KR102068218B1

KR102068218B1 - 실리콘카바이드 단결정의 제조 장치

Info

Publication number: KR102068218B1
Application number: KR1020160113226A
Authority: KR
Inventors: 박만식; 고정민; 김대성; 이성수; 이호림
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2016-09-02
Filing date: 2016-09-02
Publication date: 2020-01-20
Also published as: KR20180026186A

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘카바이드 단결정의 제조 장치는, 도가니, 상기 도가니 내부에서 상하 방향으로 이동할 수 있으며 중공을 포함하는 종결정 지지부, 및 상기 종결정 지지부와 연결되며 상기 중공 내부를 상하 방향으로 이동하는 종결정 성장부를 포함한다.

Description

실리콘카바이드 단결정의 제조 장치{MANUFACTURING APPARATUS FOR SILICON CARBIDE SINGLE CRYSTAL}

본 발명은 실리콘카바이드 단결정의 제조 장치에 관한 것이다.

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

통상적으로 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.

그러나 애치슨 방법은 고순도의 실리콘카바이드 단결정을 얻기가 매우 어렵고, 화학적 기상 증착법은 박막으로만 두께가 제한된 수준으로 성장시킬 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.

본 발명은 실리콘카바이드 단결정이 성장되는 공정 중에 별도의 장치 조작 없이도 실리콘카바이드 종결정과 용융액이 연속적으로 접촉하는 실리콘카바이드 단결정의 제조 장치를 제공하고자 한다.

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.

본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘카바이드 단결정의 제조 장치는 도가니, 상기 도가니의 내부에서 상하 방향으로 이동하며 중공을 포함하는 종결정 지지부, 및 상기 종결정 지지부와 연결되며 상기 중공 내부를 상하 방향으로 이동하는 종결정 성장부를 포함한다.

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

상기 결합부는 중공을 가지는 원기둥 형태이며, 상기 결합부의 하부면과 상기 실리콘카바이드 종결정이 접촉할 수 있다.

상기 결합부의 평면 넓이는 상기 종결정 지지부의 평면 넓이보다 넓을 수 있다.

상기 실리콘카바이드 종결정의 하부면은 상기 도가니 내에 장입되는 용융액의 표면과 접촉하여 메니스커스를 형성할 수 있다.

상기 종결정 성장부의 밀도는 상기 용융액의 밀도보다 작을 수 있다.

상기 종결정 지지부는 상기 도가니의 하부면에 대해 기울어지고, 상기 결합부의 하부면은 상기 도가니의 하부면에 대해 수평일 수 있다.

이상과 같은 본 발명에 의하면 실리콘카바이드 단결정이 성장하는 공정 중에 용융액의 양이 감소하고 계면이 하강하는데, 별도의 장치 조작 없이도 용융액과 실리콘카바이드 종결정을 연속적으로 접촉시킬 수 있다.

이에 따르면 실리콘카바이드 종결정에서 연속적인 실리콘카바이드 단결정의 성장이 가능하여 단결정의 수득 속도가 향상되고 고품질의 단결정을 제공할 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 실리콘카바이드 단결정의 제조 장치의 개략적인 단면도이다.
도 2 및 도 3은 단결정 지지부 및 단결정 성장부의 상대적 위치 변화에 대한 도면이다.
도 4는 변형 실시예에 따른 실리콘카바이드 단결정의 제조 장치의 개략적인 단면도이다.

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.

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.

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.

이하에서는 도 1 내지 도 3을 참조하여 일 실시예에 따른 실리콘카바이드 단결정의 제조장치에 대해 설명한다. 도 1은 일 실시예에 따른 실리콘카바이드 단결정의 제조 장치의 개략적인 단면도이고, 도 2 및 도 3은 종결정 지지부 및 종결정 성장부의 상대적 위치 변화에 대한 도면이다.

우선 도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 실리콘카바이드 단결정 제조 장치는 반응 챔버(100), 반응 챔버(100) 내부에 위치하는 도가니(300), 도가니(300) 내부로 연장되는 종결정 지지부(210) 및 종결정 성장부(230), 및 도가니(300)를 가열하는 가열 부재(400)를 포함할 수 있다.

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.

종결정 지지부(210)은 구동부(미도시)에 연결되어 도가니(300)의 높이 방향(y방향)을 따라 상하 방향으로 이동할 수 있다. 종결정 지지부(210)는 후술할 실리콘카바이드 종결정을 도가니(300) 내부로 제공한다.

종결정 지지부(210)는 실리콘카바이드 단결정의 성장 공정을 위해 도가니(300) 내측으로 이동되거나 실리콘카바이드 단결정의 성장 공정이 종료된 이후 도가니(300) 외측으로 이동될 수 있다. 또한 본 명세서는 상하 방향으로 이동하는 실시예를 설명하였으나, 이에 제한되지 않고 어떠한 방향으로도 이동하거나 회전할 수 있으며, 이를 위한 공지의 수단을 포함할 수 있다.

종결정 지지부(210)는 원형의 긴 막대 형상일 수 있다. 그러나 이는 일 실시예에 따른 형태이며, 도가니(300) 내측으로 연장 가능한 어떠한 형태도 가능할 수 있다.

종결정 지지부(210)는 중공(213)을 포함한다. 중공(213)은 후술할 종결정 성장부(230)가 이동하는 통로이며, 이하에서 구체적으로 후술한다.

중공(213)은 종결정 지지부(210)의 길이 방향(y 방향)을 따라 종결정 지지부(210)의 전체에 위치하거나 부분적으로 위치할 수 있다. 도 1에 도시된 실시예는 후술할 연결 샤프트(231)가 중공(213) 내부에 삽입될 수 있을 정도의 길이를 가지고 있으며, 연결 샤프트(231)의 길이 또는 타 공정 조건에 따라 중공(213)의 길이가 변경될 수 있다. 또한 중공(213)은 후술한 스토퍼(233)가 이동 가능한 크기를 가질 수 있음은 물론이다.

실리콘카바이드 종결정 성장부(230)는 연결 샤프트(231), 연결 샤프트(231)의 일단(231a)에 연결된 스토퍼(233), 연결 샤프트(231)의 타단(231b)에 연결된 결합부(235), 결합부(235)의 배면에 위치하는 실리콘카바이드 종결정(237)을 포함할 수 있다.

종결정 성장부(230)는 종결정 지지부(210)에 연결될 수 있다. 종결정 성장부(230)는 종결정 지지부(210)의 중공(213)을 통해 연결되고 이동할 수 있다. 종결정 지지부(210)에 대한 종결정 성장부(230)의 위치는 가변할 수 있다. 일 실시예에 따르면 종결정 지지부(210)가 이동하지 않더라도 종결정 성장부(230)를 이동시킬 수 있다. 구체적으로 도가니(300) 내에 위치하는 종결정 지지부(210)를 고정시킨 후 종결정 성장부(230)가 용융액과의 계면 접촉을 유지하도록 이동될 수 있다.

종결정 성장부(230)는 용융액의 밀도보다 낮은 밀도를 가지는 물질로 이루어질 수 있다. 일례로써 종결정 성장부(230)는 그라파이트 재질로 이루어질 수 있다. 이러한 재질의 종결정 성장부(230)는 용융액으로부터 부력을 받아 용융액 표면과 접하도록 위치할 수 있다.

연결 샤프트(231)는 도가니(300)의 높이 방향(y 방향)에 따라 연장된 원기둥 형상이나 이에 제한되는 것은 아니며, 일단(231a)과 타단(231b)을 포함하고 이를 통해 각각 스토퍼(233) 및 결합부(235)와 연결될 수 있는 어떠한 형태도 가능하다.

종결정 지지부(210)의 하부면은 연결 샤프트(231)가 이동하는 개구부(미도시)를 포함할 수 있으며, 개구부에서 연결 샤프트(231)는 상하로 이동할 수 있다.

스토퍼(233)는 연결 샤프트(231)의 일단(231a)과 연결되어 종결정 지지부(210)의 중공(213)에 위치한다. 스토퍼(233)는 중공(213)에서 상하 방향(y 방향)으로 이동할 수 있다. 연결 샤프트(231)를 통해 스토퍼(233)와 연결된 실리콘카바이드 종결정(237)이 하강하거나 종결정 지지부(210)가 상승하는 경우 스토퍼(233) 역시 중공(213)의 상부에서 하부로 하강할 수 있으며, 실리콘카바이드 종결정(237)이 상승하거나 종결정 지지부(210)가 하강하는 경우 스토퍼(233)는 중공(213)의 하부에서 상부로 상승할 수 있다.

스토퍼(233)는 일례로써 구형으로 제공될 수 있으며, 중공(213)을 이동할 수 있는 어떠한 형상도 가능하다. 일례로써 스토퍼(233)가 구형인 경우, 스토퍼(233)의 지름은 중공(213)의 평면 지름보다 작을 수 있으며 종결정 지지부(210)가 포함하는 개구부의 지름보다 클 수 있다.

결합부(235)는 일면에서 연결 샤프트(231)의 타단(231b)과 연결되며 타면에서 실리콘카바이드 종결정(237)과 연결된다. 결합부(235)를 통해 실리콘카바이드 종결정(237)을 용융액에 제공할 수 있다.

결합부(235)는 도 1에 도시된 바와 같이 원형 기둥 형태일 수 있다. 또한 결합부(235)의 평면 면적은 종결정 지지부(210)의 평면 면적보다 클 수 있다. 일례로써 도 1에 도시된 바와 같이 결합부(235)는 넓적한 원기둥 형태일 수 있으며, 종결정 지지부(210)에 비해 상대적으로 넓은 하부면을 가질 수 있다. 결합부(235)의 하부면은 실리콘카바이드 종결정(237)과 연결되고 실리콘카바이드 단결정이 성장되는 면인 바, 보다 넓은 면적에서 실리콘카바이드 단결정의 성장이 발생할 수 있다.

실리콘카바이드 종결정(237)은 결합부(235)의 배면에 위치할 수 있으며 도가니(300) 내부에 제공되는 용융액의 표면과 접촉하도록 배치된다.

일 실시예에 따르면 종결정(237)의 표면과 용융액 사이에 메니스커스가 형성될 수 있다. 메니스커스란 종결정(237)의 하부면이 용융액과 접촉한 이후 살짝 들어올려지면서 발생하는 표면 장력에 의해 용융액 상에 형성되는 곡면을 지칭한다. 메니스커스를 형성하여 실리콘카바이드 단결정을 성장시키는 경우 다결정의 발생을 억제하여 보다 고품질의 단결정을 수득할 수 있다.

실리콘카바이드 종결정(237)은 실리콘카바이드 단결정으로 이루어진다. 실리콘카바이드 종결정(237)의 결정 구조는 제조하려는 실리콘카바이드 단결정의 결정 구조와 같다. 예를 들어, 4H 다형의 실리콘카바이드 단결정을 제조하는 경우, 4H 다형의 실리콘카바이드 종결정(237)을 이용할 수 있다. 4H 다형의 실리콘카바이드 종결정(237)을 이용하는 경우, 결정 성장면은 (0001)면 또는 (000-1)면이거나, (0001)면 또는 (000-1)면으로부터 8도 이하의 각도로 경사진 면일 수 있다.

이하에서는 도 2 및 도 3을 참조하여, 일 실시예에 따른 종결정 지지부(210)과 종결정 성장부(230)의 상대적 위치 및 이동에 대해 설명한다.

용융 원료가 도가니(300)에 투입 및 가열되어 용융액으로 제공된 초기 상태에서, 초기 용융액을 향해 종결정 지지부(210)와 종결정 성장부(230)를 이동시킨다. 종결정 성장부(230)의 실리콘카바이드 종결정(237)이 용융액과 접촉하는 위치까지 이동할 수 있다.

이때 종결정 성장부(230)의 스토퍼(233)는 종결정 지지부(210)의 중공(213) 하부 영역에 위치할 수 있으며, 종결정 지지부(210)의 하부면과 종결정 성장부(230)의 하부면은 제1 높이(h1)를 이룬다.

종결정 지지부(210)와 종결정 성장부(230) 사이에 제1 높이를 형성하는 제1 상태에서, 종결정 성장부(230)와 결합된 실리콘카바이드 종결정은 도가니(300) 내에 준비된 용융액의 표면과 접하게 위치한다.

다음 도 3에 도시된 바와 같이 종결정 지지부(210)는 도가니(300)의 하부 방향, 즉 용융액의 표면을 향해 이동할 수 있다. 이때 용융액의 표면과 접하고 있는 종결정 성장부(230)는 이동하지 않는다. 종결정 성장부(230)의 스토퍼(233)는 중공(213)을 이동할 수 있는 바, 종결정 지지부(210)가 용융액의 표면을 향해 이동하는 경우에도 실리콘카바이드 종결정(237)은 용융액 내부로 함침되지 않고 용융액과 표면에서 접하는 상태를 유지하며 이와 연결된 스토퍼(233)는 중공(213)의 하부 영역에서 상부 영역으로 이동한다.

종결정 지지부(210)가 하측으로 이동하고 종결정 성장부(230)의 스토퍼(233)가 중공(213)의 상부 영역에 위치하는 경우, 종결정 지지부(210)의 하부면과 종결정 성장부(230)의 하부면 사이의 높이는 제2 높이(h2)를 이루고, 제2 높이(h2)는 제1 높이(h1) 보다 작을 수 있다.

이후 실리콘카바이드 종결정(237)의 표면에서 실리콘카바이드 단결정의 성장이 일어난다. 실리콘카바이드 단결정이 성장됨에 따라 용융액의 양이 감소하고 용융액의 표면은 하강할 수 있다.

용융액의 표면이 하강함에 따라 본 발명의 실시예에 따른 종결정 성장부(230)의 스토퍼(233)는 중공(213)의 상부 영역에서 하부 영역을 향해 이동할 수 있다. 즉, 종결정 성장부(230)의 하면과 종결정 지지부(210)의 하면이 이루는 높이는 제2 높이(h2)에서 제1 높이(h1)를 향해 이동할 수 있다. 종결정 성장부(230)가 용융액의 표면을 따라 하강함에 따라 종결정 성장부(230)의 실리콘카바이드 종결정(237)는 용융액의 표면을 따라 하강한다.

따라서 별도의 장치 조작(또는 구동) 없이 실리콘카바이드 종결정(237)과 용융액은 계속해서 접한 상태를 유지할 수 있으며, 실리콘카바이드 종결정(237)에서는 연속적으로 실리콘카바이드 단결정의 성장이 일어날 수 있다.

또한 본 명세서에 따른 종결정 지지부(210)의 중심은 도가니(300)의 중심과 일치하나, 종결정 지지부(210)가 도가니(300)의 일측으로 치우친 경우에도, 종결정 성장부(230)는 종결정 지지부(210)의 중심에 대해 독립적으로 위치할 수 있다. 즉 종결정 지지부(210)가 편심을 가지는 경우에도 종결정 성장부(230)는 중공(213) 내에서 중심을 유지할 수 있으며 용융액 표면 및 도가니(300)의 하부면에 대해 수평을 유지할 수 있다.

기존에는 용융액의 표면이 하강함에 따라 기설정된 위치에 고정된 실리콘카바이드 종결정이 용융액의 표면과 이격되었다. 따라서 실리콘카바이드 종결정의 위치를 다시 설정해주어야 하는 번거로움이 있었고 이러한 공정에 따라 실리콘카바이드 종결정의 표면에서 성장하는 단결정의 석출 속도가 감소하거나 단결정의 품질이 저하되는 문제점이 있었다.

또한 구동부를 이용하여 종결정이 용융액과 접촉하도록 종결정을 위치시키는 것은 상당히 미세한 제어를 필요로 하는 바, 이를 반복적으로 실시하는 것에 대한 어려움이 있었다.

그러나 본 발명의 실시예에 따르면 구동부(미도시)에 의해 이동해야 하는 종결정 지지부(210)는 고정되어 별도의 이동이 없는 경우에도, 용융액의 표면이 하강함에 따라 이와 표면에서 접하고 있는 종결정 성장부(230)가 용융액의 표면을 따라 연속적으로 이동할 수 있으며 별도의 미세 제어 없이도 용융액과의 표면 접촉을 유지할 수 있다.

다음, 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. 도가니(300)는 실리콘 또는 실리콘카바이드 분말과 같은 용융 원료가 장입되어 수용될 수 있다.

한편 도가니(300)는 그라파이트, SiC와 같이 탄소를 함유하는 재질일 수 있으며, 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.

가열 부재(400)는 도가니(300)를 가열하여 도가니(300)에 수용된 물질을 용융시키거나 가열할 수 있다.

가열 부재(400)는 저항식 발열 수단 또는 유도 가열식 발열 수단을 사용할 수 있다. 구체적으로 가열 부재(400) 자체가 발열하는 저항식으로 형성되거나 가열 부재(400)가 인덕션 코일로 형성되고 인덕션 코일에 고주파 전류를 흐르게 함으로써 도가니(300)를 가열하는 유도 가열 방식으로 형성될 수도 있다. 그러나 전술한 방법에 제한되지 않고 어떠한 가열 부재도 사용될 수 있음은 물론이다.

일 실시예에 따른 실리콘카바이드 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) 회전을 통해 균일한 조성의 용융액 제공이 가능한 바 실리콘카바이드 종결정(237)에서 고품질의 실리콘카바이드 단결정이 성장될 수 있다.

이하에서는 전술한 실리콘카바이드 단결정 제조 장치를 이용하여 실리콘카바이드 단결정을 수득하는 방법에 대해 간략하게 설명한다.

우선, 실리콘 및 탄소를 포함하는 초기 용융 원료를 도가니(300) 내에 투입한다. 초기 용융 원료는 분말 형태일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

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 탄소 및 실리콘을 포함하는 용융액으로 변한다.

도가니(300)가 소정의 온도에 도달한 이후, 도가니(300) 내의 용융액의 온도는 서서히 저하되어 가고, 용융액 내의 탄소의 용해도가 작아진다. 이 때문에, 종결정(237) 부근에서 실리콘카바이드 과포화 상태가 되면, 이 과포화도를 구동력으로 하여 종결정(237) 상에 실리콘카바이드 단결정이 성장한다.

한편 실리콘카바이드 단결정은 용융액으로부터 실리콘 및 탄소를 취입하여 더욱 성장해간다. 이에 따라 용융액에 포함되는 실리콘 및 탄소는 점차 감소하고 용융액의 표면은 하강할 수 있다. 일 실시예에 따르면 용융액과 접촉하는 종결정(237)은 용융액의 표면이 하강함에 따라 중공(213)을 통해 상부 영역에서 하부 영역으로 이동하는 바, 종결정(237)과 용융액의 접촉은 계속해서 유지될 수 있다.

또한 실리콘카바이드 단결정이 성장함에 따라 용융액으로부터 실리콘카바이드를 석출하는 조건이 변할 수 있다. 이때 시간의 경과에 따라 용융액의 조성에 맞도록 실리콘 및 탄소를 첨가하여 용융액을 일정 범위 내의 조성으로 유지할 수 있다. 첨가되는 실리콘 및 탄소는 연속적으로 또는 비연속적으로 투입될 수 있다.

이하에서는 도 4를 참조하여 변형 실시예에 따른 실리콘카바이드 단결정의 제조 장치에 대해 살펴본다. 도 4는 변형 실시예에 따른 실리콘 카바이드 단결정의 제조 장치의 개략적인 단면도이며, 전술한 실시예와 동일 유사한 구성요소에 대한 구체적인 설명은 생략할 수 있다.

도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 실리콘카바이드 단결정 제조 장치는 반응 챔버(100), 반응 챔버(100) 내부에 위치하는 도가니(300), 도가니(300) 내부로 연장되는 종결정 지지부(210) 및 종결정 성장부(230), 및 도가니(300)를 가열하는 가열 부재(400)를 포함할 수 있다.

종결정 지지부(210)은 구동부(미도시)에 연결되어 도가니(300)의 높이 방향(y방향)을 따라 상하 방향으로 이동할 수 있다. 종결정 지지부(210)는 후술할 실리콘카바이드 종결정(237)을 도가니(300) 내부로 제공한다.

결합부(235)는 도 4에 도시된 바와 같이 원형 기둥 형태일 수 있다. 또한 결합부(235)의 평면 면적은 종결정 지지부(210)의 평면 면적보다 클 수 있다. 일례로써 도 4에 도시된 바와 같이 결합부(235)는 넓적한 원기둥 형태일 수 있으며, 종결정 지지부(210)에 비해 상대적으로 넓은 하부면을 가질 수 있다. 결합부(235)의 하부면은 실리콘카바이드 종결정(237)과 연결되고 실리콘카바이드 단결정이 성장되는 면이므로, 보다 넓은 면적에서 실리콘카바이드 단결정의 성장이 발생할 수 있다.

또한 일 실시예에 따른 결합부(235)는 중공(235a)을 더 포함할 수 있다. 즉, 결합부(235)는 중공(235a)을 포함하는 원기둥 형태일 수 있다. 결합부(235)는 실리콘카바이드 종결정(237)과 결합되어 용융액의 표면에 위치하는데, 결합부(235)에 부력이 작용하여 용융액의 표면과 접하는 것을 용이하게 할 수 있다.

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. 도가니(300)는 실리콘 또는 실리콘카바이드 분말과 같은 용융 원료가 장입되어 수용될 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.

100: 반응 챔버
210: 종결정 지지부
213: 중공
230: 종결정 성장부
231: 연결 샤프트
233: 스토퍼
235: 결합부
237: 실리콘카바이드 종결정
300: 도가니
400: 가열 부재
500: 가열 부재

Claims

도가니,
상기 도가니의 내부에서 상하 방향으로 이동하며 중공을 포함하는 종결정 지지부, 및
상기 종결정 지지부와 연결되며 상기 중공 내부를 상하 방향으로 이동하는 종결정 성장부를 포함하고,
상기 종결정 성장부는,
상기 도가니의 높이 방향으로 연장된 연결 샤프트,
상기 연결 샤프트의 일단에 연결되어 상기 중공 내를 이동하는 스토퍼, 및
상기 연결 샤프트의 타단에 연결되어 실리콘카바이드 종결정과 연결되는 결합부를 포함하는 실리콘카바이드 단결정의 제조 장치.
삭제
제1항에서,
상기 결합부는 중공을 가지는 원기둥 형태이며,
상기 결합부의 하부면과 상기 실리콘카바이드 종결정이 접촉하는 실리콘카바이드 단결정의 제조 장치.
제1항에서,
상기 결합부의 평면 넓이는 상기 종결정 지지부의 평면 넓이보다 넓은 실리콘카바이드 단결정의 제조 장치.
제1항에서,
상기 실리콘카바이드 종결정의 하부면은 상기 도가니 내에 장입되는 용융액의 표면과 접촉하여 메니스커스를 형성하는 실리콘카바이드 단결정의 제조 장치.
제5항에서,
상기 종결정 성장부의 밀도는 상기 용융액의 밀도보다 작은 실리콘카바이드 단결정의 제조 장치.
제1항에서,
상기 종결정 지지부는 상기 도가니의 하부면에 대해 기울어지고,
상기 결합부의 하부면은 상기 도가니의 하부면에 대해 수평인 실리콘카바이드 단결정의 제조 장치.