KR102317426B1 - 실리콘 카바이드 단결정 성장장치 - Google Patents

실리콘 카바이드 단결정 성장장치 Download PDF

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Abstract

실리콘 카바이드 단결정 성장장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 카바이드 단결정 성장장치는, 서로 열리거나 닫히는 상부 및 하부 챔버를 구비하며, 내부에서 실리콘 카바이드 단결정 성장공정이 진행되는 장소를 형성하는 진공 챔버; 및 상부 챔버와 하부 챔버 사이에 배치되며, 실리콘 카바이드 단결정 성장공정의 진행을 위해 상부 챔버와 하부 챔버가 닫히거나 상부 챔버와 하부 챔버가 닫힌 후 내부가 진공으로 변환될 때, 가해질 수 있는 물리적 충격을 댐핑(damping)하는 댐핑 유닛을 포함한다.

Description

실리콘 카바이드 단결정 성장장치{Silicon carbide grower having inner monitoring function}
본 발명은, 실리콘 카바이드 단결정 성장장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 실리콘 카바이드 단결정 성장공정의 진행을 위해 상부 챔버와 하부 챔버가 닫히거나 상부 챔버와 하부 챔버가 닫힌 후 내부가 진공으로 변환될 때, 가해질 수 있는 물리적 충격을 효과적으로 댐핑(damping)할 수 있어서 진공 챔버가 파손되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는, 실리콘 카바이드 단결정 성장장치에 관한 것이다.
실리콘 카바이드(SiC, Silicon Carbide)는 2.2 내지 3.3 eV의 범위 내에 있는 넓은 폭의 금지 대역(forbidden gap)을 갖는 광대역 반도체(wide-gap semiconductor)이다.
실리콘 카바이드는 우수한 물리적 및 화학적 성질을 가지므로 내환경성 반도체 재료(environment-resistant semiconductor material)로서 연구되고 있다.
전력 반도체, 통신 반도체, LED용 제품 등 다방면으로 사용되는 실리콘 카바이드 웨이퍼(SiC wafer)는 통상의 실리콘 웨이퍼(Si wafer)보다 고온 동작 가능, 높은 열전도도, 높은 절연 파괴전계, 높은 밴드 갭 등의 우수한 특성을 갖는 차세대 반도체 재료로 주목받고 있는 재료이다.
이러한 실리콘 카바이드 웨이퍼는 물리적 기상 증착법(Physical Vapor Transport, PVT)에 의해 제작된다. 즉 실리콘 카바이드로 잉곳을 만든 후, 슬라이스 해서 실리콘 카바이드 웨이퍼를 만들 수 있다.
실리콘 카바이드를 물리적 기상 증착법으로 성장시키기 위한 공정온도는 대략 2,100~2,400℃이다. 이러한 온도를 제공하기 위해 유도가열 히터(Induction Heater)가 주로 사용된다.
그리고, 열이 가해지는 증착재료가 보관된 부품으로는 그래파이트 도가니(Graphite Crucible)가 주로 사용된다.
한편, 실리콘 카바이드 단결정 성장장치에 따른 실리콘 카바이드 단결정 성장공정은 진공 조건에서 진행되기 때문에 장치를 구성하는 데 있어서 진공 챔버가 요구된다.
현존하는 진공 챔버는 상부 챔버와 하부 챔버를 포함하며, 상부 챔버와 하부 챔버의 내부에서 실리콘 카바이드 단결정 성장공정이 진행된다.
이때, 장치의 유지보수 또는 그래파이트 도가니 내의 물질, 즉 증착재료 충진을 위해 상부 챔버와 하부 챔버는 열리고 닫히는 구조를 갖는다. 보통, 하부 챔버가 업/다운(up/down) 이동하는 구조로 제작되기 때문에, 하부 챔버에 업(up) 동작해서 상부 챔버와 접하는 방식으로 상, 하부 챔버가 닫히며, 이후에 내부가 진공으로 변환되다.
그런데, 종래기술의 경우, 실리콘 카바이드 단결정 성장공정의 진행을 위해 상부 챔버와 하부 챔버 사이에 댐핑(damping) 수단이 없으므로, 상부 챔버와 하부 챔버가 닫히거나 상부 챔버와 하부 챔버가 닫힌 후 내부가 진공으로 변환될 때, 가해질 수 있는 물리적 충격으로 인해 진공 챔버가 파손될 수 있는 문제가 있다.
대한민국특허청 출원번호 제10-2013-0097028호
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 실리콘 카바이드 단결정 성장공정의 진행을 위해 상부 챔버와 하부 챔버가 닫히거나 상부 챔버와 하부 챔버가 닫힌 후 내부가 진공으로 변환될 때, 가해질 수 있는 물리적 충격을 효과적으로 댐핑(damping)할 수 있어서 진공 챔버가 파손되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는, 실리콘 카바이드 단결정 성장장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 서로 열리거나 닫히는 상부 및 하부 챔버를 구비하며, 내부에서 실리콘 카바이드 단결정 성장공정이 진행되는 장소를 형성하는 진공 챔버; 및 상기 상부 챔버와 상기 하부 챔버 사이에 배치되며, 상기 실리콘 카바이드 단결정 성장공정의 진행을 위해 상기 상부 챔버와 상기 하부 챔버가 닫히거나 상기 상부 챔버와 상기 하부 챔버가 닫힌 후 내부가 진공으로 변환될 때, 가해질 수 있는 물리적 충격을 댐핑(damping)하는 댐핑 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 카바이드 단결정 성장장치가 제공될 수 있다.
상기 상부 챔버는 상부 플랜지를 포함하고, 상기 하부 챔버는 하부 플랜지를 포함하되, 상기 댐핑 유닛은 상기 하부 챔버의 하부 플랜지에 결합할 수 있다.
상기 상부 플랜지에는 단차 결합부가 형성될 수 있으며, 상기 하부 플랜지는, 상기 상부 플랜지의 단차 결합부에 형합하는 제1 플랜지부; 및 상기 제1 플랜지부와 나란하게 배치되는 제2 플랜지부를 포함할 수 있다.
상기 댐핑 유닛은, 상기 제2 플랜지부에 결합하는 유닛 케이싱; 상기 유닛 케이싱 내에 배치되되 로드가 상기 제1 플랜지부 영역에 배치되는 댐퍼; 및 상기 유닛 케이싱 내에 배치되며, 상기 댐퍼에 완충력을 제공하는 탄성부재를 포함할 수 있다.
상기 상부 플랜지와 상기 하부 플랜지 사이에 실링재가 개재될 수 있다.
상기 하부 챔버가 업/다운(dup/down) 이동하면서 상기 상부 챔버와 결합하도록 상기 하부 챔버에 업/다운 구동부가 연결될 수 있다.
상기 실리콘 카바이드 단결정 성장공정의 진행을 위해 상기 진공 챔버 내에 마련되며, 내부에 증착재료가 충진되는 도가니(Crucible)를 더 포함할 수 있다.
상기 도가니는 그래파이트 도가니(Graphite Crucible)일 수 있으며, 상기 그래파이트 도가니의 외벽에는 상기 그래파이트 도가니를 유도가열하는 유도가열 히터(Induction Heater)가 마련될 수 있다.
상기 유도가열 히터를 이루는 히터 라인이 동일 선상에 배열될 수 있다.
상기 진공 챔버의 외부에서 상기 진공 챔버에 결합하며, 상기 실리콘 카바이드 단결정이 성장하는 형상을 모니터링(monitoring)하는 내부 모니터링 유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 내부 모니터링 유닛은, X레이(ray)의 작용으로 내부 모니터링을 진행할 수 있다.
상기 내부 모니터링 유닛은, 상기 진공 챔버의 일측 영역에 배치되며, 해당 위치에서 상기 진공 챔버 내로 X레이를 투과하는 X레이 소스(X-ray Source)를 포함할 수 있다.
상기 진공 챔버를 사이에 두고 상기 X레이 소스의 반대편에 배치되며, 상기 X레이 소스에서 투과하는 X레이를 받아 감지하는 디텍터(detector)를 더 포함할 수 있다.
상기 내부 모니터링 유닛은, 상기 X레이 소스와 상기 디텍터를 일체로 지지하는 유닛 지지부를 더 포함할 수 있다.
상기 내부 모니터링 유닛은, 소정 시간 간격으로 상기 진공 챔버를 실시간으로 모니터링하도록 상기 X레이 소스와 상기 디텍터의 동작을 컨트롤하는 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 실리콘 카바이드 단결정 성장공정의 진행을 위해 상부 챔버와 하부 챔버가 닫히거나 상부 챔버와 하부 챔버가 닫힌 후 내부가 진공으로 변환될 때, 가해질 수 있는 물리적 충격을 효과적으로 댐핑(damping)할 수 있어서 진공 챔버가 파손되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 카바이드 단결정 성장장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 내부 투영 평면도이다.
도 3은 도 1의 내부 투영 정면도이다.
도 4 및 도 5는 댐핑 유닛의 작용을 설명하기 위한 도면들이다.
도 6은 유도가열 히터의 배치 설명을 위한 도면이다.
도 7은 X레이 소스, 유도가열 히터 및 디텍터의 배치도이다.
도 8은 유도가열 히터의 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 카바이드 단결정 성장장치의 제어블록도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부도면 및 첨부도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 카바이드 단결정 성장장치의 사시도이고, 도 2는 도 1의 내부 투영 평면도이며, 도 3은 도 1의 내부 투영 정면도이고, 도 4 및 도 5는 댐핑 유닛의 작용을 설명하기 위한 도면들이며, 도 6은 유도가열 히터의 배치 설명을 위한 도면이고, 도 7은 X레이 소스, 유도가열 히터 및 디텍터의 배치도이며, 도 8은 유도가열 히터의 사시도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 카바이드 단결정 성장장치의 제어블록도이다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 실리콘 카바이드 단결정 성장장치에 의하면 리콘 카바이드 단결정 성장공정의 진행을 위해 상부 챔버(120)와 하부 챔버(130)가 닫히거나 상부 챔버(120)와 하부 챔버(130)가 닫힌 후 내부가 진공으로 변환될 때, 가해질 수 있는 물리적 충격을 효과적으로 댐핑(damping)할 수 있어서 진공 챔버(100)가 파손되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
이러한 효과를 제공할 수 있는 본 실시예에 따른 실리콘 카바이드 단결정 성장장치는 내부에서 실리콘 카바이드 단결정 성장공정이 진행되는 장소를 형성하는 진공 챔버(100)와, 진공 챔버(100)에 결합하는 댐핑 유닛(170)을 포함할 수 있다.
진공 챔버(100)는 앞서 기술한 것처럼 진공 챔버(100)는 실리콘 카바이드 단결정이 성장하는 장소를 제공한다. 이를 위해, 진공 챔버(100) 내에 실리콘 카바이드 단결정 성장을 위한 증착재료가 충진되는 도가니(110, Crucible)가 배치된다.
반드시 그러한 것은 아니나 본 실시예에서 도가니(110)는 그래파이트 도가니(110, Graphite Crucible)일 수 있다. 그래파이트 도가니(110)는 불순물 영향이 적고, 높은 온도에서도 균열 없이 강한 내구성을 보장할 수 있다.
본 실시예에서 실리콘 카바이드 단결정은 물리적 기상 증착법(Physical Vapor Transport, PVT)에 의해 성장할 수 있다. 즉 그래파이트 도가니(110) 내의 물질, 즉 증착재료가 증발해서 증착하는 방식을 통해 실리콘 카바이드 단결정이 성장하여 최종적으로 잉곳(ingot)을 이룰 수 있다. 완전히 성장을 이룬 후에 잉곳을 슬라이스 해서 실리콘 카바이드 웨이퍼를 만들 수 있다.
그래파이트 도가니(110) 내의 증착재료가 증발하기 위해 그래파이트 도가니(110)에는 유도가열 히터(140, Induction Heater)가 결합한다.
유도가열 히터(140)의 작용으로 그래파이트 도가니(110) 내의 증착재료가 증발해서 실리콘 카바이드 단결정으로 성장할 수 있다.
본 실시예에서 유도가열 히터(140)를 이루는 히터 라인(140a)은 나선형이 아닌 동일 선상에 배열된다. 이렇게 함으로써 X레이(ray)가 투과하지 못하는 경우를 없애 내부 모니터링의 효과가 배가될 수 있도록 한다. 이에 대해서는 후술한다.
자세히 도시하지는 않았으나 그래파이트 도가니(110)는 공정 시 내부가 진공으로 형성되는 진공 챔버(100) 내에 마련된다.
진공 챔버(100)는 상부 챔버(120)와 하부 챔버(130)를 포함한다. 상부 챔버(120)는 상부 플랜지(121)를 포함하고, 하부 챔버(130)는 하부 플랜지(131)를 포함한다. 따라서, 상부 챔버(120)와 하부 챔버(130)는 플랜지 결합 구조를 갖는다.
상부 플랜지(121)에는 단차 결합부(121a)가 형성된다. 그리고, 하부 플랜지(131)는 상부 플랜지(121)의 단차 결합부(121a)에 형합하는 제1 플랜지부(131a)와, 제1 플랜지부(131a)와 나란하게 배치되는 제2 플랜지부(131b)를 포함할 수 있다.
본 실시예의 경우, 하부 챔버(130)가 업/다운(dup/down) 이동하면서 상부 챔버(120)와 결합하는 구조를 제공한다. 이를 위해, 즉 하부 챔버(130)가 업/다운(dup/down) 이동하면서 상부 챔버(120)와 결합하도록 하부 챔버(130)에 업/다운 구동부(135)가 연결된다. 업/다운 구동부(135)는 실린더나 리니어 모션으로 구현될 수 있다.
한편, 댐핑 유닛(170)은 상부 챔버(120)와 하부 챔버(130) 사이에 배치되며, 실리콘 카바이드 단결정 성장공정의 진행을 위해 상부 챔버(120)와 하부 챔버(130)가 닫히거나 상부 챔버(120)와 하부 챔버(130)가 닫힌 후 내부가 진공으로 변환될 때, 가해질 수 있는 물리적 충격을 댐핑(damping)하는 역할을 한다.
즉 본 실시예의 실리콘 카바이드 단결정 성장장치에서 진공 챔버(110)는 부도체인 석영관을 사용하는데, 이는 유도가열 히터(140)의 동작 시 실리콘 카바이드 분말이 위치하는 도가니(110)에 열전달이 이루어지되 진공 챔버(100)에는 열이 가해지지 않도록 하기 위해서이다.
이때, 상하 플랜지(121,131)는 금속인 스테인리스 스틸판을 사용할 수 있는데 유지보수를 위하여 상부 및 하부 챔버(120,130)를 여닫을 때 모터의 구동으로 물리적인 충격을 방지하고자 댐핑 유닛(170)이 적용되는 것이다. 본 실시예처럼 댐핑 유닛(170)이 적용되면 물리적 충격으로 인해 석영관 재질의 진공 챔버(110)를 보호할 수 있다.
댐핑 유닛(170)은 하부 챔버(130)의 하부 플랜지(131)에 결합하며, 업/다운 구동부(135)에 의해 하부 챔버(130)가 업(up) 동작해서 상부 챔버(120)와 결합할 때, 작용하여 진공 챔버(100)가 파손되는 것을 방지한다.
이러한 댐핑 유닛(170)은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제2 플랜지부(131b)에 결합하는 유닛 케이싱(171)과, 유닛 케이싱(171) 내에 배치되되 로드(173)가 제1 플랜지부(131a) 영역에 배치되는 댐퍼(172)와, 유닛 케이싱(171) 내에 배치되며, 댐퍼(172)에 완충력을 제공하는 탄성부재(174)를 포함한다.
이에, 업/다운 구동부(135)에 의해 하부 챔버(130)가 업(up) 동작해서 하부 챔버(130)가 상부 챔버(120)에 접하여 가압할 때, 탄성부재(174)의 탄성작용으로 인해 물리적 충격이 댐핑된다.
이러한 댐핑 작용은 전술한 것처럼 상부 챔버(120)와 하부 챔버(130)가 닫히거나 상부 챔버(120)와 하부 챔버(130)가 닫힌 후 내부가 진공으로 변환될 때, 작용할 수 있으며, 이로 인해 진공 챔버(100)가 파손되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
상부 플랜지(121)와 하부 플랜지(131) 사이에 실링재(133)가 개재된다. 실링재(133)는 하부 플랜지(131)에 결합한다. 따라서, 상부 플랜지(121)와 하부 플랜지(131)가 결합할 때, 이들 사이의 밀봉이 완벽하게 유지될 수 있다.
한편, 실리콘 카바이드 단결정 성장을 일정 횟수 이상 진행하거나 혹은 일정 시간이 지나면 그래파이트 도가니(110)의 표면에 균열(Crack)이 발생할 수 있다.
도가니(110)의 표면에 균열이 발생하면 제작되는 단결정의 순도가 저하되고 결함이 발생하는 등의 문제점이 발생할 수 있는데, 해당 도가니(110)는 진공상태의 불투명한 타 부품에 의해 외부로 노출되지 않기 때문에 균열 여부를 알 수 없다.
그뿐만 아니라 통상적인 실리콘 카바이드 단결정 성장장치는 구조적인 한계로 인해 진공 챔버(미도시)의 진공을 해제하고 도가니를 열지 않는 한 외부에서 도가니의 내부 상태, 즉 실리콘 카바이드 단결정이 성장하는 형상(크기, 모양 등) 등을 공정 중간에 전혀 체크(check)할 수 없고 오로지 성장이 완료된 이후에나 확인이 가능하다는 점에서 많은 시간적, 인적, 물적 손실(loss)이 발생할 수 있다.
이러한 점, 즉 도가니(110)의 균열 여부 확인이나 실리콘 카바이드 단결정이 성장하는 형상 등을 확인하기 위해, 즉 진공 챔버(100)의 진공을 해제하지 않더라도 외부에서 모니터링할 수 있도록 본 실시예의 실리콘 카바이드 단결정 성장장치에 내부 모니터링 유닛(150)이 더 갖춰진다.
내부 모니터링 유닛(150)은 X레이(ray)의 작용으로 내부 모니터링을 진행하기 때문에 간단한 구조임에도 도가니(110)의 균열 여부 확인이나 실리콘 카바이드 단결정이 성장하는 형상을 모니터링(monitoring)하는데, 탁월한 효과를 제공할 수 있다.
이러한 효과를 제공할 수 있는 내부 모니터링 유닛(150)은 진공 챔버(100)의 일측 영역에 배치되며, 해당 위치에서 진공 챔버(100) 내로 X레이를 투과하는 X레이 소스(151, X-ray Source)와, 진공 챔버(100)를 사이에 두고 X레이 소스(151)의 반대편에 배치되며, X레이 소스(151)에서 투과하는 X레이를 받아 감지하는 디텍터(152, detector)를 포함한다. X레이 소스(151)와 디텍터(152)는 유닛 지지부(153)의 구조물에 의해 일체로 지지된다.
참고로, 도가니(110) 내의 상황을 파악하는 방법으로서 도가니(110)의 상, 하부 온도를 측정한 후, 이의 데이터값을 토대로 모니터링하는 것을 고려해볼 수 있다. 하지만, 이러한 방법만으로는 단결정이 성장하는 형상을 공정 중간에는 알 수 없다.
X레이는 물질을 투과하는 능력이 우수하고 이를 영상으로 표현할 수 있으므로 이러한 X레이 방식을 적용하면 모니터링 효과가 매우 우수하다. 즉 도가니(110)를 사이에 두고 그 양측에 X레이 소스(151)와 디텍터(152)를 배치함으로써 X레이로 투과된 영상을 이용하여 공정 중간에 단결정 성장 형태를 확인(monitoring)하거나 도가니(110)의 상태를 확인할 수 있어서 인적, 시간적, 물적 손실을 감소시킬 수 있다.
한편, 앞서 기술한 것처럼 그래파이트 도가니(110)를 가열하기 위한 유도가열 히터(140)를 그래파이트 도가니(110)에 적용함에 있어서 다시 말해, 그래파이트 도가니(110)에 유도가열 히터(40)를 배선하는 방법으로서 도 6처럼 지그재그 방식 혹은 나선형 방식의 히터 라인(40a)을 적용하는 것을 고려해볼 수 있다.
하지만, 도 6과 같은 방식으로 유도가열 히터(40)를 배치하면 X레이 소스(151)에서 발진한 X레이가 히터 라인(40a)에 부딪혀 디텍터(152)로 수신되지 못할 수 있는데, 이로 인해 모니터링 효과가 상당히 떨어질 수 있다.
이에, 본 실시예에서는 도 7 및 도 8처럼 유도가열 히터(140)를 이루는 히터 라인(140a)이 동일 선상에 배열되게 하고 있다.
이처럼 유도가열 히터(140)를 이루는 히터 라인(140a)이 동일 선상에 배열되게 할 경우, 도 7의 점선으로 도시된 화살표처럼 X레이 소스(151)에서 발진한 X레이가 히터 라인(140a)에 부딪히지 않기 때문에 도가니(110)의 형상, 실리콘 카바이드 단결정의 성장 형상, 실리콘 카바이드 분말의 증발 중 남아있는 형상 등을 검사할 수 있다.
이에 대해 좀 더 부연 설명한다. X레이는 도가니(110)의 형상, 실리콘 카바이드 단결정의 성장 형상, 실리콘 카바이드 분말의 증발 중 남아있는 형상 등을 검사할 수 있는 에너지 영역을 사용하기 때문에 도 6과 같을 경우, 유도가열 히터(40)의 히터 라인(40a) 부분이 투과영역이 제한을 받게 되므로 검사에 방해가 된다. 또한, X레이 소스(151)와 디텍터(152)가 쌍으로 작용해야 하므로 도 6처럼 유도가열 히터(40)가 나선형을 이루면 유도가열 히터(40)의 전면과 후면 모두 간섭이 되기 때문에 검사가 어렵다.
하지만, 본 실시예처럼 유도가열 히터(140)를 이루는 히터 라인(140a)이 동일 선상에 배열되게 할 경우, 도 7의 점선으로 도시된 화살표처럼 X레이 소스(151)에서 발진한 X레이가 간섭 없이 디텍터(152)에 도달하기 때문에 도가니(110)의 형상, 실리콘 카바이드 단결정의 성장 형상, 실리콘 카바이드 분말의 증발 중 남아있는 형상 등을 정확하게 검사할 수 있게 되는 것이다.
본 실시예의 실리콘 카바이드 단결정 성장장치에는 컨트롤러(160)가 더 탑재된다. 컨트롤러(160)는 소정 시간 간격으로 진공 챔버(100)를 실시간으로 모니터링하도록 X레이 소스(151)와 디텍터(152)의 동작을 컨트롤한다. 이처럼 실리콘 카바이드 단결정 성장공정 중에 실시간으로 내부 상황을 모니터링하여 공정에 반영할 경우, 품질 좋은 잉곳을 생산하는 데 유리하다.
그뿐만 아니라 컨트롤러(160)에 온도값 혹은 파워값을 확인하도록 프로그램을 하면 도가니(100)의 균열을 예측할 수도 있다. 즉 유도가열 히터(140)에 전하를 인가하고 이때 발생하는 전류의 변화를 통하여 도가니(110)의 균열 여부를 간접적으로 확인하도록 컨트롤할 수도 있다.
예를 들면 정상 상태의 도가니(100)와 균열이 발생한 도가니(미도시)의 가해지는 전력량의 저항이 차이가 발생할 수 있다. 저항은 전도체의 전하이동 길이에 비례하기 때문에 저항의 차이가 발생할 수 있다. 따라서 저항의 차이로 인하여 성장공정 중 가해지는 온도값 혹은 파워값이 바뀌는 것을 확인해서 도가니(110)의 균열을 예측할 수 있다.
이러한 역할을 수행하는 컨트롤러(160)는 중앙처리장치(161, CPU), 메모리(162, MEMORY), 그리고 서포트 회로(163, SUPPORT CIRCUIT)를 포함할 수 있다.
중앙처리장치(161)는 본 실시예에서 소정 시간 간격으로 진공 챔버(100)를 실시간으로 모니터링하도록 X레이 소스(151)와 디텍터(152)의 동작을 컨트롤하기 위해서 산업적으로 적용될 수 있는 다양한 컴퓨터 프로세서들 중 하나일 수 있다.
메모리(162, MEMORY)는 중앙처리장치(161)와 연결된다. 메모리(162)는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로서 로컬 또는 원격지에 설치될 수 있으며, 예를 들면 랜덤 액세스 메모리(RAM), ROM, 플로피 디스크, 하드 디스크 또는 임의의 디지털 저장 형태와 같이 쉽게 이용가능한 적어도 하나 이상의 메모리일 수 있다.
서포트 회로(163, SUPPORT CIRCUIT)는 중앙처리장치(161)와 결합되어 프로세서의 전형적인 동작을 지원한다. 이러한 서포트 회로(163)는 캐시, 파워 서플라이, 클록 회로, 입/출력 회로, 서브시스템 등을 포함할 수 있다.
본 실시예에서 컨트롤러(160)는 소정 시간 간격으로 진공 챔버(100)를 실시간으로 모니터링하도록 X레이 소스(151)와 디텍터(152)의 동작을 컨트롤하는데, 이러한 일련의 컨트롤 프로세스 등은 메모리(162)에 저장될 수 있다. 전형적으로는 소프트웨어 루틴이 메모리(162)에 저장될 수 있다. 소프트웨어 루틴은 또한 다른 중앙처리장치(미도시)에 의해서 저장되거나 실행될 수 있다.
본 발명에 따른 프로세스는 소프트웨어 루틴에 의해 실행되는 것으로 설명하였지만, 본 발명의 프로세스들 중 적어도 일부는 하드웨어에 의해 수행되는 것도 가능하다. 이처럼, 본 발명의 프로세스들은 컴퓨터 시스템 상에서 수행되는 소프트웨어로 구현되거나 또는 집적 회로와 같은 하드웨어로 구현되거나 또는 소프트웨어와 하드웨어의 조합에 의해서 구현될 수 있다.
이상 설명한 바와 같은 구조로 작용을 하는 본 실시예에 따르면, 실리콘 카바이드 단결정 성장공정의 진행을 위해 상부 챔버(120)와 하부 챔버(130)가 닫히거나 상부 챔버(120)와 하부 챔버(130)가 닫힌 후 내부가 진공으로 변환될 때, 가해질 수 있는 물리적 충격을 효과적으로 댐핑할 수 있어서 진공 챔버(100)가 파손되는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.
이처럼 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 청구범위에 속한다고 하여야 할 것이다.
100 : 진공 챔버 110 : 도가니
120 : 상부 챔버 121 : 상부 플랜지
121a : 단차 결합부 130 : 하부 챔버
131 : 하부 플랜지 131a : 제1 플랜지부
131b : 제2 플랜지부 133 : 실링재
135 : 업/다운 구동부 140 : 유도가열 히터
150 : 내부 모니터링 유닛 151 : X레이 소스
152 : 디텍터 153 : 유닛 지지부
160 : 컨트롤러 170 : 댐핑 유닛
171 : 유닛 케이싱 172 : 댐퍼
173 : 로드 174 : 탄성부재

Claims (15)

  1. 서로 열리거나 닫히는 상부 및 하부 챔버를 구비하며, 내부에서 실리콘 카바이드 단결정 성장공정이 진행되는 장소를 형성하는 진공 챔버; 및
    상기 상부 챔버와 상기 하부 챔버 사이에 배치되며, 상기 실리콘 카바이드 단결정 성장공정의 진행을 위해 상기 상부 챔버와 상기 하부 챔버가 닫히거나 상기 상부 챔버와 상기 하부 챔버가 닫힌 후 내부가 진공으로 변환될 때, 가해질 수 있는 물리적 충격을 댐핑(damping)하는 댐핑 유닛을 포함하며,
    상기 상부 챔버는 단차 결합부가 형성되는 상부 플랜지를 포함하며,
    상기 하부 챔버는 상기 상부 플랜지의 단차 결합부에 형합하는 제1 플랜지부와, 상기 제1 플랜지부와 나란하게 배치되는 제2 플랜지부를 구비하는 하부 플랜지를 포함하며,
    상기 댐핑 유닛은 상기 하부 챔버의 하부 플랜지에 결합하되 상기 댐핑 유닛은,
    상기 제2 플랜지부에 결합하는 유닛 케이싱;
    상기 유닛 케이싱 내에 배치되되 로드가 상기 제1 플랜지부 영역에 배치되는 댐퍼; 및
    상기 유닛 케이싱 내에 배치되며, 상기 댐퍼에 완충력을 제공하는 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 카바이드 단결정 성장장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 상부 플랜지와 상기 하부 플랜지 사이에 실링재가 개재되는 것을 특징으로 하는 실리콘 카바이드 단결정 성장장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 하부 챔버가 업/다운(dup/down) 이동하면서 상기 상부 챔버와 결합하도록 상기 하부 챔버에 업/다운 구동부가 연결되는 것을 특징으로 하는 실리콘 카바이드 단결정 성장장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 실리콘 카바이드 단결정 성장공정의 진행을 위해 상기 진공 챔버 내에 마련되며, 내부에 증착재료가 충진되는 도가니(Crucible)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 카바이드 단결정 성장장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 도가니는 그래파이트 도가니(Graphite Crucible)이며,
    상기 그래파이트 도가니의 외벽에는 상기 그래파이트 도가니를 유도가열하는 유도가열 히터(Induction Heater)가 마련되는 것을 특징으로 하는 실리콘 카바이드 단결정 성장장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 유도가열 히터를 이루는 히터 라인이 동일 선상에 배열되는 것을 특징으로 하는 실리콘 카바이드 단결정 성장장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 진공 챔버의 외부에서 상기 진공 챔버에 결합하며, 상기 실리콘 카바이드 단결정이 성장하는 형상을 모니터링(monitoring)하는 내부 모니터링 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 카바이드 단결정 성장장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 내부 모니터링 유닛은, X레이(ray)의 작용으로 내부 모니터링을 진행하는 것을 특징으로 하는 실리콘 카바이드 단결정 성장장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 내부 모니터링 유닛은,
    상기 진공 챔버의 일측 영역에 배치되며, 해당 위치에서 상기 진공 챔버 내로 X레이를 투과하는 X레이 소스(X-ray Source)를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 카바이드 단결정 성장장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 진공 챔버를 사이에 두고 상기 X레이 소스의 반대편에 배치되며, 상기 X레이 소스에서 투과하는 X레이를 받아 감지하는 디텍터(detector)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 카바이드 단결정 성장장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 내부 모니터링 유닛은,
    상기 X레이 소스와 상기 디텍터를 일체로 지지하는 유닛 지지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 카바이드 단결정 성장장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 내부 모니터링 유닛은,
    소정 시간 간격으로 상기 진공 챔버를 실시간으로 모니터링하도록 상기 X레이 소스와 상기 디텍터의 동작을 컨트롤하는 컨트롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 카바이드 단결정 성장장치.
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