KR20130020588A - 화학기계 연마층의 제조 방법 - Google Patents

화학기계 연마층의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20130020588A
KR20130020588A KR1020120089274A KR20120089274A KR20130020588A KR 20130020588 A KR20130020588 A KR 20130020588A KR 1020120089274 A KR1020120089274 A KR 1020120089274A KR 20120089274 A KR20120089274 A KR 20120089274A KR 20130020588 A KR20130020588 A KR 20130020588A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
mold cavity
axis
nozzle opening
donut
region
Prior art date
Application number
KR1020120089274A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101950040B1 (ko
Inventor
캐쓸린 맥휴
제임스 티 머네인
조지 에이치 매클레인
듀런 에이 허트
로버트 에이 브래디
크리스토퍼 에이 영
제프리 비 밀러
Original Assignee
롬 앤드 하스 일렉트로닉 머티리얼스 씨엠피 홀딩스, 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 롬 앤드 하스 일렉트로닉 머티리얼스 씨엠피 홀딩스, 인코포레이티드 filed Critical 롬 앤드 하스 일렉트로닉 머티리얼스 씨엠피 홀딩스, 인코포레이티드
Publication of KR20130020588A publication Critical patent/KR20130020588A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101950040B1 publication Critical patent/KR101950040B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D18/00—Manufacture of grinding tools or other grinding devices, e.g. wheels, not otherwise provided for
    • B24D18/0009—Manufacture of grinding tools or other grinding devices, e.g. wheels, not otherwise provided for using moulds or presses
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/04—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/11—Lapping tools
    • B24B37/20—Lapping pads for working plane surfaces
    • B24B37/24—Lapping pads for working plane surfaces characterised by the composition or properties of the pad materials

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

연마층의 밀도 결함의 형성이 최소화되는 화학기계 연마 패드용 연마층의 제조 방법이 제공된다.

Description

화학기계 연마층의 제조 방법{METHOD OF MANUFACTURING CHEMICAL MECHANICAL POLISHING LAYERS}
본 발명은 일반적으로 연마층의 제조 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 화학기계 연마 패드용 연마층의 제조 방법에 관한 것이다.
집적 회로 및 기타 전자 장치의 제조 시에는, 다수의 전도성, 반전도성 및 유전체성 물질의 층을 반도체 웨이퍼 표면 상에 퇴적하거나 제거한다. 전도성, 반전도성 및 유전체성 물질의 박층은 다수의 퇴적 기술에 의해 퇴적될 수 있다. 최신 가공에서 통상적인 퇴적 기술로는 물리 증착(PVD; 스퍼터링으로도 공지됨), 화학 증착(CVD), 플라즈마 화학 증착(PECVD) 및 전기화학 도금(ECP)이 있다.
물질의 층들을 순차적으로 퇴적하고 제거함에 따라 웨이퍼의 최상위 표면은 비평면이 된다. 후속 반도체 가공(예: 금속화)에서는 웨이퍼가 평평한 표면을 가져야 하기 때문에, 웨이퍼는 평탄화될 필요가 있다. 평탄화는 바람직하지 않은 표면 지형 및 표면 결함, 예를 들면 거친 표면, 응집된 물질, 결정 격자 손상, 스크래치, 및 오염된 층 또는 물질을 제거하는 데에 유용하다.
화학기계 평탄화, 또는 화학기계 연마(CMP)는 반도체 웨이퍼와 같은 기판의 평탄화에 사용되는 흔한 기술이다. 통상의 CMP에서는 웨이퍼를 캐리어 어셈블리 상에 장착하고 CMP 장치의 연마 패드와 접촉하게 위치시킨다. 캐리어 어셈블리는 조정 가능한 압력을 웨이퍼에 제공하여, 웨이퍼를 연마 패드에 압박한다. 패드는 외부 구동력에 의해 웨이퍼에 대해 이동(예: 회전)한다. 그와 동시에 화학 조성물("슬러리") 또는 기타 연마 용액이 웨이퍼와 연마 패드 사이에 제공된다. 따라서, 웨이퍼 표면은 패드 표면 및 슬러리의 화학적 및 기계적 작용에 의해 연마 및 평탄화된다.
라인하르트(Reinhardt) 등의 미국 특허 제5,578,362호에는 당 업계에 공지된 예시적인 연마 패드가 개시되어 있다. 라인하르트의 연마 패드는 미소구체(microsphere)가 내부 전체에 분산되어 있는 중합체 매트릭스를 포함한다. 일반적으로, 미소구체는 액상 중합체 물질과 블렌딩 및 혼합되고 주형에 이송되어 경화된다. 당 업계의 통상적 지식은 이송 공정 동안 주형 공동의 내용물에 부여되는 동요를 최소화하는 것이다. 이 결과를 얻기 위해, 경화성 물질을 주형 공동에 가하는 노즐 개구의 위치는 통상적으로 주형 공동의 단면에 대해 중앙에 그리고 경화성 물질이 주형 공동 내에 쌓일 때 경화성 물질의 상부 표면에 대해 가능한 한 움직이지 않는 상태이도록 유지된다. 따라서, 노즐 개구의 위치는 통상적으로 이송 공정 내내 주형 공동 내의 경화성 물질의 상부 표면 위로 설정된 고도를 유지하도록 한 차원으로만 이동한다. 이어서, 성형된 물품을 얇게 잘라 연마층을 형성한다. 불행하게도, 이 방식으로 형성된 연마층은 원치 않는 결함(예: 밀도 결함)을 나타낼 수 있다.
밀도 결함은 연마층 물질의 벌크 밀도의 변화로서 나타난다. 달리 말해, 보다 낮은 충전제(예: 라인하르트 연마층의 미소구체) 농도를 가지는 영역들이다. 밀도 결함은, 연마층들간 및 단일 연마층 내에서 예측 불가능하며 아마도 해로운 유효 수명에 걸친 연마 성능 변화를 유발할 수 있다고 생각되므로 바람직하지 않다.
그럼에도, 원치 않는 밀도 결함의 형성이 더욱 최소화되거나 제거된 화학기계 연마 패드용 연마층의 개선된 제조 방법에 대한 지속적인 요구가 있다.
본 발명은 주형 기부 및 주위 벽을 가지는 주형을 제공하고 - 주형 기부 및 주위 벽은 주형 공동을 형성하고, 주형 기부는 x-y 평면을 따라 배향되며, 주형 공동은 x-y 평면에 수직인 중심축 Caxis를 가지며, 주형 공동은 도넛 홀(doughnut hole) 영역 및 도넛(doughnut) 영역을 가짐 -; 액상 예비중합체 물질을 제공하고; 복수의 미세요소를 제공하고; 노즐 개구가 있는 노즐을 제공하고; 액상 예비중합체 물질을 복수의 미세요소와 배합하여 경화성 혼합물을 형성하고; 경화성 혼합물을 노즐 개구를 통해 충전 기간 CP 동안 주형 공동에 충전하고 - 충전 기간 CP는 초기 국면, 이행(transition) 국면, 및 잔여 국면으로서 식별되는 3개의 분리된 국면으로 구분되며; 노즐 개구는 위치를 가지며, 노즐 개구의 위치는 충전 기간 CP 동안 주형 공동의 중심축 Caxis를 따라 주형 기부에 대해 이동하여, 경화성 혼합물이 주형 공동 내에 쌓임에 따라 주형 공동 내의 경화성 혼합물의 상부 표면 위로 노즐 개구의 위치를 유지하고; 노즐 개구의 위치는 초기 국면 내내 도넛 홀 영역 내에 있으며; 노즐 개구의 위치는 이행 국면 동안 도넛 홀 영역 내에 있는 것으로부터 도넛 영역 내에 있는 것으로 이행하고; 노즐 개구의 위치는 잔여 국면 동안 도넛 영역 내에 있음 -; 주형 공동 내의 경화성 혼합물을 케이크(cake)로 경화시키고; 케이크로부터 연마층을 얻는 것을 포함하는 화학기계 연마 패드용 연마층의 형성 방법을 제공한다.
본 발명은 또한 주형 기부 및 주위 벽을 가지는 주형을 제공하고 - 주형 기부 및 주위 벽은 주형 공동을 형성하고, 주형 기부는 x-y 평면을 따라 배향되며, 주형 공동은 x-y 평면에 수직인 중심축 Caxis를 가지며, 주형 공동은 도넛 홀 영역 및 도넛 영역을 가짐 -; 액상 예비중합체 물질을 제공하고; 복수의 미세요소를 제공하고; 노즐 개구가 있는 노즐을 제공하고; 액상 예비중합체 물질을 복수의 미세요소와 배합하여 경화성 혼합물을 형성하고; 경화성 혼합물을 노즐 개구를 통해 충전 기간 CP 동안 주형 공동에 충전하고 - 충전 기간 CP는 초기 국면, 이행 국면, 및 잔여 국면으로서 식별되는 3개의 분리된 국면으로 구분되며; 노즐 개구는 위치를 가지며, 노즐 개구의 위치는 충전 기간 CP 동안 주형 공동의 중심축 Caxis를 따라 주형 기부에 대해 이동하여, 경화성 혼합물이 주형 공동 내에 쌓임에 따라 주형 공동 내의 경화성 혼합물의 상부 표면 위로 노즐 개구의 위치를 유지하고; 노즐 개구의 위치는 초기 국면 내내 도넛 홀 영역 내에 있으며; 노즐 개구의 위치는 이행 국면 동안 도넛 홀 영역 내에 있는 것으로부터 도넛 영역 내에 있는 것으로 이행하고; 노즐 개구의 위치는 잔여 국면 동안 도넛 영역 내에 있음 -; 주형 공동 내의 경화성 혼합물을 케이크로 경화시키고; 케이크로부터 연마층을 얻는 것을 포함하며; 주형 공동은 실질적으로 원형인 단면 Cx-sect를 가지는 직원기둥 형상 영역에 근사하고; 주형 공동은 주형 공동의 중심축 Caxis와 일치하는 대칭축 Cx-sym을 가지고; 직원기둥 형상 영역은 하기와 같이 정의되는 단면적 Cx-area를 가지며:
Cx-area=πrC 2,
rC는 x-y 평면 상에 투영된 주형 공동의 단면적 Cx-area의 평균 반경이고; 도넛 홀 영역은 x-y 평면 상에 원형 단면 DHx-sect를 투영하며 대칭축 DHaxis를 가지는 주형 공동 내의 직원기둥 형상 영역이며; 도넛 홀은 하기와 같이 정의되는 단면적 DHx-area를 가지며:
DHx-area=πrDH 2,
rDH는 도넛 홀 영역의 원형 단면 DHx-sect의 반경이며; 도넛 영역은 x-y 평면 상에 환형 단면 Dx-sect을 투영하고 도넛 영역 대칭축 Daxis를 가지는 주형 공동 내의 환상체(toroid)형 영역이며; 환형 단면 Dx-sect는 하기와 같이 정의되는 단면적 Dx-area를 가지며:
Dx-area=πRD 2-πrD 2,
RD는 도넛 영역의 환형 단면 Dx-sect의 큰 반경이고; rD는 도넛 영역의 환형 단면 Dx-sect의 작은 반경이며; rD≥rDH이고; RD>rD이고; RD<rC이며; Cx-sym, DHaxis 및 Daxis는 각각 x-y 평면에 수직이고; 경화성 혼합물은 충전 기간 CP 동안 0.015 내지 2 kg/sec의 평균 충전 속도 CRavg로 본질적으로 일정한 속도로 주형 공동에 충전되고; rD=rDH이고; rD는 5 내지 25 mm이고; RD는 20 내지 100 mm이고; rC는 20 내지 100 cm인 화학기계 연마 패드용 연마층의 형성 방법을 제공하며; 본 발명의 방법을 사용하여 제조된 케이크는, 충전 기간 CP 내내 노즐 개구의 위치가 주형 공동의 중심축 Caxis를 따라 단지 한 차원으로만 이동한 것 이외에는 동일한 방법을 사용하여 제조한 다른 케이크에 비해 더 적은 밀도 결함을 함유한다.
도 1은 실질적으로 원형 단면을 가지는 주형 공동을 가지는 주형의 상측면 투시도이다.
도 2는 실질적으로 원형 단면을 가지는 주형 공동을 가지는 주형의 상측면 투시도이며, 주형 공동 내에 도넛 홀 영역 및 도넛 영역을 도시한다.
도 3은 도 2에 도시된 도넛 홀 및 도넛 영역의 평면도이다.
도 4a는 주형 공동 내에 노즐이 배치되어 있고 주형 공동이 경화성 혼합물로 부분적으로 충전된, 실질적으로 원형 단면을 가지는 주형 공동의 상측면 투시도이다.
도 4b는 도 4a에 도시된 주형 공동의 정면도이다.
도 5a는 도넛 홀 영역 및 도넛 영역을 가지는 실질적으로 원형인 단면을 가지는 주형 공동의 상측면 투시도이며, 다수의 예시적인 초기 국면 및 이행 국면 경로를 도시한다.
도 5b는 도 5a에 도시된 주형 공동의 정면도이다.
도 5c는 도 5a에 도시된 주형 공동의 평면도이며, 도 5a에 도시된 초기 국면 및 이행 국면 경로의 x-y 평면 상으로의 투영을 나타낸다.
도 6a는 도넛 홀 영역 및 도넛 영역을 가지는 실질적으로 원형인 단면을 가지는 주형 공동의 상측면 투시도이며, 예시적인 잔여 국면 경로를 도시한다.
도 6b는 도 6a에 도시된 주형 공동의 정면도이다.
도 6c는 도 6a에 도시된 주형 공동의 평면도이며, 도 6a에 도시된 잔여 국면 경로의 x-y 평면 상으로의 투영을 나타낸다.
도 7a는 원형 노즐 개구의 평면도이다.
도 7b는 비형원 노즐 개구의 평면도이다.
놀랍게도, 화학기계 연마 패드용 연마층의 제조에 있어서, 경화성 혼합물을 주형 공동 내에 충전하는 동안 경화성 혼합물을 주형 공동에 충전하는 노즐 개구의 위치가 주형 공동의 중심축 Caxis를 따라서 뿐 아니라 그에 대해 3차원으로 이동하는 것이, 노즐 개구의 위치가 주형 공동의 중심축 Caxis를 따라 한 차원으로만 이동하는 동일 방법에 의해 제조된 것에 비해 생성되는 연마층의 밀도 결함 발생을 현저히 감소시킨다는 것을 발견하였다.
본 명세서 및 첨부된 청구범위에 사용되는 "충전 기간 또는 CP"는 경화성 물질이 최초로 주형 공동에 도입되는 순간부터 마지막 경화성 물질이 주형 공동에 도입되는 순간까지, 경화성 물질이 주형 공동에 충전되는 데에 걸리는 시간(초)을 의미한다.
본 명세서 및 첨부된 청구범위에 사용되는 "충전 속도 또는 CR"은 충전 기간 CP(초 단위) 동안 경화성 물질이 주형 공동에 충전되는 질량 유속(kg/sec 단위)을 의미한다.
본 명세서 및 첨부된 청구범위에 사용되는 "초기 국면 시작점 또는 SPIP"는 충전 기간의 초기 국면이 시작될 때 - 충전 기간의 시작과 일치함 - 의 노즐 개구 위치를 의미한다.
본 명세서 및 첨부된 청구범위에 사용되는 "초기 국면 종료점 또는 EPIP"은 충전 기간의 이행 국면이 시작되기 직전, 충전 기간의 초기 국면이 종료될 때 노즐 개구의 위치를 의미한다.
본 명세서 및 첨부된 청구범위에 사용되는 "초기 국면 경로"는 초기 국면 시작점 SPIP로부터 초기 국면 종료점 EPIP까지 충전 기간의 초기 국면 동안 노즐 개구 위치의 이동 경로(있을 경우)를 의미한다.
본 명세서 및 첨부된 청구범위에 사용되는 "이행 국면 시작점 또는 SPTP"는 충전 기간의 이행 국면이 시작될 때의 노즐 개구 위치를 의미한다. 전이 국점 시작점 SPTP 및 초기 국점 종료점 EPIP는 동일 위치이다.
본 명세서 및 첨부된 청구범위에 사용되는 "이행 국면 이행점(들) 또는 TPTP"는 주형 공동의 중심축 Caxis에 대한 노즐 개구 위치의 이동 방향(즉, x 및 y 차원으로의 이동 방향)이 변하는, 충전 기간의 이행 국면 동안의 노즐 개구 위치(들)을 의미한다.
본 명세서 및 첨부된 청구범위에 사용되는 "이행 국면 종료점 또는 EPTP"는 주형 공동의 중심축 Caxis에 대한 노즐 개구 위치의 이동 방향이 변하는, 주형 공동의 도넛 영역 내의 노즐 개구의 최초 위치를 의미한다. 이행 국면 종료점 EPTP는 또한 충전 기간의 잔여 국면 직전, 충전 기간의 이행 국면이 종료될 때의 노즐 개구의 위치이다.
본 명세서 및 첨부된 청구범위에 사용되는 "이행 국면 경로"는 이행 국면 시작점 SPTP로부터 이행 국면 종료점 EPTP까지 충전 기간의 이행 국면 동안 노즐 개구의 위치가 취하는 경로를 의미한다.
본 명세서 및 첨부된 청구범위에 사용되는 "전여 국면 시작점 또는 SPRP"는 충전 기간의 잔여 국면이 시작될 때의 노즐 개구 위치를 의미한다. 잔여 국면 시작점 SPRP 및 이행 국면 종료점 EPTP는 동일 위치이다.
본 명세서 및 첨부된 청구범위에 사용되는 "잔여 국면 이행점 또는 TPRP"는 주형 공동의 중심축 Caxis에 대한 노즐 개구 위치의 이동 방향이 변하는, 충전 기간의 잔여 국면 동안 노즐 개구의 위치를 의미한다.
본 명세서 및 첨부된 청구범위에 사용되는 "잔여 국면 종료점 또는 EPRP"는 충전 기간의 잔여 국면이 종료될 때 - 충전 기간의 종료와 일치함 - 의 노즐 개구 위치를 의미한다.
본 명세서 및 첨부된 청구범위에 사용되는 "잔여 국면 경로"는 잔여 국면 시작점 SPRP로부터 잔여 국면 종료점 EPRP까지 충전 기간이 잔여 국면 동안 노즐 개구의 위치가 취하는 경로를 의미한다.
본 명세서 및 첨부된 청구범위에 사용되는 "폴리(우레탄)"이라는 용어는 (a) (i) 이소시아네이트와 (ii) 폴리올(디올 포함)의 반응으로부터 형성된 폴리우레탄; 및 (b) (i) 이소시아네이트와 (ii) 폴리올(디올 포함)과 (iii) 물, 아민, 또는 물과 아민의 조합의 반응으로부터 형성된 폴리(우레탄)을 포괄한다.
본 명세서 및 첨부된 청구범위에서 충전 기간 동안 경화성 혼합물의 충전 속도와 관련하여 사용되는 "본질적으로 일정한"이라는 용어는 하기 표현이 둘 다 충족되는 것을 의미한다:
CRmax≤(1.1*CRavg)
CRmin≥(0.9*CRavg)
CRmax는 충전 기간 동안 경화성 물질이 주형 공동에 충전되는 최대 질량 유속(kg/sec 단위)이고; CRmin은 충전 기간 동안 경화성 물질이 주형 공동에 충전되는 최소 질량 유속(kg/sec 단위)이고; CRavg는 충전 기간 동안 주형 공동에 충전되는 경화성 물질의 총 질량(kg 단위)를 충전 기간의 길이(초 단위)로 나눈 것이다.
본 명세서 및 첨부된 청구범위에서 경화성 물질과 관련하여 사용되는 "겔 시간"이라는 용어는 ASTM D3795-00a (Reapproved 2006)(Standard Test Method for Thermal Flow, Cure, and Behavior Properties of Pourable Thermosetting Materials by Torque Rheometer)에 따른 표준 시험법을 사용하여 측정된 그 혼합물의 총 경화 시간을 의미한다.
본 명세서 및 첨부된 청구범위에서 주형 공동(20)과 관련하여 사용되는 "실질적으로 원형인 단면"이라는 용어는 주형 공동의 중심축 Caxis(22)로부터 주위 벽(15)의 수직 내부 경계(18)까지 x-y 평면(30) 상에 투영된 주형 공동(20)의 최대 반경 rC가, 주형 공동의 중심축 Caxis(22)로부터 수직 내부 경계(18)까지 x-y 평면(30) 상에 투영된 주형 공동(20)의 최소 반경 rC보다 20％ 이하 더 긴 것을 의미한다. (도 1 참조).
본 명세서 및 첨부된 청구범위에 사용되는 "주형 공동"이라는 용어는 주형 기부(12)의 수평 내부 경계(14)와 주위 벽(15)의 수직 내부 경계(18)에 의해 형성되는 부피를 의미한다. (도 1 내지 2 참조).
본 명세서 및 첨부된 청구범위에서 제1 특징부(예: 수평 내부 경계; 수직 내부 경계)와 제2 특징부(예: 축, x-y 평면)의 관계와 관련하여 사용되는 "실질적으로 수직"이라는 용어는 제1 특징부가 제2 특징부에 대해 80 내지 100°의 각을 이룸을 의미한다.
본 명세서 및 첨부된 청구범위에서 제1 특징부(예: 수평 내부 경계; 수직 내부 경계)와 제2 특징부(예: 축, x-y 평면)의 관계와 관련하여 사용되는 "본질적으로 수직"이라는 용어는 제1 특징부가 제2 특징부에 대해 85 내지 95°의 각을 이룸을 의미한다.
본 명세서 및 첨부된 청구범위에 사용되는 "밀도 결함"이라는 용어는 연마층의 나머지에 비해 현저히 감소된 충전제 농도를 가지는 연마층의 영역을 의미한다. 밀도 결함은 연마층을 광 테이블 상에 놓았을 때 육안으로 시작적으로 검출 가능하며, 이때 밀도 결함은 연마층의 나머지에 비해 뚜렷이 더 높은 투명도를 가지는 영역으로서 나타난다.
본 명세서 및 첨부된 청구범위에서 노즐 개구와 관련하여 사용되는 "노즐 개구 반경 또는 rNO"라는 용어는 노즐 개구를 완전히 가릴 수 있는 최소 원 SC의 반경 rSC를 의미한다. 즉, rNO=rSC이다. 예시를 위해 도 7a 및 7b를 참조하라. 도 7a는 반경 rSC(64a)를 가지는 최소 원 SC(63a)에 의해 완전히 가려진 원형 노즐 개구(62a)의 평면도이다. 도 7b는 반경 rSC(64b)를 가지는 최소 원 SC(63b)에 의해 완전히 가려진 비원형 노즐 개구(62b)의 평면도이다. 바람직하게는, rNO는 5 내지 13 mm이다. 더 바람직하게는, rNO는 8 내지 10 mm이다.
본 발명의 방법에 사용되는 주형(10)의 주형 기부(12)는 주형 공동(20)의 수평 내부 경계(14)를 형성한다. (예를 들어, 도 1 내지 2 참조). 바람직하게는, 주형 공동(20)의 수평 내부 경계(14)는 평평하다. 더 바람직하게는, 주형 공동(20)의 수평 내부 경계(14)는 평평하고 주형 공동의 중심축 Caxis에 실질적으로 수직이다. 가장 바람직하게는, 주형 공동(20)의 수평 내부 경계(14)는 평평하고 주형 공동의 중심축 Caxis에 본질적으로 수직이다.
본 발명의 방법에 사용되는 주형(10)의 주위 벽(15)은 주형 공동(20)의 수직 내부 경계(18)를 형성한다. (예를 들어, 도 1 내지 2 참조). 바람직하게는, 주위 벽은 x-y 평면(30)에 실질적으로 수직인 주형 공동(20)의 수직 내부 경계(18)을 형성한다. 더 바람직하게는, 주위 벽은 x-y 평면(30)에 본질적으로 수직인 주형 공동(20)의 수직 내부 경계(18)을 형성한다.
주형 공동(20)은 z-축과 일치하고 중심점(21)에서 주형 기부(12)의 수평 내부 경계(14)와 교차하는 중심축 Caxis(22)를 가진다. 바람직하게는, 중심점(21)은 x-y 평면(30) 상에 투영된 주형 공동(20)의 단면 Cx-sect(24)의 기하학적 중심에 위치한다. (예를 들어, 도 1 내지 3 참조).
x-y 평면 상에 투영된 주형 공동의 단면 Cx-sect는 임의의 규칙적 또는 불규칙적 2차원 형상일 수 있다. 바람직하게는, 주형 공동의 단면 Cx-sect는 다각형 및 타원으로부터 선택된다. 더 바람직하게는, 주형 공동의 단면 Cx-sect는 평균 반경 rC를 가지는 실질적으로 원형인 단면이다(바람직하게는 rC는 20 내지 100 cm이고; 더 바람직하게는 rC는 25 내지 65 cm이고; 가장 바람직하게는 rC는 40 내지 60 cm임). 가장 바람직하게는, 주형 공동은 실질적으로 원형인 단면 Cx-sect를 가지는 직원기둥 형상 영역에 근사하며; 주형 공동은 주형 공동의 중심축 Caxis와 일치하는 대칭축 Cx-sym을 가지며; 직원기둥 형상 영역은 하기와 같이 정의되는 단면적 Cx-area를 가진다:
Cx-area=πrC 2,
rC는 x-y 평면 상에 투영된 주형 공동의 단면적 Cx-area의 평균 반경이고; rC는 20 내지 100 cm(더 바람직하게는 25 내지 65 cm; 가장 바람직하게는 40 내지 60 cm)이다.
주형 공동(20)은 도넛 홀 영역(40) 및 도넛 영역(50)을 가진다. (예를 들어 도 2 내지 3 참조).
바람직하게는, 주형 공동(20)의 도넛 홀 영역(40)은 x-y 평면(30) 상에 원형 단면 DHx-sect(44)를 투영하고 도넛 홀 영역 대칭축 DHaxis(42)를 가지는, 주형 공동(20) 내의 직원기둥 형상 영역이며; DHaxis는 주형 공동의 중심축 Caxis 및 z-축과 일치한다. (예를 들어, 도 2 내지 3 참조). 도넛 홀 영역(40)의 원형 단면 DHx-sect(44)는 하기와 같이 정의되는 단면적 DHx-area를 가진다:
DHx-area=πrDH 2,
rDH는 도넛 홀 영역의 원형 단면 DHx-sect(44)의 반경(46)이다. 바람직하게는, rDH≥rNO(더 바람직하게는, rDH는 5 내지 25 mm; 가장 바람직하게는, rDH는 8 내지 15 mm)이다.
바람직하게는, 주형 공동(20)의 도넛 영역(50)은 x-y 평면(30) 상에 환상 단면 Dx-sect(54)를 투영하고 도넛 영역 대칭축 Daxis(52)를 가지는, 주형 공동(20) 내의 환상체형 영역이며; Daxis는 주형 공동의 중심축 Caxis 및 z-축과 일치한다. (예를 들어, 도 2 내지 3 참조). 도넛 영역(50)의 환상 단면 Dx-sect(54)는 하기와 같이 정의되는 단면적 Dx-area를 가진다:
Dx-area=πRD 2-πrD 2,
RD는 도넛 영역의 환상 단면 Dx-sect의 큰 반경(56)이고; rD는 도넛 영역의 환상 단면 Dx-sect의 작은 반경(58)이며; rD≥rDH이고; RD>rD이고; RD<rC이다. 바람직하게는, rD≥rDH이고, rD는 5 내지 25 mm이다. 더 바람직하게는, rD≥rDH이고, rD는 8 내지 15 mm이다. 바람직하게는, rD≥rDH이고; RD>rD이고; RD≤(K*rC)이며, K는 0.01 내지 0.2(더 바람직하게는 K는 0.014 내지 0.1, 가장 바람직하게는 K는 0.04 내지 0.086)이다. 더 바람직하게는, rD≥rDH이고; RD>rD이고; RD는 20 내지 100 mm(더 바람직하게는 RD는 20 내지 80 mm; 가장 바람직하게는 RD는 25 내지 50 mm)이다.
충전 기간 CP(초 단위)의 길이는 현저히 변할 수 있다. 예를 들어, 충전 기간 CP의 길이는 주형 공동의 크기, 평균 충전 속도 CRavg, 및 경화성 혼합물의 특정(예: 겔 시간)에 따라 달라질 것이다. 바람직하게는, 충전 시간 CP는 60 내지 900 초(더 바람직하게는 60 내지 600 초, 가장 바람직하게는 120 내지 360 초)이다. 전형적으로, 충전 기간 CP는 경화성 혼합물이 나타내는 겔 시간에 의해 제약을 받을 것이다. 바람직하게는, 충전 기간 CP는 주형 공동에 충전되는 경화성 혼합물이 나타내는 겔 시간 이하일 것이다. 더 바람직하게는, 충전 기간 CP는 경화성 혼합물이 나타내는 겔 시간 미만일 것이다.
충전 속도 CR(kg/sec 단위)은 충전 기간 CP 동안 변할 수 있다. 예를 들어, 충전 속도 CR은 간헐적일 수 있다. 즉, 충전 속도 CR은 충전 기간 동안 1회 이상 잠시 0으로 떨어질 수 있다. 바람직하게는, 경화성 혼합물은 충전 기간에 걸쳐 본질적으로 일정한 속도로 주형 공동에 충전된다. 보다 바람직하게는, 경화성 혼합물은 충전 기간 CP에 걸쳐 0.015 내지 2 kg/sec(더 바람직하게는 0.015 내지 1 kg/sec; 가장 바람직하게는 0.08 내지 0.4 kg/sec)의 평균 충전 속도 CRavg로 본질적으로 일정한 속도로 주형 공동에 충전된다.
충전 기간 CP는 초기 국면, 이행 국면 및 잔여 국면으로서 식별되는 3개의 분리된 국면으로 구분된다. 초기 국면의 시작은 충전 기간 CP의 시작에 상응한다. 초기 국면의 종료는 이행 국면의 시작 직전이다. 이행 국면의 종료는 잔여 국면의 시작 직전이다. 잔여 국면의 종료는 충전 기간 CP의 종료에 상응한다.
노즐은 충전 기간 CP 동안 노즐 개구의 위치가 3개 차원으로 모두 이동하도록 이동 또는 변형(예: 단축)된다. 노즐(60)은, 충전 기간 CP 동안 노즐 개구(62)의 위치가 주형 공동의 중심축 Caxis(122)를 따라 주형 기부(112)에 대해 이동하여 경화성 혼합물(70)이 주형 공동(120) 내에 쌓임에 따라 경화성 혼합물(70)의 상부 표면(72) 위로 노즐 개구(62)의 위치를 유지하도록 충전 기간 CP 동안 이동 또는 변형(예: 단축)된다. (도 4a 및 4b 참조). 바람직하게는, 노즐 개구(62)의 위치는, 경화성 혼합물(70)이 주형 공동(120) 내에 쌓임에 따라 경화성 혼합물(70)의 상부 표면(72) 위로 일정 고도(65)에 노즐 개구(62)의 위치를 유지하도록, 충전 기간 CP 동안 주형 공동의 중심축 Caxis(122)를 따라 주형 기부(112)에 대해 이동하며; 고도는 >0 내지 30 mm(더 바람직하게는 >0 내지 20 mm; 가장 바람직하게는 5 내지 10 mm)이다. (도 4b 참조). 노즐 개구의 위치는 충전 기간 동안 주형 공동의 중심축 Caxis를 따른 그의 이동(즉, z 차원으로의 이동)을 잠시 멈출 수 있다. 바람직하게는, 노즐 개구의 위치는 각각의 이행 국면 이행점 TPTP(있을 경우) 및 각각의 잔여 국면 이행점 TPRP에서 주형 공동의 중심축 Caxis에 대한 그의 이동을 잠시 멈춘다(즉, 노즐 개구의 위치는 z 차원으로의 이동을 잠시 멈춘다).
노즐 개구의 위치는 충전 기간의 초기 국면 내내(즉, 초기 국면이 지속되는 동안) 주형 공동의 도넛 홀 영역 내에 있다. 노즐 개구의 위치는 초기 국면 내내 정지 상태를 유지할 수 있으며, 이때 초기 국면 시작점 SPIP 및 초기 국면 종료점 EPIP은 동일 위치이다(즉, SPIP=EPIP). 바람직하게는, SPIP=EPIP인 경우, 초기 국면은 >0 내지 90 초 길이(더 바람직하게는 >0 내지 60 초 길이; 가장 바람직하게는 5 내지 30 초 길이)이다. 가장 바람직하게는, 노즐 개구의 위치는 충전 기간의 초기 국면의 시작으로부터 주형 공동 내의 경화성 혼합물의 상부 표면이 상승하기 시작할 때 - 이때 이행 국면이 시작됨 - 까지 정지 상태를 유지하며; 초기 국면 시작점 SPIP(80)와 초기 국면 종료점 EPIP(81a)(이는 이행 국면 시작점 SPTP(82a)과 일치함)는 주형 공동의 중심축 Caxis(222)를 따라 주형 공동(220)의 도넛 홀 영역(140) 내의 동일 위치이다. 바람직하게는, 도넛 홀 영역(140)은 직원기둥이고; 도넛 홀의 대칭축 DHaxis(142)는 주형 공동의 중심축 Caxia(222) 및 z-축과 일치한다. (도 5a 내지 5c 참조). 노즐 개구의 위치는 초기 국면 동안 이동할 수 있으며, 이때 초기 국면 시작점 SPIP는 초기 국면 종료점 EPIP과 상이하다(즉, SPIP≠EPIP). 바람직하게는, SPIP≠EPIP인 경우; 초기 국면은 >0 내지 (CP-10.02) 초 길이이고; CP는 초 단위의 충전 기간이다. 더 바람직하게는, SPIP≠EPIP인 경우; 초기 국면은 >0 내지 (CP-30) 초 길이이며; CP는 초 단위의 충전 기간이다. 가장 바람직하게는, 주형 공동(220) 내의 경화성 물질의 상부 표면은 충전 기간의 초기 국면 동안 상승하며, 노즐 개구의 위치는 바람직하게는 초기 국면 시작점 SPIP(80)로부터 초기 국면 종료점 EPIP(81b)(이는 이행 국면 시작점 SPTP(82b)와 일치함)까지 주형 공동의 중심축 Caxis(222)를 따라 주형 공동(220)의 도넛 홀 영역(140) 내에서 이동하여, 충전 기간의 초기 국면 내내 경화성 물질이 주형 공동(220) 내에 쌓임에 따라 경화성 물질의 상부 표면 위로 일정 고도에 노즐 개구의 위치를 유지한다. (도 5a 내지 5c 참조).
노즐 개구의 위치는 충전 기간의 이행 국면 동안 주형 공동의 도넛 홀 영역 내의 지점으로부터 도넛 영역 내의 지점으로 이동한다. 바람직하게는, 이행 국면은 0.02 내지 30 초 길이(더 바람직하게는 0.2 내지 5 초 길이; 가장 바람직하게는 0.6 내지 2 초 길이)이다. 바람직하게는, 노즐 개구의 위치는 이행 국면 동안 주형 공동의 중심축 Caxis에 대해 10 내지 70 mm/sec(더 바람직하게는 15 내지 35 mm/sec, 가장 바람직하게는 20 내지 30 mm/sec)의 평균 속력으로 이동한다. 바람직하게는, 노즐 개구 위치의 이동은 각각의 이행 국면 이행점 TPTP(있을 경우) 및 이행 국면 종료점 EPTP에서 주형 공동의 중심축 Caxis에 대한 그의 이동을 잠시 멈춘다(즉, x 및 y 차원으로의 이동을 잠시 멈춤). 바람직하게는, 노즐 개구의 위치는 이행 국면 동안 이행 국면 시작점 SPTP로부터 임의의 이행 국면 이행점 TPTP을 통해 이행 국면 종료점 EPTP까지 주형 공동의 중심축 Caxis에 대해 일정한 속력으로 이동한다. 바람직하게는, 이행 국면 동안 노즐 개구의 위치는 이행 국면 시작점 SPTP로부터 복수의 이행 국면 이행점 TPTP를 통해 이행 국면 종료점 EPTP까지 이동하며; x-y 평면 상에 투영된 이행 국면 경로는 곡선에 근사한다(더 바람직하게는, 이행 국면 경로는 나선형 완화 곡선(spiral easement)에 근사함). 가장 바람직하게는, 이행 국면 동안 노즐 개구의 위치는 이행 국면 시작점 SPTP로부터 이행 국면 종료점 EPTP까지 직접 이동하며; 이때 x-y 평면에 투영된 이행 국면 경로는 직선이다.
도 5a 내지 5c는 중심축 Caxis(222); 대칭축 DHaxis(142)를 가지는 직원기둥 형상인 도넛 홀 영역(140); 및 대칭축 Daxis(152)를 가지는 환상체형 도넛 영역(150)을 가지며; 주형 공동의 중심축 Caxis(222), 도넛 홀의 대칭축 DHaxis(142) 및 도넛의 대칭축 Daxis(152)는 각각 z 축과 일치하는 주형 공동(220)의 3개의 상이한 이행 국면 경로를 도시한다. 도 5a 내지 5c에 도시된 제1 이행 국면 경로는 주형 공동(220)의 도넛 홀 영역(140) 내의 이행 국면 시작점 SPTP(82a)에서 시작하여 주형 공동(220)의 도넛 영역(150) 내의 이행 국면 종료점 EPTP(89)로 직접 나아가며; 이행 국면 경로(83a)는 x-y 평면(130) 상에 하나의 직선(84)을 투영한다. 도 5a 내지 5c에 도시된 제2 이행 국면 경로는 주형 공동(220)의 도넛 홀 영역(140) 내의 이행 국면 시작점 SPTP(82b)에서 시작하여 주형 공동(220)의 도넛 영역(150) 내의 이행 국면 종료점 EPTP(89)로 직접 나아가며; 이때 이행 국면 경로(83b)는 x-y 평면(130) 상에 하나의 직선(84)으로서 투영된다. 도 5a 내지 5c에 도시된 제3 이행 국면 경로는 도넛 홀 영역(140) 내의 이행 국면 시작점 SPTP(82a)에서 시작하고; 도넛 홀 영역(140) 내의 이행 국면 이행점 TPTP(88)을 통해 이행하고; 이어서 도넛 영역(150) 내에 위치한 이행 국면 종료점 EPTP(89)로 나아가며; 이때 이행 국면 경로(85)는 x-y 평면(130) 상에 한 쌍의 연결된 직선(87)을 투영한다. 이행 국면 종료점 EPTP(89)는 잔여 국면 시작점 SPRP(90)와 일치한다(즉, 이들은 동일 위치임).
노즐 개구의 위치는 충전 기간의 잔여 국면 동안 도넛 영역 내에 있다(즉, 노즐 개구의 위치는 충전 기간의 잔여 국면의 일부 동안은 도넛 홀 영역을 통과하거나 그에 있을 수도 있음). 바람직하게는, 노즐 개구의 위치는 충전 기간의 잔류 국면 내내(즉, 잔류 국면이 지속되는 동안) 도넛 영역 내에 있다. 바람직하게는, 잔류 국면은 ≥10 초 길이이다. 더 바람직하게는, 잔류 국면은 10 내지 <(CP-0.2) 초 길이이고; CP는 초 단위의 충전 기간이다. 더욱더 바람직하게는, 잔류 국면은 30 내지 <(CP-0.2) 초 길이이고; CP는 초 단위의 충전 기간이다. 가장 바람직하게는, 잔류 국면은 0.66*CP 내지 <(CP-0.2) 초 길이이고; CP는 초 단위의 충전 기간이다. 바람직하게는, 노즐 개구의 위치는 잔류 국면 동안 주형 공동의 중심축 Caxis에 대해 10 내지 70 mm/sec(더 바람직하게는 15 내지 35 mm/sec, 가장 바람직하게는 20 내지 30 mm/sec)의 평균 속력으로 이동한다. 바람직하게는, 노즐 개구의 위치는 각각의 잔류 국면 이행점 TPRP에서 주형 공동의 중심축 Caxis에 대한 그의 이동을 잠시 멈출 수 있다(즉, 노즐 개구의 위치는 x 및 y 차원으로의 이동을 잠시 멈출 수 있음). 바람직하게는, 노즐 개구의 위치는 잔류 국면 동안 잔류 국면 시작점 SPRP로부터 각각의 잔류 국면 이행점 TPRP를 통해 주형 공동의 중심축 Caxis에 대해 일정한 속력으로 이동한다. 바람직하게는, 잔류 국면 동안 노즐 개구의 위치는 잔류 국면 시작점 SPRP로부터 복수의 잔류 국면 이행점 TPRP를 통해 이동하며; 이때 잔류 국면 경로는 x-y 평면 상에 일련의 연결된 선을 투영한다. 바람직하게는, 잔류 국면 이행점들 TPRP는 모두 주형 공동의 도넛 영역 내에 위치한다. 바람직하게는, 잔류 국면 경로에 의해 x-y 평면 상에 투영된 일련의 연결된 선들은 주형 공동의 중심축 Caxis로부터 거리가 변하는 2차원 나선 또는 원에 근사한다. 바람직하게는, 잔류 국면 경로에 의해 x-y 평면 상에 투영된 일련의 연결된 선들은 2차원 나선에 근사하며, 연속적인 잔류 국면 이행점들 TPRP은 주형 공동의 중심축 Caxis로부터 증가하거나 감소하는 거리로 x-y 평면상에 투영된다. 더 바람직하게는, 잔류 국면 경로에 의해 x-y 평면 상에 투영된 일련의 연결된 선들은 원에 근사하며, 연속적인 잔류 국면 이행점들 TPRP은 주형 공동의 중심축 Caxis로부터 동일한 거리로 x-y 평면 상에 투영되고, 잔류 국면 경로에 의해 x-y 평면 상에 투영된 일련의 연결된 선들은 정다각형이다(즉, 등변형 및 등각형). 바람직하게는, 정다각형은 ≥5개의 변(더 바람직하게는 ≥8개의 변; 가장 바람직하게는 ≥10개의 변; 바람직하게는 ≤100개의 변; 더 바람직하게는 ≤50개의 변; 가장 바람직하게는 ≤20개의 변)을 가진다. 가장 바람직하게는, 잔류 국면 경로는 헬릭스(helix)에 근사한다. 즉, 잔류 국면 동안 노즐 개구의 위치는 주형 공동 내에 쌓이는 경화성 혼합물의 상부 표면 위로 원하는 고도를 유지하도록 주형 공동의 중심축 Caxis를 따라 연속적으로 이동하는 동시에, 노즐 개구의 위치는 x-y 평면 상에 정다각형을 투영하는 경로를 추적한다(바람직하게는, 정다각형은 5 내지 100개의 변; 더 바람직하게는 5 내지 50개의 변; 더욱더 바람직하게는 8 내지 25개의 변; 가장 바람직하게는 8 내지 15개의 변)을 가진다.
도 6a 내지 6c는 중심축 Caxis(222); 대칭축 DHaxis(142)를 가지는 직원기둥 형상인 도넛 홀 영역(140); 및 대칭축 Daxis(152)를 가지는 환상체형 도넛 영역(150)을 가지며; 주형 공동 중심축 Caxis(222), 도넛 홀의 대칭축 DHaxis(142) 및 도넛의 대칭축 Daxis(152)는 각각 z 축과 일치하는 주형 공동(220) 내에서 헬릭스에 근사하는, 바람직한 잔류 국면 경로(95)의 일부를 도시한다. 잔류 국면 경로(95)는 주형 공동(220)의 도넛 영역(150) 내의 잔류 국면 시작점 SPRP(90)에서 시작하여 주형 공동(220)의 도넛 영역(150) 내의 복수의 잔류 국면 이행점 TPRP(92)를 통해 나아가며; 모든 잔류 국면 이행점들 TPRP는 주형 공동의 중심축 Caxis(222)로부터 동일한 거리에 있고; 잔류 국면 경로(95)는 x-y 평면(130) 상에 정십면체(100)를 형성하는 10개의 동일한 길이의 선(97)으로서 투영된다. 잔류 이행 시작점 SPRP(90)는 이행 국면 종료점 EPTP(89)와 일치한다(즉, 이들은 동일 위치임).
경화성 혼합물은 바람직하게는 액상 예비중합체 물질 및 복수의 미세요소를 포함하며, 복수의 미세요소는 액상 예비중합체 물질 내에 균일하게 분산된다.
액상 예비중합체 물질은 바람직하게는 중합(즉, 경화)되어 폴리(우레탄), 폴리술폰, 폴리에테르 술폰, 나일론, 폴리에테르, 폴리에스테르, 폴리스티렌, 아크릴 중합체, 폴리우레아, 폴리아미드, 폴리비닐 클로라이드, 폴리비닐 플루오라이드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부타디엔, 폴리에틸렌 이민, 폴리아크릴로니트릴, 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리올레핀, 폴리(알킬)아크릴레이트, 폴리(알킬)메타크릴레이트, 폴리아미드, 폴리에테르 이미드, 폴리케톤, 에폭시, 실리콘, 에틸렌 프로필렌 디엔 단량체로부터 형성된 중합체, 단백질, 다당류, 폴리아세테이트, 및 이들 중 2종 이상의 조합으로부터 선택된 물질을 형성한다. 바람직하게는, 액상 예비 중합체 물질은 중합되어 폴리(우레탄)을 포함하는 물질을 형성한다. 더 바람직하게는, 액상 예비중합체 물질은 중합되어 폴리우레탄을 포함하는 물질을 형성한다. 가장 바람직하게는, 액상 예비중합체 물질은 중합(경화)되어 폴리우레탄을 형성한다.
바람직하게는, 액상 예비중합체 물질은 폴리이소시아네이트-함유 물질을 포함한다. 보다 바람직하게는, 액상 예비중합체 물질은 폴리이소시아네이트(예: 디이소시아네이트)와 히드록실-함유 물질의 반응 생성물을 포함한다.
바람직하게는, 폴리이소시아네이트는 메틸렌 비스 4,4'-시클로헥실-이소시아네이트; 시클로헥실 디이소시아네이트; 이소포론 디이소시아네이트; 헥사메틸렌 디이소시아네이트; 프로필렌-1,2-디이소시아네이트; 테트라메틸렌-1,4-디이소시아네이트; 1,6-헥사메틸렌-디이소시아네이트; 도데칸-1,12-디이소시아네이트; 시클로부탄-1,3-디이소시아네이트; 시클로헥산-1,3-디이소시아네이트; 시클로헥산-1,4-디이소시아네이트; 1-이소시아네이토-3,3,5-트리메틸-5-이소시아네이토메틸시클로헥산; 메틸 시클로헥실렌 디이소시아네이트; 헥사메틸렌 디이소시아네이트의 트리이소시아네이트; 2,4,4-트리메틸-1,6-헥산 디이소시아네이트의 트리이소시아네이트; 헥사메틸렌 디이소시아네이트의 우레트디온; 에틸렌 디이소시아네이트; 2,2,4-트리메틸헥사메틸렌 디이소시아네이트; 2,4,4-트리-메틸헥사메틸렌 디이소시아네이트; 디시클로헥실메탄 디이소시아네이트; 및 이들의 조합으로부터 선택된다. 가장 바람직하게는, 폴리이소시아네이트는 지방족이고, 14 퍼센트 미만의 미반응 이소시아네이트 기를 가진다.
바람직하게는, 본 발명에 사용되는 히드록실-함유 물질은 폴리올이다. 예시적인 폴리올은 예를 들어 폴리에테르 폴리올, 히드록시-말단 폴리부타디엔(부분 및 완전 수소화 유도체 포함), 폴리에스테르 폴리올, 폴리카프로락톤 폴리올, 폴리카르보네이트 폴리올, 및 이들의 혼합물을 포함한다.
바람직한 폴리올은 폴리에테르 폴리올을 포함한다. 폴리에테르 폴리올의 예는 폴리테트라메틸렌 에테르 글리콜("PTMEG"), 폴리에틸렌 프로필렌 글리콜, 폴리옥시프로필렌 글리콜, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 탄화수소 쇄는 포화 또는 불포화 결합 및 치환 또는 비치환 방향족 및 시클릭 기를 가질 수 있다. 바람직하게는, 본 발명의 폴리올은 PTMEG를 포함한다. 적합한 폴리에스테르 폴리올은 폴리에틸렌 아디페이트 글리콜; 폴리부틸렌 아디페이트 글리콜; 폴리에틸렌 프로필렌 아디페이트 글리콜; o-프탈레이트-1,6-헥산디올; 폴리(헥사메틸렌 아디페이트) 글리콜; 및 이들의 혼합물을 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 탄화수소 쇄는 포화 또는 불포화 결합 또는 치환 또는 비치환 방향족 및 시클릭 기를 가질 수 있다. 적합한 폴리카프로락톤 폴리올은 1,6-헥산디올-개시된 폴리카프로락톤; 디에틸렌 글리콜 개시된 폴리카프로락톤; 트리메틸올 프로판 개시된 폴리카프로락톤; 네오펜틸 글리콜 개시된 폴리카프로락톤; 1,4-부탄디올-개시된 폴리카프로락톤; PTMEG-개시된 폴리카프로락톤; 및 이들의 혼합물을 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 탄화수소 쇄는 포화 또는 불포화 결합 또는 치환 또는 비치환 방향족 및 시클릭 기를 가질 수 있다. 적합한 폴리카르보네이트는 폴리프탈레이트 카르보네이트 및 폴리(헥사메틸렌 카르보네이트) 글리콜을 포함하나, 이에 한정되지 않는다.
바람직하게는, 복수의 미세요소는 포획된 기포, 중공 중합체 물질(즉, 미소구체), 액체 충전 중공 중합체 물질, 수용성 물질(예: 시클로덱스트린), 및 불용성 상 물질(예: 광유)로부터 선택된다. 바람직하게는, 복수의 미세요소는 미소구체, 예를 들어, 폴리비닐 알콜, 펙틴, 폴리비닐 피롤리돈, 히드록시에틸셀룰로오스, 메틸셀룰로오스, 히드로프로필메틸셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스, 히드록시프로필셀룰로오스, 폴리아크릴산, 폴리아크릴아미드, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리히드록시에테르아크릴레이트, 전분, 말레산 공중합체, 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리우레탄, 시클로덱스트린, 및 이들의 조합(예: 스웨덴 순스발의 Akzo Nobel로부터의 ExpancelTM)이다. 미소구체는 예를 들어 분지, 블로킹 및 가교에 의해 용해도, 팽윤성 및 다른 특성이 변화하도록 화학적으로 개질될 수 있다. 바람직하게는, 미소구체는 150 ㎛ 미만의 평균 직경, 더 바람직하게는 50 ㎛ 미만의 평균 직경을 가진다. 가장 바람직하게는, 미소구체(48)는 15 ㎛ 미만의 평균 직경을 가진다. 미소구체의 평균 직경은 변할 수 있으며, 다양한 크기 및 다양한 미소구체(48)의 혼합물이 사용될 수 있다. 미소구체를 위한 가장 바람직한 물질은 아크릴로니트릴과 비닐리덴 클로라이드의 공중합체(예: Akzo Nobel로부터 입수 가능한 Expancel?)이다.
액상 예비중합체 물질은 임의로는 경화제를 추가로 포함한다. 바람직한 경화제는 디아민을 포함한다. 적합한 폴리디아민은 1급 및 2급 아민을 둘 다 포함한다. 바람직한 폴리디아민은 디에틸 톨루엔 디아민("DETDA"); 3,5-디메틸티오-2,4-톨루엔디아민 및 그의 이성질체; 3,5-디에틸톨루엔-2,4-디아민 및 그의 이성질체(예: 3,5-디에틸톨루엔-2,6-디아민); 4,4'-비스-(sec-부틸아미노)-디페닐메탄; 1,4-비스-(sec-부틸아미노)-벤젠; 4,4'-메틸렌-비스-(2-클로로아닐린); 4,4'-메틸렌-비스-(3-클로로-2,6-디에틸아닐린)("MCDEA"); 폴리테트라메틸렌옥사이드-디-p-아미노벤조에이트; N,N'-디알킬디아미노 디페닐 메탄; p,p'-메틸렌 디아닐린 ("MDA"); m-페닐렌디아민("MPDA"); 메틸렌-비스 2-클로로아닐린("MBOCA"); 4,4'-메틸렌-비스-(2-클로로아닐린)("MOCA"); 4,4'-메틸렌-비스-(2,6-디에틸아닐린)("MDEA"); 4,4'-메틸렌-비스-(2,3-디클로로아닐린)("MDCA"); 4,4'-디아미노-3,3'-디에틸-5,5'-디메틸 디페닐메탄, 2,2',3,3'-테트라클로로 디아미노 디페닐메탄; 트리메틸렌 글리콜 디-p-아미노벤조에이트; 및 이들의 혼합물을 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 바람직하게는, 디아민 경화제는 3,5-디메틸티오-2,4-톨루엔디아민 및 그의 이성질체로부터 선택된다.
경화제는 또한 디올, 트리올, 테트라올 및 히드록시-말단 경화제를 포함할 수 있다. 적합한 디올, 트리올, 및 테트라올 기는 에틸렌 글리콜; 디에틸렌 글리콜; 폴리에틸렌 글리콜; 프로필렌 글리콜; 폴리프로필렌 글리콜; 저분자량 폴리테트라메틸렌 에테르 글리콜; 1,3-비스(2-히드록시에톡시) 벤젠; 1,3-비스-[2-(2-히드록시에톡시) 에톡시]벤젠; 1,3-비스-{2-[2-(2-히드록시에톡시) 에톡시]에톡시}벤젠; 1,4-부탄디올; 1,5-펜탄디올; 1,6-헥산디올; 레소르시놀-디-(베타-히드록시에틸) 에테르; 히드로퀴논-디-(베타-히드록시에틸) 에테르; 및 이들의 혼합물을 포함한다. 바람직한 히드록시-말단 경화제는 1,3-비스(2-히드록시에톡시) 벤젠; 1,3-비스-[2-(2-히드록시에톡시) 에톡시]벤젠; 1,3-비스-{2-[2-(2-히드록시에톡시) 에톡시]에톡시}벤젠; 1,4-부탄디올; 및 이들의 혼합물을 포함한다. 히드록시-말단 및 디아민 경화제는 하나 이상의 포화, 불포화, 방향족, 및 시클릭 기를 포함할 수 있다. 추가로, 히드록시-말단 및 디아민 경화제는 하나 이상의 할로겐 기를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 케이크를 바람직한 두께의 복수의 연마층으로 얇게 자르거나 유사하게 박편화한다.
바람직하게는, 화학기계 연마 패드용 연마층의 형성을 위한 본 발명의 방법은 윈도우 블록(window block)을 제공하고, 윈도우 블록을 주형 공동에 위치시키는 것을 추가로 포함한다. 윈도우 블록은 경화성 혼합물을 주형 공동으로 옮기기 전 또는 후에 주형 공동에 위치시킬 수 있다. 바람직하게는, 윈도우 블록은 경화성 혼합물을 주형 공동으로 옮기기 전에 주형 공동에 위치시킨다. 바람직하게는, 본 발명의 방법은 윈도우 블록을 주형 기부(바람직하게는 주형 기부의 수평 내부 경계)에 고정시키는 것을 추가로 포함한다. 바람직하게는, 본 발명의 방법은 윈도우 블록 접착제를 제공하고, 윈도우 블록을 주형 기부(바람직하게는 주형 기부의 수평 내부 경계)에 고정시키는 것을 추가로 포함한다. 윈도우 블록을 주형 기부에 고정시키는 것은 케이크를 복수의 연마층으로 박편화(예: 얇게 자름)할 때 윈도우 뒤틀림(예: 연마층으로부터 외측으로의 윈도우 돌출)의 형성을 완화하는 것으로 생각된다.
화학기계 연마 패드에 사용하기 적합한 윈도우 블록 제형은 당 업계에 잘 알려져 있다.
바람직하게는, 본 발명의 방법을 사용하여 제조된 케이크는, 충전 기간 CP 내내 노즐 개구의 위치가 주형 공동의 중심축 Caxis를 따라 단지 한 차원으로만 이동한 것(즉, 노즐 개구의 위치를 경화성 물질이 주형 공동 내에 쌓일 때 경화성 물질의 상부 표면 위로 설정된 고도를 유지함) 이외에는 동일한 방법을 사용하여 제조한 다른 케이크에 비해 더 적은 밀도 결함을 함유한다. 더 바람직하게는, 본 발명의 방법을 사용하여 제조된 케이크는, 케이크당 밀도 결함이 없는 연마층을 적어도 50％ 더 많이(더 바람직하게는 적어도 75％ 더 많이; 가장 바람직하게는 적어도 100％ 더 많이) 제공한다. 더욱더 바람직하게는, 주형 공동은 평균 반경 rC가 40 내지 60 cm인 실질적으로 원형인 단면을 가지며, 본 발명의 방법을 사용하여 제조된 케이크는 밀도 결함이 없는 연마층의 수에 있어서, 충전 기간 CP 내내 노즐 개구의 위치가 주형 공동의 중심축 Caxis를 따라 단지 한 차원으로만 이동한 것 이외에는 동일한 방법에 의해 제공된 밀도 결함이 없는 연마층의 수에 비해 2배 증가(더 바람직하게는 3배 증가)를 제공한다.

Claims (10)

  1. 주형 기부 및 주위 벽을 가지는 주형을 제공하고 - 주형 기부 및 주위 벽은 주형 공동을 형성하고, 주형 기부는 x-y 평면을 따라 배향되며, 주형 공동은 x-y 평면에 수직인 중심축 Caxis를 가지며, 주형 공동은 도넛 홀(doughnut hole) 영역 및 도넛(doughnut) 영역을 가짐 -;
    액상 예비중합체 물질을 제공하고;
    복수의 미세요소(microelement)를 제공하고;
    노즐 개구가 있는 노즐을 제공하고;
    액상 예비중합체 물질을 복수의 미세요소와 배합하여 경화성 혼합물을 형성하고;
    경화성 혼합물을 노즐 개구를 통해 충전 기간 CP 동안 주형 공동에 충전하고 - 충전 기간 CP는 초기 국면, 이행 국면, 및 잔여 국면으로서 식별되는 3개의 분리된 국면으로 구분되며;
    노즐 개구는 위치를 가지며, 노즐 개구의 위치는 충전 기간 CP 동안 주형 공동의 중심축 Caxis를 따라 주형 기부에 대해 이동하여, 경화성 혼합물이 주형 공동 내에 쌓임에 따라 주형 공동 내의 경화성 혼합물의 상부 표면 위로 노즐 개구의 위치를 유지하고;
    노즐 개구의 위치는 초기 국면 내내 도넛 홀 영역 내에 있으며;
    노즐 개구의 위치는 이행 국면 동안 도넛 홀 영역 내에 있는 것으로부터 도넛 영역 내에 있는 것으로 이행하고;
    노즐 개구의 위치는 잔여 국면 동안 도넛 영역 내에 있음 -;
    주형 공동 내의 경화성 혼합물을 케이크(cake)로 경화시키고;
    케이크로부터 연마층을 얻는 것
    을 포함하는 화학기계 연마 패드용 연마층의 형성 방법.
  2. 제1항에 있어서, 주형 기부는 주형 공동의 수평 내부 경계를 형성하고, 수평 내부 경계는 평평한 방법.
  3. 제1항에 있어서, 노즐 개구 위치의 이동은 잔여 국면 동안 주형 공동의 중심축 Caxis에 대한 그의 이동을 잠시 멈추는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 경화성 혼합물은 충전 기간 CP에 걸쳐 0.015 내지 2 kg/sec의 평균 충전 속도 CRavg로 본질적으로 일정한 속도로 주형 공동에 충전되는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 주형 공동은 주형 공동의 중심축 Caxis에 대해 대칭인 방법.
  6. 제5항에 있어서, 주형 공동은 실질적으로 원형인 단면 Cx-sect를 가지는 직원기둥 형상 영역에 근사하고; 주형 공동은 주형 공동의 중심축 Caxis와 일치하는 대칭축 Cx-sym을 가지고; 직원기둥 형상 영역은 하기와 같이 정의되는 단면적 Cx-area를 가지며:
    Cx-area=πrC 2,
    rC는 x-y 평면 상에 투영된 주형 공동의 단면적 Cx-area의 평균 반경이고; 도넛 홀 영역은 x-y 평면 상에 원형 단면 DHx-sect를 투영하며 대칭축 DHaxis를 가지는 주형 공동 내의 직원기둥 형상 영역이며; 도넛 홀은 하기와 같이 정의되는 단면적 DHx-area를 가지며:
    DHx-area=πrDH 2,
    rDH는 도넛 홀 영역의 원형 단면 DHx-sect의 반경이며; 도넛 영역은 x-y 평면 상에 환형 단면 Dx-sect를 투영하고 도넛 영역 대칭축 Daxis를 가지는 주형 공동 내의 환상체(toroid)형 영역이며; 환형 단면 Dx-sect는 하기와 같이 정의되는 단면적 Dx-area를 가지며:
    Dx-area=πRD 2-πrD 2,
    RD는 도넛 영역의 환형 단면 Dx-sect의 큰 반경이고; rD는 도넛 영역의 환형 단면 Dx-sect의 작은 반경이며; rD≥rDH이고; RD>rD이고; RD<rC이며; Cx-sym, DHaxis 및 Daxis는 각각 x-y 평면에 수직인 방법.
  7. 제6항에 있어서, RD≤(K*rC)이고, K는 0.01 내지 0.2인 방법.
  8. 제6항에 있어서, rD=rDH이고; rD는 5 내지 25 mm이고; RD는 20 내지 100 mm이고; rC는 20 내지 100 cm인 방법.
  9. 제1항에 있어서, 케이크로부터 연마층을 얻는 것은 케이크를 복수의 연마층으로 얇게 자르는 것을 포함하는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 본 발명의 방법을 사용하여 제조된 케이크는, 충전 기간 CP 내내 노즐 개구의 위치가 주형 공동의 중심축 Caxis를 따라 단지 한 차원으로만 이동한 것 이외에는 동일한 방법을 사용하여 제조한 다른 케이크에 비해 더 적은 밀도 결함을 함유하는 방법.
KR1020120089274A 2011-08-16 2012-08-16 화학기계 연마층의 제조 방법 KR101950040B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/210,432 2011-08-16
US13/210,432 US8444727B2 (en) 2011-08-16 2011-08-16 Method of manufacturing chemical mechanical polishing layers

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130020588A true KR20130020588A (ko) 2013-02-27
KR101950040B1 KR101950040B1 (ko) 2019-02-19

Family

ID=47625351

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120089274A KR101950040B1 (ko) 2011-08-16 2012-08-16 화학기계 연마층의 제조 방법

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8444727B2 (ko)
JP (1) JP5900227B2 (ko)
KR (1) KR101950040B1 (ko)
CN (1) CN102950550B (ko)
DE (1) DE102012015942A1 (ko)
FR (1) FR2979070B1 (ko)
TW (1) TWI593510B (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150123728A (ko) * 2014-04-25 2015-11-04 롬 앤드 하스 일렉트로닉 머티리얼스 씨엠피 홀딩스, 인코포레이티드 화학 기계적 연마 패드

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8709114B2 (en) * 2012-03-22 2014-04-29 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Method of manufacturing chemical mechanical polishing layers
US9034063B2 (en) * 2012-09-27 2015-05-19 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Method of manufacturing grooved chemical mechanical polishing layers
US10722999B2 (en) * 2016-06-17 2020-07-28 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. High removal rate chemical mechanical polishing pads and methods of making
KR101857435B1 (ko) * 2016-12-15 2018-05-15 한국생산기술연구원 다공성 구조체를 가진 정반 및 그것의 제작방법
CN108215028B (zh) * 2017-12-15 2019-12-31 湖北鼎龙控股股份有限公司 一种用于制备抛光垫的模具系统及其使用方法
CN110270940B (zh) * 2019-07-25 2020-09-25 湖北鼎汇微电子材料有限公司 抛光垫的连续浇注制造方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5578362A (en) * 1992-08-19 1996-11-26 Rodel, Inc. Polymeric polishing pad containing hollow polymeric microelements
US20090053976A1 (en) * 2005-02-18 2009-02-26 Roy Pradip K Customized Polishing Pads for CMP and Methods of Fabrication and Use Thereof
US20100068322A1 (en) * 2000-04-06 2010-03-18 Conopco, Inc., D/B/A Unilever Process and apparatus for the production of a detergent bar

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1916330A1 (de) 1969-03-29 1970-10-08 Richard Zippel & Co Kg Farbspr Anlage zur Herstellung von grossen oder kompliziert geformten Formteilen aus fluessigen Mehrkomponenten-Kunststoffen
DE2127582C3 (de) * 1971-06-03 1975-06-12 Krauss-Maffei Ag, 8000 Muenchen Verfahren zum Herstellen eines zellförmigen Gegenstandes aus polymeren! Kunststoff
US4158535A (en) 1977-01-25 1979-06-19 Olin Corporation Generation of polyurethane foam
US4687531A (en) * 1982-01-26 1987-08-18 Potoczky Joseph B Method for centrifugal spray molding of thin-walled structures
CA2197136A1 (en) * 1997-02-10 1998-08-10 Dave Cockle Plastic molding process and products produced thereby
ID24359A (id) * 1997-05-16 2000-07-13 Unilever Nv Proses untuk memproduksi suatu komposisi detergen
KR20020072548A (ko) * 1999-12-14 2002-09-16 로델 홀딩스 인코포레이티드 중합체 연마 패드 또는 중합체 복합재 연마 패드의 제조방법
JP4614406B2 (ja) * 2000-12-27 2011-01-19 東洋ゴム工業株式会社 半導体研磨用ポリウレタン発泡体を製造する方法
US20060108701A1 (en) * 2004-11-23 2006-05-25 Saikin Allan H Method for forming a striation reduced chemical mechanical polishing pad
CN101134303A (zh) * 2006-08-30 2008-03-05 力晶半导体股份有限公司 抛光垫及其制造方法
US8118644B2 (en) * 2008-10-16 2012-02-21 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Chemical mechanical polishing pad having integral identification feature
US8083570B2 (en) * 2008-10-17 2011-12-27 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Chemical mechanical polishing pad having sealed window
US7947098B2 (en) * 2009-04-27 2011-05-24 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Method for manufacturing chemical mechanical polishing pad polishing layers having reduced gas inclusion defects
US8552980B2 (en) 2009-04-30 2013-10-08 Gregory A. Shaver Computer input devices and associated computing devices, software, and methods

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5578362A (en) * 1992-08-19 1996-11-26 Rodel, Inc. Polymeric polishing pad containing hollow polymeric microelements
US20100068322A1 (en) * 2000-04-06 2010-03-18 Conopco, Inc., D/B/A Unilever Process and apparatus for the production of a detergent bar
US20090053976A1 (en) * 2005-02-18 2009-02-26 Roy Pradip K Customized Polishing Pads for CMP and Methods of Fabrication and Use Thereof

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150123728A (ko) * 2014-04-25 2015-11-04 롬 앤드 하스 일렉트로닉 머티리얼스 씨엠피 홀딩스, 인코포레이티드 화학 기계적 연마 패드
KR20220088835A (ko) * 2014-04-25 2022-06-28 롬 앤드 하스 일렉트로닉 머티리얼스 씨엠피 홀딩스, 인코포레이티드 화학 기계적 연마 패드

Also Published As

Publication number Publication date
US20130042536A1 (en) 2013-02-21
DE102012015942A1 (de) 2013-02-21
JP5900227B2 (ja) 2016-04-06
FR2979070A1 (fr) 2013-02-22
CN102950550B (zh) 2015-10-28
TWI593510B (zh) 2017-08-01
KR101950040B1 (ko) 2019-02-19
CN102950550A (zh) 2013-03-06
TW201318769A (zh) 2013-05-16
FR2979070B1 (fr) 2016-02-05
US8444727B2 (en) 2013-05-21
JP2013039663A (ja) 2013-02-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102028207B1 (ko) 화학기계 연마층의 제조 방법
KR102028208B1 (ko) 윈도우가 있는 화학기계 연마층의 제조 방법
KR101950040B1 (ko) 화학기계 연마층의 제조 방법
JP4810173B2 (ja) ストライエーションが減少した研磨パッドを形成する方法
US9102034B2 (en) Method of chemical mechanical polishing a substrate
JP2013039663A5 (ko)
CN104842261B9 (zh) 制备化学机械抛光层的方法
KR102085640B1 (ko) 홈이 있는 화학기계 연마층의 제조 방법
TWI592256B (zh) 製造化學機械硏磨層之改良方法
JP2024109097A (ja) 終点ウィンドウを有する研磨パッド
CN118438341A (zh) 具有端点窗口的抛光垫

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant