KR20060021976A - 다이아몬드 연마구 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연마효율이 향상되면서도 절삭력이 향상되는 다이아몬드 연마구의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 비전도성의 위사와 경사로 직조된 스크린(20)을 사용하여 연마구본체(7)에 다이아몬드입자(22)들을 전착식 전기도금에 의해 고착하는 다이아몬드 연마구의 제조방법에 있어서, 상기 연마구본체(7)의 상면에 접착성 향상을 위해 전기도금하여 제1도금층(23)을 형성하는 단계(ST100)와, 이 제1도금층(23)의 상면에 상기 스크린(20)을 체결하는 단계(ST200)와, 이 스크린(20)의 위사와 경사 사이의 망눈에 전기도금으로 제2도금층(24)을 형성하는 단계(ST300)와, 상기 스크린(20)의 망눈에 다이아몬드입자(22)를 정렬하는 단계(ST400)와, 전단계(ST400)에서 정렬된 다이아몬드입자(22)를 전기도금으로 형성되는 제3도금층(25)에 의해 상기 제2도금층(24)의 상부에 고착하는 단계(ST500)와, 상기 제3도금층(25)까지 형성된 연마구본체(7)에서 상기 스크린(20)을 제거하여 상기 다이아몬드 연마구가 폴리싱패드(2)를 연마할 때 생성되는 칩을 배출하는 칩포켓(26)이 형성되는 단계(ST600)를 포함하여 구성되며, 상기 단계(ST300)에서 형성되는 제2도금층(24)의 두께만큼 칩포켓(26)이 커져서 칩의 배출을 보다 용이하게 하여 연마효율이 향상되는 다이아몬드 연마구의 제조방법이 제공된다.

Description

다이아몬드 연마구 제조방법{Manufacturing method of a diamond grinding tool}

도 1은 일반적인 반도체 웨이퍼 연마기구의 구성도

도 2는 일반적인 다이아몬드 연마구의 사시도

도 3은 본 발명에 따른 다이아몬드 연마구의 사시도

도 4는 본 발명에 따른 다이아몬드 연마구 제조방법의 단계도

도 5는 본 발명의 단계도에 따른 다이아몬드 연마구 요부 확대 단면도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

7. 연마구본체 9. 커팅엣지

20. 스크린 22. 다이아몬드입자

23. 제1도금층 24. 제2도금층

25. 제3도금층 26. 칩포켓

본 발명은 다이아몬드 연마구의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연마효율이 향상되면서도 절삭력이 향상되는 다이아몬드 연마구의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 웨이퍼의 평탄화 가공에는 CMP(Chemical Mechanical Planarization)장치를 사용하는데, 여기서 평탄화 가공이란 반도체 웨이퍼 표면의 돌출부를 부분적으로 제거하여 그 평면도를 향상시키는 것이다. 이러한 CMP장치에는 반도체 웨이퍼의 표면을 연마하기 위해 소정의 평탄도와 면거칠기가 형성된 폴리싱 패드가 구비되는데, 이 폴리싱 패드 표면의 평탄도와 면거칠기는 반도체 웨이퍼를 반복하여 연마하다 보면, 연마 입자나 연마 칩 등이 폴리싱 패드의 미세틈을 메우거나, 연마 입자와 웨이퍼의 화학 반응열에 의해 폴리싱 패드의 표면이 경화되어 연마속도를 저하시킨다. 이와 같은 이유로 폴리싱 패드 표면의 평탄도와 면거칠기를 반도체 웨이퍼에 맞게 연마하여 회복시키는 다이아몬드 연마구라고 불리는 공구가 함께 사용되고 있다.

도 1은 이러한 CMP장치와 다이아몬드 연마구로 구성된 일반적인 반도체 웨이퍼의 연마기구를 도시한 것으로, 회전되는 테이블(1) 상면에 고탄성 프라스틱재질의 폴리싱패드(2)가 부착되며, 이 폴리싱패드(2)의 일측 상부에는 좌우 요동하며 회전되는 웨이퍼헤드(3)가 구비되는데, 이 웨이퍼헤드(3)의 저면에 웨이퍼(4)가 흡착된 상태로 상기 폴리싱패드(2)와 마찰되어 웨이퍼(4) 표면의 연마작업이 이루어 진다. 또한, 상기 폴리싱패드(2)의 타측 상부에는 회전하며 수평 이동되는 연마구헤드(5)가 구비되는데, 이 연마구헤드(5)의 저면에 다이아몬드연마구(6)가 부착된 상태로 상기 폴리싱패드(2)와 마찰되어 이 폴리싱패드(2)의 표면을 원래의 평탄도와 표면거칠기로 회복시키는 연마작업이 이루어진다.

도 2는 상기의 일반적인 다이아몬드연마구(6)를 도시한 것으로, 이 다이아몬드연마구(6)의 제조방법으로는, 원판형상으로 된 연마구본체(7)의 상면에 위사와 경사로 직조된 스크린이 체결된 상태로 니켈 전극봉을 사용하는 전착식 전기 도금조에 담그고, 상기 스크린 상면에 다이아몬드입자(8)들을 뿌리면서 진동을 가하면 이 다이아몬드입자(8)가 스크린의 망눈에 빠져서 각 망눈마다 한 개씩 배열되고, 이때 전기도금하면 이온화된 니켈금속이 상기 연마구본체(7)의 상면에 다이아몬드입자(8)와 도금층을 형성하며 고착된다. 이렇게 다이아몬드입자(8)가 고착되고 나면 상기 스크린을 제거하게 되는데, 이 스크린이 제거된 공간에는 다이아몬드입자(8)가 폴리싱패드(2)를 연마할 때 생성되는 칩이 배출되는 칩포켓(10)이 형성되며, 이 칩포켓(10) 주위의 다이아몬드입자(8)에 전도성을 부여하기 위해 화학처리를 하고, 다시 2차 도금을 하여 다이아몬드입자(8)들의 고착을 보강하며, 이 다이아몬드입자(8)들의 상부만 외부로 노출되도록 에칭하여 다이아몬드연마구(6)가 제조된다.

그런데, 이러한 다이아몬드연마구(6)는 다이아몬드입자(8)들의 사이공간, 즉, 칩포켓(10)이 협소하게 형성되어, 이 다이아몬드입자(8)로 상기 폴리싱패드(2)의 표면을 연마할 때 생성되는 칩이 원활하게 배출되지 못하고, 이렇게 잔류된 칩이 폴리싱패드(2)의 연마를 방해하므로, 연마효율이 떨어지는 문제점이 있다.

또한, 일반적으로 상기 다이아몬드연마구(6)을 제조할 때, 다이아몬드입자(8)가 상기 스크린의 위사와 경사 사이에 형성되는 망눈마다 한 개씩 정렬되어 고착되므로, 다이아몬드연마구(6)의 소정의 면적에 존재하는 다이아몬드입자(8)의 수가 적게되고, 따라서, 다이아몬드입자(8)의 절삭부인 커팅엣지(9)의 수가 적게 형성되어 절삭력이 떨어지는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 다이아몬드 연마구로 폴리싱 패드를 연마할 때 생성되는 칩이 배출되는 칩포켓을 크게 하여 이 칩의 배출을 보다 용이하게 함으로써, 폴리싱 패드에 소정의 평탄도와 표면거칠기를 형성하기 쉬워져, 다이아몬드 연마구의 연마효율이 향상되고, 다이아몬드 연마구에 다이아몬드입자를 보다 많이 고착함으로써, 다이아몬드입자의 절삭부인 커팅엣지의 수가 증가되어 절삭력이 향상되는 다이아몬드 연마구의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명에 따르면, 비전도성의 위사와 경사로 직조된 스크린(20)을 사용하여 연마구본체(7)에 다이아몬드입자(22)들을 전착식 전기도금에 의해 고착하는 다이아 몬드 연마구의 제조방법에 있어서, 상기 연마구본체(7)의 상면에 접착성 향상을 위해 전기도금하여 제1도금층(23)을 형성하는 단계(ST100)와, 이 제1도금층(23)의 상면에 상기 스크린(20)을 체결하는 단계(ST200)와, 이 스크린(20)의 위사와 경사 사이의 망눈에 전기도금으로 제2도금층(24)을 형성하는 단계(ST300)와, 상기 스크린(20)의 망눈에 다이아몬드입자(22)를 정렬하는 단계(ST400)와, 전단계(ST400)에서 정렬된 다이아몬드입자(22)를 전기도금으로 형성되는 제3도금층(25)에 의해 상기 제2도금층(24)의 상부에 고착하는 단계(ST500)와, 상기 제3도금층(25)까지 형성된 연마구본체(7)에서 상기 스크린(20)을 제거하여 상기 다이아몬드 연마구가 폴리싱패드(2)를 연마할 때 생성되는 칩을 배출하는 칩포켓(26)이 형성되는 단계(ST600)를 포함하여 구성되며, 상기 단계(ST300)에서 형성되는 제2도금층(24)의 두께만큼 칩포켓(26)이 커져서 칩의 배출을 보다 용이하게 하여 연마효율이 향상되는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 연마구의 제조방법이 제공된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 단계(ST400)에서 스크린(20)의 망눈에 비해 크기가 작은 복수개의 다이아몬드입자(22)를 각 망눈마다 정렬시켜서, 상기 다이아몬드입자(22) 상부의 커팅엣지(9)의 수가 증가되어 절삭력이 향상되는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 연마구의 제조방법이 제공된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다. 도 3은 본 발명에 따른 다이아몬드 연마구의 사시도이고, 도 4는 본 발명 에 따른 다이아몬드 연마구 제조방법의 단계도이며, 도 5는 본 발명의 단계도에 따른 다이아몬드 연마구 요부 확대 단면도이다.

이를 참조하면, 본 발명의 다이아몬드 연마구 제조방법은 연마구본체(7)에 도금하는 단계(ST100) 내지 연마구본체(7)에 칩포켓(26)을 형성하는 단계(ST600)를 포함하여 구성된다.

상기 ST100은 스테인레스 스틸로 된 원판형상의 연마구본체(7)를 니켈전극봉을 사용하는 전착식 전기도금조에 담그고, 연마구본체(7)의 상면에는 "-"전류와 니켈전극봉에는 "+"전류를 각각 통전하여 주면, 니켈전극봉에서 니켈금속이 이온화되어 연마구본체(7)의 상면에 전착되어 니켈 도금층을 형성하는데, 이 니켈성분의 금속 도금층을 제1도금층(23)이라 하고 후공정에서 형성되는 도금층의 접착성을 향상시키기 위한 것이며, 소정두께의 1차도금층(23)이 형성되면 전기도금조에서 들어낸다.

상기 ST200은 전공정인 ST100에 의해 형성된 제1도금층(23) 위에 비전도성의 위사와 경사로 직조된 스크린(20)을 체결하는 공정으로 이 스크린(20)의 위사와 경사는 비전도성으로 전기도금할 때 도금층이 형성되지 않는다.

상기 ST300은 전공정인 ST200에 의해 스크린(20)이 체결된 연마구본체(7)를 ST100에서 사용했던 전착식 전기도금조에 담가 전기도금을 하는데, 이때, 스크린(20)의 위사와 경사는 비전도성이므로 도금층이 형성 안되고, 이 위사와 경사 사이, 즉, 스크린(20)의 망눈부위에 해당하는 제1도금층(23) 위에만 제2도금층(24)이 소정의 두께로 형성된다.

상기 ST400은 상기 스크린(20) 위에 이 스크린(20)의 망눈보다 작은 다이아몬드입자(22)들을 뿌려주고, 진동을 가하면 다이아몬드입자(22)들이 스크린(20)의 위사와 경사 사이의 요부인 각 망눈에 복수개씩 수용되며 정렬된다.

상기 ST500은 상기 스크린(20)의 망눈마다 다이아몬드입자(22)들이 정렬된 상태에서 다시 전착식 전기도금을 실시하면, 정렬된 다이아몬드입자(22)들이 제3도금층(25)에 의해 제2도금층(24) 위에 고착되고, 다이아몬드입자(22)들이 완전히 고착되면 연마구본체(7)를 들어낸다. 이렇게, 고착된 다이아몬드입자(22)들은 종래 단일망눈에 한 개씩 고착되는 것에 비해, 단일망눈에 복수개가 고착되므로 다이아몬드입자(22)의 수가 증가되고, 따라서, 이 다이아몬드입자(22)의 절삭부인 커팅엣지(9)의 수가 증가하게 된다.

상기 ST600은 전공정인 ST500에 의해 제3도금층(25)까지 형성된 연마구본체(7)에서 상기 스크린(20)을 제거하며, 이때, 이 스크린(20)의 위사와 경사가 놓였던 자리는 전기도금이 되지 않아 요부형상의 칩포켓(26)을 형성하는데, 이 칩포켓(26)은 상기 다이아몬드 연마구의 다이아몬드입자(22)가 폴리싱패드(2)를 연마할 때 생성되는 칩을 연마구본체(7)의 외부로 배출하는 배출로의 역할을 한다.

상기의 공정을 실시하고 일반적인 후공정으로, 상기 다이아몬드입자(22)에 전도성을 부여하기 위해 화학처리를 하고, 다시 전기도금을 하여 다이아몬드입자(22)들의 고착을 보강하며, 이 다이아몬드입자(22)들의 상부만 외부로 노출되도록 에칭하여 다이아몬드 연마구가 제조된다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 다이아몬드 연마구를 제조할 때, 다이아몬드입자들의 사이공간, 즉, 칩 포켓이 크게 형성되며, 이 다이아몬드입자로 폴리싱 패드의 표면을 연마시 생성되는 칩이 원활하게 배출되게 구성되어, 종래에 칩 포켓이 협소하여 칩이 원활히 배출되지 못하므로, 다이아몬드입자 사이에 잔류되는 칩이 폴리싱 패드의 연마를 방해하는 것에 비해, 폴리싱 패드의 연마작업이 보다 용이하여 폴리싱 패드에 소정의 평탄도와 표면거칠기를 형성하기 쉽고, 이로 인해, 연마효율이 향상되는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 다이아몬드 연마구를 제조할 때, 스크린의 망눈마다 이 망눈에 비해 작은 다이아몬드 입자 복수개가 고착되게 구성되어, 종래에 스크린의 망눈마다 한 개씩 고착되는 것에 비해, 다이아몬드입자의 수가 증가되고, 따라서, 다이아몬드입자의 절삭부인 커팅엣지의 수가 증가되므로, 폴리싱 패드를 연마할 때 절삭력이 향상되는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 비전도성의 위사와 경사로 직조된 스크린(20)을 사용하여 연마구본체(7)에 다이아몬드입자(22)들을 전착식 전기도금에 의해 고착하는 다이아몬드 연마구의 제조방법에 있어서, 상기 연마구본체(7)의 상면에 접착성 향상을 위해 전기도금하여 제1도금층(23)을 형성하는 단계(ST100)와, 이 제1도금층(23)의 상면에 상기 스크린(20)을 체결하는 단계(ST200)와, 이 스크린(20)의 위사와 경사 사이의 망눈에 전기도금으로 제2도금층(24)을 형성하는 단계(ST300)와, 상기 스크린(20)의 망눈에 다이아몬드입자(22)를 정렬하는 단계(ST400)와, 전단계(ST400)에서 정렬된 다이아몬드입자(22)를 전기도금으로 형성되는 제3도금층(25)에 의해 상기 제2도금층(24)의 상부에 고착하는 단계(ST500)와, 상기 제3도금층(25)까지 형성된 연마구본체(7)에서 상기 스크린(20)을 제거하여 상기 다이아몬드 연마구가 폴리싱패드(2)를 연마할 때 생성되는 칩을 배출하는 칩포켓(26)이 형성되는 단계(ST600)를 포함하여 구성되며, 상기 단계(ST300)에서 형성되는 제2도금층(24)의 두께만큼 칩포켓(26)이 커져서 칩의 배출을 보다 용이하게 하여 연마효율이 향상되는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 연마구의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 단계(ST400)에서 스크린(20)의 망눈에 비해 크기가 작은 복수개의 다이아몬드입자(22)를 각 망눈마다 정렬시켜서, 상기 다이아몬드입 자(22) 상부의 커팅엣지(9)의 수가 증가되어 절삭력이 향상되는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 연마구의 제조방법.

Images