KR20200102712A - 연마 방법 - Google Patents

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Abstract

본원은 연마 대상 물질을 피치(pitch)에 의해 고정 선반 상에 고정시키는 단계; 상기 고정 선반 상에서 제 1 연마 정반 및 제 1 연마 입자를 사용하여 상기 연마 대상 물질을 1 차 연마하는 단계; 및 상기 고정 선반 상에서 제 2 연마 정반 및 제 2 연마 입자를 사용하여 상기 1 차 연마된 연마 대상 물질을 2 차 연마하는 단계를 포함하는 기계적-화학적 연마 방법에 있어서, 상기 2 차 연마된 연마 대상 물질의 평면도는 PV(Peak to Valley) 값을 기준으로 50 nm 내지 150 nm 이고, RMS(Root Mean Square) 값을 기준으로 10 nm 내지 25 nm 인 것인, 기계적-화학적 연마 방법에 관한 것이다.

Description

연마 방법 {POLISHING METHOD}
본원은 연마 방법에 관한 것이다.
최근 기술 발전으로 인해 나노 사이즈의 크기 또는 특성을 나타내는 미세 제품이 주목을 받으면서, 이러한 제품을 제조하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 미세 제품은 제품의 특성에 따라 세라믹 물질 또는 금속 물질에 의해 제조될 수 있다.
세라믹 물질은 비금속 원자 또는 금속 원자와 비금속 원자의 조합으로 이루어진 물질을 의미한다. 이러한 세라믹 물질은 이온 결합하거나 공유 결합으로 구성되어 있기 때문에 원자들 간의 결합이 강해 녹는점이 높고, 전기 전도도가 낮으며, 강도, 내열성, 마모저항성, 내식성 등이 우수한 특징이 있다. 그러나, 세라믹 물질은 취성(brittle)이 강해 외부 충격을 받으면 금속과 달리 소성 변형없이 쉽게 파괴되는 단점이 존재한다. 또한, 세라믹 물질은 주로 세라믹 분말을 일정 형태로 성형 후 소결(sintering)공정을 거쳐 제조되기 때문에, 소결 과정 중 세라믹 성형체의 수축현상이 발생하고, 세라믹 성형체의 각방향으로의 수축률도 동일하지 않아서 수득되는 세라믹 제품의 변형이 발생한다. 그 결과 세라믹 물질의 평면도, 평행도 및 표면이 일정한 특성을 유지하도록 제조하기 어려운 단점이 존재한다.
소결에 의해 제조되는 세라믹 물질은 표면의 거칠기가 높고, 산 또는 염기에 대한 화학적 반응성이 낮으며, 취성이 강해 금속 재료와 달리 정밀하게 가공하기 어렵다. 이러한 문제를 극복하기 위해, 세라믹 물질의 평면도를 높일 수 있는 가공 방법이 연구되고 있다.
한편, 금속 물질은 금속 원자가 금속 결합한 물질을 의미한다. 금속 물질은 경도와 강도가 높으면서, 전기 전도도 및 열 전도도가 높아 다양한 분야에서 사용될 수 있다. 금속을 사용하여 정밀 제품을 제조하기 위해서는, 제조에 앞서 금속 표면의 피막 또는 용융사와 같은 불순물을 제거할 필요가 있다. 금속은 산에 대해 반응성이 높으나, 온도와 시간 등을 정밀하게 조절하지 않으면 금속의 표면이 불량하게 가공될 수 있기 때문에, 산(acid) 만을 사용하여 금속을 정밀하게 연마하기는 어렵다. 이러한 문제를 극복하기 위해, 산을 사용한 후 금속의 평면도를 높일 수 있는 가공법 또는 산을 사용하지 않고 산화 피막 및 용융사를 제거하여 금속의 평면도를 높일 수 있는 가공 방법이 연구되고 있다.
연마 대상 물질의 평면도를 높이기 위한 방법으로서 1 차적으로 밀링(Milling), MCT 등의 장비를 활용한 기계 가공을 하고, 2 차적으로 기계적-화학적 연마(Chemical-Mechanical Polishing)를 하는 방법을 사용할 수 있다. 기계적-화학적 연마 방법은 연마 대상 물질을 다른 물질과 마찰시키는 기계적 연마와, 연마 대상 물질과 화학 반응을 일으킬 연마제를 공급하는 화학적 연마를 동시에 진행되어 연마 대상 물질의 평면도를 높일 수 있다. 다른 평면도를 높이는 공정에 비해, 기계적-화학적 연마 방법은 연마 대상 물질의 표면의 결함을 제거할 수 있고, 대면적 물질을 균일하게 평탄화할 수 있는 장점이 있다.
본원의 배경이 되는 기술인 한국 등록특허공보 제 10-1508917 호는 나노다이아몬드를 사용하는 화학기계적 평탄화 공정에 관한 것이다. 상기 등록특허는 III-V 족 화합물 기판 또는 SiC 기판을 연마하는 방법에 관한 것이며, 연마 대상 물질을 고정시키는 방법, 두 종류의 연마 입자를 공급하여 연마 대상 물질을 연마하는 방법 등에 대해서는 언급하지 않고 있다.
본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 기계적-화학적 연마 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
다만, 본원의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 제 1 측면은, 연마 대상 물질을 피치(pithch)에 의해 고정 선반 상에 고정시키는 단계, 상기 고정 선반 상에서 제 1 연마 정반 및 제 1 연마 입자를 사용하여 상기 연마 대상 물질을 1 차 연마하는 단계, 상기 고정 선반 상에서 제 2 연마 정반 및 제 2 연마 입자를 사용하여 상기 1 차 연마된 연마 대상 물질을 2 차 연마하는 단계를 포함하는 기계적-화학적 연마 방법에 있어서, 상기 2 차 연마된 연마 대상 물질의 평면도는 PV(Peak to Valley) 값을 기준으로 50 nm 내지 150 nm 이고, RMS(Root Mean Square) 값을 기준으로 10 nm 내지 25 nm 인 것인, 기계적-화학적 연마 방법을 제공한다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 연마 대상 물질은 세라믹 물질 또는 금속을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 금속은 Fe, Al, Mg, Ni, Ti, Cu, 스테인리스 스틸 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 금속을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 세라믹 물질은 세라믹 분말의 소결체일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 세라믹 분말은 지르코니아, 알루미나, 실리카, 이트리아, 사파이어, YSZ, PZT 및 이들의 조합들로 이루어진 세라믹 분말을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 고정 선반은 Al 을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 제 1 연마 정반은 Cu, Ni, Co, Fe, Cr 및 이들의 조합들로 이루어진 물질을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 제 2 연마 정반은 우레탄, 폴리우레탄, 폴리비닐 아세탈 및 이들의 조합들로 이루어진 물질을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 제 1 연마 입자는 다이아몬드, CeO2 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 물질을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 제 2 연마 입자는 콜로이달 실리카를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.
종래 기술에 의하면, 연마 대상 물질의 평면도를 300 nm 내지 500 nm 이하로 연마하는 것은 불가능한 것으로 알려져 있었다. 그러나, 본원에 따른 기계적-화학적 연마 방법을 통해 연마 대상 물질을 연마하는 경우, 최종 연마된 물질의 평면도는 PV(Peak to Valley) 값을 기준으로 50 nm 내지 150 nm 이고, RMS(Root Mean Square) 값을 기준으로 10 nm 내지 25 nm 를 가질 수 있다.
특히, 세라믹 물질의 경우, 이러한 평면도는 지금까지 공지된 그 어떤 방법으로도 달성될 수 없었던 세라믹 물질의 평면도 수치에 해당한다.
이와 같이 본원에 따른 연마 방법에 의해 연마된 연마 대상 물질은 매우 낮은 평면도 수치를 가지기 때문에, 고가의 나노 스케일 측정용 장비에 장착되어 반도체 및 정밀측정 업계에서 유용하게 사용될 수 있고, 상기 연마된 연마 대상 물질을 사용하여 정밀 부품을 제조할 수 있다.
다만, 본원에서 얻을 수 있는 효과는 상기된 바와 같은 효과들로 한정되지 않으며, 또 다른 효과들이 존재할 수 있다.
도 1 은 본원의 일 구현예에 따른 기계적-화학적 연마 방법을 표현한 순서도이다.
도 2 는 본원의 일 실시예에 따른 기계적-화학적 연마 방법에 의해 연마된 세라믹 물질의 측정자료이다.
도 3 은 본원의 일 실시예에 따른 기계적-화학적 연마 방법에 의해 연마된 세라믹 물질의 측정자료이다.
도 4 는 본원의 일 실시예에 따른 기계적-화학적 연마 방법에 의해 연마된 세라믹 물질의 측정자료이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다.
그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우 뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 또한, 본원 명세서 전체에서, "~ 하는 단계" 또는 "~의 단계"는 "~를 위한 단계"를 의미하지 않는다.
본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.
본원 명세서 전체에서, "A 및/또는 B" 의 기재는, "A 또는 B, 또는, A 및 B" 를 의미한다.
이하에서는 본원의 기계적-화학적 연마 방법에 대하여, 구현예 및 실시예와 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다. 그러나 본원이 이러한 구현예 및 실시예와 도면에 제한되는 것은 아니다.
도 1 은 본원의 일 구현예에 따른 기계적-화학적 연마 방법을 표현한 순서도이다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 제 1 측면은, 연마 대상 물질을 피치(pitch)에 의해 고정 선반 상에 고정시키는 단계, 상기 고정 선반 상에서 제 1 연마 정반 및 제 1 연마 입자를 사용하여 상기 연마 대상 물질을 1 차 연마하는 단계, 및 상기 고정 선반 상에서 제 2 연마 정반 및 제 2 연마 입자를 사용하여 상기 1 차 연마된 연마 대상 물질을 2 차 연마하는 단계를 포함하는 기계적-화학적 연마 방법에 있어서, 상기 2 차 연마된 연마 대상 물질의 평면도는 PV(Peak to Valley) 값을 기준으로 50 nm 내지 150 nm 이고, RMS(Root Mean Square) 값을 기준으로 10 nm 내지 25 nm 인 것인, 기계적-화학적 연마 방법을 제공한다.
예를 들어, 상기 2 차 연마된 연마 대상 물질의 상기 평면도는 상기 PV 값을 기준으로 50 nm 내지 150 nm, 50 nm 내지 140 nm, 50 nm 내지 130 nm, 50 nm 내지 120 nm, 50 nm 내지 110 nm, 또는 50 nm 내지 100 nm일 수 있고, 상기 RMS 값을 기준으로 10 nm 내지 25 nm, 10 nm 내지 20 nm, 또는 10 nm 내지 15nm 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이 때, 상기 2 차 연마된 연마 대상 물질의 모양 및/또는 크기에 따라 상기 2 차 연마된 연마 대상 물질의 상기 PV 값 및/또는 상기 RMS 값은 변동될 수 있다.
기계적-화학적 연마 방법(Chemical-Mechanical Polishing)은 연마 슬러리(slurry) 및 연마 패드와 시료의 표면을 마찰함으로써 화학적 및 기계적으로 연마하는 방법을 의미한다. 구체적으로, 상기 기계적-화학적 연마 방법은 상기 연마 슬러리와 상기 시료 사이의 화학 반응을 통해 상기 시료의 표면을 화학적으로 연마하고, 상기 화학적 연마와 동시에 상기 연마 슬러리의 입자 및 상기 연마 패드를 상기 시료의 상기 화학 반응된 표면과 연마시킴으로써 상기 시료의 표면을 기계적으로 연마할 수 있다.
이 때, 상기 시료의 표면이 연마되는 정도는 연마 압력, 상기 시료와 상기 연마 슬러리 및 상기 연마 패드의 상대 속도, 상기 연마 슬러리가 유입되는 양, 연마시 온도 등과 연관이 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 평면도는 PSI(Phase-Shift interferometry)법에 의해 측정될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
일반적으로 어떤 물체 또는 시료의 평면도를 측정하는 경우, 전자현미경 또는 원자현미경을 사용할 수 있다. 그러나, 상기 전자현미경 또는 상기 원자현미경을 사용하여 상기 평면도의 측정하는 것은 많은 시간이 소요되는 단점이 존재한다. 상기 단점을 극복하기 위하여, 시료의 평면도를 측정할 때 광학식 형상 측정법을 사용할 수 있다.
상기 광학식 형상 측정법은, 하나의 광이 광분할기에 의해 기준광 및 물체광으로 분리된 후, 시료에 입사시켜 반사된 상기 물체광을 상기 기준광과 간섭시켜 간섭 무늬를 획득하고 상기 간섭 무늬를 해석함으로써 상기 시료의 표면 정보를 얻을 수 있다.
상기 광학식 형상 측정법의 일종인 PSI(Phase shift interferometry) 법은, 상기 물체광의 위상을 규칙적으로 변화시키면서 복수의 간섭 무늬를 획득한 후, 상기 복수의 간섭 무늬를 소정의 연산 처리함으로써 상기 시료의 표면의 두께, 형상 등의 정보를 수득하는 방법을 의미한다. 이 때, 상기 물체광의 위상 변화량 단위는 120 °, 90 °, 60 ° 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 평면도는 물질의 평평한 정도를 의미한다. 상기 평면도를 분석하기 위해서는, 상기 물질의 대상면에 직각인 평면으로 상기 대상면을 절단함으로써 나타나는 단면 곡선(surface profile) 및 소정의 파장보다 긴 표면 굴곡 성분을 위상 보상형 고역 필터로 제거한 거칠기 곡선 등을 사용할 수 있다.
상기 평면도에는 물질의 표면의 가장 높은 지점과 가장 낮은 지점의 차이를 나타내는 PV(Peak to Valley), 물질의 표면의 중심선과 물질의 표면 간의 차이의 제곱 평균 제곱근을 나타내는 RMS(Root mean square), 요철의 평균 간격 등이 존재한다.
먼저, 연마 대상 물질 물질을 피치(pitch)에 의해 고정 선반 상에 고정시킨다 (S100).
피치(pitch)는 석탄, 목재, 등의 유기 물질의 건류에 의해 얻어지는 타르를 증류하여 얻어지는 흑색의 탄소질 고형 잔류물의 총칭이다. 상기 피치는 원료 또는 용제에 대한 용해도 차이에 따라 분류될 수 있다.
상기 연마 대상 물질을 고정시킬 때 상기 피치를 사용할 경우, 상기 연마 대상 물질에 가해지는 응력이 최소화됨으로써 상기 2 차 연마된 연마 대상 물질의 평면도가 우수해질 수 있다.
종래의 기술에 따르면, 상기 연마 대상 물질을 연마하기 위해 상기 고정 선반에 고정시킬 경우, 왁스 또는 테이프를 사용하였다. 그러나, 상기 왁스 또는 상기 테이프를 사용하여 상기 연마 대상 물질을 고정할 경우, 상기 연마 대상 물질에 가해지는 응력(stress)이 증가하기 때문에, 상기 2 차 연마된 연마 대상 물질의 평면도가 불량하게 가공될 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 연마 대상 물질은 세라믹 물질 또는 금속을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 금속은 Fe, Al, Mg, Ni, Ti, Cu, 스테인리스 스틸, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 금속을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 금속의 산화물을 포함하는 피막 또는 불순물은 상기 금속의 표면 상에 포함될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 세라믹 물질은 세라믹 분말의 소결체일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 세라믹 분말은 지르코니아, 알루미나, 실리카, 이트리아(Yttria), 사파이어, YSZ, PZT 및 이들의 조합들로 이루어진 세라믹 분말을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
소결(sintering)이란 일정한 형태로 성형된 분말 입자에 열을 가함으로써 하나의 물질로 제조하는 공정을 의미하는 것이다. 상기 세라믹 분말을 상기 세라믹 물질의 소결 온도로 장시간 가열하는 것을 통해, 상기 세라믹 분말을 상기 세라믹 물질로 제조할 수 있다. 이렇게 제조된 세라믹 물질은 표면이 거칠기 때문에, 다양한 방법으로 연마됨으로써 표면의 거칠기가 낮아질 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 고정 선반은 Al 을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 바람직하게는, 상기 연마 대상 물질을 가볍고 취급이 용이한 알루미늄 정반 상에 고정시킬 수 있다.
이어서, 상기 고정 선반 상에서 제 1 연마 정반 및 제 1 연마 입자를 사용하여 상기 연마 대상 물질을 1 차 연마한다 (S200).
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 제 1 연마 정반은 Cu, Ni, Co, Fe, Cr 및 이들의 조합들로 이루어진 물질을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 제 1 연마 정반은 구리 정반일 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 제 1 연마 입자는 다이아몬드, CeO2 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 물질을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 제 1 연마 입자는 크기가 3 μm 내지 9 μm 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 제 1 연마 입자는 크기가 3 μm 내지 9 μm, 4 μm 내지 9 μm, 5 μm 내지 9 μm, 6 μm 내지 9 μm, 7 μm 내지 9 μm, 8 μm 내지 9 μm, 3 μm 내지 8 μm, 3 μm 내지 7 μm, 3 μm 내지 6 μm, 3 μm 내지 5 μm, 또는 3 μm 내지4 μm 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 연마 대상 물질이 고정된 상기 고정 선반과 상기 제 1 연마 정반이 접촉하여 회전함으로써 상기 연마 대상 물질이 연마되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 회전 속도는 30 RPM 내지 120 RPM 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 회전 속도는 30 RPM 내지 120 RPM, 30 RPM 내지 110 RPM, 30 RPM 내지 100 RPM, 30 RPM 내지 90 RPM, 30 RPM 내지 80 RPM, 30 RPM 내지 70 RPM, 30 RPM 내지 60 RPM, 30 RPM 내지 50 RPM, 30 RPM 내지 40 RPM, 40 RPM 내지 120 RPM, 50 RPM 내지 120 RPM, 60 RPM 내지 120 RPM, 70 RPM 내지 120 RPM, 80 RPM 내지 120 RPM, 90 RPM 내지 120 RPM, 100 RPM 내지 120 RPM, 또는 110 RPM 내지 120 RPM 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이 때, 상기 연마 대상 물질이 마모되는 정도에 따라 상기 회전속도는 조절될 수 있다
후술하겠지만, 본원의 일 구현예에 따르면, 상기 연마 대상 물질은 상기 제 1 연마 입자에 의해 화학적으로 연마될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 본원의 일 구현예에 따르면, 상기 연마 대상 물질이 금속일 경우, 상기 제 1 연마 입자 및 상기 제 1 연마 정반에 의해 상기 금속의 피막 또는 상기 금속의 표면 상의 불순물이 제거될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 내용을 종합하면, 상기 연마 대상 물질은 상기 제 1 연마 입자를 포함하는 상기 제 1 연마 정반에 의해 1 차적으로 기계적-화학적 연마될 수 있다.
이어서, 상기 고정 선반 상에서 제 2 연마 정반 및 제 2 연마 입자를 사용하여 상기 1 차 연마된 연마 대상 물질을 2 차 연마한다 (S300).
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 제 2 연마 정반은 우레탄, 폴리우레탄, 폴리비닐 아세탈 및 이들의 조합들로 이루어진 물질을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 제 2 연마 정반은 우레탄 정반일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 제 2 연마 입자는 콜로이달 실리카를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 제 2 연마 입자는 크기가 60 nm 내지 100 nm 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 제 2 연마 입자는 60 nm 내지 100 nm, 70 nm 내지 100 nm, 80 nm 내지 100 nm, 60 nm 내지 90 nm, 60 nm 내지 80 nm 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 바람직하게는, 상기 제 2 연마 입자의 크기는 80 nm 일 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 1 차 연마된 연마 대상 물질이 고정된 상기 고정 선반과 제 2 연마 정반이 접촉하며 회전함으로써 상기 1 차 연마된 연마 대상 물질이 연마되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 회전 속도는 60 RPM 내지 200 RPM 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 회전 속도는 60 RPM 내지 200 RPM, 60 RPM 내지 190 RPM, 60 RPM 내지 180 RPM, 60 RPM 내지 170 RPM, 60 RPM 내지 160 RPM, 60 RPM 내지 150 RPM, 60 RPM 내지 140 RPM, 60 RPM 내지 130 RPM, 60 RPM 내지 120 RPM, 60 RPM 내지 110 RPM, 60 RPM 내지 100 RPM, 60 RPM 내지 90 RPM, 60 RPM 내지 80 RPM, 60 RPM 내지 70 RPM, 70 RPM 내지 200 RPM, 80 RPM 내지 200 RPM, 90 RPM 내지 200 RPM, 100 RPM 내지 200 RPM, 110 RPM 내지 200 RPM, 120 RPM 내지 200 RPM, 130 RPM 내지 200 RPM, 140 RPM 내지 200 RPM, 150 RPM 내지 200 RPM, 160 RPM 내지 200 RPM, 170 RPM 내지 200 RPM, 180 RPM 내지 200 RPM, 또는 190 RPM 내지 200 RPM 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이 때, 상기 1 차 연마된 연마 대상 물질이 마모되는 정도에 따라 상기 회전속도는 조절될 수 있다
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 제 1 연마 입자 및 상기 제 2 연마 입자에 의해 상기 연마 대상 물질이 화학적으로 연마되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 제 1 연마 입자가 다이아몬드 슬러리이고, 상기 연마 대상 물질이 지르코니아일 경우, 상기 다이아몬드 슬러리는 상기 지르코니아를 물리적으로 연마함으로써 상기 지르코니아의 표면이 기계적으로 연마될 수 있다.
또한, 예를 들어, 상기 제 2 연마 입자가 콜로이달 실리카이고, 상기 연마 대상 물질이 지르코니아일 경우, 상기 콜로이달 실리카는 상기 지르코니아와 화학적으로 반응함으로써 상기 1 차 연마된 지르코니아의 표면이 연마되는 것과 동시에, 상기 1 차 연마된 지르코니아의 표면이 상기 제 2 연마 정반 및 반응되지 않은 상기 콜로이달 실리카 입자에 의해 기계적으로 연마됨으로써, 상기 1 차 연마된 지르코니아는 기계적-화학적으로 연마될 수 있다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 1 차 연마된 연마 대상 물질이 금속일 경우, 상기 제 2 연마 입자 및 상기 제 2 연마 정반에 의해 상기 금속의 피막 또는 상기 금속의 표면 상의 불순물이 제거될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 제 1 연마 입자 또는 상기 제 2 연마 입자가 상기 연마 대상 물질을 연마하는 과정은, 상기 연마 대상 물질이 상기 제 1 연마 입자 또는 상기 제 2 연마 입자를 연마하는 과정과 동시에 진행될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 본원의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.
[실시예 1]
알루미늄 선반 상에 지르코니아를 배치한 후, 피치로 고정하였다. 이어서, 상기 지르코니아가 고정된 상기 알루미늄 선반을 다이아몬드 슬러리가 배치된 구리 정반과 접촉시킨 채로 90 RPM의 속도로 회전시킴으로써 상기 지르코니아를 1 차 연마하였다. 이어서, 상기 1 차 연마된 지르코니아를 포함하는 상기 알루미늄 선반을 콜로이달 실리카가 배치된 우레탄 정반과 접촉시킨 채로 120 RPM 의 속도로 회전시킴으로써 최종 연마된 지르코니아를 수득하였다.
[실험예 1]
상기 최종 연마된 지르코니아를 상기 알루미늄 선반으로부터 분리하였다. 이어서, 상기 최종 연마된 지르코니아를 삼발이에 고정시킨 후, 광학용 비접촉 측정기 간섭계를 사용함으로써 상기 최종 연마된 지르코니아의 표면을 측정하였다. 이 때, 상기 광학용 비접촉 측정기는 PSI 법에 의한 것이며, 측정광의 위상 변화량은 120 °였다.
도 2 내지 도 4 는 본원의 일 실시예에 따른 기계적-화학적 연마 방법에 의해 연마된 세라믹 물질의 측정 자료이다.
도 2 내지 도 4 를 참조하면, 본원의 일 실시예에 따라 연마된 지르코니아의 평면도는 PV(Peak to Valley) 값을 기준으로 50 nm 내지 150 nm 이고, RMS(Root Mean Square) 값을 기준으로 10 nm 내지 25 nm 이기 때문에, 상기 연마된 지르코니아는 매우 평평한 것을 알 수 있다.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (10)

  1. 연마 대상 물질을 피치(pitch)에 의해 고정 선반 상에 고정시키는 단계;
    상기 고정 선반 상에서 제 1 연마 정반 및 제 1 연마 입자를 사용하여 상기 연마 대상 물질을 1 차 연마하는 단계; 및
    상기 고정 선반 상에서 제 2 연마 정반 및 제 2 연마 입자를 사용하여 상기 1 차 연마된 연마 대상 물질을 2 차 연마하는 단계;
    를 포함하는 기계적-화학적 연마 방법에 있어서,
    상기 2 차 연마된 연마 대상 물질의 평면도는 PV(Peak to Valley) 값을 기준으로 50 nm 내지 150 nm 이고, RMS(Root Mean Square) 값을 기준으로 10 nm 내지 25 nm 인 것인,
    기계적-화학적 연마 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 연마 대상 물질은 세라믹 물질 또는 금속을 포함하는 것인, 기계적-화학적 연마 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 금속은 Fe, Al, Mg, Ni, Ti, Cu, 스테인리스 스틸, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 물질을 포함하는 것인, 기계적-화학적 연마 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 세라믹 물질은 세라믹 분말의 소결체인 것인, 기계적-화학적 연마 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 세라믹 분말은 지르코니아, 알루미나, 실리카, 이트리아, 사파이어, YSZ, PZT 및 이들의 조합들로 이루어진 세라믹 분말을 포함하는 것인, 기계적-화학적 연마 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정 선반은 Al 을 포함하는 것인, 기계적-화학적 연마 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 연마 정반은 Cu, Ni, Co, Fe, Cr 및 이들의 조합들로 이루어진 물질을 포함하는 것인, 기계적-화학적 연마 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 연마 정반은 우레탄, 폴리우레탄, 폴리비닐 아세탈 및 이들의 조합들로 이루어진 물질을 포함하는 것인, 기계적-화학적 연마 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 연마 입자는 다이아몬드, CeO2, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 물질을 포함하는 것인, 기계적-화학적 연마 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 연마 입자는 콜로이달 실리카를 포함하는 것인, 기계적-화학적 연마 방법.

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