KR102567296B1 - 탄화 규소 부재의 제조 장치, 탄화 규소의 부재 제조 방법, 및 포커스 링의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

탄화 규소 부재 제조 장치는 본체와, 본체의 일측 상에 설치되고, 본체 내로 가스를 공급하는 가스 공급부와, 본체의 타측 상에 설치되고, 본체 내의 가스를 외부로 배출하는 가스 배출부와, 본체 내에 배치되고, 링 형상을 갖는 복수의 모재가 각각 적층된 적층체를 포함한다.
적층체는 적층체의 축 방향을 따라 가스에 의한 와류가 발생하도록 회전된다.

Description

탄화 규소 부재의 제조 장치, 탄화 규소의 부재 제조 방법, 및 포커스 링의 제조 방법{An apparatus for manufacturing SiC member, a method for manufacturing SiC member, and a method for manufacturing a focus ring}

실시예는 탄화 규소 부재의 제조 장치, 탄화 규소 부재의 제조 방법, 및 포커스 링의 제조 방법에 관한 것이다.

반도체 제조에 있어서 웨이퍼나 기판 상에 박막을 형성하거나 해당 박막에 패턴을 형성하기 위하여 플라즈마를 이용한다. 이러한 플라즈마를 이용하는 대표적인 장치에는 플라즈마 증착 장치나 플라즈마 에칭 장치와 같은 반도체 제조 장치가 있다.

플라즈마는 기상의 화학 물질을 반응성이 강한 라디칼(radical)로 만들어 반응성을 증가시킨다. 이러한 반응성이 강한 라디칼을 갖는 플라즈마 분위기에서 가스 상태의 증착 가스를 반응시켜 웨이퍼나 기판 상에 박막이 형성되거나 박막에 패턴이 형성된다.

고품질의 반도체를 구현하기 위해서는 고품질의 막질과 균일한 박막의 형성이 매우 중요하다. 이러한 요구 조건을 충족하기 위해서는 플라즈마 영역의 밀도가 균일해야 한다.

통상, 플라즈마 영역에서 가장자리의 플라즈마 밀도가 중심의 플라즈마 밀도보다 낮다. 이를 보완하기 위해, 웨이퍼나 기판 주변에 포커스 링(focus ring)이 위치되도록 하여 보다 균일한 플라즈마 밀도를 갖는 플라즈마 영역을 형성한다.

종래의 포커스 링은 실리콘으로 이루어졌는데, 실리콘으로 이루어진 포커스 링이 반도체 제조 장치에 사용되는 경우, 플라즈마와의 반응으로 포커스 링이 마모됨에 따라 자주 교체해야 하며, 교체에 따른 공정 지연과 소모품 비용이 늘어나는 문제가 있다.

이를 개선하기 위해, 탄화 규소(SiC)로 이루어진 포커스 링이 개발되었다.

도 1은 종래의 탄화 규소 부재 제조 장치를 도시한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 탄화 규소 부재 제조 장치는 상부 덮개(1a)와 하부 덮개(1b)로 구성된다. 하부 덮개(1b)의 상하 이동으로 상부 덮개(1a)와 하부 덮개(1b)에 의해 밀폐된다. 예컨대, 하부 덮개(1b)가 하강한 후, 하부 덮개(1b) 상에 모재가 적층된 적층체(3)가 장착된다. 이후 하부 덮개(1b)가 상승하여 상부 덮개(1a)에 체결된다. 이후 증착 공정이 수행되어 적층체(3)의 모재 상에 탄화 규소 층이 형성되어 탄화 규소 부재가 제조된다. 이후 진공이 해제되고 하부 덮개(1b)가 하강하여 상부 덮개(1a)와 분리된 후, 해당 탄화 규소 부재가 탈거될 수 있다.

종래의 탄화 규소 부재 제조 장치는 탄화 규소 층을 형성하기 위한 가스들이 상부 덮개(1a)와 하부 덮개(1b) 사이에 공급된 후, 이들 가스들이 혼합되어 균일한 가스 밀도가 될 때까지 기다린 후 증착 공정이 수행된다.

하지만, 종래에는 이들 가스들이 혼합되어 균일한 가스 밀도에 도달하는데 많은 시간이 소요되는 문제가 있다. 즉, 공정 시간이 오래 걸리는 문제가 있다.

아울러, 종래에는 가스들이 상측에서 하측으로 흐르는 이동 경로로 인해 가스들이 잘 혼합되지 않아 균일한 가스 밀도를 얻기 어려운 문제가 있다.

또한, 종래에는 매번 하부 덮개(1b)가 하강함에 따라 상부 덮개(1a)의 하부 영역 전체가 외부에 개방되므로, 하부 덮개(1b)와 상부 덮개(1a)가 체결된 후 하부 덮개(1b)와 상부 덮개(1a) 사이의 공간에 진공을 형성하는데 많은 시간이 소요된다.

또한, 종래에는 매번 하부 덮개(1b)가 하강함에 따라 상부 덮개(1a)의 하부 영역 전체가 외부에 개방되므로, 하부 덮개(1b)와 상부 덮개(1a)가 체결된 후 하부 덮게(1b)와 상부 덮개(1a) 사이의 공간에 위치된 복수의 모재(3)를 공정 온도가 되도록 가열하는데 많은 시간이 소요되는 문제가 있다.

실시예는 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다.

실시예의 다른 목적은 공정 시간을 단축할 수 있는 탄화 규소 부재의 제조 장치, 탄화 규소 부재의 제조 방법, 및 포커스 링의 제조 방법을 제공하는 것이다.

또한 실시예의 또 다른 목적은 균일한 가스 밀도를 얻을 수 있는 탄화 규소 부재의 제조 장치, 탄화 규소 부재의 제조 방법, 및 포커스 링의 제조 방법을 제공하는 것이다.

또한 실시예의 또 다른 목적은 적층체의 로딩/언로딩이 정확하고 용이한 탄화 규소 부재의 제조 장치, 탄화 규소 부재의 제조 방법, 및 포커스 링의 제조 방법을 제공하는 것이다.

또한 실시예의 또 다른 목적은 개방 공간을 최소화하여 공정 시간을 단축할 수 있는 탄화 규소 부재의 제조 장치, 탄화 규소 부재의 제조 방법, 및 포커스 링의 제조 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 실시예의 제1 측면에 따르면, 탄화 규소 부재 제조 장치는, 본체; 상기 본체의 일측 상에 설치되고, 상기 본체 내로 가스를 공급하는 가스 공급부; 상기 본체의 타측 상에 설치되고, 상기 본체 내의 가스를 외부로 배출하는 가스 배출부; 및 상기 본체 내에 배치되고, 링 형상을 갖는 복수의 모재가 각각 적층된 적층체를 포함하고, 상기 적층체는, 상기 적층체의 축 방향을 따라 상기 가스에 의한 와류가 발생하도록 회전된다.

실시예의 제2 측면에 따르면, 포커스 링 제조 방법은, 상기 탄화 규소 부재 제조 장치에 의해 탄화 규소 부재를 제조하는 단계; 상기 제조된 탄화 규소 부재의 적어도 하나 이상의 영역을 커팅하는 단계; 및 상기 모재로부터 적어도 하나 이상의 탄화 규소 층을 분리하는 단계;를 포함한다.

실시예의 제3 측면에 따르면, 탄화 규소 부재 제조 방법은, 링 형상을 갖는 복수의 모재가 각각 적층된 적층체를 본체 내로 로딩하는 단계; 상기 본체 내로 가스를 주입하고 상기 적층체를 회전시켜, 상기 가스에 의한 와류를 상기 적층체의 축 방향을 따라 발생시키는 단계; 상기 발생된 와류에 의해 유동하는 가스를 이용하여 상기 적층체의 상기 복수의 모재 각각의 표면 상에 탄화 규소 층을 형성하여, 복수의 탄화 규소 부재를 제조하는 단계; 및 상기 제조된 복수의 탄화 규소 부재가 각각 적층된 적층체를 언로딩하는 단계를 포함한다.

실시예의 제4 측면에 따르면, 포커스 링 제조 방법은, 상기 규소 부재 제조 방법에 의해 탄화 규소 부재를 제조하는 단계; 상기 제조된 탄화 규소 부재의 적어도 하나 이상의 영역을 커팅하는 단계; 및 상기 모재로부터 적어도 하나 이상의 탄화 규소 층을 분리하는 단계;를 포함한다.

실시예의 제5 측면에 따르면, 탄화 규소 부재 제조 장치는, 본체; 상기 본체의 일측 상에 설치되고, 상기 본체 내로 가스를 공급하는 가스 공급부; 상기 본체의 타측 상에 설치되고, 상기 본체 내의 가스를 외부로 배출하는 가스 배출부; 상기 본체 내에 배치되고, 링 형상을 갖는 복수의 모재가 각각 적층된 적층체; 및 상기 본체 내에 배치된 적어도 하나 이상의 제1 회전체를 포함하고, 상기 적어도 하나 이상의 제1 회전체는 상기 적층체의 외측면에 인접하여 상기 적층체의 외측면 둘레를 따라 배치되며, 상기 적어도 하나 이상의 제1 회전체는, 상기 제1 회전체의 축 방향을 따라 상기 가스에 의한 와류가 발생하도록 회전된다.

실시예의 제6 측면에 따르면, 포커스 링 제조 방법은, 상기 탄화 규소 부재 제조 장치에 의해 탄화 규소 부재를 제조하는 단계; 상기 제조된 탄화 규소 부재의 적어도 하나 이상의 영역을 커팅하는 단계; 및 상기 모재로부터 적어도 하나 이상의 탄화 규소 층을 분리하는 단계;를 포함한다.

실시예의 제7 측면에 따르면, 탄화 규소 부재 제조 방법은, 링 형상을 갖는 복수의 모재가 각각 적층된 적층체를 본체 내로 로딩하는 단계; 상기 본체 내로 가스를 주입하고 회전체를 회전시켜, 상기 가스에 의한 와류를 상기 회전체의 축 방향을 따라 발생시키는 단계; 상기 발생된 와류에 의해 유동하는 가스를 이용하여 상기 적층체의 상기 복수의 모재 각각의 표면 상에 탄화 규소 층을 형성하여, 복수의 탄화 규소 부재를 제조하는 단계; 및 상기 제조된 복수의 탄화 규소 부재가 각각 적층된 적층체를 언로딩하는 단계를 포함한다.

실시예의 제8 측면에 따르면, 포커스 링 제조 방법은, 상기 탄화 규소 부재 제조 방법에 의해 탄화 규소 부재를 제조하는 단계; 상기 제조된 탄화 규소 부재의 적어도 하나 이상의 영역을 커팅하는 단계; 및 상기 모재로부터 적어도 하나 이상의 탄화 규소 층을 분리하는 단계;를 포함한다.

실시예에 따른 탄화 규소 부재 제조 장치, 탄화 규소 부재 제조 방법, 및 포커스 링 제조 방법의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.

실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 증착 공정 시간을 획기적으로 단축할 수 있고, 균일한 두께와 우수한 막질을 갖는 탄화 규소 층을 포함하는 탄화 규소 부재를 얻을 수 있다.

도 2 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 복수의 그라파이트 모재(12)가 적층된 적층체(140)가 회전됨으로써 본체(121) 내에 와류(eddy, 160)가 발생되고, 이러한 와류(160)에 의해 증착 가스들이 본체(121) 내에서 보다 신속하고 용이하게 혼합될 뿐 만 아니라 본체(121)의 전 영역에서 균일한 가스 밀도가 유지되어 균일한 두께와 우수한 막질을 갖는 탄화 규소 층(도 22의 13)을 포함하는 탄화 규소 부재(10)가 제조될 수 있다.

또한 도 7a, 도 7b, 도 12a 및 도 12b에 도시한 바와 같이, 본체(121)의 내측면(121a)에 인접하여 배치된 복수의 회전체(155)에 의해 적층체(140)의 회전에 의해 적층체(140)에 인접한 위치에서 툉겨나간 증착 가스들이 다시 회전되어 주변으로 퍼짐으로써, 와류가 보다 용이하게 발생되어 공정 시간을 단축하는 효과와 균일한 두께와 우수한 막질을 얻는 효과를 더욱 극대화할 수 있다.

실시예에서 적층체(140)는 도 2 내지 도 6에 도시한 바와 같이 수평 방향을 따라 누운 상태로 증착 공정이 수행될 수도 있고, 도 8 내지 도 11에 도시한 바와 같이 수직 방향을 따라 기립된 상태로 증착 공정이 수행될 수도 있다.

또한 도 13에 도시한 바와 같이 적층체(140)의 외측면(140a)에 요철(149)이 형성되거나 도 14에 도시한 바와 같이 본체(121) 내측면(121a)에 요철(128)이 형성됨으로써, 이러한 요철(128, 149)에 의해 증착 가스들이 난반사되어 보다 신속한 와류 발생이 가능하다.

또한 도 15에 도시한 바와 같이, 적층체(140) 대신에 별도의 회전체(150)가 구비되어, 이 회전체(150)에 의해 와류 발생이 가능한 기술적 효과가 있다.

또한 도 16에 도시한 바와 같이, 도 15에 도시된 회전체(150)와 더불어 추가적인 회전체(155)가 더 구비되어 더욱 신속한 와류 발생이 가능하다.

또한 도 17에 도시한 바와 같이, 증착 공정이 수행되는 프로세싱 모듈(120)의 전단 및 후단 각각에 히팅 모듈(110) 및 냉각 모듈(130)이 구비되어, 히팅 모듈(110)에 의해 미리 히팅되고, 프로세싱 모듈(120)에 의해 가열된 적층체(140)가 냉각 모듈(130)에서 냉각됨으로써, 공정 시간이 획기적으로 단축될 수 있다.

또한 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 프로세싱 모듈의 측면 상에 적층체의 로딩 또는 언로딩을 위한 개폐구가 설치되어, 적층체가 수평 방향을 따라 직선 상으로 이동이 가능하다. 따라서, 적층체가 프로세싱 모듈에 보다 빠르게 로딩되고, 프로세싱 모듈에서 보다 빠르게 언로딩될 수 있어, 공정 시간이 획기적으로 단축될 수 있다.

또한 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 프로세싱 모듈의 측면 상에 적층체의 로딩 또는 언로딩을 위한 개폐구가 설치되어, 적층체가 수평 방향을 따라 직선 상으로 이동이 가능하다. 따라서, 적층체가 직선 상을 따라 이동 가능하므로 적층체가 개폐구에 걸리지 않고 로딩 또는 언로딩이 가능하여 적층체의 파손 등과 같은 불량을 방지할 수 있다.

또한 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 프로세싱 모듈의 측면 일부에 한정하여 개폐구가 설치되어, 로딩이나 언로딩 시에 개폐구가 개방이 되더라도 개폐구가 프로세싱 모듈의 측면의 전체 면적 대비하여 일부 면적에 지나지 않아 개폐구에 대한 진공 형성이 용이하게 프로세싱 모듈의 공정 온도로 높이는데 시간이 많이 걸리지 않아 공정 시간이 획기적으로 단축될 수 있는 특별한 기술적 효과가 있다.

또한 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 프로세싱 모듈의 전단에 히팅 모듈이 설치되고 프로세싱 모듈의 후단에 냉각 모듈이 설치될 수 있다. 프로세싱 모듈로 로딩되기 전에 적층체에 적층된 복수의 그라파이트 모재가 히팅 모듈에 의해 가열되므로, 프로세싱 모듈에서 그라파이트 모재를 공정 온도로 높이기에 수월하다.

실시예의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 실시예의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 바람직한 실시예와 같은 특정 실시예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 종래의 탄화 규소 부재 제조 장치를 도시한다.
도 2는 제1 실시예에 따른 탄화 규소 부재 제조 장치를 도시한 사시도이다.
도 3은 제1 실시예에 따른 탄화 규소 부재 제조 장치를 측면에서 본 단면도이다.
도 4a는 적층체의 회전에 따라 가스가 회전되는 모습을 보여주는 측면에 본 단면도이다.
도 4b는 적층체의 회전에 의해 와류가 발생되는 모습을 보여주는 정면에서 본 단면도이다.
도 5는 제1 실시예에 따른 탄화 규소 부재 제조 장치에서 적층체의 로딩/언로딩을 보여준다.
도 6은 도 5에서 적층체의 A 영역을 확대한 도면이다.
도 7a는 제2 실시예에 따른 탄화 규소 부재 제조 장치를 측면에서 본 단면도이다.
도 7b는 제2 실시예에 따른 탄화 규소 부재 제조 장치를 도시한 장축 단면도이이다.
도 8은 제3 실시예에 따른 탄화 규소 부재 제조 장치를 도시한 사시도이다.
도 9는 제3 실시예에 따른 탄화 규소 부재 제조 장치를 상측에서 본 단면도이다.
도 10은 제3 실시예에 따른 탄화 규소 부재 제조 장치를 정면에서 본 단면도이다.
도 11은 제3 실시예에 따른 탄화 규소 부재 제조 장치에서 적층체의 로딩/언로딩을 보여준다.
도 12a는 제4 실시예에 따른 탄화 규소 부재 제조 장치를 상측에서 본 단면도이다.
도 12b는 제4 실시예에 따른 탄화 규소 부재 제조 장치를 정면에서 본 단면도이다.
도 13은 제5 실시예에 따른 탄화 규소 부재 제조 장치의 적층체를 도시한 확대도이다.
도 14는 제6 실시예에 따른 탄화 규소 부재 제조 장치를 정면에서 본 단면도이다.
도 15는 제7 실시예에 따른 탄화 규소 부재 제조 장치를 측면에서 본 단면도이다.
도 16은 제8 실시예에 따른 탄화 규소 부재 제조 장치를 측면에서 본 단면도이다.
도 17은 제9 실시예에 따른 탄화 규소 부재 제조 장치를 도시한 단면도이다.
도 18은 실시예에 따른 탄화 규소 부재 제조 방법을 보여준다.
도 19는 도 18의 S20을 상세히 설명한 순서도이다.
도 20은 그라파이트 모재를 보여주는 사시도이다.
도 21은 탄화 규소 부재를 보여주는 사시도이다.
도 22는 탄화 규소 부재를 보여주는 단면도이다.
도 23 내지 도 25는 포커스 링 제조 방법을 보여준다.
도 26은 실시예에 따른 반도체 제조 장치를 도시한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 '모듈' 및 '부'는 명세서 작성의 용이함이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것이며, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되는 것은 아니다. 또한, 층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 '상(on)'에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 다른 중간 요소가 존재할 수도 있는 것을 포함한다.

실시예는 본체 내에 로딩되는 적층체나 본체에 설치된 회전체를 이용하여 가스들을 회전시켜 발생된 와류에 의해 가스들을 신속히 혼합하여 공정 시간을 단축하여 균일한 가스 밀도를 얻을 수 있는 탄화 규소 부재 제조 장치, 탄화 규소 부재 제조 방법, 및 포커스 링 제조 방법을 제공한다.

실시예에 따르면, 앞서 기술된 가스들에 의해 모재 표면 상에 탄화 규소 층이 형성됨으로써, 탄화 규소 부재가 제조될 수 있다.

탄화 규소 부재를 이용하여 포커스 링이 제조될 수 있다. 포커스 링은 반도체 제조 장치에 장착되어 균일한 플라즈마 영역을 형성하도록 가이드하는 역할을 한다.

실시예에서, 탄화 규소 부재는 포커스 링을 제조하기 위한 베이스 기재이다. 예컨대, 탄화 규소 부재는 링 형상을 가진다. 포커스 링은 탄화 규소 부재를 이용하여 제조되므로, 링 형상을 가질 수 있다. 링 형상을 갖는 포커스 링이 반도체 제조 장치에 설치된 경우, 웨이퍼나 기판은 포커스 링 내에 위치될 수 있다.

즉, 포커스 링이 반도체 제조 장치의 정전 척의 둘레나 정전 척의 가장자리에 배치되므로, 웨이퍼나 기판이 정전 척 상에 안착된 경우 웨이퍼나 기판의 둘레에 포커스 링이 위치될 수 있다. 따라서, 균일한 플라즈마 밀도를 갖는 플라즈마 영역의 사이즈가 적어도 웨이퍼나 기판의 전 영역의 사이즈보다 크므로, 웨이퍼나 기판의 전 영역은 플라즈마 영역의 균일한 밀도에 의해 우수한 막질과 균일한 두께를 갖는 탄화 규소 층을 얻을 수 있다.

포커스 링이 반도체 제조 장치에서 오래 사용하기 위해서는 우수한 내화성, 내열성, 내구성 등과 같은 특성을 가져야 한다. 이를 위해, 포커스 링은 예컨대, 탄화 규소를 포함할 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.

실시예에서, 포커스 링을 제조하는데 사용된 탄화 규소 부재는 증착 방식에 의해 형성될 수 있다. 이를 위해, 베이스 모재로 그라파이트 모재가 사용될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 그라파이트 모재 상에 증착 공정을 통해 탄화 규소 층이 형성되어, 탄화 규소 부재가 제조될 수 있다. 이에 대해서는 나중에 상세히 설명한다.

실시예에서, 탄화 규소 부재를 가공하여 적어도 하나 이상의 포커스 링이 제조될 수 있다. 이에 대해서는 나중에 상세히 설명한다.

앞서 기술한 바와 같이, 실시예에 따르면, 적층체나 회전체를 이용하여 가스들을 회전되도록 하여 와류가 발생될 수 있다.

내측면이 원통형을 갖는 본체 내에 원통형을 갖는 회전체가 구비된다. 본체의 내측면과 회전체의 외측면 사이의 공간에 유체가 채워진 후 회전체가 기 설정된 조건에 따라 회전되면, 유체가 회전체의 회전 방향을 따라 회전된다.

회전되는 유체는 원심력과 코리올리 힘(Coriolis force)에 의해 회전체의 외측면에 인접한 유체들이 본체를 향해 나가려는 힘이 생길 수 있다. 회전체의 회전 속도가 올라갈수록 불안정하게 되어, 회전체의 축 방향을 따라 서로 반대 방향으로 회전하는 와류가 발생될 수 있다.

실시예는 회전되는 유체 흐름의 원리를 이용한 와류를 이용하여 본체 내에 공급된 가스들을 신속히 혼합시켜 균일한 가스 밀도를 얻을 수 있다.

이하의 실시예들에서 설명되지 않았지만, 회전체(또는 적층체)의 직경, 회전체의 외측면(140a)과 본체의 내측면 사이의 간격 등은 와류를 발생시키기 위해 최적 설계될 수 있다. 예컨대, 회전체(또는 적층체)의 직경은 회전체의 외측면(140a)과 본체의 내측면 사이의 간격과 같거나 클 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.

이하에서 다양한 실시예들을 참고하여 규소 부재 제조 장치를 설명한다.

[제1 실시예]

도 2는 제1 실시예에 따른 탄화 규소 부재 제조 장치를 도시한 사시도이다. 도 3은 제1 실시예에 따른 탄화 규소 부재 제조 장치를 측면에서 본 단면도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 제1 실시예에 따른 탄화 규소 부재 제조 장치(100)는 프로세싱 모듈(120)을 포함할 수 있다. 프로세싱 모듈(120)은 탄화 규소 부재(도 21 및 도 22의 10)를 제조하기 위한 증착 공정을 수행할 수 있다.

프로세싱 모듈(120)은 본체(121), 가스 공급부(125), 가스 배출부(126) 및 적층제(140)를 포함할 수 있다. 프로세싱 모듈(120)은 이보다 더 많은 구성 요소를 포함할 수도 있다.

본체(121)는 프로세싱 모듈(120)의 외부 형상을 갖는 부재로서, 내부는 비어 있는 공간일 수 있다. 예컨대, 본체(121)는 일체로 형성될 수도 있고, 적어도 2개 이상의 부재들의 체결로 형성될 수도 있다.

본체(121)는 수평 방향을 따라 길게 형성될 수 있다. 이는 나중에 설명하겠지만, 복수의 그라파이트 모재(도 5의 12)가 적층된 적층체(140)의 배치를 고려한 것이다. 적층체(140)는 복수의 그라파이트 모재(12)가 적층되므로 일 방향을 따라 긴 형상을 가질 수 있다. 따라서, 일 방향을 따라 장축을 갖는 적층체(140)의 장축 방향과 본체(121)의 장축 방향은 동일하도록 적층체(140)가 본체(121) 내에 배치될 수 있다. 즉, 적층체(140)의 장축 방향이 수평 방향과 동일해지도록 적층체(140)가 본체(121) 내에 배치될 수 있다.

본체(121)의 내측면(121a)은 원통형을 가질 수 있다. 본체(121)는 외측면(140a)은 원통형을 가질 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.

본체(121)에 다양한 영역에 외부와 내부를 연결하는 다양한 구성 요소들이 설치될 수 있다. 예컨대, 가스 공급부(125), 가스 배출부(126), 히터(도 17의 124) 등이 설치될 수 있다.

가스 공급부(125)는 본체(121)의 일측 상에 설치되어, 본체(121) 내로 가스를 공급할 수 있다. 여기서 가스는 증착 가스로서, 예컨대 MTS(Methyltrichlorosilane) 소스, 수소 등일 수 있으며, MTS 소스, 수소 등이 혼합된 후 그라파이트 모재(12)의 표면 상에 탄화 규소 층(도 22의 13)이 증착될 수 있다. 가스 배출부(126)는 본체(121)의 타측 상에 설치되어, 본체(121) 내의 가스를 외부로 배출할 수 있다.

예컨대, 가스 공급부(125)는 본체(121)의 상측의 일 영역 상에 설치되고, 가스 배출부(126)는 본체(121)의 하측의 일 영역 상에 설치될 수 있다. 예컨대, 가스 공급부(125)는 제1 개폐구(122)에 인접한 본체(121)의 상측의 일 영역 상에 설치되고, 가스 배출부(126)는 제2 개폐구(123)에 인접한 본체(121)의 하측의 일 영역 상에 설치될 수 있다. 예컨대, 가스 공급부(125)와 가스 배출부(126)는 최대로 멀리 이격되어 배치될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.

가스 배출부(126)는 진공 펌프(미도시)에 연결되어, 진공 펌프에 의해 본체(121) 내의 가스들이나 공기를 용이하게 외부로 배출시킬 수 있다. 적층체(140)가 본체(121)에 로딩된 후 진공 펌프에 의해 본체(121) 내의 공기가 외부로 배출됨으로써, 본체(121)에 진공이 형성될 수 있다. 본체(121)에서 증착 공정을 수행하는 동안, 본체(121)로 증착 가스들이 지속적으로 공급되고 진공 펌프에 의해 본체(121)에서 증착에 사용되고 잔류하는 증착 가스들이 외부로 배출될 수 있다.

도시되지 않았지만, 가스 공급부(125)와 가스 배출부(126)는 본체(121)의 동일 영역에 근접하여 배치되거나 본체(121)의 서로 수직으로 마주하는 상측 및 하측 각각에 배치될 수도 있다. 가스 공급부(125)와 가스 배출부(126)는 본체(121) 내에서 가스들에 의한 와류(도 4b의 160)가 용이하게 형성될 수 있도록 최적 설계될 수 있다.

도시되지 않았지만, 질소를 공급하는 적어도 하나 이상의 질소 가스 공급부(125) 등이 본체(121)의 영역에 설치될 수 있다.

히터(도 17의 124)는 본체(121)의 적어도 하나 이상의 영역 상에 설치될 수 있다. 히터(124)는 공정 온도가 되도록 적층체(140) 각각의 복수의 그라파이트 모재(도 5의 12)를 가열할 수 있다. 공정 온도는 적층체(140) 각각의 복수의 그라파이트 모재(도 5의 12) 상에 증착 가스들이 증착되어 탄화 규소 층(도 22의 13)이 형성되기 위한 최적의 온도일 수 있다.

프로세싱 모듈(120)은 제1 개폐구(122) 및 제2 개폐구(123)를 포함할 수 있다.

제1 개폐구(122) 및 제2 개폐구(123)는 본체(121)의 측면 상에 각각 대응되도록 설치될 수 있다. 제1 개폐구(122) 및 제2 개폐구(123) 각각은 개폐가 가능한 도어일 수 있다. 예컨대, 제1 개폐구(122) 및 제2 개폐구(123) 각각이 폐쇄되었을 때, 프로세싱 모듈(120)의 내부와 외부는 공간적으로 차단될 수 있다. 예컨대, 제1 개폐구(122) 및 제2 개폐구(123) 각각이 개방되었을 때, 프로세싱 모듈(120)의 내부와 외부는 제1 개폐구(122) 및 제2 개폐구(123) 각각을 통해 공간적으로 연결될 수 있다.

예컨대, 제1 개폐구(122)는 적층체(140)의 로딩을 위해 사용될 수 있다. 즉, 제1 개폐구(122)가 개방되고, 적층체(140)가 제1 개폐구(122)를 통해 본체(121)의 내부로 로딩된 후 제1 개폐구(122)가 폐쇄될 수 있다. 예컨대, 제2 개폐구(123)가 개방되고, 본체(121) 내에 위치된 적층체(140)가 제2 개폐구(123)를 통해 외부로 언로딩된 후 제2 개폐구(123)가 폐쇄될 수 있다.

예컨대, 제1 개폐구(122) 및 제2 개폐구(123) 각각은 적층체(140)가 출입 가능한 사이즈(또는 면적)를 가질 수 있다. 제1 개폐구(122)의 사이즈는 적층체(140)의 사이즈보다 클 수 있다. 제2 개폐구(123)의 사이즈는 적층체(140)의 사이즈보다 클 수 있다.

적층체(140)는 제1 개폐구(122) 및 제2 개폐구(123)를 통해 출입이 가능하다. 도 5에는 편의상 한 개의 적층체(140)가 도시되고 있지만, 2개 이상의 적층체(140)가 프로세싱 모듈(120)로 로딩될 수 있다. 일 예로, 2개 이상의 적층체(140)가 동시에 이동되어 프로세싱 모듈(120)로 로딩될 수 있다. 다른 예로, 각각의 적층체(140)가 순차적으로 이동되어 프로세싱 모듈(120)로 로딩될 수 있다. 따라서, 각각의 적층체(140)가 개별적으로 이동되지만, 프로세싱 모듈(120)에서 증착 공정은 2개 이상의 적층체(140)에 대해 수행될 수 있다.

예컨대, 도 5에 도시한 바와 같이, 적층체(140)에 적층된 복수의 체결 부재(도 6의 142)가 수평 방향을 따라 배치되어 수평 방향을 따라 이동되는 경우, 제1 개폐구(122) 및 제2 개폐구(123) 각각의 사이즈는 적층체(140)에 거치된 복수의 그라파이트 모재(12)의 직경보다 큰 사이즈를 가질 수 있다. 또한, 실시예에서 제1 개폐구(122) 및 제2 개폐구(123)는 가로 폭이 세로 폭보다 큰 직사각 형상을 가질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

예컨대, 제1 개폐구(122) 및 제2 개폐구(123) 각각은 본체(121)의 측면의 중심 영역 설치될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.

도면에는 제1 개폐구(122) 및 제2 개폐구(123) 각각이 본체(121)의 상이한 측면 상에 설치되는 것을 도시하고 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 즉, 도시되지 않았지만, 제1 개폐구(122) 및 제2 개폐구(123) 각각은 본체(121)의 동일한 측면 상에 설치될 수 있다.

예컨대, 제1 개폐구(122) 및 제2 개폐구(123) 각각이 본체(121)의 상이한 측면 상에 설치되는 경우, 제1 개폐구(122)는 적층체(140)의 로딩을 위한 부재이고 제2 개폐구(123)는 적층체(140)의 언로딩을 위한 부재일 수 있다.

예컨대, 제1 개폐구(122) 및 제2 개폐구(123) 각각은 본체(121)의 동일한 측면 상에 설치되는 경우, 제1 개폐구(122)와 제2 개폐구(123)는 하나의 개폐구로서 적층체(140)의 로딩 및 언로딩을 위한 부재일 수 있다. 즉, 적층체(140)가 하나의 개폐구를 통해 본체(121) 내로 로딩되고, 본체(121) 내에 위치된 적층체(140)가 해당 개폐구를 통해 외부로 언로딩될 수 있다.

한편, 제1 실시예에 따르면, 본체(121) 내에 공급된 가스들에 와류(160)를 발생시켜, 본체(121) 내에서 가스들이 용이하고 신속하게 혼합되도록 함으로써, 탄화 규소 부재(도 21 및 도 22의 10)를 제조하기 위해 그라파이트 모재(12) 상에 탄화 규소 증을 증착하기 위한 증착 공정 시간을 단축할 수 있다.

아울러, 제1 실시예에 따르면, 와류(160) 현상에 의해 가스들이 용이하게 혼합되어 본체(121) 내의 전 영역에 균일한 가스 밀도를 갖도록 함으로써, 그라파이트 모재(12) 상에 증착된 탄화 규소 층(도 22의 13)이 일정한 두께와 우수한 막질로 형성될 수 있다.

복수의 그라파이트 모재(12)가 적층된 적층체(140)가 본체(121) 내에 로딩되어 안착된 후, 진공이 형성되고 기 설정된 공정 온도로 적층체(140)가 가열될 수 있다. 이어서, 적어도 하나 이상의 증착 가스들이 본체(121) 내로 공급될 수 있다. 증착 가스들은 예컨대 MTS 소스, 수소 등이 포함될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 증착 가스들로는 그라파이트 모재(12) 표면 상에 탄화 규소 층(도 22의 13)을 증착할 수 있는 것이라면 다른 종류의 가스들이라도 무방하다.

한편, 실시예의 적층체(140)는 와류를 발생하기 위해 회전될 수 있다. 적층체(140)은 소정의 반경을 갖는 원통 형상을 가질 수 있다.

적층체(140)의 외측면(140a)과 본체(121)의 내측면(121a) 사이에 공간이 존재하고, 이 공간으로 증착 가스들이 공급될 수 있다. 따라서, 적층체(140)가 회전됨에 따라, 적층체(140)의 외측면(140a)과 본체(121)의 내측면(121a) 사이에 공간에 공급된 증착 가스들이 적층체(140)의 외주면 둘레를 따라 회전될 수 있다. 즉, 증착 가스들이 적층체(140)의 회전 방향과 동일하게 회전될 수 있다.

적층체(140)의 회전에 의해 본체(121) 내에 공급된 증착 가스들이 신속하고 용이하게 혼합될 수 있다.

한편, 적층체(140)의 반경, 적층체(140)의 외측면(140a)과 본체(121)의 내측면(121a) 사이의 간격, 그리고 적층체(140)의 회전 속도 등이 최적화될 수 있다.

이러한 경우, 도 4a에 도시한 바와 같이, 처음에 적층체(140)의 외주면에 인접하여 회전되는 증착 가스들이 적층체(140)의 회전 속도에 의해 본체(121)를 향해 나가려는 힘이 발생되어, 증착 가스들이 적층체(140)에서 점차 본체(121)의 내측면(121a)에 인접한 위치로 이동될 수 있다.

이와 같이 본체(121)의 내측면(121a)에 인접하여 위치된 증착 가스들이 본체(121)의 내측면(121a)에 인접된 상태에서 적층체(140)의 회전 방향과 동일하게 회전될 수 있다. 이와 같이 본체(121)의 내측면(121a)에 인접한 상태에서 회전되는 증착 가스들이 점차 불안정한 움직임이 발생되어, 결국 도 4b에 도시한 바와 같이, 적층체(140)의 회전 방향과 상이한 방향, 즉 적층체(140)의 축 방향을 따라 회전되는 와류(160)가 발생될 수 있다. 이 와류(160)는 증착 가스들의 흐름일 수 있다. 이때, 인접하는 와류(160)는 서로 간에 영향을 미칠 수 있다.

인접하는 와류(160)는 서로 반대 방향으로 흐를 수 있다. 예컨대, 도 4b에 도시한 바와 같이, 제1 와류에 의해 증착 가스가 시계 방향으로 흐르는 경우, 즉 적층체(140)로부터 본체(121)를 향해 흐르고, 본체(121)의 내측면(121a)을 따라 흐르고, 적층체(140)를 향해 흐르고, 적층체(140)의 외측면(140a)을 따라 흐르는 경우, 제1 와류의 우측에 인접한 제2 와류는 반시계 방향으로 흐를 수 있다.

즉, 제1 와류의 우측에 인접한 제2 와류는 본체(121)의 내측면(121a)에서 적층체(140)로 흐르고, 적층체(140)의 외측면(140a)을 따라 흐르고, 본체(121)를 향해 흐르고, 본체(121)의 외측면(140a)을 따라 흐를 수 있다.

따라서, 적층체(140)의 회전에 의해 처음에 본체(121) 내에 공급된 증착 가스들이 적층체(140)의 둘레를 따라 회전되고, 이후 적층체(140)의 축 방향을 따라 형성되는 와류(160)에 의해 본체(121) 내의 전 영역에 균일한 가스 밀도가 형성될 수 있다.

이에 따라, 본체(121) 내에 공급된 증착 가스들이 신속하고 용이하게 혼합되어 증착 공정 시간을 단축할 수 있을 뿐만 아니라 회전 운동과 와류(160) 현상에 의해 본체(121) 내의 전 영역에서 균일한 가스 밀도가 유지되어 균일한 두께와 우수한 막질을 갖는 탄화 규소 층(도 22의 13)을 갖는 탄화 규소 부재(도 21 및 도 22의 10)가 제조될 수 있다.

한편, 실시예의 적층체(140)는 복수의 그라파이트 모재(12)가 적층되는 부재로 사용될 뿐만 아니라 와류(160)를 발생시키기 위한 회전체로서 사용될 수 있다.

그라파이트 모재(12)는 도 20에 도시한 바와 같이, 링 형상을 가질 수 있다. 즉, 그라파이트 모재(12)는 중심이 개방된 링 형상을 가질 있다. 이와 같은 그라파이트 모재(12)의 링 형상에 의해 나중에 포커스 링(도 25의 17a, 17b)이 용이하게 제조될 수 있다. 포커스 링(17a, 17b) 또한 링 형상을 가질 수 있다.

포커스 링(17a, 17b)은 도 21 및 도 22에 도시한 바와 같이 그라파이트 모재(12) 표면 상에 증착된 탄화 규소 층(13)에 의해 제조될 수 있다. 그라파이트 모재(12)가 링 형상을 가지므로, 그라파이트 모재(12) 표면 상에 증착된 탄화 규소 층(13) 또한 링 형상을 가질 수 있다. 탄화 규소 층(13)은 그라파이트 모재(12)의 표면 전체, 즉 상면, 하면, 내측면(121a) 및 외측면(140a)에 소정 두께로 형성될 수 있다.

따라서, 링 형상을 갖는 그라파이트 모재(12)와 그 표면 상에 증착된 탄화 규소 층(13)을 포함하는 탄화 규소 부재(10)에서, 그라파이트 모재(12)를 제거하여 적어도 하나 이상의 포커스 링(17a, 17b)이 제조될 수 있다. 다시 말해, 포커스 링(17a, 17b)은 탄화 규소 부재(10)의 탄화 규소 층(도 22의 13)에 의해 제조될 수 있다. 탄화 규소 층(도 22의 13)이 링 형상을 가지므로, 이로부터 포커스 링(17a, 17b)이 용이하게 제조될 수 있다.

적층체(140)는 본체(121) 내에 배치될 수 있다. 적층체(140)는 이동이 가능하다. 예컨대, 적층체(140)는 이동 수단에 의해 이동 가능하다. 이동 수단으로는 로봇 아암이나 컨베이어 등이 사용될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 예컨대, 적층체(140)는 제1 개폐구(122)를 통해 본체(121) 내로 로딩될 수 있고, 제2 개폐구(123)를 통해 외부로 언로딩될 수 있다.

도 5를 참조하여, 적층체(140)의 로딩/언로딩을 상세히 설명한다.

도 5는 제1 실시예에 따른 탄화 규소 부재 제조 장치에서 적층체의 로딩/언로딩을 보여준다.

도 2 및 도 5를 참조하면, 복수의 그라파이트 각각이 복수의 거치대(143a)에 거치된 후, 복수의 거치대(143a)가 서로 체결되어 일 방향을 따라 적층된 적층체(140)가 완성될 수 있다. 이러한 적층체(140)는 적어도 하나 이상 마련될 수 있다.

적층체(140)가 수평 방향을 따라 이동되어 제1 개폐구(122)를 통해 본체(121) 내로 로딩될 수 있다.

예컨대, 상기 마련된 적층체(140)에 적층된 복수의 체결 부재(도 6의 142)는 수평 방향을 따라 배치되고, 복수의 그라파이트 모재(12)는 수평 방향을 따라 적층될 수 있다. 이와 같이 마련된 적층체(140)가 그대로 수평 방향으로 이동되어 본체(121) 내에 로딩될 수 있다.

도시되지 않았지만, 상기 마련된 적층체(140)에 적층된 복수의 체결 부재(도 6의 142)는 수직 방향을 따라 배치되고, 복수의 그라파이트 모재(12)는 수직 방향을 따라 적층될 수 있다. 이와 같이 마련된 적층체(140)가 수직 방향에서 수평 방향으로 회전된 후 수평 방향을 따라 이동되어 본체(121) 내에 로딩될 수 있다.

제1 실시예에 따르면, 복수의 그라파이트 모재(12) 각각이 적층된 적층체(140)가 수평 방향을 따라 이동되어 동일 라인 상에 위치된 본체(121)의 제1 개폐구(122)를 통해 본체(121) 내에 로딩되므로, 적층체(140)의 로딩 시간이 단축될 수 있다.

본체(121) 내에 로딩된 적층체(140)의 적어도 일측이 본체(121)의 대응되는 영역에 고정되거나 걸릴 수 있다. 즉, 적층체(140)의 일측 또는 양측이 본체(121)의 대응되는 영역에 고정되거나 걸릴 수 있다. 예컨대, 적층체(140)의 일측이 모터의 회전축에 연결되어, 모터에 의해 적층체(140)가 회전되어 적층체(140)에 구비된 복수의 그라파이트 모재(12)가 회전될 수 있다. 앞서 기술한 바와 같이, 적층체(140)의 회전에 의해 증착 가스들에 의한 와류(160)가 발생될 수 있다.

일 예로, 적층체(140)는 본체(121) 내에서 복수의 그라파이트 모재(12)가 수평 방향을 따라 적층된 상태로 본체(121)에 고정되거나 걸릴 수 있다.

다른 예로, 적층체(140)는 본체(121) 내에서 복수의 그라파이트 모재(12)가 수직 방향을 따라 적층된 상태로 본체(121)에 고정되거나 걸릴 수 있다. 이를 위해 복수의 그라파이트 모재(12)가 수평 방향을 따라 적층된 상태로 본체(121) 내로 로딩된 적층체(140)는 복수의 그라파이트 모재(12)가 수직 방향을 따라 적층된 상태가 되도록 90도 회전된 후 본체(121)에 고정되거나 걸릴 수 있다.

본체(121) 내에 적층체(140)이 고정된 후, 진공 공정, 가열 공정, 증착 가스 공급 공정 등을 수행하고 적층체(140)가 회전됨으로써 본체(121) 내에 증착 가스들에 의한 와류(160)가 발생되어, 본체(121)의 전 영역에서 균일한 가스 밀도가 유지된 상태에서 증착 공정이 수행될 수 있다. 이에 따라, 증착 가스들이 적층체(140)에 포함된 복수의 그라파이트 모재(12)의 표면 상에 증착되어 도 21 및 도 22에 도시한 바와 같이 그라파이트 모재(12)와 탄화 규소 층(13)을 포함하는 탄화 규소 부재(10)가 제조될 수 있다.

증착 가스 공급 공정과 적층체(140)의 회전 동작은 동시에 수행될 수도 있고 증착 가스 공급 공정이 수행된 이후에 적층체(140)의 회전 동작이 수행될 수도 있다.

이후, 본체(121) 내의 공간이 대기압으로 조절되고, 적층체(140)가 냉각된다. 이후, 복수의 탄화 규소 부재(10)가 적층된 적층체(140)가 제2 개폐구(123)를 통해 외부로 언로딩될 수 있다. 예컨대, 복수의 탄화 규소 부재(10)가 각각 적층된 적층체(140)는 제2 개폐구(123)로부터 멀어지도록 수평 방향을 따라 이동될 수 있다.

제1 실시예에 따르면, 복수의 탄화 규소 부재(10)가 각각 적층된 적층체(140)가 본체(121)의 제2 개폐구(123)로부터 언로딩되어 본체(121)의 제2 개폐구(123)와 동일 라인 상으로 수평 방향을 따라 이동되므로, 적층체(140)의 언로딩 시간이 단축될 수 있다.

상기 언로딩 적층체(140)에서 복수의 거치대(143a)가 탈거되고, 상기 탈거된 복수의 거치대(143a) 각각에서 탄화 규소 부재(10)가 고정이 해제될 수 있다.

제1 실시예에 따르면, 적층체(140)의 로딩과 언로딩 각각이 서로 상이한 개폐구, 즉 제1 개폐구(122) 및 제2 개폐구(123)를 통해 수행되므로, 적층체(140)가 정확하고 용이하게 이동 가능하다. 즉, 적층체(140)의 이동에 있어 굴곡이 없고 오직 직선 상으로만 이동이 가능하므로, 적층체(140)가 정확하고 용이하게 이동 가능하다. 적층체(140)의 이동의 정확성을 높이기 위해 적층체(140)의 이동을 가이드하기 위한 가이드 부재(미도시)가 추가로 설치될 수도 있다.

한편, 도 6에 도시한 바와 같이, 적층체(140)는 복수의 체결 부재(142)를 포함할 수 있다. 체결 부재(142)는 거치대(143a) 및 체결 돌기(143b)를 포함할 수 있다. 즉, 하나의 거치대(143a)와 하나의 체결 돌기(143b)에 의해 하나의 체결 부재(142)가 형성될 수 있다. 각 체결 부재(142)는 체결 돌기(143b)를 매개로 하여 체결될 수 있다

거치대(143a)와 체결 돌기(143b)은 일체로 형성될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.

거치대(143a)에 그라파이트 모재(12)가 거치될 수 있다. 거치대(143a)에 적어도 하나 이상의 돌기(미도시)가 형성되고 그라파이트 모재(12)에 적어도 하나 이상의 홈부(미도시)가 형성되어, 그라파이트 모재(12)의 홈부에 거치대(143a)의 돌기가 끼움삽입되어 그라파이트 모재(12)가 거치대(143a)에 고정될 수 있다. 이때의 고정력은 본체(121) 내에 와류(160)를 발생시키기 위해 적층체(140)의 기 설정된 회전 속도로 회전되더라도 그라파이트 모재(12)가 거치대(143a)에서 이탈되지 않을 정도일 수 있다.

그라파이트 모재(12)가 거치대(143a)에 거치되었을 때, 그라파이트 모재(12)는 거치대(143a)로부터 이격되어 배치될 수 있다. 따라서, 나중에 설명하겠지만, 증착 공정에 의해 그라파이트 모재(12)의 모든 표면 상에 탄화 규소 층(13)이 증착될 수 있다. 여기에 설명된 방법 이외에 다른 방법으로도 그라파이트 모재(12)가 거치대(143a)에 거치될 수 있다.

그라파이트 모재(12) 표면 전체에 탄화 규소 층(도 22의 13)이 증착되므로, 그라파이트 모재(12)는 거치대(143a)의 상측으로부터 이격되어 거치대(143a)에 거치될 수 있다. 이때, 이격 거리는 거치대(143a)에 구비된 돌기에 의해 조정될 수 있다.

예컨대, 복수의 체결 부재(142) 각각의 거치대(143a) 각각에 그라파이트 모재(12)가 거치될 수 있다. 이어서, 체결 부재(142) 각각에 구비된 체결 돌기(143b)를 이용하여 거치대(143a)가 일 방향을 따라 적층될 수 있다. 거치대(143a)가 적층됨에 따라 거치대(143a)에 거치된 그라파이트 모재(12) 또한 일 방향을 따라 적층될 수 있다. 예컨대, 제1 거치대의 하측에 구비된 제1 체결 돌기가 제2 거치대의 상측에 거치된 그라파이트 모재(12)의 중심을 관통하여 제2 거치대의 상측에 체결될 수 있다. 이와 같은 고정 방식으로 통해 복수의 체결 부재(142)가 일 방향으로 적층된 적층체(140)가 마련될 수 있다.

거치대(143a)는 원통형으로서, 본체(121) 내에 와류(160)를 발생시키도록 설계된 반경을 가질 수 있다. 따라서, 거치대(143a)의 직경은 그라파이트 모재(12)와 동일하거나 작거나 클 수 있다.

그라파이트 모재(12)가 일 방향을 따라 적층되므로, 인접한 그라파이트 모재(12)는 서로 면대향으로 배치될 수 있다.

예컨대, 도 5에 도시한 바와 같이, 적층체(140)에 적층된 복수의 체결 부재(도 6의 142)가 수평 방향을 따라 배치되는 경우, 복수의 그라파이트 모재(12)는 수평 방향을 따라 적층될 수 있다.

[제2 실시예]

도 7a는 제2 실시예에 따른 탄화 규소 부재 제조 장치를 측면에서 본 단면도이다. 도 7b는 제2 실시예에 따른 탄화 규소 부재 제조 장치를 도시한 장축 단면도이이다.

제2 실시예는 복수의 회전체(155)를 제외하고 제1 실시예와 유사하다. 따라서, 제2 실시예에서 제1 실시예와 동일한 형상, 구조 및/또는 기능을 갖는 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고 상세한 설명을 생략한다. 이하에서 누락된 설명은 제1 실시예의 설명으로부터 용이하게 이해될 수 있다.

도 7a 및 도 7b를 참조하면, 제2 실시예에 따른 탄화 규소 부재 제조 장치(100A)는 프로세싱 모듈(120)을 포함할 수 있다. 프로세싱 모듈(120)은 탄화 규소 부재(도 21 및 도 22의 10)를 제조하기 위한 증착 공정을 수행할 수 있다.

프로세싱 모듈(120)은 본체(121), 가스 공급부(125), 가스 배출부(126), 적층제(140) 및 복수의 회전체(155)를 포함할 수 있다. 프로세싱 모듈(120)은 이보다 더 많은 구성 요소를 포함할 수도 있다.

예컨대, 복수의 회전체(155)는 적층체(140) 둘레를 따라 배치될 수 있다. 예컨대, 복수의 회전체(155)는 본체(121)의 내측면(121a)에 인접하여 배치될 수 있다. 즉, 복수의 회전체(155)는 적층체(140)의 외측면(140a)보다는 본체(121)의 내측면(121a)에 더 가깝게 배치될 수 있다. 예컨대, 복수의 회전체(155)는 본체(121)의 내측면(121a)에 인접하여 본체(121)의 내측면(121a) 둘레를 따라 배치될 수 있다.

복수의 회전체(155) 각각은 원통형을 가질 수 있다. 복수의 회전체(155) 각각은 적층체(140)의 장축과 평행한 장축을 가질 수 있다. 즉, 적층체(140)가 도 5에 도시한 바와 같이 수평 방향을 따라 긴 장축을 갖는 경우, 복수의 회전체(155)의 장축은 수평 방향을 따라 배치될 수 있다.

예컨대, 복수의 회전체(155) 각각과 적층체(140) 사이의 거리는 동일할 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 예컨대, 복수의 회전체(155)의 직경(D2)는 적층체(140)의 직경(D1)보다 작을 수 있다.

복수의 회전체(155)는 적층체(140)의 회전과 동시에 회전되거나 적층체(140)가 회전된 이후에 회전될 수 있다.

복수의 회전체(155)는 보다 용이하게 와류를 발생시켜 줄 수 있다.

적층체(140)의 회전에 따라 적층체(140)의 외측면(140a)에 인접한 증착 가스들이 회전되어 점차 본체(121)를 향해 튕겨 나갈 수 있다. 따라서, 증착 가스들이 적층체(140)의 외측면(140a) 주변보다는 본체(121)의 내측면(121a) 주변에 많아질 수 있다. 이러한 상황에서, 복수의 회전체(155)가 회점됨으로써, 본체(121)의 내측면(121a) 주변에 위치된 증착 가스들이 복수의 회전체(155) 각각의 둘레를 따라 회전될 수 있다. 따라서, 증착 가스들이 적층체(140)뿐만 아니라 복수의 회전체(155)에 의해서도 회전됨으로써, 증착 가스에 의한 와류가 용이하게 발생될 수 있다.

또한, 적층체(140)에 의해 적층체(140) 주변의 증착 가스들이 본체(121)의 내측면(121a)을 향해 퍼지게 되고, 복수의 회전체(155)에 의해 복수의 회전체(155) 주변의 증착 가스들이 적층체(140)를 향해 퍼지게 됨으로써, 증착 가스들이 본체(121) 전 영역에 골고루 퍼지므로 증착 가스들이 보다 용이하고 신속하게 혼합될 수 있다.

따라서, 복수의 회전체(155)는 와류를 보다 용이하게 발생시키고 증착 가스들이 보다 신속하게 혼합되도록 하는 역할을 할 수 있다.

제2 실시예의 적층체(140)의 회전 속도는 제1 실시예의 적층체(140)의 회전 속도보다 더 감소시켜도 복수의 회전체(155)의 회전에 의해 증착 가스에 의한 와류가 발생될 수 있다. 따라서, 적층체(140)의 회전 속도가 감소됨으로써, 적층체(140)에 적층된 복수의 그라파이트 모재(12)가 적층체(140)의 회전에 따라 적층체(140)로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 적층체(140)의 회전 속도 감소로 복수의 그라파이트 모재(12)의 회전 속도 또한 감소되어 그라파이트 표면 상에 탄화 규소 층(도 22의 13)이 용이하게 증착될 수 있다.

도면에는 6개의 회전체(155)가 도시되고 있지만, 본체(121) 내부 공간의 사이즈, 각 회전체(155)의 직경, 각 회전체(155) 간의 간격 등을 고려하여 이보다 더 많거나 더 적은 회전체(155)가 구비될 수도 있다.

[제3 실시예]

도 8은 제3 실시예에 따른 탄화 규소 부재 제조 장치를 도시한 사시도이다. 도 9는 제3 실시예에 따른 탄화 규소 부재 제조 장치를 상측에서 본 단면도이다. 도 10은 제3 실시예에 따른 탄화 규소 부재 제조 장치를 정면에서 본 단면도로서, 와류가 발생된 모습을 보여준다.

제3 실시예는 적층체(140)의 장축이 수직 방향을 따라 배치되므로, 이러한 적층체(140)의 배치를 위해 일부 형상이 변경된 것을 제외하고 제1 실시예와 유사하다. 따라서, 제3 실시예에서 제1 실시예와 동일한 형상, 구조 및/또는 기능을 갖는 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고 상세한 설명을 생략한다. 이하에서 누락된 설명은 제1 실시예의 설명으로부터 용이하게 이해될 수 있다.

도 8 내지 도 10을 참조하면, 제3 실시예에 따른 탄화 규소 부재 제조 장치(100B)는 프로세싱 모듈(120)을 포함할 수 있다. 프로세싱 모듈(120)은 탄화 규소 부재(도 21 및 도 22의 10)를 제조하기 위한 증착 공정을 수행할 수 있다.

프로세싱 모듈(120)은 본체(121), 가스 공급부(125), 가스 배출부(126) 및 적층제(140)를 포함할 수 있다. 프로세싱 모듈(120)은 이보다 더 많은 구성 요소를 포함할 수도 있다.

본체(121)는 원통형을 갖는 빈 공간을 가질 있다. 즉, 본체(121)의 내측면(121a)에 의해 원형형의 공간이 형성될 수 있다. 예컨대, 본체(121)는 수직 방향을 따른 원통형 공간을 가질 수 있다. 즉, 위에서 보았을 때, 본체(121) 내의 공간은 원 형상을 가질 수 있다.

본체(121)의 외측면(140a)은 육면체 형상을 가질 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 본체(121)의 외측면(140a)이 육면체 형상을 갖는 것은 이 본체(121)의 전단 및 후단 각각에 도 17에 도시된 히팅 모듈(110) 및 냉각 모듈(130)이 체결되는 것을 감안한 것이다. 만일 히팅 모듈(110) 및 냉각 모듈(130)의 체결 없이 본체(121) 단독으로 구비되는 경우, 본체(121)의 외측면(140a)은 육면체 형상이 아닌 다른 형상을 가질 수도 있다.

본체(121)의 제1 영역에 제1 개폐구(122)가 설치되고, 본체(121)의 제2 영역에 제2 개폐구(123)가 설치될 수 있다. 이러한 경우, 적층체(140)는 도 11에 도시한 바와 같이, 제1 개폐구(122)를 통해 본체(121) 내에 로딩되고, 제2 개폐구(123)를 통해 외부로 언로딩될 수 있다.

예컨대, 제1 개폐구(122) 및 제2 개폐구(123)는 가로 길이(L)에 비해 세로 길이(H)가 긴 직사각 형상을 가질 수 있다. 이는 적층체(140)가 수직 방향을 따라 기립한 상태로 제1 개폐구(122) 및 제2 개폐구(123)로 출입됨을 감안한 것이다. 제1 개폐구(122) 및 제2 개폐구(123) 각각의 세로 길이(H)는 적층체(140)의 적층 높이보다 클 수 있다. 적층체(140)의 적층 높이는 적층체(140)에 포함된 복수의 체결 부재(도 6의 142)가 적층된 높이일 수 있다.

제1 실시예(도 2 및 도 3)와 달리, 제2 실시예에서는 적층체(140)가 수직 방향을 따라 기립한 상태로 본체(121)에 출입될 수 있다. 아울러, 본체(121) 내에서도 적층체(140)는 기립한 상태로 증착 공정이 수행될 수 있다. 이러한 경우, 적층체(140)의 중심은 본체(121)에 형성된 원형통 공간의 중심과 일치될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.

본체(121) 내에 로딩된 적층체(140)의 적어도 일측이 본체(121)의 대응되는 영역에 고정되거나 걸릴 수 있다. 예컨대, 수직 방향을 따라 기립한 적층체(140)의 하측이 모터의 회전축에 연결되어, 모터에 의해 지지부(141)가 회전되어 적층체(140)에 구비된 복수의 그라파이트 모재(12)가 회전될 수 있다. 앞서 기술한 바와 같이, 적층체(140)의 회전에 의해 증착 가스들에 의한 와류(160)가 발생될 수 있다.

앞서 기술되지 않았지만, 모터에 용이하게 연결되도록 적층체(140)의 하측에 별도의 지지 부재가 구비되어, 이 지지 부재가 모터에 연결될 수도 있다.

적층체(140)가 수직 방향을 따라 기립한 상태로 본체(121)의 중심에 배치되는 경우, 도 10에 도시한 바와 같이, 적층체(140)의 외측면(140a)은 본체(121)의 내측면(121a)으로부터 이격될 수 있다. 적층체(140)가 소정 반경을 갖는 원통형으로 형성될 수 있다. 구체적으로, 적층체(140)를 구성하는 복수의 체결 부재(142) 각각이 소정 반경을 갖는 원통형으로 형성될 수 있다. 따라서, 적층체(140)의 복수의 체결 부재(142) 각각의 외측면(140a)은 본체(121)의 내측면(121a)으로부터 이격될 수 있다.

적층체(140)의 회전축은 수직 방향을 따라 배치될 수 있다. 본체(121) 내에 증착 가스들이 공급되고 적층체(140)가 회전됨에 따라 적층체(140) 주변의 증착 가스들이 적층체(140) 둘레를 따라 횡 방향으로 회전될 수 있다. 적층체(140) 둘레를 따라 회전되는 증착 가스들이 원심력과 코리올리 힘에 의해 본체(121)를 향해 튕겨져 나가고, 이와 같이 툉겨져 나간 증착 가스들이 본체(121) 내측면(121a)에 인접하여 존재하는 증착 가스와 충돌하는 한편 적층체(140)의 회전 방향을 따라 회전됨으로써, 본체(121) 내측면(121a)과 적층체(140) 사이에서 적층체(140)의 축 방향을 따라 와류(160)가 발생될 수 있다.

제3 실시예에 따르면, 적층체(140)가 수직 방향을 따라 기립한 상태에서도 본체(121) 내에 와류(160)를 발생시켜 증착 가스들이 보다 신속하고 용이하게 혼합됨으로써, 증착 공정 시간을 단축할 수 있다.

제3 실시예에 따르면, 본체(121) 내의 와류(160)에 의해 본체(121) 내의 전 영역에서 균일한 가스 밀도가 유지되어 균일한 두께와 우수한 막질을 갖는 탄화 규소 층(도 22의 13)을 갖는 탄화 규소 부재(도 21 및 도 22의 10)가 제조될 수 있다.

[제4 실시예]

도 12a는 제4 실시예에 따른 탄화 규소 부재 제조 장치를 상측에서 본 단면도이다. 도 12b는 제4 실시예에 따른 탄화 규소 부재 제조 장치를 정면에서 본 단면도이다.

제4 실시예는 복수의 회전체(155)를 제외하고 제3 실시예와 유사하다. 따라서, 제4 실시예에서 제3 실시예와 동일한 형상, 구조 및/또는 기능을 갖는 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고 상세한 설명을 생략한다. 이하에서 누락된 설명은 제3 실시예의 설명으로부터 용이하게 이해될 수 있다.

아울러, 복수의 회전체(155)의 형상, 구조 및/또는 기능을 제2 실시예의 복수의 회전체(155)와 동일하므로, 상세한 설명은 생략한다. 이하에서 누락된 설명은 제2 실시예의 설명으로부터 용이하게 이해될 수 있다.

도 12a 및 도 12b를 참조하면, 제4 실시예에 따른 탄화 규소 부재 제조 장치(100C)는 프로세싱 모듈(120)을 포함할 수 있다. 프로세싱 모듈(120)은 탄화 규소 부재(도 21 및 도 22의 10)를 제조하기 위한 증착 공정을 수행할 수 있다.

프로세싱 모듈(120)은 본체(121), 가스 공급부(125), 가스 배출부(126), 적층제(140) 및 복수의 회전체(155)를 포함할 수 있다. 프로세싱 모듈(120)은 이보다 더 많은 구성 요소를 포함할 수도 있다.

예컨대, 복수의 회전체(155)는 본체(121)의 내측면(121a)에 인접하여 본체(121)의 내측면(121a) 둘레를 따라 배치될 수 있다.

복수의 회전체(155) 각각은 원통형을 가질 수 있다. 복수의 회전체(155) 각각은 적층체(140)의 장축과 평행한 장축을 가질 수 있다. 즉, 적층체(140)가 도 11에 도시한 바와 같이 수직 방향을 따라 긴 장축을 갖는 경우, 복수의 회전체(155)의 장축은 수직 방향을 따라 배치될 수 있다.

예컨대, 복수의 회전체(155) 각각과 적층체(140) 사이의 거리는 동일할 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 예컨대, 복수의 회전체(155)의 직경(D2)는 적층체(140)의 직경(D1)보다 작을 수 있다.

복수의 회전체(155)는 적층체(140)의 회전과 동시에 회전되거나 적층체(140)가 회전된 이후에 회전될 수 있다.

복수의 회전체(155)는 보다 용이하게 와류를 발생시켜 줄 수 있다. 적층체(140)의 회전에 따라 적층체(140)의 외측면(140a)에 인접한 증착 가스들이 회전되어 점차 본체(121)를 향해 팅겨나갈 수 있다. 따라서, 증착 가스들이 적층체(140)의 외측면(140a) 주변보다는 본체(121)의 내측면(121a) 주변에 많아질 수 있다.

이러한 상황에서, 복수의 회전체(155)가 회점됨으로써, 본체(121)의 내측면(121a) 주변에 위치된 증착 가스들이 복수의 회전체(155) 각각의 둘레를 따라 회전될 수 있다. 따라서, 증착 가스들이 적층체(140)뿐만 아니라 복수의 회전체(155)에 의해서도 회전됨으로써, 증착 가스에 의한 와류가 용이하게 발생될 수 있다.

또한, 적층체(140)에 의해 적층체(140) 주변의 증착 가스들이 본체(121)의 내측면(121a)을 향해 퍼지게 되고, 복수의 회전체(155)에 의해 복수의 회전체(155) 주변의 증착 가스들이 적층체(140)를 향해 퍼지게 됨으로써, 증착 가스들이 본체(121) 전 영역에 골고루 퍼지므로 증착 가스들이 보다 용이하고 신속하게 혼합될 수 있다.

따라서, 복수의 회전체(155)는 와류를 보다 용이하게 발생시키고 증착 가스들이 보다 신속하게 혼합되도록 하는 역할을 할 수 있다.

제4 실시예의 적층체(140)의 회전 속도는 제3 실시예의 적층체(140)의 회전 속도보다 더 감소시켜도 복수의 회전체(155)의 회전에 의해 증착 가스에 의한 와류가 발생될 수 있다.

따라서, 적층체(140)의 회전 속도가 감소됨으로써, 적층체(140)에 적층된 복수의 그라파이트 모재(12)가 적층체(140)의 회전에 따라 적층체(140)로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 적층체(140)의 회전 속도 감소로 복수의 그라파이트 모재(12)의 회전 속도 또한 감소되어 그라파이트 표면 상에 탄화 규소 층(도 22의 13)이 용이하게 증착될 수 있다.

도면에는 6개의 회전체(155)가 도시되고 있지만, 본체(121) 내부 공간의 사이즈, 각 회전체(155)의 직경, 각 회전체(155) 간의 간격 등을 고려하여 이보다 더 많거나 더 적은 회전체(155)가 구비될 수도 있다.

[제5 실시예]

도 13은 제5 실시예에 따른 탄화 규소 부재 제조 장치의 적층체를 도시한 확대도이다.

제5 실시예에서 적층체(140)를 제외하고는 제1 내지 제4 실시예와 동일하다. 따라서, 제5 실시예에서 제1 내지 제4 실시예와 동일한 형상, 구조 및/또는 기능을 갖는 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고 상세한 설명을 생략한다. 이하에서 누락된 설명은 제1 내지 제4 실시예의 설명으로부터 용이하게 이해될 수 있다.

도 13을 참조하면, 제5 실시예에 따른 탄화 규소 부재 제조 장치(100D)는 프로세싱 모듈(도 2, 도 7a, 도 8, 도 12a의 120)을 포함할 수 있다. 프로세싱 모듈(120)은 탄화 규소 부재(도 21 및 도 22의 10)를 제조하기 위한 증착 공정을 수행할 수 있다.

프로세싱 모듈(120)은 본체(121), 가스 공급부(125), 가스 배출부(126) 및 적층제(140)를 포함할 수 있다. 아울러, 프로세싱 모듈(120)은 도 7a 및 도 12a에 도시한 바와 같이, 복수의 회전체(155)를 포함할 수 있다. 프로세싱 모듈(120)은 이보다 더 많은 구성 요소를 포함할 수도 있다.

적층체(140)는 복수의 체결 부재(142)가 서로 체결되어 일 방향을 따라 적층된 구조를 가질 수 있다.

도 13에 도시된 적층체는 복수의 체결 부재 중 3개의 체결 부재(142)가 체결된 모습을 도시한다.

도 13에 도시한 바와 같이, 체결 부재(142)는 거치대(143a) 및 체결 돌기(143b)를 포함할 수 있다. 체결 돌기(143b)를 매개로 하여 거치대(143a)가 서로 체결되어 적층체(140)가 완성될 수 있다. 이들 거치대(143a) 상에 그라파이트 모재(12)가 고정될 수 있다. 이와 같이 복수의 그라파이트 모재(12)가 각각 복수의 거치대(143a)에 거치된 후, 이들 거치대(143a)가 체결 돌기(143b)를 매개로 서로 체결되어 적층체(140)가 완성될 수 있다.

일 예로, 적층체(140)는 도 5에 도시한 바와 같이, 수평 방향을 따라 누운 상태로 제1 개폐구(122)를 통해 본체(121)에 로딩되고, 본체(121)에서 증착 공정이 수행되어 도 21 및 도 22에 도시한 바와 같이 복수의 그라파이트 모재(12) 표면 상에 탄화 규소 층(13)으로 증착되어 탄화 규소 부재(10)가 제조될 수 있다.

로딩 전에 복수의 그라파이트 모재(12)가 적층된 적층체(140)가 본체(121)에서의 증착 공정에 의해 복수의 탄화 규소 부재(10)가 적층된 적층체(140)로 변형될 수 있다. 복수의 탄화 규소 부재(10)가 적층된 적층체(140)가 제2 개폐구(123)를 통해 언로딩될 수 있다.

다른 예로, 적층체(140)는 도 11에 도시한 바와 같이, 수직 방향을 따라 기립한 상태로 제1 개폐구(122)를 통해 본체(121)에 로딩되고, 본체(121)에서 증착 공정이 수행되어 복수의 그라파이트 모재(12) 표면 상에 탄화 규소 층(13)으로 증착되어 탄화 규소 부재(10)가 제조될 수 있다.

로딩 전에 복수의 그라파이트 모재(12)가 적층된 적층체(140)가 본체(121)에서의 증착 공정에 의해 복수의 탄화 규소 부재(10)가 적층된 적층체(140)로 변형될 수 있다. 복수의 탄화 규소 부재(10)가 적층된 적층체(140)가 제2 개폐구(123)를 통해 언로딩될 수 있다.

한편, 적층체(140)의 외측면(140a)은 요철(149)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 적층체(140)를 구성하는 복수의 체결 부재(142) 각각의 거치대(143a)의 외측면(140a)은 요철(149)를 가질 수 있다. 요철(149)는 일정한 패턴을 갖거나 랜덤한 패턴을 가질 수 있다.

요철(149)은 다양한 형상을 가질 수 있다. 예컨대, 요철(149)는 도토(dot) 형상, 스트라이프(stripe) 형상, 격자(lattice) 형상 등을 가질 수 있다.

도면에는 요철(149)이 음각 패턴을 갖는 것으로 도시되고 있지만, 양각 패턴을 가질 수도 있다.

제5 실시예에 따르면, 적층체(140)의 외측면(140a)에 요철(149)이 형성됨으로써, 이러한 요철(149)에 의해 증착 가스들이 난반사되어 보다 용이하게 본체(121)를 향해 퍼질 수 있다. 즉, 적층체(140)가 회전됨에 따라 적층체(140) 근처의 증착 가스들이 적층체(140) 둘레를 따라 회전되고, 상기 회전되는 증착 가스들 중 일부는 적층체(140)의 외측면(140a)에 형성된 요철(149)에 의해 난반사되어 다른 증착 가스들보다 신속히 본체(121)를 향해 툉겨나갈 수 있다.

따라서, 증착 가스들이 보다 신속히 본체(121) 내측면(121a)으로 모이게 되어, 본체(121) 내에 와류가 보다 빨리 발생될 수 있다. 이에 따라, 증착 가스들이 보다 신속히 혼합되고 균일한 가스 밀도가 보다 신속히 얻어질 수 있어, 증착 공정 시간을 보다 획기적으로 단축시킬 수 있다.

[제6 실시예]

도 14는 제6 실시예에 따른 탄화 규소 부재 제조 장치를 정면에서 본 단면도이다.

제6실시예에서 본체(121)를 제외하고는 제1 내지 제4 실시예와 동일하다. 따라서, 제6 실시예에서 제1 내지 제4 실시예와 동일한 형상, 구조 및/또는 기능을 갖는 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고 상세한 설명을 생략한다. 이하에서 누락된 설명은 제1 내지 제4 실시예의 설명으로부터 용이하게 이해될 수 있다.

도 14를 참조하면, 제6 실시예에 따른 탄화 규소 부재 제조 장치(100E)는 프로세싱 모듈(120)을 포함할 수 있다. 프로세싱 모듈(120)은 탄화 규소 부재(도 21 및 도 22의 10)를 제조하기 위한 증착 공정을 수행할 수 있다.

프로세싱 모듈(120)은 본체(121), 가스 공급부(125), 가스 배출부(126) 및 적층제(140)를 포함할 수 있다. 아울러, 프로세싱 모듈(120)은 도 7a 및 도 12a에 도시한 바와 같이, 복수의 회전체(155)를 포함할 수 있다. 프로세싱 모듈(120)은 이보다 더 많은 구성 요소를 포함할 수도 있다.

본체(121)는 원통형 공간을 가질 수 있다. 즉, 본체(121)의 내측면(121a)에 의해 원형형의 공간이 형성될 수 있다.

예컨대, 본체(121)는 도 2에 도시한 바와 같이 수평 방향을 따른 원통형 공간을 가질 수도 있고, 도 8에 도시한 바와 같이 수직 방향에 따른 원통형 공간을 가질 수도 있다. 예컨대, 본체(121)가 수평 방향에 따른 원통형 공간을 갖는 경우, 적층체(140)가 수평 방향을 따라 누운 상태로 원통형 공간에 배치될 수 있다.

예컨대, 본체(121)가 수직 방향에 따른 원통형 공간을 갖는 경우, 적층체(140)가 수직 방향을 따라 기립한 상태로 원통형 공간에 배치될 수 있다.

한편, 본체(121)의 내측면(121a)은 요철(128)를 포함할 수 있다. 요철(128)는 일정한 패턴을 갖거나 랜덤한 패턴을 가질 수 있다.

요철(128)은 다양한 형상을 가질 수 있다. 예컨대, 요철(128)는 도토(dot) 형상, 스트라이프(stripe) 형상, 격자(lattice) 형상 등을 가질 수 있다.

도면에는 요철(128)이 음각 패턴을 갖는 것으로 도시되고 있지만, 양각 패턴을 가질 수도 있다.

제6 실시예에 따르면, 적층체(140)의 외측면(140a)에 요철(128)이 형성됨으로써, 이러한 요철(128)에 의해 증착 가스들이 난반사되어 보다 용이하게 본체(121)를 향해 퍼질 수 있다. 즉, 적층체(140)가 회전됨에 따라 적층체(140) 근처의 증착 가스들이 적층체(140) 둘레를 따라 회전되다가 본체(121)를 향해 튕겨 나갈 수 있다.

이와 같이 튕겨진 증착 가스들은 본체(121)의 내측면(121a)에 형성된 요철(128)에 의해 난반사되어 주변이나 적층체(140)를 향해 퍼지게 되어, 본체(121) 내에 와류가 보다 빨리 발생될 수 있다. 이에 따라, 증착 가스들이 보다 신속히 혼합되고 균일한 가스 밀도가 보다 신속히 얻어질 수 있어, 증착 공정 시간을 보다 획기적으로 단축시킬 수 있다.

도시되지 않았지만, 제5 실시예(도 13) 따라 적층체(140)의 외측면(140a)에 형성된 요철(149)과 제6 실시예(도 14)에 따라 본체(121)의 내측면(121a)에 형성된 요철(128) 모두 탄화 규소 부재 제조 장치에 동시에 채택될 수도 있다.

[제7 실시예]

도 15는 제7 실시예에 따른 탄화 규소 부재 제조 장치를 측면에서 본 단면도이다.

제7 실시예는 적어도 하나 이상의 제1 회전체(150)를 제외하고는 제1 내지 제6 실시예와 동일하다. 제7 실시예에서 제1 내지 제6 실시예와 동일한 형상, 구조 및/또는 기능을 갖는 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고 상세한 설명을 생략한다. 이하에서 누락된 설명은 제1 내지 제6 실시예의 설명으로부터 용이하게 이해될 수 있다.

제1 내지 제6 실시예에서는 적층체(140)의 회전에 의해 와류가 발생될 수 있다. 이에 반해, 제7 실시예에서 적층체(140)는 회전되지 않을 수도 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 다만, 와류를 발생시키는 적어도 하나 이상의 제1 회전체(150)가 구비되어, 적어도 하나 이상의 제1 회전체(150)의 회전에 의해 와류가 발생될 수 있다.

도 15를 참조하면, 제7 실시예에 따른 탄화 규소 부재 제조 장치(100F)는 프로세싱 모듈(120)을 포함할 수 있다. 프로세싱 모듈(120)은 탄화 규소 부재(도 21 및 도 22의 10)를 제조하기 위한 증착 공정을 수행할 수 있다.

프로세싱 모듈(120)은 본체(121), 가스 공급부(125), 가스 배출부(126), 적층제(140) 및 적어도 하나 이상의 제1 회전체(150)를 포함할 수 있다. 프로세싱 모듈(120)은 이보다 더 많은 구성 요소를 포함할 수도 있다.

도면에는 3개의 제1 회전체(150)가 도시되고 있지만, 이보다 더 많거나 더 적을 수도 있다.

예컨대, 3개의 회전체(150)가 구비된 경우, 이들 회전체(150) 사이에 사이각은 60도일 수 있다. 즉, 3개의 회전체(150)의 배치 모양은 정삼각 형상을 가질 수 있다.

제1 회전체(150)의 직경(D3)는 적층체(140)의 직경(D1)보다 작을 수 있다. 도시되지 않았지만, 제1 회전체(150)의 직경(D3)이 적층체(140)의 직경(D1)보다 클 수도 있다. 제1 회전체(150)의 직경(D3)은 와류를 용이하게 발생시키기 위해 최적으로 설계될 수 있다.

적어도 하나 이상의 제1 회전체(150)는 적층체(140) 둘레를 따라 배치될 수 있다. 적어도 하나 이상의 제1 회전체(150)는 적층체(140)에 인접하여 배치될 수 있다. 즉, 적어도 하나 이상의 제1 회전체(150)는 본체(121)의 내측면(121a)보다 적층체(140)의 외측면(140a)에 더 가깝게 배치될 수 있다.

본체(121) 내에 증착 가스들이 공급되고 적어도 하나 이상의 제1 회전체(150)가 회전됨에 따라, 증착 가스들이 적어도 하나 이상의 제1 회전체(150) 둘레를 따라 회전될 수 있다. 이후 제1 회전체(150) 각각의 둘레를 따라 회전되는 증착 가스들이 원심력과 코리올리 힘에 의해 본체(121)를 향해 튕겨져 나갈 수 있다.

이와 같이 튕겨진 증착 가스들과 원래부터 본체(121) 내측면(121a)에 존재한 증착 가스들이 서로 충돌하는 한편 적어도 하나 이상의 제1 회전체(150) 둘레를 따라 회전되고, 이후 증착 가스들이 점차 불안정한 움직임이 발생되어 본체(121)의 내측면(121a)과 적어도 하나 이상의 제1 회전체(150) 사이에 제1 회전체(150)의 축 방향을 따라 회전되는 와류가 발생될 수 있다.

따라서, 제7 실시예에 따르면, 적어도 하나 이상의 제1 회전체(150)를 이용하여 본체(121) 내에 와류를 발생시켜, 증착 가스들이 보다 신속하고 용이하게 혼합되고 균일한 두께와 우수한 막질을 갖는 탄화 규소 층(도 22의 13)이 얻어질 수 있다.

도시되지 않았지만, 회전체(150)의 외측면은 도 13에 도시된 바와 같은 요철(149)이 형성될 수 있다.

도시되지 않았지만, 본체(121)의 내측면은 도 14에 도시된 바와 같은 요철(128)이 형성될 수 있다.

[제8 실시예]

도 16은 제8 실시예에 따른 탄화 규소 부재 제조 장치를 측면에서 본 단면도이다.

제8 실시예는 복수의 제2 회전체(155)를 제외하고는 제7 실시예와 동일하다. 아울러, 제8 실시예의 복수의 제2 회전체(155)는 제2 실시예 및 제4 실시예에 기술된 회전체(155)와 동일한 형상, 구조 및/또는 기능을 가질 수 있다. 따라서, 제8 실시예에서 제1 내지 제7 실시예 중 어느 하나의 실시예와 동일한 형상, 구조 및/또는 기능을 갖는 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고 상세한 설명을 생략한다. 이하에서 누락된 설명은 제1 내지 제7 실시예의 설명으로부터 용이하게 이해될 수 있다.

도 16을 참조하면, 제8 실시예에 따른 탄화 규소 부재 제조 장치(100G)는 프로세싱 모듈(120)을 포함할 수 있다. 프로세싱 모듈(120)은 탄화 규소 부재(도 21 및 도 22의 10)를 제조하기 위한 증착 공정을 수행할 수 있다.

프로세싱 모듈(120)은 본체(121), 가스 공급부(125), 가스 배출부(126), 적층제(140), 적어도 하나 이상의 제1 회전체(150) 및 복수의 제2 회전체(155)를 포함할 수 있다. 프로세싱 모듈(120)은 이보다 더 많은 구성 요소를 포함할 수도 있다.

적층체(140)가 본채의 중심에 배치될 수 있다. 예컨대, 적어도 하나 이상의 제1 회전체(150)는 적층체(140)에 인접하여 적층체(140) 둘레를 따라 배치될 수 있다. 즉, 적어도 하나 이상의 제1 회전체(150)는 본체(121)의 내측면(121a)보다 적층체(140)의 외측면(140a)에 더 가깝게 배치될 수 있다. 예컨대, 복수의 제2 회전체(155)는 본체(121)에 인접하여 배치될 수 있다. 즉, 복수의 제2 회전체(155)는 적층체(140)의 외측면(140a)보다 본체(121)의 내측면(121a)에 더 가깝게 배치될 수 있다.

예컨대, 제2 회전체(155)의 개수가 제1 회전체(150)의 개수보다 더 많을 수 있다. 예컨대, 제2 회전체(155)의 직경(D2)는 제1 회전체(150)의 직경(D3)보다 작을 수 있다.

적층체(140)가 도 2에 도시한 바와 같이 수평 방향을 따라 누운 상태로 본체(121) 내에 배치된 경우, 제1 회전체(150) 및 제2 회전체(155) 각각의 축 방향은 수평 방향일 수 있다. 즉, 제1 회전체(150) 및 제2 회전체(155) 각각의 축 방향은 적층체(140)의 장축 방향과 동일할 수 있다.

적층체(140)가 도 8에 도시된 바와 같이, 수직 방향을 따라 기립한 상태로 본체(121) 내에 배치된 경우, 제1 회전체(150) 및 제2 회전체(155) 각각의 축 방향은 수직 방향일 수 있다. 즉, 제1 회전체(150) 및 제2 회전체(155) 각각의 축 방향은 적층체(140)의 장축 방향과 동일할 수 있다.

복수의 제2 회전체(155)는 보다 용이하게 와류를 발생시켜 줄 수 있다. 예컨대, 적어도 하나 이상의 제1 회전체(150)의 회전에 따라 제1 회전체(150)의 외측면에 인접한 증착 가스들이 회전되어 점차 본체(121)를 향해 팅겨나갈 수 있다.

따라서, 증착 가스들이 제1 회전체(150)의 외측면 주변보다는 본체(121)의 내측면(121a) 주변에 많아질 수 있다. 이러한 상황에서, 복수의 제2 회전체(155)가 회점됨으로써, 본체(121)의 내측면(121a) 주변에 위치된 증착 가스들이 복수의 제2 회전체(155) 각각의 둘레를 따라 회전될 수 있다. 따라서, 증착 가스들이 제1 회전체(150)뿐만 아니라 복수의 제2 회전체(155)에 의해서도 회전됨으로써, 증착 가스에 의한 와류가 용이하게 발생될 수 있다.

또한, 제1 회전체(150)에 의해 제1 회전체(150) 주변의 증착 가스들이 본체(121)의 내측면(121a)을 향해 퍼지게 되고, 복수의 제2 회전체(155)에 의해 복수의 제2 회전체(155) 주변의 증착 가스들이 제1 회전체(150)를 향해 퍼지게 됨으로써, 증착 가스들이 본체(121) 전 영역에 골고루 퍼지므로 증착 가스들이 보다 용이하고 신속하게 혼합될 수 있다.

따라서, 복수의 제2 회전체(155)는 와류를 보다 용이하게 발생시키고 증착 가스들이 보다 신속하게 혼합되도록 하는 역할을 할 수 있다.

제8 실시예의 제1 회전체(150)의 회전 속도는 제1 실시예 또는 제3 실시예의 적층체(140)의 회전 속도보다 더 감소시켜도 복수의 제2 회전체(155)의 회전에 의해 증착 가스에 의한 와류가 발생될 수 있다.

따라서, 제1 회전체(150)의 회전 속도가 감소됨으로써, 제1 회전체(150)에 적층된 복수의 그라파이트 모재(12)가 제1 회전체(150)의 회전에 따라 제1 회전체(150)로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 제1 회전체(150)의 회전 속도 감소로 복수의 그라파이트 모재(12)의 회전 속도 또한 감소되어 그라파이트 표면 상에 탄화 규소 층(도 22의 13)이 용이하게 증착될 수 있다.

[제9 실시예]

도 17은 제9 실시예에 따른 탄화 규소 부재 제조 장치를 도시한 단면도이다.

제9 실시예는 제1 내지 제8 실시예 중 하나의 실시예의 기술적 특징을 채용할 수 있으며, 이하 제9 실시예의 주된 내용을 중심으로 기술하기로 한다.

도 17을 참조하면, 제9 실시예에 따른 탄화 규소 부재 제조 장치(100H)는 히팅 모듈(110), 프로세싱 모듈(120) 및 냉각 모듈(130)을 포함할 수 있다.

프로세싱 모듈(120)은 제1 실시예 및 제2 실시예의 프로세싱 모듈(120)과 동일한 형상, 구성 및/또는 기능을 가지므로, 상세한 설명은 생략한다.

히팅 모듈(110)은 프로세싱 모듈(120)의 전단에 체결되고, 냉각 모듈(130)은 프로세싱 모듈(120)의 후단에 체결될 수 있다.

히팅 모듈(110)은 제2 본체(111), 제3 개폐구(112), 제4 개폐구(113) 및 적어도 하나 이상의 제2 히터(114)를 포함할 수 있다.

제2 본체(111)의 사이즈는 프로세싱 모듈(120)의 제1 본체(121)의 사이즈와 동일하거나 작을 수 있다.

제3 개폐구(112) 및 제4 개폐구(113) 각각은 히팅 모듈(110)의 측면 상에 설치될 수 있다. 이러한 경우, 히팅 모듈(110)의 제4 개폐구(113)는 프로세싱 모듈(120)의 제1 개폐구(122)와 대응되어 설치될 수 있다. 프로세싱 모듈(120)의 제1 개폐구(122)와 히팅 모듈(110)의 제4 개폐구(113)는 동일한 사이즈를 가질 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.

히팅 모듈(110)의 제4 개폐구(113)는 프로세싱 모듈(120)의 제1 개폐구(122)와 동시에 동작될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 예컨대, 히팅 모듈(110)의 제4 개폐구(113) 및 프로세싱 모듈(120)의 제1 개폐구(122)는 동시에 개방되어, 히팅 모듈(110)에 가열된 적어도 하나 이상의 적층체(140)가 히팅 모듈(110)의 제4 개폐구(113) 및 프로세싱 모듈(120)의 제1 개폐구(122)를 통해 프로세싱 모듈(120)로 로딩될 수 있다.

이후, 히팅 모듈(110)의 제4 개폐구(113) 및 프로세싱 모듈(120)의 제1 개폐구(122)는 동시에 폐쇄될 수 있다.

제2 히터(114)는 제2 본체(111)의 적어도 하나 이상의 영역 상에 설치될 수 있다. 제2 히터(114)는 제1 온도가 되도록 적어도 하나 이상의 적층체(140) 각각의 복수의 그라파이트 모재(12)를 가열할 수 있다. 도면에는 제2 히터(114)가 제2 본체(111)의 양 측면에 설치되고 있지만, 다른 측면이나 상측에 설치될 수도 있다.

냉각 모듈(130)은 제3 본체(131), 제5 개폐구(132), 제6 개폐구(133) 및 적어도 하나 이상의 쿨러(134)를 포함할 수 있다.

제3 본체(131)의 사이즈는 프로세싱 모듈(120)의 제1 본체(121)의 사이즈와 동일하거나 작을 수 있다.

제5 개폐구(132) 및 제6 개폐구(133) 각각은 냉각 모듈(130)의 측면 상에 설치될 수 있다. 이러한 경우, 냉각 모듈(130)의 제5 개폐구(132)는 프로세싱 모듈(120)의 제2 개폐구(123)와 대응되어 설치될 수 있다. 프로세싱 모듈(120)의 제2 개폐구(123)와 냉각 모듈(130)의 제5 개폐구(132)는 동일한 사이즈를 가질 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.

냉각 모듈(130)의 제5 개폐구(132)는 프로세싱 모듈(120)의 제2 개폐구(123)와 동시에 동작될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 예컨대, 프로세싱 모듈(120)의 제2 개폐구(123) 및 냉각 모듈(130)의 제5 개폐구(132)는 동시에 개방되어, 프로세싱 모듈(120)에 탄화 규소 층(도 22의 13)(13)이 증착된 적어도 하나 이상의 적층체(140)가 프로세싱 모듈(120)의 제2 개폐구(123) 및 냉각 모듈(130)의 제5 개폐구(132)를 통해 냉각 모듈(130)로 언로딩될 수 있다.

이후, 프로세싱 모듈(120)의 제2 개폐구(123) 및 냉각 모듈(130)의 제5 개폐구(132)는 동시에 폐쇄될 수 있다.

쿨러(134)는 제3 본체(131)의 적어도 하나 이상의 영역 상에 설치될 수 있다. 쿨러(134)는 제2 온도가 되도록 적어도 하나 이상의 적층체(140) 각각의 복수의 그라파이트 모재(12)를 냉각할 수 있다. 도면에는 쿨러(134)가 제3 본체(131)의 양 측면에 설치되고 있지만, 다른 측면이나 상측에 설치될 수 있다.

예컨대, 쿨러(134)는 제3 본체(131)의 다양한 영역을 경유하여 냉각수가 흐르도록 복수의 관이 제3 본체(131)의 다양한 영역을 가로질러 설치될 수 있다.

히팅 모듈(110)의 제3 개폐구(112) 및 제4 개폐구(113), 프로세싱 모듈(120)의 제1 개폐구(122) 및 제2 개폐구(123) 및 냉각 모듈(130)의 제5 개폐구(132) 및 제6 개폐구(133)는 수평 직선 상에 위치될 수 있다. 이에 따라, 적어도 하나 이상의 적층체(140)가 히팅 모듈(110)의 제3 개폐구(112) 및 제4 개폐구(113), 프로세싱 모듈(120)의 제1 개폐구(122) 및 제2 개폐구(123) 및 냉각 모듈(130)의 제5 개폐구(132) 및 제6 개폐구(133) 각각을 통해 수평 직선 상으로 이동되어, 이동 경로를 최소화하여 공정 시간을 단축할 수 있다.

한편, 히팅 모듈(110)은 적어도 하나 이상의 적층체(140) 각각의 복수의 그라파이트 모재(12)를 가열할 수 있다.

히팅 모듈(110)이 존재하지 않는 경우, 적층체(140)가 직접 프로세싱 모듈(120)로 로딩된 후, 프로세싱 모듈(120)에 의해 적어도 하나 이상의 적층체(140) 각각의 복수의 그라파이트 모재(12)를 가열해야 한다. 통상 프로세싱 모듈(120)에서의 공정 온도는 대략 1200℃ 내지 1400℃로서, 바람직하게는 1300℃이지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.

이에 반해, 프로세싱 모듈(120)의 외부는 상온, 즉 대략 23℃일 수 있다. 따라서, 프로세싱 모듈(120)에 로딩된 적어도 하나 이상의 적층체(140) 각각의 복수의 그라파이트 모재(12)를 가열하여 상온에서 공정 온도로 올리기 위해서는 매우 많은 시간이 요구되고, 이는 곧 증착 공정의 지연을 초래할 수 있다.

또한 급격하게 복수의 그라파이트 모재(12)를 가열하는 경우 열팽창에 의해 복수의 그라파이트 모재(12)의 결정 품질이 저하될 수 있는 문제가 있다.

제9 실시예에서는 적어도 하나 이상의 적층체(140)가 프로세싱 모듈(120)로 로딩되기 전에 히팅 모듈(110)에서 1차적으로 가열될 수 있다. 예컨대, 히팅 모듈(110)은 적어도 하나 이상의 적층체(140) 각각의 복수의 그라파이트 모재(12)를 가열하여 상온에서 제1 온도로 높일 수 있다.

이를 위해, 히팅 모듈(110)은 그 내부의 공간의 온도가 제1 온도가 유지되도록 지속적으로 히팅 동작될 수 있다. 예컨대, 제1 온도는 상온과 프로세싱 모듈(120)의 공정 온도 사이의 온도로서, 800℃ 내지 1100℃로서, 바람직하게는 1000℃일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.

이와 같이, 히팅 모듈(110)에서 적어도 하나 이상의 적층체(140) 각각의 복수의 그라파이트 모재(12)가 제1 온도로 가열된 후 프로세싱 모듈(120)로 로딩될 수 있다. 프로세싱 모듈(120)은 이미 제1 온도를 갖는 복수의 그라파이트 모재(12)를 2차적으로 가열하여 공정 온도로 높여줄 수 있다.

따라서, 히팅 모듈(110)이 존재하지 않을 때에는 프로세싱 모듈(120)에서 23℃1300℃로 가열해야 하는데 반해, 히팅 모듈(110)이 구비된 경우, 프로세이 모듈에서 1000℃1300℃로 가열하므로, 프로세싱 모듈(120)에서의 가열 시간이 획기적으로 단축되어 결국 증착 공정이 줄어들 수 있다.

또한 복수의 그라파이트 모재(12)를 급격하게 가열하는 것이 아니므로 급격한 열팽창이 방지되어 종래 급격한 가열에 비해서 복수의 그라파이트 모재(12)의 결정 품질이 향상될 수 있다.

한편, 냉각 모듈(130)은 적어도 하나 이상의 적층체(140) 각각의 복수의 그라파이트 모재(12)를 냉각시킬 수 있다.

냉각 모듈(130)이 존재하지 않는 경우, 프로세싱 모듈(120)에서 적어도 하나 이상의 적층체(140) 각각의 복수의 그라파이트 모재(12)를 냉각해야 한다. 즉, 프로세싱 모듈(120)은 적어도 하나 이상의 적층체(140) 각각의 복수의 그라파이트 모재(12)를 냉각하여 공정 온도에서 제2 온도로 냉각할 수 있다.

이러한 경우, 이미 공정 온도로 높아진 히팅 모듈(110)을 다시 냉각시켜야 하므로, 냉각 모듈(130)에서 적어도 하나 이상의 적층체(140) 각각의 복수의 그라파이트 모재(12)를 냉각하는데 매우 많은 시간이 요구되고 이는 곧 증착 공정의 지연을 초래할 수 있다.

또한 종래 급격한 냉각에 의해 적층체(140)의 결정품질이 저하될 수 있다.

제9 실시예에서는 프로세싱 모듈(120)에서 적어도 하나 이상의 적층체(140)가 냉각 모듈(130)로 언로딩된 후, 냉각 모듈(130)에서 곧바로 적어도 하나 이상의 적층체(140) 각각의 복수의 그라파이트 모재(12)를 냉각시켜 공정 온도를 제2 온도로 낮아질 수 있다. 이를 위해, 냉각 모듈(130)은 그 내부의 공간의 온도가 제2 온도가 유지되도록 지속적으로 냉각 동작될 수 있다.

적어도 하나 이상의 적층체(140)가 프로세싱 모듈(120)에서 제2 온도로 유지되고 있는 냉각 모듈(130)로 언로딩되므로, 냉각 모듈(130)에서 적어도 하나 이상의 적층체(140) 각각의 복수의 그라파이트 모재(12)가 곡바로 냉각이 이루어져 공정 온도에서 제2 온도로 쉽게 낮아질 수 있다.

예컨대, 제2 온도는 상온과 프로세싱 모듈(120)의 공정 온도 사이의 온도로서, 800℃ 내지 1100℃로서, 바람직하게는 1000℃일 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 예컨대, 제2 온도는 제1 온도와 동일할 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.

또한 실시예에 의하면 냉각 모듈(130)에 의해 완만한 냉각공정이 진행됨에 따라 적층체(140)의 결정품질이 향상될 수 있다.

제9 실시예에 따르면, 프로세싱 모듈(120)의 전단에 히팅 모듈(110)이 구비되어, 프로세싱 모듈(120)에서의 증착 공정을 획기적으로 단축할 수 있고, 프로세싱 모듈(120)의 후단에 냉각 모듈(130)이 구비되어, 프로세싱 모듈(120)로부터 언로딩된 적어도 하나 이상의 적층체(140) 각각의 복수의 그라파이트 모재(12)를 효율적으로 냉각시켜 후속 공정에 투입되도록 할 수 있다.

이에 따라 제9 실시예에 의하면, 프로세싱 모듈(120)의 전단에 히팅 모듈(110)이 설치되고 프로세싱 모듈(120)의 후단에 냉각 모듈(130)이 설치됨에 따라 프로세싱 모듈(120)로 로딩되기 전에 적층체(140)에 적층된 복수의 그라파이트 모재(12)가 히팅 모듈(110)에 의해 가열되므로, 프로세싱 모듈(120)에서 그라파이트 모재(12)를 공정 온도로 효율적으로 높일 수 있다.

또한, 제9 실시예에 의하면 프로세싱 모듈(120)에서 언로딩된 후 적층체(140)에 적층된 복수의 탄화 규소 부재(도 21 및 도 22의 10)가 냉각 모듈(130)에서 냉각되므로, 탄화 규소 부재(10)를 상온으로 낮추기에 수월하다. 따라서, 프로세싱 모듈(120)의 로딩 전 가열과 언로딩 후 냉각을 통해 전체 공정 시간이 현저하게 단축될 수 있으며, 탄화 규소 적층체(140)의 결정품질을 향상시킬 수 있는 기술적 효과가 있다.

[탄화 규소 부재 제조 방법]

도 18은 실시예에 따른 탄화 규소 부재 제조 방법을 보여준다.

도 1 내지 도 18을 참조하면, 실시예에 따른 탄화 규소 부재 제조 방법은 크게 가열 단계(S10), 증착 단계(S20) 및 냉각 단계(S30)를 포함할 수 있다.

가열 단계(S10)는 히팅 모듈(110)에서 수행되는 단계로서, 적어도 하나 이상의 적층체(140) 각각의 복수의 그라파이트 모재(12)가 상온에서 제1 온도로 높아지도록 가열될 수 있다.

증착 단계(S20)은 프로세싱 모듈(120)에서 수행되는 단계로서, 히팅 모듈(110)에서 로딩된 적어도 하나 이상의 적층체(140) 각각의 복수의 그라파이트 모재(12) 상에 탄화 규소 층(13)이 형성되며, 도 21 및 도 22에 도시한 바와 같은 탄화 규소 부재(10)가 제조될 수 있다. 즉, 탄화 규소 부재(10)는 그라파이트 모재(12) 및 그라파이트 모재(12) 표면에 증착된 탄화 규소 층(13)을 포함할 수 있다.

다음으로 증착 단계(S20)를 도 19를 참조하여 상세히 설명한다.

히팅 단계에서 제1 온도로 높아진 적어도 하나 이상의 적층체(140)가 프로세싱 모듈(120)로 로딩될 수 있다(S21).

프로세싱 모듈(120)은 증착 공정을 수행하기 전에 적어도 하나 이상의 적층체(140) 각각의 복수의 그라파이트 모재(12)를 공정 온도로 높아지도록 가열할 수 있다(S22). 복수의 그라파이트 모재(12)가 히팅 모듈(110)에서 이미 제1 온도로 높아진 상태이므로, 프로세싱 모듈(120)은 복수의 그라파이트 모재(12) 각각을 제1 온도에서 공정 온도로 높아지도록 가열할 수 있다.

프로세싱 모듈(120)은 복수의 그라파이트 모재(12) 각각이 공정 온도가 되면, 증착 공정을 수행할 수 있다.

구체적으로, 증착 가스들이 가스 공급부(125)를 통해 제1 본체(121) 내로 공급될 수 있다(S23). 이어서, 적층체(140), 제1 회전체(150) 및/또는 제2 회전체(155)가 회전됨으로써, 제1 본체(121) 내에 증착 가스에 의한 와류가 발생될 수 있다(S24). 이러한 와류 발생으로 인해 증착 가스들이 보다 신속하고 용이하게 혼합될 수 있으며, 또한 가스 밀도가 균일해질 수 있다. 이와 같이 혼합된 증착 가스들을 이용하여 적층체(140)에 적층된 복수의 그라파이트 모재(12) 각각의 표면 상에 탄화 규소 층(13)이 증착되어(S25), 그라파이트 모재(12) 및 탄화 규소 층(13)으로 이루어진 탄소 규소 부재가 제조될 수 있다.

프로세싱 모듈(120)은 복수의 탄화 규소 부재(10)가 제조되면, 이들 탄화 규소 부재(10)가 적층된 적어도 하나 이상의 적층체(140)를 냉각 모듈(130)로 언로딩할 수 있다(S26).

냉각 단계(S30)는 냉각 모듈(130)에서 수행되는 단계로서, 프로세싱 모듈(120)에서 언로딩된 적어도 하나 이상의 적층체(140) 각각의 복수의 그라파이트 모재(12)가 프로세싱 모듈(120)의 공정 온도에서 제2 온도로 낮아지도록 냉각될 수 있다.

[포커스 링 제조 방법]

도 23 내지 도 25는 포커스 링 제조 방법을 보여준다.

도 23에 도시한 바와 같이, 탄화 규소 부재(10)의 적어도 하나 이상의 영역이 커팅될 수 있다. 예컨대, 커팅 수단(미도시)을 이용하여 제1 커팅 라인(15a) 및 제2 커팅 라인(15b)을 따라 커팅될 수 있다.

예컨대, 제1 커팅 라인(15a) 및 제2 커팅 라인(15b) 각각은 탄화 규소 부재(10)의 내측 테두리와 외측 테두리를 따라 위치될 수 있다. 예컨대, 제1 커팅 수단 및 제2 커팅 수단 각각을 이용하여 커팅 제1 커팅 라인(15a) 및 제2 커팅 라인(15b)을 따라 탄화 규소 부재(10)가 커팅될 수 있다. 예컨대, 하나의 커팅 수단을 이용하여 제1 커팅 라인(15a)을 따라 탄화 규소 부재(10)가 커팅된 후 제2 커팅 라인(15b)을 따라 탄화 규소 부재(10)가 커팅될 수 있다. 커팅 순서는 변경 가능하다.

예컨대, 제1 커팅 라인(15a) 및 제2 커팅 라인(15b) 각각은 탄화 규소 부재(10)의 그라파이트 모재(12)의 내측면 및 외측면에 접할 수 있다. 이에 따라, 제1 커팅 라인(15a) 및 제2 커팅 라인(15b)를 따라 커팅이 완료되면, 도 24에 도시한 바와 같이 탄화 규소 부재(10)의 그라파이트 모재(12)의 내측면 및 외측면 각각이 외부에 노출될 수 있다. 아울러, 그라파이트 모재(12)의 상면 및 하면 각각에 탄화 규소 층(13a, 13b)가 잔존할 수 있다.

탄화 규소 층(13a, 13b)는 포커스 링(도 25의 17a, 17b)의 폭(W21)이 될 수 있다.

제1 커팅 라인(15a) 및 제2 커팅 라인(15b)를 따라 커팅되어 그라파이트 모재(12)의 상면 및 하면 각각에 잔존하는 탄화 규소 층(13a, 13b)의 폭(W11)은 포커스 링(17a, 17b)의 폭(W21)과 같거나 클 수 있다.

예컨대, 탄화 규소 층(13a, 13b)의 폭(W11)이 포커스 링(17a, 17b)의 폭(W21)보다 큰 경우, 탄화 규소 층(13a, 13b)의 내측면 및/또는 외측면이 연마되어 탄화 규소 층(13a, 13b)의 폭이 포커스 링(17a, 17b)의 폭(W21)과 동일해질 수 있다.

그라파이트 모재(12)로부터 탄화 규소 층(13a, 13b)이 분리되어, 도 25에 도시한 바와 같이 2개의 포커스 링(17a, 17b)이 제조될 수 있다.

일 예로, 그라파이트 모재(12)와 상측 탄화 규소 층(13a)의 경계면을 따라 가로 방향을 따라 커팅되어 상측 탄화 규소 층(13a)이 그라파이트 모재(12)의 상면으로부터 분리될 수 있다. 그라파이트 모재(12)와 하측 탄화 규소 층(13b)의 경계면을 따라 가로 방향을 따라 커팅되어 하측 탄화 규소 층(13b)이 그라파이트 모재(12)의 하면으로부터 분리될 수 있다.

다른 예로서, 그라파이트 모재(12)가 식각 공정 등을 이용하여 제거되어, 상측 탄화 규소 층(13a) 및 하측 탄화 규소 층(13b)이 획득될 수 있다.

또 다른 예로서, 그라파이트 모재(12)의 두께의 중심이 커팅되도록 수평 방향을 따라 그라파이트 모재(12)가 커팅되어, 그라파이트 모재(12)의 상측 일부와 상측 탄화 규소 층(13a)으로 이루어진 제1 부재와 그라파이트 모재(12)의 하측 일부와 하측 탄화 규소 층(13b)으로 이루어진 제2 부재가 획득될 수 있다.

이후, 제1 부재의 그라파이트 모재(12)의 상측 일부가 제거되어 상측 탄화 규소 층(13a)이 획득되고, 제2 부재의 그라파이트 모재(12)의 하측 일부가 제거되어 하측 탄화 규소 층(13b)이 획득될 수 있다.

상측 탄화 규소 층(13a)은 제1 탄화 규소 층으로 불리고, 하측 탄화 규소 층(13b)은 제2 탄화 규소 층으로 불릴 수 있다.

이와 같이 획득된 상측 탄화 규소 층(13a) 및 하측 탄화 규소 층(13b) 각각이 도 25에 도시한 바와 같이, 상측 포커스 링(17a) 및 하측 포커스 링(17b)가 될 수 있다.

예컨대, 탄화 규소 층(13a, 13b)의 폭(W11)이 포커스 링(17a, 17b)의 폭(W21)보다 큰 경우, 탄화 규소 층(13a, 13b)의 내측면 및/또는 외측면이 연마되어 탄화 규소 층(13a, 13b)의 폭이 줄어들어 폭(W21)을 갖는 포커스 링(17a, 17b)이 제조될 수 있다. 상측 포커스 링(17a)은 제1 포커스 링으로 불리고, 하측 포커스 링(17b)은 제2 포커스 링으로 불릴 수 있다.

필요에 따라, 제1 포커스 링(17a)의 상면 및/또는 하면이 연마되거나 제2 포커스 링(17b)의 상면 및/또는 하면이 연마될 수 있다.

[반도체 제조 장치]

도 26은 실시예에 따른 반도체 제조 장치를 도시한다.

도 26을 참조하면, 실시예에 따른 반도체 제조 장치(200)는 정전 척(201), 상부 전극(202) 및 포커스 링(17)을 포함할 수 있다.

실시예에서 반도체 제조 장치(200)는 증착 장치나 에칭 장치일 수 있다.

정전 척(201)은 제1 전원이 인가되는 한편, 웨이퍼(W)가 안착될 수 있다. 상부 전극(202)는 정전 척(201) 상에 배치되어, 제2 전원이 인가될 수 있다.

제1 전원과 제2 전원에 의한 전위차에 의해 정전 척(201)과 상부 전극(202) 사이에 플라즈마 영역(210)이 형성될 수 있다.

포커스 링(17)은 도 23 내지 도 25에 의해 제조된 포커스 링(17a, 17b) 중 하나일 수 있다. 플라즈마 영역(210)에 반응성이 강한 라디칼(radical)이 존재하고, 이러한 라디칼이 공정 가스와 반응되어 웨이퍼나 기판 상에 박막이 형성되거나 박막에 패턴이 형성될 수 있다.

플라즈마 영역(210)의 이온이나 라디칼이 정전 척(201)을 향해 이동되는데, 포커스 링(17)이 존재하지 않는 경우 이온이나 라디칼이 정전 척(201)을 향해 이동되기도 하지만 정전 척(201)에 대해 수평 방향으로 이동되기도 한다. 즉, 이온이나 라디칼이 퍼져 나가게 된다. 이에 따라, 정전 척(201) 상의 웨이퍼나 기판의 중심보다 가장 자리에서의 플라즈마 밀도가 낮아 웨이퍼나 기판 상에 박막이 제대로 형성되지 않거나 박막의 막질이 저하되며, 또한 웨이퍼나 기판의 박막 패턴이 원하는 선 폭으로 형성되지 않게 된다.

실시예에서는 포커스 링(17)이 정전 척(201)의 둘레를 따라 설치될 수 있다. 예컨대, 포커스 링(17)이 정전 척(201)의 외측면 둘레를 따라 배치될 수 있다. 도시되지 않았지만, 정전 척(201)의 상부 가장 자리를 따라 홈부가 형성되고, 이 홈부에 포커스 링(17)이 장착될 수 있다.

이와 같이, 정전 척(201)의 둘레를 따라 포커스 링(17)이 설치되어 포커스 링(17)에 의해 이온이나 라디칼이 측 방향으로 퍼지지 않고 정전 척(201)을 향해 이동되도록 가이드됨으로써, 증착에 의한 박막의 막질이 향상되고 박막의 정확한 두께가 확보될 수 있으며 에칭에 의해 박막의 균일한 선 폭을 갖는 패턴이 확보될 수 있다.

상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 실시예의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 실시예의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 실시예의 범위에 포함된다.

10: 탄화 규소 부재 12: 그라파이트 모재
13, 13a, 13b: 탄화 규소 층 15a, 15b: 커팅 라인
17, 17a, 17b: 포커스 링
100, 100A, 100B, 100C, 100D, 100E, 100F, 100G, 100H: 탄화 규소 부재 제조 장치
110: 히팅 모듈
111: 제2 본체 112: 제3 개폐구
113: 제4 개폐구 114: 제2 히터
120: 프로세싱 모듈 121: 제1 본체
121a: 내측면 122: 제1 개폐구
123: 제2 개폐구 124: 제1 히터
125: 가스 공급부 126: 가스 배출부
128, 149: 요철 130: 냉각 모듈
131: 제3 본체 132: 제5 개폐구
133: 제6 개폐구 134: 쿨러
140: 적층체 140a: 외측면
142: 체결 부재 143a: 거치대
143b: 체결 돌기 150, 155: 회전체
160: 와류 200: 반도체 제조 장치
201: 정전 척 202: 상부 전극
210: 플라즈마 영역

Claims (20)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
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7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 본체;
    상기 본체의 일측 상에 설치되고, 상기 본체 내로 가스를 공급하는 가스 공급부;
    상기 본체의 타측 상에 설치되고, 상기 본체 내의 가스를 외부로 배출하는 가스 배출부;
    상기 본체 내에 배치되고, 링 형상을 갖는 복수의 모재가 각각 적층된 적층체; 및
    상기 본체 내에 배치된 적어도 하나 이상의 제1 회전체를 포함하고,
    상기 적어도 하나 이상의 제1 회전체는 상기 적층체의 외측면에 인접하여 상기 적층체의 외측면 둘레를 따라 배치되며,
    상기 적어도 하나 이상의 제1 회전체는,
    상기 제1 회전체의 축 방향을 따라 상기 가스에 의한 와류가 발생하도록 회전되는 탄화 규소 부재의 제조 장치.
12. 제11항에 있어서,
    상기 본체의 내측면에 인접하여 상기 본체의 내측면 둘레를 따라 배치되는 복수의 제2 회전체를 더 포함하는 탄화 규소 부재의 제조 장치.
13. 제12항에 있어서,
    상기 제2 회전체의 직경은 상기 제1 회전체의 직경보다 작은 탄화 규소 부재의 제조 장치.
14. 제12항에 있어서,
    상기 제1 회전체의 축 방향과 상기 제2 회전체의 축 방향은 수평 방향인 탄화 규소 부재의 제조 장치.
15. 제12항에 있어서,
    상기 제1 회전체의 축 방향과 상기 제2 회전체의 축 방향은 수직 방향인 탄화 규소 부재의 제조 장치.
16. 제11항에 있어서,
    상기 제1 회전체의 외측면은 요철을 포함하는 탄화 규소 부재의 제조 장치.
17. 제11항에 있어서,
    상기 본체의 내측면은 요철을 포함하는 탄화 규소 부재의 제조 장치.
18. 제11항 내지 제17항에 중 하나의 항에 의한 탄화 규소 부재 제조 장치에 의해 탄화 규소 부재를 제조하는 단계;
    상기 제조된 탄화 규소 부재의 적어도 하나 이상의 영역을 커팅하는 단계; 및
    상기 모재로부터 적어도 하나 이상의 탄화 규소 층을 분리하는 단계;를 포함하는 포커스 링의 제조 방법.
19. 소정의 프로세싱 모듈인 본체의 전단에 체결된 히팅 모듈에서 복수의 모재가 각각 적층된 적층체를 상온에서 제1 온도로 가열하는 단계;
    상기 제1 온도로 가열된 상기 복수의 모재의 적층체를 상기 본체 내로 로딩하는 단계;
    상기 본체 내로 가스를 주입하고 회전체를 회전시켜, 상기 가스에 의한 와류를 상기 회전체의 축 방향을 따라 발생시키는 단계; 및
    상기 발생된 와류에 의해 유동하는 가스를 이용하여 상기 적층체의 상기 복수의 모재 각각의 표면 상에 탄화 규소 층을 형성하여, 복수의 탄화 규소 부재를 제조하는 단계;
    상기 제조된 복수의 탄화 규소 부재가 각각 적층된 적층체를 언로딩하는 단계; 및
    상기 언로딩 단계 이후에, 상기 본체의 후단에 체결된 냉각 모듈에서 상기 적층체의 온도를 제3 온도로 낮추도록 상기 적층체를 냉각시키는 단계;를 포함하는 탄화 규소 부재의 제조 방법.
20. 제19항에 의한 탄화 규소 부재 제조 방법에 의해 탄화 규소 부재를 제조하는 단계;
    상기 제조된 탄화 규소 부재의 적어도 하나 이상의 영역을 커팅하는 단계; 및
    상기 모재로부터 적어도 하나 이상의 탄화 규소 층을 분리하는 단계;를 포함하는 포커스 링의 제조 방법.

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