KR20100109161A - 복수의 물성을 갖는 연마용 패드 및 그 제조방법 - Google Patents

복수의 물성을 갖는 연마용 패드 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연마면이 복수의 물성으로 형성되는 복수의 물성을 갖는 연마용 패드 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 연마용 패드는 디스크 형태로 형성되고, 회전에 의해 피연마물의 표면을 연마하는 연마용 패드에 있어서, 상기 연마용 패드(10)(10')는 서로 다른 물성을 이루어진 연마부재(11a)(11b)(11c)를 적어도 2이상으로 구비하고, 상기 연마부재(11a)(11b)(11c)가 교번하여 배치되고, 상기 연마용 패드는 내부에 연마용 패드(10)(10')가 성형되는 공간이 형성하는 상부몰드와 하부몰드를 성형하는 몰드제작단계(S110)와, 상기 몰드제작단계(S110)에서 제작된 상·하부몰드 사이로 서로 다른 물성을 갖는 2이상의 수지를 순차적으로 주입하는 순차주입단계(S120)와, 상기 수지가 경화되면, 상기 상·하부몰드를 개방하여 연마용 패드(10)(10')를 이형시키는 연마용 패드 이형단계(S130)와, 상기 연마용 패드(10)(10')의 표면을 제거하기 위해 연마면을 버핑가공하는 연마면 버핑가공단계(S140)를 통하여 제조된다.
연마 패드, 화학적 기계적 연마, 물성, 경도, 밀도

Description

복수의 물성을 갖는 연마용 패드 및 그 제조방법{POLISHING PAD HAVING MULTI PROPERTY AND ITS MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 표면연마에 사용되는 연마용 패드에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연마면이 단일 물성이 아닌 복수의 물성으로 형성되는 복수의 물성을 갖는 연마용 패드 및 그 제조방법에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼, LCD용 유리패널, 일반 금속재료 등과 같은 피연마물의 표면을 미세하게 연마하기 위해서 연마용 패드가 제공되고, 특히 화학적·기계적 연마(CMP ; chemical mechanical polishing)방법이 사용된다.
화학적·기계적 연마에 사용되는 연마용 패드, 즉 CMP패드는 디스크의 형태로 형성되고, 연마면에 연마성능을 향상시키고 슬러리의 배출을 위해 홈 또는 돌기가 형성된다.
이러한 연마용 패드는 피연마물에 접촉된 상태에서 회전하면서 피연마물을 연마하게 된다.
그러나, 상기와 같은 종래기술에 따른 연마용 패드에 따르면, 연마면이 경도, 밀도, 발포제의 함유, 연마제의 함유 등에 있어서 동일한 물성으로 형성되기 때문에, 피연마물에 동일한 조건으로 연마할 수 없는 문제점이 있다. 즉, 회전하는 연마용 패드는 위치에 따라 속도가 달라지는데, 상기 연마용 패드가 동일한 물성으로 형성되면 위치에 따라 다른 연마력을 갖는 상태로 피연마물을 연마하게 되므로, 피연마물이 고르게 연마되지 않은 상태가 된다.
따라서, 동일한 물성을 갖는 연마용 패드는 회전에 의해서 피연마물을 연마시킬 때, 연마용 패드의 반경에 따라 연마력이 달라지므로 피연마물이 고르게 연마되지 않는 문제점이 있다.
또한, 단일 물성을 갖는 연마용 패드를 이용하여 피연마물을 연마할 때에는, 연마정도에 따라 연마력이 다른 연마용 패드로 교체하면서, 피연마물을 연마해야 하는 불편함이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 반경에 따라 경도, 밀도와 같은 물성을 달리 하여 회전하더라도 비교적 고른 연마력을 발휘할 수 있고, 교환없이 피연마물을 연마할 수 있는 복수의 물성을 갖는 연마용 패드 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 연마용 패드는, 디스크 형태로 형성되고, 회전에 의해 피연마물의 표면을 연마하는 연마용 패드에 있어서, 상기 연마용 패드는 서로 다른 물성을 이루어진 연마부재를 적어도 2이상으로 구비하고, 상기 연마부재가 교번하여 배치되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 연마부재들은 동심원상으로 교번하여 배치되도록 한다.
한편, 상기 연마부재들은 방사상으로 교번하여 배치될 수도 있다.
본 발명에 따른 복수의 물성을 갖는 연마용 패드의 제조방법은, 내부에 연마용 패드가 성형되는 공간이 형성하는 상부몰드와 하부몰드를 성형하는 몰드제작단계와, 상기 몰드제작단계에서 제작된 상·하부몰드 사이로 서로 다른 물성을 갖는 2이상의 수지를 순차적으로 주입하는 순차주입단계와, 상기 수지가 경화되면, 상기 상·하부몰드를 개방하여 연마용 패드를 이형시키는 연마용 패드 이형단계와,
상기 연마용 패드의 표면을 제거하기 위해 연마면을 버핑가공하는 연마면 버핑가공단계를 포함한다.
여기서, 상기 순차주입단계는, 상기 상·하부몰드를 회전시키고, 상기 상·하부몰드의 내부로 서로 다른 물성을 갖는 2이상의 수지를 순차적으로 주입하여, 상기 수지가 동심원상으로 배치되게 경화되도록 하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 순차주입단계는, 상기 상·하부몰드 내부의 공간을 동심원상으로 분할하고, 상기 분할된 공간에 서로 다른 물성을 갖는 수지를 각각 주입하여, 상기 수지가 동심원상으로 배치되게 경화되도록 할 수도 있다.
아울러, 상기 순차주입단계는, 상기 상·하부몰드 내부의 공간을 방사상으로 분할하고, 상기 분할된 공간에 서로 다른 물성을 갖는 수지를 각각 주입하여, 상기 수지가 방사상으로 배치되게 경화되도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 연마용 패드에 따르면, 반경에 따라 연마력이 다르게 분포하도록 연마용 패드를 형성하여, 연마용 패드의 반경에 따른 연마력의 차이를 줄임으로써, 연마용 패드는 전체면적이 고르게 피연마물을 연마할 수 있다.
또한, 피연마물을 연마함에 있어서, 연마단계에 따라 연마력이 다른 연마용 패드를 교환할 필요없이 한 장의 연마용 패드로 피연마물을 연마시킬 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 복수의 물성을 갖는 연마용 패드를 설명하기로 한다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 연마용 패드의 사시도이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복수의 물성을 갖는 연마용 패드는, 서로 다른 물성을 이루어진 연마부재(11a)(11b)(11c)를 적어도 2이상으로 구비하고, 상기 연마부재(11a)(11b)(11c)가 교번하여 배치되도록 한다.
통상 하나의 물성을 갖는 연마부재로 연마용 패드를 구성하는 대신에, 서로 다른 물성을 갖는 2이상의 연마부재로 연마용 패드를 구성한다. 즉, 적어도 2이상으로 구비되는 연마부재(11a)(11b)(11c)는 서로 경도나 밀도가 다르거나, 발포 유무 및 발포 정도, 연마제 함유 유무 및 함유 정도 또는 그 조합에 따라 다른 물성(物性)을 갖도록 한다.
상기와 같이, 연마부재(11a)(11b)(11c)가 적어도 2이상으로 구비되어 연마용 패드(10)(10')를 형성함으로써, 상기 연마용 패드(10)(10')가 회전하면서 피연마물을 연마할 때, 상기 연마부재(11a)(11b)(11c)들이 번갈아 피연마물의 표면과 접촉하면서, 피연마물의 표면의 특정 지점에서 단일 물성의 연마부재와 접촉할 때보다 복수의 물성을 갖는 연마용 패드(10)(10')가 접촉하게 되므로 피연마물의 표면이 고르게 연마된다.
한편, 상기의 연마부재(11a)(11b)(11c)들이 배치되는 형태를 살펴보면, 연마부재들을 동심원상으로 배치되도록 하거나, 또는 방사상으로 배치되도록 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 연마부재(11a)(11b)(11c)를 동심원상으로 배치하여 연마용 패드(10)를 구성하는 실시예를 살펴보면, 상기 연마부재(11a)(11b)(11c) 를 회전중심을 동심원상으로 복수의 영역으로 분할하고, 각각의 영역에 서로 다른 물성을 갖는 연마부재가 배치되도록 한다.
예컨대, 최외곽의 영역에는 쇼어(shore) D경도를 기준으로 70의 연마부재(11a)를 배치하고, 내측으로 인접한 영역에는 60의 쇼어 D경도를 갖는 연마부재(11b)를 배치하며, 중심에는 50의 쇼어 D경도를 갖는 연마부재(11c)를 배치함으로써, 서로 다른 경도를 갖는 연마부재가 동심원상으로 배치된다.
또한, 경도를 달리하여 배치하는 것 이외에, 밀도가 1000 kg/m3, 800kg/m3와 600 kg/m3 등과 같이 밀도가 다른 연마부재를 각각 마련하고, 상기 연마부재를 배치할 수도 있다.
아울러, '발포되지 않은 연마부재, 적게 발포된 연마부재와 많이 발포된 연마부재'와 같이 발포정도가 다른 연무부재들이 동심원상으로 배치되도록 연마용 패드(10)를 형성하거나, '연마제를 함유하지 않은 연마부재, 연마제를 적게 함유한 연마부재와 연마제를 많이 함유한 연마부재'와 연마제의 함유정도가 다른 연마부재들이 동심원상으로 배치되도록 연마용 패드(10)를 형성하거나, 또는 경도, 밀도, 발포정도, 연마제 함유정도에 따른 조건이 조합된 연마부재들을 동심원상으로 배치하여 연마용 패드(10)를 형성할 수 있다.
여기서, 필요에 따라 연마용 패드(10)의 수를 결정하여 도면에 도시된 예보다 적게 구비되도록 하거나, 더 많은 수로 구비될 수도 있다.
상기와 같이, 이루어지는 연마용패드(10)는 체결공(13)을 통하여 회전체에 결합시키거나, 연마면에 사용되지 않는 면에 양면테이프를 이용하여 부착시킴으로써, 회전체와 함께 회전할 수 있다.
아울러, 도 2에 도시된 바와 같이, 연마부재(11a)(11b)(11c)들을 방사상으로 배치되도록 하여 연마용 패드(10)(10')를 구성할 수 있다.
앞서 살펴본 바와 같이, 경도, 밀도, 발포정도, 연마제 함유정도 또는 그 조합에 따라 복수의 연마부재(11a)(11b)(11c)를 마련하고, 상기 연마부재를 회전방향을 따라 방사상으로 배치하도록 한다. 예를 들어, 쇼어 D경도 70, 60, 50을 갖는 연마부재(11a)(11b)(11c)를 각각 마련하고, 상기 연마부재(11a)(11b)(11c)들을 번갈아 배치되도록 함으로써, 방사상으로 서로 다른 물성, 즉 서로 다른 경도를 갖는 연마부재를 배열하여 연마용 패드(10')를 구성할 수 있다.
여기서도, 상기 연마부재의 수는 필요에 따라 도면에 도시된 예보다 적게 구비되거나, 더 많이 구비될 수도 있다.
미설명부호 12는 슬러리의 배출을 위한 슬러리홈이다.
이하에서는 상기와 같은 복수의 물성을 갖는 연마용 패드를 제조하는 방법에 대하여 설명하기로 한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 복수의 물성을 갖는 연마용 패드를 제조하는 방법은, 내부에 연마용 패드(10)(10')가 성형되는 공간이 형성되도록 하는 상부몰드와 하부몰드를 제작하는 몰드제작단계(S110)와, 상기 상·하부몰드 사이에 형성된 공간으로 서로 다른 물성을 갖는 용융된 상태의 수지를 순차적으로 주입하는 순차주입단계(S120)와, 상기 수지가 경화되면, 상·하부몰드를 개방하여 수지가 경화된 연마용 패드(10)(10')를 상·하부몰드로부터 이형(離型)시키는 연마용 패드 이형단계(S130)와, 연마용패드의 연마면을 가공하는 연마면 버핑가공단계(S140)를 포함한다.
상기 연마용 패드(10)(10')는 용융된 수지를 경화시켜 제조하는 것인 바, 상기 연마용 패드(10)(10')의 형상과 대응되는 형상을 갖는 상부몰드와 하부몰드를 제작한다(S110). 몰드제작단계(S110)에서는 알루미늄합금, 강재(鋼材), 스테인리스합금 등을 재질로 하여, 제조하고자 하는 연마용 패드(10)(10')의 상부면과 하부면의 형상에 대응하여 반대의 형상을 갖도록 각각 상부몰드와 하부몰드를 제작한다.
이때, 상기 상부몰드와 하부몰드에는 돌기 또는 홈을 가공하여 연마용 패드(10)(10')에 홈 또는 돌기가 형성되도록 할 수도 있고, 상부몰드와 하부몰드의 내부에는 테프론 등과 같은 이형제를 코팅하여, 경화된 연마용 패드(10)(10')가 손쉽게 이형될 수 있도록 한다.
순차주입단계(S120)는 상기 몰드제작단계(S110)에서 제작된 상부몰드와 하부몰드의 내부로 서로 다른 물성을 갖는 수지를 순차적으로 주입하여, 상기 수지가 상·하부몰드의 내부에서 경화되어, 복수의 물성을 갖는 연마용 패드(10)(10')가 되도록 한다.
이때, 상기 연마부재(11a)(11b)11c)들은 동심원상으로 교번하여 배치되거나, 방사상으로 교번하여 배치되는 바, 수지를 동심원상으로 주입하거나, 방사상으로 주입한다.
예컨대, 서로 다른 물성을 갖고 연마부재(11a)(11b)11c)가 방사상으로 배치되도록 하기 위해서는, 상기 상·하부몰드를 회전시키고, 수지를 순차적으로 투입되도록 한다. 회전하고 있는 상·하부몰드 사이의 공간으로 서로 다른 물성을 갖는 수지를 순차적으로 주입하고 경화시키는 과정을 반복수행한다. 예컨대, 경도가 다른 수지로 연마용 패드(10)를 제조하는 과정이라면, 회전하고 있는 상·하부몰드 사이로 경도가 큰 수지를 주입 후 경화시켜 연마용 패드(10)의 둘레 측으로 수지가 위치하도록 하고, 다음으로 경도가 낮은 수지를 주입하여 경화시켜 그 내측 둘레에 수지가 위치하도록 하며, 경도가 제일 낮은 수지를 주입시켜 경화되도록 하여 중앙 부분에 수지가 위치하도록 하면, 도 1에 도시된 바와 같이, 경도가 큰 연마부재(11a)부터 경도가 낮은 연마부재(11c)가 연마용 패드(10)의 외측에서 중심을 향하도록 배치된다.
또는, 상기 상부몰드와 하부몰드에 동심원상으로 격벽을 형성하여, 상·하부몰드 내부에 동심원상으로 공간을 분할하고, 각각의 공간에 물성이 다른 수지를 주입하여 경화시킴으로써, 서로 다른 물성을 갖는 연마부재(11a)(11b)11c)가 동심원상으로 배치될 수 있다.
한편, 서로 다른 물성을 갖는 연마부재(11a)(11b)(11c)들이 방사상으로 배치시키기 위해서, 상기 상부몰드와 하부몰드에 방사상으로 격벽을 형성하여, 상·하부몰드 내부에 방사상으로 공간을 분할하고, 각각의 공간에 물성이 다른 수지를 각각 주입함으로써, 서로 다른 물성을 갖는 연마부재(11a)(11b)(11c)가 방사상으로 배치되도록 성형하여 연마용패드(10')를 성형한다.
상기와 같이, 복수의 물성을 갖는 연마부재(11a)(11b)(11c)가 동심원상으로 배치되거나, 방사상으로 배치되더라도, 상·하부몰드 내부의 형태에 따라, 슬러리 홈(12)이나, 체결공(13) 또는 연마돌기 등이 일체로 형성됨으로써, 별도의 가공없이도 한 번의 성형에 의해서 연마용 패드(10)(10')를 성형할 수 있다.
연마용 패드 이형단계(S130)에서는 상기 순차주입단계(S120)에서 주입되어 경화된 연마용 패드(10)(10')를 상·하부몰드로부터 분리한다. 순차주입단계(S120)에서 순차적으로 주입된 수지는 동심원상으로 또는 방사상으로 상·하부몰드 내부에서 경화되어 연마부재(11a)(11b)(11c)를 구성함으로써, 연마용 패드(10)(10')가 된다.
특히, 상기 상·하부몰드 내부에는 이형제가 코팅되어 있으므로, 상기 상부몰드와 하부몰드로부터 용이하게 상기 연마용 패드(10)(10')를 이형시킬 수 있다.
몰드로부터 이형된 연마용 패드 연마용 패드(10)(10')는 연마면 버핑가공단계(S140)를 통하여 연마면을 버핑(buffing)가공 한다. 즉, 몰드에서 이형된 연마용 패드는 일정시간 숙성시킨 후, 연마용 패드의 양면 중에서 연마에 사용될 면을 천연가죽, 합성가죽 등을 사용하여 버핑가공하여 표면을 제거한다. 연마부재(11a)(11b)(11c)는 용융된 상태에서 경화되는 동안에 상기 상·하부몰드의 내측면에 맞닿은 상태로 경화되기 때문에 연마용 패드의 고유성질을 발휘할 수 없는 바, 버핑가공을 통하여 연마용 패드의 표면을 제거한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 물성을 갖는 연마용 패드의 사시도.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복수의 물성을 갖는 연마용 패드의 사시도.
* 도면의 주요 부분에 대한 설명 *
10 : 연마패드
11a, 11b, 11c 연마부재
12 : 슬러리 홈
13 : 체결공

Claims (7)

  1. 디스크 형태로 형성되고, 회전에 의해 피연마물의 표면을 연마하는 연마용 패드에 있어서,
    상기 연마용 패드는 서로 다른 물성을 이루어진 연마부재(11a)(11b)(11c)를 적어도 2이상으로 구비하고,
    상기 연마부재(11a)(11b)(11c)가 교번하여 배치되는 것을 특징으로 하는 복수의 물성을 갖는 연마용 패드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연마부재(11a)(11b)(11c)들은 동심원상으로 교번하여 배치되는 것을 특징으로 하는 복수의 물성을 갖는 연마용 패드.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 연마부재(11a)(11b)(11c)들은 방사상으로 교번하여 배치되는 것을 특징으로 하는 복수의 물성을 갖는 연마용 패드.
  4. 내부에 연마용 패드(10)(10')가 성형되는 공간이 형성하는 상부몰드와 하부몰드를 성형하는 몰드제작단계(S110)와,
    상기 몰드제작단계(S110)에서 제작된 상·하부몰드 사이로 서로 다른 물성을 갖는 2이상의 수지를 순차적으로 주입하는 순차주입단계(S120)와,
    상기 수지가 경화되면, 상기 상·하부몰드를 개방하여 연마용 패드(10)(10')를 이형시키는 연마용 패드 이형단계(S130)와,
    상기 연마용 패드(10)(10')의 표면을 제거하기 위해 연마면을 버핑가공하는 연마면 버핑가공단계(S140)를 포함하는 복수의 물성을 갖는 연마용 패드의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 순차주입단계(S120)는,
    상기 상·하부몰드를 회전시키고,
    상기 상·하부몰드의 내부로 서로 다른 물성을 갖는 2이상의 수지를 순차적으로 주입하여, 상기 수지가 동심원상으로 배치되게 경화되도록 하는 것을 특징으로 하는 복수의 물성을 갖는 연마용 패드의 제조방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 순차주입단계(S120)는,
    상기 상·하부몰드의 내부의 공간을 동심원상으로 분할하고,
    상기 분할된 공간에 서로 다른 물성을 갖는 수지를 각각 주입하여, 상기 수지가 동심원상으로 배치되게 경화되도록 하는 것을 특징으로 하는 복수의 물성을 갖는 연마용 패드의 제조방법.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 순차주입단계(S120)는,
    상기 상·하부몰드의 내부의 공간을 방사상으로 분할하고,
    상기 분할된 공간에 서로 다른 물성을 갖는 수지를 각각 주입하여, 상기 수지가 방사상으로 배치되게 경화되도록 하는 것을 특징으로 하는 복수의 물성을 갖는 연마용 패드의 제조방법.
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