KR20200043758A

KR20200043758A - 단결정 성장 장치

Info

Publication number: KR20200043758A
Application number: KR1020180124559A
Authority: KR
Inventors: 김정환; 김대성; 박만식; 이성수
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2018-10-18
Filing date: 2018-10-18
Publication date: 2020-04-28
Also published as: KR102490096B1

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 단결정 성장 장치는 반응 챔버 내부에 배치되고, 용융액이 장입(charging)된 도가니, 상기 도가니 내부로 상하 이동하고 제1 축을 갖는 종결정 지지부 그리고 상기 종결정 지지부 하단에 연결되고, 제2 축을 갖는 종결정 성장부를 포함하고, 상기 제1 축과 상기 제2 축은 어긋나 있고, 상기 종결정 지지부와 상기 종결정 성장부는 서로 독립적으로 회전 운동한다.

Description

단결정 성장 장치{SINGLE CRYSTAL GROWTH DEVICE}

본 발명은 단결정 성장 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 종결정의 고른 성장을 유도하는 단결정 성장 장치에 관한 것이다.

실리콘 카바이드(SiC) 단결정은 내마모성 등의 기계적 강도와 내열성 및 내부식성이 우수하여 반도체, 전자, 자동차, 기계 분야 등의 부품소재로 많이 사용되고 있다.

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.

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.

실리콘 카바이드 용액법은 도가니에 담겨진 실리콘, 탄소가 포함된 액상의 원료에서 고상의 단결정을 뽑아내는 방법이다. 실리콘 카바이드 용액법을 이용한 단결정 성장 장치에는 상하 방향으로의 이동과 시계, 반시계 방향으로의 회전이 가능한 종결정 지지부와 그에 연결된 종결정 성장부가 있다. 일반적으로 종결정 지지부와 종결정 성장부는 도가니의 한가운데를 지나는 한 축을 공유하여 연결되기 때문에 성장 공정 중 종결정 회전을 하는 경우 종결정의 중심부와 외곽부에서 용융액이 지나가는 거리와 속도의 차이가 발생한다.

또한, 용융액 상부의 중심부와 외곽부의 온도 차이까지 더해지게 되어 종결정의 성장 위치에 따른 편차를 가져올 수 있다. 이러한 성장 불균일성은 종결정의 크기가 커질수록 문제될 수 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 종결정 평면 전체에서 용융액의 흐름과 속도가 유사하고, 용융액 상부의 중심부와 외곽부의 온도 차이에 의한 영향을 최소화하여 종결정의 고른 성장을 유도하는 단결정 성장 장치를 제공하는 것이다.

그러나, 본 발명의 실시예들이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제에 한정되지 않고 본 발명에 포함된 기술적 사상의 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.

상기 종결정 성장부의 회전은 상기 종결정 지지부의 회전에 의한 상기 용융액과의 마찰에 의해 발생할 수 있다.

상기 종결정 지지부는 상기 도가니 내부에서 상하 방향으로 이동하며 중공을 포함하고, 상기 종결정 성장부는 상기 종결정 지지부와 연결되면서 상기 중공 내부를 상하 방향으로 이동할 수 있다.

상기 종결정 성장부는, 상기 도가니의 높이 방향으로 연장된 연결 샤프트, 상기 연결 샤프트의 일단에 연결되어 상기 중공 내를 이동하는 스토퍼 그리고 상기 연결 샤프트의 타단에 연결되어 종결정과 연결되는 결합부를 포함할 수 있다.

상기 결합부는 원기둥 형태이며, 상기 결합부의 하부면과 상기 종결정이 서로 접촉할 수 있다.

상기 단결정 성장 장치는 상기 도가니의 하측면에 결합되어 상기 도가니를 회전시키는 회전 부재를 더 포함하고, 상기 종결정 지지부의 제1 축은 상기 회전 부재의 축의 연장선 상에 위치할 수 있다.

상기 종결정 성장부에 연결되는 종결정은, 상기 종결정 지지부의 회전에 의해 공전 운동을 할 수 있다.

상기 종결정은, 상기 종결정 성장부의 회전에 의해 자전 운동을 할 수 있다.

상기 종결정의 평면은 제1 지점 및 상기 종결정 평면의 중심을 기준으로 상기 제1 지점과 대응하는 제2 지점을 포함하고, 상기 종결정의 상기 공전 운동 및 상기 자전 운동에 의해 상기 제1 축이 한바퀴 회전하는 동안 상기 제1 지점과 상기 제2 지점이 움직이는 거리와 속도가 서로 동일할 수 있다.

상기 제1 축과 상기 제2 축은 동일한 방향으로 회전할 수 있다.

실시예들에 따르면, 종결정 지지부와 종결정 성장부가 서로 독립적으로 회전 운동하도록 함으로써, 균일한 종결정 성장을 구현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 단결정 제조 장치의 개략적인 단면도이다.
도 2는 도 1의 단결정 제조 장치를 사용한 결정 성장 공정 중 도가니와 종결정 지지부 및 성장부의 단면도이다.
도 3은 도 2의 결정 성장 공정 중 도가니 안에서 종결정의 움직임을 위에서 내려다 본 투영도이다.
도 4는 비교예 1에 따른 단결정 제조 장치를 사용한 결정 성장 공정 중 도가니와 종결정 지지부 및 성장부의 단면도이다.
도 5는 도 4의 결정 성장 공정 중 도가니 안에서 종결정의 움직임을 위에서 내려다 본 투영도이다.
도 6은 비교예 2에 따른 단결정 제조 장치를 사용한 결정 성장 공정 중 도가니와 종결정 지지부 및 성장부의 단면도이다.
도 7은 도 6의 결정 성장 공정 중 도가니 안에서 종결정의 움직임을 위에서 내려다 본 투영도이다.

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.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 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 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.

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.

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 수 있는 것을 의미한다.

또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 단결정 제조 장치의 개략적인 단면도이다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 단결정 성장 장치는 반응 챔버(100), 반응 챔버(100) 내부에 위치하는 도가니(400), 도가니(400) 내부로 연장되는 종결정 지지부(200), 종결정 성장부(300) 및 도가니(400)를 가열하는 가열 부재(500), 및 도가니(400)의 하측면에 결합되어 도가니(400)를 회전시키는 회전 부재(600)를 포함할 수 있다. 도가니(400)에는 용융액(110)이 장입(charging)되어 있다. 용융액(110)은 탄소(C), 실리콘(Si)을 포함하고, 계속하여 도가니(400)를 가열시켜 용융액(110)이 과포화도 상태가 되면, 용융액(110)과 접촉하는 종결정(340) 상에 실리콘 카바이드 단결정이 성장될 수 있다.

반응 챔버(100)는 빈 내부 공간을 포함하는 밀폐된 형태이고, 그 내부가 일정한 압력 등의 분위기로 유지될 수 있다. 도시하지 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 진공 상태로 만든 후 아르곤 기체와 같은 비활성 기체를 충전할 수 있다.

종결정 지지부(200)는 구동부(미도시)에 연결되어 도가니(400)의 높이 방향(y 방향)을 따라 상하 방향으로 이동할 수 있다. 종결정 지지부(200)는 후술하는 실리콘 카바이드 종결정을 도가니(400) 내부로 제공한다.

종결정 지지부(200)는 실리콘 카바이드 단결정의 성장 공정을 위해 도가니(400) 내측으로 이동하거나 실리콘 카바이드 단결정의 성장 공정이 종료된 이후 도가니(400) 외측으로 이동할 수 있다. 또한, 본 실시예에서는 상하 방향으로 이동하는 실시예로 설명하였으나, 이에 제한되지 않고 어떠한 방향으로도 이동하거나 회전할 수 있으며, 이를 위한 공지의 수단을 포함할 수 있다.

본 실시예에 따른 종결정 지지부(200)는 원형의 긴 막대 형상이면서 벤딩부(210)를 포함한다. 원형의 긴 막대 부분은 회전 부재(600)와 일직선 상에 위치할 수 있다. 벤딩부(210)는 종결정 지지부(200)의 긴 막대 형상부가 꺾인 부분이다. 벤딩부(210)는 종결정 지지부(200)의 말단부에 연결된 종결정 성장부(300)에 포함된 종결정(340)이, 용융액(110)의 상부 표면 상에서 큰 원을 그리면서 공전 운동을 할 수 있도록 한다.

벤딩부(210)와 연결된 말단부에는 중공(305)이 형성될 수 있다. 중공(305)은 후술하는 종결정 성장부(300)가 이동하는 통로이며, 이하에서 구체적으로 설명하기로 한다.

중공(305)은 종결정 지지부(200)의 길이 방향(y 방향)을 따라 형성될 수 있고, 종결정 지지부(200)의 말단부 전체에 위치하거나 부분적으로 위치할 수 있다. 도 1에 도시된 실시예에서는 후술하는 연결 샤프트(320)가 중공(305) 내부에 삽입될 수 있을 정도의 길이를 중공(305)이 가지고 있으며, 연결 샤프트(320)의 길이 또는 타 공정 조건에 따라 중공(305)의 길이가 변경될 수 있다. 또한 중공(305)은 후술하는 스토퍼(310)가 이동 가능한 크기를 가질 수 있다.

종결정 성장부(300)는 연결 샤프트(320), 연결 샤프트(320)의 일단(320a)에 연결된 스토퍼(310), 연결 샤프트(320)의 타단(320b)에 연결된 결합부(330), 결합부(330)의 배면에 위치하는 종결정(340)을 포함할 수 있다. 여기서 종결정(340)은 실리콘 카바이드일 수 있다.

종결정 성장부(300)는 종결정 지지부(200)에 연결될 수 있다. 종결정 성장부(300)는 종결정 지지부(200)의 중공(305)을 통해 연결되고 이동할 수 있다. 종결정 지지부(200)에 대한 종결정 성장부(300)의 위치는 가변할 수 있다. 본 실시예에 따르면, 종결정 지지부(200)가 이동하지 않더라도 종결정 성장부(300)를 이동시킬 수 있다. 구체적으로, 도가니(400) 내에 위치하는 종결정 지지부(200)를 고정시킨 후 종결정 성장부(300)가 용융액(110)과의 계면 접촉을 유지하도록 이동될 수 있다.

종결정 성장부(300)는 용융액(110)의 밀도보다 낮은 밀도를 가지는 물질로 이루어질 수 있다. 일례로써 종결정 성장부(300)는 그라파이트 재질로 이루어질 수 있다. 이러한 재질의 종결정 성장부(300)는 용융액(110)으로부터 부력을 받아 용융액(110) 표면과 접하도록 위치할 수 있다.

연결 샤프트(320)는 도가니(400)의 높이 방향(y 방향)에 따라 연장된 원기둥 형상이나, 이에 제한되는 것은 아니며, 일단(320a)과 타단(320b)을 포함하고, 이를 통해 각각 스토퍼(310) 및 결합부(330)와 연결될 수 있는 어떠한 형태도 가능하다.

종결정 지지부(200)의 하부면은 연결 샤프트(320)가 이동하는 개구부(미도시)를 포함할 수 있으며, 개구부에서 연결 샤프트(320)는 상하로 이동할 수 있다.

스토퍼(310)는 연결 샤프트(320)의 일단(320a)과 연결되어 종결정 지지부(200)의 중공(305)에 위치한다. 스토퍼(310)는 중공(305)에서 상하 방향(y 방향)으로 이동할 수 있다. 연결 샤프트(320)를 통해 스토퍼(310)와 연결된 실리콘 카바이드 종결정(340)이 하강하거나 종결정 지지부(200)가 상승하는 경우 스토퍼(310) 역시 중공(305)의 상부에서 하부로 하강할 수 있으며, 실리콘 카바이드 종결정(340)이 상승하거나 종결정 지지부(200)가 하강하는 경우 스토퍼(310)는 중공(305)의 하부에서 상부로 상승할 수 있다.

스토퍼(310)는 일례로써 원기둥 형태로 제공될 수 있으며, 중공(305)을 이동할 수 있는 어떠한 형상도 가능하다. 일례로서 스토퍼(310)가 구형인 경우, 스토퍼(310)의 지름은 중공(305)의 평면 지름보다 작을 수 있으며 종결정 지지부(200)의 하부면에 형성된 개구부(미도시)의 지름보다 클 수 있다.

결합부(330)는 일면에서 연결 샤프트(320)의 타단(320b)과 연결되며 타면에서 실리콘 카바이드 종결정(340)과 연결된다. 결합부(330)를 통해 실리콘 카바이드 종결정(340)을 용융액(110)에 제공할 수 있다.

결합부(330)는 원기둥 형태일 수 있다. 또한, 결합부(330)의 평면 면적은 종결정 지지부(200)의 평면 면적보다 클 수 있다. 일례로서, 도 1에 도시한 것처럼 결합부(330)는 넓적한 원기둥 형태일 수 있으며, 종결정 지지부(200)에 비해 상대적으로 넓은 하부면을 가질 수 있다. 결합부(330)의 하부면은 실리콘 카바이드 종결정(340)과 연결되고 실리콘 카바이드 단결정이 성장되는 면이므로, 보다 넓은 면적에서 실리콘 카바이드 단결정의 성장이 발생할 수 있다.

실리콘 카바이드 종결정(340)은 결합부(330)의 배면에 위치할 수 있으며 도가니(400) 내부에 제공되는 용융액(110)의 표면과 접촉하도록 배치된다. 일 실시예에 따르면 종결정(340)의 표면과 용융액(110) 사이에 메니스커스가 형성될 수 있다. 메니스커스란 종결정(340)의 하부면이 용융액(110)과 접촉한 이후 살짝 들어올려지면서 발생하는 표면 장력에 의해 용융액 상에 형성되는 곡면을 지칭한다. 메니스커스를 형성하여 실리콘 카바이드 단결정을 성장시키는 경우 다결정의 발생을 억제하여 보다 고품질의 단결정을 수득할 수 있다.

실리콘 카바이드 종결정(340)은 실리콘 카바이드 단결정으로 이루어진다. 실리콘 카바이드 종결정(340)의 결정 구조는 제조하려는 실리콘 카바이드 단결정의 구조와 같다.

이하에서는 도 2 및 도 3을 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 단결정 성장 장치에서 종결정 지지부 및 종결정 성장부에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 도 1의 단결정 제조 장치를 사용한 결정 성장 공정 중 도가니와 종결정 지지부 및 성장부의 단면도이다. 도 3은 도 2의 결정 성장 공정 중 도가니 안에서 종결정의 움직임을 위에서 내려다 본 투영도이다.

도 2를 참고하면, 본 실시예에 따른 종결정 지지부(200)는 제1 축(A)을 갖고, 종결정 성장부(300)는 제2 축(B)을 갖는다. 이때, 종결정 지지부(200)가 벤딩부를 가짐으로써 제1 축(A)과 제2 축(B)은 분리되어 서로 어긋나 있고, 종결정 지지부(200)와 종결정 성장부(300)는 서로 독립적으로 회전 운동을 한다. 구체적으로, 본 실시예에 따르면, 종결정 성장부(300)가 종결정 지지부(200)에 연결되어 있긴 하지만, 종결정 성장부(300)가 중공(305) 내에 위치하므로 종결정 지지부(200)에 완전히 결속되어 있지 않다. 따라서, 종결정 지지부(200)가 회전하는 운동인 공전 운동에 따라 함께 회전하기는 하지만, 종결정 성장부(300)는 종결정 지지부(200)의 회전에 구속되지 않고 자체의 축인 제2 축(B)을 갖고 독립적으로 자전 운동을 할 수 있다. 이때, 종결정 성장부(300)의 회전은 종결정 지지부(200)의 회전에 의한 종결정(340)의 움직임에 의한 종결정 성장부(300)와 용융액(110)과의 마찰에 의해 특별한 기계적 장치 없이 자발적으로 발생할 수 있다.

이에 따라 종결정 지지부(200)의 회전으로 인하여 종결정(340)은 천체의 공전과 같은 움직임을 가지면서 동시에 종결정 성장부(300)의 회전으로 인하여 종결정(340)은 천체의 자전과 같은 움직임을 가질 수 있다. 이를 통해 종결정 평면 전체에서 용융액(110)의 흐름과 속도가 유사할 수 있다.

또, 유도 가열에 의해 도가니(400)의 외벽이 가열되므로 도가니(400)의 중앙으로 올수록 온도가 감소하는 경향이 있는데, 본 실시예에 따르면 용융액(110) 상부의 중심부와 외곽부의 온도 차이에 의한 영향도 최소화할 수 있게 되어 종결정(340)의 고른 성장을 유도할 수 있다.

도 2 및 도 3을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 단결정 성장 장치를 사용하여 결정 성장 공정을 진행할 때, 종결정 지지부(200)의 제1 축(100A)의 회전에 따라 종결정 평면(340S)은 공전 운동을 한다. 이러한 공전 운동은 도 3에 도시한 종결정 평면(340S)의 중심부(C)의 이동 경로를 통해 확인할 수 있다.

종결정 평면(340S)은 외곽부에 위치하는 제1 지점(A) 및 종결정 평면(340S)의 중심을 기준으로 제1 지점(A)과 대응하는 부분에 위치하는 제2 지점(B)을 갖는다. 본 실시예에 따르면, 종결정 지지부(200)의 제1 축(100A) 회전에 의해 종결정 평면(340S)이 공전 운동을 할 때, 동시에 종결정 성장부(300)의 제2 축(100B) 회전에 의해 종결정 평면(340S)이 자전 운동을 하기 때문에, 제1 축(100A)이 한 바퀴 회전하는 동안 종결정 평면(340S)의 제1 지점(A) 및 제2 지점(B) 각각의 움직임은 거리와 속도가 실질적으로 동일하다. 또한, 제1 지점(A)과 제2 지점(B)의 위치가 용융액의 안쪽과 바깥쪽을 교대로 지나가면서 용융액 상부의 내부 및 외부의 온도 차이에 의한 성장 뷸균일성도 감소시킬 수 있다. 따라서, 종결정(340)의 고른 성장을 유도할 수 있다.

종결정 성장부(300)의 회전은 종결정 성장부(300)와 용융액(110)과의 마찰에 의해 특별한 기계적 장치 없이 자발적으로 발생하여 제1 축(100A)과 제2 축(100B)이 동일한 방향으로 회전할 수 있다. 다만, 변형 실시예에 따르면, 종결정 지지부(200)와 종결정 성장부(300)의 연결 부위에 기어와 같은 구조물을 장착하여 종결정 지지부(200)와 종결정 성장부(300)가 반대 방향의 회전을 가지게 할 수도 있다. 또, 종결정 지지부(200)의 회전 속도에 따라 종결정 성장부(300)의 회전 속도를 변경시킬 수 있도록 설계할 수도 있다.

도 4는 비교예 1에 따른 단결정 제조 장치를 사용한 결정 성장 공정 중 도가니와 종결정 지지부 및 성장부의 단면도이다. 도 5는 도 4의 결정 성장 공정 중 도가니 안에서 종결정의 움직임을 위에서 내려다 본 투영도이다.

도 4를 참고하면, 비교예 1에서 종결정 지지부(20)와 종결정 성장부(30)는 도가니(40)의 한가운데를 지나는 하나의 축(C)을 공유하고, 서로 연결되어 있다.

도 4 및 도 5를 참고하면, 비교예 1에 따른 단결정 성장 장치를 사용하여 결정 성장 공정을 진행할 때, 종결정 지지부(20)의 제1 축(10A)의 회전에 따라 종결정 평면(34S)은 자전 운동을 한다. 종결정 평면(34S)은 외곽부에 위치하는 제1 지점(A)과 종결정 평면(34S)의 중심부에 위치하는 제2 지점(B)의 움직임을 비교하면, 용융액을 지나 이동하는 거리와 속도에 큰 차이가 발생하고, 용융액의 내부 및 외부의 온도 차이에 의한 영향이 더욱 커져 종결정(34) 성장의 불균일성을 일으킬 수 있다.

도 6은 비교예 2에 따른 단결정 제조 장치를 사용한 결정 성장 공정 중 도가니와 종결정 지지부 및 성장부의 단면도이다. 도 7은 도 6의 결정 성장 공정 중 도가니 안에서 종결정의 움직임을 위에서 내려다 본 투영도이다.

도 6을 참고하면, 비교예 2에서 종결정 지지부(50)의 제1 축(10A)과 종결정 성장부(60)의 제2 축(10B)은 서로 어긋나 있으나, 종결정 지지부(50)와 종결정 성장부(60)가 결속되어 있어, 종결정 성장부(60)의 제2 축(10B)이 종결정 지지부(50)의 제1 축(10A)에 종속되어 있다.

도 6 및 도 7을 참고하면, 비교예 2에 따른 단결정 성장 장치를 사용하여 결정 성장 공정을 진행할 때, 종결정 지지부(50)의 제1 축(10A)의 회전에 따라 종결정 평면(34S)은 공전 운동을 한다. 이러한 공전 운동은 도 7에 도시한 종결정 평면(34S)의 중심부(C)의 이동 경로를 통해 확인할 수 있다.

종결정 평면(34S)은 외곽부에 위치하는 제1 지점(A) 및 종결정 평면(34S)의 중심을 기준으로 제1 지점(A)과 대응하는 부분에 위치하는 제2 지점(B)을 갖는다. 비교예 2에 따르면, 종결정 지지부(50)의 제1 축(10A) 회전에 의해 종결정 평면(34S)이 공전 운동을 할 때, 종결정 성장부(60)의 제2 축(10B)이 자체적으로 회전하지 못하고 단지 제1 축(10A)의 회전에 종속되어 있다. 따라서, 제1 축(10A)이 한 바퀴 회전하는 동안 종결정 평면(34S)의 제1 지점(A) 및 제2 지점(B)의 움직임은 각각 작은 원과 큰 원을 그릴 수 있다.

이에 따라, 종결정 평면(34S)에서 외곽부에 위치하는 제1 지점(A) 및 제2 지점(B)의 움직임을 비교하면, 용융액을 지나 이동하는 거리와 속도에 큰 차이가 발생하고, 용융액의 내부 및 외부의 온도 차이에 의한 영향이 더욱 커져 종결정(34) 성장의 불균일성을 일으킬 수 있다.

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.

100A: 제1 축
100B: 제2 축
200: 종결정 지지부
300: 종결정 성장부
305: 중공
400: 도가니
340: 종결정
340S: 종결정 평면

Claims

반응 챔버 내부에 배치되고, 용융액이 장입(charging)된 도가니,
상기 도가니 내부로 상하 이동하고 제1 축을 갖는 종결정 지지부 그리고
상기 종결정 지지부 하단에 연결되고, 제2 축을 갖는 종결정 성장부를 포함하고,
상기 제1 축과 상기 제2 축은 어긋나 있고, 상기 종결정 지지부와 상기 종결정 성장부는 서로 독립적으로 회전 운동하는 단결정 성장 장치.
제1항에서,
상기 종결정 성장부의 회전은 상기 종결정 지지부의 회전에 의한 상기 용융액과의 마찰에 의해 발생하는 단결정 성장 장치.
제2항에서,
상기 종결정 지지부는 상기 도가니 내부에서 상하 방향으로 이동하며 중공을 포함하고, 상기 종결정 성장부는 상기 종결정 지지부와 연결되면서 상기 중공 내부를 상하 방향으로 이동하는 단결정 성장 장치.
제3항에서,
상기 종결정 성장부는,
상기 도가니의 높이 방향으로 연장된 연결 샤프트,
상기 연결 샤프트의 일단에 연결되어 상기 중공 내를 이동하는 스토퍼 그리고
상기 연결 샤프트의 타단에 연결되어 종결정과 연결되는 결합부를 포함하는 단결정 성장 장치.
제4항에서,
상기 결합부는 원기둥 형태이며,
상기 결합부의 하부면과 상기 종결정이 서로 접촉하는 단결정 성장 장치.
제1항에서,
상기 도가니의 하측면에 결합되어 상기 도가니를 회전시키는 회전 부재를 더 포함하고,
상기 종결정 지지부의 제1 축은 상기 회전 부재의 축의 연장선 상에 위치하는 단결정 성장 장치.
제1항에서,
상기 종결정 성장부에 연결되는 종결정은, 상기 종결정 지지부의 회전에 의해 공전 운동을 하는 단결정 성장 장치.
제7항에서,
상기 종결정은, 상기 종결정 성장부의 회전에 의해 자전 운동을 하는 단결정 성장 장치.
제8항에서,
상기 종결정의 평면은 제1 지점 및 상기 종결정 평면의 중심을 기준으로 상기 제1 지점과 대응하는 제2 지점을 포함하고,
상기 종결정의 상기 공전 운동 및 상기 자전 운동에 의해 상기 제1 축이 한바퀴 회전하는 동안 상기 제1 지점과 상기 제2 지점이 움직이는 거리와 속도가 서로 동일한 단결정 성장 장치.
제1항에서,
상기 제1 축과 상기 제2 축은 동일한 방향으로 회전하는 단결정 성장 장치.