KR20120119365A - Apparatus for fabricating ingot - Google Patents

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KR20120119365A
KR20120119365A KR1020110037236A KR20110037236A KR20120119365A KR 20120119365 A KR20120119365 A KR 20120119365A KR 1020110037236 A KR1020110037236 A KR 1020110037236A KR 20110037236 A KR20110037236 A KR 20110037236A KR 20120119365 A KR20120119365 A KR 20120119365A
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temperature difference
seed crystal
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temperature
ingot manufacturing
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KR1020110037236A
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Inventor
김범섭
손창현
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엘지이노텍 주식회사
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    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof

Abstract

PURPOSE: An ingot manufacturing device is provided to supply the monocrystal of high quality by stably maintaining interval of monocrystal and raw material. CONSTITUTION: An ingot manufacturing apparatus includes a crucible(100) and an upper cover(200). The crucible accepts raw material(130). The upper cover is arranged on the raw material. The upper cover includes a seed fixing unit(210) and a guide unit(220). The seed fixing unit fixes a seed(170). The guide unit guides the seed fixing unit.

Description

잉곳 제조 장치{APPARATUS FOR FABRICATING INGOT}Ingot manufacturing equipment {APPARATUS FOR FABRICATING INGOT}

본 기재는 잉곳 제조 장치에 관한 것이다. The present description relates to an ingot manufacturing apparatus.

일반적으로, 전기, 전자 산업분야 및 기계부품 분야에 있어서의 소재의 중요도는 매우 높아 실제 최종 부품의 특성 및 성능지수를 결정하는 중요한 요인이 되고 있다.In general, the importance of the material in the electrical, electronics industry and mechanical parts field is very high, which is an important factor in determining the characteristics and performance index of the actual final component.

SiC는 열적 안정성이 우수하고, 내산화성이 우수한 특징을 가지고 있다. 또한, SiC는 4.6W/Cm℃ 정도의 우수한 열 전도도를 가지고 있으며, 직경 2인치 이상의 대구경의 기판으로서 생산 가능하다는 장점이 있다. 특히, SiC 단결정 성장 기술이 현실적으로 가장 안정적으로 확보되어, 기판으로서 산업적 생산 기술이 가장 앞서있다. SiC has excellent thermal stability and excellent oxidation resistance. In addition, SiC has an excellent thermal conductivity of about 4.6W / Cm ℃, has the advantage that can be produced as a large diameter substrate of 2 inches or more in diameter. In particular, SiC single crystal growth technology is most stably secured in reality, and industrial production technology is at the forefront as a substrate.

SiC의 경우, 종자정을 사용하여 승화재결정법에 의해 탄화규소 단결정을 성장시키는 방법이 제시되어 있다. 원료가 되는 탄화규소 분말을 도가니 내에 수납하고 그 상부에 종자정이 되는 탄화규소 단결정을 배치한다. 상기 원료와 종자정 사이에 온도구배를 형성함으로써 도가니 내의 원료가 종자정 측으로 확산되고 재결정화되어 단결정이 성장된다.In the case of SiC, a method of growing silicon carbide single crystals by sublimation recrystallization using seed crystals has been proposed. The silicon carbide powder used as a raw material is accommodated in a crucible, and the silicon carbide single crystal which becomes a seed crystal is arrange | positioned on the upper part. By forming a temperature gradient between the raw material and the seed crystal, the raw material in the crucible is diffused to the seed crystal side and recrystallized to grow a single crystal.

그러나 이러한 SiC 성장 시, 종자정을 고정하는 종자정 홀더의 중심 부분과 가장자리 부분에 온도차가 발생한다. 이에 따라, 종자정으로부터 성장하는 단결정에도 영향이 미쳐 단결정의 중심 부분이 볼록한 형상을 가지게 된다. 또한, 이러한 온도차로 인해 단결정의 가장자리 부분에 결함이 발생할 수 있다.However, during such SiC growth, a temperature difference occurs in the center portion and the edge portion of the seed crystal holder that fixes the seed crystal. As a result, the single crystal growing from the seed crystal is also affected, and the central portion of the single crystal is convex. In addition, the temperature difference may cause defects in the edge portion of the single crystal.

실시예는 고품질의 단결정을 성장할 수 있는 잉곳 제조 장치를 제공하고자 한다.Embodiments provide an ingot manufacturing apparatus capable of growing high quality single crystals.

실시예에 따른 잉곳 제조 장치는, 원료를 수용하는 도가니; 및 상기 원료 상에 배치되는 상부 덮개를 포함하고, 상기 상부 덮개는 종자정을 고정하는 종자정 고정 유닛; 및 상기 종자정 고정 유닛을 가이드 하는 가이드부를 포함한다.Ingot manufacturing apparatus according to the embodiment, the crucible for receiving the raw material; And a top cover disposed on the raw material, wherein the top cover comprises: a seed crystal fixing unit configured to fix a seed crystal; And a guide portion for guiding the seed crystal fixing unit.

실시예에 따른 잉곳 제조 장치는, 종자정 고정 유닛 및 가이드부를 포함한다. 상기 가이드부가 상기 종자정 고정 유닛과 나사 결합되기 때문에, 상기 종자정 고정 유닛이 회전하면서 상하로 이동할 수 있다. 즉, 구동부를 회전시키면 그 회전력이 전달되어 상기 종자정 고정 유닛이 상하로 이동할 수 있다. An ingot manufacturing apparatus according to an embodiment includes a seed crystal fixing unit and a guide part. Since the guide portion is screwed with the seed crystal fixing unit, the seed crystal fixing unit can move up and down while rotating. That is, when the driving unit is rotated, the rotational force is transmitted so that the seed crystal fixing unit can move up and down.

따라서, 종자정과 상기 원료와의 간격을 조절할 수 있다. 즉, 상기 종자정에서 성장하는 단결정과 상기 원료와의 간격을 조절할 수 있다. 단결정이 성장하면서, 상기 단결정은 높은 온도 영역을 가지는 원료와 간격이 점점 가까워진다. 이러한 온도 영향으로 상기 단결정의 품질에 영향을 받을 수 있다. 본 실시예에서는 상기 단결정과 상기 원료와의 간격을 일정하게 유지함으로써, 고품질의 단결정을 제공할 수 있다. Therefore, the distance between seed crystals and the said raw material can be adjusted. That is, the distance between the single crystal growing in the seed crystal and the raw material can be adjusted. As the single crystal grows, the single crystal becomes closer and closer to the raw material having the high temperature region. Such temperature influence may affect the quality of the single crystal. In this embodiment, a high quality single crystal can be provided by keeping the distance between the single crystal and the raw material constant.

실시예에 따른 잉곳 제조 장치는, 온도차 보상부를 포함한다. 종자정 중심 부분에 대응하는 상기 온도차 보상부가 더 두껍게 형성됨으로써, 상기 종자정 중심 부분의 온도를 상승시킬 수 있다. 즉, 상기 온도차 보상부는 상기 종자정 중심 부분을 고온으로 유지할 수 있다. An ingot manufacturing apparatus according to an embodiment includes a temperature difference compensation unit. The temperature difference compensator corresponding to the seed crystal center portion is formed to be thicker, thereby increasing the temperature of the seed crystal center portion. That is, the temperature difference compensative part may maintain the seed crystal center portion at a high temperature.

이를 통해, 상기 종자정의 중심 부분과 상기 종자정의 가장자리 부분의 온도차를 감소시킬 수 있다. 즉, 상기 종자정의 온도를 균일하게 유지할 수 있다. 따라서, 종자정의 가장자리 부분의 결함을 최소화할 수 있다. 또한, 상기 종자정의 중심 부분과 상기 종자정의 가장자리 부분의 온도차에 의해 상기 종자정으로부터 성장한 단결정의 중심 부분이 볼록한 형상을 가지는 것을 방지할 수 있다. 이로써, 상기 단결정을 더 효율적으로 이용할 수 있다. Through this, it is possible to reduce the temperature difference between the center portion of the seed crystal and the edge portion of the seed crystal. That is, the temperature of the seed crystal can be kept uniform. Therefore, defects in the edge portion of the seed crystal can be minimized. In addition, the central portion of the single crystal grown from the seed crystal can be prevented from having a convex shape by the temperature difference between the center portion of the seed crystal and the edge portion of the seed crystal. Thereby, the said single crystal can be utilized more efficiently.

도 1은 제1 실시예에 따른 잉곳 제조 장치의 제1 단면도이다.
도 2는 제1 실시예에 따른 잉곳 제조 장치의 제2 단면도이다.
도 3은 제1 실시예에 따른 상부 덮개의 분해 사시도이다.
도 4는 제2 실시예에 따른 잉곳 제조 장치의 단면도이다.
도 5는 제2 실시예에 따른 상부 덮개의 분해 사시도이다.
도 6은 제3 실시예에 따른 잉곳 제조 장치의 단면도이다.
도 7은 제3 실시예에 따른 상부 덮개의 분해 사시도이다. 1 is a first cross-sectional view of an apparatus for manufacturing ingots according to a first embodiment.
2 is a second cross-sectional view of the ingot production device according to the first embodiment.
3 is an exploded perspective view of the top cover according to the first embodiment.
4 is a cross-sectional view of the ingot production device according to the second embodiment.
5 is an exploded perspective view of the top cover according to the second embodiment.
6 is a cross-sectional view of the ingot production device according to the third embodiment.
7 is an exploded perspective view of the top cover according to the third embodiment.

실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 “상/위(on)”에 또는 “하/아래(under)”에 형성된다는 기재는, 직접(directly) 또는 다른 층을 개재하여 형성되는 것을 모두 포함한다. 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. In the description of embodiments, each layer, region, pattern, or structure may be “on” or “under” the substrate, each layer, region, pad, or pattern. Substrate formed in ”includes all formed directly or through another layer. Criteria for the top / bottom or bottom / bottom of each layer will be described with reference to the drawings.

도면에서 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들의 두께나 크기는 설명의 명확성 및 편의를 위하여 변형될 수 있으므로, 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. The thickness or the size of each layer (film), region, pattern or structure in the drawings may be modified for clarity and convenience of explanation, and thus does not entirely reflect the actual size.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 내지 도 3을 참조하여, 제1 실시예에 따른 잉곳 제조 장치를 상세하게 설명한다. 도 1은 제1 실시예에 따른 잉곳 제조 장치의 제1 단면도이다. 도 2는 제1 실시예에 따른 잉곳 제조 장치의 제2 단면도이다. 도 3은 제1 실시예에 따른 상부 덮개의 분해 사시도이다.1 to 3, an ingot manufacturing apparatus according to the first embodiment will be described in detail. 1 is a first cross-sectional view of an ingot producing device according to a first embodiment. 2 is a second cross-sectional view of the ingot production device according to the first embodiment. 3 is an exploded perspective view of the top cover according to the first embodiment.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 제1 실시예에 따른 잉곳 제조 장치(10)는, 도가니(100), 상부 덮개(200), 단열재(300), 석영관(400), 발열 유도부(500) 및 온도 측정부(600)를 포함한다. 1 to 3, the ingot manufacturing apparatus 10 according to the first embodiment includes a crucible 100, an upper cover 200, a heat insulating material 300, a quartz tube 400, and a heat generating induction part 500. And a temperature measuring unit 600.

상기 도가니(100)는 원료(130)를 수용할 수 있다. 상기 원료(130)는 규소 및 탄소를 포함할 수 있다. 더 구체적으로는, 상기 원료(130)는 탄화규소 화합물을 포함할 수 있다. 상기 내부 도가니(100)는 탄화규소 분말(SiC powder) 또는 폴리카보실란(polycarbosilane) 을 수용할 수 있다.The crucible 100 may accommodate the raw material 130. The raw material 130 may include silicon and carbon. More specifically, the raw material 130 may include a silicon carbide compound. The inner crucible 100 may contain silicon carbide powder (SiC powder) or polycarbosilane (polycarbosilane).

상기 도가니(100)는 상기 원료(130)를 수용할 수 있도록 원통형의 형상을 가질 수 있다. The crucible 100 may have a cylindrical shape to accommodate the raw material 130.

상기 도가니(100)는 탄화규소의 승화 온도 이상의 융점을 갖는 물질을 포함할 수 있다. The crucible 100 may include a material having a melting point higher than the sublimation temperature of silicon carbide.

일례로, 상기 도가니(100)는 흑연으로 제작될 수 있다.For example, the crucible 100 may be made of graphite.

또한, 도가니(100)는 흑연에 탄화규소의 승화 온도 이상의 융점을 갖는 물질이 도포될 수도 있다. 여기서, 흑연 재질 상에 도포되는 상기 물질은, 탄화규소 단결정(190)이 성장되는 온도에서 실리콘 및 수소에 대해 화학적으로 불활성인 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 금속 탄화물 또는 금속 질화물을 이용할 수 있다. 특히, Ta, Hf, Nb, Zr, W 및 V 중 적어도 둘 이상을 포함하는 혼합물 및 탄소를 포함하는 탄화물이 도포될 수 있다. 또한, Ta, Hf, Nb, Zr, W 및 V 중 적어도 둘 이상을 포함하는 혼합물 및 질소를 포함하는 질화물이 도포될 수 있다. In addition, the crucible 100 may be coated with a material having a melting point higher than the sublimation temperature of silicon carbide. Here, the material to be applied on the graphite material, it is preferable to use a material that is chemically inert to silicon and hydrogen at the temperature at which the silicon carbide single crystal 190 is grown. For example, metal carbide or metal nitride may be used. In particular, a mixture comprising at least two or more of Ta, Hf, Nb, Zr, W and V and a carbide comprising carbon may be applied. In addition, a mixture comprising at least two or more of Ta, Hf, Nb, Zr, W and V and a nitride comprising nitrogen may be applied.

상기 상부 덮개(200)는 상기 원료(130) 상에 배치된다. 즉, 상기 도가니(100)의 상부에 상부 덮개(200)가 위치할 수 있다. 상기 상부 덮개(200)는 상기 도가니(100)에서 반응이 일어날 수 있도록 밀폐시킬 수 있다. The upper cover 200 is disposed on the raw material 130. That is, the upper cover 200 may be located on the top of the crucible 100. The upper cover 200 may be sealed to allow a reaction to occur in the crucible 100.

상기 상부 덮개(200)는 상기 도가니(100)와 동일한 물질을 포함할 수 있다. 이는 상기 상부 덮개(200)도 상기 도가니(100)와 마찬가지로 열을 보존하는 보온역할을 할 수 있기 때문이다.The upper cover 200 may include the same material as the crucible 100. This is because the upper cover 200 may also act as a heat preservation heat preservation like the crucible 100.

상기 상부 덮개(200)는 종자정(170)을 고정하는 종자정 고정 유닛(210), 가이드부(220) 및 구동부(230)를 포함한다.The upper cover 200 includes a seed crystal fixing unit 210, a guide portion 220, and a driver 230 that fixes the seed crystal 170.

상기 가이드부(220)는 상기 종자정 고정 유닛(210)을 둘러싸면서 위치할 수 있다. The guide part 220 may be positioned surrounding the seed crystal fixing unit 210.

상기 가이드부(220)는 상기 종자정 고정 유닛(210)을 가이드할 수 있다. 구체적으로, 상기 가이드부(220)는 상기 종자정 고정 유닛(210)을 이동시킬 수 있다. 더 구체적으로, 상기 가이드부(220)는 상기 종자정 고정 유닛(210)을 상하로 이동시킬 수 있다.The guide unit 220 may guide the seed crystal fixing unit 210. In detail, the guide part 220 may move the seed crystal fixing unit 210. More specifically, the guide unit 220 may move the seed crystal fixing unit 210 up and down.

상기 가이드부(220)는 상기 종자정 고정 유닛(210)과 나사 결합될 수 있다. 즉, 상기 가이드부(220)와 상기 종자정 고정 유닛(210)이 나사 결합되어 상기 종자정 고정 유닛(210)을 상하로 이동시킬 수 있다. 따라서 상기 가이드부(220)는 나사 결합을 위한 체결홈(220a)을 포함할 수 있다.The guide part 220 may be screwed to the seed crystal fixing unit 210. That is, the guide part 220 and the seed crystal fixing unit 210 may be screwed to move the seed crystal fixing unit 210 up and down. Therefore, the guide part 220 may include a fastening groove 220a for screwing.

상기 종자정 고정 유닛(210)은 상기 종자정(170)이 고정되는 종자정 고정부(212) 및 상기 종자정 고정부(212) 상에 배치되는 온도차 보상부(214)를 포함한다.The seed crystal fixing unit 210 includes a seed crystal fixing part 212 on which the seed crystal 170 is fixed and a temperature difference compensating part 214 disposed on the seed crystal fixing part 212.

상기 종자정 고정부(212)에 종자정(170)이 고정될 수 있다. 상기 종자정 고정부(212)와 상기 종자정(170)은 접착제에 의해 고정될 수 있다. The seed crystal 170 may be fixed to the seed crystal fixing unit 212. The seed crystal fixing portion 212 and the seed crystal 170 may be fixed by an adhesive.

상기 종자정 고정부(212)의 직경은 상기 종자정(170)의 직경과 대응될 수 있다. 즉, 상기 종자부 고정부(212)의 직경은 상기 종자정(170)의 직경과 동일할 수 있다. 이는 상기 종자정(170)으로부터 단결정(190)이 성장될 수 있도록 하기 위함이다. The diameter of the seed crystal fixing portion 212 may correspond to the diameter of the seed crystal 170. That is, the diameter of the seed part fixing part 212 may be the same as the diameter of the seed crystal 170. This is to allow the single crystal 190 to be grown from the seed crystal 170.

상기 종자정 고정부(212)의 직경이 종자정(170)의 직경보다 클 경우, 종자정 고정부(212)에서 종자정(170)이 부착되지 않은 빈 공간에서 다결정이 성장할 수 있다. When the diameter of the seed crystal fixing part 212 is larger than the diameter of the seed crystal 170, polycrystals may grow in the empty space where the seed crystal 170 is not attached to the seed crystal fixing part 212.

상기 온도차 보상부(214)는 상기 종자정 고정부(212) 상에 배치된다. 상기 온도차 보상부(214)는 상기 가이드부(220)의 상면에 대해서 돌출된 형상을 가질 수 있다.The temperature difference compensative part 214 is disposed on the seed crystal fixing part 212. The temperature difference compensative part 214 may have a shape protruding from the upper surface of the guide part 220.

구체적으로, 상기 온도차 보상부(214)는 종자정(170)의 중심 부분에 대응하는 중앙부(CA) 및 상기 중앙부(CA)의 외곽에 배치되는 외곽부(EA)를 포함한다. 그리고, 상기 중앙부(CA)의 두께가 상기 외곽부(EA)의 두께보다 더 두껍게 형성될 수 있다. In detail, the temperature difference compensative part 214 includes a central part CA corresponding to the central part of the seed crystal 170 and an outer part EA disposed at the outer side of the central part CA. In addition, the thickness of the central portion CA may be thicker than the thickness of the outer portion EA.

또한, 상기 온도차 보상부(214)는 상기 가이드부(220)의 상면에 대해 경사지는 경사면을 포함할 수 있다. 제1 실시예에 따른 잉곳 제조 장치(10)에서의 상기 온도차 보상부(214)는 아치 형상을 포함할 수 있다.In addition, the temperature difference compensative part 214 may include an inclined surface that is inclined with respect to the upper surface of the guide part 220. The temperature difference compensative part 214 in the ingot manufacturing apparatus 10 according to the first embodiment may include an arch shape.

일반적으로, 도가니(100) 외벽의 온도가 높고, 중심부로 갈수록 상대적으로 온도가 낮아진다. 따라서, 상기 종자정(170) 중심 부분의 온도가 상기 종자정(170) 가장자리 부분의 온도보다 낮다. In general, the temperature of the outer wall of the crucible 100 is high, and the temperature is relatively lower toward the center. Therefore, the temperature of the center portion of the seed crystal 170 is lower than the temperature of the edge portion of the seed crystal 170.

본 실시예에서는, 상기 종자정(170) 중심 부분에 대응하는 상기 온도차 보상부(214)가 더 두껍게 형성됨으로써, 상기 종자정(170) 중심 부분의 온도를 상승시킬 수 있다. 즉, 상기 중앙부(CA)는 상기 종자정(170) 중심 부분을 고온으로 유지할 수 있다.In the present embodiment, the temperature difference compensative part 214 corresponding to the center of the seed crystal 170 is formed thicker, thereby increasing the temperature of the center of the seed crystal 170. That is, the central portion CA may maintain a center portion of the seed crystal 170 at a high temperature.

이를 통해, 상기 종자정(170)의 중심 부분과 상기 종자정(170)의 가장자리 부분의 온도차를 감소시킬 수 있다. 즉, 상기 종자정(170)의 온도를 균일하게 유지할 수 있다. 따라서, 종자정(170)의 가장자리 부분의 결함을 최소화할 수 있다. 또한, 상기 종자정(170)의 중심 부분과 상기 종자정(170)의 가장자리 부분의 온도차에 의해 상기 종자정(170)으로부터 성장한 단결정(190)의 중심 부분이 볼록한 형상을 가지는 것을 방지할 수 있다. 이로써, 상기 단결정(190)을 더 효율적으로 이용할 수 있다. Through this, it is possible to reduce the temperature difference between the central portion of the seed crystal 170 and the edge portion of the seed crystal 170. That is, the temperature of the seed crystal 170 can be maintained uniformly. Therefore, defects in the edge portion of the seed crystal 170 can be minimized. In addition, it is possible to prevent the central portion of the single crystal 190 grown from the seed crystal 170 having a convex shape due to the temperature difference between the center portion of the seed crystal 170 and the edge portion of the seed crystal 170. . As a result, the single crystal 190 can be used more efficiently.

이어서, 상기 구동부(230)는 상기 종자정 고정 유닛(210) 상에 위치할 수 있다. 구체적으로, 상기 구동부(230)는 상기 온도차 보상부(214) 상에 위치할 수 있다. Subsequently, the driving unit 230 may be located on the seed crystal fixing unit 210. In detail, the driver 230 may be located on the temperature difference compensative part 214.

도 2를 참조하면, 상기 단결정 성장 단계의 후반부에서, 상기 구동부(230)는 상기 종자정 고정 유닛(210)을 회전시킬 수 있다. 즉, 상기 구동부(230)는 상기 종자정 고정 유닛(210)을 회전 시켜 상기 종자정 고정 유닛(210)을 위로 이동시킬 수 있다.Referring to FIG. 2, in the second half of the single crystal growth step, the driving unit 230 may rotate the seed crystal fixing unit 210. That is, the driving unit 230 may move the seed crystal fixing unit 210 upward by rotating the seed crystal fixing unit 210.

상기 가이드부(220)가 상기 종자정 고정 유닛(210)과 나사 결합되기 때문에, 상기 구동부(230)를 회전시키면 그 회전력이 전달되어 상기 종자정 고정 유닛(210)이 위로 이동할 수 있다. Since the guide part 220 is screwed to the seed crystal fixing unit 210, when the driving unit 230 is rotated, its rotational force is transmitted to move the seed crystal fixing unit 210 upward.

따라서, 상기 종자정(170)과 상기 원료(130)와의 간격(G)을 조절할 수 있다. 즉, 상기 종자정(170)에서 성장하는 단결정(190)과 상기 원료(130)와의 간격(G)을 조절할 수 있다. 단결정(190)이 성장하면서, 상기 단결정(190)은 높은 온도 영역을 가지는 원료(130)와 간격(G)이 점점 가까워진다. 이러한 온도 영향으로 상기 단결정(190)의 품질에 영향을 받을 수 있다. 본 실시예에서는 상기 단결정(190)과 상기 원료(130)와의 간격(G)을 일정하게 유지함으로써, 고품질의 단결정(190)을 제공할 수 있다. Therefore, the gap G between the seed crystal 170 and the raw material 130 may be adjusted. That is, the gap G between the single crystal 190 growing in the seed crystal 170 and the raw material 130 may be adjusted. As the single crystal 190 grows, the single crystal 190 becomes closer to the gap G with the raw material 130 having a high temperature region. Such a temperature influence may affect the quality of the single crystal 190. In the present exemplary embodiment, a high quality single crystal 190 may be provided by keeping the interval G between the single crystal 190 and the raw material 130 constant.

상기 구동부(230)는 상기 온도차 보상부(214) 상면을 노출시킬 수 있다. 즉, 상기 구동부(230)는 상기 온도차 보상부(214)의 상면을 노출시키는 중공(230a)을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 구동부(230)는 원통 형상을 가질 수 있다. 그러나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니고, 중공(230a)을 포함하는 다양한 형상을 가질 수 있다.The driver 230 may expose an upper surface of the temperature difference compensative part 214. That is, the driver 230 may include a hollow 230a exposing the top surface of the temperature difference compensative part 214. For example, the driving unit 230 may have a cylindrical shape. However, the embodiment is not limited thereto, and may have various shapes including the hollow 230a.

따라서, 상기 중공(230a)으로부터 상기 도가니(100) 상부의 온도를 측정할 수 있다. 구체적으로, 상기 온도차 보상부(214)의 상면으로부터 출사되는 광으로부터 온도를 측정할 수 있다.Therefore, the temperature of the upper part of the crucible 100 may be measured from the hollow 230a. Specifically, the temperature may be measured from light emitted from the upper surface of the temperature difference compensative part 214.

도 1 및 도 3을 참조하면, 상기 온도 측정부(600)는 상기 구동부(230) 상에 위치할 수 있다. 상기 온도 측정부(600)는 상기 구동부(230)의 상기 중공(230a)으로부터 출사되는 광을 통해 온도를 측정할 수 있다. 1 and 3, the temperature measuring unit 600 may be located on the driving unit 230. The temperature measuring unit 600 may measure the temperature through the light emitted from the hollow 230a of the driving unit 230.

상기 온도 측정부(600)는 일례로, 광온도계(optical pyrometer)를 포함할 수 있다. 상기 내부 도가니(100)의 내부는 2000 ℃ 이상의 고온으로 온도계를 직접 삽입할 수 없다. 따라서, 상기 광온도계를 이용하여 온도를 측정할 수 있다.The temperature measuring unit 600 may include, for example, an optical pyrometer. The inside of the inner crucible 100 cannot directly insert a thermometer at a high temperature of more than 2000 ℃. Therefore, the temperature can be measured using the optical thermometer.

이어서, 상기 단열재(300)는 상기 도가니(100)를 둘러싼다. 상기 단열재(300)는 상기 도가니(100)의 온도를 결정 성장 온도로 유지하도록 한다. 상기 단열재(300)는 탄화규소의 결정 성장 온도가 매우 높기 때문에, 흑연 펠트를 이용할 수 있다. 구체적으로, 상기 단열재(300)는 흑연 섬유를 압착시켜 일정 두께의 원통형으로 제작된 흑연 펠트를 사용할 수 있다. 또한, 상기 단열재(300)는 복수의 층으로 형성되어 상기 도가니(100)를 둘러쌀 수 있다.Subsequently, the heat insulator 300 surrounds the crucible 100. The insulation 300 maintains the temperature of the crucible 100 at a crystal growth temperature. Since the heat insulator 300 has a very high crystal growth temperature of silicon carbide, graphite felt may be used. Specifically, the heat insulating material 300 may be a graphite felt made of a cylindrical having a predetermined thickness by compressing the graphite fiber. In addition, the heat insulating material 300 may be formed of a plurality of layers to surround the crucible 100.

이어서, 상기 석영관(400)은 상기 도가니(100)의 외주면에 위치한다. 상기 석영관(400)은 상기 도가니(100)의 외주면에 끼워진다. 상기 석영관(400)은 상기 발열 유도부(500)에서 단결정 성장장치의 내부로 전달되는 열을 차단할 수 있다. 상기 석영관(400)은 내부가 빈 중공형의 관일 수 있다. 상기 석영관(400)의 내부 공간에 냉각수가 순환될 수 있다. 따라서, 상기 석영관(400)은 단결정(190)의 성장 속도, 성장 크기 등을 보다 정확하게 제어할 수 있다.Subsequently, the quartz tube 400 is located on the outer circumferential surface of the crucible 100. The quartz tube 400 is fitted to the outer circumferential surface of the crucible 100. The quartz tube 400 may block heat transferred from the heat generating induction part 500 to the inside of the single crystal growth apparatus. The quartz tube 400 may be a hollow tube. Cooling water may be circulated in the internal space of the quartz tube 400. Therefore, the quartz tube 400 can more accurately control the growth rate, growth size, and the like of the single crystal 190.

상기 발열 유도부(500)는 상기 도가니(100)의 외부에 위치한다. 상기 발열 유도부(500)는 일례로, 고주파 유도 코일일 수 있다. 고주파 유도 코일에 고주파 전류를 흐르게 함으로써 상기 도가니(100) 및 상기 도가니(100)를 가열할 수 있다. 즉, 상기 도가니(100)에 수용되는 상기 원료를 원하는 온도로 가열할 수 있다.The heat generation induction part 500 is located outside the crucible 100. The heat generating induction part 500 may be, for example, a high frequency induction coil. The crucible 100 and the crucible 100 may be heated by flowing a high frequency current through the high frequency induction coil. That is, the raw material accommodated in the crucible 100 may be heated to a desired temperature.

상기 발열 유도부(500)에서 유도 가열되는 중심 영역이 상기 도가니(100)의 중심부보다 낮은 위치에 형성된다. 따라서, 상기 도가니(100)의 상부 및 하부에 서로 다른 가열온도 영역을 갖는 온도구배가 형성된다. 즉, 발열 유도부(500)의 중심부인 핫존(hot zone, HZ)이 상기 도가니(100)의 중심에서 상대적으로 낮은 위치에 형성되어, 핫존(HZ)을 경계로 상기 도가니(100)의 하부의 온도가 상기 도가니(100) 상부의 온도보다 높게 형성된다. 또한, 상기 도가니(100)의 내부 중심부에서 외곽 방향을 따라 온도가 높게 형성된다. 이러한 온도구배로 인하여 탄화규소 원료의 승화가 일어나고, 승화된 탄화규소 가스가 상대적으로 온도가 낮은 종자정(170)의 표면으로 이동한다. 이로 인해, 상기 탄화규소 가스가 재결정되어 단결정(190)으로 성장된다.A central region that is induction heated in the exothermic induction part 500 is formed at a position lower than a central portion of the crucible 100. Therefore, a temperature gradient having different heating temperature regions is formed on the top and bottom of the crucible 100. That is, a hot zone HZ, which is the center of the heat generating induction part 500, is formed at a relatively low position from the center of the crucible 100, and thus the temperature of the lower portion of the crucible 100 is bounded by the hot zone HZ. Is formed higher than the temperature of the top of the crucible (100). In addition, a temperature is formed high along the outer direction at the inner center of the crucible 100. The temperature gradient causes sublimation of the silicon carbide raw material, and the sublimed silicon carbide gas moves to the surface of the seed crystal 170 having a relatively low temperature. As a result, the silicon carbide gas is recrystallized to grow into the single crystal 190.

이하, 도 4 및 도 5를 참조하여, 제2 실시예에 따른 잉곳 제조 장치에 대해 상세하게 설명한다. 명확하고 간략한 설명을 위하여 제1 실시예와 동일 또는 유사한 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, an ingot manufacturing apparatus according to a second embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 4 and 5. Detailed descriptions of parts identical or similar to those of the first embodiment will be omitted for clarity and simplicity.

도 4는 제2 실시예에 따른 잉곳 제조 장치의 단면도이다. 도 5는 제2 실시예에 따른 상부 덮개의 분해 사시도이다.4 is a cross-sectional view of the ingot production device according to the second embodiment. 5 is an exploded perspective view of the top cover according to the second embodiment.

도 4 및 도 5를 참조하면, 제2 실시예에 따른 잉곳 제조 장치(20)의 온도차 보상부(214a)는 가이드부(221)의 상면에 대해 경사지는 경사면을 포함할 수 있다 상기 온도차 보상부(214a)는 원뿔 형상을 가질 수 있다. 4 and 5, the temperature difference compensator 214a of the ingot manufacturing apparatus 20 according to the second exemplary embodiment may include an inclined surface that is inclined with respect to the upper surface of the guide part 221. 214a may have a conical shape.

이하, 도 6 및 도 7을 참조하여, 제3 실시예에 따른 잉곳 제조 장치에 대해 설명한다.Hereinafter, an ingot manufacturing apparatus according to a third embodiment will be described with reference to FIGS. 6 and 7.

도 6은 제3 실시예에 따른 잉곳 제조 장치의 단면도이다. 도 7은 제3 실시예에 따른 상부 덮개의 분해 사시도이다.6 is a cross-sectional view of the ingot production device according to the third embodiment. 7 is an exploded perspective view of the top cover according to the third embodiment.

도 6 및 도 7을 참조하면, 제3 실시예에 따른 잉곳 제조 장치(30)는 온도차 보상부(214b)를 포함한다.6 and 7, the ingot manufacturing apparatus 30 according to the third embodiment includes a temperature difference compensative part 214b.

상기 온도차 보상부(214b)는 제1 온도차 보상부(215b), 제2 온도차 보상부(216b) 및 제3 온도차 보상부(217b)를 포함할 수 있다.The temperature difference compensator 214b may include a first temperature difference compensator 215b, a second temperature difference compensator 216b, and a third temperature difference compensator 217b.

상기 제1 온도차 보상부(215b)는 가이드부의 상면에 배치된다.The first temperature difference compensative part 215b is disposed on an upper surface of the guide part.

상기 제2 온도차 보상부(216b)는 상기 제1 온도차 보상부(215b)의 상면에 배치되고 상기 제1 온도차 보상부(215b)와 단차를 가진다. The second temperature difference compensator 216b is disposed on an upper surface of the first temperature difference compensator 215b and has a step with the first temperature difference compensator 215b.

상기 제3 온도차 보상부(217b)는 상기 제2 온도차 보상부(216b)의 상면에 배치되고 상기 제2 온도차 보상부(216b)와 단차를 가진다.The third temperature difference compensator 217b is disposed on an upper surface of the second temperature difference compensator 216b and has a step with the second temperature difference compensator 216b.

상기 온도차 보상부(214b)는 계단 형상을 가질 수 있다. The temperature difference compensative part 214b may have a step shape.

상술한 실시예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. The features, structures, effects and the like described in the foregoing embodiments are included in at least one embodiment of the present invention and are not necessarily limited to one embodiment. In addition, the features, structures, effects, and the like illustrated in the embodiments may be combined or modified with respect to other embodiments by those skilled in the art to which the embodiments belong. Therefore, it should be understood that the present invention is not limited to these combinations and modifications.

또한, 이상에서 실시예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
In addition, the above description has been made with reference to the embodiments, which are merely examples and are not intended to limit the invention. It will be appreciated that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments may be modified and implemented. It is to be understood that the present invention may be embodied in many other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof.

Claims (17)

원료를 수용하는 도가니; 및
상기 원료 상에 배치되는 상부 덮개를 포함하고,
상기 상부 덮개는
종자정을 고정하는 종자정 고정 유닛; 및
상기 종자정 고정 유닛을 가이드 하는 가이드부를 포함하는 잉곳 제조 장치.A crucible for accommodating raw materials; And
A top cover disposed on the raw material,
The top cover is
A seed crystal fixing unit for fixing a seed crystal; And
Ingot manufacturing apparatus comprising a guide for guiding the seed crystal fixing unit. 제1항에 있어서,
상기 가이드부는 상기 종자정 고정 유닛을 상하로 이동시키는 잉곳 제조 장치.The method of claim 1,
The guide portion ingot production device for moving the seed crystal fixing unit up and down. 제2항에 있어서,
상기 가이드부는 상기 종자정 고정 유닛과 나사 결합되는 잉곳 제조 장치.The method of claim 2,
The guide unit is ingot manufacturing apparatus screwed with the seed crystal fixing unit. 제1항에 있어서,
상기 종자정 고정 유닛은
상기 종자정을 고정하는 종자정 고정부; 및
상기 종자정 고정부 상에 배치되는 온도차 보상부를 포함하는 잉곳 제조 장치.The method of claim 1,
The seed crystal fixing unit
A seed crystal fixing part for fixing the seed crystal; And
Ingot manufacturing apparatus comprising a temperature difference compensation unit disposed on the seed crystal fixing unit. 제4항에 있어서,
상기 온도차 보상부는 상기 가이드부의 상면에 대해서 돌출된 형상인 잉곳 제조 장치.5. The method of claim 4,
The temperature difference compensator is ingot manufacturing apparatus having a shape protruding with respect to the upper surface of the guide portion. 제5항에 있어서,
상기 온도차 보상부는 상기 가이드부의 상면에 대해 경사지는 경사면을 포함하는 잉곳 제조 장치.The method of claim 5,
The temperature difference compensator comprises an inclined surface inclined with respect to the upper surface of the guide portion. 제6항에 있어서,
상기 온도차 보상부는 아치 형상인 잉곳 제조 장치.The method according to claim 6,
The temperature difference compensative part is an arc-shaped ingot manufacturing apparatus. 제6항에 있어서,
상기 온도차 보상부는 원뿔 형상인 잉곳 제조 장치.The method according to claim 6,
The temperature difference compensator has a conical shape ingot manufacturing apparatus. 제5항에 있어서,
상기 온도차 보상부는
상기 가이드부의 상면에 배치되는 제1 온도차 보상부;
상기 제1 온도차 보상부의 상면에 배치되고 상기 제1 온도차 보상부와 단차를 가지는 제2 온도차 보상부; 및
상기 제2 온도차 보상부의 상면에 배치되고 상기 제2 온도차 보상부와 단차를 가지는 제3 온도차 보상부를 포함하는 잉곳 제조 장치.The method of claim 5,
The temperature difference compensator
A first temperature difference compensator disposed on an upper surface of the guide part;
A second temperature difference compensator disposed on an upper surface of the first temperature difference compensator and having a step with the first temperature difference compensator; And
And a third temperature difference compensator disposed on an upper surface of the second temperature difference compensator and having a step with the second temperature difference compensator. 제9항에 있어서,
상기 온도차 보상부는 계단 형상인 잉곳 제조 장치.10. The method of claim 9,
The temperature difference compensator has a stepped ingot manufacturing apparatus. 제4항에 있어서,
상기 온도차 보상부는 종자정의 중심에 대응하는 중앙부; 및
상기 중앙부의 외곽에 배치되는 외곽부를 포함하고
상기 중앙부의 두께가 상기 외곽부의 두께보다 더 두꺼운 잉곳 제조 장치.5. The method of claim 4,
The temperature difference compensative part may include a central part corresponding to the center of the seed crystal; And
An outer portion disposed at an outer portion of the central portion;
The ingot manufacturing apparatus of which the thickness of the said central part is thicker than the thickness of the said outer part. 제4항에 있어서,
상기 상부 덮개는 상기 종자정 고정 유닛을 회전시키는 구동부를 더 포함하는 잉곳 제조 장치.5. The method of claim 4,
The top cover further comprises a drive unit for rotating the seed crystal fixing unit. 제12항에 있어서,
상기 구동부는 상기 온도차 보상부의 상면을 노출시키는 중공을 포함하는 잉곳 제조 장치.The method of claim 12,
The driving unit comprises a hollow for exposing the top surface of the temperature difference compensation unit. 제13항에 있어서,
상기 온도차 보상부의 상면으로부터 출사되는 광으로부터 온도를 측정하는 온도 측정부를 포함하는 잉곳 제조 장치.The method of claim 13,
Ingot manufacturing apparatus comprising a temperature measuring unit for measuring the temperature from the light emitted from the upper surface of the temperature difference compensation unit. 제14항에 있어서,
상기 온도 측정부는 상기 중공을 통해 온도를 측정하는 잉곳 제조 장치.15. The method of claim 14,
The temperature measuring unit ingot manufacturing apparatus for measuring the temperature through the hollow. 제13항에 있어서,
상기 구동부는 원통형상인 잉곳 제조 장치.The method of claim 13,
Ingot manufacturing apparatus of the drive portion is cylindrical. 제1항에 있어서,
상기 도가니와 상기 상부 덮개는 동일한 물질을 포함하는 잉곳 제조 장치.
The method of claim 1,
Wherein the crucible and the top cover comprise the same material.
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