KR102419521B1 - 보론카바이드 소결체 제조 장치 - Google Patents

보론카바이드 소결체 제조 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102419521B1
KR102419521B1 KR1020210112812A KR20210112812A KR102419521B1 KR 102419521 B1 KR102419521 B1 KR 102419521B1 KR 1020210112812 A KR1020210112812 A KR 1020210112812A KR 20210112812 A KR20210112812 A KR 20210112812A KR 102419521 B1 KR102419521 B1 KR 102419521B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
boron carbide
sintered body
carbide sintered
ring
spacer
Prior art date
Application number
KR1020210112812A
Other languages
English (en)
Inventor
이수정
유기현
손성혁
이진하
서유리
Original Assignee
비씨엔씨 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 비씨엔씨 주식회사 filed Critical 비씨엔씨 주식회사
Priority to KR1020210112812A priority Critical patent/KR102419521B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102419521B1 publication Critical patent/KR102419521B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B3/00—Producing shaped articles from the material by using presses; Presses specially adapted therefor
    • B28B3/02—Producing shaped articles from the material by using presses; Presses specially adapted therefor wherein a ram exerts pressure on the material in a moulding space; Ram heads of special form
    • B28B3/025—Hot pressing, e.g. of ceramic materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B11/00—Apparatus or processes for treating or working the shaped or preshaped articles
    • B28B11/14—Apparatus or processes for treating or working the shaped or preshaped articles for dividing shaped articles by cutting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B7/00—Moulds; Cores; Mandrels
    • B28B7/16—Moulds for making shaped articles with cavities or holes open to the surface, e.g. with blind holes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B7/00—Moulds; Cores; Mandrels
    • B28B7/20—Moulds for making shaped articles with undercut recesses, e.g. dovetails
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/56—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides
    • C04B35/563—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on boron carbide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)

Abstract

본 발명은 보론카바이드 소결체 제조 장치에 관한 것으로, 요홈 또는 요철 형상의 체결부 또는 환형으로 음각된 환형홈을 갖는 보론카바이드 소결체를 성형하는 몰드 및 몰드의 내부에 하나 이상 설치되는 스페이서를 포함하여 구비되고, 스페이서는 보론카바이드 분말과 접촉하는 외면에 체결부 또는 환형홈과 대응되는 형상의 성형부가 하나 이상 포함되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 스페이서에 성형부가 구비되므로 별도의 가공 없이 소결 단계에서 체결부를 형성할 수 있으므로, 장비 사용 시간을 절반가량 단축하고 제조 단가를 절감할 수 있으며, 성형부가 경사각을 가지도록 구비되므로 탈형이 용이하고 크랙을 최소화할 수 있고, 성형부의 제1 모서리 또는 제2 모서리가 곡률을 갖도록 구비되므로 탈형이 용이하고 크랙을 최소화할 수 있다.

Description

보론카바이드 소결체 제조 장치 {BORON CARBIDE SINTERED BODY MANUFACTURING EQUIPMENT}
본 발명은 보론카바이드 소결체 제조 장치에 관한 것이다. 보다 자세하게는 요홈 또는 요철 형상의 체결부 또는 환형으로 음각된 환형홈을 갖는 보론카바이드 소결체의 제조 장치에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼 제조 기술이 발전함에 따라, 선폭이 미세화 되고 적층수가 증가하였으며, 이로 인해 챔버 내에 인가되는 플라즈마 RF 파워가 급격히 증가하게 되었다. 이에 더해, 고온 고압 플라즈마 상태의 챔버 안에서 세라믹 부품이 점차 가혹한 환경을 견뎌야 하는 상황이 늘어나게 되었다.
이에 대응하기 위해, 반도체 제조사는 정전척 및 엣지링에 구조적 변화를 요구하게 되었고, 이를 적극 반영한 결과 엣지링의 상부링과 하부링 사이에 전극링을 별도로 추가하는 경향이다. 이러한 전극링을 상부링과 하부링에 결합시키기 위해, 일반적으로 상부링 및 하부링의 표면에 요홈 또는 요철 형상의 체결부가 형성되고, 상부링의 하면에 환형으로 음각된 환형홈이 구비됨으로써 전극링과 결합할 수 있게 된다. 이 외에도, 세라믹 부품의 교환 시 부품을 빠르게 탈부착 하기 위해 상부링 및 하부링의 표면에 체결을 위한 홈을 형성할 필요가 있었다.
그러나, 상부링 및 하부링을 구성하는 보론카바이드는 높은 강도 및 경도를 갖는 재료적 특성 상 다른 세라믹 소재보다 탄성에 비해 취성이 강한 소재이기 때문에, 홈 형상의 체결부를 제조하기 위한 공정에서 약간의 오차가 발생하더라도 쉽게 균열(Crack)이 생기고, 이로 인해 파손에 이르는 문제점이 있었다. 이에 더해, 절삭 및 표면 처리 등 소결체의 공정 과정은 일반적으로 밀링 머신(Milling machine)을 이용하기 때문에, 홈 형상의 체결부 또는 환형홈을 만드는 것은 드릴링 머신(Drilling machine) 등 별도의 장비를 추가해야 하므로 공정 단가가 상승한다는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해, 본 발명에서는 체결부 또는 환형홈의 형상과 대응되는 형상을 갖는 성형부를 포함하는 스페이서를 이용한 보론카바이드 소결체 제조 장치를 제공하고자 한다.
선행문헌 1 : 대한민국 등록특허 제10-2132251호 (2020.07.03. 등록)
본 발명의 기술적 과제는 요홈 또는 요철 형상의 체결부를 갖는 보론카바이드 소결체 제조 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제는 환형으로 음각된 환형홈을 갖는 보론카바이드 소결체 제조 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 기술적 과제는 소결체의 크랙을 최소화할 수 있는 보론카바이드 소결체 제조 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 기술적 과제는 장비 사용 시간을 최소화할 수 있는 보론카바이드 소결체 제조 장치를 제공하는 것이다.
상기한 과제를 해결하기 위해 본 발명은 요홈 또는 요철 형상의 체결부 또는 환형으로 음각된 환형홈을 갖는 보론카바이드 소결체를 성형하는 몰드; 및 몰드의 내부에 하나 이상 설치되는 스페이서;를 포함하고, 스페이서는 보론카바이드 분말과 접촉하는 외면에 체결부 또는 환형홈과 대응되는 형상의 성형부가 하나 이상 구비되는 보론카바이드 소결체 제조 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 성형부가 미리 지정된 소정의 경사각을 갖는 테이퍼 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 보론카바이드 소결체 제조 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 성형부의 미리 지정된 소정의 경사가 1˚ 내지 30˚인 것을 특징으로 하는 보론카바이드 소결체 제조 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 성형부의 상단에 형성된 제1 모서리 또는 하단에 형성된 제2 모서리 중 적어도 하나가 미리 설정된 소정의 곡률을 갖도록 절곡되는 것을 특징으로 하는 보론카바이드 소결체 제조 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 제1 모서리 및 제2 모서리의 미리 설정된 소정의 곡률은 반지름 값이 0.1mm 내지 3mm인 것을 특징으로 하는 보론카바이드 소결체 제조 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 성형부가 스페이서의 외면으로부터 돌출되는 링 형상으로 구비되는 것을 특징으로 하는 보론카바이드 소결체 제조 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 성형부가 스페이서의 외면으로부터 함몰되는 링 형상으로 구비되는 것을 특징으로 하는 보론카바이드 소결체 제조 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 요홈 또는 요철 형상의 체결부 또는 환형으로 음각된 환형홈을 갖는 보론카바이드 소결체 제조 방법에 있어서, 과립화 된 보론카바이드 분말이 장입되는 몰드의 내부에 하나 이상의 스페이서를 설치하는 이형단계; 보론카바이드 분말을 몰드의 내부에 장입하고, 미리 설정된 온도 및 압력 조건으로 가압하여 실린더 또는 링 형태의 보론카바이드 소결체를 형성하는 소결단계; 및 보론카바이드 소결체를 몰드로부터 탈형하고, 절삭하는 가공단계;를 포함하고, 스페이서는 보론카바이드 분말과 접촉하는 외면에 체결부와 대응되는 형상의 성형부가 하나 이상 형성되는 것을 특징으로 하는 보론카바이드 소결체 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 스페이서에 성형부가 구비되므로 별도의 가공 없이 소결 단계에서 체결부 또는 환형홈을 형성할 수 있으므로, 장비 사용 시간을 절반가량 단축하고 제조 단가를 절감할 수 있다.
본 발명에 따르면, 성형부가 경사각을 가지도록 구비되므로 탈형이 용이하고 크랙을 최소화할 수 있다.
본 발명에 따르면, 성형부의 제1 모서리 또는 제2 모서리가 곡률을 갖도록 구비되므로 탈형이 용이하고 크랙을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 몰드의 내부에 보론카바이드 분말 및 스페이서가 장입되는 모습을 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 몰드를 가압하여 보론카바이드 소결체를 형성하는 모습을 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 보론카바이드 소결체 제조 장치에 의해 제조된 상부링 및 하부링을 포함하는 엣지링의 절단 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 보론카바이드 소결체 제조 장치에 의해 제조된 상부링 및 하부링이 결합된 모습을 나타내는 절단 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 스페이서의 성형부에 의해 보론카바이드 소결체에 체결부가 형성되는 모습을 나타내는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 스페이서의 성형부에 의해 보론카바이드 소결체에 체결부가 형성되는 모습을 나타내는 측면도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 스페이서의 성형부에 의해 보론카바이드 소결체에 환형홈이 형성되는 모습을 나타내는 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 스페이서의 성형부에 의해 보론카바이드 소결체에 환형홈이 형성되는 모습을 나타내는 측면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 보론카바이드 소결체의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
본 발명의 목적 및 효과는 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이나 하기의 기재만으로 본 발명의 목적 및 효과가 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되지 않는다. 또한 도면에서 본 발명을 명확하게 개시하기 위해서 본 발명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 도면에서 동일하거나 유사한 부호들은 동일하거나 유사한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 몰드(100)의 내부에 보론카바이드 분말(B0) 및 스페이서(200)가 장입되는 모습을 나타내는 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 몰드(100)를 가압하여 보론카바이드 소결체(B)를 형성하는 모습을 나타내는 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 몰드(100)의 내부에 스페이서(200)가 설치되고, 설치된 스페이서(200)의 상면에 보론카바이드 분말(B0)이 장입된다. 스페이서(200)는 보론카바이드 소결체(B)의 탈형을 쉽게 하고, 오염을 방지하며, 열팽창을 맞추기 위해 몰드(100)의 내부에 하나 이상 설치되는 것으로, 0.1mm 내지 5mm 두께 범위로 구비될 수 있다. 이와 같이 스페이서(200)가 구비됨에 따라, 보론카바이드 소결체(B)의 탈형이 용이하고, 다양한 시료 사용으로 인한 오염을 방지할 수 있으며, 몰드(100)와 시료의 반응으로 인한 접합 문제를 해결할 수 있게 된다. 스페이서(200)에 대한 바람직한 일 실시예로, 스페이서(200)는 보론카바이드 분말(B0)과 접촉하는 외면에 요홈 또는 요철 형상의 성형부(210)가 하나 이상 구비될 수 있다.
성형부(210)는 보론카바이드 소결체(B)에 체결부(C)를 형성하기 위한 구성이다. 상세하게, 본 발명의 일 실시예에 따른 제조 장치에 의해 제조되는 보론카바이드 소결체(B)는, 성형부(210)에 의해 요홈 또는 요철 형상의 체결부(C) 또는 환형으로 음각된 환형홈(H)을 갖도록 성형된다. 체결부(C)는 후술할 엣지링의 각 구성을 결합하기 위한 구성이고, 환형홈(H)은 후술할 엣지링의 상부링(B1)의 하면에 전극링(R)을 결합하기 위한 구성으로, 도 3 및 도 4를 참조하여 후술하도록 한다. 보론카바이드 소결체(B)에 체결부(C)를 형성하기 위해, 성형부(210)는 보론카바이드 소결체(B)에 형성되어야 하는 체결부(C)와 대응되는 요홈 또는 요철 형상으로 구비된다. 또는, 성형부(210)는 환형홈(H)과 대응되는 음각 또는 양각된 링 형상으로 구비될 수 있다. 도 1 및 도 2에는 성형부(210)의 단면이 스페이서(200)로부터 돌출되어 형성된 직사각형이 되도록 도시되었으나, 성형부(210)는 이에 한정되지 않고 스페이서(200)의 내부로 함몰되어 형성되는 직사각형의 단면을 갖도록 형성될 수 있다. 이 외에 성형부(210)는 체결부(C) 또는 환형홈(H)과 대응되는 형상을 가지면 족하며, 성형부(210)의 다양한 형상에 대한 다양한 실시예는 도 5 내지 도 8을 참조하여 후술하도록 한다.
본 발명에 개시된 몰드(100)는 실린더 또는 링 형태의 보론카바이드 소결체(B)를 제조하기 위한 구성으로서, 일례로 그라파이트(Graphite) 재질인 것이 사용될 수 있으며, 구체적으로 코어(Core), 다이(Die), 슬리브(Sleeve) 및 펀치(Punch) 중 1종 이상의 구성요소를 포함하는 것일 수 있다. 한편, 다이는 상부베이스(110) 및 하부베이스(120)로 구성되는 것일 수 있다. 이 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 몰드(100)는 도 1 및 도 2에 도시된 것과 같이 상부베이스(110) 및 하부베이스(120) 사이에 배치되고, 슬리브, 내부 슬리브, 코어, 상부 펀치 및 하부 펀치 중 선택되는 1종 이상의 구성요소를 포함하는 것일 수 있다.
슬리브는 보론카바이드 소결체(B)의 탈형을 용이하게 하기 위해 구비되는 것으로, 각도가 형성된 원형일 수 있으며, 여러 조각의 분할 슬리브를 포함하는 것일 수 있다. 상세하게, 슬리브는 몰드(100)와 보론카바이드 소결체(B)의 직접적인 접촉이 없게 함으로써 몰드(100)로부터 소결체의 분리를 용이하게 한다. 이를 위해, 슬리브는 분리 및 교체가 가능한 특징을 가지며, 내부 슬리브 또한 몰드(100)와 보론카바이드 소결체(B)의 직접적인 접촉이 없게 하며 분리가 용이하고 교체가 가능한 특징을 갖는다.
코어는 내부 슬리브를 고정하기 위해 구비되는 것으로, 보론카바이드 소결체(B)의 냉각에 따른 열팽창 사이에서 오는 결함을 감소시키는 특징을 가진다. 이를 위해, 이 때, 코어는 내부에 홀(Hole)이 형성되도록 구비될 수 있다. 이와 같이 코어 내부에 홀(Hole)이 형성되는 경우, 보론카바이드 소결체(B)의 소결 후 냉각 시 수축스트레스를 감소시켜 보론카바이드 소결체(B)의 결함을 감소시키는 효과가 있다. 코어에 대한 다른 일 실시예로, 코어는 4분할 또는 6분할 형태로 구비될 수 있다. 이와 같이 코어가 4분할 또는 6분할 형태로 구비되는 경우, 내부의 코어 탈형이 용이하여 보론카바이드 소결체(B)의 결함, 즉 탈형시 소성체에 발생하는 크랙(Crack)을 방지하여 파손을 억제하고, 불량률을 감소시키는 효과가 있다.
펀치는 실린더 또는 링 형태의 보론카바이드 소결체(B)를 제조하기 위해 구비되는 것으로, 상부 펀치 및 하부 펀치로 구분할 수 있고, 목적하는 보론카바이드 소결체(B)의 형태가 실린더 형태인지 또는 링 형태인지에 따라 상부 펀치와 하부 펀치 간의 간격을 조절할 수 있도록 구비된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 보론카바이드 소결체 제조 장치에 의해 제조된 상부링(B1) 및 하부링(B2)을 포함하는 엣지링의 절단 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 보론카바이드 소결체 제조 장치에 의해 제조된 상부링(B1) 및 하부링(B2)이 결합된 모습을 나타내는 절단 사시도이다.
본 발명에 따른 보론카바이드 소결체 제조 장치는 요홈 또는 요철 형상의 체결부(C) 또는 환형으로 음각된 환형홈(H)을 갖는 보론카바이드 소결체(B)를 성형하기 위해 개시되었다. 본 발명에 개시된 제조 장치에 의해 제조된 보론카바이드 소결체(B)는 내부에 중공(hole)을 포함하는 실린더 또는 링 형태를 가질 수 있으며, 플라즈마 장치(챔버)의 엣지링에 삽입되는 상부링(B1) 및 하부링(B2)으로 활용될 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 스페이서(200)의 성형부(210)에 의해 보론카바이드 소결체(B)에 체결부(C) 또는 환형홈(H)이 형성되도록 성형됨으로써, 엣지링의 상부링(B1) 및 하부링(B2) 사이에 전극링(R)이 보다 용이하게 결합할 수 있도록 제조된다.
상부링(B1) 및 하부링(B2)은 일반적으로 석영(쿼츠) 재질로 제작되거나, 보론카바이드(Boroncarbide) 재질로 구비된다. 상부링(B1)은 엣지링의 최상단에 구비되어 반도체 기판을 지지하는 구성이고, 하부링(B2)은 엣지링의 최하단에 구비되어 상부링(B1)을 지지하는 구성이다.
상세하게, 상부링(B1)은 엣지링의 구성 중 최상단에 구비되는 구성으로, 정전척의 상측 둘레면을 보호함과 동시에 반도체 기판을 지지할 수 있다. 구체적으로, 상부링(B1)은 상면 내측에 단턱이 형성되어 단척에 반도체 기판의 가장자리 둘레방향이 지지될 수 있다. 이를 위해, 상부링(B1)은 석영(쿼츠) 또는 보론카바이드 재질을 갖고, 환 형상으로 구비되는 것이 바람직하다. 또한, 전극링(R)이 삽입될 수 있도록 하면에 둘레방향을 따라 환 형상으로 음각된 환형홈(H)이 구비될 수 있다. 환형홈(H)은 전극링(R)의 높이와 동일하게 대응되는 형상으로 음각되는 것이 바람직할 것이다.
하부링(B2)은 엣지링의 구성 중 최하단에 구비되는 구성으로, 상부링(B1)의 하단에 구비될 수 있다. 상세하게, 상부링(B1)의 하면에 접하도록 구비될 수 있으며, 상면이 상부링(B1)의 하면에 대응되는 형상으로 구비되는 것이 바람직하다. 구체적으로, 외경은 상부링(B1)과 동일하되, 내경은 상부링(B1)보다 크게 구비되는 것이 보다 바람직할 수 있다. 하부링(B2)은 내주면이 정전척의 둘레방향에 접하도록 구비되어 상부링(B1)을 지지할 수 있다. 이 때, 상부링(B1)은 상하 이동이 가능하도록 하부링(B2)과 하나 이상의 이동핀으로 연결될 수 있고, 이동핀은 상부링(B1) 및 하부링(B2)에 구비되는 체결부(C)를 관통하여 상부링(B1)과 결합한다.
도 3을 참조하면, 상부링(B1)의 하부에 전극링(R)을 삽입하기 위한 환형홈(H)이 형성되고, 하부링(B2)에 이동핀을 관통시키기 위한 체결부(C)가 형성되어 있는 것을 확인할 수 있다. 상부링(B1)에 형성되는 체결부(C)는 도시되지 않았으나, 이동핀이 하부링(B2), 전극링(R)을 거쳐 상부링(B1)과 연결되는 구성이므로 상부링(B1) 역시 체결부(C)를 포함하도록 구비된다. 또한, 도 4를 참조하면 전극링(R)이 상부링(B1)의 하부에 형성된 환형홈(H)에 삽입되고, 전극링(R)에 형성된 체결부(C)의 중심축이 하부링(B2)에 형성된 체결부(C)의 중심축과 일치하도록 결합된 것을 확인할 수 있다. 도 4에는 도시되지 않았으나, 하부링(B2) 및 전극링(R)에 형성된 체결부(C)의 중심축과 일치하도록 상부링(B1)에도 체결부(C)가 형성되고, 체결부(C)에 이동핀이 관통함으로써 상부링(B1)이 하부링(B2)과 결합을 유지하면서 상하 이동이 가능하게 된다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 스페이서(200)의 성형부(210)에 의해 보론카바이드 소결체(B)에 체결부(C)가 형성되는 모습을 나타내는 사시도이고, 도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 스페이서(200)의 성형부(210)에 의해 보론카바이드 소결체(B)에 체결부(C)가 형성되는 모습을 나타내는 측면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따라 스페이서(200)의 성형부(210)에 의해 엣지링의 하부링(B2)으로 활용되는 보론카바이드 소결체(B)에 체결부(C)가 형성된다. 이를 위해, 성형부(210)는 스페이서(200)의 외면으로부터 돌출되는 원기둥 형상으로 구비될 수 있다. 보다 상세하게, 성형부(210)는 이동핀의 형상에 대응되는 형상으로 체결부(C)를 형성할 수 있도록 구비될 수 있다. 가장 바람직한 실시예로, 이동핀이 단차를 갖는 원기둥 및 원뿔대의 조합으로 형성되는 경우 성형부(210)는 도 6의 상단에 도시된 바와 같이 이동핀과 대응되도록 단차를 갖는 원기둥 및 원뿔대의 조합을 갖는 형상으로 구비될 수 있다.
다른 바람직한 실시예로, 도 6의 하단에 도시된 바와 같이 성형부(210)는 미리 지정된 소정의 경사각(A)을 갖는 테이퍼 형상으로 구비될 수 있다. 상세하게, 성형부(210)는 단면이 사변형인 원뿔대 형상으로 구비될 수 있다. 이 때, 미리 지정된 소정의 경사각(A)은 보론카바이드 소결체(B)의 탈형을 용이하게 하기 위해 형성되는 것으로, 1˚ 내지 30˚인 것이 가장 바람직할 것이다. 이와 같이 성형부(210)가 스페이서(200)로부터 돌출되는 형상을 갖도록 구비되는 경우, 제조되는 보론카바이드 소결체(B)는 요홈 또는 음각으로 함몰되는 형상의 체결부(C)를 갖게 된다.
도 5 및 도 6에는 성형부(210)가 돌출되는 형상을 갖도록 도시되었으나, 이에 한정되지 않고 성형부(210)는 보론카바이드 분말(B0)과 접하는 스페이서(200)의 외면으로부터 함몰되거나 음각되는 형상을 갖도록 구비될 수 있다. 상세하게, 성형부(210)는 스페이서(200)의 외면으로부터 함몰되는 원기둥 형상으로 구비될 수 있다. 더 나아가, 성형부(210)가 스페이서(200)를 관통하도록 구비되는 경우 성형부(210)는 스페이서(200)의 내부에 중공을 형성하는 형태일 수 있다. 이와 같이 성형부(210)가 함몰 또는 스페이서(200)를 관통하도록 구비되는 경우, 제조되는 보론카바이드 소결체(B)는 요철 또는 양각으로 돌출되는 형상의 체결부(C)를 갖게 된다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 스페이서(200)의 성형부(210)에 의해 보론카바이드 소결체(B)에 환형홈(H)이 형성되는 모습을 나타내는 사시도이고, 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 스페이서(200)의 성형부(210)에 의해 보론카바이드 소결체(B)에 환형홈(H)이 형성되는 모습을 나타내는 측면도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따라 스페이서(200)의 성형부(210)에 의해 엣지링의 상부링(B1)으로 활용되는 보론카바이드 소결체(B)에 환형홈(H)이 형성된다. 이를 위해, 성형부(210)는 스페이서(200)의 외면으로부터 돌출되는 링 형상으로 구비될 수 있다. 보다 상세하게, 성형부(210)는 전극링(R)의 형상에 대응되는 형상으로 환형홈(H)을 형성할 수 있도록 구비될 수 있다.
바람직한 실시예로, 도 8의 하단에 도시된 바와 같이 성형부(210)는 상단에 형성된 제1 모서리(211) 또는 하단에 형성된 제2 모서리(212) 중 적어도 하나가 미리 지정된 소정의 곡률을 갖도록 구비될 수 있다. 이 때, 미리 지정된 소정의 곡률은 반지름 값이 0.1mm 내지 3mm인 것이 가장 바람직할 것이다. 이와 같이 성형부(210)가 스페이서(200)로부터 돌출되는 링 형상을 갖도록 구비되는 경우, 제조되는 보론카바이드 소결체(B)는 음각으로 함몰되는 링 형상의 환형홈(H)을 갖게 된다.
도 7 및 도 8에는 성형부(210)가 돌출되는 형상을 갖도록 도시되었으나, 이에 한정되지 않고 성형부(210)는 보론카바이드 분말(B0)과 접하는 스페이서(200)의 외면으로부터 함몰되거나 음각되는 형상을 갖도록 구비될 수 있다. 상세하게, 성형부(210)는 스페이서(200)의 외면으로부터 함몰되는 링 형상으로 구비될 수 있다. 이와 같이 성형부(210)가 함몰되는 형상으로 구비되는 경우, 제조되는 보론카바이드 소결체(B)는 양각으로 돌출되는 형상의 환형돌출부를 갖게 되므로 전극링(R)의 상부에 환형돌출부와 대응되는 형상의 환형홈(H)이 형성되는 것이 바람직할 것이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 보론카바이드 소결체(B)의 제조 방법을 나타내는 순서도이다. 도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 보론카바이드 소결체(B)의 제조 방법은 이형단계, 소결단계 및 가공단계를 포함한다.
제조 방법의 각 단계를 상세히 설명하기에 앞서, 본 발명에 따른 보론카바이드 분말(B0)은 과립화 분말로 구비될 수 있다. 상세하게, 본 발명에 따른 보론카바이드 분말(B0)은 탄화규소(SiC), 탄화붕소(B4C) 및 질화규소(Si3N4)로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 시료를 전처리 하여 제조한 과립화 분말일 수 있다. 탄화규소(SiC), 탄화붕소(B4C) 및 질화규소(Si3N4)는 비산화물계 구조재료로서, 고강도, 고경도 및 내마모성 등의 기계적 특성과 함께 내산화성, 내부식성, 낮은 열전도성 및 열팽창계수에 의한 높은 내열충격성, 고온강도 등의 열적 특성을 갖는 세라믹스의 주요 소재이다. 특히, 비산화물계 구조재료는 재료 특성상 강한 공유결합을 이루고 있고, 입계의 에너지가 클 뿐만 아니라 입계의 확산속도가 낮아 소결을 통한 성형에 상당한 어려움이 있다. 본 발명에서 개시된 보론카바이드 분말(B0)은 이러한 어려움을 해결하기 위해, 상기 비산화물계 구조재료들을 과립화 한 분말로 제조되어질 수 있다. 이와 같이 상기 시료를 과립화 분말로 제조함으로써, 분말 형태의 흐름성을 높일 수 있으며, 이에 따라 보론카바이드 분말(B0)의 소결 공정을 원활하게 진행할 수 있다. 이 때, 시료에 소포제, 이형제 및 바인더를 첨가하여 과립화 분말이 약 10 내지 100㎛의 입경을 갖도록 제조하는 것이 바람직할 것이다.
이형단계는 과립화 된 보론카바이드 분말(B0)이 장입되는 몰드(100)의 내부에 하나 이상의 스페이서(200)를 설치하는 단계이고, 소결단계는 보론카바이드 분말(B0)을 몰드(100)의 내부에 장입하고, 미리 설정된 온도 및 압력 조건으로 가압하여 실린더 또는 링 형태의 보론카바이드 소결체(B)를 형성하는 단계이며, 가공단계는 성형이 완료된 보론카바이드 소결체(B)를 몰드(100)로부터 탈형하고, 절삭하는 단계이다.
이형단계와 소결단계는 동시에 수행될 수 있다. 상세하게, 몰드(100)의 내부에 보론카바이드 분말(B0)이 장입되기 전 스페이서(200)를 먼저 설치하고(이형단계), 설치된 스페이서(200)의 상면에 보론카바이드 분말(B0)이 장입되며(소결단계), 장입된 보론카바이드 분말(B0)의 상면에 스페이서(200)가 더 설치되고(이형단계), 더 설치된 스페이서(200)의 상면에 보론카바이드 분말(B0)이 추가로 장입된 후, 하부베이스(120)를 몰드(100)에 장입된 보론카바이드 분말(B0) 방향으로 가압하여 실린더 또는 링 형태의 보론카바이드 소결체(B)를 형성(소결단계)하게 된다.
이 때, 이론밀도에 달하는 치밀한 보론카바이드 소결체(B)를 얻기 위한 소결성형 방법으로는 상압소결법, 반응소결법, 재결정법, 산화물결합법 및 열간가압소결법 등이 있다. 본 발명에 개시된 소결단계에서는 소결체 제조를 위해 난소결성인 비산화물계 세라믹스를 소결조제가 없거나 최소의 첨가량으로 상압소결보다 낮은 온도에서 이론밀도에 가까운 치밀화를 달성할 수 있게 하는 열간가압 소결법을 사용할 수 있다. 구체적으로, 스페이서(200)와 보론카바이드 분말(B0)을 몰드(100) 내에 장입하고, 1900 내지 2100℃ 범위의 온도 및 50kgf/cm2 내지 220kgf/cm2 압력 조건으로, 더욱 상세하게는 2100℃ 온도 및 186 kgf/cm2 압력 조건으로 1축 가압하여 보론카바이드 소결체(B)를 형성할 수 있다.
상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적으로 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경 및 부가가 가능할 것이며 이러한 수정, 변경 및 부가는 상기의 특허청구 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다. 또한 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
상술한 예시적인 시스템에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로써 순서도를 기초로 설명되고 있지만, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당업자라면 순서도에 나타낸 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 몰드 110 : 상부베이스
120 : 하부베이스 200 : 스페이서
210 : 성형부 211 : 제1 모서리
212 : 제2 모서리
A : 경사각 C : 체결부
B0 : 보론카바이드 분말 B : 보론카바이드 소결체
B1 : 상부링 B2 : 하부링
R : 전극링 H : 환형홈

Claims (8)

  1. 요홈 또는 요철 형상의 체결부(C) 또는 환형으로 음각된 환형홈(H)을 갖는 보론카바이드 소결체(B)를 성형하는 몰드(100); 및
    상기 몰드(100)의 내부에 하나 이상 설치되는 스페이서(200);를 포함하고,
    상기 스페이서(200)는 보론카바이드 분말(B0)과 접촉하는 외면에 상기 체결부(C) 또는 환형홈(H)과 대응되는 형상의 성형부(210)가 하나 이상 구비되되,
    상기 성형부(210)는 상단에 형성된 제1 모서리(211) 또는 하단에 형성된 제2 모서리(212) 중 적어도 하나가 미리 지정된 소정의 곡률을 갖는 것을 특징으로 하는 보론카바이드 소결체 제조 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 미리 지정된 소정의 곡률은 반지름 값이 0.1mm 내지 3mm인 것을 특징으로 하는 보론카바이드 소결체 제조 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 성형부(210)는 미리 지정된 소정의 경사각(A)을 갖는 테이퍼 형상으로 구비되는 것을 특징으로 하는 보론카바이드 소결체 제조 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 미리 지정된 소정의 경사각(A)은 1˚ 내지 30˚인 것을 특징으로 하는 보론카바이드 소결체 제조 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 성형부(210)는 상기 스페이서(200)의 외면으로부터 돌출되고, 상기 환형홈(H)의 형상에 대응되는 링 형상으로 구비되는 것을 특징으로 하는 보론카바이드 소결체 제조 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 성형부(210)는 상기 스페이서(200)의 외면으로부터 함몰되는 링 형상으로 구비되는 것을 특징으로 하는 보론카바이드 소결체 제조 장치.
  8. 요홈 또는 요철 형상의 체결부(C) 또는 환형으로 음각된 환형홈(H)을 갖는 보론카바이드 소결체(B) 제조 방법에 있어서,
    과립화 된 보론카바이드 분말(B0)이 장입되는 몰드(100)의 내부에 하나 이상의 스페이서(200)를 설치하는 이형단계(S100);
    상기 보론카바이드 분말(B0)을 상기 몰드(100)의 내부에 장입하고, 미리 설정된 온도 및 압력 조건으로 가압하여 실린더 또는 링 형태의 보론카바이드 소결체(B)를 형성하는 소결단계(S200); 및
    상기 보론카바이드 소결체(B)를 상기 몰드(100)로부터 탈형하고, 절삭하는 가공단계(S300);를 포함하고,
    상기 스페이서(200)는 상기 보론카바이드 분말(B0)과 접촉하는 외면에 상기 체결부(C) 또는 환형홈(H)과 대응되는 형상의 성형부(210)가 하나 이상 구비되는 것을 특징으로 하는 보론카바이드 소결체 제조 방법.
KR1020210112812A 2021-08-26 2021-08-26 보론카바이드 소결체 제조 장치 KR102419521B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210112812A KR102419521B1 (ko) 2021-08-26 2021-08-26 보론카바이드 소결체 제조 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210112812A KR102419521B1 (ko) 2021-08-26 2021-08-26 보론카바이드 소결체 제조 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102419521B1 true KR102419521B1 (ko) 2022-07-12

Family

ID=82419714

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210112812A KR102419521B1 (ko) 2021-08-26 2021-08-26 보론카바이드 소결체 제조 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102419521B1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11192631A (ja) * 1997-12-26 1999-07-21 Mitsuboshi Belting Ltd ポリアミド樹脂成形体とその製造方法
KR20200032062A (ko) * 2018-08-13 2020-03-25 에스케이씨솔믹스 주식회사 탄화붕소 소결체의 제조방법 및 성형다이
KR102132251B1 (ko) 2019-01-31 2020-07-09 비씨엔씨 주식회사 실린더 또는 링 형태의 보론카바이드 소결체 제조방법 및 이를 이용한 플라즈마 장치용 엣지링 제조방법
KR102249470B1 (ko) * 2020-05-19 2021-05-07 비씨엔씨 주식회사 입자성장을 억제한 고밀도 보론카바이드 세라믹 제조방법 및 제조된 세라믹 소결체
KR102266986B1 (ko) * 2020-02-12 2021-06-21 에스케이씨솔믹스 주식회사 포커스링, 포커스링의 제조방법 및 반도체소자의 제조방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11192631A (ja) * 1997-12-26 1999-07-21 Mitsuboshi Belting Ltd ポリアミド樹脂成形体とその製造方法
KR20200032062A (ko) * 2018-08-13 2020-03-25 에스케이씨솔믹스 주식회사 탄화붕소 소결체의 제조방법 및 성형다이
KR102132251B1 (ko) 2019-01-31 2020-07-09 비씨엔씨 주식회사 실린더 또는 링 형태의 보론카바이드 소결체 제조방법 및 이를 이용한 플라즈마 장치용 엣지링 제조방법
KR102266986B1 (ko) * 2020-02-12 2021-06-21 에스케이씨솔믹스 주식회사 포커스링, 포커스링의 제조방법 및 반도체소자의 제조방법
KR102249470B1 (ko) * 2020-05-19 2021-05-07 비씨엔씨 주식회사 입자성장을 억제한 고밀도 보론카바이드 세라믹 제조방법 및 제조된 세라믹 소결체

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102132251B1 (ko) 실린더 또는 링 형태의 보론카바이드 소결체 제조방법 및 이를 이용한 플라즈마 장치용 엣지링 제조방법
KR20060049532A (ko) 금속부재 내장 소결체의 제조 방법
US20200115236A1 (en) Method for the production of pellets of sintered material, such as boron carbide pellets
KR100634182B1 (ko) 기판 가열 장치와 그 제조 방법
KR102061269B1 (ko) 중공 구조 세라믹판의 제조를 위한 열간 가압 소결용 몰드 장치 및 이를 이용하여 제조된 중공 구조 세라믹판
KR100543735B1 (ko) 세라믹 소결체 및 그 제조방법
JP2010042967A (ja) セラミックス部材、セラミックス部材の作成方法及び静電チャック
KR102419521B1 (ko) 보론카바이드 소결체 제조 장치
JP2015065024A (ja) プラズマ処理装置、プラズマ処理方法および環状部材
KR102541331B1 (ko) 미립자를 첨가한 플라즈마 저항성 소재 및 그의 제조방법
KR20200089921A (ko) 열간 가압 소결 방법 및 장치
KR102310046B1 (ko) 열간가압 소결용 다층 적층 구조의 몰드
KR102249470B1 (ko) 입자성장을 억제한 고밀도 보론카바이드 세라믹 제조방법 및 제조된 세라믹 소결체
JP4703442B2 (ja) 基板加熱装置
KR102427219B1 (ko) 프리프레스를 이용한 내플라즈마성 엣지링 제조방법 및 이에 따라 제조된 내플라즈마성 엣지링
KR102487220B1 (ko) 균일 도핑 내플라즈마성 소재 및 그의 제조방법
JP7216611B2 (ja) ＳｉＣ焼結部材の製造方法
JP2017191910A (ja) 基板保持装置及びその製造方法
KR102316956B1 (ko) 반도체 제조 장치용 부재, 그 제조법 및 성형형
KR102352039B1 (ko) 정전척의 에지링 제조방법 및 이로부터 제조된 에지링을 포함하는 정전척
JP2009179517A (ja) ガス噴出口用セラミックス接合体及びガス分散板並びにそれらの製造方法
JP3268263B2 (ja) 金属部材内蔵セラミックス部材の製造方法
US6306325B1 (en) Method of manufacturing ceramic sintered bodies
KR20240012822A (ko) 중공형 제품 성형용 가압 소결 방법 및 장치
JPH05318427A (ja) ホットプレス用加圧機構及びそれを利用した加圧焼結方法

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant