KR100633012B1 - 유리질 결합공구 및 이것을 만드는 방법 - Google Patents

Abstract

유리질 결합공구는 (a) 지지몸체; (b) 지지몸체의 가공면에 형성되는 유리질 결합층; 그리고 (c) 지지몸체의 가공면에 대하여 고정되도록 유리질 결합층에 의해 지지되고 그리고 인접한 숫돌입자들 사이의 간격으로 서로 이격되어 있는 복수의 숫돌입자;를 포함하고 있다. 이러한 유리질 결합공구는 (ⅰ) 지지몸체의 가공면에서 소정의 패턴으로 유리질 본드를 포함하고 있는 패턴층을 형성하는 단계; (ⅱ) 패턴층이 건조되기전에 패턴층상에 숫돌입자를 뿌리는 단계; 그리고 (ⅲ) 지지몸체의 가공면에서 소정의 패턴으로 배열되고 그리고 패턴층에 접착되는 숫돌입자와 패턴층을 소성시키는 단계;를 포함하고 있는 방법에 따라서 유리하게 만들 수 있다.

지지몸체, 유리질 결합층, 숫돌입자, 유리질 결합공구, 패턴층, 결합층, 가공면

Description

유리질 결합공구 및 이것을 만드는 방법{VITRIFIED BOND TOOL AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

도 1a 내지 d는 본 발명의 제 1 실시예의 유리질 결합공구를 만드는 공정을 도시하는 도면;

도 2a 내지 d는 본 발명의 제 1 실시예의 유리질 결합공구에서 숫돌입자의 돌출간격을 동일하게 하는 단계를 도시하는 도면;

도 3a 내지 d는 본 발명의 제 2 실시예의 유리질 결합공구를 만드는 방법을 도시하는 도면;

도 4a 내지 d는 본 발명의 제 3 실시예의 유리질 결합공구를 만드는 방법을 도시하는 도면;

도 5a 내지 c는 본 발명의 유리질 결합공구에서 숫돌입자의 배열의 예들을 도시하는 도면;

도 6a 내지 b는 본 발명의 유리질 결합공구의 예들을 도시하는 도면;

도 7a 내지 b는 본 발명의 실시예 1의 유리질 결합공구의 숫돌입자의 표면을 25배 및 100배로 각각 취하여 도시한 마이크로포토그래프.

도 7c 내지 d는 본 발명의 실시예 1의 유리질 결합공구의 숫돌입자의 표면을 50배 및 200배로 각각 사시적으로 취하여 도시한 마이크로포토그래프.

도 7e는 본 발명의 실시예 1의 유리질 결합공구의 숫돌입자의 파단 표면을 250배로 취하여 도시한 마이크로포토그래프.

도 7f는 본 발명의 실시예 1의 유리질 결합공구와 숫돌입자사이의 인터페이스를 3000배로 취하여 도시한 마이크로포토그래프.

도 8은 본 발명의 드레싱공구가 설치된 표면 폴리싱 머신을 개략적으로 예시한 도면;

도 9는 본 발명의 드레싱공구의 일부를 도시한 도면;

도 10은 도 9의 드레싱공구를 만드는 공정을 예시하는 플로우챠트;

도 11은 도 10의 공정의 무기질 결합제 페이스트를 도포하는 단계와 제 1 건조/응고가 수행된 후의 도면;

도 12는 도 10의 공정의 도트-패턴 프린팅 단계후의 도면;

도 13은 도 10의 공정의 숫돌입자 접착단계, 제 2 건조/응고단계 그리고 비접착 숫돌입자 제거단계가 수행된 후의 도면;

도 14는 도 10의 공정의 점화단계가 수행된 후의 도면;

도 15는 도 10의 공정에 따라 실제로 만들어진 드레싱공구의 드레싱면의 마이크로구조를 도시하는 도면;

도 16은 드레싱공구의 드레싱면을 도 15의 배율보다 크게 취한 도면;

본 발명은 유리질 결합공구에 관한 것이고, 더욱 상세히는 반도체 웨이퍼의 화학기계적 폴리싱을 위해 사용되는 폴리싱패드와 같은 폴리싱공구를 드레싱하기 위한 드레싱공구로서 사용되고 그리고 초숫돌입자를 포함하는 유리질 결합공구에 관한 것이다.

반도체를 만드는 공정에서, 화학기계적 폴리싱(이하 "CMP"이라 한다)작업이 통상 실시되었다. 최근에, 전자회로의 대량의 집적으로 대량의 웨이퍼시트가 적층되므로, CMP작업은 웨이퍼의 평면을 위해 널리 실시된다. CMP작업에서, 폴리싱패드와 반도체 웨이퍼는 서로에 대하여 회전하는데, 반도체 웨이퍼를 폴리싱하기 위해서 폴리싱패드에 미세한 숫돌입자가 포함된 폴리싱유체를 도포한다. 반도체 웨이퍼를 위한 CMP작업에서, 웨이퍼의 면에서 높은 정밀도의 평면도는 웨이퍼의 표면의 상당히 작은 양을 폴리싱하는데 필요하다. 이러한 요구조건을 만족시키기 위해서, 폴리싱패드는 매우 자주 드레싱된다. 폴리싱패드는 전착 다이아몬드공구를 사용하므로써 통상 드레싱되었는데, 이것은 스테인레스 또는 다른 금속재료로 만든 베이스 메탈, 그리고 베이스 메탈에 Ni금속(전착결합)을 결합한 다이아몬드숫돌입자를 포함하고 있다.

JP-A-10-71559호는 반도체 웨이퍼를 폴리싱하기 위해 사용되는 폴리싱패드를 드레싱하기 위한 드레서를 개시하고 있다. 이 드레서는 베이스 메탈과 다이아몬드 박막을 포함하고 있다. 베이스 메탈은 그 작업표면에서, 와이어-EDM(전기방전가공) 또는 금속 몰드를 사용하므로써 형성된 다중의 돌출부를 가지고 있다. 다이아몬드 박막은 증기상 합성방법에 의해 베이스 메탈의 작업표면에 형성된다.

JP-A-10-193266호는 본 발명자에 의해 제안된 유리질 결합공구의 방법을 개시하고 있다. 이 방법은 소정의 소정의 프린팅 패턴을 가진 스크린을 지지몸체상에 위치시키는 단계; 페이스트에 분산된 유기질 본드와 숫돌입자를 포함하는 페이스트를 스크린을 통해서 지지몸체상에 도포하는 단계; 그리고 도포된 페이스트를 소결하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

하지만, 폴리싱패드를 드레싱하는 작업은 전착 다이아몬드 공구로 이루어지는데, 여기에서 다이아몬드 숫돌입자는 전착결합으로서 Ni메탈에 의해 베이스 메탈에 결합되어, Ni메탈은 폴리싱유체내로 추출되고 이에 따라 특히 폴리싱유체가 강산유체인 경우, Ni메탈에 의해 가공물이 오염된다. 더욱이, 전착 다이아몬드 공구는 숫돌층에서 숫돌입자의 임의의 배열로 인해 모든 숫돌입자가 충분한 결합력으로 베이스 메탈에 결합되지 않는 단점을 가지고 있어서, 베이스 메탈에 견고하게 결합되지 않은 다소의 숫돌입자는 베이스 메탈로부터 제거되고 그러므로 폴리싱패드에 머물게 된다. 가공물은 숫돌입자에 의해 상처나거나 또는 손상되어 숫돌입자는 폴리싱패드상에 머물러 있다.

숫돌입자가 사용되지 않는 JP-A-10-71559호에 개시된 드레서는 베이스 메탈에 다중의 돌출부를 형성하는 공정 그리고 또한 증기상 합성방법에 의해 다이아몬드 박막을 형성하는 공정이 필요하여, 결과적으로 상당한 제조원가의 증가를 야기한다. JP-A-10-44023호 및 JP-A-10-138120호에 개시된 드레서는 역시 제조에 상당한 비용이 든다.

숫돌입자와 유리질 본드를 포함하는 페이스트가 스크린을 통해 지지몸체에 도포되는 JP-A-10-193266호에 개시된 방법에서, 각각의 숫돌입자가 40㎛보다 큰 다이아몬드를 가진 숫돌입자의 가능한 침전으로 인해, 숫돌입자는 페이스트에서 충분히 분산될 것 같지 않다. 그러므로, 지지몸체에 도포되는 페이스트는 소결단계에서 숫돌입자의 응집으로 지지몸체에 고정될 수 있다.

그러므로, 본 발명의 목적은 지지몸체로부터 숫돌입자의 제거가 최소로 되고 따라서 폴리싱공구 및 폴리싱공구에 의해 폴리싱되는 가공물의 오염이나 손상이 방지되고, 그리고 제작하는데 저렴한 구조를 가진 유리질 결합공구를 제공하는 것이다.

본 발명의 제 2 목적은 이러한 유리질 결합공구를 만드는 적절한 방법을 제공하는 것이다.

상기한 제 1 목적은 (a) 지지몸체; (b) 지지몸체의 가공면에 형성되는 유리질 결합층; 그리고 (c) 지지몸체의 가공면에 대하여 고정되도록 유리질 결합층에 의해 지지되고 그리고 인접한 숫돌입자들 사이의 간격으로 서로 이격되어 있는 복수의 숫돌입자;를 포함하고 있는 유리질 결합공구를 제공하는 본 발명의 제 1 면에 따라서 달성될 수 있다.

본 발명의 제 1 면에 따른 유리질 결합공구에서, 유리질 결합공구에 결합된 숫돌입자는 서로에 대하여 이격되도록 서로 상대적으로 위치하여, 각각의 숫돌입자는 유리질 결합층의 증가된 면적에서 결합된다. 그러므로, 모든 숫돌입자는 충분 히 큰 결합강도로 유리질 결합층에 결합되고, 그러므로 이러한 유리질 결합공구가 가공물을 폴리싱 또는 연삭하기 위해 폴리싱 또는 연삭공구로서 사용될 때 숫돌입자가 유리질 결합층 또는 지지몸체로부터 제거되는 것을 방지한다. 이러한 유리질 결합공구에 의해 폴리싱 또는 연삭된 가공물, 또는 폴리싱 및 연삭공구에 의해 폴리싱 또는 연삭되는 가공물 및 이러한 유리질 결합공구에 의해 드레싱된 연삭공구는 숫돌입자의 제거에 의해 불리하게 오염되거나 손상되는 것이 방지된다. 유리질 결합공구는 연속적인 폴리싱 또는 연삭작업을 통해서 그 절삭의 예리함을 유지하고, 그리고 따라서 높은 안정성으로 우수한 폴리싱 또는 연삭성능을 나타낸다. 이러한 장점에 비추어, 본 발명의 유리질 결합공구는 웨이퍼의 상당히 소량의 표면을 폴리싱하므로써 반도체 웨이퍼의 표면에 높은 정밀도의 평면도를 보장하는데 필요로 하는 폴리싱패드를 드레싱하기에 적합하다.

유리질 결합공구는 다른 장점을 제공한다. 예를 들면, 유리질 결합공구의 일부를 구성하는 지지몸체는 통상의 지지몸체로 구성될 수 있다. 즉, 통상의 지지몸체는 통상의 지지몸체에 특정 가공의 필요성없이 본 발명의 유리질 결합공구의 지지몸체로서 사용될 수 있다.

본 발명의 유리질 결합공구에서, 숫돌입자의 응집은 방지되어, 각각의 숫돌입자는 자체의 폴리싱 또는 연삭성능을 충분히 나타낸다. 이것은 본 발명의 각각의 유리질 결합공구에 사용되는 숫돌입자의 총량을 감소시킬 수 있어서, 제조비용의 감소를 이룰 수 있다.

각각의 숫돌입자가 유리질 결합층에 증가된 표면적으로 결합되는 본 발명의 유리질 결합공구에서, 유리질 결합층의 두께가 감소되어도, 모든 숫돌입자는 충분히 큰 결합강도로 유리질 결합층에 결합된다. 유리질 결합층의 감소된 두께는 소성단계후에, 즉 공구의 제조후에 유리질 결합층으로부터 숫돌입자의 돌출을 촉진하여, 유리질 결합공구는 초기의 사용전에, 투루잉(truing)작업을 하지 않는다. 즉, 유리질 결합공구는 투루잉 작업없이 초기의 사용에도 우수한 폴리싱 또는 연삭성능을 나타낸다.

본 발명의 유리질 결합공구의 지지몸체는 임의의 금속재료를 포함시키지 않고, 알루미나 또는 실리콘 니트리드와 같은 세라믹 또는 유리재료로 만들 수 있다. 또한 이러한 관점에서, 본 발명의 유리질 결합공구는 금속오염이 없어야 하는 반도체 웨이퍼를 위한 CMP작업을 수행하는데 사용되는 폴리싱패드를 드레싱하는데 적합하다.

숫돌입자, 유리질 결합층 및 지지몸체의 열팽창계수는 실제로 동일한 것이 바람직하다. 즉, 숫돌입자와 유리질 결합층사이의 열팽창계수의 차이 그리고 지지몸체와 유리질 결합층사이의 열팽창계수의 차이는 소성단계에서 공구의 크랙을 방지하기 위해서, 바람직하게는 5×10^-6, 더욱 바람직하게는 4×10^-6, 더욱바람직하게는 3×10^-6이다.

본 발명의 제 1 면의 제 1 바람직한 형태에 따라서, 숫돌입자의 각각이 유리질 결합층의 면으로부터 돌출하는 거리가 숫돌입자의 직경의 20-70%에 상응하도록 숫돌입자는 유리질 결합층의 면으로부터 돌출한다. 이러한 구성은 유리질 결합층 에 의해 유지된는 숫돌입자가 충분히 높은 결합강도를 가지도록 하여, 숫돌입자가 지지몸체 또는 유리질 결합층으로부터 제거되는 것을 방지한다. 각각의 숫돌입자의 돌출거리가 숫돌입자의 직경의 70%보다 크면, 숫돌입자는 충분히 높은 결합강도로 유리질 결합층에 의해 유지될 수 없다. 각각의 숫돌입자의 돌출거리가 숫돌입자의 직경의 20%보다 작으면, 유리질 결합공구의 드레싱성능은 감소된다.

본 발명의 제 1 면의 제 2 바람직한 형태에 따라서, 숫돌입자는 지지몸체의 가공면에 점점이 산재되어 있도록 서로에 대하여 위치되어 있다.

본 발명의 제 1 면의 제 3 바람직한 형태에 따라서, 숫돌입자는 인접한 상기 숫돌입자사이에서 간격이 소정의 범위로 유지되도록 서로에 대하여 위치되어 있다.

본 발명의 제 1 면의 제 4 바람직한 형태에 따라서, 숫돌입자는 유리질 결합층의 전구체(precursor)에 의해 서로에 대하여 위치되어 있다. 유리질 결합층의 전구체는 아래에서 설명하는 패턴층에 상응하게 해석될 수 있다.

본 발명의 제 2, 제 3 및 제 4 바람직한 형태의 유리질 결합공구는 상기한 바와같이 본 발명의 제 1 면의 유리질 결합공구의 장점과 동일한 장점을 제공하고, 그리고 추가적인 장점은 아래에서 설명하는 바람직한 실시예와 실예의 설명으로부터 명백할 것이다.

본 발명의 제 1 면의 제 5 바람직한 형태에 따라서, 공구는 폴리싱면에서 막힘을 제거하기 위해 폴리싱패드의 폴리싱면과 미끄럼접촉하게 되는 드레싱공구로서 사용되도록 유리질 결합공구가 설계되어 있다. 제 5 바람직한 형태의 유리질 결합공구는 복수의 제 1 숫돌입자로서 복수의 숫돌입자에 더하여, 평균직경이 제 1 숫 돌입자의 평균직경보다 작은 복수의 제 2 숫돌입자를 더 포함하고 있으며; 지지몸체의 가공면은 폴리싱패드의 폴리싱면에 가압하는 그리고 지지몸체의 표면층의 일부를 구성하는 드레싱면이고, 지지몸체의 적어도 표면층은 무기재료로 만들고; 제 2 숫돌입자는 지지몸체의 드레싱면에 대하여 고정되도록 유리질 결합층에 의해 유지되고, 제 2 숫돌입자는 서로 혼합되어 있고, 그리고 제 2 숫돌입자는 제 1 숫돌입자들 사이에 위치하고 제 1 숫돌입자로부터 이격되어 있다.

이러한 제 5 바람직한 형태에 따라서, 적어도 표면층이 무기재류로 만들어지는 지지몸체의 드레싱표면에서, 서로로부터 이격되는 제 1 숫돌입자는 유리질 결합층, 즉 무기 결합층에 의해 유지되는 한편, 평균직경이 제 1 숫돌입자의 평균직경보다 작은 제 2 숫돌입자는 또한 유리질 결합층에 의해 유지되어 제 2 숫돌입자는 서로 함께 혼합된다. 이러한 구성은 강산 유체가 폴리싱유체로서 사용될지라도 금속성분의 추출 또는 유출을 방지하여, 가공물의 오염의 위험성을 제거한다. 더욱이, 인접 제 1 숫돌입자들 사이의 제 2 숫돌입자의 존재는 유리질 결합층이 폴리싱패드와 접촉하는 것을 방지하여, 유리질 결합층의 파손을 피할 수 있다.

이러한 제 5 바람직한 형태의 유리질 결합공구의 지지몸체는 드레싱공구로서 작용하기 위해 충분히 높은 정도의 강도와 인성 그리고 높은 정도의 화학적 안정성을 가진 적절한 세라믹재료로 만들 수 있다. 이러한 세라믹재료는 알루미나 Al₂O₃, 실리콘 니트리드 Si₃N₄, 실리콘 카바이드 SiC, 지르코니아 및 멀라이트, 또는 높은 용융점을 가진 유리로부터 선택된 무기재료의 소결체가 될 수 있다. 제 5 바람직한 형태의 유리질 결합공구의 유리질 결합층은 충분히 높은 정도의 강도와 인성 그리고 지지몸체의 용융점보다 낮은 용융점을 가진 붕규산 유리(borosilicate glass), 결정 유리, 실리카 유리, 알루미나, 실리콘 니트리드, 실리콘 카바이드, 멀라이트, 지르코니아 또는 다른 세라믹 분말로 만들 수 있다. 지지몸체 및 유리질 결합층을 위한 이러한 적절히 선택된 재료는 폴리싱유체내로의 금속성분의 유출을 방지하는데 효과적이어서, 가공물이 유출 금속성분에 의해 오염되는 것을 방지할 수 있고, 그리고 지지몸체 또는 유리질 결합층으로부터 숫돌입자의 제거를 피할 수 있어서, 가공물이 상처나는 것을 방지할 수 있다.

제 5 바람직한 형태의 유리한 장치에 따라서, 유리질 결합층은 SiO₂의 함유량이 40-70 중량%이고 그리고 B₂O₃의 함유량이 10-30 중량%가 되도록 적어도 SiO₂ 및 B₂O₃를 포함하는 붕규산 유리로 이루어져 있다. 붕규산 유리의 화학적 성분은 예를 들면, 40-70 중량%의 SiO₂, 0-20 중량%의 Al₂O₃, 10-30 중량%의 B₂O_3, 0-10 중량%의 알칼리 토금속으로부터 선택된 적어도 한종류의 금속산화물 RO, 그리고 0-10 중량%의 알칼리금속으로부터 선택도니 적어도 한종류의 금속산화물 R₂O을 포함할 수 있다. 이러한 배열은 저온에서 유리질 결합층을 소성 또는 태울수 있게 하여, 유리질 결합공구의 제조를 촉진한다.

제 5 바람직한 형태의 다른 유리한 배열에 따라서, 제 1 숫돌입자는 제 2 숫돌입자보다 더 높은 정도의 경도를 가진다. 제 1 및 제 2 숫돌입자는 다이아몬드, CBN, 알루미나, 실리콘 카바이드, 실리콘 니트리드, 멀라이트, 이산화규소(SiO₂) 또는 다른 재료로 만들 수 있다. 예를 들면, 제 1 숫돌입자는 #100/#120의 입자크기를 가진 다이아몬드 숫돌입자일 수 있는 한편, 제 2 숫돌입자는 #150/#180의 입자크기를 가진 알루미나 숫돌입자일 수 있다. 이러한 배열에 따라서, 폴리싱을 드레싱하는 작용을 하는 제 1 숫돌입자는 비교적 높은 경도를 가지고 있는 한편, 유리질 결합층이 폴리싱패드와 접촉하는 것을 방지하는 작용을 하는 제 2 숫돌입자는 비교적 낮은 경도를 가지고 있고 그리고 비교적 싼 재료로 만들어서, 유리질 결합공구의 제조원가를 줄인다.

제 5 바람직한 형태의 다른 유리한 배열에 따라서, 제 1 숫돌입자의 수에 대한 제 2 숫돌입자의 수의 비율은 1-10, 또는 바람직하게는 2-5이다. 이러한 배열은 각각의 하나의 제 1 숫돌입자에 가해지는 부하를 증가시키는데 효과적이어서, 우수한 드레싱성능을 제공한다. 상기한 비율이 1 또는 2보다 작으면, 말하자면 제 2 숫돌입자의 수에 대한 제 1 숫돌입자의 수가 너무 증가하면, 제 1 숫돌입자에 가해진 부하는 너무 작게 되어, 드레싱성능을 감소시킨다. 한편, 상기한 비율이 5 또는 10보다 높으면, 말하자면, 제 2 숫돌입자의 수에 대한 제 1 숫돌입자의 수가 너무 줄어들면, 각각의 제 1 숫돌입자에 가해된 부하는 너무 크게 되어, 숫돌입자의 제거가능성이 증가하여 바람직스럽지 못하다.

상기한 제 2 목적은 본 발명의 제 2 면에 따라서 달성될 수 있는데, 이것은 본 발명의 상기한 제 1 면에서 한정된 바와같은 유리질 결합공구를 만드는 방법을 제공한다. 본 방법은 (ⅰ) 지지몸체의 가공면에서 소정의 패턴으로 유리질 본드를 포함하고 있는 패턴층을 형성하는 단계; (ⅱ) 패턴층이 건조되기전에 패턴층상에 숫돌입자를 뿌리는 단계; 그리고 (ⅲ) 지지몸체의 가공면에서 소정의 패턴으로 배열되고 그리고 패턴층에 접착되는 숫돌입자와 패턴층을 소성시키는 단계;를 포함하고 있다.

본 발명의 유리질 결합공구는 높은 효율로 그리고 줄어든 비용으로 본 발명의 제 2 면의 이러한 방법에 따라서 만들 수 있다. 본 방법은 유리질 결합공구를 제공하는데 여기에서 숫돌입자는 지지몸체의 가공면에 평행한 방향으로 배열되어 숫돌입자는 단일층을 형성하고, 그리고 각각의 숫돌입자의 낮은 부분은 유리질 결합층에 새겨있는 한편 각각의 숫돌입자의 상부는 유리질 결합층에 의해 덮혀 있는 것이 아니고 유리질 결합층으로부터 돌출해 있다. 더욱이, 본 방법은 여러가지 패턴으로 지지몸체에서 숫돌입자를 배열할 수 있다. 그 목적에 따라서 지지몸체상에 숫돌입자를 적절히 배열하므로써, 그 목적에 따라 적절한 숫돌입자 유지성능 및 폴리싱성능을 가진 유리질 결합공구를 만들 수 있다.

JP-A-10-193266호에서, 본 발명자는 지지몸체에 유리질 본드에 의해 결합된 숫돌층을 형성하도록 서로 협력하는 숫돌입자와 지지몸체를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리질 결합공구를 제안하고 있다. 본 발명자는 더 연구를 거듭하여 본 발명을 이루었는데, 본 발명은 지지몸체의 가공면에 대한 숫돌입자의 위치가 2차원적으로 또는 3차원적으로 더 정확하게 제어가능한 유리질 결합공구를 제공한다.

본 발명의 제 2 면의 제 1 바람직한 형태에 따라서, 본 방법은 (ⅳ) 지지몸체의 가공면에서 유리질 본드를 포함하는 기초층(backing layer)을 형성하는 단계; 그리고 (ⅴ) 기초층에서 소정의 패턴으로 유리질 본드를 포함하는 패턴층을 형성하는 단계;를 더 포함하고 있다.

본 발명의 제 2 면의 제 2 바람직한 형태에 따라서, 본 방법은 (ⅵ) 지지몸체의 가공면상에 유리질 본드를 포함하는 슬러리 및 페이스트중 하나를 도포하여, 지지몸체의 가공면에 숫돌입자의 각각을 둘러싸는 코팅층을 형성하는 단계;를 더 포함하고 있다.

본 발명의 제 1 면의 제 5 바람직한 형태에서 상기한 유리질 결합공구는 (ⅶ) 제 1 숫돌입자의 수에 대하여 제 2 숫돌입자의 수의 소정의 비율로 서로 제 1 및 제 2 숫돌입자를 혼합하는 단계; (ⅷ) 제 1 숫돌입자의 평균직경의 30%보다 큰 그리고 제 1 숫돌입자의 평균직경보다 작은 직경을 각각 가진 복수의 도트(dot)로 이루어진 도트 패턴으로 패턴층이 드레싱면에서 숫돌입자 접착 페이스트로 형성되도록, 드레싱면에서 숫돌입자 접착 페이스트를 프린팅하는 단계; (ⅸ) 제 1 및 제 2 숫돌입자가 패턴층에 접착되도록, 상기 드레싱면상에 형성된 패턴층상에 제 1 및 제 2 숫돌입자를 뿌리는 단계; (ⅹ)패턴층에 접착되지 않은 제 1 및 제 2 숫돌입자중 다른 것을 제거하는 단계; 그리고 (xi)지지몸체의 드레싱면에 대하여 고정되기 위해, 상기한 제 1 및 제 2 숫돌입자가 유리질 결합층에 의해 유지되도록 제 1 및 제 2 숫돌입자와 패턴층을 소성시키는 단계;를 포함하고 있다.

본 방법에 따라서, 제 1 및 제 2 숫돌입자의 혼합물은 각각 제 1 숫돌입자의 평균직경보다 작은 그리고 제 1 숫돌입자의 평균직경의 30%보다 큰 직경을 가진 복 수의 도트패턴으로 드레싱면에 형성된 패턴층상에 뿌려서, 제 1 및 제 2 숫돌입자는 패턴층에 부착된다. 패턴층에 접착되지 않은 제 1 및 제 2 숫돌입자의 다른 것은 제거되고, 그리고 패턴층 및 제 1 및 제 2 숫돌입자의 접착된 것들은 소성단계에서 소성되어, 제 1 및 제 2 숫돌입자중 접착한 것은 지지몸체의 드레싱면에 대하여 고정되도록 유리질 결합층에 의해 유지된다.

본 방법에 따라서 만들어진 유리질 결합공구에서, 제 1 숫돌입자는 서로 이격되고 그리고 드레싱면에 대하여 고정되도록 유리질 결합층에 의해 유지되는 한편, 제 2 숫돌입자는 드레싱면에 대하여 고정되도록 유리질 결합층에 의해 유지되고 그리고 서로 함께 혼합되어 제 2 숫돌입자는 제 1 숫돌입자들 사이에 위치하고 그리고 제 1 숫돌입자로부터 이격되어 있다. 드레싱면에 의해 부분적으로 구성되는 적어도 표면층은 무기재료로 만들므로, 강산 용액이 폴리싱액으로서 사용될지라도 금속성분의 유출의 위험성은 없다. 평균직경이 제 1 숫돌입자의 평균직경보다 작은 제 2 숫돌입자는 서로로부터 이격되어 위치되거나 또는 제 1 숫돌입자로부터 이격되어 위치되므로, 각각의 제 2 숫돌입자는 충분하게 큰 결합강도로 유리질 결합층에 증가된 표면적으로 결합된다. 더욱이, 유리질 결합층에서 제 1 숫돌입자들사이의 제 2 숫돌입자의 존재는 유리질 결합층이 폴리싱패드와 접촉하는 것을 방지하여, 유리질 결합층의 파손을 피할 수 있다.

숫돌입자 접착 페이스트는 바람직하게 높은 점성을 가진 슬러리액이 될 수 있으며, 유기용제, 물 또는 다른 용제에 분산된 무기 결합제 분말을 포함하고, 그리고 필요에 따라, 무기 결합제 분말의 응집을 억제하는 작용을 하는 분산제, 드레 싱면에서 페이스트의 프린팅을 촉진하기위해 숫돌입자 접착 페이스트의 점도를 증가시키는 작용을 하는 농축제, 그리고 숫돌입자 결합 페이스트가 건조될 때, 무기 결합제 분말을 기재에 결합하는 작용을 하는 점결제를 더 포함한다. 분산제, 농축제 및 점결제는 소성단계에서 흩어진다.

바람직하게, 본 방법은 숫돌입자 접착 페이스트가 프린트되기전에, 지지몸체의 드레싱면의 전체에 무기 결합제 페이스트를 도포하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이러한 무기 결합제 도포 단계에서, 무기 결합제 페이스트는 제 1 숫돌입자가 충분히 큰 결합강도로 지지몸체에 결합되는 것을 허용하는 충분하게 큰 양으로 지지몸체의 드레싱면에 도포된다. 그러므로, 숫돌입자 접착 페이스트는 이러한 무기 결합제 도포 단계가 수행되지 않는, 말하자면 제 1 및 제 2 숫돌입자가 단지 숫돌입자 접착 페이스트에 의해 지지몸체에 고정되는 만큼의 크지 않는 두께로 프린트된다. 다시 말해서, 숫돌입자 접착 페이스트가 프린트되기 전에, 이러한 무기 결합제 도포 단계가 수행되는, 그렇게 크지 않은 숫돌입자 접착 페이스트의 두께는 프린트된 숫 접착 페이스트의 두께가 단지 숫돌입자 접착 페이스트에 제 1 및 제 2 숫돌입자가 접착되도록 허용하기 위해 충분히 크게 되어 있는 한, 그렇게 크지 않다. 그러므로, 숫돌입자 접착 페이스트를 프린팅하는 작업은 숫돌입자 접착 페이스트의 도트패턴의 도트의 적하(dripping)의 위험성이 없이 촉진될 수 있는데, 이 적하는 프린트된 숫돌입자 접착 페이스트의 두께가 매우 큰 곳에서 일어날 수 있다.

패턴층의 도트는 바람직하게, 도트의 밀도가 전체적인 드레싱면상에서 일정하여, 드레싱면에 배열되어 있어서 단위면적당 도트의 수는 드레싱면의 전체에 걸쳐서 일정하다. 이러한 배열은 각각의 제 1 숫돌입자에 서로에 대하여 가해된 부하를 실제로 동일하게 하는데 효과적이어서, 제 1 숫돌입자의 제거를 방지하고 그리고 폴리싱효율을 증가시킨다.

각각의 도트는 바람직하게 제 1 숫돌입자의 평균직경의 30-70%에 상응하는 직경을 가지고 있어서, 각각의 제 1 숫돌입자는 숫돌입자가 드레싱면에 형성된 패턴층상에 뿌려질 때 도트의 상응하는 것에 접착된다.

(바람직한 실시예의 상세한 설명)

먼저, 도 1a 내지 도 1d를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따라 구성된 유리질 결합공구를 만드는 공정이 도시되어 있다. 각각의 도 1a 내지 도 1d는 각각의 상부 및 하부에서 유리질 결합공구의 평면도 및 단면도를 가지고 있다.

(1) 유리질 본드를 포함하고 있는 페이스트가 도 1a에 도시된 바와같이, 지지몸체(1)의 표면에서 소정의 두께를 가진 기초층(2)을 형성하도록 지지몸체(1)의 가공면의 전체에 프린트되어 있다. 프린팅 작업은 기초층(2)이 소정의 일정한 두께를 가질 때까지 반복된다. 즉, 다중층 프린팅 작업이 수행된다. 기초층(2)은 지지몸체(1)의 가공면에서 페이스트를 프린팅하는 대신에, 가공면에서 페이스트를 분무하므로써 역시 형성될 수 있다. 상기한 가공면은 공구가 드레싱면공구로서 사용될 때 드레싱면에 상응하게 그리고 공구가 연삭 또는 폴리싱 공구로서 사용될 때 연삭 또는 폴리싱면에 상응하게 해석될 수 있다.

(2) 기초층(2)은 일정한 범위까지 응고되도록 건조된다.

(3) 유리질 본드를 포함하는 다른 페이스트는 소정의 패턴, 즉 기초층(2)에서 도트패턴으로 프린트된다. 페이스트는 도 1b에 도시된 바와같이, 기초층(2)에 소정의 크기를 각각 가진 복수의 도트로 이루어진 패턴층(3)을 형성하도록, 적절한 마스킹수단을 사용하므로써 기초층(2)에 프린트된다. 도트는 인접한 도트들 사이에서 소정의 피치로, 격자형상으로 배열되도록 서로에 대하여 위치된다.

(4) 복수의 숫돌입자(4)는 패턴층(3)이 건조되기 전에, 지지몸체(1)의 전체적인 가공면상에 분산되거나 뿌려진다.

(5) 패턴층(3)은 일정한 범위까지 응고되도록 건조된다.

(6) 패턴층(3)이 건조될 때, 패턴층(3)의 도트상에 위치하는 뿌려진 숫돌입자(4)들은 패턴층(3)에 고정되어, 숫돌입자(4)는 또한 도 1c에 도시한 바와 같이, 격자에 배열된다.

(7) 지지몸체(1)는 가공면을 역전시키거나 또는 선회시키고, 그리고 진동 테이블 또는 작은 진동장치를 사용하여 진동되어, 패턴층(3)의 도트사이에 위치하는, 그리고 패턴층(3)의 도트에 결합되지 않은 다른 숫돌입자(4)는 지지몸체(1)로부터 탈락하거나 또는 제거된다. 제거된 숫돌입자는 재사용을 위해서 재순환된다.

(8) 기초층 및 패턴층(2, 3)은 유리질 본드에 포함된 세라믹 또는 유리성분의 종류에 따라 미리 결정되는 소성조건하에서 소성되어, 유리질 결합층(5)은 지지몸체(1)상에 형성된다.

본 발명의 제 1 실시예의 유리질 결합공구를 만드는 공정의 상기 설명에서, 소정의 패턴으로 슬러리 또는 페이스트를 페인팅하기 위해 사용되는 상기 설명한 마스킹수단은 예를 들면, 소정의 패턴을 형성하는 철망을 가진 스테인레스 메쉬 스 크린, 또는 소정의 패턴을 형성하도록 서로 협력하고 그리고 이들을 통해 형성된 구멍을 가진 메탈 마스크가 될 수 있다. 이러한 적절한 마스킹수단을 사용하므로써, 소정의 패턴에 따라서 패턴층(3)을 용이하게 형성할 수 있고, 이에 따라 유리질 결합공구의 필요한 드레싱 또는 연삭성능에 따라 패턴층(3)에 결합된 숫돌입자(4)의 수, 밀도, 분포 및 배열을 제어하거나 또는 결정하는 높은 자유도를 제공한다. 다시 말해서, 지지몸체(1)의 가공면의 원하는 부분에 숫돌부분 및 비숫돌부분을 용이하게 위치시킬 수 있는 한편, 지지몸체(1)의 가공면의 부분위치에 숫돌입자(4)의 바람직스럽지못한 응집을 방지한다.

도트패턴에서 숫돌입자(4)의 배열을 보장하기 위해, 각각의 상기한 도트는 바람직하게 숫돌입자(4)의 평균 직경 또는 크기의 25-80% 또는 더욱 바람직하게 30-70%의 직경 또는 크기를 가지고 있어서, 2개 이상의 숫돌입자(4)가 도트의 각각의 하나에 결합되는 것을 방지하는데, 다시 말해서 숫돌입자(4)의 바람직스럽지못한 응집을 방지한다.

지지몸체(1)에 프린트 또는 스프레이되는 페이스트의 두께는 적절하게 결정되어, 숫돌입자(4)는 소성단계에서 형성된 유리질 결합층(5)에 의해 상부에서 덮히지않는다. 소성단계후에, 유리질 결합층(5)으로부터 숫돌입자(4)의 상부가 돌출하면, 유리질 결합공구는 최초의 사용전에 트루잉 작업을 하지 않는다. 즉, 유리질 결합공구는 트루잉작업없이 최초의 사용에서도 기대되는 연삭성능을 나타낸다. 페이스트의 두께를 제어하므로써 각각의 숫돌입자(4)를 유리질 결합층(5)내에 박아넣는 또는 변위되는 간격을 제어할 수 있다. 다시 말해서, 숫돌입자(4)를 유지하는 힘은 페이스트의 두께를 제어하므로써 조절될 수 있다.

페이스트가 지지몸체(1)상에서 프린트되는 페이스트의 두께는 페이스트의 점도, 프린팅 조건 그리고 프린팅작업의 수를 제어하므로써 제어될 수 있다. 슬러리가 지지몸체(1)상에서 스프레이장치를 사용하여 스프레이되는 슬러리의 두께는 슬러리의 점도, 스프레이장치의 운동속도 그리고 스프레이작업의 수를 제어하므로써 제어될 수 있다.

페이스트 또는 슬러리는 바람직하게 물과 같은 무기용제 또는 유기용제에 분산되는 세라믹 본드를 포함할 수 있다. 페이스트 또는 슬러리는 페이스트 또는 슬러리가 건조할 때 숫돌입자(4)의 유지성능을 증가시키는 작용을 하는 점결제, 세라믹 본드의 성분의 응집을 방지하는 작용을 하는 분산제, 그리고 다른 첨가제를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 유리질 결합공구를 만드는 상기한 공정에서, 비교적 큰 크기를 각각 가지고 있는 숫돌입자(4)들은 비교적 큰 무게로 인하여 비교적 큰 간격으로 유리질 결합층(5)내에 박히거나 또는 변위되는 한편, 비교적 작은 크기를 각각 가진 숫돌입자(4)들은 유리질 결합층(5)을 형성하도록 패턴층(3)과 기초층(2)이 용융되는 소성단계에서, 비교적 작은 간격으로 인해 비교적 작은 간격으로 유리질 결합층(5)내에 박히거나 또는 변위된다. 따라서, 각각의 숫돌입자(4)가 유리질 결합층(5)으로부터 돌출하는 간격은 서로 적절히 동일해져서, 트루잉작업이 없이도 최초의 사용에서 유리질 결합공구는 적절한 연삭력을 제공한다. 숫돌입자(4)의 돌출간격을 서로 더욱 같게하기 위해서, 알루미나 베이스의 형태로 웨이트(6)가 소성단계에서, 숫돌입자(4)에 넣어 사용될 수 있거나, 또는 대안으로서, 지지몸체(1)는 도 2a 및 도 2b에 도시한 바와 같이, 소성단계에서 표면 플레이트(7)에 놓이도록 꺼꾸로 역전시키거나 또는 선회시킬 수 있다. 각각의 웨이트(6)와 표면 플레이트(7)는 평탄한 플레이트에 대응한다.

숫돌입자(4)는 서로에 대하여 위치하여 인접 숫돌입자(4)의 중심 사이의 평균거리는 숫돌입자(4)의 평균거리의 1.5배 이상이고, 또는 더욱 바람직하게는, 평균거리는 평균직경의 1.8-10배이다. 이러한 배열은 숫돌입자(4)의 응집을 방지하고, 그러므로 지지몸체(1)의 가공면의 막힘을 최소로 하고 그리고 지지몸체(1)의 가공면의 예리함을 개선한다. 그러므로, 모든 숫돌입자(4)가 드레싱하는데 충분한 기능을 가지고 있으므로, 유리질 결합공구를 위해 사용되는 숫돌입자(4)의 수는 줄어들 수 있다.

숫돌입자(4)는 유리질 결합층(5)으로부터 돌출하여, 각각의 숫돌입자(4)가 유리질결합층(5)의 표면으로부터 돌출하는 거리는 숫돌입자(4)의 직경의 20-70%에 상응한다. 동시에, 숫돌입자(4)는 유리질 결합층(5)에 부분적으로 박혀 있어서, 각각의 숫돌입자(4)가 층(5)의 두께방향으로 유리질 결합층(5)에 박혀진 거리는 숫돌입자(4)의 평균직경의 30% 이상에 상응한다. 숫돌입자(4)와 유리질 결합층(5) 사이의 이러한 위치관계는 패턴층(3)의 두께 그리고 기초층(2)의 두께를 적절히 제어하므로써 설정된다. 각각의 숫돌입자(4)의 돌출거리가 너무 크면, 숫돌입자(4)는 유리질 결합공구가 드레싱공구로서 사용될 때 유리질 결합층(5)으로부터 용이하게 제거된다. 한편, 돌출거리가 너무 작으면, 유리질 결합공구의 드레싱 성능은 감소된다.

지지몸체(1)는 알루미나, 멀라이트, 실리콘 니트리드, 실리콘 카바이드, 지르코니아 그리고 공구로서 작용하기위한 충분히 높은 정도의 강도 및 인성을 가진 다른 세라믹재료중 적어도 하나로 이루어진 재료로 만들어진다.

페이스트에 포함된 유리질 본드는 붕규산 유리, 결정 유리, 수정 유리, 알루미나, 질화 알루미늄, 실리콘 니트리드, 멀라이트, 지르코니아, 그리고 다른 세라믹재료중 적어도 하나를 포함한다. 유리질본드는 저온에서 충분히 소결되도록 바람직하게 유리질이다. 유리질 본드는 바람직하게 숫돌입자(4)의 비중보다 낮은 비중 그리고 750℃ 이하의 연화점을 가지고 있어서, 유리질 결합층(5)은 숫돌입자(4)가 유리질 결합층(5)내로 박히도록 녹아서, 숫돌입자(4)를 유지한다.

유리질 본드의 하나의 바람직한 성분은 다음과 같다.

SiO₂: 40-70 중량%

Al₂O₃: 10-20 중량%

B₂O₃: 10-20 중량%

RO: 2-10 중량% (R은 알칼리 토금속으로부터 선택된 적어도 하나의 금속종류), 그리고

R₂O: 2-10 중량% (R은 알칼리 금속으로부터 선택된 적어도 하나의 금속종류)

지지몸체(1)와 유리질 결합층(5)이 화학적으로 안정된 각각의 세라믹재료로 만들어진 본 발명의 유리질 결합공구는 공구로부터 금속성분의 영향을 받지 않는 데, 예를 들면, 공구는 폴리싱유체가 강산 또는 강알칼리 유체일지라도 상기한 CMP작업에서 폴리싱패드를 드레싱하는데 사용된다.

숫돌입자(4)는 다이아몬드, CBN 및 다른 초 숫돌입자중에서 선택된 적어도 한종류, 및/또는 알루미나(용해된 알루미나 및 솔-겔(sol-gel)소결 숫돌입자), 실리콘 카바이드, 실리콘 니트리드중에서 선택된 적어도 한종류 그리고 다른 일반적으로 적용되는 숫돌입자로 이루어질 수 있다.

지지몸체(1), 유리질 결합층(5) 및 숫돌입자(4)의 재료는 필요한 드레싱 또는 연삭성능 및 각각의 열팽창계수를 감안하여 적절히 결정할 수 있다. 제조공정에서, 소성단계에서 공구의 균열을 방지하기 위해서, 지지몸체(1), 유리질 결합층(5) 및 숫돌입자(4)의 열팽창계수는 서로 적절히 동일한 것이 바람직하다. 즉, 이들 사이의 차이는 3×10^-6 이하, 더욱 바람직하게는 2×10^-6 이하, 그리고 더욱 더 바람직하게는 1×10^-6 이하이다.

다음에 도 3a-d를 참조하면서, 본 발명의 제 2 실시예에 따라 구성된 유리질 결합공구를 만드는 방법을 설명한다. 각각의 도 3a-d는 각각의 상부 및 하부에서 유리질 결합공구의 평면도 및 단면도를 가지고 있다.

(1) 유리질 본드를 포함하는 페이스트는 지지몸체(1)의 가공면에 소정의 패턴, 즉 도트패턴으로 프린트된다. 즉, 페이스트는 도 2a에 도시된 바와같이, 지지몸체(11)의 가공면에서 소정의 크기를 각각 가진 복수의 도트로 구성되는 패턴층(3)을 형성하도록 적절한 마스킹수단을 사용하므로써 지지몸체(11)의 가공면 에 프린트된다. 도트는 인접 도트사이에서 소정의 피치로 격자형상으로 배열되도록 서로에 대하여 위치해 있다.

(2) 패턴층(3)이 건조되기 전에, 복수의 숫돌입자(13)는 지지몸체(11)의 가공면의 전체에 분산되거나 뿌려진다.

(3) 패턴층(12)은 일정한 범위까지 응고되도록 건조된다.

(4) 패턴층(12)의 도트에 배치된 뿌려진 숫돌입자(13)들은 패턴층(12)이 건조되면서 패턴층(12)에 고정되어, 숫돌입자(13)는 또한 도 2b에 도시된 바와 같이, 격자로 배열된다.

(5) 지지몸체(11)는 가공면을 아래로 선회시키거나 또는 역전시키고, 그리고 진동 테이블 또는 작은 진동장치를 사용하므로써 진동되어, 패턴층(12)의 도트들 사이에 위치하는, 그리고 패턴층(12)의 도트에 결합되지 않은 다른 숫돌입자(13)는 지지몸체(11)로부터 탈락되거나 제거된다. 제거된 숫돌입자는 재사용을 위해 재순환된다.

(6) 유리질 본드를 포함하는 페이스트는 지지몸체(11)의 가공면에 프린트되어, 코팅층(14)은 지지몸체(11)의 가공면에 숫돌입자(13)의 각각을 둘러싸도록 형성된다.

(7) 패턴프린터층(12) 및 코팅층(14)은 유리질 결합에 포함되는 유리질 결합세라믹 또는 유리 성분의 종류에 따라 선정된 소성조건하에서 소성되어, 유리질 결합층(15)이 지지몸체(11)상에 형성된다.

본 발명의 제 2 실시예의 유리질 결합공구를 제작하는 상기 공정에 있어서, 패턴층(12) 및 층(12)에 의해 유지되는 숫돌입자(13)가 코팅층(14)의 형성 이전에 일단 소성되어질 수 있고, 그런다음 패턴층(12) 및 숫돌입자(13)가 코팅층(14)과 함께 코팅층(14)의 형성 이후에 다시한번 소성되어질 수 있다.

숫돌입자(13)와 유리질 결합층(15) 사이의 위치관계는 패턴층(12)의 두께와 코팅층(14)의 두께를 적절히 제어함으로써 제어가능하다.

다음으로 도 4a-도 4d를 참조하여, 본 발명의 제 3 실시예에 따라 구성되는 유리질 결합공구를 제작하는 공정이 설명된다. 도 4a-도 4d 각각은 각각의 상부 및 하부 부분에 유리질 결합공구의 평면도 및 단면도를 가지고 있다.

(1) 유리질 결합부를 포함하고 있는 페이스트는 지지몸체(21)의 가공표면상에 예컨대 도트 패턴과 같은 소정의 패턴으로 프린트된다. 다시 말해, 페이스트는 적절한 마스킹 수단에 의해 지지몸체(21)의 가공표면상에 프린트되어, 도 4a에 도시된 바와 같이 각각이 지지몸체(21)의 가공표면상에서 소정의 크기를 가진 복수의 도트로 이루어진 패턴층(22)를 형성한다. 이 도트들은 인접한 도트들 사이에 소정의 피치로 격자형으로 배열되도록 서로에 대해 위치된다.

(2) 복수의 숫돌입자(23)는 패턴층(22)이 건조되어지기 전에 지지몸체(21)의 전 가공표면상에 살포되거나 뿌려진다.

(3) 패턴층(22)은 건조되어 어떤 정도까지 고형화된다.

(4) 패턴층(22)의 도트상에 배치된, 뿌려진 숫돌입자(23)는 패턴층(22)이 건조될 때 패턴층(22)에 고정되어, 숫돌입자(23) 또한 도 4b에 도시된 바와 같이 격자형으로 배열된다.

(5) 지지몸체(21)는 가공표면이 역전되거나 뒤집어지고, 그런 다음 진동테이블 또는 작은 진동장치를 사용함으로써 진동되어져, 패턴층(22)의 도트들 사이에 위치되고 패턴층(22)의 도트에 결합되지 않은 나머지 숫돌입자(23)들은 지지몸체(21)로부터 떨어져 나가거나 제거된다. 제거된 숫돌입자는 재활용을 위해 재생이용된다.

(6) 유리질 결합부를 포함하고 있는 슬러리는 지지몸체(21)의 가공표면상에 뿌려져, 코팅층(24)이 형성되어 지지몸체(21)의 가공표면상의 각각의 숫돌입자(23)를 둘러싼다.

(7) 패턴프린터층(22) 및 코팅층(24)은 유리질 결합에 포함되는 유리질 결합세라믹 또는 유리 성분의 종류에 따라 선정된 소성조건하에서 소성되어, 유리질 결합층(25)이 지지몸체(21)상에 형성된다.

도 5a-도 5c는 본 발명의 유리질 결합공구내에서의 숫돌입자 배열의 몇가지 도트 패턴을 도시하고 있다. 상술한 실시예에서의 숫돌입자(4, 13, 23)들은 도 5a에 도시된 숫돌입자(40)와 같이 지지몸체상에 격자형으로 배열된다. 하지만, 숫돌입자들은 도 5b에 도시된 숫돌입자(41)와 같이 갈짓자 또는 지그재그 방식으로 배열될 수 있고, 또는 도 5c에 도시된 숫돌입자(42)와 같이 배열될 수 있다. 숫돌입자(42)는 각각이 소정 개수의 숫돌입자(42)로 이루어진 복수의 그룹으로 이루어지는 도트 패턴으로 배열되어 있다. 복수의 그룹은 격자 또는 지그재그 방식 또는 다른 도트 패턴으로 배열된다.

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 유리질 결합공구의 지지몸체의 몇가지 예를 도 시하고 있다. 도 6a는 환형 베이스(50)에 결합된 복수의 만곡형 지지몸체(51)를 도시하고 있다. 만곡형 지지몸체(51)는 환형 베이스(50)의 외주방향으로 배열되고 외주방향으로 서로에 대해 인접하고 있다. 각각의 만곡형 지지몸체(51)상에 숫돌입자들이 배치되고 유리질 결합층에 의해 유지된다. 도 6b는 환형 베이스(60)에 결합된 복수의 디스크형 지지몸체(61)를 도시하고 있다. 디스크형 지지몸체(61)는 환형 베이스(60)의 외주방향으로 배열되고 외주방향으로 서로에 대해 인접하고 있다. 각각의 디스크형 지지몸체(61)상에 숫돌입자들이 배치되고 유리질 결합층에 의해 유지된다.

예

본 발명의 개념을 보다 명확히 하기 위해, 본 발명의 몇가지 예를 설명한다.

본 발명은 설명되는 예들의 상세에 국한되는 것은 아니며, 첨부된 청구의 범위에 정의된 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 당업자에게 고려되어질 수 있는 다양한 변경, 수정 및 개량을 통해 실시되어질 수 있다.

[예 1]

처음에, 전체적으로 디스크형인 지지몸체(1)가 준비되어졌다. 디스크형 지지몸체(1)는 실리콘 니트리드로 만들어졌고, 100mm의 직경과 5mm의 두께를 가졌다. 디스크형 지지몸체(1)는 그것의 외주부분에 8개의 슬릿에 의해 8개의 돌출부로 나누어진 돌출부분을 가졌다. 이들 8개의 돌출부는 45°의 각도 피치로 지지몸체(1)의 원주방향으로 배열되었고, 그것들 각각은 4mm의 폭과 1mm의 높이를 가졌다. 돌출부분을 8개의 돌출부로 나눈 8개의 슬릿 각각은 5mm의 폭과 1mm의 깊이를 가졌 다.

붕규산 유리를 포함하고 있는 페이스트가 지지몸체(1)의 8개의 돌출부 각각의 전체 표면상에 프린트되었다. 프린트 작업은 6번 반복되어, 예컨대 15㎛와 같은 소정의 두께를 가진 기초층(2)이 도 1a에 도시된 바와 같이 지지몸체(1)의 돌출부의 전체 표면상에 형성되어진다. 지지몸체(1) 및 기초층(2)은 그런 다음 오븐내에서 120℃의 온도로 약 5분간 건조되어진다.

붕규산 유리를 포함하고 있는 또다른 페이스트가 적절한 마스킹 수단을 사용함에 의해 기초층(2)상에 패턴프린트되어, 도 1b에 도시된 바와 같이, 각각이 100㎛의 직경을 가진 복수의 도트들로 이루어진 패턴층(3)을 형성하였다. 도트들은 서로에 대해 위치되어 인접한 도트들 사이에 300㎛의 피치로 격자형으로 배열되었다.

#100/#120의 다이아몬드 숫돌입자(4)가 약 #100의 체를 사용하여 지지몸체(1)의 각각의 돌출부상에 뿌려져, 각각 하나의 다이아몬드 숫돌입자(4)가 패턴층(3)의 상응하는 하나의 도트상에 유지되어졌다. 그에 따라 다이아몬드 숫돌입자(4)를 보유한 지지몸체(1)는 오븐내에서 120℃의 온도로 약 5분간 건조되어졌다. 그런다음 지지몸체(1)는 진동테이블상에 설정되고, 지지몸체(1)는 다이아몬드 숫돌입자(4)의 나머지를 지지몸체(1)로부터 제거하기 위해 진동되어졌다. 제거된 숫돌입자는 재생이용되어졌다.

지지몸체(1)는 니트로겐 분위기속에서 900℃의 온도로 소성 또는 소성되어졌다. 이 소성단계에서, 온도는 900℃까지 24시간동안 상승되어졌고, 900℃에서 3시 간동안 유지되어 졌으며, 900℃로부터 24시간동안 낮추어졌다. 그에 따라 지지몸체(1)를 소성함으로써, 유리질 결합층(유리층)(5)이 지지몸체(1)의 각각의 돌출부상에 형성되어졌고, 숫돌입자(4)가 유리질 결합층(5)내에 유지된 유리질 결합공구가 얻어졌다. 숫돌입자(4)는 유리질 결합층(5)으로부터 돌출하여, 숫돌입자(4)가 유리질 결합층(5)으로부터 돌출한 거리의 평균 크기는 65㎛였다. 숫돌입자(4)의 평균 직경에 대한 이 평균 돌출거리의 비율은 43%(=65/151×100)이었다.

상술한 바와 같이 구성된 예 1의 유리질 결합공구의 미세구조를 설명한다. 도 7a-도 7f는 현미경에 의해 포착된 유리질 결합공구의 사진들이다. 도 7a 및 도 7b는 각각 25 (×25) 배율의 사진과 100 (×100) 배율의 사진인데, 두 사진 모두 숫돌입자의 표면을 보여주는 전방도이다. 도 7c 및 도 7d는 각각 50 (×50) 배율의 사진과 200 (×200) 배율의 사진인데, 두 사진 모두 숫돌입자의 표면을 보여주는 사시도이다. 도 7e는 250 (×250) 배율의 사진인데, 이 유리질 결합공구의 파손 표면을 보여주고 있다. 도 7f는 3000 (×3000) 배율의 사진인데, 숫돌입자와 유리질 결합공구 사이의 중간면을 보여주고 있다.

도 7a는 다이아몬드 숫돌입자들(4)이 서로 함께 유리질 결합에 의해 지지몸체(1)에 결합된 단일의 숫돌층을 형성하고 있는 것을 보여준다.

도 7b는 다이아몬드 숫돌입자들(4)이 서로에 대해 독립되어 서로에 대해 위치되어 그것들 사이에 소정의 이격거리를 두고 도트패턴으로 또는 격자형으로 배열되어 있는 것을 보여준다.

도 7c-도 7f는 다이아몬드 숫돌입자들(4)이 유리질 결합층(5)에 의해 유지되 어 지지몸체(1)에 대해 고정되어져, 각각의 숫돌입자(4)가 약 100㎛의 평균두께를 가진 유리질 결합층(5)내에 부분적으로 박혀진 것을 보여준다. 도 7e는 각각의 숫돌입자(4)가 유리질 결합층(5)의 표면으로부터 돌출된 거리가 서로 거의 동일하다는 것을 보여준다. 인접한 2개의 숫돌입자(4)의 중심점들 사이의 평균거리는 약 300㎛인데, 이는 패턴층(3)의 도트들의 피치와 같은 한편, 인접한 2개의 숫돌입자(4) 사이의 평균 이격거리는 약 150㎛이다. 다시말해, 인접한 2개의 숫돌입자(4)의 중심점들 사이의 거리는 숫돌입자들(4)의 평균직경의 약 2배이다.

다이아몬드 숫돌입자(4)가 예 1에서와 같이 #100/#120으로 이루어진 경우에, 다이아몬드 숫돌입자들(4)의 평균직경은 151㎛이고, 165㎛보다 작지 않은 직경을 가진 숫돌입자들(4)의 전체 숫돌입자(4)에 대한 비율은 7%보다 크지 않다(초숫돌입자 크기에 대한 요약 테이블-FEPA 표준, 1997 참조). 각각의 숫돌입자(4)가 유리질 결합층(5)으로부터 돌출한 거리는 서로에 대해 거의 동일하기 때문에, 지지몸체(1)의 표면과 151㎛의 직경을 가진 숫돌입자들(4) 사이의 거리는, 165㎛의 직경을 가진 숫돌입자들(4)이 지지몸체(1)의 표면과 접촉된다고 가정했을 때, 숫돌입자들(4)의 평균직경의 약 10% [(165-151)÷151×100 = 9.2] 에 해당한다. 따라서, 지지몸체(1)의 표면과 평균직경을 가진 숫돌입자들(4) 사이에 개장된 유리질 결합층(5)의 일부분은 숫돌입자들(4)의 평균직경의 약 10%에 해당하는 두께를 가지고 있다. 다시 말하자면, 지지몸체(1)의 표면과 숫돌입자들(4)의 적어도 절반 이상 사이에 개장된 유리질 결합층(5)의 일부분은 숫돌입자들(4)의 평균직경의 약 10%에 해당하는 두께를 가진다.

각각의 숫돌입자(4)가 유리질 결합층(5)으로부터 돌출하는 거리를 더 균등화시키는 단계들이 도 3a 및 도 3b를 참조하여 설명된다.

도 3a는 웨이트(6)가 패턴층(3)의 도트들상에 유지된 다이아몬드 숫돌입자들(4)상에 놓여지는 데 사용되어져, 다른 숫돌입자들(4)보다 더 돌출하는 숫돌입자들(4)은 지지몸체(1)를 향해 변위되어지거나 박아지는 단계를 보여주고 있다.

도 3b는 지지몸체(1)가 그것의 아래위가 역전되거나 또는 뒤집어지고, 그런다음 지지몸체(1)가 표면 플레이트(7)상에 놓여져, 다른 숫돌입자들(4)보다 더 돌출한 숫돌입자들(4)이 지지몸체(1)를 향해 변위되어지거나 박아넣어지는 단계를 보여주고 있다.

도 3a의 단계 또는 도 3b의 단계의 실시에 있어서, 각각의 숫돌입자(4)가 유리질 결합층(5)로부터 돌출하는 거리는 서로에 대해 더 균등화되어진다. 이들 단계들 중 한 단계가 소성단계와 동시에 실시되어지는 것, 다시 말하자면 소성단계가 웨이트(6)가 숫돌입자들(4)상에 놓여진 상태에서 또는 역전된 지지몸체(1)가 표면 플레이트(7)상에 놓여진 상태에서 실시되어지는 것도 바람직하다.

[비교예 1]

다이아몬드 공구의 형태인 비교예 1이 만들어졌다. 이 다이아몬드 공구의 몸체는 예 1의 지지몸체와 동일한 형상을 가지고 있지만, SUS304로 만들어졌다. #100/#120의 다이아몬드 숫돌입자들은 Ni 메탈을 가지고서 지지몸체의 각 돌출부상에 전착되어졌다. 숫돌입자들의 돌출거리는 50㎛였다.

[예 2]

처음에, 전체적으로 디스크형인 지지몸체(11)가 준비되어졌다. 디스크형 지지몸체(11)는 예 1의 지지몸체(1)와 동일한 재료로 만들어졌고, 예 1의 지지몸체(1)와 형상에 있어 동일하였다. 붕규산 유리를 포함하고 있는 페이스트가 적절한 마스킹 수단을 사용함에 의해 지지몸체(11)의 각각의 돌출부상에 패턴프린트되어, 도 3a에 도시된 바와 같이, 각각이 100㎛의 직경을 가진 복수의 도트들로 이루어진 패턴층(12)을 형성하였다. 도트들은 서로에 대해 위치되어 인접한 도트들 사이에 300㎛의 피치로 격자형으로 배열되었다.

#100/#120의 다이아몬드 숫돌입자(13)가 약 #100의 체를 사용하여 지지몸체(11)의 각각의 돌출부상에 뿌려져, 각각 하나의 다이아몬드 숫돌입자(13)가 도 3b에 도시된 바와 같이 패턴층(12)의 상응하는 하나의 도트상에 유지되어졌다. 그에 따라 다이아몬드 숫돌입자(13)를 보유한 지지몸체(11)는 오븐내에서 120℃의 온도로 약 5분간 건조되어졌다. 그런다음 지지몸체(11)는 진동테이블상에 설정되고, 지지몸체(11)는 다이아몬드 숫돌입자(13)의 나머지를 지지몸체(11)로부터 제거하기 위해 진동되어졌다. 제거된 숫돌입자는 재생이용되어졌다.

붕규산 유리를 포함하고 있는 또다른 페이스트가 지지몸체(11)의 각각의 돌출부상에 2번 프린트되어, 코팅층(14)이 도 3c에 도시된 바와 같이 지지몸체(11)의 돌출부상의 각각의 숫돌입자(13)를 둘러싸도록 형성되어졌다. 지지몸체(11)는 오븐내에서 120℃의 온도로 약 5분간 건조되어졌고, 그런다음 니트로겐 분위기속에서 900℃의 온도로 소성 또는 소성되어졌다. 이 소성단계에서, 온도는 900℃까지 24시간동안 상승되어졌고, 900℃에서 3시간 동안 유지되어 졌으며, 900℃로부터 48시간동안 낮추어졌다.

그에 따라 지지몸체(11)를 소성함으로써, 유리질 결합층(유리층)(15)이 도 3d에 도시된 바와 같이 지지몸체(11)의 각각의 돌출부상에 형성되어졌고, 숫돌입자(13)가 유리질 결합층(15)내에 유지된 유리질 결합공구가 얻어졌다. 숫돌입자(13)는 유리질 결합층(15)으로부터 돌출하여, 숫돌입자(13)가 유리질 결합층(15)으로부터 돌출한 거리의 평균 크기는 65㎛였다. 숫돌입자(13)의 평균 직경에 대한 이 평균 돌출거리의 비율은 43%(=65/151×100)이었다.

[예 3]

처음에, 전체적으로 디스크형인 지지몸체(21)가 준비되어졌다. 디스크형 지지몸체(21)는 예 1의 지지몸체(1)와 동일한 재료로 만들어졌고, 예 1의 지지몸체(1)와 형상에 있어 동일하였다. 붕규산 유리를 포함하고 있는 페이스트가 적절한 마스킹 수단을 사용함에 의해 지지몸체(21)의 각각의 돌출부상에 패턴프린트되어, 도 4a에 도시된 바와 같이, 각각이 100㎛의 직경을 가진 복수의 도트들로 이루어진 패턴층(22)을 형성하였다. 도트들은 서로에 대해 위치되어 인접한 도트들 사이에 300㎛의 피치로 격자형으로 배열되었다.

#100/#120의 다이아몬드 숫돌입자(23)가 약 #100의 체를 사용하여 지지몸체(21)의 각각의 돌출부상에 뿌려져, 각각 하나의 다이아몬드 숫돌입자(23)가 도 4b에 도시된 바와 같이 패턴층(22)의 상응하는 하나의 도트상에 유지되어졌다. 그에 따라 다이아몬드 숫돌입자(23)를 보유한 지지몸체(21)는 오븐내에서 120 ℃의 온도로 약 5분간 건조되어졌다. 그런다음 지지몸체(21)는 진동테이블상에 설정되고, 지지몸체(21)는 다이아몬드 숫돌입자(23)의 나머지를 지지몸체(21)로부터 제거하기 위해 진동되어졌다. 제거된 숫돌입자는 재생이용되어졌다.

붕규산 유리를 포함하고 있는 슬러리가 지지몸체(21)의 각각의 돌출부상에 3번 프린트되어, 코팅층(24)이 도 4c에 도시된 바와 같이 지지몸체(21)의 돌출부상의 각각의 숫돌입자(23)를 둘러싸도록 형성되어졌다. 지지몸체(21)는 오븐내에서 120℃의 온도로 약 5분간 건조되어졌고, 그런다음 니트로겐 분위기속에서 900℃의 온도로 소성 또는 태워졌다. 이 소성단계에서, 온도는 900℃까지 24시간동안 상승되어졌고, 900℃에서 3시간동안 유지되어 졌으며, 900℃로부터 48시간동안 낮추어졌다.

그에 따라 지지몸체(21)를 소성함으로써, 유리질 결합층(유리층)(25)이 도 4(d)에 도시된 바와 같이 지지몸체(21)의 각각의 돌출부상에 형성되어졌고, 숫돌입자(23)가 유리질 결합층(25)내에 유지된 유리질 결합공구가 얻어졌다. 숫돌입자(23)는 유리질 결합층(25)으로부터 돌출하여, 숫돌입자(23)가 유리질 결합층(25)으로부터 돌출한 거리의 평균 크기는 60㎛였다. 숫돌입자(23)의 평균 직경에 대한 이 평균 돌출거리의 비율은 40%(=60/151×100)이었다.

[예 4]

예 4의 유리질 결합공구는 도 4a-d에 도시된 바와 같은 예 3의 것과 유사한 공정에 따라 만들어졌다. 처음에, 전체적으로 디스크형인 지지몸체가 준비되어졌다. 이 디스크형 지지몸체는 예 3의 지지몸체(21)와 형상에 있어 동일하였지만 알 루미나로 만들어졌다. 알루미나를 포함하고 있는 페이스트가 적절한 마스킹 수단을 사용함에 의해 지지몸체의 각각의 돌출부상에 패턴프린트되어, 각각이 100㎛의 직경을 가진 복수의 도트들로 이루어진 패턴층을 형성하였다. 도트들은 서로에 대해 위치되어 인접한 도트들 사이에 300㎛의 피치로 격자형으로 배열되었다.

#100/#120의 알루미나 숫돌입자가 약 #100의 체를 사용하여 지지몸체의 각각의 돌출부상에 뿌려져, 각각 하나의 알루미나 숫돌입자가 패턴층의 상응하는 하나의 도트상에 유지되어졌다. 그에따라 알루미나 숫돌입자를 보유한 지지몸체는 오븐내에서 120℃의 온도로 약 5분간 건조되어졌다. 그런 다음 지지몸체는 진동테이블상에 설정되고, 지지몸체는 알루미나 숫돌입자의 나머지를 지지몸체부터 제거하기 위해 진동되어졌다. 제거된 숫돌입자는 재생이용되어졌다.

알루미나를 포함하고 있는 슬러리가 지지몸체의 각각의 돌출부상에 3번 뿌려져, 코팅층이 지지몸체의 돌출부상의 각각의 숫돌입자를 둘러싸도록 형성되어졌다. 지지몸체는 오븐내에서 120℃의 온도로 약 5분간 건조되어졌고, 그런다음 대기속에서 1450℃의 온도로 소성 또는 태워졌다. 이 소성단계에서, 온도는 1450℃까지 18시간동안 상승되어졌고, 1450℃에서 2시간동안 유지되어 졌으며, 1450℃로부터 36시간동안 낮추어졌다.

그에따라 지지몸체를 소성함으로써, 유리질 결합층이 지지몸체의 각각의 돌출부상에 형성되어졌고, 알루미나 숫돌입자가 유리질 결합층내에 유지된 유리질 결합공구가 얻어졌다. 알루미나 숫돌입자는 유리질 결합층으로부터 돌출하여, 알루미나 숫돌입자가 유리질 결합층으로부터 돌출한 거리의 평균 크기는 55㎛였다. 숫 돌입자의 평균 직경에 대한 이 평균 돌출거리의 비율은 36%(=55/151×100)이었다. 돌출거리의 평균크기는 알루미나 숫돌입자가 예 1-3에 사용된 다이아몬드 숫돌입자의 평균직경과 대략 동일한 평균직경을 가지고 있었다는 가정하에서 산출되었다는 것을 알아야 한다.

[예 5]

예 5의 유리질 결합공구는 도 4a-d에 도시된 바와 같은 예 3의 것과 유사한 공정에 따라 만들어졌다. 처음에, 전체적으로 디스크형인 지지몸체가 준비되어졌다. 이 디스크형 지지몸체는 예 1의 지지몸체(1)와 형상에 있어 동일하였고, 예 1과 동일한 재료로 만들어졌다. 실리콘 니트리드가 적절한 마스킹 수단을 사용함에 의해 실리콘 니트리드로 만들어진 지지몸체의 각각의 돌출부상에 패턴프린트되어, 각각이 100㎛의 직경을 가진 복수의 도트들로 이루어진 패턴층을 형성하였다. 도트들은 서로에 대해 위치되어 인접한 도트들 사이에 300㎛의 피치로 격자형으로 배열되었다.

#100/#120의 실리콘 카바이드 숫돌입자가 약 #100의 체를 사용하여 지지몸체의 각각의 돌출부상에 뿌려져, 각각 하나의 실리콘 카바이드 숫돌입자가 패턴층의 상응하는 하나의 도트상에 유지되어졌다. 그에 따라 실리콘 카바이드 숫돌입자를 보유한 지지몸체는 오븐내에서 120℃의 온도로 약 5분간 건조되어졌다. 그런 다음 지지몸체는 진동테이블상에 설정되고, 지지몸체는 숫돌입자의 나머지를 지지몸체부터 제거하기 위해 진동되어졌다. 제거된 숫돌입자는 재생이용되어졌다.

실리콘 니트리드를 포함하고 있는 슬러리가 지지몸체의 각각의 돌출부상에 2 번 뿌려져, 코팅층이 지지몸체의 돌출부상의 각각의 실리콘 카바이드 숫돌입자를 둘러싸도록 형성되어졌다. 지지몸체는 오븐내에서 550℃의 온도로 약 1시간동안 건조되어졌고, 그런 다음 니트로겐 분위기속에서 1600℃의 온도로 소성 또는 태워졌다. 이 소성단계에서, 온도는 1600℃까지 15시간동안 상승되어졌고, 1600℃에서 3시간동안 유지되어 졌으며, 1600℃로부터 6시간동안 낮추어졌다.

그에 따라 지지몸체를 소성함으로써, 유리질 결합층이 지지몸체의 각각의 돌출부상에 형성되어졌고, 실리콘 카바이드 숫돌입자가 유리질 결합층내에 유지된 유리질 결합공구가 얻어졌다. 실리콘 카바이드 숫돌입자는 유리질 결합층으로부터 돌출하여, 실리콘 카바이드 숫돌입자가 유리질 결합층으로부터 돌출한 거리의 평균 크기는 60㎛였다. 숫돌입자의 평균 직경에 대한 이 평균 돌출거리의 비율은 40%(=60/151×100)이었다. 돌출거리의 평균크기는 실리콘 카바이드 숫돌입자가 예 1-3에 사용된 다이아몬드 숫돌입자의 평균직경과 대략 동일한 평균직경을 가지고 있었다는 가정하에서 산출되었다는 것을 알아야 한다.

[평가시험 1]

예 1-5 및 비교예 1의 각각의 유리질 결합공구가 메탈층을 포함하고 있는 반도체의 화학기계적 폴리싱(CMP)에 사용되는 우레탄 패드를 드레싱하는 용도로 시험되어졌다.

각각의 공구는 처음 일주일 동안 pH2의 강산성 용매속에 담궈지고, 그런다음 용매로부터 꺼내어 물로 세척되었다. 세척된 후, 각각의 공구는 우레탄 패드(n=5)를 드레싱하는 데 사용되어졌다. 각각의 공구에 의한 드레싱작업 후에, 우레탄 패 드의 폴리싱율에 관하여 그리고 180분의 폴리싱작업 동안의 유리질 결합공구로부터 숫돌입자들의 제거로 인해 반도체 웨이퍼가 긁혀지는지의 여부에 관하여 평가가 이루어졌다. 반도체 웨이퍼가 긁혀지는지 아닌지를 관찰하기 위해, 유리 플레이트는 폴리싱작업동안 우레탄 패드상으로 가압되어졌다. 유리 플레이트상에 확인된 긁힘자국이 있는 경우 웨이퍼가 긁혀진 것으로 판결되어졌다.

표 1에 나타내어진 바와 같이, 예 1-5의 유리질 결합공구들은 우수한 성능을 나타내었고, 반도체 웨이퍼는 우레탄 패드를 드레싱하는 데에 예 1-5의 공구가 사용되어진 경우 숫돌입자들의 제거로 인해 긁혀지는 것으로 인해 손상되지 않았다. 다른 한편으로, 반도체 웨이퍼는 우레탄 패드를 드레싱하는 데에 비교예 1의 다이아몬드 공구가 사용되어진 경우 긁혀져 손상되어, 얼마간의 숫돌입자들이 비교예 1의 공구로부터 제거되어졌다는 것으로 추정되었다.

	지지몸체의 재료	결합의 재료	숫돌입자	드레싱성능	긁힘
예 1	실리콘 니트리드	붕규산 유리	다이아몬드	좋음	없음
예 2	실리콘 니트리드	붕규산 유리	다이아몬드	좋음	없음
예 3	실리콘 니트리드	붕규산 유리	다이아몬드	좋음	없음
예 4	알루미나	알루미나	알루미나	좋음	없음
예 5	실리콘 니트리드	실리콘 니트리드	실리콘 카바이드	좋음	없음
비교예 1	SUS304	니켈	다이아몬드	좋음	있음

예 6-9의 유리질 결합공구들이 설명되어지는데, 그 각각은 도 2a에 도시된 바와 같이 개별의 숫돌입자가 유리질 결합공구로부터 돌출한 거리를 더 균등화시키는 단계를 포함하고 있는 공정에 따라 만들어졌다.

[예 6]

예 6의 유리질 결합공구는, 알루미나로 만들어졌고 120mm×120mm의 크기를 가진 사각형 베이스 플레이트의 형태인 웨이트(6)가 소성단계에서 도 2a에 도시된 바와같이 숫돌입자들상에 놓여진 것을 제외하고는, 예 1의 유리질 결합공구의 공정과 유사한 공정에 따라 만들어졌다. 소성단계 후의 숫돌입자들의 돌출거리의 평균크기는 65㎛였다.

[예 7]

예 7의 유리질 결합공구는, (a) 붕규산 유리를 포함하고 있는 슬러리가 150㎛의 두께를 가진 기초층의 형성을 위해 프린트되어지는 위치에서 지지몸체의 각각의 돌출부의 표면상에 3번 뿌려지고, (b) 알루미나로 만들어졌고 120mm×120mm의 크기를 가진 사각형 베이스 플레이트의 형태인 웨이트(6)가 소성단계에서 숫돌입자들상에 놓여진 것을 제외하고는, 예 1의 유리질 결합공구의 공정과 유사한 공정에 따라 만들어졌다. 소성단계 후의 숫돌입자들의 돌출거리의 평균크기는 60㎛였다.

[예 8]

예 8의 유리질 결합공구는, (a) 150㎛의 두께를 가진 기초층이 알루미나를 포함하고 있는 페이스트를 지지몸체의 각각의 돌출부의 표면상에 6번 프린트함으로써 코팅층의 형성 위치에 형성되고, 그런다음 패턴층이 기초층의 형성 후에 형성되어지고, (b) 알루미나로 만들어졌고 120mm×120mm의 크기를 가진 사각형 베이스 플레이트의 형태인 웨이트(6)가 소성단계에서 숫돌입자들상에 놓여진 것을 제외하고는, 예 4의 유리질 결합공구의 공정과 유사한 공정에 따라 만들어졌다. 소성단계 후의 숫돌입자들의 돌출거리의 평균크기는 55㎛였다.

[예 9]

예 9의 유리질 결합공구는, (a) 기초층이 실리콘 니트리드를 포함하고 있는 페이스트를 지지몸체의 각각의 돌출부의 표면상에 6번 프린트함으로써 코팅층의 형성 위치에 형성되고, 그런다음 패턴층이 기초층의 형성 후에 형성되어지고, (b) 알루미나로 만들어졌고 120mm×120mm의 크기를 가진 사각형 베이스 플레이트의 형태인 웨이트(6)가 소성단계에서 숫돌입자들상에 놓여진 것을 제외하고는, 예 5의 유리질 결합공구의 공정과 유사한 공정에 따라 만들어졌다. 소성단계 후의 숫돌입자들의 돌출거리의 평균크기는 60㎛였다.

[평가시험 2]

예 6-9의 각각의 유리질 결합공구가 상술한 평가시험 1에서와 같이 시험되어졌다.

표 2에 나타내어진 바와 같이, 예 6-9의 유리질 결합공구들은 우수한 성능을 나타내었고, 반도체 웨이퍼는 우레탄 패드를 드레싱하는 데에 예 6-9의 공구가 사용되어진 경우 숫돌입자들의 제거로 인해 긁혀지는 것으로 인해 손상되지 않았다.

	지지몸체의 재료	결합의 재료	숫돌입자	드레싱성능	긁힘
예 6	실리콘 니트리드	붕규산 유리	다이아몬드	좋음	없음
예 7	실리콘 니트리드	붕규산 유리	다이아몬드	좋음	없음
예 8	알루미나	알루미나	알루미나	좋음	없음
예 9	실리콘 니트리드	실리콘 니트리드	실리콘 카바이드	좋음	없음

도 8-16을 참조하여, 본 발명의 제4 실시예에 따라 구성된 디스크형 드레싱 공구(124)가 설명된다. 도 8은 드레싱공구(124)가 설치된 표면폴리싱기계(112)를 보여주는 개략도이다. 도 9는 드레싱공구(124)의 하측면을 도시한 도면이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 표면폴리싱기계(112)는 구동장치(도시생략)에 의해 그것의 축선 둘레로 회전되는 원형 폴리싱테이블(116)을 포함하고 있다. 폴리싱테이블(116)은 편평한 상부표면, 약 600-1000mm의 직경 및 고강성도를 가지고 있다. 폴리싱테이블(116)의 편평한 상부표면에는 기포화가능한 우레탄 수지, 부직 직물천 또는 다른 연마천을 포함하고 잇는 폴리싱패드(118)가 부착되어 있다. 표면폴리싱기계(112)는 가공물(120)을 반도체 웨이퍼의 형태로 유지하기 위한 가공물유지부재(122)를 더 포함하고 있다. 가공물유지부재(122)는 그것의 하면에 가공물(120)이 끼워맞추어질 수 있는 오목부를 가지고 있어, 가공물(120)은 폴리싱패드(118)와 미끄럼접촉상태로 유지된다. 가공물유지부재(122)는 폴리싱테이블(116)의 상부표면에 수직인 그것의 축선에 대해 회전가능하여, 구동장치(도시생략)에 의해 또는 가공물(120)의 폴리싱테이블(118)과 함께 회전되는 폴리싱패드(118)와의 미끄럼접촉에 의해 생성되는 토크에 의해 축선 둘레로 회전되어진다. 표면폴리싱기계(112)는 드레싱장치(126)를 더 포함하고 있는데, 이 드레싱장치에 의해 드레싱공구(124)는 폴리싱패드(118)와 미끄럼접촉상태로 유지되고 폴리싱테이블(116)의 상부표면에 수직인 그것의 축선에 대해 회전된다. 드레싱공구(124)는 폴리싱테이블(116)의 방사상방향으로 왕복운동되거나 소정의 궤도에서 선회되어지는 한편, 드레싱공구(124)는 그것의 축선 둘레로 회전되고 소정의 하중을 가지고서 폴리싱패드(118)상으로 가압되어진다.

드레싱공구(124)는 CMP작업을 위해 적절하게 사용되고, 예컨대 100mm의 직경과 10mm의 두께를 가진 디스크형 지지몸체(128)를 포함하고 있다. 지지몸체(128)는 드레싱공구로서 기능하기 위한 높은 수준의 화학적 안정성 및 충분히 높은 수준의 인성을 가진 적절한 세라믹 재료로 만들어진다. 그와같은 세라믹 재료는 알루미나(Al₂O₃), 실리콘 니트리드(Si₃N₄), 실리콘 카바이드(SiC), 지르코니아 및 멀라이트 또는 고용융점을 가진 유리로부터 선정된 무기재료의 소결체로 될 수 있다. 지지몸체(128)는 하측면의 방사상 외측단부부분에 형성되고 지지몸체(128)의 축선방향으로 하향 돌출한 8개의 돌출부분(132)을 가지고 있다. 각각이 도 9에 도시된 바와 같이 만곡형상을 가지고 있는 돌출부분들(132)은 지지몸체(128)의 원주방향으로 서로로부터 각도상으로 이격되어 있다. 각각의 돌출부분(132)은 지지몸체(128)의 축선방향에서 측정되는 것으로서의 소정의 높이와 지지몸체(128)의 방사상방향에서 측정되는 것으로서의 소정의 폭을 가지고 있다. 돌출부분(132)의 소정의 높이 및 폭은 예컨대 각각 약 1mm 및 5mm가 될 수 있다. 드레싱공구(124)는 각각이 상응하는 돌출부분(132)의 편평한 하단부면 또는 축선방향 말단부면상에 배치되는 드레싱표면(130)을 더 포함하고 있다. 이들 드레싱표면(130)은, 폴리싱패드(118)의 표면을 드레싱하거나 폴리싱패드(118)의 표면상의 장애물을 제거하기 위해, 폴리싱패드(118)와 미끄럼접촉하게 된다.

드레싱표면(130)상에는, 도 14에 도시된 바와 같이, 복수의 제 1 숫돌입자(136) 및 평균직경이 제 1 숫돌입자(136)의 평균직경보다 작은 복수의 제 2 숫돌입자(138)가 배치된다. 제 1 숫돌입자들(136)은 서로로부터 이격되도록 위치되어지는 한편, 제 2 숫돌입자들(138)은 서로 함께 뒤섞이어 제 1 숫돌입자들(136)로부터 이격되어 위치된다. 제 1 및 제 2 숫돌입자들(136, 138)은 유리질 결합층(140)에 의해 유지되어, 지지몸체(130)의 드레싱표면(130)에 대해 고정된다.

제 1 숫돌입자들(136)은 드레싱표면(130)과 결합되어, 각각의 제 1 숫돌입자(136)의 상부 부분은 각각의 제 1 숫돌입자(136)의 직경의 20-70%에 해당하는 소정된 돌출거리만큼 유리질 결합층(140)으로부터 돌출한다. 유리질 결합층(140)은 예컨대 하기 설명하는 바와 같은 소성단계(160)에서 용융되어 만들어진 유리재료로 만들어진다. 드레싱표면(130)의 균열을 방지하기 위해, 열팽창계수에 있어서의 숫돌입자들(136,138)과 유리질 결합층(140) 사이의 차이는 5×10^-6보다 크지 않고, 바람직하게는 4×10^-6보다 크지 않으며, 더 바람직하게는 3×10^-6보다 크지 않다. 마찬가지로, 열팽창계수에 있어서의 유리질 결합층(140)과 지지몸체(128) 사이의 차이는 5×10^-6보다 크지 않고, 바람직하게는 4×10^-6보다 크지 않으며, 더 바람직하게는 3×10^-6보다 크지 않다. 유리질 결합층(140)은 붕규산 유리로 만들어지는데, 그것은 적어도 SiO₂ 및 B₂O₃를 포함하고 있으며, SiO₂의 함유량은 40-70 중량%이고 B₂O₃의 함유량은 10-30 중량%이다. 유리질 결합층(140)의 화학조성은 예컨대 40-70 중량%의 SiO₂, 0-20 중량%의 Al₂O₃, 10-30 중량%의 B₂O₃, 0-10 중량%의 알칼리성 토금속으로부터 선정된 적어도 한 종류의 메탈 옥사이드(RO) 및 0-10 중량%의 알칼리성 금속으로부터 선정된 메탈릭 옥사이드(R₂O)를 포함할 수 있다.

드레싱공구(124)는 예컨대 도 10에 도시된 바와 같은 생상공정에 따라 만들어질 수 있다. 무기질결합제 페이스트 도포단계(42)에 있어서, 무기질결합제 페이스트는 여러번 스크린-프린트, 살포 또는 침전시킴으로써 전체 드레싱표면(130)에, 즉 지지몸체(128)의 하측면상의 각각의 돌출부분(132)의 축선방향 말단부표면상에 도포되어지고, 도포된 페이스트는 예컨대 150㎛와 같은 충분히 큰 두께를 가진 기초층(44)을 형성하며, 그와 같은 두께는 제 1 숫돌입자들(136)이 충분히 높은 정도의 결합강도를 가지고서 드레싱표면(130)에 결합되는 것을 가능하게 해준다. 기초층(144)을 형성하는 무기질결합제 페이스트는 높은 정도의 점성을 가진 유체 또는 슬러리류 유체이고, 유기 용매, 물 또는 액상수지 및 다른 물질이 그속에서 용해되는 다른 용매와 용매내에 살포되어지는 세라믹 분말을 포함하고 있다. 이 세라믹 분말은 붕규산 유리, 결정질 유리, 실리카 유리, 알루미나, 실리콘 니트리드, 실리콘 카바이드, 멀라이트, 지르코니아 또는 유리질 연마석으로 사용되는 다른 몸체형성제가 될 수 있다. 세라믹 분말은 높은 정도의 강도 및 인성과 화학적으로 안정한, 지지몸체(128)의 융해점보다 낮은 융해점을 가지고 있다.

무기질결합제 페이스트는 필요하다면 세라믹 분말의 뭉침을 제한하는 기능을 하는 폴리아크릴 암모늄 또는 인산에스테르와 같은 분산제, 상술한 단계(142)의 실 시를 용이하게 하기 위해 페이스트의 점성을 증가시키는 기능을 하는 폴리에틸렌 글리콜과 같은 두께보강제 및 세라믹 분말이 건조되어질 때 세라믹 분말을 기판에 결합시키는 기능을 하는 폴리비닐 부티랄 또는 아크릴수지와 같은 점결제를 더 포함할 수 있다. 분산제, 두께보강제, 점결제는 소성단계(160)에서 소산되어진다는 것을 알아야 한다.

페이스트 도포단계(142) 다음에는 드레싱표면(130)에 도포되어진 무기질결합제 페이스트가 오븐내에서 120℃의 온도로 가열되어 그결과 무기질결합제 페이스트내에 포함된 용매가 공기중으로 발산되어지고, 페이스트가 도 11에 도시된 바와 같이 기초층(114)내로 건조되어 고형화되어지는 제 1 건조/고형화단계(146)가 이어진다.

제 1 건조/고형화단계(146) 다음에는 숫돌입자부착 페이스트가 제 1 건조/고형화단계에서 고형화된 기초층(144)상에 프린트되어, 전체 드레싱표면(130) 위에 균등하게 분포되어 단위면적당 도트수 또는 도트밀도가 전체 드레싱표면(130) 위에서 일정하게 되는 복수의 원형, 점성 도트들로 이루어진 도트패턴으로 된 패턴층(150)을 형성하게 되는 도트패턴 프린트단계(148)가 이어진다. 패턴층(150)을 형성하는 숫돌입자부착 페이스트는 제 1 및 제 2 숫돌입자들(136, 138)을 드레싱표면(130)에 대해 일시적으로 고정시키는 기능을 하며, 무기질재료 분말과 무기질결합제 페이스트가 기초층(144)을 형성할 때 용매내에 살포되어지는 액상수지를 포함하고 있어 높은 정도의 점성 및 부착성을 가진다. 숫돌입자부착 페이스트는 메시, 메탈 마스크 또는 다른 마스킹수단에 의해 기초층(144)상에 스크린프린트되어, 도트들은 약 20㎛의 두께를 가지며, 도 11에 도시된 바와 같이 서로간에 일정한 이격거리를 가지고서 서로에 대해 수직인 X방향과 Y방향을 따라 배열된다. 복수의 도트들 각각은 제 1 숫돌입자(136)의 직경의 30-70% 크기의 직경을 가진다.

숫돌입자 혼합단계(152)에서, 제 1 및 제 2 숫돌입자들(136, 138)은 제 1 숫돌입자들(136)의 개수에 대한 제 2 숫돌입자들의 개수의 비가 1-10, 바람직하게는 2-5가 되도록 혼합된다. 이 혼합단계(152)는 다른 단계들보다 먼저 실시되어질 수 있다. #100/#120(평균직경: 150㎛)의 다이아몬드 숫돌입자가 제 1 숫돌입자(136)로서 사용되어진 경우에는, 예컨대, #140/#170(평균직경: 110㎛)의 다이아몬드 숫돌입자 또는 #150/#180(평균직경: 75㎛)의 알루미나 숫돌입자가 제 2 숫돌입자(138)로서 사용되어진다.

숫돌입자 부착단계(154)에서, 숫돌입자 혼합단계(152)에서 준비되어진 제 1 및 제 2 숫돌입자들(136, 138)의 혼합물은 숫돌입자부착 페이스트가 도트패턴 프린트단계(148)에서 도트패턴으로 프린트되어진 드레싱표면(130) 위에 뿌려진다. 뿌려진 제 1 및 제 2 숫돌입자들(136, 138)의 혼합물은 건조되어 고형화된 기초층(144)에는 부착되지 않지만, 아직 건조되지 않은 숫돌입자부착 페이스트의 도트들에 부착된다.

숫돌입자 부착단계(154) 다음에는 제 1 건조단계(146)에서와 동일한 방식으로 숫돌입자부착 페이스트가 건조되어 패턴층(150)에 고형화되어지는 제 2 건조단계(156)가 이어진다. 다음으로 비부착숫돌입자 제거단계(158)가 지지몸체(128)를 역전시켜 드레싱표면(130)을 아래로 회전시킨 다음 필요하다면 지지몸체(128)를 진 동시켜, 도 13에 도시된 바와 같이 패턴층(150)의 도트들 사이에 위치되어 패턴층(150)의 도트에 부착되지 않은 숫돌입자들(136, 138)이 중력과 진동으로 인해 드레싱표면(130)으로부터 떨어져나가거나 제거되어지도록 실시되어진다.

이어지는 소성단계(160)에서, 도 13에 도시된 바와 같은 어셈블리는 기초층(144) 및 패턴층(150)에 포함되어진 무기질재료 분말의 융해점보다 높고 지지몸체(128)의 융해점보다는 낮은 온도인 약 900℃의 온도로 비산화 분위기에서 소성되고, 무기질재료 분말은 유리화되어 드레싱표면(130)의 표면층을 구성하는 유리질 결합층(140)을 형성한다. 유리질 결합층(140)의 형성에 있어서, 패턴층(150)에 부착되는 제 1 및 제 2 숫돌입자들(136, 138)은 그것들 자중으로 인해 지지몸체(128)에 박혀지거나 하향 변위되어, 제 1 및 제 2 숫돌입자들(136, 138)은 지지몸체(128)의 표면과 접촉 또는 밀착하게 된다. 다시 말해, 제 1 및 제 2 숫돌입자들(136, 138)은 도 14에 도시된 바와 같이 유리질 결합층(140)내에 부분적으로 꽂혀진다. 온도가 이 소성단계(160)의 마지막 단계에서 낮아질 때, 유리질 결합층(140)은 냉각되어 고형화된다.

도 15 및 16은 실제 생산된 드레싱공구(124)의 드레싱표면(130)의 일부분을 보여주는 미세사진이다. 이들 미세사진은 전자현미경에 의해 사시적으로 찍혀졌다. 도 15의 실선의 길이는 1.0mm에 해당하는 한편 도 16의 실선의 길이는 500㎛에 해당한다. 도 15 및 16에 도시된 바와 같이, 제 1 숫돌입자들(136) 모두가 반드시 서로서로 이격되어져야만 하는 것은 아니고, 제 1 숫돌입자들(136)의 얼마간은 서로에 대해 밀접할 수 있지만, 그 대부분은 서로로부터 이격되어 있다. 또한, 제 1 및 제 2 숫돌입자들(136, 138)이 그 사이에 소정의 비율로 혼합되어 있기만 한다면, 하나 또는 일군의 제 2 숫돌입자(138)가 반드시 인접한 제 1 숫돌입자들(136) 사이에 위치되어져야만 하는 것은 아니다. 적은 개수(예컨대 2개 또는 3개)의 제2 숫돌입자들(138)이 유리질 결합층(140)내의 단일위치에 서로 함께 결합되어질 수 있다.

CMP 작업에서, 표면폴리싱기계(112)를 가지고서, LSI의 절연필름의 요철(약 5-16㎛)을 제거함으로써 반도체 웨이퍼(120)의 표면을 편평화하기 위해, 폴리싱테이블(116) 및 가공물유지부재(122)는 강산성, 폴리싱 슬러리 또는 유체를 경미하게 함유한 또는 전혀 함유하지 않은 숫돌입자들이 폴리싱패드(118)에 공급되는 동안 회전된다. 폴리싱테이블(116) 및 가공물유지부재(122)의 회전을 통해, 폴리싱패드(118)와 반도체 웨이퍼(120)가 미끄럼접촉한 상태로 서로에 대해 이동되어지는 동시에, 폴리싱패드(118)와 드레싱공구(124)가 미끄럼접촉한 상태로 서로에 대해 이동되어진다. 폴리싱패드(118)는 폴리싱 유체와 공조하여 높은 정밀도로 반도체 웨이퍼의 표면을 편평화하기 위해 반도체 웨이퍼의 표면을 화화적으로 그리고 기계적으로 폴리싱하는 한편, 드레싱공구(124)의 드레싱표면(130)은 폴리싱패드(118)의 표면을 드레싱하여 폴리싱패드(118)의 표면상의 장애물을 제거하여, 폴리싱작업이 높은 정도의 작업안정성을 가지고서 효율적으로 그리고 정밀하게 수행되어진다.

본 발명에 의해 실행되어진 실험이 설명된다. 실험에서, 예 10, 예 11 및 비교예 2의 드레싱공구들은 하기 설명되는 바와 같은 각각의 공정에 의해 만들어졌 고, 드레싱공구들이 하기 설명되는 폴리싱조건하에서 폴리싱작업을 위해 사용되어졌을 때 드레싱공구들의 성능을 평가하고, 폴리싱된 가공물에 균열이 있었는지의 여부를 점검하였다.

생산공정

[예 10]

주성분으로서 붕규산 유리 분말을 포함하고 있는 무기질결합제 페이스트가 스크린프린트에 의해 지지몸체(128)의 드레싱표면(130)에 도포되어졌다. 스크린프린트가 6번 반복되어졌고, 도포된 무기질결합제 페이스트는 150㎛의 두께를 가졌다. 그런 다음 도포된 무기질결합제 페이스트는 오븐속에서 120℃의 온도로 약 5분간 건조되어졌고, 기초층(144)이 무기질결합제 페이스트로 형성되어졌다. 그런 다음 숫돌입자부착 페이스트는 각각이 100㎛의 직경을 가지고 있고 300㎛의 피치로 서로에 대해 위치되어진 복수의 도트들로 이루어진 도트패턴으로 기초층(144)상에 스크린프린트된다. #100/#120(입자크기)의 다이아몬드 숫돌입자들을 포함하고 있는 제 1 숫돌입자들(136) 및 140/#170(입자크기)의 다이아몬드 숫돌입자들을 포함하고 있는 제 2 숫돌입자들(138)이 서로 혼합되어, 제 1 숫돌입자들(136)의 개수에 대한 제 2 숫돌입자들(138)의 비는 3이다. 제 1 및 제 2 숫돌입자들(136, 138)의 혼합물이 도트패턴상에 뿌려졌고, 그런 다음 숫돌입자부착 페이스트가 오븐속에서 120℃의 온도로 약 5분간 건조되어졌다. 숫돌입자부착 페이스트가 건조되어 패턴층(150)내로 고형화되어진 후에, 부착되지 않은 숫돌입자들(136, 138)은 진동테이블을 사용하여 제거되어 재생이용되어졌다. 소성단계에서, 지지몸체(128)는 니트로겐 분위기속에서 900℃의 온도로 소성 또는 태워졌고, 온도는 24시간동안 900℃까지 상승되어졌고, 3시간동안 900℃로 유지되어졌으며, 24시간동안 900℃로부터 낮추어졌다.

[예 11]

예 11의 드레싱공구는 제 2 숫돌입자(138)의 성분을 제외하고는 예 10의 상기 생산공정과 거의 동일한 생상공정에 따라 만들어졌다. 다시 말해, 예 10에 있어서 제 2 숫돌입자(138)는 #140/#170의 다이아몬드 숫돌입자를 포함하고 있었던 반면, 예 11에 있어서 제 2 숫돌입자(138)는 #150/#180의 알루미나 숫돌입자를 포함하고 있었다.

[비교예 2]

비교예 2의 드레싱공구는 #100/#120의 다이아몬드 숫돌입자들을 포함하고 있는 제 1 숫돌입자들(136)이 상술한 혼합물 대신에 도트패턴상에 뿌려졌다는 것을 제외하고는 예 10의 상기 생산공정과 거의 동일한 생상공정에 따라 만들어졌다.

폴리싱 조건

예 10, 11 및 비교예 2의 드레싱공구들은 일주일간 강산성 용액속에 담그진 다음 물로 세척되어졌다. 이들 드레싱공구들을 사용하여, 반도체 웨이퍼(120)는 기포화가능한 폴리우레탄으로 만들어진 폴리싱패드(118)를 가진 표면폴리싱기계(112)내에서 드레싱공구와 동일한 회전수와 드레싱공구에 가해지는 동일한 하중으로 폴리싱되어졌다. 표 3은 폴리싱패드(118)의 폴리싱율과 반도체 웨이퍼(120)가 180분간의 폴리싱 작업시에 숫돌입자들 또는 무기질결합제의 제거로 인해 긁혀졌는지의 여부를 나타낸다. 반도체 웨이퍼(120)가 긁혀지는지의 여부를 관찰하기 위해, 유리 플레이트는 폴리싱 작업동안 폴리싱패드(118)상으로 가압되어졌다. 유리 플레이트상에 확인된 긁힘자국이 있는 경우 반도체 웨이퍼(120)가 긁혀진 것으로 판결되어졌다. 표 3에 나타내어진 바와 같이, 반도체 웨이퍼(120)는 폴리싱패드(118)를 드레싱하는 데에 예 10 및 11의 드레싱공구가 사용되어진 경우 긁혀지는 것으로 인해 손상되지 않았다. 다른 한편으로, 반도체 웨이퍼(120)는 폴리싱패드(118)를 드레싱하는 데에 비교예 2의 드레싱공구가 사용되어진 경우 긁혀져 손상되었다. 폴리싱패드(118)의 폴리싱율은 비교예 2의 드레싱공구가 사용되어진 경우보다 예 11의 드레싱공구가 사용되어진 경우에 더 높았다. 폴리싱패드(118)의 폴리싱율은 예 11의 드레싱공구가 사용되어진 경우보다 예 10의 드레싱공구가 사용되어진 경우에 훨씬 더 높았다.

예	제1 숫돌입자	제2 숫돌입자	폴리싱율	긁힘
예 10	다이아몬드 #100	다이아몬드 #140	150	없음
예 11	다이아몬드 #100	알루미나 #150	120	없음
비교예 2	다이아몬드 #100	----	100	있음

상술한 바와 같이, 본 발명의 드레싱공구(124)에 있어, 제 1 및 제 2 숫돌입자들(136, 138)은 유리질 결합층(140)에 의해 유지되어 드레싱표면(130)에 고정되고, 제 1 숫돌입자들(136)은 서로로부터 이격되어지도록 위치되는 한편, 제 1 숫돌입자들(136)보다 평균직경이 더 작은 제 2 숫돌입자들(138)은 서로 함께 뒤섞여서 제 1 숫돌입자들(136)로부터 이격되도록 위치되어진다. 적어도 드레싱표면(130)에 의해 부분적으로 구성된 표면층은 무기질재료로 만들어지기 때문에, 설사 강산성 유체가 폴리싱 유체로서 사용되어지더라도 금속성분 유출의 위험은 없다. 제 2 숫돌입자들(138)이 서로로부터 이격되도록 또는 제 1 숫돌입자들(136)로부터 이격되도록 위치되기 때문에, 각각의 제 2 숫돌입자(138)는 증가된 표면적으로 유리질 결합층(140)에 충분히 큰 결합강도를 가지고서 결합된다. 또한, 유리질 결합층(140)상의 제 1 숫돌입자들(136) 사이의 제 2 숫돌입자들(138)의 존재가 유리질 결합층(140)이 폴리싱패드(118)와 접촉되는 것을 방지하여, 유리질 결합층(140)의 파손을 회피시킨다.

본 발명의 드레싱공구(124)를 제작하는 방법에 따라, 제 1 및 제 2 숫돌입자들(136, 138)의 혼합물이 숫돌입자 부착단계(154)에서 패턴층(150) 위에 뿌려지고, 제 1 및 제 2 숫돌입자들(136, 138)이 패턴층(150)에 부착되는데, 상기 패턴층은 도트패턴 프린트단계(148)에서 각각이 제 1 숫돌입자들(136)의 평균직경보다 작으면서 제 1 숫돌입자들(136)의 평균직경의 30%보다는 큰 직경을 가지고 있는 복수의 도트들로 이루어진 도트패턴으로 드레싱표면(130)상에 형성되어진 것이다. 패턴층(150)에 부착되지 않은 나머지 제 1 및 제 2 숫돌입자들(136, 138)은 비부착숫돌입자 제거단계(158)에서 제거되어지고, 그런다음 패턴층(150) 및 부착된 제 1 및 제 2 숫돌입자들(136, 138)은 소성단계(160)에서 소성되어지고, 부착된 제 1 및 제 2 숫돌입자들(136, 138)은 유리질 결합층(140)에 의해 유지되어져, 지지몸체(128)의 드레싱표면(130)에 대해 고정되어진다.

상술한 바와 같이 생산된 드레싱공구(124)에 있어서, 제 1 및 제 2 숫돌입자들(136, 138)은 유리질 결합층(140)에 의해 유지되어 드레싱표면(130)에 고정되고, 제 1 숫돌입자들(136)은 서로로부터 이격되도록 위치되는 한편, 제 1 숫돌입자들(136)의 평균지경보다 평균직경이 더 작은 제 2 숫돌입자들(138)은 서로 함께 뒤섞이어 제 1 숫돌입자들(136)로부터 이격되도록 위치되어진다. 적어도 드레싱표면(130)에 의해 부분적으로 구성된 표면층은 무기질재료로 만들어지기 때문에, 설사 강산성 유체가 폴리싱 유체로서 사용되어지더라도 금속성분 유출의 위험은 없다. 제 2 숫돌입자들(138)이 서로로부터 이격되도록 또는 제 1 숫돌입자들(136)로부터 이격되도록 위치되기 때문에, 각각의 제 2 숫돌입자(138)는 증가된 표면적으로 유리질 결합층(140)에 충분히 큰 결합강도를 가지고서 결합된다. 또한, 유리질 결합층(140)상의 제 1 숫돌입자들(136) 사이의 제 2 숫돌입자들(138)의 존재가 유리질 결합층(140)이 폴리싱패드(118)와 접촉되는 것을 방지하여, 유리질 결합층(140)의 파손을 회피시킨다.

본 실시예의 드레싱공구(124)의 지지몸체(128)는 드레싱공구로서 기능하기 위한 높은 수준의 화학적 안정성 및 충분히 높은 수준의 인성을 가진 적절한 세라믹 재료로 만들어진다. 그와같은 세라믹 재료는 알루미나(Al₂O₃), 실리콘 니트리드(Si₃N₄), 실리콘 카바이드(SiC), 지르코니아 및 멀라이트 또는 무기질 재료로 된 다른 소결체 또는 고용융점을 가진 여타 유리 중에서 선정된다. 유리질 결합층(140)은 붕규산 유리, 결정질 유리, 실리카 유리, 알루미나, 실리콘 니트리드, 실리콘 카바이드, 멀라이트 또는 지르코니아와 같은 높은 정도의 강도 및 인성과 화학적으로 안정한, 지지몸체(128)의 융해점보다 낮은 융해점을 가지고 있는 세라믹 분말을 포함하고 있다. 이런 구성은 금속성분의 폴리싱 유체내로의 방출 또는 유출을 방지하여, 가공물의 오염의 위험을 제거하고, 제 1 및 제 2 숫돌입자(136, 138)의 유리질 결합층(140)으로부터의 탈락을 방지하여, 폴리싱된 가공물의 긁힘을 회피시킨다.

유리질 결합층(140)은 붕규산 유리로 이루어지는데, 그것은 적어도 SiO₂ 및 B₂O₃를 포함하고 있으며, SiO₂의 함유량은 40-70 중량%이고 B₂O₃의 함유량은 10-30 중량%이다. 붕규산 유리의 화학조성은 예컨대 40-70 중량%의 SiO₂, 0-20 중량%의 Al₂O₃, 10-30 중량%의 B₂O₃, 0-10 중량%의 알칼리성 토금속으로부터 선정된 적어도 한 종류의 메탈 옥사이드(RO) 및 0-10 중량%의 알칼리성 금속으로부터 선정된 메탈릭 옥사이드(R₂O)를 포함할 수 있다. 이런 배합은 유리질 결합층(140)을 낮은 온도, 예컨대 900℃의 온도로 연소 또는 소성시키는 것을 가능하게 하여, 드레싱공구(124)의 제작을 용이하게 한다.

제 1 및 제 2 숫돌입자들(136, 138)은 다이아몬드, CBN, 알루미나, 실리콘 카바이드, 실리콘 니트리드, 멀라이트, 실리콘 옥사이드(SiO₂) 또는 다른 재료로 이루어질 수 있다. 예컨대, 제 1 숫돌입자(136)는 다이아몬드 숫돌입자로 될 수 있는 한편, 제 2 숫돌입자(138)는 경도가 다이아몬드 숫돌입자보다 낮은 알루미나 숫 돌입자로 될 수 있다. 이런 배합에 따라, 폴리싱패드(118)를 드레싱하는 기능을 하는 제 1 숫돌입자들(136)은 비교적 높은 정도의 경도를 가지는 반면, 유리질 결합층(140)과 폴리싱패드(118)의 접촉을 방지하는 기능을 하는 제 2 숫돌입자들(138)은 비교적 낮은 정도의 경고를 가지며 비교적 값싼 재료로 이루어져, 유리질 결합공구(124)의 제조비용을 감소시킨다.

제 1 숫돌입자들(136)은 유리질 결합층(140)으로부터 돌출하여, 각각의 제 1 숫돌입자(136)가 유리질 결합층(140)으로부터 돌출하는 거리는 제 1 숫돌입자(136)의 직경의 20-70%에 해당한다. 이런 구성은 제 1 숫돌입자들(136)이 지지몸체(128)에 대한 제 1 숫돌입자들(136)의 충분히 높은 결합강도를 가지고서 유리질 결합층(140)에 의해 유지되어질 수 있도록 해주어, 유리질 결합층(140) 또는 지지몸체(128)로부터의 제 1 숫돌입자들(136)의 탈락을 방지한다. 만약 각각의 제 1 숫돌입자(136)의 돌출거리가 제 1 숫돌입자(136)의 직경의 70%보다 크다면, 제 1 숫돌입자(136)는 충분히 높은 결합강도를 가지고서 유리질 결합층(140)에 의해 유지될 수 없다. 만약 각각의 제 1 숫돌입자(136)의 돌출거리가 제 1 숫돌입자(136)의 직경의 20%보다 작다면, 드레싱공구(124)의 드레싱 능력이 저하된다.

열팽창계수에 있어서의 숫돌입자들(136, 138)과 유리질 결합층(140) 사이의 차이 및 열팽창계수에 있어서의 지지몸체(128)와 유리질 결합층(140) 사이의 차이는 바람직하게는 5×10^-6보다 크지 않고, 더 바람직하게는 4×10^-6보다 크지 않으며, 보다 더 바람직하게는 3×10^-6보다 크지 않다. 이런 구성은 소성단계 중 또는 소성단계 이후의 공구(124)의 균열을 방지하는 데 효과적이다.

드레싱표면(130) 위에 뿌려지는 제 1 및 제 2 숫돌입자들(136, 138)의 혼합물은 1-10, 더 바람직하게는 2-5인 제 1 숫돌입자들(136)의 개수에 대한 제 2 숫돌입자들의 개수의 비를 가진다. 이런 구성은 각각의 제 1 숫돌입자(136)에 가해지는 하중을 증가시키는 데 효과적이어서, 드레싱공구(124)의 드레싱성능을 향상시킨다. 만약 상술한 비가 1 또는 2보다 낮다면, 다시 말해, 제 2 숫돌입자들(138)의 개수에 비해 제 1 숫돌입자들(136)의 개수가 지나치게 증가되면, 각각의 제 1 숫돌입자(136)에 가해지는 하중이 너무 작아져, 드레싱공구(124)의 드레싱성능을 저하시킨다. 반면에, 만약 상술한 비가 5 또는 10보다 높으면, 다시 말해, 제 2 숫돌입자들(138)의 개수에 비해 제 1 숫돌입자들(136)의 개수가 지나치게 감소되면, 각각의 제1 숫돌입자(136)에 가해지는 하중이 너무 커져, 제1 숫돌입자들(136)의 탈락의 가능성을 증가시킨다.

무기질결합제 페이스트 도포단계(142) 또는 도트패턴 프린트단계(148)에 사용되어지는 무기질결합제 페이스트 또는 숫돌입자부착 페이스트는 유기질 용매, 물 또는 다른 용매속에 분산되는 무기질결합제 분말을 포함하고 있고 필요하다면 무기질결합제 분말의 뭉침을 제한하는 기능을 하는 분산제, 드레싱표면(130)상이 페이스트의 프린트를 용이하게 하기 위해 페이스트의 점성을 증가시키는 기능을 하는 두께보강제 및 페이스트가 건조되어질 때 무기질결합제 분말을 기판에 결합시키는 기능을 하는 점결제를 더 포함하는 액상 슬러리이다. 분산제, 두께보강제, 점결제는 소성단계(160)에서 소산되어진다는 것을 알아야 한다.

드레싱공구(124)를 제작하는 공정에 있어서, 도트패턴 프린트단계(148) 이전에, 무기질결합제 페이스트 도포단계(142)가 무기질결합제 페이스트를 지지몸체(128)의 전체 드레싱표면(130)상에 도포하기 위해 실시되어진다. 이 무기질결합제 도포단계(142)에 있어서, 무기질결합제 페이스트는 제 1 숫돌입자들(136)이 충분히 큰 결합강도를 가지고서 지지몸체(128)에 결합되는 것을 가능하게 할 정도로 충분히 큰 양으로 지지몸체(128)의 드레싱표면(130)상으로 도포된다. 따라서, 도트패턴 프린트단계(148)에서, 숫돌입자부착 페이스트는 이 무기질결합제 도포단계(142)가 실시되지 않는 경우, 다시 말해 제 1 및 제 2 숫돌입자들(136, 138)이 숫돌입자부착 페이스트에 의해서만 지지몸체에 고정되어져야만 하는 경우보다 크지 않은 두께로 프린트된다. 다시 말하자면, 이 무기질결합제 도포단계(142)가 숫돌입자부착 페이스트가 프린트되어지기 이전에 실시되어질 경우, 프린트된 숫돌입자부착 페이스트의 두께가 제 1 및 제 2 숫돌입자들(136, 138)이 숫돌입자부착 페이스트에 완전히 부착되는 것을 가능하게 해줄 정도로 충분히 크기만 하다면, 숫돌입자부착 페이스트의 두께는 더 이상 그렇게 클 필요가 없다는 것이다. 그러므로, 숫돌입자부착 페이스트의 프린트작업은 프린트된 숫돌입자부착 페이스트가 매우 클 경우에 생기는, 숫돌입자부착 페이스트의 도트패턴의 도트들이 물방울져 떨어지는 위험없이 용이하게 실시되어진다.

도트패턴 프린트단계(148)에서 형성되는 패턴층(150)의 도트들은 도트들의 밀도가 전체 드레싱표면(130) 위에서 일정한 상태로 드레싱표면(130)상에 배열되어, 단위면적당 도트들의 개수는 전체 드레싱표면(130) 위에서 일정하다. 이런 구성은 각각의 제 1 숫돌입자들(136)에 가해지는 하중들을 거의 균등하게 하는 데 효과적이어서, 폴리싱 효율을 증가시키고, 제 1 숫돌입자들(136)의 탈락을 방지한다.

각각의 도트는 바람직하게 제 1 숫돌입자들(136)의 평균직경의 30-70%에 해당하는 직경을 가지고 있어, 각각의 제 1 숫돌입자들(136)은 드레싱표면(130)상에 형성된 패턴층(150) 위에 숫돌입자들(136)이 뿌려질 때 상응하는 하나의 도트에 부착된다.

본 발명의 다양한 바람직한 실시예들이 단지 설명의 목적으로 상술되었지만, 본 발명은 상술한 실시예들의 상세에만 국한되는 것은 아니라는 사실을 알아야 한다.

설명된 실시예들에 있어서, 유리질 결합공구 또는 드레싱공구의 지지몸체(1, 11, 21, 128)는 높은 융해점을 가진 무기질재료 또는 유리의 소결체로 만들어졌다. 하지만, 유리질 결합공구 또는 드레싱공구는 스테인레스 스틸 또는 다른 금속재료 및 부착된 숫돌입자들을 가지고 있고 금속 지지몸체에 결합되는 무기질재료 부재로 만들어진 지지몸체로 이루어질 수 있다.

패턴층(3, 12, 22, 150)을 형성하기 위한 페이스트는 숫돌입자들이 페이스트에 부착되는 것을 가능하게 해주는 높은 정도의 접착성을 가지고 있기만 하면 반드시 무기질결합제를 포함하고 있어야만 하는 것은 아니다.

기초층(2, 144), 패턴층(3, 12, 22, 50) 또는 코팅층(24)을 형성하기 위한 페이스트는 잉크제트 방법에 의해 상응하는 표면에 도포되어질 수 있다.

제 1 실시예에서 기초층(2)을 형성하기 위한 페이스트 및 패턴층(3)을 형성하기 위한 페이스트는 양 페이스트가 무기질재료 분말을 포함하고 있기만 하면 성분에 있어 서로 다를 수 있다. 마찬가지로, 제 4 실시예에서 기초층(144)을 형성하기 위한 페이스트 및 패턴층(150)을 형성하기 위한 페이스트는 양 페이스트가 무기질재료 분말을 포함하고 있기만 하면 성분에 있어 서로 다를 수 있다. 예컨대, 기초층(2, 144)을 형성하기 위한 페이스트는 쉽게 뿌려지도록 수성 페이스트가 될 수 있는 한편, 패턴층(3, 150)을 형성하기 위한 페이스트는 높은 정도의 점성 및 딕소트로피성을 가지고 있어 쉽게 스크린프린트되어지는 유기질 용매 페이스트가 될 수 있다.

패턴층(3, 150)을 형성하기 위한 페이스트는 기초층(2, 144)상의 비흡수성층을 형성한 후에 또는 기초층(2, 144)을 소성한 후에 도트패턴으로 프린트되어질 수 있다. 이런 구성은 도트패턴으로 프린트된 페이스트의 용매가 건조되어 고형화된 기초층(2, 144)에 의해 흡수되어지는 것을 방지하는 데 효과적이어서, 프린트된 페이스트의 급속한 건조가 방지되어질 수 있다.

패턴층(3, 12, 22, 150)의 각각의 도트가 상술한 실시예들에서는 원형이었지만, 도트는 삼각형, 사각형 또는 다른 형상을 가질 수 있다.

소성단계가 다이아몬드의 질저하를 방지하는 목적으로 비산화 분위기 또는 니트로겐 분위기속에서 실시되었지만, 소성단계는, 숫돌입자들이 산화 분위기의 소성단계의 실시에 있어 질적으로 변하지 않는 재료로 이루어진다면, 반드시 비산화 분위기속에서 실시되어져야만 하는 것은 아니다.

제 4 실시예에 있어서, 상술한 숫돌입자 혼합단계(152)는 드레싱공구(124)가 생산되어지는 곳과 다른 장소에서 실시되어질 수 있다. 제 1 및 제 2 숫돌입자들(136, 138)의 혼합물에 대한 상당물이 상업적으로 널리 사용되고 있다. 따라서, 구입된 혼합물이 숫돌입자 부착단계(154)에 사용되어질 수 있다.

본 발명은 첨부된 청구의 범위에 의해 정의된 본 발명의 정신 및 범주로부터 벗어남이 없이 당업자에 의해 실시되어질 수 있는 다양한 다른 변경, 수정 및 개량을 통해 실시되어질 수 있다는 것을 알아야 한다.

본 발명에 의하면, 이러한 유리질 결합공구가 가공물을 폴리싱 또는 연삭하기 위해 폴리싱 또는 연삭공구로서 사용될 때 숫돌입자가 유리질 결합층 또는 지지몸체로부터 제거되는 것을 방지한다. 이러한 유리질 결합공구에 의해 폴리싱 또는 연삭된 가공물, 또는 폴리싱 및 연삭공구에 의해 폴리싱 또는 연삭되는 가공물 및 이러한 유리질 결합공구에 의해 드레싱된 연삭공구는 숫돌입자의 제거에 의해 불리하게 오염되거나 손상되는 것이 방지된다. 유리질 결합공구는 연속적인 폴리싱 또는 연삭작업을 통해서 그 절삭의 예리함을 유지하고, 그리고 따라서 높은 안정성으로 우수한 폴리싱 또는 연삭성능을 나타낸다. 이러한 장점에 비추어, 본 발명의 유리질 결합공구는 웨이퍼의 상당히 소량의 표면을 폴리싱하므로써 반도체 웨이퍼의 표면에 높은 정밀도의 평면도를 보장하는데 필요로 하는 폴리싱패드를 드레싱하기에 적합하다.

유리질 결합공구는 다른 장점을 제공한다. 예를 들면, 유리질 결합공구의 일부를 구성하는 지지몸체는 통상의 지지몸체로 구성될 수 있다. 즉, 통상의 지지몸체는 통상의 지지몸체에 특정 가공의 필요성없이 본 발명의 유리질 결합공구의 지지몸체로서 사용될 수 있다.

본 발명의 유리질 결합공구에서, 숫돌입자의 응집은 방지되어, 각각의 숫돌입자는 자체의 폴리싱 또는 연삭성능을 충분히 나타낸다. 이것은 본 발명의 각각의 유리질 결합공구에 사용되는 숫돌입자의 총량을 감소시킬 수 있어서, 제조비용의 감소를 이룰 수 있다.

각각의 숫돌입자가 유리질 결합층에 증가된 표면적으로 결합되는 본 발명의 유리질 결합공구에서, 유리질 결합층의 두께가 감소되어도, 모든 숫돌입자는 충분히 큰 결합강도로 유리질 결합층에 결합된다. 유리질 결합층의 감소된 두께는 소성단계후에, 즉 공구의 제조후에 유리질 결합층으로부터 숫돌입자의 돌출을 촉진하여, 유리질 결합공구는 초기의 사용전에, 투루잉작업을 하지 않는다. 즉, 유리질 결합공구는 투루잉 작업없이 초기의 사용에도 우수한 폴리싱 또는 연삭성능을 나타낸다.

본 발명의 유리질 결합공구의 지지몸체는 임의의 금속재료를 포함시키지 않고, 알루미나 또는 실리콘 니트리드와 같은 세라믹 또는 유리재료로 만들 수 있다. 또한 이러한 관점에서, 본 발명의 유리질 결합공구는 금속오염이 없어야 하는 반도체 웨이퍼를 위한 CMP작업을 수행하는데 사용되는 폴리싱패드를 드레싱하는데 적합하다.

본 발명에 의하면, 유리질 결합공구의 유리질 결합층은 충분히 높은 정도의 강도와 인성 그리고 지지몸체의 용융점보다 낮은 용융점을 가진 붕규산 유리, 결정 유리, 실리카 유리, 알루미나, 실리콘 니트리드, 실리콘 카바이드, 멀라이트, 지르코니아 또는 다른 세라믹 분말로 만들 수 있다. 지지몸체 및 유리질 결합층을 위한 이러한 적절히 선택된 재료는 폴리싱유체내로의 금속성분의 유출을 방지하는데 효과적이어서, 가공물이 유출 금속성분에 의해 오염되는 것을 방지할 수 있고, 그리고 지지몸체 또는 유리질 결합층으로부터 숫돌입자의 제거를 피할 수 있어서, 가공물이 상처나는 것을 방지할 수 있다.

본 발명에 의하면, 폴리싱을 드레싱하는 작용을 하는 제 1 숫돌입자는 비교적 높은 경도를 가지고 있는 한편, 유리질 결합층이 폴리싱패드와 접촉하는 것을 방지하는 작용을 하는 제 2 숫돌입자는 비교적 낮은 경도를 가지고 있고 그리고 비교적 싼 재료로 만들어서, 유리질 결합공구의 제조원가를 줄인다.

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14. 폴리싱패드(118)와 미끄럼접촉상태로 유지된 가공물을 화학기계적 폴리싱 작용으로 폴리싱하는 폴리싱패드(118)의 폴리싱면과 미끄럼접촉하게 되는 드레싱공구(124)로 사용되는 유리질 결합공구(124)로서,

    지지몸체(128);

    상기 지지몸체의 가공면에 형성되는 유리질 결합층(140);

    상기 지지몸체의 상기 가공면에 대하여 고정되도록 상기 유리질 결합층에 의해 지지되고 그리고 인접한 숫돌입자들 사이에 간격을 두어 서로 이격되어 있는 복수의 제 1 숫돌입자(136); 그리고

    상기 제 1 숫돌입자의 평균 직경보다 작은 평균 직경을 가진 복수의 제 2 숫돌입자(138)를 포함하고 있으며;

    상기 지지몸체의 상기 가공면은 상기 폴리싱패드의 상기 폴리싱면에 가압되며 그리고 상기 지지몸체의 표면층의 일부를 구성하는 드레싱면이고, 상기 지지몸체의 적어도 상기 표면층은 무기재료로 만들어지고;

    상기 제 2 숫돌입자는 상기 지지몸체의 상기 드레싱면에 대하여 고정되도록 상기 유리질 결합층에 의해 유지되어 있으며, 상기 제 2 숫돌입자는 상기 제 1 숫돌입자들 사이에 위치하고 또한 상기 제 1 숫돌입자들로부터 이격되어 있는 상태로 서로 혼합되어 있는 것을 특징으로 하는 유리질 결합공구(124).
15. 제 14 항에 있어서, 상기 유리질 결합층(140)은 SiO₂의 함유량이 40-70 중량%이고 그리고 B₂O₃의 함유량이 10-30 중량%가 되도록 적어도 SiO₂ 및 B₂O₃를 포함하는 붕규산 유리로 이루어진 것을 특징으로 하는 유리질 결합공구(124).
16. 제 14 항에 있어서, 상기 제 1 숫돌입자(136)는 상기 제 2 숫돌입자(138)보다 더 높은 경도를 가진 것을 특징으로 하는 유리질 결합공구(124).
17. 제 14 항에 있어서, 상기 제 1 숫돌입자(136)의 수에 대한 제 2 숫돌입자(138)의 수의 비율은 1-10인 것을 특징으로 하는 유리질 결합공구(124).
18. (ⅰ)지지몸체(1;11;21;128); (ⅱ)상기 지지몸체의 가공면에 형성되는 유리질 결합층(5;15;25;140); 그리고 (ⅲ)상기 지지몸체의 상기 가공면에 대하여 고정되도록 상기 유리질 결합층에 의해 지지되고 그리고 인접한 숫돌입자들 사이에 간격을 두어 서로 이격되어 있는 복수의 숫돌입자(4;13;23;40;41;42;136;138)를 포함하고 있는 유리질 결합공구(124)를 만드는 방법으로서,

    상기 지지몸체의 상기 가공면에 유리질 본드를 포함하는 패턴층(3;12;22;150)을, 상기 유리질 결합층의 전구체로서, 소정의 패턴으로 형성하는 단계;

    상기 패턴층이 건조되기 전에 상기 패턴층 위에 상기 숫돌입자를 뿌리는 단계; 그리고

    상기 지지몸체의 상기 가공면에 상기 소정의 패턴으로 배열되고 그리고 상기 패턴층에 접착되는 상기 숫돌입자와 상기 패턴층을 소성시키는 단계;

    를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 유리질 결합공구를 만드는 방법.
19. 제 18 항에 있어서, 상기 패턴층(3;12;22;150)은 상기 지지몸체(1;11;21;128)의 상기 가공면에 점점이 산재되도록 상기 지지몸체의 상기 가공면에 프린트되어, 상기 패턴층은 상기 지지몸체의 상기 가공면에 점점이 산재된 패턴으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유리질 결합공구를 만드는 방법.
20. (ⅰ)지지몸체(1); (ⅱ)상기 지지몸체의 가공면에 형성되는 유리질 결합층(5); 그리고 (ⅲ)상기 지지몸체의 상기 가공면에 대하여 고정되도록 상기 유리질 결합층에 의해 지지되고 그리고 인접한 숫돌입자들 사이에 간격을 두어 서로 이격되어 있는 복수의 숫돌입자(4)를 포함하고 있고, 상기 숫돌입자는 상기 유리질 결합층으로부터 돌출되어 있는 유리질 결합공구(124)를 만드는 방법으로서,

    상기 지지몸체의 상기 가공면에 유리질 본드를 포함하는 패턴층(3)을, 상기 유리질 결합층의 전구체로서, 소정의 패턴으로 형성하는 단계;

    상기 패턴층이 건조되기 전에 상기 패턴층 위에 상기 숫돌입자를 뿌리는 단계;

    상기 숫돌입자가 상기 유리질 결합층으로부터 돌출하는 거리를 동일하게 하기 위해서, 상기 패턴층에 접착되는 상기 숫돌입자의 돌출된 끝부분을 평탄한 플레이트(6;7)와 접촉시키는 단계; 그리고

    상기 지지몸체의 상기 가공면에 상기 소정의 패턴으로 배열되어 있는 상기 숫돌입자와 상기 패턴층을 소성시키는 단계;

    를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 유리질 결합공구를 만드는 방법.
21. (ⅰ)지지몸체(1;11;21;128); (ⅱ)상기 지지몸체의 가공면에 형성되는 유리질 결합층(5;15;25;140); 그리고 (ⅲ)상기 지지몸체의 상기 가공면에 대하여 고정되도록 상기 유리질 결합층에 의해 지지되고 그리고 인접한 숫돌입자들 사이에 간격을 두어 서로 이격되어 있는 복수의 숫돌입자(4;13;23;40;41;42;136;138)를 포함하고 있고, 상기 숫돌입자는 상기 유리질 결합층으로부터 돌출되어 있는 유리질 결합공구(124)를 만드는 방법으로서,

    상기 지지몸체의 상기 가공면에 각각의 상기 숫돌입자의 비중보다 작은 비중을 가진 유리질 본드를 포함하는 패턴층(3;12;22;150)을, 상기 유리질 결합층의 전구체로서, 소정의 패턴으로 형성하는 단계;

    상기 패턴층이 건조되기 전에 상기 패턴층 위에 상기 숫돌입자를 뿌리는 단계; 그리고

    상기 숫돌입자들중 각각 비교적 큰 크기 또는 중량을 가진 것들은 비교적 큰 거리만큼 상기 패턴층 속으로 잠기고, 상기 숫돌입자들중 각각 비교적 작은 크기 또는 중량을 가진 것들은 비교적 작은 거리만큼 상기 패턴층 속으로 잠겨서, 상기 숫돌입자들이 상기 유리질 결합층으로부터 돌출하는 거리가 서로 동일하게 되도록, 상기 지지몸체의 상기 가공면에 상기 소정의 패턴으로 배열되고 그리고 상기 패턴층에 접착되는 상기 숫돌입자와 상기 패턴층을 소성시키는 단계;

    를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 유리질 결합공구를 만드는 방법.
22. 제 18 항에 있어서, 상기 숫돌입자를 상기 패턴층 위에 뿌린 후에, 상기 가공면을 아래로 향하도록 상기 지지몸체(1;11;21;128)를 선회시켜서 상기 지지몸체를 진동시키므로써, 상기 숫돌입자들(4;13;23;40;41;42;136;138)중 상기 패턴층(3;12;22;150)에 접착되지 않은 것들을 재생하여 이용하도록 회수하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리질 결합공구를 만드는 방법.
23. (ⅰ)지지몸체(1;128); (ⅱ)상기 지지몸체의 가공면에 형성되는 유리질 결합층(5;140); 그리고 (ⅲ)상기 지지몸체의 상기 가공면에 대하여 고정되도록 상기 유리질 결합층에 의해 지지되고 그리고 인접한 숫돌입자들 사이에 간격을 두어 서로 이격되어 있는 복수의 숫돌입자(4;136;138)를 포함하고 있는 유리질 결합공구(124)를 만드는 방법으로서,

    상기 지지몸체의 상기 가공면에 유리질 본드를 포함하는 기초층(2;144)을, 상기 유리질 결합층의 전구체로서, 형성하는 단계;

    상기 기초층에 유리질 본드를 포함하는 패턴층(3;150)을, 상기 유리질 결합층의 전구체로서, 소정의 패턴으로 형성하는 단계;

    상기 패턴층이 건조되기 전에 상기 패턴층 위에 상기 숫돌입자를 뿌리는 단계; 그리고

    상기 지지몸체의 상기 가공면에 상기 소정의 패턴으로 배열되고 그리고 상기 패턴층에 접착되는 상기 숫돌입자와, 상기 기초층 및 상기 패턴층을 소성시키는 단계;

    를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 유리질 결합공구를 만드는 방법.
24. (ⅰ)지지몸체(11;21); (ⅱ)상기 지지몸체의 가공면에 형성되는 유리질 결합층(15;25); 그리고 (ⅲ)상기 지지몸체의 상기 가공면에 대하여 고정되도록 상기 유리질 결합층에 의해 지지되고 그리고 인접한 숫돌입자들 사이에 간격을 두어 서로 이격되어 있는 복수의 숫돌입자(13;23;40;41;42)를 포함하고 있는 유리질 결합공구(124)를 만드는 방법으로서,

    상기 지지몸체의 상기 가공면에 유리질 본드를 포함하는 패턴층(12;22)을, 상기 유리질 결합층의 전구체로서, 소정의 패턴으로 형성하는 단계;

    상기 패턴층이 건조되기 전에 상기 패턴층 위에 상기 숫돌입자를 뿌리는 단계;

    상기 지지몸체의 상기 가공면상에 유리질 본드를 포함하는 페이스트와 슬러리 중 하나를 도포하여, 상기 지지몸체의 상기 가공면 상의 상기 숫돌입자의 각각을 둘러싸는 코팅층(14;24)을, 상기 유리질 결합층의 전구체로서, 형성하는 단계; 그리고

    상기 지지몸체의 상기 가공면에 상기 소정의 패턴으로 배열되고 그리고 상기 패턴층에 접착되는 상기 숫돌입자와, 상기 패턴층 및 상기 코팅층을 소성시키는 단계;

    를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 유리질 결합공구를 만드는 방법.
25. 제 14 항의 유리질 결합공구(124)를 만드는 방법으로서,

    상기 제 1 숫돌입자(136)의 수에 대한 상기 제 2 숫돌입자(138)의 수의 소정의 비율로 제 1 및 제 2 숫돌입자(136,138)를 서로 혼합하는 단계;

    상기 유리질 결합층의 전구체로서의 패턴층(150)이, 상기 제 1 숫돌입자의 평균직경보다 작고 상기 제 1 숫돌입자의 상기 평균직경의 30%보다 큰 직경을 각각 가진 복수의 도트로 이루어진 도트 패턴으로, 상기 드레싱면에 숫돌입자 접착 페이스트(150)로 형성되도록, 상기 드레싱면에 숫돌입자 접착 페이스트(150)를 프린팅하는 단계;

    상기 드레싱면 상에 형성된 상기 패턴층 위에 상기 제 1 및 제 2 숫돌입자를 뿌려서, 상기 제 1 및 제 2 숫돌입자 중의 일부가 상기 패턴층에 접착되도록 하는 단계;

    상기 제 1 및 제 2 숫돌입자 중의 상기 패턴층에 접착되지 않은 것을 제거하는 단계; 그리고

    상기 패턴층과 상기 제 1 및 제 2 숫돌입자 중의 상기 패턴층에 접착된 상기 일부를 소성시켜서 상기 제 1 및 제 2 숫돌입자 중의 상기 패턴층에 접착된 상기 일부를 상기 유리질 결합층에 의해 유지되도록 하여, 상기 지지몸체(128)의 상기 드레싱면에 대하여 고정시키는 단계;

    를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 유리질 결합공구를 만드는 방법.
26. 제 25 항에 있어서, 상기 제 1 숫돌입자(136)의 수에 대한 제 2 숫돌입자(138)의 수의 소정의 비율은 1-10인 것을 특징으로 하는 유리질 결합공구를 만드는 방법.
27. 제 25 항에 있어서, 상기 유리질 접착층의 전구체로서의 기초층(144)이 상기 드레싱면에 무기질 결합제 페이스트(144)로 형성되도록, 상기 숫돌입자 접착 페이스트(150)가 프린트되기 전에, 상기 지지몸체(128)의 상기 드레싱면에 무기질 결합제 페이스트를 도포하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리질 결합공구를 만드는 방법.
28. 제 25 항에 있어서, 상기 패턴층(150)의 상기 도트는, 단위면적당 상기 도트의 수가 상기 드레싱면의 전체에 걸쳐서 일정하게 되도록, 상기 도트의 밀도를 상기 드레싱면의 전체에 걸쳐서 일정하게 유지한 상태로 상기 드레싱면 상에 배열되는 것을 특징으로 하는 유리질 결합공구를 만드는 방법.
29. 제 25 항에 있어서, 각각의 상기 도트는 상기 제 1 숫돌입자(136)의 상기 평균직경의 30-70%에 상당하는 직경을 가진 것을 특징으로 하는 유리질 결합공구를 만드는 방법.

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