KR20230161943A - 연마 패드 - Google Patents

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KR20230161943A
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뎃페이 타테노
코우키 이토야마
히토시 세키야
켄이치 코이케
야마토 타카미자와
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후지보 홀딩스 가부시키가이샤
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Abstract

연마 성능에의 영향을 억제하면서, 종점 검출용 창에 의한 종점 검출 정밀도의 저하를 방지할 수 있다. 연마 패드(3)는, 검사광(L1)이 투과 가능한 종점 검출용 창(12)을 구비하고 있으며, 연마 패드(3)의 연마면(3A)에는, 복수의 동심원 형상의 환형 홈(11)이 형성되어 있다. 상기 종점 검출용 창(12)의 표면은 상기 연마면(3A)과 동일한 높이로 형성되며, 상기 환형 홈(11) 중, 상기 종점 검출용 창(12)이 형성되어 있는 위치와 동일한 반경 위치에 형성되어 있는 복수의 환형 홈(11A)은, 상기 종점 검출용 창(12)의 표면에 홈이 형성되지 않고 해당 종점 검출용 창(12)의 근방에 단부(11a)를 구비하고 있다. 또한 상기 종점 검출용 창(12)과 동일한 반경 위치에 형성된 복수의 환형 홈(11A)의 단부(11a)와 단부(11a)를 연결 홈(13)에 의해 접속하였다.

Description

연마 패드
본 발명은 연마 패드에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 연마 가공의 종점을 검출하기 위한 투명한 종점 검출용 창을 구비한 연마 패드에 관한 것이다.
종래, 연마 가공의 종점을 검출하기 위한 투명한 종점 검출용 창을 구비함과 아울러 연마면에 동심원 형상의 환형 홈을 형성한 연마 패드는 공지되어 있다(예를 들면 특허 문헌 1 참조).
상기 특허 문헌 1의 연마 패드는, 종점 검출용 창의 표면이 연마면과 같은 높이로 형성되어 있으며 또 상기 환형 홈은 상기 종점 검출용 창과 교차하도록 형성된 것으로 되어 있다(특히 도 3의 구성).
또 이러한 연마 패드로서 종점 검출용 창의 표면을 연마면과 같은 높이로 형성한 것이 알려져 있다(예를 들면 특허 문헌 2 참조).
여기서, 상기 연마 패드를 이용하여 피연마물을 연마할 때에는 연마 패드와 피연마물 사이에 액상의 슬러리를 공급하는데, 연마에 의해 발생한 연마 찌꺼기 등이 슬러리와 함께 상기 종점 검출용 창과 피연마물 사이에 끼어들어가면, 종점 검출용 창을 투과하는 검사광이 연마 찌꺼기 등에 의해 차단되기 때문에, 종점 검출 정밀도를 저하시킬 우려가 있다.
그래서 특허 문헌 2에서는, 연마 패드의 연마면에 동심원 형상의 환형 홈을 복수 형성하고, 이 중 상기 종점 검출용 창과 동일한 반경 위치의 환형 홈에 대해서는, 상기 종점 검출용 창에 근접한 위치에 단부를 형성하여 상기 종점 검출용 창의 주위에 평탄한 배리어 영역을 형성하도록 되어 있다.
특허 문헌 1: 일본 공개특허 2016-182667호 공보 특허 문헌 2: 일본 공표특허 2010-536583호 공보
여기서, 상기 연마 패드에 형성된 환형 홈은, 해당 환형 홈에 슬러리를 보유하는 기능을 가지고 있지만, 이 환형 홈에는 연마에 의해 생긴 연마 찌꺼기 등도 끼어들어간다.
따라서, 상기 특허 문헌 1의 연마 패드의 경우, 상기 종점 검출용 창에 형성된 환형 홈에 연마 찌꺼기 등이 끼어들어가면, 해당 연마 찌꺼기 등이 상기 종점 검출용 창과 피연마물 사이에 끼어들어가, 종점 검출용 창을 투과하는 검사광이 연마 찌꺼기 등에 의해 차단되어 종점 검출 정밀도를 저하시킬 우려가 있다.
여기서 특허 문헌 1의 연마 패드의 경우, 종점 검출용 창에 홈이 형성되어 있기 때문에, 해당 환형 홈과 환형 홈 이외의 부분에서 검사광의 투과량이 달라질 우려가 있고, 반대로 검사광이 종점 검출용 창에 형성된 홈을 통과하지 않도록 하기 위해서는, 종점 검출용 창을 크게 할 필요가 있기 때문에, 종점 검출용 창이 연마 성능에 영향을 줄 가능성이 있었다.
한편, 상기 연마 패드에 의해 피연마물을 연마할 때, 연마 패드를 회전시키면서 연마를 하기 때문에, 상기 특허 문헌 2의 연마 패드에서의 상기 종점 검출용 창과 동일한 반경 위치의 환형 홈에는, 연마 패드의 회전에 의해 회전 방향 후방의 단부에 연마 찌꺼기가 쌓이게 된다.
그리고, 이 환형 홈의 단부는 종점 검출용 창의 회전 방향 전방에 위치하고 있기 때문에, 연마 찌꺼기가 해당 환형 홈의 단부로부터 배출되면, 상기 배리어 영역을 벗어나 종점 검출용 창과 피연마물 사이에 끼어들어가 종점 검출 정밀도를 저하시킬 우려가 있었다. 바꿔 말하면, 상기 특허 문헌 2의 구성에서는 연마 찌꺼기 등에 의한 종점 검출 정밀도의 저하를 억제하는 효과가 지극히 한정적이라는 문제가 있었다.
이러한 문제를 감안하여, 본 발명은 연마 성능에의 영향을 억제하면서 종점 검출용 창에 의한 종점 검출 정밀도의 저하를 방지할 수 있는 연마 패드를 제공함과 아울러 종점 검출용 창과 피연마물 사이에 연마 찌꺼기 등이 끼어들어가는 것을 가급적 감소시켜, 종점 검출용 창에 의한 종점 검출 정밀도의 저하를 방지함과 아울러 연마 성능에의 영향을 억제할 수 있는 연마 패드를 제공하는 것이다.
상술한 사정을 감안하여, 청구항 1의 발명에 관한 연마 패드는, 피연마물을 연마하는 연마면을 가진 연마층과, 이 연마층에 설치되어 종점 검출 수단의 검사광을 투과시켜 연마 가공의 종점을 검출하기 위한 투명한 종점 검출용 창을 구비하고, 또한 상기 연마층의 연마면에 동심원 형상의 환형 홈을 복수 구비한 연마 패드에서,
상기 종점 검출용 창의 표면을 상기 연마면과 같은 높이로 형성하고,
상기 환형 홈 중, 상기 종점 검출용 창이 형성되어 있는 위치와 동일한 반경 위치에 형성되어 있는 복수의 환형 홈은, 상기 종점 검출용 창의 표면에 홈이 형성되지 않고 해당 종점 검출용 창의 근방에 단부(端部)를 구비하고,
이들 종점 검출용 창과 동일한 반경 위치에 형성된 복수의 환형 홈의 단부와 단부를 연결홈에 의해 접속한 것을 특징으로 한다.
또 청구항 5의 발명에 관한 연마 패드는, 피연마물을 연마하는 연마면을 가진 연마층과, 이 연마층에 설치됨과 아울러 종점 검출 수단으로부터 조사된 검사광을 투과시켜 연마 가공의 종점을 검출하기 위한 종점 검출용 창을 구비하고,
상기 연마면이 피연마물에 대해 상대적으로 회전하면서, 연마면과 피연마물 사이에 슬러리를 개재시킨 상태에서 피연마물을 연마하는 연마 패드에서,
상기 종점 검출용 창에 대해 연마 패드의 회전 방향 전방 및 후방에 근접한 위치에, 상기 회전 방향에 대해 교차하는 방향으로 배리어 홈을 마련하고, 해당 배리어 홈에 피연마물측을 향해 확대되는 테이퍼 형상을 마련한 것을 특징으로 한다.
상기 청구항 1의 발명에 의하면, 상기 종점 검출용 창이 형성되어 있는 위치와 동일한 반경 위치에 형성되어 있는 환형 홈에 대해서는, 단부끼리 상기 연결 홈에 의해 접속함으로써, 환형 홈의 단부까지 이동한 연마 찌꺼기를 연결 홈에 의해 반경 방향 외주측으로 이동시켜서, 연마 찌꺼기가 상기 종점 검출용 창과 피연마물 사이에 끼어들어가는 것을 가급적 억제할 수 있다.
또, 종점 검출용 창에 홈이 형성되어 있지 않기 때문에, 연마 찌꺼기에 의한 영향을 줄일 수 있음과 아울러, 종점 검출용 창의 모든 위치에서의 검사광의 투과량을 동등하게 할 수 있기 때문에, 종점 검출용 창이 형성되는 면적을 가급적 작게 하여 종점 검출용 창이 연마에 미치는 영향을 가급적 줄일 수 있다.
또 상기 청구항 5의 발명에 의하면, 상기 종점 검출용 창에 대해 연마 패드의 회전 방향 전방 및 후방에 마련한 배리어 홈에 슬러리 중의 연마 찌꺼기가 회수되면, 상기 배리어 홈은 회전 방향에 대해 교차하는 방향으로 형성되어 있기 때문에, 해당 배리어 홈에 유입된 연마 찌꺼기는 연마 패드의 회전에 의한 원심력에 의해 해당 배리어 홈의 외주측의 단부로 이동하게 된다.
특히, 종점 검출용 창에 대해 회전 방향 전방에 위치하는 배리어 홈의 외주측 단부로부터 배출되는 연마 찌꺼기는, 종점 검출용 창과 피연마물 사이에 끼어들어가는 일은 없기 때문에, 종점 검출용 창과 피연마물 사이에 끼어들어가는 연마 찌꺼기를 가급적 줄일 수 있어 종점 검출용 창에 의한 검출 정밀도를 유지할 수 있다.
또 상기 배리어 홈에 테이퍼 형상을 형성함으로써, 해당 배리어 홈에서의 연마면측의 에지에 의한 과도한 피연마물의 연마를 방지할 수 있고, 나아가 배리어 홈에 의한 종점 검출용 창과 피연마물 사이에 끼어들어가는 슬러리의 개재가 억제됨에 따라 발생하는, 종점 검출용 창과 피연마물 사이의 마찰(전단 응력)에 의한 연마면의 변형을 흡수하여 연마 얼룩을 억제할 수 있다.
[도 1] 연마 장치의 사시도.
[도 2] 도 1의 주요부의 단면도.
[도 3] 제1 실시예에 관한 연마 패드의 확대 평면도.
[도 4] 도 3의 연마 패드의 제조 공정을 도시한 도면.
[도 5] 제2 실시예에 관한 연마 패드의 확대 평면도.
[도 6] 제3 실시예에 관한 연마 패드의 확대 평면도.
[도 7] 제4 실시예에 관한 연마 패드의 확대 평면도.
[도 8] 제5 실시예에 관한 연마 패드의 확대 평면도.
[도 9] 제6 실시예에 관한 연마 패드의 확대 평면도.
[도 10] 제7 실시예에 관한 연마 패드의 확대 평면도.
[도 11] 제8, 제9 실시예에 관한 연마 장치의 사시도.
[도 12] 연마 장치의 단면도.
[도 13] 연마 패드의 평면도.
[도 14] 종점 검출용 창 근방을 나타내는 연마 패드의 확대 평면도.
[도 15] 도 14에서의 XV-XV부의 단면도.
[도 16] 배리어 홈에 대한 기타 구성을 도시한 단면도.
[도 17] 테이퍼 형상(212a)가 형성되어 있지 않은 배리어 홈 상태를 설명하는 도면.
[도 18] 연마층의 제조 방법을 설명하는 도면.
[도 19] 제9 실시예에 관한 종점 검출용 창 근방을 나타내는 연마 패드의 확대 평면도.
이하, 도시된 실시예에 대해 본 발명을 설명하면, 도 1 내지 도 2에서, 1은 연마 장치이며, 이 연마 장치(1)는, 박판형 피연마물(2)(예를 들면 반도체 웨이퍼)을 연마 패드(3)에 의해 연마하도록 되어 있다. 이 연마 장치(1)는, 피연마물(2)에 대해 연마 가공을 실시할 때, 피연마물(2)의 피연마면(2A)을 향해 검사광(L1)을 조사함으로써, 연마 가공의 진척 상황과 가공 종료가 되는 종점을 검출할 수 있도록 되어 있다.
연마 장치(1)는, 아래쪽에 위치하여 상면에 연마 패드(3)가 고정되는 연마 정반(定盤)(4)과, 위쪽에 위치하여 하면에 피연마물(2)을 보유하는 보유 정반(5)과, 피연마물(2)과 연마 패드(3) 사이에 슬러리(S)(연마액)를 공급하는 슬러리 공급 수단(6)과, 검사광(L1)을 이용하여 피연마물(2)의 연마 가공의 진척 상황과 가공의 종점을 검출하는 종점 검출 수단(7)을 구비하고 있다.
연마 장치(1)에 의한 연마 가공의 대상이 되는 피연마물(2)은, 광학 재료, 실리콘 웨이퍼, 액정용 유리 기판, 반도체 기판 외, 유리, 금속, 세라믹 등의 판형물이다. 또, 슬러리 공급 수단(6)이 공급하는 슬러리(S)로서는, 대상이 되는 피연마물(2) 및 요구되는 가공 정밀도에 따라 종래 공지의 적합한 것을 사용할 수 있다.
상기 연마 정반(4) 및 보유 정반(5)은 각각 대략 원반형으로 되어 있으며 각각 미도시된 구동 기구에 의해 화살표 방향으로 회전하도록 되어 있으며, 또 상기 보유 정반(5)은 승강 가능하게 설치되어 있다.
피연마물(2)에 연마 가공을 할 때에는, 보유 정반(5)에 의해 피연마물(2)의 피연마면(2A)(하면)을 연마 패드(3)의 연마면(3A)에 설정 압력으로 눌러댄 상태에서 그들이 상대적으로 회전됨과 아울러, 슬러리 공급 수단(6)으로부터 슬러리(S)가 피연마물(2)의 피연마면(2A)과 연마 패드(3)의 연마면(3A) 사이에 공급되도록 되어 있다.
연마 패드(3)의 연마면(3A)에는, 연마 패드(3)의 중심(회전 중심)을 둘러싸고 동심원 형상으로 복수의 환형 홈(11)이 반경 방향에서 동일 피치로 형성되어 있다. 이들 복수의 환형 홈(11)이 슬러리(S)를 보유하는 슬러리 보유홈으로 되어 있으며, 슬러리 공급 수단(6)으로부터 토출된 슬러리(S)는 이들 복수의 환형 홈(11)내에 유입되어 연마면(3A)의 전역에 공급되도록 되어 있다.
그런데, 피연마물(2)의 연마 가공을 하려면, 해당 피연마물(2)의 연마 가공의 진척 상황과 가공 종료가 되는 종점을 검출할 필요가 있다. 그래서, 이 연마 장치(1)는, 아래쪽에서부터 위쪽을 향해 검사광(L1)을 조사하여 피연마물(2)의 피연마면(2A)으로부터의 반사광(L2)을 토대로 하여 연마 가공의 진척 상황과 가공 종점을 검출하는 종점 검출 수단(7)을 구비하고 있다.
연마 패드(3)의 소정 위치에는, 상기 검사광(L1)을 투과시키고 또한 피연마물(2)의 피연마면(2A)으로부터의 반사광(L2)을 투과시키는 투명한 종점 검출용 창(12)이 설치되어 있다.
연마 패드(3)는 원반형으로 되어 있으며, 위쪽에 위치하는 연마층(3C)과, 연마층(3C)의 하면에 접착제로 접착된 지지층(3D)(쿠션층)을 구비하고, 연마층(3C)의 소정 위치에 상기 종점 검출용 창(12)이 설치되고, 지지층(3D)에는, 종점 검출용 창(12)의 위치에 맞추어 검사광(L1) 및 피연마물(2)로부터의 반사광(L2)을 통과시키기 위한 관통공(3Da)이 형성되어 있다.
연마층(3C)의 하면은 지지층(3D)의 상면이 접착제나 양면 테이프에 의해 접착되어 있으며, 상하로 일체가 된 연마층(3C)과 지지층(3D)으로 이루어진 연마 패드(3)는, 그 하면(지지층(3D)의 하면)이 접착제나 양면 테이프에 의해 연마 정반(4)의 상면에 고정된다.
상기 종점 검출용 창(12)은 검사광(L1) 및 반사광(L2)을 투과시키는 투명한 재료로 형성되어 있으며 이 종점 검출용 창(12)은, 연마층(3C)의 소정 위치에 형성된 관통공에 간극 없이 감합(嵌合)되어 있다. 또 본 실시예에서의 종점 검출용 창(12)의 직경은 12 mm로 설정되어 있다. 본 실시예에서는, 종점 검출용 창(12)의 평면에서 본 형상은 원형으로 되어 있지만, 이외에 예를 들면 직사각형, 정사각형, 다각형, 타원형 등 여러가지 형상으로 할 수도 있다.
또 종점 검출용 창(12)의 상면은 연마층(3C)의 상면인 연마면(3A)과 동일면에 형성되고, 한편 종점 검출용 창(12)의 하면과 연마층(3C)의 하면도 동일면에 형성되어 있다.
상기 종점 검출 수단(7)으로서, 상기 연마 정반(4)에는, 상기 연마 패드(3)의 종점 검출용 창(12) 및 지지층(3D)의 관통공(3Da)의 아래쪽 위치에, 검사광(L1)을 위쪽에 조사하는 발광부(7A) 및 피연마물(2)로부터의 반사광(L2)을 수광하는 수광부(7B)가 설치되고, 그러한 작동을 제어하고, 또한 연마 가공중에서의 가공의 진척 상황과 가공 종료가 되는 종점을 검출하는 제어부(7C)를 구비하고 있다.
피연마물(2)에 대한 연마 가공 중에는, 종점 검출 수단(7)의 발광부(7A)로부터 검사광(L1)이 위쪽을 향해 조사되고, 해당 검사광(L1)은 투명한 종점 검출용 창(12)을 투과하여 피연마물(2)의 피연마면(2A)에 조사된다. 그러면, 검사광(L1)은 피연마물(2)의 피연마면(2A)에 의해 아래쪽을 향해 반사되고, 그 반사광(L2)은 투명한 종점 검출용 창(12)을 투과하여 수광부(7B)에 의해 검출된다. 수광부(7B)에서 검출한 반사광(L2)은 제어부(7C)에 전달되도록 되어 있다.
그리고, 피연마물(2)의 연마 가공이 진행하여 피연마물(2)의 피연마면(2A)이 서서히 연마됨에 따라, 수광부(7B)에 의해 검출되는 반사광(L2)의 강도 등이 변화한다. 제어부(7C)는, 수광부(7B)에 의해 검출된 반사광(L2)의 강도 등이 미리 등록된 강도 등이 되면, 피연마면(2A)이 가공 종점이 된 것으로 판정하여 연마 가공을 정지시킨다. 그러면, 구동 기구가 정지되기 때문에 연마 정반(4) 및 보유 정반(5)의 회전이 정지함과 아울러, 슬러리 공급 수단(6)으로부터의 슬러리(S)의 공급도 정지되도록 되어 있다.
이와 같이, 종점 검출 수단(7)의 검사광(L1)을 이용하여 피연마물(2)의 연마 가공이 이루어질 때에 연마 가공의 종점을 검출할 수 있도록 되어 있다. 이러한 검사광(L1)을 이용한 종점 검출 수단(7)의 구성은 이미 공지되어 있다.
전술한 것처럼, 연마면(3A)에는 동심원 형상으로 복수의 환형 홈(11)이 형성되어 있다. 본 실시예에서, 상기 각 환형 홈(11)의 폭은 0.4 mm로 설정되어 있으며, 서로 이웃한 환형 홈(11)의 피치는 2.8 mm로 설정되어 있다. 또, 각 환형 홈(11)의 깊이는 0.6 mm로 설정되어 있다.
이와 같이 동심원 형상의 환형 홈(11)을 형성하면, 본 실시예의 연마 패드(3)에는 상기 종점 검출용 창(12)이 형성되어 있기 때문에, 상기 환형 홈(11) 중 복수의 환형 홈(11)은, 상기 종점 검출용 창(12)과 동일한 반경 위치, 즉 환형 홈(11)의 중심으로부터의 거리가 종점 검출용 창(12)과 동일한 위치에 형성되게 된다.
도 3은 상기 종점 검출용 창(12) 근방의 확대 평면도를 도시한 것으로 되어 있으며, 이 도 3에서, 상기 종점 검출용 창(12)과 동일한 반경 위치에 형성되어 있는 환형 홈(11A)은, 상기 종점 검출용 창(12)의 표면에는 형성되어 있지 않고, 해당 종점 검출용 창(12)의 근방에 단부(11a)를 가진 것으로 되어 있다.
이에 반해, 종점 검출용 창(12)과 다른 반경 위치의 환형 홈(11), 즉 종점 검출용 창(12)에 대해 반경 방향 대직경측 및 소직경측에 위치하는 환형 홈(11)은, 상기 단부(11a)가 없는 무단(無端)형으로 형성되어 있다.
그리고 본 실시예의 연마 패드(3)는, 상기 종점 검출용 창(12)과 동일한 반경 위치에 형성된 복수의 환형 홈(11A)의 단부(11a)와 단부(11a)를, 대략 직경 방향으로 형성한 연결 홈(13)에 의해 접속한 것을 특징으로 하는 것으로 되어 있다.
특히 본 실시예에서는, 종점 검출용 창(12)과 동일한 반경 위치의 환형 홈(11A)은, 단부(11a)와 단부(11a)가 직경 방향으로 정렬되어 있으며, 이로써 상기 연결 홈(13)은 직경 방향을 향해 직선형으로 형성된 것으로 되어 있다.
여기서, 상기 연결 홈(13)의 폭은 환형 홈(11A)의 폭과 동일해도 좋지만, 후술하는 바와 같이 슬러리(S)중의 연마 찌꺼기를 배출하는 목적에 따라 해당 연결 홈(13)의 폭을 좁게 또는 넓게 하는 것도 가능하다.
또, 연결 홈(13)의 단면 형상은, 환형 홈(11A)과 마찬가지로 직사각형으로 해도 좋지만, 그 외에 V자형이나 사다리꼴 형상과 같은 피연마물측을 향해 확대되는 테이퍼 형상, 수직으로 형성된 연결 홈(13)의 내벽에서의 연마면(3A)측의 모서리부를 모따기한 형상으로 할 수도 있다. 특히 V자형이나 사다리꼴 형상과 같은 테이퍼 형상으로 할 경우, 연결 홈(13)의 내벽에 돌출 부분이 발생하지 않게 되어 슬러리나 연마 찌꺼기가 연결 홈(13)에 체류하기 어려워진다.
이와 같이, 본 실시예의 연마 패드(3)는, 종점 검출용 창(12)과 동일한 반경 위치에 형성된 복수의 환형 홈(11A)의 단부(11a)와 단부(11a)를 연결 홈(13)에 의해 연결함으로써, 피연마물(2)의 연마중에 생기는 연마 찌꺼기에 의해 종점 검출 정밀도가 저하되는 것을 방지하는 것으로 되어 있다.
상술한 것처럼, 본 실시예의 연마 패드(3)는 복수의 환형 홈(11)을 구비하고 있으며, 해당 환형 홈(11A)은 연마중에 슬러리(S)를 보유함으로써, 피연마물(2)과 연마 패드(3)의 연마면(3A) 사이에 적당한 슬러리(S)를 공급하는 것으로 되어 있다.
한편, 피연마물(2)이 연마됨으로써 발생한 연마 찌꺼기도 슬러리(S)와 함께 상기 환형 홈(11A)에 끼어들어가고, 이 연마 찌꺼기가 연마면(3A)와 동일면에 형성된 종점 검출용 창(12)과 피연마물(2) 사이에 끼어들어가면, 종점 검출용 창(12)을 투과하는 검사광(L1) 및 반사광(L2)의 강도가 저하되어 종점 검출 정밀도를 저하시킬 우려가 있다.
그래서 본 실시예의 연마 패드(3)는, 종점 검출용 창(12)과 동일한 반경 위치에 형성된 복수의 환형 홈(11A)에 대해서는, 상기 종점 검출용 창(12)의 표면에 홈을 형성하지 않고, 이들 환형 홈(11A)의 단부(11a)끼리를 상기 연결 홈(13)에 의해 연결한 것으로 되어 있다.
이러한 구성에 의하면, 우선 종점 검출용 창(12)에 홈을 형성하지 않음으로써 해당 홈으로부터 종점 검출용 창(12)과 피연마물(2) 사이에 연마 찌꺼기가 끼어들어가지 않게 되어, 홈과 홈 이외의 부분에서의 검사광(L1)의 투과량의 변화도 발생하지 않게 된다.
다음으로, 상기 연결 홈(13)을 형성함으로써 상기 환형 홈(11A)에 끼어들어간 연마 찌꺼기는, 단부(11a)로 이동하면 연결 홈(13)을 통해 연마면(3A)과 피연마물(2) 사이로 배출된다. 이 때, 연마 패드(3)가 연마중 회전하여 직경 방향 외주측에 원심력이 작용하기 때문에, 연결 홈(13)에 끼어들어간 연마 찌꺼기를 직경 방향 외주측으로 이동시켜 배출할 수 있다.
특히, 연결 홈(13)은 종점 검출용 창(12)에 인접하여 설치되어 있기 때문에, 연결 홈(13)으로부터 연마 찌꺼기를 배출함으로써 종점 검출용 창(12)과 피연마물(2) 사이로 끼어들어가는 것을 줄일 수 있으며, 종점 검출용 창(12)을 투과하는 검사광(L1) 및 반사광(L2)의 강도의 변동을 억제하여 종점 검출의 정밀도를 유지할 수 있다.
다음으로, 이상과 같이 구성된 연마 패드(3)의 제조 방법의 일 형태에 대해 도 4에 의해 설명하기로 한다.
즉, 먼저, 종점 검출용 창(12)의 재료가 되는 폴리이소시아네이트와 경화제를 혼합하여 원심 탈포(脫泡)된 혼합물을 준비하고, 원통형 형틀에 유입하여 경화시켜 원기둥부(102)를 형성한다. 계속해서 해당 원기둥부(102)를 직사각형 상자형의 한 형틀(101)의 소정 위치에 축심이 연직 방향이 되도록 배치한다(도 4의 (a) 참조).
다음으로, 상기 연마층(3C)의 재료가 되는 폴리이소시아네이트와 경화제와 중공 미립자를 혼합하여 혼합물(103)을 제작하고, 해당 혼합물(103)을 상기 형틀(101)내에 유입시켜 굳힘(도 4의 (a) 참조)으로써, 형틀(101)의 내부 공간을 모방한 블록형 폴리우레탄폴리우레아 수지 성형체(104)가 형성된다(도 4의 (b) 참조). 이 폴리우레탄폴리우레아 수지 성형체(104)가 전술한 연마층(3C)의 부분이 된다.
이 후, 상기 폴리우레탄폴리우레아 수지 성형체(104)를 형틀(101)으로부터 분리한 후에, 해당 폴리우레탄폴리우레아 수지 성형체(104)에서의 원기둥부(102)가 매설된 개소를, 필요한 두께가 되도록 수평면을 따라 얇게 절단하여 시트형 부재(107)로서 잘라 낸다(도 4의 (c) 참조).
이 후, 시트형 부재(107)에 대해, 필요에 따라 두께 수정 및 미세한 요철의 형성(날세움)의 관점에서, 평활해지도록 연삭(버핑)을 실시한다. (도 4의 (c) 참조).
이 후, 시트형 부재(107)의 연마면(3A)에 상기 복수의 환형 홈(11)을 절삭 가공으로 형성하고, 그 때, 종점 검출용 창(12)과 동일한 반경 위치에 위치하는 환형 홈(11A)에 대해서는, 단부(11a)를 상기 종점 검출용 창(12)의 근방에 형성함과 아울러, 단부(11a)와 단부(11a)를 상기 연결 홈(13)에 의해 접속한다. 이로써, 도 2, 도 3에 도시한 연마 패드(3)의 연마층(3C)이 완성되고, 그 후, 연마면(3A)과 반대측이 되는 연마층(3C)의 하면에 양면 테이프 등을 부착하고 미리 상기 관통공(3Da)을 형상한 지지층(3D)(쿠션층)을 연마층(3C)의 하면에 접착제로 접착한다(도 4의 (d) 참조).
마지막으로, 전체적으로 원판형으로 절단하여 연마 패드(3)가 완성된다.
이와 같이 하여 제조된 연마 패드(3)는, 그 하면(지지층(3D)의 하면)이 양면 테이프나 접착제 등에 의해 상기 연마 정반(4)의 상면(4A)에 고착되도록 되어 있다.
본 실시예에서는, 후에 종점 검출용 창(12)이 되는 원기둥부(102)를 미리 제작한 제조 방법이지만, 이에 한정되지는 않는다. 다른 예로서는, 구멍이 형성된 폴리우레탄폴리우레아 수지 성형체(104)에 종점 검출용 창(12)을 구성하는 재료를 유입시켜 굳힘으로써 원하는 연마층을 제작할 수도 있다.
구체적으로는, 형틀(101)의 소정 위치에 원기둥형의 발취(拔取) 부재를 축심이 연직 방향이 되도록 배치하고, 상기 연마층(3C)의 재료가 되는 폴리이소시아네이트와 경화제와 중공 미립자를 혼합하여 제작한 혼합물(103)을 상기 형틀(101)내에 유입시켜 굳혀 폴리우레탄폴리우레아 수지 성형체(104)를 형성한다.
계속해서, 형성된 폴리우레탄폴리우레아 수지 성형체(104)로부터 상기 원기둥형의 발취 부재를 위쪽으로 발취하여 원기둥형 바닥이 있는 구멍을 형성함과 아울러, 해당 바닥이 있는 구멍에 상기 종점 검출용 창(12)의 재료가 되는 폴리이소시아네이트와 경화제를 혼합한 혼합물을 유입시켜 경화시킨다. 경화된 혼합물에 의해, 나중에 종점 검출용 창(12)이 되는 투명한 원기둥부(102)가 형성된다.
이로써, 바닥이 있는 구멍 안에 원기둥부(102)가 간극 없이 매설된 상태의 폴리우레탄폴리우레아 수지 성형체(104)가 완성된다. 폴리우레탄폴리우레아 수지 성형체(104)로부터 시트형 부재를 자르는 공정 이후에는 상기와 마찬가지의 방법으로 제작할 수 있다.
또, 본 실시예에서의 종점 검출용 창(12) 및 연마층(3C)은, 폴리이소시아네이트와 경화제를 이용하여 제작하였으나, 폴리이소시아네이트 대신에 미리 폴리올 등에 의해 제작한 프리폴리머를 이용할 수도 있다. 또한 경화제로서는, 공지의 디올, 폴리올, 디아민, 폴리아민을 이용할 수 있다.
또한 본 실시예에서의 연마층(3C)은, 중공 미립자를 이용하여 발포 구조가 형성되어 있다. 중공 미립자에는, 예를 들면 염화 비닐리덴-아크릴로니트릴 공중합체의 중공 미립자를 이용할 수 있다. 또, 발포 구조를 형성하기 위해 중공 미립자 외에 물 등의 화학 발포제나 불활성 가스 등을 단독 사용 또는 병용해도 좋다.
이하, 도 5∼도 10에 도시한 제2∼제7 실시예에 관한 연마 패드(3)를 설명하기로 한다.
도 5에 도시한 제2 실시예의 연마 패드(3)는, 상기 종점 검출용 창(12)과 동일한 반경 위치에 위치하는 환형 홈(11A) 중, 연마 패드(3)의 반경 방향 외주측에 위치하는 환형 홈(11A)과 상기 연결 홈(13)의 접속 부분을 원호형 부분(13a)으로 한 것으로 되어 있다.
이에 반해, 도 6에 도시한 제3 실시예의 연마 패드(3)는, 상기 종점 검출용 창(12)과 동일한 반경 위치에 위치하는 환형 홈(11A) 중, 연마 패드(3)의 반경 방향 내주측에 위치하는 환형 홈(11A)과 상기 연결 홈(13)의 접속 부분을 원호형 부분(13a)으로 한 것으로 되어 있다.
또한 도 7에 도시한 제4 실시예의 연마 패드(3)는, 상기 제2, 제3 실시예에서의 직선 부분을 가진 연결 홈(13)의 전체를 원호형 부분(13a)에 의해 구성한 것으로 되어 있다. 연결 홈(13)의 반경 방향 내주측 및 외주측 모두에 원호형 부분(13a)을 형성하고, 그 사이를 직선형으로 한 구성으로 해도 좋다.
이와 같이, 환형 홈(11A)와 상기 연결 홈(13)의 접속 부분에 원호형 부분(13a)을 형성함으로써, 연결 홈(13)과 환형 홈(11A)의 접속 부분에서의 슬러리나 연마 찌꺼기의 체류를 억제할 수 있다.
도 8, 도 9에 도시한 제5, 제6 실시예의 연마 패드(3)는, 상기 제1 실시예의 연마 패드(3)에 대해, 상기 연결 홈(13)을, 상기 종점 검출용 창(12)과 동일한 반경 위치에 형성된 복수의 환형 홈(11A)에 대해 직경 방향으로 인접한 환형 홈(11)까지 연장시킨 것으로 되어 있다.
구체적으로는, 종점 검출용 창(12)에 대해 반경 방향 외주측 및 내주측에는 단부(11a)가 형성되어 있지 않은 무단형의 환형 홈(11)이 위치하고 있으며, 본 실시예의 연결 홈(13)은 이들 종점 검출용 창(12)에 대해 반경 방향 외주측 및 내주측에 위치하는 환형 홈(11)까지 연장되게 마련한 것으로 되어 있다.
또 제5 실시예의 연결 홈(13)은, 종점 검출용 창(12)에 대해 연마 패드(3)의 직경 방향 외측으로 넓어지도록 형성되어 있으며, 이에 반해 제6 실시예의 연결 홈은 종점 검출용 창(12)에 대해 연마 패드(3)의 직경 방향 외측을 향해 좁아지도록 형성되어 있다.
그리고, 상기 구성을 가진 제5, 제6 실시예의 연결 홈(13)에 의하면, 연결 홈(13)에 끼어들어간 연마 찌꺼기를, 종점 검출용 창(12)에 대해 반경 방향으로 인접한 환형 홈(11)으로 이동시킬 수 있다.
특히, 연마 패드(3)의 회전에 의한 원심력에 의해 연결 홈(13)에 끼어들어간 연마 찌꺼기를 반경 방향 외주측의 무단형 환형 홈(11)으로 이동시킬 수 있게 되어 연마 찌꺼기가 연마면(3A)에 배출되는 것을 억제할 수 있다.
상기 제 5, 제6 실시예에서는, 종점 검출용 창(12)에 대해 반경 방향 외주측 및 내주측에 인접한 무단형 환형 홈(11)까지 상기 연결 홈(13)을 형성한 것으로 되어 있지만, 예를 들면 연결 홈(13)을 연마 패드(3)의 외주연(外周緣)까지 연장하여 형성해도 좋다.
또, 상기 연결 홈(13) 중, 종점 검출용 창(12)에 대해 반경 방향 내주측에 위치하는 환형 홈(11)에 대해서는, 상기 연결 홈(13)을 연장하지 않도록 해도 좋다. 즉, 연마 패드(3)의 회전에 의한 원심력은 반경 방향 외측에 작용하기 때문에, 반경 방향 외주측에 연마 찌꺼기를 이동시키려면, 연결 홈(13)을 반경 방향 외주측으로 연장하면 된다.
도 10에 도시한 제7 실시예의 연마 패드(3)는, 상기 제1∼제6 실시예의 연마 패드(3)에 대해, 상기 연결 홈(13)을 상기 종점 검출용 창(12)의 외주연을 따라 환형으로 형성한 것으로 되어 있다.
구체적으로는, 종점 검출용 창(12)을 에워싸도록 홈을 형성하고, 이것을 상기 연결 홈(13)으로 하여, 상기 종점 검출용 창(12)과 동일한 반경 위치에 형성된 복수의 환형 홈(11A)의 단부(11a)를 접속한 것으로 되어 있다.
이러한 구성을 가진 연결 홈(13)이라 해도, 종점 검출용 창(12)과 동일한 반경 위치에 형성된 복수의 환형 홈(11A)의 단부(11a)와 단부(11a)가 대략 직경 방향으로 접속되기 때문에, 원심력에 의해 환형 홈(11A)에 끼어들어간 연마 찌꺼기를 연결 홈(13)에 의해 배출할 수 있다.
상기 각 실시예에서는, 동심원상의 위치에 마련한 복수의 환형 홈(11)의 중심과 연마면(3A)의 중심이 일치한 구성을 전제로 설명하였으나, 연마면(3A)의 중심에 대해 환형 홈(11)의 중심이 편심된 구성이어도 좋다.
다음으로, 제8, 제9 실시예에 대해 본 발명을 설명하면, 도 11, 도 12는 각각 연마 장치(201)의 구성도 및 단면도를 도시하고, 박판형 피연마물(202)(예를 들면 반도체 웨이퍼)을 원반형 연마 패드(203)에 의해 연마하는 것으로 되어 있다.
연마 장치(201)는, 아래쪽에 위치하여 상면에 연마 패드(203)가 고정된 연마 정반(204)과, 위쪽에 위치하여 하면에 피연마물(202)을 보유한 보유 정반(205)과, 피연마물(202)과 연마 패드(203) 사이에 슬러리(S)(연마액)를 공급하는 슬러리 공급 수단(206)과, 피연마물(202)의 연마 가공의 진척 상황을 검출하기 위한 종점 검출 수단(207)을 구비하고 있다.
상기 피연마물(202)로서는, 광학 재료, 실리콘 웨이퍼, 액정용 유리 기판, 반도체 기판 외에 유리, 금속, 세라믹 등의 판형물을 연마할 수 있고, 슬러리 공급 수단(206)이 공급하는 슬러리(S)로서는 피연마물(202)에 따라 적절히 선택할 수 있도록 되어 있다.
상기 연마 정반(204) 및 보유 정반(205)은 각각 대략 원반형으로 되어 있으며, 이들에 장착되는 연마 패드(203) 및 피연마물(202)도 각각 대략 원반형으로 되어 있다. 상기 연마 정반(204) 및 보유 정반(205)은 미도시된 구동 기구에 의해 회전 가능하게 설치되어 있으며, 상기 보유 정반(205)은 상기 연마 정반(204)의 회전 중심에 대해 공전(公轉)하면서 회전하도록 되어 있다.
그리고 피연마물(202)을 연마할 때, 보유 정반(205)은 피연마물(202)을 상기 연마 정반(204)에 보유된 연마 패드(203)의 연마면(203a)에 대해 필요한 압력으로 눌러대면서 회전하고, 그 상태에서 상기 슬러리 공급 수단(206)이 피연마물(202)과 연마 패드(203) 사이에 슬러리(S)를 공급함으로써, 상기 연마 패드(203)에 의해 피연마물(202)이 연마되도록 되어 있다.
도 12에 도시한 것처럼, 상기 종점 검출 수단(207)은 연마 정반(204)의 하부에 설치되어 있으며, 검사광(L1)을 위쪽으로 조사함과 아울러 피연마물(202)에서 반사된 반사광(L2)을 수광하고, 수광한 반사광(L2)에 기초하여 연마 가공의 진척 상황과 가공 종료가 되는 종점을 검출하는 것으로 되어 있다.
상기 연마 정반(204)의 소정 위치에는 상기 검사광(L1) 및 반사광(L2)을 통과시키기 위한 관통 구멍(204a)이 마련되어 있으며 또 해당 관통 구멍(204a)의 위치에 맞추어 상기 연마 패드(203)에는 투명한 종점 검출용 창(208)이 설치되어 있다.
도 13에 도시한 것처럼, 연마 패드(203)에는 필요한 반경 위치에 3개의 종점 검출용 창(208)이 등간격으로 설치되어 있으며, 본 실시예에서 상기 종점 검출용 창(208)의 직경은 약 9 mm로 되어 있다.
본 실시예에서는, 종점 검출용 창(208)이 원형으로 되어 있지만, 이외에 예를 들면 직사각형, 정사각형, 다각형, 타원형 등 여러가지 형상으로 할 수도 있다. 또, 본 실시예에서는, 연마 패드(203)에는 필요한 반경 위치에 3개의 종점 검출용 창(208)이 등간격으로 설치되어 있지만, 위치는 이에 한정되지는 않으며, 적어도 1개 설치되어 있으면 된다.
피연마물(202)을 연마하는 동안, 상기 종점 검출 수단(207)은 검사광(L1)을 위쪽을 향해 조사하고, 해당 검사광(L1)은 투명한 종점 검출용 창(208)을 투과하여 피연마물(202)의 표면에서 아래쪽으로 반사되고, 반사광(L2)은 투명한 종점 검출용 창(208)을 투과하여 종점 검출 수단(207)에 수광된다.
그리고 종점 검출 수단(207)은, 피연마물(202)의 연마 가공이 진행하여 피연마물(202)의 피연마면이 서서히 연마됨에 따라 반사광(L2)의 강도 등의 변화를 검출한다. 검출된 반사광(L2)의 강도 등이 미리 등록된 강도 등이 되면, 피연마면이 가공 종점이 된 것으로 판정한다.
또 피연마물(202)로서 반도체 기판과 같이, 피연마물(202)의 표면에 피막이 형성되어 있는 경우에는, 연마중인 피연마물(202)의 표면에 형성된 막두께의 변화를 광의 간섭을 이용하여 검출함으로써 연마 가공의 진척 상황을 검출하도록 되어 있다.
이 경우, 피연마물(202)에 입사된 검사광(L1)은, 박막의 표면 및 박막과 기판 간의 계면에서 반사하도록 되어 있고, 이로써 박막의 표면에서 반사된 반사광(L2)과, 박막과 기판 간의 계면에서 반사된 반사광(L2) 사이에 광경로 차이가 발생하고, 또 양 반사광(L2) 사이에 위상차가 발생한다.
상기 반사광(L2)의 위상차는, 피연마물(202)을 연마하여 막두께가 변화하면 변화하도록 되어 있으며, 해당 위상차의 변화에 기초하여 연마 가공의 진척 상황이나 가공 종점을 검출할 수 있도록 되어 있다.
도 13에 도시한 것처럼, 연마 패드(203)에는 필요한 반경 위치에 설치된 3개의 종점 검출용 창(208)과, 연마 패드(203)의 중심(회전 중심)을 에워싸고 동심원 형상으로 형성된 복수의 환형 홈(211)과, 상기 종점 검출용 창(208)에 대해 연마 패드(203)의 회전 방향 전방 및 후방에 근접한 위치에 마련한 배리어 홈(212)을 가지고 있다.
여기서 본 실시예의 연마 장치(201)는, 상기 연마 패드(203)를 도 13에 도시된 시계방향으로 회전시키도록 되어 있다. 연마 패드(203)의 회전 방향은 역전되어도 좋고, 연마 작업중에 회전 방향을 역전시키도록 해도 좋다.
여기서, 도 12는 도 13에서의 XII-XII부에 도시한 단면도를 얻을 수 있는 부분을 도시하고 있으며, 연마 패드(203)는 피연마물(202)측에 연마면(203a)이 형성된 연마층(203A)과, 상기 연마층(203A)보다 연마 정반(204)측에 형성된 지지층(203B)(쿠션층)을 구비하고 있다.
상기 연마층(203A)은 두께 0.8∼2.6 mm의 폴리우레탄 등의 탄성 수지로 이루어진 발포 구조를 가진 시트에 의해 구성된다. 이 발포 구조에 의해, 연마할 때, 연마면에는 발포 구조에 의한 열린 구멍(開孔)이 형성되고 슬러리를 저장하여 연마 효율을 높일 수 있다. 보다 구체적으로는 내부에 서브 마이크로미터 단위∼수십 마이크로미터 단위의 무수한 공극이 형성된 폴리우레탄 등의 탄성 수지로 이루어진 발포 시트를 사용할 수 있다.
상기 지지층(203B)은 두께 0.1∼5.0 mm의 폴리우레탄 등의 수지를 함침 고착시킨 편직포나 부직포, 폴리우레탄 등의 수지 발포체, 폴리에스테르 등의 수지 시트 등을 사용할 수 있고, 특히, 공극이 형성된 지지층(203B)으로서 폴리우레탄 등의 수지를 함침 고착시킨 편직포나 부직포나 폴리우레탄 등의 수지 발포체로 하면, 과연마를 억제하는 쿠션성이 우수하여 바람직하다.
그리고, 연마층(203A)과 지지층(203B)은 접착제나 양면 테이프에 의해 접착되고, 또한 지지층(203B)의 하면이 접착제나 양면 테이프에 의해 연마 정반(204)의 상면에 고정되도록 되어 있다
상기 종점 검출용 창(208)은, 광을 투과시키는 투명한 재료에 의해 형성되어 있으며, 예를 들면 상기 연마층(203A)과 동일한 폴리우레탄 등의 탄성 수지에 의해 형성할 수 있도록 되어 있다.
단, 종점 검출용 창(208)은 검사광(L1) 및 반사광(L2)의 투과를 허용하기 위해, 광투과를 방해하는 발포를 회피한 구조로 할 필요가 있다. 따라서, 보다 구체적으로는 내부에 공극이 형성되지 않는 폴리우레탄 등의 탄성 수지체가 바람직하게 사용된다.
또 상기 종점 검출용 창(208)은 연마층(203A)의 소정 위치에 형성된 관통공에 간극 없이 감합되어 있으며, 종점 검출용 창(208)의 상면 및 하면은 각각 연마층(203A)의 연마면(203a) 및 하면과 동일면에 형성되어 있다.
특히, 종점 검출용 창(208)의 상면은 연마면(203a)와 동일면에 배치함으로써 연마시의 종점 검출용 창(208)과 피연마물(202)이 접지하기 때문에, 슬러리의 개재에 의한 검사광(L1) 및 반사광(L2)의 투과 방해를 억제할 수 있다.
또 종점 검출용 창(208)의 하면은 연마층(203A)의 하면과 동일면으로 함으로써, 연마 패드(203)가 연마에 의해 마모되더라도 연마층(203A)의 하면 끝까지 사용할 수 있다. 반대로 종점 검출용 창(208)의 하면이 연마층(203A)의 하면보다 지지층(203B)측으로 돌출되면, 종점 검출용 창(208)의 초기 두께가 과도하게 커져, 검사광(L1) 및 반사광(L2)의 투과 방해를 조장하기 때문에 바람직하지 않다.
그리고 상기 지지층(203B)에는 종점 검출용 창(208)의 위치에 맞추어 관통공(203Ba)이 형성되어 있으며, 연마 패드(203)를 연마 정반(204)에 장착할 때에는, 해당 연마 정반(204)에 형성되어 있는 관통 구멍(204a)의 위치에 종점 검출용 창(208) 및 관통공(203Ba)을 맞추는 것으로 되어 있다.
상기 환형 홈(211)은, 도 13에 도시한 것처럼 연마 패드(203)의 회전 중심을 중심으로 동심원 형상으로 형성되어 있으며 후술하는 종점 검출용 창(208)과 동일한 반경 위치에 형성된 것을 제외하고 무단형으로 형성된 것으로 되어 있다.
본 실시예에서, 상기 각 환형 홈(211)은 폭 0.4 mm, 깊이 0.6 mm로 각각 설정되고, 또 서로 이웃한 환형 홈(211)의 피치는 2.8 mm로 설정되어 있다.
그리고, 상기 종점 검출용 창(208)과 동일한 같은 반경 위치에 형성된 환형 홈(211)은, 상기 종점 검출용 창(208)에 근접한 위치에 단부를 가진 유단(有端)형 홈으로 되어 있다. 또한 폭이나 깊이, 상기 피치는 상기 무단형 환형 홈(211)과 동일하게 할 수 있다.
여기서, 종점 검출용 창(208)과 동일한 반경 위치의 환형 홈(211)이란, 환형 홈(211)을 무단형으로 형성한 경우에, 해당 환형 홈(211)이 상기 종점 검출용 창(208)에 교차 또는 간섭하는 위치에 형성되어 있는 환형 홈(211)을 말한다.
또 환형 홈(211)이 종점 검출용 창(208)에 교차하지 않는 경우, 예를 들어 종점 검출용 창(208)에 대해 반경 방향 내측 또는 외측에 위치하는 환형 홈(211)에 대해, 해당 환형 홈(211)과 종점 검출용 창(208) 사이에 필요한 폭의 평탄면을 확보할 수 없는 경우에는, 해당 환형 홈(211)도 종점 검출용 창(208)과 동일한 반경 위치의 환형 홈(211)으로서 취급하여 종점 검출용 창(208)을 회피한 유단형 홈으로 할 수 있다.
도 14는 상기 연마 패드(203)의 연마면(203a)에서의 상기 종점 검출용 창(208) 근방의 확대도를 도시한 것으로 되어 있다. 도 14에서, 연마 패드(203)의 회전에 따라, 상기 종점 검출용 창(208)은 도면에서의 우측의 회전 방향 후방으로부터, 도면에서의 좌측의 회전 방향 전방으로 이동하는 것으로 한다.
상기 배리어 홈(212)은 연마 패드(203)의 회전 방향에 대해 교차하는 방향으로 형성되어 있으며, 구체적으로 배리어 홈(212)은 연마 패드(203)의 중심 부근을 통과하는 직경 방향으로 형성된 것으로 되어 있다.
또 상기 배리어 홈(212)은 종점 검출용 창(208)에 대해 회전 방향 전방 및 후방에 근접한 위치에 형성되어 있으며 예를 들면 종점 검출용 창(208)의 단부로부터 3∼20 mm, 바람직하게는 5∼10 mm 이간된 위치에 형성되어 있다.
배리어 홈(212)을 종점 검출용 창(208)의 단부로부터 적어도 3 mm 이상 이간시킴으로써, 종점 검출용 창(208)과 연마층(203A)의 연마시 피연마물(202)과의 마찰의 차이나, 변형의 차이에 의해 종점 검출용 창(208)이 연마층(203A)으로부터 쉽게 박리되는 것을 억제할 수 있다. 한편, 종점 검출용 창(208)의 단부로부터 20 mm 이하로 배리어 홈(212)을 마련함으로써 종점 검출용 창(208)과 피연마물(202) 사이에 끼어들어가는 슬러리의 개재가 억제된다.
그리고 상기 배리어 홈(212)은, 상기 종점 검출용 창(208)과 동일한 반경 위치에 형성된 환형 홈(211)의 단부와 접속되고, 또한 배리어 홈(212)의 양 단부는 각각 상기 종점 검출용 창(208)과 동일한 반경 위치에 형성된 환형 홈(211) 중, 가장 외주측 및 내주측에 위치하는 환형 홈(211)의 위치까지 형성되어 있다.
이로써, 상기 종점 검출용 창(208)의 주위에는, 상기 연마면(203a)에 의해 구성된 평탄면이 형성되도록 되어 있으며, 바꿔 말하면 종점 검출용 창(208) 및 종점 검출용 창(208)에 근접한 위치에는 홈이 형성되지 않도록 되어 있다.
도 15는 도 14의 연마층(203A)에서의 XV-XV부의 단면도를 도시하고 있으며, 구체적으로는 연마층(203A)을 연마 패드(203)의 회전 방향에 따라 절단한 단면도를 도시하고 있다.
상기 배리어 홈(212)은, 폭이나 깊이는 상기 환형 홈(211)과 동일한 치수로 되어 있지만, 본 실시예의 배리어 홈(212)에는 피연마물(202)측을 향해 확대되는 테이퍼 형상(212a)이 형성된 것으로 되어 있다.
상기 테이퍼 형상(212a)으로서는, 수직으로 형성된 배리어 홈(212)의 내벽에서의, 연마면(203a)측의 모서리부를 깊이 0.1 mm 정도의 위치에서 45°로 모따기한 형상으로 하는 것 외에, 도 16에 도시한 것처럼 배리어 홈(212)의 저면으로부터 연마면(203a)을 향해 하나의 경사면에 의해 구성할 수 있도록 되어 있다.
여기서, 연마면(203a)에 대한 테이퍼 형상(212a)의 모따기 각도는 30∼80°가 바람직하다. 30° 이상으로 함으로써 마찰에 의한 변형이 연마면(203a)에 영향을 주기 어렵도록 할 수 있고, 80° 이하로 함으로써 에지(edge) 효과를 억제할 수 있다. 특히 70° 이하로 함으로써, 마찰에 의한 변형이 연마면(203a)에 영향을 주기 어렵도록 할 수 있다.
또, 테이퍼 형상(212a)의 모따기의 깊이는 0.1 mm 이상으로 하면, 마찰에 의한 변형이 연마면(203a)에 영향을 주기 어렵도록 할 수 있어 바람직하다.
여기서, 상기 배리어 홈(212)의 형상은 슬러리(S)중의 연마 찌꺼기를 배출할 목적이나, 후술하는 연마층(203A)의 변형 정도에 따라 적절히 변경해도 좋다.
상기 구성을 가진 연마 패드(203)를 이용하여 피연마물(202)을 연마할 때, 상술한 것처럼 피연마물(202)과 연마 패드(203) 사이에는 슬러리(S)가 공급되고, 이 슬러리(S)는 상기 환형 홈(211)이나 배리어 홈(212)에 끼어들어가면, 피연마물(202)과 연마 패드(203) 사이에 슬러리(S)를 공급하는 것으로 되어 있다.
여기서, 상기 연마 패드(203)는 연마 정반(204)에 의해 회전하고 있으며, 도 15에서는 종점 검출용 창(208)이 도면에서의 우측으로부터 도면에서의 좌측으로 이동하도록 되어 있다. 이로써, 상기 종점 검출용 창(208)에 대해, 슬러리(S)가 회전 방향 전방(도면에서의 좌측)에서 후방(도면에서의 우측)으로 향하는 상대적인 흐름이 발생한다.
또, 연마 패드(203)에 의해 피연마물(202)을 연마하면 연마 찌꺼기가 발생하기 때문에, 이 연마 찌꺼기는 슬러리(S)와 함께 종점 검출용 창(208)의 전방으로부터 상기 종점 검출용 창(208)과 피연마물(202) 사이에 끼어들어가려고 한다.
그리고, 종점 검출용 창(208)과 피연마물(202) 사이에 연마 찌꺼기가 끼어들어가면, 종점 검출용 창(208)을 투과하는 검사광(L1) 및 반사광(L2)의 강도가 저하되어 종점 검출 정밀도를 저하시킬 우려가 있었다.
이에 반해, 본 실시예의 연마 패드(203)는, 상기 종점 검출용 창(208)의 회전 방향 전방 및 후방의 각각에 상기 배리어 홈(212)을 구비함으로써, 이하와 같이 종점 검출 정밀도의 저하를 가급적 억제하도록 되어 있다.
상술한 것처럼, 연마 찌꺼기는 슬러리(S)와 함께 종점 검출용 창(208)의 회전 방향 전방으로부터 유입되지만, 해당 연마 찌꺼기는 종점 검출용 창(208)의 회전 방향 전방에 마련한 배리어 홈(212)에 의해 회수되게 된다.
그리고, 상기 배리어 홈(212)은 회전 방향에 대해 교차하는 방향으로 마련되어 있기 때문에, 연마 패드(203)의 회전에 의한 원심력에 의해 연마 찌꺼기는 배리어 홈(212)의 외주측으로 이동하고, 그 후 배리어 홈(212)의 외주측 단부로부터 배출되도록 되어 있다.
배리어 홈(212)의 외주측 단부로부터 배출된 연마 찌꺼기는, 이미 종점 검출용 창(208)의 회전 방향 전방으로부터 배제되어 있기 때문에, 해당 연마 찌꺼기가 종점 검출용 창(208)과 피연마물(202) 사이에 끼어들어가는 것이 가급적 방지되어 종점 검출 정밀도의 저하를 가급적 억제할 수 있다.
또한 본 실시예의 경우, 상기 연마 찌꺼기는 연마면(203a)에 형성된 환형 홈(211)에도 끼어들어가지만, 이 중 종점 검출용 창(208)과 동일한 반경 위치에 형성된 환형 홈(211)에 끼어들어간 연마 찌꺼기에 대해서는, 연마 패드(203)의 회전에 수반하여 해당 환형 홈(211)을 따라 회전 방향 후방으로 이동하게 된다.
그리고 해당 환형 홈(211)에서의 회전 방향 후방의 단부에 도달한 연마홈은, 그대로 해당 환형 홈(211)에 접속된 배리어 홈(212)에 유입되고, 그 후에는 상술한 것처럼 해당 배리어 홈(212)의 외주측 단부로부터 배출되도록 되어 있다.
이와 같이, 종점 검출용 창(208)과 동일한 반경 위치에 형성된 환형 홈(211)의 단부를 배리어 홈(212)에 접속함으로써, 환형 홈(211)에 끼어들어간 연마 찌꺼기에 대해서도, 종점 검출용 창(208)과 피연마물(202) 사이에 끼어들어가지 않도록 할 수 있다.
다음으로, 본 실시예의 상기 배리어 홈(212)에 형성한 상기 테이퍼 형상(212a)에 대해 설명하기로 한다.
도 17은, 도 15와 마찬가지로, 연마 패드(203)의 회전 방향에 따른 단면도를 도시하고 있지만, 도 17에 도시한 배리어 홈(212)은 상기 테이퍼 형상(212a)을 생략한 것으로 되어 있으며, 또 연마 패드(203)가 회전하여 피연마물(202)을 연마하고 있을 때의 상태를 모식적으로 도시한 것으로 되어 있다.
상기 배리어 홈(212)에 테이퍼 형상(212a)이 형성되어 있지 않은 경우, 해당 배리어 홈(212)을 구성하는 측벽은 피연마물(202)에 대해 수직으로 접촉하게 된다.
이 상태에서 연마 패드(203)가 회전하면, 배리어 홈(212)은 회전 방향에 대해 교차하는 방향으로 설치되어 있기 때문에, 배리어 홈(212)에서의 측벽과의 접촉 부분, 특히 배리어 홈(212)에서의 회전 방향 후방에 위치하는 측벽과의 접촉 부분에서, 이른바 에지 효과가 생겨 해당 배리어 홈(212)의 측벽에 의해 피연마물(202)을 과잉 연마하여 연마 얼룩의 원인이 될 우려가 있다.
이에 반해, 본 실시예의 연마 패드(203)는, 도 15에 도시한 것처럼 상기 배리어 홈(212)에 테이퍼 형상(212a)을 설치하였기 때문에, 상기 에지 효과에 의한 연마 얼룩의 발생을 방지하도록 되어 있다.
다음으로, 본 실시예의 연마 패드(203)의 종점 검출용 창(208)은 연마면(203a)와 동일면에 형성되어 있기 때문에, 종점 검출용 창(208)과 피연마물(202)이 밀착됨으로써, 종점 검출용 창(208)과 피연마물(202) 사이에는 그 외의 연마면(203a)과 피연마물(202) 사이의 부분에 비해 큰 마찰력이 발생한다.
이 현상은, 연마면(203a)에는 슬러리(S)를 저장하는 발포 구조에 의한 열린 구멍이 형성되어 있는 데 반해, 종점 검출용 창(208)은 검사광(L1) 및 반사광(L2)의 투과를 허용하기 위해 광투과를 방해하는 발포를 회피한 구조이므로, 종점 검출용 창(208)의 표면에는 발포 구조에 의한 열린 구멍도 제한된 구조가 되어 피연마물(202)과 접지되는 면적 비율이 크고, 그 결과, 마찰력을 받기 쉬운 상태가 된다고 생각된다.
또한 배리어 홈(212)을 형성함으로써, 종점 검출용 창(208)과 피연마물(202) 사이에 끼어들어가는 슬러리(S)의 개재가 억제되기 때문에, 종점 검출용 창(208)과 피연마물(202)이 직접적으로 쉽게 접지되어, 연마면(203a)과 피연마물(202) 사이의 부분에 비해 큰 마찰력(전단 응력)이 발생한다고 생각된다.
또한 상술한 바와 같이, 종점 검출용 창(208)은 발포를 회피한 구조이므로 종점 검출용 창(208)은 변형되기 어렵기 때문에, 연마 패드(203)가 회전하면, 상기 마찰력(전단 응력)에 의해 종점 검출용 창(208)이 회전 방향 후방으로 끌어당겨져 종점 검출용 창(208)과 배리어 홈(212) 사이에 형성된 연마층(203A)이 변형되게 된다.
그 결과, 도 17에 도시한 것처럼, 종점 검출용 창(208)의 회전 방향 후방에 형성된 배리어 홈(212)에 대해서는, 상기 연마층(203A)의 변형에 의해, 해당 변형 부분의 연마면(203a)이 부풀어오름에 따라 연마 얼룩이 발생할 우려가 있었다.
그래서, 본 실시예의 연마 패드(203)는, 도 15에 도시한 것처럼 상기 배리어 홈(212)에 테이퍼 형상(212a)을 설치하였기 때문에, 상기 연마층(203A)의 변형을 테이퍼 형상(212a)에 의해 흡수할 수 있어 연마 얼룩이 방지되도록 되어 있다.
여기서, 종점 검출용 창(208)에 대해 회전 방향 전방 및 후방에 마련한 배리어 홈(212)에서 상기 연마 얼룩의 발생을 방지하는 효과를 일으키는 것은, 종점 검출용 창(208)에서 회전 방향으로 후방측의 배리어 홈(212)의 전방측에 형성된 테이퍼 형상(212a)으로 되어 있다.
따라서, 종점 검출용 창(208)으로부터 회전 방향으로 전방측의 배리어 홈(212)에서의 회전 방향으로 전방의 테이퍼 형상(212a)에 대해서는 이것을 생략할 수 있지만, 연마 패드(203)를 반대 방향으로 회전시키는 것을 고려하여 상기 테이퍼 형상(212a)을 배리어 홈(212)의 회전 방향 전방 및 후방 모두에 마련하는 것이 바람직하다.
다음으로, 이상과 같이 구성된 연마 패드(203)의 제조 방법의 일 형태에 대해 도 18을 이용하여 설명하기로 한다.
처음에 직사각형 형틀(301)을 준비함과 아울러, 형틀(301)의 소정 위치에 상기 종점 검출용 창(208)의 외경에 맞춘 원기둥형의 발취 부재(302)를 배치하고, 상기 연마층(203A)의 재료가 되는 폴리이소시아네이트와 경화제와 발포 구조를 형성시키기 위해, 염화 비닐리덴-아크릴로니트릴 공중합체의 중공 미립자를 혼합하여 얻어진 혼합물을 상기 형틀(301)내에 유입시켜 경화시킨다(도 18의 (a)). 이로써 후에 연마층(203A)을 구성하는 블록형 폴리우레탄폴리우레아계 수지 성형 발포체(303)가 성형된다.
다음으로, 상기 수지 성형 발포체(303)로부터 상기 원기둥형의 발취 부재(302)를 발취하여 수지 성형 발포체(303)에 원기둥형 공간(302')을 형성함과 아울러, 해당 원기둥형 공간(302')에 상기 종점 검출용 창(208)의 재료가 되는 폴리이소시아네이트와 경화제를 혼합한 혼합물을 필요에 따라 탈포 처리한 후, 유입시켜 경화시킨다(도 18의 (b)). 이로써 후에 종점 검출용 창(208)을 구성하는 투명한 원기둥부(304)가 형성된다.
계속해서, 상기 수지 성형 발포체(303) 및 원기둥부(304)를 형틀(301)에서 꺼내, 상기 연마 패드(203)의 연마층(203A)의 두께에 맞추어 얇게 절단하여 시트형 부재(305)로서 자른다(도 18의 (c)). 그 때, 상기 종점 검출용 창(208)의 상면 및 하면은 연마층(203A)의 상면 및 하면과 동일면에 형성된다.
마지막으로, 상기 시트형 부재(305)를 원판형으로 절단한 후, 필요에 따라 연마면(203a)이 되는 면을 두께 수정 및 미세한 요철의 형성(날세움)의 관점에서 연삭(버핑)하고, 연마면(203a)을 절삭하여 상기 환형 홈(211) 및 상기 배리어 홈(212)(미도시)을 형성하고, 또한 상기 배리어 홈(212)에 대해서는 절삭 가공에 의해 상기 테이퍼 형상(212a)(미도시)을 형성한다(도 18의 (d)).
이와 같이 하여 연마 패드(203)의 연마층(203A)이 얻어지면, 그 후, 연마면(203a)의 반대측이 되는 하면을 양면 테이프 등에 의해 상기 지지층(203B)(쿠션층)에 접착하여 연마 패드(203)가 완성된다.
본 실시예에서는, 후에 종점 검출용 창(208)이 되는 원기둥부(304)를 수지 성형 발포체(303)에 형성한 원기둥형 공간(302')에 재료를 유입시켜 제작하였으나, 원기둥부(304)를 미리 준비한 후, 형틀(301)의 소정 위치에 배치하여 연마층(203A)의 재료를 형틀(301)내에 유입시켜 굳혀도 좋다.
또, 본 실시예에서의 연마층(203A) 및 종점 검출용 창(208)은, 폴리이소시아네이트와 경화제를 이용하였으나, 폴리이소시아네이트는 미리 폴리올 등에 의해 프리폴리머로 한 것을 이용해도 좋다.
상기 경화제로서는, 수산기나 아미노기 등 이소시아네이트와 반응하는 관능기를 복수 가지고 있는 것이면 되고, 폴리이소시아네이트 등에 의해 쇄(鎖)신장된 폴리올이나 폴리아민을 이용해도 좋다.
또한 본 실시예에서는 연마층(203A)에 발포 구조를 형성시키기 위해 염화 비닐리덴-아크릴로니트릴 공중합체의 중공 미립자를 이용하였으나, 물 등의 화학 발포제나 불활성 가스 등을 단독 사용 또는 병용해도 좋다.
도 19는 제9 실시예에 관한 연마 패드(203)를 설명하는 도면이며, 도 14와 마찬가지로, 연마면(203a)에 마련한 종점 검출용 창(208) 근방의 확대 평면도로 되어 있다.
본 실시예에서는, 상기 배리어 홈(212)을 상기 종점 검출용 창(208)에 대해 반경 방향 외측 및 내측에 인접한 무단형 환형 홈(211)에 접속시킨 것으로 되어 있다.
제8 실시예에서는, 종점 검출용 창(208)과 동일한 반경 위치의 환형 홈(211)을 유단형 홈으로 하고, 상기 배리어 홈(212)이 해당 유단형 환형 홈(211)의 단부끼리를 연결하고 있는 구성으로 되어 있지만, 본 실시예에서는 해당 배리어 홈(212)을 직경 방향으로 더 연장하여, 종점 검출용 창(208)의 외주측 및 내주측에 위치하고 있는 무단형 환형 홈(211)에 접속한 것으로 되어 있다.
이러한 구성으로 함으로써, 배리어 홈(212)에 회수된 연마 찌꺼기는, 연마 패드(203)의 회전에 의해 해당 배리어 홈(212)에 따라 외주측으로 이동하여 종점 검출용 창(208)의 외주측에 인접한 무단형 환형 홈에 유입되기 때문에, 연마 찌꺼기를 연마면(203a)에 유출시키지 않고 종점 검출용 창(208)의 회전 방향 전방에서 배제할 수 있도록 되어 있다.
또한 상기 제9 실시예에서는, 상기 배리어 홈(212)은 종점 검출용 창(208)에 대해 반경 방향 외측 및 내측에 인접한 무단형 환형 홈(211)까지 연장하여 마련되어 있지만, 외측 또는 내측 중 어느 한쪽의 환형 홈까지 연장하여 설치해도 좋다.
단, 배리어 홈(212)에 회수된 연마 찌꺼기는 연마 패드(203)의 원심력에 의해 반경 방향 외측을 향하기 때문에, 연마 찌꺼기를 연마면(203a)에 유출시키지 않는다는 점에서, 배리어 홈(212)을 반경 방향 외측의 환형 홈(211)에 접속시키는 것이 바람직하다.
또 상기 제9 실시예에서는, 상기 배리어 홈(212)을 종점 검출용 창(208)에 대해 가장 근접한 위치에 설치된 무단형 환형 홈(211)까지 연장시켰으나, 해당 배리어 홈(212)을 복수의 무단형 환형 홈(211)과 교차하도록 연장하여 마련해도 좋다. 보다 구체적으로는, 배리어 홈(212)의 반경 방향 외측의 단부를 연마 패드(203)의 외주연까지 연장하여 마련하는 것도 가능하다.
또한 상기 각 실시예에서는, 동심원상의 위치에 마련한 복수의 환형 홈(211)의 중심과 연마면(203a)의 중심이 일치한 구성을 전제로 설명하였으나, 연마면(203a)의 중심에 대해 환형 홈(211)의 중심이 편심된 구성이어도 좋다.
1, 201 연마 장치
2, 202 피연마물
3, 203 연마 패드
3C, 203A 연마층
7, 207 종점 검출 수단
11, 211 환형 홈
11A 종점 검출용 창과 동일한 반경 위치의 환형 홈
11a 단부
12, 208 종점 검출용 창
13 연결 홈
L1 검사광
212 배리어 홈
212a 테이퍼 형상

Claims (7)

  1. 피연마물을 연마하는 연마면을 가진 연마층과, 이 연마층에 설치되어 종점 검출 수단의 검사광을 투과시켜 연마 가공의 종점을 검출하기 위한 투명한 종점 검출용 창을 구비하고, 또한 상기 연마층의 연마면에 동심원 형상의 환형 홈을 복수 구비한 연마 패드에 있어서,
    상기 종점 검출용 창의 표면을 상기 연마면과 같은 높이로 형성하고,
    상기 환형 홈 중, 상기 종점 검출용 창이 형성되어 있는 위치와 동일한 반경 위치에 형성되어 있는 복수의 환형 홈은, 상기 종점 검출용 창의 표면에 홈이 형성되지 않고 해당 종점 검출용 창의 근방에 단부(端部)를 구비하고,
    이들 종점 검출용 창과 동일한 반경 위치에 형성된 복수의 환형 홈의 단부와 단부를 연결홈에 의해 접속한 것을 특징으로 하는 연마 패드.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 연결 홈을, 상기 종점 검출용 창과 동일한 반경 위치에 형성된 복수의 환형 홈에 대해 직경 방향으로 인접한 환형 홈까지 연장시킨 것을 특징으로 하는 연마 패드.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 연결 홈을, 상기 종점 검출용 창의 외주연(外周緣)을 따라 형성한 것을 특징으로 하는 연마 패드.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 종점 검출용 창과 동일한 반경 위치에 형성된 환형 홈 중, 반경 방향에서의 가장 외주측 또는 가장 내주측에 위치하는 환형 홈 중 적어도 어느 한 환형 홈의 단부와 연결 홈의 접속 부분이 원호형으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 연마 패드.
  5. 피연마물을 연마하는 연마면을 가진 연마층과, 이 연마층에 설치됨과 아울러 종점 검출 수단으로부터 조사된 검사광을 투과시켜 연마 가공의 종점을 검출하기 위한 종점 검출용 창을 구비하고,
    상기 연마면이 피연마물에 대해 상대적으로 회전하면서, 연마면과 피연마물 사이에 슬러리를 개재시킨 상태에서 피연마물을 연마하는 연마 패드에 있어서,
    상기 종점 검출용 창에 대해 연마 패드의 회전 방향 전방 및 후방에 근접한 위치에, 상기 회전 방향에 대해 교차하는 방향으로 배리어 홈을 마련하고, 해당 배리어 홈에 피연마물측을 향해 넓어지는 테이퍼 형상을 마련한 것을 특징으로 하는 연마 패드.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 연마면에 동심원 형상의 환형 홈을 복수 형성하고,
    해당 환형 홈 중, 상기 종점 검출용 창과 동일한 반경 위치에 형성된 환형 홈을, 양 단부가 상기 배리어 홈에 접속된 유단(有端)형 홈으로 하는 것을 특징으로 하는 연마 패드.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 배리어 홈을, 상기 종점 검출용 창에 대해 반경 방향 외측 또는 내측 중 적어도 어느 한쪽에 인접한 무단형 환형 홈까지 연장한 것을 특징으로 하는 연마 패드.
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