KR100380183B1 - 랩핑용 ｃｖｄ다이아몬드 정반 및 이의 제작방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기상화학증착(CVD)법으로 합성된 다이아몬드웨이퍼와 같은 난삭성 재료를 기계적 방법으로 연마시키는데 사용되는 랩핑용 CVD다이아몬드 정반 및 그 제작방법에 관한 것이다.

일실시예로서 연마장치에 고정되기 위한 지지대(5) 및 다이(4)를 갖고 CVD다이아몬드 웨이퍼 등의 난삭재를 연마시키기 위한 정반으로서,

상기 다이(4) 상면에 부착 고정되는 모재(3)와;

상기 모재(3) 상에 CVD법으로 제작된 다이아몬드 막을 일정 크기로 절단하여 형성된 CVD다이아몬드 팁(1 또는 1a)이 다수개 배열 부착된 것을 특징으로 한다.

Description

랩핑용 ＣＶＤ다이아몬드 정반 및 이의 제작방법{CVD Diamond Polishing Die and Its manufacturing Method for Lapping}

본 발명은 기상화학증착(CVD)법으로 합성된 다이아몬드웨이퍼와 같은 난삭성 재료를 기계적 방법으로 연마시키는데 사용되는 랩핑용 CVD다이아몬드 정반 및 그 제작방법에 관한 것이다.

CVD다이아몬드는 다결정성의 막형태로 합성되며, 100%가 다이아몬드이다. 최근 이 방법에 의한 다이아몬드막 합성기술이 크게 개선되어, 직경 수 인치 두께 2㎜까지의 자유막 다이아몬드웨이퍼가 제작될 수 있다.

이러한 다이아몬드웨이퍼의 성장표면은 막 두께의 약 10%에 해당하는 요철을 갖는다. 다이아몬드웨이퍼는 결정성에 따라 공구, 열방산기판, 광학창 등으로 사용될 수 있는데, 이 모든 응용에서 다이아몬드 표면은 수 ㎚정도의 요철을 갖도록 연마되어야 한다.

일반적으로 CVD다이아몬드 연마는 회전하는 정반에 CVD다이아몬드를 마찰시킴으로서 이루어진다.

종래, 정반의 구성물질은 다이아몬드 분말이 약 25% 정도이고 나머지가 레진 등의 결합제이다. 따라서 CVD다이아몬드 웨이퍼의 평균 경도가 정반의 것보다 크기 때문에, CVD 다이아몬드 웨이퍼의 연마속도는 매우 느리다. 예를 들어 직경 3인치∼4인치, 두께 1㎜ 정도 크기의 다이아몬드웨이퍼의 경면연마에 소요되는 시간은 약 6개월(4320시간) 정도이다.

따라서 종래의 정반을 사용하여 CVD다이아몬드 웨이퍼를 연마할 경우 연마효율이 떨어지고, 연마 제품의 생산성이 떨어질 수 밖에 없었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, CVD다이아몬드막 등의 기계적 연마에 사용되는 정반을 CVD다이아몬드로 제작하여, 연마 속도 및 연마성능을 대폭 향상시킬 수 있도록 한 랩핑용 CVD다이아몬드 정반 및 그 제작방법을 제공함에 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면,

연마장치에 고정되기 위한 지지대 및 다이를 갖고 기계적 연마에 사용되는 랩핑용 CVD다이아몬드 정반으로서,

상기 다이 상면에 부착 고정되는 모재와;

상기 모재 상에 CVD로 제작된 다이아몬드 막을 일정 크기로 절단하여 형성된 CVD다이아몬드가 다수개 배열 부착되어 달성된다.

또, 상기 CVD다이아몬드 팁(1)들의 서로 다른 두께를 보정하고 동시에 CVD다이아몬드를 상기 모재(3) 상에 홀딩하여 주도록 상기 모재(3) 상에 부착 배치되는 복수개의 홀더(2)가 추가될 수 있다.

이때, 상기 CVD다이아몬드는 그 모양이 사각, 원형, 삼각형 중 어느 하나로 택일된다.

또, 본 발명에 따르면, 연마장치에 지지시켜 놓기 위한 지지대를 갖는 다이 상에 다이아몬드를 구성하여 CVD다이아몬드 웨이퍼 등의 난삭재를 연마시키기 위한 랩핑용 CVD다이아몬드 정반을 제작하기 위한 방법으로서,

CVD로 제작된 다이아몬드 막을 일정한 크기로 절단하여 CVD다이아몬드 팁을 준비하는 단계와;

상기 다이의 상면에 모재를 부착시켜 놓는 단계와;

상기 모재 상에 다수의 홀더를 부착 배열시켜 놓고, 이 홀더들에 각각의 다이아몬드 팁을 삽입 고착시키는 단계로 이루어진다.

도 1a는 본 발명의 일실시예에 따른 CVD다이아몬드 정반의 평면도이고,

도 1b는 도 1a의 A-A선 단면도이고,

도 2a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 CVD다이아몬드 정반의 평면도이고,

도 2b는 도 2a의 B-B선 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1, 1a : CVD다이아몬드 팁 2,2a : 홀더

3 : 모재 4 : 다이

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 1a는 본 발명의 일실시예에 따른 CVD다이아몬드 정반의 평면도이고, 도 1b는 도 1a의 A-A선 단면도이다.

도 1a,1b와 같이 CVD다이아몬드 정반(10)은, CVD다이아몬드 팁(1), 홀더(2), 모재(3), 다이(4) 및 지지대(5)로 구성된다.

상기 CVD다이아몬드 팁(1)은 CVD(기상화학증착)로 제작된 100% 다이아몬드 막을 일정 크기로 레이저가공에 의해 절단하여 형성된다.

일실시예의 CVD다이아몬드 팁(1)은 위 가공으로 절단된 사각 모양의 형태를 하고 있고, 이때 CVD다이아몬드 팁(1)들은 CVD로 제작시 다이아몬드막이 일정치 않으므로 서로간의 두께를 보정하고 또, 분리가 용이하도록 하기 위해 상기 원통형인 홀더(2)가 사용된다.

상기 홀더(2)는 내식성이 우수한 예를들면, 스테인레스강으로 제작될 수 있으며, 홀더(2)와 CVD다이아몬드 팁(1)과의 결합은 접착제를 통해 부착될 수 있고, 이때 사용되는 접착제층의 두께를 조절하여 CVD다이아몬드 팁(1)들 간의 서로 다른 두께를 보정하게 된다. 또, CVD다이아몬드 팁(1)의 분리는 예를 들어 국부적으로 CVD다이아몬드 팁(1)부위에 열을 가해 접착제로부터 떼어낼 수 있다.

상기 홀더(2)를 다이(4)에 부착하기 위해 모재(3)가 사용되며, 이때 모재(3)는 예를 들면, 스테인레스강이나 알루미늄합금 등을 사용할 수 있다.

이때 홀더(2)들은 모재(3)에 접착제를 통해 부착 배열되며, 배열방식은 도 1a에 보이듯이 하나의 CVD다이아몬드 팁(1)을 중심으로 촘촘히 방사상으로 배열할수 있다.

상기 다이(4)는 모재(3)가 고정되는 부분으로 그 저면에 지지대(5)를 구비하고 있다. 상기 지지대(5)는 도시안된 연마장치의 회전단에 연결되는 부분이다.

따라서 본 발명의 CVD다이아몬드 정반(10)은 연마장치의 회전단측에 지지대 (5)를 매개로 연결되어 회전하고, CVD다이아몬드 팁(1)의 상면에 예를 들면 CVD다이아몬드 웨이퍼가 올려져 가압되고 마찰력에 의해 연마가 진행된다.

이때 CVD다이아몬드 팁(1)들은 100% 다이아몬드로서 종래의 다이아몬드 레진본드 정반 또는 다이아몬드 비트리파이드 정반에 비해 연마속도가 월등히 향상됨을 알 수 있다.

이는 CVD다이아몬드 웨이퍼 등과 같은 난삭재의 경면 연마시 연마 성능이 대폭 향상됨을 나타낸다.

한편, CVD다이아몬드 팁(1)이 오랜 사용으로 인해 연마가 불가능하게 되면 해당하는 CVD다이아몬드 팁(1)에 국부적으로 히팅(heating)시켜 분리하고 새것으로 교체하면 되고, 분리된 CVD다이아몬드 팁은 재활용할 수 있다.

도 2a,2b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 CVD다이아몬드 정반의 평면도 및 도 2a의 B-B선 단면도로서, 도 1a,1b와 동일 부분은 동일 부호를 사용하였다.

도 2a,2b에 나타나 있듯이 모재(3) 상에 배치된 원형의 CVD다이아몬드 팁(1a)들이 일정 폭으로 배열되어 있고, 이때 도면 부호 2a는 홀더, 4는 다이, 5는 지지대이다.

즉, CVD다이아몬드 팁(1a)들이 각기 4각통형인 홀더(2a)에 삽입되어 접착제를 매개로 모재(3)측에 부착되어 있고, 이때 필요한 CVD다이아몬드 팁(1a)의 교환은 일실시예와 같은 방법으로 국부적인 가열을 이용하여 탈거시킬 수 있다.

상기 실시예들은 CVD다이아몬드 팁(1)(1a)을 각기 사각, 원형으로 구성하였으나 삼각형 또는 그 밖의 다각형으로 구성할 수도 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 결합제가 포합되지 않은 100%의 다이아몬드로 구성된 CVD다이아몬드 팁을 연마재로서 사용하므로서 CVD다이아몬드 웨이퍼 등의 난삭재 경면 연마시 연마성능이 향상되고, 연마에 소요되는 시간을 대폭 줄일 수 있는 장점을 갖게 된다.

이상에서 본 발명의 랩핑용 CVD다이아몬드 정반에 대한 기술사항을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명은 한정하는 것은 아니다.

또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사항의 범주를 이탈하지 않는 범위내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims (5)

1. 연마장치에 고정되기 위한 지지대(5) 및 다이(4)를 갖고 CVD다이아몬드 웨이퍼 등의 난삭재를 연마시키기 위한 정반으로서,

   상기 다이(4) 상면에 부착 고정되는 모재(3)와;

   상기 모재(3) 상에 CVD로 제작된 다이아몬드 막을 일정 크기로 절단하여, 정반 평면상의 면적 중 50% 이상이 되도록 부착된 CVD다이아몬드 팁(1 또는 1a)이 구성된 것을 특징으로 하는 램핑용 CVD다이아몬드 정반.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 CVD다이아몬드 팁(1 또는 1a)들의 서로 다른 두께를 보정하고 동시에 CVD다이아몬드를 상기 모재(3) 상에 홀딩하여 주도록 상기 모재(3) 상에 부착 배치되는 복수개의 홀더(2 또는 2a)가 추가된 것을 특징으로 하는 랩핑용 CVD다이아몬드 정반.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 CVD다이아몬드 팁(1 또는 1a)은 그 모양이 사각, 원형, 삼각형 중 어느 하나로 택일된 것을 특징으로 하는 랩핑용 CVD다이아몬드 정반.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 CVD다이아몬드 팁(1 또는 1a)들이 모재(3)의 전면에 배치되거나 또는 일정 폭으로 배치됨을 특징으로 하는 랩핑용 CVD다이아몬드 정반.
5. 연마장치에 지지시켜 놓기 위한 지지대를 갖는 다이 상에 다이아몬드를 구성하여 CVD다이아몬드 웨이퍼 등의 난삭재를 연마시키기 위한 랩핑용 CVD다이아몬드 정반을 제작하기 위한 방법으로서,

   CVD로 제작된 다이아몬드 막을 일정한 크기로 절단하여 CVD다이아몬드 팁을 준비하는 단계와;

   상기 다이의 상면에 모재를 부착시켜 놓는 단계와;

   상기 모재 상에 다수의 홀더를 부착 배열시켜 놓고, 이 홀더들에 각각의 다이아몬드 팁을 삽입 고착시키는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 랩핑용 CVD 다이아몬드 정반의 제작방법.