KR20190114643A - Single crystal growth device and single crystal growth method of using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 단결정 성장 장치 및 이를 이용하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a single crystal growth apparatus and a method of using the same.
실리콘 카바이드(SiC) 단결정은 내마모성 등의 기계적 강도와 내열성 및 내부식성이 우수하여 반도체, 전자, 자동차, 기계 분야 등의 부품소재로 많이 사용되고 있다.Silicon carbide (SiC) single crystal is widely used as a component material for semiconductor, electronics, automobiles, and mechanical fields because of its excellent mechanical strength, heat resistance, and corrosion resistance.
실리콘 카바이드 단결정 성장 방법으로는, 탄소와 실리카를 섭씨 2000도 이상의 고온 전기로에서 반응시키는 애치슨 방법, 화학적 기상 증착법, 실리콘 카바이드를 원료로 하여 섭씨 2000도 이상의 고온에서 승화시켜 단결정을 성장시키는 승화법, 결정 인상법(crystal pulling method)을 응용한 용액법 등이 있다.Silicon carbide single crystal growth methods include the Acheson method of reacting carbon and silica in a high temperature electric furnace of more than 2000 degrees Celsius, the chemical vapor deposition method, the sublimation method of growing a single crystal by sublimation at a high temperature of 2000 degrees Celsius using silicon carbide as a raw material. And a solution method using a crystal pulling method.
그러나 애치슨 방법은 고순도의 실리콘 카바이드 단결정을 얻기가 매우 어렵고, 화학적 기상 증착법은 박막 수준으로 두께가 제한되는 문제가 있다. 승화법 역시 일반적으로 섭씨 2400도 이상의 고온에서 이루어지고, 마이크로 파이프 및 적층 결함과 같은 여러 결함이 발생할 가능성이 많아 생산 단가적 측면에서 한계가 있는바, 상기와 같은 한계가 없는 용액법으로, 실리콘 카바이드 용액법에 대한 연구가 지속적으로 이루어지고 있다.However, the Acheson method is very difficult to obtain a high purity silicon carbide single crystal, and the chemical vapor deposition method has a problem that the thickness is limited to the thin film level. The sublimation method is also generally performed at a high temperature of more than 2400 degrees Celsius, and there are limitations in terms of production cost due to the possibility of various defects such as micro pipes and lamination defects. As a solution method without the above limitations, silicon carbide There is a continuous study of solution methods.
실리콘 카바이드 용액법은 도가니에 담겨진 실리콘, 탄소가 포함된 액상의 원료에서 고상의 단결정을 뽑아내는 방법이다. 용액법에서의 온도 제어는 단결정의 석출 구동력을 좌우할 뿐 아니라, 용액 내의 원료의 농도, 용액의 순환에도 영향을 미치는 것으로, 도가니 내 용액의 온도 제어는 단결정 성장에 영향을 미치는 중요한 요인이다.The silicon carbide solution method is a method of extracting a solid phase single crystal from a liquid raw material containing silicon and carbon contained in a crucible. The temperature control in the solution method not only influences the precipitation driving force of the single crystal, but also affects the concentration of raw materials in the solution and the circulation of the solution. Temperature control of the solution in the crucible is an important factor affecting the single crystal growth.
특히, 용액법은 액상 금속을 활용하는 특성상, 탄소의 제한된 용해도로 인하여 온도 조건에 더욱 민감하며, 실제로 실리콘 카바이드 단결정이 석출, 성장되는 조건에서는, 약간의 온도 변화만으로도 석출 및 성장 양상이 급격하게 변화하게 되어, 공정 에러가 발생하기도 한다.In particular, the solution method is more sensitive to temperature conditions due to the limited solubility of carbon due to the nature of the use of liquid metal, and in fact, the precipitation and growth patterns change rapidly with a slight temperature change when silicon carbide single crystals are precipitated and grown. As a result, process errors may occur.
도가니 내 용액의 온도 편차를 줄여 도가니 내에서 불필요한 석출을 방지할필요성이 있으나, 만약, 열 발산을 차단하기 위하여 도가니 상측의 개방된 홀을 폐쇄해버리는 경우, 실리콘 카바이드의 성장 과정을 관찰할 수 없게 되는 문제가 발생하게 된다.It is necessary to reduce the temperature variation of the solution in the crucible to prevent unnecessary precipitation in the crucible, but if the open holes on the upper side of the crucible are closed to block heat dissipation, the growth process of silicon carbide cannot be observed. The problem arises.
상기 설명한 바와 같이, 기존의 용액법의 경우 열 발산을 차단하는 과정에 한계가 있는바, 효과적으로 열 발산을 차단시킬 수 있는 기술에 대한 개발이 필요하다.As described above, in the case of the conventional solution method, there is a limitation in the process of blocking heat dissipation, and thus, it is necessary to develop a technology capable of effectively blocking heat dissipation.
본 발명의 실시예들은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로, 도가니 내부 종결정의 미결정 성장 양상을 관찰하고, 열 발산을 효과적으로 차단시킴으로써, 실리콘 카바이드 단결정 성장 공정상의 효율성과 편의성을 높이는, 단결정 성장 장치 및 이를 이용한 단결정 성장 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.Embodiments of the present invention have been proposed to solve the above problems of the conventionally proposed methods, and by observing the microcrystalline growth behavior of the crucible internal seed crystals and effectively blocking the heat dissipation, the efficiency of the silicon carbide single crystal growth process It is an object of the present invention to provide a single crystal growing apparatus and a single crystal growing method using the same, which improves convenience.
다만, 본 발명의 실시예들이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제에 한정되지 않고 본 발명에 포함된 기술적 사상의 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.However, the problem to be solved by the embodiments of the present invention is not limited to the above-described problem can be variously extended within the scope of the technical idea included in the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 단결정 성장 장치는, 용액법을 이용한 단결정 성장 장치로서, 챔버; 상기 챔버 내부에 배치되는 도가니; 상기 도가니의 상부에 배치되며, 관측창을 구비하는 가로막이 부재; 상기 가로막이 부재의 중심을 관통하는 풀링 샤프트; 및 일단은 상기 챔버의 측면에, 타단은 상기 가로막이 부재의 측면에 결합되고, 좌우로 이동하여 상기 관측창을 개폐시키는 개폐 조절부를 갖는 이동 부재를 포함한다.A single crystal growth apparatus according to an embodiment of the present invention, a single crystal growth apparatus using a solution method, the chamber; A crucible disposed inside the chamber; A barrier member disposed above the crucible and having a viewing window; A pulling shaft passing through a center of the barrier member; And one end is coupled to the side of the chamber, the other end is coupled to the side of the barrier member, and includes a moving member having an opening and closing control unit for moving to the left and right to open and close the observation window.
상기 이동 부재는, 상기 챔버의 측면에 고정되는 제1 고정부; 상기 가로막이 부재의 측면에 고정되는 제2 고정부; 상기 제1 고정부 및 상기 제2 고정부 사이에 배치되어 상기 이동 부재를 지지시키는 지지부; 및 상기 지지부 내부에 삽입되는 상기 개폐 조절부를 포함하며, 상기 개폐 조절부는 상기 가로막이 부재 내부로 좌우 이동할 수 있다.The moving member may include a first fixing part fixed to a side of the chamber; A second fixing part fixed to a side of the barrier member; A support part disposed between the first fixing part and the second fixing part to support the moving member; And the opening and closing adjustment part inserted into the support part, and the opening and closing adjustment part may move left and right inside the barrier member.
상기 지지부는 내부가 빈 관 형태일 수 있다.The support may be in the form of a hollow tube.
상기 개폐 조절부가 상기 지지부에 삽입되고, 상기 개폐 조절부가 상기 관측창과 중첩하지 않는 경우에는, 상기 관측창은 완전히 개방된 상태가 될 수 있다.When the opening and closing adjustment part is inserted into the support part and the opening and closing adjustment part does not overlap with the observation window, the observation window may be in a completely open state.
상기 개폐 조절부가 상기 지지부의 내부에서 외부로 이동하여 상기 관측창을 가리는 경우에는, 상기 관측창은 닫힌 상태가 될 수 있다.When the opening and closing control unit moves outward from the inside of the support to cover the observation window, the observation window may be in a closed state.
상기 가로막이 부재에 구비된 관측창은 하나 이상일 수 있다.At least one observation window provided in the barrier member may be provided.
상기 가로막이 부재에는 하나 이상의 이동 부재가 구비될 수 있다.The barrier member may be provided with one or more moving members.
상기 가로막이 부재 및 상기 가로막이 부재의 측면에 결합된 상기 이동 부재는 상기 풀링 샤프트를 축으로 하여 함께 회전 이동할 수 있다.The diaphragm member and the movable member coupled to the side surface of the diaphragm member may rotate together with the pulling shaft as an axis.
상기 챔버는, 상기 이동 부재의 일단이 접촉되는 부분에 상기 이동 부재의 회전 이동 경로를 따라 배치된 홈 형태의 가이드부를 더 포함할 수 있다.The chamber may further include a groove-shaped guide part disposed along a rotational movement path of the moving member to a portion where one end of the moving member contacts.
상기 가로막이 부재는 하나 이상일 수 있다.The barrier member may be one or more.
상기 가로막이 부재가 복수인 경우, 상기 복수의 가로막이 부재는 서로 평행하게 배치될 수 있다.When there are a plurality of barrier members, the barrier members may be arranged in parallel to each other.
상기 복수의 가로막이 부재는 각각 독립적으로 회전 이동할 수 있다.The plurality of barrier members may be independently rotatable.
상기 가로막이 부재는, 단열 부재일 수 있다.The barrier member may be a heat insulating member.
상기 도가니의 외주면에 배치되는 단열부를 더 포함할 수 있다.It may further include a heat insulating part disposed on the outer circumferential surface of the crucible.
상기 단열부의 외측에 배치되는 발열부를 더 포함할 수 있다.The heating unit may further include a heat generating unit disposed outside the heat insulating unit.
본 발명의 일 실시예에 따른 단결정 성장 장치를 이용한 단결정 성장 방법은, 풀링 샤프트 하단에 구비된 종결정이 도가니 내부의 용액으로 이동하여 단결정을 성장시키는 단계; 및 이동 부재가 상기 도가니의 상부에 배치되는 가로막이 부재의 일부를 관통하도록 좌우 이동하여, 상기 가로막이 부재에 구비된 관측창의 개폐를 조절하는 단계를 포함한다.Single crystal growth method using a single crystal growth apparatus according to an embodiment of the present invention, the seed crystal provided at the bottom of the pulled shaft to move to the solution in the crucible to grow a single crystal; And moving the member left and right to penetrate a part of the barrier member disposed on the crucible, thereby controlling opening and closing of the observation window provided in the barrier member.
상기 가로막이 부재를 상기 풀링 샤프트를 축으로 하여 회전 이동시켜, 상기 가로막이 부재의 상기 관측창의 위치를 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.And adjusting the position of the observation window of the barrier member by rotating the barrier member about the pull shaft.
본 발명의 실시예들에 따르면, 기존 용액법의 열 발산 차단 과정에서의 한계를 개선하기 위한 것으로, 가로막이 부재에 구비된 관측창을 통하여 실리콘 카바이드의 성장 과정의 관찰을 할 수 있도록 하며, 관측창의 개폐를 조절할 수 있도록 하여 관측창을 통한 열 발산을 효과적으로 차단시켜 실리콘 카바이드 단결정 성장 공정상의 효율성과 편의성을 높일 수 있다.According to embodiments of the present invention, to improve the limitation in the heat dissipation blocking process of the conventional solution method, it is possible to observe the growth process of silicon carbide through the observation window provided in the barrier member, The opening and closing of the window can be controlled to effectively block heat dissipation through the observation window, thereby increasing the efficiency and convenience of the silicon carbide single crystal growth process.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 단결정 성장 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 단결정 성장 장치를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 단결정 성장 장치에 있어서, 관측창이 열린 모습을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 단결정 성장 장치에 있어서, 관측창이 닫힌 모습을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 단결정 성장 장치에 있어서, 가로막이 부재가 회전하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 단결정 성장 장치를 이용한 단결정 성장 방법의 흐름도이다.1 is a view showing a single crystal growth apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing a single crystal growth apparatus according to another embodiment of the present invention.
3 is a view showing an observation window opened in the single crystal growth apparatus according to the embodiment of the present invention.
4 is a view showing a view in which the observation window is closed in the single crystal growth apparatus according to the embodiment of the present invention.
5 is a view showing a state in which the barrier member rotates in the single crystal growth apparatus according to another embodiment of the present invention.
6 is a flowchart of a single crystal growth method using a single crystal growth apparatus according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly describe the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and like reference numerals designate like elements throughout the specification.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.In addition, since the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily shown for convenience of description, the present invention is not necessarily limited to the illustrated. In the drawings, the thickness of layers, films, panels, regions, etc., are exaggerated for clarity. In the drawings, the thicknesses of layers and regions are exaggerated for clarity.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향을 향하여 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.In addition, when a part of a layer, film, region, plate, etc. is said to be "on" or "on" another part, it includes not only when the other part is "right on" but also another part in the middle. . On the contrary, when a part is "just above" another part, there is no other part in the middle. In addition, to be referred to as "on" or "on" the reference part is to be located above or below the reference part, and to mean "to" or "on" necessarily toward the opposite direction of gravity. no.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수도 있는 것을 의미한다.In addition, throughout the specification, when a part is said to "include" a certain component, it means that it may further include other components, without excluding the other components unless otherwise stated.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 단결정 성장 장치를 나타내는 도면이다.1 is a view showing a single crystal growth apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 단결정 성장 장치(10)는, 용액법을 이용한 단결정 성장 장치로서, 챔버(100), 챔버(100) 내부에 배치되는 도가니(200), 도가니(200)의 상부에 배치되며, 관측창(310)을 구비하는 가로막이 부재(300), 가로막이 부재(300)의 중심을 관통하는 풀링 샤프트(400), 및 일단은 챔버(100)의 측면에, 타단은 가로막이 부재(300)의 측면에 결합되는 이동 부재(500)를 포함한다. 이동 부재(500)는 가로막이 부재(300)의 관측창(310) 개폐를 조절하기 위한 것으로, 좌우로 이동하여 관측창(310)을 개폐시키는 개폐 조절부를 구비할 수 있다.As shown in FIG. 1, the single
도가니(200)는 챔버(100) 내부에 배치되며, 상측이 개방된 용기 형태일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며 실리콘 카바이드 단결정을 형성하기 위한 어떠한 형태로도 가능하다. 도가니(200)에는 실리콘 카바이드 성장에 주입되는 용융 원료가 장입되어 수용될 수 있다.The
도가니(200)를 가열시키면, 도가니(200) 내부에 담긴 용액(110)은 탄소(C), 실리콘(Si)을 포함하는 용액(110)으로 변하게 되며, 계속하여 도가니(200)를 가열시켜 용액(110)이 과포화도 상태가 되면, 용액(110)과 접촉하는 종결정(410) 상에 실리콘 카바이드 단결정이 성장될 수 있다.When the
풀링 샤프트(400)는 도가니(200)에 담긴 용액(110)으로 종결정(410)을 주입하는 역할을 한다. 풀링 샤프트(400)의 단부에는 실리콘 카바이드 종결정(410)이 연결될 수 있으며, 풀링 샤프트(400)의 상하 이동을 통하여 종결정(410)이 도가니(200) 내부로 이동될 수 있다.The
가로막이 부재(300)는 도가니(200) 상측에 배치된 것으로, 하나 이상의 관측창(310)을 구비할 수 있다. 가로막이 부재(300)는 도가니(200) 상측으로 발산되는 열을 차단시키는 역할을 하며, 이와 동시에 관측창(310)을 통하여 실리콘 카바이드의 성장 과정의 관찰을 할 수 있도록 하는 역할을 한다.The
실시예에 따라서는 가로막이 부재(300)는 단열 부재일 수 있으며, 단열 부재로 이루어진 가로막이 부재(300)의 경우, 도가니(200)의 상측을 단열 부재로 감싸는 구조가 된다는 점에서, 열 발산을 낮추는 효과가 있다.In some embodiments, the
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 단결정 성장 장치를 나타내는 도면이다.2 is a view showing a single crystal growth apparatus according to another embodiment of the present invention.
가로막이 부재(300)가 하나인 도 1과 달리, 도 2의 단결정 성장 장치는 가로막이 부재(300)가 두 개일 수 있다. 가로막이 부재(300)가 복수인 경우, 복수의 가로막이 부재(300)는 서로 평행하게 배치될 수 있다. 가로막이 부재(300)가 복수인 경우, 가로막이 부재(300)가 하나인 경우에 비하여, 도가니(200) 상측으로 발산되는 열을 차단시키는 효과가 높아진다.Unlike FIG. 1, in which the
도 1 및 도 2에서는 가로막이 부재(300)의 측면에 각각 두 개의 이동 부재(500)가 구비된 모습만을 도시하였으나, 이동 부재(500)의 개수, 위치가 도시된 바에 한정되는 것은 아니며, 가로막이 부재(300)에 하나 이상의 이동 부재(500)가 구비되는 모든 경우를 포함할 수 있다.In FIGS. 1 and 2, only the two moving
이동 부재(500)는 가로막이 부재(300)의 일부를 관통하여 좌우 이동하는 것으로서, 좌우 방향으로의 이동을 통하여 가로막이 부재(300)에 구비된 관측창(310)의 개폐를 조절하는 역할을 한다. 가로막이 부재(300)를 관통하여 이동하는 이동 부재(500)에 대하여는 이하 도 3 및 도 4에서 후술하도록 한다.The moving
가이드부(600)는 챔버(100)의 측면에, 이동 부재(500)의 일단이 접촉되는 부분에 배치된 것으로서, 이동 부재(500)가 챔버(100)에 결합되도록 하는 역할을 한다. 일 실시예로서, 이동 부재(500)는 챔버(100)에 고정되도록 결합되어 회전 이동이 없이 고정된 형태일 수 있으나, 다른 실시예에 따라서는 이동 부재(500)는 풀링 샤프트(400)를 축으로 하여 가로막이 부재(300)와 함께 회전 이동되도록 챔버(100)의 가이드부(600)에 결합될 수도 있다. 회전 이동에 대하여는 도 5에서 설명하도록 한다. The
단열부(700)는 도가니(200)의 외주면에 배치될 수 있으며, 도가니(200)에서 방출되는 열을 차단하는 역할을 한다. 즉, 단열부(700)는 도가니(200) 내부의 온도를 단결정 성장 온도로 유지시키는 기능을 할 수 있다.The
실리콘 카바이드 단결정 성장에는 고온 상태가 필요하므로, 실시예에 따라서는, 단열부(700)로서 그라파이트 섬유를 압착시켜 일정 두께 이상으로 제작된 그라파이트 펠트(graphite felt)가 사용될 수 있다. 또한, 단열부(700)는 복수의 층으로 형성되어 도가니(200)를 둘러싸는 형태일 수 있으나, 단열부(700)의 형태가 이에 한정되는 것은 아니다.Since silicon carbide single crystal growth requires a high temperature state, according to an embodiment, graphite felt manufactured by compressing graphite fibers to a predetermined thickness or more may be used as the
발열부(800)는 단열부(700)의 외측에 배치되어 도가니(200)를 가열시키는 역할을 한다. 실시예에 따라서는 발열부(800)는 유도 코일일 수 있으며, 이 경우 유도 코일에 전류를 흘려 도가니(200)를 가열시킴으로써, 도가니(200) 내부에 장입된 용액(110)을 가열시킬 수 있다.The
도 3은 이동 부재의 이동에 따른 가로막이 부재의 관측창의 개폐와 관련된도면으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 단결정 성장 장치에 있어서, 관측창이 열린 모습을 나타낸 도면이다.3 is a view related to the opening and closing of the observation window of the barrier member according to the movement of the moving member. In the single crystal growth apparatus according to the exemplary embodiment of the present invention, the view of the observation window is opened.
도 3에 도시된 바와 같이, 이동 부재(500)는 챔버(100)의 측면에 고정되는 제1 고정부(510), 가로막이 부재(300)의 측면에 고정되는 제2 고정부(520), 제1 고정부(510) 및 제2 고정부(520) 사이에 배치되어 이동 부재(500)를 지지시키는 지지부(530), 및 지지부(530) 내부에 삽입되는 개폐 조절부(540)를 포함할 수 있으며, 개폐 조절부(540)는 가로막이 부재(300) 내부로 이동할 수 있다.As shown in FIG. 3, the moving
지지부(530)는 내부가 빈 관 형태일 수 있으며, 지지부(530)의 빈 공간에 개폐 조절부(540)가 삽입된 경우, 도 3에서와 같이 가로막이 부재(300)의 관측창(310)은 열린 상태가 된다. 개폐 조절부(540)가 지지부(530)에 삽입되어 있지만 관측창(310)과 중첩되지 않는 경우에는, 가로막이 부재(300)의 관측창(310)이 완전히 개방된 상태에 있게 된다.The
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 단결정 성장 장치에 있어서, 관측창이 닫힌 모습을 나타낸 도면이다.4 is a view showing a view in which the observation window is closed in the single crystal growth apparatus according to the embodiment of the present invention.
도 4는 지지부(530)의 내부에 삽입되어 있던 개폐 조절부(540)가 지지부(530)의 외부로 이동한 모습으로, 개폐 조절부(540)가 가로막이 부재(300)의 관측창(310)을 가리고 있는 상태이다. 즉, 가로막이 부재(300)의 측면을 관통하여 개폐 조절부(540)가 좌우 이동함으로써, 가로막이 부재(300)의 관측창(310)을 가리게 되어 관측창(310)이 닫힌 상태가 된 경우이다.4 illustrates a state in which the opening /
개폐 조절부(540)는 이동장치(미도시)에 의하여 좌우 방향으로 슬라이딩 이동을 할 수 있으며, 이동장치(미도시)는 모터와 기어의 조합에 의한 기계적인 장치일 수 있다. 실시예에 따라서는 이동장치(미도시)는 개폐 조절부(540)의 타단에 연결된 막대형 봉일 수 있다. 막대형 봉의 일단은 개폐 조절부(540)의 타단에 연결되고, 막대형 봉의 타단은 제1 고정부(510) 내지는 챔버(100)를 통과하여, 챔버(100) 외부로 돌출되는 형태일 수 있다. 실시예에 따라서는, 챔버(100) 외부로 돌출된 이동장치(미도시), 즉 막대형 봉은 파지할 수 있는 손잡이 형태일 수 있다. 손잡이를 좌우 이동함에 따라, 개폐 조절부(540)가 함께 좌우 방향으로 이동되도록 구성할 수 있으며, 이 경우 사용자는 손잡이를 좌우 이동시켜 손쉽게 관측창(310)을 개방하거나 폐쇄시킬 수 있다.The opening and
본 발명의 다른 실시예로서, 가로막이 부재(300)는 풀링 샤프트(400)를 축으로 하여 회전 이동할 수 있다. 가로막이 부재(300)가 회전하는 경우, 가로막이 부재(300)에 구비된 관측창(310)의 위치도 함께 이동하게 되며, 사용자는 관측창(310)의 위치를 조절하여 관찰하고자 하는 위치에 관측창(310)을 위치시켜 실리콘 카바이드의 성장 과정을 관찰할 수 있게 된다. 이와 같이, 가로막이 부재(300)가 회전 이동을 하는 경우, 가로막이 부재(300)의 측면에 결합된 이동 부재(500)도 함께 회전 이동을 하게 되는데, 가로막이 부재(300) 및 이동 부재(500)의 회전 이동에 대하여는 도 5에서 살펴보도록 한다.As another embodiment of the present invention, the
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 단결정 성장 장치에 있어서, 가로막이 부재가 회전하는 모습을 나타낸 도면이다.5 is a view showing a state in which the barrier member rotates in the single crystal growth apparatus according to another embodiment of the present invention.
구체적으로는, 두 개의 가로막이 부재(300)를 구비한 실시예에서, 각각의 가로막이 부재(300)가 회전하는 모습으로, 가로막이 부재(300) 및 가로막이 부재(300)의 측면에 결합된 이동 부재(500)가 함께 풀링 샤프트(400)를 축으로 회전 이동하는 모습을 도시한 것이다. 도 5(a)는 가로막이 부재(300)가 동일한 방향으로 회전하는 경우이고, 도 5(b)는 가로막이 부재(300)가 상이한 방향으로 회전하는 경우이다. 이와 같이 복수의 가로막이 부재(300)는 각각 독립적으로 회전 이동할 수 있다.Specifically, in the embodiment with two
또한, 도 5에서도 확인할 수 있듯이, 챔버(100)의 내부 측면에는, 이동 부재(500)의 일단이 접촉되는 부분에 이동 부재(500)의 회전 이동 경로를 따라 배치된 홈 형태의 가이드부(600)가 더 포함될 수 있다. 가로막이 부재(300)가 풀링 샤프트(400)를 축으로 하여 회전하는 경우, 제2 고정부(520)는 가로막이 부재(300)의 측면에 고정 결합된 상태로 일체화되어 함께 회전할 수 있으며, 챔버(100)의 측면과 연결되는 제1 고정부(510)는 홈 형태의 가이드부(600)에 끼워진 형태로 가이드라인을 따라 이동할 수 있다. 도 5에서는 가로막이 부재(300)가 두 개인 경우로서, 각각의 가로막이 부재(300)와 평행한 위치의 챔버(100) 측면에, 가이드부(600)가 두 개 배치된 것을 확인할 수 있다.In addition, as can be seen in Figure 5, the inner side of the
설명한 바와 같이, 본 발명의 단결정 성장 장치는, 도가니 상측을 가로막이 부재로 막아, 기존의 단결정 성장 장치에 비하여 열 차단 효과를 높임과 동시에, 이동 부재의 좌우 이동에 따라 가로막이 부재의 관측창 개폐를 조절할 수 있도록 하여 단결정 성장 중인 도가니 내부를 용이하게 관측 가능하게 함으로써 공정 중 관측 자유도를 높였다는 점에서 의의가 있다.As described, the single crystal growth apparatus of the present invention blocks the upper side of the crucible with a barrier member to increase the heat shielding effect as compared with the conventional single crystal growth apparatus, and simultaneously opens and closes the observation window of the barrier member according to the left and right movement of the movable member. It is important to increase the degree of freedom of observation during the process by making it possible to easily control the inside of the crucible during single crystal growth.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 단결정 성장 장치를 이용한 단결정 성장 방법의 흐름도이다.6 is a flowchart of a single crystal growth method using a single crystal growth apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 단결정 성장 장치를 이용한 단결정 성장 방법은, 풀링 샤프트 하단에 구비된 종결정이 도가니 내부의 용액으로 이동하여 단결정을 성장시키는 단계(S100), 및 이동 부재가 도가니의 상부에 배치되는 가로막이 부재 일부를 관통하도록 좌우 이동하여, 가로막이 부재에 구비된 관측창의 개폐를 조절하는 단계(S200)를 포함할 수 있다.As shown in Figure 6, the single crystal growth method using a single crystal growth apparatus according to an embodiment of the present invention, the seed crystal provided on the bottom of the pulling shaft to move to the solution in the crucible to grow the single crystal (S100) And moving the member left and right to penetrate a part of the barrier member disposed on the crucible, thereby controlling opening and closing of the observation window provided in the barrier member (S200).
도 6에 도시되지는 않았으나, 실시예에 따라서는 가로막이 부재를 풀링 샤프트를 축으로 하여 회전 이동시켜, 가로막이 부재의 관측창의 위치를 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.Although not shown in FIG. 6, the barrier member may further include adjusting the position of the observation window of the barrier member by rotating the barrier member about an axis of the pulling shaft.
이 경우, 가로막이 부재의 측면에 결합된 이동 부재도 가로막이 부재와 함께 회전 이동하게 되는바, 이동된 위치에서 이동 부재의 개폐 조절부를 가로막이 부재를 관통하도록 좌우로 이동시켜 관측창의 개폐를 조절할 수 있음은 물론이다. 이와 같이, 관측창의 위치를 조절하는 단계를 더 포함하는 경우는, 사용자가 관찰하고자 하는 위치에서 실리콘 카바이드의 성장 과정을 관찰할 수 있다는 장점이 있다.In this case, the movable member coupled to the side of the barrier member is also rotated together with the barrier member. In the moved position, the opening and closing adjustment part of the movable member is moved left and right to penetrate the barrier member to control the opening and closing of the observation window. Of course it can. As such, in the case of further comprising adjusting the position of the observation window, there is an advantage that the user can observe the growth process of silicon carbide at the position to be observed.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 단결정 성장 장치를 이용한 단결정 성장 방법은, 가로막이 부재에 구비된 관측창의 개폐를 조절함으로써, 실리콘 카바이드의 성장 과정을 관찰할 수 있도록 하여 공정의 편의성을 높이면서 관측창을 통하여 발산되는 열을 효과적으로 차단시켜 공정의 효율성을 높이도록 할 수 있다.As described above, the single crystal growth method using the single crystal growth apparatus according to the embodiment of the present invention, by adjusting the opening and closing of the observation window provided in the barrier member, it is possible to observe the growth process of the silicon carbide to improve the convenience of the process While increasing, it can effectively block the heat dissipated through the observation window to increase the efficiency of the process.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.
10: 단결정 성장 장치
100: 챔버
110: 용액
200: 도가니
300: 가로막이 부재
310: 관측창
400: 풀링 샤프트
410: 종결정
500: 이동 부재
510: 제1 고정부
520: 제2 고정부
530: 지지부
540: 개폐 조절부
600: 가이드부
700: 단열부
800: 발열부10: single crystal growth device
100: chamber
110: solution
200: crucible
300: barrier member
310: observation window
400: pulling shaft
410: seed crystal
500: moving member
510: first fixing part
520: second fixing part
530: support
540: opening and closing control unit
600: guide part
700: insulation
800: heating unit
Claims (17)
챔버;
상기 챔버 내부에 배치되는 도가니;
상기 도가니의 상부에 배치되며, 관측창을 구비하는 가로막이 부재;
상기 가로막이 부재의 중심을 관통하는 풀링 샤프트; 및
일단은 상기 챔버의 측면에, 타단은 상기 가로막이 부재의 측면에 결합되고, 좌우로 이동하여 상기 관측창을 개폐시키는 개폐 조절부를 갖는 이동 부재를 포함하는 단결정 성장 장치.As a single crystal growth apparatus using a solution method,
chamber;
A crucible disposed inside the chamber;
A barrier member disposed above the crucible and having a viewing window;
A pulling shaft passing through a center of the barrier member; And
And a moving member having one end coupled to a side surface of the chamber and the other end coupled to a side surface of the barrier member and moving left and right to open and close the observation window.
상기 이동 부재는,
상기 챔버의 측면에 고정되는 제1 고정부;
상기 가로막이 부재의 측면에 고정되는 제2 고정부;
상기 제1 고정부 및 상기 제2 고정부 사이에 배치되어 상기 이동 부재를 지지시키는 지지부; 및
상기 지지부 내부에 삽입되는 상기 개폐 조절부를 포함하며,
상기 개폐 조절부는 상기 가로막이 부재 내부로 좌우 이동하는 단결정 성장 장치.The method of claim 1,
The moving member,
A first fixing part fixed to a side of the chamber;
A second fixing part fixed to a side of the barrier member;
A support part disposed between the first fixing part and the second fixing part to support the moving member; And
It includes the opening and closing control unit is inserted into the support,
The opening and closing control unit is a single crystal growth apparatus to move left and right inside the barrier member.
상기 지지부는 내부가 빈 관 형태인 단결정 성장 장치.The method of claim 2,
The support portion is a single crystal growth apparatus having a hollow tube shape.
상기 개폐 조절부가 상기 지지부에 삽입되고, 상기 개폐 조절부가 상기 관측창과 중첩하지 않는 경우에는, 상기 관측창은 완전히 개방된 상태가 되는 단결정 성장 장치.The method of claim 2,
When the opening and closing adjustment part is inserted into the support portion, and the opening and closing adjustment part does not overlap with the observation window, the observation window is in a completely open state.
상기 개폐 조절부가 상기 지지부의 내부에서 외부로 이동하여 상기 관측창을 가리는 경우에는, 상기 관측창은 닫힌 상태가 되는 단결정 성장 장치.The method of claim 2,
When the opening and closing control unit moves from the inside of the support to the outside to cover the observation window, the observation window is in a closed state.
상기 가로막이 부재에 구비된 관측창은 하나 이상인 단결정 성장 장치.The method of claim 1,
Single crystal growth apparatus having at least one observation window provided in the barrier member.
상기 가로막이 부재에는 하나 이상의 이동 부재가 구비되는 단결정 성장 장치.The method of claim 1,
The barrier member is provided with one or more moving members.
상기 가로막이 부재 및 상기 가로막이 부재의 측면에 결합된 상기 이동 부재는 상기 풀링 샤프트를 축으로 하여 함께 회전 이동하는 단결정 성장 장치.The method of claim 1,
And the movable member coupled to the side wall of the diaphragm member and the diaphragm member to rotate together with respect to the pulling shaft.
상기 챔버는,
상기 이동 부재의 일단이 접촉되는 부분에 상기 이동 부재의 회전 이동 경로를 따라 배치된 홈 형태의 가이드부를 더 포함하는 단결정 성장 장치.The method of claim 1,
The chamber is
And a groove-shaped guide portion disposed along a rotational movement path of the movable member to a portion where one end of the movable member contacts.
상기 가로막이 부재는 하나 이상인 단결정 성장 장치.The method of claim 1,
The at least one barrier member is a single crystal growth apparatus.
상기 가로막이 부재가 복수인 경우, 상기 복수의 가로막이 부재는 서로 평행하게 배치되는 단결정 성장 장치.The method of claim 10,
When the barrier members are plural, the plurality of barrier members are arranged in parallel with each other.
상기 복수의 가로막이 부재는 각각 독립적으로 회전 이동하는 단결정 성장 장치.The method of claim 10,
The plurality of diaphragm members each independently move in rotation.
상기 가로막이 부재는 단열 부재인 단결정 성장 장치.The method of claim 1,
The barrier member is a single crystal growth apparatus that is a heat insulating member.
상기 도가니의 외주면에 배치되는 단열부를 더 포함하는 단결정 성장 장치.The method of claim 1,
Single crystal growth apparatus further comprises a heat insulating portion disposed on the outer peripheral surface of the crucible.
상기 단열부의 외측에 배치되는 발열부를 더 포함하는 단결정 성장 장치.The method of claim 14,
Single crystal growth apparatus further comprises a heat generating portion disposed outside the heat insulating portion.
풀링 샤프트 하단에 구비된 종결정이 도가니 내부의 용액으로 이동하여 단결정을 성장시키는 단계; 및
이동 부재가 상기 도가니의 상부에 배치되는 가로막이 부재의 일부를 관통하도록 좌우 이동하여, 상기 가로막이 부재에 구비된 관측창의 개폐를 조절하는 단계를 포함하는 단결정 성장 방법.In the single crystal growth method using the single crystal growth apparatus,
Seed crystals provided at the bottom of the pulling shaft move to a solution in the crucible to grow single crystals; And
And moving the member left and right to penetrate a portion of the barrier member disposed above the crucible, thereby controlling the opening and closing of the observation window provided in the barrier member.
상기 가로막이 부재를 상기 풀링 샤프트를 축으로 하여 회전 이동시켜, 상기 가로막이 부재의 상기 관측창의 위치를 조절하는 단계를 더 포함하는 단결정 성장 방법.The method of claim 16,
And rotating the barrier member about the pulling shaft to adjust the position of the observation window of the barrier member.
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