KR20130103674A - 패드 윈도우 삽입 - Google Patents

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KR20130103674A
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

폴리싱 패드는 폴리싱 표면을 가진 폴리싱 층, 상기 폴리싱 층과 반대인 폴리싱 층의 측면에 있는 접착제 층, 및 상기 폴리싱 층을 관통하여 몰딩된 고체 투광 윈도우를 포함한다. 상기 고체 투광 윈도우는 제 1 측방향 치수를 가진 상부와 상기 제 1 측방향 치수보다 더 작은 제 2 측방향 치수를 가진 하부를 갖는다. 상기 고체 투광 윈도우의 상면은 상기 폴리싱 표면과 동일 평면상에 놓이고, 상기 고체 투광 윈도우의 하면은 상기 접착제 층의 하면과 동일 평면상에 놓인다.

Description

패드 윈도우 인서트{PAD WINDOW INSERT}
윈도우를 구비한 폴리싱 패드, 그러한 폴리싱 패드를 포함한 시스템, 및 그러한 폴리싱 패드를 제조하고 사용하기 위한 방법이 개시되어 있다.
현대 반도체 집적 회로(IC)들의 제조 프로세스에서, 기판의 외면을 평탄화할 필요가 흔히 있다. 예컨대, 기판 상의 박막 회로들 사이에 전도성 경로들을 제공하는 비어들, 플러그들 및 라인들을 형성하기 위해, 절연 층의 융기된 패턴 사이에 전도성 물질을 남기고, 하부 층의 상면이 노출될 때까지 전도성 필러 층을 폴리싱하기 위해 평탄화가 필요할 수 있다. 또한, 포토리소그래피에 적합한 평탄한 표면을 제공하기 위해 산화물 층을 평면화 및 박형화하기 위해 평탄화가 필요할 수 있다.
반도체 기판의 평탄화 또는 토포그래피 제거를 구현하기 위한 한가지 방법이 화학적 기계적 폴리싱(CMP)이다. 종래의 화학적 기계적 폴리싱(CMP) 프로세스는 연마 슬러리가 있는 상태에서 회전하는 폴리싱 패드에 대해 기판을 압착하는 단계를 포함한다.
일반적으로, 폴리싱 중단 여부를 결정하기 위해, 원하는 표면 평탄도 또는 층 두께에 도달한 시기 또는 하부 층이 노출된 시기를 검출할 필요가 있다. CMP 프로세스 도중 종점들을 인-시츄 검출하기 위한 몇 가지 기술들이 개발되었다. 예컨대, 층을 폴리싱하는 동안 기판 상의 층의 균일도를 인-시츄 측정하기 위한 광학 모니터링 시스템이 채용되었었다. 광학 모니터링 시스템은 폴리싱 도중 기판을 향하여 광 빔을 발사하는 광원, 기판으로부터 반사된 빛을 측정하는 검출기, 및 검출기로부터의 신호를 분석하여 종점이 검출되었는지의 여부를 계산하는 컴퓨터를 포함할 수 있다. 몇몇 CMP 시스템들에서, 광 빔은 폴리싱 패드의 윈도우를 통해 기판을 향하여 발사된다.
윈도우는, 윈도우의 일부가 플래튼의 리세스에 안착되도록, 폴리싱 패드의 하면에 부착될 수 있다. 이는 윈도우와 패드 사이에 넓은 표면적의 접촉을 허용함으로써, 윈도우와 폴리싱 패드 간의 결합력을 증대시킨다.
일 양태에서, 폴리싱 장치는, 평탄한 상면, 상기 상면에 형성되고 하면을 가진 리세스 및 상기 리세스의 하면에 연결된 통로를 가진 플래튼과 아울러, 폴리싱 층, 폴리싱 표면, 하면, 및 이들을 관통하며 상기 리세스보다 측방향 치수가 더 작고 상기 통로와 정렬된 개구(aperture)를 포함하는 폴리싱 패드를 포함한다. 고체 투광 윈도우는 상기 폴리싱 패드의 개구에 적어도 부분적으로 위치된 제 1 부분과 상기 플래튼의 리세스에 적어도 부분적으로 위치된 제 2 부분을 가지며, 상기 제 2 부분은 상기 제 1 부분보다 더 큰 측방향 치수를 갖고 상기 폴리싱 층 아래로 연장하며, 상기 윈도우의 제 2 부분은 상기 폴리싱 패드의 하면에 접착식으로 부착된다.
구현예들은 이하의 특징들 중 하나 또는 그 초과의 특징들을 포함할 수 있다. 상기 윈도우의 제 1 부분은 상기 폴리싱 패드의 개구를 막을 수 있다. 상기 윈도우의 제 1 부분의 상면은 상기 플래튼의 상면과 동일 평면상에 있을 수 있다. 상기 리세스의 하면은 상기 플래튼의 상면과 평행할 수 있다. 상기 윈도우의 제 2 부분의 하면은 상기 리세스의 하면에 접촉할 수 있다. 상기 윈도우의 제 2 부분의 하면은 상기 리세스의 하면에 부착되지 않을 수 있다. 상기 폴리싱 장치는 상기 폴리싱 층을 가로지르는 접착제 층을 또한 포함할 수 있다. 상기 접착제 층은 양면 접착 테이프를 포함할 수 있다. 상기 접착제 층은 상기 폴리싱 층과 당접할 수 있다. 상기 폴리싱 패드의 하면은 상기 접착제 층에 의해 상기 플래튼의 상면에 접착식으로 부착될 수 있다. 상기 윈도우의 제 2 부분의 상면은 상기 접착제 층에 의해 상기 폴리싱 패드의 하면에 접착식으로 부착될 수 있다. 상기 윈도우의 제 2 부분의 상면은 상기 폴리싱 패드의 하면에 접착식으로 부착될 수 있다. 상기 폴리싱 패드는 상기 폴리싱 층을 포함할 수 있다. 상기 폴리싱 패드는 상기 폴리싱 층과, 상기 폴리싱 층보다 압축성이 더 작은 하층을 포함할 수 있다. 상기 제 2 부분은 상기 제 1 부분보다 2 내지 10배 더 큰, 예컨대, 약 8배 더 큰 측방향 치수를 가질 수 있다. 상기 윈도우의 제 2 부분은 상기 플래튼의 리세스를 측방향으로 충진할 수 있다. 상기 폴리싱 패드는 1㎜ 미만의 두께를 가질 수 있다. 상기 폴리싱 장치는 상기 윈도우의 제 1 부분을 통해 빛을 발사하거나 수광하기 위해 상기 통로 내에 배치된 광섬유를 또한 포함할 수 있다. 상기 광섬유는 상기 윈도우의 제 1 부분보다 더 넓을 수 있다. 상기 리세스의 측면들은 경사질 수 있으며, 상기 윈도우의 제 2 부분의 측면들은 경사질 수 있다.
다른 양태에서, 폴리싱 장치를 위한 윈도우 조립 방법은, 폴리싱 표면과 하면을 가진 폴리싱 층을 포함하는 폴리싱 패드를 관통하여 개구를 형성하는 단계, 제 1 부분과 상기 제 1 부분보다 측방향 치수가 더 큰 제 2 부분을 가진 고체 투광 윈도우를 형성하는 단계, 상기 패드의 개구 속에 상기 윈도우의 제 1 부분을 삽입하는 단계, 상기 폴리싱 패드의 하면에 상기 윈도우의 제 2 부분의 상면을 부착하는 단계, 및 상기 윈도우의 제 2 부분이 플래튼의 평탄한 상면의 리세스 속에 결합되고, 상기 폴리싱 패드의 하면이 상기 플래튼의 평탄한 상면에 부착되도록, 상기 폴리싱 패드와 윈도우를 상기 플래튼 상에 위치시키는 단계를 포함한다.
구현예들은 이하의 특징들 중 하나 또는 그 초과의 특징들을 포함할 수 있다. 상기 폴리싱 층의 하면에 접착제 층이 형성될 수 있으며, 상기 접착제를 라이너가 덮고, 상기 라이너의 일부가 상기 개구 주위에서 제거될 수 있으며, 상기 윈도우의 제 2 부분의 상면이 상기 라이너의 제거된 부분에서 상기 접착제와 접촉할 수 있다.
구현예들은 이하의 잠재적 장점들을 포함할 수 있다. 슬러리 누설 가능성을 줄이고, 폴리싱되고 있는 기판으로부터의 전단력으로 인해 패드로부터 윈도우가 빠질 가능성을 줄이는, 윈도우와 얇은 폴리싱 패드 간에 강한 결합이 형성될 수 있다. 또한, 상기 폴리싱 패드는, 특히, 단파장들에서, 기판으로부터 반사되는 웨이퍼 간 스팩트럼 균일성을 향상시킬 수 있다.
하나 또는 그 초과의 실시예들의 세부사항들이 이하의 설명과 첨부도면들에 개시되어 있다. 그 설명과 도면들, 그리고 특허청구범위로부터, 다른 양태들, 특징들 및 장점들을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 폴리싱 패드를 포함한 CMP 장치의 단면도이다.
도 2는 윈도우를 구비한 폴리싱 패드의 실시예의 평면도이다.
도 3a는 플래튼 상에 설치된 도 2의 폴리싱 패드의 단면도이다.
도 3b는 도 2의 폴리싱 패드의 단면도이다.
도 4 내지 도 7은 폴리싱 패드의 형성 방법을 도시하고 있다.
도 8은 플래튼 상에 설치된 폴리싱 패드의 다른 구현예의 단면도이다.
여러 도면들에서 유사한 참조부호들은 유사한 요소들을 나타낸다.
윈도우는, 윈도우의 일부가 플래튼의 리세스에 안착되도록, 폴리싱 패드의 하면에 부착될 수 있다. 이는 윈도우와 패드 사이에 넓은 표면적의 접촉을 허용함으로써, 윈도우와 폴리싱 패드 간의 결합력을 증대시킨다.
도 1에 도시된 바와 같이, CMP 장치(10)는 플래튼(16) 상의 폴리싱 패드(18)에 대해 반도체 기판(14)을 유지하기 위한 폴리싱 헤드(12)를 포함한다. 상기 CMP 장치는 미국 특허 번호 제 5,738,574 호에 개시된 바와 같이 구성될 수 있으며, 이 특허의 전체 개시 내용이 인용에 의해 본 명세서에 통합되었다.
기판은, 예컨대, (예컨대, 다중 메모리 또는 프로세서 다이들을 포함하는) 제품 기판, 테스트 기판, 베어(bare) 기판 및 게이트(gating) 기판일 수 있다. 기판은 다양한 집적 회로 제조 단계들에 있을 수 있으며, 예컨대, 기판은 베어 웨이퍼이거나, 하나 또는 그 초과의 증착된 및/또는 패터닝된 층들을 포함할 수 있다. 용어 "기판"은 원형 디스크들과 직사각형 시트들을 포함할 수 있다.
폴리싱 패드(18)의 유효부는 기판에 접촉하는 폴리싱 표면(24)과, 접착제 층(28)에 의해, 예컨대 접착 테이프에 의해, 플래튼(16)에 고정된 하면(22)을 구비한 폴리싱 층(20)을 포함할 수 있다. 접착제(28)는 감압(pressure-sensitive) 접착제일 수 있다. 접착 테이프와 임의의 라이너 이외에, 상기 폴리싱 패드는, 폴리싱 층(20)이 화학적 기계적 폴리싱 프로세스에 적합한 얇은 내구성 물질로 형성된, 예컨대, 단층 패드로 구성될 수 있다. 따라서, 폴리싱 패드의 층들은 단층 폴리싱 층(20)과 접착제 층(28)(그리고, 선택적으로, 폴리싱 플래튼 상에 패드가 설치될 때 제거될 라이너)으로 구성될 수 있다.
폴리싱 층(20)은, 예컨대, 폴리싱 표면(24)에 적어도 약간의 열린 기공들을 구비한, 발포 폴리우레탄으로 구성될 수 있다. 접착제 층(28)은 양면 접착 테이프, 예컨대, 양면에 접착제, 예컨대, 감압 접착제를 가진, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 박막, 예컨대, Mylar®일 수 있다. 그러한 폴리싱 패드는 일본 도쿄에 소재한 후지보로부터 "H7000HN"이란 상표명으로 판매되고 있어서 이용가능하다.
도 2를 참조하면, 몇몇 구현예들에서, 폴리싱 패드(18)는 15.0(381.00㎜) 내지 15.5인치(393.70㎜)의 반경(R)과 그에 대응하는 30 내지 31인치의 직경을 갖는다. 몇몇 구현예들에서, 폴리싱 패드(18)는 21.0(533.4㎜) 내지 21.5인치(546.1㎜)의 반경과 그에 대응하는 42 내지 43인치의 직경을 갖는다.
도 3a를 참조하면, 몇몇 구현예들에서, 폴리싱 표면(24)에 그루브(26)들이 형성될 수 있다. 그루브들은 "와플(waffle)" 패턴일 수 있으며, 예컨대, 폴리싱 표면을 직사각형, 예컨대, 정사각형 영역들로 분할하는 경사진 측벽들을 구비한 수직 그루브들로 이루어진 교차 해칭 패턴일 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 전형적으로, 폴리싱 패드 물질은 연마 입자들을 포함할 수 있는 화학적 폴리싱 용액(30)으로 습윤화된다. 예컨대, 슬러리는 KOH(수산화칼륨)와 건식 실리카(fumed-silica) 입자들을 포함할 수 있다. 그러나, 몇몇 폴리싱 프로세스들은 "접착제-프리"이다.
폴리싱 헤드(12)는, 플래튼이 그 중심축을 중심으로 회전할 때, 폴리싱 패드(18)에 대하여 기판(14)에 압력을 가한다. 또한, 폴리싱 패드(12)는 일반적으로 그 중심축을 중심으로 회전하며, 구동 샤프트 또는 이송 아암(32)에 의해 플래튼(16)의 표면을 가로질러 이송된다. 기판과 폴리싱 표면 간의 압력과 상대 운동은, 폴리싱 용액과 함께, 기판의 폴리싱을 초래한다.
플래튼(16)의 상면에 광학 개구(34)가 형성된다. 레이저와 같은 광원(36)과 광검출기와 같은 검출기(38)를 포함하는 광학 모니터링 시스템이 플래튼(16)의 상면 아래에 위치될 수 있다. 예컨대, 광 모니터링 시스템은 상기 광학 개구(34)와 광학적으로 소통하는 플래튼(16) 내부의 챔버에 위치될 수 있으며, 플래튼과 함께 회전할 수 있다. 하나 또는 그 초과의 광섬유(50)들이 광원(36)으로부터 기판으로, 그리고 기판으로부터 검출기(38)로 빛을 운반할 수 있다. 예컨대, 광섬유(50)는, 폴리싱 패드의 윈도우(40)에 인접한, 예컨대, 당접한 본선(52), 광원에 연결된 제 1 지선(54) 및 검출기(38)에 연결된 제 2 지선(56)을 구비한 분기된 광섬유일 수 있다.
광학 개구(34)는 석영 블록과 같은 투명한 고체편(solid piece)으로 충진되거나(이 경우, 광섬유는 윈도우(40)에 당접하지 않고 광학 개구 내의 고체편에 당접할 것이다), 빈 홀일 수 있다. 일 구현예에서, 광학 모니터링 시스템과 광학 개구는 플래튼의 대응하는 리세스 속에 결합되는 모듈의 일부로 형성된다. 대안적으로, 광학 모니터링 시스템은 플래튼 아래에 위치된 정지식 시스템일 수 있으며, 광학 개구가 플래튼을 관통할 수 있다. 광대역 스펙트럼, 예컨대, 백색광이 사용될 수도 있으나, 광원(36)은 적색광과 같이 원적외선에서 자외선까지 어느 파장이든 채용할 수 있으며, 검출기(38)는 분광계일 수 있다.
고체 윈도우(40)는 상부의 폴리싱 패드(18)에 형성되며, 플래튼의 광학 개구(34)와 정렬된다. 윈도우(40)와 개구(34)는, 헤드(12)의 병진 위치와 관계없이, 플래튼이 회전하는 동안 적어도 일부에서 폴리싱 헤드(12)에 의해 유지된 기판(14)이 이들에게 보이도록, 위치될 수 있다.
광원(36)은, 적어도 윈도우(40)가 기판(14)에 인접하는 시간 동안, 상부의 기판(14)의 표면에 충돌하도록 개구(34)와 윈도우(40)를 통해 광 빔을 투사한다. 기판으로부터 반사된 빛은 검출기(38)에 의해 검출되는 산출빔(resultant beam)을 형성한다. 광원과 검출기는 도시되지 않은 컴퓨터에 커플링되고, 상기 컴퓨터는 검출기로부터 측정된 광 강도를 입수하고, 이를 이용하여, 예컨대, 새로운 층의 노출을 나타내는 기판의 급격한 반사도 변화를 검출하고, 간섭측정 원리들을 이용하여 (투명한 산화물 층과 같은) 외층으로부터 제거된 두께를 계산하며, 반사된 빛의 스펙트럼을 모니터링하여 목표 스펙트럼을 검출하고, 측정된 스펙트럼 시퀀스를 라이브러리로부터의 기준 스펙트럼과 매칭하여 상기 기준 스펙트럼의 인덱스 값들에 맞는 선형 함수가 어디서 목표값에 도달하였는지를 결정하거나, 그렇지 않으면, 미리 결정된 종점 기준에 대한 신호를 모니터링함으로써, 폴리싱 종점을 결정한다.
매우 얇은 폴리싱 층 속에 일반적으로 큰 직사각형 윈도우(예컨대, 2.25×0.75인치 윈도우)를 배치하는데 따른 하나의 문제점은 폴리싱 도중의 박리이다. 특히, 폴리싱시 기판으로부터의 측방향 마찰력이 패드의 측벽에 윈도우를 몰딩하는 접착력보다 더 커질 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 윈도우(40)는, 예컨대, 폴리싱시 기판에 의해 가해지는 마찰력을 줄이기 위해, 예컨대, 직경이 약 3㎜ 미만으로, 작을 수 있다. 예컨대, 윈도우(40)의 상부는 30 내지 31인치 직경의 폴리싱 패드(18)의 중심으로부터 약 7.5인치(190.50㎜)의 거리(D)에 중심을 두거나, 42 내지 43인치 직경의 폴리싱 패드(18)의 중심으로부터 약 9 내지 11인치의 거리(D)에 중심을 둔 폭이 약 3㎜인 원형 영역일 수 있다.
윈도우(40)는 대략 원형상을 가질 수 있다(직사각형과 같은 다른 형상도 가능하다). 윈도우가 세장형(細長型)이면, 그 긴 치수는 윈도우의 중심을 통과하는 폴리싱 패드의 반경에 대해 실질적으로 평행할 수 있다. 윈도우(40)는 들쑥날쑥한 주연부(42)를 가질 수 있으며, 예컨대, 상기 주연부는 유사하게 형성된 원 또는 직사각형의 주연부보다 더 길 수 있으며, 예컨대, (위에서 봤을 때) 지그재그 또는 다른 구불구불한 패턴일 수 있다. 이는 폴리싱 패드의 측벽에 대한 윈도우의 접촉 표면적을 증대시키며, 따라서, 폴리싱 패드에 대한 윈도우의 부착력을 향상시킬 수 있다.
도 3a를 참조하면, 윈도우(40)는 상부(40a)와 하부(40b)를 포함한다. 상부(40a)와 하부(40b)를 포함하는 윈도우(40)는 동종의 물질로 이루어진 일체의 단체형 본체일 수 있다. 상부(40a)는 하부(40b)와 수직으로 정렬되지만, 하부(40b)보다 측방향으로(즉, 폴리싱 표면에 대해 평행한 일 방향 또는 양 방향으로) 더 작다. 따라서, 폴리싱 층(20)의 일부가 하부(40b) 위에서 돌출하게 되고, 이에 의해, 상부(40a)를 지나 돌출하는 하부(40b)의 림(rim)이 레지(ledge)(49)를 형성하게 된다. 하부(40b)는 윈도우(40)의 모든 측면들에서 상부(40a)를 지나 측방향으로 돌출할 수 있으며, 또는, 선택적으로, 상기 하부(40b)는 윈도우(40)의 2개의 대향하는 측면들에서는 상부(40a)를 지나 측방향으로 돌출하지만 윈도우(40)의 다른 측면들을 따라서는 정렬될 수 있다. 상부(40a)를 지나 돌출하는 하부(40b)의 상면은 실질적으로 평면일 수 있다. 상부(40a)는 하부(40b)의 중심에 위치될 수 있으며, 예컨대, 상기 하부와 동심일 수 있다. 하부(40b)는 상부(40a)의 측방향 치수의 2 내지 10배, 예컨대, 약 8배의 측방향 치수를 가질 수 있다. 예컨대, 윈도우(40)가 원형이면, 상부(40a)는 3㎜의 직경을 가질 수 있고, 하부(40b)는 25㎜의 직경을 가질 수 있다.
상부(40a)는 하부(40b)와 거의 동일한 두께일 수 있다. 대안적으로, 상부(40a)는 하부(40b)보다 더 두껍거나, 더 얇을 수 있다.
윈도우(40)의 상부(40a)는 접착제 층(28)의 개구 속으로 돌출할 수 있다. 접착제 층(28), 예컨대, 접착 테이프의 에지는 윈도우의 상부(40a)의 측면들에 당접할 수 있다. 윈도우의 하부(40b)는 플래튼(16)의 상면(76)의 리세스(78) 속으로 돌출할 수 있다.
윈도우의 상부(40a)는 폴리싱 층(20)과 접착제 층(28)을 조합한 정도로 두꺼울 수 있다. 윈도우(40)의 상부(40a)의 상면(44)은 폴리싱 표면(24)과 동일 평면상에 있다. 윈도우(40)의 상부(40a)의 하면은 접착제 층(28)의 하면과 동일 평면상에 있을 수 있다.
하부(40b)의 상면은 접착제 층(28)의 일부에 의해 폴리싱 층(20)의 하면에 고정된다. 선택적으로, 윈도우(40)의 상부(40a)의 주연부는, 예컨대, 추가적인 접착제에 의해, 폴리싱 층(20)의 내부 측벽 에지(48)들에 고정될 수 있다.
레지(49)에서의 연결에 의해 제공되는 윈도우(40)와 폴리싱 층(20)간의 증대된 연결 표면적은 강한 결합을 제공할 수 있음으로써, 슬러리 누설 가능성을 줄이고, 폴리싱되고 있는 기판으로부터의 전단력으로 인해 폴리싱 패드(18)로부터 윈도우(40)가 빠질 가능성을 줄인다. 하부(40b)에 광섬유의 본선(52)이 당접하거나, 거의 당접한다. 몇몇 구현예들에서, 본선(52)이 윈도우(40)의 상부(40a)보다 더 넓을 수 있다.
윈도우의 하부(40b)의 하면은 플래튼(16)의 상면(76)의 리세스(78)의 하면에 당접하거나, 예컨대, 접착제 없이 안착되거나, 그렇지 않으면 고정될 수 있다. 몇몇 구현예들에서, 윈도우의 하부(40b)가 리세스(78)를 채운다.
도 3b를 참조하면, 플래튼(16) 상에 설치하기 전에, 폴리싱 패드(18)는, 윈도우(40)의 하부(40b)에 의해 덮인 접착제 영역을 제외하고, 폴리싱 패드(18)의 하면(22) 상의 접착제 층(28)을 가로지르는 라이너(70)를 또한 포함할 수 있다. 라이너(70)는 접착제(28)로부터 박리될 수 있도록 분리 코팅을 구비한 얇은 가요성 물질, 예컨대, 종이일 수 있다. 몇몇 구현예들에서, 라이너는 비압축성이며 대체로 유체-불침투성 층, 예컨대, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 예컨대, Mylar®일 수 있다. 사용시, 라이너(70)는 접착제 층(28)으로부터 손으로 박리될 수 있으며, 폴리싱 층(20)이 접착제 층(28)과 함께 플래튼(16)에 도포된다. 그러나, 라이너(70)는 윈도우(40)를 가로지르지 않고, 윈도우(40)의 하부(40b)가 속에 결합되는 홀(72)을 형성하도록, 윈도우(40)의 하부(40b)의 영역과 바로 그 주위에서, 예컨대, 가로로 약 25㎝의 영역에서 제거된다.
폴리싱 패드(18)는, 예컨대, 2㎜ 미만, 예컨대, 1㎜ 미만으로 매우 얇다. 예컨대, 폴리싱 층(20), 접착제(28) 및 라이너(70)의 전체 두께가 약 0.8 또는 0.9㎜일 수 있다. 폴리싱 층(20)의 두께가 약 0.7 또는 0.8㎜일 수 있으며, 접착제(28)와 라이너(70)가 다른 약 0.1㎜를 차지할 수 있다. 그루브(26)들은 폴리싱 패드의 깊이의 거의 절반일 수 있으며, 예컨대, 대략 0.5㎜일 수 있다.
폴리싱 패드를 제조하기 위해, 먼저 폴리싱 층(20)이 형성되고, 폴리싱 층(20)의 하면이 도 4에 도시된 바와 같이 감압 접착제(28)와 라이너(70)로 덮인다. 감압 접착제(28)를 부착하기 전에, 패드 몰딩 프로세스의 일부로서 폴리싱 패드(20)에 그루브(26)들이 형성되거나, 상기 패드를 형성한 후, 폴리싱 층(20)을 절개하여 형성될 수 있다. 라이너(70)를 부착하기 전에 또는 그 후에, 그루브(26)들이 형성될 수 있다.
이제, 도 5를 참조하면, 몇몇 구현예들에서, 윈도우(40)의 형상으로 폴리머를 주조하고 경화함으로써 윈도우(40)가 형성될 수 있다. 일 구현예에서, 상기 폴리머는 (캘리포니아주 롱 비치에 소재한 칼 폴리머 인코포레이티드로부터 입수할 수 있는) 2 parts Calthane A 2300과 3 parts Calthane B 2300의 혼합물이다. 상기 액체 폴리머 혼합물은 개구 속에 배치되기 전에, 예컨대, 15 내지 30분 동안 탈기될 수 있다. 폴리머는 약 24시간 동안 실온에서 경화되거나, 경화 시간을 단축하기 위해 램프 또는 오븐이 사용될 수 있다. 몇몇 구현예들에서, 폴리머는 주형 속에 부어져 경화되거나, 그렇지 않으면, 윈도우(40)를 그 최종 형상으로 형성하도록 고화될 수 있다. 몇몇 구현예들에서, 윈도우(40)는, 대형 고체 블록으로 경화된 다음, 그 고체 폴리머 블록을 윈도우(40)의 최종 형상이 되도록 기계 가공하여, 형성될 수 있다.
몇몇 구현예들에서, 하부(40b)의 측벽(84)은 윈도우(40)의 하면(46)에 대해 실질적으로 수직할 수 있다. 몇몇 구현예들에서, 측벽(84)은 도 7에 대한 설명에서 더 논의한 바와 같이 상기 하면(46)에 대해 소정 각도로 형성될 수 있다.
폴리싱 층(20), 접착제(28) 및 라이너(70)를 포함하여 전체 폴리싱 패드(18)를 관통하는 홀(82)이 천공된다. 홀(82)은 윈도우(40)의 상부(40a)를 수용하는 크기이다. 몇몇 구현예들에서, 상부(40a)는 폴리싱 패드(18)의 홀(82)을 실질적으로 막는다. 홀(82)은, 예컨대, 프레스기에 의해, 상기 패드의 상부(즉, 폴리싱 표면이 있는 측면)로부터 천공될 수 있다. 이는 홀(82)의 크기와 위치가 고도의 정확성과 반복가능성으로 결정될 수 있도록 한다.
접착제 층(28)으로부터 라이너(70)의 일부분(72)이 박리되거나, 그렇지 않으면, 제거된다. 이때, 라이너(70)는 폴리싱 패드(18) 전체에서 박리되지 않는다. 박리되는 라이너(70)의 일부분(72)은 홀(82) 주위에서 접착제 층(28)의 하면(22)의 일부를 노출시킨다. 또한, 박리된 부분(82)은, 예컨대, 윈도우(40)의 하부(40b)의 레지(49)를 수용하는 크기의 영역에서, 절단될 수 있으나, 이 단계는 이후에 실시될 수도 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 상부(40a)가 홀(82) 속으로 연장하고 하부(40b)의 상면(예컨대, 레지(49))이 접착제 층(28)과 접촉하도록, 윈도우(40)가 폴리싱 패드(18)에 고정된다. 몇몇 구현예들에서, 레지(49)가 접착제 층(28)에 접착될 때, 상면(44)이 폴리싱 층(20)의 폴리싱 표면(24)과 동일 평면상에 있도록, 상부(40a)는 홀(82)을 실질적으로 관통하여 실질적으로 충진하는 크기이다.
라이너(70)에 추가하여, 선택적인 윈도우 지지편(74)이 윈도우(40)를 가로지르도록 배치될 수 있다. 예컨대, 윈도우 지지편(74)은 윈도우(40) 바로 주위의 접착제 층(28)의 일부에 고정될 수 있다. 지지편(74)은 라이너(70)와 동일한 두께이거나, 라이너(70)보다 더 얇을 수 있다. 지지편(74)은 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 예컨대, Teflon®, 또는 다른 비접착 물질일 수 있다. 그리고, 결합된 폴리싱 패드(18)와 윈도우(40)는, 예컨대, 밀봉된 플라스틱 백에 담겨서, 소비자에게 배송되도록 준비될 수 있다.
이제, 도 7을 참조하면, 소비자가 결합된 폴리싱 패드(18)와 윈도우(40)를 받으면, 소비자는 라이너(70)(그리고, 만약 있다면, 윈도우 지지편(74))를 제거한 다음, 접착제 층(28)을 사용하여 플래튼(16) 상에 폴리싱 패드(18)를 부착할 수 있다. 윈도우(40)의 하부(40b)가 플래튼(16)의 상면(76)의 리세스(78) 속에 삽입된다. 몇몇 방법들에서, 라이너(70)가 윈도우(40)의 주변 영역에서 부분적으로 박리될 수 있으며, 윈도우(40)의 하부(40b)가 리세스 속으로 삽입된 다음, 나머지 라이너가 박리되고 폴리싱 패드의 나머지가 플래튼(16)에 고정된다.
하부(40b)는 리세스(78)를 실질적으로 충진하는 형상 및 크기일 수 있으며, 예컨대, 플래튼(16)의 상면(76)이 접착제 층(28)에 접촉할 때, 상기 하부(40b)의 측벽(84)이 실질적으로 리세스(78)의 모든 측벽(86)에 접촉할 수 있고, 윈도우(40)의 하면(46)이 리세스(78)의 플로어(88)에 실질적으로 접촉한다.
몇몇 구현예들에서, 리세스(78)의 플로어(88)는 플래튼(16)의 상면(76)과 실질적으로 평행할 수 있다. 몇몇 구현예들에서, 하부(40b)의 측벽(84)은 하면(46)에 대해 수직하며, 리세스(78)의 측벽은 폴리싱 표면(75)에 대해 수직하다. 도 8을 참조하면, 몇몇 구현예들에서, 하부(40b)가 리세스(78) 속으로 삽입될 때, 측벽(84)과 측벽(86)이 실질적으로 서로 접촉하도록, 하부(40b)의 측벽(84)은 하면(46)에 대해, 예컨대, 20°내지 80°, 예컨대 45°의 비(非) 수직 각도로 형성될 수 있으며, 리세스(78)의 측벽(86)은 실질적으로 그와 유사한 각도로 형성될 수 있다. 예컨대, 하부(40b)가 원뿔형 섹션을 형성하도록, 측벽(84)이 레지(49)로부터 하면(46)까지 내측으로 경사질 수 있다. 마찬가지로, 측벽(86)이 상기 원뿔형 섹션과 일치하도록 형성될 수 있다. 이와 같이 경사진 측벽(84)으로 인하여, 윈도우(40)와 폴리싱 패드(18)는, 윈도우(40)가 경사진 측벽(86) 내부의 리세스(78) 속으로 삽입될 때, 셀프-센터링 특성을 나타내게 된다.
이와 같이, 폴리싱 패드(18)가 접착제 층(28)에 의해 플래튼(16)에 부착됨으로써, 윈도우(40)를 플래튼(16)의 리세스(78) 내부에 유지하게 된다. 윈도우(40)는 리세스(78)의 플로어(88)에 의해 수직으로 지지될 수 있으며, 리세스(78)의 측벽(86)들에 의해 측방향으로 유지될 수 있다. 윈도우(40)는, 플래튼(16)에 대해 폴리싱 패드의 하면을 고정하는 동일한 접착제 층에 레지(49)의 상면을 접촉함으로써, 폴리싱 패드에 부착될 수 있다.
특정 실시예들에 대해 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 단순한 원형상의 윈도우를 설명하였으나, 윈도우는 직사각형, 타원형 또는 성형(星形)과 같이 더 복잡할 수 있다. 윈도우의 상부는 하부의 하나 또는 그 초과의 측면들을 지나 돌출할 수 있다. 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않고 다양한 다른 변형들이 이루어질 수 있음을 이해할 것이다. 따라서, 다른 실시예들은 하기된 특허청구범위 내에 속한다.

Claims (15)

  1. 폴리싱 장치로서,
    평탄한 상면(upper surface), 상기 상면에 형성되고 바닥면을 가진 리세스(recess), 및 상기 리세스의 하면(lower surface)에 연결된 통로를 가진 플래튼;
    폴리싱 층, 폴리싱 표면, 및 밑면(underside), 그리고 이들을 관통하며 상기 리세스보다 더 작은 측방향 치수를 갖고 상기 통로와 정렬된 개구를 포함하는 폴리싱 패드; 및
    상기 폴리싱 패드에서의 개구에 적어도 부분적으로 위치된 제 1 부분과 상기 플래튼에서의 리세스에 적어도 부분적으로 위치된 제 2 부분을 가진 고체 투광 윈도우로서, 상기 제 2 부분은 상기 제 1 부분보다 더 큰 측방향 치수를 갖고 상기 폴리싱 층 아래로 연장하며, 상기 윈도우의 제 2 부분은 상기 폴리싱 패드의 밑면에 접착식으로(adhesively) 부착된, 상기 고체 투광 윈도우를 포함하는,
    폴리싱 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리싱 층에 걸쳐 있는(spanning) 접착제 층을 더 포함하는,
    폴리싱 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 폴리싱 패드의 밑면은 상기 접착제 층에 의해 상기 플래튼의 상면에 접착식으로 부착된,
    폴리싱 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 윈도우의 제 2 부분의 상면은 상기 접착제 층에 의해 상기 폴리싱 패드의 밑면에 접착식으로 부착된,
    폴리싱 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 윈도우의 제 1 부분은 상기 폴리싱 패드에서의 개구를 막는(plug),
    폴리싱 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 윈도우의 제 1 부분의 상단면은 상기 플래튼의 상면과 동일 평면상에 있는,
    폴리싱 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 윈도우의 제 2 부분의 하면은 상기 리세스의 하면에 접촉하는,
    폴리싱 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 윈도우의 제 2 부분의 하면은 상기 리세스의 하면에 접착(adhere)되지 않는,
    폴리싱 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 부분은 상기 제 1 부분보다 2 내지 10배 더 큰 측방향 치수를 가진,
    폴리싱 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리싱 패드는 1㎜ 미만의 두께를 가진,
    폴리싱 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 윈도우의 제 1 부분을 통해 빛을 안내(direct)하거나 수광하기 위해 상기 통로 내에 배치된 광섬유를 더 포함하는,
    폴리싱 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 광섬유는 상기 윈도우의 제 1 부분보다 더 넓은,
    폴리싱 장치.
  13. 폴리싱 장치를 위한 윈도우 조립 방법으로서,
    폴리싱 표면과 밑면을 가진 폴리싱 층을 포함하는 폴리싱 패드를 관통하여 개구를 형성하는 단계;
    제 1 부분과 상기 제 1 부분보다 더 큰 측방향 치수를 가진 제 2 부분을 가진 고체 투광 윈도우를 형성하는 단계;
    상기 패드의 개구 속에 상기 윈도우의 제 1 부분을 삽입하는 단계;
    상기 폴리싱 패드의 밑면에 상기 윈도우의 제 2 부분의 상단면을 접착하는 단계; 및
    상기 윈도우의 제 2 부분이 플래튼의 평탄한 상면의 리세스 속에 결합(fit)되고, 상기 폴리싱 패드의 밑면이 상기 플래튼의 평탄한 상면에 접착되도록, 상기 폴리싱 패드와 윈도우를 상기 플래튼 상에 위치시키는 단계를 포함하는,
    폴리싱 장치를 위한 윈도우 조립 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 폴리싱 층의 바닥 상에 접착제의 층이 형성되며, 상기 접착제를 라이너가 덮고, 상기 라이너의 부분이 상기 개구 주위에서 제거되며, 상기 윈도우의 제 2 부분의 상단면이 상기 라이너의 제거된 부분에서 상기 접착제와 접촉하는,
    폴리싱 장치를 위한 윈도우 조립 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 접착제가 상기 폴리싱 패드의 밑면을 상기 플래튼의 평탄한 상면에 접착하도록, 상기 플래튼 상에 상기 폴리싱 패드를 위치시키기 전에, 상기 라이너의 나머지를 제거하는 단계를 더 포함하는,
    폴리싱 장치를 위한 윈도우 조립 방법.
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