KR102166452B1 - Apparatus of solution growth for single crystal and method of solution growth for single crystal - Google Patents

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Abstract

본 발명은 단결정 용액성장 장치 및 단결정 용액성장 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 단결정 원료의 용융액을 균일한 온도로 유지하는 단결정 용액성장 장치 및 단결정 용액성장 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 단결정 용액성장 장치는 상측에 개구부를 가지며, 단결정 원료를 수용하는 도가니; 상기 도가니의 둘레에 제공되는 유도 코일을 포함하며, 상기 도가니를 가열하여 상기 단결정 원료를 용융시키는 유도 가열부; 및 상기 개구부를 통해 상하방향으로 이동 가능하게 제공되며, 하단에 종자결정이 부착되는 시드 샤프트;를 포함하고, 상기 도가니는, 바닥면을 형성하는 바닥부; 상기 바닥부에 연결되는 하측 벽체부; 및 상기 하측 벽체부와 상이한 두께를 가지며, 상기 하측 벽체부와 연결되는 상측 벽체부를 포함할 수 있다.The present invention relates to a single crystal solution growing apparatus and a single crystal solution growing method, and more particularly, to a single crystal solution growing apparatus and a single crystal solution growing method for maintaining a melt of a single crystal raw material at a uniform temperature.
A single crystal solution growing apparatus according to an embodiment of the present invention includes a crucible having an opening at an upper side and receiving a single crystal raw material; An induction heating unit including an induction coil provided around the crucible and heating the crucible to melt the single crystal raw material; And a seed shaft that is provided to be movable in a vertical direction through the opening and to which a seed crystal is attached to a lower end, wherein the crucible includes a bottom portion forming a bottom surface; A lower wall portion connected to the bottom portion; And an upper wall portion having a different thickness from the lower wall portion and connected to the lower wall portion.

Description

단결정 용액성장 장치 및 단결정 용액성장 방법{Apparatus of solution growth for single crystal and method of solution growth for single crystal}Apparatus of solution growth for single crystal and method of solution growth for single crystal}

본 발명은 단결정 용액성장 장치 및 단결정 용액성장 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 단결정 원료의 용융액을 균일한 온도로 유지하는 단결정 용액성장 장치 및 단결정 용액성장 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a single crystal solution growing apparatus and a single crystal solution growing method, and more particularly, to a single crystal solution growing apparatus and a single crystal solution growing method for maintaining a melt of a single crystal raw material at a uniform temperature.

일반적으로 반도체 등의 전자부품 소재로 사용되는 웨이퍼용 잉곳을 제조하기 위해서는 단결정을 잉곳 형태로 성장시킨다. 단결정 성장은 용액성장법으로 진행될 수 있으며, 도가니 내에 단결정 원료(예를 들어, SiC)를 장입하고 도가니를 가열하여 이를 용융시킨 후, 단결정 원료의 용융액에 종자결정(Seed Crystal)을 접촉시키고 단결정 원료의 용융액 계면에서 결정화가 일어나도록 하여 종자결정을 회전과 함께 서서히 인상시킴으로써, 종자결정 아래쪽으로 단결정을 성장시킬 수 있다.In general, in order to manufacture an ingot for a wafer used as a material for electronic components such as semiconductors, a single crystal is grown in an ingot shape. Single crystal growth can be carried out by the solution growth method, and after charging the single crystal raw material (for example, SiC) into the crucible and heating the crucible to melt it, the seed crystal is brought into contact with the melt of the single crystal raw material, and the single crystal raw material A single crystal can be grown under the seed crystal by gradually raising the seed crystal with rotation by allowing crystallization to occur at the interface of the melt.

단결정 용액성장 시, 공기 중으로 노출되는 단결정 원료의 용융액의 표면을 최대한 고온 상태로 유지하는 것은 고품질의 단결정 성장을 위해서 중요한 인자 중 하나이며, 단결정 원료의 용융액의 표면 온도가 낮아지게 되면, 단결정 원료의 용융액의 표면에 원료 파티클(예를 들어, SiC 파티클) 또는 부유물이 발생하게 되고, 이러한 원료 파티클 또는 부유물이 종자결정 주위에 생성되어 고품질의 단결정 성장을 방해하게 된다.During single crystal solution growth, maintaining the surface of the melt of single crystal raw material exposed to the air as high as possible is one of the important factors for high-quality single crystal growth. When the surface temperature of the melt of single crystal raw material decreases, the Raw material particles (for example, SiC particles) or suspended solids are generated on the surface of the melt, and such raw material particles or suspended solids are generated around the seed crystal, thereby hindering the growth of high-quality single crystals.

특히, 단결정 구경 확대에 중요한 요소인 메니스커스(meniscus)를 형성하여 용액 성장을 진행하는 경우, 메니스커스 측면(meniscus bridge)은 상대적으로 단결정 원료의 용융액 상에서 가장 저온 상태에 놓여질 수 있으며, 이러한 영역에서부터 발생하는 원료 파티클 또는 부유물이 성장 중인 단결정을 잠식하여 최종 단결정(또는 잉곳)의 품질을 저하시키는 요인으로 작용한다.In particular, in the case of solution growth by forming a meniscus, which is an important factor in expanding the single crystal diameter, the meniscus bridge may be placed at the lowest temperature in the molten liquid of the single crystal raw material. Raw material particles or suspended solids generated from the region act as a factor that deteriorates the quality of the final single crystal (or ingot) by encroaching on the growing single crystal.

이에, 전반적으로 단결정 원료의 용융액을 균일한 온도로 유지하는 기술이 필요하다.Accordingly, there is a need for a technique of maintaining the melt of a single crystal raw material at a uniform temperature overall.

한국등록특허공보 제10-1532265호Korean Registered Patent Publication No. 10-1532265

본 발명은 단결정 원료의 용융액의 표면 온도를 상승시켜 단결정 원료의 용융액을 균일한 온도로 유지하는 단결정 용액성장 장치 및 단결정 용액성장 방법을 제공한다.The present invention provides a single crystal solution growing apparatus and a single crystal solution growing method for maintaining the melt of a single crystal raw material at a uniform temperature by increasing the surface temperature of the melt of the single crystal raw material.

본 발명의 일실시예에 따른 단결정 용액성장 장치는 상측에 개구부를 가지며, 단결정 원료를 수용하는 도가니; 상기 도가니의 둘레에 제공되는 유도 코일을 포함하며, 상기 도가니를 가열하여 상기 단결정 원료를 용융시키는 유도 가열부; 및 상기 개구부를 통해 상하방향으로 이동 가능하게 제공되며, 하단에 종자결정이 부착되는 시드 샤프트;를 포함하고, 상기 도가니는, 바닥면을 형성하는 바닥부; 상기 바닥부에 연결되는 하측 벽체부; 및 상기 하측 벽체부와 상이한 두께를 가지며, 상기 하측 벽체부와 연결되는 상측 벽체부를 포함할 수 있다.A single crystal solution growing apparatus according to an embodiment of the present invention includes a crucible having an opening at an upper side and receiving a single crystal raw material; An induction heating unit including an induction coil provided around the crucible and heating the crucible to melt the single crystal raw material; And a seed shaft that is provided to be movable in a vertical direction through the opening and to which a seed crystal is attached to a lower end, wherein the crucible includes a bottom portion forming a bottom surface; A lower wall portion connected to the bottom portion; And an upper wall portion having a different thickness from the lower wall portion and connected to the lower wall portion.

상기 상측 벽체부의 두께는 상기 하측 벽체부의 두께보다 얇을 수 있다.The thickness of the upper wall portion may be thinner than the thickness of the lower wall portion.

상기 상측 벽체부의 중심면은 상기 하측 벽체부의 중심면보다 상기 유도 코일에 근접하여 위치할 수 있다.The central surface of the upper wall portion may be positioned closer to the induction coil than the central surface of the lower wall portion.

상기 상측 벽체부의 내주면은 상기 하측 벽체부의 내주면보다 상기 유도 코일에 근접하여 위치할 수 있다.The inner circumferential surface of the upper wall part may be located closer to the induction coil than the inner circumferential surface of the lower wall part.

상기 상측 벽체부의 외주면은 상기 하측 벽체부의 외주면과 상기 유도 코일로부터의 거리가 동일할 수 있다.The outer peripheral surface of the upper wall portion may have the same distance from the outer peripheral surface of the lower wall portion and the induction coil.

상기 단결정 원료의 용융액의 표면은 상기 하측 벽체부의 상단과 같거나 낮을 수 있다.The surface of the melt of the single crystal raw material may be equal to or lower than the upper end of the lower wall part.

상기 상측 벽체부는 열복사를 통해 상기 단결정 원료의 용융액의 표면을 가열할 수 있다.The upper wall portion may heat the surface of the melt of the single crystal raw material through thermal radiation.

상기 하측 벽체부의 상단은 상기 유도 코일의 중앙부에 위치할 수 있다.The upper end of the lower wall part may be located in the center of the induction coil.

상기 하측 벽체부의 두께는 상기 종자결정의 폭에 비례할 수 있다.The thickness of the lower wall portion may be proportional to the width of the seed crystal.

상기 도가니와 상기 종자결정은 적어도 하나의 동일한 원소를 포함할 수 있다.The crucible and the seed crystal may contain at least one of the same element.

본 발명의 다른 실시예에 따른 단결정 용액성장 방법은 바닥면을 형성하는 바닥부와, 서로 다른 두께를 갖는 상측 벽체부 및 하측 벽체부를 포함하는 도가니 내부에 단결정 원료를 장입하는 과정; 상기 도가니의 둘레에 제공되는 유도 코일을 포함하는 유도 가열부를 통해 상기 도가니를 가열하여 상기 단결정 원료를 용융시키는 과정; 상기 바닥부와 상기 하측 벽체부가 형성하는 공간에 상기 단결정 원료의 용융액이 수용되는 과정; 및 시드 샤프트 하단의 종자결정을 상기 단결정 원료의 용융액에 접촉시키는 과정;을 포함할 수 있다.A method of growing a single crystal solution according to another embodiment of the present invention includes: charging a single crystal raw material into a crucible including a bottom portion forming a bottom surface and an upper wall portion and a lower wall portion having different thicknesses; Heating the crucible through an induction heating unit including an induction coil provided around the crucible to melt the single crystal raw material; A process in which the melt of the single crystal raw material is accommodated in the space formed by the bottom part and the lower wall part; And contacting the seed crystal at the bottom of the seed shaft with the melt of the single crystal raw material.

상기 단결정 원료를 장입하는 과정 이전에, 상기 바닥부와 상기 하측 벽체부가 형성하는 공간의 부피를 계측하는 과정; 및 상기 단결정 원료의 용융액의 부피가 상기 공간의 부피 이하가 되는 상기 단결정 원료의 양을 산출하는 과정;을 더 포함하고, 상기 단결정 원료를 장입하는 과정에서는 산출된 양의 상기 단결정 원료를 장입할 수 있다.Measuring the volume of the space formed by the bottom portion and the lower wall portion before the process of charging the single crystal raw material; And calculating the amount of the single crystal raw material in which the volume of the melt of the single crystal raw material is equal to or less than the volume of the space; and, in the process of charging the single crystal raw material, the calculated amount of the single crystal raw material can be charged. have.

상기 도가니는 상기 상측 벽체부의 두께가 상기 하측 벽체부의 두께보다 얇을 수 있다.In the crucible, the thickness of the upper wall portion may be thinner than that of the lower wall portion.

상기 상측 벽체부의 중심면은 상기 하측 벽체부의 중심면보다 상기 유도 코일에 근접하여 위치할 수 있다.The central surface of the upper wall portion may be positioned closer to the induction coil than the central surface of the lower wall portion.

본 발명의 실시 형태에 따른 단결정 용액성장 장치는 도가니의 상측 벽체부의 두께를 하측 벽체부의 두께와 상이하게 함으로써, 상측 벽체부와 하측 벽체부의 온도를 상이하게 할 수 있으며, 상측 벽체부의 두께를 하측 벽체부의 두께보다 얇게 하여 상측 벽체부와 하측 벽체부의 두께가 동일한 경우보다 상측 벽체부의 온도를 높일 수 있고, 상측 벽체부의 열복사량을 증가시킬 수 있다.In the single crystal solution growing apparatus according to the embodiment of the present invention, by making the thickness of the upper wall part of the crucible different from the thickness of the lower wall part, the temperature of the upper wall part and the lower wall part can be different, and the thickness of the upper wall part is changed to the lower wall part. By making it thinner than the thickness of the part, the temperature of the upper wall part can be increased and the heat radiation amount of the upper wall part can be increased compared to the case where the upper wall part and the lower wall part have the same thickness.

이를 통해 단결정 원료(예를 들어, SiC)의 용융액 표면으로 전달되는 열복사량을 증가시킬 수 있고, 메니스커스 측면(meniscus bridge)에 가해지는 복사열을 높일 수 있으며, 단결정 원료의 용융액의 표면 온도를 상승시켜 고온 상태로 유지할 수 있다.Through this, it is possible to increase the amount of heat radiation transferred to the surface of the melt of the single crystal raw material (for example, SiC), increase the radiation heat applied to the meniscus bridge, and increase the surface temperature of the melt of the single crystal raw material. It can be elevated and maintained at a high temperature.

이에, 단결정 원료의 용융액의 표면 온도를 상승시켜 단결정 원료의 용융액을 균일한 온도로 유지할 수 있으며, 단결정 원료의 용융액 표면에서 핵 생성된 원료 파티클(예를 들어, SiC 파티클) 또는 부유물을 억제하여 균질의 단결정(또는 단결정 잉곳)을 성장시킬 수 있고, 고품질의 단결정 성장을 방해하는 요인을 제거하여 고품질의 단결정을 성장시킬 수 있다.Thus, by raising the surface temperature of the melt of the single crystal raw material, the melt of the single crystal raw material can be maintained at a uniform temperature, and by suppressing the raw material particles (eg, SiC particles) or floating matters nucleated on the melt surface of the single crystal raw material A single crystal (or single crystal ingot) of can be grown, and a high quality single crystal can be grown by removing a factor that hinders the growth of a high quality single crystal.

또한, 하측 벽체부보다 두께가 얇은 상측 벽체부를 유도 코일에 가깝게 하여 상측 벽체부가 유도 코일에서 멀어지는 경우보다 상측 벽체부의 온도와 열복사량을 증가시킬 수 있고, 상측 벽체부의 외주면을 하측 벽체부의 외주면과 일치시킴으로써, 단결정 원료의 용융액과 접촉하여 가열하는 하측 벽체부의 온도를 저하시키지 않으면서 상측 벽체부의 온도와 열복사량을 최대한 증가시킬 수 있다.In addition, by bringing the upper wall part, which is thinner than the lower wall part, closer to the induction coil, the temperature and heat radiation of the upper wall part can be increased compared to the case where the upper wall part is away from the induction coil, and the outer circumferential surface of the upper wall is matched with the outer circumference of the lower wall By doing so, the temperature of the upper wall part and the amount of heat radiation can be increased as much as possible without lowering the temperature of the lower wall part heated by contacting the melt of the single crystal raw material.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 단결정 용액성장 장치를 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 단결정 용액성장 장치의 영역별 발열량을 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 단결정 용액성장 장치의 영역별 온도 및 상측 벽체부의 두께에 따른 메니스커스의 영역별 온도와 복사열 흡수량을 나타낸 그림.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 상측 벽체부의 두께에 따른 영역별 온도와 복사열 방출량을 나타낸 그림.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 단결정 용액성장 방법을 나타낸 순서도.1 is a cross-sectional view showing a single crystal solution growth apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view showing the amount of heat generated for each region of the single crystal solution growing apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram showing the temperature and the amount of radiant heat absorption of the meniscus according to the temperature of each region and the thickness of the upper wall of the single crystal solution growing apparatus according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a diagram showing the temperature and radiant heat emission amount by region according to the thickness of the upper wall according to an embodiment of the present invention.
5 is a flow chart showing a single crystal solution growth method according to another embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 설명 중, 동일 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하도록 하고, 도면은 본 발명의 실시예를 정확히 설명하기 위하여 크기가 부분적으로 과장될 수 있으며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in a variety of different forms, only the present embodiments make the disclosure of the present invention complete, and the scope of the invention to those of ordinary skill in the art It is provided to inform you. In the description, the same reference numerals are assigned to the same components, and the drawings may be partially exaggerated in size to accurately describe the embodiments of the present invention, and the same numerals refer to the same elements in the drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 단결정 용액성장 장치를 나타낸 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a single crystal solution growth apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 단결정 용액성장 장치(100)는 상측에 개구부를 가지며, 단결정 원료를 수용하는 도가니(110); 상기 도가니(110)의 둘레에 제공되는 유도 코일(121)을 포함하며, 상기 도가니(110)를 가열하여 상기 단결정 원료를 용융시키는 유도 가열부(120); 및 상기 개구부를 통해 상하방향으로 이동 가능하게 제공되며, 하단에 종자결정(131)이 부착되는 시드 샤프트(130);를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a single crystal solution growth apparatus 100 according to an embodiment of the present invention includes a crucible 110 having an opening at an upper side and receiving a single crystal raw material; An induction heating unit 120 including an induction coil 121 provided around the crucible 110 and heating the crucible 110 to melt the single crystal raw material; And a seed shaft 130 provided so as to be movable in the vertical direction through the opening and to which the seed crystal 131 is attached to the lower end.

도가니(110)는 상측에 개구부를 가질 수 있으며, 내부 공간을 가져 단결정 원료를 수용할 수 있고, 유도 가열부(120)에 의해 가열될 수 있다. 여기서, 상기 단결정 원료는 탄화규소(SiC) 또는 규소(Si)를 포함할 수 있으며, 이에 특별히 한정되지 않고, 종자결정(Seed Crystal, 131)에 단결정을 형성할 수 있는 원료(또는 재료)이면 족하다.The crucible 110 may have an opening in the upper side, and may have an internal space to accommodate a single crystal raw material, and may be heated by the induction heating unit 120. Here, the single crystal raw material may include silicon carbide (SiC) or silicon (Si), and is not particularly limited thereto, and a raw material (or material) capable of forming a single crystal in the seed crystal 131 is sufficient. .

유도 가열부(120)는 도가니(110)의 둘레에 제공되는 유도 코일(121)을 포함할 수 있고, 도가니(110)를 가열하여 상기 단결정 원료를 용융시킬 수 있다. 여기서, 유도 코일(121)은 도가니(110)의 둘레에 감기는 형태로 제공될 수 있고, 도가니(110)를 따라 상하방향으로 (연장되어) 제공될 수 있다. 예를 들어, 유도 가열부(120)는 전원부(미도시)를 통해 유도 코일(121)에 고주파 전류를 공급하여 유도 코일(121) 내부의 도가니(110)를 가열시킴으로써, 열에너지의 공급을 통해 상기 단결정 원료를 용융시켜 상기 단결정 원료의 용융액(10)을 만들 수 있다.The induction heating unit 120 may include an induction coil 121 provided around the crucible 110, and may melt the single crystal raw material by heating the crucible 110. Here, the induction coil 121 may be provided in a form wound around the crucible 110, and may be provided (extended) in the vertical direction along the crucible 110. For example, the induction heating unit 120 heats the crucible 110 inside the induction coil 121 by supplying a high-frequency current to the induction coil 121 through a power supply unit (not shown), so that the The single crystal raw material may be melted to prepare a melt 10 of the single crystal raw material.

시드 샤프트(130)는 상기 개구부를 통해 상하방향으로 이동 가능하게 제공될 수 있고, 하단에 종자결정(131)이 부착될 수 있다. 예를 들어, 시드 샤프트(130)는 도가니(110)의 상방으로부터 하방의 도가니(110)의 내부 공간을 향해 연장될 수 있으며, 시드 샤프트(130)의 상단은 구동 장치(미도시)에 연결될 수 있고, 시드 샤프트(130)의 하단에 종자결정(131)이 부착될 수 있다. 이때, 종자결정(131)은 탄화규소(SiC) 단결정일 수 있다. 단결정 성장 시, 시드 샤프트(130)의 하단은 도가니(110) 내에 배치될 수 있으며, 상기 구동 장치(미도시)에 의해 시드 샤프트(130)가 상하방향으로 승강할 수 있다. 또한, 시드 샤프트(130)는 상기 구동 장치(미도시)에 의해 축 회전할 수도 있다.The seed shaft 130 may be provided to be movable in the vertical direction through the opening, and the seed crystal 131 may be attached to the lower end. For example, the seed shaft 130 may extend from the upper side of the crucible 110 toward the inner space of the lower crucible 110, and the upper end of the seed shaft 130 may be connected to a driving device (not shown). In addition, the seed crystal 131 may be attached to the lower end of the seed shaft 130. In this case, the seed crystal 131 may be a silicon carbide (SiC) single crystal. During single crystal growth, the lower end of the seed shaft 130 may be disposed in the crucible 110, and the seed shaft 130 may be moved up and down by the driving device (not shown). In addition, the seed shaft 130 may be axially rotated by the driving device (not shown).

상기 단결정 원료가 용융되면, 상기 단결정 원료의 용융액(10) 표면에 종자결정(131)을 접촉시킨 후, 시드 샤프트(130)를 서서히 인상시키면서(또는 끌어올리면서) 단결정을 성장시킬 수 있다. 이때, 시드 샤프트(130)의 축 회전을 동해 종자결정(131)을 회전시키면서 시드 샤프트(130)를 인상시킬 수 있다.When the single crystal raw material is melted, the seed crystal 131 is brought into contact with the surface of the melt 10 of the single crystal raw material, and then the seed shaft 130 is gradually pulled up (or pulled up) to grow the single crystal. At this time, the seed shaft 130 may be raised while rotating the seed crystal 131 by rotating the seed shaft 130.

종래에는 단결정 용액성장 시에 공기 중으로 노출되는 상기 단결정 원료의 용융액(10)의 표면 온도가 상대적으로 낮아지게 되어 상기 단결정 원료의 용융액(10)의 표면 온도를 고온 상태로 유지하지 못하였으므로, 단결정 원료의 용융액의 표면에 원료 파티클(예를 들어, SiC 파티클) 또는 부유물이 발생하게 되고, 이러한 원료 파티클 또는 부유물이 종자결정 주위에 생성되어 고품질의 단결정 성장을 방해하였다. 특히, 단결정 구경 확대에 중요한 요소인 메니스커스(meniscus, m)를 형성하여 용액 성장을 진행하는 경우, 메니스커스 측면(meniscus bridge)은 상대적으로 상기 단결정 원료의 용융액(10) 상에서 가장 저온 상태에 놓여질 수 있으며, 이러한 영역에서부터 발생하는 원료 파티클 또는 부유물이 성장 중인 단결정을 잠식하여 최종 단결정(또는 잉곳)의 품질을 저하시키는 요인으로 작용하였다.Conventionally, since the surface temperature of the melt 10 of the single crystal raw material exposed to the air during growth of the single crystal solution was relatively low, the surface temperature of the melt 10 of the single crystal raw material was not maintained at a high temperature. Raw material particles (for example, SiC particles) or suspended solids were generated on the surface of the melt, and such raw material particles or suspended solids were generated around the seed crystal, which hindered the growth of high-quality single crystals. In particular, in the case of solution growth by forming a meniscus (m), which is an important factor in expanding the single crystal diameter, the meniscus bridge is relatively at the lowest temperature on the melt 10 of the single crystal raw material. In addition, raw material particles or suspended solids generated from this area acted as a factor to deteriorate the quality of the final single crystal (or ingot) by encroaching on the growing single crystal.

이에, 상기 단결정 원료의 용융액(10) 표면에서 핵 생성된 원료 파티클 또는 부유물을 최대한 억제하여 균질의 단결정을 성장하기 위해 상기 단결정 원료의 용융액(10) 표면으로 전달되는 복사열의 절대적인 양을 증가시키고, 메니스커스 측면에 가해지는 복사열을 높이는 기술이 필요하다.Thus, increasing the absolute amount of radiant heat transferred to the surface of the melt 10 of the single crystal raw material in order to grow a homogeneous single crystal by suppressing the raw material particles or floating matters nucleated on the surface of the melt 10 of the single crystal raw material as much as possible, A technology is needed to increase the radiant heat applied to the side of the meniscus.

도가니(110)는 바닥면을 형성하는 바닥부(111); 바닥부(111)에 연결되는 하측 벽체부(112); 및 하측 벽체부(112)와 상이한 두께를 가지며, 하측 벽체부(112)와 연결되는 상측 벽체부(113)를 포함할 수 있다. 바닥부(111)는 도가니(110)의 바닥면을 형성할 수 있으며, 외주면 및 서로 대향하는 내부 바닥면과 외부 바닥면을 포함할 수 있다. 이때, 바닥부(111)의 외주면은 하측 벽체부(112)의 외주면과 매끄럽게 이어질 수 있고, 바닥부(111)의 내부 바닥면은 하측 벽체부(112)의 내주면과 매끄럽게 이어질 수 있으며, 바닥부(111)의 외부 바닥면은 바닥부(111)의 내부 바닥면의 반대측에 배치될 수 있다.The crucible 110 includes a bottom part 111 forming a bottom surface; A lower wall portion 112 connected to the bottom portion 111; And an upper wall portion 113 having a different thickness from the lower wall portion 112 and connected to the lower wall portion 112. The bottom part 111 may form a bottom surface of the crucible 110, and may include an outer circumferential surface and an inner bottom surface and an outer bottom surface facing each other. At this time, the outer circumferential surface of the bottom part 111 may be smoothly connected to the outer circumferential surface of the lower wall part 112, and the inner floor surface of the bottom part 111 may be connected smoothly with the inner circumferential surface of the lower wall part 112, and the bottom part The outer bottom surface of 111 may be disposed on the opposite side of the inner bottom surface of the bottom part 111.

하측 벽체부(112)는 바닥부(111)에 연결되어 하측 벽면을 형성할 수 있으며, 서로 대향하는 외주면과 내주면을 포함할 수 있다.The lower wall portion 112 may be connected to the bottom portion 111 to form a lower wall surface, and may include an outer peripheral surface and an inner peripheral surface facing each other.

상측 벽체부(113)는 하측 벽체부(112)와 연결되어 상측 벽면을 형성할 수 있으며, 하측 벽체부(112)와 상이한 두께를 가질 수 있다. 이때, 하측 벽체부(112)도 서로 대향하는 외주면과 내주면을 포함할 수 있다. 상측 벽체부(113)와 하측 벽체부(112)의 두께가 상이한 경우, 벽체부의 두께에 따라 전자기장(Electromagnetic field)의 투과 정도(또는 침투 정도) 및/또는 저항(값)이 달라져 상측 벽체부(113)와 하측 벽체부(112)의 가열 온도가 상이하게 될 수 있고, 상측 벽체부(113)와 하측 벽체부(112)의 발열량이 서로 달라질 수 있다. 이를 통해 각 영역에 필요한 가열 온도에 따라 상측 벽체부(113)와 하측 벽체부(112)를 상이하게 가열할 수 있으며, 상기 단결정 원료의 용융액(10)을 통해 효과적으로 단결정을 성장시킬 수 있다.The upper wall part 113 may be connected to the lower wall part 112 to form an upper wall surface, and may have a different thickness from the lower wall part 112. At this time, the lower wall portion 112 may also include an outer peripheral surface and an inner peripheral surface facing each other. When the thickness of the upper wall part 113 and the lower wall part 112 are different, the degree of penetration (or penetration) and/or resistance (value) of the electromagnetic field varies according to the thickness of the wall part, and thus the upper wall part ( The heating temperature of 113 and the lower wall part 112 may be different, and the amount of heat generated by the upper wall part 113 and the lower wall part 112 may be different from each other. Through this, the upper wall part 113 and the lower wall part 112 can be heated differently according to the heating temperature required for each region, and a single crystal can be effectively grown through the melt 10 of the single crystal raw material.

여기서, 바닥부(111), 하측 벽체부(112) 및/또는 상측 벽체부(113)는 일체 형성될 수도 있고, 개별적인 구성으로 조립되어 형성될 수도 있으며, 유도 가열부(120)에 의한 유도 전류(induced current) 또는 와전류(eddy current)가 도가니(110) 벽체 내에서 잘 흐를 수 있도록 일체로 형성되는 것이 바람직할 수 있다.Here, the bottom part 111, the lower wall part 112, and/or the upper wall part 113 may be integrally formed, or may be assembled in individual configurations, and the induced current by the induction heating part 120 It may be desirable to be integrally formed so that the (induced current) or eddy current can flow well within the crucible 110 wall.

한편, 도가니(110)는 상측 벽체부(113) 상에 제공되어 상측 벽체부(113)의 상측을 덮는 덮개부(115)를 더 포함할 수 있다. 덮개부(115)는 개구를 포함하여 상기 개구부를 형성할 수 있으며, 도가니(110) 내부 공간의 열이 외부로 빠져나가는 것을 억제 또는 차단할 수 있다.Meanwhile, the crucible 110 may further include a cover portion 115 provided on the upper wall portion 113 to cover the upper side of the upper wall portion 113. The cover 115 may include an opening to form the opening, and may suppress or block heat in the inner space of the crucible 110 from escaping to the outside.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 단결정 용액성장 장치의 영역별 발열량을 나타낸 단면도로, 도 2(a)는 상측 벽체부와 하측 벽체부의 두께가 동일한 단결정 용액성장 장치의 영역별 발열량을 나타내고, 도 2(b)는 상측 벽체부의 두께가 하측 벽체부의 두께보다 얇은 단결정 용액성장 장치의 영역별 발열량을 나타낸다.2 is a cross-sectional view showing the amount of heat generated by regions of the single crystal solution growing apparatus according to an embodiment of the present invention. , FIG. 2(b) shows the amount of heat generated by regions of the single crystal solution growing apparatus in which the thickness of the upper wall portion is thinner than the thickness of the lower wall portion.

도 2를 참조하면, 상측 벽체부(113)의 두께는 하측 벽체부(112)의 두께보다 얇을 수 있으며, 상측 벽체부(113)의 두께가 하측 벽체부(112)의 두께보다 얇은 경우에 상측 벽체부(113)의 두께와 하측 벽체부(112)의 두께가 동일한 경우보다 상측 벽체부(113)의 발열량이 증가할 수 있다.Referring to FIG. 2, the thickness of the upper wall part 113 may be thinner than the thickness of the lower wall part 112, and when the thickness of the upper wall part 113 is thinner than the thickness of the lower wall part 112, the upper side The amount of heat generated by the upper wall part 113 may be increased compared to a case where the thickness of the wall part 113 and the thickness of the lower wall part 112 are the same.

예를 들어, 상측 벽체부(113)의 두께는 5 내지 10 ㎜일 수 있다. 상측 벽체부(113)의 두께가 10 ㎜보다 두껍게 되면, 상측 벽체부(113)를 투과할 수 있는 전자기력선의 수가 많지 않아 상측 벽체부(113)의 온도 및 발열량의 증가가 미미할 수 있다. 반면에, 상측 벽체부(113)의 두께가 5 ㎜보다 얇게 되면, 상측 벽체부(113)의 온도가 쉽게 높아질 수 있으나, 상측 벽체부(113)의 두께가 줄어든 만큼 상측 벽체부(113)의 외주면으로의 방열량도 증가하여 도가니(110) 내부의 열을 효과적으로 가두어 두지 못하므로, 도가니(110)의 보온 및/또는 가열 특성이 저하될 수 있다.For example, the thickness of the upper wall portion 113 may be 5 to 10 mm. When the thickness of the upper wall part 113 is thicker than 10 mm, the number of electromagnetic force lines that can pass through the upper wall part 113 is not large, so that an increase in the temperature and heat generation amount of the upper wall part 113 may be insignificant. On the other hand, if the thickness of the upper wall part 113 is thinner than 5 mm, the temperature of the upper wall part 113 can be easily increased, but the thickness of the upper wall part 113 decreases as the thickness of the upper wall part 113 decreases. Since the amount of heat dissipation to the outer circumferential surface is also increased, the heat inside the crucible 110 cannot be effectively confined, and thus the thermal insulation and/or heating characteristics of the crucible 110 may be deteriorated.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 단결정 용액성장 장치의 영역별 온도 및 상측 벽체부의 두께에 따른 메니스커스의 영역별 온도와 복사열 흡수량을 나타낸 그림으로, 도 3(a)는 단결정 용액성장 장치의 영역별 온도를 나타낸 단면도이며, 도 3(b)는 상측 벽체부의 두께에 따른 메니스커스 중심부터 메니스커스 테두리까지의 영역별 온도를 나타내는 그래프이고, 도 3(c)는 상측 벽체부의 두께에 따른 메니스커스 측면 상단부터 메니스커스 측면 하단까지의 영역별 복사열 흡수량을 나타내는 그래프이다.3 is a diagram showing the temperature and radiant heat absorption of the meniscus according to the temperature of each region and the thickness of the upper wall of the single crystal solution growth apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 3(a) is a single crystal solution growth It is a cross-sectional view showing the temperature of each area of the device, and FIG. 3(b) is a graph showing the temperature of each area from the center of the meniscus to the edge of the meniscus according to the thickness of the upper wall, and FIG. 3(c) is It is a graph showing the amount of radiant heat absorption by area from the top of the meniscus side to the bottom of the meniscus side according to the thickness.

도 3을 참조하면, 상측 벽체부(113)의 두께가 하측 벽체부(112)의 두께보다 얇은 경우에는 상측 벽체부(113)의 두께가 하측 벽체부(112)의 두께와 동일한 경우보다 전자기장의 투과 정도가 커질 수 있고, 상측 벽체부(113) 내에 발생하는 유도 전류 또는 와전류(또는 맴돌이 전류)가 커질 수 있다. 이에 따라 상측 벽체부(113)에 발생하는 줄 열(Joule heat)이 커져 상측 벽체부(113)의 가열이 촉진될 수 있으며, 상측 벽체부(113)의 온도를 높일 수 있고, 상측 벽체부(113)의 발열량 및 열복사량을 증가시킬 수 있다. 즉, 줄 열(H)의 계산식은 H = 0.238 × I2·R·T ㎈ (I:전류(A), R:저항(Ω), T:시간(sec))로, 줄 열은 전류의 제곱에 비례하기 때문에 유도 전류 또는 와전류가 커질수록 상측 벽체부(113)의 가열이 촉진되고 상측 벽체부(113)의 온도가 높아질 수 있다.3, when the thickness of the upper wall part 113 is thinner than the thickness of the lower wall part 112, the thickness of the upper wall part 113 is the same as the thickness of the lower wall part 112. The degree of transmission may be increased, and the induced current or eddy current (or eddy current) generated in the upper wall portion 113 may be increased. Accordingly, Joule heat generated in the upper wall part 113 increases, so that heating of the upper wall part 113 may be promoted, and the temperature of the upper wall part 113 may be increased, and the upper wall part ( 113) can increase the amount of heat and radiation. That is, the calculation formula of Joule column (H) is H = 0.238 × I 2 ·R·T ㎈ (I: current (A), R: resistance (Ω), T: time (sec)), and Joule column is Since it is proportional to the square, as the induced current or eddy current increases, heating of the upper wall part 113 may be promoted and the temperature of the upper wall part 113 may increase.

또한, 상측 벽체부(113)의 두께가 얇아지면, 유도 전류 또는 와전류가 흐르는 방향의 단면적이 줄어들어 저항(값)이 커질 수 있고, 저항에 비례하는 줄 열이 커질 수 있어 상측 벽체부(113)의 가열 온도가 상승할 수 있고, 상측 벽체부(113)의 온도가 높아질 수 있다. 즉, 저항(R)의 계산식은 R = ρ·l/S (ρ:저항률, l:길이, S:단면적)로, 저항은 단면적에 반비례하기 때문에 상측 벽체부(113)의 두께가 얇아질수록 상측 벽체부(113)의 가열 온도가 상승할 수 있고, 상측 벽체부(113)의 온도가 높아질 수 있다.In addition, when the thickness of the upper wall part 113 decreases, the cross-sectional area in the direction in which the induced current or eddy current flows decreases, so that the resistance (value) may increase, and the Joule heat proportional to the resistance may increase. The heating temperature may increase, and the temperature of the upper wall 113 may increase. That is, the calculation formula of the resistance (R) is R = ρ·l/S (ρ: resistivity, l: length, S: cross-sectional area), and since resistance is inversely proportional to the cross-sectional area, the thinner the thickness of the upper wall part 113 is The heating temperature of the upper wall part 113 may increase, and the temperature of the upper wall part 113 may increase.

한편, 상측 벽체부(113)의 두께가 얇아져서 상측 벽체부(113)의 내주면이 표피 효과(skin effect)에 의해 유도 전류 또는 와전류가 많이 흐르는 상측 벽체부(113)의 외주면과 가깝게 될 수 있으며, 짧은 거리에 의해 상측 벽체부(113)의 외주면의 열이 상측 벽체부(113)의 내주면에 잘 전달(또는 전도)될 수 있어 상측 벽체부(113)의 내주면의 발열량 및/또는 온도가 효과적으로 높아질 수 있고, 상측 벽체부(113)의 내주면의 복사열 방출량이 증가할 수 있다.On the other hand, since the thickness of the upper wall part 113 is thinner, the inner circumferential surface of the upper wall part 113 may become close to the outer circumferential surface of the upper wall part 113 through which a large amount of induced current or eddy current flows due to a skin effect. , Heat from the outer circumferential surface of the upper wall part 113 can be well transferred (or conducted) to the inner circumferential surface of the upper wall part 113 by a short distance, so that the amount of heat and/or temperature of the inner circumferential surface of the upper wall part 113 is effectively It may be increased, and the amount of radiant heat emitted from the inner circumferential surface of the upper wall 113 may be increased.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 상측 벽체부의 두께에 따른 영역별 온도와 복사열 방출량을 나타낸 그림으로, 도 4(a)는 상측 벽체부의 두께에 따른 상측 벽체부 하단부터 상측 벽체부 상단까지의 영역별 온도를 나타낸 그래프이고, 도 4(b)는 상측 벽체부의 두께에 따른 상측 벽체부 하단부터 상측 벽체부 상단까지의 영역별 복사열 방출량을 나타낸 그래프이다.4 is a diagram showing the temperature and radiant heat emission amount for each region according to the thickness of the upper wall according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4(a) is from the bottom of the upper wall to the top of the upper wall according to the thickness of the upper wall. Is a graph showing the temperature of each region, and FIG. 4(b) is a graph showing the amount of radiant heat emitted by regions from the lower end of the upper wall to the upper end of the upper wall according to the thickness of the upper wall.

도 4를 참조하면, 상측 벽체부(113)의 온도가 높아지는 경우에는 상측 벽체부(113)의 열복사량이 증가될 수 있으며, 상기 단결정 원료의 용융액(10) 표면을 효과적으로 가열할 수 있고, 상기 단결정 원료의 용융액(10)의 표면 온도를 상승시켜 고온 상태로 유지할 수 있다. 또한, 단결정 구경 확대에 중요한 요소인 메니스커스(m)를 형성하여 용액 성장을 진행하는 경우, 상기 단결정 원료의 용융액(10) 상에서 가장 저온 상태에 놓여질 수 있는 메니스커스(m) 측면(또는 외곽면)에 가해지는 복사열을 높일 수도 있다. 이에 따라 상기 단결정 원료의 용융액(10)의 표면 온도가 낮아짐으로 인해 발생되는 원료 파티클 또는 부유물의 발생을 억제 또는 방지할 수 있으며, 균질의 단결정(또는 단결정 잉곳)을 성장시킬 수 있고, 고품질의 단결정을 생산할 수 있다.Referring to FIG. 4, when the temperature of the upper wall part 113 increases, the amount of heat radiation of the upper wall part 113 may be increased, and the surface of the melt 10 of the single crystal raw material can be effectively heated, and the single crystal The surface temperature of the raw material melt 10 may be increased to maintain a high temperature state. In addition, when solution growth is performed by forming a meniscus (m), which is an important factor in expanding the single crystal diameter, the side of the meniscus (m) that can be placed in the lowest temperature on the melt 10 of the single crystal raw material (or It can also increase the radiant heat applied to the outer surface). Accordingly, it is possible to suppress or prevent the generation of raw material particles or floating matters generated due to the lowering of the surface temperature of the melt 10 of the single crystal raw material, and can grow a homogeneous single crystal (or single crystal ingot), and high-quality single crystal Can produce.

그리고 상측 벽체부(113)의 중심면은 하측 벽체부(113)의 중심면보다 유도 코일(121)에 근접하여 위치할 수 있다. 즉, 상측 벽체부(113)는 유도 코일(121)에 최대한 가깝게 배치될 수 있다. 여기서, 상기 중심면은 내주면과 외주면 사이의 중앙에 위치할 수 있으며, 내주면과 외주면 사이의 중앙 위치를 연결한 가상의 면일 수 있다. 즉, 상기 중심면은 벽체부(즉, 상기 상측 벽체부와 상기 하측 벽체부)의 유도 코일(121)로부터의 평균거리를 나타낼 수 있으며, 상측 벽체부(113)의 유도 코일(121)로부터의 평균거리가 하측 벽체부(113)의 유도 코일(121)로부터의 평균거리보다 짧을 수 있다. 상측 벽체부(113)가 유도 코일(121)에 가까울수록 전자기장의 투과 정도가 커져(또는 상기 상측 벽체부를 투과하는 전자기력선의 수가 많아져) 상측 벽체부(113) 내에 발생하는 유도 전류 또는 와전류가 커질 수 있고, 이에 따라 상측 벽체부(113)에 발생하는 줄 열이 커져 상측 벽체부(113)의 가열이 촉진될 수 있다. 상측 벽체부(113)의 가열이 촉진될수록 상측 벽체부(113)의 내주면에서 방사(또는 방출)하는 열복사량이 증가할 수 있고, 열복사를 통해 상기 단결정 원료의 용융액(10) 표면을 효과적으로 가열할 수 있다.In addition, the center surface of the upper wall part 113 may be located closer to the induction coil 121 than the center surface of the lower wall part 113. That is, the upper wall part 113 may be disposed as close as possible to the induction coil 121. Here, the central surface may be located at the center between the inner and outer circumferential surfaces, and may be a virtual surface connecting the central position between the inner and outer circumferential surfaces. That is, the central plane may represent the average distance from the induction coil 121 of the wall portion (ie, the upper wall portion and the lower wall portion), and from the induction coil 121 of the upper wall portion 113 The average distance may be shorter than the average distance from the induction coil 121 of the lower wall part 113. The closer the upper wall part 113 is to the induction coil 121, the greater the degree of transmission of the electromagnetic field (or the number of electromagnetic lines of force passing through the upper wall part increases), and the induced current or eddy current generated in the upper wall part 113 increases. Accordingly, joule heat generated in the upper wall part 113 may be increased, and thus heating of the upper wall part 113 may be promoted. As the heating of the upper wall part 113 is accelerated, the amount of thermal radiation radiated (or radiated) from the inner circumferential surface of the upper wall part 113 may increase, and the surface of the melt 10 of the single crystal raw material can be effectively heated through thermal radiation. have.

또한, 상측 벽체부(113)의 내주면은 하측 벽체부(113)의 내주면보다 유도 코일(121)에 근접하여 위치할 수 있다. 상측 벽체부(113)는 유도 코일(121)에 최대한 가깝게 배치될 수 있으며, 상측 벽체부(113)의 내주면이 유도 코일(121)에 최대한 근접하도록 하여 상측 벽체부(113)의 내주면의 온도를 최대한 높일 수 있다. 상측 벽체부(113)가 유도 코일(121)에 근접할수록 상측 벽체부(113)의 전체적인 발열량 및/또는 온도가 상승할 수 있을 뿐만 아니라 상측 벽체부(113)의 내주면이 유도 코일(121)에 근접할수록 도 2(b)와 같이 상측 벽체부(113)의 내주면의 발열량 및/또는 온도가 상승할 수 있다.In addition, the inner circumferential surface of the upper wall part 113 may be located closer to the induction coil 121 than the inner circumferential surface of the lower wall part 113. The upper wall part 113 may be disposed as close as possible to the induction coil 121, and the inner circumferential surface of the upper wall part 113 is as close as possible to the induction coil 121 to increase the temperature of the inner circumferential surface of the upper wall part 113. It can be as high as possible. As the upper wall part 113 approaches the induction coil 121, the overall heating value and/or temperature of the upper wall part 113 may increase, as well as the inner circumferential surface of the upper wall part 113 to the induction coil 121. As the proximity increases, the amount of heat generated and/or the temperature of the inner circumferential surface of the upper wall 113 may increase as shown in FIG. 2(b).

상기 단결정 원료의 용융액(10) 표면의 효과적인 가열을 위해서는 상기 단결정 원료의 용융액(10) 표면으로 복사열을 방사하는 방사면의 온도가 중요하며, 상측 벽체부(113)의 내주면은 상기 단결정 원료의 용융액(10)이 수용되는 도가니(110)의 내부 공간을 향하는 면으로서, 상기 단결정 원료의 용융액(10) 표면에 도달되는 복사열의 방사면이므로, 상측 벽체부(113)의 내주면의 온도를 상승시켜 상측 벽체부(113)의 내주면의 열복사량을 증가시킬 필요가 있다. 유도 코일(121)에 근접할수록 상측 벽체부(113)의 전체적인 발열량 및/또는 온도가 상승함에 따라 상측 벽체부(113)의 내주면의 발열량 및/또는 온도도 상승하게 되므로, 상측 벽체부(113)의 내주면을 유도 코일(121)에 가깝게 하여 상측 벽체부(113)의 내주면의 발열량 및 온도를 증가시킬 수 있고, 상측 벽체부(113)의 내주면의 복사열 방출량을 증가시킬 수 있다.For effective heating of the surface of the melt 10 of the single crystal raw material, the temperature of the radiating surface radiating radiant heat to the surface of the melt 10 of the single crystal raw material is important, and the inner peripheral surface of the upper wall 113 is the melt of the single crystal raw material. As the surface facing the inner space of the crucible 110 in which (10) is accommodated, since it is a radiating surface of radiant heat reaching the surface of the melt 10 of the single crystal raw material, the temperature of the inner circumferential surface of the upper wall 113 is increased to It is necessary to increase the amount of heat radiation on the inner circumferential surface of the wall part 113. The closer to the induction coil 121, the higher the total amount of heat generated and/or the temperature of the upper wall part 113 is, the higher the amount of heat and/or the temperature of the inner circumferential surface of the upper wall part 113 increases, so the upper wall part 113 By bringing the inner circumferential surface of the induction coil 121 close to the induction coil 121, the amount of heat generated and the temperature of the inner circumferential surface of the upper wall 113 may be increased, and the radiant heat emission amount of the inner circumferential surface of the upper wall 113 may be increased.

하측 벽체부(113)의 내주면은 상기 단결정 원료 또는 상기 단결정 원료의 용융액(10)과 직접 접촉하여 열전도에 의해 가열하므로, 상기 단결정 원료 또는 상기 단결정 원료의 용융액(10)과의 접촉 면적을 넓히기(또는 확보하기) 위해서는 하측 벽체부(113)의 내주면이 도가니(110)의 내부 공간을 향하여 유도 코일(121)에서 어느 정도 멀어지는 것이 필요하지만, 상측 벽체부(113)의 내주면은 상기 단결정 원료 또는 상기 단결정 원료의 용융액(10)과 접촉하지 않고 열복사에 의해 간접적으로 가열하므로, 상기 단결정 원료 또는 상기 단결정 원료의 용융액(10)과의 접촉 면적 등의 제약 없이 상측 벽체부(113)의 내주면이 유도 코일(121)에 가까워질 수 있을 뿐만 아니라 상측 벽체부(113)의 내주면의 발열량 및/또는 온도를 최대한으로 올려 열복사량을 최대화하는 것이 중요하므로, 상측 벽체부(113)의 내주면을 하측 벽체부(113)의 내주면보다 유도 코일(121)에 근접하게 위치시킬 수 있다.The inner circumferential surface of the lower wall part 113 is in direct contact with the single crystal raw material or the melt 10 of the single crystal raw material and heated by thermal conduction, thereby increasing the contact area with the single crystal raw material or the melt 10 of the single crystal raw material ( Or, in order to secure), it is necessary that the inner circumferential surface of the lower wall part 113 be slightly away from the induction coil 121 toward the inner space of the crucible 110, but the inner circumferential surface of the upper wall part 113 is the single crystal raw material or the Since the single crystal raw material is heated indirectly by thermal radiation without contacting the melt 10, the inner circumferential surface of the upper wall 113 is an induction coil without restrictions on the contact area with the single crystal raw material or the melt 10 of the single crystal raw material. It is important not only to be close to 121 but also to maximize the amount of heat radiation by raising the heating value and/or temperature of the inner circumferential surface of the upper wall part 113 to the maximum, so that the inner circumferential surface of the upper wall part 113 is changed to the lower wall part ( It can be positioned closer to the induction coil 121 than the inner peripheral surface of 113).

이를 통해 상기 단결정 원료의 용융액(10) 표면을 효과적으로 가열할 수 있고, 상기 단결정 원료의 용융액(10) 표면을 고온 상태로 유지할 수 있다.Through this, the surface of the melt 10 of the single crystal raw material can be effectively heated, and the surface of the melt 10 of the single crystal raw material can be maintained at a high temperature.

여기서, 상측 벽체부(113)의 외주면은 하측 벽체부(112)의 외주면과 유도 코일(121)로부터의 거리가 동일할 수 있다. 이러한 경우, 상측 벽체부(113)의 외주면이 하측 벽체부(112)의 외주면과 일치(수직방향으로 동일 선상에 위치)됨으로써, 상기 단결정 원료의 용융액(10)과 접촉하여 가열하는 하측 벽체부(112)의 가열 온도를 저하시키지 않으면서 최대한 상측 벽체부(113)가 유도 코일(121)에 근접하도록 할 수 있고, 상측 벽체부(113)의 온도와 열복사량을 최대한 증가시킬 수 있다.Here, the outer peripheral surface of the upper wall part 113 may have the same distance from the outer peripheral surface of the lower wall part 112 and the induction coil 121. In this case, the outer circumferential surface of the upper wall part 113 coincides with the outer circumferential surface of the lower wall part 112 (located on the same line in the vertical direction), thereby contacting the melt 10 of the single crystal raw material and heating the lower wall part ( Without lowering the heating temperature of 112, the upper wall part 113 may be as close to the induction coil 121 as possible, and the temperature and heat radiation amount of the upper wall part 113 may be increased as much as possible.

즉, 상측 벽체부(113)의 외주면이 하측 벽체부(112)의 외주면보다 유도 코일(121)에 가깝게 되면, 상측 벽체부(113)의 외주면과 하측 벽체부(112)의 외주면이 유도 코일(121)로부터의 거리가 동일한 경우보다 하측 벽체부(112)의 외주면이 상대적으로 유도 코일(121)로부터 멀어지기 때문에 하측 벽체부(112)의 가열이 제대로 이루어지지 않을 수 있고, 하측 벽체부(112)의 가열 온도가 저하되어 상기 단결정 원료의 용융액(10)의 온도 저하를 유발할 수 있다.That is, when the outer circumferential surface of the upper wall part 113 is closer to the induction coil 121 than the outer circumferential surface of the lower wall part 112, the outer circumferential surface of the upper wall part 113 and the outer circumferential surface of the lower wall part 112 become induction coils ( Since the outer peripheral surface of the lower wall part 112 is relatively farther from the induction coil 121 than when the distance from 121 is the same, the lower wall part 112 may not be properly heated, and the lower wall part 112 ) May cause a decrease in the temperature of the melt 10 of the single crystal raw material.

또한, 상측 벽체부(113)의 외주면이 하측 벽체부(112)의 외주면보다 유도 코일(121)에서 멀어지게 되면, 상측 벽체부(113)의 외주면과 하측 벽체부(112)의 외주면이 유도 코일(121)로부터의 거리가 동일한 경우보다 상측 벽체부(113)가 상대적으로 유도 코일(121)로부터 멀어지기 때문에 상측 벽체부(113)의 온도가 상대적으로 낮아지게 되며, 상측 벽체부(113)의 외주면과 하측 벽체부(112)의 외주면이 동일 선상에 위치하지 않아 표피 효과에 의해 유도 전류 또는 와전류가 많이 흐르는 부분이 상측 벽체부(113)와 하측 벽체부(112)에서 달라져 유도 전류 또는 와전류가 흐르는 위치에 따라 간섭이 발생할 수 있고, 상측 벽체부(113)와 하측 벽체부(112)가 효과적으로 가열되지 않을 수 있다.In addition, when the outer circumferential surface of the upper wall part 113 is farther from the induction coil 121 than the outer circumferential surface of the lower wall part 112, the outer circumferential surface of the upper wall part 113 and the outer circumferential surface of the lower wall part 112 become the induction coil. Since the upper wall part 113 is relatively farther from the induction coil 121 than when the distance from 121 is the same, the temperature of the upper wall part 113 is relatively lowered, and the upper wall part 113 Since the outer circumferential surface of the outer circumferential surface and the outer circumferential surface of the lower wall part 112 are not located on the same line, the part where the induced current or eddy current flows much due to the skin effect is different from the upper wall part 113 and the lower wall part 112, so that the induced current or eddy current Interference may occur depending on the flowing position, and the upper wall portion 113 and the lower wall portion 112 may not be effectively heated.

그리고 상측 벽체부(113)의 외주면이 하측 벽체부(112)의 외주면과 수직방향으로 동일 선상에 위치하는 경우에는 수직방향 동일 선상에서 상측 벽체부(113)와 하측 벽체부(112)의 온도 차이가 상측 벽체부(113)의 외주면과 하측 벽체부(112)의 외주면이 수직방향으로 동일 선상에 위치하지 않는 경우보다 상대적으로 적을 수 있다. 상측 벽체부(113)와 하측 벽체부(112)는 표피 효과에 의해 외주면의 온도(또는 발열량)가 가장 높고 내주면으로 갈수록 온도가 낮아지게 되며, 상측 벽체부(113)의 외주면이 하측 벽체부(112)의 외주면과 수직방향으로 동일 선상에 위치하게 되면, 온도가 가장 높은 부분이 수직방향으로 동일 선상에 위치하고 내주면으로 갈수록 동일한 경향으로 온도가 낮아지므로, 상측 벽체부(113)와 하측 벽체부(112)의 온도 차이가 전반적으로 적을 수 있다.And when the outer circumferential surface of the upper wall part 113 is located on the same line in the vertical direction with the outer circumferential surface of the lower wall part 112, the temperature difference between the upper wall part 113 and the lower wall part 112 in the same vertical direction The outer circumferential surface of the virtual upper wall part 113 and the outer circumferential surface of the lower wall part 112 may be relatively smaller than when not located on the same line in the vertical direction. The upper wall part 113 and the lower wall part 112 have the highest temperature (or heating value) of the outer circumferential surface due to the skin effect, and the temperature decreases toward the inner circumferential surface, and the outer circumferential surface of the upper wall part 113 is the lower wall part ( If the outer peripheral surface of 112) is located on the same line in the vertical direction, the part with the highest temperature is located on the same line in the vertical direction and the temperature decreases in the same tendency toward the inner peripheral surface, so that the upper wall part 113 and the lower wall part ( 112) may be small overall.

만약, 상측 벽체부(113)의 외주면이 하측 벽체부(112)의 외주면보다 유도 코일(121)에서 멀어지게 되면, 온도가 가장 높은 상측 벽체부(113)의 외주면이 하측 벽체부(112)에서 온도가 낮아진 부분과 수직방향으로 동일 선상에 위치하여 온도 차이가 크게 되고 상측 벽체부(113)의 온도가 하측 벽체부(112)로 빼앗겨 상측 벽체부(113)가 효과적으로 가열되지 못하게 되고, 상측 벽체부(113)의 열복사량이 줄어들게 된다. 즉, 상기 단결정 원료의 용융액(10) 표면에 도달되는 복사열의 방사면인 상측 벽체부(113)의 내주면의 온도를 높이기 위해서는 수평방향의 열전도가 중요한데, 수직방향으로 온도 차이가 크게 되면, 수직방향으로도 열의 이동이 발생하여 수평방향으로 열전도가 효과적으로 이루어지지 않게 되고, 상측 벽체부(113)의 내주면의 온도가 효과적으로 높아지지 않게 된다.If the outer circumferential surface of the upper wall part 113 is farther from the induction coil 121 than the outer circumferential surface of the lower wall part 112, the outer circumferential surface of the upper wall part 113 having the highest temperature is at the lower wall part 112 It is located on the same line as the lowered part, so that the temperature difference increases and the temperature of the upper wall part 113 is taken away by the lower wall part 112, so that the upper wall part 113 cannot be effectively heated, and the upper wall part The heat radiation amount of the part 113 is reduced. In other words, in order to increase the temperature of the inner circumferential surface of the upper wall 113, which is the radiation surface of the radiant heat reaching the surface of the melt 10 of the single crystal raw material, heat conduction in the horizontal direction is important. If the temperature difference increases in the vertical direction, the vertical direction Also, heat transfer occurs so that heat conduction in the horizontal direction is not effectively performed, and the temperature of the inner circumferential surface of the upper wall portion 113 is not effectively increased.

반대로, 상측 벽체부(113)의 외주면이 하측 벽체부(112)의 외주면보다 유도 코일(121)에 가깝게 되면, 상측 벽체부(113)에서 온도가 낮아진 부분과 하측 벽체부(112) 중 온도가 가장 높은 하측 벽체부(112)의 외주면이 수직방향으로 동일 선상에 위치할 수 있으나, 상측 벽체부(113)의 외주면이 유도 코일(121)에 가까워진 만큼 하측 벽체부(112)의 외주면으로부터 멀어지게 되므로, 하측 벽체부(112)의 외주면의 온도가 낮아져 상측 벽체부(113)와 하측 벽체부(112)의 온도 차이가 크게 될 수 있다. 즉, 상측 벽체부(113)는 두께가 얇기 때문에 유도 코일(121)에 가까워질수록 온도 상승이 쉽게(또는 급격하게) 될 수 있고, 하측 벽체부(112)는 상대적으로 두껍기 때문에 유도 코일(121)에서 멀어질수록 가열이 더욱 어렵게 되어 온도가 낮아지게 되므로, 상측 벽체부(113)와 하측 벽체부(112)의 온도 차이가 크게 될 수 있다.Conversely, when the outer circumferential surface of the upper wall part 113 is closer to the induction coil 121 than the outer circumferential surface of the lower wall part 112, the temperature of the lower wall part 112 and the lowered part of the upper wall part 113 The outer circumferential surface of the highest lower wall part 112 may be located on the same line in the vertical direction, but the outer circumferential surface of the upper wall part 113 is closer to the induction coil 121 so that it is away from the outer circumferential surface of the lower wall part 112 Therefore, the temperature of the outer circumferential surface of the lower wall part 112 is lowered, so that the temperature difference between the upper wall part 113 and the lower wall part 112 may increase. That is, since the upper wall part 113 has a thin thickness, the temperature increase can be easily (or abruptly) as it approaches the induction coil 121, and the lower wall part 112 is relatively thick, so the induction coil 121 ), heating becomes more difficult and the temperature decreases, so the temperature difference between the upper wall part 113 and the lower wall part 112 may increase.

한편, 도가니(110)의 둘레에 제공되는 유도 코일(121), 단열부재(140) 등과의 거리가 상측 벽체부(113)와 하측 벽체부(112)에서 동일하여 도가니(110) 외측에서의 열의 흐름이 상측 벽체부(113)의 외측과 하측 벽체부(112)의 외측에서 균일할 수 있고, 도가니(110) 외측에서의 열의 흐름이 상측 벽체부(113)와 하측 벽체부(112)의 가열에 악영향(또는 불균형)을 주는(또는 초래하는) 것을 방지할 수도 있다.On the other hand, the distance between the induction coil 121 and the heat insulating member 140 provided around the crucible 110 is the same in the upper wall part 113 and the lower wall part 112, so that heat from the outside of the crucible 110 is The flow may be uniform outside of the upper wall part 113 and the outside of the lower wall part 112, and the heat flow from the outside of the crucible 110 is heating of the upper wall part 113 and the lower wall part 112 You can also prevent (or cause) to adversely affect (or imbalance) on.

상기 단결정 원료의 용융액(10)의 표면은 하측 벽체부(112)의 상단과 같거나 낮을 수 있다. 즉, 상기 단결정 원료의 용융액(10)의 표면은 하측 벽체부(112)의 상단과 같거나 하측 벽체부(112)의 상단보다 낮게 위치할 수 있고, 바닥부(111)와 하측 벽체부(112)가 형성하는 공간에만 상기 단결정 원료의 용융액(10)을 수용할 수 있으며, 하측 벽체부(112)는 상기 단결정 원료 및/또는 상기 단결정 원료의 용융액(10)과 직접 접촉하여 열전도를 통해 상기 단결정 원료 및/또는 상기 단결정 원료의 용융액(10)을 가열할 수 있다.The surface of the melt 10 of the single crystal raw material may be equal to or lower than the upper end of the lower wall part 112. That is, the surface of the melt 10 of the single crystal raw material may be positioned equal to the upper end of the lower wall part 112 or lower than the upper end of the lower wall part 112, and the bottom part 111 and the lower wall part 112 ) Can accommodate the melt 10 of the single crystal raw material only in the space formed, and the lower wall part 112 directly contacts the single crystal raw material and/or the melt 10 of the single crystal raw material through thermal conduction. The raw material and/or the melt 10 of the single crystal raw material may be heated.

이러한 경우, 상측 벽체부(113)는 상기 단결정 원료의 용융액(10)에 접촉되지 않아 상기 단결정 원료의 용융액(10)과의 접촉으로 상측 벽체부(113)가 부식(또는 식각)될 염려가 없으므로, 하측 벽체부(112)보다 두께를 얇게 할 수 있으며, 얇은 두께를 통해 열복사량을 증가시킬 수 있고, 열복사를 통해 상기 단결정 원료의 용융액(10)의 표면을 효과적으로 가열할 수 있다.In this case, since the upper wall part 113 does not come into contact with the melt 10 of the single crystal raw material, there is no fear that the upper wall part 113 will be corroded (or etched) due to contact with the melt 10 of the single crystal raw material. , The thickness of the lower wall part 112 can be made thinner, the amount of heat radiation can be increased through the thin thickness, and the surface of the melt 10 of the single crystal raw material can be effectively heated through heat radiation.

상측 벽체부(113)는 열복사를 통해 상기 단결정 원료의 용융액(10)의 표면을 가열할 수 있다. 상측 벽체부(113)는 상기 단결정 원료의 용융액(10)에 접촉하지 않을 수 있으며, 열복사를 통해 간접적으로 상기 단결정 원료의 용융액(10)의 표면을 가열할 수 있다. 상기 단결정 원료의 용융액(10)을 바닥부(111)와 하측 벽체부(112)가 형성하는 공간에만 수용되도록 하여 상측 벽체부(113)가 상기 단결정 원료의 용융액(10)에 접촉되지 않도록 할 수 있으며, 상측 벽체부(113)의 두께를 얇게 하여 상측 벽체부(113)의 온도를 높일 수 있고, 상측 벽체부(113)의 열복사량을 증가시킬 수 있다. 이를 통해 상기 단결정 원료의 용융액(10) 표면을 효과적으로 가열할 수 있고, 상기 단결정 원료의 용융액(10)의 표면 온도를 상승시켜 고온 상태로 유지할 수 있다. 또한, 단결정 구경 확대에 중요한 요소인 메니스커스(m)를 형성하여 용액 성장을 진행하는 경우, 상기 단결정 원료의 용융액(10) 상에서 가장 저온 상태에 놓여질 수 있는 메니스커스(m) 측면에 가해지는 복사열을 높일 수도 있다. 이에 상기 단결정 원료의 용융액(10)의 표면 온도가 낮아짐으로 인해 발생되는 원료 파티클 또는 부유물의 발생을 억제 또는 방지할 수 있으며, 균질의 단결정을 성장시킬 수 있고, 고품질의 단결정 잉곳(ingot)을 생산할 수 있다.The upper wall part 113 may heat the surface of the melt 10 of the single crystal raw material through thermal radiation. The upper wall portion 113 may not contact the melt 10 of the single crystal raw material, and may indirectly heat the surface of the melt 10 of the single crystal raw material through thermal radiation. The melt 10 of the single crystal raw material is accommodated only in the space formed by the bottom part 111 and the lower wall part 112 so that the upper wall part 113 does not come into contact with the melt 10 of the single crystal raw material. In addition, by reducing the thickness of the upper wall part 113, the temperature of the upper wall part 113 may be increased, and the amount of heat radiation of the upper wall part 113 may be increased. Through this, the surface of the melt 10 of the single crystal raw material can be effectively heated, and the surface temperature of the melt 10 of the single crystal raw material can be increased to maintain a high temperature state. In addition, when the solution is grown by forming a meniscus (m), which is an important factor in expanding the single crystal diameter, it is applied to the side of the meniscus (m) that can be placed in the lowest temperature on the melt 10 of the single crystal raw material. Losing can also increase radiant heat. Accordingly, it is possible to suppress or prevent the generation of raw material particles or floating matters generated by the lowering of the surface temperature of the melt 10 of the single crystal raw material, to grow a homogeneous single crystal, and to produce a high-quality single crystal ingot (ingot). I can.

하측 벽체부(112)의 상단은 유도 코일(121)의 중앙부에 위치할 수 있다. 여기서, 유도 코일(121)의 중앙부는 도가니(110)를 따르는 상하방향의 중앙부일 수 있다. 유도 코일(121)의 중앙부는 전자기장이 가장 강하므로, 유도 코일(121)의 중앙부에 위치하는 도가니(110)의 부분에서 유도 가열량이 가장 크게 나타난다. 즉, 유도 코일(121)의 중앙부에 위치하는 도가니(110) 부분의 가열 온도가 가장 높을 수 있다. 상기 단결정 원료의 용융액(10)의 표면은 공기 중에 노출되어 공기와의 열교환으로 쉽게 식기(또는 냉각되기) 때문에 고온 상태로 유지하기 위해서는 최대한 높은 가열 온도로 가열해야 하므로, 유도 코일(121)의 중앙부에 상기 단결정 원료의 용융액(10)의 표면을 위치시켜 상기 단결정 원료의 용융액(10)의 표면 부분(또는 부근)을 효과적으로 가열할 수 있다.The upper end of the lower wall part 112 may be located in the center of the induction coil 121. Here, the central portion of the induction coil 121 may be a central portion in the vertical direction along the crucible 110. Since the central portion of the induction coil 121 has the strongest electromagnetic field, the induction heating amount is greatest in the portion of the crucible 110 located in the central portion of the induction coil 121. That is, the heating temperature of the crucible 110 located at the center of the induction coil 121 may be the highest. Since the surface of the melt 10 of the single crystal raw material is exposed to air and is easily cooled (or cooled) by heat exchange with air, it must be heated to the highest possible heating temperature in order to maintain a high temperature, so the central portion of the induction coil 121 By positioning the surface of the melt 10 of the single crystal raw material, the surface portion (or near) of the melt 10 of the single crystal raw material can be effectively heated.

하측 벽체부(112)의 상단이 유도 코일(121)의 중앙부에 위치하는 경우, 상기 단결정 원료의 용융액(10)의 표면을 하측 벽체부(112)의 상단에 맞추게 되면, 상기 단결정 원료의 용융액(10)의 표면을 유도 코일(121)의 중앙부에 용이하게 위치시킬 수 있고, 상기 단결정 원료의 용융액(10)의 표면 부분을 효과적으로 가열할 수 있다. 또한, 상기 단결정 원료의 용융액(10)의 표면은 단결정(또는 단결정 잉곳)이 성장하는 동안에 수 밀리미터(예를 들어, 약 5 ㎜) 정도밖에 낮아지지 않으므로, 상기 단결정 원료의 용융액(10)의 표면을 하측 벽체부(112)의 상단에 맞추는 경우에는 단결정이 성장하는 동안 상기 단결정 원료의 용융액(10)의 표면이 유도 코일(121)의 중앙부 또는 그 부근에 있을 수 있어 단결정을 성장시키면서 상기 단결정 원료의 용융액(10)의 표면의 높은 가열 온도를 유지할 수도 있다. 한편, 유도 코일(121)의 중앙부를 상기 단결정 원료의 용융액(10)의 표면에 위치시키면, 상기 단결정 원료의 용융액(10) 내의 대류를 한 방향(예를 들어, 시계 방향 또는 반시계방향)으로 형성할 수 있어 상기 단결정 원료의 용융액(10)이 상하로 나뉘어 상기 단결정 원료의 용융액(10)의 상하가 서로 반대방향으로 대류가 형성되는 경우보다 단결정의 성장이 효과적으로 이루어질 수 있다.When the upper end of the lower wall part 112 is located in the center of the induction coil 121, when the surface of the melt 10 of the single crystal raw material is aligned with the upper end of the lower wall part 112, the melt of the single crystal raw material ( The surface of 10) can be easily positioned in the center of the induction coil 121, and the surface portion of the melt 10 of the single crystal raw material can be effectively heated. In addition, since the surface of the melt 10 of the single crystal raw material only decreases by a few millimeters (for example, about 5 mm) while the single crystal (or single crystal ingot) is growing, the surface of the melt 10 of the single crystal raw material In the case of aligning the upper end of the lower wall part 112, the surface of the melt 10 of the single crystal raw material may be at or near the center of the induction coil 121 while the single crystal is growing. It is also possible to maintain a high heating temperature of the surface of the melt 10 of. On the other hand, if the central part of the induction coil 121 is located on the surface of the melt 10 of the single crystal raw material, the convection in the melt 10 of the single crystal raw material is directed in one direction (for example, clockwise or counterclockwise). The single crystal can be grown more effectively than when the melt 10 of the single crystal raw material is divided up and down so that the top and bottom of the melt 10 of the single crystal raw material are convectively formed in opposite directions.

하측 벽체부(112)의 두께는 종자결정(131)의 폭에 비례할 수 있다. 하측 벽체부(112)는 상기 단결정 원료의 용융액(10)과 직접 접촉하여 열전도에 의해 상기 단결정 원료의 용융액(10)을 가열하므로, 상기 단결정 원료의 용융액(10)에 의해 부식될 수 있다. 이로 인해 하측 벽체부(112)는 소정 두께 이상의 두께를 가져야 하며, 종자결정(131)의 폭이 커짐에 따라 시드 샤프트(130)의 승강이 원활할 수 있도록 도가니(110)의 크기가 커지고 바닥부(111)와 하측 벽체부(112)가 형성하는 공간에 수용되는 상기 단결정 원료의 용융액(10)의 양도 많아져서 상기 단결정 원료의 용융액(10)에 의한 부식이 보다 많이 일어나게 되므로, 부식이 계속되어 결국 하측 벽체부(112)에 작은 구멍(pin hole)이 생겨서 상기 단결정 원료의 용융액(10)이 도가니(110) 밖으로 새어 나오는 것을 방지하기 위해 하측 벽체부(112)의 두께를 증가시킬 필요가 있다. 이에 따라 하측 벽체부(112)는 상기 단결정 원료의 용융액(10)에 의한 부식으로 인해 작은 구멍이 생기는 것을 방지하기 위해 소정 두께 이상의 두께를 유지할 필요가 있으며, 하측 벽체부(112)의 두께는 종자결정(131)의 폭에 비례할 수 있다.The thickness of the lower wall part 112 may be proportional to the width of the seed crystal 131. Since the lower wall part 112 directly contacts the melt 10 of the single crystal raw material and heats the melt 10 of the single crystal raw material by thermal conduction, it may be corroded by the melt 10 of the single crystal raw material. For this reason, the lower wall part 112 must have a thickness of a predetermined thickness or more, and as the width of the seed crystal 131 increases, the size of the crucible 110 increases and the bottom part ( Since the amount of the melt 10 of the single crystal raw material accommodated in the space formed by 111 and the lower wall part 112 is increased, corrosion of the single crystal raw material by the melt 10 occurs more, so that corrosion continues and eventually It is necessary to increase the thickness of the lower wall part 112 in order to prevent the melt 10 of the single crystal raw material from leaking out of the crucible 110 because a pin hole is formed in the lower wall part 112. Accordingly, the lower wall part 112 needs to maintain a thickness of a predetermined thickness or more in order to prevent the formation of small holes due to corrosion by the melt 10 of the single crystal raw material, and the thickness of the lower wall part 112 is It may be proportional to the width of the crystal 131.

본 발명의 단결정 용액성장 장치(100)는 도가니(110)의 둘레에 도가니(110)의 외측(또는 외주면)을 감싸도록 제공되는 단열부재(140);를 더 포함할 수 있다. 단열부재(140)는 도가니(110)와 유도 코일(121) 사이의 도가니(110)의 둘레에 제공될 수 있으며, 그 내부 공간에 도가니(110)가 배치될 수 있고, 가열된 도가니(110)를 외부와 단열시킬 수 있다. 이때, 단열부재(140)는 외부로부터 단열하는 역할을 잘 수행할 수 있도록 내열성이 우수한 그라파이트(graphite) 펠트(felt) 등의 재질로 이루어질 수 있다. 또한, 단열부재(140)는 시드 샤프트(130)가 도가니(110)의 바닥면 상에서 자유롭게 상하방향으로 이동할 수 있도록 상측이 개방된 형상을 가질 수 있다.The single crystal solution growth apparatus 100 of the present invention may further include a heat insulating member 140 provided to surround the outer (or outer circumferential surface) of the crucible 110 around the crucible 110. The insulating member 140 may be provided around the crucible 110 between the crucible 110 and the induction coil 121, and the crucible 110 may be disposed in the inner space thereof, and the heated crucible 110 Can be insulated from the outside. At this time, the heat insulating member 140 may be made of a material such as graphite felt, which has excellent heat resistance, so that it may well perform a role of insulating from the outside. In addition, the heat insulating member 140 may have an open upper side so that the seed shaft 130 can freely move in the vertical direction on the bottom surface of the crucible 110.

그리고 본 발명의 단결정 용액성장 장치(100)는 도가니(110)의 하부에서 도가니(110)를 지지하는 도가니 지지부(150);를 더 포함할 수 있다. 도가니 지지부(150)는 도가니(110)의 하부에 배치되어 도가니(110)를 지지할 수 있고, 도가니 지지부(150)와 연결된 구동 수단(미도시)에 의해 승강 및/또는 회전될 수 있다. 단결정이 성장됨에 따라 상기 단결정 원료의 용융액(10)의 표면이 낮아지는 것에 맞추어 도가니 지지부(150)를 통해 도가니(110)를 상승시킴으로써, 상기 단결정 원료의 용융액(10)의 표면이 유도 코일(121)의 중앙부에 항상 위치하도록 할 수도 있다.In addition, the single crystal solution growth apparatus 100 of the present invention may further include a crucible support 150 supporting the crucible 110 under the crucible 110. The crucible support 150 may be disposed under the crucible 110 to support the crucible 110, and may be lifted and/or rotated by a driving means (not shown) connected to the crucible support 150. As the single crystal grows, by raising the crucible 110 through the crucible support 150 in accordance with the lowering of the surface of the melt 10 of the single crystal raw material, the surface of the melt 10 of the single crystal raw material becomes an induction coil 121 ), you can always place it in the center.

도가니(110)와 종자결정(131)은 적어도 하나의 동일한 원소를 포함할 수 있다. 즉, 도가니(110)와 종자결정(131)은 동일한 원소(예를 들어, 탄소)를 적어도 하나 이상 포함할 수 있고, 도가니(110)는 상기 단결정 원료의 용융액(10)에 의해 부식될 수 있다. 예를 들어, 도가니(110)는 흑연(graphite) 소재로 이루어질 수 있고, 종자결정(131)은 탄화규소(SiC)일 수 있으며, 탄화규소(SiC) 단결정의 핵심 원소 중의 하나인 탄소(C)를 도가니로부터 공급할 수 있다. 이때, 고온의 실리콘(Si) 용액에 의해 흑연 도가니(110)가 융해되어 탄소(C)가 실리콘(Si) 용액에 섞이도록 하는 방식을 이용할 수 있다.The crucible 110 and the seed crystal 131 may contain at least one of the same element. That is, the crucible 110 and the seed crystal 131 may contain at least one or more of the same element (eg, carbon), and the crucible 110 may be corroded by the melt 10 of the single crystal raw material. . For example, the crucible 110 may be made of a graphite material, and the seed crystal 131 may be silicon carbide (SiC), and carbon (C), which is one of the core elements of a silicon carbide (SiC) single crystal. Can be supplied from the crucible. At this time, a method in which the graphite crucible 110 is melted by a high-temperature silicon (Si) solution so that carbon (C) is mixed with the silicon (Si) solution may be used.

이러한 경우, 도가니(110)는 상기 단결정 원료의 용융액(10)에 의해 부식될 수 있다. 상기 단결정 원료의 용융액(10)과 도가니(110)가 서로 맞닿는 면을 따라 화학적 부식이 발생하여 도가니(110)가 식각될 수 있으며, 상기 단결정 원료의 용융액(10)과 직접적으로 맞닿지 않는 상측 벽체부(113)의 두께를 얇게 할 수 있고, 상측 벽체부(113)의 두께를 얇게 하더라도 상기 단결정 원료의 용융액(10)에 의한 부식으로 상측 벽체부(113)에 작은 구멍(들)이 생길 염려가 없다.In this case, the crucible 110 may be corroded by the melt 10 of the single crystal raw material. Chemical corrosion occurs along the surface where the melt 10 of the single crystal raw material and the crucible 110 contact each other, so that the crucible 110 may be etched, and the upper wall does not directly contact the melt 10 of the single crystal raw material. Even if the thickness of the part 113 can be made thin, and the thickness of the upper wall part 113 is made thin, there is a concern that small hole(s) may be formed in the upper wall part 113 due to corrosion by the melt 10 of the single crystal raw material. There is no

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 단결정 용액성장 방법을 나타낸 순서도이다.5 is a flow chart showing a method of growing a single crystal solution according to another embodiment of the present invention.

도 5를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 단결정 용액성장 방법을 보다 상세히 살펴보는데, 본 발명의 일실시예에 따른 단결정 용액성장 장치와 관련하여 앞서 설명된 부분과 중복되는 사항들은 생략하도록 한다.A method for growing a single crystal solution according to another exemplary embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIG. 5, and details overlapping with those previously described in relation to the apparatus for growing a single crystal solution according to an exemplary embodiment of the present invention will be omitted. .

본 발명의 다른 실시예에 따른 단결정 용액성장 방법은 바닥면을 형성하는 바닥부와, 서로 다른 두께를 갖는 상측 벽체부 및 하측 벽체부를 포함하는 도가니 내부에 단결정 원료를 장입하는 과정(S100); 상기 도가니의 둘레에 제공되는 유도 코일을 포함하는 유도 가열부를 통해 상기 도가니를 가열하여 상기 단결정 원료를 용융시키는 과정(S200); 상기 바닥부와 상기 하측 벽체부가 형성하는 공간에 상기 단결정 원료의 용융액이 수용되는 과정(S300); 및 시드 샤프트 하단의 종자결정을 상기 단결정 원료의 용융액에 접촉시키는 과정(S400);을 포함할 수 있다.A method of growing a single crystal solution according to another embodiment of the present invention includes: charging a single crystal raw material into a crucible including a bottom portion forming a bottom surface and an upper wall portion and a lower wall portion having different thicknesses (S100); Heating the crucible through an induction heating unit including an induction coil provided around the crucible to melt the single crystal raw material (S200); A process (S300) of receiving the melt of the single crystal raw material in the space formed by the bottom part and the lower wall part; And contacting the seed crystal at the bottom of the seed shaft with the melt of the single crystal raw material (S400).

먼저, 바닥면을 형성하는 바닥부와 서로 다른 두께를 갖는 상측 벽체부 및 하측 벽체부를 포함하는 도가니 내부에 단결정 원료를 장입한다(S100). 도가니 내부에 단결정 원료를 장입할 수 있으며, 도가니는 바닥면을 형성하는 바닥부와 서로 다른 두께를 갖는 상측 벽체부 및 하측 벽체부를 포함할 수 있다. 이때, 상기 도가니 내부에 고체 상태(예를 들어, 분말 상태)의 단결정 원료를 장입할 수 있다.First, a single crystal raw material is charged into a crucible including an upper wall portion and a lower wall portion having a different thickness from the bottom portion forming the bottom surface (S100). A single crystal raw material may be charged into the crucible, and the crucible may include an upper wall portion and a lower wall portion having a thickness different from that of a bottom portion forming a bottom surface. In this case, a single crystal raw material in a solid state (eg, powder state) may be charged into the crucible.

다음으로, 상기 도가니의 둘레에 제공되는 유도 코일을 포함하는 유도 가열부를 통해 상기 도가니를 가열하여 상기 단결정 원료를 용융시킨다(S200). 유도 가열부를 통해 상기 도가니를 가열하여 고체 상태의 상기 단결정 원료를 용융시킬 수 있으며, 고체 상태의 상기 단결정 원료가 용융되어 그 부피가 줄어들 수 있다. 이때, 상기 유도 코일은 상기 도가니의 둘레에 제공될 수 있고, 상기 하측 벽체부의 상단에 상기 유도 코일의 중앙부가 위치할 수 있다.Next, the single crystal raw material is melted by heating the crucible through an induction heating unit including an induction coil provided around the crucible (S200). The crucible may be heated through an induction heating unit to melt the single crystal raw material in a solid state, and the single crystal raw material in a solid state may be melted to reduce its volume. In this case, the induction coil may be provided around the crucible, and a central portion of the induction coil may be positioned at an upper end of the lower wall portion.

그 다음 상기 바닥부와 상기 하측 벽체부가 형성하는 공간에 상기 단결정 원료의 용융액이 수용된다(S300). 상기 단결정 원료가 용융되어 상기 바닥부와 상기 하측 벽체부가 형성하는 공간에 상기 단결정 원료의 용융액이 수용될 수 있다. 고체 상태의 상기 단결정 원료는 상기 단결정 원료의 용융액보다 부피가 크기 때문에 상기 바닥부와 상기 하측 벽체부가 형성하는 공간을 넘어서더라도 고체 상태의 상기 단결정 원료가 용융되어 부피가 줄어든 상기 단결정 원료의 용융액은 상기 바닥부와 상기 하측 벽체부가 형성하는 공간에만 수용될 수 있다. 이러한 경우, 상기 상측 벽체부는 상기 단결정 원료의 용융액에 접촉되지 않아 상기 단결정 원료의 용융액과의 접촉으로 상기 상측 벽체부가 부식(또는 식각)될 염려가 없으므로, 상기 단결정 원료의 용융액과 직접적으로 접촉하는 상기 하측 벽체부보다 두께를 얇게 할 수 있으며, 얇은 두께를 통해 열복사량을 증가시킬 수 있고, 열복사를 통해 상기 단결정 원료의 용융액의 표면을 효과적으로 가열할 수 있다.Then, the melt of the single crystal raw material is accommodated in the space formed by the bottom part and the lower wall part (S300). The single crystal raw material may be melted to accommodate a molten liquid of the single crystal raw material in a space formed by the bottom portion and the lower wall portion. Since the single crystal raw material in a solid state has a larger volume than the melt of the single crystal raw material, even if it exceeds the space formed by the bottom and the lower wall, the single crystal raw material in the solid state is melted and the volume of the single crystal raw material is reduced. It may be accommodated only in the space formed by the bottom part and the lower wall part. In this case, since the upper wall portion is not in contact with the melt of the single crystal raw material and there is no fear that the upper wall portion is corroded (or etched) due to contact with the melt of the single crystal raw material, the upper wall portion is in direct contact with the melt of the single crystal raw material. The thickness can be made thinner than that of the lower wall, the amount of heat radiation can be increased through the thin thickness, and the surface of the melt of the single crystal raw material can be effectively heated through the heat radiation.

그리고 시드 샤프트 하단의 종자결정을 상기 단결정 원료의 용융액에 접촉시킨다(S400). 상기 단결정 원료가 용융되면, 상기 단결정 원료의 용융액 표면에 시드 샤프트 하단의 종자결정을 접촉시켜 단결정을 성장시킬 수 있다. 여기서, 상기 시드 샤프트를 상측방향으로 이동시키는 과정;(S500)을 더 포함할 수 있다. 상기 시드 샤프트 하단의 종자결정이 상기 단결정 원료의 용융액 표면에 접촉된 후에 상기 시드 샤프트를 서서히 인상시키면서(또는 끌어올리면서) 상기 단결정을 성장시킬 수 있다. 이때, 상기 시드 샤프트의 축 회전을 동해 상기 종자결정을 회전시키면서 상기 시드 샤프트를 인상시킬 수 있다.Then, the seed crystal at the bottom of the seed shaft is brought into contact with the melt of the single crystal raw material (S400). When the single crystal raw material is melted, the single crystal can be grown by contacting the seed crystal at the bottom of the seed shaft with the surface of the melt of the single crystal raw material. Here, the process of moving the seed shaft upward; (S500) may be further included. After the seed crystal at the bottom of the seed shaft comes into contact with the surface of the melt of the single crystal raw material, the single crystal may be grown while gradually raising (or raising) the seed shaft. In this case, the seed shaft may be raised while rotating the seed crystal by rotating the seed shaft.

상기 단결정 원료를 장입하는 과정(S100) 이전에, 상기 바닥부와 상기 하측 벽체부가 형성하는 공간의 부피를 계측하는 과정(S50); 및 상기 단결정 원료의 용융액의 부피가 상기 공간의 부피 이하가 되는 상기 단결정 원료의 양을 산출하는 과정(S60);을 더 포함할 수 있고, 상기 단결정 원료를 장입하는 과정(S100)에서는 산출된 양의 상기 단결정 원료를 장입할 수 있다.Before the step of charging the single crystal raw material (S100), measuring the volume of the space formed by the bottom part and the lower wall part (S50); And calculating the amount of the single crystal raw material in which the volume of the melt of the single crystal raw material is equal to or less than the volume of the space (S60); and the amount calculated in the step of charging the single crystal raw material (S100). The single crystal raw material of can be charged.

상기 단결정 원료를 장입하는 과정(S100) 이전에 상기 바닥부와 상기 하측 벽체부가 형성하는 공간의 부피를 계측할 수 있다(S50). 상기 단결정 원료의 용융액을 상기 바닥부와 상기 하측 벽체부가 형성하는 공간에만 수용되도록 하기 위해 상기 바닥부와 상기 하측 벽체부가 형성하는 공간의 부피를 계측할 수 있다. 이때, 상기 바닥부의 내측 바닥면(즉, 상기 도가니의 내측 바닥면)의 면적과 상기 하측 벽체부의 내주면의 높이로 상기 바닥부와 상기 하측 벽체부가 형성하는 공간의 부피를 계산할 수 있다.Before the process of charging the single crystal raw material (S100), the volume of the space formed by the bottom part and the lower wall part may be measured (S50). In order to accommodate the melt of the single crystal raw material only in the space formed by the bottom part and the lower wall part, the volume of the space formed by the bottom part and the lower wall part may be measured. In this case, the volume of the space formed by the bottom and the lower wall may be calculated based on the area of the inner bottom of the bottom (that is, the inner bottom of the crucible) and the height of the inner circumferential surface of the lower wall.

그리고 상기 단결정 원료의 용융액의 부피가 상기 공간의 부피 이하가 되는 상기 단결정 원료의 양을 산출할 수 있다(S60). 상기 단결정 원료의 특성에 따라 고체 상태와 액체 상태의 부피비를 이용하여 상기 단결정 원료의 용융액의 부피가 계산된 상기 공간의 부피 이하가 되는 상기 단결정 원료의 부피를 계산할 수 있고, 계산된 상기 단결정 원료의 부피를 통해 상기 단결정 원료의 양을 산출할 수 있다.In addition, the amount of the single crystal raw material in which the volume of the melt of the single crystal raw material is equal to or less than the volume of the space may be calculated (S60). Depending on the characteristics of the single crystal raw material, the volume of the single crystal raw material in which the volume of the melt of the single crystal raw material is equal to or less than the calculated volume of the space can be calculated using the volume ratio of the solid state and the liquid state. The amount of the single crystal raw material can be calculated through the volume.

그 다음 상기 단결정 원료를 장입하는 과정(S100)에서 산출된 양의 상기 단결정 원료를 장입할 수 있다. 이렇게 산출된 양의 상기 단결정 원료를 상기 도가니 내부에 장입할 수 있다.Then, the single crystal raw material may be charged in the amount calculated in the step of charging the single crystal raw material (S100). The single crystal raw material in the calculated amount may be charged into the crucible.

상기 단결정 원료를 용융시키는 과정(S200)은, 상기 하측 벽체부로부터의 열전도를 통해 상기 단결정 원료를 가열하는 과정(S210); 및 상기 상측 벽체부로부터의 열복사를 통해 상기 단결정 원료를 가열하는 과정(S220)을 포함할 수 있다.The process of melting the single crystal raw material (S200) may include heating the single crystal raw material through heat conduction from the lower wall portion (S210); And heating the single crystal raw material through heat radiation from the upper wall portion (S220).

상기 하측 벽체부로부터의 열전도를 통해 상기 단결정 원료를 가열할 수 있다(S210). 상기 하측 벽체부는 상기 단결정 원료와 직접 접촉하여 열전도를 통해 상기 단결정 원료를 가열할 수 있으며, 상기 단결정 원료의 용융액은 상기 하측 벽체부에만 접촉될 수 있다. 여기서, 상기 단결정 원료의 표면 또는 상기 단결정 원료의 용융액의 표면이 상기 하측 벽체부의 상단보다 낮게 위치하는 경우에는 상기 단결정 원료 또는 상기 단결정 원료의 용융액과 접촉하지 않는 상기 하측 벽체부의 일부는 열복사를 통해 간접적으로 상기 단결정 원료 또는 상기 단결정 원료의 용융액을 가열할 수도 있다.The single crystal raw material may be heated through heat conduction from the lower wall portion (S210). The lower wall portion may directly contact the single crystal raw material to heat the single crystal raw material through heat conduction, and the melt of the single crystal raw material may contact only the lower wall portion. Here, when the surface of the single crystal raw material or the surface of the melt of the single crystal raw material is located lower than the upper end of the lower wall part, a part of the lower wall part that does not contact the single crystal raw material or the melt of the single crystal raw material is indirectly through thermal radiation. As a result, the single crystal raw material or the melt of the single crystal raw material may be heated.

그리고 상기 상측 벽체부로부터의 열복사를 통해 상기 단결정 원료를 가열할 수 있다(S220). 상기 상측 벽체부는 상기 하측 벽체부와는 상이하게 열복사를 통해 간접적으로 상기 단결정 원료를 가열할 수 있으며, 상기 단결정 원료의 용융액가 접촉하지 않고 열복사를 통해 상기 단결정 원료의 용융액의 표면을 가열할 수 있다. 여기서, 고체 상태의 상기 단결정 원료를 가열하는 경우에는 일부 상기 단결정 원료와 접촉하여 열전도를 통해 가열할 수 있으나, 상기 단결정 원료의 용융액과는 접촉하지 않을 수 있다.In addition, the single crystal raw material may be heated through heat radiation from the upper wall portion (S220). The upper wall portion may indirectly heat the single crystal raw material through thermal radiation differently from the lower wall portion, and the surface of the melt of the single crystal raw material may be heated through thermal radiation without contacting the melt of the single crystal raw material. Here, in the case of heating the single crystal raw material in a solid state, some of the single crystal raw materials may be contacted and heated through thermal conduction, but may not come into contact with the melt of the single crystal raw material.

상기 도가니는 상기 상측 벽체부의 두께가 상기 하측 벽체부의 두께보다 얇을 수 있다. 상기 상측 벽체부의 두께는 상기 하측 벽체부의 두께보다 얇을 수 있으며, 상기 상측 벽체부의 두께가 상기 하측 벽체부의 두께보다 얇은 경우에 상기 상측 벽체부의 두께와 상기 하측 벽체부의 두께가 동일한 경우보다 상기 상측 벽체부의 발열량이 증가할 수 있다. 상기 상측 벽체부의 두께가 상기 하측 벽체부의 두께보다 얇은 경우에는 상기 상측 벽체부의 두께가 상기 하측 벽체부의 두께와 동일한 경우보다 전자기장의 투과 정도가 커질 수 있고, 상기 상측 벽체부 내에 발생하는 유도 전류 또는 와전류(또는 맴돌이 전류)가 커질 수 있다. 이에 따라 상기 상측 벽체부에 발생하는 줄 열(Joule heat)이 커져 상기 상측 벽체부의 가열이 촉진될 수 있으며, 상기 상측 벽체부의 온도를 높일 수 있고, 상기 상측 벽체부의 발열량 및 열복사량을 증가시킬 수 있다.In the crucible, the thickness of the upper wall portion may be thinner than that of the lower wall portion. The thickness of the upper wall part may be thinner than the thickness of the lower wall part, and when the thickness of the upper wall part is thinner than the thickness of the lower wall part, the upper wall part is less than when the thickness of the upper wall part and the thickness of the lower wall part are the same. The calorific value may increase. When the thickness of the upper wall part is thinner than the thickness of the lower wall part, the degree of transmission of the electromagnetic field may be greater than when the thickness of the upper wall part is the same as the thickness of the lower wall part, and induced current or eddy current generated in the upper wall part (Or the eddy current) may increase. Accordingly, Joule heat generated in the upper wall portion increases, so that heating of the upper wall portion can be promoted, the temperature of the upper wall portion can be increased, and the amount of heat generated and heat radiation of the upper wall portion can be increased. have.

상기 상측 벽체부의 중심면은 상기 하측 벽체부의 중심면보다 상기 유도 코일에 근접하여 위치할 수 있다. 즉, 상기 상측 벽체부는 상기 유도 코일에 최대한 가깝게 배치될 수 있다. 상기 상측 벽체부가 상기 유도 코일에 가까울수록 전자기장의 투과 정도가 커져(또는 상기 상측 벽체부를 투과하는 전자기력선의 수가 많아져) 상기 상측 벽체부 내에 발생하는 유도 전류 또는 와전류가 커질 수 있고, 이에 따라 상기 상측 벽체부에 발생하는 줄 열이 커져 상기 상측 벽체부의 가열이 촉진될 수 있다. 상기 상측 벽체부의 가열이 촉진될수록 상기 상측 벽체부의 내주면에서 방사(또는 방출)하는 열복사량이 증가할 수 있고, 열복사를 통해 상기 단결정 원료의 용융액 표면을 효과적으로 가열할 수 있다.The central surface of the upper wall portion may be positioned closer to the induction coil than the central surface of the lower wall portion. That is, the upper wall portion may be disposed as close to the induction coil as possible. As the upper wall portion is closer to the induction coil, the degree of transmission of the electromagnetic field increases (or the number of electromagnetic lines of force passing through the upper wall portion increases), so that the induced current or eddy current generated in the upper wall portion may increase, and accordingly, the upper side Joule heat generated in the wall portion increases, so that heating of the upper wall portion may be promoted. As the heating of the upper wall part is accelerated, the amount of heat radiation radiated (or radiated) from the inner circumferential surface of the upper wall part may increase, and the surface of the melt of the single crystal raw material may be effectively heated through thermal radiation.

상기 단결정 원료의 용융액이 수용되는 과정에서는 상기 상측 벽체부의 온도가 상기 하측 벽체부의 온도보다 높게 유지될 수 있다. 상기 상측 벽체부의 온도가 높아지는 경우에는 상기 상측 벽체부의 열복사량이 증가될 수 있으며, 열복사를 통해 상기 단결정 원료의 용융액 표면을 효과적으로 가열할 수 있고, 상기 단결정 원료의 용융액의 표면 온도를 상승시켜 고온 상태로 유지할 수 있다. 또한, 단결정 구경 확대에 중요한 요소인 메니스커스(meniscus, m)를 형성하여 용액 성장을 진행하는 경우, 상기 단결정 원료의 용융액 상에서 가장 저온 상태에 놓여질 수 있는 메니스커스(m) 측면(meniscus bridge)에 가해지는 복사열을 높일 수도 있다. 이에 따라 상기 단결정 원료의 용융액의 표면 온도가 낮아짐으로 인해 발생되는 원료 파티클 또는 부유물의 발생을 억제 또는 방지할 수 있으며, 균질의 단결정(또는 단결정 잉곳)을 성장시킬 수 있고, 고품질의 단결정을 생산할 수 있다.During the process of receiving the melt of the single crystal raw material, the temperature of the upper wall portion may be maintained higher than the temperature of the lower wall portion. When the temperature of the upper wall portion is increased, the amount of heat radiation of the upper wall portion may be increased, the surface of the melt of the single crystal raw material can be effectively heated through heat radiation, and the surface temperature of the melt of the single crystal raw material is raised to a high temperature state. Can be maintained. In addition, when the solution is grown by forming a meniscus (m), which is an important factor in expanding the single crystal diameter, the meniscus bridge (m) that can be placed in the lowest temperature state on the melt of the single crystal raw material You can also increase the radiant heat applied to ). Accordingly, it is possible to suppress or prevent the generation of raw material particles or floating matters caused by the lowering of the surface temperature of the melt of the single crystal raw material, to grow homogeneous single crystals (or single crystal ingots), and to produce high-quality single crystals. have.

이처럼, 본 발명에서는 도가니의 상측 벽체부의 두께를 하측 벽체부의 두께와 상이하게 함으로써, 상측 벽체부와 하측 벽체부의 온도를 상이하게 할 수 있으며, 상측 벽체부의 두께를 하측 벽체부의 두께보다 얇게 하여 상측 벽체부와 하측 벽체부의 두께가 동일한 경우보다 상측 벽체부의 온도를 높일 수 있고, 상측 벽체부의 열복사량을 증가시킬 수 있다. 이를 통해 단결정 원료의 용융액 표면으로 전달되는 열복사량을 증가시킬 수 있고, 메니스커스 측면에 가해지는 복사열을 높일 수 있으며, 단결정 원료의 용융액의 표면 온도를 상승시켜 고온 상태로 유지할 수 있다. 이에, 단결정 원료의 용융액의 표면을 포함하는 단결정 원료의 용융액의 전체 영역을 균일한 온도로 유지할 수 있으며, 단결정 원료의 용융액 표면에서 핵 생성된 원료 파티클 또는 부유물을 억제하여 균질의 단결정(또는 단결정 잉곳)을 성장시킬 수 있고, 고품질의 단결정 성장을 방해하는 요인을 제거하여 고품질의 단결정을 성장시킬 수 있다. 또한, 하측 벽체부보다 두께가 얇은 상측 벽체부를 유도 코일에 가깝게 하여 상측 벽체부가 유도 코일에서 멀어지는 경우보다 상측 벽체부의 온도와 열복사량을 증가시킬 수 있고, 상측 벽체부의 외주면을 하측 벽체부의 외주면과 일치시킴으로써, 단결정 원료의 용융액과 접촉하여 가열하는 하측 벽체부의 온도를 저하시키지 않으면서 상측 벽체부의 온도와 열복사량을 최대한 증가시킬 수 있다.As described above, in the present invention, by making the thickness of the upper wall part of the crucible different from the thickness of the lower wall part, the temperature of the upper wall part and the lower wall part can be different, and the thickness of the upper wall part is made thinner than the thickness of the lower wall part. It is possible to increase the temperature of the upper wall portion and increase the heat radiation amount of the upper wall portion than when the thickness of the portion and the lower wall portion are the same. Through this, it is possible to increase the amount of heat radiation transmitted to the surface of the melt of the single crystal raw material, increase the radiant heat applied to the side of the meniscus, and increase the surface temperature of the melt of the single crystal raw material to maintain a high temperature state. Accordingly, the entire area of the melt of the single crystal raw material including the surface of the melt of the single crystal raw material can be maintained at a uniform temperature, and by suppressing the raw material particles or suspended matter nucleated on the melt surface of the single crystal raw material, homogeneous single crystal (or single crystal ingot) ) Can be grown, and high-quality single crystals can be grown by removing factors that hinder the growth of high-quality single crystals. In addition, by bringing the upper wall part, which is thinner than the lower wall part, closer to the induction coil, the temperature and heat radiation of the upper wall part can be increased compared to the case where the upper wall part is away from the induction coil, and the outer circumferential surface of the upper wall is matched with the outer circumference of the lower wall By doing so, the temperature of the upper wall part and the amount of heat radiation can be increased as much as possible without lowering the temperature of the lower wall part heated by contacting the melt of the single crystal raw material.

상기 설명에서 사용한 “~ 상에”라는 의미는 직접 접촉하는 경우와 직접 접촉하지는 않지만 상부 또는 하부에 대향하여 위치하는 경우를 포함하고, 상부면 또는 하부면 전체에 대향하여 위치하는 것뿐만 아니라 부분적으로 대향하여 위치하는 것도 가능하며, 위치상 떨어져 대향하거나 상부면 또는 하부면에 직접 접촉한다는 의미로 사용하였다.The meaning of “on” used in the above description includes a case where it is in direct contact and a case where it is not in direct contact, but is located opposite to the upper or lower surface, and is located opposite to the entire upper or lower surface, as well as partially It is also possible to be positioned opposite to each other, and was used to mean that it faces apart from the position or directly contacts the upper or lower surface.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been illustrated and described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and common knowledge in the field to which the present invention belongs without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Those who have a will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible from this. Therefore, the technical protection scope of the present invention should be determined by the following claims.

10 : 단결정 원료의 용융액 100 : 단결정 용액성장 장치
110 : 도가니 111 : 바닥부
112 : 하측 벽체부 113 : 상측 벽체부
115 : 덮개부 120 : 유도 가열부
121 : 유도 코일 130 : 시드 샤프트
131 : 종자결정 140 : 단열부재
150 : 도가니 지지부 m : 메니스커스10: melt of single crystal raw material 100: single crystal solution growth device
110: crucible 111: bottom
112: lower wall portion 113: upper wall portion
115: cover 120: induction heating unit
121: induction coil 130: seed shaft
131: seed crystal 140: heat insulating member
150: crucible support m: meniscus

Claims (14)

상측에 개구부를 가지며, 단결정 원료를 수용하는 도가니;
상기 도가니의 둘레에 제공되는 유도 코일을 포함하며, 상기 도가니를 가열하여 상기 단결정 원료를 용융시키는 유도 가열부; 및
상기 개구부를 통해 상하방향으로 이동 가능하게 제공되며, 하단에 종자결정이 부착되는 시드 샤프트;를 포함하고,
상기 도가니는,
바닥면을 형성하는 바닥부;
상기 바닥부에 연결되는 하측 벽체부; 및
상기 하측 벽체부와 상이한 두께를 가지며, 상기 하측 벽체부와 연결되는 상측 벽체부를 포함하며,
상기 하측 벽체부의 상단은 상기 유도 코일의 상하방향 중앙부에 위치하고,
상기 단결정 원료의 용융액은 상기 단결정 원료의 용융액의 표면이 상기 하측 벽체부의 상단과 같거나 낮게 상기 바닥부와 상기 하측 벽체부가 형성하는 공간에 수용되는 단결정 용액성장 장치.A crucible having an opening on the upper side and accommodating a single crystal raw material;
An induction heating unit including an induction coil provided around the crucible and heating the crucible to melt the single crystal raw material; And
Includes; a seed shaft provided so as to be movable in a vertical direction through the opening and to which a seed crystal is attached to a lower end,
The crucible,
A bottom portion forming a bottom surface;
A lower wall portion connected to the bottom portion; And
It has a different thickness from the lower wall portion and includes an upper wall portion connected to the lower wall portion,
The upper end of the lower wall part is located in the vertical center of the induction coil,
The single crystal solution growing apparatus is accommodated in a space formed by the bottom portion and the lower wall portion such that the surface of the melt of the single crystal raw material is equal to or lower than the upper end of the lower wall portion. 청구항 1에 있어서,
상기 상측 벽체부의 두께는 상기 하측 벽체부의 두께보다 얇은 단결정 용액성장 장치.The method according to claim 1,
The thickness of the upper wall portion is thinner than the thickness of the lower wall portion single crystal solution growth device. 청구항 2에 있어서,
상기 상측 벽체부의 중심면은 상기 하측 벽체부의 중심면보다 상기 유도 코일에 근접하여 위치하는 단결정 용액성장 장치.The method according to claim 2,
A single crystal solution growing apparatus in which a central surface of the upper wall part is located closer to the induction coil than a central surface of the lower wall part. 청구항 1에 있어서,
상기 상측 벽체부의 내주면은 상기 하측 벽체부의 내주면보다 상기 유도 코일에 근접하여 위치하는 단결정 용액성장 장치.The method according to claim 1,
A single crystal solution growing apparatus wherein an inner circumferential surface of the upper wall portion is located closer to the induction coil than an inner circumferential surface of the lower wall portion. 청구항 1에 있어서,
상기 상측 벽체부의 외주면은 상기 하측 벽체부의 외주면과 상기 유도 코일로부터의 거리가 동일한 단결정 용액성장 장치.The method according to claim 1,
The outer circumferential surface of the upper wall part and the outer circumferential surface of the lower wall part have the same distance from the induction coil. 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 상측 벽체부는 열복사를 통해 상기 단결정 원료의 용융액의 표면을 가열하는 단결정 용액성장 장치.The method according to claim 1,
A single crystal solution growing apparatus for heating the surface of the melt of the single crystal raw material through the upper wall portion through thermal radiation. 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 하측 벽체부의 두께는 상기 종자결정의 폭에 비례하는 단결정 용액성장 장치.The method according to claim 1,
A single crystal solution growing apparatus in which the thickness of the lower wall portion is proportional to the width of the seed crystal. 청구항 1에 있어서,
상기 도가니와 상기 종자결정은 적어도 하나의 동일한 원소를 포함하는 단결정 용액성장 장치.The method according to claim 1,
The crucible and the seed crystal contain at least one of the same element. 바닥면을 형성하는 바닥부와, 서로 다른 두께를 갖는 상측 벽체부 및 하측 벽체부를 포함하는 도가니 내부에 단결정 원료를 장입하는 과정;
상기 도가니의 둘레에 제공되는 유도 코일을 포함하는 유도 가열부를 통해 상기 도가니를 가열하여 상기 단결정 원료를 용융시키는 과정;
상기 바닥부와 상기 하측 벽체부가 형성하는 공간에 상기 단결정 원료의 용융액이 수용되는 과정; 및
시드 샤프트 하단의 종자결정을 상기 단결정 원료의 용융액에 접촉시키는 과정;을 포함하고,
상기 유도 코일의 상하방향 중앙부는 상기 하측 벽체부의 상단에 위치하며,
상기 단결정 원료의 용융액이 수용되는 과정에서는 상기 단결정 원료의 용융액의 표면이 상기 하측 벽체부의 상단과 같거나 낮게 수용되는 단결정 용액성장 방법.Charging a single crystal raw material into a crucible including a bottom portion forming a bottom surface and an upper wall portion and a lower wall portion having different thicknesses;
Heating the crucible through an induction heating unit including an induction coil provided around the crucible to melt the single crystal raw material;
A process in which the melt of the single crystal raw material is accommodated in the space formed by the bottom part and the lower wall part; And
Including; contacting the seed crystal at the bottom of the seed shaft with the melt of the single crystal raw material,
The vertical central portion of the induction coil is located at the upper end of the lower wall portion,
In the process of receiving the melt of the single crystal raw material, the surface of the melt of the single crystal raw material is accommodated equal to or lower than the upper end of the lower wall portion. 청구항 11에 있어서,
상기 단결정 원료를 장입하는 과정 이전에,
상기 바닥부와 상기 하측 벽체부가 형성하는 공간의 부피를 계측하는 과정; 및
상기 단결정 원료의 용융액의 부피가 상기 공간의 부피 이하가 되는 상기 단결정 원료의 양을 산출하는 과정;을 더 포함하고,
상기 단결정 원료를 장입하는 과정에서는 산출된 양의 상기 단결정 원료를 장입하는 단결정 용액성장 방법.The method of claim 11,
Before the process of charging the single crystal raw material,
Measuring the volume of the space formed by the bottom part and the lower wall part; And
The step of calculating the amount of the single crystal raw material in which the volume of the melt of the single crystal raw material becomes less than the volume of the space; further comprising,
In the process of charging the single crystal raw material, a single crystal solution growing method in which the calculated amount of the single crystal raw material is charged. 청구항 11에 있어서,
상기 도가니는 상기 상측 벽체부의 두께가 상기 하측 벽체부의 두께보다 얇은 단결정 용액성장 방법.The method of claim 11,
The crucible is a single crystal solution growing method in which the thickness of the upper wall part is thinner than the thickness of the lower wall part. 청구항 13에 있어서,
상기 상측 벽체부의 중심면은 상기 하측 벽체부의 중심면보다 상기 유도 코일에 근접하여 위치하는 단결정 용액성장 방법.The method of claim 13,
The single crystal solution growing method wherein the central surface of the upper wall part is located closer to the induction coil than the central surface of the lower wall part.
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