KR101333790B1 - 단결정 성장장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 단결정 성장장치에 관한 것으로서, 내부공간을 갖고 상부가 개방된 도가니와, 도가니의 외측에 배치되어 도가니를 가열하는 가열유닛 및 도가니의 상부에 배치되는 인상기를 포함하고, 도가니는 외부도가니와, 외부도가니 내측에 배치되는 내부도가니를 포함함으로써 장치의 유도가열 효율을 증가시킬 수 있고, 장치에 구비되는 도가니의 제작 비용을 감소시킬 수 있다.
즉, 도가니를 외부도가니와 내부도가니의 이중구조로 제작하고 상대적으로 외부도가니보다 저렴한 재질로 형성되는 내부도가니를 교체하며 도가니를 사용함으로써, 단일 구조의 도가니를 사용하는 것보다 도가니에 소요되는 비용이 감소한다.
또한, 도가니의 효율이 증가함으로써 큰 직경의 사파이어 단결정 성장 설비 및 양산용 성장장치에 용이하게 사용될 수 있다.
즉, 도가니를 외부도가니와 내부도가니의 이중구조로 제작하고 상대적으로 외부도가니보다 저렴한 재질로 형성되는 내부도가니를 교체하며 도가니를 사용함으로써, 단일 구조의 도가니를 사용하는 것보다 도가니에 소요되는 비용이 감소한다.
또한, 도가니의 효율이 증가함으로써 큰 직경의 사파이어 단결정 성장 설비 및 양산용 성장장치에 용이하게 사용될 수 있다.
Description
본 발명은 단결정 성장장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고 주파수 유도가열 효율을 증가시켜 단결정을 용이하게 성장시킬 수 있는 단결정 성장장치에 관한 것이다.
사파이어 단결정(Al2O3)은 다른 기판 재료인 탄화규소(SiC)나 ZeSe 단결정에 비해 광학적, 기계적, 고온 안정성 및 내화학적 특성이 우수하고, 다른 단결정에 비해 경제적으로 제조가 가능하여 LED(Light Emitting Diode)용 기판으로서 각광받고 있다. 이때, 사파이어 단결정은 6방정계(hexagonal) 결정구조를 갖고 결정면 방위에 따라 다양한 용도로 사용되고, 사파이어의 a 결정면은 LCD, 광학용 및 내화학용 등으로 사용되고, c 결정면은 LED 기판용으로 사용된다.
이와 같은 사파이어 단결정은 고순도 알루미나(Al2O3) 분말을 2040℃ 이상의 고온에서 용융시키고, 단결정 종자를 접촉시켜 국부적인 온도제어 방식으로 냉각시키면서 단결정을 성장시킨다.
일반적으로 사파이어 단결정 성장 방식으로는 브릿지만(Bridgman)법, 키로프로스(Kyropoulos)법, CZ(Czochralski)법, EFG(Edge-Defined film-Fed growth)법, HEM(Heat Exchange Method)법과 같은 다양한 기술을 적용되고 있다. 그리고 단결정 성장장치 내부를 가열하는 방식으로는 저항 가열방식과 고주파 유도가열방식이 있다.
이중, CZ법 단결정 성장장치의 경우, 저항가열 방식을 채용하여 실리콘 단결정을 성장시키고, 고주파 유도가열 방식을 사용하여 사파이어 단결정을 제조하는데 이용하고 있다. CZ법 단결정 성장방법은 융액에서 단결정을 성장시켜 수직으로 인상함으로 c 축으로 배향된 실린더형 사파이어 단결정을 대량 성장시킬 수 있는 중요한 기술 중 하나이다. 유도가열 방식의 CZ 법 단결정 성장장치는 고주파수 전원공급원, 코일부, 단열부 및 도가니부 등으로 구성되고, 알루미나 분말을 실린더형 도가니 내부에 위치시킨 후, 코일에 인가된 RF(Radio frequency)전류에 의해 내부 도가니에 유도된 전류로 분말을 융점 이상으로 가열시키는 방식이다.
이처럼, 유도가열 방식의 CZ 성장장치의 경우, 일반적으로 유도가열 성능의 향상을 위해 고가 금속인 이리듐(Ir)으로 제조한 도가니(10)를 사용하고 있다.
그러나, 저항 가열방식의 도가니로 이용되는 텅스텐(W) 및 몰리브덴(Mo) 등으로 구성된 도가니(10)를 유도가열방식에 사용할 경우, 유도가열 효율이 떨어져 사파이어 단결정을 용이하게 성장시키지 못하는 문제점이 발생한다. 또한, 상대적으로 이리듐 도가니의 가격이 텅스텐 및 몰리브덴에 비하여 수십 배 비싸기 때문에 넓은 직경의 사파이어 단결정 성장 설비 및 양산용 성장장치에 적용되지 못하는 실정이다.
본 발명은 도가니 제작 비용을 감소시킬 수 있는 단결정 성장장치를 제공한다.
본 발명은 장치의 유도가열 효율을 증가시킬 수 있는 단결정 성장장치를 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 단결정 성장장치는, 내부공간을 갖고 상부가 개방된 도가니와, 상기 도가니의 외측에 배치되어 상기 도가니를 가열하는 가열유닛 및 상기 도가니의 상부에 배치되는 인상기를 포함하고, 상기 도가니는 외부도가니와 상기 외부 도가니 내측에 배치되는 내부도가니를 포함한다.
상기 외부도가니와 상기 내부 도가니 사이에는 충진부재가 구비될 수 있다.
상기 외부도가니는 상하방향으로 연장형성되고, 상하부가 개방되어 내부에 공간을 형성하는 제1 유닛과, 상기 제1 유닛의 하부에 배치되고 소정두께를 갖는 판 형상을 갖는 제2 유닛을 포함할 수 있다.
상기 제1 유닛과 상기 제2 유닛은 분리형으로 제작될 수 있다.
상기 외부도가니 및 상기 내부도가니는 내열성 및 열전도성을 가질 수 있다.
상기 외부도가니와 상기 내부도가니는 서로 상이한 재질로 형성되고, 상기 외부도가니는 상기 내부도가니보다 발열성이 높고, 상기 내부도가니는 상기 외부도가니보다 열전도성이 크고 저렴한 재질로 형성될 수 있다.
상기 외부 도가니의 재질은 Ir을 포함할 수 있다.
상기 내부 도가니의 재질은 W 및 Mo 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 충진부재는 열전도성을 갖고 ZrO2 및 내화물 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 단결정 성장장치는 원료가 수용되는 도가니의 구조로 인해 유도가열 효율을 증가시킬 수 있다. 즉, 외부 도가니와 내부 도가니의 이중 구조로 도가니를 제작하고, 외부 도가니에 의해 발생하는 열이 내부 도가니로 전달되어 유도가열 효율을 상승시킨다. 또한, 원료의 단결정 성장이 완료된 후, 외부 도가니에 의해 상대적으로 저가인 내부 도가니를 교체하여 사용함으로써, 도가니 제작에 소요되는 비용을 절감할 수 있다.
이처럼, 도가니의 유도가열 효율을 증가시킴으로써, 큰 직경의 사파이어 단결정 성장 설비 및 양산용 성장장치에 용이하게 이용될 수 있고, 종래에 단일 구조의 도가니에서 발생하는 낮은 유도가열 효율의 문제점을 보완할 수 있다.
도 1은 단결정 성장장치에 사용되는 종래의 도가니를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 단결정 성장장치를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 따른 도가니를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3의 도가니에 구비된 충진부재를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 변형 형태에 따른 도가니를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 단결정 성장장치를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 따른 도가니를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3의 도가니에 구비된 충진부재를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 변형 형태에 따른 도가니를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 단결정 성장장치를 나타내는 도면이다. 도 3은 본 발명의 실시 형태에 따른 도가니를 나타내는 도면이다. 여기서, 도 3의 (a)는 도가니의 사시도를 나타내고, 도 3의 (b)는 도가니의 단면도를 나타낸다. 도 4는 도 3의 도가니에 구비된 충진부재를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 단결정 성장장치(1000)는 내부공간을 갖고 상부가 개방된 도가니(100)와, 도가니(100)의 외측에 배치되어, 도가니(100)로 전류를 인가하는 가열유닛(300) 및 도가니(100)의 상부에 배치되는 인상기(200)를 포함한다. 또한, 단결정 성장장치(1000)는 도가니(100)가 배치되는 공간을 형성하는 챔버(50)와, 도가니(100)가 안착되는 하부블럭(55) 및 챔버(50) 내에서 도가니(100)를 둘러싸는 단열재(70)를 포함할 수도 있다.
챔버(50)는 상부가 일부 개방되고, 내부에 단결정 성장장치의 구성요소가 배치될 수 있는 공간을 형성한다. 챔버(50)는 다양한 형태로 형성가능하며 원통형 및 다각형으로 형성될 수 있다. 한편, 챔버(50)는 내부에 배치되는 구성요소가 외부의 환경에 노출되는 것을 억제하기 위해 구성요소들을 보호하는 역할을 할 수 있다. 이때, 챔버(50) 내측 하부에는 도가니(100)가 안착될 수 있도록 하부블럭(55)이 구비될 수도 있다.
도 3을 참조하면, 도가니(100)는 상부가 개방되고 내부에 공간을 형성하는 외부도가니(120)와, 외부도가니(120) 내측에 밀착 배치되는 내부도가니(140)를 포함한다.
외부도가니(120)는 챔버(50) 내부에서 하부블럭(55) 상에 배치되며, 상부 일측이 개구되고, 내부에 내부도가니(140)를 수용하기 위한 소정 공간이 형성된 원통형의 형상으로 제작된다. 이때, 외부도가니(120)는 가열유닛(300)으로부터 고주파 전류를 유도받아 열을 용이하게 발생시킬 수 있도록 Ir(이리듐)으로 제작되는 것이 바람직하다. 그러나, 외부도가니(120)의 제작에 사용되는 금속은 Ir에 한정되지 않고, 내부도가니(140)로 열을 용이하게 전달하고, 가열유닛(300)에 의한 유도가열이 용이한 다양한 금속이 사용 가능하다. 또한, 고온에 의한 영향에 변형이 발생하지 않는 내열성을 갖는 것은 당연하다.
내부도가니(140)는 외부도가니(120)의 내부에 밀착 배치되며, 외부도가니(120)와 동일 혹은 유사한 형태로 형성된다. 내부도가니(140)의 형태는 외부도가니(120)의 형태에 한정되지는 않으나, 외부도가니(120)로부터 발생하는 열을 용이하게 전달받을 수 있도록 외부도가니(120)와 동일 혹은 유사한 형태로 형성되는 것이 바람직하다. 이때, 내부도가니(140)는 외부도가니(120)와 동일하게 상부가 개방되고, 내부에 공간이 형성된다. 이에, 결정으로 성장시켜야 하는 단결정 원료가 내부도가니(140) 내에 수용될 수 있다. 한편, 내부도가니(140)는 W(텅스텐) 또는 Mo(몰리브덴)와 같이, 상대적으로 외부도가니(120)보다 저렴한 금속으로 구성될 수 있다. 그러나, 내부도가니(140)의 제작에 사용되는 금속은 이에 한정되지 않고, 내열성 및 열전도성을 갖는 다양한 금속이 사용 가능하다.
이처럼, 외부도가니(120) 내에 내부도가니(140)를 배치한 이중 구조의 도가니(100)를 사용하는 경우, 단결정 성장 공정이 종료된 후, 상대적으로 고가인 외부도가니(120)는 재활용하고, 단결정 원료가 수용되어 용융되었던 내부도가니(140)는 외부도가니(120)에서 분리한 후, 새로운 내부도가니(140)를 설치함으로써, 유도가열 효율의 증가와 동시에 도가니(100)의 제작비용을 감소시킬 수 있다.
전술한 도가니(100)의 이중구조에서 외부도가니(120)와 내부도가니(140) 사이에는 내부도가니(140)를 안정적으로 거치하고 열전달을 위한 충진부재(130)가 구비된다.
도 4를 참조하면, 충진부재(130)는 외부도가니(120)와 내부도가니(140)의 사이에 소정두께를 갖고 구비된다. 충진부재(130)는 외부도가니(120)와 내부도가니(140)의 열에 의한 변형의 완충 작용과 외부도가니(120) 내에서 내부도가니(140)가 안정적으로 거치되도록 하는 역할을 한다. 이때, 충진부재(130)는 외부도가니(120)에 인가된 전류에 의해 발생하는 열이 내부도가니(140)로 전달될 수 있도록 열전도성을 갖는 물체, 예컨대, ZrO2(산화지르코늄)가 사용될 수 있다. 그러나 충진부재(130)의 재질은 이에 한정되지 않고 열전도성을 갖는 ZrO2 및 내화물 중 적어도 어느 하나로 제작될 수 있다.
충진부재(130)는 외부도가니(120)와 내부도가니(140) 사이 전체에 배치될 수도 있지만, 외부도가니(120)와 내부도가니(140)의 열팽창계수 차이 및 열변형을 고려하여 하단부에만 배치하여 사용할 수도 있다.
더욱 상세하게는 도가니(200') 하단부에 배치되는 충진부재(250)는 내부도가니(140)를 안정적으로 지지하는 기능 및 외부도가니(120)에서 발생한 열을 내부도가니(140)로 용이하게 전달할 수 있는 고열전도도를 갖는 고온 재료가 적합하고, 예컨대, W, Ta, Mo, SiC 및 Si3N4 중 적어도 어느 하나가 사용될 수 있다.
또한, 도가니(100') 측면에 배치되는 충진부재(130)는 내부도가니(140)의 열에 의한 변형 완충작용 및 외부도가니(120)에서 발생하는 열을 내부 도가니로 용이하게 전달할 수 있는 고열전도도 갖는 고온 재료와 복사에 의한 열전달이 가능한 빈공간으로 형성될 수 있다. 이때, 빈공간은 예컨대, 진공 또는 불활성 분위기로 형성되며 내부도가니(140)와 외부도가니(120)의 고온반응 및 산화를 방지할 수 있다.
한편, 충진부재(130)를 외부도가니(120)와 내부도가니(140) 사이에 배치시킬 경우, 외부도가니(120)와 내부도가니(140) 사이에 공간을 형성할 수 있어 내부도가니(140)의 교체가 용이하다. 또한, 외부도가니(120)에서 발생되는 열이 내부도가니(140)로 급격하게 전달되는 것을 방지할 수 있어 도가니(100)의 수명을 증가시킬 수 있는 장점이 있다.
이처럼, 형성되는 도가니(100)는 외부도가니(120) 내에 충진부재(130)가 삽입되고, 충진부재(130) 내에 내부도가니(140)가 삽입되는 구조이다. 이에, 외부도가니(120)는 충진부재(130) 및 내부도가니(140)보다 큰 직경 및 높이를 갖는다. 한편, 외부도가니(120) 내에 삽입되는 충진부재(130)는 외부도가니(120)보다는 작은 직경 및 높이를 갖고, 내부도가니(140)보다는 큰 직경 및 높이를 갖고 형성된다.
가열유닛(300)은 도가니(100)에 유도 전기장을 공급하기 위해 도가니(100)의 측벽에서 이격되어 구비된다. 이때, 가열유닛(300)은 전류가 공급되었을 때, 유도 전기장을 발생시키는 RF코일이 사용될 수 있다. 이에, 가열유닛(300)으로부터 발생하는 전기장을 인가받아 도가니(100)는 발열하고, 도가니(100) 내에 수용된 단결정 원료를 원하는 온도로 가열하고 내부 융액 및 성장결정부가 가열될 수 있도록 한다. 한편, 가열유닛(300)은 도가니(100)의 외측에서 도가니(100)를 감싸며 상하부로 소정길이 연장된다. 즉, 원통형의 도가니(100)의 외부 전영역이 커버될 수 있도록 상하방향으로 감싼다. 이에, 도 2 및 도 3에 도시된 것처럼 단면도로는 원의 형태를 나타낼 수 있다.
전원공급기(330)는 전술한 가열유닛(300)에 연결되어 가열유닛(300)으로 고주파 전류를 공급하는 장치이다. 이때, 전원공급기(330)는 전류를 공급하는 것뿐만 아니라, 도가니(100)가 가열되어야 하는 온도에 맞춰 가열유닛(300)이 도가니(100)로 전기장을 유도할 수 있도록 전류의 공급량을 제어하는 역할도 할 수 있다.
전술한 가열유닛(300)에 의해 외부도가니(120)에 유도되는 고 주파수 유도가열에 대한 전자기장 지배방정식은 하기의 식1과 같다.
[식 1]
여기서, j는 conjugate, A는 자기폰텐셜 벡터, ω는 각 주파수, μ0는 진공투자율, 
는 전기전도도를 나타낸다. 이때, 외부도가니(120)로 사용되는 Ir 도가니의 전기전도도는 하기의 식 2와 같이 나타내어진다.
[식 2]
여기서, 
및 
은 각각 실온에서의 전기저항 및 전기저항의 온도계수를 의미하고, T 및 T0는 각각 실제 온도 및 실온을 의미한다.
또한, AC 고 주파수 전류에 의한 Ir 도가니의 유도가열 열량(Qind)은 하기의 식 3과 같이 표현되고, 이때, 식 3의 
는 RF 코일의 자기장에 의해 유도된 전기장 포텐셜을 의미한다.
[식 3]
단열재(70)는 도가니(100)의 외측에 배치되며, 도가니(100)에서 발생하는 열이 챔버(50)의 하부 및 측면으로 방출되는 것을 억제하거나 방지한다. 이에, 결정 성장 온도를 유지하고, 외부도가니(120) 내부에 밀착 배치되는 내부도가니(140)로 열이 전달되게 한다. 한편, 단열재(70)는 한 층으로 도가니(100)를 감싸는 것으로 나타나 있지만 복수의 층으로 형성되어 도가니(100)를 둘러쌀 수도 있다. 단열재(70)는 특별히 한정하지는 않으나, 열에 의한 변형이 발생하지 않도록 내열성이 우수한 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 도가니(100)의 외측 중 적어도 어느 한 지점에는 도가니(100)의 온도를 측정할 수 있는 온도감지부(미도시)가 구비될 수도 있다. 이때, 온도감지부가 배치되는 지점은 도가니(100)를 단열재(70)로 둘러싸지 않고 노출시켜, 노출된 부분을 통해 도가니(100)의 온도를 측정할 수 있다.
또한, 온도감지부가 도가니(100)의 하부에 구비되는 경우, 챔버(50) 내부 하측에 배치된 하부블럭(55)에 온도감지부와 도가니를 연결시킬 수 있는 통로를 형성한다. 이처럼, 하부블럭(55)를 이용함으로써 챔버(50) 내에 온도감지부가 배치되는 공간을 별도로 마련할 필요 없이 용이하게 배치시켜 도가니(100)의 온도를 측정할 수 있다.
인상기(200)는 도가니(100) 내에서 용융되어 성장된 결정을 육성하기 위한 장치로서, 도가니(100) 내부에 장입하여 일측이 결정과 연결되는 인상부(220)와, 인상부(220)의 타측에 연결되는 구동부(240)를 포함한다.
인상부(220)는 상하방향으로 소정길이 연장 형성되는 바의 형상으로 형성되고, 일부가 도가니 내부에 배치된다. 인상부(220)는 일단은 결정이 연결되어 인상부(220)가 원위치에서 상승함으로써 결정을 성장시킬 수 있다. 한편, 인상부(220)의 타단은 구동부(240)와 연결되어, 구동부(240)로부터 회전력을 인가받거나, 구동부(240)에 의해 인상부(220)가 상승할 수도 있다. 또한, 인상부(220)는 내부에 냉각수가 흐를 수 있도록 수냉식 재킷구조로 구성될 수도 있다. 이에, 인상부(220) 내의 냉각수를 통해 결정과의 열교환이 이루어질 수 있다.
구동부(240)는 인상부(220)가 연결되어 인상부(220)를 회전시키거나 상승시키기 위해 구비되는 장치로서, 인상부(220)에 연결된 결정이 성장시키기 위해 구비된다. 더욱 자세하게는 인상부(220)를 상하방향으로 이동시키는 장치이다. 이에, 구동부(240)로는 회전 및 높이 조절이 가능한 장치로, 예컨대, DC 모터, 스테핑 모터(stepping motor), AC 서보 모터 등의 다양한 종류의 모터가 사용될 수 있다. 그러나, 구동부(240)는 나열한 모터에 한정되지 않고, 인상부(220)를 상승시키거나 회전시킬 수 있는 다양한 장치가 적용될 수 있다.
상기에서 언급한 외부도가니(120), 내부도가니(140)는 각각에 사용되는 금속에 의해 구성되는 것이 바람직하나, 고열에 견디는 물질 및 열전달이 용이한 물질로 구성되는 것도 본 발명의 범주에 속하는 실시예라 할 수 있다.
전술한 도가니(100)는 도 5에 도시된 바와 같이 변형될 수도 있다.
도 5는 본 발명의 변형 형태에 따른 도가니를 나타내는 도면이다. 여기서, 도 5의 (a)는 변형 형태의 분리사시도를 나타내고, 도 5의 (b)는 단면도를 나타낸다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 변형 형태에 따른 도가니(100')는 충진부재(130)를 둘러싸는 외부도가니(120')의 측면과 바닥면이 서로 분리되어 제작된다.
외부도가니(120')는 상하방향으로 연장형성되고, 상하부가 개방되어 내부에 공간을 형성하는 제1 유닛(120a)과, 제1 유닛(120a)의 하부에 배치되고, 소정두께를 갖는 판 형상을 갖는 제2 유닛(120b)을 포함한다. 즉, 외부도가니(120')는 내부에 공간을 형성하는 도너츠의 모양을 갖고 형성된다. 이때, 외부도가니(120')의 중앙부(상부면 및 하부면의 중심점으로부터 소정영역)는 내부도가니(140)가 내부에 배치된 충진부재(130)가 삽탈 가능하도록 형성된다.
제1 유닛(120a)은 도 5의 (a)에 도시된 것처럼, 상하방향으로 소정길이 연장 형성되고 중앙부가 상하부로 관통된 원통형의 관의 형태로 형성된다. 이때, 제1 유닛(120a)의 중앙부에는 충진부재(130)가 삽입되어 배치된다. 제1 유닛(120a)은 원통형으로 형성되는 것으로 나타나 있으나, 도가니(100')의 모양에 따라 다양한 형태로 변형 가능하다.
제2 유닛(120b)은 전술한 제1 유닛(120a)과 함께 외부도가니(120')를 구성하는 요소로써, 소정두께를 갖고 형성되어 충진부재(130)의 바닥면에 밀착하며 배치된다. 이때, 제2 유닛(120b)은 원판형으로 형성되는 것으로 나타나 있으나, 제1 유닛(120a)과 마찬가지로 도가니(100')의 모양에 따라 다양한 형태로 변형 가능하다.
이와 같이 도가니가 형성되는 경우, 외부도가니(120'), 내부도가니(140) 및 충진부재(130)의 폭과 높이의 관계에 대해 살펴보면, 내부도가니(140)는 충진부재(130)의 내부에 배치됨으로써 내부도가니(140)의 높이(H1)와 직경(W1)은 충진부재(130)의 높이(H2)와 직경(W2)보다 작게 형성되는 것을 확인할 수 있다. 한편, 외부도가니(120')의 제1 유닛(120a)은 내부도가니(140)와 동일한 높이(H3)를 갖고 형성되고 그 폭은 내부에 충진부재(130)를 수용할 수 있어야 하기 때문에, 충진부재(130)의 직경(W2)보다 큰 직경을 갖고 형성된다. 또한, 제2 유닛(120b)은 내부도가니(140)의 직경(W1)과 동일한 직경(W3)을 갖고 형성되어 충진부재(130)의 외측에 배치되는 것을 확인할 수 있다.
이처럼, 변형 형태와 같이 외부도가니(120')를 구성하여 도가니(100')를 제작하는 경우, 충진부재(130) 및 내부도가니(140)를 둘러싸는 도가니(100')에 소모되는 제작되는 금속의 소모량을 감소시킬 수 있다. 즉, 실시 형태의 외부도가니(120) 대비 변형 형태의 외부도가니(120')는 하측 모서리 부분이 구비되지 않기 때문에 도가니(100')의 제작에 있어 소모되는 비용을 감소시킬 수 있다.
또한, 외부도가니(120')가 분리형으로 이루어 짐으로써, 외부도가니(120')를 탈부착 함으로써, 도가니(100')의 유지보수가 용이한 장점이 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 단결정 성장장치는 이중구조를 갖는 도가니를 사용함으로써 유도가열 효율을 증가시킬 수 있고, 이중구조를 구성하는 요소 중 내부도가니를 교체하도록 형성함으로써 최종적으로 공정에 소모되는 도가니의 제작비용을 감소시킬 수 있다. 즉, 외부도가니는 유도가열효율을 증가시킬 수 있는 이리듐 도가니를 사용하고, 내부도가니는 열전달이 용이한 금속을 및 상대적으로 외부도가니보다 저렴한 텅스텐 또는 몰리브덴을 사용하여 도가니를 제작한다. 이에, 공정이 완료된 후 내부도가니를 교체하면서 도가니를 사용할 수 있기 때문에 단일 구조의 도가니를 사용하였을 때보다 유도가열효율을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 장기적으로는 도가니의 제작비용도 절감할 수 있다.
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술 되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술 되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.
100, 100' : 도가니 120, 120' : 외부도가니
130 : 충진부재 140 : 내부도가니
300 : 가열유닛 330 : 전원공급기
200 : 인상기 220 : 인상부
240 : 구동부
130 : 충진부재 140 : 내부도가니
300 : 가열유닛 330 : 전원공급기
200 : 인상기 220 : 인상부
240 : 구동부
Claims (9)
- 내부공간을 갖고, 상부가 개방된 도가니;
상기 도가니의 외측에 배치되어, 상기 도가니를 가열하는 가열유닛; 및
상기 도가니의 상부에 배치되는 인상기;를 포함하고,
상기 도가니는 외부도가니와; 상기 외부 도가니 내측에 배치되는 내부도가니를 포함하고,
상기 외부도가니와 상기 내부 도가니 사이에는 열전도성을 갖고, ZrO2 및 내화물 중 적어도 어느 하나를 포함하는 열전도체인 충진부재가 구비되며,
상기 외부도가니는 상하방향으로 연장형성되고, 상하부가 개방되어 내부에 공간을 형성하는 제1 유닛과;,
상기 제1 유닛의 하부에 배치되고, 소정두께를 갖는 판 형상을 갖는 제2 유닛을 포함하는 단결정 성장장치. - 삭제
- 삭제
- 청구항 1 에 있어서,
상기 제1 유닛과 상기 제2 유닛은 분리형으로 제작되는 단결정 성장장치. - 청구항 4 에 있어서,
상기 외부도가니 및 상기 내부도가니는 내열성 및 열전도성을 갖는 단결정 성장장치. - 청구항 5 에 있어서,
상기 외부도가니와 상기 내부도가니는 서로 상이한 재질로 형성되며,
상기 외부도가니는 상기 내부도가니보다 발열성이 높고, 상기 내부도가니는 상기 외부도가니보다 열전도성이 크고 저렴한 재질로 형성되는 단결정 성장장치. - 청구항 6 에 있어서,
상기 외부 도가니의 재질은 Ir을 포함하는 단결정 성장장치. - 청구항 6 에 있어서,
상기 내부 도가니의 재질은 W 및 Mo 중 적어도 어느 하나를 포함하는 단결정 성장장치. - 삭제
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020130010340A KR101333790B1 (ko) | 2013-01-30 | 2013-01-30 | 단결정 성장장치 |
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| KR101333790B1 true KR101333790B1 (ko) | 2013-11-29 |
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| KR (1) | KR101333790B1 (ko) |
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|---|---|---|---|---|
| US20210381123A1 (en) * | 2020-06-05 | 2021-12-09 | Meishan Boya Advanced Materials Co., Ltd. | Systems for preparing crystals |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008007353A (ja) * | 2006-06-28 | 2008-01-17 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | サファイア単結晶育成装置およびそれを用いた育成方法 |
-
2013
- 2013-01-30 KR KR1020130010340A patent/KR101333790B1/ko not_active IP Right Cessation
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