KR102190744B1 - 에지링의 내주면을 열가공하는 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 에지링의 내주면을 열가공하는 방법에 관한 것으로써, 적어도 2개의 서로 다른 내주면을 포함하고 석영 소재로 구비되는 에지링의 내주면을 열가공하는 방법에 있어서, 턴테이블에 상기 에지링을 탑재하는 (a)단계와, 상기 턴테이블을 회전하는 (b)단계와, 상기 내주면을 버너로 열가공하는 (c)단계와, 상기 버너로 열가공된 상기 내주면을 토치로 열가공하는 (d)단계와, 상기 턴테이블의 회전을 멈추고 상기 에지링을 제거하는 (e)단계를 통해, 에지링 내주면의 표면 거칠기 값을 일정하게 낮추는 동시에 열가공 작업 속도를 개선할 수 있는 에지링의 내주면을 열가공하는 방법에 관한 것이다.

Description

에지링의 내주면을 열가공하는 방법{Fire Polishing Method for Inner Surface of Edge Ring}
본 발명은 적어도 2개의 서로 다른 내주면을 포함하고 석영 소재로 구비되는 에지링의 내주면을 열가공하는 방법에 있어서, 회전 가능한 턴테이블과, 상기 턴테이블에 탑재되는 에지링의 내주면을 열가공하는 토치 및 버너를 통해, 에지링 내주면의 표면 거칠기 값을 효과적으로 일정하게 낮출 수 있는 에지링의 내주면을 열가공하는 방법 관한 것이다.
석영 소재로 구비되는 에지링(100)은 도 13에 도시된 바와 같이 웨이퍼(W)의 가장자리에 근접하게 위치해, 웨이퍼(W)가 플라즈마 식각될 때 플라즈마 형성 영역(167)이 웨이퍼(W) 상부에 집중적으로 형성되게 한다. 이로 인해 웨이퍼(W)의 식각 효율이 높아지고, 플라즈마에 의해 정전척(151)이 부식되는 형상이 방지 된다.
이러한 에지링과 관련된 기술이 '한국등록특허공보 제10-0293450호' 및 '한국공개특허공보 제10-2007-0010913호'에 제시되어 있다.
'한국등록특허공보 제10-0293450호'에 서술된 바와 같이, 플라즈마 식각 공정에서는 석영 소재의 쉴드 링의 표면조도가 낮을수록 플라즈마 식각에 의한 석영 파티클의 발생량이 감소하고, 쉴드 링의 표면조도가 클수록 폴리머에 대한 부착성이 좋아진다.
이로 인해 '한국등록특허공보 제10-0293450호'의 쉴드 링은 플라즈마 식각시 폴리머가 부착되는 표면의 조도는 일정범위 내에서 최대치가 되도록 하고, 플라즈마에 노출되는 표면의 조도는 최소치가 되도록 형성된다.
'한국공개특허공보 제10-2007-0010913호'의 에지링은 절연성 소재로 구비되고, 상기 에지링은 몸체와, 상기 몸체의 내주 단부에 형성되는 단차부 및 경사부를 포함한다.
상기 몸체의 상면과, 상기 단차부 및 상기 경사부 표면의 거칠기 값은 하한값을 약 2.0μm으로 하여, 플라즈마를 이용한 웨이퍼의 건식 식각시 상기 상면 및 상기 표면에 부착되는 폴리머 증착물의 박리를 막는다. 상기 표면 거칠기의 하한값에 맞는 표면은 연삭 가공을 통해 형성될 수 있다.
하지만 '한국공개특허공보 제10-2007-0010913호'는 상기 표면 거칠기의 하한값으로 인해 플라즈마 식각에 의한 석영 파티클의 발생량을 줄이는 데 한계가 있다.
에지링의 표면을 처리하는 방법이 '한국등록특허공보 제10-1118004호'에 제시되어 있다.
'한국등록특허공보 제10-1118004호'의 에지 링 등에 사용되는 석영 유리 표면을 마감하는 방법은 석영 표면을 기계적으로 연마하는 단계와, 석영 유리 표면을 화학적으로 에칭하는 단계와, 석영 유리 표면을 세정하는 단계로 구성되어 있다.
하지만 기계적인 연마로는 표면 거칠기 값을 낮추는 데 한계가 있다.
이 문제를 해결하기 위해 석영유리 부재의 표면을 열가공하여 마무리하는 방법이 '일본등록특허공보 제4393601호'에 제시되어 있다.
'일본등록특허공보 제4393601호'의 석영유리부재의 절삭 홈 표면 마무리 방법 및 자동 홈 가열 장치는, 웨이퍼 보트에 다이아몬드 휠 등의 커터로 절삭 형성된 웨이퍼 지지용 홈의 표면을 자동으로 가열하여 절삭 홈의 표면의 요철을 최소화한다.
즉, 표면을 기계적으로 연마하는 공정에 더불어 표면을 가열하여 용융시키는 공정을 통해 에지링의 표면 거칠기를 낮출 수 있다.
하지만 '일본등록특허공보 제4393601호'에는 웨이퍼 보트의 절삭 홈의 표면을 열가공하는 방법만 제시되어 있을 뿐, 에지링의 내주면을 열가공하는 방법은 제시되어 있지 않다.
또한, 기존에 행해지고 있는 에지링 내주면의 열가공 작업은 수작업으로 진행되기 때문에 에지링 내주면의 표면 거칠기 값이 전체적으로 고르지 못하고, 상기 열가공 공정에 걸리는 시간이 길다는 문제점이 있다.
한국등록특허공보 제10-0293450호 한국공개특허공보 제10-2007-0010913호 한국등록특허공보 제10-1118004호 일본등록특허공보 제4393601호
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 에지링이 탑재된 턴테이블을 회전시킨 상태에서, 상기 에지링의 내주면과 일정한 거리를 유지하고 일정한 양의 가스가 공급되는 버너 및 토치를 이용하여 상기 에지링 내주면의 표면 거칠기 값을 일정하게 낮추는 동시에, 상기 에지링 내주면 중에서 웨이퍼의 가장자리에 근접하게 위치하는 상기 내주면의 표면 거칠기 값을 최소화하여, 플라즈마 공정시 석영 파티클 발생에 의한 웨이퍼 오염을 최소화 하고, 열가공 작업의 속도를 개선할 수 있는 에지링의 내주면을 열가공하는 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 에지링의 내주면을 열가공하는 방법은 적어도 2개의 서로 다른 내주면을 포함하고 석영 소재로 구비되는 에지링의 내주면을 열가공하는 방법에 있어서, 턴테이블에 상기 에지링을 탑재하는 (a)단계와, 상기 턴테이블을 회전하는 (b)단계와, 상기 내주면을 버너로 열가공하는 (c)단계와, 상기 버너로 열가공된 상기 내주면을 토치로 열가공하는 (d)단계를 포함한다.
상기 (c)단계를 수행하기 전에 상기 버너의 노즐 끝단부가 상기 에지링의 내주면을 향하게 하는 단계를 더 포함하고, 상기 (d)단계를 수행하기 전에 상기 토치의 노즐 끝단부가 상기 에지링의 내주면을 향하게 하는 단계를 더 포함한다.
상기 (c)단계가 완료 된 후 상기 버너의 노즐 끝단부가 상기 에지링의 내주면을 향하지 않도록 하는 단계를 더 포함하고, 상기 (d)단계가 완료 된 후 상기 토치의 노즐 끝단부가 상기 에지링의 내주면을 향하지 않도록 하는 단계를 더 포함한다.
상기 버너 및 상기 토치는 점화된 상태에서 상승 또는 하강한다.
상기 내주면은 상기 내주면의 상부에 형성되고 웨이퍼의 가장자리가 배치되는 제1가공부와, 상기 제1가공부의 하부에 형성되는 제2가공부를 포함하고, 상기 버너는 상기 제2가공부를 열가공하고, 상기 토치는 상기 제1가공부를 열가공한다.
상기 버너는 상기 버너가 상기 제2가공부를 열가공할 때, 상기 버너의 노즐 방향이 상기 제2가공부의 법선 방향과 평행하고, 상기 버너의 노즐 끝단부가 상기 제2가공부의 상하방향으로의 중심을 향하도록 위치하고, 상기 버너의 노즐 끝단부가 상기 제2가공부와 일정한 거리를 유지한다.
상기 제1가공부는 내측에서 외측으로 연장되게 형성되는 수평면과, 상기 수평면의 외측에 연결되고 하부에서 상부로 갈수록 외측으로 경사지게 형성되는 제1경사면을 포함하고, 상기 토치는 상기 토치가 상기 제1가공부를 열가공할 때, 상기 토치의 노즐의 방향이 상기 수평면의 법선과 상기 제1경사면의 법선의 사이각을 이등분하는 직선과 평행하고, 상기 토치의 노즐 끝단부가 상기 수평면과 상기 제1경사면의 교선을 향하도록 위치하고, 상기 토치의 노즐 끝단부가 상기 교선과 일정한 거리를 유지한다.
상기 제1가공부는 하부에서 상부로 갈수록 외측으로 경사지게 형성되는 제2경사면을 포함하고, 상기 토치는 상기 토치가 상기 제1가공부를 열가공할 때, 상기 토치의 노즐의 방향이 상기 제2경사면 법선 방향과 평행하고, 상기 토치의 노즐 끝단부가 상기 제2경사면의 반경방향으로의 중심을 향하도록 위치하고, 상기 토치의 노즐 끝단부가 상기 제2경사면과 일정한 거리를 유지한다.
상기 버너에 의한 열가공 온도는 1700 내지 1900℃이고, 상기 토치에 의한 열가공 온도는 2000 내지 2200℃이다.
상기 버너 및 상기 토치에는 일정한 양의 산소 및 수소 가스가 공급된다.
상기 턴테이블은 등속 원운동을 한다.
상기 (c) 및 (d) 단계는 각각 상기 턴테이블이 한 바퀴 회전하는 동안 수행된다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 에지링의 내주면을 열가공하는 방법에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
열가공을 통해 에지링 내주면을 융용시킴으로써 에지링 내주면의 표면 거칠기 값을 낮춰 플라즈마 공정시 석영 파티클 발생에 의한 웨이퍼 오염을 최소화할 수 있다.
넓은 면적을 열가공할 수 있는 버너와, 좁은 면적을 열가공할 수 있는 토치를 각각 사용함으로써, 상기 버너에 의한 예열 효과로 인해 상기 토치 사용시 에지링의 표면 거칠기 값을 효과적으로 낮출 수 있다.
턴테이블이 등속도로 회전됨으로써 에지링의 내주면에 화염이 일정하게 전달될 수 있다.
버너 및 토치의 노즐 끝과 에지링 사이의 거리를 일정하게 유지함으로써 에지링의 내주면에 화염이 일정하게 전달될 수 있다.
버너 및 토치에 공급되는 산소 및 수소의 유량을 일정하게 유지함으로써 에지링이 내주면에 화염이 일정하게 전달될 수 있다.
열가공 작업을 하지 않을 때는 버너 및 토치를 에지링보다 상부에 배치함으로써, 상기 에지링을 받침대에 설치 및 제거하기가 용이해진다.
턴테이블이 회전하는 상태에서 버너 및 토치를 점화시킨 채로 내리고, 열가공 공정이 끝난 후에는 버너 및 토치를 올린 다음 소화시킴으로써, 순간적인 화염에 의해 에지링의 내주면이 오목하게 파이는 형상을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 에지링의 내주면을 열가공하는 장치의 정면도.
도 2는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 에지링의 내주면을 열가공하는 장치의 평면도.
도 3은 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 에지링의 내주면을 열가공하는 장치의 버너의 정면도.
도 4는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 에지링의 내주면을 열가공하는 장치의 토치의 정면도.
도 5는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 에지링의 내주면을 열가공하는 장치의 받침대의 정면 사시도.
도 6은 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 에지링의 내주면을 열가공하는 장치의 정면 부분 확대도.
도 7은 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 에지링의 내주면을 열가공하는 장치의 거치대의 정면도.
도 8은 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 에지링의 내주면을 열가공하는 장치의 에지링이 열가공될 때의 정면 부분 확대도.
도 9는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 에지링의 내주면을 열가공하는 장치의 에지링이 열가공될 때의 정면 부분 확대도.
도 10은 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 에지링의 내주면을 열가공하는 장치를 이용한 에지링의 내주면을 열가공하는 방법.
도 11은 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 에지링의 내주면을 열가공하는 장치를 이용하여 열가공한 에지링 내주면의 표면 거칠기 값(SA) 측정결과.
도 12는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 에지링의 내주면을 열가공하는 장치를 이용하여 열가공한 에지링 내주면의 표면 거칠기 값(SA) 측정결과.
도 13은 종래의 에지링을 구비한 건식 식각 장치의 개략적 구성도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다.
명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 에지링의 내주면을 열가공하는 방법을 설명하기에 앞서, 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 에지링의 내주면을 열가공하는 장치에 대해 설명하기로 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 에지링의 내주면을 열가공하는 장치는 적어도 2개의 서로 다른 내주면을 포함하는 에지링(100)과, 에지링(100)이 탑재되는 받침대(300)와, 받침대(300)가 설치되는 턴테이블(200)과, 턴테이블(200)을 회전시키는 구동부(240) 및 상기 내주면을 열가공할 수 있는 버너(400) 및 토치(500)를 포함한다.
에지링(100)은 석영(쿼츠) 소재로 구비될 수 있다. 석영의 녹는점은 약 1710℃이다.
에지링(100)은 전체적으로 링의 형태로 형성된다.
도 8에 도시된 바와 같이, 에지링(100)의 내주면은 상기 내주면의 상부에 형성되고 웨이퍼의 가장자리가 위치하는 제1가공부(110)와, 제1가공부(110)의 하부에 상하방향으로 형성되는 제2가공부(101)를 포함한다.
제1가공부(110)는 내측에서 외측으로 연장되게 형성되는 수평면(111)과, 수평면(111)의 외측에 연결되고 상부로 갈수록 외측으로 경사지게 형성되는 제1경사면(112)을 포함한다.
에지링(100)의 외주면은 에지링(100)의 가장 바깥쪽에 형성되는 외측면(102)과, 외측면(102)의 하단에 연결되고 외측에서 내측으로 연장되게 형성되는 받침대걸침면(103)을 포함한다.
턴테이블(200)은 원판 형상으로 형성되는 회전판(210)과, 회전판(210)의 중심 하부에 연결되는 회전축(220)과, 회전축(220)의 하부에 회전축(220)의 둘레를 따라 서로 이격되게 설치되어 회전축(220)의 균형을 잡아주는 지지부재(230)와, 회전축(220) 및 회전판(210)을 회전시키는 구동부(240)를 포함한다.
회전축(220)은 커버부와 상기 커버부의 내측에 상기 커버부와 독립적으로 형성되는 회전부로 구성되고, 상기 회전부만 구동부(240)와 연동된다. 즉, 구동부(240)가 작동하면 회전축(220)의 회전부만 회전되고, 회전축(220)의 커버부는 회전되지 않는다.
받침대(300)는 도 5에 상세하게 도시되어 있다.
받침대(300)는 열변형이 적고, 내열성이 우수한 흑연 소재로 구비될 수 있다.
받침대(300)는 적어도 3개가 구비되고, 회전판(210)의 둘레를 따라 서로 이격되게 설치된다.
받침대(300)는 내측면 및 외측면이 곡면으로 형성되는 직육면체 형태로 형성된다.
상기 곡면은 받침대(300)가 회전판(210)의 가장자리에 설치됐을 때 회전판(210)의 회전축으로부터 상기 내측면 및 상기 외측면까지 떨어진 거리를 반경으로 하는 각각의 곡면과 동일하다.
받침대(300)의 내측 상부에는 에지링(100)이 설치되는 에지링탑재홈(310)이 형성되고, 받침대(300)의 외측 하부에는 회전판(210)의 외측에 위치하는 걸림돌기(320)가 형성된다.
에지링탑재홈(310)은 상부 및 내측이 개방되게 형성된다. 에지링탑재홈(310)은 회전판(210)의 중심축을 기준으로 받침대(300)의 내측면보다 외측으로 들어가게 형성되는 에지링지지면(311)과, 받침대(300)의 상면보다 아래쪽으로 들어가게 형성되는 에지링걸침면(312)을 포함한다.
에지링지지면(311)의 반경은 에지링(100)의 외측면(102)의 반경과 동일 유사하게 형성하여, 에지링지지면(311)이 에지링(100)의 외측면(102)에 접할 수 있게 한다.
에지링걸침면(312)은 에지링(100)의 받침대걸침면(103)에 접하여, 에지링(100)이 회전판(210)에서 이격되어 위치할 수 있게 한다.
걸림돌기(320)의 내측면은 곡면으로 형성된다.
걸림돌기(320)의 내측면의 반경은 회전판(210)의 반경과 유사 동일하게 형성된다.
이로 인해 도 6에 도시된 바와 같이, 걸림돌기(320)의 내측면은 회전판(210)의 외측면에 밀착되어, 받침대(300)는 회전판(210)의 중심축을 기준으로 동일한 거리에 설치될 수 있다. 또한, 회전판(210)의 중심축을 기준으로 동일한 거리에 위치하는 에지링탑재홈(310)으로 인해 에지링(100)은 회전판(210)의 회전 중심에 정렬될 수 있다.
버너(400)는 도 3에 상세하게 도시되어 있다.
버너(400)는 버너노즐(410)과, 버너노즐(410)에 공급되는 가스 유량을 조절하는 버너유량조절밸브(420)와, 가스공급호스를 포함한다.
상기 가스공급호스는 제1산소공급호스(431)와 제1수소공급호스(432)로 구성될 수 있다. 즉, 버너(400)는 산수소 버너로 구비될 수 있다.
제1산소공급호스(431)는 메인호스와 상기 메인호스에서 분기되는 보조호스로 구성되어, 각각의 호스에 버너유량조절밸브(420)가 설치된다.
제1수소공급호스(432)는 1개로 구성되며, 1개의 버너유량조절밸브(420)를 포함한다.
버너노즐(410)은 상부와 하부로 구분되어, 버너노즐(410)의 상부에는 제1산소공급호스(431)가 연결되고, 버너노즐(410)의 하부에는 제1수소공급호스(432)가 연결된다.
버너노즐(410)은 버너노즐(410)의 중심에 위치하고 1개로 구성되는 제1산소노즐(411)과, 제1산소노즐(411)의 주위에 복수 개로 형성되는 제2산소노즐(412)을 포함한다.
제1산소노즐(411)은 상기 보조호스와 연통되고, 제2산소노즐(412)은 버너노즐(410)의 상부와 연통되어, 산소는 제1,2산소노즐(411,412)을 통해 분출된다.
수소는 제1,2산소노즐(411,412)의 사이에 형성되는 틈을 통해 분출된다.
이로 인해 버너(400)는 넓은 면적을 열가공 할 수 있는 화염을 형성할 수 있다.
버너(400)에는 일정한 양의 산소 및 수소가 공급되며, 버너(400)에 의한 열가공 온도는 1700 내지 1900℃이다.
버너(400)는 에지링(100)의 반경 방향으로 에지링(100)과 버너노즐(410)의 끝단부가 일정한 거리만큼 떨어지도록 설치된다.
이로 인해 버너(400)는 에지링(100)의 내주면을 일정한 화염으로 열가공할 수 있다.
토치(500)는 도 4에 상세하게 도시되어 있다.
토치(500)는 토치노즐(510)과, 토치노즐(510)에 공급되는 가스 유량을 조절하는 토치유량조절밸브(520)와, 가스공급호스를 포함한다.
상기 가스공급호스는 제2산소공급호스(531)와 제2수소공급호스(532)로 구성될 수 있다. 즉, 토치(500)는 산수소 버너로 구비될 수 있다.
제2산소공급호스(531)와 제2수소공급호스(532)는 1개의 관으로 합쳐져 1개의 토치유량조절밸브(520)에 의해 유량이 조절된다.
토치노즐(510)은 중간 부분이 둔각으로 절곡된 형태로 형성되며, 토치노즐단부(511)는 토치노즐(510)의 길이방향으로 외측으로 갈수록 직경이 작아지는 형태로 형성된다.
이로 인해 토치노즐(510)에서는 화염이 모아지는 형태로 분출되어 좁은 면적을 열가공하기에 유리해진다.
토치(500)에는 일정한 양의 산소 및 수소가 공급되며, 토치(500)에 의한 열가공 온도는 2000 내지 2200℃로 버너(400)에 의한 열가공 온도보다 높은 온도로 형성된다.
토치(500)는 에지링(100)의 반경 방향으로 에지링(100)과 토치노즐(510)의 끝단부가 일정한 거리만큼 떨어지도록 설치된다.
이로 인해 토치(500)는 에지링(100)의 내주면을 일정한 화염으로 열가공할 수 있다.
버너(400)와 토치(500)는 버너노즐(410)이 향하는 방향과 토치노즐(510)이 향하는 방향이 회전판(210)을 중심으로 상호 반대측을 향하게 설치될 수 있다.
버너(400)와 토치(500)의 화염이 서로 겹치지 않으면서도, 버너(400)에 의해 열가공 된 에지링(100) 내주면의 온도가 내려가기 전에 토치(500)로 열가공을 할 수 있는 거리만큼 떨어지게 버너(400)와 토치(500)를 이격시키면, 토치(500)에 의한 열가공의 효율이 극대화 된다.
거치대(600)는 턴테이블(200)의 회전축(220)에 고정되는 제1클램프(610)와, 제1클램프(610)에 내측이 연결되는 수평부(620)와, 수평부(620)의 외측에 연결되는 수직부(630)와, 수직부(630)의 상부에 형성되고 버너(400) 또는 토치(500)를 고정하는 제2클램프(640)를 포함한다.
거치대(600)는 상술한 바와 같이 회전축(220)에 고정되는 클램프 형태가 아니라, 턴테이블(200)과 독립적으로 형성되는 스탠드 형태일 수도 있다.
수평부(620)는 수직부(630)가 회전판(210)에 설치되는 받침대(300)의 외측면과 간섭되지 않을 만큼 충분히 길게 형성된다.
수직부(630)는 제2클램프(640)의 내외방향 위치를 조절할 수 있는 거리조절부(650)와, 제2클램프(640)의 각도를 조절할 수 있는 각도조절부(660)와, 제2클램프(640)의 높이를 조절할 수 있는 높이조절부(미도시)를 포함한다.
상기 높이조절부는 높이조절핸들과, 상기 높이조절핸들과 연동되는 베벨기어를 포함할 수 있다.
상기 높이조절부의 작동원리는 한국실용신안공개공보 제20-1999-0013000호에 제시되어 있다.
거리조절부(650)는 거리조절핸들(651)과, 일측이 거리조절핸들(651)과 연결되는 제1회전축(652)과, 제1회전축(652)과 수평방향으로 평행하게 설치되는 가이드축을 포함한다.
제1회전축(652)은 리드 스크류로 구비된다.
각도조절부(660)의 일측에는 제1회전축(652) 및 상기 가이드축이 삽입되는 홈이 형성되고, 제1회전축(652)이 삽입되는 홈에는 암나사부가 형성된다.
이로 인해 거리조절핸들(651)을 회전시키면, 각도조절부(660)가 제1회전축(652) 및 상기 가이드축을 따라 이동하게 된다.
각도조절부(660)는 각도조절부(660)의 타측에 형성되는 제2회전축(661)을 포함한다.
제2회전축(661)로 인해 각도조절부(660)와 제2클램프(640)는 서로 결합된다.
제2회전축(661)은 회전판(210)의 접선방향으로 설치된다. 이로 인해 각도조절부(660)를 이용해 제2클램프(640)에 설치된 버너(400) 및 토치(500)와 에지링(100)의 내주면 간의 각도를 조절할 수 있다.
상기 높이조절부와, 거리조절부(650)와, 각도조절부(660)는 수동으로 조작할 수도 있지만, 자동으로 조작되게 할 수도 있다.
이하에서는, 상술한 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 에지링의 내주면을 열가공하는 장치를 이용한 에지링의 내주면을 열가공하는 방법에 대해 설명하기로 한다.
우선 제1실시예에 따른 에지링(100)을 기준으로 설명하기로 한다.
도 1 및 도 6에 도시된 바와 같이 턴테이블(200)의 회전판(210) 위에 받침대(300)를 설치한다. 이 때 받침대(300)의 걸림돌기(320)의 내측면이 회전판(210)의 외측면에 접할 때까지 받침대(300)를 회전판(210)의 중심 쪽으로 충분히 밀어넣는다.
받침대(300)의 설치가 완료되면, 에지링(100)을 받침대(300)에 설치한다. 이 때, 에지링(100)의 가장자리가 받침대(300)의 에지링탑재홈(310)에 완전히 삽입되게 한다. 에지링(100)의 설치가 완료되면, 에지링(100)의 중심은 회전판(210)의 회전중심과 일치하게 된다.
이하에서는 도 10을 참조하여 설명하기로 한다. 도 10은 토치(500)의 작동방법을 예로 들어 도시했지만, 버너(400)의 작동방법도 이와 동일하다.
도 10의 (a)에 도시된 바와 같이, 구동부(240)를 작동시켜 회전판(210)을 회전시킨다. 이 때 회전판(210)은 등속 원운동을 한다.
도 10의 (b)에 도시된 바와 같이, 에지링(100)의 외부에 위치해 있는 버너(400)를 점화한다. 이 때 버너노즐(410)의 끝단부가 에지링(100)의 내주면을 향하지 않도록 한다.
도 10의 (c)에 도시된 바와 같이, 상기 높이조절부를 이용해 버너노즐(410)의 끝단부가 에지링(100)의 내주면을 향하게 버너(400)를 내린다.
이 때 도 8에 도시된 바와 같이, 버너노즐(410) 방향(L1)이 에지링(100)의 제2가공부(101)의 법선 방향과 평행하고, 버너노즐(410)의 끝단부가 제2가공부(101)의 상하방향으로의 중심을 향하도록 위치하게 한다.
도 10의 (b)에 도시된 바와 같이, 에지링(100)의 외부에 위치해 있는 토치(500)를 점화한다. 이 때 토치노즐(510)의 끝단부가 에지링(100)의 내주면을 향하지 않도록 한다.
도 10의 (c)에 도시된 바와 같이, 버너(400)로 열가공 된 부분이 회전되어 토치(500)를 향해 오는 속도에 맞춰 상기 높이조절부를 이용해 토치노즐(510)의 끝단부가 에지링(100)의 내주면을 향하게 토치(500)를 내린다.
이 때 도 8에 도시된 바와 같이, 토치노즐(510)의 방향(L2)이 에지링(100)의 수평면(111)의 법선과 제1경사면(112)의 법선의 사이각을 이등분(∠a=∠b)하는 직선과 평행하고, 토치노즐(510)의 끝단부가 수평면(111)과 제1경사면(112)의 교선을 향하도록 위치하게 한다.
버너노즐(410) 및 토치노즐(510)의 위치는 거리조절부(650)와 각도조절부(660)를 이용하여 에지링(100)의 내주면을 열가공하기 전에 미리 세팅해놓는 것이 좋다.
에지링(100)이 회전하여 버너(400)가 열가공하기 시작한 지점에 버너노즐(410)의 끝단부가 다시 향하게 되면, 도 10의 (d)에 도시된 바와 같이, 상기 높이조절부를 이용해 버너(400)를 올려 버너노즐(410)의 끝단부가 에지링(100)의 내주면을 향하지 않도록 한다.
그 후 도 10의 (e)에 도시된 바와 같이, 버너(400)를 소화한다.
버너(400)와 마찬가지로 에지링(100)이 회전하여 토치(500)가 열가공하기 시작한 지점에 토치노즐(510)이 다시 향하게 되면, 도 10의 (d)에 도시된 바와 같이, 상기 높이조절부를 이용해 토치(500)를 올려 토치노즐(510)의 끝단부가 에지링(100)의 내주면을 향하지 않도록 한다.
그 후 도 10의 (e)에 도시된 바와 같이, 토치(500)를 소화한다.
이와 같이, 회전판(210)이 회전하는 상태에서 버너(400) 및 토치(500)를 점화시킨 채로 내리고, 열가공이 끝난 후에는 버너(400) 및 토치(500)를 올린 다음 소화시킴으로써, 순간적인 화염에 의해 에지링(100)의 내주면이 오목하게 파이는 형상을 최소화할 수 있다.
버너(400) 및 토치(500)가 에지링(100)에서 벗어나면 구동부(240)의 작동을 멈추고, 에지링(100)을 받침대(300)에서 꺼낸다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 에지링의 내주면을 열가공 하는 방법을 설명하기에 앞서, 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 에지링의 내주면을 열가공하는 장치에 대해 설명하기로 한다.
본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 에지링의 내주면을 열가공하는 장치는 에지링(1100)을 제외하면, 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 에지링의 내주면을 열가공하는 장치와 동일하므로 자세한 설명을 생략하기로 한다.
에지링(1100)은 전체적으로 링의 형태로 형성된다.
도 9에 도시된 바와 같이, 에지링(1100)의 내주면은 상기 내주면의 상부에 형성되고 웨이퍼의 가장자리가 위치하는 제1가공부(1110)와, 제1가공부(1110)의 하부에 상하방향으로 형성되는 제2가공부(1101)를 포함한다.
제1가공부(1110)는 상부로 갈수록 외측으로 경사지게 형성되는 제2경사면(1111)을 포함한다.
에지링(1100)의 외주면은 에지링(1100)의 가장 바깥쪽에 형성되는 외측면(1102)과, 외측면(1102)의 하단에 연결되고 외측에서 내측으로 연장되게 형성되는 받침대걸침면(1103)을 포함한다.
이하에서는, 상술한 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 에지링의 내주면을 열가공하는 장치를 이용한 에지링의 내주면을 열가공하는 방법을 설명하기로 한다.
본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 에지링의 내주면을 열가공하는 방법은 도 10의 (c)에 도시된 바와 같이 버너(400) 및 토치(500)가 내려졌을 때의 버너노즐(410) 및 토치노즐(510)의 위치에 대한 부분을 제외하면, 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 에지링의 내주면을 열가공하는 방법과 동일하므로 자세한 설명을 생략하기로 한다.
도 9에 도시된 바와 같이, 버너노즐(410) 방향(L3)이 에지링(1100)의 제2가공부(1101)의 법선 방향과 평행하고, 버너노즐(410)의 끝단부가 제2가공부(1101)의 상하방향으로의 중심을 향하도록 위치하게 한다.
또한, 토치노즐(510)의 방향(L4)은 에지링(1100)의 제2경사면(1111)의 법선 방향과 평행하고, 토치노즐(510)의 끝단부가 제2경사면(1111)의 반경방향으로의 중심을 향하도록 위치하게 한다.
상술한 본 발명의 바람직한 제1,2실시예의 에지링의 내주면을 열가공하는 방법에 의해 열가공 된 에지링(100) 내주면의 표면 거칠기 값(SA)을 측정하면 도 11과 같다.
도 11에서 Top은 제1경사면(112) 상부를, Mdl은 제1경사면(112)의 중앙부를, Btm은 제1경사면(112)의 하부를, WS는 수평면(111)을 나타낸다. 0˚, 90˚, 180˚, 270˚는 특정 기준점에서 에지링(100)의 둘레를 따라 0˚, 90˚, 180˚ 또는 270˚만큼 이격된 부분을 나타낸다.
도 11의 표면 거칠기 값(SA)을 표로 정리하면 표 1과 같다.
SA(단위:μm) 0˚ 90˚ 180˚ 270˚
Top 0.250 0.213 0.226 0.240
Mdl 0.248 0.229 0.244 0.236
Btm 0.294 0.304 0.248 0.323
WS 0.146 0.164 0.156 0.163
또한, 상술한 에지링의 내주면을 열가공하는 방법에 의해 열가공 된 에지링(1100) 내주면의 표면 거칠기 값(SA)을 측정하면 도 12와 같다. 도 12에서 Top은 제2경사면(1111)의 상부를, Mdl은 제2경사면(1111)의 중앙부를, Btm은 제2경사면(1111)의 하부를 나타낸다. 0˚, 90˚, 180˚, 270˚는 특정 기준점에서 에지링(1100)의 둘레를 따라 0˚, 90˚, 180˚ 또는 270˚만큼 이격된 부분을 나타낸다.
도 12의 표면 거칠기 값(SA)을 표로 정리하면 표 2와 같다.
SA(단위:μm) 0˚ 90˚ 180˚ 270˚
Top 0.1 0.1 0.1 0.1
Mdl 0.1 0.1 0.1 0.1
Btm 0.1 0.1 0.1 0.1
즉, 상술한 에지링의 내주면을 열가공하는 방법에 의해 에지링 내주면을 열가공 하면 표면 거칠기 값(SA)이 0.5μm 이하인 내주면을 갖는 에지링(100,1100)을 제조할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술분야의 당업자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.
100: 에지링 101: 제2가공부
102: 외측면 103: 받침대걸침면
110: 제1가공부 111: 수평면
112: 제1경사면
200: 턴테이블 210: 회전판
220: 회전축 230: 지지부재
240: 구동부
300: 받침대 310: 에지링탑재홈
311: 에지링지지면 312: 에지링걸침면
320: 걸림돌기
400: 버너 410: 버너노즐
411: 제1산소노즐 412: 제2산소노즐
420: 버너유량조절밸브 431: 제1산소공급호스
432: 제1수소공급호스
500: 토치 510: 토치노즐
511: 토치노즐단부 520: 토치유량조절밸브
531: 제2산소공급호스 532: 제2수소공급호스
600: 거치대 610: 제1클램프
620: 수평부 630: 수직부
640: 제2클램프 650: 거리조절부
651: 핸들 652: 제1회전축
660: 각도조절부 661: 제2회전축
1100: 에지링 1101: 제2가공부
1102: 외측면 1103: 받침대걸침면
1110: 제1가공부 1111: 제2경사면

Claims (12)

  1. 인접한 적어도 2개의 내주면을 포함하고 석영 소재로 구비되는 에지링의 내주면을 열가공하는 방법에 있어서,
    (a) 턴테이블에 상기 에지링을 탑재하는 단계;
    (b) 상기 턴테이블을 회전하는 단계;
    (c) 상기 에지링의 외부에 위치한 버너를 점화하는 단계;
    (d) 상기 버너가 상기 에지링의 내부로 이동하여, 상기 내주면 중 일부를 열가공하는 단계;
    (e) 상기 에지링의 외부에 위치한 토치를 점화하는 단계;
    (f) 상기 토치가 상기 에지링의 내부로 이동하여, 상기 내주면의 나머지 일부를 열가공하는 단계; 및
    (g) (d)단계의 열가공이 끝난 상기 버너 및 (f)단계의 열가공이 끝난 상기 토치를 상기 에지링 외부로 이동하여 소화하는 단계;를 포함하는 에지링의 내주면을 열가공하는 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 (d)단계를 수행하기 전에 상기 버너의 노즐 끝단부가 상기 에지링의 내주면을 향하게 하는 단계를 더 포함하고,
    상기 (f)단계를 수행하기 전에 상기 토치의 노즐 끝단부가 상기 에지링의 내주면을 향하게 하는 단계를 더 포함하는 에지링의 내주면을 열가공하는 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 (d)단계가 완료 된 후 상기 버너의 노즐 끝단부가 상기 에지링의 내주면을 향하지 않도록 하는 단계를 더 포함하고,
    상기 (f)단계가 완료 된 후 상기 토치의 노즐 끝단부가 상기 에지링의 내주면을 향하지 않도록 하는 단계를 더 포함하는 에지링의 내주면을 열가공하는 방법.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 내주면은 상기 내주면의 상부둘레에 형성되는 제1가공부와, 상기 제1가공부의 하부에 형성되는 제2가공부를 포함하고,
    상기 버너는 상기 제2가공부를 열가공하고, 상기 토치는 상기 제1가공부를 열가공하는 에지링의 내주면을 열가공하는 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 버너는 상기 버너가 상기 제2가공부를 열가공할 때,
    상기 버너의 노즐 방향이 상기 제2가공부의 법선 방향과 평행하고,
    상기 버너의 노즐 끝단부가 상기 제2가공부의 상하방향으로의 중심을 향하도록 위치하고,
    상기 버너의 노즐 끝단부가 상기 제2가공부와 일정한 거리를 유지하는 에지링의 내주면을 열가공하는 방법.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 제1가공부는 내측에서 외측으로 연장되게 형성되는 수평면과, 상기 수평면의 외측에 연결되고 하부에서 상부로 갈수록 외측으로 경사지게 형성되는 제1경사면을 포함하고,
    상기 토치는 상기 토치가 상기 제1가공부를 열가공할 때,
    상기 토치의 노즐의 방향이 상기 수평면의 법선과 상기 제1경사면의 법선의 사이각을 이등분하는 직선과 평행하고,
    상기 토치의 노즐 끝단부가 상기 수평면과 상기 제1경사면의 교선을 향하도록 위치하고,
    상기 토치의 노즐 끝단부가 상기 교선과 일정한 거리를 유지하는 에지링의 내주면을 열가공하는 방법.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 제1가공부는 하부에서 상부로 갈수록 외측으로 경사지게 형성되는 제2경사면을 포함하고,
    상기 토치는 상기 토치가 상기 제1가공부를 열가공할 때,
    상기 토치의 노즐의 방향이 상기 제2경사면 법선 방향과 평행하고,
    상기 토치의 노즐 끝단부가 상기 제2경사면의 반경방향으로의 중심을 향하도록 위치하고,
    상기 토치의 노즐 끝단부가 상기 제2경사면과 일정한 거리를 유지하는 에지링의 내주면을 열가공하는 방법.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 버너에 의한 열가공 온도는 1700 내지 1900℃이고, 상기 토치에 의한 열가공 온도는 2000 내지 2200℃인 에지링의 내주면을 열가공하는 방법.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 버너 및 상기 토치에는 일정한 양의 산소 및 수소 가스가 공급되는 에지링의 내주면을 열가공하는 방법.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 턴테이블은 등속 원운동을 하는 에지링의 내주면을 열가공하는 방법.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 (d) 및 (f) 단계는 각각 상기 턴테이블이 한 바퀴 회전하는 동안 수행되는 에지링의 내주면을 열가공하는 방법.
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