수직 정렬된 탄소나노튜브에 의한 긁힘마멸과 표면연마

Abstract

기계의 하우징부터 작은 전자기기의 부품까지 다양한 산업분야에서 표면의 정밀한 연마공정은 필수적이다. 또한, 디스플레이 등 전자부품들의 경우 점점 더 미세화되고 있는 가운데 이를 구현하기 위한 초정밀 연마공정 기술의 필요성이 지속적으로 요구되고 있다. 더욱이 최근 메모리 칩의 패키징 기술이 발전됨에 따라 특수한 종류의 금속기판을 필요로 하는 부분이 점점 더 많아지고 있기 때문에, 더욱더 단단하고 동시에 정밀한 연마가 가능한 연마기술의 개발이 요구되고 있다. 현재 정밀한 표면연마를 위해 널리 사용되고 있는 방식은 분리-연마재 (loose-abrasive) 방식으로, 이 방법은 슬러리용액에 포함된 수십 나노미터 크기의 연마입자들을 물체의 표면에 분산시키고, 기계적으로 연한 패드 혹은 천을 통해 입자들에 압력을 가하며 상대운동을 시킴으로써 연마를 진행한다. 하지만 연마공정 후 분산된 연마입자를 제거하는 세정공정이 추가적으로 필요하며, 이때 다량의 폐수가 발생되어 결과적으로 공정비용이 높아지는 문제가 있다. 반면 연마입자가 패드에 고정되어있는 고정-연마재(Fixed-abrasive) 패드의 경우, 간단한 공정으로 손쉽게 사용이 가능하다는 장점이 있지만 고정 연마입자의 크기가 수 마이크로 이상으로 크며, 입자사이즈의 편차 또한 크기 때문에 정밀한 연마수행에 한계가 있다. 본 연구에서는 직경 10-20 nm 와 높이 5-7 μm의 수직으로 정렬된 탄소나노튜브(Carbon Nantube, CNT) 박막을 연마패드 표면에 함침하여, CNT 의 끝이 긁힘마멸 현상을 통해 정밀한 표면연마를 수행하였다. CNT는 기계적 강도가 뛰어나며, 초 미세한 직경 크기를 기반으로 기존 분리-연마 방식보다도 정밀한 연마를 가능하게 한다. 본 논문에서는 표면에 고정된 CNT 에 의현 긁힘마멸 현상을 실험적으로 분석하고 표면연마 성능을 확인한다.