KR20100115993A - A method for manufacturing sic micro-powder with high purity at low temperature - Google Patents
A method for manufacturing sic micro-powder with high purity at low temperature Download PDFInfo
- Publication number
- KR20100115993A KR20100115993A KR1020090034686A KR20090034686A KR20100115993A KR 20100115993 A KR20100115993 A KR 20100115993A KR 1020090034686 A KR1020090034686 A KR 1020090034686A KR 20090034686 A KR20090034686 A KR 20090034686A KR 20100115993 A KR20100115993 A KR 20100115993A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- powder
- silicon
- silicon carbide
- gel
- high purity
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/90—Carbides
- C01B32/914—Carbides of single elements
- C01B32/956—Silicon carbide
- C01B32/963—Preparation from compounds containing silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/80—Compositional purity
Abstract
Description
본 발명은 액상의 규소 화합물과 탄소 화합물을 혼합, 교반하여 젤(gel)화시키고, 생성된 젤을 분말 형태로 만들어 젤 분말을 얻은 후, 규소 분말 또는 덩어리(ingot)를 첨가하여 열처리하는 고순도 탄화규소 분말의 저온 제조 방법에 관한 것이다.In the present invention, a liquid silicon compound and a carbon compound are mixed and stirred to gel the gel, and the resulting gel is made into a powder to obtain a gel powder, followed by heat treatment by adding silicon powder or ingot. It relates to a low temperature production method of silicon powder.
일반적으로 반도체 공정에서 사용되는 소재는 고순도 및 내부식성이 요구되기 때문에 반도체 공정용 치구 소재로 쿼츠(Quartz)가 사용되어 왔다. 그러나 반도체 공정에서의 공정 온도 및 속도와 규소 웨이퍼의 크기가 증가됨에 따라 반도체 공정용 치구 소재로서 쿼츠는 많은 문제점이 나타나게 되었다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 쿼츠를 대체할 소재에 대한 연구가 진행되었으며 우수한 고온 강도, 내열충격성 및 규소 웨이퍼와 유사한 열팽창계수를 가지는 탄화규소가 반도체 공정용 치구 소재로 폭 넓게 사용되기 시작하였다. 반도체 공정에서 사용 되는 공정 치구용 탄화규소 소재로서 일반적으로 고순도 소결 탄화규소(sintered SiC) 및 반응소결 탄화규소(reaction bonded SiC)가 알려져 있다. 차세대 반도체 제조 공정에서는 규소 웨이퍼의 대구경화 및 초미세 선폭화가 진행될 것으로 전망되기 때문에 반도체 고온 공정용 치구 소재로 쿼츠 소재를 대체하여 탄화규소의 사용이 증가될 것으로 예상된다. In general, quartz has been used as a jig material for semiconductor processes because the material used in the semiconductor process requires high purity and corrosion resistance. However, as the process temperature and speed of the semiconductor process and the size of the silicon wafer are increased, quartz as a jig material for the semiconductor process has appeared. In order to solve this problem, researches on materials to replace quartz have been conducted, and silicon carbide having excellent high temperature strength, thermal shock resistance, and thermal expansion coefficient similar to that of silicon wafer has been widely used as a jig material for semiconductor process. Generally, high purity sintered SiC and reaction bonded SiC are known as the process tool silicon carbide material used in the semiconductor process. In the next-generation semiconductor manufacturing process, large diameter and ultra-fine line width of silicon wafer are expected to proceed, and thus, silicon carbide is expected to be increased by replacing quartz material as a tool for semiconductor high temperature process.
반도체 고온 공정용 치구소재로 탄화규소를 사용하기 위해서는 고순도화가 필수적으로 요구된다. 일반적으로 반도체 고온 공정용 탄화규소 제품은 금속 불순물의 함량이 0.1ppm 이하의 순도를 갖는 탄화규소 분말을 고온에서 소결하여 제조되고 있으나, 반도체 공정에서 초집적화가 진행됨에 따라 반도체 고온 공정용 치구 제조에 사용되는 탄화규소 분말의 요구되는 순도도 증가될 것으로 보여진다.In order to use silicon carbide as a jig material for semiconductor high temperature process, high purity is essential. In general, silicon carbide products for high temperature semiconductor processing are manufactured by sintering silicon carbide powder having a purity of 0.1 ppm or less at high temperature, but as the super-integration proceeds in semiconductor processing, The required purity of the silicon carbide powder used is also shown to be increased.
이제까지 개발된 탄화규소 제품 제조에 사용되는 탄화규소 분말의 합성공정은 규소원과 카본원을 혼합하여 고온의 진공 또는 불활성 기체 조건에서 액상/고상, 고상/고상 및 고상/기상 반응으로 제조되고 있다. 대표적인 탄화규소 분말의 제조공정인 에치슨(Acjeson)법은 알파 상 탄화규소 분말을 제조하는 공정이며, 경제적으로 탄화규소 분말을 제조할 수는 있지만 제조된 탄화규소의 순도가 낮고 분말의 균일성이 낮다. 또한 기상 반응으로는 고순도 베타상 탄화규소 분말을 제조할 수는 있지만 생산성이 낮아 제조단가가 높다. 따라서, 최근에는 고순도 탄화규소 분말을 제조하기 위하여 고체 상태의 규소원 및 탄소원 대신 액상의 유기물질을 사용하거나, 실리카와 같은 고상의 규소원에 액상의 탄소원을 사용하는 것에 대한 연구가 진행되고 있으며, 규소원 및 탄소원으로서 액상의 유기물을 사용하 여 고순도 탄화규소 분말을 제조하는 방법이 반도체 고온 공정용 고순도 탄화규소 분말의 제조에 가장 일반적으로 사용되고 있다. 규소원 및 탄소원으로서 액상의 유기물을 사용하여 고순도 탄화규소 분말을 제조하는 방법에 관하여는 일본공개특허 제2002-326876호, 제2006-25937호, 제2006-256937호, 미국특허 제5,863,325호 등에 개시되어 있으며, 상기 특허에서는 에틸 실리케이트(ethyl silicate), 실리콘알콕사이드 (silicon alkoxide) 또는 실레인(Silane)와 같은 다양한 종류의 고순도의 액상 규소 화합물과 페놀 수지(Phenol resin) 또는 크시렌(Xylene)계 수지 등의 액상 탄소 화합물을 사용하여 졸-젤 공정 후 규소원과 탄소원을 중합 또는 가교(crosslink) 하기 위하여 열처리 공정을 거친 탄화규소 전구체를 아르곤(Ar) 등과 같은 불활성 기체 조건에서 고온으로 반응시켜 제조하는 방법 등에 대하여 나타내고 있다. 그러나 상기 과정은 진공 또는 불활성 기체의 조건에서 1800 ~ 2100℃ 의 고온 열처리 공정이 요구되기 때문에 제조단가가 높고, 합성된 분말의 크기의 균일성이 떨어지는 문제점이 있으며, 이를 해결할 수 있는 기술개발이 이루어지고 있지 않은 실정이다. Synthesis process of silicon carbide powder used in the production of silicon carbide products developed so far is made of a liquid / solid, solid / solid and solid / gas reaction in a high temperature vacuum or inert gas conditions by mixing the silicon source and the carbon source. Acjeson method, which is a typical process for producing silicon carbide powder, is an alpha phase silicon carbide powder manufacturing process, but it is economical to produce silicon carbide powder, but the purity of the produced silicon carbide is low and the uniformity of powder is low. In addition, high-purity beta-phase silicon carbide powder can be produced by gas phase reaction, but the production cost is low due to low productivity. Therefore, in recent years, in order to manufacture high purity silicon carbide powder, studies have been made on using liquid organic materials instead of solid silicon sources and carbon sources, or using liquid carbon sources for solid silicon sources such as silica. The method for producing high purity silicon carbide powder using liquid organic materials as silicon source and carbon source is most commonly used for the production of high purity silicon carbide powder for semiconductor high temperature process. A method for producing a high purity silicon carbide powder using a liquid organic material as a silicon source and a carbon source is disclosed in Japanese Patent Laid-Open Nos. 2002-326876, 2006-25937, 2006-256937, US Patent No. 5,863,325, and the like. In the patent, various types of high-purity liquid silicon compounds such as ethyl silicate, silicon alkoxide, or silane and phenol resins or xylene-based resins To prepare a silicon carbide precursor, which has undergone a heat treatment process, in order to polymerize or crosslink the silicon source and the carbon source after the sol-gel process using a liquid carbon compound such as a high temperature under an inert gas condition such as argon (Ar), etc. The method etc. are shown. However, since the process requires a high temperature heat treatment process of 1800 ~ 2100 ℃ under the conditions of vacuum or inert gas, there is a problem in that the manufacturing cost is high, and the uniformity of the size of the synthesized powder is inferior. I'm not losing.
이에 본 발명자들은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 연구, 노력한 결과, 액상의 규소 화합물과 탄소 화합물을 특정 비율로 혼합하여 졸-겔 과정을 거친 후, 규소 분말 또는 덩어리를 추가시키고 열처리하여 탄화규소를 제조하면 1600℃ 이하의 온도에서 고순도 베타상 탄화규소 미세 분말을 얻을 수 있음을 발견함으로써 본 발명을 완성하게 되었다. Accordingly, the present inventors have conducted research and efforts to solve the above problems, and after mixing the liquid silicon compound and the carbon compound in a specific ratio and performing a sol-gel process, adding silicon powder or agglomerate and heat-treating silicon carbide The present invention was completed by discovering that high purity beta-phase silicon carbide fine powder can be obtained at a temperature of 1600 ° C. or lower.
본 발명은, The present invention,
액상의 규소 화합물과 탄소 화합물을 C/Si의 몰 비가 2.0 ~ 5.0 범위에 있도록 혼합하고 산 수용액을 첨가한 후, 혼합액을 교반하여 젤(gel)화시키고 분말화하여 젤 분말을 얻는 단계; 및Mixing the liquid silicon compound and the carbon compound so that the molar ratio of C / Si is in the range of 2.0 to 5.0, adding an acid aqueous solution, and then stirring the mixture to gel and powder the mixture to obtain gel powder; And
상기 젤 분말에 규소 분말을 첨가하고 1250 ~ 1600 ℃에서 열처리하여 탄화규소 미세 분말을 얻는 단계Adding silicon powder to the gel powder and heat-processing at 1250 ~ 1600 ℃ to obtain a silicon carbide fine powder
를 포함하는 고순도 탄화규소 분말의 저온 제조 방법을 그 특징으로 한다. It features a low-temperature manufacturing method of high purity silicon carbide powder comprising a.
또한 본 발명은,In addition, the present invention,
액상의 규소 화합물과 탄소 화합물을 C/Si의 몰 비가 2.0 ~ 5.0 범위에 있도록 혼합하고 산 수용액을 첨가한 후, 혼합액을 교반하여 젤(gel)화 시키고 분말화하여 젤 분말을 얻는 단계; Mixing the liquid silicon compound and the carbon compound in a molar ratio of C / Si in the range of 2.0 to 5.0, adding an acid aqueous solution, and then stirring the mixture to gel and powder the mixture to obtain gel powder;
상기 젤 분말을 열처리하여 탄화규소 전구체 미세 분말을 얻는 단계; 및Heat treating the gel powder to obtain a silicon carbide precursor fine powder; And
상기 탄화규소 전구체 미세 분말에 규소 분말 또는 규소 덩어리(ingot)를 첨가하고 1250 ~ 1600 ℃에서 열처리하여 탄화규소 미세 분말을 얻는 단계Adding silicon powder or silicon ingot to the silicon carbide precursor fine powder and heat-processing at 1250 to 1600 ° C. to obtain silicon carbide fine powder
를 포함하는 고순도 탄화규소 분말의 저온 제조 방법을 또다른 특징으로 한다. It is another feature of the low-temperature manufacturing method of high purity silicon carbide powder comprising a.
본 발명에 의한 고순도 베타상 탄화규소 미세 분말 제조 공정에 의하여 제조된 1 ㎛ 이하 크기의 탄화규소 분말은 반도체 고온 공정용 치구로 사용할 수 있는 고순도 소결 탄화규소(sintered SiC) 치구 및 반응소결 탄화규소(reaction bonded SiC) 제조용 원료 분말 등으로 사용될 수 있으리라 기대된다. Silicon carbide powder having a size of 1 μm or less manufactured by the high purity beta-phase silicon carbide fine powder manufacturing process according to the present invention is a high purity sintered silicon carbide (sintered SiC) jig and reaction sintered silicon carbide ( It is expected to be used as a raw powder for the production of reaction bonded SiC).
본 발명은 액상의 규소 화합물과 탄소 화합물을 혼합, 교반하여 젤(gel)화시키고, 생성된 젤을 분말 형태로 만들어 젤 분말을 얻은 후, 규소 분말 또는 덩어리(ingot)를 첨가하여 열처리하는 고순도 탄화규소 분말의 저온 제조 방법에 관한 것이다.In the present invention, a liquid silicon compound and a carbon compound are mixed and stirred to gel the gel, and the resulting gel is made into a powder to obtain a gel powder, followed by heat treatment by adding silicon powder or ingot. It relates to a low temperature production method of silicon powder.
본 발명은, The present invention,
액상의 규소 화합물과 탄소 화합물을 C/Si의 몰 비가 2.0 ~ 5.0 범위에 있도록 혼합하고 산 수용액을 첨가한 후, 혼합액을 교반하여 젤(gel)화시키고 분말화하여 젤 분말을 얻는 단계; 및Mixing the liquid silicon compound and the carbon compound so that the molar ratio of C / Si is in the range of 2.0 to 5.0, adding an acid aqueous solution, and then stirring the mixture to gel and powder the mixture to obtain gel powder; And
상기 분말에 규소 분말을 첨가하고 1250 ~ 1600 ℃에서 열처리하여 탄화규소 미세 분말을 얻는 단계Adding silicon powder to the powder and heat treatment at 1250 ~ 1600 ℃ to obtain a silicon carbide fine powder
를 포함하는 고순도 탄화규소 분말의 저온 제조 방법을 그 특징으로 한다. It features a low-temperature manufacturing method of high purity silicon carbide powder comprising a.
또한 본 발명은,In addition, the present invention,
액상의 규소 화합물과 탄소 화합물을 C/Si의 몰 비가 2.0 ~ 5.0 범위에 있도록 혼합하고 산 수용액을 첨가한 후, 혼합액을 교반하여 젤(gel)화 시키고 분말화하여 젤 분말을 얻는 단계; Mixing the liquid silicon compound and the carbon compound in a molar ratio of C / Si in the range of 2.0 to 5.0, adding an acid aqueous solution, and then stirring the mixture to gel and powder the mixture to obtain gel powder;
상기 젤 분말을 열처리하여 탄화규소 전구체 미세 분말을 얻는 단계; 및Heat treating the gel powder to obtain a silicon carbide precursor fine powder; And
상기 탄화규소 전구체 분말에 규소 분말 또는 규소 덩어리(ingot)를 첨가하고 1250 ~ 1600 ℃에서 열처리하여 탄화규소 미세 분말을 얻는 단계Adding silicon powder or silicon ingot to the silicon carbide precursor powder and heat-treating at 1250 to 1600 ° C. to obtain silicon carbide fine powder
를 포함하는 고순도 탄화규소 분말의 저온 제조 방법을 또다른 특징으로 한다. It is another feature of the low-temperature manufacturing method of high purity silicon carbide powder comprising a.
상기 액상의 규소 화합물과 탄소 화합물은 반도체 고온 공정에서 불순물로 유입될 수 있는 Fe, Cu, Ni, Na, Ca, Cr 등의 금속 원소의 함량이 0.05ppm 이하이거나 포함되어 있지 않은 원료를 사용하며, 규소 화합물로는 액상의 실리콘 알콕사이드, 에틸실리케이트 또는 테트라에틸실리케이트를 사용하고, 탄소 화합물로는 페놀 수지, 크실렌 수지 등을 사용하는 것이 바람직하다. The liquid silicon compound and the carbon compound use a raw material having a content of metal elements such as Fe, Cu, Ni, Na, Ca, Cr, or the like that are less than or equal to 0.05 ppm, which may be introduced as impurities in a semiconductor high temperature process. It is preferable to use liquid silicon alkoxide, ethyl silicate or tetraethyl silicate as the silicon compound, and phenol resin, xylene resin or the like as the carbon compound.
상기 액상의 규소 화합물과 탄소 화합물은 순수한 탄화규소를 제조하기 위해 요구되는 탄소 양 보다 많은 양의 탄소를 포함되도록, C/Si의 몰 비(Si 1 몰에 대한 C의 몰 수)가 2.0 ~ 5.0 범위에 있도록 혼합된다. 상기 몰 비가 2.0 미만이면 본 발명에서 요구되는 잔류 탄소 성분이 충분하지 않게 생성되며, 5.0을 초과하면 탄화규소의 합성이 일부 이루어지지 않는 문제가 발생한다. The molar ratio of C / Si (the number of moles of C to 1 mole of Si) is 2.0 to 5.0 such that the liquid silicon compound and carbon compound contain more carbon than the amount of carbon required to produce pure silicon carbide. Are mixed so that they are in range. If the molar ratio is less than 2.0, the residual carbon component required in the present invention may not be generated sufficiently. If the molar ratio is more than 5.0, the silicon carbide may not be partially synthesized.
상기 규소 화합물과 탄소 화합물의 혼합물에 촉매로서 산 수용액을 첨가하며, 이때 사용되는 산 수용액은 산/규소 화합물의 몰 비(규소 화합물 1 몰에 대한 산의 몰 수)가 0.05 ~ 0.14 범위에 있도록 첨가하는 것이 바람직하며, p-TSA(toluene sulfonic acid), 질산, 올레익산(Olleic acid), 말레익산, 아크릭산, 염산 등의 수용액이 사용될 수 있다. An acid aqueous solution is added as a catalyst to the mixture of the silicon compound and the carbon compound, and the acid aqueous solution used is added so that the molar ratio of the acid / silicon compound (the number of moles of acid per mol of the silicon compound) is in the range of 0.05 to 0.14. Preferably, p-TSA (toluene sulfonic acid), nitric acid, oleic acid (oleic acid), maleic acid, acrylic acid, hydrochloric acid and the like can be used.
상기 산 수용액의 촉매를 첨가하고 탄소 성분과 규소 성분이 잘 혼합되도록 40 ~ 60℃에서 2 ~ 24시간 동안 교반하여 젤(gel)화시키고, 이를 분쇄하여 분말화 한 후 100 ~ 200℃의 항온 건조기에서 6 ~ 24시간 동안 완전히 경화시키면 경화 젤 분말을 얻을 수 있다. After adding the catalyst of the acid aqueous solution and mixing the carbon component and the silicon component well at 40 ~ 60 ℃ stirred for 2 to 24 hours to gel (gel), pulverized and powdered and then constant temperature dryer of 100 ~ 200 ℃ The cured gel powder can be obtained by fully curing for 6 to 24 hours at.
상기 건조 젤 분말을 900 ~ 1250℃ 에서 2 ~ 4시간 열처리하면 탄화규소 전구체 미세 분말을 얻을 수 있으며, 불활성 기체 조건에서 열처리하는 것이 바람직하다.When the dry gel powder is heat-treated at 900 to 1250 ° C. for 2 to 4 hours, silicon carbide precursor fine powder can be obtained, and heat treatment is performed under inert gas conditions.
상기 탄화규소 전구체 미세 분말에 규소 분말 또는 덩어리(ingot)를 혼합한 후 진공 또는 불활성 기체 조건에서 1250 ~ 1600 ℃, 바람직하게는 1300 ~ 1600 ℃열처리하면 균일한 크기 분포를 갖는 고순도 베타상 탄화규소 미세 분말을 얻을 수 있다. The silicon carbide precursor fine powder is mixed with silicon powder or ingot and then heat treated at 1250 to 1600 ° C., preferably 1300 to 1600 ° C. under vacuum or inert gas conditions to obtain a high purity beta-phase silicon carbide fine having a uniform size distribution. Powder can be obtained.
다만, 탄화규소 전구체 미세 분말의 제조 과정을 거치지 아니하고, 상기 건조 젤 분말에 규소 분말을 혼합하여 진공 또는 불활성 기체 조건에서 1250 ~ 1600 ℃, 바람직하게는 1300 ~ 1600 ℃ 열처리하여도 고순도 베타상 탄화규소 미세 분말을 얻을 수 있다. However, high purity beta-phase silicon carbide is obtained even by heat treatment at 1250 to 1600 ° C, preferably 1300 to 1600 ° C under vacuum or inert gas conditions by mixing silicon powder with the dry gel powder without going through the process of producing the silicon carbide precursor fine powder. Fine powder can be obtained.
이 때 첨가되는 규소 분말 또는 덩어리의 양은 상기 젤 분말 또는 전구체 분말을 소량 분리하여 이를 1800 ℃ 이상의 고온에서 열처리하여 탄화규소를 합성한 뒤 남는 잔류 탄소량을 측정하고, 전체 젤 분말 또는 전구체 분말에서의 잔류 탄소 성분을 계산하여 (규소 분말 또는 덩어리 내 규소 원소)/(잔류 탄소 원소)의 몰 비가 1.0 ~ 1.3 이 되도록 하는 것이 바람직하다. 이는 젤 분말 또는 전구체 분말에서 반응에 참여하지 않는 탄소의 양을 측정하여, 탄화규소 합성에 요구되는 양의 규소 성분만을 첨가하도록 하기 위함이다. The amount of silicon powder or agglomerates added at this time is a small amount of the gel powder or precursor powder is separated and heat-treated at a high temperature of 1800 ℃ or more to measure the amount of carbon remaining after synthesizing silicon carbide, the total gel powder or precursor powder It is preferable to calculate the residual carbon component so that the molar ratio of (silicon element in silicon powder or lump) / (residual carbon element) is 1.0 to 1.3. This is to measure the amount of carbon not participating in the reaction in the gel powder or the precursor powder, so that only the silicon component in the amount required for the silicon carbide synthesis is added.
본 발명의 제조 방법에 따라 제조된 베타상 탄화규소 분말의 평균 입자 크기는 1 ㎛ 이하로 나타나며, 열처리 공정 온도가 낮아질수록 합성되는 베타상 탄화규소 분말의 크기는 감소한다. 또한 베타상 탄화규소 분말 내 불순물의 함량은 1ppm 이하로 나타난다. The average particle size of the beta-phase silicon carbide powder prepared according to the production method of the present invention is 1 μm or less, and as the heat treatment process temperature is lowered, the size of the beta-phase silicon carbide powder is reduced. In addition, the content of impurities in the beta-phase silicon carbide powder is less than 1ppm.
이하, 본 발명의 고순도 탄화규소 분말의 저온 제조 방법을 하기의 실시예들을 통하여 보다 명확히 설명하겠는바, 본 발명이 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the low-temperature manufacturing method of the high purity silicon carbide powder of the present invention will be described more clearly through the following examples, but the present invention is not limited to these examples.
실시예 1Example 1
베타상 탄화규소 미세 분말을 합성하기 위하여 사용된 출발 물질로 규소 화합물로는 고순도 테트라에틸실리케이트(TEOS, tetraethylorthosilicate), 탄소 화합물로는 고순도 페놀 수지를 선택하였고, 촉매로 말레익산을 사용하였다. 상기 액상의 규소 화합물과 고상의 노블락(Novolac) 타입 페놀수지를 C/Si 몰 비가 2.3 및 4.5이 되도록 각각 혼합하고, 가수분해 촉매로 말레익산 수용액을 산/규소 화합물의 몰 비가 0.05로 되도록 첨가한 후, 고상의 페놀 수지가 완전히 용해되어 균일하게 혼합될 수 있도록 40℃의 온도에서 12시간동안 교반하였다. 상기 교반이 완료되면 혼합물이 젤(gel)화되고, 이를 분쇄하여 분말화한 뒤 100℃의 항온 건조기에서 24 시간 동안 완전히 경화시켜 건조 젤 분말을 얻었다. As a starting material used to synthesize beta-phase silicon carbide fine powder, a high purity tetraethyl silicate (TEOS, tetraethylorthosilicate) was selected as a silicon compound, and a high purity phenol resin was selected as a carbon compound, and maleic acid was used as a catalyst. The liquid silicon compound and the solid Novolac type phenolic resin were mixed so as to have a C / Si molar ratio of 2.3 and 4.5, respectively, and a maleic acid aqueous solution was added as a hydrolysis catalyst so that the molar ratio of the acid / silicon compound was 0.05. Then, the solid phenol resin was stirred at a temperature of 40 ° C. for 12 hours to completely dissolve and uniformly mix. When the stirring was completed, the mixture was gelled, pulverized and powdered, and then completely cured in a constant temperature dryer at 100 ° C. for 24 hours to obtain a dry gel powder.
상기 건조 젤 분말 중 소량을 채취하여 그레파이트 로에서 아르곤 기체 하에 5℃/min 속도로 승온, 1800 ℃에서 3 시간 동안 열처리하여 베타상 탄화규소 분말을 합성한 후, 반응에 참여하지 않고 잔류한 탄소 양을 측정하였으며, 잔류 탄소 함량은 출발 물질의 C/Si 몰 비가 2.3인 경우는 혼합물 전체에 대하여 12 중량%, 4.5인 경우는 42 중량%로 확인되었다. A small amount of the dried gel powder was collected and heated at a rate of 5 ° C./min under an argon gas in a graphite furnace, and heat-treated at 1800 ° C. for 3 hours to synthesize beta-phase silicon carbide powder, and then carbon remaining without participating in the reaction. The amount was measured, and the residual carbon content was found to be 12% by weight based on the total mixture when the C / Si molar ratio of the starting material was 2.3 and 42% by weight when 4.5.
상기의 C/Si 몰 비가 2.3 및 4.5 로 제조된 건조 젤 분말에 입자 크기가 45 ㎛ 인 규소 분말을 (규소 분말 내 규소 원소)/(잔류 탄소 원소)의 몰 비가 1.1이 되도록 각각 혼합한 후 그레파이트 진공로를 사용하여 진공 조건에서 5℃/min 속도로 승온하면서 1300 ℃에서 10시간동안 열처리하여 탄화규소 분말을 얻었다. The above-mentioned C / Si molar ratios were mixed with dry gel powders prepared at 2.3 and 4.5, respectively, such that the silicon powder having a particle size of 45 µm was mixed so that the molar ratio of (elemental silicon in the silicon powder) / (residual carbon element) was 1.1. The carbide carbide powder was heat-treated at 1300 ° C. for 10 hours while the temperature was raised at a rate of 5 ° C./min under vacuum conditions to obtain silicon carbide powder.
제조된 베타상 탄화규소 분말의 크기는 0.5㎛ 이하였으며, 불순물의 함량은 1ppm 이하였다.The manufactured beta-phase silicon carbide powder had a size of 0.5 μm or less and an impurity content of 1 ppm or less.
또한 상기 열처리 조건을 1550℃ 온도에서 2시간으로 변화시키면 제조된 베타상 탄화규소 분말의 크기는 1.0㎛ 이하로 나타나는 것을 확인하였다. In addition, when the heat treatment conditions were changed to 2 hours at 1550 ℃ temperature, it was confirmed that the size of the beta-phase silicon carbide powder produced is 1.0㎛ or less.
실시예 2Example 2
베타상 탄화규소 미세 분말을 합성하기 위하여 사용된 출발 물질로 규소 화합물로는 고순도 테트라에틸실리케이트(TEOS, tetraethylorthosilicate), 탄소 화 합물로는 고순도 페놀 수지를 선택하였고, 촉매로 말레익산을 사용하였다. 상기 액상의 규소 화합물과 고상의 노블락 타입 페놀수지를 C/Si 몰 비가 3.0이 되도록 혼합하고, 가수분해 촉매로 말레익산 수용액을 산/규소 화합물의 몰 비가 0.1이 되도록 첨가한 후, 고상의 페놀 수지가 완전히 용해되어 균일하게 혼합될 수 있도록 40℃의 온도에서 12시간동안 교반하였다. 상기 교반이 완료되면 혼합물이 젤(gel)화되고, 이를 분쇄하여 분말화한 뒤 100℃의 항온 건조기에서 24 시간 동안 완전히 경화시켜 건조 젤 분말을 얻었다. As a starting material used for synthesizing beta-phase silicon carbide fine powder, a high purity tetraethyl silicate (TEOS, tetraethylorthosilicate) was selected as a silicon compound, and a high purity phenolic resin was used as a carbon compound and maleic acid was used as a catalyst. After mixing the liquid silicon compound and the solid noblock type phenolic resin so that the C / Si molar ratio is 3.0, the aqueous maleic acid solution is added by hydrolysis catalyst so that the molar ratio of the acid / silicon compound is 0.1, and then the solid phenolic resin The solution was stirred at a temperature of 40 ° C. for 12 hours to ensure complete dissolution and uniform mixing. When the stirring was completed, the mixture was gelled, pulverized and powdered, and then completely cured in a constant temperature dryer at 100 ° C. for 24 hours to obtain a dry gel powder.
상기 건조 젤 분말을 고순도 쿼츠 반응관내에서 질소(N2) 기체 조건하에서 1000℃ 온도로 2 시간 동안 열처리하여, 실리카(silicar, SiO2) 및 탄소로 이루어진 탄화규소 전구체(precursor)를 제조하였다.The dried gel powder was heat-treated at 1000 ° C. for 2 hours under nitrogen (N 2 ) gas conditions in a high purity quartz reaction tube to prepare a silicon carbide precursor (precursor) consisting of silica (Silicar, SiO 2 ) and carbon.
상기 탄화규소 전구체 중 소량을 채취하여 그레파이트 진공로에서 5℃/min 속도로 승온, 1800 ℃에서 3 시간 동안 열처리하여 베타상 탄화규소 분말을 합성한 후, 반응에 참여하지 않고 잔류한 탄소 양을 측정하였으며, 잔류 탄소 함량은 혼합물 전체에 대하여 19 중량%로 확인되었다. After collecting a small amount of the silicon carbide precursor in a graphite vacuum furnace, the temperature was raised at a rate of 5 ℃ / min, heat treatment at 1800 ℃ for 3 hours to synthesize beta-phase silicon carbide powder, the amount of carbon remaining without participating in the reaction It was measured and the residual carbon content was found to be 19% by weight based on the whole mixture.
상기의 탄화규소 전구체 분말에 입자 크기가 45 ㎛ 인 규소 분말을 (규소 분말 내 규소 원소)/(잔류 탄소 원소)의 몰 비가 1.2로 되도록 각각 혼합한 후, 그레파이트 진공로를 사용하여 진공 조건에서 5℃/min 속도로 승온하면서 1300 ℃에서 10시간동안 열처리하여 탄화규소 분말을 얻었다. The silicon carbide precursor powder is mixed with silicon powder having a particle size of 45 µm so that the molar ratio of (element silicon in the silicon powder) / (residual carbon element) is 1.2, and then in a vacuum condition using a graphite vacuum furnace. The silicon carbide powder was obtained by heat-treating at 1300 degreeC for 10 hours, heating up at 5 degree-C / min speed.
제조된 베타상 탄화규소 분말의 크기는 0.5㎛ 이하였으며, 불순물의 함량은 1ppm 이하였다.The manufactured beta-phase silicon carbide powder had a size of 0.5 μm or less and an impurity content of 1 ppm or less.
또한 상기 열처리 조건을 1450℃ 온도에서 2시간으로 변화시키면 제조된 베타상 탄화규소 분말의 크기는 1.0㎛ 이하로 나타나는 것을 확인하였다. In addition, when the heat treatment conditions were changed to 2 hours at 1450 ℃ temperature, it was confirmed that the size of the beta-phase silicon carbide powder produced is 1.0㎛ or less.
실시예 3Example 3
베타상 탄화규소 미세 분말을 합성하기 위하여 사용된 출발 물질로 규소 화합물로는 고순도 테트라에틸실리케이트(TEOS, tetraethylorthosilicate), 탄소 화합물로는 고순도 페놀 수지를 선택하였고, 촉매로 말레익산을 사용하였다. 상기 액상의 규소 화합물과 고상의 노블락 타입 페놀수지를 C/Si 몰 비가 4.2로 되도록 혼합하고, 가수분해 촉매로 말레익산 수용액을 산/규소 화합물의 몰 비가 0.1이 되도록 첨가한 후, 고상의 페놀 수지가 완전히 용해되어 균일하게 혼합될 수 있도록 40℃의 온도에서 12시간동안 교반하였다. 상기 교반이 완료되면 혼합물이 젤(gel)화되고, 이를 분쇄하여 분말화한 뒤 100℃의 항온 건조기에서 24 시간 동안 완전히 경화시켜 건조 젤 분말을 얻었다. As a starting material used to synthesize beta-phase silicon carbide fine powder, a high purity tetraethyl silicate (TEOS, tetraethylorthosilicate) was selected as a silicon compound, and a high purity phenol resin was selected as a carbon compound, and maleic acid was used as a catalyst. After mixing the liquid silicon compound and the solid noblock type phenolic resin so that the C / Si molar ratio is 4.2, the aqueous maleic acid solution is added by hydrolysis catalyst so that the molar ratio of the acid / silicon compound is 0.1, and then the solid phenolic resin is added. The solution was stirred at a temperature of 40 ° C. for 12 hours to ensure complete dissolution and uniform mixing. When the stirring was completed, the mixture was gelled, pulverized and powdered, and then completely cured in a constant temperature dryer at 100 ° C. for 24 hours to obtain a dry gel powder.
상기 건조 젤 분말을 고순도 쿼츠 반응관내에서 질소(N2) 기체 조건하에서 900℃ 온도로 2 시간 동안 열처리하여, 실리카(silicar, SiO2) 및 탄소로 이루어진 탄화규소 전구체(precursor)를 제조하였다.The dried gel powder was heat-treated at 900 ° C. for 2 hours under nitrogen (N 2 ) gas conditions in a high purity quartz reaction tube to prepare a silicon carbide precursor (precursor) consisting of silica (Silica, SiO 2 ) and carbon.
상기 탄화규소 전구체 중 소량을 채취하여 그레파이트 진공로에서 5℃/min 속도로 승온, 1800 ℃에서 3 시간 동안 열처리하여 베타상 탄화규소 분말을 합성한 후, 반응에 참여하지 않고 잔류한 탄소 양을 측정하였으며, 잔류 탄소 함량은 혼합물 전체에 대하여 40 중량%로 확인되었다. After collecting a small amount of the silicon carbide precursor in a graphite vacuum furnace, the temperature was raised at a rate of 5 ℃ / min, heat treatment at 1800 ℃ for 3 hours to synthesize beta-phase silicon carbide powder, the amount of carbon remaining without participating in the reaction It was measured and the residual carbon content was found to be 40% by weight based on the whole mixture.
상기의 탄화규소 전구체 분말에 입자 크기가 4 ~ 10 mm 인 규소 덩어리를 (규소 덩어리 내 규소 원소)/(잔류 탄소 원소)의 몰 비가 1.3으로 되도록 각각 혼합한 후 그레파이트 진공로를 사용하여 진공 조건에서 5℃/min 속도로 승온하면서 1450 ℃에서 2시간동안 열처리하여 탄화규소 분말을 얻었다. The silicon carbide precursor powder was mixed with silicon particles having a particle size of 4 to 10 mm so as to have a molar ratio of (silicon element in the silicon mass) / (residual carbon element) to 1.3, followed by vacuum conditions using a graphite vacuum furnace. Heat treatment at 1450 ℃ for 2 hours while heating up at a rate of 5 ℃ / min at to obtain a silicon carbide powder.
제조된 베타상 탄화규소 분말의 크기는 1.0㎛ 이하였으며, 불순물의 함량은 1ppm 이하였다.The size of the beta-phase silicon carbide powder was 1.0㎛ or less, the content of impurities was 1ppm or less.
또한 상기 열처리 조건을 1550℃ 온도에서 2시간으로 변화시키면 제조된 베타상 탄화규소 분말의 크기는 3.0㎛ 이하로 나타나는 것을 확인하였다. In addition, when the heat treatment conditions were changed to 2 hours at 1550 ℃ temperature, it was confirmed that the size of the beta-phase silicon carbide powder produced is 3.0㎛ or less.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020090034686A KR101084711B1 (en) | 2009-04-21 | 2009-04-21 | A method for manufacturing SiC micro-powder with high purity at low temperature |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020090034686A KR101084711B1 (en) | 2009-04-21 | 2009-04-21 | A method for manufacturing SiC micro-powder with high purity at low temperature |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20100115993A true KR20100115993A (en) | 2010-10-29 |
| KR101084711B1 KR101084711B1 (en) | 2011-11-22 |
Family
ID=43134696
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020090034686A KR101084711B1 (en) | 2009-04-21 | 2009-04-21 | A method for manufacturing SiC micro-powder with high purity at low temperature |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101084711B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200008701A (en) * | 2018-07-17 | 2020-01-29 | 한국과학기술연구원 | A method for manufacturing of a porous silicon carbide sintered body by carbothermal reduction process |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101349502B1 (en) | 2011-12-28 | 2014-01-08 | 엘지이노텍 주식회사 | Method for manufacturing of silicon carbide powder |
| KR101678622B1 (en) * | 2015-09-21 | 2016-11-23 | 한국과학기술연구원 | - - A porous composite of silicon dioxide-carbon and a method for preparing granules of -phase silicon carbide powder with a high purity by using it |
| KR102210029B1 (en) | 2017-05-18 | 2021-02-01 | 주식회사 엘지화학 | Method preparing silicon carbide particle and the silicon carbide particle prepared the same |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007045689A (en) | 2005-08-12 | 2007-02-22 | Bridgestone Corp | Powder for silicon carbide sintered compact and its manufacturing method |
-
2009
- 2009-04-21 KR KR1020090034686A patent/KR101084711B1/en active IP Right Grant
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200008701A (en) * | 2018-07-17 | 2020-01-29 | 한국과학기술연구원 | A method for manufacturing of a porous silicon carbide sintered body by carbothermal reduction process |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR101084711B1 (en) | 2011-11-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5589116A (en) | Process for preparing a silicon carbide sintered body for use in semiconductor equipment | |
| KR101413653B1 (en) | A method for manufacturing SiC powders with high purity | |
| JP5525050B2 (en) | Silicon carbide powder manufacturing method and system | |
| KR101678622B1 (en) | - - A porous composite of silicon dioxide-carbon and a method for preparing granules of -phase silicon carbide powder with a high purity by using it | |
| KR101678624B1 (en) | A method for preparing silicon carbide powder of ultra-high purity | |
| US9534316B2 (en) | Silicon carbide powder and method for manufacturing the same | |
| JP5999715B2 (en) | Method for producing silicon carbide powder | |
| JPS5850929B2 (en) | Method for manufacturing silicon carbide powder | |
| US5318761A (en) | Process for preparing silicon carbide powder for use in semiconductor equipment | |
| KR101084711B1 (en) | A method for manufacturing SiC micro-powder with high purity at low temperature | |
| KR100972601B1 (en) | Process for producing nano-sized silicon carbide powder | |
| KR101154808B1 (en) | Silicon carbide and method for manufacturing the same | |
| KR101116755B1 (en) | SiC/C/SiO2 composite powders fabricated by sol-gel process, and fabrication method of reaction bonded silicon carbide with high purity and high strength using them | |
| JP7096315B2 (en) | Method for manufacturing high-purity granule α-phase silicon carbide powder | |
| KR101152628B1 (en) | SiC/C composite powders and a high purity and high strength reaction bonded SiC using the same | |
| US20130129599A1 (en) | Silicon carbide and method for manufacturing the same | |
| KR101549477B1 (en) | Manufacturing Method of High Purity SiC Powder | |
| KR101587262B1 (en) | High efficiency silicon carbide manufacturing method | |
| JP2973762B2 (en) | Method for producing silicon carbide sintered body for semiconductor production | |
| KR20040075325A (en) | Graphite material for synthesizing semiconductor diamond and semiconductor diamond produced by using the same | |
| JPS61132509A (en) | Production of silicon carbide | |
| JP4203593B2 (en) | Method for producing spherical aluminum nitride filler | |
| JP4714830B2 (en) | Method for synthesizing silicon carbide or fine powder in which silicon carbide and carbon are mixed | |
| KR20130020490A (en) | Silicon carbide and method for manufacturing the same | |
| JP2006248807A (en) | Silicon carbide sintered compact having silicon carbide surface rich layer |
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 | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20141103 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20151102 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20171101 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20181101 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20191028 Year of fee payment: 9 |