KR102641899B1 - 연마패드 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

누수 방지 효과를 극대화할 수 있는 구조적 특징을 구비한 연마패드로서, 구체적으로 연마면인 제1면과 그 이면인 제2면을 포함하고, 상기 제1면으로부터 상기 제2면까지 관통하는 제1 관통공을 포함하는 연마층; 상기 제1 관통공 내에 배치된 윈도우; 및 상기 연마층의 상기 제2면 측에 배치되고, 상기 연마층 측의 제3면과 그 이면인 제4면을 포함하고, 상기 제3면으로부터 상기 제4면까지 관통하면서 상기 제1 관통공과 연결되는 제2 관통공을 포함하는 지지층;을 포함하고, 상기 제2 관통공이 상기 제1 관통공보다 작으며, 상기 윈도우 최하단면이 상기 제3면에 의해 지지되고, 상기 윈도우 최하단면과 상기 제3면 사이에 제1 접착층을 포함하고, 상기 제2면과 상기 제3면 사이; 및 상기 윈도우 최하단면과 상기 제3면 사이에 제2 접착층을 포함하며, 상기 제2 접착층의 일면 상에 배리어층을 포함하고, 상기 지지층이 상기 윈도우 최하단면 대응 영역에 압축부를 포함하는, 연마패드와 이를 적용한 반도체 소자의 제조방법을 제공한다.

Description

연마패드 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조방법 {POLISHING PAD AND PREPARING METHOD OF SEMICONDUCTOR DEVICE USING THE SAME}
반도체 소자의 제조 과정의 일부로 반도체 기판의 화학적 기계적 평탄화 공정에 적용되는 연마패드와 이를 적용한 반도체 소자의 제조방법에 관한 것이다.
화학 기계적 평탄화(Chemical Mechanical Planarization, CMP) 또는 화학 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing, CMP) 공정은 다양한 분야에서 다양한 목적으로 사용되고 있다. CMP 공정은 연마 대상의 소정의 연마면을 대상으로 수행되며, 연마면의 평탄화, 응집된 물질의 제거, 결정 격자 손상의 해소, 스크래치 및 오염원의 제거 등의 목적으로 수행될 수 있다.
반도체 공정의 CMP 공정 기술의 분류는 연마 대상 막질 또는 연마 후 표면 형상에 따라 구분할 수 있다. 예를 들어, 연마 대상 막질에 따라 단일 실리콘(single silicon) 또는 폴리 실리콘(poly silicon)으로 나눌 수 있고, 불순물의 종류에 의해 구분되는 다양한 산화막 또는 텅스텐(W), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 루테늄(Ru), 탄탈륨(Ta) 등의 금속막 CMP 공정으로 분류할 수 있다. 그리고, 연마 후 표면 형상에 따라, 기판 표면의 거칠기를 완화시키는 공정, 다층 회로 배선으로 인해 발생되는 단차를 평탄화하는 공정, 연마 후 회로 배선을 선택적으로 형성하기 위한 소자 분리 공정으로 분류할 수 있다.
CMP 공정은 반도체 소자의 제조 과정에서 복수의 공정으로 적용될 수 있다. 반도체 소자의 경우 복수의 층을 포함하고, 각 층마다 복잡하고 미세한 회로 패턴을 포함한다. 또한, 최근 반도체 소자는 개별적인 칩 크기는 줄어들고, 각 층의 패턴은 보다 복잡하고 미세해지는 방향으로 진화되고 있다. 이에 따라, 반도체 소자를 제조하는 과정에서 회로 배선의 평탄화 목적뿐만 아니라 회로 배선의 분리 및 배선 표면 개선의 응용 등으로 CMP 공정의 목적이 확대되었고, 그 결과 보다 정교하고 신뢰성 있는 CMP 성능이 요구되고 있다.
이러한 CMP 공정에 사용되는 연마패드는 마찰을 통해 연마면을 요구되는 수준으로 가공하는 공정용 부품으로서, 연마 후 연마 대상의 두께 균일도, 연마면의 평탄도 및 연마 품질 등에 있어서 가장 중요한 요소들 중 하나로 볼 수 있다.
일 구현예는 종점 검출을 위한 윈도우를 적용한 연마패드에 있어서, 상기 윈도우와 상기 연마패드 사이의 계면을 통한 투습의 경로가 되는 리크(leak)를 최소화하고, 실질적으로 장시간 연마 공정에 적용되더라도 누수 없이 우수한 장기 내구성을 구현하는 연마패드를 제공하고자 한다.
다른 구현예는 상기 연마패드를 적용한 반도체 소자의 제조방법으로서, 상기 연마패드의 윈도우를 적용한 특정 구조가 연마 공정에 관련한 최적의 공정 조건과 함께 결합되어 공정 효율을 보다 향상시키고, 연마율, 연마평탄도 및 결함 방지 등의 측면에서 우수한 품질을 확보한 반도체 소자를 제조할 수 있는 방법을 제공하고자 한다.
일 구현예에서, 연마면인 제1면과 그 이면인 제2면을 포함하고, 상기 제1면으로부터 상기 제2면까지 관통하는 제1 관통공을 포함하는 연마층; 상기 제1 관통공 내에 배치된 윈도우; 및 상기 연마층의 상기 제2면 측에 배치되고, 상기 연마층 측의 제3면과 그 이면인 제4면을 포함하고, 상기 제3면으로부터 상기 제4면까지 관통하면서 상기 제1 관통공과 연결되는 제2 관통공을 포함하는 지지층;을 포함하고, 상기 제2 관통공이 상기 제1 관통공보다 작으며, 상기 윈도우 최하단면이 상기 제3면에 의해 지지되고, 상기 윈도우 최하단면과 상기 제3면 사이에 제1 접착층을 포함하고, 상기 제2면과 상기 제3면 사이; 및 상기 윈도우 최하단면과 상기 제3면 사이에 제2 접착층을 포함하며, 상기 제2 접착층의 일면 상에 배리어층을 포함하고, 상기 지지층이 상기 윈도우 최하단면 대응 영역에 압축부를 포함하는, 연마패드를 제공한다.
상기 제1 접착층이 수분경화성 수지를 포함하고, 상기 제2 접착층이 열가소성 수지를 포함할 수 있다.
상기 제1 접착층은 상기 제1 관통공의 측면과 상기 윈도우의 측면 사이에는 배치되지 않을 수 있다.
상기 제1 접착층이 상기 제1 관통공의 측면과 상기 윈도우의 측면 사이에도 배치될 수 있다.
상기 배리어층이 수지필름, 금속증착수지필름, 무기막증착수지필름, 소수성배리어코팅수지필름, 입자분산수지필름, 무기막, 금속막 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.
상기 지지층이 상기 압축부를 제외한 영역에 비압축부를 포함하고, 상기 비압축부의 두께 대비 상기 압축부의 두께의 백분율이 0.01% 내지 80%일 수 있다.
상기 제1면이 적어도 하나의 그루브를 포함하고, 상기 그루브는 깊이가 100㎛ 내지 1500㎛이고, 폭이 0.1mm 내지 20mm일 수 있다.
상기 제1면이 복수의 그루브를 포함하고, 상기 복수의 그루브가 동심원형 그루브를 포함하고, 상기 동심원형 그루브는 인접한 두 그루브 사이의 간격이 2mm 내지 70mm일 수 있다.
상기 윈도우의 최하단면이 리세스(recess)부를 포함할 수 있다.
상기 리세스부의 깊이가 0.1mm 내지 2.5mm일 수 있다.
상기 윈도우는 제1 우레탄계 프리폴리머를 포함하는 윈도우 조성물의 무발포 경화물을 포함하고, 상기 연마층은 제2 우레탄계 프리폴리머를 포함하는 연마층 조성물의 발포 경화물을 포함할 수 있다.
상기 제1면에 대해 상온 건조 상태에서 측정한 쇼어 D 경도는 상기 윈도우 최상단면에 대해 상온 건조 상태에서 측정한 쇼어 D 경도보다 작을 수 있다.
다른 구현예에서, 연마면인 제1면과 그 이면인 제2면을 포함하고, 상기 제1면으로부터 상기 제2면까지 관통하는 제1 관통공을 포함하며, 상기 제1 관통공 내에 배치된 윈도우를 포함하는 연마층이 구비된 연마패드를 제공하는 단계; 및 상기 제1면 상에 연마 대상의 피연마면이 맞닿도록 배치한 후 가압 조건 하에서 상기 연마패드와 상기 연마 대상을 서로 상대 회전시키면서 상기 연마 대상을 연마시키는 단계;를 포함하고, 상기 연마 대상이 반도체 기판을 포함하며, 상기 연마패드가 상기 연마층의 상기 제2면 측에 배치된 지지층을 더 포함하고, 상기 지지층은 상기 연마층 측의 제3면과 그 이면인 제4면을 포함하고, 상기 제3면으로부터 상기 제4면까지 관통하면서 상기 제1 관통공과 연결되는 제2 관통공을 포함하며, 상기 제2 관통공은 상기 제1 관통공보다 작고, 상기 윈도우의 최하단면이 상기 제3면에 의해 지지되고, 상기 윈도우 최하단면과 상기 제3면 사이에 제1 접착층을 포함하고, 상기 제2면과 상기 제3면 사이; 및 상기 윈도우 최하단면과 상기 제3면 사이에 제2 접착층을 포함하며, 상기 제2 접착층의 일면 상에 배리어층을 포함하고, 상기 지지층이 상기 윈도우 최하단면 대응 영역에 압축부를 포함하는, 반도체 소자의 제조방법을 제공한다.
상기 반도체 소자의 제조방법은 상기 제1면 상에 연마 슬러리를 공급하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 연마 슬러리는 공급 노즐을 통하여 상기 제1면 상에 분사되며, 상기 공급 노즐을 통하여 분사되는 상기 연마 슬러리의 유량이 10ml/분 내지 1,000ml/분일 수 있다.
상기 연마 대상과 상기 연마패드의 회전 속도가 각각 10rpm 내지 500rpm일 수 있다.
상기 연마패드는 다단 접착층 구조, 압축부 구조 및 배리어층의 조합을 통하여 상기 윈도우와 상기 연마패드 사이의 계면을 통하여 액상의 성분이 흘러 들어가는 리크(leak)를 최소화하고, 실질적으로 장시간 연마 공정에 적용되더라도 누수 없이 우수한 장기 내구성을 구현할 수 있다.
상기 반도체 소자의 제조방법은 전술한 바에 따른 상기 연마패드의 윈도우를 적용한 특정 구조가 연마 공정에 관련한 최적의 공정 조건과 함께 결합되어 공정 효율을 보다 향상시키고, 연마율, 연마평탄도 및 결함 방지 등의 측면에서 우수한 품질을 확보할 수 있다.
도 1은 일 구현예에 따른 연마패드의 평면도이다.
도 2는 도 1의 일 구현예에 따른 연마패드에 있어서 X-X' 절단된 단면에 대한 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 다른 구현예에 따른 연마패드의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 상기 도 2의 B부분을 확대 도시한 개략도이다.
도 5는 상기 도 2의 A부분을 확대 도시한 개략도이다.
도 6은 또 다른 구현예에 따른 연마패드의 단면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 7은 상기 연마패드의 에어 리크 측정 과정을 개략적으로 도시한 것이다.
도 8은 일 구현예에 따른 상기 반도체 소자의 제조방법을 개략적으로 도시한 모식도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 후술하는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
또한, 본 명세서에서 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에", "상에" 또는 "상부에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 아울러, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 또는 "하부에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 아래에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
본 명세서에서 "제1" 또는 "제2" 등의 수식 어구는 그 상위 구성이 상이한 경우를 구별하기 위한 것으로서, 이러한 수식만으로 바로 상호 구성이 구체적으로 다른 종류임을 의미하는 것은 아니다.
이하, 본 발명에 따른 구현예에 관하여 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 일 구현예에서, 연마면인 제1면과 그 이면인 제2면을 포함하고, 상기 제1면으로부터 상기 제2면까지 관통하는 제1 관통공을 포함하는 연마층; 상기 제1 관통공 내에 배치된 윈도우; 및 상기 연마층의 상기 제2면 측에 배치되고, 상기 연마층 측의 제3면과 그 이면인 제4면을 포함하고, 상기 제3면으로부터 상기 제4면까지 관통하면서 상기 제1 관통공과 연결되는 제2 관통공을 포함하는 지지층;을 포함하고, 상기 제2 관통공이 상기 제1 관통공보다 작으며, 상기 윈도우 최하단면이 상기 제3면에 의해 지지되고, 상기 윈도우 최하단면과 상기 제3면 사이에 제1 접착층을 포함하고, 상기 제2면과 상기 제3면 사이; 및 상기 윈도우 최하단면과 상기 제3면 사이에 제2 접착층을 포함하며, 상기 제2 접착층의 일면 상에 배리어층을 포함하고, 상기 지지층이 상기 윈도우 최하단면 대응 영역에 압축부를 포함하는 연마패드를 제공한다.
상기 연마패드는 표면의 평탄화 등이 필요한 연마 공정에 필수적인 원부자재 중 하나로 특히 반도체 소자의 제조 공정에 있어서 중요한 공정 부품 중 하나이다. 상기 연마패드는 비평탄한 구조를 평탄화하고, 표면 결함 등을 제거하는 등 후속 가공의 편의성을 도모하는 데 그 목적이 있다. 연마 공정은 반도체 기술 분야 이외에 다른 기술 분야에도 적용되는 공정이지만, 다른 기술 분야와 비교할 때 반도체 제조 공정에서 요구되는 연마 공정의 정밀성은 최고 수준이라 할 수 있다. 최근 반도체 소자의 고집적화 및 초소형화 등의 경향성을 고려할 때, 이를 제조하는 과정 중의 연마 공정에서의 아주 미세한 오류에 의해서도 전체적인 반도체 소자의 품질이 크게 저하될 수 있다. 따라서, 연마 공정의 미세한 컨트롤(Control)을 위하여 반도체 기판이 정확하게 원하는 정도로 연마되었을 때 연마를 중지할 수 있도록 연마 종점 검출 기술이 도입되었다.
도 1은 일 구현예에 따른 연마패드(100)의 평면도를 개략적으로 도시한 것이다. 도 1을 참조할 때, 상기 연마패드(100)는 윈도우(102)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 연마패드(100)는 전체적으로 불투광성을 가지나, 국부적으로 광투과성을 갖는 윈도우(Window, 102)를 도입하여 레이저 등의 광학 신호에 의하여 막질의 변화를 감지함으로써 연마의 종점을 결정할 수 있다. 이러한 종점 검출을 위한 윈도우(102)는 연마패드(100)의 연마층을 구성하는 기본 재료 및 물성과 이질적인 재료 및 물성으로 이루어진 부품으로서 이를 도입함에 따라 연마층의 연마면에 국소적으로 이질감을 띠는 부분이 생성된다. 반도체 기판의 연마는 윈도우 최상단면을 포함한 연마패드의 연마면을 전체적으로 활용하기 때문에, 윈도우가 도입된 부분의 국소적인 이질성이 반도체 기판의 연마에 미치는 부정적인 영향력을 최소화하는 것이 반도체 소자의 품질을 결정하는 데에 중요한 요소라 할 수 있다.
이러한 관점에서, 일 구현예에 따른 상기 연마패드(100)는 상기 윈도우(102)를 도입함에 있어서 특정 구조적 특징을 적용함으로써 상기 윈도우(102)에 의한 공정적 이점을 확보함과 동시에, 상기 윈도우(102)가 도입된 부분의 국소적인 이질성에 따른 부정적 요소를 최소화하여 우수한 반도체 소자를 제조할 수 있는 공정 부품으로서 기능할 수 있다.
도 2는 일 구현예에 따른 상기 연마패드(100)의 단면도를 개략적으로 도시한 것으로서, 구체적으로 상기 도 1의 X-X' 절단면을 개략적으로 도시한 것이다. 도 2를 참조할 때, 상기 연마패드(100)는 연마층(10)을 포함하고, 상기 연마층(10)은 연마면인 제1면(11)과 그 이면인 제2면(12)을 포함한다. 또한, 상기 연마층(10)은 상기 제1면(11)으로부터 상기 제2면(12)까지 관통하는 제1 관통공(101)을 포함하며, 상기 윈도우(102)는 상기 제1 관통공(101) 내에 배치된다.
또한, 상기 연마패드(100)는 상기 연마층(10)의 상기 제2면(12) 측에 배치되는 지지층(20)을 더 포함한다. 상기 지지층(20)은 상기 연마층(10) 측의 제3면(21)과 그 이면인 제4면(22)을 포함하고, 상기 제3면(21)으로부터 상기 제4면(22)까지 관통하면서 상기 제1 관통공(101)과 연결되는 제2 관통공(201)을 포함한다. 상기 제2 관통공(201)이 상기 제1 관통공(101)과 연결되도록 형성됨으로써 상기 연마패드(100)가 최상단면부터 최하단면까지 두께 전체를 관통하는 광-경로(Light-pass)를 포함하게 되며, 상기 윈도우(102)를 통한 광학적 종점 검출 방법이 효율적으로 적용될 수 있다.
상기 연마패드(100)에 있어서, 상기 제2 관통공(102)은 상기 제1 관통공(101)보다 작으며, 상기 윈도우(101)의 최하단면은 상기 제3면(21)에 의해 지지될 수 있다. 상기 제2 관통공(102)이 상기 제1 관통공(101)보다 작게 형성됨으로써 상기 제3면(21) 상에 상기 윈도우(101)를 지지할 수 있는 지지면이 생기게 된다. 이때, 상기 윈도우 최하단면과 상기 제3면(21) 사이에 제1 접착층(30)이 포함된다. 또한, 상기 제2면(12)과 상기 제3면(21) 사이; 및 상기 윈도우 최하단면과 상기 제3면(21) 사이에 제2 접착층(40)이 포함된다. 또한, 상기 제2 접착층(40)의 일면 상에 배리어층(50)이 포함된다. 이로써, 상기 윈도우 최하단면과 상기 제3면(21) 사이에는 상기 제1 접착층(30) 및 상기 제2 접착층(40)을 포함하는 다단 접착층과 상기 배리어층(50)의 적층 구조가 포함되며, 이러한 다단 접착 구조 및 배리어층의 적층 구조를 통하여 누수 방지 효과가 크게 향상될 수 있다. 구체적으로, 상기 연마패드(100)를 적용한 연마 공정은 상기 연마면(11) 상에 액상의 슬러리 등의 유체를 공급하면서 진행되는데, 이때, 상기 윈도우(102)의 측면과 상기 제1 관통공(101)의 측면 사이의 계면으로 이러한 유체로부터 유래된 성분들이 흘러 들어갈 수 있다. 이렇게 투과된 유체 성분이 상기 제2 관통공(201)을 지나 상기 연마패드(100) 하단의 연마 장치로 흘러들어갈 경우, 연마 장치의 고장을 야기하거나, 상기 윈도우(102)의 정확한 종점 검출을 방해할 우려가 있다. 이러한 관점에서, 상기 연마패드(100)는 상기 제2 관통공(201)을 상기 제1 관통공(101)보다 작게 형성하여 상기 제3면(21) 상에 상기 윈도우(102)의 지지면을 확보하고, 이와 동시에, 상기 지지면에 상기 제1 접착층(30) 및 상기 제2 접착층(40)을 포함하는 다단 접착층 및 배리어층의 적층 구조를 형성함으로써 누수 방지 효과를 크게 향상시킬 수 있다.
일 구현예에서, 상기 배리어층(50)은 수분 투과성이 낮은 필름 형태의 층으로서 상기 제1 접착층(30) 및 상기 제2 접착층(40)의 다단 접착층 구조와 함께 적용되어 상기 연마패드(100)의 누수 방지 효과를 극대화하는 데 기여할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 배리어층(50)은 수지필름, 금속증착수지필름, 무기막증착수지필름, 소수성배리어코팅수지필름, 입자분산수지필름, 무기막, 금속막 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 배리어층(50)의 습윤 투과도는 약 45 g/㎡/day 미만, 예를 들어, 약 40 g/㎡/day 미만, 예를 들어, 약 30 g/㎡/day 미만, 예를 들어, 약 25 g/㎡/day 미만, 예를 들어, 약 10 g/㎡/day 미만, 예를 들어, 약 0 g/㎡/day 내지 약 40 g/㎡/day, 예를 들어, 약 0 g/㎡/day 내지 약 30 g/㎡/day, 예를 들어, 약 0 g/㎡/day 내지 약 25 g/㎡/day, 예를 들어, 약 0 g/㎡/day 내지 약 10 g/㎡/day일 수 있다. 상기 배리어층(50)의 습윤 투과도가 이와 같은 범위를 만족함으로써 상기 연마패드(100)의 누수 방지 효과를 크게 향상시킬 수 있다.
일 구현예에서, 상기 배리어층(50)의 두께는 약 5㎛ 내지 약 50㎛, 예를 들어, 약 5㎛ 내지 약 40㎛, 예를 들어, 약 10㎛ 내지 약 30㎛, 예를 들어, 약 10㎛ 내지 약 25㎛, 예를 들어, 약 10㎛ 내지 약 20㎛일 수 있다. 상기 배리어층(50)의 두께가 이와 같은 범위를 만족함으로써 수분 방지에 효과적인 두께를 확보함과 동시에 상기 배리어층(50)의 상기 연마패드(100)의 전체 두께가 적절히 확보되어 공정상 효율성을 저하시키지 않을 수 있다. 또한, 상기 배리어층(50)이 이의 양면에 배치된 상기 제2 접착층(40)과 상기 지지층(20)과 다단한 부착력을 바탕으로 우수한 내구성을 구현하기에 유리할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 배리어층(50)의 밀도는 약 0.8 g/㎤ 내지 약 2.0 g/㎤, 예를 들어, 약 0.8 g/㎤ 내지 약 1.8 g/㎤, 예를 들어, 약 1.0 g/㎤ 내지 약 1.8 g/㎤, 예를 들어, 약 1.2 g/㎤ 내지 약 1.6 g/㎤일 수 있다. 이와 같은 밀도 범위에 해당함으로써 상기 배리어층(50)이 상기 연마패드(100)의 누수 방지 효과에 기여하기 유리하며, 이의 양면에 배치된 상기 제2 접착층(40)과 상기 지지층(20) 사이에서 기계적인 내구성을 확보하기에 보다 유리할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 배리어층(50)의 인장 강도는 약 10 kgf/㎟ 내지 약 50 kgf/㎟, 예를 들어, 약 10 kgf/㎟ 내지 약 45 kgf/㎟, 예를 들어, 약 15 kgf/㎟ 내지 약 45 kgf/㎟, 예를 들어, 약 20 kgf/㎟ 내지 약 40 kgf/㎟일 수 있다. 이와 같은 인장 강도를 가짐으로써 상기 배리어층(50)이 누수 방지 효과를 향상시킴과 동시에 상기 연마패드(100)의 내구성 향상에 기여할 수 있으며, 상기 배리어층(50)를 도입하는 공정 효율성이 향상될 수 있다.
일 구현예에서 상기 배리어층(50)의 신율은 약 100% 내지 약 160%, 예를 들어, 약 100% 내지 약 150%, 예를 들어, 약 105%, 내지 약 150%, 예를 들어, 약 110% 내지 약 150%일 수 있다. 이와 같은 인장 강도를 가짐으로써 상기 배리어층(50)이 누수 방지 효과를 향상시킴과 동시에 상기 연마패드(100)의 내구성 향상에 기여할 수 있으며, 상기 배리어층(50)를 도입하는 공정 효율성이 향상될 수 있다.
상기 수지필름은 예를 들어, 폴리에스테르(Polyester), 폴리아미드(PA, Polyamide), 폴리케톤(Polyketone), 폴리술폰(Polysulfone), 폴리카보네이트(polycarbonate), 플루오로폴리머(Fluoropolymer), 폴리아크릴레이트(Polyacrylate), 코폴리에테르에스테르(Copolyetherester), 코폴리에테르아미드(Copolyetheramide), 폴리우레탄(Polyurethane), 폴리비닐클로라이드(Polyvinylchloride), 폴리테트라플로오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene), 폴리올레핀(Polyolefin), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리프로필렌(PP), 나일론(PA) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.
상기 금속증착수지필름은, 예를 들어, 폴리에스테르(Polyester), 폴리아미드(PA, Polyamide), 폴리케톤(Polyketone), 폴리술폰(Polysulfone), 폴리카보네이트(polycarbonate), 플루오로폴리머(Fluoropolymer), 폴리아크릴레이트(Polyacrylate), 코폴리에테르에스테르(Copolyetherester), 코폴리에테르아미드(Copolyetheramide), 폴리우레탄(Polyurethane), 폴리비닐클로라이드(Polyvinylchloride), 폴리테트라플로오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene), 폴리올레핀(Polyolefin), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리프로필렌(PP), 나일론(PA) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는 수지층; 및 상기 수지층 상에 증착된 금속층을 포함할 수 있다. 상기 금속층은 예를 들어, 알루미늄(Al), 아연(Zn), 주석(Sn), 스테인리스스틸(Stainless Steel), 티탄(Ti) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.
상기 무기막증착수지필름은, 예를 들어, 폴리에스테르(Polyester), 폴리아미드(PA, Polyamide), 폴리케톤(Polyketone), 폴리술폰(Polysulfone), 폴리카보네이트(polycarbonate), 플루오로폴리머(Fluoropolymer), 폴리아크릴레이트(Polyacrylate), 코폴리에테르에스테르(Copolyetherester), 코폴리에테르아미드(Copolyetheramide), 폴리우레탄(Polyurethane), 폴리비닐클로라이드(Polyvinylchloride), 폴리테트라플로오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene), 폴리올레핀(Polyolefin), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리프로필렌(PP), 나일론(PA) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는 수지층; 및 상기 수지층 상에 증착된 무기막층을 포함할 수 있다. 상기 무기막층은 예를 들어, 실리콘산화물(SiOx), 실리콘질화물(SiNx), 실리콘산화질화물(SiOxNy), 알루미늄산화물(AlxOy), 알루미늄질화물(AlxNy), 니켈산화물(NiOx), 코발트산화물(CoOx), 마그네슘산화물(MgO), 티탄산화물(TiOx) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.
상기 소수성배리어코팅수지필름은 예를 들어, 폴리에스테르(Polyester), 폴리아미드(PA, Polyamide), 폴리케톤(Polyketone), 폴리술폰(Polysulfone), 폴리카보네이트(polycarbonate), 플루오로폴리머(Fluoropolymer), 폴리아크릴레이트(Polyacrylate), 코폴리에테르에스테르(Copolyetherester), 코폴리에테르아미드(Copolyetheramide), 폴리우레탄(Polyurethane), 폴리비닐클로라이드(Polyvinylchloride), 폴리테트라플로오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene), 폴리올레핀(Polyolefin), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리프로필렌(PP), 나일론(PA) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는 수지층; 및 상기 수지층 상의 코팅층을 포함할 수 있다. 상기 코팅층은 예를 들어, 폴리염화비닐리덴(PVDC), 에틸렌비닐알코올공중합체(EVOH) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 금속증착수지필름, 상기 무기막증착수지필름, 또는 상기 소수성배리어코팅수지필름 각각에 대하여, 상기 수지층의 두께가 약 4.5㎛ 내지 약 45㎛, 예를 들어, 약 4.5㎛ 내지 약 30㎛, 예를 들어, 약 4.5㎛ 내지 약 20㎛, 예를 들어, 약 4.5㎛ 내지 약 15㎛, 예를 들어, 약 4.5㎛ 내지 약 12㎛일 수 있다.
상기 소수성배리어코팅수지필름에 있어서, 상기 코팅층의 두께는 예를 들어, 약 0.5㎛ 내지 약 5㎛, 예를 들어, 0.5㎛ 내지 약 4.5㎛, 예를 들어, 약 0.5㎛ 내지 약 3㎛일 수 있다.
상기 금속증착수지필름에 있어서, 상기 금속층의 두께는 예를 들어, 약 0.01㎛ 내지 약 0.5㎛, 예를 들어, 약 0.01㎛ 내지 약 0.3㎛, 예를 들어, 약 0.01㎛ 내지 약 0.1㎛일 수 있다.
상기 무기막증착수지필름에 있어서, 상기 무기막의 두께는 예를 들어, 약 0.01㎛ 내지 약 0.5㎛, 예를 들어, 약 0.01㎛ 내지 약 0.3㎛, 예를 들어, 약 0.01㎛ 내지 약 0.1㎛일 수 있다.
상기 입자분산수지필름은 예를 들어, 폴리에스테르(Polyester), 폴리아미드(PA, Polyamide), 폴리케톤(Polyketone), 폴리술폰(Polysulfone), 폴리카보네이트(polycarbonate), 플루오로폴리머(Fluoropolymer), 폴리아크릴레이트(Polyacrylate), 코폴리에테르에스테르(Copolyetherester), 코폴리에테르아미드(Copolyetheramide), 폴리우레탄(Polyurethane), 폴리비닐클로라이드(Polyvinylchloride), 폴리테트라플로오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene), 폴리올레핀(Polyolefin), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리프로필렌(PP), 나일론(PA) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는 수지층; 및 상기 수지층 중에 분산된 입자를 포함할 수 있다. 상기 입자는 예를 들어, 티탄산화물(TiOx), 폴리우레탄(Polyurethane), 칼슘카보네이트(Calcium Carbonate), 그라펜(Graphene), 풀러렌(Fullerene), 탄소나노튜브(Carbon nano tube), 마이카(Mica), 몬모릴로나이트(montmorillonite), 사포나이트(saponite), 헥토라이트(hectorite), 버미큘라이트(vermiculite) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.
상기 무기막은 예를 들어, 실리콘산화물(SiOx), 실리콘질화물(SiNx), 실리콘산화질화물(SiOxNy), 알루미늄산화물(AlxOy), 알루미늄질화물(AlxNy), 니켈산화물(NiOx), 코발트산화물(CoOx), 마그네슘산화물(MgO), 티탄산화물(TiOx) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.
상기 금속막은 예를 들어, 알루미늄(Al), 아연(Zn), 주석(Sn), 스테인리스스틸(Stainless Steel), 티탄(Ti) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 배리어층은 소수성배리어코팅수지필름 또는 금속증착수지필름을 포함할 수 있다. 상기 소수성배리어코팅수지필름은, 예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 수지층; 및 상기 수지층 상의 폴리염화비닐리덴(PVDC) 코팅층을 포함할 수 있다. 상기 금속증착수지필름은, 예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 수지층; 및 상기 수지층 상의 알루미늄(Al) 증착층을 포함할 수 있다.
상기 연마패드(100)는 누수 방지 효과의 극대화를 위하여, 상기 지지층(20)에 부분적으로 압축부(CR, compressed region)를 포함한다. 구체적으로, 도 2를 참조할 때, 상기 압축부(CR)는 상기 지지층(20)의 상기 윈도우(102)의 최하단면 대응 영역에 형성된다. 이때, 상기 윈도우(102)의 최하단면 대응 영역은 상기 지지층(20) 중에서 상기 윈도우(102)의 최하단면에 대응되는 부분을 포함한 소정의 영역을 의미하는 것으로, 상기 윈도우(102)의 측면의 연장선과 상기 압축부(CR)의 내측 말단이 반드시 일치할 필요는 없다. 즉, 상기 압축부(CR)는 상기 제2 관통공(201)의 측면으로부터 상기 지지층(20)의 내부를 향하여 상기 윈도우(102)의 최하단면에 대응되는 부분을 모두 포함하도록 소정의 영역 상에 형성되는 것으로 족하다.
일 구현예에서, 상기 압축부(CR)는 상기 제2 관통공(201)의 측면으로부터 상기 지지층의 내부를 향하는 방향으로 상기 윈도우(102)의 최하단면에 대응되는 부분을 모두 포함하도록 연속 구조를 가질 수 있다. 다른 측면에서 설명하면, 상기 압축부(CR)는 상기 윈도우(102)의 최하단면에 대응되는 부분을 모두 포함하는 연속 압축 영역으로서, 비압축부(NCR)에 의해 구획되는 2 이상을 압축 영역을 포함하지 않을 수 있다. 또 다른 측면에서 설명하면, 상기 압축부(CR)는 상기 윈도우(102)의 최하단면에 대응되는 부분을 모두 포함하도록 일체 형성된 연속 압축 영역일 수 있다. 즉, 상기 압축부(CR)는 상기 지지층(20)의 하면인 제4면(22) 측에서 가압되어 일체 형성된 연속 압축 영역이며, 형성 과정에서 가압 방향이 상이한 2 이상의 압축 영역을 포함하지 않는다. 이를 통해, 공정적 효율성을 극대화할 수 있을 뿐만 아니라, 가압 공정으로 형성된 고밀도 영역이 누수 방지 효과를 향상시키는 데 보다 유리할 수 있다.
이와 같이, 상기 지지층(20)의 상기 윈도우(102)의 최하단면 대응 영역에 압축부(CR)를 형성함으로써 상기 압축부(CR)는 비압축부(NCR, non-compression region) 대비 고밀도 영역을 구성할 수 있고, 이를 통해 상기 다단 접착층과 함께 상기 윈도우(102)의 측면과 상기 제1 관통공(101)의 측면 사이의 계면으로 흘러 들어갈 수 있는 유체 성분을 효과적으로 방지하는 역할을 수행할 수 있다. 결과적으로, 일 구현예에 따른 상기 연마패드(100)는 상기 윈도우(102)의 최하단면과 상기 제3면(21) 사이의 다단 접착층 구조와 상기 지지층(20)의 압축부(CR) 구조가 유기적으로 결합되어 종래에 비하여 현저히 향상된 누수 방지 효과를 구현할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 제1 접착층(30)이 수분경화성 수지를 포함하고, 상기 제2 접착층(40)이 열가소성 수지를 포함할 수 있다. 일 구현예에서, 상기 윈도우(102) 최하단면으로부터 상기 제3면(21)을 향하는 방향으로 상기 제1 접착층(30) 및 상기 제2 접착층(40)이 순차 배치될 수 있다. 상기 제1 접착층(30)은 상기 윈도우(102)의 측면과 상기 제1 관통공(101)의 측면 사이로 누수된 유체 성분이 일차적으로 접하게 되는 접착층으로, 상기 제1 접착층(30)이 수분경화성 수지를 포함함으로써 누수 방지 효과가 크게 향상될 수 있다. 상기 제2 접착층(40)은 상기 윈도우(102) 최하단면과 제3면(21) 사이의 다단 접착층의 일 구성이기도 함과 동시에, 상기 연마층(10) 및 상기 배리어층(50)을 부착시키기 위하여 상기 제2면(12)과 상기 제3면(21) 사이에 배치되는 층으로, 상기 제2 접착층(40)이 열가소성 수지를 포함함으로써 상기 제1 접착층(30)과 함께 적층되어 누수 방지 효과를 향상시킴과 동시에 상기 연마층(10)과 상기 배리어층(50) 사이의 우수한 계면 내구성을 확보할 수 있다.
상기 제1 접착층(30)은 방향족 디이소시아네이트; 및 폴리올을 포함하는 모노머 성분으로부터 중합 형성된 우레탄계 프리폴리머를 포함하는 수분경화성 접착제 조성물의 수분경화물을 포함할 수 있다. 여기서 '수분경화성'이란, 수분이 경화 개시제 역할을 하는 성질을 의미하며, 상기 수분경화성 접착제 조성물은 공기 중의 수분이 경화 개시제 역할을 하는 접착제 조성물을 의미한다. 본 명세서에서, '프리폴리머(prepolymer)'란 경화물 제조에 있어서, 성형하기 쉽도록 중합도를 중간 단계에서 중지시킨 비교적 낮은 분자량을 갖는 고분자를 의미한다. 상기 프리폴리머는 그 자체로 가열 및/또는 가압 등의 추가적인 경화 공정을 거치거나, 또는 다른 중합성 화합물, 예를 들어, 이종의 모노머 또는 이종의 프리폴리머와 같은 추가 화합물과 혼합하여 반응시킨 후 최종 경화물로 성형될 수 있다.
상기 제1 접착층(30)이 상기 모노머 성분으로부터 중합 형성된 우레탄계 프리폴리머를 포함하는 수분경화성 접착제 조성물로부터 유래됨으로써 상기 윈도우(102)와 상기 제1 접착층(30) 사이의 계면 부착성을 크게 향상시키면서, 상기 제1 접착층(30)과 상기 제2 접착층(40)의 우수한 상용성을 바탕으로 누수 방지 효과를 크게 향상시킬 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 제1 접착층(30)은 하기 화학식 1의 방향족 디이소시아네이트; 및 탄소수 2 내지 10의 디올을 포함하는 모노머 성분으로부터 중합 형성된 우레탄계 프리폴리머; 및 하기 화학식 1의 미반응 방향족 디이소시아네이트를 포함하는 수분경화성 접착제 조성물의 수분경화물을 포함할 수 있다.
[화학식 1]
예를 들어, 상기 모노머 성분은 탄소수 2 내지 10, 예를 들어, 탄소수 3 내지 10, 예를 들어, 탄소수 4 내지 10, 예를 들어 탄소수 5 내지 10의 디올을 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 제1 접착층(30)은 상기 화학식 1의 방향족 디이소시아네이트; 하기 화학식 2의 디올; 및 하기 화학식 3의 디올을 포함하는 모노머 성분으로부터 중합 형성된 우레탄계 프리폴리머; 및 상기 화학식 1의 미반응 방향족 디이소시아네이트를 포함하는 수분경화성 접착제 조성물의 수분경화물을 포함할 수 있다.
[화학식 2]
[화학식 3]
상기 접착제 조성물은, 상기 우레탄계 프리폴리머를 약 90중량% 내지 약 99중량% 포함하고, 상기 미반응 방향족 디이소시아네이트를 약 1중량% 내지 약 10중량% 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 우레탄계 프리폴리머를 약 91중량% 내지 약 99중량%, 예를 들어, 약 93중량% 내지 약 99중량%, 예를 들어, 약 95중량% 내지 약 99중량% 포함할 수 있고, 상기 미반응 방향족 디이소시아네이트를 약 1중량% 내지 약 9중량%, 예를 들어, 약 1중량% 내지 약 7중량%, 예를 들어, 약 1중량% 내지 약 5중량% 포함할 수 있다. 상기 미반응 방향족 디이소시아네이트는 양말단의 이소시아네이트기(-NCO)가 우레탄 반응하지 않은 상태로 존재하는 디이소시아네이트를 의미한다.
상기 제1 접착층(30)을 위한 접착제 조성물은 상온에서 점도가 약 5,000 mPa.s 내지 약 10,000 mPa.s, 예를 들어, 약 6,000 mPa.s 내지 약 9,000 mPa.s일 수 있다. 여기서, 상온은 약 20℃ 내지 약 30℃ 범위 내의 일 온도를 의미한다. 상기 접착제 조성물의 점도가 이와 같은 범위를 만족함으로써 상기 제1 접착층(30)의 형성 과정에서 우수한 공정 효율성을 확보할 수 있으며, 이와 동시에, 이를 경화하여 형성한 상기 제1 접착층(30)의 밀도가 누수 방지 효과에 보다 유리할 수 있다.
구체적으로, 상기 제2 접착층(40)은 열가소성 우레탄계 접착제, 열가소성 아크릴계 접착제, 열가소성 실리콘계 접착제 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다. 상기 제2 접착층(40)이 열가소성 수지를 포함함으로써 열경화성 수지를 포함하는 경우에 비하여 공정 효율성 향상 측면에서 기술적 이점을 얻을 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 접착층(40)으로서 열경화성 접착제를 이용하는 경우 롤-투-롤(Roll-to-roll) 공정의 적용이 어려워 대량 생산의 효율성이 떨어지며, 롤-투-롤(Roll-to-roll) 대신 스프레이(Spray) 도포 방식 등을 적용해야 하기 때문에 비산에 의한 패드 오염도가 높아질 우려가 있다. 즉, 상기 제2 접착층(40)은 상기 제2면과 상기 제3면 사이에 대면적 형성되는 층으로서 열가소성 접착제를 적용함으로써 공정 효율을 높이고, 연마패드 오염을 방지하여 불량률을 현저히 감소시키며, 수분경화성 접착제로부터 유래된 상기 제1 접착층(40)과 누수 방지 효과 확보 측면에서 우수한 상용성을 확보하기에 보다 유리할 수 있다. 또한, 상기 제2 접착층(40)이 열가소성 수지를 포함함으로써 이의 일면 상에 배치되는 상기 배리어층(50)과 우수한 계면 부착성을 구현할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 제2 접착층(40)의 두께는 약 15㎛ 내지 약 40㎛, 예를 들어, 약 15㎛ 내지 약 35㎛, 예를 들어, 약 20㎛ 내지 약 35㎛, 예를 들어, 약 22㎛ 내지 약 32㎛일 수 있다. 상기 제2 접착층(40)의 두께가 상기 범위를 만족함으로써 상기 제2면(12)과 상기 제3면(21) 사이의 충분한 부착성을 확보함과 동시에, 상기 윈도우(102) 최하단면 상의 다단 접착층의 일 구성으로서 누수 방지 효과에 기여하기에 보다 유리할 수 있다. 또한, 상기 제2 접착층(40)의 일면 상에 배치되는 상기 배리어층(50)과 우수한 계면 부착성을 확보할 수 있다.
도 2를 참조할 때, 일 구현예에 따른 상기 연마패드(100)에 있어서, 상기 제1 접착층(30)은 상기 윈도우(102)의 측면과 상기 제1 관통공(101)의 측면 사이에는 배치되지 않을 수 있다. 다른 측면에서 설명하면 상기 제1 접착층(30)은 상기 윈도우(102)와 상기 윈도우(102)의 최하단면을 통해서만 접할 수 있다. 즉, 상기 윈도우(102)의 측면과 상기 제1 관통공(101)이 측면 사이에 배치되는 상기 제1 접착층(20)의 길이는 0㎛일 수 있다. 이와 같은 구조를 통하여 상기 윈도우(102)의 측면과 상기 제1 관통공(101)의 측면 사이의 간극(Gap)을 최소화할 수 있고, 그 결과, 액상의 성분의 도입 자체를 방지하거나, 공정 잔여물(Debris) 등이 간극에 쌓이는 것을 방지하는 측면에서 기술적 이점을 얻을 수 있다.
도 3은 다른 구현예에 따른 상기 연마패드(100')의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다. 도 3을 참조할 때, 상기 제1 접착층(30)은 상기 윈도우(102)의 측면과 상기 제1 관통공(101)의 측면 사이에도 배치될 수 있다. 다른 측면에서 설명하면 상기 제1 접착층(30)은 상기 윈도우(102)와 상기 윈도우(102)의 최하단면; 및 상기 윈도우(102)의 측면을 통해서 접할 수 있다. 상기 윈도우(102)의 측면과 상기 제1 관통공(101)이 측면 사이에 배치되는 상기 제1 접착층(30)의 길이(L1)는, 예를 들어, 약 0.1㎛ 내지 약 20㎛, 예를 들어, 약 0.1㎛ 내지 약 10㎛, 예를 들어, 0.1㎛ 내지 약 5㎛일 수 있다. 이와 같은 구조를 통하여 상기 윈도우의 최상단면 및 연마면으로부터 액상의 성분이 이동할 수 있는 경로를 최소화하고, 잔여물(Debris) 담지를 방지하는 측면에서 기술적 이점을 얻을 수 있다.
도 2 또는 도 3을 참조할 때, 상기 윈도우(102) 최하단면 상에 배치된 상기 제1 접착층(30)의 폭(W3)은 상기 윈도우(102) 최하단면 중에서 상기 제3면(21)에 의해 지지되는 부분의 폭(W2)과 동일하거나, 그 보다 더 길 수 있다. 이러한 구조를 통하여 상기 윈도우(102) 측면과 상기 제1 관통공(101) 측면 사이 계면의 말단부가 상기 제1 접착층(30)에 의해 효과적으로 밀봉될 수 있고, 누수 방지 효과를 향상시키는 측면에서 보다 유리할 수 있다.
상기 윈도우(102) 최하단면 상에 배치된 상기 제1 접착층(30)의 폭(W3)은 약 2mm 내지 약 15mm, 예를 들어, 약 2mm 내지 약 12mm, 예를 들어, 약 2mm 내지 약 10mm, 예를 들어, 약 2.5mm 내지 약 9.5mm, 예를 들어, 약 3.5mm 내지 약 9.5mm일 수 있다. 상기 제1 접착층(30)의 폭(W3)이 상기 범위를 만족하고, 상기 윈도우(102) 최하단면 중에서 상기 제3면(21)에 의해 지지되는 부분의 폭(W2)과의 상관 관계가 전술한 바를 만족함으로써 상기 윈도우의 광투과 영역을 최대한 넓게 확보하면서도 상기 지지층에 의해 지지되는 구조적 내구성을 확보하는 측면에서 효율성을 높일 수 있다. 또한, 상기 윈도우(102) 측면과 상기 제1 관통공(101) 측면 사이의 계면을 통해 새어들어올 수 있는 액상의 성분의 차단하기에 충분한 길이의 경로를 확보하는 측면에서 유리할 수 있다.
도 2를 참조할 때, 상기 지지층(20)은 전술한 바와 같이, 상기 윈도우(102)의 최하단면 대응 영역에 압축부(CR)를 포함하며, 이와 동시에 상기 압축부(CR)를 제외한 영역에 비압축부(NCR)를 포함할 수 있다. 상기 비압축부(NCR)는 소정의 공극률을 갖는 것으로서 상기 연마패드(100)에 가해지는 외력이 상기 연마면(11)을 통하여 연마 대상에 전달되지 않도록 완충 작용을 하며, 상기 연마층(10)을 지지하는 역할을 수행할 수 있다.
도 2를 참조할 때, 상기 비압축부(NCR)의 두께(H1) 대비 상기 압축부(CR)의 두께(H2)의 백분율은 약 0.01% 내지 약 80%, 예를 들어, 약 0.01% 내지 약 60%, 예를 들어, 약 0.01% 내지 약 50%, 예를 들어, 약 0.1% 내지 약 50%, 예를 들어, 약 1% 내지 약 50%, 예를 들어, 약 1% 내지 약 45%, 예를 들어, 약 2% 내지 약 45%, 예를 들어, 약 5% 내지 약 45%, 예를 들어, 약 10% 내지 약 45%, 예를 들어, 약 15% 내지 약 45%, 예를 들어, 약 20% 내지 약 45%일 수 있다. 즉, H2/H1*100의 값이 상기 범위를 만족할 수 있다. 상기 압축부(CR)가 상기 비압축부(NCR)의 두께 대비 상기 범위의 백분율을 만족하는 두께를 갖도록 압축됨으로써 상기 윈도우(102) 최하단면의 다단 접착층 구조과 함께 누수 방지 효과를 향상시키기에 보다 유리할 수 있다. 또한, 상기 압축부(CR)가 상기 비압축부(NCR)의 완충 기능 및 지지 기능을 저해하지 않으면서 누수 방지에 효과적인 고밀도 영역을 구성할 수 있다.
도 4는 상기 도 2의 B부분을 확대 도시한 개략도이다. 도 4를 참조할 때, 상기 윈도우 최상단면(102)은 상기 제1면(11)보다 높이가 낮을 수 있다. 구체적으로, 상기 윈도우 최상단면(102)과 상기 제1면(11)의 높이 차이(d3)는 약 0㎛ 내지 약 300㎛, 예를 들어, 약 0㎛ 내지 약 250㎛, 예를 들어, 약 50㎛ 내지 약 250㎛, 예를 들어, 약 50㎛ 내지 약 150㎛일 수 있다. 상기 윈도우 최상단면(102)과 상기 제1면(11)의 높이 차이가 전술한 바와 같은 상관 관계를 가짐으로써 상기 윈도우(102) 측면과 상기 제1 관통공(101) 측면 사이의 계면으로 액상의 성분의 새어나갈 가능성을 최소화하는 측면에서 유리할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 윈도우 최상단면(102)과 상기 제1면(11)의 표면 경도가 상호 후술하는 관계를 만족함과 동시에 상기 윈도우(102) 최상단면과 상기 제1면(11)의 높이 차이가 전술한 바를 만족함으로써 상기 윈도우(102) 최상단면 및 상기 제1면(11) 전체를 걸쳐 연마가 진행되는 과정에서 연마 계면이 원활히 이동할 수 있으며, 이를 통해, 누수 방지 효과가 극대화 되기에 보다 유리할 수 있다.
도 5는 상기 도 2의 A부분을 확대 도시한 개략도이다. 도 5를 참조할 때, 상기 제1면(11)은 적어도 하나의 그루브(Groove, 111)를 포함할 수 있다. 상기 그루브(111)는 상기 연마층(10)의 두께(D1)보다 작은 깊이(d1)로 가공된 홈 구조로서, 연마 공정 중에 상기 제1면(11) 상에 인가되는 연마 슬러리, 세정액 등의 액상 성분의 유동성을 확보하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 제1면(11)에 인가되는 연마 슬러리 등의 유동성은 상기 윈도우(102)의 측면과 상기 제1 관통공(101)의 측면 사이의 계면을 통한 누수와 밀접한 관련이 있는 것으로서, 상기 그루브(111)의 적절한 구조적 설계를 통하여 상기 연마패드(100)의 누수 방지 효과를 극대화하는 데 기여할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 연마패드(100)의 평면 구조는 실질적으로 원형일 수 있고, 상기 적어도 하나의 그루브(111)는 상기 제1면(11) 상의 상기 연마층(10)의 중심으로부터 말단을 향해 소정의 간격으로 이격 배치된 동심원형 구조일 수 있다. 다른 구현예에서, 상기 적어도 하나의 그루브(111)는 상기 제1면(11) 상의 상기 연마층(10)의 중심으로부터 말단을 향해 연속 형성된 방사형 구조일 수 있다. 또 다른 구현예에서, 상기 적어도 하나의 그루브(111)는 동심원형 구조 및 방사형 구조를 동시에 포함할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 연마층의 두께(D1)는 약 0.8mm 내지 약 5.0mm, 예를 들어, 약 1.0mm 내지 약 4.0mm, 예를 들어, 약 1.0mm 내지 3.0mm, 예를 들어, 약 1.5mm 내지 약 3.0mm, 예를 들어, 약 1.7mm 내지 약 2.7mm, 예를 들어, 약 2.0mm 내지 약 3.5mm일 수 있다.
일 구현예에서, 상기 그루브(111)의 폭(w1)이 약 0.1mm 내지 약 20mm, 예를 들어, 약 0.1mm 내지 약 15mm, 예를 들어, 약 0.1mm 내지 약 10mm, 예를 들어, 약 0.1mm 내지 약 5mm, 예를 들어, 약 0.1mm 내지 약 1.5mm일 수 있다.
일 구현예에서, 상기 그루브(111)의 깊이(d1)가 약 100㎛ 내지 약 1500㎛, 예를 들어, 약 200㎛ 내지 약 1400㎛, 예를 들어, 약 300㎛ 내지 약 1300㎛, 예를 들어, 약 400㎛ 내지 약 1200㎛, 예를 들어, 약 400㎛ 내지 약 1000㎛, 예를 들어, 약 400㎛ 내지 약 800㎛일 수 있다.
일 구현예에서, 상기 제1면(11)이 복수의 그루브(111)를 포함하고, 상기 복수의 그루브(111)가 동심원형 그루브를 포함하는 경우, 상기 동심원형 그루브의 인접한 두 그루브(111) 사이의 간격으로 정의되는 피치(Pitch, p1)는 약 2mm 내지 약 70mm, 예를 들어, 약 2mm 내지 약 60mm, 예를 들어, 약 2mm 내지 약 50mm일 수 있고, 예를 들어, 약 2mm 내지 약 35mm, 예를 들어, 약 2mm 내지 약 10mm, 예를 들어, 약 2mm 내지 약 8mm일 수 있다.
상기 적어도 하나의 그루브(111)가 전술한 범위의 깊이(d1), 폭(w1) 및 피치(p1) 각각 또는 이들 모두를 만족함으로써 이를 통해 구현되는 연마 슬러리의 유동성이 상기 윈도우(102)의 측면과 상기 제1 관통공(101)의 측면 사이의 계면을 통한 누수 방지 효과를 극대화하도록 적절하게 확보될 수 있다. 다른 측면에서 설명하면, 상기 적어도 하나의 그루브(111)의 깊이(d1), 폭(w1) 및 피치(p1)가 전술한 범위를 벗어나 이를 통해 구현되는 연마 슬러리의 유동성이 지나치게 빠르거나, 단위 시간 당 유량이 지나치게 많은 경우, 상기 연마 슬러리 성분이 본연의 기능을 수행하지 못하고 상기 제1면(11) 밖으로 배출된 우려가 있으며, 반대로 상기 연마 슬러리의 유동성이 지나치게 느리거나, 단위 시간 당 유량이 지나치게 적은 경우 연마면 상에서 물리적, 화학적 연마 기능을 수행해야 하는 슬러리 성분이 본연의 기능을 수행하지 못하고 상기 윈도우(102)의 측면과 상기 제1 관통공(101)의 측면 사이의 계면을 통하여 빠져나가는 양이 급증하여 상기 제1 접착층(30) 및 상기 제2 접착층(4)의 다단 접착 구조와 상기 지지층의 압축부 및 상기 배리어층을 통한 누수 방지 효과의 장기 내구성을 저하시킬 우려가 있다. 즉, 상기 적어도 하나의 그루브(111)가 전술한 범위의 깊이(d1), 폭(w1) 및 피치(p1) 각각 또는 이들 모두를 만족함으로써 상기 다단 접착 구조 및 상기 압축부와 상기 배리어층을 통한 누수 방지 효과가 극대화되기에 유리할 수 있다.
도 5를 참조할 때, 상기 연마층(10)은 복수의 기공(112)을 포함하는 다공성 구조일 수 있다. 상기 복수의 기공(112)은 상기 연마층(10) 전체에 분산된 것으로서, 상기 연마면(11)이 연마 공정 중에 컨디셔너(Conditioner) 등에 의해 연삭되는 과정에서도 지속적으로 표면 상의 소정의 조도를 만들어내는 역할을 수행할 수 있다. 상기 복수의 기공(112)은 그 일부가 상기 연마층(10)의 제1면(11) 상에 외부로 드러나 상기 그루브(111)와는 구별되는 미세 오목부(113)로 나타날 수 있다. 상기 미세 오목부(113)는 상기 연마패드(100)의 사용 중에 상기 그루브(112)와 함께 연마액 또는 연마 슬러리의 유동성 및 계류 공간을 결정하는 기능을 수행할 수 있고, 피연마면의 연마에 물리적으로 마찰력을 제공하는 기능을 수행할 수 있다.
상기 복수의 기공(112)의 평균 기공 크기는 약 10㎛ 내지 약 30㎛, 예를 들어, 약 10㎛ 내지 약 25㎛, 예를 들어, 약 15㎛ 내지 약 25㎛, 예를 들어, 약 18㎛ 내지 약 23㎛일 수 있다. 상기 평균 기공 크기는 상기 연마패드를 1 mm x 1 mm의 정사각형(두께: 2mm)으로 자른 1㎟의 연마면을 주사전자현미경(SEM)을 사용하여 100배로 확대된 이미지로부터 단면을 관찰한 후 화상 해석 소프트웨어를 사용하여 얻어진 화상으로부터 전체 기공들의 직경을 측정하였고, 기공 개수를 얻었다. 상기 평균 기공 크기는 연마면 1㎟ 내 복수의 기공 직경의 합을 복수의 기공 개수로 나눈 수평균값으로 하여 도출되었다. 상기 연마층(10)이 상기 평균 기공 크기를 만족하는 복수의 기공으로 구성된 다공성 구조를 가짐으로써 적절한 기계적 물성을 가질 수 있으며, 이러한 기계적 물성이 상기 윈도우(102)의 기계적, 물리적 물성과 우수한 상용성을 나타내어 상기 연마층(10)과 상기 윈도우(102) 사이로 액상의 성분이 새어나가는 리크(Leak) 발생을 최소화함으로써 누수 방지 측면에서 보다 유리할 수 있다.
상기 제1면(11)은 상기 미세 오복부(113)에 의하여 소정의 표면 조도를 가질 수 있다. 일 구현예에서, 상기 제1면(11)의 표면 조도(Ra)는 약 1㎛ 내지 약 20㎛, 예를 들어, 약 2㎛ 내지 약 18㎛, 예를 들어, 약 3㎛ 내지 약 16㎛, 예를 들어, 약 4㎛ 내지 약 14㎛, 예를 들어, 약 4㎛ 내지 약 10㎛일 수 있다. 상기 제1면(11)의 표면 조도(Ra)가 상기 범위를 만족함으로써 상기 미세 오목부(113)에 의한 상기 연마 슬러리의 유동성이 상기 다단 접착 구조 및 상기 압착부와 상기 배리어층의 누수 방지 효과와 관련하여 적절하게 확보되기 유리할 수 있다.
도 6은 또 다른 구현예에 따른 상기 연마패드(200)의 단면을 개략적으로 도시한 것이다. 도 6을 참조할 때, 상기 연마패드(200)는 상기 윈도우(102)의 최하단면에 리세스(recess)부(103)를 더 포함할 수 있다. 상기 리세스부(103)는 상기 윈도우(102)의 최하단면으로부터 최상단면을 향하는 방향으로 소정의 깊이(d2)를 갖도록 가공된 오목부로서 종점 검출을 위하여 상기 윈도우(102)를 관통하는 광의 투과 경로를 단축시켜 보다 정확한 종점 검출을 가능하게 할 수 있다.
상기 리세스부(103)는 상기 윈도우(102)의 두께(D2)보다 작은 깊이(d2)를 가질 수 있다. 상기 윈도우(102)의 두께(D2)는 약 1.5mm 내지 약 3.0mm, 예를 들어, 약 1.5mm 내지 약 2.5mm, 예를 들어, 약 2.0mm 내지 2.2mm일 수 있다. 상기 리세스부(103)의 깊이(d2)는 예를 들어, 약 0.1mm 내지 약 2.5 mm, 예를 들어, 약 0.1 mm 내지 약 2.0 mm, 예를 들어, 약 0.1 mm 내지 약 1.5 mm, 예를 들어, 약 0.6mm 내지 약 1.0mm일 수 있다. 상기 윈도우(102)의 두께(D2) 및 상기 리세스부(103)의 깊이(d2)가 각각 또는 동시에 상기 범위를 만족함으로써 종점 검출 기능을 우수하게 구현할 수 있다. 또한, 이와 동시에 누수가 발생할 수 있는 경로의 길이가 상기 윈도우(102)의 깊이와 같은 길이의 경로로 나타남에 따라, 누수 방지 측면에서도 효과적인 구조를 확보할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 제1면(11)에 대해 상온 건조 상태에서 측정한 쇼어 D(Shore D) 경도는 상기 윈도우(102)의 최상단면에 대해 상온 건조 상태에서 측정한 쇼어 D 경도보다 작을 수 있다. 여기서, 상온 건조 상태란, 약 20℃ 내지 약 30℃ 범위 내의 일 온도 조건에서 후술되는 습윤 조건을 처리하지 않은 건조 상태를 의미한다. 예를 들어, 상기 제1면(11)에 대해 상온 건조 상태에서 측정한 쇼어 D 경도는 상기 윈도우(102)의 최상단면에 대해 상온 건조 상태에서 측정한 쇼어 D 경도의 차이는 약 1 내지 10, 예를 들어, 약 1 내지 8, 예를 들어, 약 2 내지 8, 예를 들어, 약 2 내지 6, 예를 들어, 약 2 내지 5일 수 있다.
일 구현예에서, 상기 윈도우(102)의 최상단면에 대해 상온 건조 상태에서 측정한 쇼어 D(Shore D) 경도는 약 60 내지 약 70, 예를 들어, 약 60 내지 68, 예를 들어, 약 60 내지 약 65일 수 있다. 일 구현예에서, 상기 제1면(11) 대해 상온 건조 상태에서 측정한 쇼어 D 경도는 약 50 내지 약 65, 예를 들어, 약 53 내지 65일 수 있다.
일 구현예에서, 상기 윈도우(102) 최상단면에 대해 30℃에서 측정한 쇼어 D 습윤 경도와 상기 윈도우(102) 최상단면에 대해 상온 건조 상태에서 측정한 쇼어 D 습윤 경도의 차이는 약 0 내지 약 2.0, 예를 들어, 약 0.5 내지 약 2.0, 예를 들어, 약 0.8 내지 약 2.0일 수 있다.
일 구현예에서, 상기 윈도우(102) 최상단면에 대해 50℃에서 측정한 쇼어 D 습윤 경도는 상기 윈도우(102) 최상단면에 대해 상온 건조 상태에서 측정한 쇼어 D 습윤 경도보다 작을 수 있다. 예를 들어, 상기 윈도우(102) 최상단면에 대해 50℃에서 측정한 쇼어 D 습윤 경도와 상기 윈도우(102) 최상단면에 대해 상온 건조 상태에서 측정한 쇼어 D 습윤 경도의 차이는 약 1.0 내지 약 7.0, 예를 들어, 약 1.0 내지 약 6.0, 예를 들어, 약 2.0 내지 약 6.0, 예를 들어, 약 3.5 내지 약 6.0, 예를 들어, 약 3.6 내지 6.0일 수 있다.
일 구현예에서, 상기 윈도우(102) 최상단면에 대해 70℃에서 측정한 쇼어 D 습윤 경도는 상기 윈도우(102) 최상단면에 대해 상온 건조 상태에서 측정한 쇼어 D 습윤 경도보다 작을 수 있다. 예를 들어, 상기 윈도우(102) 최상단면에 대해 70℃에서 측정한 쇼어 D 습윤 경도와 상기 윈도우(102) 최상단면에 대해 상온 건조 상태에서 측정한 쇼어 D 습윤 경도의 차이는 약 5 내지 약 10, 예를 들어, 약 6 내지 약 10, 예를 들어, 약 7 내지 약 10, 예를 들어, 약 7.5 내지 약 10일 수 있다.
일 구현예에서, 상기 연마층(10)의 상기 제1면(11)의 30℃에서 측정한 쇼어 D(Shore D) 습윤 경도가 상기 윈도우(30) 최상단면의 30℃에서 측정한 쇼어 D(Shore D) 습윤 경도보다 작을 수 있다. 예를 들어, 상기 연마층의 제1면(11)과 상기 윈도우(30) 최상단면의 30℃에서 측정한 쇼어 D(Shore D) 습윤 경도의 차이는 약 0 초과, 약 15 이하일 수 있고, 예를 들어, 약 1 내지 약 15일 수 있고, 예를 들어, 약 2 내지 약 15일 수 있다.
일 구현예에서, 상기 연마층의 제1면(11)의 50℃에서 측정한 쇼어 D(Shore D) 습윤 경도는 상기 윈도우(30) 최상단면의 50℃에서 측정한 쇼어 D(Shore D) 습윤 경도보다 작을 수 있다. 예를 들어, 상기 연마층의 제1면(11)과 상기 윈도우(30) 최상단면의 50℃에서 측정한 쇼어 D(Shore D) 습윤 경도의 차이는 약 0 초과, 약 15 이하일 수 있고, 예를 들어, 약 1 내지 약 25일 수 있고, 예를 들어, 약 5 내지 약 25일 수 있고, 예를 들어, 약 5 내지 15일 수 있다.
일 구현예에서, 상기 연마층의 제1면(11)의 70℃에서 측정한 쇼어 D(Shore D) 습윤 경도는 상기 윈도우(30) 최상단면의 70℃에서 측정한 쇼어 D(Shore D) 습윤 경도보다 작을 수 있다. 예를 들어, 상기 연마층의 제1면(11)과 상기 윈도우(30) 최상단면의 70℃에서 측정한 쇼어 D(Shore D) 습윤 경도의 차이는 약 0 초과, 약 15 이하일 수 있고, 예를 들어, 약 1 내지 약 25일 수 있고, 예를 들어, 약 5 내지 약 25일 수 있고, 예를 들어, 약 8 내지 16일 수 있다.
여기서, 상기 쇼어 D 습윤 경도란 상기 윈도우(30) 또는 상기 연마층(10)을 해당 온도에서 물에 30분 동안 침지한 후 측정한 표면 경도 값이다.
상기 연마패드(100)가 적용되는 연마 공정은 주로 상기 제1면(11) 상에 액상의 슬러리가 인가되면서 연마되는 공정이다. 또한, 연마 공정의 온도는 주로 약 30℃에서 약 70℃ 범위에서 변화할 수 있다. 즉, 실제 공정과 유사한 온도 조건 및 습윤 환경 하에서 측정한 쇼어 D 경도를 바탕으로 도출된 상기 상기 윈도우(102) 최상단면의 경도 변화가 전술한 경향성을 만족하고, 이와 동시에 상온 건조 상태에서의 상기 제1면(11)과 상기 윈도우(102) 최상단면의 경도 관계가 전술한 범위를 만족함으로써, 상기 윈도우(102) 최상단면 및 상기 제1면(11) 전체를 걸쳐 연마가 진행되는 중에 연마 동작이 원활히 진행되어 상기 제1 관통공(101)의 측면과 상기 윈도우(102) 측면 사이의 계면으로 액상의 성분이 빠져나가는 누수의 가능성을 최소화하기 유리할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 윈도우(102)는 제1 우레탄계 프리폴리머를 포함하는 윈도우 조성물의 무발포 경화물을 포함할 수 있다. 상기 윈도우(102)가 무발포 경화물을 포함함으로써 발포 경화물을 포함하는 경우 대비 종점 검출에 필요한 광투과율과 적정 표면 경도를 확보하기에 보다 유리할 수 있다. 상기 '프리폴리머(prepolymer)'란 경화물 제조에 있어서, 성형하기 쉽도록 중합도를 중간 단계에서 중지시킨 비교적 낮은 분자량을 갖는 고분자를 의미한다. 상기 프리폴리머는 그 자체로 가열 및/또는 가압 등의 추가적인 경화 공정을 거치거나, 또는 다른 중합성 화합물, 예를 들어, 이종의 모노머 또는 이종의 프리폴리머와 같은 추가 화합물과 혼합하여 반응시킨 후 최종 경화물로 성형될 수 있다.
상기 제1 우레탄계 프리폴리머는 제1 이소시아네이트 화합물과 제1 폴리올 화합물을 반응시켜 제조될 수 있다. 상기 제1 이소시아네이트 화합물은 방향족 디이소시아네이트, 지방족 디이소시아네이트, 지환족 디이소시아네이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다. 일 구현예에서, 상기 제1 이소시아네이트 화합물은 방향족 디이소시아네이트 및 지환족 디이소시아네이트를 포함할 수 있다.
상기 제1 이소시아네이트 화합물은, 예를 들어, 2,4-톨루엔디이소시아네이트(2,4-toluenediisocyanate, 2,4-TDI), 2,6-톨루엔디이소시아네이트(2,6-toluenediisocyanate, 2,6-TDI) 나프탈렌-1,5-디이소시아네이트(naphthalene-1,5-diisocyanate), 파라-페닐렌디이소시아네이트(p-phenylenediisocyanate), 토리딘디이소시아네이트(tolidinediisocyanate), 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트(4,4'-diphenylmethanediisocyanate), 헥사메틸렌디이소시아네이트(hexamethylenediisocyanate), 디사이클로헥실메탄디이소시아네이트(dicyclohexylmethanediisocyanate), 4,4'-디사이클로헥실메탄디이소시아네이트(4,4'-dicyclohexylmethanediisocyanate, H12MDI), 이소포론디이소시아네이트(isoporone diisocyanate) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.
상기 제1 폴리올 화합물은 예를 들어, 폴리에테르계 폴리올(polyether polyol), 폴리에스테르계 폴리올(polyester polyol), 폴리카보네이트계 폴리올(polycarbonate polyol), 아크릴계 폴리올(acryl polyol) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다. 상기 '폴리올(polyol)'이란 분자 당 히드록시기(-OH)를 적어도 2 이상 포함하는 화합물을 의미한다. 일 구현예에서, 상기 제1 폴리올 화합물은 히드록시기가 2개인 2가 알코올 화합물 즉, 디올(diol) 또는 글리콜(glycol)을 포함할 수 있다. 일 구현예에서, 상기 제1 폴리올 화합물은 폴리에테르계 폴리올을 포함할 수 있다.
상기 제1 폴리올 화합물은 예를 들어, 폴리테트라메틸렌에테르글리콜(PTMG), 폴리프로필렌에테르글리콜, 에틸렌글리콜, 1,2-프로필렌글리콜, 1,3- 프로필렌글리콜, 1,2-부탄디올, 1,3-부탄디올, 2-메틸-1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 네오펜틸 글리콜, 1,5-펜탄디올, 3-메틸-1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 디에틸렌글리콜(DEG), 디프로필렌글리콜(DPG), 트리프로필렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜(PPG) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 제1 폴리올 화합물의 중량평균분자량(Mw)이 약 100g/mol 내지 약 3,000g/mol일 수 있고, 예를 들어, 약 100g/mol 내지 약 2,000g/mol, 예를 들어, 약 100g/mol 내지 약 1,800g/mol, 예를 들어, 약 500g/mol 내지 약 1,500g/mol, 예를 들어, 약 800g/mol 내지 약 1,200g/mol일 수 있다.
일 구현예에서, 상기 제1 폴리올 화합물은 중량평균분자량(Mw)이 약 100g/mol 이상, 약 300g/mol 미만인 저분자량 폴리올 및 중량평균분자량(Mw)이 약 300g/mol 이상, 약 1800g/mol 이하인 고분자량 폴리올을 포함할 수 있다. 상기 제1 폴리올 화합물로 상기 범위의 중량평균분자량을 갖는 상기 저분자량 폴리올 및 상기 고분자량 폴리올을 적절히 혼합해서 사용함으로써 상기 제1 우레탄계 프리폴리머로부터 적절한 가교 구조를 갖는 무발포 경화물이 형성될 수 있고, 상기 윈도우(102)가 목적하는 경도 등의 물리적 물성과 광투과성 등의 광학적 물성을 확보하기에 보다 유리할 수 있다.
상기 제1 우레탄계 프리폴리머의 중량평균분자량(Mw)이 약 500g/mol 내지 약 2000g/mol일 수 있고, 예를 들어, 약 800g/mol 내지 약 1500g/mol일 수 있고, 예를 들어, 약 900g/mol 내지 약 1200g/mol, 예를 들어, 약 950g/mol 내지 약 1100g/mol일 수 있다. 상기 제1 우레탄계 프리폴리머가 전술한 범위의 중량평균분자량(Mw)에 상응하는 중합도를 가짐으로써 상기 윈도우 조성물이 소정의 공정 조건 하에서 무발포 경화되어 상기 연마층(10)의 연마면과 적절한 상호 표면 경도 관계를 갖는 윈도우(102)를 형성하기에 보다 유리할 수 있고, 이를 통해 상기 연마면과 상기 윈도우(102)의 최상단면 전체를 걸쳐 연마가 원활히 진행되어 누수 방지 측면에서도 유리할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 제1 이소시아네이트 화합물은 방향족 디이소시아네이트 및 지환족 디이소시아네이트를 포함할 수 있다. 상기 방향족 디이소시아네이트는 예를 들어, 2,4-톨루엔디이소시아네이트(2,4-TDI) 및 2,6-톨루엔디이소시아네이트(2,6-TDI)를 포함할 수 있고, 상기 지환족 디이소시아네이트는 디사이클로헥실메탄디이소시아네이트(H12MDI)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1 폴리올 화합물은 예를 들어, 폴리테트라메틸렌에테르글리콜(PTMG), 디에틸렌글리콜(DEG) 및 폴리프로필렌글리콜(PPG)를 포함할 수 있다.
상기 윈도우 조성물에 있어서, 상기 제1 우레탄계 프리폴리머를 제조하기 위한 전체 성분 중의 상기 제1 이소시아네이트 화합물 총량 100 중량부 대비, 상기 제1 폴리올 화합물의 총량이 약 100 중량부 내지 약 250 중량부일 수 있고, 예를 들어, 약 120 중량부 내지 약 250 중량부일 수 있고, 예를 들어, 약 120 중량부 내지 약 240 중량부일 수 있고, 예를 들어, 약 150 중량부 내지 약 240 중량부일 수 있고, 예를 들어, 약 150 중량부 내지 약 200 중량부 일 수 있다.
상기 윈도우 조성물에 있어서, 상기 제1 이소시아네이트 화합물이 상기 방향족 디이소시아네이트를 포함하고, 상기 방향족 디이소시아네이트는 2,4-TDI 및 2,6-TDI를 포함하며, 상기 2,6-TDI의 함량은 상기 2,4-TDI 100 중량부 대비 약 1 중량부 내지 약 40 중량부 일 수 있고, 예를 들어, 약 1 중량부 내지 약 30 중량부일 수 있고, 예를 들어, 약 10 중량부 내지 약 30 중량부일 수 있고, 예를 들어, 약 15 중량부 내지 약 30 중량부일 수 있다.
상기 윈도우 조성물에 있어서, 상기 제1 이소시아네이트 화합물이 상기 방향족 디이소시아네이트 및 상기 지환족 디이소시아네이트를 포함하고, 상기 지환족 디이소시아네이트의 총 함량이 상기 방향족 디이소시아네이트 총 함량 100 중량부 대비 약 5 중량부 내지 약 30 중량부일 수 있고, 예를 들어, 약 10 중량부 내지 약 30 중량부일 수 있고, 예를 들어, 약 15 중량부 내지 약 30 중량부 일 수 있다.
상기 윈도우 조성물의 각 성분들의 상대 함량비가 전술한 범위를 각각 또는 동시에 만족함으로써 이로부터 제조된 상기 윈도우(102)가 종점 검출 기능에 필요한 광투과성을 확보하면서, 동시에 이의 최상단면이 적절한 표면 경도를 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 윈도우(102)의 최상단면은, 각 성분들의 상대 함량비가 각각 또는 동시에 후술되는 바를 만족하는 연마층 조성물로부터 제조된 상기 연마층(10)의 연마면과 적절한 상호 표면 경도 관계를 형성할 수 있고, 상기 연마면과 상기 윈도우 최상단면을 반복적으로 거치면서 진행되는 연마를 원활히 함으로써 상기 윈도우(102) 측면과 상기 제1 관통공(101) 측면 사이를 통해 누수되는 현상을 효과적으로 방지하기에 보다 유리할 수 있다.
상기 윈도우 조성물은 이소시아네이트기 함량(NCO%)이 약 6중량% 내지 약 10중량%일 수 있고, 예를 들어, 약 7중량% 내지 약 9중량%일 수 있고, 예를 들어, 약 7.5중량% 내지 약 8.5중량%일 수 있다. 상기 이소시아네이트기 함량은 상기 윈도우 조성물 전체 중량 중에서 우레탄 반응되지 않고 자유 반응기로 존재하는 이소시아네이트기(-NCO)의 중량의 백분율을 의미한다. 상기 이소시아네이트기 함량은 상기 제1 우레탄계 프리폴리머를 제조하기 위한 상기 제1 이소시아네이트 화합물 및 상기 제1 폴리올 화합물의 종류와 각 함량, 상기 제1 우레탄계 프리폴리머를 제조하는 공정의 온도, 압력, 시간 등의 조건 및 상기 제1 우레탄계 프리폴리머의 제조에 이용되는 첨가제의 종류 및 함량 등을 종합적으로 조절하여 설계될 수 있다. 상기 윈도우 조성물의 이소시아네이트기 함량이 상기 범위를 만족함으로써 상기 윈도우 조성물이 무발포 경화되어 적절한 표면 경도를 확보할 수 있고, 누수 방지 효과를 극대화하기 유리한 측면에서 상기 연마층과 적절한 경도 상호 관계를 확보하기에 유리할 수 있다.
상기 윈도우 조성물은 경화제를 더 포함할 수 있다. 상기 경화제는 상기 제1 우레탄계 프리폴리머와 화학적으로 반응하여 상기 윈도우 내의 최종 경화 구조체를 형성하기 위한 화합물로서, 예를 들어, 아민 화합물 또는 알콜 화합물을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 경화제는 방향족 아민, 지방족 아민, 방향족 알콜, 지방족 알코올 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.
상기 경화제는 예를 들어, 4,4'-메틸렌비스(2-클로로아닐린)(4,4'-methylenebis(2-chloroaniline);　MOCA), 디에틸톨루엔디아민(diethyltoluenediamine; DETDA), 디아미노디페닐메탄(diaminodiphenylmethane), 디메틸티오톨루엔디아민(dimethyl thio-toluene diamine; DMTDA), 프로판디올 비스 p-아미노벤조에이트(propanediol bis p-aminobenzoate), Methylene bis-methylanthranilate, 디아미노디페닐설폰(diaminodiphenylsulfone), m-자일릴렌디아민(m-xylylenediamine), 이소포론디아민(isophoronediamine), 에틸렌디아민(ethylenediamine), 디에틸렌트리아민(diethylenetriamine), 트리에틸렌테트라아민(triethylenetetramine), 폴리프로필렌디아민(polypropylenediamine), 폴리프로필렌트리아민(polypropylenetriamine), 비스(4-아미노-3-클로로페닐)메탄(bis(4-amino-3-chlorophenyl)methane) 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.
상기 경화제의 함량은 상기 윈도우 조성물 100 중량부를 기준으로 약 18 중량부 내지 약 28 중량부일 수 있고, 예를 들어, 약 19 중량부 내지 약 27 중량부일 수 있고, 예를 들어, 약 20 중량부 내지 약 26 중량부일 수 있다.
일 구현예에서, 상기 경화제는 아민 화합물을 포함할 수 있고, 상기 윈도우 조성물 중의 이소시아네이트기(-NCO) 대 상기 경화제 중의 아민기(-NH2)의 몰비가 약 1:0.60 내지 약 1:0.99일 수 있고, 예를 들어, 약 1:0.60 내지 약 1:0.95일 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 윈도우는 상기 윈도우 조성물의 무발포 경화물을 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 윈도우 조성물은 발포제를 포함하지 않을 수 있다. 상기 윈도우 조성물이 발포제 없이 경화 과정을 거침으로써 종점 검출에 필요한 광투과성을 확보할 수 있다.
상기 윈도우 조성물은 필요에 따라 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제의 종류는 계면 활성제, pH 조절제, 바인더, 산화 방지제, 열안정제, 분산 안정제 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다. 상기 '계면활성제', '산화 방지제' 등의 명칭은 해당 물질의 주된 역할을 기준으로 임의 지칭하는 명칭이며, 각각의 해당 물질이 반드시 해당 명칭으로 역할에 국한된 기능만을 수행하는 것은 아니다.
일 구현예에서, 상기 윈도우(102)는 두께 2mm에 대하여 약 500nm 내지 약 700nm 파장 범위 내 하나의 파장을 갖는 광에 대하여 광투과율이 약 1% 내지 약 50%, 예를 들어, 약 30% 내지 약 85%, 예를 들어, 약 30% 내지 약 70%, 예를 들어, 약 30% 내지 약 60%, 예를 들어, 약 1% 내지 약 20%, 예를 들어, 약 2% 내지 약 20%, 예를 들어, 약 4% 내지 약 15%일 수 있다. 상기 윈도우의 광투과율은 상기 윈도우 표면의 표면 처리 여부, 상기 윈도우의 조성 등에 의하여 조절될 수 있다. 상기 윈도우(102)가 이와 같은 광투과율을 가짐과 동시에 상기 윈도우(102)의 최상단면과 상기 연마층(10)의 연마면이 전술한 경도 관계를 가짐으로써 누수 방지 효과가 우수하게 확보될 수 있다.
일 구현예에서, 상기 연마층(10)은 제2 우레탄계 프리폴리머를 포함하는 연마층 조성물의 발포 경화물을 포함할 수 있다. 상기 연마층(10)이 발포 경화물을 포함함으로써 기공 구조를 가질 수 있고, 이러한 기공 구조는 무발포 경화물로는 형성하지 못하는 연마면 상의 표면 조도를 형성함으로써 상기 연마면에 인가되는 연마 슬러리의 유동성과 연마 대상의 피연마면과의 물리적 마찰력을 적절하게 확보하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 '프리폴리머(prepolymer)'란 경화물 제조에 있어서, 성형하기 쉽도록 중합도를 중간 단계에서 중지시킨 비교적 낮은 분자량을 갖는 고분자를 의미한다. 상기 프리폴리머는 그 자체로 가열 및/또는 가압 등의 추가적인 경화 공정을 거치거나, 또는 다른 중합성 화합물, 예를 들어, 이종의 모노머 또는 이종의 프리폴리머와 같은 추가 화합물과 혼합하여 반응시킨 후 최종 경화물로 성형될 수 있다.
상기 제2 우레탄계 프리폴리머는 제2 이소시아네이트 화합물과 제2 폴리올 화합물을 반응시켜 제조될 수 있다. 상기 제2 이소시아네이트 화합물은 방향족 디이소시아네이트, 지방족 디이소시아네이트, 지환족 디이소시아네이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다. 일 구현예에서, 상기 제2 이소시아네이트 화합물은 방향족 디이소시아네이트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 이소시아네이트 화합물은 방향족 디이소시아네이트 및 지환족 디이소시아네이트를 포함할 수 있다.
상기 제2 이소시아네이트 화합물은 예를 들어, 2,4-톨루엔디이소시아네이트(2,4-toluenediisocyanate, 2,4-TDI), 2,6-톨루엔디이소시아네이트(2,6-toluenediisocyanate, 2,6-TDI) 나프탈렌-1,5-디이소시아네이트(naphthalene-1,5-diisocyanate), 파라-페닐렌디이소시아네이트(p-phenylenediisocyanate), 토리딘디이소시아네이트(tolidinediisocyanate), 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트(4,4'-diphenylmethanediisocyanate), 헥사메틸렌디이소시아네이트(hexamethylenediisocyanate), 디사이클로헥실메탄디이소시아네이트(dicyclohexylmethanediisocyanate), 4,4'-디사이클로헥실메탄디이소시아네이트(4,4'-dicyclohexylmethanediisocyanate, H12MDI), 이소포론디이소시아네이트(isoporone diisocyanate) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.
상기 제2 폴리올 화합물은 예를 들어, 폴리에테르계 폴리올(polyether polyol), 폴리에스테르계 폴리올(polyester polyol), 폴리카보네이트계 폴리올(polycarbonate polyol), 아크릴계 폴리올(acryl polyol) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다. 상기 '폴리올(polyol)'이란 분자 당 히드록시기(-OH)를 적어도 2 이상 포함하는 화합물을 의미한다. 일 구현예에서, 상기 제2 폴리올 화합물은 히드록시기가 2개인 2가 알코올 화합물 즉, 디올(diol) 또는 글리콜(glycol)을 포함할 수 있다. 일 구현예에서, 상기 제2 폴리올 화합물은 폴리에테르계 폴리올을 포함할 수 있다.
상기 제2 폴리올 화합물은 예를 들어, 폴리테트라메틸렌에테르글리콜(PTMG), 폴리프로필렌에테르글리콜, 에틸렌글리콜, 1,2-프로필렌글리콜, 1,3- 프로필렌글리콜, 1,2-부탄디올, 1,3-부탄디올, 2-메틸-1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 네오펜틸 글리콜, 1,5-펜탄디올, 3-메틸-1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 디에틸렌글리콜(DEG), 디프로필렌글리콜(DPG), 트리프로필렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜(PPG) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 제2 폴리올 화합물은 중량평균분자량(Mw)이 약 100g/mol 이상, 약 300g/mol 미만인 저분자량 폴리올 및 중량평균분자량(Mw)이 약 300g/mol 이상, 약 1800g/mol 이하인 고분자량 폴리올을 포함할 수 있다. 상기 제2 폴리올 화합물로 상기 범위의 중량평균분자량을 갖는 상기 저분자량 폴리올 및 상기 고분자량 폴리올을 적절히 혼합해서 사용함으로써 상기 제2 우레탄계 프리폴리머로부터 적절한 가교 구조를 갖는 발포 경화물이 형성될 수 있고, 상기 연마층(10)이 목적하는 경도 등의 물리적 물성과, 적정 크기의 기공을 갖는 발포 구조를 형성하기에 보다 유리할 수 있다.
상기 제2 우레탄계 프리폴리머의 중량평균분자량(Mw)이 약 500g/mol 내지 약 3,000g/mol일 수 있고, 예를 들어, 약 600g/mol 내지 약 2,000g/mol일 수 있고, 예를 들어, 약 800g/mol 내지 약 1,000g/mol일 수 있다. 상기 제2 우레탄계 프리폴리머가 전술한 범위의 중량평균분자량(Mw)에 상응하는 중합도를 가짐으로써 상기 연마층 조성물이 소정의 공정 조건 하에서 발포 경화되어 상기 윈도우(102)의 최상단면과 적절한 상호 표면 경도 관계를 갖는 연마면을 갖는 연마층(10)을 형성하기에 보다 유리할 수 있고, 이를 통해 상기 연마면과 상기 윈도우(102)의 최상단면 전체를 걸쳐 진행되는 연마가 원활하여 상기 윈도우(102)와 상기 연마층(10) 사이의 계면을 통한 누수를 방지하는 측면에서도 유리할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 제2 이소시아네이트 화합물은 방향족 디이소시아네이트 및 지환족 디이소시아네이트를 포함할 수 있다. 상기 방향족 디이소시아네이트는 예를 들어, 2,4-톨루엔디이소시아네이트(2,4-TDI) 및 2,6-톨루엔디이소시아네이트(2,6-TDI)를 포함할 수 있고, 상기 지환족 디이소시아네이트는 디사이클로헥실메탄디이소시아네이트(H12MDI)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제2 폴리올 화합물은 예를 들어, 폴리테트라메틸렌에테르글리콜(PTMG) 및 디에틸렌글리콜(DEG)을 포함할 수 있다.
상기 연마층 조성물에 있어서, 상기 제2 우레탄계 프리폴리머를 제조하기 위한 전체 성분 중의 상기 제2 이소시아네이트 화합물 총량 100 중량부 대비, 상기 제2 폴리올 화합물의 총량이 약 100 중량부 내지 약 250 중량부일 수 있고, 예를 들어, 약 110 중량부 내지 약 250 중량부일 수 있고, 예를 들어, 약 110 중량부 내지 약 240 중량부일 수 있고, 예를 들어, 약 110 중량부 내지 약 200 중량부일 수 있고, 예를 들어, 약 110 중량부 내지 약 180 중량부일 수 있고, 예를 들어, 약 110 중량부 이상, 약 150 중량부 미만일 수 있다.
상기 연마층 조성물에 있어서, 상기 제2 이소시아네이트 화합물이 상기 방향족 디이소시아네이트를 포함하고, 상기 방향족 디이소시아네이트는 2,4-TDI 및 2,6-TDI를 포함하며, 상기 2,6-TDI의 함량은 상기 2,4-TDI 100 중량부 대비 약 1 중량부 내지 약 40 중량부 일 수 있고, 예를 들어, 약 1 중량부 내지 약 30 중량부일 수 있고, 예를 들어, 약 10 중량부 내지 약 30 중량부일 수 있고, 예를 들어, 약 15 중량부 내지 약 30 중량부일 수 있다.
상기 연마층 조성물에 있어서, 상기 제2 이소시아네이트 화합물이 상기 방향족 디이소시아네이트 및 상기 지환족 디이소시아네이트를 포함하고, 상기 지환족 디이소시아네이트의 총 함량이 상기 방향족 디이소시아네이트 총 함량 100 중량부 대비 약 5 중량부 내지 약 30 중량부일 수 있고, 예를 들어, 약 5 중량부 내지 약 25 중량부일 수 있고, 예를 들어, 약 5 중량부 내지 약 20 중량부 일 수 있고, 예를 들어, 약 5 중량부 이상, 약 15 중량부 미만일 수 있다.
상기 연마층 조성물의 각 성분들의 상대 함량비가 전술한 범위를 각각 또는 동시에 만족함으로써 이로부터 제조된 상기 연마층(10)의 연마면이 적절한 기공 구조 및 표면 경도를 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 연마층(10)의 연마면은, 각 성분들의 상대 함량비가 각각 또는 동시에 전술한 바를 만족하는 상기 윈도우(102)의 최상단면과 적절한 상호 표면 경도 관계를 형성할 수 있고, 그 결과, 상기 연마면과 상기 윈도우(102)의 최상단면 전체를 걸쳐 진행되는 연마가 원활하여 상기 윈도우(102)와 상기 연마층(10) 사이의 계면을 통한 누수를 방지하는 측면에서도 유리할 수 있다.
상기 연마층 조성물은 이소시아네이트기 함량(NCO%)이 약 6중량% 내지 약 12중량%일 수 있고, 예를 들어, 약 6중량% 내지 약 10중량%일 수 있고, 예를 들어, 약 6중량% 내지 약 9중량%일 수 있다. 상기 이소시아네이트기 함량은 상기 예비 조성물 전체 중량 중에서 우레탄 반응되지 않고 자유 반응기로 존재하는 이소시아네이트기(-NCO)의 중량의 백분율을 의미한다. 상기 이소시아네이트기 함량은 상기 제2 우레탄계 프리폴리머를 제조하기 위한 상기 제2 이소시아네이트 화합물 및 상기 제2 폴리올 화합물의 종류와 각 함량, 상기 제2 우레탄계 프리폴리머를 제조하는 공정의 온도, 압력, 시간 등의 조건 및 상기 제2 우레탄계 프리폴리머의 제조에 이용되는 첨가제의 종류 및 함량 등을 종합적으로 조절하여 설계될 수 있다. 상기 연마층 조성물의 이소시아네이트기 함량이 상기 범위를 만족함으로써 상기 연마층 조성물이 소정의 공정 조건 하에서 발포 경화되어 상기 윈도우(102)의 최상단면과 적절한 상호 표면 경도 관계를 갖는 연마면을 갖는 연마층(10)을 형성하기에 보다 유리할 수 있고, 이를 통해 상기 연마면과 상기 윈도우(102)의 최상단면 전체를 걸쳐 진행되는 연마가 원활하여 상기 윈도우(102)와 상기 연마층(10) 사이의 계면을 통한 누수를 방지하는 측면에서도 유리할 수 있다.
상기 연마층 조성물은 경화제를 더 포함할 수 있다. 상기 경화제는 상기 제2 우레탄계 프리폴리머와 화학적으로 반응하여 상기 연마층 내의 최종 경화 구조체를 형성하기 위한 화합물로서, 예를 들어, 아민 화합물 또는 알콜 화합물을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 경화제는 방향족 아민, 지방족 아민, 방향족 알콜, 지방족 알코올 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.
상기 경화제는 예를 들어, 4,4'-메틸렌비스(2-클로로아닐린)(4,4'-methylenebis(2-chloroaniline);　MOCA), 디에틸톨루엔디아민(diethyltoluenediamine; DETDA), 디아미노디페닐메탄(diaminodiphenylmethane), 디메틸티오톨루엔디아민(dimethyl thio-toluene diamine; DMTDA), 프로판디올 비스 p-아미노벤조에이트(propanediol bis p-aminobenzoate), Methylene bis-methylanthranilate, 디아미노디페닐설폰(diaminodiphenylsulfone), m-자일릴렌디아민(m-xylylenediamine), 이소포론디아민(isophoronediamine), 에틸렌디아민(ethylenediamine), 디에틸렌트리아민(diethylenetriamine), 트리에틸렌테트라아민(triethylenetetramine), 폴리프로필렌디아민(polypropylenediamine), 폴리프로필렌트리아민(polypropylenetriamine), 비스(4-아미노-3-클로로페닐)메탄(bis(4-amino-3-chlorophenyl)methane) 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.
상기 경화제의 함량은 상기 연마층 조성물 100 중량부를 기준으로 약 18 중량부 내지 약 28 중량부일 수 있고, 예를 들어, 약 19 중량부 내지 약 27 중량부일 수 있고, 예를 들어, 약 20 중량부 내지 약 26 중량부일 수 있다.
일 구현예에서, 상기 경화제는 아민 화합물을 포함할 수 있고, 상기 연마층 조성물 중의 이소시아네이트기(-NCO) 대 상기 경화제 중의 아민기(-NH2)의 몰비가 약 1:0.60 내지 약 1:0.99일 수 있고, 예를 들어, 약 1:0.60 내지 약 1:0.95일 수 있다.
상기 연마층 조성물은 발포제를 더 포함할 수 있다. 상기 발포제는 상기 연마층 내의 기공 구조를 형성하기 위한 성분으로서 고상 발포제, 기상 발포제, 액상 발포제 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다. 일 구현예에서 상기 발포제는 고상 발포제, 기상 발포제 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 고상 발포제의 평균 입경은 약 5㎛ 내지 약 200㎛, 예를 들어, 약 20㎛ 내지 약 50㎛, 예를 들어, 약 21㎛ 내지 약 50㎛, 예를 들어, 약 21㎛ 내지 약 40㎛일 수 있다. 상기 고상 발포제의 평균 입경은 상기 고상 발포제가 후술하는 바에 따른 열팽창된(expanded) 입자인 경우 열팽창된 입자 자체의 평균 입경을 의미하며, 상기 고상 발포제가 후술하는 바에 따른 미팽창된(unexpanded) 입자인 경우 열 또는 압력에 의해 팽창된 이후 입자의 평균 입경을 의미할 수 있다.
상기 고상 발포제는 팽창성 입자를 포함할 수 있다. 상기 팽창성 입자는 열 또는 압력 등에 의하여 팽창이 가능한 특성을 갖는 입자로서, 상기 연마층을 제조하는 과정에서 가해지는 열 또는 압력 등에 의하여 최종 연마층 내에서의 크기가 결정될 수 있다. 상기 팽창성 입자는 열팽창된(expanded) 입자, 미팽창된(unexpanded) 입자 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 열팽창된 입자는 열에 의해 사전 팽창된 입자로서, 상기 연마층의 제조 과정에서 가해지는 열 또는 압력에 의한 크기 변화가 작거나 거의 없는 입자를 의미한다. 상기 미팽창된 입자는 사전 팽창되지 않은 입자로서, 상기 연마층의 제조 과정에서 가해지는 열 또는 압력에 의하여 팽창되어 최종 크기가 결정되는 입자를 의미한다.
상기 팽창성 입자는 수지 재질의 외피; 및 상기 외피로 봉입된 내부에 존재하는 팽창 유발 성분을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 외피는 열가소성 수지를 포함할 수 있고, 상기 열가소성 수지는 염화비닐리덴계 공중합체, 아크릴로니트릴계 공중합체, 메타크릴로니트릴계 공중합체 및 아크릴계 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 팽창 유발 성분은 탄화수소 화합물, 클로로플루오로 화합물, 테트라알킬실란 화합물 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 탄화수소 화합물은 에탄(ethane), 에틸렌(ethylene), 프로판(propane), 프로펜(propene), n-부탄(n-butane), 이소부탄(isobutene), n-부텐(butene), 이소부텐(isobutene), n-펜탄(n-pentane), 이소펜탄(isopentane), 네오펜탄(neopentane), n-헥산(n-hexane), 헵탄(heptane), 석유 에테르(petroleum ether) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.
상기 클로로플루오로 화합물은 트리클로로플루오로메탄(trichlorofluoromethane, CCl3F), 디클로로디플루오로메탄(dichlorodifluoromethane, CCl2F2), 클로로트리플루오로메탄(chlorotrifluoromethane, CClF3), 테트라플루오로에틸렌(tetrafluoroethylene, CClF2-CClF2) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.
상기 테트라알킬실란 화합물은 테트라메틸실란(tetramethylsilane), 트리메틸에틸실란(trimethylethylsilane), 트리메틸이소프로필실란(trimethylisopropylsilane), 트리메틸-n-프로필실란(trimethyl-n-propylsilane) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.
상기 고상 발포제는 선택적으로 무기 성분 처리 입자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 고상 발포제는 무기 성분 처리된 팽창성 입자를 포함할 수 있다. 일 구현예에서, 상기 고상 발포제는 실리카(SiO2) 입자 처리된 팽창성 입자를 포함할 수 있다. 상기 고상 발포제의 무기 성분 처리는 복수의 입자 간 응집을 방지할 수 있다. 상기 무기 성분 처리된 고상 발포제는 무기 성분 처리되지 않은 고상 발포제와 발포제 표면의 화학적, 전기적 및/또는 물리적 특성이 상이할 수 있다.
상기 고상 발포제의 함량은 상기 우레탄계 프리폴리머 100 중량부를 기준으로 약 0.5 중량부 내지 약 10 중량부, 예를 들어, 약 1 중량부 내지 약 3 중량부, 예를 들어, 약 1.3 중량부 내지 약 2.7 중량부, 예를 들어, 약 1.3 중량부 내지 약 2.6 중량부일 수 있다.
상기 연마층의 목적하는 기공 구조 및 물성에 따라 상기 고상 발포제의 종류 및 함량을 설계할 수 있다.
상기 기상 발포제는 불활성 가스를 포함할 수 있다. 상기 기상 발포제는 상기 제2 우레탄계 프리폴리머와 상기 경화제가 반응하는 과정에서 투입되어 기공 형성 요소로 사용될 수 있다.
상기 불활성 가스는 상기 제2 우레탄계 프리폴리머와 상기 경화제 간의 반응에 참여하지 않는 가스라면 종류가 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기 불활성 가스는 질소 가스(N2), 아르곤 가스(Ar), 헬륨 가스(He) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 불활성 가스는 질소 가스(N2) 또는 아르곤 가스(Ar)를 포함할 수 있다.
상기 연마층의 목적하는 기공 구조 및 물성에 따라 상기 기상 발포제의 종류 및 함량을 설계할 수 있다
일 구현예에서, 상기 발포제는 고상 발포제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 발포제는 고상 발포제만으로 이루어질 수 있다.
상기 고상 발포제는 팽창성 입자를 포함하고, 상기 팽창성 입자는 열팽창된 입자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 고상 발포제는 열팽창된 입자로만 이루어질 수 있다. 상기 미팽창된 입자를 포함하지 않고 열팽창된 입자로만 이루어지는 경우, 기공 구조의 가변성은 저하되지만 사전 예측 가능성이 높아져 상기 연마층의 전 영역에 걸쳐 균질한 기공 특성을 구현하기에 유리할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 열팽창된 입자는 약 5㎛ 내지 약 200㎛의 평균 입경을 갖는 입자일 수 있다. 상기 열팽창된 입자의 평균 입경은 약 5㎛ 내지 약 100㎛, 예를 들어, 약 10㎛ 내지 약 80㎛, 예를 들어, 약 20㎛ 내지 약 70㎛, 예를 들어, 약 20㎛ 내지 약 50㎛, 예를 들어, 약 30㎛ 내지 약 70㎛, 예를 들어, 약 25㎛ 내지 45㎛, 예를 들어, 약 40㎛ 내지 약 70㎛, 예를 들어, 약 40㎛ 내지 약 60㎛일 수 있다. 상기 평균 입경은 상기 열팽창된 입자의 D50으로 정의된다.
일 구현예에서, 상기 열팽창된 입자의 밀도는 약 30kg/㎥ 내지 약 80kg/㎥, 예를 들어, 약 35kg/㎥ 내지 약 80kg/㎥, 예를 들어, 약 35kg/㎥ 내지 약 75kg/㎥, 예를 들어, 약 38kg/㎥ 내지 약 72kg/㎥, 예를 들어, 약 40kg/㎥ 내지 약 75kg/㎥, 예를 들어, 약 40kg/㎥ 내지 약 72kg/㎥일 수 있다.
일 구현예에서, 상기 발포제는 기상 발포제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 발포제는 고상 발포제 및 기상 발포제를 포함할 수 있다. 상기 고상 발포제에 관한 사항은 전술한 바와 같다.
상기 기상 발포제는 상기 제2 우레탄계 프리폴리머, 상기 고상발포제 및 상기 경화제가 혼합되는 과정 중에 소정의 주입 라인을 통하여 주입될 수 있다. 상기 기상 발포제의 주입 속도는 약 0.8L/min 내지 약 2.0L/min, 예를 들어, 약 0.8L/min 내지 약 1.8L/min, 예를 들어, 약 0.8L/min 내지 약 1.7L/min, 예를 들어, 약 1.0L/min 내지 약 2.0L/min, 예를 들어, 약 1.0L/min 내지 약 1.8L/min, 예를 들어, 약 1.0L/min 내지 약 1.7L/min일 수 있다.
상기 연마층 조성물은 필요에 따라 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제의 종류는 계면 활성제, pH 조절제, 바인더, 산화 방지제, 열안정제, 분산 안정제 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다. 상기 '계면활성제', '산화 방지제' 등의 명칭은 해당 물질의 주된 역할을 기준으로 임의 지칭하는 명칭이며, 각각의 해당 물질이 반드시 해당 명칭으로 역할에 국한된 기능만을 수행하는 것은 아니다.
상기 계면활성제는 기공들의 응집 또는 중첩 등의 현상을 방지하는 역할을 하는 물질이면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 계면활성제는 실리콘계 계면활성제를 포함할 수 있다.
상기 계면활성제는 상기 제2 우레탄계 프리폴리머 100 중량부를 기준으로 약 0.2 중량부 내지 약 2 중량부의 함량으로 사용될 수 있다. 구체적으로, 상기 계면활성제는 상기 제2 우레탄계 프리폴리머 100 중량부를 기준으로 약 0.2 중량부 내지 약 1.9 중량부, 예를 들어, 약 0.2 중량부 내지 약 1.8 중량부, 예를 들어, 약 0.2 중량부 내지 약 1.7 중량부, 예를 들어, 약 0.2 중량부 내지 약 1.6 중량부, 예를 들어, 약 0.2 중량부 내지 약 1.5 중량부, 예를 들어, 약 0.5 중량부 내지 1.5 중량부의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 범위 내의 함량으로 계면활성제를 포함할 경우, 기상 발포제 유래 기공이 몰드 내에서 안정하게 형성 및 유지될 수 있다.
상기 반응속도조절제는 반응 촉진 또는 반응 지연의 역할을 하는 것으로서 목적에 따라 반응촉진제, 반응지연제 또는 이들 모두를 사용할 수 있다. 상기 반응속도조절제는 반응촉진제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 반응촉진제는 3차 아민계 화합물 및 유기금속계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 반응 촉진제일 수 있다.
구체적으로, 상기 반응속도조절제는 트리에틸렌디아민, 디메틸에탄올아민, 테트라메틸부탄디아민, 2-메틸-트리에틸렌디아민, 디메틸사이클로헥실아민, 트리에틸아민, 트리이소프로판올아민, 1,4-디아자바이사이클로(2,2,2)옥탄, 비스(2-메틸아미노에틸) 에테르, 트리메틸아미노에틸에탄올아민, N,N,N,N,N''-펜타메틸디에틸렌트리아민, 디메틸아미노에틸아민, 디메틸아미노프로필아민, 벤질디메틸아민, N-에틸모르폴린, N,N-디메틸아미노에틸모르폴린, N,N-디메틸사이클로헥실아민, 2-메틸-2-아자노보네인, 디부틸틴 디라우레이트, 스태너스 옥토에이트, 디부틸틴 디아세테이트, 디옥틸틴 디아세테이트, 디부틸틴 말리에이트, 디부틸틴 디-2-에틸헥사노에이트 및 디부틸틴 디머캅타이드로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 반응속도 조절제는 벤질디메틸아민, N,N-디메틸사이클로헥실아민 및 트리에틸아민으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 반응속도조절제는 상기 제2 우레탄계 프리폴리머 100 중량부를 기준으로 약 0.05 중량부 내지 약 2 중량부, 예를 들어, 약 0.05 중량부 내지 약 1.8 중량부, 예를 들어, 약 0.05 중량부 내지 약 1.7 중량부, 예를 들어, 약 0.05 중량부 내지 약 1.6 중량부, 예를 들어, 약 0.1 중량부 내지 약 1.5 중량부, 예를 들어, 약 0.1 중량부 내지 약 0.3 중량부, 예를 들어, 약 0.2 중량부 내지 약 1.8 중량부, 예를 들어, 약 0.2 중량부 내지 약 1.7 중량부, 예를 들어, 약 0.2 중량부 내지 약 1.6 중량부, 예를 들어, 약 0.2 중량부 내지 약 1.5 중량부, 예를 들어, 약 0.5 중량부 내지 약 1 중량부의 양으로 사용될 수 있다. 상기 반응속도조절제가 전술한 함량 범위로 사용될 경우, 예비 조성물의 경화 반응속도를 적절하게 조절하여 원하는 크기의 기공 및 경도를 갖는 연마층을 형성할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 연마층(10)의 밀도는 약 0.50 g/㎤ 내지 약 1.20 g/㎤, 예를 들어, 약 0.50 g/㎤ 내지 약 1.10 g/㎤, 예를 들어, 약 0.50 g/㎤ 내지 약 1.00 g/㎤, 예를 들어, 약 0.60 g/㎤ 내지 약 0.90 g/㎤, 예를 들어, 약 0.70 g/㎤ 내지 약 0.90 g/㎤일 수 있다. 밀도가 상기 범위를 만족하는 연마층(10)은 이의 연마면을 통하여 연마 대상에 적절한 기계적 물성을 갖는 연마면을 제공할 수 있고, 그 결과, 피연마면의 연마 평탄도를 우수하게 구현하면서, 스크래치(Scratch) 등의 결함 발생을 효과적으로 방지하기에 유리할 수 있다. 또한, 상기 연마층(10)의 물성이 상기 윈도우(102)의 기계적, 물리적 물성과 상용성이 우수하여 상기 연마층(10)과 상기 윈도우(102) 사이의 리크(Leak) 발생을 최소화함으로써 누수 방지 측면에서 보다 유리할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 연마층(10)의 인장 강도(Tensile strength)는 약 15 N/㎟ 내지 약 30 N/㎟, 예를 들어, 약 15 N/㎟ 내지 약 28 N/㎟, 예를 들어, 약 15 N/㎟ 내지 약 27 N/㎟, 예를 들어, 약 17N/㎟ 내지 약 27 N/㎟, 예를 들어, 약 20 N/㎟ 내지 약 27 N/㎟일 수 있다. 상기 인장 강도는 연마층을 2mm 두께로 가공한 후, 가로 및 세로를 4cm×1cm 크기로 재단하여 샘플을 마련한 후, 상기 샘플에 대하여 만능시험계(UTM)를 사용하여 50mm/분의 속도에서 파단 직전의 최고 강도 값을 측정함으로써 도출되었다. 인장 강도가 상기 범위를 만족하는 연마층(10)은 이의 연마면을 통하여 연마 대상에 적절한 기계적 물성을 갖는 연마면을 제공할 수 있고, 그 결과, 피연마면의 연마 평탄도를 우수하게 구현하면서, 스크래치(Scratch) 등의 결함 발생을 효과적으로 방지하기에 유리할 수 있다. 또한, 상기 연마층(10)의 물성이 상기 윈도우(102)의 기계적, 물리적 물성과 상용성이 우수하여 상기 연마층(10)과 상기 윈도우(102) 사이의 리크(Leak) 발생을 최소화함으로써 누수 방지 측면에서 보다 유리할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 연마층(10)의 신율(Elongation)이 약 100% 이상일 수 있고, 예를 들어, 약 100% 내지 약 200%, 예를 들어, 약 110% 내지 약 160%일 수 있다. 상기 신율은 연마층을 2mm 두께로 가공한 후, 가로 및 세로를 4cm×1cm 크기로 재단하여 샘플을 마련한 후, 상기 샘플에 대하여 만능시험계(UTM)를 사용하여 50mm/분의 속도에서 파단 직전의 최대 변형 길이를 측정한 뒤, 최초 길이 대비 최대 변형 길이의 비율을 백분율(%)로 나타냄으로써 도출되었다. 신율이 상기 범위를 만족하는 연마층(10)은 이의 연마면을 통하여 연마 대상에 적절한 기계적 물성을 갖는 연마면을 제공할 수 있고, 그 결과, 피연마면의 연마 평탄도를 우수하게 구현하면서, 스크래치(Scratch) 등의 결함 발생을 효과적으로 방지하기에 유리할 수 있다. 또한, 상기 연마층(10)의 물성이 상기 윈도우(102)의 기계적, 물리적 물성과 상용성이 우수하여 상기 연마층(10)과 상기 윈도우(102) 사이의 리크(Leak) 발생을 최소화함으로써 누수 방지 측면에서 보다 유리할 수 있다.
상기 지지층(20)은 전술한 바와 같이 상기 압축부(CR)를 포함함으로써 상기 연마패드(100)에 향상된 누수 방지 기능을 제공하며, 이와 동시에 상기 비압축부(NCR)를 통하여 연마 공정 중의 피연마면에 전달될 수 있는 외부 압력 또는 외부 충격을 완화하는 버퍼(Buffer) 역할을 수행할 수 있다.
상기 지지층(20)은 부직포 또는 스웨이드(Suede)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 일 구현예에서, 상기 지지층(20)은 부직포를 포함할 수 있다. 상기 '부직포'는 직조되지 않은 섬유의 3차원 망상 구조체를 의미한다. 구체적으로, 상기 지지층(20)은 부직포 및 상기 부직포에 함친된 수지를 포함할 수 있다.
상기 부직포는, 예를 들어, 폴리에스테르 섬유, 폴리아미드 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 폴리에틸렌 섬유 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는 섬유의 부직포일 수 있다.
상기 부직포에 함침된 수지는, 예를 들어, 폴리우레탄 수지, 폴리부타디엔 수지, 스티렌-부타디엔 공중합 수지, 스티렌-부타디엔-스티렌 공중합 수지, 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합 수지, 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌 공중합 수지, 실리콘 고무 수지, 폴리에스테르계 엘라스토머 수지, 폴리아미드계 엘라스토머 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 지지층(20)은 폴리우레탄 수지를 포함하는 수지가 함침된 폴리에스테르 섬유를 포함하는 섬유의 부직포를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 윈도우(30)가 배치된 부근 영역에서, 상기 지지층(20)의 상기 윈도우(30) 지지 성능이 우수하게 구현될 수 있으며, 상기 공극(15)에 의한 잔여물 담지 기능의 구현에 있어서 상기 지지층(20)의 최상단면이 담지된 상기 잔여물을 새어나가지 않고 안전하게 담지시키기에 유리할 수 있다.
상기 지지층(20)의 두께는 예를 들어, 약 0.5mm 내지 약 2.5mm, 예를 들어, 약 0.8mm 내지 약 2.5mm, 예를 들어, 약 1.0mm 내지 약 2.5mm, 예를 들어, 약 1.0mm 내지 약 2.0mm, 예를 들어, 약 1.2mm 내지 약 1.8mm일 수 있다. 도 2를 참조할 때, 상기 지지층(20)의 두께는 상기 비압축부(NCR)의 두께(H1)일 수 있다.
상기 지지층(20)의 표면, 예를 들어, 상기 제3면(21)의 아스커 C(Asker C) 경도는 약 60 내지 약 80, 예를 들어, 약 65 내지 약 80일 수 있다. 상기 제3면(21) 상의 표면 경도가 아스커 C 경도로 상기 범위를 만족함으로써 상기 연마층(10)을 지지하기 위한 지지 강성을 충분히 확보할 수 있고, 상기 제2 접착층(40)을 매개로 상기 제2면(21)과 우수한 계면 부착성을 나타낼 수 있다.
상기 지지층(20)의 밀도는 약 0.10 g/㎤ 내지 약 1.00 g/㎤, 예를 들어, 약 0.10 g/㎤ 내지 약 0.80 g/㎤, 예를 들어, 약 0.10 g/㎤ 내지 약 0.70 g/㎤, 예를 들어, 약 0.10 g/㎤ 내지 약 0.60 g/㎤, 예를 들어, 약 0.10 g/㎤ 내지 약 0.50 g/㎤, 예를 들어, 약 0.20 g/㎤ 내지 약 0.40 g/㎤일 수 있다. 밀도가 상기 범위를 만족하는 지지층(20)은 상기 비압축부(NCR)의 높은 탄성력을 바탕으로 완충 효과가 우수할 수 있으며, 상기 압축부(CR)가 상기 비압축부(NCR) 대비 소정의 압축률로 압축됨으로써 고밀도 영역을 형성하기에 보다 유리할 수 있다.
상기 지지층(20)의 압축률은 약 1% 내지 약 20%, 예를 들어, 약 3% 내지 약 15%, 예를 들어, 약 5% 내지 약 15%, 예를 들어, 약 6% 내지 약 14%일 수 있다. 상기 압축률은 상기 지지층을 가로×세로 5cm×5cm(두께: 2mm)로 재단하고, 무부하 상태로부터 85g의 응력 부하를 30초 동안 유지했을 때의 쿠션층의 두께를 측정하여 이를 T1(mm)라 하며, 상기 T1 상태로부터 800g의 응력 부하를 추가로 가하고 3분 동안 유지했을 때의 상기 지지층의 두께를 측정하여 이를 T2(mm)라 한 후, (T1-T2)/T1*100의 식에 따라 압축률을 계산하였다. 상기 지지층(20)이 상기 조건에서 측정한 압축률을 전술한 범위로 만족함으로써 상기 압축부(CR)가 누수 방지에 효과적인 고밀도 영역을 형성하기에 보다 유리할 수 있다.
상기 지지층(20)의 압축탄성률은 약 60% 내지 약 95%, 예를 들어, 약 70% 내지 약 95%, 예를 들어, 약 70% 내지 약 92%일 수 있다. 상기 압축탄성률은 상기 지지층을 가로×세로 5cm×5cm(두께: 2mm)로 재단하고, 무부하 상태로부터 85g의 응력 부하를 30초 동안 유지했을 때의 쿠션층의 두께를 측정하여 이를 T1(mm)이라 하며, 상기 T1 상태로부터 800g의 응력 부하를 추가로 가하고 3분 동안 유지했을 때의 상기 지지층의 두께를 측정하여 이를 T2(mm)라 한 후, 상기 T2 상태로부터 800g의 응력 부하를 제거하고 85g의 응력 부하를 1분 동안 유지하면서 복원하였을 때의 상기 지지층의 두께를 T3로 하였을 때, (T3-T2)/(T1-T2)*100의 식에 따라 압축탄성률을 계산하였다. 상기 지지층(20)이 상기 조건에서 측정한 압축탄성률을 전술한 범위로 만족함으로써 상기 압축부(CR)가 누수 방지에 효과적인 고밀도 영역을 형성하기에 보다 유리할 수 있고, 이와 동시에, 상기 지지층(20)의 탄성력이 피연마면에 대한 결함 방지 효과와 연마 평탄도 향상의 측면에서 보다 유리할 수 있다.
일 구현예에 따른 상기 연마패드(100, 100', 200)는 에어 리크(Air leak) 값이 약 1.0×10-4 cc/min(0.001=1mbar) 이하일 수 있고, 예를 들어, 약 1.0×10-4 cc/min(0.001=1mbar) 미만일 수 있고, 예를 들어, 약 5.0×10-5 cc/min(0.001=1mbar) 이하일 수 있다. 도 7은 상기 연마패드의 에어 리크 측정 과정을 개략적으로 도시한 것이다. 도 7을 참조할 때, 상기 에어 리크 값은 상기 연마패드에 대하여 상기 지지층 하면 상의 상기 윈도우 외측 둘레 대응 영역에 홀더(holder, 300)를 위치시켜 밀폐한 후 5초 동안 -1bar 조건으로 감압을 실행하고, 감압 상태를 10초 유지하여 안정화한 후 압력 변화량을 측정함으로써 도출되었다.
본 발명의 다른 구현예에서, 연마면인 제1면과 그 이면인 제2면을 포함하고, 상기 제1면으로부터 상기 제2면까지 관통하는 제1 관통공을 포함하며, 상기 제1 관통공 내에 배치된 윈도우를 포함하는 연마층이 구비된 연마패드를 제공하는 단계; 및 상기 제1면 상에 연마 대상의 피연마면이 맞닿도록 배치한 후 가압 조건 하에서 상기 연마패드와 상기 연마 대상을 서로 상대 회전시키면서 상기 연마 대상을 연마시키는 단계;를 포함하고, 상기 연마 대상이 반도체 기판을 포함하며, 상기 연마패드가 상기 연마층의 상기 제2면 측에 배치된 지지층을 더 포함하고, 상기 지지층은 상기 연마층 측의 제3면과 그 이면인 제4면을 포함하고, 상기 제3면으로부터 상기 제4면까지 관통하면서 상기 제1 관통공과 연결되는 제2 관통공을 포함하며, 상기 제2 관통공은 상기 제1 관통공보다 작고, 상기 윈도우의 최하단면이 상기 제3면에 의해 지지되고, 상기 윈도우 최하단면과 상기 제3면 사이에 제1 접착층을 포함하고, 상기 제2면과 상기 제3면 사이; 및 상기 윈도우 최하단면과 상기 제3면 사이에 제2 접착층을 포함하며, 상기 제2 접착층의 일면 상에 배리어층을 포함하고, 상기 지지층이 상기 윈도우 최하단면 대응 영역에 압축부를 포함하는, 반도체 소자의 제조방법을 제공한다.
상기 반도체 소자의 제조방법에 있어서, 상기 연마패드에 관한 모든 사항은 반복적으로 후술된 경우뿐만 아니라 반복적으로 후술되지 않더라도 전술한 구현예들의 설명을 위하여 기재한 모든 사항과 그 기술적 이점이 이하 동일하게 통합 적용될 수 있다. 전술한 특징을 갖는 상기 연마패드를 상기 반도체 소자 제조방법에 적용함으로써 이를 통해 제조된 반도체 소자는 상기 반도체 기판의 우수한 연마 결과에 기반하여 높은 품질을 확보할 수 있다.
도 8은 일 구현예에 따른 상기 반도체 소자의 제조방법을 개략적으로 도시한 모식도이다. 도 8을 참조할 때, 상기 연마패드(100)는 상기 정반(120) 상에 제공될 수 있다. 도 2 및 도 8을 참조할 때, 상기 연마패드(100)는 상기 연마층(10)의 상기 제2면(12) 측이 상기 정반(120)을 향하도록 상기 정반(120) 상에 제공될 수 있다. 다른 측면에서 설명하면, 상기 연마패드(100)는 상기 윈도우(120)의 최상단면 및 연마면인 상기 제1면(11)이 최외각 면으로 드러나도록 상기 정반(120) 상에 배치될 수 있다.
상기 연마 대상은 반도체 기판(130)을 포함한다. 상기 반도체 기판(130)은 이의 피연마면이 상기 제1면(11) 및 상기 윈도우(102)의 최상단면에 맞닿도록 배치될 수 있다. 상기 반도체 기판(130)의 피연마면은 상기 제1면(11) 및 상기 윈도우(102)의 최상단면에 직접적으로 맞닿을 수도 있고, 유동성 있는 슬러리 등을 매개로 간접적으로 맞닿을 수도 있다. 본 명세서에서 '맞닿는다'는 것은 직접적 또는 간접적으로 맞닿는 모든 경우가 포함되는 것으로 해석된다.
상기 반도체 기판(130)은 피연마면이 상기 연마패드(100)를 향하도록 연마헤드(160)에 장착된 상태로 소정의 하중으로 가압되면서 상기 제1면(11) 및 상기 윈도우(102)의 최상단면과 맞닿아 회전 연마될 수 있다. 상기 반도체 기판(130)의 피연마면이 상기 제1면(11)에 대하여 가압되는 하중은 예를 들어, 약 0.01psi 내지 약 20psi 범위에서 목적에 따라 선택될 수 있으며, 예를 들어, 약 0.1psi 내지 약 15psi일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 반도체 기판(130)의 피연마면이 상기 제1면(11) 및 상기 윈도우(102)의 최상단면과 전술한 범위의 하중으로 서로 맞닿으면서 회전 연마됨으로써 상기 제1면(11)과 상기 윈도우(102) 최상단면을 반복적으로 왕복하는 과정에서 그 사이 계면을 통한 누수 방지 효과를 확보하는 측면에서 보다 유리할 수 있다.
상기 반도체 기판(130)과 상기 연마패드(100)는 각각의 피연마면과 연마면이 서로 맞닿은 채로 상대 회전할 수 있다. 이때, 상기 반도체 기판(130)의 회전 방향과 상기 연마패드(100)의 회전 방향은 동일한 방향일 수도 있고, 반대 방향일 수도 있다. 본 명세서에서 '상대 회전'은 상호 동일한 방향의 회전 또는 반대 방향의 회전을 모두 포함하는 것으로 해석된다. 상기 연마패드(100)는 상기 정반(120) 상에 장착된 상태로 상기 정반(120)을 회전시킴에 따라 회전되며, 상기 반도체 기판(130)은 상기 연마헤드(160)에 장착된 상태로 상기 연마헤드(160)를 회전시킴에 따라 회전된다. 상기 연마패드(100)의 회전 속도는 약 10rpm 내지 약 500rpm 범위에서 목적에 따라 선택될 수 있으며, 예를 들어, 약 30rpm 내지 약 200rpm일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 반도체 기판(130)의 회전 속도는 약 10rpm 내지 약 500rpm, 예를 들어, 약 30rpm 내지 약 200rpm, 예를 들어, 약 50rpm 내지 약 150rpm, 예를 들어, 약 50rpm 내지 약 100rpm, 예를 들어, 약 50rpm 내지 약 90rpm일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 반도체 기판(130)과 상기 연마패드(100)의 회전 속도가 상기 범위를 만족함으로써 이의 원심력에 의한 슬러리의 유동성이 상기 윈도우(102)의 최상단면과 상기 제1면(11) 사이의 계면을 통한 누수 방지 효과와 관련하여 적절하게 확보될 수 있다. 즉, 상기 연마 슬러리가 적절한 유량으로 상기 제1면(11) 및 상기 윈도우(102) 최상단면 상을 이동하게 됨으로써 상기 윈도우(102)의 최상단면과 상기 제1면(11) 사이의 계면을 통하여 연마 슬러리가 새어나가는 양이 상기 제1 접착층(30) 및 상기 제2 접착층(40)의 다단 접착층 구조와 상기 지지층(20)의 압축부 구조 및 상기 배리어층을 동시 구비한 상기 연마패드(100)의 누수 방지 효과를 극대화하는 측면에서 보다 유리할 수 있다.
상기 반도체 소자의 제조방법은 상기 제1면(11) 상에 연마 슬러리(150)를 공급하는 단계를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 연마 슬러리(150)는 공급 노즐(140)을 통하여 상기 제1면(11) 상에 분사될 수 있다. 상기 공급 노즐(140)을 통하여 분사되는 상기 연마 슬러리(150)의 유량은 예를 들어, 약 10ml/분 내지 약 1,000ml/분일 수 있고, 예를 들어, 약 10ml/분 내지 약 800ml/분 일 수 있고, 예를 들어, 약 50ml/분 내지 약 500ml/분일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 연마 슬러리(150) 분사 유량이 상기 범위를 만족함으로써 상기 연마 슬러리가 적절한 유량으로 상기 제1면(11) 및 상기 윈도우(102) 최상단면 상을 이동하게 됨으로써 상기 윈도우(102)의 최상단면과 상기 제1면(11) 사이의 계면을 통하여 연마 슬러리가 새어나가는 양이 상기 제1 접착층(30) 및 상기 제2 접착층(40)의 다단 접착층 구조와 상기 지지층(20)의 압축부 구조 및 상기 배리어층를 동시 구비한 상기 연마패드(100)의 누수 방지 효과를 극대화하는 측면에서 보다 유리할 수 있다.
상기 연마 슬러리(150)는 연마 입자를 포함할 수 있고, 상기 연마 입자로서 예를 들어, 실리카 입자 또는 세리아 입자를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 반도체 소자의 제조방법은 컨디셔너(170)를 통해 상기 제1면(11)을 가공하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 컨디셔너(170)를 통한 상기 제1면(11)을 가공하는 단계는 상기 반도체 기판(130)을 연마하는 단계와 동시에 수행될 수 있다.
상기 컨디셔너(170)는 회전하면서 상기 제1면(11)을 가공할 수 있다. 상기 컨디셔너(170) 회전 속도는 예를 들어, 약 50rpm 내지 약 150rpm, 예를 들어, 약 50rpm 내지 약 120rpm, 예를 들어, 약 90rpm 내지 약 120rpm일 수 있다.
상기 컨디셔너(170)는 상기 제1면(11)에 대하여 가압되면서 상기 제1면(11)을 가공할 수 있다. 상기 컨디셔너(170)의 상기 제1면(11)에 대한 가압 하중은 예를 들어, 약 1 lb 내지 약 10 lb, 예를 들어, 약 3 lb 내지 약 9 lb일 수 있다.
상기 컨디셔너(170)는 상기 연마패드(100)의 중심으로부터 상기 연마패드(100)의 말단을 왕복하는 경로로 진동 운동을 하면서 상기 제1면(11)을 가공할 수 있다. 상기 컨디셔너(170)의 진동 운동이 상기 연마패드(100)의 중심으로부터 상기 연마패드(100)의 말단을 왕복한 것을 1회로 산정했을 때, 상기 컨디셔너(170)의 진동 운동 속도는 약 10회/분(min) 내지 약 30회/분, 예를 들어, 약 10회/분 내지 약 25회/분, 예를 들어, 약 15회/분 내지 약 25회/분일 수 있다.
연마면인 상기 제1면(11)은 연마가 진행되는 동안 상기 반도체 기판(130)이 상기 연마면에 대하여 가압되는 조건 하에서 연마되기 때문에 표면으로 드러난 기공 구조 등이 눌리면서 표면 조도가 낮아지는 등 연마에 적합하지 않은 상태로 점차 변화하게 된다. 이를 방지하기 위하여, 조면화 가능한 표면을 구비한 상기 컨디셔너(170)를 통하여 상기 제1면(11)을 절삭하면서 연마에 적합한 표면 상태로 유지시킬 수 있다. 이때, 상기 제1면(11)의 절삭된 부분들이 빠르게 배출되지 못하고 잔여물(debris)이 되어 연마면 상에 잔류하는 경우 상기 반도체 기판(130)의 피연마면에 스크래치 등의 결함을 발생시키는 원인이 될 수 있다. 이러한 관점에서, 상기 컨디셔너(170) 구동 조건, 즉, 회전 속도 및 가압 조건 등이 상기 범위를 만족함으로써 상기 제1면(11)의 표면 구조가 상기 연마패드(100)의 누수 방지 효과를 우수하게 지속시키도록 유지될 수 있고, 동시에 상기 반도체 기판(130)의 피연마면에 대한 결함 방지 효과를 확보하는 측면에서 유리할 수 있다.
상기 반도체 소자의 제조방법은 광원(180)에서 방출되는 광이 상기 윈도우(102)를 왕복 투과함으로써 상기 반도체 기판(130)의 피연마면의 연마 종점을 검출하는 단계를 더 포함할 수 있다. 도 2 및 도 8을 참조할 때, 상기 제2 관통공(201)이 상기 제1 관통공(101)과 연결됨으로써 상기 광원(180)에서 방출되는 광이 상기 연마패드(100)의 최상단면부터 최하단면까지 두께 전체를 관통하는 광-경로를 확보할 수 있고, 상기 윈도우(102)를 통한 광학적 종점 검출 방법이 적용될 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 연마패드(100)를 적용한 연마 공정은 상기 제1면(11) 상에 액상의 슬러리 등의 유체를 공급하면서 진행되는데, 이때, 상기 윈도우(102)과 상기 제1면(11)의 계면 사이로 이러한 유체로부터 유래된 성분들이 흘러들어갈 수 있다. 이렇게 투과된 유체 성분이 상기 제2 관통공(201)을 지나 상기 연마패드(100) 및 상기 정반(120) 하단으로 흘러들어갈 경우, 상기 광원(180)의 고정을 야기하거나, 상기 윈도우(102)의 최하단면에 습기가 차게 되어 정확한 종점 검출을 방해할 우려가 있다. 이러한 관점에서, 상기 연마패드(100)는 상기 제2 관통공(201)을 상기 제1 관통공(101)보다 작게 형성하여 상기 제3면(21) 상에 상기 윈도우(102)의 지지면을 확보하고, 이와 동시에, 상기 지지면에 상기 제1 접착층(30) 및 상기 제2 접착층(40)을 포함하는 다단 접착층을 형성하며, 상기 지지층(20)의 상기 윈도우(102) 최하단면 대응 영역에 압축부(CR)를 구비하고, 상기 제2 접착층(40)의 일면 상에 상기 배리어층(50)을 형성함으로써 상기 연마 슬러리(150) 등으로부터 유래된 유체 성분이 상기 정반(120) 하단으로 흘러들어가거나 상기 윈도우(102)의 최하단면에 습기가 차는 현상을 유발하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예는 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하고, 이로 인해 본 발명의 권리 범위가 제한 해석되지 않으며, 본 발명의 권리 범위는 청구 범위에 의해서 결정되는 것이다.
<제조예>
제조예 1: 연마층 조성물의 제조
디이소시아네이트 성분 총 100 중량부 대비 2,4-TDI 72 중량부, 2,6-TDI 18 중량부 및 H12MDI 10 중량부를 혼합하였다. 폴리올 성분 총 100 중량부 대비 PTMG 90 중량부 및 DEG 10 중량부를 혼합하였다. 상기 디이소시아네이트 성분 총 100 중량부 대비 상기 폴리올 성분 148 중량부를 혼합하여 혼합 원료를 준비하였다. 상기 혼합 원료를 4구 플라스크에 투입 후 80℃에서 반응시켜 우레탄계 프리폴리머를 포함하고 이소시아네이트기 함량(NCO%)이 9.3중량%인 연마층 조성물을 제조하였다.
제조예 2: 윈도우 조성물의 제조
디이소시아네이트 성분 총 100 중량부 대비 2,4-TDI 64 중량부, 2,6-TDI 16 중량부 및 H12MDI 20 중량부를 혼합하였다. 폴리올 성분 총 100 중량부 대비 PTMG 47 중량부, PPG 47 중량부 및 DEG 6 중량부를 혼합하였다. 상기 디이소시아네이트 성분 총 100 중량부 대비 상기 폴리올 성분 180 중량부를 혼합하여 혼합 원료를 준비하였다. 상기 혼합 원료를 4구 플라스크에 투입 후 80℃에서 반응시켜 우레탄계 프리폴리머를 포함하고 이소시아네이트기 함량(NCO%)가 8중량%인 윈도우 조성물을 제조하였다.
<실시예 및 비교예>
실시예 1
상기 제조예 1의 연마층 조성물 100 중량부에 대하여 고상 발포제(Nouryon社) 1.0 중량부를 혼합하였고, 경화제로서 4,4'-메틸렌비스(2-클로로아닐린)(MOCA)를 혼합하되, 상기 연마층 조성물 중의 이소시아네이트기(-NCO) 1.0 대비 상기 MOCA의 아민기(-NH2)의 몰비가 0.95가 되도록 혼합하였다. 상기 연마층 조성물을 가로 1,000mm, 세로 1,000mm, 높이 3mm이고, 90℃로 예열된 몰드에 주입하되, 10kg/min의 토출 속도로 주입하였고, 동시에 기상 발포제로서 질소(N2) 기체를 1.0L/min의 주입 속도로 주입하였다. 이어서, 상기 예비 조성물을 110℃의 온도 조건 하에서 후경화 반응하여 연마층을 제조하였다. 상기 연마층을 2.03mm 두께로 선삭 가공하고, 연마면 상에 깊이 460㎛, 폭 0.85mm 및 피치 3.0mm의 동심원형 구조의 그루브를 가공하였다.
상기 제조예 2의 윈도우 조성물 100 중량부에 대하여 경화제로서 4,4'-메틸렌비스(2-클로로아닐린)(MOCA)를 혼합하되, 상기 연마층 조성물 중의 이소시아네이트기(-NCO) 1.0 대비 상기 MOCA의 아민기(-NH2)의 몰비가 0.95가 되도록 혼합하였다. 상기 윈도우 조성물을 가로 1,000mm, 세로 1,000mm, 높이 3mm이고, 90℃로 예열된 몰드에 주입하되, 10kg/min의 토출 속도로 주입하였고, 110℃의 온도 조건 하에서 후경화 반응하여 윈도우를 제조하였다. 상기 윈도우는 각 두께가 하기 표 1을 만족하도록 제조되었고, 가로 및 세로가 각각 60mm 및 20mm가 되도록 제조되었다.
폴리에스테르 수지 섬유를 포함하는 부직포에 우레탄계 수지가 함침된 구조이고 두께가 1.4 mm인 지지층을 준비하였다.
상기 연마층의 연마면의 이면(제2면) 상에 열가소성 우레탄계 접착제를 포함하는 접착 필름을 배치한 후 상기 연마층의 연마면인 제1면으로부터 제2면까지 관통하도록 제1 관통공을 형성하되, 상기 제1 관통공의 가로(폭) 및 세로(길이)가 각각 20mm 및 60mm가 되도록 직육면체 형상으로 형성하였다.
이어서, 11.5㎛ 두께의 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름 상에 1㎛ 두께의 폴리염화비닐리덴(PVDC) 소수성배리어코팅이 형성된 배리어층을 마련하고, 상기 지지층의 일면(제3면) 상에 열가소성 우레탄계 접착제를 포함하는 접착 필름을 배치한 후 상기 접착 필름 상에 상기 배리어층을 배치하고, 상기 배리어층이 상기 연마층의 상기 제2면과 맞닿도록 상호 합지한 후 가압 롤러를 이용하여 140℃에서 열융착함으로써 제2 접착층을 형성하였다.
이어서, 상기 지지층의 최하단면으로부터 절단 가공하여 상기 지지층을 두께 방향으로 관통하는 제2 관통공을 형성하되, 상기 제1 관통공에 대응되는 영역 내에 형성하여 상호 연결되도록 제조하고, 상기 제2 관통공의 가로 및 세로가 각각 52mm 및 14mm가 되도록 직육면체 형상으로 형성하였다.
도 2를 참조할 때, 상기 제2 관통공(201)이 상기 제1 관통공(101)보다 작게 형성되었기 때문에 외부로 드러나게 된 상기 제2 접착층(40)의 상부에 상기 화학식 1의 방향족 디이소시아네이트 및 폴리올을 포함하는 모노머 성분으로부터 중합 형성된 우레탄계 프리폴리머 약 97.75(±1.25) 중량% 및 상기 화학식 1의 미반응 방향족 디이소시아네이트 약 2.25(±1.25) 중량%를 포함하는 수분경화성 접착제 조성물을 도포한 후, 2시간 에이징(aging)하였다. 이때, 상기 수분경화성 접착제 조성물은 직경이 100㎛인 공급 노즐을 구비한 디스펜서(dispenser)를 이용하여 도포하였다. 이어서, 상기 윈도우(102)를 상기 수분경화성 접착제 조성물이 도포된 면에 의해 지지되도록 상기 제1 관통공(101) 내에 배치하고, 100N의 하중으로 1초 가압한 후 900N의 하중으로 10초 추가 가압하였다.
이어서, 상기 지지층(20)의 최하단면(제4면)을 가압하여 상기 제2 관통공(201)의 측면으로부터 상기 지지층(20)의 내부를 향하는 방향으로 소정의 영역에 압축부(CR)를 형성하였다.
그 결과, 상기 위도우의 최하단면 측에 상기 제1 접착층(30) 및 상기 제2 접착층의 다단 접착층을 포함하고, 배리어층을 포함하며, 상기 지지층에 압축부(CR)를 포함하는 총 두께 3.4mm의 연마패드가 제조되었다.
상기 제1 접착층, 상기 제2 접착층, 상기 지지층의 압축부 및 비압축부와 상기 그루브에 관련된 각 치수는 하기 표 1에 기재된 바와 같다.
실시예 2
상기 배리어층 대신에, 18.9㎛ 두께의 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름 상에 0.1㎛ 두께의 알루미늄(Al) 증착층이 형성된 배리어층을 적용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 연마패드를 제조하였다.
비교예 1
상기 제1 접착층이 상기 제1 관통공의 측면과 상기 윈도우의 측면 사이에 배치되지 않으며, 상기 배리어층이 존재하지 않고, 상기 지지층에 압축부는 존재하는 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 연마패드를 제조하였다.
비교예 2
상기 지지층에 압축부가 존재하지 않고, 상기 배리어층이 존재하지 않으며, 상기 제1 접착층은 존재하는 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 연마패드를 제조하였다.
비교예 3
상기 배리어층이 존재하지 않는 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 연마패드를 제조하였다.
<평가 및 측정>
측정예 1: 연마층 및 윈도우 표면 경도 평가
상기 실시예 및 비교예 각각의 연마층을 가로 및 세로를 각각 3cmХ3cm 크기로 재단하여 샘플을 마련하였다. 상기 실시예 및 비교예 각각의 윈도우를 가로 및 세로를 각각 3cmХ3cm 크기로 재단하여 샘플을 마련하였다. 상기 샘플을 온도 25℃에서 12시간 보관 후 경도계를 이용하여 Shore D 경도를 측정하여 상온 건조 상태의 표면 경도(S1, S2)로 하였다. 또한, 상기 윈도우 샘플을 30℃ 온도의 물, 50℃ 온도의 물, 70℃ 온도의 물에 30분간 침지한 후 경도계를 이용하여 쇼어 D(Shore D) 경도를 측정하여 각각 30℃ 습윤 경도(S3), 50℃ 습윤 경도(S4) 및 70℃ 습윤 경도(S5)로 하였다. 그 결과는 각각 하기 표 1에 기재한 바와 같다.
측정예 2: 누수 테스트
상기 실시예 및 비교예 각각의 연마패드를 연마 장비(CTS AP300)의 정반 상에 장착하고, 실리콘 웨이퍼(TEOS wafer)를 연마 헤드에 장착하고, 상기 연마 헤드의 회전 속도 87rpm, 상기 연마 헤드의 상기 연마패드에 대한 가압 하중 3.5psi, 상기 정반의 회전 속도 93rpm, 증류수(DI water) 주입 유량 200mL/min, 컨디셔너(CI 45) 회전 속도 101rpm, 컨디셔너 진동 운동 속도 19회/분 하에서 상기 연마패드의 그루브가 다 닳을 때까지 50시간 이상 연마를 진행하였고, 1시간마다 1번씩 누수를 확인하였다. 이어서, 평가 시간 전체에 걸쳐 육안으로 확인하여 윈도우 최하단면에 응결이 발생하거나, 정반 상에 수분이 차는 현상이 발생하지 않으면 '없음'으로 표기하고, 윈도우 최하단면에 응결이 발생하거나, 정반 상에 수분이 차는 현상이 발생한 경우에는 발생한 시점까지의 연마 시간을 표기하였다. 누수 테스트 결과는 하기 표 1에 기재한 바와 같다.
측정예 3: 에어 리크(Air Leak) 테스트
도 7은 상기 연마패드의 에어 리크 측정 과정을 개략적으로 도시한 것이다. 도 7을 참조할 때, 상기 에어 리크 값은 상기 실시예 및 비교예 각각의 연마패드에 대하여 상기 지지층 하면의 상기 윈도우 외측 둘레 대응 영역에 홀더(holder)를 위치시켜 밀폐한 후 -1bar 조건으로 5초간 감압을 실행한 후 10초간 감압 조건을 유지하여 안정화한 후 압력 변화량을 측정함으로써 도출되었다. 그 결과는 하기 표 1에 기재한 바와 같다.
상기 표 1의 결과를 참조할 때, 상기 실시예 1 내지 2의 연마패드의 경우, 상기 윈도우 최하단면이 상기 지지층의 제3면에 의해 지지되면서, 상기 윈도우의 최하단면과 상기 지지층의 제3면 사이에 제1 접착층 및 제2 접착층의 다단 접착층을 구비하고, 이와 동시에 상기 지지층이 상기 윈도우 최하단면 대응 영역 상에 압축부를 구비하며, 이와 함께 상기 배리어층을 포함함으로써 1.0×10-4 cc/min(0.001=1mbar) 이하, 보다 구체적으로, 5.0×10-5 cc/min(0.001=1mbar) 미만의 에어 리크 값을 나타내며, 우수한 누수 테스트 결과를 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 이와 달리, 상기 비교예 1 내지 3의 연마패드는 상기 다단 접착층, 상기 압축부 및 상기 배리어층 중 적어도 하나가 결여된 연마패드로서, 상기 실시예 1 내지 2의 연마패드에 비하여 열등한 누수 방지 효과를 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
이상, 전술한 바와 같이, 일 구현예에 따른 상기 연마패드는 윈도우를 적용하여 종점 검출이 가능한 연마패드이면서도, 상기 윈도우의 최하단면에 다단 접착층 구조를 적용하고, 이와 동시에 상기 지지층의 특정 영역에 압축부를 구비하며, 배리어층을 적용함으로써 상기 윈도우가 도입된 부분의 국소적인 이질성에 따른 부정적 요소, 즉, 누수 발생 가능성을 실질적으로 제거함으로써 소정의 기간 동안 사용 후 교체가 필요한 상기 연마패드의 수명을 최대로 연장시키고, 상기 연마패드의 사용 중에 누수 방지 효과를 극대화함으로써 우수한 반도체 소자를 제조할 수 있는 공정 부품으로서 기능할 수 있다.
100, 100', 200: 연마패드
10: 연마층
11: 제1면, 연마면
12: 제2면
101: 제1 관통공
102: 윈도우
20: 지지층
21: 제3면
22: 제4면
201: 제2 관통공
30: 제1 접착층
40: 제2 접착층
50: 배리어층
111: 그루브
112: 기공
113: 미세 오목부
103: 리세스부
300: 홀더
120: 정반
130: 반도체 기판
140: 공급 노즐
150: 연마 슬러리
160: 연마헤드
170: 컨디셔너
180: 광원
CR: 압축부(의 폭)
NCR: 비압축부
D1: 연마층의 두께
D2: 윈도우의 두께
d1: 그루브의 깊이
d2: 리세스부의 깊이
d3: 제1면-윈도우최상단면 단차
L1: 제1 접착층 길이
W2: 제3면 중 윈도우 지지면 폭
W3: 제1 접착층 폭
H1: 비압축부 두께
H2: 압축부 두께
w1: 그루브 폭
p1: 그루브 피치

Claims (15)

  1. 연마면인 제1면과 그 이면인 제2면을 포함하고, 상기 제1면으로부터 상기 제2면까지 관통하는 제1 관통공을 포함하는 연마층;
    상기 제1 관통공 내에 배치된 윈도우; 및
    상기 연마층의 상기 제2면 측에 배치되고, 상기 연마층 측의 제3면과 그 이면인 제4면을 포함하고, 상기 제3면으로부터 상기 제4면까지 관통하면서 상기 제1 관통공과 연결되는 제2 관통공을 포함하는 지지층;을 포함하고,
    상기 제2 관통공이 상기 제1 관통공보다 작으며,
    상기 윈도우 최하단면이 상기 제3면에 의해 지지되고,
    상기 윈도우 최하단면과 상기 제3면 사이에 제1 접착층을 포함하고,
    상기 제2면과 상기 제3면 사이; 및 상기 윈도우 최하단면과 상기 제3면 사이에 제2 접착층을 포함하며,
    상기 제2 접착층의 일면 상에 배리어층을 포함하고,
    상기 지지층이 상기 윈도우 최하단면 대응 영역에 압축부를 포함하며,
    상기 배리어층이 금속증착수지필름, 무기막증착수지필름, 소수성배리어코팅수지필름, 입자분산수지필름, 무기막, 금속막 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하고,
    상기 압축부는 상기 제4면 측에서 가압되어 일체 형성된 연속 압축 영역인,
    연마패드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 접착층이 수분경화성 수지를 포함하고,
    상기 제2 접착층이 열가소성 수지를 포함하는,
    연마패드.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 접착층은 상기 제1 관통공의 측면과 상기 윈도우의 측면 사이에는 배치되지 않는,
    연마패드.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 접착층이 상기 제1 관통공의 측면과 상기 윈도우의 측면 사이에도 배치되는,
    연마패드.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 지지층이 상기 압축부를 제외한 영역에 비압축부를 포함하고,
    상기 비압축부의 두께 대비 상기 압축부의 두께의 백분율이 0.01% 내지 80%인,
    연마패드.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1면이 적어도 하나의 그루브를 포함하고,
    상기 그루브는 깊이가 100㎛ 내지 1500㎛이고, 폭이 0.1mm 내지 20mm인,
    연마패드.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1면이 복수의 그루브를 포함하고,
    상기 복수의 그루브가 동심원형 그루브를 포함하고,
    상기 동심원형 그루브는 인접한 두 그루브 사이의 간격이 2mm 내지 70mm인,
    연마패드.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 윈도우의 최하단면이 리세스(recess)부를 포함하는
    연마패드.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 리세스부의 깊이가 0.1mm 내지 2.5 mm인,
    연마패드.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 윈도우는 제1 우레탄계 프리폴리머를 포함하는 윈도우 조성물의 무발포 경화물을 포함하고,
    상기 연마층은 제2 우레탄계 프리폴리머를 포함하는 연마층 조성물의 발포 경화물을 포함하는,
    연마패드.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1면에 대해 상온 건조 상태에서 측정한 쇼어 D 경도는 상기 윈도우 최상단면에 대해 상온 건조 상태에서 측정한 쇼어 D 경도보다 작은,
    연마패드.
  13. 연마면인 제1면과 그 이면인 제2면을 포함하고, 상기 제1면으로부터 상기 제2면까지 관통하는 제1 관통공을 포함하며, 상기 제1 관통공 내에 배치된 윈도우를 포함하는 연마층이 구비된 연마패드를 제공하는 단계; 및
    상기 제1면 상에 연마 대상의 피연마면이 맞닿도록 배치한 후 가압 조건 하에서 상기 연마패드와 상기 연마 대상을 서로 상대 회전시키면서 상기 연마 대상을 연마시키는 단계;를 포함하고,
    상기 연마 대상이 반도체 기판을 포함하며,
    상기 연마패드가 상기 연마층의 상기 제2면 측에 배치된 지지층을 더 포함하고,
    상기 지지층은 상기 연마층 측의 제3면과 그 이면인 제4면을 포함하고, 상기 제3면으로부터 상기 제4면까지 관통하면서 상기 제1 관통공과 연결되는 제2 관통공을 포함하며,
    상기 제2 관통공은 상기 제1 관통공보다 작고,
    상기 윈도우의 최하단면이 상기 제3면에 의해 지지되고,
    상기 윈도우 최하단면과 상기 제3면 사이에 제1 접착층을 포함하고,
    상기 제2면과 상기 제3면 사이; 및 상기 윈도우 최하단면과 상기 제3면 사이에 제2 접착층을 포함하며,
    상기 제2 접착층의 일면 상에 배리어층을 포함하고,
    상기 지지층이 상기 윈도우 최하단면 대응 영역에 압축부를 포함하며,
    상기 배리어층이 금속증착수지필름, 무기막증착수지필름, 소수성배리어코팅수지필름, 입자분산수지필름, 무기막, 금속막 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하고,
    상기 압축부는 상기 제4면 측에서 가압되어 일체 형성된 연속 압축 영역인,
    반도체 소자의 제조방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1면 상에 연마 슬러리를 공급하는 단계를 더 포함하고,
    상기 연마 슬러리는 공급 노즐을 통하여 상기 제1면 상에 분사되며,
    상기 공급 노즐을 통하여 분사되는 상기 연마 슬러리의 유량이 10ml/분 내지 1,000ml/분인,
    반도체 소자의 제조방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 연마 대상과 상기 연마패드의 회전 속도가 각각 10rpm 내지 500rpm인,
    반도체 소자의 제조방법.
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