KR100645748B1 - 다이아몬드 공구 제조방법 및 이를 이용한 다이아몬드 공구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다이아몬드 지립의 배열 형태를 다양하게 조절할 수 있어 마모량을 향상시키는 다이아몬드 공구의 제조방법 및 이를 이용한 다이아몬드 공구에 관한 것으로서, 다이아몬드 지립의 배열되는 위치를 다양하게 변경할 수 있을 뿐만 아니라, 다이아몬드 지립을 정확한 위치에 배열할 수 있는 다이아몬드 공구 제조방법 및 이를 이용한 다이아몬드 공구를 제공하는 것을 목적으로 한다. 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다이아몬드 공구 제조방법은 샹크의 표면에 절연막을 도포하는 도포단계와, 패턴 역상 이미지가 형성된 필름을 이용하여 상기 절연막에 패턴 이미지를 노광하는 노광단계와, 노광되지 않은 절연막을 제거하여 상기 샹크 표면에 절연막 패턴을 형성하는 패턴형성단계와, 상기 절연막 패턴 사이의 개구에 다이아몬드 지립을 부착하는 부착단계와, 상기 절연막 패턴을 제거하는 패턴제거단계를 포함하며, 전술된 방법을 이용한 다이아몬드 공구를 포함한다.

다이아몬드, 샹크, 지석부, 지립, 본드, 필름, 스크린, 망사, 도금, 절연막

Description

다이아몬드 공구 제조방법 및 이를 이용한 다이아몬드 공구 {DIAMOND TOOL MANUFACTURING METHOD AND DIAMOND TOOL MADE OF THE METHOD}

도 1은 종래의 CMP 공정에 사용되는 장비가 도시된 도.

도 2a와 도 2b는 종래의 CMP 공정에 사용되는 장비의 컨디셔너가 도시된 구성도.

도 3은 종래 기술에 따른 다이아몬드 공구의 제조방법이 도시된 작업예시도.

도 4는 본 발명에 따른 다이아몬드 공구가 도시된 평면도.

도 5는 본 발명에 따른 다이아몬드 공구의 제조시 사용되는 패턴의 형태를 도시한 도.

도 6은 본 발명에 따른 다이아몬드 공구의 제조방법이 도시된 작업예시도.

도 7은 본 발명에 의해 제조된 다이아몬드 공구와 종래의 다이아몬드 공구를 사용한 경우의 패드 잔류량을 도시한 그래프.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다이아몬드 공구의 제조방법의 작업예시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

110 : 다이아몬드 공구 112 : 샹크

115 : 지석부 116 : 다이아몬드 지립

118 : 본드 120 : 필름

130 : 절연막 140 : 도금층

본 발명은 다이아몬드 공구의 제조방법 및 이를 이용한 다이아몬드 공구에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다이아몬드 지립의 배열 형태를 다양하게 조절할 수 있어 마모량을 향상시키는 다이아몬드 공구의 제조방법 및 이를 이용한 다이아몬드 공구에 관한 것이다.

최근에는 산업의 발전에 따라 반도체 분야에서도 비약적인 발전이 이루어지고 있다. 이러한 비약적인 발전의 일예로 반도체 칩의 회로배선이 고집적화 및 다층화되고 있으며, 단위 면적당 많은 칩을 생산하기 위해 웨이퍼 상태로 칩을 제조하는 방법이 사용되고 있다. 이와 같이, 웨이퍼 상태로 제조되는 칩을 균일하게 제조하기 위해 상기 웨이퍼를 광역 평탄화하기 위한 연마작업의 중요성이 대두되고 있다.

일반적으로 연마는 가공물의 표면을 절삭 또는 연마처리하는 공정으로, 웨이퍼상의 절연막 또는 금속배선 및 회로를 연마하기 위해 연마 패드와 웨이퍼 사이에 기계적인 연마작용을 수행하는 연마제와 에칭 능력을 갖는 슬러리 용액을 개재시킨 채 압력을 가한 상태에서 서로 상대운동시켜 연마하는 화학적-기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing:이하 'CMP'라 칭함) 공정이 사용된다.

도 1은 종래의 CMP 공정에 사용되는 장비가 도시된 도이고, 도 2a와 도 2b는 종래의 CMP 공정에 사용되는 장비의 컨디셔너가 도시된 구성도로서, 상기 CMP 공정에서 웨이퍼는 기계적인 연마작용을 하는 연마장치(20)와 화학적인 연마작용을 하는 화학용매인 슬러리(slurry)(15)에 의해 연마되어진다.

이를 위해 연마패드(30) 상에 상기 웨이퍼(10)를 캐리어 헤드(22)에 장착된 상태로 설치한다.

이 상태에서 상기 연마패드(30) 상에는 슬러리(15)를 공급하고, 상기 연마패드(30)는 회전시킨다. 또한, 상기 캐리어 헤드(22)는 회전운동과 요동운동을 동시에 행하며 상기 웨이퍼(10)를 연마패드(30)에 일정한 압력으로 가압하여 연마한다.

전술된 웨이퍼(10)는 표면장력 또는 진공에 의해 상기 캐리어 헤드(22)에 견고하게 장착되고, 상기 캐리어 헤드(22)의 자체 하중과 인가되는 가압력에 의해 웨이퍼(10)의 표면은 연마패드(30)의 표면과 접촉하게 된다.

이와 같이, 상기 웨이퍼(12)와 연마패드(30)가 접촉하면서, 그 접촉면 사이의 미세한 틈으로 슬러리(15)가 유동을 하여 상기 슬러리(15) 내부에 있는 연마입자와 연마패드(30)의 표면에 형성된 (도시되지 않은) 돌기들에 의해 기계적, 화학적 연마가 동시에 수행된다.

여기서, 상기 연마패드(30)는 웨이퍼(10)의 손상을 방지하기 위해 다공성의 폴리우레탄재질로 이루어지며 표면에 다수의 미세돌기가 형성된다.

전술된 바와 같이 구성된 연마패드(30)는 상기 웨이퍼(10)의 연마시 가해지는 압력이 접촉되는 표면으로 집중되어 상대적으로 높은 표면제거 속도를 갖기 때 문에 상기 연마패드(30) 상의 표면돌기가 마모되거나 그 표면돌기 사이의 미공으로 연마잔류물들이 잔류되어 표면 눈 막힘 현상 등으로 인해 연마효율이 저하되는 문제가 있다.

이와 같이, 연마효율이 저하된 연마패드(30)는 연마능력을 재활성화하기 위하여 연마패드(30)의 표면을 재가공하고 있다.

이를 위해 사용되는 공구는 '컨디셔너' 또는 '드레서'라고 하며, 통상 다이아몬드 공구로 이루어지며, 도 2a와 같이 원반형 컨디셔너(50)로 이루어지거나, 도 2b와 같이 막대형 컨디셔너(60)로 이루어지는 것도 가능하다.

전술된 원반형 컨디셔너(50)는 샹크(52)와 지석부(55)의 형태가 각각 원형으로써, 상기 샹크(52)에 형성된 고정부(51)가 (도시되지 않은) 연마장치에 고정되어 회전 및 요동되며 연마 패드(30)의 표면을 컨디셔닝한다.

또한, 전술된 막대형 컨디셔너(60)는 샹크(62)와 지석부(65)의 형태가 각각 막대형으로써, 상기 샹크(62)에 형성된 고정부(61)가 (도시되지 않은) 연마장치에 고정되고, 상기 샹크(62) 및 지석부(65)가 상기 연마패드(30)의 전면을 덮는 길이로 형성되어 상기 연마패드(30)의 표면을 한번에 가공할 수 있고, 연마패드(30)의 크기 또는 상태에 따라 적절한 길이를 갖는 막대형 컨디셔너(60)가 사용된다.

상기 다이아몬드 지석부(55, 65)는 다이아몬드 지립(56, 66)과 상기 다이아몬드 지립(56, 66)을 상기 샹크(52, 62)에 부착시키는 본드(58, 68)를 포함한다.

이와 같이 CMP 공정시 다이아몬드 공구인, 상기 컨디셔너(50, 60)를 사용하여 연마패드(30)를 연마(이하, '드레싱'이라 함)한 상태에 따라 웨이퍼의 산화막 또는 금속배선의 연마율 및 시간에 따른 연마율의 기울기가 결정된다. 또한, 상기 연마패드(30)의 드레싱은 다이아몬드 지립의 배열상태 및 지립간의 거리 등의 요소에 따라 연마율에 크게 영향을 받는다.

한편, 전술된 다이아몬드 공구(50, 60)는 다이아몬드 지립(56, 66)의 배열이 불규칙적으로 이루어진 경우, 연마패드(30)의 드레싱이 불규칙하게 이루어지고, 본드(58, 68)와 약하게 결합된 다이아몬드 지립(56, 66)의 탈락 등으로 인해 웨이퍼(10)에 스크래치를 유발할 가능성이 있다.

따라서, 종래의 다이아몬드 공구(50, 60)의 제작방법은 다공형의 망사스크린을 이용하여 다이아몬드 지립(56, 66)을 균일하게 배열하는 방법이 사용되고 있다.

도 3은 종래 기술에 따른 다이아몬드 공구의 제조방법이 도시된 작업예시도로서, 이를 참조하면, 종래에는 연마장치와 결합되는 샹크(52, 62)에 나일론 또는 폴리에스터 재질의 망사스크린(70)을 밀착시킨다.

다음으로, 상기 망사스크린(70)의 개구 부위에 다이아몬드 지립(56, 66)을 배열한 후, 본드(58, 68)를 사용하여 다이아몬드 지립(56, 66)을 샹크(52, 62)에 부착한다. 이때, 상기 망사스크린(70)은 개구면적이 약100~300㎛이고, 직경이 50~150㎛ 내외의 다공이 형성되어 있으며, 상기 망사스크린(70)의 개구 부위에 배열되는 다이아몬드 지립(56, 66)은 입도가 60~120 인 것이 사용된다.

그러나, 종래와 같이 망사스크린(70)을 사용하는 경우 망사의 설계변경, 즉 개구면적이나 패턴 형태 등의 변경이 어려우며, 이에 따라 다이아몬드 지립(56, 66)간의 거리를 임의로 조절할 수 없다. 또한, 상기 망사스크린(70)이 상기 샹크 (52, 62)의 표면에 완전하게 밀착되지 않은 경우, 상기 다이아몬드 지립(56, 66)이 원하지 않는 부위에 부착되는 문제로 인해 불규칙한 연마 또는 다이아몬드 지립(56, 66)의 탈락 등의 문제가 발생한다.

본 발명의 목적은 전술된 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 다이아몬드 지립)의 배열되는 위치를 다양하게 변경할 수 있을 뿐만 아니라, 다이아몬드 지립을 정확한 위치에 배열할 수 있는 다이아몬드 공구 제조방법 및 이를 이용한 다이아몬드 공구를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다이아몬드 공구 제조방법은 샹크 표면에 절연막 패턴을 형성하는 패턴형성단계와, 상기 절연막 패턴 사이의 개구에 다이아몬드 지립을 부착하는 부착단계와, 상기 절연막 패턴을 제거하는 패턴제거단계를 포함한다.

더불어, 상기 패턴형성단계에서 형성된 절연막 패턴 사이의 개구에 망사스크린을 부착하는 스크린부착단계를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 패턴제거단계에서 상기 절연막 패턴이 제거된 후 상기 샹크 표면을 도금하는 도금단계를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 패턴형성단계는 샹크의 표면에 절연막을 도포하는 도포과정과, 패턴 역상 이미지가 형성된 필름을 이용하여 상기 절연막에 패턴 이미지를 노광하는 노광과정과, 노광되지 않은 절연막을 제거하여 상기 샹크 표면에 절연막 패턴을 형성하는 절연막제거과정을 포함할 수 있다. 또한, 상기 패턴형성단계는 샹크의 표면에 절연막을 도포하는 도포과정과, 패턴 이미지가 형성된 필름을 이용하여 상기 절연막에 패턴 역상 이미지를 노광하는 노광과정과, 노광된 절연막을 제거하여 상기 샹크 표면에 절연막 패턴을 형성하는 절연막제거과정을 포함할 수 있다. 또한, 상기 패턴형성단계는 샹크 표면에 패턴 역상 이미지가 형성된 스크린을 배치하고 절연막을 통과시켜 절연막 패턴을 형성하는 패턴인쇄과정과, 인쇄된 절연막 패턴을 노광하는 노광과정을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 절연막은 감광성재료를 포함할 수 있다.

또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다이아몬드 공구는 샹크와, 상기 샹크의 표면에 형성된 다이아몬드 지석부를 포함하는 다이아몬드 공구로서, 다수의 다이아몬드 지립과, 상기 다이아몬드 지립을 상기 샹크에 고정시키는 본드와, 상기 본드의 둘레 및 상기 샹크의 표면에 일체로 형성되는 도금층을 포함한다.
여기서, 상기 도금층은 니켈 도금인 것이 바람직하다. 또한, 상기 본드는 전기도금 또는 무전해 도금에 의해 상기 다이아몬드 지립을 상기 샹크에 고정시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 다이아몬드 공구가 도시된 평면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 다이아몬드 공구의 제조시 사용되는 패턴의 형태를 도시한 도이다.

본 발명에 따른 다이아몬드 공구(110)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 연마장치에 결합되는 샹크(112)를 포함하고, 상기 샹크(112)에는 다이아몬드 지립(116)을 포함하는 다이아몬드 지석부(115)가 부착된다. 상기 다이아몬드 공구(110)는 연마효율이 저하된 연마부재의 연마 능력을 재활성화하기 위하여 연마부재의 표면을 연마하여 돌기를 세우거나 돌기 사이에 잔류된 이물질을 제거하고, 돌기를 형성하는 용도로 사용된다.

더불어, 전술된 다이아몬드 공구(110)는 원반형으로 형성될 수 있으며, 막대 형을 포함한 다양한 형상으로 형성되는 것도 가능하며, 본 발명의 명세서에 의해 그 형상이 제한되지 않는다.

또한, 상기 다이아몬드 지립(116)은 입방정질화붕소(cubic Boron Nitride, c-BN) 또는 알루미나(Al2O3) 또는 탄화규소(SiC, Silicon Carbide)를 포함하는 연마입자를 포괄적으로 포함하며, 상기 샹크(112)는 스테인레스 강 또는 탄소강과 같은 금속 재료로 이루어진다.

전술된 다이아몬드 공구(110)는 상기 샹크(112)의 표면에 상기 다이아몬드 지립(116)을 균일하게 배열하기 위해 패턴 형상으로 절연막을 형성하고, 상기 절연막 패턴, 즉 개구에 다이아몬드 지립(116)을 배열한 후, 본드(118)를 단층 또는 다층의 적층방식으로 사용하여 상기 다이아몬드 지립(116)의 50~80%의 두께가 되도록 하여 상기 다이아몬드 지립(116)을 상기 샹크(112)에 부착한다. 여기서, 상기 본드(118)는 니켈, 구리 또는 인, 붕소, 몰리브덴, 중석을 포함하는 합금으로, 상기 샹크(112)에 전기도금 또는 무전해 도금되며 상기 다이아몬드 지립(116)을 부착시킨다.

이때, 상기 절연막 패턴은 상기 샹크(112)와 완전하게 밀착하고 있으므로, 상기 다이아몬드 지립(116)을 형성하고자 목적하는 부위 이외에는 상기 다이아몬드 지립(116)이 배열되지 않게 된다.

이와 같이, 상기 다이아몬드 지립(116)이 상기 샹크(112)에 부착되면, 후처리공정에 의해 상기 절연막 패턴이 제거된다.

전술된 바와 같이 제조된 다이아몬드 공구(110)를 사용하여 연마패드를 드레 싱하게되면, 상기 절연막 패턴이 제거된 공간을 통해 슬러리 또는 연마찌꺼기의 배출이 원활하게 이루어지게 되어 슬러리 또는 연마찌꺼기의 응집으로 인한 웨이퍼의 크고 작은 스크래치의 발생을 저감하게 된다.

여기서, 상기 절연막은 감광성재질, 예컨대 고순도 아크릴 수지(PMMA : polymethyl methacrylate)와 같은 재질로 이루어지며, 광원에 의해 경화된다. 또한, 상기 광원으로는 자외선, X-선 또는 레이저 등이 사용된다.

상기 절연막 패턴은 패턴 이미지가 형성된 필름을 이용하여 형성하며, 상기 절연막 패턴은 개구면적이 50~300㎛인 다양한 패턴으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 절연막 패턴 이미지는 도 5의 (a) 또는 (b)와 같이 여러 형상으로 형성될 수 있고, 다이아몬드 지립(116)의 배열되는 거리를 임의로 조정할 수 있도록 그 형태를 변형하는 것도 물론 가능하다. 또한, 상기 절연막 패턴 이미지는 개구의 형태가 원형, 사각형 또는 임의의 형상 등의 다양한 형태의 다각형일 수 있고, 그 배열된 형태가 대각선, 격자형 등의 규칙적 형태로 배열되거나, 불규칙적으로 배열되는 형태로 배열되는 것도 가능하다.

더불어, 전술된 바와 같이 구성된 상기 다이아몬드 공구(110)는 상기 샹크(112)의 부식방지를 위해 도금층을 형성하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 상기 샹크에 절연막 패턴을 형성하는 방법에 따라 네거티브 레지스트(negative resist) 또는 포지티브 레지스트(positive resist)를 이용한 포토 레지스트법 또는 스크린을 사용하는 스크린 인쇄법 등으로 구분된다.

본 발명에 따른 다이아몬드 공구의 제조방법은 패턴형성단계에서 샹크 표면 에 절연막 패턴을 형성한 후, 상기 절연막 패턴 사이의 개구에 다이아몬드 지립을 부착하는 부착단계와, 상기 절연막 패턴을 제거하는 패턴제거단계를 포함한다.

도 6은 본 발명에 따른 다이아몬드 공구의 제조방법이 도시된 작업예시도로서, 포토 레지스트법을 이용하여 다이아몬드 공구(110)의 제조방법을 설명한다.

먼저, 포지티브 레지스트를 이용한 패턴형성단계에 대해 설명하면, 샹크(112)의 표면에 건식 또는 습식 도포법을 이용하여 소정의 두께로 절연막(130)을 도포한다.

다음으로 패턴 역상 이미지가 형성된 필름(120)을 마련한 후, 상기 절연막(130)의 표면에 상기 필름(120)을 위치시킨다. 바람직하게는 상기 패턴 역상 이미지가 상기 절연막(130)에 정확하게 형성될 수 있도록 상기 절연막(130)의 표면에 필름(120)을 밀착시킨다.

다음으로 상기 필름(120)에 광원(L)을 조사한다. 이때, 상기 필름(120)에 형성된 패턴 역상 이미지 부분에는 광원(L)이 투과하며 상기 절연막(130)에 노광된다.

상기 절연막(130)은 감광성 재질로서, 광원(L)에 노출된 부분, 즉 패턴에 해당되는 절연막(130a)이 경화되고, 광원(L)에 노출되지 않은 부분, 즉 패턴 사이 부분(130b)은 무른 상태로 남게 된다.

다음으로 식각공정을 거치면, 상기 무른 상태의 절연막(130b)이 제거되며 상기 샹크(112)의 표면에는 경화된 절연막(130a)에 의한 절연막 패턴(130c)이 형성된다.

전술된 과정을 거쳐 형성된 절연막 패턴(130c)의 개구에는 다이아몬드 지립(116)을 배열하고, 단층 또는 다층 적층방식을 사용하여 본드(118)가 다이아몬드 지립(116)의 50~80%의 두께가 되도록 하고, 상기 다이아몬드 지립(116)과 샹크(112)가 부착되도록 전기도금 또는 무전해 도금한다.

이와 같이, 상기 다이아몬드 지립(116)이 상기 샹크(112)에 부착되면, 알칼리 성분의 세정제를 공급하여 남아 있는 절연막 패턴(130c)을 제거한다.

바람직하게는 상기 절연막 패턴(130c)이 제거된 후, 상기 샹크(112)와 본드(118)에 도금층(140)이 형성되도록 도금한다.

한편, 네거티브 레지스트를 이용한 패턴형성단계에 대해 설명하면, 상기 네거티브 레지스트는 전술된 포지티브 레지스트와 반대되는 특성을 갖고 있으며, 이에 따라 패턴 형성시 패턴 이지미가 형성된 필름을 이용한다. 상기 절연막에 패턴 역상 이미지를 노광하는 노광하면, 노광되지 않은 부분은 경화되고, 노광된 부분은 무른 상태로 남게되어 쉽게 제거된다.

이와 같이, 네거티브 레지스트를 이용할 경우, 포지티브 레지스트를 이용시와 반대공정을 거쳐 절연막 패턴을 형성할 수 있으며, 절연막 패턴의 형성후 포지티브 레지스트를 이용할 경우의 다이아몬드 공구 제조방법과 동일하다.

실시예

샹크(112)의 표면에 건식 또는 습식 도포법에 의해 약 40~150㎛의 두께로 절연막(130)을 도포한다. 다음으로 상기 절연막에 패턴의 연상 이미지가 새겨진 마 스크를 밀착시킨 후, 자외선 또는 단파장의 빛을 노광시킨 후, 이를 현상하여 절연막 패턴을 완성한다.

다음으로 상기 절연막 패턴의 개구에 약 60~120 매쉬의 다이아몬드 지립을 배열한 후, 상기 다이아몬드 지립이 부착되도록 약 120㎛의 두께로 니켈을 전기도금한다.

다음으로, 상기 절연막 패턴을 제거하고, 상기 샹크의 부식방지를 위해 약 5~10㎛ 두께로 니켈 도금을 실시한다.

도 7은 본 발명에 의해 제조된 다이아몬드 공구와 종래의 다이아몬드 공구를 사용한 경우의 패드 잔류량을 도시한 그래프이다.

여기서, X축은 연마 패드의 중심으로 부터의 거리를 나타낸 것이다. 또한, Y축은 원반형의 연마 패드를 다이아몬드 공구로서 연마한 후, 상기 연마 패드의 단면 길이에 따라 남아 있는 연마 패드의 잔류량을 측정한 두께(mm)이다. 또한, S 선도는 종래의 다이아몬드 공구 사용시의 연마 패드 잔류량을 도시한 선이고, T 선도는 본 발명의 다이아몬드 공구 사용시의 연마 패드 잔류량을 도시한 선이다.

본 발명의 다이아몬드 공구(110)는 다이아몬드 지립(116)의 배열된 거리를 30% 증가시킨 것으로서, 본 발명에 의한 다이아몬드 공구(110)를 사용할 경우, 종래의 다이아몬드 공구를 사용한 연마패드의 두께 보다 더 낮게 된다.

이와 같은 결과를 볼 때, 연마패드의 마모량과 웨이퍼의 연마율은 비례관계가 성립하므로 CMP 공정의 수행시 본 발명에 의한 다이아몬드 공구(110)에 의한 패드의 마모량이 종래의 다이아몬드 공구에 의한 마모량이 상대적으로 높게 발생됨을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 다이아몬드 공구(110)의 사용시 웨이퍼의 연마율을 향상시킬 수 있다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다이아몬드 공구의 제조방법의 작업예시도로서, 전술된 스크린 인쇄법을 이용하여 다이아몬드 공구를 제조하는 방법이다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 도 8에 도시된 바와 같이, 실크스크린 인쇄법을 이용하여 샹크(112)의 표면에 절연막 패턴(130b)을 직접 형성하는 것도 가능하다.

보다 상세하게는, 먼저, 패턴 역상 이미지가 형성된 스크린(150)을 마련한다. 상기 스크린(150)은 다공성의 재질이고, 상기 패턴 역상 이미지에는 구멍을 막는 물질이 도포된다. 상기의 스크린(150)은 샹크(112)의 상부에 고정된다.

다음으로 상기 스크린(150) 상측에 절연막(180)을 공급한 후, 상기 스크린(150)에 형성된 패턴 역상 이미지 사이로 절연막(180)을 통과시킨다. 즉, 상기 스크린(150)의 상부에 절연막(180)을 도포하고, 스퀴즈(155)로 상기 절연막(180)을 밀면, 상기 절연막(180)이 상기 패턴 역상 이미지 사이의 다공을 통과하여 상기 샹크(112)의 상부에 패턴 형상의 절연막(180a)이 인쇄된다.

한편, 상기 샹크(112)에 패턴 형상의 절연막(180a)이 인쇄되면, 광원(L)을 공급하여 상기 절연막(180a)을 노광한다.

이와 같이, 인쇄된 패턴 형상의 절연막(180a)이 광원(L)에 노출되면 경화되며 절연막 패턴(180b)으로 형성된다.

전술된 과정을 거쳐 형성된 절연막 패턴(180b)의 개구에는 다이아몬드 지립(116)을 배열하고, 단층 또는 다층 적층방식을 사용하여 본드(118)가 다이아몬드 지립(116)의 50~80%의 두께가 되도록 하고, 상기 다이아몬드 지립(116)과 샹크(112)가 부착되도록 전기도금 또는 무전해 도금한다.

이와 같이, 상기 다이아몬드 지립(116)이 상기 샹크(112)에 부착되면, 알칼리 성분의 세정제를 공급하여 남아 있는 절연막 패턴(180b)을 제거한다.

바람직하게는 상기 절연막 패턴(180b)이 제거된 후, 상기 샹크(112)와 본드(118)에 도금층(140)이 형성되도록 도금한다.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다이아몬드 공구의 제조방법의 작업예시도이다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 샹크(112)의 표면에 절연막(230)을 이용하여 다이아몬드 지석부 패턴(230c)을 형성하고, 다이아몬드 지석부 패턴(230c)의 개구에 망사스크린(240)을 설치하여 다이아몬드 지립(116)을 배열하는 것도 가능하다.

보다 상세하게는, 샹크(112)의 표면에 건식 또는 습식 도포법을 이용하여 소정의 두께로 절연막(230)을 도포한다. 다음으로 다이아몬드 지석부 패턴의 역상 이미지가 필름(220)을 마련한 후, 상기 절연막(230)의 표면에 상기 필름(220)을 위치시킨다.

다음으로 상기 필름(120)에 광원(L)을 조사하면, 상기 필름(220)에 형성된 다이아몬드 지석부 패턴의 역상 이미지 부분에는 광원(L)이 투과하여 상기 절연막 (230)에 노광된다.

이때, 상기 절연막(230)은 감광성 재질로서, 광원(L)에 노출된 부분, 즉 패턴에 해당되는 절연막(230a)이 경화되고, 광원(L)에 노출되지 않은 부분, 즉 패턴 사이 부분(230b)은 무른 상태로 남게 된다.

다음으로 식각공정을 거치면, 상기 무른 상태의 절연막(230b)이 제거되며 상기 샹크(112)의 표면에는 경화된 절연막(230a)에 의한 절연막 패턴(230c)이 형성된다.

전술된 과정을 거쳐 형성된 절연막 패턴(230c)은 다이아몬드 지석부가 위치될 부분이 개구된 상태로 형성되며, 상기 절연막 패턴(230c)의 상측에는 절연막 패턴 사이의 개구를 덮는 망사스크린(240)이 부착된다.

다음으로 상기 망사스크린(240) 사이의 개구에는 다이아몬드 지립(116)을 배열한다. 다음으로 다이아몬드 지립(116) 사이에 본드(118)를 공급한 후, 상기 다이아몬드 지립(116)과 샹크(112)가 부착되도록 전기도금 또는 무전해 도금하다.

이와 같이, 상기 다이아몬드 지립(116)이 상기 샹크(112)에 부착되면, 알칼리 성분의 세정제를 공급하여 남아 있는 절연막 패턴(230c)을 제거한다.

바람직하게는 상기 절연막 패턴(230c)이 제거된 후, 상기 샹크(112)와 본드(118)에 도금층(140)이 형성되도록 도금한다.

전술된 바와 같이, 상기 망사스크린(240)은 포토 레지스트법에 의해 형성된 절연막 패턴(230c)에 부착되거나, 스크린 인쇄법에 의해 형성된 절연막 패턴에 부착되어 다이아몬드 지립을 배열시킬 수 있다.

상기 스크린 인쇄법에 의해 형성된 절연막 패턴에 망사 스크린을 부착하는 방법은, 도 8과 도 9를 참조하면, 노광단계에서 형성된 절연막 패턴 사이의 개구에 망사스크린을 부착하는 것으로서, 이후의 공정은 포토 레지스트법에서 망사스크린을 이용하는 방법과 동일하다.

이상과 같이 본 발명에 따른 다이아몬드 공구 제조방법 및 이를 이용한 다이아몬드 공구를 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 수정 및 변형될 수 있음은 물론이다.

전술된 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 다이아몬드 공구 제조방법은 필름의 패턴 이미지를 다양하게 형성할 수 있어 다양한 형상의 절연막 패턴을 형성할 수 있고, 이에 따라 다이아몬드 지립의 배열 간격 또는 형태를 임의로 조절하여 연마성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 절연막 패턴이 상기 샹크의 표면에 밀착되므로 상기 다이아몬드 지립을 부착하고자 원하는 위치에 정확하게 부착시킬 수 있다. 또한, 패턴 이미지가 형성된 필름은 재사용이 가능하고, 보관이 간편하므로 규격에 따라 신속하게 패턴 이미지를 변경할 수 있고, 반영구적 사용이 가능하며 별도의 추가비용이 소비되지 않으므로 제작단가를 절감할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 다이아몬드 공구 제조방법을 이용한 다이아몬드 공구는 다이아몬드 지립 사이에 소정의 공간이 형성되어 슬러리 또는 연마찌꺼기의 배 출이 원활하게 이루어진다. 이에 따라 상기 다이아몬드 공구에 이물질이 끼지 않게되고, 다이아몬드 지립이 쉽게 탈락되지 않게되어 웨이퍼의 연마시 스크래치의 발생을 저감시킬 수 있다. 또한, 상기 다이아몬드 지립 사이의 공간에 의해 원활한 방열이 이루어지므로, 상기 다이아몬드 공구 또는 연마패드에 발생될 수 있는 열적 손상을 차단할 수 있다. 또한, 상기 다이아몬드 공구는 샹크를 도금처리할 수 있어 부식을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (11)

1. 샹크 표면에 절연막 패턴을 형성하는 패턴형성단계와,

   상기 절연막 패턴 사이의 개구에 다이아몬드 지립을 부착하는 부착단계와,

   상기 절연막 패턴을 제거하는 패턴제거단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 공구 제조방법.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 패턴형성단계에서 형성된 절연막 패턴 사이의 개구에 망사스크린을 부착하는 스크린부착단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 공구 제조방법.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 패턴제거단계에서 상기 절연막 패턴이 제거된 후 상기 샹크 표면을 도금하는 도금단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 공구 제조방법.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 패턴제거단계에서 상기 절연막 패턴이 제거된 후 상기 샹크 표면을 도금하는 도금단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 공구 제조방법.
5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 패턴형성단계는 샹크의 표면에 절연막을 도포하는 도포과정과,

   패턴 역상 이미지가 형성된 필름을 이용하여 상기 절연막에 패턴 이미지를 노광하는 노광과정과,

   노광되지 않은 절연막을 제거하여 상기 샹크 표면에 절연막 패턴을 형성하는 절연막제거과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 공구 제조방법.
6. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 패턴형성단계는 샹크의 표면에 절연막을 도포하는 도포과정과,

   패턴 이미지가 형성된 필름을 이용하여 상기 절연막에 패턴 역상 이미지를 노광하는 노광과정과,

   노광된 절연막을 제거하여 상기 샹크 표면에 절연막 패턴을 형성하는 절연막제거과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 공구 제조방법.
7. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 패턴형성단계는 샹크 표면에 패턴 역상 이미지가 형성된 스크린을 배치하고 절연막을 통과시켜 절연막 패턴을 형성하는 패턴인쇄과정과,

   인쇄된 절연막 패턴을 노광하는 노광과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 공구 제조방법.
8. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 절연막은 감광성재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 공구 제조방법.
9. 샹크와, 상기 샹크의 표면에 형성된 다이아몬드 지석부를 포함하는 다이아몬드 공구로서,

   다수의 다이아몬드 지립과,

   상기 다이아몬드 지립을 상기 샹크에 고정시키는 본드와,

   상기 본드의 둘레 및 상기 샹크의 표면에 일체로 형성되는 도금층을 포함하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 공구.
10. 청구항 9에 있어서,

    상기 도금층은 니켈 도금인 것을 특징으로 하는 다이아몬드 공구.
11. 청구항 9 또는 청구항 10에 있어서,

    상기 본드는 전기도금 또는 무전해 도금에 의해 상기 다이아몬드 지립을 상기 샹크에 고정시키는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 공구.

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