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KR20160060690A - 세라믹 연마 복합재 폴리싱 용액 - Google Patents

세라믹 연마 복합재 폴리싱 용액 Download PDF

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KR20160060690A
KR20160060690A KR1020167010337A KR20167010337A KR20160060690A KR 20160060690 A KR20160060690 A KR 20160060690A KR 1020167010337 A KR1020167010337 A KR 1020167010337A KR 20167010337 A KR20167010337 A KR 20167010337A KR 20160060690 A KR20160060690 A KR 20160060690A
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ceramic
composite
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폴 에스 러그
두이 케이 레후
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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
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Abstract

폴리싱 용액은 유체 성분 및 복수개의 세라믹 연마 복합재를 포함한다. 세라믹 연마 복합재는 다공성 세라믹 매트릭스 전체에 걸쳐 균일하게 분산된 개별 연마 입자를 포함한다. 다공성 세라믹 매트릭스의 적어도 일부는 유리질 세라믹 재료를 포함한다. 세라믹 연마 복합재는 유체 성분에 분산된다.

Description

세라믹 연마 복합재 폴리싱 용액{COMPOSITE CERAMIC ABRASIVE POLISHING SOLUTION}
본 발명은 기재 폴리싱에 유용한 폴리싱 용액, 및 그러한 폴리싱 용액의 사용 방법에 관한 것이다.
초경질 기재의 폴리싱을 위해 다양한 물품, 시스템 및 방법이 도입되어 왔다. 그러한 물품, 시스템 및 방법은, 예를 들어 문헌[E. Kasman, M. Irvin, CS Mantech Conference, May 17-20th 2010, Portland Oregon] 및 문헌[K.Y. Ng, T. Dumm, CS Mantech Conference, April 23rd-26th, Boston, Ma]에 기재된다.
일부 실시 형태에서, 폴리싱 용액이 제공된다. 이 폴리싱 용액은 유체 성분 및 복수개의 세라믹 연마 복합재를 포함한다. 세라믹 연마 복합재는 다공성 세라믹 매트릭스 전체에 걸쳐 균일하게 분산된 개별 연마 입자를 포함한다. 다공성 세라믹 매트릭스의 적어도 일부는 유리질 세라믹 재료를 포함한다. 이 세라믹 연마 복합재는 유체 성분에 분산된다.
일부 실시 형태에서, 추가의 폴리싱 용액이 제공된다. 이 폴리싱 용액은 유체 성분 및 복수개의 세라믹 연마 복합재를 포함한다. 이 세라믹 연마 복합재는 다공성 세라믹 매트릭스에 분산된 개별 연마 입자를 포함한다. 세라믹 연마 복합재 중 다공성 세라믹 매트릭스의 양은 다공성 세라믹 매트릭스 및 개별 연마 입자의 총 중량을 기준으로 약 5 내지 95 중량%이다. 다공성 세라믹 매트릭스의 적어도 일부는 유리질 세라믹 재료를 포함한다. 이 세라믹 연마 복합재는 유체 성분에 분산된다.
본 발명의 상기 개요는 본 발명의 각각의 실시 형태를 설명하고자 하는 것은 아니다. 본 발명의 하나 이상의 실시 형태의 상세 사항이 또한 하기의 상세한 설명에 기술된다. 본 발명의 다른 특징, 목적 및 이점이 발명의 상세한 설명과 청구범위로부터 명백할 것이다.
본 발명은 첨부 도면과 함께 본 발명의 다양한 실시 형태의 하기의 상세한 설명을 고찰함으로써 보다 완전히 이해될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일부 실시 형태에 따른 물품 및 방법을 이용하는 폴리싱 시스템의 한 예의 개략도를 도시하고 있다.
도 2a 및 도 2b는 각각 본 발명의 일부 실시 형태에 따른 폴리싱 패드의 상부 사시도 및 개략 단면도를 도시하고 있다.
도 3은 본 발명의 일부 실시 형태에 따라 하나 이상의 연마 복합재 입자가 적어도 부분적으로 배치되어 있는 복수개의 공동을 갖는 폴리싱 패드의 개략 단면도를 도시하고 있다.
도 4는 본 발명의 일부 실시 형태에 따른 폴리싱 패드의 개략적인 평면도를 도시하고 있고, 이는 3면 피라미드 형태를 갖는 공동들의 어레이(array)를 포함한다.
정의
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 단수 형태("a", "an", 및 "the")는 그 내용이 명백하게 달리 지시하지 않는 한 복수의 지시 대상을 포함한다. 본 명세서 및 첨부된 실시 형태에 사용되는 바와 같이, 용어 "또는"은 일반적으로 그 내용이 명백히 달리 지시하지 않는다면 "및/또는"을 포함하는 의미로 사용된다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 종점(endpoint)에 의한 수치 범위의 언급은 그 범위 내에 포함되는 모든 수를 포함한다 (예를 들어, 1 내지 5는 1, 1.5, 2, 2.75, 3, 3.8, 4 및 5를 포함한다).
달리 지시되지 않는다면, 본 명세서 및 실시 형태에 사용되는, 성분의 양, 특성의 측정치 등을 표현하는 모든 수는 모든 경우에 용어 "약"에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 반대로 지시되지 않는다면, 전술한 명세서 및 첨부된 실시 형태의 목록에 기재된 수치 파라미터는 당업자가 본 명세서에 개시된 교시 내용을 이용하여 얻고자 하는 원하는 특성에 따라 변할 수 있다. 최소한으로, 그리고 청구된 실시 형태의 범주에 대한 균등론의 적용을 제한하려는 시도로서가 아니라, 각각의 수치 파라미터는 적어도 보고된 유효숫자의 개수의 관점에서 그리고 보통의 반올림 기법을 적용함으로써 해석되어야 한다.
현재, 초경질 기재 (예를 들어, 사파이어 기재) 마무리 공정은 고정형 연마 공정 또는 연마재 충전된 금속 판의 사용에 이어 콜로이드성 실리카 슬러리를 이용한 화학 기계적 폴리싱(chemical mechanical polishing)을 포함하는 연마 공정이다. 알려진 버전의 그러한 공정을 사용하여 초경질 기재를 래핑(lapping) 및 폴리싱하는 난제(challenge)는 만족스럽게 되지 않았다. 예를 들어, 부적당한 재료 제거 속도, 열등한 표면 거칠기(surface finish), 표면 아래 손상(sub surface damage), 고 비용 및 전체 공정 곤란성은 모두 그러한 알려진 공정과 연관되었다.
본 발명은 통상적인 연마 공정과 연관된 많은 전술한 문제를 극복하는 초경질 기재의 폴리싱에 유용한 물품, 시스템 및 방법에 관한 것이다.
기계적 평탄화 공정 및 화학-기계적 평탄화 공정은 기재 표면 (예를 들어, 반도체 웨이퍼, 전계 방출 디스플레이 및 많은 다른 미세전자 기재)으로부터 재료를 제거하여 기재의 원하는 높이(elevation)에서 평평한 표면을 형성한다.
도 1은 본 발명의 일부 실시 형태에 따른 물품 및 방법을 사용하는 폴리싱 시스템(10)의 일 예를 개략적으로 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 시스템(10)은 압반(20), 캐리어 조립체(30), 폴리싱 패드(40), 및 폴리싱 패드(40)의 주 표면 주위에 배치된 폴리싱 용액(50)의 층을 포함할 수 있다. 폴리싱 시스템(10)의 작동 동안, 구동 조립체(55)는 압반(20)을 (화살표 A 방향으로) 회전시켜 폴리싱 패드(40)를 이동시키고, 이로써 폴리싱 작업을 수행할 수 있다. 폴리싱 패드(40) 및 폴리싱 용액(50)은 개별적으로 또는 조합하여, 기계적으로 및/또는 화학적으로 기재(12)의 주 표면으로부터 재료를 제거하거나 기재(12)의 주 표면을 폴리싱하는 폴리싱 환경을 형성할 수 있다. 기재(12)의 주 표면을 폴리싱 시스템(10)으로 폴리싱하기 위해서, 캐리어 조립체(30)는 폴리싱 용액(50)의 존재 하에 폴리싱 패드(40)의 폴리싱 표면(42)에 대해 기재(12)를 가압할 수 있다. 이어서, 압반(20)(및 따라서, 폴리싱 패드(40)) 및/또는 캐리어 조립체(30)는 서로에 대해 이동하여 기재(12)가 폴리싱 패드(40)의 폴리싱 표면(42)을 가로 질러 병진 이동하게 할 수 있다. 캐리어 조립체(30)는 (화살표 B 방향으로) 회전하고, 선택적으로 측면으로 (화살표 C 방향으로) 횡단할 수 있다. 그 결과, 폴리싱 환경에서 연마 입자 (이는 폴리싱 패드(40) 및/또는 폴리싱 용액(50)에 포함될 수 있음) 및/또는 화학물질은 기재(12)의 표면으로부터 재료를 제거한다. 도 1의 폴리싱 시스템(10)은 본 발명의 물품 및 방법과 관련하여 사용될 수 있는 폴리싱 시스템의 단지 한 예일 뿐이고, 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않으면서 다른 통상적인 폴리싱 시스템이 사용될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
일부 실시 형태에서, 본 발명의 폴리싱 패드(40)는 제1 주 표면 및 제2 주 표면 (예를 들어, 평면인 제1 및 제2 주 표면)을 갖는 중합체 재료의 기부 층을 포함할 수 있다. 폴리싱 패드는 기부 층의 제1 주 표면 및 제2 주 표면 중 어느 하나 또는 이들 둘 모두로부터 기부 층 내로 연장되는 복수개의 공동을 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 폴리싱 패드(40)는 제1 주 표면(65)을 갖는 기부 층(60) 및 제1 주 표면(65) (본 명세서에서 폴리싱 표면으로도 지칭됨)으로부터 기부 층(60) 내로 연장되는 복수개의 공동(70)을 포함할 수 있다. 공동(70)은 임의의 원하는 거리 (기부 층(60)을 완전히 관통하는 것을 포함함)로 기부 층(60) 내로 연장될 수 있다. 대안적으로, 기부 층(60)의 제1 주 표면 및 제2 주 표면 중 어느 하나 또는 둘 모두는 연속 표면일 수 있다 (즉, 공동을 포함하지 않을 수 있다).
예시적인 실시 형태에서, 폴리싱 패드(40)의 기부 층은 중합체 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 기부 층은 열가소성 물질, 예를 들어 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리카르보네이트, 폴리우레탄, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리설폰, 폴리에테르케톤, 폴리에테르에테르케톤, 폴리이미드, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리스티렌, 폴리옥시메틸렌 플라스틱 등; 열경화성 물질, 예를 들어 폴리우레탄, 에폭시 수지, 페녹시 수지, 페놀 수지, 멜라민 수지, 폴리이미드 및 우레아-포름알데히드 수지, 방사선 경화된 수지 또는 이들의 조합으로부터 형성될 수 있다. 기부 층은 단지 하나의 재료 층으로 본질적으로 이루어질 수 있거나, 또는 다층화된 구성을 가질 수 있다. 예를 들어, 기부 층은 복수개의 층 또는 층 스택(stack)을 포함할 수 있고, 이때 스택의 개별 층들은 적합한 체결 메커니즘 (예를 들어, 접착제)에 의해 서로 커플링된다. 기부 층 (또는 층 스택의 개별 층)은 임의의 형태 및 두께를 가질 수 있다. 기부 층의 두께 (즉, 제1 주 표면 및 제2 주 표면에 수직인 방향으로의 기부 층의 치수)는 10 mm 미만, 5 mm 미만, 1 mm 미만, 0.5 mm 미만, 0.25 mm 미만, 0.125 mm 미만 또는 0.05 mm 미만일 수 있다.
다양한 실시 형태에서, 공동(70)은 임의의 크기 및 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 공동의 형태는 다수의 기하학적 형태, 예컨대 입방형, 원통형, 프리즘형, 반구형, 직사각형, 피라미드형, 절두 피라미드형, 원추형, 절두 원추형, 십자형, 아치형 또는 평평한 바닥 표면을 갖는 지주(post) 유사형, 또는 이들의 조합 중에서 선택될 수 있다. 대안적으로, 일부 또는 모든 공동은 불규칙한 형태를 가질 수 있다. 일부 실시 형태에서, 각각의 공동은 동일한 형태를 갖는다. 대안적으로, 임의의 수의 공동은 임의의 수의 다른 공동과 상이한 형태를 가질 수 있다.
다양한 실시 형태에서, 공동을 형성하는 하나 이상의 측벽 또는 내벽은 상부 주 표면에 대하여 수직일 수 있거나, 또는 대안적으로 어느 한 방향으로 테이퍼질 수 있다 (즉, 공동의 하부를 향해 또는 공동의 상부를 향해 (주 표면을 향해) 테이퍼진다). 테이퍼를 형성하는 각도는 약 1 내지 75도, 약 2 내지 50도, 약 3 내지 35도 또는 약 5 내지 15도 범위일 수 있다. 공동의 높이 또는 깊이는 1 μm 이상, 10 μm 이상 또는 800 μm 이상; 10 mm 미만, 5 mm 미만 또는 1 mm 미만일 수 있다. 공동(70)의 높이는 동일할 수 있거나, 또는 하나 이상의 공동은 임의의 수의 다른 공동(70)과 상이한 높이를 가질 수 있다.
일부 실시 형태에서, 공동(70)은 제1 주 표면(65)에 형성된 공동 개구(70')를 가질 수 있고, 이때 공동 개구(70')는 길이 (주 표면의 평면에서 공동의 최장 치수)가 2 μm 이상, 25 μm 이상, 50 μm 이상 또는 100 μm 이상; 20 mm 미만, 10 mm 미만, 5 mm 미만 또는 1 mm 미만이고, 폭 (주 표면의 평면에서 공동의 최단 치수)이 2 μm 이상, 25 μm 이상, 50 μm 이상 또는 100 μm 이상; 20 mm 미만, 10 mm 미만, 5 mm 미만 또는 1 mm 미만이다. 다양한 실시 형태에서, 하나 이상의 공동 개구(70') (전부에 이르기까지의 공동)는 비-그루브(non-groove) 유사형이다 (즉, 공동 개구(70')의 길이 대 폭 비율은 1, 1.5 미만, 2 미만 또는 3 미만이다).
예시적인 실시 형태에서, 하나 이상의 (전부에 이르기까지의) 공동은 피라미드형 또는 절두 피라미드형으로서 형성될 수 있다. 그러한 피라미드 형태는 3 내지 6개의 측면 (기부 면을 포함하지 않음)을 가질 수 있지만, 더 많거나 더 적은 수의 측면이 사용될 수 있다.
일부 실시 형태에서, 공동(70)이 정렬된 열과 행의 형태인 배열로 공동(70)이 제공될 수 있다. 일부 경우에서, 공동(70)의 하나 이상의 열은 인접한 공동(70)의 열에 맞추어 바로 정렬될 수 있다. 대안적으로, 공동(70)의 하나 이상의 열은 인접한 공동(70)의 열로부터 오프셋(offset)될 수 있다. 추가의 실시 형태에서, 공동(70)은 나선형(spiral, helix, corkscrew) 방식 또는 격자(lattice) 방식으로 배열될 수 있다. 또 다른 실시 형태에서, 복합재는 "랜덤"(random) 어레이 형태 (즉, 조직적인 패턴이 아님)로 배치될 수 있다.
다양한 실시 형태에서, 공동(70)의 공동 개구(70')는 서로 인접 (또는 거의 인접)할 수 있거나, 또는 대안적으로 공동 개구(70')는 약간의 명시된 거리만큼 서로 떨어질 수 있다. 공동 개구(70')의 간격은 직선 1 cm당 5,000 이상의 개구, 직선 1 cm당 400 이상의 개구, 직선 1 cm당 200 이상의 개구, 또는 직선 1 cm당 100 이상의 개구; 직선 1 cm당 0.5 미만의 개구, 직선 1 cm당 1 미만의 개구, 직선 1 cm당 2 미만의 개구, 또는 직선 1 cm당 10 미만의 개구일 수 있다. 또한, 간격은 공동 개구(70')의 밀집도가 일 위치에서 다른 위치에서보다 더 높도록 달라질 수 있다 (예를 들어, 밀집도는 주 표면의 중심에서 가장 높을 수 있다). 일부 실시 형태에서, 4 ㎠당 1 이상의 개구, 1 ㎠당 1 이상의 개구, 1 ㎠당 4 이상의 개구, 1 ㎠당 100 이상의 개구, 또는 1 ㎠당 1,000 이상의 개구의 면적 간격 밀도(area spacing density)가 존재한다. 복합재의 면적 간격 밀도는 4 ㎠당 약 1 개구 내지 1 ㎠당 40,000 개구, 1 ㎠당 약 20 내지 10,000 개구, 또는 1 ㎠당 약 50 내지 5,000 개구의 범위이다.
상기에 기재된 임의의 실시 형태와 함께 일부 실시 형태에서는, 공동 어레이 중에서 하나 이상의 (전부에 이르기까지의) 공동(70)은 폴리싱 패드(30)의 성능 개선을 촉진하기 위해 적어도 부분적으로 재료로 충전될 수 있다. 적합한 공동 충전 재료에는 연성 금속, 왁스, 폴리싱 피치(pitch) 또는 이들의 조합이 포함될 수 있다. 공동 충전 재료는 공동 부피의 임의의 부분 (전체에 이르기까지)을 충전할 수 있다. 각각의 공동은 동일한 공동 충전 재료 및/또는 충전 수준으로 제공될 수 있거나, 또는 상이한 충전 재료 및/또는 충전 수준으로 제공될 수 있다. 낮은 지지 면적을 갖는 공동을 생성시킴으로써, 프레스톤(Preston) 방정식 등과 관련되는 바와 같이, 유효 압력이 증가될 수 있고, 따라서 제거 속도를 증가시킬 수 있다. 공동을 탄성 또는 연성 재료, 예컨대 폴리싱 피치 또는 폼(foam)으로 충전하는 것은 입자가 공작물로부터 멀리 투영되기 때문에 지지 면적에 거의 영향을 미치지 않을 수 있지만, 그러나 "충전"은 연마재 작업 입자를 작업 지지 면적의 그 지점으로 효과적으로 공급할 수 있다. 공동이 너무 깊은 경우, 입자는 공동의 기저에 침착될 수 있고 활성 폴리싱 영역 또는 지지 면적으로부터 잠재적으로 배제될 수 있다. 다공성 폴리우레탄과 같은 폼 재료는 연마 입자를 고압 영역으로 운반하게 하는 데 사용되는 공동 충전제(filler)의 다른 예이다. 또한, 도금된 백색 알루미나와 같은 느슨하게 결합된 입자 첨가제를 분쇄 보조제(grinding aid)로서 공동에 첨가하여 폴리싱되는 공작물의 제거 속도 또는 표면 거칠기를 향상시킬 수 있다.
일부 실시 형태에서, 본 발명의 폴리싱 패드는 고정형 연마재 패드일 수 있다. 고정형 연마재 패드는 2차원, 즉 연마 입자의 층이 하나 이상의 수지 또는 결합제 층에 의해 배킹에 고정된 통상적인 연마재 시트일 수 있거나, 또는 3차원 고정형 연마재, 즉 연마 입자가 분산되어 있는 수지 또는 결합제 층일 수 있어서, 사용 동안 수지/연마 복합재가 마모될 수 있게 하는 적절한 높이를 갖는 수지/연마 복합재를 형성하고/하거나 연마 입자의 새로운 층을 노출하도록 드레싱될 수 있다. 연마 물품은 제1 표면 및 작업 표면을 갖는 3차원의 텍스처화된 가요성의 고정형 연마재 구성을 포함할 수 있다. 작업 표면은 정밀하게 형상화된 복수개의 연마 복합재를 포함할 수 있다. 정밀하게 형상화된 연마 복합재는 수지 상 및 연마재 상을 포함할 수 있다.
정밀하게 형상화된 연마 복합재는 3차원의 텍스처화된 가요성의 고정형 연마재 구성을 형성하는 어레이로 배열될 수 있다. 적합한 어레이에는, 예를 들어 미국 특허 제5,958,794호 (브룩스부트(Bruxvoort) 등)에 기재된 것들이 포함된다. 연마 물품은 패턴화된 연마재 구성을 포함할 수 있다. 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니(3M Company)로부터 입수가능한 상표명 트라이잭트(TRIZACT) 연마재 및 트라이잭트 다이아몬드 타일 연마재로 입수가능한 연마 물품이 예시적인 패턴화된 연마재이다. 패턴화된 연마 물품은 다이, 주형 또는 다른 기법으로부터 제조되고 정밀하게 정렬된 모놀리식(monolithic) 열의 연마 복합재를 포함한다. 그러한 패턴화된 연마 물품은 연마되거나, 폴리싱되거나 또는 동시에 연마 및 폴리싱될 수 있다.
연마 물품은 제1 표면 및 작업 표면을 갖는 3차원의 텍스처화된 가요성의 고정형 연마재 구성을 포함할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 제1 표면은 추가로 배킹과 접촉한 상태로 있을 수 있으며, 선택적으로 접착제가 그들 사이에 개재된다. 가요성 배킹 및 더 강성인 배킹 둘 모두를 포함하는 임의의 다양한 배킹 재료가 고려된다. 가요성 배킹의 예에는, 예를 들어 중합체 필름, 프라이밍된(primed) 중합체 필름, 금속 포일, 천, 종이, 가황 섬유, 부직포 및 그의 처리된 변형체와 이들의 조합이 포함된다. 예에는 폴리에스테르 및 코-폴리에스테르, 미세 공극형 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리카르보네이트, 폴리아미드, 폴리비닐 알코올, 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌 등의 중합체 필름이 포함된다. 배킹으로서 사용될 때, 중합체 필름 배킹의 두께는 원하는 범위의 가요성이 연마 물품에서 유지되도록 선택된다.
각각의 정밀하게 형상화된 연마 복합재의 형태는 특정 응용 (예를 들어, 공작물 재료, 작업 표면 형태, 접촉 표면 형태, 온도, 수지 상 재료)에 대하여 선택될 수 있다. 각각의 정밀하게 형상화된 연마 복합재의 형태는 임의의 유용한 형태, 예를 들어 입방형, 원통형, 프리즘형, 평행 직육면체형(right parallelepiped), 피라미드형, 절두 피라미드형, 원추형, 반구형, 절두 원추형, 십자형, 또는 말단부를 갖는 지주 유사형 부분일 수 있다. 피라미드형 복합재는, 예를 들어 3개의 측면, 4개의 측면, 5개의 측면, 또는 6개의 측면을 가질 수 있다. 기저부에서의 연마 복합재의 단면 형태는 말단부에서의 단면 형태와 상이할 수 있다. 이들 형태들 사이에서의 변화(transition)는 매끄럽고 연속적일 수 있거나, 또는 불연속적인 단계로 일어날 수 있다. 정밀하게 형상화된 연마 복합재는 상이한 형태들의 혼합 형태를 또한 가질 수 있다. 정밀하게 형상화된 연마 복합재는 열 형태로, 나선식으로, 또는 격자 방식으로 배열될 수 있거나, 랜덤하게 배치될 수 있다. 정밀하게 형상화된 연마 복합재는 유체 유동을 인도하고/하거나 부스러기 제거를 촉진하려고 하는 디자인으로 배열될 수 있다.
정밀하게 형상화된 연마 복합재를 형성하는 측방향 면은 말단부를 향하여 폭이 감소하면서 테이퍼질 수 있다. 테이퍼진 각도는 약 1 내지 90도 미만, 예를 들어 약 1 내지 약 75도, 약 3 내지 약 35도, 또는 약 5 내지 약 15도일 수 있다. 각각의 정밀하게 형상화된 연마 복합재의 높이는 바람직하게는 동일할 수 있지만, 단일 물품에서 높이가 다른 정밀하게 형상화된 연마 복합재를 갖는 것이 가능하다.
정밀하게 형상화된 연마 복합재의 기저부는 서로 접해있을 수 있거나, 또는 대안적으로 정밀하게 형상화된 인접한 연마 복합재들의 기저부는 약간의 명시된 거리만큼 서로 떨어져 있을 수 있다. 일부 실시 형태에서, 인접한 연마 복합재들 사이의 물리적 접촉은 각각의 접촉하고 있는 정밀하게 형상화된 연마 복합재의 수직 높이 치수의 33% 이하를 포함한다. 인접에 대한 이러한 정의는 정밀하게 형상화된 인접한 연마 복합재들이 정밀하게 형상화된 연마 복합재의 대향 측면 표면들 사이에서 접촉하고 연장하는 공통 랜드(land) 또는 브릿지-유사(bridge-like) 구조를 공유하는 배열을 또한 포함한다. 연마재들은 정밀하게 형상화된 연마 복합재의 중심들 사이에 그려지는 가상의 일직선 상에 개재 복합재가 위치하지 않는다는 의미에서 인접하다는 것이다.
정밀하게 형상화된 연마 복합재는 연마 물품 내에서 소정 패턴으로 또는 소정 위치에서 배열(set out)될 수 있다. 예를 들어, 배킹과 주형 사이에 연마재/수지 슬러리를 제공함으로써 연마 물품이 제조될 때, 정밀하게 형상화된 연마 복합재의 소정 패턴은 주형의 패턴에 상응할 것이다. 따라서, 패턴은 연마 물품마다 재현가능하다.
소정 패턴은 어레이 또는 배열 형태일 수 있으며, 이는 복합재가 정렬된 행 및 열, 또는 교번하는 오프셋된 행 및 열과 같은 디자인된 어레이 형태임을 의미한다. 다른 실시 형태에서, 연마 복합재는 "랜덤" 어레이 또는 패턴으로 배열될 수 있다. 이것은 복합재가 상기에 설명된 행과 열의 규칙적인 어레이 형태가 아님을 의미한다. 그러나, 이러한 "랜덤" 어레이는 정밀하게 형상화된 연마 복합재의 위치가 사전 결정되고 주형에 상응한다는 점에서 사전 결정된 패턴인 것으로 이해된다.
일부 실시 형태에서, 수지 상은 경화된 또는 경화성 유기 재료를 포함할 수 있다. 경화 방법은 중요하지 않으며, 예를 들어 UV 광 또는 열과 같은 에너지를 통한 경화를 포함할 수 있다. 적합한 수지 상 재료의 예에는, 예를 들어 아미노 수지, 알킬화 우레아-포름알데히드 수지, 멜라민-포름알데히드 수지, 및 알킬화 벤조구아나민-포름알데히드 수지가 포함된다. 다른 수지 상 재료에는, 예를 들어 아크릴레이트 수지 (아크릴레이트 및 메타크릴레이트를 포함함), 페놀 수지, 우레탄 수지 및 에폭시 수지가 포함된다. 특정 아크릴레이트 수지에는, 예를 들어 비닐 아크릴레이트, 아크릴레이트화 에폭시, 아크릴레이트화 우레탄, 아크릴레이트화 오일 및 아크릴레이트화 실리콘이 포함된다. 특정 페놀 수지에는, 예를 들어 레솔 및 노볼락 수지, 및 페놀/라텍스 수지가 포함된다. 수지는 통상적인 충전제 및 경화제를 추가로 함유할 수 있고, 이는 예컨대 본 명세서에서 참고로 포함되는 미국 특허 제5,958,794호 (브룩스부트 등)에 기재되어 있다.
고정형 연마재 패드에 적합한 연마 입자의 예에는 용융된 산화알루미늄, 열 처리된 산화알루미늄, 용융된 백색 산화알루미늄, 흑색 탄화규소, 녹색 탄화규소, 이붕소화티타늄, 탄화붕소, 질화규소, 탄화텅스텐, 탄화티타늄, 다이아몬드, 입방정계 질화붕소, 육방정계 질화붕소, 석류석(garnet), 용융된 알루미나 지르코니아, 알루미나계 졸 겔 유도된 연마 입자 등이 포함된다. 알루미나 연마 입자는 금속 산화물 개질제를 함유할 수 있다. 알루미나계 졸 겔 유도된 연마 입자의 예는 미국 특허 제4,314,827호, 제4,623,364호, 제4,744,802호, 제4,770,671호 및 제4,881,951호에서 발견할 수 있고, 이들 모두는 본 명세서에서 참고로 포함된다. 다이아몬드 및 입방정계 질화붕소 연마 입자는 단결정질 또는 다결정질일 수 있다. 적합한 무기 연마 입자의 다른 예에는 실리카, 산화철, 크로미아, 세리아, 지르코니아, 티타니아, 산화주석, 감마 알루미나 등이 포함된다.
일부 실시 형태에서, 본 발명의 폴리싱 패드는 하나 이상의 추가 층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 폴리싱 패드는 접착제 층, 예컨대 감압 접착제, 핫 멜트 접착제 또는 에폭시를 포함할 수 있다. 광역 평탄도를 위해 패드에 더 큰 강성을 부여할 수 있는 열가소성 층, 예를 들어 폴리카르보네이트 층과 같은 "서브 패드"(sub pad)를 사용할 수 있다. 또한, 서브 패드는 압축성 재료 층, 예를 들어 발포 재료 층을 포함할 수 있다. 열가소성 및 압축성 재료 층 둘 모두의 조합을 포함하는 서브 패드를 또한 사용할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 정전기 제거 또는 센서 신호 모니터링을 위한 금속 필름, 선택적으로 광 투과를 위한 투명 층, 공작물의 더 미세한 마무리를 위한 폼 층, 또는 "경질 밴드" 또는 강성 영역을 폴리싱 표면에 부여하기 위한 리브형 재료(ribbed material)가 포함될 수 있다.
당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 본 발명의 폴리싱 패드는, 예를 들어 성형, 압출, 엠보싱 및 이들의 조합을 포함하는 다양한 방법에 따라 형성될 수 있다.
일부 실시 형태에서, 본 발명의 폴리싱 용액(50)(보통 "슬러리"로서 지칭됨)은 연마 복합재가 분산되고/되거나 현탁되어 있는 유체 성분을 포함할 수 있다.
다양한 실시 형태에서, 이 유체 성분은 비수성 또는 수성일 수 있다. 비수성 유체는 비수성 유체, 예를 들어 유기 용매를 50 중량% 이상 갖는 것으로 정의된다. 수성 유체는 물을 50 중량% 이상 갖는 것으로 정의된다. 비수성 유체 성분에는 알코올, 예를 들어 에탄올, 프로판올, 아이소프로판올, 부탄올, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 글리세롤, 폴리에틸렌 글리콜, 트라이에틸렌 글리콜; 아세테이트, 예를 들어 에틸 아세테이트, 부틸 아세테이트; 케톤, 예를 들어 메틸 에틸 케톤, 유기 산, 예를 들어 아세트산; 에테르; 트라이에탄올아민; 트라이에탄올아민의 착물, 예컨대 실리트란 또는 붕소 등가물, 또는 이들의 조합이 포함될 수 있다. 수성 유체 성분에는 (물 외에도) 상기에 기재된 임의의 비수성 유체를 포함하는 비수성 유체 성분이 포함될 수 있다. 유체 성분은 물로 본질적으로 이루어질 수 있거나, 또는 이 유체 성분 중 물의 양은 50 중량% 이상, 70 중량% 이상, 90 중량% 이상 또는 95 중량% 이상일 수 있다. 유체 성분은 비수성 유체로 본질적으로 이루어질 수 있거나, 이 유체 성분 중 비수성 유체의 양은 50 중량% 이상, 70 중량% 이상, 90 중량% 이상 또는 95 중량% 이상일 수 있다. 유체 성분이 수성 유체 및 비수성 유체 둘 모두를 포함하는 경우, 생성되는 유체 성분은 균질, 즉 단일 상 용액일 수 있다.
예시적인 실시 형태에서, 유체 성분은 연마 복합재 입자가 유체 성분에 불용성이도록 선택될 수 있다.
일부 실시 형태에서, 유체 성분은 하나 이상의 첨가제, 예컨대 분산 보조제, 유동학적 개질제, 부식 억제제, pH 조절제, 계면활성제, 킬레이팅제/착화제, 부동태화제, 발포 억제제 및 이들의 조합을 추가로 포함할 수 있다. 종종, 분산 보조제는 일관되지 않거나 바람직하지 않은 폴리싱 성능으로 이어질 수 있는, 슬러리 내에서의 응집물 입자의 새깅(sagging), 침강, 침전 및/또는 응집을 방지하기 위해 첨가된다. 유용한 분산제에는 비교적 고분자량의 지방족 또는 지환족 할라이드와 아민의 반응 생성물인 아민 분산제, 예컨대 폴리알킬렌 폴리아민, 및 알킬 기가 30개 이상의 탄소 원자를 함유하는 알킬 페놀과 알데히드 (특히, 포름알데히드) 및 아민 (특히, 폴리알킬렌 폴리아민)과의 반응 생성물인 만니히(Mannich) 분산제가 포함될 수 있다. 아민 분산제의 예는 미국 특허 제3,275,554호, 제3,438,757호, 제3,454,555호 및 제3,565,804호에 기재되어 있고, 이들 모두는 본 명세서에서 참고로 포함된다. 만니히 분산제의 예는 미국 특허 제3,036,003호, 제3,236,770호, 제3,414,347호, 제3,448,047호, 제3,461,172호, 제3,539,633호, 제3,586,629호, 제3,591,598호, 제3,634,515호, 제3,725,480호, 제3,726,882호 및 제3,980,569호에 기재되어 있고, 이들은 본 명세서에 참고로 포함된다.
입체 안정화를 제공하는 분산 보조제, 예컨대 미국 오하이오주 위클리프 소재의 루브리졸 코포레이션(Lubrizol Corporation)으로부터 상표명 솔스퍼스(SOLSPERSE), 카르보스퍼스(CARBOSPERSE) 및 이르코스퍼스(IRCOSPERSE)로 입수가능한 것들이 사용될 수 있다. 추가의 분산제에는 독일 베젤 소재의 비와이케이 애디티브스 앤드 인스트루먼츠(BYK Additives and Instruments)로부터의 디스퍼비와이케이(DISPERBYK) 180과 같은 디스퍼비와이케이 첨가제, 및 미국 버지니아주 호프웰 소재의 에보닉 인더스트리즈(Evonik Industries)로부터의 테고 디스퍼스(TEGO DISPERS) 652, 테고 디스퍼스 656 및 테고 디스퍼스 670을 포함하는 디스퍼스 첨가제가 포함된다. 분산 보조제는 단독으로 또는 둘 이상의 조합으로 사용될 수 있다.
유동학적 개질제는 전단 박화제(thinning agent) 및 전단 증점제(thicknening agent)를 포함할 수 있다. 전단 박화제는 미국 코네티컷주 노워크 소재의 킹 인더스트리즈 인크(King Industries, Inc)로부터, 상표명 디스팔론(DISPARLON) AQH-800, 디스팔론 6100, 디스팔론 BB-102을 포함하는, 상표명 디스팔론으로 구매가능한 폴리올레핀 중합체 재료 상에 코팅된 폴리아미드 왁스를 포함할 수 있다. 또한, 몬트모릴로나이트(Montmorillonite) 점토와 같은 소정의 점토가 전단 박화제로서 첨가될 수 있다. 유동학적 개질제는 단독으로 또는 둘 이상의 조합으로 사용될 수 있다.
증점제에는 건식 실리카, 예컨대 미국 매사추세츠주 보스톤 소재의 캐보트 코포레이션(Cabot Corporation)으로부터의 상표명 캡-오-실(CAB-O-SIL) 및 에보닉 인더스트리즈로부터의 에어로실(AEROSIL)로 입수가능한 것들; 루브리졸 코포레이션으로부터의 솔틱스 유동학적 개질제(SOLTHIX RHEOLOGY MODIFIERS) 및 이르코겔(IRCOGEL)로 입수가능한 것들; 수용성 중합체, 예를 들어 폴리비닐피롤리돈, 폴리에틸렌이민, 셀룰로오스 유도체 (하이드록시프로필메틸 셀룰로오스, 하이드록시에틸 셀룰로오스, 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트 등), 폴리비닐 알코올, 폴리(메트)아크릴산, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리(메트)아크릴아미드, 폴리스티렌 설포네이트 또는 이들의 임의의 조합; 비수성 중합체, 예를 들어 폴리올레핀, 스티렌/말레산 에스테르 공중합체, 및 단일중합체, 공중합체 및 그래프트 공중합체를 포함하는 유사한 중합체 물질이 포함될 수 있다. 이 증점제는 질소-함유 메타크릴레이트 중합체, 예를 들어 메틸 메타크릴레이트 및 다이메틸아미노프로필 아민으로부터 유도된 질소-함유 메타크릴레이트 중합체를 포함할 수 있다. 구매가능한 재료의 예에는 폴리아이소부틸렌, 예컨대 영국 런던 소재의 비피(BP)로부터의 인도팔(INDOPAL) 및/또는 미국 텍사스주 어빙 소재의 엑손모빌(ExxonMobil)로부터의 파라폴(PARAPOL); 올레핀 공중합체, 예컨대 루브리졸 코포레이션으로부터의 루브리졸 7060, 7065 및 7067 및 일본 도쿄 소재의 미쓰이 케미칼스(Mitsui Chemicals)로부터의 루칸트(LUCANT) HC-2000L 및 루칸트 HC-600; 수소화된 스티렌-다이엔 공중합체, 예컨대 미국 텍사스주 휴스톤 소재의 쉘 케미칼스(Shell Chemicals)로부터의 쉘비스(SHELLVIS) 40 및 쉘비스 50, 및 루브리졸 코포레이션으로부터의 LZ 7308 및 LZ 7318; 스티렌/말리에이트 공중합체, 예컨대 루브리졸 코포레이션으로부터의 LZ 3702 및 LZ 3715; 폴리메타크릴레이트, 예컨대 미국 펜실베이니아주 홀샴 소재의 에보닉 로맥스 유에스에이 인크.(Evonik RohMax USA, Inc.)로부터의 상표명 비스코플렉스(VISCOPLEX)로 입수가능한 것들, 미국 버지니아주 리치몬드 소재의 아프톤 케미칼 코포레이션(Afton Chemical Corporation)으로부터의 점도 지수 향상제인 하이텍(HITEC) 시리즈, 및 루브리졸 코포레이션으로부터의 LZ 7702, LZ 7727, LZ7725 및 LZ 7720C; 올레핀-그래프트-폴리메타크릴레이트 중합체, 예컨대 에보닉 로맥스 유에스에이 인크.로부터의 비스코플렉스 2-500 및 비스코플렉스 2-600; 및 수소화된 폴리아이소프렌 별형 중합체, 예컨대 쉘 케미칼스로부터의 쉘비스 200 및 쉘비스 260이 포함된다. 다른 재료에는 방사상 또는 별형 구조(architecture)를 갖는 메타크릴레이트 중합체, 예컨대 루브리졸 코포레이션으로부터의 아스테릭(ASTERIC) 중합체가 포함된다. 사용될 수 있는 점도 개질제는 미국 특허 제5,157,088호, 제5,256,752호 및 제5,395,539호에 기재되어 있고, 이들은 본 명세서에서 참고로 포함된다. 점도 개질제는 단독으로 또는 둘 이상의 조합으로 사용될 수 있다.
유체 성분에 첨가될 수 있는 부식 억제제는 금속을 분해할 수 있는 폴리싱 공정의 산성 부산물을 중화시킬 수 있는 알칼리 재료, 예컨대 트라이에탄올아민, 지방 아민, 옥틸아민 옥타노에이트, 및 도데세닐 석신산 또는 무수물 및 지방산, 예컨대 올레산과 폴리아민의 축합 생성물을 포함한다. 부식 억제제는 단독으로 또는 둘 이상의 조합으로 사용될 수 있다.
사용될 수 있는 적합한 pH 조절제에는 알칼리 금속 수산화물, 알칼리 토 금속 수산화물, 염기성 염, 유기 아민, 암모니아 및 암모늄 염이 포함된다. 예에는 수산화칼륨, 수산화나트륨, 수산화칼슘, 수산화암모늄, 붕산나트륨, 염화암모늄, 트라이에틸아민, 트라이에탄올아민, 다이에탄올아민 및 에틸렌다이아민이 포함된다. 또한, 일부 pH 조절제, 예컨대 다이에탄올아민 및 트라이에탄올아민은 금속 폴리싱 동안 알루미늄 이온과 같은 금속 불순물과 함께 킬레이트 착물을 형성할 수 있다. 또한, 완충 시스템이 사용될 수 있다. 이 완충제는 pH 범위를 산성에서 거의 중성 내지 염기성까지 걸치도록 조정될 수 있다. 다양성자산은 완충제로서 작용하고, 이들은 수산화암모늄으로 완전히 또는 부분적으로 중화되어 암모늄 염을 만들 경우, 인산-암모늄 포스페이트; 다인산-암모늄 폴리포스페이트; 붕산-암모늄 테트라보레이트; 붕산-암모늄 펜타보레이트의 시스템이 대표적인 예이다. pH 조절제는 단독으로 또는 둘 이상의 조합으로 사용될 수 있다. 다른 완충제에는 트라이- 및 다양성자성 프로토라이트(potyprotic protolyte) 및 이들의 염 (예를 들어, 암모늄 염)이 포함된다. 이들은 하기 프로토라이트를 기재로 하는 암모늄 이온 완충제 시스템을 포함할 수 있으며, 상기 프로토라이트 전부는 7 초과의 적어도 하나의 pKa를 갖는다: 아스파르트산, 글루탐산, 히스티딘, 라이신, 아르기닌, 오르니틴, 시스테인, 타이로신 및 카르노신.
사용될 수 있는 계면활성제에는 이온성 계면활성제 및 비이온성 계면활성제가 포함된다. 비이온성 계면활성제에는 친수성 단편 및 소수성 단편을 함유하는 중합체, 예컨대 미국 뉴저지주 플로햄 파크 소재의 바스프 코포레이션(BASF Corporation)으로부터 상표명 플루로닉(PLURONIC)으로 입수가능한 폴리(프로필렌 글리콜)-블록-폴리(에틸렌 글리콜)-블록-폴리(프로필렌 글리콜); 미국 뉴저지주 에디슨 소재의 크로다 인터내셔널 피엘씨(Croda International PLC)로부터 상표명 브리즈(BRIJ)로 입수가능한 폴리(에틸렌)-블록-폴리(에틸렌 글리콜); 미국 미시간주 미들랜드 소재의 다우 케미칼(Dow Chemical)로부터 상표명 테르지톨(TERGITOL)로 입수가능한 노닐페놀 에톡실레이트; 및 크로다 인터내셔널 피엘씨로부터 상표명 트윈(TWEEN) 60 및 다른 트윈 계면활성제로 입수가능한 폴리에틸렌 글리콜 소르비탄 모노스테아레이트가 포함될 수 있다.
이온성 계면활성제는 양이온성 계면활성제 및 음이온성 계면활성제 둘 모두를 포함할 수 있다. 양이온성 계면활성제에는 4차 암모늄 염, 설포네이트, 카르복실레이트, 선형 알킬-아민, 알킬벤젠 설포네이트 (세정제), (지방산) 비누, 라우릴 설페이트, 다이알킬 설포석시네이트 및 리그노설포네이트가 포함된다. 음이온성 계면활성제는 물에서 양친매성 음이온, 및 일반적으로 알칼리 금속 (Na+, K+) 또는 4차 암모늄인 양이온으로 해리된다. 유형에는 라우레스(Laureth)-카르복실산, 예컨대 미국 노스 캐롤라이나주 하이 포인트 소재의 카오 케미칼스, 카오 스페셜티즈 어메리카스 엘엘씨(KAO Chemicals, Kao Specialties Americas LLC)로부터의 아키포(AKYPO) RLM-25가 포함된다. 계면활성제는 단독으로 또는 둘 이상의 조합으로 사용될 수 있다.
착화제, 예컨대 리간드 및 킬레이팅제가 유체 성분에 포함될 수 있고, 특히 응용이 금속 마무리 또는 폴리싱과 관련될 때, 사용 동안 금속 부스러기 및/또는 금속 이온이 유체 성분에 존재할 수 있다. 금속의 산화 및 용해는 착화제의 첨가에 의해 향상될 수 있다. 이들 화합물은, 일반적으로 문헌[Cotton & Wilkinson; and Hathaway in Comprehensive Coordination Chemistry, Vol. 5; Wilkinson, Gillard, McCleverty, Eds.]에 기재된 바와 같이, 금속에 결합하여 수성 및 비수성 액체 중 금속 또는 금속 산화물의 용해도를 증가시킬 수 있다. 액체 성분에 첨가되거나 액체 성분에서 사용될 수 있는 적합한 첨가제에는 한자리(monodentate) 착화제, 예컨대 암모니아, 아민, 할라이드, 슈도할라이드, 카르복실레이트, 티올레이트 등이 포함되며, 이들은 리간드로도 불린다. 작업 액체에 첨가될 수 있는 다른 첨가제에는 여러 자리(multidentate) 착화제, 전형적으로 여러 자리 아민이 포함된다. 적합한 여러 자리 아민에는 에틸렌다이아민, 다이에틸렌트라이아민, 트라이에틸렌테트라민 또는 이들의 조합이 포함된다. 2종의 한자리 및 여러 자리 착화제들의 조합에는 아미노산, 예컨대 글리신, 및 일반 분석 킬레이팅제, 예컨대 EDTA-에틸렌다이아민테트라아세트산 및 그의 다수의 유사체가 포함된다. 추가적인 킬레이트제에는 폴리포스페이트, 1,3-다이케톤, 아미노알코올, 방향족 헤테로사이클릭 염기, 페놀, 아미노페놀, 옥심, 쉬프(Schiff) 염기, 및 황 화합물이 포함된다. 적합한 착화제 (특히, 금속 산화물 표면이 폴리싱되는 경우)의 예에는 암모늄 염, 예컨대 NH4 HCO3, 탄닌산, 카테콜, Ce(OH)(NO)3; Ce(SO4)2, 프탈산, 살리실산 등이 포함된다.
착화제는 하나의 카르복실 기 (즉, 일작용성 카르복실산) 또는 복수개의 카르복실산 기 (즉, 다작용성 카르복실산)를 갖는 카르복실산 및 그의 염, 예를 들어 이작용성 카르복실산 (즉, 다이카르복실산) 및 삼작용성 카르복실산 (즉, 트라이카르복실산)을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "일작용성", "이작용성", "삼작용성" 및 "다작용성"은 산 분자 상의 카르복실 기의 개수를 지칭한다. 착화제는 단순한 카르복실산을 포함할 수 있고, 이는 탄소, 수소 및 하나 이상의 카르복실 기로 이루어진다. 예시적인 단순한 일작용성 카르복실산에는, 예를 들어 포름산, 아세트산, 프로피온산, 부티르산, 아이소부티르산, 3-부텐산, 카프르산, 라우르산, 스테아르산, 올레산, 리놀레산, 리놀렌산, 페닐아세트산, 벤조산 및 톨루산이 포함된다. 예시적인 단순한 다작용성 카르복실산에는, 예를 들어 옥살산, 말론산, 메틸말론산, 석신산, 글루타르산, 아디프산, 말레산, 푸마르산, 프탈산, 아이소프탈산 및 테레프탈산이 포함된다. 착화제는 하나 이상의 카르복실 기 외에도 하나 이상의 치환체, 예를 들어 할라이드, 하이드록실 기, 아미노 기, 에테르 기 및/또는 카르보닐 기를 함유하는 치환된 카르복실산을 포함할 수 있다. 하나 이상의 하이드록실 기를 포함하는 하이드록시-카르복실산은 치환된 카르복실산의 한 종류이다. 예시적인 하이드록시-카르복실산에는 일작용성 하이드록시-카르복실산 및 다작용성 하이드록시-카르복실산이 포함된다. 예시적인 일작용성 하이드록시-카르복실산에는 글리세르산 (즉, 2,3-다이하이드록시프로판산), 글리콜산, 락트산 (예를 들어, L-락트산, D-락트산 및 DL-락트산), 하이드록시-부탄산, 3-하이드록시프로피온산, 글루콘산 및 메틸락트산 (즉, 2-하이드록시아이소부티르산)이 포함된다. 예시적인 다작용성 하이드록시-카르복실산에는 말산 및 타르타르산 (이작용성 하이드록시-카르복실산) 및 시트르산 (삼작용성 하이드록시-카르복실산)이 포함된다. 착화제는 단독으로 또는 둘 이상의 조합으로 사용될 수 있다.
부동태화제를 유체 성분에 첨가하여 폴리싱되는 기재 상에 부동태 층을 생성할 수 있고, 이에 의해 주어진 기재의 제거 속도를 변경하거나, 또는 기재가 둘 이상의 상이한 재료를 포함하는 표면을 포함하는 경우 한 재료의 다른 재료에 대한 제거 속도를 조정할 수 있다. 벤조트라이아졸 및 상응하는 유사체를 포함하는, 금속 기재를 부동태화하기 위해 당업계에 공지된 부동태화제가 사용될 수 있다. 아미노산, 예를 들어 글리신, 아스파르트산, 글루탐산, 히스티딘, 라이신, 프롤린, 아르기닌, 시스테인 및 타이로신을 포함하는, 무기 산화물 기재를 부동태화하는 것으로 공지된 부동태화제가 사용될 수 있다. 추가로, 이온성 계면활성제 및 비이온성 계면활성제가 부동태화제로서 또한 기능할 수 있다. 부동태화제는 단독으로 또는 둘 이상의 조합으로, 예를 들어 아미노산과 계면활성제의 조합으로 사용될 수 있다.
사용될 수 있는 발포 억제제에는 실리콘; 선택적으로 비닐 아세테이트를 추가로 포함할 수 있는, 에틸 아크릴레이트와 2-에틸헥실아크릴레이트의 공중합체; 및 트라이알킬 포스페이트, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리프로필렌 옥사이드 및 (에틸렌 옥사이드-프로필렌 옥사이드) 중합체를 포함하는 항유화제(demulsifier)가 포함된다. 발포 억제제는 단독으로 또는 둘 이상의 조합으로 사용될 수 있다. 유체 성분에 유용할 수 있는 다른 첨가제에는 산화제 및/또는 표백제, 예를 들어 과산화수소, 질산 및 전이 금속 착물, 예컨대 질산제2철; 윤활제; 살생제; 비누 등이 포함된다.
다양한 실시 형태에서, 폴리싱 용액 중 첨가제 부류의 농도, 즉 단일 첨가제 부류 중의 하나 이상의 첨가제의 농도는 폴리싱 용액의 중량을 기준으로 약 0.01 중량% 이상, 약 0.1 중량% 이상, 약 0.25 중량% 이상, 약 0.5 중량% 이상 또는 약 1.0 중량% 이상; 약 20 중량% 미만, 약 10 중량% 미만, 약 5 중량% 미만 또는 약 3 중량% 미만일 수 있다.
예시적인 실시 형태에서, 본 발명의 연마 복합재는 다공성 세라믹 연마 복합재를 포함할 수 있다. 다공성 세라믹 연마 복합재는 다공성 세라믹 매트릭스에 분산된 개별 연마 입자를 포함할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "세라믹 매트릭스"는 유리질 및 결정질 세라믹 재료 둘 모두를 포함한다. 이러한 재료는 일반적으로 원자 구조를 고려할 때 동일한 범주에 속한다. 인접한 원자들의 결합은 전자 이동 또는 전자 공유 과정의 결과이다. 대안적으로, 2차 결합으로서 알려진 양전하와 음전하의 인력 결과로서의 더 약한 결합이 존재할 수 있다. 결정질 세라믹, 유리 및 유리 세라믹은 이온 결합 및 공유 결합을 갖는다. 이온 결합은 한 원자로부터 다른 원자로의 전자 이동의 결과로서 달성된다. 공유 결합은 원자가 전자의 공유 결과이고 고도로 지향성이다. 비교에 의하면, 금속에서의 1차 결합은 금속 결합으로서 알려져 있고 전자의 비지향성 공유를 포함한다. 결정질 세라믹은 실리카계 실리케이트 (예컨대, 내화점토, 물라이트, 자기 및 포틀랜드(Portland) 시멘트), 비실리케이트 옥사이드 (예를 들어, 알루미나, 마그네시아, MgAl2O4 및 지르코니아) 및 비산화 세라믹 (예를 들어, 탄화물, 질화물 및 흑연)으로 세분될 수 있다. 유리 세라믹은 결정질 세라믹을 갖는 조성물에 필적할 수 있다. 특정 가공 기법의 결과로서, 이들 재료는 결정질 세라믹이 갖는 장거리 질서(long range order)를 갖지 않는다. 유리 세라믹은 약 30% 이상의 결정질 상 및 약 90% 이하의 결정질 상 또는 상들을 생성하는 제어된 열 처리 결과이다.
예시적인 실시 형태에서, 세라믹 매트릭스의 적어도 일부는 유리질 세라믹 재료를 포함한다. 추가의 실시 형태에서, 세라믹 매트릭스는 50 중량% 이상, 70 중량%, 75 중량%, 80 중량% 또는 90 중량%의 유리질 세라믹 재료를 포함한다. 하나의 실시 형태에서, 세라믹 매트릭스는 유리질 세라믹 재료로 본질적으로 이루어진다.
다양한 실시 형태에서, 세라믹 매트릭스는 금속 산화물, 예를 들어 산화알루미늄, 산화붕소, 산화규소, 산화마그네슘, 산화나트륨, 산화망간, 산화아연 및 이들의 혼합물을 포함하는 유리를 포함할 수 있다. 세라믹 매트릭스는 Si2O, B2O3 및 Al2O3을 포함하는 알루미나-보로실리케이트 유리를 포함할 수 있다. 알루미나-보로실리케이트 유리는 약 18% B2O3, 8.5% Al2O3, 2.8% BaO, 1.1% CaO, 2.1% Na2O, 1.0% Li2O를 포함할 수 있고, 나머지는 Si2O이다. 그러한 알루미나-보로실리케이트 유리는 미국 플로리다주 올즈마 소재의 스페셜티 글래스 인코포레이티드(Specialty Glass Incorporated)로부터 구매가능하다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "다공성"은 그의 덩어리 전체에 걸쳐 기공(pore) 또는 공극(void)이 분포되어 있는 것을 특징으로 하는 세라믹 매트릭스의 구조를 기술하기 위해 사용된다. 기공은 복합재의 외부 표면으로 개방되거나 밀봉될 수 있다. 세라믹 매트릭스 중 기공은 복합재로부터 사용된 (즉, 무딘) 연마 입자의 방출로 이어지는 세라믹 연마 복합재의 제어된 붕괴에 도움이 되는 것으로 여겨진다. 또한, 기공은 연마 물품과 공작물 사이의 계면으로부터 부스러기 및 사용된 연마 입자의 제거를 위한 통로를 제공함으로써 연마 물품의 성능 (예를 들어, 절삭률 및 표면 거칠기)을 증가시킬 수 있다. 공극은 복합재의 약 4 부피% 이상, 복합재의 7 부피% 이상, 복합재의 10 부피% 이상 또는 복합재의 20 부피% 이상; 복합재의 95 부피% 미만, 복합재의 90 부피% 미만, 복합재의 80 부피% 미만 또는 복합재의 70 부피% 미만을 차지할 수 있다. 다공성 세라믹 매트릭스는 당업계에 널리 알려진 기법에 의해, 예를 들어 세라믹 매트릭스 전구체의 제어된 소성(firing)에 의해 또는 세라믹 매트릭스 전구체 중 기공 형성제, 예를 들어 유리 거품의 혼입(inclusion)에 의해 형성될 수 있다.
일부 실시 형태에서, 연마 입자에는 다이아몬드, 입방형 질화붕소, 용융된 산화알루미늄, 세라믹 산화알루미늄, 열 처리된 산화알루미늄, 탄화규소, 탄화붕소, 알루미나 지르코니아, 산화철, 세리아, 석류석 및 이들의 조합이 포함될 수 있다. 하나의 실시 형태에서, 연마 입자는 다이아몬드를 포함하거나 또는 다이아몬드로 본질적으로 이루어질 수 있다. 다이아몬드 연마 입자는 천연 다이아몬드 또는 합성 제조된 다이아몬드일 수 있다. 다이아몬드 입자는 관련된 뚜렷한 면(facet)을 갖는 블록 형태 또는 대안적으로 불규칙한 형태를 가질 수 있다. 다이아몬드 입자는 단결정질 또는 다결정질, 예컨대 미국 펜실베이니아주 스미스필드 소재의 미포다이아몬드 인크.(Mypodiamond Inc.)로부터 상표명 "미폴렉스"(Mypolex)로 구매가능한 다이아몬드일 수 있다. 다양한 입자 크기의 단결정질 다이아몬드는 미국 오하이오주 워싱톤 소재의 다이아몬드 이노베이션스(Diamond Innovations)로부터 획득할 수 있다. 다결정질 다이아몬드는 미국 텍사스주 시더 파크 소재의 토메이 코포레이션 오브 아메리카(Tomei Corporation of America)로부터 획득할 수 있다. 다이아몬드 입자는 표면 코팅, 예컨대 금속 코팅 (니켈, 알루미늄, 구리 등), 무기 코팅 (예를 들어, 실리카) 또는 유기 코팅을 포함할 수 있다.
일부 실시 형태에서, 연마 입자는 연마 입자들의 블렌드를 포함할 수 있다. 예를 들어, 다이아몬드 연마 입자는 더 연질 유형의 제2 연마 입자와 혼합될 수 있다. 그러한 경우, 제2 연마 입자는 다이아몬드 연마 입자보다 더 작은 평균 입자 크기를 가질 수 있다.
예시적인 실시 형태에서, 연마 입자는 세라믹 매트릭스 전체에 걸쳐 균일하게 (또는 실질적으로 균일하게) 분포될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "균일하게 분포된"은 복합재 입자의 제1 부분에서 연마 입자의 단위 평균 밀도가 복합재 입자의 임의의 상이한 제2 부분과 비교할 경우 20% 초과, 15% 초과, 10% 초과 또는 5% 초과만큼 다르지 않음을 의미한다. 이는, 예를 들어 연마 입자가 입자의 표면에 농축된 연마 복합재 입자와 대조적이다.
다양한 실시 형태에서, 본 발명의 연마 복합재 입자는 또한 선택적인 첨가제, 예컨대 충전제, 커플링제, 계면활성제, 발포 억제제 등을 포함할 수 있다. 이들 재료의 양은 원하는 특성을 제공하도록 선택될 수 있다. 추가로, 연마 복합재 입자는 하나 이상의 이형제(parting agent)를 포함할 수 있다 (또는 입자의 외측 표면에 하나 이상의 이형제를 부착시킬 수 있다). 하기에서 더 자세하게 논의되는 바와 같이, 하나 이상의 이형제는 연마 복합재 입자의 제조에 사용되어 입자의 응집을 방지할 수 있다. 유용한 이형제에는, 예를 들어 금속 산화물 (예를 들어, 산화알루미늄), 금속 질화물 (예를 들어, 질화규소), 흑연 및 이들의 조합이 포함될 수 있다.
일부 실시 형태에서, 본 발명의 물품 및 방법에 유용한 연마 복합재는 평균 크기 (평균 주축 직경 또는 복합재 상의 두 지점들 사이의 최장 직선)가 약 5 μm 이상, 10 μm 이상, 15 μm 이상 또는 20 μm 이상; 1,000 μm 미만, 500 μm 미만, 200 μm 미만 또는 100 μm 미만일 수 있다.
예시적인 실시 형태에서, 연마 복합재의 평균 크기는 복합재에 사용되는 연마 입자의 평균 크기의 약 3배 이상, 복합재에 사용되는 연마 입자의 평균 크기의 약 5배 이상 또는 복합재에 사용되는 연마 입자의 평균 크기의 약 10배 이상; 복합재에 사용되는 연마 입자의 평균 크기의 30배 미만, 복합재에 사용되는 연마 입자의 평균 크기의 20배 미만 또는 복합재에 사용되는 연마 입자의 평균 크기의 10배 미만이다. 본 발명의 물품 및 방법에 유용한 연마 입자는 평균 입자 크기 (평균 주축 직경 (또는 입자 상의 두 지점들 사이의 최장 직선))가 약 0.5 μm 이상, 약 1 μm 이상 또는 약 3 μm 이상; 약 300 μm 미만, 약 100 μm 미만 또는 약 50 μm 미만일 수 있다. 연마 입자 크기는, 예를 들어 공작물 상에 원하는 절삭률 및/또는 원하는 표면 조도를 제공하도록 선택될 수 있다. 연마 입자는 모스 경도(Mohs hardness)가 8 이상, 9 이상 또는 10 이상일 수 있다.
다양한 실시 형태에서, 세라믹 연마 복합재의 세라믹 매트릭스 중 연마 입자의 중량 대 유리질 세라믹 재료의 중량은 약 1/20 이상, 약 1/10 이상, 약 1/6 이상, 약 1/3 이상, 약 30/1 미만, 약 20/1 미만, 약 15/1 미만 또는 약 10/1 미만이다.
이제, 도 3을 참고하면, 다양한 실시 형태에서, 본 발명의 연마 복합재는 하나 이상의 (전부에 이르기까지의) 연마 복합재가 공동(70) 내에 적어도 부분적으로 배치될 수 있도록 폴리싱 패드(40)의 공동(70)의 크기 및 형태에 대해 그 크기 및 형태가 정해질 수 있다. 보다 구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 연마 복합재(75)는 하나 이상의 (전부에 이르기까지의) 연마 복합재(75)가 공동(70)에 의해 완전히 수용된 경우 적어도 공동 개구(70') 너머로 연장되는 부분을 갖도록 공동(70)에 대해 그 크기 및 형태가 정해질 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "완전히 수용된"은 이것이 공동 내의 복합재의 위치와 관련되기 때문에 비파괴적 압축력 (예컨대, 하기에 논의되는 바와 같이 폴리싱 작업 동안 존재하는 압축력)을 가할 때 복합재가 공동 내에서 달성할 수 있는 가장 깊은 위치를 지칭한다. 하기에서 더욱 자세히 논의되는 바와 같이, 이러한 방식으로, 폴리싱 작업 동안, 폴리싱 용액의 연마 복합재 입자는 공동(70) 내에 수용되고 (마찰력에 의해서) 공동(70)에 의해 유지될 수 있고, 이에 의해 연마재 작업 표면으로서 기능을 할 수 있다.
다양한 실시 형태에서, 세라믹 연마 복합재 중 다공성 세라믹 매트릭스의 양은, 세라믹 매트릭스가 연마 입자 외에 임의의 충전제, 부착된 이형제 및/또는 다른 첨가제를 포함하는 경우, 다공성 세라믹 매트릭스 및 개별 연마 입자의 총 중량의 5 중량% 이상, 10 중량% 이상, 15 중량% 이상, 33 중량% 이상, 95 중량% 미만, 90 중량% 미만, 80 중량% 미만 또는 70 중량% 미만이다.
다양한 실시 형태에서, 연마 복합재 입자는 정밀하게 형상화되거나 불규칙하게 형상화될 (즉, 비정밀하게 형상화될) 수 있다. 정밀하게 형상화된 세라믹 연마 복합재는 임의의 형태 (예를 들어, 입방형, 블록-유사형, 원통형, 프리즘형, 피라미드형, 절두 피라미드형, 원추형, 절두 원추형, 구형, 반구형, 십자형 또는 지주 유사형)일 수 있다. 연마 복합재 입자는 상이한 연마 복합재 형태들 및/또는 크기들의 혼합물일 수 있다. 대안적으로, 연마 복합재 입자는 동일한 (또는 실질적으로 동일한) 형태 및/또는 크기를 가질 수 있다. 비정밀하게 형상화된 입자는 회전타원체를 포함하고, 이는 예를 들어 분무 건조 공정(spray drying process)으로부터 형성될 수 있다.
다양한 실시 형태에서, 유체 성분 중 연마 복합재의 농도는 0.065 중량% 이상, 0.16 중량% 이상, 0.33 중량% 이상 또는 0.65 중량% 이상; 6.5 중량% 미만, 4.6 중량% 미만, 3.0 중량% 미만 또는 2.0 중량% 미만일 수 있다. 일부 실시 형태에서, 세라믹 연마 복합재 및 그 제조에 사용되는 이형제 둘 모두가 유체 성분에 포함될 수 있다. 이들 실시 형태에서, 유체 성분 중 연마 복합재 및 이형제의 농도는 0.1 중량% 이상, 0.25 중량% 이상, 0.5 중량% 이상 또는 1.0 중량% 이상; 10 중량% 미만, 7 중량% 미만, 5 중량% 미만 또는 3 중량% 미만일 수 있다.
본 발명의 연마 복합재 입자는, 예를 들어 (매트릭스 재료의 선택에 따라) 캐스팅, 복제, 미세복제, 성형, 분무, 분무-건조, 무화, 코팅, 도금, 침착, 가열, 경화, 냉각, 고화, 압축, 조밀화, 압출, 소결, 브레이징(braising), 무화, 용침(infiltration), 함침, 진공화, 블라스팅(blasting), 파괴 또는 임의의 다른 이용가능한 방법을 포함하는 임의의 입자 형성 공정에 의해 형성될 수 있다. 복합재는 더 큰 물품으로서 형성된 후, 이어서 예를 들어 더 큰 물품 내의 스코어링 라인(score line)을 따라 분쇄 또는 파괴시킴으로써 더 작은 조각으로 파괴될 수 있다. 복합재가 더 큰 몸체로서 초기에 형성되는 경우, 당업자에게 공지된 방법들 중 하나에 의해 폭이 더 좁은 크기 범위 내에서 사용 단편들을 선택하는 것이 바람직할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 세라믹 연마 복합재는 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함되는 미국 특허 제6,551,366호 및 제6,319,108호의 방법을 일반적으로 사용하여 생성된 유리질의 결합된 다이아몬드 응집물을 포함할 수 있다.
일반적으로, 세라믹 연마 복합재를 제조하는 방법은 유기 결합제, 용매, 연마 입자, 예를 들어 다이아몬드 및 세라믹 매트릭스 전구체 입자, 예를 들어 유리 프릿(frit)을 혼합하는 단계; 승온에서 상기 혼합물을 분무 건조하여 "녹색" 연마재/세라믹 매트릭스/결합제 입자를 생성하는 단계; "녹색" 연마재/세라믹 매트릭스/결합제 입자를 수집하고 이형제, 예를 들어 도금된 백색 알루미나와 함께 혼합하고; 이어서, 연소를 통해 결합제를 제거하면서 연마 입자를 함유하는 세라믹 매트릭스 재료를 유리화하기에 충분한 온도에서 분말 혼합물을 어닐링하는 단계; 세라믹 연마 복합재를 형성하는 단계를 포함한다. 세라믹 연마 복합재는 원하는 입자 크기로 선택적으로 체질(sieve)될 수 있다. 이형제는 "녹색" 연마재/세라믹 매트릭스/결합제 입자가 유리화 공정 동안 함께 응집되는 것을 방지한다. 이로 인해, 유리화된 세라믹 연마 복합재는 분무 건조기를 벗어나 바로 형성되는 "녹색" 연마재/세라믹 매트릭스/결합제 입자의 크기와 유사한 크기를 유지할 수 있게 된다. 작은 중량 분율, 즉 이형제의 10% 미만, 5% 미만 또는 심지어 1% 미만은 유리화 공정 동안 세라믹 매트릭스의 외측 표면에 부착될 수 있다. 전형적으로, 이형제는 세라믹 매트릭스의 연화점보다 더 큰 (유리 재료 등의 경우) 연화점 또는 (결정질 재료 등의 경우) 융점, 또는 분해 온도를 가지며, 이때 모든 재료가 융점, 연화점 또는 분해 온도의 각각을 갖는 것이 아님을 이해해야 한다. 융점, 연화점 또는 분해 온도 중 둘 이상을 실제로 갖는 재료의 경우, 융점, 연화점 또는 분해 온도 중 더 낮은 것이 세라믹 매트릭스의 연화점보다 더 크다는 것이 이해되어야 한다. 유용한 이형제의 예에는, 금속 산화물 (예를 들어, 산화알루미늄), 금속 질화물 (예를 들어, 질화규소) 및 흑연이 포함되지만, 이에 제한되지 않는다.
일부 실시 형태에서, 본 발명의 연마 복합재 입자는 연마재 슬러리에 유익한 특성을 부여할 시약에 의해 (예를 들어, 공유적으로, 이온적으로 또는 기계적으로) 표면 개질될 수 있다. 예를 들어, 유리 표면은 산 또는 염기에 의해 에칭되어 적절한 표면 pH를 생성할 수 있다. 공유적으로 개질된 표면은 하나 이상의 표면 처리제를 포함하는 표면 처리제로써 입자를 반응시킴으로써 생성될 수 있다. 적합한 표면 처리제의 예에는 실란, 티타네이트, 지르코네이트, 유기포스페이트 및 유기설포네이트가 포함된다. 본 발명에 적합한 실란 표면 처리제의 예에는 옥틸트라이에톡시실란, 비닐 실란 (예를 들어, 비닐트라이메톡시실란 및 비닐 트라이에톡시실란), 테트라메틸 클로로 실란, 메틸트라이메톡시실란, 메틸트라이에톡시실란, 프로필트라이메톡시실란, 프로필트라이에톡시실란, 트리스-[3-(트라이메톡시실릴)프로필] 아이소시아누레이트, 비닐-트리스-(2-메톡시에톡시)실란, 감마-메타크릴옥시프로필트라이메톡시실란, 베타-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트라이메톡시실란, 감마-글리시독시프로필트라이메톡시실란, 감마-메르캅토프로필트라이메톡시실란, 감마-아미노프로필트라이에톡시실란, 감마-아미노프로필트라이메톡시실란, N-베타-(아미노에틸)-감마-아미노프로필트라이메톡시실란, 비스-(감마-트라이메톡시실릴프로필)아민, N-페닐-감마-아미노프로필트라이메톡시실란, 감마-우레이도프로필트라이알콕시실란, 감마-우레이도프로필트라이메톡시실란, 아크릴옥시알킬 트라이메톡시실란, 메타크릴옥시알킬 트라이메톡시실란, 페닐 트라이클로로실란, 페닐트라이메톡시실란, 페닐 트라이에톡시실란, 실퀘스트(SILQUEST) A1230 등록상표의 비이온성 실란 분산제 (미국 오하이주 콜럼버스 소재의 모멘티브(Momentive)로부터 입수가능함) 및 이들의 혼합물이 포함된다. 구매가능한 표면 처리제의 예에는 실퀘스트 A174 및 실퀘스트 A1230 (모멘티브로부터 입수가능함)이 포함된다. 표면 처리제를 사용하여 개질되고 있는 표면의 소수성 또는 친수성 성질을 조정할 수 있다. 비닐 실란을 사용하여, 비닐 기와 다른 시약을 반응시킴으로써 훨씬 더 정교한 표면 개질을 제공할 수 있다. 반응성 또는 불활성 금속을 유리 다이아몬드 입자와 조합하여 표면을 화학적 또는 물리적으로 변화시킬 수 있다. 스퍼터링, 진공 증착(vacuum evaporation), 화학 증착 (CVD) 또는 용융된 금속 기법을 사용할 수 있다.
본 발명은 추가로 기재의 폴리싱 방법에 관한 것이다. 이 방법은 도 1에 대해서 기재된 것과 같은 폴리싱 시스템을 사용하여 또는 임의의 다른 통상적인 폴리싱 시스템, 예를 들어 단면 또는 양면 폴리싱 및 래핑(lapping)에 의해 수행될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 기재의 폴리싱 방법은 폴리싱될 기재를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 이 기재는 폴리싱 및/또는 평탄화가 요구되는 임의의 기재일 수 있다. 예를 들어, 기재는 금속, 금속 합금, 금속 산화물, 세라믹 또는 중합체 (보통 반도체 웨이퍼 또는 광학 렌즈 형태)일 수 있다. 일부 실시 형태에서, 본 발명의 방법은 초경질 기재, 예컨대 사파이어 (A, R 또는 C 평면), 규소, 탄화규소, 석영 또는 실리케이트 유리를 폴리싱하는 데 특히 유용할 수 있다. 기재는 폴리싱될 하나 이상의 표면을 가질 수 있다.
다양한 실시 형태에서, 이 방법은 폴리싱 패드 및 폴리싱 용액을 제공하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 폴리싱 패드 및 폴리싱 용액은 상기에 기재된 임의의 폴리싱 패드 및 폴리싱 용액과 동일하거나 또는 유사할 수 있다.
일부 실시 형태에서, 이 방법은 폴리싱 패드와 기재 사이에 상대 운동이 존재하는 동안 기재 표면을 폴리싱 패드 및 폴리싱 용액과 접촉시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 다시 도 1의 폴리싱 시스템을 참고하면, 캐리어 조립체(30)는 압반(20)이 캐리어 조립체(30)에 대하여 이동함에 따라 (예를 들어, 병진 및/또는 회전) 폴리싱 용액(50)의 존재 하에 폴리싱 패드(40)의 폴리싱 표면을 향하여 압력을 기재(12)에 가할 수 있다. 추가적으로, 캐리어 조립체(30)는 압반(20)에 대하여 이동 (예를 들어, 병진 및/또는 회전)될 수 있다. 압력 및 상대 운동의 결과로서, 폴리싱 용액(50)의 연마 복합재 입자의 적어도 일부 (전부에 이르기까지)는 폴리싱 패드의 공동(70) 내로 수송되고 상기 공동 내에 보유되어 연마재 작업 표면을 형성할 수 있다. 이어서, 기재와 폴리싱 표면 사이에 압력 및 상대 운동을 계속하여 기재를 폴리싱할 수 있다.
예시적인 실시 형태에서, 본 발명의 시스템 및 방법은 초경질 기재, 예컨대 사파이어, A, R 또는 C 평면의 마무리에 특히 적합하다. 예를 들어, 마무리된 사파이어 결정, 시트 또는 웨이퍼는 모바일 핸드헬드 장치용 커버 층 및 발광 다이오드 산업에 유용하다. 그러한 응용에서, 이 시스템 및 방법은 지속적인 재료의 제거를 제공한다. 더욱이, 본 발명의 시스템 및 방법은 통상적으로 사용되는 큰 연마 입자 크기에 의해 달성되는 것에 상응하는 제거 속도를 제공할 수 있는 한편, 통상적으로 사용되는 작은 입자 크기에 의해 달성되는 것에 필적하는 표면 거칠기를 제공할 수 있는 것을 알게 되었다. 더 나아가, 본 발명의 시스템 및 방법은 고정형 연마재 패드에 의해 요구되는 것과 같은 패드의 광범위한 드레싱 없이 지속적인 제거 속도를 제공할 수 있다.
이하의 상세한 실시예와 관련하여 본 발명의 실시에 대해 추가로 설명할 것이다. 이들 실시예는 다양한 특정적이고 바람직한 실시 형태 및 기법을 추가로 예시하기 위해 제공된다. 그러나, 본 발명의 범주 내에 있으면서 많은 변형 및 수정이 행해질 수 있다는 것을 이해해야 한다.
실시예
재료
Figure pct00001
시험 방법 및 제조 절차
폴리싱 시험-1
중량추들의 스택으로부터 헤드에 하중이 가해지도록 변형된, 미국 캘리포니아주 롱 비치 소재의 스트라스바우그(Strasbaugh)로부터 입수가능한 모델 6Y-1 폴리싱기를 사용하여 폴리싱을 수행하였다. 20 lb (9.1 ㎏)의 중량추를 사용하여 하중을 가하였다. 12 인치 (30.5 cm) 직경의 패드를, 양면 접착 테이프를 사용하여 폴리싱기의 12 인치 (30.5 cm) 직경의 압반에 실장하였다. 이 패드를 텍스처화된 표면이 폴리싱될 웨이퍼와 접촉하도록 실장하였다. 압반을 60 rpm으로 회전시켰다. 스위핑(sweeping) 운동 없이 폴리싱기의 헤드를 40 rpm으로 회전시켰다. 각각 5.1 cm 직경의 웨이퍼를 보유하도록 크기가 정해진 3개의 등변 삼각형 형태의 리세스(recess)를 포함하는 캐리어를 헤드에 실장하였다. 리세스 중심 지점은 서로로부터 동일한 거리에 위치하였고 헤드의 중심에 대해서 오프셋되었고, 그 결과 헤드가 회전할 때 각각의 삼각형 형태의 리세스의 중심 지점은 13.5 cm의 원주를 갖는 원으로 회전하게 된다. 5.1 cm 직경 × 0.5 cm 두께의 3개의 C-평면 사파이어 웨이퍼를 캐리어 리세스에 실장하고 폴리싱하였다. 폴리싱 시간은 10분이었다. 슬러리 유량을 12 g/min으로 설정하였고, 슬러리를 패드 중심으로부터 약 4 cm 지점에서 패드 상으로 적하하였다. 웨이퍼를 폴리싱 전 및 후에 중량 측정식으로 측정하였다. 측정된 중량 손실을 이용하여, 3.97 g/㎤의 웨이퍼 밀도를 기준으로, 제거된 재료의 양을 결정하였다. 마이크로미터/분 단위로 보고된 제거 속도는 10분의 폴리싱 간격에 걸친 3개의 웨이퍼의 평균 두께 감소이다. 매 10분 기간마다 웨이퍼를 재사용하였다. 임의의 주어진 폴리싱 실험의 최초 10분 동안, 웨이퍼의 표면 텍스처는 그 조도가 폴리싱 공정을 통해 웨이퍼 표면에 나타난 표면 조도와 관련되지 않았고 연마 복합재를 함유하는 슬러리와 연관되었을 수 있음에 주목해야 한다. 달리 명시되지 않는 한, 시험되는 슬러리마다 새로운 패드를 사용하였다.
폴리싱 시험-2
미국 일리노이주 휠링 소재의 엔지스 코포레이션(Engis Corporation)으로부터 입수가능한 모터 구동식 헤드를 갖는 모델 FL-15 폴리싱 공구를 사용하여 폴리싱을 수행하였다. 41.8 lb (19 ㎏)의 중량추를 사용하여 하중을 가하였다. 14 인치 (35.6 cm) 직경의 패드를, 양면 접착 테이프를 사용하여 폴리싱기의 14 인치 (35.6 cm) 직경의 압반에 실장하였다. 이 패드를 텍스처화된 표면이 폴리싱될 웨이퍼와 접촉하도록 압반 상으로 바로 실장하였다. 압반을 50 rpm으로 회전시켰다. 스위핑 운동 없이 폴리싱기의 헤드를 40 rpm으로 회전시켰다. 각각 5.1 cm 직경의 웨이퍼를 보유하도록 크기가 정해진 3개의 등변 삼각형 형태의 리세스를 포함하는 캐리어를 헤드에 실장하였다. 리세스 중심 지점은 서로로부터 동일한 거리에 위치하였고 헤드의 중심에 대해서 오프셋되었고, 그 결과 헤드가 회전할 때 각각의 삼각형 형태의 리세스의 중심 지점은 13.5 cm의 원주를 갖는 원으로 회전하게 된다. 5.1 cm 직경 × 0.5 cm 두께의 3개의 C-평면 사파이어 웨이퍼를 캐리어 리세스에 실장하고 폴리싱하였다. 슬러리 유량은 약 1 g/min으로 설정하였고, 엔지스 코포레이션으로부터 입수가능한 하이프레즈 미니마이저 EMC-2 일렉트로닉 디스펜서(HYPREZ MINIMISER EMC-2 ELECTRONIC DISPENSER)를 사용하여 슬러리를 패드 중심으로부터 약 4 cm 지점에서 패드 상으로 분무하였다. 디스펜서를 30초 간격 및 4초 지속 기간으로 15 psi로 가압하였다. 폴리싱은 30분이었다. 웨이퍼를 폴리싱 전 및 후에 중량 측정식으로 측정하였다. 측정된 중량 손실을 이용하여, 3.97 g/㎤의 웨이퍼 밀도를 기준으로, 제거된 재료의 양을 결정하였다. 마이크로미터/분 단위로 보고된 제거 속도는 30분의 폴리싱 간격에 걸친 3개의 웨이퍼의 평균 두께 감소이다. 매 30분 기간마다 웨이퍼를 재사용하였다. 임의의 주어진 폴리싱 실험의 최초 30분 동안, 웨이퍼의 표면 텍스처는 그 조도가 폴리싱 공정을 통해 웨이퍼 표면에 나타난 표면 조도와 관련되지 않았고 세라믹 연마 복합재를 함유하는 슬러리와 연관되었을 수 있음에 주목해야 한다. 달리 명시되지 않는 한, 시험되는 슬러리마다 새로운 패드를 사용하였다.
폴리싱 시험-3
미국 일리노이주 프로스펙트 소재의 랩마스터 인터내셔널(Lapmaster International)로부터 입수가능한 랩마스터 모델 15 폴리싱기를 사용하여 폴리싱을 수행하였다. 14 인치 (35.6 cm) 직경의 패드를 양면 PSA를 사용하여 폴리싱기의 14 인치 (35.6 cm) 직경의 압반에 실장하였다. 압반을 50 rpm으로 회전시켰다. 스위핑 운동 없이 폴리싱기의 헤드를 40 rpm으로 회전시켰다. 각각 5.1 cm 직경의 웨이퍼를 보유하도록 크기가 정해진 3개의 등변 삼각형 형태의 리세스를 포함하는 캐리어를 헤드에 실장하였다. 리세스 중심 지점은 서로로부터 동일한 거리에 위치하였고 헤드의 중심에 대해서 오프셋되었고, 그 결과 헤드가 회전할 때 각각의 삼각형 형태의 리세스의 중심 지점은 13.5 cm의 원주를 갖는 원으로 회전하게 된다. 5.1 cm 직경 × 0.5 cm 두께의 3개의 C-평면 사파이어 웨이퍼를 캐리어 리세스에 실장하고 폴리싱하였다. 폴리싱 시간은 30분이었다. 37.7 lb (17.1 ㎏) 또는 75.4 lb (34.2 ㎏)의 중량추를 사용하여 하중을 웨이퍼에 가해 각각 4 psi 또는 8 psi의 폴리싱 압력을 달성하였다. 슬러리 유량은 표 11에 따라 각각의 실시예에 대해 조정하였고, 패드 중심으로부터 약 4 cm 지점에서 패드 상으로 분무하였다. 웨이퍼를 폴리싱 전 및 후에 중량 측정식으로 측정하였다. 측정된 중량 손실을 이용하여, 3.97 g/㎤의 웨이퍼 밀도를 기준으로, 제거된 재료의 양을 결정하였다. 마이크로미터/분 단위로 보고된 제거 속도는 30분의 폴리싱 간격에 걸친 3개의 웨이퍼의 평균 두께 감소이다. 매 30분 기간마다 웨이퍼를 재사용하였다.
표면 거칠기 시험
폴리싱 후, 사파이어 웨이퍼를 탈이온수로 헹구었고 건조하였다. Ra, Rz 및 Rmax를 포함한 표면 조도 측정치를, 미국 노쓰 캐롤라이나 샤롯트 소재의 유니버시티 오브 노쓰 캐롤라이나(University of North Carolina)로부터 입수가능한 마페르탄 페르토미터(MAHRPERTHAN PERTHOMETER) 모델 M4P를 사용하여 측정하였다. 침(stylus) 이동은 1.5 cm로 설정되었고, 스캔 속도는 0.5 mm/sec였다.
패드-1의 제조
공동들의 어레이를 갖는 텍스처화된 폴리프로필렌 시트로부터 패드-1을 제작하였다. 공동은 3-측면 피라미드였고, 이들은 깊이가 63 마이크로미터이고, 각 측면은 동일하진 않지만 길이가 약 125 마이크로미터이고, 모서리 각도는 55.5도, 59도 및 55.5도이다. 패드 표면은 피라미드의 기저부를 포함하고, 이때 피라미드의 선단은 폴리프로필렌 시트 내로 63 마이크로미터 매립되어 있다. 텍스처화된 폴리프로필렌 시트의 공동 어레이가 도 4에 도시되어 있다. 텍스처화된 폴리프로필렌 시트를 12 인치 (30.5 cm) 직경의 원으로 다이 컷팅하였다 (패드-1). 텍스처화된 폴리프로필렌 시트를 엠보싱 공정에 의해 형성하였고, 이때 원하는 폴리프로필렌 시트의 역상 텍스처를 갖는 금속 마스터 공구로부터의 텍스처는 폴리프로필렌 내로 형성되었다. 마스터 공구의 피라미드형 어레이를 금속의 통상적인 다이아몬드 선삭(turning) 공정에 의해 제조하였다. 통상적인 엠보싱 기법에 이어서, 마스터 공구를 통한 폴리프로필렌 시트의 엠보싱을 폴리프로필렌의 용융 온도 근처에서 수행하였다. 폴리프로필렌 시트의 비텍스처화된 면을 제1 서브 패드의 제1 주 표면에 적층하였다. 제1 서브 패드는 30 밀(mil)(0.762 mm) 두께의 폴리카르보네이트 시트였고, 이때 이중 코팅된 폴리에스테르 테이프는 둘 모두의 주 표면에 적층되어 있다. 이 테이프는 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니로부터 상표명 442DL로 입수가능하다. 이어서, 제2 서브 패드, 즉 미국 미시간주 미들랜드 소재의 다우 케미칼 컴퍼니(Dow Chemical Company)로부터 입수가능한 그루브형 IC1010 폴리싱 패드로부터 절단된 12 인치 (30.5 cm) 직경의 시트를 이중 코팅된 폴리에스테르 테이프에 의해 제1 서브 패드의 제2 주 표면에 적층하였다. IC1010 패드의 폴리싱 표면을 폴리카르보네이트에 적층하였다. IC1010 패드의 후면은 접착제 및 상응하는 이형 라이너를 포함하였다. 이러한 접착제를 사용하여 패드 구성을 폴리싱 공구의 압반에 부착하였다.
패드-2의 제조
공동들이 정사각형 기저부 및 깊이 30 mil (0.762 mm)을 갖는 4-측면 피라미드 형태로 이루어진 것을 제외하고는, 패드-2를 패드-1과 유사하게 제작하였다. 패드-2의 기하학적 구조는 미국 특허 제7,267,700호 (콜린스(Collins) 등)에 기재되어 있고, 이는 본 명세서에서 참고로 포함된다. 미국 특허 제7,267,700호의 도 5에 따르면, 정사각형 기저부를 갖는 하나의 공동이 있다. 정사각형 기저부의 모서리 길이는 1,693 마이크로미터였다. 공동의 분포는 1,763 마이크로미터의 피치를 갖는 수평-수직 격자 어레이(horizontal-vertical grid array)였다. 이러한 텍스처를 생성한 마스터 공구는 폴리프로필렌 시트의 텍스처와 대응하는 역상 텍스처를 가졌다. 패드-1에 대해 기재된 바와 같이, 동일한 다층 서브 패드 (폴리카르보네이트 층 및 IC1010 층)를 텍스처화된 폴리프로필렌 시트의 비텍스처화된 면에 적층하였다.
패드-3의 제조
공동들이 정사각형의 모서리 길이가 380 마이크로미터이고 깊이가 355 마이크로미터인 정사각형 형상의 개구를 갖는 뒤집힌 절두 정사각형 피라미드로 이루어진 것을 제외하고는, 패드-3을 패드-1과 유사하게 제작하였다. 355 마이크로미터 깊이에서, 정사각형 형태의 절두 피라미드 상부의 모서리 길이는 314 마이크로미터였다. 정사각형 피라미드는 594 마이크로미터의 피치를 갖는 수평-수직 격자 어레이로 배치되었다. 이러한 텍스처를 생성한 마스터 공구는 폴리프로필렌 시트의 텍스처와 대응하는 역상 텍스처를 가졌다. 442DL 접착제를 텍스처화된 폴리프로필렌 시트의 비텍스처화된 면에 적층하였다.
패드-4의 제조
미국 일리노이주 실러 파크 소재의 사빅 이노베이티브 플라스틱스 홀딩(Sabic Innovative Plastics Holding)으로부터 렉산 필름(LEXAN FILM)으로서 입수가능한 두께 0.051 cm을 갖는 61 cm × 61 cm의 폴리카보네이트 시트로부터 패드-4를 제작하였다. 14 인치 (35.6 cm) 패드를 폴리카르보네이트 시트로부터 다이 컷팅하였다. 패드-1에 대해 기재된 바와 같이, 동일한 다층 서브 패드를 폴리카르보네이트 시트의 한 면에 적층하였다.
세라믹 연마 복합재 1 (CAC-1)의 제조
다음과 같이, 분무 건조 기법을 이용하여 수성 분산액으로부터 세라믹 연마 복합재를 제조하였다. 스탄덱스230 49 g을 탈이온수 1,100 g에 첨가하였고 계속 교반하였다. 10분 후, GF 720 g을 1분의 시간 간격으로 첨가하였다. 사용 전, GF가 약 4.2 마이크로미터의 입자 크기로 분쇄되었음에 주목한다. 이어서, MCD9 880 g을 계속 교반하면서 용액에 첨가하였다. 이어서, 용액을 원심 분무기, 즉 덴마크 소보르그 소재의 GEA 프로세스 엔지니어링 A/S (GEA Process Engineering A/S)로부터의 모바일 마이너 (MOBILE MINER) 2000에서 무화하였다. 무화 휠(atomization wheel)을 20,000 rpm으로 동작시켰다. 공기를 무화 챔버로 200℃에서 공급하였고, 이를 사용하여 소적을 형성된 그대로 건조하였고, 분무 건조된 세라믹 연마 복합재를 생성하였다. 이어서, 수집된 복합재를 AlOx와 조합하였고, 65/35 복합재/AlOx (중량/중량) 분말 블렌드를 형성하였다. 분말 블렌드를 1시간 동안 750℃에서 유리화하였다. 냉각 후, 유리화된 세라믹 연마 복합재를 약 63 마이크로미터의 개구를 갖는 통상적인 체에 통과시켰다. 입자 크기가 약 63 마이크로미터 이하인 수집된 유리화된 세라믹 연마 복합재를 CAC-1로 지정하였다.
세라믹 연마 복합재 2 (CAC-2)의 제조
MCD3이 MCD9를 대체하는 것을 제외하고는, CAC-2를 CAC-1과 유사하게 제조하였다. 입자 크기가 약 63 마이크로미터 이하인 수집된 유리화된 세라믹 연마 복합재를 CAC-2로 지정하였다.
세라믹 연마 복합재 3 (CAC-3)의 제조
유리화된 응집물 입자를 약 109 마이크로미터의 개구를 갖는 통상적인 체에 통과시키는 것을 제외하고는, CAC-3을 CAC-1과 유사하게 제조하였다. 입자 크기가 약 109 마이크로미터 이하인 수집된 유리화된 응집물 입자를 CAC-3으로서 지정하였다.
세라믹 연마 복합재 4 (CAC-4)의 제조
MCD1.5가 MCD9를 대체하는 것을 제외하고는, CAC-4를 CAC-1과 유사하게 제조하였다. 입자 크기가 약 63 마이크로미터 이하인 수집된 유리화된 응집물 입자를 CAC-4로서 지정하였다.
세라믹 연마 복합재 5 (CAC-5)의 제조
컬럼 13, 65행 내지 컬럼 14, 32행을 비롯하여 미국 특허 제6,702,650호(아데프리스(Adefris))에 기재된 일반적인 절차에 따라 CAC-5를 제조하였으며, 이 특허는 본 명세서에서 참고로 포함된다. 사용 전, GF가 입자 크기 약 1.5 마이크로미터로 분쇄된 알루미나-보로실리케이트 유리였음에 주목한다. 형성된 세라믹 연마 복합재는 4-측면 절두형 피라미드였다.
세라믹 연마 복합재 6 (CAC-6)의 제조
PCD5가 MCD9를 대체하는 것을 제외하고는, CAC-6을 CAC-1과 유사하게 제조하였다. 입자 크기가 약 63 마이크로미터 이하인 수집된 유리화된 응집물 입자를 CAC-6으로서 지정하였다.
세라믹 연마 복합재 7 (CAC-7)의 제조
MCD6이 MCD9를 대체하는 것을 제외하고는, CAC-7을 CAC-3과 유사하게 제조하였다. 입자 크기가 약 109 마이크로미터 이하인 수집된 유리화된 세라믹 연마 복합재를 CAC-7로서 지정하였다.
세라믹 연마 복합재 8 (CAC-8)의 제조
제형이 다음과 같은 것을 제외하고는, CAC-8을 CAC-1과 유사하게 제조하였다: 스탄덱스230 8 g, 탈이온수 192 g, GF 246 g 및 MCD3 41 g. 입자 크기가 약 63 마이크로미터 이하인 수집된 유리화된 응집물 입자를 CAC-8로서 지정하였다.
세라믹 연마 복합재 9 (CAC-9)의 제조
216 g 양의 GF 및 72 g의 MCD3을 사용하는 것을 제외하고는, CAC-9를 CAC-8과 유사하게 제조하였다. 입자 크기가 약 63 마이크로미터 이하인 수집된 유리화된 응집물 입자를 CAC-9로서 지정하였다.
세라믹 연마 복합재 10 (CAC-10)의 제조
72 g 양의 GF 및 216 g의 MCD3을 사용하는 것을 제외하고는, CAC-10을 CAC-8과 유사하게 제조하였다. 입자 크기가 약 63 마이크로미터 이하인 수집된 유리화된 응집물 입자를 CAC-10으로서 지정하였다.
세라믹 연마 복합재 11 (CAC-11)의 제조
48 g 양의 GF 및 240 g의 MCD3을 사용하는 것을 제외하고는, CAC-11을 CAC-8과 유사하게 제조하였다. 입자 크기가 약 63 마이크로미터 이하인 수집된 유리화된 응집물 입자를 CAC-11로서 지정하였다.
세라믹 연마 복합재 12 (CAC-12)의 제조
26 g 양의 GF 및 260 g의 MCD3을 사용하는 것을 제외하고는, CAC-12를 CAC-8과 유사하게 제조하였다. 입자 크기가 약 63 마이크로미터 이하인 수집된 유리화된 응집물 입자를 CAC-12로서 지정하였다.
세라믹 연마 복합재 13 (CAC-13)의 제조
18 g 양의 GF 및 270 g의 MCD3을 사용하는 것을 제외하고는, CAC-13을 CAC-8과 유사하게 제조하였다. 입자 크기가 약 63 마이크로미터 이하인 수집된 유리화된 응집물 입자를 CAC-13으로서 지정하였다.
세라믹 연마 복합재 14 (CAC-14)의 제조
9 g 양의 GF 및 279 g의 MCD3을 사용하는 것을 제외하고는, CAC-14를 CAC-8과 유사하게 제조하였다. 입자 크기가 약 63 마이크로미터 이하인 수집된 유리화된 응집물 입자를 CAC-14로서 지정하였다.
복합재 비드 1 (CB-1)의 제조
본 명세서에서 참고로 포함되는 미국 특허 제6,645,624호(아데프리스 등)에 기재된 절차로부터 실시예 1에 따라, 1 마이크로미터 다이아몬드를 MCD6으로 대체하여, 복합재 비드 1을 제조하였다. 소성 후, 입자를 63 μm 미만으로 체질하였다.
응집물 1 (Aggl-1)의 제조
본 명세서에서 참고로 포함되는 미국 특허 제7,399,330호 (슈와벨(Schwabel) 등)에 따라, MCD3 150 g을 (받은 그대로의) GF 5 g과 조합하는 실시예 15 내지 실시예 24의 컬럼 19, 19행 내지 27행에 기재된 것과 같이, 응집물 1을 제조하였다. 공기 구동식 교반기 및 블레이드를 호바트 푸드 혼합기(Hobart Food Mixer) 대신에 사용하였다. 이 혼합물을 5℃/min에서 750℃까지 2시간 동안 가열하였고, 냉각하고 63 μm 미만으로 체질하였다.
실시예 1
약 65 중량%의 연마 복합재 및 약 35 중량%의 AlOx를 포함하는 CAC-1 10 g, HEC 10 g 및 사브레루브 50 g 및 탈이온수 (DI water) 1,000 g을 함유하는 수용액을 형성함으로써 슬러리를 제조하였다. 사용 전 약 30분 동안 통상적인 고 전단 혼합기를 사용하여 용액을 혼합하였다.
실시예 2
CAC-1을 CAC-2로 대체하는 것을 제외하고는, 슬러리를 실시예 1의 절차에 따라 제조하였다.
패드-1과 함께 폴리싱 시험-1을 사용하여, 실시예 1 및 실시예 2의 슬러리를 사용하여 C-평면 사파이어 웨이퍼를 폴리싱하여 제거 속도 데이터를 획득하였다. 결과가 표 1에 나타나 있다.
[표 1]
Figure pct00002
실시예 3
CAC-1을 CAC-3으로 대체하는 것을 제외하고는, 슬러리를 실시예 1의 절차에 따라 제조하였다.
실시예 4
CAC-3 10 g, HEC 10 g 및 EG 1,000 g을 함유하는 비수성 용액을 형성함으로써 슬러리를 제조하였다. 사용 전 약 30분 동안 통상적인 고 전단 혼합기를 사용하여 용액을 혼합하였다.
실시예 5
CAC-3을 CAC-1로 대체하는 것을 제외하고는, 슬러리를 실시예 4의 절차에 따라 제조하였다.
패드-1과 함께 폴리싱 시험-1을 사용하여, 실시예 3, 실시예 4 및 실시예 5의 슬러리를 사용하여 C-평면 사파이어 웨이퍼를 폴리싱하여 제거 속도 데이터를 획득하였다. 결과가 표 2에 나타나 있다.
[표 2]
Figure pct00003
실시예 6
CAC-3을 CAC-2로 대체하는 것을 제외하고는, 슬러리를 실시예 4의 절차에 따라 제조하였다.
실시예 7
CAC-3을 CAC-4로 대체하는 것을 제외하고는, 슬러리를 실시예 4의 절차에 따라 제조하였다.
패드-1과 함께 폴리싱 시험-1을 사용하여, 실시예 6, 실시예 7 및 비교를 위한 실시예 5의 슬러리를 사용하여 C-평면 사파이어 웨이퍼를 폴리싱하여 제거 속도 데이터를 획득하였다. 결과를 표 3에 나타내었다.
[표 3]
Figure pct00004
실시예 8
CAC-3 10 g 및 Glyc 1,000 g을 함유하는 비수성 용액을 형성함으로써 슬러리를 제조하였다. 사용 전 약 30분 동안 통상적인 고 전단 혼합기를 사용하여 용액을 혼합하였다.
실시예 9
CAC-3 10 g, 탈이온수 100 g 및 Glyc 900 g을 함유하는 비수성 용액을 형성함으로써 슬러리를 제조하였다. 사용 전 약 30분 동안 통상적인 고 전단 혼합기를 사용하여 용액을 혼합하였다.
실시예 10
탈이온수 200 g 및 Glyc 800 g을 탈이온수 100 g 및 Glyc 900 g 대신에 사용하는 것을 제외하고는, 슬러리를 실시예 9의 절차에 따라 제조하였다.
실시예 11
탈이온수 300 g 및 Glyc 700 g을 탈이온수 100 g 및 Glyc 900 g 대신에 사용하는 것을 제외하고는, 슬러리를 실시예 9의 절차에 따라 제조하였다.
패드-1과 함께 폴리싱 시험-1을 사용하여, 실시예 8 내지 실시예 11의 슬러리를 사용하여 C-평면 사파이어 웨이퍼를 폴리싱하여 제거 속도 데이터를 획득하였다. 결과는 표 4에 나타낸다. 실시예 8 내지 실시예 11의 시험을 위해 단지 하나의 패드 만을 사용하였음에 주목한다.
[표 4]
Figure pct00005
실시예 12
CAC-5 10 g, HEC 10 g 및 EG 1,000 g을 함유하는 비수성 용액을 형성함으로써 슬러리를 제조하였다. 사용 전 약 30분 동안 통상적인 고 전단 혼합기를 사용하여 용액을 혼합하였다.
패드-2와 함께 폴리싱 시험-1을 사용하여, 실시예 12의 슬러리를 사용하여 C-평면 사파이어 웨이퍼를 폴리싱하여 제거 속도 데이터를 획득하였다. 결과는 표 5에 나타낸다.
[표 5]
Figure pct00006
실시예 13
CAC-6 10 g 및 EG 1,000 g을 함유하는 비수성 용액을 형성함으로써 슬러리를 제조하였다. 사용 전 약 30분 동안 통상적인 고 전단 혼합기를 사용하여 용액을 혼합하였다.
패드-1과 함께 폴리싱 시험-1을 사용하여, 실시예 13의 슬러리를 사용하여 C-평면 사파이어 웨이퍼를 폴리싱하여 제거 속도 데이터를 획득하였다. 결과는 표 6에 나타낸다.
[표 6]
Figure pct00007
표면 거칠기 시험을 사용하여, 상기의 폴리싱 시험들 몇몇 시험으로부터 사파이어 웨이퍼에 대해 획득한 표면 거칠기를 측정하였다. 값은 표 7에 보고되어 있다.
[표 7]
Figure pct00008
실시예 14
CAC-7 10 g 및 EG 1,000 g을 함유하는 비수성 용액을 형성함으로써 슬러리를 제조하였다. 사용 전 약 30분 동안 통상적인 고 전단 혼합기를 사용하여 용액을 혼합하였다.
비교예 15 (CE-15)
CAC-7을 CB-1로 대체하는 것을 제외하고는, 슬러리를 실시예 14의 절차에 따라 제조하였다.
패드-3과 함께 폴리싱 시험-2를 사용하여, 실시예 14 및 비교예 15의 슬러리를 사용하여 C-평면 사파이어 웨이퍼를 폴리싱하여 제거 속도 데이터를 획득하였다. 결과는 표 8에 나타나 있다.
[표 8]
Figure pct00009
실시예 16
CAC-7을 CAC-2로 대체하는 것을 제외하고는, 슬러리를 실시예 14의 절차에 따라 제조하였다.
비교예 17 (CE-17)
CAC-7을 Aggl-1로 대체하는 것을 제외하고는, 슬러리를 실시예 14의 절차에 따라 제조하였다.
패드-3과 함께 폴리싱 시험-2를 사용하여, 실시예 16 및 비교예 17의 슬러리를 사용하여 C-평면 사파이어 웨이퍼를 폴리싱하여 제거 속도 데이터를 획득하였다. 결과는 표 9에 나타나 있다.
[표 9]
Figure pct00010
실시예 18
CAC-7을 CAC-8로 대체하는 것을 제외하고는, 슬러리를 실시예 14의 절차에 따라 제조하였다.
실시예 19
CAC-7을 CAC-9로 대체하는 것을 제외하고는, 슬러리를 실시예 14의 절차에 따라 제조하였다.
실시예 20
CAC-7을 CAC-2로 대체하는 것을 제외하고는, 슬러리를 실시예 14의 절차에 따라 제조하였다.
실시예 21
CAC-7을 CAC-10으로 대체하는 것을 제외하고는, 슬러리를 실시예 14의 절차에 따라 제조하였다.
실시예 22
CAC-7을 CAC-11로 대체하는 것을 제외하고는, 슬러리를 실시예 14의 절차에 따라 제조하였다.
실시예 23
CAC-7을 CAC-12로 대체하는 것을 제외하고는, 슬러리를 실시예 14의 절차에 따라 제조하였다.
실시예 24
CAC-7을 CAC-13으로 대체하는 것을 제외하고는, 슬러리를 실시예 14의 절차에 따라 제조하였다.
실시예 25
CAC-7을 CAC-14로 대체하는 것을 제외하고는, 슬러리를 실시예 14의 절차에 따라 제조하였다.
패드-1과 함께 폴리싱 시험-1을 사용하여, 실시예 18, 실시예 19, 및 실시예 21 내지 실시예 25의 슬러리를 사용하여 C-평면 사파이어 웨이퍼를 폴리싱하여 제거 속도 데이터를 획득하였다. 패드-1과 함께 폴리싱 시험-3을 사용하여, 실시예 20의 슬러리를 사용하여 C-평면 사파이어 웨이퍼를 폴리싱하여 제거 속도 데이터를 획득하였다. 결과는 표 10에 나타나 있다.
[표 10]
Figure pct00011
실시예 26 내지 실시예 66
적당한 양의 CAC-2를 EGI와 혼합함으로써 실시예 26 내지 실시예 76을 제조하였다. 사용 전 약 30분 동안 통상적인 고 전단 혼합기를 사용하여 용액을 혼합하였다. 슬러리 중 CAC-2의 농도는 중량 기준으로 표 11에 의하면 각 실시예에 대해 조정하였다. CAC-2를 패드에 가하는 속도 (mg/min 단위)도 또한 표 11에 나타나 있다. 이것은 슬러리 유량 (g/min)을 슬러리 중 CAC-2의 농도와 곱하고 이어서 1,000을 곱함으로써 획득된다. 예를 들어, 실시예 31의 CAC-2 속도 (mg/min)는 다음과 같이 계산된다: CAC-2 0.005 g/슬러리 g × 슬러리 1 g/min × 1,000 mg/g = 5 mg/min. 또한, CAC-2를 패드에 가하는 속도를 패드 표면적 0.10 m2에 대하여 정규화하였다. 예를 들어, 실시예 31의 경우, 패드 표면적으로 정규화된, CAC-2를 폴리싱 패드에 가하는 속도는 50 (mg/min)/m2이었다.
패드-4와 함께 폴리싱 시험-3을 사용하여, 실시예 26 내지 실시예 66의 슬러리를 사용하여 C-평면 사파이어 웨이퍼를 폴리싱하여 제거 속도 데이터를 획득하였다. 결과는 표 11에 나타나 있다.
[표 11]
Figure pct00012
본 발명의 다른 실시 형태는 첨부된 청구범위의 범주 내에 있다.

Claims (16)

  1. 유체 성분; 및
    다공성 세라믹 매트릭스 전체에 걸쳐 균일하게 분산된 개별 연마 입자를 포함하는 복수개의 세라믹 연마 복합재를 포함하며,
    다공성 세라믹 매트릭스의 적어도 일부는 유리질 세라믹 재료를 포함하고,
    세라믹 연마 복합재는 유체 성분에 분산되는, 폴리싱 용액.
  2. 유체 성분; 및
    다공성 세라믹 매트릭스에 분산된 개별 연마 입자를 포함하는 복수개의 세라믹 연마 복합재를 포함하며,
    세라믹 연마 복합재 중 다공성 세라믹 매트릭스의 양은 다공성 세라믹 매트릭스 및 개별 연마 입자의 총 중량을 기준으로 약 5 내지 95 중량%이고,
    다공성 세라믹 매트릭스의 적어도 일부는 유리질 세라믹 재료를 포함하고,
    세라믹 연마 복합재는 유체 성분에 분산되는, 폴리싱 용액.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 유체 성분은 수성인, 폴리싱 용액.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 유체 성분은 비수성인, 폴리싱 용액.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 유체 성분은 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 글리세롤, 또는 에틸렌 글리콜의 올리고머를 포함하는, 폴리싱 용액.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 세라믹 연마 복합재는 약 4 내지 70% 범위의 공극 부피를 갖는, 폴리싱 용액.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 연마 입자는 다이아몬드, 입방정계 질화붕소, 용융된 산화알루미늄, 세라믹 산화알루미늄, 열 처리된 산화알루미늄, 탄화규소, 탄화붕소, 알루미나 지르코니아, 산화철, 세리아 또는 석류석(garnet)을 포함하는, 폴리싱 용액.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 연마 입자는 다이아몬드를 포함하는, 폴리싱 용액.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 세라믹 연마 복합재는 평균 입자 크기가 500 마이크로미터 미만인, 폴리싱 용액.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 세라믹 연마 복합재의 평균 크기는 연마 입자의 평균 크기의 약 5배 이상인, 폴리싱 용액.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 다공성 세라믹 매트릭스는 산화알루미늄, 산화붕소, 산화규소, 산화마그네슘, 산화나트륨, 산화망간 또는 산화아연을 포함하는 유리를 포함하는, 폴리싱 용액.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 유체 성분 중 연마 복합재의 농도는 0.065 내지 6.5 중량%인, 폴리싱 용액.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 다공성 세라믹 매트릭스는 50 중량% 이상의 유리질 세라믹 재료를 포함하는, 폴리싱 용액.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 다공성 세라믹 매트릭스는 유리질 세라믹 재료로 본질적으로 이루어지는, 폴리싱 용액.
  15. 폴리싱 패드를 제공하는 단계;
    폴리싱될 주 표면을 갖는 기재를 제공하는 단계; 및
    폴리싱 패드와 기재 사이에 상대 운동이 존재하는 동안 상기 표면을 폴리싱 패드 및 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항의 폴리싱 용액과 접촉시키는 단계
    를 포함하는, 기재의 폴리싱 방법.
  16. 폴리싱 패드 및 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 폴리싱 용액을 포함하는, 폴리싱 시스템.
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WO (1) WO2015047939A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190052619A (ko) * 2017-11-08 2019-05-16 에이지씨 가부시키가이샤 연마제와 연마 방법 및 연마용 첨가액

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105579194B (zh) 2013-09-25 2019-04-26 3M创新有限公司 多层抛光垫
US9978609B2 (en) * 2015-04-27 2018-05-22 Versum Materials Us, Llc Low dishing copper chemical mechanical planarization
JP6789982B2 (ja) 2015-05-13 2020-11-25 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 研磨パッド、並びに当該研磨パッドを使用するためのシステム及び方法
JP6669331B2 (ja) * 2015-05-19 2020-03-18 昭和電工株式会社 研磨組成物、及びその研磨組成物を用いた研磨方法
US20210189175A1 (en) * 2016-02-16 2021-06-24 3M Innovative Properties Company Polishing systems and method of making and using same
ES2604830B1 (es) * 2016-04-28 2017-12-18 Drylyte, S.L. Proceso para alisado y pulido de metales por transporte iónico mediante cuerpos sólidos libres, y cuerpos sólidos para llevar a cabo dicho proceso.
US10195713B2 (en) 2016-08-11 2019-02-05 3M Innovative Properties Company Lapping pads and systems and methods of making and using the same
WO2018119275A1 (en) 2016-12-23 2018-06-28 Saint-Gobain Abrasives, Inc. Coated abrasives having a performance enhancing composition
WO2018123875A1 (ja) * 2016-12-26 2018-07-05 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨用組成物及び研磨方法
KR102608124B1 (ko) 2017-08-04 2023-11-29 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 향상된 동일 평면성을 갖는 미세복제된 폴리싱 표면
JP7273796B2 (ja) 2017-08-25 2023-05-15 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 表面突起研磨パッド
WO2019043819A1 (ja) * 2017-08-30 2019-03-07 日立化成株式会社 スラリ及び研磨方法
CN109868447B (zh) 2017-12-01 2022-03-25 通用电气公司 用于降低表面粗糙度的方法
US20210024799A1 (en) 2018-03-21 2021-01-28 3M Innovative Properties Company Structured abrasives containing polishing materials for use in the home
CN110499102A (zh) * 2018-05-20 2019-11-26 深圳市得益达电子科技有限公司 一种用于玻璃抛光的氧化铈液态悬浮抛光液
EP3578998B1 (en) 2018-06-08 2024-09-04 3M Innovative Properties Company Impedance assembly
CN110772911B (zh) * 2018-07-30 2021-11-09 天津大学 一种去除生物气溶胶的微波反应装置、反应系统及其应用
US20210060724A1 (en) * 2019-08-30 2021-03-04 Sunnen Products Co. Lapping Tool
CN111558855A (zh) * 2020-06-01 2020-08-21 宏明金属科技(无锡)有限公司 一种高精密机械配套零件抛光的工艺方法
CN111607330A (zh) * 2020-06-03 2020-09-01 大连理工大学 一种剪切增稠抛光液
US20220301892A1 (en) * 2021-03-19 2022-09-22 Changxin Memory Technologies, Inc. Wafer cleaning method and wafer cleaning apparatus
CN115247026A (zh) * 2021-04-26 2022-10-28 福建晶安光电有限公司 一种蓝宝石抛光液及其制备方法
CN113999653B (zh) * 2021-10-28 2022-05-24 华南理工大学 一种硅单晶研磨剂及其制备方法与应用
JP7621303B2 (ja) 2022-03-24 2025-01-24 ノリタケ株式会社 研磨スラリー及び研磨方法
CN116000782B (zh) * 2022-12-27 2023-09-19 昂士特科技(深圳)有限公司 用于金属合金cmp的化学机械抛光组合物

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030059233A (ko) * 2000-11-10 2003-07-07 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 응집체 연마 그레인 및 연마제품을 제조하는 분무건조방법
JP2011040427A (ja) * 2009-08-06 2011-02-24 Yamaguchi Seiken Kogyo Kk 研磨剤組成物
JP2013082050A (ja) * 2011-10-12 2013-05-09 Japan Fine Ceramics Center 研磨材料、研磨用組成物及び研磨方法
CN103254799A (zh) * 2013-05-29 2013-08-21 陈玉祥 一种亲水金刚石悬浮研磨抛光液及其制备方法

Family Cites Families (68)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2010120A (en) * 1934-04-27 1935-08-06 Int Harvester Co Harvester thresher
US3036003A (en) 1957-08-07 1962-05-22 Sinclair Research Inc Lubricating oil composition
US3236770A (en) 1960-09-28 1966-02-22 Sinclair Research Inc Transaxle lubricant
NL296139A (ko) 1963-08-02
NL145565B (nl) 1965-01-28 1975-04-15 Shell Int Research Werkwijze ter bereiding van een smeermiddelcompositie.
US3414347A (en) 1965-03-30 1968-12-03 Edroy Products Company Inc Binocular with pivoted lens plate
US3574576A (en) 1965-08-23 1971-04-13 Chevron Res Distillate fuel compositions having a hydrocarbon substituted alkylene polyamine
US3539633A (en) 1965-10-22 1970-11-10 Standard Oil Co Di-hydroxybenzyl polyamines
US3461172A (en) 1966-11-22 1969-08-12 Consolidation Coal Co Hydrogenation of ortho-phenolic mannich bases
US3448047A (en) 1967-04-05 1969-06-03 Standard Oil Co Lube oil dispersants
US3586629A (en) 1968-09-16 1971-06-22 Mobil Oil Corp Metal salts as lubricant additives
US3591598A (en) 1968-11-08 1971-07-06 Standard Oil Co Certain condensation products derived from mannich bases
US3634515A (en) 1968-11-08 1972-01-11 Standard Oil Co Alkylene polyamide formaldehyde
US3726882A (en) 1968-11-08 1973-04-10 Standard Oil Co Ashless oil additives
US3725480A (en) 1968-11-08 1973-04-03 Standard Oil Co Ashless oil additives
US3980569A (en) 1974-03-15 1976-09-14 The Lubrizol Corporation Dispersants and process for their preparation
US4314827A (en) 1979-06-29 1982-02-09 Minnesota Mining And Manufacturing Company Non-fused aluminum oxide-based abrasive mineral
US4623364A (en) 1984-03-23 1986-11-18 Norton Company Abrasive material and method for preparing the same
CA1254238A (en) 1985-04-30 1989-05-16 Alvin P. Gerk Process for durable sol-gel produced alumina-based ceramics, abrasive grain and abrasive products
US4770671A (en) 1985-12-30 1988-09-13 Minnesota Mining And Manufacturing Company Abrasive grits formed of ceramic containing oxides of aluminum and yttrium, method of making and using the same and products made therewith
IN172215B (ko) 1987-03-25 1993-05-08 Lubrizol Corp
US4881951A (en) 1987-05-27 1989-11-21 Minnesota Mining And Manufacturing Co. Abrasive grits formed of ceramic containing oxides of aluminum and rare earth metal, method of making and products made therewith
US5157088A (en) 1987-11-19 1992-10-20 Dishong Dennis M Nitrogen-containing esters of carboxy-containing interpolymers
KR0146707B1 (ko) 1988-10-24 1998-08-01 죤 제이.마혼 아미드 함유 마찰 개질제를 함유한 전동유체
US5152917B1 (en) * 1991-02-06 1998-01-13 Minnesota Mining & Mfg Structured abrasive article
US5695384A (en) * 1994-12-07 1997-12-09 Texas Instruments Incorporated Chemical-mechanical polishing salt slurry
US5958794A (en) 1995-09-22 1999-09-28 Minnesota Mining And Manufacturing Company Method of modifying an exposed surface of a semiconductor wafer
JPH09279454A (ja) 1996-04-15 1997-10-28 Unitika Ltd 生分解性短繊維不織布およびその製造方法
US6194317B1 (en) 1998-04-30 2001-02-27 3M Innovative Properties Company Method of planarizing the upper surface of a semiconductor wafer
US8092707B2 (en) * 1997-04-30 2012-01-10 3M Innovative Properties Company Compositions and methods for modifying a surface suited for semiconductor fabrication
DE69841220D1 (de) * 1997-04-30 2009-11-19 Minnesota Mining & Mfg Verfahren zum planarisieren der oberfläche eines halbleiterwafers
US5855633A (en) 1997-06-06 1999-01-05 Lockheed Martin Energy Systems, Inc. Lapping slurry
US6439967B2 (en) 1998-09-01 2002-08-27 Micron Technology, Inc. Microelectronic substrate assembly planarizing machines and methods of mechanical and chemical-mechanical planarization of microelectronic substrate assemblies
WO2000032712A1 (fr) * 1998-11-27 2000-06-08 Kao Corporation Compositions fluides abrasives
US6458018B1 (en) * 1999-04-23 2002-10-01 3M Innovative Properties Company Abrasive article suitable for abrading glass and glass ceramic workpieces
KR20060101791A (ko) 1999-04-23 2006-09-26 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 캄파니 유리를 연삭하는 방법
US6225224B1 (en) * 1999-05-19 2001-05-01 Infineon Technologies Norht America Corp. System for dispensing polishing liquid during chemical mechanical polishing of a semiconductor wafer
US6319108B1 (en) * 1999-07-09 2001-11-20 3M Innovative Properties Company Metal bond abrasive article comprising porous ceramic abrasive composites and method of using same to abrade a workpiece
US6306012B1 (en) 1999-07-20 2001-10-23 Micron Technology, Inc. Methods and apparatuses for planarizing microelectronic substrate assemblies
JP4519970B2 (ja) * 1999-12-21 2010-08-04 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 研磨層が立体構造を有する研磨材料
US6241596B1 (en) 2000-01-14 2001-06-05 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for chemical mechanical polishing using a patterned pad
WO2001055028A1 (en) 2000-01-25 2001-08-02 Nippon Aerosil Co., Ltd. Oxide powder and method for preparing the same, and product using the same
US20020197935A1 (en) * 2000-02-14 2002-12-26 Mueller Brian L. Method of polishing a substrate
KR100790062B1 (ko) 2000-05-09 2007-12-31 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 캄파니 세라믹 연마 복합재를 가진 다공성 연마 제품
AU2001296702A1 (en) 2000-10-16 2002-04-29 3M Innovative Properties Company Method of making ceramic aggregate particles
US6645624B2 (en) * 2000-11-10 2003-11-11 3M Innovative Properties Company Composite abrasive particles and method of manufacture
CN1314516A (zh) 2001-04-23 2001-09-26 李长增 一种双层育果袋外纸的制造方法及产品
US20030104770A1 (en) * 2001-04-30 2003-06-05 Arch Specialty Chemicals, Inc. Chemical mechanical polishing slurry composition for polishing conductive and non-conductive layers on semiconductor wafers
US20040159050A1 (en) * 2001-04-30 2004-08-19 Arch Specialty Chemicals, Inc. Chemical mechanical polishing slurry composition for polishing conductive and non-conductive layers on semiconductor wafers
US6596042B1 (en) * 2001-11-16 2003-07-22 Ferro Corporation Method of forming particles for use in chemical-mechanical polishing slurries and the particles formed by the process
JP3849593B2 (ja) 2002-06-28 2006-11-22 Ｊｓｒ株式会社 研磨パッド及び複層型研磨パッド
JP4219722B2 (ja) 2003-03-31 2009-02-04 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨用組成物
US7267700B2 (en) * 2003-09-23 2007-09-11 3M Innovative Properties Company Structured abrasive with parabolic sides
JP2005146036A (ja) 2003-11-12 2005-06-09 Sanwa Kenma Kogyo Kk 精密研磨剤
TWI227729B (en) 2003-12-19 2005-02-11 Eternal Chemical Co Ltd A slurry for color photoresist planarization
JP4616571B2 (ja) 2004-03-31 2011-01-19 東洋ゴム工業株式会社 研磨パッド
US7494519B2 (en) 2005-07-28 2009-02-24 3M Innovative Properties Company Abrasive agglomerate polishing method
US7399330B2 (en) 2005-10-18 2008-07-15 3M Innovative Properties Company Agglomerate abrasive grains and methods of making the same
US8162723B2 (en) 2006-03-09 2012-04-24 Cabot Microelectronics Corporation Method of polishing a tungsten carbide surface
CA2700413A1 (en) * 2007-10-05 2009-04-09 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Polishing of sapphire with composite slurries
US9120960B2 (en) * 2007-10-05 2015-09-01 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Composite slurries of nano silicon carbide and alumina
JP5483815B2 (ja) * 2007-12-28 2014-05-07 株式会社ネオス ラップ剤組成物
US9394502B2 (en) * 2008-04-28 2016-07-19 Ppt Research, Inc. Stable aqueous slurry suspensions
CA2736805C (en) 2008-09-16 2017-10-24 Diamond Innovations, Inc. Abrasive particles having a unique morphology
JP2011173958A (ja) * 2010-02-23 2011-09-08 Tokyo Electron Ltd スラリー製造方法、スラリー、研磨方法及び研磨装置
DE112011103702T5 (de) * 2010-11-08 2013-08-01 Fujimi Incorporated Zusammensetzung zum Polieren und Verfahren zum Polieren eines Halbleitersubstrats unter Verwendung derselben
CN102343547A (zh) * 2011-10-20 2012-02-08 天津理工大学 一种蓝宝石衬底材料的热化学机械抛光法及抛光液
CN105579194B (zh) * 2013-09-25 2019-04-26 3M创新有限公司 多层抛光垫

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030059233A (ko) * 2000-11-10 2003-07-07 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 응집체 연마 그레인 및 연마제품을 제조하는 분무건조방법
JP2011040427A (ja) * 2009-08-06 2011-02-24 Yamaguchi Seiken Kogyo Kk 研磨剤組成物
JP2013082050A (ja) * 2011-10-12 2013-05-09 Japan Fine Ceramics Center 研磨材料、研磨用組成物及び研磨方法
CN103254799A (zh) * 2013-05-29 2013-08-21 陈玉祥 一种亲水金刚石悬浮研磨抛光液及其制备方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190052619A (ko) * 2017-11-08 2019-05-16 에이지씨 가부시키가이샤 연마제와 연마 방법 및 연마용 첨가액

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