)의 내측에 끼운다. 이와 같이 하여, 각 층 및 프레임체(105)가 동심원상에 배치된 연마 패드(100b)를 얻을 수 있다.
(시트)
연마 시트, 기재 시트 및 접착 시트의 제조 방법, 재질 및 두께는, 실시 형태 1에서의 ［각 시트의 제조 방법］에서 행한 설명에 준한다. 프레임체 시트의 재질 및 두께는 (링 형상의 프레임체)에서 행한 설명에 준한다.
〔실시 형태 3〕
본 발명의 다른 실시 형태에 대하여 이하에 설명한다. 한편, 설명의 편의상, 상기 실시 형태에서 설명한 부재와 동일한 기능을 가지는 부재에 대해서는 동일한 부호를 부기하고, 그 설명을 반복하지 않는다.
도 10은 본 실시 형태에 따른 연마 패드(100d)의 구성을 나타내는 단면도이다. 도 10에 나타낸 바와 같이, 연마 패드(100d)는, 연마층(101), 제1 접착층(102), 기재층(203), 제2 접착층(204) 및 링 형상의 프레임체(205)를 구비하고 있다. 기재층(203), 제2 접착층(204) 및 프레임체(205)의 직경은, 각각 실시 형태 2의 연마 패드(100b)에서의 기재층(103), 제2 접착층(104) 및 프레임체(105)의 직경보다 작고, 정반(150)보다 크다. 프레임체(205)의 외경은 연마층(101)의 직경보다 작다. 프레임체(205)는, 기재층(203)의 외주 측면(203a), 제2 접착층(204)의 외주 측면(204a), 및 제1 접착층(102)의 기재층(203) 쪽의 면(102a)에서 기재층(203)과 접촉하고 있지 않은 영역(102b)의 일부를 피복하고 있다. 이와 같이, 프레임체(205)의 외경이 연마층(101)의 직경보다 작은 구성이어도, 프레임체(205)가 적어도 기재층(203)의 외주 측면(203a)을 피복하고 있으면 된다. 연마층(101)과 기재층(203)이 동일한 직경인 경우와 비교하여, 연마중에 기재층(203)의 외주 측면(203a)에 도달하는 연마 슬러리의 양이 저감된다. 이 때문에, 기재층(203)에 대한 연마 슬러리의 침투를 저감시킬 수 있다.
［연마 패드(100d)의 제조 방법］
이하, 도 11 및 도 12를 참조하여 본 실시 형태에 따른 연마 패드(100d)의 제조 방법에 대해 설명한다. 도 11은 본 실시 형태에 따른 연마 패드(100d)의 제조 방법에서 이용하는 다이(60b)를 나타내는 단면도이다. 도 12는 본 실시 형태에 따른 연마 패드(100d)의 제조 방법에서의 접착 공정을 나타내는 모식도이다. 본 실시 형태에 따른 연마 패드(100d)의 제조 방법에서, 상부층 제작 공정, 하부층 제작 공정 및 프레임체 준비 공정은 상술한 연마 패드(100b)의 제조 방법에서의 각 공정과 동일하다. 접착 공정에서의 다른 점에 대하여 이하에 설명한다.
(접착 공정)
접착 공정에서는, 도 11에 나타내는 다이(60b)를 이용하여 행하는 것이 바람직하다. 다이(60b)는 제1 끼움부(6011) 및 제2 끼움부(6012)가 높이 방향에서 인접하여 이루어지는 구멍(601b)을 가지고 있다. 제1 끼움부(6011)의 직경(d2)은 프레임체(205)의 직경과 동일하게 설계되어 있다. 또한, 제1 끼움부(6011)의 높이(h2)는 하부층(240)의 두께 이하가 되도록 설계되어 있다. 제2 끼움부(6012)의 직경(d3)은 상부층(130)의 직경과 동일하게 설계되어 있다. 구멍(601b) 전체의 높이(제1 끼움부6011)의 높이와 제2 끼움부(6012)의 높이를 합한 높이)(h3)는, 하부층(240)의 두께 이상이 되도록 설계되어 있다. 제1 끼움부(6011) 쪽의 개구부로부터 평면으로 보았을 때, 제1 끼움부(6011)와 제2 끼움부(6012)가 동심원으로 되어 있다. 한편, 도 11에서는 구멍(601b)은 관통공으로 되어 있지만, 제1 끼움부(6011) 쪽에 구멍(601b)의 바닥면을 가지고 있을 수 있다.
접착 공정의 일 양태를 도 12를 참조하여 설명한다. 우선, 다이(60b)의 구멍(601b)의 제1 끼움부(6011) 내에 프레임체(205)를 끼운다(도 12의 1단). 계속해서, 하부층(240)을 제2 접착층(204)이 아래를 향하도록 프레임체(205)의 내측에 끼운다(도 12의 2단). 그리고, 끼워진 프레임체(205) 및 하부층(240)의 상면과 접촉하도록, 상부층(130)을 제1 접착층(102)이 아래를 향하도록 하여, 제1 접착층(102)이 프레임체(205) 및 기재층(203)과 접착되도록, 구멍(601b)의 제2 끼움부(6012) 내에 끼운다(도 12의 3단). 이와 같이 하여, 각 층 및 프레임체(205)가 동심원상에 배치된 연마 패드(100d)를 얻을 수 있다. 또한, 프레임체(205)의 외경이 연마층(101)의 직경보다 작은 경우에 이러한 구성의 다이(60b)를 이용함으로써, 다이를 이용하지 않고 적층하는 방법에 비해 각 층이 동심원상에 배치된 연마 패드를 용이하게 제조할 수 있다.
〔실시 형태 4〕
본 발명의 다른 실시 형태에 대해 도 13을 참조하여 이하에 설명한다. 한편, 설명의 편의상, 상기 실시 형태에서 설명한 부재와 동일한 기능을 가지는 부재에 대해서는 동일한 부호를 부기하고, 그 설명을 반복하지 않는다.
도 13은 본 실시 형태에 따른 연마 유닛(10c)의 구성을 나타내는 단면도이다. 도 13에 나타낸 바와 같이, 연마 유닛(10c)은 연마 패드(100c)와 정반(150)을 구비한다. 또한, 연마 패드(100c)는 실시 형태 1의 연마 패드(100a)의 구성에 더하여, 실링부(106)를 더 가지고 있다.
도 13에 나타낸 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 연마 패드(100c)는, 연마층(101) 및 연마층(101)보다 지름이 작은 기재층(103)을 가지고 있다. 연마층(101)과 기재층(103)은 제1 접착층(102)을 개재하여 접합되어 있다. 또한, 기재층(103)의 연마층(101)과 반대쪽 면에는 제2 접착층(104)이 마련되어 있다. 또한, 기재층(103)의 외주 측면(103a)에 실링부(106)가 형성되어 있다.
도 13에 나타낸 바와 같이, 기재층(103)의 직경은 연마층(101) 직경보다 작고, 기재층(103)은 연마층(101)보다 내측에 수용되도록 배치되어 있다. 실링부가 기재층의 외주 측면을 피복하고 있지 않은 연마 패드의 경우, 기재층의 직경이 연마층의 직경보다 작으면 연마층과 기재층이 동일한 직경인 경우와 비교하여, 연마중에 기재층의 외주 측면에 도달하는 연마 슬러리의 양이 저감된다. 본 실시 형태에 따른 연마 패드(100c)는 기재층(103)의 직경이 연마층(101)의 직경보다 작으며, 실링부(106)가 기재층(103)의 외주 측면(103a)을 피복하고 있다. 그 때문에, 연마중에 기재층(103)의 외주 측면(103a)에 도달하는 연마 슬러리의 양이 더욱 저감된다.
(실링부)
실링부(106)는 기재층(103)에 대한 슬러리의 침투를 방지하기 위해 기재층(103)의 외주 측면(103a)을 피복하며 수지에 의해 형성된 보호 부재이다. 도 13에 나타낸 바와 같이, 실링부(106)는 기재층(103)의 외주 측면(103a)에 더하여, 제1 접착층(102)의 기재층(103) 쪽의 면(102a)에서 기재층(103)과 접촉하고 있지 않은 영역(102b), 즉, 기재층(103)으로부터 노출되어 있는 영역(102b) 및 제2 접착층(104)의 외주 측면(104a)도 피복하고 있다. 이에 따라, 제1 접착층(102)과 기재층(103)의 계면 및 제2 접착층(104)과 기재층(103)의 계면으로부터 슬러리가 침투하는 것을 방지할 수 있다. 기재층(103)에 대한 연마 슬러리의 침투를 저감시킴으로써, 기재층(103)과 제1 접착층(102)의 접착, 기재층(103)과 제2 접착층(104)의 접착을 유지할 수 있다. 또한, 피복은, 피복되는 면과의 사이에 틈새가 생기지 않도록 되어 있다. 정반(150)의 직경이 기재층(103)의 직경 이하인 경우, 통상 피연마 재료의 연마는 연마면(101a)의 중앙부에서 이루어지고, 피연마 재료가 연마면(101a)의 외연부를 통과하지 않을 수 있다. 한편 여기서, 연마면(101a)의 중앙부란, 연마면(101a) 쪽에서 평면으로 보았을 때, 정반(150)의 외주보다 내측의 영역과 포개지는 연마층(101)의 영역을 가리킨다. 또한, 연마면(101a)의 외연부란, 연마면(101a) 쪽에서 평면으로 보았을 때, 정반(150)의 외주보다 외측의 영역과 포개지는 연마면(101a)의 영역을 가리킨다. 이와 같이 정반(150)의 직경이 기재층(103)의 직경 이하인 경우, 실링부(106)는 연마면(101a) 쪽에서 평면으로 보았을 때, 연마면(101a)의 외연부와 포개지는 위치에 있다. 상술한 바와 같이, 피연마 재료는 연마면(101a)의 외연부를 통과하지 않으므로, 실링부(106)의 쿠션성을 고려하지 않아도 된다.
주파수 0.16Hz의 조건으로 측정되는 동적 점탄성 시험의 굽힘 모드 측정에서, 본 실시 형태에 따른 실링부(106)의 40℃에서의 손실 탄성률 E”(S)는 연마층(101)의 40℃에서의 손실 탄성률 E”(P) 이상인 것이 바람직하다. 또한, 실링부(106)의 40℃에서의 손실 탄성률 E”(S)는 연마층(101)의 40℃에서의 손실 탄성률 E”(P)의 1~10배인 것이 보다 바람직하고, 1.2~5배인 것이 더욱 바람직하다. 즉, E”(S)/E”(P)는 1~10인 것이 보다 바람직하고, 1.2~5인 것이 더욱 바람직하다. 구체적인 수치로서는, 실링부(106)의 40℃에서의 손실 탄성률 E”(S)는 10~1,000MPa인 것이 바람직하고, 12~500MPa인 것이 보다 바람직하다.
또한, 주파수 0.16Hz의 조건으로 측정되는 동적 점탄성 시험의 굽힘 모드 측정에서, 본 실시 형태에 따른 실링부(106)의 40℃에서의 저장 탄성률 E＇(S)는 연마층(101)의 40℃에서의 저장 탄성률 E＇(P)와 동등한 정도인 것이 바람직하다. 또한, 본 실시 형태에 따른 실링부(106)의 40℃에서의 저장 탄성률 E＇(S)는 연마층(101)의 40℃에서의 저장 탄성률 E＇(P)의 0.1~10배인 것이 보다 바람직하고, 0.25~1배인 것이 더욱 바람직하다. 즉, E＇(S)/E＇(P)는 0.1~10인 것이 보다 바람직하고, 0.25~1인 것이 더욱 바람직하다. 구체적인 수치로서는, 실링부(106)의 40℃에서의 저장 탄성률 E＇(S)는 10~5,000MPa인 것이 바람직하고, 25~500MPa인 것이 보다 바람직하다.
또한, 주파수 0.16Hz의 조건으로 측정되는 동적 점탄성 시험의 굽힘 모드 측정에서, 본 실시 형태에 따른 실링부(106)의 40℃에서의 tanδ(S)는 연마층(101)의 40℃에서의 tanδ(P) 이상인 것이 바람직하고, 구체적으로는 tanδ(S)/tanδ(P)가 1~10인 것이 보다 바람직하고, tanδ(S)/tanδ(P)가 1.5~7인 것이 더욱 바람직하다. 구체적인 수치로서는, 실링부(106)의 40℃에서의 tanδ(S)는 0.2~1.0인 것이 바람직하고, 0.3~0.7인 것이 보다 바람직하다.
실링부(106)의 동적 점탄성 시험의 굽힘 모드 측정에서의 측정값이 상술한 범위인 것, 즉 실링부(106)의 손실 탄성률 E”(S)가 연마층(101)의 저장 탄성률 E”(P) 이상이며, 실링부(106)의 저장 탄성률 E＇(S)가 연마층(101)의 저장 탄성률 E＇(P)와 동등한 정도인 것으로 인해, 연마 패드(100c)를 정반(150)에 접합할 때 연마 패드(100c)에 가해지는 힘에 의해 실링부(106)에 균열 또는 파괴가 생기는 것을 막을 수 있다. 그 결과, 슬러리가 실링부(106)을 통과하여 기재층(103)에 침투하는 것을 더욱 확실히 막을 수 있다.
한편, 동적 점탄성 시험의 굽힘 모드 측정에서 실링부(106)의 손실 탄성률 E”(S), 저장 탄성률 E＇(S) 및 tanδ(S)는, 실링부(106)와 동일한 재료에 의해 형성된 시험편을 이용하여 측정된 값이다. 동적 점탄성 시험의 굽힘 모드 측정에서 연마층(101)의 손실 탄성률 E”(P), 저장 탄성률 E＇(P) 및 tanδ(P)는, 연마층(101)과 동일한 재료에 의해 형성된 시험편을 이용해 측정된 값이다.
후술하는 바와 같이, 실링부(106)는 기재층(103)의 외주 측면 등에 도포한 광경화성 수지를 포함하는 재료를 광조사에 의해 경화시켜 형성하고 있다. 따라서, 실링부(106)는 광경화성 수지를 포함하는 재료를 이용하여 형성되어 있다. 또한, 실링부(106)는, 제1 접착층(102), 기재층(103) 및 제2 접착층(104)과 접착되어 쉽게 벗겨지지 않는 광경화성 수지를 포함하는 재료를 이용하여 형성되어 있는 것이 바람직하다. 실링부(106)가 접착성이 높은 광경화성 수지를 포함하는 재료를 이용하여 형성되어 있음으로써, 실링부(106)와 제1 접착층(102), 기재층(103) 및 제2 접착층(104) 사이에 틈새가 생기는 것을 방지할 수 있다. 그 때문에, 실링부(106)는 광경화성 수지를 포함하는 재료를 이용하여 형성되어 있으므로, 기재층(103)에 대한 연마 슬러리의 침투의 저감을 보다 확실히 저감시킬 수 있다. 실링부(106)을 형성하는 수지는 상술한 동적 점탄성 시험의 특성을 얻을 수 있는 광경화성 수지이면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 자외선 경화형의 수지를 들 수 있다. 자외선 경화형 수지로서는, 예를 들면, 아크릴우레탄계 수지를 들 수 있다. 아크릴우레탄계 수지로서는, 예를 들면, 다관능 우레탄아크릴레이트를 들 수 있다. 다관능 우레탄아크릴레이트로서는, 예를 들면, LUXYDIR(등록상표) V4260(DIC 주식회사, 3관능 우레탄아크릴레이트)를 들 수 있다. 또한, 이와 같은 광경화성 수지를 일부 혼합함으로써, 상술한 동적 점탄성 시험의 특성을 얻을 수 있는 수지 재료를 이용할 수도 있다.
기재층(103)의 직경은 정반(150)의 직경보다 크다. 이는, 연마 패드(100c)를 정반(150)에 접합할 때의 문제를 해소하기 위해 채용된 구성이다. 즉, 이러한 구성으로 인해, 연마 패드(100c)를 정반(150)에 접합할 때 정반(150)과 연마 패드(100c)의 어긋남을 막을 수 있다. 기재층(103)의 직경과 정반(150)의 직경의 차이는, 정반(150)과 연마 패드(100c)의 접합시 어긋남을 방지하는 관점에서, 1mm 이상인 것이 바람직하고, 2mm 이상인 것이 보다 바람직하고, 3mm 이상인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 이러한 차이는 연마 패드(100c)가 정반(150)으로부터 쉽게 벗겨지지 않게 하는 관점에서 20mm 이하인 것이 바람직하고, 17mm 이하인 것이 보다 바람직하고, 13mm 이하인 것이 더욱 바람직하다. 정반(150)의 직경은 기재층(103)의 직경에 따라, 기재층(103)의 직경과 정반(150)의 직경의 차이가 상술한 범위가 되는 크기이면 무방하다.
［연마 패드(100c)의 제조 방법］
본 실시 형태에 따른 연마 패드(100c)는, 상술한 바와 같이 기재층(103)의 외주 측면(103a)에 실링부(106)가 형성되어 있다. 이러한 연마 패드(100c)는 후술하는 바와 같이 광경화성 수지를 도포하면서, 도포된 광경화성 수지를 광조사에 의해 경화시킴으로써 제조할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 따른 연마 패드(100c)는 상술한 바와 같이, 기재층(103)의 직경이 연마층(101)의 직경보다 작은 구성으로 이루어져 있다. 이러한 연마 패드(100c)는 실시 형태 1 중의［연마 패드(100a)의 제조 방법］에서 설명한 특별한 커터를 이용하여 바람직하게 제조할 수 있다. 이하, 도 14및 도 15를 참조하여 연마 패드(100c)의 제조 방법에 대해 설명한다. 도 14는 본 실시 형태에 따른 연마 패드(100c)의 제조 방법을 나타내는 모식도이다. 도 15는 본 실시 형태에 따른 연마 패드(100c)의 제조 방법에서의 도포 공정을 나타내는 모식도이다. 본 실시 형태에 따른 연마 패드(100c)의 제조 방법은, 적층 공정, 재단 공정, 박리 공정 및 도포 공정을 포함한다. 적층 공정, 재단 공정 및 박리 공정은 ［연마 패드(100a)의 제조 방법］에서 행한 설명에 준한다.
(도포 공정)
도포 공정은 광을 조사하면서, 적층체(실시 형태 1에 따른 연마 패드)(100a)에 광경화성 수지를 포함하는 수지 조성물(106a)을 도포함으로써, 수지 조성물(106a)이 경화된 실링부(106)을 구비하는 연마 패드(100c)를 얻는 공정이다(도 14의 5단, 및 도 15). 광을 조사하면서 적층체(100a)에 수지 조성물(106a)을 도포함으로써, 수지 조성물(106a)이 기재층(103P)의 공극에 들어가기 전에, 도포한 수지 조성물(106a)을 바로 경화시킬 수 있다. 그 때문에, 수지 조성물(106a)을 기재층(103)의 외주 측면(103a)에 유지한 채로 경화시킬 수 있다. 수지 조성물(106a)이 기재층(103)의 공극에 들어간 후에 경화시킨 경우, 실링부가 원하는 두께가 되지 않거나, 기재층이 노출되는 경우가 있다. 본 실시 형태의 방법에 의하면, 이를 방지할 수 있어 기재층(103)에 대한 연마 슬러리의 침투를 보다 확실히 저감시킬 수 있는 연마 패드를 얻을 수 있다.
적층체(100a)에서의 수지 조성물(106a)을 도포하는 영역은, 기재층(103)의 외주 측면(103a), 제2 접착층(104)의 외주 측면(104a) 및 제1 접착층(102)의 기재층 쪽의 면(102a)에서 기재층(103)과 접착하고 있지 않는 영역(102b), 즉 기재층(103)으로부터 노출되어 있는 영역이다.
도 15에 나타낸 바와 같이, 수지 조성물(106a)의 도포는 적층체(100a)를 회전대(3) 위에 연마층(101)의 연마면(101a)과 회전대(3)가 접촉하도록 올려놓고 회전시키면서 행한다. 또한, 수지 조성물(106a)의 도포는 펌프(41)와 헤드(42)를 구비하는 도포 장치(4)를 이용하여 행한다. 구체적으로는, 펌프(41)에 의해 헤드(42)에 수지 조성물(106a)을 보내어 넣고, 헤드(42)로부터 수지 조성물(106a)를 토출시켜 적층체(100a)에 도포한다.
광의 조사는 광경화성 수지를 경화시킬 수 있는 광을 조사 가능한 광조사 장치(2)를 이용하여 행할 수 있다. 광조사 장치(2)로서는, 예를 들면, 자외선을 조사할 수 있는 자외선 조사 장치를 들 수 있다. 자외선 조사 장치로서는, 예를 들면, 메탈할라이드 램프를 들 수 있다. 자외선의 파장은, 예를 들면, 200nm 이상, 450nm 이하인 것이 바람직하다.
회전 속도는 수지 조성물(106a)을 적층체(100a)에 확실히 도포하여 경화할 수 있는 속도이면 무방하며, 바람직하게는 0.1rpm 이상, 보다 바람직하게는 1rpm 이상이다. 또한, 회전 속도는, 바람직하게는 10rpm 이하, 보다 바람직하게는 5rpm 이하이다.
수지 조성물(106a)의 공급 속도는 수지 조성물(106a)을 적층체(100a)에 확실히 도포할 수 있는 속도이면 무방하며, 바람직하게는 0.1g/분 이상, 보다 바람직하게는 1g/분 이상이다. 또한, 수지 조성물(106a)의 공급 속도는, 바람직하게는 10g/분 이하, 보다 바람직하게는 5g/분 이하이다.
광조사 장치(2)의 위치는 적층체(100a)에 도포한 수지 조성물(106a)에 광을 조사할 수 있는 위치이면 무방하며, 회전하고 있는 적층체(100a)의 수지 조성물(106a)의 도포 지점을 일부 또는 전부 조사하는 위치에 마련할 수 있다. 바람직하게는, 회전 방향에 대해서 수지 조성물(106a)을 도포한 직후의 위치에 광조사 장치(2)를 마련함으로써, 수지 조성물(106a)이 유동하기 전에 경화할 수 있다.
수지 조성물(106a)은, 상술한 광경화성 수지 외에 희석제 및 광개시제를 포함하고 있다. 수지 조성물(106a)에서의 광경화성 수지의 함유량은 10중량% 이상인 것이 바람직하고, 20중량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 30중량% 이상인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 상기 함유량은 70중량% 이하인 것이 바람직하고, 60중량% 이하인 것이 보다 바람직하고, 50중량% 이하인 것이 더욱 바람직하다.
희석제로서는, 예를 들면, 단관능 노닐페놀아크릴레이트를 들 수 있다. 단관능 노닐페놀아크릴레이트로서는, 예를 들면, ARONIX(등록상표) M-111(도아 고세이 주식회사)을 들 수 있다. 광경화성 수지 조성물에서의 희석제의 함유량은 30중량% 이상인 것이 바람직하고, 40중량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 50 중량% 이상인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 상기 함유량은 90중량% 이하인 것이 바람직하고, 80중량% 이하인 것이 보다 바람직하고, 70중량% 이하인 것이 더욱 바람직하다.
광개시제로서는, 예를 들면, α-히드록시알킬페논을 들 수 있다. α-히드록시알킬페논으로서는, 예를 들면, IRGACURE(등록상표) 184(IGM　Resins　B. V.)를 들 수 있다. 광경화성 수지 조성물에서의 광개시제의 함유량은 0.1중량% 이상인 것이 바람직하고, 0.3중량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 0.5중량% 이상인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 상기 함유량은 3중량% 이하인 것이 바람직하고, 2중량% 이하인 것이 보다 바람직하고, 1중량% 이하인 것이 더욱 바람직하다.
본 발명은 상술한 각 실시 형태에 한정되지 않으며, 청구항에 나타낸 범위에서 다양한 변경이 가능하고, 다른 실시 형태에 각각 개시된 기술적 수단을 적절하게 조합하여 얻어지는 실시 형태 또한 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
실시예
본 발명의 일 실시예에 대해 이하에 설명한다.
(실시예 1)
연마 시트, 제1 접착 시트, 기재 시트 및 제2 접착 시트의 순서로 적층하여, 815mm스퀘어의 적층 패드를 제작하였다. 연마 시트로서 경질 폴리우레탄 수지(TDI계 프리폴리머+방향족 디아민 경화제)에 벌룬(중공 미립자)이 내첨된 연마 시트(두께 1.3mm)를 이용하였다. 제1 접착 시트로서 PET 기재의 양면이 아크릴계 수지인 양면 테이프(두께 0.1mm)를 이용하였다. 기재 시트로서 폴리에스테르 섬유로 이루어지는 부직포(밀도: 0.16g/cm3)에 폴리우레탄 수지를 함침시킨 기재 시트(두께 1.3mm, 밀도: 0.31g/cm3, 부직포에 대한 폴리우레탄 수지의 부착률: 100중량%)를 이용하였다. 제2 접착 시트로서 PET 기재의 양면이 아크릴계 수지인 양면 테이프(두께 0.1mm)를 이용하였다.
도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같은 커터를 이용하여, 얻어진 적층 패드를 재단하고, 기재 시트 및 제2 접착 시트에 슬릿을 넣어 슬릿 패드를 얻었다. 커터는 재단날의 높이(h1)가 2.8mm, 제1 슬릿날의 높이(h2)가 1.4mm, 제2 슬릿날의 높이가 1.4mm였다. 재단날의 내주의 직경(d1)은 762mmφ, 제1 슬릿날(503)의 내주의 직경(d2)은 758mmφ였다. 재단날의 날끝측에서 평면으로 보았을 때, 재단날과 제1 슬릿날은 동심원으로 되어 있었다.
다음으로, 얻어진 슬릿 패드에서 슬릿보다 외측의 기재 시트 및 제2 접착 시트를 벗겨내고 연마 패드를 얻었다. 얻어진 연마 패드는, 연마층(직경 762mmφ), 제1 접착층(직경 762mmφ), 기재층(직경 758mmφ) 및 제2 접착층(직경 758mmφ)이 이 순서대로 적층되어 있었다.
연마 장치가 구비하는 750mmφ의 정반에, 제2 접착층을 개재하여 얻어진 연마 패드를 접합하였다. 정반측에서 평면으로 보았을 때 기재층보다 내측에 정반이 수용되도록 용이하게 붙일 수 있었다. 구체적으로는, 30회 접합 작업을 실시하였는데, 30회 모두 기재층보다 내측에 정반이 수용되도록 용이하게 붙일 수 있었다. 그 중에서, 정반측에서 평면으로 보았을 때 정반과 연마 패드가 동심원이 되도록 붙였을 때의 연마 장치를 이용한 결과를 이하에 나타낸다.
(실시예 2)
연마 시트와 제1 접착 시트를 롤투롤에 의해 라이네이트하여 상부 시트를 제작하였다. 연마 시트로서 경질 폴리우레탄 수지(TDI계 프리폴리머+방향족 디아민 경화제)에 벌룬(중공 미립자)이 내첨된 연마 시트(두께 1.3mm)를 이용하였다. 제1 접착 시트로서 PET 기재의 양면이 아크릴계 수지인 양면 시트(두께 0.1mm)를 이용하였다.
기재 시트와 제2 접착 시트를 롤투롤에 의해 라이네이트하여 하부 시트를 제작하였다. 기재 시트로서 폴리에스테르 섬유로 이루어지는 부직포(밀도: 0.16g/cm3)에 폴리우레탄 수지를 함침시킨 기재 시트(두께 1.3mm, 밀도: 0.31g/cm3, 부직포에 대한 폴리우레탄 수지의 부착률: 100중량%)를 이용하였다. 제2 접착 시트로서 PET 기재의 양면이 아크릴계 수지인 양면 시트(두께 0.1mm)를 이용하였다.
상부 시트를 815mm스퀘어로 재단하였다. 직경이 762mmφ인 커터를 이용하여 815mm스퀘어의 상부 시트를 재단하고, 연마층과 제1 접착층이 적층된 상부층(직경: 762mmφ, 두께 1.4mm)를 얻었다.
직경이 756mmφ인 커터를 이용하여 하부 시트를 재단하여, 기재층과 제2 접착층이 적층된 하부층(직경: 756mmφ, 두께 1.4mm)를 얻었다.
외경이 762mmφ, 내경이 756mmφ인 커터를 이용하여 두께가 1.4mm인 프레임체 시트를 재단하여, 링 형상의 프레임체(외경: 762mmφ, 내경: 756mmφ, 높이 1.4mm)를 얻었다. 프레임체 시트로서 두께 이외에는 연마 시트와 동일한 재료를 이용하였다.
직경이 762mmφ, 높이가 3mm의 구멍을 가지는 다이에 프레임체를 끼웠다. 계속해서, 프레임체의 내측에 기재층이 상방이 되도록 하부층을 끼웠다. 계속해서, 프레임체 및 하부층 위에 연마층이 상방이 되도록 상부층을 끼우고, 기재층 및 프레임체과 제2 접착층을 접착시켜 연마 패드를 얻었다. 다이를 들어 올려 연마 패드로부터 분리하고, 열프레스를 행하였다. 얻어진 연마 패드는 연마층(직경 762mmφ, 두께 1.3mm), 제1 접착층(직경 762 mmφ, 두께 0.1mm), 기재층(직경 756mmφ, 두께 1.3mm), 제2 접착층(직경 756mmφ, 두께 0.1mm)가 이 순서대로 적층되어 있었다. 또한, 얻어진 연마 패드에서, 프레임체는 기재층의 주연부, 제2 접착층의 주연부, 제1 접착층의 연마층과의 접착면과 대향하는 면에서 기재층과 접촉하고 있지 않은 영역과 접촉하고 있었다.
연마 장치가 구비하는 750mmφ의 정반에, 제2 접착층을 개재하여 얻어진 연마 패드를 접합하였다. 정반측에서 평면으로 보았을 때 기재층보다 내측에 정반이 수용되도록 용이하게 붙일 수 있었다. 구체적으로는, 30회 접합 작업을 실시했는데 30회 모두 기재층보다 내측에 정반이 수용되도록 용이하게 붙일 수 있었다. 그 중에서, 정반측에서 평면으로 보았을 때 정반과 연마 패드가 동심원이 되도록 붙였을 때의 연마 장치를 이용한 결과를 이하에 나타낸다.
(비교예 1)
직경 750mmφ의 커터를 이용하여 실시예 1과 동일하게 하여 얻어진 적층 패드를 재단하여 각 층이 직경 750mmφ인 연마 패드를 얻었다.
실시예 1과 동일한 연마 장치가 구비하는 750mmφ의 정반에, 얻어진 연마 패드를 정반측에서 평면으로 보았을 때 정반과 연마 패드가 동심원이 되도록 접합하였다.
(비교예 2)
연마 시트, 제1 접착 시트, 기재 시트 및 제2 접착 시트의 순서로 적층하여, 815 mm스퀘어의 적층 패드를 제작하였다. 각 시트는 실시예 1과 동일한 재료를 이용하였다. 직경이 750mmφ의 커터를 이용하여 적층 패드를 재단하여 연마 패드(직경: 750mmφ)를 얻었다. 얻어진 연마 패드는 연마층(두께 1.3mm), 제1 접착층(두께 0.1mm), 기재층(두께 1.3mm) 및 제2 접착층(두께 0.1mm)가 이 순서대로 적층되어 있었다.
실시예 2와 동일한 연마 장치가 구비하는 750mmφ의 정반에, 얻어진 연마 패드를 정반과 제2 접착층이 동심원이 되도록 접합하였다.
(실시예 3)
연마 시트, 제1 접착 시트, 기재 시트 및 제2 접착 시트의 순서로 적층하여 815mm스퀘어의 적층 패드를 제작하였다. 연마 시트로서 경질 폴리우레탄 수지(TDI계 프리폴리머+방향족 디아민 경화제)에 벌룬(중공 미립자)이 내첨된 연마 시트(두께 1.3mm)를 이용하였다. 제1 접착 시트로서 PET 기재의 양면이 아크릴계 수지인 양면 테이프(두께 0.1mm)를 이용하였다. 기재 시트로서 폴리에스테르 섬유로 이루어지는 부직포(밀도: 0.16g/cm3)에 폴리우레탄 수지를 함침시킨 기재 시트(두께 1.3mm, 밀도: 0.31g/cm3, 부직포에 대한 폴리우레탄 수지의 부착률: 100중량%)를 이용하였다. 제2 접착 시트로서 PET 기재의 양면이 아크릴계 수지인 양면 테이프(두께 0.1mm)를 이용하였다.
도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같은 커터를 이용하여, 얻어진 적층 패드를 재단하고, 기재 시트 및 제2 접착 시트에 슬릿을 넣어 슬릿 패드를 얻었다. 커터는 재단날의 높이(h1)가 2.8mm, 제1 슬릿날의 높이(h2)가 1.4mm, 제2 슬릿날의 높이가 1.4mm였다. 재단날의 내주의 직경(d1)은 762mmφ, 제1 슬릿날(503)의 내주의 직경(d2)은 758mmφ였다. 재단날의 날끝측에서 평면으로 보았을 때 재단날과 제1 슬릿날은 동심원으로 되어 있었다.
다음으로, 얻어진 슬릿 패드에서 슬릿보다 외측의 기재 시트 및 제2 접착 시트를 벗겨내어 적층체를 얻었다. 얻어진 적층체는, 연마층(직경 762mmφ), 제1 접착층(직경 762mmφ), 기재층(직경 758mmφ) 및 제2 접착층(직경 758mmφ)이 이 순서대로 적층되어 있었다.
다음으로, 수지, 희석제 및 광개시제를 3：7：0.5의 중량비로 혼합하여 수지 조성물을 얻었다. 수지로서 자외선 경화형 수지인 LUXYDIR(등록상표) V4260(DIC 주식회사, 3관능 우레탄아크릴레이트)를 이용하였다. 희석제로서 ARONIX(등록상표) M-111(도아 고세이 주식회사)을 이용하였다. 광개시제로서 IRGACURE(등록상표) 184(IGM　Resins　B. V.)를 이용하였다.
메탈할라이드 램프(퀵클리메타하라, 니치도 고교)를 이용하여 파장 200~450nm의 자외선을 조사하면서, 적층체를 회전대 위에 연마층의 연마면과 회전대가 접촉하도록 올려놓고 회전 속도 0.5rpm으로 회전시키면서, 적층체에 수지 조성물을 도포하였다. 펌프에 의해 헤드에 수지 조성물을 보내어 넣고, 헤드로부터 토출된 수지 조성물을 적층체에 도포하였다. 공급 속도는 2g/분으로 하였다. 구체적으로는, 적층체 에서, 기재층의 외주 측면, 제2 접착층의 외주 측면, 제1 접착층의 기재층 쪽의 면 에서 기재층과 접착하고 있지 않은 영역에 도포하였다. 또한, 자외선의 조사 위치가 회전 방향에 대해서 수지 조성물을 도포한 직후의 위치가 되도록 메탈할라이드 램프를 배치하고 있었다.
(비교예 3)
상기 적층체를 비교예 3의 연마 패드로 하였다.
(비교예 4)
자외선을 조사하지 않고, 수지 조성물로서 FLUORO SURF(등록상표) FG-3650C-30(주식회사 플루오로테크놀로지)을 이용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 적층체(100a)에 수지 조성물을 도포하였다. 실온(20℃)에서 3일간 정치하고, 수지 조성물을 건조시킴으로써 경화시켜 연마 패드를 얻었다.
(비교예 5)
수지 조성물로서 FLUORO SURF(등록상표) FS-6130(주식회사 플루오로테크놀로지)를 이용한 것 이외에는 비교예 4와 동일하게 하여 연마 패드를 얻었다.
(비교예 6)
수지 조성물로서 NEOCOAT #33(다이치 가가쿠 산교)을 이용한 것 이외에는 비교예 4와 동일하게 하여 연마 패드를 얻었다.
실시예 3 및 비교예 3, 4에서 제작한 연마 패드를 연마 장치가 구비하는 750mmφ의 정반에, 얻어진 연마 패드를 접합하였다. 정반이 제2 접착층의 둘레보다 내측에 수용되도록 용이하게 붙일 수 있었다. 구체적으로는 30회 접합 작업을 실시했는데, 30회 모두 정반이 제2 접착층의 둘레보다 내측에 수용되도록 용이하게 붙일 수 있었다. 그 중에서 정반과 제2 접착층이 동심원이 되도록 붙였을 때의 연마 장치를 이용한 결과를 이하에 나타낸다.
〔연마 시험〕
실시예 1, 2, 3 및 비교예 1, 2에서 제작한 연마 장치를 이용하여, 표면에 열산화막이 형성된 웨이퍼를 연마하였다. 실시예 1에서 제작한 연마 장치 및 비교예 1에서 제작한 연마 장치를 이용하여 각각 85매의 웨이퍼를 연마하였다. 연마 시험의 조건을 이하에 나타낸다.
(연마 조건)
연마 압력: 3.5psi
연마 슬러리: CLS-9044C(1:60)(Planar Solutions)※H2O2 없음
드레서: 다이아몬드 드레서, 제품번호 「A188」(3M사)
패드·브레이크 인 조건: 32N×20분, 드레서 회전수 72rpm, 정반 회전수 80rpm, 초순수 물 공급량 500mL/분
조절: Ex-situ, 32N, 2스캔, 16초
연마: 정반 회전수 85rpm, 연마 헤드 회전수 86rpm, 연마 슬러리 유량 200mL/분
연마 시간: 5분
연마 종료 후 5분간 정반을 회전시켜 물기를 날리고 나서 연마 패드를 정반으로부터 벗겼다. 벗긴 연마 패드를 제2 접착층 쪽으로부터 관찰하여 기재층에 대한 연마 슬러리의 침투 정도를 비교하였다.
비교예 1의 연마 패드는 기재층에 엣지로부터 중심을 향해 전체 둘레에 걸쳐 3cm 연마 슬러리가 침투되어 있었다. 이에 대해, 실시예 1의 연마 패드는, 기재층에 엣지로부터 중심을 향해 1.5cm 이하로 연마 슬러리의 침투를 억제할 수 있었다. 연마층이 기재층보다 큰 연마 패드는 연마층과 기재층이 같은 크기인 비교예 1의 연마 패드보다 기재층에 대한 연마 슬러리의 침투를 저감시킬 수 있음을 알았다.
비교예 2의 연마 패드는, 기재층에 엣지로부터 중심을 향해 전체 둘레에 걸쳐 3cm 연마 슬러리가 침투되어 있었다. 이에 대해, 실시예 2의 연마 패드는, 기재층에 엣지로부터 중심으로 향해 1.0cm 이하로 연마 슬러리의 침투를 억제할 수 있었다. 연마층이 기재층보다 큰 연마 패드는 연마층과 기재층이 같은 크기인 비교예 2의 연마 패드보다 기재층에 대한 연마 슬러리의 침투를 저감시킬 수 있음을 알았다.
비교예 3의 연마 패드는, 기재층에 엣지로부터 중심을 향해 전체 둘레에 걸쳐 3cm 연마 슬러리가 침투되어 있었다. 비교예 4의 연마 패드는 기재층의 전체 둘레에 걸쳐 연마 슬러리의 침투는 보이지 않았지만, 부분적으로 엣지로부터 중심을 향해 1cm 정도 연마 슬러리의 침투가 확인되었다. 이는 비교예 4의 연마 패드의 실링부를 연마층의 정반에 접합할 때, 실링부의 굽힘 강도가 약하기 때문에 부분적으로 금이 감으로써, 그 금으로부터 연마 슬러리가 침투함에 따른 것으로 생각된다. 이러한 금이 생기면 모세관 현상에 의해, 그 금으로부터 상정 이상의 연마 슬러리의 침투가 진행되는 것으로 생각된다. 이에 대해서, 실시예 3의 연마 패드는 기재층에 대한 연마 슬러리의 침투가 전체 둘레에 걸쳐 보이지 않으며, 또한 실링부의 금도 확인되지 않은 것으로부터, 기재층에 대한 연마 슬러리의 침투를 완전히 억제할 수 있었다.
연마층이 기재층보다 큰 연마 패드는, 연마층과 기재층이 같은 크기인 비교예 3의 연마 패드보다 기재층에 대한 연마 슬러리의 침투를 저감시킬 수 있음을 알았다. 또한, 실시예 3의 연마 패드는, 광을 조사하지 않고 적층체에 불소계 수지 조성물 또는 아크릴 우레탄계 수지를 도포하여 건조에 의해 경화시킨 연마 패드보다 기재층에 대한 연마 슬러리의 침투를 저감시킬 수 있음을 알았다.
〔실링부의 검토〕
실시예 3 및 비교예 4~6의 연마 패드에 대해, 양면 테이프와의 접착성, 기재층과의 접착성, 기재층 표면에서의 발수 효과 및 양면 테이프 표면에서의 발수 효과를 평가하였다. 한편, 기재층 표면에서의 발수 효과는, 실시예 3 및 비교예 4~6의 연마 패드에 이용한 기재층의 표면에 각각 실시예 3 및 비교예 4~6에서 이용한 수지 조성물을 도포하여 경화시킨 샘플에 물을 적하했을 때의 모습을 관찰하여 평가하였다. 각 평가 지표를 이하에 나타낸다.
(양면 테이프와의 접착성의 평가 지표)
○: 경화 후에도 실링부가 양면 테이프로부터 벗겨지지 않았다.
△: 수지 조성물을 도포하는 단계에서는 양면 테이프에 접착되어 있었지만, 경화 후에 실링부가 양면 테이프로부터 벗겨졌다.
×: 수지 조성물을 도포하는 단계에서부터 양면 테이프에 접착할 수 없었다.
(기재층과의 접착성의 평가 지표)
○: 경화 후에도 실링부가 기재층으로부터 벗겨지지 않았다.
△: 수지 조성물을 도포하는 단계에서는 기재층에 접착되어 있었지만, 경화 후에 실링부가 기재층으로부터 벗겨졌다.
×: 수지 조성물을 도포하는 단계에서부터 기재층에 접착할 수 없었다.
(기재층 표면에서의 발수 효과의 평가 지표)
○: 물을 적하하고 나서 24시간 경과후에도 기재층에 대한 침투를 보이지 않았다.
△: 물을 적하하고 나서 경시적으로 기재층에 대한 침투를 보였다.
×: 물을 적하한 직후에 기재층에 대한 침투를 보였다.
(양면 테이프 표면에서의 발수 효과)
○: 물을 적하하고 나서 24시간 경과후에도 기재층에 대한 침투를 보이지 않았다.
△: 물을 적하하고 나서 경시적으로 기재층에 대한 침투를 보였다.
×: 물을 적하한 직후에 기재층에 대한 침투를 보였다.
각 평가 결과를 표 1에 나타낸다.
Figure pct00001
(동적 점탄성 시험의 굽힘 모드 측정)
또한, 실시예 및 비교예의 실링부에 이용한 각 수지 조성물, 그리고 실시예 및 비교예의 연마층에 대하여, 세로 5cm×가로 0.5cm×두께 0.125cm의 샘플을 제작하고, 굽힘 모드에 의한 동적 점탄성 측정을 행하였다. 측정 조건을 이하에 나타낸다. 또한, 동적 점탄성 시험의 굽힘 모드 측정 결과를 표 2에 나타낸다.
(측정 조건)
측정 장치: RSA3(TA INSTRUMENTS사 제품)
샘플: 세로 5cm×가로 0.5cm×두께 0.125cm
시험 길이: -
샘플의 사전 처리: 온도 23℃, 상대습도 50%에서 40시간 유지
시험 모드: 굽힘
주파수: 0.16Hz(1rad/초)
온도 범위: 30~50℃
승온 속도: 1.5℃／분
변형 범위: 0.30%
처음 하중: -
측정 간격: 2point/℃
Figure pct00002
실시예 및 비교예에 이용한 연마층의 40℃에서의 손실 탄성률 E”(P), 저장 탄성률 E＇(P) 및 tanδ(P)는 각각, 24.9(MPa), 226.7(MPa) 및 0.110이었다. 한편, 일반적으로 연마층으로서는 40℃에서의 손실 탄성률 E”(P)는 10~100MPa, 저장 탄성률 E＇(P)는 100~1,000MPa, 40℃에서의 tanδ(P)는 0.05~0.20의 수치 범위의 것이 자주 이용된다.
실시예 3에서는, 비교예 4~6에 비해 40℃에서의 손실 탄성률 E”(S), 저장 탄성률 E＇(S) 및 tanδ(S)이 모두 높고, 특히 연마층의 손실 탄성률 E”(P)보다 큰 손실 탄성률 E”(S)를 가지고 있었다. 실링부의 40℃에서의 손실 탄성률 E”(S)가 연마층의 손실 탄성률 E”(P)의 1~10배인 것으로 인해, 굽힘에 대한 강도를 가지는 것으로 생각된다. 한편, 실시예 3과 동일한 종류의 광경화성 수지를 이용한 샘플로서, 40℃에서의 저장 탄성률 E＇(P)가 40℃에서의 연마층의 저장 탄성률 E＇(S)와 동일한 정도(200MPa 정도)이며, 40℃에서의 손실 탄성률 E”(S)가 120MPa인 샘플은 실시예 3과 마찬가지로 굽힘에 대한 강도를 가지고 있었다.
본 발명의 일 양태에 따른 연마 패드 및 연마 유닛은, 광학 재료, 반도체 디바이스 및 하드 디스크용 기판 등의 연마에 이용되며, 특히 반도체 웨이퍼 위에 산화물층 및 금속층 등이 형성된 디바이스의 연마에 바람직하게 이용된다.
1: 연마 장치
2: 광조사 장치
3: 회전대
4: 도포 장치
10a, 10b, 10c: 연마 유닛
20: 지지 유닛
30: 연마 슬러리 공급부
40: 피연마 재료
41: 펌프
42: 헤드
50: 커터
100a, 100b, 100c, 100d: 연마 패드
101: 연마층
102: 제1 접착층
103: 기재층
104: 제2 접착층
105: 프레임체
106: 실링부
106a: 수지 조성물
110: 적층 패드
111: 연마 시트
112: 제1 접착 시트
113: 기재 시트
114: 제2 접착 시트
120: 슬릿 패드
130: 상부층
140, 240: 하부층
150: 정반
501: 베이스판
502: 재단날
503: 제1 슬릿날(슬릿날)
504: 제2 슬릿날

Claims (26)

  1. 연마층, 제1 접착층, 부직포를 포함하는 기재층 및 제2 접착층이 이 순서대로 동심원상에 적층되어 이루어지고,
    상기 기재층의 직경이 상기 연마층의 직경보다 작은, 연마 패드.
  2. 연마층과 부직포를 포함하는 기재층이 제1 접착층을 개재하여 접합된 연마 패드로서,
    상기 기재층의 직경은 상기 연마층의 직경보다 작고,
    링 형상의 프레임체가 상기 기재층의 외주 측면을 피복하고 있는, 연마 패드.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 프레임체는 외주 측면으로부터 내주면에 연통되어 있는 공극을 가지지 않은, 연마 패드.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 프레임체의 재질은 상기 연마층의 재질과 동일한, 연마 패드.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기재층의 직경과 상기 연마층의 직경의 차이는 1mm 이상 10mm 이하인, 연마 패드.
  6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기재층의 상기 연마층쪽 면과는 반대쪽 면에 제2 접착층을 가지며,
    상기 프레임체는 상기 제2 접착층의 외주 측면을 더 피복하고 있는, 연마 패드.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 프레임체의 높이가 상기 기재층의 두께 및 상기 제2 접착층의 두께의 합과 동일한, 연마 패드.
  8. 연마층과 부직포를 포함하는 기재층이 제1 접착층을 개재하여 접합된 연마 패드로서,
    상기 기재층의 직경은 상기 연마층의 직경보다 작고,
    광경화성 수지를 포함하는 재료에 의해 형성된 실링부가 상기 기재층의 외주 측면과, 상기 접착층의 상기 기재층쪽 면에서 상기 기재층과 접촉하지 않은 영역을 피복하고 있으며,
    주파수 0.16Hz의 조건으로 측정되는 동적 점탄성 시험의 굽힘 모드 측정에 있어서, 상기 실링부의 40℃에서의 손실 탄성률 E”(S)는 상기 연마층의 손실 탄성률 E”(P)의 1~10배인, 연마 패드.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 실링부의 40℃에서의 손실 탄성률 E”(S)가 10~1,000MPa인, 연마 패드.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    주파수 0.16Hz의 조건으로 측정되는 동적 점탄성 시험의 굽힘 모드 측정에 있어서, 상기 실링부의 40℃에서의 저장 탄성률 E＇(S)는 상기 연마층의 40℃에서의 저장 탄성률 E＇(P)의 0.1~10배인, 연마 패드.
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 실링부의 40℃에서의 저장 탄성률 E＇(S)가 10~5,000MPa인, 연마 패드.
  12. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기재층의 직경과 상기 연마층의 직경의 차이는 1mm 이상 10mm 이하인, 연마 패드.
  13. 제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기재층의 상기 연마층쪽 면과는 반대쪽 면에 제2 접착층을 가지며, 상기 실링부는 상기 제2 접착층의 외주 측면을 더 피복하고 있는, 연마 패드.
  14. 연마 패드와 정반을 구비하는 연마 유닛으로서,
    상기 연마 패드는, 연마층, 제1 접착층, 부직포를 포함하는 기재층 및 제2 접착층이 이 순서대로 적층되어 이루어지며,
    상기 연마 패드는 상기 제2 접착층을 개재하여 상기 정반에 접합되어 있고,
    상기 기재층의 직경은 상기 연마층의 직경보다 작고, 상기 정반의 직경보다 크며,
    상기 정반으로부터 평면으로 보았을 때, 상기 기재층은 상기 연마층보다 내측에 수용되도록 배치되어 있으며, 상기 정반은 상기 기재층보다 내측에 수용되도록 배치되어 있는, 연마 유닛.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 기재층의 직경과 상기 정반의 직경 차이는 1mm 이상 20mm 이하인, 연마 유닛.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 기재층의 직경과 상기 연마층의 직경 차이는 1mm 이상 10mm 이하인, 연마 유닛.
  17. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연마 패드는 상기 기재층의 외주 측면과 상기 제2 접착층의 외주 측면을 둘러싸는 링 형상의 프레임체, 및 실링부 중 어느 하나를 더 가지며,
    상기 프레임체 및 상기 실링부 중 어느 하나는, 상기 기재층의 외주 측면, 상기 제2 접착층의 외주 측면, 및 상기 제1 접착층의 상기 기재층쪽 면에서 상기 기재층과 접촉하지 않은 영역을 피복하고 있는, 연마 유닛.
  18. 제2항 내지 제13항 중 어느 한 항에 기재된 연마 패드와 정반을 구비하며,
    상기 기재층의 직경과 상기 정반의 직경의 차이가 1mm 이상 20mm 이하인, 연마 유닛.
  19. 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 기재된 연마 유닛을 구비하는, 연마 장치.
  20. 연마층과 기재층을 가지는 연마 패드의 제조 방법으로서,
    연마 시트, 제1 접착 시트, 부직포를 포함하는 기재 시트 및 제2 접착 시트가 이 순서대로 적층된 적층 패드를 얻는 적층 공정; 및
    상기 적층 패드를 상기 연마층의 형상으로 재단하는 재단날 및 상기 적층 패드에 상기 기재층의 형상으로 슬릿을 넣는 슬릿날을 베이스판 위에 가지는 커터를 상기 제2 접착 시트쪽으로부터 상기 적층 패드에 찔러넣어 상기 적층 패드를 재단하는 재단 공정;을 포함하고,
    상기 슬릿날은 상기 재단날보다 내측에 마련되어 있으며, 상기 재단날의 높이가 상기 적층 패드의 두께 이상이며, 상기 슬릿날의 높이가 상기 기재 시트의 두께와 상기 제2 접착 시트의 두께를 합한 두께 이상이며, 상기 재단날과 상기 슬릿날의 높이의 차이가 상기 연마 시트의 두께 또는 상기 연마 시트의 두께와 상기 제1 접착 시트의 두께를 합한 두께와 동일하고,
    상기 연마층의 형상으로 재단된 상기 적층 패드로부터, 상기 슬릿보다 외측 부분의 상기 기재 시트 및 상기 제2 접착 시트를 벗겨냄으로써 상기 연마 패드를 얻는 박리 공정을 더 포함하는, 연마 패드의 제조 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 슬릿날은 상기 재단날로부터 거리가 균일하게 마련되어 있는, 연마 패드의 제조 방법.
  22. 　제7항에 기재된 연마 패드를 제조하는 방법으로서,
    　연마 시트와 제1 접착 시트가 라이네이트된 상부 시트를 상기 연마층의 형상으로 재단하여 상부층을 얻는 상부층 제작 공정;
    부직포를 포함하는 기재 시트와 제2 접착 시트가 라이네이트된 하부 시트를 상기 기재층의 형상으로 재단하여 하부층을 얻는 하부층 제작 공정;
    내경이 상기 기재층의 외경과 동일한 링 형상의 프레임체를 준비하는 프레임체 준비 공정; 및
    상기 프레임체의 내측에 상기 하부층을 끼우고, 상기 기재층 및 상기 프레임체와 상기 제1 접착층이 접착하도록 상기 프레임체 및 상기 하부층과 상기 상부층을 접착하여 연마 패드를 얻는 접착 공정;을 포함하는, 연마 패드의 제조 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 연마 패드는 상기 연마층의 직경과 상기 프레임체의 외경이 동일한 연마 패드로서,
    상기 접착 공정은 직경이 상기 프레임체의 외경 및 상기 상부층의 직경과 동일하며, 높이가 상기 하부층의 두께 이상인 구멍을 가지는 다이를 이용하여 행하고,
    상기 접착 공정에서는, (i) 상기 구멍에 상기 프레임체를 끼우고, 상기 프레임체의 내측에 상기 하부층을 끼우고, 이어서 상기 구멍에 상기 상부층을 끼우거나, 또는 (ii) 상기 다이의 상기 구멍에 상기 상부층 및 상기 프레임체를 이 순서대로 끼우고, 이어서 상기 프레임체의 내측에 상기 하부층을 끼우는, 연마 패드의 제조 방법.
  24. 제22항에 있어서,
    상기 연마 패드는 상기 프레임체의 외경이 상기 연마층의 직경보다 작은 연마 패드로서,
    상기 접착 공정은 직경이 상기 프레임체의 직경과 동일하며, 높이가 상기 하부층의 두께 이하인 제1 끼움부와 직경이 상기 상부층의 직경과 동일한 제2 끼움부가 높이 방향에서 인접하여 이루어지는 구멍으로서, 상기 구멍 전체의 높이가 상기 하부층의 두께 이상인 구멍을 가지는 다이를 이용하여 행하고,
    상기 접착 공정에서는 상기 구멍의 상기 제1 끼움부에 상기 프레임체를 끼우고, 상기 프레임체의 내측에 상기 하부층을 끼우고, 이어서 상기 구멍의 상기 제2 끼움부에 상기 상부층을 끼우는, 연마 패드의 제조 방법.
  25. 제8항 내지 제13항 중 어느 한 항에 기재된 연마 패드를 제조하는 방법으로서,
    상기 기재층의 외주 측면과, 상기 제1 접착층의 상기 기재층쪽 면에서 상기 기재층과 접착되지 않은 영역에 광경화성 수지를 도포하면서, 도포된 상기 광경화성 수지를 광조사에 의해 경화시켜서 상기 실링부를 형성하는 것을 포함하는, 연마 패드의 제조 방법.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 광은 자외선이며,
    상기 광경화성 수지는 자외선 경화형 아크릴 우레탄계 수지인, 연마 패드의 제조 방법.
KR1020227036033A 2020-03-26 2021-03-19 연마 패드, 연마 유닛, 연마 장치 및 연마 패드의 제조 방법 KR20220156580A (ko)

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