KR102056107B1 - 화학기상증착에 의한 탄화규소 증착형성장치 - Google Patents

화학기상증착에 의한 탄화규소 증착형성장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 화학기상증착(CVD:Chemical Vapor Deposition)에 의한 탄화규소(sic) 증착형성장치에 관한 것으로, 한쪽면의 두께가 1~20mm 두께까지 증착 형성이 가능하고, 이물질의 혼입이 없는 정갈한 증착과 구동관리가 편리하며, 생산성이 향상되어 원가절감이 달성되는 화학기상증착에 의한 탄화규소 증착형성장치로서 보다 구체적인 특징은, 처리조내에 그라파이트모재를 적층하는 회전형 장치대를 설치하고, 처리조 외부에서 처리조 내부로 일정량의 액체소스를 기화시켜서 일정하게 공급하는 다수의 기화소스 공급분사노즐을 장치하여 1200~1400℃의 기화된 소스를 처리조내에 일정하게 공급하고, 기화소스공급량을 확인하는 장치와 기화소스가 분사되는 노즐 끝이 처리조의 고온에 접촉하지 않게 차단벽을 형성하고, 노즐보호캡을 설치함으로써, 안전한 기화소스공급이 달성되게 하며, 소스반응이 완료된 후, 300~350℃에서 잔류소스를 배출시키고, 처리조내의 환경을 초기화시킬 수 있게 질소공급장치와 수소공급장치와 진공펌프를 장치하고, 탄화된 미세가루 포집기를 설치함으로써, 처리조의 초기화 관리가 용이하고, 구동이 편리하며, 이물질 혼입이 방지되는 정갈한 후육증착형성이 가능케 되는 화학기상증착에 의한 탄화규소 증착형성장치이다.

Description

화학기상증착에 의한 탄화규소 증착형성장치{deposition forming device of Chemical Vapor Deposition sic}
본 발명은 화학기상증착(CVD:Chemical Vapor Deposition)에 의한 탄화규소(sic) 증착형성장치에 관한 것으로, 한쪽면의 두께가 1~20mm 두께까지 증착 형성이 가능하고, 이물질의 혼입이 없는 정갈한 증착과 구동관리가 편리하며, 생산성이 향상되어 원가절감이 달성되는 화학기상증착에 의한 탄화규소 증착형성장치로서 보다 구체적인 특징은, 처리조내에 그라파이트모재를 적층하는 회전형 장치대를 설치하고, 처리조 외부에서 처리조 내부로 일정량의 액체소스를 기화시켜서 일정하게 공급하는 다수의 기화소스 공급분사노즐을 장치하여 1200~1400℃의 기화된 소스를 처리조내에 일정하게 공급하고, 기화소스공급량을 확인하는 장치와 기화소스가 분사되는 노즐 끝이 처리조의 고온에 접촉하지 않게 차단벽을 형성하고, 노즐보호캡을 설치함으로써, 안전한 기화소스공급이 달성되게 하며, 소스반응이 완료된 후, 300~350℃에서 잔류소스를 배출시키고, 처리조내의 환경을 초기화시킬 수 있게 질소공급장치와 수소공급장치와 진공펌프를 장치하고, 탄화된 미세가루 포집기를 설치함으로써, 처리조의 초기화 관리가 용이하고, 구동이 편리하며, 이물질 혼입이 방지되는 정갈한 후육증착형성이 가능케 되는 화학기상증착에 의한 탄화규소 증착형성장치를 구현한다.
종래의 화학기상증착에 의한 탄화규소 증착형성장치는 탄화규소막질을 생성하는데 필요한 MTS(Methyltrichlorosilane)을 버블 상태로 처리조에 공급하여 고온하에서 증착형성이 구현되게 하고 있으나, 버블러의 특성상 일정량을 지속적으로 공급하는 것에 한계가 있고, 또 버블러를 통하여 공급한 MTS소스는 기화정도가 균등하지 못해 처리조에서 반응할 때, 변수가 많아 증착형성의 정밀성이 떨어지고, 두터운 증착형성이 어려울 뿐 아니라, 처리조의 구동과 관리가 복잡하여 사용이 불편하고, 제조원가가 높아지는 흠결이 있었다.
선행기술 특허등록 제10-1593922호 선행기술 공개특허 제10-2005-0019572호
본 발명은 상기 불편을 해소하기 위하여 개발된 것이다.
본 발명은 원형관 형상으로 되어 내벽과 외벽 사이에 수조가 형성되어 냉각수가 순환되는 본체(1)와, 본체(1) 상하측 개방부에 착탈가능케 결합하며, 결합부가 밀봉되게 패킹이 장치되고, 돔형상으로 되어 내벽과 외벽 사이에 수조가 형성되어 냉각수가 순환되는 개폐형 상하 덮개(1a)(1b)로 이루어지고, 하측덮개는 처리조에서 상하방향으로 이동하고, 수평방향으로도 이동가능하게 이동장치대를 구비하는 처리조(가)를 구성하여 처리조내에는 하부덮개(1b) 상면에 장치되어 처리조의 중앙부로 투입되게 일정높이를 가지는 폴대(2a)가 장치되어 모터의 동력으로 제자리에서 회전되게하며, 폴대(2a) 외주에 일정간격으로 다단거치부(2b)가 형성되어 거치부에 그라파이트모재(2c)를 적층하는 회전형 제품장치대(2)가 출입될 수 있게 배치되고, 제품장치대가 투입되는 처리조내에는 제품장치대 외주에 일정간격을 두고 형성되게 전기발열체(3)가 장치되어 처리조내에 열기를 생성하며, 전기발열체가 장치된 처리조의 내면주면에는 일정간격을 두고, 내통(4)을 설치하고, 내통 내면에 단열재(5)를 배치하여 이중보온부를 형성하며, 처리조 주벽에 MTS(Methyltrichlorosilane)는 탄화규소막질 생성용 액체 소스를 기화시켜 분사하는 다수의 기화소스공급노즐(6)을 장치하여 이루어진다.
상기 기화소스공급노즐(6)은 지지외통(6a) 중심부에 소스분사관(6b)이 배치되어 소스분사관의 출구가 처리조의 내통과 단열재의 구멍을 통해 처리조내부로 향하도록 고정하되, 소스분사관(6b) 외주와 지지외통 사이에 냉각수저장실(6d)이 형성되어 냉각수주입관(6e)과 배출관(6f)이 장치되어 냉각수가 냉각수순환실에 강제 순환되게 하고, 소스분사관(6b) 분출구(6c) 외면에는 그라파이트로 성형되어 일정길이를 가지는 관형상의 보호캡(6g)이 장치되어 분출구를 보호하게 된다.
한편, 소스기화기는 별도로 장치되어 MTS 소스를 관리하는 액체유량제어기(LMFC : Liquid Mass Flow Controller)(7)의 출구측에 기화기(8)를 접속하여 액체소스를 기화시키고, 기화된 소스는 기화소스분배관(9)을 통해 기화소스공급노즐(6)의 소스분사관(6b)에 공급되며, 기화소스분배관(9) 외면에는 라인히터(9a)가 피복되어 기화된 소스의 온도가 1200~1400℃를 유지하게 구성되고, 기화소스분배관 입구에는 기화소스의 공급량을 계량하는 유량계(10)가 장치된다.
한편, 본 발명의 처리조에 장치되는 내통(4)과, 단열재(5)는 전기발열체(3)가 처리조 내주면에 접촉하는 것을 차단하고, 열기의 허실을 방지할 수 있게 일정간격을 두고 설치된다.
또한, 본 발명의 처리조에는 수소공급장치와 질소공급장치가 설치되고, 진공펌프가 설치되어 처리조내의 공기를 제거하거나 취입된 소스를 배출하거나 처리조의 내부환경을 청소하는데 사용하게 된다.
한편, 본 발명의 처리조는 내부온도가 1200~1400℃를 유지하기 때문에 처리조의 내벽과 외벽 사이에 형성된 수조에 냉각수를 순환시켜 처리조를 보호하게 되며, 진공펌프와 수소공급장치 및 질소공급장치는 시중의 것을 이용하므로 구체적인 설명은 생략한다.
그리고 본 발명의 처리조에는 이물질을 제거하기 위한 포집기가 구비된다.
이와 같이 된 본 발명은 처리조의 하측덮개를 개방하여 처리조 밑으로 이동시키고, 노출된 제품장치대에 모재를 장치하고, 하부덮개를 닫아 내부를 밀봉시킨 다음, 처리조내의 공기를 진공상태로 만들고, 전기발열체를 작동시켜 처리조 내부온도를 1200~1400℃가 되게 하고, 기화된 1200~1400℃로 MTS소스를 기화소스공급노즐을 통해 처리조내에 공급하여 고온하에서 화학기상증착이 이루어지게 하므로, 기존의 버블 방식의 소스공급 보다 정교한 분사가 가능하여 정도 높은 증착이 가능하고, 1~20mm 범위의 두터운 증착이 형성될 수 있다,
특히, 기화소스공급노즐(6)에는 기화된 1200~1400℃의 소스가 공급되고, 기화소스분배관에 유량계가 장치되므로 기화소스의 공급량을 정확하게 계량할 수 있어서 정밀한 계량공급에 의한 증착이 이루어지며, 이로인해 품질이 양호한 증착이 가능하게 되고, 소스분배관 외면에 라인히터가 피복되어 분배관을 통해 공급되는 기화된 소스는 1200~1400℃를 유지하게 공급할 수 있고, 기화소스공급노즐(6)의 소스분사관의 분출구가 내통과 단열재의 구멍을 통과하여 처리조로 투입되고, 분출구 외면에 그라파이트로 성형된 보호캡(6g)이 장치되므로 처리조의 열기가 직접 노즐출구에 미치지 않아 소스분사관이 고열에 노출되는 것을 적극 예방하여 노즐에서 발생될 수 있는 이물질을 안전하게 차단하므로 이물질의 혼입을 완벽하게 방지하여 품질이 양호한 소스를 통해 정갈한 증착을 달성할 수 있고, 하측덮개가 처리조 하측에 상하방향으로 이동하고, 하향된 위치에서 수평방향으로 이동하는 이동장치대가 있어서 모재투입과 제품인출이 용이하므로 구동관리가 편리하고, 능률적이라 에너지 비용도 절약되는 경제적인 장치를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 전체적인 개략도
도 2는 본 발명의 처리조 외관사시도
도 3은 본 발명의 처리조 외관 정면도
도 4는 도 3의 가-가'선단면도
도 5는 본 발명의 기화소스공급노즐 단면도
도 6은 본 발명의 제품장치대를 분리한 예시도
도 7은 본 발명의 회전장치대의 일부 확대도이다.
본 발명은 원형관 형상으로 되어 내벽(a)과 외벽(b) 사이에 수조(1c)가 형성되어 냉각수가 순환되는 본체(1)와, 본체(1) 상하측 개방부에 착탈가능케 결합하며, 결합부가 밀봉되게 패킹이 장치되고, 돔형상으로 되어 내벽(a)과 외벽(b) 사이에 수조(1c)가 형성되어 냉각수가 순환되는 개폐형 상하 덮개(1a)(1b)로 이루어지고, 하측덮개(1b)는 처리조에서 상하방향으로 이동하고, 또한 하향이동지점에서 수평방향으로 이동할 수 있게 이동장치대를 구비하는 처리조(가)와, 처리조내의 하부덮개(1b)에 장치되어 처리조 중앙부로 출입되게 폴대(2a)가 장치되어 모터(2d)의 동력으로 RPM 1~25회 속도로 회전하며, 폴대(2a) 외주에 상하 방향으로 일정간격이 유지되게 다단거치부(2b)가 형성되어 거치부 위에 그라파이트모재(2c)를 적층하는 회전형 제품장치대(2)와, 제품장치대(2)가 투입되는 처리조의 내부에서 제품장치대 외주에 위치하도록 그라파이트 발열판이 배치되고, 전원단자부(3a)(3b)가 처리조 주벽에 배치되어 발열판에 전류가 공급됨으로써, 처리조내에 열기를 생성하는 전기발열체(3)와, 전기발열체(3)외주와 처리조(1) 내주면 사이에 일정간격을 두고 배치되는 내통(4)과 내통 내면에 밀착 배치되는 그라파이트제 단열재(5)와, 처리조 주벽에 배치된 장치구멍을 통해 투입되어 내통과 단열재에 형성된 구멍을 통해 처리조에 배치되는 다수개의 기화소스공급노즐(6)과, 기화소스공급노즐에 기화소스를 공급할 수 있도록 액체유량제어기(7)와, 기화기(8)가 구비되고, 기화기에 의하여 기화된 소스가 분배되는 기화소스분배관(9)과, 기화소스분배관의 외주면에 피복되는 라인히터(9a)와, 기화소스분배관에 공급되는 기화소스공급량을 계량하는 유량계(10)를 구비하여 이루어진다.
상기에서 기화소스공급노즐(6)은 지지외통(6a) 중심부에 소스분사관(6b)이 배치되어 소스분사관의 분출구(6c)가 처리조내부를 향해 설치되고, 소스분사관(6b) 외주와 지지외통 사이에 냉각수저장실(6d)이 형성되어 냉각수주입관(6e)과 배출관(6f)이 장치되어 냉각수가 냉각수저장실에 강제 순환되며, 소스분사관(6b)은 내통(4)과 단열재(5)의 구멍으로 투입되어 분출구(6c)가 처리조로 돌출되고, 분출구 외면에는 그라파이트로 성형되어 일정길이를 가지는 관형상의 보호캡(6g)이 장치된다.
한편, 소스분사관(6b) 입구에는 별도로 설치된 MTS 액체유량제어기(LMFC : Liquid Mass Flow Controller)(7)의 배출구측에 기화기(8)를 접속하여 액체소스를 기화시키고, 기화된 소스를 기화소스분배관(9)을 통해 기화소스공급노즐(6)의 소스분사관(6b)에 공급하게 되며, 기화소스분배관(9) 외주면에는 라인히터(9a)가 피복되어 기화소스분배관을 통과하는 기화소스의 온도가 1200~1400℃를 유지하도록 한다.
기화소스분배관 입구에는 기화된 소스의 량을 계량하는 유량계(10)가 장치되어 공급되는 기화소스를 계량하여 공급할 수 있게 한 구성이다.
한편, 본 발명의 처리조에는 진공펌프(11)와 수소공급장치(12) 및 질소공급장치가 구비되어 처리조내의 공기를 진공으로 만들거나 사용후, 처리조에 남아 있는 잔유소스를 배출시키고, 처리조내부에 발생한 이물질 또는 찌꺼기를 포집하는 포집기가 구비된다.
1 : 본체 1a,1b : 덮개
1c : 수조 2 : 제품장치대
2a : 폴대 2b : 다단거치부
2c : 그라파이트모재 2d : 모터
3 : 전기발열체 4 : 내통
5 : 단열재 6 : 기화소스공급노즐
6a : 지지외통 6b : 소스분사관
6d : 냉각수저장실 6e : 냉각수주입관
6f : 배출관 6g : 보호캡
7 : 액체유량제어기 8 : 기화기
9 : 기화소스분배관 9a : 라인히터
10 : 유량계 11 : 진공펌프
12 : 수소공급장치 13 : 질소공급장치
가 : 처리조

Claims (1)

  1. 원형관 형상으로 되어 내벽과 외벽 사이에 수조(1c)가 형성되어 냉각수가 순환되는 본체(1)와, 본체(1) 상하측 개방부에 착탈가능케 결합하며, 결합부가 밀봉되게 패킹이 장치되고, 돔형상으로 되어 내벽과 외벽 사이에 수조(1c)가 형성되어 냉각수가 순환되는 개폐형 상하 덮개(1a)(1b)로 이루어지고, 하부덮개는 처리조에서 상하방향으로 이동하고, 하향이동지점에서 수평으로 이동할 수 있게 이동장치대를 구비하는 처리조(가)가 형성되어 수소공급장치와, 질소공급장치와, 진공펌프와, 포집기를 구비하고, 처리조(가)에는 하부덮개(1b) 내측에 장치되어 처리조 중앙부로 돌출되게 폴대(2a)가 장치되어 모터(2d)의 동력으로 RPM 1~25회 속도로 회전하고, 폴대(2a) 외주에 상하 방향으로 일정간격이 유지되게 다단거치부(2b)가 형성되어 거치부 위에 그라파이트모재(2c)가 적층되는 회전형 제품장치대(2)와, 제품장치대(2)가 투입되는 처리조 내면에서 제품장치대 외주에 배치되어 처리조내에 1200~1400℃의 열기를 생성하는 전기발열체(3)와, 전기발열체(3)외주와 처리조(1) 내주면 사이에 일정간격을 두고 배치되어 내부열기를 보온하는 내통(4)과, 내통 내면에 배치되어 열기 허실을 막는 그라파이트제 단열재(5)와, 처리조 주벽에서 내부로 향하게 장치되어 내통과 단열재의 구멍을 통과하여 처리조내에 투입되는 다수개의 기화소스공급노즐(6)과, 액체유량제어기(7)와, 기화기(8)를 구비하고, 기화기에는 기화된 기화소스를 공급노즐에 공급하는 기화소스분배관(9)이 형성되고, 기화소스분배관 외주면에 라인히터(9a)가 피복되어 기화소스 온도를 1200~1400℃로 유지하고 기화소스분배관 입구에 기화소스공급량을 계량하는 유량계(10)가 장치되며,
    상기 기화소스공급노즐(6)은 지지외통(6a) 중심부에 소스분사관(6b)이 배치되어 소스분사관의 출구가 처리조의 내통과 단열재를 통과하여 분출구(6c)가 처리조 내부로 노출되게 고정되고, 소스분사관(6b) 외주와 지지외통 사이에 냉각수저장실(6d)이 형성되어 냉각수주입관(6e)과 배출관(6f)이 장치되어 냉각수가 강제 순환되며, 소스분사관(6b) 분출구(6c) 외면에는 그라파이트로 성형되어 일정길이를 가지는 관형상의 보호캡(6g)이 장치되어 이루어지는 화학기상증착에 의한 탄화규소 증착형성장치.
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