최적의 SiC 재료 가공을 위한 진공 용광로

SiC 부품은 소결 중에 상당한 수축을 겪습니다(공정 및 초기 그린 밀도에 따라 15-25% 이상일 수 있음). 이 수축은 초기 CAD 설계에서 정확하게 예측하고 보상해야 합니다.

소결 탄화규소(SSC)의 경우 균일한 밀도화를 촉진하도록 설계하십시오.

선택한 SiC AM 공정 및 후처리 단계의 달성 가능한 공차를 이해하십시오. 이러한 공차를 염두에 두고 중요한 특징을 설계하고, 더 엄격한 요구 사항에 대해 2차 가공이 필요한 경우를 지정하십시오.

불균일한 수축은 특히 단면이 다른 부품에서 왜곡 또는 뒤틀림을 유발할 수 있습니다. 가능한 경우 균일한 벽 두께를 위해 설계하거나 시뮬레이션 도구를 사용하여 왜곡을 예측하고 완화하십시오.

설계 단계 초기에 숙련된 SiC AM 공급업체와 협력하는 것이 중요합니다. 그들은 재료 선택, 공정별 DfAM 규칙에 대한 지침을 제공하고 잠재적인 제조 문제를 예측하여 궁극적으로 더 성공적이고 비용 효율적인 결과를 얻을 수 있습니다.

3D 프린팅을 통해 탄화규소 부품을 제작하는 것은 여러 단계로 이루어지는 공정이며, "인쇄된 그대로" 또는 "그린" 부품은 종종 최종 기능 상태와 거리가 멉니다. 후처리 단계는 이 그린 부품을 원하는 재료 특성 및 표면 마감으로 조밀하고 강하며 정밀한 SiC 부품으로 변환하는 데 중요합니다. 특정 단계는 사용된 3D 프린팅 기술(예: 바인더 분사, DIW, 배트 광중합)에 따라 다릅니다. 1. 탈분말화 / 세척(주로 바인더 분사 및 분말층 시스템용)
목표: 그린 부품에서 모든 느슨하고 결합되지 않은 SiC 분말, 특히 내부 채널 및 복잡한 특징에서 제거합니다.
부드러운 브러싱, 압축 공기 분사, 진공 청소. 그린 부품은 깨지기 쉬우므로 주의해야 합니다. 분말 제거가 불완전하면 소결 후 결함 또는 원치 않는 융합 재료가 발생할 수 있습니다.
2. 경화 / 사전 소결(해당하는 경우) 주요 탈지 및 소결 단계 전에 취급을 더 쉽게 하기 위해 그린 부품을 약간 강화합니다. 이는 종종 바인더 분사 부품과 관련이 있습니다.
바인더를 부분적으로 경화하기 위한 저온 오븐 가열. 3. 탈지(바인더 제거)

그린 부품에서 유기 바인더(바인더 분사 또는 광중합 레진에서)를 완전히 제거하여 다공성 SiC 구조("브라운" 부품)를 남깁니다.

내부 채널 및 복잡한 형상:

제어된 분위기 로에서 부품을 천천히 가열하여 바인더를 열분해(연소)합니다. 급격한 가스 발생으로 인한 균열 또는 팽창과 같은 결함을 방지하기 위해 가열 일정을 매우 정확하게 해야 합니다.

때로는 열 탈지 전에 바인더의 일부를 제거하기 위한 예비 단계로 사용됩니다.

잔류 바인더는 소결 중 SiC를 오염시키고 최종 특성에 영향을 미칠 수 있습니다. 불완전한 탈지는 결함을 유발할 수 있습니다.

4. 소결 / 침투

이것은 밀도화 및 최종 SiC 재료 특성을 얻는 데 가장 중요한 단계입니다.

고체상 소결(소결 탄화규소(SSC)의 경우):

제어된 분위기(예: 아르곤 또는 진공)에서 고온(일반적으로 >2000°C, 예: 2100-2300°C)으로 가열하여 다공성 브라운 부품을 밀도화합니다. 이렇게 하면 SiC 입자가 결합 및 융합되어 다공성이 감소합니다. 소결 보조제(붕소 및 탄소 등)가 종종 사용됩니다.

고순도, 고밀도 SiC. 상당한 수축이 발생합니다.

반응 결합 / 침투(반응 결합 탄화규소(RBSC, 실리콘화 탄화규소(SiSiC)라고도 함)의 경우): 용융 실리콘(일반적으로 약 1500-1700°C)으로 침투시켜 다공성 SiC 프리폼을 밀도화합니다. 실리콘은 자유 탄소(종종 초기 SiC 분말 혼합물에 추가되거나 바인더 열분해로 형성됨)와 반응하여 새로운 2차 SiC를 제자리에서 형성하여 원래 SiC 입자를 결합합니다. 과도한 실리콘은 남은 기공을 채웁니다.
1차 SiC, 2차 SiC 및 일부 자유 실리콘(일반적으로 8-15%)의 조밀한 복합체. SSC에 비해 수축이 적습니다. 종종 SSC보다 빠르고 저렴합니다. 액상 소결(LPS-SiC):

고온에서 액상 형성을 돕는 소결 첨가제를 사용하여 SSC보다 약간 낮은 온도에서 밀도화를 돕습니다.

5. 표면 마감 및 가공

소결 후에도 SiC 부품은 치수 공차 또는 표면 마감 요구 사항을 충족하기 위해 추가 가공이 필요할 수 있습니다. 특히 SiC가 매우 단단하기 때문입니다.

정밀한 치수와 평평한 표면을 얻기 위해 다이아몬드 연삭 휠 사용.

매우 매끄러운 표면(예: 씰, 베어링 또는 광학 부품용)을 얻기 위해. 일반적으로 다이아몬드 슬러리가 사용됩니다.

소결된 SiC에 작은 구멍을 뚫거나 미세한 특징을 만들 수 있습니다.

SiC 등급이 충분한 전기 전도성(예: 더 높은 자유 실리콘을 가진 일부 RBSC 등급)을 갖는 경우 적용 가능합니다.

AM의 주요 강점 중 하나는 복잡한 내부 채널을 만드는 것입니다. 채널이 분말 제거(바인더 분사) 또는 레진 배수(배트 광중합)에 충분히 크고 세척 공정을 견딜 수 있는지 확인하십시오.

6. 세척 및 검사

가공 또는 취급으로 인한 잔류물을 제거하기 위한 최종 세척. 치수 검사, 표면 거칠기 측정, 내부 결함을 감지하기 위한 X-ray 또는 초음파 검사와 같은 NDT(비파괴 검사) 및 재료 특성화.
이러한 후처리 단계에 필요한 복잡성과 정밀성은 특수 장비(고온로, 다이아몬드 가공 도구) 및 전문 지식이 필요함을 강조합니다. SiC와 같이 단단한 재료에서 원하는 공차(종종 마이크론 단위) 및 표면 마감(광택 표면의 경우 Ra 값이 나노미터까지)을 얻는 것은 전체 제조 비용과 리드 타임을 증가시키는 중요한 엔지니어링 과제이지만 고성능 응용 분야에 필수적입니다. 탄화규소(SiC) 적층 제조(AM)는 혁신적인 잠재력을 제공하지만, 광범위한 채택과 산업화에는 일련의 기술적 및 경제적 과제가 따릅니다. 지속적인 연구 개발은 SiC 3D 프린팅을 더욱 강력하고 안정적이며 비용 효율적으로 만들기 위해 이러한 과제를 해결하는 데 중점을 두고 있습니다.
1. 재료 일관성 및 분말 품질: 최종 SiC 부품의 특성은 시작 분말의 특성(입자 크기, 분포, 형태, 순도) 및 바인더 또는 슬러리와의 상호 작용에 크게 의존합니다. AM용으로 특별히 설계된 SiC 분말의 로트 간 일관성을 보장하는 것이 중요합니다.
향상된 공정 재현성 및 신뢰성: 최신 진공로의 자동화된 제어 시스템을 통해 열 사이클을 정밀하게 프로그래밍하고 모니터링할 수 있습니다. 이는 산업 규모의 SiC 제조에서 일관된 제품 품질에 필수적인 높은 공정 재현성을 보장합니다.
고온 작동 적합성: SiC 가공은 종종 극도로 높은 온도(결정 성장의 경우 최대 2500°C 이상)를 요구합니다. 이러한 온도에 맞게 설계된 진공로는 가혹한 조건을 견딜 수 있는 강력한 발열체(예: 흑연, 텅스텐)와 산화로부터 발열체를 보호하는 고급 단열재를 사용합니다.
결함 감소 및 수율 향상: 깨끗하고 제어된 환경은 SiC 재료 내에서 바람직하지 않은 상, 산화물 또는 결함의 형성을 최소화합니다. 이는 사용 가능한 제품의 수율을 높여 폐기물과 제조 비용을 줄입니다.
복잡한 열 프로파일 기능: 최신로는 제어된 램프, 유지 및 냉각 속도를 포함하는 복잡한 다단계 열 프로파일을 실행할 수 있습니다. 이러한 유연성은 복잡한 어닐링 사이클에서 신중하게 관리되는 소결 프로파일에 이르기까지 다양한 SiC 공정을 최적화하는 데 필요합니다.
안전 및 환경 고려 사항: 잘 설계된 진공로는 안전 인터록 및 시스템을 통합하여 공정 가스 및 부산물을 관리하여 더 안전한 작동 환경에 기여합니다. 최신 설계에서 에너지의 효율적인 사용은 또한 보다 환경 친화적인 제조에 기여합니다.

특수 진공로에 대한 투자는 단순한 장비 구매가 아니라 오늘날의 기술 분야의 엄격한 요구 사항을 충족하는 고성능 탄화규소 재료 및 부품을 생산하는 데 필요한 품질, 일관성 및 고급 기능에 대한 투자입니다.

응력 집중 지점이 될 수 있는 날카로운 내부 모서리를 피하십시오. 필렛과 반경을 사용하십시오.

탄화규소의 다양한 가공 요구 사항(결정 성장부터 소결 및 어닐링까지)은 다양한 유형의 진공로가 사용됨을 의미합니다. 선택은 특정 응용 분야, 온도 요구 사항, 배치 크기 및 원하는 대기 조건에 따라 달라집니다. 다음은 일반적인 유형에 대한 개요입니다.

용광로 유형	가열 방식	일반적인 SiC 응용 분야	주요 특징
저항 가열 진공로	흑연, 몰리브덴, 텅스텐 또는 SiC 발열체	소결, 어닐링, 브레이징, 탈기, SiC 결정 성장(PVT)	가장 일반적인 유형; 다양한 온도 범위(흑연의 경우 최대 3000°C); 우수한 온도 균일성; 배치 처리에 적합합니다.
유도 가열 진공로	유도 코일은 서셉터(예: 흑연) 또는 전도성 SiC 재료 내에서 와전류를 생성합니다.	결정 성장, 소결(특히 급속 가열의 경우), 재료 합성	빠른 가열 속도; 매우 높은 온도를 달성할 수 있습니다. 전하 또는 서셉터의 직접 가열이 필요한 공정에 적합합니다. 종종 소규모 또는 R&D에 사용됩니다.
콜드 월 진공로	내부 발열체(저항 또는 유도); 수냉식 챔버 벽.	거의 모든 고온 SiC 가공(소결, 어닐링, 결정 성장)	챔버 벽은 차갑게 유지되어 챔버 자체의 가스 방출을 줄이고 더 빠른 냉각 사이클을 허용합니다. 고진공 및 고순도 공정에 필수적입니다.
핫 월 진공로(레토르트 로)	외부 발열체는 SiC 재료가 들어 있는 밀봉된 레토르트(종종 석영, 세라믹 또는 고니켈 합금)를 가열합니다.	저온 어닐링(<1200°C), some CVD processes, purification.	레토르트 내에서 매우 깨끗한 가공 환경을 제공합니다. 레토르트 재료의 최대 온도에 의해 제한됩니다. 일반적으로 소규모 또는 특정 대기 요구 사항에 사용됩니다.
배치 진공로	다양한 가열 방식.	SiC에 가장 일반적: 소결, 어닐링, 여러 벌크의 결정 성장.	개별 부하로 재료를 처리합니다. 다양한 공정 레시피에 대한 유연성을 제공합니다. 다양한 형상을 가진 맞춤형 SiC 부품 생산에 적합합니다.
연속 진공로	다양한 가열 방식, 종종 잠금 챔버 포함.	웨이퍼의 대량 어닐링, 소형 부품의 연속 소결(고온으로 인해 SiC의 경우 덜 일반적).	표준화된 제품의 경우 처리량이 더 높습니다. 더 복잡하고 비쌉니다. 기본 SiC 가공의 초고온의 경우 덜 일반적이지만 다운스트림 공정에 사용할 수 있습니다.
실험실/R&D 진공로	종종 소규모 저항 또는 유도.	재료 연구, 공정 개발, 소규모 배치 생산.	다재다능하며 종종 고급 계측 및 데이터 로깅이 가능합니다. 새로운 SiC 재료 가공 기술 개발에 매우 중요합니다.

선택에는 진공 수준(조, 중, 고, 초고진공), 펌핑 시스템(기계 펌프, 확산 펌프, 터보분자 펌프, 극저온 펌프) 및 공정 제어 시스템의 복잡성에 대한 고려 사항도 포함됩니다. SiC와 같은 기술 세라믹 생산과 같은 특수 응용 분야의 경우, 로 설계는 재료의 고유한 열 및 화학적 가공 요구 사항과 완벽하게 일치해야 합니다.

빌드 플레이트에서 부품의 방향은 표면 마감, 정확도, 빌드 시간 및 필요한 지지대 양에 영향을 미칠 수 있습니다. 이방성 특성은 빌드 방향에 따라 발생할 수도 있습니다.

탄화규소 가공용 진공로를 설계하거나 선택하려면 특히 관련된 극심한 온도와 제어된 환경을 고려할 때 최적의 성능, 신뢰성 및 수명을 보장하기 위해 몇 가지 중요한 구성 요소와 기능에 주의를 기울여야 합니다.

1. 발열체 및 핫존 재료

SiC 가공에 필요한 고온으로 인해 발열체의 선택이 가장 중요합니다.

그래파이트: 1500°C 이상, 최대 3000°C의 온도에 가장 일반적입니다. 비용 효율적이며 우수한 열충격 저항성을 제공합니다. 산화를 방지하려면 우수한 진공 또는 불활성 분위기가 필요합니다. SiC 공정에 따라 바람직할 수도 있고 그렇지 않을 수도 있는 탄소의 공급원이 될 수 있습니다.
몰리브덴(몰리): 최대 ~1800°C의 온도에 사용됩니다. 탄소가 바람직하지 않은 깨끗한 공정에 적합합니다. 고온 사이클링 후 취성이 됩니다.
텅스텐: 매우 높은 온도(진공에서 최대 ~2800°C)에 적합합니다. 흑연 또는 몰리보다 비용이 더 많이 듭니다. 매우 깨끗한 가열 환경을 제공합니다.
SiC 발열체: 일부 로 설계, 특히 저온 SiC 공정에 적용될 수 있는 공기 또는 제어된 분위기 로에 사용할 수 있지만 고진공, 고온 SiC 코어 가공에는 덜 일반적입니다.

핫존 단열재는 일반적으로 흑연 펠트, 흑연 강성 보드 또는 세라믹 섬유 복합재(저온 또는 특정 분위기의 경우)로 만들어져 열 손실을 최소화하고 온도 균일성을 향상시킵니다.

2. 진공 챔버 구조

일반적으로 스테인리스강으로 만들어집니다(콜드 월 로의 경우 수냉식으로 종종 이중벽). 재료 선택 및 표면 마감은 가스 방출을 최소화하고 고진공 무결성을 보장하는 데 중요합니다. 게이지, 전원 공급 장치, 가스 입구/출구 및 시창용 포트는 신중하게 설계하고 밀봉해야 합니다.

3. 진공 펌핑 시스템

일반적으로 다단계 펌핑 시스템이 필요합니다.

조 펌프: 기계 펌프(예: 로터리 베인, 건식 스크롤 펌프)는 챔버를 대기압에서 중간 진공으로 낮춥니다.
고진공 펌프: 터보분자 펌프 또는 확산 펌프(조 펌프로 백업)는 고진공 수준(10^-5 mbar 이하)을 달성합니다. 극저온 펌프는 초고진공 및 매우 깨끗한 응용 분야에 사용할 수 있습니다.

시스템은 챔버 부피와 가공 중 예상되는 가스 부하에 적절하게 크기를 조정해야 합니다.

4. 온도 측정 및 제어

정확한 온도 측정은 매우 중요합니다. 열전대(예: 고온용 C형 또는 D형) 또는 광학 온도계가 일반적으로 사용됩니다. 다중 구역 PID(Proportional-Integral-Derivative) 컨트롤러는 정밀한 온도 균일성을 달성하고 복잡한 열 프로파일을 실행하는 데 필수적입니다.

5. 가스 관리 시스템

제어된 분위기(예: PVT 성장 또는 소결을 위한 아르곤)가 필요한 공정의 경우, 가스 조성, 유량 및 부분 압력을 정밀하게 제어하기 위해 질량 유량 제어기(MFC)가 있는 가스 관리 시스템이 필요합니다.

6. 공정 제어 및 데이터 로깅

최신 로는 전체 공정 사이클을 자동화하고, 중요한 매개변수를 모니터링하고, 안전 인터록을 제공하고, 품질 관리 및 공정 분석을 위해 데이터를 기록하는 PLC 또는 컴퓨터 기반 제어 시스템을 갖추고 있습니다. 이는 산업용 SiC 생산의 재현성을 보장하는 데 필수적입니다.

7. 안전 기능

과온, 과압, 냉각수 고장 및 전원 고장을 위한 인터록이 매우 중요합니다. 공정 가스 및 부산물에 대한 적절한 취급 절차와 안전한 배출 메커니즘도 중요한 설계 고려 사항입니다.

맞춤형 탄화규소 제품 제조용 로를 고려할 때, 특정 제품 형상, 배치 크기 및 가공 요구 사항에 맞게 이러한 설계 요소를 맞춤화하는 것이 종종 필요합니다.

최적의 재료 특성: 온도 균일성 및 제어

반도체 웨이퍼, 구조 부품 또는 광학 요소와 관계없이 탄화규소 재료에서 원하는 특성을 얻는 것은 열 가공의 정밀도와 밀접하게 관련되어 있습니다. 진공로 내에서 가장 중요한 매개변수 중 하나는 온도 균일성과 열 사이클을 정확하게 제어하는 능력입니다. 편차는 일관성 없는 재료 특성, 결함 및 수율 감소로 이어질 수 있습니다.

온도 균일성의 중요성

일관된 결정 성장: PVT SiC 결정 성장에서는 정밀한 온도 구배와 안정적인 등온 구역이 매우 중요합니다. 불균일성은 다결정 성장, 개재물 또는 벌크 내의 바람직하지 않은 응력으로 이어질 수 있습니다.
균일한 소결 및 밀도화: 조밀한 SiC 세라믹 부품을 생산하려면 구성 요소의 모든 섹션이 최적의 소결 온도에 도달해야 합니다. 불균일한 가열은 밀도가 낮고 다공성이 있으며 기계적 강도가 저하된 영역을 초래할 수 있습니다.
효과적이고 균일한 어닐링: 어닐링(예: SiC 웨이퍼 제조에서 도펀트 활성화를 위한 후속 임플란테이션) 동안 전체 웨이퍼 또는 부품 배치는 목표 온도를 경험하여 균일한 도펀트 활성화, 응력 완화 또는 결함 소멸을 보장해야 합니다.
예측 가능한 상 변환: SiC는 많은 폴리타입으로 존재합니다. 온도 제어는 원하는 폴리타입을 형성하거나 가공 중 원치 않는 상 변환을 방지하는 데 핵심입니다.
열 응력 감소: 가열 또는 냉각 중 SiC 부품 전체에 걸쳐 큰 온도 구배는 상당한 열 응력을 유발하여 특히 SiC의 비교적 낮은 파괴 인성을 고려할 때 균열 또는 뒤틀림을 유발할 수 있습니다. 균일성은 이러한 응력을 최소화합니다.

우수한 온도 제어 및 균일성 달성

고품질 고온 진공로 제조업체는 다음과 같은 여러 가지 전략을 사용합니다.

다중 구역 가열: 핫존을 여러 개의 독립적으로 제어되는 가열 구역으로 나누면 작업 부하 전체에서 온도 프로파일을 미세 조정할 수 있습니다. 고급 PID 컨트롤러는 각 구역에 전력을 관리합니다.
최적화된 발열체 설계 및 배치: 발열체(예: 저항 히터의 원통형 또는 조개형 배열 또는 유도 가열을 위해 신중하게 설계된 서셉터)의 전략적 배치 및 설계는 균일한 열 분포를 보장합니다.
고급 단열: 고효율 단열재(흑연 펠트, 세라믹 보드)는 차가운 벽으로의 열 손실을 최소화하고 열을 작업 부하로 다시 반사하여 균일성과 에너지 효율을 향상시킵니다.
전략적 공작물 배치: 로 내에서 SiC 부품의 적절한 랙킹 및 간격은 각 부품이 적절한 열 복사를 받고 다른 부품에 의해 차폐되지 않도록 합니다.
가스 흐름 역학(제어된 분위기에서): 제어된 분위기를 사용하는 공정
정확한 온도 센서 및 보정: 고정밀 열전대 또는 방사 온도계를 사용하고, 적절하게 보정하고 전략적으로 배치하면 정밀한 제어에 필요한 피드백을 제공합니다.
정교한 제어 알고리즘: 최신 퍼니스 컨트롤러는 고급 알고리즘을 사용하여 열 부하를 예측하고 보상하며 프로그래밍된 온도 프로파일을 준수하도록 합니다.

전력 전자 SiC 및 항공우주와 같이 SiC의 최고 성능에 의존하는 산업의 경우, 우수한 온도 제어 및 균일성을 갖춘 진공 퍼니스에 대한 투자는 더 높은 품질과 더 신뢰할 수 있는 최종 제품으로 직접 연결됩니다.

설계 중 재료 고려 사항:

탄화규소 공정 중 진공 퍼니스 내의 분위기는 수동적인 방관자가 아니라 재료의 화학적 특성, 순도 및 최종 특성에 심오한 영향을 미치는 적극적인 참여자입니다. 따라서 성공적인 SiC 제조를 위해서는 효과적인 분위기 제어와 고순도 유지가 가장 중요합니다.

SiC 공정에서 분위기가 중요한 이유

산화 및 원치 않는 반응 방지: 앞서 언급했듯이 SiC는 고온에서 산소와 쉽게 반응합니다. 질소도 제어하지 않으면 질화규소를 형성하기 위해 반응할 수 있습니다. 이러한 반응은 화학양론을 변경하고 특성을 저하시킬 수 있으므로 이러한 반응을 방지하려면 진공 또는 순수한 불활성 분위기(일반적으로 아르곤)가 필수적입니다.
도펀트 혼입 및 활성화 제어: 반도체 응용 분야에서 특정 도펀트(예: n형의 질소, p형의 알루미늄)가 SiC에 도입됩니다. 결정 성장 또는 어닐링 중 특정 가스의 분압은 도펀트 혼입 및 전기적 활성화에 영향을 미칠 수 있습니다. 예를 들어, 질소 분위기는 PVT 성장 또는 어닐링 중에 n형 도핑에 자주 사용됩니다.
소결 메커니즘에 영향: 분위기는 SiC 분말의 소결 동안 확산 속도와 표면 에너지에 영향을 미칠 수 있습니다. 일부 소결 보조제도 분위기와 상호 작용할 수 있습니다. 진공 또는 특정 불활성 가스를 사용하면 치밀화 및 입자 성장을 최적화할 수 있습니다.
오염 최소화: 잔류 공기(산소, 수분) 또는 퍼니스 부품의 가스 방출로 인한 미량 불순물은 특히 높은 공정 온도에서 SiC 재료에 혼입될 수 있습니다. 고진공 수준과 고순도 공정 가스는 이러한 위험을 최소화하며, 부품당 10억 개 수준의 오염 물질도 장치 성능에 영향을 미칠 수 있는 SiC 웨이퍼 공정에 매우 중요합니다.
부산물 관리: PVT 성장과 같은 일부 SiC 공정은 기체 부산물(예: SiO, CO)을 생성합니다. 진공 시스템과 제어된 가스 흐름은 이러한 부산물을 효과적으로 관리하고 제거하여 공정 안정성을 유지하는 데 도움이 됩니다.

고순도 및 정밀한 분위기 제어 달성

SiC 응용 분야를 위한 최신 산업용 진공 퍼니스는 최적의 대기 조건을 보장하기 위해 여러 가지 기능을 통합합니다.

고 무결성 진공 챔버: 챔버는 낮은 가스 방출 재료(예: 전해 연마된 스테인리스강)로 제작되었으며, 낮은 기본 압력을 달성하고 유지하기 위해 고품질 씰과 피드스루가 사용됩니다.
효율적인 펌핑 시스템: 다단계 펌핑 시스템(터보분자 또는 극저온 펌프와 결합된 러프 펌프)은 공기 및 공정 부산물을 효과적으로 배출합니다.
누출 감지 기능: 챔버 무결성을 보장하려면 정기적인 누출 검사(예: 헬륨 누출 감지기 사용)가 중요합니다.
고순도 가스 공급 시스템: 미량 불순물을 제거하기 위해 가스 정화기가 있는 스테인리스강 라인을 통해 공급되는 고순도 공정 가스(예: 99.999% 순수 아르곤)를 사용합니다.
질량 유량 제어기(MFC): MFC를 사용하면 공정 가스로 다시 채우거나 특정 동적 압력을 유지할 때 가스 유량의 정밀하고 반복 가능한 제어가 가능합니다.
잔류 가스 분석기(RGA): 중요한 응용 분야의 경우 RGA를 통합하여 퍼니스 분위기의 조성을 실시간으로 모니터링하여 미량 오염 물질 또는 예상치 못한 가스 종을 감지할 수 있습니다.
베이크아웃 주기: 민감한 SiC 재료를 처리하기 전에 진공 상태에서 상승된 온도에서 빈 퍼니스 챔버를 베이크아웃하면 내부 표면에서 흡착된 수증기 및 기타 휘발성 물질을 제거하는 데 도움이 될 수 있습니다.

분위기 및 순도의 세심한 제어는 맞춤형 SiC 부품이든 반도체 기판이든 최종 제품이 첨단 기술 산업의 엄격한 표준을 충족하도록 보장하는 고급 SiC 재료 공정의 특징입니다.

부품이 반응 결합 탄화규소(RBSC)인 경우 실리콘 침투 경로를 고려하십시오.

필수적이지만, 특히 관련된 극한 온도에서 탄화규소 공정을 위한 진공 퍼니스를 작동하는 것은 일련의 과제와 함께 제공됩니다. 이를 이해하고 사전 예방적으로 관리하면 운영 효율성, 제품 품질 및 퍼니스 수명을 크게 향상시킬 수 있습니다.

일반적인 과제:

탈기: 퍼니스 내부의 재료(SiC 충전물 자체, 고정물 및 절연재 포함)는 진공 상태에서 가열될 때 흡착된 가스와 수분을 방출할 수 있습니다. 이러한 가스 방출은 챔버 압력을 증가시키고, 분위기를 오염시키며, 공정 반복성에 영향을 미칠 수 있습니다.
- 완화: 부품의 철저한 세척, 사전 공정 베이크아웃 주기, 낮은 가스 방출 재료 사용 및 적절한 크기의 펌핑 시스템.
발열체 열화: 흑연 요소는 잔류 가스 또는 공정 부산물과의 반응으로 인해 시간이 지남에 따라 침식될 수 있으며, 특히 진공 무결성이 손상된 경우 더욱 그렇습니다. 금속 요소(Mo, W)는 부서지기 쉬워질 수 있습니다.
- 완화: 고진공 유지, 고순도 불활성 가스 사용, 권장 작동 온도 준수, 요소의 주기적인 검사/교체.
온도 균일성 문제: 크거나 복잡한 부하 전체에서 정확한 온도 균일성을 달성하고 유지하는 것은 어려울 수 있습니다.
- 완화: 적절한 퍼니스 설계(다중 구역 제어, 최적화된 요소 배치), 신중한 부하 배열, 온도 센서의 정기적인 보정 및 주기적인 열 조사.
공정 오염: 이전 실행, 누출 또는 불순한 공정 가스에서 유입된 오염 물질은 SiC 순도에 영향을 미칠 수 있습니다.
- 완화: 가능한 경우 특정 공정을 위한 전용 퍼니스, 실행 간의 철저한 세척, 고순도 가스 및 재료 사용, 정기적인 누출 검사.
진공 누출: 씰, 피드스루 및 챔버 용접은 시간이 지남에 따라 누출이 발생하여 진공 수준과 분위기 순도를 손상시킬 수 있습니다.
- 완화: 정기적인 예방 유지 보수, 헬륨 누출 감지, 부품의 신중한 조립/분해.
계측 및 제어 시스템 문제: 센서(열전대