KR102674027B1 - 재생 연마패드 - Google Patents

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KR102674027B1
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Abstract

재생 연마패드는 상층패드 및 보충패드를 포함한다. 상층패드는 제1 면 및 제1 면에 대향하는 제2 면을 포함한다. 제1 면은 복수의 제1 그루브들을 가지며, 제2 면은 복수의 제2 그루브들을 갖는다. 상층패드는 제1 그루브들과 제2 그루브들을 연결하는 연결 몸체를 더 포함한다. 보충패드는 상층패드의 제 2면에 접하여 형성된다. 제1 그루브들의 깊이는 제2 그루브들의 깊이보다 얕다.

Description

재생 연마패드{RECYCLED POLISHING PAD}
본 개시는 재생 연마패드에 관한 것이다.
집적회로 소자의 제조에 있어서 반도체 웨이퍼, 유리 등과 같은 기판의 표면, 및 그 위에 형성되는 다양한 막들의 표면에서 요구되는 글로벌 평탄화도를 확보하기 위하여 화학적 기계적 평탄화(Chemical Mechanical Polishing, CMP) 공정이 이용되고 있다. CMP 공정에서 사용되는 연마패드는 연마 플래튼(platen) 위에 부착된 상태로 기판과 접촉하여 기판 표면의 요철 부분을 평탄화한다. 연마패드는 기판의 평탄도를 결정하는 중요한 소모품이다. 그러나 현재 연마패드는 한번 사용된 후에 산업 폐기물로 처리되고 있다. 따라서, 비용 절감 및 환경오염 저감을 위하여, 사용된 연마패드를 재생/재활용할 필요가 있다.
본 개시의 실시예들에 따른 과제는 사용된 연마패드를 간단하고 효율적으로 재생하는 방법 및 그 방법에 의해 재생된 연마패드를 제공하는데 있다.
본 개시의 실시예들에 따른 재생 연마패드는 복수의 제1 그루브들을 갖는 제1 면과, 복수의 제2 그루브들을 가지며 제1 면에 대향하는 제2 면 및 복수의 제1 그루브들과 복수의 제2 그루브들을 연결하는 연결 몸체를 포함하는 상층패드; 및 상층패드의 제1 면에 접하여 형성된 보충패드를 포함한다. 복수의 제1 그루브들의 깊이는 최초 깊이로부터 소정의 레벨만큼 감소된 것이며, 복수의 제2 그루브들의 깊이보다 얕고, 보충패드는 소정의 레벨에 대응하는 두께를 갖도록 형성된다.
본 개시의 실시예들에 따른 재생 연마패드는 복수의 제1 그루브들을 갖는 제1 면과, 복수의 제2 그루브들을 가지며 제1 면에 대향하는 제2 면 및 복수의 제1 그루브들과 복수의 제2 그루브들을 연결하는 연결 몸체를 포함하는 상층패드; 및 상층패드의 제1 면에 접하여 형성된 보충패드를 포함한다. 복수의 제1 그루브들의 깊이는 최초 깊이로부터 소정의 레벨만큼 감소된 것이며, 복수의 제2 그루브들의 깊이보다 얕고, 복수의 제1 그루브들과 복수의 제2 그루브들은 라운드 형상을 갖는다. 보충패드는 상기 소정의 레벨에 대응하는 두께를 갖도록 형성된다.
본 개시의 실시예들에 따른 재생 연마패드는 복수의 제1 그루브들을 갖는 제1 면과, 복수의 제2 그루브들을 가지며 제1 면에 대향하는 제2 면 및 복수의 제1 그루브들과 복수의 제2 그루브들을 연결하는 연결 몸체를 포함하는 상층패드; 및 상층패드의 하부에 배치되어 제1 면에 접하여 형성된 보충패드 및; 보충패드의 하부에 배치되는 지지층을 포함한다. 제1 그루브들의 깊이는 최초 깊이로부터 소정의 레벨만큼 감소된 것이며, 제2 그루브들의 깊이보다 얕고, 보충패드는 소정의 레벨에 대응하는 두께를 갖도록 형성된다.
본 개시의 실시예들에 따르면, 마모된 연마면의 마모분을 보충하는 보충패드를 제공함으로써 연마패드를 간단하고 효율적으로 재생할 수 있다. 또한, 본 개시의 실시예들에 따르면, 보충패드가 제공된 연마패드에 새로운 그루브들을 형성함으로써 재생된 연마패드가 실질적으로 사용 전 연마패드의 성능과 동일한 성능을 갖도록 할 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 재생 연마패드를 제조하는데 이용되는 마모된 연마패드의 일부를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 재생 연마패드의 일부를 나타내는 단면도이다.
도 3 및 도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 연마패드의 재생방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 재생 연마패드를 제조하는데 이용되는 윈도우를 포함한 마모된 연마패드의 일부를 나타내는 단면도이다.
도 6a 내지 도 6b, 도 7a 내지 도 7c, 및 도 8a 내지 도 8c는 도 5에 도시된 연마패드의 재생 시, 보충패드를 형성하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 재생 연마패드의 일부를 나타내는 단면도이다.
도 10 및 도 11은 본 개시의 일 실시예에 따른 연마패드의 재생방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 12a 내지 도 12b, 도 13a 내지 도 13c, 및 도 14a 내지 도 14c는 본 개시의 일 실시예에 따른 윈도우를 포함하는 연마패드의 재생 시, 보충패드의 형성방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 15는 본 개시의 일 실시예에 따른 재생 연마패드를 이용하여 기판을 연마하는 연마장치의 주요부분을 개략적으로 도시한 일부 절결 사시도이다.
도 16 내지 도 19는 본 개시의 일 실시예에 따른 재생 연마패드의 일부를 나타내는 단면도이다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 재생 연마패드를 제조하는데 이용되는 마모된 연마패드(100)의 일부를 나타내는 단면도이다. 마모된 연마패드(100)는 재생 전 연마패드로서, 연마공정 동안 사용됨에 따라 마모된 연마면을 갖는다.
마모된 연마패드(100)는 상층패드(110)를 포함한다. 상층패드(110)는 복수의 제1 그루브들(112)을 갖는 연마면(114)과, 연마면(114)에 대향하는 바닥면(116)을 포함한다. 그루브들(112)은 연마패드(100)의 표면에서 슬러리의 큰 유동을 지원한다. 그루브들(112)은 연마공정(예: 화학적 기계적 평탄화)이 수행됨에 따라, 최초 깊이(예: 약 0.8 mm 내지 약 1.0 mm)로부터 소정의 레벨만큼 감소된 깊이를 가질 수 있다. 예를 들어, 마모된 연마패드에 포함된 그루브들의 깊이는 약 0.2 mm일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 상층패드(110)는 다공성 폴리우레탄 재료로 이루어질 수 있으며, 미세한 유동을 지원하는 포어(pore)를 구비할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
일부 실시예들에서, 마모된 연마패드(100)는 지지층(120)을 더 포함할 수 있다. 지지층(120)은 제1 접착층(122), 하층패드(124) 및 제2 접착층(126)을 포함할 수 있다. 하층패드(124)는 기판을 가압하는 힘에 대하여 복원성을 갖는 물질로 구성될 수 있고, 힘을 완충시킴으로써 상층패드(110)를 균일하게 지지할 수 있다. 하층패드(124)의 예시로 폴리우레탄폼 하층패드, 함침된 펠트 하층패드, 미세다공성 폴리우레탄 하층패드, 소결된 우레탄 하층패드, 또는 폴리 올레핀폼 하층패드가 포함될 수 있다. 하층패드(124)는 상층패드(110)의 경도(hardness)보다 더 낮은 경도를 가질 수 있다. 또한, 하층패드(124)는 상층패드(110)의 압축성보다 큰 압축성을 가질 수 있다.
제1 접착층(122)은 상층패드(110)에 하층패드(124)를 부착하기 위해 상층패드(110)와 하층패드(124) 사이에 제공될 수 있다. 제2 접착층(126)은 연마패드(100)를 연마장치(미도시)에 고정시키기 위해 하층패드(124)와 연마장치의 플래튼(미도시) 사이에 제공될 수 있다. 제1 접착층(122) 및 제2 접착층(126)은 감압 접착제(Pressure Sensitive Adhesive, PSA) 또는 핫멜트 접착제(Hot Melt Adhesive, HMA)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 감압 접착제는 폴리아크릴 성분, 에폭시 성분 또는 고무 성분 등을 함유한 접착제이거나, 점착물질이 기재(예: PET 필름 또는 펠트)의 양면에 도포된 양면 감압성 접착 테이프일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 핫멜트 접착제는 경화된 반응성 핫멜트 접착제일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 개시된 실시예들에서는 상층패드(110)와 하층패드(124) 사이, 또는 연마패드(100)와 플래튼 사이의 부착 수단으로서 제2 접착층(126)을 이용하는 경우를 예시하고 있으나, 이에 한정되는 것이 아니다. 다양한 실시예들에서, 다른 임의의 적절한 수단(예: 용접, 스냅-체결 등)들도 부착 수단으로 이용될 수 있다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 재생 연마패드(200)의 일부를 나타내는 단면도이다.
재생 연마패드(200)는 상층패드(110') 및 보충패드(211)를 포함한다. 상층패드(110')는 도 1에 도시된 마모된 연마패드(100)의 상층패드(110)가 재가공/재생된 것이다. 상층패드(110')는 복수의 제1 그루브들(112)을 갖는 제1 면(114), 복수의 제2 그루브들(212)을 갖는 제2 면(214) 및 제1 그루브들(112)과 제2 그루브들(212)을 연결하는 연결 몸체(216)를 포함한다. 제1 그루브들(112)은 연결 몸체(216)의 일측에 배치되며, 제2 그루브들(212)은 연결 몸체(216)의 타측에 배치될 수 있다. 제2 면(214)은 제1 면(114)에 대향한다. 상층패드(110')의 제1 면(114)은 도 1의 마모된 연마패드(100)의 연마면(114)과 동일하며, 상층패드(110')의 제2 면(214)은 재생 연마패드(200)의 새로운 연마면을 구성한다.
본 실시예에서, 제1 그루브들(112)은 도 1의 마모된 연마패드(100)의 제1 그루브들(112)과 동일하며, 제1 그루브들(112)의 깊이는 최초 깊이(예: 약 0.8 mm 내지 약 1.0 mm)로부터 소정의 레벨만큼 감소된 것일 수 있다. 이하, 이러한 최초 깊이로부터 감소한 소정의 레벨을 "깊이 감소 레벨"이라 칭한다. 본 실시예에서, 제2 그루브들(212)은 도 1의 상층패드(110)에 새롭게 형성된 그루브들이다. 제1 그루브들(112)의 깊이는 제2 그루브들(212)의 깊이보다 얕을 수 있다. 제1 그루브들(112)과 제2 그루브들(212)은 직사각 형상일 수 있다. 예를 들어, 제1 그루브들(112)과 제2 그루브들(212)의 측면은 각각 제1 면(114) 및 제2 면(214)에 실질적으로 수직이며, 바닥면은 각각 제1 면(114) 및 제2 면(214)과 나란하게 형성될 수 있다. 도 2에는 제1 그루브들(112) 및 제2 그루브들(212)이 실질적으로 정렬되거나 서로 어긋난 배열로 형성될 수도 있다. 또한, 제2 그루브들(212)은 제1 그루브들(112)과는 다른 패턴으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 그루브들(112)과 제2 그루브들(212)의 폭 및 간격은 서로 상이할 수 있다.
일부 실시예들에서, 보충패드(211)는 제1 면(114)에 접하여 형성된다. 보충패드(211)는 제1 면(114)의 제1 그루브들(112)의 내부를 채울 수 있다. 보충패드(211)는 상층패드(110')의 제1 면(114)에 직접적으로 결합된다. 직접적으로 결합된다는 표현은 어떠한 중간층(예: 감압 접착제)이 없이 직접적으로 접촉된 것을 의미한다. 예를 들어, 보충패드(211)는 몰드(미도시) 내에서 제1 면(114) 상에 보충패드(211) 조성물을 주입하여 성형함으로써 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 보충패드(211)는 상층패드(110')의 재료와 동일 또는 유사한 재료로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 보충패드(211) 조성물은 우레탄계 프리폴리머, 경화제 및 고상 발포제를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 보충패드(211)는 상층패드(110')의 재료와 상이한 재료로 이루어질 수 있다.
일부 실시예들에서, 보충패드(211)는 제1 그루브들(112)의 깊이 감소 레벨에 대응하는 두께를 갖도록 형성될 수 있다. 연마공정이 진행됨에 따라 연마패드(100)의 연마면이 마모되면서, 그루브들의 깊이도 최초 깊이로부터 점차 줄어들게 된다. 보충패드(211)는 감소한 연마패드(100)의 두께를 보충하도록 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 보충패드(211)는 마모된 상층패드(110') 및 보충패드(211)의 총 두께가 사용 전 상층패드(110)의 두께와 적어도 실질적으로 동일하게 되는 레벨까지 형성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 재생 연마패드(200)는 지지층(220)을 더 포함할 수 있다. 지지층(220)은 제1 접착층(222), 하층패드(224) 및 제2 접착층(226)을 포함할 수 있다. 제1 접착층(222), 하층패드(224) 및 제2 접착층(226)은 도 1의 지지층(120)에 포함된 제1 접착층(122), 하층패드(124) 및 제2 접착층(126)에 각각 대응한다.
이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 마모된 연마패드를 재생하여 도 2의 실시예와 같은 연마패드(200)를 생성하는 방법에 대하여 설명한다. 도 3 및 도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 연마패드의 재생방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 3을 참조하면, 마모된 연마패드(예: 도 1의 연마패드(100))의 상층패드(110) 상에 보충패드(211)가 형성된다. 일부 실시예들에서, 복수의 제1 그루브들(112)을 갖는 상층패드(110)의 제1 면(114) 상에 보충패드(211)가 형성된다. 복수의 제1 그루브들(112)이 소정의 깊이 감소 레벨만큼 감소된 깊이를 갖는 실시예들에서, 보충패드(211)는 소정의 깊이 감소 레벨에 대응하는 두께를 갖도록 형성된다. 예를 들어, 보충패드(211)는 마모된 상층패드(110) 및 보충패드(211)의 총 두께(T)가 사용 전 연마패드(100)의 상층패드(110)의 두께와 적어도 실질적으로 동일하게 되는 레벨까지 연마패드(100)의 두께 가공범위를 고려하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 보충패드(211)와 상층패드(110)의 총 두께(T)는 약 1 mm 내지 약 3 mm일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 일부 실시예들에서, 원하는 두께로 보충패드(211)의 두께가 조절되도록, 보충패드(211)의 표면(211a)이 절삭 또는 슬라이싱될 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 재생 전 상층패드(110)는 몰드(미도시)의 베이스 내에 배치된다. 일부 실시예들에서, 상층패드(110)가 위치한 몰드 내에 상층패드(110)의 연마면을 향해 보충패드(211) 조성물이 주입된다. 이후, 주입된 보충패드(211) 조성물은 경화되어 보충패드(211)를 형성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 보충패드(211) 조성물은 우레탄계 프리폴리머, 경화제 및 고상 발포제를 포함한다. 우레탄계 프리폴리머의 제조에는 이소시아네이트 화합물이 사용될 수 있다. 경화제는 아민 화합물 및 알코올 화합물 중 1종 이상의 화합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 경화제는 방향족 아민, 지방족 아민, 방향족 알코올 및 지방족 알코올로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물을 포함할 수 있다. 고상 발포제는 열팽창된 마이크로 캡슐로서, 약 5 ㎛ 내지 약 200 ㎛의 평균 입경을 갖는 마이크로 벌룬 구조체일 수 있다. 일부 실시예들에서, 고상 발포제의 평균 입경은 약 10 ㎛ 내지 약 60 ㎛일 수 있다. 일부 실시예들에서, 고상 발포제의 평균 입경은 약 25 ㎛ 내지 약 45 ㎛일 수 있다.
일부 실시예들에서, 우레탄계 프리폴리머와 경화제는 혼합 후 반응하여 고상의 폴리우레탄을 형성하여 시트 등으로 제조된다. 우레탄계 프리폴리머의 이소시아네이트 말단기는, 경화제의 아민기, 알코올기 등과 반응할 수 있다. 이 때, 고상 발포제는 우레탄계 프리폴리머와 경화제의 반응에 참여하지 않으면서 원료 내에 고르게 분산되어 포어를 형성할 수 있다. 우레탄계 프리폴리머와 경화제 사이의 반응은 몰드 내에서 완료되어, 도 3에 도시된 바와 같이 상층패드(110)와 보충패드(211)가 결합된 구조물을 수득할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 상층패드(110) 및 보충패드(211)의 결합물은 몰드의 형상대로 고상화된 케이크 형태의 성형체일 수 있다. 상층패드(110) 및 보충패드(211)의 결합물은 보충패드 부분을 적절히 슬라이싱 또는 절삭하여 연마패드 제조를 위한 시트 등으로 가공될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 보충패드(211) 조성물이 몰드 내에 주입될 때 불활성 가스도 투입될 수 있다. 불활성 가스는 우레탄계 프리폴리머, 경화제 및 고상 발포제가 혼합되어 반응하는 과정에서 보충패드(211)의 포어를 형성할 수 있다. 예를 들어, 불활성 가스는 질소 가스, 아르곤 가스 및 헬륨 가스로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 가스를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 보충패드(211) 조성물의 반응에 참여하지 않는 임의의 가스가 될 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 보충패드(211)는 상층패드(110)의 제1 면(114)에 직접적으로 성형될 수 있다. 일부 실시예들에서, 보충패드(211)의 재료의 원자들은 상층패드(110)의 재료의 원자들과 가교결합되거나 전자들을 공유하여, 제1 면(114)을 따라서 공유결합을 이룰 수 있다. 이는 나사, 못, 글루 또는 다른 접착체를 통합 결합과 같은 기계적 결합과는 구별된다. 일부 실시예들에서, 보충패드(211)는 공유결합되는 대신, 상층패드(110)의 제1 면(114)을 따라서 정전기 결합(예: 반데르발스식 상호작용)될 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 도 1의 마모된 연마패드(100)가 지지층(120)을 포함하는 경우, 지지층(120)은 도 3에서 설명한 보충패드(211)의 형성 전에, 상층패드(110)의 바닥면(116)으로부터 제거된다. 지지층(120)을 제거하는데 임의의 고분자 제거방법이 이용될 수 있다. 예를 들어, 밀링(milling)과 같은 물리적 방법이나, 톨루엔과 같은 용매를 이용하여 녹이는 화학적 방법이 이용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 지지층(120)이 제거된 후, 사용된 상층패드(110)의 바닥면(116)은 클리닝될 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 보충패드(211)가 형성되기 전에 상층패드(110)의 제1 그루브들(112)에 대하여도 클리닝이 수행될 수 있다. 클리닝은 그루브들 사이에 존재하는 이물질에 의한 상층패드(110)와 보충패드(211) 사이의 제1 면(114)의 결손을 방지할 수 있다. 클리닝에는 물리적 방법, 건식 방법, 습식 방법 또는 화학적 방법이 이용될 수 있다. 예를 들어, 물리적 방법에는 브러쉬 스크럽(brush scrub) 등이 포함되며, 건식 방법에는 에어 블로윙(air blowing), 토네이도, 플라즈마 등이 포함되며, 습식 방법에는 워터젯(water jet), 스트림젯(stream jet), 버블젯(bubble jet), 초음파 클리닝, 메가소닉 클리닝 등이 포함되며, 화학적 방법에는 DHF(Dilute HF) 클리닝, BOE(Buffered Oxide Etch) 클리닝, SPM(Sulfuric Acid Peroxide Mixture) 클리닝, APM (Ammonium Peroxide Mixture) 클리닝, HPM(Hydrochloric Peroxide Mixture) 클리닝 등이 포함되나, 이들에 한정되는 것은 아니다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 마모된 상층패드(110)의 제1 면(114)에 대향하는 상층패드(110)의 바닥면(116)에 복수의 새로운 그루브들인 제2 그루브들(212)이 형성된다. 일부 실시예들에서, 도 3의 구조물이 뒤집힌 상태에서, 제2 그루브들(212)이 상층패드(110)의 바닥면(116)에 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 그루브들(212)은 전체 두께(T)가 약 2 mm일 때, 바닥면(116)으로부터 약 0.8 mm 내지 약 1.0 mm의 깊이를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 일부 실시예들에서, 그루브들(212)은 균일한 깊이를 갖거나 상이한 깊이를 가질 수 있다.
재가공된 또는 재생된 상층패드(110')와 보충패드(211)의 두께 비(T1:T2)는 약 4:4 내지 약 7:1, 약 4:4 내지 약 6:2, 또는 약 4:4 내지 약 5:3일 수 있다. 예를 들어, 상층패드(110')의 두께 T1은 제2 면(214)의 돌출면으로부터, 제1 면(114)의 돌출면까지로 정의될 수 있다. 예를 들어, 보충패드(211)의 두께 T2는 제1 면(114)의 돌출면으로부터 제1 면(114)에 대향하는 보충패드(211)의 표면(211a)까지로 정의될 수 있다. 그러나, 두께 비(T1:T2)는 이에 한정되는 것이 아니고, 마모된 연마패드(100)의 상층패드(110)의 마모 정도에 따라 임의의 적절한 비율이 될 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 제2 그루브들(212)이 형성된 후, 제1 면(114)에 대향하는 보충패드(211)의 표면(211a)에 하층패드(예: 도 2의 하층패드(224))가 더 부착될 수 있다. 예를 들어, 하층패드(224)는 접착제(예: 도 2의 제1 접착층(222))에 의해 보충패드(211)에 부착될 수 있다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 재생 연마패드를 제조하는데 이용되는 윈도우(530)를 포함한 마모된 연마패드(500)의 일부를 나타내는 단면도이다.
일부 실시예들에서, 연마공정 동안 연마 종점을 검출하기 위해, 연마패드(500)는 도 5의 실시예와 같이 상층패드(510) 내에 배치된 윈도우(530)를 더 포함할 수 있다. 윈도우(530)는 상층패드(510)의 개구(518) 내에 수용될 수 있다. 윈도우(530)는 폭 W1을 가지며, 상층패드(510)를 관통하여 연장될 수 있다.
윈도우(530)는 연마패드(500)의 병진 운동 위치와 무관하게 기판에 대한 시야를 확보할 수 있는 위치에 배치된 투광층일 수 있다. 예를 들어, 윈도우(530)가 기판에 인접해있는 동안, 연마 종점을 결정하기 위한 광원에 의해 광빔이 윈도우(530)를 통해 기판을 향하여 투영된다. 연마 종점 검출기는 기판으로부터 반사된 광을 수신하여 연마 종점을 검출하는데 이용할 수 있다. 예를 들어, 연마 종점 검출기는 측정한 반사광의 세기를 이용하여 새로운 층의 노출을 암시하는 기판 반사도의 급변을 검출하거나, 간섭 측정 원리를 이용하여 외층(예: 투명 산화물층)으로부터 제거된 두께를 계산함으로써 연마 종점을 결정할 수 있다. 또 다른 예로, 연마 종점 검출기는 반사광의 스펙트럼을 모니터링하여 목표 스펙트럼을 검출하거나, 측정된 스펙트럼의 순서를 라이브러리로부터의 기준 스펙트럼에 정합시켜 기준 스펙트럼의 인덱스 값에 부합하는 선형 함수가 목표값에 도달하는 지점을 결정하거나, 또는 미리 정해진 종점 규준에 대한 신호를 모니터링함으로써, 연마 종점을 결정할 수 있다. 일부 실시예들에서, 광원 및 연마 종점 검출기는 연마장치의 내부에 위치할 수 있다.
도 5에 도시된 실시예에 따르면, 윈도우(530)는 개구(518)와 실질적으로 동일한 형상을 갖는다. 일부 실시예들에서, 윈도우(530)의 형상은 원형, 타원형, 정사각형, 직사각형 또는 그 밖의 임의의 형상을 가질 수 있다. 윈도우(530)의 제1 면(532) 역시 그루브들(512)과 마찬가지로 연마공정에 의해 마모될 수 있다. 윈도우(530)의 제1 면(532)은 윈도우(530)를 이루는 재료에 따라, 인접한 상층패드(510)의 제1 면(514)과 실질적으로 동일하거나, 제1 면(514)에 비해 오목 또는 볼록할 수 있다. 본 실시예에서, 상층패드(510)의 제1 면(514)은 상층패드(510)의 마모된 연마면이다.
일부 실시예들에서, 마모된 연마패드(500)는 지지층(520)을 더 포함할 수 있다. 지지층(520)은 제1 접착층(522), 하층패드(524) 및 제2 접착층(526)을 포함할 수 있다. 제1 접착층(522), 하층패드(524) 및 제2 접착층(526)은 도 1의 지지층(120)에 포함된 제1 접착층(122), 하층패드(124) 및 제2 접착층(126)에 각각 대응한다. 도 5의 실시예에 따르면, 윈도우(530)는 제1 접착층(522)에 의해 고정된다. 그러나 이에 한정되는 것이 아니고, 윈도우(530)는 임의의 적절한 수단(예: 용접, 스냅-체결 등)에 의해 고정될 수 있다. 개구(528)는 지지층(520)을 관통한다. 개구(528)는 윈도우(530)의 제2 면(534)을 적어도 부분적으로 노출시킬 수 있다. 일부 실시예들에서, 개구(528)의 폭 W2는 윈도우(530)의 폭 W1보다 작을 수 있다.
도 6a 내지 도 6b, 도 7a 내지 도 7c, 및 도 8a 내지 도 8c는 도 5에 도시된 연마패드(500)의 재생 시, 보충패드(611a, 611b)를 형성하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
일부 실시예들에 따르면, 마모된 상층패드(510)로부터 윈도우(530)를 제거하지 않은 상태로, 상층패드(510)의 제1 면(514) 상에 보충패드가 형성될 수 있다.
도 6a의 실시예에서, 보충패드(611a)는 재생 전 상층패드(510) 내에 기배치된 윈도우(530)의 적어도 하나의 표면(532a) 상에 형성된다. 예를 들어, 적어도 하나의 표면(532a)은 윈도우(530)의 상면을 포함하거나, 윈도우(530)의 상면 및 상면으로부터 연장되는 4개의 측면들을 포함할 수 있다. 윈도우(530)의 적어도 하나의 표면(532a)은 상층패드(510)의 제1 면(514)과 실질적으로 연속적인 면을 형성할 수 있다. 보충패드(611a)는 상층패드(510)의 제1 면(514)과 실질적으로 연속적인 면을 형성하는 윈도우(530)의 적어도 하나의 표면(532a)에 직접적으로 접촉할 수 있다. 본 실시예에 따르면, 재생 전 연마패드(500)에 포함된 윈도우(530)는 보충패드(611a)가 불투명한 재료로 이루어지는 한, 재생된 연마패드(500)에서 윈도우(530)로서 기능하지 못한다. 새로운 그루브들은 상층패드(510)의 바닥면(516)에 형성될 수 있으며, 바닥면(516)과 인접한 윈도우(530)의 표면은 새롭게 형성된 연마층에 맞게 적절히 처리될 수 있다. 이는 이하의 실시예들에 대해서도 마찬가지로 적용된다.
도 6b의 실시예에서, 보충패드(611b)는 재생 전 상층패드(510) 내에 기배치된 윈도우(530)의 일 표면(532b)(예: 윈도우(530)의 상면)을 적어도 부분적으로 노출시키는 개구(612)를 포함한다. 도 6a와 마찬가지로, 윈도우(530)의 일 표면(532b)도 제1 면(514)과 실질적으로 연속적인 면을 형성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 개구(612)의 폭 W3는 윈도우(530)의 폭 W1보다 작거나 동일할 수 있다. 일부 실시예들에서, 도 6b의 보충패드(611b)의 노출면(또는 제1 면(514)에 대향하는 면) 상에 하층패드(524)가 부착되는 경우, 이 하층패드(524)는 보충패드(611b)의 개구(612)의 적어도 일부를 노출시키도록 형성된다. 본 실시예에 따르면, 연마 종점을 검출하기 위해 조사된 광은 개구(612) 및 윈도우(530)를 통해 기판에 도달할 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 사용된 상층패드(510)로부터 윈도우(530)가 제거된 후에, 상층패드(510)의 연마면(514) 상에 보충패드(611b)가 형성될 수 있다.
도 7a 내지 도 7c를 참조하면, 상층패드(510) 내에 기배치된 기존 윈도우(530)가 제거되고, 기존 윈도우(530)가 제거된 부분(720)에 새로운 윈도우(730)가 위치될 수 있다. 예를 들어, 새로운 윈도우(730)의 높이는 적어도 상층패드(510)의 바닥면(516)에서부터 보충패드(711)가 형성되는 레벨까지일 수 있다. 보충패드(711)는 상층패드(510)의 제1 면(514)으로부터 적어도 새로운 윈도우(730)의 높이까지 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 7b와 같은 마모된 상층패드(510) 및 새로운 윈도우(730)가 몰드 내에 위치되고, 새로운 윈도우(730)를 제외한 나머지 제1 면(514) 상에 보충패드(711)가 형성될 수 있다. 새로운 윈도우(730)는 상층패드(510) 및 보충패드(711)를 관통하여 연장하게 된다.
본 실시예에서, 새로운 윈도우(730)는 도 7c의 패드 구조물을 형성하는데 사용되는 폴리머 매트릭스 내에 포함됨으로써 패드 구조물과 일체가 된다. 일부 실시예들에서, 도 7c의 보충패드(711)의 노출면(또는 제1 면(514)에 대향하는 면) 상에 하층패드(524)가 부착되는 경우, 이 하층패드(524)는 새로운 윈도우(730)의 적어도 일부를 노출시키도록 형성된다. 예를 들어, 하층패드(524)는 제1 면(514)에 대향하는 보충패드(711)의 표면과 실질적으로 연속적인 면을 형성하는 새로운 윈도우(730)의 표면을 노출시키도록 형성될 수 있다.
도 8a 내지 도 8c를 참조하면, 일부 실시예들에서, 보충패드(811)는 상층패드(510) 내에 기배치된 윈도우(530)가 제거된 부분(예: 도 7a의 720)을 채우면서 상층패드(510)의 제1 면(514) 상에 형성될 수 있다. 그리고 상층패드(510) 및 보충패드(811)를 관통하는 개구(820)가 형성된 뒤, 새로운 윈도우(830)가 개구(820)에 삽입될 수 있다. 예를 들어, 삽입된 윈도우(830)는 도 8c의 패드 구조물의 전체 두께와 실질적으로 동일한 높이를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 도 8c의 보충패드(811)의 노출면 상에도 새로운 윈도우(830)의 적어도 일부를 노출시키는 하층패드(524)가 부착될 수 있다. 예를 들어, 하층패드(524)는 제1 면(514)에 대향하는 보충패드(811)의 표면과 실질적으로 연속적인 면을 형성하는 새로운 윈도우(830)의 표면을 노출시킬 수 있다.
일부 실시예들에서, 도 8a와 같이 기존 윈도우(530)를 제거한 부분을 채우도록 보충패드(811)가 형성된 뒤, 새로운 윈도우(830)가 삽입되지 않을 수 있다. 이 경우, 보충패드(811)는 상층패드(510)를 관통하여 연장된다. 새로운 윈도우(830)의 삽입 없이, 도 8a의 패드 구조물의 바닥면(516) 상에 새로운 그루브들을 형성함으로써 윈도우가 없는 재생 연마패드(500)가 생성될 수 있다.
도 7b, 도 7c 및 도 8c의 새로운 윈도우들(730, 830)은 우수한 광투과성을 갖는 재료로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 새로운 윈도우들(730, 830)은 약 1% 이상의 광투과도를 갖는 고분자 수지일 수 있다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 재생 연마패드(900)의 일부를 나타내는 단면도이다.
재생 연마패드(900)는 상층패드(110a') 및 보충패드(911)를 포함한다. 상층패드(110a')는 도 1에 도시된 마모된 연마패드(100)의 상층패드(110)가 재가공/재생된 것이다. 상층패드(110a')는 보충패드(911)와 접하는 제1 면(114a) 및 복수의 제2 그루브들(912)을 갖는 제2 면(914)을 포함한다. 제2 면(914)은 제1 면(114a)에 대향한다. 본 실시예에서, 제2 그루브들(912)은 도 1의 마모된 상층패드(110)에 새롭게 형성된 그루브들로서, 재생 연마패드(900)의 새로운 연마면을 구성한다.
일부 실시예들에서, 상층패드(110a')는 마모된 연마패드(100)의 상층패드(110)에 포함된 제1 그루브들(112)을 제거한 뒤, 제2 그루브들(912)을 형성한 결과일 수 있다. 예를 들어, 제1 그루브들(112)은 밀링에 의해 제거될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 일부 실시예들에서, 상층패드(110a')의 제1 면(114a)은 도 1의 상층패드(110)의 바닥면(116)일 수 있다. 일부 실시예들에서, 상층패드(110a')의 제1 면(114a)은 도 1의 제1 그루브들(112)이 제거된 면일 수 있다.
일부 실시예들에서, 보충패드(911)는 제1 면(114a)에 접하여 형성된다. 보충패드(911)는 상층패드(110a')의 제2 면(114a)에 직접적으로 결합된다. 직접적으로 결합된다는 표현은 어떠한 중간층(예: 감압 접착제)이 없이 직접적으로 접촉된 것을 의미한다. 예를 들어, 보충패드(911)는 몰드 내에서 제2 면(114a) 상에 보충패드(211) 조성물을 주입하여 성형함으로써 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 보충패드(911)는 상층패드(110a')의 재료와 동일 또는 유사한 재료로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 보충패드(211) 조성물은 우레탄계 프리폴리머, 경화제 및 고상 발포제를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 보충패드(911)는 상층패드(110a')의 재료와 상이한 재료로 이루어질 수 있다.
일부 실시예들에서, 재생 연마패드(900)는 지지층(920)을 더 포함할 수 있다. 지지층(920)은 제1 접착층(922), 하층패드(924) 및 제2 접착층(926)을 포함할 수 있다. 제1 접착층(922), 하층패드(924) 및 제2 접착층(926)은 도 1의 지지층(120)에 포함된 제1 접착층(122), 하층패드(124) 및 제2 접착층(126)에 각각 대응한다.
이하, 도 10 및 도 11을 참조하여 마모된 연마패드를 재생하여 도 9의 실시예와 같은 연마패드(900)를 생성하는 방법에 대하여 설명한다. 도 10 및 도 11은 본 개시의 일 실시예에 따른 연마패드(900)의 재생방법을 설명하기 위한 단면도들이다. 도 10 및 도 11에 따른 재생방법은 도 3 및 도 4에 따른 재생방법과 대체로 동일 또는 유사하나, 재생 전 연마패드로부터 그루브들을 제거하는 것을 더 포함한다.
일부 실시예들에 따르면, 도 1의 복수의 제1 그루브들(112)을 갖는 상층패드(110)의 제1 면(114)으로부터 제1 그루브들(112)이 제거된다. 도 10을 참조하면, 일부 실시예들에서, 제1 그루브들(112)이 제거된 상층패드(110a) 상에 보충패드(911)가 형성된다. 예를 들어, 보충패드(911)는 도 1의 재생 전 상층패드(110)의 바닥면(116) 상에 형성되거나, 또는 도 1의 제1 그루브들(112)이 제거된 면 상에 형성될 수 있다. 제거된 제1 그루브들(112)이 소정의 깊이 감소 레벨만큼 감소된 깊이를 갖는 실시예들에서, 보충패드(911)는 소정의 깊이 감소 레벨 및 제1 그루브들(112)의 깊이의 합에 대응하는 두께를 갖도록 형성된다. 일부 실시예들에서, 보충패드(911)는 제1 그루브들(112)이 제거된 상층패드(110a) 및 보충패드(911)의 총 두께(T)가 사용 전 연마패드의 상층패드의 두께와 적어도 실질적으로 동일하게 되는 레벨까지 형성될 수 있다.
예를 들어, 보충패드(911)와 상층패드(110a)의 총 두께(T)는 약 1 mm 내지 약 3 mm일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 일부 실시예들에서, 원하는 두께로 보충패드(911)의 두께가 조절되도록, 보충패드(911)의 표면(911a)이 절삭 또는 슬라이싱될 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 상층패드(110a)는 몰드(미도시)의 베이스 내에 배치된다. 일부 실시예들에서, 상층패드(110a)가 위치한 몰드 내에 상층패드(110a)의 일 표면(114a)을 향해 보충패드(211) 조성물이 주입된다. 이후, 주입된 보충패드(211) 조성물은 경화되어 보충패드(911)를 형성할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 보충패드(211) 조성물은 우레탄계 프리폴리머, 경화제 및 고상 발포제를 포함한다. 이에 대한 설명은 앞서 도 3을 참조하여 설명한 것과 동일하다.
일부 실시예들에 따르면, 상층패드(110a) 및 보충패드(911)의 결합물은 몰드의 형상대로 고상화된 케이크 형태의 성형체일 수 있다. 상층패드(110a) 및 보충패드(911)의 결합물은 보충패드 부분을 적절히 슬라이싱 또는 절삭하여 연마패드 제조를 위한 시트 등으로 가공될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 보충패드(211) 조성물이 몰드 내에 주입될 때 불활성 가스도 투입될 수 있다. 불활성 가스는 우레탄계 프리폴리머, 경화제 및 고상 발포제가 혼합되어 반응하는 과정에서 보충패드(911)의 포어를 형성할 수 있다. 예를 들어, 불활성 가스는 질소 가스, 아르곤 가스 및 헬륨 가스로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 가스일 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 위 보충패드(211) 조성물의 반응에 참여하지 않는 임의의 가스가 될 수 있다.
다시 도 10을 참조하면, 보충패드(911)는 상층패드(110a)의 제1 면(114a)에 직접적으로 성형될 수 있다. 일부 실시예들에서, 보충패드(911)의 재료의 원자들은 상층패드(110a)의 재료의 원자들과 가교결합되거나 전자들을 공유하여, 제1 면(114a)을 따라서 공유결합을 이룰 수 있다. 이는 나사, 못, 글루 또는 다른 접착체를 통합 결합과 같은 기계적 결합과는 구별된다. 일부 실시예들에서, 보충패드(911)는 공유결합되는 대신, 상층패드(110a)의 제1 면(114a)을 따라서 정전기 결합(예: 반데르발스식 상호작용)될 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 도 1의 마모된 연마패드(100)가 지지층(120)을 포함하는 경우, 지지층(120)은 도 1의 상층패드(110)의 제1 그루브들(112)의 제거 전에, 상층패드(110)의 바닥면(116)으로부터 제거된다. 지지층(120)을 제거하는데 임의의 고분자 제거방법이 이용될 수 있다. 예를 들어, 밀링과 같은 물리적 방법이나, 톨루엔과 같은 용매를 이용하여 녹이는 화학적 방법이 이용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 지지층(120)이 제거된 후, 사용된 상층패드(110)의 바닥면(116)은 클리닝될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 상층패드(110)의 제1 그루브들(112)이 제거되고 보충패드(911)가 형성되기 전에, 보충패드(911)가 형성될 상층패드(110a)의 제1 면(114a)에 대하여도 클리닝이 수행될 수 있다. 클리닝은 이물질에 의한 상층패드(110a)와 보충패드(911) 사이의 제1 면(114a)의 결손을 방지할 수 있다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 보충패드(911)와 상층패드(110a) 사이의 제1 면(114a)에 대향하는 상층패드(110a)의 일 표면(116a)에 복수의 새로운 그루브들인 제2 그루브들(912)이 형성된다. 일부 실시예들에서, 도 10의 구조물이 뒤집힌 상태에서, 제2 그루브들(912)이 상층패드(110a)의 표면(116a)에 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 그루브들(912)은 전체 두께(T)가 약 2 mm일 때, 표면(116a)으로부터 약 0.8 mm 내지 약 1.0 mm의 깊이를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 일부 실시예들에서, 그루브들(912)은 균일한 깊이를 갖거나 상이한 깊이를 가질 수 있다.
재가공된 또는 재생된 상층패드(110a')와 보충패드(911)의 두께 비(c:d)는 약 4:4 내지 약 1:7, 약 4:4 내지 약 2:6, 또는 약 4:4 내지 약 3:5일 수 있다. 예를 들어, 상층패드(110a')의 두께 T3는 제2 면(914)의 돌출면으로부터 제1 면(114a)까지로 정의될 수 있다. 예를 들어, 보충패드(911)의 두께 T4는 제1 면(114a)으로부터 제1 면(114a)에 대향하는 보충패드(911)의 표면(911a)까지로 정의될 수 있다. 그러나, 두께 비(T3:T4)는 이에 한정되는 것이 아니고, 마모된 연마패드(100)의 상층패드(110)의 마모 정도에 따라 임의의 적절한 비율이 될 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 제2 그루브들(912)이 형성된 후, 제1 면(114a)에 대향하는 보충패드(911)의 표면(911a)에 하층패드(예: 도 9의 하층패드(924))가 더 부착될 수 있다. 예를 들어, 하층패드는 접착제(예: 도 9의 제1 접착층(922))에 의해 보충패드(911)에 부착될 수 있다.
일부 실시예들에서, 도 9 내지 도 11을 참조하여 설명한 연마패드의 재생방법은 상층패드 내에 윈도우를 포함하는 연마패드에 대하여도 적용될 수 있다. 재생 전 연마패드가 윈도우를 포함하는 경우, 윈도우의 일부분도 마모된 연마패드(100)의 제1 그루브들(112)과 함께 제거되어, 윈도우의 일 표면이 제1 그루브들(112)이 제거된 면과 실질적으로 동일한 레벨에 위치할 수 있다.
도 12a 내지 도 12b, 도 13a 내지 도 13c, 및 도 14a 내지 도 14c는 본 개시의 일 실시예에 따른 윈도우를 포함하는 연마패드의 재생 시, 보충패드의 형성방법을 설명하기 위한 단면도들이다. 도 12a 내지 도 12b, 도 13a 내지 도 13c, 및 도 14a 내지 도 14c에 있어서, 상층패드들(1210, 1310, 1410)은 제1 그루브들(112)이 제거된 상태이다.
일부 실시예들에 따르면, 마모된 상층패드로부터 윈도우를 제거하지 않은 상태로, 상층패드의 일 표면 상에 보충패드가 형성될 수 있다.
도 12a의 실시예에서, 보충패드(1211a)는 마모된 연마패드(100)의 제1 그루브들(112)이 제거된 상층패드(1210) 상 및 재생 전 상층패드(1210) 내에 기배치된 윈도우(1230)의 일 표면(1232a) 상에 형성된다. 윈도우(1230)의 일 표면(1232a)은 상층패드(1210)의 일 표면(1214)과 실질적으로 연속적인 면을 형성할 수 있다. 보충패드(1211a)는 상층패드(1210)의 일 표면(1214)과 실질적으로 연속적인 면을 형성하는 윈도우(1230)의 일 표면(1232a)에 직접적으로 접촉할 수 있다. 본 실시예에 따르면, 재생 전 연마패드(100)에 포함된 윈도우(1230)는 보충패드(1211a)가 불투명한 재료로 이루어지는 한, 재생된 연마패드에서 윈도우로서 기능하지 못한다. 새로운 그루브들은 계면(1214)에 대향하는 상층패드(1210)의 일 표면(1216)에 형성될 수 있으며, 일 표면(1216)과 인접한 윈도우(1230)의 표면은 새롭게 형성된 연마층에 맞게 적절히 처리될 수 있다.
도 12b의 실시예에서, 보충패드(1211b)는 재생 전 상층패드(1210) 내에 기배치된 윈도우(1230)의 일 표면(1232b)을 적어도 부분적으로 노출시키는 개구(1212)를 포함한다. 도 12a와 마찬가지로, 윈도우(1230)의 일 표면(1232b)도 상층패드(1210)의 일 표면(1214)과 실질적으로 연속적인 면을 형성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 개구(1212)의 폭 W5는 윈도우(1230)의 폭 W4보다 작거나 동일할 수 있다. 일부 실시예들에서, 도 12b의 보충패드(1211b)의 노출면(또는, 보충패드(1211b)와 상층패드(1210) 사이의 계면(1214)에 대향하는 면) 상에 하층패드가 부착되는 경우, 이 하층패드는 보충패드(1211b)의 개구(1212)의 적어도 일부를 노출시키도록 형성된다. 본 실시예에 따르면, 연마 종점을 검출하기 위해 조사된 광은 개구(1212) 및 윈도우(1230)를 통해 기판에 도달할 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 사용된 상층패드로부터 윈도우가 제거된 후에, 상층패드의 일 표면 상에 보충패드가 형성될 수 있다.
도 13a 내지 도 13c를 참조하면, 상층패드(1310) 내에 기배치된 기존 윈도우(1230)가 제거되고, 기존 윈도우(1230)가 제거된 부분(1320)에 새로운 윈도우(1330)가 위치될 수 있다. 예를 들어, 새로운 윈도우(1330)의 높이는 적어도 상층패드(1310)의 바닥면(1316)에서부터 보충패드(1311)가 형성되는 레벨까지일 수 있다. 보충패드(1311)는 상층패드(1310)의 일 표면(1314)으로부터 적어도 새로운 윈도우(1330)의 높이까지 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 13b와 같은 상층패드(1310) 및 새로운 윈도우(1330)가 몰드 내에 위치되고, 새로운 윈도우(1330)를 제외한 나머지 표면(1314) 상에 보충패드(1311)가 형성될 수 있다. 새로운 윈도우(1330)는 상층패드(1310) 및 보충패드(1311)를 관통하여 연장하게 된다.
본 실시예에서, 새로운 윈도우(1330)는 도 13c의 패드 구조물을 형성하는데 사용되는 폴리머 매트릭스 내에 포함됨으로써 패드 구조물과 일체가 된다. 일부 실시예들에서, 도 13c의 보충패드(1311)의 노출면(또는 보충패드(1311)와 상층패드(1310) 사이의 계면(1314)에 대향하는 면) 상에 하층패드가 부착되는 경우, 이 하층패드는 새로운 윈도우(1330)의 적어도 일부를 노출시키도록 형성된다. 예를 들어, 하층패드는 계면(1314)에 대향하는 보충패드(1311)의 표면과 실질적으로 연속적인 면을 형성하는 새로운 윈도우(1330)의 표면을 노출시키도록 형성될 수 있다. 새로운 그루브들은 계면(1314)에 대향하는 상층패드(1310)의 일 표면(1316)에 형성될 수 있다.
도 14a 내지 도 14c를 참조하면, 일부 실시예들에서, 보충패드(1411)는 상층패드(1410) 내에 기배치된 윈도우가 제거된 부분(예: 도 13a의 1320)을 채우면서 상층패드(1410)의 일 표면(1414) 상에 형성될 수 있다. 그리고 상층패드(1410) 및 보충패드(1411)를 관통하는 개구(1420)가 형성된 뒤, 새로운 윈도우(1430)가 개구(1420)에 삽입될 수 있다. 예를 들어, 삽입된 윈도우(1430)는 도 14c의 패드 구조물의 전체 두께와 실질적으로 동일한 높이를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 도 14c의 보충패드(1411)의 노출면 상에도 새로운 윈도우(1430)의 적어도 일부를 노출시키는 하층패드가 부착될 수 있다. 예를 들어, 하층패드는 계면(1414)에 대향하는 보충패드(1411)의 표면과 실질적으로 연속적인 면을 형성하는 새로운 윈도우(1430)의 표면을 노출시킬 수 있다. 새로운 그루브들은 계면(1414)에 대향하는 상층패드(1410)의 일 표면(1416)에 형성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 도 14a와 같이 기존 윈도우를 제거한 부분을 채우도록 보충패드(1411)가 형성된 뒤, 새로운 윈도우가 삽입되지 않을 수 있다. 이 경우, 보충패드(1411)는 상층패드(1410)를 관통하여 연장된다. 새로운 윈도우의 삽입 없이, 도 8a의 패드 구조물의 바닥면(516) 상에 새로운 그루브들을 형성함으로써 윈도우가 없는 재생 연마패드가 생성될 수 있다.
도 13b, 도 13c 및 도 14c의 새로운 윈도우들(1330, 1430)은 우수한 광투과성을 갖는 재료로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 새로운 윈도우들(1330, 1430)은 약 1% 이상의 광투과도를 갖는 고분자 수지일 수 있다.
도 15는 본 개시의 일 실시예에 따른 재생 연마패드(1600)를 이용하여 기판을 연마하는 연마장치(1500)의 주요부분을 개략적으로 도시한 일부 절결 사시도이다. 도 15에는 회전형 연마 장치(1500)를 예시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 15를 참조하면, 연마장치(1500)는 플래튼(1502), 헤드(1504) 및 노즐(1506)을 포함한다. 플래튼(1502)의 상면은 연마패드(1600)를 지지하는데 사용될 수 있다. 헤드(1504)는 연마패드(1600) 및 기판(W)을 가압하며, 연마 시 회전한다. 노즐(1506)은 연마 동안 슬러리(1510)를 연마패드(1600)의 연마층(1610)에 제공한다. 연마장치(1500)는 컨디셔닝 유닛(1508)을 더 포함할 수 있다. 컨디셔닝 유닛(1508)은 연마패드(1600)를 컨디셔닝하기 위한 다이아몬드 팁을 포함한다.
연마패드(1600)는 연마층(1610)을 포함한다. 연마층(1610)은 본 개시의 다양한 실시예들에 따른 사용된 상층패드 및 보충패드를 포함한다. 연마패드(1600)는 지지층(1620)을 더 포함할 수 있다. 지지층(1620)은 연마패드(1600)가 연마장치(1500)의 플래튼(1502)에 부착될 수 있도록 지지하는 역할을 할 수 있다. 일부 실시예들에서, 지지층(1620)은 생략 가능하다. 일부 실시예들에서, 연마패드(1600)는 연마공정 동안 광학적 종점 검출을 수행하기 위한 윈도우(1630)를 포함할 수 있다. 기판(W)은 연마 대상으로서, 플래튼(1502)에 대향하는 헤드(1504)에 로딩되어 연마층(1610)과 직접 접촉할 수 있다.
도 15는 연마패드(1600)의 평면 형상이 원형인 경우를 예시하고 있으나, 연마패드(1600)의 형상은 연마장치(1500)의 형태에 따라서 직사각형, 정사각형 등의 다양한 형태로 변형될 수 있다.
도 16 내지 도 19는 본 개시의 다른 실시예에 따른 재생 연마패드의 일부를 나타내는 단면도이다.도 16을 참조하면, 재생 연마패드(200)의 상층패드(110')는 제2 그루브들(212a)을 갖는 제2 면(214)을 포함한다. 제2 그루브들(212a)은 제1 그루브들(112)과 실질적으로 정렬되도록 배치될 수 있다. 제2 그루브들(212a)은 제1 그루브들(112)과 동일한 패턴으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 그루브들(212a)은 제1 그루브들(112)과 동일한 폭을 가지며, 동일한 간격으로 배치될 수 있다.
도 17을 참조하면, 재생 연마패드(200)의 상층패드(110')는 중심부(110'-1), 중간부(110'-2) 및 외주부(110'-3)로 구분될 수 있다. 도 15를 참조하면, 기판(W)은 연마패드(1600) 상에서 연마될 수 있다. 예를 들어, 기판(W)은 연마패드(1600)의 중심과 외주의 사이에서 연마될 수 있다. 따라서, 연마패드(1600)의 표면은 중심과 외주에서 상대적으로 적게 마모될 수 있다.
다시 도 17을 참조하면, 연마 공정에 의해 마모된 제1 면(114)은 그루브들(112) 및 제1 그루브들(112b)을 포함할 수 있다. 제1 면(114)은 중심부(110'-1) 및 외주부(110'-3) 보다 중간부(110'-2)에서 더 마모될 수 있다. 제1 그루브들(112)은 중심부(110'-1) 및 외주부(110'-3) 에 형성되며, 제1 그루브들(112b)은 중심부(110'-1)에 형성될 수 있다. 제1 그루브들(112b)은 제1 그루브들(112) 보다 깊이가 작을 수 있다.
도 18을 참조하면, 상층패드(110)의 제1 면(114)은 제1 그루브들(112c)을 포함한다. 제1 그루브들(112c)은 라운드된 형상일 수 있다. 예를 들어, 제1 그루브들(112c)은 기울어진 측면 및 곡면인 바닥면을 가질 수 있다. 또한, 제1 그루브들(112c)은 테이퍼된 형상일 수 있으며, 예를 들어 제1 그루브들(112c)의 폭은 제1 면(114)으로부터 연마패드(100)의 내측으로 갈수록 좁아질 수 있다.
도 19를 참조하면, 상층패드(110')의 제1 면(114)은 제1 그루브들(112d)을 포함하며, 제2 면(214)은 제2 그루브들(212d)을 포함한다. 제1 그루브들(112d) 및 제2 그루브들(212d)은 라운드된 형상일 수 있다. 제2 그루브들(212d)은 제1 그루브들(112d)과 다른 패턴으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 면(114)의 제1 그루브들(112d)의 폭(W6)은 제2 면(214)의 제2 그루브들(212d)의 폭(W7) 보다 작을 수 있다. 여기에서 폭 W6은 제1 면(114)에서의 제1 그루브들(112d)의 수평 폭을 의미하며, 폭 W7은 제2 면(214)에서의 제2 그루브들(212d)의 수평 폭을 의미한다. 또한, 제1 그루브들(112d) 및 제2 그루브들(212d)이 동일한 패턴으로 형성되는 경우에도, 각 제1 그루브들(112d) 및 제2 그루브들(212d)은 테이퍼 형상이므로, 각 제1 면(114) 및 제2 면(214)이 마모될수록 제1 그루브들(112d) 및 제2 그루브들(212d)의 폭이 작아질 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시에 따른 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해하여야 한다.
100: 마모된 연마패드 110: 마모된 상층패드
112: 제1 그루브 114: 제1 면
120: 지지층 122: 제1 접착층
124: 하층패드 126: 제2 접착층
200: 재생 연마패드 212: 제2 그루브
214: 제2 면 110': 재가공/재생된 상층패드
220: 지지층 222: 제1 접착층
224: 하층패드 226: 제2 접착층

Claims (10)

  1. 복수의 제1 그루브들을 갖는 제1 면과, 복수의 제2 그루브들을 가지며 상기 제1 면에 대향하는 제2 면 및 상기 복수의 제1 그루브들과 상기 복수의 제2 그루브들을 연결하는 연결 몸체를 포함하는 상층패드; 및
    상기 상층패드의 상기 제1 면에 접하여 형성된 보충패드를 포함하며
    상기 복수의 제1 그루브들의 깊이는 최초 깊이로부터 소정의 레벨만큼 감소된 것이며, 상기 복수의 제2 그루브들의 깊이보다 얕고,
    상기 보충패드는 상기 상층패드의 상기 제1 면과 직접적으로 접하며 상기 보충패드의 일부분은 상기 복수의 제1 그루브들 중 적어도 하나의 내부를 채우는, 재생 연마패드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상층패드와 상기 보충패드의 두께 비는 4:4 내지 7:1인, 재생 연마패드.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 상층패드 내에 배치된 윈도우를 더 포함하는, 재생 연마패드.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 보충패드의 적어도 일부분은 상기 상층패드를 관통하여 상기 상층패드의 상기 제1 면으로부터 상기 상층패드의 상기 제2 면으로 연장되는, 재생 연마패드.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제1 그루브들과 상기 복수의 제2 그루브들은 서로 어긋나게 배치되는 재생 연마패드.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제1 그루브들 각각의 수평 폭은 상기 복수의 제2 그루브들 각각의 수평 폭과 서로 다르게 형성되는 재생 연마패드.
  7. 복수의 제1 그루브들을 갖는 제1 면과, 복수의 제2 그루브들을 가지며 상기 제1 면에 대향하는 제2 면 및 상기 복수의 제1 그루브들과 상기 복수의 제2 그루브들을 연결하는 연결 몸체를 포함하는 상층패드; 및
    상기 상층패드의 상기 제1 면에 접하여 형성된 보충패드를 포함하며,
    상기 복수의 제1 그루브들의 깊이는 최초 깊이로부터 소정의 레벨만큼 감소된 것이며, 상기 복수의 제2 그루브들의 깊이보다 얕고,
    상기 복수의 제1 그루브들과 상기 복수의 제2 그루브들은 라운드 형상을 가지며,
    상기 보충패드는 상기 상층패드의 상기 제1 면과 직접적으로 접하며 상기 보충패드의 일부분은 상기 복수의 제1 그루브들 중 적어도 하나의 내부를 채우는, 재생 연마패드.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 제1 그루브들은 상기 제1 면으로부터 상기 연결 몸체로 갈수록 폭이 좁아지며,
    상기 복수의 제2 그루브들은 상기 제2 면으로부터 상기 연결 몸체로 갈수록 폭이 좁아지는 재생 연마패드.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 제1 그루브들의 폭은 상기 제2 그루브들의 폭보다 작은 재생 연마패드.
  10. 복수의 제1 그루브들을 갖는 제1 면과, 복수의 제2 그루브들을 가지며 상기 제1 면에 대향하는 제2 면 및 상기 복수의 제1 그루브들과 상기 복수의 제2 그루브들을 연결하는 연결 몸체를 포함하는 상층패드; 및
    상기 상층패드의 하부에 배치되어 상기 제1 면에 접하여 형성된 보충패드 및;
    상기 보충패드의 하부에 배치되는 하층패드를 포함하며,
    상기 제1 그루브들의 깊이는 최초 깊이로부터 소정의 레벨만큼 감소된 것이며, 상기 제2 그루브들의 깊이보다 얕고,
    상기 보충패드는 상기 상층패드의 상기 제1 면과 직접적으로 접하며 상기 보충패드의 일부분은 상기 복수의 제1 그루브들 중 적어도 하나의 내부를 채우는, 재생 연마패드.
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