KR20240018652A - 상호연결된 기공들을 갖는 연마 패드들 - Google Patents
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Abstract
본원에서의 실시예들은 일반적으로 연마 패들 및 연마 패드들을 형성하는 방법들에 관한 것이다. 연마 패드는 복수의 연마 엘리먼트들 및 연마 엘리먼트들 사이에 배치된 복수의 홈들을 포함한다. 각각의 연마 엘리먼트는 복수의 개별 포스트들을 포함한다. 각각의 포스트는 연마 패드의 연마 표면의 일부를 형성하는 개별 표면 및 개별 표면으로부터 아래쪽으로 연장되는 하나 이상의 측벽들을 포함한다. 복수의 개별 포스트들의 측벽들은 포스트들 사이에 배치된 복수의 기공들을 정의한다.
Description
[0001]
본 개시내용의 실시예들은 일반적으로 연마 패드들 및 연마 패드들을 제조하는 방법들에 관한 것이며, 보다 구체적으로 전자 디바이스 제작 프로세스에서 기판의 CMP(chemical mechanical polishing)에 사용되는 연마 패드들에 관한 것이다.
[0002]
CMP(chemical mechanical polishing)는 기판 상에 증착된 재료의 층을 평탄화하거나 연마하기 위해 고밀도 집적 회로들의 제조에 일반적으로 사용된다. 전형적인 CMP 프로세스는 평탄화될 재료 층을 연마 패드와 접촉시키는 것, 그리고 연마 패드, 기판 또는 둘 모두를 이동시키고 이에 따라 슬러리로서 알려진 연마 입자들을 포함하는 연마 유체의 존재 하에서 재료 층 표면과 연마 패드 사이에 상대적인 움직임을 생성하는 것을 포함한다. 연마 유체, 연마 입자들, 기판과 연마 패드의 상대적 모션에 의해 제공되는 화학적 및 기계적 활동의 조합을 통해, 연마 패드와 접촉하는 기판의 재료 층 표면에 걸쳐 재료가 제거된다.
[0003]
연마 동안, 기판으로부터 제거된 재료가 연마 패드 상에 빌드-업(build-up)될 수 있으며, 이는 잔해 로딩(debris loading)으로서 알려진다. 예컨대, 연마 패드의 연마 표면 상에 및/또는 연마 패드의 기공들 내에 빌드-업이 발생할 수 있다. 잔해 로딩의 레벨의 증가는 더 낮은 CMP 제거 레이트 및 더 높은 기판 결함률을 초래할 수 있다. 오래된 슬러리를 제거 및 교체하고 이에 따라 잔해를 제거하기 위해 새로운 슬러리가 연마 표면에 지속적으로 추가될 수 있다. 그러나, 종래의 연마 패드들은 슬러리의 흐름에 대한 높은 저항 ― 이는 패드에 걸친 슬러리 운송을 제한함 ― 을 갖고 이에 따라, 바람직하지 않은 잔해 로딩으로 이어진다.
[0004]
따라서, 개선된 슬러리 운송 특성들을 갖는 연마 패드들 및 연마 패드들을 형성하는 방법들이 당업계에 필요하다.
[0005]
본원에서 설명된 실시예들은 일반적으로 연마 패드들 및 CMP(chemical mechanical polishing) 프로세스에 사용될 수 있는 연마 패드들을 제조하기 위한 방법들에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본원의 실시예들은 상호연결된 기공들을 갖는 연마 패드들 및 연마 패드들을 형성하는 적층 제조 방법(additive manufacturing method)들을 제공한다.
[0006]
일 실시예에서, 연마 패드는 복수의 연마 엘리먼트들 및 연마 엘리먼트들 사이에 배치된 복수의 홈들을 포함한다. 각각의 연마 엘리먼트는 복수의 개별 포스트들을 포함한다. 각각의 포스트는 연마 패드의 연마 표면의 일부를 형성하는 개별 표면 및 개별 표면으로부터 아래쪽으로 연장되는 하나 이상의 측벽들을 포함한다. 복수의 개별 포스트들의 측벽들은 포스트들 사이에 복수의 기공들을 정의한다. 기공들의 깊이는 홈들의 깊이와 대략 동일하다.
[0007]
다른 실시예에서, 연마 패드를 형성하는 방법은 (a) 미리 결정된 액적 디스펜스 패턴(droplet dispense pattern)에 따라 이전에 형성된 인쇄 층의 표면 상에 프리-폴리머 조성물(pre-polymer composition)의 액적들을 디스펜싱하는 단계를 포함한다. 방법은 (b) 인쇄 층을 형성하도록 프리-폴리머 조성물의 디스펜싱된 액적들을 적어도 부분적으로 경화시키는 단계를 포함한다. 방법은 (c) 복수의 연마 엘리먼트들을 형성하기 위해 (a) 및 (b)를 순차적으로 반복하는 단계를 포함한다. 복수의 홈들이 연마 엘리먼트들 사이에 배치된다. 각각의 연마 엘리먼트는 복수의 개별 포스트들을 포함한다. 각각의 포스트는 연마 패드의 연마 표면의 일부를 형성하는 개별 표면 및 개별 표면으로부터 아래쪽으로 연장되는 하나 이상의 측벽들을 포함한다. 복수의 개별 포스트들의 측벽들은 포스트들 사이에 복수의 기공들을 정의하고 기공들의 깊이는 홈들의 깊이와 대략 동일하다.
[0008]
다른 실시예에서, 기판을 연마하는 방법은 연마 패드의 연마 표면에 대해 기판을 가압(urge)하는 단계를 포함한다. 연마 패드는 복수의 연마 엘리먼트들 및 연마 엘리먼트들 사이에 배치된 복수의 홈들을 포함한다. 각각의 연마 엘리먼트는 복수의 개별 포스트들을 포함한다. 각각의 포스트는 연마 패드의 연마 표면의 일부를 형성하는 개별 표면 및 개별 표면으로부터 아래쪽으로 연장되는 하나 이상의 측벽들을 포함한다. 복수의 개별 포스트들의 측벽들은 포스트들 사이에 복수의 기공들을 정의하고 기공들의 깊이는 홈들의 깊이와 대략 동일하다.
[0009]
본 개시내용의 상기 열거된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 앞서 간략히 요약된 본 개시내용의 보다 구체적인 설명이 실시예들을 참조로 하여 이루어질 수 있는데, 이러한 실시예들의 일부는 첨부된 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 본 개시내용의 단지 전형적인 실시예들을 예시하는 것이므로 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하는데, 이는 본 개시내용이 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
[0010] 도 1은 본원에서 설명된 실시예들에 따라 형성된 연마 패드를 사용하도록 구성된 예시적인 연마 시스템의 개략적인 측면도이다.
[0011] 도 2a는 본원에서 설명된 실시예들에 따라 상호연결된 기공들을 특징으로 하는 연마 패드의 개략적인 등각 단면도이다.
[0012] 도 2b는 본원에서 설명된 실시예들에 따른 도 2a의 일부의 확대도이다.
[0013] 도 2c는 본원에서 설명된 실시예에 따른 도 2a의 연마 패드의 일부의 확대된 평면도이다.
[0014] 도 3a 내지 도 3e는 본원에서 설명된 실시예들에 따라 위에서 아래로 본 예시적인 상호연결된 기공 네트워크들을 예시한다.
[0015] 도 4a 내지 도 4f는 본원에서 설명된 실시예들에 따라 도 2a에 도시된 패드 설계 대신에 사용될 수 있는 다양한 연마 패드 설계들의 개략적인 평면도들이다.
[0016] 도 5a 내지 도 5d는 본원에서 설명된 실시예들에 따른 격리된 기공들 또는 상호연결된 기공들을 갖는 예시적인 연마 엘리먼트들의 평면도들을 예시한다.
[0017] 도 5e는 도 5a 내지 도 5d에 도시된 각각의 연마 엘리먼트에 대해 다양한 슬러리 유량들에서 측정된 산화물 제거 레이트들을 예시한다.
[0018] 도 5f는 도 5a 내지 도 5d에 도시된 각각의 연마 엘리먼트에 대한 대응하는 새로운 슬러리 포화 시간들에 대한 결함 카운트들을 예시한다.
[0019] 도 6a는 본원에서 설명된 연마 패드들을 형성하는 데 사용될 수 있는 적층 제조 시스템의 개략적인 단면도이다.
[0020] 도 6b는 본원에서 설명된 실시예들에 따라 이전에 형성된 인쇄 층의 표면 상에 배치된 액적을 개략적으로 예시하는 확대 단면도이다.
[0021] 도 7은 본원에서 설명되는 실시예들에 따라 연파 패드를 형성하는 방법을 기술하는 흐름도이다.
[0022] 이해를 용이하게 하기 위해, 도면들에 대해 공통인 동일한 엘리먼트들을 지정하기 위해 가능한 경우 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 일 구현의 엘리먼트들 및 특징들이 추가적인 설명 없이 다른 구현들에 유익하게 포함될 수 있다는 것이 고려된다.
[0010] 도 1은 본원에서 설명된 실시예들에 따라 형성된 연마 패드를 사용하도록 구성된 예시적인 연마 시스템의 개략적인 측면도이다.
[0011] 도 2a는 본원에서 설명된 실시예들에 따라 상호연결된 기공들을 특징으로 하는 연마 패드의 개략적인 등각 단면도이다.
[0012] 도 2b는 본원에서 설명된 실시예들에 따른 도 2a의 일부의 확대도이다.
[0013] 도 2c는 본원에서 설명된 실시예에 따른 도 2a의 연마 패드의 일부의 확대된 평면도이다.
[0014] 도 3a 내지 도 3e는 본원에서 설명된 실시예들에 따라 위에서 아래로 본 예시적인 상호연결된 기공 네트워크들을 예시한다.
[0015] 도 4a 내지 도 4f는 본원에서 설명된 실시예들에 따라 도 2a에 도시된 패드 설계 대신에 사용될 수 있는 다양한 연마 패드 설계들의 개략적인 평면도들이다.
[0016] 도 5a 내지 도 5d는 본원에서 설명된 실시예들에 따른 격리된 기공들 또는 상호연결된 기공들을 갖는 예시적인 연마 엘리먼트들의 평면도들을 예시한다.
[0017] 도 5e는 도 5a 내지 도 5d에 도시된 각각의 연마 엘리먼트에 대해 다양한 슬러리 유량들에서 측정된 산화물 제거 레이트들을 예시한다.
[0018] 도 5f는 도 5a 내지 도 5d에 도시된 각각의 연마 엘리먼트에 대한 대응하는 새로운 슬러리 포화 시간들에 대한 결함 카운트들을 예시한다.
[0019] 도 6a는 본원에서 설명된 연마 패드들을 형성하는 데 사용될 수 있는 적층 제조 시스템의 개략적인 단면도이다.
[0020] 도 6b는 본원에서 설명된 실시예들에 따라 이전에 형성된 인쇄 층의 표면 상에 배치된 액적을 개략적으로 예시하는 확대 단면도이다.
[0021] 도 7은 본원에서 설명되는 실시예들에 따라 연파 패드를 형성하는 방법을 기술하는 흐름도이다.
[0022] 이해를 용이하게 하기 위해, 도면들에 대해 공통인 동일한 엘리먼트들을 지정하기 위해 가능한 경우 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 일 구현의 엘리먼트들 및 특징들이 추가적인 설명 없이 다른 구현들에 유익하게 포함될 수 있다는 것이 고려된다.
[0023]
본원에서 설명된 실시예들은 일반적으로 연마 패드들 및 CMP(chemical mechanical polishing) 프로세스에 사용될 수 있는 연마 패드들을 제조하기 위한 방법들에 관한 것이다. 특히, 본원에서 설명된 연마 패드들은 상호연결된 기공들을 특징으로 한다.
[0024]
본원에서 설명된 실시예들은 종래의 격리된 기공들을 갖는 연마 패드들에 비해 슬러리 운송(예컨대, 1차 및 2차 운송)에 대한 더 낮은 흐름 저항을 갖는 상호연결된 기공들을 갖는 연마 엘리먼트들을 갖는 연마 패드들을 제공한다. 따라서, 상호연결된 기공들을 통한 슬러리 운송은 격리된 기공들에 비해 더 효율적(예컨대, 더 빠른 슬러리 리뉴얼(renewal) 또는 턴오버(turnover)을 가짐)이며, 그 결과 오래된 슬러리가 더 높은 레이트로 제거되고 교체된다. 실제로, 상호연결된 기공들은 연마 표면 상의 잔해 로딩을 감소시킨다. 결과적으로, 상호연결된 기공들을 가진 연마 패드들은 격리된 기공들에 비해 더 나은 CMP 제거 레이트들 및 더 낮은 기판 결함률을 제공한다.
[0025]
본원에서 설명된 실시예들은 적층 제조를 통해 형성된 연마 패드들을 제공하며, 이는 종래의 제작 기술들과 비교하여, 더 뛰어난 해상도 및 더 높은 정밀도로 형성된 기공 아키텍처를 초래한다.
[0026]
본원에서 설명된 실시예들은 패드 설계(예컨대, 연마 엘리먼트 형상, 연마 엘리먼트 크기 및 홈 크기)에 있어서 종래의 거시적 레벨의 수정과 대조적으로 이송 메커니즘들의 (예컨대, 연마 엘리먼트 크기 미만의 스케일의) 미시적 레벨의 개선을 갖는 연마 패드들을 제공한다.
예시적인 연마 시스템
[0027]
도 1은 본원에서 설명된 실시예들에 따라 형성된 연마 패드(200)를 사용하도록 구성된 예시적인 연마 시스템(100)의 개략적인 측면도이다. 연마 패드(200)는 도 2에서 추가로 설명된다.
[0028]
여기서, 연마 시스템(100)은 감압성 접착제를 사용하여 연마 패드(200)가 고정되어 있는 플래튼(104) 및 기판 캐리어(106)를 특징으로 한다. 기판 캐리어(106)는 플래튼(104) 및 플래튼(104) 상에 장착된 연마 패드(200)와 마주한다. 기판 캐리어(106)는 캐리어 축(110)을 중심으로 회전하는 동시에, 그 안에 배치된 기판(108)의 재료 표면을 연마 패드(200)의 연마 표면에 대해 가압하는 데 사용된다. 전형적으로, 플래튼(104)은 플래튼 축(112)을 중심으로 회전하는 반면, 회전하는 기판 캐리어(106)는 플래튼(104)의 내경으로부터 외경까지 앞뒤로 스위핑(sweep)하여 연마 패드(200)의 불균일한 마모를 부분적으로 감소시킨다.
[0029]
연마 시스템(100)은 유체 전달 암(114) 및 패드 컨디셔너 조립체(116)를 더 포함한다. 유체 전달 암(114)은 연마 패드(200) 위에 포지셔닝되고, 연마재들이 내부에 현탁되어 있는 연마 슬러리와 같은 연마 유체를 연마 패드(200)의 표면으로 전달하는 데 사용된다. 전형적으로, 연마 유체는 기판(108)의 재료 표면의 화학 기계적 연마를 가능하게 하기 위해 pH 조절제 및 다른 화학적 활성 컴포넌트들 이를테면, 산화제를 함유한다. 패드 컨디셔너 조립체(116)는 기판(108)의 연마 이전, 이후에 또는 그 중간에 연마 패드(200)의 표면에 대해 고정된 연마 컨디셔닝 디스크(118)를 가압함으로써 연마 패드(200)를 컨디셔닝하는 데 사용된다. 연마 패드(200)에 대해 컨디셔닝 디스크(118)를 가압하는 것은 컨디셔너 축(120)을 중심으로 컨디셔닝 디스크(118)를 회전시키는 것 그리고 플래튼(104)의 내경으로부터 플래튼(104)의 외경까지 컨디셔닝 디스크(118)를 스위핑하는 것을 포함한다. 컨디셔닝 디스크(118)는 연마 패드(200)의 연마 표면을 마멸(abrade) 및 재생(rejuvenate)시키고, 연마 패드(200)의 연마 표면으로부터 연마 부산물들 또는 다른 잔해를 제거하는 데 사용된다.
[0030]
본원에서 설명된 실시예들은 일반적으로 반도체 디바이스 제조에 사용되는 CMP(chemical mechanical polishing) 패드들에 관한 것이지만, 연마 패드들 및 그의 제조 방법들은 또한 화학적 활성 및 화학적 비활성 연마 유체들 및/또는 연마재 입자들이 없는 연마 유체들 둘 모두를 사용하는 다른 연마 프로세스들에도 적용 가능하다. 또한, 본원에서 설명된 실시예들은 특히, 단독으로 또는 조합하여, 적어도 다음 산업 분야들: 항공우주, 세라믹, HDD(hard disk drive), MEMS, 나노 기술, 금속 가공, 광학 및 전기 광학 제조, 반도체 디바이스 제조에서 사용될 수 있다.
연마 패드 예들
[0031]
본원에서 설명된 연마 패드들은 기초 층 및 기초 층 상에 배치된 연마 층을 포함한다. 연마 층은 연마 패드의 연마 표면을 형성하고, 기초 층은 연마될 기판이 연마 층에 대해 가압될 때 연마 층에 대한 지지를 제공한다. 기초 층 및 연마 층은, 경화될 때, 상이한 재료 특성들을 갖는 상이한 프리-폴리머 조성물들로 형성된다. 기초 층 및 연마 층은 연속적인 층별 적층 제조 프로세스를 사용하여 일체로 그리고 순차적으로 형성된다. 적층 제조 프로세스는 연마 층과 기초 층 사이에 연속적인 폴리머 상을 갖는 연마 패드 바디를 제공하고 이에 따라 연마 층과 기초 층 사이의 접착 층 또는 다른 결합 방법에 대한 필요성을 제거한다. 일부 실시예들에서, 연마 층은 복수의 연마 엘리먼트들로 형성되며, 이 복수의 연마 엘리먼트들은 그 사이에 배치된 홈들 또는 채널들에 의해 연마 표면에 걸쳐 서로 분리된다. 일부 실시예들에서, 연마 패드의 연마 재료는 고유한 재료 특성들을 제공하기 위해 상이한 프리-폴리머 조성물들, 또는 상이한 비들의 상이한 프리-폴리머 조성물들로부터 형성될 수 있다.
[0032]
일반적으로, 본원에서 기술된 방법들은 층별 프로세스에서 연마 패드들의 적어도 일부들을 형성(인쇄)하기 위해 적층 제조 시스템(예컨대, 2D 또는 3D 잉크젯 프린터 시스템)을 사용한다. 전형적으로, 각각의 인쇄 층은 제조 지지부 또는 이전에 형성된 인쇄 층 상에 원하는 프리-폴리머 조성물들 및/또는 기공 형성 희생 재료 전구체 조성물들의 액적들을 순차적으로 증착하고 적어도 부분적으로 경화시킴으로써 형성(인쇄)된다. 유익하게도, 본원에서 기술된 적층 제조 시스템 및 방법들은 각각의 인쇄 층 내에서 적어도 미크론 스케일의 액적 배치 제어(X-Y 해상도)뿐만 아니라 각각의 인쇄 층의 두께(Z 해상도)에 대한 미크론 스케일(0.1㎛ 내지 200㎛) 제어를 가능하게 한다. 본원에서 기술된 적층 제조 시스템들 및 방법들에 의해 제공되는 미크론 스케일의 X-Y 및 Z 해상도는 본원에서 설명된 기공들의 바람직하고 반복 가능한 패턴들의 형성을 용이하게 한다. 따라서, 일부 실시예들에서, 연마 패드들을 형성하는 데 사용되는 적층 제조 방법들은 또한 그로부터 형성된 연마 패드들에 하나 이상의 독특한 구조적 특성들을 부여한다.
[0033]
도 2a는 본원에서 기술된 방법들을 사용하여 형성될 수 있는, 본원에서 설명된 실시예들에 따른 상호연결된 기공들을 특징으로 하는 연마 패드(200)의 개략적인 등각 단면도이다. 여기서, 연마 패드(200)는 기초 층(202)과, 적층 제조 프로세스를 이용하여 기초 층(202) 상에 배치되고 기초 층(202)과 일체로 형성된 연마 층(203)을 포함한다. 적층 제조 프로세스는 기초 층(202) 및 연마 층(203)을 각각 형성하는 데 사용되는 상이한 프리-폴리머 조성물들의 공중합(co-polymerization)을 허용하고, 이에 따라 기초 층(202) 및 연마 층(203) 사이의 계면 경계 구역들에 걸쳐 연속적인 폴리머 재료 상을 제공한다.
[0034]
여기서, 연마 층(203)은 기초 층(202)으로부터 위쪽으로 연장되어 연마 표면(206)을 형성하는 복수의 연마 엘리먼트들(204)로 형성된다. 복수의 연마 엘리먼트들(204)은 그 사이에 복수의 홈들(210)을 정의하기 위해 서로 이격된다. 복수의 홈들(210)은 복수의 연마 엘리먼트들(204) 중 인접한 것들 사이 그리고 연마 표면(206)의 평면과 기초 층(202)의 상향 표면(211) 사이에 배치된다. 복수의 홈들(210)은 연마 표면들(206)과 연마 표면들(206) 상의 연마될 기판의 재료 표면 사이의 계면에 그리고 연마 패드(200)에 걸쳐 연마 유체의 분배를 용이하게 한다. 복수의 연마 엘리먼트들(204)은 기초 층(202)의 일부에 의해 연마 패드(200)의 두께 방향(Z 방향)에서 지지된다. 따라서, 부하가 연마 표면(206)에 대해 가압되는 기판에 의해 연마 표면(206)에 인가될 때, 부하는 연마 엘리먼트들(204)을 통해 그리고 연마 엘리먼트들(204) 아래에 배치된 기초 층(202)의 부분에 전달된다.
[0035]
여기서, 복수의 연마 엘리먼트들(204)은 위에서 아래로 볼 때 실질적으로 직사각형 형상(도시된 바와 같이 정사각형)을 갖도록 형성되고, 복수의 연마 엘리먼트들(204) 사이에 형성된 복수의 홈들(210)이 X-Y 격자 패턴을 형성하도록 배열된다. 연마 엘리먼트들(204) 및 연마 엘리먼트들(204)로부터 정의된 홈들(210)에 대해 사용될 수 있는 연마 엘리먼트들의 대안적인 형상들 및/또는 어레인지먼트들이 도 4a 내지 도 4f에 예시된다. 일부 실시예들에서, 연마 엘리먼트들(204) 및/또는 연마 엘리먼트들(204) 사이에 배치된 홈들(210)의 형상들, 치수들 및/또는 어레인지먼트들은 경도, 기계적 강도, 유체 운송 특성들 및/또는 그의 다른 바람직한 특성들을 튜닝하기 위해 연마 패드(200)에 걸쳐 변동된다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 연마 층(203)은 홈들(210)에 의해 서로 분리된 복수의 이산 연마 엘리먼트들(204)로 형성된다. 그러나 일부 다른 실시예들(미도시)에서, 연마 층(203)의 연마 엘리먼트들(204)은 서로 상호연결될 수 있다. 그러한 실시예들에서, 인접한 연마 엘리먼트들(204)의 연마 표면들 사이에 정의된 홈들(210)은 기초 층(202)이 홈들(210) 내에서 노출되지 않도록 연마 층(203)을 통해 부분적으로만 연장될 수 있다.
[0036]
도시된 바와 같이, 연마 엘리먼트들(204)의 적어도 일부는 기초 층(202)의 상향 표면(211)의 X-Y 평면을 통해 기초 층(202)의 안쪽 로케이션까지 연장되고, 연마 엘리먼트들(204)의 나머지 부분은 기초 층(202)의 상향 표면(211)의 X-Y 평면으로부터 높이(H(1))만큼 기초 층(202)의 위쪽으로 또는 바깥쪽으로 연장된다. 연마 엘리먼트들(204)의 높이(H(1))는 그 사이에 개재된 홈들(210)의 깊이를 정의한다. 일부 실시예들에서, 연마 엘리먼트들(204)의 높이(H(1)) 및 그에 따른 홈들(210)의 깊이는 약 1mm 이하, 이를테면, 약 500㎛ 이하, 약 400㎛ 이하, 약 300㎛ 이하, 약 200㎛ 이하, 또는 약 100㎛ 내지 약 1 mm 범위 내, 이를테면, 약 100㎛ 내지 약 500㎛, 약 100㎛ 내지 약 400㎛, 약 100㎛ 내지 약 300㎛, 또는 약 100㎛ 내지 약 200㎛이다.
[0037]
여기서, 연마 엘리먼트들(204)의 적어도 하나의 측방향 치수(예컨대, 위에서 볼 때 W(1) 및 L(1) 중 하나 또는 둘 모두)는 약 5mm 이하, 이를테면, 약 4mm 이하, 약 3mm 이하, 또는 약 2mm 이하, 또는 약 1mm 내지 약 5mm 범위 내, 이를테면, 약 1mm 내지 약 4mm, 약 1mm 내지 약 3mm, 또는 약 2mm 내지 약 3mm이다. 연마 엘리먼트들(204)의 상부 표면들은 X-Y 평면에 평행하고 연마 표면(206)을 형성하며, 이들은 함께 연마 패드(200)의 전체 연마 표면을 형성한다. 연마 엘리먼트들(204)의 측벽들은 실질적으로 수직(X-Y 평면에 직교) 이를테면, 수직의 약 20° 이내 또는 수직의 10° 이내이다. 복수의 연마 엘리먼트들(204) 중 개별 연마 엘리먼트들은 그 사이에 정의된 개별 홈들(210)의 폭(W(2))만큼 X-Y 평면에서 서로 이격된다. 여기서, 개별 홈들(210)의 폭(W(2))은 약 300㎛ 이상, 이를테면, 약 400㎛ 이상, 약 500㎛ 이상, 약 600㎛ 이상, 또는 약 300㎛ 내지 약 400㎛, 또는 약 400㎛ 내지 약 500㎛, 또는 약 500㎛ 내지 약 600㎛의 범위 이내이다. 일부 실시예들에서, 연마 엘리먼트들(204)의 측방향 치수들(W(1) 및 L(1)) 중 하나 또는 둘 모두 및/또는 개별 홈들(210)의 폭(W(2))은 연마 패드(200)의 반경에 걸쳐 변동되어 연마 엘리먼트들(204)의 연마 성능의 미세 튜닝을 허용한다.
[0038]
연마 엘리먼트들(204)은 폴리머 재료(212)의 연속적인 폴리머 상으로 형성된다. 폴리머 재료(212)는 비교적 낮은 저장 모듈러스 E', 즉 소프트 패드 재료, 비교적 높은 저장 모듈러스 E', 즉 하드 패드 재료, 또는 상대적으로 낮은 저장 모듈러스와 상대적으로 높은 저장 모듈러스 사이의 상대적으로 중간 저장 모듈러스 E', 즉 중간 패드 재료를 가질 수 있다. 일부 예들에서, 폴리머 재료(212)는 일반적으로 균질한 재료 조성물을 가질 수 있다. 일부 다른 예들에서, 폴리머 재료(212)는 적어도 2개의 프리-폴리머 조성물들을 포함할 수 있고, 따라서 하나 이상의 재료 특성들이 서로 상이한 낮은, 중간, 또는 높은 저장 모듈러스 E' 재료들의 조합을 포함할 수 있다. 약 30℃(E'30)의 온도에서 낮은, 중간, 및 높은 저장 모듈러스 E' 재료들의 특성화가 표 1에 요약된다.
| 낮은 저장 모듈러스 조성물들 | 중간 저장 모듈러스 조성물들 | 높은 저장 모듈러스 조성물들 | |
| E'30 | < 100 MPa, (예컨대, 1MPa - 100 MPa) | 100 MPa - 500 MPa | >500 MPa (예컨대, 500MPa - 3000 MPa) |
[0039]
도 2b는 본원에서 설명된 실시예들에 따른 도 2a의 일부의 확대도이다. 도 2b를 참조하면, 각각의 연마 엘리먼트(204)는 복수의 개별 포스트들(214)을 포함한다. 각각의 포스트(214)는 연마 표면(206)의 일부를 형성하는 개별 표면(216)을 포함한다. 각각의 포스트(214)의 개별 표면(216)은 위에서 아래로 볼 때 직사각형(도시된 바와 같이 정사각형)이다. 일부 다른 예들에서, 표면(216)은 다른 형상들 중에서도, 곡선형(예컨대, 라운드 또는 타원형) 또는 다각형일 수 있다. 각각의 포스트(214)는 포스트들(214) 사이에 배치된 복수의 기공들(220)("기공-피처들"로서 또한 지칭됨)을 정의하기 위해 개별 표면(216)으로부터 아래쪽으로 연장되는 하나 이상의 측벽들(218)을 포함한다.
[0040]
본원에서 사용된 바와 같은 "기공 피처"라는 용어는 연마 표면에 정의된 개구들, 연마 표면 아래의 연마 재료에 형성된 공극들, 연마 표면에 배치된 기공 형성 피처들, 연마 표면 아래의 연마 재료에 배치된 기공 형성 피처들, 및 이들의 조합들을 포함한다. 기공 형성 피처들은 연마 유체에 대한 노출 시에 용해되고 그리하여 연마 표면 내 대응하는 개구들 및/또는 연마 표면 아래의 연마 재료 내 공극들을 형성하는 희생 재료 조성물(예컨대, 수용성)을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 기공들(220)은 개방되며, 이는 기공들(220) 내로부터 기공 형성 피처들의 용해의 결과일 수 있거나 기공 형성 피처들을 사용하지 않고 연마 패드(200)의 제조를 통한 결과일 수 있다.
[0041]
도시된 바와 같이, 기공들(220)은 연마 표면(206)의 X-Y 평면으로부터 포스트들(214) 사이의 연마 엘리먼트(204) 부분의 상향 표면(222)까지 깊이(D(1))만큼 연마 표면(206)의 아래쪽 또는 안쪽으로 연장된다. 도시된 바와 같이, 깊이(D(1))는 연마 엘리먼트들(204)의 높이(H(1))와 대략 동일하며, 따라서 홈들(210)의 깊이와 대략 동일하다. 일부 다른 실시예들에서, 깊이(D(1))는 연마 엘리먼트들(204)의 높이(H(1))보다 작으며, 따라서 홈들(210)의 깊이보다 작다. 일부 실시예들에서, 깊이(D(1))는 약 20㎛ 이상, 이를테면, 약 40㎛ 이상, 약 60㎛ 이상, 약 80㎛ 이상, 또는 약 100㎛ 이상, 또는 약 20㎛ 내지 약 200㎛의 범위 내 이를테면, 약 40㎛ 내지 약 200㎛, 약 40㎛ 내지 약 100㎛, 또는 약 100㎛ 내지 약 200㎛이다.
[0042]
도시된 바와 같이, 기공들(220)은 상호연결된다. 본원에서 사용된 바와 같은 "상호연결된"이라는 용어는 연마 표면(206)의 X-Y 평면 아래에 있는 경로를 통해 홈들(210)과 유체 연통하는 기공들(220)을 지칭한다. 즉, "상호연결된"이라는 용어는 직접적으로, 대응하는 홈(210) 또는 인접한 기공(220)으로 또는 그로부터 X 방향 또는 Y 방향으로 슬러리 운송을 가능하게 하는 기공들(220)을 지칭한다. 대조적으로, 격리된 기공들은 대응하는 홈 또는 인접 기공으로부터 직접 슬러리 운송을 가능하게 하지 않는다. 대신, 격리된 기공들만이 연마 표면으로부터 직접 슬러리 운송을 가능하게 한다. 기공들(220)은 또한, X 방향 또는 Y 방향에서 측정된 길이가 인접 포스트들(214) 사이에서 측정된 기공들의 폭보다 훨씬 더 큰(예컨대, 10배 이상) 기공들로 인해 "선형 기공들"로 지칭될 수 있다. 대조적으로, 격리된 기공들은 X 방향 및 Y 방향에서 측정된 길이 및 폭 ― 이들은 대략 동일함 ― 을 갖는다.
[0043]
도 2c는 본원에서 설명된 실시예에 따른 도 2a의 연마 패드(200)의 일부의 확대된 평면도이다. 도 2c를 참조하면, 복수의 포스트들(214)의 개별 포스트들은 그 사이에 정의된 개별 기공들(220)의 폭(W(3))만큼 X-Y 평면에서 서로 이격된다. 개별 기공들(220)의 폭(W(3))은 개별 홈들(210)(도 2a에 도시됨)의 폭(W(2))보다 작다. 일부 실시예들에서, 개별 기공들(220)의 폭(W(3))은 약 120㎛ 이하, 이를테면, 약 100㎛ 이하, 약 80㎛ 이하, 약 60㎛ 이하, 또는 약 40㎛ 이하, 또는 약 40㎛ 내지 약 120㎛ 범위 내, 이를테면, 약 40㎛ 내지 약 80㎛, 약 80㎛ 내지 약 120㎛, 또는 약 60㎛ 내지 약 100㎛이다. 포스트들(214)은 제1 포스트(214a)의 측벽(218a)으로부터 인접한 제2 포스트(214b)의 동일 방향 측벽(218b)까지 측정된 피치(P(1))를 갖도록 X-Y 평면에서 크기가 정해지고 배열된다. 일부 실시예들에서, 피치(P(1))는 약 800㎛ 이하, 이를테면, 약 600㎛ 이하 또는 약 500㎛ 이하, 또는 약 400㎛ 내지 약 800㎛ 범위 내 이를테면, 약 400㎛ 내지 약 600㎛, 또는 약 400㎛ 내지 약 500㎛이다. 일부 실시예들에서, 피치(P(1)) 대 폭(W(3))의 비(ratio)는 약 3:1 내지 약 10:1, 이를테면, 약 4:1 내지 약 8:1의 범위 내에 있다.
[0044]
도 3a 내지 도 3e는 본원에서 설명된 실시예들에 따라 위에서 아래로 본 예시적인 상호연결된 기공 네트워크들을 예시한다. 도 3a 내지 도 3e에서, 단일 연마 엘리먼트(304)(304a-e)가 도시된다. 각각의 연마 엘리먼트(304a-e)는 복수의 대응하는 홈들(310(310a-e))에 의해 인접한 연마 엘리먼트들(미도시)로부터 이격된다. 기공들(320a-e)의 폭은 각각의 개별 연마 엘리먼트(304a-e) 전체에 걸쳐 균일하다. 그러나 일부 다른 예들에서, 폭은 개별 연마 엘리먼트 내에서 또는 연마 엘리먼트들 사이에서 변동될 수 있다. 도 3a 내지 도 3d에 예시된 기공들(320a-d)은 (즉, X 방향 또는 Y 방향 중 어느 하나에서) 대응하는 홈들(310a-d)에 평행하거나 수직인 라인들로 배향되지만, 일부 다른 예들에서, 기공들은 다른 어레인지먼트들 중에서도, 대각으로(예컨대, 도 3e에 도시된 기공들(320e)) 또는 곡선(예컨대, 나선형)으로 배열될 수 있다.
[0045]
도 3a에서, 포스트들(314a 및 314a')은 +X, -X, +Y 및 -Y 방향들 각각의 기하학적 중심으로부터 방사되는 반복하는 피라미드 패턴화된 서브유닛들(실선으로 표시됨)로 배열된다(즉, 각각의 피라미드는 인접한 각각의 피라미드에 대해 90도 회전됨). 각각의 포스트는 위에서 아래로 볼 때 직사각형 형상을 갖지만, 다른 다각형 및 라운드 형상들이 고려된다. 포스트들(314a 및 314a')은 동일한 형상을 갖지만, 포스트들(314a 및 314a')은 서로 수직으로 배향된다. 포스트들(314a)은 X 방향으로 장축으로 배향되는 반면, 포스트들(314a')은 Y 방향으로 장축으로 배향된다.
[0046]
도 3b에서, 포스트들(314b 및 314b')은 반복적인 벽돌 쌓기 패턴화된 서브유닛들(실선으로 표시됨)로 배열된다. 이 패턴은 "러닝 본드(running bond)"로서 또한 지칭된다. 도 3b에서, 각각의 열은 각각의 포스트(314b)의 폭의 절반(Y 방향으로 측정됨)에, 인접한 기공(320b)의 폭의 절반(Y 방향으로 측정됨)을 더한 것과 동일한 거리만큼 각각의 인접한 열로부터 Y 방향으로 오프셋된다. 즉, 각각의 기공들(320b)의 중심선은 인접한 포스트(314b)의 중심선과 정렬된다. 포스트들(314b)은 위에서 아래로 볼 때 정사각형 형상을 갖지만, 다른 다각형 및 라운드 형상들이 고려된다. 오프셋된 열들로 인해, 일부 열들의 (Y 방향의)단부들에 로케이팅되는 포스트들(314b')은 포스트들(314b) 크기의 일부일 뿐이다(예컨대, 도시된 바와 같은 직사각형 형상을 가짐).
[0047]
도 3c에서, 포스트들(314c 및 314c')은 반복되는 핀휠 패턴화된 서브유닛들(실선으로 표시됨)로 배열된다. 각각의 서브유닛은 포스트들(314c)의 외측 휠을 포함한다. 각각의 포스트(314c)는 휠의 각각의 인접한 포스트(314c)에 대해 90°만큼 회전된다. 외측 휠을 형성하는 포스트들(314c)은 중앙 포스트(314c')를 둘러싼다. 예시된 예들에서, 포스트들(314c)은 위에서 아래로 볼 때 직사각형 형상을 갖고, 포스트들(314c')은 위에서 아래로 볼 때 정사각형 형상을 갖지만, 다른 다각형 및 라운드 형상들이 고려된다.
[0048]
도 3d에서 포스트들(314d 및 314d')은 반복되는 바스켓 직조(basket weave) 패턴화된 서브유닛(실선으로 표시)으로 배열된다. 각각의 서브유닛은 2x2 그리드를 포함하며, 2x2 그리드의 각각의 개별 유닛은 한 쌍의 평행한 직사각형 포스트들을 포함한다. 포스트들(314d)의 각각의 쌍은 동일한 서브유닛 내 포스트들(314d')의 각각의 인접한 쌍에 대해 90°만큼 회전된다. 예시된 예에서, 포스트들(314d 및 314d')은 위에서 아래로 볼 때 직사각형 형상을 갖지만, 다른 다각형 및 라운드 형상들이 고려된다.
[0049]
도 3e에서, 포스트들(314e 및 314e')은 반복되는 헤링본(herringbone) 패턴화된 서브유닛들(실선으로 표시됨)로 배열된다. 포스트들은 각각의 포스트(314e)가 동일한 지그재그로 각각의 인접한 포스트(314e')에 수직이 되도록 지그재그 패턴으로 배열된다. 예시된 예에서, 포스트들(314e 및 314e')은 위에서 아래로 볼 때 직사각형 형상을 갖지만, 다른 다각형 및 라운드 형상들이 고려된다.
[0050]
도 3a 내지 도 3e에 도시된 상호연결된 기공 네트워크들을 통한 슬러리의 흐름은 다른 팩터들 중에서도, 기공 깊이, 기공 폭, 기공 지형, 표면 거칠기, 기공 비틀림 및 기공 네트워크 기하학적 구조에 기초하여 조절될 수 있다. 연마 패드에 걸친 전체 흐름 저항은 기공들을 통한 흐름 저항과 홈들을 통한 흐름 저항의 조합에 의존한다. 일반적으로, 홈들을 통한 흐름 저항은 기공들을 통한 흐름 저항과 비교하면 대략 동일하거나 더 낮다. 일부 실시예들에서, 연마 패드에 걸친 균일한 흐름을 용이하게 하기 위해, 홈들을 통한 총 흐름 저항이 기공들을 통한 총 흐름 저항과 매칭되는 것이 바람직할 수 있다. 일부 실시예들에서, 홈들을 통한 총 흐름 저항 대 기공들을 통한 총 흐름 저항의 비는 약 1:4 내지 약 1:1의 범위 내, 이를테면, 약 1:2 내지 약 1:1, 약 1:1.5 내지 약 1:1, 또는 약 1:1.1 내지 약 1:1이다.
[0051]
흐름 저항과 관련되는 기공 네트워크 기하학적 구조의 중요한 양상은 기공 네트워크의 방향성 또는 상호연결 정도이다. 도 3a 내지 도 3e에서, 일부 선형 기공들은 연마 엘리먼트에 걸쳐 완전히 연장되고 연마 엘리먼트의 맞은편 측들 상의 홈들에 연결된다. 이들은 "1차 기공들"로 지칭될 수 있고 점선들로 표시된다. 일부 다른 선형 기공들은 단 하나의 홈에만 연결되며 연마 엘리먼트에 걸쳐 부분적으로만 연장된다. 일부 대각 기공들은 2개의 상이한 홈들에 연결되지만, 연마 엘리먼트에 걸쳐 부분적으로만 연장된다. 이들은 "2차 기공들"로 지칭될 수 있다. 일부 다른 선형 기공들은 1차 또는 2차 기공들과만 교차하고 어떠한 홈들과도 연결되지 않는다. 이들은 "3차 기공들"로 지칭될 수 있다. 1차, 2차, 3차 기공들의 빈도 및 어레인지먼트는 각각의 기공 네트워크의 방향성 및 상호연결성에 영향을 미치고 이에 따라 그의 흐름 저항에 영향을 미친다. 도 3a 내지 도 3e에 대한 1차, 2차, 3차 기공들의 수는 표 2에 나열된다. 상호연결성의 간단한 척도인, 2개 이상의 기공들 사이의 연결들 수가 또한 표 2에 나열된다.
| 도 | 1차 기공 | 2차 기공 | 3차 기공 | 기공 연결들 |
| 3A | 2 | 10 | 19 | 48 |
| 3B | 6 | 12 | 33 | 78 |
| 3C | 2 | 8 | 8 | 25 |
| 3D | 14 | 16 | 48 | 154 |
| 3E | 0 | 45 | 36 | 105 |
[0052]
방향성 관점에서, 도 3a 및 도 3b의 1차 기공들 각각은 Y 방향인 반면, 도 3c 및 도 3d에서, 적어도 하나의 1차 기공이 X 및 Y 방향들 각각으로 배향된다. 따라서, 도 3a 및 도 3b에 도시된 기공 네트워크들은 단방향 또는 비대칭으로 지칭될 수 있는 반면, 도 3c 및 도 3d에 도시된 기공 네트워크는 양방향 또는 대칭으로 지칭될 수 있다. 도 3e는 양방향 네트워크의 다른 예이다. 일반적으로 기공 연결들의 수는 각각의 네트워크에서 3차 기공들의 수에 비례한다. 이 예에서, 도 3d에 도시된 기공 네트워크는 고도로 상호연결된 것으로 지칭될 수 있고, 도 3a 및 도 3c에 도시된 기공 네트워크들은 단지 약간만 상호연결된 것으로 지칭될 수 있으며, 도 3b 및 도 3e에 도시된 기공 네트워크들은 적당히 상호연결된 것으로 지칭될 수 있다.
[0053]
도 4a 내지 도 4f는 도 2a에 설명된 연마 패드(200)의 연마 엘리먼트들(204)과 함께 또는 그 대신에 사용될 수 있는 다양한 형상들을 갖는 연마 엘리먼트들(404a-f)을 갖는 연마 패드들(400a-400f)의 개략적인 평면도들이다. 도 4a 내지 도 4f의 연마 패드들(400a-400f) 각각은 연마 엘리먼트들(404a-f)을 표현하는 흰색 구역들(흰색 픽셀들의 구역들)과 기초 층(402)을 표현하는 검정색 구역들(검정색 픽셀들의 구역들)을 갖는 픽셀 차트를 포함한다.
[0054]
도 4a에서, 연마 엘리먼트들(404a)은 복수의 동심 환형 링들을 포함한다. 도 4b에서, 연마 엘리먼트들(404b)은 동심 환형 링들의 복수의 세그먼트들을 포함한다. 도 4c에서, 연마 엘리먼트들(404c)은 연마 패드(400c)의 중심으로부터 연마 패드(400c)의 에지까지 또는 그에 근접하게 연장되는 복수의 나선들(4개가 도시됨)을 형성한다. 도 4d에서, 복수의 불연속적인 연마 엘리먼트들(404d)이 기초 층(402) 상에 나선형 패턴으로 배열된다.
[0055]
도 4e에서, 복수의 연마 엘리먼트들(404e) 각각은 기초 층(402)으로부터 위쪽으로 연장되는 원통형 포스트를 포함한다. 다른 실시예들에서, 연마 엘리먼트들(404e)은 임의의 적합한 단면 형상으로 이루어지며, 예컨대, 열들이 패드(400e)의 하측 표면에 대체로 평행하게 절단된 섹션에서 토로이달형(toroidal), 부분 토로이달형(예컨대, 호), 타원형, 정사각형, 직사각형, 삼각형, 다각형, 불규칙 형상들, 또는 이들의 조합들을 갖는다. 도 4f는 기초 층(402)으로부터 위쪽으로 연장되는 복수의 이산 연마 엘리먼트들(404f)을 갖는 연마 패드(400f)를 예시한다. 도 4f의 연마 패드(400f)는 연마 엘리먼트들(404f) 중 일부가 연결되어 하나 이상의 폐쇄된 원들을 형성한다는 점을 제외하고는 연마 패드(400e)와 유사하다. 하나 이상의 폐쇄된 원들은 CMP 프로세스 동안 연마액을 유지하기 위한 댐(damn)들을 생성한다.
[0056]
도 5a 내지 도 5d는 표 3에 나열된 파라미터들에 따른 기공 아키텍처들을 갖는 격리된 기공들(520a) 또는 상호연결된 기공들(520b-d) 중 어느 하나를 갖는 예시적인 연마 엘리먼트들의 평면도들을 예시한다. 도 5a 내지 도 5d에서, 단일 연마 엘리먼트(504)(504a-d)가 도시된다. 각각의 연마 엘리먼트(504a-d)는 복수의 대응하는 홈들(510(510a-d))에 의해 인접한 연마 엘리먼트들(미도시)로부터 이격된다. 각각의 연마 엘리먼트(504a-d)의 기공 밀도는 대략 25%이다. 각각의 기공의 깊이는 약 100㎛이다. 위에 나열된 파라미터들에 기초하여, 하나의 기본 방향에서 단일 연마 엘리먼트에 걸쳐 평균 새로운 슬러리 부피 분율(average new slurry volume fraction)의 시간 기반 에볼루션(evolution)은 CFD(computational fluid dynamics) 모델링을 사용하여 시뮬레이팅되었다. 결과들은 각각의 도면의 우측 상에 그래픽으로 도시된다. 실선들은 연마 표면(예컨대, 도 2a의 연마 표면(206))에서의 평균 새로운 슬러리 부피 분율을 표시한다. 연마 표면의 표면 거칠기로 인한 흐름 저항은 시뮬레이션에 포함되지 않는다는 것에 주의한다. 점선들은 (예컨대, 연마 표면의 평면 아래 50㎛ 깊이 또는 기공들의 전체 깊이의 약 절반에서) 기공들 내의 평균 새로운 슬러리 부피 분율을 표시한다.
| 도 | 기공 폭 (㎛) | 기공 피치 (㎛) | 홈 폭 (mm) |
| 5A | 80 | 80 | 340 |
| 5B | 80 | 480 | 340 |
| 5C | 80 | 480 | 680 |
| 5D | 160 | 800 | 340 |
[0057]
도 5a(격리된 기공들(520a))에 도시된 바와 같이, 연마 표면에서의 슬러리 에볼루션의 초기 레이트(시간의 함수로써 평균 새로운 슬러리 부피 비율의 관점에서 측정됨)는 501a로 라벨링된 구역에서 실선의 평균 기울기에 대응한다. 마찬가지로, 기공들 내의 슬러리 에볼루션의 초기 레이트는 503a로 라벨링된 구역에서 점선의 평균 기울기에 대응한다. 따라서, 본원에서 사용된 바와 같은 "초기 레이트"라는 용어는 평균 새로운 슬러리 부피 분율이 안정세 유지(plateau)를 시작하기 전 일정 시간 범위 내에서 시간의 함수로써 평균 새로운 슬러리 부피 분율의 그래프의 평균 기울기를 지칭할 수 있다. 도시된 바와 같이, 기공들 내 슬러리 에볼루션의 초기 레이트는 연마 표면에서의 슬러리 에볼루션의 초기 레이트에 비해 약 30% 만큼 감소된다. 이와 대조적으로, 도 5b(상호연결된 기공들(520b))에 도시된 바와 같이, 기공들 내의 슬러리 에볼루션의 초기 레이트는 연마 표면에서의 슬러리 에볼루션의 초기 레이트와 대략 동일하다. 도 5b에 도시된 바와 같이, 상호연결된 기공들(520b) 내의 평균 새로운 슬러리 부피 분율은 초기 레이트에서 90% 이상(예컨대, 약 95%) 만큼 높이 도달하는 반면, 격리된 기공들 내의 평균 새로운 슬러리 부피 분율(도 5a)은 단지 초기 레이트에서 약 60% 내지 약 70%(예컨대, 약 65%)에 도달한다. 따라서, 상호연결된 기공들은 격리된 기공들에 비해 더 빠르고 균일한 슬러리 운송을 초래한다.
[0058]
도 5b에 도시된 바와 같이, 상호연결된 기공들 내의 평균 새로운 슬러리 부피 분율은 도시된 시간 기간 동안 약 100%에 도달하는 반면, 격리된 기공들 내의 평균 새로운 슬러리 부피 분율은 단지 동일한 시간 기간에 걸쳐 약 75% 내지 약 80%에 도달한다. 따라서, 상호연결된 기공들은 짧은 시간 스케일들(예컨대, 약 0.5초 미만)에 걸쳐 오래된 슬러리를 새로운 슬러리로 보다 완전하게 대체("턴오버"로 지칭됨)하게 한다.
[0059]
도 5c(도 5b에 비해 2X 홈 폭을 가짐)에 도시된 바와 같이, 슬러리 에볼루션의 초기 레이트는 연마 표면에서 그리고 기공들 내에서 도 5b와 대략 동일하다. 그러나, 도 5b에서, 상호연결된 기공들(520b) 내의 평균 새로운 슬러리 부피 분율은 초기 레이트에서 90% 이상(예컨대, 약 95%) 만큼 높이 도달하는 반면, 상호연결된 기공들(520c) 내의 평균 새로운 슬러리 부피 분율은 단지 초기 레이트에서 약 70%에 도달한다. 따라서, 도 5b의 홈(510b)의 감소된 폭은 도 5c의 홈(510c)의 2X 홈 폭과 비교하여 더 빠른 슬러리 운송을 초래한다. 이러한 차이는 홈(510b)에 비해 홈(510c)을 통한 흐름에 대한 감소된 저항에 기인할 수 있으며, 이는 기공들(520c)을 통해 운송되는 슬러리의 총 부피를 감소시킨다. 슬러리 운송이 도 5b에서 도 5c로 감소하더라도, 상호연결된 기공들(520c)은 격리된 기공들에 비해 여전히 더 빠르고 더 균일한 슬러리 운송을 초래한다.
[0060]
도 5d(도 5b에 비해 더 큰 기공 폭 및 더 큰 기공 피치를 가짐)에 도시된 바와 같이, 슬러리 에볼루션의 초기 레이트는 도 5a의 격리된 기공(510a)에 대한 결과들과 유사하다. 따라서, 도 5d에 도시된 상호연결된 기공들(510d)의 더 큰 폭 및 피치는 도 5b 내지 도 5c에 도시된 상호연결된 기공들(510b-c)에 비해 더 느리고 덜 균일한 슬러리 운송을 초래한다. 이러한 차이는 기공들(510d) 내에서 슬러리의 감소된 상호 혼합에 기인할 수 있으며, 이는 위에서 설명된 바와 같은 상호연결된 기공 아키텍처의 효율의 상당 부분을 제거할 수 있다.
[0061]
실험 데이터는 위에서 설명된 CFD 모델링 결과들을 뒷받침한다. 도 5e에서, 다양한 슬러리 유량들에서 측정된 산화물 제거 레이트들이 도 5a 내지 도 5d에 도시된 각각의 연마 엘리먼트(504a-d)에 대해 예시된다. 데이터 세트들(524a-d)은 각각 연마 엘리먼트들(504a-d)에 대응한다. 특히, 상호연결된 기공들을 통한 슬러리 운송의 개선들(예컨대, 보다 빠른 슬러리 운송, 보다 균일한 슬러리 운송 및/또는 보다 완전한 슬러리 턴오버)로 인해, 산화물 제거 레이트들은 격리된 기공들을 갖는 연마 엘리먼트(504a)에 비해 연마 엘리먼트들(504b-c)을 사용하여 더 높다(적어도, 슬러리 유량의 일정 최소 레벨보다 높음). 일 예에서, 산화물 제거 레이트는 약 25% 이상 증가된다. 다른 예에서, 산화물 제거 레이트는 약 50% 이상 증가된다.
[0062]
도 5f에서, 도 5a 내지 도 5d에 도시된 각각의 연마 엘리먼트(504a-d)에 대한 결함 카운트들은 대응하는 새로운 슬러리 포화 시간들에 대해 예시된다. 데이터 포인트들(526a-d)은 각각 연마 엘리먼트들(504a-d)에 대응한다. 특히, 상호연결된 기공들을 통한 슬러리 운송의 개선들(예컨대, 보다 빠른 슬러리 운송, 보다 균일한 슬러리 운송 및/또는 보다 완전한 슬러리 턴오버)로 인해, 결함 카운트들이 격리된 기공들을 갖는 연마 엘리먼트(504a)에 비해 연마 엘리먼트들(504b-c)을 사용하여 낮아진다. 일 예에서, 결함 카운트들이 약 40% 이상 감소된다. 다른 예에서, 결함 카운트들이 약 50% 이상 감소된다.
적층 제조 시스템 및 프로세스 예들(Additive Manufacturing System and Process Examples)
[0063]
도 6a는, 일부 실시예들에 따라, 본원에서 설명된 연마 패드들을 형성하는 데 사용될 수 있는 적층 제조 시스템의 개략적인 단면도이다. 여기서, 적층 제조 시스템(600)은 이동식 제조 지지부(602), 제조 지지부(602) 위에 배치된 복수의 디스펜스 헤드들(604 및 606), 경화 소스(608) 및 시스템 제어기(610)를 특징으로 한다. 일부 실시예들에서, 디스펜스 헤드들(604, 606)은 연마 패드 제조 프로세스 동안 서로 독립적으로 그리고 제조 지지부(602)와 독립적으로 이동한다. 여기서, 제1 및 제2 디스펜스 헤드들(604, 606)은 위에서 설명된 바와 같이 각각 폴리머 재료(212) 및 기공 피처들(611)을 형성하는 데 사용되는 제1 프리-폴리머 조성물 소스(612) 및 선택적인 희생 재료 소스(614)에 각각 유체적으로 커플링된다. 적층 제조 시스템(600)은 위에서 설명된 기초 층(202)을 형성하는 데 사용되는 제2 프리-폴리머 조성물 소스에 유체적으로 커플링되는 적어도 하나 초과의 디스펜스 헤드(예컨대, 제3 디스펜스 헤드, 미도시)를 특징으로 할 수 있다. 일부 실시예들에서, 적층 제조 시스템(600)은 상이한 프리-폴리머 조성물 또는 희생 재료 조성물을 각각 디스펜싱하기 위해 원하는 만큼 많은 디스펜스 헤드들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 적층 제조 시스템(600)은 2개 이상의 디스펜스 헤드들이 동일한 프리-폴리머 조성물들 또는 희생 재료 조성물들을 디스펜싱하도록 구성되는 복수의 디스펜스 헤드들을 더 포함한다.
[0064]
여기서, 디스펜스 헤드들(604, 606) 각각은 디스펜스 헤드 저장소들로 전달되는 개개의 프리-폴리머 조성물(612) 및 희생 물질 조성물(614)의 액적들(630, 632)을 분사하도록 구성된 액적 분사 노즐들(616)의 어레이를 특징으로 한다. 여기서, 액적들(630, 632)은 제조 지지부를 향해, 그리고 이에 따라 제조 지지부(602) 상으로 또는 제조 지지부(602) 상에 배치된 이전에 형성된 인쇄 층(618) 위로 분사된다. 디스펜스 헤드들(604, 606) 각각은 그의 다른 노즐들(616)의 발사(firing)와 독립적으로 개개의 기하학적 어레이 또는 패턴으로 노즐들(616) 각각으로부터 액적들(630, 632)을 발사(액적들의 분사를 제어)하도록 구성될 수 있다. 여기서, 노즐들(616)은 디스펜스 헤드들(604, 606)이 제조 지지부(602)에 대해 이동할 때 형성될 인쇄 층, 이를테면 인쇄 층(624)에 대한 액적 디스펜스 패턴에 따라 독립적으로 발사된다. 일단 디스펜싱되면, 프리-폴리머 조성물(612)의 액적들(630) 및/또는 희생 재료 조성물(614)의 액적들(632)은 부분적으로 형성된 인쇄 층(624)과 같은 인쇄 층을 형성하기 위해 경화 소스(608), 예컨대, 전자기 방사선 소스 이를테면, UV 방사선 소스에 의해 제공되는 전자기 방사선, 예컨대, UV 방사선(626)에 대한 노출에 의해 적어도 부분적으로 경화된다.
[0065]
일부 실시예들에서, 프리-폴리머 조성물들(612)의 디스펜싱된 액적들(630)과 같은 프리-폴리머 조성물들의 디스펜싱된 액적들은 전자기 방사선에 노출되어 액적이 도 6b의 설명에서 기술된 바와 같이 평형 크기로 확산되기 전에 액적을 물리적으로 고정시킨다. 전형적으로, 디스펜싱된 액적들은 액적이 표면 이를테면, 제조 지지부(602) 또는 제조 지지부(602) 상에 배치된 이전에 형성된 인쇄 층(618)의 표면과 접촉하는 1초 이하 내에 그의 프리-폴리머 조성물들을 적어도 부분적으로 경화시키도록 전자기 방사선에 노출된다.
[0066]
도 6b는 일부 실시예들에 따라 도 6a에 설명된 이전에 형성된 층(618)과 같이 이전에 형성된 층의 표면(618a) 상에 배치된 액적(630)을 개략적으로 예시하는 확대 단면도들이다. 전형적인 적층 제조 프로세스에서, 액적(630a)과 같은 프리-폴리머 조성물의 액적은 확산되고, 액적(630a)이 표면(618a)에 접촉한 시간 순간으로부터 약 1초 이내에 이전에 형성된 층의 표면(618a)과 평형 접촉각 α에 도달한다. 평형 접촉각 α는 적어도 프리-폴리머 조성물의 재료 특성들 및 이전에 형성된 층, 예컨대, 이전에 형성된 층(618)의 표면(618a)에서의 에너지(표면 에너지)의 함수이다. 일부 실시예들에서, 이전에 형성된 층의 표면(618a)과의 액적 접촉각을 고정하기 위해 디스펜싱된 액적이 평형 크기에 도달하기 전에 디스펜싱된 액적을 적어도 부분적으로 경화시키는 것이 바람직하다. 이러한 실시예들에서, 고정된 액적(630b)의 접촉각 θ는 그의 평형 크기로 확산되도록 허용되었던 동일한 프리-폴리머 조성물의 액적(630a)의 평형 접촉각 α보다 크다.
[0067]
여기서, 디스펜싱된 액적을 적어도 부분적으로 경화시키는 것은 동일하거나 상이한 프리-폴리머 조성물의 인접하게 배치된 액적들과의 그리고 액적들 내에서의 프리-폴리머 조성물(들)의 적어도 부분적인 중합, 예컨대, 가교를 야기하여 연속적인 폴리머 상을 형성한다. 일부 실시예들에서, 희생 재료 조성물이 내부에서 디스펜싱되기 전에 프리-폴리머 조성물들이 디스펜싱되고 적어도 부분적으로 경화되어 원하는 기공 주위에 웰(well)을 형성한다.
[0068]
위에서 설명된 바와 같이, 희생 재료의 증착은 연마 패드에 기공 형성 피처들을 형성하는 데 사용된다. 그러나 일부 다른 예들에서, 본원에서 설명된 연마 패드들은 기공 형성 피처들을 사용하지 않고 제작될 수 있다. 이러한 예들에서, 선택적인 희생 재료 소스(614)는 생략될 수 있고, 기공들은 폴리머 재료(212)의 연속적인 폴리머 상 내에 공극 공간들로서 형성될 수 있다.
제형 및 재료 예들
[0069]
위에서 설명된 연마 엘리먼트들의 기초 층(202) 및 폴리머 재료(212)를 형성하는 데 사용되는 프리-폴리머 조성물들은 각각 기능성 폴리머들, 기능성 올리고머들, 기능성 모노머들, 반응성 희석제들 및 광개시제들 중 하나 이상의 혼합물을 포함한다.
[0070]
적어도 2개의 프리-폴리머 조성물들 중 하나 또는 둘 모두를 형성하는 데 사용될 수 있는 적합한 기능성 폴리머들의 예들은 디, 트리, 테트라를 포함한 다기능성 아크릴레이트들 및 고기능 아크릴레이트들 이를테면, 1,3,5-트리아크릴로일헥사하이드로-1,3,5-트리아진 또는 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트를 포함한다.
[0071]
적어도 2개의 프리-폴리머 조성물들 중 하나 또는 둘 모두를 형성하는 데 사용될 수 있는 적합한 기능성 올리고머들의 예들은 단기능성 및 다기능성 올리고머들, 아크릴레이트 올리고머, 이를테면, 지방족 우레탄 아크릴레이트 올리고머들, 지방족 6기능성 우레탄 아크릴레이트 올리고머들, 디아크릴레이트, 지방족 6기능성 아크릴레이트 올리고머들, 다기능성 우레탄 아크릴레이트 올리고머들, 지방족 우레탄 디아크릴레이트 올리고머들, 지방족 우레탄 아크릴레이트 올리고머들, 지방족 디아크릴레이트 올리고머들과 지방족 폴리에스테르 우레탄 디아크릴레이트의 블렌드들, 또는 이들의 조합들, 예컨대, 비스페놀-A 에톡실레이트 디아크릴레이트 또는 폴리부타디엔 디아크릴레이트, 4기능성 아크릴화 폴리에스테르 올리고머들, 지방족 폴리에스테르 기반 우레탄 디아크릴레이트 올리고머들 및 지방족 폴리에스테르 기반 아크릴레이트들 및 디아크릴레이트들을 포함한다.
[0072]
적어도 2개의 프리-폴리머 조성물들 중 하나 또는 둘 모두를 형성하는 데 사용될 수 있는 적합한 모노머들의 예들은 단기능성 모노머들 및 다기능성 모노머들 둘 모두를 포함한다. 적합한 단기능성 모노머들은 테트라하이드로푸르푸릴 아크릴레이트(예컨대, Sartomer®로부터의 SR285), 테트라하이드로푸르푸릴 메타크릴레이트, 비닐 카프로락탐, 이소보르닐 아크릴레이트, 이소보르닐 메타크릴레이트, 2-페녹시에틸 아크릴레이트, 2-페녹시에틸 메타크릴레이트, 2-(2-에톡시에톡시)에틸 아크릴레이트, 이소옥틸 아크릴레이트, 이소데실 아크릴레이트, 이소데실 메타크릴레이트, 라우릴 아크릴레이트, 라우릴 메타크릴레이트, 스테아릴 아크릴레이트, 스테아릴 메타크릴레이트, 사이클릭 트리메틸롤프로판 포르말 아크릴레이트, 2-[[(부틸아미노) 카르보닐]옥시]에틸 아크릴레이트(예컨대, RAHN USA Corporation으로부터의 Genomer 1122), 3,3,5-트리메틸시클로헥산 아크릴레이트, 또는 단기능성 메톡실레이티드 PEG (350) 아크릴레이트를 포함한다. 적합한 다기능성 모노머들은 디올들 및 폴리에테르 디올들의 디아크릴레이트들 또는 디메타크릴레이트들, 이를테면, 프로폭실레이티드 네오펜틸 글리콜 디아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디메타크릴레이트, 1,3-부틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 1,3-부틸렌 글리콜 디메타크릴레이트 1,4-부탄디올 디아크릴레이트, 1,4-부탄디올 디메타크릴레이트, 알콕실레이티드 지방족 디아크릴레이트(예컨대, Sartomer®로부터의 SR9209A), 디에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 디에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 디프로필렌 글리콜 디아크릴레이트, 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트, 트리에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 알콕실레이티드 헥산디올 디아크릴레이트들, 또는 이들의 조합들, 예컨대, Sartomer®로부터의 SR562, SR563, SR564를 포함한다.
[0073]
전형적으로, 프리-폴리머 조성물들 중 하나 이상을 형성하는 데 사용되는 반응성 희석제들은 적어도 단기능성이고 자유 라디칼들, 루이스산들 및/또는 전자기 방사선에 노출될 때 중합을 겪는다. 적합한 반응성 희석제들의 예들은 모노아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 옥틸데실 아크릴레이트, 사이클릭 트리메틸올프로판 포르말 아크릴레이트, 카프로락톤 아크릴레이트, 이소보르닐 아크릴레이트(IBOA) 또는 알콕시화 라우릴 메타크릴레이트를 포함한다.
[0074]
적어도 2개의 상이한 프리-폴리머 조성물들 중 하나 이상을 형성하는 데 사용되는 적합한 광개시제들의 예들은 중합체성 광개시제들 및/또는 올리고머 광개시제들 이를테면, 벤조인 에테르들, 벤질 케탈들, 아세틸 페논들, 알킬 페논들, 포스핀 산화물들, 벤조페논 화합물들 및 아민 상승제를 포함하는 티옥산톤 화합물들, 또는 이들의 조합들을 포함한다.
[0075]
위에서 설명된 프리-폴리머 조성물들로 형성된 연마 패드 재료들의 예들은 전형적으로 폴리아미드들, 폴리카보네이트들, 폴리에스테르들, 폴리에테르 케톤들, 폴리에테르들, 폴리옥시메틸렌들, 폴리에테르 설폰, 폴리에테르이미드들, 폴리이미드들, 폴리올레핀들, 폴리실록산들, 폴리설폰들, 폴리페닐렌들, 폴리페닐렌 설파이드들, 폴리우레탄들, 폴리스티렌, 폴리아크릴로니트릴들, 폴리아크릴레이트들, 폴리메틸메타크릴레이트들, 폴리우레탄 아크릴레이트들, 폴리에스테르 아크릴레이트들, 폴리에테르 아크릴레이트들, 에폭시 아크릴레이트들, 폴리카보네이트들, 폴리에스테르들, 멜라민들, 폴리설폰들, 폴리비닐 재료들, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 할로겐화 폴리머들, 이들의 블록 코폴리머들 및 랜덤 코폴리머들, 및 이들의 조합들로 구성된 그룹으로부터 선택되는, 올리고머 및/또는 폴리머 세그먼트들, 화합물들, 또는 재료들 중 적어도 하나를 포함한다.
[0076]
위에서 설명된 기공 피처들을 형성하는 데 사용될 수 있는 희생 재료 조성물(들)은 수용성 재료들 이를테면, 글리콜(예컨대, 폴리에틸렌 글리콜), 글리콜-에테르들 및 아민들을 포함한다. 본원에서 설명된 기공 형성 피처들을 형성하는 데 사용될 수 있는 적합한 희생 재료 전구체들의 예들은 에틸렌 글리콜, 부탄디올, 이량체 디올, 프로필렌 글리콜-(1,2) 및 프로필렌 글리콜-(1,3), 옥탄-1,8-디올, 네오펜틸 글리콜, 시클로헥산 디메탄올(1,4-비스-히드록시메틸시클로헥산), 2-메틸-1,3-프로판 디올, 글리세린, 트리메틸올프로판, 헥산디올-(1,6), 헥산트리올-(1,2,6) 부탄 트리올-(1,2,4), 트리메틸올에탄, 펜타에리트리톨, 퀴니톨, 만니톨 및 소르비톨, 메틸글리코시드, 또한 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜들, 디부틸렌 글리콜, 폴리부틸렌 글리콜들, 에틸렌 글리콜, 에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르(EGMBE), 디에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르, 에탄올아민, 디에탄올아민(DEA), 트리에탄올아민(TEA) 및 이들의 조합들을 포함한다.
[0077]
일부 실시예들에서, 희생 재료 전구체는 수용성 중합체, 이를테면, 1-비닐-2-피롤리돈, 비닐이미다졸, 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 아크릴산, 나트륨 스티렌설포네이트, Hitenol BC10®, Maxemul 6106®하이드록시에틸 아크릴레이트 및 [2- (메타크릴로일옥시)에틸트리메틸암모늄 클로라이드, 3-알릴옥시-2-히드록시-1-프로판술폰산 나트륨, 나트륨 4-비닐벤젠술포네이트, [2-(메타크릴로일옥시)에틸]디메틸-(3-술포프로필)암모늄 수산화물, 2-아크릴아미드-2- 메틸-1-프로판술폰산, 비닐포스폰산, 알릴트리페닐포스포늄 클로라이드, (비닐벤질)트리메틸암모늄 클로라이드, 알릴트리페닐포스포늄 클로라이드, (비닐벤질)트리메틸암모늄 클로라이드, E-SPERSE RS-1618, E-SPERSE RS-1596, 메톡시 폴리에틸렌 글리콜 모노아크릴레이트, 메톡시 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 메톡시 폴리에틸렌 글리콜 트리아크릴레이트, 또는 이들의 조합들을 포함한다.
[0078]
여기서, 도 6a에 도시된 적층 제조 시스템(600)은 그 동작들을 지시하기 위한 시스템 제어기(610)를 더 포함한다. 시스템 제어기(610)는 메모리(635)(예컨대, 비휘발성 메모리) 및 지원 회로들(636)과 함께 동작 가능한 프로그래밍 가능 CPU(central processing unit)(634)를 포함한다. 지원 회로들(636)은 CPU(634)에 통상적으로 커플링되고, 적층 제조 시스템(600)의 다양한 컴포넌트들의 제어를 용이하게 하도록 이 다양한 컴포넌트들에 커플링된 캐시, 클록 회로들, 입력/출력 서브시스템들, 전력 공급기들 등 및 이들의 조합들을 포함한다. CPU(634)는 적층 제조 시스템(600)의 다양한 컴포넌트들 및 서브-프로세서들을 제어하기 위해 산업 현장에서 사용되는 임의의 형태의 범용 컴퓨터 프로세서 중 하나 이를테면, PLC(programmable logic controller)이다. CPU(634)에 커플링된 메모리(635)는 비-일시적이고, 그리고 전형적으로, 쉽게 이용가능한 메모리들, 이를테면, RAM(random access memory), ROM(read only memory), 플로피 디스크 드라이브, 하드 디스크, 또는 로컬 또는 원격의 임의의 다른 형태의 디지털 저장소 중 하나 이상이다.
[0079]
전형적으로, 메모리(635)는, CPU(634)에 의해 실행될 때 제조 시스템(600)의 동작을 용이하게 하는 명령들을 포함하는 컴퓨터-판독가능 저장 매체들(예컨대, 비휘발성 메모리)의 형태이다. 메모리(635) 내 명령들은 본 개시내용의 방법들을 구현하는 프로그램과 같은 프로그램 제품의 형태이다.
[0080]
프로그램 코드는 다수의 상이한 프로그래밍 언어들 중 임의의 하나를 준수할 수 있다. 일 예에서, 본 개시내용은 컴퓨터 시스템과 함께 사용하기 위한, 컴퓨터-판독가능 저장 매체들 상에 저장된 프로그램 제품으로서 구현될 수 있다. 프로그램 제품의 프로그램(들)은 (본원에서 설명되는 방법들을 포함하는) 실시예들의 기능들을 정의한다.
[0081]
예시적인 컴퓨터-판독가능 저장 매체들은, (i) 정보가 영구적으로 저장되는 비-기록가능 저장 매체들(예컨대, 컴퓨터 내의 판독-전용 메모리 디바이스들, 이를테면, CD-ROM 드라이브에 의해 판독가능한 CD-ROM 디스크들, 플래시 메모리, ROM 칩들, 또는 임의의 타입의 솔리드-스테이트 비-휘발성 반도체 메모리); 및 (ⅱ) 변경가능한 정보가 저장되는 기록가능 저장 매체들(예컨대, 디스켓 드라이브 내의 플로피 디스크들 또는 하드-디스크 드라이브 또는 임의의 유형의 솔리드-스테이트 랜덤-액세스 반도체 메모리)을 포함한다(그러나 이에 제한되지는 않음). 그러한 컴퓨터-판독가능 저장 매체들은, 본원에서 설명되는 방법들의 기능들을 지시하는 컴퓨터-판독가능 명령들을 보유하는 경우, 본 개시내용의 실시예들이다. 일부 실시예들에서, 본원에서 기술된 방법들 또는 방법들의 부분들은 하나 이상의 ASIC(application specific integrated circuit)들, FPGA(field-programmable gate array)들, 또는 다른 유형들의 하드웨어 구현들에 의해 수행된다. 일부 다른 실시예들에서, 본원에서 기술된 연마 패드 제조 방법들은 소프트웨어 루틴들, ASIC(들), FPGA들 및/또는 다른 유형들의 하드웨어 구현들의 조합에 의해 수행된다.
[0082]
여기서, 시스템 제어기(610)는 제조 지지부(602)의 모션, 디스펜스 헤드들(604 및 606)의 모션, 그로부터 프리-폴리머 조성물들의 액적들을 분사하기 위한 노즐들(616)의 발사, 및 UV 방사선 소스(608)에 의해 제공되는 디스펜싱된 액적들의 경화의 정도 및 타이밍을 지시한다. 일부 실시예들에서, 제조 시스템(600)의 동작을 지시하기 위해 시스템 제어기에 의해 사용되는 명령들은 형성될 인쇄 층들 각각에 대한 액적 디스펜스 패턴들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 액적 디스펜스 패턴들은 CAD 호환 가능한 디지털 인쇄 명령들로서 메모리(635)에 집합적으로 저장된다.
[0083]
도 7은 본원에서 설명되는 실시예들에 따라 연파 패드의 인쇄 층을 형성하는 방법을 기술하는 흐름도이다. 방법(700)의 실시예들은 도 6a의 적층 제조 시스템(600) 및 도 6b의 고정된 액적들과 같이 본원에서 설명된 시스템들 및 시스템 동작들 중 하나 이상과 조합하여 사용될 수 있다. 또한, 방법(700)의 실시예들은 본원에서 도시되고 설명된 연마 패드들의 실시예들 중 임의의 하나 또는 조합을 형성하는 데 사용될 수 있다.
[0084]
활동(710)에서, 방법(700)은 프리-폴리머 조성물의 액적들을 디스펜싱하는 단계 및 선택적으로 미리 결정된 액적 디스펜스 패턴에 따라 이전에 형성된 인쇄 층의 표면 상에 희생 재료 조성물의 액적들을 디스펜싱하는 단계를 포함한다.
[0085]
활동(720)에서, 방법(700)은 복수의 기공 피처들을 포함하는 인쇄 층을 형성하도록 프리-폴리머 조성물의 디스펜싱된 액적들을 적어도 부분적으로 경화시키는 단계를 포함한다.
[0086]
일부 실시예들에서, 방법(700)은 Z 방향, 즉 제조 지지부 또는 제조 지지부 위에 배치된 이전에 형성된 인쇄 층의 표면에 직교하는 방향으로 스택된 복수의 인쇄 층들을 형성하기 위한 활동들(710 및 720)의 순차적인 반복들을 더 포함한다. 각각의 인쇄 층을 형성하는 데 사용되는 미리 결정된 액적 디스펜스 패턴은 그 아래에 배치된 이전 인쇄 층을 형성하는 데 사용되는 미리 결정된 액적 디스펜스 패턴과 동일하거나 상이할 수 있다. 일부 실시예들에서, 복수의 인쇄 층들은 내부에 형성된 복수의 기공들 또는 기공 피처들을 갖는 연마 층을 포함한다. 일부 실시예들에서, 복수의 인쇄 층들은 내부에 형성된 복수의 기공 형성 피처들을 갖는 연마 층을 포함하며, 여기서 복수의 기공 형성 피처들은 희생 재료 조성물을 포함한다.
[0087]
전술한 바가 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 다른 및 부가적인 실시예들이 본 개시내용의 기본 범위로부터 벗어나지 않으면서 고안될 수 있고, 본 개시내용의 범위는 다음의 청구항들에 의해 결정된다.
Claims (20)
- 연마 패드로서,
복수의 연마 엘리먼트들; 및
상기 연마 엘리먼트들 사이에 배치된 복수의 홈들을 포함하고,
각각의 연마 엘리먼트는 복수의 개별 포스트들을 포함하고,
각각의 포스트는,
상기 연마 패드의 연마 표면의 일부를 형성하는 개별 표면; 및
상기 개별 표면으로부터 아래쪽으로 연장되는 하나 이상의 측벽들을 포함하고,
상기 복수의 개별 포스트들의 측벽들은 상기 포스트들 사이에 복수의 기공들을 정의하는,
연마 패드. - 제1 항에 있어서,
상기 기공들은 상호연결되는,
연마 패드. - 제1 항에 있어서,
적어도 하나의 기공은 각각의 연마 엘리먼트에 걸쳐 완전히 연장되고 상기 연마 엘리먼트의 맞은편 측들 상의 홈들에 연결되는,
연마 패드. - 제1 항에 있어서,
상기 연마 엘리먼트들로 형성된 연마 층은 상기 연마 패드의 기초 층 위로 제1 높이로 연장되고, 상기 기공들의 깊이는 상기 제1 높이와 대략 동일한,
연마 패드. - 제1 항에 있어서,
각각의 기공의 폭은 각각의 홈의 폭보다 작은,
연마 패드. - 제1 항에 있어서,
상기 연마 엘리먼트들 및 개별 포스트들은 상기 홈을 통한 총 흐름 저항 대 상기 기공들을 통한 총 흐름 저항의 비(ratio)가 약 1:4 내지 약 1:1이 되도록 포지셔닝되는,
연마 패드. - 제1 항에 있어서,
상기 연마 엘리먼트들 및 상기 개별 포스트들은 상기 홈들을 통한 총 흐름 저항이 상기 기공들을 통한 총 흐름 저항과 대략 동일하도록 포지셔닝되는,
연마 패드. - 제1 항에 있어서,
상기 기공들의 깊이는 상기 홈들의 깊이와 대략 동일한,
연마 패드. - 제1 항에 있어서,
상기 포스트들은 반복 서브유닛들로 배열되는,
연마 패드. - 제9 항에 있어서,
각각의 반복 서브유닛은 피라미드 패턴을 포함하는,
연마 패드. - 제9 항에 있어서,
상기 각각의 반복 서브유닛은 벽돌 쌓기 패턴(brick-lay pattern)을 포함하는,
연마 패드. - 제9 항에 있어서,
각각의 반복 서브유닛은 핀휠(pinwheel) 패턴을 포함하는,
연마 패드. - 연마 패드를 형성하는 방법으로서,
(a) 미리 결정된 액적 디스펜스 패턴(droplet dispense pattern)에 따라 이전에 형성된 인쇄 층의 표면 상에 프리-폴리머 조성물의 액적들을 디스펜싱하는 단계;
(b) 인쇄 층을 형성하도록 상기 프리-폴리머 조성물의 상기 디스펜싱된 액적들을 적어도 부분적으로 경화시키는 단계; 및
(c) 복수의 연마 엘리먼트들을 형성하도록 (a) 및 (b)를 순차적으로 반복하는 단계를 포함하고,
상기 연마 엘리먼트들 사이에 복수의 홈들이 배치되고, 각각의 연마 엘리먼트는 복수의 개별 포스트들을 포함하고,
각각의 포스트는,
상기 연마 패드의 연마 표면의 일부를 형성하는 개별 표면; 및
상기 개별 표면으로부터 아래쪽으로 연장되는 하나 이상의 측벽들을 포함하고,
상기 복수의 개별 포스트들의 측벽들은 상기 포스트 사이에 복수의 기공들을 정의하고, 상기 기공들은 상호연결되는,
연마 패드를 형성하는 방법. - 제13 항에 있어서,
상기 미리 결정된 액적 디스펜스 패턴에 따라 상기 이전에 형성된 인쇄 층의 표면 상에 희생 재료 조성물의 액적들을 디스펜싱하는 단계를 더 포함하는,
연마 패드를 형성하는 방법. - 제13 항에 있어서,
상기 미리 결정된 액적 디스펜스 패턴은 반복 서브유닛들의 포스트들의 어레인지먼트에 대응하는,
연마 패드를 형성하는 방법. - 제15 항에 있어서,
상기 각각의 반복 서브유닛은 피라미드 패턴, 벽돌 쌓기 패턴, 또는 핀휠 패턴 중 적어도 하나를 포함하는,
연마 패드를 형성하는 방법. - 기판을 연마하는 방법으로서,
연마 패드의 연마 표면에 대해 기판을 가압하는 단계를 포함하고, 상기 연마 패드는 복수의 연마 엘리먼트들 및 상기 연마 엘리먼트들 사이에 배치된 복수의 홈들을 포함하며, 각각의 연마 엘리먼트는 복수의 개별 포스트들을 포함하고,
각각의 포스트는,
상기 연마 패드의 연마 표면의 일부를 형성하는 개별 표면; 및
상기 개별 표면으로부터 아래쪽으로 연장되는 하나 이상의 측벽들을 포함하고,
상기 복수의 개별 포스트들의 측벽들은 상기 포스트들 사이에 복수의 기공들을 정의하는,
기판을 연마하는 방법. - 제17 항에 있어서,
상기 기공들은 상호연결되는,
기판을 연마하는 방법. - 제17 항에 있어서,
적어도 하나의 기공은 각각의 연마 엘리먼트에 걸쳐 완전히 연장되고 상기 연마 엘리먼트의 맞은편 측들 상의 홈들에 연결되는,
기판을 연마하는 방법. - 제17 항에 있어서,
각각의 기공의 폭은 각각의 홈의 폭보다 작고, 상기 기공들의 깊이는 상기 홈들의 깊이와 대략 동일한,
기판을 연마하는 방법.
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