KR102063219B1 - 화학 기상 침착 장치 - Google Patents

화학 기상 침착 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 화학 기상 침착 장치에 관한 것으로 내부가 중공인 챔버 형상으로 형성되며, 하부에 공정 가스 주입구가 형성되고 상부에 공정 가스 배출구가 형성되는 챔버부와, 상기 챔버부의 내부를 소정 온도로 가열하는 발열부 및 상기 챔버부의 내부에 위치하여 상기 챔버부의 내부를 상부 공간과 하부 공간으로 분리하며 탄화규소 프리폼을 고정하며 상기 공정 가스 주입구로부터 유입되는 공정 가스가 상기 탄화규소 프리폼에 접촉되도록 하는 프리폼 고정부를 포함하며, 상기 프리폼 고정부는 하면에서 상부 방향으로 소정 깊이로 형성되며 안착 상면에 상기 탄화규소 프리폼의 상면이 접촉되어 고정되고 내측면과 상기 탄화규소 프리폼의 외측면 사이에 상기 공정 가스가 흐르는 공정 가스 경로가 형성되는 프리폼 안착홈 및 상기 프리폼 안착홈의 안착 상면에서 상부로 연장되는 가스 통과홀을 구비하는 고정 본체를 포함하는 화학 기상 침착 장치를 개시한다.

Description

화학 기상 침착 장치{Chemical vapor infiltration device}
본 발명은 화학 기상 침착 장치에 관한 것이다.
세라믹 복합 소재로는 일례로 탄화규소 섬유 강화 탄화규소 복합체(SiCf/SiC)가 알려져 있다. 상기 세라믹 복합 소재는 화학 기상 침착법(CVI: chemical vapor infiltration)과 같은 방법에 의하여 제조될 수 있다. 상기 화학 기상 침착법은 1000℃ 내외의 공정 온도에서 소스 가스를 탄화규소 섬유 시트가 적층된 탄화규소 프리폼의 사이로 공급하여 탄화규소 기지상(matrix phase)을 증착시켜 탄화규소 섬유 강화 탄화규소 복합체를 제조할 수 있다. 상기 화학 기상 침착법은 상대적으로 낮은 온도에서 공정이 진행되므로 고온에 의한 섬유의 손상을 최소화할 수 있다는 장점이 있다.
그러나, 상기 화학 기상 침착법이 진행되는 화학 기상 침착 장치는 일반적으로 소스 가스가 탄화규소 프리폼의 하부면으로 도입된다. 따라서, 상기 탄화규소 복합체는 탄화규소 프리폼의 하부부터 탄화규소 기지상이 증착되기 시작하기 때문에, 상부에는 탄화규소 기지상이 치밀하게 증착되지 못하여 전체적으로 치밀도가 저하될 수 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 탄화규소 복합체의 치밀도를 향상시킬 수 있는 화학 기상 침착 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기상 침착 장치는 내부가 중공인 챔버 형상으로 형성되며, 하부에 공정 가스 주입구가 형성되고 상부에 공정 가스 배출구가 형성되는 챔버부와, 상기 챔버부의 내부를 소정 온도로 가열하는 발열부 및 상기 챔버부의 내부에 위치하여 상기 챔버부의 내부를 상부 공간과 하부 공간으로 분리하며 탄화규소 프리폼을 고정하며 상기 공정 가스 주입구로부터 유입되는 공정 가스가 상기 탄화규소 프리폼에 접촉되도록 하는 프리폼 고정부를 포함하며, 상기 프리폼 고정부는 하면에서 상부 방향으로 소정 깊이로 형성되며 안착 상면에 상기 탄화규소 프리폼의 상면이 접촉되어 고정되고 내측면과 상기 탄화규소 프리폼의 외측면 사이에 상기 공정 가스가 흐르는 공정 가스 경로가 형성되는 프리폼 안착홈 및 상기 프리폼 안착홈의 안착 상면에서 상부로 연장되는 가스 통과홀을 구비하는 고정 본체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 프리폼 고정부는 소정 길이를 갖는 바 형상으로 형성되며, 상기 프리폼 안착홈의 안착 상면 또는 내측면에 결합되고 하부 방향으로 연장되며 사이에 상기 탄화규소 프리폼이 위치하는 지지 바 및 상기 지지 바의 하부에 결합되며 상기 탄화규소 프리폼의 하면을 지지하여 상기 탄화규소 프리폼의 상면을 상기 프리폼 안착홈의 안착 상면에 접촉시키는 밀착 바를 포함할 수 있다.
또한, 상기 밀착 바는 양측에 밀착 홀을 구비하며, 상기 지지 바는 상기 밀착 홀에 삽입되며 상기 밀착 바를 고정하는 고정수단을 포함할 수 있다.
또한, 상기 프리폼 안착홈은 상기 안착 상면의 면적이 상기 탄화규소 프리폼의 상면 면적과 같거나 크게 형성될 있다. 또한, 상기 프리폼 안착홈은 안착 상면의 면적이 안착 하면의 면적보다 작은 면적으로 형성되어 상기 공정 가스 경로가 하부에서 상부로 갈수록 수평면의 단면적이 감소하는 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 프리폼 안착홈은 안착 상면의 면적이 안착 하면의 면적과 동일하게 형성되어 하부와 상부의 수평면의 단면적이 동일한 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 프리폼 안착홈은 안착 상면의 면적이 안착 하면의 면적보다 큰 면적으로 형성되어 상기 공정 가스 경로가 하부에서 상부로 갈수록 수평면의 단면적이 증가하는 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 챔버는 상부 공간의 압력이 하부 공간의 압력보다 작을 수 있다.
본 발명의 화학 기상 침착 장치는 탄화규소 프리폼의 측부로 공정 가스를 유입시켜 치밀화를 진행시키므로 치밀하고 기계적 특성이 증가된 탄화규소 섬유 강화 탄화규소 복합체를 제조할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기상 침착 장치의 개략적인 단면도이다.
도 2는 도 1의 A-A에 대한 수평 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 프리폼 고정부의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 프리폼 고정부의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기상 침착 장치의 작용을 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 6은 도 5의 프리폼 안착홈을 포함하는 영역에 대한 부분 확대도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기상 침착 장치에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기상 침착 장치(100)는, 도 1 및 도 2를 참조하면, 챔버부(110)와 발열부(120) 및 프리폼 고정부(130)를 포함하여 형성될 수 있다.
상기 화학 기상 침착 장치(100)는 탄화규소 프리폼(10)을 프리폼 고정부(130)에 장착하고 탄화규소 프리폼(10)에 공정 가스를 공급하여 탄화규소 기지상을 증착시켜 탄화규소 섬유 강화 탄화규소 복합체(SiCf/SiC)(이하 "탄화규소 복합체"라 함)를 제조한다. 여기서 탄화규소 프리폼(10)은 소정 면적을 갖는 복수 개의 탄화규소 시트가 적층되어 형성된다. 상기 탄화규소 시트는 탄화규소 파이버가 격자 형상으로 직조되어 형성될 수 있다. 상기 탄화규소 시트는 원형상으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 탄화규소 시트는 사각형상, 오각형상, 육각형상 또는 팔각형상과 같은 다각형상으로 형성될 수 있다. 상기 탄화규소 프리폼(10)은 탄화규소 시트의 형상에 따라 원기둥 형상 또는 사각기둥 형상과 같은 다각기둥 형상으로 형성될 수 있다.
상기 공정 가스는 MTS(methyltrichlorosilane: CH3SiCl3) 및 수소 가스(H2)일 수 있다. 상기 공정 가스는 발열부(120)에 의하여 제공되는 열에 의하여 아래의 화학식과 같이 분해되면서 탄화규소 프리폼(10)의 내부에 탄화규소 기지상을 증착시킨다. 상기 공정 가스는 탄화규소 프리폼(10)의 내부에 탄화규소 기지상을 증착시켜 탄화규소 복합체를 형성한다.
[화학식]
CH3SiCl3 + xH2 -> SiC + 3HCl + xH2
여기서, 상기 공정 가스에서 MTS는 예시에 해당하며, MTS 외에도 탄화규소를 제공할 수 있는 것이면 어떠한 재료도 사용될 수 있다.
상기 챔버부(110)는 내부가 중공인 챔버로 형성되며, 대략 원통 형상 또는 직육면체 형상으로 형성될 수 있다. 상기 챔버부(110)는 내부 공간이 프리폼 고정부(130)에 의하여 상부 공간(110a)과 하부 공간(110b)으로 분리될 수 있다. 상기 챔버부(110)는 내부에 프리폼 고정부(130)를 수용하고 하부 공간(110b)으로 유입되는 공정 가스가 프리폼 고정부(130)를 통과하여 상부 공간(110a)으로 흐르도록 한다.
상기 챔버부(110)는 내부식성이 있는 재질로 형성될 수 있다. 상기 챔버부(110)의 내부에서 공정 가스의 반응에 의하여 부식성이 큰 염화수소(3HCl)가 생성될 수 있다. 따라서, 상기 챔버부(110)는 내벽이 염화수소에 저항성 또는 내부식성이 큰 재료로 형성되거나, 또는 이러한 재료가 내벽에 코팅됨이 바람직하다. 또한, 상기 챔버부(110)는 공정 과정에 내부가 대략 900∼1100℃로 내부 온도가 유지되고, 5 ~ 20Torr로 내부 압력이 유지될 수 있다. 상기 챔버부(110)는 내부에 위치된 탄화규소 프리폼(10)이 열 또는 고온 분위기에서 공정 가스와 반응하여 탄화규소 복합체를 형성하도록 한다.
상기 챔버부(110)는 공정 가스 주입구(111)와 공정 가스 배출구(113)를 구비하여 형성될 수 있다.
상기 공정 가스 주입구(111)는 챔버부(110)의 하부에 형성되며, 바람직하게는 하부 중앙에 형성될 수 있다. 상기 공정 가스 주입구(111)는 챔버부(110)의 내부로 공정 가스를 주입하는 경로를 제공할 수 있다. 상기 공정 가스 주입구(111)를 통하여 주입된 공정 가스는 상부의 프리폼 고정부(130)에 고정된 탄화규소 프리폼(10)으로 흐른다. 상기 공정 가스 주입구(111)에는 별도의 공정 가스 주입관(112)이 연결될 수 있다.
상기 공정 가스 배출구(113)는 챔버부(110)의 상부에 형성되며, 바람직하게는 상부 중앙에 형성될 수 있다. 상기 공정 가스 배출구(113)는 챔버부(110)의 내부에서 반응에 사용되고 탄화규소 프리폼(10)을 통과한 공정 가스를 외부로 배출하는 경로를 제공할 수 있다. 상기 공정 가스 배출구(113)에는 별도의 공정 가스 배출관(114)이 연결될 수 있다.
상기 발열부(120)는 챔버부(110)의 일측에 위치하여 챔버부(110)의 내부에 열을 공급할 수 있다. 상기 발열부(120)는 챔버부(110)의 양측과 전후측에 위치할 수 있다. 상기 발열부(120)는 챔버부(110)의 상측과 하측에도 위치할 수 있다. 상기 발열부(120)는 공정 중에 발생되는 염화수소에 의해 부식되거나 파손되지 않도록 챔버부(110)의 외측에 설치될 수 있다. 상기 발열부(120)는 대략 플레이트 형태의 발열 수단으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 발열부(120)는 평판 히터로 형성될 수 있다. 또한, 상기 발열부(120)는 챔버부(110)의 외측에 위치할 수 있는 사각형링 또는 원형링의 형상일 수 있다. 상기 발열 수단은 열선 또는 봉 형상의 히터를 포함할 수 있다. 상기 발열부(120)는 공정 과정에서 챔버부(110)의 내부를 대략 1300℃ 이하로 가열할 수 있다. 또한, 상기 발열부(120)는 챔버부(110)의 내부를 900 ∼ 1100℃로 가열할 수 있다.
상기 프리폼 고정부(130)는 고정 본체(131)와 지지 바(135) 및 밀착 바(137)를 포함할 수 있다. 상기 프리폼 고정부(130)는 수직 방향을 기준으로 대략 챔버부(110)의 중간에 위치할 수 있다. 상기 프리폼 고정부(130)는 챔버부(110)의 내부 공간을 상부 공간(110a)과 하부 공간(110b)으로 분리한다. 상기 프리폼 고정부(130)는 탄화규소 프리폼(10)을 고정하여 챔버부(110)의 내부에 위치시킨다. 상기 프리폼 고정부(130)는 하부 공간(110b)으로 유입되는 공정 가스가 반응하면서 탄화규소 프리폼(10)을 통과하여 상부 공간(110a)으로 흐르도록 한다.
상기 고정 본체(131)는 소정 두께와 면적을 갖는 블록 형상이며, 수평 면적이 챔버부(110)의 내부 수평 면적에 대응되는 면적을 갖도록 형성될 수 있다. 상기 고정 본체(131)는 그래파이트 또는 카본과 같이 내부식성이 있는 재질로 형성될 수 있다.
상기 고정 본체(131)는 프리폼 안착홈(132)과 가스 통과홀(133)을 포함할 수 있다.
상기 프리폼 안착홈(132)은 고정 본체(131)의 하면에서 상부 방향으로 소정 깊이로 형성되며, 안착 상면(132a)의 면적이 안착 하면(132b)의 면적보다 작은 면적을 갖도록 형성된다. 여기서, 상기 안착 상면(132a)은 프리폼 안착홈(132)의 상부에 위치하는 면이며 탄화규소 프리폼(10)의 상면이 접촉되는 면을 의미하며, 안착 하면(132b)은 하부에 위치하며, 고정 본체(131)의 하면과 동일 평면을 이루는 면을 의미한다. 상기 프리폼 안착홈(132)은 상부로 갈수록 수평 단면적이 감소하는 형상으로 형성될 수 있다. 상기 프리폼 안착홈(132)은 안착 상면(132a)과 안착 하면(132b)이 탄화규소 프리폼(10)의 수평면에 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 탄화규소 프리폼(10)이 사각기둥 형상으로 형성되는 경우에 프리폼 안착홈(132)의 안착 상면(132a)과 안착 하면(132b)은 사각 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 탄화규소 프리폼(10)이 원기둥 형상으로 형성되는 경우에 프리폼 안착홈(132)의 안착 상면(132a)과 안착 하면(132b)은 원 형상으로 형성될 수 있다.
상기 프리폼 안착홈(132)은 안착 상면(132a)의 면적이 탄화규소 프리폼(10)의 수평 면적과 같거나 수평 면적보다 크도록 형성될 수 있다. 상기 프리폼 안착홈(132)은 깊이가 탄화규소 프리폼(10)의 두께와 같거나 크도록 형성될 수 있다.
상기 프리폼 안착홈(132)은 내부에 탄화규소 프리폼(10)을 수용하여 안착시킨다. 또한, 상기 프리폼 안착홈(132)은 내측면과 탄화규소 프리폼(10)의 외측면 사이에 공정 가스가 흐르는 공정 가스 경로(132c)를 형성할 수 있다. 상기 공정 가스 경로(132c)는 하부에서 상부로 갈수록 수평면의 단면적이 감소하는 형상으로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 공정 가스 경로(132c)는 하부로부터 유입되는 공정 가스가 탄화규소 프리폼(10)의 측면으로부터 내부로 유입되도록 한다.
상기 가스 통과홀(133)은 프리폼 안착홈(132)의 안착 상면(132a)에서 상부로 연장되어 고정 본체(131)의 상면으로 관통되도록 형성될 수 있다. 상기 가스 통과홀(133)은 평면 형상이 탄화규소 프리폼(10)의 수평면 형상에 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 탄화규소 프리폼(10)의 수평면 형상이 원 형상 또는 사각 형상인 경우에 가스 통과홀(133)의 수평면 형상도 원 형상 또는 사각 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 가스 통과홀(133)은 탄화규소 프리폼(10)의 수평면의 면적보다 작은 수평면의 면적을 갖도록 형성될 수 있다. 상기 가스 통과홀(133)은 탄화규소 프리폼(10)을 통과한 공정 가스가 공정 챔버의 상부 공간(110a)으로 유입되도록 한다.
상기 가스 통과홀(133)은 탄화규소 프리폼(10)에 의하여 차폐되므로 챔버부(110)의 하부 공간(110b)은 상부 공간(110a)보다 압력이 높게 된다. 상기 공정 가스는 탄화규소 프리폼(10)을 통과하는데 필요한 압력에 도달할 때까지 하부 공간(110b)의 압력을 증가시킨다. 따라서, 상기 챔버부(110)의 하부 공간(110b)은 상부 공간(110a)에 비하여 압력이 증가된다. 상기 공정 가스는 탄화규소 프리폼(10)의 내부로 보다 높은 압력으로 유입되므로 탄화규소 프리폼(10)의 내부를 더욱 치밀화시킬 수 있다.
상기 지지 바(135)는 소정 길이를 갖는 바 형상으로 형성되며, 프리폼 안착홈(132)에 결합된다. 상기 지지 바(135)는 상단부가 프리폼 안착홈(132)의 안착 상면(132a) 또는 내측면에 결합되고 하부 방향으로 연장되도록 형성될 수 있다. 상기 지지 바(135)는 하단부가 고정 본체(131)의 하부에 위치하도록 고정 본체(131)의 하부로 돌출되어 형성될 수 있다. 상기 지지 바(135)는 적어도 3개로 형성되며, 프리폼 안착홈(132)의 둘레를 따라 소정 간격으로 이격되어 설치될 수 있다.
상기 지지 바(135)는 하단부에 고정 수단(136)을 더 포함할 수 있다. 상기 고정 수단(136)은 지지 바(135)의 하단부에 형성되는 나사와 나사에 결합되는 너트를 포함할 수 있다. 상기 고정 수단(136)은 밀착 바(137)를 소정 높이에 고정시킬 수 있다. 상기 고정 수단(136)은 탄화규소 프리폼(10)의 상면이 프리폼 안착홈(132)의 안착 상면(132a)에 접촉되도록 밀착 바(137)를 고정할 수 있다
상기 밀착 바(137)는 바 형상으로 형성되며, 탄화규소 프리폼(10)의 길이 또는 폭보다 넓은 길이로 형성될 수 있다. 상기 밀착 바(137)는 양측에 밀착 홀(137a)을 구비할 수 있다. 상기 밀착 바(137)는 밀착 홀(137a)에 지지 바(135)가 삽입되면서 지지 바(135)와 결합될 수 있다. 한편, 상기 밀착 바(137)는 전체가 링 형상으로 형성될 수 있다. 상기 밀착 바(137)는 지지 바(135)의 하부에 결합되며, 탄화규소 프리폼(10)의 하면과 접촉하면서 탄화 규소 프리폼(10)의 하면을 지지한다. 상기 밀착 바(137)는 탄화규소 프리폼(10)의 상면이 프리폼 안착홈(132)의 안착 상면(132a)에 접촉되도록 지지한다.
다음은 본 발명의 다른 실시예에 따른 프리폼 고정부에 대하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 프리폼 고정부의 단면도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 프리폼 고정부(230)는, 도 3을 참조하면, 고정 본체(231)와 지지 바(135) 및 밀착 바(137)를 포함할 수 있다.
상기 프리폼 고정부(230)는 도 1 및 도 2의 실시예에 따른 프리폼 고정부(130)와 대비하여 고정 본체(231)가 다르게 형성된다. 따라서 이하에서 상기 프리폼 고정부(230)는 고정 본체(231)를 중심으로 설명한다. 또한, 상기 프리폼 고정부(230)는 도 1 및 도 2의 실시예에 따른 프리폼 고정부(130)와 동일 또는 유사한 부분에 대하여 동일한 도면 부호를 사용하며, 여기서 상세한 설명을 생략한다.
상기 고정 본체(231)는 프리폼 안착홈(232)과 가스 통과홀(133)을 포함할 수 있다.
상기 프리폼 안착홈(232)은 안착 상면(232a)의 면적이 안착 하면(232b)의 면적과 동일하도록 형성될 수 있다. 상기 프리폼 안착홈(232)은 상부와 하부가 동일한 형상으로 형성될 수 있다. 상기 프리폼 안착홈(232)은 안착 상면(232a)과 안착 하면(232b)이 탄화규소 프리폼(10)의 수평면에 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 탄화규소 프리폼(10)이 사각기둥 형상으로 형성되는 경우에 프리폼 안착홈(232)의 안착 상면(232a)과 안착 하면(232b)은 사각 형상으로 형성될 수 있다. 상기 프리폼 안착홈(232)은 안착 상면(232a)의 면적이 탄화규소 프리폼(10)의 수평 면적보다 크도록 형성될 수 있다.
상기 프리폼 안착홈(232)은 내측면과 탄화규소 프리폼(10)의 외측면 사이에 공정 가스가 흐르는 공정 가스 경로(232c)를 형성할 수 있다. 상기 공정 가스 경로(232c)는 하부와 상부의 수평면의 단면적이 동일하도록 형성될 수 있다. 따라서, 상기 공정 가스 경로(232c)는 하부로부터 유입되는 공정 가스가 탄화규소 프리폼(10)의 측면으로부터 내부로 유입되도록 한다.
다음은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 프리폼 고정부에 대하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 프리폼 고정부의 단면도이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 프리폼 고정부(330)는, 도 4를 참조하면, 고정 본체(331)와 지지 바(135) 및 밀착 바(137)를 포함할 수 있다.
상기 프리폼 고정부(330)는 도 1 및 도 2의 실시예에 따른 프리폼 고정부(130)와 대비하여 고정 본체(331)의 일부가 다르게 형성된다. 따라서 이하에서 상기 프리폼 고정부(330)는 고정 본체(331)를 중심으로 설명한다. 또한, 상기 프리폼 고정부(330)는 도 1 및 도 2의 실시예에 따른 프리폼 고정부(130)와 동일 또는 유사한 부분에 대하여 동일한 도면 부호를 사용하며, 여기서 상세한 설명을 생략한다.
상기 고정 본체(331)는 프리폼 안착홈(332)과 가스 통과홀(133)을 포함할 수 있다.
상기 프리폼 안착홈(332)은 안착 상면(332a)의 면적이 안착 하면(332b)의 면적보다 크게 형성될 수 있다. 상기 프리폼 안착홈(332)은 상부로 갈수록 수평 단면적이 증가하는 형상으로 형성될 수 있다. 상기 프리폼 안착홈(332)은 안착 하면(332b)의 면적이 탄화규소 프리폼(10)의 수평 면적보다 크도록 형성될 수 있다.
상기 프리폼 안착홈(332)은 내측면과 탄화규소 프리폼(10)의 외측면 사이에 공정 가스가 흐르는 공정 가스 경로(332c)를 형성할 수 있다. 상기 공정 가스 경로(332c)는 하부에서 상부로 갈수록 수평면의 단면적이 증가하는 형상으로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 공정 가스 경로(332c)는 하부로부터 유입되는 공정 가스가 탄화규소 프리폼(10)의 측면으로부터 내부로 유입되도록 한다.
다음은 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기상 침착 장치의 작용에 대하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기상 침착 장치의 작용을 나타내는 개략적인 단면도이다. 도 6은 도 5의 프리폼 안착홈을 포함하는 영역에 대한 부분 확대도이다.
먼저, 도 5와 도 6을 참조하면, 상기 탄화규소 프리폼(10)은 고정 본체(131)의 프리폼 안착홈(132)에 삽입되어 위치한다. 이때, 상기 탄화규소 프리폼(10)은 지지 바(135) 사이에 위치한다. 상기 밀착 바(137)는 양측에 형성된 밀착 홀(137a)이 지지 바(135)의 하측으로 결합되면서 지지 바(135)의 상부로 이동한다. 상기 밀착 바(137)는 탄화규소 프리폼(10)의 하면과 접촉하여 탄화규소 프리폼(10)을 상부로 이송시킨다. 이때, 상기 밀착 바(137)는 탄화규소의 상면이 프리폼 안착홈(132)의 안착 상면(132a)과 접촉되도록 한다. 상기 지지 바(135)의 고정 수단(136)이 밀착 바(137)의 위치를 고정한다.
상기 발열부(120)는 챔버부(110)의 내부를 대략 1,000℃이하로 가열한다. 상기 챔버부(110)의 공정가스 주입구를 통하여 공정 가스를 공급한다. 상기 공정 가스는 챔버부(110)의 하부 공간(110b)으로 유입되며, 공정 가스 유로로 유입된다. 상기 공정 가스는 탄화규소 프리폼(10)의 측부를 통하여 탄화규소 프리폼(10)의 내부로 유입된다. 상기 탄화규소 프리폼(10)은 탄화규소 시트가 적층되어 형성되므로, 공정 가스는 하면에서 내부로 유입되는 것보다 측면에서 내부로 유입되는 것이 용이하다. 또한, 상기 공정 가스 경로(132c)는 하부에서 상부로 갈수록 수평면의 단면적이 감소하는 형상으로 형성되므로, 탄화규소 프리폼(10)은 측부의 하부로부터 순차적으로 공정 가스가 유입될 수 있다. 또한, 상기 탄화규소 프리폼(10)은 측부의 높이 방향을 기준으로 각각의 높이에서 탄화규소가 침착되므로 높이에 관계없이 탄화규소가 균일하게 침착될 수 있다. 상기 공정 가스는 열에 의하여 분해되면서 탄화규소 프리폼(10)의 내부에 탄화규소를 침착시킨다. 상기 탄화규소 프리폼(10)은 측부로부터 탄화규소가 침착되어 치밀화될 수 있다. 또한 상기 탄화규소 프리폼(10)은 측부의 높이 방향을 기준으로 각각의 높이에서 탄화규소가 침착되므로 높이에 관계없이 탄화규소가 균일하게 침착될 수 있다. 또한, 상기 탄화규소 프리폼(10)은 프리폼 안착홈(132)의 안착 상면(132a)에 접촉되면서 가스 통과홀(133)을 차폐하므로 공정 가스가 가스 통과홀(133)을 용이하게 빠져나가지 못한다. 따라서, 상기 챔버부(110)는 상부 공간(110a)의 압력이 하부 공간(110b)의 압력보다 낮게 된다. 또한, 상기 공정 가스는 상대적으로 높은 압력으로 탄화규소 프리폼(10)의 내부로 유입되므로 탄화규소 프리폼(10)의 내부를 더욱 치밀화시킬 수 있다.
한편, 상기 탄화규소 프리폼(10)은 프리폼 안착홈(132)의 형상에 따라 탄화규소가 침착되는 높이가 다를 수 있다. 예를 들면, 상기 프리폼 안착홈(132)이 도 3과 같이 형성되는 경우에 탄화규소 프리폼(10)의 측부에서 동시에 치밀화될 수 있으며, 도 4와 같이 형성되는 경우에 탄화규소 프리폼(10)의 측부 상부부터 치밀화될 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 화학 기상 침착 장치를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
10: 탄화 규소 프리폼
100; 화학 기상 침착 장치
110; 챔버부 111: 공정 가스 주입구
113: 공정 가스 배출구 120; 발열부
130, 230, 330: 프리폼 고정부
131, 231, 331: 고정 본체
132, 232, 332: 프리폼 안착홈
133: 가스 통과홀 135: 지지 바
137: 밀착 바

Claims (8)

  1. 내부가 중공인 챔버 형상으로 형성되며, 하부에 공정 가스 주입구가 형성되고 상부에 공정 가스 배출구가 형성되는 챔버부와,
    상기 챔버부의 내부를 소정 온도로 가열하는 발열부 및
    상기 챔버부의 내부에 위치하여 상기 챔버부의 내부를 상부 공간과 하부 공간으로 분리하며 탄화규소 프리폼을 고정하며 상기 공정 가스 주입구로부터 유입되는 공정 가스가 상기 탄화규소 프리폼에 접촉되도록 하는 프리폼 고정부를 포함하며,
    상기 프리폼 고정부는
    하면에서 상부 방향으로 소정 깊이로 형성되며 안착 상면에 상기 탄화규소 프리폼의 상면이 접촉되어 고정되고 내측면과 상기 탄화규소 프리폼의 외측면 사이에 상기 공정 가스가 흐르는 공정 가스 경로가 형성되는 프리폼 안착홈 및 상기 프리폼 안착홈의 안착 상면에서 상부로 연장되는 가스 통과홀을 구비하는 고정 본체를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기상 침착 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 프리폼 고정부는
    소정 길이를 갖는 바 형상으로 형성되며, 상기 프리폼 안착홈의 안착 상면 또는 내측면에 결합되고 하부 방향으로 연장되며 사이에 상기 탄화규소 프리폼이 위치하는 지지 바 및
    상기 지지 바의 하부에 결합되며 상기 탄화규소 프리폼의 하면을 지지하여 상기 탄화규소 프리폼의 상면을 상기 프리폼 안착홈의 안착 상면에 접촉시키는 밀착 바를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기상 침착 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 밀착 바는 양측에 밀착 홀을 구비하며,
    상기 지지 바는 상기 밀착 홀에 삽입되며 상기 밀착 바를 고정하는 고정수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 화학 기상 침착 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 프리폼 안착홈은 상기 안착 상면의 면적이 상기 탄화규소 프리폼의 상면 면적과 같거나 크도록 형성되는 특징으로 하는 화학 기상 침착 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 프리폼 안착홈은 안착 상면의 면적이 안착 하면의 면적보다 작은 면적으로 형성되어 상기 공정 가스 경로가 하부에서 상부로 갈수록 수평면의 단면적이 감소하는 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 화학 기상 침착 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 프리폼 안착홈은 안착 상면의 면적이 안착 하면의 면적과 동일하게 형성되어 하부와 상부의 수평면의 단면적이 동일한 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 화학 기상 침착 장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 프리폼 안착홈은 안착 상면의 면적이 안착 하면의 면적보다 큰 면적으로 형성되어 상기 공정 가스 경로가 하부에서 상부로 갈수록 수평면의 단면적이 증가하는 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 화학 기상 침착 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 챔버는 상부 공간의 압력이 하부 공간의 압력보다 작은 것을 특징으로 하는 화학 기상 침착 장치.
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