KR20180108244A - 연마 패드 및 이를 구비하는 기판 연마 장치, 연마 패드의 제조방법 - Google Patents

연마 패드 및 이를 구비하는 기판 연마 장치, 연마 패드의 제조방법 Download PDF

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Abstract

벨트형의 연마 패드와 이를 구비하는 기판 연마 장치 및 연마 패드의 제조방법이 개시된다. 기판 연마 장치의 연마 패드는, 연마면에 복수의 그루브(groove)가 형성된 메인 패드, 상기 메인 패드의 양 단부를 서로 연결시키는 제1 연결부, 상기 메인 패드의 내측에 접합되는 이너 패드 및 상기 이너 패드의 양 단부를 서로 연결시키는 제2 연결부를 포함하고, 상기 제1 연결부와 상기 제2 연결부는 원주 방향을 따라 서로 어긋난 위치에 형성된다.

Description

연마 패드 및 이를 구비하는 기판 연마 장치, 연마 패드의 제조방법{POLISHING PAD AND APPARATUS FOR POLISHING SUBSTRATE HAVING THE POLISHING PAD, METHOD OF MANUFACTURING THE POLISHING PAD}
본 발명은 벨트형의 연마 패드 및 이를 구비하는 기판 연마 장치, 그리고 연마 패드의 제조방법에 관한 것이다.
반도체소자의 제조에는, 연마와 버핑(buffing) 및 세정을 포함하는 CMP(chemical mechanical polishing) 작업이 필요하다. 반도체 소자는, 다층 구조의 형태로 되어 있으며, 기판층에는 확산영역을 갖춘 트랜지스터 소자가 형성된다. 기판층에서, 연결금속선이 패턴화되고 기능성 소자를 형성하는 트랜지스터 소자에 전기 연결된다. 공지된 바와 같이, 패턴화된 전도층은 이산화규소와 같은 절연재로 다른 전도층과 절연된다. 더 많은 금속층과 이에 연관된 절연층이 형성되므로, 절연재를 편평하게 할 필요성이 증가한다. 편평화가 되지 않으면, 표면형태에서의 많은 변동 때문에 추가적인 금속층의 제조가 실질적으로 더욱 어려워진다. 또한, 금속선패턴은 절연재로 형성되어, 금속 기판 연마 작업이 과잉금속물을 제거하게 된다.
기판 연마 장치는 기판의 일면 또는 양면을 연마와 버핑 및 세정하기 위한 구성요소로서, 벨트, 패드 또는 브러시를 구비하는 연마 패드를 구비한다. 연마제는 기판 연마 작업을 촉진 및 강화시키기 위해 사용된다.
기존의 기판 연마 장치 중 2개의 구동 롤러 상에 장착된 벨트형의 연마 패드로 구성되는 벨트형 기판 연마 장치가 알려져 있다. 벨트형 기판 연마 장치는 기판이 캐리어에 장착되며, 캐리어는 일 방향으로 선형 이동하고, 벨트형 연마 패드는 시계 방향 혹은 반시계 방향으로 회전함에 따라 기판에 소정의 힘이 가해진 상태로 밀착되어 연마가 수행된다.
기판의 크기가 대형화됨에 따라 연마 패드 역시 대면적화 되고 있다. 그런데, 종래의 연마 패드는 직물 형태의 압축 방식을 통해 연마 패드를 제조하였다. 그러나, 직물 형태의 압축 방식으로 제조되는 연마 패드는 마이크로미터 수준의 기판을 연마하기 위한 것으로써, 연마 패드의 표면이 촘촘하지 않아, 화학적 기계적 연마에 사용되는 경우, 연마량이 제어되지 않거나 기판 전체의 연마균일도를 맞추는데 어려움이 있었다.
한편, 대면적의 기판을 화학적 기계적으로 연마하는 경우에는, 기존 반도체 제조 공정에 사용되는 소형의 화학적 기계적 연마 패드를 연결하여 사용할 수 있다. 그러나 소형의 연마 패드를 화학적으로 접합하지 않고 사용할 경우, 연마 패드의 연결부가 기판 리테이너에 걸려서 손상되거나, 연마 패드 사이의 공간이 넓기 때문에 해당 공간에 연마제(슬러리)가 몰려서 응고되어 대량의 파티클을 만들거나 기판 표면에 스크래치 또는 오염을 유발할 수 있다. 따라서, 대면적 기판 전체의 연마균일도를 유지하면서도, 불량 또는 결함 발생 등을 방지할 수 있는 연마 패드가 필요한 실정이다.
본 발명의 실시 예들에 따르면, 벨트형의 기판 연마 장치에서 연마 패드 및 이를 구비하는 기판 연마 장치, 그리고 연마 패드의 제조방법을 제공한다.
본 발명이 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예들에 따르면, 기판 연마 장치의 연마 패드는, 연마면에 복수의 그루브(groove)가 형성된 메인 패드, 상기 메인 패드의 양 단부를 서로 연결시키는 제1 연결부, 상기 메인 패드의 내측에 접합되는 이너 패드 및 상기 이너 패드의 양 단부를 서로 연결시키는 제2 연결부를 포함하고, 상기 제1 연결부와 상기 제2 연결부는 원주 방향을 따라 서로 어긋난 위치에 형성된다.
일 측에 따르면, 상기 제1 연결부는, 상기 메인 패드의 양 단부를 접합시키는 제1 접합층을 포함하고, 상기 제2 연결부는, 상기 이너 패드의 양 단부를 접합시키는 제2 접합층을 포함할 수 있다. 상기 메인 패드는 표면에 복수의 그루브가 형성되고, 상기 제1 연결부는 상기 그루브와 대응되는 형상의 홈이 형성될 수 있다. 상기 제1 연결부는 상기 제1 접합층과 상기 메인 패드의 양 단부 일부에 상기 그루브와 동일한 형상으로 홈이 형성될 수 있다. 또는, 상기 제1 연결부는 상기 그루브의 폭과 동일한 간격으로 상기 메인 패드의 양 단부가 이격되고, 상기 이격된 양 단부 사이에 상기 제1 접합층이 형성될 수 있다. 상기 제1 연결부는 상기 제1 접합층에 상기 그루브와 동일한 형상으로 홈이 형성될 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 제2 연결부는 상기 제2 접합층이 상기 이너 패드의 높이와 동일 높이로 형성될 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 제1 및 제2 접합층은 우레탄 본딩을 포함할 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 이너 패드의 내주면에 구비되는 보강 부재를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 보강 부재는 섬유를 포함하는 접착 테이프가 사용될 수 있다. 상기 보강 부재는 상기 이너 패드의 내주면에서 상기 제2 연결부에 대응되는 일부 위치에만 형성될 수 있다. 또는, 상기 보강 부재는 상기 이너 패드의 내주면 전체에 형성될 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 이너 패드의 내주면에 슬립 방지 부재가 더 구비될 수 있다. 상기 슬립 방지 부재는 상기 이너 패드의 내주면 상에서 적어도 일부 또는 전면에 일정 두께로 형성될 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 메인 패드와 상기 이너 패드 사이에는 패드면 접합층이 형성되고, 상기 패드면 접합층은 PET 재질을 포함하는 경화성 접착제를 포함할 수 있다.
한편, 상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예들에 따르면, 기판 연마 장치는, 기판이 수평으로 안착되는 기판 캐리어, 서로 평행하게 배치된 한 쌍의 구동 롤러 및 상기 한 쌍의 구동 롤러의 외주면에 감겨서 회전함에 따라 상기 기판을 연마하는 벨트 형태의 연마 패드를 포함하고, 상기 연마 패드는, 연마면에 복수의 그루브(groove)가 형성된 메인 패드, 상기 메인 패드의 양 단부를 서로 연결시키는 제1 연결부, 상기 메인 패드의 내측에 접합되는 이너 패드 및 상기 이너 패드의 양 단부를 서로 연결시키되, 상기 연마 패드의 원주 방향을 따라서 상기 제1 연결부와 서로 어긋난 위치에 형성되는 제2 연결부를 포함하여 구성된다.
일 측에 따르면, 상기 메인 패드는 표면에 복수의 그루브가 형성되고, 상기 제1 연결부는 상기 그루브와 대응되는 형상의 홈이 형성될 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 제1 연결부는 상기 그루브의 폭과 동일한 간격으로 상기 메인 패드의 양 단부가 이격될 수 있다. 상기 제1 연결부는 내부에 상기 메인 패드의 양 단부를 접합시키는 제1 접합층이 형성되고, 상기 제1 접합층에 상기 그루브와 동일한 형상의 홈이 형성될 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 이너 패드의 내주면에 구비되는 보강 부재를 더 포함하고, 상기 보강 부재는 상기 이너 패드의 내주면에서 상기 제2 연결부에 대응되는 위치에 형성될 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 구동 롤러와 상기 이너 패드 사이에 구비되는 슬립 방지 부재를 더 포함할 수 있다. 상기 슬립 방지 부재는 상기 이너 패드의 내주면 상에서 적어도 일부 또는 전면에 일정 두께로 형성될 수 있다. 또는, 상기 슬립 방지 부재는 상기 구동 롤러의 외주면 상에서 적어도 일부 또는 전체에 형성될 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 메인 패드와 상기 이너 패드 사이에는 패드면 접합층이 형성되고, 상기 패드면 접합층은 PET 재질을 포함하는 경화성 접착제를 포함할 수 있다.
한편, 상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예들에 따르면, 기판 연마 장치의 연마 패드 제조 방법은, 연마면에 복수의 그루브(groove)가 형성된 메인 패드가 제공되는 단계, 상기 메인 패드에서 상기 연마면의 반대쪽 면에 이너 패드가 제공되는 단계, 상기 메인 패드의 양 단부를 서로 연결시켜 제1 연결부를 형성하는 단계 및 상기 이너 패드의 양 단부를 서로 연결시켜 제2 연결부를 형성하되, 상기 제2 연결부는 상기 제1 연결부와 원주 방향을 따라 어긋난 위치에 형성하는 단계를 포함하여 구성된다.
일 측에 따르면, 상기 제1 연결부를 형성하는 단계는, 상기 메인 패드의 양 단부 사이에 제1 접합층을 형성하는 단계 및 상기 제1 연결부에 홈을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 홈을 형성하는 단계는, 상기 제1 접합층과 상기 메인 패드의 양 단부 일부에 상기 그루브와 동일한 형상으로 홈을 형성할 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 제1 접합층을 형성하는 단계는, 상기 메인 패드의 양 단부를 상기 그루브의 폭과 동일한 간격으로 이격시키고, 상기 간격에 상기 제1 접합층을 형성할 수 있다. 그리고 상기 홈을 형성하는 단계는, 상기 연마 패드의 그루브와 동일한 형상을 갖도록 상기 제1 접합층에 홈을 형성할 수 있다. 또한, 상기 제1 접합층의 표면이 상기 메인 패드의 표면보다 돌출되지 않도록 상기 제1 접합층의 표면을 가공하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 제2 연결부를 형성하는 단계는, 상기 이너 패드의 양 단부 사이에 접합층을 형성하는 단계 및 상기 제2 접합층의 표면을 가공하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 제2 접합층의 표면을 가공하는 단계는, 상기 제2 접합층의 표면이 상기 이너 패드의 표면보다 돌출되지 않도록 가공할 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 메인 패드와 상기 이너 패드 사이에 패드면 접합층을 형성하여 상기 메인 패드와 상기 이너 패드를 접합하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 메인 패드와 상기 이너 패드를 접합하는 단계는, 상기 패드면 접합층을 70℃ 이상에서 16시간 이상 경화시키게 된다.
일 측에 따르면, 상기 이너 패드의 내주면에 보강 부재를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 보강 부재를 형성하는 단계는, 상기 이너 패드의 내주면에서 상기 제2 연결부에 대응되는 일부 위치에만 상기 보강 부재를 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 보강 부재를 형성하는 단계는, 상기 이너 패드의 내주면 전체에 상기 보강 부재를 형성할 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 구동 롤러와 상기 이너 패드 사이에 슬립 방지 부재를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 슬립 방지 부재를 형성하는 단계는, 상기 이너 패드의 내주면 상에서 적어도 일부 또는 전면에 일정 두께로 상기 슬립 방지 부재를 형성할 수 있다. 또는, 상기 슬립 방지 부재를 형성하는 단계는, 상기 구동 롤러의 외주면 상에서 적어도 일부 또는 전체에 상기 슬립 방지 부재를 형성할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예는 아래의 효과 중 하나 이상을 가질 수 있다.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명의 실시 예들에 따르면, 메인 패드와 이너 패드의 연결부 위치를 서로 어긋나게 형성함으로써 연마 패드의 강도를 향상시킬 수 있다.
또한, 메인 패드의 연결부에 연마를 위한 그루브와 동일한 형상의 홈을 형성함으로써, 연마 패드 전면에 그루브가 균일하게 형성될 수 있고, 슬러리가 연마 패드의 특정 부분(특히, 연결부)에 집중되는 것을 방지하여 연마 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
일 실시예에 따른 대면적 연마 패드 및 이를 구비하는 기판 연마 장치, 그리고 연마 패드의 그 제조방법의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 연마 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 기판 연마 장치에서 구동 롤러의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 연마 패드의 사시도이다.
도 4a 내지 도 4c는 도 3의 연마 패드의 제조 방법을 설명하기 위한 모식도들이다.
도 5는 이너 패드의 내주면에 보강 부재가 형성된 상태를 보여주는 모식도이다.
도 6은 이너 패드의 내주면에 슬립 방지 부재가 형성된 상태를 보여주는 모식도이다.
도 7은 본 발명의 변형 실시 예에 따른 연마 패드의 모식도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면 상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
이하, 도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 실시 예들에 따른 연마 패드(12) 및 이를 구비하는 기판 연마 장치(10), 그리고 연마 패드(12)의 제조방법에 대해서 상세하게 설명한다.
참고적으로, 도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 연마 장치(10)의 사시도이고, 도 2는 도 1의 기판 연마 장치(10)에서 구동 롤러(13)의 사시도이다.
도면을 참조하면, 기판 연마 장치(10)는, 기판 캐리어(11)와, 연마 패드(12)와, 구동 롤러(13)와, 연마 패드 지지부(14)와, 슬러리 노즐(15) 및 패드 컨디셔너(16)를 포함하여 구성된다.
기판 연마 장치(10)는 기판(1)의 피연마면이 상부를 향하도록 지지된 상태에서 연마 패드(12) 하부에 기판(1)이 접촉되어서 연마가 수행되며, 기판(1)의 피연마면이 상부를 향한 페이스 업(face up) 방식으로 연마가 수행된다.
기판(1)은 LCD(liquid crystal display), PDP(plasma display panel)와 같은 평판 디스플레이 장치(flat panel display device, FPD)용 글라스를 포함하는 투명 기판이고, 사각형일 수 있다. 그러나 본 발명의 기판(1)이 이에 한정되는 것은 아니며, 반도체 장치(semiconductor device) 제조용 실리콘 웨이퍼(silicon wafer)일 수 있다. 또한, 기판(1)의 크기가 도면에 의해 한정되는 것은 아니다.
기판 캐리어(11)는 기판(1)이 수평으로 안착되며, 기판(1)의 피연마면이 상부를 향하도록 기판(1)이 안착된다. 기판 캐리어(11)는 연마 패드(12)의 하부로 수평으로 이동하여서, 기판(1)의 피연마면이 연마 패드(12)의 외주면에 접촉하면서 연마가 수행된다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 기판 캐리어(11)는 고정된 상태에서 연마 패드(12)를 포함하는 연마 모듈이 이동하면서 연마가 수행되는 것도 가능하다.
기판 캐리어(11)는 기판(1)이 안착되는 면이 비가요성의 재질로 형성되며, 표면이 딱딱한 재질로 형성된다. 기판 캐리어(11)를 비가요성 재질로 형성함으로써, 기판(1)의 연마 시 발생하는 진동에 매우 강하며, 진동에 의한 상하 변위가 발생하지 않아서 기판(1)의 파손 및 연마 불량을 방지할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 기판 캐리어(11)는 가요성 멤브레인을 포함하여 구성되는 것도 가능하다.
구동 롤러(13)는 서로 나란하게 배치된 한 쌍의 롤러(131, 132)를 포함한다. 예를 들어, 한 쌍의 롤러(131, 132)는 일정 간격 이격되어 배치되고, 그 축이 기판(1)의 이동 방향에 대해서 수직하게 배치된다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 구동 롤러(13)는 그 축이 기판(1)의 이동 방향에 대해서 나란하게 배치되는 것도 가능하다.
구동 롤러(13)는 연마 패드(12)를 회전시킬 수 있도록 소정 직경을 갖는 원기둥 형상으로 형성된다. 구동 롤러(13)는 연마 패드(12) 및 기판(1)의 폭보다 긴 길이를 가지며, 기판(1)과 접촉되는 길이가 적어도 기판(1)보다 같거나 길어지도록 형성된다.
연마 패드 지지부(14)는 연마 패드(12)의 내측에 구비되어서 연마 패드(12)의 내주면을 지지한다. 연마 패드 지지부(14)는 구동 롤러(13) 사이에 구비되어서, 구동 롤러(13) 사이에서 연마 패드(12)의 처짐을 방지하고, 기판(1)에 대해서 소정 압력으로 연마 패드(12)를 가압 접촉시키고, 더불어, 패드 컨디셔너(16)에 대해서 연마 패드(12)를 가압 접촉시킨다. 또한, 연마 패드 지지부(14)는 연마 패드(12)의 양 단부까지 가압할 수 있도록, 연마 패드(12)의 폭 보다 적어도 같거나 긴 길이를 갖도록 형성된다.
상세하게는, 연마 패드(12)의 내측 하부에는 기판(1)에 대해서 연마 패드(12)의 내주면을 하부로 가압하는 제1 지지부(141)가 구비된다. 또한, 연마 패드(12)의 내측 상부에는 제1 지지부(141)와 대칭되는 위치에 구비되며, 연마 패드(12)의 내주면을 상부로 가압하여 패드 컨디셔너(16)에 대해서 연마 패드(12)를 가압하는 제2 지지부(142)가 구비될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 연마 패드 지지부(14)는 제1 지지부(141)만 구비되는 것도 가능하다.
슬러리 노즐(15)은 연마 패드(12)의 상부에 구비되어서, 기판(1) 연마를 위한 슬러리를 제공한다. 예를 들어, 슬러리 노즐(15)은 연마 패드(12)에 대해서 선형으로 슬러리를 공급하도록 형성된다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 슬러리 노즐(15)의 형상 및 배치는 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다.
패드 컨디셔너(16)는 연마 패드(12) 상부에 구비되어서 연마 패드(12)를 미소 절삭하여 컨디셔닝 한다. 예를 들어, 패드 컨디셔너(16)는 연마 패드(12)의 폭보다 작은 직경을 갖는 원반 형태를 가질 수 있다. 또한, 패드 컨디셔너(16)는 연마 패드(12) 상에서 자전하면서 전후 및/또는 좌우 방향으로 진동(또는 스위핑)함에 따라 연마 패드(12)를 컨디셔닝 한다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 패드 컨디셔너(16)의 형상 및 위치는 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다.
연마 패드(12)는 일정 폭을 갖는 벨트 형태를 갖고 원형 또는 폐루프 형태로 형성된다. 연마 패드(12)는 한 쌍의 롤러(131, 132)의 외주면에 소정의 장력이 가해져서 인장된 상태로 감겨지고, 구동 롤러(13)가 회전함에 따라 무한궤도와 같이 연속적으로 회전하게 된다.
연마 패드(12)의 회전 방향은, 연마 패드(12)에서 기판(1)과 접촉되는 부분(즉, 본 실시 예에서는 하부)의 이동 방향이 기판(1)이 이동하는 방향과 동일한 방향이 되도록 회전하게 된다. 그리고, 연마 패드(12)가 접촉되는 부분에서, 기판(1)과 연마 패드(12)는 동일 방향으로 이동하되, 기판(1)과 연마 패드(12) 사이의 상대 속도에 의해서 기판(1)의 연마가 이루어진다.
그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 연마 패드(12)는 상술한 실시 예와 반대 방향으로 회전하여, 기판(1)과 접촉되는 부분에서의 이동 방향이 기판(1)의 이동 방향과 반대 방향이 되도록 회전하는 것도 가능하다. 또는, 연마 패드(12)는 기판(1)의 이동 방향에 대해서 수직 방향으로 회전하도록 구비되는 것도 가능하다. 이 경우, 구동 롤러(13)가 기판(1)의 이동 방향과 나란하게 배치되고, 연마 패드(12)가 기판(1)에 대해서 수직 방향으로 회전하게 구성될 수 있다.
도 3은 연마 패드(12)의 사시도이고, 도 4a 내지 도 4c는 도 3의 연마 패드(12)의 제조 방법을 설명하기 위한 모식도들이다. 그리고 도 5는 이너 패드(122)의 내주면에 보강 부재(126)가 형성된 상태를 보여주는 모식도이고, 도 6은 이너 패드(122)의 내주면에 슬립 방지 부재(127)가 형성된 상태를 보여주는 모식도이다. 또한, 도 7은 본 발명의 변형 실시 예에 따른 연마 패드(12)의 모식도이다
도면을 참조하면, 연마 패드(12)는, 메인 패드(121)와 이너 패드(122)를 포함하여 구성되고, 메인 패드(121)와 이너 패드(122) 사이가 패드면 접합층(123)에 의해서 접합된다.
메인 패드(121)는 예를 들어, 복수의 중공 폴리머를 함유하는 폴리우레탄 재질로 형성되고, 외주면에 기판(1)을 연마하기 위한 연마면(121a)이 형성된다. 연마면(121a)에는 복수의 그루브(groove)(121b)가 형성된다. 그루브(121b)는 기판(1)의 연마 시 제공되는 슬러리를 유동시킴과 더불어 균일하게 분포시킨다. 예를 들어, 그루브(121b)는 그 내측에 슬러리를 보유할 수 있도록 연마면(121a) 표면에서 소정 깊이로 형성될 수 있다. 또한, 그루브(121b)는 연마 패드(12)의 폭 방향을 따라 형성되는 직선형의 홈이, 일정 간격으로 형성되는 배치 패턴을 가질 수 있다. 그러나 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 그루브(121b)의 형상 및 배치 패턴은 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다.
이너 패드(122)는 메인 패드(121)의 내주면에 형성되어서 메인 패드(121)를 지지한다. 이너 패드(122)는 탄성 재질로 형성된다.
패드면 접합층(123)은 메인 패드(121)와 이너 패드(122)를 사이에 소정 두께로 형성되어서, 메인 패드(121)와 이너 패드(122)를 접합시켜서 일체로 형성시킨다. 예를 들어, 패드면 접합층(123)은 PET 재질을 포함하는 경화성 접착제를 포함한다. 그리고 패드면 접합층(123)은 70℃ 이상에서 16시간 이상 경화시키게 된다.
연마 패드(12)는 메인 패드(121)와 이너 패드(122)의 양 단부(211a, 211b, 221a, 221b)를 서로 맞붙도록 연결하는 연결부(211, 221)에 의해서 링 형상으로 형성된다.
여기서, 제1 연결부(211)와 제2 연결부(221)는 연마 패드(12)의 원주 방향을 따라 서로 어긋난 위치에 형성된다. 이와 같이 제1 및 제2 연결부(211, 221)를 서로 어긋난 위치에 형성함으로써, 제1 및 제2 연결부(211, 221)에서 균열이 발생하거나 파손되는 것을 방지하고, 연마 패드(12)의 강도를 향상시킬 수 있다.
제1 연결부(211)는 메인 패드(121)의 양 단부(211a, 211b) 사이에 제1 접합층(124)이 형성되고, 제2 연결부(221)는 이너 패드(122)의 양 단부(221a, 221b) 사이에 제2 접합층(125)이 형성된다. 제1 접합층(124)과 제2 접합층(125)은 소정 두께로 형성되고, 예를 들어, 우레탄 본딩으로 형성된다.
제1 연결부(211)에는 메인 패드(121)의 그루브(121b)와 동일한 형상을 갖는 홈(212)이 형성된다. 여기서, '동일한 형상'이라 함은, 홈(212)의 단면 형상 및 깊이, 크기 등을 포함하는 형상이 그루브(121b)와 동일한 형상을 갖는 것을 의미한다.
예를 들어, 제1 연결부(211)는 제1 접합층(124)과 메인 패드(121)의 양 단부(211a, 211b) 일부를 가공하여 홈(212)이 형성될 수 있다.
또는, 도 7에 도시한 바와 같이, 제1 연결부(211)는 그루브(121b)의 폭과 동일한 간격으로 메인 패드(121)의 양 단부(211a, 211b)가 이격되고, 해당 이격된 간격에 제1 접합층(124)이 형성된다. 그리고 제1 접합층(124) 표면에 그루브(121b')와 동일한 형상 및 깊이로 홈(212')이 형성될 수 있다.
한편, 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 그루브(121b)의 형상은 도 시한 삼각형 및 사각형 이외에도 다양한 형상을 가질 수 있으며, 그루브(121b)의 크기와 간격 역시 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다. 그리고 그루브(121b)에 형상 및 크기에 따라 홈(212)의 형상과 크기 역시 변경된다.
본 실시 예에 따르면, 제1 연결부(211)에 그루브(121b)와 동일한 형상의 홈(212)을 형성함으로써, 제1 연결부(211)에서도 그루브(121b)의 패턴이 연속적으로 형성되도록 함으로써 해당 패턴이 연마 패드(12) 전체에 형성되도록 한다. 이에 따라, 제1 연결부(211)에 슬러리가 과도하게 몰리거나 불균일하게 분포되고, 그로 인해 기판(1)의 연마가 불균일하게 되는 것을 방지할 수 있다.
제2 연결부(221)는 제2 접합층(125)이 이너 패드(122)의 표면보다 돌출되지 않고, 이너 패드(122)와 동일한 높이로 형성된다.
연마 패드(12)의 강도를 보강하기 위해서 이너 패드(122)의 내주면에 보강 부재(126)가 구비될 수 있다. 예를 들어, 보강 부재(126)는 섬유를 포함하는 접착 테이프가 사용될 수 있다.
도 5를 참조하면, 보강 부재(126)는 이너 패드(122)의 내주면 상에서 제2 연결부(221)가 형성된 위치에 구비될 수 있다. 또는, 보강 부재(126)는 이너 패드(122)의 내주면 전체에 형성되는 것도 가능하다.
본 실시 예에 따르면, 보강 부재(126)를 구비함으로써, 제2 연결부(221) 및 이너 패드(122)에서 균열이 발생하거나 파손되는 것을 방지하고, 연마 패드(12)의 전체 강도를 향상시킬 수 있다.
연마 패드(12)가 구동 롤러(13)에서 미끄러지는 것을 방지하기 위해서 이너 패드(122)의 내주면에는 슬립 방지 부재(127)가 구비될 수 있다.
도 6을 참조하면, 슬립 방지 부재(127)는 이너 패드(122)의 내주면 상에 일정 두께로 형성되며, 이너 패드(122)의 내주면 상에서 적어도 일부 또는 전면에 형성될 수 있다.
한편, 슬립 방지 부재(130)를 이너 패드(122)의 내주면에 형성하지 않고, 도 2에 도시한 바와 같이 구동 롤러(13)의 외주면에 형성하는 것도 가능하다. 여기서, 슬립 방지 부재(130)는 구동 롤러(13)의 외주면 상에서 적어도 일부 또는 전체에 형성될 수 있다.
이하, 도 4a 내지 도 7을 참고하여 연마 패드(12)의 제조 방법에 대해서 상세하게 설명한다. 상술한 기재와 중복되는 내용은 생략하도록 한다.
도 4a에 도시한 바와 같이, 연마 패드(12)는 메인 패드(121)와, 이너 패드(122) 및 패드면 접합층(123)이 제공된다.
다음으로, 도 4b에 도시한 바와 같이, 메인 패드(121)의 양 단부(211a, 211b) 사이에 제1 접합층(124)을 형성하여 제1 연결부(211)를 형성하고, 이너 패드(122)의 양 단부(221a, 221b) 사이에 제2 접합층(125)을 형성하여 제2 연결부(221)를 형성한다. 더불어, 메인 패드(121)와 이너 패드(122) 사이는 패드면 접합층(123)에 의해서 접합된다.
제1 연결부(211)와 제2 연결부(221)를 연마 패드(12)의 원주 방향을 따라서 소정 거리 어긋난 위치에 형성된다.
패드면 접합층(123)은 70℃ 이상에서 16시간 이상 경화시킴으로써 메인 패드(121)와 이너 패드(122)를 접합시키게 된다.
여기서, 후술하는 바와 같이, 제1 연결부(211)에 홈(212)을 형성하기 전에, 제1 접합층(124)이 메인 패드(121)의 표면인 연마면(121a)보다 돌출되지 않도록 제1 접합층(124)의 표면을 가공할 수 있다. 또한, 제2 접합층(125) 역시 이너 패드(122)의 내주면보다 돌출되지 않도록 제2 접합층(125)의 표면을 가공할 수 있다.
다음으로, 도 4c에 도시한 바와 같이, 제1 연결부(211)에 그루브(121b)와 동일한 형상을 갖는 홈(212)을 형성한다.
여기서, 홈(212)은 제1 접합층(124)과 메인 패드(121)의 양 단부(211a, 211b) 일부를 가공하여 형성할 수 있다.
또는, 도 7에 도시한 바와 같이, 메인 패드(121)의 양 단부(211a, 211b)를 그루브(121b)의 폭과 동일한 간격으로 이격시키고, 제1 접합층(124)을 소정 깊이로 가공하여 그루브(121b)와 동일한 형상을 갖는 홈(212)을 형성하는 것도 가능하다.
그러나 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 그루브(121b)의 형상 및 크기에 따라, 제1 연결부(211)에서 제1 접합층(124)의 두께가 달라질 수 있다.
다음으로, 도 5에 도시한 바와 같이, 이너 패드(122)의 내주면에 보강 부재(126)를 형성한다. 예를 들어, 보강 부재(126)는 이너 패드(122)의 내주면 상에서 제2 연결부(221)가 형성된 위치에만 형성되거나, 또는, 이너 패드(122)의 내주면 전체에 형성될 수 있다.
다음으로, 도 6에 도시한 바와 같이, 이너 패드(122)의 내주면에 슬립 방지 부재(127)를 형성할 수 있다. 예를 들어, 슬립 방지 부재(127)는 이너 패드(122)의 내주면 상에서 일부 또는 전면에 일정 두께로 형성될 수 있다. 또는 도 2에 도시한 바와 같이, 슬립 방지 부재(130)를 구동 롤러(13)의 외주면 상에서 적어도 일부 또는 전체에 형성하는 것도 가능하다.
이상과 같이 실시 예들이 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시 예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
1: 기판
10: 기판 연마 장치
11: 기판 캐리어
12: 연마 패드
121: 메인 패드
121a: 연마면
121b: 그루브
122: 이너 패드
122a: 내주면
123: 패드면 접합층
124, 125: 연결부의 접합층
211: 제1 연결부
211a, 211b: 연마 패드의 양 단부
212: 홈
221: 제2 연결부
221a, 221b: 이너 패드의 양 단부
126: 보강 부재
127: 슬립 방지 부재
13, 131, 132: 구동 롤러
130: 구동 롤러의 슬립 방지 부재
14, 141, 142: 연마 패드 지지부
15: 슬러리 노즐
16: 패드 컨디셔너

Claims (40)

  1. 연마면에 복수의 그루브(groove)가 형성된 메인 패드;
    상기 메인 패드의 양 단부를 서로 연결시키는 제1 연결부;
    상기 메인 패드의 내측에 접합되는 이너 패드; 및
    상기 이너 패드의 양 단부를 서로 연결시키는 제2 연결부
    를 포함하고,
    상기 제1 연결부와 상기 제2 연결부는 원주 방향을 따라 서로 어긋난 위치에 형성되는 연마 패드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 연결부는, 상기 메인 패드의 양 단부를 접합시키는 제1 접합층을 포함하고,
    상기 제2 연결부는, 상기 이너 패드의 양 단부를 접합시키는 제2 접합층을 포함하는 연마 패드.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 메인 패드는 표면에 복수의 그루브가 형성되고,
    상기 제1 연결부는 상기 그루브와 대응되는 형상의 홈이 형성되는 연마 패드.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 연결부는 상기 제1 접합층과 상기 메인 패드의 양 단부 일부에 상기 그루브와 동일한 형상으로 홈이 형성되는 연마 패드.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1 연결부는 상기 그루브의 폭과 동일한 간격으로 상기 메인 패드의 양 단부가 이격되고, 상기 이격된 양 단부 사이에 상기 제1 접합층이 형성되는 연마 패드.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 연결부는 상기 제1 접합층에 상기 그루브와 동일한 형상으로 홈이 형성되는 연마 패드.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 제2 연결부는 상기 제2 접합층이 상기 이너 패드의 높이와 동일 높이로 형성되는 연마 패드.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 접합층은 우레탄 본딩을 포함하는 연마 패드.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 이너 패드의 내주면에 구비되는 보강 부재를 더 포함하는 연마 패드.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 보강 부재는 섬유를 포함하는 접착 테이프인 연마 패드.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 보강 부재는 상기 이너 패드의 내주면에서 상기 제2 연결부에 대응되는 일부 위치에만 형성되는 연마 패드.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 보강 부재는 상기 이너 패드의 내주면 전체에 형성되는 연마 패드.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 이너 패드의 내주면에 슬립 방지 부재가 더 구비되는 연마 패드.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 슬립 방지 부재는 상기 이너 패드의 내주면 상에서 적어도 일부 또는 전면에 일정 두께로 형성되는 연마 패드.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 메인 패드와 상기 이너 패드 사이에는 패드면 접합층이 형성되고,
    상기 패드면 접합층은 PET 재질을 포함하는 경화성 접착제를 포함하는 연마 패드.
  16. 기판이 수평으로 안착되는 기판 캐리어;
    서로 평행하게 배치된 한 쌍의 구동 롤러; 및
    상기 한 쌍의 구동 롤러의 외주면에 감겨서 회전함에 따라 상기 기판을 연마하는 벨트 형태의 연마 패드;
    를 포함하고,
    상기 연마 패드는,
    연마면에 복수의 그루브(groove)가 형성된 메인 패드;
    상기 메인 패드의 양 단부를 서로 연결시키는 제1 연결부;
    상기 메인 패드의 내측에 접합되는 이너 패드; 및
    상기 이너 패드의 양 단부를 서로 연결시키되, 상기 연마 패드의 원주 방향을 따라서 상기 제1 연결부와 서로 어긋난 위치에 형성되는 제2 연결부;
    를 포함하는 기판 연마 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 메인 패드는 표면에 복수의 그루브가 형성되고,
    상기 제1 연결부는 상기 그루브와 대응되는 형상의 홈이 형성되는 기판 연마 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제1 연결부는 상기 그루브의 폭과 동일한 간격으로 상기 메인 패드의 양 단부가 이격되는 기판 연마 장치.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 제1 연결부는 내부에 상기 메인 패드의 양 단부를 접합시키는 제1 접합층이 형성되고,
    상기 제1 접합층에 상기 그루브와 동일한 형상의 홈이 형성되는 기판 연마 장치.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 이너 패드의 내주면에 구비되는 보강 부재를 더 포함하고,
    상기 보강 부재는 상기 이너 패드의 내주면에서 상기 제2 연결부에 대응되는 위치에 형성되는 기판 연마 장치.
  21. 제16항에 있어서,
    상기 구동 롤러와 상기 이너 패드 사이에 구비되는 슬립 방지 부재를 더 포함하는 기판 연마 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 슬립 방지 부재는 상기 이너 패드의 내주면 상에서 적어도 일부 또는 전면에 일정 두께로 형성되는 기판 연마 장치.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 슬립 방지 부재는 상기 구동 롤러의 외주면 상에서 적어도 일부 또는 전체에 형성되는 기판 연마 장치.
  24. 제16항에 있어서,
    상기 메인 패드와 상기 이너 패드 사이에는 패드면 접합층이 형성되고,
    상기 패드면 접합층은 PET 재질을 포함하는 경화성 접착제를 포함하는 기판 연마 장치.
  25. 기판 연마 장치에서 기판을 연마하는 연마 패드의 제조방법에 있어서,
    연마면에 복수의 그루브(groove)가 형성된 메인 패드가 제공되는 단계;
    상기 메인 패드에서 상기 연마면의 반대쪽 면에 이너 패드가 제공되는 단계;
    상기 메인 패드의 양 단부를 서로 연결시켜 제1 연결부를 형성하는 단계; 및
    상기 이너 패드의 양 단부를 서로 연결시켜 제2 연결부를 형성하되, 상기 제2 연결부는 상기 제1 연결부와 원주 방향을 따라 어긋난 위치에 형성하는 단계;
    를 포함하는 연마 패드의 제조 방법.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 제1 연결부를 형성하는 단계는,
    상기 메인 패드의 양 단부 사이에 제1 접합층을 형성하는 단계; 및
    상기 제1 연결부에 홈을 형성하는 단계;
    를 포함하는 연마 패드의 제조 방법.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 홈을 형성하는 단계는,
    상기 제1 접합층과 상기 메인 패드의 양 단부 일부에 상기 그루브와 동일한 형상으로 홈을 형성하는 연마 패드의 제조 방법.
  28. 제26항에 있어서,
    상기 제1 접합층을 형성하는 단계는,
    상기 메인 패드의 양 단부를 상기 그루브의 폭과 동일한 간격으로 이격시키고, 상기 간격에 상기 제1 접합층을 형성하는 연마 패드의 제조 방법.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 홈을 형성하는 단계는,
    상기 연마 패드의 그루브와 동일한 형상을 갖도록 상기 제1 접합층에 홈을 형성하는 연마 패드의 제조 방법.
  30. 제28항에 있어서,
    상기 제1 접합층의 표면이 상기 메인 패드의 표면보다 돌출되지 않도록 상기 제1 접합층의 표면을 가공하는 단계를 더 포함하는 연마 패드의 제조 방법.
  31. 제25항에 있어서,
    상기 제2 연결부를 형성하는 단계는,
    상기 이너 패드의 양 단부 사이에 접합층을 형성하는 단계; 및
    상기 제2 접합층의 표면을 가공하는 단계;
    를 포함하는 연마 패드의 제조 방법.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 제2 접합층의 표면을 가공하는 단계는,
    상기 제2 접합층의 표면이 상기 이너 패드의 표면보다 돌출되지 않도록 가공하는 연마 패드의 제조 방법.
  33. 제25항에 있어서,
    상기 메인 패드와 상기 이너 패드 사이에 패드면 접합층을 형성하여 상기 메인 패드와 상기 이너 패드를 접합하는 단계를 더 포함하는 연마 패드의 제조 방법.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 메인 패드와 상기 이너 패드를 접합하는 단계는,
    상기 패드면 접합층을 70℃ 이상에서 16시간 이상 경화시키는 연마 패드의 제조방법.
  35. 제25항에 있어서,
    상기 이너 패드의 내주면에 보강 부재를 형성하는 단계를 더 포함하는 연마 패드의 제조 방법.
  36. 제35항에 있어서,
    상기 보강 부재를 형성하는 단계는,
    상기 이너 패드의 내주면에서 상기 제2 연결부에 대응되는 일부 위치에만 상기 보강 부재를 형성하는 연마 패드의 제조 방법.
  37. 제35항에 있어서,
    상기 보강 부재를 형성하는 단계는,
    상기 이너 패드의 내주면 전체에 상기 보강 부재를 형성하는 연마 패드의 제조 방법.
  38. 제25항에 있어서,
    상기 구동 롤러와 상기 이너 패드 사이에 슬립 방지 부재를 형성하는 단계를 더 포함하는 연마 패드의 제조 방법.
  39. 제38항에 있어서,
    상기 슬립 방지 부재를 형성하는 단계는,
    상기 이너 패드의 내주면 상에서 적어도 일부 또는 전면에 일정 두께로 상기 슬립 방지 부재를 형성하는 연마 패드의 제조 방법.
  40. 제38항에 있어서,
    상기 슬립 방지 부재를 형성하는 단계는,
    상기 구동 롤러의 외주면 상에서 적어도 일부 또는 전체에 상기 슬립 방지 부재를 형성하는 연마 패드의 제조 방법.
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