KR20040005105A - 미세, 정밀, 건식 가공이 가능한 다이아몬드 막이 증착된절삭공구 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 미세, 정밀 가공이 가능하도록 미세한 입자크기를 갖는 다이아몬드 막이 코팅된 절삭공구(cutting tool)의 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 다이아몬드 막 증착시에 공구 표면에 음의 바이어스를 인가함으로써, 다이아몬드 막이 증착된 동일한 공구 내에서, 소재의 가공에 주로 이용되어지는 인선부위에 증착된 다이아몬드 입자가 중심부에 증착된 다이아몬드 입자에 비하여 보다 미세한 입자크기를 갖도록 하여, 미세, 정밀 가공에 보다 유리한 조건을 제공할 수 있는 절삭공구의 제조방법에 관한 것이다. 이 때, 증착되는 다이아몬드 입자 크기는 가해주는 바이어스의 크기에 따라 조절가능하며, 실제 개별재료의 가공에 필요한 최적 조건에 적합한 형상(morphology)을 갖는 다이아몬드 막이 증착된 절삭공구를 제조할 수 있다.

Description

미세, 정밀, 건식 가공이 가능한 다이아몬드 막이 증착된 절삭공구 및 이의 제조방법{DIAMOND COATED TOOL FOR PRECISION MACHINING AND FABRICATION TECHNOLOGY THEREOF}

본 발명은 절삭공구에 증착된 다이아몬드 막 표면의 입자 크기를 조절하는 방법에 관한 것으로, 특히, 공구 인선부의 입자 크기를 조절하는 방법에 관한 것이다.

최근에 높은 경도와 내마모 특성을 갖는 여러 재료들이 개발되면서, 이러한 재료를 가공할 수 있는 좀 더 단단하고 우수한 내마모적 특성을 지니는 절삭공구의 필요성이 점점 증대되고 있다. 다이아몬드는 현존하는 물질중에서 가장 단단하고, 전기적 절연특성과 화학적 안정성을 가지며, 다른 여러 우수한 물리적 특성으로 인해서 산업적으로 널리 이용되고 있는 추세이다. 최근에는 이러한 다이아몬드의 성질을 이용하여 기존에 사용되던 절삭공구 표면에 다이아몬드 막을 증착시켜 경도와 내마모 특성을 크게 향상시킨 다이아몬드 공구에 관한 연구가 집중적으로 행하여져왔다.

일반적으로, 다양한 형태와 크기를 갖는 절삭공구에 다이아몬드를 균일하게 증착시키기 위한 방법으로 기상화학증착(Chemical Vapor Deposition, CVD)법이 주로 이용되고 있는데, 이러한 기상화학증착법에는 열 필라멘트(hot filament)나 마이크로웨이브 플라즈마(Microwave plasma) 기상화학증착법 등이 있다.

이와 같은 방법으로 증착된 다이아몬드 막은 증착 두께가 증가할수록 막의 입자 크기가 증가하게 되는데, 이러한 입자크기 증가는 온도의 상승이나 플럭스(flux)의 집중 또는 플라즈마의 집속에 의하여 공구의 인선부위(edge 또는 corner)에서 두드러지게 발생한다. 이와 같이 입자크기가 증가하면 이에 수반하여 표면의 조도(roughness)도 커지게 되고, 표면 조도가 큰 다이아몬드 막이 증착된 공구를 이용하여 터닝(turning), 밀링(milling), 드릴링(drilling) 또는 보링(boring) 등 소재의 가공을 행할 경우, 가공된 피삭재의 표면 조도 역시 커지게 되므로, 가공 처리 후 낮은 표면조도가 요구되는 피삭재의 가공이나, 미세, 정밀가공에는 그 이용이 불가능하거나 상당한 제약이 따르게 된다. 특히, 절삭공구에 화학기상증착법으로 다이아몬드 막을 증착시킬 경우, 앞서 언급했듯이 공구의 인선부위에서는 중심부보다 입자크기와 조도가 커져서, 인선부위가 무뎌지는 인선부위 첨예도(edge sharpness) 감소현상 이외에, 인선부위를 따라 증착된 막의 두께가 증가하는 현상도 관찰되는데, 이와 같은 인선부위에서의 돌출부는 실제 가공시 공구에 응력을 유발시켜 공구의 수명을 단축시키는 요인이 된다.

따라서, 실제 공구에서 가공에 주로 이용되어지는 부분이 인선부위임을 고려할 때, 미세, 정밀 가공이 필요한 경우, 균일한 막 두께를 가지며, 일정한 증착 두께 하에서 이러한 인선부위의 입자크기가 되도록이면 작은 다이아몬드 막이 증착된 공구의 개발이 필수적이다.

다이아몬드 막의 입자크기 미세화의 한 방법으로, 다이아몬드를 형성시키는공정가스(예를 들면, CH₄또는 C₂H₂)의 농도를 증착시간에 따라 증가시키는 방법이 제안되어졌다(US 6,319,610 B1). 일반적으로, 기상화학증착법으로 다이아몬드 막을 증착시킬 경우, 주입되는 공정가스로서 수소와 메탄(CH₄)을 사용하는데, 이 때, 메탄의 농도가 증가할수록 증착된 다이아몬드 막의 입자 크기가 감소한다. 따라서, 증착이 진행되는 동안 주입되는 공정가스 내의 메탄의 농도를 증가시킴으로써, 얻어지는 다이아몬드 막 표면의 입자크기를 감소시킬 수 있다. 하지만, 이러한 방법으로 다이아몬드 막을 절삭공구에 증착시킬 경우, 메탄 농도의 증가에 따라 막 표면의 전체적인 입자 크기는 감소하지만, 여전히 동일한 시편 내에서 인선부위가 중심부에 비하여 상대적으로 큰 입자 크기와 조도를 갖게 된다. 따라서, 실제 가공에 주로 이용되어지는 부분이 공구의 인선부임를 고려할 때, 상대적으로 인선부위의 입자 크기를 줄이는 방법이 필요하다.

이러한 공구의 인선부위의 입자 크기 조절 방법으로서, 본 발명에서는 다이아몬드 막 증착시 외부에서 바이어스(bias)를 가해주는 방법을 제안한다. 바이어스를 다이아몬드 막 증착 중에 외부에서 가해주는 경우의 바이어스의 영향에 대해서는 많은 연구가 진행되어 왔다. 이 때, 다이아몬드가 증착되는 기판 (주로 Si)을 한 전극으로 하고, 열 필라멘트나 챔버(chamber) 혹은 별도의 그리드(grid)를 다른 전극으로 하여, 두 전극 사이에 바이어스를 가해준다. 기판 전극을 다른 전극에 비해 상대적으로 낮거나 또는 높은 전압이 가해지도록 하는 두 가지 방법이 모두 가능하며, 이 때, 전자를 음의 바이어스(negative bias), 후자를 양의바이어스(positive bias)를 가한다고 표현한다. 이러한 바이어스를 가하게 되면, 다이아몬드가 증착되는 기판 위에서의 다이아몬드 핵생성이 촉진된다는 보고가 있고, 헤테로에피탁시 성장(heteroepitaxial growth)을 유발시켜 증착되는 다이아몬드 막의 입자들이 일정한 방향성을 가지고 자라는 현상이 관찰된다. 이러한 바이어스 인가 실험은 대부분의 경우, 초기 핵성성 과정 중의 짧은 시간 동안만 바이어스를 가하여 그 효과를 살펴본 것들이며, 주로 기판으로서 Si를 사용한 연구들이다.

또한, 아세틸렌(C₂H₂)과 산소(O₂)를 공정가스로 하여 열 불꽃(hot flame)법을 이용한 경우에는 절삭공구에 다이아몬드 막 증착을 시도하여 아주 미세한(나노미터 사이즈) 입자크기의 다이아몬드 막을 얻은 경우도 있었는데, 동일한 공구내의 인선부위에 관점을 두고 살펴보지 않았고, 열 불꽃법(hot flame)은 대량생산에는 한계가 있는 방법으로 응용성이 떨어진다는 문제점이 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 상기한 바이어스 효과를 절삭공구에 증착되어지는 다이아몬드 막의 입자크기 미세화, 특히 공구의 인선부에서의 입자 크기 미세화에 적용하고자 한다. 즉, 본 발명은 다이아몬드 막을 증착시키는 과정 중에 지속적으로 외부에서 음의 바이어스를 가함으로써, 증착된 다이아몬드 막의 입자크기, 특히, 인선부위의 입자크기를 미세화시키는 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 방법은, 가하는 바이어스의 크기를 조절함으로써 증착된 다이아몬드 막의 입자 크기 감소 정도, 즉 입자크기의 조절을 가능하게 하고, 동일한 공구내의 다이아몬드 막에서 중심부보다 인선부위의 부근의 입자 크기를 감소시킴으로써, 실제 정밀, 미세 가공 시에 보다 유리한 조건을 제공할 수 있다.

도 1은 열 필라멘트 기상화학증착장치의 개략도이다.

도 2는 마이크로웨이브 플라즈마 기상화학증착장치의 개략도이다.

*** 도면의 부호 설명 ***

1 : 챔버 2 : 열 필라멘트용 전극

3 : 필라멘트 4 : 기판홀더

5 : AC 전력공급장치 6 : DC 전력공급장치

7 : 마이크로웨이브 전력공급장치 8 : 플라즈마

9 : 기판홀더 10 : DC 전력공급장치

도 3a 및 3b는 열 필라멘트 기상화학증착장치를 이용하여 바이어스를 인가하면서 WC-Co 절삭공구에 증착시킨 다이아몬드 막의 주사현미경 사진이다. 여기서, 도 3a는 코너부분을, 3b는 중심부분을 나타낸다.

도 4a 및 4b는 마이크로웨이브 플라즈마 기상화학증착장치를 이용하여 바이어스를 인가하지 않고 WC-Co 절삭공구에 증착시킨 다이아몬드 막의 주사현미경 사진이다. 여기서, 도 4a는 코너부분을, 4b는 중심부분을 나타낸다.

도 5a 및 5b는 마이크로웨이브 플라즈마 기상화학증착장치를 이용하여 바이어스를 인가하면서 WC-Co 절삭공구에 증착시킨 다이아몬드 막의 주사현미경 사진이다. 여기서, 도 5a는 코너부분을, 5b는 중심부분을 나타낸다.

본 발명은 미세, 정밀 가공이 가능하도록 미세한 입자크기를 갖는 다이아몬드 막이 코팅된 절삭공구의 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은, 기상화학 증착법을 이용하여 절삭공구에 다이아몬드 막을 증착시키는 동안, 외부로부터 절삭공구 표면의 바이어스을 다른 전극보다 낮게 인가하는 음의 바이어스를 인가함으로써, 동일한 공구 내에서, 소재의 가공에 주로 이용되어지는 인선부위에 증착된 다이아몬드 입자가 중심부에 증착된 다이아몬드 입자에 비하여 보다 미세한 입자크기를 갖도록 하여, 미세, 정밀, 건식 가공에 보다 유리한 조건을 제공할 수 있는 절삭공구의 제조방법에 관한 것이다.

이 때, 인가되는 음의 바이어스 크기가 증가할수록 표면에 충돌하는 이온들의 에너지가 증가하게 되어 증착되는 입자크기가 작아지므로, 증착되는 다이아몬드 입자크기는 가해주는 바이어스의 크기에 따라 조절가능하며, 실제 개별재료의 가공에 필요한 최적 조건에 적합한 형상을 갖는 다이아몬드 막이 증착된 절삭공구를 제조할 수 있다.

본 발명에 있어서, 다이아몬드 막은 도 1과 같은 열 필라멘트(hot filament) 기상화학증착장치를 사용하는 열 필라멘트 기상화학증착법 또는 도 2와 같은 마이크로웨이브 플라즈마 기상화학증착장치를 사용하는 마이크로웨이브플라즈마(micorwave plasma) 기상화학증착법을 사용하여 공구 표면에 증착시킬 수 있다.

도 1 및 도 2는 각각 열 필라멘트(hot filament)와 마이크로웨이브 플라즈마 (micorwave plasma) 기상화학증착법으로 외부에서 바이어스를 인가하면서 다이아몬드 막을 증착시키는 장치의 개략도이다.

이는 통상적으로 이용되는 열 필라멘트와 마이크로웨이브 플라즈마 기상화학증착 장치로써, 크게 증착공정이 이루어지는 챔버부분(1)과 증착시 바이어스를 인가하기 위한 부분으로 구분이 된다. 열 필라멘트 장치에서는 필라멘트(3)와 기판 홀더(4)가 전극이 되고, 마이크로웨이브 장치에서는 챔버(1)와 기판 홀더(9)가 전극 역할을 한다. 이 때, 열 필라멘트 장치에 있어서 별도의 그리드를 전극으로 삽입할 수도 있다.

본 발명에서는 열 필라멘트 장치 및 마이크로웨이브 플라즈마 장치의 두 가지 경우 모두, 기판 홀더 부분(4 또는 9)에 다른 전극에 비해 상대적으로 낮은 전압을 가하는, 이른바 음의 바이어스(negative bias)를 가하였다. 주입된 공정가스가 열 필라멘트(3)나, 마이크로웨이브에 의하여 여기되고 이온화하여 이온들을 생성하고, 이러한 이온들이 외부에서 가해지는 음의 바이어스에 의해 기판 홀더(4 또는 9) 위에 있는 절삭공구 표면으로 가속되어 절삭공구 위에 다이아몬드 막이 증착된다.

본 발명의 방법에 의하여 다이아몬드막을 증착시킬 때, 기본적으로 공구의 표면 재질에 크게 영향을 받지 아니하며, 바이어스의 인가에 적합하도록 전기 전도성을 갖는 물질이면 모두 적용될 수 있다. 예컨대, Si,Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, Si, V 및 W과 같은 금속의 탄화물(carbide), Si,Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, Si, V 및 W과 같은 금속의 질화물(Nitride) 및 이들과 바인더인 Ni, Co 또는 Cu와의 결합물 등이 모재로 사용된 절삭공구에 적용될 수 있다.

본 발명의 방법에 의하면 기판 홀더 위에 놓인 절삭공구가 전극역할을 하여, 절삭표면으로 이온들이 충돌하게 된다. 이 때, 음의 바이어스 크기가 증가할수록 공구 표면에 충돌하는 이온들의 에너지가 증가하게 되어 증착되는 입자가 작아지므로, 인가하는 음의 바이어스 크기를 조절하여 증착되는 다이아몬드 막의 입자크기를, 입자미세화의 관점에서, 약 0.1 내지 5㎛ 정도의 미세한 범위까지 적절하게 조절할 수 있다.

본 발명의 방법과 같이, 다이아몬드 막 증착 도중에 공구 표면에 음의 바이어스를 가하면서 다이아몬드를 증착시키면, 바이어스를 가하지 아니하고 증착시킨 경우보다 더욱 미세한 입자크기(약 0.1 내지 5㎛)를 갖는 다이아몬드 막이 형성된다. 또한, 이와 같이, 다이아몬드 막 증착 도중에 음의 바이어스를 가하면, 동일 공구 표면에 있어서 중심 평면부에 비하여 공구의 인선부위와 같은 돌출부에 전장이 집중되어 이온의 충돌효과가 더 커지게 된다. 이러한 과정을 통해 증착된 다이아몬드 막의 입자 크기는 바이어스를 가하지 않았을 경우 보다 전체적으로 작아지게 되고, 특히 터닝, 밀링, 드릴링 또는 보링 등과 같은 소재의 절삭 또는 연삭 가공시에 주로 이용되는 부분인 인선부위(모서리 또는 코너부분)의 입자크기가 중심부에 비해 더 작아지게 되어, 기존의 공구 표면에 다이아몬드 코팅 시에 큰 문제가되어오던 인선부의 두께의 증가 및 입자 크기의 증가 현상을 근본적으로 방지할 수 있고, 인선부의 입자 미세화에 의해 별도의 인선부 가공 없이도 정밀, 건식 가공 및 미세 가공이 가능해진다.

상기와 같은 기상화학증착법을 이용하여 증착시킬 때, 공정가스로서 탄화수소, 탄소증기, CO 또는 CO₂와 같이 탄소가 포함된 기체원과 수소, 산소, 질소, 수증기, 불소(F₂) 또는 불활성기체 등과의 혼합가스를 사용할 수 있고, 보다 바람직하게는 수소와 메탄의 혼합가스를 사용할 수 있다. 이 때, 상기 혼합가스의 혼합비율은 원하는 다이아몬드 박막의 조건에 따라 달라지며, 수소와 메탄의 혼합가스의 경우, 일반적으로 메탄의 농도를 0.5 내지 10% 범위로 조절하는 것이 바람직하며, 증착된 다이아몬드 막 내의 비-다이아몬드상(non-diamond phase)의 양이 적은 고품질의 박막을 제조하고자 하는 경우에는 메탄가스의 농도를 3% 이내로 조절하는 것이 바람직하다.

또한, 가해주는 바이어스는 DC(direct current) 또는 RF(radio frequency) 바이어스 등과 같이 플라즈마를 형성시킬 수 있는 바이어스를 모두 포함한다. 이 때, 바이어스는 기판 홀더 위의 절삭공구에 -20 V 내지 -500 V 범위가 되도록 인가한다. 또한, 필라멘트 온도는 1800℃ 내지 2600℃ 범위, 플라즈마 전압은 100 W 내지 5000 W 범위, 챔버 내의 반응기체의 압력은 10 torr 내지 760 torr 범위가 되도록 하는 것이 바람직하다. 상기의 조건 범위 외의 바이어스, 온도, 플라즈마 전압 및 반응기체 압력하에서는 다이아몬드 상이 아닌 비-다이아몬드 상(일종의 흑연상)이 얻어지게 되어 바람직하지 않다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하겠으나, 본 발명의 범위가 본 실시예들에 의하여 한정되는 것은 아니다.

실시예

실시예 1

도 1의 기판 홀더(4)에 전처리한 절삭공구(WC-Co)를 놓고 공정가스(98% H₂-2% CH₄)를 주입시켰다. 챔버(1)의 내부의 압력은 60 torr, 유속은 수소, 메탄 각각 490 sccm, 10 sccm으로 하였다. 필라멘트(3)에 교류를 가해 열 필라멘트 온도가 2200 ℃가 되도록 한 후, -120 V의 DC 바이어스를 가하였다. 10 시간 정도의 증착으로 15 ㎛ 정도의 두께를 갖는 다이아몬드 막을 절삭공구에 증착시켰다. 이 때, 증착되는 다이아몬드 막의 입자크기는 바이어스를 가하지 않고 증착한 다이아몬드 막에 비해 작았으며, 도 3에서 보는 바와 같이, 동일 공구 표면에 있어서 중심부에 비해 인선부위의 미세화가 촉진되었다.

도 3은 도 1의 열 필라멘트 기상화학증착장치를 이용하여, 바이어스를 인가하면서 WC-Co 절삭공구에 증착시킨 다이아몬드 막의 주사 현미경 사진이다. 여기서, (a)와 (b)는 각각 코너부분과 중심부의 미세구조를 보여주고 있다. 도 3에서 보는 바와 같이, 바이어스를 가하면서 다이아몬드 막을 증착시키는 경우, 동일 공구 내 코너부분(a)의 입자가 중심부분(b)의 입자보다 미세함을 알 수 있다.

실시예 2

도 2의 기판 홀더(9)에 전처리한 절삭공구(WC-Co)를 놓고 공정가스(98% H₂-2% CH₄)를 주입시켰다. 챔버(1) 내부의 압력은 30 torr, 유속은 수소, 메탄 각각 147 sccm, 3 sccm으로 하였다. 기판 홀더(9)를 별도의 열원으로 가열하여 850℃를 유지시키면서, 전력을 1200 W로 하여 플라즈마를 발생시킨 후, -100 V의 DC 바이어스를 가하였다. 20 시간 정도의 증착으로 20 ㎛ 정도의 두께를 갖는 다이아몬드 막을 절삭공구에 증착시켰다. 이 때, 도 4에서 보는 바와 같이, 입자크기는 바이어스를 가하지 않고 증착시킨 다이아몬드 막에 비해 작았고, 도 5에서 보는 바와 같이, 동일 공구 표면에 있어서 중심부에 비해 인선부위의 미세화가 촉진되었다.

도 4 및 도 5는 도 2의 마이크로웨이브 플라즈마 장치를 이용하여, WC-Co 절삭공구에 증착시킨 다이아몬드 막의 주사 현미경 사진이다. 도 4은 바이어스를 인가하지 않고 증착시킨 다이아몬드 막을 보여주는 것이며, 도 5는 -100 V의 바이어스를 인가하여 증착시킨 다이아몬드 막을 보여주는 것이다. 도 4 및 도 5에서 (a)와 (b)는 각각 코너부분과 중심부의 미세구조를 보여주고 있다. 도 4에서 보는 바와 같이, 바이어스를 인가하지 아니하고 다이아몬드 막을 증착시키는 경우, 코너부분(a)의 입자가 중심부분(b)의 입자보다 크다는 것을 알 수 있다. 한편, 도 5에서 보는 바와 같이, 바이어스를 인가한 경우, 인가하지 아니한 도 4의 경우보다 증착된 다이아몬드 막의 입자 모양이 규칙적이고 입자 크기가 전체적으로 감소하였으며, 동일 공구 내에서도 코너부분(a)의 입자가 중심부분(b)의 입자보다 미세함을 알 수 있다.

본 발명에 따른 방법으로, 가공시 실제로 사용되는 부분인 모서리 또는 코너부분에 중심부보다 입자크기가 미세한 다이아몬드 막이 증착된 절삭공구를 제조할 수 있다. 이와 같은 증착된 다이아몬드 막의 입자 크기 미세화에 의하여, 정밀, 미세 가공이 가능하며, 터닝, 밀링, 드릴링 또는 보링 등과 같은 소재의 실제 가공에 이용되는 모서리나 코너부분에서의 입자 크기가 더욱 미세하게 되어, 건식가공 및 정밀가공을 가능해진다.

Claims (16)

1. 기상화학증착법을 이용하여 절삭공구 모재에 다이아몬드 막을 증착시킴과 동시에, 외부로부터 절삭공구 표면의 바이어스를 다른 전극보다 낮게 인가하는 음의 바이어스를 가함으로써, 공구 표면에 중심부보다 인선부의 입자크기가 미세한 다이아몬드 막을 코팅시켜, 미세, 정밀 가공이 가능한 절삭공구를 제조하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 공정을 필라멘트의 온도가 1800℃ 내지 2600℃ 범위인 열 필라멘트 기상화학증착장치 내에서 수행하는 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 공정을 플라즈마 전력이 100 W 내지 5000 W 범위인 마이크로웨이브 플라즈마 기상화학증착장치 내에서 수행하는 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 인가되는 음의 바이어스가 -20 V 내지 -500 V 범위인 방법.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 절삭공구 모재가 Si, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, Si, V 및 W 과 같은 금속의 탄화물(carbide), Si, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, Si, V 및 W 과 같은 금속의 질화물(Nitride), 및 상기 금속의 탄화물 또는 질화물과 바인더인 Ni, Co 또는 Cu와의 결합물로 구성되는 군 중에서 선택되는 방법.
6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 공정가스로서 탄화수소, 탄소증기, CO 또는 CO₂과 같이 탄소가 포함된 기체원과 수소, 산소, 질소, 물, 불소(F₂) 또는 불활성기체와의 혼합가스를 사용하는 방법.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 혼합가스로서 수소와 메탄이 99.5:0.5 (수소:메탄) 내지 90:10 (수소:메탄) 의 혼합비율로 혼합된 혼합가스를 사용하는 방법.
8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 챔버 내 공정기체의 압력이 10 torr 내지 760 torr 범위인 방법.
9. 기상화학증착법을 이용하여 표면에 다이아몬드 막을 증착시킨 절삭공구에 있어서, 외부로부터 공구표면의 바이어스를 다른 전극보다 낮게 인가하는 음의 바이어스가 인가되면서 다이아몬드 막이 증착됨으로써, 0.1 내지 5 ㎛의 미세한 입자 크기를 가지며, 동일 공구 표면에 있어서, 중심부보다 인선부의 입자크기가 미세한 다이아몬드 막이 코팅된, 미세, 정밀 가공이 가능한 절삭공구.
10. 제 9 항에 있어서, 필라멘트의 온도가 1800℃ 내지 2600℃ 범위인 열 필라멘트 기상화학증착장치를 사용하여 다이아몬드 막이 증착된 미세, 정밀 가공이 가능한 절삭공구.
11. 제 9 항에 있어서, 플라즈마 전력이 100 W 내지 5000 W 범위인 마이크로웨이브 플라즈마 기상화학증착장치를 사용하여 다이아몬드 막이 증착된 미세, 정밀 가공이 가능한 절삭공구.
12. 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, -20 V 내지 -500 V 범위의 음의 바이어스가 인가되면서 다이아몬드 막이 증착된 미세, 정밀 가공이 가능한 절삭공구.
13. 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 절삭공구 모재가 Si, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, Si, V 및 W 과 같은 금속의 탄화물, Si, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, Si, V 및 W 과 같은 금속의 질화물 및 상기 금속의 탄화물 또는 질화물과 바인더인 Ni, Co 또는 Cu의 결합물로 구성되는 군 중에서 선택되는 미세, 정밀 가공이 가능한 절삭공구.
14. 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 기상화학증착시에 공정가스로서 탄화수소, 탄소증기, CO 또는 CO₂과 같이 탄소가 포함된 기체원과 수소, 산소,질소, 물, 불소(F₂) 또는 불활성기체와의 혼합가스를 사용하여 제조되는 미세, 정밀 가공이 가능한 절삭공구.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 혼합가스로서 수소와 메탄이 99.5:0.5 내지 90:10의 혼합비율로 혼합된 혼합가스를 사용하여 제조되는 미세, 정밀 가공이 가능한 절삭공구.
16. 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 기상화학증착시에 챔버 내 공정기체의 압력을 10 torr 내지 760 torr 범위로 하여 제조되는 미세, 정밀 가공이 가능한 절삭공구.