KR101413030B1 - 화학적 기계적 평탄화 패드 컨디셔너로 사용되는 연마 공구 - Google Patents

화학적 기계적 평탄화 패드 컨디셔너로 사용되는 연마 공구 Download PDF

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에릭 엠. 슐츠
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토마스 푸타난가디
라마누쟘 베단탐
황태욱
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Abstract

연마 공구는 CMP 패드 컨디셔너를 포함하며, CMP 패드 컨디셔너의 기판은, 제1 주표면, 제1 주표면과 반대측의 제2 주표면, 및 제1 주표면과 제2 주표면 사이에 연장되는 측면을 포함한다. 제1 주표면에 제1 연마입자층이 부착되고, 제2 주표면에 제2 연마입자층이 부착된다. 컨디셔너는, 기판의 측면 일부를 따라 주변 방향으로 연장된 제1 밀봉 부재를 더 포함한다.

Description

화학적 기계적 평탄화 패드 컨디셔너로 사용되는 연마 공구{ABRASIVE TOOL FOR USE AS A CHEMICAL MECHANICAL PLANARIZATION PAD CONDITIONER}
본 발명은, 연마 공구에 관한 것으로, 특히 화학적 기계적 평탄화 패드 컨디셔너로 사용되는 연마 공구에 관한 것이다.
전자 장치의 제조 시, 예를 들어 도체, 반도체, 유전체를 비롯하여 다양한 유형의 재료로 이루어진 다수의 층들이 증착된다. 다양한 층들의 연속적인 증착 또는 성장 및 제거는 평탄하지 않은 상부 표면을 야기한다. 웨이퍼 표면이 충분히 평탄하지 않으면 구조가 잘 정의되지 않고, 회로들이 제대로 기능하지 못하게 되거나 최적의 성능을 보여주지 않게 된다. 반도체 웨이퍼와 같은 공작물을 평탄화 또는 연마(polish)하는데 사용되는 일반적인 기법으로는 화학적 기계적 평탄화(CMP)가 있다.
전형적인 CMP 공정 중, 공작물을 연마 패드에 접촉 배치하고, 연마 슬러리를 패드에 제공하여 평탄화 공정을 돕는다. 연마 슬러리는, 재료들을 제거하기 위해 연마 방식으로 공작물과 상호작용할 수 있는 연마 입자들을 포함할 수 있으며, 또한 공작물의 특정 부분 제거를 개선하기 위해 화학적 방식으로 작용할 수 있다. 연마 패드는 전형적으로 공작물보다 훨씬 크며, 일반적으로 패드 표면 상에 슬러리를 유지시키는 데 적합한 미소 구조(micro-texture)와 같이, 특정 특징부를 포함할 수 있는 고분자 물질로 이루어진다.
이러한 연마 작업 중, 연마 패드 표면 상으로 이동하여 연마 패드를 세정하고 표면을 적절하게 컨디셔닝하여 슬러리를 유지시키기 위해 전형적으로 패드 컨디셔너가 이용된다. 일관된 연마 성능을 위해 바람직한 연마 표면을 유지하는 데에는 연마 패드 컨디셔닝이 중요한데, 이는 시간에 따라 연마 패드의 표면이 마모되고 결과적으로 패드의 미소 구조가 평활화되기 때문이다. 또한 컨디셔닝 작업은 특정 문제점들에 직면하는데, 부품들의 틈새가 막히게 할 수도 있는 연마 파편(polishing debris)의 존재, 화학적 부식, 컨디셔너 기하형상의 불규칙성, 컨디셔너의 남용, 및 입자 이탈(pull-out)이 이에 포함되며, 이러한 문제점들은 컨디셔닝 작업을 방해하고, 연마 대상인 민감한 전자 부품들을 손상시킬 수 있다.
따라서, 산업계에는 개선된 CMP 패드 컨디셔너 및 이의 형성 방법이 계속해서 요구된다.
제1 양상에 따르면, 연마 공구는, 제1 주표면 및 제1 주표면과 반대측의 제2 주표면을 포함하는 기판, 제1 주표면에 부착된 제1 연마입자층, 및 제2 주표면에 부착된 제2 연마입자층을 포함하는 CMP 패드 컨디셔너를 포함한다. 연마 공구는, 제1 주표면에 상응하는 기판 상에서 제1 연마입자층의 마모 상태를 확인하기 위한 제1 표지부(indicia)를 더 포함할 수 있다.
다른 양상에 있어서, 연마 공구는, 제1 주표면, 제1 주표면과 반대측의 제2 주표면, 및 제1 주표면과 제2 주표면 사이에 연장되는 측면을 포함하는 기판을 가지는 CMP 패드 컨디셔너를 포함한다. CMP 패드 컨디셔너는, 제1 주표면에 부착된 제1 연마입자층, 제2 주표면에 부착된 제2 연마입자층, 및 기판의 측면의 일부를 따라 주변 방향으로 연장된 제1 밀봉 부재를 더 포함한다.
또 다른 양상에 있어서, 플레이트, 및 제1 주표면 및 제1 주표면과 반대측의 제2 주표면을 가지는 기판을 포함하는 연마 물품을 포함한, CMP 패드 컨디셔너로 사용되는 연마 공구가 개시된다. CMP 패드 컨디셔너는 또한, 제1 주표면에 부착된 제1 연마입자층, 제2 주표면에 부착된 제2 연마입자층, 및 플레이트의 일부에 맞물려 연마 물품과 플레이트를 분리 가능하게 결합시키도록 구성된 맞물림 구조를 포함한다.
기타 양상들은, 플레이트, 및 제1 주표면 및 제1 주표면과 반대측의 제2 주표면을 포함하는 기판, 제1 주표면에 부착된 제1 연마입자층, 및 제2 주표면에 부착된 제2 연마입자층을 가지는 연마 물품을 포함하는, CMP 패드 컨디셔너로 사용되는 연마 공구에 관한 것이다. 연마 공구는, 플레이트와 연마 물품이 결합 메커니즘을 통해 분리 가능하게 결합되도록 형성된다.
또 다른 양상에 따르면, CMP 패드 컨디셔너로 사용되는 연마 공구는, 제1 주표면 및 제1 주표면과 반대측의 제2 주표면을 가지는 기판, 제1 주표면에 부착된 제1 연마입자층, 및 제2 주표면에 부착된 제2 연마입자층으로 이루어진 연마 물품을 포함한다. 특히, 플레이트는, 플레이트와 연마 물품을 분리 가능하게 결합시키기 위한 자석을 포함한다.
또 다른 양상에 따르면, 리세스를 포함하는 플레이트, 및 리세스 내부에 분리 가능하게 결합된 연마 물품을 포함하는, CMP 패드 컨디셔너로 사용되는 연마 공구가 개시된다. 연마 물품은, 제1 주표면을 가지는 기판 및 제1 주표면에 부착된 제1 연마입자층을 포함하며, 여기서 제1 연마입자층의 평탄도(flatness)는 광학 오토 포커스 기술로 측정하였을 때 약 0.02cm 이하이다.
본 개시의 기타 양상들은, 기판의 제1 주표면에 제1 접합층 재료를 배치하는 단계로, 여기서 기판은, 플레이트에 기판을 분리 가능하게 결합시키도록 구성되는 맞물림 구조를 포함하는 것인 단계, 및 제1 접합층 재료 내에 제1 연마입자층을 배치하는 단계를 포함하는 연마 물품의 형성 방법에 관한 것이다. 이 방법은, 기판의 제1 주표면과 반대측에 위치하는 제2 주표면에 제2 접합층 재료를 배치하는 단계, 제2 접합층 재료 내에 제2 연마입자층을 배치하는 단계, 및 제1 주표면 상에 제1 연마입자층에 의해 정의된 제1 연마 표면 및 제2 주표면 상에 제2 연마입자층에 의해 정의된 제2 연마 표면을 포함하는 CMP 패드 컨디셔너를 형성하는 단계를 더 포함한다.
또 다른 양상에 있어서, 연마 공구는, 제1 주표면 및 제1 주표면과 반대측의 제2 주표면을 가지는 기판으로 이루어진 CMP 패드 컨디셔너를 포함하며, 여기서 제1 주표면은, 제1 돌기 세트를 분리하는 제1 홈 세트에 의해 정의된 하부면으로부터 연장된 제1 돌기 세트의 상부에 의해 정의된 제1 상부면을 포함하는 연마 구조를 포함한다. 제2 주표면은, 제2 돌기 세트를 분리하는 제2 홈 세트에 의해 정의된 하부면으로부터 연장된 제2 돌기 세트의 상부에 의해 정의된 제2 상부면을 포함하는 연마 구조를 포함한다.
또 다른 양상에 따르면, 접합 물품을 드레싱 기계에 결합시키는 단계를 포함하는 CMP 패드의 드레싱 방법이 개시되며, 연마 물품은, 제1 주표면 및 제1 주표면과 반대측의 제2 주표면을 가지는 기판을 포함하고, 여기서 연마 물품은, 기판의 제1 주표면의 제1 연마 표면, 및 기판의 제2 주표면의 제2 연마 표면을 포함하고, 연마 물품은 제1 연마 표면이 노출되도록 드레싱 기계 상에 장착된다. 이 방법은, 제1 연마 표면을 제1 CMP 패드의 표면에 접촉시키고 제1 CMP 패드를 제1 연마 표면에 대해 이동시켜 제1 CMP 패드를 컨디셔닝하는 단계, 연마 물품을 뒤집어 제2 연마 표면을 노출시키는 단계, 및 제2 연마 표면을 제2 CMP 패드의 표면에 접촉시키고 제2 CMP 패드를 제2 연마 표면에 대해 이동시켜 제2 CMP 패드를 컨디셔닝하는 단계를 더 포함한다.
본 발명에 따르면 개선된 CMP 패드 컨디셔너 및 이의 형성 방법을 제공할 수 있다.
본 발명은 첨부 도면들을 참조함으로써 더 잘 이해될 것이고 그 다수의 특징들 및 이점들이 당업자들에게 명백해질 것이다.
도 1은 실시형태에 따른 연마 물품을 형성하기 위한 순서도이다.
도 2a 내지 도 2e는 실시형태에 따른 연마 물품의 횡단면도이다.
도 3은 실시형태에 따른 연마 공구의 일부를 나타낸 횡단면도이다.
도 4는 실시형태에 따른 연마 공구의 일부를 나타낸 횡단면도이다.
도 5는 실시형태에 따른 연마 공구의 일부를 나타낸 횡단면도이다.
도 6은 실시형태에 따른 연마 공구의 일부를 나타낸 횡단면도이다.
도 7은 실시형태에 따른 연마 공구의 일부를 나타낸 횡단면도이다.
도 8은 실시형태에 따른 연마 공구의 일부를 나타낸 횡단면도이다.
도 9는 실시형태에 따른 연마 공구의 일부를 나타낸 횡단면도이다.
도 10은 실시형태에 따른 연마 공구의 일부를 나타낸 횡단면도이다.
도 11은 실시형태에 따른 연마 공구의 일부를 나타낸 횡단면도이다.
도 12a는 실시형태에 따른 연마 공구의 일부를 나타낸 횡단면도이다.
도 12b 및 도 12c는 실시형태에 따른 연마 공구의 평면도이다.
도 13은 실시형태에 따른 연마 공구의 평면도이다.
도 14는 실시형태에 따른 연마 공구의 일부를 나타낸 횡단면도이다.
도 15는 실시형태에 따른 연마 공구의 일부를 나타낸 횡단면도이다.
도 16은 실시형태에 따른 연마 공구의 평면도이다.
도 17은 실시형태에 따른 연마 공구의 평면도이다.
도 16은 실시형태에 따른 연마 공구의 평면도이다.
도 19는 실시형태에 따른 연마 공구의 평면도이다.
도 20은 실시형태에 따른 연마 공구의 평면도이다.
도 21은 실시형태에 따른 연마 공구의 일부를 나타낸 횡단면도이다.
도 22는 실시형태에 따른 연마 공구의 일부를 나타낸 횡단면도이다.
도 23은 실시형태에 따른 연마 공구의 일부를 나타낸 횡단면도이다.
도 24a 내지 도 24d는 실시형태에 따른 CMP 패드 컨디셔닝 작업을 수행하기 위해 연마 물품을 이용하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 25a는 실시형태에 따른 플레이트 후면측 평면도이다.
도 25b는 실시형태에 따른 도 25a의 플레이트의 일부를 나타낸 횡단면도이다.
도 25c는 실시형태에 따른 CMP 패드 컨디셔너의 횡단면도이다.
도 25d 내지 도 25g는 실시형태에 따른 CMP 패드 컨디셔너의 가장자리 영역의 일부를 나타낸 횡단면도이다.
도 26a는 실시형태에 따른 CMP 패드 컨디셔너 및 플레이트를 포함한 컨디셔닝 시스템의 횡단면도이다.
도 26b는 실시형태에 따른 CMP 패드 컨디셔너 및 플레이트를 포함한 컨디셔닝 시스템의 횡단면도이다.
도 27a 내지 도 27c는 실시형태에 따른 플레이트 및 CMP 패드 컨디셔너의 일부를 나타낸 횡단면도이다.
도 28a는 실시형태에 따른 플레이트의 평면도이다.
도 28b는 실시형태에 따른 도 28a의 플레이트의 횡단면도이다.
도 28c는 실시형태에 따른 CMP 패드 컨디셔너 및 플레이트의 평면도이다.
도 29는 실시형태에 따른 연마 공구의 평면도이다.
상이한 도면들에 있어서 동일한 참조 부호의 사용은 유사하거나 동일한 항목을 가리킨다.
이하의 내용은 화학적 기계적 평탄화(CMP) 패드 컨디셔너(드레서로도 불림)로 사용되는 연마 공구에 관한 것이다. 연마 공구는, 두(제1 및 제2) 연마 표면을 가지는 연마 물품 및 연마 물품을 고정부 또는 플레이트와 분리 가능하게 결합시키는 결합 메커니즘을 포함하는 복수의 특징부를 포함한다. 연마 공구는, 제1 및 제2 연마 표면을 둘 다 사용 가능하도록 연마 공구를 용이하게 분리하고 뒤집기 위한 다양한 유형의 맞물림 구조를 포함할 수 있다.
도 1은 실시형태에 따른 연마 공구를 형성하는 방법을 보여주는 순서도이다. 도시된 바와 같이, 단계 101에서 기판의 제1 주표면 상에 제1 접합층 재료를 배치함으로써 공정을 시작할 수 있다.
일반적으로, 기판은 혹독한 연마 처리를 견디는 데에 적합한 물질로 만들어진다. 예를 들어, 기판은 적어도 2E3 MPa의 탄성계수를 가지는 물질로 이루어질 수 있다. 다른 실시형태에서, 기판은 적어도 약 5E3 MPa 정도, 예를 들어 적어도 약 1E4 MPa, 또는 심지어 적어도 약 1E5 MPa와 같이 더 큰 탄성 계수를 가지는 물질로 만들어질 수 있다. 특정한 경우, 기판 재료의 탄성 계수는 약 2E3 MPa 내지 약 4E5 MPa의 범위 내에 있을 수 있다.
예를 들어, 기판은 금속, 금속 합금, 세라믹, 고분자, 또는 이들의 조합과 같은 물질을 포함할 수 있다. 특정한 일 실시형태에 따르면, 기판은 강철과 같은 금속 합금으로 만들어진다. 일부 실시형태에 대해서, 본원에서 이해되는 바와 같이, 기판은 자화된 재료 또는 자화 가능한 재료를 포함할 수 있다.
기판은, 예를 들어 서로 반대측에 위치하며 실질적으로 서로 평행한 제1 주표면 및 제2 주표면을 가진 대략 디스크 형상을 비롯하여, 특정 형상을 가질 수 있다. 제1 주표면 및 제2 주표면은 기판의 높이를 정의하는 측면에 의해 연결될 수 있다. 기판의 형상이 원통형이 되도록 기판이 원형의 디스크 형상을 가질 수 있는 한편, 다른 형상들도 고려된다. 예를 들어, 기판은 서로 평행할 수 있는 실질적으로 평탄한 측부를 가지도록, 직사각형 또는 다각형 형상을 가질 수 있다. 특히, 기판은 본원에 더 상세히 기술될 다른 특징부(예컨대 맞물림 구조)를 포함할 수 있다.
기판의 제1 주표면 상에 제1 접합층 재료를 배치하는 단계는 재료층을 적용하는 단계를 포함할 수 있으며, 이러한 재료층은 필름, 포일, 테이프 등의 형태로 기판 표면에 적용될 수 있다. 전형적으로, 접합층 재료의 적용은, 접합층이 그 내부에 연마 입자들을 포함하고 공정 중 균질한 접합층 재료를 형성하도록 충분한 두께를 가지는 방식으로 이루어진다. 예를 들어 일 실시형태에서, 접합층 재료는 금속 또는 금속 합금을 포함할 수 있다. 특히 유용한 금속으로는 전이 금속이 포함될 수 있다. 예를 들어, 접합층 재료는, 니켈, 크로뮴, 티타늄, 주석, 금, 팔라듐, 은, 및 이들의 조합과 같은 전이 금속을 포함하는 납땜 재료(braze material)일 수 있다.
또 다른 실시형태에서, 제1 접합층 재료는 고분자 재료일 수 있다. 특히 적합한 고분자 접합층 재료에는 열가소성 물질 및 열경화성 물질, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리에테르, 플루오로폴리머, 및 이들의 조합이 포함될 수 있다. 예를 들어, 제1 접합층에 사용되기에 특히 적합한 고분자 재료에는, 에폭시 수지, 아크릴 수지 및 이들의 조합이 포함될 수 있다. 특정한 접합층 재료에는 또한 페놀 포름알데히드가 포함될 수 있다.
제1 접합층 재료는, 접합 재료의 내구성을 증가시키는 접합 재료의 기계적 특성들을 개선할 수 있는 충전재를 포함할 수 있다. 추가적으로, 납땜-연마재 조합의 열팽창계수에 납땜-충전재 조합의 열팽창계수를 매칭하여 비평탄도(out-of-flatness)를 억제하기 위해 충전재 입자들이 사용될 수 있다. 마찬가지로, 비평탄도를 억제하기 위해, 열처리 중 미완성 공구가 안착되는 내화물 또는 플레이트에 납땜이 들러붙는 것을 방지하는 데에 이러한 비활성 충전재가 사용될 수 있다. 또한, 이러한 비활성 충전재는 내마모성을 향상시킬 수 있으며, 원하는 경우에는 연마재로서 작용할 수 있다.
단계 101에서 제1 주표면 상에 제1 접합층 재료를 배치한 후, 단계 103에서 제1 접합층 재료 내에 제1 연마입자층을 배치함으로써 공정이 진행된다. 접합층 재료 내에 연마 입자를 배치하기 위해 다양한 방법이 사용될 수 있다. 예를 들어, 단거리 질서 또는 장거리 질서가 없는 랜덤 배치로 접합층 내에 연마 입자가 배치될 수 있다. 대안적으로, 입자가 패턴을 가지는 방식으로 연마 입자의 배치가 이루어질 수 있고, 심지어 어레이(예를 들어, 면심 입방 패턴, 입방 패턴, 육방 패턴, 사방정계 패턴, 나선형 패턴, 랜덤 패턴, 및 이들 패턴의 조합)와 같이 장거리 질서를 가진 패턴으로 배열될 수 있다. 특정한 경우에, 연마 입자들은 자가 회피 랜덤 분포(self-avoiding random distribution, 즉, SARDTM 패턴)으로 배열되도록 접합층 내 특정 위치에 배치될 수 있으며, 이는 CMP 패드의 컨디셔닝에 특히 적합하다.
연마 입자들은 적어도 약 1500kg/mm2의 비커스 경도를 가질 수 있도록 특히 경질의 재료일 수 있다. 특정한 경우에, 연마 입자들은 산화물, 붕화물, 질화물, 탄화물, 탄소계 구조물(풀러렌(fullerene)과 같은 합성된 탄소계 물질을 포함함), 및 이들의 조합과 같은 물질을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 입방정 질화붕소 또는 다이아몬드와 같은 초연마재를 연마 입자로 이용할 수 있다.
연마 입자들은 CMP 가공의 컨디셔닝 패드에 적합한 평균 그릿 크기를 가질 수 있다. 이러한 적용을 위해, 평균 그릿 크기는 약 250 미크론 미만일 수 있다. 그러나 다른 경우에, 평균 그릿 크기가 약 200 미크론 이하, 약 100 미크론 이하, 또는 심지어 약 50 미크론 이하가 되도록 더 작은 연마 입자들을 사용할 수 있다. 특정한 경우에, 연마 입자들은 약 1 미크론 내지 약 250 미크론 범위, 예를 들어 약 1 미크론 내지 약 100 미크론 범위 내의 평균 그릿 크기를 가진다.
단계 103에서 제1 연마입자층을 제1 접합층 재료 내에 배치한 후, 단계 105에서 기판의 제2 주표면 상에 제2 접합층 재료를 배치함으로써 공정이 진행될 수 있다. 전술한 바와 같이, 제1 주표면과 제2 주표면이 서로에 반대측에 위치하고 실질적으로 서로 평행하도록, 기판은 디스크 형상 또는 원통 형상을 가질 수 있다. 제1 및 제2 주표면은 서로 이격되어 측면에 의해 서로 연결될 수 있다. 제2 접합층 재료를 배치하는 단계는, 제1 주표면 상에 제1 접합층 재료를 배치하는 단계와 유사하거나 동일한 공정들을 포함할 수 있다. 특정한 공정들에서, 제2 접합층 재료의 배치 단계에서는 기판이 현가될 수 있는데, 이로써 완성된 제1 접합층 재료 및 제1 연마입자층은 어떤 표면과도 접촉하지 않는다. 제2 접합층을 형성하는 동안 기판을 현가시킴으로써, 제1 연마입자층의 배치 또는 배향이 변화되는 것을 막거나 심지어 제1 연마입자층이 덜링(dulling)되는 것을 방지한다. 기판은 기계적 수단, 가압 수단 등을 이용하여 현가될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 제2 접합층 재료는 제1 접합층 재료와 동일한 접합층 재료일 수 있다. 또한, 대안적 설계에서, 제2 접합층 재료가 제1 접합층 재료와는 상이한 재료인 것이 적합할 수 있다. 이러한 설계는, 제1 접합층 재료가 제1 유형의 드레싱 작업에 적합하고 기판의 제2 주표면이 다른 드레싱 작업에 적합하도록, 연마 물품의 기능을 변화시키는 데 적합할 수 있다.
단계 105에서 제2 접합층 재료를 제2 주표면 상에 배치한 후, 단계 107에서 제2 접합층 재료 내에 제2 연마입자층을 배치함으로써 공정이 진행될 수 있다. 전술한 단계 103과 같이, 제2 연마입자층은 랜덤 배열, 패턴화된 배열, 또는 심지어 자가 회피 랜덤 분포(SARDTM)로 배치될 수 있다. 더욱이, 제2 연마입자층은 제1 연마입자층과 동일하게 배열될 수 있다.
추가적으로, 제2 층에 사용되는 연마입자는, 동일한 재료 유형 및 동일한 평균 그릿 크기를 비롯하여 제1 층의 연마입자와 동일할 수 있다. 그러나, 특정 실시형태에서, 제2 층의 연마 입자는 제1 연마입자층에 사용된 연마 입자와 상이할 수 있다. 제1 주표면과 제2 주표면 간에 상이한 연마 입자를 사용함으로써, 상이한 드레싱 작업들을 수행할 수 있는 연마 물품의 형성을 용이하게 할 수 있다. 예를 들어, 제2 층의 연마 입자들은, 제1 층의 연마 입자들과 상이한 유형의 물질을 포함할 수 있다. 일부 설계에서, 제2 층의 연마 입자들은, 동일한 CMP 패드 또는 상이한 유형의 CMP 패드 상에서 상이한 드레싱 작업을 수행하기 위한 상이한 평균 그릿 크기를 가질 수 있다.
단계 107에서 제2 접합층 재료 내에 제2 연마입자층을 배치한 후, 단계 109에서 기판을 가열하여 CMP 패드 컨디셔너를 형성함으로써 공정이 진행될 수 있다. 가열은, 기판에 연마 입자들을 고정시키기 위해 제1 및 제2 접합층 재료로부터 납땜층을 형성하기에 적합한 방식으로 수행될 수 있다.
특정 실시형태에서, 가열 공정은, 제1 층 및 제2 층의 연마 입자들이 어떠한 접촉 표면과도 이격되도록, 기판 재료를 현가시키는 단계를 포함한다. 이러한 배치는, 공정 중 연마 입자들의 재배향, 회전 및/또는 덜링을 막는다. 특정 공정에서, 가열 중 기판이 노상(furnace floor) 위에 수직 상태로 현가될 수 있고, 그로써 기판은 노상에 대해 직각으로 배향된다. 다른 실시형태에서, 기판은 노상 위에 수평 상태로 현가될 수 있고, 그로써 제1 주표면 및 제2 주표면은 노상에 실질적으로 평행하다. 그리고 또한 다른 실시형태에서, 기판은 노상에 대해 각을 이룰 수 있고, 그로써 기판의 제1 주표면 및 제2 주표면은 노상에 평행하지도 않고 수직을 이루지도 않는다.
일 공정에 따르면, 기판은 출발 상태 및 정지 상태에 대해 가열 중 상태를 변경할 수 있다. 가열 중 기판의 상태를 변경함으로써, 균일한 특정 접합층을 가지면서 또한 연마 입자들의 원래 위치를 용이하게 유지시키는 연마 물품의 형성을 용이하게 할 수 있다. 예를 들어, 기판의 상태 변경에는, 가열 중 기판의 회전, 기울임(tilting), 또는 반전이 포함될 수 있다. 이러한 공정은, 제1 및 제2 주표면 상에 연마 입자들 및 접합층 재료를 가지는 연마 물품에 특히 적합하다.
본원에 기술된 형성 공정은, 각각이 연마 공정에 적합한 제1 및 제2 주표면을 가지는 리버서블(reversible) 연마 물품의 형성을 용이하게 한다. 더욱이, 본원에 기술된 공정은, 제1 연마입자층 및 제2 연마입자층에 관해 우수한 평탄도를 가지는 연마 물품의 형성을 용이하게 한다. 우수한 평탄도는 CMP 패드의 가공 및 드레싱을 용이하게 개선한다.
도 2a를 참조하면, 실시형태에 따른 연마 물품의 횡단면도가 도시되어 있다. 특히, 연마 물품(200)은, 제1 주표면(202) 및 제1 주표면(202)과 반대측의 제2 주표면(204)을 가진 기판(201)을 포함하며, 여기서 제1 및 제2 주표면(202, 204)은 측면(206)에 의해 연결된다. 제1 접합층(203)이 제1 주표면(202) 상부에 인접하여 배치되며, 제1 연마입자층(221)이 제1 접합층(203) 내에 수용됨으로써 연마 입자들이 기판(201)에 고정된다. 도시된 바와 같이, 제1 연마입자층(221)은, 다양한 광파장을 이용하여 표면을 따라 거리를 산출하고 샘플의 평탄도 맵을 생성하는 비접촉식 광학 측정 방법으로 측정했을 때 우수한 평탄도를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 연마입자층은 약 0.02cm 이하, 예를 들어 약 0.01cm 이하, 또는 심지어 약 0.005cm 이하의 평탄도를 가질 수 있다. 이러한 평탄도 측정값은 지점들 간의 거리를 측정하는 오토 포커스 광학 기술을 이용하여 얻는다. 이러한 기술의 예로는, 보통 VIEW Engineering, Inc로부터 입수 가능한 Benchmark 450TM이 있다.
제1 연마입자층(221)의 평탄도는 제1 접합층의 평탄도 및 연마 입자들의 배향 및 크기와 관련된다. 도시된 바와 같이, 연마 물품(200)은, 접합층(203) 표면 위 가장 낮은 높이에 놓인 연마 입자들의 최상부 표면들을 통해 연장되는 평면에 의해 대략 정의된 하부 작업면(211)을 한정한다. 연마 물품(200)은 또한, 접합층(203) 표면 위 가장 높은 높이에 놓인 연마 입자들의 최상부 표면들을 통해 연장되는 평면에 의해 정의된 상부 작업면(213)을 한정한다. 하부 작업면(211)과 상부 작업면(213) 간의 차이는 작업면 변형 높이(215, △h)에 해당하며, 이는 접합층(203)의 비평탄 표면에 의해 영향을 받고, 또한 제1 연마입자층(221) 내의 입자 크기들 간의 차이에 의해 증가된다. 특히, 본원에 기술된 형성 공정은, 작업면 변형 높이(215)가 감소되고 평탄도가 우수한 연마 물품의 형성을 용이하게 한다. 특히, 연마 물품(200)은 기판 중심에 대해 대칭을 이룸으로써 제1 및 제2 주표면(202, 204)이 접합층(203, 205)과 연마입자층(221, 223)을 포함하는 유사한 구조를 가지도록 형성된다. 이러한 대칭으로 인해, 연마입자층(221, 223)에 대해 평탄도가 우수하고 작업면 변형 높이가 감소되어 CMP 패드의 컨디셔닝에 특히 적합한 연마 물품(200)을 형성하는 것이 가능해진다.
도시된 바와 같이, 연마 물품(200)은, 기판(201)의 제2 주표면(204)에 인접하게 부착된 접합층(205)을 포함한다. 접합층(205) 내에는 연마입자층(223)이 수용되어 고정된다. 특히, 연마입자층(223)은 본원에 기술된 연마입자층(221)과 동일한 정도의 평탄도 및 작업면 변형 높이를 가질 수 있다.
더욱이, 연마 물품(200)은 측면(206)을 가질 수 있는데, 이러한 측면은 연마 물품(200)의 형성을 용이하게 하는 특정한 형상을 가진다. 예를 들어, 기판(201)은, 형성 공정을 개선하고 또한 컨디셔닝 작업 중 플레이트에 기판(201)을 분리 가능하게 결합시키기 위한 결합 구조를 제공하기 위해, 측면을 따라 맞물림 구조를 포함할 수 있다. 도시된 실시형태에 따르면, 맞물림 구조는, 기판(201) 내부에 측방향으로 연장되는 리세스(207, 208)를 측면(206) 내부에 포함할 수 있다. 리세스(207, 208)는, 접합층(203, 205) 및 연마입자층(221, 223)을 형성하는 데 적합한 공정 중 기판(201)을 지탱하는 데(예컨대, 기판(201)을 현가시킴) 사용될 수 있다. 또한, 리세스(207, 208)는 플레이트 내에 연마 물품(200)을 고정시키기 위한 형성물을 제공할 수 있으며, 이는 다른 실시형태에서 설명될 것이다. 다른 맞물림 구조들이 고려되며, 이는 본원에 더 상세히 설명될 것이다.
연마 물품(200)은 기판(201)의 측면(206)에 배치된 표지부(231, 232)를 더 포함한다. 표지부(232)는, 연마입자층(221)의 마모 상태를 확인하기 위해 기판(201)의 제1 주표면(202) 및 연마입자층(221)에 대응된다. 마찬가지로, 표지부(231)는 제2 주표면(204)에 상응하며 연마입자층(223)의 마모 상태를 확인하는 데 사용된다. 사용 중, 표지부(231, 232)는 연마입자층이 컨디셔닝 작업에 사용된 횟수를 확인함으로써 마모 상태를 나타낼 수 있다. 표지부는 사용자가 미사용측에 비해 사용측을 확인하는 것을 도우며, 또한 대응되는 연마입자층의 잔여 사용 수명을 확인하는 것을 돕는다.
도 2a의 표지부(231, 232)는, 각각 연마입자층(223, 221)에 대응하는 화살표들을 포함한 표시로서 도시된다. 연마입자층(223, 221) 중 어느 하나의 사용이 완료되면, 사용자는 사용된 해당 연마입자층(223 또는 221)을 나타내는 표지부(231 또는 232)에 표시하거나 기록할 수 있음은 물론이다. 상이한 실시형태들에서, 표지부는 연마입자층(223, 221)의 마모 상태를 확인하기 위한 기타 수단을 포함할 수 있다. 예를 들어, 표지부는 각각의 연마입자층(221, 223)이 사용된 횟수를 나타내는 물리적인 표시 또는 인쇄된 표시, 예컨대 로마 숫자를 포함할 수 있다.
또 다른 실시형태에 따르면, 특정의 표지부는 색상 지표를 포함할 수 있고, 여기서 표지부는 각각의 연마입자층(223 또는 221)의 마모 상태를 확인하기 위한 여러 가지 색상 상태를 가진다. 특히, 색상 지표는 다양한 색상 상태를 가질 수 있으며, 여기서 표지부의 색상은 CMP 공정에서 사용되는 특정 화학물질에 반복되어 노출됨에 따라 변한다. 다른 실시형태에 따르면, 기타 물리적 표시들이 표지부(231, 232)로 사용될 수 있다. 대안적으로, 표지부는, 사용자 구현 물질, 예를 들어 연마입자층이 사용된 횟수 및 궁극적으로 연마입자층의 마모 상태를 나타내는 기타 식별 구조 또는 테이프 또는 접착제일 수 있다.
도 2b는 실시형태에 따른 연마 물품의 횡단면도이다. 연마 물품(230)은, 제1 주표면(202), 제1 주표면(202)과 반대측의 제2 주표면(204) 및 측면(206)을 가지는 기판(201)을 비롯하여 도 2a의 연마 물품(200)과 동일한 특징부들을 가진다. 연마 물품은, 제1 주표면(202) 상부에 인접하게 위치한 제1 접합층(203) 및 접합층(203) 내에 수용된 제1 연마입자층(221)을 더 포함하며, 이로써 연마 입자들이 기판(201)에 고정된다. 연마 입자들이 기판(201)에 고정되도록, 제2 접합층(205)이 제2 주표면(204) 상부에 인접하게 위치하고, 제2 연마입자층(223)이 접합층(205) 내에 수용된다. 특히, 연마 물품(230)은 연마 물품(200)과 상이한 맞물림 구조(237, 238)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 맞물림 구조(237, 238)는, 기판(201)의 측면(206)으로부터 축(291)에 평행한 반경 방향으로 연장된 돌기들이다.
도 2b에는, 서로 수직을 이루며 실시형태의 설명을 돕기 위해 방향을 정의하는 축(290, 291)이 더 포함된다. 축(290)은 연마 물품을 통해 연장되어 종 방향, 즉 축 방향을 정의하며, 대략 연마 물품(230)의 두께를 통과하여 연장된다. 축(291)은 연마 물품을 통해 연장되어 측방향, 즉 반경 방향을 정의하며, 따라서 연마 물품(230)의 폭, 즉 원주를 한정한다. 본원의 실시형태에 사용된 바와 같이, 이러한 방향들에 대한 참조는 축(290, 291)에 의해 나타난 대략적인 방향을 참조하는 것으로 이해될 것이다.
도 2c는 실시형태에 따른 연마 물품의 횡단면도이다. 연마 물품(250)은, 측면(206)에 의해 연결된 제1 주표면(202) 및 제1 주표면(202)과 반대측의 제2 주표면(204)을 가지는 기판(201)을 비롯하여 도 2a의 연마 물품(200)과 동일한 특징부들을 가진다. 연마 물품(250)은, 제1 주표면(202) 상부에 인접하게 위치한 제1 접합층(203), 및 접합층(203) 내에 수용된 제1 연마입자층(221)을 더 포함하고, 이로써 연마 입자가 기판(201)에 고정된다. 또한, 연마 입자가 기판(201)에 고정되도록, 제2 주표면(204) 상부에 인접하게 위치한 제2 접합층(205), 및 접합층(205) 내에 수용된 제2 연마입자층(223)이 도시된다. 특히, 연마 물품(250)은, 연마 입자(200)와는 상이한 맞물림 구조(257, 258)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 맞물림 구조(257, 258)는 기판(201)의 측면(206) 상에 홈과 돌기의 조합을 포함한다. 특정 실시형태에 있어서, 홈과 돌기의 조합은, 측면의 주변부 둘레에 연장되어 나사산 맞물림 구조를 형성하는 나선형 패턴을 포함할 수 있고, 따라서 연마 물품은 대응하는 나사산을 포함하는 플레이트와 같은 대응 구조에 나사결합될 수 있다.
연마 물품(250)은, 연마입자층(223) 상부의 보호층(261)을 더 포함한다. 보호층(261)은 연마 입자들 상부의 재료층을 제공하여, 운송 중, 그리고 나아가 연마 물품(250)의 반대측을 사용하는 중 입자를 손상으로부터 보호한다. 일 실시형태에 따르면, 보호층(261)은, 사용자가 연마입자층(223)을 사용할 준비가 되었을 때 제거 가능한 물질을 포함할 수 있다. 이러한 물질은, 물리적 또는 기계적 힘(즉, 박리), 열, 화학 물질, 방사선 등을 이용하여 제거될 수 있다. 사용 전에 보호층(261)이 연마입자층(221, 223)을 둘 다 덮도록, 연마 물품(250)의 양측에 보호층(261)이 구비될 수 있음은 물론이다.
예를 들어, 보호층(261)은, 열경화성 물질, 열가소성 물질, 수지, 엘라스토머, 및 이들의 조합과 같은 고분자 물질을 포함할 수 있다. 특히 적합한 고분자 물질로는, 아세테이트(예컨대, 폴리비닐 아세테이트), 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 플루오로폴리머, 겔, 실리콘, 폴리크실릴렌(polyxylylene)(예컨대, 폴리-파라-크실릴렌(poly-para-xylylene) 또는 파릴렌(ParyleneTM)) 및 이들의 조합이 포함될 수 있다. 특정 설계에서, 보호층(261)은 기계적 충격 및/또는 진동에 대해 추가적으로 보호하는 발포 물질과 같은 다공성 물질을 포함할 수 있다.
특정 보호층(261)은, 충격을 흡수하고 연마 물품(250)의 커버된 부분들 보호하는 데에 적합한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 보호층(261)은 ASTM D2240 타입 A 스케일에 기초하여 약 90A 이하의 쇼어 A 경도를 가질 수 있다. 다른 실시형태에서, 보호층(261)은, 약 80A 이하, 예를 들어 약 70A 이하, 약 60A 이하, 또는 심지어 약 50A 이하의 쇼어 A 경도를 가질 수 있다. 특정한 보호층(261)은, 약 10A 내지 약 90A, 예를 들어 약 20A 내지 약 70A의 범위, 더 구체적으로는 약 30A 내지 약 60A 범위 내의 쇼어 A 경도를 가진다.
도 2d는 실시형태에 따른 연마 물품의 횡단면도이다. 연마 물품(270)은, 제1 주표면(202) 및 제2 주표면(204)을 가지는 기판(268)을 포함할 수 있다. 전술된 실시형태와 달리, 연마 물품(270)은, 기판 몸체의 제1 및 제2 주표면(202, 204)에 일체로 형성된 연마 구조(263, 264)를 가지는 기판(268)을 포함하는 단일 물품일 수 있다. 즉, 연마 물품(270)은, 기판(268)의 주표면에 수용된 연마 입자들 또는 접합층을 반드시 포함하지 않아도 된다.
일 실시형태에 따르면, 연마 물품(270)은, 기판(268)의 제1 주표면(202)에 형성된 제1 돌기 세트(273)를 포함한다. 제1 돌기 세트(273)는 기판(268)의 하부면(271)으로부터 축 방향으로 연장된다. 제1 돌기 세트(273)는 또한, 제1 돌기 세트(273)의 각각의 돌기들 사이에 연장된 제1 홈 세트(274)를 정의한다. 또한, 연마 물품(270)은, 제1 주표면(202)으로부터 축 방향으로 떨어져 변위되고 하부면(271)으로부터 축 방향으로 떨어져 변위된 제1 돌기 세트(273)의 상부들(275)에 의해 정의된 제1 상부면(272)을 포함한다. 이러한 설계는, 돌기들이 적절하게 CMP 패드에 맞물려 이를 컨디셔닝하고 다른 표면들(예컨대, 제1 주표면(202) 및 하부면(271))이 패드와 접촉할 가능성을 감소시킬 수 있도록 보장한다. 더욱이, 이러한 설계는 CMP 패드의 적절한 연마와 스와프(swarf) 제거를 용이하게 한다.
제1 돌기 세트(273)는 제1 주표면(202) 상에 랜덤 방식으로 형성될 수 있다. 그러나 특정한 경우에 제1 돌기 세트(273)는, 본원에서 연마 물품에 관해 논의된 것과 같은 임의의 패턴으로, 예를 들어 자가 회피 랜덤 분포(SARDTM) 패턴의 형태로 배열될 수 있다.
기판(268)은, 본원에서 전술된 물질, 예를 들어, 탄성 계수가 약 2E3 MPa 내지 약 4E5 MPa 범위 내인 물질들로 형성될 수 있다. 특정한 기판(268)의 물질에는, 금속, 금속 합금, 세라믹, 고분자, 및 이들의 조합이 포함될 수 있다. 일부 실시형태에서는, 연마 물품(270)과 플레이트의 분리 가능한 결합을 용이하게 하도록 자화되거나 자화 가능한 금속 또는 금속 합금 물질을 이용할 수 있다. 분리 가능한 결합의 더 상세한 사항은, 본원에 구비되는 경우 자석을 포함하는 것을 특징으로 한다.
특정 설계에서는 연마 물질을 포함하는 기판(268)을 이용하며, 그에 따라 기판(268)과 일체로 형성된 돌기 세트(273, 277)는 연마 물질로 이루어진다. 적합한 연마 물질로는, 산화물, 탄화물, 붕화물, 질화물, 및 이들의 조합이 포함될 수 있다. 특정한 일 실시형태에서는 알루미나를 포함하는 돌기 세트(273, 277) 및 기판(268)을 이용한다.
제1 돌기 세트(273)의 각각의 돌기들은, 2차원 측면 형상을 정의하는 높이(h)와 폭(w)을 가질 수 있다. 도 2d에 도시된 돌기들의 2차원 측면 형상은 대략 삼각형 형상이다. 그러나, 돌기들은 예를 들어 직사각형, 사다리꼴 등을 비롯한 다른 다각형 형상을 가질 수 있다. 더욱이, 제1 돌기 세트(273) 내의 각각의 돌기들은 반드시 동일한 형상을 가지지 않아도 된다. 예를 들어, 각 돌기 세트 내에서, 상이한 다각형의 2차원 측면 형상의 조합을 이용할 수 있다.
도시된 바와 같이, 연마 물품(270)은, 제1 주표면(202)에 제1 연마 구조(263)를 가지고 제2 주표면(204)에 제2 연마 구조(264)를 가진 리버서블 CMP 패드 컨디셔닝 공구로 형성된다. 이러한 설계는 공정을 용이하게 하여, 사용자는 제1 연마 구조(263)를 사용하여 하나의 CMP 패드 또는 일련의 CMP 패드들을 컨디셔닝할 수 있고, 제1 연마 구조(263)의 사용이 완료되면, 연마 물품(270)을 뒤집어서 반대측 표면의 제2 연마 구조(264)를 사용하여 하나의 CMP 패드 또는 일련의 CMP 패드들에 컨디셔닝 공정을 수행할 수 있다.
제2 연마 구조(264)는 제1 연마 구조(263)와 유사한 특징부를 포함할 수 있다. 특히, 제2 연마 구조(264)는 기판(268)의 몸체 내에 일체로 형성되고, 제2 홈 세트(279)에 의해 정의된 하부면(276)으로부터 축 방향으로 연장된 제2 돌기 세트(277)를 포함하며, 제2 홈 세트는 제2 돌기 세트(277)의 각 돌기 사이로 연장된다. 제2 돌기 세트(277)는, 제2 주표면(204) 및 하부면으로부터 축 방향으로 변위된 제2 상부면(280)을 정의하는 상부(278)를 포함하여, 컨디셔닝 작업 중 제2 돌기 세트(277)와 CMP 패드의 적절한 맞물림을 용이하게 한다.
제2 돌기 세트(277)는, 제1 돌기 세트(273)와 동일한 방식으로 제2 주표면(204)에 배향될 수 있다. 즉, 동일한 랜덤 배열로 형성될 수 있고, 또는 대안적으로 동일한 패턴 배열로 형성될 수 있다. 더욱이, 제2 돌기 세트(277) 내 각각의 돌기는 제1 돌기 세트(273)의 각각의 돌기와 동일한 2차원 측면 형상을 가질 수 있다. 또한, 특정 실시형태에서, 제2 돌기 세트(277)의 돌기들의 배열 또는 측면 형상은, 제1 돌기 세트(273) 내 돌기들의 배열 또는 측면 형상과 다를 수 있다.
도 2d에 추가로 도시된 바와 같이, 연마 물품(270)은, 연마 물품(270)의 리버서블 작업을 위해 플레이트에 기판(268)을 분리 가능하게 결합시키기 위한 맞물림 구조(257, 258)를 가질 수 있다. 특정한 맞물림 구조가 도시되어 있지만, 연마 물품(270)은 플레이트와의 분리 가능한 결합을 위한 본원에 설명된 어떠한 맞물림 구조라도 포함할 수 있음은 물론이다.
연마 물품(270)과 관련하여 상기 언급된 개별적인 특징부들을 고려하면, 이와 같은 연마 물품의 형성 방법은 도 1에 따라 설명된 방법과 상이할 수 있다. 특히, 이러한 방법은 기판의 반대측 주표면 상의 접합층 내에 연마입자층을 배치하는 단계를 포함하지 않아도 된다. 오히려 특정 형성 공정들에서, 기판(268)은 제한된 구조를 가지거나 또는 구조를 가지지 않거나 또는 다른 형상들을 가진 재료의 블랭크(blank) 부품으로서 얻어진다. 기판(268)은, 제1 및 제2 주표면 상의 연마 구조를 포함하는 적절한 형상을 가지도록 기계가공될 수 있다. 또한, 맞물림 구조는 동일한 기계가공 중 기판 내에 형성될 수 있다. 기계가공 작업은 자동화될 수 있고, 컴퓨터 안내 선반(computer guided lathe), 기타 절삭 기구 등의 이용을 포함할 수 있다.
연마 물품(270)의 또 다른 형성 방법에 따르면, 기판(268)은 몰딩된 물품 또는 주조된 물품일 수 있다. 특정한 경우에, 연마 구조(263, 264)는 기판(268)의 형성과 동시에 형성될 수 있다. 몰딩 또는 주조 공정은, 몰딩 대상인 분말 원료 또는 주조 대상인 물질의 슬러리 등의 다양한 원료로 시작될 수 있다. 몰딩 또는 주조 공정이 수행되어, 제1 및 제2 돌기 세트를 가지는 기판 몸체를 포함하여 거의 최종적인 형태의 부품을 얻을 수 있다. 몰딩 또는 주조 후, 이러한 부품은 건조, 열처리(예컨대, 소결), 및 기계가공될 수 있다.
도 2e는 실시형태에 따른 연마 물품의 횡단면도이다. 도 2d의 연마 물품(270)과 마찬가지로, 연마 물품(290)은, 제1 주표면(202) 및 제2 주표면(204)을 가지는 기판(268)을 포함한다. 특히, 연마 물품(290)은, 기판 몸체의 제1 및 제2 주표면(202, 204)에 일체로 형성된 연마 구조(263, 264)를 가지는 기판(268)을 포함하는 단일 물품이다. 즉, 연마 물품(290)은 기판(268)의 주표면에 수용된 접합층 또는 연마입자를 반드시 포함하지 않아도 된다.
도시된 실시형태에 제공된 바와 같이, 연마 물품은 상이한 형상을 가지며, 여기서 하부면(291)과 제1 주표면(202)은 동일한 평면 내에 있다. 마찬가지로, 하부면(296)과 제2 주표면(204)은 동일한 평면 내에 있다. 이러한 설계는 이 평면들 간의 차이를 없애고, 스와프 제거 및 컨디셔닝을 도울 수 있다.
더욱이, 연마 물품(290)은 기판(268) 내에 자석(293)을 포함하며, 이는 연마 물품(290)과 플레이트 사이의 분리 가능한 결합을 용이하게 할 수 있다. 자석(293)은 기판(268) 몸체 내에 매립될 수 있고, 그로써 모든 측면이 기판(268)의 재료로 둘러싸인다. 다른 실시형태에서 연마 물품(290)은, 기판(268) 몸체 내에 매립된 두 개 이상의 자석, 예를 들어 일련의 자석들을 포함할 수 있다. 기판(268) 몸체 내에 일련의 자석이 포함되는 실시형태는, 자석들이 반경 방향 축을 따라 서로 정렬되는 방식으로 이루어질 수 있다. 개시 내용 전체에 있어서 도 2a 내지 도 2e에 도시된 어떤 연마 물품이라도 본원의 실시형태의 연마 공구 중 임의의 것과 결합될 수 있음은 물론이다.
도 3은, 실시형태에 따른 연마 공구의 횡단면도이다. 특히, 연마 공구(300)는, 플레이트(301)에 분리 가능하게 결합되는 연마 물품(250)을 포함한다. 특히, 플레이트(301)는, 플레이트(301)의 내부로 연장되며 연마 물품(250)을 분리 가능하게 결합시키기 위한 공간을 제공하는 리세스(304)를 포함한다. 더욱이, 플레이트(301) 및 연마 물품(250)은 결합 메커니즘(351, 352)을 통해 서로 분리 가능하게 결합되며, 이러한 결합 메커니즘은 연마 물품(250)의 맞물림 구조(257, 258)를 포함하며 이는 플레이트(301)의 대응하는 결합면(261, 262)에 맞물린다. 즉, 플레이트(301)는, 연마 입자들을 포함한 제1 및 제2 작업면을 가진 연마 물품(250)에 특히 분리 가능하게 결합되도록 설계된 결합면(261, 262) 및 특정 형상을 가진다.
도시된 바와 같이, 연마 공구(300)가 리세스(304)를 가진 플레이트(301)를 포함함으로써, 연마 물품(250)은 리세스(304) 내에서 플레이트(301)에 분리 가능하게 결합될 수 있다. 특정 실시형태에 따르면, 리세스(304)는 플레이트(301)의 상부면(331)과 리세스(304)의 바닥면(309) 사이에서 측정된 깊이(305)를 가진다. 특히, 리세스(304)의 깊이(305)는 연마 물품(250)의 높이(335)보다 상당히 더 클 수 있고, 그에 따라 리세스(304) 내에 수용된 연마입자층(223)은 바닥면(309)으로부터 이격된다. 이러한 배치로 인해, 바닥면(309)과 제1 연마입자층(223) 사이의 충분히 이격이 용이하게 되어, 연마 입자층(223)의 파괴, 덜링, 또는 특성 및 배향의 변경을 방지한다.
추가로 도시된 바와 같이, 연마 공구(300)는, 연마 물품(250)이 특히 플레이트(301)의 리세스(304) 내에 위치되도록 설계된다. 즉, 기판(201)의 상부 주표면(202)은 플레이트(301)의 상부면(331)과 같은 높이에 있을 수 있으며, 그로써 접합층(203)과 연마입자층(221)만이 플레이트(301)의 상부면(331) 위로 연장된다. 이러한 구성으로 인해, 컨디셔닝 공정 중 연마입자층(221)의 맞물림 및 드레싱 작업 중 플레이트(301)의 상부면(331)과 패드 사이의 적절한 간격 형성이 용이하게 된다. 이러한 방식의 연마 물품(250)과 플레이트(301) 사이의 배향은 결합 메커니즘(351, 352)에 의해 용이해질 수 있으며, 결합 메커니즘은 연마 물품(250)과 플레이트(301) 사이의 배향을 고정하는 것을 용이하게 한다. 결합 메커니즘(351, 352)이 억지 끼워맞춤 연결, 래치, 체결구, 레버, 클램프, 척 또는 이들의 조합과 같은 다양한 연결부들을 사용하는 대안적인 특징부 및 맞물림 구조를 포함할 수 있음은 물론이며, 본원에서 더욱 상세히 설명될 것이다. 본원에 기술된 특정 결합 메커니즘은 연마 물품(250)과 플레이트(301) 사이에 자기 결합 장치 및/또는 전극 결합 장치(예를 들어, 양극 접합)을 더 포함할 수 있다.
플레이트는 CMP 처리에서의 사용에 적합한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 플레이트(301)는 연마 물품(250)의 기판(201)에 사용되는 것과 동일한 물질을 포함할 수 있다. 더욱이, 플레이트(301)는 일반적으로 적합한 기계적 특성, 예를 들어 적어도 2E3 MPa의 탄성 계수를 가진 물질로 형성된다. 예를 들어, 특정 실시형태에서, 플레이트(301)는 약 2E3 MPa 내지 약 4E5 MPa 범위의 탄성 계수를 가지는 물질로 제조된다.
플레이트(301)에 사용되기에 적합한 일부 물질은, 금속, 금속 합금, 고분자 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어 특정 실시형태에서, 플레이트(301)는 예를 들어 금속 합금, 특히, 전이 금속 원소를 포함하는 금속 물질로 제조된다. 대안적으로, 플레이트(301)는, 열가소성 물질, 열경화성 물질 또는 수지 물질과 같이 내구성이 있는 고분자로 제조되도록 고분자 물질을 포함할 수 있다. 특히, 플레이트(301)는 반복적인 CMP 처리 및 드레싱 공정을 견디도록 설계된다. 즉, 플레이트(301)는 교체되기 전에 여러 번 사용될 수 있도록 재사용 가능한 부재인 것을 목표로 한다. 간단히 말하면, 플레이트(301)는 연마 물품(250)의 수명보다 긴 수명을 가진 재사용 가능한 부재가 되도록 설계된다.
플레이트(301)는, 전형적으로 드레서를 지탱하도록 설계된 고정구와 맞물리도록 구성된 리세스(302, 303)를 포함할 수 있으며, 그에 따라 플레이트(301)와 연마 물품(250)은 드레싱 작업에 따라 회전될 수 있다. 플레이트(301)가 고정구에 맞물리는 리세스(302, 303)를 가지는 것으로 도시된 한편, 플레이트(301)가 CMP 패드의 컨디셔닝 및 드레싱을 위한 연마 물품(250)과 함께 회전될 수 있도록 적절히 설계된 다른 구조 또는 플레이트(301)의 중심을 통과하는 아버 홀과 같은 다른 맞물림 구조들이 사용될 수 있음은 물론이다.
도 4는 실시형태에 따른 연마 공구의 횡단면도이다. 도시된 바와 같이, 연마 공구는, 내부에 연마 물품(250)을 분리 가능하게 결합시키기 위한 리세스(304)를 가지는 플레이트(301)를 포함한다. 특히, 리세스(304)를 정의하는 플레이트(301)의 측면(341, 342)과 기판(201)의 측면(206) 사이에 밀봉 부재(409, 410)가 배치될 수 있다. 밀봉 부재(409, 410)는 연마 물품(250)과 플레이트(301) 사이의 연결부에 CMP 유체 및 파편이 침투하는 것을 방지하기 위한 것이다. 그렇지 않으면 이러한 물질들이 후속 드레싱 작업 시 기타 패드를 오염시킬 수 있다.
실시형태에 따르면, 밀봉 부재(409, 410)는 기판(201)에 부착될 수 있다. 예를 들어, 밀봉 부재(409, 410)는 기판(201)의 측면(206)에서 주변 방향으로(즉, 주변부 둘레에) 연장될 수 있다. 다른 실시형태에서, 밀봉 부재(409, 410)는 플레이트(301)에 부착될 수 있다. 또한, 특정한 설계들은, 기판(201)에 고정 부착된 하나의 밀봉 부재(409) 및 플레이트(301)에 고정 부착될 수 있는 제2의 밀봉 부재(410)를 포함할 수 있다. 밀봉 부재(409)는 기판(201)의 측면(206)의 주변부를 따른 방향으로 연장될 수 있다. 즉, 밀봉 부재(409)는 기판(201)의 측면(206)의 전체 주변부 둘레에 (원형 기판인 경우) 원주 방향으로 연장될 수 있다. 마찬가지로, 밀봉 부재(410)는 리세스(403)와 맞물릴 수 있으며, 기판(201)의 측면(206)의 주변부, 특히 전체 주변부를 따라 연장될 수 있다. 일 실시형태에 따르면, 밀봉 부재(409)는 기판(201)의 측면(206)을 따라 리세스(401) 내에 배치된다.
추가적으로, 플레이트(301) 및 플레이트(301)의 측면(341)은, 밀봉 부재(409)를 수용하기 위한 대응되는 리세스(402)를 포함하도록 형성될 수 있다. 마찬가지로, 밀봉 부재(410)는, 기판(201)이 측면(206)을 따라 밀봉 부재(410)와 맞물리는 수용면(403)을 갖도록 유사한 구성으로 배치될 수 있다. 더욱이, 플레이트(301)의 측면(341)은, 밀봉 부재(410)을 내부에 받아들이고 이와 맞물리도록 구성된 대응되는 수용면을 가질 수 있다.
하나의 특정한 설계에 따르면, 밀봉 부재(409, 410)는 서로 이격될 수 있다. 특정 설계는 기판(201)의 제1 주표면(202)에 가까운 위치에서 측면(206)을 따라 배치된 밀봉 부재(409)를 포함하는 한편, 밀봉 부재(410)는 기판((201)의 제2 주표면(204)에 가까운 위치에서 측면(206)을 따라 배치된다. 특히, 밀봉 부재(409, 410)는 각각 맞물림 구조(307)로부터 이격되어 있다. 이러한 설계는, 제1 연마입자층(221) 또는 제2 연마입자층(223)의 배향과 관계없이 리세스(304)의 측면(341)을 따라 밀봉 부재가 리세스(402, 405)와 적절히 맞물리는 것을 용이하게 한다. 즉, 연마 물품(250)이 도 4에 도시된 바와 같이 배향되어 있든, 또는 연마입자층(223)이 리세스(304)로부터 연장되도록 뒤집어져 있든, 밀봉 부재(409, 410)는 플레이트(301)의 리세스(405, 407) 내에 적절히 맞물린다.
밀봉 부재(409, 410)는 변형 가능한 부재 또는 가요성 부재일 수 있다. 예를 들어, 밀봉 부재(409, 410)는 고분자 물질을 포함할 수 있다. 일부 적합한 고분자 물질은 엘라스토머를 포함한다. 특정한 일 실시형태에 따르면, 밀봉 부재(409, 410)는 오링(o-ring)일 수 있다. 밀봉 부재(409, 410)가 특정한 형상 및 배치로 이루어지는 것으로 도시되는 한편 기타 밀봉 부재 및 구성이 고려됨은 물론이다. 예를 들어, 밀봉 부재는 기판(201)과 플레이트(301) 사이에 배치된 단일 물질막 또는 물질층일 수 있다.
도 5는 실시형태에 따른 연마 공구의 횡단면도이다. 연마 공구(500)는, 플레이트(301)에 분리 가능하게 결합되고 플레이트(301)의 리세스(304) 내에 수용된 연마 물품(200)을 포함한다. 체결구(505, 506)를 포함하는 결합 메커니즘은 연마 물품(200)과 플레이트(301) 간의 분리 가능한 결합을 용이하게 한다. 도시된 실시형태에 따르면, 플레이트(301)는 내부에 체결구의 맞물림을 위한 개구(501, 502)를 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 체결구는 플레이트(301)의 상부면(331)에 대해 축 방향 및 반경 방향으로 각을 이룰 수 있으며, 그에 따라 사용자는 체결구(505, 506)에 접근할 수 있다. 개구(501, 502)는 체결구(505, 506)가 상부면(331) 아래의 플레이트(301) 내에 배치될 수 있게 하여, 드레싱 작업 중 체결구(505, 506)와 CMP 패드 간의 맞물림을 방지한다.
각각의 개구(501, 502)는 플레이트(301)의 내부 일부를 통과하여 개구(501, 502)로부터 연장된 채널부(503, 504)를 포함할 수 있다. 채널부(503, 504)는, 내부에 체결구(505, 506)의 나사산 부분의 맞물림을 위해 개구(501, 502)보다 더 작은 직경을 가질 수 있다. 연마 공구(500)는 기판(201)의 내부로 연장된 채널부(509, 510)를 더 포함할 수 있다. 특히, 채널부(509, 510)는 그 종축을 따라 채널부(503, 504)에 정렬되며, 그에 따라 채널부(503, 509)가 서로 동축을 이루고 채널부(504, 510)가 서로 동축을 이룬다. 플레이트(301)의 채널부(503, 504)와 기판(201)의 채널부(509, 510) 사이의 정렬은, 그 내부에서 체결구(505, 506)의 맞물림 및 플레이트(301)와 기판(201) 간의 결합을 용이하게 한다.
플레이트(301)의 채널부(503, 504)와 기판(201)의 채널부(509, 510) 사이의 적절한 정렬은, 리세스(304) 내에서 플레이트(301)의 표면(341, 342)으로부터 연장된 리지(521, 523)를 사용함으로써 용이하게 이루어질 수 있다. 연마 물품(200)의 일부가 리지(521, 523)와 맞물릴 때까지 연마 물품(200)은 리세스(304) 내에 배치될 수 있고, 이는 채널부들(503, 504, 509, 510) 사이의 적절한 배향을 보장한다.
작업 중, 플레이트(301)의 리세스(304) 내에 연마 물품(200)을 배치하고 체결구(505, 506)를 사용하여 연마 물품을 제 자리에 고정함으로써, 연마 물품(200)을 플레이트와 분리 가능하게 결합시킬 수 있다. 제1 연마입자층(221)을 충분히 사용한 후, 사용자는 체결구(505, 506)의 나사를 풀고 연마 물품(200)을 뒤집어서 제2 연마입자층(223)을 노출시키고, 체결구를 사용하여 연마 물품(200)의 위치를 플레이트(301)의 리세스(304) 내에 고정할 수 있다.
도 6은 실시형태에 따른 연마 공구의 횡단면도이다. 도시된 바와 같이, 연마 공구(600)는, 플레이트(301)의 리세스(304) 내에 분리 가능하게 결합된 연마 물품(200)을 포함한다. 연마 물품(200) 및 플레이트(301)는, 래칭 메커니즘(601)을 포함하는 결합 메커니즘을 통해 분리 가능하게 결합된다. 도시된 바와 같이, 래칭 메커니즘(601)은, 헤드 부재(610)에 부착된 연장 부재(609)를 가지는 래치(607)를 포함하며, 래치는, 플레이트(301) 내의 채널(606) 및 기판(201) 내부로 연장된 대응되는 채널(605) 내에서 이동될 수 있다.
래칭 메커니즘(601)은 플레이트(301)의 표면과 헤드 부재(610) 사이에 배치된 편향 부재(603)를 더 포함한다. 편향 부재(603)는 도시된 바와 같은 위치에 래칭 부재(607)를 탄성 편향시킬 수 있고, 그로써 연장 부재(609)는 채널(606) 내로, 더 구체적으로는 대응되는 채널(605) 내로 연장되어, 플레이트(301)와 연마 물품(200)을 서로 결합시킨다. 연마 물품(200)을 리세스(304) 내로부터 분리할 때, 사용자는 헤드 부재(610)를 도시된 바와 같은 방향(612)으로 조작하여, 기판(201)의 채널(605)로부터 연장 부재(609)를 분리하고, 그로 인해 리세스(304) 내로부터 연마 물품을 용이하게 분리한다. 분리 시, 사용자는 반대측의 연마입자층(223)을 사용하기 위해 연마 물품(200)을 뒤집을 수 있다. 따라서, 기판(201)은, 채널(605)의 반대측에 배치되며, 래칭 부재(607)의 연장 부재(609)와 맞물리도록 구성된 대응되는 제2 채널(615)을 더 포함할 수 있다. 연마 물품(200)과 플레이트(301)를 적절히 배향시키기 위해 도 5에 도시된 바와 같은 리지 또는 기타 배치 부재가 사용되어 래칭 메커니즘(601)의 맞물림을 용이하게 할 수 있음이 이해될 것이다.
도 7은 실시형태에 따른 연마 공구의 횡단면도이다. 도시된 바와 같이, 연마 공구(700)는, 플레이트(301)의 리세스(304) 내에 분리 가능하게 결합되도록 구성된 연마 물품(200)을 포함한다. 이전의 실시형태와 달리, 연마 물품(200)의 기판(201)은 플레이트(301)의 리세스(304) 내에 결합되도록 구성된 독특한 형상을 가진다. 특히, 기판(201)은 플레이트(301)의 경사면(702)과 맞물리도록 구성된 경사면(703, 701)을 포함한다. 경사면(703, 701)은 기판(201)의 상부 주표면(202) 및 하부 주표면(204)에 대해 경사짐으로써, 두 표면 사이에 각도(721, 722)가 형성된다. 특히, 각도(721, 722)는 리세스(304) 내에 연마 물품(200)이 용이하게 센터링 되도록 둔각(>90°)일 수 있으며, 또한 측면(341, 342)과 접합층(205)과 연마입자층(223) 사이에 갭(707)이 형성되도록 할 수 있다. 갭(707)으로 인해 플레이트(301)와 연마 물품(200)을 결합시키는 도중 연마입자층(223)이 손상될 가능성이 감소된다.
도시된 바와 같이, 플레이트(301) 및 연마 물품(200)은, 기판(201)으로부터 측방향으로 연장된 맞물림 구조(즉, 돌기)(741, 742)를 포함하는 결합 메커니즘(709)을 통해 분리 가능하게 결합되며, 맞물림 구조들은 플레이트(301)의 대응되는 결합면(743)에 맞물리도록 구성된다. 일 실시형태에서, 경사면(701)이 경사면(702)에 맞물릴 때까지 리세스 내에 연마 물품(200)을 배치함으로써, 연마 물품(200)이 플레이트(301)와 분리 가능하게 결합될 수 있다. 리세스 내에 연마 물품(200)을 배치할 때, 맞물림 구조가 대응되는 결합면(743)에 맞물리고 기판(201)과 플레이트(301)가 서로에 대해 예를 들어 회전-고정(rotate-and-lock) 결합 배치로 고정될 때까지 연마 물품이 회전될 수 있다.
연마 공구(700)는 기판(201)과 플레이트(301)의 표면들 사이에 배치된 밀봉층(715)을 더 포함할 수 있다. 밀봉층(715)은 CMP 액체와 파편의 침투로부터 기판(201)과 플레이트(301) 간의 연결부를 용이하게 밀봉한다. 특정한 일 실시형태에서, 밀봉층(715)은 연마 물품을 사용한 후에 쉽게 제거될 수 있는 고분자 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 플레이트(301)로부터 연마 물품(200)의 분리를 용이하게 하기 위해, 밀봉층(715)은 열 처리를 통해 제거 또는 연화 가능한 실리콘 또는 저온 고분자일 수 있다.
도 8은 일 실시형태에 따른 연마 공구의 횡단면도이다. 연마 공구(800)는 플레이트(803)와 분리 가능하게 결합된 연마 물품(200)을 포함하며, 여기서 플레이트(830)는 제1 고정구(801) 및 제2 고정구(803)를 포함하고, 연마 물품(200)은 리세스(834) 내에서 플레이트(830)에 결합된다. 본원에서는 전반적으로, 플레이트는, 자기 수단, 가압 수단, 전자 결합 수단, 기계적 수단, 및 이들의 조합과 같은 결합 메커니즘을 통해 서로 분리 가능하게 결합될 수 있는 별개의 부재들을 포함할 수 있다. 특정한 기계적 수단에는 체결구, 래치, 클램프, 잠금 장치, 편향 부재, 이와 유사한 것, 및 이들의 조합이 포함될 수 있다.
도 8의 연마 공구(800)에 따르면, 제1 고정구(801)는 대략 평탄한 부재일 수 있다. 제1 고정구(801)는 기타 실시형태에서 기술된 플레이트(301)와 동일한 물질로 제조될 수 있다. 특정 설계에서, 제1 고정구(801)의 몸체 내에 개구(805, 806)가 존재할 수 있으며, 개구는 몸체의 일부를 통해 축 방향으로 연장될 수 있다. 특히, 개구(805, 806)는 그 내부에 체결구(809, 810)의 맞물림을 위해 제1 고정구(801)의 전체 두께를 통과하여 연장될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 제1 고정구(801)는 제1 고정구(801)의 상부면(831)에 부착된 편향 부재(811)를 포함할 수 있다. 편향 부재(811)는 상부면(831)으로부터 연장될 수 있고, 기판(201)의 부분들, 예를 들어 맞물림 부재(827, 828)와 맞물리도록 구성되어 리세스(834) 내에서 연마 물품(200)의 위치를 탄성 편향시킨다. 또한, 편향 부재(811)는 연마 공구(800)의 조립 시 맞물림 부재(827, 828)에 결합될 수 있고, 그에 따라 연마 물품(200)은 편향 부재(811)의 일부와 제2 고정구(803)의 일부 사이에 클램핑될 수 있다. 이러한 설계는 연마 물품(200)의 손상 가능성을 감소시키고 컨디셔닝 성능을 향상시킬 수 있다. 특정한 일 실시형태에 따르면, 편향 부재(811)는 환형 형상을 가질 수 있다.
편향 부재(811)에 사용되기에 적합한 재료는, 금속, 세라믹, 고분자 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 특정 실시형태에서, 편향 부재(811)는 금속 스프링 등을 포함할 수 있다. 다른 실시형태에 따르면, 편향 부재(811)는 고분자 물질 등을 포함할 수 있다. 추가적으로, 편향 부재(811)는 발포 재료 또는 엘라스토머 재료 등의 단일 부품으로서 고형 재료일 수 있다. 맞물림 부재들(827, 828)은 상이한 구조물이지만, 기타 설계에서 기판(201)은 기판 측면의 전체 주변부 둘레로 연장된 단일 맞물림 구조를 포함할 수 있음은 물론이다.
제1 고정구(801)와 제2 고정구(803)는 체결구(809, 810)에 의해 결합될 수 있다. 따라서, 제2 고정구(803)는, 제1 고정구(801) 내의 개구(805, 806)에 정렬되어 체결구(809, 810)의 나사산 부분을 수용하고 그에 맞물리도록 구성되는 개구(807, 808)를 포함할 수 있다.
추가로 도시된 바와 같이, 제2 고정구(803)의 몸체는, 제2 고정구(803)의 몸체에 수직인 방향으로 연장되어 기판(201)의 측면에 맞물리도록 구성된 리지(850)를 포함할 수 있다. 리지(850)는 제2 고정구(803)의 내부면 주위에 원주 방향으로 연장되어 기판의 맞물림 부재(827, 828)에 대해 제2 고정구(803) 및 제1 고정구(801)의 클램핑을 용이하게 하여, 리세스(834)에 연마 물품(200)을 고정할 수 있다.
제2 고정구(803)는 리지(850)의 내부면(815) 상에 배치된 밀봉 부재(813)를 더 포함할 수 있다. 밀봉 부재는 이러한 위치에 배치되어 파편 및 컨디셔닝 유체가 리세스(834) 내로 들어가서 연마 공구(800)의 작업을 방해하는 것을 막는다. 특정한 일 실시형태에서, 밀봉 부재(813)는 연마 공구(800)의 조립 중 적절히 배치되도록 내부면(815)에 고정 부착된다. 밀봉 부재(813)는 본원의 다른 실시형태에 따라 기술된 밀봉 부재의 특징들을 포함할 수 있다.
연마 공구(800)의 조립 중, 연마 물품(200)은 맞물림 부재(827, 828)가 편향 부재(811)와 맞물리도록 제1 고정구(801) 위에 배치될 수 있다. 그 후 제2 고정구(803)는 리지(850)가 맞물림 부재(827, 828) 위에 위치하고 밀봉 부재(813)가 맞물림 부재(827, 828)의 상부면과 맞물리도록 배치될 수 있고, 그에 따라 연마 물품(200)이 밀봉 부재(813)와 편향 부재(811) 사이에 클램핑된다. 제2 고정구(803)의 개구(807, 808)는 제1 고정구(801)의 개구(805, 806)에 정렬될 수 있으며, 체결구들이 개구들 내에 맞물림에 따라 제1 및 제2 고정구(801, 803)를 함께 고정하고 연마 물품(200)을 리세스(834) 내에 클램핑할 수 있다.
도 9는 실시형태에 따른 연마 공구의 횡단면도이다. 연마 공구(900)는 플레이트(930)에 분리 가능하게 결합된 연마 물품(200)을 포함하며, 여기서 플레이트는 제1 고정구(801), 제2 고정구(803), 및 제1 고정구와 제2 고정구(803) 사이에 형성된 리세스(934)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 연마 공구(900)는 도 8의 연마 공구(800)와 유사한 구성을 가질 수 있으나, 연마 공구(900)는 제1 고정구(801)와 제2 고정구(803) 간에 상이한 결합 메커니즘을 포함한다. 특히, 제1 고정구(801)와 제2 고정구(803)는 결합 구조(955)를 통해 함께 결합되는데, 이 때 제1 고정구(801)와 제2 고정구(803)는 함께 직접 나사산으로 형성되거나 또는 나사 결합될 수 있다. 직접적인 나사산 연결은 제1 고정구(801)와 제2 고정구(803) 각각의 대응되는 나사산 표면(901)에 의해 용이하게 이루어진다. 특히, 연마 공구(900)의 제1 고정구(801)와 제2 고정구(803) 간의 맞물림 수단은 연마 공구(800)와 상이한 한편, 연마 공구(900)의 조립 방식은 도 8의 실시형태에 따라 설명된 것과 실질적으로 동일할 수 있다.
도 10은 실시형태에 따른 연마 공구의 횡단면도이다. 특히, 연마 공구(1000)는 플레이트에 분리 가능하게 결합된 연마 물품(200)을 포함하며, 플레이트는 제1 체결구(801), 제2 체결구(803), 및 제1 체결구(801)와 제2 채결구(803) 사이에 형성된 리세스(1034)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 연마 공구(1000)는, 결합 구조(955)를 통해 결합되는 제1 체결구(801)와 제2 체결구(803)를 포함하여, 본원에 설명된 연마 공구(900)와 동일한 설계를 가진다.
연마 공구(1000)는 제1 고정구(801)의 상부면(1031)으로부터 연장된 편향 부재(1005)를 포함할 수 있다. 특히, 편향 부재(1005)는 제1 고정구(801)의 중심점 주위에서 원주 방향으로 연장되도록 환형 형상을 가질 수 있다. 더욱이, 편향 부재(1005)는 기판(201)으로부터 연장된 맞물림 구조(1027, 1028)와 맞물리는 모따기 면(1015)을 가질 수 있고, 도시된 실시형태에 따라 기판은 대응되는 모따기 면을 포함한다. 맞물림 구조(1027, 1028)에 모따기 면을 사용함으로써 리세스(1034) 내에 연마 물품(200)을 적절히 위치시키는 것이 용이해진다. 더욱이, 연마 공구(1000)는, 제2 고정구(803)에 결합되고 연마 공구(900)의 조립 시 맞물림 구조(1027, 1028)에 맞물리도록 구성된 부재(1007)를 포함할 수 있다. 특히, 부재(1007)는 변형 가능한 가요성 부재일 수 있고, 따라서 리세스(1034) 내에서의 연마 물품(200)의 적절한 배치 및 배향을 용이하게 한다. 마찬가지로, 부재(1007)는 맞물림 구조(1027, 1028)의 대응되는 상부 경사면에 맞물리도록 구성된 모따기 면(1016)을 가질 수 있다.
도 11은 실시형태에 따른 연마 공구의 횡단면도이다. 도시된 바와 같이, 연마 공구(1100)는, 플레이트(1101)의 리세스(1106) 내에 수용된 연마 물품(200)을 포함한다. 특히, 플레이트(1101)는 대략 H자형 부재로, 제1 아암(1103)과 제2 아암(1102) 및 이들을 연결하여 그 사이에 제1 리세스(1106)와 제2 리세스(1107)를 형성하는 제3 아암(1104)을 가진다. 조립 중, 먼저 리세스(1107) 내에 충분한 압력을 가하여 아암(1103, 1102)을 서로로부터 멀어지도록 방향(1105, 1108)으로 이동시킴으로써 연마 물품(200)이 리세스(1106) 내에 배치될 수 있다. 압력은 유체 또는 기체에 의해 인가될 수 있다. 아암(1102, 1103)이 방향(1105, 1108)으로 충분히 떨어진 후, 연마 물품(200)은 아암(1102, 1103) 사이의 리세스(1106) 내에 배치될 수 있고, 연마 물품(200)이 적절히 배치된 후, 리세스(1107) 내의 압력이 변경되어(즉, 감소되어) 아암(1103, 1102)을 출발 위치로 돌아가게 한다. 리세스(1107) 내의 압력을 제거하여 아암(1103, 1102)이 원래의 위치로 돌아가게 하고, 그로 인해 연마 물품(200)을 리세스(1106) 내에서 아암(1103, 1102) 사이의 적소에 클램핑한다. 연마 물품(200)을 분리하기 위해서는, 리세스(1107) 내에 압력을 인가하여 아암(1103, 1102)을 방향(1108, 1105)으로 벌어지게 할 수 있다.
도 12a는 실시형태에 따른 연마 공구의 일부를 나타낸 횡단면도이다. 특히, 연마 공구(1200)는 플레이트(1201) 및 플레이트(1201)의 위에 위치하고 이에 분리 가능하게 결합된 연마 물품(1202)을 포함한다. 특히, 연마 물품(1202)은 그 전체 두께를 통과하여 축 방향으로 연장된 개구(1207, 1209) 형태의 맞물림 구조를 포함한다. 개구(1207, 1209)는 플레이트(1201)의 상부면(1205)으로부터 연장된 핀(1203, 1204)에 맞물리도록 구성되며, 그에 따라 연마 물품(1202)은 플레이트(1201)에 대해 배치 및 배향이 고정된다. 핀(1203, 1204)은 플레이트(1201)의 상부면(1205)에 부착될 수 있고, 또는 다른 설계에서 핀(1203, 1204) 및 플레이트(1201)는 일체형 단일 부품일 수 있다.
추가로 도시된 바와 같이, 핀(1203, 1204)은 그 상부면 위에 위치한 상부층(1213, 1214)을 포함할 수 있다. 특히, 상부층(1213, 1214)은 핀(1203, 1204)의 상부면에 직접 부착될 수 있으며, 더 구체적으로, 상부층(1213, 1214)은 연마 물품(1202)의 접합층(203) 상부면과 동일 높이로 구성될 수 있다. 상부층(1213, 1214)은 연마 물품(1202)과 핀(1203, 1204) 간의 연결부의 밀봉을 용이하게 한다. 더욱이, 상부층(1213, 1214)은 컨디셔닝 공정을 방해하지 않도록 연성 또는 가요성 물질로 만들어질 수 있다. 일 실시형태에 따르면, 상부층(1213, 1214)은 고분자 물질을 포함할 수 있다.
연마 공구(1200)는, 플레이트(1201) 내부에 배치되며 연마 물품(1202)의 기판(201)을 플레이트(1201)에 자기로 끌어당겨 결합시키도록 구성된 자석(1213, 1214, 1215)을 더 포함할 수 있다. 자석(1213~1215)은, 기판(201) 또는 연마 물품(1202) 내의 다른 물질을 플레이트(1201)의 상부면(1205)으로 끌어당기기에 적합한 극성을 가질 수 있다. 자석(1213~1215)은 플레이트(1201)의 물질에 의해 모든 면이 완전히 둘러싸이도록 플레이트(1201) 내부에 매립될 수 있다.
도 12a의 연마 공구(1200)는 플레이트(1201)의 내부에 자석(1213, 1214, 1215)을 포함하는 것으로 도시되는 한편, 다른 실시형태에 따르면 이러한 자석들은 연마 물품(1202)에 존재할 수 있음은 물론이다. 더욱이, 연마 물품(1202) 및 플레이트(1201)는 극성이 반대가 되어 서로 끌어 당김으로써 연마 물품(1202)을 플레이트(1201)에 고정하도록 둘 다 자석을 포함할 수 있다. 게다가, 도 12a의 실시형태가 자석을 보여주는 한편, 본원의 어떤 실시형태라도 자기 결합 메커니즘을 포함하여 연마 공구를 형성할 수 있음은 물론이다.
대안적인 실시형태에 따르면, 플레이트(1201)와 연마 물품(1202)은 양극 접합과 같은 전극 연결을 통해 분리 가능하게 결합될 수 있고, 이 때 플레이트(1201)와 기판(201)에 반대 전하가 공급되어 두 부재 간의 결합을 촉진한다.
연마 공구(1200)의 평면도가 도 12b에 도시되어 있으며, 기술된 바와 같이 연마 공구(1200)는, 내부에 핀(1203, 1204)과 맞물리는 개구(1207, 1209)를 가지는 연마 물품(1202)을 포함한다. 특히, 연마 물품(1202) 내의 개구(1207, 1209)는 중심점(1220)으로부터 반경 반향으로 이격되어 있으며, 특히 연마 물품(1202) 내의 개구(1207)는 연마 물품(1202)의 중심점(1220)으로부터 반경방향 거리(1221)만큼 이격되어 있는 한편, 개구(1209)는 중심점(1220)으로부터 반경방향 거리(1222)만큼 이격되어 있다. 연마 물품(1202)의 중심점(1220)으로부터 개구들(1207, 1209)이 이격되어 플레이트(1201) 상에 연마 물품(1202)을 고정(locking)하는 것이 용이해지며, 그로써 컨디셔닝 작업 중 회전하지 않는다.
도 12c는 실시형태에 따른 연마 공구의 평면도이다. 연마 공구(1250)는, 플레이트(미도시)의 상부면 위에 위치한 연마 물품(1202)을 포함한다. 연마 물품(1202)은 그 중심점(1253)으로부터 이격된 개구(1217, 1219)를 포함한다. 특히, 연마 물품(1202)의 원주가 개구(1217, 1219)를 도중에 가로막도록, 개구(1217, 1219)는 연마 물품(1202)의 주변부에 위치된다. 또한, 개구들(1217, 1219)은 중심점(1253)으로부터 떨어져, 도시된 바와 같이 반경방향 거리(1251, 1252)만큼 이격되어 연마 물품(1202)과 플레이트 간의 적합한 결합을 용이하게 할 수 있고, 그에 따라 연마 물품(1202)은 드레싱 작업 중 회전하거나 위치를 바꾸지 않는다.
도 13은 실시형태에 따른 연마 공구의 평면도이다. 도시된 바와 같이, 연마 공구(1300)는, 플레이트(미도시)에 분리 가능하게 결합될 수 있는 연마 물품(1302)을 포함할 수 있고, 플레이트는 클램프 링(1301)을 통해 연마 물품의 바닥에 결합될 수 있다. 클램프 링(1301)은, 연마 물품(1302)의 주변부 둘레에 연장되며 이를 클램프 링(1301)에 고정하도록 구성된 제1 링 부분(1303) 및 제2 링 부분(1304)을 포함한다. 제1 링 부분(1303) 및 제2 링 부분(1304)은, 체결구(1308)를 포함하는 클램프 조립체(1305)에 의해 연결될 수 있다. 작업 중, 연마 물품(1302)은 클램프 링(1301) 내에 배치될 수 있고, 제1 링 부분(1303) 및 제2 링 부분(1304)은 제1 클램프 부분(1306)과 제2 클램프 부분(1307) 사이의 체결구(1308)의 맞물림을 통해 연마 물품(1302) 둘레에 밀착될 수 있다. 특히, 체결구(1308)와 제1 클램프 부분(1306) 및 제2 클램프 부분(1307)의 맞물림은, 제1 및 제2 클램프 부분(1306, 1307) 사이의 공간을 감소시키고 제1 링 부분(1303)과 제2 링 부분(1304) 사이에 연마 물품(1302)을 고정하도록 도와준다.
도 14는 실시형태에 따른 연마 공구의 횡단면도이다. 연마 공구(1400)는 연마 물품(200)을 플레이트(1401)에 분리 가능하게 결합시키기 위한 결합 메커니즘(1402)을 포함한다. 도시된 실시형태에 따르면, 결합 메커니즘(1402)은, 기판(201)의 몸체로부터 연장되어 플레이트(1401) 내의 돌기(1403, 1404)와 맞물리는 맞물림 구조(1405)를 이용한다. 특히, 맞물림 구조(1405)는, 기판의 가장자리로부터 측방향으로 연장되며 플레이트의 돌기들(1403, 1404) 사이의 리세스에 맞물리도록 구성된 돌기이다. 더욱이, 결합 메커니즘(1402)은, 기판(201)의 맞물림 구조(1405)와 플레이트(1401)의 돌기들(1403, 1404) 간의 결합을 용이하게 하기 위한 체결구(1406)를 더 포함한다. 맞물림 구조(1405)와 돌기들(1403, 1404)은 내부에 체결구(1406)의 맞물림을 위해 자신들을 통과하여 연장되는 개구를 가질 수 있음은 물론이다. 추가적으로, 체결구(1406)와 플레이트(1401)의 표면 사이에 와셔(1407)가 배치될 수 있다.
작업 중, 기판(201)의 맞물림 구조(1405)가 플레이트(1401)의 돌기들(1403, 1404) 사이에 배치될 수 있고, 돌기들(1403, 1404, 1405)이 적절히 정렬되면 체결구(1406)가 돌기들(1403~1405) 각각을 통과하여 나사산 결합되어 연마 물품(200)을 플레이트(1401)에 분리 가능하게 결합시킬 수 있다. 연마 공구(1400)는 연마 물품(200)의 일측에 배치된 단일 결합 메커니즘(1402)을 가지는 것으로 도시되는 한편, 추가적인 결합 메커니즘이 추가되어 연마 물품(200)을 플레이트(1401)에 적절히 고정할 수 있음은 물론이다.
연마 공구(1400)는 밀봉 부재(1418, 1419)를 더 포함한다. 특히, 밀봉 부재(1418, 1419)는 결합 메커니즘(1402) 아래의 위치에 배치되며 플레이트(1401)에 부착된다. 또한 도시된 바와 같이, 밀봉 부재(1418, 1419)는 연마 물품(200)의 측면에 맞물리는 방식으로 위치되며, 일부 설계에서 밀봉 부재(1418, 1419)는 접합층(205)에 맞물려 파편 및 유체가 리세스(1435)로 들어오는 것을 막고, 연마 물품(200)의 미사용측의 오염 및 후속 드레싱 작업에서 드레싱될 패드가 오염될 위험을 막는다. 도 14의 실시형태에는 도시되지 않았지만, 추가적인 밀봉 부재들이 연마 물품(200)과 플레이트(1401)의 표면들 사이의 특정 위치, 예를 들어 기판(201)과 돌기(1403) 사이에 에 배치되어 파편 및 유체가 결합 메커니즘(1402)으로 들어가는 것을 막을 수 있다.
도 15는 실시형태에 따른 연마 공구의 횡단면도이다. 연마 공구(1500)는, 콜릿 부재(1501)에 분리 가능하게 결합된 연마 물품(200)을 포함할 수 있고, 콜릿 부재(1501)는 플레이트(1510)에 분리 가능하게 결합될 수 있다. 일 실시형태에 따르면, 연마 공구(1500)는 맞물림 구조(1503, 1504)를 포함하며, 이는 콜릿 부재(1501)의 리세스(1414) 내의 연마 물품(200)에 분리 가능하게 결합되도록 구성된다. 결합 메커니즘(1503, 1504)은, 콜릿 부재(1501)의 몸체로부터 연장되고 기판(201) 내의 리세스(1523, 1524)에 맞물리도록 구성된 돌기들(1513, 1514)을 포함할 수 있다. 결합 메커니즘(1503, 1504)은 리세스(1523, 1524) 내에 맞물린 돌기들(1513, 1514)을 포함하는 것으로 도시되는 한편, 본원에 설명된 다른 임의의 결합 메커니즘이 연마 물품(200)을 콜릿 부재(1501)에 결합시키기 위해 사용될 수 있음은 물론이다.
도시된 바와 같이, 콜릿 부재(1501)는, 기판(201)의 제1 및 제2 주표면(202, 204)에 대해 경사지거나 각을 이루는 표면(1507) 및 콜릿 부재(1501)의 바닥면(1508)을 포함할 수 있다. 또한 특정 실시형태에서, 콜릿 부재(1501)는 표면(1507)에 배치되어 콜릿 부재를 플레이트(1510)에 분리 가능하게 결합시키는 맞물림 구조(1516)를 포함할 수 있다. 특히, 콜릿 부재(1501)는, 더욱 구체적으로 맞물림 구조(1516)는, 플레이트(1510) 내의 돌기(1517)에 맞물리도록 구성된 표면(1507) 내의 채널(1519)을 포함할 수 있고, 그에 따라 두 구성요소는 분리 가능하게 결합될 수 있다. 특정 실시형태에서, 맞물림 구조(1516)는, 플레이트(1510)의 돌기(1517)가 처음에 콜릿 부재(1501)의 채널(1519) 내에 맞물릴 수 있고, 그 후 콜릿 부재(1501) 또는 플레이트(1510)가 어느 정도 회전되어 플레이트(1510)에 대해 콜릿 부재(1501)의 위치를 고정할 수 있도록, 회전-고정 메커니즘을 포함할 수 있다. 콜릿 부재(1501)는 연마 물품(200)과 플레이트(1510) 사이의 중간 구성요소이며, 더욱이 이러한 콜릿 부재(1501)는 본원의 어떠한 실시형태와도 함께 사용될 수 있음은 물론이다.
더욱이, 콜릿 부재(1501)는 두 가지 유형 이상의 물질을 포함하는 복합 부재일 수 있고, 그에 따라 콜릿 부재(1501)의 특정한 일부는 결합 계면에서 플레이트(1510) 주위로 팽창 및 수축하여 두 구성요소 간의 유연한 억지 끼워맞춤(compliant and tight fit)을 용이하게 할 수 있다. 예를 들어, 콜릿 부재(1501)의 일부는 금속 또는 금속 합금과 같은 경질의 물질을 포함할 수 있으며, 이러한 경질의 물질은 고분자 물질과 같은 더 연성인 물질(예를 들어, 고무 또는 실리콘 물질)을 포함하는 콜릿 부재(1501)의 일부에 결합될 수 있다. 특히, 더 연성인 물질을 포함하는 부분들은 플레이트(1510)에 콜릿 부재(1501)를 직접 결합시키도록 설계된 표면들을 포함할 수 있다.
도 16은 실시형태에 따른 연마 공구의 평면도이다. 도시된 바와 같이, 연마 공구(1600)는, 기판(1603) 및 기판(1603) 상부에 위치한 연마입자층(1621)을 포함하는 연마 물품(1602)을 포함한다. 특정 설계에서, 기판(1603)은 변과 모서리를 포함하는 대략 다각형 형상을 가질 수 있는 한편, 연마입자층(1621)은 기판(1603)의 대략적인 형상과는 상이한 형상으로 표면 상에 배향된다. 예를 들어, 도 16의 실시형태에 나타난 바와 같이, 연마입자층은 기판(1603)의 표면 상에 대략 원형 패턴으로 존재한다. 특히, 기판(1603)의 형상은 변과 모서리를 포함하여, 연마 물품(1602)과 플레이트(미도시)의 분리 가능한 결합을 위한 기판(1603)과 플레이트의 결합을 더 용이하게 한다.
도 17은 실시형태에 따른 연마 공구의 평면도이다. 연마 공구(1700)는, 연마 물품(1702)에 분리 가능하게 결합된 플레이트(1701)를 포함한다. 특히, 플레이트(1701)는, 상부에서 봤을 때(플레이트 몸체의 일부를 통해 봤을 때 횡단면 형상과 반대측), 연마 물품(1702)의 형상과 상당히 상이한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 17에 도시된 실시형태에 따르면, 플레이트(1701)는 상부에서 봤을 때 대략 원형인 형상을 가질 수 있다. 그러나, 연마 물품(1702)은, 주변부의 일부를 정의하는 아치형 부분(1705)을 포함하며 주변부의 일부를 정의하는 편평 부분(1703)을 더 포함하는 형상을 가진다. 특히, 아치형 부분(1705)은, 주변부의 적어도 180°를 통해 연장되도록 대략 반원 형상을 가질 수 있다. 특히, 연마 물품(1702)이 드레싱 작업 중 회전하거나 이동하지 않도록, 편평 부분(1703)은 플레이트(1701) 내에서 분리 가능한 연마 물품(1702)의 위치 및 배향을 용이하게 고정하는 모서리 및 변을 제공한다.
도 18은 실시형태에 따른 연마 공구의 평면도이다. 연마 공구(1800)는, 플레이트(1801)에 분리 가능하게 결합된 연마 물품(1802)을 포함한다. 특히, 연마 물품(1802)은, 연마입자층 및 접합층을 통과하여 기판 몸체의 내부로 연장될 수 있는 개구(1803, 1804)를 포함한다. 개구(1803, 1804)는 연마 물품(1802)을 플레이트(1801)에 분리 가능하게 결합시키는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 일 실시형태에 따르면, 개구(1803, 1804)는, 그 내부에 연마 물품(1802)에 맞물리도록 설계되어 플레이트(1801)로부터 연마 물품(1802)의 파지 및 분리를 보조하는 공구를 위한 열쇠 구멍을 제공할 수 있다. 예를 들어 일 실시형태에서, 열쇠형 공구는 핸들 및 개구(1803, 1804) 내에서 연마 물품(1802)에 맞물리도록 구성된 대응되는 돌기들을 포함할 수 있다. 특정한 경우에, 열쇠형 공구는 플레이트(1801)에 대해 연마 물품(1802)을 회전시키는 데 사용될 수 있고, 그로 인해 연마 물품(1802)을 플레이트(1801)로부터 분리한다. 대안적인 설계에서, 연마 물품(1802) 및 플레이트는 자력을 통해 분리 가능하게 결합될 수 있고, 열쇠형 공구는 개구(1803, 1804) 내에서 연마 물품(1802)에 맞물리도록 구성된 대응되는 돌기들을 포함할 수 있고, 연마 물품(1802)을 끌어당기며 연마 물품(1802)을 플레이트(1801)로부터 효과적으로 분리하도록 구성된 자석을 더 포함할 수 있다.
도 19는 실시형태에 따른 연마 공구의 평면도이다. 연마 공구(1900)는 플레이트(1901)를 포함하며, 플레이트(1901)는 그 표면 상에 특정 배열로 배향된 복수의 연마 물품(1912, 1913, 1914, 1915)을 포함한다. 도시된 바와 같이, 연마 물품들(1912~1915)은 각각 서로 다른 독특한 형상을 가지고 플레이트(1901)의 표면 상에 패턴을 형성할 수 있다. 또한, 연마 공구(1900)는, 연마 물품들(1912~1915)을 분리하는 채널들(1903, 1904)을 포함한다. 연마 공구(1900)의 표면에 형성된 채널들(1903, 1904)은 CMP 드레싱 작업 중 스와프 및 기타 파편의 제거를 용이하게 할 수 있다. 각각의 연마 물품(1912~1915)이 독특한 형상을 가지고 플레이트(1901)에 분리 가능하게 결합되도록 구성됨은 물론이다.
도 20은 실시형태에 따른 연마 공구의 평면도이다. 연마 공구(2000)는, 플레이트(2001) 및 플레이트(2001)에 분리 가능하게 결합된 연마 물품(2002)을 포함한다. 본원의 다른 실시형태들과 같이, 연마 물품(2002)은 제1 주표면 및 제1 주표면과 반대측의 제2 주표면 상에 연마입자층을 포함하는 기판을 가진 리버서블 연마 물품이다. 특히, 연마 물품(2002)을 플레이트(2001)에 분리 가능하게 결합시키기 위한 결합 메커니즘은, 일련의 기동식 조(maneuverable jaw)(2005, 2006, 2007, 2008)를 포함한다. 일 실시형태에 따르면, 기동식 조(2005~2008)는, 플레이트(2001)의 표면 상에서 연마 물품(2002)에 맞물리고 이를 클램핑하도록 이동될 수 있다. 기동식 조(2005~2008)는 예를 들어 선회, 나사, 크랭크, 쐐기, 미끄럼 등의 기계적 수단을 비롯한 다양한 메커니즘을 사용하여 작동될 수 있다. 기동식 조(2005~2008)는 플레이트(2001) 상에 연마 물품(2002)을 적절히 위치시키기 위해 개별적으로 또는 함께 작동될 수 있다.
특정한 일 실시형태에서, 기동식 조(2005~2008)는 화살표(2013, 2014, 2015, 2016)로 나타낸 방향으로, 즉 플레이트의 중심에 대해 대략 반경 내측 및 외측 방향으로 이동되어 연마 물품(2002)에 맞물릴 수 있다. 특정 설계에서, 기동식 조(2005~2008)는 화살표(2020)로 나타난 방향으로 플레이트(2001)를 (또는 플레이트(2001)에 대해 기동식 조(2005~2008)를) 회전시킴으로써 이동될 수 있다. 따라서, 플레이트(2001)는, 플레이트(2001)의 표면에 대해 기동식 조(2005~2008)를 결합 및 이동시키기 위한 그 상부면을 따라 리지 또는 홈, 특히 나선형 리지 또는 홈을 포함할 수 있다. 예를 들어, 플레이트(2001)를 시계 방향으로 회전시킴으로써, 기동식 조(2005~2008)를 (플레이트(2001)의 중심을 향해) 반경 내측 방향으로 이동시켜 연마 물품(2002)에 맞물리는 것을 용이하게 할 수 있다. 한편 플레이트(2001)를 반대 방향으로 회전시킴으로써 기동식 조(2005~2008)를 반경 외측 방향으로 이동시키는 것을 용이하게 할 수 있다.
연마 공구(2000)의 사용 중, 사용자는 연마 물품(2002)을 플레이트(2001) 상에 배치하고, 기동식 조(2005~2008)가 반경 내측 방향으로 이동하여 연마 물품(2002)에 맞물릴 때까지 시계 방향으로 플레이트 또는 플레이트의 일부(예컨대, 플레이트의 상부)를 회전시킬 수 있다. 연마 물품(2002)을 충분히 사용한 후, 사용자는 플레이트를 반대 방향(즉, 반시계 방향)으로 회전시켜 기동식 조(2005~2008)를 반경 외측 방향으로 이동시키고 따라서 플레이트(2001)로부터의 분리를 위해 연마 물품(2002)을 맞물림 해제시킴으로써 연마 물품(2002)을 분리할 수 있다.
또한, 연마 공구(2000)는 밀봉 부재(2009, 2010, 2011, 2012)를 포함할 수 있다. 일 실시형태에 따르면, 밀봉 부재(2009~2012)의 위치는 플레이트(2001)의 표면 상에 고정되고, 그로 인해 플레이트(2001)에 대한 연마 물품(2002)의 최초 배치를 용이하게 한다. 더욱이, 반경 내측 방향으로의 기동식 조(2005~2008)의 이동 중, 밀봉 부재(2009~2012)는 기동식 조(2005~2008) 각각의 사이에 배치되어 기동식 조(2005~2008), 연마 물품(2002), 및 플레이트(2001) 사이의 밀봉을 용이하게 할 수 있다. 다른 실시형태에서, 밀봉 부재(2009~2012)는 기동식 조(2005~2008)의 단부에 고정 부착되어 기동식 조(2005~2008)와 함께 반경 방향으로 이동할 수 있다.
도 21은 실시형태에 따른 연마 공구의 횡단면도이다. 연마 공구(2100)는, 플레이트(2101)의 리세스(2134)에 분리 가능하게 결합된 연마 물품(2102)을 포함한다. 연마 물품(2102)은 결합 메커니즘(2103)을 통해 리세스(2134) 내에 분리 가능하게 결합될 수 있다. 결합 메커니즘(2103)은, 플레이트(2101)의 몸체의 개구(2106) 내에 맞물리며 그에 상응하여 연마 물품(2102)의 기판(2108)의 일부 내로 연장되는 개구(2105) 내에 맞물리도록 구성된 체결구(2107)를 포함할 수 있다. 도 21의 실시형태에 따르면, 체결구(2107)는 플레이트(2101) 및 기판(2018)의 일부를 통해 측방향으로 연장되어 플레이트(2101)에 대한 연마 물품(2102)의 위치 고정을 용이하게 할 수 있다. 연마 물품(2102) 및 플레이트(2101)를 분리 가능하게 결합시키기 위해 두 개 이상의 체결구(2107)를 사용할 수 있음은 물론이다. 더욱이, 도시되지는 않았지만, 하나 이상의 밀봉 부재가 연마 물품(2102)과 플레이트(2101) 사이, 예를 들어 기판(2108)과 플레이트(2101)의 내부면 사이에 배치되어 파편 및 유체가 리세스(2134)로 들어갈 가능성을 감소시킬 수 있다. 대안적인 설계에서, 리지 또는 다른 배치 부재(예컨대 도 5의 리지(521, 523)를 참조)가 리세스 내에 제공되어 플레이트(2101)에 대한 연마 물품(2102)의 적절한 배치를 도움으로써 개구(2106, 2105)의 정렬 및 그 내부의 체결구(2107)의 맞물림을 용이하게 할 수 있다. 또한 체결구(2107)가 도시되어 있지만, 앨런 볼트(Allen bolt), 너트, 핀 등과 같은 다른 체결 메커니즘이 사용될 수 있음은 물론이다.
도 22는 실시형태에 따른 연마 공구의 횡단면도이다. 연마 공구(2200)는, 플레이트(2201)에 분리 가능하게 결합된 연마 물품(2202)을 포함한다. 플레이트(2201)는 그 몸체 내부에 자석(2209)을 포함할 수 있으며, 자석은 연마 물품(2202)과 플레이트(2201) 간의 결합을 용이하게 한다. 자석(2209)은 연마 물품(2202), 특히 연마 물품(2202)의 기판(2208)을 끌어당기기에 충분한 극성과 세기를 가질 수 있으며, 이 때 연마 물품(2202)은 금속 또는 금속 합금과 같이 자석(2209)에 자기로 끌어당겨질 수 있는 물질을 포함할 수 있다. 특정 실시형태에서, 자석(2209)은 플레이트(2201)의 몸체에 의해 모든 면이 둘러싸이고 플레이트(2201)의 후면(2255)으로부터 접근 가능하도록 플레이트(2201)의 바닥면에 배향된다. 이는 유지보수 또는 교체를 위한 자석(2209)의 분리를 용이하게 할 수 있다. 또한, 플레이트(2201)의 후면(2255)에 자석(2209)을 배치함으로써, 결합을 위한 기판(2208)과 자석(2209) 사이에 적절한 거리를 제공할 수 있다. 추가적으로, 자석(2209)의 위치는 분리 자석(미도시)을 통해 플레이트(2201)로부터 연마 물품(2202)을 분리하기 위한 적절한 이격 거리를 제공할 수 있으며, 이러한 분리 자석은, 플레이트(2201)로부터 연마 물품(2202)을 분리하기 위해 기판(2208)에 더 가까이 맞물리고 이를 더 강하게 자기로 끌어당길 수 있다.
추가로 도시된 바와 같이, 기판(2208)은 각각 그 상부 주표면(2223) 및 하부 주표면(2225)에 대해 경사진 표면(2233, 2234)을 포함하여 독특한 형상을 가질 수 있다. 경사진 표면(2233, 2234)은 플레이트의 경사진 표면(2244)과 대응하여 맞물리는 독특한 형상을 제공한다. 더욱이, 경사진 표면(2233, 2234)은, 플레이트(2201)와 연마 물품(2202) 사이에 배치된 밀봉 부재(2207)와 연마 물품(2202) 간의 효과적인 맞물림을 돕는다. 밀봉 부재(2207)는 리세스 내에 플레이트(2201)의 표면 위에 위치하는 가요성 막일 수 있으며, 연마 물품(2202)과 플레이트(2201) 간의 결합시 압축 및 변형되도록 구성된다. 밀봉 부재(2207)는 고분자 물질 또는 고분자 물질을 포함한 복합 물질로 이루어질 수 있음은 물론이다.
특정한 일 실시형태에 따르면, 기판(2208)의 상부 주표면(2223) 및 하부 주표면(2225)은, 접합층(2213, 2215)이 각각 배치되는 리세스를 포함할 수 있다. 상부 및 하부 주표면(2223, 2225)의 리세스들로 인해, 기판(2208)에 더 큰 기계적 힘으로 고정되는 접합층(2213, 2215)을 포함하는 연마 물품이 제공되고, 또한 플레이트(2201)의 리세스(2221) 내에 적절한 결합을 위한 모서리의 노출이 감소되어, 내부에 포함된 접합층(2213, 2215) 및 연마 입자들의 손상이 방지되는, 더 평활한 형상을 포함하는 연마 물품이 제공된다.
도 23은 실시형태에 따른 연마 공구의 횡단면도이다. 연마 공구(2300)는 플레이트(2302)에 분리 가능하게 결합된 연마 물품(2301)을 포함한다. 특히, 연마 공구(2300)는, 다른 실시형태에 따라 기술된 바와 같이 기판(2308)의 서로 반대측의 제1 및 제2 주표면 상에 제 및 제2 연마입자층을 포함하는 리버서블 연마 물품을 포함한다. 연마 물품(2301)은 플레이트(2302)의 리세스(2334) 내에 결합될 수 있다. 특히, 플레이트(2302)는, 플레이트의 후면(2366)에 형성된 리세스(2307) 및 리세스(2334) 중 어느 한 측 상에 제1 및 제2 아암(2310, 2311)을 포함하는 독특한 형상을 가진다. 리세스(2307)는, 후면(2308) 및 리세스(2307)의 후면으로부터 플레이트(2302)의 몸체를 통과하여 리세스(2334)의 바닥면(2313)까지 연장되는 개구(2309)를 포함한다. 이러한 설계는 가압식 결합 메커니즘을 용이하게 할 수 있으며, 이 때 감소된 압력 분위기가 리세스(2307) 내에 제공됨으로써, 플레이트(2302)의 리세스(2334) 내에 연마 물품(2301)을 고정하기에 충분한 압력 차 또는 흡입력을 생성한다. 리세스(2307) 내의 감소된 압력 분위기는, 플레이트(2302)의 후면(2366)에 대해 적절히 위치되어 밀봉된 진공 펌프를 사용함으로써 제공할 수 있다.
추가로 도시된 바와 같이, 연마 공구(2300)는, 리세스(2334) 내에 플레이트(2302)의 내부면을 따라 배치되고 연마 물품(2301)에 맞물리도록 구성된 밀봉 부재(2305)를 더 포함할 수 있다. 특정한 실시형태에서, 밀봉 부재(2305)는, 밀봉 부재(2305)의 몸체로부터 리세스(2334) 내로 측방향으로 돌출됨에 따라 연마 물품(2301)의 접합층(2322)에 맞물리도록 구성된 리지(2306)를 포함할 수 있다. 밀봉 부재(2305)는 파편 및 유체가 리세스(2334)로 침투하는 것을 감소시킬 수 있다. 밀봉 부재(2305)의 리지(2306)는 또한 리세스(2334) 내에 연마 물품(2301)을 적절히 배치하는 것을 도울 수 있으며, 그에 따라 접합층(2322)이 리세스(2334)의 바닥면(2313)으로부터 적절히 이격되어 연마입자층의 손상을 막고, 리세스(2334) 내에 연마 물품(2301)을 고정시키기 위해 적절한 가압력을 용이하게 형성할 수 있다.
도 24a 내지 도 24d는, 실시형태에 따른 CMP 패드 컨디셔닝 작업을 수행하기 위한 연마 물품을 사용하는 방법을 보여준다. 특히, 다음의 도면들은 연마 물품의 리버서블 특성 및 연마 물품, 플레이트, 및 홀더 간의 결합 배치를 보여준다.
도 24a는 실시형태에 따른 홀더, 플레이트 및 연마 물품의 횡단면도이다. 특히, 연마 물품(2403)은, 본원의 실시형태에 따라 기판의 제1 및 제2 주표면 상에 각각 제1 연마 표면(2404) 및 제2 연마 표면(2405)을 포함하여 형성된다. 제1 및 제2 연마 표면(2404, 2405)은 본원의 실시형태에 따라 기술된 바와 같이 연마 구조 또는 접합층과 연마입자들의 조합을 포함할 수 있다.
홀더(2401)는 기판을 포함할 수 있으며, 기판은 전형적으로 금속 또는 금속 합금 재료로 제조되고 그 내부에 체결구(2431, 2432)의 맞물림을 위해 몸체의 두께를 통과하여 축방향으로 연장된 개구(2422, 2423)를 가진다. 플레이트(2402)는 홀더(2401)와 연마 물품(2403) 사이에 배치될 수 있으며, 그 내부에 체결구(2431, 2432)의 일부분과 맞물리기 위해 배면으로부터 연장되어 플레이트(2402)를 홀더(2401)에 직접 결합시키는 대응하는 개구(2424, 2425)를 포함할 수 있다. 대조적으로, 통상적인 설계에서, 홀더(2401)는 제조자 표준 설계를 기초로 하여 특정한 드레싱 기계에 전형적으로 통합되고, 체결구(2431, 2432)는 패드 컨디셔너를 홀더(2401)에 직접 부착하기 위해 사용되는 공통된 업계 표준이다. 연마 물품(2403)은 플레이트(2402)에 분리 가능하게 결합될 수 있고, 그에 따라 제1 연마 표면(2404)이 노출되어 CMP 패드를 컨디셔닝할 준비가 되도록 구성된다. 제2 연마 표면(2405)은 플레이트(2402)의 표면에 또는 플레이트(2402) 내에 위치하며, 예를 들어 본원에 기술된 바와 같이 플레이트(2402)의 리세스 내에 수용된다.
홀더(2401), 플레이트(2402) 및 연마 물품(2403)이 결합되어, CMP 공구에 부착되는 연마 조립체(2409)를 형성할 수 있다. 도 24b는 실시형태에 따른 CMP 공구의 개략도이다. 도시된 바와 같이, CMP 공구는, CMP 패드 드레싱 공정을 수행하기에 적합한 전자 및 기계적 시스템들을 포함할 수 있는 드레싱 기계(2410)를 포함한다.
연마 조립체(2409)는, 제1 연마 표면(2404)이 노출되고 CMP 패드(2411)에 접촉되어 이를 드레싱하도록 구성되는 방식으로, 드레싱 기계(2410)에 결합될 수 있다. 작업 중, 제1 연마 표면(2404)은 CMP 패드(2411)의 표면에 접촉되고, CMP 패드는 제1 연마 표면(2404)에 대해 이동될 수 있으며, CMP 패드(2411)의 적절한 컨디셔닝을 달성하기 위해 종종 CMP 패드(2411) 및 연마 조립체(2409) 둘 다 서로에 대해 이동된다. CMP 패드(2411)가 도시된 바와 같이 하나의 축(2431)을 중심으로 회전되고 연마 조립체(2409)가 도시된 바와 같이 다른 축(2436)을 중심으로 회전되도록, 제1 연마 표면(2404)과 CMP 패드(2411)의 이동은 회전 운동일 수 있다. CMP 패드(2411)와 연마 조립체(2409)는 동일한 방향 또는 상이한 방향으로 회전될 수 있다. 이러한 공정은, 제1 연마 표면(2404)의 예상 컨디셔닝 수명이 소진될 때까지, 하나 이상의 CMP 패드에 대해 규칙적으로 반복해서 수행될 수 있다. 사용자는 기판에 구비된 표지부를 사용하거나 또는 본원에 기술된 다른 수단에 의해 제1 연마 표면(2404)의 마모 상태 또는 사용량을 기록 또는 추적할 수 있다.
통상의 컨디셔닝 공정 중, 드레서가 완전히 사용되고 예상 컨디셔닝 수명이 완전히 소진된 후, 이를 분리 및 폐기한다. 그러나, 본원의 실시형태에 따르면, 연마 물품(2403)은 플레이트(2402)로부터 분리되고, 제2 연마 표면이 노출되도록 뒤집어질 수 있고, 동일한 연마 물품(2403)을 사용하여 후속 컨디셔닝 공정이 계속될 수 있다.
도 24c를 참조하면, 홀더(2401), 플레이트(2402) 및 연마 물품(2403)이 다시 도시되어 있다. 특히, 제1 연마 표면(2404)이 완전히 사용된 후, 연마 물품이 플레이트(2402)로부터 분리되고, 도시된 바와 같이 뒤집어져서, 다시 플레이트(2402)에 결합될 수 있다. 이러한 방식으로, 제2 연마 표면(2405)이 노출되는 한편 제1 연마 표면(2404)이 가려지고, 동일한 연마 물품(2403)은 후속의 제2 컨디셔닝 절차를 위해 준비된 상이한 연마 조립체(2415)를 형성한다. 특정 실시형태에서, 연마 물품을 뒤집는 것은 플레이트(2402)로부터 연마 물품(2403)만을 분리하는 것을 포함할 수 있는 한편 플레이트(2402)와 홀더(2401)는 드레싱 기계(2410)에 결합된 상태를 유지하며, 이는 CMP 공정을 크게 방해하지 않으면서 신속하고 반복적인 컨디셔닝을 가능하게 한다.
도 24d에 도시된 바와 같이, 연마 조립체(2415)는 드레싱 기계(2410)에 결합될수 있고, 이로써 제2 연마 표면(2405)이 노출되고 CMP 패드(2441)에 접촉되어 이를 컨디셔닝하도록 구성된다. CMP 패드(2441)는 CMP 패드(2411)와 동일한 패드일 수 있으나, 컨디셔너의 수명이 보통 단일 CMP 패드의 수명을 초과하기 때문에, CMP 패드들(2411, 2441)은 상이할 것이다. 특히 제2 연마 표면(2405)에 대한 CMP 패드(2441)의 이동을 포함하여, 제1 연마 표면(2404)에 사용된 것과 동일한 방식으로 제2 연마 표면(2405)을 사용하여 컨디셔닝 작업이 완료될 수 있다.
다음의 설명은 CMP 패드 컨디셔너, 플레이트 및 홀더를 포함한 특정 연마 물품의 추가적인 세부 사항들을 제공한다. 이하에 기술된 실시형태들은, 플레이트와 CMP 패드 컨디셔너의 분리 가능한 결합을 용이하게 하는 추가적인 특징들을 제공하여 리버서블 CMP 패드 컨디셔너의 사용을 돕는다. 이하에 기술된 실시형태들에 포함된 특징부들은 본원에 기술된 연마 물품들의 어떠한 특징들과도 결합하여 사용될 수 있음은 물론이다.
도 25a는 실시형태에 따른 플레이트의 후방측 평면도이다. 도시된 바와 같이, 플레이트(2501)는 대략 원형 형상을 가지며, 대략 원통형의 3차원 형상을 가질 수 있다. 플레이트(2501)는, 플레이트(2501)의 몸체에 축방향 내측으로 연장된 복수의 개구를 포함할 수 있다. 개구들은, 예를 들어 홀더를 비롯한 CMP 컨디셔닝 공정의 부품인 기타 물체와 플레이트(2501)의 결합을 돕는 역할을 할 수 있다. 본원에 기술된 바와 같이, 홀더는, 연마 기계로 작업하기 위한 CMP 패드 컨디셔너를 부착하기 위해 업계에서 사용되는 표준 공구의 부품일 수 있다.
도시된 바와 같이, 플레이트(2501)는, 플레이트(2501)의 몸체 내로 연장되는 중앙 개구(2503)를 포함할 수 있다. 특정한 경우, 개구(2503)는 플레이트(2501)의 중심점을 포함하여 이에 중심이 오도록 플레이트(2501)의 몸체 중앙에 위치될 수 있다. 더욱이, 개구(2503)는, 플레이트(2501) 몸체의 두께를 완전히 관통하여 연장됨으로써 플레이트(2501) 몸체의 상부면과 하부면 사이에 완전히 연장되도록 형성될 수 있다. 개구(2503)는 플레이트(2501)로부터 CMP 패드 컨디셔너의 분리를 용이하게 할 수 있다. 특히, 개구(2503)는, 장치 또는 공구가 플레이트(2501)의 후면으로부터 중앙 개구(2503)를 통해 연장되어 플레이트(2501) 내에 수용된 CMP 패드 컨디셔너의 후면에 맞물리도록 접근하게 할 수 있다. 공구는 플레이트(2501)로부터 CMP 패드 컨디셔너를 강제로 맞물리게 하는 데 사용될 수 있다. 이는 다음 실시형태들에서 더욱 상세히 설명될 것이다.
플레이트(2501)는 개구들(2507, 2508)을 더 포함할 수 있는데, 이 개구들은 플레이트(2501) 몸체의 중심으로부터 반경방향으로 이격될 수 있으며, 중앙 개구(2503)를 중심으로 서로 반대측에 위치할 수 있다. 특히, 개구들(2507, 2508)은, 원주 방향으로 대략 180°만큼 서로 이격될 수 있다. 이러한 개구들(2507, 2508)은 플레이트(2501)를 홀더에 분리 가능하게 결합시키는 데 사용될 수 있다. 개구들(2507, 2508)은, 예를 들어 나사산 체결구와 함께 사용되도록 구성된 나사산 표면을 비롯하여 체결구들과 함께 사용되도록 특징부를 포함할 수 있다.
플레이트(2501)는, 중앙 개구(2503)로부터 반경방향으로 이격될 수 있으며 중앙 개구(2503)를 중심으로 서로 반대측에 위치할 수 있는 개구들(2505, 2506)을 더 포함할 수 있다. 개구들(2505, 2506)은 원주 방향으로 특정 각도만큼 서로 이격될 수 있다. 도시된 실시형태에 따르면, 개구들(2505, 2506)은 원주 방향으로 대략 180°만큼 서로 이격될 수 있다. 개구들(2505, 2506)은 플레이트(2501)를 홀더에 결합시키는 데 사용될 수 있으며, 특정 설계에서 체결구와 함께 사용되도록 구성된 특징부들을 가지도록 형성될 수 있다. 즉, 개구들(2505, 2506)은, 플레이트(2501)를 홀더에 결합시키기 위해 내부에 체결구와 맞물리도록 구성된 나사산 표면을 가질 수 있다.
플레이트(2501)는 또한, 각각 중앙 개구(2503)로부터 반경방향으로 이격된 개구들(2509, 2510, 2511)을 포함할 수 있다. 또한, 개구들(2509, 2510, 2511)은 서로 원주 방향으로 이격되도록 플레이트 내에 위치될 수 있다. 예를 들어, 개구들(2509~2511)은 각각 특정 각도만큼, 예를 들어 120°만큼 떨어져 있도록 서로 원주 방향으로 이격될 수 있다. 개구들(2509~2511)은 플레이트(2501)를 홀더에 결합시키는 데 사용될 수 있고, 플레이트(2501)와 홀더를 결합시키기에 적합한 특징부, 예를 들어 내부에 나사산 체결구의 맞물림을 위한 나사산 표면을 포함할 수 있다.
플레이트(2501)가 홀더에 플레이트(2501)를 결합시키는 데 사용될 수 있는 복수의 개구를 포함할 수 있는 한편, 홀더와 같은 기타 물체에 플레이트(2501)를 결합시키기 위해 모든 개구들이 반드시 한꺼번에 사용되지 않아도 됨은 물론이다. 즉, 플레이트(2501)는 다양한 유형의 홀더에 플레이트(2501)가 결합될 수 있도록 각각 플레이트(2501) 상에 특히 위치되는 복수의 개구를 포함하여, 이 때 다양한 산업 기계들은 다양한 유형의 홀더들을 가지고 따라서 다양한 구성의 체결 메커니즘을 이용할 수 있다. 예를 들어, 특정 홀더는 세 개의 체결구를 이용할 수 있고, 이러한 경우, 플레이트(2501)를 홀더에 결합시키는 데에는 플레이트(2501)의 개구(2509~2511)로 충분하다. 다른 경우에, 특정 홀더는 두 개의 체결구를 이용할 수 있고, 이러한 경우, 플레이트(2501)를 홀더에 결합시키는 데에는 개구(2505, 2506), 또는 대안적으로 개구(2507, 2508)가 사용될 수 있다.
도 25b는 실시형태에 따라 축(2512)으로 정의된 평면을 따라 본 도 25a의 플레이트의 횡단면도이다. 도시된 바와 같이, 플레이트(2501)는 도 25a에서 기술된 바와 같은 개구들(2506, 2508, 2503, 2507, 2505)을 포함한다. 개구들(2505, 2506, 2507, 2508)은 플레이트(2501)의 배면(2514)으로부터 플레이트(2501)의 몸체 내로 축방향 축(2519)을 따라 축방향으로 연장될 수 있다. 특히, 개구들(2505~2508)은 반드시 배면(2514)에서 상부면(2513)까지 플레이트(2501) 몸체의 전체 두께를 관통하여 연장될 필요는 없다. 즉, 개구들(2505~2508)은 플레이트(2501) 몸체의 전체 두께 중 일부에 대해서만 연장될 수 있다. 특히, 개구들(2505~2508)은 플레이트(2501) 몸체의 상부면(2513)에 형성된 공동(2590)의 바닥면(2518)으로부터 이격될 수 있다. 이와 같이, 특정 실시형태에서 개구들(2505~2508)은 플레이트(2501) 몸체의 상부면(2513)에 형성된 공동(2590)으로부터 축방향으로 이격되며 분리될 수 있다. 이러한 설계는 개구들(2505~2508) 내에서 맞물린 체결구들이 플레이트(2501)의 몸체를 통해 연장되어 공동(2590) 내에 수용된 물체와 맞물리지 않도록 보장할 수 있다.
중앙 개구(2503)는 플레이트(2501) 몸체의 전체 두께를 통과하여 연장될 수 있다. 즉, 중앙 개구(2503)는 배면(2514)으로부터 연장되어 플레이트(2501) 몸체의 상부면(2513)에 형성된 공동(2590)의 바닥면(2518)과 만날 수 있다. 이와 같이, 중앙 개구(2503)와 공동(2590)이 연결되고 중앙 개구(2503)가 플레이트(2501)의 배면(2514)으로부터 공동(2590)으로의 접근을 제공할 수 있도록, 중앙 개구(2503)는 플레이트(2501) 몸체의 전체 두께를 통과하여 연장될 수 있다.
플레이트(2501)는, 그 몸체의 상부면(2513)에 형성된 공동(2590)을 포함하도록 형성될 수 있으며, 공동은 컨디셔닝 작업 중 CMP 패드 컨디셔너와 플레이트를 결합하기 위해 그 내부에 CMP 패드 컨디셔너를 수용하도록 구성된다. 공동(2590)은 플레이트(2501)의 몸체에 축방향 내측으로 연장될 수 있다. 더욱이, 공동(2590)은 평면도 상에서 봤을 때 플레이트(2501)의 상부면(2513) 내에 대략 원형의 개구를 정의할 수 있음은 물론이다.
도 25b의 공동(2590)은 특히 일 실시형태에 따라 성형된다. 특히, 공동(2590)은 공동 부분들을 포함할 수 있다. 공동 부분들 각각은 공동(2590) 내의 여러 표면들에 의해 정의될 수 있으며, 연마 공구의 여러 구성요소들을 수용하도록 성형될 수 있다. 예를 들어, 공동(2590)은, 플레이트(2501)의 상부면(2513)에 대략 수직인 축방향 축(2519)을 따라 연장된 표면(2591), 및 축방향 축(2519)과 표면(2591)에 대략 수직으로 연장된 표면(2517)에 의해 정의된 영역일 수 있는 제1 공동 부분(2515)을 포함할 수 있다. 특히, 표면들(2591, 2517)이 결합되어 플레이트(2501)의 몸체 내부에 단차 또는 선반을 형성하며, 내부에서 플레이트(2501)의 몸체에 축방향으로 연장되는 제1 공동 부분(2515)을 정의할 수 있다.
또한, 공동(2590)은, 제1 공동 부분(2515)에 인접하여 연결될 수 있는 제2 공동 부분(2516)을 포함할 수 있다. 제2 공동 부분(2516)은, 축방향 축(2519)에 대략 평행하게 연장되며 표면(2517)에 연결된 표면(2520)에 의해 정의될 수 있다. 더욱이, 제2 공동 부분(2516)은 축방향 축(2519)에 대략 수직으로 연장된 바닥면(2518)에 의해 정의될 수 있고, 중앙 개구(2503)의 표면과 만날 수 있다. 도시된 바와 같이, 제2 공동 부분(2516)의 폭(예컨대, 직경)은 제1 공동 부분(2515)과 비교하여 더 작을 수 있다. 이러한 설계는 제1 공동 부분(2515) 내에 수용될 물체와 별도로 제2 공동 부분(2516) 내에 특정 물체를 배치하는 것을 용이하게 할 수 있다. 예를 들어, 연마 공구는, 연마 물품(예컨대, CMP 패드 컨디셔너)이 제1 공동 부분(2515) 내에 수용될 수 있는 한편 또 다른 물체(예컨대, 패드)가 제2 공동 부분(2516) 내에 수용될 수 있도록 형성될 수 있다.
도 25b의 실시형태가 공동(2590) 내의 여러 표면들에 의해 정의된 공동 부분들을 포함하는 공동(2590)을 도시한 한편, 다른 설계에서 공동은 측면에 연결된 바닥면에 의해 정의된 단순한 리세스일 수 있다. 즉, 특정 실시형태들은 반드시 별개의 공동 부분들을 가지는 공동을 이용하지 않아도 된다.
도 25c는 실시형태에 따른 CMP 패드 컨디셔너의 횡단면도이다. CMP 패드 컨디셔너(2521)는 이전의 실시형태들에서 기술된 바와 같은 특징부들을 포함할 수 있다. 더욱이, CMP 패드 컨디셔너(2521)는 측방향 또는 반경방향 축(2524)에 평행하게 연장된 제1 주표면(2523)을 가질 수 있다. 제1 주표면(2523)은 본원의 실시형태에 따라 기술된 바와 같은 연마 구조를 가질 수 있다. 또한 CMP 패드 컨디셔너(2521)는 측방향 축(2524) 및 제1 주표면(2523)에 평행한 제2 주표면(2524)을 포함할 수 있다. 제2 주표면(2524)은 본원의 실시형태에 따라 기술된 바와 같은 연마 구조를 포함할 수 있다. 이와 같이, 연마 물품은 제1 주표면(2523) 및 제2 주표면(2524) 상에 연마 구조를 가진 CMP 패드 컨디셔너(2521)일 수 있으며, 이로써 CMP 패드 컨디셔너(2521)는 작업 중 뒤집어서 사용 가능하며 제1 주표면(2523) 및 제2 주표면(2524) 둘 다 컨디셔닝 작업에 사용될 수 있다.
추가로 도시된 바와 같이, CMP 패드 컨디셔너(2521)는 제1 주표면(2523)과 제2 주표면(2524) 사이에 연장된 가장자리 영역(2527)을 포함할 수 있다. 특히, 가장자리 영역(2527)은, CMP 패드 컨디셔너(2521)와 플레이트의 결합을 돕는 맞물림 구조를 정의할 수 있는 복수의 표면들을 포함할 수 있다. 특히, CMP 패드 컨디셔너(2521)는, 테이퍼진 표면(2522)을 가진 가장자리 영역(2527)을 포함할 수 있다. 테이퍼진 표면(2522)은 제1 주표면에 연결될 수 있으며, 제1 주표면(2523)에 비스듬히, 그리고 CMP 패드 컨디셔너(2521)의 측방향 축(2524)에 비스듬히 연장될 수 있다. 특히, 테이퍼진 표면(2522)은 적어도 약 1°일 수 있는 테이퍼 각(2526)으로 연장될 수 있다. 다른 경우에, 테이퍼 각(2526)은 예를 들어 적어도 약 5°, 예를 들어 적어도 약 8°, 또는 심지어 적어도 약 10°로 더 클 수 있다. 특정 경우에, CMP 패드 컨디셔너(2521)는, 테이퍼진 표면(2522)과 제1 주표면(2523) 사이에 정의된 테이퍼 각(2526)이 약 1° 내지 약 25°, 예를 들어 약 5° 내지 약 20°, 예를 들어 약 8° 내지 약 15°의 범위 내에 포함될 수 있도록 형성된다.
추가로 도시된 바와 같이 본원의 실시형태에 따르면, CMP 패드 컨디셔너(2521)는 복수의 테이퍼진 표면을 포함할 수 있고, 테이퍼진 표면 각각은 가장자리 영역(2527)에서 주표면 중 하나와 측면 사이에 연장될 수 있다. CMP 패드 컨디셔너의 테이퍼진 표면들은 플레이트(2501) 내의 CMP 패드 컨디셔너(2521)의 적절한 배치 및 클리어런스를 보조하고, 컨디셔닝 작업 중 패드에 손상을 입힐 수도 있는 예리한 각도를 감소시킨다.
도 25d 내지 도 25g는 본원의 실시형태에 따른 상이한 CMP 패드 컨디셔너들의 가장자리 영역을 보여주는 도면이다. 다음 실시형태들은, 가장자리 영역을 구성하는 상이한 유형, 수, 및 배향의 측면들을 채용한 상이한 가장자리 영역 설계들을 보여준다. 특히, 가장자리 영역은, 연마 공구와 함께 사용되는 밀봉 부재에 맞물리도록 구성된 복수의 표면을 포함할 수 있다. 다음 실시형태들의 특징부들이 CMP 패드 컨디셔너의 주표면들 사이에서 CMP 패드 컨디셔너의 전체 주변부(예컨대 원주) 주위로 확장되며 이들을 연결할 수 있음은 물론이다.
도 25d는 실시형태에 따른 CMP 패드 컨디셔너의 가장자리 영역을 보여준다. 가장자리 영역(2527)은 측방향 축(2524)에 대해 일정 각도로 연장된 테이퍼진 표면(2522, 2529)을 포함한다. 추가로 도시된 바와 같이, 가장자리 영역(2527)은, 복수의 개별 측면들, 특히 표면들(2531, 2532, 2533)로 형성된 홈(2528)을 포함할 수 있다. 표면(2531, 2532)은 각각 테이퍼진 표면(2522, 2529)으로부터 연장된 곡면일 수 있다. 표면(2533)은 표면들(2531, 2532) 사이에 연장되어 이들을 연결하며, 특히 그 내부에 밀봉 부재와 대응되게 맞물리는 곡면을 가질 수 있다. 특정 설계에 따르면, 표면(2533)은, CMP 패드 컨디셔너(2521)의 몸체에 축방향 내측으로 연장된 오목한 형상을 가질 수 있다. 특히, 표면들(2531, 2532, 2533)은 날카로운 모서리가 없는 홈을 형성하며, 이는 특히 밀봉 부재와 같은 가요성 부재를 손상시키지 않으면서 수용하기에 적합할 수 있다.
도 25e는 실시형태에 따른 CMP 패드 컨디셔너의 가장자리 영역의 일부를 보여주는 횡단면도이다. 특히, 가장자리 영역(2534)은, 본원의 실시형태에 따라 기술된 바와 같이 테이퍼진 표면들(2522, 2529)을 포함한다. 또한, 가장자리 영역(2534)은, CMP 패드 컨디셔너의 가장자리 영역(2534)에서 테이퍼진 표면들(2522, 2529)에 연결되고 이들 사이로 연장된 홈(2528)을 포함한다. 홈(2528)은 CMP 패드 컨디셔너의 몸체에 반경방향 내측으로 연장된 대략 오목한 형상일 수 있다. 특정한 경우에, 홈(2528)은 표면들(2535, 2536, 2537, 2538, 2539)에 의해 정의될 수 있다. 특히, 표면들(2535~2539)은 서로에 대해 평행하거나 수직으로 연장되어 서로 함께 직각을 이루는 대략 직선형 표면일 수 있다. 결과적으로, 특히 도 25e에 도시된 실시형태에서, 홈(2528)은 대략 직선으로 이루어진 형상을 가질 수 있다. 즉, 표면(2535, 2536)은 측방향 축(2524)에 대략 수직으로 연장되어 표면(2538, 2539)에 연결되고, 표면(2538, 2539)은 측방향 축(2524)에 평행하게 표면(2535, 2536)에 직각으로 연장될 수 있다. 더욱이, 표면(2537)은 표면들(2538, 2539) 사이에서 측방향 축(2524)에 수직 방향으로 연장되어 홈(2528)의 최내측 면을 형성할 수 있다.
도 25f는 실시형태에 따른 CMP 패드 컨디셔너의 가장자리 영역의 횡단면도이다. 도시된 바와 같이, 가장자리 영역(2540)은, 본원의 실시형태들에 따라 기술된 바와 같이 테이퍼진 표면들(2522, 2529)을 포함할 수 있다. 또한, 가장자리 영역(2540)은 표면(2541), 표면(2542) 및 표면(2543)을 포함하는 표면들의 조합으로 형성된 홈(2528)을 포함할 수 있다. 홈(2528)은 CMP 패드 컨디셔너의 몸체에 반경방향 내측으로 연장된 오목한 형상을 가질 수 있다. 표면(2541)은 테이퍼진 표면(2522)에 연결될 수 있고, 곡선 형상, 특히 CMP 패드 컨디셔너의 몸체로부터 반경방향 외측으로 연장된 볼록한 형상을 가질 수 있다. 표면(2541)은 표면(2543)에 연결될 수 있다. 표면(2543)은 표면(2542)에 연결될 수 있으며, 표면(2542)은 표면(2541)과 마찬가지로 CMP 패드 컨디셔너의 몸체로부터 반경방향 외측으로 연장된 곡면을 가질 수 있다. 표면(2542)은 테이퍼진 표면(2529)에 연결될 수 있다. 도시된 바와 같이, 도 25f의 실시형태에 따르면, 홈(2528)은 표면들(2541, 2542, 2543)에 의해 정의된 곡선 형상을 가지지만, 홈(2528)의 체적은 도 25d 및 도 25e의 실시형태에 도시된 홈들보다 작다.
도 25g는 실시형태에 따른 CMP 패드 컨디셔너의 가장자리 영역의 횡단면도이다. 가장자리 영역(2545)은 본원의 실시형태에 따라 기술된 바와 같이 테이퍼진 표면들(2522, 2529)을 포함한다. 또한, 가장자리 영역(2545)은 직선형 표면들(2546, 2547, 2548, 2549)에 의해 정의된 대략 직선 형상을 가진 홈(2528)을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 표면들(2546, 2547)은, 각각의 테이퍼진 표면들(2522, 2529)로부터 측방향 축(2524)에 대략 직각으로 연장될 수 있다. 표면들(2548, 2549)은 각각 표면들(2546, 2547)에 연결될 수 있다. 표면들(2548, 2549)은, CMP 패드 컨디셔너의 몸체에 반경방향 내측으로 연장된 홈(2528)을 정의할 수 있다. 표면들(2548, 2549)은 대략 직각으로 표면들(2546, 2547)에 연결될 수 있고, 또한 측방향 축(2524)에 대해 각을 이룰 수 있다. 또한, 표면들(2548, 2549)은 각각 표면들(2546, 2547)에 비스듬히 연장된 대략 직선형 표면이다. 특정 실시형태에서, 표면들(2548, 2549) 사이에 형성된 각도는 둔각, 즉 약 90도를 초과하는 각도일 수 있다.
도 26a는 CMP 패드 컨디셔너로도 지칭되는, 실시형태에 따른 연마 물품 및 플레이트를 포함하는 컨디셔닝 시스템을 포함한다. 컨디셔닝 시스템(2600)은, 플레이트(2501)에 분리 가능하게 결합되도록 구성될 수 있으며, 결과적으로 CMP 패드 컨디셔너(2521)에 분리 가능하게 결합될 수 있는 홀더(2601)를 포함할 수 있다. 도 26a의 컨디셔닝 시스템은, 컨디셔닝 시스템의 조립에 앞서 서로 분리될 수 있는 특정 구성요소들을 포함하는 것으로 도시된다. 컨디셔닝 시스템(2600)의 조립된 형태는 또한 도 26b에 도시된다.
홀더(2601)는, 홀더(2601)의 몸체 내에 축방향으로 연장된 중앙 개구(2603)를 포함할 수 있다. 개구(2603)는 CMP 공정 중 사용되는 다른 물체(미도시)와 홀더의 결합을 용이하게 할 수 있다.
홀더(2601)는, 홀더(2601)의 상부면(2605)으로부터 몸체 내로 연장된 개구들(2602, 2604)을 더 포함할 수 있다. 개구들(2607, 2608)이 중앙 개구(2603)를 중심으로 반대측에 서로 반경방향으로 이격될 수 있으며, 서로 원주 방향으로 이격될 수 있다. 개구들(2607, 2608)은 홀더(2601)의 배면(2606)으로부터 홀더(2601)의 몸체 내로 연장될 수 있다. 특히, 개구(2602)는 개구(2607)에 연결될 수 있고, 그로써 연결된 개구들(2602, 2607)은 홀더(2601) 몸체의 전체 두께를 통과하여 연장됨에 따라 상부면(2605) 및 배면(2606)에 연결된다. 마찬가지로, 개구(2604)는 개구(2608)에 연결될 수 있고, 그로써 연결된 개구들(2604, 2608)은 홀더(2601) 몸체의 전체 두께를 통과하여 연장되고 상부면(2605)과 배면(2606)을 연결하는 개구를 형성한다. 개구들(2602, 2604)은 각각 연결된 개구들(2607, 2608)과 비교할 때 더 큰 폭(예컨대, 직경)을 가질 수 있음은 물론이다. 이러한 설계는 내부에 체결구의 맞물림을 용이하게 할 수 있고, 그에 따라 체결구의 헤드가 개구(2607, 2608)로 반드시 연장될 필요 없이 개구(2602, 2604) 내에 수용되어 적절히 위치될 수 있다.
컨디셔닝 시스템(2600)은 도 25b에 도시된 바와 같은 특징부들을 가지는 플레이트(2501)를 더 포함한다. 도 26a에 추가로 도시된 바와 같이, 플레이트(2501)는, 플레이트(2501)의 배면(2514)으로부터 플레이트(2501)의 몸체 내에 축방향으로 연장된 리세스(2611)를 포함할 수 있다. 리세스(2611)는 플레이트(2501)의 몸체 내에서 중앙 개구(2503)와 개구(2508) 사이에 형성될 수 있다. 또한, 플레이트(2501)는, 플레이트(2501)의 배면(2514)으로부터 플레이트(2501)의 몸체 내에 축방향으로 연장된 리세스(2612)를 포함할 수 있다. 리세스(2612)는 중앙 개구(2503)와 개구(2507) 사이에 위치될 수 있다. 리세스(2611)와 리세스(2612)가 연결되어 중앙 개구(2503) 주위에 원주방향으로 연장된 단일 리세스를 정의할 수 있음은 물론이다. 특정 실시형태에 따르면, 리세스들(2611, 2612)은 중앙 개구(2503) 주위에 연장된 환형의 단일 리세스일 수 있다.
특히, 컨디셔닝 시스템(2600)은, 조립 중 밀봉 부재(2613)가 리세스(2611, 2612) 내에 배치될 수 있도록 형성될 수 있다(도 26b 참조). 특히 밀봉 부재(2613)는 오링과 같은 단일의 일체형 부품일 수 있다. 이와 같이, 밀봉 부재(2613)가 리세스(2611, 2612) 내에 안착될 수 있으며, 이는 본원에 기술된 바와 같이 환형 리세스를 나타낼 수 있다. 밀봉 부재(2613)는 컨디셔닝 작업 중 발생한 유체 및/또는 스와프로부터 중앙 개구(2503)를 밀봉하기 위해 리세스(2611, 2612) 내부에 구비될 수 있다.
컨디셔닝 시스템(2600)은, 플레이트(2501)의 상부면(2513) 내에 형성된 공동(2690) 내에 위치되도록 구성된 부재(2610)를 더 포함할 수 있다. 특히, 도 25b의 실시형태와 달리, 공동(2690)은 반드시 분할된 공동 부분들을 포함하지 않아도 된다. 오히려, 공동(2690)은 플레이트(2501)의 몸체 내에 축방향 내측으로 연장된 개구일 수 있다. 공동(2690)은, 플레이트(2501)의 상부면(2513)에 수직으로 축방향 내측으로 연장된 표면(2691)에 의해 정의될 수 있다. 또한, 공동(2690)은, 표면(2691)에 연결되고 표면(2691)에 대략 직각으로 플레이트(2501)의 상부면(2513)에 대략 평행한 방향으로 연장된 바닥면(2692)에 의해 정의될 수 있다.
부재(2610)는 컨디셔닝 시스템(2600)의 조립 중 공동(2690) 내에 배치되도록 크기가 결정되어 성형될 수 있다. 본원의 실시형태에 따르면, 부재(2610)는 본원에 기술된 보호층(261)과 유사한 재료로 이루어진 보호층 또는 보호 패드일 수 있다. 즉, 예를 들어 부재(2610)는 열경화성 물질, 열가소성 물질, 수지, 엘라스토머, 및 이들의 조합과 같은 고분자 물질로 제조될 수 있다. 부재(2610)는 컨디셔닝 시스템 내에, 특히 플레이트(2501)의 공동(2690) 내에 조립되었을 때 CMP 패드 컨디셔너(2521)의 연마 구조를 보호할 수 있다.
컨디셔닝 시스템은, 실시형태에 따른 밀봉 부재(2609)와 결합될 수 있는 CMP 패드 컨디셔너(2521)를 더 포함한다. 특히, 밀봉 부재(2609)는 CMP 패드 컨디셔너(2521)의 홈(2528) 내에 위치되어 플레이트(2501)와 CMP 패드 컨디셔너(2521) 사이의 밀봉을 용이하게 할 수 있다. 밀봉 부재는 고분자 물질과 같은 가요성 물질, 특히 열경화성 물질, 열가소성 물질, 엘라스토머, 수지, 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다.
도 26b는 실시형태에 따른 도 26a의 컨디셔닝 시스템의 조립된 상태를 나타내는 횡단면도이다. 도시된 바와 같이, 홀더(2601)는 플레이트(2501)의 상부에 위치하여 이에 직접 연결될 수 있다. CMP 패드 컨디셔너(2521)는 공동(2690) 내부에 수용되도록 플레이트(2501)에 분리 가능하게 결합될 수 있다. 특히, 조립된 형태에서, 홀더(2601)의 배면(2606)은 플레이트(2501)의 배면(2514)에 직접 연결될 수 있다. 더욱이, 홀더(2601)의 개구(2607)는 플레이트(2501)의 개구(2506)에 축방향으로 정렬될 수 있고, 이에 따라 체결구(2631)가 개구(2602) 내에 배치되고 홀더(2601)의 개구(2607)를 통해 플레이트(2501)의 개구(2506) 내로 연장되어, 홀더(2601)와 플레이트(2501)를 서로 결합시킬 수 있다. 또한, 개구(2608)는 개구(2505)에 축방향으로 정렬될 수 있고, 이에 따라 체결구(2630)가 개구(2604) 내에 배치되고 개구들(2608, 2505)을 통해 연장되어 홀더(2601)와 플레이트(2501)를 서로 결합시킬 수 있다.
추가로 도시된 바와 같이, 밀봉 부재(2613)는 홀더(2601)의 배면(2606)과 플레이트(2501)의 배면(2514) 사이의 리세스(2611, 2612)에 수용될 수 있다. 밀봉 부재(2613)는 리세스(2611, 2612)의 표면들과 홀더(2601)의 배면(2606)에 맞물려 밀봉부를 형성하고, 중앙 개구(2503)에 유체 및/또는 스와프가 들어갈 가능성을 감소시킨다.
도 26b에 추가로 도시된 바와 같이, 부재(2610)는 그 주표면이 공동(2690)의 바닥면(2692)에 인접할 수 있도록 공동(2690) 내에 수용될 수 있다. 또한, 부재(2610)의 반대측 주표면은 CMP 패드 컨디셔너(2521)의 주표면에 인접하여, 공동(2690) 내에 수용되어 있는 동안 연마 구조가 손상되는 것을 방지할 수 있다. 추가로 도시된 바와 같이, 조립된 형태에서, CMP 패드 컨디셔너(2521)는 공동(2690) 내에 수용될 수 있고, 이에 따라 CMP 패드 컨디셔너(2521)의 주표면은 부재(2610)에 인접하고 CMP 패드 컨디셔너(2521)의 반대측 주표면은 플레이트(2501)로부터 돌출된다. 플레이트(2501)로부터 돌출된 CMP 패드 컨디셔너(2521)의 주표면은, 플레이트(2501)의 상부면(2513)에 의해 정의된 평면을 넘어 축방향으로 연장될 수 있다. 이와 같이, CMP 패드 컨디셔너(2521)의 주표면은 컨디셔닝을 수행하기 위한 위치에 배치되고, 플레이트(2501)의 상부면(2513)은 컨디셔닝 작업 동안 패드로부터 이격될 수 있다.
연마 물품을 충분히 사용한 후, 사용자는 각각의 개구로부터 체결구(2631, 2630)를 분리하여 홀더(2601)와 플레이트(2501)를 분리함으로써 컨디셔닝 시스템(2600)의 분해 작업을 시작할 수 있다. 체결구(2631, 2630)를 분리한 후, 플레이트(2501)와 CMP 패드 컨디셔너(2521)가 여전히 서로 결합되어 있을 수 있다. CMP 패드 컨디셔너(2521)를 플레이트(2501)로부터 분리하기 위해, 사용자는 플레이트(2501)의 배면(2514)으로부터 중앙 개구(2503)를 통해 방향(2680)으로 연장되도록 물체 또는 공구(예컨대, 체결구)를 사용할 수 있다. 물체는 CMP 패드 컨디셔너(2521) 또는 부재(2610)의 배면에 인접할 때까지 중앙 개구(2503)를 통해 방향(2680)으로 연장될 수 있다. 방향(2680)으로 충분한 힘을 가함으로써 플레이트(2501)의 공동(2690)으로부터 CMP 패드 컨디셔너(2521)를 용이하게 분리할 수 있다.
CMP 패드 컨디셔너(2521)의 마모 상태에 따라, 반대측 주표면과 반대측 주표면의 상응하는 연마 구조가 플레이트(2501)로부터 돌출되게 위치되도록 CMP 패드 컨디셔너(2521)가 뒤집어질 수 있다. CMP 패드 컨디셔너(2521)가 재배향되면, 컨디셔너는 공동(2690)에서 플레이트(2501)에 결합될 수 있고, 드레싱 작업을 계속하기 위해 사용될 수 있다. CMP 패드 컨디셔너(2521)를 뒤집은 후, 체결구(2630, 2631)를 각각의 개구 내에 위치시켜 홀더(2601)와 플레이트(2501)를 결합시키고 컨디셔닝 시스템(2600)의 재조립을 완료한다.
도 27a 내지 도 27c는 실시형태에 따른 CMP 패드 컨디셔너와 플레이트의 일부의 횡단면도이다. 특히, 도 27a 내지 도 27c의 다음 실시형태들은, CMP 패드 컨디셔너와 플레이트 간의 분리 가능한 결합을 달성하기 위해 본원의 어떤 실시형태와도 함께 이용될 수 있는 다양한 맞물림 구조 및 결합 메커니즘을 보여준다. 이러한 실시형태들에서, CMP 패드 컨디셔너와 플레이트 간의 분리 가능한 결합을 용이하게 하기 위해, CMP 패드 컨디셔너와 플레이트는 특정한 표면 형상, 밀봉 부재, 편향 부재 및 이들의 조합을 포함하여 다양한 맞물림 구조들을 이용할 수 있다. 특히, 도 27a 내지 도 27c의 다음 실시형태들은, 일반적으로 도 26b에 도시된 영역(2695)에서 CMP 패드 컨디셔너와 플레이트 사이에 사용되는 다양한 결합 메커니즘을 포함할 수 있다.
도 27a는 실시형태에 따른 CMP 패드 컨디셔너와 플레이트의 일부의 횡단면도이다. 특히, 도 27a의 실시형태는, CMP 패드 컨디셔너(2521)와 플레이트(2501) 간의 분리 가능한 결합을 용이하게 하기 위해 특정 결합 표면들과 밀봉 부재를 이용하는 특정한 맞물림 구조를 포함한다. 특히, 플레이트(2501)는, 본원의 실시형태에 기술된 바와 같이 CMP 패드 컨디셔너(2521)의 맞물림을 위한, 공동(2590)을 정의하고 플레이트(2501)의 몸체로부터 축방향으로 연장된 아암(2762)을 포함한다. 특히, 아암(2762)은, 아암(2762)에 대략 직각으로 반경방향 내측으로 연장된 플랜지(2701)를 포함할 수 있다.
아암(2762)은 내부면(2705) 내에 정의된 홈(2790)(즉, 플레이트 홈)을 가질 수 있다. 특히, 홈(2790)은, 내부면(2705)에 연결되며 이에 대략 직각으로 연장된 표면(2702)에 의해 형성될 수 있다. 홈(2790)은, 표면(2702)에 연결되고 이에 대략 직각으로 연장된 표면(2703)에 의해 추가로 정의될 수 있다. 더욱이, 홈(2790)은, 표면(2703)에 연결되고 이에 대략 직각으로 연장된 표면(2704)에 의해 추가로 정의될 수 있다. 표면들(2704, 2702)은 서로 대략 평행할 수 있다. 이와 같이, 표면들(2702, 2703, 2704)은, 대략 직선 형상을 가지는 아암(2762)의 내부면(2705) 내에 홈(2790)을 정의할 수 있다.
추가로 도시된 바와 같이, CMP 패드 컨디셔너와 플레이트(2501)가 조립될 때, 밀봉 부재(2609)가 홈(2790) 내에 수용될 수 있다. 추가로 도시된 바와 같이, 조립된 위치에서, CMP 패드 컨디셔너(2521)는, 플레이트(2501)의 홈(2790) 내에 수용된 밀봉 부재(2609)에 인접하여 이와 접촉되도록 구성된다. 특히, 밀봉 부재(2609)는 그 체적의 대부분이 홈(2790) 내에 수용되고 밀봉 부재(2609)의 표면 일부 만이 CMP 패드 컨디셔너(2521)의 홈(2528)에 접촉되도록 위치된다. 따라서, 조립된 상태에서, CMP 패드 컨디셔너(2521)는 공동(2590) 내에 수용될 수 있고, CMP 패드 컨디셔너(2521)의 홈(2528)은 홈(2790) 내에 수용된 밀봉 부재(2609)에 인접할 수 있다. 조립된 상태에서 밀봉 부재는 CMP 패드 컨디셔너(2521)와 플레이트(2501)의 아암(2762) 간에 일부 접촉 가능하게 하는 방식으로 변형될 수 있지만 이는 반드시 항상 그럴 필요는 없음은 물론이다. 이러한 구성은 CMP 패드 컨디셔너(2521)와 플레이트(2501)의 분리 가능한 결합을 용이하게 하고, 또한 CMP 패드 컨디셔너(2521)와 플레이트(2501) 간의 연결부의 밀봉을 용이하게 한다.
도 27b는 CMP 패드 컨디셔너(2521)와 플레이트(2501)의 일부, 특히 CMP 패드 컨디셔너(2521)와 플레이트(2501) 간의 분리 가능한 결합에 사용되는 맞물림 구조의 횡단면도이다. 도시된 바와 같이, CMP 패드 컨디셔너(2521)는, 내부에 밀봉 부재(2609)의 맞물림을 위한, CMP 패드 컨디셔너(2521)의 몸체 내에 반경방향으로 연장되는 홈(2528)을 가질 수 있다. 도 27a의 실시형태와 달리, 도 27b의 실시형태는, 밀봉 부재(2609)의 체적의 대부분이 CMP 패드 컨디셔너(2521) 내에 형성된 홈(2528) 내에 수용되도록 형성된다.
추가로 도시된 바와 같이, 플레이트(2501)는, 플레이트(2501)의 몸체로부터 축방향 외측으로 연장되어 플레이트(2501) 내에 공동(2590)의 형성을 돕는 아암(2762)을 포함할 수 있다. 아암(2762)은, 상부면(2513)에 근접하며 반경방향 내측으로 연장된 플랜지 부분(2721)을 포함할 수 있다. 플랜지 부분(2721)은 조립된 상태에서 밀봉 부재(2609)의 일부에 맞물리도록 구성된다. 플랜지 부분(2721)은, 상부면(2513)으로부터 비스듬히 연장된 제1 표면(2722), 표면(2722)에 연결되고 이에 비스듬히 연장되며 상부면(2513)에 대략 수직인 표면(2723), 및 표면(2723)에 연결되고 이에 비스듬히 연장된 표면(2724)을 포함하여, 반경방향 내측으로 돌출된 플랜지 부분(2721)을 형성할 수 있다.
조립 중, 홈(2528) 내에 수용된 밀봉 부재(2609)를 가지는 CMP 패드 컨디셔너(2521)는, 밀봉 부재(2609)가 플랜지 부분(2721)을 넘어 그 축방향 내측 및 반경방향 외측으로 연장되도록 플레이트(2501) 내로 끼워맞춤될 수 있다. 도시된 바와 같은 조립된 상태에서, 밀봉 부재(2609)는 플랜지 부분의 표면(2724) 및 아암(2762)의 내부면(2705)에 인접할 수 있다.
도시된 바와 같이, 밀봉 부재(2609)가 플레이트(2501)와 CMP 패드 컨디셔너(2521) 간의 연결을 유지하도록, CMP 패드 컨디셔너(2521)의 표면들은 플레이트(2501)의 표면들로부터 이격될 수 있다. 그러나, 특정한 경우에, CMP 패드 컨디셔너(2521)의 표면(2725)은 플레이트(2501)의 표면, 특히 플랜지 부분(2721)의 표면(2723)에 맞물려 인접할 수 있다. 조립 및 분해 중, 밀봉 부재(2609)는 플랜지 부분(2721), 특히 플랜지 부분의 표면(2723)에 의해 축방향으로 병진 이동 가능하도록 변형될 수 있음은 물론이다. 밀봉 부재(2609)는 CMP 패드 컨디셔너(2521)가 플레이트(2501)의 공동(2590) 내에 맞물린 동안 변형되도록 추가로 형성 및 위치될 수 있다.
도 27c는 CMP 패드 컨디셔너(2521)와 플레이트(2501)의 일부, 특히 CMP 패드 컨디셔너(2521)와 플레이트(2501)의 분리 가능한 결합을 위해 이용되는 맞물림 구조의 횡단면도이다. 도시된 바와 같이, 플레이트(2501)는, 플레이트(2501)의 상부면(2513)으로부터 플레이트(2501)의 아암(2762) 내에 축방향 내측으로 연장된 리세스(2780)를 가지도록 형성될 수 있다. 리세스(2780)는, 리세스(2780)의 양측에서 돌기 또는 가지(tine)로서 축방향 외측으로 연장될 수 있는 아암들(2737, 2731) 사이의 공간으로 정의될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 리세스(2780)는 탄성 부재(2733)를 수용하도록 형성될 수 있다. 탄성 부재(2733)는 리세스(2780)의 형상에 끼워맞춤되고 아암들(2737, 2731)을 서로 멀어지는 편향된 위치로 편향시키도록 대략 U자형 부재로 구성될 수 있다. 도시된 바와 같이, 탄성 부재(2733)는 리세스(2780)의 내부면과 대략 동일한 형상, 즉 U자 형상을 가지고 그에 따라 연장되도록 구성될 수 있다. 더욱이, 특정 실시형태에서, 리세스(2780)는 가요성 재료(2732)로 채워질 수 있다. 적합한 가요성 재료로는 유기 물질 또는 무기 물질 또는 이들의 조합이 포함될 수 있다. 특정한 경우, 가요성 재료(2732)는 엘라스토머 등의 고분자 물질일 수 있다. 리세스(2780) 내에 가요성 재료(2732)를 사용함으로써 아암(2737)의 아암(2731)을 향한 방향(2736)으로의 이동에 대해 추가적인 탄성을 제공할 수 있다.
추가로 도시된 바와 같이, 리세스(2780)는 서로를 향해 연장된 플랜지(2735, 2734)를 구비하여 형성될 수 있다. 플랜지(2734, 2735)는 탄성 부재(2733) 및 가요성 재료(2732)를 리세스(2780) 내에 수용하기 용이하도록 형성될 수 있다.
추가로 도시된 바와 같이, 아암(2737)은, 플레이트(2501)의 내부면(2739)과 상부면(2513) 사이에 연장된 표면(2738)을 가지도록 형성될 수 있다. 표면(2738)은 만곡된 형상을 가지고 CMP 패드 컨디셔너(2521)와 플레이트(2501) 간의 조립 중에 CMP 패드 컨디셔너(2521)의 일부에 맞물리도록 형성될 수 있다. 특정한 경우에, CMP 패드 컨디셔너(2521)는 조립 중 아암(2737)의 표면(2738)에 맞물리고 인접하도록 구성된 홈(2528)을 가지도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 도시된 바와 같은 조립된 형태에서, 홈(2528)은 플레이트(2501)의 표면(2738)과 표면(2739) 사이의 에지에 맞물리도록 구성된 표면(2742)을 포함하도록 구성될 수 있다. 즉, 조립 중, 아암(2737)이 방향(2736)으로 충분히 이동되어 CMP 패드 컨디셔너(2521)의 표면(2742)이 아암(2737)의 표면(2738)과 내부면(2739) 사이의 연결부에 맞물려 인접할 때까지 CMP 패드 컨디셔너(2521)는 공동(2590) 내에 배치될 수 있다.
플레이트(2501)로부터 CMP 패드 컨디셔너(2521)를 분리하는 것은, 아암(2737)의 표면(2738)을 지나 표면(2742)의 충분한 클리어런스를 위한 방향(2736)으로 아암(2737)을 강제하기에 충분한 힘을 CMP 패드 컨디셔너(2521)의 후면측에 가함으로써, 공동(2590)으로부터 CMP 패드 컨디셔너(2521)를 이탈시키는 것을 포함할 수 있다.
추가로 도시된 바와 같이, 플레이트(2501)의 내부면(2739)은, 플레이트(2501) 내 공동(2590)의 바닥면(2518)과 부재(2610)의 표면 사이에 형성된 갭(2740)을 가지도록 형성될 수 있다. 이러한 갭(2740)은 CMP 패드 컨디셔너(2521)와 플레이트(2501) 사이의 적절한 분리 가능한 결합을 위해 아암(2737)의 추가적인 만곡부를 제공할 수 있다. 더욱이, 플레이트(2501)의 제조에 고분자 물질을 사용함으로써 아암(2737)의 만곡 특성을 더욱 도울 수 있다.
도 28a는 실시형태에 따른 플레이트의 후측면을 보여주는 평면도이다. 플레이트(2801)는 대략 원형 형상 및 원통형의 3차원 형상을 가질 수 있다. 도시된 바와 같이, 플레이트(2801)는 본원의 실시형태에 기술된 바와 같이 중앙 개구(2503) 및 개구들(2505, 2506, 2507, 2508)을 포함할 수 있다. 더욱이, 플레이트(2801)는 본원의 실시형태에 기술된 바와 같이 개구들(2509, 2510, 2511)을 포함할 수 있다.
추가로 도시된 바와 같이, 플레이트(2801)는 플레이트(2801) 몸체의 중앙으로부터 반경방향으로 이격되며 몸체 중앙의 주위에 원주방향으로 서로 이격된 리세스들(2861, 2862, 2863)을 포함할 수 있다. 리세스들(2861~2863)은 내부에 특정 물체를 수용하기에 충분한 깊이로 플레이트(2801)의 몸체 내에 축방향으로 연장될 수 있다. 특히, 리세스들(2861~2863)은 등각으로 이격됨으로써 리세스들(2861~2863)의 중심은 대략 120°로 분리된다.
실시형태에 따르면, 리세스들(2861~2863)은 그 내부에 수용된 자석들(2807, 2808, 2809)을 포함할 수 있다. 플레이트(2801)와 CMP 패드 컨디셔너 간의 분리 가능한 결합을 위해 플레이트(2801)의 몸체 내에 자석들(2807~2809)을 사용함으로써 플레이트(2801)와 CMP 패드 컨디셔너 간의 자기 결합을 용이하게 함은 물론이다. 본원에 기술된 바와 같이, 이러한 설계를 위해 CMP 패드 컨디셔너는 자석들(2807~2809)과의 자기 결합을 도울 금속 부분을 이용할 수 있다.
추가로 도시된 바와 같이, 플레이트(2801)는, 대략 원형 형상을 가지는 점선(2805)으로 정의된 공동을 포함할 수 있다. 그러나, 공동(2805)은, 공동(2805)의 원주 내에 그 일부를 따라 연장된 편평 부분(2802), 편평 부분(2803), 및 편평 부분(2804)을 포함하도록 형성된다. 즉, 공동(2805)의 아치형의 대략 원형인 표면은 편평 부분들(2802~2804)의 원주를 따라 특정 위치에서 중단된다. 편평 부분들(2802~2804)은 공동(2805)의 대략 만곡된 표면을 중단시키는 직선 표면 부분들이다. 편평 부분(2802~2804)은 플레이트(2801)와 CMP 패드 컨디셔너 간의 적절한 결합을 용이하게 할 수 있고, 작업 중 플레이트(2801) 내에서 CMP 패드 컨디셔너가 회전될 가능성을 줄인다.
도 28b는 축(2812)에 의해 정의된 평면을 따라 본 도 28a의 플레이트(2801)의 일부를 나타낸 횡단면도이다. 플레이트(2801)는 플레이트(2801) 몸체 내에 축방향으로 연장되며 내부에 자석(2807)을 수용하도록 구성된 리세스(2861)를 포함할 수 있다. 추가로 도시된 바와 같이, 플레이트(2801)는, 도 26a 및 도 26b에 따라 기술된 리세스와 유사하며 내부에 밀봉 부재를 수용하여 홀더에 대해 플레이트(2801)를 밀봉하기 위한 리세스들(2822, 2821)을 포함하도록 형성될 수 있다.
추가로 도시된 바와 같이, 플레이트(2801)는 플레이트(2801)의 몸체 내에 축방향 내측으로 연장된 공동(2824)을 포함하도록 형성될 수 있다. 공동은, 플레이트(2801)의 상부면(2830)에 수직으로 연장된 표면(2829), 및 축방향 축(2866)에 대략 수직으로 연장되며 플레이트(2801)의 상부면(2830)에 실질적으로 평행한 바닥면(2828)에 의해 정의될 수 있다. 더욱이, 공동(2824)은 플레이트(2801)의 중앙 개구(2503)에 연속되고 이에 연결될 수 있으며, 그에 따라 중앙 개구(2503)는 축방향 축(2866)을 따라 플레이트(2801)의 전체 두께를 통과하여 연장된다.
조립 중, 보호층 또는 보호 패드일 수 있는 부재(2834)는, 그 배면(2836)이 공동(2824)의 바닥면(2828)에 인접하여 이에 연결되도록 공동(2824) 내에 삽입될 수 있다. 또한, 조립 중, 각각 연마 구조를 가질 수 있는 제1 주표면(2832) 및 제2 주표면(2833)을 가진 CMP 패드 컨디셔너(2831)는 플레이트(2801)의 공동(2824) 내에 배치될 수 있다. 특히, CMP 패드 컨디셔너(2831)가 플레이트(2801)의 공동(2824) 내에 수용될 때, CMP 패드 컨디셔너(2831)의 표면(2832)은 부재(2834)의 상부면(2835)에 인접하여 이에 직접 연결될 수 있다. CMP 패드 컨디셔너(2831)가 대략 직사각 형상을 가지는 것으로 도시되는 한편, 본원의 실시형태의 CMP 패드 컨디셔너에 따라 기술된 바와 같은 어떠한 형상이라도 포함할 수 있음은 물론이다.
CMP 패드 컨디셔너(2831)를 플레이트(2801)로부터 분리하는 동안, 사용자는 부재(2834)에 또는 대안적으로 CMP 패드 컨디셔너(2831)의 표면(2832)에 맞물리도록 물체(예컨대, 체결구, 신장형 공구, 또는 손)를 플레이트(2801)의 중앙 개구(2503) 내에 삽입할 수 있다. CMP 패드 컨디셔너를 방향(2870)으로 강제하고 따라서 자석들(2807~2809)로부터 CMP 패드 컨디셔너(2831)를 자기적으로 분리하고, CMP 패드 컨디셔너를 플레이트(2801)로부터 분리하기 위해, 부재(2834) 또는 CMP 패드 컨디셔너(2831)에 힘을 가할 수 있다.
도 28c는 실시형태에 따른 서로 결합된 플레이트와 CMP 패드 컨디셔너의 평면도이다. 특히, 도 28c의 도시에는 도 28a의 플레이트에 결합된 CMP 패드 컨디셔너가 포함된다. 도시된 바와 같이, 플레이트(2801)는, CMP 패드 컨디셔너(2831)를 수용하도록 구성된 공동의 원주에 직선 표면 영역에 의해 정의된 편평 부분들(2802, 2803, 2804)을 포함한다. 더욱이, CMP 패드 컨디셔너(2831)는 그 원주에 직선 표면 영역들에 의해 정의된 대응하는 편평 부분들(2842, 2843, 2844)을 포함할 수 있고, 이 편평 부분들은 플레이트(2801)의 편평 부분들(2802, 2803, 2804)에 인접하며 직접 접촉하도록 구성된다. 이러한 배치로 인해 작업 중 플레이트(2801) 내의 CMP 패드 컨디셔너(2831)가 회전할 가능성이 줄어든다.
도 29는 실시형태에 따른 연마 공구의 평면도이다. 전술한 실시형태는 플레이트에 분리 가능하게 결합된 CMP 패드 컨디셔너를 이용하는 연마 물품에 관한 것이다. 그러나, 복수의 CMP 패드 컨디셔너와 함께 단일 플레이트가 사용될 수 있다는 점 또한 고려된다. 특히, 연마 공구에는 단일 플레이트에 분리 가능하게 결합된 복수의 CMP 패드 컨디셔너가 채용될 수 있으며, 이 때 플레이트는 내부에 CMP 패드 컨디셔너 각각을 수용하고 분리 가능하게 결합하기 위한 복수의 리세스 또는 공동을 가진다.
연마 공구(2900)는, 본원의 실시형태에 따라 기술된 플레이트의 특징부들을 포함하는 플레이트(2901)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 플레이트(2901)는 평면도 상에서 봤을 때 원형 형상을 가질 수 있으며, 대략 원통형의 3차원 형상을 가질 수 있다. 플레이트(2901)는 몸체 내로 연장되며 홀더 등의 다른 물체와 플레이트(2901)의 결합을 돕도록 구성된 복수의 다른 개구들(미도시)을 포함할 수 있다.
플레이트(2901)는, 플레이트(2901)의 상부면 내에 플레이트(2901)의 몸체 내에 축방향 내측으로 연장된 공동들(2911, 2912, 2913, 2914)을 포함할 수 있다. 공동들(2911~2914)은 플레이트(2901)의 상부면 내에 특정 위치에 위치될 수 있으며, 특히 컨디셔닝 작업 중 적절한 균형을 위해 플레이트(2901)의 중앙 주위에 패턴으로 배열될 수 있다. 공동들(2911, 2913)은 플레이트(2901)의 중앙으로부터 반경방향으로 이격될 수 있되, 축(2908)을 따라 대략 180°의 각도만큼 서로 원주방향으로 이격될 수 있다. 마찬가지로, 공동들(2912, 2914)은 플레이트의 중앙으로부터 반경방향으로 이격될 수 있되, 축(2909)을 따라 대략 180°의 각도만큼 서로 원주방향으로 이격되도록 위치될 수 있다.
각각의 공동들(2911~2914)은 각각의 CMP 패드 컨디셔너(2915, 2916, 2917, 2918)를 수용하도록 형성될 수 있다. 이와 같이, 공동들(2911~2914)은 본원의 실시형태의 특징부들을 포함하여 플레이트(2901)와 CMP 패드 컨디셔너들(2915~2918) 간의 분리 가능한 결합을 용이하게 할 수 있다. 또한, CMP 패드 컨디셔너들(2915~2918)은 본원의 실시형태의 특징부들을 포함하여 플레이트(2901)와 각각의 CMP 패드 컨디셔너들 간의 분리 가능한 결합을 용이하게 할 수 있다. 특히, CMP 패드 컨디셔너들(2915~2918)은 각각 기판의 제1 및 제2 주표면에 연마 구조를 가지는 리버서블 물품이다.
도 29의 실시형태에서 4개의 개별적이고 분리된 CMP 패드 컨디셔너(2915~2918)를 수용하도록 구성된 4개의 공동(2911~2914)을 가진 플레이트(2901)가 예시된 한편, 이러한 실시형태는 단일 플레이트 상에 포함될 수 있는 공동 및 CMP 패드 컨디셔너의 개수를 한정하고자 하는 것은 아니다. 다른 실시형태에서는 단지 2개의 공동을 가진 플레이트가 채용될 수도 있다. 한편 다른 실시형태에서는 상이한 수의 공동, 예를 들어 적어도 약 3개의 공동, 적어도 약 4개의 공동, 적어도 약 6개의 공동, 적어도 약 10개의 공동, 적어도 약 16개의 공동, 적어도 약 24개의 공동, 또는 심지어 적어도 약 30개의 공동(및 그에 상응하는 수의 CMP 패드 컨디셔너)을 가진 플레이트가 채용될 수 있다. 특히, 전형적으로 공동의 개수가 다수 또는 두 개가 되도록 어떤 개수의 공동이라도 이용될 수 있다.
추가로 도시된 바와 같이, 플레이트(2901)는 공동(2911) 내에 개구(2921)를, 공동(2912) 내에 개구(2922)를, 공동(2913) 내에 개구(2923)를, 그리고 공동(2914) 내에 개구(2924)를 가지도록 형성될 수 있다. 개구들(2921~2924)은 플레이트(2901)의 배면에 형성되어 플레이트(2901)의 몸체 내에 축방향으로 연장될 수 있다. 도시된 바와 같이, 개구들(2921~2924)은 배면으로부터 각각의 공동의 바닥면으로 연장되도록 형성될 수 있으며, 그에 따라 개구들은 사용자가 플레이트(2901)의 배면으로부터 공동 내에 수용된 CMP 패드 컨디셔너에 접근할 수 있게 한다. 이러한 설계로 인해 CMP 패드 컨디셔너(2915~2918)와 플레이트(2901) 간의 분리 가능한 결합을 용이하게 한다. 작업자는 플레이트(2901)의 배면으로부터 개구들(2921~2924) 중 하나를 통해 연장된 공구를 사용하여 상응하는 공동으로부터 CMP 패드 컨디셔너에 접근하여 이를 강제하고 공동으로부터 CMP 패드 컨디셔너를 분리하는 것을 도울 수 있다. 개구들(2921~2924)과 공동들(2911~2914) 사이의 설계 관계는 도 25b에 도시된 중앙 개구(2503)와 공동(2590) 사이의 설계와 실질적으로 동일하다.
본원의 실시형태는 기판의 제1 및 제2 주표면에 제1 및 제2 연마입자층을 가지는 리버서블 연마 물품들을 포함하는 연마 공구의 형성 방법에 관한 것이다. 연마 공구는, 두 구성요소의 분리 가능한 결합을 위해 연마 물품 상의 맞물림 구조 및 플레이트 상의 맞물림 구조 또는 결합 표면들을 포함하는 결합 메커니즘을 포함하는 특징부들의 조합을 포함할 수 있다. 실시형태에 따른 다른 특징부들에는, 우수한 평탄도, 상이한 연마 능력을 가지는 이중 연마 표면, 구성요소의 특정 형상, 밀봉 부재, 편향 부재, 특정 재료, 콜릿 부재, 자석, 상이한 연마입자층의 마모 상태를 나타내는 표지부, 및 보호층이 포함된다. 특히, 본원의 연마 공구는, 향상된 수명 및 컨디셔닝 공정을 개선하기 위한 다양한 능력들을 가진 리버서블 CMP 패드 컨디셔너를 사용하는 요소들의 조합을 포함한다.
전술한 내용에는 특정 구성요소들의 연결부 및 구체적인 실시형태들에 대한 참조가 예시된다. 결합 또는 연결되는 구성요소들에 대한 참조는, 본원에 논의된 바와 같은 방법을 수행하기 위해 상기 구성요소 간의 직접적인 연결 또는 하나 이상의 구성요소가 개재된 간접적인 연결을 개시하고자 함은 물론이다. 이와 같이, 상기 논의된 주제는 제한적이 아니라 예시적인 것으로 고려될 것이며, 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 진정한 범주 내에 속하는 모든 변형, 개선사항 및 다른 실시형태들을 포함하는 것으로 의도된다. 따라서, 법률에 허용되는 최대한의 범위로, 본 발명의 범주는 이하의 청구항 및 그 등가물을 허용되는 한 가장 넓게 해석함으로써 결정되는 것이며, 전술한 상세한 설명에 의해 제한되거나 한정되는 것이 아니다.
특허법에 따라 개시 내용의 요약서가 제공되며, 이는 청구항의 범주 또는 의미를 해석하거나 한정하기 위해 사용되지 않을 것이라는 이해와 함께 제출된다. 또한, 전술한 도면의 상세한 설명들에서, 개시 내용을 단순화하기 위해 단일 실시형태에서 다양한 특징부들이 함께 그룹화되거나 기술될 수 있다. 이러한 개시 내용은 청구된 실시형태들이 각각의 청구항에 명확히 인용된 것보다 더 많은 특징부들을 필요로 한다는 의도를 반영하는 것으로 해석되지 않는다. 오히려, 이하의 청구항이 반영하는 바와 같이 본 발명의 주제는 개시된 실시형태 중 임의의 실시형태의 모든 특징부들에 대한 것이 아니어도 된다. 따라서, 이하의 청구항들은 도면의 상세한 설명들에 통합되며, 각각의 청구항은 개별적으로 청구된 주제를 정의하는 것으로 개별적으로 유효하다.

Claims (15)

  1. CMP 패드 컨디셔너로 사용되는 연마 공구로서,
    플레이트; 및
    연마 물품을 포함하며,
    상기 연마 물품은,
    제1 주표면, 상기 제1 주표면과 반대측의 제2 주표면, 및 상기 플레이트와 상호보완적으로 맞물리도록 구성된 오목한 부분을 가지는 결합면을 가지는 고체 기판;
    상기 제1 주표면에 부착된 제1 연마 입자들의 단일층; 및
    상기 제2 주표면에 부착된 제2 연마 입자들의 단일층을 포함하고,
    상기 플레이트와 상기 연마 물품은 상기 연마 물품의 리버서블(reversible) 작업을 위해 구성된 결합 메카니즘을 통해 분리 가능하게 결합되고,
    상기 제1 연마 입자들의 단일층과 상기 제2 연마 입자들의 단일층은 상기 플레이트 내의 리세스의 바닥면으로부터 이격되어 있는, 연마 공구.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판의 제1 표면 위에 놓여 있고, 제1 접합층 안에 포함된 상기 제1 연마 입자들의 단일층을 가지는 상기 제1 접합층을 더 포함하는, 연마 공구.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 연마 입자들의 단일층은 광학 오토 포커스 기술로 측정하였을 때 0.02cm 이하의 평탄도(flatness)를 가지는, 연마 공구.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 접합층은 전이 금속을 포함하는, 연마 공구.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판의 제2 표면 위에 놓여 있고, 제2 접합층 안에 포함된 상기 제2 연마 입자들의 단일층을 가지는 상기 제2 접합층을 더 포함하는, 연마 공구.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 금속, 금속 합금, 세라믹, 및 이들의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질을 포함하는, 연마 공구.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 적어도 2E3 MPa의 탄성계수를 가지는 물질로 이루어지는, 연마 공구.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 상기 제1 주표면과 상기 제2 주표면 사이에 연장되는 주변을 정의하는 측면을 포함하고, 상기 측면은 모서리들을 정의하는 편평 부분을 포함하는, 연마 공구.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 편평 부분은 상기 플레이트에 대하여 상기 연마 물품의 회전을 제한하도록 구성되는, 연마 공구.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 기판은 상기 기판의 상기 측면에 결합된 밀봉 부재를 포함하는, 연마 공구.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 밀봉 부재는 상기 기판의 상기 측면의 일부를 따라 주변 방향으로 연장하고, 상기 측면의 일부를 따라 리세스(recess) 내에 위치되는, 연마 공구.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 플레이트는 상기 리세스를 포함하고, 상기 연마 물품은 상기 리세스 내부에 분리 가능하게 결합되도록 구성되고, 상기 리세스는 상기 연마 물품의 높이보다 큰 깊이를 갖는, 연마 공구.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 연마 입자들의 층의 마모 상태를 알려주는 제1 표지부(indicia)를 더 포함하고, 상기 제2 연마 입자들의 층의 마모 상태를 알려주는 제2 표지부를 더 포함하는, 연마 공구.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합 메카니즘은 래치, 체결구(fasteners), 클램프, 억지 끼워맞춤 연결(interference fit connection), 및 이들의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택된 구조를 포함하는, 연마 공구.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 상기 제1 주표면과 측면 사이에서 연장하는 테이퍼진 표면(tapered surface)을 포함하는, 연마 공구.
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