WO2016076664A1 - 잉곳 제조 장치 - Google Patents

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WO2016076664A1
WO2016076664A1 PCT/KR2015/012230 KR2015012230W WO2016076664A1 WO 2016076664 A1 WO2016076664 A1 WO 2016076664A1 KR 2015012230 W KR2015012230 W KR 2015012230W WO 2016076664 A1 WO2016076664 A1 WO 2016076664A1
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WO
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guide member
seed crystal
manufacturing apparatus
ingot
inner diameter
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PCT/KR2015/012230
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English (en)
French (fr)
Inventor
이재석
정창원
Original Assignee
오씨아이 주식회사
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    • 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
    • C30B23/00—Single-crystal growth by condensing evaporated or sublimed materials
    • C30B23/02—Epitaxial-layer growth
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/20—Graphite
    • C01B32/205—Preparation
    • 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
    • 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
    • C30B35/00—Apparatus not otherwise provided for, specially adapted for the growth, production or after-treatment of single crystals or of a homogeneous polycrystalline material with defined structure
    • C30B35/002—Crucibles or containers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/20—Deposition of semiconductor materials on a substrate, e.g. epitaxial growth solid phase epitaxy

Definitions

  • the present invention relates to an ingot manufacturing apparatus, and more particularly, it is possible to suppress polycrystalline silicon carbide growth on the top of the crucible, to reduce the thermal stress applied to the seed crystal and to prevent the backside of the seed crystal from being lost due to thermal decomposition. It relates to an ingot manufacturing apparatus.
  • Such next-generation semiconductor device materials include SiC, GaN, AlN, and ZnO.
  • SiC silicon carbide
  • silicon carbide (SiC) has the most stable single crystal growth technology in reality, leading the industrial production technology as a substrate.
  • the SiC single crystal is manufactured using seeded growth sublimation.
  • a raw material is stored in a crucible and a SiC single crystal which becomes seed crystal is disposed on the top of the raw material.
  • the raw material is diffused to the seed crystal side and recrystallized so that the single crystal grows.
  • the seed crystal in which the single crystal is grown is fixed in such a manner as to be attached to the crucible, and depending on the adhesion state of the seed crystal, it may have a great influence on the quality of the single crystal grown on the surface thereof.
  • the present invention provides an ingot manufacturing apparatus having a crucible including an upper body, a lower body and a guide member, wherein the upper body has a through hole smaller than an inner diameter of the lower body, and the guide member has a tube shape. A portion of the upper surface of the guide member is in close contact with the upper body, and some of the remaining portion of the upper surface of the guide member is in contact with the seed crystal provides an ingot manufacturing apparatus.
  • the seed crystal may be mounted on the guide member protruding inwardly from the through hole.
  • It may further include a pressing ring which is fastened to the upper body so that the seed crystal is in close contact with the guide member.
  • the guide member is preferably provided with a hollow.
  • the guide member may be formed as a tapered tube in which the cross-sectional area is enlarged as it moves away from the seed crystal.
  • the inner diameter of the through hole is preferably formed larger than the outer diameter of the seed crystal.
  • the ratio of the inner diameter (a) of the upper end of the guide member and the inner diameter (b) of the lower end of the guide member is preferably in the range of 1: 1.0 to 1: 1.5,
  • the ratio of the inner diameter b of the lower end of the guide member to the inner diameter c of the lower body is more preferably 1: 1.2 to 1: 2.0.
  • a graphite sheet is attached to the back of the seed crystal, and the ratio of the thickness of the graphite sheet and the thickness of the seed crystal is more preferably 1.0 or less.
  • the graphite sheet is attached after the photoresist layer is coated on the back side of the seed crystal.
  • Ingot manufacturing apparatus can improve the yield by not growing polycrystalline silicon carbide on the top of the crucible, bringing the effect that the upper body can be used repeatedly.
  • Ingot production apparatus has the effect that the seed crystal is not deformed by thermal stress, thereby reducing defects during single crystal growth.
  • the apparatus for producing ingots according to the present invention effectively protects the backside of seed crystals, thereby bringing the effect of suppressing generation of pupil defects due to thermal decomposition of seed crystals.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state in which the ingot is grown in the ingot manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is a cross-sectional view showing a state in which the upper body separated to harvest the ingot in the ingot manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a seed crystal rear protection structure according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing the temperature distribution and polycrystalline growth when the ingot is grown using a solid guide member filled with a solid shape;
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing the temperature distribution and polycrystalline growth when the ingot is grown using a guide member having a hollow according to the present invention
  • FIG. 7 is a graph showing a temperature difference according to a distance from the surface of the guide member of FIGS. 5 and 6;
  • FIG. 9 is a photograph showing a crystal grown using a guide member having a hollow.
  • photoresist layer 124 graphite sheet
  • the ingot manufacturing apparatus of the present invention includes a crucible into which a raw material for ingot crystal growth is charged, and seed crystals are disposed on the crucible, and a raw material is charged into the crucible.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of the ingot production device according to an embodiment of the present invention.
  • the ingot manufacturing apparatus includes a crucible 110, seed crystal 120, guide member 130.
  • the crucible 110 includes a lower body 112 forming the raw material charging space, and an upper body 114 coupled to the upper portion of the lower body 112.
  • the combination of the upper body 114 and the lower body 112 may be made by screwing.
  • the guide member 130 is for guiding the sublimed raw material to the seed crystal 120, and apparently has a tube shape surrounding the seed crystal 120, and the inner surface of the tube for guiding the sublimed raw material is formed at the seed crystal. As the distance increases, the cross section is formed into a tapered shape.
  • a through hole 114a for accommodating the seed crystal 120 is provided in a space between the upper body 114 and the guide member 130.
  • the guide member 130 includes an upper surface 130a and a lower surface 130b having a donut shape, and a tapered surface 130c formed to narrow an inner diameter toward an upper portion thereof.
  • the upper surface 130a and the lower surface 130b have the same outer diameter, but the inner diameter of the lower surface 130b is larger. Therefore, the width of the upper surface 130a is greater than the width of the lower surface 130b.
  • the guide member 130 preferably forms a hollow 132 therein.
  • the hollow 132 formed inside the guide member 130 serves to reduce the heat capacity of the guide member, thereby increasing the surface temperature of the guide member than in the case where the inside of the guide member is a solid form filled.
  • the heat amount of the guide member 130 is reduced.
  • the temperature of the guide member 130 is increased by the heat transmitted from the crucible body 112.
  • the heat capacity of the guide member 130 decreases, the surface of the guide member 130 has a higher temperature when the same amount of heat is introduced. Can be displayed.
  • the raw powder charged in the lower body 112 having a high temperature evaporates and then moves to the top of the crucible and condenses in the silicon carbide (SiC) seed crystal 120 having a relatively low temperature. Growth proceeds. At this time, the shape of the growing single crystal and the polycrystal growth in the crucible inner wall are greatly affected by the horizontal temperature distribution. In general, condensation occurs quickly in a relatively low temperature part, so increasing the temperature of the inner wall of the crucible can suppress condensation in that part and prevent the growth of polycrystals.
  • each surface (upper surface, lower surface and tapered surface) of the guide member 130 is preferably in the range of 0.5 to 5.0 mm.
  • the thickness of each surface 130a, 130b, 130c of the guide member 130 is less than 0.5mm, the durability of the guide member 130 is insufficient, and thus there is a problem in repeated use, and each surface 130a, 130b of the guide member 130 .
  • the thickness of 130c is greater than 5.0 mm, the heat capacity of the guide member 130 is reduced, and thus the surface temperature increase effect of the tapered surface 130c is insufficient.
  • the ratio of the inner diameter a of the upper end of the guide member 130 and the inner diameter b of the lower end of the guide member 130 is preferably in the range of 1: 1.0 to 1.5. If the inner diameter b of the lower end of the guide member 130 is smaller than the inner diameter a of the upper end, the effective diameter of the single crystal decreases, which is not preferable, and the inner diameter b of the lower end of the guide member 130 is the inner diameter of the upper end. When it exceeds 1.5 times of (a), polycrystal growth will arise in the tapered surface 130c of the guide member 130.
  • the ratio of the inner diameter b of the lower end of the guide member 130 and the inner diameter c of the crucible lower body 112 is preferably in the range of 1: 1.2 to 2.0.
  • the inner diameter of the lower end of the guide member 130 and the inner diameter of the lower body 112 is out of the above range, polycrystalline growth occurs on the upper end of the guide member 130 or lower body 112.
  • the crucible 110 may be coated with a material having a melting point higher than the sublimation temperature of silicon carbide.
  • a material that can be applied is a material that is chemically inert to silicon (Si) and hydrogen (H) at a temperature at which silicon carbide single crystal is grown. It is preferable.
  • metal carbide or metal nitride may be used.
  • a mixture comprising at least two or more of Ta, Ha, Nb, Zr, W and V and a carbide comprising carbon may be applied.
  • a nitride comprising nitrogen and a mixture comprising at least two of Ta, Hf, Nb, Zr, W and V may be applied.
  • the seed crystal 120 is disposed below the upper body 114, and in the related art, the seed crystal 120 is fixed to the upper body 114 by being attached to the upper body 114. In this case, the seed crystal 120 is changed by temperature change. Thermal stress is applied to the
  • the seed crystal 120 is made of silicon carbide, and the upper body 114 is made of graphite. Since silicon carbide and graphite have a difference in coefficient of thermal expansion, the seed crystal has a relatively thin thickness when heated. You will receive.
  • silicon carbide does not grow only on the seed crystal 120, but polycrystalline growth occurs on the bottom of the upper body to which the seed crystal is not attached. there was.
  • the present invention is to solve this problem, it is possible to reuse the upper body by suppressing the polycrystalline growth does not occur in the upper body 114, the seed crystal is placed in order to reduce the thermal stress applied to the seed crystal To provide an ingot manufacturing apparatus that is fixed to.
  • the present invention suppresses the occurrence of polycrystalline growth in the upper body 114 by allowing the guide member 130 to shield the upper body 114.
  • a part of the upper surface 130a of the guide member 130 is in close contact with the upper body 114, and the other part is in close contact with the seed crystal 120 to have a form.
  • the seed crystal 120 is fixed in the form of being mounted on the upper surface of the guide member 130 protruding inward of the through hole 114a of the upper body 114.
  • the upper surface of the guide member 130 protruding inwardly of the through hole 114a is referred to as the mounting end 135.
  • the guide member is protruded to the inside of the through hole (114a) to form a mounting end 135, There is no portion where the sublimed element contacts the surface of the upper body 114.
  • the pressing ring 116 may be further included.
  • the pressure ring 116 is fastened to the through hole 114a of the upper body 114 to provide the pressing force so that the seed crystal 120 is in close contact with the mounting end 135 of the guide member 130.
  • the pressure ring 116 may be fastened to the upper body 114 by screwing.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a state in which an ingot is grown in an ingot manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a state in which an upper body is separated to harvest an ingot in an ingot manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention. It is a cross section.
  • the guide member 130 may be fixed in a form that is mounted on the upper end of the lower body (112).
  • the crucible 110 is assembled in the form of fastening the upper body 114.
  • the seed crystal 120 is disposed in the through hole 114a and is fixed to the mounting end 135 of the guide member 130 protruding inwardly from the through hole 114a.
  • This structure is not fixed to the seed crystal 120 by attachment, it is fixed in a form that is supported by the mounting end (135). Therefore, the thermal stress generated due to the difference in thermal expansion coefficient does not occur when the seed crystal 120 is attached to the dissimilar material.
  • the seed crystal was attached to the upper body by using the seed crystal holder.
  • the seed crystal holder to which the seed crystal is attached is mainly made of isotropic graphite material, and the isotropic graphite material is made by Young's Modulus. It is a very hard material, about 10 GPa. For this reason, when the seed crystal is attached to the seed crystal holder, a very large thermal stress is applied inside the seed crystal due to the difference in coefficient of thermal expansion between the two materials. Computation of this stress by computer simulation shows that the maximum value of Von mises stress in seed crystals is very large, about 100-400 MPa. On the other hand, when the seed crystal is mounted on the stage without attachment, it can slide on the surface of the stage during seed crystal thermal expansion and contraction, thereby reducing the internal stress applied to the seed crystal to 50 Mpa or less.
  • the outer diameter of the seed crystal 120 is formed smaller than the inner diameter of the through hole (114a), it is preferable to have a play between the seed crystal 120 and the through hole (114a). This is to prevent the thermal stress from being applied to the seed crystal due to the difference in thermal strain during thermal expansion and contraction caused by temperature change.
  • the ingot grows as shown in FIG. 2.
  • the ingot is attached to only the seed crystal 120 and the guide member 130 as shown in FIG. In the body 114, no polycrystalline growth occurs at all.
  • the crucible upper body 114 is to maintain a state that can be reused.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a seed crystal rear protection structure according to an embodiment of the present invention.
  • the seed crystal back protection structure is a photoresist layer 122 formed on the back of the seed crystal 120 and a graphite sheet 124 attached to the photoresist layer 122. ).
  • the photoresist layer 122 and the graphite sheet 124 are for preventing pupil defects from occurring on the back of the seed crystals.
  • the photoresist layer 122 may be formed to have a thickness of 1 to 100 ⁇ m, and the graphite sheet 124 may have a thickness of 0.1 mm or more.
  • the graphite sheet 124 may be directly attached to the back of the seed crystal 120, but in this case, a portion that is not easily adhered between the seed crystal 120 and the graphite sheet 124 may occur, and adhesion may not be made well. Pupil defects may occur in the uneven part.
  • the ratio of the thickness of the graphite sheet 124 to the thickness of the seed crystals 120 is preferably 1.0 or less.
  • the ratio of the thickness of the graphite sheet 124 to the thickness of the seed crystal 120 is preferably 1.0 or less.
  • a solid guide member of a solid shape and a guide member having a hollow formed therein were grown SiC ingots.
  • Figure 5 is a cross-sectional view showing the temperature distribution and polycrystalline growth when the ingot is grown using a solid guide member filled with a solid
  • Figure 6 is a case where the ingot is grown using a guide member having a hollow according to the present invention
  • 7 is a cross-sectional view showing a temperature distribution and polycrystalline growth
  • FIG. 7 is a graph showing a temperature difference according to a distance from the surface of the guide member of FIGS. 5 and 6
  • FIG. 8 is a crystal grown using a guide member having a solid shape.
  • 9 is a photograph showing a crystal grown using a guide member having a hollow.
  • FIGS. 5 and 8 in the case of the solid-shaped guide member, it can be seen that polycrystals are grown at the edges during crystal growth.
  • FIGS. 6 and 9 in the case of the guide member in which the hollow is formed, the crystal edge is different from FIG. It can be seen that the polycrystals did not grow.
  • the surface temperature of the guide member in which the hollow is formed is distributed about 1 ° C higher than the surface temperature of the guide member of the solid form.
  • Comparative Example 1 very severe pupil defects occurred in the grown crystals as a whole.
  • the density of the pupil defect was 100 or more / cm 2.
  • the crystal quality was not good as the X-ray full width at half maximum (FWHM) value for determining the crystallinity of the grown crystal was 200 or more.
  • FWHM full width at half maximum
  • the thickness of the seed crystal was 1.0 mm, the thickness of the graphite sheet was changed to 0.1 mm, 2.0 mm, and 10.0 m, and the thermal stress applied to the seed crystal and the probability of cracking in the grown SiC ingot were evaluated.

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Abstract

본 발명은 상부몸체, 하부몸체 및 가이드 부재를 포함하는 도가니를 구비하는 잉곳 제조 장치에 있어서, 상기 상부몸체는 상기 하부몸체의 내경보다 작은 관통공을 구비하고, 상기 가이드 부재는 튜브 형상을 가지며, 상기 가이드 부재의 상부면의 일부는 상기 상부몸체와 밀착되어 접촉되고, 상기 가이드 부재의 상부면의 나머지 부분 중 일부는 종자정과 밀착되어 접촉되는 것을 특징으로 하는 잉곳 제조 장치를 제공한다.

Description

잉곳 제조 장치
본 발명은 잉곳 제조 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 도가니의 상부에 다결정 탄화규소 성장을 억제할 수 있으며, 종자정에 가해지는 열응력을 감소키고 종자정의 배면이 열분해로 손실되는 것을 방지할 수 있는 잉곳 제조 장치에 관한 것이다.
실리콘 반도체가 갖는 열적 특성의 한계를 해결하기 위해 광역 에너지 금지대역을 갖는 새로운 반도체 재료에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
이러한 차세대 반도체 소자 재료로서 SiC, GaN, AlN, ZnO 등이 있는데, 이 중에서도 잉곳 성장 기술이 확보되고, 내열 특성, 열전도특성, 내전압특성이 우수한 탄화규소(SiC) 반도체가 주목받고 있다.
특히 탄화규소(SiC)는 단결정 성장 기술이 현실적으로 가장 안정적으로 확보되어 기판으로서 산업적 생산 기술이 가장 앞서 있다.
상기 SiC 단결정은 종자정 성장 승화법(seeded growth sublimation)을 이용하여 제조되고 있다.
상기 종자정 성장 승화법은 원료를 도가니에 수납하고, 상기 원료의 상부에 종자정이 되는 SiC 단결정을 배치한다. 상기 원료와 상기 종자정 사이에 온도구배를 형성함으로써 상기 원료가 상기 종자정 측으로 확산되고 재결정화되어 단결정이 성장하도록 하는 방법이다.
그런데, 이러한 공정의 진행에 있어서 도가니 상부에 원치 않는 다결정 탄화규소가 성장하게 되면 결정 내부에 매우 큰 응력이 발생하게 되고, 이로 인해 결정에 크랙이 발생하는 등의 문제가 발생하게 된다. 또한 결정 가장자리에 자란 다결정이 단결정 안쪽으로 성장하게 되어, 단결정의 직경이 감소하는 문제가 발생하기도 한다.
또한, 상기 단결정이 성장되는 종자정은 예를 들어 도가니에 부착되는 방식으로 고정되는데, 종자정의 부착 상태에 따라 그 표면에 성장되는 단결정의 품질에 큰 영향을 미칠 수 있다.
관련선행기술로는 대한민국 공개특허 제10-2011-0142890호 (공개일자 2011년 12월 26일) '잉곳 제조 장치 '가 있다.
본 발명의 목적은 도가니의 상부면에 다결정 탄화규소가 성장하지 않도록 하는 잉곳 제조 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 도가니 상부몸체에 다결정 탄화규소가 성장하지 않도록 함으로써 상부몸체를 반복 사용할 수 있는 잉곳 제조 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 종자정에 열응력이 발생하지 않도록 하고, 종자정의 배면이 열분해에 의하여 손상되어 발생하는 동공 결함을 억제할 수 있는 잉곳 제조 장치를 제공함에 있다.
본 발명은 상부몸체, 하부몸체 및 가이드 부재를 포함하는 도가니를 구비하는 잉곳 제조 장치에 있어서, 상기 상부몸체는 상기 하부몸체의 내경보다 작은 관통공을 구비하고, 상기 가이드 부재는 튜브 형상을 가지며, 상기 가이드 부재의 상부면의 일부는 상기 상부몸체와 밀착되어 접촉되고, 상기 가이드 부재의 상부면의 나머지 부분 중 일부는 종자정과 밀착되어 접촉되는 것을 특징으로 하는 잉곳 제조 장치를 제공한다.
상기 상부몸체와 가이드부재 사이의 공간에 상기 종자정을 수용하기 위한 관통공을 구비하는 것이 바람직하다.
상기 종자정은 상기 관통공에서 내측으로 돌출된 상기 가이드부재에 거치될되는 수 있다.
상기 상부몸체에 체결되어 상기 종자정이 상기 가이드부재에 밀착되도록 하는 가압링을 더 포함할 수 있다.
상기 가이드부재는 중공을 구비하는 것이 바람직하다.
상기 가이드부재는 상기 종자정에서 멀어질수록 단면적이 확대되는 테이퍼 형상의 튜브로 형성될 수 있다.
상기 관통공의 내경은 상기 종자정의 외경보다 크게 형성되는 것이 바람직하다.
상기 가이드부재의 상단의 내경(a)과 상기 가이드부재의 하단의 내경(b)의 비는 1:1.0 ~ 1:1.5 범위인 것이 바람직하며,
상기 가이드부재의 하단의 내경(b)과 상기 하부몸체의 내경(c)의 비는 1:1.2 ~ 1:2.0 범위이면 더욱 바람직하다.
한편, 상기 종자정의 배면에 그라파이트 시트(Graphite sheet)가 부착되는 것이 바람직하며, 상기 그라파이트 시트의 두께와 상기 종자정의 두께의 비는 1.0 이하이면 더욱 바람직하다. ,
상기 종자정의 배면에 포토레지스트층이 코팅된 후 상기 그라파이트 시트가 부착되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 잉곳 제조 장치는 도가니 상부에 다결정 탄화규소가 성장하지 않음으로써 수율을 향상 시킬 수 있고, 상부몸체를 반복 사용할 수 있는 효과를 가져온다.
본 발명에 따른 잉곳 제조 장치는 종자정이 열응력에 의하여 변형되지 않음으로써 단결정 성장시에 결함을 감소시키는 효과를 가져온다.
또한, 본 발명에 따른 잉곳 제조 장치는 종자정의 배면을 효과적으로 보호함으로써 종자정의 열분해되어 동공 결함이 발생하는 것을 억제하는 효과를 가져온다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 잉곳 제조 장치의 단면도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 잉곳 제조 장치에서 잉곳이 성장한 상태를 나타낸 단면도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 잉곳 제조 장치에서 잉곳을 수확하기 위해 상부몸체를 분리한 상태를 나타낸 단면도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 종자정 배면 보호 구조를 나타낸 단면도,
도 5는 속이 채워진 솔리드 형태의 가이드부재를 이용하여 잉곳을 성장시킨 경우의 온도분포와 다결정 성장을 나타낸 단면도,
도 6은 본 발명에 따른 중공이 형성된 가이드부재를 이용하여 잉곳을 성장시킨 경우의 온도분포와 다결정 성장을 나타낸 단면도,
도 7은 도 5와 도 6의 가이드부재의 표면으로부터의 거리에 따른 온도 차이를 나타낸 그래프,
도 8은 솔리드 형태의 가이드부재를 이용하여 성장시킨 결정을 나타낸 사진,
도 9는 중공을 구비한 가이드부재를 이용하여 성장시킨 결정을 나타낸 사진임.
* 도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명 *
110 : 도가니 112 : 하부몸체
114 : 상부몸체 114a : 관통공
116 : 가압링 120 : 종자정
122 : 포토레지스트 층 124 : 그라파이트 시트
130 : 가이드부재 130a : 상부면
130c : 테이퍼면 130c : 하부면
132 : 중공 t : 가이드부재의 두께
a : 가이드부재의 상단 내경 b : 가이드부재의 하단 내경
c : 하부몸체의 내경
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면 및 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하는 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것인바, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 잉곳 제조 장치는 잉곳 결정 성장을 위한 원료가 장입되는 도가니를 포함하는 것으로서, 상기 도가니 상부에 종자정이 배치되고, 상기 도가니의 내부에 원료가 장입된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 잉곳 제조 장치의 단면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 잉곳 제조 장치는 도가니(110), 종자정(120), 가이드부재(130)를 포함한다.
도가니(110)는 상기 원료 장입 공간을 형성하는 하부몸체(112)와, 상기 하부몸체(112)의 상부에 결합되는 상부몸체(114)를 포함한다. 상부몸체(114)와 하부몸체(112)의 결합은 나사결합에 의하여 이루어질 수 있다.
가이드부재(130)는 승화되는 원료를 종자정(120)으로 안내하기 위한 것으로, 외관상으로는 종자정(120)을 감싸는 튜브 형상을 가지며, 승화되는 원료를 안내하는 튜브의 내면 형상은 종자정에서 멀어질수록 단면적이 확대되는 테이퍼 형상으로 형성된다.
상기 상부몸체(114)와 상기 가이드부재(130)의 사이 공간에는 상기 종자정(120)을 수용하기 위한 관통공(114a)이 구비된다.
상기 가이드부재(130)는 도우넛 형태를 가지는 상부면(130a)과 하부면(130b),과, 그리고, 상부로 갈수록 내경이 좁아지도록 형성되는 테이퍼면(130c)을 포함한다.
상부면(130a)과 하부면(130b)은 동일한 외경을 가지되, 내경은 하부면(130b)이 더 크게 형성된다. 따라서 상부면(130a)의 폭이 하부면(130b)의 폭 보다 크게 형성된다.
또한, 상기 가이드부재(130)는 내부에 중공(132)을 형성하는 것이 바람직하다. 가이드부재(130) 내부에 형성된 중공(132)은 가이드부재의 열용량을 감소시키는 역할을 수행하게 되어, 가이드부재의 내부가 채워져 있는 솔리드 형태인 경우보다 가이드부재의 표면 온도를 상승시키는 효과를 가져온다.
가이드부재(130)에 중공(132)이 형성되면, 가이드부재(130)의 열량이 줄어들게 된다. 가이드부재(130)는 도가니몸체(112)에서 전달되는 열에 의하여 온도가 상승하게 되는데, 가이드부재(130)의 열용량이 줄어들면 동일한 열량이 유입될 경우 가이드부재(130)의 표면이 보다 높은 온도를 나타낼 수 있게 된다.
승화법에 의한 탄화규소 단결정 성장에서는 온도가 높은 하부몸체(112)에 장입된 원료 분말이 기화한 후 도가니 상부로 이동하여 상대적으로 온도가 낮은 탄화규소(SiC) 종자정(120)에서 응축되면서 단결정 성장이 진행된다. 이 때 성장하는 단결정의 형상 및 도가니 내벽에서 이루어지는 다결정 성장은 수평방향 온도 분포에 매우 큰 영향을 받게 된다. 일반적으로 응축은 상대적으로 온도가 낮은 부분에서 빠르게 일어나게 되므로 도가니 내벽의 온도를 높여주게 되면 그 부분에서 응축을 억제하여 다결정이 성장하는 것을 막을 수 있다. 가이드 부재(130)에 중공(132)을 형성시킨 경우 상대적으로 온도가 높은 도가니 외벽 및 가이드 부재(130)의 하부면(130b)에서 가이드 부재의 내측벽인 테이퍼면(130c)으로 복사에 의한 열전달이 일어나게 되어 단결정과 접촉하는 부분인 가이드 부재(130)의 테이퍼면(130c)의 온도가 높아지게 되고, 따라서 가이드 부재(130) 내벽인 테이퍼면(130c)에서 다결정 탄화규소가 성장하는 것을 억제할 수 있다.
가이드부재(130)의 각면(상부면, 하부면 및 테이퍼면)의 두께는 0.5~5.0mm 범위인 것이 바람직하다. 가이드부재(130)의 각면(130a, 130b, 130c)의 두께가 0.5mm 미만인 경우에는 가이드부재(130)의 내구성이 부족하여 반복사용에 문제점을 가지며, 가이드부재(130)의 각면(130a, 130b, 130c)의 두께가 5.0mm를 초과하는 경우 가이드부재(130)의 열용량 감소가 적어서 테이퍼면(130c)의 표면 온도 상승 효과가 부족하다.
가이드 부재(130)의 상단의 내경(a)과 가이드 부재(130)의 하단의 내경(b)의 비는 1:1.0~1.5 범위인 것이 바람직하다. 가이드 부재(130)의 하단의 내경(b)이 상단의 내경(a)보다 작은 경우에는 단결정의 유효 직경이 감소하여 바람직하지 못하며, 가이드 부재(130)의 하단의 내경(b)이 상단의 내경(a)의 1.5배를 초과하게 되면 가이드 부재(130)의 테이퍼면(130c)에서 다결정 성장이 발생하게 된다.
또한, 가이드 부재(130)의 하단의 내경(b)과 도가니 하부 몸체(112)의 내경(c)의 비는 1:1.2~2.0 범위인 것이 바람직하다. 가이드 부재(130)의 하단의 내경과 하부 몸체(112)의 내경이 상기 범위를 벗어나게 되면, 가이드 부재(130) 또는 하부몸체(112)의 상단에 다결정 성장이 발생하게 된다.
도가니(110)에는 탄화규소의 승화 온도 이상의 융점을 갖는 물질이 도포될 수도 있다. 도가니(110)의 재질로 그라파이트(Graphite) 재질을 사용하는 경우 도포될 수 있는 물질은, 탄화규소 단결정이 성장되는 온도에서 실리콘(Si) 및 수소(H)에 대해 화학적으로 불활성인 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 금속 탄화물 또는 금속 질화물을 이용할 수 있다. 특히, Ta, Ha, Nb, Zr, W 및 V 중 적어도 둘 이상을 포함하는 혼합물 및 탄소를 포함하는 탄화물이 도포될 수 있다. 또한, Ta, Hf, Nb, Zr, W 및 V 중 적어도 둘 이상을 포함하는 혼합물 및 질소를 포함하는 질화물이 도포될 수도 있다.
종자정(120)은 상부몸체(114)의 하부에 배치되는 것으로, 종래에는 종자정(120)이 상부몸체(114)에 부착되는 방식으로 고정되었는데, 이러한 경우 온도변화에 의하여 종자정(120)에 열응력이 가해지게 된다.
종자정(120)은 탄화규소 재질이고, 상부몸체(114)는 그라파이트 재질로 이루어지는데, 탄화규소와 그라파이트는 열팽창계수에서 차이를 가지고 있으므로, 이들이 가열될 때 상대적으로 두께가 얇은 종자정이 열응력을 받게 되는 것이다.
또한, 종자정(120)이 상부몸체(114)의 저면에 부착되는 경우 탄화규소가 종자정(120)에서만 성장하는 것이 아니라 종자정이 부착되지 않은 상부몸체의 저면에서 다결정 성장이 발생하는 문제점을 가지고 있었다.
상부몸체(114)에서 다결정 성장이 발생하게 되면 상부몸체를 재사용할 수 없으며, 다결정 탄화규소 성장으로 인해 결정 내부에 열 응력이 발생하게 되어 결정 크랙 확률이 높아지는 문제점을 가지고 있었다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 상부몸체(114)에서 다결정 성장이 발생하지 않도록 억제하여 상부몸체를 재사용할 수 있도록 하며, 종자정에 가해지는 열응력을 감소시키기 위하여 종자정이 거치되는 형태로 고정되는 잉곳 제조 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 가이드부재(130)가 상부몸체(114)를 차폐하도록 함으로써 상부몸체(114)에서 다결정 성장이 발생하는 것을 억제한다. 다시말해 상기 가이드부재(130)의 상부면(130a)의 일부는 상기 상부몸체(114)와 밀착되어 접촉되고, 나머지 일부는 종자정(120)과 밀착되어 접촉되는 형태를 가지도록 한다.
또한, 종자정(120)은 상기 상부몸체(114)의 관통공(114a)의 내측으로 돌출된 상기 가이드부재(130)의 상부면에 거치되는 형태로 고정된다. 이하에서, 관통공(114a)의 내측으로 돌출된 가이드부재(130)의 상부면을 거치단(135)이라 칭한다.
도시한 바와 같이, 상부몸체에 종자정(120)을 수용하기 위한 관통공(114a)을 구비하고, 상기 관통공(114a)의 내측으로 가이드부재가 돌출되어 거치단(135)을 형성하도록 하면, 승화된 원소가 상부몸체(114)의 표면과 접촉하는 부분이 존재하지 않게 된다.
하부몸체(112)에 수용된 원료물질이 승화되면서 접촉하는 부분이 종자정(120)의 표면과, 가이드부재(130)의 표면으로 제한되므로 상부몸체(114)에서는 다결정 성장이 발생하지 않게 된다.
또한, 종자정(120)이 가이드부재(130)의 거치단(135)에 밀착되도록 하기 위하여, 가압링(116)을 더 포함할 수 있다. 가압링(116)은 상부몸체(114)의 관통공(114a)에 체결되어 종자정(120)이 가이드부재(130)의 거치단(135)에 밀착되도록 가압력을 제공한다. 가압링(116)은 상부몸체(114)에 나사결합 방식으로 체결될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 잉곳 제조 장치에서 잉곳이 성장한 상태를 나타낸 단면도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 잉곳 제조 장치에서 잉곳을 수확하기 위해 상부몸체를 분리한 상태를 나타낸 단면도이다.
도시된 바와 같이, 가이드부재(130)는 하부몸체(112)의 상단에 거치되는 형태로 고정될 수 있다.
하부몸체(112)의 내부에 가이드부재(130)를 거치한 후, 상부몸체(114)를 체결하는 형태로 도가니(110)가 조립된다.
종자정(120)은 관통공(114a)에 배치되며, 상기 관통공(114a)에서 내측으로 돌출된 가이드부재(130)의 거치단(135)에 거치되는 형태로 고정된다.
이러한 구조는 종자정(120)이 부착에 의하여 고정되는 것이 아니라, 거치단(135)에 지지되어 거치되는 형태로 고정된다. 따라서, 종자정(120)이 이종 재질에 부착될 때 열팽창 계수의 차이로 인하여 발생하는 열응력이 발생하지 않는다.
종래에는 종자정을 종자정 홀더를 이용하여 상부몸체에 부착하는 방법을 사용하고 있었는데, 종자정이 부착되는 종자정 홀더는 등방성 그라파이트 재질을 주로 사용하고 있었고, 등방성 그라파이트 재질은 영스 모듈러스(Young's Modulus)가 10GPa 정도로 매우 단단한 물질이다. 이 때문에 종자정이 종자정 홀더에 부착되는 경우 두 물질 간의 열팽창 계수 차이로 인하여 종자정 내부에 매우 큰 열응력이 가해지게 된다. 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 이 응력을 계산해 본 결과 종자정 내부의 본 마이세스 스트레스(Von mises stress)의 최대값이 100~400MPa 정도의 매우 큰 값을 가지게 된다. 반면 종자정을 부착하지 않고 거치단에 거치할 경우에는 종자정 열팽창과 수축시에 거치단표면에서 슬라이딩할 수 있으므로, 종자정에 가해지는 내부의 응력을 50Mpa 이하로 낮출 수 있다.
한편, 종자정(120)의 외경은 상기 관통공(114a)의 내경보다 작게 형성되어, 종자정(120)과 관통공(114a)의 사이에 유격이 존재하도록 하는 것이 바람직하다. 이는 온도변화에 따른 열팽창과 수축 발생시에 열변형율의 차이에 의하여 종자정에 열응력이 가해지는 것을 방지하기 위한 것이다.
도가니에서 탄화규소 잉곳을 성장시키게 되면, 도 2에 도시한 바와 같은 모양으로 잉곳이 성장하게 된다. 이렇게 잉곳의 성장이 완료된 후, 상부몸체(114)를 하부몸체(112)에서 분리하면 도 3에 도시한 바와 같이 잉곳은 종자정(120)과 가이드부재(130)에만 부착된 상태가 되며, 상부몸체(114)에서는 다결정 성장이 전혀 발생하지 않게 된다. 따라서, 도가니 상부몸체(114)는 재 사용할 수 있는 상태를 유지하게 된다.
그런데, 이러한 종자정(120) 거치구조에서는 종자정(120)의 배면을 보호할 필요성이 있다.
승화에 의하여 단결정이 성장함과 동시에 종자정(120)의 배면에서는 열분해가 발생하게 되는데, 종자정(120)의 배면을 보호하지 않으면 종자정의 배면에서 열분해에 의한 동공 결함이 발생하게 된다. 이러한 동공 결함은 결정 성장이 진행됨에 따라 성장된 결정 내부로도 침투하여 결정 품질에 좋지 않은 영향을 주게 된다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 종자정 배면 보호 구조를 나타낸 단면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 종자정 배면 보호 구조는 종자정(120)의 배면에 형성되는 포토레지스트층(122)과 상기 포토레지스트층(122)에 부착되는 그라파이트 시트(Graphite sheet)(124)를 포함한다.
포토레지스트층(122)과 그라파이트 시트(124)는 종자정의 배면에 동공 결함이 발생하지 않도록 하기 위한 것이다.
동공 결함 발생을 방지를 위해서 상기 포토레지스트층(122) 은 1~100 ㎛ 두께로 형성되는 것이 바람직하고, 상기 그라파이트 시트(124)의 두께는 0.1 mm 이상인 것이 바람직하다.
종자정(120) 배면에 직접 그라파이트 시트(124)를 부착할 수도 있으나, 이 경우 종자정(120)과 그라파이트 시트(124) 사이에 접착이 잘 되지 않은 부분이 발생할 수 있고, 접착이 잘 이루어지지 않은 부분에서 동공 결함이 발생할 수 있다.
또한, 그라파이트 시트(124)의 두께와 종자정(120)의 두께의 비(그라파이트 시트의 두께/종자정의 두께)는 1.0 이하인 것이 바람직하다. 그라파이트 시트(124)는 종자정(120)과 부착되는 것으로 그라파이트 시트(124)의 두께가 두꺼워 지면, 종자정(120)에 가해지는 열응력이 증가하게 된다. 따라서, 그라파이트 시트(124)의 두께와 종자정(120)의 두께의 비는 1.0 이하인 것이 바람직하다.
실시예
가이드부재의 두께에 따른 영향을 살펴보기 위하여 속이 채워진 솔리드 형태의 가이드부재와, 내부에 중공이 형성된 가이드부재를 사용하여 SiC 잉곳을 성장시켰다.
도 5는 속이 채워진 솔리드 형태의 가이드부재를 이용하여 잉곳을 성장시킨 경우의 온도분포와 다결정 성장을 나타낸 단면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 중공이 형성된 가이드부재를 이용하여 잉곳을 성장시킨 경우의 온도분포와 다결정 성장을 나타낸 단면도이며, 도 7은 도 5와 도 6의 가이드부재의 표면으로부터의 거리에 따른 온도 차이를 나타낸 그래프이며, 도 8은 솔리드 형태의 가이드부재를 이용하여 성장시킨 결정을 나타낸 사진이고, 도 9는 중공을 구비한 가이드부재를 이용하여 성장시킨 결정을 나타낸 사진이다.
도 5 및 도 8을 살펴보면, 속이 채워진 솔리드 형태의 가이드부재의 경우 결정 성장 중 가장자리에 다결정이 성장한 것을 확인할 수 있으며, 도 6 및 도 9를 살펴보면 중공이 형성된 가이드부재의 경우 도 6과 달리 결정 가장자리에 다결정이 성장하지 않은 것을 확인할 수 있다.
도 8을 살펴보면, 중공이 형성된 가이드부재의 표면온도가 솔리드 형태의 가이드부재의 표면온도보다 약 1℃ 높게 분포하는 것을 알 수 있다.
이로부터, 가이드부재에 중공을 형성함으로써 가이드부재의 표면온도를 상승시키는 효과와, 다결정의 성장을 억제할 수 있는 효과를 가져오는 것을 확인할 수 있다.
다음으로, 종자정의 동공 결함 억제를 위한 구조에 관하여 살펴본다.
종자정의 배면을 보호하지 않은 상태(비교예1)와, 종자정의 배면을 보호하기 위하여 포토레시스트 층만 형성한 상태(비교예2)와, 종자정의 배면을 보호하기 위하여 그라파이트 시트만을 부착한 상태(비교예3), 종자정의 배면을 보호하기 위하여 포토레지스트층을 형성한 후 그라파이트 시트를 부착한 상태(실시예)에서 SiC 잉곳을 성장시키고, 성장된 SiC 잉곳의 동공결함 밀도와 엑스레이 반치전폭(FWHM)을 측정하였다.
표 1
Figure PCTKR2015012230-appb-T000001
비교예1의 경우, 성장된 결정에서 전체적으로 매우 심한 동공 결함이 발생하였다. 동공결함의 밀도는 100개/㎠ 이상이었다. 성장된 결정의 결정성을 판단하는 엑스레이 반치전폭(FWHM) 값이 200 이상으로 결정 품질이 좋지 않았다.
비교예2의 경우, 고온에서 장시간 성장이 진행 됨에 따라 포토레지스트층의 손상이 발생하여 비교예1 보다는 적지만 성장된 결정에서 전체적으로 동공 결함이 발생하였다. 동공결함의 밀도는 약 20~30개/㎠ 수준 이었다. 성장된 결정의 결정성을 판단하는 엑스레이 반치전폭(FWHM) 값이 100~150 수준으로 결정 품질이 좋지 않았다
비교예3의 경우, 그라파이트 시트와의 접착이 잘 되지 않는 부분이 발생하여 일부 영역에 집중적으로 동공 결함이 발생하였다. 동공 결함 밀도는 약 10~20개/㎠ 수준 이었다. 성장된 결정의 결정성을 판단하는 엑스레이 반치전폭(FWHM) 값이 70~100 수준으로 결정 품질이 좋지 않았다
실시예의 경우, 성장된 결정에서 동공 결함이 거의 존재하지 않았다. 동공결함의 밀도는 약 0~1개/㎠ 수준 이었다. 성장된 결정의 결정성을 판단하는 엑스레이 반치전폭(FWHM) 값이 30~50 수준으로 결정 품질이 비교예들에 비하여 매우 우수하였다.
다음으로, 그라파이트 시트의 두께 변화에 따라 종자정이 받는 열응력과, 크랙 발생확률을 측정하였다.
종자정의 두께는 1.0mm로 하고, 그라파이트 시트의 두께를 0.1mm, 2.0mm, 10.0m 로 변경하며, 종자정에 가해지는 열응력과, 성장된 SiC 잉곳에서의 크랙 발생 확률을 평가하였다.
표 2
Figure PCTKR2015012230-appb-T000002
그라파이트 시트의 두께가 증가함에 따라, 열응력이 증가하며, 그에 따라 크랙 발생 확률이 증가함을 확인할 수 있었다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형은 본 발명이 제공하는 기술 사상의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.

Claims (11)

  1. 상부몸체, 하부몸체 및 가이드 부재를 포함하는 도가니를 구비하는 잉곳 제조 장치에 있어서,
    상기 상부몸체는 상기 하부몸체의 내경보다 작은 관통공을 구비하고,
    상기 가이드 부재는 튜브 형상을 가지며, 상기 가이드 부재의 상부면의 일부는 상기 상부몸체와 밀착되어 접촉되고, 상기 가이드 부재의 상부면의 나머지 부분 중 일부는 종자정과 밀착되어 접촉되는 것을 특징으로 하는 잉곳 제조 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 종자정은 상기 관통공에서 내측으로 돌출된 상기 가이드부재에 거치되는 것을 특징으로 하는 잉곳 제조 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 상부몸체에 체결되어 상기 종자정이 상기 가이드부재에 밀착되도록 하는 가압링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉곳 제조 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 가이드부재는 중공을 구비하는 것을 특징으로 하는 잉곳 제조 장치
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 가이드부재는
    상기 종자정에서 멀어질수록 단면적이 확대되는 테이퍼 형상의 튜브인 것을 특징으로 하는 잉곳 제조 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 가이드부재의 상단의 내경(a)과 상기 가이드부재의 하단의 내경(b)의 비는 1:1.0 ~ 1:1.5 범위인 것을 특징으로 하는 잉곳 제조 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 가이드부재의 하단의 내경(b)과 상기 하부몸체의 내경(c)의 비는 1:1.2 ~ 1:2.0 범위인 것을 특징으로 하는 잉곳 제조 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 관통공의 내경은 상기 종자정의 외경보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 잉곳 제조 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 종자정의 배면에 그라파이트 시트(Graphite sheet)가 부착된 것을 특징으로 하는 잉곳 제조 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 그라파이트 시트의 두께와 상기 종자정의 두께의 비는 1.0 이하인 것을 특징으로 하는 잉곳 제조 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 종자정의 배면에 포토레지스트층이 코팅된 후 상기 그라파이트 시트가 부착된 것을 특징으로 하는 잉곳 제조 장치.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3666934A1 (en) * 2018-12-12 2020-06-17 SKC Co., Ltd. SKC Apparatus for producing ingot and method for producing silicon carbide ingot using the apparatus
EP3936643A4 (en) * 2019-03-05 2022-11-09 Kwansei Gakuin Educational Foundation METHOD AND DEVICE FOR MANUFACTURING A SIC SUBSTRATE

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7057014B2 (ja) 2020-08-31 2022-04-19 セニック・インコーポレイテッド 炭化珪素インゴットの製造方法及びそれによって製造された炭化珪素インゴット
KR102488116B1 (ko) * 2020-11-27 2023-01-13 한국세라믹기술원 탄화규소와 흑연소재의 접합방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009280463A (ja) * 2008-05-26 2009-12-03 Panasonic Corp 結晶成長用坩堝
JP2012066959A (ja) * 2010-09-22 2012-04-05 Bridgestone Corp 単結晶製造装置
JP2012201584A (ja) * 2011-03-28 2012-10-22 Showa Denko Kk 炭化珪素単結晶製造装置、炭化珪素単結晶の製造方法及びその成長方法
KR20130014272A (ko) * 2011-07-29 2013-02-07 엘지이노텍 주식회사 잉곳 제조 장치
KR20130083653A (ko) * 2012-01-13 2013-07-23 동의대학교 산학협력단 단결정 성장 장치

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009280463A (ja) * 2008-05-26 2009-12-03 Panasonic Corp 結晶成長用坩堝
JP2012066959A (ja) * 2010-09-22 2012-04-05 Bridgestone Corp 単結晶製造装置
JP2012201584A (ja) * 2011-03-28 2012-10-22 Showa Denko Kk 炭化珪素単結晶製造装置、炭化珪素単結晶の製造方法及びその成長方法
KR20130014272A (ko) * 2011-07-29 2013-02-07 엘지이노텍 주식회사 잉곳 제조 장치
KR20130083653A (ko) * 2012-01-13 2013-07-23 동의대학교 산학협력단 단결정 성장 장치

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3666934A1 (en) * 2018-12-12 2020-06-17 SKC Co., Ltd. SKC Apparatus for producing ingot and method for producing silicon carbide ingot using the apparatus
CN111304745A (zh) * 2018-12-12 2020-06-19 Skc株式会社 晶锭的制备装置以及碳化硅单晶锭的制备方法
US11078599B2 (en) 2018-12-12 2021-08-03 Skc Co., Ltd. Apparatus for producing an ingot comprising a crucible body with a lid assembly having a movable core member and method for producing silicon carbide ingot using the apparatus
CN111304745B (zh) * 2018-12-12 2021-12-03 赛尼克公司 晶锭的制备装置以及碳化硅单晶锭的制备方法
EP3936643A4 (en) * 2019-03-05 2022-11-09 Kwansei Gakuin Educational Foundation METHOD AND DEVICE FOR MANUFACTURING A SIC SUBSTRATE

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