KR20130020488A - Apparatus for fabricating ingot - Google Patents

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KR20130020488A
KR20130020488A KR1020110083146A KR20110083146A KR20130020488A KR 20130020488 A KR20130020488 A KR 20130020488A KR 1020110083146 A KR1020110083146 A KR 1020110083146A KR 20110083146 A KR20110083146 A KR 20110083146A KR 20130020488 A KR20130020488 A KR 20130020488A
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손창현
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

PURPOSE: An apparatus for manufacturing an ingot is provided to improve the yield and growth speed of a single crystal by increasing a temperature gradient on the upper side and the lower side of a crucible. CONSTITUTION: An apparatus for manufacturing an ingot includes a crucible(100), a seed holder(170), and a top cover(300). The crucible receives raw materials. The seed holder fixes a seed arranged on the raw materials. The top cover is located on the holder and includes an open area to expose a part of the upper side of the holder.

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 있다.An embodiment can grow high quality single crystals.

실시예에 따른 잉곳 제조 장치는, 원료를 수용하는 도가니; 상기 원료 상에 배치되는 종자정을 고정하는 홀더; 및 상기 홀더 상에 위치하는 상부 덮개를 포함하고, 상기 상부 덮개는 상기 홀더 상면의 일부를 노출하는 오픈 영역을 포함한다.Ingot manufacturing apparatus according to the embodiment, the crucible for receiving the raw material; A holder for fixing seed crystals disposed on the raw material; And an upper cover positioned on the holder, wherein the upper cover includes an open area that exposes a portion of the upper surface of the holder.

실시예에 따른 잉곳 제조 장치는, 상부 덮개를 포함하고, 상기 상부 덮개는 종자정 홀더의 일부를 노출하는 오픈 영역을 포함한다. 상기 오픈 영역을 통해 상기 종자정 홀더의 온도를 직접적으로 감소시킬 수 있다. 또한, 상기 오픈 영역을 통해 상기 종자정 홀더에 고정되는 종자정의 온도를 직접적으로 감소시킬 수 있다. 따라서, 상기 도가니 하부 및 도가니 상부의 온도구배를 더욱 크게 할 수 있다. 이를 통해, 상기 원료가 승화하는 구동력(driving force)을 더욱 커지고, 상기 원료의 승화량이 증가할 수 있다. 즉, 단결정의 성장 속도 및 단결정의 수율을 향상시킬 수 있다.Ingot manufacturing apparatus according to an embodiment includes a top cover, the top cover includes an open area for exposing a portion of the seed crystal holder. The temperature of the seed crystal holder can be directly reduced through the open area. In addition, it is possible to directly reduce the temperature of the seed crystal fixed to the seed crystal holder through the open area. Therefore, the temperature gradient of the crucible lower part and the crucible upper part can be further increased. Through this, a driving force for the sublimation of the raw material is further increased, and the sublimation amount of the raw material can be increased. That is, the growth rate of single crystals and the yield of single crystals can be improved.

다른 실시예에 따른 잉곳 제조 장치는, 상기 오픈 영역에 단열재가 더 위치할 수 있다. 이를 통해, 상기 종자정 홀더의 국부적인 영역의 온도를 보정할 수 있다. 특히, 상기 종자정의 중심 부분과 상기 종자정의 가장자리 부분의 온도차를 감소시킬 수 있다. 즉, 상기 종자정의 수평 온도구배를 최소화할 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. Ingot manufacturing apparatus according to another embodiment, the heat insulating material may be further located in the open area. Through this, the temperature of the local region of the seed crystal holder can be corrected. In particular, it is possible to reduce the temperature difference between the central portion of the seed crystal and the edge portion of the seed crystal. That is, the horizontal temperature gradient of the seed crystal can be minimized. 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.

이어서, 상기 단열재가 상기 종자정 홀더와 직접 접촉함으로써, 상기 단열재의 구조 및 크기 변경을 통한 효과를 극대화할 수 있다. 따라서, 상기 종자정 홀더에 고정되는 상기 종자정의 수평 온도구배를 최소화할 수 있다. Subsequently, the insulation is in direct contact with the seed crystal holder, it is possible to maximize the effect by changing the structure and size of the insulation. Therefore, the horizontal temperature gradient of the seed crystal fixed to the seed crystal holder can be minimized.

상기 단열재는 상기 상부 덮개와 접촉될 수 있다. 이를 통해 상기 단열재의 단열 효과를 높일 수 있다. 즉, 상기 단열재가 상기 상부 덮개와 접촉함으로써, 상기 도가니 상부의 온도를 낮출 수 있다. 이를 통해, 상기 도가니 상부 및 하부의 온도구배를 더 크게 할 수 있고, 원료의 승화량을 더욱 크게 할 수 있다. 따라서, 단결정의 성장 속도 및 단결정의 수율을 향상시킬 수 있다.The insulation may be in contact with the top cover. Through this, it is possible to increase the thermal insulation effect of the insulation. That is, by the heat insulating material in contact with the upper cover, it is possible to lower the temperature of the upper portion of the crucible. Through this, the temperature gradient of the top and bottom of the crucible can be made larger, and the sublimation amount of the raw material can be made larger. Therefore, the growth rate of single crystal and the yield of single crystal can be improved.

도 1은 제1 실시예에 따른 잉곳 제조 장치의 단면도이다.
도 2는 제1 실시예에 따른 잉곳 제조 장치에 포함되는 상부 덮개 및 홀더의 분해 사시도이다.
도 3은 제2 실시예에 따른 잉곳 제조 장치의 단면도이다.
도 4는 제2 실시예에 따른 잉곳 제조 장치에 포함되는 상부 덮개 및 홀더의 분해 사시도이다.
도 5는 제3 실시예에 따른 잉곳 제조 장치의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of the ingot production device according to the first embodiment.
2 is an exploded perspective view of the top cover and the holder included in the apparatus for producing ingots according to the first embodiment.
3 is a cross-sectional view of the ingot production device according to the second embodiment.
4 is an exploded perspective view of the top cover and the holder included in the apparatus for producing ingots according to the second embodiment.
5 is a cross-sectional view of the ingot production device 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 및 도 2를 참조하여, 제1 실시예에 따른 잉곳 제조 장치를 상세하게 설명한다. 도 1은 제1 실시예에 따른 잉곳 제조 장치의 단면도이다. 도 2는 제1 실시예에 따른 잉곳 제조 장치에 포함되는 상부 덮개 및 홀더의 분해 사시도이다.With reference to FIG. 1 and FIG. 2, the ingot manufacturing apparatus which concerns on a 1st Example is demonstrated in detail. 1 is a cross-sectional view of the ingot production device according to the first embodiment. 2 is an exploded perspective view of the top cover and the holder included in the apparatus for producing ingots according to the first embodiment.

도 1 및 도 2를 참조하면, 제1 실시예에 따른 잉곳 제조 장치(10)는, 도가니(100), 상부 덮개(300), 종자정 홀더(170), 단열재(200), 석영관(400) 및 발열 유도부(500)를 포함한다. 1 and 2, the ingot manufacturing apparatus 10 according to the first embodiment includes a crucible 100, an upper cover 300, a seed crystal holder 170, a heat insulating material 200, and a quartz tube 400. And a heat generating induction part 500.

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 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 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 단결정이 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, it is preferable to use a material chemically inert to silicon and hydrogen at the temperature at which the silicon carbide single crystal is grown as the material to be applied on the graphite material. 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(300)는 상기 원료(130) 상에 배치된다. 즉, 상기 도가니(100)의 상부에 상부 덮개(300)가 위치할 수 있다. 상기 상부 덮개(300)는 상기 도가니(100)에서 반응이 일어날 수 있도록 밀폐시킬 수 있다. The upper cover 300 is disposed on the raw material 130. That is, the upper cover 300 may be located on the top of the crucible 100. The upper cover 300 may be sealed to allow a reaction to occur in the crucible 100.

상기 상부 덮개(300)는 상기 도가니(100)와 동일한 물질을 포함할 수 있다. 이는 상기 상부 덮개(300)도 상기 도가니(100)와 마찬가지로 열을 보존하는 보온역할을 할 수 있기 때문이다.The upper cover 300 may include the same material as the crucible 100. This is because the upper cover 300 may also act as a thermal insulation to preserve heat, similar to the crucible 100.

상기 상부 덮개(300)의 하단부에 종자정 홀더(170)가 위치한다. 상기 상부 덮개(300)는 상기 종자정 홀더(170)를 노출할 수 있다. 구체적으로, 상기 상부 덮개(300)는 상기 종자정 홀더(170)의 상면(170a)의 일부를 노출하는 오픈 영역(OA)을 포함할 수 있다. The seed crystal holder 170 is positioned at the lower end of the upper cover 300. The upper cover 300 may expose the seed crystal holder 170. Specifically, the upper cover 300 may include an open area OA exposing a portion of the upper surface 170a of the seed crystal holder 170.

상기 종자정 홀더(170)는 중심부(CA) 및 상기 중심부(CA)를 둘러싸는 외곽부(EA)를 포함하고, 상기 오픈 영역(OA)이 상기 중심부(CA)와 대응될 수 있다. 또한, 상기 오픈 영역(OA)은 종자정(160)의 위치와 대응될 수도 있다.The seed crystal holder 170 may include a central portion CA and an outer portion EA surrounding the central portion CA, and the open area OA may correspond to the central portion CA. In addition, the open area OA may correspond to the position of the seed crystal 160.

상기 상부 덮개(300)는 내경 및 외경을 갖는 링 형상일 수 있다. 그러나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 종자정 홀더(170)의 상면(170a)을 노출할 수 있는 다양한 형상을 가질 수 있다.The upper cover 300 may have a ring shape having an inner diameter and an outer diameter. However, the embodiment is not limited thereto, and may have various shapes that may expose the top surface 170a of the seed crystal holder 170.

상기 상부 덮개(300)가 상기 링 형상일 때, 상기 오픈 영역(OA)의 직경은 상기 도가니(100) 직경의 30 % 이하일 수 있다. 상기 오픈 영역(OA)의 직경이 상기 도가니(100) 직경의 30 % 를 초과하는 경우, 상기 원료(130)와 상기 종자정(160) 사이의 온도구배가 감소할 수 있다. 구체적으로, 상기 오픈 영역(OA)의 직경이 상기 도가니(100) 직경의 30 % 를 초과하는 경우, 상기 상부 덮개(300)가 차지하는 면적이 줄어들고, 이로 인해 온도 보상이 일어나지 않아 상기 원료(130)와 상기 종자정(160) 사이의 온도구배가 감소할 수 있다.When the upper cover 300 has the ring shape, the diameter of the open area OA may be 30% or less of the diameter of the crucible 100. When the diameter of the open area OA exceeds 30% of the diameter of the crucible 100, a temperature gradient between the raw material 130 and the seed crystal 160 may be reduced. Specifically, when the diameter of the open area OA exceeds 30% of the diameter of the crucible 100, the area occupied by the upper cover 300 is reduced, and thus, temperature compensation does not occur so that the raw material 130 And a temperature gradient between the seed crystal 160 may be reduced.

그러나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 상부 덮개(300)의 구조 및 단열재(200)의 구조에 따라 상기 오픈 영역(OA)의 크기는 달라질 수 있다. However, the embodiment is not limited thereto, and the size of the open area OA may vary according to the structure of the upper cover 300 and the structure of the heat insulating material 200.

상기 오픈 영역(OA)을 통해 상기 종자정 홀더(170)의 온도를 직접적으로 감소시킬 수 있다. 또한, 상기 오픈 영역(OA)을 통해 상기 종자정 홀더(170)에 고정되는 상기 종자정(160)의 온도를 직접적으로 감소시킬 수 있다. The temperature of the seed crystal holder 170 may be directly reduced through the open area OA. In addition, the temperature of the seed crystal 160 fixed to the seed crystal holder 170 may be directly reduced through the open area OA.

즉, 상기 오픈 영역(OA)을 통해, 단결정 성장을 위한 가스, 일례로, 비반응성 가스인 아르곤(Ar) 가스 및 도핑을 위한 질소(N2) 가스 등과 상기 종자정 홀더(170)가 직접적으로 접촉할 수 있다. 즉, 상기 종자정 홀더(170)의 상면(170a)에 상기 가스가 흐르게 됨으로써, 종자정 홀더(170) 및 종자정(160)의 온도를 감소시킬 수 있다. 따라서, 상기 도가니(100) 하부 및 도가니(100) 상부의 온도구배를 더욱 크게 할 수 있다. 이를 통해, 상기 원료(130)가 승화하는 구동력(driving force)이 더욱 커지고, 상기 원료(130)의 승화량이 증가할 수 있다. 즉, 단결정의 성장 속도 및 단결정의 수율을 향상시킬 수 있다.That is, the seed crystal holder 170 directly contacts the gas for single crystal growth, for example, an argon (Ar) gas, a nitrogen (N2) gas for doping, and the like, through the open region OA. can do. That is, the gas flows through the upper surface 170a of the seed crystal holder 170, thereby reducing the temperature of the seed crystal holder 170 and the seed crystal 160. Therefore, the temperature gradient of the lower part of the crucible 100 and the upper part of the crucible 100 can be further increased. Through this, a driving force for the sublimation of the raw material 130 is further increased, and the sublimation amount of the raw material 130 may increase. That is, the growth rate of single crystals and the yield of single crystals can be improved.

한편, 상기 상부 덮개(300) 상에 단열재(220)가 더 위치할 수 있다. 상기 단열재(220)는 상기 도가니(100) 길이 방향으로 연장되는 연장부(220a) 및 상기 연장부(220a)와 교차하는 방향으로 형성되는 교차부(220b)를 포함할 수 있다. 상기 연장부(220a) 및 상기 교차부(220b)가 다양한 형상을 가질 수 있다. On the other hand, the heat insulating material 220 may be further located on the upper cover 300. The heat insulating material 220 may include an extension part 220a extending in the crucible 100 length direction and an intersection part 220b formed in a direction crossing the extension part 220a. The extension part 220a and the intersection part 220b may have various shapes.

상기 상부 덮개(300) 상에 상기 단열재(220)가 위치함으로써, 도가니(100) 상부의 온도 보정이 가능하다. 즉, 상기 도가니(100) 상부의 온도를 더 감소시켜, 상기 도가니(100) 내부의 수직 방향으로 형성되는 온도구배를 조절할 수 있다. 또한, 상기 상부 덮개(300) 하부에 위치하는 상기 종자정 홀더(170)의 수평 방향으로 형성되는 온도구배를 최소화할 수 있다. By the heat insulating material 220 is positioned on the upper cover 300, it is possible to correct the temperature of the top of the crucible 100. That is, by further reducing the temperature of the upper portion of the crucible 100, it is possible to adjust the temperature gradient formed in the vertical direction inside the crucible 100. In addition, the temperature gradient formed in the horizontal direction of the seed crystal holder 170 positioned below the upper cover 300 can be minimized.

이는 상기 단열재(220)의 구조 및 형상의 변경을 통해 최적의 온도구배를 구현할 수 있다.This can realize the optimum temperature gradient by changing the structure and shape of the heat insulator 220.

상기 종자정 홀더(170)는 종자정(160)을 고정시킬 수 있다. 상기 종자정 홀더(170)는 고밀도의 흑연을 포함할 수 있다. The seed crystal holder 170 may fix the seed crystal 160. The seed crystal holder 170 may include high density graphite.

상기 종자정 홀더(170)의 상기 외곽부(EA)는 상기 상부 덮개(300)에 고정될 수 있다. The outer portion EA of the seed crystal holder 170 may be fixed to the upper cover 300.

상기 종자정(160)은 상기 종자정 홀더(170)에 부착된다. 상기 종자정(160)이 상기 종자정 홀더(170)에 부착됨으로써, 성장된 단결정이 상기 상부 덮개(300)에까지 성장되는 것을 방지할 수 있다. 그러나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 종자정(160)은 상기 상부 덮개(300)에 직접 부착될 수 있다.The seed crystal 160 is attached to the seed crystal holder 170. The seed crystal 160 may be attached to the seed crystal holder 170, thereby preventing the grown single crystal from growing up to the upper cover 300. However, the embodiment is not limited thereto, and the seed crystal 160 may be directly attached to the upper cover 300.

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.Subsequently, the heat insulator 200 surrounds the crucible 100. The insulation 200 maintains the temperature of the crucible 100 at a crystal growth temperature. Since the heat insulating material 200 has a very high crystal growth temperature of silicon carbide, graphite felt may be used. Specifically, the heat insulator 200 may be a graphite felt made of a cylindrical shape of a predetermined thickness by compressing the graphite fiber. In addition, the heat insulating material 200 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 단결정의 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.

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 원료(130)를 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 130 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 중심보다 낮은 위치에 형성된다. 따라서, 상기 도가니(100)의 상부 및 하부에 서로 다른 가열온도 영역을 갖는 온도구배가 형성된다. 즉, 발열 유도부(500)의 중심인 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 중심에서 외곽 방향을 따라 온도가 높게 형성된다. 이러한 온도구배로 인하여 탄화규소 원료(130)의 승화가 일어나고, 승화된 탄화규소 가스가 상대적으로 온도가 낮은 종자정(160)의 표면으로 이동한다. 이로 인해, 상기 탄화규소 가스가 재결정되어 단결정으로 성장된다.The central region to be inductively heated in the heat generating induction part 500 is formed at a position lower than the center 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 part 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, the temperature is formed high in the outer direction at the inner center of the crucible 100. Due to this temperature gradient, the silicon carbide raw material 130 is sublimed, and the sublimed silicon carbide gas moves to the surface of the seed crystal 160 having a relatively low temperature. As a result, the silicon carbide gas is recrystallized to grow into a single crystal.

이하, 도 3 및 도 4를 참조하여, 제2 실시예에 따른 잉곳 제조 장치를 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. 3 and 4. Detailed descriptions of parts identical or similar to those of the first embodiment will be omitted for clarity and simplicity.

도 3은 제2 실시예에 따른 잉곳 제조 장치의 단면도이다. 도 4는 제2 실시예에 따른 잉곳 제조 장치에 포함되는 상부 덮개 및 홀더의 분해 사시도이다.3 is a cross-sectional view of the ingot production device according to the second embodiment. 4 is an exploded perspective view of the top cover and the holder included in the apparatus for producing ingots according to the second embodiment.

제2 실시예에 따른 잉곳 제조 장치(20)는 상부 덮개(310)를 포함한다. 상기 제2 실시예에 따른 잉곳 제조 장치(20)에 포함되는 상기 상부 덮개(310)는 제1 실시예에 따른 잉곳 제조 장치(10)에 포함되는 상부 덮개(도 1의 참조부호 300) 및 종자정 홀더(도 1의 참조부호 170)가 일체로 형성된 구조이다. 이를 통해, 다양한 구조를 구현할 수 있다. The ingot manufacturing apparatus 20 according to the second embodiment includes a top cover 310. The upper cover 310 included in the ingot manufacturing apparatus 20 according to the second embodiment includes an upper cover (reference numeral 300 of FIG. 1) and seeds included in the ingot manufacturing apparatus 10 according to the first embodiment. The positive holder (reference numeral 170 of FIG. 1) is formed integrally. Through this, various structures can be implemented.

이하, 도 5를 참조하여, 제3 실시예에 따른 잉곳 제조 장치를 상세하게 설명한다. 도 5는 제3 실시예에 따른 잉곳 제조 장치의 단면도이다.Hereinafter, an ingot manufacturing apparatus according to a third embodiment will be described in detail with reference to FIG. 5. 5 is a cross-sectional view of the ingot production device according to the third embodiment.

도 5를 참조하면, 제3 실시예에 따른 잉곳 제조 장치(30)는 단열재(210)를 더 포함할 수 있다. 상기 단열재(210)가 적어도 하나 이상 구비될 수 있다. 도 5에 도시한 바와 같이 상기 단열재(210)가 두 개로 구비될 수 있다. Referring to FIG. 5, the ingot manufacturing apparatus 30 according to the third embodiment may further include a heat insulator 210. At least one heat insulating material 210 may be provided. As shown in FIG. 5, two heat insulating materials 210 may be provided.

상기 단열재(210)는 상기 오픈 영역(OA)에 위치할 수 있다. 이로써, 상기 단열재(210)는 상기 오픈 영역(OA)의 하부에 위치하는 종자정 홀더(170)와 직접 접촉할 수 있다. The heat insulating material 210 may be located in the open area OA. As a result, the heat insulating material 210 may directly contact the seed crystal holder 170 positioned below the open area OA.

이를 통해, 상기 종자정 홀더(170)의 국부적인 영역의 온도를 보정할 수 있다. 특히, 상기 종자정(160)의 중심 부분과 상기 종자정(160)의 가장자리 부분의 온도차를 감소시킬 수 있다. 즉, 상기 종자정(160)의 수평 온도구배를 최소화할 수 있다. 즉, 상기 종자정(160)의 온도를 균일하게 유지할 수 있다. 따라서, 종자정(160)의 가장자리 부분의 결함을 최소화할 수 있다. 또한, 상기 종자정(160)의 중심 부분과 상기 종자정(160)의 가장자리 부분의 온도차에 의해 상기 종자정(160)으로부터 성장한 단결정의 중심 부분이 볼록한 형상을 가지는 것을 방지할 수 있다. 이로써, 상기 단결정을 더 효율적으로 이용할 수 있다. Through this, the temperature of the local region of the seed crystal holder 170 may be corrected. In particular, it is possible to reduce the temperature difference between the central portion of the seed crystal 160 and the edge portion of the seed crystal 160. That is, the horizontal temperature gradient of the seed crystal 160 may be minimized. That is, the temperature of the seed crystal 160 can be maintained uniformly. Thus, defects in the edge portion of the seed crystal 160 can be minimized. In addition, it is possible to prevent the central portion of the single crystal grown from the seed crystal 160 having a convex shape due to the temperature difference between the center portion of the seed crystal 160 and the edge portion of the seed crystal 160. Thereby, the said single crystal can be utilized more efficiently.

이어서, 상기 단열재(210)가 상기 종자정 홀더(170)와 직접 접촉함으로써, 상기 단열재(210)의 구조 및 크기 변경을 통한 효과를 극대화할 수 있다. 따라서, 상기 종자정 홀더(170)에 고정되는 상기 종자정(160)의 수평 온도구배를 최소화할 수 있다. Subsequently, the heat insulating material 210 may be in direct contact with the seed crystal holder 170, thereby maximizing the effect by changing the structure and size of the heat insulating material 210. Accordingly, the horizontal temperature gradient of the seed crystal 160 fixed to the seed crystal holder 170 may be minimized.

상기 단열재(210)는 상기 상부 덮개(300)와 접촉될 수 있다. 이를 통해 상기 단열재(210)의 단열 효과를 높일 수 있다. 즉, 상기 상부 덮개(300)는 상기 도가니(100)와 동일한 물질을 포함할 수 있고, 상기 발열 유도부(500)에 의해 스스로 발열될 수 있다. 따라서, 상기 도가니(100) 상부의 온도가 높아질 수 있는데, 상기 단열재(210)가 상기 상부 덮개(300)와 접촉함으로써, 상기 도가니(100) 상부의 온도를 낮출 수 있다. 이를 통해, 상기 도가니(100) 상부 및 하부의 온도구배를 더 크게 할 수 있고, 원료(130)의 승화량을 더욱 크게 할 수 있다. 따라서, 단결정의 성장 속도 및 단결정의 수율을 향상시킬 수 있다. The heat insulating material 210 may be in contact with the upper cover 300. Through this, the heat insulating effect of the heat insulating material 210 can be enhanced. That is, the upper cover 300 may include the same material as the crucible 100 and may generate heat by the heating induction part 500 by itself. Therefore, the temperature of the upper portion of the crucible 100 may be increased, and the insulating material 210 may contact the upper cover 300, thereby lowering the temperature of the upper portion of the crucible 100. Through this, the temperature gradient of the top and bottom of the crucible 100 can be made larger, and the sublimation amount of the raw material 130 can be made larger. Therefore, the growth rate of single crystal and the yield of single crystal can be improved.

상기 단열재(210)의 두께(T)는 10 mm 이상일 수 있다. 이를 통해, 상기 단열재(210)의 단열 효과를 극대화할 수 있다. 상기 단열재(210)의 크기는 상기 오픈 영역(OA)의 면적에 따라 다양하게 구비될 수 있다. 또한, 상기 단열재(210)의 모양도 다양하게 구비될 수 있다. The thickness T of the heat insulating material 210 may be 10 mm or more. Through this, it is possible to maximize the heat insulating effect of the heat insulating material (210). The size of the heat insulating material 210 may be provided in various ways depending on the area of the open area (OA). In addition, the shape of the heat insulating material 210 may be provided in various ways.

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. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limiting the scope of the present invention. It can be seen that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments may be modified. 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 (10)

원료를 수용하는 도가니;
상기 원료 상에 배치되는 종자정을 고정하는 홀더; 및
상기 홀더 상에 위치하는 상부 덮개를 포함하고,
상기 상부 덮개는 상기 홀더 상면의 일부를 노출하는 오픈 영역을 포함하는 잉곳 제조 장치.A crucible for accommodating raw materials;
A holder for fixing seed crystals disposed on the raw material; And
A top cover located on the holder,
The top cover is ingot manufacturing apparatus including an open area for exposing a portion of the upper surface of the holder. 제1항에 있어서,
상기 홀더는 중심부 및 상기 중심부를 둘러싸는 외곽부를 포함하고, 상기 오픈 영역이 상기 중심부와 대응되는 잉곳 제조 장치.The method of claim 1,
The holder includes a central portion and an outer portion surrounding the central portion, wherein the open area corresponds to the central portion. 제1항에 있어서,
상기 상부 덮개는 내경 및 외경을 갖는 링 형상인 잉곳 제조 장치.The method of claim 1,
The top cover is an ingot manufacturing apparatus having a ring shape having an inner diameter and an outer diameter. 제2항에 있어서,
상기 외곽부는 상기 상부 덮개에 고정되는 잉곳 제조 장치. The method of claim 2,
The outer portion is ingot manufacturing apparatus is fixed to the upper cover. 제1항에 있어서,
상기 오픈 영역의 직경은 상기 도가니 직경의 30% 이하인 잉곳 제조 장치.The method of claim 1,
Ingot manufacturing apparatus, the diameter of the open area is 30% or less of the crucible diameter. 제1항에 있어서,
상기 오픈 영역에 단열재가 적어도 하나 이상 위치하는 잉곳 제조 장치.The method of claim 1,
Ingot manufacturing apparatus in which at least one insulation is located in the open area. 제6항에 있어서,
상기 단열재의 두께는 10 mm 이상인 잉곳 제조 장치.The method according to claim 6,
Ingot manufacturing apparatus of the heat insulating material is 10 mm or more in thickness. 제6항에 있어서,
상기 단열재는 상기 상부 덮개와 접촉되는 잉곳 제조 장치.The method according to claim 6,
The insulator manufacturing apparatus is in contact with the upper cover. 제1항에 있어서,
상기 홀더 및 상기 상부 덮개가 일체로 형성되는 잉곳 제조 장치.The method of claim 1,
Ingot manufacturing apparatus in which the holder and the top cover are formed integrally. 제1항에 있어서,
상기 상부 덮개 상에 단열재가 적어도 하나 이상 위치하는 잉곳 제조 장치.The method of claim 1,
Ingot manufacturing apparatus in which at least one heat insulating material is located on the top cover.
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