KR20200139907A - 재생 연마패드 - Google Patents

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KR20200139907A
KR20200139907A KR1020190066393A KR20190066393A KR20200139907A KR 20200139907 A KR20200139907 A KR 20200139907A KR 1020190066393 A KR1020190066393 A KR 1020190066393A KR 20190066393 A KR20190066393 A KR 20190066393A KR 20200139907 A KR20200139907 A KR 20200139907A
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김팔곤
유영준
이도형
송선웅
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에프엔에스테크 주식회사
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Abstract

본원은, 재사용 상층패드를 포함하는 연마패드의 제조 방법, 및 상기 제조 방법에 의하여 재생 연마패드에 관한 것이다.

Description

재생 연마패드{RECYCLED POLISHING PAD}
본원은, 재사용 상층패드를 포함하는 재생 연마패드, 및 상기 재생 연마패드의 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 제조공정 중 화학적 기계적 평탄화(Chemical Mechanical Polishing, CMP) 공정은, 웨이퍼(wafer)를 헤드에 부착하고 플래튼(platen) 상에 형성된 연마패드의 표면에 상기 웨이퍼가 접촉되도록 한 상태에서, 슬러리를 공급하여 웨이퍼 표면을 화학적으로 반응시키면서 플래튼과 헤드를 상대운동시켜 기계적으로 웨이퍼 표면의 요철부분을 평탄화하는 공정이다.
현재 CMP 공정에 사용되는 연마패드의 소비는 점차 증대되고 연마패드는 사용 후 재사용되지 않고 산업 폐기물로 처리되는 실정인 바, 사용된 연마패드의 재활용 기술의 중요성이 대두되고 있다. 종래 기술은 사용에 의해 마모된 연마패드를 재활용하기 위해, 아직 남아있는 연마패드의 그루브를 따라 동일한 그루브를 더 깎아서 만드는 방법만을 제공하고 있다[Tomoyuki Kawaguchi et al."Proposal of tool path generation for recycle pad in Chemical Mechanical Polishing based on piecewise linear interpolation method", IEEE, 2014]. 그러나, 이러한 종래 기술에 있어서 마모된 그루브에 동일한 그루브를 더 깎는 공정에서는 한계오차가 발생할 수 밖에 없고, 상층패드가 지나치게 얇아져 실질적으로 연마패드를 재사용하기 어려운 문제가 있다.
본원은, 하층패드; 상기 하층패드 상에 적층된 보충패드; 및 상기 보충패드 상에 적층된 재사용 상층패드를 포함하는 재생 연마패드로서, 상기 보충패드는, 두께가 0.1 mm 내지 3 mm이고, 비중이 0.3 g/cm3 내지 1.5 g/cm3이고, 경도가 20 쇼어D 내지 80 쇼어D이고, 인장 강도가 5 N/mm2 내지 80 N/mm2이고, 신율이 10% 내지 450%이고, 압축률이 0.1% 내지 20%인 것인, 재생 연마패드 및 상기 재생 연마패드의 제조 방법을 제공하고자 한다.
그러나, 본원이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본원의 제 1 측면은, 하층패드; 상기 하층패드 상에 적층된 보충패드; 및 상기 보충패드 상에 적층된 재사용 상층패드를 포함하는 재생 연마패드로서, 상기 보충패드는, 두께가 0.1 mm 내지 3 mm이고, 비중이 0.3 g/cm3 내지 1.5 g/cm3이고, 경도가 20 쇼어D 내지 80 쇼어D이고, 인장 강도가 5 N/mm2 내지 80 N/mm2이고, 신율이 10% 내지 450%이고, 압축률이 0.1% 내지 20%인 것인, 재생 연마패드를 제공한다.
본원의 제 2 측면은, 사용된 연마패드에서 재사용 상층패드를 수득하고, 상기 재사용 상층패드 일측의 마모된 그루브가 있는 연마면 상에 보충패드를 형성하고, 상기 보충패드 상에 하층패드를 형성하고, 상기 재사용 상층패드의 타측면에 그루브를 형성하는 것을 포함하는, 제 1 측면에 따른 재생 연마패드의 제조 방법을 제공한다.
본원의 제 3 측면은, 사용된 연마패드에서 재사용 상층패드를 수득하고, 상기 재사용 상층패드의 그루브 부분을 제거하고, 상기 재사용 상층패드의 일측면 상에 보충패드를 형성하고, 상기 보충패드 상에 하층패드를 형성하고, 상기 재사용 상층패드의 타측면에 그루브를 형성하는 것을 포함하는, 제 1 측면에 따른 재생 연마패드의 제조 방법을 제공한다.
본원의 구현예들에 따른 재생 연마패드는, 이미 사용된 상층패드를 재사용하는 것이나, 상기 재사용 상층패드 상에 보충패드를 형성하여 기존 제품과의 성능 차이를 줄이고, 연마 성능 및 연마 균일도를 향상시킨 효과가 있다.
본원의 구현예들에 따른 재생 연마패드는, 사용한 연마패드의 상층패드와 동일 또는 유사한 성분을 가지는 보충패드를 제공하고 새로운 그루브를 형성함으로써, 간단하고 실용적으로 사용된 연마패드를 재사용할 수 있으므로 경제적으로 비용절감 및 환경 오염을 줄일 수 있는 이점이 있다.
도 1a 내지 도 1f는, 본원의 일 구현예에 따른 재생 연마패드의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 2는, 본원의 일 구현예에 따른 재생 연마패드의 제조 방법 수행 전의 사용된 연마패드의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 3은, 본원의 일 구현예의 재생 연마패드의 제조 방법에 있어서, 상층패드 일측의 마모된 그루브가 있는 연마면 상에 보충패드를 형성하는 공정에서의 연마패드를 나타내는 단면도이다.
도 4는, 본원의 일 구현예의 재생 연마패드의 제조 방법에 있어서, 상층패드에 기존의 그루브와 동일 또는 상이한 그루브를 형성하는 공정에서의 연마패드를 나타내는 단면도이다.
도 5는, 본원의 일 구현예의 재생 연마패드의 제조 방법에 있어서, 상층패드의 일측면 상에 보충패드를 형성시키는 공정에서의 연마패드를 나타내는 단면도이다.
도 6은, 본원의 일 구현예의 제조 방법에 있어서, 상층패드에 기존의 그루브와 동일 또는 상이한 그루브를 형성하는 공정에서의 연마패드를 나타내는 단면도이다.
도 7은, 본원의 일 구현예에 따른 재사용 연마패드에서, 보충패드의 경도에 따른 연마 제거율을 나타내는 그래프이다.
도 8은, 본원의 일 구현예에 따른 재사용 연마패드에서, 보충패드의 경도에 따른 연마 제거율을 나타내는 그래프이다.
도 9는, 본원의 일 구현예에 따른 재사용 연마패드에서, 서브패드의 경도에 따른 연마 제거율을 나타내는 그래프이다.
도 10은, 본원의 일 구현예에 따른 재사용 연마패드에서, 서브패드의 경도에 따른 연마 균일도를 나타내는 그래프이다.
도 11은, 본원의 일 구현예에 따른 재사용 연마패드에서, 서브패드의 경도에 따른 연마 결함 정도를 확인한 사진이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예 및 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 “~ 하는 단계” 또는 “~의 단계”는 “~를 위한 단계”를 의미하지 않는다.
본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합(들)"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.
본원 명세서 전체에서, "A 및/또는 B"의 기재는, "A 또는 B, 또는 A 및 B"를 의미한다.
본원 명세서 전체에서, "그루브가 있는 연마면"은 상층패드의 그루브(groove)가 있는 면으로서, 피연마체의 연마에 직접적으로 작용하는 상층패드의 일측면을 의미한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본원의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본원이 이러한 구현예 및 실시예와 도면에 제한되는 것은 아니다.
본원의 제 1 측면은, 하층패드; 상기 하층패드 상에 적층된 보충패드; 및 상기 보충패드 상에 적층된 재사용 상층패드를 포함하는 재생 연마패드로서, 상기 보충패드는, 두께가 0.1 mm 내지 3 mm이고, 비중이 0.3 g/cm3 내지 1.5 g/cm3이고, 경도가 20 쇼어D 내지 80 쇼어D이고, 인장 강도가 5 N/mm2 내지 80 N/mm2이고, 신율이 10% 내지 450%이고, 압축률이 0.1% 내지 20%인 것인, 재생 연마패드를 제공한다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 보충패드는, 재사용 상층패드의 연마면으로부터 보충패드에서의 소정의 깊이까지의 AFM(Atomic Force Microscope) 탄성계수가 30 Mpa 내지 400 MPa이고, 상기 소정의 깊이는 0.1 μm 내지 30 μm이고, AFM 경도가 30 Mpa 내지 300 Mpa이고, AFM 제곱근 평균 조도가 10 nm 내지 200 nm인 것일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
본원의 일 구현예에 따른 재생 연마패드는, 이미 사용된 상층패드를 재사용하는 것이나, 상기 재사용 상층패드 상에 보충패드를 형성하여 기존 제품과의 성능 차이를 줄이고, 연마 성능 및 연마 균일도를 향상시킨 효과가 있다. 구체적으로, 보충패드의 두께, 비중, 경도, 인장 강도, 신율, 압축률, AFM(atomic force microscope; 원자력 현미경) 탄성계수, AFM 경도, AFM 제곱근 평균 조도 및 포어의 크기를 조절함으로써 기존 제품과의 성능 차이를 줄이고, 연마 성능 및 연마 균일도를 향상시킨 효과가 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 보충패드의 두께는 약 0.1 mm 내지 약 3 mm일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 구체적으로, 상기 보충패드의 두께는 약 0.1 mm 내지 약 3 mm, 약 0.1 mm 내지 약 2.5 mm, 약 0.5 mm 내지 약 2.5 mm 또는 약 1.0 mm 내지 약 2.5 mm일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 보충패드의 비중은 약 0.3 g/cm3 내지 약 1.5 g/cm3일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 구체적으로, 상기 보충패드의 비중은 약 0.3 g/cm3 내지 약 1.5 g/cm3, 약 0.5 g/cm3 내지 약 1.3 g/cm3 또는 약 0.7 g/cm3 내지 약 1.1 g/cm3일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 보충패드의 경도는 약 20 쇼어D 내지 약 80 쇼어D일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 구체적으로, 상기 보충패드의 경도는 약 20 쇼어D 내지 약 80 쇼어D, 약 40 쇼어D 내지 약 80 쇼어D 또는 약 60 쇼어D 내지 약 80 쇼어D일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 보충패드의 인장 강도는 약 5 N/mm2 내지 약 80 N/mm2일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 구체적으로, 상기 보충패드의 인장 강도는 약 5 N/mm2 내지 약 80 N/mm2, 약 10 N/mm2 내지 약 70 N/mm2 또는 약 15 N/mm2 내지 약 60 N/mm2일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 보충패드의 신율은 약 10% 내지 약 450%일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 구체적으로, 상기 보충패드의 신율은 약 10% 내지 약 450%, 약 50% 내지 약 400%, 약 100% 내지 약 350% 또는 약 150% 내지 약 300%일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 보충패드의 압축률은 약 0.1% 내지 약 20%일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 구체적으로, 상기 보충패드의 압축률은 약 0.1% 내지 약 20%, 약 1% 내지 약 15% 또는 약 3% 내지 약 10%일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 보충패드의 재사용 상층패드의 연마면으로부터 보충패드에서의 소정의 깊이까지의 AFM(Atomic Force Microscope) 탄성계수는 약 30 MPa 내지 약 400 MPa일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 구체적으로, 상기 보충패드의 재사용 상층패드의 연마면으로부터 보충패드에서의 소정의 깊이까지의 AFM(Atomic Force Microscope) 탄성계수는 약 30 MPa 내지 약 400 Mpa, 약 50 MPa 내지 약 350 Mpa, 약 70 MPa 내지 약 300 Mpa 또는 약 100 MPa 내지 약 250 Mpa일수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 AFM 탄성계수는 우레탄계 프리폴리머의 NCO%, 경화제의 종류, 포어의 평균 직경 및 직경 분포, 기공율 및 상기 포어의 평균 직경 등에 의해서 조절될 수 있다. 또한, 상기 AFM 탄성계수는 캔틸레버 팁을 상기 연마면에 접촉시켜 측정된 탄성계수로서, 상기 캔틸레버 팁은 상기 재생 연마패드보다 더 단단한 재질로 형성될 수 있다. 상기 캔틸레버 팁은 상기 연마면에 수직한 방향으로 힘을 가하여, 상기 연마면의 탄성을 측정할 수 있다. 이때, 상기 캔틸레버 팁은 상기 연마면에 대하여, 상기 소정의 깊이까지 힘이 가해지고, 상기 AFM 탄성계수가 측정될 수 있다. 구체적으로, 상기 캔틸레버 팁은 알루미늄 등과 같은 금속으로 형성될 수 있다. 상기 캔틸레버 팁의 끝은 포물선 형상을 가질 수 있으며, 상기 캔틸레버 팁의 끝의 곡률 반경은 10 nm 이하일 수 있다. 예를 들어, 상기 캔틸레버 팁으로 사용될 수 있는 시판품으로는 NANOSENSORS사의 PPP-CONTSCR를 들 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 소정의 깊이는 약 0.1 μm 내지 약 30 μm일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 구체적으로, 상기 소정의 깊이는 약 0.1 μm 내지 약 30 μm, 약 0.5 μm 내지 약 25 μm, 약 0.7 μm 내지 약 20 μm 또는 약 1 μm 내지 약 10 μm일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 보충패드의AFM 경도는 약 30 Mpa 내지 약 300 Mpa일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 구체적으로, 상기 보충패드의AFM 경도는 약 30 Mpa 내지 약 300 Mpa, 약 30 Mpa 내지 약 250 Mpa, 약 40 Mpa 내지 약 200 Mpa 또는 약 50 Mpa 내지 약 200 Mpa일 수 있다. 상기 AFM 경도는 상기 캔틸레버 팁과 AFM 장비에 의해서 측정될 수 있으며, 상기 AFM 탄성계수와 상기 AFM 경도는 Oliver-Pharr Method에 의해서, 계산될 수도 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 보충패드의 AFM 제곱근 평균 조도는 약 10 nm 내지 약 200 nm일 수 있다. 구체적으로, 상기 보충패드의 AFM 제곱근 평균 조도는 약 10 nm 내지 약 200 nm, 약 10 nm 내지 약 170 nm, 약 15 nm 내지 약 150 nm 또는 약 20 nm 내지 약 130 nm일 수 있다. 상기 AFM 제곱근 평균 조도는 AFM 장비에 의해서 측정될 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 재사용 상층패드는 두께가 약 1 mm 내지 약 2.5 mm이고, 비중이 약 0.5 g/cm3 내지 약 0.9 g/cm3, 25℃에서의 경도가 약 30 쇼어D 내지 약 65 쇼어D일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 보충패드는 상기 재사용 상층패드에 비해 상대적으로 높은 경도, 낮은 압축률 및 높은 비중을 갖는 경우, 연마 제거율이 향상되어 재사용 연마패드의 연마 성능이 보다 향상될 수 있다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본원의 일 구현예에 있어서, 사용된 연마패드에서 수득한 재사용 상층패드와 보충패드를 결합시킨 재사용 연마패드에서, 상기 보충패드의 경도에 따른 연마 제거율을 확인하였다. 상기 재사용 상층패드의 경도는 55 쇼어D이고, 보충패드의 경도를 55 쇼어D 내지 65 쇼어D로 변화시켰다. 보충패드의 경도를 62 쇼어D정도까지 증가시킬 때에는 연마 제거율이 계속 향상되었으나, 62 쇼어D 초과부터는 연마 제거율의 큰 변화가 나타나지 않음을 확인하였다. 이로써, 상기 보충패드가 상기 재사용 상층패드보다 높은 경도 범위을 갖는 경우, 연마 제거율이 향상되어 재사용 연마패드의 연마 성능이 보다 향상됨을 확인하였다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 보충패드는 사용된 연마패드로부터 수득한 상기 재사용 상층패드의 닳은 부분을 보강하기 위해 형성되는 것으로서, 폴리우레탄 연마패드와 동일 또는 유사한 성분일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 보충패드를 형성하는 혼합물은 우레탄계 프리폴리머, 경화제 및 발포제를 포함하며, 프리폴리머(prepolymer)란 일반적으로 일종의 최종성형품을 제조함에 있어서, 성형하기 쉽도록 중합도를 중간 단계에서 중지시킨 비교적 낮은 분자량을 갖는 고분자를 의미한다. 프리폴리머는 그 자체로 또는 다른 중합성 화합물과 반응시킨 후 성형할 수 있고, 예를 들어 이소시아네이트 화합물과 폴리올을 반응시켜 프리폴리머를 제조할 수 있다. 상기 우레탄계 프리폴리머로부터 제조되는 폴리우레탄 수지는 500 내지 3,000 g/mol의 중량평균분자량(Mw)을 가질 수 있으나 이에 제한되지는 않는다. 구체적으로, 상기 폴리우레탄 수지는 600 g/mol 내지 2,000 g/mol 또는 700 내지 1,500 g/mol의 중량평균분자량을 가질 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 보충패드는 제 1 혼합물층 및 제 2 혼합물층을 포함하는 것이고, 상기 제 1 혼합물층은 상기 제 2 혼합물층과 상기 재사용 상층패드 사이에 위치하고, 상기 제 2 혼합물층은 상기 제 1 혼합물층과 상기 하층패드 사이에 위치하는 것일 수 있다.
본원으 일 구현예에 있어서, 상기 재사용 상층패드 및 상기 보충패드는 포어를 포함하는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 재사용 상층패드 및 상기 보충패드가 포어를 포함하는 경우, 상기 포어의 평균 직경은 약 0.1 μm 내지 약 100 μm일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 보다 구체적으로, 상기 포어의 평균 직경은 약 0.1 μm 내지 약 100 μm, 약 1 μm 내지 약 90 μm, 약 3 μm 내지 약 80 μm 또는 약 5 μm 내지 약 70 μm일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 하층패드와 보충패드 사이에 서브패드를 추가 포함하는 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 서브패드의 두께는 약 0.001 mm 내지 약 3 mm이고, 경도는 약 40 쇼어 A 내지 약 80 쇼어A이고, 비중은 약 0.1 g/cm3 내지 약 1.2 g/cm3이고, 압축률은 약 0.1% 내지 약 30%일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 상기 서브패드는 상기 재사용 상층패드 및 상기 보충패드에 비해 상대적으로 낮은 경도, 높은 압축률 및 낮은 비중을 갖는 경우, 연마 균일도 및 제거율이 향상되어 재사용 연마패드의 연마 성능이 보다 향상될 수 있다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 본원의 일 구현예에 있어서, 사용된 연마패드에서 수득한 재사용 상층패드, 보충패드 및 서브패드를 결합시킨 재사용 연마패드에서, 상기 서브패드의 경도에 따른 연마 제거율 및 연마 균일도를 확인하였다. 상기 재사용 상층패드 및 보충패드의 경도는 55 쇼어D이고, 서브패드의 경도를 40 쇼어A(A), 42 쇼어A(B), 46 쇼어A(C) 및 75 쇼어A(D) 로 변화시켰다. 상기 서브패드의 경도를 40 쇼어A 정도까지 감소시킬 때에는 연마 제거율이 계속해서 향상되었으며, 연마 균일도 역시 향상되었다. 이로써, 상기 서브패드가 상기 재사용 상층패드 및 보충패드보다 낮은 경도 범위을 갖는 경우, 연마 제거율 및 연마 균일도가 향상되어 재사용 연마패드의 연마 성능이 보다 향상됨을 확인하였다.
도 11을 참조하면, 본원의 일 구현예에 있어서, 사용된 연마패드에서 수득한 재사용 상층패드, 보충패드 및 서브패드를 결합시킨 재사용 연마패드에서, 상기 서브패드의 경도에 따른 연마 결함 정도를 확인하였다. 재사용 상층패드 및 보충패드의 경도는 55 쇼어D이고, 서브패드의 경도를 40 쇼어A(E), 46 쇼어A(F) 및 75 쇼어A(G) 로 변화시켰다. 서브패드의 경도를 40 쇼어A 정도까지 감소시킬 때에는 연마 결함의 수가 감소하여 연마 성능이 향상되었다. 이로써, 상기 서브패드가 상기 재사용 상층패드 및 보충패드보다 낮은 경도 범위을 갖는 경우, 연마 결함도가 향상되어 재사용 연마패드의 연마 성능이 보다 향상됨을 확인하였다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 서브패드는 제 1 서브패드 및 제 2 서브패드를 포함하는 것이고, 상기 제 1 서브패드는 상기 제 2 서브패드와 상기 재사용 상층패드 사이에 위치하고, 상기 제 2 서브패드는 상기 제 1 서브패드와 상기 하층패드 사이에 위치하는 것일 수 있다.
도 1a 내지 도 1f를 참조하면, 본원의 일 구현예에 있어서, 도면의 최상층은 재사용 상층패드로서 사용된 연마패드로부터 수득할 수 있다. 상기 상층패드의 하부에는 보충패드가 존재할 수 있으며, 상기 보충패드 하부에는 서브패드가 존재할 수 있다. 그리고 상기 서브패드의 하부에는 하층패드가 존재할 수 있다. 상기 보충패드는 반드시 존재하여야 하며, 다만 제 1 혼합물층만으로 존재하거나, 제 1 혼합물층 및 제 2 혼합물층으로 존재할 수 있다. 또한, 상기 서브패드는 존재하지 않을 수 있으며, 상기 서브패드가 존재하는 경우에는 제 1 서브패드만 존재하거나, 제 1 서브패드 및 제 2 서브패드로서 존재할 수 있다. 상기 보충패드 및 상기 서브패드의 다양한 조합을 통해 본원 재생 연마패드의 효과를 달성할 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 서브패드는 폴리우레탄폼　서브패드, 함침된 펠트　서브패드, 미세다공성 폴리우레탄　서브패드, 소결된 우레탄　서브패드, 또는 폴리 올레핀폼 서브패드일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 하층패드는 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 초고분자량 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌으로 구성된 폴리올레핀; 폴리테트라메틸렌에테르글리콜(Poly(tetramethylene ether)glycol, PTMG), 폴리프로필렌글리콜(Polypropylene glycol, PPG) 및 폴리에틸렌글리콜(Polyethylene glycol , PEG)으로 구성된 글리콜류; 미반응 NCO기를 갖는 중합체로 구성된 폴리우레탄; 폴리비닐클로라이드; 셀룰로오스 아세테이트 및 셀룰로오스 부티레이트로 구성된 셀룰로오스계 중합체; 아크릴; PET 및 PETG 로 구성된 폴리에스터 및 코-폴리에스터; 폴리카보네이트; 나일론 6/6 및 나일론 6/12으로 구성된 폴리아미드, 및 폴리에테르에테르케톤, 폴리페닐렌 옥사이드, 폴리술폰, 폴리이미드 및 폴리에테르이미드으로 구성된 고성능 플라스틱 중에서 선택되는 1 개 이상의 물질을 포함하는 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 제 1 혼합물층 및 상기 제 2 혼합물층의 두께는 약 0.1 mm 내지 약 3 mm이고, 경도는 약 20 쇼어D 내지 약 80 쇼어D이고, 인장 강도는 5 N/mm2 내지 50 N/mm2, 비중은 약 0.3 g/cm3 내지 약 1.5 g/cm3이고, 압축률은 약 0.1% 내지 약 10%, 신율이 30% 내지 450%일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 상기 제 1 혼합물층 및 상기 제 2 혼합물층의 두께, 경도, 비중 및 압축률의 수치 범위는 상기 범위 안에서 결정되는 것이나, 상기 제 1 혼합물층과 상기 제 2 혼합물층의 두께, 경도, 비중 및/또는 압축률 수치의 차이를 두어서 연마 제거율을 향상시켜 재생 연마패드의 연마 성능을 향상시킬 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 제 1 서브패드 및 상기 제 2 서브패드의 두께는 약 0.001 mm 내지 약 3 mm이고, 경도는 약 40 쇼어 A 내지 약 80 쇼어A이고, 비중은 0.1 g/cm3내지 1.2 g/cm3이고, 압축률은 0.1% 내지 30%일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 상기 제 1 서브패드 및 상기 제 2 서브패드의 두께, 경도, 비중 및 압축률의 수치 범위는 상기 범위 안에서 결정되는 것이나, 상기 제 1 서브패드와 상기 제 2 서브패드의 두께, 경도, 비중 및/또는 압축률 수치의 차이를 두어서 연마 제거율 및 연마 균일도를 향상시켜 재생 연마패드의 연마 성능을 향상시킬 수 있다.
상기 제 1 혼합물층 및 제 2 혼합물층의 조합, 또는 상기 제 1 서브패드 및 제 2 서브패드의 조합을 통해, 본원의 재생 연마패드는 기존 제품의 물성 및 성능을 떨어뜨리지 않고, 오히려 연마 제거율을 포함한 연마 성능 및 연마 균일도를 증가시키는 효과가 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 상층패드, 상기 보충패드 및 상기 서브패드 내에는 포어가 구비되거나 구비되지 않을 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 상층패드, 상기 보충패드 및 상기 서브패드 및/또는 상기 하층패드 각각의 사이는 접착제를 통해 고정되거나 용접 또는 유사한 기술을 통해 부착될 수 있다. 통상적으로, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름과 같은 중간 백킹층이 각 패드 사이에 배치될 수 있다. 상기 접착제는 감압 접착제(Pressure sensitive adhesive, PSA) 또는 핫멜트 접착제일 수 있다. 상기 감압 접착제는 접착면과 접착시키기 위한 압력이 가해질 때 접착물질이 작용하는 접착제로서, 패드를 정반에 고정시키거나 각 패드 사이를 접착시키기 위한 것이다. 상기 감압 접착제는 당해 분야의 통상적인 폴리아크릴 성분, 에폭시 성분 또는 고무 성분 등의 접착제를 사용할 수 있으며, 점착, 접착 물질을 이용하여 기재 (PET 필름 또는 펠트) 양면에 도포되어진 양면 가압성 접착 테이프를 이용할 수도 있다. 상기 핫멜트　접착제는 비경화 상태에서 약 50 ℃ 내지 약 150 ℃, 구체적으로 약 115 ℃ 내지 약 135 ℃의 용융 온도를 나타내고, 또한 용융 후에 90분 이하의 가사 시간을 나타내는, 경화된 반응성　핫멜트　접착제이다. 보다 구체적으로는,　상기 핫멜트　접착제는 예를 들어, 롬 앤드 하스(Rohm and Haas)로부터 입수가능한 모르-멜트(Mor-Melt™ R5003)를 포함하는 것일 수 있다.
본원의 제 2 측면은, 사용된 연마패드에서 재사용 상층패드를 수득하고, 상기 재사용 상층패드 일측의 마모된 그루브가 있는 연마면 상에 보충패드를 형성하고, 상기 보충패드 상에 하층패드를 형성하고, 상기 재사용 상층패드의 타측면에 그루브를 형성하는 것을 포함하는, 제 1 측면에 따른 재생 연마패드의 제조 방법을 제공한다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 보충패드와 상기 하층패드 사이에 서브패드를 형성하는 것을 추가 포함할 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 보충패드는, 우레탄계 프리폴리머, 경화제 및 발포제를 포함하는 혼합물을 상기 재사용 상층패드 상에 성형하는 것을 통해 형성되는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 보충패드는, 우레탄계 프리폴리머, 경화제 및 고상 발포제를 포함하는 혼합물을 재사용 상층패드가 위치한 몰드 내에 재사용 상층패드의 그루브가 있는 연마면을 향해 주입하여 성형하는 단계; 및 상기 혼합물을 경화시키는 단계를 포함하는 공정에 의해서 형성할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 발포제는 상기 우레탄계 프리폴리머 100 중량부를 기준으로 약 0.1 중량부 내지 20 중량부 로 포함되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 구체적으로, 상기 발포제는 상기 우레탄계 프리폴리머 100 중량부를 기준으로 약 0.1 내지 약 20 중량부, 약 0.3 내지 약 15 중량부 또는 약 0.5 내지 약 10 중량부로 포함되는 것일 수 있다.
도 1e 및 도 1f를 참조하면, 본원의 제 2 측면에 따른 재생 연마패드의 제조 방법에 의하여, 재사용 상층패드, 보충패드 및 하층패드 순서로 적층된 재생 연마패드가 제조된다.
도 2를 참조하면, 사용된 연마패드에서 상층패드 일측의 연마면에는 그루브가 있으며, 상기 그루브는 연마 과정을 통해 마모된 상태로 존재하게 된다. 상층패드의 타측은 그루브가 없는 면으로서 하층패드가 적층되어 있다. 사용된 연마패드에서 새로운 그루브를 상층패드에 형성하기 위해, 하층패드를 제거하는 단계를 거치게 된다.
도 3을 참조하면, 하층패드를 제거하고 재사용 상층패드의 마모된 그루브가 있는 연마면에 보충패드 조성물을 첨가하여 보충패드를 형성한다. 구체적으로, 상기 보충패드의 형성은 우레탄계 프리폴리머, 경화제 및 고상 발포제를 포함하는 혼합물을 상층패드가 위치한 몰드 내에 그루브가 있는 연마면을 향해 주입하여 성형하고, 이후 상기 혼합물을 경화시킴으로써 수행될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 상기 보충패드는 제 1 혼합물층만을 포함하거나, 제 1 혼합물층 및 제 2 혼합물층을 포함할 수 있다.
도 4를 참조하면, 일측면에 상기 보충패드가 형성된 상기 재사용 상층패드의 그루브가 없는 타측면에 새로운 그루브를 형성함으로써 연마패드로서의 기능을 재생할 수 있다. 이후, 상기 재사용 상층패드에 적층된 보충패드 상에 하층패드를 새롭게 부착하여 재생 연마패드를 제조할 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 사용된 연마패드의 재사용 상층패드는 윈도우를 포함하는 것일 수 있으며, 상기 사용된 연마패드의 재사용 상층패드에 있는 윈도우를 제거하지 않고, 윈도우가 있는 재사용 상층패드의 연마면 상에 보충패드를 형성하여, 재생 연마패드를 제조할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따른 재생 연마패드의 제조 방법은, 상기 사용된 연마패드의 재사용 상층패드는 윈도우를 포함하는 것이고, 상기 하층패드를 제거한 후, 상기 재사용 상층패드로부터 상기 윈도우를 제거하고, 상기 재사용 상층패드의 상기 윈도우가 제거된 부분에 투명한 고분자 수지 블록을 위치시키고, 상기 재사용 상층패드 일측의 마모된 그루브가 있는 연마면 상에 상기 보충패드를 형성하고, 상기 재사용 상층패드의 타측면에 그루브를 형성하는 것을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 사용된 연마패드의 재사용 상층패드에 있는 윈도우를 제거하고 투명한 고분자 수지 블록을 위치시킨 후, 몰드에서 투명한 고분자 수지 블록을 제외한 나머지 부분에 보충패드를 형성함으로써, 새로운 윈도우를 포함하는 재생 연마패드를 제조할 수 있다.
상기 투명한 고분자 수지 블록은 윈도우 역할을 하게 되는 것으로서, 투명한 고분자 수지 블록은 상기 패드 구조물에 일체로 되는 것이고, 이는 단일 구성의 패드가 되도록 투명 고분자 수지 블록을 상기 패드를 형성하는 데 사용되는 상기 폴리머 매트릭스 내로 포함시키는 것일 수 있다. 상기 투명한 고분자 수지 블록은 우수한 광투과성을 갖는 것으로서 광투과도가 약 1% 이상의 기공이 없는 고분자 수지 블록인 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본원의 일 구현예에 따른 재생 연마패드의 제조 방법은, 상기 사용된 연마패드의 재사용 상층패드는 윈도우를 포함하는 것이고, 상기 하층패드를 제거한 후, 상기 재사용 상층패드로부터 상기 윈도우를 제거하고, 상기 재사용 상층패드 일측의 마모된 그루브가 있는 연마면 상에 상기 보충패드를 형성한 후, 상기 재사용 상층패드 및 상기 보충패드의 일 부분을 관통하여 원도우용 투명창을 삽입하고, 상기 재사용 상층패드의 타측면에 그루브를 형성하는 것을 포함하는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 재사용 상층패드 및 상기 보충패드의 일 부분을 관통하여 윈도우용 투명창을 삽입함으로써, 새로운 윈도우를 포함하는 재생 연마패드를 제조할 수 있다.
본원의 일 구현예에 따른 재생 연마패드의 제조 방법은, 상기 사용된 연마패드의 재사용 상층패드는 윈도우를 포함하는 것이고, 상기 하층패드를 제거한 후, 상기 재사용 상층패드로부터 상기 윈도우를 제거하고, 상기 재사용 상층패드의 상기 윈도우가 제거된 부분 및 상기 재사용 상층패드 일측의 마모된 그루브가 있는 연마면 상에 보충패드를 형성하고, 상기 재사용 상층패드의 타측면에 그루브를 형성하는 것을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 윈도우가 제거된 부분 및 상기 재사용 상층패드 일측의 마모된 그루브가 있는 연마면 상에 보충패드를 형성함으로써, 윈도우가 없는 재생 연마패드를 제조할 수 있다.
본원의 제 3 측면은, 사용된 연마패드에서 재사용 상층패드를 수득하고, 상기 재사용 상층패드의 그루브 부분을 제거하고, 상기 재사용 상층패드의 일측면 상에 보충패드를 형성하고, 상기 보충패드 상에 하층패드를 형성하고, 상기 재사용 상층패드의 타측면에 그루브를 형성하는 것을 포함하는, 제 1 측면에 따른 재생 연마패드의 제조 방법을 제공한다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 재사용 상층패드의 그루브 부분의 제거는 밀링에 의하여 수행될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 보충패드는, 우레탄계 프리폴리머, 경화제 및 발포제를 포함하는 혼합물을 상기 재사용 상층패드 상에 성형하는 것을 통해 형성되는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 보충패드는, 우레탄계 프리폴리머, 경화제 및 고상 발포제를 포함하는 혼합물을 상층패드가 위치한 몰드 내에 상층패드의 일측면을 향해 주입하여 성형하는 단계; 및 상기 혼합물을 경화시키는 단계를 포함하는 방법에 의해서 형성할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 발포제는 상기 우레탄계 프리폴리머 100 중량부를 기준으로 약 0.1 중량부 내지 20 중량부로 포함되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 구체적으로, 상기 발포제는 상기 우레탄계 프리폴리머 100 중량부를 기준으로 약 0.1 내지 약 20 중량부, 약 0.3 내지 약 15 중량부 또는 약 0.5 내지 약 10 중량부로 포함되는 것일 수 있다.
도 1a 내지 1d를 참조하면, 본원의 제 3 측면에 따른 재생 연마패드의 제조 방법을 통해, 상층패드, 보충패드 및 하층패드 순서로 적층된 재생 연마패드가 제조될 수 있다.
도 5를 참조하면, 본원의 일 구현예에 있어서, 사용된 연마패드에서 하층패드를 제거하고 재사용 상층패드의 그루브 부분을 제거한 후, 재사용 상층패드의 일측면에 보충패드 조성물을 첨가하여 보충패드를 형성한다. 재사용 상층패드의 그루브 부분을 제거하였으므로 재사용 상층패드의 어느 면에 보충패드를 형성해도 무방하다. 구체적으로, 상기 보충패드의 형성은 우레탄계 프리폴리머, 경화제 및 고상 발포제를 포함하는 혼합물을 그루브를 제거한 재사용 상층패드가 위치한 몰드 내에 주입하여 성형하고, 이후 상기 혼합물을 경화시킴으로써 수행될 수 있다.
도 6을 참조하면, 본원의 일 구현예에 있어서, 재사용 상층패드의 타측면에 새로운 그루브를 형성함으로써 연마패드로서의 기능을 재생할 수 있다. 이후, 상기 재사용 상층패드에 적층된 보충패드 상에 하층패드를 새롭게 부착하여 재생 연마패드를 제조할 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 사용된 연마패드의 재사용 상층패드는 윈도우를 포함하는 것일 수 있으며, 상기 사용된 연마패드의 상층패드에 있는 윈도우를 제거하지 않고, 윈도우가 있는 재사용 상층패드의 일측면 상에 보충패드를 형성하여, 재생 연마패드를 제조할 수 있다.
본원의 일 구현예에 따른 재생 연마패드의 제조 방법은, 상기 사용된 연마패드의 재사용 상층패드는 윈도우를 포함하는 것이고, 상기 하층패드를 제거한 후, 상기 재사용 상층패드로부터 상기 윈도우를 제거하고, 상기 재사용 상층패드의 상기 윈도우가 제거된 부분에 투명한 고분자 수지 블록을 위치시키고, 상기 재사용 상층패드의 일측면 상에 보충패드를 형성하고, 상기 상층패드의 타측면에 그루브를 형성하는 것을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 사용된 연마패드의 재사용 상층패드에 있는 윈도우를 제거하고 투명한 고분자 수지 블록을 위치시킨 후, 몰드에서 투명한 고분자 수지 블록을 제외한 나머지 부분에 보충패드를 형성함으로써, 새로운 윈도우를 포함하는 재생 연마패드를 제조할 수 있다. 상기 투명한 고분자 수지 블록은 윈도우 역할을 하게 되는 것으로서, 투명한 고분자 수지 블록은 상기 패드 구조물에 일체로 되는 것으로서, 이는 단일 구성으로 된 패드가 되도록 투명 고분자 수지 블록을 상기 패드를 형성하는 데 사용되는 상기 폴리머 매트릭스 내로 포함시키는 것일 수 있다. 상기 투명한 고분자 수지 블록은 우수한 광투과성을 갖는 것으로서 광투과도가 약 1% 이상의 기공이 없는 고분자 수지 블록인 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본원의 일 구현예에 따른 재생 연마패드의 제조 방법은, 상기 사용된 연마패드의 재사용 상층패드는 윈도우를 포함하는 것이고, 상기 하층패드를 제거한 후, 상기 재사용 상층패드로부터 상기 윈도우를 제거하고, 상기 상층패드의 일측면 상에 보충패드를 형성한 후, 상기 재사용 상층패드 및 상기 보충패드의 일 부분을 관통하여 원도우용 투명창을 삽입하고, 상기 재사용 상층패드의 타측면에 그루브를 형성하는 것을 포함하는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 재사용 상층패드 및 상기 보충패드의 일 부분을 관통하여 윈도우용 투명창을 삽입함으로써, 새로운 윈도우를 포함하는 재생 연마패드를 제조할 수 있다.
본원에 따른 재생 연마패드의 제조 방법은, 상기 사용된 연마패드의 재사용 상층패드는 윈도우를 포함하는 것이고, 상기 하층패드를 제거한 후, 상기 재사용 상층패드로부터 상기 윈도우를 제거하고, 상기 재사용 상층패드의 상기 윈도우가 제거된 부분 및 상기 재사용 상층패드의 일측면 상에 보충패드를 형성하고, 상기 재사용 상층패드 타측면에 그루브를 형성하는 것을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 윈도우가 제거된 부분 및 상기 상층패드 일측면 상에 보충패드를 형성함으로써, 윈도우가 없는 재생 연마패드를 제조할 수 있다.
제 1 측면 내지 제 3 측면에 있어서, 서로 공통될 수 있는 내용은 그 기재가 생략되었더라도 모두 적용될 수 있다.
하기 내용은 본원의 제 2 측면 및 제 3 측면에 따른 재생 연마패드의 제조 방법 모두에 적용될 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 보충패드는 제 1 혼합물층 및 제 2 혼합물층을 포함하는 것이고, 상기 제 1 혼합물층은 상기 제 2 혼합물층과 상기 재사용 상층패드 사이에 위치하고, 상기 제 2 혼합물층은 상기 제 1 혼합물층과 상기 하층패드 사이에 위치하는 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 서브패드는 제 1 서브패드 및 제 2 서브패드를 포함하는 것이고, 상기 제 1 서브패드는 상기 제 2 서브패드와 상기 재사용 상층패드 사이에 위치하고, 상기 제 2 서브패드는 상기 제 1 서브패드와 상기 하층패드 사이에 위치하는 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 투명한 고분자 수지 블록 및 윈도우용 투명창은 연마패드 내에 삽입되어 상기 연마패드를 연마공정에 사용하는 경우 연마 종점을 검출하기 위한 창으로 사용되는 것으로서 윈도우의 역할을 하게 된다. 상기 투명한 고분자 수지 블록 및 윈도우용 투명창은 광경화성 수지 또는 열경화성 수지를 포함할 수 있으며, 우레탄을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
윈도우는 연마패드에 형성되어 연마패드의 병진 운동 위치와 무관하게, 연마 헤드에 의해 보유 지지되는 기판에 대한 시야를 확보하도록 위치되어 연마 종점을 결정하기 위한 투광층으로 사용되는 것일 수 있다. 구체적으로, 연마 종점을 검출하기 위한 광원은 윈도우가 기판에 인접하여 있는 동안, 기판에 충돌하도록 윈도우를 통해 광빔을 투영하며 상기 기판으로부터 반사된 광은 검출기에 의해 검출되는 결과적인 빔을 형성한다. 광원 및 검출기는, 검출기로부터의 측정된 광의 세기를 수신하여 이를 이용하여, 새로운 층의 노출을 의미하는 기판의 반사도의 급작스런 변경을 검출하거나, 간섭 측정 원리를 사용하여 외층 (예를 들어, 투명 산화물 층)으로부터 제거된 두께를 계산하거나, 반사된 광의 스펙트럼을 모니터링 또는 목표 스펙트럼을 검출하거나, 측정된 스펙트럼의 순서를 라이브러리로부터의 기준 스펙트럼에 정합시기고, 기준 스펙트럼의 인덱스 값에 맞는 선형 함수가 목표값에 도달하는 부분을 결정하거나, 또는 미리 정해진 종점 규준에 대한 신호를 모니터링함으로써, 연마 종점을 결정하는 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 윈도우는 원형, 타원형, 정사각형, 직사각형 또는 성형과 같이 더 복잡한 형상을 가질 수 있으며, 이에 제한되지 않을 수 있다. 또한 윈도우의 상부는 하부의 하나 또는 그 초과의 측면들을 지나 돌출되는 것 또는 동일한 평면상에 존재하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따른 재생 연마패드의 제조 방법은, 상기 사용된 연마패드에서 하층패드를 제거 전 또는 후에 클리닝(cleaning)하는 것을 추가 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 클리닝은, 상기 하층패드를 제거 전 또는 후에 상기 사용된 연마패드의 그루브 부분을 클리닝하는 것을 포함할 수 있다. 또한, 상기 클리닝은, 상기 하층패드를 제거 후, 상기 사용된 연마패드의 상기 하층패드가 제거된 면을 클리닝하는 것을 포함할 수 있다.
상기 클리닝은 그루브 사이에 존재하는 이물질에 의한 재사용 상층패드와 보충패드 접합부의 결손을 방지할 수 있다. 클리닝 단계는 물질적 방법, 건식 방법, 습식 방법 또는 화학적 방법을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 구체적으로, 물리적 방법은 브러쉬 스크럽(brush scrub) 등이 있으며, 건식 방법으로는 에어 블로윙(air blowing), 토네이도(tornado), 플라즈마(plasma) 등이 있으며, 습식 방법으로는 워터젯(Water jet), 스트림젯(Steam jet), 버블젯(Bubble jet), 초음파 세정(ultrasonic cleaning), 메가소닉 세정(megasonic cleaning) 등이 있으며, 화학적 방법으로는, DHF 세정(Dilute HF cleaning), BOE 세정(Buffered oxide etch), SPM 세정(Sulfuric acid peroxide mixture), APM 세정(Ammonium peroxide mixture), HPM 세정(Hydrochloric peroxide mixture) 등이 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 사용된 연마패드에서 하층패드의 제거 방법은 임의의 고분자 제거 방법이면 사용될 수 있다. 구체적으로, 밀링(milling)과 같은 물리적 방법 및 톨루엔과 같은 용매로써 녹이는 화학적 방법 등 제한 없이 사용할 수 있다.
상기 사용된 연마패드의 재사용 상층패드는 다공성 폴리우레탄 연마패드일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 표면에 슬러리의 큰 유동을 담당하는 그루브(groove)와 미세한 유동을 지원하는 포어(pore)를 구비할 수 있다.
상기 보충패드는 다공성 폴리우레탄 연마패드와 동일 또는 유사한 성분일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 보충패드 내에는 포어를 구비할 수 있다.
상기 포어는, 공극을 가지는 고상발포제, 휘발성 액체가 채워져 있는 액상발포제, 불활성 가스, 섬유질 등을 이용하여 형성하거나, 또는 화학적 반응에 의해 가스를 발생시켜 형성할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 보충패드를 형성하는 혼합물은 우레탄계 프리폴리머, 경화제 및 고상 발포제를 포함하며, 프리폴리머(prepolymer)란 일반적으로 일종의 최종성형품을 제조함에 있어서, 성형하기 쉽도록 중합도를 중간 단계에서 중지시킨 비교적 낮은 분자량을 갖는 고분자를 의미한다. 프리폴리머는 그 자체로 또는 다른 중합성 화합물과 반응시킨 후 성형할 수 있고, 예를 들어 이소시아네이트 화합물과 폴리올을 반응시켜 프리폴리머를 제조할 수 있다.
상기 우레탄계 프리폴리머의 제조에 사용되는 이소시아네이트 화합물은, 예를 들어, 톨루엔 디이소시아네이트 (toluene diisocyanate, TDI), 나프탈렌-1,5-디이소시아네이트(naphthalene-1,5-diisocyanate), 파라-페닐렌 디이소시아네이트(p-phenylene diisocyanate), 토리딘 디이소시아네이트(tolidine diisocyanate), 4,4'-디페닐 메탄 디이소시아네이트(4,4'-diphenyl methane diisocyanate), 헥사메틸렌 디이소시아네이트(hexamethylene diisocyanate), 디시클로헥실메탄 디이소시아네이트(dicyclohexylmethane diisocyanate) 및 이소포론 디이소시 아네이트(isoporone diisocyanate)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 이소시아네이트일 수 있다.
상기 우레탄계 프리폴리머의 제조에 사용되는 폴리올은, 폴리에테르계 폴리올(polyether polyol), 폴리에스테르계 폴리올(polyester polyol), 폴리카보네이트계 폴리올(polycarbonate polyol) 및 아크릴계 폴리올(acryl polyol)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 폴리올일 수 있다.
상기 경화제는 아민 화합물 및 알콜 화합물 중 1종 이상일 수 있다. 구체적으로, 상기 경화제는 방향족 아민, 지방족 아민, 방향족 알콜, 및 지방족 알콜로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물일 수 있다. 예를 들어, 상기 경화제는 4,4'-메틸렌비스(2-클로로아닐린)(MOCA), 디에틸톨루엔디아민 (diethyltoluenediamine), 디아미노디페닐 메탄(diaminodiphenyl methane), 디아미노디페닐 설폰(diaminodiphenyl sulphone), m-자일릴렌 디아민(m-xylylene diamine), 이소포론디아민(isophoronediamine), 에틸렌디아민(ethylenediamine), 디에틸렌트리아민(diethylenetriamine), 트리에틸렌테트라아민 (triethylenetetramine), 폴리프로필렌디아민 (polypropylenediamine), 폴리프로필렌트리아민 (polypropylenetriamine), 에틸렌글리콜(ethyleneglycol), 디에틸렌글리콜(diethyleneglycol), 디프로필렌글리콜(dipropyleneglycol), 부탄디올(butanediol), 헥산디올(hexanediol), 글리세린(glycerine), 트리메틸올프로판 (trimethylolpropane) 및 비스(4-아미노-3-클로로페닐)메탄(bis(4-amino-3-chlorophenyl)methane)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 고상 발포제는 열팽창된 마이크로 캡슐이고, 5 μm 내지 200 μm의 평균 입경을 갖는 마이크로 벌룬 구조체일 수 있다. 구체적으로, 상기 고상 발포제는 평균 입경이 약 10 μm 내지 약 60 μm일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 고상 발포제는 평균 입경이 약 25 μm 내지 약 45 μm일 수 있다. 또한, 상기 열팽창된 마이크로 캡슐은 열팽창성 마이크로 캡슐을 가열 팽창시켜 얻어진 것일 수 있다. 상기 열팽창성 마이크로 캡슐은 열가소성 수지를 포함하는 외피; 및 상기 외피 내부에 봉입된 발포제를 포함할 수 있다. 상기 열가소성 수지는 염화비닐리덴계 공중합체, 아크릴로니트릴계 공중합체, 메타크릴로니트릴계 공중합체 및 아크릴계 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다. 나아가, 상기 내부에 봉입된 발포제는 탄소수 1 내지 7개의 탄화수소로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다. 구체적으로, 상기 내부에 봉입된 발포제는 에탄(ethane), 에틸렌(ethylene), 프로판(propane), 프로펜(propene), n-부탄(nbutane), 이소부탄(isobutene), 부텐(butene), 이소부텐(isobutene), n-펜탄(n-pentane), 이소펜탄(isopentane), 네오펜탄(neopentane), n-헥산(n-hexane), 헵탄(heptane), 석유 에테르(petroleum ether) 등의 저분자량 탄화수소; 트리클로로플로오르메탄(trichlorofluoromethane, CCl3F), 디클로로디플로오로메탄 (dichlorodifluoromethane, CCl2F2), 클로로트리플루오로메탄 (chlorotrifluoromethane, CClF3), 테트라플루오로 에틸렌(tetrafluoroethylene, CClF2-CClF2) 등의 클로로플루오로 탄화수소; 및 테트라메틸실란 (tetramethylsilane), 트리메틸에틸실란(trimethylethylsilane), 트리메틸이소프로필실란 (trimethylisopropylsilane), 트리메틸-n-프로필실란 (trimethyl-n-propylsilane) 등의 테트라알킬실란으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
구체적으로, 상기 우레탄계 프리폴리머와 경화제는 혼합 후 반응하여 고상의 폴리우레탄을 형성하여 시트 등으로 제조된다. 상기 우레탄계 프리폴리머의 이소시아네이트 말단기는, 상기 경화제의 아민기, 알콜기 등과 반응할 수 있다. 이때 고상 발포제는 우레탄계 프리폴리머와 경화제의 반응에 참여하지 않으면서 원료 내에 고르게 분산되어 포어를 형성한다. 우레탄계 프리폴리머와 경화제 간의 반응은 몰드 내에서 완료되어, 몰드의 형상대로 고상화된 케이크 형태의 성형체인, 상층패드와 보충패드가 결합된 형태를 수득할 수 있다. 이후, 수득한 성형체에서 보충패드 부분을 적절히 슬라이싱 또는 절삭하여 연마패드의 제조를 위한 시트로 가공할 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 보충패드를 제조하는 과정에 있어서, 상기 혼합물을 몰드 내 주입시 몰드 내에 불활성 가스를 투입할 수 있다. 상기 불활성 가스는 상기 우레탄계 프리폴리머, 경화제 및 고상 발포제가 혼합되어 반응하는 과정에 투입되어 보충패드의 포어를 형성할 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 불활성 가스는 프리폴리머와 경화제 간의 반응에 참여하지 않는 가스라면 종류가 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기 불활성 가스는 질소 가스(N2), 아르곤 가스(Ar), 및 헬륨(He)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다. 구체적으로, 상기 불활성 가스는 질소 가스(N2) 또는 아르곤 가스(Ar)일 수 있다.
상기 재사용 상층패드의 타측면에 새로운 그루브를 형성함에 있어서, 상기 그루브는 기계적 연마를 위한 적절한 깊이, 너비 및 간격을 가질 수 있으며, 기존의 그루브와 동일하거나 상이한 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 보충패드를 절삭하여 원하는 두께로 조절하는 것을 포함하는 것일 수 있다. 구체적으로, 보충패드 부분을 적절히 슬라이싱 또는 절삭하여 연마패드의 제조를 위한 시트로 가공할 수 있다.
상기 서브패드는 재사용 상층패드 및 보충패드를 지지하고, 완충 역할을 할 수 있다. 상기　서브패드는 임의의 적절한　서브패드일 수 있다. 적절한　서브패드로는, 폴리우레탄폼　서브패드, 함침된 펠트　서브패드, 미세다공성 폴리우레탄　서브패드, 소결된 우레탄　서브패드, 또는 폴리 올레핀폼 서브패드가 포함될 수 있다. 상기　서브패드는 통상적으로 상층패드 및 보충패드보다 더 연성 및 압축성을 가질 수 있다. 서브패드는 임의의 적절한 수단에 의해 재사용 상층패드 및 보충패드에 고정될 수 있다. 구체적으로, 재사용 상층패드 및 보충패드와　서브패드는 접착제를 통해 고정되거나 용접 또는 유사한 기술을 통해 부착될 수 있다.
상기 접착제는 감압 접착제(PSA) 또는 핫멜트 접착제를 포함할 수 있으며, 상기 접착제는 접착제를 접착면과 접착시키기 위한 압력이 가해질 때 접착물질이 작용하는 접착제로서, 패드를 정반에 고정시키거나 재사용 상층패드와 보충패드, 보충패드와 서브패드, 보충패드와 하층패드 및 서브패드와 하층패드를 접착시키기 위한 것이다. 상기 감압 접착제는 당해 분야의 통상적인 폴리아크릴 성분, 에폭시 성분 또는 고무 성분 등의 접착제를 사용할 수 있으며, 점착, 접착 물질을 이용하여 기재 (PET 필름 또는 펠트) 양면에 도포되어진 양면 가압성 접착 테이프를 이용할 수도 있다. 핫멜트　접착제　는 경화된 반응성 　핫멜트　접착제일 수 있으나, 이에 제한되는 것인 아니다. 상기 핫멜트　접착제는 비경화 상태에서 약 50 ℃ 내지 약 150 ℃, 바람직하게는 약 115 ℃ 내지 약 135 ℃의 용융 온도를 나타내고, 또한 용융 후에 90분 이하의 가사 시간을 나타내는, 경화된 반응성　핫멜트　접착제이다. 보다 구체적으로는,　핫멜트　접착제는 비경화 상태에서 폴리우레탄 수지, 예를 들어, 롬 앤드 하스(Rohm and Haas)로부터 입수가능한 모르-멜트(Mor-Melt™ R5003)를 포함할 수 있다.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수도 있다.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위, 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 재사용 상층패드
20: 하층패드
30: 보충패드
31: 제 1 보충패드
32: 제 2 보충패드
40: 서브패드
41: 제 1 서브패드
42: 제 2 서브패드
50: 접착제
60: 그루브

Claims (11)

  1. 하층패드; 상기 하층패드 상에 적층된 보충패드; 및 상기 보충패드 상에 적층된 재사용 상층패드를 포함하는 재생 연마패드로서,
    상기 보충패드는,
    두께가 0.1 mm 내지 3 mm이고,
    비중이 0.3 g/cm3 내지 1.5 g/cm3이고,
    경도가 20 쇼어D 내지 80 쇼어D이고,
    인장 강도가 5 N/mm2 내지 80 N/mm2이고,
    신율이 10% 내지 450%이고,
    압축률이 0.1% 내지 20%인 것인,
    재생 연마패드.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 보충패드는,
    재사용 상층패드의 연마면으로부터 보충패드에서의 소정의 깊이까지의 AFM(Atomic Force Microscope) 탄성계수가 30 Mpa 내지 400 MPa이고,
    상기 소정의 깊이는 0.1 μm 내지 30 μm이고,
    AFM 경도가 30 Mpa 내지 300 Mpa이고,
    AFM 제곱근 평균 조도가 10 nm 내지 200 nm인 것인, 재생 연마패드.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 재사용 상층패드 및 상기 보충패드는 포어를 포함하는 것인, 재생 연마패드.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 포어의 평균 직경은 0.1 μm 내지 100 μm인 것인, 재생 연마패드.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 하층패드와 보충패드 사이에 서브패드를 추가 포함하는, 재생 연마패드.
  6. 사용된 연마패드에서 재사용 상층패드를 수득하고,
    상기 재사용 상층패드 일측의 마모된 그루브가 있는 연마면 상에 보충패드를 형성하고,
    상기 보충패드 상에 하층패드를 형성하고,
    상기 재사용 상층패드의 타측면에 그루브를 형성하는 것
    을 포함하는, 제 1 항에 따른 재생 연마패드의 제조 방법.
  7. 사용된 연마패드에서 재사용 상층패드를 수득하고,
    상기 재사용 상층패드의 그루브 부분을 제거하고,
    상기 재사용 상층패드의 일측면 상에 보충패드를 형성하고,
    상기 보충패드 상에 하층패드를 형성하고,
    상기 재사용 상층패드의 타측면에 그루브를 형성하는 것
    을 포함하는, 제 1 항에 따른 재생 연마패드의 제조 방법.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 재사용 상층패드 및 상기 보충패드는 포어를 포함하는 것인, 재생 연마패드의 제조 방법.
  9. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 보충패드는, 우레탄계 프리폴리머, 경화제 및 발포제를 포함하는 혼합물을 상기 재사용 상층패드 상에 성형하는 것을 통해 형성되는 되는 것인, 재생 연마패드의 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 발포제는 상기 우레탄계 프리폴리머 100 중량부를 기준으로 0.1 중량부 내지 20 중량부로 포함되는 것인, 재생 연마패드의 제조 방법.
  11. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 보충패드와 상기 하층패드 사이에 서브패드를 형성하는 것을 추가 포함하는, 재생 연마패드의 제조 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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