KR20120052435A - 단결정 성장장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 단결정 성장장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 단결정 성장 시에 최적의 온도구배를 부여할 수 있는 단결정 성장장치에 관한 것이다.
본 발명에 의한 단결정 성장장치는, 성장로; 상기 성장로 내에 설치되고, 원료가 장입되는 도가니; 상기 성장로 내에 설치되고, 상기 도가니의 외측방향으로 이격되어 배치되는 제1히팅부; 및 상기 도가니의 하측에 이격되어 배치되는 제2히팅부;를 포함하고, 상기 제1 및 제2 히팅부는 서로 다른 저항을 가지며, 상기 제1 및 제2 히팅부의 발열이 각각 독립적으로 제어되는 것을 특징으로 한다.

Description

단결정 성장장치{SINGLE CRYSTAL GROWTH APPARATUS}
본 발명은 단결정 성장장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 단결정 성장 시에 최적의 온도구배를 부여할 수 있는 단결정 성장장치에 관한 것이다.
널리 주지된 바와 같이, 사파이어는 알루미나(Al2O3)가 2050℃이상에서 일방향으로 성장된 결정체로서, 빛의 투과성이 매우 뛰어난 광학특성, 열적변화에 대한 안정성, 극저온에서 초고온까지 상변태 없이 매우 안정적인 저온 및 고온안정성, 그외 우수한 기계적 성질 및 높은 경도를 갖는 우수한 재료이다.
최근에는 전기전자 기술의 발달과 더불어 디스플레이 분야에서 광학적 물리적 특성이 우수한 사파이어 단결정의 수요가 급증하고 있다. 이러한 사파이어 단결정은 빛의 투과성과 열방출이 동시에 필요한 프로젝션TV 또는 LCD모듈 기판에 핵심소재로 사용되며, 또한 블루LED용 기판재로서 많이 사용되고 있다.
한편, 이러한 단결정의 성장방법으로는 쵸크랄스키법, EFG법, HEM법, Kyropoulos법 등이 알려져 있다.
쵸크랄스크법은 결정의 직경조절이 자유롭고, 길게 성장시킬 수 있어 그 생산성이 높은 장점이 있어 실리콘 등과 같은 반도체 육성에 널리 이용되고 있다. 하지만, 쵸크랄스크법은 결정의 회전 인상을 위한 풀러(puller)의 사용에 의해 발생하는 진동과 높은 온도구배가 성장하는 코어부의 응력집중을 야기하고, 이로 인해 균열이 쉽게 발생하므로 사파이어 단결정 같이 취성이 큰 재료에는 직경의 제한이 뒤따르며, 전위(dislocation)과 같은 결정 내의 결함이 많이 생겨 그 양산화에 어려움이 많은 문제점이 있었다.
EGF법은 얇은 판상이나 복잡한 단면의 결정을 원하는 형상으로 효과적으로 육성할 수 있는 방법이다. 하지만, EGF법은 결정성장 시에 지그에서의 급격한 온도변화로 인해 결정 표면에 많은 결함이 발생하여 결정의 생산성이 높지 않은 단점이 있었다.
HEM법은 성장로의 온도가 균일한 가열영역의 하단부에 헬륨가스에 의한 열교환이 이루어지는 냉각봉을 설치하여 온도구배를 정밀하게 조절함으로써 단결정을 성장시키는 방법으로, 단결정이 제조되는 동안에 온도구배가 안정된 상태에서 성장이 일어나며, 결정화 과저에서 결정 자체의 움직임이 없기 때문에 대구경 고품질의 사파이어 단결정을 성장시킬 수 있다. 그러나 냉각봉에 의한 성장로의 온도구배를 제한적으로 부여할 수 밖에 없기 때문에 직경 대 길이의 비가 제한되며 단면적이 큰 대형의 결정을 육성시키는 경우에는 성장시간이 지나치게 길어 생산성이 떨어지는 단점이 있었다.
Kyropoulos법은 단결정을 인상시키면서 사파이어 단결정 용융액을 서서히 냉각시켜 결정을 성장시키는 방법으로, 사파이어 단결정을 성장시키는 원리는 쵸크랄스키와 동일하고, 고체/액체 계면에서의 온도구배를 최소화하였기 때문에 대구경 고품질의 사파이어 단결정의 제조가 가능하였다.
하지만, 종래의 Kyropoulos법은 가열부의 온도분포가 발열체의 상부는 사파이어 용융점 이하의 온도를 유지하고, 발열체의 하부는 용융점 이상의 고온을 유지하도록 함으로써 1개의 발열체에 의해 전체 가열부의 온도 기울기가 결정되어진다. 이에 따라, Kyropoulos법에서 요구되는 온도분포 즉, 수직방향 상부는 저온이고, 수직방향 하부는 고온인 온도분포를 정밀하게 제어할 수 없으므로 결정성장시 고체/액체 계면의 형상을 정밀하게 제어할 수 없는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 Kyropoulos법은 온도를 측정하여 발열체를 제어하는 방식이 아니라, SCR에서 나오는 전력량으로 발열체의 발열량을 제어하기 때문에 성장로 내의 결정성장 공정을 정확하게 제어하기 어려운 문제점이 있었다.
일반적으로, 결정성장 시에 고체/액체 형상 제어는 아래와 같은 이유로 결정의 품질에 중대한 미친다. 결정성장 시에 고체/액체 계면의 형상은 그 영역에서의 온도분포를 나타낸다. 특히, 전위 밀도와 고체/액체의 계면의 관계를 살펴보면, 고체/액체 계면 근처에서는 결정의 고유물성치의 임계 전단응력값이 최소값을 가지므로 작은 응력으로도 전위(dislocation)가 쉽게 발생하고, 계면의 곡률은 계면근처의 방향 온도구배 즉, 열응력에 비례하므로 동일한 공정을 거쳐 성장된 결정의 경우 고체/액체 계면의 곡률이 클수록(즉, 온도기울기가 급할수록) 성장된 결정의 전위밀도가 큰 경향을 보인다.
용질의 분포면에서 고체/액체 계면 형상의 영향을 설명하면, 성장된 결정에서 용질의 분포는 계면 선단에서의 액상 유동과 밀접한 관계를 가진다. 전체적으로 유속이 작은 점을 고려할 때 이계에서 비교적 균일한 조성의 결정을 성장시키기 위해서는 고체/액체 계면 선단에서 유동이 최소화되는 것이 바람직하다. 그리고, 계면 선단의 유동은 계면 근처의 반경방향으로의 온도구배에 비례한다. 이에 따라 결정의 고체/액체 계면의 곡률이 작을수록 균일한 용질 분포의 결정 성장이 용이하다. 성장된 결정의 전위밀도, 즉 수율 용질분포에 의한 물성치의 균일성 등에 큰 영향을 미친다.
하지만, 기존의 kyropoulos 성장장치는 성장로 내부의 온도구배를 정밀하게 제어할 수 없기 때문에 품질이 일정하지 않으며, 이로 인해 생산성이 크게 저하되는 단점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 성장로의 내부 히팅을 각 구역별로 개별적으로 정밀하게 제어함으로써 성장로 내의 온도구배를 결정성장에 적합한 최적의 조건으로 조성할 수 있는 단결정 성장장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 단결정 성장장치는,
성장로;
상기 성장로 내에 설치되고, 원료가 장입되는 도가니;
상기 성장로 내에 설치되고, 상기 도가니의 외측에 배치되는 제1히팅부; 및
상기 도가니의 하측에 배치되는 제2히팅부;를 포함하고,
상기 제1 및 제2 히팅부는 서로 다른 저항을 가지며, 상기 제1 및 제2 히팅부의 발열이 각각 독립적으로 제어되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1히팅부는 복수의 발열체가 상기 도가니의 외측을 감싸도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1히팅부는 복수의 발열체가 하부가 개방된 원통형 구조, 컵형 구조 중에서 어느 하나의 형태로 연결되어 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제2히팅부는 복수의 발열체가 평면상의 격자형태, 컵형 구조 중에서 어느 하나의 형태로 연결되어 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 성장로의 측면에는 상기 제1히팅부의 발열제어를 위한 제1온도센서가 배치되고, 상기 성장로의 하측에는 상기 제2히팅부의 발열제어를 위한 제2온도센서가 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 성장로의 일측에는 진공배기라인이 연결되고, 상기 진공배기라인에는 오일 확산펌프 및 로터리펌프가 배치되며, 상기 오일 확산펌프의 상단에는 제1오일미스트가 설치되고, 상기 진공배기라인 상에는 제2오일미스트가 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1히팅부의 외측 및 제2히팅부의 하측 각각에 일정간격으로 이격되어 반사층이 설치되고, 상기 반사층은 복수의 반사판이 적층된 구조인 것을 특징으로 한다.
상기 각 반사층의 외측에는 단열층이 설치되고, 상기 단열층은 그라파이트, 알루미나, 카본복합체 또는 지르코니아 섬유계열 중에서 적어도 하나의 재질로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 도가니의 하단은 지지대에 의해 지지되고, 상기 지지대의 내측에는 중공부가 형성되며, 상기 중공부를 통해 도가니의 열이 하부로 방출되는 것을 특징으로 한다.
이상과 같은 본 발명에 의하면, 성장로의 내부 히팅을 각 구역별로 개별적으로 정밀하게 제어함으로써 성장로 내의 온도구배를 결정성장에 적합한 최적의 조건으로 조성할 수 있고, 이를 통해 미세기포, 쌍정 등과 같은 결함이 최소화된 고품질의 단결정이 형성될 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 단결정 성장장치를 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명에 의한 단결정성장장치의 성장로 내부를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명에 의한 단결정성장장치의 성장로 내부에서 단결정이 성장하는 상태를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 의한 단결정성장장치의 제1 히팅부 및 제2 히팅부를 도시한 일 실시형태에 따른 사시도이다.
도 5는 본 발명에 의한 단결정성장장치의 제1 히팅부 및 제2 히팅부를 도시한 다른 실시형태에 따른 사시도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 단결정성장치의 성장로를 도시한 단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 단결정 성장장치를 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 단결정 성장장치는 성장로(100), 성장로(100) 내에 설치되는 도가니(105), 도가니(105)의 외측에 배치되는 제1히팅부(110), 도가니(105)의 하측에 배치되는 제2히팅부(120)를 포함한다.
성장로(100)는 도 2에 도시된 바와 같이 내부에 공간이 형성되는 바디(101), 바디(101)의 상부에 분리가능하게 설치되는 상부 덮개(102), 원통형 바디(101)의 하부에 분리가능하게 설치된 하부 덮개(103)를 가진다. 상부 덮개(102) 및 하부 덮개(103)가 바디(101)의 상부 및 하부에 대해 분리가능하게 설치됨에 따라 성장로(100) 내의 청소 및 수리 등을 매우 용이하게 할 수 있다.
바디(101), 상부 덮개(102), 하부 덮개(103) 각각은 이중 수냉재킷 구조로 구성되고, 그 냉각효율의 향상을 위해 스테인레스 등과 같은 방열성 내질로 구성된다. 특히, 수냉 재킷의 내측에 스테인레스판을 설치함으로써 냉각수의 흐름이 일정하도록 냉각수에 의한 성장로(100) 내부의 온도구배 영향을 최소화하도록 구성하였다.
성장로(100)의 일측에는 진공배기라인(200)이 연결되고, 이 진공배기라인(200)에 의해 성장로(100)의 내부공간은 확실한 진공이 조성될 수 있다. 진공배기라인(200)의 도중에는 오일 확산펌프(201) 및 로터리펌프(202)가 배치되고, 오일 확산펌프(201) 및 로터리펌프(202)에 의해 성장로(100)의 내부공간이 진공상태가 된다.
그리고, 성장로(100)에 인접한 진공배기라인(200)의 입구측에는 도 2 및 도 3과 같이 복수의 반사루버(231)가 설치되고, 복수의 반사루버(231)에 의해 성장로(100) 내의 열이 진공배기라인(200)으로 유입될 때 그 열이 손실되어 진공배기라인(200)의 내부유로가 열로부터 안전하게 보호받을 수 있다.
한편, 오일 확산펌프(201)의 상단에는 제1오일미스트(210)가 설치되고, 진공배기라인(200) 상에는 제2오일미스트(220)가 설치된다. 이러한 2중 오일미스트(210, 220) 구조에 의해 오일확산펌프(201) 내의 증기 오일이 성장로(100) 내로 역류함을 효과적으로 차단할 수 있다.
또한, 진공배기라인(200)의 일측에는 성장로(100) 내로 질소가스, 아르곤가스 등과 같은 비활성가스를 주입하는 가스주입밸브(240)가 설치될 수 있고, 이러한 가스주입밸브(240)를 통해 비활성가스가 성장로(100) 내로 주입되면 성장로(100)의 내부는 비활성가스분위기가 되고, 이에 비활성분위기에서의 단결정 성장공정을 용이하게 수행할 수도 있다.
도가니(105)는 성장로(100) 내에 위치하고, 도가니(105) 내에는 원료(300)가 장입된다. 도가니(105)의 재질은 원료의 용융점 이상에서도 열변형이 일어나지 않는 고온 물리적 특성이 우수한 텅스텐을 사용할 수도 있고, 그외에 그라파이트 재질의 내측에 텅스텐이 코팅된 재질을 사용할 수도 있다.
그리고, 도가니(105)의 상부에는 도가니덮개(106)가 분리가능하게 설치되고, 도가니덮개(106)는 곡면진 구조로 구성된다. 이러한 도가니덮개(106)의 곡면진 구조에 의해 수평방향의 온도구배가 중심으로 갈수록 낮아지도록 조성할 뿐만 아니라 수평방향으로 고체/액체 계면의 형상이 찌그러짐을 방지할 수 있다.
또한, 성장로(100) 내에서 도가니(105)는 그 하단이 지지대(107)에 의해 지지되고, 지지대(107)의 내측에는 중공부(107a)가 형성되며, 이 중공부(107a)를 통해 도가니(105)의 열이 하부로 효과적으로 방출될 수 있다. 이러한 지지대(107)의 중공부(107a)를 통한 열방출에 의해 도가니(105)의 중심 하부의 온도구배는 그 중심으로 갈수록 낮아져 도 3과 같이 성장로(100) 내의 결정이 냉각될 때 고체(310)/액체(320)의 계면이 하부로 볼록한 형태로 형성될 수 있다.
한편, 성장로(100)의 상부에는 인상장치(미도시)가 설치되고, 인상장치(미도시)에 의해 인상로드(150)가 상하 이동가능하게 설치된다. 인상로드(150)의 하단에는 시드척(151)에 의해 시드결정(152)이 연결되어 있다. 상부덮개(102) 및 도가니덮개(106)의 중심부 각각에는 관통공이 형성되고, 이 관통공 내로는 시드결정(152)이 상하 이동하며, 인상로드(150)에는 결정의 성장 시 그 무게를 측정할 수 있는 로드셀(미도시)이 설치된다.
인상로드(150)는 냉각수가 흐르는 이중관 형태의 수냉식 재킷구조로 구성되고, 이에 인상로드(150) 내의 냉각수를 통해 시드결정(152)과의 열교환이 이루어진다.
제1히팅부(110)는 도가니(105)의 외측에 배치되고, 특히 도가니(105)의 외경방향으로 이격되어 배치된다. 도 4 및 도 5와 같이 제1히팅부(110)는 복수의 발열체(111)가 도가니(105)의 외측을 감싸도록 구성된다. 또한, 제1히팅부(110)는 도 4와 같이 하부가 개방된 원통형 구조로 구성될 수도 있고, 도 5와 같이 복수의 발열체(111)의 하부에 복수의 하부 발열체(112)가 연결된 컵형 구조로 구성될 수도 있다.
제2히팅부(120)는 제1히팅부(110)와 다른 저항을 가진 독립적인 구성으로, 이에 제1 및 제2 히팅부(110, 120)는 그 발열 제어가 서로에 대해 독립적으로 이루어질 수 있다.
제2히팅부(120)는 도 4 및 도 5와 같이 복수의 발열체(121)가 평면상의 격자형태로 연결되어 구성될 수도 있다. 이와 달리, 도 6과 같이 복수의 발열체(121)가 컵형 구조로 연결되어 구성될 수도 있다.
한편, 제1 및 제2 히팅부(110, 120)의 각 발열체(111, 112, 121)들은 단결정의 용융점 이상에서도 열변형이 가장 적은 텅스텐, 그라파이트 등의 재질로 이루어질 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 도가니(105)의 외측에는 제1히팅부(110)가 배치되고, 도가니(105)의 하측에는 제1히팅부(110)와 다른 저항을 가진 제2히팅부(120)가 대해 독립적으로 배치됨으로써 제1 및 제2 히팅부(110, 120) 각각의 발열을 독립적으로 제어할 수 있다. 이러한 제1 및 제2 히팅부(110, 120)의 독립적인 발열제어를 통해 성장로(100) 내부의 온도구배를 정밀하게 제어할 수 있고, 이에 그 단결정 성장에 요구되는 최적의 온도구배 조건을 제공함으로써 단결정의 품질 및 생산성을 대폭 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
특히, 종래의 단결정 성장장치는 하나의 발열유닛으로 구성되어 성장로 내의 상부 및 하부 온도구배를 독립적으로 정밀하게 제어하지 못하는 단점이 있었지만, 본 발명은 도가니(105)의 측방향 및 하측방향에 개별적으로 배치된 제1 및 제2 히팅부(110, 120)를 통해 독립적인 발열제어를 수행할 수 있고, 이에 성장로(100) 내의 상부 및 하부 온도구배를 독립적으로 제어함으로써 각 공정별 온도구배를 용이하게 제어할 수 있을 뿐만 아니라 외부환경 변화에 대한 미세한 열손실의 변화에 용이하게 대응할 수 있는 장점이 있다.
그리고, 성장로(100)의 측면 즉, 바디(101)의 측면에는 제1히팅부(110)의 발열제어를 위한 제1온도센서(130)가 배치되고, 성장로(100)의 하측 즉, 하부덮개(103)에는 제2히팅부(120)의 발열제어를 위한 제2온도센서(140)가 배치된다.
성장로(100) 내의 온도가 1500℃ 이내에서는 제1 및 제2 온도센서(130, 140)로서 써모커플(C-type thermocouple)이 이용될 수 있고, 성장로(100) 내의 온도가 1500~3000℃에서는 제1 및 제2 온도센서(130, 140)로서 IR 광온도센서가 이용될 수 있다.
그리고, 바디(101)의 측면에는 중공부를 가진 제1타겟튜브(131)가 설치되고, 제1타겟튜브(131)의 중공부 축선에 대응하여 반사판(109) 및 단열재(108)에는 관통공(133)이 형성된다. 그리고, 제1타겟튜브(131) 내에는 제1투시창(132)이 설치되고, 제1투시창(132)을 통해 방출되는 빛을 제1온도센서(130)가 감지함으로써 그 내부 온도를 측정 내지 감지할 수 있다.
하부덮개(103)에는 중공부를 가진 제2타겟튜브(141)가 설치되고, 제2타겟튜브(141)의 중공부와 지지대(107)의 중공부(107a)는 상호 대응되게 위치한다. 그리고, 제2타겟튜브(141) 내에는 제2투시창(142)이 설치되고, 제2투시창(142)을 통해 방출되는 빛을 제2온도센서(140)가 감지함으로써 그 내부 온도를 측정 내지 감지할 수 있다.
제1히팅부(110)의 외측 및 제2히팅부(120)의 하측 각각에 일정간격으로 이격되어 반사층(109)이 설치되고, 이 반사층(109)은 복수의 반사판이 적층되어 제1 및 제2 히팅부(110, 120)의 열이 외부로 방출될 때 그 열을 내측으로 반사시킴으로써 열손실을 최소화하여 그 단열성을 향상시킬 수 있다. 이러한 반사층(109)의 반사판은 몰리브덴, 텡스텐 등의 재질로 이루어진다.
그리고, 각 반사층(109)의 외측에는 단열층(108)이 설치될 수 있고, 단열층(108)은 그라파이트, 알루미나, 카본복합체 또는 지르코니아 섬유계열 등과 다양한 단열재로 구성된다.
한편, 본 발명은 제1 및 제2 히팅부(110, 120), 반사층(109) 및 단열층(108)의 배치구조에 의해 단결정 성장 시 수직방향의 상부는 단결정의 용융점 이하의 온도 분포를 가지고, 수직방향의 하부는 단결정 용융점 이상의 온도 분포를 가질 수 있다.
그리고, 도가니(105)의 하측에 설치된 지지대(107)의 중공부(107a)를 통해 도가니(105)의 열이 방출됨으로써 수평방향으로 중심으로 갈수록 낮아지는 온도분포를 가지도록 구성된다.
이상과 같이 구성된 본 발명의 단결정 성장장치에 의한 단결정 성장공정을 다음과 같이 상세히 설명한다.
먼저, 높은 밀도를 가진 고순도의 사파이어 등과 같은 원료(300)를 도가니(140) 내에 장입하고(charging), 오일확산펌프(201) 및 로터리펌프(202)를 구동하여 성장로(100)의 내부공간을 10-6Torr까지 진공배기한다. 진공배기가 완료되면, 진공분위기를 유지하면서 제1히팅부(110) 및 제2히팅부(120)를 구동시켜 원료(300)를 용융시킨다(melting).
다음, 인상기구(미도시)의 수동핸들 조작을 통해 인상로드(150)를 서서히 하강시켜 시드결정(152)을 용융상태의 원료(300) 내에 침지시키는 시딩(seeding) 공정을 수행한다. 이때, 시드결정(152)이 용융상태의 원료(300)와 접촉하면 열충격이 발생하고, 이 열충격으로 인해 단결정 내에 전단응력이 발생하여 단결정 내부에 전위(dislocation)이 발생한다.
그런 다음, 시드결정(152)을 천천히 인상시키면서 가늘게 뽑아내는 네킹(necking)을 수행함으로써 전위를 제거한다. 이때, 도가니덮개(106)는 곡면진 구조로 구성되어 있으므로 용융상태의 원료 또는 제1 및 제2 히팅부(110, 120)로부터 복사되는 열을 집열하여 결정에 열을 공급함으로써 결정의 온도차를 줄이고, 이러한 결정의 온도차에 의한 열충격을 줄여 결정 내의 전단응력 발생을 감소시킬 수 있으며, 이에 결정 내부의 전위 이동속도를 줄일 수 있다.
넥(neck)의 형성이 완료되면, 시드결정(152)의 인상속도를 줄여 용융상태의 원료를 서서히 냉각시킴으로써 설정된 직경까지 솔우더링(shouldering)한다.
원하는 직경까지 솔우더링이 완료된 후에 시드결정(152)의 인상속도와 성장로(100) 내의 온도구배를 조절하면서 용융상태의 원료를 서서히 냉각시켜 바디 성장(body growing)을 실시하고, 인상로드(150)에 걸리는 무게를 통해 단결정의 성장을 마무리한다.
이후, 도가니(105) 내에서 성장된 단결정 잉곳을 분리하고(separation), 냉각시킨 후에 단결정 잉곳을 꺼낸다.
본 발명에 의하면, 용융, 넥킹, 솔우더링, 바디 성장 각 공정 시에 제1 및 제2 히팅부(110, 120)를 독립적으로 제어함으로써 성장로(100) 내의 상부/하부 온도구배, 수평방향 온도구배를 정밀하게 제어할 수 있다. 이를 통해 단결정 잉곳의 80% 이상에서 미세기포, 쌍정 등의 결함이 발견되지 않았으며, 단결정 잉콧의 상/중/하 12개 표본을 추출하여 EPD를 측정한 10-3개/㎠ 이하의 전위밀도를 가지는 우수한 품질의 단결정을 얻을 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 단결정 성장장치는 성장로(100) 내의 온도구배를 정밀하게 제어함에 따라 불량이 거의 없는 청색 LED용 성장기판을 생산할 수 있는 장점이 있다.
100: 성장로 101: 바디
102: 상부 덮개 103: 하부 덮개
105: 도가니 106: 도가니덮개
107: 지지대 110: 제1히팅부
120: 제2히팅부 130: 제1온도센서
140: 제2온도센서 150: 인상로드
151: 시드척 152: 시드결정

Claims (9)

  1. 성장로;
    상기 성장로 내에 설치되고, 원료가 장입되는 도가니;
    상기 성장로 내에 설치되고, 상기 도가니의 외측방향으로 이격되어 배치되는 제1히팅부; 및
    상기 도가니의 하측에 이격되어 배치되는 제2히팅부;를 포함하고,
    상기 제1 및 제2 히팅부는 서로 다른 저항을 가지며, 상기 제1 및 제2 히팅부의 발열이 각각 독립적으로 제어되는 것을 특징으로 하는 단결정 성장장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1히팅부는 복수의 발열체가 상기 도가니의 외측을 감싸도록 구성되는 것을 특징으로 하는 단결정 성장장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1히팅부는 복수의 발열체가 하부가 개방된 원통형 구조, 컵형 구조 중에서 어느 하나의 형태로 연결되어 구성되는 것을 특징으로 하는 단결정 성장장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2히팅부는 복수의 발열체가 평면상의 격자형태, 컵형 구조 중에서 어느 하나의 형태로 연결되어 구성되는 것을 특징으로 하는 단결정 성장장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 성장로의 측면에는 상기 제1히팅부의 발열제어를 위한 제1온도센서가 배치되고, 상기 성장로의 하측에는 상기 제2히팅부의 발열제어를 위한 제2온도센서가 배치되는 것을 특징으로 하는 단결정 성장장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 성장로의 일측에는 진공배기라인이 연결되고, 상기 진공배기라인에는 오일 확산펌프 및 로터리펌프가 배치되며, 상기 오일 확산펌프의 상단에는 제1오일미스트가 설치되고, 상기 진공배기라인 상에는 제2오일미스트가 설치되는 것을 특징으로 하는 단결정 성장장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1히팅부의 외측 및 제2히팅부의 하측 각각에 일정간격으로 이격되어 반사층이 설치되고, 상기 반사층은 복수의 반사판이 적층된 구조인 것을 특징으로 하는 단결정 성장장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 각 반사층의 외측에는 단열층이 설치되고, 상기 단열층은 그라파이트, 알루미나, 카본복합체 또는 지르코니아 섬유계열 중에서 적어도 하나의 재질로 구성되는 것을 특징으로 하는 단결정 성장장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 도가니의 하단은 지지대에 의해 지지되고, 상기 지지대의 내측에는 중공부가 형성되며, 상기 중공부를 통해 도가니의 열이 하부로 방출되는 것을 특징으로 하는 단결정 성장장치.
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