KR20130006841A - 잉곳 제조 장치 - Google Patents

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Abstract

실시예에 따른 잉곳 제조 장치는, 원료를 장입하는 도가니; 상기 도가니의 상부에 위치하고, 종자정을 고정하는 홀더; 및 상기 도가니 내에 위치하는 필터부를 포함하고, 상기 필터부는 상기 원료의 표면으로부터 이격되어 위치한다.

Description

잉곳 제조 장치{APPARATUS FOR FABRICATING INGOT}
본 기재는 잉곳 제조 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 전기, 전자 산업분야 및 기계부품 분야에 있어서의 소재의 중요도는 매우 높아 실제 최종 부품의 특성 및 성능지수를 결정하는 중요한 요인이 되고 있다.
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.
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.
이러한 SiC 단결정 성장 시, SiC 단결정 성장을 위한 원료로부터 발생되는 탄소 불순물 및 오염 물질들이 단결정에 유입되어 단결정에 결함이 발생할 수 있다.
실시예는 고품질의 단결정을 성장시킬 수 있다.
실시예에 따른 잉곳 제조 장치는, 원료를 장입하는 도가니; 상기 도가니의 상부에 위치하고, 종자정을 고정하는 홀더; 및 상기 도가니 내에 위치하는 필터부를 포함하고, 상기 필터부는 상기 원료의 표면으로부터 이격되어 위치한다.
실시예에 따른 잉곳 제조 장치는, 필터부를 포함하고, 상기 필터부는 원료의 표면으로부터 이격되어 위치할 수 있다. 따라서, 상기 필터부 및 종자정 홀더 사이에 제1 가스룸이 위치하고, 상기 필터부 및 원료의 표면 사이에 제2 가스룸이 위치할 수 있다. 상기 제2 가스룸에서는 상기 원료의 표면에서 승화된 기체가 상기 필터부하단에 폭넓고 균질하게 응축되도록 유도할 수 있다. 상기 제1 가스룸에서는 상기 필터부를 통과한 기체가 상기 종자정으로 전면적으로 균일하게 이동할 수 있도록 할 수 있다. 따라서, 상기 종자정으로부터 균질하고 결함이 적은 단결정이 성장될 수 있다. 또한, 이로부터 성장하는 단결정이 중심 부분이 볼록한 형상을 가지는 것을 방지할 수 있다. 이로써, 상기 단결정을 더 효율적으로 이용할 수 있다. 즉, 상기 단결정으로부터 얻어지는 웨이퍼의 수율을 높일 수 있다.
상기 필터부는 탄소 불순물을 흡착하거나 불순물들을 가둘 수 있다. 즉, 상기 필터부에 포함된 기공은 미세한 불순물을 흡착할 수 있고, 입자가 큰 불순물들을 상기 기공과 기공사이에 걸리게 해 가둘 수 있다. 즉, 상기 원료로부터 생성된 탄소 불순물이 단결정 성장 과정에 참여하는 것을 방지할 수 있다. 상기 탄소 불순물이 상기 단결정으로 이동할 경우, 상기 단결정에 결함을 발생시킬 수 있는데, 상기 필터부를 통해 이를 방지할 수 있다.
다른 실시예에 따른 잉곳 제조 장치는 원료 상에 위치하는 보조 필터부를 더 포함한다. 상기 보조 필터부가 원료의 상부에 위치함으로써, 상기 원료의 표면을 평탄하게 유지할 수 있고, 상기 원료로 유입될 수 있는 이물질을 차단할 수 있다. 또한, 상기 보조 필터부는 성장 초기 원료의 승화속도를 제어함으로써, 고품질의 단결정 성장이 가능하다.
도 1은 제1 실시예에 따른 잉곳 제조 장치의 단면도이다.
도 2는 도 1의 A 부분을 확대하여 도시한 단면도이다.
도 3은 제2 실시예에 따른 잉곳 제조 장치의 단면도이다.
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.
도면에서 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들의 두께나 크기는 설명의 명확성 및 편의를 위하여 변형될 수 있으므로, 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1 및 도 2를 참조하여, 제1 실시예에 따른 잉곳 제조 장치를 상세하게 설명한다. 도 1은 제1 실시예에 따른 잉곳 제조 장치의 단면도이다. 도 2는 도 1의 A 부분을 확대하여 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 제1 실시예에 따른 잉곳 제조 장치(10)는, 도가니(100), 원료(130), 필터부(120), 상부 덮개(140), 종자정 홀더(160), 단열재(200), 석영관(400) 및 발열 유도부(500)를 포함한다.
상기 도가니(100)는 원료(130)를 수용할 수 있다.
상기 도가니(100)는 상기 원료(130)를 수용할 수 있도록 원통형의 형상을 가질 수 있다.
상기 도가니(100)는 탄화규소의 승화 온도 이상의 융점을 갖는 물질을 포함할 수 있다.
일례로, 상기 도가니(100)는 흑연으로 제작될 수 있다.
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.
상기 도가니(100) 내부에 걸림부(102)를 포함할 수 있다. 상기 걸림부(102)는 상기 도가니(100) 내부에서 돌출되어 위치할 수 있다. 상기 걸림부(102)에 상기 필터부(120)가 위치할 수 있다. 즉, 상기 필터부(120)는 상기 걸림부(102)에 걸쳐질 수 있다. 상기 걸림부(102)를 통해 상기 필터부(120)가 상기 원료(130)의 표면으로부터 일정한 거리를 가지도록 위치할 수 있다.
상기 원료(130)는 규소 및 탄소를 포함할 수 있다. 구체적으로는, 상기 원료(130)는 규소, 탄소, 산소 및 수소를 포함하는 화합물일 수 있다. 상기 원료(130)는 탄화규소 분말(SiC powder) 또는 폴리카보실란(polycarbosilane)일 수 있다.
이어서, 상기 도가니(100) 내부에 상기 필터부(120)가 위치할 수 있다. 상기 필터부(120)는 상기 원료(130)의 표면 및 상기 종자정 홀더(160) 사이에 위치할 수 있다. 자세하게, 상기 필터부(120)는 상기 원료(130)의 표면으로부터 이격되어 위치할 수 있다. 상기 필터부(120)가 상기 걸림부(102)에 걸쳐져서 위치하므로, 상기 원료(130)의 표면과 일정한 거리를 가질 수 있다.
따라서, 상기 필터부(120)를 기준으로 상기 필터부(120) 상부 및 상기 필터부(120) 하부에 빈 공간이 생길 수 있다. 상기 필터부(120) 및 상기 종자정 홀더(160) 사이에 제1 가스룸(151)이 위치하고, 상기 필터부(120) 및 상기 원료(130)의 표면 사이에 제2 가스룸(152)이 위치할 수 있다. 상기 제1 가스룸(151) 및 상기 제2 가스룸(152)에서 상기 원료(130)의 승화가 일어날 수 있다.
상기 제2 가스룸(152)에서는 상기 원료(130)의 표면에서 승화된 기체가 상기 필터부(120)하단에 폭넓고 균질하게 응축되도록 유도할 수 있다.
상기 제2 가스룸(152)의 높이는 상기 원료(130)의 장입 양과 관련될 수 있다. 즉, 상기 원료(130)의 장입 높이에 따라 상기 제2 가스룸(152)의 높이가 달라질 수 있다. 상기 원료(130)가 미분말일 경우, 상기 필터부(120)의 하부까지 상기 원료(130)가 장입되더라도, 단결정 성장 으로 인해 원료의 부피가 줄어들면서 상기 제2 가스룸(152)이 생성될 수 있다.
상기 제2 가스룸(152)의 높이는 승화가스의 확산과 관계가 있으므로 공정 조건에 맞게 조절할 수 있다. 이때, 상기 제2 가스룸(152)이 너무 낮은 경우, 공정 중 원료(130)의 표면과 상기 필터부(120)의 하부가 붙게 될 수 있다. 다만, 앞서 설명한 바와 같이 상기 원료(130)가 미분말일 경우에는 상기 원료(130)의 표면과 상기 필터부(120)가 붙지 않게 될 수 있다. 상기 제2 가스룸(152)이 너무 높은 경우, 상기 원료(130)의 장입량이 크게 줄 수 있고, 성장 거동 제어가 어려울 수 있다. 상기 제2 가스룸(152)의 높이는 도가니(100)의 크기, 구조 및 발열효과 등을 고려하여 정할 수 있다.
상기 제1 가스룸(151)에서는 상기 필터부(120)를 통과한 기체가 상기 종자정(170)으로 전면적으로 균일하게 이동할 수 있도록 할 수 있다. 따라서, 상기 종자정(170)으로부터 균질하고 결함이 적은 단결정이 성장될 수 있다. 또한, 이로부터 성장하는 단결정이 중심 부분이 볼록한 형상을 가지는 것을 방지할 수 있다. 이로써, 상기 단결정을 더 효율적으로 이용할 수 있다. 즉, 상기 단결정으로부터 얻어지는 웨이퍼의 수율을 높일 수 있다.
도 1 에서는 상기 필터부(120)를 사이에 두고 제1 가스룸(151) 및 제2 가스룸(152)이 형성되는 것으로 도시하였으나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 상기 필터부(120)가 다수개로 장입되어 다수개의 가스룸을 포함할 수 있다.
상기 필터부(120)는 다공질(porous)일 수 있다. 즉, 상기 필터부(120)는 다수의 기공(120a)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 필터부(120)는 섬유간 기공(inter-fiber pore)을 포함하고, 상기 기공의 크기는 0.1 um 내지 300 um까지 다양하게 형성될 수 있다. 또한, 상기 필터부(120)는 섬유 표면에 형성되는 기공(fiber surface pore)을 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 기공(120a)들은 매우 작은 크기의 탄소 불순물 및 오염물질들을 여과할 수 있다. 또한, 상기 필터부(120)는 SiC2, Si2C 및 Si를 투과하여 상기 종자정(170)으로 이동시킬 수 있다.
상기 필터부(120)는 상기 도가니(100)와의 간격이 최소화되도록 위치할 수 있고, 이로써, 상기 필터부(120)가 불순물 여과를 최대화할 수 있다.
상기 필터부(120)는 1 mm 내지 10 cm의 두께(T)를 가질 수 있다. 상기 필터부(120)의 두께(T)는 상기 도가니(100)의 크기, 규모 및 공정조건에 따라 선택될 수 있다. 상기 필터부(120)가 1 mm 미만의 두께(T)를 가질 경우, 상기 두께(T)가 너무 얇아 내구성이 크게 떨어지고 공정중 파손이 일어날 수 있다. 또한, 상기 탄소 불순물을 흡착하거나 가두는(trap) 역할을 하기 어려울 수 있다. 상기 필터부(120)가 10 cm 초과의 두께(T)를 가질 경우, 상기 두께(T)가 너무 두꺼워 탄소 불순물 이외의 물질이 투과되는 속도가 느려질 수 있다. 즉, 상기 단결정(190)을 성장하기 위한 탄화규소 가스가 투과되는 속도가 느려질 수 있다. 이로 인해, 단결정(190)의 성장 속도가 느려질 수 있다.
상기 필터부(120)는 섬유상일 수 있다.
상기 필터부(120)가 섬유상의 연속 구조체이므로, 섬유간의 네킹(necking, chemical bonding)이 이루어져 있다. 따라서, 상기 필터부(120)의 내구성을 향상시킬 수 있고, 단결정 성장 공정 중 상기 필터부(120)가 파손되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 필터부(120)의 조작이 용이하여 공정 효율을 향상시킬 수 있다. 그리고, 단결정 성장에 필요한 실리콘카바이드 가스를 종자정(170)에 균일하게 공급할 수 있고, 시간당 공급량을 증가시킬 수 있다. 이로써, 단결정(190) 성장률을 향상시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 필터부(120)는 섬유상의 멤브레인일 수 있다.
상기 필터부(120)는 섬유상이기 때문에, 멜트스피닝법, 멜트블론법 및 전기방사법 중 어느 하나의 방법으로 제조될 수 있다. 즉, 상기 필터부(120)는 섬유방사, 적재 및 적재된 섬유의 열처리를 통해 구현할 수 있다. 그러나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 섬유상의 필터부(120)는 다양한 방법에 의해 제조될 수 있다.
또한, 상기 필터부(120)는 특정 성분을 선택적으로 통과시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 필터부(120)는 탄소 불순물 및 오염물질들을 흡착하거나 분순물들을 가둘 수 있다. 즉, 상기 필터부(120)에 포함된 기공(120a)은 미세한 불순물을 흡착할 수 있고, 입자가 큰 불순물들을 상기 기공(120a)과 기공(120a)사이에 걸리게 해 가둘 수 있다. 따라서, 상기 원료(130)로부터 생성된 탄소 불순물이 상기 단결정(190) 성장 과정에 참여하는 것을 방지할 수 있다. 상기 탄소 불순물이 상기 단결정(190)으로 이동할 경우, 상기 단결정(190)에 결함을 발생시킬 수 있다.
상기 필터부(120)는 탄소계 멤브레인일 수 있다.
상기 탄소계 멤브레인은 흑연분말을 압축 성형 및 하소하여 제조될 수 있다. 상기 탄소계 멤브레인은 내구성, 투과성 및 불순물 여과특성이 우수하다. 따라서, 상기 필터부(120)로 상기 탄소계 멤브레인이 사용될 경우, 고품질의 단결정(190)이 제조될 수 있다.
그러나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니므로, 상기 필터부(120)는 내구성, 투과성 및 불순물 여과특성이 우수한 다양한 물질을 포함할 수 있다.
도면에 도시하지 않았으나, 상기 필터부(120)는 제1 층 및 상기 제1 층 상에 위치하는 제2 층을 포함할 수 있다. 즉, 상기 필터부(120)는 다수의 층으로 이루어질 수 있다.
상기 제1 층 및 상기 제2 층에 포함되는 기공들의 크기는 서로 다를 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 층에 포함되는 기공은 상기 제2 층에 포함되는 기공보다 크기가 더 클 수 있다.
상기 제1 층은 단결정 성장 초기에 원료(130)에 존재하는 크기가 큰 카본 입자 및 불순물들을 여과시킬 수 있다. 상기 제2 층은 상기 제1 층을 투과한 미세한 카본 불순물 및 다양한 오염 물질을 여과시킬 수 있다.
상기 필터부(120)가 두 개의 층으로 구성되어, 단결정에 투입되는 불순물 침입을 최소화할 수 있다. 또한, 최대한의 기체 투과율(gas permeability)을 확보할 수 있다.
이어서, 상기 도가니(100)의 상부에 상부 덮개(140)가 위치할 수 있다. 상기 상부 덮개(140)는 상기 도가니(100)를 밀폐시킬 수 있다. 상기 상부 덮개(140)는 흑연을 포함할 수 있다.
상기 상부 덮개(140)의 하단부에 종자정 홀더(160)가 위치한다. 상기 종자정 홀더(160)는 종자정(170)을 고정시킬 수 있다. 상기 종자정 홀더(160)는 고밀도의 흑연을 포함할 수 있다.
상기 종자정(170)은 상기 종자정 홀더(160)에 부착된다. 상기 종자정(170)이 상기 종자정 홀더(160)에 부착됨으로써, 성장된 단결정(190)이 상기 상부 덮개(140)에까지 성장되는 것을 방지할 수 있다. 그러나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 종자정(170)은 상기 상부 덮개(140)에 직접 부착될 수 있다.
이어서, 상기 단열재(200)는 상기 도가니(100)를 둘러싼다. 상기 단열재(200)는 상기 도가니(100)의 온도를 결정 성장 온도로 유지하도록 한다. 상기 단열재(200)는 탄화규소의 결정 성장 온도가 매우 높기 때문에, 흑연 펠트를 이용할 수 있다. 구체적으로, 상기 단열재(200)는 흑연 섬유를 압착시켜 일정 두께의 원통형으로 제작된 흑연 펠트를 사용할 수 있다. 또한, 상기 단열재(200)는 복수의 층으로 형성되어 상기 도가니(100)를 둘러쌀 수 있다.
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.
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.
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 원료(130)의 승화가 일어나고, 승화된 탄화규소 가스가 상대적으로 온도가 낮은 종자정(170)의 표면으로 이동한다. 이로 인해, 상기 탄화규소 가스가 재결정되어 단결정(190)으로 성장된다.
이하, 도 3 및 도 4를 참조하여, 제2 실시예에 따른 잉곳 제조 장치를 설명한다. 명확하고 간략한 설명을 위하여 제1 실시예와 동일 또는 유사한 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.
도 3은 제2 실시예에 따른 잉곳 제조 장치의 단면도이다.
제2 실시예에 따른 잉곳 제조 장치에서는 보조 필터부(122)를 더 포함한다. 상기 보조 필터부(122)는 상기 원료(130) 상에 위치할 수 있다. 상기 보조 필터부(122)를 통해 상기 원료(130)의 표면을 평탄하게 유지할 수 있고, 상기 원료(130)로 유입될 수 있는 이물질을 차단할 수 있다. 또한, 상기 보조 필터부(122)는 성장 초기 원료(130)의 승화속도를 제어함으로써, 고품질의 단결정 성장이 가능하다.
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.
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.

Claims (13)

  1. 원료를 장입하는 도가니;
    상기 도가니의 상부에 위치하고, 종자정을 고정하는 홀더; 및
    상기 도가니 내에 위치하는 필터부를 포함하고,
    상기 필터부는 상기 원료의 표면으로부터 이격되어 위치하는 잉곳 제조 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 필터부 및 상기 홀더 사이에 제1 가스룸이 위치하고, 상기 필터부 및 상기 원료의 표면 사이에 제2 가스룸이 위치하는 잉곳 제조 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 가스룸 및 상기 제2 가스룸에서 상기 원료의 승화가 일어나는 잉곳 제조 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 필터부는 상기 도가니의 내부 벽을 따라 형성되는 잉곳 제조 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 필터부는 다공질인 잉곳 제조 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 필터부는 1 mm 내지 10 cm의 두께를 가지는 잉곳 제조 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 필터부는 멤브레인을 포함하는 잉곳 제조 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 멤브레인은 탄소계 멤브레인인 잉곳 제조 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 필터부는 제1 층 및 상기 제1 층 상에 위치하는 제2 층을 포함하는 잉곳 제조 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 층 및 상기 제2 층에 포함되는 기공의 크기가 서로 다른 잉곳 제조 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 층에 포함되는 기공은 상기 제2 층에 포함되는 기공보다 크기가 더 큰 잉곳 제조 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 원료 표면 상에 보조 필터부가 더 위치하는 잉곳 제조 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 도가니 내부에 돌출되어 위치하는 걸림부를 포함하고,
    상기 걸림부에 상기 필터부가 위치하는 잉곳 제조 장치.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20240146501A (ko) * 2023-03-29 2024-10-08 에스케이 실트론 씨에스에스 엘엘씨 SiC 결정의 성장 장치 및 방법

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130107001A (ko) * 2012-03-21 2013-10-01 엘지이노텍 주식회사 증착 장치
CN105734671B (zh) * 2014-12-10 2018-11-30 北京天科合达半导体股份有限公司 一种高质量碳化硅晶体生长的方法
WO2017033053A1 (en) 2015-08-21 2017-03-02 Flisom Ag Homogeneous linear evaporation source
TWI624554B (zh) * 2015-08-21 2018-05-21 弗里松股份有限公司 蒸發源

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69841108D1 (de) * 1997-09-12 2009-10-08 Showa Denko Kk Verfahren zur herstellung von siliziumkarbideinkristallen
US6336971B1 (en) * 1997-09-12 2002-01-08 Showa Denko Kabushiki Kaisha Method and apparatus for producing silicon carbide single crystal
JP4089073B2 (ja) * 1999-03-23 2008-05-21 株式会社デンソー 炭化珪素単結晶の製造装置及び炭化珪素単結晶の製造方法
US6406539B1 (en) * 1999-04-28 2002-06-18 Showa Denko K.K, Process for producing silicon carbide single crystal and production apparatus therefor
US7601441B2 (en) 2002-06-24 2009-10-13 Cree, Inc. One hundred millimeter high purity semi-insulating single crystal silicon carbide wafer
US7323052B2 (en) * 2005-03-24 2008-01-29 Cree, Inc. Apparatus and method for the production of bulk silicon carbide single crystals
US7387680B2 (en) 2005-05-13 2008-06-17 Cree, Inc. Method and apparatus for the production of silicon carbide crystals
US8361227B2 (en) 2006-09-26 2013-01-29 Ii-Vi Incorporated Silicon carbide single crystals with low boron content

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20240146501A (ko) * 2023-03-29 2024-10-08 에스케이 실트론 씨에스에스 엘엘씨 SiC 결정의 성장 장치 및 방법

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