KR20130083654A - 단결정 성장 장치 - Google Patents

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KR20130083654A
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이원재
이희태
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동의대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명에 따른 단결정 성장 장치는 내부 공간을 가지는 외부 도가니, 원료를 수용하는 내부 공간을 가지며, 상기 외부 도가니의 내부에 배치되는 내부 도가니, 외부 도가니의 외측에 배치된 단열재 및 상기 내부 도가니 내에서 상기 원료의 상측에 설치되며, 종자정이 부착되는 종자정 홀더를 포함한다.
따라서, 본 발명에 의하면 원료가 수용되는 내부 도가니를 외부 도가니 내에 배치시켜 단결정 잉곳을 성장시킨다. 이에, 내부 도가니에서 승화된 원료 기체가 단열재까지 확산되는 것을 차단할 수 있어, 상기 단열재의 오염을 방지할 수 있다. 이로 인해 단열재의 수명을 연장시킬 수 있으며, 단결정의 재현성을 종래에 비해 향상시킬 수 있다.

Description

단결정 성장 장치{Growing apparatus for single crystal}
본 발명은 단결정 성장 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 단결정 잉곳의 재현성을 향상시킬 수 있는 단결정 성장 장치에 관한 것이다.
일반적으로 단결정 잉곳 성장을 위한 단결정 성장 장치는 원료가 장입되는 도가니, 도가니 내에서 상측에 위치하며, 종자정을 지지 고정하는 종자정 홀더, 도가니의 외측을 둘러싸도록 설치된 단열재, 단열재의 외측을 둘러 싸도록 설치된 석영관 및 석영관의 외측을 둘러싸도록 설치된 코일 형태의 가열 수단으로 이루어진다. 여기서 도가니는 일반적으로 원료 물질이 수용되는 내부 공간을 가지며 상측이 개구된 형상의 몸체, 몸체의 상측 개구를 커버하는 뚜껑으로 이루어지며, 뚜껑과 몸체가 상호 결합 또는 체결되는 구조이다. 또한 뚜껑 내측 하부면에 종자정 홀더가 장작된다. 이에, 가열 수단을 동작시키면 도가니 및 상기 도가니 내에 장입된 원료가 가열되어 승화되며, 승화된 원료가 장조장에 부착되면 단결정 잉곳이 성장한다.
한편, 도가니의 몸체와 뚜껑이 상호 결합 또는 체결된 연결부에는 소정의 틈이 존재할 수 밖에 없는데, 이러한 틈을 통해 승화된 기체 상태의 원료가 외부로 유출된다. 그리고 도가니의 외측에는 단열재가 위치하는데, 상기 단열재는 도가니로부터 외부로 유출된 기체 상태의 원료에 의해 오염된다. 따라서, 단열재를 교체해야 하는 번거로움이 있으며, 상기 단열재의 교체시 단결정 잉곳의 재현성이 떨어지는 문제가 발생된다.
한국공개특허 제10-2007-0064210호에는 원료를 수용하는 도가니와, 상기 도가니 주위에 배치되어 원료 융액을 가열 용융시키는 가열 히터 및 상기 도가니 및 상기 가열 히터를 소정 거리를 두고 둘러싸는 측부 단열부재를 포함하는 단결정 잉곳 성장 장치에 대한 기술이 개시되어 있다.
한국공개특허 제10-2007-0064210호
본 발명의 일 기술적 과제는 단결정 잉곳의 재현성을 향상시킬 수 있는 단결정 성장 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 일 기술적 과제는 승화된 원료에 의해 단열재가 손상되는 것을 방지할 수 있는 단결정 성장 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 단결정 성장 장치는 내부 공간을 가지는 외부 도가니, 원료를 수용하는 내부 공간을 가지며, 상기 외부 도가니의 내부에 배치되는 내부 도가니, 상기 외부 도가니의 외측에 배치된 단열재 및 상기 내부 도가니 내에서 상기 원료의 상측에 설치되며, 종자정이 부착되는 종자정 홀더를 포함한다.
상기 내부 도가니의 외주면이 상기 내부 도가니의 내주면과 접촉되도록 설치된다.
상기 외부 도가니의 측벽의 두께에 비해 내부 도가니의 측벽의 두께가 얇은 것이 바람직하다.
상기 내부 도가니는 상기 원료가 장입되는 내부 공간을 가지며, 상측이 개구된 하부 몸체 및 내부에 상기 종자정 홀더가 설치되는 내부 공간을 가지며, 하측이 개구된 상부 몸체를 포함하고, 상기 하부 몸체의 내부 공간과 상부 몸체의 내부 공간이 상호 연통되도록 결합된다.
상기 외부 도가니는 상기 상측 및 하측이 개구된 형상이다.
상기 외부 도가니의 상측 개구를 커버하는 상부 뚜껑 및 하측 개구를 커버하는 하부 뚜껑을 포함한다.
상기 내부 도가니 내에서 상기 종자정 홀더의 하측 영역에 장착되어 승화된 원료가 종자정이 위치한 방향으로 이동하도록 유도하는 유도 부재를 포함하고, 상기 유도 부재는 내부공간을 가지며, 상부 및 하부가 개방된 튜브 형태로 제작되고, 종자정이 위치한 방향으로 갈 수록 내경이 좁아지도록 제작되는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면 원료가 수용되는 내부 도가니를 외부 도가니 내에 배치시켜 단결정 잉곳을 성장시킨다. 이에, 내부 도가니에서 승화된 원료 기체가 단열재까지 확산되는 것을 차단할 수 있어, 상기 단열재의 오염을 방지할 수 있다. 이로 인해 단열재의 수명을 연장시킬 수 있으며, 단결정의 재현성을 종래에 비해 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 단결정 성장 장치를 도시한 단면도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 내부 도가니가 하부 몸체 및 상부 몸체로 분리된 모습을 도시한 단면도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 외부 도가니, 상기 외부 도가니의 상측 및 하측을 개폐하는 상부 및 하부 뚜껑을 도시한 단면도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 외부 도가니 내측에 내부 도가니가 설치된 모습을 도시한 단면도
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 단결정 성장 장치를 도시한 단면도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 내부 도가니가 하부 몸체 및 상부 몸체로 분리된 모습을 도시한 단면도이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 외부 도가니, 상기 외부 도가니의 상측 및 하측을 개폐하는 상부 및 하부 뚜껑을 도시한 단면도이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 외부 도가니 내측에 내부 도가니가 설치된 모습을 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 단결정 성장 장치는 내부 공간을 가지는 외부 도가니(100), 외부 도가니(100)의 내측에 배치되며, 내부에 원료(A)가 장입되는 공간 및 단결정 잉곳이 성장되는 공간이 마련된 내부 도가니(200), 내부 도가니(200) 내의 상측에 배치되어 종자정(300)을 지지 고정하는 종자정 홀더(400), 내부 도가니(200) 내에서 종자정 홀더(400)의 하측에 장착되어, 승화된 원료(A)가 종자정(300)이 위치한 방향으로 이동하도록 유도하는 유도 부재(500), 외부 도가니(100)의 외측을 둘러싸도록 설치된 단열재(600), 단열재(600)의 외측을 둘러싸도록 배치된 석영관(700) 및 석영관(700) 외측에 마련되어 내부 도가니(200) 내에 장입된 원료(A)를 가열하는 가열 수단(710)을 포함한다. 또한, 도시되지는 않았지만, 가열 수단(710)에 전원을 공급하는 전원 공급부(미도시)를 더 포함한다. 실시예에서는 원료(A)로 실리콘 카바이드(SiC) 파우더를 이용한다. 물론 이에 한정되지 않고, 성장시키고자 하는 단결정 잉곳(ingot)에 따라 다양한 재료 예컨데, 갈륨나이트라이드(GaN), 알루미늄나이트라이드(AlN) 및 산화아연(ZnO) 등 다양한 원료가 사용 가능하다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 실시예에 따른 내부 도가니(200)는 원료(A)가 장입되는 내부 공간을 하부 몸체(210), 하부 몸체(210)의 상측에 위치하며 종자정 홀더(400) 및 종자정(300)이 장착될 수 있는 내부 공간을 가지는 상부 몸체(220)를 포함한다. 여기서, 하부 몸체(210)는 상측이 개구된 원통형의 형상, 상부 몸체(220)는 하측이 개구된 원통형의 형상으로 제작된다. 여기서 상부 몸체(220)는 하부 몸체(210)의 상측 개구를 폐쇄 하는 뚜껑 역할을 한다. 하부 몸체(210) 및 상부 몸체(220)의 형상은 원통형에 한정되지 않고 내부 공간이 마련된 다양한 통 형상으로 제작될 수 있다. 또한, 하부 몸체(210) 상부의 적어도 일부와 상부 몸체(220) 하부의 적어도 일부가 체결된다. 이를 위해 하부 몸체(210)의 상부의 적어도 일부 및 상부 몸체(220) 하부의 적어도 일부에 나사산(210a) 또는 나사홈(210b)이 마련되는데, 상기 나사산(210a)과 나사홈(210b)의 체결 또는 분리에 따라 하부 몸체(210)와 상부 몸체(220)가 결합되거나 분리된다. 물론 결합 수단은 나사산(210a) 및 나사홈(210b) 구조에 한정되지 않고, 하부 몸체(210)와 상부 몸체(220)를 상호 결합시키거나 분리할 수 있는 다양한 수단이 사용될 수 있다. 이러한, 상부 몸체(220) 및 하부 몸체(210)는 원료(A)의 승화 온도 이상의 융점을 갖는 물질로 제작되는데, 예를 들어 그라파이트(graphite, 흑연)로 제작되거나 그라파이트 재질 상에 실리콘카바이드(SiC)의 승화 온도 이상의 융점을 갖는 물질이 도포될 수도 있다. 여기서, 그라파이트 재질 상에 도포되는 물질은 실리콘카바이드(SiC) 잉곳이 성장되는 온도에서 실리콘 및 수소에 대해 화학적으로 불활성인 물질을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 이러한 내부 도가니(200)의 측벽의 두께는 외부 도가니(100)의 두께에 비해 얇게 형성되는 것이 효과적이다. 이는 내부 도가니(200)가 별도로 마련된 외부 도가니(100)의 내부에 설치되기 때문에, 종래에 비해 얇은 두께로 내부 도가니(200)(원료가 수용되는 도가니)를 제작하여도 무방하다.
종자정 홀더(400)는 내부 도가니(200) 내에 장착되어 종자정(300)을 지지 고정한다. 실시예에 따른 종자정 홀더(400)는 내부 도가니(200) 내의 상부에 설치 되는데, 일단이 내부 도가니(200) 내의 상부벽에 결합되고, 타단이 원료를 향한다. 여기서 종자정 홀더(400)의 타단에는 종자정(600)이 부착된다. 실시예에서는 그 단면이 원형인 종자정(300)을 이용하므로, 종자정 홀더(400)의 단면이 원형이 되도록 제작하는 것이 바람직하다. 또한, 종자정 홀더(400)는 내부 도가니(200)와 동일한 재료로 제작되는 것이 바람직하며, 이에 실시예에 따른 종자정 홀더(400)는 고밀도의 그라파이트로 제작된다.
실시예에서는 종자정(300)으로 실리콘 카바이드(SiC)를 이용하나, 이에 한정되지 않고 갈륨나이트라이드(GaN), 알루미늄나이트라이드(AlN) 및 산화 아연(ZnO) 중 어느 하나를 사용할 수 있다.
유도 부재(500)는 내부 도가니(200)의 내부에서 승화된 원료가 종자정(300)이 위치한 방향으로 이동할 수 있도록 유도하는 역할을 한다. 즉, 유도 부재(500)는 승화된 원료가 종자정(300)이 위치하지 않는 영역으로 이동하는 것을 방지한다. 이를 위해 유도 부재(500)는 내부 도가니(200) 내에서 종자정(300)과 원료(A) 사이에 배치되며, 내부 공간을 가지고, 상측 및 하측이 개방된 튜브 형태로 제작된다. 이때, 종자정(300)의 하측에 해당하는 유도 부재(500)의 내측벽은 상기 종자정(300)이 위치한 방향으로 갈 수록 그 직경이 작아지도록 제작되는 것이 바람직하다. 실시예에 따른 유도 부재(500)는 예컨데, 내부 공간을 가지며, 상측 및 하측이 개방된 통 형상의 연장부(510), 내부 공간을 가지며, 상측 및 하측이 개방되도록 제작되어 연장부(510)의 내벽에 결합되며, 상기 연장부(510)의 내벽으로부터 종자정(300)이 위치한 방향으로 돌출된 돌출부(520)를 포함한다. 이때, 돌출부(520)는 종자정(300)의 하측에서 연장부(510)의 내측벽에 연결되며, 상기 돌출부(520)의 내경은 종자정(300)이 위치한 방향으로 갈 수록 그 직경이 작아지는 사다리꼴 형태로 제작되는 것이 바람직하다. 즉, 돌출부(520)는 내부 도가니(200)의 내측벽과 직각을 이루지 않고, 기울어지도록 제작되며, 이때 하부에서 상부로 살수록 내경이 작아지는 사다리꼴 형태로 제작된다. 그리고 돌출부(520)의 상부 직경이 종자정 홀더(400) 또는 종자정(300)의 직경에 비해 20% 내지 30% 크고, 돌출부(520) 내의 측벽이 내부 도가니(200) 내 측벽 또는 연장부(510)의 내 측벽과 이루는 각이 40° 내지 50°이 되도록 한다. 이는 다결정의 침입 및 결함이 없는 대구경의 단결정을 제작하기 위함이다.
예를 들어 유도 부재(500) 돌출부(520)의 내측벽이 내부 도가니(200)의 내측벽과 이루는 각(θ)이 50°을 초과하고, 돌출부(520)의 상부 직경이 종자정(300)의 직경에 비해 20% 미만으로 크게 제작되는 경우, 다결정의 침입 및 결함이 발생된 단결정이 제작된다. 또한, 원하는 크기로 단결정을 성장시킬 수 없어, 대구경의 단결정을 제작할 수 없다. 또한, 유도 부재(500) 돌출부(520)의 내측벽이 내부 도가니(200)의 내측벽과 이루는 각(θ)이 40°미만이고, 돌출부(520)의 상부 직경이 종자정(300)의 직경에 비해 30%를 초과하는 크기로 크게 제작되는 경우, 승화된 원료를 종자정(300)이 위치한 방향으로 유도하는데 어려움이 있다. 이에, 승화된 원료가 종자정(300)이 위치한 영역 이외에 다른 영역으로 이동할 확률이 높아져, 단결정의 성장율을 저하시키며 원료의 소모가 증가되는 문제가 있다.
이에, 실시예에서는 전술한 바와 같이 유도 부재(500) 돌출부(520)의 내측벽이 내부 도가니(200)의 내측벽과 이루는 각이 40°내지 50°가 되도록 한다. 또한, 돌출부(520)의 상부 직경이 종자정(300)(또는 종자정 홀더(400))의 직경에 비해 20% 내지 30% 크도록 제작한다. 이로 인해, 단결정이 수평방향으로 성장하여 원하는 크기의 진경으로 확장시킬 수 있는 유도 부재(500)의 내부 공간이 확보됨에 따라, 결함이 없는 대구경의 단결정을 제작할 수 있다. 또한 승화된 원료(A)가 유도 부재(500)의 내주면에 부착되어 다결정을 형성하더라도, 상기 다결정은 종자정(300)으로부터 성장된 단결정의 가장 자리 영역과 접속되지 않는다. 이에, 다결정의 침입이 없는 대구경의 단결정을 제작할 수 있다.
외부 도가니(100)는 내부 도가니(200)의 외측에 배치되어, 내부 도가니(200)에서 승화된 원료(A) 기체가 외부 도가니(100)의 외측으로 확산되는 것을 방지하는 역할을 한다. 이러한 외부 도가니(100)는 내부 도가니(200)를 수용할 수 있는 내부 공간을 가지며 상측 및 하측이 개구된 원통 형상으로 제작된다. 물론 외부 도가니(100)의 형상은 원통 형상에 한정되지 않고, 다양한 형상으로 제작될 수 있으며, 내부 도가니(200)와 대응되는 형상인 것이 바람직하다. 또한 외부 도가니(100)는 내부 도가니(200)와 동일한 재료로 제작되는 것이 바람직하며, 이에 실시예에 따른 외부 도가니(100)는 그라파이트(graphite, 흑연)로 제작된다. 그리고 내부 도가니(200)가 외부 도가니(100) 내에 삽입 장착되었을 때, 상기 내부 도가니(200)의 외주면이 외부 도가니(100)의 내주면과 접촉될 수 있는 크기로 제작되는 것이 바람직하다. 내부 도가니(200)의 외주면과 외부 도가니(100)의 내주면이 소정 거리 이격되어도 무방하다.
또한, 외부 도가니(100)의 상측 및 하측 개구에는 상부 및 하부 뚜껑(900, 800) 각각이 배치되어, 상기 외부 도가니(100)의 개구를 개폐한다. 여기서 상부 및 하부 뚜껑(900, 800) 각각은 외부 도가니(100)와 동일한 재료인 그라파이트로 이루어지는 것이 바람직하다.
전술한 바와 같이 외부 도가니(100) 내에는 내부 도가니(200)가 설치된다. 이를 위해, 하부 뚜껑(800)으로 외부 도가니(100)의 하측을 폐쇄하고, 상측 뚜껑을 개방한 상태에서 상기 외부 도가니(100) 내에 내부 도가니(200)를 인입한다. 이후, 상부 뚜껑(900)으로 외부 도가니(100)를 폐쇄한다. 이와 같이 원료(A)가 수용된 내부 도가니(200)의 외측을 둘러싸도록 외부 도가니(100)를 설치하는 것은, 상기 내부 도가니(200)에서 승화된 원료(A) 기체로 인한 단열재(600)의 오염 및 내부 도가니(200)의 연결부에서의 재결정화를 방지하기 위함이다.
내부 도가니(200)는 전술한 바와 같이 원료가 장입되는 하부 몸체(210)와 뚜껑의 역할을 하는 상부 몸체(220)로 이루어지고, 상기 하부 몸체(210)와 상부 몸체(220)가 상호 체결된다. 이에, 하부 몸체(210)와 상부 몸체(220)가 체결되는 연결부에는 소정의 틈이 발생되는데, 하부 몸체(210) 내에서 가열되어 승화된 기체 상태의 원료가 상기 틈을 통해 외부로 유출된다. 하지만, 본 발명에서는 내부 도가니(200)의 외측에 외부 도가니(100)가 배치되어 있으므로, 기체 상태의 원료(A)가 외부 도가니(100)의 외측으로 확산되지 않는다. 따라서, 종래와 같이 기체 상태의 원료(A)에 의해 단열재(600)가 오염되는 것을 방지할 수 있고, 단열재(600)의 수명을 연장시킬 수 있다. 이로 인해 단열재(600) 교체로 인한 단결정 잉곳 성장의 재현성이 떨어지는 문제를 최소화할 수 있다. 또한, 내부 도가니(200)의 연결부에 원료(A)가 결정화되어 종자정 홀더(400)와 내부 도가니(200) 내벽이 접합되더라도, 외부 도가니(100)에 비해 상대적으로 두께가 얇은 내부 도가니(200)의 내벽 만을 연삭하면 된다. 이에 종래와 같이 두꺼운 하나의 도가니 만을 사용하여, 상기 두꺼운 하나의 도가니 만을 연삭할 때에 비해 경재성을 가지는 효과가 있다. 또한, 성장된 단결정 잉곳을 내부 도가니(200)로부터 용이하게 인출할 수 있다.
하기에서는 도 1 내지 도 4을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 단결정 성장 장치를 이용한 단결정 잉곳 성장 방법을 설명한다.
먼저, 내부 도가니(200)의 하부 몸체(210) 내에 원료(A)를 장입하고, 상기 하부 몸체(210) 내부의 상측에 유도 부재(500)를 설치한 후, 상기 유도 부재(500)의 상측에 종자정 홀더(400)를 위치시킨다. 그리고 접착제를 이용하여 종자정 홀더(400)의 하부에 종자정(300)을 부착한다. 실시예에서는 원료(200)로 실리콘 카바이드(SiC) 파우더를 이용하고, 종자정(300)은 4H-SiC일 수 있다. 이후, 상부 몸체(220)의 하부를 하부 몸체(210)의 상부와 조립하여, 내부 도가니(200)를 폐쇄한다.
이어서, 하부 뚜껑(800)에 의해 하측 개구가 폐쇄된 외부 도가니(100) 내에 내부 도가니(200)를 인입시키고, 상부 뚜껑(900)으로 외부 도가니(100)의 상측 개구를 폐쇄한다. 이때, 내부 도가니(200)의 외주면이 외부 도가니(100)의 내주면과 접촉된다.
이후, 내부 도가니(200)가 수용된 외부 도가니(100)를 성장 장치 내로 인입시키고, 1300℃ 내지 1500℃의 온도와 진공압력으로 2 시간 내지 3시간 동안 가열하여 내부 도가니(200) 내에 포함된 불순물을 제거한다. 이어서, 불활성 가스 예를 들어, 아르곤(Ar) 가스를 주입하여 내부 도가니(200), 외부 도가니(100) 및 단열재(600) 사이에 남아있는 공기를 제거한다. 그리고, 압력을 대기압으로 높인 후, 가열 수단(900)을 이용하여 내부 도가니(200)를 2000℃ 내지 2300℃의 온도로 가열한다. 여기서, 대기압을 유지하는 이유는 결정 성장 초기에 원하지 않는 결정 다형의 발생을 방지하기 위함이다. 즉, 먼저 대기압을 유지하며 원료(200)를 성장 온도까지 승온시킨다. 이후, 단결정 성장 장치 내부를 20mbar 내지 60mbar으로 감압하여 성장 압력으로 유지시키면서, 원료(200)를 승화시킨다. 이에, 종자정(600)에 승화되는 원료(200)가 부착되어 단결정 잉곳이 성장된다. 이때 형성되는 단결정은 예컨데, 4H-SiC일 수 있다.
이때, 내부 도가니(200)에서 승화된 원료는 상기 내부 도가니(200)를 구성하는 상부 몸체(220)와 하부 몸체(210) 사이가 결합된 연결부의 소정의 틈을 통해 외부로 유출될 수도 있다. 하지만, 하지만, 내부 도가니는 외부 도가니 내에 배치되고, 상기 내부 도가니는 외주면이 외부 도가니의 내주면과 접촉되도록 설치되어 있으므로, 상기 원료 기체의 유출이 외부 도가니에 의해 차단될 수 있다. 따라서, 승화된 기체에 의해 내부 도가니의 외측에 위치한 단열재가 오염되는 것을 방지할 수 있으며, 이로 인해 상기 단열재(600)의 수명을 연장시킬 수 있으며, 단열재(600) 교체로 인한 단결정 잉곳 성장의 재현성이 떨어지는 문제를 최소화할 수 있다.
단결정 잉곳 성장이 완료되면, 내부 도가니(200)를 외부 도가니(100)로부터 인출시킨다. 상측 및 하측 개구 중 적어도 하나를 개방하여 외부 도가니(100)로부터 내부 도가니(200)를 인출시킨다. 이후, 내부 도가니(200) 내의 단결정 잉곳을 인출한다. 하지만 단결정 잉곳 성장 동안 승화된 원료가 연결부에 부착되어 재결정화되어 종자정 홀더(400)와 연결될 수 있다. 이러한 경우, 내부 도가니(200)의 연결부에 재결정 부위를 연마한 후, 종자정 홀더(400) 및 단결정 잉곳을 인출한다. 이와 같이 본 발명의 실시예에서는 외부 도가니(100)에 비해 상대적으로 두께가 얇은 내부 도가니(200)를 연삭하므로, 종래와 같이 도가니 하나를 두껍게 제작하여 사용하였을 때에 비해 경제성이 향상되는 효과가 있다.
100: 외부 도가니 200: 내부 도가니
300: 종자정 400: 종자정 홀더
500: 유도 부재

Claims (7)

  1. 내부 공간을 가지는 외부 도가니;
    원료를 수용하는 내부 공간을 가지며, 상기 외부 도가니의 내부에 배치되는 내부 도가니;
    상기 외부 도가니의 외측에 배치된 단열재; 및
    상기 내부 도가니 내에서 상기 원료의 상측에 설치되며, 종자정이 부착되는 종자정 홀더를 포함하는 단결정 성장 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 내부 도가니의 외주면이 상기 내부 도가니의 내주면과 접촉되도록 설치되는 단결정 성장 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 외부 도가니의 측벽의 두께에 비해 내부 도가니의 측벽의 두께가 얇은 단결정 성장 장치.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 내부 도가니는,
    상기 원료가 장입되는 내부 공간을 가지며, 상측이 개구된 하부 몸체; 및
    내부에 상기 종자정 홀더가 설치되는 내부 공간을 가지며, 하측이 개구된 상부 몸체를 포함하고,
    상기 하부 몸체의 내부 공간과 상부 몸체의 내부 공간이 상호 연통되도록 결합되는 단결정 성장 장치.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 외부 도가니는 상기 상측 및 하측이 개구된 형상인 단결정 성장 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 외부 도가니의 상측 개구를 커버하는 상부 뚜껑 및 하측 개구를 커버하는 하부 뚜껑을 포함하는 단결정 성장 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 내부 도가니 내에서 상기 종자정 홀더의 하측 영역에 장착되어 승화된 원료가 종자정이 위치한 방향으로 이동하도록 유도하는 유도 부재를 포함하고,
    상기 유도 부재는 내부공간을 가지며, 상부 및 하부가 개방된 튜브 형태로 제작되고, 종자정이 위치한 방향으로 갈 수록 내경이 좁아지는 단결정 성장 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160049624A (ko) * 2014-10-27 2016-05-10 재단법인 포항산업과학연구원 대구경 단결정 성장장치
WO2022061384A1 (de) * 2020-09-28 2022-03-31 Ebner Industrieofenbau Gmbh Vorrichtung zum züchten von einkristallen, insbesondere von einkristallen aus siliziumcarbid

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