KR20130064649A - 잉곳 제조 장치 - Google Patents

잉곳 제조 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20130064649A
KR20130064649A KR1020110131364A KR20110131364A KR20130064649A KR 20130064649 A KR20130064649 A KR 20130064649A KR 1020110131364 A KR1020110131364 A KR 1020110131364A KR 20110131364 A KR20110131364 A KR 20110131364A KR 20130064649 A KR20130064649 A KR 20130064649A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
guide member
crucible
manufacturing apparatus
inner diameter
seed crystal
Prior art date
Application number
KR1020110131364A
Other languages
English (en)
Inventor
손창현
허선
Original Assignee
엘지이노텍 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지이노텍 주식회사 filed Critical 엘지이노텍 주식회사
Priority to KR1020110131364A priority Critical patent/KR20130064649A/ko
Publication of KR20130064649A publication Critical patent/KR20130064649A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B23/00—Single-crystal growth by condensing evaporated or sublimed materials
    • C30B23/002—Controlling or regulating
    • C30B23/005—Controlling or regulating flux or flow of depositing species or vapour
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B23/00—Single-crystal growth by condensing evaporated or sublimed materials
    • C30B23/02—Epitaxial-layer growth
    • C30B23/06—Heating of the deposition chamber, the substrate or the materials to be evaporated
    • C30B23/066—Heating of the material to be evaporated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/36—Carbides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B35/00—Apparatus not otherwise provided for, specially adapted for the growth, production or after-treatment of single crystals or of a homogeneous polycrystalline material with defined structure
    • C30B35/002—Crucibles or containers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02367—Substrates
    • H01L21/0237—Materials
    • H01L21/02373—Group 14 semiconducting materials
    • H01L21/02378—Silicon carbide

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

실시예에 따른 잉곳 제조 장치는, 원료를 수용하는 도가니; 상기 도가니 내에 위치하고, 승화된 가스를 가이드하는 가이드 부재를 포함하고, 상기 가이드 부재는 제1 가이드 부재; 상기 제1 가이드 부재의 하방에 위치하는 제2 가이드 부재; 및 상기 제2 가이드 부재의 하방에 위치하는 제3 가이드 부재를 포함한다.

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 도가니 내부에 탄화규소 가스가 종자정으로 집속되기 위해 가이드 부재가 위치하고, 상기 가이드 부재를 적용할 경우, 단결정의 급격한 직경 확장으로 인해 단결정의 가장자리에 응력이 집중될 수 있다. 이로 인해 단결정 내부에 결함을 야기시켜 단결정의 품질을 저하시킬 수 있다. 또한, 상기 가이드 부재의 경사면에서부터 다결정이 생성되어 단결정이 성장됨에 따라 다결정이 단결정 내부로 침입하게 되어 직경 확장에 어려움이 있다는 문제가 있다.
실시예는 고품질의 잉곳을 성장시킬 수 있다.
실시예에 따른 잉곳 제조 장치는, 원료를 수용하는 도가니; 상기 도가니 내에 위치하고, 승화된 가스를 가이드하는 가이드 부재를 포함하고, 상기 가이드 부재는 제1 가이드 부재; 상기 제1 가이드 부재의 하방에 위치하는 제2 가이드 부재; 및 상기 제2 가이드 부재의 하방에 위치하는 제3 가이드 부재를 포함한다.
실시예에 따른 잉곳 제조 장치는 가이드 부재를 포함하고, 상기 가이드 부재는 제1 가이드 부재, 제2 가이드 부재 및 제3 가이드 부재를 포함한다.
가장 상부에 위치하는 상기 제1 가이드 부재의 가장 작은 내경은 상기 종자정의 직경보다 작을 수 있다. 즉, 상기 제1 가이드 부재에서 상기 종자정과 인접한 부분의 내경은 상기 종자정의 직경보다 작을 수 있다. 이를 통해, 상기 종자정의 가장자리에서 성장하는 다결정의 성장을 방지할 수 있다. 즉, 상기 종자정의 가장자리에서 성장이 일어나는 것을 방지할 수 있다. 이를 통해, 다결정 영역이 없는 고품질의 단결정 잉곳을 성장시킬 수 있다. 종래에는 종자정의 가장자리에서 다결정이 성장하여 잉곳 성장 후, 상기 다결정을 제거하여야 했다. 그러나, 본 실시예를 통해 다결정 제거를 위한 시간 및 전력 등의 소모를 줄일 수 있다.
상기 제2 가이드 부재는 상기 제1 가이드 부재 및 상기 제3 가이드 부재보다 기공율이 크기 때문에, 물리적 강도 또한 약하다. 따라서, 상기 제2 가이드 부재를 통과하는 상기 단결정은 직경이 확장된 상태에서 안정적으로 성장할 수 있다. 또한, 상기 제2 가이드 부재를 통해, 상기 단결정의 직경 확장으로 인해 단결정의 가장자리에 집중된 응력을 최소화할 수 있다. 즉, 단결정 성장 시, 상기 집중된 응력으로부터 발생할 수 있는 결함을 방지할 수 있다. 또한, 단결정 성장 이후 냉각 시, 상기 가이드 부재 및 단결정의 열팽창 계수 차이를 줄여 상기 단결정에 손상을 주지 않고 안정적으로 냉각할 수 있다. 이를 통해, 상기 단결정의 품질을 확보할 수 있다.
본 실시예에서는 단결정의 초기 직경 확장률을 제한하여 안정적으로 성장시킨 후, 단결정의 직경을 추가로 확장하여 고품질의 대면적 단결정을 확보할 수 있다. 또한, 가장자리에 다수의 결함을 포함하고 있는 종자정을 사용하더라도, 상기 제1 가이드 튜브로 차단하여 고품질 영역을 선택적으로 성장시킬 수 있다. 따라서, 직경 확장률을 조절하여 응력이 최소화된 고품질의 대구경 단결정을 성장할 수 있다.
도 1은 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 1을 참조하여, 실시예에 따른 잉곳 제조 장치를 상세하게 설명한다. 도 1은 실시예에 따른 잉곳 제조 장치의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 실시예에 따른 잉곳 제조 장치는, 도가니(100), 상부 덮개(140), 종자정 홀더(170), 가이드 부재(180), 단열재(200), 석영관(400) 및 발열 유도부(500)를 포함한다.
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.
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 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.
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 상기 도가니(100) 내에서 반응이 일어날 수 있도록 밀폐시킬 수 있다.
상기 상부 덮개(140)는 흑연을 포함할 수 있다. 그러나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 상부 덮개(140)는 탄화규소의 승화 온도 이상의 융점을 갖는 물질을 포함할 수 있다.
상기 상부 덮개(140)의 하단부에 종자정 홀더(170)가 위치한다. 즉, 상기 종자정 홀더(170)는 상기 원료(130) 상에 배치된다.
상기 종자정 홀더(170)는 종자정(160)을 고정시킬 수 있다. 상기 종자정 홀더(170)는 고밀도의 흑연을 포함할 수 있다.
상기 종자정(160)은 상기 종자정 홀더(170)에 부착된다. 상기 종자정(160)이 상기 종자정 홀더(170)에 부착됨으로써, 성장된 잉곳이 상기 상부 덮개(140)에까지 성장되는 것을 방지할 수 있다. 그러나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 종자정(160)은 상기 상부 덮개(140)에 직접 부착될 수 있다.
이어서, 상기 가이드 부재(180)는 상기 도가니(100) 내부에 배치된다. 상기 가이드 부재(180)는 잉곳이 성장하는 부분에 위치할 수 있다. 즉, 상기 가이드 부재(180)는 상기 도가니(100) 및 상기 종자정 홀더(170) 사이에 위치할 수 있다. 다시 말하면, 상기 가이드 부재(180)는 상기 원료(130) 및 상기 종자정(160) 사이에 위치할 수 있다.
상기 가이드 부재(180)는 제1 가이드 부재(181), 제2 가이드 부재(182) 및 제3 가이드 부재(183)를 포함할 수 있다.
상기 제1 가이드 부재(181)는 상기 종자정(160)과 가장 인접하게 위치할 수 있다. 즉, 상기 제1 가이드 부재(181)는 상기 제2 가이드 부재(182) 및 상기 제3 가이드 부재(183)보다 상부에 위치할 수 있다.
상기 제1 가이드 부재(181)는 상기 도가니(100)의 측벽을 따라 상기 도가니(100)를 둘러쌀 수 있다.
상기 제1 가이드 부재(181)는 경사면을 포함한다. 구체적으로, 상기 제1 가이드 부재(181)는 상기 도가니(100)의 측벽에 대해 경사지는 경사면을 포함할 수 있다. 이를 통해, 상기 제1 가이드 부재(181)는 승화된 탄화규소 가스의 이동통로를 좁게 하여 승화된 탄화규소 가스의 확산을 상기 종자정(160)으로 집속시킬 수 있다. 이를 통해 단결정의 성장률을 높일 수 있다.
상기 제1 가이드 부재(181)는 내경 및 외경을 갖는 링 형상일 수 있다.
상기 제1 가이드 부재(181)의 내경은 상기 도가니(100) 상부로 갈수록 작아질 수 있다. 즉, 상기 제1 가이드 부재(181)의 내경은 상기 제1 가이드 부재(181)가 상기 종자정(160)에 가까워질수록 작아질 수 있다. 다시 말하면, 상기 제1 가이드 부재(181)의 내경은 상기 도가니(100) 하부로 갈수록 커질 수 있다. 이를 통해, 상기 제1 가이드 부재(181)를 거치면서 성장된 상기 단결정의 직경을 확장할 수 있다.
또한, 상기 제1 가이드 부재(181)의 가장 작은 내경은 상기 종자정(160)의 직경보다 작을 수 있다. 즉, 상기 제1 가이드 부재(181)에서 상기 종자정(160)과 인접한 부분의 내경은 상기 종자정(160)의 직경보다 작을 수 있다. 이를 통해, 상기 종자정(160)의 가장자리에서 성장하는 다결정의 성장을 방지할 수 있다. 즉, 상기 종자정(160)의 가장자리에서 성장이 일어나는 것을 방지할 수 있다. 이를 통해, 다결정 영역이 없는 고품질의 단결정 잉곳을 성장시킬 수 있다. 종래에는 종자정(160)의 가장자리에서 다결정이 성장하여 잉곳 성장 후, 상기 다결정을 제거하여야 했다. 그러나, 본 실시예를 통해 다결정 제거를 위한 시간 및 전력 등의 소모를 줄일 수 있다.
상기 제1 가이드 부재(181)는 고온에서도 견딜 수 있는 물질을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제1 가이드 부재(181)는 흑연 재질을 포함할 수 있다. 특히, 상기 제1 가이드 부재(181)는 밀도가 높은 고밀도의 흑연 재질을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 가이드 부재(181)의 밀도는 상기 제2 가이드 부재(182)의 밀도보다 높은 물질을 포함할 수 있다.
이어서, 상기 제2 가이드 부재(182)는 상기 제1 가이드 부재(181)의 하방에 위치할 수 있다. 상기 제2 가이드 부재(182)는 상기 제1 가이드 부재(181) 및 상기 제3 가이드 부재(183) 사이에 위치할 수 있다.
상기 제2 가이드 부재(182)는 내경 및 외경을 갖는 링 형상일 수 있다. 상기 제2 가이드 부재(182)의 내경(r2)은 일정한 크기를 가질 수 있다. 상기 제2 가이드 부재(182)의 내경(r2)은 상기 제1 가이드 부재(181)의 가장 큰 내경(r1)과 대응될 수 있다. 즉, 상기 제1 가이드 부재(181)를 거쳐 성장한 단결정이 상기 제2 가이드 부재(182)를 통과할 때, 급격한 직경의 변화 없이 성장할 수 있다.
상기 제2 가이드 부재(182)는 고온에서도 견딜 수 있는 물질을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제2 가이드 부재(182)는 흑연 재질을 포함할 수 있다. 상기 제2 가이드 부재(182)는 상기 제1 가이드 부재(181) 및 상기 제3 가이드 부재(183)보다 밀도가 작을 수 있다. 상기 제2 가이드 부재(182)는 다공질의 흑연을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 가이드 부재(182)의 기공률은 25 % 내지 50 %일 수 있다. 상기 제2 가이드 부재(182)의 기공률이 25 % 미만일 경우, 상기 제2 가이드 부재(182)가 단결정을 안정적으로 성장하도록 하는 역할을 하기 어려울 수 있다. 또한, 상기 제2 가이드 부재(182)의 기공률이 50 % 를 초과할 경우, 상기 제2 가이드 부재(182)가 상기 도가니(100) 내에서 상태를 유지하기 어려울 수 있다.
상기 제2 가이드 부재(182)는 상기 제1 가이드 부재(181) 및 상기 제3 가이드 부재(183)보다 기공율이 크기 때문에, 물리적 강도 또한 약하다. 따라서, 상기 제2 가이드 부재(182)를 통과하는 상기 단결정은 직경이 확장된 상태에서 안정적으로 성장할 수 있다. 또한, 상기 제2 가이드 부재(182)를 통해, 상기 단결정의 직경 확장으로 인해 단결정의 가장자리에 집중된 응력을 최소화할 수 있다. 즉, 단결정 성장 시, 상기 집중된 응력으로부터 발생할 수 있는 결함을 방지할 수 있다. 또한, 단결정 성장 이후 냉각 시, 상기 가이드 부재(180) 및 단결정의 열팽창 계수 차이를 줄여 상기 단결정에 손상을 주지 않고 안정적으로 냉각할 수 있다. 이를 통해, 상기 단결정의 품질을 확보할 수 있다.
이어서, 상기 제3 가이드 부재(183)는 상기 제2 가이드 부재(182)의 하방에 위치한다.
상기 제3 가이드 부재(183)는 상기 도가니(100)의 측벽을 따라 상기 도가니(100)를 둘러쌀 수 있다.
상기 제3 가이드 부재(183)는 경사면을 포함한다. 구체적으로, 상기 제3 가이드 부재(183)는 상기 도가니(100)의 측벽에 대해 경사지는 경사면을 포함할 수 있다. 이를 통해, 상기 제3 가이드 부재(183)는 승화된 탄화규소 가스의 이동통로를 좁게 하여 승화된 탄화규소 가스의 확산을 상기 종자정(160)으로 집속시킬 수 있다. 이를 통해 단결정의 성장률을 높일 수 있다.
상기 제3 가이드 부재(183)는 내경 및 외경을 갖는 링 형상일 수 있다.
상기 제3 가이드 부재(183)의 내경은 상기 도가니(100) 상부로 갈수록 작아질 수 있다. 즉, 상기 제3 가이드 부재(183)의 내경은 상기 제3 가이드 부재(183)가 상기 종자정(160)에 가까워질수록 작아질 수 있다. 다시 말하면, 상기 제3 가이드 부재(183)의 내경은 상기 도가니(100) 하부로 갈수록 커질 수 있다. 이를 통해, 상기 제3 가이드 부재(183)를 통과하면서 성장된 상기 단결정의 직경을 확장할 수 있다. 상기 단결정은 상기 제2 가이드 부재(182)를 통과하면서, 품질이 확보되었으므로, 상기 제3 가이드 부재(183)를 통과하면서 고품질의 단결정에 대한 직경을 확장할 수 있다.
상기 제3 가이드 부재(183)는 고온에서도 견딜 수 있는 물질을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제3 가이드 부재(183)는 흑연 재질을 포함할 수 있다. 특히, 상기 제3 가이드 부재(183)는 밀도가 높은 고밀도의 흑연 재질을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 제3 가이드 부재(183)의 밀도는 상기 제2 가이드 부재(182)의 밀도보다 높은 물질을 포함할 수 있다.
상기 제1 가이드 부재(181)의 가장 큰 내경(r1)은 상기 제3 가이드 부재(183)의 가장 큰 내경(r3)보다 작을 수 있다. 다시 말하면, 상기 제3 가이드 부재(183)의 가장 큰 내경(r3)은 상기 제1 가이드 부재(181)의 가장 큰 내경(r1)보다 클 수 있다. 이를 통해, 상기 단결정이 상기 제1 가이드 부재(181)를 통과할 때보다 상기 제3 가이드 부재(183)를 통과할 때 더 많은 직경 확장을 할 수 있다. 따라서, 고품질의 대구경 단결정을 확보할 수 있다.
본 실시예에서는 단결정의 초기 직경 확장률을 제한하여 안정적으로 성장시킨 후, 단결정의 직경을 추가로 확장하여 고품질의 대면적 단결정을 확보할 수 있다. 또한, 가장자리에 다수의 결함을 포함하고 있는 종자정(160)을 사용하더라도, 상기 제1 가이드 부재(181)로 차단하여 고품질 영역을 선택적으로 성장시킬 수 있다. 따라서, 직경 확장률을 조절하여 응력이 최소화된 고품질의 대구경 단결정을 성장할 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. 따라서, 상기 석영관(400)은 단결정의 성장 속도, 성장 크기 등을 보다 정확하게 제어할 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 원료의 승화가 일어나고, 승화된 탄화규소 가스가 상대적으로 온도가 낮은 종자정(160)의 표면으로 이동한다. 이로 인해, 상기 탄화규소 가스가 재결정되어 단결정으로 성장된다.
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 (12)

  1. 원료를 수용하는 도가니;
    상기 도가니 내에 위치하고, 승화된 가스를 가이드하는 가이드 부재를 포함하고,
    상기 가이드 부재는 제1 가이드 부재;
    상기 제1 가이드 부재의 하방에 위치하는 제2 가이드 부재; 및
    상기 제2 가이드 부재의 하방에 위치하는 제3 가이드 부재를 포함하는 잉곳 제조 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 원료 상에 종자정이 위치하고,
    상기 가이드 부재는 상기 원료 및 상기 종자정 사이에 위치하는 잉곳 제조 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 가이드 부재는 상기 제1 가이드 부재 및 상기 제3 가이드 부재 사이에 위치하는 잉곳 제조 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 가이드 부재 및 상기 제3 가이드 부재는 상기 도가니의 측벽에 대해 경사지는 경사면을 포함하는 잉곳 제조 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 가이드 부재, 상기 제2 가이드 부재 및 상기 제3 가이드 부재는 내경 및 외경을 갖는 링 형상인 잉곳 제조 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 가이드 부재 및 상기 제3 가이드부재의 상기 내경은 상기 도가니 상부로 갈수록 작아지는 잉곳 제조 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 가이드 부재의 가장 큰 내경은 상기 제3 가이드 부재의 가장 큰 내경보다 작은 잉곳 제조 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제2 가이드 부재의 내경은 일정한 크기를 가지는 잉곳 제조 장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 제2 가이드 부재의 내경은 상기 제1 가이드 부재의 가장 큰 내경과 대응되는 잉곳 제조 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제2 가이드 부재는 다공질의 흑연을 포함하는 잉곳 제조 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2 가이드 부재의 기공률은 25 % 내지 50 %인 잉곳 제조 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1 가이드 부재 및 상기 제3 가이드 부재는 상기 제2 가이드 부재보다 밀도가 높은 잉곳 제조 장치.
KR1020110131364A 2011-12-08 2011-12-08 잉곳 제조 장치 KR20130064649A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110131364A KR20130064649A (ko) 2011-12-08 2011-12-08 잉곳 제조 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110131364A KR20130064649A (ko) 2011-12-08 2011-12-08 잉곳 제조 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20130064649A true KR20130064649A (ko) 2013-06-18

Family

ID=48861559

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110131364A KR20130064649A (ko) 2011-12-08 2011-12-08 잉곳 제조 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20130064649A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200075954A (ko) * 2018-12-18 2020-06-29 주식회사 포스코 탄화규소 단결정 성장장치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200075954A (ko) * 2018-12-18 2020-06-29 주식회사 포스코 탄화규소 단결정 성장장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20120140547A (ko) 잉곳 제조 장치
KR20120138445A (ko) 잉곳 제조 장치
KR20120135735A (ko) 잉곳 제조 장치
KR101882318B1 (ko) 잉곳 제조 장치
KR20130014272A (ko) 잉곳 제조 장치
KR20120136219A (ko) 잉곳 제조 장치
KR20130074712A (ko) 잉곳 제조 장치
KR20130022596A (ko) 잉곳 제조 장치 및 원료 제공 방법
KR20130014274A (ko) 잉곳 제조 장치 및 잉곳 제조 방법
KR20120121454A (ko) 종자정 고정 장치 및 이를 포함하는 잉곳 제조 장치
KR20130033838A (ko) 잉곳 제조 장치
KR20130006841A (ko) 잉곳 제조 장치
KR20130000294A (ko) 잉곳 제조 장치
KR20130064649A (ko) 잉곳 제조 장치
KR20130020488A (ko) 잉곳 제조 장치
KR20120140151A (ko) 잉곳 제조 장치
KR101886271B1 (ko) 잉곳 제조 장치 및 잉곳 제조 방법
KR101882317B1 (ko) 단결정 성장 장치 및 단결정 성장 방법
KR20130070479A (ko) 단결정 성장 장치
KR20130000298A (ko) 잉곳 제조 장치 및 잉곳 제조 방법
KR20130053743A (ko) 잉곳 제조 장치 및 이의 온도 제어 방법
KR20130014273A (ko) 잉곳 제조 장치
KR20120138112A (ko) 잉곳 제조 장치
KR20120135743A (ko) 잉곳 제조 장치 및 원료 제공 방법
KR20130117178A (ko) 잉곳 제조 장치

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Withdrawal due to no request for examination