KR20120137183A - Silicon carbide sintered body, method for manufacturing the same and susceptor including the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A sintered silicon carbide with high purity by excluding the use of sintering gradient material, a manufacturing method thereof and a susceptor including the same are provided to enhance strength and heat resistance. CONSTITUTION: A sintered silicon carbide with high purity comprises 95-100 wt% of beta phase silicon carbide. The diameter of the grain of the silicon carbide is 0.1-3 micro meters. The silicon carbide sintered body has the density of 3--3.15g/cm^3. The silicon carbide sintered body has the thermal conductivity of 180-200W/m·K. A manufacturing method of the silicon carbide sintered body comprises the following steps: placing the silicon carbide pulverized body(30) in a mold(10); heat treating the silicon carbide pulverized body under the first pressure and temperature; and pressing the silicon carbide pulverized body under the second pressure and temperature. The second pressure is higher than the first pressure, and the second temperature is higher than the first temperature. [Reference numerals] (AA, BB) Heat pressure

Description

탄화규소 소결체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 서셉터{SILICON CARBIDE SINTERED BODY, METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME AND SUSCEPTOR INCLUDING THE SAME}Silicon carbide sintered body, a manufacturing method thereof and a susceptor including the same {SILICON CARBIDE SINTERED BODY, METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME AND SUSCEPTOR INCLUDING THE SAME}

실시예는 탄화규소 소결체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 서셉터에 관한 것이다.The embodiment relates to a silicon carbide sintered body, a method of manufacturing the same, and a susceptor including the same.

반도체 공정 등에서 증착, 에칭 공정 등을 위하여 기판 또는 웨이퍼 등이 서셉터(susceptor) 위에 놓여진다. 이러한 서셉터는 고온 등의 조건에서 견딜 수 있도록 내열성이 높은 탄화규소를 사용하여 이루어질 수 있다. 일반적인 서셉터는 흑연을 포함하는 몸체에 고순도의 탄화규소층을 증착하여 형성된다. In a semiconductor process or the like, a substrate or a wafer is placed on a susceptor for deposition, etching, and the like. Such a susceptor may be made of silicon carbide having high heat resistance to withstand conditions such as high temperature. A general susceptor is formed by depositing a high purity silicon carbide layer on a body containing graphite.

탄화규소로 형성되는 소결체를 형성하기 위하여 금속의 소결 조제를 첨가하면 불순물인 소결 조제에 의해 기판 또는 웨이퍼가 오염될 수 있다. 금속의 소결 조제를 첨가하지 않으면 소결 밀도가 낮아져서 소결체의 내구성이 저하될 수 있다. When a sintering aid of metal is added to form a sintered body formed of silicon carbide, the substrate or wafer may be contaminated by the sintering aid that is an impurity. If the sintering aid of the metal is not added, the sintered density may be lowered and the durability of the sintered compact may be lowered.

실시예는 향상된 강도 및 내열성을 가지고, 높은 순도를 가지는 탄화규소 소결체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 서셉터를 제공하고자 한다.The embodiment is to provide a silicon carbide sintered body having an improved strength and heat resistance, having a high purity, a method of manufacturing the same, and a susceptor including the same.

실시예에 따른 탄화규소 소결체는 95wt% 내지 100wt%의 베타상 탄화규소를 포함한다.The silicon carbide sintered body according to the embodiment includes 95 wt% to 100 wt% of beta phase silicon carbide.

이때, 상기 탄화규소의 그레인의 직경은 0.1㎛ 내지 3㎛일 수 있다.In this case, the diameter of the grains of silicon carbide may be 0.1㎛ to 3㎛.

또한, 실시예에 따른 탄화규소 소결체는 약 3g/㎤ 내지 약 3.15g/㎤의 밀도를 가질 수 있다.In addition, the silicon carbide sintered body according to the embodiment may have a density of about 3 g / cm 3 to about 3.15 g / cm 3.

또한, 실시예에 따른 탄화규소 소결체는 약 180W/m?K 내지 약 200W/m?K의 열전도도를 가질 수 있다.In addition, the silicon carbide sintered body according to the embodiment may have a thermal conductivity of about 180 W / m · K to about 200 W / m · K.

또한, 실시예에 따른 서셉터는 상기 탄화규소 소결체를 포함한다.In addition, the susceptor according to the embodiment includes the silicon carbide sintered body.

실시예에 따른 탄화규소 소결체의 제조방법은 다수 개의 탄화규소 분체를 몰드 내에 배치시키는 단계; 상기 탄화규소 분체를 제 1 압력 및 제 1 온도 하에서 열처리하는 단계; 및 상기 탄화규소 분체를 제 2 압력 및 제 2 온도 하에서 프레스하는 단계를 포함한다.Method for producing a silicon carbide sintered body according to the embodiment comprises the steps of placing a plurality of silicon carbide powder in a mold; Heat treating the silicon carbide powder under a first pressure and a first temperature; And pressing the silicon carbide powder under a second pressure and a second temperature.

이때, 상기 제 2 압력은 상기 제 1 압력보다 더 높고, 상기 제 2 온도는 상기 제 1 온도보다 더 높다.At this time, the second pressure is higher than the first pressure, and the second temperature is higher than the first temperature.

상기 탄화규소 분체는 베타상을 가지는 탄화규소 소결체의 제조방법.The silicon carbide powder is a method for producing a silicon carbide sintered body having a beta phase.

상기 탄화규소 분체는 탄소를 포함하는 수지와 혼합되어, 과립 형태로 상기 몰드 내에 배치될 수 있다.The silicon carbide powder may be mixed with a resin containing carbon and disposed in the mold in the form of granules.

또한, 상기 제 1 온도는 1500℃ 내지 1800℃이고, 상기 제 1 압력은 0.7기압 내지 2기압일 수 있다.The first temperature may be 1500 ° C. to 1800 ° C., and the first pressure may be 0.7 atm to 2 atm.

또한, 상기 탄화규소 분체의 중심 입경은 약 1.2㎛ 내지 약 2.2㎛일 수 있다.In addition, the silicon carbide powder may have a central particle diameter of about 1.2 μm to about 2.2 μm.

또한, 상기 제 2 온도는 2200℃ 내지 2800℃이고, 상기 제 2 압력은 10MPa 내지 50MPa일 수 있다.The second temperature may be 2200 ° C. to 2800 ° C., and the second pressure may be 10 MPa to 50 MPa.

실시예에 따른 탄화규소 소결체는 거의 베타상의 탄화규소로 이루어지고, 작은 그레인 사이즈를 가진다. 이에 따라서, 실시예에 따른 탄화규소 소결체는 높은 밀도 및 열전도도를 가질 수 있다.The silicon carbide sintered body according to the embodiment is made of almost beta phase silicon carbide and has a small grain size. Accordingly, the silicon carbide sintered body according to the embodiment may have high density and thermal conductivity.

특히, 상기 열처리하는 단계에서, 상기 탄화규소 분체 중, 매우 작은 직경, 예를 들어, 수㎚ 내지 수백㎚의 직경을 가지는 탄화규소 입자들은 서로 확산 및/또는 입성장을 통하여, 약 0.5㎛ 내지 수㎛의 직경의 탄화규소 입자들로 성장될 수 있다.In particular, in the heat-treating step, silicon carbide particles having a very small diameter, for example, a diameter of several nm to several hundred nm, of the silicon carbide powder may be diffused and / or grain grown to each other from about 0.5 μm to several Silicon carbide particles of a diameter of micrometers.

이에 따라서, 실시예에 따른 탄화규소 소결체가 제조되는 과정에서, 매우 작은 직경을 가지는 탄화규소 입자들도, 강한 결합으로 소결체를 형성할 수 있다.Accordingly, in the process of manufacturing the silicon carbide sintered body according to the embodiment, silicon carbide particles having a very small diameter can also form a sintered body by strong bonding.

따라서, 실시예에 따른 탄화규소 소결체는 향상된 기계적인 강도 및 내열성을 가질 수 있다.Therefore, the silicon carbide sintered body according to the embodiment may have improved mechanical strength and heat resistance.

도 1은 실시예에 따른 탄화규소 소결체의 제조방법을 도시한 블럭도이다.
도 2는 실시예에 따른 탄화규소 소결체를 제조하기 위한 열간 가압 소결 장치를 도시한 개략도이다.
도 3 및 도 4는 실시예에 따른 탄화규소 소결체를 제조하는 과정을 도시한 도면들이다.
1 is a block diagram illustrating a method of manufacturing a silicon carbide sintered body according to an embodiment.
2 is a schematic view showing a hot press sintering apparatus for producing a silicon carbide sintered body according to an embodiment.
3 and 4 are views illustrating a process of manufacturing the silicon carbide sintered body according to the embodiment.

실시 예의 설명에 있어서, 각 기판, 막, 전극, 입자 또는 층 등이 각 기판, 전극, 막, 입자 또는 층 등의 "상(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(on)"과 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 구성요소의 상 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.In the description of the embodiments, it is described that each substrate, film, electrode, particle or layer or the like is formed on or under the "on" of each substrate, electrode, film, particle or layer or the like. In the case, “on” and “under” include both being formed “directly” or “indirectly” through other components. In addition, the upper or lower reference of each component is described with reference to the drawings. The size of each component in the drawings may be exaggerated for the sake of explanation and does not mean the size actually applied.

도 1은 실시예에 따른 탄화규소 소결체의 제조방법을 도시한 블럭도이다. 도 2는 실시예에 따른 탄화규소 소결체를 제조하기 위한 열간 가압 소결 장치를 도시한 개략도이다. 도 3 및 도 4는 실시예에 따른 탄화규소 소결체를 제조하는 과정을 도시한 도면들이다.1 is a block diagram illustrating a method of manufacturing a silicon carbide sintered body according to an embodiment. 2 is a schematic view showing a hot press sintering apparatus for producing a silicon carbide sintered body according to an embodiment. 3 and 4 are views illustrating a process of manufacturing the silicon carbide sintered body according to the embodiment.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 탄화규소 소결체의 제조 방법은, 원료 혼합 단계(ST10), 과립화 단계(ST20), 열처리 단계(ST30) 및 가압 성형 단계(ST40)를 포함할 수 있다. 본 실시예에서 탄화규소 소결체의 제조 방법은 열간 가압 소결 방법에 의하여 탄화규소 소결체를 형성한다. 이를 좀더 상세하게 설명하면 다음과 같다. Referring to FIG. 1, the method of manufacturing the silicon carbide sintered body according to the present embodiment may include a raw material mixing step (ST10), a granulation step (ST20), a heat treatment step (ST30), and a pressure forming step (ST40). . In this embodiment, the silicon carbide sintered body is formed of a silicon carbide sintered body by a hot pressure sintering method. This will be described in more detail as follows.

원료 혼합 단계(ST10)에서는, 탄화규소 분체가 용매에 분산된다.In the raw material mixing step ST10, the silicon carbide powder is dispersed in the solvent.

상기 탄화규소 분체의 중심 입경은 약 1.2㎛ 내지 약 2.2㎛일 수 있다. 상기 탄화규소 분체는 베타상(β-phase) 탄화규소일 수 있다. 더 자세하게, 상기 탄화규소 분체는 약 5N(99.999wt%) 이상의 순도의 베타상 탄화규소를 포함할 수 있다.The central particle diameter of the silicon carbide powder may be about 1.2 μm to about 2.2 μm. The silicon carbide powder may be β-phase silicon carbide. In more detail, the silicon carbide powder may include beta-phase silicon carbide having a purity of about 5N (99.999 wt%) or more.

또한, 상기 탄화규소 분체는 탄소를 포함하는 수지와 함께 상기 용매에 혼합할 수 있다. 상기 수지로 페놀계 수지가 사용될 수 있다. 또한, 상기 용매로는 알코올계 또는 수계 물질이 사용될 수 있다. 알코올계 물질로는 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올(IPA) 등을 들 수 있고, 수계 물질로는 물을 사용할 수 있다. 그러나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.In addition, the silicon carbide powder may be mixed in the solvent with a resin containing carbon. Phenolic resin may be used as the resin. In addition, an alcohol or an aqueous material may be used as the solvent. Examples of the alcohol-based substance include methanol, ethanol, and isopropyl alcohol (IPA), and water may be used as the aqueous substance. However, the embodiment is not limited thereto.

이어서, 과립화 단계(ST20)에서는 혼합된 원료를 과립화한다. 일례로, 스프레이 건조기(spray dryer)를 이용하여 혼합된 원료를 과립화할 수 있다. 이때, 상기 과립의 크기는 약 50㎛ 내지 약 200㎛일 수 있다.Subsequently, in the granulation step ST20, the mixed raw materials are granulated. In one example, a spray dryer may be used to granulate the mixed raw materials. In this case, the granules may have a size of about 50 μm to about 200 μm.

이후, 상기 과립화된 탄화규소 분체는 열간 가압 소결장치 내에 배치된다. 도 2를 참조하면, 상기 열간 가압 소결장치는 몰드(10), 제 1 프레스부(21) 및 제 2 프레스부(22)를 포함한다. 또한, 상기 열간 가압 소결장치는 상기 몰드(10) 내에 열을 가하는 발열부를 더 포함할 수 있다.Thereafter, the granulated silicon carbide powder is placed in a hot pressure sintering apparatus. Referring to FIG. 2, the hot pressure sintering apparatus includes a mold 10, a first press part 21, and a second press part 22. In addition, the hot pressure sintering apparatus may further include a heat generating unit for applying heat in the mold 10.

상기 몰드(10)는 성형하고자 하는 원료를 수용하기 위한 공간을 포함한다. 상기 제 1 프레스부(21) 및 상기 제 2 프레스부(22)는 서로 마주본다. 상기 제 1 프레스부(21) 및 상기 제 2 프레스부(22)는 상기 몰드(10) 내에 삽입된다.The mold 10 includes a space for accommodating the raw material to be molded. The first press part 21 and the second press part 22 face each other. The first press part 21 and the second press part 22 are inserted into the mold 10.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 과립화된 탄화규소 분체(30)는 상기 몰드(10) 내에 배치된다. 더 자세하게, 상기 과립화된 탄화규소 분체(30)는 상기 제 1 프레스부(21) 및 상기 제 2 프레스부(22) 사이에 배치된다.As shown in FIG. 3, the granulated silicon carbide powder 30 is disposed in the mold 10. In more detail, the granulated silicon carbide powder 30 is disposed between the first press part 21 and the second press part 22.

이후, 상기 과립화된 탄화규소 분체(30)는 열처리된다(ST30). 상기 과립화된 탄화규소 분체(30)는 제 1 온도 및 제 1 압력에서 열처리될 수 있다. 상기 제 1 온도는 약 1500℃ 내지 약 1800℃일 수 있다. 더 자세하게, 상기 제 1 온도는 약 1600℃ 내지 약 1700℃일 수 있다. 또한, 상기 제 1 압력은 약 0.7 기압 내지 약 2기압 일 수 있다. 더 자세하게, 상기 제 1 압력은 상압일 수 있다. 즉, 상기 제 2 프레스부(22)가 오픈된 상태에서, 상기 과립화된 탄화규소 분체(30)는 열처리될 수 있다. 이와는 다르게, 상기 제 1 프레스부(21) 및 상기 제 2 프레스부(22)에 의해서 약간 가압된 상태에서, 상기 과립화된 탄화규소 분체(30)는 열처리될 수 있다.Thereafter, the granulated silicon carbide powder 30 is heat-treated (ST30). The granulated silicon carbide powder 30 may be heat treated at a first temperature and a first pressure. The first temperature may be about 1500 ° C to about 1800 ° C. In more detail, the first temperature may be about 1600 ° C to about 1700 ° C. In addition, the first pressure may be about 0.7 atm to about 2 atm. In more detail, the first pressure may be atmospheric pressure. That is, in the state in which the second press part 22 is opened, the granulated silicon carbide powder 30 may be heat treated. Alternatively, the granulated silicon carbide powder 30 may be heat-treated in a state of being slightly pressed by the first press part 21 and the second press part 22.

상기 열처리 단계(ST30)는 약 30분 내지 약 2시간 동안 진행될 수 있다. 더 자세하게, 상기 열처리 단계(ST30)는 약 1시간 내지 약 90분 동안 진행될 수 있다.The heat treatment step ST30 may be performed for about 30 minutes to about 2 hours. In more detail, the heat treatment step ST30 may be performed for about 1 hour to about 90 minutes.

이와 같은 열처리 단계(ST30)에서, 상기 탄화규소 분체 중 매우 작은 직경을 가지는 탄화규소 입자들은 확산 및/또는 입성장을 통하여, 약 0.5㎛ 내지 수㎛의 직경의 탄화규소 입자들로 성장될 수 있다. 예를 들어, 상기 열처리 단계를 통하여, 약 10㎚ 내지 약 100㎚의 직경을 가지는 탄화규소 입자들은 약 0.5㎛ 내지 수㎛의 직경의 탄화규소 입자들로 성장될 수 있다.In this heat treatment step (ST30), the silicon carbide particles having a very small diameter of the silicon carbide powder may be grown into silicon carbide particles having a diameter of about 0.5 ㎛ to several ㎛ through diffusion and / or grain growth. . For example, through the heat treatment step, silicon carbide particles having a diameter of about 10 nm to about 100 nm may be grown into silicon carbide particles having a diameter of about 0.5 μm to several μm.

이와 같은 열처리 단계(ST30)에 의해서, 탄화규소 분체 중 입경이 너무 작은 입자들의 소결성이 향상될 수 있다. 또한, 열처리 단계(ST30)에 의해서, 입경이 30nm 미만일 때 발생될 수 있는 미세한 분말에 의한 폭발 등의 문제가 해결될 수 있다.By such a heat treatment step (ST30), the sinterability of the particles of the silicon carbide powder is too small can be improved. In addition, by the heat treatment step (ST30), problems such as explosion due to the fine powder that can be generated when the particle diameter is less than 30nm can be solved.

이어서, 가압 성형 단계(ST40)에서는, 상기 열처리된 탄화규소 분체(30)는 열간 가압되어, 원하는 형상의 탄화규소 소결체가 형성될 수 있다. 상기 과립화된 탄화규소 분체는 제 2 온도 및 제 2 압력에서 가압 성형된다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 프레스부(21) 및 상기 제 2 프레스부(22)에 의해서, 상기 과립화된 탄화규소 분체(30)는 가압되고, 동시에 상기 발열부에 의해서, 상기 과립화된 탄화규소 분체(30)는 가열된다.Subsequently, in the pressure forming step ST40, the heat treated silicon carbide powder 30 may be hot pressed to form a silicon carbide sintered body having a desired shape. The granulated silicon carbide powder is press molded at a second temperature and a second pressure. That is, as shown in FIG. 4, the granulated silicon carbide powder 30 is pressed by the first press part 21 and the second press part 22, and at the same time by the heat generating part. The granulated silicon carbide powder 30 is heated.

상기 제 2 온도는 상기 제 1 온도보다 더 높다. 예를 들어, 상기 제 2 온도는 약 2100℃ 이상일 수 있다. 더 자세하게, 상기 제 2 온도는 약 2200℃ 내지 약 2800℃일 수 있다.The second temperature is higher than the first temperature. For example, the second temperature may be about 2100 ° C. or more. In more detail, the second temperature may be about 2200 ° C to about 2800 ° C.

상기 제 2 압력은 상기 제 1 압력보다 더 높다. 예를 들어, 상기 제 2 압력은 약 10MPa 내지 약 50MPa일 수 있다.The second pressure is higher than the first pressure. For example, the second pressure may be about 10 MPa to about 50 MPa.

상기 가압 성형 단계(ST40)는 약 7시간 이상 지속될 수 있다. 더 자세하게, 상기 가압 성형 단계는 약 7시간 내지 약 12시간 동안 지속될 수 있다.The pressure molding step ST40 may last for about 7 hours or more. In more detail, the pressure forming step may last for about 7 hours to about 12 hours.

이와 같은 가압 성형 단계(ST40)를 통하여, 원하는 형상의 탄화규소 소결체가 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 가압 성형 단계(ST40)를 통하여, 원판 형상을 가지는 탄화규소 소결체가 형성될 수 있다.Through the pressure forming step ST40, a silicon carbide sintered body of a desired shape may be formed. For example, the silicon carbide sintered body having a disc shape may be formed through the pressure molding step ST40.

이후, 상기 탄화규소 소결체는 냉각되고, 약 1500℃의 온도에서, 압력 해제가 실시될 수 있다.Thereafter, the silicon carbide sintered body is cooled, and pressure release may be performed at a temperature of about 1500 ° C.

앞서 설명한 바와 같이, 상기 열처리 단계를 통하여, 매우 작은 입경의 탄화규소 입자들의 소결성 및 성형성이 향상된다. 이에 따라서, 실시예에 따른 탄화규소 소결체는 향상된 기계적인 강도를 가질 수 있다.As described above, through the heat treatment step, the sinterability and formability of the silicon carbide particles having a very small particle size are improved. Accordingly, the silicon carbide sintered body according to the embodiment may have improved mechanical strength.

또한, 실시예에 따른 탄화규소 소결체의 제조방법은 상기 열처리 단계를 통하여, 소결성을 향상시킬 수 있다. 이에 따라서, 실시예에 따른 탄화규소 소결체의 제조방법은 소결 조력제를 사용하지 않고, 상기 탄화규소 소결체를 형성할 수 있다. 따라서, 실시예에 따른 탄화규소 소결체는 향상된 순도를 가질 수 있다.In addition, the method of manufacturing the silicon carbide sintered body according to the embodiment may improve the sinterability through the heat treatment step. Accordingly, in the method of manufacturing the silicon carbide sintered body according to the embodiment, the silicon carbide sintered body can be formed without using a sintering aid. Therefore, the silicon carbide sintered body according to the embodiment may have improved purity.

특히, 실시예에 따른 탄화규소 소결체는 베타상의 탄화규소를 포함하는 탄화규소 분체에 의해서 형성될 수 있다. 따라서, 실시예에 따른 탄화규소 소결체는 베타상의 탄화규소를 포함할 수 있다. 더 자세하게, 실시예에 따른 탄화규소 소결체는 약 95wt% 내지 약 100wt%의 비율로 베타상의 탄화규소를 포함할 수 있다. 더 자세하게, 실시예에 따른 탄화규소 소결체는 약 99wt% 내지 약 100wt%의 비율로 베타상의 탄화규소를 포함할 수 있다. 더 자세하게, 실시예에 따른 탄화규소 소결체는 약 99wt% 내지 약 99.999wt%의 베타상의 탄화규소를 포함할 수 있다.In particular, the silicon carbide sintered body according to the embodiment may be formed by silicon carbide powder containing beta phase silicon carbide. Therefore, the silicon carbide sintered body according to the embodiment may include beta phase silicon carbide. In more detail, the silicon carbide sintered body according to the embodiment may include beta phase silicon carbide at a ratio of about 95 wt% to about 100 wt%. More specifically, the silicon carbide sintered body according to the embodiment may include beta-phase silicon carbide at a rate of about 99 wt% to about 100 wt%. In more detail, the silicon carbide sintered body according to the embodiment may include about 99 wt% to about 99.999 wt% of beta phase silicon carbide.

이와 같이, 실시예에 따른 탄화규소 소결체는 거의 베타상의 탄화규소로만 이루어지므로, 높은 기계적인 강도 및 내열성을 가질 수 있다.As such, the silicon carbide sintered body according to the embodiment is made of almost beta silicon carbide, and thus may have high mechanical strength and heat resistance.

또한, 실시예에 따른 탄화규소 소결체는 중심 입경이 작은 탄화규소 분체를 사용한다. 상기 탄화규소 분체의 중심 입경은 약 1.2㎛ 내지 약 2.2㎛일 수 있다. 이와 같이, 상기 탄화규소 분체의 중심 입경이 작아짐에 따라서, 입경이 약 10㎚ 내지 약 100㎚인 미세 분말의 비율이 증가될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 소결시 발생되는 미세한 분말의 문제점은 상기 열처리 단계에 의해서 해결된다.In addition, the silicon carbide sintered body according to the embodiment uses silicon carbide powder having a small central particle diameter. The central particle diameter of the silicon carbide powder may be about 1.2 μm to about 2.2 μm. As such, as the central particle diameter of the silicon carbide powder becomes smaller, the proportion of the fine powder having a particle diameter of about 10 nm to about 100 nm may increase. As described above, the problem of the fine powder generated during sintering is solved by the heat treatment step.

결국, 실시예에 따른 탄화규소 소결체의 제조방법은 미세한 그레인 크기를 가지는 탄화규소 소결체를 제공할 수 있다. 더 자세하게, 실시예에 따른 탄화규소 소결체의 그레인의 직경은 약 0.1㎛ 내지 약 3㎛일 수 있다.As a result, the method of manufacturing the silicon carbide sintered body according to the embodiment may provide a silicon carbide sintered body having a fine grain size. In more detail, the diameter of the grains of the silicon carbide sintered body according to the embodiment may be about 0.1 μm to about 3 μm.

이와 같이, 실시예에 따른 탄화규소 소결체는 미세한 그레인 크기를 가지므로, 향상된 밀도 및 열 전도도를 가질 수 있다. 예를 들어, 실시예에 따른 탄화규소 소결체의 밀도는 약 3g/㎤ 내지 약 3.15g/㎤일 수 있다. 또한, 실시예에 따른 탄화규소 소결체의 열 전도도는 약 180W/m?K 내지 약 200W/m?K일 수 있다.As such, the silicon carbide sintered body according to the embodiment may have a fine grain size and thus may have an improved density and thermal conductivity. For example, the density of the silicon carbide sintered body according to the embodiment may be about 3 g / cm 3 to about 3.15 g / cm 3. In addition, the thermal conductivity of the silicon carbide sintered body according to the embodiment may be about 180 W / m ~ K to about 200 W / m ~ K.

또한, 실시예에 따른 탄화규소 소결체는 다양한 용도로 사용될 수 있다. 예를 들어, 실시예에 따른 탄화규소 소결체는 반도체 공정에서, 기판 또는 웨이퍼 등을 지지하거나, 수용하는 서셉터로 사용될 수 있다.In addition, the silicon carbide sintered body according to the embodiment may be used for various purposes. For example, the silicon carbide sintered body according to the embodiment may be used as a susceptor for supporting or receiving a substrate or a wafer in a semiconductor process.

또한, 이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.In addition, the features, structures, effects and the like described in the embodiments are included in at least one embodiment of the present invention, and are not necessarily limited to only one embodiment. Furthermore, the features, structures, effects, and the like illustrated in each embodiment may be combined or modified with respect to other embodiments by those skilled in the art to which the embodiments belong. Therefore, it should be understood that the present invention is not limited to these combinations and modifications.

이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments can be modified and implemented. It is to be understood that all changes and modifications that come within the meaning and range of equivalency of the claims are therefore intended to be embraced therein.

실험예Experimental Example

IPA의 용매에, 페놀계 수지를 10 중량%, 중심 입경이 1.7um인 탄화규소 분체(베타상)를 90 중량%로 첨가하여 혼합하였다. 이어서, 혼합된 원료를 스프레이 건조기를 이용하여 과립화하였다. 이어서, 상기 과립화된 원료를 열간 가압 소결 장치에 장입한 후, 약 1650℃의 온도에서, 상압에서, 약 1시간 동안 열처리하였다. 이후, 약 2290℃의 온도에서 약 40MPa의 압력으로 열간 가압하여 탄화규소 소결체를 형성하였다. To the solvent of IPA, 10 weight% of phenolic resins and the silicon carbide powder (beta phase) of 1.7 micrometers of central particle diameters were added and mixed by 90 weight%. The mixed raw materials were then granulated using a spray dryer. Subsequently, the granulated raw material was charged to a hot pressure sintering apparatus, and then heat-treated at a temperature of about 1650 ° C. at atmospheric pressure for about 1 hour. Then, the silicon carbide sintered body was formed by hot pressing at a pressure of about 40 MPa at a temperature of about 2290 ° C.

비교예Comparative example

탄화규소 분체의 중심 입경이 약 4㎛이고, 소결 조력제로 알루미나가 약 9w%의 비율로 첨가되고, 탄화규소 분체는 약 81wt%의 비율로 첨가되고, 열처리 단계가 생략된 점을 제외하고, 실험예와 동일하게 진행되었다.The experiment was carried out except that the core particle diameter of the silicon carbide powder was about 4 µm, alumina was added at a rate of about 9 w% as the sintering aid, the silicon carbide powder was added at a rate of about 81 wt%, and the heat treatment step was omitted. The same procedure was followed.

결과result

아래의 표1과 같이, 실험예의 탄화규소 소결체는 서셉터로 사용되는 경우, 더 긴 수명을 가진다는 것을 알 수 있었다. 또한, 실험예의 탄화규소 소결체는 더 높은 밀도 및 열 전도도를 가진다는 것을 알 수 있었다.As shown in Table 1 below, the silicon carbide sintered body of the experimental example was found to have a longer life when used as a susceptor. In addition, it was found that the silicon carbide sintered body of the experimental example had higher density and thermal conductivity.

그레인 직경(㎛)Grain Diameter (μm) 열 전도도
(W/m?K)
Thermal conductivity
(W / m? K)
밀도(g/㎤)Density (g / cm 3) 수명(cycle)Cycle
실험예Experimental Example 2.52.5 190190 3.103.10 200200 비교예Comparative example 5.05.0 127127 2.902.90 3030

Claims (12)

95wt% 내지 100wt%의 베타상 탄화규소를 포함하는 탄화규소 소결체.A silicon carbide sintered body comprising 95 wt% to 100 wt% of beta phase silicon carbide. 제 1 항에 있어서, 상기 탄화규소의 그레인의 직경은 0.1㎛ 내지 3㎛인 탄화규소 소결체.The silicon carbide sintered body according to claim 1, wherein the grain size of the silicon carbide is 0.1 µm to 3 µm. 제 1 항에 있어서, 99wt% 내지 100wt%의 베타상 탄화규소를 포함하는 탄화규소 소결체.The silicon carbide sintered body according to claim 1, comprising 99 wt% to 100 wt% of beta phase silicon carbide. 제 1 항에 있어서, 3g/㎤ 내지 3.15g/㎤의 밀도를 가지는 탄화규소 소결체.The silicon carbide sintered body according to claim 1, having a density of 3 g / cm 3 to 3.15 g / cm 3. 제 1 항에 있어서, 180W/m?K 내지 200W/m?K의 열전도도를 가지는 탄화규소 소결체.The silicon carbide sintered body according to claim 1, which has a thermal conductivity of 180 W / m? K to 200 W / m? K. 탄화규소 분체를 몰드 내에 배치시키는 단계;
상기 탄화규소 분체를 제 1 압력 및 제 1 온도 하에서 열처리하는 단계; 및
상기 탄화규소 분체를 제 2 압력 및 제 2 온도 하에서 프레스하는 단계를 포함하고,
상기 제 2 압력은 상기 제 1 압력보다 더 높고, 상기 제 2 온도는 상기 제 1 온도보다 더 높은 탄화규소 소결체의 제조방법.
Disposing silicon carbide powder in the mold;
Heat treating the silicon carbide powder under a first pressure and a first temperature; And
Pressing the silicon carbide powder under a second pressure and a second temperature,
And said second pressure is higher than said first pressure and said second temperature is higher than said first temperature.
제 6 항에 있어서, 상기 탄화규소 분체는 베타상을 가지는 탄화규소 소결체의 제조방법.The method of claim 6, wherein the silicon carbide powder has a beta phase. 제 6 항에 있어서, 상기 탄화규소 분체는 탄소를 포함하는 수지와 혼합되어, 과립 형태로 상기 몰드 내에 배치되는 탄화규소 소결체의 제조방법.The method of claim 6, wherein the silicon carbide powder is mixed with a resin containing carbon and disposed in the mold in the form of granules. 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 온도는 1500℃ 내지 1800℃이고, 상기 제 1 압력은 0.7기압 내지 2기압인 탄화규소 소결체의 제조방법.The method of claim 6, wherein the first temperature is 1500 ° C. to 1800 ° C., and the first pressure is 0.7 atm to 2 atm. 제 6 항에 있어서, 상기 탄화규소 분체의 중심 입경은 1.2㎛ 내지 2.2㎛인 탄화규소 소결체의 제조방법.The method for producing a silicon carbide sintered body according to claim 6, wherein the silicon carbide powder has a central particle diameter of 1.2 µm to 2.2 µm. 제 6 항에 있어서, 상기 제 2 온도는 2200℃ 내지 2800℃이고, 상기 제 2 압력은 10MPa 내지 50MPa인 탄화규소 소결체의 제조방법.The method of claim 6, wherein the second temperature is 2200 ° C. to 2800 ° C., and the second pressure is 10 MPa to 50 MPa. 95wt% 내지 100wt%의 베타상 탄화규소를 포함하는 소결체를 포함하는 서셉터.A susceptor comprising a sintered body comprising 95 wt% to 100 wt% of beta phase silicon carbide.
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