KR102263906B1 - 노즐 및 워크 연마 장치 - Google Patents

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후지코시 기카이 고교 가부시키가이샤
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Abstract

액체 중에 포함시키는 활성화 기체의 실활량을 저감할 수 있고, 또한, 활성화 기체 생성시의 전력 손실을 저감할 수 있는 노즐을 실현한다.
본 발명에 관한 노즐(1)은, 액체를 통류시키는 액체 유로(12)와, 기체를 통류시킴과 함께, 상기 액체 유로(12)에 연통하여 그 기체를 그 액체 유로(12) 내로 송출시키는 기체 유로(14)와, 상기 기체 유로(14)로부터 상기 액체 유로(12) 내로 송출되는 상기 기체의 내부에서 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생 기구(20)를 구비하고, 상기 플라즈마 발생 기구(20)는, 상기 액체 유로(12) 내로 노출하여 배설되는 제1 전극(22)과, 상기 액체 유로(12) 내로 노출하지 않고, 또한, 상기 기체 유로(14) 내로 노출하여 배설되는 제2 전극(24)과, 상기 제1 전극(22)과 상기 제2 전극(24)과의 사이에 소정 전압을 인가하는 전원(26)을 가지며, 상기 플라즈마를 발생시킨 상기 기체를 소정 지름의 기포로서 상기 액체에 혼입시킨 상태로 하여 그 액체를 토출시킨다.

Description

노즐 및 워크 연마 장치{NOZZLE AND WORK POLISHING APPARATUS}
본 발명은, 노즐 및 워크 연마 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 플라즈마를 발생시킨 기체를 소정 지름의 기포로서 혼입시킨 액체를 토출시키는 노즐, 및 당해 노즐을 구비하는 워크 연마 장치에 관한 것이다. 또한, 본원에서의 「연마」는 「연삭」을 포함하는 광의의 뜻으로서 사용한다.
반도체 파워 디바이스를 제작함에 있어서 기판(워크)의 평탄화는 필수이지만, 탄화규소(SiC), 질화갈륨(GaN), 다이아몬드로 대표되는 와이드 밴드 갭 반도체 기판은 딱딱하고 깨지기 쉽기 때문에, 종래의 기계적 가공으로는 고능률적인 평탄화는 곤란하다.
본원 발명자들이 예의 연구한 결과, 플라즈마를 발생시킨 기체를 미소 기포로서 혼입시킨 연마액을 사용하여 워크의 연마를 행함에 의해, 화학적 연마 작용이 가하여져서 워크를 고능률로 연마할 수 있을 뿐만 아니라, SiC, GaN, 다이아몬드 등의 고경도 재료의 연마도 행할 수 있음이 구명되었다(특허 문헌 1 참조).
지금까지는, 플라즈마 발생에 의해 활성화시킨 기체를 미리 생성하여 두고, 그 기체를 연마액에 혼합시켜서 사용하는 구성이 상정되고 있었다. 그렇지만, 당해 구성에서는, 활성화 기체의 실활(失活)이 진행하여 버리기 때문에, 활성화 상태로 활용할 수 있는 기체의 양, 즉 활용 효율이 저하되어, 소망하는 연마 효과를 얻을 수가 없다는 과제가 있다.
일본 특개2015-186838호 공보 일본 특개2014-079743호 공보
본원 발명자들은, 당해 과제의 해결을 도모하기 위해, 상기한 구성에 대신하여, 연마액의 액체 중에 기체를 포함시킬 때에 방전을 발생시키는 구성을 이용함에 의해 당해 과제의 해결을 도모할 수는 없을까 라는 기술적 사상에 상도하였다. 당해 구성의 예로서, 특허 문헌 2에 기재된 노즐 등이 검토 대상이 될 수 있다.
즉, 상기한 특허 문헌 2에 예시된 노즐을 이용하면, 미리 활성화시킨 기체를 생성하여 두고 나서 연마액에 혼합시키는 구성이 아니라, 기체를 포함시킨 연마액의 액체 중에서 방전을 발생시킬 수 있다. 따라서 활성화 기체의 실활량(失活量)을 저감할 수 있고, 활용 효율을 상승시키는 효과가 기대될 수 있다.
그렇지만, 그 한편으로, 기체를 포함시킨 연마액의 액체 중에서 방전을 발생시키는 구성이기 때문에, 통전용으로서 마련된 1쌍의 전극의 양방을 액체 중에 침지시키는 구성으로 되어 있기 때문에, 전류가 직접, 액체 중으로 흘러서, 전력 손실이 커져 버리고, 전력의 이용 효율이 악화된다는 상반되는 과제가 생기게 된다.
본 발명은, 상기 사정을 감안하여 이루어지고, 액체 중에 포함시키는 활성화 기체의 실활량을 저감할 수 있고, 또한, 활성화 기체 생성시의 전력 손실을 저감할 수 있다는 상반되는 과제의 해결이 가능한 노즐을 실현하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 이하에 기재하는 해결 수단에 의해, 상기 과제를 해결한다.
본 발명에 관한 노즐은, 액체를 통류(通流)시키는 액체 유로와, 기체를 통류시킴과 함께, 상기 액체 유로에 연통하여 그 기체를 그 액체 유로 내로 송출시키는 기체 유로와, 상기 기체 유로로부터 상기 액체 유로 내로 송출되는 상기 기체의 내부에서 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생 기구를 구비하고, 상기 플라즈마 발생 기구는, 상기 액체 유로 내로 노출하여 배설되는 제1 전극과, 상기 액체 유로 내로 노출하지 않고, 또한, 상기 기체 유로 내로 노출하여 배설되는 제2 전극과, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극과의 사이에 소정 전압을 인가하는 전원을 가지며, 상기 플라즈마를 발생시킨 상기 기체를 소정 지름의 기포로서 상기 액체에 혼입시킨 상태로 하여 그 액체를 토출시키는 것을 요건으로 한다.
본 발명에 관한 노즐에 의하면, 1쌍의 전극의 일방을 액체 중에 침지시키는 일 없이, 액체 중으로 송출시킨 상태의 기체의 내부에서 플라즈마를 발생시키기 위한 방전을 행할 수가 있는 노즐의 실현이 가능해진다. 이에 의해, 액체 중에 포함시키는 활성화 기체의 실활량을 저감할 수 있고, 또한, 활성화 기체 생성시의 전력 손실을 저감할 수 있다는 상반되는 과제의 해결이 가능해진다.
또한, 본 발명에 관한 노즐을 구비하는 워크 연마 장치에 의하면, 함유되는 활성화 기체의 실활량이 적은 연마액을 사용할 수 있기 때문에, 특히, SiC, GaN, 다이아몬드 등의 고경도 재료의 워크에 대해서도 고능률로 연마를 행하는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 제1의 실시 형태에 관한 노즐의 예를 도시하는 개략도.
도 2는 본 발명의 제2의 실시 형태에 관한 노즐의 예를 도시하는 개략도.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 관한 워크 연마 장치의 예를 도시하는 개략도.
도 4는 본 발명의 실시 형태에 관한 워크 연마 장치의 변형례를 도시하는 개략도.
(노즐의 제1의 실시 형태)
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태에 관한 노즐(1)에 관해 상세히 설명한다. 또한, 실시 형태를 설명하기 위한 전 도면에서, 동일한 기능을 갖는 부재에는 동일한 부호를 붙이고, 그 반복되는 설명은 생략하는 경우가 있다.
이 노즐(1)은, 플라즈마를 발생시킨 기체를 소정 지름의 기포로서 액체에 혼입시킨 상태로 하여 당해 액체를 토출시키는 노즐이다. 예를 들면, 기포의 직경을 10[㎚]∼1000[㎛] 정도(「마이크로 나노 버블」이라고 칭한다)로 설정하면, 플라즈마 발생에 의해 활성화된 기체가 당해 기포(「플라즈마 마이크로 나노 버블」이라고 칭한다)로서 혼입된 상태의 액체를 얻을 수 있게 된다. 따라서 후술하는 예와 같이 당해 액체로서 연마액을 사용하여, 노즐(1)을 워크 연마 장치에 적용하면, 연마 레이트의 향상 등, 극히 유용한 작용 효과를 얻는 것이 가능해진다.
여기서, 제1의 실시 형태에 관한 노즐(1)(1A)의 단면도(개략도)를 도 1에 도시한다. 이 노즐(1)(1A)은, 본체부(10)에서, 액체를 통류시키는 액체 유로(12)가 마련되어 있다. 또한, 기체를 통류시킴과 함께, 액체 유로(12)에 연통하여 당해 기체를 송출구(14b)로부터 액체 유로(12) 내로 송출시키는 기체 유로(14)가 마련되어 있다. 또한, 액체 유로(12) 및 기체 유로(14)의 내경은, 용도 등에 응하여 적절히 설정된다.
또한, 상기 액체의 예로서는, 물(水), 그 밖의 약액, 처리액 등(전술한 연마 장치에 사용하는 연마액 등)이 상정된다. 한편, 상기 기체의 예로서는, 공기, 산소, 불활성 가스, 불소계 가스 등이 상정된다.
우선, 액체 유로(12) 및 기체 유로(14)의 구성에 관해 설명한다. 또한, 액체 유로(12) 및 기체 유로(14)는, 절연 재료(한 예로서 세라믹스재)를 사용하여 형성되어 있다.
액체 유로(12)는, 액체 저류부(16)로부터 펌프 등의 송액부 및 배관 등(모두 부도시)을 통하여 공급되는 액체를 유입시키는 유입구(12a)와, 유로 도중에서 송출되는 기체가 혼합된 기액 2상류(二相流)의 액체로서 토출시키는 토출구(12b)를 갖고 있다. 도 1에서, 액체의 통류 방향을 화살표(L)로 표시한다. 또한, 토출구(12b)로부터 토출된 액체는 배관 등(부도시)을 통하여 공급되고, 소정의 용도로 사용된다. 여기서, 사용 후의 액체는, 그대로 폐기한 구성으로 하여도 좋고, 또는 회수하여 액체 저류부(16)에 순환시키는 구성으로 하여도 좋다(부도시).
또한, 액체 유로(12)의 내부(내벽)에서, 선회류(旋回流) 발생 기구로서 길이 방향(통류 방향)으로 나선형상(螺旋狀)(또는 그것에 준하는 형상)의 돌기(부도시) 등을 마련하는 구성으로 하여도 좋다. 이에 의하면, 통류시키는 액체가 선회류가 되어, 소정 지름의 기포(직경 10[㎚]∼1000[㎛] 정도의 기포) 즉 마이크로 나노 버블을 높은 비율로 발생시키는 것이 가능해진다.
한편, 기체 유로(14)는, 기체 저류부(18)로부터 배관 등(부도시)을 통하여 기체가 공급되는 공급구(14a)와, 당해 기체를 액체 유로(12)의 도중에서 송출시키는 전술한 송출구(14b)를 갖고 있다. 도 1에서, 기체의 통류 방향을 화살표(G)로 표시한다. 보다 상세하게는, 송출구(14b)는, 기체 유로(14)가 액체 유로(12)에 접속되는 접속부이고, 액체 유로(12)의 내벽에서 개구하는 형상을 갖고 있다.
또한, 기체의 송출(통류)을 행하게 하는 송출 기구로서는, 기체 저류부(18)가 고압 탱크인 경우에 있어서의 그 압력(내압)에 의한 송출력이나, 실린더, 펌프에 의한 송출력, 또는, 송출구(14b)가 개구하는 액체 유로(12) 내를 액체가 통류함에 의해 발생하는 벤츄리 효과에 의한 송출력, 등을 이용하는 기구가 생각된다(모두 부도시).
이상의 구성에 의하면, 기체를 소정 지름의 기포로서 혼입시킨 상태의 액체, 즉 직경이 10[㎚]∼1000[㎛]인 마이크로 나노 버블을 포함하는 액체(기액 2상류이다)를 토출구(12b)로부터 토출시킬 수 있다.
다음에, 본 실시 형태에 특징적인 구성으로서, 기체 유로(14)의 송출구(14b)로부터 액체 유로(12) 내의 액체 중으로 송출되는 기체의 내부에서 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생 기구(20)가 마련되어 있다. 보다 상세하게는, 이 플라즈마 발생 기구(20)는, 송출구(14b)로부터 송출되는 위치에서의 기체, 즉, 도 1에 도시하는 바와 같이, 송출구(14b)로부터 액체 유로(12) 내의 액체 중으로 송출되고 있는 상태의 기체 내부에서 플라즈마(화살표(P)로 표시)를 발생시키는 기구이다. 또한, 이때, 송출구(14b)보다도 기체 유로(14)의 내방(內方)(기체 통류 방향에서의 상류측)으로는 액체 유로(12) 내의 액체가 진입되지 못하는 압력 상태로 유지되어 있다.
여기서, 플라즈마 발생 기구(20)의 구성례에 관해 설명한다. 본 실시 형태에 관한 플라즈마 발생 기구(20)는, 우선, 액체 유로(12) 내로 노출하여 배설되어 당해 액체 유로(12) 내를 통류시키는 액체와 직접, 접촉하는 제1 전극(22)을 갖고 있다. 또한, 제1 전극(22)과 쌍(對)을 이루는 전극으로서, 액체 유로(12) 내를 통류시키는 액체와는 접촉하지 않도록 당해 액체 유로(12) 내로 노출하지 않고, 또한, 기체 유로(14) 내로 노출하여 배설되고 당해 기체 유로(14) 내를 통류시키는 기체와 직접, 접촉하는 제2 전극을 갖고 있다. 또한, 제1 전극(22)과 제2 전극(24)과의 사이에 소정 전압을 인가하는 전원(26)을 갖고 있다. 이, 제1 전극(22) 및 제2 전극(24)은, 각각의 주위가 절연 재료(한 예로서 세라믹스재)에 의해 덮인 구성으로 되어 있다.
이상의 구성에 의하면, 전원(26)에 의해 제1 전극(22)과 제2 전극(24)과의 사이에 소정 전압(한 예로서, 1∼20[㎸] 정도의 고전압)을 인가함으로써, 송출구(14b)로부터 액체 유로(12) 내의 액체 중으로 송출되고 있는 상태의 기체 내부에서 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 즉, 플라즈마 마이크로 나노 버블의 생성이 가능해진다. 이에 의하면, 기체의 종류에 응하여, OH 래디칼 등의 각종의
래디칼종(種)을 생성할 수 있기 때문에, 화학적으로 활성화되고, 산화 작용, 에칭 작용 등을 발생시킬 수 있다.
또한, 제1 전극(22)은, 액체 유로(12) 내에서 송출구(14b)보다도 액체가 통류한 방향(화살표(L) 방향)의 하류측의 위치에 마련되어 있는 것이 알맞다.
이에 의하면, 송출구(14b)로부터 액체 유로(12) 내의 액체 중으로 송출될 때의 기체는, 액체의 통류 방향으로 신장하는 형상이 되는데, 그 신장 방향으로 전위차가 생기게 할 수 있기 때문에, 당해 기체 내부의 전역(全域)에 걸쳐서 플라즈마를 발생시키는 것이 가능해진다.
또한, 제2 전극(24)은, 송출구(14b)(즉, 기체 유로(14)가 액체 유로(12)에 접속되는 부위)로부터 소정 길이(X)(한 예로서, X=1∼3[㎜] 정도), 기체 유로(14)의 내방(기체의 통류 방향(화살표(G) 방향)에서의 상류측)으로 이간한 위치에 마련되어 있는 것이 알맞다. 또한, 상기 X의 치수는 한 예이고, 기체 유로(14) 내경 치수, 액체 유로(12) 내경 치수, 기체 유로(14) 내를 통류시키는 기체의 압력, 등의 여러 조건을 감안하여, 제2 전극(24)이 액체 유로(12) 내를 통류시키는 액체와 접촉하지 않는 상태를 유지할 수 있는 치수로 설정하면 좋다.
이에 의하면, 제2 전극(24)이 액체 유로(12) 내를 통류시키는 액체와 접촉하지 않는 상태를 유지하면서, 송출구(14b)로부터 액체 유로(12) 내의 액체 중으로 송출되는 위치의 기체에 대해, 당해 제2 전극(24)과, 액체에 접촉하고 있는 제1 전극(22)에 의해 전압을 인가하여 당해 기체 내부에 플라즈마를 발생시킬 수 있다.
이와 같이, 통전용으로서 마련되는 1쌍의 전극(제1 전극(22), 제2 전극(24)) 중의 일방(제2 전극(24))을 액체 중에 침지시키는 일없이, 송출구(14b)로부터 액체 유로(12) 내의 액체 중으로 송출되는 위치의 기체에 소정 전압을 인가하는 구성이 실현할 수 있다. 따라서 1쌍의 전극의 양방이 액체 중에 침지되는 종래의 장치와 같이, 인가되는 전류가 직접, 액체 중으로 흘러서, 전력 손실이 커져 버리고, 전력의 이용 효율이 악화하여 버린다는 과제의 해결을 도모하는 것이 가능해진다.
또한, 제2 전극(24)은, 다공질의 도전 재료를 사용하여 형성되어 있는 것이 알맞다. 한 예로서, 스테인리스 합금 등으로 이루어지는 다공질재가 채용된다. 이에 의하면, 제2 전극(24)과, 기체 유로(14) 내를 통류하고 제2 전극(24)에 접하여지는 기체와의 접촉 면적을 증가시킬 수 있기 때문에, 당해 기체에 있어서의 플라즈마의 발생 효율을 높이는(발생량을 증가시키는) 것이 가능해진다.
(노즐의 제2의 실시 형태)
계속해서, 본 발명의 제2의 실시 형태에 관한 노즐(1)(1B)에 관해 설명한다. 본 실시 형태에 관한 노즐(1)(1B)은, 전술한 제1의 실시 형태에 관한 노즐(1)(1A)과 기본적인 구성은 마찬가지이지만, 특히, 액체 유로(12), 기체 유로(14)의 구성에서 상위점을 갖는다. 이하, 당해 상위점을 중심으로 본 실시 형태에 관해 설명한다.
제2의 실시 형태에 관한 노즐(1)(1B)의 단면도(개략도)를 도 2에 도시한다. 이 노즐(1)(1B)은, 액체 유로(12)가 원추형상을 이루는 공간부를 갖고서 구성되어 있다. 한 예로서, 원추의 정부(頂部)의 각도는, 중심축에 대해 20∼45[°] 정도로 설정되어 있다.
여기서, 액체 유로(12)에서의 선회류 발생 기구로서, 중간 유로(12c)를 중심축에 대해, 소정 각도 어긋낸 방향이 되도록 배설하는 구성이 알맞다. 이에 의하면, 액체 유로(12) 내를 통류시키는 액체가 선회류가 되어, 소정 지름의 기포(직경 10[㎚]∼1000[㎛] 정도의 기포) 즉 마이크로 나노 버블을 높은 비율로 발생시키는 것이 가능해진다. 또한, 당해 소정 각도는 한 예로서 20∼60[°] 정도로 설정되지만, 이것으로 한정되는 것이 아니다.
한편, 기체 유로(14)는, 원추형상의 액체 유로(12)의 내벽 부분을 구성하는 원추형상의 심재부(芯材部)(12d)의 내부를 관통하여 형성되어 있다. 또한 기체 유로(14) 내로부터 액체 유로(12) 내로 기체를 송출하는 송출구(14b)는, 심재부(12d)의 정상부(頂上部)에 마련되어 있다. 이에 의하면, 기체가 액체 중으로 송출된 직후로부터 선회류의 중심에 당해 기체를 존재시키는 작용을 얻을 수 있기 때문에, 효율적으로 또한 안정되게 마이크로 나노 버블을 발생시키는 것이 가능해진다.
또한, 액체 유로(12)의 내경은, 기체의 송출구(14b)의 위치로부터, 토출구(12b)에 가까운 위치가 될수록 소경이 되도록 형성되어 있다. 이에 의해, 액체 유로(12)에서 발생하는 기액 2상류의 선회류가 토출구(12b)에 가까운 위치일수록 선회 속도를 높일 수가 있어서, 보다 미세한 마이크로 나노 버블을 발생시키는 효과를 얻을 수 있다.
(워크 연마 장치)
계속해서, 본 발명의 실시 형태에 관한 워크 연마 장치(50)에 관해 설명한다. 이 워크 연마 장치(50)는, 특히, 노즐(1)을 구비함과 함께, 연마액으로서 플라즈마 마이크로 나노 버블이 혼입된 상태의 연마액을 사용하는 것을 특징으로 한다. 도 3에, 워크 연마 장치(50)의 개략도를 도시한다.
이 워크 연마 장치(50)는, 연마 헤드(52)에서 유지된 워크(W) 표면을, 공급부(54)로부터 연마액을 공급하면서, 회전하는 정반(56)의 표면의 연마부(58)에 가압하여 연마하는 장치이다. 이하, 구체적인 구성례에 관해 설명한다.
우선, 정반(56)은, 도시하지 않는 회전 기구에 의해 샤프트(60)를 중심으로 수평면 내에서 회전한다. 정반(56)의 표면은 연마부(58)로 형성되어 있다. 연마부(58)는, 예를 들면 부직포나 폴리우레탄 수지 시트 등으로 이루어지는 연마포가 부착되어 이루어진다. 또는 연마부(58)는, 정반(56)의 표면에 특수한 입자를 매몰하여 형성하는 등의 방법에 의해 구성할 수도 있다.
또한, 연마 헤드(52)는, 양면 테이프나 흡인 작용 등에 의해 하면에 워크(W)를 유지하는 것이다. 연마 헤드(52)에는 여러 가지 구조의 공지의 연마 헤드를 이용할 수 있다. 연마 헤드(52)는, 상하이동이 가능하고, 또한, 샤프트(62)를 중심으로 수평면 내에서 회전한다.
또한, 공급부(54)를 통하여 정반(56)상에 공급되는 연마액에는, 워크(W)의 재료 등에 응하여 여러 가지의 공지의 연마액을 사용할 수 있다. 또한, 공급부(54)는, 도시하지 않은 펌프, 레귤레이터, 개폐 밸브 등을 적절히 구비하여 구성하여도 좋다.
여기서, 연마액을 공급하는 기구의 예로서, 노즐(1)에 공급되어 토출구(12b)로부터 토출되는 액체로서 직접, 연마액을 사용하는 구성이 생각된다. 이에 의하면, 노즐(1)로부터 토출되는, 플라즈마를 발생시킨 소정 지름의 기포(플라즈마 마이크로 나노 버블)를 혼입시킨 상태의 연마액을, 공급부(54)를 통하여 정반(56)상에 공급할 수 있다. 이때, 기체로서, 공기, 산소, 불활성 가스, 불소계 가스 또는 이들의 혼합 가스를 사용하는 것이 알맞다.
이에 의하면, 연마액에 혼입되어 있는 연마 입자가, 마이크로 나노 버블의 작용에 의해, 연마액 중에서 한층, 균일하게 분산되는 작용을 얻을 수 있기 때문에, 워크(W)의 균일 연마가 가능해진다.
또한, 연마액 중에는, 플라즈마를 발생시켜서 활성화된 기체가 소정 지름의 미소 기포(플라즈마 마이크로 나노 버블)로서 혼입되어 있기 때문에, 이 플라즈마 마이크로 나노 버블이 워크(W) 표면에 직접 작용하여, 워크(W) 표면에 산화 작용이나 에칭 작용을 미칠 수 있다. 이 산화 작용이나 에칭 작용에 의해, 워크(W) 표면이 변질되고, 이 변질층이, 연마 입자가 혼입된 연마액에 의한 기계적 연마 작용에 의해 제거된다는 작용 효과를 얻을 수 있다.
또한, 플라즈마 마이크로 나노 버블의 기포는, 대전함에 있어서 OH-가 보다 많이 모이는 경향을 갖고 있고, 이 OH-가 많은 상태에서 기포가 소멸하면, OH 래디칼의 활성에 의해 산화 작용이나 에칭 작용이 초래됨으로써, 강한 효과를 얻을 수 있다고 생각된다.
즉, 본 실시의 형태에서는, 연마 입자에 의한 기계적 연마 작용(마이크로 나노 버블에 의해 균일화된 기계적 연마 작용)과, 플라즈마를 발생시켜서 활성화된 기체(플라즈마 마이크로 나노 버블)에 의한 화학적 연마 작용(마이크로 나노 버블에 의해 균일화된 화학적 연마 작용)과의 상호 작용에 의해, 워크(W)를 고능률로 연마할 수 있고, 또한, 기포 소멸시에 있어서의 OH 래디칼의 활성에 의한 산화·에칭 작용도 더하여진다. 또한, 단지 기계적 연마 작용이 아니고, 화학적 연마 작용이 생기기 때문에, SiC, GaN, 다이아몬드 등의 고경도 재료의 연마를 행하는 것도 가능해진다.
한편, 워크 연마 장치(50)의 변형례로서, 노즐(1)에 공급되어 토출구(12b)로부터 토출되는 액체로서 물(소정의 첨가제가 첨가된 것이나, PH 조정된 것 등을 포함한다)을 사용하는 구성이 생각된다. 이에 의하면, 노즐(12)로부터 토출되는, 플라즈마를 발생시킨 소정 지름의 기포(플라즈마 마이크로 나노 버블)를 혼입시킨 상태의 물을, 공급부(54)에서 연마액과 혼합시켜서 정반(56)상에 공급할 수 있다(도 4 참조). 또한, 도 중의 부호 64는, 연마액을 공급하는 연마액 공급 기구이다. 이 변형례에 의해서도, 전술한 구성과 같은 작용 효과를 얻을 수 있다.
본원 발명자들의 연구에 의하면, 플라즈마 마이크로 나노 버블을 혼입시킨 상태의 물(플라즈마 마이크로 나노 버블 수(水)) 50 : 연마액(슬러리) 50인 경우에 있어서, 단순한 마이크로 나노 버블 수 50 : 슬러리 50의 경우와 비교하여 약 2배 정도 이상의 연마 레이트를 얻을 수 있음이 판명되었다. 또한, 단순한 마이크로 나노 버블 수 50 : 슬러리 50의 경우에도, 단지 슬러리 100%의 경우의 것보다도, 연마 레이트가 향상하고 있다는 결과를 얻어지고 있는 것도 부언한다.
이상, 설명한 바와 같이, 본 발명에 관한 노즐에 의하면, 기체에 전압을 인가시키기 위한 1쌍의 전극 중의 일방을 액체 중에 침지시키는 일없이, 액체 중으로 송출시킨 상태의 당해 기체의 내부에서 플라즈마를 발생시키기 위한 방전을 행하는 것이 가능해진다. 이에 의하면, 액체 중에 포함시키는 활성화 기체의 실활량의 저감이 가능해지고, 또한, 활성화 기체 생성시의 전력 손실의 저감이 가능해지기 때문에, 상반되는 과제의 해결이 가능해진다. 이와 같이, 극히 효율적으로 플라즈마 마이크로 나노 버블을 생성하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명에 관한 노즐을 구비하는 워크 연마 장치에 의하면, 함유되는 활성화 기체의 실활량이 적은 연마액을 사용할 수 있기 때문에, 특히, SiC, GaN, 다이아몬드 등의 고경도 재료의 워크에 대해서도 고능률로 연마를 행하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명에 관한 노즐을 구비하는 워크 연마 장치에 의하면, 플라즈마 마이크로 나노 버블을 생성하고 나서, 플라즈마 마이크로 나노 버블을 포함하는 연마액이 워크에 도달할 때까지의 시간을 단축할 수 있기 때문에, 연마액의 작용 효과의 안정화를 도모할 수 있고, 연마의 재현성에도 유리하게 된다.
즉, 본 발명은, 연마의 재현성에 유효하기 때문에, 고경도 재료의 연마에 있어서의 고정밀화에도 적합하다고 말할 수 있다.
또한, 본 발명은, 이상 설명한 실시례로 한정되는 일 없이, 본 발명을 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 변경 가능하다. 특히, 워크 연마 장치를 예로 들어 설명을 행하였지만, 이것으로 한정되는 것이 아니고, 각종 워크 가공 장치에 적용할 수 있음은 말할 필요도 없다.
1, 1A, 1B : 노즐 10 : 본체부
12 : 액체 유로 12a : 유입구
12b : 토출구 12c : 중간 유로
12d : 심재부 14 : 기체 유로
14a : 공급구 14b : 송출구
16 : 액체 저류부 18 : 기체 저류부
20 : 플라즈마 발생 기구
22 : 제1 전극 24 : 제2 전극
26 : 전원 50 : 워크 연마 장치
52 : 연마 헤드 54 : 공급부
56 : 정반 58 : 연마부
60, 62 : 샤프트 W : 워크

Claims (9)

  1. 액체를 통류시키는 액체 유로와,
    기체를 통류시킴과 함께, 상기 액체 유로에 연통하여 그 기체를 그 액체 유로 내로 송출시키는 기체 유로와,
    상기 액체 유로 내를 통류시키는 상기 액체에 선회류를 발생시키는 선회류 발생 기구와,
    상기 기체 유로로부터 상기 액체 유로 내로 송출되는 상기 기체의 내부에서 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생 기구를 구비하고,
    상기 선회류 발생 기구는, 상기 액체 유로의 중간 유로를 중심축에 대해 어긋낸 방향이 되도록 배설되어 있고,
    상기 플라즈마 발생 기구는,
    상기 액체 유로 내로 노출하여 배설되는 제1 전극과,
    상기 액체 유로 내로 노출하지 않고, 또한, 상기 기체 유로 내로 노출하여 배설되는 제2 전극과,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극과의 사이에 전압을 인가하는 전원을 가지며,
    상기 플라즈마를 발생시킨 상기 기체를 기포로서 상기 액체에 혼입시킨 상태로 하여 그 액체를 토출시키는 것을 특징으로 하는 노즐.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기포는, 직경이 10㎚ 내지 1000㎛인 것을 특징으로 하는 노즐.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전극은, 상기 기체 유로가 상기 액체 유로에 접속되는 부위에 마련되는 송출구로부터 1 내지 3㎜ 그 기체 유로의 내방으로 이간한 위치에 배설되어 있는 것을 특징으로 하는 노즐.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제2 전극은, 상기 기체 유로가 상기 액체 유로에 접속되는 부위에 마련되는 송출구로부터 1 내지 3㎜ 그 기체 유로의 내방으로 이간한 위치에 배설되어 있는 것을 특징으로 하는 노즐.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1 전극은, 상기 액체 유로 내에서 상기 송출구보다도 하류측의 위치에 배설되어 있는 것을 특징으로 하는 노즐.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1 전극은, 상기 액체 유로 내에서 상기 송출구보다도 하류측의 위치에 배설되어 있는 것을 특징으로 하는 노즐.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 전극은, 다공질의 도전 재료를 사용하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 노즐.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 노즐과, 워크를 연마하는 정반을 구비하고,
    상기 노즐로부터 토출되는, 상기 플라즈마를 발생시킨 상기 기체를 기포로서 혼입시킨 상태의 상기 액체를, 상기 정반상에 공급하는 공급부를 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 워크 연마 장치.
  9. 삭제
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