KR20170018359A

KR20170018359A - 고분자 연마 패드의 원심 성형법

Info

Publication number: KR20170018359A
Application number: KR1020167037075A
Authority: KR
Inventors: 게리 퀴글리; 조지 크레이크; 케빈 송; 콜리 홀라니; 롱 엔귄; 메트 리처드슨; 페피토 갈베즈; 피터 맥키버; 토마스 웨스트
Original assignee: 토마스 웨스트 인코포레이티드
Priority date: 2014-06-05
Filing date: 2015-05-14
Publication date: 2017-02-17
Also published as: WO2015187338A9; WO2015187338A1; TW201607643A; TWI665033B; SG11201610107TA; KR102376599B1

Abstract

본 발명에 따르면, 다층 연마 패드를 제조하는 방법은 원통을, 중심 축을 중심으로 회전시키는 단계를 포함한다. 원통은 원심력 하에 상 분리되는 단일의 고분자 혼합물을 내부 공간에 가둔다. 본 방법은, 고분자 혼합물이 반응한 후에 형성된 고분자의 적어도 일부로부터 연마 패드를 형성하는 단계를 또한 포함한다. 본 방법은, 적어도 2개의 다른 고분자를 성형하고 연속적으로 겔 상태로 만듦으로써 연마 패드 내에 적어도 2개의 개별 층을 형성하는 단계를 포함한다.

Description

고분자 연마 패드의 원심 성형법{Centrifugal casting of polymer polish pads}

본 발명은 일반적으로 연마 패드에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 원심 캐스터(centrifugal caster)를 이용하여 고분자 연마 패드를 성형하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.

연마('평탄화'라고도 함)는 반도체, 하드 디스크 드라이브 및 광학 제품의 제조에 통상적으로 이용되는 처리 공정이다. 연마 처리는 일반적으로 기판을 고분자 패드를 향해 문지르는 작업, 또는 고분자 패드를 기판을 향해 문지르는 작업으로 이루어진다. 통상적으로 미세 입자(슬러리; slurry)를 함유하는 화학 용액은 기판과 고분자 패드 사이의 계면에 존재한다.

본 발명에 따르면, 금형을, 축을 중심으로 회전시키는 단계를 포함하는 방법이 제공된다. 금형은 고밀도 물질 및 저밀도 물질을 포함하는 고분자 혼합물을 가둔다. 본 방법은 원심력의 영향 하에서 고분자 혼합물을, 고밀도 물질을 포함하는 제 1 층과 저밀도 물질을 포함하는 제 2 층으로 분리하는 단계를 또한 포함한다. 금형은 원통을 포함하고, 상기 축은 원통의 중심 축이다. 일부 실시형태들에 있어서, 원통은 회전가능한 원심 캐스터를 포함한다. 원심 캐스터는 원통형 내부 공간을 가진다.

본 방법은, 고분자 혼합물이 분리되고 반응한 후에, 2개 이상의 개별 층을 포함하는 다층 연마 패드를 형성하는 단계를 선택적으로 포함한다. 제 1 층은 다층 연마 패드의 연마 패드로서 이용되고, 제 2 층은 다층 연마 패드의 서브 패드(sub-pad)로서 이용된다. 저밀도 물질은 가스를 둘러싼 미소 구체들(microspheres)을 포함한다.

일부 실시형태들에 있어서, 본 방법은 제 2 고분자 혼합물을 금형 내에 주입하는 단계 및 금형을 추가로 회전시키는 단계를 포함한다. 제 2 고분자 혼합물은 단일 밀도 물질, 또는 제 2 고밀도 물질 및 제 2 저밀도 물질을 포함한다. 제 2 고분자 혼합물이 단일 밀도 물질이라면, 제 2 고분자 혼합물은, 제 1 층 또는 제 2 층이 개별적인 경우 또는 결합되어 있는 경우보다 더 딱딱하거나, 더 부드럽거나, 더 두꺼우거나, 더 얇을 수 있다. 제 2 고분자 혼합물에 의해 형성된 층은 연마면 또는 서브 패드로서 작용할 수 있다. 제 2 고분자 혼합물은, 금형을 추가로 회전시키는 단계 동안, 원심력의 영향 하에서 제 2 고밀도 물질을 포함하는 제 3 층과 제 2 저밀도 물질을 포함하는 제 4 층으로 분리된다. 제 3 층은 제 2 층과 제 4 층 사이에 위치한다. 제 2 저밀도 물질은 가스를 둘러싸는 미소 구체들을 포함한다.

일부 실시형태들에 있어서, 본 방법은, 제 2 고분자 혼합물을 금형 내에 주입하기 전에, 제 2 층 상에 추가 층을 형성하기 위해 제 2 층 상에 폴리에스테르 층, 직물 층, 또는 도전성 물질 층을 위치시키는 단계를 포함한다. 본 방법은, 제 2 고분자 혼합물을 금형 내에 주입하기 전에, 제 2 층의 표면에 액체를 분무(spraying)하는 단계를 포함할 수 있다. 액체는 접착제 및/또는 도전 층이다. 선택적으로, 폴리에스테르 층, 직물 층 또는 도전성 물질 층이 제 2 층 상에 위치된다. 이러한 단계 이전에, 액체가 제 2 층의 표면에 부여될 수 있다. 또한, 추가 층이 추가되지 않을 수도 있다.

디스펜서(dispenser)는 고분자 혼합물을 원심 캐스터 내에 주입한다. 본 방법은, 회전시키는 단계가 이루어지는 시간의 일부 또는 전부 동안 금형을 가열하는 단계를 선택적으로 포함한다. 본 방법은, 고분자 혼합물을 금형 내에 주입하기 전에, 금형의 표면을 금형 이형제로 처리하는 단계를 선택적으로 포함한다.

일부 실시형태들에 있어서, 본 방법은 금형의 표면, 및/또는 라이너(liner) 또는 삽입물에 조직(texture)을 형성하는 단계를 포함한다. 라이너 또는 삽입물은 조직을 포함할 것이다. 금형의 표면 상에 위치된 라이너 또는 삽입물은 하부 라이너 또는 삽입물로 칭해진다. 또한, 고분자 혼합물이 금형, 및/또는 하부 라이너 또는 삽입물에 도포된 후에, 제 2 라이너 또는 삽입물이 금형 내에 위치될 수도 있다. 이러한 제 2 라이너 또는 삽입물은 상부 라이너 또는 삽입물로 칭해진다. 라이너 또는 삽입물의 조직은 다층 연마 패드의 작업면 상의 홈 조직, 다층 연마 패드의 바깥 테두리에 형성된 천공, 및/또는 작업면에 대향하는 패드 표면과 접착제 및/또는 서브 패드와의 사이의 접착을 향상시키기 위한, 패드 표면의 배면 상의 거친 조직을 형성한다.

본 방법은, 고분자 혼합물을 주형 내에 주입하기 전에, 금형의 표면 상에 하나 이상의 창(window)을 위치시키는 단계를 포함한다.

본 발명에 따르면, 다층 연마 패드를 제조하기 위한 시스템이 제공된다. 본 시스템은 회전 축을 가진 금형을 포함한다. 금형의 저면 상의 실질적으로 모든 점들은 회전 축을 중심으로 한 회전 중에 회전축으로부터 실질적으로 등거리이다. 금형은, 금형이 회전하고 있을 때, 고분자 혼합물을 가두고 있다. 본 시스템은 고분자 혼합물을 금형 내에 주입하는 디스펜서를 더 포함한다.

선택적으로, 본 시스템은, 내부 공간의 고분자 혼합물의 최상층의 표면 상에 고체 삽입물을 위치시키기 위해 중심 축을 따라 삽입가능한 맨드릴(mandrel)을 포함한다. 고체 삽입물은 폴리에스테르, 직물, 도전성 물질, 및/또는 고분자 혼합물의 표면에 조직을 부여하기 위한 상부 라이너이다.

본 시스템은 금형의 내부에 액체를 분무하는 분무기를 포함한다. 액체는 금형 이형제, 접착제, 및/또는 도전층이다.

일부 실시형태들에 있어서, 본 시스템은 고분자 혼합물을 회전시키고 반응시키는 시간의 일부 또는 전부 동안 금형을 가열하는 가열기를 포함한다.

도 1은, 예시적인 일 실시형태에 따른 원심 성형 시스템을 도시하는 개략 단면도이다.
도 2는, 예시적인 일 실시형태에 따른, 예시적인 고분자 혼합물이 상 분리를 겪고 2개의 개별 층을 형성한 후의 도 1에 도시된 원심 캐스터를 도시하는 개략 단면도이다.
도 3은, 예시적인 일 실시형태에 따른 도 2에 도시된 예시적인 원심 캐스터의 단면을 도시하고, 예시적인 하부 라이너 또는 삽입물 및 폴리우레탄 성형을 보여주는 개략도이다.
도 4는, 예시적인 일 실시형태에 따른 예시적인 다층 고분자 패드의 단면을 도시하는 개략도이다.
도 5는, 예시적인 일 실시형태에 따른 예시적인 원심 캐스터의 단면을 도시하고, 상부 라이너 또는 삽입물 및 폴리우레탄 성형을 보여주는 개략도이다.
도 6은, 예시적인 일 실시형태에 따른, 예시적인 원심 캐스터의 예시적인 드럼(drum)의 내벽(하부 라이너/삽입물)에 막을 형성하는 예시적인 금형 삽입물을 가진 원심 성형 시스템을 도시하는 개략 단면도이다.
도 7은, 예시적인 일 실시형태에 따른 예시적인 드럼의 단면을 도시하고, 예시적인 금형 삽입물 및 창을 보여주는 개략도이다.
도 8은, 예시적인 일 실시형태에 따른, 예시적인 원심 캐스터를 포함하는 예시적인 회전 성형 시스템을 도시하는 개략도이다.
도 9는, 예시적인 일 실시형태에 따른 다층 연마 패드를 제조하기 위한 예시적 방법을 도시하는 순서도이다.
도 10은, 예시적인 일 실시형태에 따른 다층 연마 패드를 제조하기 위한 선택적인 예시적 방법을 도시하는 순서도이다.

본 개시는 많은 다른 형태의 실시형태를 허용할 수 있으며, 본 개시의 원리의 예시로서 고려되고, 본 개시를 설명된 실시형태들로 제한하려는 의도가 없다는 것을 이해하면서, 도면을 참조하여, 이하에서 상세한 개별적 구체적인 실시형태들로 설명될 것이다. 예시적인 실시형태들에 따르면, 본 발명은 일반적으로 연마 패드에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 고체 다층 고분자 연마 패드를 제조하기 위한 방법을 제공한다.

반도체 산업에 있어서의 연마는 화학적 기계적 평탄화(Chemical Mechanical Planarization; CMP)로 칭해진다. CMP에 사용되는 고분자 연마 패드는, CMP에 사용되는 일부 연마 패드가 개방 셀 폴리우레탄 물질(open cell polyurethane material)을 이용하지만, 닫힌 셀 폴리우레탄 물질(closed cell polyurethane material) 또는 발포 폴리우레탄을 통상적으로 이용한다. 추가적으로, 고분자 또는 연마재와 결합된 고분자를 가진 섬유가 이용될 수 있다. 이러한 패드의 표면은 미세 조직을 가질 수 있다. 미세 조직은 패드의 연마 성능과 관련되어 있다. 미세 조직은 컨디셔닝 처리(conditioning process)에 의해 유지된다. 이러한 내재된 미세 조직의 비일관성은 패드의 연마 성능에서의 편차를 일으킨다. 이러한 이유 때문에, 패드 제조업자들은 그들의 제품에서의 편차를 감소시키기 위해 패드 제조 공정을 개선하는 작업을 해 왔다. 이에 반하여, 고체 고분자 연마 패드는 내재된 미세 조직을 가지고 있지 않으며, 대신에, 미세 조직을 패드 표면에 부여하기 위해, 사용하는 동안 컨디셔닝 처리에 의존한다. 고체 고분자 패드에 사용되는 제제는 통상의 컨디셔닝 처리와의 상호양립성의 관점에서 핵심적이다.

고분자 패드는 단일층의 고체 고분자 물질 또는 서로 적층된 복수층의 고체 고분자 물질을 전형적으로 포함한다. 선택적으로, 일부 비고체층(들)이 이용될 수도 있다. 층들은 접착제를 이용하여 서로 결합되어 있다. 연마하는 층은 연마층, 상부 패드 또는 패드 표면으로 칭해진다. 상부 패드 물질 자체는, 앞에서 설명한 바와 같이 넓은 범위의 다른 연마 패드 물질이 이용될 수 있더라도, 전형적으로 폴리우레탄에 기초한다. 유로(flow channels)가 고분자 연마 패드의 연마면 상에 형성될 수도 있다. 이러한 유로는 많은 기능을 가지고 있지만, 고분자 연마 패드의 전체 영역에 슬러리가 존재하는 것을 보장하도록 슬러리 흐름을 개선하는 데에 주로 이용된다. 또한, 유로는 연마 처리 동안 접촉 압력을 더욱 높임으로써, 기판의 연마 속도 또는 평탄화 속도를 증가시킬 수 있다. 또한, 유로는 연마 단계가 종료된 후에, 패드 세척을 가속화하는 데에 사용될 수 있다. 이러한 유로는 연마 패드 상의 거시 조직으로 고려될 수 있다. 거시 조직은 전형적으로 고분자 연마 패드의 사용 전에 적용된다.

연마 처리 동안 또는 기판 연마 중간에, 거시 조직이 고분자 연마 패드의 표면 상에 형성된다. 이러한 거시 조직을 형성하는 처리는 통상적으로 컨디셔닝이라 칭해진다. 짧은 주기로 패드 표면을 컨디셔닝함으로써, 고분자 패드 표면 상의 일관된 거시 조직을 유지하는 것이 가능하다. 미세 조직은 고분자 패드 표면과 기판 사이의 슬러리를 위한 작은 유로를 생성하기 때문에, 일관된 연마 성능을 유지하는 것이 중요하다. 연마 동안, 상술한 유로 및 미세 조직은 연마 동안의 양호한 유체 유동성을 보장하는 데에 공생 관계를 형성한다.

고분자 연마 패드의 컨디셔닝은 전형적으로 다이아몬드 컨디셔너(diamond conditioner)를 이용하여 수행된다. 다이아몬드 크기, 모양, 밀도 및 돌출 수준은 다른 다이아몬드 컨디셔너 성능을 발휘하기 위해 변경된다.

통상의 상부 패드 닫힌 셀 물질 제조 공정은 다음의 공정 중 하나를 이용한다: (1) 열가소성 사출 성형; (2) 열경화성 사출 성형(종종 "반응 사출 성형(Reaction Injection Molding)" 또는 "RIM"이라고 함); (3) 열가소성 또는 열경화성 사출 중공 성형; (4) 압축 성형; 및 (5) 물질이 위치되고 고체화되는 유사한 공정. 이러한 방법들은 닫힌 금형 시스템을 이용하여 설명된다.

원심 성형은 대칭 축을 중심으로 회전하는 원통형 금형 내에 액체를 붓는 공정과 관련된다. 금형은, 물질이 고체화될 때까지, 계속해서 회전한다. 본 기술은 고분자 연마 패드를 제조하는 데에 이용되는 원심 캐스터의 이용을 가능하게 한다. 원심 캐스터는 개방 성형 방법으로서 설명된다.

원심 성형 기술은 철 파이프, 부싱(bushing), 바퀴, 및 축 대칭을 가지는 다른 부품을 제조하는 데에 이용된다. 금속의 원심 성형에 있어서, 영구적인 금형은, 용융된 금속이 부어짐에 따라, 높은 속도(300 내지 3000 RPM)로 금형의 축을 중심으로 회전한다. 용융된 금속은 원심력에 의해 금형의 내벽을 향해 던져지고, 냉각된 후 고체화된다. 이러한 처리로 성형될 수 있는 전형적인 금속 물질은 철, 강(steel), 스테인리스 스틸, 및 알루미늄, 구리 및 니켈의 합금이다.

원심 성형은 또한 고분자 부품의 제조에 이용될 수도 있다. 예를 들어, 특별한 적용예를 위한 폴리우레탄 타이밍 벨트(timing belt)가 원심 성형을 이용하여 제조된다. 타이밍 벨트는 특정 전달 적용예에 맞도록 특별한 코팅 및 보강을 가진다. 타이밍 벨트는 일체로 성형되고, 원심 성형 처리 및 고성능 우레탄을 이용하여 형성된다. 타이밍 벨트는 강, Kevlar®, 폴리에스테르, 스테인리스 스틸 또는 유리 섬유 보강재가 박혀 있다. 타이밍 벨트는 포장, 분류, 및 조립 기계와 같은 적용예에서 선형 구동장치와 함께 이용된다.

고분자 연마 패드를 제조하는 데에 필요한 원료의 준비는, 일관된 원료 비율이 혼합물에 적용되는 것을 보장하기 위한 상당한 제어가 필요하다. 원료는 혼합되기 전에 개별적으로 가열되는 것이 필요하다. 게다가, 원료는, 바람직하게는, 혼합물 내에서 고르게 분산되도록 철저하게 혼합된다. 사용되는 혼합 기술에 따라서, 원료는 혼합될 때 발포될 수 있다. 혼합물은 포말을 제거하는 시스템을 통해 처리될 수 있다(이러한 처리는 이하에서 설명되는 고분자 혼합물에 포말을 첨가하는 과정과 혼동되어서는 안됨). 그 다음에, 원료는 반응을 위한 금형으로 이송되는 것이 필요하다. 이러한 처리는, 혼합물의 가용 시간(pot life; 즉, 고분자가 경화될 때까지의 시간)이 짧을 때, 더 복잡해질 수 있다. 가용 시간이 초과된다면, 혼합물은 겔(gel) 상태가 되기 시작할 것이고, 더 이상 원하는 형태로 변형될 수 없을 것이다.

반응하는 고분자 화합물이 반응 개시제와 혼합된 후에 의도된 사용에 적합하게 남아 있는 기간이 "가용 시간"이다. 겔화점(gel point; 또는 겔화 시간)은 액체가 의탄성을 나타내기 시작하는 상태를 의미한다. 폴리우레탄이 겔 상태가 된(또한 '반응된'이라고도 함) 후에, 원료는 계속 형태를 유지하면서, 금형 또는 원심분리기로부터 제거되기에 충분하게 고체화된다.

고체 고분자 연마 패드의 형성을 위해, 이러한 처리는 고체층 내의 공극(pore) 형성을 방지해야 하는 추가적인 관심사를 가진다. 이것은 가용 시간이 짧을 때 특히 어렵다. 이것은, 종종, 이러한 고체 고분자 연마 패드를 제조하는 통상의 닫힌 성형 시스템의 사용이 많은 제한에 부딪친다는 것, 및 일부의 경우, 닫힌 성형 시스템이 사용될 수 없다는 것을 의미한다. 예를 들어, 원료 두께는, 혼합물이 금형을 채우는 것을 보장하기 위해, 허용가능한 연마 패드보다 훨씬 더 커지는 것을 통상적으로 필요로 한다. 이것은 낭비를 증가시킴으로써 패드 제조 처리에 경제적인 부담을 증가시킨다. 금형 처리의 수율은 빽빽한 제조용 창에 의해 영향받을 수 있고, 수율의 손실은 패드 제조 처리에 대한 경제적인 부담을 또한 증가시킨다. 빽빽한 제조용 창으로 인하여 비일관성이 원료에서 나타나는 것으로 이해될 수 있다.

본 기술에 따르면, 고체 고분자 연마 패드는 원심 성형을 이용하여 제조된다. 이러한 처리는 액체인 고분자 혼합물을 큰 회전 드럼 내에 주입하는 공정과 관련된다. 원심력은 고분자 혼합물을 드럼의 내면을 향하여 몰아 가고, 고분자 혼합물이 반응하고 고체화될 때, 고체 고분자의 직사각형 벨트가 얻어진다. 고분자 혼합물이 원심 캐스터의 회전하는 드럼 내에 주입될 때, 고분자 혼합물은 드럼의 벽에 퍼지면서 부착된다. 고분자 혼합물이 반응하고 고체화되었을 때, 고분자 혼합물의 대부분의 단면에 있어서 실질적으로 공극이 존재하지 않는다. 존재하는 어떠한 공극도, 드럼의 내벽과 대향하거나 드럼의 내벽으로부터 가장 먼 시트의 표면으로 격리되고, 이에 따라, 형성, 준비 및/또는 컨디셔닝 동안 쉽게 제거된다.

고체 고분자 시트를 제조하기 위한 원심 성형은 공동(void)이 없는 연마 패드의 제조를 가능하게 한다. 또한, 원심 성형 처리는 고분자 혼합물의 전체 두께 편차(TTV; Total Thickness Variation)가 매우 작아지는 것을 보장하도록 조정될 수 있다. 연마 패드를 제조하는 데에 사용된 원심 캐스터의 온도 및 속도(분당 회전수; Rotation Per Minute; RPM)는 원하는 패드 특성 및 사용되는 고분자 혼합물에 따라 변경될 수 있다.

본 명세서에서 제공되는 원심 성형 시스템 및 방법은 낮은 TTV를 가진 얇은 시트의 고체 고분자를 형성할 수 있게 한다. 얇은 시트의 고분자(예를 들어, 폴리우레탄)는 공동 또는 공극이 없는 고체 고분자 연마 패드로 쉽게 변환될 수 있다.

본 명세서에서 제공된 원심 성형 방법은, 원심 성형 시스템에서의 상 분리를 이용하여 고체층, 및 밀집되게 가득찬 미소 구체들을 가진 다공층을 가진 다층 연마 패드의 형성을 보장한다. 상 분리는, 혼합물이 충전재, 연마재, 및/또는 섬유를 함유할 때 야기될 수 있다. 미소 구체들은 전형적으로 플라스틱이고, 크기가 서로 다르며, 확대될 수 있거나 확대가 가능하지 않을 수 있고, 둘러싸여진 가스 또는 발포제를 가지며, 그리고/또는 속이 꽉 차 있거나 중공이다.

본 기술은 층들 사이에 접착제를 추가함으로써 서로 다른 고분자 제제를 이용하여 다층 연마 패드를 형성할 수 있다. 또한, 본 기술은 고분자 시트 내에 미리 결정되거나 원하는 이방성 사슬 구조를 야기하는 데에 이용될 수 있다.

연마 패드( 또는 서브 패드)의 다공층은, 밀집되게 가득찬 공극들로부터 기인한 물질의 압축성 때문에 연마에 유리하다. 추가적으로, 닫힌 셀 공극 구조는, 연마 성능에 영향을 줄 수 있는 유체의 서브 패드로의 위킹(wicking)을 방지한다.

캐스터의 내면은 매끄럽거나, 선택적으로, 연마 패드의 작업면에 홈 또는 유로를 추가하고 그리고/또는 연마 패드 구성에 사용되는 접착제의 성능을 향상시키는 조직이 사용된다. 홈은 성형 처리 동안 또는 성형 처리 후에 연마 패드에 추가될 수 있고, 캐스터 벽에 대향하는 표면 상에 형성될 수 있다. 홈은 슬러리의 흐름을 증진시키기 때문에 연마 패드의 사용 동안, 즉 CMP 작업 동안 유용하다. 예시적 실시형태에 있어서, 복수 층들을 가진 패드가 형성되고, 그 다음에, 이러한 층들 중 일부 또는 전부는 그루빙(grooving) 처리를 통해 홈 영역에서 드러난다. 예를 들어, 홈은, 홈 측면 및 최상층과 구별되는 홈 바닥에서 다른 구조를 드러낸다. 일부의 경우, 홈의 바닥에서 새롭게 노출된 층은 더 딱딱하거나, 더 부드럽거나, 그리고/또는 슬러리 흐름을 도모하는 공극을 가진다. 다른 홈 단면 모양, 홈에 노출되는 다른 층 물질, 및/또는 다른 홈 기하학적 구조(예를 들어, 나선형 또는 x-y 패턴)는 슬러리의 흐름에 영향을 주고 그리고/또는 연마 패드의 연삭 능률을 변경하는 데에 이용된다.

원심 성형 동안의 가열은, 성형 드럼을 둘러싸거나 성형 드럼에 인접한 구성요소를 가열하여 드럼 및/또는 드럼 내의 공기를 가열함으로써 수행된다. 전형적으로, 드럼은 고분자 혼합물의 주입 이전에 예열된다. 추가적인 처리가 제품 성능을 향상시키기 위해 성형 작업 동안 실시될 수도 있다.

패드 물질 내의 미세 조직의 존재는 연마 패드의 연마 성능을 향상시킨다. 이러한 미세 조직은 비일관된 연마 성능을 방지하기 위해 패드 물질 내에서 일관되어야 한다. 고체 패드는 성형 또는 컨디셔닝 동안 도입된 미세 조직에 의존한다. 공극 또는 공극들이 패드 물질 내에 존재한다면, 이것은 증가된 수준의 연마 속도를 야기한다. 이러한 증가된 수준의 연마 속도는, 공극들이 층 내에 일관되게 존재하지 않기 때문에, 일부의 경우 지속가능하지 않다. 이러한 이유 때문에, 고체 연마 패드가 공극을 거의 또는 전혀 포함하지 않는 것이 중요하다. 공극이 없는 고체 고분자 패드를 제조하려는 노력은 대체로 효과가 없었다. 반면에, 원심 캐스터의 사용은, 짧은 가용 시간을 가진 고분자 혼합물을 이용하더라도 공동이 없는 고분자 시트를 보장하면서, 고분자 혼합물에 관한 문제점을 극복한다. 원심 캐스터는, 원심력이 고분자 혼합물을 원심 캐스터의 내벽으로 이동시키면서, 공극 또는 공동이 고분자 혼합물보다 가벼우므로 공극 또는 공동이 반대측 표면으로 이동하기 때문에, 고분자 시트 내의 공극 또는 공동을 감소시키거나 제거한다.

성형 동안, 포말 및/또는 공극은 고분자의 경화 동안 표면으로 이동하고, 경화 후에 표면에 남아 있을 수 있다. 이러한 포말 및/또는 공극은, 연마 패드의 작업면으로 사용되는 벨트의 내면을 박형화함으로써 제거될 수 있다. 이러한 박형화는 1/1000 내지 4/1000 인치, 또는 선택적으로 15/1000 인치까지의 제거를 전형적으로 필요로 한다.

고체 고분자 시트의 원심 성형은 유난히 편평한 고분자 시트를 생성하는 예기치 못한 장점을 제공한다. 극평탄화(extreme flatness)는 박형화의 필요를 감소시키고, 결과적으로, 박형화로 인한 원료, 시간 및 비용의 손실을 방지한다. 추가적으로, 본 기술은, 고분자 혼합물이 원심력으로 인해 드럼 표면으로 이동하면서, 공극은 이동하지 않아 결과적으로 고분자 혼합물 밖으로 밀려나기 때문에, 고분자 성형체 내에서 공극을 감소시키거나 제거한다. 공극의 실질적인 부존재는 초기 사용으로부터 최종 사용까지 일관된 연마 패드(본 명세서에 선택적인 연마 적용예가 포함되어 있더라도, 'CMP 패드'라고도 함)를 제공한다. 연마 패드는 80/1000 인치 이하의 두께를 전형적으로 가지고, 연마 패드가 사용됨에 따라, 연마 패드는 컨디셔닝 처리 및 사용 동안의 마모로 인하여 더 얇아진다.

원심 성형에 의해 형성된 고분자 연마 패드는 공극 또는 공동이 실질적으로 또는 전혀 없으며, 두께가 실질적으로 균일하다. 또한, 짧은 가용 시간을 가진 혼합물을 이용하여, 공극이 실질적으로 또는 전혀 없는 고분자 시트가 형성된다. 결과적으로, 높은 제조 수율이 본 기술을 이용하여 성취될 수 있다.

통상의 CMP 패드 제조는 잘려진 고체 고분자의 케이크(cake) 또는 잉곳(ingot)의 형성을 포함하는데, 이러한 형성은 상부로부터 하부까지 실질적인 균일성을 필요로 하며, 곤란하다. 이에 반하여, 원심 성형을 이용한 본 기술에 따른 예시적 방법의 경우, 제조된 고체 고분자는 극평탄화되어 있으며, CMP 패드의 목표 두께보다 최소량만 더 두껍다. 적절한 방법을 이용하여 절단하거나 펀칭함으로써 많은 상부 패드( 또는 서브 패드)를 만드는 데에 사용될 수 있는 매우 커다란 벨트가 제조되는데, 이것은 다공성이 실질적으로 존재하지 않는 매우 일관된 제품을 제공할 뿐만 아니라 수율을 높일 수 있다.

본 명세서에 개시된 예시적 방법은, 2개 이상의 다른 고분자 혼합물을 성형하고 겔 상태로 만듦으로써 2개 이상의 분리되고 구별되는 층을 형성하는 데에 이용된다. 이러한 실시형태는 닫힌 성형 시스템에서는 가능하지 않다.

보강된 패드는, 섬유 망을 부분적으로 반응된 초기 고분자 시트 상에 위치시키고 이어서 추가적인 층을 섬유 망 상에 형성함으로써, 본 기술을 이용하여 형성될 수 있다. 고분자 혼합물 제제를 이용한 원심 캐스터 세팅의 최적화는 이방성 고분자 시트의 형성을 가능하게 한다. 고체 고분자 연마 패드를 이용할 때, 이것은 더욱 일관된 사슬 구조 방향의 장점을 제공한다. 이것은 패드 컨디셔너를 이용한 더욱 일관된 미세 조직 형성을 가능하게 한다. 고분자 시트의 전달 특성은 이러한 더욱 규칙적인 구조를 이용하여 도모될 수 있다.

본 기술의 예시적 변형예는 드럼 내면을 살짝 거칠게 함으로써 접착제(압력 감응 접착제 또는 핫 멜트 접착제(hot melt adhesive))와 고분자 패드 사이의 접착을 향상시킨다. 접착 불량은 연마 동안의 패드박리를 일으킬 수 있다. 이것은 연마기에 대한 손상, 연마되는 기판의 긁힘, 및 효율에 영향을 미칠 연마기의 상당한 고장 시간을 일으킬 것이다.

도 1은 원심 캐스터(102) 및 고분자 디스펜서(104)를 포함하는 회전 성형 시스템(100)을 도시하는 개략도이다. 고분자 디스펜서(104)는 고분자 혼합물(106)을 수용하고 있다. 고분자 디스펜서(104)는 혼합 장치를 포함하고, 가열된 유체가 흐르는 도관을 가진 가열 요소를 가지거나 가지고 있지 않은 재킷(jacket), 및/또는 전기적 가열 요소를 포함한다. 고분자 혼합물(106)은 원심력 하에서만 복수의 층들로 상 분리되고, 주위의 압력이 없는 조건에서는 상 분리가 없는 고분자 혼합물이다. 고분자 혼합물(106)은 고분자 혼합물의 밀도를 변화시키기 위해 첨가되는 미소 구체들을 가진 하나의 폴리우레탄 혼합물일 수 있다. 선택적으로, 고분자 혼합물(106)은 2개 이상의 고분자를 포함하고, 고분자 혼합물 내에 포말을 첨가함으로써 원심 캐스터(102) 내에서 생성되는 고분자 복합체를 포함한다. 연마 패드와 관련된 용어 '발포'는 닫힌 셀 또는 개방 셀 구조를 가지는 폴리우레탄(PolyUrethane; 'PU'라고도 함) 패드를 의미한다. 셀은 폴리우레탄에 의해 둘러싸인 미소 구체, 폴리우레탄에 의해 둘러싸인 공동 또는 폴리우레탄을 통과하는 개방 공동일 수 있다. 다공성 패드 물질은 '발포 패드'로 칭해진다. 미소 구체를 첨가하지 않고 발포 제품을 제조하는 2가지 방법으로서, 1) 폴리우레탄 혼합물에 발포제를 첨가하는 방법, 및 2) 가스(예를 들어, N₂ 또는 CO₂)를 혼합물에 주입하는 방법이 있다.

고분자 혼합물(106)은, 드럼(110)이 축(112)을 중심으로 회전 방향(114)을 따라 회전하는 동안, 고분자 디스펜서(104)로부터, 고분자 혼합물(106)을 원심 캐스터(102)의 드럼(110) 내로 안내하는 주입 경로(108)로 흘러나온다. 고분자 혼합물(106)은, 원심력으로 인하여 고분자 시트(116)를 드럼(110)의 내면에 형성하도록 널리 퍼진다. 드럼(110)의 경우, 고분자 시트(116)는 원통형 모양을 가진다. 드럼(110)은 회전하고, 드럼(110)이 어떠한 회전 속도로 회전하더라도, 드럼(110) 내로 주입된 고분자 혼합물(106)이 겪는 원심력이 고분자 시트(116)의 균일한 두께를 생성하고 추가적으로 상 분리를 일으키기에 충분한 직경을 가진다. 상 분리는 원심력 하에서 일어나고, 고분자 혼합물(106)이 2개 이상의 고분자 층, 및/또는 순수한 고분자 층과 미소 구체가 주입된 고분자 층으로 분리되게 한다.

일부 실시형태들에 있어서, 드럼(110)은 가열된다. 드럼(110)은 매끄러운 내부의 드럼 표면을 가질 수도 있고, 선택적으로 드럼(110)은, 연마 패드에 사용되는 접착제의 성능을 향상시키고, 본 방법에 따라 제조된 연마 패드의 표면에 홈을 제공하고, 그리고/또는 본 방법에 의해 형성된 반응 성형된 고분자 시트로부터 연마 패드의 분리 및/또는 형성을 도모하는 조직화된 드럼 표면을 가질 수도 있다.

도 2는, 고분자 혼합물이 상 분리를 겪고 2개의 개별 층을 형성한 후의 원심 캐스터(102)를 도시하는 개략 단면도이다. 고분자 혼합물(106)은, 드럼(110) 내에서 원심력을 받은 후, 2개의 개별 층: 연질의 고분자 층(200) 및 고밀도의 고분자 층(202)으로 상 분리된다. 상 분리 동안, 원심력은 고분자를 고분자 시트(116)의 일 측으로 몰아가고, 미소 구체는 고분자보다 밀도가 낮기 때문에 고분자 시트(116)의 표면을 향하여 떠오르게 된다. 이러한 상 분리는 고밀도층과 다공층을 생성한다. 고밀도 고분자 층(202)은 밀도가 더 높은 층이고, 연마 패드의 경질의 패드를 형성한다. 고밀도 고분자 층(202)은 고체 폴리우레탄 층이다. 연질의 고분자 층(200)은 빽빽히 밀집된 미소 구체로 채워진 다공층이고, 연마 패드의 서브 패드를 형성한다. 고밀도 고분자 층(202)은 드럼(110)의 내면과 접촉하는 내층이다.

고분자 시트(116)는, 고분자 시트(116)의 표면에 홈 패턴을 형성하도록 고분자 패드의 윤곽을 형성하기 전 또는 후에 박형화될 수 있다. 유사하게, 고분자 시트(116)의 표면은 고분자 패드 상에 스크래치 패턴을 형성하도록 컨디셔닝된다.

일 실시형태에 있어서, 고분자 시트(116)의 고밀도의 고분자 층(202) 및 연질의 고분자 층(200)이 형성된 후, 동일하거나 다른 고분자 또는 또 다른 물질의 제 3 층은, 3개 (또는 그보다 많은) 층 고분자 패드를 만들기 위해 고분자 시트(116) 상에 성형된다. 필요하다면, 그 다음의 층이, 위에서 설명된 바와 같이, 동일하거나 다른 고분자 층을 추가함으로써 형성된다.

도 3은, 원심 캐스터(102)의 단면을 도시하고, 삽입물(300), 및 고밀도 고분자 층(202)과 연질의 고분자 층(200)을 가진 고분자 시트(116)를 보여주는 개략도이다. 드럼(110)은 축(112)을 중심으로 회전 방향(114)으로 회전한다. 삽입물(300)은 드럼(110)의 내벽에 막을 형성한다. 일 실시형태에 있어서, 삽입물(300)은, 성형 후의 고체 고분자의 이형을 도모하는, 원심 캐스터(102) 내에서의 영구적인(예를들어, Teflon®), 반영구적인(예를 들어, Teflon® 분무), 또는 임시적인 코팅인 금형 이형제이다. 특히, 일부의 경우에, 드럼(110)의 내면은 예를 들어 20개의 성형과 같은 특정 개수의 성형 후에 Teflon® 코팅으로 분무된다. 선택적으로, 삽입물(300)은, 고밀도 폴리에틸렌(High-Density PolyEthylene; HDPE), 열가소성 물질, 폴리테트라플루오로에틸렌(PolyTetraFluoroEthylene; PTFE) 또는 실리콘으로 이루어진 금형 이형 시트이다. 특정한 경우, 삽입물(300)은 드물게, 예를 들어 몇달에 한번 교체된다.

또 다른 실시형태에 있어서, 고밀도 고분자 층(202) 상에 형성되는 삽입물(300)은 고분자 시트(116)의 표면 상에 홈 패턴을 형성하도록 홈이 형성되어 있다. 추가적인 실시형태들에 있어서, 삽입물(300)은 서로 다른 종류의 연마 패드를 형성하기 위해 유로를 가진다.

도 4는 고분자 패드(400)의 단면을 도시하는 개략도이다. 고밀도 고분자 층(202) 및 연질의 고분자 층(200)이 형성된 후, 드럼(110)은 정지하고, 2개의 층을 포함하는 고분자 시트(116)는 드럼(110)으로부터 제거된다. 고분자 시트(116)를 제거하는 공정은 고분자 시트(116)를 축(112)에 평행한 선을 따라 절단하는 공정을 포함하고, 이에 따라, 고분자 시트(116)가 원통 벨트 형태로부터 직사각 형태로 변형된다. 선택적으로, 절단 공정은 원심 캐스터 외부에서 수행될 수 있다. 고분자 패드(400)는 고분자 시트(116)로부터 잘려 나가거나 펀칭되어 나간다. 제거된 고분자 패드(400)는 서브 패드(402) 및 경질의 패드(404)를 포함한다. 경질의 패드(404)는, 서브 패드(402)가 연질의 고분자 층(200)으로부터 형성되는 동안, 고밀도 고분자 층(202)으로부터 형성된다. 경질의 패드(404) 및 서브 패드(402)는 모두 연마를 위해 사용될 수 있다. 다공 측(서브 패드(402); 연마 용도일 때에는 서브 패드가 아닐지라도)은, 고체 측(경질의 패드(404))이 통상적으로 연마에 사용될지라도, 연마에 사용될 수 있으며, 미소 구체의 빽빽한 밀집으로 인하여 균일한 연마를 제공한다. 서브 패드(402)는 극심하게 밀집된 공극들을 가짐으로써 압축률이 더욱 커지고, 위킹을 방지한다. 고분자 패드를 형성하기 전 또는 후에, 고분자 시트(116)의 표면은, 양쪽 층이 더욱 균일한 두께를 가지게 하도록 그리고/또는 표면 결점을 제거하도록 박형화된다. 추가적으로, 서브 패드는, 윤곽을 형성하는 공정 및/또는 박형화 하는 공정 전 또는 후에, 이러한 조립체의 한쪽에 추가될 수 있다.

도 5는 원심 캐스터(102)의 단면을 도시하고, 삽입물(500), 및 고밀도 고분자 층(202)과 연질의 고분자 층(200)을 가진 고분자 시트(116)를 보여주는 개략도이다. 내부 삽입물(500)은 HDPE, 열가소성 물질, PTFE 또는 실리콘으로 이루어진 시트이고, 삽입물(300)과 유사한 홈 패턴을 가진다. 내부 삽입물(500)은 고분자 시트(116)에 놓여 있고, 수작업에 의해 또는 맨드릴을 사용하여 드럼(110) 내에 위치된다. 맨드릴을 이용할 때, 내부 삽입물(500)은 드럼(110) 내에 쉽게 위치될 수 있도록 맨드릴을 감싸게 된다. 특히, 드럼(110)은, 드럼(110)과 동일한 RPM으로 회전하는 내부 삽입물(500)을 가진 맨드릴이 축(112)을 따라 드럼(110)의 중심으로 삽입되는 동안, 낮은 RPM으로 느리게 회전한다. 드럼(110)의 RPM은 본래의 회전 속도로 다시 증가하여, 내부 삽입물(500)을 맨드릴로부터 고분자 시트(116)를 향하여 잡아당기기에 충분히 큰 원심력을 생성한다.

도 6은, 원심 캐스터(102)의 드럼(110)의 내벽에 막을 형성하는 금형 삽입물(600)을 가진 원심 성형 시스템을 도시하는 개략 단면도이다. 금형 삽입물(600)은 드럼(110)의 내벽에 막을 형성하는 Teflon®, HDPE, 열가소성 물질, PTFE 또는 실리콘으로 이루어진 시트이다. 금형 삽입물(600)은 연마 패드의 적어도 하나의 금형을 가지고, 금형의 개수는 드럼(110)의 크기 및 연마 패드의 크기에 의존한다. 금형 삽입물(600)의 금형은 단일의 금형일 수도 있고, 고정되거나 착탈가능하고, 성형 처리 동안 고분자가 겪을 원심력의 양을 변화시키도록 축(112)으로부터의 거리가 가변적이거나 고정적인 복수의 금형일 수도 있다. 금형 삽입물(600)의 금형 또는 금형들은 CMP 패드의 윤곽을 형성하고, 드럼(110), 삽입물(300), 및/또는 내부 삽입물(500)과 관련하여 위에서 설명된 바와 같이 조직화된 표면을 가진다. 일부 실시형태들에 있어서, 금형 삽입물(600)은 드럼(110)에 막을 형성하는 시트 상의 4개의 금형을 가지고, 이에 따라, 하나의 성형에서 4개의 연마 패드를 생산할 수 있다. 이러한 실시형태의 경우, 고분자 혼합물(106)은 각각의 금형 내에 개별적으로 부어지고, 고분자 시트로부터 연마 패드를 잘라 내거나 펀칭해 낼 필요가 없어진다. 이러한 실시형태의 방법을 통해, 폐기물이 감소될 수 있다.

도 7은, 드럼(110)의 단면을 도시하고, 금형 삽입물(600) 및 창(700)을 보여주는 개략도이다. 창(700)은, 광학 종점 기술(optical endpoint technology)의 실시를 가능하게 하는 투명 물질(예를 들어, 우레탄)이다. 창(700)은, 고분자 혼합물이 개별적인 금형 내로 보내지기 전에, 금형 삽입물(600)의 금형들 내에 위치된다. 고분자 혼합물은 창(700)의 측면을 둘러싼다. 창(700)은, 연마 패드가 금형으로부터 제거될 때, 창으로서 연마 패드 내에 포함될 수도 있고, 연마 패드 내에 삽입될 창을 위한 공간을 남기기 위해 연마 패드로부터 분리될 수도 있다.

도 8은, 성형 금형(802)을 포함하는 다축 회전 성형 시스템(800)을 도시하는 개략도이다. 성형 금형(802)은 2개의 금형 부분: 상부 금형 부분(804) 및 하부 금형 부분(806)을 포함한다. '상부' 및 '하부'는, 본 명세서에서 단지 참조를 위해 사용되는 것일 뿐, 예시적 실시형태를 제한하기 위한 것이 아니다. 따라서, 상부 금형 부분(804)이 하부 영역에 위치될 수도 있고, 하부 금형 부분(806)이 상부 영역에 위치될 수도 있다. 고분자 혼합물(808)은, 상부 금형 부분(804) 및 하부 금형 부분(806)이 분리되어 있는 동안 상부 금형 부분(804) 및 하부 금형 부분(806) 중 한쪽 또는 양쪽 내에 제공되고, 그 다음에, 상부 금형 부분(804) 및 하부 금형 부분이 도 8에 도시된 바와 같이 결합된다. 성형 금형(802)의 내부 공간(810)은 공간을 포함하거나, 선택적으로 고분자 혼합물(808)로 완전히 채워진다. 상부 금형 부분(804) 및 하부 금형 부분(806)은 성형 금형(802)을 형성하는 금형화 이전에 함께 밀봉된다. 성형 금형(802)은 축(812)을 중심으로 방향(814)으로 회전하고, 축(816)을 중심으로 방향(818)으로 회전한다. 축(812)은 성형 금형(802)을 2등분하는 것으로 도시되어 있고, 그러나, 선택적으로 성형 금형(802)으로부터 벗어나 있을 수도 있다. 이와 유사하게, 축(816)은 성형 금형(802)으로부터 벗어나 있는 것으로 도시되어 있고, 그러나, 선택적으로 성형 금형(802)을 2등분할 수도 있다. 이러한 회전 중 한쪽 또는 양쪽은, 성형 금형(802)의 내면의 피복을 증진시키기 위해 초기에 느린 속도로 실시된다. 추가적이며 선택적인 실시형태에 있어서, 하나 이상의 방향에서의 진동이 금형 표면의 젖음을 증진시키기 위해 추가적으로 또는 선택적으로 사용된다. 상기 회전 중 한쪽 또는 양쪽은, 내면을 향한 미소 구체의 이동을 증진시키기 위해, 그리고/또는 성형 금형(802)의 내면의 평탄화를 증진시키기 위해 높은 회전 속도로 실시된다. 성형 금형은 원통 형태 또는 다른 적절한 형태를 형성한다. 성형 금형(802)은 가열될 수 있고, 매끄러운 내부의 드럼 표면을 가지거나, 선택적으로, 연마 패드에 사용되는 접착제의 성능을 향상시키고, 본방법에 따라 제조된 연마 패드의 표면에 홈을 제공하고, 그리고/또는 본 방법에 의해 형성된 반응 성형 고분자 시트로부터 연마 패드의 분리 및/또는 형성을 도모하는 조직화된 드럼 표면을 가진다.

도 9는, 폴리우레탄을 이용한 본 기술에 따른 방법(900)을 도시하는 처리 순서도이다. 그러나, 본 방법은, 본 명세서에 기술된 것처럼, 다른 고분자에 또한 적용될 수 있다. 도 9에 도시된 것처럼, 본 방법(900)은 단계 902에서 시작되는데, 혼성 혼합물을 형성하기 위해 미소 구체를 폴리우레탄 혼합물 내에 혼합시킨다. 단계 902로부터 단계 904로 진행되어, 혼성 혼합물을 원통의 내부 공간으로 주입한다. 단계 904로부터 단계 906으로 진행되어, 혼합물이 2개의 개별 층으로 상 분리될 때까지 내부 공간에 혼성 혼합물을 가두고 있는 원통을 중심 축을 중심으로 회전시킨다. 단계 906으로부터 단계 908로 진행되어, 회전 단계가 이루어지는 시간의적어도 일부 동안 화씨 140 내지 212도의 온도로 원통을 가열한다. 단계 908로부터 단계 910으로 진행되어, 혼성 혼합물이 2개의 층으로 분리되고 반응한 후에 형성된 폴리우레탄 시트로부터 연마 패드를 형성한다. 처리 순서는 단계 910 이후에 종료한다.

고분자(예를 들어, 폴리우레탄(PolyUrethane; PU)) 성형 시스템은 고분자 복합체를 함께 형성하는 2개 이상의 고분자를 혼합시키는 공정과 관련된다. 고분자 복합체를 형성하기 위해, 포말은, 원심 캐스터를 이용하여 형성된 다른 고분자 혼합물을 분리시키도록, 중간에 추가된다.

도 10은, 폴리우레탄을 이용한 본 기술에 따라 다층 연마 패드를 형성하는 선택적인 방법(1000)을 도시하는 처리 순서도이다. 그러나, 본 방법은 본 명세서에 기재된 바와 같이, 다른 고분자에도 적용될 수 있다. 도 10에 도시된 바와 같이, 본 방법(1000)은 단계 1002에서 시작하는데, 복합체 혼합물을 원통의 내부 공간에 주입한다. 단계 1002로부터 단계 1004로 진행되어, 내부 공간에 복합체 혼합물을 가두는 실린더를 중심 축을 중심으로 회전시킨다. 단계 1004로부터 단계 1006으로 진행되어, 회전 단계가 이루어지는 시간의 적어도 일부 동안 화씨 104 내지 212도의 온도로 원통을 가열한다. 단계 1006으로부터 단계 1008로 진행되어, 복합체 혼합물이 겔 상태가 된 후, 원통의 내부 공간에 경질의 폴리우레탄 혼합물을 주입한다. 단계 1008로부터 단계 1010으로 진행되어, 경질의 폴리우레탄과 복합체 혼합물이 반응하고 2개의 층을 가진 폴리우레탄 시트를 형성할 때까지, 원통을 회전시키고 가열한다. 경질의 폴리우레탄을 주입하기 전에, 겔로 고체화된('반응된'이라고도 함) 복합체 혼합물을 이용하면, 경질의 폴리우레탄 층은, 2개의 층을 접합하기 위한 압력 감응 접착제(Pressure Sensitive Adhesive; PSA)의 필요 없이 연질의 폴리우레탄 층과 화학적으로 접합될 것이다. 단계 1010으로부터 단계 1012로 진행되어, 2개의 층을 포함하는 폴리우레탄 시트로부터 연마 패드를 형성한다. 처리 순서는 단계 1012 이후에 종료한다.

또 다른 실시형태에 있어서, 경질의 폴리우레탄 혼합물은, 복합체 혼합물을 원통 내에 주입하기 전에, 원통 내에 주입되어 겔 상태가 된다.

추가적인 실시형태에 있어서, 박층은, 복합체 혼합물을 원통 내에 붓기 전에, 연질의 폴리우레탄 층의 표면 상에 설치되거나 형성된다. 박층은 폴리에스테르, 직물, 또는 도전성 물질로 이루어진다. 선택적으로, 폴리에스테르, 나일론, 직물, 또는 도전성 물질의 박층은 엮여 있거나 엮여 있지 않고, 폴리우레탄 시트의 측면에 있거나 폴리우레탄 시트를 둘러싸고 있을 수 있다. 추가적인 실시형태에 있어서, 도전성 물질은, 연마 패드를 형성하기 전에, 폴리우레탄 시트를 또한 (예를 들어, 액체, 분무, 또는 에어로졸화(aerosolized)) 피복한다. 이러한 선택적인 방법에 있어서, 다층 고분자 패드는 단일 또는 복수의 성형으로 형성된다.

위의 설명은 예시적인 것이며, 제한적인 것이 아니다. 본 개시의 변형예들은, 본 개시를 검토해 보면 당업자에게 자명할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 위의 상세한 설명을 참조하여 결정되는 것이 아니라, 첨부된 청구범위와 이의 균등물의 전 범위를 참조하여 결정되어야 한다.

Claims

고밀도 물질 및 저밀도 물질을 포함하는 고분자 혼합물을 가두는 금형을, 축을 중심으로 회전시키는 단계; 및
원심력의 영향 하에서 상기 고분자 혼합물을, 상기 고밀도 물질을 포함하는 제 1 층과 상기 저밀도 물질을 포함하는 제 2 층으로 분리하는 단계를 포함하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 고분자 혼합물이 분리되고 겔 상태가 된 이후에, 2개 이상의 개별 층을 포함하는 다층 연마 패드를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 제 1 층은 상기 다층 연마 패드의 연마 패드로서 이용되고;
상기 제 2 층은 상기 다층 연마 패드의 서브 패드로서 이용되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 저분자 물질은 가스를 둘러싼 미소 구체들을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서,
제 2 고분자 혼합물을 상기 금형 내에 주입하는 단계; 및
상기 금형을 추가로 회전시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 제 2 고분자 혼합물은 제 2 고밀도 물질 및 제 2 저밀도 물질을 포함하고,
상기 제 2 고분자 혼합물은, 상기 금형을 추가로 회전시키는 단계 동안, 원심력의 영향 하에서 상기 제 2 고밀도 물질을 포함하는 제 3 층과 상기 제 2 저밀도 물질을 포함하는 제 4 층으로 분리되며,
상기 제 3 층은 상기 제 2 층과 상기 제 4 층 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 6 항에 있어서, 상기 제 2 저밀도 물질은 가스를 둘러싸는 미소 구체들을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 5 항에 있어서, 상기 제 2 고분자 혼합물을 상기 금형 내에 주입하는 단계 이전에, 상기 제 2 층의 표면 상에 고체 삽입물을 위치시키는 단계를 더 포함하고,
상기 고체 삽입물은 폴리에스테르, 직물, 및 도전성 물질 중 하나 이상인 것을 특징으로 하는 방법.
제 5 항에 있어서, 상기 제 2 고분자 혼합물을 상기 금형 내에 주입하는 단계 이전에, 상기 제 2 층의 표면에 액체를 분무하는 단계를 더 포함하고,
상기 액체는 접착제 및 도전층 중 하나 이상인 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 금형은 원통을 포함하고;
상기 축은 상기 원통의 중심 축인 것을 특징으로 하는 방법.
제 10 항에 있어서, 상기 원통은 회전가능한 원심 캐스터를 포함하고, 상기 원심 캐스터는 원통형 내부 공간을 가지며, 디스펜서가 상기 원심 캐스터 내에 상기 고분자 혼합물을 주입하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 방법은,
상기 회전시키는 단계가 행해지는 시간의 일부 또는 전부 동안 상기 금형을 가열하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 고분자 혼합물을 상기 금형 내에 주입하기 이전에 상기 금형의 표면을 금형 이형제로 처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 금형의 표면, 상기 고분자 혼합물을 상기 금형 내에 주입하기 이전에 상기 금형 내에 삽입된 하부 라이너, 및 상기 고분자 혼합물의 표면 상에 위치된 상부 라이너 중 하나 이상에 조직을 형성하는 단계를 더 포함하고,
상기 조직은:
다층 연마 패드의 작업면 상의 홈 조직;
상기 다층 연마 패드의 바깥 테두리에 형성된 천공; 및
상기 작업면에 대향하는 패드 표면과 접착제 및 서브 패드 중 하나 이상과의 사이의 접착을 향상시키기 위한, 상기 패드 표면의 배면 상의 거친 조직 중 하나 이상을 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 고분자 혼합물을 상기 금형 내에 주입하기 이전에 상기 금형의 표면 상에 하나 이상의 창을 위치시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
고밀도 물질 및 저밀도 물질을 포함하는 고분자 혼합물을 가두는 금형을, 축을 중심으로 회전시키는 단계;
원심력의 영향 하에서 상기 고분자 혼합물을, 상기 고밀도 물질을 포함하는 제 1 층과 상기 저밀도 물질을 포함하는 제 2 층으로 분리하는 단계; 및
상기 고분자 혼합물이 분리되고 겔 상태가 된 후에 형성된 상기 제 1 층 및 상기 제 2 층으로부터 다층 연마 패드를 형성하는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조된 다층 연마 패드.
제 16 항에 있어서, 상기 방법은:
상기 제 2 층 상에 폴리에스테르 층, 직물 층, 또는 도전성 물질 층을 위치시키는 단계; 및
상기 제 2 층 상에 추가 층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 연마 패드.
제 17 항에 있어서, 상기 제 2 층 상의 상기 추가 층은 상부 패드로서 이용되는 것을 특징으로 하는 다층 연마 패드.
제 17 항에 있어서, 상기 제 2 층 상의 상기 추가 층은 서브 패드로서 이용되는 것을 특징으로 하는 다층 연마 패드.
회전 축을 가지는 금형; 및
고분자 혼합물을 상기 금형 내에 주입하는 디스펜서를 포함하고,
상기 금형의 저면 상의 실질적으로 모든 점들은 상기 회전 축을 중심으로 한 회전 중에 상기 회전 축으로부터 실질적으로 등거리이며,
상기 금형은, 상기 금형이 회전하고 있을 때, 상기 고분자 혼합물을 가두고 있는 것을 특징으로 하는, 다층 연마 패드를 제조하기 위한 시스템.
제 18 항에 있어서,
상기 금형은 원심 캐스터를 포함하고;
상기 회전 축은 상기 원심 캐스터에 의해 형성된 원통의 중심 축이며;
상기 디스펜서는 상기 고분자 혼합물을 상기 원심 캐스터의 내부 공간으로 주입하는 것을 특징으로 하는, 다층 연마 패드를 제조하기 위한 시스템.
제 19 항에 있어서,
상기 내부 공간 내의 상기 고분자 혼합물의 최상층의 표면 상에 고체 삽입물을 위치시키기 위해 상기 중심 축을 따라 삽입가능한 맨드릴, 및
상기 고분자 혼합물의 표면으로 조직을 부여하기 위한 상부 라이너를 더 포함하고,
상기 고체 삽입물은 폴리에스테르, 직물, 도전성 물질 중 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 다층 연마 패드를 제조하기 위한 시스템.
제 18 항에 있어서, 상기 금형의 내부에 액체를 분무하는 분무기를 더 포함하고, 상기 액체는 금형 이형제, 접착제, 및 도전층 중 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 다층 연마 패드를 제조하기 위한 시스템.
제 18 항에 있어서, 상기 고분자 혼합물을 회전시키고 겔 상태로 만드는 시간의 일부 또는 전부 동안 상기 금형을 가열하는 가열기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 다층 연마 패드를 제조하기 위한 시스템.
제 18 항에 있어서, 상기 금형은 상기 금형의 표면 상의 조직을 포함하고,
상기 조직은:
다층 연마 패드의 작업면 상의 홈 조직;
상기 다층 연마 패드의 바깥 테두리에 형성된 천공; 및
상기 작업면에 대향하는 패드 표면과 접착제 및 서브 패드 중 하나 이상과의 사이의 접착을 향상시키기 위한, 상기 패드 표면의 배면 상의 거친 조직 중 하나 이상을 형성하는 것을 특징으로 하는, 다층 연마 패드를 제조하기 위한 시스템.
제 18 항에 있어서, 상기 고분자 혼합물을 상기 금형 내에 주입하기 이전에 상기 금형 내에 삽입된 하부 라이너를 더 포함하고,
상기 하부 라이너는:
다층 연마 패드의 작업면 상의 홈 조직;
상기 다층 연마 패드의 바깥 테두리에 형성된 천공; 및
상기 작업면에 대향하는 패드 표면과 접착제 및 서브 패드 중 하나 이상과의 사이의 접착을 향상시키기 위한, 상기 패드 표면의 배면 상의 거친 조직 중 하나 이상을 형성하는 조직을 가지는 것을 특징으로 하는, 다층 연마 패드를 제조하기 위한 시스템.
제 18 항에 있어서, 상기 고분자 혼합물을 상기 금형 내에 주입하기 이전에 상기 금형 내에 삽입된 하부 라이너를 더 포함하고,
상기 하부 라이너는, 겔 상태가 된 상기 고분자 혼합물로부터 형성된 다층 연마 패드 내에 일체화되는 하나 이상의 탈착가능한 창을 포함하는 것을 특징으로 하는, 다층 연마 패드를 제조하기 위한 시스템.
제 18 항에 있어서, 상기 금형은, 상기 고분자 혼합물을 상기 금형 내에 주입하기 이전에 상기 금형의 표면 상에 탈착가능한 창을 수용하고,
상기 탈착가능한 창은 겔 상태가 된 상기 고분자 혼합물로부터 형성된 다층 연마 패드 내에 일체화되는 것을 특징으로 하는, 다층 연마 패드를 제조하기 위한 시스템.