KR102512486B1 - 연마패드 제조용 수지 조성물의 혼합 장치 및 연마패드의 제조방법 - Google Patents

연마패드 제조용 수지 조성물의 혼합 장치 및 연마패드의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연마패드 제조용 수지 조성물 혼합 장치 등에 관한 것으로, 프리폴리머와 발포제를 포함하는 혼합원료를 마련하는 원료 혼합부; 상기 원료 혼합부와 연결되어 있고 상기 혼합원료를 필터링하는 필터유닛; 그리고 상기 필터유닛과 연결되어 필터링된 혼합원료와 경화제를 포함하는 경화성 혼합물을 마련하는 패드 조성물 형성부; 를 포함하며, 상기 원료 혼합부는, 서로 회전 속도가 상이한 복수의 회전수단을 포함한다.

Description

연마패드 제조용 수지 조성물의 혼합 장치 및 연마패드의 제조방법 {RESIN COMPOSITION FOR POLISHING PAD AND PREPARATION METHOD POLISHING PAD}
구현예는 연마패드 제조용 수지 조성물 혼합 장치, 연마패드의 제조방법 등에 관한 것이다.
화학 기계적 평탄화(CMP, Chemical Mechanical Polishing) 공정은, 화학-기계적으로 웨이퍼 표면 등 연마대상의 요철부분을 평탄화 하는 공정이다. 웨이퍼(wafer)의 경우, 연마대상을 헤드에 부착하고 플래튼(platen) 상에 형성된 연마패드의 표면에 접촉하도록 한 상태에서, 슬러리를 공급하여 웨이퍼 표면을 화학적으로 반응시키면서 플래튼과 헤드를 상대 운동시키는 방식으로 진행되는 경우가 많다.
연마패드에 포함된 연마층은 화학 기계적 평탄화 공정에서 중요한 역할을 담당하는 필수적인 원부자재 중 하나이다.
화학적 기계적 연마 공정의 연마 효율, 연마된 피연마물의 품질 등은 화학적 기계적 연마 장비, 슬러리 조성물의 조성, 연마패드의 형상과 물성 등에 의해 큰 영향을 받는다.
연마패드는 폴리우레탄으로 제조되는 경우가 많다. 예를 들어, 프리폴리머(prepolymer), 발포제, 경화제 등을 혼합하여 몰드에 넣고 경화반응을 진행하여 형성된 폴리우레탄을 제조하고 이를 가공하여 연마패드로 적용할 수 있다.
대한민국 등록특허 제10-0467765호 (2005. 01. 13.) 대한민국 등록특허 제10-1894071호 (2018. 08. 31.)
구현예는 연마패드 제조를 위한 원료를 효율적으로 혼합할 수 있고, 원료 혼합 과정에서 원료 중에 함유된 금속성 이물질을 제거할 수 있는 기술을 제공한다.
일 구현예에 따른 연마패드 제조용 수지 조성물 혼합 장치는, 프리폴리머와 발포제를 포함하는 혼합원료를 마련하는 원료 혼합부;
상기 원료 혼합부와 연결되어 있고 상기 혼합원료를 필터링하는 필터유닛; 및
상기 필터유닛과 연결되어 필터링된 혼합원료와 경화제를 포함하는 경화성 혼합물을 마련하는 패드 조성물 형성부;
를 포함하며,
상기 원료 혼합부는, 서로 회전속도가 상이한 복수의 회전수단을 포함하고,
상기 원료 혼합부는,
원료 혼합공간이 배치된 원료 혼합용기; 그리고
상기 원료 혼합공간에 배치되어 있고 상기 복수의 회전수단에 의해 움직이는 원료 혼합수단;
을 포함하며,
상기 원료 혼합수단은, 상기 원료 혼합공간에 수용되는 상기 프리폴리머와 상기 발포제를 혼합하고 상기 혼합원료 내에 상기 발포제를 분산시키고,
상기 복수의 회전수단은,
제1 구동부재와 적어도 하나의 제2 구동부재를 포함하며,
상기 원료 혼합수단은,
상기 제1 구동부재와 연결되어 회전할 수 있고 상기 적어도 하나의 제2 구동부재가 배치된 회전몸체; 그리고
상기 적어도 하나의 제2 구동부재와 연결되어 회전할 수 있는 적어도 하나의 원료 혼합부재;
를 포함하고,
상기 적어도 하나의 원료 혼합부재는, 상기 적어도 하나의 제2 구동부재에 의해 회전하고,
상기 제1 구동부재의 회전속도는 80 내지 500 rpm이고,
상기 제2 구동부재의 회전속도는 80 내지 2200 rpm이고,
상기 제1 구동부재의 회전속도와 상기 제2 구동부재의 회전속도의 비율은 1: 10 내지 20이고,
상기 제1 구동부재의 회전방향과 상기 제2 구동부재의 회전방향은 반대이고,
상기 필터유닛은,
상기 혼합원료를 크기에 따라 필터링하는 제1 필터부, 그리고 상기 혼합원료에서 금속성 물질을 분리하는 제2 필터부를 포함하고,
상기 원료 혼합부 및 필터유닛과 연결되고, 상기 원료 혼합부 및 필터유닛 사이에 위치하는 균질화부를 더 포함하고,
상기 균질화부는,
유입구와 배출구를 갖는 균질화 하우징,
모터와 동력 연결되어 있고 상기 균질화 하우징의 내부에 회전할 수 있게 배치된 샤프트 및
상기 샤프트의 길이 방향을 따라 배열되어 있고 유동홀이 형성된 복수의 균질화 플레이트를 포함하고,
상기 유동홀은 상기 균질화 플레이트 내 복수 개 형성되어 있고, 상기 균질화 플레이트는 이웃한 균질화 플레이트와 유동홀이 서로 어긋나게 위치하도록 배치될 수 있다.
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다른 일 구현예에 따른 연마패드의 제조방법은, 상기에 따른 연마패드 제조용 수지 조성물 혼합 장치를 통해 연마패드를 제조하는 방법으로,
상기 원료 혼합부에 마련된 프리폴리머와 발포제를 포함하는 혼합원료를 상기 필터유닛을 통해 필터링하여 필터링된 혼합원료를 마련하는 단계;
상기 필터링된 혼합원료와 경화제를 포함하는 경화성 혼합물을 상기 패드 조성물 형성부에 마련하는 단계; 그리고
상기 경화성 혼합물을 몰드에 넣고 성형체를 마련하는 단계
를 포함하여 성형체의 적어도 일부를 연마층으로 포함하는 연마패드를 제조하고,
상기 필터링은 자성 필터를 적용한 필터링 과정을 포함할 수 있다.
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구현예들에 따르면, 연마패드 제조용 수지 조성물의 혼합 장치를 통해 연마패드 제조용 수지 조성물의 혼합 분산 과정을 제어하여 실질적으로 균질하며 이물질의 함입이 제어된 경화성 혼합물을 마련하고, 이를 이용하여 연마패드를 제조하여, 경화성 혼합물의 불량에서 유래하는 연마패드의 물성 악화, 나아가 연마패드로 연마된 피연마물(예시: 웨이퍼 등)의 연마 품질을 보다 향상시킬 수 있다.
도 1은 일 구현예에 따른 연마패드 제조용 수지 조성물 혼합 장치를 나타낸 개략도.
도 2는 도 1의 원료 혼합부를 나타낸 확대도.
도 3은 도 1의 제1 필터부를 나타낸 개략도.
도 4는 도 1의 제2 필터부를 나타낸 개략도.
도 5는 도 4의 분해도.
도 6은 다른 일 구현예에 따른 연마패드 제조용 수지 조성물 혼합 장치를 나타낸 개략도.
도 7은 도 6의 균질화부를 나타낸 개략도.
도 8은 또 다른 일 구현예에 연마패드 제조용 수지 조성물 혼합 장치를 나타낸 개략도.
도 9는 도 8의 균질화부를 나타낸 개략도.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 구현예들에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 구현예의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
본 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.
본 명세서 전체에서, "A 및/또는 B"의 기재는, "A, B, 또는, A 및 B"를 의미한다.
본 명세서 전체에서, "제1", "제2" 또는 "A", "B"와 같은 용어는 특별한 설명이 없는 한 동일한 용어를 서로 구별하기 위하여 사용된다.
본 명세서에서, A 상에 B가 위치한다는 의미는 A 상에 B가 위치하거나 그 사이에 다른 층이 위치하면서 A 상에 B가 위치하거나 할 수 있다는 것을 의미하며 A의 표면에 맞닿게 B가 위치하는 것으로 한정되어 해석되지 않는다.
본 명세서에서 단수 표현은 특별한 설명이 없으면 문맥상 해석되는 단수 또는 복수를 포함하는 의미로 해석된다.
본 명세서에서, 도면 각 구성요소들의 크기는 발명의 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기와 다를 수 있다.
연마패드는 기공을 갖으며 탄성이 있는 발포체(foamed body) 형태인 연마층을 포함한다. 연마층의 제조에는 발포제와 수지 조성물이 적용된다.
기공의 입경을 보다 정밀하게 제어하게 위하여 파우더 형태의 고상발포제(solid foaming agent)가 적용되고 있다. 파우더 형태의 발포제를 액상인 고분자 수지 내에 완전히 균질하게 분산시키는 것은 쉽지 않다. 액상인 고분자 수지가 일정 수준 이상의 점도를 갖는 경우에 그 분산이 더욱 어렵다.
발명자들은, 고상발포제의 적어도 일부가 서로 뭉쳐서 혼합원료 내에 응집체 형태로 존재하기 쉽고, 그 크기가 상대적으로 큰 응집체는 연마패드 내에서 이물질처럼 작용하거나 연마시 슬러리의 거동을 변화시키는 등의 영향을 미치며, 이는 연마패드의 품질만이 아니라 피연마물의 연마품질에도 영향을 미친다는 점을 확인했다.
발명자들은, 연마패드를 제조하는 과정에서 의도하지 않게 함입되는 불순물에 의해 피연마물의 품질에 큰 영향을 미칠 수 있고, 그 예 중 하나인 금속성 이물질은 피연마물에 스크레치 등을 발생시키는 원인 중 하나라는 점을 확인했다.
이에, 발명자들은 연마패드를 효율적으로 제조할 수 있는 방법, 제조된 연마패드와 이로 연마된 피연마물의 물성을 향상시킬 수 있는 방법을 연구하여 이하 설명하는 구현예를 제시한다.
(연마패드 제조용 수지 조성물 혼합 장치)
일 구현예에 따른 연마패드 제조용 수지 조성물 혼합 장치에 대하여 도 1 내지 도 5를 참고하여 설명한다.
도 1은 일 구현예에 따른 연마패드 제조용 수지 조성물 혼합 장치를 나타낸 개략도이고, 도 2는 도 1의 원료 혼합부를 나타낸 확대도이며, 도 3은 도 1의 제1 필터부를 나타낸 개략도이고, 도 4는 도 1의 제2 필터부를 나타낸 개략도이고, 도 5는 도 4의 분해도이다.
도 1 내지 도 5를 참고하면, 구현예에 따른 연마패드 제조용 수지 조성물 혼합 장치(1)는, 프리폴리머와 발포제를 포함하는 혼합원료를 마련하는 원료 혼합부(10); 원료 혼합부(10)와 연결되어 있고 혼합원료를 필터링하는 필터유닛(20); 및 필터유닛(20)과 연결되어 필터링된 혼합원료와 경화제를 포함하는 경화성 혼합물을 마련하는 패드 조성물 형성부(50); 를 포함한다.
다른 구현예에 따른 연마패드 제조용 수지 조성물 혼합 장치는 이후 설명하는 도 1 내지 도 7을 참고하여 설명한 실시예의 구성 요소를 대부분 가진다.
구현예의 원료 혼합부(10)는 적어도 하나의 모터를 포함하는 적어도 하나의 구동부(미도시)를 포함한다.
구동부는 샤프트(미도시)와 연결되어 회전하며, 샤프트에 의해 교반날개(미도시)는 원료 혼합용기(11)의 내부에서 회전하여 공급된 프리폴리머와 발포제를 혼합하여 혼합원료를 마련한다.
혼합원료는 균질화부(60, 70)를 통과하면서 그 입자가 균질화 되고 필터유닛(20)을 통과하면서 기설정된 크기를 유지하고 금속성 물질이 분리될 수 있다.
(원료혼합부: 배치형)
원료 혼합부(10)는, 내부에 원료 혼합공간(111)이 배치된 원료 혼합용기(11); 원료 혼합공간(111)에 배치되어 있고 복수의 회전수단(12)에 의해 움직이는 원료 혼합수단(13); 및 원료 혼합수단(13)을 동작 시키며 서로 회전 속도가 상이한 복수의 회전수단(12); 을 포함한다.
원료 혼합용기(11)는 프리폴리머를 공급하는 제1 공급부(10a), 그리고 발포제를 공급하는 제2 공급부(10b)와 연결될 수 있다. 원료 혼합용기(11)의 원료 혼합공간(111)에는 제1 공급부(10a)와 제2 공급부(10b)에서 각각 공급된 프리폴리머와 발포제가 수용될 수 있다.
원료 혼합공간(111)은 프리폴리머와 발포제의 혼합으로 마련된 혼합원료를 압송하기 위한 펌프(도시하지 않음)가 배치될 수 있다. 원료 혼합공간(111)은 프리폴리머와 발포제의 혼합으로 마련된 혼합원료를 압송하기 위한 브로워(blower)가 배치될 수도 있다. 혼합원료의 상태(용액 또는 분체)에 따라 펌프와 브로워는 선택 적용될 수 있다.
프리플리머(prepolymer)는 최종성형품을 제조함에 있어서, 중합도를 중간단계로 유지한 최종성형품과 비교하여 낮은 분자량을 갖는 고분자 수지를 의미한다. 프리폴리머는 그 자체로 또는 다른 중합성 화합물과 반응시킨 후에 성형될 수 있고, 주로 액상으로 적용된다.
상기 액상인 프리폴리머는 폴리우레탄, 폴리술폰, 폴리에테르 술폰, 나일론, 폴리에테르, 폴리에스테르, 폴리스티렌, 폴리올레핀, 에폭시, 실리콘 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나가 포함될 수 있고, 폴리우레탄을 형성하는 프리폴리머일 수 있다.
상기 프리폴리머는 이소시아네이트 화합물과 폴리올이 반응된 프리폴리머일 수 있다. 예시적으로, 이소시아네이트 화합물, 폴리올, 상기 이소시아네이트와 상기 폴리올로 제조된 프리폴리머 등이 적용될 수 있다.
우레탄계 프리폴리머의 제조에 사용되는 이소시아네이트 화합물은, 예를 들어, 톨루엔 디이소시아네이트(toluene diisocyanate, TDI), 나프탈렌-1,5-디이소시아네이트(naphthalene-1,5-diisocyanate), 파라페닐렌 디이소시아네이트(p-phenylene diisocyanate), 토리딘 디이소시아네이트(tolidine diisocyanate), 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트(4,4'-diphenyl methane diisocyanate), 헥사메틸렌 디이소시아네이트(hexamethylene diisocyanate), 디시클로헥실메탄 디이소시아네이트(dicyclohexylmethane diisocyanate) 및 이소포론 디이소시 아네이트(isoporone diisocyanate)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 이소시아네이트일 수 있다.
우레탄계 프리폴리머의 제조에 사용될 수 있는 폴리올은, 예를 들어, 폴리에테르계 폴리올(polyether polyol), 폴리에스테르계 폴리올(polyester polyol), 폴리카보네이트계 폴리올(polycarbonate polyol) 및 아크릴계 폴리올(acryl polyol)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 폴리올일 수 있다. 폴리올은 300 내지 3,000 g/mol의 중량평균분자량(Mw)을 가질 수 있다.
우레탄계 프리폴리머는 이소시아네이트 화합물로서 톨루엔 디이소시아네이트가 사용되고, 폴리올로서 폴리테트라메틸렌 에테르 글리콜이 사용하여 중합된 500 내지 3,000 g/mol의 중량평균분자량(Mw)을 갖는 고분자일 수 있다.
최종성형품인 성형체 또는 연마층은 포어들(기공들)을 갖는 발포체일 수 있다.
포어들은 성형된 폴리우레탄 수지 내에 분산되어 존재한다. 포어들은 고상발포제로서의 열팽창된 마이크로캡슐로 형성되거나 불활성 가스를 적용하여 형성된 기포에 의하여 형성된 것일 수 있다.
발포제는 고상발포제를 포함한다. 고상발포제는, 열팽창된(사이즈 조절된) 마이크로캡슐이고, 5 내지 200 ㎛의 평균 입경을 갖는 마이크로 벌룬 구조체일 수 있다. 열팽창된(사이즈 조절된) 마이크로 캡슐은 열팽창성 마이크로 캡슐을 가열 팽창시켜 얻어진 것일 수 있다.
상기 열팽창성 마이크로 캡슐은 밀도가 100 kg/m3이하일 수 있고, 밀도가 80 kg/m3이하일 수 있다. 또한 상기 열팽창성 마이크로 캡슐은 밀도가 10 내지 80 kg/m3일 수 있고, 밀도가 10 내지 60 kg/m3일 수 있다.
열팽창성 마이크로 캡슐은 열가소성 수지를 포함하는 외피 및 상기 외피 내부에 봉입된 발포제를 포함할 수 있다. 열가소성 수지는 염화비닐리덴계 공중합체, 아크릴로니트릴계 공중합체, 메타크릴로니트릴계 공중합체 및 아크릴계 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다. 나아가, 상기 내부에 봉입된 발포제는 탄소수 1 내지 7개의 탄화수소로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
열팽창성 마이크로 캡슐 내부에 봉입된 발포제는 에탄(ethane), 에틸렌(ethylene), 프로판(propane), 프로펜(propene), n-부탄(nbutane), 이소부탄(isobutene), 부텐(butene), 이소부텐(isobutene), n-펜탄(n-pentane), 이소펜탄(isopentane), 네오펜탄(neopentane), n-헥산(n-hexane), 헵탄(heptane), 석유 에테르(petroleum ether) 등의 저분자량 탄화수소; 트리클로로플로오르메탄(trichlorofluoromethane, CCl3F), 디클로로디플로오로메탄(dichlorodifluoromethane, CCl2F2), 클로로트리플루오로메탄(chlorotrifluoromethane, CClF3), 테트라플루오로에틸렌(tetrafluoroethylene, CClF2-CClF2) 등의 클로로플루오로 탄화수소; 및 테트라메틸실란(tetramethylsilane), 트리메틸에틸실란(trimethylethylsilane), 트리메틸이소프로필실란(trimethylisopropylsilane), 트리메틸-n-프로필실란(trimethyl-n-propylsilane) 등의 테트라알킬실란으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
상기 발포제는 적용하고자 하는 포어의 비율에 따라 달리 적용될 수 있다. 구체적으로, 프리폴리머 100 중량부를 기준으로 상기 발포제는 0.5 내지 40 중량부, 1 내지 35 중량부, 또는 5 내지 30 중량부의 함량으로 적용될 수 있다.
혼합원료는 필요에 따라 정포제를 더 포함할 수 있다. 정포제는 혼합원료의 표면장력을 낮추어 혼화성을 향상시키고 혼합 과정에서 생성될 수 있는 기포의 크기가 상대적으로 균일하게 되도록 돕는다. 정포제는 예시적으로 계면활성제가 적용될 수 있다. 정포제는 프리폴리머 100 중량부를 기준으로 0.1 내지 5 중량부가 적용될 수 있다.
원료 혼합수단(13)은, 회전수단(12)과 연결되어 회전할 수 있는 회전몸체(131); 그리고 원료 혼합공간(111)에 위치하고 회전몸체(131)에 연결되어 회전할 수 있는 적어도 하나 이상의 원료 혼합부재(132);를 포함한다.
회전수단(12)과 회전몸체(131)는 원료 혼합공간(111) 내에 배치될 수 있다. 회전수단(12)과 회전몸체(131)는 원료 혼합공간(111) 외에 배치될 수 있다.
상기 회전수단(12)은 원료 혼합용기(11)의 위에 배치될 수 있다.
상기 회전몸체(131)은 원료 혼합용기(11)의 위에 배치될 수 있다.
복수의 회전수단(12)은 제1 구동부재(121)와 제2 구동부재(122)를 포함한다.
제1 구동부재(121)는 회전몸체(131)와 연결되어 회전몸체(131)를 회전시킬 수 있다.
제2 구동부재(122)는 회전몸체(131)에 1 개 또는 2 개 이상이 배치될 수 있다.
제1 구동부재(121)는 제2 구동부재(122)와 다른 속도 및/또는 다른 방향으로 회전하며 원료 혼합 부재의 회전 운동을 제어할 수 있다. 이를 통해, 원료 혼합공간(111)에 위치하는 혼합원료 내에 난류 발생을 유도하여 혼합원료의 균질화를 보다 효율적으로 유도할 수 있다.
제1 구동부재(121)는 회전몸체(131)와 연결될 수 있다. 제1 구동부재(121)는 회전몸체(131)를 회전시킬 수 있다.
제2 구동부재(122)는 회전몸체(131)와 연결될 수 있다. 제2 구동부재(122)는 회전몸체(131)에 배치될 수 있다. 제2 구동부재(122)는 회전몸체(131)에 2 개 이상이 배치될 수 있고, 2 내지 9개가 배치될 수 있다. 2 이상의 원료 혼합부재(132)는 각각 서로 간섭하지 않도록 배치될 수 있다.
원료 혼합부재(132)는 제2 구동부재(122)와 연결되어 회전몸체(131)에 의한 회전(제1회전, 공전)과 동시에 제2 구동부재(122)에 의한 회전(제2회전, 자전)을 동시에 할 수 있다. 상기 제1회전(공전)과 상기 제2회전(자전)은 회전의 방향이 서로 반대일 수 있다.
복수의 회전수단(12)은 회전몸체(131)와 연결되어 회전몸체(131)를 회전시키는 제1 구동부재(121); 회전몸체(131)에 배치되어 있는 적어도 하나의 제2 구동부재(122)를 포함한다.
적어도 하나의 제2 구동부재(122)는 제1 구동부재(121)와 떨어져 회전몸체(131)에 서로 이격되어 배치될 수 있다. 예시적으로 회전몸체(131)의 가장자리에 배치될 수 있다.
적어도 하나의 제2 구동부재(122)는 제1 구동부재(121)를 기준으로 회전몸체(131)의 원주 방향을 따라 배열될 수 있다. 도면에서 제2 구동부재(122)를 2개로 도시하였으나, 제2 구동부재(122)의 개수는 연마패드 제조용 수지 조성물 혼합 장치의 설계에 따라 달라질 수 있다.
제1 구동부재(121)와 제2 구동부재(122)는 공지의 모터를 포함하며, 제1 구동부재(121)와 제2 구동부재(122)의 회전속도는 서로 같거나 다를 수 있다.
제1 구동부재(121)의 회전수는 50 내지 3000 rpm일 수 있다. 제1 구동부재(121)의 회전수는 80 내지 2000 rpm일 수 있다. 제1 구동부재(121)의 회전수는 80 내지 500 rpm일 수 있다.
제2 구동부재(122)의 회전수는 50 내지 3000 rpm일 수 있다. 제2 구동부재(122)의 회전수는 80 내지 2500 rpm일 수 있다. 제2 구동부재(122)의 회전수는 80 내지 2200 rpm일 수 있다.
제1 구동부재(121)의 회전수와 제2 구동부재(122)의 회전수의 비율은 1: 0.1 내지 40 일 수 있다. 제1 구동부재(121)의 회전수와 제2 구동부재(122)의 회전수의 비율은 1: 0.8 내지 30 일 수 있다. 제1 구동부재(121)의 회전수와 제2 구동부재(122)의 회전수의 비율은 1: 8 내지 28 일 수 있다. 제1 구동부재(121)의 회전수와 제2 구동부재(122)의 회전수의 비율은 1: 15 내지 25 일 수 있다. 이러한 범위로 회전속도를 제어하여 제1 구동부재(121)과 제2 구동부재(122)를 회전시켜 혼합원료를 마련하는 경우, 혼합원료가 실질적으로 균질 하며 고상발포제가 뭉쳐 있는 응집체가 감소된 혼합원료를 마련할 수 있다.
상기 혼합원료의 70 ℃에서 측정한 점도는 1000 cps 이상일 수 있고, 1000 내지 2300 cps일 수 있고, 1000 내지 2000 cps일 수 있다. 원료 혼합부는 상기 점도범위를 갖는 혼합원료를 상당한 수준으로 분산, 균질화 시킬 수 있다.
회전몸체(131)는 제1 구동부재(121)의 구동으로 원료 혼합용기(11)의 위에서 제1 구동부재(121)의 구동축(도시하지 않음)을 중심으로 회전한다. 그리고 회전몸체(131)는 액추에이터, 전동 실린더 등의 승강 유닛에 의해 승강할 수 있다. 제2 구동부재(122)는 회전하는 회전몸체(131)에 의해 제1 구동부재(121)를 기준으로 원주 방향을 따라 움직일 수 있다.
적어도 하나의 원료 혼합부재(132)는 적어도 하나의 제2 구동부재(122)와 연결되어 있다. 이에 적어도 하나의 원료 혼합부재(132)는, 적어도 하나의 제2 구동부재(122)에 의해 회전하면서 회전몸체(131)를 따라 움직인다. 원료 혼합부재(132)의 개수는 제2 구동부재(122)의 개수와 같은 수로 적용될 수 있다.
원료 혼합부재(132)는 원료 혼합공간(111)에 위치하고 제2 구동부재(122)의 구동축(도시하지 않음)과 연결되어 회전할 수 있는 샤프트(132a); 그리고 샤프트(132a)와 연결되어 있고 원료 혼합공간(111)에 수용된 프리폴리머와 발포제를 혼합하는 교반날개(132b)를 포함한다. 원료 혼합부재(132)는 제2 구동부재(122)에 의해 회전하고 회전몸체(131)에 의해 움직이면서 원료 혼합공간(111)의 프리폴리머와 발포제를 혼합할 수 있다. 원료 혼합부재(132)는 제2 구동부재(122)에 의해 회전하고 회전몸체(131)에 의해 원료 혼합용기(11)의 원주 방향을 따라 움직이면서 원료 혼합공간(111)에 위치하는 프리폴리머와 발포제를 혼합할 수 있다.
상기 원료 혼합부재(132)는 교반날개를 갖는다. 교반날개는 패들형, 터빈형, 프로펠라형, 앵커형 또는 헤리컬형 형태일 수 있다. 교반날개로 헤리컬형이 적용되는 것이 혼합을 효율화하는 데에 유리할 수 있다.
원료혼합부는 2 이상의 구동부재, 2 이상의 원료 혼합부재를 적용하여 실질적으로 균질화된 혼합원료를 효율적으로 마련할 수 있다.
원료 혼합부에서 복수의 회전수단에 의해 동작하는 원료 혼합수단이 회전하며 원료 혼합용기의 내부에 혼합원료를 효율적으로 혼합, 균질화하며, 통상 고상 분체 형태인 고상발포제의 뭉침 현상이 적고 발포제가 액상인 프리폴리머 내에 상대적으로 균일하기 분산된 혼합원료를 효율적으로 제조할 수 있다.
(원료혼합부: 인라인형)
도 6 및 도 7을 참고하여 다른 구현예에 따른 연마패드 제조용 수지 조성물 혼합 장치에 대해 설명한다.
도 6은 구현예에 따른 연마패드 제조용 수지 조성물 혼합 장치를 나타낸 개략도이고, 도 7은 도 6의 균질화부를 나타낸 개략도이다.
도 6 및 도 7을 참고하면, 구현예에 따른 연마패드 제조용 수지 조성물 혼합 장치(2)는, 원료 혼합부(10); 균질화부(60); 필터유닛(20); 및 패드 조성물 형성부(50); 를 포함한다.
구현예에 따른 원료 혼합부(10), 필터유닛(20) 및 패드 조성물 형성부(50)는 도 1 내지 도 5의 실시예에 따른 원료 혼합부, 필터유닛 및 패드 조성물 형성부와 동일하므로 중복된 설명은 생략하기로 한다.
균질화부(60)는 원료 혼합부(10)와 필터유닛(20)의 사이에 위치하여 응집체가 포함된 혼합원료의 분산 정도를 상기 균질화부를 거치기 전의 혼합원료보다 높이고 실질적으로 균질화 한다. 상기 응집체는 혼합원료에 포함되는 고상의 발포제가 액상의 프리폴리머와 혼합되는 과정에서 적어도 그 일부에 고상 성분이 서로 뭉쳐져 형성될 수 있다.
균질화부(60)는, 유입구(611)와 배출구(612)를 갖는 균질화 하우징(61), 균질화 하우징(61)의 내부에 회전할 수 있게 배치된 로터(62) 및 균질화 하우징(61)과 연결되어 있고 로터(62)를 회전시키는 모터(53)를 포함할 수 있다.
로터(62)는 균질화 하우징(61)의 내부에서 모터(63)에 의해 회전하면서 유입구(611)를 통해 균질화 하우징(61)의 유입된 혼합원료를 유동시키면서 뭉침을 분쇄할 수 있다.
도 1 내지 도 5에 도시한 실시예에서 살펴본 많은 특징들이 본 실시예에 적용될 수 있다.
(원료혼합부: 폴리믹스형)
도 8 및 도 9를 참고하여 또 다른 구현예에 따른 연마패드 제조용 수지 조성물 혼합 장치에 대해 설명한다.
도 8은 구현예에 따른 연마패드 제조용 수지 조성물 혼합 장치를 나타낸 개략도이고, 도 9는 도 8의 균질화부를 나타낸 개략도이다.
구현예에 따른 연마패드 제조용 수지 조성물 혼합 장치는 도 1 내지 도 5 또는 도 6 및 도 7을 참고하여 설명한 실시예의 구성 요소를 대부분 가진다. 다만, 구현예의 균질화부(70)는 도 6 및 도 7의 구현예에 따른 균질화부와 다른 구조를 갖는다.
도 8 및 도 9를 참고하면, 구현예에 따른 연마패드 제조용 수지 조성물 혼합 장치(3)의 균질화부(70)는 유입구(711)와 배출구(712)를 갖는 균질화 하우징(71), 모터(도시하지 않음)와 동력 연결되어 있고 균질화 하우징(71)의 내부에 회전할 수 있게 배치된 샤프트(도시하지 않음) 및 샤프트의 길이 방향을 따라 배열되어 있고 유동홀(731)이 형성된 균질화 플레이트(73)를 포함한다. 유동홀(731)은 균질화 플레이트(73)의 원주 방향을 따라 간격을 두고 복수 형성되어 있다.
이웃한 균질화 플레이트(73)는 유동홀(731)이 서로 어긋나게 위치하도록 배치될 수 있다. 균질화 플레이트(73)가 유입구(711)를 통해 균질화 하우징(71)으로 유입된 혼합원료를 배출구(712) 방향으로 밀어내기 위하여 샤프트에 기설정된 각도로 경사지게 배치될 수 있다.
유입구(711)로 유입된 혼합원료는 회전하는 균질화 플레이트(73)의 유동홀(731)을 통과하게 되면서 분쇄와 유사한 방식으로 균질화될 수 있다. 즉, 균질화 하우징(71)을 유동하는 혼합원료 내의 응집체는 회전하는 균질화 플레이트(73)에 의해 분쇄되어 혼합원료 내에 분산되고 실질적으로 균질화 된다.
도 1 내지 도 7에 도시한 실시예에서 살펴본 많은 특징들이 본 실시예에 적용될 수 있다.
(필터유닛)
필터유닛(20)은 원료 혼합용기(11)에서 배출되는 혼합원료의 이동 경로에 배치될 수 있다. 필터유닛(20)은 혼합원료에서 금속성 물질을 분리하는 제2 필터부(22); 를 포함한다. 필터유닛(20)은 혼합원료를 크기에 따라 필터링하는 제1 필터부(21); 그리고 제1 필터부(21)를 통과한 혼합원료에서 금속성 물질을 분리하는 제2 필터부(22); 를 포함할 수 있다.
혼합원료는 프리폴리머와 발포제를 포함하며, 발포제는 고상발포제가 적용된다. 분말 형태인 고상발포제는 혼합원료 내에서 액상의 프리폴리머와 혼합될 수 있는데, 혼합 과정에서 부분적으로 분말의 뭉침 등이 발생할 수 있다. 제1 필터부(21)는 액상의 혼합원료 내에 고상으로 존재하는 발포제 기타 고상의 이물질을 크기로 분류해 제거할 수 있다.
제1 필터부(21)는 원료 혼합용기(11)에서 배출된 혼합원료가 이동하는 필터 하우징(211); 그리고 필터 하우징(211)에 배치되어 필터 하우징(211)을 통과하는 혼합원료에서 기설정된 크기 이하의 혼합원료만 통과하는 필터부재(212); 를 포함한다.
필터 하우징(211)의 내부에는 필터부재(212)가 위치하고 혼합원료가 이동하는 필터공간(211a)이 배치된다.
필터 하우징(211)은 상하 길이보다 좌우 길이가 긴 것일 수 있다. 혼합원료는 필터 하우징(211)의 좌우 길이 방향을 따라 이동될 수 있다.
필터 하우징(211)은 좌우 길이보다 상하 길이가 긴 것일 수 있다. 혼합원료는 필터 하우징(211)의 상하 길이 방향을 따라 이동될 수 있다.
필터 하우징(211)는 혼합원료가 유입되는 입구(211b)와 필터부재(212)를 통과한 혼합원료가 배출되는 출구(211c)를 포함할 수 있다.
필터 하우징(211)의 일측에는 혼합원료가 유입되는 입구(211b)가 형성될 수 있고, 타측에는 필터부재(212)를 통과한 혼합원료가 배출되는 출구(211c)가 형성될 수 있다.
입구(211b)와 출구(211c)는 실질적으로 동일 선상에서 서로 마주할 수 있다.
출구(211c)는 입구(211b)보다 아래에 배치될 수 있다.
필터부재(212)는 단일 또는 복수의 메시(mesh)부재를 포함할 수 있다.
필터부재(212)는 필터 하우징(211)의 내부에 위치하여 입구(211b)에서 출구(211c) 방향으로 혼합원료의 이동 방향을 기준으로 할 때, 0 도 초과 90 도 이하의 각도를 갖도록 배치될 수 있다. 필터부재(212)는 필터 하우징(211)의 내부에 위치하여 입구(211b)에서 출구(211c) 방향으로 혼합원료의 이동 방향을 기준으로 할 때, 45 도 초과 90 도 이하의 각도를 갖도록 배치될 수 있다.
필터부재(212)의 외곽은 필터 하우징(211)의 내부 둘레와 접하고 있다. 이에 필터부재(212)와 필터 하우징(211)의 내부 둘레 사이로 혼합원료가 통과하지 않는다. 메시부재는 금속 또는 섬유로 만들어질 수 있다.
메시부재들의 구멍 지름은 각각 다르다. 필터부재(212)는 50 내지 300 메시(mesh)의 메시부재일 수 있다.
필터부재(212)는 서로 크기가 다른 매시형태의 부재가 혼합원료의 이동 방향을 따라 순차로 배열된 것일 수 있다. 필터부재(212)가 복수 개의 부재를 포함하는 경우, 메시수가 작은 것부터 큰 것의 순서로 부재를 배치할 수 있다. 이때, 필터 하우징(211)을 통과하는 혼합원료 중 뭉쳐 덩어리 형태로 형성된 것들이 메시 형태의 부재들을 통과하면서 순차적으로 걸러질 수 있어 효율적인 필터링 진행이 가능하다.
혼합원료는 기 설정된 크기 이상의 것은 제거되고, 기 설정된 크기 미만인 혼합원료만 제1 필터부(21)를 통과하게 된다.
위에서 제1 필터부(21)의 필터부재(212)로 메시부재를 설명하나, 이에 한정하는 것은 아니다. 덩어리 형태로 뭉친 필터링 대상물을 걸러낼 수 있는 것이라면 다양한 형태의 부재가 적용될 수 있다.
필터 하우징(211)은 덮개(미도시)가 분리 가능하게 배치된 개방홀을 포함할 수 있다. 덮개가 분리된 상태에서 필터부재(212)는 개방홀을 통해 필터 하우징(211)에서 분리될 수 있다. 이에 따라 필터부재(212)에 걸린 덩어리 형태의 혼합원료를 제거할 수 있다.
제2 필터부(22)는 혼합원료가 통과하는 필터 하우징(221); 필터 하우징(211)의 내부에 배치되어 통과하는 혼합원료가 접하는 거치대(222); 및 거치대(222)의 내부에 배치되어 있고 자기력이 발생하는 자석(223); 을 포함한다.
자석(223)에 의해 발생하는 자기력으로 혼합원료 내에 함입되어 있던 금속성 물질이 거치대(222)의 외부 둘레에 붙어 제거되고, 금속성 물질이 제거된 혼합원료가 이후 과정에서 연마패드로 제조되면 웨이퍼의 손상을 줄일 수 있다.
필터 하우징(221)은 내부에 거치대(222)가 위치하고 혼합원료가 통과하는 필터공간(221a)이 형성되어 있다.
혼합원료는 제1 필터부(21)를 통과한 것일 수 있다.
혼합원료는 원료 혼합부(10)를 통과한 것일 수 있다.
필터 하우징(211)은 상하 길이보다 좌우 길이가 긴 것일 수 있다. 혼합원료는 필터 하우징(211)의 좌우 길이 방향을 따라 이동될 수 있다.
필터 하우징(211)은 좌우 길이보다 상하 길이가 긴 것일 수 있다. 혼합원료는 필터 하우징(211)의 상하 길이 방향을 따라 이동될 수 있다.
필터 하우징(211)의 혼합원료가 유입되는 입구(211b)와 필터부재(212)를 통과한 혼합원료가 배출되는 출구(211c)가 형성될 수 있다.
필터 하우징(221)의 하부측에는 혼합원료가 유입되는 입구(221b)가 형성되어 있다.
입구(221b)는 필터 하우징(221)의 내부 둘레와 접선 방향으로 연결되어 있다. 그리고 필터 하우징(221)의 상부측에는 필터공간(221a)을 통과한 혼합원료가 배출되는 출구(221c)가 형성되어 있다. 상기 출구로 배출되는 혼합원료는 금속성 물질이 실질적으로 제거된 혼합원료이다. 필터 하우징(211)을 정면에서 볼 때에는 입구(221b)와 출구(221c)는 거치대(222)를 사이에 두고 대각에서 서로 마주할 수 있다.
원료혼합부(10) 또는 제1 필터부(21)에서 배출되어 입구(221b)를 통해 접선 방향으로 필터 하우징(221)의 내부로 유입된 혼합원료는 거치대(222)와 접하면서 난류를 일으키며 전체적으로 선회 흐름이 되어 나선상으로 출구(221c) 방향으로 이동하여 제2 필터부(22)의 외부로 배출된다.
거치대(222)는 필터 하우징(221)의 내부에 배치된다.
거치대(222)는 필터 하우징(221)의 내부에서 상하 방향으로 배치될 수 있다.
거치대(222)는 필터 하우징(221)의 내부에서 좌우 방향으로 배치될 수도 있다.
거치대(222)는 복수 배치될 수 있다. 예시적으로, 거치대(222)는 2개 이상 배치될 수 있고, 2 내지 9개가 배치될 수 있다.
거치대(222)는 외부 둘레가 이동하는 혼합원료와 접하며 난류를 형성할 수 있다.
거치대(222)에 혼합원료의 접촉력을 높이기 위하여 거치대(222)의 길이 방향이 혼합원료의 선회 흐름 방향과 일정한 각도를 이룰 수 있고, 예시적으로 상기 각도는 0 도 초과 90도 이하일 수 있고, 약 45도 내지 약 90도 일 수 있으며, 실질적으로 직각일 수 있다. 거치대(222)의 내부는 수용공간을 가지고 비어있을 수 있다.
필터 하우징(221)에는 개방홀이 형성될 수 있고, 개방홀은 분리 가능한 덮개(224)에 의해 개폐될 수 있다.
거치대(222)는 덮개(224)와 연결될 수 있다. 이에 덮개(224)의 분리로 거치대(222)는 필터 하우징(221)의 외부로 인출될 수도 있다.
거치대(222)는 필터 하우징(221)에 직접 배치될 수 있다.
거치대(222)의 배치 위치는 연마패드 제조용 수지 조성물 혼합 장치의 설계에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
자석(223)은, 상자석 및/또는 전자석일 수 있다.
자석은 네오디뮴(Neodymium) 자석일 수 있다. 자석은 10,000 Gauss 내지 12,000 Gauss의 자기력을 갖는 것일 수 있다. 자석(223)은 거치대(222) 마다 위치하여 내부에 분리할 수 있게 배치될 수 있다.
필터공간(221a)을 통과하는 혼합원료는 자석(223)과 직접 접촉하지 않을 수 있다. 자석(223)의 배치로 거치대(222)의 주변 즉, 필터공간(221a)에는 자기력이 형성된다. 필터공간(221a)에서 선회 흐름하는 혼합원료에 섞여 있는 금속성 물질은 자석(223)의 자기력에 의해 거치대(222)의 외부 둘레에 붙을 수 있다. 이에 필터 하우징(221)을 통과하는 혼합원료에서 금속성 물질이 분리될 수 있다. 금속성 물질이 분리된 혼합원료는 출구(211c)를 통해 제2 필터부(22)의 외부로 배출된다.
금속성 물질 분리 후 거치대(222)는 필터 하우징(221)에서 분리되고, 거치대(222)에서는 자석(223)이 분리할 수 있다. 자석(223)의 분리로 거치대(222)의 주변에는 자기력이 상실되고, 자기력에 의해 거치대(222)의 외부 둘레에 붙어 있던 금속성 물질은 거치대(222)의 외부 둘레에서 떨어지게 된다. 이에 금속성 물질의 제거 작업이 용이하다.
거치대(222)의 외부 둘레에는 거치대(222)의 길이 방향을 따라 움직일 수 있는 스크래퍼(CORNE, 미도시)가 배치될 수 있다. 스크래퍼의 움직임으로 거치대(222)에 붙은 금속성 물질은 제거될 수 있다. 자석(223)이 거치대(222)에서 분리된 상태에서 스크래퍼에 움직임이 허용될 수 있고, 자석(223)이 거치대(222)에 배치된 상태에서 스크래퍼에 움직임이 허용될 수 있다.
자기력이 형성되는 제2 필터부(22)가 제1 필터부(21)의 후방에 위치하므로 제1 필터부(21)의 메시부재에서 분리될 수 있는 금속성 물질 또한 제2 필터부(22)에서 분리될 수 있다. 이에 자기력이 형성되는 제2 필터부(22)가 제1 필터부(21)의 후방에 위치하는 것이 금속성 물질 분리에 따른 효율이 증가할 수 있다.
하지만, 위 설명에서 원료 혼합용기(11)에서 배출되는 혼합원료가 제1 필터부(21)를 통과한 후 제2 필터부(22)를 통과하는 것으로 하였으나, 제1 필터부(21)보다 제2 필터부(22)가 먼저 배치되어 원료 혼합용기(11)에서 배출된 혼합원료가 제2 필터부(22)를 통과하여 금속성 물질이 분리된 후 제1 필터부(21)를 통과하여 크기에 따라 필터링 될 수 있다.
혼합원료가 필터유닛을 통과하면서 물리적 필터링 및/또는 자성 필터링되어, 발포제 등이 뭉치거나 불완전하게 균질화되어 형성될 수 있는 고형분이 기설정된 크기 이상인 경우 제거하고 금속성 물질도 제거하여, 필터링된 혼합원료를 제조할 수 있다.
필터링된 혼합원료를 경화성 혼합물에 포함되어, 실질적으로 이물질의 함입이 최소화되며 상대적으로 균질한 경화성 혼합물을 마련할 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 연마패드 제조용 수지 조성물 혼합 장치는 필터유닛(20)을 통과하여 기설정된 크기 이하를 유지하고 금속성 물질이 제거된 혼합원료가 저장된 저장부(30)를 더 포함할 수 있다. 저장부(30)는 이물질의 유입을 차단하고 외부요건으로부터 혼합원료를 보호할 수 있는 저장조, 용기, 탱크(tank) 등을 포함할 수 있다.
(패드 조성물 형성부)
패드 조성물 형성부(50)는 상기 필터유닛(20)과 연결되어 필터링된 혼합원료와 경화제를 포함하는 경화성 혼합물을 마련한다.
패드 조성물 형성부(50)는 조성물 혼합공간(511)이 배치된 조성물 혼합용기(51); 그리고 조성물 혼합용기(51)에 배치되어 있는 조성물 혼합부재(52); 를 포함한다.
조성물 혼합용기(51)는 필터유닛(20) 그리고 경화제 공급부(40)와 배관으로 연결될 수 있다. 조성물 혼합용기(51)는 저장부(30) 그리고 경화제 공급부(40)와 배관으로 연결될 수 있다.
필터유닛(20), 저장부(30), 그리고 경화제 공급부(40)에는 펌프 또는 브로워가 배치될 수 있다. 펌프 또는 브로워의 작동으로 조성물 혼합용기(51)의 조성물 혼합공간(511)에 필터링된 혼합원료와 경화제가 공급될 수 있다. 그리고 조성물 혼합용기(51)에는 혼합된 경화성 혼합물이 배출되는 배출구(도시하지 않음)가 형성되어 있다.
경화제는 방향족 아민, 지방족 아민, 방향족 알콜, 및 지방족 알콜로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함할 수 있다.
예를 들어, 경화제는 4,4'-메틸렌비스(2-클로로아닐린)(MOCA), 디에틸톨루엔디아민(diethyltoluenediamine), 디아미노디페닐 메탄(diaminodiphenyl methane), 디아미노디페닐 설폰(diaminodiphenyl sulphone), m-자일릴렌 디아민(m-xylylene diamine), 이소포론디아민(isophoronediamine), 에틸렌디아민(ethylenediamine), 디에틸렌트리아민(diethylenetriamine), 트리에틸렌테트라아민(triethylenetetramine), 폴리프로필렌디아민(polypropylenediamine), 폴리프로필렌트리아민(polypropylenetriamine), 에틸렌글리콜(ethyleneglycol), 디에틸렌글리콜(diethyleneglycol), 디프로필렌글리콜(dipropyleneglycol), 부탄디올(butanediol), 헥산디올(hexanediol), 글리세린(glycerine), 트리메틸올프로판(trimethylolpropane) 및 비스(4-아미노-3-클로로페닐)메탄(bis(4-amino-3-chlorophenyl)methane)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.
경화제는 우레탄계 프리폴리머 100 중량부를 기준으로 1 내지 40 중량부, 10 내지 30 중량부, 또는 20 내지 30 중량부로 적용될 수 있다.
필요에 따라, 경화성혼합물은 반응속도 조절제를 더 포함할 수 있다.
반응속도 조절제는 반응 촉진제 또는 반응 지연제일 수 있고, 반응 촉진제일 수 있다.
상기 반응속도 조절제는, 예를 들어, 트리에틸렌 디아민(triethylene diamine, TEDA), 디메틸 에탄올 아민(dimethyl ethanol amine, DMEA), 테트라메틸 부탄 디아민(tetramethyl butane diamine, TMBDA), 2-메틸-트리에틸렌 디아민(2-methyl-triethylene diamine), 디메틸 사이클로헥실 아민(dimethyl cyclohexyl amine, DMCHA), 트리에틸 아민(triethyl amine, TEA), 트리이소프로판올 아민(triisopropanol amine, TIPA), 1,4-디아자바이사이클로(2,2,2)옥탄(1,4-diazabicyclo(2,2,2)octane), 비스(2-메틸아미노에틸) 에테르(bis(2-methylaminoethyl) ether), 트리메틸아미노에틸에탄올 아민(trimethylaminoethylethanol amine), N,N,N,N,N''-펜타메틸디에틸렌 트리아민(N,N,N,N,N''-pentamethyldiethylene triamine), 디메틸아미노에틸 아민(dimethylaminoethyl amine), 디메틸아미노프로필 아민(dimethylaminopropyl amine), 벤질디메틸 아민(benzyldimethyl amine), N-에틸모르폴린(N-ethylmorpholine), N,N-디메틸아미노에틸모르폴린(N,N dimethyl aminoethylmorpholine), N,N-디메틸사이클로헥실 아민(N,N-dimethylcyclohexyl amine), 2-메틸-2-아자노보네인(2-methyl-2-azanorbornane), 디부틸틴 디라우레이트(dibutyltin dilaurate), 스태너스 옥토에이트(stannous octoate), 디부틸틴 디아세테이트(dibutyltin diacetate), 디옥틸틴 디아세테이트(diocthyltin diacetate), 디부틸틴 말리에이트(dibutyltin maleate), 디부틸틴 디-2-에틸헥사노에이트(dibutyltin di-2-ethylhexanoate) 및 디부틸틴 디머캅타이드(dibutyltin dimercaptide)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 반응 속도 조절제는 벤질디메틸 아민, N,N-디메틸사이클로헥실 아민 및 트리에틸 아민으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 반응속도 조절제는 우레탄계 프리폴리머 100 중량부를 기준으로 0.1 내지 2 중량부의 양으로 사용될 수 있다.
경화성혼합물은 500 내지 3,000 g/mol의 중량평균분자량을 가질 수 있다.
경화성혼합물은 폴리우레탄 수지로, 600 내지 2,000 g/mol, 또는 700 내지 1,500 g/mol의 중량평균분자량(Mw)을 가질 수 있다.
경화성혼합물의 겔화 시간은 30 내지 300 초일 수 있고, 70 내지 180 초일 수 있다. 경화성혼합물의 겔화 시간은 90 내지 110 초 일 수 있다. 이 경우 보다 작업성이 우수한 경화성혼합물을 마련할 수 있다.
조성물 혼합부재(52)는, 조성물 혼합용기(51)의 모터(521); 조성물 혼합용기(51)의 내부에 위치할 수 있고 모터(521)의 구동축과 연결되어 있는 샤프트(522); 및 조성물 혼합용기(51)의 내부에서 샤프트(522)와 연결되어 있고 원료 혼합공간에 수용된 혼합원료와 경화제를 혼합하는 교반날개(523); 를 포함한다. 모터(521)는 외부에 배치될 수 있고, 기설정된 회전력으로 샤프트(522)를 회전시킨다.
교반날개(523)는 샤프트(522)에 의해 조성물 혼합용기(51)의 내부에서 기설정된 시간동안 회전하면서 필터링된 혼합원료와 경화제를 혼합하여 경화성 혼합물을 마련한다.
조성물 혼합부재(52)는 액추에이터, 전동 실린더 등의 승강 장치(미도시)와 연결될 수 있다. 조성물 혼합부재(52)는 조성물 혼합용기(51)에서 승강할 수 있으며 교반날개(523)는 조성물 혼합용기(51)의 내부에 외부로 벗어날 수 있다.
프리폴리머와 발포제가 원료 혼합부에서 복수의 회전수단에 의해 동작하는 원료 혼합수단이 원료 혼합용기의 내부에 전체적으로 움직이면서 프리폴리머와 발포제를 균일하게 혼합하게 된다. 이에 실질적으로 균질한 혼합물을 얻을 수 있다.
혼합원료가 필터유닛을 통과하면서 기설정된 크기 이상의 고형분이 포함되지 않도록 유지하고 금속성 물질이 제거된 상태 즉, 필터링된 혼합원료가 얻어진다. 필터링된 혼합원료와 경화제가 패드 조성물 형성부의 조성물 혼합용기에서 조성물 혼합부재에 의해 혼합되면서 실질적으로 균일한 경화성 혼합물을 마련되고, 경화성 혼합물은 연마패드를 형성해 연마패드 자체의 품질을 향상시키고, 이를 이용하여 연마된 피연마물의 스크레치 등 디펙 발생을 최소화한다.
(연마패드의 제조방법)
다른 일 구현예에 따른 연마패드의 제조방법은 필터링단계; 경화성혼합단계; 그리고 성형단계를 포함한다. 연마패드의 제조방법은 성형단계 이후에 패드화단계를 더 포함할 수 있다.
필터링단계는 프리폴리머와 발포제를 포함하는 혼합원료를 필터링하여 필터링된 혼합원료를 마련하는 단계이다.
프리폴리머와 발포제, 혼합원료에 대한 구체적인 설명은 위에서 한 설명과 중복되므로 그 기재를 생략한다. 또한, 필터링 과정은 위에서 설명한 필터유닛을 상기 혼합원료가 통과하는 것에 의하여 수행될 수 있다.
상기 필터링 과정은, 물리적 필터링 과정과 자성 필터링 과정이 함께 또는 각각 진행될 수 있다. 물리적 필터링 과정과 자성 필터링 과정이 순차로 진행될 수 있다.
경화성혼합단계는 상기 필터링된 혼합원료와 경화제를 포함하는 경화성 혼합물을 마련하는 단계이다.
경화제, 기타 첨가물에 대한 구체적인 설명은 위에서 한 것과 중복되므로 자세한 설명을 생략한다.
경화성 혼합물의 혼합과정은 위에서 설명한 패드조성물 형성부를 이용하여 진행될 수 있다. 이러한 경우 보다 효율적인 경화성 혼합물의 혼합이 가능하다.
성형단계는 상기 경화성 혼합물을 몰드에 넣고 성형체를 마련하는 단계이다.
상기 몰드(미도시)는 일정한 두께와 형상을 갖는 성형체를 형성할 수 있는 몰드를 포함할 수 있으며, 상기 몰드로 형성된 성형체는 그 자체로 연마층으로 적용될 수도, 추가적인 형상가공을 거친 후 연마층으로 적용될 수도 있다.
성형단계에는 불활성 가스를 투입할 수 있다. 불활성 가스는 경화성 혼합물이 반응하는 과정에 투입되어 성형체에 포어들을 형성할 수 있다.
불활성 가스는 프리폴리머와 경화제 간의 반응에 참여하지 않는 가스라면 종류가 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 불활성 가스는 질소 가스(N2), 아르곤 가스(Ar) 및 헬륨(He)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.
불활성 가스는 경화성 혼합물 총 부피를 기준으로 20 내지 35 부피%로 투입될 수 있다. 불활성 가스는 경화성 혼합물 총 부피를 기준으로 20 내지 30 부피%로 투입될 수 있다.
상기 성형단계 이후에는 패킹단계를 더 포함할 수 있다.
패킹단계는 성형체를 패킹하는 단계이다. 상기 성형체 또는 연마층은 화학기계적 연마에 적용되게 전에 자동화된 방식으로 단위 수량으로 패킹되어 보관되거나 이동될 수 있다.
패드화단계는 상기 성형체의 적어도 일부를 연마층으로 포함하는 연마패드를 마련하는 단계이다.
연마패드는 연마층을 탑패드로 포함한다.
연마층은 평균기공크기는 10 내지 30 um인 것일 수 있다. 이러한 평균기공크기를 갖는 연마층을 적용하는 것이, 연마패드의 연마효율 향상을 위해 좋다.
연마층은 면적률이 36 내지 44 %인 발포체 형태의 폴리우레탄일 수 있다.
연마층은 단위면적(0.3 cm2)당 기공수가 350 내지 500인 발포체 형태의 폴리우레탄일 수 있다.
이러한 특징의 발포체 형태의 폴리우레탄 연마층을 탑패드로 적용할 경우 효율적인 웨이퍼 연마가 가능하다.
연마층은 쇼어 D 경도가 50 내지 65 인 것이 적용될 수 있고, 이러한 경우 연마의 효율을 높일 수 있다.
연마층은 인장강도가 15 내지 35 N/mm2인 것이 적용될 수 있고, 이러한 경우 연마의 효율을 보다 높일 수 있다.
연마층은 신율이 110 내지 230%인 것이 적용될 수 있고, 이러한 경우 연마의 효율을 보다 높일 수 있다.
연마층은 두께가 1.5 내지 3 mm 인 것이 적용될 수 있고, 이러한 경우 연마의 효율을 높일 수 있다.
발포체 형태의 연마층은 복수의 포어들을 포함하고, 포어들의 평균 크기는 약 30 um 이하일 수 있고, 약 15 내지 약 25 um 일 수 있다.
발포체 형태의 연마층으로 연마하는 피연마물은 저결함 특성을 갖는데, 피연마물의 연마면 전체를 기준으로 디펙이 3개 이하, 스크레치가 1개 이하의 특징을 가질 수 있다.
연마패드는 탑패드 하에 서브패드를 더 포함할 수 있다.
서브패드는 스웨이드 타입 또는 부직포 타입일 수 있다.
서브패드는 아스커 C(Asker C) 경도가 60 내지 90인 것일 수 있다.
서브패드는 그 두께가 0.5 내지 1 mm일 수 잇다.
탑패드(연마층)와 서브패드 사이에는 접착층이 배치될 수 있다.
탑패드(연마층)와 서브패드는 핫멜트 접착층을 통해 부착될 수 있다.
서브패드의 타면에는 고무계 접착제가 적용될 수 있다.
고무계 접착제는 타면에 PET 필름과 같은 필름이 위치할 수 있다. 상기 필름 상에는 다른 고무계 점착체층이 더 위치할 수 있다.
서브패드의 타면은 고무계 접착제를 통해 연마 기기의 정반에 접착될 수 있다.
구현예에 의해 제조된 연마패드는 프리폴리머와 발포제의 분산도를 향상시켜 고상 발포제의 뭉침 현상 발생을 실질적으로 억제하고, 연마패드 제조의 안정성을 향상시킬 수 있다. 또한, 연마패드를 적용한 연마 진행 시에 슬러리 입자의 저장 안정성과 미세 유동성의 확보가 용이하여 보다 우수한 품질의 연마를 가능하게 한다.
(고상발포제의 분급정제)
고상발포제는 이의 분급정제 방법에 의하여 분급 및 정제된 것일 수 있다.
분급정제는 분급단계 그리고 필터단계를 포함하는 고상발포제의 분급정제 방법에 의할 수 있다.
분급단계는, 분급공간에 제공된 유동가스에 의하여 상승된 고상발포체의 하강 속도에 따라 제1 미소구체와 제2 미소구체로 분류하는 단계이다.
유동가스는 건조공기 또는 질소가스일 수 있고, 상기 제1 미소구체는 수분율이 3 중량% 이하일 수 있다.
필터단계는 상기 제1 미소구체가 필터부를 통과하며 자성필터에 의하여 금속성 물질과 분리되어 정제되어 분급정제된 고상발포제를 마련하는 단계이다.
분급단계에 의하여 수분율이 제어되고 크기 및/또는 무게가 일정 범위의 것으로 분급된 제1미소구체를 상기 고상발포제로 적용하면, 연마층의 포어들의 크기와 분포가 보다 잘 제어되고, 자성필터에 의해 금속성 이물질도 제거된 것으로, 연마 품질을 더욱 향상시킬 수 있다.
고상발포제 분급 정제 장치는, 공급된 고상발포제를 제1 미소구체와 제2 미소구체로 분류하는 분급부, 상기 분급부와 연결되어 분류된 상기 제1 미소구체가 유입되어 저장되고 배출될 수 있는 저장부, 및 상기 고상발포제 또는 제1 미소구체의 이동 경로에 배치되어, 상기 고상발포제 또는 상기 제1 미소구체를 포함하는 필터링 대상에서 금속성 물질을 분리하는 필터부를 포함한다.
상기 필터부는, 상기 고상발포제 또는 상기 제1 미소구체가 경유하는 필터공간이 내부에 형성되어 있는 필터 하우징, 상기 필터 하우징에 분리할 수 있게 배치되어 상기 필터공간을 여닫는 필터덮개, 및 상기 필터공간에 배치되어 있고 자기력이 발생하는 필터부재를 포함할 수 있다.
상기 금속성 물질은 상기 자기력에 의해 상기 필터부재에 붙을 수 있다.
상기 필터부재는, 상기 필터공간에 위치하는 거치부, 그리고 상기 거치부에 배치되어 있는 자석을 포함할 수 있다.
상기 금속성 물질은 상기 거치부에 붙어 상기 필터링 대상에서 제거될 수 있다.
상기 필터 하우징에는 상기 필터공간과 연결된 필터 유입구가 형성되어 있으며, 상기 필터 유입구는 상기 필터 하우징의 하부에서 상기 필터공간의 둘레와 접선 방향으로 연결될 수 있다.
상기 필터공간에서 상기 필터링 대상은 상기 필터부재와 접하면서 와류를 일으키며 이동할 수 있다.
상기 필터 하우징 또는 상기 필터덮개에는 상기 필터공간과 연결되어 금속성 물질이 제거된 필터링 대상이 배출되는 필터 배출구가 형성될 수 있다.
상기 필터덮개는 상기 필터 하우징의 개방면에 배치될 수 있고, 상기 필터 배출구는 상기 필터덮개에 형성될 수 있다.
상기 필터링 대상은 상기 필터공간에서 상기 필터부재와 접하면서 점차 상승하여 상기 필터 배출구를 통해 상기 필터 하우징의 외부로 배출될 수 있다.
상기 고상발포제는 밀도가 100 ㎏/㎥이하일 수 있다.
이하, 구체적인 실시예를 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
(제조예)
1) 고상발포제의 분급
분급정제 방법을 통해 분급을 진행하지 않은 고상발포제(익스판셀, 평균입도 5.5 um, 수분율 3.5 %, 밀도 47.2 kg/m3)을 분급하였다.
샘플1로, 자성필터를 적용하지 않고 분급만 진행한 것을 샘플 2, 샘플 3과 샘플 4에는 질소가스를 분급과 정제를 진행한 후 회수한 것을 제시했다.
자성필터(자력: 10,000 G)는 분급부의 후단 저장부와 분급부 사이에 배치해 실험을 진행했다. 진동회전은, 장치에 설치된 진동회전기를 작동하여 진행했고, 10 내지 100 Hz으로 진동을 가했다. 적용 여부는 아래 표 1에 제시했다.
수분율은 HX204 (메트레톨레도社)를 이용하여 샘플 당 1 내지 3g 계량하여 120℃의 온도에서 1분30초 동안 가열하여 무게 증감을 확인하여 측정하였다.
밀도는 AccuPyc 1340 (Micromeritics社)를 이용하여 10cc 셀에 샘플을 넣어 무게 측정한 뒤 밀도를 측정했다.
평균입도는 S3500+(Microtrac社)를 통해 에탄올 용매에 분산하여 측정하였다.
샘플 1 샘플 2 샘플 3 샘플 4
유동가스 적용 안함 질소 가스 질소 가스 질소 가스
진동적용 유무 O O O O
자성필터 유무 X X O O
공정 후 3.5 1 1.1 1
수분율 (중량%)
고상발포제밀도 (kg/m3) 47.2 45.2 45.2 45.1
물성 35.5 31.3 31.5 31
평균 입도(㎛)
금속 제거율(mg/Kg) 0 0 98 106
상기 표 1을 참고하면, 샘플 1에 비하여 샘플 2, 샘플 3 및 샘플 4에서 모두 공정 후 수분율이 감소하는 것을 확인했고, 평균입도나 밀도의 경우, 정제 및 분급된 실시예의 경우가 더 낮은 값을 갖는다는 점을 확인했다.
금속 제거율의 경우도 자성필터를 적용하여 제거된 금속의 제거율이 샘플 3과 샘플 4에서 각각 98 mg/Kg 과 106 mg/Kg으로 나타나, 자성필터를 통해 금속성 이물질이 상당수 제거됨을 확인할 수 있었다.
2) 연마층의 제조
우레탄계 프리폴리머(NCO%가 9.1 중량%, 중량평균분자량이 1,200 g/mol)와 위에서 분급한 고상발포제를 원료혼합부에 넣고 제1구동수단과 제2구동수단의 회전수(rpm)를 아래 표 2에 특정한 것과 같이 회전시키면서 혼합하여 혼합원료를 제조했다.
혼합원료는 샘플에 따라 70 메쉬(간극 크기 250 um)의 메쉬필터와 자성필터를 순차로 통과하거나 통과하지 않고 혼합원료를 마련했다.
경화제(비스(4-아미노-3-클로로페닐)메탄)), 불활성가스(N2), 반응속도조절제(3차아민계 화합물) 등을 패드 조성물 형성부에 넣고 혼합하여 경화성 혼합물을 제조하였다.
상기 고상발포제는 아래 표 2에 제시된 것을 상기 우레탄계 프리폴리머 100 중량부를 기준으로 2 중량부 적용했다. 상기 경화성혼합물은 혼합된 후 몰드(가로 1,000 mm, 세로 1,000 mm, 높이 3 mm)에 주입하여 성형체를 얻었다. 상기 성형체를 표면연삭기로 연삭하고 팁을 이용해 그루브하는 과정을 거쳐 평균 두께 2 mm의 연마층을 각각 제조했다.
　 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6 실시예 7
원료혼합부
제1구동수단
회전속도 (rpm)		 100 100 100 100 100 100 　100
원료혼합부
제2구동수단
회전속도 (rpm)		 100 500 1000 2000 100 100 　100
회전속도 비율
(제1:제2 구동수단)		 1:1 1:5 1:10 1:20 1:1 1:1 1:1
원료혼합부 후단 메쉬필터 적용여부 적용 적용 적용 적용 적용 적용 적용
원료혼합부 후단 자성필터 적용여부 적용 적용 적용 적용 적용 적용 적용
적용한 고상발포제 샘플4 샘플4 샘플4 샘플4 샘플1 샘플2 샘플3
상기 연마층은 각각 부직포 타입의 두께 1.1 mm, 경도(쇼어 C) 70인 서브패드에 부착하여 연마패드를 제조했다. 이 연마패드는 이하 평가예에 적용했다.
(평가예)
1) 연마층의 물성 측정
경도: Shore D 경도를 측정하였으며, 연마패드를 2 cm Х 2 cm(두께: 2 mm)의 크기로 자른 후 온도 23±2℃ 습도 50±5 %의 환경에서 16시간 정치하였다. 이후 경도계(D형 경도계)를 사용하여 연마패드의 경도를 측정하였다.
밀도: 연마패드를 4 cm Х 8.5 cm의 직사각형(두께: 2 mm)으로 자른 후 온도 23±2℃ 습도 50±5%의 환경에서 16시간 정치하였다. 밀도계를 사용하여 연마패드의 밀도를 측정하였다.
인장특성: 시험 시편은 패드 내 5 군데로 채취하며 가로 150mm 세로 10mm 로 채취하며, JIS B 7721 인장시험기를 이용하여 인장 강도와 신율을 측정한다.
2) 포어물성 측정
포어 평균 입경: 연마패드를 2 ㎝ Х 2 ㎝의 정사각형(두께: 2 ㎜)으로 자른 후, 주사전자현미경(SEM, JEOL社)을 사용하여 100 배로 관찰했다. 화상 해석 소프트웨어를 사용하여 얻어진 화상으로부터 전체 포어 입경을 측정하여, 수량, 사이즈, 면적율 등을 산출하였다.
3) 연마특성 측정
연마율의 측정:
CMP polishing 장비를 사용하여, TEOS-플라즈마 CVD법으로 제작한 산화규소막이 형성된 직경 300 ㎜의 실리콘 웨이퍼를 설치한 후, 실리콘 웨이퍼의 산화규소막 면을 아래로 하여 상기 다공성 폴리우레탄 연마패드를 붙인 정반 상에 세팅하였다.
연마 하중이 4.0 psi가 되도록 조정하고 150 rpm으로 연마패드를 회전시키면서 연마패드 상에 하소 실리카 슬러리를 250 ㎖/분의 속도로 투입하면서 정반을 150 rpm으로 60 초간 회전시켜 산화규소막을 연마하였다.
연마 후 실리콘 웨이퍼를 캐리어로부터 떼어내어, spin dryer에 장착하여 정제수(DIW)로 세정한 후 공기로 15 초 동안 건조하였다. 건조된 실리콘 웨이퍼를 광간섭식 두께 측정 장치(제조사: Kyence 사, 모델명: SI-F80R)를 사용하여 연마전후 막 두께 변화를 측정하고 아래 식으로 연마율(Remove Rate)을 계산하였다.
연마율 = 실리콘 웨이퍼의 연마두께(Å) / 연마 시간(60초)
디펙의 측정: 실리콘 웨이퍼 내 디펙의 수
CMP polishing 장비를 사용하여 연마율 측정방법과 동일하게 연마를 진행하였다. 연마 후 실리콘 웨이퍼를 클리너로 이동시켜 1 중량%의 HF와 1 중량%의 H2NO3, 정제수(DIW)를 각각 사용하여 10초씩 세정하였다. 이후 스핀 드라이어로 이동시켜 정제수로 세정한 후 질소로 15초 동안 건조하였다.
건조된 실리콘 웨이퍼를 디펙 측정 장비(제조사: Tenkor 사, 모델명: XP+)를 사용하여 연마후 디펙 수를 측정하였다. 디펙은 미세 스크레치나 채터마크를 의미한다. 300 mm 직경의 실리콘 웨이퍼를 적용해 평가한 결과로 아래 디펙의 수는 70685.83mm2 면적을 기준으로 평가한 결과이다.
　 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 실시예6 실시예7
연마층물성: 두께 (mm) 2.01 2.01 2.01 2.01　 2.01　 　2.01 　2.01
연마층물성: 경도 (쇼어D) 58.1 57.8 57.6 57.2　 58.5　 58.3　 58.2　
연마층물성: 밀도 (g/cm3) 0.8 0.8 0.8 0.8　 0.8　 0.8　 　0.8
연마층물성: 인장 (N/mm2) 31.0 30.5 29.8 29.5　 32.3　 31.2　 30.2　
연마층물성: 신율 (%) 120 119 118 117　 123　 121　 120　
포어물성: 수평균직경 (um) 25 25 25 25　 25　 25　 25　
포어물성: 수량 (개/0.3cm3) 　310 315　 320　 320　 318　 319　 315　
연마특성: 연마율 (A/min) 2100　 2013　 2131　 2212　 2003　 2054　 2083　
결함 (개) 　10 5　 4　 1　 8　 7　 5　
스크레치 (개) 　5 2　 1　 0　 6　 4　 3　
위의 표 2 및 표 3의 결과를 참고하면, 적용하는 고상발포제의 전처리 정도에 따라서 결함이나 스크레치의 결과에 차이를 보인다. 다만, 동일한 전처리를 거친 고상발포제를 적용한 실시예 1 내지 4의 경우도 제1구동수단과 제2구동수단의 회전속도의 비율에 따라 신율, 포어 물성, 연마율 등에 큰 차이를 보였다. 회전속도 비율이 비교적 큰 실시예 3과 실시예 2의 경에는 포어 물성 수량이 비교적 크게 나타나 실질적으로 균일한 혼합이 진행되어 메쉬 필러 등에 의해 응집된 발포제가 제거되지 않고 잘 분산되어 상대적으로 많은 슈의 포어 수량이 관찰된 것으로 생각된다. 반면에, 신율의 경우 다소 떨어지게 나타났는데 비교적 강한 회전으로 고분자 쇄의 일부에 기계적인 번성이 나타난 것이 아닐까 생각된다. 연마율의 경우, 표면 포어 수량이 실질적으로 동일하게 관찰된 실시예 3과 실시예 4를 비교하면 실시예 4가 보다 향상된 연마율과 더 낮은 결함, 스크레치 정도를 보여서 가장 우수한 결과를 보였다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
1, 2, 3: 연마패드 제조용 수지 조성물 혼합 장치
10: 원료 혼합부 10a: 제1 공급부
10b: 제2 공급부 11: 원료 혼합용기
111: 원료 혼합공간 12: 회전수단
121: 제1 구동부재 122: 제2 구동부재
13: 원료 혼합수단 131: 회전몸체
132: 원료 혼합부재 132a, 522: 샤프트
132b, 523: 교반날개 20: 필터유닛
21: 제1 필터부 211, 221: 필터 하우징
211a, 221a: 필터공간 211b, 221b: 입구
211c, 221c: 출구 212: 필터부재
22: 제2 필터부 222: 거치대
223: 자석 224: 덮개
30: 저장부 40: 경화제 공급부
50: 패드 조성물 형성부 51: 조성물 혼합용기
511: 조성물 혼합공간 52: 조성물 혼합부재
521: 모터 60, 70: 균질화부
61, 71: 균질화 하우징 611, 711: 유입구
612, 712: 배출구 62: 로터
73: 균질화 플레이트 731: 유동홀

Claims (15)

  1. 프리폴리머와 발포제를 포함하는 혼합원료를 마련하는 원료 혼합부;
    상기 원료 혼합부와 연결되어 있고 상기 혼합원료를 필터링하는 필터유닛; 및
    상기 필터유닛과 연결되어 필터링된 혼합원료와 경화제를 포함하는 경화성 혼합물을 마련하는 패드 조성물 형성부;
    를 포함하며,
    상기 원료 혼합부는, 서로 회전속도가 상이한 복수의 회전수단을 포함하고,
    상기 원료 혼합부는,
    원료 혼합공간이 배치된 원료 혼합용기; 그리고
    상기 원료 혼합공간에 배치되어 있고 상기 복수의 회전수단에 의해 움직이는 원료 혼합수단;
    을 포함하며,
    상기 원료 혼합수단은, 상기 원료 혼합공간에 수용되는 상기 프리폴리머와 상기 발포제를 혼합하고 상기 혼합원료 내에 상기 발포제를 분산시키고,
    상기 복수의 회전수단은,
    제1 구동부재와 적어도 하나의 제2 구동부재를 포함하며,
    상기 원료 혼합수단은,
    상기 제1 구동부재와 연결되어 회전할 수 있고 상기 적어도 하나의 제2 구동부재가 배치된 회전몸체; 그리고
    상기 적어도 하나의 제2 구동부재와 연결되어 회전할 수 있는 적어도 하나의 원료 혼합부재;
    를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 원료 혼합부재는, 상기 적어도 하나의 제2 구동부재에 의해 회전하고,
    상기 제1 구동부재의 회전속도는 80 내지 500 rpm이고,
    상기 제2 구동부재의 회전속도는 80 내지 2200 rpm이고,
    상기 제1 구동부재의 회전속도와 상기 제2 구동부재의 회전속도의 비율은 1: 10 내지 20이고,
    상기 제1 구동부재의 회전방향과 상기 제2 구동부재의 회전방향은 반대이고,
    상기 필터유닛은,
    상기 혼합원료를 크기에 따라 필터링하는 제1 필터부, 그리고 상기 혼합원료에서 금속성 물질을 분리하는 제2 필터부를 포함하고,
    상기 원료 혼합부 및 필터유닛과 연결되고, 상기 원료 혼합부 및 필터유닛 사이에 위치하는 균질화부를 더 포함하고,
    상기 균질화부는,
    유입구와 배출구를 갖는 균질화 하우징,
    모터와 동력 연결되어 있고 상기 균질화 하우징의 내부에 회전할 수 있게 배치된 샤프트 및
    상기 샤프트의 길이 방향을 따라 배열되어 있고 유동홀이 형성된 복수의 균질화 플레이트를 포함하고,
    상기 유동홀은 상기 균질화 플레이트 내 복수 개 형성되어 있고, 상기 균질화 플레이트는 이웃한 균질화 플레이트와 유동홀이 서로 어긋나게 위치하도록 배치된, 연마패드 제조용 수지 조성물 혼합 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에서,
    상기 제1 필터부는,
    상기 혼합원료가 이동하는 필터 하우징; 그리고
    상기 필터 하우징에 배치되어 있고 상기 혼합원료가 통과하는 필터부재;
    를 포함하며,
    상기 필터부재는 기설정된 크기 이하의 상기 혼합원료가 통과하는
    연마패드 제조용 수지 조성물 혼합 장치.
  4. 제1항에서,
    상기 제2 필터부는,
    상기 혼합원료가 통과하는 필터 하우징;
    상기 필터 하우징에 배치되어 있고 통과하는 상기 혼합원료가 접하는 거치대; 및
    상기 거치대의 내부에 배치되어 있고 자기력이 발생하는 자석;
    을 포함하며,
    상기 금속성 물질은 상기 자기력에 의해 상기 거치대의 외부 둘레에 붙는
    연마패드 제조용 수지 조성물 혼합 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 필터 하우징의 내부에는 상기 거치대가 위치하는 필터공간이 배치되고,
    상기 필터 하우징의 하부측 외부 둘레에는 상기 혼합원료가 상기 필터공간으로 유입되는 입구가 상기 외부 둘레의 접선 방향으로 배치되고,
    상기 필터 하우징의 상부측 외부 둘레에는 상기 필터공간을 통과하여 상기 금속성 물질이 분리된 상기 혼합원료가 토출되는 출구가 배치되는
    연마패드 제조용 수지 조성물 혼합 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 입구와 상기 출구는, 상기 거치대를 사이에 두고 대각에서 서로 마주하는 연마패드 제조용 수지 조성물 혼합 장치.
  7. 제4항에서,
    상기 제2 필터부는,
    상기 필터 하우징과 분리할 수 있게 결합되어 있고, 상기 거치대와 연결된 덮개를 더 포함하는 연마패드 제조용 수지 조성물 혼합 장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1항에서,
    상기 원료 혼합부재는,
    상기 제2 구동부재의 구동축과 연결되어 있는 샤프트; 그리고
    상기 샤프트와 연결되어 있고 상기 원료 혼합공간에 수용되는 교반날개;
    를 포함하는
    연마패드 제조용 수지 조성물 혼합 장치.
  11. 제10항에서,
    상기 교반날개는 헤리컬형 교반날개를 포함하는 연마패드 제조용 수지 조성물 혼합 장치.
  12. 삭제
  13. 제1항에 따른 연마패드 제조용 수지 조성물 혼합 장치를 통해 연마패드를 제조하는 방법으로,
    상기 원료 혼합부에 마련된 프리폴리머와 발포제를 포함하는 혼합원료를 상기 필터유닛을 통해 필터링하여 필터링된 혼합원료를 마련하는 단계;
    상기 필터링된 혼합원료와 경화제를 포함하는 경화성 혼합물을 상기 패드 조성물 형성부에 마련하는 단계; 그리고
    상기 경화성 혼합물을 몰드에 넣고 성형체를 마련하는 단계
    를 포함하여 성형체의 적어도 일부를 연마층으로 포함하는 연마패드를 제조하고,
    상기 필터링은 자성 필터를 적용한 필터링 과정을 포함하는, 연마패드의 제조방법.
  14. 제13항에서,
    상기 발포제는 고상발포제를 포함하고,
    상기 고상발포제는 분급정제된 것인
    연마패드의 제조방법.
  15. 제13항에서,
    상기 발포제는 수분율이 3 중량% 이하인 고상발포제를 포함하는
    연마패드의 제조방법.
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