KR101777684B1 - 동심형 또는 대략 동심형의 다각형 홈 패턴을 가진 폴리싱 패드 - Google Patents

동심형 또는 대략 동심형의 다각형 홈 패턴을 가진 폴리싱 패드 Download PDF

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Abstract

동심형 또는 대략 동심형의 다각형 홈 패턴을 가진 폴리싱 패드가 기술되어 있다. 동심형 또는 대략 동심형의 다각형 홈 패턴을 가진 폴리싱 패드를 제조하는 방법이 또한 기술되어 있다.

Description

동심형 또는 대략 동심형의 다각형 홈 패턴을 가진 폴리싱 패드{POLISHING PAD WITH CONCENTRIC OR APPROXIMATELY CONCENTRIC POLYGON GROOVE PATTERN}
본 발명의 실시예들은 화학적 기계적 연마(CMP) 분야에 관한 것이고, 특히, 동심형 또는 대략 동심형의 다각형 홈 패턴을 가진 폴리싱 패드에 관한 것이다.
통상적으로, CMP로 약칭되는, 화학적 기계적 평탄화가공 또는 화학적 기계적 연마는 반도체 웨이퍼 또는 다른 기판을 평탄화하기 위해 반도체 제조에 사용되는 기술이다.
상기 평탄화 공정은 통상적으로 반도체 웨이퍼보다 직경이 더 큰 폴리싱 패드 및 리테이닝 링(retaining ring)과 함께 마모성이고 부식성의 화학적 슬러리(통상적으로, 콜로이드 상태)를 사용한다. 폴리싱 패드와 반도체 웨이퍼는 동적 폴리싱 헤드(dynamic polishing head)에 의해 함께 가압되고 플라스틱 리테이닝 링에 의해 제자리에 유지되어 있다. 폴리싱하는 동안 동적 폴리싱 헤드는 회전한다. 이러한 방식은 재료를 제거하는데 도움이 되며 임의의 불규칙적인 표면형태를 고르게 하여 반도체 웨이퍼를 편평하게 또는 평면으로 만든다. 이것은 부가적인 회로 요소의 형성을 위해 반도체 웨이퍼를 준비시키기 위해서 필수적인 것으로 될 수 있다. 예를 들면, 상기 평탄화 공정은 전체 표면을 포토리소그래피 시스템(photolithography system)의 피사계 심도(depth of field) 내에 있게 하거나 재료의 위치에 기초하여 재료를 선택적으로 제거하기 위해서 필수적인 것으로 될 수 있다. 전형적인 피사계 심도 요건은 최근의 서브-50 나노미터(sub-50 nanometer) 기술에 대해서 옹스트롬(Angstrom) 수준에 이른다.
재료 제거 공정은 목재에 사포를 문지르는 것과 같이 단지 연마제를 문지르는 것은 아니다. 상기 슬러리내의 화학물질은 또한 제거될 재료와의 반응 및/또는 제거될 재료를 약화시키는 작용을 한다. 연마제는 이러한 약화시키는 공정을 가속화하고 폴리싱 패드는 표면으로부터 반응이 이루어진 재료를 없애는데 도움이 된다. 슬러리 기술에서의 발전에 더하여, 폴리싱 패드는 점점 복잡해지는 CMP 작업에서 중요한 역할을 수행한다.
그러나, CMP 패드 기술의 발전에 있어서 부가적인 개선이 요구되고 있다.
본 발명은 동심형 또는 대략 동심형의 다각형 홈 패턴을 가진 폴리싱 패드를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예들은 동심형 또는 대략 동심형의 다각형 홈 패턴을 가진 폴리싱 패드를 포함하고 있다.
하나의 실시예에서는, 기판을 폴리싱하는 폴리싱 패드가 폴리싱 몸체를 포함하고 있다. 상기 폴리싱 몸체는 폴리싱면과 뒷면을 가지고 있다. 상기 폴리싱면은 동심형 또는 대략 동심형의 다각형을 포함하는 홈의 패턴을 가지고 있다. 상기 홈의 패턴은 가장 안쪽 다각형으로부터 가장 바깥쪽 다각형까지 연속적인 반경방향의 홈을 가지고 있지 않다.
다른 실시예에서는, 기판을 폴리싱하는 폴리싱 패드를 제조하는 방법으로서 성형용 주형의 베이스에 혼합물을 형성하기 위하여 프리-폴리머와 경화제를 혼합하는 것을 포함하고 있다. 상기 성형용 주형의 뚜껑이 혼합물속으로 이동된다. 상기 뚜껑에는 동심형 또는 대략 동심형의 다각형을 포함하는 돌출부의 패턴이 배치되어 있다. 상기 돌출부의 패턴은 가장 안쪽 다각형으로부터 가장 바깥쪽 다각형까지 연속적인 반경방향의 돌출부를 가지고 있지 않다. 상기 뚜껑이 혼합물에 배치되어 있는 상태에서, 상기 혼합물이 적어도 부분적으로 경화되어 상기 뚜껑의 돌출부의 패턴에 상응하는 홈의 패턴이 배치되어 있는 폴리싱면을 포함하는 성형된 균질의 폴리싱 몸체를 형성한다.
다른 실시예에서는, 기판을 폴리싱하는 폴리싱 패드가 폴리싱 몸체를 포함하고 있다. 상기 폴리싱 몸체는 폴리싱면과 뒷면을 가지고 있다. 상기 폴리싱면은 상기 폴리싱면의 반경에 대해 직교하는 복수의 분리된 직선 부분을 포함하며, 완전하지는 않지만, 동심형 또는 대략 동심형의 다각형 배치형태의 일부를 형성하는 홈의 패턴을 가지고 있다.
다른 실시예에서는, 기판을 폴리싱하는 폴리싱 패드가 폴리싱 몸체를 포함하고 있다. 상기 폴리싱 몸체는 폴리싱면과 뒷면을 가지고 있다. 상기 폴리싱면은 연속성을 가지는 포개진 불완전한 다각형을 포함하는 홈의 패턴을 가지고 있다.
도 1은 종래의 폴리싱 패드의 폴리싱면에 배치된 동심형의 원형 홈 패턴의 평면도를 나타내고 있다.
도 2는 종래의 폴리싱 패드의 폴리싱면에 배치된, 가장 안쪽 다각형으로부터 가장 바깥쪽 다각형까지 연속적인 반경방향의 홈을 가진, 동심형의 다각형 홈 패턴의 평면도를 나타내고 있다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른, 폴리싱 패드의 폴리싱면에 배치된, 가장 안쪽 다각형으로부터 가장 바깥쪽 다각형까지 연속적인 반경방향의 홈을 가지지 않은, 동심형의 다각형 홈 패턴의 평면도를 나타내고 있다.
도 4a는 종래의 폴리싱 패드의 폴리싱면에 배치된, 가장 안쪽 다각형으로부터 가장 바깥쪽 다각형까지 연속적인 반경방향의 홈을 가진, 동심형의 다각형 홈 패턴의 평면도를 나타내고 있다.
도 4b는 본 발명의 한 실시예에 따른, 폴리싱 패드의 폴리싱면에 배치된, 가장 안쪽 다각형으로부터 가장 바깥쪽 다각형까지 연속적인 반경방향의 홈을 가지지 않은, 동심형의 다각형 홈 패턴의 평면도를 나타내고 있다.
도 4c는 본 발명의 한 실시예에 따른, 폴리싱 패드의 폴리싱면에 배치된, 연속적인 다각형들 사이에 반경방향의 홈을 가진, 동심형의 다각형 홈 패턴의 평면도를 나타내고 있다.
도 5a는 종래의 폴리싱 패드의 폴리싱면에 배치된 동심형의 원형 홈 패턴의 원형 홈에 대한 궤적의 평면도를 나타내고 있다.
도 5b는 본 발명의 한 실시예에 따른, 폴리싱 패드의 폴리싱면에 배치된 동심형의 다각형 홈 패턴의 다각형 홈에 대한 궤적의 평면도를 나타내고 있다.
도 6a는 본 발명의 한 실시예에 따른, 폴리싱 패드의 폴리싱면에 배치된 동심형의 12각형 홈 패턴의 평면도를 나타내고 있다.
도 6b는 본 발명의 한 실시예에 따른, 폴리싱 패드의 폴리싱면에 배치된 동심형의 8각형 홈 패턴의 평면도를 나타내고 있다.
도 7a는 본 발명의 한 실시예에 따른, 폴리싱 패드의 폴리싱면에 배치된, 회전된 연속적인 다각형을 가진, 동심형의 다각형 홈 패턴의 평면도를 나타내고 있다.
도 7b는 본 발명의 한 실시예에 따른, 폴리싱 패드의 폴리싱면에 배치된, 교대로 회전된 연속적인 다각형을 가진, 동심형의 다각형 홈 패턴의 평면도를 나타내고 있다.
도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른, 폴리싱 패드의 폴리싱면에 배치된, 오프셋된 중심을 가진, 동심형의 다각형 홈 패턴의 평면도를 나타내고 있다.
도 9a는 본 발명의 한 실시예에 따른, 폴리싱 패드의 폴리싱면에 배치된, 중단된 비-다각형 홈을 가진, 동심형의 다각형 홈 패턴의 평면도를 나타내고 있다.
도 9b는 본 발명의 한 실시예에 따른, 폴리싱 패드의 폴리싱면에 배치된, 복수의 다각형 중의 하나의 다각형이 복수의 다각형 중의 다른 하나의 다각형과 상이한 갯수의 모서리를 가지고 있는, 동심형의 다각형 홈 패턴의 평면도를 나타내고 있다.
도 10은 본 발명의 한 실시예에 따른, 폴리싱 패드의 폴리싱면에 배치된, 국소 투명 구역(LAT) 부분 및/또는 표시 부분에 의해 중단된, 동심형의 다각형 홈 패턴의 평면도를 나타내고 있다.
도 11a 내지 도 11f는 본 발명의 한 실시예에 따른, 폴리싱 패드의 제조에 사용된 작업의 단면도를 나타내고 있다.
도 12는 본 발명의 한 실시예에 따른, 폴리싱 패드의 폴리싱면에 배치된, 일그러진 다각형을 가진, 동심형의 다각형 홈 패턴의 평면도를 나타내고 있다.
도 13은 본 발명의 한 실시예에 따른, 폴리싱 패드의 폴리싱면에 배치된, 동심형의 다각형의 대체적인 외형을 가진 불완전한 다각형들 사이에 연속성을 가지고 있는 홈 패턴의 평면도를 나타내고 있다.
도 14a는 본 발명의 한 실시예에 따른, 폴리싱 패드의 폴리싱면에 배치된, 변곡점이 없는 동심형의 다각형의 대체적인 외형을 가진, 직선 부분 홈 패턴의 평면도를 나타내고 있다.
도 14b는 본 발명의 한 실시예에 따른, 폴리싱 패드의 폴리싱면에 배치된, 하나 걸러 하나씩 모서리가 없는 동심형의 다각형의 대체적인 외형을 가진, 직선 부분 홈 패턴의 평면도를 나타내고 있다.
도 15는 본 발명의 한 실시예에 따른, 동심형의 다각형 홈 패턴을 가진 폴리싱 패드에 적합한 폴리싱 장치의 측면 사시도를 나타내고 있다.
동심형 또는 대략 동심형의 다각형 홈 패턴을 가진 폴리싱 패드가 본 명세서에 기술되어 있다. 아래의 설명에서는, 본 발명의 여러 실시예의 충분한 이해를 제공하기 위해서, 특정의 폴리싱 패드 구성 및 설계형태와 같은, 다수의 구체적인 상세한 내용이 개시되어 있다. 본 발명의 여러 실시예는 상기의 구체적인 상세한 내용없이도 실행될 수 있다는 것은 당해 기술분야의 전문가에게는 자명한 사실이다. 다른 예에서는, 본 발명의 실시예를 불필요하게 모호하지 않게 하기 위해서 반도체 기판의 CMP를 수행하는 슬러리와 폴리싱 패드의 조합에 관한 상세한 내용과 같은, 잘 알려진 처리 기술이 상세하게 기술되어 있지 않다. 또한, 도면에 도시된 다양한 실시예들은 예시적인 것이며 반드시 일정한 비율로 도시되어 있지는 않다는 사실을 이해하여야 한다.
CMP 작업에 있어서 기판을 폴리싱하는 폴리싱 패드는 통상적으로 물리적인 홈이 형성된 적어도 하나의 표면을 포함하고 있다. 이 홈은 CMP 작업에 사용되는 슬러리를 위한 저장소를 제공하면서 기판을 폴리싱하는 표면적의 적절한 크기의 균형을 이루도록 배열될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 폴리싱 패드의 폴리싱면에 대해서 일련의 동심형의 다각형 형상에 기초한 홈 패턴이 기술되어 있다. 한 가지 예로서, 대략 20 인치의 직경을 가진 폴리싱 패드가 동심형의 10각형 홈에 기초한 홈 패턴을 가진 폴리싱면을 가지고 있다.
본 명세서에 기술된 홈 패턴은 슬러리를 이용하는 CMP 작업에 있어서 기판을 폴리싱하는 종래 기술의 폴리싱 패드에 비해 여러가지 잇점을 제공하거나 유리할 수 있다. 예를 들면, 본 명세서에 기술된 홈 패턴의 장점은 (a) 폴리싱 패드가 회전하고 각각의 홈이 반경방향으로 안쪽과 바깥쪽으로 이동함에 따라 폴리싱처리된 기판 전체에 걸친 슬러리에 기초한 폴리싱 처리의 향상된 평균화, (b) 반경방향의 홈을 가진 패드에 대한 폴리싱 패드상의 향상된 슬러리 유지성을 포함할 수 있다. 이들 양자의 개념은, 예를 들면, 각각 도 5b 및 도 2와 관련하여, 아래에서 보다 상세하게 기술되어 있다.
본 발명의 기본적인 실시예는 일련의 홈에 기초한 홈 패턴을 포함하고 있고, 상기 홈 패턴은 모두가 동일한 중심점을 가지며, 직선 부분이 평행하고 각도가 반경방향으로 정렬되도록 영도의 각도로 모두 정렬되어 있는 유사한 다각형을 형성한다. 포개진(nested) 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형 등은 모두 본 발명의 기술사상과 기술영역 내에 있는 것으로 간주된다. 직선 부분의 최대 갯수가 있을 수 있고, 이 최대 갯수 이상에서는 다각형이 대략 원형이 된다. 바람직한 실시예는 상기 홈 패턴을 직선 부분의 갯수보다 작은 변의 갯수를 가진 다각형으로 제한하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 방식에 대한 한 가지 이유는 폴리싱 잇점의 평균화를 향상시키는 것일 수 있는데, 이와 달리 각각의 다각형의 변의 갯수가 증가하여 원형 형상으로 접근함에 따라 폴리싱 잇점의 평균화가 감소될 수 있다. 다른 실시예는 폴리싱 패드 중심과 동일한 위치에 있지 않은 중심을 가진 동심형의 다각형을 가진 홈 패턴을 포함하고 있다.
보다 복잡한 실시예는 서로에 대해 작은 각도를 이루도록 배향된 동심형의 다각형을 가진 홈 패턴을 포함할 수 있다. 이러한 작은 각도는 폴리싱 공구 상의 패드의 회전 방향에 대해 양(positive)의 값 또는 음(negative)의 값으로 될 수 있다. 이러한 실시예는 폴리싱 패드의 중심으로부터 폴리싱 패드의 가장자리까지 완만한 나선형을 형성하는 직선 각도의 시각적인 인상을 제공할 수 있다(아래의 도 7a의 설명 참고). 이러한 패턴은 폴리싱 구역(polishing land)이 폴리싱 패드 주위를 추종함에 따라 변화하는 폴리싱 구역을 제공할 수도 있다. 이러한 비스듬한 홈 패턴으로부터 폴리싱 성능 및 슬러리 유지에 있어서 추가적인 장점이 나올 수 있다.
종래의 폴리싱 패드는 통상적으로 동심형의 원형 홈 패턴을 가지고 있다. 예를 들면, 도 1은 종래의 폴리싱 패드의 폴리싱면에 배치된 동심형의 원형 홈 패턴의 평면도를 나타내고 있다.
도 1을 참고하면, 폴리싱 패드(100)는 폴리싱면(102)과 뒷면(도시되어 있지 않음)을 가지고 있는 폴리싱 몸체를 포함하고 있다. 상기 폴리싱면(102)은 동심형의 원(104)의 홈 패턴을 가지고 있다. 또한 상기 홈 패턴은, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 가장 안쪽 원으로부터 가장 바깥쪽 원까지 연속적인 복수의 반경방향의 홈(106)도 포함하고 있다. 이러한 홈 패턴의 잠재적인 단점은 본 발명의 특정의 실시예에 관하여 상세히 기술되어 있다.
반경방향의 홈을 가지고 있는 폴리싱 패드는 기판을 폴리싱하는 동안 슬러리 손실을 악화시킬 수 있다. 예를 들면, 도 2는 종래의 폴리싱 패드의 폴리싱면에 배치된, 가장 안쪽 다각형으로부터 가장 바깥쪽 다각형까지 연속적인 반경방향의 홈을 가진 동심형의 다각형 홈 패턴의 평면도를 나타내고 있다.
도 2를 참고하면, 폴리싱 패드(200)는 폴리싱면(202)과 뒷면(도시되어 있지 않음)을 가지고 있는 폴리싱 몸체를 포함하고 있다. 상기 폴리싱면(202)은 동심형의 다각형의 홈 패턴을 가지고 있다. 예를 들면, 하나의 실시예에서, 상기 동심형의 다각형의 홈 패턴은, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 동심형의 12각형(204)의 홈 패턴이다. 그러나, 상기 홈 패턴도 가장 안쪽 다각형(206)으로부터 가장 바깥쪽 다각형(208)까지 연속적인 복수의 반경방향의 홈(210)을 포함하고 있다.
도 2와는 대조적으로, 도 3에 예시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예는 가장 안쪽 다각형으로부터 가장 바깥쪽 다각형까지 연속적인 반경방향의 홈이 없는 동심형의 다각형의 패턴을 포함하고 있다. 상기와 같은 반경방향의 홈을 포함하지 않는 것에 의해, 상기와 같은 반경방향의 홈을 가진 폴리싱 패드에 비해 폴리싱 패드상에 슬러리를 유지하는 성능이 향상될 수 있다. 예를 들면, 상기와 같은 연속적인 반경방향의 홈은 배수로로서 작용하여, 폴리싱 공정에서 슬러리를 사용하기도 전에 폴리싱 패드로부터 슬러리를 실질적으로 배출시킬 수 있다.
본 발명의 한 실시형태에서는, 폴리싱 패드가 동심형의 다각형 홈 패턴을 가지고 있는 폴리싱면을 가지도록 제조될 수 있다. 한 가지 예로서, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른, 폴리싱 패드의 폴리싱면에 배치된, 가장 안쪽 다각형으로부터 가장 바깥쪽 다각형까지 연속적인 반경방향의 홈을 가지지 않은 동심형의 다각형 홈 패턴의 평면도를 나타내고 있다.
도 3을 참고하면, 폴리싱 패드(300)는 폴리싱면(302)과 뒷면(도시되어 있지 않음)을 가지고 있는 폴리싱 몸체를 포함하고 있다. 상기 폴리싱면(302)은 동심형의 다각형의 홈 패턴을 가지고 있다. 예를 들면, 하나의 실시예에서, 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 동심형의 다각형의 홈 패턴은 동심형의 12각형(304)의 홈 패턴이다. 본 발명의 한 실시예에 따르면, 동심형의 다각형의 각각은 동일한 갯수의 모서리를 가지고 있다. 예를 들면, 한 가지 실시예에서, 동심형의 다각형의 각각은 12개의 모서리를 가지고 있다. 도 2의 폴리싱 패드와는 대조적으로, 상기 홈 패턴은 가장 안쪽 다각형(306)으로부터 가장 바깥쪽 다각형(308)까지 연속적인 반경방향의 홈을 가지고 있지 않다. 상기한 바와 같이, 하나의 실시예에서, 가장 안쪽 다각형(306)으로부터 가장 바깥쪽 다각형(308)까지 연속적인 반경방향의 홈이 없으면 폴리싱 패드(300)의 폴리싱면 상의 슬러리를 유지하는데 도움이 된다. 보다 상세하게는, 한 가지 실시예에서, 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 홈의 패턴이 반경방향의 홈을 전혀 가지고 있지 않다.
폴리싱 패드(300)의 외측 모서리가 완전한 다각형을 수용하지 못할 수 있다는 사실을 이해하여야 한다. 그러나, 폴리싱 패드(300)의 가장 바깥쪽 외곽에 홈을 포함할 필요가 있을 수 있다. 예를 들면, 하나의 실시예에서, 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 하나 이상의 불완전한 다각형(320)이 폴리싱 패드(300)의 가장자리 근처 또는 가장자리에 포함되어 있다.
본 발명의 다른 실시형태에서는, 폴리싱 패드가 동심형의 가장 안쪽 다각형으로부터 가장 바깥쪽 다각형까지 연속적이지 않은 하나 이상의 반경방향의 홈과 동심형의 다각형 홈 패턴을 가지고 있는 폴리싱면을 가지도록 제조될 수 있다. 이러한 반경방향의 홈은 폴리싱 패드의 특징을 나타내는 마킹으로서 포함되거나 매우 국소화된 슬러리 이동을 위해 포함될 수 있다. 또한, 상기와 같은 반경방향의 홈은 패드 제조 공정의 인위적인 구조로서 제공될 수 있다.
대비를 위해, 도 4a는 종래의 폴리싱 패드(400A)의 폴리싱면(410)에 배치된, 가장 안쪽 다각형(406)으로부터 가장 바깥쪽 다각형(408)까지 연속적인 반경방향의 홈(404)을 가진, 동심형의 다각형 홈 패턴(402)의 평면도를 나타내고 있다. 이러한 폴리싱 패드는 도 2와 관련하여 상세하게 기술되어 있다. 이와 대조적으로, 도 4b는 본 발명의 한 실시예에 따른, 폴리싱 패드(400B)의 폴리싱면(414)에 배치된, 반경방향의 홈을 가지고 있지 않은, 동심형의 다각형 홈 패턴(412)의 평면도를 나타내고 있다. 이러한 폴리싱 패드는 도 3과 관련하여 상세하게 기술되어 있다.
대신에, 도 4c는 본 발명의 한 실시예에 따른, 폴리싱 패드(400C)의 폴리싱면(428)에 배치된, 연속적인 다각형들 사이에 하나 이상의 반경방향의 홈(422, 424, 426)을 가진, 동심형의 다각형 홈 패턴(420)의 평면도를 나타내고 있다. 따라서, 하나의 실시예에서, 상기 홈 패턴은 동심형의 다각형의 두 개의 연속된 다각형 사이에 반경방향의 홈을 더 포함하고 있다. 한 가지 실시예에서, 상기 반경방향의 홈은, 반경방향의 홈 422와 같이, 단 두 개의 직접 연속된 다각형 사이에 걸쳐 뻗어 있다. 다른 실시예에서는, 상기 반경방향의 홈이, 반경방향의 홈 424와 같이, 두 개의 직접 연속된 다각형을 넘어서 뻗어 있다. 다른 실시예에서는, 반경방향의 홈 422 및 반경 방향의 홈 424과 대조적으로, 상기 반경방향의 홈이, 반경방향의 홈 426과 같이, 코너부가 아니라 다각형의 변에 위치되어 있다.
동심형의 원과 대조적으로, 동심형의 다각형 홈의 패턴을 포함하는 것에 의해, 폴리싱 패드가 회전하고 각각의 홈이 반경방향으로 안쪽과 바깥쪽으로 이동함에 따라 폴리싱처리된 기판 전체에 걸쳐서 폴리싱 처리의 향상된 평균화가 달성될 수 있다. 한 가지 예로서, 도 5a는 종래의 폴리싱 패드의 폴리싱면에 배치된 동심형의 원형 홈 패턴의 원형 홈에 대한 궤적의 평면도를 나타내고 있다. 도 5b는 본 발명의 한 실시예에 따른, 폴리싱 패드의 폴리싱면에 배치된 동심형의 다각형 홈 패턴의 다각형 홈에 대한 궤적의 평면도를 나타내고 있다.
도 5a를 참고하면, 폴리싱 패드(500A)가 회전함에 따라 폴리싱처리된 기판(504A)을 가로지르는 궤적 502A는 종래의 폴리싱 패드의 폴리싱면에 배치된 동심형의 원형 홈 패턴의 원형 홈(506)을 따라서 이동한다. 궤적 502A는 원형 홈(506)에 고정된 상태로 유지되어 있어서, 원형 홈(506)으로부터 폴리싱 처리를 받은 기판(504A)의 표면의 양을 제한한다. 이와 대조적으로, 폴리싱 패드(500B)가 회전함에 따라 폴리싱처리된 기판(504B)을 가로지르는 궤적 502B는 폴리싱 패드의 폴리싱면에 배치된 동심형의 다각형 홈 패턴의 다각형 홈(508)을 따라서 이동한다. 궤적 502B는 다각형 홈(508)에 대해서 반경방향으로 안쪽과 바깥쪽으로 이동하여, 다각형 홈(506)으로부터 폴리싱 처리를 받은 기판(504B)의 표면의 양을 증가시킨다.
본 발명의 다른 실시형태에서는, 동심형의 다각형 패턴에 있어서 각각의 다각형의 면의 갯수가 폴리싱 패드의 사이즈 뿐만 아니라 구체적인 사용예에 따라 바뀔 수 있다. 한 가지 예로서, 도 6a는 본 발명의 한 실시예에 따른, 폴리싱 패드(600A)의 폴리싱면에 배치된 동심형의 12각형 홈 패턴(602A)의 평면도를 나타내고 있다. 도 6b는 본 발명의 한 실시예에 따른, 폴리싱 패드(600B)의 폴리싱면에 배치된 동심형의 8각형 홈 패턴(602B)의 평면도를 나타내고 있다.
하나의 실시예에서, 각각의 다각형의 모서리의 갯수는 폴리싱 패드의 직경 또는 폴리싱 패드에 의해 폴리싱처리될 기판의 직경에 의해 결정된다. 예를 들면, 한 가지 실시예에서, 폴리싱 패드의 직경은 대략 30 인치이고, 기판의 직경은 대략 12 인치이고, 그리고 동심형의 다각형은 동심형의 16각형이다. 다른 실시예에서는, 폴리싱 패드의 직경은 대략 20 인치이고, 기판의 직경은 대략 8 인치이고, 그리고 동심형의 다각형은 동심형의 10각형이다. 하나의 실시예에서, 가장 바깥쪽 다각형의 각각의 모서리의 길이는 폴리싱처리될 기판의 직경의 길이의 대략 50% 내지 60%의 범위에 있다. 다른 실시예에서는, 본 명세서에서 고려중인 폴리싱 패드는 대략 450 밀리미터의 직경을 가진 기판을 폴리싱하는데 사용된다.
복수의 동심형의 다각형은, 서로 어긋나 있지 않으면, 다각형의 모서리가 정렬되어 있는 위치에서 슬러리의 많은 양을 의도하지 않게 제거함으로써 낙수받이 효과(rain gutter effect)를 초래할 수 있다. 대신에, 본 발명의 다른 실시형태에서는, 연속된 다각형이 서로에 대해 회전될 수 있다. 예를 들면, 도 7a는 본 발명의 한 실시예에 따른, 폴리싱 패드의 폴리싱면에 배치된, 회전된 연속적인 다각형을 가진, 동심형의 다각형 홈 패턴의 평면도를 나타내고 있다. 도 7b는 본 발명의 한 실시예에 따른, 폴리싱 패드의 폴리싱면에 배치된, 교대로 회전된 연속적인 다각형을 가진, 동심형의 다각형 홈 패턴의 평면도를 나타내고 있다.
상기 개념을 나타내기 위해 한 가지 예시로서, 도 3을 다시 참고하면, 하나의 실시예에서, 동심형의 다각형의 각각의 다각형은 연속된 다각형에 대해 회전 각도를 가지고 있지 않다. 그러나, 도 7a를 참고하면, 폴리싱 패드(700A)는 회전된 연속적인 다각형(702A)을 가진 상태의 동심형의 다각형 홈 패턴을 가지고 있다. 다시 말해서, 하나의 실시예에서, 동심형의 다각형(702A)중의 하나 이상의 다각형은 연속된 다각형에 대해 회전 각도를 가지고 있다. 한 가지 실시예에서, 상기 하나 이상의 다각형은, 도 7a에 도시되어 있는 바와 같이, 연속된 다각형에 대해 시계방향으로 회전되어 있다. 대체 실시예에서는, 상기 하나 이상의 다각형이 연속된 다각형에 대해 반시계방향으로 회전되어 있다. 도 7b를 참고하면, 다른 실시형태에서는, 다각형 704이 바로 연속된 다각형 706에 대해서는 회전되어 있지만, 그 다음에 연속된 다각형 708에 대해서는 회전되어 있지 않는 방식으로 회전이 일정하지 않다. 하나의 실시예에서, 회전의 정도는 홈의 패턴에 있어서의 동심형의 다각형의 전체 갯수에 의해 결정된다. 한 가지 실시예에서, 선택된 다각형 형상의 면의 한 번 회전에 의해 가장 안쪽 다각형이 가장 바깥쪽 다각형에 대해 점진적으로 비스듬하게 되도록 회전의 정도가 선택된다. 예를 들면, 매우 구체적인 실시예로서, 30 인치 폴리싱 패드가 100개의 동심형의 10각형을 포함하고 있다. 각각의 연속된 10각형은 선행하는 10각형에 대해 동일한 방향으로 0.36도만큼 회전되어 있다.
다른 실시형태에서는, 동심형의 다각형 홈 패턴의 중심이 폴리싱 패드의 중심에 있을 필요가 없다. 예를 들면, 도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른, 폴리싱 패드의 폴리싱면에 배치된, 오프셋된 중심을 가진, 동심형의 다각형 홈 패턴의 평면도를 나타내고 있다.
상기 개념을 나타내기 위해 한 가지 예시로서, 도 3을 다시 참고하면, 하나의 실시예에서, 동심형의 다각형의 중심이 폴리싱 패드의 중심에 위치되어 있다. 그러나, 도 8을 참고하면, 동심형의 다각형 홈 패턴(802)이 폴리싱 패드(800)의 폴리싱면에 배치되어 있다. 동심형의 다각형의 중심(804)은 폴리싱 패드(800)의 중심(806)으로부터 벗어나 있다. 이러한 배치형태는 몇 가지 특정의 기판 설계형태 또는 폴리싱 처리에 대해서 실용적일 수 있다.
폴리싱 패드(800)의 외측 모서리가 완전한 다각형을 수용하지 못할 수 있다는 사실을 이해하여야 한다. 그러나, 폴리싱 패드(800)의 가장 바깥쪽 외곽에 홈을 포함하고 있을 필요가 있을 수 있다. 예를 들면, 하나의 실시예에서, 도 8에 도시되어 있는 바와 같이, 하나 이상의 부분적인 다각형(820) 및/또는 하나 이상의 불완전한 다각형(822)이 폴리싱 패드(800)의 모서리 근처 또는 모서리에 포함되어 있다.
다른 실시형태에서는, 동심형의 다각형 패턴이 비-다각형 홈에 의해 중단될 수 있다. 예를 들면, 도 9a는 본 발명의 한 실시예에 따른, 폴리싱 패드의 폴리싱면에 배치된, 중단하는 비-다각형 홈을 가진, 동심형의 다각형 홈 패턴의 평면도를 나타내고 있다.
도 9a를 참고하면, 폴리싱 패드(900A)가 동심형의 다각형(902)의 홈 패턴을 가지고 있다. 하나 이상의 비-다각형 홈(906)이 동심형의 다각형(902)의 패턴을 중단시킨다. 예를 들면, 동심형의 다각형(902)과 동심형의 다각형(904)이 비-다각형 홈(906)에 의해 분리되어 있다. 하나의 실시예에서, 각각의 비-다각형 홈(906)의 중심은, 도 9a에 도시되어 있는 바와 같이, 동심형의 다각형(902)의 중심에 위치되어 있다. 하나의 실시예에서, 도 9a에 도시되어 있는 바와 같이, 비-다각형 홈은 원형이다.
다른 실시형태에서는, 동심형의 다각형 패턴이 모두 동일한 갯수의 모서리를가지고 있는 다각형을 포함할 필요가 없다. 예를 들면, 도 9b는 본 발명의 한 실시예에 따른, 폴리싱 패드의 폴리싱면에 배치된, 다각형들 중의 하나가 상기 다각형들 중의 다른 하나와 상이한 갯수의 모서리를 가지고 있는, 동심형의 다각형 홈 패턴의 평면도를 나타내고 있다.
도 9b를 참고하면, 폴리싱 패드(900B)가 동심형의 다각형(910)의 홈의 패턴을 가지고 있다. 상기 동심형의 다각형들 중의 하나는 상기 동심형의 다각형들 중의 다른 하나와는 상이한 갯수의 모서리를 가지고 있다. 예를 들면, 다각형 910은 12개의 모서리를 가지고 있고, 다각형 912는 10개의 모서리를 가지고 있고, 다각형 914는 8개의 모서리를 가지고 있고, 다각형 916은 6개의 모서리를 가지고 있다. 하나의 실시예에서, 도 9b에 도시되어 있는 바와 같이, 가장 바깥쪽 다각형은 가장 안쪽 다각형보다 더 많은 모서리를 가지고 있다. 이러한 배치형태는 폴리싱 패드의 중심에 접근할 때에도 긴 모서리 길이를 보유하게 할 수 있고, 이는 각각의 다각형에 대해 동일한 갯수의 모서리가 사용되었다면 달성될 수 없었을 것이다. 폴리싱 패드의 중심에 접근할 때에도 긴 모서리 길이를 보유하는 것에 의해, 폴리싱처리된 기판이 폴리싱 패드 주위로 위치를 바꾸기 때문에 훨씬 고른 폴리싱 처리가 달성될 수 있다.
하나의 실시예에서, 폴리싱 패드(300, 400B, 400C, 500B, 600A, 600B, 700A, 700B, 800, 900A, 900B)와 같은, 본 명세서에 기술된 폴리싱 패드는 기판을 폴리싱하는데 적합하다. 상기 기판은, 배치된 장치 또는 다른 레이어를 가지고 있는 실리콘 기판과 같이, 반도체 제조 산업에서 사용되는 것일 수 있다. 그러나, 상기 기판은, 비제한적인 예로서, MEMS 장치, 레티클(reticle), 또는 태양광 모듈용 기판과 같은 것이 될 수 있다. 따라서, 본 명세서에 사용된 "기판을 폴리싱하는 폴리싱 패드" 라는 용어는 이러한 가능성 및 이와 관련된 가능성을 포함하는 것이다.
폴리싱 패드(300, 400B, 400C, 500B, 600A, 600B, 700A, 700B, 800, 900A, 900B)와 같은, 본 명세서에 기술된 폴리싱 패드는 열경화성 폴리우레탄 재료로 된 균질의 폴리싱 몸체로 이루어질 수 있다. 한 가지 실시예에서, 상기 균질의 폴리싱 몸체는 열경화성의 폐쇄 셀 폴리우레탄 재료로 이루어져 있다. 하나의 실시예에서, "균질" 이라는 용어는 열경화성의 폐쇄 셀 폴리우레탄 재료의 구성이 폴리싱 몸체의 전체 구성에 걸쳐서 일정한 것을 나타내기 위해서 사용된다. 예를 들면, 하나의 실시예에서, "균질" 이라는 용어는, 예를 들면, 함침 펠트(impregnated felt) 또는 상이한 재료의 복수 레이어의 구성(합성물)으로 이루어진 폴리싱 패드를 배제한다. 하나의 실시예에서, "열경화성" 이라는 용어는 비가역적으로 경화되는, 예를 들면, 재료에 대한 전구체(precursor)가 경화에 의해 불용해성의, 불용성 폴리머 망구조로 비가역적으로 변화하는 폴리머 재료를 나타내기 위해서 사용된다. 예를 들면, 하나의 실시예에서, "열경화성" 이라는 용어는, 예를 들면, "써모플라스트(thermoplast)" 재료 또는 "열가소성 수지" - 가열되면 액체상태로 돌아오고 충분히 냉각되면 매우 유리질의 상태(glassy state)로 돌아오는 폴리머로 이루어진 재료로 이루어진 폴리싱 패드는 배제한다. 열경화성 재료로 만들어진 폴리싱 패드는 통상적으로 화학 반응으로 폴리머를 형성하도록 반응하는 저분자량 전구체로 제조되는 반면에, 열가소성 재료로 만들어진 폴리싱 패드는 통상적으로 폴리싱 패드가 물리적인 공정으로 형성되도록 기존의 폴리머를 가열하여 상변화를 일으킴으로써 제조된다. 폴리우레탄 열경화성 폴리머는 안정적인 열적 특성 및 기계적 특성, 화학적 환경에 대한 저항성, 그리고 내마모성에 대한 경향에 기초하여 본 명세서에 기술된 폴리싱 패드를 제조하기 위해서 선택될 수 있다.
하나의 실시예에서, 폴리싱 패드(300, 400B, 400C, 500B, 600A, 600B, 700A, 700B, 800, 900A, 900B)와 같은, 본 명세서에 기술된 폴리싱 패드는 성형된 균질의 폴리싱 몸체를 포함한다. "성형된" 이라는 용어는, 도 11a 내지 도 11f와 관련하여 아래에서 보다 상세하게 기술되어 있는 바와 같이, 균질의 폴리싱 몸체가 성형용 주형으로 형성되는 것을 나타내기 위해서 사용된다. 하나의 실시예에서, 균질의 폴리싱 몸체는, 컨디셔닝(conditioning) 및/또는 폴리싱처리하면, 대략 1 미크론 내지 5 미크론 제곱 평균 제곱근(root mean square) 범위의 폴리싱면 거칠기를 가진다. 한 가지 실시예에서, 균질의 폴리싱 몸체는, 컨디셔닝 및/또는 폴리싱처리하면, 대략 2.35 미크론 제곱 평균 제곱근의 폴리싱면 거칠기를 가진다. 하나의 실시예에서, 균질의 폴리싱 몸체는 섭씨 25도에서 대략 30 내지 120 메가파스칼(MPa) 범위의 저장 탄성률(storage modulus)을 가지고 있다. 다른 실시예에서는, 균질의 폴리싱 몸체가 섭씨 25도에서 대략 30 메가파스칼(MPa)보다 작은 저장 탄성률을 가지고 있다.
하나의 실시예에서, 폴리싱 패드(300, 400B, 400C, 500B, 600A, 600B, 700A, 700B, 800, 900A, 900B)와 같은, 본 명세서에 기술된 폴리싱 패드는 복수의 폐쇄 셀 공극을 가지고 있는 폴리싱 몸체를 포함하고 있다. 한 가지 실시예에서, 복수의 폐쇄 셀 공극은 복수의 기공유도중합체(porogen)이다. 예를 들면, "기공유도중합체" 라는 용어는 "빈" 중심부를 가진 마이크로 단위 또는 나노 단위의 구형 또는 어느 정도 구형인 입자를 나타내기 위해서 사용될 수 있다. 상기 빈 중심부는 고체 물질로 채워져 있지 않지만, 가스 또는 액체 코어(core)를 포함할 수 있다. 한 가지 실시예에서, 복수의 폐쇄 셀 공극은 폴리싱 패드의 균질의 폴리싱 몸체 전체에 걸쳐서 분포된 미리 팽창되어 있으며(pre-expanded) 가스가 충전된 EXPANCELTM(예를 들면, 부가적인 구성요소로서)로 이루어져 있다. 특정 실시예에서, EXPANCELTM은 펜탄(pentane)으로 채워져 있다. 하나의 실시예에서, 복수의 폐쇄 셀 공극의 각각은 대략 10 미크론 내지 100 미크론 범위의 직경을 가지고 있다. 하나의 실시예에서, 복수의 폐쇄 셀 공극은 서로 분리되어 있는 공극들을 포함하고 있다. 이것이 보통의 스폰지에 있는 공극에 대한 경우와 같이, 터널을 통하여 서로 연결될 수 있는 개방 셀 공극과 대비되는 것이다. 한 가지 실시예에서, 폐쇄 셀 공극의 각각은, 상기한 바와 같이, 기공유도중합체의 뼈대와 같은, 물리적인 뼈대를 포함하고 있다. 그러나, 다른 실시예에서는, 폐쇄 셀 공극의 각각이 물리적인 뼈대를 포함하고 있지 않다. 하나의 실시예에서, 복수의 폐쇄 셀 공극이 균질의 폴리싱 몸체의 열경화성 폴리우레탄 재료 전체에 걸쳐서 실질적으로 균일하게 분포되어 있다.
하나의 실시예에서, 균질의 폴리싱 몸체는 불투명하다. 한 가지 실시예에서, "불투명" 이라는 용어는 가시광선이 대략 10% 이하로 통과할 수 있는 재료를 나타내기 위해서 사용된다. 한 가지 실시예에서, 균질의 폴리싱 몸체가 불투명한 것은 대부분, 또는 전적으로 균질의 폴리싱 몸체의 균질의 열경화성 폐쇄 셀 폴리우레탄 재료 전체에 걸쳐서 불투명하게 하는 윤활유(예를 들면, 부가적인 구성요소로서)를 포함하고 있기 때문이다. 특정 실시예에서, 상기 불투명하게 하는 윤활유는, 비제한적인 예로서, 질화 붕소, 불화 세륨(cerium fluoride), 흑연, 흑연 불화물(graphite fluoride), 황화 몰리브덴(molybdenum sulfide), 니오븀 황화물(niobium sulfide), 활석(talc), 탄탈룸 황화물(tantalum sulfide), 텅스텐 이황화물(tungsten disulfide), 또는 테플론(Teflon)과 같은 재료이다.
균질의 폴리싱 몸체의 사이징(sizing)은 사용처에 따라 바뀔 수 있다. 그럼에도 불구하고, 특정의 파라미터가 종래의 처리 장비에 적합하거나 심지어 종래의 화학적 기계적 처리 작용에 적합한 상기의 균질의 폴리싱 몸체를 포함하는 폴리싱 패드를 만들기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 균질의 폴리싱 몸체가 대략 0.075 인치 내지 0.130 인치의 범위, 예를 들면, 대략 1.9 밀리미터 내지 3.3 밀리미터의 범위의 두께를 가지고 있다. 한 가지 실시예에서, 균질의 폴리싱 몸체는 대략 20 인치 내지 30.3 인치의 범위, 예를 들면, 대략 50 센티미터 내지 77 센티미터의 범위, 그리고 아마도 대략 10 인치 내지 42 인치의 범위, 예를 들면, 대략 25 센티미터 내지 107 센티미터의 범위의 직경을 가지고 있다. 한 가지 실시예에서, 균질의 폴리싱 몸체는 대략 6% 내지 36% 범위의 총 공간 부피(total void volume), 그리고 아마도 대략 15% 내지 35% 범위의 총 공간 부피의 공극 밀도(pore density)를 가지고 있다. 한 가지 실시예에서, 균질의 폴리싱은, 상기한 바와 같이, 복수의 공극을 포함하는 것으로 인해, 폐쇄 셀 유형의 공극성(porosity)을 가지고 있다. 한 가지 실시예에서, 균질의 폴리싱 몸체는 대략 2.5%의 압축률을 가지고 있다. 한 가지 실시예에서, 균질의 폴리싱 몸체는 대략 0.70 g/cm3 내지 1.05 g/cm3 범위의 밀도를 가지고 있다.
본 발명의 다른 실시예에서는, 동심형의 다각형 홈의 패턴을 가지고 있는 폴리싱면을 가진 폴리싱 패드가 폴리싱 패드에 배치된 국소 투명 구역(LAT) 부분을 더 포함하고 있다. 예를 들면, 도 10은 동심형의 다각형 홈 패턴의 평면도를 나타내고 있고, 상기 패턴은, 본 발명의 한 실시예에 따른, 폴리싱 패드(1000)의 폴리싱면(1002)에 배치된, 국소 투명 구역(LAT) 부분 및/또는 표시 부분에 의해 중단되어 있다. 구체적으로는, 국소 투명 구역(LAT) 부분(1004)은 폴리싱 패드(1000)의 폴리싱 몸체에 배치되어 있다. 도 10에 도시되어 있는 바와 같이, 국소 투명 구역(LAT) 부분(1004)은 동심형의 다각형(1010)의 홈의 패턴을 중단시킨다. 하나의 실시예에서, 국소 투명 구역(LAT) 부분(1004)은 폴리싱 패드(1000)의 균질의 폴리싱 몸체에 배치되어있으며 폴리싱 패드(1000)의 균질의 폴리싱 몸체와 공유 결합되어 있다. 적절한 국소 투명 구역(LAT) 부분의 예는 넥스플래너사(NexPlanar Corporation)에 양도된, 2010년 9월 30일자로 출원된 미국 특허출원 12/895,465호에 개시되어 있다.
다른 실시예에서는, 동심형의 다각형 홈의 패턴을 가지고 있는 폴리싱면을 가진 폴리싱 패드가, 예를 들면, 와류 검출 시스템에 사용되는 검출 부분을 더 포함하고 있다. 예를 들어, 도 10을 다시 참고하면, 폴리싱 패드(1000)의 폴리싱면(1002)은 폴리싱 패드(1000)의 뒷면에 배치된 검출 부분의 위치를 나타내는 표시 부분(1006)을 포함하고 있다. 한 가지 실시예에서, 상기 표시 부분(1006)은, 도 10에 도시되어 있는 바와 같이, 제2 홈의 패턴(1008)을 가진 동심형의 다각형(1010)의 홈의 패턴을 중단시킨다. 적절한 와류 검출 부분의 예는 넥스플래너사에 양도된, 2010년 9월 30일자로 출원된 미국 특허출원 12/895,465호에 개시되어 있다.
본 발명의 다른 실시형태에서는, 동심형의 다각형 홈 패턴을 가진 폴리싱 패드는 성형 공정으로 제조될 수 있다. 예를 들면, 도 11a 내지 도 11f는 본 발명의 한 실시예에 따른, 폴리싱 패드의 제조에 사용되는 작업의 단면도를 나타내고 있다.
도 11a를 참고하면, 성형용 주형(1100)이 제공되어 있다. 도 11b를 참고하면, 프리-폴리머(1102)와 경화제(1104)가 혼합되어, 도 11C에 도시되어 있는 바와 같이, 성형용 주형(1100) 내에서 혼합물(1106)을 형성하고 있다. 하나의 실시예에서, 프리-폴리머(1102)와 경화제(1104)를 혼합하는 혼합공정은 이소시아네이트와 방향족 디아민 화합물을 각각 혼합하는 것을 포함한다. 한 가지 실시예에서, 상기 혼합공정은 최종적으로 불투명한 성형된 균질의 폴리싱 몸체를 제공하기 위하여 불투명하게 하는 윤활유를 프리-폴리머(1102)와 경화제(1104)에 첨가하는 것을 더 포함한다. 특정 실시예에서, 상기 불투명하게 하는 윤활유는, 비제한적인 예로서, 질화 붕소, 불화 세륨, 흑연, 흑연 불화물, 황화 몰리브덴, 니오븀 황화물, 활석, 탄탈룸 황화물, 텅스텐 이황화물, 또는 테플론과 같은 재료이다.
하나의 실시예에서는, 열경화성의 폐쇄 셀 폴리우레탄 재료로 이루어진 성형된 균질의 폴리싱 몸체를 최종적으로 형성하기 위해서 폴리싱 패드 전구체 혼합물(1106)이 사용된다. 한 가지 실시예에서, 상기 폴리싱 패드 전구체 혼합물(1106)은 최종적으로 경질 패드(hard pad)를 형성하기 위해서 사용되고 단 하나의 유형의 경화제가 사용된다. 다른 실시예에서는, 폴리싱 패드 전구체 혼합물(1106)이 최종적으로 연질 패드(soft pad)를 형성하기 위해서 사용되고 1차 경화제와 2차 경화제의 조합물이 사용된다. 예를 들면, 특정 실시예에서, 프리-폴리머는 폴리우레탄 전구체를 포함하고 있고, 1차 경화제는 방향족 디아민 화합물(aromatic diamine compound)을 포함하고 있고, 그리고 2차 경화제는 에테르 결합을 가진 화합물을 포함하고 있다. 특정 실시예에서는, 폴리우레탄 전구체가 이소시아네이트이고, 1차 경화제는 방향족 디아민(aromatic diamine)이고, 그리고 2차 경화제는, 비제한적인 예로서, 폴리테트라메틸렌 글리콜(polytetramethylene glycol), 아미노-기능화 글리콜(amino-functionalized glycol), 또는 아미노-기능화 폴리옥시프로필렌(amino-functionalized polyoxypropylene)와 같은 경화제이다. 하나의 실시예에서, 프리-폴리머, 1차 경화제, 그리고 2차 경화제는 프리-폴리머 100, 1차 경화제 85, 그리고 2차 경화제 15의 대략적인 몰 비(molar ratio)를 가지고 있다. 상기 몰 비는, 변화하는 경도값을 가진 폴리싱 패드를 제공하기 위해서, 또는 프리-폴리머와 1차 경화제와 2차 경화제의 특성에 기초하여 변경될 수 있다는 사실을 이해하여야 한다.
도 11d를 참고하면, 성형용 주형(1100)의 뚜껑(1108)이 상기 혼합물(1106) 속으로 내려와 있다. 상기 뚜껑(1108)의 평면도는 도 11d의 상부에 도시되어 있고, a-a' 축을 따르는 단면도는 도 11d의 하부에 도시되어 있다. 하나의 실시예에서, 상기 뚜껑(1108)에는 동심형의 다각형을 포함하는 돌출부(1110)의 패턴이 배치되어 있다. 상기 돌출부(1110)의 패턴은 가장 안쪽 다각형으로부터 가장 바깥쪽 다각형까지 연속적인 반경방향의 돌출부를 가지고 있지 않다. 상기 돌출부(1110)의 패턴은 성형용 주형(1100)에서 형성된 폴리싱 패드의 폴리싱면에 홈의 패턴을 찍어내기 위해서 사용된다. 특정 실시예에서, 상기 돌출부(1110)의 패턴은 반경방향의 돌출부를 가지고 있지 않다.
성형용 주형(1100)의 뚜껑(1108)을 하강시키는 것을 기술하는 본 명세서에 기술된 실시예는 단지 성형용 주형(1100)의 뚜껑(1108)과 베이스를 결합시키는 것을 달성할 필요가 있다는 사실을 이해하여야 한다. 다시 말해서, 몇 가지 실시예에서, 성형용 주형(1100)의 베이스를 성형용 주형의 뚜껑(1108)쪽으로 상승시키는 반면에, 다른 실시예에서는 상기 성형용 주형(1100)의 베이스를 성형용 주형(1100)의 뚜껑(1108)쪽으로 상승시킴과 동시에 성형용 주형(1100)의 뚜껑(1108)을 성형용 주형(1100)의 베이스쪽으로 하강시킨다.
도 11e를 참고하면, 상기 혼합물(1106)이 경화되어 성형용 주형(1100) 내에 성형된 균질의 폴리싱 몸체(1112)를 제공한다. 성형된 균질의 폴리싱 몸체(1112)를 제공하기 위해서 상기 혼합물(1106)이 압력하에서(예를 들면, 뚜껑(1108)이 제위치에 있는 상태에서) 가열된다. 하나의 실시예에서, 성형용 주형(1100)에서의 가열은 대략 화씨 200도 내지 260도 범위의 온도와 대략 2 내지 12 평방 인치당 파운드(pounds per square inch) 범위의 압력에서 성형용 주형(1100) 내의 혼합물(1106)을 둘러싸는 뚜껑(1108)의 존재하에서 적어도 부분적으로 경화시키는 것을 포함한다.
도 11f를 참고하면, 별개의 성형된 균질의 폴리싱 몸체(1112)를 제공하기 위해서 폴리싱 패드(또는 폴리싱 패드 전구체, 추가적인 경화가 필요한 경우)가 뚜껑(1108)으로부터 분리되고 성형용 주형(1100)으로부터 제거되어 있다. 성형된 균질의 폴리싱 몸체(1112)의 평면도는 도 11f의 하부에 도시되어 있고, b-b' 축을 따르는 단면도는 도 11f의 상부에 도시되어 있다. 가열을 통하여 더욱 경화시키는 것은 바람직할 수 있으며 폴리싱 패드을 오븐에 배치시켜서 가열하는 것에 의해서 달성될 수 있다. 따라서, 한 가지 실시예에서, 상기 혼합물(1106)을 경화시키는 것은 먼저 성형용 주형(1100) 내에서 부분적으로 경화시킨 다음 오븐에서 더욱 경화시키는 것을 포함한다. 어느 쪽이든, 최종적으로 폴리싱 패드가 제공되고, 폴리싱 패드의 성형된 균질의 폴리싱 몸체(1112)는 폴리싱면(1114)과 뒷면(1116)을 가지고 있다. 하나의 실시예에서, 성형된 균질의 폴리싱 몸체(1112)가 열경화성 폴리우레탄 재료와 이 열경화성 폴리우레탄 재료에 배치된 복수의 폐쇄 셀 공극으로 이루어져 있다. 성형된 균질의 폴리싱 몸체(1112)는 상기 뚜껑(1108)의 돌출부(1110)의 패턴에 상응하는 홈의 패턴(1120)이 배치되어 있는 폴리싱면(1114)을 포함하고 있다. 상기 홈의 패턴(1120)은 예를 들면, 도 3, 도 4b, 도 4c, 도 5b, 도 6a, 도 6b, 도 7a, 도 7b, 도 8, 도 9a 및 도 9b에 대하여 상기한 바와 같은 홈의 패턴으로 될 수 있다.
하나의 실시예에서, 도 11b를 다시 참고하면, 상기 혼합공정은 최종적으로 형성된 폴리싱 패드에 폐쇄 셀 공극을 제공하기 위해서 복수의 기공유도중합체(1122)를 프리-폴리머(1102)와 경화제(1104)에 첨가하는 것을 더 포함하고 있다. 따라서, 한 가지 실시예에서, 각각의 폐쇄 셀 공극은 물리적인 뼈대를 가지고 있다. 다른 실시예에서는, 도 11b를 다시 참고하면, 상기 혼합공정은 최종적으로 형성된 폴리싱 패드에 폐쇄 셀 공극을 제공하기 위해서 가스(1124)를 프리-폴리머(1102)와 경화제(1104)에 주입하거나, 프리-폴리머(1102)와 경화제(1104)로부터 형성된 생산물에 주입하는 것을 더 포함하고 있다. 따라서, 한 가지 실시예에서, 각각의 폐쇄 셀 공극은 물리적인 뼈대(physical shell)를 가지고 있지 않다. 이들의 조합 실시예에서는, 상기 혼합공정이 각각 물리적인 뼈대를 가지고 있는 폐쇄 셀 공극의 제1 부분을 제공하기 위해서 복수의 기공유도중합체(1122)를 프리-폴리머(1102)와 경화제(1104)에 첨가하는 것을 더 포함하고, 각각 물리적인 뼈대를 가지고 있지 않은 폐쇄 셀 공극의 제2 부분을 제공하기 위해서 가스(1124)를 프리-폴리머(1102)와 경화제(1104)에 주입하거나, 프리-폴리머(1102)와 경화제(1104)로부터 형성된 생산물에 주입하는 것을 더 포함하고 있다. 또 다른 실시예에서는, 프리-폴리머(1102)가 이소시아네이트이고 상기 혼합공정이 각각 물리적인 뼈대를 가지고 있지 않은 폐쇄 셀 공극을 제공하기 위해서 물(H20)을 프리-폴리머(1102)와 경화제(1104)에 첨가하는 것을 더 포함하고 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에서 고려중인 홈 패턴은 현장에서 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기한 바와 같이, 압축 성형 공정이, 동심형의 다각형의 패턴을 가지고 있는 홈이 형성된 폴리싱면을 가진 폴리싱 패드를 형성하기 위해서 사용될 수 있다. 성형 공정을 이용함으로써, 폴리싱 패드 내의 매우 일정한 홈 치수를 달성할 수 있다. 또한, 매우 매끈하고, 깨끗한 홈 표면과 함께 고도로 재현가능한 홈 치수가 만들어질 수 있다. 다른 장점은 결함의 감소 및 미세 스크래치(micro-scratch) 그리고 훨씬 유용한 홈 깊이를 포함할 수 있다.
본 명세서에 기술된 동심형의 다각형 홈 패턴의 각각의 홈은 각각의 홈의 임의의 주어진 지점에서 약 4 내지 약 100 밀(mil)의 깊이로 될 수 있다. 몇 가지 실시예에서, 상기 홈은 각각의 홈의 임의의 주어진 지점에서 약 10 내지 약 50 밀(mil)의 깊이로 될 수 있다. 상기 홈은 일정한 깊이, 가변 깊이, 또는 이들의 조합으로 될 수 있다. 몇 가지 실시예에서는, 상기 홈들이 모두 일정한 깊이이다. 예를 들면, 동심형의 다각형 패턴의 홈들이 모두 동일한 깊이를 가질 수 있다. 몇 가지 실시예에서, 동심형의 다각형 패턴의 홈들 중의 몇 개는 일정한 깊이를 가질 수 있고 상기 패턴의 다른 홈들은 상이한 일정한 깊이를 가질 수 있다. 예를 들면, 홈 깊이는 폴리싱 패드의 중심으로부터의 거리가 멀어짐에 따라 깊어질 수 있다. 그러나, 몇 가지 실시예에서는, 홈 깊이가 폴리싱 패드의 중심으로부터의 거리가 멀어짐에 따라 얕아질 수 있다. 몇 가지 실시예에서는, 일정한 깊이의 홈과 가변 깊이의 홈이 교대로 있다.
본 명세서에 기술된 동심형의 다각형 홈 패턴의 각각의 홈이 각각의 홈의 임의의 주어진 지점에서 약 2 내지 약 100 밀(mil)의 폭으로 될 수 있다. 몇 가지 실시예에서는, 상기 홈이 각각의 홈의 임의의 주어진 지점에서 약 15 내지 약 50밀(mil)의 폭으로 될 수 있다. 상기 홈은 일정한 폭, 가변 폭, 또는 이들의 임의의 조합 형태로 될 수 있다. 몇 가지 실시예에서는, 동심형의 다각형 패턴의 홈이 모두 일정한 폭이다. 그러나, 몇 가지 실시예에서는, 동심형의 다각형 패턴의 홈들 중의 일부가 일정한 폭을 가지고, 상기 패턴의 다른 홈들은 상이한 일정한 폭을 가지고 있다. 몇 가지 실시예에서, 홈 폭은 폴리싱 패드의 중심으로부터 거리가 증가함에 따라 증가한다. 몇 가지 실시예에서는, 홈 폭이 폴리싱 패드의 중심으로부터 거리가 증가함에 따라 감소한다. 몇 가지 실시예에서는, 일정한 폭의 홈이 가변 폭의 홈과 교대로 있다.
상기한 깊이와 폭 치수에 따르면, 본 명세서에 기술된 동심형의 다각형 홈 패턴의 각각의 홈은 일정한 체적, 가변 체적, 또는 이들의 임의의 조합 형태로 될 수 있다. 몇 가지 실시예에서, 상기 홈 모두가 일정한 체적이다. 그러나, 몇 가지 실시예에서는, 홈 체적이 폴리싱 패드의 중심으로부터 거리가 증가함에 따라 증가한다. 몇 가지 다른 실시예에서는, 홈 체적이 폴리싱 패드의 중심으로부터 거리가 증가함에 따라 감소한다. 몇 가지 실시예에서는, 일정한 체적의 홈과 가변 체적의 홈이 교대로 있다.
본 명세서에 기술된 동심형의 다각형 홈 패턴의 홈은 약 30 내지 약 1000 밀(mil)의 피치를 가질 수 있다. 몇 가지 실시예에서는, 홈이 약 125 밀(mil)의 피치를 가지고 있다. 원형 폴리싱 패드에 대해서는, 홈 피치(groove pitch)가 원형 폴리싱 패드의 반경을 따라서 측정된다. CMP 벨트에서는, 홈 피치가 CMP 벨트의 중심으로부터 CMP 벨트의 모서리까지 측정된다. 상기 홈은 일정한 피치, 가변 피치, 또는 이들의 임의의 조합으로 될 수 있다. 몇 가지 실시예에서, 상기 홈은 모두 일정한 피치이다. 그러나, 몇 가지 실시예에서는, 홈 피치가 폴리싱 패드의 중심으로부터 거리가 증가함에 따라 증가한다. 몇 가지 다른 실시예에서는, 홈 피치가 폴리싱 패드의 중심으로부터 거리가 증가함에 따라 감소한다. 몇 가지 실시예에서는, 한 부분에서는 홈의 피치가 폴리싱 패드의 중심으로부터 거리가 증가함에 따라 변하는 반면에 인접한 부분에서는 홈의 피치가 일정하게 유지된다. 몇 가지 실시예에서는, 한 부분에서는 홈의 피치가 폴리싱 패드의 중심으로부터 거리가 증가함에 따라 증가하고 인접한 부분에서는 상이한 비율로 홈의 피치가 증가한다. 몇 가지 실시예에서는, 한 부분에서는 홈의 피치가 폴리싱 패드의 중심으로부터 거리가 증가함에 따라 증가하는 반면에 인접한 부분에서는 홈의 피치가 폴리싱 패드의 중심으로부터 거리가 증가함에 따라 감소한다. 몇 가지 실시예에서는, 일정한 피치의 홈이 가변 피치의 홈과 교대로 있다. 몇 가지 실시예에서는, 일정한 피치의 홈 부분이 가변 피치의 홈 부분과 교대로 있다.
본 발명의 실시예가 정확하게 동심형이 아닌 다각형의 그룹을 포함할 수도 있다는 사실을 이해하여야 한다. 이러한 실시예에서는, 점점 커지는 다각형이 제공되지만, 각각의 다각형의 중심이 선행하는 다각형이나 연속된 다각형의 중심과 정확하게 일치될 필요가 없다. 그럼에도 불구하고, 이러한 근사 동심형(near-concentric) 또는 대략적인 동심형인 다각형은 본 발명의 기술사상과 기술영역 내에 있는 것으로 간주된다.
본 발명의 실시예가, 각각의 다각형에 대해서, 모서리 길이가 동일하지 않거나, 모서리와 모서리 사이의 각도가 동일하지 않거나, 모서리 길이가 동일하지 않고 모서리와 모서리 사이의 각도도 동일하지 않은 다각형을 포함할 수 있다는 사실도 이해하여야 한다. 한 가지 예로서, 도 12는, 본 발명의 한 실시예에 따른, 폴리싱 패드의 폴리싱면에 배치된, 일그러진 다각형을 가진, 동심형의 다각형 홈 패턴의 평면도를 나타내고 있다.
도 12를 참고하면, 폴리싱 패드(1200)가 폴리싱면(1202)과 뒷면(도시되어 있지 않음)을 가지고 있는 폴리싱 몸체를 포함하고 있다. 상기 폴리싱면(1202)은 동심형의 일그러진 다각형의 홈의 패턴을 가지고 있다. 예를 들면, 하나의 실시예에서, 도 12에 도시되어 있는 바와 같이, 동심형의 다각형의 홈의 패턴이 동심형의 일그러진 12각형(1204)의 홈의 패턴이다. 상기 다각형은 일그러진 형상이므로, 폴리싱 패드(1200)의 외측 모서리가 완전한 다각형을 수용하지 못할 수 있다는 사실을 이해하여야 한다. 그러나, 폴리싱 패드(1200)의 가장 바깥쪽 외곽에 있는 홈을 포함할 필요는 있을 수 있다. 예를 들면, 하나의 실시예에서는, 도 12에 도시되어 있는 바와 같이, 하나 이상의 부분적인 다각형(1220)이 폴리싱 패드(1200)의 모서리 근처나 모서리에 포함되어 있다.
본 발명의 여러 실시예는 연속성을 가진, 예를 들면, 동심형의 다각형의 전체적인 느낌 또는 외형을 제공하는 "개방된" 다각형 또는 불완전한 다각형의 나선형 효과를 가진 홈 패턴을 포함할 수 있다는 사실을 또한 이해하여야 한다. 예를 들면, 도 13은 본 발명의 한 실시예에 따른, 폴리싱 패드의 폴리싱면에 배치된, 동심형의 다각형의 대체적인 외형을 가진 불완전한 다각형들의 사이에 연속성을 가지고 있는 홈 패턴의 평면도를 나타내고 있다.
도 13을 참고하면, 폴리싱 패드(1300)가 폴리싱면(1302)과 뒷면(도시되어 있지 않음)을 가지고 있는 폴리싱 몸체를 포함하고 있다. 상기 폴리싱면(1302)은 불완전한 다각형(1304)들 사이에서 연속성을 가진 홈을 패턴을 가지고 있다. 불완전한 다각형(1304)들 사이에서 연속성을 가진 상태의 불완전한 다각형의 전체적인 배치형태는 동심형의 다각형의 대체적인 외형을 부여한다. 또한 상기 배치형태는 불완전한 다각형의 나선형 배치형태 또는 연속적이지만 불완전한 다각형의 포개진 배치형태로 기술될 수 있다.
하나의 실시예에서, 상기 폴리싱면(1302)은 불완전한 다각형(1304)들 사이에서 연속성을 가진 불완전한 다각형만 포함하고 있다. 예를 들면, 연속적인 패턴이 폴리싱면(1302)의 중심 또는 폴리싱면(1302)의 중심 근처에서 시작할 수 있고 폴리싱면(1302)의 외측 부분 또는 폴리싱면(1302)의 외측 부분 근처에서 종결될 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서는, 폴리싱면(1302)의 단지 일부분이 불완전한 다각형(1304)들 사이에서 연속성을 가진 상태의 불완전한 다각형을 가진 홈 패턴을 포함하고 있다. 예를 들어, 도 13을 다시 참고하면, 연속적인 패턴은 폴리싱면(1302)의 중심에서 떨어진 위치, 예를 들면 위치 1306에서 시작할 수 있고, 폴리싱면(1302)의 외측 부분에서 떨어진 위치, 예를 들면, 위치 1308에서 종결될 수 있다.
하나의 실시예에서, 불완전한 다각형(1304)들 사이에서 연속성을 가진 상태의 포개진 불완전한 다각형의 패턴을 포함하는 홈의 패턴은, 도 13에 도시되어 있는 바와 같이, 동심형의 12각형의 대체적인 외형을 부여한다. 상기 다각형이 완전한 형태가 아니기 때문에 상기 패턴은 형식적으로는 동심형의 다각형의 패턴이 아니다. 상기와 같은 배치상태에서는, 반경방향의 홈이 불완전한 다각형의 반경을 따라서 배치되거나 배치되지 않을 수 있다. 하나의 실시예에서, 다각형 1310와 같은, 완전한 다각형이, 예를 들면, 불완전한 다각형(1304)들 사이에서 연속성을 가진 상태의 불완전한 다각형의 내측에서, 또는 불완전한 다각형(1304)들 사이에서 연속성을 가진 상태의 불완전한 다각형의 외측에서, 또는 도 13에 도시되어 있는 바와 같이, 불완전한 다각형(1304)들 사이에서 연속성을 가진 상태의 불완전한 다각형의 내측과 외측의 양측 모두에서 상기 패턴에 포함될 수도 있다. 하나의 실시예에서는, 불완전한 다각형들 사이에서 연속성을 가진 상태의 포개진 불완전한 다각형의 하나 이상의 패턴이, 예를 들면, 불완전한 다각형들 사이에서 연속성을 가진 상태의 포개진 불완전한 다각형의 보다 큰 제2 패턴에 의해 둘러싸인 불완전한 다각형들 사이에서 연속성을 가진 상태의 포개진 불완전한 다각형의 보다 작은 제1 패턴에 포함되어 있다. 다른 실시예에서는, 각각의 연속적인 불완전한 다각형이 계단식이 아니라 점진적으로 접근하고 있다(계단식 연속은 도 13에 도시되어 있음). 이러한 실시예에서는, 상기 패턴의 궤적이 진정한 나선형 궤적을 추종하고, 상기 패턴이 가장 안쪽의 시작 지점으로부터 가장 바깥쪽의 종료 지점까지 변화함에 따라 상기 패턴의 반경은 불완전한 다각형의 각각의 변곡점에서 증가한다.
따라서, 도 13을 다시 참고하면, 하나의 실시예에서, 폴리싱 패드는 폴리싱면과 뒷면을 가지고 있는 폴리싱 몸체를 포함하고 있다. 상기 폴리싱면은 불완전한 다각형들 사이에서 연속성을 가지는 상태의 포개진 불완전한 다각형을 포함하는 홈의 패턴을 가지고 있다. 한 가지 실시예에서, 상기 홈의 패턴은 반경방향의 홈을 가지고 있지 않다. 한 가지 실시예에서, 상기 홈의 패턴은 폴리싱면의 반경을 따라서 반경방향의 홈을 가지고 있다.
본 발명의 여러 실시예는 동심형의 다각형의 전체적인 느낌 또는 외형을 제공하는 분리된 직선 부분의 그룹을 가진 홈 패턴을 포함할 수 있다는 사실을 또한 이해하여야 한다. 예를 들면, 도 14a는, 본 발명의 한 실시예에 따른, 폴리싱 패드의 폴리싱면에 배치된, 변곡점이 없는 동심형의 다각형의 대체적인 외형을 가진 직선 부분 홈 패턴의 평면도를 나타내고 있다.
도 14a를 참고하면, 폴리싱 패드(1400A)는 폴리싱면(1402)과 뒷면(도시되어 있지 않음)을 가지고 있는 폴리싱 몸체를 포함하고 있다. 상기 폴리싱면(1402)은 분리된 직선 부분(1404)의 홈의 패턴을 가지고 있다. 분리된 직선 부분(1404)의 전체적인 배치형태는 동심형의 다각형의 대체적인 외형을 부여한다. 예를 들면, 하나의 실시예에서, 분리된 직선 부분(1404)의 홈의 패턴은, 도 14a에 도시되어 있는 바와 같이, 동심형의 12각형의 대체적인 외형을 부여한다. 상기 패턴은 변곡점(예를 들면, 위치 1406)이 제거되어 있기 때문에 형식적으로 동심형의 다각형의 패턴이 아니다. 이러한 배치상태에서는, 반경방향의 홈이 반경을 따라서 배치되거나 배치되지 않을 수 있고, 이 경우 변곡점은 다르게 배치될 수 있다. 한 가지 실시예에서, 상기 패턴을 도 2에 도시되어 있으며 도 2와 관련하여 기술된 패턴과 구별하면, 반경방향의 홈이 분리된 직선 부분과 접촉하지 않는다. 하나의 실시예에서, 다각형 1408과 같은, 완전한 다각형이 상기 패턴에 포함될 수도 있다.
다른 예로서, 도 14b는, 본 발명의 한 실시예에 따른, 폴리싱 패드의 폴리싱면에 배치된, 하나 걸러 하나씩 모서리가 없는, 동심형의 다각형의 대체적인 외형을 가진 직선 부분 홈 패턴의 평면도를 나타내고 있다.
도 14b를 참고하면, 폴리싱 패드(1400B)는 폴리싱면(1452)과 뒷면(도시되어 있지 않음)을 가지고 있는 폴리싱 몸체를 포함하고 있다. 상기 폴리싱면(1452)은 분리된 직선 부분(1454)의 홈의 패턴을 가지고 있다. 분리된 직선 부분(1454)의 전체적인 배치형태는 동심형의 다각형의 대체적인 외형을 부여한다. 예를 들면, 하나의 실시예에서, 분리된 직선 부분(1454)의 홈의 패턴은, 도 14b에 도시되어 있는 바와 같이, 동심형의 12각형의 대체적인 외형을 부여한다. 상기 패턴은 하나 걸러 하나씩 모서리(예를 들면, 1456 위치)가 각각의 다각형으로부터 제거되어 있기 때문에 형식적으로 동심형의 다각형의 패턴이 아니다. 이러한 배치상태에서는, 반경방향의 홈이 반경을 따라서 배치되거나 배치되지 않을 수 있고, 이 경우 생략된 모서리는 다르게 배치될 수 있다. 한 가지 실시예에서, 반경방향의 홈은 분리된 직선 부분과 접촉하지 않는다. 다른 실시예에서는, 모든 제2 모서리의 단 편 또는 일부분만 변곡점과 변곡점의 사이에 제거되어, 복수의 분리된 직선 부분 쌍을 남겨두고, 각각의 쌍은 변곡점에 의해 연결되어 있다.
따라서, 도 14a 및 도 14b를 다시 참고하면, 하나의 실시예에서, 폴리싱 패드는 폴리싱면과 뒷면을 가지고 있는 폴리싱 몸체를 포함하고 있다. 상기 폴리싱면은 폴리싱면의 반경과 직교하는 복수의 분리된 직선 부분을 포함하고 있고, 완전하지는 않지만, 동심형 또는 대략 동심형의 다각형 배치형태의 일부분을 형성하는 홈의 패턴을 가지고 있다. 한 가지 실시예에서, 동심형 또는 대략 동심형의 다각형 배치형태의 일부분은 하나 이상의 다각형으로부터 하나 이상의 변곡점을 생략하고 있다. 한 가지 실시예에서, 동심형 또는 대략 동심형의 다각형 배치형태의 일부분은 하나 이상의 다각형으로부터 하나 이상의 모서리를 생략하고 있다. 한 가지 실시예에서, 상기 홈의 패턴은 반경방향의 홈을 가지고 있지 않다. 한 가지 실시예에서, 상기 홈의 패턴은 폴리싱면의 반경을 따라 놓여 있지만, 상기 복수의 분리된 직선 부분과는 접촉하고 있지 않은 반경방향의 홈을 가지고 있다.
본 발명의 실시예는 상기 폴리싱면의 반경과 정확하게 직교하지 않는 분리된 직선 부분을 포함할 수도 있다는 사실을 이해하여야 한다. 이러한 실시예에서는, 분리된 직선 부분이, 완전하지는 않지만, 동심형 또는 대략 동심형의 다각형 배치형태의 일부분을 형성하지만, 대응하는 반경과의 상대적인 관계가 정확하게 90도가 아니고, 90도에서 1도의 몇 분의 1(a fraction of a degree) 내지 몇도(a few degree) 정도 벗어나 있다. 그럼에도 불구하고, 이러한 거의 직교하거나 대략 직교하는 분리된 직선 부분은 본 발명의 기술사상과 기술영역 내에 있는 것으로 간주된다.
본 명세서에 기술된 폴리싱 패드는 다양한 화학적 기계적 폴리싱 장치에 사용하기에 적합할 수 있다. 한 가지 예로서, 도 15는 본 발명의 한 실시예에 따른, 동심형의 다각형 홈 패턴을 가지고 있는 폴리싱 패드에 적합한 폴리싱 장치의 사시도를 나타내고 있다.
도 15를 참고하면, 폴리싱 장치(1500)가 플래턴(1504)을 포함하고 있다. 플래턴(1504)의 상부면(1502)은 동심형 또는 대략 동심형의 다각형 홈 패턴을 가진 폴리싱 패드를 지지하는데 사용될 수 있다. 플래턴(1504)은 스핀들 회전(1506)과 슬라이더 진동(1508)을 제공하도록 구성될 수 있다. 샘플 캐리어(1510)는, 예를 들면, 반도체 웨이퍼(1511)를 폴리싱 패드로 폴리싱하는 동안 반도체 웨이퍼(1511)를 제위치에 유지시키는데 사용된다. 샘플 캐리어(1510)는 서스펜션 기구(1512)에 의해 지지되어 있다. 반도체 웨이퍼를 폴리싱하기 전과 반도체 웨이퍼를 폴리싱하는 동안 폴리싱 패드의 표면에 슬러리를 제공하기 위해서 슬러리 피드(1514)가 포함되어 있다. 컨디셔닝 유닛(conditioning unit)(1590)이 포함될 수도 있고, 한 가지 실시예에서는, 폴리싱 패드를 컨디셔닝처리하는 다이아몬드 팁을 포함하고 있다
이와 같이, 동심형 또는 대략 동심형의 다각형 홈 패턴을 가진 폴리싱 패드를 개시하였다. 본 발명의 실시예에 따르면, 기판을 폴리싱하는 폴리싱 패드는 폴리싱 몸체를 포함하고 있다. 상기 폴리싱 몸체는 폴리싱면과 뒷면을 가지고 있고, 폴리싱면은 동심형 또는 대략 동심형의 다각형을 포함하는 홈의 패턴을 가지고 있다. 상기 홈의 패턴은 가장 안쪽 다각형으로부터 가장 바깥쪽 다각형까지 연속적인 반경방향의 홈을 가지고 있지 않다. 한 가지 실시예에서, 각각의 다각형은 동일한 갯수의 모서리를 가지고 있고, 모서리의 갯수는 폴리싱 패드의 직경 또는 기판의 직경에 의해 결정된다. 한 가지 실시예에서, 상기 홈의 패턴은 반경방향의 홈을 가지고 있지 않다.

Claims (19)

  1. 기판을 폴리싱하는 폴리싱 패드로서,
    폴리싱면과 뒷면을 가지고 있는 폴리싱 몸체를 포함하고 있고, 상기 폴리싱면은 동심형의 다각형을 포함하는 홈의 패턴을 가지고 있고, 상기 홈의 패턴은 가장 안쪽 다각형으로부터 가장 바깥쪽 다각형까지 연속적인 반경방향의 홈을 가지고 있지 않지만 상기 동심형의 다각형 중의 두 개의 연속된 다각형 사이에 반경방향의 홈을 가지고 있고, 각각의 다각형의 모든 내각은 90도보다 크고, 상기 다각형의 각각은 동일한 갯수의 모서리를 가지고 있고, 상기 모서리의 갯수는 상기 폴리싱 패드의 직경 또는 상기 기판의 직경에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드.
  2. 제1항에 있어서, 상기 폴리싱 패드의 직경은 30 인치이고, 상기 기판의 직경은 12 인치이고, 상기 다각형은 16각형인 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드.
  3. 제1항에 있어서, 상기 폴리싱 패드의 직경은 20 인치이고, 상기 기판의 직경은 8 인치이고, 상기 다각형은 10각형인 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드.
  4. 제1항에 있어서, 가장 바깥쪽 다각형의 각각의 모서리의 길이는 상기 기판의 직경의 길이의 50 % 내지 60%의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드.
  5. 제1항에 있어서, 상기 홈의 패턴은 반경방향의 홈을 가지고 있지 않은 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서, 상기 동심형의 다각형의 각각의 다각형은 연속된 다각형에 대해 회전 각도를 가지고 있지 않은 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드.
  8. 제1항에 있어서, 상기 다각형 중의 하나 이상의 다각형은 연속된 다각형에 대해 회전 각도를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드.
  9. 제8항에 있어서, 상기 회전 각도는 상기 홈의 패턴의 동심형의 다각형의 전체 갯수에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드.
  10. 제8항에 있어서, 상기 하나 이상의 다각형은 연속된 다각형에 대해 시계방향으로 회전되어 있는 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드.
  11. 제8항에 있어서, 상기 하나 이상의 다각형은 연속된 다각형에 대해 반시계방향으로 회전되어 있는 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드.
  12. 제1항에 있어서, 상기 다각형은 동심형이고 동심형의 다각형의 중심은 상기 폴리싱 패드의 중심에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드.
  13. 제1항에 있어서, 상기 다각형은 동심형이고 동심형의 다각형의 중심은 상기 폴리싱 패드의 중심으로부터 벗어나 있는 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드.
  14. 제1항에 있어서, 상기 홈의 패턴은 동심형의 다각형을 중단시키는 하나 이상의 원형 홈을 더 포함하고 있고, 상기 다각형은 동심형이고, 각각의 원형 홈의 중심은 동심형의 다각형의 중심에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드.
  15. 제1항에 있어서, 상기 다각형 중의 하나 이상의 다각형은 일그러져 있는 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드.
  16. 제1항에 있어서, 상기 폴리싱 몸체에 배치된 국소 투명 구역(LAT) 부분을 더 포함하고 있고, 상기 국소 투명 구역(LAT) 부분은 상기 홈의 패턴을 중단시키는 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드.
  17. 제1항에 있어서, 상기 폴리싱면은 상기 폴리싱 패드의 뒷면에 배치된 검출 부분의 위치를 나타내는 표시 부분을 더 포함하고 있고, 상기 표시 부분은 상기 홈의 패턴을 중단시키는 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드.
  18. 제1항에 있어서, 상기 폴리싱 몸체는 열경화성 폴리우레탄 재료로 이루어진 균질의 폴리싱 몸체인 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드.
  19. 제1항에 있어서, 상기 폴리싱 몸체는 성형된 폴리싱 몸체인 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드.
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