KR100884082B1

KR100884082B1 - 다이아몬드 연마구

Info

Publication number: KR100884082B1
Application number: KR1020070102474A
Authority: KR
Inventors: 맹주호
Original assignee: 새솔다이아몬드공업 주식회사
Priority date: 2007-10-11
Filing date: 2007-10-11
Publication date: 2009-02-19

Abstract

본 발명은 다이아몬드입자가 특정 방향으로 고착될 뿐만 아니라 특정 개수로 그룹화되어 연마효율을 대폭적으로 증대시킬 수 있는 다이아몬드 연마구에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 연마구본체(30)에 절연막(33)을 코팅한 후에 상기 절연막(33)을 노광시켜 요홈(34)을 형성하고, 상기 요홈(34)에 다이아몬드입자(31)를 삽입하여 전기도금에 의해 다이아몬드입자(31)를 연마구본체(30)에 고착시키며, 다이아몬드입자(31)가 고착된 후에는 상기 절연막(33)을 제거하도록 된 다이아몬드 연마구에 있어서, 상기 다이아몬드입자(31)는 면취된 양단 사이의 단부폭(S)이 커팅엣지(32)가 형성된 둘레폭(W)에 비해 상대적으로 좁게 형성되고, 상기 요홈(34)은 그 상단 직경이 상기 다이아몬드입자(31)의 둘레폭(W) 보다 작게 형성된 하향 축소형태의 콘형상으로 형성되며, 이에 의해 상기 다이아몬드입자(31)는 그 둘레폭(W)이 상하로 위치된 상태로 상기 요홈(34)에 삽입되어 커팅엣지(32)가 돌출되도록 세워진 상태로 연마구본체(30)에 고착되는 다이아몬드 연마구가 제공된다.

연마구, 다이아몬드입자, 전기도금, 도금층, 커팅엣지, 요홈

Description

다이아몬드 연마구{Diamond grinder}

본 발명은 다이아몬드 연마구에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다이아몬드입자가 특정 방향으로 고착될 뿐만 아니라 특정 개수로 그룹화되어 연마효율을 대폭적으로 증대시킬 수 있는 다이아몬드 연마구에 관한 것이다.

일반적으로 다이아몬드 연마구는 반도체 웨이퍼의 표면을 연마하기 위해 사용되는 폴리싱패드의 표면이 경화될 경우에 폴리싱패드의 평탄도와 면거칠기를 회복시키기 위한 것으로, 대개 디스크 또는 링형상으로 구비된 연마구본체의 상면에 위사와 경사로 직조된 절연성의 스크린을 체결하거나 또는 절연필름을 씌운 상태에서 전기도금을 하여 일정 패턴으로 도금층을 형성하여 상기 다이아몬드입자를 고착시키게 된다. 이러한 다이아몬드 연마구는 폴리싱패드의 표면 경면화를 회복시키기 위해 CMP(Chemical-Mechanical Planarization)장치에 결합되어 폴리싱패드를 연마하게 되는데, 이러한 다이아몬드 연마구에 있어서의 절삭력은 도금층에 의해 고착되는 다이아몬드입자 중에서 실제로 연마를 행하는 과돌출된 다이아몬드입자들에 의해 결정될 뿐만 아니라 다면체형상으로 가공된 각 다이아몬드입자의 커팅엣지(입자의 절삭부)가 절삭하고자 하는 폴리싱패드의 절삭면에 접촉되도록 고착되었는지에 의해 좌우되는 경우가 많다.

이와 같은 다이아몬드입자의 일반적인 가공 형태와 종래의 고착상태를 도시된 도면에 의해 설명하면 다음과 같다. 도 1은 일반적인 연마구본체(30)에 다이아마몬드입자(31)가 전기도금에 의해 고착된 것을 도시한 것으로, 다이아몬드입자(31)는 각 면이 다각형으로 가공되어 상하로 대칭을 이루는 다면체로 이루어져 있으며, 각 면은 대개 도시된 바와 같은 육각형을 이루는 것이 보편적이다. 하지만, 이에 한정되는 것이 아니라 필요에 따라 삼각형 또는 사각형을 이룰 수도 있는 것이며, 이러한 다이아몬드입자(31)가 가장 효율적으로 절삭을 행하는 부위는 각 면의 모서리에 의하게 되며, 이러한 모서리 부위가 다이아몬드입자(31)의 커팅엣지(32)를 형성하게 된다. 특히, 대부분의 다이아몬드입자(31)는 상하가 평탄하게 면취되고, 상하면에서 중앙부로 방사상으로 확대되는 경사면을 형성하게 되므로 면이 형성된 상하의 단부폭(S)은 단축을 이루게 되고, 이에 비해 상하 경사면이 만나 커팅엣지(32)를 형성하는 중앙부의 둘레폭(W)은 상기 단부폭(S)에 비해 상대적으로 긴 장축을 이루게 된다.

또한 도 2에 도시된 바와 같이, 전술된 바와 같은 형상의 다이아몬드입자(31)를 스크린 또는 절연막(33)에 의해 형성된 요홈(34)에 고착시킬 때에, 상기 요홈(34)은 연마구본체(30)의 상면에 직각되는 수직면이 형성될 뿐만 아니라 상기 요홈(34)의 폭은 다이아몬드입자(31)의 둘레폭(W)에 대응되거나 또는 상기 둘레 폭(W)보다 넓게 형성되어 있으며, 이러한 요홈(34)에 다이아몬드입자(31)가 삽입되도록 연마구본체(30)에 진동을 가하게 되면 각 요홈(34)에 대응되는 크기의 다이아몬드입자(31)가 특정한 방향을 갖지 않고 무작위적으로 삽입된다. 이렇게 삽입된 다이아몬드입자(31)는 전기도금에 의해 도금층을 형성하여 고착시키는데, 상기 요홈(34)은 전술된 도시예 이외에도 다수개의 다이아몬드입자(31)가 삽입되도록 일정 크기로 형성될 수도 있다.

하지만, 이와 같이 수직면을 갖도록 요홈(34)을 형성하여 다이아몬드입자(31)를 삽입할 경우에는 다이아몬드입자(31)의 일부는 상하부에 면취된 일면이 연마구본체(30)에 안착된 상태로 고착되어 커팅엣지(32)에 의해 절삭을 행하는 것이 아니라 면취된 일면에 의해 절삭을 행하거나 또는 다른 다이아몬드입자(31)에 비해 상대적으로 돌출되는 높이가 낮아 절삭에 참여하지 못하게 되므로 동일한 조건의 연마구에 비해 연마효율이 저하되는 단점이 있다.

또한 상기 요홈(34)을 일정 크기로 형성하여 다수개의 다이아몬드입자(31)가 삽입되는 경우에 있어서는 다이아몬드입자(31)들이 불규칙적으로 배열될 뿐만 아니라 이에 의해 입자들 간의 간격이 일정하지 못하게 되고, 일부는 간격이 없이 서로 접촉된 상태로 고착되는 경우가 발생하게 되어 연마시에 슬러리의 배출이 용이하지 못하게 되며, 이에 의해 연마구의 절삭효율이 저감되는 단점이 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 연마구본체에 다이아몬드입자를 고착시킬 때에 다이아몬드입자가 삽입되는 특정 형상의 요홈을 형성하여 다이아몬드입자의 커팅엣지 측이 항상 돌출되도록 하여 연마시에 실제로 연마를 행하는 다이아몬드입자를 증가시킬 뿐만 아니라 다이아몬드입자 자체적으로도 커팅엣지에 의해 보다 확실한 연마가 이루어져 연마효율을 대폭적으로 증가시킬 수 있으며, 또한 다이아몬드입자가 특정 개수로 그룹화되도록 요홈을 형성하여 다이아몬드입자들이 일정 간격으로 고착되어 연마시에 슬러리의 배출을 용이하게 할 뿐만 아니라 이에 의해 연마효율을 대폭적으로 증대시킬 수 있는 다이아몬드 연마구를 제공하는 것이다.

본 발명의 특징에 따르면, 연마구본체(30)에 절연막(33)을 코팅한 후에 상기 절연막(33)을 노광시켜 요홈(34)을 형성하고, 상기 요홈(34)에 다이아몬드입자(31)를 삽입하여 전기도금에 의해 다이아몬드입자(31)를 연마구본체(30)에 고착시키며, 다이아몬드입자(31)가 고착된 후에는 상기 절연막(33)을 제거하도록 된 다이아몬드 연마구에 있어서, 상기 다이아몬드입자(31)는 면취된 양단 사이의 단부폭(S)이 커팅엣지(32)가 형성된 둘레폭(W)에 비해 상대적으로 좁게 형성되고, 상기 요홈(34)은 그 상단 직경이 상기 다이아몬드입자(31)의 둘레폭(W) 보다 작게 형성된 하향 축소형태의 콘형상으로 형성되며, 이에 의해 상기 다이아몬드입자(31)는 그 둘레폭(W)이 상하로 위치된 상태로 상기 요홈(34)에 삽입되어 커팅엣지(32)가 돌출되도록 세워진 상태로 연마구본체(30)에 고착되는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 연마구가 제공된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 연마구본체(30)에 절연막(33)을 코팅한 후에 상기 절연막(33)을 노광시켜 요홈(34)을 형성하고, 상기 요홈(34)에 다이아몬드입자(31)를 삽입하여 전기도금에 의해 다이아몬드입자(31)를 연마구본체(30)에 고착시키며, 다이아몬드입자(31)가 고착된 후에는 상기 절연막(33)을 제거하도록 된 다이아몬드 연마구에 있어서, 상기 요홈(34)은 삼각형 단면형상을 갖도록 형성되고, 상기 다이아몬드입자(31)는 면취된 양단 사이의 단부폭(S)이 커팅엣지(32)가 형성된 둘레폭(W)에 비해 상대적으로 좁게 형성되며, 상기 둘레폭(W)은 상기 요홈(34)에 외접하는 원의 반지름(R)보다 길게 형성되고, 상기 단부폭(S)은 상기 요홈(34)에 외접하는 원의 반지름(R)보다 짧게 형성되며, 이에 의해 상기 다이아몬드입자(31)는 그 둘레폭(W)이 상하로 기울어진 상태로 상기 요홈(34)에 삽입되어 커팅엣지(32)가 돌출되도록 세워진 상태로 연마구본체(30)에 고착되는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 연마구가 제공된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 요홈(34)은 2~5개의 다이아몬드입자(31)가 그룹을 형성하여 고착되도록 서로 인접된 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 연마구가 제공된다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 연마구의 제조과정에서 절연막(33)을 노광시킬 때에 콘형상 또는 삼각형을 이루도록 요홈(34)을 형성하고, 이 요홈(34)에 다이아몬드입자(34)를 삽입한 상태에서 고착시킴으로써, 연마구본체(30)에 고착되는 모든 다이아몬드입자(31)는 항상 커팅엣지(32)가 돌출되도록 세워진 상태가 되며, 이에 의해 보다 많은 수의 다이아몬드입자(31)가 연마를 행하게 될 뿐만 아니라 개개의 다이아몬드입자(31) 자체에 있어서도 커팅엣지(32)에 의해 직접적으로 연마를 행하게 되므로 동일한 조건의 연마구에 비해 상대적으로 높은 연마효율을 나타낼 수 있는 장점이 있다.

또한 상기 요홈(34)을 형성할 때에 2~5개 정도의 다이아몬드입자(31)가 그룹을 형성하여 고착될 수 있도록 서로 인접되게 위치되도록 형성함으로써, 특정한 개수로 그룹화된 다이아몬드입자(31)에 의해 연마효율을 증대시킬 수 있을 뿐만 아니라 종래처럼 다이아몬드입자(31)들이 불규칙적으로 배열되거나 또는 입자들 간의 간격이 일정하지 못하게 되는 경우를 없앨 수 있으므로 연마시에 슬러리의 배출이 보다 용이하여 연마구의 절삭효율을 대폭적으로 증대시킬 수 있는 장점이 있다.

상술한 본 발명의 목적, 특징들 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보 다 분명해질 것이다. 이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.

도 3과 도 4는 일실시예에 따른 입자의 고착 및 제조방법을 도시한 것이고, 도 5와 도 6은 다른 실시예에 따른 입자의 고착방법을 도시한 것이다. 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명은 연마구본체(30)에 고착되는 다이아몬드입자(31)를 그에 형성된 커팅엣지(32)가 돌출되도록 세우기 위해 연마구본체(30)의 상면에 코팅되는 절연막(33)을 콘형상의 요홈(34)이 형성되도록 노광시키는 것으로, 전술된 바와 같이 상기 다이아몬드입자(31)는 면취된 양단 사이의 단부폭(S)이 커팅엣지(32)가 형성된 둘레폭(W)에 비해 상대적으로 좁게 형성되어 있으며, 상기 요홈(34)은 그 상단 직경이 상기 다이아몬드입자(31)의 둘레폭(W) 보다 작게 형성된 하향 축소형태의 콘형상으로 형성되어 있다.

이와 같은 일실시예에 따른 다이아몬드 연마구의 제조방법을 보다 상세하게 살펴보면, 도 4에 도시된 바와 같이, 연마구본체(30)의 상면에 감광성 절연막(33)을 코팅하고(ST100), 상기 절연막(33)을 노광시켜 콘형상의 요홈(34)을 형성하며(ST200), 상기 요홈(34)에 다이아몬드입자(31)를 삽입한 상태에서 전기도금에 의해 고착시키고(ST300), 상기 다이아몬드입자(31)가 연마구본체(30)에 고착된 후에 상기 절연막(33)을 제거하는 과정(ST400)을 포함하는 제조공정에 의해 다이아몬드 연마구를 제작하게 된다.

이러한 제조과정에 있어서, 절연막(33)을 노광시킬 때에 포토마스크(35)를 이용하여 빛을 투광 또는 차단시키게 되며, 이때에 산란광 또는 (반)평행광 형태로 상기 포토마스크(35)에 조사되는 광원의 각도를 적절하게 기울이거나 조사시간을 조절하여 하향 축소되는 콘형상의 요홈(34)을 형성하게 되고, 상기 요홈(34)의 상단은 다이아몬드입자(31)의 둘레폭(W)보다 작게 형성되는데, 이러한 요홈(34)에 다이아몬드입자(31)가 삽입되도록 연마구본체(30)에 진동을 가하게 되면 다이아몬드입자(31)는 항상 커팅엣지(32)가 돌출되도록 세워진 상태로 상기 요홈(34)에 삽입되게 된다. 이와 같은 콘형상의 요홈(34)을 형성하여 다이아몬드입자(31)를 세운 상태에서 전기도금에 의해 도금층(36)을 형성하여 고착시키게 되는데, 상기 도금층(36)을 형성시키기 전에는 미리 예비도금층을 형성하여 보다 원활한 도금이 이루어지도록 하는 것이 더 바람직하며, 이 예비도금층은 상기 절연막(33)을 코팅하기 전단계 또는 후단계에서 실시하고, 이때에 사용되는 도금 재질은 상기 도금층(36)을 형성할 때에 사용되는 동일한 재질을 사용하여 도금친화력을 높이는 것이 바람직하다.

또한 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 다이아몬드입자(31)를 고착시키기 위한 다른 실시예에서는 상기 요홈(34)이 대략 삼각형 단면형상을 갖도록 형성하는 것으로, 이러한 형상의 요홈(34)에 삽입 가능한 다이아몬드입자(31)는 그 둘레폭(W)이 상기 요홈(34)에 외접하는 원의 반지름(R)보다 길게 형성되고, 그 단부폭(S)이 상기 요홈(34)에 외접하는 원의 반지름(R)보다 짧게 형성되는 것이 바람직하다(도 5의 (a)). 이러한 요홈(34)에 다이아몬드입자(31)가 삽입되도록 연마구본체(30)에 진동을 가하게 되면 상기 다이아몬드입자(31)는 항상 그 둘레폭(W)의 일단이 상기 요홈(34)에 삽입되어 커팅엣지(32)가 돌출되도록 세워진 상태가 되며(도 5의 (b)), 이러한 상태로 전기도금에 의해 연마구본체(30)에 고착되게 된다.

이상과 같이 본 발명의 콘형상 또는 삼각형 단면형상을 갖는 요홈(34)에 의해 다이아몬드입자(31)는 항상 커팅엣지(32)가 돌출되도록 세워진 상태로 고착되며, 이에 의해 보다 많은 수의 다이아몬드입자(31)가 연마를 행하게 될 뿐만 아니라 개개의 다이아몬드입자(31) 자체에 있어서도 커팅엣지(32)에 의해 직접적으로 연마를 행하게 되므로 동일한 조건의 연마구에 비해 상대적으로 높은 연마효율를 나타낼 수 있게 된다.

또한 도 6에 도시된 바와 같이, 또 다른 실시예에서는 상기 요홈(34)을 형성할 때에 2~5개 정도의 다이아몬드입자(31)가 그룹을 형성하여 고착될 수 있도록 서로 인접되게 위치되도록 형성한 것으로, 2개의 다이아몬드입자(31)가 나란히 배열되도록 2개의 요홈(34)이 서로 접촉되어 나란히 배열되거나(도 6의 (a)) 또는 3~4개의 다이아몬드입자(31)가 그룹을 형성하도록 삼각형 형태로 인접되게 형성될 수도 있으며(도 6의 (b)), 또한 4~5개의 다이아몬드입자(31)가 그룹을 형성하도록 사각형 형태로 인접되어 형성될 수도 있다(도 6의 (c)).

이와 같이 다이아몬드입자(31)가 특정한 개수로 그룹을 형성하여 고착되면, 각 그룹화된 다이아몬드입자(31) 사이의 간격을 충분히 넓게 형성하여 연마시에 슬러리의 배출을 보다 용이하게 할 수 있을 뿐만 아니라 그룹 내의 다이아몬드입자(31)들 간의 간격도 원하는 정도만큼 미리 계산하여 고착시킬 수 있으므로 보다 정확한 연마효율을 예측할 수 있게 되며, 이에 의해 다이아몬드 연마구의 연마효율 및 수명의 예측이 가능하여 적절한 시기에 교체가 이루어지는데 도움이 된다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

도 1은 일반적인 다이아몬드 연마구의 일례를 도시한 사시도

도 2는 종래의 다이아몬드입자의 고착상태를 도시한 단면도

도 3은 본 발명의 일실시예를 도시한 단면도

도 4은 상기 실시예에 따른 제조방법을 도시한 단면도

도 5는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 평면도

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예를 도시한 평면도

Claims

연마구본체(30)에 절연막(33)을 코팅한 후에 상기 절연막(33)을 노광시켜 요홈(34)을 형성하고, 상기 요홈(34)에 다이아몬드입자(31)를 삽입하여 전기도금에 의해 다이아몬드입자(31)를 연마구본체(30)에 고착시키며, 다이아몬드입자(31)가 고착된 후에는 상기 절연막(33)을 제거하도록 된 다이아몬드 연마구에 있어서, 상기 다이아몬드입자(31)는 면취된 양단 사이의 단부폭(S)이 커팅엣지(32)가 형성된 둘레폭(W)에 비해 상대적으로 좁게 형성되고, 상기 요홈(34)은 그 상단 직경이 상기 다이아몬드입자(31)의 둘레폭(W) 보다 작게 형성된 하향 축소형태의 콘형상으로 형성되며, 이에 의해 상기 다이아몬드입자(31)는 그 둘레폭(W)이 상하로 위치된 상태로 상기 요홈(34)에 삽입되어 커팅엣지(32)가 돌출되도록 세워진 상태로 연마구본체(30)에 고착되는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 연마구.
연마구본체(30)에 절연막(33)을 코팅한 후에 상기 절연막(33)을 노광시켜 요홈(34)을 형성하고, 상기 요홈(34)에 다이아몬드입자(31)를 삽입하여 전기도금에 의해 다이아몬드입자(31)를 연마구본체(30)에 고착시키며, 다이아몬드입자(31)가 고착된 후에는 상기 절연막(33)을 제거하도록 된 다이아몬드 연마구에 있어서, 상기 요홈(34)은 삼각형 단면형상을 갖도록 형성되고, 상기 다이아몬드입자(31)는 면취된 양단 사이의 단부폭(S)이 커팅엣지(32)가 형성된 둘레폭(W)에 비해 상대적으 로 좁게 형성되며, 상기 둘레폭(W)은 상기 요홈(34)에 외접하는 원의 반지름(R)보다 길게 형성되고, 상기 단부폭(S)은 상기 요홈(34)에 외접하는 원의 반지름(R)보다 짧게 형성되며, 이에 의해 상기 다이아몬드입자(31)는 그 둘레폭(W)이 상하로 기울어진 상태로 상기 요홈(34)에 삽입되어 커팅엣지(32)가 돌출되도록 세워진 상태로 연마구본체(30)에 고착되는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 연마구.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 요홈(34)은 2~5개의 다이아몬드입자(31)가 그룹을 형성하여 고착되도록 서로 인접된 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 연마구.