KR20120004615U - 연마패드 연마구 - Google Patents

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KR20120004615U
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맹주호
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새솔다이아몬드공업 주식회사
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Abstract

본 고안은 연마시에 연마입자가 탈락되는 것을 방지함과 동시에 세그먼트로 구비된 입자영역에 의해 제작상의 편리함을 제공할 수 있으며, 또한 높이차가 형성된 연마입자에 의해 라이프타임 동안의 절삭력 편차를 최소화하면서 사용수명을 연장할 수 있는 연마패드 연마구에 관한 것이다.
본 고안에 따르면, 디스크 형상의 연마구본체와, 이 연마구본체의 일면에 입자영역(40,41)을 형성하도록 다수의 연마입자(34)가 구비된 연마패드 연마구에 있어서; 상기 연마구본체는 디스크 형상의 베이스판(31)과, 이 베이스판(31) 상에 결합되는 블록형태로 된 다수의 세그먼트(32,33)로 이루어지되, 상기 세그먼트(32,33)는 선단면에 상기 연마입자(34)를 형성하도록 다수의 저입자돌기(35)가 일체로 형성된 저영역세그먼트(32)와, 이 저영역세그먼트(32)에 비해 상대적으로 돌출되는 고입자돌기(36)가 일체로 형성된 고영역세그먼트(33)로 이루어지며; 상기 세그먼트(32,33)에는 상기 저입자돌기(35)와 고입자돌기(36)를 커버하도록 선단면에 균일하게 증착되되, 다이아몬드에 상응하는 절삭성과 내마모성을 갖는 물질이 증착된 연마층(37)이 형성되는 연마패드 연마구가 제공된다.

Description

연마패드 연마구{Grinder for a grinding pad}
본 고안은 연마패드 연마구에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연마시에 연마입자가 탈락되는 것을 방지함과 동시에 세그먼트로 구비된 입자영역에 의해 제작상의 편리함을 제공할 수 있으며, 또한 높이차가 형성된 연마입자에 의해 라이프타임 동안의 절삭력 편차를 최소화하면서 사용수명을 연장할 수 있는 연마패드 연마구에 관한 것이다.
일반적으로 다이아몬드입자와 같은 연마입자에 의해 연마패드를 연마하도록 된 연마구는 통상의 화학적-기계적 연마(CMP: Chemical-Mechanical Planarization)장치에 결합되는데, 통상적인 CMP장치는 턴테이블의 상면에 연마패드가 부착되어 있으며, 이 연마패드의 일측 상면에는 회전되는 웨이퍼헤드가 위치되고, 상기 폴리싱패드의 타측 상면에는 좌우로 이동되면서 자전될 뿐만 아니라 위치를 이동하도록 구비된 연마헤드가 구비되어 있는 것이다.
이러한 구성에 있어서, 상기 연마헤드에는 반도체 웨이퍼의 표면을 연마하기 위해 사용되는 연마패드의 평탄도와 면거칠기를 회복시키기 위한 연마구가 장착되는데, 이와 같은 종래의 연마구 일례를 도시된 도면에 의해 설명하면 다음과 같다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 연마구(20)는 스테인레스 스틸 재질로 이루어지는 디스크 형상의 연마구본체(21)가 구비되고, 이 연마구본체(21)에는 전기도금 등에 의해 다이아몬드입자(22)가 고착된다. 상기 다이아몬드입자(22)는 대개 입자 자체의 크기 및 고착시의 편차에 의해 연마구본체(21)에 고착되는 높이가 미세하게 차이가 있기는 하나, 도시된 바와 같이 연마구본체(21)의 가장자리와 중앙부에 걸쳐 전체적으로 높이가 균일하게 분포되도록 제작되고 있다.
하지만, 이와 같은 종래의 연마구(20)는 연마구본체(21)와는 별도로 구비된 다이아몬드입자(22)를 전기도금 등에 의해 고착시킨 것으로, 연마시에 연마액에 의한 화학적 반응이나 연마구(20)의 회전 마찰력이나 가압력에 의한 물리적 힘에 의해 상기 다이아몬드입자(22)의 일부가 연마구본체(21)로부터 탈락될 염려가 있을 뿐만 아니라 이에 의해 연마패드와 연마구(20)의 손상을 초래할 수 있는 것이다.
또한 종래의 연마구(20)는 상기 다이아몬드입자(22)가 연마구본체(21)에 일정한 높이를 형성하여 고착된 것으로, 이에 따라 연마구(20)에 구비된 모든 워킹입자(연마구(20)에서 실제로 연마를 행하는 다이아몬드입자(22))가 동시에 연마를 행하게 되므로 워킹입자의 마모가 동시에 일어나게 되며, 이러한 종래의 연마구(20)는 연마 초기의 절삭력은 상당히 우수하나, 시간이 지남에 따라 연마구(20)의 절삭력은 연마 초기에 비해 상대적으로 급격히 저하되게 된다. 또한 종래의 연마구(20)는 연마 초기에는 필요 이상의 절삭력을 발휘하게 되고, 시간이 지난 후에는 요구되는 절삭력을 발휘하지 못하게 되는 단점이 있는데, 통상적으로 연마구(20)의 절삭력은 필요에 따라 요구되는 정밀도를 달리하는 것이므로 종래의 연마구(20)처럼 사용시간에 따른 절삭력의 편차가 심한 경우에는 연마구(20)의 수명이 매우 짧게 되는 단점이 있다.
본 고안은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 고안은 연마시에 연마입자가 탈락되는 것을 방지함과 동시에 그에 따른 연마패드 및 연마구의 손상을 방지하고, 또한 높이차가 형성되는 연마입자에 의해 연마구의 라이프타임 동안에 절삭력 편차를 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 이에 의해 연마구의 수명을 연장시킬 수 있으며, 또한 세그먼트로 구비된 입자영역이 구비되어 제작 및 유지보수 상의 편리함을 제공할 수 있는 연마패드 연마구를 제공하는 것이다.
본 고안의 특징에 따르면, 디스크 형상의 연마구본체와, 이 연마구본체의 일면에 입자영역(40,41)을 형성하도록 다수의 연마입자(34)가 구비된 연마패드 연마구에 있어서;
상기 연마구본체는 디스크 형상의 베이스판(31)과, 이 베이스판(31) 상에 결합되는 블록형태로 된 다수의 세그먼트(32,33)로 이루어지되, 상기 세그먼트(32,33)는 선단면에 상기 연마입자(34)를 형성하도록 다수의 저입자돌기(35)가 일체로 형성된 저영역세그먼트(32)와, 이 저영역세그먼트(32)에 비해 상대적으로 돌출되는 고입자돌기(36)가 일체로 형성된 고영역세그먼트(33)로 이루어지며;
상기 세그먼트(32,33)에는 상기 저입자돌기(35)와 고입자돌기(36)를 커버하도록 선단면에 균일하게 증착되되, 다이아몬드에 상응하는 절삭성과 내마모성을 갖는 물질이 증착된 연마층(37)이 형성되는 것을 특징으로 하는 연마패드 연마구가 제공된다.
본 고안의 또 다른 특징에 따르면, 상기 세그먼트(32,33)에는 상기 저입자돌기(35) 또는 고입자돌기(36)가 형성되지 않은 편평한 면으로 된 비입자영역(43)이 구비되는 것을 특징으로 하는 연마패드 연마구가 제공된다.
본 고안의 또 다른 특징에 따르면, 상기 고영역세그먼트(33)는 상기 연마구본체의 중심부에서 외곽으로 연장된 띠형상으로 구비되어 상기 저영역세그먼트(32) 사이에 3~4개의 영역으로 분할된 것을 특징으로 하는 연마패드 연마구가 제공된다.
본 고안의 또 다른 특징에 따르면, 상기 고영역세그먼트(33)의 고입자돌기(36)는 상기 저영역세그먼트(32)의 저입자돌기(35)에 비해 상대적으로 적은 입자수로 구비되거나 입자크기가 크게 형성되어 고입자돌기(36) 간의 상호 간격이 상기 저입자돌기(35)에 비해 넓게 형성된 것을 특징으로 하는 연마패드 연마구가 제공된다.
이상에서와 같은 본 고안에 의하면, 연마구본체에 높이차(H)를 갖도록 저입자돌기(35)와 고입자돌기(36)가 일체로 형성되고, 이 저입자돌기(35)와 고입자돌기(36)를 커버하도록 다이아몬드에 상응하는 고경도의 물질을 증착한 연마층(37)이 형성됨으로써, 종래처럼 연마구본체에 별도의 다이아몬드입자가 고착되는 구조가 아니므로 연마입자(34)의 일부가 연마구본체로부터 탈락될 우려가 적을 뿐만 아니라 그에 따라 연마패드 또는 연마구(30) 자체의 손상을 방지할 수 있는 장점이 있다.
또한 본 고안의 연마구(30)는 세그먼트(32,33)로 구비된 연마구본체가 구비됨으로써, 동일한 형상의 세그먼트(32,33)를 베이스판(31)에 높이차를 형성하도록 결합하여 저영역세그먼트(32)와 고영역세그먼트(33)를 형성할 수 있으므로 연마구본체를 일체로 제작함에 비해 제작상의 편리함을 제공함과 동시에 세그먼트(32,33)의 마모정도 또는 손상에 따라 연마구본체 전체를 교체하는 것이 아니라 각 세그먼트(32,33) 일부를 교체 또는 보수가 가능하여 연마구(30)의 수명을 대폭적으로 연장할 수 있는 장점이 있다.
또한 본 고안은 상기 세그먼트(32,33) 상에 저입자돌기(35) 또는 고입자돌기(36)가 형성되지 않은 상태의 편평한 면으로 된 비입자영역(43)이 구비됨으로써, 워킹입자로 작용하지 않는 연마입자(34)의 수를 최소화함과 동시에 슬러리가 흐르는 통로를 형성하여 슬러리의 흐름을 원활하게 할 수 있는 장점이 있다.
또한 본 고안의 고영역세그먼트(33)는 연마구본체의 중앙부에서 외곽으로 연장된 띠형상으로 구비되어 저영역세그먼트(32) 사이에 3~4개의 영역으로 분할됨으로써, 연마구(30)의 사용초기에는 상기 고영역세그먼트(33)의 고입자돌기(36)에 의해 상기 저영역세그먼트(32) 내의 중앙부분에 위치된 일부의 저입자돌기(35)에 의해서만 연마를 행하도록 워킹입자의 수를 제한하게 되고, 또한 연마구(30)가 지속적으로 사용된 후에는 상기 고영역세그먼트(33)의 고입자돌기(36)의 마모에 따른 돌출높이가 낮아짐에 따라 상기 저영역세그먼트(32) 내의 워킹입자수를 점차 확대시킬 수 있으며, 이에 의해 연마구(30)의 라이프타임 동안에 절삭력의 편차를 최대한 줄여 균일한 절삭력을 유지할 수 있을 뿐만 아니라 이에 의해 연마구(30)의 수명을 대폭적으로 증대시킬 수 있는 장점이 있는 것이다.
도 1은 종래의 연마구 일례를 도시한 단면도
도 2는 본 고안의 일실시예를 도시한 사시도
도 3은 본 고안의 일실시예에 따른 분해 사시도
도 4는 도 2의 A-A'부분에 따른 단면도
도 5는 본 고안의 다른 실시예를 도시한 평면도
도 6은 본 고안의 또 다른 실시예를 도시한 평면도
상술한 본 고안의 목적, 특징들 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하, 첨부된 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.
도 2 내지 도 4는 본 고안의 바람직한 일실시예를 도시한 사시도와 분해 사시도 및 단면도이다. 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 고안은 디스크 형상의 연마구본체가 구비되는데, 이 연마구본체는 판형상으로 된 베이스판(31)과 이 베이스판(31)의 상면에 결합되는 다수의 세그먼트(32,33)로 구비되며, 상기 세그먼트(32,33)는 블록형태로 구비되어 상기 베이스판(31) 상에 상호 밀접하게 결합되어 원형을 이루도록 되어 있다.
이러한 세그먼트(32,33)는 상기 베이스판(31)에 결합된 상태에서 상호 높이차(H)를 형성하도록 된 저영역세그먼트(32)와 이에 비해 상대적으로 돌출된 고영역세그먼트(33)로 이루어지는데, 이때에 상기 저영역세그먼트(32)와 고영역세그먼트(33)는 그 저면이 상기 베이스판(31)의 상면에 접착제에 의해 접착되거나 또는 상기 베이스판(31)의 저면에서 체결되는 볼트 등에 의해 결합 가능한 것이다.
또한 상기 저영역세그먼트(32)와 고영역세그먼트(33)는 그 높이차(H)가 미세하게 형성되도록 상기 베이스판(31)이 결합되는 것으로, 이를 위해 상기 저영역세그먼트(32)와 고영역세그먼트(33)는 동일한 높이를 갖는 블록형태로 구비되어 상기 베이스판(31)에 형성된 단차에 의해 높이차(H)를 형성하거나 또는 결합시에 접착제의 도포두께 또는 결합시의 체결력의 차이 등에 의해 높이차(H)를 갖는 것이다.
또한 상기 각 세그먼트(32,33)에는 그 상면에 다수의 입자돌기가 형성되는데, 이 입자돌기는 다각형 단면 형상으로 상기 세그먼트(32,33)에 일체로 형성되는 것으로, 이를 위해 상기 각 세그먼트(32,33)는 입자돌기를 일체로 형성하도록 절삭가공 또는 몰딩 등에 의해 형성되게 된다. 여기에서, 상기 베이스판(31)의 재질은 스틸재질로 구비되고, 상기 세그먼트(32,33)의 재질은 세라믹이나 초경합금 또는 스틸 재질 등으로 구비되는 것이 바람직하나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
이와 같은 각 세그먼트(32,33)는 상기 베이스판(31)에 높이차(H)를 형성하도록 결합되어 상기 입자돌기가 낮은 저입자돌기(35)를 갖는 저영역세그먼트(32)와 상기 저입자돌기(35)에 비해 상대적으로 상부로 돌출된 고입자돌기(36)를 갖는 고영역세그먼트(33)를 형성하게 되며, 이러한 각 세그먼트(32,33)에는 상기 저입자돌기(35)와 고입자돌기(36)를 커버하도록 세그먼트(32,33)의 상면 전체에 걸쳐 균일하게 증착되는 연마층(37)이 형성되게 된다.
상기 연마층(37)은 상기 각 세그먼트(32,33)가 상기 베이스판(31)에 결합되기 이전에 미리 형성되는 것이 제작상 바람직하며, 이는 통상의 화학기상증착(CVD: Chemical Vapor Deposition)에 의한 것으로, 이러한 CVD증착은 통상의 CVD증착장비를 이용하여 탄탈륨이나 텡스텐과 같은 필라멘트와 이에 전원을 인가하도록 된 전원공급장치 등이 구비된 챔버 내에서 수소나 메탄가스 등을 챔버 내에 공급하여 소정의 시간동안 압력과 온도 및 인가전압 등을 가하여 상기 세그먼트(32,33) 상면에 상기 입자돌기를 커버하도록 연마층(37)을 증착시키게 되며, 이와 같이 증착된 연마층(37)은 대략적으로 다이아몬드와 같은 절삭성과 내마모성을 갖는 고경도를 갖도록 형성된 것이다.
이와 같은 일실시예에서, 상기 각 세그먼트(32,33)의 상면에는 상기 저입자돌기(35)와 고입자돌기(36)가 일정 영역을 형성하는 입자영역(40,41)을 형성하는데, 상기 저영역세그먼트(32)는 다수의 저입자돌기(35)에 의해 저입자영역(38)을 형성하게 되고, 상기 고영역세그먼트(33)는 다수의 고입자돌기(36)에 의해 고입자영역(39)을 형성하게 된다.
또한, 이러한 연마구(30)에는 상기 입자돌기가 존재하지 않는 비입자영역(42,43)이 형성될 수 있는 것으로, 상기 비입자영역(42,43)은 상기 연마구(30)의 상면 중앙부에 원형으로 된 비입자영역(42)과 상기 저영역세그먼트(32)의 저입자영역(40)과 상기 고영역세그먼트의 고입자영역(41) 사이에 편평한 면으로 된 비입자영역(43)이 형성될 수 있다.
이러한 비입자영역(42,43)에 따르면, 상기 고영역세그먼트(33)에 대해 최근접된 위치의 저영역세그먼트(32)의 저입자돌기(35)까지 워킹입자로 작용하도록 할 수 있으며, 이에 의해 워킹입자의 범위를 최대한 확대하여 연마구(30)의 수명을 연장을 시킬 수 있게 된다.
또한 상기 고영역세그먼트(33)는 연마구본체의 중앙부에서 외곽으로 연장되는 띠형상의 단면을 갖도록 구비되어 상기 저영역세그먼트(32)를 삼등분하도록 3개의 영역으로 구비될 수 있으며, 이때에 상기 고영역세그먼트(33)는 상기 저영역세그먼트(32)에 비해 상대적으로 좁은 폭으로 형성된 것으로, 이는 연마구(30)의 회전시에 폭이 상대적으로 좁게 형성되어 그 마모정도에 따른 상기 저영역세그먼트(32) 내의 워킹입자 범위를 최적화된 상태로 확대하여 연마구(30)의 수명을 연장시킴과 동시에 라이프타임 동안의 절삭력 편차를 줄일 수 있는 것이다.
이와 같은 일실시예에서는 상기 저영역세그먼트(32)와 고영역세그먼트(33)의 형상이 다른 것으로 도시된 것이나, 본 고안의 다른 실시예에 따르면, 도 5에 도시된 바와 같이, 동일한 형상으로 된 저영역세그먼트(32)와 고영역세그먼트(33)로 구비되어 동일한 형상에 의해 제작상의 편리함을 제공할 수 있는 것이며, 또한 도 6과 같은 상호 다른 형상의 저영역세그먼트(32)와 고영역세그먼트(33)에 의해 다양한 패턴 형상으로 갖는 연마구(30)를 제작할 수도 있는 것이며, 이러한 본 고안은 각 세그먼트(32,33)가 개별적으로 베이스판(31)이 결합되므로 일부의 세그먼트(32,33)를 개별적으로 교체가 가능하게 된다.
이외에도 본 고안은 상기 고영역세그먼트(33)의 고입자돌기(36)는 상기 저영역세그먼트(32)의 저입자돌기(35)에 비해 상대적으로 적은 입자수로 구비되거나 입자크기가 크게 형성되어 고입자돌기(36) 간의 상호 간격이 상기 저입자돌기(35)에 비해 넓게 형성될 수도 있는 것으로, 이에 따르면, 연마시의 입자돌기 간의 간격에 의해 슬러리가 흐르는 통로를 형성하여 슬러리의 흐름을 원활하게 하거나, 또는 크기가 다른 입자돌기에 의해 크기가 다른 스크래치를 동시에 형성하여 연마패드의 면거칠기 또는 평탄도를 용이하게 개선할 수 있게 된다.
또한 설명되지 않은 부호는 상기 연마구본체의 중앙부에 상기 비입자영역(42)을 형성하도록 상기 베이스판(31)의 중앙부에 원기둥 형태로 돌출된 코어체(38)를 나타낸 것으로, 이 코어체(38)는 필수적으로 구비되는 구성이 아니다.
이상에서 설명한 본 고안은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

Claims (4)

  1. 디스크 형상의 연마구본체와, 이 연마구본체의 일면에 입자영역(40,41)을 형성하도록 다수의 연마입자(34)가 구비된 연마패드 연마구에 있어서;
    상기 연마구본체는 디스크 형상의 베이스판(31)과, 이 베이스판(31) 상에 결합되는 블록형태로 된 다수의 세그먼트(32,33)로 이루어지되, 상기 세그먼트(32,33)는 선단면에 상기 연마입자(34)를 형성하도록 다수의 저입자돌기(35)가 일체로 형성된 저영역세그먼트(32)와, 이 저영역세그먼트(32)에 비해 상대적으로 돌출되는 고입자돌기(36)가 일체로 형성된 고영역세그먼트(33)로 이루어지며;
    상기 세그먼트(32,33)에는 상기 저입자돌기(35)와 고입자돌기(36)를 커버하도록 선단면에 균일하게 증착되되, 다이아몬드에 상응하는 절삭성과 내마모성을 갖는 물질이 증착된 연마층(37)이 형성되는 것을 특징으로 하는 연마패드 연마구.
  2. 제1항에 있어서, 상기 세그먼트(32,33)에는 상기 저입자돌기(35) 또는 고입자돌기(36)가 형성되지 않은 편평한 면으로 된 비입자영역(43)이 구비되는 것을 특징으로 하는 연마패드 연마구.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 고영역세그먼트(33)는 상기 연마구본체의 중심부에서 외곽으로 연장된 띠형상으로 구비되어 상기 저영역세그먼트(32) 사이에 3~4개의 영역으로 분할된 것을 특징으로 하는 연마패드 연마구.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 고영역세그먼트(33)의 고입자돌기(36)는 상기 저영역세그먼트(32)의 저입자돌기(35)에 비해 상대적으로 적은 입자수로 구비되거나 입자크기가 크게 형성되어 고입자돌기(36) 간의 상호 간격이 상기 저입자돌기(35)에 비해 넓게 형성된 것을 특징으로 하는 연마패드 연마구.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20220055174A1 (en) * 2018-12-18 2022-02-24 3M Innovative Properties Company Precision shaped grain abrasive rail grinding tool and manufacturing method therefor

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US20220055174A1 (en) * 2018-12-18 2022-02-24 3M Innovative Properties Company Precision shaped grain abrasive rail grinding tool and manufacturing method therefor

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