KR102317425B1 - Silicon carbide grower having inner monitoring function - Google Patents
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Abstract
내부 모니터링 기능을 갖는 실리콘 카바이드 단결정 성장장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 내부 모니터링 기능을 갖는 실리콘 카바이드 단결정 성장장치는, 실리콘 카바이드 단결정 성장을 위한 증착재료가 충진되는 도가니(Crucible)가 내부에 배치되며, 도가니로부터의 증착재료가 증착되면서 실리콘 카바이드 단결정 성장공정이 진행되는 장소를 형성하는 진공 챔버; 및 진공 챔버의 외부에서 진공 챔버에 결합하며, 실리콘 카바이드 단결정이 성장하는 형상을 모니터링(monitoring)하는 내부 모니터링 유닛을 포함한다.A silicon carbide single crystal growth apparatus having an internal monitoring function is disclosed. In the silicon carbide single crystal growth apparatus having an internal monitoring function according to an embodiment of the present invention, a crucible filled with a deposition material for silicon carbide single crystal growth is disposed therein, and as the deposition material from the crucible is deposited, silicon a vacuum chamber forming a place where the carbide single crystal growth process is performed; and an internal monitoring unit coupled to the vacuum chamber from the outside of the vacuum chamber and monitoring a shape in which a silicon carbide single crystal grows.
Description
본 발명은, 내부 모니터링 기능을 갖는 실리콘 카바이드 단결정 성장장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 내부 모니터링이 가능하므로 진공 챔버의 진공을 해제하거나 도가니를 열지 않더라도 실리콘 카바이드 단결정이 성장하는 형상을 공정 중간에 효과적으로 체크(check)할 수 있으며, 이로 인해 간적, 인적, 물적 손실(loss) 발생을 현저하게 감소시킬 수 있는, 내부 모니터링 기능을 갖는 실리콘 카바이드 단결정 성장장치에 관한 것이다.The present invention relates to a silicon carbide single crystal growth apparatus having an internal monitoring function, and more specifically, because internal monitoring is possible, the shape of the silicon carbide single crystal growth without releasing the vacuum of the vacuum chamber or opening the crucible in the middle of the process It relates to a silicon carbide single crystal growing apparatus having an internal monitoring function, which can effectively check, thereby significantly reducing the occurrence of human, human, and material loss.
실리콘 카바이드(SiC, Silicon Carbide)는 2.2 내지 3.3 eV의 범위 내에 있는 넓은 폭의 금지 대역(forbidden gap)을 갖는 광대역 반도체(wide-gap semiconductor)이다.Silicon Carbide (SiC) is a wide-gap semiconductor having a wide forbidden gap in the range of 2.2 to 3.3 eV.
실리콘 카바이드는 우수한 물리적 및 화학적 성질을 가지므로 내환경성 반도체 재료(environment-resistant semiconductor material)로서 연구되고 있다.Since silicon carbide has excellent physical and chemical properties, it has been studied as an environment-resistant semiconductor material.
전력 반도체, 통신 반도체, LED용 제품 등 다방면으로 사용되는 실리콘 카바이드 웨이퍼(SiC wafer)는 통상의 실리콘 웨이퍼(Si wafer)보다 고온 동작 가능, 높은 열전도도, 높은 절연 파괴전계, 높은 밴드 갭 등의 우수한 특성을 갖는 차세대 반도체 재료로 주목받고 있는 재료이다.Silicon carbide wafers (SiC wafers), which are used in various fields such as power semiconductors, communication semiconductors, and LED products, have superior characteristics such as high temperature operation, high thermal conductivity, high dielectric breakdown field, and high band gap compared to normal silicon wafers. It is a material attracting attention as a next-generation semiconductor material with properties.
이러한 실리콘 카바이드 웨이퍼는 물리적 기상 증착법(Physical Vapor Transport, PVT)에 의해 제작된다. 즉 실리콘 카바이드로 잉곳을 만든 후, 슬라이스 해서 실리콘 카바이드 웨이퍼를 만들 수 있다.Such a silicon carbide wafer is manufactured by physical vapor deposition (PVT). That is, after making an ingot with silicon carbide, it is possible to make a silicon carbide wafer by slicing it.
실리콘 카바이드를 물리적 기상 증착법으로 성장시키기 위한 공정온도는 대략 2,100~2,400℃이다. 이러한 온도를 제공하기 위해 유도가열 히터(Induction Heater)가 주로 사용된다.The process temperature for growing silicon carbide by physical vapor deposition is approximately 2,100 to 2,400 °C. In order to provide such a temperature, an induction heater is mainly used.
그리고, 열이 가해지는 증착재료가 보관된 부품으로는 도가니(Graphite Crucible)가 주로 사용된다.In addition, a crucible (Graphite Crucible) is mainly used as a part in which the deposition material to which heat is applied is stored.
한편, 실리콘 카바이드 단결정 성장장치에 따른 실리콘 카바이드 단결정 성장공정은 진공 조건에서 진행되기 때문에 장치를 구성하는 데 있어서 진공 챔버가 요구된다.On the other hand, since the silicon carbide single crystal growth process according to the silicon carbide single crystal growth apparatus proceeds under vacuum conditions, a vacuum chamber is required to construct the apparatus.
현존하는 진공 챔버는 상부 챔버와 하부 챔버를 포함하며, 상부 챔버와 하부 챔버의 내부에서 실리콘 카바이드 단결정 성장공정이 진행된다.Existing vacuum chambers include an upper chamber and a lower chamber, and a silicon carbide single crystal growth process is performed inside the upper chamber and the lower chamber.
그런데, 종래기술의 경우, 그 구조적인 한계로 인해 진공 챔버의 진공을 해제하고 도가니를 열지 않는 한 외부에서 도가니의 내부 상태, 즉 실리콘 카바이드 단결정이 성장하는 형상(크기, 모양 등) 등을 공정 중간에 전혀 체크(check)할 수 없고 오로지 성장이 완료된 이후에나 확인이 가능하다는 점에서 많은 시간적, 인적, 물적 손실(loss)이 발생할 수 있는 문제가 있다.However, in the case of the prior art, due to its structural limitations, the internal state of the crucible from the outside, that is, the shape (size, shape, etc.) in which the silicon carbide single crystal grows, etc. (size, shape, etc.) There is a problem that can cause a lot of time, human, and material loss in that it cannot be checked at all and can only be checked after growth is completed.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 내부 모니터링이 가능하므로 진공 챔버의 진공을 해제하거나 도가니를 열지 않더라도 실리콘 카바이드 단결정이 성장하는 형상을 공정 중간에 효과적으로 체크(check)할 수 있으며, 이로 인해 간적, 인적, 물적 손실(loss) 발생을 현저하게 감소시킬 수 있는, 내부 모니터링 기능을 갖는 실리콘 카바이드 단결정 성장장치를 제공하는 것이다.Therefore, the technical problem to be achieved by the present invention is that the shape of the silicon carbide single crystal growth can be effectively checked in the middle of the process without releasing the vacuum of the vacuum chamber or opening the crucible because internal monitoring is possible. It is to provide a silicon carbide single crystal growth apparatus having an internal monitoring function, which can significantly reduce the occurrence of human and material loss.
본 발명의 일 측면에 따르면, 실리콘 카바이드 단결정 성장을 위한 증착재료가 충진되는 도가니(Crucible)가 내부에 배치되며, 상기 도가니로부터의 증착재료가 증착되면서 실리콘 카바이드 단결정 성장공정이 진행되는 장소를 형성하는 진공 챔버; 및 상기 진공 챔버의 외부에서 상기 진공 챔버에 결합하며, 상기 실리콘 카바이드 단결정이 성장하는 형상을 모니터링(monitoring)하는 내부 모니터링 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 내부 모니터링 기능을 갖는 실리콘 카바이드 단결정 성장장치가 제공될 수 있다.According to one aspect of the present invention, a crucible filled with a deposition material for silicon carbide single crystal growth is disposed therein, and a silicon carbide single crystal growth process is formed while the deposition material from the crucible is deposited. vacuum chamber; and an internal monitoring unit coupled to the vacuum chamber from the outside of the vacuum chamber and monitoring a shape in which the silicon carbide single crystal grows. can be
상기 진공 챔버는 이웃한 것끼리 연속적으로 연결되는 복수의 진공 챔버일 수 있다.The vacuum chamber may be a plurality of vacuum chambers continuously connected to each other.
상기 내부 모니터링 유닛은, 복수의 상기 진공 챔버에 공용으로 적용되되 복수의 상기 진공 챔버 모두에 대하여 내부 모니터링을 진행하는 공용 내부 모니터링 유닛일 수 있다.The internal monitoring unit may be a common internal monitoring unit that is commonly applied to the plurality of vacuum chambers and performs internal monitoring for all of the plurality of vacuum chambers.
상기 공용 내부 모니터링 유닛은, X레이(ray)의 작용으로 내부 모니터링을 진행할 수 있다.The common internal monitoring unit may perform internal monitoring by the action of X-rays.
상기 공용 내부 모니터링 유닛은, 상기 진공 챔버의 일측 영역에 배치되며, 해당 위치에서 상기 진공 챔버 내로 X레이를 투과하는 X레이 소스(X-ray Source); 및 상기 진공 챔버를 사이에 두고 상기 X레이 소스의 반대편에 배치되며, 상기 X레이 소스에서 투과하는 X레이를 받아 감지하는 디텍터(detector)를 포함할 수 있다.The common internal monitoring unit may include: an X-ray source disposed in one area of the vacuum chamber and transmitting X-rays into the vacuum chamber at the corresponding position; and a detector disposed on the opposite side of the X-ray source with the vacuum chamber interposed therebetween, and configured to receive and sense X-rays transmitted from the X-ray source.
상기 공용 내부 모니터링 유닛은, 상기 X레이 소스와 상기 디텍터에 연결되며, 상기 X레이 소스와 상기 디텍터를 복수의 상기 진공 챔버로 이동시키는 유닛 이동부를 더 포함할 수 있다.The common internal monitoring unit may further include a unit moving part connected to the X-ray source and the detector, and moving the X-ray source and the detector to a plurality of the vacuum chambers.
상기 유닛 이동부는, 복수의 상기 진공 챔버가 연결되는 방향을 따라 복수의 상기 진공 챔버의 상부에 배치되는 이동 갠트리; 및 상기 X레이 소스와 상기 디텍터를 연결하되 일측이 상기 이동 갠트리에 연결되어 상기 이동 갠트리의 길이 방향을 따라 이동하는 무버(mover)를 포함할 수 있다.The unit moving unit may include: a moving gantry disposed above the plurality of vacuum chambers in a direction in which the plurality of vacuum chambers are connected; and a mover that connects the X-ray source and the detector, but has one side connected to the moving gantry and moves along the longitudinal direction of the moving gantry.
상기 내부 모니터링 유닛은, 상기 무버의 위치를 감지하는 위치 감지부를 더 포함할 수 있다.The internal monitoring unit may further include a position detection unit for detecting the position of the mover.
상기 내부 모니터링 유닛은, 상기 위치 감지부의 감지신호에 기초하여 상기 무버의 이동 동작을 컨트롤하는 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.The internal monitoring unit may further include a controller for controlling the movement operation of the mover based on the detection signal of the position detection unit.
상기 컨트롤러는 소정 시간 간격으로 상기 무버가 이동하면서 복수의 상기 진공 챔버를 실시간으로 모니터링하도록 상기 X레이 소스와 상기 디텍터의 동작을 컨트롤할 수 있다.The controller may control operations of the X-ray source and the detector to monitor the plurality of vacuum chambers in real time while the mover moves at a predetermined time interval.
상기 진공 챔버는, 상부 챔버; 및 상기 상부 챔버의 하부에 배치되고, 업/다운(dup/down) 이동하면서 상기 상부 챔버와 결합하는 하부 챔버를 포함할 수 있다.The vacuum chamber may include an upper chamber; and a lower chamber disposed under the upper chamber and coupled to the upper chamber while moving up/down.
상기 도가니는 그래파이트 도가니(Graphite Crucible)일 수 있으며, 상기 그래파이트 도가니의 외벽에는 상기 그래파이트 도가니를 유도가열하는 유도가열 히터(Induction Heater)가 마련될 수 있다.The crucible may be a graphite crucible, and an induction heater for induction heating the graphite crucible may be provided on an outer wall of the graphite crucible.
상기 유도가열 히터를 이루는 히터 라인이 동일 선상에 배열될 수 있다.Heater lines constituting the induction heating heater may be arranged on the same line.
본 발명에 따르면, 내부 모니터링이 가능하므로 진공 챔버의 진공을 해제하거나 도가니를 열지 않더라도 실리콘 카바이드 단결정이 성장하는 형상을 공정 중간에 효과적으로 체크(check)할 수 있으며, 이로 인해 간적, 인적, 물적 손실(loss) 발생을 현저하게 감소시킬 수 있다.According to the present invention, since internal monitoring is possible, it is possible to effectively check the shape of the silicon carbide single crystal growth in the middle of the process without releasing the vacuum in the vacuum chamber or opening the crucible. loss) can be significantly reduced.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 내부 모니터링 기능을 갖는 실리콘 카바이드 단결정 성장장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 내부 투영 평면도이다.
도 3은 도 1의 내부 투영 정면도이다.
도 4는 유도가열 히터의 배치 설명을 위한 도면이다.
도 5는 X레이 소스, 유도가열 히터 및 디텍터의 배치도이다.
도 6은 유도가열 히터의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 내부 모니터링 기능을 갖는 실리콘 카바이드 단결정 성장장치의 제어블록도이다.1 is a perspective view of a silicon carbide single crystal growth apparatus having an internal monitoring function according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an interior projection plan view of FIG. 1 ;
Fig. 3 is an interior projection front view of Fig. 1;
4 is a view for explaining the arrangement of the induction heating heater.
5 is a layout view of the X-ray source, the induction heating heater and the detector.
6 is a perspective view of an induction heating heater.
7 is a control block diagram of a silicon carbide single crystal growth apparatus having an internal monitoring function according to an embodiment of the present invention.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부도면 및 첨부도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the present invention, the operational advantages of the present invention, and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings illustrating preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by describing preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals in each figure indicate like elements.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 내부 모니터링 기능을 갖는 실리콘 카바이드 단결정 성장장치의 사시도이고, 도 2는 도 1의 내부 투영 평면도이며, 도 3은 도 1의 내부 투영 정면도이고, 도 4는 유도가열 히터의 배치 설명을 위한 도면이며, 도 5는 X레이 소스, 유도가열 히터 및 디텍터의 배치도이고, 도 6은 유도가열 히터의 사시도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 내부 모니터링 기능을 갖는 실리콘 카바이드 단결정 성장장치의 제어블록도이다.1 is a perspective view of a silicon carbide single crystal growing apparatus having an internal monitoring function according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an internal projection plan view of FIG. 1 , FIG. 3 is an internal projection front view of FIG. 1 , FIG. 4 is It is a view for explaining the arrangement of the induction heating heater, FIG. 5 is a layout view of the X-ray source, the induction heating heater and the detector, FIG. 6 is a perspective view of the induction heating heater, and FIG. 7 is an internal monitoring according to an embodiment of the present invention It is a control block diagram of a silicon carbide single crystal growth apparatus having a function.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 실리콘 카바이드 단결정 성장장치내부 모니터링이 가능하므로 진공 챔버(100)의 진공을 해제하거나 도가니를 열지 않더라도 실리콘 카바이드 단결정이 성장하는 형상을 공정 중간에 효과적으로 체크(check)할 수 있으며, 이로 인해 간적, 인적, 물적 손실(loss) 발생을 현저하게 감소시킬 수 있다.Referring to these drawings, since it is possible to monitor the inside of the silicon carbide single crystal growth apparatus according to the present embodiment, the shape of the silicon carbide single crystal growth is effectively checked in the middle of the process even if the vacuum of the
이러한 효과를 제공할 수 있는 실리콘 카바이드 단결정 성장공정이 진행되는 장소를 형성하는 진공 챔버(100)와, 진공 챔버(100)의 외부에서 진공 챔버(100)에 결합하며, 실리콘 카바이드 단결정이 성장하는 형상을 모니터링(monitoring)하는 내부 모니터링 유닛(200)을 포함할 수 있다.A
진공 챔버(100)는 실리콘 카바이드 단결정이 성장하는 장소를 제공한다. 이를 위해, 진공 챔버(100) 내에 실리콘 카바이드 단결정 성장을 위한 증착재료가 충진되는 도가니(110, Crucible)가 배치된다.The
반드시 그러한 것은 아니나 본 실시예에서 도가니(110)는 그래파이트 도가니(110, Graphite Crucible)일 수 있다. 그래파이트 도가니(110)는 불순물 영향이 적고, 높은 온도에서도 균열 없이 강한 내구성을 보장할 수 있다.Although not necessarily, in the present embodiment, the
본 실시예에서 실리콘 카바이드 단결정은 물리적 기상 증착법(Physical Vapor Transport, PVT)에 의해 성장할 수 있다. 즉 그래파이트 도가니(110) 내의 물질, 즉 증착재료가 증발해서 증착하는 방식을 통해 실리콘 카바이드 단결정이 성장하여 최종적으로 잉곳(ingot)을 이룰 수 있다.In this embodiment, the silicon carbide single crystal may be grown by physical vapor deposition (PVT). That is, a silicon carbide single crystal may be grown to finally form an ingot through a method in which the material in the
잉곳으로 완전히 성장을 이룬 후에 잉곳을 슬라이스 해서 실리콘 카바이드 웨이퍼를 만들 수 있다.After the ingot is completely grown, the ingot can be sliced to make a silicon carbide wafer.
그래파이트 도가니(110) 내의 증착재료가 증발하기 위해 그래파이트 도가니(110)에는 유도가열 히터(140, Induction Heater)가 결합한다.In order to evaporate the deposition material in the
유도가열 히터(140)의 작용으로 그래파이트 도가니(110) 내의 증착재료가 증발해서 실리콘 카바이드 단결정으로 성장할 수 있다.The deposition material in the
본 실시예에서 유도가열 히터(140)를 이루는 히터 라인(140a)은 나선형이 아닌 동일 선상에 배열된다. 이렇게 함으로써 X레이(ray)가 투과하지 못하는 경우를 없애 내부 모니터링의 효과가 배가될 수 있도록 한다. 이에 대해서는 후술한다.In this embodiment, the
자세히 도시하지는 않았으나 그래파이트 도가니(110)는 공정 시 내부가 진공으로 형성되는 진공 챔버(100) 내에 마련된다.Although not shown in detail, the
진공 챔버(100)는 상부 챔버(120)와 하부 챔버(130)를 포함한다. 본 실시예의 경우, 하부 챔버(130)가 업/다운(dup/down) 이동하면서 상부 챔버(120)와 결합하는 구조를 제공한다.The
본 실시예의 경우, 진공 챔버(100)는 이웃한 것끼리 연속적으로 연결되는 복수의 진공 챔버(100)로 적용된다. 잉곳을 제조하는 시간이 오래 걸린다는 점을 고려해볼 때, 이처럼 복수의 진공 챔버(100)를 적용하면 생산성을 높일 수 있다.In the present embodiment, the
한편, 내부 모니터링 유닛(200)은 복수의 진공 챔버(100)에 적용된다. 즉 내부 모니터링 유닛(200)은 복수의 진공 챔버(100)의 외부에서 진공 챔버(100)에 결합하며, 실리콘 카바이드 단결정이 성장하는 형상을 모니터링(monitoring)하는 역할을 한다. 단결정이 성장하는 형상이란 크기와 사이즈 전부를 포함할 수 있다.Meanwhile, the
물론, 이 외에도 내부 모니터링 유닛(200)을 통해 그래파이트 도가니(110)의 상태를 확인할 수도 있다. 즉 실리콘 카바이드 단결정 성장을 일정 횟수 이상 진행하거나 혹은 일정 시간이 지나면 그래파이트 도가니(110)의 표면에 균열(Crack)이 발생할 수 있다.Of course, in addition to this, it is also possible to check the state of the
균열이 발생하면 제작되는 단결정의 순도가 저하되고 결함이 발생하는 등의 문제점이 발생할 수 있는데, 해당 도가니(110)는 진공상태의 불투명한 타 부품에 의해 외부로 노출되지 않기 때문에 균열 여부를 알 수 없지만 본 실시예의 내부 모니터링 유닛(200)이 적용되면 굳이 진공 챔버(100)의 진공을 해제하지 않아도 그래파이트 도가니(110)의 상태를 확인할 수 있는 장점이 있다.When cracks occur, problems such as a decrease in the purity of the produced single crystal and the occurrence of defects may occur. However, if the
본 실시예에서 내부 모니터링 유닛(200)은 복수의 진공 챔버(100)에 공용으로 적용되되 복수의 진공 챔버(100) 모두에 대하여 내부 모니터링을 진행하는 공용 내부 모니터링 유닛(200)으로 적용된다.In this embodiment, the
이처럼 공용 내부 모니터링 유닛(200)을 한 대만 설치해도 여러 대의 진공 챔버(100)에 공용으로 적용할 수 있으므로 설비 관리와 유지보수에 드는 낭비 요소를 줄일 수 있다.As such, even if only one common
특히, 본 실시예에 적용되는 공용 내부 모니터링 유닛(200)은 X레이(ray)의 작용으로 내부 모니터링을 진행하기 때문에 간단한 구조임에도 실리콘 카바이드 단결정이 성장하는 형상을 모니터링(monitoring)하는데, 탁월한 효과를 제공할 수 있다.In particular, since the common
공용 내부 모니터링 유닛(200)은 진공 챔버(100)의 일측 영역에 배치되며, 해당 위치에서 진공 챔버(100) 내로 X레이를 투과하는 X레이 소스(210, X-ray Source)와, 진공 챔버(100)를 사이에 두고 상기 X레이 소스(210)의 반대편에 배치되며, X레이 소스(210)에서 투과하는 X레이를 받아 감지하는 디텍터(220, detector)를 포함할 수 있다.The common
여러 대의 진공 챔버(100)에 대해 X레이 소스(210)와 디텍터(220)가 공용으로 적용되기 위해 공용 내부 모니터링 유닛(200)에 유닛 이동부(230)가 더 갖춰진다.For a plurality of
유닛 이동부(230)는 X레이 소스(210)와 디텍터(220)에 연결되며, X레이 소스(210)와 디텍터(220)를 복수의 진공 챔버(100)로 이동시키는 역할을 한다.The
유닛 이동부(230)를 통해 한 쌍의 X레이 소스(210)와 디텍터(220)가 이동하면서 여러 대의 진공 챔버(100)와 상호작용할 수 있다.The pair of
이러한 유닛 이동부(230)는 복수의 진공 챔버(100)가 연결되는 방향을 따라 복수의 진공 챔버(100)의 상부에 배치되는 이동 갠트리(231)와, X레이 소스(210)와 디텍터(220)를 연결하되 일측이 이동 갠트리(231)에 연결되어 이동 갠트리(231)의 길이 방향을 따라 이동하는 무버(232, mover)를 포함할 수 있다.The
이처럼 본 실시예의 경우, X레이를 사용해서 내부 상황을 모니터링함으로써 단결정이 성장하는 형상을 일정 시간마다 관찰하여 공정 조건을 변경하거나 대응할 수 있다.As such, in the present embodiment, by monitoring the internal situation using X-rays, the shape of the single crystal growth can be observed at regular time intervals to change or respond to process conditions.
특히, X레이 소스(210)와 디텍터(220)가 움직이면서 여러 대의 진공 챔버(100)에 공용으로 적용되기 때문에 설비비를 낮춰 생산하려는 잉곳(ingot)의 생산 단가를 낮출 수 있다.In particular, since the
이에 대해 좀 더 부연한다. 도가니(110) 내의 상황을 파악하는 방법으로서 도가니(110)의 상, 하부 온도를 측정한 후, 이의 데이터값을 토대로 모니터링하는 것을 고려해볼 수 있다. 하지만, 이러한 방법만으로는 단결정이 성장하는 형상을 공정 중간에는 알 수 없다.Be a little more specific about this. As a method of understanding the situation in the
한편, X레이는 물질을 투과하는 능력이 우수하고 이를 영상으로 표현할 수 있으므로 이러한 X레이 방식을 적용하면 모니터링 효과가 매우 우수하다. 즉 도가니(110)를 사이에 두고 그 양측에 X레이 소스(210)와 디텍터(220)를 배치함으로써 X레이로 투과된 영상을 이용하여 공정 중간에 단결정 성장 형태를 확인(monitoring)함으로써 인적, 시간적, 물적 손실을 감소시킬 수 있다.On the other hand, since X-rays have excellent ability to penetrate materials and can be expressed in images, the monitoring effect is very good when such an X-ray method is applied. That is, by arranging the
한편, 앞서 기술한 것처럼 그래파이트 도가니(110)를 가열하기 위한 유도가열 히터(140)를 그래파이트 도가니(110)에 적용함에 있어서 다시 말해, 그래파이트 도가니(110)에 유도가열 히터(40)를 배선하는 방법으로서 도 4처럼 지그재그 방식 혹은 나선형 방식의 히터 라인(40a)을 적용하는 것을 고려해볼 수 있다.On the other hand, in applying the
하지만, 도 4와 같은 방식으로 유도가열 히터(40)를 배치하면 X레이 소스(210)에서 발진한 X레이가 히터 라인(40a)에 부딪혀 디텍터(220)로 수신되지 못할 수 있는데, 이로 인해 모니터링 효과가 상당히 떨어질 수 있다.However, if the
이에, 본 실시예에서는 도 6 및 도 7처럼 유도가열 히터(140)를 이루는 히터 라인(140a)이 동일 선상에 배열되게 하고 있다.Accordingly, in the present embodiment, the
이처럼 유도가열 히터(140)를 이루는 히터 라인(140a)이 동일 선상에 배열되게 할 경우, 도 5의 점선으로 도시된 화살표처럼 X레이 소스(210)에서 발진한 X레이가 히터 라인(140a)에 부딪히지 않기 때문에 단결정 성장 형태를 확인(monitoring)하는데 전혀 지장이 없다.As such, when the
이에 대해 좀 더 부연 설명한다. X레이는 도가니(110)의 형상, 실리콘 카바이드 단결정의 성장 형상, 실리콘 카바이드 분말의 증발 중 남아있는 형상 등을 검사할 수 있는 에너지 영역을 사용하기 때문에 도 4과 같을 경우, 유도가열 히터(40)의 히터 라인(40a) 부분이 투과영역이 제한을 받게 되므로 검사에 방해가 된다.This will be explained in more detail. Since the X-ray uses an energy region that can inspect the shape of the
또한, X레이 소스(210)와 디텍터(220)가 쌍으로 작용해야 하므로 도 4처럼 유도가열 히터(40)가 나선형을 이루면 유도가열 히터(40)의 전면과 후면 모두 간섭이 되기 때문에 검사가 어렵다.In addition, since the
하지만, 본 실시예처럼 유도가열 히터(140)를 이루는 히터 라인(140a)이 동일 선상에 배열되게 할 경우, 도 5의 점선으로 도시된 화살표처럼 X레이 소스(210)에서 발진한 X레이가 간섭 없이 디텍터(220)에 도달하기 때문에 실리콘 카바이드 단결정의 성장 형상과 더불어 도가니(110)의 형상, 실리콘 카바이드 분말의 증발 중 남아있는 형상 등을 정확하게 검사할 수 있게 되는 것이다.However, when the
한편, 본 실시예에 실리콘 카바이드 단결정 성장장치의 공용 내부 모니터링 유닛(200)에는 위치 감지부(240)와 컨트롤러(250)가 더 탑재된다.On the other hand, in the present embodiment, the common
위치 감지부(240)는 무버(232)의 위치를 감지하는 일종의 센서이다. 그리고, 컨트롤러(250)는 위치 감지부(240)의 감지신호에 기초하여 무버(232)의 이동 동작을 컨트롤하는 역할을 한다.The
특히, 본 실시예에서 컨트롤러(250)는 소정 시간 간격으로 무버(232)가 이동하면서 복수의 진공 챔버(100)를 실시간으로 모니터링하도록 X레이 소스(210)와 디텍터(220)의 동작을 컨트롤할 수 있다. 이처럼 실시간으로 내부 상황을 모니터링하여 공정에 반영할 경우, 품질 좋은 잉곳을 생산하는 데 유리하다.In particular, in this embodiment, the
이러한 역할을 수행하는 컨트롤러(250)는 중앙처리장치(251, CPU), 메모리(252, MEMORY), 그리고 서포트 회로(253, SUPPORT CIRCUIT)를 포함할 수 있다.The
중앙처리장치(251)는 본 실시예에서 위치 감지부(240)의 감지신호에 기초하여 무버(232)의 이동 동작을 컨트롤하기 위해서 산업적으로 적용될 수 있는 다양한 컴퓨터 프로세서들 중 하나일 수 있다.The
메모리(252, MEMORY)는 중앙처리장치(251)와 연결된다. 메모리(252)는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로서 로컬 또는 원격지에 설치될 수 있으며, 예를 들면 랜덤 액세스 메모리(RAM), ROM, 플로피 디스크, 하드 디스크 또는 임의의 디지털 저장 형태와 같이 쉽게 이용가능한 적어도 하나 이상의 메모리일 수 있다.The
서포트 회로(253, SUPPORT CIRCUIT)는 중앙처리장치(251)와 결합되어 프로세서의 전형적인 동작을 지원한다. 이러한 서포트 회로(253)는 캐시, 파워 서플라이, 클록 회로, 입/출력 회로, 서브시스템 등을 포함할 수 있다.The support circuit 253 (SUPPORT CIRCUIT) is coupled with the
본 실시예에서 컨트롤러(250)는 위치 감지부(240)의 감지신호에 기초하여 무버(232)의 이동 동작을 컨트롤하는데, 이러한 일련의 컨트롤 프로세스 등은 메모리(252)에 저장될 수 있다. 전형적으로는 소프트웨어 루틴이 메모리(252)에 저장될 수 있다. 소프트웨어 루틴은 또한 다른 중앙처리장치(미도시)에 의해서 저장되거나 실행될 수 있다.In the present embodiment, the
본 발명에 따른 프로세스는 소프트웨어 루틴에 의해 실행되는 것으로 설명하였지만, 본 발명의 프로세스들 중 적어도 일부는 하드웨어에 의해 수행되는 것도 가능하다.Although the process according to the present invention has been described as being executed by a software routine, it is also possible that at least some of the processes of the present invention are performed by hardware.
이처럼, 본 발명의 프로세스들은 컴퓨터 시스템 상에서 수행되는 소프트웨어로 구현되거나 또는 집적 회로와 같은 하드웨어로 구현되거나 또는 소프트웨어와 하드웨어의 조합에 의해서 구현될 수 있다.As such, the processes of the present invention may be implemented in software executed on a computer system, implemented in hardware such as an integrated circuit, or implemented by a combination of software and hardware.
이상 설명한 바와 같은 구조로 작용을 하는 본 실시예에 따르면, 내부 모니터링 유닛(200)을 통해 진공 챔버(100)의 내부 모니터링이 가능하므로 진공 챔버(100)의 진공을 해제하거나 도가니를 열지 않더라도 실리콘 카바이드 단결정이 성장하는 형상을 공정 중간에 효과적으로 체크(check)할 수 있으며, 이로 인해 간적, 인적, 물적 손실(loss) 발생을 현저하게 감소시킬 수 있게 된다.According to this embodiment, which operates in the structure as described above, since the internal monitoring of the
이처럼 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 청구범위에 속한다고 하여야 할 것이다.As such, the present invention is not limited to the described embodiments, and it is apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Accordingly, it should be said that such modifications or variations fall within the scope of the claims of the present invention.
100 : 진공 챔버 110 : 도가니
120 : 상부 챔버 130 : 하부 챔버
140 : 유도가열 히터 200 : 내부 모니터링 유닛
210 : X레이 소스 220 : 디텍터
230 : 유닛 이동부 231 : 이동 갠트리
232 : 무버 240 : 위치 감지부
250 : 컨트롤러100: vacuum chamber 110: crucible
120: upper chamber 130: lower chamber
140: induction heating heater 200: internal monitoring unit
210: X-ray source 220: detector
230: unit moving unit 231: moving gantry
232: mover 240: position sensing unit
250: controller
Claims (13)
상기 진공 챔버의 외부에서 상기 진공 챔버에 결합하며, 상기 실리콘 카바이드 단결정이 성장하는 형상을 모니터링(monitoring)하는 내부 모니터링 유닛을 포함하며,
상기 내부 모니터링 유닛은, 복수의 상기 진공 챔버에 공용으로 적용되고 복수의 상기 진공 챔버 모두에 대하여 내부 모니터링을 진행하는 공용 내부 모니터링 유닛이되 상기 공용 내부 모니터링 유닛은 X레이(ray)의 작용으로 내부 모니터링을 진행하며,
상기 공용 내부 모니터링 유닛은,
상기 진공 챔버의 일측 영역에 배치되며, 해당 위치에서 상기 진공 챔버 내로 X레이를 투과하는 X레이 소스(X-ray Source);
상기 진공 챔버를 사이에 두고 상기 X레이 소스의 반대편에 배치되며, 상기 X레이 소스에서 투과하는 X레이를 받아 감지하는 디텍터(detector); 및
상기 X레이 소스와 상기 디텍터에 연결되며, 상기 X레이 소스와 상기 디텍터를 복수의 상기 진공 챔버로 이동시키는 유닛 이동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 내부 모니터링 기능을 갖는 실리콘 카바이드 단결정 성장장치.A crucible filled with a deposition material for silicon carbide single crystal growth is disposed inside, and as the deposition material from the crucible is deposited, a silicon carbide single crystal growth process is performed to form a place where adjacent ones are continuously connected a plurality of vacuum chambers; and
An internal monitoring unit coupled to the vacuum chamber from the outside of the vacuum chamber and monitoring a shape in which the silicon carbide single crystal grows,
The internal monitoring unit is a common internal monitoring unit that is commonly applied to a plurality of the vacuum chambers and performs internal monitoring for all of the plurality of the vacuum chambers, but the common internal monitoring unit is internal by the action of X-rays monitoring is carried out,
The common internal monitoring unit,
an X-ray source disposed in one region of the vacuum chamber and transmitting X-rays into the vacuum chamber at the corresponding position;
a detector disposed on the opposite side of the X-ray source with the vacuum chamber interposed therebetween and sensing X-rays transmitted from the X-ray source; and
A silicon carbide single crystal growing apparatus having an internal monitoring function, which is connected to the X-ray source and the detector, and comprises a unit moving unit for moving the X-ray source and the detector to the plurality of vacuum chambers.
상기 유닛 이동부는,
복수의 상기 진공 챔버가 연결되는 방향을 따라 복수의 상기 진공 챔버의 상부에 배치되는 이동 갠트리; 및
상기 X레이 소스와 상기 디텍터를 연결하되 일측이 상기 이동 갠트리에 연결되어 상기 이동 갠트리의 길이 방향을 따라 이동하는 무버(mover)를 포함하는 것을 특징으로 하는 내부 모니터링 기능을 갖는 실리콘 카바이드 단결정 성장장치.According to claim 1,
The unit moving unit,
a moving gantry disposed above the plurality of vacuum chambers in a direction in which the plurality of vacuum chambers are connected; and
A silicon carbide single crystal growing apparatus having an internal monitoring function, which connects the X-ray source and the detector, but one side is connected to the moving gantry and moves along the longitudinal direction of the moving gantry.
상기 내부 모니터링 유닛은,
상기 무버의 위치를 감지하는 위치 감지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내부 모니터링 기능을 갖는 실리콘 카바이드 단결정 성장장치.8. The method of claim 7,
The internal monitoring unit,
Silicon carbide single crystal growth apparatus having an internal monitoring function, characterized in that it further comprises a position sensing unit for detecting the position of the mover.
상기 내부 모니터링 유닛은,
상기 위치 감지부의 감지신호에 기초하여 상기 무버의 이동 동작을 컨트롤하는 컨트롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내부 모니터링 기능을 갖는 실리콘 카바이드 단결정 성장장치.9. The method of claim 8,
The internal monitoring unit,
Silicon carbide single crystal growth apparatus having an internal monitoring function, characterized in that it further comprises a controller for controlling the movement operation of the mover based on the detection signal of the position detection unit.
상기 컨트롤러는 소정 시간 간격으로 상기 무버가 이동하면서 복수의 상기 진공 챔버를 실시간으로 모니터링하도록 상기 X레이 소스와 상기 디텍터의 동작을 컨트롤하는 것을 특징으로 하는 내부 모니터링 기능을 갖는 실리콘 카바이드 단결정 성장장치.10. The method of claim 9,
The controller is a silicon carbide single crystal growth apparatus having an internal monitoring function, characterized in that for controlling the operation of the X-ray source and the detector so as to monitor the plurality of vacuum chambers in real time while the mover moves at a predetermined time interval.
상기 진공 챔버는,
상부 챔버; 및
상기 상부 챔버의 하부에 배치되고, 업/다운(dup/down) 이동하면서 상기 상부 챔버와 결합하는 하부 챔버를 포함하는 것을 특징으로 하는 내부 모니터링 기능을 갖는 실리콘 카바이드 단결정 성장장치.According to claim 1,
The vacuum chamber,
upper chamber; and
A silicon carbide single crystal growth apparatus having an internal monitoring function, which is disposed under the upper chamber and includes a lower chamber coupled to the upper chamber while moving up/down.
상기 도가니는 그래파이트 도가니(Graphite Crucible)이며,
상기 그래파이트 도가니의 외벽에는 상기 그래파이트 도가니를 유도가열하는 유도가열 히터(Induction Heater)가 마련되는 것을 특징으로 하는 내부 모니터링 기능을 갖는 실리콘 카바이드 단결정 성장장치.According to claim 1,
The crucible is a graphite crucible (Graphite Crucible),
A silicon carbide single crystal growth apparatus having an internal monitoring function, characterized in that an induction heater (Induction Heater) for induction heating the graphite crucible is provided on the outer wall of the graphite crucible.
상기 유도가열 히터를 이루는 히터 라인이 동일 선상에 배열되는 것을 특징으로 하는 내부 모니터링 기능을 갖는 실리콘 카바이드 단결정 성장장치.13. The method of claim 12,
A silicon carbide single crystal growth apparatus having an internal monitoring function, characterized in that the heater lines constituting the induction heating heater are arranged on the same line.
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