KR20200077423A - 단결정 용액성장 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 단결정 용액성장 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 종자정에 열구배 제어를 용이하게 하는 용액 성장법을 이용하는 단결정 성장 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 단결정 용액성장 장치는 단결정 원료의 용융액을 수용하는 도가니; 및 상기 도가니 상부에 위치하고, 종자정이 상기 용융액을 향하도록 상기 종자정을 지지하는 지지대를 포함하며, 상기 지지대는 그 내부가 빈 공간으로 이루어진 중공구조일 수 있다.

Description

단결정 용액성장 장치{Single crystal growth apparatus using solution growth method}

본 발명은 단결정 용액성장 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 종자정에 열구배 제어를 용이하게 하는 단결정 용액성장 장치에 관한 것이다.

단결정을 성장시키는 방법은 크게 세가지로 분류되는데, 물리적기상증착법, 고온화학적기상증착법, 그리고 용액성장법(특히 상부종자 용액법)으로 분류할 수 있다. 단결정을 성장시기기 위해서 조장정을 원료 물질 상단 부분에 위치하기 위해서 다양한 방식으로 종자정을 지지대에 장착하는 방법들이 이용되는데, 대표적으로 접착제를 이용하여 종자정을 지지대에 접합하는 방식 또는 지지대에 지그와 같은 고정구를 장착하여 종자정을 지지대에 밀착시켜 고정하는 방식 등이 있다.

용액성장법(또는 상부종자 용액법)에서는 지그를 이용한 체결 방식으로 종자정을 지지대에 고정할 경우 종자정과 지지대 사이 틈으로 용융액이 침투하여 냉각 과정에서 부피 팽창에 의한 잉곳 파손과 같은 문제가 발생 할 수 있기 때문에 가급적 종자정을 지지대에 접합하는 방식으로 고정하는 것이 바람직하다,

상부종자 용액성장법에서 사용되는 종자정 지지대는 속이 꽉 찬 원통형 그라파이트 봉을 사용하며, 이 때 적정 기공률을 갖는 소재를 선택함으로써 그라파이트 접착제를 도포하고, 150도에서 경화처리하는 과정에서 들뜸 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 도가니와 동일하게 고순화 열처리가 된 고순도의 그라파이트 소재를 사용하는 것이 일반적이다. 이와 같이 속이 꽉 찬 원통형의 지지대를 사용할 경우, 종자정이 고온 상태의 융액과 접촉하는 순간, 종자정과 그라파이트 지지대를 통해 열손실이 발생하게 되는데, 그라파이트 봉 가장자리와 중심부에서 발생하는 열구배가 달라져서 이것이 종자정에도 동일하게 영향을 미치게 되며, 동시에 고온 상태에 있던 융액도 열손실로 인해 온도구배가 달라지게 되고, 이러한 현상은 이차적으로 종자정에 열적 스트레스를 가하여 물리적인 손상(갈라짐 등)을 유발할 수도 있다. 특히 지지대와 SiC 종자정 간의 열팽창계수차가 크기 때문에 고온에서 지지대와 SiC 종자정 간의 서로 상이한 수축이완 현상으로 인해 종자정이 쉽게 탈착되는 문제가 발생할 수 있으며, 실험 후 냉각 과정에서 그라파이트 지지대와 SiC 잉곳이 수축하는 과정에서 수축률 차이로 인해 잉곳이 깨지는 등 열적 스트레서로 인한 물리적 변형에 매우 취약해지는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 종자정 전면에 걸쳐 열구배를 일정한 수준으로 유지하고, 냉각과정에서 발생하는 잉곳의 변형 문제를 해결하는 기술이 요구된다.

등록특허 제10-0530889호

본 발명은 종자정 전면에 걸쳐 열구배를 일정한 수준으로 유지하고, 잉곳의 물리적 변형을 최소화하는 단결정 용액성장 장치를 제공한다.

본 발명의 실시예에 따른 단결정 용액성장 장치는 단결정 원료의 용융액을 수용하는 도가니; 및 상기 도가니 상부측에 위치하고, 종자정이 상기 용융액을 향하도록 상기 종자정을 지지하는 지지대를 포함하며, 상기 지지대는 그 내부가 빈 공간으로 이루어진 중공구조이다.

상기 지지대는, 상기 종자정이 부착되는 부착면을 제공하는 바닥부; 및 상기 바닥부로부터 연장되는 측벽부를 포함 할 수 있다.

상기 지지대의 외경은 상기 종자정의 지름보다 큰 값을 가질 수 있다.

상기 빈 공간의 지름은 상기 종자정의 지름과 동일하거나 큰 값을 가질 수 있다.

상기 바닥부와 측벽부가 동일한 소재로 이루어질 수 있다.

상기 바닥부와 측벽부는 서로 다른 소재로 이루어지고, 상기 바닥부의 열팽창계수는 측벽부의 열팽창계수보다 작고, 종자정의 열팽창계수와 동일하거나 큰 값을 가질 수 있다.

상기 바닥부의 두께는 상기 종자정의 두께와 동일하거나 작은 값을 가질 수 있다.

상기 바닥부의 두께는 측벽부 두께보다 얇을 수 있다.

상기 지지대는 내부 빈 공간을 적어도 부분적으로 채우는 단열재를 포함할 수 있다.

상기 내화물은 흑연으로 이루어질 수 있다.

본 발명에서는 종자정 지지대의 내부가 빈 공간으로 이루어진 중공구조하여, 종자정이 고온 상태의 융액과 접촉하는 순간에 열손실을 방지 하여, 바닥부의 가장자리와 중심부의 열구배를 일정하게 유지할 수 있어, 종자정 전면에서도 열구배를 일정한 수준으로 유지할 수 있다.

빈공간의 지름을 종자정의 지름과 동일하게 함으로써, 열손실 속도를 느리게 하여 종자정 전체 면적에 따른 열구배를 일정하게 제어할 수 있다.

종자정이 접합하는 바닥부와 측벽부는 그라파이트 단일 소재를 사용 할 수 있으며, 그 두께를 종자정의 두께와 동일하거나 얇게 가공함으로써, 종자정에 결정학적인 스트레스를 완화시켜 변형을 일으키지 않을 수 있다.

종자정이 접합하는 바닥부와 측벽부는 서로 다른 소재로 이루어질 수 있고, 종자정이 접합하는 바닥부의 열팽창계수는 측벽부의 열팽창계수보다 작고, 종자정의 열팽창계수와 동일하거나 큰 소재를 사용함으로써, 바닥면과 종자정 간의 수축이완 현상을 제어하여 종자정이 쉽게 탈착되지 않도록 할 수 있다.

또한, 냉각 과정에서 지지대와 잉곳이 수축하는 과정에서 수축률 차이를 최소화하여 잉곳의 물리적 변형을 제어할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 단결정 용액성장 장치를 나타내는 단면도.
도 2는 종래기술과 본 발명의 실시예를 이용하여 성장한 단결정 잉곳 표면 이미지.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 지지대를 나타내는 단면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 지지대를 나타내는 단면도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 지지대를 나타내는 단면도.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 설명 중, 동일 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하도록 하고, 도면은 본 발명의 실시예를 정확히 설명하기 위하여 크기가 부분적으로 과장될 수 있으며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 단결정 용액성장 장치를 나타내는 단면도이고, 도 2는 종래기술과 본 발명의 실시예를 이용하여 성장한 단결정 잉곳 표면 이미지이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 단결정 용액성장 장치는 단결정 원료의 용융액을 수용하는 도가니(300); 상기 도가니(300) 상부에 위치하며, 종자정(200)이 상기 용융액을 향하도록 상기 종자정(200)을 지지하는 지지대(100);를 포함 할 수 있다. 이때, 상기 지지대(100)는 그 내부가 빈 공간으로 이루어진 중공구조일 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 용액 성장법에 의한 단결정 성장장치는 내부공간을 제공하는 단열부(미도시)과 도가니(300)에 열을 가하여 상기 단결정 원료를 용융시키는 가열부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 단열부(미도시)는 내부공간이 있고 단결정 성장 과정에 필요한 공간이 제공되며, 내부공간안에 원료의 용융액을 수용하는 도가니(300)가 배치될 수 있고, 단열부(미도시)의 상부는 지지대(100)가 통과할 수 있도록 관통되어 있다.

단결정 용융액은 단결정 원료를 도가니(300) 내부에서 용융시킨 후 생성되며, 지지대(100)의 바닥부에 부착되어있는 종자정(200)이 용융액 표면과 맞닿은 후 상승하면서 단결정을 형성 할 수 있다.

상기 지지대(100), 도가니(300), 및 단열부는 그라파이트로 이루어질 수 있는데 1900도 등의 고온 공정시 그라파이트와 같은 재질로 되어야 지지대(100), 도가니(300), 단열부(미도시)의 열팽창 계수가 동일해져 균열이나 뒤틀림 및 파괴등이 일어나지 되지 않게 된다.

또한, 단결정 용융액의 실시예로서 SiC 용융액을 들 수 있는데 이는 탄화규소 단결정의 원료이다. SiC 용융액은 실리콘(Si)과 탄소(C)를 포함하는데 SiC 용융액의 원료는, 예를 들면 Si 또는 Si와 다른 금속 원소의 혼합물일 수 있다. SiC 용융액을 이용하여 SiC 단결정을 용액성장하는 경우에 종자정은 SiC 단결정일 수 있고, SiC 단결정은 지지대의 부착면에 그라파이 접착제를 사용하여 접합될 수 있다.

한편, 상기 용융액에서 단결정의 구성요소 중 적어도 하나의 용해도를 높여주는 촉매금속을 포함할 수 있다.

혼합물을 가열하여 용융액 상태로 만들고, 상기 용융액에 탄소(C)가 용해됨으로써 SiC 용융액을 형성하나 이는 일례일뿐 이에 제한되지 않는다.

또한, 다른 촉매 금속 원소는 Si에 대한 탄소의 용해도를 향상시키기 위하여 사용되고 어떠한 금속도 가능하나, 일례로써 크롬(Cr), 티탄(Ti), 철(Fe), 망간(Mn), 코발트(Co), 바나듐(V) 등 여러 촉매 금속일 수 있다.

본 발명에 다른 지지대(100)은 그 내부가 빈 공간인 중공구조로 이루어질 수 있는데, 중공구조는 종자정 전면에 걸쳐 열구배를 일정한 수준으로 유지하는데 적절한 구조이며, 종자정이 접합되는 지지대의 하부면 두께를 종자정과 동일하게 가공하거나, 접합부 재질을 SiC와 비슷한 열팽창계수값을 갖는 소재로 교체, 체결하여 사용함으로써 냉각 과정에서 발생하는 잉곳의 변형 문제까지 해결할 수 있도록 한다.

종자정을 지지하는 지지대(100)의 외경과 지지대 내부의 빈 공간의 지름은 사용하고자 하는 종자정의 크기에 따라 결정될 수 있는데, 상기 지지대(100)의 외경은 상기 종자정(200)의 지름보다 클 수 있고, 중공형 지지대(100) 내부에 존재하는 빈 공간의 지름은 상기 종자정(200)의 지름과 동일하거나 클 수 있다.

예를들어, 지름이 2인치급 종자정(200)을 사용하여 용액성장법을 수행할 경우, 지지대(100) 외경은 2인치보다 커야하며, 빈 공간의 지름은 종자정(200)과 동일한 2인치 혹은 그 이상이어야 한다.

지지대 내부의 빈 공간의 지름이 종자정 지금과 동일하거나 커야하는 이유는 원활한 열구배 제어를 위함이며, 만약 종자정보다 지지대 내부의 빈 공간이 작을 경우 열손실 속도가 국부적으로 더 빠르게 발생할 것이므로 종자정 전체 면적에 따른 열구배가 달라질 위험이 있다. 종자정보다 동공의 지름이 더 큰 경우는 열구배 제어에 있어서 별 다른 문제가 없으나, 다만, 지지대 제작 단가 등을 고려하여 효율적인 방향으로 고려한다면 지지대 내부 동공의 지름과 종자정의 구경이 같을 수 있다.

내부에 빈 공간을 포함하는 중공 구조의 지지대(100)은 종자정(200)이 고온상태의 융액과 접촉하는 순간에도 종자정(200)과 지지대(100)의 열손실을 방지하여 지지대의 바닥면의 가장자리와 중심부에서 발생하는 열구배를 일정하게 유지시키면서, 융액의 열손실도 방지하여 융액의 온도구배 또한 유지시켜 물리적인 손상을 방지할 수 있다.

도 2는 종래기술과 본 발명의 실시예를 이용하여 성장한 단결정 잉곳 표면 이미지를 비교한 것이다. 도 2의 (a)에서 확인되는 바와 같이, 속이 꽉찬 종래기술의 종자정 지지대를 이용하여 단결정 잉곳을 성장시키는 경우에는 성장 전면에 걸쳐 거친 형상 및 다결정 그레인이 형성되는 것을 확인 할 수 있다. 반면에 본 발명의 실시예에 따른 단결정 성장 장치를 이용하여 성장한 단결정 잉곳의 표면에는 pore에 의한 국부적인 표면형상 변질 외에 나머지 영역 표면 형상이 매우 균질한 것을 알 수 있다.

이러한 단결정 잉곳의 표면의 차이는 종자정 지지대의 구조 차이에 의한 열용량과 열유동(혹은 열손실)의 차이에 기인한 것이다. 종래 기술에서 속이 꽉 찬 지지대의 경우에는 지지대가 큰 열용량(heat capacity) 갖고 있어서 종자정이 고온 상태의 용액과 접촉하는 순간, 고온의 용액으로부터 지지대를 향하여 열유동(heat flux)가 많이 일어나서 고온의 용액과 종자정으로부터 열손실이 발생하게 된다. 이렇게 되면 그라파이트 봉 가장자리와 중심부에서 발생하는 열구배가 달라져서 이것이 종자정에도 동일하게 영향을 미치게 되며, 동시에 고온 상태에 있던 융액도 열손실로 인해 온도구배가 달라지게 되고, 이러한 현상은 이차적으로 종자정에 열적 스트레스를 가하게 되는 것이다. 반면에 본 발명에 따른 단결정 성장 장치에서는 지지대가 중공형으로 이루어져 있어서 종자정 지지대의 열용량이 작고, 이로 인해서 종자정이 고온의 용액과 접촉하더라도 고온의 용액으로부터 지지대를 향하여 열유동(heat flux)가 많이 일어지 않게 되므로 고온의 용액과 종자정으로부터 열손실이 크게 발생하지 않을 수 있다. 따라서 지지대의 위치에 따른 열구배나 종자정 전면에 걸쳐서도 열구배가 크지 않게 일정한 온도를 유지할 수 있게되어 안정적인 단결정 성장이 가능하게 되는 것이다.

지지대는(100)은 종자정(200)이 부착되는 부착면을 제공하는 바닥부; 및 상기 바닥부로부터 연장되는 측벽부를 포함할 수 있다. 상기 바닥부와 측벽부에 의해서 둘러싸이는 공간에 의해서 지지대 내부의 빈 공간이 형성될 수 있다. 지지대(100)는 열구배 또는 온도 구배를 일정하게 유지시키기 위하여 빈 공간이 외부와 차단될 수 있도록 측벽부의 상부를 커버하는 커버부를 더 포함할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지지대(100)을 나타내는 단면도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 지지대(100)는 바닥부와 측벽부가 동일한 소재로 이루어질 수 있다. 또한 바닥부와 측벽부가 일체로서 형성된 단일형 구조일 수 있다. 이때 지지대의 바닥부와 측벽부를 이루는 소재로는 그라파이트일 수 있다.

지지대(100)를 이루는 바닥부의 두께는 종자정(200)이 물리적 변형을 일으키지 않을 정도의 두께로 얇게 가공되어야 하며, 그러한 두께는 종자정(200)에 내재되어있는 결정학적 스트레스를 기준으로 결정할 수 있다. 종자정에 잔류하고 있는 인장 응력 및 압축 응력이 크면 클수록 바닥부의 두께가 얇아질 수 있다.

또한, 종자정과 지지대(100)간의 열팽창계수차가 크게되면 고온에서 지지대(100)와 종자정간의 상이한 수축이완 현상으로 인하여 종자정이 쉽게 탈착되는 문제가 발생할 수 있다.

더욱이, 냉각 과정에서 지지대(100)와 성장된 단결정 잉곳이 수축하는 과정에서 수축률 차이로 인해 잉곳이 깨지는 문제가 발생할 수 있다.

다시 말해서, 그라파이트의 열팽창률이 종자정보다 약 1.5배가량 크기 때문에, 고온에서 팽창하는 비율과 저온에서 수축하는 변형이 SiC 종자정보다 크게 나타날 수 있다. 그러므로, 그라파이트로 이루어진 지지대(100)의 두께가 얇을 수록 더 변형이 쉽게 발생하게 되어 SiC 종자정에 미치는 스트레스의 정도가 커지기 된다. SiC 종자정에 내재되어있는 결정학적 스트레스가 이미 높은 경우, 접합되는 그라파이트의 바닥부를 얇게 가공함으로써 종자정에 미치는 스트레스의 정도를 제어하여 내재되어있던 결정학적 스트레스를 완화시키는 효과를 얻을 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 지지대를 나타내는 단면도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 지지대(100)는 바닥부(110)와 측벽부(120)는 서로 다른 소재로 이루어지고, 상기 바닥부(110)의 열팽창계수는 측벽부(120)의 열팽창계수보다 작고, 종자정의 열팽창계수와 동일하거나 클 수 있다. 이때, 도 4 (a) 내지 (b)에서와 같이 바닥부(110)와 측벽부(120)는 별도로 형성되어 서로 결합되는 체결형 구조일 수도 있고, 바닥부(110)와 측벽부(120)가 일체로서 형성도는 단일형 구조일 수도 있다. 체결형 구조일 경우 측벽부(120)의 하단부와 바닥부(110)의 상부면에서 측벽부(120)의 하단부에 대응하는 위치에 각각 나사산이 형성되어 서로 나사결합되어 체결될 수 있다.

측벽부(120)는 그라파이트로 이루어 질 수 있고, 바닥부(110)는 측벽부(120)를 이루는 그라파이트의 열팽창 계수보다는 작고 SiC 종자정(200)의 열팽창 계수보다는 낮거나 동일한 재료인 SiC 다결정 소결체일 수 있다.

종자정과 바닥부 사이의 열팽창계수차가 크게되면 고온에서 바닥부와 종자정간의 상이한 수축이완 현상으로 인하여 종자정이 쉽게 탈착되는 문제가 발생할 수 있다. 더욱이, 냉각 과정에서 지지대(100)와 성장된 단결정 잉곳이 수축하는 과정에서 수축률 차이로 인해 잉곳이 깨지는 문제가 발생할 수 있다.

예를 들어, 그라파이트의 열팽창률이 종자정보다 약 1.5배가량 크기 때문에, 고온에서 팽창하는 비율과 저온에서 수축하는 변형이 SiC 종자정보다 크게 나타날 수 있다. 따라서 측벽부(120)는 열적으로 동시에 화학적으로 안정한 그라파이트로서 형성하는 반면에 SiC 종자정과 직접 접하게되는 바닥부는 SiC 종자정과 동일한 열팽창계수를 갖거나, SiC 종자정의 열팽창계수와 측벽부를 이루는 그라파이트보다는 작은 열팽창계수를 갖는 재료로서 이루어질 수 있다. 이렇게 함으로써 SiC 종자정과 바닥부 사이의 결정적학 스트레스 및 열적 스트레스를 완화할 수 있게 된다.

한편, 바닥부(110)의 두께는 상기 종자정(200)의 두께와 동일하거나 작을 수 있고, 측벽부 두께보다는 얇을 수 있다.

바닥부의 두께는 종자정(200)이 물리적 변형을 일으키지 않을 정도의 두께로 얇게 가공되어야 하며, 그러한 두께는 종자정(200)에 내재되어있는 결정학적 스트레스를 기준으로 결정할 수 있다. 종자정에 잔류하고 있는 인장 응력 및 압축 응력이 크면 클수록 바닥부의 두께가 얇아질 수 있다. 종자정이 접합되는 바닥부(120)의 두께를 종자정의 두께와 도일하거나 작게하여 냉각 과정에서 지지대(100)와 성장된 단결정 잉곳이 수축하는 과정에서 수축률 차이로 인해 잉곳이 깨지거나 변형되는 문제를 해결할 수 있다.

다시 말해서, 그라파이트의 열팽창률이 종자정보다 약 1.5배가량 크기 때문에, 고온에서 팽창하는 비율과 저온에서 수축하는 변형이 SiC 종자정보다 크게 나타날 수 있다. 그러므로, SiC 종자정에 내재되어있는 결정학적 스트레스가 이미 높은 경우, 접합되는 바닥부를 얇게 가공함으로써 종자정에 미치는 스트레스의 정도를 제어하여 내재되어있던 결정학적 스트레스를 완화시키는 효과를 얻을 수 있다.

한편, 측벽부(120)의 경우는 바닥부(110)에 접합된 종자정을 견고하게 지지하야야 하므로 바닥부보다는 두꺼운 두께를 가질 수 있다. 즉, 측벽부는 두꺼운 두께로 형성하여 안정적으로 종자정을 지지하고, 바닥부는 얇게 형성하여 열적 스트레스 또는 결정학적 스트레스를 완화시켜 바닥부(110)와 종자정 간의 수축이완 현상을 제어하여 종자정이 쉽게 탈착되지 않도록 할 수 있다.

또한, 냉각 과정에서 지지대와 성장된 잉곳이 수축하는 과정에서 수축률 차이를 최소화하여 잉곳의 물리적인 변형을 제어할 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 지지대를 나타내는 단면도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 지지대는 내부 빈 공간을 적어도 부분적으로 채우는 단열재를 포함할 수 있다. 지지대의 내부 빈 공간에 단열재가 제공되면, 고온의 용융액과 종자정으로부터 전달되는 열유동을 차단할 수 있어서 더욱 효과적으로 지지대를 통한 열손실을 줄일 수 있다. 특히, 고온의 용융액으로부터 지지대로 열은 종자정(200)이 부착되는 부착면을 제공하는 지지대의 바닥부를 통하여 전달되므로, 지지대의 바닥부 측의 내부 빈 공간에 단열재를 제공하면 더욱 효과적으로 열손실을 차단할 수 있다. 한편 단열재의 두께가 두꺼울 수록 단열특성을 높일 수 있으나, 단열재의 두께가 너무 두꺼워지게 되는 경우에는 단열재의 열용량 자체는 공기보다는 커서 지지대의 내부 빈 공간을 공기로 채우는 경우에 비해서 증가하게 될 수 있다. 지지대 내부 공간의 단열재가 너무 두꺼운 두께로 제공되면, 충분한 시간이 주어지는 경우에는 열유동이 발생될 수도 있고 단열재 자체의 무게로 인한 전체 지지대의 무게 증가 등의 문제점을 야기할 수 있다. 따라서, 지지대의 내부 빈 공간은 단열재로 채워지는 공간과 공기가 채워지는 공간을 모두 갖는 것이 효과적이다.

단열재(150)는 흑연으로 이루어진 흑연 단열재일 수 있다. 일반적으로 사용되는 산화물을 포함하는 단열재의 경우에는 단결정 성장에서 치명적인 불순물을 생성할 수 있는 산소를 포함하고 있어서 본 발명에서는 지지대 등을 구성하는 그라파이트와 동일하게 흑연으로 이루어진 흑연 단열재가 효과적이다. 특히, 탄화규소(SiC) 단결정을 성장하는 경우에 지지대 등의 그라파이트가 일부 용해되어 탄화규소 용융물의 탄소 성분을 공급할 수 있는데, 지지대의 내부 빈 공간에 제공되는 단열재가 산소를 포함하는 경우 산소가 지지대 외부 표면까지 확산되어 불순물을 생성하는 문제점을 야기할 수 있다. 흑연 단열재의 경우는 단열 효과가 뛰어날 뿐만 아니라, 지지대 벽면의 전부 혹은 일부를 구성하는 그라파이트와 동일한 재료이므로 오염의 문제점을 원척적으로 배제할 수 있다. 흑연 단열재는 흑연 분말 혹은 흑연 파이버를 압착하여 성형하여 제조될 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 아래에 기재될 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100: 지지대 110: 바닥부
120: 측벽부 150: 단열재
200: 종자정 300: 도가니

Claims (10)

1. 단결정 원료의 용융액을 수용하는 도가니; 및
   상기 도가니 상부측에 위치하고, 종자정이 상기 용융액을 향하도록 상기 종자정을 지지하는 지지대를 포함하며,
   상기 지지대는 그 내부가 빈 공간으로 이루어진 중공구조인 단결정 용액성장 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 지지대는,
   상기 종자정이 부착되는 부착면을 제공하는 바닥부; 및
   상기 바닥부로부터 연장되는 측벽부를 포함하는 단결정 용액성장 장치.
3. 청구항 1항에 있어서,
   상기 지지대의 외경은 상기 종자정의 지름보다 큰 단결정 용액성장 장치.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 빈 공간의 지름은 상기 종자정의 지름과 동일하거나 큰 단결정 용액성장 장치.
5. 청구항 2에 있어서,
   상기 바닥부와 측벽부가 동일한 소재로 이루어진 단결정 용액성장 장치.
6. 청구항 2에 있어서,
   상기 바닥부와 측벽부는 서로 다른 소재로 이루어지고,
   상기 바닥부의 열팽창계수는 측벽부의 열팽창계수보다 작고, 종자정의 열팽창계수와 동일하거나 큰 단결정 용액성장 장치.
7. 청구항 2에 있어서,
   상기 바닥부의 두께는 상기 종자정의 두께와 동일하거나 작은 단결정 용액성장 장치.
8. 청구항 2에 있어서,
   상기 바닥부의 두께는 측벽부 두께보다 얇은 단결정 용액성장 장치.
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 지지대는 내부 빈 공간을 적어도 부분적으로 채우는 단열재를 포함하는 단결정 용액성장 장치.
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 단열재는 흑연으로 이루어진 단결정 용액성장 장치.
    

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