聚氨酯支撐墊的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種聚氨酯支撐墊（pad)的制備方法，更具體而言，涉及一種聚氨酯 支撐墊的制備方法，其中墊片在其內(nèi)部均勻地形成有長且大的孔，并且具有低硬度、優(yōu)異的 壓縮率、和高彈性模量（elastic modulus)，從而可實現(xiàn)更均勾和高效率的拋光效果。
【背景技術】
[0002] 在要求高集成度的半導體設備或顯示器設備中所使用的基板，由于其需要具備微 細且精密的表面，因此采用了各種各樣的平整化方法。特別地，隨著半導體設備或顯示器設 備高集成化和高性能化的趨勢，通常采用如下拋光方法：通過相對地移動拋光墊和被拋光 物，并同時在拋光墊和被拋光物之間供應包含拋光顆粒和各種化學成分的漿料組合物。在 該拋光方法中，為了使拋光更加精密，將被拋光物固定在支撐墊上，以使在拋光或加工過程 中保持規(guī)定的位置和狀態(tài)。
[0003] 特別地，對于用作顯示器設備的玻璃基板而言，玻璃基板表面的粗糙度 (roughness)和總厚度變化（total thickness variation ;TTV)成為主要的控制因素，且 必須將它控制在從亞微米（sub-micron)至十幾微米的范圍內(nèi)。此外，其波度（waviness) 必須被控制為40nm的水準。尤其是，為了使玻璃基板適用于TFT用玻璃基板，其波度需控 制為20nm內(nèi)外。
[0004] 對于如此精密的拋光，必須調節(jié)拋光工藝條件和拋光裝置，并且所使用的支撐墊 必須具有高壓縮率和高壓縮恢復率（compression recovery rate)，并且支撐墊的整個區(qū) 域必須具有更均勻的厚度、壓力分布和張力分布。
[0005] 然而，對于現(xiàn)有的支撐墊而言，由于在其內(nèi)部形成的孔具有不均勻的大小和分布， 物理性質例如壓縮率和壓縮恢復率等較差，因此將其應用于需要更均勻且精密的拋光的領 域中（例如，顯示器用玻璃基板的拋光過程中）是令人不滿意的。
[0006] 因此，亟需開發(fā)一種聚氨酯支撐墊的制備方法，其中墊片內(nèi)部具有均勻的規(guī)則形 狀的孔，和改良的物理性質例如壓縮率和壓縮恢復率等，從而實現(xiàn)更均勻和高效率的拋光 效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 技術問題
[0008] 本發(fā)明的目的是提供一種聚氨酯支撐墊的制備方法，其中：在所制備的墊片內(nèi)部 均勻形成的長且大的孔，并改善了壓縮率和壓縮恢復率等性質，從而可實現(xiàn)更均勻和高效 率的拋光效果。
[0009] 此外，本發(fā)明的另一個目的是提供一種在內(nèi)部均勻形成有橢圓形的孔并表現(xiàn)出低 硬度和優(yōu)異壓縮率的聚氨酯支撐墊。
[0010] 技術解決
[0011] 本發(fā)明提供一種聚氨酯支撐墊的制備方法，其包括：對包含重均分子量為 220, 000至1，000, 000的聚氨酯樹脂和DMF溶劑的樹脂組合物進行濕法凝固的步驟；以及 將濕法凝固物浸漬于40至90°C的浸漬溶液的步驟。
[0012] 此外，本發(fā)明提供一種聚氨酯支撐墊，所述聚氨酯支撐墊在其內(nèi)部包括最長直徑 為50 y m至2mm且長寬比為3至10的孔，并具有50, 000至150, 000的重均分子量。
[0013] 在下文中，將詳細闡述本發(fā)明具體實施方案的聚氨酯支撐墊的制備方法及聚氨酯 支撐墊。
[0014] 如本文中使用的，術語"支撐墊"是指，在制造用于半導體或顯示器設備中的基板 的過程中，在拋光工藝中將待拋光對象粘附或固定至載體的墊片。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，提供一種聚氨酯支撐墊的制備方法，其包括：對包含 重均分子量為220, 000至1，000, 000的聚氨酯樹脂和DMF溶劑的樹脂組合物進行濕法凝固 的步驟；以及將濕法凝固物浸漬于40至90°C的浸漬溶液的步驟。
[0016] 為了使現(xiàn)有的聚氨酯支撐墊的內(nèi)部容易形成長的橢圓形孔，在制備支撐墊的過程 中使用具有高分子量的聚氨酯樹脂。從形成孔的觀點來看，使用這種具有高分子量的聚氨 酯樹脂來制備支撐墊時多少是有利的，但是所制備的支撐墊的硬度大幅增加，并且不能確 保壓縮率和壓縮恢復率適用于商用產(chǎn)品的水準。
[0017] 而且，目前已嘗試通過減少支撐墊的硬度來增加拋光工藝中的沖擊吸收性能。然 而，在先前的方法中，僅使用低分子量的聚氨酯樹脂或其他的添加劑。因此，存在所制備的 支撐墊不能具有充分的機械性能或不能在支撐墊內(nèi)部充分形成孔的局限性。
[0018] 因此，本發(fā)明人對聚氨酯支撐墊的制備進行了指導性的研宄，并確認：當對聚氨酯 樹脂組合物進行濕法凝固時，在其內(nèi)部可均勻地形成長的橢圓形孔，并且若將濕法凝固步 驟的產(chǎn)物浸漬于特定溫度的浸漬溶液，則保持所述孔的形狀，同時可降低最終制備的聚氨 酯支撐墊的重均分子量和密度，從而完成本發(fā)明。
[0019] 依據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的制備方法，最終制備的聚氨酯支撐墊能夠保持孔的 形狀或外形，同時也具有低密度、硬度和重均分子量，所述的孔通過對具有一定程度以上分 子量的聚氨酯樹脂進行濕法凝固而形成，從而可更容易確保作為支撐墊的物理性質。
[0020] 即，聚氨酯支撐墊可在其內(nèi)部均勻地包括孔（即，具有與聚氨酯支撐墊同等水準 的重均分子量的聚氨酯支撐墊所難以包括的孔），例如，具有高長寬比的、長的橢圓形孔。此 外，支撐墊可具有與通過先前已知的典型方法獲得的聚氨酯樹脂相比更低的密度和硬度， 從而可以實現(xiàn)更高的壓縮率、壓縮恢復率等性能。
[0021] 因此，在本發(fā)明的一個實施方案中所提供的聚氨酯支撐墊的內(nèi)部，分布有許多長 的橢圓形孔，由此陷入（trap)在支撐墊和被拋光物之間的空氣可輕易地向內(nèi)部傳遞，并且 將在拋光步驟中所施加的壓力均勻地分布于支撐墊和被拋光物的整個區(qū)域，從而可實現(xiàn)更 均勻且精密的拋光。即，聚氨酯支撐墊可具有更高的壓縮率、壓縮恢復率和優(yōu)異的支撐性能 等。
[0022] 聚氨酯樹脂可具有220, 000至1，000, 000的重均分子量，優(yōu)選重均分子量的范圍 為300, 000至500, 000。如果用重均分子量低于220, 000的聚氨酯樹脂制備支撐墊，則在支 撐墊的內(nèi)部無法均勻地形成孔，或者孔無法具有長的橢圓形，因此，會降低壓縮率或壓縮恢 復率。如果用重均分子量高于1，〇〇〇, 〇〇〇的聚氨酯樹脂，則聚氨酯樹脂的粘度高，由此使在 共混和涂覆步驟中的加工性能變差，并且通過浸漬步驟來將樹脂的分子量降低至所期望的 范圍內(nèi)需要耗費較多的時間。
[0023] 在對包含重均分子量為220, 000至1，000, 000的聚氨酯樹脂和DMF溶劑的樹脂組 合物進行濕法凝固的步驟之后，可進行將濕法凝固物浸漬于40至90°C的浸漬溶液中的步 驟。
[0024] 如上所述，在浸漬步驟中，維持聚氨酯樹脂組合物的濕法凝固物內(nèi)部所形成的孔 形狀，并且聚氨酯樹脂的氨酯鍵（urethane bonds)或者酯鍵，在浸漬步驟中的浸漬溶液內(nèi) 發(fā)生水解（hydrolysis)或醋交換（trans-esterification)反應，從而可降低最終所獲得 的聚氨酯支撐墊的重均分子量和密度。
[0025] 所述浸漬步驟中的浸漬溶液可包含水、丙三醇水溶液、醇類水溶液或其混合物。所 述水可沒有限制地使用一般的水，且可以使用蒸餾水、超純水等。此外，丙三醇水溶液表示 包含部分丙三醇的水溶液，所使用的丙三醇濃度沒有限制。優(yōu)選地，可使用〇. 1至50 %的丙 三醇水溶液。醇類水溶液的具體實例可包括乙醇、異丙醇（IPA)水溶液等。如果醇類濃度 高，則墊片表面可能發(fā)生溶脹（swelling)現(xiàn)象。因此，醇類濃度優(yōu)選為10%以下。
[0026] 具體地，由于聚氨酯樹脂在水或丙三醇水溶液中容易發(fā)生水解反應，因此，優(yōu)選 地，在一個實施方案的聚氨酯支撐墊的制備方法中，使用含有水或者丙三醇水溶液的浸漬 溶液。
[0027] 浸漬步驟可在溫度為40至90°C，優(yōu)選溫度為50°C至80°C下進行。如果浸漬步驟 在非常低的溫度下進行，則不能將分子量充分地降低至可獲得高壓縮率的范圍之內(nèi)，從而 難以制備具有均勻的壓力分布或張力分布的聚氨酯支撐墊。因此，如果使用所得的聚氨酯 支撐墊，則可引起不均勻的拋光或產(chǎn)品不良。此外，如果浸漬步驟在非常高的溫度