공작기계(머신 툴 Machine Tool) 글로벌 3위, 국내 1위 기업인 ㈜DN솔루션즈(DN Solutions, 대표이사 김원종)는 반도체 산업에 꼭 필요한 고정밀 연삭가공기 ‘DNC 시리즈’(DNC 8050, DNC 8060)를 새롭게 선보였다고 4일 밝혔다.
‘DNC’라는 이름은 ‘DN Solutions Ceramic’의 약어로 DN솔루션즈의 세라믹 가공기를 뜻한다. 이 장비는 반도체 웨이퍼 공정에 사용되는 포커스링 등 소모성 부품을 만들기 위해 설계됐다. 반도체 웨이퍼가 제작되는 챔버 내에서 쓰이는 소모성 부품은 고온과 화학약품에 내구성을 가져야 해 석영(Quartz), 세라믹(Ceramic), 실리콘카바이드(SiC) 같은 소재로 만들어진다. 그러나 이들 소재는 그만큼 가공도 어려운 소재(난삭재)다. DNC 시리즈는 이 같은 난삭재를 정밀하게 깎을 수 있다.
■까다로운 석영·세라믹, DN솔루션즈 기술로 정밀 가공
석영은 탄소강보다 단단하지만 쉽게 깨지는 성질이 있어 일반 기계로는 가공이 어렵다. 고가의 다이아몬드 공구를 써도 미세한 균열이 생기거나 제품이 깨지는 문제가 발생하곤 한다. 또한 불순물에 민감해 정밀하고 청결한 가공 환경이 필수다.
DN솔루션즈는 이 같은 까다로운 요구에 맞춰, 최대 10,000rpm 속도와 7.5kW 고출력을 내는 DNC 시리즈용 고성능 연삭 스핀들을 자체 기술로 개발했다. 덕분에 석영이나 세라믹처럼 가공이 까다로운 소재도 높은 생산성으로 고품질로 정밀하게 가공할 수 있다.
진동과 열로 인한 오차도 최소화했다. 일체형 고강성 베드와 고정도 이송축 가이드는 진동을 최소화하며, 장시간 연속 가공에서도 열변위로 인한 품질 저하를 효과적으로 방지한다. 기존에 보급된 장비에서는 연삭 스핀들의 위치가 쉽게 틀어지는 문제로 정밀도 저하가 발생하는 경우가 많았으나, DNC 시리즈에서는 동급 장비 대비 획기적으로 긴 수명으로 정밀도를 유지할 수 있도록 구조 강성도 확보했다.
■석영 분진·공구 드레싱 문제도 깔끔하게 해결
가공 시 생기는 석영 미세 분진(슬러지)은 장비 고장의 원인이 될 수 있다. 이 문제를 해결하기 위해 DN솔루션즈는 장비 내부에 절삭유과 분진이 들어가지 않도록 장비 베드 경사면 전체를 감싸는 슬라이딩 커버 구조를 적용했다. 또한 일자형 탈착식 절삭유 탱크를 도입해 슬러지 청소 및 유지 보수가 쉽게 만들었다.
DNC 시리즈는 장비 내부에 공구 드레싱 전용 핀들을 내장해 자동으로 공구 드레싱을 할 수 있게 만들어 장비 운영 효율과 생산성을 높였다. 연마 가공에서는 분진 형태의 칩이 숫돌 공구의 표면에 끼이는 현상이 필연적으로 발생하는데, 이를 정기적으로 제거하여 숫돌 공구 날의 형상과 성능을 유지할 수 있도록 하는 드레싱 작업이 필수적이기 때문이다. 기존의 장비는 가공을 멈추고 공구 드레싱을 하곤 했다.
DNC 시리즈는 터닝센터(선반)의 기능을 기반으로 머시닝센터(밀링)의 복합기능을 통합해, 한 차례의 셋업으로 내경·외경·홀·윤곽 가공을 한 번에 처리할 수 있다. 또한 공구 자동 교환 시스템, 공구 자동 측정 장치, 소재 자동 측정 장치가 탑재되어 가공 자동화 운영을 할 수 있으므로, 작업자의 수고를 줄이고 생산성을 높일 수 있다.
DN솔루션즈 관계자는 “DN솔루션즈는 이미 한국 반도체 소재 가공장비 시장의 절반, 일부 공정에서는 80%에 가까운 점유율을 차지하고 있다”며 “이번 DNC 시리즈는 이 같은 오랜 노하우와 현장 경험을 바탕으로 개발된 제품으로, 앞으로 반도체 장비 국산화와 기술 경쟁력 강화에 큰 역할을 할 것”이라고 말했다.
