KR101756684B1

KR101756684B1 - 단결정 제조장치 및 단결정 제조방법

Info

Publication number: KR101756684B1
Application number: KR1020137020713A
Authority: KR
Inventors: 아츠시 이와사키; 스스무 소노카와; 시노부 타케야스
Original assignee: 신에쯔 한도타이 가부시키가이샤
Priority date: 2011-02-07
Filing date: 2012-01-05
Publication date: 2017-07-11
Also published as: DE112012000360T5; KR20140020862A; CN103370451B; DE112012000360B4; JP2012162421A; CN103370451A; JP5630301B2; WO2012108116A1; US9422635B2; US20130276693A1

Abstract

본 발명은, 원료 용융액을 유지하기 위한 도가니와, 상기 도가니를 지지하고, 승강 가능한 받침대와, 상기 받침대를 통해 상기 도가니를 회전시키기 위한 도가니 회전축과, 상기 도가니의 하향에 배치되며, 상기 받침대를 둘러싸도록 센터 슬리브가 설치된 누출 열수 받이를 구비하는 CZ법에 의한 단결정 제조장치로서, 상기 받침대의 외주부에, 상기 도가니로부터 누출되는 상기 원료 용융액이 적하되는 것을 방지하기 위한 그루브가 2개 이상 설치된 것임을 특징으로 하는 단결정 제조장치이다. 이를 통해, 불의의 사고 등으로 도가니의 원료 용융액이 도가니 외부에 유출하고, 받침대를 따라 흘러 경우에도, 받침대 하향의 금속부를 용융이 도달할 것을 확실하게 방지하고, 장치 손상이나 사고의 발생을 미연에 억제할 수 있는 단결정 제조장치 및 단결정 제조방법이 제공된다.

Description

단결정 제조장치 및 단결정 제조방법{SINGLE CRYSTAL PRODUCTION APPARATUS AND SINGLE CRYSTAL PRODUCTION METHOD}

본 발명은, CZ법(초크랄스키법)에 의한 단결정 제조장치에 있어서, 도가니로부터 원료 용융액이 누출되며, 받침대(pedestal)에 따라 용융액이 흘러 떨어질 때, 도가니 회전축 등의 금속부에 용융액이 도달하는 것을 억제할 수 있는 단결정 제조장치 및 단결정 제조방법에 관한 것이다.

먼저, CZ법에 의한 단결정의 제조방법에 대해 설명한다. 도 3은 종래의 단결정 제조장치의 개략적 단면도를 보여준다.

도 3에 제시된 단결정 제조장치(101)는, 단결정의 원료인 원료 용융액(104)을 수용하는 도가니(102)가 배치되는 메인 챔버(109a)와, 메인 챔버(109a)에 연접하여 원료 용융액(104)으로부터 인상(引上)된 단결정(105)을 보유하고 취출(取出)하기 위한 풀 챔버(109b)를 구비한다.

메인 챔버(109a)의 내부 중심 부근에, 원료 용융액(104)을 수용한 도가니(102)가 배치되고, 상기 도가니(102)의 주위에 구비된 가열 히터(103)를 발열시키는 것으로 원료를 융해하고, 고온의 원료 용융액(104)으로서 보유(保持)하고 있다. 또한, 가열 히터(103)의 외주에는, 가열 히터에 의한 열을 밖으로 놓치지 않도록 함과 동시에 메인 챔버(109a)를 보호하기 위해 보온통(107)이 설치되어 있다.

인상축(106)에 의해 인상되고 성장하는 단결정(105)의 종결정(108)이 실리콘 단결정인 경우는, 원료 용융액(104)을 직접 보유하는 도가니는 석영 도가니(102a)이며, 이 석영 도가니(102a)는 고온에서 연화하고, 또한, 붕괴되기 쉽기 때문에 석영 도가니(102a)의 외측은 흑연 도가니(102b)에서 지지되고 있다.

그리고, CZ법에 의한 단결정의 육성에서는, 도가니(102)와 종결정(108)을 서로 반대 방향으로 회전시키면서 결정을 성장시키는 것이기 때문에, 이 흑연 도가니(102b)의 하단에는, 도가니(102)를 지지하기 위한 받침대(110) 및 상기 받침대(110)를 통해 도가니(102)를 회전시키기 위한 도가니 회전축(111)이 설치되어 있다.

이러한 장치를 이용하여 단결정을 제조할 때, 도가니 내에 보유되어 있는 고온의 원료 용융액이 불의의 사고 등에 의해 도가니 외부에 유출되고, 통상의 받침대의 아래쪽에 배치되고, 금속 표면이 노출되어 있는 도가니 회전축이나 도가니 구동 장치, 냉각수 배관 등(이하, 금속부라고도 하는 경우도 있음)을 침식하고, 저하시키는 문제가 있었다. 특히, 냉각수 배관이 침식된 경우에, 장치에 손상이 발생하고, 사고로 이어질 위험성도 있었다.

따라서, 종래로부터, 원료 용융액을 보유하는 도가니가 파손되어, 용융액이 노 내에 누출된 경우에 대비하여, 다양한 열수 누출(湯漏) 방지 구조가 제조장치에 베풀어지고 있다.

예를 들면, 원료 용융액(104)을 수용하는 도가니(102)로부터 하향 부위에, 열수 절단(湯切) 그루브(溝, groove), 핀 및 플랜지 등의 열수 절단 수단(도시하지 않음)을 설치함과 동시에, 메인 챔버(109a) 저부에, 센터 슬리브(112)가 설치되어 있는 흑연제의 누출 열수 받이(113)를 설치하고 있다(특허문헌 1). 이와 같은 구조로 하는 것으로, 도가니에 균열이 생기고, 균열로부터 용융액이 유출되는 것도 열수 절단 수단으로 메인 챔버(109a) 저부의 누출 열수 받이(113)에 용융액을 낙하시키고, 용융액이 누출 열수 받이(113)에 수용되고, 받침대 하향의 금속부가 고온의 용융액에 침식되지 않는 것으로 하고 있다.

또한, 받침대(110)의 축이 접동(摺動) 가능하게 관통하는 접시(도시하지 않음)를 받침대(110)의 임의의 높이에 설치되고, 이 접시에 도가니(102)로부터 누출된 용융액을 수용하는 구조로 되어 있다(특허문헌 2).

특공평 6-43276 호 공보 실용신안 등록 제 2504550 호 공보

그러나, 최근 직경 300mm 이상의 대구경 단결정을 육성하게 되면, 필연적으로 도가니 내에 다량으로 원료 용융액을 충전하게 되고, 도가니에 균열이 생겼을 경우에 누출 용융액의 양도 증가하고 있다. 따라서, 특허문헌 1의 열수 누출 방지 구조의 열수 절단 수단을 넘어 용융액이 유출되어, 받침대까지 도달해 버리는 것이 증가하고, 용융액이 받침대에 따라, 센터 슬리브와 받침대와의 사이의 간극를 통해서, 받침대 하향의 금속까지 도달할 수 있었다.

또한, 특허문헌 2의 단결정 제조장치에서는, 받침대에 접시가 설치되어 있지만, 접시에 대해 받침대가 접동 가능하므로, 받침대와 접시의 간극로부터, 전술된 바와 유사하게 용융액이 받침대에 따라 흘러 떨어지고, 받침대 하향의 금속부까지 도달할 수 있었다.

본 발명은, 전술된 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 불의의 사고 등으로 도가니 내의 원료 용융액이 도가니 외부에 유출하고, 받침대를 따라 흘러 떨어지는 경우에도, 받침대 하향의 금속부에 용융액이 도달할 것을 확실하게 방지하고, 장비의 손상이나 사고의 발생을 미연에 방지할 수 있는 단결정 제조장치 및 단결정 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는, 원료 용융액을 보유하기 위한 도가니와, 상기 도가니를 지지하고, 승강 가능한 받침대와, 상기 받침대를 통해 상기 도가니를 회전시키기 위한 도가니 회전축과, 상기 도가니의 하향에 배치되며, 상기 받침대를 둘러싸도록 센터 슬리브가 설치된 누출 열수 받이를 구비하는 CZ법에 의한 단결정 제조장치로서, 상기 받침대의 외주부에, 상기 도가니로부터 누출된 상기 원료 용융액이 적하되는 것을 방지하기 위한 그루브가 2개 이상 설치된 것임을 특징으로 하는 단결정 제조장치를 제공한다.

이러한 그루브가 설치된 단결정 제조장치이면, 도가니에 균열이 생겨 도가니 외부로 누출된 원료 용융액이 받침대에 따라 흘러 떨어지는 때에, 받침대 외주부에 설치된 그루브를 따라, 시간이 지나감에 흘러가는 것으로, 받침대로부터 하향의 다른 부위로 타고 흐르기 전에, 대부분의 누출된 용융액이 응고한다. 이에 따라 받침대 하향의 금속부, 특히는 도가니 회전축나 냉각수 배관 등이 고온의 원료 용융액에 의해 침식되는 것을 억제할 수 있으며, 이로 인해 장비의 손상이나 사고의 발생을 방지할 수 있다.

또한, 받침대에 2개 이상의 그루브를 설치하는 매우 간단한 구성이기 때문에, 용이하고 낮은 비용으로 본 발명의 효과를 얻을 수 있다.

또한 이때, 상기 받침대의 그루브는, 상기 받침대의 연직 방향의 전장의 15 % ~ 100 %의 범위에 설치되는 것이 바람직하다.

이러한 범위에 그루브가 형성되어 있으면 충분히 본 발명의 효과를 얻을 수 있다.

또한 이때, 상기 센터 슬리브의 내주부에 2개 이상의 그루브를 설치할 수 있다.

이렇게 하면, 받침대 외주부에 따라 흐르는 원료 용융액이 센터 슬리브 측에 타고 흐른 경우에도, 받침대의 경우와 유사하게, 받침대 하향의 금속부에 도달하기 전에 상기 누출한 원료 용융액을 센터 슬리브 측에서도 응고되게 할 수 있다.

또한, 받침대의 경우와 유사하게 여기에서도 아주 간단한 구성이기 때문에, 용이하고 낮은 비용으로 본 발명의 더 우수한 효과를 얻을 수 있다.

또한 이때, 상기 센터 슬리브의 그루브는, 상기 센터 슬리브의 연직 방향의 전장의 50 % ~ 100 %의 범위에 설치되는 것이 바람직하다.

이러한 범위에 그루브가 형성되어 있으면, 충분히 본 발명의 효과를 얻을 수 있다.

또한 이때, 상기 받침대 및/또는 센터 슬리브의 그루브는, 깊이가 2 mm 이상 10 mm 이하이고, 폭이 5 mm 이상 20 mm 이하이며, 그루브 사이의 간격이 5 mm 이상 20 mm 이하인 것이 바람직하다.

이러한 그루브이면, 받침대 및/또는 센터 슬리브의 강도에 영향을 주지 않고, 누출된 원료 용융액을 보다 효과적으로 그루브 내에 체류시킬 수 있다.

또한 이때, 상기 받침대 및/또는 센터 슬리브의 그루브는, 누출한 원료 용융액의 일부를 모으기 위한 저류부를 갖는 것이 바람직하다.

이러한 그루브이면, 누출된 원료 용융액을 보다 효과적으로 그루브 내에 체류시킬 수 있고, 받침대 하향의 금속부에 도달하기 전에 확실하게 응고시킬 수 있다.

또한 이때, 상기 받침대와 상기 센터 슬리브와의 간극은 2 mm 이상 5 mm 이하인 것이 바람직하다.

이렇게 하면, 받침대와 센터 슬리브와의 간극에 산화물 등이 퇴적하지 않고, 받침대의 상하 움직임에 지장을 초래하지 않는다. 또한, 도가니로부터 누출된 원료 용융액이 늘어져 떨어지고(垂落), 받침대에 따라 흘러 떨어질 때, 받침대 및 센터 슬리브 사이로 원료 용융액의 흐름을 중지시키고, 응고시킴으로써 직접 도가니 회전축에 도달할 수도 억제할 수 있기 때문에, 보다 안전하고 확실하게 단결정을 제조할 수 있다.

또한, 본 발명에서는, 챔버 내에서, 도가니 내의 원료 용융액을 가열 히터로 가열하면서, 원료 용융액으로부터 단결정을 인상시켜 제조하는 CZ법에 의한 단결정 제조방법으로서, 본 발명의 단결정 제조장치를 이용하여 단결정을 제조하는 것을 특징으로 하는 단결정 제조방법을 제공한다.

이러한 단결정 제조방법이면, 받침대 하향의 금속부가 도가니로부터 누출된 고온의 원료 용융액에 의해 침식되는 것이나, 심지어는 장비의 손상이나 사고의 발생을 방지할 수 있기 때문에, 안전하게 제조장치의 금속부의 열화를 억제하면서 단결정을 제조할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 도가니에 균열이 생겨 도가니 외부로 누출된 원료 용융액이 받침대에 따라 흘러 떨어지는 때, 시간이 지나감에 떨어지게 함으로써 상기 누출한 원료 용융액을 응고시킬 수 있다. 따라서, 받침대 하향의 금속부, 특히는 도가니 회전축이나 냉각수 배관이 고온의 원료 용융액에 의해 침식되는 것을 억제할 수 있으며, 이를 통해 장비의 손상이나 사고의 발생을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 단결정 제조장치의 개략적 단면도의 일례를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 그루브의 개략적 단면도의 일례를 나타낸 도면이다.
도 3은 종래의 단결정 제조장치의 개략적 단면도의 일례를 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대하여, 실리콘 단결정의 제조를 예로 들어 도면을 참조하여 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.

먼저, 도 1에 본 발명의 단결정 제조장치의 개략적 단면도의 일례를 보여준다. 본 발명의 단결정 제조장치(1)는, 중공 원통형의 챔버로 외관을 구성하고, 이 챔버는 하부 원통을 이루는 메인 챔버(9a)와, 메인 챔버(9a)에 연접 고정된 상부 원통을 이루는 풀 챔버(9b)로 구성된다.

그 중심부에는 도가니(2)가 배치되어, 이 도가니는 이중 구조이며, 석영 도가니(2a)와, 그 석영 도가니(2a)의 외측을 보유할 수 있도록 적합하게 된 흑연 도가니(2b)로 구성되어 있다.

이중 구조로 이루어진 도가니(2)의 외측에는 가열 히터(3)가 배치되고, 가열 히터(3)의 외측 주변에는 보온통(7)이 동심원상으로 배치된다.

그리고, 상기 도가니(2) 내에 투입된 소정 중량의 실리콘 원료가 용해되고, 원료 용융액(4)이 형성된다. 형성된 원료 용융액(4)의 표면에 종결정(8)을 침지시키고, 인상축(6)을 상향으로 인상시켜 종결정(8)의 하단면에 실리콘 단결정(5)을 성장시킨다.

또한, 도가니(2)의 하향으로 도가니(2)를 지지하기 위한 받침대(10) 및 도가니(2)를 회전시키기 위한 도가니 회전축(11)이 설치된다.

또한, 메인 챔버(9a)의 저부에는, 도가니(2)로부터 불의의 사고 등에 의해 누출된 원료 용융액(4)을 수용하기 위한 누출 열수 받이(13)가 설치된다. 또한, 누출 열수 받이(13)에는, 받침대(10)를 둘러싸도록 센터 슬리브(12)가 설치된다. 이때, 받침대(10), 센터 슬리브(12) 및 누출 열수 받이(13)의 재질을 등방성 흑연 재료로 하면, 원료 용융액(4)과 접촉하여도 변형하기 어려운 것으로 할 수 있다.

여기서, 받침대(10)와 센터 슬리브(12)는, 그 간극이 2 mm 이상 5 mm 이하가 되도록 배치된다. 간극의 폭이 이 범위에 있으며, 산화물 등이 이 간극에 퇴적되고, 도가니(2)의 상하 움직임에 지장을 초래하게 되는 것은 아니며, 또한 도가니(2)로부터 누출된 원료 용융액(4)이, 직접 도가니 회전축(11) 등의 금속부에 도달해 버리는 것을 억제할 수 있기 때문에 바람직하다.

여기서, 받침대(10)의 외주부에는, 받침대(10)의 연직 방향의 전장의 15 % ~ 100 %의 범위에, 그루브(14a)가 2 이상 설치된다. 또한, 센터 슬리브(12)의 내주부에도 유사하게, 센터 슬리브(12)의 연직 방향의 전장의 50 % ~ 100 % 범위에, 그루브(14b)가 2 이상 설치되는 것이 바람직하다.

이 받침대 및 센터 슬리브의 그루브(14)는, 도가니(2)로부터 불의의 사고 등에 의해 누출된 원료 용융액(4)이, 받침대(10)의 외주부 또는 센터 슬리브(12)의 내주부에 따라 적하되는 것을 억제한다.

이때, 그루브(14)는 깊이를 2mm 이상 10mm 이하, 폭을 5 mm 이상 20 mm 이하, 그루브 사이의 간격을 5 mm 이상 20 mm 이하로 하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 이에 한정되는 것은 아니지만, 도 2(a)에 제시된 바와 같이, 깊이를 2.5 mm, 폭을 5 mm, 간격을 5 mm로 할 수 있다. 또한, 도 2(b)에 제시된 바와 같이, 깊이를 5 mm, 폭을 10 mm, 간격을 10 mm로 할 수 있다.

또한, 그루브(14)의 형상으로는, 예를 들어 도 2(c)에 제시된 바와 같이 등변 사다리꼴 형상이나, 도 2(d)에 제시된 바와 같이 반타원형이 될 수 있지만, 바람직하게는 도 2(a) 또는 도 2(b)에 제시된 바와 같이 사다리꼴, 더욱 바람직하게는 도 2(e)에 제시된 바와 같이, 돌출부(16)를 형성함으로써, 저류부(15)가 형성된 형상으로 할 수 있다.

도 2(a) 또는 도 2(b)에 제시된 바와 같이, 위쪽이 45 ° 이하의 각도로 경사진 사다리꼴 모양의 그루브(14)이면, 원료 용융액(4)이 그루브(14)에 들어가기 쉬워, 그루브(14)에 들어간 후에 감속하기 쉽기 때문에 바람직하다.

또한, 저류부(15)를 구비한 형상으로 함으로써, 도가니(2)로부터 누출된 원료 용융액(4)을 그루브(14) 내의 저류부(15)에 효율적으로 체류할 수 있고, 누출된 원료 용융액(4)이 도가니 회전축(11) 등의 금속부에 도달하기 전에 더 확실하게 응고시킬 수 있다.

또한, 그루브(14)의 배치 방법으로는, 예를 들어 일정한 간격으로 배치하거나, 또는 나선형으로 배치하는 것이 바람직하지만, 이에 국한되지 않고, 일정하지 않은 간격으로 배치하여도 본 발명의 효과를 얻을 수 있다. 또한, 그루브(14)를, 받침대(10) 또는 센터 슬리브(12), 상대적으로 하부에 설치하면, 도가니(2) 부근의 고온부로부터 비교적 떨어진 위치가 되기 때문에, 누출된 용융액이 차가워지기 쉽고, 응고되기 쉬우므로 바람직하다.

여기서, 본 발명의 단결정 제조방법에서는, 이러한 장치를 이용하여 이하와 같이 하여 단결정 제조가 실시된다. 물론, 본 발명은 이하에 설명하는 제조방법에 한정되는 것은 아니다.

먼저, 도 1에 제시된 바와 같은 단결정 제조장치에 있어서, 도가니(2)에 의해 보유되는 원료 용융액(4)에 종결정(8)을 침지한다. 이후, 인상축(6)에서 종결정(8)을 회전시키면서 인상시킨다. 그때, 가열 히터(3)로 가열하고, 도가니 회전축(11)에 의해 도가니(2)을 종결정(8)과 반대 방향으로 회전시켜, 단결정(5)을 제조한다.

그때, 도가니(2)를 지지하기 위한 받침대(10), 및 도가니(2)로부터 누출된 원료 용융액(4)을 수용하기 위한 누출 열수 받이(13)에 배치된 센터 슬리브(12)에는, 깊이가 2 mm 이상 10mm 이하, 폭이 5 mm 이상 20 mm 이하, 그루브 사이의 간격이 5 mm 이상 20 mm 이하이고, 도 2(e)에 제시된 바와 같이 저류부(15)가 형성된 그루브(14)가, 일정하지 않은 간격 또는 나선형이 되도록 배치된다.

이때, 그루브(14)는 받침대(10)의 하단이며, 연직 방향의 전장의 15 % ~ 100 %의 범위, 또한 센터 슬리브의 연직 방향의 50 % ~ 100 % 범위에 배치된다. 또한, 받침대(10)와 센터 슬리브(12)는, 그 간극을 2 mm 이상 5 mm 이하로 각각 배치된다.

이러한 그루브(14)가 받침대(10)와 센터 슬리브(12)에 형성되어 있기 때문에, 단결정을 제조하는 과정에서, 불의의 사고 등에 의해 도가니(2)로부터 원료 용융액(4)이 누출해도, 받침대(10) 또는 센터 슬리브(12)의 그루브(14)에 따라 시간이 지나감에 흘러 간다.

이 때문에, 누출된 원료 용융액(4)은, 받침대(10) 하향의 금속부에 도달하기 전에 응고하므로, 이 금속부를 침식하고, 열화시키지 않고, 장비의 손상이나 사고의 발생을 미연에 방지할 수 있다.

실시예

이하, 실시예 및 비교예를 제시하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.

(실시예)

도 1에 제시하는 본 발명의 단결정 제조장치에 있어서, 받침대 및 센터 슬리브에, 도 2(b)에 제시된 바와 같이 깊이를 5 mm, 폭을 10 mm, 그루브 사이의 간격을 10 mm로 한 그루브를, 도 2(e)에 제시된 바와 같이 저류부가 형성된 형상으로 하고, 일정한 간격으로 배치하였다. 그루브를 배치한 범위는, 받침대 하단이며, 연직 방향의 전장의 50 % 범위, 또한 센터 슬리브의 연직 방향의 전장 전체의 범위로 하였다. 이때, 직경 800 mm의 석영 도가니에 150 kg의 실리콘 다결정 원료를 충전하고, 직경 300 mm의 단결정을 제조하였다. 성장이 종료된 단결정을 취출하고, 실리콘 다결정 원료를 충전하였는데, 충전 종료와 동시에 열수 누출이 발생한 배치에서, 안전을 확보하기 위해, 즉시 절전하였다. 방냉 후에 챔버를 개방하여, 노 내를 검토한 결과, 도가니로부터 누출된 용융액의 일부가 받침대에 도달하였지만, 받침대의 그루브가 형성된 범위의 1/3 정도의 위치에 원료 용융액이 응고하여 중지하게 되고, 도가니 회전축에는 도달하지 않았다.

(비교예)

도 3에 제시하는 종래의 단결정 제조장치에 있어서, 받침대 및 센터 슬리브에 그루브를 전혀 설치하지 않는 것을 제외하고는 실시예와 유사하게 단결정을 제조하였다. 성장이 종료된 단결정을 취출하고, 실리콘 다결정 원료를 충전하였는데, 충전 종료와 동시에 열수 누출이 발생한 배치에서, 안전을 확보하기 위해, 즉시 절전하였다. 방냉 후에 챔버를 개방하여, 노 내를 검토한 결과, 도가니로부터 누출된 용융액의 일부가 받침대에 도달하고, 받침대를 따라 도가니 회전축으로 향해 흘러 떨어졌다.

상기 결과, 비교예에서는, 누출된 원료 용융액의 일부가 도가니 회전축에 도달하게 되고, 도가니 회전축의 표면이 손상되었습니다. 도가니로부터 누출된 원료 용융액의 양이 10 kg 정도로 적었기 때문에, 도가니 회전축에 도달한 용융액의 양은 30 g 정도밖에 없고, 도가니 회전축의 손상도 표면이 탄 정도로 끝났다.

하지만, 도가니로부터 누출된 용융액의 양이 10 kg보다 수 배 많은 경우를 상정하면, 도가니 회전축에 도달하는 용융액의 양도 수 배가 되는 것으로 생각되며, 장비의 손상이나 사고가 발생할 가능성도 고려되었다.

실시예에서는, 도가니로부터 누출된 원료 용융액의 양은, 상기 비교예보다 많고, 50kg 근접하고, 받침대에 따른 용융액의 양도 비교예의 5배 근접한 것이었지만, 그루브에 따라 원료 용융액이 받침대 또는 센터 슬리브의 사방으로 확대되고, 각 그루브 부분에 용융액이 조금씩 체류하여 응고되고, 그루브가 형성된 범위의 약 1/3 정도까지 도달할 때 따라 흘러진 원료 용융액의 전량이 응고하였다.

이상의 검증 결과, 본 발명의 단결정 제조장치이면, 원료 용융액의 전량이 누출하였을 경우를 상정하여도, 도가니 회전축이나 기타 금속부를 용융액이 도달하는 것은 거의 없다고 고려되었다.

또한, 본 발명은, 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 상기 실시형태는 예시적이며, 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 가지며, 동일한 작용 효과를 나타내는 것은, 어떠한 것이라도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

Claims

원료 용융액을 유지하기 위한 도가니와, 상기 도가니를 지지하며, 승강 가능한 받침대(pedestal)와, 상기 받침대를 통해 상기 도가니를 회전시키기 위한 도가니 회전축과, 상기 도가니의 하부에 배치되며, 상기 받침대를 둘러싸도록 센터 슬리브(center sleeve)가 설치된 누출 열수 받이(湯漏受)를 구비하는 CZ법(초크랄스키법)에 의한 단결정 제조장치로서,
상기 받침대의 외주부에, 상기 도가니로부터 누출되는 상기 원료 용융액이 적하되는 것을 억제하기 위한 그루브(溝, groove)가 2개 이상 설치된 것이고, 상기 센터 슬리브의 내주부에 2개 이상의 그루브가 설치된 것임을 특징으로 하는 단결정 제조장치.
제1항에 있어서,
상기 받침대의 그루브는, 상기 받침대의 연직 방향의 전장의 15 % ~ 100 %의 범위에 설치되는 것을 특징으로 하는 단결정 제조장치.
제1항에 있어서,
상기 센터 슬리브의 그루브는, 상기 센터 슬리브의 연직 방향의 전장의 50 % ~ 100 %의 범위에 설치되는 것을 특징으로 하는 단결정 제조장치.
제2항에 있어서,
상기 센터 슬리브의 그루브는, 상기 센터 슬리브의 연직 방향의 전장의 50 % ~ 100 %의 범위에 설치되는 것을 특징으로 하는 단결정 제조장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 받침대 및/또는 센터 슬리브의 그루브는, 깊이가 2 mm 이상 10 mm 이하이고, 폭이 5 mm 이상 20 mm 이하이며, 그루브 사이의 간격이 5 mm 이상 20 mm 이하인 것을 특징으로 하는 단결정 제조장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 받침대 및/또는 센터 슬리브의 그루브는, 누출한 원료 용융액의 일부를 모으기 위한 저류부(貯留部)를 갖는 것임을 특징으로 하는 단결정 제조장치.
제5항에 있어서,
상기 받침대 및/또는 센터 슬리브의 그루브는, 누출한 원료 용융액의 일부를 모으기 위한 저류부(貯留部)를 갖는 것임을 특징으로 하는 단결정 제조장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 받침대와 상기 센터 슬리브와의 간극이 2 mm 이상 5 mm 이하인 것을 특징으로 하는 단결정 제조장치.
제5항에 있어서,
상기 받침대와 상기 센터 슬리브와의 간극이 2 mm 이상 5 mm 이하인 것을 특징으로 하는 단결정 제조장치.
제6항에 있어서,
상기 받침대와 상기 센터 슬리브와의 간극이 2 mm 이상 5 mm 이하인 것을 특징으로 하는 단결정 제조장치.
제7항에 있어서,
상기 받침대와 상기 센터 슬리브와의 간극이 2 mm 이상 5 mm 이하인 것을 특징으로 하는 단결정 제조장치.
챔버 내에서, 도가니 내의 원료 용융액을 가열 히터로 가열하면서, 원료 용융액으로부터 단결정을 인상시켜 제조하는 CZ법에 의한 단결정 제조방법으로서,
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 단결정 제조장치를 이용하여 단결정을 제조하는 것을 특징으로 하는 단결정 제조방법.
챔버 내에서, 도가니 내의 원료 용융액을 가열 히터로 가열하면서, 원료 용융액으로부터 단결정을 인상시켜 제조하는 CZ법에 의한 단결정 제조방법으로서,
제11항에 기재된 단결정 제조장치를 이용하여 단결정을 제조하는 것을 특징으로 하는 단결정 제조방법.
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