KR101127256B1 - 요철 패드 컨디셔너 및 그 사용법 - Google Patents

요철 패드 컨디셔너 및 그 사용법 Download PDF

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Abstract

패드 컨디셔너는 연마 디스크(12)와 요철 디스크(10) 및 그 사용법을 가진다. 요철 디스크(10)는 적어도 하나의 볼록부(26)와 적어도 하나의 리세스부(28)를 가진다. 연마 디스크(12)는 요철 연마 표면(16)을 형성하도록 리세스부(28)의 적어도 일 부분에 해제가능하게 부착된다. 요철 디스크(10)는 다중 공정 및 다양한 공작물에 사용되도록 패드 컨디셔너가 변형되게 한다.
패드 컨디셔너, 연마 디스크, 요철 디스크, 볼록부, 리세스부

Description

요철 패드 컨디셔너 및 그 사용법{UNDULATED PAD CONDITIONER AND METHOD OF USING SAME}
본 발명은 일반적으로 연마 패드를 조절하는데 사용되는 패드 컨디셔너에 관한 것이다. 연마 패드는 예를 들어, 플라스틱, 유리 및 반도체 웨이퍼를 포함하는 다양한 재료를 연마하기 위해 구성될 수 있다. 또한, 본 발명은 요철 표면을 가진 패드 컨디셔너에 관한 것이다.
제조 과정에서, 반도체 제조에 사용되는 반도체 웨이퍼는 통상적으로 증착단계, 패터닝 단계 및 에칭 단계를 포함하는 다수의 공정 단계를 거친다. 반도체 웨이퍼에 대한 이러한 제조 단계의 상세한 설명은 프로덕션 엔지니어링 리서치 국제협회(International Institution for Production Engineering Reserch) 연보에 출판된, 톤쇼프(Tonshoff)등의 "실리콘의 연마 가공" (39권/2/1990), 621-635페이지에 보고되었다. 각각의 제조 단계에서, 이후의 제작 또는 제조 단계를 위한 웨이퍼를 준비하기 위해 주로 웨이퍼의 노출면을 변형 또는 다듬는 것이 필요하고 바람직하다.
예를 들어, 증착 단계 이후에, 웨이퍼 표면 상에 증착된 재료 또는 층은 일반적으로 추가 증착 또는 이후 공정을 수행하기 전에 다른 공정을 필요로 한다. 다른 예에서, 에칭 단계 이후에, 웨이퍼의 에칭된 표면 영역 상의 층에 전도 또는 절연 재료를 증착하는 것이 주로 필요하다.
각각의 단계에서, 소정 수준의 표면 균일도를 달성하는 것이 주로 바람직하다. 피트 및 스크래치와 같은 표면 결함을 제거하는 것 또한 바람직하다. 그러한 표면 불균일은 이후 공정 단계 중에 문제를 야기하거나 반도체 장치의 성능에 영향을 미칠 수 있다.
웨이퍼의 노출된 표면을 변형 또는 다듬는 하나의 방법은 액체로 살포된 복수의 느슨한 연마 입자를 포함하는 슬러리(slurry)로 웨이퍼 표면을 처리하는 방법을 포함한다. 통상적으로, 이러한 슬러리는 연마 패드에 인가되고, 웨이퍼 표면은 그 후 웨이퍼 표면의 재료를 떼어내거나 제거하도록 패드에 대해 이동된다. 슬러리는 또한 웨이퍼 표면과 화학적으로 반응하는 작용제를 포함할 수 있다. 이런 형태의 공정은 일반적으로 화학-기계적 평탄화 또는 연마(CMP) 공정으로 언급된다. 통상적으로 연마제-프리(free) 작동 유체를 가진 CMP공정의 변경은 연마 패드로서 고정 연마재를 사용한다.
CMP의 일 문제점은 소정의 웨이퍼 표면 토포그라피(topography)를 달성하기 위해 신중하게 모니터링되야 한다는 것이다. 예를 들어, 연마 패드의 사용 내역이 연마 결과에 영향을 미칠 수 있다. CMP공정 동안에, 연마제 슬러리 타입 CMP 작업을 위한 연마 패드의 표면은 광택나게 되고, 따라서 연마제 슬러리를 수용 또는 분배하지 못하고, 만족스런 비율 및 균일도로 연마하는 것이 불가능하다. 연마 패드 표면은 CMP를 위한 적절한 형태를 유지하도록 조절된다.
다른 공정은 조절 단계가 필요한 연마 패드를 또한 사용한다. 예를 들어, 유리 및 플라스틱 연마를 위한 연마 패드는 조절 단계를 필요로 할 수 있다. 특정 적용에서, 연마 패드는 연마제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 미국 특허 제5,958,794호(브룩스부르트 등)(Bruxvoort et al.)에는 연마 웨이퍼용 고정 연마재를 개시한다.
연마 패드는 일반적으로 패드 컨디셔너로 언급되는 연마재로 조절된다. 반복된 조절 단계 이후에, 패드 컨디셔너는 결국 소모된다. 패드 컨디셔너는 만족스런 비율 및 균일도에서 연마 패드를 조절하는 것이 불가능할 때 소모된다. 따라서, 패드 컨디셔너의 사용 수명이 연장되면 그 가치가 커진다.
반복된 조절 작동 이후에, 연마 패드는 또한 소모되서 교체될 필요가 있다. 연마 패드의 교체중에, CMP 장치는 이용될 수 없고, 생산성이 감소된다. 패드 컨디셔너는 너무 활동성이고 연마 패드를 너무 빠르게 마모시켜서 생산성을 떨어뜨릴 수 있다. 패드 컨디셔너를 포함하는 대부분의 연마재는 일 공정 및 일 형태의 공작물을 위해 최적화된다. 예를 들어, 선택된 패드 컨디셔너가 너무 활동성이어서 연마 패드를 너무 빠르게 마모시키면, 더 낮은 절삭율을 가지는 또 다른 패드 컨디셔너가 그 대신 사용될 수 있다. 그러나, 다양한 공작물을 위한 다양한 패드 컨디셔너의 공급을 처리하는 것은 제조 환경을 복잡하게 하고, 재고비용을 증가시킨다. 따라서, 패드 컨디셔너가 다수의 공정 및 다양한 공작물에 사용되기 위해 최적화될 수 있다면, 패드 컨디셔너의 가치가 커진다.
본 발명은 연마 패드를 조절하기 위한 연마재를 제공한다. 또한, 본 발명은 패드 컨디셔너의 사용 수명을 증가시킬 수 있는 요철 표면을 가지는 패드 컨디셔너에 관한 것이다. 요철 표면은 또한 다중 공정 및 다양한 연마 패드에 사용도록 패드가 변형되게 한다.
일 태양에서, 본 발명은 연마 디스크 및 요철 디스크를 가지는 패드 컨디셔너를 제공한다. 연마 디스크는 연마 패드를 조절하는 연마 표면을 가진다. 요철 디스크는 연마 디스크 부근에 요철 표면을 가진다. 요철 디스크는 요철 표면을 생성시키는 적어도 하나의 리세스부 및 적어도 하나의 볼록부를 가진다. 연마 디스크는 요철 연마 표면을 형성하도록 리세스부의 적어도 일부분에 해제가능하게 부착된다.
다른 태양에서, 본 발명은 요철판 및 배킹판(backing plate)을 가지는 요철 디스크를 제공한다. 요철판에 사용된 재료 및 치수는 연마 디스크가 요철 디스크보다 더 가요성이 되도록 선택될 수 있다.
다른 태양에서, 본 발명은 인덱싱될(indexed) 수 있는 연마 표면을 가지는 요철 패드 컨디셔너를 제공한다. 연마 디스크는 요철 연마 표면을 인덱싱하도록 요철 디스크에 대해 회전될 수 있다. 연마 디스크는 그 기판에 다수의 인덱싱 구멍을 가질 수 있고, 요철 디스크는 다수의 기판 장착 구멍을 가질 수 있다. 연마 디스크는 하나 이상의 제거가능한 체결구를 가지는 요철 디스크에 해제가능하게 부착될 수 있다. 특정 실시예에서, 다수의 인덱싱 구멍은 다수의 기판 장착 구멍의 적어도 두 배이다.
다른 태양에서, 본 발명은 패턴화된 요철 표면을 가지는 요철 디스크를 제공한다. 예를 들어, 패턴화된 요철 표면은 계단 모양의 패턴을 가질 수 있다.
또한, 연마 패드를 조절하기 위한 방법이 제공된다. 방법은 요철 연마제층을 가지는 연마재와 연마 패드를 접촉시키는 단계를 포함한다. 연마재는 연마 패드에 대해 패드의 표면을 변형하도록 이동된다.
본 발명의 다른 태양에서, 패드 컨디셔너의 연마 표면을 인덱싱하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다. 연마 표면은 해제가능하게 부착된 제2 부분에 요철 디스크에 대해 연마 디스크를 회전시킴으로써 인덱싱될 수 있다.
상기 상세한 설명은 각각의 개시된 실시예 또는 본 발명의 모든 실시예를 설명하는 것은 아니다. 다음의 상세한 설명 및 도면은 예시적인 실시예를 설명한다.
도1은 예시적인 패드 컨디셔너의 사시도이다.
도2는 예시적인 요철 디스크의 사시도이다.
도3은 부착된 연마 디스크를 가지는 예시적인 요철 디스크의 측단면도이다.
도4는 두 세트의 인덱싱 구멍을 가지는 예시적인 연마 디스크의 측저면도이다.
도5는 시간에 따라 누적된 절삭율을 도시하는 그래프이다.
도6은 절삭율 대 사용 지속 시간을 도시하는 그래프이다.
본 명세서의 전반에 걸쳐 다음의 정의가 적용된다.
"요철" 표면은 평면이 아닌 표면이다. 요철 표면은 볼록부 및 리세스부를 포함한다. 요철 표면은 패턴을 가질 수 있고 또는 랜덤일 수 있다.
"패턴화된 요철 표면"은 식별가능한 설계 또는 구성을 가지는 요철 표면이다. 패턴화된 요철 표면은 예를 들어, 웨이브형, 나선형 및 계단형을 포함한다. 웨이브 패턴은 요철 표면이 사인 곡선과 같은 형태로 볼록부로부터 리세스부까지 변할 때 형성된다. 사인 곡선은 표면에 직각으로 형성되고 표면의 중심에 대한 반경을 따라 형성된다. 계단형 패턴은 볼록부 및 리세스부가 평평한 영역을 가지는 것을 제외하면 웨이브 패턴과 유사하다. 나선형 패턴은 상승면이 표면의 중심에 대해 나선을 형성할 때 형성된다. 패턴화된 요철 표면은 예를 들어, 체커판, 물방울 무늬(polka-dot), 줄무늬등을 포함하는 다른 패턴을 포함할 수 있다.
용어 "오프셋"은 볼록부의 중심에서의 평면과 요철 표면의 리세스부의 중심에서의 평면 사이의 거리를 언급하는데 사용된다. 예를 들어, 요철 표면이 실린더 각각의 중심축이 평면 표면에 직각이도록 평면 위로 2mm 연장하는 두 개의 실리더를 가지는 일반적으로 평면 표면을 가진다면, 요철 표면을 위한 오프셋은 2mm일 것이다. 본 명세서에 설명된 오프셋은 요철 디스크의 표면에서 측정될 수 있고 또는 연마재 표면에서 측정될 수 있다.
용어 "연마 패드"는 마찰 연마 공정에서 공작물의 표면을 변형하는데 사용되는 폴리머 시트(polymeric sheet), 발포제(foam), 패브릭(fabric) 또는 고정 연마재와 같은 재료를 언급하는데 사용된다. 연마 공정은 주로 공작물의 표면 상의 스크래치 또는 피트의 깊이를 감소시킨다. 연마 패드는 통상적으로 작동 유체와 사용되고 연마제 슬러리를 가지고 또는 가지지 않고 사용될 수 있다. 패드 컨디셔너는 공작물의 표면을 차례로 변형시키는 연마 패드의 표면을 변형시킨다.
본 발명은 요철 표면을 가지는 패드 컨디셔너를 제공한다. 요철 디스크로 패드 컨디셔너를 변형시키는 단계는 요철 표면을 생성시킨다. 요철 디스크는 사용자가 패드 컨디셔너의 연마 특성을 조정하게 한다. 예를 들어, 선택된 패드 컨디셔너 및 연마 패드의 표면 접촉 영역이 증가함에 따라 선택된 패드 컨디셔너의 절삭율이 증가된다면, 패드 컨디셔너는 그 절삭율을 감소시키도록 변형될 수 있다. 패드 컨디셔너의 변형 범위 및 형태는 패드 컨디셔너의 연마 특성을 조정한다. 역으로, 그 구성으로 패드 컨디셔너가 실질적으로 평평한 표면을 가진 것에서 요철 표면을 가진 것으로 변함에 따라 절삭율은 증가할 수 있다.
도1은 요철 패드 컨디셔너의 일 실시예를 도시한다. 도1에 도시된 바와 같이, 요철 패드 컨디셔너는 요철 디스크(10), 기판(14) 및 연마제층(12)을 포함한다. 연마제층(12)은 연마 표면(16)을 가진다.
연마제층(12)은 배킹 상에 부착된 연마 표면(16)을 가진 배킹을 포함하도록 구성될 수 있다. 배킹을 갖도록 구성된 연마제층(12)은 기판(14)에 대한 필요를 생략할 수 있다.
연마 표면(16)은 연마 패드를 조절하는데 적당한 텍스쳐화된 면이다. 예를 들어, 본 명세서에 참조되는 미국 특허 제6,123,612호(고어스, Goers)에 개시된 바와 같이, 매트릭스 재료 및 연마 입자를 포함할 수 있다. 예를 들어 전기도금법, 소결법 및 브레이징을 포함하는 본 기술분야에 공지된 다른 기술이 연마 표면을 생성하도록 배킹에 연마 입자를 부착하는데 또한 사용될 수 있다.
연마 입자의 크기 및 형태는 적용 용도를 기초로 선택된다. 적당한 연마 입 자는 예를 들어, 용융된 산화 알루미늄(fused aluminum oxide), 세라믹 산화 알루미늄, 열처리된 산화 알루미늄(heat treated aluminum oxide), 탄화규소(silicon carbide), 탄화 붕소(boron carbide), 탄화 텅스텐(tungsten carbide), 알루미나 지르코니아(alumina zirconia), 산화철, 다이아몬드(자연산 및 합성물), 산화 세륨(ceria), 질화 붕소화합물(cubic boron nitride), 가네트(garnet), 카보런덤(Carborundum), 보론 섭옥사이드(boron suboxide) 및 그의 결합물을 포함한다. 특정 양호한 실시예에서, 연마 입자는 적어도 약 8의 모스 굳기를 가진다. 다른 실시예에서, 모스 굳기는 적어도 약 9이다. 또 다른 실시예에서, 모스 굳기는 적어도 약 10이다.
본 발명에 유용한 연마 입자는 적어도 약 3마이크로미터의 평균 크기를 가진다. 특정 실시예에서, 연마 입자는 적어도 약 20마이크로미터의 평균 크기를 가진다. 다른 실시예에서, 연마 입자는 적어도 약 40마이크로미터의 평균 크기를 가진다. 또 다른 실시예에서, 연마 입자는 적어도 약 80마이크로미터의 평균 크기를 가진다. 본 발명에 유용한 연마 입자는 약 1000마이크로미터 이하의 평균 크기를 가진다. 특정 실시예에서, 연마 입자는 약 600마이크로미터 이하의 평균 크기를 가진다. 다른 실시예에서, 연마 입자는 약 300마이크로미터 이하의 평균 크기를 가진다.
특정 실시예에서, 연마 입자는 균일한 미립자를 형성하도록 함께 결합된 복수의 개별 연마 입자를 포함하는 연마 응집체의 형태일 수 있다. 연마 응집체는 불규칙한 형상일 수 있고 소정의 형상을 가질 수 있다. 연마 입자는 또한 예를 들 어 결합제(coupling agent) 또는 메탈 또는 세라믹 코팅과 같은 표면 처리를 포함한다.
연마 입자를 부착하도록 연마제층에 사용된 매트릭스 재료는 주석, 브론즈, 은, 철 및 그 합금 또는 결합물과 같은 메탈을 포함할 수 있다. 매트릭스 재료는 예를 들어 스테인레스 스틸, 티타늄, 티타늄 합금, 지르코늄(zirconium), 지르코늄 합금, 니켈 및 니켈 합금을 포함하는 금속 합금 및 다른 금속을 또한 포함할 수 있다. 기판(36)은 일리노이주 시카코에 소재한 멕마스터 카 서플라이 컴파니(McMaster-Carr Supply Co.)로부터 입수가능한 지정 거래 "인코넬(INCONEL)"로 이용가능한 예를 들어, 스테인레스 스틸 포일(stainless steel foil), 니켈 또는 니켈-크롬-철 합금(nickel-chromium-iron alloy)과 같은 임의의 적당한 재료로 만들어질 수 있다.
어떤 형태에서든, 연마 표면은 연마 패드의 표면을 그라인드 및 연마하고 또는 마모시키지 않도록 구성된다. 표면은 통상적으로 소정의 연마 작업을 위해 요구되는 마찰을 생성하도록 연마 표면과 연마 패드 사이의 상대 운동으로 마모된다.
도2는 예시적인 요철 디스크(10)의 사시도를 도시한다. 도2에 도시된 바와같이, 요철 디스크(10)는 볼록부(26), 리세스부(28), 요철판(20) 및 배킹판(22)을 포함한다. 요철판(20)은 각도(α)를 가지는 공간에 의해 분리되는 중심으로부터 연장되어 나오는 세 개의 아암을 가진다. 아암은 요철 디스크의 볼록부(26)를 형성한다. 요철판의 공간 영역은 리세스부(28)를 형성한다. 특정 양호한 실시예에서, 요철 디스크는 원형 영역에 의해 연결된 세 개의 아암을 가지고, ∝는 약 40도 이다. 요철판(20) 및 배킹판(22)은 도2에 도시된 바와 같이 분리된 부분일 수 있고, 또한 도1에 도시된 바와 같이 통합되어 형성될 수 있다.
특정 양호한 실시예에서, 요철 디스크(10)의 볼록부(26)는 적어도 0.5mm의 오프셋을 형성하도록 리세스부(28) 위에서 적어도 0.5mm 연장한다. 다른 실시예는 예를 들어 0.75mm 또는 1.0mm처럼 더 큰 오프셋을 구비한 요철 디스크를 가진다. 특정 실시예에서, 요철 디스크는 예를 들어 0.25mm를 포함하는 0.050mm와 0.5mm 사이의 오프셋을 가진다.
요철 디스크의 볼록부 및 리세스부의 상대 표면 영역은 변할 수 있다. 특정 양호한 실시예에서, 볼록부의 표면 영역은 요철 디스크의 표면의 적어도 약 50퍼센트를 포함한다. 일부 실시예의 볼록부의 표면 영역은 요철 디스크의 표면의 적어도 약 33퍼센트를 포함한다. 다른 실시예에서, 볼록부의 표면 영역은 요철 디스크의 표면의 적어도 약 10퍼센트를 포함한다. 특정 양호한 실시예에서, 볼록부의 표면 영역은 요철 디스크의 표면의 약 50퍼센트 이하를 포함한다. 일부 실시예의 볼록부의 표면 영역은 요철 디스크의 표면의 약 66퍼센트 이하를 포함한다. 다른 실시예에서, 볼록부의 표면 영역은 요철 디스크의 표면의 약 90퍼센트 이하를 포함한다.
요철 디스크(10)의 볼록부(26)는 패턴을 가질 수 있고 또는 랜덤할 수 있다. 특정 양호한 실시예에서, 요철 디스크는 도2에 도시된 바와 같이 계단형 패턴을 가진다. 다른 실시예에서, 요철 디스크는 사인 곡선 패턴을 가진다.
도3은 부착된 연마 디스크(32)를 가진 예시적인 요철 디스크(10)의 측단면도 이다. 도3에 도시된 바와 같이, 연마 디스크(32)는 연마 표면(16)을 가진 연마제층(12)과 기판(14)을 가진다. 요철 디스크(10)의 배킹판(22)은 제거할 수 있는 체결구(34)가 통과하게 하는 기판 장착 구멍을 포함한다. 특정 양호한 실시예에서, 기판(14)은 기판 장착 구멍(24)과 정렬되는 나사 구멍을 가진다. 연마 디스크(32)는 체결구(34)와 요철 디스크에 부착된다. 체결구(34)는 그 후 요철 연마 표면(16)을 생성하도록 기판(14)을 변형하는데 사용된다.
체결구(34)를 풀거나 조이는 것으로 연마 표면의 오프셋을 조정한다. 예를 들어, 더 큰 오프셋이 바람직하다면, 체결구(34)는 조여진다. 마찬가지로, 체결구(34)를 푸는 것은 연마 표면의 오프셋을 감소시킨다. 연마 디스크(32) 및 요철 디스크(10)용으로 선택된 재료 및 치수는 연마 표면(16) 상에 달성될 수 있는 오프셋에 영향을 미친다. 특정 양호한 실시예에서, 기판(14)은 배킹판(22)보다 더 가요성이도록 설계된다. 예를 들어, 기판(14) 및 배킹판(22)이 유사한 재료로 만들어지는 반면, 배킹판은 기판보다 더 두껍게(즉, 덜 가요성이도록) 설계될 수 있다. 이와 달리, 배킹판 및 기판은 다른 재료로 만들어질 수 있다.
특정 실시예에서, 요철 디스크는 예를 들어 강철 또는 알루미늄과 같은 재료로 만들어질 수 있다. 요철 디스크는 예를 들어 플라스틱, 고무 또는 세라믹을 포함하는 다른 재료로 또한 만들어질 수 있다. 요철 디스크는 재료의 결합으로 만들어질 수 있다. 예를 들어, 배킹판은 예를 들어 메탈과 같이 상대적으로 강성인 재료로 만들어질 수 있고, 요철판은 예를 들어 고무와 같이 상대적으로 연성인 재료로 만들어질 수 있다.
특정 양호한 실시예에서, 기판은 폴리카보네이트(polycarbonate)로 만들어진다. 기판은 예를 들어 에폭시, 폴리술폰(polysulfone), 페놀릭스(phenolics), 폴리아크릴레잇(polyacrylate), 폴리메타크릴레잇(polymethacrylate), 폴리올레핀(polyolefines), 스티렌(styrene) 및 그 결합과 같이 언필드(unfilled) 플라스틱 및 필드(filled) 플라스틱을 포함하는 다른 재료로 또한 만들어질 수 있다.
도3에 도시된 실시예에 사용된 체결구(34)는 볼트이다. 요철 디스크에 연마 디스크를 유지하게 하는 다른 체결구가 또한 사용될 수 있다. 체결구는 제거할 수 있는 나사 스크류 또는 볼트와 같이 요철 디스크에 연마 디스크를 임시로 부착할 수 있다. 임시적이거나 제거할 수 있는 체결구의 예로는 스크류, 볼트, 핀, 리벳, 스냅, 클램프, 후크 및 루프 시스템, 클립등을 포함한다.
체결구의 지향 방향은 변할 수 있다. 예를 들어, 도3에 도시된 실시예는 관통 구멍이 요철 디스크에 있고 나사 구멍이 연마 디스크에 있도록 볼트를 지향시킨다. 지향 방향은 볼트용 관통 구멍이 연마제층에 있고 나사 구멍이 요철 디스크에 있도록 역전될 수 있다.
도4는 연마 디스크의 예시적인 기판의 측저면도이다. 도4에 도시된 바와 이, 기판(14)은 제1 세트의 인덱싱 구멍(38) 및 제2 세트의 인덱싱 구멍(40)을 가진다. 인덱싱 구멍(38, 40)의 제1 및 제2 세트는 연마 디스크의 중심에 대해 각도(β)로 오프셋된다. 인덱싱 구멍은 연마 디스크가 하나 이상의 위치의 요철 디스크에 부착되게 한다. 인덱싱 구멍(38, 40)의 각 세트는 기판 장착 구멍(24)과 정렬하도록 구성된다. 예를 들어, 도4에 도시된 연마 디스크는 9개의 기판 장착 구멍을 가지는 도2와 유사한 요철 디스크와 사용될 수 있다. 9개의 장착 구멍은 제1 세트 인덱싱 구멍(38) 또는 제2 세트 인덱싱 구멍(40)을 사용하여 연마 디스크를 체결하는데 사용될 수 있다. 사용 기간 이후에, 연마 디스크는 연마 표면의 사용되지 않은 부분을 노출하도록 다른 세트의 인덱싱 구멍을 사용하여 그 후 요철 디스크에 재부착되거나 제거될 수 있다. 이러한 방식으로 연마 디스크의 사용 수명이 연장된다.
다른 인덱싱 구멍이 또한 사용될 수 있다. 예를 들어, 총 4개의 구멍에 대해 요철 디스크가 하나의 기판 장착 구멍을 각각 가지는 4개의 리세스부를 가지면, 연마 디스크는 4개의 구멍을 가지는 각각의 세트와 3개 이상의 인덱싱 구멍 세트를 가질 수 있다. 이와 달리, 연마 디스크는 리세스부 사이에 체결구를 변경함으로써 인덱싱될 수 있다. 이런 방식으로, 연마 표면은 연마 표면을 인덱싱하도록 요철 디스크에 대해 회전하지 않는다. 예를 들어, 요철 디스크가 8개의 리세스부를 가지면, 연마 표면의 오프셋은 체결구를 사용하여 4개의 리세스부로 조정될 수 있다. 연마 표면은 그 후 4개의 리세스부를 남기도록 체결구를 이동함으로써 인덱싱될 수 있다.
특정 양호한 실시예에서, 연마 표면은 컨디셔너 조립체로부터 패드 컨디셔너를 제거하지 않고 인덱싱될 수 있다. 이것은 요철 디스크의 빠르게 뚫린 장착 구멍을 포함하는 공지된 본 기술분야의 임의의 수단으로 달성될 수 있다. 다른 실시예에서, 연마 표면은 컨디셔너 패드가 연마 패드를 조절하는 동안 인덱싱될 수 있다. 이것은 예를 들어 요철 디스크와 연마 디스크 사이의 유성 기어 또는 연마 디스크 및 요철 디스크에 대한 동축 샤프트를 포함하는 본 기술분야에 공지된 임의의 방식으로 수행될 수 있다. 그러한 실시예에서, 연마 디스크는 홈 내에서 활주할 수 있는 체결구를 결합하는 일련의 반경의 홈을 사용하는 요철 디스크에 부착될 수 있다. 홈은 연마 디스크에 부착된 활주 체결구와 대응하는 요철 디스크의 표면 상에 위치될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예 및 장점은 다음의 예들에 의해 또한 예시되지만, 예들에 인용된 다른 조건 및 상세한 설명뿐만 아니라 특정 재료 및 그 양은 본 발명을 제한하기 위함이 아니다. 예를 들어, 요철 디스크는 하나의 일체형 본체 또는 요철판 및 배킹판의 결합일 수 있다. 또한, 예들은 더 쉽게 측정된 절삭율 및 누적 절삭을 테스트 편에 제공하도록 연마 패드 대신에 폴리카보네이트를 조정한다. 예는 요철 패드 컨디셔너는 재료 제거율을 조정하는데 사용되고 패드 컨디셔너의 시간에 따른 절삭율의 변동의 감소를 도시한다. 모든 부분 및 퍼센티지는 다른 표시가 없으면 중량에 의한다.
예1A
연마 디스크는 더블-측면 테이프를 사용하는 기판에 연마 재료를 부착함으로써 준비된다. 연마 재료는 19mm 중심 구멍을 가진 83mm 직경 디스크로 절삭하는 미네소타주 세인트 폴에 소재한 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니(3M Co. St. Paul)로부터 입수가능한 "472L, 40μm, 탄화규소 마이크로피니싱 필름(microfinishing film)"이다. 기판은 6.3mm 두께에 83mm 직경을 가진 폴리카보네이트 디스크이다. 기판은 30mm 직경에서 다른 것으로부터 동일한 거리로 이격되어 위치된 식스 10-24 UNC(six 10-24 UNC) 나사로 탭 형성되고 드릴가공된다.
요철 디스크는 배킹판 상에 요철판을 위치시킴으로써 준비된다. 요철판은 85mm직경으로 절삭된 폴리프로필렌 0.6mm 두께 시트이다. 요철판은 도2에 도시된 바와 같이 요철판(20)과 유사하게 세 개의 아암을 구비하도록 구성된다. 각도(α)는 40도이다. 배킹판은 100mm 직경으로 절삭된 1.27mm 알루미늄판이다. 6개의 관통 구멍은 기판의 나사 구멍에 매치시키도록 30mm 직경 상의 배킹판에서 드릴가공된다.
연마 디스크는 3개의 스크류를 사용하여 요철 디스크에 부착된다. 스크류는 3개의 리세스부에서 요철 디스크의 배킹판과 접촉하는 연마 디스크의 기판을 당기는데 사용된다.
오클라호마주 머스코지 거버-코번(Gerber-Coburn, Muskogee, OK)으로부터 입수가능한 거버 아펙스 렌즈 연마 기계가 연마 성능을 테스트하는데 사용된다. 12mm 두께의 폴리카보네이트 디스크가 테스트 공작물로 사용된다. 좀 더 쉽게 측정된 절삭율 및 누적 절삭을 가진 테스트 편을 제공하도록 연마 패드 대신에 폴리카보네이트가 사용된다. 요철 패드 컨디셔너는 공작물의 누적 절삭을 측정함으로써 테스트된다. 그 결과는 표1, 도5 및 도6에 도시된다.
실시예1B
실시예1B에 있어, 실시예1A에 사용된 연마 디스크는 요철 디스크에 대해 60도만큼 회전되고(즉, 인덱싱되고), 실시예1A와 동일한 테스트를 사용하여 재테스트된다. 회전한 후에, 3개의 스크류는 실시예1A의 요철 디스크의 동일한 관통 구멍과 연마 디스크의 대안적인 나사 구멍에 위치된다. 스크류는 3개의 리세스부에서 요철 디스크의 배킹판과 접촉하는 연마 디스크의 기판을 당기는데 사용된다. 요철 패드 컨디셔너는 공작물의 누적 절삭을 측정함으로써 테스트된다. 그 결과는 표1, 도5 및 도6에 도시된다.
비교예1.
비교예1은 요철판이 요철 표면을 제거하도록 제거된 것을 제외하고, 실시예1A와 동일한 방식으로 준비된다. 6개의 스크류가 배팅판에 연마제층 기판을 보유하는데 사용된다. 평평한 패드 컨디셔너는 공작물의 누적 절삭을 측정함으로서 테스트된다. 그 결과는 표1, 도5 및 도6에 도시된다.
Figure 112006064986182-pct00001
표1, 도5 및 도6에 도시된 바와 같이, 요철 패드 컨디셔너는 일반적으로 평평한 패드 컨디셔너보다 더 낮은 절삭율을 가지고, 요철 패드 컨디셔너의 절삭율은 시간이 지날수록 더 일정하다.
실시예2A
실시예2A는 연마 디스크가 소결된 연마 층을 폴리카보네이트 기판에 부착함으로써 준비되는 것을 제외하고 실시예1A와 동일한 방식으로 테스트 및 준비된다. 소결된 연마제층은 미네소타주 세이트 폴 소재의 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니로부터 입수가능한 A160, 3M 4980-6 패드 컨디셔너로부터 소결층을 제거함으 로써 준비된다. 소결층은 연화된 소결층을 에폭시 부착할 때까지 뜨거운 판에 패드 컨디셔너를 가열한 후에 제거된다. 소결된 연마제는 그 후 에폭시로 폴리카보네이트 기판에 부착된다.
요철 패드 컨디셔너는 폴리카보네이트 공작물로부터 제거된 누적 재료를 측정함으로써 테스트된다. 그 결과는 표2에 도시된다.
실시예2B
실시예2B에서, 실시예2A의 연마 디스크는 요철 디스크에 대해 60도로 회전되고(즉, 인덱싱되고) 실시예2A와 동일한 테스트를 사용하여 재테스트된다. 회전 이후에, 3개의 스크류는 실시예2A의 요철 디스크의 동일한 관통 구멍 및 연마 디스크의 대안적인 나사 구멍의 동일한 관통 구멍에 위치된다. 스크류는 3개의 리세스부에서 요철 디스크의 배킹판과 접촉하는 연마 디스크의 기판을 당기는데 사용된다. 요철 패드 컨디셔너는 공작물의 누적 절삭을 측정함으로써 테스트된다. 그 결과는 표2에 도시된다.
비교예2.
비교예2는 요철판이 요철 표면을 제거하도록 제거되는 것을 제외하고, 실시예2A와 동일한 방식으로 준비된다. 6개의 스크류는 연마제층의 기판을 배킹판에 보유하는데 사용된다. 평평한 패드 컨디셔너는 공작물로부터 제거된 누적 재료를 측정함으로써 테스트된다. 그 결과는 표2에 도시된다.
Figure 112006064986182-pct00002
표2에 도시된 바와 같이, 요철 패드 컨디셔너는 평평한 패드 컨디셔너보다 더 높은 평균 절삭율을 가진다.
발명의 구조 및 기능의 상세한 설명과 함께 본 발명의 다수 특징 및 장점이 상기 설명 및 예로 설명되었지만, 개시내용은 예시만의 목적임을 이해해야 한다. 변경은 발명의 상세한 설명, 특히 요철 패드 컨디셔너 조립체의 형상, 크기 및 배열, 첨부된 청구범위에 설명되고 그 구조 및 방법에 상당한 용어의 의미에 의해 나타낸 총 범위에 대해 본 발명의 주요원리 내에서의 사용법에서 만들어질 수 있다. 예를 들어, 요철 패드 컨디셔너는 삼차원 연마재 및 연마제 슬러리로 만들어진 종래의 래핑(lapping)재를 포함하는 고정 연마재를 조절하는데 사용될 수 있다.

Claims (20)

  1. 연마 표면과 상기 연마 표면에 대향하는 제2 표면을 포함하는 연마 디스크와,
    상기 연마 디스크의 상기 제2 표면에 인접한 요철 표면을 형성하는 복수의 요철을 가지며 볼록부 및 리세스부를 포함하는 요철 디스크를 포함하고,
    상기 연마 디스크는 복수의 요철을 갖는 요철 연마 표면을 형성하도록 상기 리세스부에 해제가능하게 부착되며, 임의로 화학-기계적 평탄화 패드 컨디셔너인 패드 컨디셔너.
  2. 제1항에 있어서, 상기 요철 디스크는 요철판 및 배킹판을 더 포함하며, 임의로 상기 연마 디스크는 기판 및 연마제 층을 더 포함하는 패드 컨디셔너.
  3. 제2항에 있어서, 상기 요철 디스크는 패턴화된 요철 표면을 포함하며, 임의로 상기 패턴화된 요철 표면은 계단형 패턴을 가지는 패드 컨디셔너.
  4. 제3항에 있어서, 상기 패턴화된 요철 표면은 0.25mm 내지 0.75mm 범위의 오프셋을 포함하며, 임의로 상기 볼록부는 상기 패턴화된 요철 표면 영역의 33퍼센트 내지 66퍼센트의 범위에 있는 패드 컨디셔너.
  5. 제1항의 연마 디스크와 연마 패드를 접촉시키는 단계와,
    상기 연마 패드의 표면을 변형하도록 상기 연마 패드에 대해 상기 연마 디스크를 이동시키는 단계를 포함하며,
    상기 연마 패드에 대해 상기 연마 디스크를 이동시키는 단계는, 상기 요철 디스크에 대해 상기 연마 디스크를 회전시킴으로써 상기 연마 디스크를 인덱싱(indexing)하는 단계, 및 상기 연마 디스크의 상기 요철 연마제층의 오프셋을 조정하는 단계로부터 선택된 하나 이상의 단계를 임의로 포함하는, 연마 패드를 조절하는 방법.
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