KR20130083161A

KR20130083161A - 고함량의 연마제 성분을 포함한 연마패드 및 그 연마패드 제조방법

Info

Publication number: KR20130083161A
Application number: KR1020120003756A
Authority: KR
Inventors: 문덕주
Original assignee: 엠.씨.케이 (주)
Priority date: 2012-01-12
Filing date: 2012-01-12
Publication date: 2013-07-22
Also published as: KR101847619B1

Abstract

본 발명은 특히 연마패드의 기재상에 일정한 3차원 입체형상을 가진 다수개의 연마셀들이 구비되고 연마제 성분의 함량이 높은 연마패드 및 그 연마패드의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 연마패드는 기재(10)위에 다수개의 3차원 입체구조를 가진 연마셀(20)들을 구비하고, 상기 연마셀(20)은 60 내지 90중량%의 연마제 성분과, 10 내지 40 중량%의 바인더 성분 및 기공 형성제를 포함한 조성물로 상기 기재(10)상에 성형된다. 상기 연마셀(20)의 외측 측면(23)의 둘레에는 상기 연마셀(20)의 파쇄강도를 보강하기 위한 보강 커버층(30)이 구비되고, 상기 연마셀(20)의 상부 측면은 개방하여 연마면(21)이 제공된다.

Description

고함량의 연마제 성분을 포함한 연마패드 및 그 연마패드 제조방법{ POLISHING PAD HAVING A HIGH-CONTENT OF ABRASIVE INGREDIENTS AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 반도체 웨이퍼나, LCD, PDP 등의 패널용 평판형 유리패널 등과 같은 평판형 피연마제품의 표면을 연마하는 데 사용되는 연마패드 및 그 연마패드의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 특히 연마패드의 기재상에 일정한 3차원 입체형상을 가진 다수개의 연마셀들이 구비된 연마패드 및 그 연마패드의 제조방법에 관한 것이다.

웨이퍼나 유리패널과 같은 평판형 피연마제품을 연마하기 위하여 사용되는 연마패드는 통상 연마제 성분과 주로 열경화성 수지재로 된 바인더 성분의 배합물을 시트 또는 필름형 기재위에 층상으로 도포하여 경화시킴으로써 제조한다.

이러한 연마패드에서 연마효율을 높이기 위해서는 연마제 성분 함량을 높여야 한다. 그러나, 연마제 성분 함량이 바인더의 함량보다 상대적으로 많아지면 바결합강도가 낮아져 연마패드의 파쇄강도를 저하시키는 단점이 있다. 이러한 문제로 인하여 연마패드에서 연마성능을 결정하는 연마제 성분의 함량을 일정한 범위 이상으로 높일 수 없는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 종래 연마패드가 가진 상기 문제점을 해결하기 위하여 고안된 것으로서, 파쇄강도는 유지하면서 고함량의 연마제 성분을 포함하여 우수한 연마성능을 발휘할 수 있는 연마패드를 제공함을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 상기한 연마패드를 균일한 품질로, 안정되게 생산할 수 있는 연마패드 제조방법을 제공함에 다른 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 연마패드는, 기재위에 다수개의 3차원 입체구조를 가진 연마셀들을 구비하여 평판형 피연마 제품의 표면을 연마하는 연마패드에 있어서, 상기 연마셀은 60 내지 90중량%의 연마제 성분과 10 내지 40 중량%의 바인더 성분 및 기공 형성제를 포함한 조성물로 상기 기재상에 성형되어 구비되고, 상기 연마셀의 외측 측면의 둘레에 적층되어 상기 연마셀의 파쇄강도를 보강하고, 상기 연마셀의 상부 측면은 개방하여 연마면을 제공하는 보강 커버층을 더 구비한 것을 특징으로 하는 고함량의 연마제 성분을 포함한다.

본 발명의 연마패드에서 상기 기공 형성제는 수지재 또는 유리재의 마이크로 중공구이고, 상기 연마셀의 성형 완료후 연마셀 내부에 다수의 기공을 제공한다.

그리고, 상기 보강 커버층은 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리스티렌, 폴리카보네이트, 염화비닐수지로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 재질로 제조된 필름을 가열하여 진공성형법으로 성형한다.

또한, 본 발명의 연마패드 제조방법은, 고함량의 연마제 성분을 포함하고 입체구조를 가진 다수개의 연마셀들이 기재상에 구비된 연마패드의 제조방법에 있어서,

열가소성 수지재의 필름을, 제조하고자 하는 연마패드의 연마셀들과 동일한 형상의 캐비티를 가진 진공성형몰드상에 얹고, 그 열가소성 수지재 필름을 가열하고 진공펌프로 상기 캐비티의 내측벽에 흡착하여 진공성형함으로써 연마패드의 연마셀과 동일한 형상과 배열의 캐비티를 가진 보강 커버층을 진공성형하는 단계; 상기 보강 커버층을, 제조하고자 하는 연마패드의 연마셀들과 동일한 형상의 캐비티를 가진 마스터몰드에 장입하고, 상기 캐비티에 연마셀 성형용 용융수지를 충전하는 단계;

상기 마스터 몰드상의 보강 커버층의 캐비티에 충전된 연마셀 성형용 용융수지의 한쪽면에 기재를 적층한 후 그 연마셀 성형용 수지를 직접 가열하거나 자외선을 조사하여 경화시킴으로써, 이면에 기재가 접착되고 외측면은 보강 커버층으로 둘러쌓인 연마셀을 성형하는 연마셀 성형단계; 상기 연마셀 성형단계에서 보강 커버층으로 둘러쌓이게 성형된 연마셀을 마스터 몰드에서 탈형한 후 보강 커버층의 상단면을 기재와 평행하게 절단하여 제거함으로써 연마셀의 상측에 연마면을 노출시켜 연마패드를 제조하는 단계;를 포함하는 것에 특징이 있다.

그리고, 상기 본 발명의 연마패드 제조방법에 있어서, 상기 연마셀 성형용 용융수지에 수지재 또는 유리재로 성형된 마이크로 중공구를 포함시켜 성형완료된 연마셀에 분포되는 기공을 제공할 수도 있다.

상기한 본 발명의 연마패드에 의하면, 연마제 성분의 함량을 높여 있어 연마성능을 증대시킬 수 있고, 아울러 연마셀들의 외측면을 보강 커버층으로 보강함으로써 파쇄강도를 증가시켜 내구성을 향상시킬 수 있다.

그리고 본 발명의 연마패드 제조방법에 의하면, 연마셀의 파쇄강도를 높여주는 보강 커버층을 진공성형법에 의해 성형하여 연마셀 성형용 몰드로 사용하므로, 연마셀 측벽에 별도의 추가공정 없이 보강 커버층을 적층할 수 있고, 이로써 공정시간을 단축시켜 생산성을 향상시킬 수 있는 동시에 균일한 품질의 연마패드를 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 연마패드의 사시도이고,
도 2는 도 1의 연마패드의 부분 확대 단면도이고,
도 3a 내지 도 3j는 본 발명에 따른 연마패드 제조방법을 공정순서별로 개략 도시한 개략도이다.

이하, 본 발명에 따른 연마패드의 실시예를 첨부도면에 따라 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 연마패드의 사시도이고, 도 2는 도 1의 연마패드의 부분 확대 단면도이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 연마패드(100)는, 기재(10); 복수개가 상기 기재(10)의 한쪽 표면에 동일한 높이로 돌출되게 구비되고 각각은 입체적인 구조를 가지는 연마셀(20); 및 상기 각 연마셀(20)의 상측 표면을 개방하여 연마면(21)을 제공하고, 상측 표면을 제외한 나머지 측면(23)들을 긴밀하게 둘러싸서 연마셀(20)의 파쇄강도를 보강하는 보강 커버층(30);을 포함하여 이루어진다.

상기 기재(10)는, 백킹(backing)의 역할을 하는 것으로서, 중합체 필름(프라이밍된(primed) 중합체 필름을 포함함), 다공성 및 비다공성 중합체 폼, 섬유 강화된 열가소성 배킹, 멜트스펀(meltspun) 또는 멜트블로운(meltblown) 부직포, 및 이들의 조합이 포함된다.

중합체 필름에 사용하기 위한 적합한 열가소성 중합체는, 예를 들어, 폴리올레핀(예컨대, 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌), 폴리에스테르(예컨대, 폴리에틸렌 테레프탈레이트: PET), 폴리아미드(예컨대, 나일론-6 및 나일론-6,6), 폴리이미드, 폴리카르보네이트, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 재료로써 필름 형태 또는 시트 형상으로 만들어진다.

상기 기재(10) 위에 구비된 연마셀(20)들은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 기재(10)의 표면에 종횡으로 배열되어 일정한 패턴을 형성한다. 이러한 연마셀(20)은 연마제 성분과 바인더 성분 및 기타 첨가제가 포함되어 구성된다.

그리고, 상기 각 연마셀(20)는 다각기둥, 끝이 잘린 다각뿔, 원기둥, 끝이 잘린 원뿔기둥 등과 같이 다양한 형상을 가질 수 있고, 하나의 연마셀(20)는 인접하는 다른 연마셀(20)들과 일정한 간격의 슬러리 배출을 위한 홈(25)을 두고 배치되는 것이 바람직하다. 또한 서로 인접하는 적어도 2 이상의 연마셀(20)들은 기재(10)와의 접촉면적을 증대시켜 기재(10)에 대한 결합력을 증대시키기 위하여 저면에서 동일한 재질의 연결부(26)로 서로 연결되는 것이 바람직하다. 이러한 연마셀(20)들의 형상 내지 구조는 후술하는 바와 같이 몰드에서 캐비티의 형상대로 성형되어 이루어진다.

본 발명의 연마패드(100)의 연마셀(20)은 60 내지 95중량%의 연마제 성분과, 5 내지 40중량%의 바인더 성분이 혼합되어 이루어진 것에 특징이 있다. 즉, 연마제 성분이 바인더 성분에 비하여 상대적으로 많은 것에 특징이 있다.

상기 연마셀(20)은, 상기 연마제 성분과 바인더 성분을 혼합하여 성형 몰드에 주입한 후 그 위에 기재(10)를 포갠 상태에서 경화시켜 만들어진다. 연마셀(20)과 기재(10)의 접착성을 향상시키기 위하여 연마셀(20)과 기재(10) 사이에는 접착제층(40)이 개재될 수도 있다. 상기한 바와 같이 본 발명의 연마패드(100)는 연마제 성분 함량이 상대적으로 높으므로 연마효율을 높일 수 있게 된다.

상기 연마제로서는 산화알루미늄, 콜로이달 실리카(Coloidal silica), 용융 실리카(fused silica), 탄화규소, 산화지르코늄(zirconia), 산화세륨, 산화철, 결정형 질화붕소, 및 이들의 결합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나 이상의 것이 사용될 수 있다.

그리고 바인더로서는 결합제는 아크릴계 물질, 페놀계 물질, 에폭시, 우레탄및 그 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 것을 사용한다.

한편, 연마셀(20)은 내부에 다수개의 기공(24)들이 형성된다. 이 연마셀(20)의 기공(24)은 연마제 성분과 바인더 성분과 함께 포함된 수지재 또는 유리재의 마이크로 중공구(micro hollow sphere)들에 의해 제공된다. 상기 마이크로 중공구가 연마셀(20)에 포함되는 경우, 그 함량은 0.1 내지 3.0 중량%의 범위인 것이 바람직하다. 상기 마이크로 중공구의 재질은 특별히 한정되지 않으나, 중공형 구로 성형가능한 수지재 또는 유리재이면 모두 가능하다.

그리고, 상기 각 연마셀(20)에서 피연마제품의 표면을 실질적으로 연마하는 연마면(21)을 제외한 나머지 측면(23)들은 보강 커버층(30)으로 피복된다. 상기 연마셀(20)들은 연마제 성분 함량이 많아짐에 따라 연마성능은 향상되지만 파쇄강도가 약해진다. 그러나 본 발명의 경우, 상기 연마셀(20)들은 외측면들이 보강 커버층(30)들로 둘러쌓여 있으므로 파쇄강도가 보강된다.

상기 보강 커버층(30)은 필름형상으로 제조되어 사용된다. 이 보강 커버층용 필름의 재질은 폴리올레핀(예컨대, 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌), 폴리에스테르(예컨대, 폴리에틸렌 테레프탈레이트: PET), 폴리스티렌(polystyrene: PS), 폴리카보네이트(polycarbonate: PC), 염화비닐수지(poly vinyl chloride: PVC)으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 것일 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 연마패드의 제조방법을 도면을 참조하여 설명한다.

A. 보강 커버층(30)의 제작단계

본 발명의 연마패드(100)에 구비된 연마셀(20)의 형상에 대응하는 캐비티(201)를 가진 진공성형몰드(200)를 준비한다. 상기 진공성형몰드(200)에 보강 커버층(30) 제작용 수지 필름(30A)를 얹는다(도 3a). 이 상태에서 진공펌프(P)를 가동하여 캐비티(201)의 측벽에 마련된 적어도 하나 이상의 진공흡입구(202)를 통하여 캐비티(201) 내부에 진공압력을 가하면, 그 진공압력에 의해 상기 필름(30A)은 캐비티(201)의 내측벽에 밀착하고, 이 상태에서 필름(30A)을 직접 또는 간접적으로 가열하여 경화시켜 보강 커버층(30)으로 성형한다(도 3b). 성형이 완료된 보강 커버층(30)을 진공성형몰드(200)에서 탈형한다(도 3c). 성형이 완료된 보강 커버층(30)은 진공성형몰드(200)의 캐비티(201)와 실질적으로 동일한 형상과 크기를 가진 캐비티를 가지는 연마셀 성형몰드가 된다.

B. 마스터 몰드(300)에 보강 커버층(30)을 장입하는 단계

진공성형몰드(200)에서 성형한 보강 커버층(30)을 마스터 몰드(300)에 장입한다(도 3d). 이 상태에서는 보강 커버층(30)의 한쪽면들은 마스터 몰드(300)의 캐비티 내벽에 밀착하여 연마셀 성형을 위한 몰드의 역할을 한다. 즉, 성형시 보강 커버층(30)에 마련된 캐비티(31)들은 연마셀(20)을 성형하기 위한 캐비티로서 기능하게 된다.

C. 연마셀(20) 성형단계

상기 마스터 몰드(300)에 장입된 보강 커버층(30)의 캐비티(31) 안에 연마셀용 용융 수지재를 충전한다(도 3e). 이렇게 충전된 연마셀용 용융 수지재 위에 직접 또는 접착제층(40)을 개재하여 기재(10)를 적층하고나서(도 3f), 마스터몰드(300)의 상부 커버(300A)를 덮고 가열하거나 상부 커버없이 연마셀용 용융수지재에 직접 자외선을 조사하거나 열을 가하여 연마셀용 용융 수지재를 경화시킨다. 이 때 용융수지재에 포함된 마이크로 중공구는 기공(24)을 제공하게 된다. 이로써 보강 커버층(30)으로 둘러쌓인 연마셀(20)이 성형된다(도 3g).

D. 성형된 연마셀(20)의 외측면을 둘러쌓고 있는 보강 커버층(30)의 상단면을 기재(10)와 평행하게 절단하여 제거함으로써(도 3i) 연마셀(20)의 상단면에 연마면(21)을 구비한 연마패드(100)를 완성한다(도 3j)

상기한 제조방법에 따르면, 마스터 몰드(300)에서 모방성형한 보강 커버층(30)을 연마셀(20)을 성형하기 위한 몰드로 사용함으로써, 제조가 간편하고 균일하고 일정한 연마패드를 제조할 수 있고, 제조공정시간을 단축할 수 있다.

그리고 이렇게 제조된 연마패드(100)는 연마제 성분의 함량을 높여 연마성능을 증대시키는 동시에 연마셀(20)들은 연마면(21)을 제외한 외측면이 보강 커버층(30)으로 보강되어 파쇄강도가 증대된다.

100: 본 발명에 따른 연마패드
10: 기재 20: 연마셀
21: 연마면 23: 연마셀의 측면
24: 기공 25: 홈
26: 연결부
30: 보강 커버층 40: 접착제층
200: 진공성형몰드 201: 캐비티
202: 진공흡입구 P: 진공펌프
300: 마스터 몰드 301: 캐비티

Claims

기재(10)위에 다수개의 3차원 입체구조를 가진 연마셀(20)들을 구비하여 평판형 피연마 제품의 표면을 연마하는 연마패드에 있어서,
상기 연마셀(20)은 60 내지 90중량%의 연마제 성분과, 10 내지 40 중량%의 바인더 성분 및 기공 형성제를 포함한 조성물로 상기 기재(10)상에 성형되어 구비되고,
상기 연마셀(20)의 외측 측면(23)의 둘레에 적층되어 상기 연마셀(20)의 파쇄강도를 보강하고, 상기 연마셀(20)의 상부 측면은 개방하여 연마면(21)을 제공하는 보강 커버층(30)을 더 구비한 것을 특징으로 하는 고함량의 연마제 성분을 포함한 연마패드.
제1항에 있어서,
상기 기공형성제는 수지재 또는 유리재로 성형된 마이크로 중공구이고, 상기 연마셀(20)의 내부에 다수의 기공(24)을 제공하는 것을 특징으로 하는 고함량의 연마제 성분을 포함한 연마패드.
제1항에 있어서,
상기 보강 커버층(30)은 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리스티렌, 폴리카보네이트, 염화비닐수지로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 재질로 제조된 필름을 사용하여 형성된 것을 특징으로 하는 고함량 연마제성분을 포함한 연마패드.
상대적으로 고함량의 연마제 성분을 포함하고 입체구조를 가진 다수개의 연마셀(20)들이 기재(10)상에 구비된 고함량의 연마제성분을 포함한 연마패드의 제조방법에 있어서,
열가소성 수지재의 필름(30A)을, 제조하고자 하는 연마패드의 연마셀(20)들과 동일한 형상의 캐비티(201)를 가진 진공성형몰드(200)상에 얹고, 그 열가소성 수지재의 필름(30A)를 가열하면서 진공펌프(P)로 상기 캐비티(201)의 내측벽에 흡착하여 연마패드의 연마셀(20)과 동일한 형상과 배열의 캐비티(31)를 가진 보강 커버층(30)을 진공성형하는 단계;
상기 보강 커버층(30)을, 제조하고자 하는 연마패드의 연마셀(20)들과 동일한 형상의 캐비티(301)를 가진 마스터몰드(300)에 장입하고, 상기 캐비티(301)에 연마셀 성형용 용융수지를 충전하는 단계;
상기 마스터 몰드(300)상의 보강 커버층(30)의 캐비티(31)에 충전된 연마셀 성형용 용융수지의 한쪽면에 기재(10)를 적층한 후 그 연마셀 성형용 수지를 직접 가열하거나 자외선을 조사하여 경화시켜 이면에는 기재(10)가 접착되어 있고 외측면은 보강 커버층(30)으로 둘러쌓인 연마셀을 성형하는 연마셀 성형단계;
상기 연마셀 성형단계에서 보강 커버층(30)으로 둘러쌓이게 성형된 연마셀을 마스터 몰드(300)에서 탈형한 후 보강 커버층(30)의 상단면을 기재(10)와 평행하게 절단하여 제거함으로써 연마셀(20)의 상측에 연마면(21)을 노출시켜 연마패드를 제조하는 단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 고함량의 연마제성분을 포함한 연마패드의 제조방법.
제4항에 있어서,
상기 연마셀 성형용 용융수지에 수지재 또는 유리재의 마이크로 중공구를 포함시켜 성형완료된 연마셀에 분포되는 기공(24)을 제공하는 것을 특징으로 하는 고함량의 연마제성분을 포함한 연마패드의 제조방법.