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KR20130038416A - 고공극율 유리질 초연마 제품들 및 그 제조 방법 - Google Patents

고공극율 유리질 초연마 제품들 및 그 제조 방법 Download PDF

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Publication number
KR20130038416A
KR20130038416A KR1020137005614A KR20137005614A KR20130038416A KR 20130038416 A KR20130038416 A KR 20130038416A KR 1020137005614 A KR1020137005614 A KR 1020137005614A KR 20137005614 A KR20137005614 A KR 20137005614A KR 20130038416 A KR20130038416 A KR 20130038416A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
mixture
superabrasive
glassy
silicon carbide
binder
Prior art date
Application number
KR1020137005614A
Other languages
English (en)
Inventor
라챠나 디. 우파드야이
쥘르 끄헬
쁘라디윰나 굽타
제이. 홀 리차드 더블유.
Original Assignee
생-고벵 아브라시프
생-고뱅 어브레이시브즈, 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 생-고벵 아브라시프, 생-고뱅 어브레이시브즈, 인코포레이티드 filed Critical 생-고벵 아브라시프
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    • B24—GRINDING; POLISHING
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    • B24D3/00—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
    • B24D3/02—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent
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    • B24D3/14—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic ceramic, i.e. vitrified bondings
    • B24D3/18—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic ceramic, i.e. vitrified bondings for porous or cellular structure
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Abstract

유리질 초연마 제품은 초연마제 성분과 초연마제 성분이 분산되어 있는 유리질 결합제 성분을 포함하며, 유리질 결합제 성분은 유리질 초연마 제품의 전체 체적의 약 50%보다 더 크게 차지하는 공극들을 한정한다. 유리질 초연마 제품은 연마 휠과 같은 연마 공구의 형태일 수 있다. 초연마제 혼합물은 유리 분말, 초연마제 그릿, 바인더 및 실리콘 카바이드를 포함한다. 혼합물은 미처리 체의 형태일 수 있으며, 미처리 체는 공극성 유리질 초연마 제품을 제조하기에 충분한 분위기와 압력 그리고 온도 하에서 소성된다.

Description

고공극율 유리질 초연마 제품들 및 그 제조 방법{HIGH POROSITY VITRIFIED SUPERABRASIVE PRODUCTS AND METHOD OF PREPARATION}
본 출원은 여기에 참고로 포함된, 2008년 6월 23일에 출원된 미국 가특허 출원번호 제61/132,808호의 우선권을 청구하고 있다.
세계적으로 더 얇고 더 작은 장치를 추구함에 따라, 더 얇은 웨이퍼들(50마이크론 미만)에 대한 수요가 증가하고 있다. 연마된 실리콘 웨이퍼들의 더 높은 강도를 얻기 위해서는, 더 작은 입자들의 사용이 요구될 것이다. 연마 공정 중에, 복합 미세구조에서의 입자 크기의 감소는 웨이퍼로부터 생산되는 칩의 유효 두께를 감소시키는 데에 필요한 힘을 감소시킬 것이다. 감소된 칩의 두께의 결과로서, 최종 연마된 실리콘 웨이퍼들의 강도는 증가할 것이다. 게다가, 웨이퍼 제조 기술에 관한 새로운 개발들은 더 큰 크기를 가진 웨이퍼를 향해 진행되고 있으며, 이에 따라 연마 공정 중에 웨이퍼의 평탄도를 유지시키는 것에 대한 어려움을 증가시키고 있다.
이러한 재료들을 황삭하고 정삭하는데에 사용된 많은 종래의 연마 공구들은 금속 결합 초연마제(metal-bonded superabrasive)를 포함한다. 금속 결합 연마 공구들은 일반적으로 유리 결합 공구들보다 시간당 더 적은 부품들을 연마한다. 게다가, 금속 결합 연마 공구들은 전자 장치들에 포함되는 부품들의 표면을 오염시킬 수 있으며, 이로 인해 연마 적용들이나 실리콘 웨이퍼의 슬라이싱에 사용하기에는 심한 제한이 있다.
일반적으로, 유리질 결합 공구들(vitrified bonded tools)은 더 높은 강성과 더 낮은 열화를 제공하며, 이로 인해 제품의 더 양호한 허용 오차들과 평탄성 및 휠(wheel) 당 생산될 수 있는 부품들의 수의 증가를 초래한다. 비록 더 낮은 그릿 크기(grit size)를 가진 유리질 결합 연마 공구들이 사용될 수 있지만, 그들은 낮은 공극율 또는 공극 구조로 인해 일반적으로 충분한 셀프-드레싱 능력(self-dressing ability)을 가지고 있지 않다.
수지 결합제들은 종종 높은 마모성을 보이고 셀프-드레싱 능력을 가진다. 일반적으로, 수지 결합제들의 상대적으로 낮은 강성은 유리질 결합제 및 유사한 그릿 크기의 입자들을 사용하는 연마 공구들보다 더 낮은 표면 조도 또는 더 양호한 가공을 나타내게 한다. 그러나, 입자들이 연마 공정 중에 유연한 수지 결합제 내로 밀려 들어가고, 이에 따라 더 높은 가압이 필요하게 되고, 결과적으로 연마 표면의 온도를 증가시키기 때문에 수지 결합제들은 일반적으로 그릿 크기가 2마이크론 미만인 곳에서는 사용될 수 없다. 따라서, 특히 큰 웨이퍼들에 적용될 때에는, 연마 공정 중에 웨이퍼의 허용 평탄도를 유지하는 것이 더욱 어려워진다.
이면 연마(backgrinding)를 위한 바람직한 구조는 수지 결합 초연마 휠들이다. 더 작은 입자들을 가진 수지 결합 초연마 휠들의 수명은 전혀 매력적이지 않다. 따라서, 셀프-드레싱 능력이 있고 미세한 입자들을 가진 고공극율의 유리질 초연마 휠에 대한 필요가 존재한다.
본 발명은 전반적으로 유리질 다이아몬드 초연마 제품, 및 유리질 초연마 제품을 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 유리질 초연마 제품은 초연마제 성분과 초연마제 성분이 분산되어 있는 유리질 결합제를 포함하며, 유리질 결합제 성분은 유리질 초연마 제품에서 전체 체적의 약 50%보다 더 많이 차지하는 공극들을 한정한다.
다른 실시예에 있어서, 본 발명은 실리카를 포함하고 유리질 다이아몬드 연마제의 전체 체적의 적어도 약 50%의 공극율을 가지는 유리질 결합제 성분을 포함하는 유리질 초연마제이다. 초연마제 성분은 유리질 결합제 성분에 분산되어 있다. 초연마제 성분은 필수적으로 약 0.5마이크론과 약 60마이크론 사이의 범위에 있는 수평균 입자 크기를 가지는 입자들로 구성되며, 초연마제 성분과 유리질 결합제 성분의 체적비는 약 3:2와 약 1:99 사이의 범위에 있다.
또 다른 실시예에 있어서, 본 발명은 베이스와 베이스의 표면에 있는 유리질 초연마제 성분을 포함하는 연마 공구에 관한 것이다. 유리질 초연마제 성분은 초연마제 성분과 초연마제 성분이 분산되어 있는 유리질 결합제 성분을 포함한다. 유리질 결합제 성분은 유리질 초연마제 성분의 전체 체적의 약 50%보다 더 많이 차지하는 공극들을 한정한다.
또 다른 실시예에 있어서, 본 발명은 유리 분말, 초연마제 그릿, 바인더 및 실리콘 카바이드로 이루어지는 초연마제 혼합물이다. 특정한 실시예에서, 유리 분말은 이산화규소(SiO2), 산화붕소(B2O3), 산화알루미늄(Al2O3), 알칼리 산화물들(Li2O, Na2O, K2O) 및 알칼리 토류 산화물들(CaO, MgO, BaO)로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 요소를 포함한다. 초연마제 그릿은 약 0.5마이크론과 약 60마이크론 사이의 범위의 수평균 입자 크기를 가지는 다이아몬드 미립자들을 포함하며, 초연마제 그릿과 유리 입자들의 체적비는 약 3:2와 약 1:99 사이의 범위에 있다. 바인더는 폴리에틸렌 글리콜, 물, 폴리에틸렌 글리콜과 물의 혼합물, 및 콜로이달 실리카로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 요소를 포함한다. 실리콘 카바이드는 약 0.1마이크론과 약 20마이크론 사이의 범위의 수평균 크기를 가지는 입자들의 형태로 존재한다. 실리콘 카바이드는 혼합물의 유리 분말, 초연마제 그릿, 바인더 및 실리콘 카바이드 성분들의 총량의 약 0.1체적%와 약 5체적% 사이의 범위에서 혼합물 내에 존재한다.
다른 실시예에 있어서, 본 발명은 유리 분말, 초연마제 그릿, 바인더 및 실리콘 카바이드의 혼합물로부터 미처리 체(green body)를 형성하는 단계를 포함하는 유리질 초연마제를 제조하는 방법에 관한 것이다. 미처리 체는 실리콘 카바이드를 산화시키기에 충분한 분위기와 압력, 그리고 온도 하에서 소성된다.
본 발명은 몇 가지 이점들을 가진다. 예를 들면, 발포제로서 실리콘 카바이드를 사용하는 것은 유리질 제품에 상대적으로 높은 공극율을 제공한다. 따라서, 본 제품은 상대적으로 작은 크기를 가지는 초연마제 입자들을 결합시킬 수 있는 이점들을 가지며 더 큰 실리콘 웨이퍼들을 효과적으로 연마하기 위해 필요한 강도를 희생시키지 않고 셀프-드레싱되기에 충분한 공극율을 가진다. 결과적으로, 본 발명의 유리질 초연마 제품들은, 유리질 초연마 공구들의 이점들을 유지하면서, 유리질 결합 연마 제품에 의해 일반적으로 얻어지는 것 보다 상대적으로 낮은 표면 조도와 더 양호한 가공을 제공한다.
공극은 연마 공정에서 중요한 역할을 한다. 공극은 가공 대상물과 복합 미세구조 사이의 접촉면을 제어한다. 공극은 또한 연마 표면 온도를 가능한 한 낮게 유지하기 위해 미세구조 주위의 냉각제의 이동을 촉진시킨다.
공극들의 평균 크기들의 주위에 공극 크기들이 빽빽하게(tight) 분포되는 것에 의해 한정되는 구조의 균질성은 일관성이 있고 안정적인 연마 성능에 직접적으로 관련이 있다. 공극들의 평균 크기보다 훨씬 더 큰 공극들은 결함들로 작용하고 연마 작업의 일관성에 악영향을 미친다. 게다가, 종횡비는 구조의 균질성에 관한 다른 척도를 제공한다. 1에 가까운 값은 높은 균질성을 나타낸다. 본 발명은 공극 크기들의 빽빽한 분포, 낮은 결함 함량, 및 1에 가까운 종횡비 등의 조합을 제공한다.
도1은 본 발명의 유리질 초연마 제품을 사용하는 공구의 일 실시예의 단면도이다.
동일한 참조 번호들은 다른 도면들에 걸쳐서 동일한 부분들을 나타내는 첨부 도면들에 도시된 것처럼, 전술한 것은 본 발명의 예시적인 실시예들에 대한 다음의 더욱 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 도면들은 정확한 축척으로 도시될 필요가 없으며, 그 대신에 본 발명의 실시예들을 설명하는 것을 중요시하고 있다.
본 발명은 전반적으로 유리질 초연마 제품들, 그들의 전구물들(precursors), 및 그 제조 방법들에 관한 것이다.
여기에서 사용되는 "초연마제(superabrasive)" 라는 용어는 적어도 입방정 질화붕소(CBN)의 경도의 누프(Knoop) 경도 스케일에서 측정되는 경도, 즉, 적어도 4700의 K100을 가진 연마제들을 의미한다. 입방정 질화붕소에 추가하여, 초연마 물질들의 다른 예들은 천연 및 인조 다이아몬드를 포함한다. 적당한 다이아몬드 또는 입방정 질화붕소 물질들은 결정체 또는 다결정체(polycrystalline)일 수 있다. 바람직하게는, 초연마 물질은 다이아몬드다.
초연마 재료는 "그릿(grit)" 으로도 또한 알려진 입자 형태이다. 본 발명의 초연마제 입자 성분은 상업적으로 얻어질 수 있거나 고객의 주문에 맞추어 생산될 수 있다. 일반적으로, 본 발명에 사용되는 초연마제는 약 0.5마이크로미터(마이크론, ㎛)와 약 60㎛ 사이의 범위에 있는 수평균 입자 크기를 가진다. 바람직하게는, 입자 크기는 약 1㎛와 약 60㎛ 사이의 범위에 있다. 특히 바람직한 크기는 1 내지 2㎛이다. 여기에서 사용되고 있는 "수평균(number average)" 이라는 용어는 중앙값, 또는 입자 집단의 절반이 이 값보다 높고 절반이 이 값보다 낮은 어떤 값을 의미한다.
일 실시예에서, 초연마제 입자 성분은 초연마 공구의 적어도 약 0.1체적%의 양으로 존재한다. 다른 실시예에서, 초연마제 입자 성분은 초연마 공구의 약 1체적%와 약 20체적% 사이, 더욱 바람직하게는 초연마 공구의 약 2체적%와 약 10체적% 사이의 범위의 양으로 존재한다.
일 실시예에서, 본 발명의 유리질 초연마 제품은 다이아몬드, 입방정 질화붕소, 지르코니아 및 산화알루미늄으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 요소를 포함하는 초연마제 성분을 포함한다.
일 실시예에서, 유리질 초연마 제품의 초연마제 성분은 다이아몬드이다. 특히 바람직한 실시예에서, 다이아몬드와 유리질 초연마제의 유리질 결합제 성분의 체적비는 약 3:2와 약 1:99 사이의 범위에 있다.
유리질 결합제 성분은 본 기술분야에서 공지된 것과 같은 적절한 유리질 결합제 성분이다. 적절한 유리질 결합제 성분들의 예들은 이산화규소(SiO2), 산화붕소(B2O3), 산화알루미늄(Al2O3), 알칼리 산화물들(Li2O, Na2O, K2O) 및 알칼리 토류 산화물들(CaO, MgO, BaO)로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 요소를 포함한다.
일반적으로, 본 발명의 유리질 초연마 제품은 연마 공구의 적어도 일 구성요소로서 구성된다. 적절한 연마 공구의 예는 휠이다.
바람직한 일 실시예에서, 유리질로 된 초연마 제품은 고정 연마 수직 스핀들(FAVS)이다. FAVS의 예가 도1에 도시되어 있다. 도1에 도시된 바와 같이, 공구(10)는 축(14)의 둘레에 베이스(12)를 가지는 휠로서 구성된다. 휠의 돌출 경계부(16)는 베이스(12)의 경계부에 연마 세그먼트(18)를 지지한다. 연마 세그먼트는 본 발명의 유리질 초연마 제품의 일 실시예이다. 일반적으로, 베이스는 약 6인치와 약 12인치 사이의 범위인 직경을 가지고, 연마 세그먼트의 높이는 약 2밀리미터(mm)와 약 20밀리미터 사이의 범위에 있고 약 2밀리미터와 약 10밀리미터 사이의 폭을 가진다. 도1을 참조하여 설명되는 바와 같이, 휠들이 공구에 의해 연마되고 있는 웨이퍼의 축의 회전에 대해 반시계방향으로 그들의 축 둘레를 회전함으로써 웨이퍼를 연마하기에 적합할 수 있다. 도1에 관련하여 일반적으로 설명한 바와 같이 연마 휠을 사용하여 웨이퍼들을 연마하는 방법은 본 기술 분야에 공지되어 있다.
다른 실시예에서, 본 발명은 유리 분말, 초연마제 그릿, 바인더 및 실리콘 카바이드를 포함하는 초연마제 혼합물이다. 특히 바람직한 실시예에서, 초연마제 그릿은 다이아몬드 미립자를 포함한다. 일반적으로, 초연마제 그릿과 유리 분말의 체적비는 약 3:2과 약 1:99 사이의 범위에 있다. 적절한 유리 분말들의 예들은 이산화규소(SiO2), 산화붕소(B2O3), 산화알루미늄(Al2O3), 및 산화칼륨(K2O)을 포함한다. 바람직한 유리 분말, 또는 "프릿들(frits)" 은 약 450℃와 약 800℃ 사이의 범위와 같은 상대적으로 낮은 유리 전이 온도를 가지는 것들이다.
적절한 바인더의 예들은 폴리에틸렌 글리콜, 물, 폴리에틸렌 글리콜과 물의 혼합물과 콜로이달 실리카를 포함한다.
일 실시예에서, SiC는 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc., Worcester, MA의 1200 그릿 "37C" SiC이다. 바람직하게는, 실리콘 카바이드는 혼합물의 유리 분말, 연마제 그릿, 바인더 및 실리콘 카바이드 성분들의 총량의 약 0.1체적%와 약 5체적% 사이의 범위에 있는 혼합물에 존재한다.
특히 바람직한 일 실시예에서, 초연마제 혼합물은 이산화규소(SiO2), 산화붕소(B2O3), 산화알루미늄(Al2O3), 알칼리 산화물들(Li2O, Na2O, K2O) 및 알칼리 토류 산화물들(CaO, MgO, BaO)로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 요소를 포함하는 유리 분말을 포함한다. 초연마제 혼합물의 연마제 그릿은 약 0.5마이크론과 약 60마이크론 사이의 범위의 수평균 입자 크기를 가지는 다이아몬드 미립자를 포함하며, 초연마제와 유리 입자들의 질량비는 약 3:2와 약 1:99 사이의 범위에 있다. 바인더는 폴리에틸렌 글리콜, 물, 폴리에틸렌 글리콜과 물의 혼합물과 콜로이달 실리카로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 요소를 포함한다. 초연마제 혼합물들의 실리콘 카바이드는 약 0.1마이크론과 약 20마이크론 사이의 범위의 수평균 입자 크기를 가지는 입자들의 형태로 존재하며, 실리콘 카바이드는 혼합물의 유리 분말, 연마제 그릿, 바인더 및 실리콘 카바이드 성분들의 총량의 약 0.1체적%와 5체적% 사이의 범위의 양으로 혼합물에 존재한다. 일 실시예에서, 초연마제 혼합물은 유리질 초연마 제품에 대한 미처리 체 전구물(green body precursor)이다.
본 발명의 유리질 초연마 제품을 제조하는 방법은 유리 분말, 초연마제 그릿, 바인더 및 실리콘 카바이드를 포함하는 미처리 체를 형성하는 단계를 포함한다. 미처리 체는 공극성 유리질 초연마 구조를 형성하기에 충분한 분위기와 압력, 그리고 온도 하에서 소성된다.
유리질 초연마 제품을 제조하는 데에 사용되는 미처리 체, 또는 초연마제 혼합물은 본 발명의 초연마제 혼합물 또는 미처리 체 실시예들에 관하여 위에서 설명된 특징들을 가진다. 본 발명의 초연마제 혼합물은 본 기술 분야에서 공지된 바와 같이 적절한 방식으로 혼합물의 성분들을 결합시킴으로써 형성된다. 본 발명의 미처리 체는 또한 본 기술 분야에서 공지된 바와 같이 적절한 방법으로 혼합물로부터 형성될 수 있다. 미처리 체는 일반적으로 어떤 분위기 하에서 약 600℃와 820℃ 사이의 범위의 온도에서 약 30분에서 약 10시간 사이의 범위의 시간 동안에 소성된다. 소성된 제품이 그 후에 노(furnace)의 자연 냉각과 같은 적절한 방법에 의해 냉각되는 것이 허용되며, 이에 의해 본 발명의 초연마 제품이 형성된다.
본 발명이 아래의 예들에 의해 더욱 상세히 설명될 것이지만 이들을 한정할 의도는 없다.
실시예
본 발명의 고공극율 유리질 다이아몬드 초연마 구조가 초연마제 입자, 유리 프릿, 바인더 및 실리콘 카바이드 분말의 혼합물을 소성시켜 만들어졌다. 연마제 입자, 유리 프릿 및 실리콘 카바이드의 혼합물이 먼저 준비되고, 그 후에 이에 바인더를 첨가하였다. 소성하기 전에 상기 혼합물의 조성은 체적%로 19% 다이아몬드, 80% 유리 프릿, 1% SiC였다. 수용액 내의 폴리에틸렌 글리콜(PEG)이 바인더로서 사용되었고 위의 혼합물의 15질량퍼센트로 사용되었다. 폴리에틸렌 글리콜은 Union Carbide Corporation, USA로부터 구매되었다. 그릿 크기 1 내지 2 마이크론의 다이아몬드는 Diamond Innovation, Inc., OH, USA로부터 취득하였다. 사용된 유리 프릿은 다음의 산화물들로 구성되었다: Al2O3, B2O3, BaO, CaO, Fe2O3, K2O, Li2O, MgO, Na2O, SiO2, ZnO 및 ZrO2.
1200그릿의 SiC가 사용되었고 이는 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc., Worcester, MA, USA로부터 입수되었다.
PEG를 제외한 혼합물의 모든 성분들이 위에서 설명한 초연마제 혼합물을 얻기 위해 강철 용기 내에서 계량되었다. 육안으로 균질한 혼합물이 얻어질 때까지 강철 스푼을 사용하여 혼합물의 모든 분말 성분들을 혼합하였다. 상기 혼합물이 그 다음에 165메시의 스테인레스 스틸 메시를 통해 3번 스크리닝되었다. (일반적으로, 메시 크기는 약 40메시로부터 약 400메시까지의 범위에 있을 수 있다.) 바인더를 위에서 상술한 양으로 혼합물에 첨가하였다. 모든 바인더가 혼합물에 혼합물에 통합될 때까지 혼합물을 스푼으로 다시 혼합하였다. 과립들(granules)을 얻기 위해 20메시의 스테인레스 스크린 메시를 사용하여 혼합물을 한번 스크리닝하였다. (일반적으로, 메시 크기는 약 4메시로부터 60메시까지의 범위에 있을 수 있다(스테인레스).) 이 과립들을 왁스 페이퍼에 뿌리고 하루 동안 건조되도록 놓아 두었다. (일반적으로, 기간은 약 1시간으로부터 약 3일까지 일 수 있다.) 건조 후에, 16메시 스크린을 사용하여 과립들을 스크리닝했다. (일반적으로, 메시 범위는 약 4메시로부터 약 60메시까지 일 수 있다.)
최종 혼합물의 이론적 밀도가 혼합물 내의 그들의 비율에 관한 정보를 사용하여 계산되었다. 직경이 5" (일반적으로, 범위는 약 1" 로부터 약 10" 까지 일 수 있다.)이고 높이가 0.200" (일반적으로, 범위는 약 0.100" 로부터 5" 까지 일 수 있다.)인 디스크를 만드는데 필요한 과립들의 무게를 얻기 위해 이 정보가 사용되었다. 소성을 위한 미처리 체를 만들기 위해, 건조된 과립들의 무게를 재고 직경이 5.00" 인 스테인레스 스틸 금형으로 옮겨서 작은 강철 플레이트를 사용하여 레벨링하였다. 전체 금형 장비가 냉간 등방압 프레스로 이송되었다. 미처리 체를 생산하기 위해 1Ton/in2의 압력이 가해졌다. (일반적으로, 범위는 약 0.1로부터 약 10Ton/in2까지 일 수 있다.)
이 미처리 체를 노로 운반하고 다음의 소성 스케쥴을 적용하였다: 실온으로부터 550℃까지 5℃/분으로 상승시키며, 550℃에서 60분 동안 침지(soak)시키며, 700℃까지 5℃/분으로 상승시키며, 700℃에서 240분 동안 침지시키며, 노에서 자연 냉각시킨다. 노의 분위기는 공기였다. 다른 적절한 대안들의 예는 질소, 진공 및 아르곤을 포함한다. (또한, 일반적으로, 온도의 범위는 600℃로부터 약 820℃까지 일 수 있으며, 소성 시간도 약 0.1시간으로부터 약 10시간까지 일 수 있다.)
결과로서 생성된 초연마 제품은 필수적으로 250㎛보다 더 큰 직경을 가진 공극들을 가지지 않았다. 공극들의 약 80%가 약 100㎛와 200㎛ 사이의 범위의 직경을 가졌고, 공극들의 평균 종횡비는 약 1.2 미만이였다. 초연마 제품의 공극율은 약 62%와 약 68% 사이의 범위에 있는 것으로 추정되었다.
다른 실시예들에서, 버블들(bubbles)은 필수적으로 약 800㎛보다 크지 않거나, 약 500㎛보다 크지 않을 것이다. 게다가, 바람직한 실시예들에서, 버블들의 약 80%는 약 60㎛와 약 500㎛ 사이 또는 약 80㎛와 약 300㎛ 사이의 범위의 직경을 가질 것이다. 또 다른 실시예들에서, 약 80%가 약 150㎛와 약 250㎛ 사이, 또는 약 200㎛와 약 300㎛ 사이의 직경을 가질 것이다. 게다가, 바람직한 실시예들에서, 공극들의 평균 종횡비(가장 큰 직경: 가장 작은 직경)는 약 1.5보다 크지 않거나, 약 1.3보다 크지 않다. 게다가, 다른 실시예에서, 공극율은 약 50%와 약 90% 사이, 또는 약 60%와 74% 사이에 있다.
소성된 몸체는 돔 형상으로 되었다. 초연마 휠을 제조하기 위한 세그먼트들을 용이하게 절단하기 위해 디스크 형상으로 랩핑하였다. 랩핑을 위해 스피드페임 더블 사이드 랩 유닛(speedfame double sided lap unit)이 사용되었다. 랩핑을 하기 위해 상기 랩 유닛은 280/400그릿 SiC를 사용하였다. 워터젯 절단기를 사용하여 랩핑된 플레이트를 세그먼트들로 절단하였다. 접착제를 사용하여 이 세그먼트들을 5" 휠에 장착하여 본 발명의 초연마 휠을 제조하였다. 두번째 휠이 그 다음에 동일한 규격으로 만들어졌다.
휠들을 이면 연마기에서 테스트하였다(Disco 840 machine). 극세 패드(extra-fine pad)를 사용하여 휠을 드레싱하였다. 8인치 실리콘 웨이퍼들을 연마하기 위해 휠들이 사용되었다. 실리콘 웨이퍼들은 위에서 언급한 동일한 규격으로 황삭 휠(rough wheel)을 사용하여 황삭된 후에 정삭 휠(fine wheel)로 가공되었다. 연마 성능들을 평가하기 위해 3가지의 상이한 증분 공급 속도를 사용하였다. 모든 공급 속도가 도표에 기재되어 있다.
Figure pat00001
두 휠들 모두는 모든 공급 속도에서 유사한 범위의 전류를 소모하였다. 제1 및 제2 테스트들 중에 각각 25개의 웨이퍼와 75개의 웨이퍼를 연마하였다.
균등성
본 발명이 그의 바람직한 실시예들에 대하여 특별히 도시되고 설명되지만, 형태와 세부사항의 다양한 변경들이 첨부된 청구항들에 포함되는 본 발명의 범위를 벗어나는 일이 없이 여기에서 행해질 수 있다는 점을 당업자가 이해할 수 있을 것이다.

Claims (13)

  1. 유리질 초연마 제품의 형성방법으로서, 상기 방법이
    유리 분말, 초연마제 그릿 및 실리콘 카바이드를 포함하는 혼합물을 제공하는 단계, 및
    상기 실리콘 카바이드가 발포제로서 작용하여 상기 유리질 초연마 제품의 공극들을 형성하도록 상기 혼합물을 가열하는 단계를 포함하는, 유리질 초연마 제품의 형성방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 방법이 상기 유리 분말, 상기 초연마제 그릿 및 상기 실리콘 카바이드를 포함하는 미처리 체(green body)를 형성하는 단계를 추가로 포함하는, 유리질 초연마 제품의 형성방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 미처리 체가 결합제를 포함하는, 유리질 초연마 제품의 형성방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 혼합물이 약 600℃ 내지 820℃의 온도 범위에서 가열되는, 유리질 초연마 제품의 형성방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 혼합물이 약 30분 내지 약 10시간 동안 가열되는, 유리질 초연마 제품의 형성방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 혼합물을 가열하여 소성된 제품을 생성하고 상기 방법이 상기 소성된 제품을 냉각시켜 상기 유리질 초연마 제품을 형성하는 단계를 추가로 포함하는, 유리질 초연마 제품의 형성방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 초연마제 그릿이 다이아몬드 입자를 포함하는, 유리질 초연마 제품의 형성방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 초연마제 그릿의 평균 입자크기가 약 0.5㎛ 내지 약 60㎛의 범위인, 유리질 초연마 제품의 형성방법.
  9. 제1항에 있어서, 초연마제 그릿 대 유리 분말의 체적비가 약 3:2 내지 약 1:99의 범위인, 유리질 초연마 제품의 형성방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 실리콘 카바이드가, 수평균 입자크기가 약 0.1㎛ 내지 약 20㎛의 범위인 입자 형태로 존재하는, 유리질 초연마 제품의 형성방법.
  11. 제3항에 있어서, 상기 실리콘 카바이드가, 상기 혼합물 중의 유리 분말, 연마제 그릿, 결합제 및 실리콘 카바이드 성분의 총 량의 약 0.1 내지 약 5체적%의 양으로 상기 혼합물에 존재하는, 유리질 초연마 제품의 형성방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 유리 분말이 이산화규소(SiO2), 산화붕소(B2O3), 산화알루미늄(Al2O3), 알칼리 산화물들(Li2O, Na2O, K2O) 및 알칼리 토류 산화물들(CaO, MgO, BaO)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 요소를 포함하는, 유리질 초연마 제품의 형성방법.
  13. 제3항에 있어서, 상기 결합제가 폴리에틸렌 글리콜, 물, 폴리에틸렌 글리콜과 물의 혼합물, 및 콜로이달 실리카로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 요소를 포함하는, 유리질 초연마 제품의 형성방법.
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B601 Maintenance of original decision after re-examination before a trial
J301 Trial decision

Free format text: TRIAL DECISION FOR APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL REQUESTED 20140331

Effective date: 20150213