플라즈마를 이용하여 표면을 활성화하고 연마하는 기술로 특히 다이아몬드 등의 경질재료 연마에 특화되어 있습니다. 기존 다이아몬드 연마 입자를 이용한 기계 연마에 비해 고효율이면서 가공 변질 층이 생기지 않습니다. 이 기술은 향후 파워 디바이스로 주목 받는 다이아몬드 기판 연마 공정에서 큰 기대를 모으고 있습니다.
PAP(Plasma Assisted Polishing, 플라즈마 원용 연마법) 장치는 플라즈마에 의해 활성화된 입자(이온, 라디칼) 가 피가공물(워크) 표면의 원자와 화학적으로 결합하여 워크 원자 간의 결합을 약화시킴으로써 고효율 및 무손상 연마를 실현하기 위한 장치입니다. 이를 통해 기존의 기계적인 연마법으로는 어려웠던 다이아몬드 등의 초경재료의 고정밀 가공이 가능해집니다.
- 가공 속도와 정밀도를 높은 수준으로 양립
- 결정구조의 흐트러짐이나 표면 손상이 없어 제품의 신뢰성과 성능 향상
- 약제, 연마 슬러리를 사용하지 않는 완전 드라이 프로세스로 환경 부하 저감에 공헌
- 다이아몬드 이외의 경질재료 및 신소재에도 적용 가능하며 연구개발부터 양산까지 폭넓은 단계에서의 설비 제공
- 연마 시간이 단축되고 효율이 향상됨
- 간단한 설계를 통해 설비 비용을 줄이고 슬러리 없이 러닝 비용을 절감
- 파워 디바이스 응용: 고품질 SiC 웨이퍼 및 다이아몬드 기판에 적용하여 차세대 파워 디바이스 성능 향상에 기여
- 광학 부품 응용 : 고정밀 다이아몬드 렌즈 및 윈도우 제조에 적용
- 방열 판 응용 : 다이아몬드 기판의 방열 판은 뛰어난 열전도성과 높은 내구성을 자랑하여 매우 효과적인 냉각 솔루션으로 주목
- 메카니컬 용도로의 응용 : 내마모성, 내용착성이 우수한 다이아몬드는 공구, 금형, 슬라이딩 부품으로서 향후 보다 주목, 또한 가공 정밀도의 향상, 결함 저감에 의한 비용 절감, 수명 연장 기대
| 과제사항 | PAP의 우위성 | |
|---|---|---|
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기계적 연마법과의 비교
기계적 연마법은 다이아몬드 지립 등의 경질 연마제를 이용하여 물리적으로 재료를 깎아내는 연마법. |
[연마 효율이 낮음]
경질재료 연마에는 시간이 걸리고 생산성이 낮다. [표면 손상의 발생]
연마 시 표면에 미세한 손상 및 결함이 발생하기 쉬움. |
[고효율한 연마]
플라즈마에 의한 표면 개질을 병용함으로써 경질 재료로도 고속 연마 가능. [무손상 연마]
표면 손상을 최소화하여 제품 품질 향상. |
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화학 기계 연마(CMP) 방법과의 비교
CMP는 화학적 에칭과 기계적 연마를 합한 방법으로, 주로 반도체 웨이퍼의 평탄화에 이용된다. |
[환경 부하]
대량의 화학약품을 사용 하기 때문에 폐액처리 및 환경영향이 우려됨. [경질 재료에 적용 어려움]
다이아몬드 등의 초경합금 재료에는 효과가 한정적. |
[환경 친화적]
플라즈마를 이용할 뿐 화학약품은 일절 사용하지 않는다. [경질 재료에 특화]
다이아몬드 등 CMP에서는 어려운 재료의 고정밀 연마 가능. |
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이온 빔 연마법과의 비교
이온빔 연마법은 이온빔을 재료 표면에 조사하여 물질을 제거하는 연마법. |
[장치 비용이 비싸다]
고도의 진공장치와 이온원이 필요해 초기 투자가 크다. [연마 속도의 느림]
제거율이 낮아 광범위한 연마 및 대량 생산에 적합 하지 않음. |
[경제적인 장치]
PAP 장치는 이온 빔 장치에 비해 비용이 절감된다. [높은 연마 속도]
플라즈마와 기계 연마의 조합으로 효율적인 연마 가능. |
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레이저 가공법과의 비교
레이저 가공법은 고출력 레이저를 이용하여 재료를 증발·승화시키는 가공법. |
[열영향]
고온에 의해 재료의 열 변형이나 내부응력이 발생할 가능성이 있음. [표면 품질의 한계]
미세한 크랙이나 재응고층이 생길 수 있다. |
[저열 영향]
플라즈마에 의한 표면 개질은저온에서 이루어져 열에 의한 재료 열화가 적다. [고품질 표면]
무손상 연마로 표면 품질을 대폭 향상. |