KR102413658B1 - A Device for Single Crystal Ingot Growth and Its Growth Method - Google Patents

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KR102413658B1
KR102413658B1 KR1020200145272A KR20200145272A KR102413658B1 KR 102413658 B1 KR102413658 B1 KR 102413658B1 KR 1020200145272 A KR1020200145272 A KR 1020200145272A KR 20200145272 A KR20200145272 A KR 20200145272A KR 102413658 B1 KR102413658 B1 KR 102413658B1
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신윤지
유용재
정성민
배시영
강준혁
이원재
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한국세라믹기술원
동의대학교 산학협력단
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    • C30B19/10Controlling or regulating

Abstract

본 발명은 단결정 잉곳 성장장치 및 성장방법에 관한 것으로, 본 발명에 따르면, 용액 성장법으로서, 대기압보다 낮은 성장압력으로 단원자분자 기체의 분위기를 조성하는 성장분위기조성과정; 및 성장분위기조성과정에서 성장압력으로 조성된 단원자분자 기체의 분위기에서 단결정 잉곳을 성장시키는 성장과정;을 포함하므로 결정질이 향상된 단결정 잉곳을 성장시킬 수 있는 기술이 개시된다. The present invention relates to a single crystal ingot growth apparatus and a growth method. According to the present invention, there is provided a solution growth method, comprising: a process of creating a growth atmosphere for creating an atmosphere of monoatomic molecular gas at a growth pressure lower than atmospheric pressure; and a growth process of growing a single crystal ingot in an atmosphere of a monoatomic molecular gas created by a growth pressure in the process of creating a growth atmosphere.

Description

단결정 잉곳 성장장치 및 성장방법{A Device for Single Crystal Ingot Growth and Its Growth Method} A Device for Single Crystal Ingot Growth and Its Growth Method}

본 발명은 단결정 잉곳 성장장치 및 성장방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 크레이터 또는 공극으로 인한 결함발생이 억제된 단결정 잉곳을 성장시킬 수 있는 단결정 잉곳 성장장치 및 성장방법이다. The present invention relates to a single crystal ingot growing apparatus and a method for growing, and more particularly, to a single crystal ingot growing apparatus and method capable of growing a single crystal ingot in which the occurrence of defects due to craters or voids is suppressed.

실리콘카바이드와 같은 반도체 단결정은 열적, 화학적으로 매우 안정적이고, 기계적 강도가 우수하고, 방사선에 강하고, 실리콘 단결정에 비하여 절연파괴전압이나 열전도율이 높으며 우수한 물성을 갖는다. A semiconductor single crystal such as silicon carbide is thermally and chemically very stable, has excellent mechanical strength, is strong against radiation, has a higher breakdown voltage and thermal conductivity than silicon single crystal, and has excellent properties.

따라서 실리콘 단결정이나, 비소화갈륨 단결정 등의 기존의 반도체 재료에서는 실현할 수 없는 고출력, 고주파, 내전압, 내환경성 등을 실현하는 것이 가능하며, 대전력 제어나 에너지 절약을 가능하게 하는 파워 디바이스 재료, 고속 대용량 정보 통신용 디바이스 재료, 차재용 고온 디바이스 재료, 내방사선 디바이스 재료 등과 같이 넓은 범위에 있어서 차세대 반도체 재료로서 기대가 높아지고 있다.Therefore, it is possible to realize high output, high frequency, withstand voltage, environmental resistance, etc. that cannot be realized with conventional semiconductor materials such as silicon single crystal and gallium arsenide single crystal. Expectations are increasing as next-generation semiconductor materials in a wide range such as high-capacity information communication device materials, vehicle-mounted high-temperature device materials, radiation-resistant device materials, and the like.

실리콘카바이드와 같은 단결정의 잉곳을 성장시키는 방법으로서, 물리적기상증착법, 고온화학적기상증착법 그리고 용액성장법 등이 있다. 이 중에서 용액성장법은 용액상의 열적평형상태를 이용하여 고순도, 저결함 단결정 잉곳을 형성시키는 단결정 성장기법으로서 이에 관련하여 많은 연구가 이루어지고 있다. As a method of growing a single crystal ingot such as silicon carbide, there are a physical vapor deposition method, a high temperature chemical vapor deposition method, and a solution growth method. Among them, the solution growth method is a single crystal growth method that forms a high-purity, low-defect single crystal ingot using the thermal equilibrium state of the solution phase, and many studies are being conducted in this regard.

용액공정법으로 탄화규소 단결정 잉곳을 성장시키려면 도가니에 실리콘 원료를 배치시키고 고온에서 실리콘원료를 용융시킨 뒤 탄소가 용해될 수 있도록 고온환경을 일정하게 유지해야 한다. 이 과정에서 용융실리콘 내부로 용해되는 각종 기체분자로 인하여 기포가 발생하고, 이와 같이 발생한 기포로 인하여 실리콘카바이드 단결정 잉곳의 내부에 크레이터 또는 공극결함이 발생된다. In order to grow a silicon carbide single crystal ingot by a solution process method, a silicon raw material is placed in a crucible, the silicon raw material is melted at a high temperature, and then a high temperature environment must be constantly maintained so that carbon can be dissolved. In this process, bubbles are generated due to various gas molecules dissolved into the molten silicon, and craters or void defects are generated inside the silicon carbide single crystal ingot due to the bubbles generated in this way.

따라서 이러한 크레이터 또는 공극 발생으로 인한 단결정 잉곳의 결함발생을 억제시킬 수 있는 단결정 잉곳 성장기술이 요구되고 있었다. Therefore, there has been a demand for a single crystal ingot growth technology capable of suppressing the occurrence of defects in the single crystal ingot due to the occurrence of such craters or voids.

등록특허 제10-2163489호Registered Patent No. 10-2163489

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 크레이터 또는 공극으로 인한 결함발생이 억제된 단결정 잉곳을 성장시킬 수 있는 단결정 잉곳 성장장치 및 성장방법을 제공함에 있다.An object of the present invention is to solve the problems of the prior art as described above, and to provide a single crystal ingot growing apparatus and a method for growing a single crystal ingot in which the occurrence of defects due to craters or voids is suppressed.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 단결정 잉곳 성장장치는, 단원자분자기체를 제공하는 기체공급부; 상기 기체공급부로부터 주입되는 상기 단원자분자 기체의 분위기가 대기압보다 낮은 압력으로 조성되는 내부공간이 마련된 챔버부; 상기 내부공간으로부터 유체를 배기하는 진공펌프부; 상기 내부공간에 배치되고, 상기 내부공간과 선택적으로 연통되어 대기압보다 낮은 성장압력으로 조성되는 상기 단원자분자 기체의 분위기에서 단결정의 잉곳이 성장되는 성장공간을 형성하는 단열하우징부; 상기 단결정 잉곳의 원료를 수용하며, 상기 성장공간 내에 배치되는 도가니부; 상기 단결정 잉곳의 원료가 용융되어 단결정 용융액이 생성되도록 상기 도가니부 측으로 열을 공급하는 가열부; 및 상기 도가니부에서 생성된 상기 단결정 용융액으로부터 상기 단결정 잉곳을 성장시키기 위한 시드가 하측단에 장착되고, 상기 단열하우징부의 상측에 형성된 개구를 통해 상향 또는 하향이동될 수 있는 성장축부;를 포함하는 것을 하나의 특징으로 할 수도 있다.A single crystal ingot growing apparatus according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, a gas supply unit for providing a monoatomic molecular gas; a chamber unit provided with an internal space in which an atmosphere of the monoatomic molecular gas injected from the gas supply unit is created at a pressure lower than atmospheric pressure; a vacuum pump unit for exhausting the fluid from the inner space; an insulating housing portion disposed in the inner space and selectively communicating with the inner space to form a growth space in which a single crystal ingot is grown in the atmosphere of the monoatomic molecular gas formed at a growth pressure lower than atmospheric pressure; a crucible unit accommodating the raw material of the single crystal ingot and disposed in the growth space; a heating unit supplying heat to the crucible unit so that the raw material of the single crystal ingot is melted to generate a single crystal melt; And a seed for growing the single-crystal ingot from the single-crystal melt generated in the crucible part is mounted on the lower end, and a growth shaft part that can be moved upwardly or downwardly through an opening formed on the upper side of the heat-insulating housing part; It can also be used as a feature.

여기서, 상기 단열하우징부의 소재는 다공질의 단열펠트(felt)인 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.Here, the material of the heat insulating housing part may be a porous heat insulating felt (felt) as another feature.

여기서, 상기 성장축부에 연결되어 선택적으로 연동될 수 있으며, 상기 성장축부를 따라 회전하면서 상향 또는 하향으로 이동하여 상기 단열하우징부에 형성된 상기 개구를 개방 또는 폐쇄하는 개폐부; 및 상기 성장축부를 따르는 상기 개폐부의 회전을 선택적으로 단속할 수 있는 개폐단속부;를 더 포함하는 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.Here, an opening/closing part connected to the growth shaft part and selectively interlocked, moving upward or downward while rotating along the growth shaft part to open or close the opening formed in the heat insulation housing part; and an opening/closing intermittent unit capable of selectively intermittently intermittent rotation of the opening/closing unit along the growth shaft unit.

여기서, 상기 성장공간에서 상기 도가니부와 상기 개구 사이의 공간에 배치되며, 상기 성장축이 상향 또는 하향 이동될 수 있는 관통홀이 형성된 단열플레이트부;를 더 포함하는 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.Here, it may be further characterized by further comprising a; it is disposed in the space between the crucible part and the opening in the growth space, and has a through hole through which the growth axis can move upward or downward. .

여기서, 상기 개폐부는 흑연재질로 이루어진 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.Here, the opening and closing part may be made of a graphite material as another feature.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 단결정 잉곳성장방법은 용액 성장법으로서, 대기압보다 낮은 성장압력으로 단원자분자 기체의 분위기를 조성하는 성장분위기조성과정; 및 상기 성장분위기조성과정에서 상기 성장압력으로 조성된 상기 단원자분자 기체의 분위기에서 단결정 잉곳을 성장시키는 성장과정; 을 포함하는 것을 하나의 특징으로 할 수도 있다.A single crystal ingot growth method according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is a solution growth method, comprising: a growth atmosphere forming process of creating an atmosphere of monoatomic molecular gas at a growth pressure lower than atmospheric pressure; and a growth process of growing a single crystal ingot in the atmosphere of the monoatomic molecular gas created by the growth pressure in the process of creating the growth atmosphere; It may be characterized as one of including.

여기서, 상기 단원자분자는 헬륨, 네온, 아르곤, 크립톤, 제논 및 라돈 중 어느 하나인 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.Here, the monoatomic molecule may be any one of helium, neon, argon, krypton, xenon, and radon as another feature.

여기서, 상기 성장압력은 300 Torr 이하의 압력인 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.Here, the growth pressure may be further characterized as a pressure of 300 Torr or less.

여기서, 상기 성장과정에서 성장된 상기 단결정의 잉곳을 상기 성장압력으로 조성된 상기 단원자분자 기체의 분위기에서 냉각시키는 냉각과정;을 더 포함하는 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.Here, it may further include a cooling process of cooling the single-crystal ingot grown in the growth process in the atmosphere of the monoatomic molecular gas formed at the growth pressure.

상기 성장분위기조성과정은, 상기 단결정 잉곳의 원료가 수용된 도가니부가 배치된 단열하우징부 내의 성장공간에 대하여 소정의 진공도로 진공상태를 조성시키는 준비과정; 및 상기 준비과정에서 진공상태가 조성된 상기 단열하우징부 내의 상기 성장공간에 상기 단원자분자 기체를 주입하여 상기 단열하우징부 내에서 상기 성장압력으로 상기 단원자분자 기체의 분위기를 조성하는 압력조정과정; 을 포함하는 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.The process of creating a growth atmosphere may include: a preparation process of creating a vacuum state at a predetermined vacuum degree with respect to the growth space in the heat-insulating housing part in which the crucible part in which the raw material of the single crystal ingot is accommodated; and a pressure adjustment process of injecting the monoatomic molecular gas into the growth space in the heat insulating housing part where a vacuum is created in the preparation process to create an atmosphere of the monoatomic molecular gas with the growth pressure in the heat insulating housing part ; It may be characterized as another feature to include.

여기서, 챔버부의 내부공간에 배치된 상기 단열하우징부의 상기 성장공간과 상기 내부공간이 선택적으로 연통되며, 상기 챔버부와 연결된 기체공급부로부터 상기 단원자분자가 상기 내부공간과 상기 성장공간에 주입되고, 상기 내부공간에 연통된 진공펌프부가 상기 내부공간 상의 유체를 배기시키는 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.Here, the growth space and the inner space of the heat insulating housing disposed in the inner space of the chamber part selectively communicate with each other, and the monoatomic molecules are injected into the inner space and the growth space from a gas supply unit connected to the chamber part, Another feature may be that the vacuum pump unit communicating with the inner space exhausts the fluid on the inner space.

여기서, 상기 압력조정과정에서 상기 성장압력으로 상기 단원자분자 기체의 분위기가 조성된 상기 단열하우징부 내의 상기 도가니부로 열을 공급하여 상기 단결정 잉곳의 원료를 용융시켜서 단결정 용융액을 생성시키는 용융과정;을 더 포함하는 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.Here, in the pressure adjustment process, heat is supplied to the crucible part in the heat insulating housing part where the atmosphere of the monoatomic molecular gas is created with the growth pressure to melt the raw material of the single crystal ingot to produce a single crystal melt; a melting process; It may be further included as another feature.

여기서, 상기 도가니부로 열을 공급하는 동안 선택적으로 상기 단열하우징부의 개구가 개방되거나 폐쇄되는 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.Here, it may be further characterized in that the opening of the insulating housing part is selectively opened or closed while the heat is supplied to the crucible part.

여기서, 상기 성장과정에서 상기 단결정 잉곳은, 상기 단결정의 용융액에 상기 단결정의 시드(seed)를 접촉시키고 상기 단결정의 시드를 일방향으로 이동시킴에 따라 성장되는 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.Here, in the growing process, the single crystal ingot is grown by contacting the single crystal seed with the molten solution of the single crystal and moving the single crystal seed in one direction.

여기서, 상기 단결정 잉곳이 성장되는 동안 상기 성장공간 내의 압력이 상기 성장압력으로 유지되는 것을 또 하나의 특징으로 할 수도 있다.Here, while the single crystal ingot is grown, the pressure in the growth space may be maintained as the growth pressure as another feature.

본 발명의 실시 예에 따른 단결정 잉곳 성장장치 및 성장방법에 따르면, 대기압보다 낮은 성장압력에서 단결정 잉곳을 성장시키므로 단결정 용융액으로 용해되는 기체분자 밀도에 따라 성장된 단결정 잉곳의 전기적 특성이 달라지게 되는 문제의 발생이 억제되며, 용융액 내부로 용해되어 종자결정 표면에 기포 형태로 흡착되어 결정성장을 방해하는 현상이 억제되므로 잉곳 내부에 공극 결함의 발생이 억제되고, 표면에 나타나는 크레이터 결함의 발생 또한 억제된다. According to the single crystal ingot growth apparatus and growth method according to an embodiment of the present invention, since the single crystal ingot is grown at a growth pressure lower than atmospheric pressure, the electrical characteristics of the grown single crystal ingot are different depending on the density of gas molecules dissolved into the single crystal melt. The generation of void defects is suppressed and the occurrence of void defects inside the ingot is suppressed, and the occurrence of crater defects appearing on the surface is also suppressed because it is dissolved into the melt and adsorbed to the surface of the seed crystal in the form of bubbles to prevent crystal growth. .

따라서, 크레이터 결함 또는 공극 결함의 발생률이 대폭 감소되어 성장된 단결정 잉곳에서 결정질이 저하가 예방됨은 물론이고 단결정 잉곳 결정질이 향상된다. 또한 대기압 보다 낮은 단원자분자기체의 분위기 속에서 단결정 잉곳을 성장시키기 때문에 종래와 달리 단결정 잉곳의 전기적 특성이 변화되는 문제 또한 억제되어 고품질의 단결정 잉곳이 성장될 수 있다. Accordingly, the occurrence rate of crater defects or void defects is significantly reduced to prevent deterioration of crystallinity in the grown single crystal ingot and improve single crystal ingot crystallinity. In addition, since the single crystal ingot is grown in an atmosphere of a monoatomic molecular gas lower than atmospheric pressure, the problem of changing the electrical characteristics of the single crystal ingot is also suppressed, unlike in the prior art, so that a high quality single crystal ingot can be grown.

그리고, 챔버의 내부공간과 단열하우징의 성장공간이 서로 구분되지만 선택적으로 연통되고, 챔버 내측에 단열하우징이 배치되고 연통가능한 이중적 구조를 갖추고 있으므로 장시간 동안 일정한 수준의 온도구배 유지가 가능하고 단열하우징 내 성장공간에서 단결정 잉곳이 성장되는 동안 대기압보다도 낮은 저압상태를 꾸준히 유지할 수가 있으므로 크레이터 또는 공극으로 인한 결함발생이 억제되어 성장된 단결정 잉곳의 결정질이 향상되는 효과가 있다. In addition, the internal space of the chamber and the growth space of the insulated housing are separated from each other but are selectively communicated, and since the insulated housing is disposed inside the chamber and has a communicationable dual structure, it is possible to maintain a constant level of temperature gradient for a long time, and While a single crystal ingot is grown in a growth space, a low pressure state lower than atmospheric pressure can be continuously maintained, so the occurrence of defects due to craters or voids is suppressed and the crystal quality of the grown single crystal ingot is improved.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 단결정 잉곳 성장장치의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 단결정 잉곳 성장장치에서 개폐단속부를 이용하여 개폐부의 회전을 단속하는 실시 형태를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 단결정 잉곳 성장장치에서 개폐단속부를 이용하여 개폐부를 독립적으로 회전시키는 실시형태를 개략적으로 나타낸 사시도 이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 단결정 잉곳 성장방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 단결정 잉곳 성장방법에서 각기 서로 다른 성장압력 조건에서 성장된 단결정 잉곳의 표면에서 발견되는 크레이터결함의 광학이미지를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 단결정 잉곳 성장방법에서 각기 서로 다른 성장압력 조건에서 성장된 단결정 잉곳에서 발견되는 크레이터결함의 직경분포를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 단원자분자 기체의 분위기에서 500Torr의 성장압력으로 성장된 단결정 잉곳에서 나타나는 공극결함의 광학이미지를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 단원자분자 기체의 분위기에서 300Torr의 성장압력으로 성장된 단결정 잉곳에서 나타나는 공극결함의 광학이미지를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 9는 단원자분자 기체 분위기의 성장압력에 따른 공극결함의 직경과 밀도를 개략적으로 나타낸 그래프도면이다.
1 is a view schematically showing a cross section of a single crystal ingot growing apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view schematically illustrating an embodiment of intermittent rotation of an opening and closing unit using an opening/closing interceptor in a single crystal ingot growing apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a perspective view schematically illustrating an embodiment in which the opening and closing parts are independently rotated using the opening/closing interceptor in the single crystal ingot growing apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart schematically illustrating a method for growing a single crystal ingot according to an embodiment of the present invention.
5 is a view schematically illustrating an optical image of a crater defect found on the surface of a single crystal ingot grown under different growth pressure conditions in a single crystal ingot growing method according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram schematically illustrating the diameter distribution of crater defects found in single crystal ingots grown under different growth pressure conditions in a single crystal ingot growing method according to an embodiment of the present invention.
7 is a view schematically showing an optical image of void defects appearing in a single crystal ingot grown at a growth pressure of 500 Torr in an atmosphere of monoatomic molecular gas.
8 is a view schematically showing an optical image of void defects appearing in a single crystal ingot grown at a growth pressure of 300 Torr in an atmosphere of monoatomic molecular gas.
9 is a graph schematically showing the diameter and density of pore defects according to the growth pressure of a monoatomic molecular gas atmosphere.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 설명 중, 동일 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하도록 하고, 도면은 본 발명의 실시 예를 정확히 설명하기 위하여 크기가 부분적으로 과장될 수 있으며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various different forms, and only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and the scope of the invention to those of ordinary skill in the art completely 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 reference numerals refer to the same elements in the drawings.

설명과 이해의 편의를 위해 본 발명의 실시 예에 따른 단결정 잉곳 성장장치에 대하여 먼저 설명하고 이어서 본 발명의 실시 예에 따른 단결정 잉공 성장방법에 대하여 설명하기로 한다. For convenience of explanation and understanding, a single crystal ingot growing apparatus according to an embodiment of the present invention will be first described, and then a single crystal ingot growing method according to an embodiment of the present invention will be described.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 단결정 잉곳 성장장치에서의 개구가 개폐부에 의해 개방 또는 폐쇄된 상태를 나타내는 단면도로서, 도 1(a)는 본 발명의 실시 예에 따른 단결정 잉곳 성장장치에서의 개구가 개방된 상태를 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 1(b)는 본 발명의 실시 예에 따른 단결정 잉곳 성장장치에서의 개구가 개폐부에 의해 폐쇄된 상태를 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a state in which an opening is opened or closed by an opening and closing unit in a single crystal ingot growing apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1 (a) is a single crystal ingot growing apparatus according to an embodiment of the present invention. It is a cross-sectional view schematically showing a state in which the opening is opened, and FIG. 1 ( b ) is a cross-sectional view showing a state in which the opening is closed by the opening and closing part in the single crystal ingot growing apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 단결정 잉곳 성장장치는 단원자분자기체를 제공하는 기체공급부; 상기 기체공급부로부터 주입되는 상기 단원자분자 기체의 분위기가 대기압보다 낮은 압력으로 조성되는 내부공간이 마련된 챔버부; 상기 내부공간으로부터 유체를 배기하는 진공펌프부; 상기 내부공간에 배치되고, 상기 내부공간과 선택적으로 연통되어 대기압보다 낮은 성장압력으로 조성되는 상기 단원자분자 기체의 분위기에서 단결정의 잉곳이 성장되는 성장공간을 형성하는 단열하우징부; 상기 단결정 잉곳의 원료를 수용하며, 상기 성장공간 내에 배치되는 도가니부; 상기 단결정 잉곳의 원료가 용융되어 단결정 용융액이 생성되도록 상기 도가니부 측으로 열을 공급하는 가열부; 및 상기 도가니부에서 생성된 상기 단결정 용융액으로부터 상기 단결정 잉곳을 성장시키기 위한 시드가 하측단에 장착되고, 상기 단열하우징부의 상측에 형성된 개구를 통해 상향 또는 하향이동될 수 있는 성장축부;를 포함한다.1, the single crystal ingot growth apparatus according to an embodiment of the present invention is a gas supply unit for providing a monoatomic molecular gas; a chamber unit provided with an internal space in which an atmosphere of the monoatomic molecular gas injected from the gas supply unit is created at a pressure lower than atmospheric pressure; a vacuum pump unit for exhausting the fluid from the inner space; an insulating housing portion disposed in the inner space and selectively communicating with the inner space to form a growth space in which a single crystal ingot is grown in the atmosphere of the monoatomic molecular gas formed at a growth pressure lower than atmospheric pressure; a crucible unit accommodating the raw material of the single crystal ingot and disposed in the growth space; a heating unit supplying heat to the crucible unit so that the raw material of the single crystal ingot is melted to generate a single crystal melt; And a seed for growing the single-crystal ingot from the single-crystal melt generated in the crucible part is mounted at the lower end, and a growth shaft part that can be moved upwardly or downwardly through an opening formed on the upper side of the heat-insulating housing part; includes.

기체공급부(미도시)는 챔버부(10)에 연결되어 있으며, 단결정 잉곳을 성장시키기 위하여 단원자분자 기체를 주입구(23)를 통해 챔버부(10)로 공급한다.A gas supply unit (not shown) is connected to the chamber unit 10 , and supplies monoatomic molecular gas to the chamber unit 10 through the injection hole 23 to grow a single crystal ingot.

진공펌프부는 챔버부(10)의 배기구(21)을 통해 연결되며 내부공간에 대하여 진공을 설정하여 줄 수 있도록 챔버부(10)의 내부공간과 연통된다. 기체공급부와 진공펌프부에 의해 챔버부(10)의 내부공간을 일정수준의 압력을 유지할 수 있다.The vacuum pump unit is connected through the exhaust port 21 of the chamber unit 10 and communicates with the inner space of the chamber unit 10 to set a vacuum for the inner space. It is possible to maintain a predetermined level of pressure in the internal space of the chamber unit 10 by the gas supply unit and the vacuum pump unit.

챔버부(10)에는 대기압보다 낮은 압력으로 단원자분자 기체의 분위기가 조성될 수 있는 내부공간이 마련되어 있다. 여기서 단원자분자는 헬륨, 네온, 아르곤, 크립톤, 제논 및 라돈 중 어느 하나인 것이 바람직하다. The chamber unit 10 is provided with an internal space in which an atmosphere of a monoatomic molecular gas can be created at a pressure lower than atmospheric pressure. Here, the monoatomic molecule is preferably any one of helium, neon, argon, krypton, xenon, and radon.

챔버부(10)에는 내부공간이 대기압보다 낮은 압력으로 단원자분자 기체의 분위기가 유지될 수 있도록 단원자분자 기체가 주입되는 주입구(23)가 마련되어 있으며, 내부공간으로부터 유체가 챔버부(10) 외측으로 배출될 수 있도록 진공펌프와 연결된 배기구(21)가 마련되어 있다. The chamber unit 10 is provided with an injection port 23 through which the monoatomic molecular gas is injected so that the atmosphere of the monoatomic molecular gas can be maintained at a pressure lower than atmospheric pressure in the inner space, and the fluid from the internal space flows into the chamber unit 10 . An exhaust port 21 connected to the vacuum pump is provided so that it can be discharged to the outside.

챔버부(10)의 내부공간에는 후술할 단열하우징부(200)가 배치된다. In the inner space of the chamber part 10, a heat insulating housing part 200 to be described later is disposed.

단열하우징부(100)는 챔버부(10)의 내부공간에 배치되어 대기압보다 낮은 성장압력으로 조성되는 단원자분자 기체의 분위기에서 단결정의 잉곳을 성장시키기 위한 성장공간을 형성한다. The insulating housing unit 100 is disposed in the inner space of the chamber unit 10 to form a growth space for growing a single crystal ingot in an atmosphere of monoatomic molecular gas that is created at a growth pressure lower than atmospheric pressure.

단열하우징부(100)는 용액 공정으로 단결정을 성장시키는 성장공간 즉, 실리콘카바이드와 같은 웨이퍼용 단결정 잉곳을 제조하기 위해 단결정을 성장시킬 수 있는 성장 환경 및 용액 공정이 진행되는 성장공간을 제공할 수 있다. The insulating housing unit 100 provides a growth space for growing a single crystal by a solution process, that is, a growth environment in which a single crystal can be grown in order to manufacture a single crystal ingot for a wafer such as silicon carbide, and a growth space in which a solution process is performed. have.

이러한 단열하우징부(100)는 단결정을 성장시키는 동안 단열하우징부(100) 내부의 열이 외부로 유출되는 것을 억제하고 단열하는 역할을 수행할 수 있도록 내열성이 우수한 다공질의 흑연 펠트(felt) 재질로 이루어질 수 있다. The insulating housing part 100 is made of a porous graphite felt material with excellent heat resistance so as to prevent the heat inside the insulating housing part 100 from leaking out and insulate it while the single crystal is growing. can be done

단열하우징부(100)가 다공성의 재질로 이루어져 있으므로, 단열하우징부(100)의 내외의 압력차이에 따른 기체분자의 유출입이 가능하다. 따라서, 챔버부(10) 내의 압력을 일정하게 유지시킴에 따라 단열하우징부(100)내의 압력 또한 오차범위 내에서 일정하게 유지될 수 있다. Since the insulating housing part 100 is made of a porous material, gas molecules can flow in and out according to the pressure difference between the inside and outside of the insulating housing part 100 . Accordingly, as the pressure in the chamber part 10 is kept constant, the pressure in the heat insulation housing part 100 may also be kept constant within an error range.

참고로, 단열하우징부(100)에 아웃풋포트(미도시)와 인풋포트(미도시)가 마련되어 있는 변형 내지 응용적인 실시형태도 충분히 가능하다. 아웃풋포트는 챔버부(10)의 내부공간과 단열하우징부(100)의 성장공간 사이의 압력 차이에 따라 성장공간 내의 유체를 내부공간으로 배출시켜준다. 이러한 아웃풋포트는 체크밸브와 같이 단방향으로만 유체의 이동이 허용되는 것이 바람직하며, 성장공간 내의 압력이 내부공간의 압력보다 높은 경우에는 성장공간 내에 있는 단원자분자 기체 또는 가열된 단결정 용융액으로부터 나오는 증기 등이 챔버부(10)의 내부공간으로 배출된다. 내부공간의 압력에 비해 성장공간의 압력이 낮을 경우에는 아웃풋포트을 통한 유체의 이동은 이루어지지 않는다.For reference, a modified or applied embodiment in which an output port (not shown) and an input port (not shown) are provided in the heat insulation housing unit 100 is sufficiently possible. The output port discharges the fluid in the growth space to the inner space according to the pressure difference between the inner space of the chamber part 10 and the growth space of the heat insulating housing part 100 . It is preferable that the output port allows the movement of the fluid only in one direction like a check valve, and when the pressure in the growth space is higher than the pressure in the inner space, the monoatomic molecular gas in the growth space or steam from the heated single crystal melt The back is discharged into the inner space of the chamber part (10). When the pressure in the growth space is lower than the pressure in the internal space, the fluid does not move through the output port.

인풋포트는 챔버부(10)의 내부공간과 단열하우징부(100)의 성장공간 사이의 압력 차이에 따라 내부공간 상의 단원자분자 기체를 성장공간으로 유입시켜준다. 인풋포트는 체크밸브와 같이 단방향으로만 유체의 이동이 허용되는 것이 바람직하며, 챔버부(10)의 내부공간 압력이 단열하우징부(100)의 성장공간의 압력보다 높은 경우에는 내부공간 내에 있는 단원자분자 기체가 단열하우징부(100)의 성장공간으로 유입된다. 성장공간의 압력에 비해 내부공간의 압력이 낮은 경우에는 인풋포트를 통한 유체의 이동은 이루어지지 않는다. The input port introduces the monoatomic molecular gas in the inner space into the growth space according to a pressure difference between the inner space of the chamber part 10 and the growth space of the insulating housing part 100 . It is preferable that the input port allows movement of the fluid in only one direction, such as a check valve, and when the internal space pressure of the chamber part 10 is higher than the pressure of the growth space of the insulating housing part 100, the unit in the internal space The magnetic molecular gas flows into the growth space of the heat insulating housing part 100 . When the pressure in the inner space is lower than the pressure in the growth space, the fluid does not move through the input port.

따라서, 챔버부(10)에 마련된 주입구(23)를 통해 단원자분자 기체를 주입시키고, 진공펌프에 연결되는 배기구(21)을 통해 챔버부(10)의 내부공간 상의 유체를 배기시켜주면서 챔버부(10)내의 내부공간상의 압력을 성장압력으로 유지시킬 수 있으며 챔버부(10) 내의 내부공간에는 성장압력으로 단원자분자 기체의 분위기가 조성될 수 있다. 아울러, 챔버부(10) 내의 내부공간의 압력을 성장압력으로 유지시킴으로써 챔버부(10)의 내부공간과 단열하우징부(100)의 성장공간은 성장압력으로 동일하게 유지될 수 있다.Accordingly, while injecting the monoatomic molecular gas through the inlet 23 provided in the chamber unit 10 and exhausting the fluid in the internal space of the chamber unit 10 through the exhaust port 21 connected to the vacuum pump, the chamber unit The pressure on the inner space in (10) can be maintained as a growth pressure, and an atmosphere of monoatomic molecular gas can be created in the inner space of the chamber part (10) by the growth pressure. In addition, by maintaining the pressure of the internal space in the chamber part 10 as the growth pressure, the internal space of the chamber part 10 and the growth space of the heat insulating housing part 100 may be maintained at the same growth pressure.

단열하우징부(100) 내측의 성장공간에는 단결정 성장용 원료를 수용하는 도가니부(200)가 배치될 수 있으며, 도가니부(200)는 후술하는 성장축부(300)에 부착된 시드(S)가 단결정 성장용 원료가 용융되어 생성된 단결정 용융액(M)에 담지될 수 있도록 상부가 개방된 형상을 가질 수 있다.The crucible part 200 for accommodating the raw material for single crystal growth may be disposed in the growth space inside the insulating housing part 100, and the crucible part 200 has a seed (S) attached to the growth shaft part 300 to be described later. The raw material for single crystal growth may have an open top so that it can be supported in the single crystal melt (M) generated by melting.

도가니부(200)는 단결정 잉곳의 원료를 수용하며, 단열하우징부(100)의 성장공간 내에 배치된다. The crucible part 200 accommodates the raw material of the single crystal ingot, and is disposed in the growth space of the heat insulating housing part 100 .

도가니부(200)의 하측에는 도가니부(200)를 지지할 수 있는 도가니부 지지대(210)가 배치될 수 있다. 도가니부 지지대(210)는 도가니부 지지대(210)와 연결된 구동 수단(미도시)에 의해 회전 또는 승강될 수 있다. A crucible unit supporter 210 capable of supporting the crucible unit 200 may be disposed below the crucible unit 200 . The crucible unit support 210 may be rotated or lifted by a driving means (not shown) connected to the crucible unit support 210 .

또한, 도가니부 지지대(210)의 내부에는 열전대 온도센서(Thermocouple)가 구비되어 도가니부(200)에 수용된 단결정 용융액(M)의 하부 즉, 도가니부(200) 바닥면 주위의 온도를 측정할 수도 있다. In addition, a thermocouple temperature sensor (Thermocouple) is provided inside the crucible unit supporter 210 to measure the temperature around the lower portion of the single crystal melt M accommodated in the crucible unit 200, that is, around the bottom surface of the crucible unit 200. have.

가열부(400)는 단결정 잉곳의 원료가 용융되어 단결정 용융액이 생성되도록 도가니부 측으로 열을 공급한다. The heating unit 400 supplies heat to the crucible unit so that the raw material of the single crystal ingot is melted to generate a single crystal melt.

가열부(400)는 열에너지를 도가니부(200)측으로 공급하여 도가니부(200) 내에 수용된 단결정 성장용 원료를 용융하여 단결정 용융액(M)으로 만들 수 있고, 가열부(400)의 열에너지에 의해 단열하우징부(100)의 내부는 단결정 잉공의 성장이 이루어지는 성장공간으로서 핫존(hot zone)으로 작용할 수 있다. The heating unit 400 may supply thermal energy to the crucible unit 200 to melt the raw material for single crystal growth accommodated in the crucible unit 200 to form a single crystal molten solution M, and is thermally insulated by the thermal energy of the heating unit 400 . The inside of the housing part 100 is a growth space in which the single crystal hollow is grown and may act as a hot zone.

이러한 가열부(400)의 한 실시 형태로서 도가니부(200)에 고주파 전류를 공급하여 가열시키는 고주파 유도코일이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 단결정 성장용 원료가 용융될 수 있도록 단결정 성장에 필요한 열에너지를 복사열로 공급하는 열원인 히터 등을 가열부(400)로서 사용할 수도 있다. As an embodiment of the heating unit 400 , a high-frequency induction coil for heating by supplying a high-frequency current to the crucible unit 200 may be used, but is not limited thereto. A heater that is a heat source for supplying thermal energy required for single crystal growth as radiant heat so that the raw material for single crystal growth can be melted may be used as the heating unit 400 .

그리고, 가열부(400)는 단열하우징부(100)의 외부에서 단열하우징부(100)의 측면 주위를 감싸도록 배치될 수 있으나, 단열하우징부(100)의 내부공간에서 도가니부(200)의 주변에 배치된 형태도 충분히 가능하다In addition, the heating unit 400 may be disposed to surround the side surface of the insulating housing unit 100 from the outside of the insulating housing unit 100 , but in the inner space of the insulating housing unit 100 , the crucible unit 200 . Forms arranged around are also possible enough.

성장축부(300)는 도가니부(200)에서 생성된 단결정 용융액으로부터 단결정 잉곳을 성장시키기 위한 시드(seed)(S)가 하측단에 장착되고, 단열하우징부(100)의 상측에 형성된 개구(110)를 통해 상향 또는 하향이동될 수 있다.The growth shaft part 300 has a seed (S) for growing a single crystal ingot from the single crystal melt generated in the crucible part 200 is mounted on the lower end, and the opening 110 formed on the upper side of the heat insulating housing part 100 . ) can be moved upwards or downwards.

즉, 성장축부(300)는 단열하우징부(100)의 상측에 형성된 개구(110)에 삽입되어 이동 가능하게 배치될 수 있으며, 성장축부(300)의 하단에는 단결정 성장 소스인 시드(S)이 부착될 수 있다. 그리고, 성장축부(300) 상단에는 성장축부(300)를 상향이동 또는 하향이동 시킬 수 있도록 동력을 제공하는 제1 회전모터(500)와 연결될 수 있다.That is, the growth shaft part 300 may be inserted into the opening 110 formed on the upper side of the heat insulation housing part 100 and movably disposed, and at the lower end of the growth shaft part 300, a single crystal growth source, the seed (S). can be attached. In addition, the upper end of the growth shaft portion 300 may be connected to a first rotary motor 500 that provides power to move the growth shaft portion 300 upward or downward.

성장축부(300)의 하향이동에 의해 성장축부(300)의 하단에 부착된 시드(S)가 도가니부(200) 내에 수용된 단결정 용융액(M)에 접촉되면 용액 공정으로 단결정을 성장시킬 수 있다. When the seed (S) attached to the lower end of the growth shaft part 300 by the downward movement of the growth shaft part 300 comes into contact with the single crystal melt M accommodated in the crucible part 200, a single crystal can be grown by a solution process.

여기서 용액 공정은 도가니부(200)에 단결정 성장용 원료를 넣고 도가니부(200)를 가열하여 용융시킨 뒤 단결정 용융액(M)의 표면 온도를 측정하고, 단결정 성장용 원료가 일정 수준이상으로 용융되었다고 판단되면 단결정 용융액(M) 표면에 시드(S)을 접촉시킨 후 서서히 끌어올리면서 단결정으로 성장시키는 공정이다. Here, in the solution process, a raw material for single crystal growth is put into the crucible part 200, the crucible part 200 is heated and melted, and then the surface temperature of the single crystal melt (M) is measured, and the raw material for single crystal growth is melted above a certain level. If judged, it is a process of growing into a single crystal while slowly pulling up the seed (S) into contact with the surface of the single crystal melt (M).

단결정이 성장할 때 단결정 용융액(M)에 동일한 열적환경을 제공하여 온도 구배를 일정하게 유지하는 것은 단결정 성장에 있어서 중요한 인자 중 하나이므로, 단결정 성장 공정이 진행되는 동안에는 열 손실을 차단하여 단결정 용융액(M)의 내부 온도를 처음부터 끝까지 일정하게 유지시키는 것과 단열하우징(100)의 내부 온도 변화에 영향을 주는 대류를 균일화 및 안정화시키는 것이 바람직하다.Maintaining a constant temperature gradient by providing the same thermal environment to the single crystal melt (M) when a single crystal grows is one of the important factors in single crystal growth, so during the single crystal growth process, heat loss is blocked to ), it is desirable to maintain a constant internal temperature from the beginning to the end, and to equalize and stabilize the convection that affects the internal temperature change of the insulating housing 100 .

단결정의 성장은 단결정 용융액(M)의 표면에 시드(S)가 접촉된 후 단결정 용융액(M)의 표면에서부터 진행될 수 있으므로 단결정 용융액(M)의 정확한 표면 온도를 측정하는 것은 중요하며, 단결정을 성장시키기 위하여 단결정 용융액(M)의 표면과 시드(S)의 접촉 여부를 확인하기 위해 단열하우징부(100) 내부를 직접 관찰하는 것도 중요하다고 할 수 있다. 따라서, 단열하우징부(100)의 상측 즉, 상부면에 개구(110)가 마련되어 있으므로 단열하우징부(100)의 외부에 배치된 온도 센서(800)가 개방된 개구(110)를 통해 단결정 용융액(M)의 표면 온도를 측정할 수도 있다. Since the growth of a single crystal can proceed from the surface of the single crystal melt (M) after the seed (S) is in contact with the surface of the single crystal melt (M), it is important to measure the exact surface temperature of the single crystal melt (M), and grow the single crystal It can be said that it is also important to directly observe the inside of the insulating housing part 100 in order to check whether the surface of the single crystal melt (M) and the seed (S) are in contact with each other. Therefore, since the opening 110 is provided on the upper side, that is, on the upper surface of the insulating housing part 100, the temperature sensor 800 disposed on the outside of the insulating housing part 100 is opened through the opening 110 through the single crystal molten solution ( It is also possible to measure the surface temperature of M).

단열하우징부(100)에 개구(110)가 형성되어 있으므로 단결정 용융액(M) 표면의 정확한 온도 측정이 가능해질 수 있을 뿐만 아니라 단결정 용융액(M)과 시드(S)이 맞닿는 지점을 관측할 수 있다. 개구(110)가 형성되면 투시창과 달리 단결정 성장 공정 중에 발생한 입자들이 표면에 증착되는 문제가 발생하지 않으며, 비접촉 방식의 온도 센서(800)가 단열하우징부(100)의 외부에서 개방된 개구(110)를 통해 단결정 용융액(M)의 표면 온도를 정확하게 측정할 수 있다.Since the opening 110 is formed in the insulating housing part 100, it is possible to accurately measure the temperature of the surface of the single crystal melt (M) and observe the point where the single crystal melt (M) and the seed (S) come into contact. . When the opening 110 is formed, there is no problem in that particles generated during the single crystal growth process are deposited on the surface, unlike the see-through window, and the non-contact temperature sensor 800 opens the opening 110 from the outside of the insulating housing part 100 . ), it is possible to accurately measure the surface temperature of the single crystal melt (M).

그리고, 단결정 성장 공정 중 단열하우징부(100) 내부의 열과 단결정 용융액(M)이 기화되어 발생하는 증기가 단열하우징부(100)의 개구(110)를 통해 단열하우징부(100)의 외부로 빠져나가 열 손실이 발생할 수도 있다. And, during the single crystal growth process, the heat inside the heat insulating housing part 100 and the steam generated by vaporizing the single crystal melt (M) escapes to the outside of the heat insulating housing part 100 through the opening 110 of the insulating housing part 100 Heat loss may also occur.

따라서, 본 발명에 따른 단결정 잉곳 성장장치에서는 온도 측정이 끝난 후에 선택적으로 개구(110)를 페쇄하여 단열하우징부(100)가 최대한 밀폐될 수 있도록 핫존의 상부 즉, 성장공간을 폐쇄하기 위하여 개구(110)를 선택적으로 개방 또는 폐쇄할 수 있는 개폐부(310)가 마련되어 있다.Therefore, in the single crystal ingot growing apparatus according to the present invention, the opening 110 is selectively closed after the temperature measurement is finished to close the upper part of the hot zone, that is, the growth space so that the insulating housing part 100 can be sealed as much as possible. An opening/closing part 310 capable of selectively opening or closing 110 is provided.

개폐부(310)는 성장축부(300)에 연결되어 선택적으로 연동될 수 있으며, 성장축부(300)를 따라 회전하면서 상향 또는 하향으로 이동하여 단열하우징부(100)에 형성된 개구(110)를 개방 또는 폐쇄한다.The opening/closing part 310 is connected to the growth shaft part 300 and can be selectively interlocked, and moves upward or downward while rotating along the growth shaft part 300 to open or open the opening 110 formed in the heat insulation housing part 100 . to close

즉, 개폐부(310)는 후술하는 성장축부(300)에 연동되어 회전하면서 상향이동 또는 하향이동하여 개구(110)를 개방 또는 폐쇄시킬 수도 있으며, 성장축부(300)가 상향 또는 하향이동될 수 있는 구동력을 제공하는 제1 회전모터(500)에 의해 성장축부(300)와 같이 상향이동 또는 하향이동 하면서 개구(110)를 개방 또는 폐쇄시킬 수도 있다. That is, the opening and closing part 310 may open or close the opening 110 by moving upward or downward while rotating in association with the growth shaft part 300 to be described later, and the growth shaft part 300 may move upward or downward. The opening 110 may be opened or closed while moving upward or downward like the growth shaft unit 300 by the first rotation motor 500 providing a driving force.

앞서 언급한 바와 같이 성장축부(300)는 성장축부(300)에 연결된 제1 회전모터(500)에 의해 회전하면서 상향이동 또는 하향이동하고, 개폐부(310)는 성장축부(300)에 선택적으로 연동되어 성장축부(300)를 따라 함께 회전하면서 상향이동 또는 하향이동할 수 있다. 이러한 성장축부(300)는 성장축부(300)의 외주면의 적어도 일부분에 형성된 제1 나사산을 구비하고, 개폐부(310)는 내주면에 형성된 제2 나사산을 통해 성장축부(300)에 연결될 수 있다.As mentioned above, the growth shaft part 300 moves upward or downward while rotating by the first rotation motor 500 connected to the growth shaft part 300 , and the opening/closing part 310 selectively interlocks with the growth shaft part 300 . It can be moved upward or downward while rotating together along the growth shaft portion 300 . The growth shaft portion 300 has a first screw thread formed on at least a portion of the outer circumferential surface of the growth shaft portion 300, and the opening/closing unit 310 may be connected to the growth shaft portion 300 through a second screw thread formed on the inner circumferential surface.

제1 회전모터(500)는 성장축부(300)가 상향이동 또는 하향이동되도록 성장축부(300)를 회전시킬 수 있는 구동력을 제공할 수 있으며, 제1 회전모터(500)와 연결된 성장축부(300)는 제1 회전모터(500)로부터 구동력을 전달받아 회전할 수 있다. The first rotation motor 500 may provide a driving force for rotating the growth shaft portion 300 so that the growth shaft portion 300 moves upward or downward, and the growth shaft portion 300 connected to the first rotation motor 500 . ) may be rotated by receiving a driving force from the first rotation motor 500 .

성장축부(300)와 제1 회전모터(500)는 직접적으로 연결되거나 제1 회전모터(500)에서 발생되는 구동력을 성장축부(300)에 전달하는 동력전달부(미도시)를 통해 간접적으로 연결되어 회전할 수 있다.The growth shaft unit 300 and the first rotation motor 500 are directly connected or indirectly connected through a power transmission unit (not shown) that transmits the driving force generated from the first rotation motor 500 to the growth shaft unit 300 . and can be rotated.

성장축부(300)에는 외주면의 적어도 일부에 형성된 제1 나사산이 구비될 수 있으며, 성장축부(300)에는 제1 나사산과 대응되는 나사산이 내주면에 형성된 열차단부재(320)가 끼워져 고정 설치될 수 있다. The growth shaft portion 300 may be provided with a first screw thread formed on at least a portion of the outer circumferential surface, and the growth shaft portion 300 has a heat-blocking member 320 having a screw thread corresponding to the first screw thread formed on the inner circumferential surface to be fixedly installed. have.

열차단부재(320)는 성장축부(300)가 끼워질 수 있도록 도면에서 참조되는 바와 같이 중앙 부분이 관통된 형상을 가질 수 있다. 그리고, 성장축부(300)에 끼워진 위치에서 고정된 상태를 유지할 수 있도록 일면으로부터 챔버(10)의 벽을 향해 연장된 연결부재가 형성될 수도 있다. The heat blocking member 320 may have a shape in which the central portion is penetrated as shown in the drawings so that the growth shaft portion 300 can be fitted thereinto. In addition, a connecting member extending from one surface toward the wall of the chamber 10 may be formed so as to maintain a fixed state at the position inserted into the growth shaft 300 .

열차단부재(320)가 연결부재를 통해 챔버(10)에 체결되어 챔버(10)벽에 고정되게 설치됨으로써, 성장축부(300)가 챔버(10)에 고정된 열차단부재(320)의 나사산과 맞물려 회전하면서 상향이동 또는 하향이동할 수 있게 된다. The heat-blocking member 320 is fastened to the chamber 10 through the connecting member and fixedly installed on the chamber 10 wall, so that the growth shaft 300 is the thread of the heat-blocking member 320 fixed to the chamber 10 . It is possible to move upwards or downwards while rotating in engagement with the .

즉, 성장축부(300)과 열차단부재(320)는 외주면과 내주면에 각각 형성된 나사산에 의해 연결되어 있고, 열차단부재(320)는 챔버부(10)의 벽에 의해 고정된 상태를 유지하고 있으므로, 성장축부(300)는 제1 회전모터(500)에 의해 회전하면서 열차단부재(320)에 의해 상향 또는 하향의 양방향으로 직선 이동을 할 수 있다. That is, the growth shaft portion 300 and the heat-blocking member 320 are connected by threads formed on the outer and inner circumferential surfaces, respectively, and the heat-blocking member 320 maintains a state fixed by the wall of the chamber part 10 and Therefore, the growth shaft part 300 can be linearly moved upward or downward by the heat blocking member 320 while being rotated by the first rotation motor 500 .

이처럼 본 발명의 실시 예에 따른 단결정 잉곳 성장장치에서 예시적인 형태로서 연결부재를 사용하여 열차단부재(320)를 챔버벽에 고정시킨 것으로 설명하였으나 성장축부(300)이 회전하면서 직선 이동할 수 있도록 열차단부재(320)를 고정시켜줄 수 있는 구성이면 특별히 한정되지 않는다.As such, in the single crystal ingot growing apparatus according to an embodiment of the present invention, as an exemplary form, the heat-blocking member 320 is fixed to the chamber wall using a connecting member, but the growth shaft 300 is rotated and the train can move in a straight line. It is not particularly limited as long as it is a configuration capable of fixing the end member 320 .

열차단부재(320)는 앞서 살펴본 바와 같이 성장축부(300)가 회전하면서 상향 또는 하향으로 직선 이동 가능하게 하는 역할을 수행할 수도 있지만, 동시에 동력전달부를 열로부터 보호하는 역할을 수행할 수도 있다. As described above, the heat-blocking member 320 may serve to enable linear movement upward or downward while the growth shaft unit 300 rotates, but may also serve to protect the power transmission unit from heat at the same time.

가열부(400)가 도 1에 도시된 바와 같이 단열하우징부(100)와 챔버부(10) 사이에 구비되어 있는 경우 성장축부(300)와 제1 회전모터(500) 사이에 구비되어 제1 회전모터(500)에서 발생되는 회전 구동력을 전달해주는 동력전달부는 가열부(400)의 열로부터 보호되는 것이 바람직하다.When the heating unit 400 is provided between the heat insulation housing unit 100 and the chamber unit 10 as shown in FIG. 1 , it is provided between the growth shaft unit 300 and the first rotation motor 500 to provide the first It is preferable that the power transmission unit that transmits the rotational driving force generated by the rotary motor 500 is protected from the heat of the heating unit 400 .

이를 위하여 열차단부재(320)는 동력전달부의 하측에 위치하여 성장축부(300)이 회전하면서 직선 이동할 수 있도록 하는 역할 뿐만 아니라 동력전달부를 가열부(400)에서 발생하는 열로부터 보호해주는 역할을 수행할 수도 있다.To this end, the heat-blocking member 320 is positioned below the power transmission unit to not only serve to allow the growth shaft unit 300 to move in a straight line while rotating, but also to protect the power transmission unit from heat generated by the heating unit 400 . You may.

이처럼 성장축부(300)가 제1 회전모터(500)에 의해 회전하면서 직선 이동할 수 있는 구성으로서 고정된 열차단부재(320)가 사용될 수 있지만 이에 한정되지 않고 외부에 구비된 고정부재를 이용하여 성장축부(300)을 회전 이동시키는 형태 또한 충분히 가능하다.As such, as a configuration in which the growth shaft unit 300 can move in a straight line while rotating by the first rotation motor 500 , the fixed heat blocking member 320 may be used, but the present invention is not limited thereto. A form of rotating and moving the part 300 is also sufficiently possible.

개폐부(310)는 내주면에 형성된 제2 나사산을 통해 성장축부(300)에 연결되고, 성장축부(300)에 연결된 개폐부(310)는 성장축부(300)에 선택적으로 연동되어 성장축부(300)을 따라 회전하면서 양방향으로 직선 이동할 수 있다. The opening/closing part 310 is connected to the growth shaft part 300 through a second screw thread formed on the inner peripheral surface, and the opening/closing part 310 connected to the growth shaft part 300 is selectively interlocked with the growth shaft part 300 to connect the growth shaft part 300. It can move in a straight line in both directions while rotating.

도 1(a)에 도시된 바와 같이 개구(110)가 개방되면, 온도 센서(800)를 이용하여 단열하우징부(100)의 외부에서 개방된 개구(110)를 통해 단결정 용융액(M)의 온도를 비접촉식으로 측정할 수 있다. When the opening 110 is opened as shown in FIG. 1( a ), the temperature of the single crystal melt M through the opening 110 opened from the outside of the insulating housing part 100 using the temperature sensor 800 . can be measured non-contact.

온도 센서(800)는 성장축부(300)에 하단에 부착된 시드(S)을 도가니부(200) 내의 단결정 용융액(M)에 접촉시켜 본격적으로 단결정을 성장시키는 과정 이전에 단결정 용융액(M)의 표면 온도를 비접촉 방식으로 측정하기 위한 것으로, 비접촉 방식의 파이로미터를 사용할 수 있다. The temperature sensor 800 contacts the single crystal melt (M) in the crucible part 200 with the seed (S) attached to the bottom of the growth shaft part 300 to grow a single crystal in earnest before the process of single crystal melt (M). For measuring the surface temperature in a non-contact manner, a non-contact pyrometer may be used.

개구(110)는 온도 센서(800)가 외부에서 단결정 용융액(M)의 온도를 충분히 측정할 수 있도록 넓은 너비 또는 직경을 가질 수 있으나, 특별히 개구(110)의 너비 또는 직경이 한정되는 것은 아니며 온도 센서(800)의 측정이 가능한 크기의 개구(110)의 너비 또는 직경이면 충분하다.The opening 110 may have a wide width or diameter so that the temperature sensor 800 can sufficiently measure the temperature of the single crystal melt M from the outside, but the width or diameter of the opening 110 is not particularly limited and the temperature It is sufficient if the width or diameter of the opening 110 of a size that the sensor 800 can measure.

온도를 측정하기 위하여 단열하우징부(100)의 외부에 배치된 비접촉 방식의 온도 센서(800)가 단열하우징부(100)의 상부면에 관통하는 형태로 형성된 개구(110)를 통해 단결정 용융액(M)의 표면 온도를 정확하게 측정할 수 있다. In order to measure the temperature, the single crystal melt (M) through the opening 110 formed in a form in which a non-contact temperature sensor 800 disposed outside the insulating housing part 100 penetrates the upper surface of the insulating housing part 100 . ) can accurately measure the surface temperature of

온도 센서(800)를 통해 감지된 온도가 단결정 용융액 원료의 용융온도에 근접한 경우, 단결정 성장용 용융액 원료가 일정 수준이상으로 용융되었음을 판단할 수 있다.When the temperature sensed through the temperature sensor 800 is close to the melting temperature of the single crystal melt raw material, it may be determined that the single crystal melt raw material has been melted to a certain level or more.

또한, 단열하우징부(100)의 외부에는 카메라가 더 구비될 수 있으며, 카메라는 단열하우징부(100)의 외부에서 개방된 개구(110)를 통해 단열하우징부(100) 내부공간의 영상정보를 촬영하여 시드(S)과 단결정 용융액(M)의 표면이 맞닿는 지점을 관측할 수 있다.In addition, a camera may be further provided on the outside of the insulated housing part 100 , and the camera transmits image information of the internal space of the insulated housing part 100 through the opening 110 open from the outside of the insulated housing part 100 . It is possible to observe the point where the surface of the seed (S) and the single crystal melt (M) comes into contact by photographing.

온도 센서(800)를 통해 단결정 성장용 원료가 용융되었다고 판단되면, 성장축부(300)을 이동시켜 하단에 부착된 시드(S)을 단결정 용융액(M)의 표면에 접촉시킨 다음 단결정 성장 공정을 진행할 수 있다. When it is determined that the raw material for single crystal growth is melted through the temperature sensor 800 , the growth shaft unit 300 is moved to bring the seed (S) attached to the bottom into contact with the surface of the single crystal melt (M), and then the single crystal growth process is performed. can

이 때, 온도 측정을 위해 개방된 개구(110)는 여전히 개방되어 있으므로 단결정 성장 공정 중 발생하는 열기와 단결정 용융액(M)이 승화된 기상물질이 개구(110)를 통해 빠져나가 열 손실이 발생하게 되고, 열 손실로 인해 단결정 용융액(M)의 온도구배가 특정 지점에서 높거나 낮게 나타나게 되는 문제가 발생할 수도 있다. At this time, since the opening 110 opened for temperature measurement is still open, heat generated during the single crystal growth process and the gaseous material in which the single crystal melt (M) is sublimed escapes through the opening 110 to cause heat loss. And, there may be a problem that the temperature gradient of the single crystal melt (M) appears high or low at a specific point due to heat loss.

이에, 성장축부(300)에 연결된 개폐부(310)를 사용하여 온도 측정이 완료되면 개구(110)를 폐쇄시켜 단열하우징부(100)가 밀폐된 상태에서 단결정 잉곳의 성장 공정을 진행할 수 있다.Accordingly, when the temperature measurement is completed using the opening/closing part 310 connected to the growth shaft part 300, the opening 110 is closed to proceed with the growth process of the single crystal ingot in a state in which the heat insulation housing part 100 is sealed.

개폐부(310)는 내주면에 형성된 제2 나사산을 통해 성장축부(300)에 연결되어 있다. 도 1(b)에 도시된 바와 같이 성장축부(300)이 단결정 잉곳 성장의 소스인 시드(S)를 용융액에 담지시키기 위해 제1 회전모터(500) 및 고정된 열차단부재(320)에 의해 예를 들어, 반시계방향으로 회전하면서 하강할 때 개폐부(310)도 성장축부(300)을 따라 같이 반시계방향으로 회전하면서 하강하여 개구(110)를 폐쇄시킬 수 있다. The opening/closing part 310 is connected to the growth shaft part 300 through a second screw thread formed on the inner circumferential surface. As shown in Figure 1 (b), the growth shaft portion 300 is a first rotary motor 500 and a fixed heat blocking member 320 to support the seed (S), which is a source of single crystal ingot growth, in the molten solution. For example, when descending while rotating in a counterclockwise direction, the opening/closing unit 310 may also descend while rotating in a counterclockwise direction along the growth shaft portion 300 to close the opening 110 .

개폐부(310)는 성장축부(300)가 회전하면서 하강할 때 성장축부(300)를 따라 같이 회전하면서 하강하여 개구(110)를 막을 수 있도록 개구(110)의 폭보다 큰 직경이나 너비로 으로 형성될 수 있다. The opening and closing part 310 is formed with a diameter or width larger than the width of the opening 110 so that when the growth shaft part 300 descends while rotating, it descends while rotating along the growth shaft part 300 to block the opening 110 . can be

개폐부(310)의 폭이 개구(110)의 폭보다 크게 형성되므로 성장축부(300)가 회전하면서 하방향으로 직선 이동할 때 성장축부(300)과 연동되어 성장축부(300)와 같이 회전하면서 하방향으로 직선 이동하는 개폐부(310)는 개구(110)의 폭에 의해 더 이상 회전하면서 하강하지 못하고 개구(110)의 폐쇄 상태를 유지하게 된다. 이러한 개폐부(310)는 흑연재질로 이루어질 수 있다.Since the width of the opening/closing part 310 is formed to be larger than the width of the opening 110 , when the growth shaft part 300 rotates and linearly moves in the downward direction, it is interlocked with the growth shaft part 300 and rotates along with the growth shaft part 300 in the downward direction. The opening/closing part 310 moving in a straight line does not descend while rotating due to the width of the opening 110 and maintains the closed state of the opening 110 . The opening/closing part 310 may be made of a graphite material.

성장축부(300)과 연동되어 회전 이동하는 개폐부(310)에 의해 단열하우징부(100)의 개구(110)가 폐쇄되면 본격적으로 단결정 성장 공정이 진행될 수 있는데, 단결정 성장이 진행되는 동안 단열하우징부(100) 내부공간의 열이 외부로 빠져나가는 것을 차단하기 위해 내부공간에 성장축부(300)이 이동할 수 있는 관통홀이 형성된 판상의 단열플레이트부(120)를 배치할 수 있다. When the opening 110 of the heat insulating housing part 100 is closed by the opening and closing part 310 that rotates and interlocks with the growth shaft part 300, the single crystal growth process can proceed in earnest. During the single crystal growth, the insulating housing part (100) In order to block the heat of the internal space from escaping to the outside, a plate-shaped insulating plate part 120 having a through hole through which the growth shaft part 300 can move may be disposed in the internal space.

단열플레이트부(120)는 성장공간에서 도가니부(200)와 개구(110) 사이의 공간에 제공되며, 적어도 하나 이상으로 복수 개가 배치될 수 있다.The insulating plate part 120 is provided in the space between the crucible part 200 and the opening 110 in the growth space, and at least one or more may be arranged in plurality.

도가니부(200)와 개구(110) 사이의 공간에 판상의 단열플레이트부(120)를 배치함으로써 단결정이 성장되는 동안 도가니부(200)의 열기와 함께 승화된 기상물질이 외부로 새어나가는 것을 더욱 효과적으로 차단할 수 있다. 따라서 단열하우징부(100) 내부 온도구배를 공정이 진행되는 동안 최대한 변동없이 일정하게 유지시킬 수 있다. By arranging the plate-shaped insulating plate part 120 in the space between the crucible part 200 and the opening 110, the gaseous material sublimated with the heat of the crucible part 200 is further prevented from leaking to the outside while the single crystal is grown. can be effectively blocked. Therefore, it is possible to maintain the internal temperature gradient of the heat insulating housing part 100 as much as possible without fluctuation during the process.

또한, 단결정 잉곳의 성장은 성장공간 내에서의 대류에 의해 영향을 받을 수 있으므로 단열하우징부(100)의 내부의 성장공간에서 발생하는 대류는 단결정을 인상하는 공정에 중요한 인자라 할 수 있다. In addition, since the growth of the single crystal ingot may be affected by convection in the growth space, the convection generated in the growth space inside the insulating housing part 100 can be an important factor in the process of pulling up the single crystal.

따라서, 도가니부(200)와 단열플레이트부(120) 사이의 공간에 단열플레이트부(120)를 배치함으로써 단열하우징부(100)의 내부의 성장공간 상의 온도 변화에 영향을 주는 대류를 균일화 및 안정화시킬 수 있어 단결정 성장 공정 조건에 적합한 환경을 용이하게 조성하거나 제어할 수 있다.Therefore, by arranging the insulating plate part 120 in the space between the crucible part 200 and the insulating plate part 120 , the convection that affects the temperature change in the growth space inside the insulating housing part 100 is equalized and stabilized. It is possible to easily create or control an environment suitable for single crystal growth process conditions.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 단결정 잉곳 성장장치에서 개폐단속부를 이용하여 개폐부의 회전을 멈추게 하는 실시 예를 개략적으로 나타내는 사시도로서, 도 2(a)는 본 발명의 실시예에 따른 개폐부가 성장축부를 따라 회전하면서 상향 또는 하향의 직선 이동하는 상태를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 2(b)는 본 발명의 실시 예에 따른 단결정 잉곳 성장장치에서 개폐단속부를 이용하여 개폐부의 회전을 멈추게 하는 실시 예를 개략적으로 나타내는 사시도이다.2 is a perspective view schematically showing an embodiment of stopping the rotation of the opening/closing unit using the opening/closing interceptor in the single crystal ingot growing apparatus according to the embodiment of the present invention, FIG. 2(a) is the opening/closing unit according to the embodiment of the present invention; It is a perspective view schematically showing a state of linear movement upward or downward while rotating along the growth axis, and FIG. 2 (b) is an implementation of stopping the rotation of the opening and closing part using the opening and closing part in the single crystal ingot growing apparatus according to an embodiment of the present invention It is a perspective view schematically showing an example.

도 2를 참조하면, 성장축부(300)를 따르는 개폐부(310)의 회전을 선택적으로 멈추게 하는 단속을 하거나 개폐부(310)를 성장축부(300)과는 독립적으로 회전시켜 개폐부(310)의 위치를 조절할 수 있는 개폐단속부(600)를 더 포함할 수 있다. Referring to FIG. 2 , an interruption to selectively stop the rotation of the opening/closing unit 310 along the growth shaft unit 300 or rotating the opening/closing unit 310 independently from the growth axis unit 300 to determine the position of the opening/closing unit 310 It may further include an open/close control unit 600 that can be adjusted.

개폐단속부(600)는, 타단에 연결되는 제2 회전모터(630)로부터 구동력을 전달받아 회전 또는 정지하는 로드축(620); 및 로드축(620)의 일단에 연결되며, 로드축(620)에 연동되어 로드축(620)을 중심으로 회전 또는 정지하는 이동로드(610)를 포함하고, 이동로드(610)가 요철부(311)를 향해 회전하여 요철부(311)와 연결되면, 이동로드(610)는 요철부(311)를 시계방향 또는 반시계방향으로 밀어내어 개폐부(310)를 회전시키거나 요철부(311)와 연결되는 위치에서 정지하여 개폐부(310)의 회전을 멈추게 할 수 있다.The opening/closing intercept unit 600 includes a rod shaft 620 that rotates or stops by receiving a driving force from a second rotation motor 630 connected to the other end; and a movable rod 610 connected to one end of the rod shaft 620 and interlocked with the rod shaft 620 to rotate or stop around the rod shaft 620, and the movable rod 610 has an uneven portion ( When connected to the concave-convex portion 311 by rotating toward 311), the moving rod 610 pushes the concave-convex portion 311 clockwise or counterclockwise to rotate the opening and closing portion 310 or with the concave-convex portion 311 and It is possible to stop the rotation of the opening/closing unit 310 by stopping at the connected position.

또한, 개폐부(310)는 개폐부(310)의 가장자리를 따라 이격 배치된 요철부(311)가 형성될 수 있는데, 요철부(311)는 개페부재의 상부면 또는 측면으로부터 돌출되어 이격 배치된 형상일 수도 있고, 상부면을 관통하도록 형성된 구멍이 가장자리를 따라 이격 배치된 형상일 수도 있다. 본 발명의 요철부(311)는 도 3에 도시된 바와 같이 개폐부(310)의 상부면으로부터 수직으로 돌출되어 가장자리를 따라 이격 배치된 것으로 도시하였지만, 후술하는 이동로드(610)와 연결될 수 있는 형상이라면 상관없다.In addition, the opening and closing part 310 may be formed with uneven parts 311 spaced apart along the edge of the opening and closing part 310, and the uneven part 311 protrudes from the upper surface or side surface of the opening and closing member and is spaced apart. Alternatively, the holes formed to pass through the upper surface may be spaced apart along the edge. As shown in FIG. 3 , the concave-convex portion 311 of the present invention protrudes vertically from the upper surface of the opening and closing portion 310 and is illustrated as being spaced apart along the edge, but a shape that can be connected to a moving rod 610 to be described later it doesn't matter if

도 2에서 참조되는 바와 같이, 개폐단속부(600)는 성장축부(300)을 따라 회전하면서 양방향으로 직선 이동하는 개폐부(310)가 성장축부(300)에 선택적으로 연동될 수 있도록 개폐부(310)의 회전을 선택적으로 멈추게 할 수 있다. As shown in FIG. 2 , the opening/closing unit 600 is rotated along the growth axis unit 300 and the opening/closing unit 310 moving in a straight line in both directions is selectively linked to the growth axis unit 300 so that the opening/closing unit 310 is interlocked. rotation can be selectively stopped.

앞서 살펴본 바와 같이 개폐부(310)는 성장축부(300)에 연동되어 성장축부(300)을 따라 회전하면서 양방향으로 직선 이동하는데, 외부에 구비된 온도 센서(800)나 카메라를 통해 단열하우징부(100)의 외부에서 개방된 개구(110)를 통해 내부공간을 측정 또는 촬영해야 되는 경우에는 성장축부(300)을 따라 회전 이동하는 개폐부(310)가 개구(110)로부터 일정 간격 이격된 위치에서 고정된 상태를 유지할 수 있어야 한다. As described above, the opening/closing unit 310 is linked to the growth axis unit 300 and rotates along the growth axis unit 300 to move linearly in both directions. ), when it is necessary to measure or photograph the internal space through the opening 110 open from the outside, the opening and closing part 310 rotating along the growth axis 300 is fixed at a position spaced apart from the opening 110 by a predetermined distance. You should be able to maintain your status.

본 발명에서는 개폐부(310)의 회전을 선택적으로 멈추게 하기 위해 개폐단속부(600)를 구비하였다. 로드축(620)은 타단에 연결되는 제2 회전모터(630) 즉, 제2 구동계(630)로부터 구동력을 전달받아 회전 또는 정지할 수 있으며, 제2 회전모터(630)의 회전 구동력에 의해 일단에 연결되는 이동로드(610)를 요철부(311)를 향해 회전시켜 요철부(311)와 연결될 수 있는 위치로 이동로드(610)를 이동시킬 수 있다.In the present invention, an opening/closing control unit 600 is provided to selectively stop the rotation of the opening/closing unit 310 . The rod shaft 620 may be rotated or stopped by receiving a driving force from the second rotation motor 630 connected to the other end, that is, the second driving system 630 , and one end by the rotation driving force of the second rotation motor 630 . By rotating the moving rod 610 connected to the concave-convex portion 311 to move the moving rod 610 to a position where it can be connected to the concave-convex portion 311 .

이동로드(610)는 로드축(620)의 일단에 연결되며, 로드축(620)에 연동되어 로드축(620)을 따라 회전 또는 정지할 수 있으며, 제2 회전모터(630) 및 로드축(620)에 의해 회전되어 요철부(311)와 상호 연결되면 요철부(311)와 연결되는 위치에서 정지하여 도 3(b)에 도시된 바와 같이 개폐부(310)의 회전을 멈추게 할 수 있다. The moving rod 610 is connected to one end of the rod shaft 620, is interlocked with the rod shaft 620, and can rotate or stop along the rod shaft 620, and the second rotation motor 630 and the rod shaft ( When it is rotated by 620 and interconnected with the concavo-convex part 311 , it may stop at a position connected to the concave-convex part 311 to stop the rotation of the opening/closing part 310 as shown in FIG. 3( b ).

즉, 제2 회전모터(630) 및 로드축(620)은 이동로드(610)가 요철부(311)에 접촉되도록 이동로드(610)를 요철부(311)를 향해 회전시킬 수 있고, 이동로드(610)와 요철부(311)가 연결되면 이동로드(610)의 회전을 정지시켜 개폐부(310)가 더 이상 회전하지 못하도록 멈추게 할 수 있는 것이다. That is, the second rotation motor 630 and the rod shaft 620 may rotate the moving rod 610 toward the concave-convex portion 311 so that the moving rod 610 is in contact with the concave-convex portion 311 , and the moving rod When the 610 and the concave-convex part 311 are connected, the rotation of the moving rod 610 can be stopped to stop the opening and closing part 310 from rotating any more.

성장축부(300)을 따라 회전 이동하던 개폐부(310)는 제2 회전모터(630) 및 로드축(620)에 의해 요철부(311)와 연결된 위치에서 정지된 이동로드(610)를 통해 회전이 멈춰질 수 있기 때문에 개폐부(310)는 성장축부(300)에 선택적으로 연동되어 성장축부(300)을 따라 회전하면서 직선 이동할 수 있게 된다.The opening/closing unit 310, which was rotationally moved along the growth shaft unit 300, rotates through the moving rod 610 stopped at a position connected to the concave-convex unit 311 by the second rotating motor 630 and the rod shaft 620. Since it can be stopped, the opening/closing unit 310 is selectively interlocked with the growth axis unit 300 to move linearly while rotating along the growth axis unit 300 .

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 단결정 잉곳 성장장치에서 개폐단속부를 이용하여 개폐부를 독립적으로 회전시키는 실시 형태를 개략적으로 나타내는 사시도로, 도 3(a)는 본 발명의 실시 예에 따른 단결정 잉곳 성장장치에서 개폐부의 요철부와 이동로드가 연결된 상태를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 3(b)는 본 발명의 실시 예에 따른 단결정 잉곳 성장장치에서 개폐단속부를 이용하여 개폐부를 성장축부와는 독립적으로 회전시키는 실시 형태를 개략적으로 나타낸 사시도이다.3 is a perspective view schematically showing an embodiment in which the opening and closing parts are independently rotated using the opening/closing interceptor in the single crystal ingot growing apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3(a) is a single crystal ingot according to an embodiment of the present invention. It is a perspective view schematically showing a state in which the concave-convex part of the opening and closing part and the moving rod are connected in the growth apparatus, and FIG. 3 (b) is the opening and closing part independent of the growth shaft part using the opening and closing part in the single crystal ingot growing apparatus according to the embodiment of the present invention. It is a perspective view schematically showing an embodiment of rotating with .

앞서 살펴본 바와 같이 단결정 성장은 성장축부(300)의 하단에 부착된 시드(S)을 단결정 용융액(M) 위쪽으로 시드(S)을 서서히 인상시킴으로써 시드(S) 아래쪽으로 진행될 수 있다. 시드(S)을 인상시키기 위해서 성장축부(300)은 다시 제1 회전모터(500)에 의해 회전하면서 상승되고, 성장축부(300)에 연동된 개폐부(310) 또한 성장축부(300)을 따라 회전하면서 상승될 수 있는데, 시드(S) 인상을 위한 성장축부(300)의 회전 상승에 따라 개폐부(310)도 같이 회전 상승하면서 도 4(a)와 같이 개구(110)가 개방된다. 개구(110)가 단결정 성장 공정 중에 개방될 경우 단결정 용융액(M)이 기화되어 발생하는 증기가 단열하우징부(100)의 외부로 빠져나가 열 손실이 발생할 수 있으므로, 본 발명에서는 개폐단속부(600)를 이용하여 개폐부(310)를 성장축부(300)과는 독립적으로 회전시켜 개폐부(310)의 위치가 조절되도록 하였다. As described above, the single crystal growth may proceed downward by the seed (S) by gradually raising the seed (S) attached to the lower end of the growth shaft part (300) upwards of the single crystal molten solution (M). In order to raise the seed (S), the growth shaft part 300 is raised while rotating again by the first rotation motor 500 , and the opening and closing part 310 linked to the growth shaft part 300 also rotates along the growth shaft part 300 . The opening 110 is opened as shown in FIG. 4(a) while the opening and closing part 310 also rotates and rises according to the rotational rise of the growth shaft part 300 for raising the seed (S). When the opening 110 is opened during the single crystal growth process, since the steam generated by the vaporization of the single crystal molten solution M escapes to the outside of the insulating housing part 100 and heat loss may occur, in the present invention, the opening and closing intercept unit 600 ) to rotate the opening/closing unit 310 independently of the growth shaft unit 300 to adjust the position of the opening/closing unit 310 .

도 2에서 제시된 이동로드(610)를 요철부(311)를 향해 회전시켜 요철부(311)와 연결시키는 것에 대한 설명과 중복되는 내용에 대해서는 생략하기로 한다. 전술한 바와 같이 이동로드(610)가 제2 회전모터(630) 및 로드축(620)에 의해 회전되어 요철부(311)와 상호 연결되면 이동로드(610)는 요철부(311)를 시계방향 또는 반시계방향으로 밀어내어 개폐부(310)를 성장축부(300)과는 독립적으로 회전시킬 수 있다.The description of connecting the moving rod 610 shown in FIG. 2 toward the concave-convex portion 311 to connect it with the concave-convex portion 311 will be omitted. As described above, when the moving rod 610 is rotated by the second rotating motor 630 and the rod shaft 620 and interconnected with the concave-convex portion 311, the moving rod 610 rotates the concave-convex portion 311 in a clockwise direction. Alternatively, the opening/closing unit 310 may be rotated independently of the growth shaft unit 300 by pushing it counterclockwise.

단결정 잉곳이 성장되도록 시드(S)를 상향이동 시키는 과정에서도 개구(110)를 계속적으로 폐쇄시켜 온도구배를 유지하기 위하여 제2 회전모터(630)는 회전 구동력을 로드축(620)에 전달하고, 로드축(620)은 제2 회전모터(630)로부터 전달받은 회전 구동력으로 이동로드(610)를 계속적으로 회전시켜 이동로드(610)가 개폐부(310)에 형성된 요철부(311)를 밀어낸다. In the process of moving the seed (S) upward so that the single crystal ingot is grown, the second rotation motor 630 transmits the rotational driving force to the rod shaft 620 to continuously close the opening 110 to maintain the temperature gradient, The rod shaft 620 continuously rotates the moving rod 610 with the rotational driving force transmitted from the second rotation motor 630 to push the concave-convex part 311 formed in the opening and closing part 310 by the moving rod 610 .

제2 회전모터(630) 및 로드축(620)에 의해 이동로드(610)가 요철부(311)를 향해 회전하여 도 3(a)에 도시된 바와 같이 요철부(311)와 연결되면, 이동로드(610)는 회전을 정지하지 않고 요철부(311)를 성장축부(300)이 회전하는 방향과 반대방향으로 밀어내고, 내주면에 제2 나사산이 형성된 개폐부(310)는 요철부(311)를 밀어내는 이동로드(610)에 의해 성장축부(300)의 제1 나사산을 따라 성장축부와는 독립적으로 회전하면서 하강되어 도 3(b)에 도시된 바와 같이 개구(110)를 다시 폐쇄시킬 수 있게 된다.When the moving rod 610 is rotated toward the concave-convex portion 311 by the second rotary motor 630 and the rod shaft 620 and is connected to the concave-convex portion 311 as shown in FIG. 3(a), the movement The rod 610 pushes the concave-convex part 311 in the opposite direction to the direction in which the growth shaft part 300 rotates without stopping the rotation, and the opening and closing part 310 having a second screw thread formed on the inner circumferential surface has the concave-convex part 311 . It is descended while rotating independently of the growth shaft portion along the first screw thread of the growth shaft portion 300 by the extruding moving rod 610 to close the opening 110 again as shown in FIG. 3(b). do.

이어서 도 4를 더 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 단결정 잉곳 성장방법에 대하여 설명하기로 한다.Next, a single crystal ingot growth method according to an embodiment of the present invention will be described with further reference to FIG. 4 .

도 4은 본 발명의 실시 예에 따른 단결정 잉곳 성장방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다. 4 is a flowchart schematically illustrating a method for growing a single crystal ingot according to an embodiment of the present invention.

도 4에서 참조되는 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 단결정 잉곳 성장방법은, 용액 성장법으로서, 대기압보다 낮은 성장압력으로 단원자분자 기체의 분위기를 조성하는 성장분위기조성과정(S100); 및 상기 성장분위기조성과정(S100)에서 상기 성장압력으로 조성된 상기 단원자분자 기체의 분위기에서 단결정 잉곳을 성장시키는 성장과정(S200); 을 포함한다.As shown in FIG. 4 , the single crystal ingot growth method according to an embodiment of the present invention is a solution growth method, comprising: a growth atmosphere creating process ( S100 ) of creating an atmosphere of monoatomic molecular gas at a growth pressure lower than atmospheric pressure; and a growth process (S200) of growing a single crystal ingot in the atmosphere of the monoatomic molecular gas created by the growth pressure in the process of creating a growth atmosphere (S100); includes

성장분위기조성과정(S100)에서는 대기압보다 낮은 성장압력으로 조성된 단원자분자 기체의 분위기에서 단결정의 용융액이 마련된다. 여기서, 단원자분자는 헬륨, 네온, 아르곤, 크립톤, 제논 및 라돈 중 어느 하나인 것이 바람직하다. 그리고 성장압력은 대기압보다 낮은 압력인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 300 Torr이하의 압력 또는 0.01 Torr 내지 300 Torr 사이의 압력인 것이 바람직하다. In the process of creating a growth atmosphere ( S100 ), a molten solution of a single crystal is prepared in an atmosphere of a monoatomic molecular gas formed at a growth pressure lower than atmospheric pressure. Here, the monoatomic molecule is preferably any one of helium, neon, argon, krypton, xenon, and radon. And the growth pressure is preferably a pressure lower than atmospheric pressure, and more preferably a pressure of 300 Torr or less or a pressure between 0.01 Torr and 300 Torr.

이와 같은 성장압력으로 단원자분자 기체의 분위기가 조성되고 단결정 잉곳이 형성될 수 있도록 단결정의 용융액 원료에 열이 공급되어 단결정 용융액이 마련되면 단결정 잉곳이 성장될 수 있는 여건이 갖춰지게 된다.With such a growth pressure, an atmosphere of monoatomic molecular gas is created and heat is supplied to the raw material of the single crystal melt so that the single crystal ingot can be formed.

다음으로, 성장분위기조성과정(S100) 이후의 과정인 성장과정(S200)에서는 성장분위기조성과정(S100)에서 마련된 단결정의 용융액으로부터 단결정의 잉곳을 성장압력으로 조성된 단원자분자 기체의 분위기에서 성장시켜준다. Next, in the growth process (S200), which is a process after the growth atmosphere creation process (S100), a single crystal ingot is grown from the single crystal melt prepared in the growth atmosphere creation process (S100) in an atmosphere of a monoatomic molecular gas formed by a growth pressure. makes it

단결정의 용융액에 단결정의 시드를 접촉시키고 단결정 잉곳이 성장되도록 단결정 시드를 상향이동시켜준다. 여기서 단결정 잉곳의 성장은 성장압력으로 조성된 단원자분자 기체의 분위기 속에서 진행된다.The single crystal seed is brought into contact with the single crystal melt and the single crystal seed is moved upward so that the single crystal ingot is grown. Here, the growth of the single-crystal ingot proceeds in an atmosphere of monoatomic molecular gas created by a growth pressure.

이와 같은 성장과정(S200)에서 단결정의 잉곳이 성장되면, 고온의 상태인 단결정 잉곳의 냉각을 위하여 냉각과정(S300)으로 이어질 수 있다. 냉각과정(S300)에서는 성장과정(S200)에서 성장된 단결정의 잉곳을 성장압력으로 조성된 단원자분자 기체의 분위기에서 냉각시켜준다. When a single crystal ingot is grown in this growth process ( S200 ), it may lead to a cooling process ( S300 ) for cooling the single crystal ingot in a high temperature state. In the cooling process (S300), the ingot of the single crystal grown in the growth process (S200) is cooled in an atmosphere of monoatomic molecular gas formed at a growth pressure.

이와 같이 성장분위기조성과정(S100)과 성장과정(S200)을 통해 성장된 단결정 잉곳은 뜨거운 상태이므로 냉각과정(S300)에서 성장압력으로 조성된 단원자분자 기체의 분위기 속에서 단결정 잉곳이 냉각되면, 단결정 잉곳에서 발생된 전체 공극결함 중 200um 이상의 직경을 갖는 공극결함의 비율이 1% 미만으로 성장된 단결정 잉곳을 얻을 수 있게 된다. As such, the single crystal ingot grown through the growth atmosphere creation process (S100) and the growth process (S200) is in a hot state, so when the single crystal ingot is cooled in the atmosphere of the monoatomic molecular gas created by the growth pressure in the cooling process (S300), It is possible to obtain a single crystal ingot in which the ratio of pore defects having a diameter of 200 μm or more among the total pore defects generated in the single crystal ingot is grown to less than 1%.

그리고, 성장분위기조성과정(S100), 성장과정(S200) 그리고 냉각과정(S300)을 거치면서 단결정 잉곳이 성장되는 동안에 성장압력은 일관성 있게 유지되는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the growth pressure is consistently maintained while the single crystal ingot is grown while going through the growth atmosphere creation process ( S100 ), the growth process ( S200 ), and the cooling process ( S300 ).

이와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 단결정 잉곳 성장방법은, 좀 더 구체적인 하나의 양태로서 다음과 같이 앞서 설명한 바와 같은 단결정 잉곳 성장장치를 이용한 단결정 잉곳 성장방법의 설명을 통해 본 발명에 대한 이해에 더욱 더 도움이 될 수 있다. As described above, the single crystal ingot growth method according to an embodiment of the present invention is a more specific aspect, and as follows, the single crystal ingot growth method using the single crystal ingot growing apparatus as described above will be described for better understanding of the present invention. Could be more helpful.

앞서 언급한 성장분위기조성과정(S100)은 준비과정(S110) 및 압력조정과정(S120)을 포함하며 용융과정을 더 포함할 수 있다. 그리고 이러한 준비과정(S110), 압력조정과정(S120)과 용융과정은 앞서 설명한 본 발명의 실시 예에 따른 단결정 잉곳 성장장치를 이용하여 이루어질 수 있다. The aforementioned growth atmosphere creation process (S100) includes a preparation process (S110) and a pressure adjustment process (S120), and may further include a melting process. And the preparation process (S110), the pressure adjustment process (S120), and the melting process may be performed using the single crystal ingot growing apparatus according to the embodiment of the present invention described above.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 준비과정(S110)에서는 단결정의 용융액(M)의 원료가 수용된 도가니부(200)가 배치된 단열하우징부(100) 내의 성장공간에 대하여 소정의 진공도로 진공상태를 조성시켜준다. 구체적으로, 단결정의 용융액(M)의 원료를 도가니부에 수용시킨다. 그리고 단결정의 용융액(M)의 원료가 수용된 도가니부(200)를 단열하우징부(100) 내측에 마련된 도가니부 지지대(210)의 상단에 배치시킨다. 여기서 단열하우징부(100)의 상측의 개구(110)는 챔버부(10)의 내부공간과 연통될 수 있게 개방된 상태이다. 1 to 4, in the preparation process (S110), the crucible part 200 in which the raw material of the single crystal molten liquid M is accommodated is placed in a vacuum state at a predetermined vacuum degree with respect to the growth space in the insulating housing part 100 creates a Specifically, the raw material of the melt (M) of the single crystal is accommodated in the crucible part. And the crucible part 200 in which the raw material of the single crystal molten solution M is accommodated is disposed on the upper end of the crucible part supporter 210 provided inside the heat insulating housing part 100 . Here, the opening 110 at the upper side of the heat insulating housing part 100 is in an open state to communicate with the internal space of the chamber part 10 .

그리고, 챔버부(10)에 마련된 배기구(21)를 통해 챔버부(10) 내부공간 상의 기체를 배기시켜주어 챔버부(10)의 내부공간에 대하여 소정의 압력으로 진공상태를 형성시켜준다. 챔버부(10)의 내부공간과 함께 단열하우징부(100)의 내측의 성장공간 또한 동일한 수준의 진공상태가 된다. Then, the gas in the internal space of the chamber part 10 is exhausted through the exhaust port 21 provided in the chamber part 10 to form a vacuum state with a predetermined pressure in the internal space of the chamber part 10 . The growth space inside the heat insulating housing part 100 together with the internal space of the chamber part 10 is also in a vacuum state at the same level.

준비과정(S110)에 이어서, 압력조정과정(S120)에서는 준비과정(S110)에서 진공상태가 조성된 단열하우징부(100) 내의 성장공간에 단원자분자 기체를 주입하여 단열하우징부(100) 내에서 성장압력으로 단원자분자 기체의 분위기를 조성한다. 여기서, 단원자분자는 헬륨, 네온, 아르곤, 크립톤, 제논 및 라돈 중 어느 하나인 것이 바람직하다는 것은 앞서 언급한 바와 같다.Subsequent to the preparation process (S110), in the pressure adjustment process (S120), monoatomic molecular gas is injected into the growth space in the insulating housing unit 100 in which the vacuum state has been created in the preparation process (S110) in the insulating housing unit 100 . At the growth pressure, an atmosphere of monoatomic molecular gas is created. Here, as mentioned above, the monoatomic molecule is preferably any one of helium, neon, argon, krypton, xenon, and radon.

챔버부(10)에 마련된 주입구(23)를 통해 단원자분자 기체를 주입시키고, 진공펌프에 연결되는 배기구(21)을 통해 챔버부(10)의 내부공간 상의 유체를 배기시켜주면서 챔버부(10)내의 내부공간상의 압력이 성장압력으로 되도록 한다. 따라서 챔버부(10) 내의 내부공간에는 성장압력으로 단원자분자 기체의 분위기가 조성된다. 아울러, 챔버부(10) 내의 내부공간의 압력을 조절함으로써 챔버부(10)의 내부공간과 단열하우징부(100)의 성장공간은 성장압력으로 동일하게 유지될 수 있다.The chamber part 10 while injecting the monoatomic molecular gas through the inlet 23 provided in the chamber part 10 and exhausting the fluid in the internal space of the chamber part 10 through the exhaust port 21 connected to the vacuum pump ) so that the pressure on the inner space becomes the growth pressure. Accordingly, an atmosphere of monoatomic molecular gas is created in the inner space of the chamber unit 10 by the growth pressure. In addition, by adjusting the pressure of the internal space in the chamber part 10, the internal space of the chamber part 10 and the growth space of the heat insulating housing part 100 can be maintained at the same growth pressure.

단열하우징부(100)의 개구가 개방된 상태이므로 단열하우징부(100) 내측의 성장공간 또한 성장압력으로 단원자분자 기체의 분위기가 조성된다.Since the opening of the heat insulating housing part 100 is opened, the growth space inside the heat insulating housing part 100 also creates an atmosphere of monoatomic molecular gas by the growth pressure.

여기서 성장압력은 앞서 언급한 바와 같이, 단원자 기체의 분위기로서 대기압보다 낮은 압력인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 300Torr 이하의 압력 또는 0.01torr 내지 300Torr 사이의 압력인 것이 바람직하다. Here, as mentioned above, the growth pressure is preferably a pressure lower than atmospheric pressure as an atmosphere of a monoatomic gas, and more preferably a pressure of 300 Torr or less or a pressure between 0.01 torr and 300 Torr.

단열하우징부(100)의 성장공간 상의 압력이 성장압력으로 맞춰지고 안정적으로 유지되면 용융과정으로 이어질 수 있다.When the pressure on the growth space of the insulating housing part 100 is adjusted to the growth pressure and maintained stably, it may lead to a melting process.

이어서, 용융과정에서는 압력조정과정(S120)에서 성장압력으로 단원자분자 기체의 분위기가 조성된 단열하우징부(100) 내의 도가니부(200)로 열을 공급하여 단결정의 용융액(M)의 원료를 용융시켜서 단결정의 용융액(M)을 생성시켜준다.Then, in the melting process, heat is supplied to the crucible part 200 in the insulating housing part 100 where the atmosphere of monoatomic molecular gas is created by the growth pressure in the pressure adjustment process (S120) to supply the raw material of the single crystal melt (M). It melts to produce a single crystal molten solution (M).

여기서, 가열부(400)의 작동을 통해 도가니부(200)에 대하여 열을 공급할 때 단열하우징부(100)의 개구(110)를 폐쇄한 상태에서 도가니부(200)에 열을 공급하여 단결정의 용융액(M)을 생성시켜줄 수도 있다. 또는 단열하우징부(100)의 개구(110)가 개방된 상태에서 가열부(400)의 작동을 통해 도가니부(200)에 열을 공급하여 단결정의 용융액(M)을 생성시켜주는 것 또한 가능하다. 즉, 단결정의 용융액(M)이 생성되기 위하여 열이 공급되는 동안에 단열하우징부(100)의 개구(110)가 필요에 따라 선택적으로 폐쇄된 상태이거나 개방된 상태이어도 가능하다는 것이다. Here, when heat is supplied to the crucible unit 200 through the operation of the heating unit 400, heat is supplied to the crucible unit 200 in a state in which the opening 110 of the insulating housing unit 100 is closed. You can also create a melt (M). Alternatively, it is also possible to supply heat to the crucible unit 200 through the operation of the heating unit 400 in a state in which the opening 110 of the insulating housing unit 100 is opened to generate a single crystal molten solution M. . That is, the opening 110 of the insulating housing part 100 may be selectively closed or open as needed while heat is supplied to generate the single crystal molten liquid M.

용융과정에서 단결정 용융액(M)이 도가니부(200)에서 생성되면 성장과정(S200)으로 이어지게 된다. When the single crystal melt (M) is generated in the crucible part 200 in the melting process, it leads to a growth process (S200).

앞서 언급한 바와 같이 성장과정(S200)에서는 성장분위기조성과정(100)에서 마련된 단결정의 용융액(M)으로부터 단결정의 잉곳을 성장압력으로 조성된 단원자분자 기체의 분위기에서 성장시켜준다.As mentioned above, in the growth process ( S200 ), a single crystal ingot is grown from the single crystal melt (M) prepared in the growth atmosphere creation process ( 100 ) in an atmosphere of a monoatomic molecular gas created by a growth pressure.

단결정의 잉곳을 단결정의 용융액으로부터 성장시키기 위하여 단열하우징부(100)의 개구(110)가 개방된 상태이면 단결정 시드(S)를 단결정 용융액(M)에 접촉시키기 전에 먼저 개구(110)를 폐쇄시켜준다. 그리고 성장축부(300)의 하단에 마련된 단결정의 시드(S)를 도가니부(200)의 내측에 마련된 단결정의 용융액(M)에 접촉시켜준다.In order to grow a single crystal ingot from a single crystal melt, if the opening 110 of the insulating housing part 100 is open, the single crystal seed S is contacted with the single crystal melt M before the opening 110 is closed. give. And the single crystal seed (S) provided at the lower end of the growth shaft part (300) is brought into contact with the single crystal molten solution (M) provided inside the crucible part (200).

단결정의 용융액(M)에 단결정의 시드(seed)(S)를 접촉시키고 단결정의 시드(S)를 일방향 즉 상향으로 이동시킴에 따라 단결정 잉곳이 단결정의 용융액(M)으로부터 성장된다. 단결정의 용융액(M)으로부터 단결정 잉곳이 성장되는 동안에 가열부(400)는 도가니부(200)로 열을 공급하며, 성장되는 동안 온도를 일정하게 유지시킨다.A single crystal ingot is grown from the single crystal melt (M) by bringing the single crystal seed (S) into contact with the single crystal melt (M) and moving the single crystal seed (S) in one direction, that is, upward. While the single crystal ingot is grown from the melt M of the single crystal, the heating unit 400 supplies heat to the crucible unit 200 and maintains a constant temperature during the growth.

이 때 성장공간은 성장압력으로 조성된 단원자분자 기체의 분위기이며, 성장압력은 앞서 언급한 바와 같다. At this time, the growth space is an atmosphere of monoatomic molecular gas formed by a growth pressure, and the growth pressure is the same as described above.

단열하우징부(100)의 소재가 단열성과 다공성이 있는 흑연 재질의 단열펠트이고 이러한 단열펠트의 미세한 다공질을 통해 단원자분자 기체가 통과되어 챔버부(10)의 내부공간으로 이동될 수 있으므로 단열하우징부(100)의 성장공간 내의 압력을 성장압력으로 유지시킬 수 있다. Since the material of the insulating housing part 100 is insulating felt made of graphite material having thermal insulation and porosity, the monoatomic molecular gas can pass through the fine porosity of the insulating felt and move to the inner space of the chamber part 10, so the insulating housing The pressure in the growth space of the part 100 may be maintained as the growth pressure.

즉, 챔버부(10)에 마련된 주입구(23)를 통해 단원자분자 기체를 주입시키고, 진공펌프에 연결되는 배기구(21)을 통해 챔버부(10)의 내부공간 상의 유체를 배기시켜주면서 챔버부(10)내의 내부공간상의 압력을 성장압력으로 유지시킨다. 따라서 챔버부(10) 내의 내부공간에는 성장압력으로 단원자분자 기체의 분위기가 조성된다. 아울러, 챔버부(10) 내의 내부공간의 압력을 성장압력으로 유지시킴으로써 챔버부(10)의 내부공간과 단열하우징부(100)의 성장공간은 성장압력으로 동일하게 유지될 수 있다.That is, the monoatomic molecular gas is injected through the inlet 23 provided in the chamber unit 10 , and the fluid in the internal space of the chamber unit 10 is exhausted through the exhaust port 21 connected to the vacuum pump while exhausting the chamber unit. (10) Maintain the pressure on the inner space as the growth pressure. Accordingly, an atmosphere of monoatomic molecular gas is created in the inner space of the chamber unit 10 by the growth pressure. In addition, by maintaining the pressure of the internal space in the chamber part 10 as the growth pressure, the internal space of the chamber part 10 and the growth space of the heat insulating housing part 100 may be maintained at the same growth pressure.

이와 같이 내부공간과 성장공간은 성장압력으로 동일하게 유지될 수 있다.In this way, the inner space and the growth space can be maintained at the same growth pressure.

참고로, 위와 같이 성장압력으로 유지되는 챔버부(10)의 내부공간과 다공질의 흑연펠트에 의해서 단열하우징부(100)의 성장공간 내의 압력을 성장압력으로 유지시킬 수 있지만, 앞서 언급한 바와 같이 단열하우징부(100)에 인풋포트와 아웃풋포트가 마련된 경우에는 인풋포트와 아웃풋포트도 이용하여 단열하우징부(100) 내의 압력을 유지시킬 수 있다. For reference, the pressure in the growth space of the heat insulating housing part 100 can be maintained as the growth pressure by the internal space of the chamber part 10 and the porous graphite felt maintained at the growth pressure as described above, but as mentioned above, When the input port and the output port are provided in the insulated housing unit 100 , the pressure in the insulated housing unit 100 may be maintained by using the input port and the output port as well.

단결정 잉곳이 성장되는 동안에 고온으로 인한 압력상승이 억제되어 성장공간이 단원자분자 기체의 성장압력으로 유지될 수 있도록 단열하우징부(100)에 마련된 인풋포트와 아웃풋포트를 통해 성장공간에서 내부공간으로 유체가 유출입된다. During the growth of the single crystal ingot, the pressure rise due to the high temperature is suppressed so that the growth space can be maintained at the growth pressure of the monoatomic molecular gas. fluid flows in and out.

챔버부(10)의 내부공간 압력이 단열하우징부(100)의 성장공간의 압력보다 높은 경우에는 내부공간 내에 있는 단원자분자 기체가 단열하우징부(100)의 성장공간으로 유입된다. 성장공간의 압력에 비해 내부공간의 압력이 낮은 경우에는 인풋포트를 통한 유체의 이동은 이루어지지 않는다.When the pressure in the internal space of the chamber part 10 is higher than the pressure in the growth space of the heat insulating housing part 100 , the monoatomic molecular gas in the internal space flows into the growth space of the heat insulating housing part 100 . When the pressure in the inner space is lower than the pressure in the growth space, the fluid does not move through the input port.

아웃풋포트는 체크밸브처럼 일방향으로만 유체가 이동가능한 포트로서 챔버부(10)의 내부공간의 압력보다 성장공간의 압력이 더 높아지면 아웃풋포트를 통해 성장공간 상의 유체가 내부공간으로 배출되게 된다. 내부공간의 압력에 비해 성장공간의 압력이 낮은 경우에는 아웃풋포트를 통한 유체의 이동은 이루어지지 않는다.The output port is a port through which the fluid can move only in one direction like a check valve. When the pressure in the growth space is higher than the pressure in the internal space of the chamber part 10, the fluid in the growth space is discharged to the internal space through the output port. When the pressure in the growth space is lower than the pressure in the internal space, the fluid does not move through the output port.

따라서, 챔버부(10) 내의 내부공간의 압력을 조절함으로써 챔버부(10)의 내부공간과 단열하우징부(100)의 성장공간은 성장압력으로 동일하게 유지될 수 있다.Accordingly, by adjusting the pressure of the internal space in the chamber part 10 , the internal space of the chamber part 10 and the growth space of the heat insulating housing part 100 may be maintained at the same growth pressure.

아울러, 성장과정(S200)에서 단결정 잉곳이 성장되는 동안 성장온도는 일정하게 유지된다.In addition, while the single crystal ingot is grown in the growth process ( S200 ), the growth temperature is kept constant.

이러한 성장과정(S200)을 통해 단결정 잉곳이 성장되면 냉각과정(S300)으로 이어질 수 있다.When the single crystal ingot is grown through this growth process (S200), it may lead to a cooling process (S300).

앞서 언급한 바와 같이, 냉각과정(S300)은 성장과정(S200)에서 성장된 단결정의 잉곳을 성장압력으로 조성된 단원자분자 기체의 분위기에서 냉각시키는 과정이다.As mentioned above, the cooling process (S300) is a process of cooling the ingot of the single crystal grown in the growth process (S200) in an atmosphere of monoatomic molecular gas created by a growth pressure.

냉각과정(S300)에서 가열부(400)에 의한 가열이 중단되고, 성장된 고온상태의 단결정 잉곳이 냉각된다. 성장공간도 냉각이 된다. 성장공간이 냉각되면 성장공간 상의 압력도 감소될 수 있다. 즉 단결정 잉곳이 냉각되면서 성장공간도 냉각됨에 따라 성장압력보다도 낮은 압력으로 감소될 수 있다. 여기서 단결정 잉곳이 냉각되는 동안에 성장공간 상의 압력이 성장압력보다도 낮아지지 않고 성장압력으로 유지될 수 있도록 단열하우징부(100)를 통해 내부공간 상의 단원자분자 기체가 성장공간 내로 유입된다. 인풋포트가 있는 경우에는 인풋포트를 통하여 단원자분자 기체가 성장공간 내로 유입될 수 있다. 즉, 성장공간의 압력이 내부공간의 압력인 성장압력보다 낮아지면 성장공간과 내부공간 사이의 압력차이에 의해 내부공간 상의 단원자분자 기체가 성장공간으로 유입되므로 성장공간과 내부공간 사이의 압력차이가 해소된다. In the cooling process (S300), heating by the heating unit 400 is stopped, and the grown single crystal ingot in a high temperature state is cooled. The growth space is also cooled. When the growth space is cooled, the pressure on the growth space may also be reduced. That is, as the single crystal ingot is cooled and the growth space is also cooled, it can be reduced to a pressure lower than the growth pressure. Here, while the single crystal ingot is cooled, the monoatomic molecular gas on the inner space flows into the growth space through the heat insulating housing unit 100 so that the pressure in the growth space can be maintained at the growth pressure without being lower than the growth pressure. When there is an input port, the monoatomic molecular gas may be introduced into the growth space through the input port. That is, when the pressure in the growth space is lower than the growth pressure, which is the pressure in the inner space, the monoatomic molecular gas in the inner space flows into the growth space due to the pressure difference between the growth space and the inner space, so the pressure difference between the growth space and the inner space is resolved

이와 같이 단열하우징부(100)의 소재가 다공성있는 단열펠트이면 성장공간과 내부공간 사이의 압력차이에 따라 내부공간에 있는 단원자분자 기체가 단열하우징부(100)를 통과하여 성장공간으로 이동될 수 있으므로 성장공간과 내부공간이 동일한 압력수준으로서 성장압력을 유지될 수 있다.As such, if the material of the insulating housing part 100 is porous insulating felt, the monoatomic molecular gas in the internal space passes through the insulating housing part 100 and moves to the growth space according to the pressure difference between the growth space and the internal space. Therefore, the growth pressure can be maintained as the same pressure level in the growth space and the inner space.

따라서 성장공간 상의 압력은 성장압력을 유지하게 되며, 고온상태의 단결정 잉곳은 단원자분자 기체의 성장압력 분위기 속에서 냉각된다. Therefore, the pressure in the growth space maintains the growth pressure, and the single crystal ingot in a high temperature state is cooled in the atmosphere of the growth pressure of the monoatomic molecular gas.

단결정 잉곳이 냉각되는 동안에 단열하우징부(100)의 개구(110)는 필요에 따라 선택적으로 개방된 상태 또는 폐쇄된 상태로 될 수 있다. 단결정 잉곳에 대한 냉각초기에는 단열하우징부(100)의 성장공간 상에서 대류의 안정성을 유지하기 위하여 개구(110)가 폐쇄된 상태로 유지되다가 일정시간이 경과되어 단결정 잉곳의 온도가 일정수준으로 낮아지면 단열하우징부(100)의 개구(110)를 개방하여 단결정 잉곳의 냉각이 좀 더 빠르게 진행되도록 할 수도 있다는 것이다.While the single crystal ingot is being cooled, the opening 110 of the insulating housing part 100 may be selectively opened or closed as needed. At the initial stage of cooling for the single crystal ingot, the opening 110 is maintained in a closed state in order to maintain the stability of convection in the growth space of the insulating housing part 100, and when a certain time elapses, the temperature of the single crystal ingot is lowered to a certain level By opening the opening 110 of the insulating housing part 100, the cooling of the single crystal ingot may be performed more rapidly.

고온상태였던 단결정 잉곳이 외부로 인출될 수 있을 만큼 충분히 냉각되면 단열하우징부(100)의 개구(110)를 개방하여 단결정 잉곳을 단열하우징부(100)의 내측으로부터 인출해낼 수 있다.When the single crystal ingot in a high temperature state is sufficiently cooled to be withdrawn to the outside, the opening 110 of the heat insulating housing part 100 is opened to extract the single crystal ingot from the inside of the heat insulating housing part 100 .

이와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 단결정 잉곳 성장장치와 성장방법에 의해 성장된 단결정 잉곳은, 단원자분자 기체의 분위기에서 성장되므로 다원자분자의 기체에 비하여 단결정 잉곳의 전기적 특성에 영향을 주는 것이 억제된다. 그리고 대기압보다도 낮은 성장압력에서 단결정 잉곳이 성장되므로 단결정 용융액의 표면에 기포의 발생이 억제되고, 기체분자가 용융액으로 용해되는 것이 억제된다. 따라서, 단결정 잉곳을 성장시키는 동안 크레이터결함이나 공극결함의 발생되는 것이 억제된다. As described above, the single crystal ingot grown by the single crystal ingot growing apparatus and growth method according to the embodiment of the present invention is grown in the atmosphere of a monoatomic molecule gas, so that it affects the electrical properties of the single crystal ingot compared to the polyatomic molecule gas. is suppressed In addition, since the single crystal ingot is grown at a growth pressure lower than atmospheric pressure, the generation of bubbles on the surface of the single crystal melt is suppressed, and gas molecules are suppressed from being dissolved into the melt. Therefore, the occurrence of crater defects or void defects during growth of the single crystal ingot is suppressed.

이와 같이 본 발명에 따르면, 성장된 단결정 잉곳에서 발생된 전체 공극결함 중 200um 이상의 직경을 갖는 공극결함의 비율이 1% 미만으로 억제된 단결정 잉곳을 얻을 수 있으며, 단결정 잉곳의 결정질 향상에 도움이 된다. As described above, according to the present invention, a single crystal ingot in which the ratio of pore defects having a diameter of 200 μm or more among the total pore defects generated in the grown single crystal ingot is suppressed to less than 1% can be obtained, and it is helpful in improving the crystal quality of the single crystal ingot .

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 단결정 잉곳 성장방법에 따라 각기 서로 다른 성장압력 조건에서 성장된 실리콘카바이드 단결정 잉곳의 표면에서 발견되는 크레이터 결함의 광학이미지를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 6은 각기 서로 다른 성장압력 조건에서 성장된 실리콘카바이드 단결정 잉곳에서 발견되는 크레이터결함의 직경분포를 개략적으로 나타낸 도면이다. 5 is a view schematically showing an optical image of a crater defect found on the surface of a silicon carbide single crystal ingot grown under different growth pressure conditions according to a single crystal ingot growth method according to an embodiment of the present invention, FIG. 6 is each It is a diagram schematically showing the diameter distribution of crater defects found in silicon carbide single crystal ingots grown under different growth pressure conditions.

도 5(a)에서 참조되는 바와 같이, 단원자분자 기체의 분위기에서 715torr의 성장압력으로 성장된 단결정이 잉곳에서 나타나는 크레이터의 직경은 2.1mm 였고, 도 5(b)에서 참조되는 바와 같이, 단원자분자 기체의 분위기에서 500torr의 성장압력으로 성장된 단결정이 잉곳에서 나타나는 크레이터의 직경은 1.6mm 였으며, 도 5(c)에서 확인되는 바와 같이, 단원자분자 기체의 분위기에서 300torr의 성장압력으로 성장된 단결정이 잉곳에서 나타나는 크레이터의 직경은 0.64mm 였다. As referenced in Fig. 5(a), the diameter of the crater in which the single crystal grown at the growth pressure of 715 torr in the atmosphere of monoatomic molecular gas appeared in the ingot was 2.1 mm, and as referenced in Fig. 5(b), the single crystal A single crystal grown at a growth pressure of 500 torr in an atmosphere of magnetic molecular gas had a crater diameter of 1.6 mm in the ingot, and as shown in FIG. The diameter of the crater in which the obtained single crystal appeared in the ingot was 0.64 mm.

이처럼 도 5에 나타낸 이미지에서 알 수 있는 바와 같이, 단결정 잉곳이 성장되는 성장공간 상의 압력이 낮아질수록 크레이터의 직경이 감소된다. As can be seen from the image shown in FIG. 5 like this, as the pressure on the growth space in which the single crystal ingot is grown is lowered, the diameter of the crater is reduced.

그리고 도 6에서 알 수 있는 바와 같이, 성장공간 상의 압력이 낮아질수록 크레이터결함의 직경이 감소되며, 크레이터결함의 직경의 분포범위가 상대적으로 협소해지는 것을 알 수 있으며, 특히 성장압력이 300 Torr 이하인 경우에는 크레이터의 직경이 0.7mm 이하의 크기에 집중되어 나타나며, 크레이터결함의 개수도 감소되므로 크레이터결함의 밀도가 감소되는 것을 확인할 수 있다. And, as can be seen from FIG. 6, as the pressure in the growth space decreases, the diameter of the crater defect decreases, and it can be seen that the distribution range of the diameter of the crater defect becomes relatively narrow, especially when the growth pressure is 300 Torr or less It can be seen that the crater diameter is concentrated in the size of 0.7 mm or less, and the number of crater defects is also reduced, so that the density of crater defects is reduced.

기포로 인하여 발생하는 결함 중 크레이터결함은 육안으로 관찰이 가능하지만, 공극결함은 표면을 가공한 뒤 광학현미경으로 관찰할 수 있다. Among the defects caused by bubbles, crater defects can be observed with the naked eye, but void defects can be observed with an optical microscope after surface processing.

도 7은 단원자분자 기체의 분위기에서 500Torr의 성장압력으로 성장된 실리콘카바이드 단결정 잉곳에서 나타나는 공극결함의 광학이미지를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 8은 단원자분자 기체의 분위기에서 300Torr의 성장압력으로 성장된 실리콘카바이드 단결정 잉곳에서 나타나는 공극결함의 광학이미지를 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 9는 단원자분자 기체 분위기의 성장압력에 따른 공극결함의 직경과 밀도를 그래프로 나타낸 도면이다.7 is a view schematically showing an optical image of void defects appearing in a silicon carbide single crystal ingot grown at a growth pressure of 500 Torr in an atmosphere of monoatomic molecular gas, and FIG. 8 is a growth pressure of 300 Torr in an atmosphere of monoatomic molecular gas. It is a view schematically showing an optical image of pore defects appearing in a grown silicon carbide single crystal ingot, and FIG. 9 is a graph showing the diameter and density of pore defects according to the growth pressure of a monoatomic molecular gas atmosphere.

도 7에 나타낸 광학이미지와 도 8에 나타낸 광학이미지와 비교하여 알 수 있는 바와 같이, 500Torr의 성장압력 하에서의 공극결함의 단위면적당 개수에 비하여 300Torr의 성장압력 하에서 공극결함의 단위면적당 개수가 현저히 낮아진 것을 알 수 있다. As can be seen by comparing the optical image shown in FIG. 7 and the optical image shown in FIG. 8, the number of pore defects per unit area under a growth pressure of 300 Torr was significantly lower than the number of pore defects per unit area under a growth pressure of 500 Torr. Able to know.

아울러, 광학현미경으로 관찰한 공극결함의 개수를 크기에 따라 분류하여 나타낸 도 9에서 확인되는 바와 같이, 공극결함 밀도는 300Torr의 성장압력일 때가 500Torr의 성장압력에 비하여 약 40% 수준으로 감소되었다. 따라서, 크레이터 결함이 단열하우징 내부 압력인 성장압력에 영향을 받는 것과 동일하게 공극 결함 또한 성장압력이 감소할수록 평균 직경이 감소하고, 더불어 생성되는 공극결함의 개수가 감소됨에 따라 공극의 결함 밀도가 감소된다는 것을 알 수 있다.In addition, as confirmed in FIG. 9 showing the number of pore defects observed with an optical microscope classified according to size, the pore defect density was reduced to about 40% when the growth pressure of 300 Torr was compared to the growth pressure of 500 Torr. Therefore, in the same way that crater defects are affected by the growth pressure, which is the internal pressure of the adiabatic housing, the average diameter of the pore defects decreases as the growth pressure decreases, and the defect density of the pores decreases as the number of generated void defects decreases. it can be seen that

직경이 200um를 넘는 기포가 단결정 잉곳 성장면에 흡착되어 공극결함으로 발전하는 경우, 단결정 잉곳의 성장 양상에 영향을 주게 되고, 결과적으로 육각형의 결정학적 형태를 갖는 네거티브 결정(negative crystal)결함으로 성장하게 되고, 이 결함 위에 국부적으로 다결정(polycrystal)이 성장할 수 있는 요인으로 작용하게 되므로 공극결함의 크기가 200um를 넘지 않도록 제어하는 것이 중요하다.When bubbles with a diameter of more than 200 μm are adsorbed on the growth surface of the single crystal ingot and develop into void defects, the growth pattern of the single crystal ingot is affected, and as a result, it grows as a negative crystal defect having a hexagonal crystallographic shape. It is important to control the size of the void defect not to exceed 200 μm because it acts as a factor for local growth of polycrystal on this defect.

따라서, 본 발명에 따른 단결정 잉곳 성장장치와 단결정 잉곳 성장방법에 따라 단원자 기체의 분위기에서 성장압력을 300Torr 이하의 압력 또는 0.01torr 내지 300Torr 사이의 압력으로 하여 단결정 잉곳을 성장시키면, 성장된 단결정 잉곳에서 생성된 공극결함 중 200um 이상의 직경을 갖는 공극결함의 발생비율이 1%미만으로 억제되므로 직경 200um 이상의 공극결함은 거의 존재하지 않게 되며, 성장된 단결정 잉곳 전체의 공극결함의 크기 및 밀도가 감소된다.Therefore, according to the single crystal ingot growing apparatus and the single crystal ingot growth method according to the present invention, when the single crystal ingot is grown under a growth pressure of 300 Torr or less or a pressure between 0.01 torr and 300 Torr in a monoatomic gas atmosphere, the grown single crystal ingot Since the occurrence rate of pore defects having a diameter of 200 μm or more among the pore defects generated in .

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 단결정 잉곳 성장장치 및 성장방법에 따르면, 크레이터 또는 공극으로 인한 결함발생이 억제되므로 성장된 단결정 잉곳의 결정질이 향상되는 장점이 있다. As described above, according to the single crystal ingot growth apparatus and growth method according to the embodiment of the present invention, since generation of defects due to craters or voids is suppressed, there is an advantage in that the crystal quality of the grown single crystal ingot is improved.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다. Although 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 pertains without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims Those having a will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Accordingly, the technical protection scope of the present invention should be defined by the following claims.

10 : 챔버부 100 : 단열하우징부
110 : 개구 120 : 단열플레이트부
200 : 도가니부 210 : 도가니부 지지대
300 : 성장축부 310 : 개폐부
311 : 요철부 320 : 열차단부재
400 : 가열부 500 : 제1 회전모터
600 : 개폐단속부 610 : 이동로드
620 : 로드축 630 : 제2 회전모터
S : 시드 M : 단결정 용융액
10: chamber part 100: insulation housing part
110: opening 120: insulating plate portion
200: crucible part 210: crucible part supporter
300: growth shaft part 310: opening and closing part
311: uneven portion 320: heat blocking member
400: heating unit 500: first rotation motor
600: opening/closing control unit 610: moving rod
620: rod shaft 630: second rotation motor
S: Seed M: Single crystal melt

Claims (16)

단원자분자기체를 제공하는 기체공급부;
상기 기체공급부로부터 주입되는 상기 단원자분자 기체의 분위기가 대기압보다 낮은 압력으로 조성되는 내부공간이 마련된 챔버부;
상기 내부공간으로부터 유체를 배기하는 진공펌프부;
상기 내부공간에 배치되고, 상기 내부공간과 연통되어 대기압보다 낮은 성장압력으로 조성되는 상기 단원자분자 기체의 분위기에서 단결정의 잉곳이 성장되는 성장공간을 형성하는 단열하우징부;
상기 단결정 잉곳의 원료를 수용하며, 상기 성장공간 내에 배치되는 도가니부;
상기 단결정 잉곳의 원료가 용융되어 단결정 용융액이 생성되도록 상기 도가니부 측으로 열을 공급하는 가열부; 및
상기 도가니부에서 생성된 상기 단결정 용융액으로부터 상기 단결정 잉곳을 성장시키기 위한 시드가 하측단에 장착되고, 상기 단열하우징부의 상측에 형성된 개구를 통해 상향 또는 하향이동될 수 있는 성장축부;를 포함하고,
상기 단열하우징부는 다공질의 재질로 이루어지거나, 상기 단열하우징부 내의 상기 성장공간으로 상기 단원자분자 기체의 이동이 허용되는 인풋포트가 마련되며,
상기 성장공간과 상기 내부공간은 서로 간의 압력차이에 따라 상기 내부공간의 상기 단원자분자 기체가 상기 단열하우징부의 기공 또는 상기 인풋포트를 통해 상기 성장공간으로 이동하여 상기 성장압력으로 동일하게 유지되는 단결정 잉곳 성장장치.
a gas supply unit providing a monoatomic molecular gas;
a chamber unit provided with an internal space in which an atmosphere of the monoatomic molecular gas injected from the gas supply unit is created at a pressure lower than atmospheric pressure;
a vacuum pump unit for exhausting the fluid from the inner space;
an insulating housing portion disposed in the inner space and communicating with the inner space to form a growth space in which a single crystal ingot is grown in the atmosphere of the monoatomic molecular gas formed at a growth pressure lower than atmospheric pressure;
a crucible unit accommodating the raw material of the single crystal ingot and disposed in the growth space;
a heating part for supplying heat to the crucible part so that the raw material of the single crystal ingot is melted to generate a single crystal molten solution; and
A seed for growing the single-crystal ingot from the single-crystal melt generated in the crucible part is mounted on the lower end, and a growth shaft part that can be moved upward or downward through an opening formed on the upper side of the heat-insulating housing part; includes;
The insulated housing part is made of a porous material, or an input port allowing movement of the monoatomic molecular gas to the growth space in the insulated housing part is provided,
In the growth space and the inner space, the monoatomic molecular gas in the inner space moves to the growth space through the pores or the input port of the heat insulating housing part according to a pressure difference between the growth space and the single crystal maintained at the same growth pressure. Ingot growing device.
삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 성장축부에 연결되어 선택적으로 연동될 수 있으며, 상기 성장축부를 따라 회전하면서 상향 또는 하향으로 이동하여 상기 단열하우징부에 형성된 상기 개구를 개방 또는 폐쇄하는 개폐부; 및
상기 성장축부를 따르는 상기 개폐부의 회전을 선택적으로 단속할 수 있는 개폐단속부;를 더 포함하는 단결정 잉곳 성장장치.
The method of claim 1,
an opening/closing part connected to the growth shaft part and selectively interlocked, and moving upward or downward while rotating along the growth shaft part to open or close the opening formed in the heat insulation housing part; and
The single crystal ingot growing apparatus further comprising; an opening and closing intermittent unit capable of selectively intermitting rotation of the opening and closing unit along the growth shaft.
제 3항에 있어서,
상기 성장공간에서 상기 도가니부와 상기 개구 사이의 공간에 배치되며, 상기 성장축이 상향 또는 하향 이동될 수 있는 관통홀이 형성된 단열플레이트부;를 더 포함하는 단결정 잉곳 성장장치.
4. The method of claim 3,
The single crystal ingot growing apparatus further comprising a; disposed in the space between the crucible part and the opening in the growth space, the heat insulating plate part having a through hole through which the growth axis can be moved upward or downward.
제 3항에 있어서,
상기 개폐부는 흑연재질로 이루어진 단결정 잉곳 성장장치.
4. The method of claim 3,
The opening and closing part is a single crystal ingot growing device made of a graphite material.
용액 성장법으로서,
진공펌프부가 챔버부의 내부공간 상의 유체를 배기시키면서 기체공급부로부터 상기 챔버부의 상기 내부공간에 단원자분자 기체를 주입하여, 다공질의 재질로 이루어지거나 그 내부로 상기 단원자분자 기체의 이동이 허용되는 인풋포트가 마련된 단열하우징부 내의 성장공간에 대기압보다 낮은 성장압력으로 상기 단원자분자 기체의 분위기를 조성하는 성장분위기조성과정; 및
상기 성장분위기조성과정에서 상기 성장압력으로 조성된 상기 단원자분자 기체의 분위기에서 단결정 잉곳을 성장시키는 성장과정;을 포함하고,
상기 단열하우징부 내의 상기 성장공간과 상기 챔버부의 상기 내부공간은 서로 간의 압력차이에 따라 상기 챔버부의 상기 내부공간에 주입된 상기 단원자분자 기체가 상기 단열하우징부의 기공 또는 상기 인풋포트를 통해 상기 단열하우징부 내의 상기 성장공간으로 이동하여 상기 성장압력으로 동일하게 유지되는 단결정 잉곳 성장방법.
A solution growth method comprising:
An input made of a porous material or allowing movement of the monoatomic molecular gas into the interior space by injecting the monoatomic molecular gas from the gas supply part into the internal space of the chamber part while the vacuum pump part exhausts the fluid in the internal space of the chamber part a growth atmosphere creation process of creating an atmosphere of the monoatomic molecular gas at a growth pressure lower than atmospheric pressure in a growth space in a heat insulating housing unit provided with a port; and
a growth process of growing a single crystal ingot in the atmosphere of the monoatomic molecular gas created by the growth pressure in the process of creating the growth atmosphere; and
The monoatomic molecular gas injected into the inner space of the chamber part according to a pressure difference between the growth space in the insulated housing part and the internal space of the chamber part is insulated through the pores or the input port of the insulated housing part. A method of growing a single crystal ingot by moving to the growth space in the housing and maintaining the same with the growth pressure.
제 6항에 있어서,
상기 단원자분자는 헬륨, 네온, 아르곤, 크립톤, 제논 및 라돈 중 어느 하나인 단결정 잉곳 성장방법.
7. The method of claim 6,
The monoatomic molecule is a single crystal ingot growth method of any one of helium, neon, argon, krypton, xenon, and radon.
제 6항에 있어서,
상기 성장압력은 300 Torr 이하의 압력인 단결정 잉곳 성장방법.
7. The method of claim 6,
The growth pressure is a single crystal ingot growth method of a pressure of 300 Torr or less.
제 6항에 있어서,
상기 성장과정에서 성장된 상기 단결정 잉곳을 상기 성장압력으로 조성된 상기 단원자분자 기체의 분위기에서 냉각시키는 냉각과정;을 더 포함하는 단결정 잉곳 성장방법.
7. The method of claim 6,
A method of growing a single crystal ingot further comprising a cooling process of cooling the single crystal ingot grown in the growth process in the atmosphere of the monoatomic molecular gas at the growth pressure.
제 6항에 있어서,
상기 성장분위기조성과정은,
상기 단결정 잉곳의 원료가 수용된 도가니부가 배치된 상기 단열하우징부 내의 상기 성장공간에 대하여 소정의 진공도로 진공상태를 조성시키는 준비과정; 및
상기 준비과정에서 진공상태가 조성된 상기 단열하우징부 내의 상기 성장공간에 상기 단원자분자 기체를 유입시켜 상기 단열하우징부 내의 상기 성장공간에 상기 성장압력으로 상기 단원자분자 기체의 분위기를 조성하는 압력조정과정;을 포함하는 단결정 잉곳 성장방법.
7. The method of claim 6,
The process of creating a growth atmosphere is
a preparation process of creating a vacuum state at a predetermined vacuum degree with respect to the growth space in the heat insulating housing part in which the crucible part in which the raw material of the single crystal ingot is accommodated; and
In the preparation process, the monoatomic molecular gas is introduced into the growth space in the heat insulating housing part in which a vacuum state is created, and the pressure of creating an atmosphere of the monoatomic molecular gas by the growth pressure in the growth space in the heat insulating housing part Adjustment process; single crystal ingot growth method comprising.
삭제delete 제 10항에 있어서,
상기 압력조정과정에서 상기 성장압력으로 상기 단원자분자 기체의 분위기가 조성된 상기 단열하우징부 내의 상기 성장공간에 배치된 상기 도가니부로 열을 공급하여 상기 단결정 잉곳의 원료를 용융시켜서 단결정 용융액을 생성시키는 용융과정;을 더 포함하는 단결정 잉곳 성장방법.
11. The method of claim 10,
In the pressure adjustment process, heat is supplied to the crucible part disposed in the growth space in the heat insulating housing part where the atmosphere of the monoatomic molecular gas is created by the growth pressure to melt the raw material of the single crystal ingot to produce a single crystal melt A single crystal ingot growth method further comprising a melting process.
제 12항에 있어서,
상기 도가니부로 열을 공급하는 동안 선택적으로 상기 단열하우징부의 개구가 개방되거나 폐쇄되는 단결정 잉곳 성장방법.
13. The method of claim 12,
A single crystal ingot growing method in which an opening of the insulating housing part is selectively opened or closed while heat is supplied to the crucible part.
제 12항에 있어서,
상기 성장과정에서 상기 단결정 잉곳은,
상기 단결정의 용융액에 상기 단결정의 시드(seed)를 접촉시키고 상기 단결정의 시드를 일방향으로 이동시킴에 따라 성장되는 것을 특징으로 하는 단결정 잉곳 성장방법.
13. The method of claim 12,
In the growth process, the single crystal ingot is
A single crystal ingot growing method, characterized in that the single crystal is grown by contacting a seed of the single crystal with the melt of the single crystal and moving the seed of the single crystal in one direction.
제 14항에 있어서,
상기 단결정 잉곳이 성장되는 동안 상기 단열하우징부 내의 상기 성장공간 내의 압력이 상기 성장압력으로 유지되는 단결정 잉곳 성장방법.
15. The method of claim 14,
While the single crystal ingot is grown, the pressure in the growth space in the heat insulating housing is maintained at the growth pressure.
제 6항 내지 제 10항 및 제 12항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 따른 단결정 잉곳 성장방법에 의해 성장된 단결정 잉곳으로서,
상기 단결정 잉곳에서 생성된 공극결함 중 200um 이상의 직경을 갖는 공극결함의 비율이 1% 미만으로 성장된 단결정 잉곳.
16. A single crystal ingot grown by the single crystal ingot growing method according to any one of claims 6 to 10 and 12 to 15, comprising:
A single crystal ingot in which the ratio of pore defects having a diameter of 200 μm or more among the pore defects generated in the single crystal ingot is less than 1%.
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