KR20200041167A - Manufacturing apparatus for silicon carbide single crystal and manufacturing method of silicon carbide single crystal - Google Patents

Manufacturing apparatus for silicon carbide single crystal and manufacturing method of silicon carbide single crystal Download PDF

Info

Publication number
KR20200041167A
KR20200041167A KR1020180121269A KR20180121269A KR20200041167A KR 20200041167 A KR20200041167 A KR 20200041167A KR 1020180121269 A KR1020180121269 A KR 1020180121269A KR 20180121269 A KR20180121269 A KR 20180121269A KR 20200041167 A KR20200041167 A KR 20200041167A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
silicon carbide
seed crystal
single crystal
carbide single
crucible
Prior art date
Application number
KR1020180121269A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102479333B1 (en
Inventor
박만식
Original Assignee
주식회사 엘지화학
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 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020180121269A priority Critical patent/KR102479333B1/en
Publication of KR20200041167A publication Critical patent/KR20200041167A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102479333B1 publication Critical patent/KR102479333B1/en

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
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/36—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method characterised by the seed, e.g. its crystallographic orientation
    • 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
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/10—Crucibles or containers for supporting the melt
    • 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
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/20—Controlling or regulating
    • 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

Abstract

A manufacturing apparatus for a silicon carbide single crystal according to an embodiment includes: a crucible; a silicon carbide seed crystal extended into the crucible; a seed crystal shaft connected to the silicon carbide seed crystal; and an anti-shake member connected to the seed crystal shaft. The distance from one point of the seed crystal shaft to one surface of the seed crystal is less than the distance from one point of the seed crystal shaft to one surface of the anti-shake member.

Description

실리콘카바이드 단결정의 제조 장치 및 제조 방법{MANUFACTURING APPARATUS FOR SILICON CARBIDE SINGLE CRYSTAL AND MANUFACTURING METHOD OF SILICON CARBIDE SINGLE CRYSTAL}Manufacturing apparatus and manufacturing method of silicon carbide single crystal {MANUFACTURING APPARATUS FOR SILICON CARBIDE SINGLE CRYSTAL AND MANUFACTURING METHOD OF SILICON CARBIDE SINGLE CRYSTAL}

본 발명은 실리콘카바이드 단결정의 제조 장치 및 실리콘카바이드 단결정의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for manufacturing a silicon carbide single crystal and a method for manufacturing a silicon carbide single crystal.

실리콘카바이드(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 has been widely used as a component material in the semiconductor, electronic, automotive, and mechanical fields due to its excellent mechanical strength such as wear resistance, heat resistance, and corrosion resistance.

실리콘카바이드 단결정의 성장을 위해서는, 예를 들어 탄소와 실리카를 2000도(℃) 이상의 고온 전기로에서 반응시키는 애치슨 방법, 실리콘카바이드를 원료로 하여 2000도(℃) 이상의 고온에서 승화시켜 단결정을 성장시키는 승화법, 결정 인상법(crystal pulling method)을 응용한 용액 성장법 등이 있다. 이외에도, 기체 소스를 사용하여 화학적으로 증착시키는 방법이 사용되고 있다. For the growth of silicon carbide single crystals, for example, the Achison method of reacting carbon and silica in a high temperature electric furnace of 2000 degrees (° C) or higher, and sublimation to grow single crystals by subliming at high temperature of 2000 degrees (℃) or higher using silicon carbide as a raw material And a solution growth method using a crystal pulling method. In addition, a chemical vapor deposition method using a gas source has been used.

그러나 애치슨 방법은 고순도의 실리콘카바이드 단결정을 얻기가 매우 어렵고, 화학적 기상 증착법은 박막 두께 정도의 제한된 수준으로만 성장이 가능할 수 있다. 이에 따라 고온에서 실리콘카바이드를 승화시켜 결정을 성장시키는 승화법에 대한 연구에 집중되어 왔다. 그런데 승화법 역시 일반적으로 2400℃ 이상의 고온에서 이루어지고, 마이크로 파이프 및 적층 결함과 같은 여러 결함이 발생할 가능성이 많아 생산 단가적 측면에서 한계가 있다.However, the Achison method is very difficult to obtain a high-purity silicon carbide single crystal, and the chemical vapor deposition method may grow only at a limited level of the thickness of the thin film. Accordingly, research has been focused on a sublimation method of sublimating silicon carbide at high temperature to grow crystals. However, the sublimation method is also generally performed at a high temperature of 2400 ° C or higher, and there is a possibility that various defects such as micro-pipes and lamination defects are generated, and thus there is a limitation in terms of production cost.

본 발명은 용액 성장법을 이용하며 균일한 품질을 가지는 실리콘카바이드 단결정을 수득할 수 있는 실리콘카바이드 단결정의 제조 장치 및 제조 방법을 제공하고자 한다. The present invention is to provide an apparatus and a method for manufacturing a silicon carbide single crystal capable of obtaining a silicon carbide single crystal having a uniform quality using a solution growth method.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. In addition, the technical problem to be solved by the present invention is not limited to the technical problem mentioned above, and other technical problems not mentioned are clearly understood by those skilled in the art from the following description. Will be understandable.

일 실시예에 따른 실리콘카바이드 단결정의 제조 장치는 도가니, 상기 도가니 내부로 연장되는 실리콘카바이드 종결정, 상기 실리콘카바이드 종결정과 연결된 종결정축, 그리고 상기 종결정축에 연결된 떨림 방지 부재를 포함하며, 상기 종결정축의 일 지점으로부터 상기 종결정의 일면까지의 거리는, 상기 종결정축의 일 지점으로부터 상기 떨림 방지 부재의 일면까지의 거리보다 작다. An apparatus for manufacturing a silicon carbide single crystal according to an embodiment includes a crucible, a silicon carbide seed crystal extending into the crucible, a seed crystal shaft connected to the silicon carbide seed crystal, and an anti-shake member connected to the seed crystal shaft, and the termination The distance from one point of the positive axis to one surface of the seed crystal is smaller than the distance from one point of the seed crystal axis to one surface of the anti-shake member.

상기 떨림 방지 부재는, 상기 종결정축과 연결되는 연결부, 그리고 상기 연결부와 연결되는 플레이트를 포함할 수 있다. The anti-vibration member may include a connection portion connected to the seed crystal shaft, and a plate connected to the connection portion.

상기 떨림 방지 부재는 복수의 연결부를 포함하고, 상기 플레이트는 상기 복수의 연결부와 결합될 수 있다. The anti-vibration member includes a plurality of connecting portions, and the plate can be combined with the plurality of connecting portions.

상기 플레이트는 상기 플레이트 중앙에 위치하는 개구부를 포함할 수 있다. The plate may include an opening located in the center of the plate.

상기 개구부의 지름은 상기 실리콘카바이드 종결정의 지름보다 클 수 있다. The diameter of the opening may be larger than the diameter of the silicon carbide seed crystal.

상기 플레이트의 지름은 상기 도가니의 지름보다 작을 수 있다. The diameter of the plate may be smaller than the diameter of the crucible.

상기 연결부는 상기 플레이트를 관통할 수 있다. The connecting portion may penetrate the plate.

상기 플레이트는 상기 연결부에 연결된 상태에서 상하 이동할 수 있다. The plate can move up and down while connected to the connecting portion.

상기 떨림 방지 부재는 그라파이트를 포함할 수 있다. The anti-shake member may include graphite.

일 실시예에 따른 실리콘카바이드 단결정의 제조 방법은 도가니 내에 용융액을 준비하는 단계, 상기 도가니 내부로 상기 종결정축을 제공하는 단계, 상기 종결정축에 연결된 떨림 방지 부재가 상기 용융액과 접촉하는 단계, 그리고 상기 종결정축을 하강시켜 실리콘카바이드 종결정과 상기 용융액을 접촉시키는 단계를 포함한다. A method of manufacturing a silicon carbide single crystal according to an embodiment includes preparing a melt in a crucible, providing the seed crystal shaft into the crucible, contacting the anti-shake member connected to the seed crystal shaft with the melt, and And lowering the seed crystal axis to contact the silicon carbide seed crystal with the melt.

상기 종결정축을 제1 높이로 하강시켜 상기 떨림 방지 부재와 상기 용융액이 접촉하는 단계, 그리고 상기 종결정축을 제2 높이로 하강시켜 상기 종결정과 상기 용융액이 접촉하는 단계를 포함할 수 있다. The seed crystal shaft may be lowered to a first height to contact the anti-shake member and the melt, and the seed crystal shaft may be lowered to a second height to contact the seed crystal and the melt.

상기 떨림 방지 부재는, 상기 종결정축과 연결되는 연결부, 그리고 상기 연결부에 연결되는 플레이트를 포함할 수 있다. The anti-vibration member may include a connection portion connected to the seed crystal shaft, and a plate connected to the connection portion.

상기 플레이트는 상하 이동 가능하며 상기 종결정축이 하강하는 단계에서 상기 플레이트는 상기 용융액 표면 상에 위치할 수 있다.The plate is movable up and down, and the plate may be located on the surface of the melt in the step in which the seed crystal axis descends.

본 발명에 의하면 균일한 품질을 가지는 실리콘카바이드 단결정을 수득할 수 있다.According to the present invention, a silicon carbide single crystal having uniform quality can be obtained.

도 1은 일 실시예에 따른 실리콘카바이드 단결정의 제조 장치에 대한 개략적인 단면도이다.
도 2는 실리콘카바이드 종결정과 떨림 방지 부재를 포함하는 일부 구성요소에 대한 사시도이다.
도 3 및 도 4 각각은 실리콘카바이드 단결정의 제조 공정에 따른 실리콘카바이드 단결정의 제조 장치의 일부 구성요소에 대한 개략적인 단면도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 실리콘카바이드 단결정의 제조 장치에 대한 개략적인 단면도이다.
도 6은 실리콘카바이드 종결정과 떨림 방지 부재를 포함하는 일부 구성요소에 대한 사시도이다.
도 7 및 도 8 각각은 실리콘카바이드 단결정의 제조 공정에 따른 실리콘카바이드 단결정의 제조 장치의 일부 구성요소에 대한 개략적인 단면도이다.
도 9는 비교예에 따른 실리콘카바이드 단결정의 제조 장치에 대한 개략적인 단면도이다. 1 is a schematic cross-sectional view of an apparatus for manufacturing a silicon carbide single crystal according to an embodiment.
2 is a perspective view of some components including a silicon carbide seed crystal and an anti-shake member.
Each of FIGS. 3 and 4 is a schematic cross-sectional view of some components of an apparatus for manufacturing a silicon carbide single crystal according to a manufacturing process of a silicon carbide single crystal.
5 is a schematic cross-sectional view of an apparatus for manufacturing a silicon carbide single crystal according to an embodiment.
6 is a perspective view of some components including a silicon carbide seed crystal and an anti-shake member.
7 and 8 are schematic cross-sectional views of some components of an apparatus for manufacturing a silicon carbide single crystal according to a manufacturing process of a silicon carbide single crystal.
9 is a schematic cross-sectional view of an apparatus for manufacturing a silicon carbide single crystal according to a comparative example.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 기재를 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 기재의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, in the description of the present description, descriptions of already known functions or configurations will be omitted for clarity.

본 기재를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분을 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로 본 기재가 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.In order to clearly describe the description, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals are assigned to the same or similar elements throughout the specification. In addition, since the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily shown for convenience of description, the present description is not necessarily limited to what is illustrated.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서 설명의 편의를 위해 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다. 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.In the drawings, thicknesses are enlarged to clearly represent various layers and regions. In addition, in the drawings, thicknesses of some layers and regions are exaggerated for convenience of description. When a portion of a layer, film, region, plate, or the like is said to be "on" or "on" another portion, this includes not only the case "on the top" of the other portion but also another portion in the middle.

이하에서는 도 1 및 도 2를 참조하여 실리콘카바이드 단결정의 제조 장치에 대해 설명한다. 도 1은 실리콘카바이드 단결정의 제조 장치의 개략적인 단면도이고, 도 2는 종결정 및 떨림 방지 부재를 포함하는 일부 구성요소에 대한 사시도이다. Hereinafter, an apparatus for manufacturing a silicon carbide single crystal will be described with reference to FIGS. 1 and 2. 1 is a schematic cross-sectional view of an apparatus for manufacturing a silicon carbide single crystal, and FIG. 2 is a perspective view of some components including a seed crystal and an anti-vibration member.

우선 도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 실리콘카바이드 단결정 제조 장치는 반응 챔버(100), 반응 챔버(100) 내부에 위치하는 도가니(300), 도가니(300)를 가열하는 가열 부재(400), 도가니(300)를 회전시키는 회전 부재(500) 및 떨림 방지 부재(600)를 포함한다.First, referring to Figure 1, a silicon carbide single crystal manufacturing apparatus according to an embodiment of the reaction chamber 100, a crucible 300 positioned inside the reaction chamber 100, a heating member 400 for heating the crucible 300 , It includes a rotating member 500 for rotating the crucible 300 and the anti-vibration member 600.

반응 챔버(100)는 빈 내부 공간을 포함하는 밀폐된 형태이고 그 내부가 일정한 압력 등의 분위기로 유지될 수 있다. 도시되지 않았으나 반응 챔버(100)에 진공 펌프 및 분위기 제어용 가스 탱크가 연결될 수 있다. 진공 펌프 및 분위기 제어용 가스 탱크를 이용하여 반응 챔버(100) 내부를 진공상태로 만든 후 아르곤 기체와 같은 비활성 기체를 충전할 수 있다.The reaction chamber 100 is a closed shape including an empty interior space, and the interior of the reaction chamber 100 may be maintained in an atmosphere such as a constant pressure. Although not shown, a vacuum pump and a gas tank for controlling the atmosphere may be connected to the reaction chamber 100. After the inside of the reaction chamber 100 is vacuumed using a vacuum pump and a gas tank for controlling the atmosphere, an inert gas such as argon gas may be filled.

실리콘카바이드 종결정(210)은 실리콘카바이드 단결정이 성장되는 부분으로, 도가니(300) 내측의 상부 영역에 위치한다. 제조 공정에 따라 실리콘카바이드 종결정(210)의 하면은 도가니(300) 내부에 위치하는 용융액 표면과 접촉하도록 위치할 수 있다. The silicon carbide seed crystal 210 is a portion where a silicon carbide single crystal is grown, and is located in an upper region inside the crucible 300. Depending on the manufacturing process, the bottom surface of the silicon carbide seed crystal 210 may be positioned to contact the surface of the melt located in the crucible 300.

실리콘카바이드 종결정(210)은 실리콘카바이드 단결정으로 이루어진다. 실리콘카바이드 종결정(210)의 결정 구조는 제조하려는 실리콘카바이드 단결정의 결정 구조와 같다. 예를 들어, 4H 다형의 실리콘카바이드 단결정을 제조하는 경우, 4H 다형의 실리콘카바이드 종결정(210)을 이용할 수 있다. 4H 다형의 실리콘카바이드 종결정(210)을 이용하는 경우, 결정 성장면은 (0001)면 또는 (000-1)면이거나, (0001)면 또는 (000-1)면으로부터 8도 이하의 각도로 경사진 면일 수 있다. The silicon carbide seed crystal 210 is made of a silicon carbide single crystal. The crystal structure of the silicon carbide seed crystal 210 is the same as that of the silicon carbide single crystal to be manufactured. For example, when manufacturing a 4H polycrystalline silicon carbide single crystal, the 4H polycrystalline silicon carbide seed crystal 210 may be used. When using the 4H polycrystalline silicon carbide seed crystal 210, the crystal growth plane is a (0001) plane or a (000-1) plane, or an angle of 8 degrees or less from the (0001) plane or (000-1) plane. It can be a photo side.

종결정축(230)은 실리콘카바이드 종결정(210)의 상부면과 연결되도록 연장 형성되어 실리콘카바이드 종결정(210)을 지지하며 실리콘카바이드 종결정(210)이 도가니(300) 내측에 위치할 수 있도록 한다. The seed crystal shaft 230 is formed to extend to connect with the upper surface of the silicon carbide seed crystal 210 to support the silicon carbide seed crystal 210 and to allow the silicon carbide seed crystal 210 to be positioned inside the crucible 300. do.

종결정축(230)은 종결정 회전봉(250)에 연결되어 함께 회전하도록 결합될 수 있으며, 종결정축(230)은 종결정 회전봉(250)에 의해 상하로 이동하거나 회전할 수 있다.The seed crystal shaft 230 may be connected to the seed crystal rotating rod 250 to be rotated together, and the seed crystal shaft 230 may move up or down by the seed crystal rotating rod 250.

도가니(300)는 반응 챔버(100) 내부에 구비되며 상측이 개방된 용기 형태일 수 있으며 상부면을 제외한 외주면(300a) 및 하부면(300b)을 포함할 수 있다. 그러나 전술한 형태에 제한 없이 실리콘카바이드 단결정을 형성하기 위한 어떠한 형태도 가능함은 물론이며 제조 공정에 따라 상부면을 덮는 덮개 등을 포함할 수도 있다. 도가니(300)는 실리콘 또는 실리콘카바이드 분말과 같은 용융 원료가 장입되어 수용될 수 있다. The crucible 300 is provided inside the reaction chamber 100 and may be in the form of an open container on the upper side, and may include an outer circumferential surface 300a and a lower surface 300b excluding the upper surface. However, any form for forming a silicon carbide single crystal is possible without limitation to the above-described form, and may include a cover covering the upper surface according to the manufacturing process. The crucible 300 may be accommodated by charging a molten raw material such as silicon or silicon carbide powder.

도가니(300)는 그라파이트, SiC와 같이 탄소를 함유하는 물질로 이루어질 수 있다. 이와 같은 재질의 도가니(300) 자체는 탄소 원료의 공급원으로 활용될 수 있다. 또는 이에 제한되지 않고 세라믹 재질의 도가니를 사용할 수 있으며, 이때 탄소를 제공할 물질 또는 공급원 별도로 제공할 수 있다. The crucible 300 may be made of a material containing carbon, such as graphite and SiC. The crucible 300 of this material itself can be used as a source of carbon raw materials. Alternatively, it is not limited thereto, and a crucible made of ceramic may be used, and at this time, a material or a source for providing carbon may be separately provided.

가열 부재(400)는 도가니(300)를 가열하여 도가니(300)에 수용된 물질을 용융시키거나 가열할 수 있다. 가열 부재(400)는 도가니(300)의 외주면에 위치할 수 있으며, 일 예로 도가니(300)의 외주면을 둘러싸는 형태를 가질 수 있다. The heating member 400 may heat the crucible 300 to melt or heat the material accommodated in the crucible 300. The heating member 400 may be located on the outer circumferential surface of the crucible 300, for example, may have a shape surrounding the outer circumferential surface of the crucible 300.

가열 부재(400)는 저항식 발열 수단 또는 유도 가열식 발열 수단을 사용할 수 있다. 구체적으로 가열 부재(400) 자체가 발열하는 저항식으로 가열 수단이거나 가열 부재(400)가 인덕션 코일을 포함하고 인덕션 코일에 고주파 전류를 흐르게 함으로써 도가니(300)를 가열하는 유도 가열 방식으로 도가니(300)를 가열할 수도 있다. 그러나 전술한 방법에 제한되지 않고 어떠한 가열 부재도 사용될 수 있음은 물론이다. The heating member 400 may use a resistance heating means or an induction heating means. Specifically, the heating member 400 itself is a resistance-type heating means, or the heating member 400 includes an induction coil and an induction heating method of heating the crucible 300 by flowing a high-frequency current through the induction coil. ) May be heated. However, it goes without saying that any heating member can be used without being limited to the above-described method.

일 실시예에 따른 실리콘카바이드 단결정의 제조 장치는 회전 부재(500)를 더 포함할 수 있다. 회전 부재(500)는 도가니(300)의 하측면에 결합되어 도가니(300)를 회전시킬 수 있다. 도가니(300)의 회전을 통해 균일한 조성의 용융액 제공이 가능한 바 실리콘카바이드 종결정(210)에 고품질의 실리콘카바이드 단결정이 성장될 수 있다.The apparatus for manufacturing a silicon carbide single crystal according to an embodiment may further include a rotating member 500. The rotating member 500 is coupled to the lower surface of the crucible 300 to rotate the crucible 300. High-quality silicon carbide single crystals can be grown on the silicon carbide seed crystal 210 as it is possible to provide a melt having a uniform composition through rotation of the crucible 300.

일 실시예에 따른 실리콘카바이드 제조 장치는 종결정축(230)에 연결되는 떨림 방지 부재(600)를 포함한다. 본 명세서는 떨림 방지 부재(600)가 종결정축(230)에 연결되는 실시예를 도시하였으나 이에 제한되지 않고 종결정 회전봉(250)에 연결되거나 다른 구성요소에 연결되는 실시예도 가능함은 물론이다. 일 실시예에 따른 떨림 방지 부재(600)는 그라파이트 재질을 포함할 수 있다. The silicon carbide manufacturing apparatus according to an embodiment includes an anti-vibration member 600 connected to the seed crystal shaft 230. Although the present specification shows an embodiment in which the anti-vibration member 600 is connected to the seed crystal shaft 230, the present invention is not limited thereto, and an embodiment connected to the seed crystal rotating rod 250 or other components is also possible. The anti-shake member 600 according to an embodiment may include a graphite material.

일 실시예에 따른 떨림 방지 부재(600)는 종결정축(230)과 떨림 방지 부재(600)를 연결하는 연결부(610), 그리고 연결부(610)와 연결된 플레이트(620)를 포함할 수 있다. The anti-vibration member 600 according to an embodiment may include a connection part 610 connecting the seed crystal shaft 230 and the anti-vibration member 600, and a plate 620 connected to the connection part 610.

일 실시예에 따른 연결부(610)는 종결정축(230)의 외주면과 플레이트(620)의 상부면을 연결할 수 있다. 연결부(610)는 종결정축(230)의 외주면으로부터 연장되어 상하 방향(D2) 방향으로 연장된 형태를 가질 수 있다. 그러나 연결부(610)의 형태는 도시된 형태에 제한되는 것이 아니라 플레이트(620)를 고정하기 위한 어떠한 형태도 가질 수 있다. The connection part 610 according to an embodiment may connect the outer peripheral surface of the seed crystal shaft 230 and the upper surface of the plate 620. The connection part 610 may have a shape extending from an outer circumferential surface of the seed crystal shaft 230 and extending in a vertical direction D2 direction. However, the shape of the connecting portion 610 is not limited to the illustrated shape, and may have any shape for fixing the plate 620.

일 실시예에 따른 떨림 방지 부재(600)는 복수의 연결부(610)를 포함할 수 있다. 상기 연결부(610)의 개수에는 제한이 없을 수 있다. The anti-vibration member 600 according to an embodiment may include a plurality of connection parts 610. The number of the connection parts 610 may not be limited.

플레이트(620)는 도 2에 도시된 바와 같이 평면상 원 형태를 가질 수 있다. 또한 플레이트(620)는 플레이트(620)의 중앙에 위치하는 개구부(OP)를 포함할 수 있다. 종결정축(230) 및 떨림 방지 부재(600)가 용융액 내로 제공되는 경우 개구부(OP)를 통해 유입된 용융액이 종결정(210)과 접촉하여 실리콘카바이드 단결정이 수득될 수 있다. The plate 620 may have a circular shape in a plane as illustrated in FIG. 2. In addition, the plate 620 may include an opening OP located at the center of the plate 620. When the seed crystal shaft 230 and the anti-vibration member 600 are provided into the melt, the silicon carbide single crystal may be obtained by contacting the seed crystal 210 with the melt introduced through the opening OP.

플레이트(620)의 지름(d1)은 도가니(300)의 지름보다 작을 수 있다. 개구부(OP)의 지름(d2)은 종결정축(230) 또는 실리콘카바이드 종결정(210) 보다 클 수 있다. 또한 플레이트(620)의 두께(t1)는 약 1 mm 내지 약 10 mm 일 수 있으며, 이에 제한되지 않고 실시예에 따라 다양하게 변할 수 있다. The diameter d1 of the plate 620 may be smaller than the diameter of the crucible 300. The diameter d2 of the opening OP may be larger than the seed crystal axis 230 or the silicon carbide seed crystal 210. In addition, the thickness t1 of the plate 620 may be about 1 mm to about 10 mm, and is not limited thereto and may be variously changed according to embodiments.

실리콘카바이드 단결정의 제조 장치를 기준으로, 떨림 방지 부재(600)는 종결정(210)에 비해 상대적으로 아래쪽에 위치할 수 있다. 구체적으로 종결정축(230)의 일면을 기준으로 떨림 방지 부재(600)의 최하단에 위치하는 일면까지의 거리는 종결정축(230)의 일면을 기준으로 실리콘카바이드 종결정(210)의 최하단에 위치하는 일면까지의 거리보다 클 수 있다. 다시 말해 종결정축(230)의 일 지점을 기준으로 실리콘카바이드 종결정(210)은 떨림 방지 부재(600)보다 가까이 위치할 수 있다. Based on the manufacturing apparatus of the silicon carbide single crystal, the anti-vibration member 600 may be positioned relatively below the seed crystal 210. Specifically, the distance from the one side of the seed crystal shaft 230 to the one surface located at the bottom of the anti-vibration member 600 based on one side of the seed crystal shaft 230 is one surface located at the bottom of the silicon carbide seed crystal 210 It can be greater than the distance to. In other words, the silicon carbide seed crystal 210 may be positioned closer to the anti-vibration member 600 based on one point of the seed crystal shaft 230.

이하에서는 전술한 도 1 및 도 2에, 도 3 내지 도 4를 참조하여 전술한 실리콘카바이드 단결정 제조 장치를 이용하여 실리콘카바이드 단결정을 수득하는 방법에 대해 설명한다. 도 3 및 도 4 각각은 실리콘카바이드 단결정의 제조 공정에 따른 실리콘카바이드 단결정의 제조 장치의 일부 구성요소에 대한 개략적인 단면도이다. Hereinafter, a method for obtaining a silicon carbide single crystal by using the silicon carbide single crystal manufacturing apparatus described above with reference to FIGS. 3 to 4 in FIGS. 1 and 2 will be described. Each of FIGS. 3 and 4 is a schematic cross-sectional view of some components of an apparatus for manufacturing a silicon carbide single crystal according to a manufacturing process of a silicon carbide single crystal.

우선, 실리콘 및 금속을 포함하는 초기 용융 원료를 그라파이트 재질의 도가니(300) 내에 투입한다. 초기 용융 원료는 분말 형태일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. First, an initial molten raw material containing silicon and metal is introduced into a crucible 300 made of graphite. The initial molten raw material may be in powder form, but is not limited thereto.

초기 용융 원료를 실장하고 있는 도가니(300)를 아르곤 기체와 같은 비활성 분위기에서 가열 부재(400)을 이용하여 가열한다. 가열에 따라 도가니(300) 내의 초기 용융 원료는 실리콘 및 금속을 포함하는 용융액(M)으로 변한다. 시간이 진행됨에 따라 용융액(M)은 도가니로부터 유입된 카본을 포함한다. 실시예에 따라 상기 초기 용융 원료는 카본을 포함할 수 있다. The crucible 300 on which the initial molten raw material is mounted is heated using a heating member 400 in an inert atmosphere such as argon gas. Upon heating, the initial molten raw material in the crucible 300 changes to a melt M containing silicon and metal. As time progresses, the melt (M) contains carbon introduced from the crucible. Depending on the embodiment, the initial molten raw material may include carbon.

가열된 용융액(M)의 표면은 평탄하지 않으며 찰랑임이 일 수 있다. 특히 가열 부재(400)가 유도 자기장을 이용하는 경우 용융액(M)의 찰랑임이 클 수 있다. The surface of the heated melt (M) is not flat and may be lustrous. In particular, when the heating member 400 uses an induction magnetic field, the lustrousness of the melt M may be large.

이후 도 3에 도시된 바와 같이 종결정축(230)을 하강시킴에 따라 떨림 방지 부재(600)가 용융액(M)과 접촉할 수 있다. 종결정축(230)은 떨림 방지 부재(600)와 용융액(M)이 접촉하는 높이까지 하강할 수 있으며, 이때 종결정(210)의 높이를 제1 높이(h1)라고 지칭한다. 떨림 방지 부재(600)와 접촉한 용융액(M)은 찰랑임이 감소될 수 있다. 용융액(M)과 접촉한 떨림 방지 부재(600)는 용융액(M)의 찰랑임을 물리적으로 제어할 수 있다. Thereafter, as shown in FIG. 3, as the seed crystal shaft 230 is lowered, the anti-vibration member 600 may contact the molten liquid M. The seed crystal shaft 230 may descend to a height at which the anti-vibration member 600 and the molten liquid M contact each other, and the height of the seed crystal 210 is referred to as a first height h1. The melt solution M in contact with the anti-shake member 600 may be reduced in friction. The anti-vibration member 600 in contact with the melt M may physically control that the melt M is a cold.

이후 도 4에 도시된 바와 같이 종결정축(230)을 추가 하강시켜 종결정(210)이 용융액(M)과 접촉하도록 한다. 종결정축(230)은 종결정(210)이 용융액(M)과 접촉하는 높이까지 하강할 수 있으며 이때 종결정(210)의 높이를 제2 높이(h2)라고 지칭한다. 찰랑임이 제어된 용융액(M)은 균일한 표면을 가질 수 있으므로 종결정(210)은 용융액(M)과 균일한 접촉이 가능할 수 있다. Thereafter, as shown in FIG. 4, the seed crystal shaft 230 is further descended so that the seed crystal 210 contacts the melt M. The seed crystal shaft 230 may descend to a height at which the seed crystal 210 comes into contact with the melt M, and the height of the seed crystal 210 is referred to as a second height h2. Since the melt (M) with a controlled chalcim can have a uniform surface, the seed crystal (210) may be in uniform contact with the melt (M).

도가니(300)가 소정의 온도에 도달한 이후, 도가니(300)의 온도는 유지되며 종결정(210) 표면에서 실리콘카바이드 단결정이 석출될 수 있다. 이는 종결정(210)의 온도가 도가니(300) 내부의 용융액의 온도보다 낮은 것을 이용한다. 종결정(210) 부근에서 실리콘카바이드 과포화 상태가 되면, 이 과포화도를 구동력으로 하여 종결정(210) 상에 실리콘카바이드 단결정이 성장한다. 추가로 도가니(300)의 온도를 서서히 저하시키면서 결정 성장을 진행할 수도 있다. After the crucible 300 has reached a predetermined temperature, the temperature of the crucible 300 is maintained and silicon carbide single crystals can be deposited on the seed crystal 210 surface. This uses that the temperature of the seed crystal 210 is lower than the temperature of the melt in the crucible 300. When the silicon carbide is supersaturated in the vicinity of the seed crystal 210, a silicon carbide single crystal is grown on the seed crystal 210 using the supersaturation degree as a driving force. In addition, crystal growth may be performed while gradually lowering the temperature of the crucible 300.

한편 실리콘카바이드 단결정은 용융액(M)으로부터 실리콘 및 탄소를 취입하여 더욱 성장해간다. 이에 따라 용융액(M)에 포함되는 실리콘 및 탄소는 점차 감소하고 용융액(M)으로부터 실리콘카바이드를 석출하는 조건이 변할 수 있다. 이때 시간의 경과에 따라 용융액(M)의 조성에 맞도록 실리콘 및 탄소를 첨가하여 용융액(M)을 일정 범위 내의 조성으로 유지할 수 있다. 첨가되는 실리콘 및 탄소는 연속적으로 또는 비연속적으로 투입될 수 있다. Meanwhile, the silicon carbide single crystal is further grown by blowing silicon and carbon from the melt (M). Accordingly, the silicon and carbon contained in the melt (M) gradually decreases and the conditions for depositing silicon carbide from the melt (M) may change. At this time, as time passes, silicon and carbon may be added to match the composition of the melt M to maintain the melt M in a composition within a predetermined range. The silicon and carbon to be added can be added continuously or discontinuously.

또는 이에 제한되지 않고 탄소는 도가니로부터 계속해서 공급될 수 있다. 용융액이 포함하는 전이금속에 의해 도가니의 용해가 계속해서 진행되며 탄소가 계속해서 용융액으로 공급될 수 있다. Alternatively, but not limited to, carbon may be continuously supplied from the crucible. Dissolution of the crucible continues by the transition metal contained in the melt, and carbon may be continuously supplied to the melt.

일 실시예에 따른 실리콘카바이드 단결정의 제조 장치를 이용하여 실리콘카바이드 단결정을 수득하는 경우, 용융액 상에 떨림 방지 부재가 먼저 접촉함에 따라 용융액의 찰랑임을 저하시킬 수 있다. 이후 실리콘카바이드 종결정은 용융액의 일면이 평탄한 상태에서 접촉하므로 균일한 품질의 실리콘카바이드 단결정의 수득이 이루어 질 수 있으며, 수득된 실리콘카바이드 단결정의 표시 품질이 향상될 수 있다. When a silicon carbide single crystal is obtained by using an apparatus for manufacturing a silicon carbide single crystal according to an embodiment, the flicker of the melt may be reduced as the anti-shake member first contacts the melt. Since the silicon carbide seed crystal is in contact with one surface of the melt in a flat state, it is possible to obtain a silicon carbide single crystal of uniform quality, and the display quality of the obtained silicon carbide single crystal can be improved.

이하에서는 도 5 내지 도 6을 참조하여 일 실시예에 따른 실리콘카바이드 단결정의 제조 장치에 대해 설명한다. 도 5는 일 실시예에 따른 실리콘카바이드 단결정의 제조 장치에 대한 개략적인 단면도이고, 도 6은 실리콘카바이드 종결정과 떨림 방지 부재를 포함하는 일부 구성요소에 대한 사시도이다. 전술한 실시예와 동일 유사한 구성요소에 대한 구체적인 설명은 생략할 수 있다. Hereinafter, an apparatus for manufacturing a silicon carbide single crystal according to an embodiment will be described with reference to FIGS. 5 to 6. 5 is a schematic cross-sectional view of an apparatus for manufacturing a silicon carbide single crystal according to an embodiment, and FIG. 6 is a perspective view of some components including a silicon carbide seed crystal and an anti-vibration member. Detailed descriptions of similar components to those of the above-described embodiment may be omitted.

우선 도 5를 참조하면, 일 실시예에 따른 실리콘카바이드 단결정 제조 장치는 반응 챔버(100), 반응 챔버(100) 내부에 위치하는 도가니(300), 도가니(300)를 가열하는 가열 부재(400), 회전 부재(500) 및 떨림 방지 부재(600)를 포함한다.Referring first to FIG. 5, a silicon carbide single crystal manufacturing apparatus according to an embodiment includes a reaction chamber 100, a crucible 300 positioned inside the reaction chamber 100, and a heating member 400 heating the crucible 300 , A rotating member 500 and an anti-vibration member 600.

반응 챔버(100)는 빈 내부 공간을 포함하는 밀폐된 형태이고 그 내부가 일정한 압력 등의 분위기로 유지될 수 있다. The reaction chamber 100 is a closed shape including an empty interior space, and the interior of the reaction chamber 100 may be maintained in an atmosphere such as a constant pressure.

실리콘카바이드 종결정(210)은 실리콘카바이드 단결정이 성장되는 부분으로, 도가니(300) 내측의 상부 영역에 위치한다. 실리콘카바이드 종결정(210)의 하면은 도가니(300) 내부에 위치하는 용융액 표면과 접촉하도록 위치할 수 있다. The silicon carbide seed crystal 210 is a portion where a silicon carbide single crystal is grown, and is located in an upper region inside the crucible 300. The lower surface of the silicon carbide seed crystal 210 may be positioned to contact the surface of the melt located in the crucible 300.

실리콘카바이드 종결정(210)은 실리콘카바이드 단결정으로 이루어진다. 실리콘카바이드 종결정(210)의 결정 구조는 제조하려는 실리콘카바이드 단결정의 결정 구조와 같다. The silicon carbide seed crystal 210 is made of a silicon carbide single crystal. The crystal structure of the silicon carbide seed crystal 210 is the same as that of the silicon carbide single crystal to be manufactured.

종결정축(230)은 실리콘카바이드 종결정(210)의 상부면과 연결되도록 연장 형성되어 실리콘카바이드 종결정(210)을 지지하며 실리콘카바이드 종결정(210)이 도가니(300) 내측에 위치할 수 있도록 한다. The seed crystal shaft 230 is formed to extend to connect with the upper surface of the silicon carbide seed crystal 210 to support the silicon carbide seed crystal 210 and to allow the silicon carbide seed crystal 210 to be positioned inside the crucible 300. do.

종결정축(230)은 종결정 회전봉(250)에 연결되어 함께 회전하도록 결합될 수 있으며, 종결정축(230)은 종결정 회전봉(250)에 의해 상하로 이동하거나 회전할 수 있다.The seed crystal shaft 230 may be connected to the seed crystal rotating rod 250 to be rotated together, and the seed crystal shaft 230 may move up or down by the seed crystal rotating rod 250.

도가니(300)는 반응 챔버(100) 내부에 구비되며 상측이 개방된 용기 형태일 수 있으며 상부면을 제외한 외주면(300a) 및 하부면(300b)을 포함할 수 있다. 그러나 전술한 형태에 제한 없이 실리콘카바이드 단결정을 형성하기 위한 어떠한 형태도 가능함은 물론이다. The crucible 300 is provided inside the reaction chamber 100 and may be in the form of an open container on the upper side, and may include an outer circumferential surface 300a and a lower surface 300b excluding the upper surface. However, it is needless to say that any form for forming a silicon carbide single crystal is possible without limitation to the above-described form.

도가니(300)는 그라파이트, SiC와 같이 탄소를 함유하는 물질로 이루어질 수 있다. 이와 같은 재질의 도가니(300) 자체는 탄소 원료의 공급원으로 활용될 수 있다. 또는 이에 제한되지 않고 세라믹 재질의 도가니를 사용할 수 있으며, 이때 탄소를 제공할 물질 또는 공급원 별도로 제공할 수 있다. The crucible 300 may be made of a material containing carbon, such as graphite and SiC. The crucible 300 of this material itself can be used as a source of carbon raw materials. Alternatively, it is not limited thereto, and a crucible made of ceramic may be used, and at this time, a material or a source for providing carbon may be separately provided.

가열 부재(400)는 도가니(300)를 가열하여 도가니(300)에 수용된 물질을 용융시키거나 가열할 수 있다. The heating member 400 may heat the crucible 300 to melt or heat the material accommodated in the crucible 300.

일 실시예에 따른 실리콘카바이드 단결정의 제조 장치는 종결정축(230)에 연결되는 떨림 방지 부재(600)를 포함한다. 본 명세서는 떨림 방지 부재(600)가 종결정축(230)에 연결되는 실시예를 도시하였으나 이에 제한되지 않고 종결정 회전봉(250)에 연결되거나 다른 구성요소에 연결되는 실시예도 가능함은 물론이다. 일 실시예에 따른 떨림 방지 부재(600)는 그라파이트 재질을 포함할 수 있다. The apparatus for manufacturing a silicon carbide single crystal according to an embodiment includes an anti-vibration member 600 connected to the seed crystal shaft 230. Although the present specification shows an embodiment in which the anti-vibration member 600 is connected to the seed crystal shaft 230, the present invention is not limited thereto, and an embodiment connected to the seed crystal rotating rod 250 or other components is also possible. The anti-shake member 600 according to an embodiment may include a graphite material.

일 실시예에 따른 떨림 방지 부재(600)는 종결정축(230)과 떨림 방지 부재(600)를 연결하는 연결부(610), 그리고 연결부(610)와 연결된 플레이트(620)를 포함할 수 있다. The anti-vibration member 600 according to an embodiment may include a connection part 610 connecting the seed crystal shaft 230 and the anti-vibration member 600, and a plate 620 connected to the connection part 610.

연결부(610)는 종결정축(230)의 외주면과 플레이트(620)를 연결할 수 있다. 연결부(610)는 종결정축(230)의 외주면으로부터 연장되어 상하 방향(D2) 방향으로 연장된 형태를 가질 수 있다. The connection part 610 may connect the outer peripheral surface of the seed crystal shaft 230 and the plate 620. The connection part 610 may have a shape extending from an outer circumferential surface of the seed crystal shaft 230 and extending in a vertical direction D2 direction.

일 실시예에 따른 떨림 방지 부재(600)는 복수의 연결부(610)를 포함할 수 있다. 상기 연결부(610)의 개수에는 제한이 없을 수 있다. The anti-vibration member 600 according to an embodiment may include a plurality of connection parts 610. The number of the connection parts 610 may not be limited.

플레이트(620)는 도 6에 도시된 바와 같이 평면상 원 형태를 가질 수 있다. 또한 플레이트(620)는 플레이트(620)의 중앙에 위치하는 개구부(OP)를 포함할 수 있다. 종결정축(230) 및 떨림 방지 부재(600)가 용융액 내로 제공되는 경우 개구부(OP)를 통해 유입된 용융액이 종결정(210)과 접촉하여 실리콘카바이드 단결정이 수득될 수 있다. The plate 620 may have a circular shape on a plane as illustrated in FIG. 6. In addition, the plate 620 may include an opening OP located at the center of the plate 620. When the seed crystal shaft 230 and the anti-vibration member 600 are provided into the melt, the silicon carbide single crystal may be obtained by contacting the seed crystal 210 with the melt introduced through the opening OP.

실리콘카바이드 단결정의 제조 장치를 기준으로, 떨림 방지 부재(600)는 종결정(210)에 비해 상대적으로 아래쪽에 위치할 수 있다. 구체적으로 종결정축(230)의 일면을 기준으로 떨림 방지 부재(600)의 최하단에 위치하는 일면까지의 거리는 종결정축(230)의 일면을 기준으로 실리콘카바이드 종결정(210)의 최하단에 위치하는 일면까지의 거리보다 클 수 있다. 다시 말해 종결정축(230)의 일 지점을 기준으로 떨림 방지 부재(600)는 실리콘카바이드 종결정(210)보다 멀리 위치할 수 있다. Based on the manufacturing apparatus of the silicon carbide single crystal, the anti-vibration member 600 may be positioned relatively below the seed crystal 210. Specifically, the distance from the one side of the seed crystal shaft 230 to the one surface located at the bottom of the anti-vibration member 600 based on one side of the seed crystal shaft 230 is one surface located at the bottom of the silicon carbide seed crystal 210 It can be greater than the distance to. In other words, the anti-vibration member 600 based on a point of the seed crystal shaft 230 may be located farther than the silicon carbide seed crystal 210.

일 실시예에 따른 연결부(610)는 플레이트(620)를 관통할 수 있다. 연결부(610)는 플레이트(620)의 일면을 기준으로 상측에 위치하는 제1 영역(610a) 및 플레이트(620)의 일면을 기준으로 하측에 위치하는 제2 영역(610b)을 포함할 수 있다. 플레이트(620)은 연결부(610)에 연결되어 D2 방향을 따라 아래 위로 이동할 수 있다. 이때 제1 영역(610a) 및 제2 영역(610b)의 길이는 가변할 수 있으며, 제1 영역(610a) 및 제2 영역(610b)의 길이의 합은 동일할 수 있다. The connection part 610 according to an embodiment may penetrate the plate 620. The connection unit 610 may include a first region 610a positioned on the upper side based on one surface of the plate 620 and a second region 610b positioned on the lower side based on one surface of the plate 620. The plate 620 is connected to the connecting portion 610 and can move up and down along the D2 direction. At this time, the lengths of the first region 610a and the second region 610b may be variable, and the sum of the lengths of the first region 610a and the second region 610b may be the same.

플레이트(620)는 연결부(610)의 개수와 동일한 개수의 개구부를 포함할 수 있다. 개구부를 통해 연결부(610)는 플레이트(620)를 관통하도록 연결될 수 있다. The plate 620 may include the same number of openings as the number of connecting portions 610. Through the opening, the connection part 610 may be connected to penetrate the plate 620.

이하에서는 전술한 도 5 내지 도 6에, 도 7 내지 도 8을 참조하여 일 실시예에 따른 실리콘카바이드 단결정의 제조 방법에 대해 설명한다. 도 7 및 도 8 각각은 실리콘카바이드 단결정의 제조 공정에 따른 실리콘카바이드 단결정의 제조 장치의 일부 구성요소에 대한 개략적인 단면도이다. 전술한 설명과 동일 유사한 설명은 생략할 수 있다. Hereinafter, a method of manufacturing a silicon carbide single crystal according to an embodiment will be described with reference to FIGS. 5 to 6 and FIGS. 7 to 8 described above. 7 and 8 are schematic cross-sectional views of some components of an apparatus for manufacturing a silicon carbide single crystal according to a manufacturing process of a silicon carbide single crystal. Similar descriptions to those described above may be omitted.

우선, 실리콘 및 탄소를 포함하는 초기 용융 원료를 도가니(300) 내에 투입한다. 초기 용융 원료는 분말 형태일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. First, an initial molten raw material containing silicon and carbon is introduced into the crucible 300. The initial molten raw material may be in powder form, but is not limited thereto.

초기 용융 원료를 실장하고 있는 도가니(300)를 아르곤 기체와 같은 비활성 분위기에서 가열 부재(400)를 이용하여 가열한다. 가열에 따라 도가니(300) 내의 초기 용융 원료는 탄소 및 실리콘을 포함하는 용융액(M)으로 변한다. 실시예에 따라 상기 용융액(M)은 금속을 포함할 수 있다. The crucible 300 on which the initial molten raw material is mounted is heated by using the heating member 400 in an inert atmosphere such as argon gas. Upon heating, the initial molten raw material in the crucible 300 changes to a melt M containing carbon and silicon. According to an embodiment, the molten liquid M may include metal.

이후 도 7에 도시된 바와 같이 종결정축(230)을 하강시킴에 따라 떨림 방지 부재(600)가 용융액(M)과 접촉할 수 있다. 떨림 방지 부재(600)와 접촉한 용융액(M)은 찰랑임이 감소될 수 있다. Thereafter, as shown in FIG. 7, as the seed crystal shaft 230 is lowered, the anti-vibration member 600 may contact the molten liquid M. The melt solution M in contact with the anti-shake member 600 may be reduced in friction.

이후 도 8에 도시된 바와 같이 종결정축(230)을 추가 하강시켜 종결정(210)이 용융액(M)과 접촉하도록 한다. 이때 상하 방향으로 이동 가능한 플레이트(620)는 용융액(M)의 부력에 의해 용융액(M)의 상단, 특히 용융액(M)의 표면 근처에 위치할 수 있다. 종결정축(230)이 하단으로 이동하더라도 떨림 방지 부재(600)의 플레이트(620)는 계속해서 용융액(M)의 표면 상에 위치하면서 용융액(M)의 떨림을 제어할 수 있다. Thereafter, as shown in FIG. 8, the seed crystal shaft 230 is further descended so that the seed crystal 210 contacts the melt (M). At this time, the plate 620 movable in the vertical direction may be located at the top of the melt M, particularly near the surface of the melt M, by buoyancy of the melt M. Even if the seed crystal shaft 230 moves to the lower end, the plate 620 of the anti-vibration member 600 can continuously control the shaking of the molten liquid M while being positioned on the surface of the molten liquid M.

다음 도가니(300)가 소정의 온도에 도달한 이후, 도가니(300)의 온도는 유지되며 종결정(210) 표면에서 실리콘카바이드 단결정이 석출될 수 있다. 이는 종결정(210)의 온도가 도가니(300) 내부의 용융액의 온도보다 낮은 것을 이용한다. 종결정(210) 부근에서 실리콘카바이드 과포화 상태가 되면, 이 과포화도를 구동력으로 하여 종결정(210) 상에 실리콘카바이드 단결정이 성장한다. 이에 제한되지 않고 도가니(300)의 온도를 서서히 저하시키면서 결정 성장을 진행할 수도 있다. After the next crucible 300 reaches a predetermined temperature, the temperature of the crucible 300 is maintained, and a silicon carbide single crystal may be deposited on the seed crystal 210 surface. This uses that the temperature of the seed crystal 210 is lower than the temperature of the melt in the crucible 300. When the silicon carbide is supersaturated in the vicinity of the seed crystal 210, a silicon carbide single crystal is grown on the seed crystal 210 using the supersaturation degree as a driving force. Without being limited thereto, crystal growth may be performed while gradually lowering the temperature of the crucible 300.

일 실시예에 따라 실리콘카바이드 단결정의 제조 장치를 이용하여 실리콘카바이드 단결정을 수득하는 경우, 용융액 상에 떨림 방지 부재가 먼저 접촉함에 따라 용융액의 찰랑임을 저하시킬 수 있다. 이후 실리콘카바이드 종결정은 용융액의 일면이 평탄한 상태에서 접촉하므로 균일한 수득이 이루어 질 수 있으며, 수득된 실리콘카바이드 단결정의 표시 품질이 향상될 수 있다. When a silicon carbide single crystal is obtained by using an apparatus for manufacturing a silicon carbide single crystal according to an embodiment, the flicker of the molten liquid may be reduced as the anti-shake member first contacts the molten liquid. Thereafter, the silicon carbide seed crystal can be uniformly obtained because one surface of the melt contacts in a flat state, and the display quality of the obtained silicon carbide single crystal can be improved.

이하에서는 도 9를 참조하여 비교예에 따른 실리콘카바이드 단결정의 제조 장치에 대해 살펴본다. 도 9는 비교예에 따른 실리콘카바이드 단결정의 제조 장치의 개략적인 단면도이다. Hereinafter, a manufacturing apparatus of a silicon carbide single crystal according to a comparative example will be described with reference to FIG. 9. 9 is a schematic cross-sectional view of an apparatus for manufacturing a silicon carbide single crystal according to a comparative example.

비교예에 따른 실리콘카바이드 단결정의 제조 장치는 반응 챔버(100), 반응 챔버(100) 내부에 위치하는 도가니(300), 도가니(300)를 가열하는 가열 부재(400), 회전 부재(500)를 포함한다. 또한 종결정 회전봉(250)에 연결된 종결정축(230) 및 종결정(210)을 포함한다. The apparatus for manufacturing a silicon carbide single crystal according to a comparative example includes a reaction chamber 100, a crucible 300 positioned inside the reaction chamber 100, a heating member 400 heating the crucible 300, and a rotating member 500 Includes. It also includes a seed crystal shaft 230 and a seed crystal 210 connected to the seed crystal rotating rod 250.

종결정(210)이 D2 방향을 따라 하강하여 도가니(300) 내에 위치하는 용융액(M)과 접촉하고, 이를 통해 실리콘카바이드 단결정이 수득될 수 있다. The seed crystal 210 descends along the direction D2 to contact the melt M located in the crucible 300, and through this, a silicon carbide single crystal can be obtained.

다만 이 경우 도 9의 우측에 도시된 바와 같이 실리콘카바이드 종결정(210)의 일면과 용융액(M) 사이에는 빈 공간(A)이 생길 수 있다. 빈 공간(A)은 분위기 가스가 포집된 영역이거나 버블이 형성된 영역일 수 있다. 용융액(M)의 찰랑임에 의해 용융액(M)과 실리콘카바이드 종결정(210) 사이에 분위기 가스가 포집될 수 있다. 이와 같이 용융액(M)과 실리콘카바이드 종결정(210)이 균일하게 접촉하지 않는 경우 수득되는 실리콘카바이드 단결정은 결함을 포함할 수 있으며 품질이 하락하는 문제가 있다. However, in this case, as shown on the right side of FIG. 9, an empty space A may be generated between one surface of the silicon carbide seed crystal 210 and the melt M. The empty space A may be a region where atmospheric gas is collected or a region where bubbles are formed. The atmosphere gas may be trapped between the molten liquid M and the silicon carbide seed crystal 210 by being a tack of the molten liquid M. In this way, when the melt (M) and the silicon carbide seed crystal 210 do not uniformly contact, the silicon carbide single crystal obtained may contain defects, and there is a problem that the quality is deteriorated.

또한 도 9의 좌측에 도시한 바와 용융액(M)의 찰랑임에 의해 용융액은 실리콘카바이드 종결정(210) 뿐만 아니라 종결정축(230)과도 접촉할 수 있다. 그라파이트 재질을 포함하는 종결정축(230)과 용융액(M)이 접촉하는 경우 접촉면에서 실리콘카바이드 다결정(B)이 석출될 수 있다. 실리콘카바이드 단결정의 수득을 방해하고 품질을 저하시킬 수 있다. In addition, as shown in the left side of FIG. 9, the molten liquid may be in contact with the seed crystal shaft 230 as well as the silicon carbide seed crystal 210 by being a tack of the melt M. When the seed crystal shaft 230 including the graphite material is in contact with the melt (M), silicon carbide polycrystalline (B) may be deposited on the contact surface. It can hinder the production of silicon carbide single crystals and degrade the quality.

그러나 전술한 일 실시예에 따르면 종결정(210)이 제공되는 공정에서 떨림 방지 부재(600)가 용융액과 먼저 접촉함에 따라 용융액의 찰랑거림을 방지하여 종결정(210)이 균일한 상태의 용융액과 접촉하여 향상된 품질의 실리콘카바이드 단결정을 수득할 수 있다. However, according to the above-described embodiment, in the process in which the seed crystal 210 is provided, the anti-vibration member 600 prevents flicker of the melt as the first contact with the melt, thereby preventing the seed crystal 210 from being melted and It can be contacted to obtain a silicon carbide single crystal of improved quality.

앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.In the foregoing, although specific embodiments of the present invention have been described and illustrated, the present invention is not limited to the described embodiments, and it is common knowledge in the field of this technology that various modifications and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. It is obvious to those who have it. Therefore, such modifications or variations should not be individually understood from the technical spirit or viewpoint of the present invention, and the modified embodiments should belong to the claims of the present invention.

230: 종결정축
300: 도가니
600: 떨림 방지 부재230: seed crystal axis
300: crucible
600: anti-shake member

Claims (15)

도가니,
상기 도가니 내부로 연장되는 실리콘카바이드 종결정,
상기 실리콘카바이드 종결정과 연결된 종결정축, 그리고
상기 종결정축에 연결된 떨림 방지 부재를 포함하며,
상기 종결정축의 일 지점으로부터 상기 종결정의 일면까지의 거리는,
상기 종결정축의 일 지점으로부터 상기 떨림 방지 부재의 일면까지의 거리보다 작은 실리콘카바이드 단결정의 제조 장치. Crucible,
Silicon carbide seed crystals extending into the crucible,
A seed crystal axis connected to the silicon carbide seed crystal, and
It includes an anti-shake member connected to the seed crystal shaft,
The distance from one point of the seed crystal axis to one surface of the seed crystal,
An apparatus for manufacturing a silicon carbide single crystal smaller than a distance from a point of the seed crystal shaft to a surface of the anti-vibration member. 제1항에서,
상기 떨림 방지 부재는,
상기 종결정축과 연결되는 연결부, 그리고
상기 연결부와 연결되는 플레이트를 포함하는 실리콘카바이드 단결정의 제조 장치. In claim 1,
The anti-shake member,
A connection part connected to the seed crystal shaft, and
Silicon carbide single crystal manufacturing apparatus comprising a plate connected to the connecting portion. 제2항에서,
상기 떨림 방지 부재는 복수의 연결부를 포함하고,
상기 플레이트는 상기 복수의 연결부와 결합되는 실리콘카바이드 단결정의 제조 장치. In claim 2,
The anti-vibration member includes a plurality of connecting parts,
The plate is a silicon carbide single crystal manufacturing apparatus coupled to the plurality of connecting portions. 제2항에서,
상기 플레이트는 상기 플레이트 중앙에 위치하는 개구부를 포함하는 실리콘카바이드 단결정의 제조 장치. In claim 2,
The plate is a silicon carbide single crystal manufacturing apparatus including an opening located in the center of the plate. 제4항에서,
상기 개구부의 지름은 상기 실리콘카바이드 종결정의 지름보다 큰 실리콘카바이드 단결정의 제조 장치. In claim 4,
The diameter of the opening is larger than the diameter of the silicon carbide seed crystal. 제2항에서,
상기 플레이트의 지름은 상기 도가니의 지름보다 작은 실리콘카바이드 단결정의 제조 장치. In claim 2,
The diameter of the plate is smaller than the diameter of the crucible silicon carbide single crystal manufacturing apparatus. 제2항에서,
상기 연결부는 상기 플레이트를 관통하는 실리콘카바이드 단결정의 제조 장치. In claim 2,
The connection unit is a silicon carbide single crystal manufacturing apparatus passing through the plate. 제7항에서,
상기 플레이트는 상기 연결부에 연결된 상태에서 상하 이동하는 실리콘카바이드 단결정의 제조 장치. In claim 7,
The plate is a silicon carbide single crystal manufacturing apparatus that moves up and down while connected to the connecting portion. 제1항에서,
상기 떨림 방지 부재는 그라파이트를 포함하는 실리콘카바이드 단결정의 제조 장치. In claim 1,
The anti-vibration member is a silicon carbide single crystal manufacturing apparatus comprising graphite. 도가니 내에 용융액을 준비하는 단계,
상기 도가니 내부로 상기 종결정축을 제공하는 단계,
상기 종결정축에 연결된 떨림 방지 부재가 상기 용융액과 접촉하는 단계, 그리고
상기 종결정축을 하강시켜 실리콘카바이드 종결정과 상기 용융액을 접촉시키는 단계를 포함하는 실리콘카바이드 단결정의 제조 방법. Preparing a melt in a crucible,
Providing the seed crystal axis into the crucible,
A step of preventing an anti-shake member connected to the seed crystal shaft from contacting the melt, and
Method of manufacturing a single crystal of silicon carbide, comprising the step of lowering the seed crystal axis to contact the silicon carbide seed crystal and the melt. 제10항에서,
상기 종결정축을 제1 높이로 하강시켜 상기 떨림 방지 부재와 상기 용융액이 접촉하는 단계, 그리고
상기 종결정축을 제2 높이로 하강시켜 상기 종결정과 상기 용융액이 접촉하는 단계를 포함하는 실리콘카바이드 단결정의 제조 방법. In claim 10,
Lowering the seed crystal shaft to a first height to contact the anti-shake member and the melt, and
A method of manufacturing a single crystal of silicon carbide, comprising the step of lowering the seed crystal axis to a second height to contact the seed crystal and the melt. 제10항에서,
상기 떨림 방지 부재는,
상기 종결정축과 연결되는 연결부, 그리고
상기 연결부에 연결되는 플레이트를 포함하는 실리콘카바이드 단결정의 제조 방법. In claim 10,
The anti-shake member,
A connection part connected to the seed crystal shaft, and
Method of manufacturing a silicon carbide single crystal comprising a plate connected to the connecting portion. 제12항에서,
상기 플레이트는 상하 이동 가능하며
상기 종결정축이 하강하는 단계에서 상기 플레이트는 상기 용융액 표면 상에 위치하는 실리콘카바이드 단결정의 제조 방법. In claim 12,
The plate is movable up and down
In the step of descending the seed crystal axis, the plate is a silicon carbide single crystal manufacturing method located on the surface of the melt. 제13항에서,
상기 연결부는 상기 플레이트를 관통하는 실리콘카바이드 단결정의 제조 방법. In claim 13,
The connecting portion is a method of manufacturing a silicon carbide single crystal penetrating the plate. 제10항에서,
상기 떨림 방지 부재는 그라파이트를 포함하는 실리콘카바이드 단결정의 제조 방법. In claim 10,
The anti-shake member is a method of manufacturing a silicon carbide single crystal containing graphite.
KR1020180121269A 2018-10-11 2018-10-11 Manufacturing apparatus for silicon carbide single crystal and manufacturing method of silicon carbide single crystal KR102479333B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180121269A KR102479333B1 (en) 2018-10-11 2018-10-11 Manufacturing apparatus for silicon carbide single crystal and manufacturing method of silicon carbide single crystal

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180121269A KR102479333B1 (en) 2018-10-11 2018-10-11 Manufacturing apparatus for silicon carbide single crystal and manufacturing method of silicon carbide single crystal

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200041167A true KR20200041167A (en) 2020-04-21
KR102479333B1 KR102479333B1 (en) 2022-12-19

Family

ID=70456537

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180121269A KR102479333B1 (en) 2018-10-11 2018-10-11 Manufacturing apparatus for silicon carbide single crystal and manufacturing method of silicon carbide single crystal

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102479333B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115467027A (en) * 2022-08-15 2022-12-13 上海汉虹精密机械有限公司 Conductive structure used in silicon carbide furnace cavity

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR970074989A (en) * 1996-05-08 1997-12-10 우덕창 An oxide single crystal growth device capable of improving the accuracy of a load cell
JP2014240336A (en) * 2013-06-12 2014-12-25 株式会社デンソー Method of producing silicon carbide single crystal

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR970074989A (en) * 1996-05-08 1997-12-10 우덕창 An oxide single crystal growth device capable of improving the accuracy of a load cell
JP2014240336A (en) * 2013-06-12 2014-12-25 株式会社デンソー Method of producing silicon carbide single crystal

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115467027A (en) * 2022-08-15 2022-12-13 上海汉虹精密机械有限公司 Conductive structure used in silicon carbide furnace cavity
CN115467027B (en) * 2022-08-15 2024-02-06 上海汉虹精密机械有限公司 Conductive structure for silicon carbide furnace chamber

Also Published As

Publication number Publication date
KR102479333B1 (en) 2022-12-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2630278B1 (en) Process for growing silicon carbide single crystal and device for the same
KR102136269B1 (en) Manufacturing apparatus for silicon carbide single crystal
KR102103884B1 (en) Manufacturing apparatus for silicon carbide single crystal and manufacturing method of silicon carbide single crystal
KR20200041167A (en) Manufacturing apparatus for silicon carbide single crystal and manufacturing method of silicon carbide single crystal
KR102068218B1 (en) Manufacturing apparatus for silicon carbide single crystal
KR102479334B1 (en) Manufacturing apparatus for silicon carbide single crystal and manufacturing method of silicon carbide single crystal
KR102646715B1 (en) Manufacturing apparatus for siliconcarbide single crystal
KR102490095B1 (en) Manufacturing apparatus for siliconcarbide single crystal and manufacturing method of siliconcarbide single crystal
KR102646714B1 (en) Manufacturing apparatus for siliconcarbide single crystal
KR102142424B1 (en) Silicon based melting composition and manufacturing method for silicon carbide single crystal using the same
KR20180091344A (en) Manufacturing method for silicon carbide single crystal
KR102553771B1 (en) Manufacturing apparatus for silicon carbide single crystal and manufacturing method of silicon carbide single crystal
KR102609885B1 (en) Manufacturing apparatus for siliconcarbide single crystal
KR102609883B1 (en) Silicon based melting composition and manufacturing method for silicon carbide single crystal using the same
KR102490096B1 (en) Single crystal growth device
KR102302753B1 (en) Silicon based melting composition and manufacturing method for silicon carbide single crystal using the same
TW200302883A (en) Method for producing compound semiconductor single crystal
KR102060189B1 (en) Manufacturing apparatus for silicon carbide single crystal and manufacturing method of silicon carbide single crystal
KR102060188B1 (en) Manufacturing apparatus for silicon carbide single crystal and manufacturing method of silicon carbide single crystal
JP5352245B2 (en) Compound semiconductor single crystal manufacturing method and crystal growth apparatus
WO2018062318A1 (en) METHOD AND APPARATUS FOR PRODUCING SiC SINGLE CRYSTAL, AND SEED SHAFT USED IN PRODUCTION OF SiC SINGLE CRYSTAL
KR20220037798A (en) Manufacturing apparatus of silicon carbide single crystal
KR20220037796A (en) Manufacturing apparatus of silicon carbide single crystal
KR20210024890A (en) Manufacturing methode for siliconcarbide single crystal
CN110494599A (en) Melt composition based on silicon and the method using its manufacture single-crystal silicon carbide

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant