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세륨(Ce)의 사용량을 줄이기 위한 새로운 그라스 연마재의 설계

전문가 제언: ○ CeO2는 액정 TV나 스마트폰의 카버그라스의 CMP 연마제로 사용하고 있다. 이 CeO2는 Monazite를 선광 및 습 건식 제련을 통하여 제조되는데, 이광석이 중국 등 제한된 국가에서만 생산되기 때문에 원료수급 불안과 가격 앙등에 대한 문제가 있다. 이에 대응하기위하여 세리아 연마재 대체재료로서 SrZrO3/ZrO2계 나노복합지석립, Ce 저감재료로 SrZrO3/CeO2 나노복합지석립을 개발하는데 관한 중요한 기술이다.

○ 시판 세리아계 지석립자는 분쇄하여 제조하기 때문에 입자가 각형 입자이지만 분무 열분해 합성법으로 제조한 Ce0.8La0.2O1.9, SrZrO3, SrZrO3 : ZrO2 = 5 : 5 복합지석립은 대부분 직경이 1㎛ 이하의 정구형 나노 복합화합물이다. 나노복합 화합물을 제조하려면 우선 원료인 SrCO3, Zr염 또는 CeCO3등을 산 또는 알칼리로 용해 시켜서 고압 분무 하면서 가열 분해해서 제조하는 기술인데, 이기술에서 가장 예민한 것은 생성되는 입자가 단체 분리상태로 생성되도록 계면 활성제를 처리하는 기술이다.

○ 그라스면을 화학기계연마(CMP)하는데 필요한 연마지석립은 화학성이 있고 그라스 경도보다는 같거나 높은 것이 필요하다. 그러므로 천연 Monazite (Ce, La, Y, Th(PO4))의 Moh'S 경도는 5∼5.5, 천연 Baddeleyite(ZrO2)는 6.5임으로 나노복합지석립의 경도는 5∼6.5 범위가 되도록 합성하여 소성하는 것이 좋다고 생각된다.

○ SrZrO3/ZrO2 계 나노복합지석립이 화학 반응성이 없다면 CMP 특성 향상을 위하여 CMP 특성이 높은 세리아에 La을 고용한 계를 나노 복합화 처리하여 연마속도를 향상 시키는 방법도 생각할 수 있다.

○ 한국은 삼성전자나 LG 또는 이들의 협력회사에서 CeO2계 연마용 지석립자를 수입하여 사용하고 있으며 이외의 지석립자는 천연 Garnet Moh's 경도 6.5∼7.5은 우리나라의 동해에서 일부 생산 되어서 지석재료로 사용하였으나 현재는 수입에 의존하고있다. 이외에 ZrO2, Al2O3 등의 연마제도 사용되고 있다.

저자: HONMA Takayuki, et al.
자료유형: 학술정보