KR102063220B1 - 화학 기상 침착 장치 - Google Patents

화학 기상 침착 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102063220B1
KR102063220B1 KR1020170168596A KR20170168596A KR102063220B1 KR 102063220 B1 KR102063220 B1 KR 102063220B1 KR 1020170168596 A KR1020170168596 A KR 1020170168596A KR 20170168596 A KR20170168596 A KR 20170168596A KR 102063220 B1 KR102063220 B1 KR 102063220B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
preform
silicon carbide
process gas
fixing
chamber
Prior art date
Application number
KR1020170168596A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190068323A (ko
Inventor
최균
Original Assignee
한국세라믹기술원
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 한국세라믹기술원 filed Critical 한국세라믹기술원
Priority to KR1020170168596A priority Critical patent/KR102063220B1/ko
Publication of KR20190068323A publication Critical patent/KR20190068323A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102063220B1 publication Critical patent/KR102063220B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/04—Coating on selected surface areas, e.g. using masks
    • C23C16/045—Coating cavities or hollow spaces, e.g. interior of tubes; Infiltration of porous substrates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/32—Carbides
    • C23C16/325—Silicon carbide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
    • C23C16/4583—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
    • C23C16/4586—Elements in the interior of the support, e.g. electrodes, heating or cooling devices
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/46—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for heating the substrate
    • C23C16/463—Cooling of the substrate

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

본 발명은 내부가 중공인 챔버 형상으로 형성되며, 하부에 공정 가스 주입구가 형성되고 상부에 공정 가스 배출구가 형성되는 챔버부와, 상기 챔버부의 내부에 위치하여 상기 챔버부의 상부에 상부 공간을 형성하면서 탄화규소 프리폼을 고정하며, 상기 공정 가스 주입구를 통하여 유입되는 공정 가스가 상기 탄화규소 프리폼의 하부로 유입되도록 하는 프리폼 고정부와, 상기 프리폼 고정부의 하부에 위치하며, 상기 공정가스 주입구를 통하여 유입되는 공정가스를 냉각시켜 상기 프리폼 고정부로 공급하는 하부 냉각부 및 상기 챔버부의 상부 외측에 위치하여 상기 프리폼 고정부의 상부를 가열하는 상부 발열부를 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 침착시켜 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 공정 가스가 탄화규소 프리폼의 하부면으로 유입된다. 상기 화학 기상 침착 장치는 공정 가스가 탄화규소 프리폼의 하부로 유입되어 상부로 유출되는 구조이므로 탄화 규소 프리폼의 내부를 흐르는 시간이 감소되어 침착 공정에 참여할 수 있는 시간이 작은 측면이 있다. 또한, 상기 화학 기상 침착 장치는 탄화규소 프리폼이 장착되는 프리폼 고정부의 측부에 가열부가 위치하여 탄화규소 프리폼을 상하 방향으로 균일하게 가열한다. 따라서, 상기 탄화규소 프리폼은 하부부터 탄화규소 기지상이 침착되기 시작하기 때문에, 상부에는 탄화규소 기지상이 치밀하게 침착되지 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 내부에 위치하여 상기 챔버부의 상부에 상부 공간을 형성하면서 탄화규소 프리폼을 고정하며, 상기 공정 가스 주입구를 통하여 유입되는 공정 가스가 상기 탄화규소 프리폼의 하부로 유입되도록 하는 프리폼 고정부와, 상기 프리폼 고정부의 하부에 위치하며, 상기 공정가스 주입구를 통하여 유입되는 공정가스를 냉각시켜 상기 프리폼 고정부로 공급하는 하부 냉각부 및 상기 챔버부의 상부 외측에 위치하여 상기 프리폼 고정부의 상부를 가열하는 상부 발열부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 프리폼 고정부는 상부에서 하부로 소정 깊이로 형성되어 상기 탄화규소 프리폼이 안착되는 프리폼 수용 홈과 상기 프리폼 수용 홈의 하면에서 하부로 개방되는 본체 가스 홀을 구비하는 고정 본체와, 상기 고정 본체의 프리폼 수용 홈의 하부에 안착되며 탄화규소 프리폼의 하면을 지지하여 상기 탄화규소 프리폼의 하부에 분산 공간을 형성하는 하부 고정 수단과, 판상으로 형성되고 상면에서 하면으로 관통되는 압력 가스 홀을 구비하며, 상기 탄화규소 프리폼의 상면에 안착되는 압력판 및 상기 압력판의 상부에 안착되어 상기 압력판을 지지하는 상부 고정 수단을 포함할 수 있다.
또한, 상기 하부 고정 수단은 링 형상 또는 복수 개의 핀으로 형성되며, 상기 상부 고정 수단은 링 형상 또는 복수 개의 핀으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 분산 공간은 프리폼 수용 홈의 하단부와 탄화규소 프리폼의 하면과의 사이에 형성되며, 1 ∼ 10mm의 높이로 형성될 수 있다.
또한, 상기 상부 공간의 가스 압력은 상기 분산 공간의 가스 압력보다 압력이 낮을 수 있다.
또한, 상기 공정 가스 주입구의 면적은 상기 압력 가스 홀의 전체 면적보다 면적이 클 수 있다.
본 발명의 화학 기상 침착 장치는 탄화규소 프리폼의 상부와 하부 사이에 압력 차이를 유도하여 공정 가스가 탄화규소 프리폼의 내부를 흐르는 시간과 침착 공정에 참여하는 정도를 증가시킬 수 있다.
본 발명의 화학 기상 침착 장치는 공정 가스가 침착 공정에 참여할 수 정도가 증가되면서 탄화규소 프리폼의 치밀화를 진행시키므로 치밀하고 기계적 특성이 증가된 탄화규소 복합체를 제조할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 화학 기상 침착 장치는 탄화규소 프리폼의 상부와 하부 사이에 온도 차이를 유도하여 탄화규소 프리폼의 상부부터 하부로 치밀화를 진행시키므로 치밀하고 기계적 특성이 증가된 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 일 실시예에 따른 화학 기상 침착 장치의 작용을 나타내는 개략적인 단면도이다.
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 프리폼 고정부(120)와 하부 냉각부(130) 및 상부 발열부(140)를 포함하여 형성될 수 있다.
상기 화학 기상 침착 장치(100)는 탄화규소 프리폼(10)을 프리폼 고정부(120)에 장착하고 탄화규소 프리폼(10)에 공정 가스를 공급하여 탄화규소 기지상을 침착시켜 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 발열부에 의하여 제공되는 열에 의하여 아래의 화학식과 같이 분해되면서 탄화규소 프리폼(10)의 내부에 탄화규소 기지상을 침착시킨다. 상기 공정 가스는 탄화규소 프리폼(10)의 내부에 탄화규소 기지상을 침착시켜 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 프리폼 고정부(120)와 하부 냉각부(130) 및 상부 발열부(140)를 내부에 수용하고 하부 냉각부(130)를 통하여 유입되는 공정 가스가 프리폼 고정부(120)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 코팅될 수 있다. 예를 들면, 상기 챔버부(110)는 스테인레스스틸과 같은 내부식성 및 내열성 재질로 형성될 수 있다. 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(120)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 프리폼 고정부(120)는 고정 본체(121)와 하부 고정 수단(123)과 압력판(125) 및 상부 고정 수단(127)을 포함할 수 있다. 상기 프리폼 고정부(120)는 챔버부(110)의 내부에서 상부에 상부 공간(110a)을 형성하도록 위치할 수 있다. 상기 프리폼 고정부(120)는 탄화규소 프리폼(10)을 고정하여 챔버부(110)의 내부에 위치시킨다. 상기 프리폼 고정부(120)는 공정가스 주입구를 통하여 유입되는 공정 가스를 탄화규소 프리폼(10)의 하부로 공급한다. 상기 프리폼 고정부(120)는 탄화규소 프리폼(10)의 하부로 유입되는 공정 가스가 반응하면서 탄화규소 프리폼(10)을 통과하여 상부 공간(110a)으로 흐르도록 한다.
상기 고정 본체(121)는 소정 높이와 면적을 갖는 블록 형상이며, 내측에 프리폼 수용 홈(121a)과 본체 가스 홀(121b)을 구비할 수 있다. 상기 고정 본체(121)는 수평 면적이 챔버부(110)의 내부 수평 면적에 대응되는 면적을 갖도록 형성될 수 있다. 상기 고정 본체(121)는 외측 형상이 챔버부(110)의 내측 형상에 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들면 상기 고정 본체(121)는 수평면이 원형상으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 고정 본체(121)는 수평면이 사각형상으로 형성될 수 있다. 상기 고정 본체(121)는 스테인레스스틸, 세라믹 또는 그래파이트(graphite)와 같이 내부식성이 있는 재질로 형성될 수 있다. 상기 고정 본체(121)는 바람직하게는 열전도율과 복사율이 우수한 그래파이트 또는 카본으로 형성될 수 있다. 이러한 경우에, 상기 고정 본체(121)는 상부 발열부(140)로부터 전도되는 열을 상부로 복사하여 챔버부(110)의 상부 공간(110a)의 온도가 저하되는 것을 방지할 수 있다.
상기 프리폼 수용 홈(121a)은 고정 본체(121)의 상면에서 하부로 소정 깊이로 형성된다. 상기 프리폼 수용 홈(121a)은 그 깊이가 탄화규소 프리폼(10)의 높이보다 큰 깊이로 형성될 수 있다. 또한, 상기 프리폼 수용 홈(121a)은 하부 고정 수단(123)과 탄화규소 프리폼(10)과 압력판(125) 및 상부 고정 수단(127)이 내부에 수용되는데 필요한 높이로 형성될 수 있다. 상기 프리폼 수용 홈(121a)은 탄화규소 프리폼(10)의 수평 면적에 대응되는 수평 면적으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 프리폼 수용 홈(121a)은 탄화규소 프리폼(10)의 수평면의 형상에 대응되는 수평면 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 탄화규소 프리폼(10)의 수평 평면이 원형상인 경우에 프리폼 수용 홈(121a)은 수평 평면이 원형상으로 형성될 수 있다. 상기 프리폼 수용 홈(121a)은 바람직하게는 내주면에 탄화규소 프리폼(10)의 외주면이 접촉되도록 형성될 수 있다. 따라서, 상기 프리폼 수용 홈(121a)은 내주면과 탄화규소 프리폼(10)의 외주면 사이로 공정 가스가 유출되는 것을 최소화시킬 수 있다.
상기 본체 가스 홀(121b)은 프리폼 수용 홈(121a)의 하면에서 고정 본체(121)의 하면으로 관통되어 형성될 수 있다. 상기 본체 가스 홀(121b)은 소정 면적, 직경 또는 폭으로 형성될 수 있다. 상기 본체 가스 홀(121b)은 공정 가스가 프리폼 수용 홈(121a)으로 유입되는 경로를 제공할 수 있다.
상기 하부 고정 수단(123)은 링 형상으로 형성될 수 있다. 상기 하부 고정 수단(123)은 고정 본체(121)의 프리폼 수용 홈(121a)의 하부에 안착되며 탄화규소 프리폼(10)의 하면을 지지한다. 상기 하부 고정 수단(123)은 프리폼 수용 홈(121a)의 수평면에 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 상기 하부 고정 수단(123)은 원형링 형상으로 형성될 수 있다. 상기 하부 고정 수단(123)은 사각형링 형상으로 형성될 수 있다. 상기 하부 고정 수단(123)은 원형링으로 형성되는 경우에 외경이 프리폼 수용 홈(121a)의 내경에 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 상기 하부 고정 수단(123)은 탄화규소 프리폼(10)을 지지하는데 필요한 강도를 갖도록 소정 폭으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 하부 고정 수단(123)은 소정 내경을 갖도록 형성될 수 있다. 한편, 상기 하부 고정 수단(123)은 복수 개의 핀으로 형성되며, 프리폼 수용 홈(121a)의 내주면을 따라 수정 간격으로 이격되어 고정될 수 있다. 상기 하부 고정 수단(123)은 염화수소에 저항성 또는 내부식성이 큰 재료로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 하부 고정 수단(123)은 카본 또는 스테인레스스틸과 같은 재질로 형성될 수 있다.
상기 하부 고정 수단(123)은 1 ∼ 10mm의 높이로 형성될 수 있다. 상기 하부 고정 수단(123)은 프리폼 수용 홈(121a)의 내측 하부에 결합되며, 탄화규소 프리폼(10)의 하면 외측을 지지한다. 상기 하부 고정 수단(123)은 볼트와 같은 별도의 수단에 의하여 프리폼 수용 홈(121a)의 내부에 고정될 수 있다. 상기 하부 고정 수단(123)은 프리폼 수용 홈(121a)의 하단부와 탄화규소 프리폼(10)의 하면과의 사이에 분산 공간(123a)을 형성할 수 있다. 상기 분산 공간(123a)은 하부 고정 수단(123)의 높이에 대응되는 높이로 형성되며, 1 ∼ 10mm의 높이로 형성될 수 있다. 상기 분산 공간(123a)은 프리폼 수용 홈(121a)의 하부 중앙 영역으로 유입되는 공정 가스를 탄화규소 프리폼(10)의 하부 외측으로 분산시킨다. 상기 분산 공간(123a)은 공정 가스가 탄화규소 프리폼(10)의 하면에 전체적으로 균일하게 접촉되면서, 탄화규소 프리폼(10)의 하면에서 내부로 균일하게 유입되도록 한다. 상기 하부 고정 수단(123)의 높이가 너무 낮으면, 분산 공간(123a)의 높이가 낮아서 공정 가스가 충분히 분산되지 않을 수 있다. 또한, 상기 하부 고정 수단(123)의 높이가 너무 높으면 분산 공간(123a)의 내부 압력이 충분히 증가되지 않을 수 있다.
상기 압력판(125)은 소정 두께를 갖는 판상으로 형성되며, 압력 가스 홀(125a)을 구비할 수 있다. 상기 압력판(125)은 탄화규소 프리폼(10)의 수평면 형상에 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 상기 압력판(125)은 바람직하게는 탄화규소 프리폼(10)의 수평면 면적에 대응되는 면적을 갖는 판상으로 형성될 수 있다. 상기 압력판(125)은 염화수소에 저항성 또는 내부식성이 큰 재료로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 압력판(125)은 카본, 스테인레스스틸 또는 세라믹과 같은 내부식성 재질로 형성될 수 있다.
상기 압력판(125)은 탄화규소 프리폼(10)의 상면에 접촉되어 탄화규소 프리폼(10)의 상면을 부분적으로 차폐할 수 있다. 상기 압력판(125)은 탄화규소 프리폼(10)의 상면에서 공정 가스가 유출될 수 있는 면적을 감소시켜 탄화규소 프리폼(10)의 상부 공간(110a)과 분산 공간(123a) 사이에 압력 차이를 유발한다. 보다 구체적으로는 상기 압력판(125)은 챔버부(110)의 상부 공간(110a)의 압력보다 프리폼 수용 홈(121a)의 분산 공간(123a)의 압력을 증가시킨다. 따라서, 상기 공정 가스는 탄화규소 프리폼(10)의 내부로 보다 높은 압력으로 유입되므로 탄화규소 프리폼(10)의 내부를 더욱 치밀화시킬 수 있다. 상기 탄화규소 프리폼(10)은 상부로부터 탄화규소 기지상이 침착되더라도 하부로부터 공정 가스가 지속적으로 유입되어 탄화규소 기지상이 침착되어 치밀화될 수 있다. 한편, 상기 압력판(125)은 유발되는 가스 압력의 차이에 의하여 변형되지 않도록 소정 두께와 강도를 갖도록 형성될 수 있다.
상기 압력 가스 홀(125a)은 압력판(125)의 상면에서 하면으로 관통되어 형성될 수 있다. 상기 압력 가스 홀(125a)은 수평면이 원형상 또는 사각형상으로 형성될 수 있다. 상기 압력 가스 홀(125a)은 복수 개가 압력판(125)에 분산되어 형성될 수 있다. 상기 압력 가스 홀(125a)은 바람직하게는 복수 개의 전체 면적이 챔버부(110)의 공정 가스 주입구(111)의 면적보다 작은 면적을 갖도록 형성될 수 있다. 상기 압력 가스 홀(125a)은 공정 가스 주입구(111)의 면적보다 작은 경우에 보다 효율적으로 탄화규소 프리폼(10)의 분산 공간(123a)의 가스 압력을 증가시킬 수 있다.
상기 상부 고정 수단(127)은 링 형상으로 형성될 수 있다. 상기 상부 고정 수단(127)은 프리폼 수용 홈(121a)의 수평면에 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 상기 상부 고정 수단(127)은 원형링 형상으로 형성될 수 있다. 상기 상부 고정 수단(127)은 사각링 형상으로 형성될 수 있다. 상기 상부 고정 수단(127)은 원형링 형상으로 형성되는 경우에 외경이 프리폼 수용 홈(121a)의 내경에 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 상기 상부 고정 수단(127)은 압력판(125)에 형성되는 압력 가스 홀(125a)을 차폐하지 않도록 소정 내경으로 형성될 수 있다. 한편, 상기 상부 고정 수단(127)은 복수 개의 핀으로 형성되며, 프리폼 수용 홈(121a)의 상부에서 내주면을 따라 수정 간격으로 이격되어 고정될 수 있다. 상기 상부 고정 수단(127)은 염화수소에 저항성 또는 내부식성이 큰 재료로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 상부 고정 수단(127)은 그래파이트 또는 스테인레스스틸과 같은 재질로 형성될 수 있다.
상기 상부 고정 수단(127)은 프리폼 수용 홈(121a)의 내측 상부에 결합되며, 압력판(125)의 상면에 접촉하며 압력판(125)과 탄화규소 프리폼(10)을 지지할 수 있다. 상기 상부 고정 수단(127)은 볼트와 같은 별도의 수단에 의하여 프리폼 수용 홈(121a)의 내부에 고정될 수 있다.
상기 하부 냉각부(130)는 소정 두께를 갖는 블록으로 형성되며, 내측에 냉각 가스 홀(130a)을 포함할 수 있다. 상기 하부 냉각부(130)는 고정 본체(121)의 수평면에 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 상기 하부 냉각부(130)는 수평 면적이 챔버부(110)의 내부 수평 면적에 대응되는 면적을 갖도록 형성될 수 있다. 상기 하부 냉각부(130)는 원기둥 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 하부 냉각부(130)는 사각기둥 형상으로 형성될 수 있다. 상기 고정 본체(121)는 스테인레스스틸과 같이 내부식성과 열전도성이 있는 재질로 형성될 수 있다. 상기 하부 냉각부(130)는 구체적으로 도시하지는 않았지만 내부에 냉각수가 채워지거나 순환되는 통로를 포함할 수 있다. 따라서, 상기 하부 냉각부(130)는 냉각수에 의하여 냉각될 수 있다. 상기 하부 냉각부(130)는 프리폼 고정부(120)로부터 전달되는 열이 하부로 전달되지 않도록 한다. 또한, 상기 하부 냉각부(130)는 냉각 가스 홀(130a)로 유입되는 공정 가스를 냉각시켜 프리폼 고정부(120)로 공급할 수 있다. 상기 공정 가스는 상대적으로 더 낮은 온도로 냉각되면서 분산 공간(123a)으로 유입되며, 탄화규소 프리폼(10)의 하부를 냉각시킬 수 있다. 따라서, 상기 탄화규소 프리폼(10)은 상부와 하부의 온도 차이가 증가되면서 상부부터 탄화규소 기지상이 침착되어 하부로 확장되어 치밀도가 될 수 있다.
상기 냉각 가스 홀(130a)은 냉각부의 상면에서 하면으로 관통되는 홀 형상으로 형성될 수 있다. 상기 냉각 가스 홀(130a)은 본체 가스 홀(121b)과 관통되어 형성될 수 있다. 상기 냉각 가스 홀(130a)은 본체 가스 홀(121b)과 동일한 수평 형상과 면적으로 형성될 수 있다. 상기 냉각 가스 홀(130a)은 공정 가스가 프리폼 수용 홈(121a)으로 유입되는 경로를 제공할 수 있다.
상기 상부 발열부(140)는 챔버부(110)의 상부 외측에 위치하여 프리폼 고정부(120)를 가열할 수 있다. 상기 상부 발열부(140)는 프리폼 고정부(120)의 상부와 프리폼 고정부(120)의 상부 공간(110a)의 내부에 열을 공급할 수 있다. 상기 상부 발열부(140)는 챔버부(110)의 외측을 감싸도록 형성될 수 있다. 상기 상부 발열부(140)는 대략 플레이트 형태 또는 원통 형상의 발열 수단으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 상부 발열부(140)는 평판 히터 또는 링 형상 히터로 형성될 수 있다. 상기 발열 수단은 열선 또는 봉 형상의 히터를 포함할 수 있다. 상기 상부 발열부(140)는 프리폼 고정부(120)의 상부에 위치하여 프리폼 고정부(120)의 상부와 챔버부(110)의 상부 공간(110a)을 직접 가열할 수 있다. 상기 상부 발열부(140)는 바람직하게는 하단이 프리폼 고정부(120)의 상단과 동일한 높이로 설치되거나 높게 설치될 수 있다. 상기 상부 발열부(140)의 설치 높이가 너무 낮으면 탄화규소 프리폼(10)의 상부와 하부의 온도 차이가 너무 작게 되며, 탄화규소 프리폼(10)의 상부부터 순차적으로 탄화규소 기지상이 침착되지 않아 탄화규소 복합체의 치밀도가 저하될 수 있다.
상기 상부 발열부(140)는 공정 과정에서 챔버부(110)의 상부 공간(110a)과 프리폼 고정부(120)의 상부를 대략 900 ∼ 1100℃로 가열할 수 있다. 또한, 상기 상부 발열부는 탄화규소 프리폼의 상부를 900 ∼ 1100℃로 가열하고, 탄화규소 프리폼의 하부를 상부보다 50 ∼ 200℃ 정도 낮게 가열할 수 있다. 상기 상부 발열부(140)는 프리폼 고정부(120)의 하부를 직접 가열하지는 않는다. 상기 탄화규소 프리폼(10)은 상부가 하부보다 상대적으로 높은 온도로 가열될 수 있다. 따라서, 상기 탄화규소 프리폼(10)은 상부부터 순차적으로 탄화규소 기지상이 침착되고 하부 영역으로 확장될 수 있다.
다음은 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기상 침착 장치의 작용에 대하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기상 침착 장치의 작용을 나타내는 개략적인 단면도이다.
먼저, 도 3을 참조하면, 탄화규소 프리폼(10)은 고정 본체(121)의 프리폼 수용 홈(121a)에 안착된다. 이때, 상기 프리폼 수용 홈(121a)의 하부에는 하부 고정 수단(123)이 위치하고, 그 위에 탄화규소 프리폼(10)이 안착된다. 따라서, 상기 탄화규소 프리폼(10)의 하부와 하부 고정 수단(123)의 내측에 분산 공간(123a)이 형성된다. 상기 탄화 규소 프리폼의 상부에는 압력판(125)이 위치하며 그 상부에 상부 고정 수단(127)이 위치하여 결합된다.
상기 하부 냉각부(130)는 내부에 냉각수가 유입되어 냉각되며, 상부 발열부(140)는 열을 챔버부(110)의 상부 공간(110a)과 고정 본체(121)의 상부로 공급한다. 상기 상부 발열부(140)는 챔버부(110)의 상부 공간(110a)과 고정 본체(121)의 상부 및 탄화규소 프리폼(10)을 가열한다. 상기 상부 가열부가 탄화규소 프리폼(10)의 상부에 위치하므로, 탄화규소 프리폼(10)은 상부가 하부보다 높은 온도로 가열될 수 있다.
상기 공정 가스 주입구(111)를 통하여 공정 가스가 유입되며, 공정 가스는 하부 냉각부(130)의 냉각 가스 홀(130a)과 본체 가스 홀(121b)을 통하여 분산 공간(123a)으로 유입된다. 상기 공정 가스는 냉각 가스 홀(130a)을 통과하면서 냉각되어 분산 공간(123a)으로 유입된다. 상기 공정 가스는 탄화규소 프리폼(10)의 하부를 냉각하여 탄화규소 프리폼(10)의 상부와의 온도차를 증가시킨다. 상기 공정 가스는 탄화규소 프리폼(10)의 하부를 통하여 내부로 유입되며 탄화규소 기지상으로 침착된다. 상기 탄화규소 프리폼(10)은 상부의 온도가 하부의 온도보다 높으므로 상부부터 탄화규소 기지상이 침착되어 치밀화될 수 있다.
또한, 상기 압력판(125)은 탄화규소 프리폼(10)의 상부에 위치하여 탄화규소 프리폼(10)의 상부를 부분적으로 차폐한다. 상기 압력판(125)은 압력 가스 홀(125a)을 통하여 공정 가스를 상부의 상부 공간(110a)으로 배출시킨다. 상기 압력판(125)이 탄화규소 프리폼(10)의 상부를 부분적으로 차폐하므로 탄화규소 프리폼(10)의 하부로부터 내부로 유입된 공정 가스는 상부로 원활하게 배출되지 않는다. 상기 탄화규소 프리폼(10)은 상부가 하부보다 압력이 높게 된다. 또한, 상기 챔버부(110)의 상부 공간(110a)보다는 분산 공간(123a)의 압력이 높게 된다. 상기 화학 기상 침착 장치(100)는 탄화규소 프리폼(10)의 상부와 하부 사이에 압력 차이를 유도하여 하부로부터 상부로 공정 가스를 보다 효율적으로 유입시킬 수 있다. 따라서. 상기 탄화규소 프리폼(10)은 상부로부터 탄화규소 기지상이 침착되더라도 하부로부터 공정 가스가 지속적으로 유입되어 탄화규소 기지상이 침착되어 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: 프리폼 고정부
121: 고정 본체 121a: 프리폼 수용 홈
121b: 본체 가스 홀 123: 하부 고정 수단
123a: 분산 공간 125: 압력판
125a: 압력 가스 홀 127: 상부 고정 수단
130: 하부 냉각부 140: 상부 발열부

Claims (6)

  1. 내부가 중공인 챔버 형상으로 형성되며, 하부에 공정 가스 주입구가 형성되고 상부에 공정 가스 배출구가 형성되는 챔버부와,
    상기 챔버부의 내부에 위치하여 상기 챔버부의 상부에 상부 공간을 형성하면서 탄화규소 프리폼을 고정하며, 상기 공정 가스 주입구를 통하여 유입되는 공정 가스가 상기 탄화규소 프리폼의 하부로 유입되도록 하는 프리폼 고정부와,
    상기 프리폼 고정부의 하부에 위치하며, 상기 공정가스 주입구를 통하여 유입되는 공정가스를 냉각시켜 상기 프리폼 고정부로 공급하는 하부 냉각부 및
    상기 챔버부의 상부 외측에 위치하여 상기 프리폼 고정부의 상부를 가열하는 상부 발열부를 포함하며,
    상기 프리폼 고정부는
    상부에서 하부로 소정 깊이로 형성되어 상기 탄화규소 프리폼이 안착되는 프리폼 수용 홈과 상기 프리폼 수용 홈의 하면에서 하부로 개방되는 본체 가스 홀을 구비하는 고정 본체와,
    상기 고정 본체의 프리폼 수용 홈의 하부에 안착되며 탄화규소 프리폼의 하면을 지지하여 상기 탄화규소 프리폼의 하부에 분산 공간을 형성하는 하부 고정 수단과,
    판상으로 형성되고 상면에서 하면으로 관통되는 압력 가스 홀을 구비하며, 상기 탄화규소 프리폼의 상면에 안착되는 압력판 및
    상기 압력판의 상부에 안착되어 상기 압력판을 지지하는 상부 고정 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 기상 침착 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부 고정 수단은 링 형상 또는 복수 개의 핀으로 형성되며,
    상기 상부 고정 수단은 링 형상 또는 복수 개의 핀으로 형성되는 것을 특징으로 하는 화학 기상 침착 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 분산 공간은 프리폼 수용 홈의 하단부와 탄화규소 프리폼의 하면과의 사이에 형성되며, 1 ∼ 10mm의 높이로 형성되는 것을 특징으로 하는 화학 기상 침착 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부 공간의 가스 압력은 상기 분산 공간의 가스 압력보다 압력이 낮은 것을 특징으로 하는 화학 기상 침착 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 공정 가스 주입구의 면적은 상기 압력 가스 홀의 전체 면적보다 면적이 큰 것을 특징으로 하는 화학 기상 침착 장치.
KR1020170168596A 2017-12-08 2017-12-08 화학 기상 침착 장치 KR102063220B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170168596A KR102063220B1 (ko) 2017-12-08 2017-12-08 화학 기상 침착 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170168596A KR102063220B1 (ko) 2017-12-08 2017-12-08 화학 기상 침착 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190068323A KR20190068323A (ko) 2019-06-18
KR102063220B1 true KR102063220B1 (ko) 2020-01-07

Family

ID=67103260

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170168596A KR102063220B1 (ko) 2017-12-08 2017-12-08 화학 기상 침착 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102063220B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3128956B1 (fr) * 2021-11-10 2023-11-03 Safran Ceram Procédé de densification par infiltration chimique en phase vapeur

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002211984A (ja) 2001-01-16 2002-07-31 National Institute For Materials Science ＳｉＣ又はＣ繊維／ＳｉＣ複合材料の製造方法
JP2007258734A (ja) 2002-02-28 2007-10-04 Tokyo Electron Ltd シャワーヘッド構造及び成膜処理装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0672070B2 (ja) * 1991-07-25 1994-09-14 住友電気工業株式会社 高密度繊維強化複合材料の製造装置および製造方法
KR101787065B1 (ko) * 2015-11-02 2017-10-18 한국세라믹기술원 화학 기상 침착 장치

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002211984A (ja) 2001-01-16 2002-07-31 National Institute For Materials Science ＳｉＣ又はＣ繊維／ＳｉＣ複合材料の製造方法
JP2007258734A (ja) 2002-02-28 2007-10-04 Tokyo Electron Ltd シャワーヘッド構造及び成膜処理装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190068323A (ko) 2019-06-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102538106B1 (ko) 수직형 퍼니스용 라이너와 플랜지의 어셈블리 그리고 라이너 및 수직형 퍼니스
US11008652B2 (en) Swirled flow chemical vapor deposition
KR100892123B1 (ko) 폴리 실리콘 증착장치
US5389152A (en) Apparatus for densification of porous billets
KR100688836B1 (ko) 촉매 화학기상증착장치
EP3109342B1 (en) Method for producing heat-resistant composite material
CN113539887A (zh) 构造成布置在立式炉的反应器内的喷射器以及立式炉
CN109503188B (zh) 一种基于流场优化制备碳/碳坩埚的cvi工艺方法
US20080124462A1 (en) Pressure swing CVI/CVD
CN115151679B (zh) 气相渗透固结法
JP2011140716A (ja) 繊維状物質の連続コーティングのための方法及び装置
KR20090040371A (ko) 다공성 재료의 치밀화를 위한 장치
US20040253377A1 (en) Batch and continuous CVI densification furnace
KR102063220B1 (ko) 화학 기상 침착 장치
KR101787065B1 (ko) 화학 기상 침착 장치
ES2356034T3 (es) Horno de tratamiento térmico con calentamiento inductivo.
KR100921210B1 (ko) 폴리 실리콘 증착장치
KR102063219B1 (ko) 화학 기상 침착 장치
KR101589965B1 (ko) 밀도화 장비
TWI527757B (zh) 沉積多晶矽之方法
KR102024217B1 (ko) 화학 기상 침착 장치
KR101585924B1 (ko) 탄화규소 써멀 화학기상증착장치의 가스반응로
ES2757936T3 (es) Elemento para inyectar gas en un regenerador de una unidad de craqueo catalítico fluidizado
US20170165626A1 (en) Element for Injecting Fuel into a Regenerator of a Fluid Catalytic Cracking Unit
US10689753B1 (en) System having a cooling element for densifying a substrate

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant