KR102132251B1 - 실린더 또는 링 형태의 보론카바이드 소결체 제조방법 및 이를 이용한 플라즈마 장치용 엣지링 제조방법 - Google Patents

실린더 또는 링 형태의 보론카바이드 소결체 제조방법 및 이를 이용한 플라즈마 장치용 엣지링 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 플라즈마 에칭 공정에 사용되는 플라즈마 장치 내의 커버링 어셈블리의 구성요소 중, 특히 엣지링 제조를 위해, 실린더 또는 링 형태의 보론카바이드 소결체를 제조함으로써, 진공 분위기를 원활히 형성하고, 제품 내부의 기공을 효과적으로 제거함으로써 결함률을 감소시키며, 공정의 경제성과 효율을 향상시킨 실린더 또는 링 형태의 보론카바이드 소결체 제조방법 및 이를 이용한 플라즈마 장치용 엣지링 제조방법을 제공한다.

Description

실린더 또는 링 형태의 보론카바이드 소결체 제조방법 및 이를 이용한 플라즈마 장치용 엣지링 제조방법{METHOD OF MANUFACTURING A CYLINDER OR A RING TYPE BORON CARBAIDE SINTERED BODY AND METHOD OF MANUFACTURING A EDGE RING FOR PLASMA DEVICE USING THEREOF}
본 발명은 실린더 또는 링 형태의 보론카바이드 소결체 제조방법 및 이를 이용한 플라즈마 장치용 엣지링 제조방법에 관한 것이다.
플라즈마 에칭이란, 상부 및 하부에 전극을 구성하고, 이들 전극 간에 발생하는 수직전계 작용으로 플라즈마 이온을 가속함으로써 얻는 이온의 화학반응과 운동에너지를 통해 기판을 에칭하는 기술을 의미한다.
일반적으로 플라즈마 에칭이 실시되는 플라즈마 장치(챔버)는 상부 전극(10)과 하부에 전극을 포함하는 정전 척(20), 그리고 플라즈마 공정 챔버 내에서 발생하는 플라즈마로부터 정전 척(20)을 보호하도록 정전 척(20)을 둘러싸는 커버링(40)으로 구성되며, 반도체 웨이퍼 혹은 유리 기판 등과 같은 기판(30)은 정전 척(20)의 상부 표면에 지지된다. 이러한 구성에 의해 상부 전극(10)과 하부의 정전 척(20) 사이에 전원이 인가됨에 따라 전계효과에 의해 플라즈마 공정 챔버 내에 플라즈마(P)가 발생하여 이온들이 정전 척(20)을 향하는 방향으로 입사되며, 플라즈마 이온의 화학 반응 및 운동에너지를 이용하여 기판(30) 상에 에칭이 실시되는 것이다.
한편, 정전 척을 둘러싸는 커버링 어셈블리는 엣지링 하부면에 결합홈을 형성하고 여기에 전극링이 결합되도록 하는 구성을 가질 수 있으며, 상기 엣지링은 정전 척의 상부 표면에 지지되는 기판의 측면을 둘러싸는 구성으로, 정전 척에 의해 지지되는 기판과 동일한 높이를 유지할 수 있는 규격 및 환형의 입체적인 형상으로 제작될 수 있다.
한편, 플라즈마 장치의 커버링 어셈블리의 구성요소 중 하나인 엣지링은 보론카바이드 재질로 제조될 수 있다는 점이 알려져 있고, 종래 기술에 따르면 상기 엣지링은 보론카바이드 분말의 소결 과정을 통해 벌크(bulk) 형태로 제조하는 것이 일반적이었다.
그러나, 이렇게 벌크 형태로 제조하는 경우, 플라즈마 장치의 엣지링 제조를 위한 대면적 보론카바이드 소성 과정에서 가압하중의 증가로 소성장비의 임계점 혹은 그 이상까지 가압해야해 장비 최대치까지 가압하여도 소성 시 단위면적당 압력이 낮아 제품 내부의 기공 제거가 용이하지 않아, 결함률이 증가하는 문제점이 존재하였다. 또한, 벌크 형태로 성형된 보론카바이드 소결체를 엣지링 형태로 가공하는 과정에서 많은 부분의 보론카바이드가 버려지는 문제점이 있었으며, 상기 추가적인 가공 과정에 의해 공정의 효율성도 현저히 떨어지는 문제점이 있었다.
본 발명자들은 상기 문제점에 착안하여, 벌크 형태가 아닌 실린더 또는 링 형태로 보론카바이드 소결체를 제조함으로써, 플라즈마 장치용 엣지링 제조 시, 보론카바이드 소결 과정에서 진공 분위기 형성 및 제품 내부 기공제거율을 향상시켜 제품 결함을 최소화하고, 복잡한 성형과정을 단순화함으로써, 원료 사용량을 현저히 감소시키고, 공정의 효율성을 향상시킬 수 있다는 점을 확인하고 본 발명을 완성하였다.
본 발명은, 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 플라즈마 에칭 공정에 사용되는 플라즈마 장치 내의 커버링 어셈블리 중 엣지링 제조를 위해, 실린더 또는 링 형태의 보론카바이드 소결체를 제조함으로써, 진공 분위기를 원활히 형성하고, 제품 내부의 기공을 효과적으로 제거함으로써 결함률을 감소시키며, 공정의 경제성과 효율을 향상시킨 실린더 또는 링 형태의 보론카바이드 소결체 제조방법 및 이를 이용한 플라즈마 장치용 엣지링 제조방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에서는, 보론카바이드(B4C) 분말을 몰드(mold) 내에 장입하고, 1900 내지 2100℃ 범위의 온도 및 150kgf/cm2 내지 220kgf/cm2 압력 조건으로 1축 가압하여 실린더 또는 링 형태의 소결체를 형성하는 단계를 포함하는, 보론카바이드 소결체 제조방법을 제공한다.
본 명세서에서는, 상기 방법으로 제조한 보론카바이드 소결체로서, 상기 보론카바이드 소결체는 내부에 중공(hole)을 포함하는 실린더(cylinder) 또는 링(ring) 형태인, 보론카바이드 소결체를 제공한다.
본 명세서에서는, 상기 보론카바이드 소결체 제조방법에 따라 얻어진 실린더 또는 링 형태의 보론카바이드 소결체를 몰드로부터 탈형하고, 절삭하는 단계를 더 포함하는, 플라즈마 장치용 엣지링 제조방법을 제공한다.
본 명세서에서는, 상기 방법으로 제조한 플라즈마 장치용 엣지링으로서, 상기 플라즈마 장치용 엣지링은 보론카바이드 소결체 밀도가 2.45 내지 2.53 범위인, 플라즈마 장치용 엣지링을 제공한다.
본 발명에 따라, 플라즈마 장치용 엣지링에 사용되는 보론카바이드 소결체는 종래 기술에 따라 제조되는 플레이트(plate) 또는 블록(block)과 같은 벌크(bulk) 형태가 아닌, 내부에 중공(hole)을 포함하는 실린더 또는 링 형태로 제조된다. 따라서, 보론카바이드 소결 과정에서 진공 분위기 형성 및 제품 내부 기공제거율을 향상시켜 제품 결함을 최소화할 수 있다.
또한, 종래 기술에 따른 플레이트(plate) 또는 블록(block) 형태의 소결체는 엣지링 제조를 위해 별도의 코어링(coring) 공정 또는 가공 툴(tool)을 이용하여 내부의 일정한 면적을 제거하는 공정이 요구되는데, 본 발명에 따라 보론카바이드 소결체를 제조하는 경우, 플라즈마 장치용 엣지링 제조 시 복잡한 성형과정을 단순화함으로써, 원료 사용량을 현저히 감소시킨다. 특히, 소결체를 링 형태로 제작하는 경우 상기 공정이 필요하지 않아 공정의 효율성을 향상시킬 수 있게 되며, 실린더(cylinder) 형태로 제조하는 경우 와이어 컷팅을 이용하여 동시에 여러 개의 링 형태의 엣지링을 생산할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 일반적인 플라즈마 장치(챔버)의 예시적인 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 종래 기술에 따른 일반적인 보론카바이드 소결체 제조 공정에 사용되는 몰드 형태를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 실린더 또는 링 형태 보론카바이드 소결체 제조과정에서 사용되는 몰드 형태를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 실린더 또는 링 형태 보론카바이드 소결체 제조과정에서 사용되는 몰드 형태를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 실린더 또는 링 형태 보론카바이드 소결체 제조과정에서 사용되는 몰드 형태를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 기재를 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 기재의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도 1을 참조하면 일반적인 플라즈마 장치(챔버)는 상부 전극(10)과 하부에 전극을 포함하는 정전 척(20), 그리고 플라즈마 공정 챔버 내에서 발생하는 플라즈마로부터 정전 척(20)을 보호하도록 정전 척(20)을 둘러싸는 커버링 어셈블리(40)으로 구성되며, 반도체 웨이퍼 혹은 유리 기판 등과 같은 기판(30)은 정전 척(20)의 상부 표면에 지지될 수 있다.
전술한 구성과 같이, RF 전원을 인가함으로써 플라즈마 상태의 반응가스를 사용하여 반도체 기판을 식각하기 위한 장치는 미국 등록특허 5,259,922호 등 이미 다수의 선행기술문헌에 개시되어 있으며, 따라서 본 명세서에서는 플라즈마 공정 챔버의 동작 챔버의 동작 원리에 대하여 상세히 설명하지 않더라도 통상의 기술자는 본 발명이 적용되는 일반적인 플라즈마 공정 챔버의 구조를 통해 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
상기 플라즈마 공정 챔버 내에는 상부 전극(10)과 정전 척(20)이 마련된다. 정전 척(20)은 상단 표면(22)에 지지되는 기판(30)을 고정하도록 구성되고, 상단 표면(22)은 환형의 형상을 갖도록 구성된다. 그리고 상단 표면으로부터 단턱진 부분이 환형 스텝(24)을 이루도록 구성된다.
상기 플라즈마 공정 챔버 내 커버링 어셈블리(40)는 정전 척(20)의 환형 스텝(24)에 배치되어 정전 척(20)을 둘러싸도록 구성되며, 기본적으로 전기적으로 비절연성 물질로 제작되어 플라즈마 공정 챔버 내 플라즈마 반응(P-E)으로부터 정전 척(20)을 보호하는 기능을 갖는다.
상기 커버링 어셈블리는 엣지링(600)과 전극링(700)을 포함할 수 있다. 상기 엣지링은 정전 척(20)의 환형 스텝(24)에 배치되어 정전 척(20)의 측면을 둘러싸도록 구성되며, 환형의 입체적인 형상을 가질 수 있다. 한편, 엣지링은 정전 척(20)의 상부 표면(22)에 지지되는 기판(30)의 측면을 둘러싸도록 구성될 수 있으며, 이때 엣지링은 정전 척(20)에 지지되는 기판(30)과 동일한 높이를 유지할 수 있는 규격으로 제작될 수 있다.
한편, 상기 커버링 어셈블리의 구성요소 중 하나인 엣지링은 일반적으로 석영(쿼츠) 재질로 제작되거나 보론카바이드(boron carbide) 재질로 제작될 수 있는 것으로 알려져 있다. 특히, 종래 기술에 따르면 상기 엣지링은 보론카바이드 분말의 소결 과정을 통해 벌크(bulk) 형태, 더욱 구체적으로는 플레이트(plate) 또는 블록(block) 형태로 제조하는 것이 일반적이었다(도 2 참조). 이렇게 벌크 형태로 제조하는 경우, 플라즈마 장치의 엣지링 제조를 위한 대면적 보론카바이드 소성 과정에서 가압하중의 증가로 소성장비의 임계점 혹은 그 이상까지 가압해야해 장비 최대치까지 가압하여도 소성 시 단위면적당 압력이 낮아 제품 내부의 기공 제거가 용이하지 않아, 결함률이 증가하는 문제점이 존재하였다. 또한, 벌크 형태로 성형된 보론카바이드 소결체를 엣지링 형태로 가공하는 과정에서 많은 부분의 보론카바이드가 버려지게 되어 경제성이 떨어지는 문제점이 있었으며, 상기 추가적인 가공 과정에 따른 공정의 효율성도 현저히 떨어지는 문제점이 있었다.
본 발명자는, 상기와 같은 문제점에 착안하여, 플라즈마 에칭 공정에 사용되는 플라즈마 장치 내의 커버링 어셈블리의 구성요소 중 특히, 엣지링 제조를 위해, 벌크 형태가 아닌 실린더 또는 링 형태로 보론카바이드 소결체를 제조함으로써, 플라즈마 장치용 엣지링 제조 시, 보론카바이드 소결 과정에서 진공 분위기 형성 및 제품 내부 기공제거율을 향상시켜 제품 결함을 최소화하고, 복잡한 성형과정을 단순화함으로써, 원료 사용량을 현저히 감소시키고, 공정의 효율성을 향상시킬 수 있다는 점을 실험을 통하여 확인하고, 본 발명을 완성하였다.
보론카바이드 소결체 제조방법
구체적으로, 본 발명의 일실시예에 따른 보론카바이드 소결체 제조방법은 보론카바이드(B4C) 분말을 몰드(mold) 내에 장입하고, 1900 내지 2100℃ 범위의 온도 및 150kgf/cm2 내지 220kgf/cm2 압력 조건으로, 더욱 상세하게는 2100℃ 온도 및 186 kgf/cm2 압력 조건으로 1축 가압하여 실린더 형태의 소결체를 형성한다.
보론카바이드는 다이아몬드, 큐빅 보론 나이트라이드에 이어 세번째로 높은 강도를 가지는 재료로서, 내화학성 및 내침식성이 우수한 것으로 알려져 있다. 특히, 보론카바이드는 높은 공유 결합성으로 인한 결합력에 의해 플라즈마 내식성이 우수하다. 본 발명에서 사용되는 보론카바이드는 분말(powder) 형태일 수 있으며, 미리 준비된 몰드(mold) 내에 장입한 후, 1900 내지 2100℃ 범위의 온도 및 150kgf/cm2 내지 220kgf/cm2 압력 조건으로 1축 가압하여 실린더 형태의 소결체로 제조하게 된다.
한편, 상기 단계에서 사용되는 몰드는 실린더 형태의 소결체를 제조하기 위한 구성으로서, 일례로 그라파이트(graphite) 재질인 것이 사용될 수 있으며, 구체적으로 코어(core), 다이(die), 슬리브(sleeve) 및 펀치(punch) 중 선택되는 1종 이상의 구성요소를 포함하는 것일 수 있다. 한편, 다이는 상부 베이스 및 하부 베이스로 구성되는 것일 수 있다.
더욱 상세하게는 도 3 내지 5를 참조하면, 몰드는 상부 다이(베이스) 및 하부 당(베이스) 사이에 배치되는 것으로서, 상기 몰드는 슬리브, 내부 슬리브, 코어, 상부 펀치 및 하부 펀치 중 선택되는 1종 이상의 구성요소를 포함하는 것일 수 있다. 상기 슬리브는 각도가 형성된 원형일 수 있으며, 여러 조각의 분할 슬리브를 포함하는 것일 수 있다. 한편, 상기 몰드에 있어서 슬리브는 소결체의 탈형를 용이하게 하기 위해 구비되는 것으로서 다이와 소결체의 직접적인 접촉이 없게 하며 분리가 용이하고 교체가 가능한 특징이 존재하며, 내부 슬리브 또한 다이와 소결체의 직접적인 접촉이 없게 하며 분리가 용이하고 교체가 가능한 특징이 존재한다. 또한, 코어는 내부 슬리브를 고정하기 위해 구비되는 것으로서 소결체 냉각에 따른 열팽창 차이에서 오는 결함을 감소시키는 특징이 존재하며, 펀치는 상부 펀치 및 하부 펀치로 구분할 수 있고, 상기 펀치는 실린더 또는 링 형태의 소결체를 제조하기 위해 구비되는 것으로서 목적하는 소결체의 형태가 실린더 형태인지 또는 링 형태인지에 따라 상부 펀치와 하부 펀치 간의 간격을 조절할 수 있게 구비된다.
구체적으로 본 발명의 일실시예에 따른 몰드는 상부 다이(베이스) 및 하부 다이(베이스) 사이에 배치되며, 내부 슬리브, 코어, 상부 펀치 및 하부 펀치를 포함하는 것일 수 있다(도 3).
본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 몰드는 상부 다이(베이스) 및 하부 다이(베이스) 사이에 배치되며, 슬리브, 내부 슬리브, 코어, 상부 펀치 및 하부 펀치를 포함하되, 상기 코어 내부에 홀(hole)이 형성된 것일 수 있다(도 4). 한편, 상기와 같이 코어 내부에 홀(hole)이 형성되는 경우 소결체 소결 후 냉각 시 수축스트레스를 감소시켜 소결체의 결함을 감소시키는 효과가 존재할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 몰드는 상부 다이(베이스) 및 하부 다이(베이스) 사이에 배치되며, 내부 슬리브, 코어, 상부 펀치 및 하부 펀치를 포함하되, 상기 코어가 4분할 형태로 형성된 것일 수 있다(도 5). 한편, 상기와 같이 코어가 4분할 형태로 형성되는 경우 내부의 코어 탈형이 용이하여 소결체의 결함 즉, 탈형시 소성체 파손 방지 억제 및 감소시키는 효과가 존재할 수 있다.
한편, 상기 몰드의 구성요소 중 코어, 다이, 슬리브 및 펀치 중 선택되는 1종 이상의 몰드 구성요소에 카본 시트(미도시)를 추가로 구비할 수 있으며, 상기 카본 시트는 탈형을 쉽게 하고, 오염을 방지하며, 열팽창을 맞추기 위해 구비되는 것으로서, 구체적으로 0.5mm 내지 5mm 두께 범위의 카본 시트가 사용될 수 있다.
한편, 상기 카본 시트는 hot press 성형 시 사용 되는 것으로 탈형의 용이 하고 다양한 시료를 사용함에 있어 오염의 방지 및 mold와 시료의 반응으로 인한 접합의 문제 해결 기능이 있다.
이상으로 설명한 본 발명의 일실시예에 따른 보론카바이드 소결체 제조방법에 따라 제조된 보론카바이드 소결체는 내부에 중공(hole)을 포함하는 실린더 또는 링 형태를 가질 수 있고, 상기 소결체는 플라즈마 장치(챔버)의 엣지링으로 활용될 수 있다. 또한, 상기 방법에 따라 제조되는 보론카바이드 소결체는 밀도가 2.45 내지 2.53, 더욱 상세하게는 2.51로서, 이론에 가까운 소결체 밀도를 가지며, 상기와 같은 밀도를 가짐으로써 이론 밀도에 근사하여 내부 결함이 없고, 내화학성 및 내침식성이 효과적으로 발현되는 효과가 있다.
플라즈마 엣지링 제조방법
상술한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 보론카바이드 소결체는 플라즈마 장치용 엣지링으로서 활용될 수 있다. 구체적으로 본 발명에 따른 플라즈마 장치용 엣지링 제조방법은, 상기 방법에 따라 얻어진 실린더 또는 링 형태의 보론카바이드 소결체를 몰드로부터 탈형하고, 절삭하는 단계를 더 포함한다.
상술한 바와 같이, 상기 몰드에 카본 시트가 추가적으로 구비되는 경우, 보론카바이드 소결체를 몰드로부터 탈형 시, 소결체나 몰드가 파손되는 것이 효과적으로 방지되게 된다. 또한, 상술한 바와 같이, 몰드 내의 코어가 4분할 형태로 형성되어 있어, 소결체의 파손이 없이 내부 코어 탈형이 용이한 효과가 있을 수 있다.
한편, 상기 단계에서 실린더 형태의 보론카바이드 소결체를 제조하는 경우, 실린더 형태의 소결체를 절삭, 구체적으로 와이어 컷팅으로 절단함으로써, 동시에 여러 개의 링 형태의 소재를 얻을 수 있게 되며, 링 형태로 소결체를 제조하는 경우, 코어링(coring) 공정이나 가공 툴(tool)을 이용하여 내부의 일정한 면적을 제거하여 링 형태로 가공하는 과정 없이도 바로 플라즈마 장치용 엣지링으로 사용하기 위해 CNC장비와 MCT 장비를 이용하여 내경, 외경, 두께, 단차 등 형상가공 후 반도체 기판 안착부 폴리싱 공정을 진행하여 엣지링으로 활용이 가능하게 되고, 따라서 절단 공구의 수명 연장도 기대할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 보론카바이드 소결체를 제조하는 경우, 목적하는 소결체 사이즈에 따라 일부 달라질 수 있으나, 종래 기술에 따라 플레이트(plate) 또는 블록(block) 형태 등 벌크(bulk) 형태로 소결체를 제조하는 공정 대비 약 50%이상의 원료 물질(보론카바이드 분말)을 절감할 수 있는 효과가 존재한다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 보론카바이드 소결체를 이용하여 제조한 플라즈마 장치용 엣지링은 보론카바이드 소결체 밀도가 2.49 내지 2.53 범위, 더욱 상세하게는 2.51로서, 이론에 가까운 소결체 밀도를 가지며, 상기와 같은 밀도를 가짐으로써 이론 밀도에 근사하여 내부 결함이 없고, 내화학성 및 내침식성이 효과적으로 발현되는 효과가 있다.
실시예
실시예 1
본 발명에 따라 보론카바이드 분말 2,500 g을 다이, 상부 펀치, 하부 펀치, 슬리브(내부 슬리브 포함), 코어(4분할)로 구성되는 몰드 내에 장입하고, 2100℃의 온도 및 단위압력 186 kgf/cm2의 압력 조건으로 핫프레스(1축 가압)하여 승온 및 유지시간 포함 10시간 이상(냉각시간 별도)을 거친 후, 링 형태의 보론카바이드 소결체를 제조하였다.
비교예 1
종래 기술에 따라 보론카바이드 분말 2,500 g을 다이, 상부 펀치, 하부 펀치, 코어로 구성되는 몰드 내에 장입하고, 2100℃의 온도 및 단위압력 186 kgf/cm2의 압력 조건으로 핫프레스(1축 가압)하여 승온 및 유지시간 포함 10시간 이상(냉각시간 별도)을 거친 후, 링 형태의 보론카바이드 소결체를 제조하였다.
비교예 2
종래 기술에 따라 보론카바이드 분말 2,200g을 다이, 상부 펀치, 하부 펀치로 구성되는 몰드 내에 장입하고, 2,000℃의 온도, 단위압력 119 kgf/cm2의 압력 및 승온 및 유지시간 포함 10시간 이상(냉각시간 별도) 핫프레스(1축 가압)하여 플레이트(plate) 형태의 직경 400mm 보론카바이드 소결체를 제조하였다.
비교예 3
종래 기술에 따라 보론카바이드 분말 1,200g을 다이, 상부 펀치, 하부 펀치로 구성되는 몰드 내에 장입하고, 2,000℃의 온도 및 단위압력 186 kgf/cm2의 압력 조건으로 핫프레스(1축 가압)하여 블록(block) 형태의 직경 320mm 보론카바이드 소결체를 제조하였다.
실험 1: 슬리브 유무의 차이
실시예 1과 비교예 1에 따라 제조된 보론카바이드 소결체를 내경 285 X 외경 350 X 길이 30 mm 의 엣지링으로 제조한 경우, 소결체 탈형을 실험하였다. 탈형은 몰드를 충분히 냉각한 후 상부 베이스를 제거한 후 몰드를 제거한 후 몰드 슬리브를 분리하고 별도의 지그를 이용하여 펀치 하를 잡고 지상에서 약간 들어 올린 후 내부 코어 힘을 가해 코어가 헐거워지면 코어와 슬리브를 제거한 후 상부 펀치를 분리 후 제품을 회수한다.
실시예 1에 따라 제조된 제품의 경우 탈형 과정에서 제품이 손상이 없이 탈형이 진행 되었다. 반면, 비교예 1 의 경우 탈형 과정에서 제품의 끼임 현상등이 발생하고 탈형 후 제품 손상이 발생하였다.
이러한 실험 결과를 참조하면, 비교예 1에 따라 소결체를 제조하는 경우, 소결체 손상으로 인한 수급율이 떨어 지며 제품 가공에 있어서 문제점이 발생되었으며, 제품 탈형 시 수축 스트레스로 인한 마찰로 인한 mold의 구성품에 손상이 발생하는 것을 확인할 수 있었다. 반면 실시예 1의 경우 제품 탈형 시 제품의 손상이 무의미한 수준으로 제품 가공에 있어 문제가 없었다.
실험 2: 소결체 형성 조건에 따른 소결체 밀도 변화
실시예 1 및 비교예 2 내지 3에 따라 제조된 보론카바이드 소결체를 각각 단위면적당 가압하중의 변화(비교예 2과 비교예 3) 및 소성온도의 변화(비교예 3와 실시예 1) 방법으로 실험하여 소결체의 밀도를 측정하여 다음의 표 1에 나타내었다.
Figure 112019011760436-pat00001
상기 표 1의 결과를 참조하면, 단위면적당 가압하중(압력)이 186 kgf/cm2 및 소성온도가 2,100℃ 일 때 이론밀도인 2.51에 가장 근접한 것을 확인할 수 있었다.
앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
10: 상부 전극 20: 정전 척
22: 상단 표면 24: 환형 스텝
30: 기판 40: 개수대
600: 엣지링 700: 전극링
P-E: 플라즈마 반응 영역 D: 다이(die)
200: 몰드 210: 슬리브
220: 내부 슬리브 240: 코어
250: 상부 펀치 260: 하부 펀치

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 보론카바이드(B4C) 분말을 그라파이트(graphite) 재질의 몰드(mold) 내에 장입하고, 1900 내지 2100℃ 범위의 온도 및 150kgf/cm2 내지 220kgf/cm2 압력 조건으로 1축 가압하여 내부에 중공(hole)을 포함하는 실린더(cylinder) 형태의 소결체를 형성하는 단계; 및
    상기 얻어진 실린더 형태의 보론카바이드 소결체를 몰드로부터 탈형하고, 절삭하는 단계를 포함하며,
    상기 몰드는 상부 다이 및 하부 다이 사이에 배치되며, 내부 슬리브, 코어, 상부 펀치, 하부 펀치 및 0.5 ㎜ 내지 5㎜ 두께 범위의 카본 시트를 포함하되, 상기 코어는 내부에 홀이 형성되고,
    상기 코어는 원뿔대 형상으로 형성되고 상기 코어의 중심축을 중심으로 4분할되어 서로 소정 간격 이격되도록 구비됨으로써, 상기 코어를 감싸도록 위치된 원 형상의 소결체가 상기 4분할된 코어로 인해 탈형 시 파손 및 변형을 방지하는 것을 특징으로 하는, 플라즈마 장치용 엣지링 제조방법.
  7. 제 6 항의 방법으로 제조한 플라즈마 장치용 엣지링으로서,
    상기 플라즈마 장치용 엣지링은 보론카바이드 소결체 밀도가 2.45 내지 2.53g/㎤ 범위인, 플라즈마 장치용 엣지링.
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