KR20160027075A - 저밀도 폴리싱 패드 - Google Patents

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Abstract

저밀도 폴리싱 패드 및 저밀도 폴리싱 패드를 제조하는 방법을 기술한다. 한 예에서는, 기판을 폴리싱하는 폴리싱 패드가 0.5 g/cc보다 작은 밀도를 가지고 있으며 열경화성 폴리우레탄 물질(220)로 구성된 폴리싱체(222)를 포함하고 있다. 복수의 폐쇄 셀 기공(214, 218)이 열경화성 폴리우레탄 물질(220)에 분산되어 있다.

Description

저밀도 폴리싱 패드{LOW DENSITY POLISHING PAD}
본 발명의 실시례들은 화학적 기계적 연마 분야에 관한 것이고, 특히, 저밀도 폴리싱 패드와 저밀도 폴리싱 패드를 제조하는 방법에 관한 것이다.
통상적으로, CMP로 약칭되는, 화학적 기계적 평탄화가공 또는 화학적 기계적 연마는 반도체 웨이퍼 또는 다른 기판을 평탄화하기 위해 반도체 제조에 사용되는 기술이다.
상기 평탄화 공정은 통상적으로 반도체 웨이퍼보다 직경이 더 큰 폴리싱 패드 및 리테이닝 링과 함께 마모성이고 부식성의 화학적 슬러리(통상적으로, 콜로이드 상태)의 사용을 수반한다. 폴리싱 패드와 반도체 웨이퍼는 동적 폴리싱 헤드(dynamic polishing head)에 의해 함께 가압되고 플라스틱 리테이닝 링에 의해 제자리에 유지되어 있다. 폴리싱하는 동안 동적 폴리싱 헤드는 회전한다. 이러한 방식은 재료를 제거하는데 도움이 되며 임의의 불규칙적인 표면형태를 고르게 하여 반도체 웨이퍼를 편평하게 또는 평면으로 만든다. 이것은 부가적인 회로 요소의 형성을 위해 반도체 웨이퍼를 준비시키기 위해서 필수적인 것으로 될 수 있다. 예를 들면, 상기 평탄화 공정은 전체 표면을 포토리소그래피 시스템(photolithography system)의 피사계 심도(depth of field) 내에 있게 하거나 재료의 위치에 기초하여 재료를 선택적으로 제거하기 위해서 필수적인 것으로 될 수 있다. 전형적인 피사계 심도 요건은 최근의 서브-50 나노미터(sub-50 nanometer) 기술에 대해서 옹스트롬(Angstrom) 수준에 이른다.
재료 제거 공정은 목재에 사포를 문지르는 것과 같이 단지 연마제를 문지르는 것은 아니다. 상기 슬러리내의 화학물질은 또한 제거될 재료와의 반응 및/또는 제거될 재료를 약화시키는 작용을 한다. 연마제는 이러한 약화시키는 공정을 가속화하고 폴리싱 패드는 표면으로부터 반응이 이루어진 재료를 없애는데 도움이 된다. 슬러리 기술에서의 발전에 더하여, 폴리싱 패드는 점점 복잡해지는 CMP 작업에서 중요한 역할을 수행한다.
그러나, CMP 패드 기술의 발전에 있어서 부가적인 개선이 요구되고 있다.
본 발명의 실시례들은 저밀도 폴리싱 패드와 저밀도 폴리싱 패드를 제조하는 방법을 포함한다.
한 실시례에서는, 기판을 폴리싱하는 폴리싱 패드가 0.5 g/cc보다 작은 밀도를 가지고 있으며 열경화성 폴리우레탄 물질로 구성된 폴리싱체를 포함하고 있다. 복수의 폐쇄 셀 기공이 상기 열경화성 폴리우레탄 물질에 분산되어 있다.
다른 실시례에서는, 기판을 폴리싱하는 폴리싱 패드가 대략 0.6 g/cc보다 작은 밀도를 가지고 있으며 열경화성 폴리우레탄 물질로 구성된 폴리싱체를 포함하고 있다. 복수의 폐쇄 셀 기공이 상기 열경화성 폴리우레탄 물질에 분산되어 있다. 상기 복수의 폐쇄 셀 기공은 크기 분포의 제1 최고점을 가진 제1 직경 유형 및 크기 분포의 상이한 제2 최고점을 가진 제2 직경 유형을 가지는 직경들의 양봉 분포(bi-modal distribution)를 가지고 있다.
또 다른 실시례에서는, 폴리싱 패드를 제조하는 방법이 혼합물을 형성하기 위해서 프리-폴리머와 체인 익스텐더(chain extender) 또는 가교제(cross-linker)를 복수의 미량원소와 혼합하는 것을 포함한다. 상기 복수의 미량원소의 각각은 처음 크기를 가지고 있다. 상기 방법은 또한 열경화성 폴리우레탄 물질과 이 열경화성 폴리우레탄 물질에 분산된 복수의 폐쇄 셀 기공으로 구성된 성형된 폴리싱체를 제공하기 위해서 상기 혼합물을 성형용 주형 내에서 가열하는 것을 포함한다. 상기 복수의 폐쇄 셀 기공은 가열하는 동안 상기 복수의 미량원소의 각각을 최종의 큰 크기로 팽창시킴으로써 형성된다.
도 1a는 종래 기술에 따른 POLITEX 폴리싱 패드의 평면도이다.
도 1b는 종래 기술에 따른 POLITEX 폴리싱 패드의 단면도이다.
도 2a 내지 도 2g는 본 발명의 한 실시례에 따른 폴리싱 패드의 제조에서 사용된 여러 작업의 단면도를 나타내고 있다.
도 3은, 본 발명의 한 실시례에 따른, 모두 기공유도중합체 충전제(porogen filler)를 기초로 하는 폐쇄 셀 기공을 포함하는 저밀도 폴리싱 패드의 100배 배율의 단면도와 300배 배율의 단면도를 나타내고 있다.
도 4는, 본 발명의 한 실시례에 따른, 일부는 기공유도중합체 충전제를 기초로 하고 일부는 기포를 기초로 하는 폐쇄 셀 기공을 포함하는 저밀도 폴리싱 패드의 100배 배율의 단면도와 300배 배율의 단면도를 나타내고 있다.
도 5a는, 본 발명의 한 실시례에 따른, 저밀도 폴리싱 패드에 있어서 폭이 넓은 단봉 분포(mono-modal distribution)의 기공 직경에 대한 기공 직경의 함수인 개체군의 그래프를 나타내고 있다.
도 5b는, 본 발명의 한 실시례에 따른, 저밀도 폴리싱 패드에 있어서 폭이 좁은 단봉 분포의 기공 직경에 대한 기공 직경의 함수인 개체군의 그래프를 나타내고 있다.
도 6a는, 본 발명의 한 실시례에 따른, 대략 1:1의 양봉 분포(bimodal distribution)의 폐쇄 셀 기공을 가진 저밀도 폴리싱 패드의 단면도를 나타내고 있다.
도 6b는, 본 발명의 한 실시례에 따른, 도 6a의 폴리싱 패드에 있어서 폭이 좁은 분포의 기공 직경에 대한 기공 직경의 함수인 개체군의 그래프를 나타내고 있다.
도 6c는, 본 발명의 한 실시례에 따른, 도 6a의 폴리싱 패드에 있어서 폭이 넓은 분포의 기공 직경에 대한 기공 직경의 함수인 개체군의 그래프를 나타내고 있다.
도 7은, 본 발명의 한 실시례에 따른, 저밀도 폴리싱 패드에 적합한 폴리싱 장치의 사시도를 나타내고 있다.
저밀도 폴리싱 패드 및 저밀도 폴리싱 패드를 제조하는 방법이 본 명세서에 기술되어 있다. 아래의 설명에서는, 본 발명의 여러 실시례의 충분한 이해를 제공하기 위해서, 특정의 폴리싱 패드 설계형태 및 구성과 같은, 다수의 구체적인 상세한 내용이 개시되어 있다. 본 발명의 여러 실시례는 상기의 구체적인 상세한 내용없이도 실행될 수 있다는 것은 당해 기술분야의 전문가에게는 자명한 사실이다. 다른 예에서는, 본 발명의 실시례를 불필요하게 모호하지 않게 하기 위해서 반도체 기판의 화학적 기계적 평탄화(CMP)를 수행하기 위해 슬러리와 폴리싱 패드의 조합에 관한 상세한 내용과 같은, 잘 알려진 처리 기술이 상세하게 기술되어 있지 않다. 또한, 도면에 도시된 다양한 실시례들은 예시적인 것이며 반드시 일정한 비율로 도시되어 있지는 않다는 사실을 이해하여야 한다.
본 명세서에 기술된 하나 이상의 실시례는 대략 0.6 세제곱 센티미터당 그램(g/cc)보다 작은 저밀도, 보다 상세하게는, 대략 0.5 g/cc보다 작은 저밀도를 가진 폴리싱 패드의 제조에 관한 것이다. 결과물인 폴리싱 패드는 저밀도를 제공하는 폐쇄 셀 다공성(closed cell porosity)을 가진 폴리우레탄 물질을 기초로 할 수 있다. 저밀도 폴리싱 패드는, 예를 들면, 버프 폴리싱 패드(buff polishing pad) 또는 라이너/장벽(liner/barrier) 제거와 같은 특수한 화학적 기계적 연마(CMP)의 적용예를 위해서 설계된 폴리싱 패드로 사용될 수 있다. 본 명세서에 기술된 폴리싱 패드는, 몇몇 실시례에서, 0.3 g/cc 내지 0.5 g/cc의 범위 내의 밀도만큼 낮은 밀도, 예를 들면, 대략 0.357 g/cc의 밀도를 가지도록 제조될 수 있다. 특정 실시례에서는, 저밀도 폴리싱 패드가 대략 0.2 g/cc 만큼 낮은 밀도를 가진다.
전후관계를 알 수 있도록 하기 위해, 전형적인 CMP는 약 0.7 g/cc 내지 0.8 g/cc의 밀도를 가지고, 대체로 적어도 0.5 g/cc보다 높은 밀도를 가진다. 통상적으로, 전형적인 CMP 버퍼 패드는 표면으로 개방된 큰 셀(cell)을 이용하는 "다공성(poromeric)" 형태를 가진다. 복합 폴리우레탄 외피(composite polyurethane skin)는, 예를 들어 POLITEX 폴리싱 패드의 경우에 지지부에 포함된다. 통상적으로, 버프 폴리싱 패드는 매우 부드럽고 개방 셀 다공성(open cell porosity)을 가진 저밀도 패드이다(예를 들면, 섬유 패드와 "다공성" 패드). 상기와 같은 패드는 일반적으로 CMP에 대한 두 가지 근본적인 문제: 즉, 종래의 폐쇄 셀 폴리우레탄(고밀도) CMP 패드와 비교하여 짧은 수명 그리고 덜 일정한 성능과 관련된다. 도 1a 및 도 1b는 각각 종래 기술에 따른 POLITEX 폴리싱 패드의 평면도와 단면도이다. 도 1a를 참고하면, POLITEX 폴리싱 패드의 일부분(100A)이 주사 전자 현미경(SEM) 이미지로 300배 확대된 것으로 나타나 있다. 도 1b를 참고하면, POLITEX 폴리싱 패드의 일부분(100B)이 주사 전자 현미경(SEM) 이미지로 100배 확대된 것으로 나타나 있다. 도 1a와 도 1b를 참고하면, 종래 기술의 폴리싱 패드의 개방 기공 구조를 쉽게 볼 수 있다.
보다 일반적으로, 근본적인 난제 중의 하나는 고다공성과 저밀도를 가지는 폐쇄 셀 폴리우레탄 패드를 제조하는 것이다. 주형법(molding process) 또는 주조법에 의한 저밀도 폴리우레탄 패드의 제조에 있어서 우리의 연구결과는 추가된 기공유도중합체에 기초하여 패드 물질에 궁극적으로 폐쇄 셀 기공을 제공하기 위해서 패드 제제 혼합물(pad formulation mixture)에 기공유도중합체의 증가된 부피를 단지 추가하는 것이 곤란하다는 것을 나타내었다. 특히, 전형적인 패드 제제에 대한 것보다 많은 기공유도중합체를 추가하면 상기 패드 제제의 점성도를 주조법 또는 주형법에 대해서 처리하기 힘든 정도로 증가시킬 수 있다. 상기 경우는 미리 팽창된 기공유도중합체(pre-expanded porogen) 또는 주형법 또는 주조법의 전체 과정에 걸쳐서 실질적으로 동일한 부피를 유지하는 기공유도중합체를 포함시키는 것이 특히 어려울 수 있다. 본 발명의 한 실시례에 따르면, 팽창되지 않은 기공유도중합체(un-expanded porogen) 또는 주형법 또는 주조법의 전체 과정에 걸쳐서 부피가 증가하는 기공유도중합체가 최종적인 생성을 위한 패드 제제에 포함된다. 그러나, 상기와 같은 하나의 실시례에서, 모든 최종 폐쇄 셀 기공이 팽창되지 않은 기공유도중합체로부터 생성되면, 상기 패드 제제의 점성도가 주조법 또는 주형법으로 처리하기에 지나치게 낮을 수 있다. 따라서, 한 실시례에서는, 팽창되지 않은 기공유도중합체 또는 주형법 또는 주조법의 전체 과정에 걸쳐서 부피가 증가하는 기공유도중합체를 포함하는 제제(formulation)를 형성하는 것에 더하여, 패드 제제의 점성도 조정을 가능하게 하기 위해서 미리 팽창된 기공유도중합체 또는 주형법 또는 주조법의 전체 과정에 걸쳐서 실질적으로 동일한 부피를 유지하는 기공유도중합체도 포함된다.
따라서, 한 실시례에서는, 주조법 또는 주형법에 의해 제조하는 동안 폴리싱 패드에 다공성을 부여하기 위해서 팽창되지 않은 기공유도중합체 충전제(Unexpanded Porogen Filler) 또는 주위 온도보다 높은 온도에서 팽창하는 과소팽창된 기공유도중합체 충전제(Underexpanded Porogen Filler)(상기 양자를 UPF 라고 칭한다)가 사용된다. 상기와 같은 하나의 실시례에서, 많은 양의 UPF가 폴리우레탄-형성 혼합물에 포함된다. UPF는 패드 주조 프로세스 동안 팽창하고 폐쇄 셀 기공으로 저밀도 패드를 만들어낸다. 폴리싱 패드를 만드는 상기 방식은, 개방 셀로 저밀도 패드를 형성하는데 사용되었던 다른 기술에 비해서 여러가지 장점을 가질 수 있다. 예를 들면, 가스 주입 또는 비말동반(entrainment)에만 기초한 최종적인 패드 다공성의 제조는 특수한 장비를 필요로 할 수 있고, 최종적인 패드 밀도를 제어하는데 어려움을 수반할 수 있고 최종적인 기공 크기와 분포를 제어하는데 어려움을 수반할 수 있다. 다른 예에서는, 현장에서의 가스 발생에만 기초한 최종적인 패드 다공성의 제조는, 예를 들면, C02 기포를 발생시키는 물과 이소시아네이트 성분(NCO)과의 반응은 기공 크기 분포를 제어하는데 어려움을 수반할 수 있다.
본 발명의 한 실시형태에서는, 저밀도 폴리싱 패드가 주형법으로 제조될 수 있다. 예를 들면, 도 2a 내지 도 2g는, 본 발명의 한 실시례에 따른, 폴리싱 패드의 제조시에 사용된 여러 작업의 단면도를 나타내고 있다.
도 2a를 참고하면, 성형용 주형(200)이 제공되어 있다. 도 2b를 참고하면, 혼합물을 형성하기 위해 프리-폴리머(202)와 경화제(204)(예를 들면, 체인 익스텐더(chain extender) 또는 가교제(cross-linker))가 복수의 미량원소와 혼합된다. 한 실시례에서는, 복수의 미량원소가, 속이 채워져 있거나 속이 비어 있는 미소구체(microsphere)와 같은, 복수의 기공유도중합체(206)이다. 다른 실시례에서는, 복수의 미량원소가 복수의 기포 또는 액체 방울, 또는 복수의 기포와 액체 방울(208)이다. 다른 실시례에서는, 복수의 미량원소가 복수의 기공유도중합체(206)와 복수의 기포 또는 액체 방울, 또는 복수의 기포와 액체 방울(208)의 조합물이다.
도 2c를 참고하면, 도 2b로부터의 결과물인 혼합물(210)이 성형용 주형(200)의 베이스에 도시되어 있다. 상기 혼합물(210)은 제1 복수의 미량원소(212)를 포함하고 있고, 상기 제1 복수의 미량원소의 각각은 처음 크기를 가지고 있다. 아래에 보다 상세하게 기술되어 있는 것과 같이, 제2 복수의 미량원소(214)가 상기 혼합물(210)에 포함될 수도 있다.
도 2d를 참고하면, 성형용 주형(200)의 뚜껑(216)이 성형용 주형(200)의 베이스와 결합되고 상기 혼합물(210)이 성형용 주형(200)의 형상을 취한다. 한 실시례에서는, 성형용 주형(200)의 뚜껑(216)과 베이스가 함께 결합될 때 또는 결합되는 동안 성형용 주형(200) 내에 공동 또는 빈 공간이 형성되지 않도록 성형용 주형(200)으로부터 가스가 제거된다. 성형용 주형의 뚜껑을 하강시키는 것을 기술하는 본 명세서에 기술된 실시례는 단지 성형용 주형의 뚜껑과 베이스를 접근시키는 것을 달성할 필요가 있다는 사실을 이해하여야 한다. 다시 말해서, 몇 가지 실시례에서는, 성형용 주형의 베이스를 성형용 주형의 뚜껑쪽으로 상승시키는 반면에, 다른 실시례에서는 성형용 주형의 베이스를 성형용 주형의 뚜껑쪽으로 상승시킴과 동시에 성형용 주형의 뚜껑을 성형용 주형의 베이스쪽으로 하강시킨다.
도 2e를 참고하면, 상기 혼합물(210)이 성형용 주형(200) 내에서 가열된다. 가열하는 동안 제1 복수의 미량원소(212)의 각각은 최종적인 큰 크기의 미량원소(218)로 팽창된다. 부가적으로, 도 2f를 참고하면, 상기 혼합물(210)을 경화시켜서 상기 미량원소(218)와, 존재한다면, 제2 복수의 미량원소(214)를 둘러싸는 부분적으로 또는 완전히 경화된 패드 물질(220)을 제공하기 위해서 가열이 이용된다. 상기와 같은 하나의 실시례에서, 경화처리는 프리-폴리머와 경화제의 물질을 기초로 한 가교결합된 매트릭스(cross-linked matrix)를 형성한다.
도 2e와 도 2f를 함께 참고하면, 제1 복수의 미량원소(212)를 최종적인 큰 크기의 미량원소(218)로 팽창시키는 단계와 상기 혼합물(210)을 경화시키는 단계의 순서가 반드시 예시된 순서대로 진행될 필요는 없다는 것을 알 수 있을 것이다. 다른 실시례에서는, 가열하는 동안, 상기 혼합물(210)을 경화시키는 것이 제1 복수의 미량원소(212)를 최종적인 큰 크기의 미량원소(218)로 팽창시키는 것보다 먼저 일어난다. 다른 실시례에서는, 가열하는 동안, 상기 혼합물(210)을 경화시키는 것이 제1 복수의 미량원소(212)를 최종적인 큰 크기의 미량원소(218)로 팽창시키는 것과 동시에 일어난다. 또 다른 실시례에서는, 상기 혼합물(210)을 경화시키고 제1 복수의 미량원소(212)를 최종적인 큰 크기의 미량원소(218)로 팽창시키기 위해서 두 개의 별개의 가열 작업이 실행된다.
도 2g를 참고하면, 한 실시례에서, 상기한 프로세스는 저밀도 폴리싱 패드(220)를 제공하기 위해서 사용된다. 저밀도 폴리싱 패드(222)는 경화된 물질(220)로 구성되어 있으며 팽창된 미량원소(218)와, 몇몇 실시례에서는, 추가적인 미량원소(214)를 포함하고 있다. 한 실시례에서는, 저밀도 폴리싱 패드(222)가 열경화성 폴리우레탄 물질로 구성되어 있으며 팽창된 미량원소(218)가 열경화성 폴리우레탄 물질에 분산된 복수의 폐쇄 셀 기공을 제공한다. 도 2g를 다시 참고하면, 상기 도면의 하부 부분은 a-a' 축을 따라서 도시한 상부 단면도의 평면도이다. 이 평면도에서 볼 수 있는 것과 같이, 한 실시례에서, 저밀도 폴리싱 패드(222)가 홈 패턴을 가진 폴리싱면(228)을 가지고 있다. 한 가지 특정 실시례에서는, 상기 도면에 도시되어 있는 것과 같이, 홈 패턴이 반경방향의 홈(226)과 동심형의 원형 홈(228)을 포함하고 있다.
도 2d와 도 2e를 다시 참고하면, 한 실시례에서, 복수의 미량원소(212)의 각각은 복수의 미량원소의 각각의 부피를 대략 3 내지 1000의 비율만큼 증가시킴으로써 최종 크기의 미량원소(218)로 팽창된다. 한 실시례에서는, 복수의 미량원소(212)의 각각이 대략 10 미크론 내지 200 미크론의 범위 내의 복수의 미량원소(218)의 각각의 최종 직경을 제공하기 위해서 최종 크기의 미량원소(218)로 팽창된다. 한 실시례에서는, 복수의 미량원소(212)의 각각은 복수의 미량원소(212)의 각각의 밀도를 대략 3 내지 1000의 비율만큼 감소시킴으로써 최종 크기의 미량원소(218)로 팽창된다. 한 실시례에서는, 복수의 미량원소(212)의 각각은 최종 크기의 복수의 미량원소(218)의 각각을 본질적으로 구형상으로 형성함으로써 최종 크기의 미량원소(218)로 팽창된다.
한 실시례에서, 복수의 미량원소(212)는 완성된 폴리싱 패드 물질 내에 폐쇄 셀 기공을 형성하기 위해 패드 물질 제제 내에서 팽창되는 추가된 기공유도중합체, 기포 또는 액체 방울이다. 상기와 같은 하나의 실시례에서, 복수의 폐쇄 셀 기공은 대응하는 작은 기공유도중합체를 팽창시킴으로써 형성된 복수의 큰 기공유도중합체이다. 예를 들면, "기공유도중합체" 라는 용어는 "빈" 중심부를 가진 마이크로 단위 또는 나노 단위의 구형상 또는 어느 정도 구형상인 입자를 나타내기 위해서 사용될 수 있다. 상기 빈 중심부는 고체 물질로 채워져 있는 것이 아니라, 오히려 기체 또는 액체 코어를 포함할 수 있다. 한 가지 실시례에서, 복수의 폐쇄 셀 기공은 혼합물의 전체에 걸쳐서 분포된 팽창되지 않은 기체 충전된 EXPANCELTM 또는 액체 충전된 EXPANCELTM(예를 들면, 부가적인 구성요소로서)로서 시작한다. 예를 들면, 주형법에 의해서 상기 혼합물로부터 폴리싱 패드를 형성하는 즉시 및/또는 주형법에 의해서 상기 혼합물로부터 폴리싱 패드를 형성하는 동안, 팽창되지 않은 기체 충전된 EXPANCELTM 또는 액체 충전된 EXPANCELTM가 팽창된다. 특정 실시례에서는, 상기 EXPANCELTM이 펜탄(pentane)으로 채워져 있다. 하나의 실시례에서, 복수의 폐쇄 셀 기공의 각각은 팽창된 상태에서, 예를 들면, 최종 제품에서 대략 10 미크론 내지 100 미크론 범위의 직경을 가지고 있다. 따라서, 한 실시례에서, 처음 크기를 가진 복수의 미량원소의 각각은 물리적인 뼈대(physical shell)를 포함하고 있고, 최종 크기를 가진 복수의 미량원소의 각각은 팽창된 물리적인 뼈대를 포함하고 있다. 다른 실시례에서는, 처음 크기를 가진 복수의 미량원소(212)의 각각은 액체 방울이고, 최종 크기를 가진 복수의 미량원소(218)의 각각은 기포이다. 또 다른 실시례에서는, 최종 크기를 가진 복수의 미량원소(218)를 형성하기 위해서, 혼합물(210)을 형성하기 위해 혼합하는 단계가 가스를 프리-폴리머와 체인 익스텐더 또는 가교제에 주입하는 단계, 또는 프리-폴리머와 체인 익스텐더 또는 가교제로부터 형성된 제품에 주입하는 단계를 더 포함한다. 이러한 특정 실시례에서, 프리-폴리머는 이소시아네이트이고 상기 혼합하는 단계는 물을 상기 프리-폴리머에 첨가하는 단계를 더 포함한다. 어쨌든, 한 실시례에서, 복수의 폐쇄 셀 기공은 서로 분리되어 있는 기공들을 포함하고 있다. 이것이 보통의 스폰지에 있는 기공에 대한 경우와 같이, 터널을 통하여 서로 연결될 수 있는 개방 셀 기공과 대비되는 것이다.
도 2c 내지 도 2e를 다시 참고하면, 한 실시례에서, 프리-폴리머(202)와 체인 익스텐더 또는 가교제(204)를 복수의 미량원소(212)와 혼합시키는 단계는 혼합물(210)을 형성하기 위해서 제2 복수의 미량원소(214)와 혼합시키는 단계를 더 포함한다. 제2 복수의 미량원소(214)의 각각은 크기를 가지고 있다. 상기와 같은 하나의 실시례에서, 도 2e와 관련하여 기술된 가열은, 도 2e에 도시되어 있는 것과 같이, 가열하기 전과 가열한 후에 제2 복수의 미량원소(214)의 각각의 크기가 본질적으로 동일하도록 충분히 낮은 온도에서 수행된다. 이러한 특정 실시례에서, 가열은 대략 100℃ 이하의 온도에서 수행되고, 제2 복수의 미량원소(214)는 대략 130℃보다 높은 팽창 한계점(expansion threshold)을 가진다. 다른 실시례에서는, 제2 복수의 미량원소(214)는 제1 복수의 미량원소(212)의 팽창 한계점보다 높은 팽창 한계점을 가지고 있다. 이러한 하나의 특정 실시례에서, 제2 복수의 미량원소(214)의 팽창 한계점은 대략 120℃보다 높고, 제1 복수의 미량원소(212)의 팽창 한계점은 대략 110℃보다 낮다. 따라서, 한 실시례에서, 가열하는 동안, 제1 복수의 미량원소(212)는 팽창된 미량원소(218)를 제공하기 위해 가열하는 동안 팽창하는 반면에, 제2 복수의 미량원소(214)는 본질적으로 변하지 않고 유지된다.
한 실시례에서, 제2 복수의 미량원소(214)의 각각은 폴리싱 패드의 전체에 걸쳐서(예를 들면, 추가적인 구성요소로서) 분포된 미리 팽창되어 있으며 가스가 충전된 EXPANCELTM로 이루어져 있다. 다시 말해서, 제2 복수의 미량원소(214)에 대해서 발생할 수 있는 중대한 팽창은 폴리싱 패드 제제에 포함되기 전에, 예를 들면, 혼합물(210)에 포함되기 전에 일어난다. 특정 실시례에서, 미리 팽창된 EXPANCELTM은 펜탄으로 채워져 있다. 하나의 실시례에서, 복수의 폐쇄 셀 기공을 제공하는 제2 복수의 미량원소(214)(주형 프로세스 동안 거의 변하지 않은 상태로 214로 다시 표시된)는 대략 10 미크론 내지 100 미크론의 범위 내의 직경을 가지고 있다. 하나의 실시례에서, 결과물로 발생하는 복수의 폐쇄 셀 기공은 서로 분리되어 있는 기공들을 포함하고 있다. 이것이 보통의 스폰지에 있는 기공에 대한 경우와 같이, 터널을 통하여 서로 연결될 수 있는 개방 셀 기공과 대비되는 것이다.
상기한 바와 같이, 전형적인 패드 제제에 대한 것보다 더 많은 기공유도중합체를 추가하는 것에 의해 다공성을 증가시키는 것은 패드 제제의 점성을 주조법 또는 주형법에서 처리하기 힘든 정도로 증가시킬 수 있다. 이 경우는 미리 팽창된 기공유도중합체 또는 주형법 또는 주조법의 전체 과정에 걸쳐서 본질적으로 동일한 부피를 유지하는 기공유도중합체를 포함시키는 것이 특히 어려울 수 있다. 한편, 모든 최종 폐쇄 셀 기공이 팽창되지 않은 기공유도중합체로부터 발생된다면, 상기 패드 제제의 점성도가 주조법 또는 주형법으로 처리하기에 지나치게 낮을 수 있다. 이러한 상황에 대처하기 위해서, 본 발명의 한 실시례에 따르면, 개념상으로, 프리-폴리머(202), 체인 익스텐더 또는 가교제(204), 그리고 제2 복수의 미량원소(214)의 혼합물이 점성을 가진다. 한편, 프리-폴리머(202), 체인 익스텐더 또는 가교제(204), 처음 크기를 가지는 제1 복수의 미량원소(212), 그리고 제2 복수의 미량원소(214)의 혼합물은 본질적으로 동일한 점성을 가진다. 다시 말해서, 처음(작은) 크기를 가지는 복수의 미량원소(212)의 포함은 상기 혼합물의 점성도에 거의 영향을 미치치 않는다. 한 실시례에서, 최적의 성형 조건을 위한 점성도는 성형 과정 전체에 걸쳐서 본질적으로 일정하게 유지되는 크기를 가진 제2 복수의 미량원소를 포함하는 것에 기초하여 선택될 수 있다. 상기와 같은 하나의 실시례에서, 점성도는 미리 결정된 점성도이고, 혼합물(210)에서 제2 복수의 미량원소(214)의 상대적인 양은 상기 미리 결정된 점성도에 기초하여 선택된다. 그리고, 한 실시례에서, 복수의 미량원소(212)는 혼합물(210)의 점성도에 거의 영향을 미치치 않는다.
도 2e를 다시 참고하면, 한 실시례에서, 두 가지 상이한 복수의 미량원소가 포함되어 있는 경우에, 팽창된 최종 크기를 가진 복수의 미량원소(218)의 각각은, 도시되어 있는 바와 같이, 가열 처리를 통하여 팽창되지 않은 복수의 미량원소(214)의 각각과 대략 동일한 형상과 크기를 가지고 있다. 그러나, 팽창된 최종 크기를 가진 복수의 미량원소(218)의 각각이 복수의 미량원소(214)의 각각과 동일한 형상 및/또는 크기를 가질 필요가 없다는 것을 알아야 한다. 한 실시례에서는, 도 6a 내지 도 6c와 관련하여 아래에 보다 상세하게 기술되어 있는 것과 같이, 결과물인 성형된 폴리싱체인 패드(222)는, 폐쇄 셀 기공으로서, 크기 분포의 제1 최고점을 가진 제1 직경 유형을 가지고 있는 복수의 팽창된 미량원소(218)를 포함하고 있다. 또한 폐쇄 셀 기공으로서, 크기 분포의 상이한 제2 최고점을 가진 제2 직경 유형을 가지고 있는 제2 복수의 미량원소(214)도 포함되어 있다. 상기와 같은 하나의 실시례에서, 미량원소(218)의 복수의 폐쇄 셀 기공과 미량원소(214)의 제2 복수의 폐쇄 셀 기공은 저밀도 폴리싱 패드(222)의 열경화성 폴리우레탄 물질의 전체 부피의 대략 55% 내지 80%의 범위의 열경화성 폴리우레탄 물질의 총 기공 부피를 제공한다.
도 2d 내지 도 2g를 다시 참고하면, 한 실시례에서, 성형된 폴리싱체(222)를 제공하기 위해서 상기 혼합물(210)을 가열시키는 단계는 0.5 g/cc보다 작은 밀도를 가진 폴리싱체(222)를 형성하는 것을 포함한다. 그러나, 상기와 같은 하나의 실시례에서, 상기 혼합물(210)은 가열하기 전에는 0.5 g/cc보다 큰 밀도를 가진다. 한 실시례에서, 프리-폴리머(202)는 이소시아네이트이고 체인 익스텐더 또는 가교제(204)는 방향족 다이아민 화합물(aromatic diamine compound)이고, 그리고 폴리싱 패드(222)는 열경화성 폴리우레탄 물질(220)로 구성되어 있다. 상기와 같은 하나의 실시례에서, 혼합물(210)을 형성하는 공정은 궁극적으로 불투명한 성형된 폴리싱체(222)를 제공하기 위해서 프리-폴리머(202)와 체인 익스텐더 또는 가교제(204)에 불투명하게 하는 충전제를 첨가하는 것을 더 포함하고 있다. 이러한 특정 실시례에서, 불투명하게 하는 충전제는, 비제한적인 예로서, 질화 붕소, 불화 세륨(cerium fluoride), 흑연, 흑연 불화물(graphite fluoride), 황화 몰리브덴(molybdenum sulfide), 니오븀 황화물(niobium sulfide), 활석, 탄탈룸 황화물(tantalum sulfide), 텅스텐 이황화물(tungsten disulfide), 또는 테플론과 같은 물질이다. 한 실시례에서는, 위에서 간략히 언급한 바와 같이, 상기 혼합물(210)은 성형용 주형(200)에서 부분적으로만 경화되고, 한 실시례에서, 성형용 주형(220)으로부터 제거된 후에 오븐에서 더욱 경화된다.
한 실시례에서는, 폴리싱 패드 전구체 혼합물(210)이 궁극적으로 열경화성 폐쇄 셀 폴리우레탄 물질로 이루어진 성형된 균질한 폴리싱체(222)를 형성하기 위해서 사용된다. 상기와 같은 하나의 실시례에서, 폴리싱 패드 전구체 혼합물(210)이 궁극적으로 경질 패드를 형성하기 위해서 사용되고 한 종류의 경화제(204)만 사용된다. 다른 실시례에서는, 다른 실시례에서는, 폴리싱 패드 전구체 혼합물(210)이 궁극적으로 연질 패드를 형성하기 위해서 사용되고 1차 경화제와 2차 경화제(함께 폴리싱 패드 전구체 혼합물(210)을 제공함)의 조합물이 사용된다. 예를 들면, 특정 실시례에서, 프리-폴리머(202)는 폴리우레탄 전구체(polyurethane precursor)를 포함하고 있고, 1차 경화제는 방향족 디아민 화합물을 포함하고 있고, 그리고 2차 경화제는 에테르 결합을 가진 화합물을 포함하고 있다. 특정 실시례에서, 폴리우레탄 전구체는 이소시아네이트이고, 1차 경화제는 방향족 다이아민이고, 그리고 2차 경화제는, 비제한적인 예로서, 폴리테트라메틸렌 글리콜(polytetramethylene glycol), 아미노-기능화 글리콜(amino-functionalized glycol), 또는 아미노-기능화 폴리옥시프로필렌(amino-functionalized polyoxypropylene)와 같은 경화제이다. 하나의 실시례에서, 프리-폴리머(202), 1차 경화제와 2차 경화제(함께 204)는 대략 1:0.96의 프리-폴리머:경화제의 화학양론비(stoichiometry)를 제공하기 위해 프리-폴리머 106, 1차 경화제 85, 그리고 2차 경화제 15의 대략적인 몰 비(molar ratio)를 가지고 있다. 상기 몰 비는, 폴리싱 패드에 변화하는 경도값을 제공하기 위해서, 또는 프리-폴리머와 1차 경화제 및 2차 경화제의 특성에 기초하여 변경될 수 있다는 사실을 이해하여야 한다.
도 2g를 다시 참고하면, 상기한 바와 같이, 한 실시례에서, 성형용 주형(200)을 가열하는 단계는 성형된 폴리싱체(222)의 폴리싱면(224)에 홈 패턴을 형성하는 것을 포함한다. 상기 도면에 도시되어 있는 것과 같이 홈 패턴은 반경방향의 홈과 동심형의 원주방향의 홈을 포함하고 있다. 반경방향의 홈 또는 원주방향의 홈이 생략될 수 있다는 것을 알아야 한다. 게다가, 동심형의 원주방향의 홈은 내포된(nested) 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형 등과 같은 다각형으로 대체될 수 있다. 대체 실시형태로서, 상기 폴리싱면은 홈 대신에 돌출부를 기초로 하여 대체될 수 있다. 또한, 저밀도 폴리싱 패드는 폴리싱면에 홈이 없이 제조될 수 있다. 이러한 한 예에서는, 성형 장치(molding apparatus)의 비패턴식 뚜껑이 패턴식 뚜껑 대신에 사용된다. 또는, 대체 실시형태로서, 성형하는 동안 뚜껑의 사용이 생략될 수 있다. 성형하는 동안 뚜껑을 사용하는 경우에는, 상기 혼합물(210)이 평방 인치당 대략 2 내지 12 파운드 범위의 압력하에서 가열될 수 있다.
한 실시형태에서는, 저밀도 패드가 폐쇄 셀 기공을 가지도록 제조될 수 있다. 예를 들면, 한 실시례에서, 폴리싱 패드가 0.6g/cc보다 작은 밀도를 가지고 있으며 열경화성 폴리우레탄 물질로 이루어진 폴리싱체를 포함하고 있다. 복수의 폐쇄 셀 기공이 열경화성 폴리우레탄 물질에 분산되어 있다. 특정 실시례에서는, 밀도가 0.5g/cc보다 작다. 한 실시례에서는, 복수의 폐쇄 셀 기공이 열경화성 폴리우레탄 물질의 전체 부피의 대략 55% 내지 80% 범위 내의 열경화성 폴리우레탄 물질의 전체 기공 부피를 제공한다. 한 실시례에서는, 복수의 폐쇄 셀 기공의 각각이 본질적으로 구형상이다. 한 실시례에서는, 도 2g와 관련하여 기술되어 있는 것과 같이, 폴리싱체가 홈이 형성된 제1 표면과 이 제1 표면의 반대쪽에 편평한 제2 표면을 더 포함하고 있다. 한 실시례에서는, 아래에 보다 상세하게 기술되어 있는 것과 같이, 폴리싱체가 균질한 폴리싱체이다.
하나의 예시적인 실시례에서는, 복수의 폐쇄 셀 기공의 각각이 열경화성 폴리우레탄 물질과는 다른 물질로 이루어진 물리적인 뼈대를 포함하고 있다. 이러한 경우에, 상기 폐쇄 셀 기공은, 상기한 바와 같이, 궁극적인 패드 제조를 위해 성형되어 있는 혼합물에 기공유도중합체를 포함시킴으로써 제조될 수 있다.
다른 예시적인 실시례에서는, 복수의 폐쇄 셀 기공의 각각이 열경화성 폴리우레탄 물질과는 다른 물질로 이루어진 물리적인 뼈대를 포함하고 있다. 복수의 폐쇄 셀 기공의 제1 부분의 물리적인 뼈대는 복수의 폐쇄 셀 기공의 제2 부분의 물리적인 뼈대와 다른 물질로 이루어져 있다. 이러한 경우에, 폐쇄 셀 기공은, 상기한 바와 같이, 궁극적인 패드 제조를 위해 성형되어 있는 혼합물에 두 가지 종류의 기공유도중합체(예를 들면, 팽창되는 기공유도중합체와 팽창되지 않은 기공유도중합체)를 포함시킴으로써 제조될 수 있다.
다른 예시적인 실시례에서는, 복수의 폐쇄 셀 기공의 단지 일부분의 각각이 열경화성 폴리우레탄 물질과는 다른 물질로 이루어진 물리적인 뼈대를 포함하고 있다. 이러한 경우에는, 상기 폐쇄 셀 기공이, 상기한 바와 같이, 궁극적인 패드 제조를 위해 성형되어 있는 혼합물에 기공유도중합체 및 기포 또는 액체 방울을 포함시킴으로써 제조될 수 있다.
다른 예시적인 실시례에서는, 복수의 폐쇄 셀 기공의 각각이 열경화성 폴리우레탄 물질과는 다른 물질로 이루어진 물리적인 뼈대를 포함하고 있지 않다. 이러한 경우에는, 상기 폐쇄 셀 기공이, 상기한 바와 같이, 궁극적인 패드 제조를 위해 성형되어 있는 혼합물에 기포 또는 액체 방울, 또는 기포 및 액체 방울을 포함시킴으로써 제조될 수 있다.
도 3은, 본 발명의 한 실시례에 따른, 모두 기공유도중합체 충전제를 기초로 하는 폐쇄 셀 기공을 포함하는 저밀도 폴리싱 패드(300)의 lOO배 배율과 300배 배율의 단면도를 나타내고 있다. 도 3을 참고하면, 도시된 모든 기공이 기공유도중합체로부터 형성되어 있고, 따라서, 모든 기공이 물리적인 뼈대를 포함하고 있다. 상기 기공의 일부는 미리 팽창된 EXPANCELTM 기공유도중합체로부터 형성되어 있다. 다른 부분은 폴리싱 패드(300)를 제조하기 위해서 사용된 주형 프로세스 동안 팽창되는 팽창되지 않은 EXPANCELTM 기공유도중합체로부터 형성되어 있다. 상기와 같은 하나의 실시례에서, 팽창되지 않은 EXPANCELTM은 계획적으로 낮은 온도에서 팽창한다. 주형 또는 주조 처리 온도는 팽창 온도보다 높고 EXPANCELTM은 주형 또는 주조 과정 동안 신속하게 팽창한다. 폴리싱 패드(300)의 밀도는 대략 0.45이고 상기 패드 내의 모든 기공은 폐쇄 셀 기공이다.
도 4는, 본 발명의 한 실시례에 따른, 일부는 기공유도중합체 충전제를 기초로 하고 일부는 기포를 기초로 하는 폐쇄 셀 기공을 포함하는 저밀도 폴리싱 패드(400)의 lOO배 배율과 300배 배율의 단면도를 나타내고 있다. 도 4를 참고하면, 도시된 작은 기공은 기공유도중합체로부터 형성되어 있고, 따라서, 물리적인 뼈대를 포함하고 있다. 보다 상세하게는, 상기 작은 기공은 미리 팽창된 EXPANCELTM 기공유도중합체로부터 형성되어 있다. 큰 기공은 가스를 이용하여 형성되어 있다. 보다 상세하게는, 상기 큰 기공은 성형 또는 주조 직전에 패드 제제 혼합물로 주입된 소량의 물과 계면활성제를 이용하여 형성되어 있다. 사슬 연장(chain extension)을 위한 화학 반응 동안, C02를 형성하고 기공을 만들기 위해서 NCO와 물의 경쟁 화학 반응(competing chemical reaction)이 진행된다. 촉매 종류와 수준 뿐만 아니라 계면활성제 종류와 농도가 기공 크기 및 폐쇄 셀 기공/개방 셀 기공 비율을 조절한다는 것을 알아야 한다. 폴리싱 패드(400)의 밀도는 대략 0.37이고 상기 패드 내의 대부분의 기공은 폐쇄 셀 기공이다.
한 실시형태에서는, 폴리싱 패드에 있어서 기공 직경의 분포는 종형 곡선(bell curve) 또는 단봉 분포(mono-modal distribution)를 가질 수 있다. 예를 들면, 도 5a는, 본 발명의 한 실시례에 따른, 저밀도 폴리싱 패드에 있어서 폭이 넓은 단봉 분포의 기공 직경에 대한 기공 직경의 함수인 개체군(population)의 그래프를 나타내고 있다. 도 5a의 그래프 500A를 참고하면, 단봉 분포가 비교적 폭이 넓게 될 수 있다. 다른 예로서, 도 5b는, 본 발명의 한 실시례에 따른, 저밀도 폴리싱 패드에 있어서 폭이 좁은 단봉 분포의 기공 직경에 대한 기공 직경의 함수인 개체군의 그래프를 나타내고 있다. 도 5b의 그래프 500B를 참고하면, 단봉 분포가 비교적 폭이 좁게 될 수 있다. 폭이 좁은 분포나 폭이 넓은 분포 중의 어느 하나에 있어서, 단 하나의 최대 직경 개체군, 예를 들면 40 미크론에서의 최대 개체군(하나의 예로서 도시되어 있는 것과 같이)이 폴리싱 패드에 제공되어 있다.
다른 실시형태에서는, 저밀도 폴리싱 패드가 양봉 분포의 기공 직경을 가지는 형태로 제조될 수 있다. 하나의 예로서, 도 6a는, 본 발명의 한 실시례에 따른, 대략 1:1의 양봉 분포의 폐쇄 셀 기공을 가진 저밀도 폴리싱 패드의 단면도를 나타내고 있다.
도 6a를 참고하면, 폴리싱 패드(600)는 균질한 폴리싱체(601)를 포함하고 있다. 균질한 폴리싱체(601)는 균질한 폴리싱체(601)에 분산된 복수의 폐쇄 셀 기공(602)을 가진 열경화성 폴리우레탄 물질로 이루어져 있다. 복수의 폐쇄 셀 기공(602)은 다봉 분포(multi-modal distribution)의 직경을 가지고 있다. 한 실시례에서, 직경들의 다봉 분포는, 도 6a에 도시되어 있는 것과 같이, 작은 직경 유형(604)과 큰 직경 유형(606)을 포함하는, 직경들의 양봉 분포이다.
한 실시례에서는, 도 6a에 도시되어 있는 것과 같이, 복수의 폐쇄 셀 기공(602)이 서로 분리되어 있는 기공들을 포함하고 있다. 이것이 보통의 스폰지에 있는 기공에 대한 경우와 같이, 터널을 통하여 서로 연결될 수 있는 개방 셀 기공과 대비되는 것이다. 하나의 실시례에서, 복수의 폐쇄 셀 기공의 각각은 기공유도중합체의 뼈대(shell)와 같은 물리적인 뼈대를 포함하고 있다. 그러나, 다른 실시례에서는, 폐쇄 셀 기공의 일부 또는 전부가 물리적인 뼈대를 포함하고 있지 않다. 한 실시례에서는, 복수의 폐쇄 셀 기공(602)과, 이에 따른 다봉 분포의 직경이, 도 6a에 도시되어 있는 바와 같이, 균질한 폴리싱체(601)의 열경화성 폴리우레탄 물질의 전체에 걸쳐서 본질적으로 균등하고 균일하게 분포되어 있다.
한 실시례에서는, 도 6a에 도시되어 있는 바와 같이, 복수의 폐쇄 셀 기공(602)의 기공 직경의 양봉 분포는 대략 1:1로 될 수 있다. 이 개념을 보다 잘 나타내기 위해서, 도 6b는, 본 발명의 한 실시례에 따른, 도 6a의 폴리싱 패드의 폭이 좁은 분포의 기공 직경에 대해서 기공 직경의 함수인 개체군의 그래프 620을 나타내고 있다. 도 6c는, 본 발명의 한 실시례에 따른, 도 6a의 폴리싱 패드의 폭이 넓은 분포의 기공 직경에 대해서 기공 직경의 함수인 개체군의 그래프 630을 나타내고 있다.
도 6a 내지 도 6c를 참고하면, 큰 직경 유형(606)의 최대 개체군에 대한 직경값은 작은 직경 유형(604)의 최대 개체군의 직경값의 대략 2배이다. 예를 들면, 하나의 실시례에서, 도 6b 및 도 6c에 도시되어 있는 바와 같이, 큰 직경 유형(606)의 최대 개체군에 대한 직경값은 대략 40 미크론이고 작은 직경 유형(604)의 최대 개체군의 직경값은 대략 20 미크론이다. 다른 예로서, 큰 직경 유형(606)의 최대 개체군에 대한 직경값은 대략 80 미크론이고 작은 직경 유형(604)의 최대 개체군의 직경값은 대략 40 미크론이다.
도 6b의 그래프 620을 참고하면, 하나의 실시례에서, 기공 직경의 분포가 폭이 좁다. 특정 실시례에서, 큰 직경 유형(606)의 개체군은 작은 직경 유형(604)의 개체군과 본질적으로 겹치지 않는다. 그러나, 도 6c의 그래프 630을 참고하면, 다른 실시례에서는, 기공 직경의 분포가 폭이 넓다. 특정 실시례에서, 큰 직경 유형(606)의 개체군이 작은 직경 유형(604)의 개체군과 겹친다. 도 6a 내지 도 6c와 관련하여 상기한 것과 같이, 기공 직경의 양봉 분포가 1:1로 될 필요는 없다는 것을 알아야 한다. 또한, 기공 직경의 양봉 분포가 균일할 필요는 없다. 다른 실시례에서는, 폐쇄 셀 기공의 직경의 다봉 분포가 홈이 형성된 제1 표면으로부터 편평한 제2 표면까지 일정 변화도(gradient)로 열경화성 폴리우레탄 물질의 전체에 걸쳐서 차등이 있다. 상기와 같은 하나의 실시례에서, 직경의 차등형 다봉 분포(graded multi-modal distribution)는 홈이 형성된 제1 표면에 근접한 작은 직경 유형과 편평한 제2 표면에 근접한 큰 직경 유형을 포함하는 직경의 양봉 분포이다.
한 실시례에서는, 저밀도 폴리싱 패드가 크기 분포의 제1 최고점을 가진 제1 직경 유형과 크기 분포의 상이한 제2 최고점을 가진 제2 직경 유형을 가지고 있는 직경의 양봉 분포를 가진 복수의 폐쇄 셀 기공을 가지고 있다. 상기와 같은 하나의 실시례에서, 제1 직경 유형의 폐쇄 셀 기공은 각각, 열경화성 폴리우레탄 물질과 다른 물질로 이루어진 물리적인 뼈대를 포함하고 있다. 이러한 특정 실시례에서, 제2 직경 유형의 폐쇄 셀 기공은 각각, 열경화성 폴리우레탄 물질과 다른 물질로 이루어진 물리적인 뼈대를 포함하고 있다. 이러한 특정 실시례에서, 제2 직경 유형의 폐쇄 셀 기공의 각각의 물리적인 뼈대는 제1 직경 유형의 폐쇄 셀 기공의 물리적인 뼈대의 물질과 다른 물질로 이루어져 있다.
한 실시례에서는, 제1 직경 유형의 크기 분포의 제1 최고점이 대략 10 미크론 내지 50 미크론의 범위 내의 직경을 가지고 있고, 제2 직경 유형의 크기 분포의 제2 최고점이 대략 10 미크론 내지 150 미크론의 범위 내의 직경을 가지고 있다. 한 실시례에서는, 제1 직경 유형이 제2 직경 유형과 겹친다. 그러나, 다른 실시례에서는, 제1 직경 유형이 제2 직경 유형과 본질적으로 겹치지 않는다. 한 실시례에서는, 제1 직경 유형의 총개체군의 카운트 수(count number)가 제2 직경 유형의 총개체군의 카운트 수와 동일하지 않다. 그러나, 다른 실시례에서는, 제1 직경 유형의 총개체군의 카운트 수가 제2 직경 유형의 총개체군의 카운트 수와 대략 동일하다. 한 실시례에서는, 직경의 양봉 분포가 열경화성 폴리우레탄 물질의 전체에 걸쳐서 본질적으로 균등하게 분포되어 있다. 그러나, 다른 실시례에서는, 직경의 양봉 분포가 열경화성 폴리우레탄 물질의 전체에 걸쳐서 차등적인 방식(graded fashion)으로 분포되어 있다.
한 실시례에서, 폴리싱 패드(222), 폴리싱 패드(300) 또는 폴리싱 패드(400), 또는 폴리싱 패드의 상기한 변형형태와 같은, 본 명세서에 기술된 저밀도 폴리싱 패드는 기판을 폴리싱하는데 적합하다. 상기와 같은 하나의 실시례에서, 상기 폴리싱 패드는 버프 패드(buff pad)로 사용된다. 상기 기판은, 배치된 장치 또는 다른 레이어를 가지고 있는 실리콘 기판과 같이, 반도체 제조 산업에서 사용되는 것일 수 있다. 그러나, 상기 기판은, 비제한적인 예로서, MEMS 장치, 레티클(reticle), 또는 태양광 모듈용 기판과 같은 것일 수 있다. 따라서, 본 명세서에 사용된 "기판을 폴리싱하는 폴리싱 패드" 라는 용어는 이러한 가능성 및 이와 관련된 가능성을 포함하는 것이다.
폴리싱 패드(222), 폴리싱 패드(300) 또는 폴리싱 패드(400), 또는 폴리싱 패드의 상기한 변형형태와 같은, 본 명세서에 기술된 저밀도 폴리싱 패드는 열경화성 폴리우레탄 물질의 균질한 폴리싱체로 이루어질 수 있다. 한 실시례에서, 상기 균질한 폴리싱체는 열경화성의 폐쇄 셀 폴리우레탄 물질로 이루어져 있다. 하나의 실시례에서, "균질" 이라는 용어는 열경화성의 폐쇄 셀 폴리우레탄 물질의 조성이 상기 폴리싱체의 전체 조성에 걸쳐서 일정한 것을 나타내기 위해서 사용된다. 예를 들면, 하나의 실시례에서, "균질" 이라는 용어는, 예를 들면, 함침 펠트(impregnated felt) 또는 상이한 물질로 된 복수 레이어의 조성물(합성물)로 이루어진 폴리싱 패드를 배제한다.
하나의 실시례에서, "열경화성" 이라는 용어는 비가역적으로 경화되는, 예를 들면, 물질에 대한 전구체(precursor)가 경화에 의해 불용해성의, 불용성 폴리머 망구조로 비가역적으로 변화하는 폴리머 물질을 나타내기 위해서 사용된다. 예를 들면, 하나의 실시례에서, "열경화성" 이라는 용어는, 예를 들면, "써모플라스트(thermoplast)" 물질 또는 "열가소성 수지" - 가열되면 액체상태로 되고 충분히 냉각되면 극히 유리질인 상태로 돌아오는 폴리머로 이루어진 물질 - 로 이루어진 폴리싱 패드는 배제한다. 열경화성 물질로 만들어진 폴리싱 패드는 통상적으로 화학 반응으로 폴리머를 형성하도록 반응하는 저분자량 전구체로부터 제조되는 반면에, 열가소성 물질로 만들어진 폴리싱 패드는 통상적으로 폴리싱 패드가 물리적인 공정으로 형성되도록 기존의 폴리머를 가열하여 상변화를 일으킴으로써 제조된다. 폴리우레탄 열경화성 폴리머는 안정적인 열적 성질 및 기계적 성질, 화학적 환경에 대한 저항성, 그리고 내마모성에 대한 경향에 기초하여 본 명세서에 기술된 폴리싱 패드를 제조하기 위해서 선택될 수 있다.
한 실시례에서, 균질한 폴리싱체는, 컨디셔닝(conditioning) 및/또는 폴리싱처리하면, 대략 1 미크론 내지 5 미크론 제곱 평균 제곱근(root mean square) 범위의 폴리싱면 거칠기를 가진다. 하나의 실시례에서, 균질한 폴리싱체는, 컨디셔닝 및/또는 폴리싱처리하면, 대략 2.35 미크론 제곱 평균 제곱근의 폴리싱면 거칠기를 가진다. 하나의 실시례에서, 균질한 폴리싱체는 25℃에서 대략 30 내지 120 메가파스칼(MPa) 범위의 저장 탄성률(storage modulus)을 가지고 있다. 다른 실시례에서는, 균질한 폴리싱체가 25℃에서 대략 30 메가파스칼(MPa)보다 작은 저장 탄성률을 가지고 있다. 한 실시례에서, 균질한 폴리싱체는 대략 2.5%의 압축률을 가진다.
한 실시례에서, 폴리싱 패드(222), 폴리싱 패드(300) 또는 폴리싱 패드(400), 또는 폴리싱 패드의 상기한 변형형태와 같은, 본 명세서에 기술된 저밀도 폴리싱 패드는 성형된 균질한 폴리싱체를 포함한다. "성형된(molded)" 이라는 용어는, 도 2a 내지 도 2g와 관련하여 위에서 보다 상세하게 기술한 바와 같이, 균질한 폴리싱체가 성형용 주형으로 형성되는 것을 나타내기 위해서 사용된다. 다른 실시례에서는, 상기한 것과 같은 저밀도 폴리싱 패드를 제조하기 위해서 주조법이 대신 사용될 수 있다는 것을 알아야 한다.
한 실시례에서, 균질한 폴리싱체는 불투명하다. 한 실시례에서, "불투명" 이라는 용어는 가시광선이 대략 10% 이하로 통과할 수 있는 물질을 나타내기 위해서 사용된다. 한 실시례에서, 균질한 폴리싱체가 불투명한 것은 대부분, 또는 전적으로 균질한 폴리싱체의 균질한 열경화성 폐쇄 셀 폴리우레탄 물질 전체에 걸쳐서 불투명하게 하는 윤활유(예를 들면, 부가적인 구성요소로서)를 포함하는 것으로 인한 것이다. 특정 실시례에서, 상기 불투명하게 하는 충전제는, 비제한적인 예로서, 질화 붕소, 불화 세륨, 흑연, 흑연 불화물, 황화 몰리브덴, 니오븀 황화물, 활석, 탄탈룸 황화물, 텅스텐 이황화물, 또는 테플론과 같은 물질이다.
폴리싱 패드(222), 폴리싱 패드(300) 또는 폴리싱 패드(400)와 같은 기술된 저밀도 폴리싱 패드의 크기는 사용처에 따라 달라질 수 있다. 그럼에도 불구하고, 특정 파라미터는 종래의 처리 장비나 심지어 종래의 화학적 기계적 처리 작업과 양립할 수 있는 폴리싱 패드를 제조하기 위해서 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 한 실시례에 따르면, 저밀도 폴리싱 패드가 대략 0.075 인치 내지 0.130 인치의 범위, 예를 들면, 대략 1.9 밀리미터 내지 3.3 밀리미터의 범위의 두께를 가지고 있다. 한 실시례에서는, 저밀도 폴리싱 패드가 대략 20 인치 내지 30.3 인치의 범위, 예를 들면, 대략 50 센티미터 내지 77 센티미터의 범위, 그리고 어쩌면 대략 10 인치 내지 42 인치의 범위, 예를 들면, 대략 25 센티미터 내지 107 센티미터의 범위의 직경을 가지고 있다.
본 발명의 다른 실시례에서는, 본 명세서에 기술된 저밀도 폴리싱 패드가 폴리싱 패드에 배치된 국소 투명 구역(LAT)을 더 포함하고 있다. 한 실시례에서, 국소 투명 구역(LAT)은 폴리싱 패드에 배치되어 있으며 폴리싱 패드와 공유결합되어 있다. 적절한 국소 투명 구역(LAT)의 예는 넥스플래너사(NexPlanar Corporation)에 양도된, 2010년 1월 13일자로 출원된 미국 특허출원 12/657,135호와, 넥스플래너사에 양도된, 2010년 9월 30일자로 출원된 미국 특허출원 12/895,465호에 개시되어 있다. 대체적인 또는 추가적인 실시례에서, 저밀도 폴리싱 패드가 폴리싱면과 폴리싱체에 배치된 구멍을 더 포함하고 있다. 상기 구멍은, 예를 들면, 폴리싱 공구의 플래튼(platen)에 포함된 검출 장치를 수용할 수 있다. 접착 시트가 폴리싱체의 뒷면에 배치되어 있다. 이 접착 시트는 폴리싱체의 뒷면에서 상기 구멍에 대해 불침투성 시일을 제공한다. 적절한 구멍의 예는 넥스플래너사에 양도된, 2011년 7월 15일자로 출원된 미국 특허출원 13/184,395호에 개시되어 있다. 다른 실시례에서는, 저밀도 폴리싱 패드가, 예를 들면, 와류 검출 시스템(eddy current detection system)에 사용되는 검축 구역을 더 포함하고 있다. 적절한 와류 검출 시스템의 예는 넥스플래너사에 양도된, 2010년 9월 30일자로 출원된 미국 특허출원 12/895,465호에 개시되어 있다.
폴리싱 패드(222), 폴리싱 패드(300) 또는 폴리싱 패드(400), 또는 폴리싱 패드의 상기한 변형형태와 같은, 본 명세서에 기술된 저밀도 폴리싱 패드는 폴리싱체의 뒷면에 배치된 기초 레이어를 더 포함할 수 있다. 이러한 한 가지 실시례에서, 결과물은 폴리싱면의 재료와 다른 벌크 재료 또는 기초 재료를 가진 폴리싱 패드이다. 한 실시례에서, 복합 폴리싱 패드(composite polishing pad)는 폴리싱면 레이어가 배치되는 안정적이고 본질적으로 비압축성인 불활성 물질로 제조된 기초 레이어 또는 벌크 레이어를 포함하고 있다. 경질의 기초 레이어는 패드 완전성(pad integrity)을 위한 지지와 강도를 제공할 수 있는 반면에, 연질의 폴리싱면 레이어는 흠집이 생기는 것을 감소시킬 수 있고, 폴리싱 레이어의 물질의 성질과 폴리싱 패드의 나머지 부분의 물질의 성질을 분리시킬 수 있다. 적절한 기초 레이어의 예는 넥스플래너사에 양도된, 2011년 11월 29일자로 출원된 미국 특허출원 13/306,845호에 개시되어 있다.
폴리싱 패드(222), 폴리싱 패드(300) 또는 폴리싱 패드(400), 또는 폴리싱 패드의 상기한 변형형태와 같은, 본 명세서에 기술된 저밀도 폴리싱 패드는 폴리싱체의 뒷면에 배치된 서브 패드(sub pad), 예를 들면, CMP 기술 분야에 알려져 있는 통상적인 서브 패드를 더 포함할 수 있다. 이러한 한 가지 실시례에서, 상기 서브 패드는, 비제한적인 예로서, 폼(foam), 고무, 섬유, 펠트(felt) 또는 고다공성 물질(highly porous material)과 같은 물질로 이루어져 있다.
설명을 위한 기초자료로서 도 2g를 다시 참고하면, 본 명세서에 기술된 것과 같은 저밀도 폴리싱 패드에 형성된 홈 패턴의 각각의 홈은 각각의 홈의 임의의 주어진 지점에서 약 4 내지 약 100 밀(mil)의 깊이로 될 수 있다. 몇 가지 실시례에서는, 상기 홈은 각각의 홈의 임의의 주어진 지점에서 약 10 내지 약 50 밀(mil)의 깊이로 될 수 있다. 상기 홈은 일정한 깊이, 가변 깊이, 또는 이들의 임의의 조합형태로 될 수 있다. 몇 가지 실시례에서는, 상기 홈들이 모두 일정한 깊이이다. 예를 들면, 홈 패턴의 홈들이 모두 동일한 깊이를 가질 수 있다. 몇 가지 실시례에서, 홈 패턴의 홈들 중의 몇 개는 일정한 깊이를 가질 수 있고 상기 홈 패턴의 다른 홈들은 상이한 일정한 깊이를 가질 수 있다. 예를 들면, 예를 들면, 홈 깊이는 폴리싱 패드의 중심으로부터의 거리가 멀어짐에 따라 깊어질 수 있다. 그러나, 몇 가지 실시례에서는, 홈 깊이가 폴리싱 패드의 중심으로부터의 거리가 멀어짐에 따라 얕아질 수 있다. 몇 가지 실시례에서는, 일정한 깊이의 홈과 가변 깊이의 홈이 교대로 있다.
본 명세서에 기술된 것과 같은 저밀도 폴리싱 패드에 형성된 홈 패턴의 각각의 홈은 각각의 홈은 각각의 홈의 임의의 주어진 지점에서 약 2 내지 약 100 밀(mil)의 폭으로 될 수 있다. 몇 가지 실시례에서는, 상기 홈이 각각의 홈의 임의의 주어진 지점에서 약 15 내지 약 50밀(mil)의 폭으로 될 수 있다. 상기 홈은 일정한 폭, 가변 폭, 또는 이들의 임의의 조합 형태로 될 수 있다.
몇 가지 실시례에서는, 홈 패턴의 홈들이 모두 일정한 폭이다. 그러나, 몇 가지 실시례에서는, 동심형의 홈 패턴의 홈들 중의 몇 개는 일정한 폭을 가지고, 상기 패턴의 다른 홈들은 상이한 일정한 폭을 가지고 있다. 몇 가지 실시례에서, 홈의 폭은 폴리싱 패드의 중심으로부터 거리가 증가함에 따라 증가한다. 몇 가지 실시례에서는, 홈의 폭이 폴리싱 패드의 중심으로부터 거리가 증가함에 따라 감소한다. 몇 가지 실시례에서는, 일정한 폭의 홈이 가변 폭의 홈과 교대로 있다.
상기한 깊이와 폭 치수에 따르면, 폴리싱 패드에 있는 구멍의 위치나 그 근처에 홈을 포함하는, 본 명세서에 기술된 홈 패턴의 각각의 홈은 일정한 체적, 가변 체적, 또는 이들의 임의의 조합 형태로 될 수 있다. 몇 가지 실시례에서, 상기 홈 모두가 일정한 체적이다. 그러나, 몇 가지 실시례에서는, 홈 체적이 폴리싱 패드의 중심으로부터 거리가 증가함에 따라 증가한다. 몇 가지 다른 실시례에서는, 홈 체적이 폴리싱 패드의 중심으로부터 거리가 증가함에 따라 감소한다. 몇 가지 실시례에서는, 일정한 체적의 홈과 가변 체적의 홈이 교대로 있다.
본 명세서에 기술된 홈 패턴의 홈은 약 30 내지 약 1000 밀(mil)의 피치를 가질 수 있다. 몇 가지 실시례에서는, 홈이 약 125 밀(mil)의 피치를 가지고 있다. 원형 폴리싱 패드에 대해서는, 홈 피치(groove pitch)가 원형 폴리싱 패드의 반경을 따라서 측정된다. CMP 벨트에서는, 홈 피치가 CMP 벨트의 중심으로부터 CMP 벨트의 모서리까지 측정된다. 상기 홈은 일정한 피치, 가변 피치, 또는 이들의 임의의 조합 형태로 될 수 있다. 몇 가지 실시례에서, 상기 홈은 모두 일정한 피치이다. 그러나, 몇 가지 실시례에서는, 홈 피치가 폴리싱 패드의 중심으로부터 거리가 증가함에 따라 증가한다. 몇 가지 다른 실시례에서는, 홈 피치가 폴리싱 패드의 중심으로부터 거리가 증가함에 따라 감소한다. 몇 가지 실시례에서는, 한 부분에서는 홈의 피치가 폴리싱 패드의 중심으로부터 거리가 증가함에 따라 변하는 반면에 인접한 부분에서는 홈의 피치가 일정하게 유지된다. 몇 가지 실시례에서는, 한 부분에서는 홈의 피치가 폴리싱 패드의 중심으로부터 거리가 증가함에 따라 증가하고 인접한 부분에서는 상이한 비율로 홈의 피치가 증가한다. 몇 가지 실시례에서는, 한 부분에서는 홈의 피치가 폴리싱 패드의 중심으로부터 거리가 증가함에 따라 증가하는 반면에 인접한 부분에서는 홈의 피치가 폴리싱 패드의 중심으로부터 거리가 증가함에 따라 감소한다. 몇 가지 실시례에서는, 일정한 피치의 홈이 가변 피치의 홈과 교대로 있다. 몇 가지 실시례에서는, 일정한 피치의 홈 부분이 가변 피치의 홈 부분과 교대로 있다.
본 명세서에 기술된 폴리싱 패드는 다양한 화학적 기계적 폴리싱 장치에 사용하기에 적합할 수 있다. 한 가지 예로서, 도 7은, 본 발명의 한 실시례에 따른, 저밀도 폴리싱 패드에 적합한 폴리싱 장치의 사시도를 나타내고 있다.
도 7을 참고하면, 폴리싱 장치(700)가 플래튼(704)을 포함하고 있다. 플래튼(704)의 상부면(702)은 저밀도 폴리싱 패드를 지지하는데 사용될 수 있다. 플래튼(704)은 스핀들 회전(706)과 슬라이더 진동(708)을 제공하도록 구성될 수 있다. 샘플 캐리어(710)는, 예를 들면, 반도체 웨이퍼(711)를 폴리싱 패드로 폴리싱하는 동안 반도체 웨이퍼(711)를 제위치에 유지시키는데 사용된다. 샘플 캐리어(710)는 서스펜션 기구(712)에 의해 지지되어 있다. 반도체 웨이퍼를 폴리싱하기 전과 반도체 웨이퍼를 폴리싱하는 동안 폴리싱 패드의 표면에 슬러리를 제공하기 위해서 슬러리 피드(714)가 포함되어 있다. 컨디셔닝 유닛(790)이 포함될 수도 있고, 한 가지 실시례에서는, 폴리싱 패드를 컨디셔닝처리하는 다이아몬드 팁을 포함하고 있다.
상기와 같이, 저밀도 폴리싱 패드 및 저밀도 폴리싱 패드를 제조하는 방법을 개시하였다. 본 발명의 한 실시례에 따르면, 기판을 폴리싱하는 폴리싱 패드가 0.5 g/cc보다 작은 밀도를 가지며 열경화성 폴리우레탄 물질로 이루어진 폴리싱체를 포함하고 있다. 복수의 폐쇄 셀 기공이 열경화성 폴리우레탄 물질에 분산되어 있다. 하나의 실시례에서, 폴리싱체는 균질한 폴리싱체이다.

Claims (61)

  1. 기판을 폴리싱하는 폴리싱 패드로서,
    0.5 g/cc보다 작은 밀도를 가지고 있으며
    열경화성 폴리우레탄 물질; 및
    상기 열경화성 폴리우레탄 물질에 분산된 복수의 폐쇄 셀 기공
    을 포함하는 폴리싱체를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드.
  2. 제1항에 있어서, 상기 폴리싱체가 균질한 폴리싱체인 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드.
  3. 제1항에 있어서, 복수의 폐쇄 셀 기공의 각각이 상기 열경화성 폴리우레탄 물질과는 다른 물질로 구성된 물리적인 뼈대를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드.
  4. 제3항에 있어서, 복수의 폐쇄 셀 기공의 제1 부분의 물리적인 뼈대는 복수의 폐쇄 셀 기공의 제2 부분의 물리적인 뼈대와는 다른 물질로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드.
  5. 제1항에 있어서, 복수의 폐쇄 셀 기공의 일부분만의 각각이 상기 열경화성 폴리우레탄 물질과는 다른 물질로 구성된 물리적인 뼈대를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드.
  6. 제1항에 있어서, 복수의 폐쇄 셀 기공의 각각이 상기 열경화성 폴리우레탄 물질과 다른 물질의 물리적인 뼈대를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드.
  7. 제1항에 있어서, 복수의 폐쇄 셀 기공이 상기 열경화성 폴리우레탄 물질의 전체 부피의 대략 55% 내지 80%의 범위 내의 상기 열경화성 폴리우레탄 물질의 전체 기공 부피를 제공하는 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드.
  8. 제1항에 있어서, 상기 폴리싱체가
    홈이 형성된 제1 표면; 및
    상기 제1 표면의 반대쪽에 있는 편평한 제2 표면;
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드.
  9. 제1항에 있어서, 복수의 폐쇄 셀 기공의 각각이 본질적으로 구형상인 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드.
  10. 제1항에 있어서, 복수의 폐쇄 셀 기공이 크기 분포의 제1 최고점을 가진 제1 직경 유형 및 크기 분포의 상이한 제2 최고점을 가진 제2 직경 유형을 가진 직경들의 양봉 분포를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드.
  11. 제10항에 있어서, 제1 직경 유형의 폐쇄 셀 기공의 각각이 상기 열경화성 폴리우레탄 물질과는 다른 물질로 구성된 물리적인 뼈대를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드.
  12. 제11항에 있어서, 제2 직경 유형의 폐쇄 셀 기공의 각각이 상기 열경화성 폴리우레탄 물질과는 다른 물질로 구성된 물리적인 뼈대를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드.
  13. 제12항에 있어서, 제2 직경 유형의 폐쇄 셀 기공의 각각의 물리적인 뼈대가 제1 직경 유형의 폐쇄 셀 기공의 물리적인 뼈대의 물질과 다른 물질로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드.
  14. 제10항에 있어서, 제1 직경 유형의 크기 분포의 제1 최고점이 대략 10 미크론 내지 50 미크론의 범위 내의 직경을 가지고 있고, 제2 직경 유형의 크기 분포의 제2 최고점이 대략 10 미크론 내지 150 미크론의 범위 내의 직경을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드.
  15. 제10항에 있어서, 제1 직경 유형이 제2 직경 유형과 겹치는 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드.
  16. 제10항에 있어서, 제1 직경 유형이 제2 직경 유형과 본질적으로 겹치지 않는 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드.
  17. 제10항에 있어서, 제1 직경 유형의 총개체군의 카운트 수가 제2 직경 유형의 총개체군의 카운트 수와 동일하지 않는 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드.
  18. 제10항에 있어서, 제1 직경 유형의 총개체군의 카운트 수가 제2 직경 유형의 총개체군의 카운트 수와 대략 동일한 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드.
  19. 제10항에 있어서, 직경들의 양봉 분포가 상기 열경화성 폴리우레탄 물질의 전체에 걸쳐서 본질적으로 균등하게 분포되어 있는 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드.
  20. 제1항에 있어서, 상기 폴리싱체가 성형된 폴리싱체인 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드.
  21. 제1항에 있어서, 상기 폴리싱체가 상기 폴리싱체의 전체에 걸쳐서 대략 균등하게 분포된 불투명하게 하는 충전제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드.
  22. 제1항에 있어서,
    상기 폴리싱체의 뒷면에 배치된 기초 레이어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드.
  23. 제1항에 있어서,
    상기 폴리싱체의 뒷면에 배치된 검출 구역을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드.
  24. 제1항에 있어서,
    상기 폴리싱체의 뒷면에 배치된 서브 패드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드.
  25. 제1항에 있어서,
    상기 폴리싱체에 배치되어 있으며 상기 폴리싱체와 공유결합되어 있는 국소 투명 구역(LAT)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드.
  26. 기판을 폴리싱하는 폴리싱 패드로서,
    대략 0.6 g/cc보다 작은 밀도를 가지고 있으며
    열경화성 폴리우레탄 물질; 및
    상기 열경화성 폴리우레탄 물질에 분산되어 있으며, 크기 분포의 제1 최고점을 가진 제1 직경 유형 및 크기 분포의 상이한 제2 최고점을 가진 제2 직경 유형을 가진 직경들의 양봉 분포를 가지고 있는 복수의 폐쇄 셀 기공
    을 포함하는 폴리싱체를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드.
  27. 제26항에 있어서, 상기 폴리싱체가 균질한 폴리싱체인 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드.
  28. 제26항에 있어서, 제1 직경 유형의 폐쇄 셀 기공의 각각이 상기 열경화성 폴리우레탄 물질과는 다른 물질로 구성된 물리적인 뼈대를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드.
  29. 제28항에 있어서, 제2 직경 유형의 폐쇄 셀 기공의 각각이 상기 열경화성 폴리우레탄 물질과는 다른 물질로 구성된 물리적인 뼈대를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드.
  30. 제29항에 있어서, 제2 직경 유형의 폐쇄 셀 기공의 각각의 물리적인 뼈대가 제1 직경 유형의 폐쇄 셀 기공의 물리적인 뼈대의 물질과 다른 물질로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드.
  31. 제26항에 있어서, 제1 직경 유형의 크기 분포의 제1 최고점이 대략 10 미크론 내지 50 미크론의 범위 내의 직경을 가지고 있고, 제2 직경 유형의 크기 분포의 제2 최고점이 대략 10 미크론 내지 150 미크론의 범위 내의 직경을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드.
  32. 제26항에 있어서, 제1 직경 유형이 제2 직경 유형과 겹치는 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드.
  33. 제26항에 있어서, 제1 직경 유형이 제2 직경 유형과 본질적으로 겹치지 않는 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드.
  34. 제26항에 있어서, 제1 직경 유형의 총개체군의 카운트 수가 제2 직경 유형의 총개체군의 카운트 수와 동일하지 않는 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드.
  35. 제26항에 있어서, 제1 직경 유형의 총개체군의 카운트 수가 제2 직경 유형의 총개체군의 카운트 수와 대략 동일한 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드.
  36. 제26항에 있어서, 직경들의 양봉 분포가 상기 열경화성 폴리우레탄 물질의 전체에 걸쳐서 본질적으로 균등하게 분포되어 있는 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드.
  37. 폴리싱 패드를 제조하는 방법으로서,
    혼합물을 형성하기 위해서 프리-폴리머와 체인 익스텐더 또는 가교제를 처음 크기를 각각 가지고 있는 복수의 미량원소와 혼합하는 단계; 및
    열경화성 폴리우레탄 물질과 상기 열경화성 폴리우레탄 물질에 분산된 복수의 폐쇄 셀 기공을 포함하는 성형된 폴리싱체를 제공하기 위해서, 성형용 주형내에서, 상기 혼합물을 가열하는 단계;
    를 포함하고 있고,
    상기 복수의 폐쇄 셀 기공은 가열하는 동안 상기 복수의 미량원소의 각각을 최종적인 더 큰 크기로 팽창시킴으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드의 제조 방법.
  38. 제37항에 있어서, 상기 복수의 미량원소의 각각을 최종적인 크기로 팽창시키는 것은 상기 복수의 미량원소의 각각의 부피를 대략 3 내지 1000의 비율만큼 증가시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드의 제조 방법.
  39. 제37항에 있어서, 상기 복수의 미량원소의 각각을 최종적인 크기로 팽창시키는 것은 상기 복수의 미량원소의 각각의 최종 직경을 대략 10 미크론 내지 200 미크론의 범위 내로 제공하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드의 제조 방법.
  40. 제37항에 있어서, 상기 복수의 미량원소의 각각을 최종적인 크기로 팽창시키는 것은 상기 복수의 미량원소의 각각의 밀도를 대략 3 내지 1000의 비율만큼 감소시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드의 제조 방법.
  41. 제37항에 있어서, 상기 복수의 미량원소의 각각을 최종적인 크기로 팽창시키는 것은 최종적인 크기의 상기 복수의 미량원소의 각각을 본질적으로 구형상으로 형성하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드의 제조 방법.
  42. 제37항에 있어서, 프리-폴리머와 체인 익스텐더 또는 가교제를 복수의 미량원소와 혼합하는 단계는, 혼합물을 형성하기 위해서, 크기를 각각 가지는 제2 복수의 미량원소와 혼합하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드의 제조 방법.
  43. 제42항에 있어서, 제2 복수의 미량원소의 각각의 크기가 가열 전과 가열 후에 본질적으로 동일하도록 가열이 충분히 낮은 온도에서 실행되는 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드의 제조 방법.
  44. 제43항에 있어서, 가열이 대략 100℃ 이하의 온도에서 실행되고, 제2 복수의 미량원소가 대략 130℃보다 높은 팽창 한계점을 가지는 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드의 제조 방법.
  45. 제42항에 있어서, 제2 복수의 미량원소가 상기 복수의 미량원소의 팽창 한계점보다 높은 팽창 한계점을 가지는 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드의 제조 방법.
  46. 제45항에 있어서, 제2 복수의 미량원소의 팽창 한계점은 대략 120℃보다 높고, 상기 복수의 미량원소의 팽창 한계점은 대략 110℃보다 낮은 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드의 제조 방법.
  47. 제42항에 있어서, 프리-폴리머, 체인 익스텐더 또는 가교제 및 제2 복수의 미량원소의 혼합물은 점성을 가지며, 프리-폴리머, 체인 익스텐더 또는 가교제, 처음 크기를 가진 복수의 미량원소 및 제2 복수의 미량원소의 혼합물은 본질적으로 상기 점성을 가지는 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드의 제조 방법.
  48. 제47항에 있어서, 점성은 미리 정해진 점성이고, 혼합물에서 제2 복수의 미량원소의 상대적인 양은 상기 미리 정해진 점성에 기초하여 선택되는 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드의 제조 방법.
  49. 제47항에 있어서, 상기 복수의 미량원소는 혼합물의 점성에 거의 영향을 미치지 않는 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드의 제조 방법.
  50. 제42항에 있어서, 가열은 상기 열경화성 폴리우레탄 물질, 상기 열경화성 폴리우레탄 물질에 분산되어 있으며 상기 복수의 미량원소의 각각을 크기 분포의 제1 최고점을 가진 제1 직경 유형을 가지는 최종적인 크기로 팽창시킴으로써 형성된 복수의 폐쇄 셀 기공과, 상기 열경화성 폴리우레탄 물질에 분산되어 있으며 크기 분포의 상이한 제2 최고점을 가진 제2 직경 유형을 가지는 제2 복수의 미량원소로부터 형성된 제2 복수의 폐쇄 셀 기공을 포함하는 성형된 폴리싱체를 제공하는 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드의 제조 방법.
  51. 제50항에 있어서, 상기 복수의 폐쇄 셀 기공과 제2 복수의 폐쇄 셀 기공이 상기 열경화성 폴리우레탄 물질의 전체 부피의 대략 55% 내지 80% 범위의 상기 열경화성 폴리우레탄 물질의 전체 기공 부피를 제공하는 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드의 제조 방법.
  52. 제37항에 있어서, 성형된 폴리싱체를 제공하기 위해서 상기 혼합물을 가열하는 단계가 0.5g/cc보다 작은 밀도를 가진 폴리싱체를 형성하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드의 제조 방법.
  53. 제52항에 있어서, 상기 혼합물이 가열하기 전에 0.5g/cc보다 큰 밀도를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드의 제조 방법.
  54. 제37항에 있어서, 혼합하는 단계가 가스를 프리-폴리머와 체인 익스텐더 또는 가교제에나, 이들로부터 형성된 제품에 주입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드의 제조 방법.
  55. 제37항에 있어서, 프리-폴리머는 이소시아네이트이고, 혼합하는 단계가 물을 프리-폴리머에 첨가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드의 제조 방법.
  56. 제37항에 있어서, 프리-폴리머와 체인 익스텐더 또는 가교제를 혼합하는 단계가 이소시아네이트와 방향족 다이아민 화합물을 각각 혼합하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드의 제조 방법.
  57. 제37항에 있어서, 혼합하는 단계가 불투명한 성형된 폴리싱체를 제공하기 위해서 불투명하게 하는 충전제를 프리-폴리머와 체인 익스텐더 또는 가교제에 첨가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드의 제조 방법.
  58. 제37항에 있어서, 혼합물을 가열하는 단계가 먼저 성형용 주형 내에서 부분적으로 경화시킨 다음, 오븐에서 추가적으로 경화시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드의 제조 방법.
  59. 제37항에 있어서, 성형용 주형 내에서 가열하는 단계가 성형된 폴리싱체의 폴리싱면에 홈 패턴을 형성하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드의 제조 방법.
  60. 제37항에 있어서, 처음 크기를 가지는 복수의 미량원소의 각각은 물리적인 뼈대를 포함하고 있고, 최종적인 크기를 가지는 복수의 미량원소의 각각은 팽창된 물리적인 뼈대를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드의 제조 방법.
  61. 제37항에 있어서, 처음 크기를 가지는 복수의 미량원소의 각각은 액체 방울이고, 최종적인 크기를 가지는 복수의 미량원소의 각각은 기포인 것을 특징으로 하는 폴리싱 패드의 제조 방법.
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