KR101669503B1 - SiC 링의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

베이스; 상기 베이스 상부에 설치되고 모터를 가지는 모터하우징; 상기 모터하우징이 올려지는 모터하우징 마운팅 플레이트; 상기 모터의 축에 연결되어 함께 회전하는 절단부재; 상기 모터하우징 마운팅 플레이트에 결합하는 상부 완충수단 지지부재; 상기 베이스 상에 설치되는 하부 완충수단 지지부재; 상기 상부 완충수단 지지부재와 상기 하부 완충수단 지지부재 사이에 결합하는 완충수단; 및 상기 베이스 상에 설치되고, 절단하여야 할 재료를 올려놓는 재료 마운팅 플레이트를 포함하는 SiC 링 제조장치가 개시된다. 본 발명의 SiC 링 제조장치에서, 상기 절단부재는 상기 모터축에 결합하여 회전하는 절단부재 본체, 상기 절단부재 본체 하면으로부터 돌출되고 상기 절단부재 본체의 중심으로부터 동심원을 이루도록 배치된 내경날 및 외경날을 포함한다. 본 발명은 또한 SiC 링 제조방법을 포함한다. 본 발명에 의하면, 도우넛 형상의 평평한 흑연 원판의 모든 면에 SiC가 적층되어 형성되는 SiC 적층 원판으로부터 도우넛 형상의 SiC 링을 간단하게 그리고 빠른 시간 내에 얻으면서도 높은 제품 수율 및 낮은 불량율을 달성할 수 있다.

Description

SiC 링의 제조방법{Method For Manufacturing Focus Ring}
본 발명은 SiC 링의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 도우넛 형상의 평평한 흑연 원판의 모든 면에 SiC가 적층되어 형성되는 SiC 적층 원판으로부터 도우넛 형상의 SiC 링을 간단하게 제조하는 SiC 링의 제조방법에 관한 것이다.
반도체 공정에서 사용되는 플라즈마 방식의 건식 식각장치에는 포커스링이 사용된다. 포커스링은 플라즈마가 존재하는 가혹한 조건의 반응챔버에서 플라즈마가 확산되는 것을 방지하고, 식각 처리가 이루어지는 웨이퍼 주변에 플라즈마가 한정되도록 하는 역할을 한다. 이러한 포커스링은 종래에는 실리콘(SiC) 웨이퍼와 동일한 재질로 제조되었으나, 최근들어 실리콘(Si)과 탄소(C)의 화합물인 SiC(실리콘 카바이드)로 제조되는 추세에 있다. SiC는 실리콘(Si)에 비하여 식각에 대한 내구성이 우수하여 포커스링의 교체주기를 연장할 수 있어 생산성을 향상시키며 또한 이물질의 발생을 적게 하여 식각공정에 대한 신뢰성을 향상시킨다.
특허등록 제10-1178184호(2012. 08. 23. 등록)는 건식식각장치의 포커스링 및 그 제조방법을 개시한다. 개시된 발명은 그라파이트 원판의 전면에 SiC를 증착하여 SiC층을 형성하고, SiC층을 원형으로 상하방향으로 절단하여 그라파이트 원판의 측면이 노출되도록 한후 그라파이트 원판을 수평으로 절단하여 그라파이트 원판의 일면에 SiC층이 적층된 두 개의 원판을 획득하고, 이어서 그라파이트 원판을 제거하여 두 개의 SiC 원판으로 된 포커스링을 얻는 것이다.
특허등록 제10-1592124호(2016. 01. 29. 등록)는 건식식각장치의 포커스링 제조방법을 개시한다. 개시된 발명은 단면이 H 형상인 그라파이트 기재에 SiC를 증착하여 SiC층을 형성한 후 SiC층의 상하면을 절단하여 그라파이트 기재를 노출시키고, 노출된 그라파이트 기재를 산화시켜 제거함으로써 복수개의 SiC 포커스링을 동시에 제조하는 것이다.
특허공개 제10-2013-0068136호(2013. 06. 25. 공개)는 탄화규소 서셉터 제조방법을 개시하고, 특허등록 제10-1281551호(2013. 06. 27. 등록)는 건식식각장치의 포커스링 제조방법을 개시한다.
상기한 종래기술들에서는 SiC층을 절단하는 단계를 기재하고 있으나, SiC층을 어떻게 절단하는지 그리고 어떠한 장치를 사용하여 절단하는지에 관한 구체적인 내용은 언급하지 않았다. 일반적으로 SiC 재료는 흑연 재료에 비하여 경도가 크지만 잘 깨어지는 성질(취성)을 가지고 있어 다루는데 주의를 기울이지 않으면 공정중에 깨어져서 원하는 제품을 얻을 수 없거나 제품의 수율이 낮아지고 또한 불량율이 높아진다는 문제점이 있다. 특히 내부에 흑연 재료로 된 원판이 심어진 SiC 재료를 수직으로 절단하는 경우 절단 중에 SiC 재료가 깨어져서 원하는 형상의 제품을 얻을 수 없다.
따라서, 본 발명의 목적은 도우넛 형상의 평평한 흑연 원판의 모든 면에 SiC가 적층되어 형성되는 SiC 적층 원판으로부터 도우넛 형상의 SiC 링을 간단하게 그리고 높은 제품 수율 및 낮은 불량율로 제조할 수 있는 SiC 링의 제조장치 및 제조방법을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 SiC 링의 제조장치는 베이스; 상기 베이스 상부에 설치되고 모터를 가지는 모터하우징; 상기 모터하우징이 올려지는 모터하우징 마운팅 플레이트; 상기 모터 축에 연결되어 함께 회전하는 절단부재; 상기 모터하우징 마운팅 플레이트에 결합하는 상부 완충수단 지지부재; 상기 베이스 상에 설치되는 하부 완충수단 지지부재; 상기 상부 완충수단 지지부재와 상기 하부 완충수단 지지부재 사이에 결합하는 완충수단; 및 상기 베이스 상에 설치되고, 절단하여야 할 재료를 올려놓는 재료 마운팅 플레이트를 포함한다. 상기 절단부재는 상기 모터축에 결합하여 회전하는 절단부재 본체, 상기 절단부재 본체 하면으로부터 돌출되고 상기 절단부재 본체의 중심으로부터 동심원을 이루도록 배치된 내경날 및 외경날을 포함한다.
상기 내경날 및 상기 외경날은 복수개의 날 절편이 해당 원주 상에 배치되어 형성되는 것이 바람직하다.
상기 내경날의 절편들 사이의 간극 위치 및 상기 외경날의 절편들 사이의 간극 위치는 상기 원판 본체의 중심으로부터 동일한 반지름 방향에 배치되는 것이 바람직하다.
본 발명은 또한 SiC 링의 제조방법을 제공한다. 본 발명의 SiC 링 제조방법은 도우넛 형상의 평평한 흑연(graphite) 원판의 모든 면에 SiC가 적층되고 상면과 하면이 평탄화된 SiC 적층 원판을 준비하는 단계; 상기 SiC 적층 원판의 내경보다 큰 위치의 원주 형상 내경날과 상기 SiC 적층 원판의 외경보다 작은 위치의 원주 형상 외경날을 동시에 회전시켜서 상기 SiC 적층 원판의 내부에 심어진 상기 흑연 원판에 도달할 때까지 상기 SiC 적층 원판의 제1 면으로부터 수직하게 절단하는 단계; 및 상기 SiC 적층 원판의 내경보다 큰 위치의 원주 형상 내경날과 상기 SiC 적층 원판의 외경보다 작은 위치의 원주 형상 외경날을 동시에 회전시켜서 상기 SiC 적층 원판의 내부에 심어진 상기 흑연 원판에 도달할 때까지 상기 SiC 적층 원판의 제2 면으로부터 수직하게 절단함으로써 상기 SiC 적층 원판의 수직절단을 완료하는 단계를 포함한다.
상기 SiC 적층 원판의 수직절단은 상기한 SiC 링의 제조장치를 사용하여 수행되는 것이 바람직하다.
상기 SiC 적층 원판에 대한 상기 수직 절단단계는 상기 외경날 및 상기 내경날을 가지는 상기 절단부재가 상기 SiC 적층 원판의 표면에 접촉한 제1 위치에서 상기 절단부재를 회전시켜 상기 SiC 적층 원판의 SiC층의 일부를 절삭하여 상기 SiC 적층 원판에 원주 형상의 홈을 형성하는 단계; 상기 절단부재를 내려서 상기 SiC 적층 원판에 형성된 원주 형상의 홈에 삽입된 제2 위치에서 상기 절단부재를 회전시켜 상기 원주 형상의 홈에서 상기 SiC 적층 원판의 SiC층의 일부를 절삭하여 상기 SiC 적층 원판에 형성된 원주 형상의 홈의 깊이를 더욱 깊게 형성하는 단계; 및 상기 절단부재가 상기 SiC 적층 원판의 내부에 심어진 상기 흑연 원판에 도달할 때까지 원주 형상의 홈의 깊이를 더욱 깊게 형성하는 상기 단계를 반복하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 절단된 SiC 적층 원판에서 측면으로 노출된 상기 흑연 원판을 수평으로 절단함으로써 상기 SiC 적층 원판의 수평절단을 완료하는 단계 또는 상기 절단된 SiC 적층 원판에서 측면으로 노출된 상기 흑연 원판을 태워서 없애는 단계를 수행하여 하나의 상기 SiC 적층 원판으로부터 두개의 SiC 원판을 형성하는 것일 수 있다.
상기 평탄화된 SiC 적층 원판은 도우넛 형상의 평평한 흑연 원판의 모든 면에 SiC가 적층되어 상기 흑연 원판의 외측 모서리부 및 외면에 상방향, 하방향 및 외측방향으로 라운드 형태로 돌출된 형상을 가지고 또한 상기 흑연 원판의 내측 모서리부 및 내면에 상방향, 하방향 및 내측방향으로 라운드 형태로 돌출된 형상을 가지는 평탄화되지 않은 SiC 적층 원판의 제1면 및 제2면을 연마하는 평탄화 단계를 수행함으로써 얻는 것일 수 있다.
본 발명에 따른 SiC 링의 제조장치 및 제조방법에 의하면, 도우넛 형상의 평평한 흑연 원판의 모든 면에 SiC가 적층되어 형성되는 SiC 적층 원판으로부터 도우넛 형상의 SiC 링을 간단하게 그리고 빠른 시간 내에 얻으면서도 높은 제품 수율 및 낮은 불량율을 달성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 SiC 링의 제조장치에 관한 개략적 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 SiC 링 제조장치에서 모터와 절단부재 간의 결합구조를 도시한 상세도이다.
도 3은 도 1의 SiC 링 제조장치에 적용되는 절단부재의 구조를 도시한 상세도이다.
도 4는 도 1의 SiC 링 제조장치에 적용되는 완충수단의 결합구조를 도시한 도면이다.
도 5 내지 도 9는 본 발명의 SiC 링 제조방법에 따른 각 과정에서의 재료의 상태를 도시한 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 SiC 링의 제조장치(10)는 베이스(100)에 설치된다. 베이스(100)는 고정된 형태이든 아래에 바퀴(110)가 달려있어 움직일 수 있는 것이든 상관없으며, 평평한 판상 형태로 이루어진다.
도 1에 도시된 바와 같이, 베이스(100) 상부에는 모터하우징(200)이 설치된다. 모터하우징(200)은 도 2에 상세하게 도시된 바와 같이, 내부에 모터와 모터축을 가진다. 모터축은 제1 모터축(210)과 제2 모터축(220)이 결합되어 있으며, 고정된 모터하우징(200)에 대하여 모터축이 원활하게 회전할 수 있도록 베어링(240)에 결합된다. 베어링(240)은 베어링하우징(250)에 의해 보호되고 있으며, 베어링하우징(250)은 베어링하우징커버(260)에 의해 덮여있다.
모터하우징(200)은 도 4에 도시된 바와 같이, 모터하우징 마운팅 플레이트(300)에 올려진다. 모터하우징(200)은 모터하우징(200)이 올려진다면 어떤 형상을 가지더라도 무방하지만, 원판 형상의 재료를 사용함에 따라 원판 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.
제2 모터축(220)에는 절단부재(400)가 결합하여 모터축과 함께 회전한다. 절단부재(400)는 도 3에 상세하게 도시된 바와 같이, 원판 형상으로 형성되는 절단부재 본체(410), 절단부재 본체(410) 하면으로부터 돌출된 절단날(420)을 포함한다. 절단날(420)은 절단부재 본체(410)의 중심으로부터 동심원을 이루도록 배치된 내경날(422)과 외경날(424)로 이루어진다. 여기에서 내경날(422)은 동심원 중에서 지름이 작게 형성되는 위치의 원주 상에 형성되는 것이고, 외경날(424)은 동심원 중에서 지름이 크게 형성되는 위치의 원주 상에 형성되는 것이다. 내경날(422)에 의하여 SiC 링의 내경이 형성되고 외경날(424)에 의하여 SiC 링의 외경이 형성된다. 절단부재 본체(410)는 내경날(422)의 안쪽 영역에 복수개의 구멍(430)을 가진다. 이러한 구멍(430)은 적삭유를 공급하기 위하여 형성된 것이다. 절단날(420)은 복수개의 날 절편으로 형성되며, 날 절편은 해당 원주 상에 배치된다. 내경날(422)의 절편들 사이의 간극 위치와 외경날(422)의 절편들 사이의 간극 위치는 절단부재 본체(410)의 중심으로부터 동일한 반지름 방향에 배치되는 것이 재료가 절삭될 때 발생하는 미세한 가루의 배출에 바람직하다.
절단부재(400) 아래에서 베이스 상에는 재료 마운팅 플레이트(500)가 설치된다. 재료 마운팅 플레이트(500)는 원판 형상의 재료를 올려놓는데 편리하기 위하여 원판 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 도 4에 상세하게 도시된 바와 같이, 모터하우징 마운팅 플레이트(300)는 완충수단(600)에 결합된다. 완충수단(600)은 통상적으로 코일스프링으로 형성될 수 있지만, 다른 형태의 스프링 수단으로 형성되는 것도 가능하다. 스프링(600)은 완충수단 지지부재에 의하여 지지되어 베이스(100) 및 모터하우징 마운팅 플레이(300) 간을 완충하게 된다. 본 발명의 제조장치에서 스프링(600)은 2개 사용되는 것이 적당하다. 완충만을 위해서는 3개 또는 그 이상의 스프링(600)이 사용되는 것이 좋지만, 재료를 재료 마운팅 플레이트(500)에 올려놓는 작업을 수행하기에는 2개의 스프링(600)이 사용되는 것이 좋다.
완충수단 지지부재는 상부 완충수단 지지부재(610)와 하부 완충수단 지지부재(620)로 이루어진다. 상부 완충수단 지지부재(610)는 모터하우징 마운팅 플레이트(300)에 결합하고, 하부 완충수단 지지부재(620)는 베이스(100) 상에 설치된다. 그리하여 스프링(600)은 상부 완충수단 지지부재(610)와 하부 완충수단 지지부재(620) 사이에 결합하고, 모터하우징 마운팅 플레이트(300)의 상하방향 진동을 완충하게 된다. 스프링(600)에 의한 완충작용을 용이하게 하기 위하여, 코일 스프링(600)의 중앙 통공에는 완충수단 가이드부재(630)가 끼워진다. 완충수단 가이드부재(630)는 봉형상으로 형성되며 하부 완충수단 지지부재(610)에 수직하게 결합한다. 상부 완충수단 지지부재(610)에는 완충수단 가이드부재(630)가 관통하는 통공이 형성되어 있고, 그러한 통공에는 완충수단 가이드부재(630)가 끼워진다. 그리하여, 상부 완충수단 지지부재(610)는 완충수단 가이드부재(630)를 따라 수직하게 상하방향으로 진동하게 되며, 스프링(600)에 의하여 그러한 상하방향 진동이 완충된다.
본 발명의 SiC 링 제조장치(10)는 또한 도 1에 도시된 바와 같이, 모터하우징(200) 및 모터하우징에 연결된 절단부재(400)의 위치를 상하방향으로 수동으로 변경하기 위하여 핸들(710), 핸들 베이스(720), 고정축 브라켓(730), 고정축 하부 브라켓(740), 이동축 브라켓(750), 절삭유 받이(760) 등을 포함한다. 도 4에는 완충수단(600)의 결합구조를 더욱 명확하게 보이기 위하여, 핸들(710), 핸들 베이스(720), 고정축 브라켓(730), 고정축 하부 브라켓(740), 이동축 브라켓(750), 절삭유 받이(760) 등의 도시가 생략되어 있다.
상기한 구성을 가지는 본 발명의 SiC 링 제조장치(10)는 절단부재(400)가 회전하여 내경날(422)과 외경날(424)이 동시에 재료를 수직으로 절삭할 때 완충수단(600)에 의하여 절단부재(400)가 상하방향의 힘에 대하여 완충되기 때문에 재료에 상하방향으로 무리한 힘을 가하지 않게 되므로 절삭과정 중에 재료가 파손되는 일이 없게 된다. 만약 본 발명에서 완충수단(600)이 없다면 절단부재(400)를 제자리에서 회전만 하도록 설정하더라도 상하방향 진동에 의하여 재료에 상하방향으로 무리한 힘이 가해지게 되고 그러면 취성이 큰 SiC와 같은 재료는 절삭과정 중에 쉽게 깨어질 수 있다.
이제, 도 5 내지 도 9를 참조하여 본 발명에 따른 SiC 링의 제조방법을 설명한다.
도 5에는 본 발명에 따른 제조방법에서 사용되는 원료의 형상을 나타낸 도면이다. 도 5에서 위 그림은 평면도이고, 아래 그림은 A-A 선을 따라 절단한 절단단면도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 SiC 링 제조방법에서 사용되는 원료는 도우넛 형상의 평평한 흑연(graphite) 원판(1)의 모든 면에 화학적 기상증착법에 의하여 SiC(2)를 적층하여 얻은 것이다. 화학적 기상증착법에 의하여 SiC를 적층하는 방법은 특허등록 제10-1178184호의 명세서에 상세하게 설명되어 있어 있다.
화학적 기상증착법에 의하여 도우넛 형상의 평평한 흑연 원판의 모든 면에 SiC를 적층하면, 도 5에 도시된 바와 같이, 도우넛 형상 원판의 안쪽 및 바깥쪽 모서리 부분과 측면 부분에서 SiC는 평면적으로 적층되지 않고, 라운드 형상으로 적층된다. 따라서, SiC 적층 원판 원재료는 상면과 하면이 그 모서리 부근에서 평면으로 형성되지 못하고 약간 돌출된 형상을 가지게 된다. 따라서, 본 발명의 SiC 링 제조방법에서는, 먼저 도우넛 형상의 SiC 적층 원판에 대한 평탄화 작업을 먼저 수행한다. 이러한 평탄화 작업은 통상적인 연마장치를 사용하여 연마함으로써 수행될 수 있다.
도 6에는 평탄화 작업이 완료된 평탄화 SiC 적층 원판의 형상(절단단면도)이 도시되어 있다. 이러한 재료에 대하여 수직 절단단계를 수행한다. 수직 절단단계는 상기에서 설명한 본 발명의 SiC 제조장치(10)를 사용하여 수행된다. 절단되어야 할 내경 절삭위치 및 외경 절삭위치가 제1면 및 제2면에 서로 반대방향으로 화살표로 표시되어 있다. 이것은 아래에서 더욱 상세하게 설명하는 바와 같이, 내경날(422)과 외경날(424)에 의한 동시적 절단과정이 서로 반대방향으로 두 단계에 걸쳐서 이루어짐을 의미한다.
먼저 평탄화된 SiC 적층 원판의 제1면으로부터 상기한 본 발명의 SiC 제조장치(10)를 사용하여 수직 절단단계를 수행한다. 이때, 내경날(422)과 외경날(424)은 동시에 회전하는데, SiC 적층 원판의 내부에 심어진 흑연 원판(1)에 도달할 때까지 수직 절단을 계속하게 된다.
수직 절단단계에서 절단부재(400)는 회전만 하도록 설정되어 있고 하방향으로 진행하도록 설정되어 있지는 않다. 그래서 절단부재(400)를 SiC 적층 원판에 밀착시킨 상태에서 절단부재(400)를 회전시키면 SiC 적층 원판의 표면에서 절삭이 시작된다. 그런데, 모터 작동시에 작지만 상하방향으로 진동이 발생하고 그러한 진동에 의하여 절단부재(400)는 SiC 적층 원판의 표면으로부터 어느 정도의 깊이까지 절삭을 하게 된다.
만약 본 발명의 제조장치(10)에서와 같은 완충수단(600)이 없다면, 절단부재(400)를 SiC 적층 원판의 표면에 너무 밀착시킨 상태에서 수직 절단단계를 수행하면 발생하는 상하진동이 SiC 적층 원판에 무리한 힘으로 작용하여 SiC 적층 원판이 깨어질 수 있다. 반면에 본 발명의 제조장치(10)에서와 같은 완충수단(600)이 없는 상태에서 절단부재(400)를 SiC 적층 원판의 표면에 너무 느슨하게 접촉시킨 상태에서 수직 절단단계를 수행하게 되면 SiC 적층 원판의 깨어짐은 방지할 수 있지만, 실질적인 절삭이 이루어지지 않는다.
한편, 본 발명의 제조장치(10)는 수직 절단단계에서 발생하는 상하진동이 완충수단(600)에 의하여 완충되므로 SiC 적층 원판에 무리한 힘이 가해지는 것이 방지되어 SiC 적층 원판이 수직 절단과정 중에 깨어지는 일이 없게 된다.
본 발명의 제조장치(10)는 절단부재(400)가 SiC 적층 원판의 표면에 말착된 상태에서 작동하면 SiC 적층 원판의 표면으로부터 소정 깊이까지 절삭과정을 수행하게 된다. 그러면 SiC 적층 원판의 표면에는 소정 깊이의 원주 형상 홈이 형성된다. 그런 후에는 절단부재(400)는 SiC 적층 원판에 대한 절삭없이 회전만 하게 된다. 그러면, 작업자는 수동으로 절단부재(400)를 아래로 약간 이동시켜 SiC 적층 원판에 형성된 원주 형상 홈에 삽입하고 절단부재(400)를 다시 회전시켜 절삭과정을 계속한다. 그러면, SiC 적층 원판에 형성된 원주 형상 홈의 깊이는 더욱 깊게 형성되고, 이러한 과정은 원주 형상 홈의 깊이가 흑연 원판에 도달할 때까지 계속된다. 작업자는 흑연 재료와 SiC 재료는 경도에서 큰 차이를 가지기 때문에 절단부재(400)가 SiC층(2)에 있는지 아니면 흑연 원판층(1)에 도달하였는지를 감각적으로 알 수 있다. 또한 본 발명의 제조장치(10)에서 절단부재(400)의 절삭위치 재조정작업을 자동화하는 경우라도 재료에 대한 경도 차이를 센싱함으로써 현재 절단부재(400)의 절삭위치를 어렵지 않게 파악할 수 있다.
절단부재(400)를 아래로 약간 내려서 절삭위치를 재조정하는 과정은 작업자에 의한 수동으로 진행될 경우 절단부재(400)의 회전은 멈춘 상태에서 이루어지는 것이 바람직하다. 회전을 멈추지 않은 상태에서 절삭위치를 재조정하는 것은 작업자의 약간의 실수에 의해서도 작업불량이 발생할 염려가 있을 뿐만 아니라 작업자가 SiC 적층 원판의 표면 및 원주 형상 홈에 절단부재(400)를 적당한 밀착력으로 접촉시키는 것이 용이하지 않을 염려가 있다. 한편, 절삭위치 재조정 과정을 자동화하는 경우라도 절삭위치 재조정 과정은 절단부재(400)의 회전을 멈춘 상태에서 이루어지는 것이 바람직하다.
SiC 적층 원판의 제1면에서 원주 형상 홈의 깊이가 흑연 원판에 도달한 후에는 SiC 적층 원판을 뒤집어 SiC 적층 원판의 제2면을 절단부재(400)에 밀착시킨 후에 상기와 동일한 작업을 반복한다. 그러면, 도 7과 같은 형상의 SiC 적층 원판을 얻게 된다. 즉, 수직 절단단계의 수행에 의하여 SiC 적층 원판은 측면으로 흑연 원판(1)이 노출된 형상을 가지게 된다.
다음으로, 수직 절단된 SiC 적층 원판은 측면으로 노출된 흑연 원판을 수평으로 절단하게 된다. 절단은 통상적인 방법에 의하여 절단날에 의하여 수행될 수 있다. 수평절단을 수행하게 되면 SiC 적층 원판은 도 8과 같은 형상의 SiC 원판 2개로 변환된다. SiC 원판의 표면에는 수평 절단에 의하여 완전히 제거되지 않은 흑연 원판이 일부 남아 있다. 그렇게 일부 남아 있는 흑연 원판을 통상적인 연마작업에 의하여 제거하면 도 9에 도시된 바와 같은 SiC 링을 얻게 된다.
한편, 수직 절단된 SiC 적층 원판은 측면으로 노출된 흑연 원판을 태워서 없앰으로써 2개의 SiC 원판으로 변환될 수 있다. 그렇게 얻은 SiC 원판은 흑연 원판이 있던 표면을 연마함으로써 흑연 원판이 완벽하게 제거된 SiC 링으로 된다.
상기한 본 발명의 SiC 제조방법에 의하면, 외측 및 내측 모서리부 그리고 외면 및 내면에 라운드 형태로 돌출된 형상을 가지는 SiC 적층 원판 원재료를 외면 및 내면으로부터 연마하여 평평한 SiC 적층 원판을 얻는 종래기술에 비하면, SiC 링을 간단하고 빠른 시간 내에 얻을 수 있어 생산성 향상을 도모할 수 있다. 또한 본 발명의 SiC 제조방법은 SiC 적층 원판에 대한 수직 절단공정을 최적화함으로써 높은 제품 수율 및 낮은 불량율을 달성할 수 있어, 수직 절단공정을 실질적으로 산업에 적용할 수 있게 했다는 점에서 수직 절단공정을 이론적으로만 제안한 종래기술과는 구별된다.
10: SiC 링 제조장치 100: 베이스
200: 모터하우징 210: 제1 모터축
220: 제2 모터축 230: 축칼라
240: 베어링 250: 베어링하우징
260: 베어링하우징커버 300: 모터하우징 마운팅 플레이트
400: 절단부재 410: 절단부재 본체
420: 절단날 422: 내경날
424: 외경날 430: 구멍
500: 재료 마운팅 플레이트 600: 완충수단(스프링)
610: 상부 완충수단 지지부재 620: 하부 완충수단 지지부재
630: 완충수단 가이드부재

Claims (5)

  1. 도우넛 형상의 평평한 흑연(graphite) 원판의 모든 면에 SiC가 적층되고 상면(제1면)과 하면(제2면)이 평탄화된 SiC 적층 원판을 준비하는 단계;
    상기 SiC 적층 원판의 내경보다 큰 위치의 원주 형상 내경날과 상기 SiC 적층 원판의 외경보다 작은 위치의 원주 형상 외경날을 동시에 회전시켜서 상기 SiC 적층 원판의 내부에 심어진 상기 흑연 원판에 도달할 때까지 상기 SiC 적층 원판의 제1 면으로부터 수직하게 절단하는 단계; 및
    상기 SiC 적층 원판을 뒤집어 배치하고, 상기 SiC 적층 원판의 내경보다 큰 위치의 원주 형상 내경날과 상기 SiC 적층 원판의 외경보다 작은 위치의 원주 형상 외경날을 동시에 회전시켜서 상기 SiC 적층 원판의 내부에 심어진 상기 흑연 원판에 도달할 때까지 상기 SiC 적층 원판의 제2 면으로부터 수직하게 절단하는 단계를 포함하고,
    상기 SiC 적층 원판의 제1면 또는 제2면으로부터의 상기 수직절단단계는 베이스; 상기 베이스 상부에 설치되고 모터를 가지는 모터하우징; 상기 모터하우징이 올려지는 모터하우징 마운팅 플레이트; 상기 모터의 축에 연결되어 함께 회전하는 절단부재; 상기 모터하우징 마운팅 플레이트에 결합하는 상부 완충수단 지지부재; 상기 베이스 상에 설치되는 하부 완충수단 지지부재; 상기 상부 완충수단 지지부재와 상기 하부 완충수단 지지부재 사이에 결합하고 지지되어 상기 베이스와 상기 모터하우징 마운팅 플레이트 간을 완충하는 완충수단; 및 상기 베이스 상에 설치되고, 절단하여야 할 재료를 올려놓는 재료 마운팅 플레이트를 포함하고, 상기 절단부재는 상기 모터축에 결합하여 회전하는 절단부재 본체, 상기 절단부재 본체 하면으로부터 돌출되고 상기 절단부재 본체의 중심으로부터 동심원을 이루도록 배치된 내경날 및 외경날을 포함하는 것을 특징으로 하는 SiC 링의 제조장치를 사용하여 수행되는 것으로서,
    상기 외경날 및 상기 내경날을 가지는 상기 절단부재가 상기 SiC 적층 원판의 제1면 또는 제2면 표면에 접촉한 제1 위치에서 상기 절단부재를 회전시켜 상기 SiC 적층 원판의 SiC층의 일부를 절삭하여 상기 SiC 적층 원판에 원주 형상의 홈을 형성하는 단계;
    상기 절단부재를 내려서 상기 SiC 적층 원판에 형성된 원주 형상의 홈에 삽입된 제2 위치에서 상기 절단부재를 회전시켜 상기 원주 형상의 홈에서 상기 SiC 적층 원판의 SiC층의 일부를 절삭하여 상기 SiC 적층 원판에 형성된 원주 형상의 홈의 깊이를 더욱 깊게 형성하는 단계; 및
    상기 절단부재가 상기 SiC 적층 원판의 내부에 심어진 상기 흑연 원판에 도달할 때까지 원주 형상의 홈의 깊이를 더욱 깊게 형성하는 상기 단계를 반복하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 SiC 링의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 SiC 링 제조장치에서 상기 내경날 및 상기 외경날은 복수개의 날 절편이 해당 원주 상에 배치되어 형성되는 것임을 특징으로 하는 SiC 링의 제조방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 SiC 링 제조장치에서 상기 내경날의 절편들 사이의 간극 위치 및 상기 외경날의 절편들 사이의 간극 위치는 상기 절단부재 본체의 중심으로부터 동일한 반지름 방향에 배치되는 것임을 특징으로 하는 SiC 링의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 절단된 SiC 적층 원판에서 측면으로 노출된 상기 흑연 원판을 수평으로 절단함으로써 상기 SiC 적층 원판의 수평절단을 완료하는 단계 또는 상기 절단된 SiC 적층 원판에서 측면으로 노출된 상기 흑연 원판을 태워서 없애는 단계를 수행하여 하나의 상기 SiC 적층 원판으로부터 두개의 SiC 원판을 형성하는 것임을 특징으로 하는 SiC 링의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 평탄화된 SiC 적층 원판은 도우넛 형상의 평평한 흑연 원판의 모든 면에 SiC가 적층되어 상기 흑연 원판의 외측 모서리부 및 외면에 상방향, 하방향 및 외측방향으로 라운드 형태로 돌출된 형상을 가지고 또한 상기 흑연 원판의 내측 모서리부 및 내면에 상방향, 하방향 및 내측방향으로 라운드 형태로 돌출된 형상을 가지는 평탄화되지 않은 SiC 적층 원판의 제1면 및 제2면을 연마하는 평탄화 단계를 수행함으로써 얻는 것임을 특징으로 하는 SiC 링의 제조방법.
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