WO2021157953A1 - 탄화규소층을 포함하는 부품 및 그 제조 방법 - Google Patents

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groove
graphite base
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구분회
황인수
김남주
고명진
이지훈
조현준
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Definitions

  • the present invention relates to a component comprising a silicon carbide layer and a method for manufacturing the same. More particularly, it relates to a component including a silicon carbide layer having improved durability and a method for manufacturing the same.
  • parts such as wafer carriers used in semiconductor or LED manufacturing processes are made by coating a silicon carbide (SiC) layer of about 100 ⁇ m on a graphite base material.
  • SiC silicon carbide
  • the graphite base material may be exposed as the silicon carbide layer is etched and thinned in the process of cleaning and baking the film applied to the product surface during the process after the semiconductor or LED manufacturing process is finished.
  • the graphite base material is etched during the process, the etched graphite acts as an impurity in the manufacturing process.
  • the component including the silicon carbide layer used in the semiconductor or LED manufacturing process is burdened with frequent replacement before the graphite base material is exposed.
  • parts can be composed only of SiC without graphite base material, but the manufacturing time is significantly increased compared to the case of using graphite base material. there is.
  • Another object of the present invention is to provide a component comprising a silicon carbide layer having an increased thickness and a method for manufacturing the same.
  • Another object of the present invention is to provide a component including a silicon carbide layer and a method for manufacturing the same while increasing the thickness of the silicon carbide layer without significantly increasing the processing time.
  • Another object of the present invention is to provide a component including a silicon carbide layer that increases the thickness of the silicon carbide layer and does not weaken bonding strength with a base material, and a method for manufacturing the same.
  • a method of manufacturing a component including a silicon carbide layer comprises the steps of preparing a graphite base material and laminating a silicon carbide layer on the surface of the graphite base material, and stacking the silicon carbide layer In this step, it is characterized in that the silicon carbide layer is laminated so that the thickness of the silicon carbide layer is 0.01 to 1 times the thickness of the graphite base material.
  • the method for manufacturing a component including a silicon carbide layer comprises the steps of preparing a graphite base material and laminating a silicon carbide layer on the surface of the graphite base material, the silicon carbide layer In the laminating step, it is characterized in that the silicon carbide layer is laminated so that the thickness of the silicon carbide layer is 2 mm to 3 mm.
  • the silicon carbide layer is laminated at a second deposition rate faster than the first deposition rate.
  • the first deposition rate may be 5 ⁇ m/h or more and 10 ⁇ m/h or less
  • the second deposition rate may be about 30 ⁇ m/h or more and 120 ⁇ m/h or less, or 50 ⁇ m/h or more and 100 ⁇ m/h or less.
  • the process speed in the step of laminating the silicon carbide layer, it is preferable to adjust the process speed to the second process speed after the silicon carbide layer covers all of the upper surface of the graphite base material.
  • the method of manufacturing a component including a silicon carbide layer according to an embodiment of the present invention may further include a surface processing step of forming a groove on the surface of the silicon carbide layer.
  • the surface of the silicon carbide layer may be machined so that the surface of the silicon carbide layer has a second groove having a position and shape corresponding to the first groove.
  • the surface processing step is an entire processing step of removing the entire surface of the silicon carbide layer stacked so that the concave portion of the silicon carbide layer stacked on the first groove has a smaller cross-sectional area than the first groove by a predetermined thickness
  • a partial machining step of forming the second groove by removing a partial region of the silicon carbide layer so that the concave portion remaining after the machining step has a depth and a cross-section corresponding to the first groove may be included.
  • the groove may be formed on the surface of the silicon carbide layer in the surface processing step.
  • a component including a silicon carbide layer comprises a graphite base material and a silicon carbide layer laminated on the surface of the graphite base material, and the thickness ratio of the thickness of the graphite base material and the silicon carbide layer is 1 : 0.01 to 1:1 or the thickness of the silicon carbide layer is 2mm to 3mm.
  • the present invention provides an effect of providing a component including a silicon carbide layer and a method for manufacturing the same, which increases the thickness of the silicon carbide layer to improve durability, but does not weaken the bonding force with the base material and does not significantly increase the processing time.
  • FIG. 1 is a flowchart of a method for manufacturing a component including a silicon carbide layer according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a component including a silicon carbide layer according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a cross-sectional view of a component including a conventional silicon carbide layer.
  • FIG. 4 is a flowchart of a method for manufacturing a component including a silicon carbide layer according to another embodiment of the present invention.
  • FIG 5 and 6 are views sequentially showing a cross-sectional view of a component including a silicon carbide layer manufactured according to another embodiment of the present invention when there is a groove in the base material.
  • FIG. 7 is a view sequentially showing a cross-sectional view of a component including a silicon carbide layer manufactured according to another embodiment of the present invention when there is no groove in the base material.
  • components having the same configuration will be typically described in one embodiment using the same reference numerals, and configurations different from the one embodiment will be described in other embodiments.
  • FIG. 1 is a flowchart of a method for manufacturing a component including a silicon carbide layer according to an embodiment of the present invention.
  • the method for manufacturing a component including a silicon carbide layer includes the steps of preparing a graphite base material (S10) and laminating a silicon carbide layer on the surface of the graphite base material (S20) is made including
  • the conventional method of manufacturing a component including a silicon carbide layer also consists of preparing a graphite base material and coating silicon carbide on the surface of the graphite base material, but unlike the conventional manufacturing method, it includes a silicon carbide layer according to an embodiment of the present invention
  • the component manufacturing method is, as shown in FIG. 2, the thickness (T 2 ) of the silicon carbide layer 20 in the step of laminating the silicon carbide layer is 0.01 times to 1 time of the thickness (T 1 ) of the graphite base material 10 There is a difference in thickly stacking the silicon carbide layer.
  • the thickness of the silicon carbide layer is generally 100 ⁇ m, which is coated as thinly as 0.005 times or less than the thickness of the graphite base material, whereas in an embodiment of the present invention
  • the silicon carbide layer of the component including the silicon carbide layer according to the above is increased to 2 mm to 3 mm so as to be 0.01 to 1 times the thickness (T 1 ) of the graphite base material 10, and, therefore, than the component including the conventional silicon carbide layer.
  • the period of use can be extended by more than 20 times.
  • the period of use of the part can be extended, but in an actual use environment, if it is 2 mm or more, there is no problem in use. cause and is not desirable.
  • the process conditions (temperature, pressure, flow, concentration, etc.) in the step of laminating the silicon carbide layer are adjusted to 30 ⁇ m/h or more and 120 ⁇ m /h or less
  • the deposition rate of the silicon carbide layer at a rate of 50 ⁇ m/h or more and 100 ⁇ m/h or less, preferably, a silicon carbide layer of a desired thickness can be laminated within a short time.
  • the deposition rate of the silicon carbide layer is increased, the grain size of the silicon carbide material constituting the silicon carbide layer increases, so that silicon carbide may not penetrate properly into the pores of the graphite base material, which is a porous material.
  • the bonding strength between the graphite base material and the silicon carbide layer is weakened, so that cracks may occur in the surface processing step to be described later or the silicon carbide layer may be peeled off.
  • the silicon carbide layer is initially deposited at a first deposition rate, which is not fast, and after the upper surface of the graphite base material is all coated with silicon carbide, the desired thickness is performed at a second deposition rate faster than the first deposition rate. It is preferable to deposit a silicon carbide layer until
  • the first deposition rate may be about 5 ⁇ m/h or more and 10 ⁇ m/h or less
  • the second deposition rate may be about 30 ⁇ m/h or more and 120 ⁇ m/h or less. This clogging problem can occur.
  • the second deposition rate be set to 50 ⁇ m/h or more and 100 ⁇ m/h or less.
  • the deposition temperature in order to control the process rate at the first deposition rate, it is preferable to maintain the deposition temperature at 1200° C. or less, preferably at 1100° C. to 1200° C. It is also preferable to maintain the deposition temperature at 1300°C to 1500°C (more preferably 1350°C to 1450°C) in order to control the process rate at the second deposition rate.
  • FIG. 4 is a flowchart of a method for manufacturing a component including a silicon carbide layer according to an embodiment of the present invention.
  • the method for manufacturing a component including a silicon carbide layer includes the steps of preparing a graphite base material (S10), and laminating a silicon carbide layer on the surface of the graphite base material (S20) and a surface processing step (S30).
  • the method for manufacturing a component including a silicon carbide layer according to another embodiment of the present invention further includes a surface processing step (S30) in the method for manufacturing a component including a silicon carbide layer according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 1 . characterized in that
  • 5 to 7 are sequential cross-sectional views of a component including a silicon carbide layer manufactured according to another embodiment of the present invention.
  • a method of manufacturing a component including a silicon carbide layer manufactured according to another embodiment of the present invention will be described in more detail as follows.
  • the graphite base material 10 is prepared (S10).
  • a groove 11 corresponding to the groove to be formed on the surface of the component including the silicon carbide layer is formed in the graphite base material.
  • the groove may be a region in which a part of the surface is removed to make a concave part on the surface, or a region in which a part of the surface is removed except for a part where the protrusion is to be formed in order to make a convex protrusion on the surface.
  • a silicon carbide layer 20 is laminated on the surface of the graphite base material in which the groove 11 is formed (S20).
  • the thickness of the silicon carbide layer is preferably laminated so as to be 0.01 to 1 times as thick as the thickness of the graphite base material.
  • the silicon carbide layer when depositing the silicon carbide layer, the silicon carbide layer is initially deposited at a first deposition rate that does not significantly increase the deposition temperature. After the silicon carbide fills the pores of the graphite base material and covers the upper surface of the graphite base material, It is preferable to deposit the silicon carbide layer to a desired thickness by increasing the deposition rate of the silicon carbide layer to the second deposition rate (when there is no region where the upper surface of the graphite base material is exposed).
  • the groove on the surface of the silicon carbide layer may be different from the shape of the groove 11 on the surface of the graphite base material.
  • the surface of the silicon carbide layer 20 is processed as shown in FIG. A corresponding groove 21 is formed on the surface of the silicon carbide layer (S30).
  • a concave portion A was formed on the surface of the silicon carbide layer 20 , and since this concave portion corresponds to the position of the groove 11 , the concave portion is formed into the groove 11 ), a groove 21 corresponding to the groove 11 on the surface of the graphite base material may be formed on the surface of the silicon carbide layer 20 by surface processing to have a width and depth corresponding to the width and depth.
  • the width of the recess (A) formed on the surface of the silicon carbide layer is the groove ( It can be wider than the width of 11).
  • the groove 21 corresponding to the groove 11 on the surface of the graphite base material cannot be formed on the surface of the silicon carbide layer 20 by simply processing the surface of the silicon carbide layer.
  • the stacked silicon carbide layer 20 is applied to the entire surface so that the concave portion A of the silicon carbide layer has a smaller cross-sectional area than the groove 11 on the surface of the graphite base material.
  • a partial region of the silicon carbide layer so that the entire processing step of removing a certain thickness and the concave portion remaining after the entire processing step as shown in FIG.
  • a groove 21 corresponding to the groove 11 on the surface of the graphite base material may be formed on the surface of the silicon carbide layer 20 through a partial processing step of removing the .
  • the silicon carbide layer has a certain thickness or more.
  • the recess (A) on the surface of the silicon carbide layer will be formed with a larger cross-sectional area than the groove (11) on the surface of the graphite base material because the cross-sectional area of the groove to be laminated or formed on the surface is small, as shown in FIG. It is possible to manufacture parts with grooves on the surface even by using a graphite base material without grooves on the surface.

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Abstract

본 발명은 탄화규소층을 포함하는 부품 및 그 제조 방법에 관한 것으로 본 발명에 따른 제조 방법은 흑연 모재를 준비하는 단계 및 상기 흑연 모재의 표면에 탄화규소층을 적층하는 단계를 포함하여 이루어지고, 상기 탄화규소층을 적층하는 단계에서, 상기 탄화규소층의 두께가 상기 흑연 모재 두께의 0.01배 내지 1배가 되도록 상기 탄화규소층을 적층하여 탄화규소층을 포함하는 부품의 내구성을 향상시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

탄화규소층을 포함하는 부품 및 그 제조 방법
본 발명은 탄화규소층을 포함하는 부품 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로 내구성이 향상된 탄화규소층을 포함하는 부품 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 또는 LED 제조 공정에 사용되는 웨이퍼 캐리어 등의 부품은 흑연 모재에 100㎛ 내외의 탄화규소(SiC) 층을 코팅하여 만들어진다.
탄화규소층을 포함하는 이와 같은 부품은 반도체 또는 LED 제조 공정이 종료된 후 공정 중 제품 표면에 도포된 막을 세정하고 베이킹하는 과정에서 탄화규소층이 식각되어 얇아지면서 흑연 모재가 노출될 수 있고, 노출된 흑연 모재가 공정 중에 식각될 경우 식각된 흑연이 제조 공정에서 불순물로 작용하게 된다.
따라서 반도체 또는 LED 제조 공정에 사용되는 탄화규소층을 포함하는 부품은 흑연 모재가 노출되기 전에 자주 교체해 주어야 하는 부담이 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 흑연 모재 없이 SiC만으로 부품을 구성할 수 있으나 흑연 모재를 사용한 경우에 비해 제조시간이 현저히 증가하며, SiC만으로 부품을 구성할 경우 부품의 무게 또한 현저히 증가하여 실효성이 없는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 내구성이 향상된 탄화규소층을 포함하는 부품 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 두께가 증가된 탄화규소층을 포함하는 부품 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 탄화규소층의 두께를 증가시키면서도 공정 시간을 현저히 증가시키지 않는 탄화규소층을 포함하는 부품 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 탄화규소층의 두께를 증가시키면서도 모재와의 결합력을 약화시키지 않는 탄화규소층을 포함하는 부품 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 상기 및 기타 목적들은, 본 발명에 따른 탄화규소층을 포함하는 부품 및 그 제조 방법에 의해 모두 달성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 탄화규소층을 포함하는 부품의 제조 방법은 흑연 모재를 준비하는 단계 및 상기 흑연 모재의 표면에 탄화규소층을 적층하는 단계를 포함하여 이루어지고, 탄화규소층을 적층하는 단계에서, 탄화규소층의 두께가 흑연 모재 두께의 0.01배 내지 1배가 되도록 탄화규소층을 적층하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 탄화규소층을 포함하는 부품의 제조 방법은 흑연 모재를 준비하는 단계 및 상기 흑연 모재의 표면에 탄화규소층을 적층하는 단계를 포함하여 이루어지고, 탄화규소층을 적층하는 단계에서, 탄화규소층의 두께가 2mm 내지 3mm가 되도록 탄화규소층을 적층하는 것을 특징으로 한다.
상기 탄화규소층을 적층하는 단계는 제1 증착 속도로 탄화규소층을 적층한 후 제1 증착 속도보다 빠른 제2 증착 속도로 탄화규소층을 적층하는 것이 바람직하다.
제1 증착 속도는 5㎛/h이상 10㎛/h이하이고, 제2 증착 속도는 약 30㎛/h이상 120㎛/h이하 또는 50㎛/h이상 100㎛/h이하 일 수 있다.
또한 탄화규소층을 적층하는 단계는 탄화규소층이 흑연 모재의 상부면을 모두 덮은 후에 상기 제2 공정 속도로 공정 속도를 조절하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 탄화규소층을 포함하는 부품의 제조 방법은 탄화규소층의 표면에 홈을 형성하는 표면 가공 단계를 더 포함할 수 있다.
흑연 모재는 표면에 제1 홈이 형성되어 있는 경우, 표면 가공 단계에서 상기 탄화규소층의 표면이 상기 제1 홈에 대응하는 위치 및 형상의 제2 홈을 갖도록 상기 탄화규소층의 표면을 가공할 수 있다.
또한 상기 표면 가공 단계는 상기 제1 홈의 상부에 적층된 탄화규소층의 오목부가 상기 제1 홈보다 작은 단면적을 갖도록 적층된 탄화규소층을 표면 전체를 일정 두께만큼 제거하는 전체 가공 단계 및 상기 전체 가공 단계 후에 남아 있는 상기 오목부가 상기 제1 홈에 대응하는 깊이와 단면을 갖도록 상기 탄화규소층의 일부 영역을 제거하여 상기 제2 홈을 형성하는 부분 가공 단계를 포함하도록 구성할 수 있다.
흑연 모재의 표면에 홈이 없는 경우, 표면 가공 단계에서 탄화규소층의 표면에 홈을 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 탄화규소층을 포함하는 부품은 흑연 모재 및 상기 흑연 모재의 표면에 적층된 탄화규소층을 포함하여 이루어지고, 흑연 모재의 두께와 상기 탄화규소층의 두께 비는 1:0.01 내지 1:1 또는 탄화규소층의 두께가 2mm 내지 3mm인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 흑연 모재의 표면에는 홈이 없으며, 상기 탄화규소층의 표면에는 홈이 있을 수 있다.
본 발명은 탄화규소층의 두께를 증가시켜 내구성을 향상하면서도 모재와의 결합력을 약화시키지 않고 공정 시간도 현저히 증가시키지 않는 탄화규소층을 포함하는 부품 및 그 제조 방법을 제공하는 효과를 제공한다.
제1도는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄화규소층을 포함하는 부품 제조 방법의 순서도이다.
제2도는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄화규소층을 포함하는 부품의 단면도이다.
제3도는 종래 탄화규소층을 포함하는 부품의 단면도이다.
제4도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 탄화규소층을 포함하는 부품 제조 방법의 순서도이다.
제5도 및 제6도는 모재에 홈이 있는 경우 본 발명의 다른 실시예에 따라 제조되는 탄화규소층을 포함하는 부품의 단면도를 순서대로 보여주는 도면이다.
제7도는 모재에 홈이 없는 경우 본 발명의 다른 실시예에 따라 제조되는 탄화규소층을 포함하는 부품의 단면도를 순서대로 보여주는 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 탄화규소층을 포함하는 부품 및 그 제조 방법에 대해 상세히 설명하도록 한다.
하기의 설명에서는 본 발명의 실시예에 따른 탄화규소층을 포함하는 부품 및 그 제조 방법을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩뜨리지 않도록 생략될 수 있다.
또한, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 발명을 가장 적절하게 표현할 수 있도록 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 일 실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 일 실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄화규소층을 포함하는 부품 제조 방법의 순서도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 탄화규소층을 포함하는 부품 제조 방법은 흑연 모재를 준비하는 단계(S10) 및 흑연 모재의 표면에 탄화규소층을 적층하는 단계(S20)를 포함하여 이루어진다.
탄화규소층을 포함하는 부품을 제조하는 종래 방법 역시 흑연 모재를 준비하고 흑연 모재의 표면에 탄화규소를 코팅하는 단계로 이루어지나 종래 제조 방법과 달리 본 발명의 일 실시예에 따른 탄화규소층을 포함하는 부품 제조 방법은 도 2에 도시된 바와 같이 탄화규소층을 적층하는 단계에서 탄화규소층(20)의 두께(T 2)가 흑연 모재(10) 두께(T 1)의 0.01배 내지 1배가 되도록 탄화규소층을 두껍게 적층하는 차이가 있다.
보다 구체적으로 종래 탄화규소층을 포함하는 부품은 도 3에 도시된 바와 같이 일반적으로 탄화규소층의 두께가 100㎛로 흑연 모재 두께의 0.005배 이하로 얇게 코팅된 것인데 반해 본 발명의 일 실시예에 따른 탄화규소층을 포함하는 부품의 탄화규소층은 2㎜ 내지 3㎜까지 증가시켜 흑연 모재(10) 두께(T 1)의 0.01배 내지 1배가 되도록 하며, 따라서 종래 탄화규소층을 포함하는 부품보다 사용 기간을 20배 이상 연장시킬 수 있다.
이때 탄화규소층의 두께를 두껍게 할수록 부품의 사용 기간을 연장시킬 수 있으나 실제 사용 환경에서는 2mm 이상만 되면 사용상에 문제가 없으므로, 탄화규소층의 두께를 그 이상 증가시키는 것은 비 효율적이며, 비용 상승의 원인이 되어 바람직하지 않다.
한편 부품을 탄화규소층만으로 구성하는 것을 생각해볼 수 있으나 흑연 모재를 사용하지 않고 부품 전체를 탄화규소층으로 만들 경우 제조 시간이 현저하게 증가되므로 흑연 모재를 사용하는 것이 바람직하다.
이에 본 발명의 일 실시예에 따른 탄화규소층을 포함하는 부품 제조 방법에서는 탄화규소층을 적층하는 단계에서의 공정조건(온도, 압력, 플로우, 농도 등)을 조정하여 30㎛/h이상 120㎛/h이하 바람직하게는 50㎛/h이상 100㎛/h이하 속도로 탄화규소층의 적층속도를 높임으로서 짧은 시간 내에 원하는 두께의 탄화규소층이 적층될 수 있도록 한다.
한편, 탄화규소층의 증착 속도를 증가시키면 탄화규소층을 이루는 탄화규소 소재의 결정 크기(grain size)가 증가하여 다공성 물질인 흑연 모재의 기공으로 탄화규소가 제대로 침투되지 않을 우려가 있으며, 이로 인해 흑연 모재와 탄화규소층의 결합력이 약해져 후술할 표면 가공 단계에서 크랙이 발생하거나 탄화규소층의 박리가 발생할 우려가 있다.
따라서 탄화규소층을 증착할 때 초기에는 빠르지 않는 제1 증착 속도로 탄화규소층을 증착하다 흑연 모재의 상부면이 탄화규소로 모두 코팅된 이후에는 제1 증착 속도보다 빠른 제2 증착 속도로 원하는 두께까지 탄화규소층을 증착하는 것이 바람직하다.
이때 제1 증착 속도는 약 5㎛/h이상 10㎛/h 이하, 제2 증착 속도는 약 30㎛/h이상 120㎛/h이하일 수 있으나 탄화규소층의 증착 공정이 너무 길어질 경우 증착 챔버의 노즐이 막히는 문제가 발생할 수 있다. 또한 공정 속도를 너무 높일 경우 증착 챔버에 부담이 될 수 있다. 따라서 제2 증착 속도는 50㎛/h이상 100㎛/h이하로 하는 것이 바람직하다. 또한 제1 증착 속도로 공정 속도를 조절하기 위해 증착 온도를 1200℃이하 바람직하게는 1100℃ 내지 1200℃로 유지하는 것이 바람직하다. 또한 제2 증착 속도로 공정 속도를 조절하기 위해 증착 온도를 1300℃ 내지 1500℃ (보다 바람직하게는 1350℃ 내지 1450℃)로 유지하는 것이 바람직하다.
도 4에 본 발명의 일 실시예에 따른 탄화규소층을 포함하는 부품 제조 방법의 순서도가 도시되어 있다.
도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따른 탄화규소층을 포함하는 부품 제조 방법은 흑연 모재를 준비하는 단계(S10), 흑연 모재의 표면에 탄화규소층을 적층하는 단계(S20) 및 표면 가공 단계(S30)를 포함하여 이루어진다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 탄화규소층을 포함하는 부품 제조 방법은 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 탄화규소층을 포함하는 부품 제조 방법에 표면 가공 단계(S30)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
도 5 내지 도 7에 본 발명의 다른 실시예에 따라 제조되는 탄화규소층을 포함하는 부품의 단면도가 순서대로 도시되어 있다. 이를 참조로 본 발명의 다른 실시예에 따라 제조되는 탄화규소층을 포함하는 부품의 제조 방법을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
우선, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 흑연 모재(10)를 준비한다(S10). 이때 흑연 모재에는 탄화규소층을 포함하는 부품의 표면에 형성되어야 할 홈에 대응하는 홈(11)이 형성되어 있다. 이때 홈은 표면에 오목한 부분을 만들기 위해 표면의 일부를 제거한 영역이거나 표면에 볼록한 돌기를 만들기 위해 돌기가 형성될 부분을 제외한 표면의 일부를 제거한 영역일 수 있다.
다음으로 홈(11)이 형성된 흑연 모재의 표면에 탄화규소층(20)을 적층한다(S20). 이때 탄화규소층의 두께는 흑연 모재 두께의 0.01 내지 1배가 되도록 두껍게 적층하는 것이 바람직하다.
이때 앞서 설명한 바와 같이 탄화규소층을 증착할 때 초기에는 증착온도를 크게 높이지 않은 제1 증착 속도로 탄화규소층을 증착하다 탄화규소가 흑연 모재의 기공을 채우고 흑연 모재의 상부면을 모두 덮은 후(흑연 모재의 상부면이 노출된 영역이 없을 때)에 탄화규소층의 증착 속도를 제2 증착 속도로 높여 원하는 두께까지 탄화규소층을 증착하는 것이 바람직하다.
다만, 탄화규소층이 얇게 적층되었을 때는 흑연 모재의 표면에 형성된 홈(11)과 동일한 형상의 홈이 탄화규소층 표면에 형성되나 본 발명에 따른 탄화규소층을 포함하는 부품은 탄화규소층을 적층하기 때문에 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 탄화규소층 표면의 홈이 흑연 모재 표면의 홈(11) 형상과 달라질 수 있다.
따라서 본 발명의 다른 실시예에 따른 탄화규소층을 포함하는 부품의 제조 방법에서는 도 5의 (c)에 도시된 바와 같이 탄화규소층(20)의 표면을 가공하여 흑연 모재의 홈(11)에 대응하는 홈(21)을 탄화규소층 표면에 형성한다(S30).
흑연 모재(10)에 미리 형성된 홈(11)으로 인해 탄화규소층(20)의 표면에 오목부(A)가 생겼으며, 이 오목부는 홈(11)의 위치에 대응하기 때문에 오목부를 홈(11)에 대응하는 폭과 깊이를 갖도록 다듬는 표면 가공으로 탄화규소층(20)의 표면에 흑연 모재 표면의 홈(11)에 대응하는 홈(21)을 형성할 수 있다.
한편, 흑연 모재에 형성된 홈(11)의 단면적이 좁거나 탄화규소층을 두껍게 적층할 경우 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 탄화규소층 표면에 형성된 오목부(A)의 폭이 홈(11)의 폭보다 더 넓어질 수 있다.
이 경우 탄화규소층의 표면을 단순히 가공하여 탄화규소층(20)의 표면에 흑연 모재 표면의 홈(11)에 대응하는 홈(21)을 형성할 수 없다.
이 경우는 도 6의 (c)에 도시된 바와 같이 탄화규소층의 오목부(A)가 흑연 모재 표면의 홈(11)보다 작은 단면적을 갖도록, 적층된 탄화규소층(20)을 표면 전체를 일정 두께만큼 제거하는 전체 가공 단계 및 도 6의 (d)에 도시된 바와 같이 전체 가공 단계 후에 남아 있는 오목부가 흑연 모재 표면의 홈(11)에 대응하는 깊이와 단면을 갖도록 탄화규소층의 일부 영역을 제거하는 부분 가공 단계를 통해 탄화규소층(20)의 표면에 흑연 모재 표면의 홈(11)에 대응하는 홈(21)을 형성할 수 있다.
다만, 이와 같이 오목부(A)가 흑연 모재 표면의 홈(11)보다 넓은 단면적을 갖게되어 적층된 탄화규소층 표면의 전체를 일정 두께로 제거하는 것은 번거로운 공정이기 때문에 탄화규소층을 일정 두께이상 두껍게 적층해야 하거나 표면에 형성되어야 할 홈의 단면적이 작아 탄화규소층 표면의 오목부(A)가 흑연 모재 표면의 홈(11) 보다 넓은 단면적으로 형성될 것이 예상되는 경우 도 7에 도시된 바와 같이 표면에 홈이 없는 흑연 모재를 이용하여서도 표면에 홈이 형성된 부품을 제조할 수 있다.
즉, 도 7에 도시된 바와 같이 표면에 홈이 없는 흑연 모재(10)를 준비하고, 흑연 모재의 표면에 탄화규소층을 적층한 다음 원하는 깊이와 단면을 갖는 홈을 탄화규소층 표면에 형성함으로써 표면에 홈이 형성된 부품을 제조할 수 있다.
지금까지 본 발명의 실시예에 따른 탄화규소층을 포함하는 부품 및 그 제조 방법을 구체적인 실시예를 참고로 한정되게 설명하였다. 그러나 본 발명은 이러한 구체적인 실시예에 한정되지 않으며, 특허청구범위에 청구된 발명의 사상 및 그 영역을 이탈하지 않으면서 다양한 변화 및 변경이 있을 수 있음을 이해하여야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 흑연 모재를 준비하는 단계; 및
    상기 흑연 모재의 표면에 탄화규소층을 적층하는 단계;
    를 포함하여 이루어지고,
    상기 탄화규소층을 적층하는 단계에서, 상기 탄화규소층의 두께가 상기 흑연 모재 두께의 0.01배 내지 1배가 되도록 또는 상기 탄화규소층의 두께가 2㎜ 내지 3㎜가 되도록 상기 탄화규소층을 적층하는 것을 특징으로 하는 탄화규소층을 포함하는 부품의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탄화규소층을 적층하는 단계는 제1 증착 속도로 탄화규소층을 적층한 후 상기 제1 증착 속도보다 빠른 제2 증착 속도로 탄화규소층을 적층하는 것을 특징으로 하는 탄화규소층을 포함하는 부품의 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 증착 속도는 5㎛/h 이상 10㎛/h 이하이고, 제2 증착 속도는 30㎛/h 이상 120㎛/h 이하 또는 50㎛/h 이상 100㎛/h 이하인 것을 특징으로 하는 탄화규소층을 포함하는 부품의 제조 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 탄화규소층을 적층하는 단계는 탄화규소층이 상기 흑연 모재의 상부면을 모두 덮은 후에 상기 제2 공정 속도로 공정 속도를 조절하는 것을 특징으로 하는 탄화규소층을 포함하는 부품의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 탄화규소층의 표면에 홈을 형성하는 표면 가공 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄화규소층을 포함하는 부품의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 흑연 모재는 표면에 제1 홈이 형성되어 있으며,
    상기 표면 가공 단계에서 상기 탄화규소층의 표면이 상기 제1 홈에 대응하는 위치 및 형상의 제2 홈을 갖도록 상기 탄화규소층의 표면을 가공하는 것을 특징으로 하는 탄화규소층을 포함하는 부품의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 표면 가공 단계는 상기 제1 홈의 상부에 적층된 탄화규소층의 오목부가 상기 제1 홈보다 작은 단면적을 갖도록 적층된 탄화규소층을 표면 전체를 일정 두께만큼 제거하는 전체 가공 단계; 및
    상기 전체 가공 단계 후에 남아 있는 상기 오목부가 상기 제1 홈에 대응하는 깊이와 단면을 갖도록 상기 탄화규소층의 일부 영역을 제거하여 상기 제2 홈을 형성하는 부분 가공 단계;
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄화규소층을 포함하는 부품의 제조 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 흑연 모재의 표면에는 홈이 없으며,
    상기 표면 가공 단계에서 상기 탄화규소층의 표면에 홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 탄화규소층을 포함하는 부품의 제조 방법.
  9. 흑연 모재; 및
    상기 흑연 모재의 표면에 적층된 탄화규소층;
    을 포함하여 이루어지고, 상기 흑연 모재의 두께와 상기 탄화규소층의 두께 비는 1:0.01 내지 1:1이거나 상기 탄화규소층의 두께가 2㎜ 내지 3㎜인 것을 특징으로 하는 탄화규소층을 포함하는 부품.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 흑연 모재의 표면에는 홈이 없으며, 상기 탄화규소층의 표면에는 홈이 있는 것을 특징으로 하는 탄화규소층을 포함하는 부품.
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