KR20120121454A - Seed holding apparatus and apparatus for fabricating ingot comprising the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A seed crystal fixing apparatus and a manufacturing apparatus for an ingot including the same are provided to prevent defects due to an adhesive by omitting the adhesive for fixing a seed crystal. CONSTITUTION: A first fixing part(121) is located on a lower side of a seed crystal(170). The seed crystal includes an upper side and a lower side which face each other. A second fixing part(122) is located on the first fixing part. A seed crystal cover part covers the upper side of the seed crystal. An open area exposes a part of the lower side of the seed crystal.

Description

종자정 고정 장치 및 이를 포함하는 잉곳 제조 장치{SEED HOLDING APPARATUS AND APPARATUS FOR FABRICATING INGOT COMPRISING THE SAME}Seed holding device and ingot manufacturing apparatus including the same {SEED HOLDING APPARATUS AND APPARATUS FOR FABRICATING INGOT COMPRISING THE SAME}

본 기재는 종자정 고정 장치 및 이를 포함하는 잉곳 제조 장치에 관한 것이다.The present disclosure relates to a seed crystal holding device and an ingot manufacturing device including the same.

일반적으로, 전기, 전자 산업분야 및 기계부품 분야에 있어서의 소재의 중요도는 매우 높아 실제 최종 부품의 특성 및 성능지수를 결정하는 중요한 요인이 되고 있다.In general, the importance of the material in the electrical, electronics industry and mechanical parts field is very high, which is an important factor in determining the characteristics and performance index of the actual final component.

SiC는 열적 안정성이 우수하고, 내산화성이 우수한 특징을 가지고 있다. 또한, SiC는 4.6W/Cm℃ 정도의 우수한 열 전도도를 가지고 있으며, 직경 2인치 이상의 대구경의 기판으로서 생산 가능하다는 장점이 있다. 특히, SiC 단결정 성장 기술이 현실적으로 가장 안정적으로 확보되어, 기판으로서 산업적 생산 기술이 가장 앞서있다. SiC has excellent thermal stability and excellent oxidation resistance. In addition, SiC has an excellent thermal conductivity of about 4.6W / Cm ℃, has the advantage that can be produced as a large diameter substrate of 2 inches or more in diameter. In particular, SiC single crystal growth technology is most stably secured in reality, and industrial production technology is at the forefront as a substrate.

SiC의 경우, 종자정을 사용하여 승화재결정법에 의해 탄화규소 단결정을 성장시키는 방법이 제시되어 있다. 원료가 되는 탄화규소 분말을 도가니 내에 수납하고 그 상부에 종자정이 되는 탄화규소 단결정을 배치한다. 상기 원료와 종자정 사이에 온도구배를 형성함으로써 도가니 내의 원료가 종자정 측으로 확산되고 재결정화되어 단결정이 성장된다.In the case of SiC, a method of growing silicon carbide single crystals by sublimation recrystallization using seed crystals has been proposed. The silicon carbide powder used as a raw material is accommodated in a crucible, and the silicon carbide single crystal which becomes a seed crystal is arrange | positioned on the upper part. By forming a temperature gradient between the raw material and the seed crystal, the raw material in the crucible is diffused to the seed crystal side and recrystallized to grow a single crystal.

이러한 공정을 진행하기 위하여, 상기 단결정이 성장되는 종자정은 예를 들어 도가니 뚜껑과 같은 별도의 부재에 부착되는데, 종자정의 부착 상태에 따라 그 표면에 성장되는 단결정의 품질에 큰 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 종자정의 부착 공정은 매우 중요하다. In order to proceed with this process, the seed crystals in which the single crystals are grown are attached to a separate member such as a crucible lid, for example, and the seed crystals may have a great influence on the quality of the single crystals grown on the surface. Therefore, the seeding process is very important.

종래에는 상기 종자정을 종자정 홀더에 부착 시, 접착제를 이용하였다. 그러나 이러한 접착제를 이용할 경우, 단결정 성장 과정에서 상기 접착제에 포함된 물질이 상기 단결정에 침투하여 결함이 발생할 수 있다. Conventionally, an adhesive was used to attach the seed crystal to the seed crystal holder. However, when using such an adhesive, defects may occur due to the penetration of the material contained in the adhesive during the single crystal growth process.

또한, 상기 종자정과 종자정 홀더 사이의 열팽창 계수 차이로 인해, 상기 단결정이 성장하면서 종자정이 탈착하는 현상이 발생할 수 있다. In addition, due to the difference in thermal expansion coefficient between the seed crystal and the seed crystal holder, a phenomenon in which the seed crystal detaches as the single crystal grows may occur.

따라서 단결정 성장 공정에 앞서서, 종자정과 종자정이 부착되는 종자정 홀더가 안정적으로 견고하게 부착되는 것이 요구된다. 또한, 상기 종자정이 안정적으로 성장할 수 있도록 상기 종자정 홀더에 부착되는 것이 중요하다.Therefore, prior to the single crystal growth process, seed crystals and seed crystal holders to which seed crystals are attached are required to be stably and firmly attached. In addition, it is important to attach to the seed crystal holder so that the seed crystal can grow stably.

실시예는 고품질의 단결정을 성장할 수 있는 종자정 고정 장치 및 이를 포함하는 잉곳 제조 장치를 제공하고자 한다.Embodiments provide a seed crystal fixing apparatus capable of growing high quality single crystals and an ingot manufacturing apparatus including the same.

실시예에 따른 종자정 고정 장치는, 서로 대향하는 상면 및 하면을 포함하는 종자정의 상기 하면에 위치하는 제1 고정부; 상기 제1 고정부 상에 위치하는 제2 고정부; 및 상기 종자정의 상기 상면을 덮는 종자정 덮개부를 포함한다.According to an embodiment, a seed crystal fixing device includes: a first fixing part positioned on the bottom surface of a seed crystal including an upper surface and a lower surface facing each other; A second fixing part positioned on the first fixing part; And a seed crystal cover part covering the upper surface of the seed crystal.

실시예에 따른 잉곳 제조 장치는, 원료를 수용하는 도가니; 및 상기 도가니 상부에 위치하는 종자정 고정 장치를 포함하고, 상기 종자정 고정 장치는 서로 대향하는 상면 및 하면을 포함하는 종자정의 상기 하면에 위치하는 제1 고정부; 상기 제1 고정부 상에 위치하는 제2 고정부; 및 상기 종자정의 상기 상면을 덮는 종자정 덮개부를 포함한다.Ingot manufacturing apparatus according to the embodiment, the crucible for receiving the raw material; And a seed crystal fixing device positioned above the crucible, wherein the seed crystal fixing device comprises: a first fixing part positioned on the bottom surface of the seed crystal including an upper surface and a lower surface facing each other; A second fixing part positioned on the first fixing part; And a seed crystal cover part covering the upper surface of the seed crystal.

실시예에 따른 종자정 고정 장치는 종자정을 고정하기 위한 접착제를 생략할 수 있다. 따라서, 종자정 성장 과정에서, 접착제에 의한 결함 발생을 방지할 수 있다. 이로써, 고품질의 잉곳을 얻을 수 있다. The seed crystal fixing device according to the embodiment may omit the adhesive for fixing the seed crystal. Therefore, in the seed crystal growth process, defects caused by the adhesive can be prevented. Thereby, a high quality ingot can be obtained.

또한, 종자정 고정 장치와 종자정의 열팽창 계수 차이로 인한 종자정 탈착을 방지할 수 있다. 따라서, 종자정 탈착으로 인한 공정 실패를 방지할 수 있다. In addition, it is possible to prevent seed crystal detachment due to the difference in coefficient of thermal expansion between the seed crystal fixing device and the seed crystal. Thus, process failure due to seed crystal desorption can be prevented.

또한, 잉곳 성장의 준비 과정에서, 종자정을 종자정 고정 장치에 부착하기 위해 소모되는 시간을 절감할 수 있다.In addition, in preparation for ingot growth, it is possible to reduce the time consumed for attaching the seed crystals to the seed crystal holding device.

도 1은 제1 실시예에 따른 종자정 고정 장치의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1에서 A-A`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 3은 제2 실시예에 따른 종자정 고정 장치의 분해 사시도이다.
도 4는 도 3에서 B-B`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 5는 제3 실시예에 따른 종자정 고정 장치의 분해 사시도이다.
도 6는 도 5에서 C-C`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 7은 실시예에 따른 잉곳 제조 장치의 단면도이다.1 is an exploded perspective view of the seed crystal fixing device according to the first embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a section cut along AA 'in FIG. 1; FIG.
3 is an exploded perspective view of the seed crystal holding device according to the second embodiment.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a section cut along BB 'in FIG. 3; FIG.
5 is an exploded perspective view of the seed crystal fixing device according to the third embodiment.
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a cross section taken along CC ′ in FIG. 5.
7 is a cross-sectional view of the ingot production device according to the embodiment.

실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 “상/위(on)”에 또는 “하/아래(under)”에 형성된다는 기재는, 직접(directly) 또는 다른 층을 개재하여 형성되는 것을 모두 포함한다. 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. In the description of embodiments, each layer, region, pattern, or structure may be “on” or “under” the substrate, each layer, region, pad, or pattern. Substrate formed in ”includes all formed directly or through another layer. Criteria for the top / bottom or bottom / bottom of each layer will be described with reference to the drawings.

도면에서 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들의 두께나 크기는 설명의 명확성 및 편의를 위하여 변형될 수 있으므로, 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. The thickness or the size of each layer (film), region, pattern or structure in the drawings may be modified for clarity and convenience of explanation, and thus does not entirely reflect the actual size.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 및 도 2를 참조하여, 제1 실시예에 따른 종자정 고정 장치를 상세하게 설명한다. 도 1은 제1 실시예에 따른 종자정 고정 장치의 분해 사시도이다. 도 2는 도 1에서 A-A`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.1 and 2, the seed crystal fixing device according to the first embodiment will be described in detail. 1 is an exploded perspective view of the seed crystal fixing device according to the first embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a cross section taken along line AA ′ in FIG. 1.

도 1 및 도 2를 참조하면, 제1 실시예에 따른 종자정 고정 장치(10)는, 제1 고정부(121), 제2 고정부(122), 종자정 덮개부(123) 및 도가니(100)를 포함한다.1 and 2, the seed crystal fixing device 10 according to the first embodiment may include a first fixing part 121, a second fixing part 122, a seed crystal lid part 123, and a crucible ( 100).

상기 제1 고정부(121)는 종자정(170)의 어느 한 면에 위치한다. 구체적으로, 상기 종자정(170)은 서로 대향하는 상면(171) 및 하면(172)을 포함하고, 상기 제1 고정부(121)는 상기 하면(172)에 위치할 수 있다. The first fixing part 121 is located on one surface of the seed crystal 170. In detail, the seed crystal 170 may include an upper surface 171 and a lower surface 172 facing each other, and the first fixing part 121 may be positioned on the lower surface 172.

상기 제1 고정부(121)는 상기 종자정 하면(172)의 일부를 노출하는 오픈 영역(121a)을 포함한다. 상기 오픈 영역(121a)에 의해 노출된 상기 종자정(170)이 성장하여 단결정 잉곳이 제조될 수 있다. The first fixing part 121 includes an open area 121a exposing a part of the seed crystal lower surface 172. The seed crystal 170 exposed by the open region 121a may be grown to produce a single crystal ingot.

상기 제1 고정부(121)는 내경(121b) 및 외경을 갖는 링 형상일 수 있다. 그러나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 종자정(170)의 하면(172)을 노출할 수 있는 다양한 형상을 가질 수 있다.The first fixing part 121 may have a ring shape having an inner diameter 121b and an outer diameter. However, the embodiment is not limited thereto, and may have various shapes that may expose the lower surface 172 of the seed crystal 170.

상기 제1 고정부(121)의 내경(121b)은 상기 종자정(170)의 직경(170b)보다 더 작게 형성될 수 있다. 즉, 상기 제1 고정부(121)와 상기 종자정(170)은 제1 내경 차이(R1)를 가진다. 상기 제1 고정부(121)의 내경(121b)이 상기 종자정(170)의 직경(170b)보다 크게 형성될 경우, 상기 종자정(170)이 고정될 수 없기 때문이다. 구체적으로, 상기 제1 고정부(121)의 내경(121b)이 상기 종자정(170)의 직경(170b)보다 1 mm 내지 3 mm 더 작게 형성될 수 있다. 상기 제1 고정부(121)의 내경(121b)이 상기 종자정(170)의 직경(170b)보다 1 mm 미만으로 작게 형성될 경우, 상기 종자정(170)이 불안정하게 고정될 수 있다. 상기 제1 고정부(121)의 내경(121b)이 상기 종자정(170)의 직경(170b)보다 3 mm 초과하여 작게 형성될 경우, 종자정(170)으로부터 성장하는 잉곳의 손실이 있을 수 있다. 즉, 상기 제1 고정부(121)로 인해 노출되지 못한 부분의 종자정(170)은 잉곳으로 성장할 수 없기 때문이다. The inner diameter 121b of the first fixing part 121 may be smaller than the diameter 170b of the seed crystal 170. That is, the first fixing part 121 and the seed crystal 170 have a first inner diameter difference R1. This is because the seed crystal 170 may not be fixed when the inner diameter 121b of the first fixing part 121 is larger than the diameter 170b of the seed crystal 170. Specifically, the inner diameter 121b of the first fixing part 121 may be formed to be 1 mm to 3 mm smaller than the diameter 170b of the seed crystal 170. When the inner diameter 121b of the first fixing part 121 is less than 1 mm smaller than the diameter 170b of the seed crystal 170, the seed crystal 170 may be unstablely fixed. When the inner diameter 121b of the first fixing part 121 is formed to be smaller than 3 mm than the diameter 170b of the seed crystal 170, there may be a loss of an ingot growing from the seed crystal 170. . That is, the seed crystal 170 of the portion not exposed due to the first fixing part 121 cannot grow into an ingot.

이어서, 상기 제2 고정부(122)는 상기 제1 고정부(121) 상에 위치할 수 있다. Subsequently, the second fixing part 122 may be located on the first fixing part 121.

상기 제2 고정부(122)는 상기 종자정(170)의 측면을 둘러싸면서 위치할 수 있다. 즉, 상기 제2 고정부(122)는 상기 종자정(170)을 수용하는 수용홈(122a)이 형성될 수 있다. The second fixing part 122 may be positioned surrounding the side surface of the seed crystal 170. That is, the second fixing part 122 may have a receiving groove 122a for receiving the seed crystal 170.

상기 수용홈(122a)의 폭은 상기 종자정(170)의 폭보다 더 크다. 구체적으로, 상기 수용홈(122a)의 폭이 상기 종자정(170)의 폭보다 0.05 mm 내지 0.3 mm 더 크다. 상기 수용홈(122a)의 폭이 상기 종자정(170)의 폭보다 0.05 mm 미만으로 클 경우, 상기 종자정(170)이 성장하면(172)서 상기 제2 고정부(122)와 마찰이 일어날 수 있다. 이는 상기 종자정(170)의 열팽창 계수로 인해, 상기 종자정(170)이 성장하면(172)서 팽창하기 때문이다. 또한, 상기 수용홈(122a)의 폭이 상기 종자정(170)의 폭보다 0.3 mm 초과하여 클 경우, 상기 종자정(170)을 고정하는 역할을 하기 어려울 수 있다. The width of the receiving groove 122a is larger than the width of the seed crystal 170. Specifically, the width of the receiving groove 122a is 0.05 mm to 0.3 mm larger than the width of the seed crystal 170. When the width of the receiving groove 122a is less than 0.05 mm greater than the width of the seed crystal 170, friction occurs with the second fixing part 122 as the seed crystal 170 grows (172). Can be. This is because the seed crystal 170 expands as it grows 172 due to the thermal expansion coefficient of the seed crystal 170. In addition, when the width of the receiving groove 122a is greater than 0.3 mm greater than the width of the seed crystal 170, it may be difficult to play a role of fixing the seed crystal 170.

상기 제2 고정부(122)의 높이(H1)가 상기 종자정(170)의 높이(H2)보다 더 높게 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 고정부(122)의 높이(H1)가 상기 종자정(170)의 높이(H2)보다 0.05 mm 내지 0.3 mm 더 높게 형성될 수 있다. 이 또한, 상기 종자정(170)의 열팽창 계수로 인한 부피 팽창을 고려한 것이다. 따라서, 상기 제2 고정부(122)의 높이(H1)가 상기 종자정(170)의 높이(H2)보다 0.05 mm 미만으로 높을 경우, 상기 종자정(170)이 성장하면(172)서 상기 종자정(170) 상부에 위치하는 종자정(170) 덮개부(123)와 마찰이 일어날 수 있다. 또한, 상기 제2 고정부(122)의 높이(H1)가 상기 종자정(170)의 높이(H2)보다 0.3 mm 초과하여 높을 경우, 상기 종자정(170)을 고정하는 역할을 하기 어려울 수 있다. The height H1 of the second fixing part 122 may be formed higher than the height H2 of the seed crystal 170. In detail, the height H1 of the second fixing part 122 may be 0.05 mm to 0.3 mm higher than the height H2 of the seed crystal 170. In addition, the volume expansion due to the thermal expansion coefficient of the seed crystal 170 is considered. Therefore, when the height H1 of the second fixing part 122 is less than 0.05 mm higher than the height H2 of the seed crystal 170, the seed crystal 170 grows (172). Friction may occur with the seed crystal 170 cover part 123 positioned above the tablet 170. In addition, when the height H1 of the second fixing part 122 is higher than the height H2 of the seed crystal 170 by more than 0.3 mm, it may be difficult to serve to fix the seed crystal 170. .

상기 제2 고정부(122)는 내경(122b) 및 외경을 갖는 링 형상일 수 있다. 그러나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 종자정(170)을 수용할 수 있는 다양한 형상을 가질 수 있다. The second fixing part 122 may have a ring shape having an inner diameter 122b and an outer diameter. However, the embodiment is not limited thereto, and may have various shapes that may accommodate the seed crystal 170.

상기 제2 고정부(122)의 내경(122b)이 상기 종자정(170)의 직경(170b)보다 더 크게 형성될 수 있다. 즉, 상기 제2 고정부(122)와 상기 종자정(170)은 제2 내경 차이(R2)를 가진다. 구체적으로, 상기 제2 고정부(122)의 내경(122b)이 상기 종자정(170)의 직경(170b)보다 0.05 mm 내지 0.3 mm 더 클 수 있다.The inner diameter 122b of the second fixing part 122 may be larger than the diameter 170b of the seed crystal 170. That is, the second fixing part 122 and the seed crystal 170 have a second inner diameter difference R2. Specifically, the inner diameter 122b of the second fixing part 122 may be 0.05 mm to 0.3 mm larger than the diameter 170b of the seed crystal 170.

이어서, 상기 종자정 덮개부(123)는 상기 종자정(170)의 상면(171)에 위치한다. 상기 종자정 덮개부(123)는 상기 종자정(170)을 밀폐시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 종자정 덮개부(123)는 도가니(100) 내부에서 반응이 일어날 수 있도록 상기 도가니(100)를 밀폐시킬 수 있다. Subsequently, the seed crystal cover 123 is positioned on the top surface 171 of the seed crystal 170. The seed crystal cover 123 may seal the seed crystal 170. In detail, the seed crystal cover 123 may seal the crucible 100 so that a reaction may occur in the crucible 100.

상기 종자정 덮개부(123), 상기 제1 고정부(121) 및 상기 제2 고정부(122)의 외경은 대응될 수 있다. 즉, 상기 종자정 덮개부(123), 상기 제1 고정부(121) 및 상기 제2 고정부(122)의 외경이 동일할 수 있다. The outer diameters of the seed crystal cover part 123, the first fixing part 121, and the second fixing part 122 may correspond to each other. That is, outer diameters of the seed crystal cover part 123, the first fixing part 121, and the second fixing part 122 may be the same.

이어서, 상기 도가니(100)는 상기 제1 고정부(121), 상기 제2 고정부(122) 및 상기 종자정 덮개부(123)를 수용할 수 있다. Subsequently, the crucible 100 may accommodate the first fixing part 121, the second fixing part 122, and the seed crystal cover part 123.

상기 도가니(100)는 상기 제1 고정부(121)의 일부가 걸쳐지는 걸림부(110)를 포함할 수 있다. 상기 걸림부(110)는 상기 도가니(100)의 상부에 형성될 수 있다. The crucible 100 may include a catching part 110 through which a part of the first fixing part 121 extends. The catching part 110 may be formed on an upper portion of the crucible 100.

상기 걸림부(110)는 일정한 폭(W)을 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 걸림부(110)는 2 mm 내지 3 mm 의 폭(W)을 가지며 형성될 수 있다. 상기 걸림부(110)를 통해 상기 제1 고정부(121)가 상기 도가니(100) 내에서 안정적으로 위치할 수 있다. 따라서, 상기 제1 고정부(121) 상에 위치하는 상기 종자정(170), 상기 제2 고정부(122) 및 상기 종자정 덮개부(123)가 안정적으로 고정될 수 있다.The locking portion 110 may have a predetermined width (W). Specifically, the engaging portion 110 may be formed having a width (W) of 2 mm to 3 mm. The first fixing part 121 may be stably positioned in the crucible 100 through the locking part 110. Therefore, the seed crystal 170, the second fixing part 122, and the seed crystal cover part 123 positioned on the first fixing part 121 may be stably fixed.

본 실시예에 따른 종자정 고정 장치(10)는 종자정을 고정하기 위한 접착제를 생략할 수 있다. 따라서, 종자정 성장 과정에서, 접착제에 의한 결함 발생을 방지할 수 있다. 이로써, 고품질의 잉곳을 얻을 수 있다.The seed crystal fixing device 10 according to the present embodiment may omit the adhesive for fixing the seed crystal. Therefore, in the seed crystal growth process, defects caused by the adhesive can be prevented. Thereby, a high quality ingot can be obtained.

또한, 종자정 고정 장치와 종자정의 열팽창 계수 차이로 인한 종자정 탈착을 방지할 수 있다. 따라서, 종자정 탈착으로 인한 공정 실패를 방지할 수 있다. In addition, it is possible to prevent seed crystal desorption due to the difference in thermal expansion coefficient between the seed crystal fixing device and the seed crystal. Thus, process failure due to seed crystal desorption can be prevented.

또한, 잉곳 성장의 준비 과정에서, 종자정을 종자정 고정 장치에 부착하기 위해 소모되는 시간을 절감할 수 있다. In addition, in preparation for ingot growth, it is possible to reduce the time consumed for attaching the seed crystals to the seed crystal holding device.

이하, 도 3 및 도 4를 참조하여, 제2 실시예에 따른 종자정 고정 장치에 대해 상세하게 설명한다. 명확하고 간략한 설명을 위하여 제1 실시예와 동일 또는 유사한 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, the seed crystal fixing device according to the second embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 3 and 4. Detailed descriptions of parts identical or similar to those of the first embodiment will be omitted for clarity and simplicity.

도 3은 제2 실시예에 따른 종자정 고정 장치의 분해 사시도이다. 도 4는 도 3에서 B-B`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.3 is an exploded perspective view of the seed crystal holding device according to the second embodiment. Fig. 4 is a cross-sectional view showing a section cut along the line B-B 'in Fig. 3; Fig.

제2 실시예에 따른 종자정 고정 장치(20)는 제3 고정부(124) 및 종자정 덮개부(123)를 포함한다. 상기 제3 고정부(124)는 제1 실시예에 따른 종자정 고정 장치(10)에서, 제1 고정부(121) 및 제2 고정부(122)가 일체로 형성된 구조이다.The seed crystal fixing device 20 according to the second embodiment includes a third fixing part 124 and a seed crystal cover part 123. The third fixing part 124 has a structure in which the first fixing part 121 and the second fixing part 122 are integrally formed in the seed crystal fixing device 10 according to the first embodiment.

이하, 도 5 및 도 6을 참조하여, 제3 실시예에 따른 종자정 고정 장치에 대해 상세하게 설명한다.Hereinafter, the seed crystal fixing device according to the third embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 5 and 6.

도 5는 제3 실시예에 따른 종자정 고정 장치의 분해 사시도이다. 도 6는 도 5에서 C-C`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.5 is an exploded perspective view of the seed crystal holding device according to the third embodiment. FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a cross section taken along line CC ′ in FIG. 5.

제3 실시예에 따른 종자정 고정 장치(30)는, 제4 고정부(125) 및 제1 고정부(121)를 포함한다. 상기 제4 고정부(125)는 제1 실시예에 따른 종자정 고정 장치(10)에서, 제2 고정부(122) 및 종자정 덮개부(123)가 일체로 형성된 구조이다.The seed crystal fixing device 30 according to the third embodiment includes a fourth fixing part 125 and a first fixing part 121. The fourth fixing part 125 has a structure in which the second fixing part 122 and the seed crystal cover part 123 are integrally formed in the seed crystal fixing device 10 according to the first embodiment.

이하, 도 7을 참조하여, 실시예에 따른 잉곳 제조 장치에 대해 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to FIG. 7, the ingot manufacturing apparatus which concerns on an Example is demonstrated in detail.

도 7은 실시예에 따른 잉곳 제조 장치의 단면도이다.7 is a cross-sectional view of the ingot production device according to the embodiment.

도 7을 참조하면 실시예에 따른 잉곳 제조 장치는 도가니(100), 상부 덮개(140), 종자정 고정 장치(120), 포커싱 튜브(180), 단열재(200), 석영관(400) 및 발열 유도부(500)를 포함한다.Referring to Figure 7 ingot manufacturing apparatus according to the embodiment is a crucible 100, the top cover 140, seed crystal fixing device 120, focusing tube 180, heat insulating material 200, quartz tube 400 and heat generation Induction part 500 is included.

상기 도가니(100)는 원료(130)를 수용할 수 있다. 상기 원료(130)는 규소 및 탄소를 포함할 수 있다. 더 구체적으로는, 상기 원료(130)는 탄화규소 화합물을 포함할 수 있다. 상기 내부 도가니(100)는 탄화규소 분말(SiC powder) 또는 폴리카보실란(polycarbosilane) 을 수용할 수 있다.The crucible 100 may accommodate the raw material 130. The raw material 130 may include silicon and carbon. More specifically, the raw material 130 may include a silicon carbide compound. The inner crucible 100 may contain silicon carbide powder (SiC powder) or polycarbosilane (polycarbosilane).

상기 도가니(100)는 상기 원료(130)를 수용할 수 있도록 원통형의 형상을 가질 수 있다. The crucible 100 may have a cylindrical shape to accommodate the raw material 130.

상기 도가니(100)는 탄화규소의 승화 온도 이상의 융점을 갖는 물질을 포함할 수 있다. The crucible 100 may include a material having a melting point higher than the sublimation temperature of silicon carbide.

일례로, 상기 도가니(100)는 흑연으로 제작될 수 있다. For example, the crucible 100 may be made of graphite.

또한, 도가니(100)는 흑연에 탄화규소의 승화 온도 이상의 융점을 갖는 물질이 도포될 수도 있다. 여기서, 흑연 재질 상에 도포되는 상기 물질은, 탄화규소 단결정(190)이 성장되는 온도에서 실리콘 및 수소에 대해 화학적으로 불활성인 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 금속 탄화물 또는 금속 질화물을 이용할 수 있다. 특히, Ta, Hf, 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 수 있다.In addition, the crucible 100 may be coated with a material having a melting point higher than the sublimation temperature of silicon carbide. Here, the material to be applied on the graphite material, it is preferable to use a material that is chemically inert to silicon and hydrogen at the temperature at which the silicon carbide single crystal 190 is grown. For example, metal carbide or metal nitride may be used. In particular, a mixture comprising at least two or more of Ta, Hf, Nb, Zr, W and V and a carbide comprising carbon may be applied. In addition, a mixture comprising at least two or more of Ta, Hf, Nb, Zr, W and V and a nitride comprising nitrogen may be applied.

상기 도가니(100)의 상부에 상부 덮개(140)가 위치할 수 있다. 상기 상부 덮개(140)는 상기 도가니(100)를 밀폐시킬 수 있다. 상기 상부 덮개(140)는 다공성의 흑연을 포함할 수 있다. 또는, 상기 상부 덮개(140)는 얇은 흑연판에 다수의 구멍을 뚫어 형성할 수도 있다. 이는 미반응된 불순물 가스 및 캐리어 가스를 외부로 배출하기 위한 것으로, 상기 도가니(100) 내부의 압력을 조절하는 역할을 할 수 있다.The upper cover 140 may be located on the top of the crucible 100. The upper cover 140 may seal the crucible 100. The upper cover 140 may include porous graphite. Alternatively, the upper cover 140 may be formed by drilling a plurality of holes in the thin graphite plate. This is for discharging the unreacted impurity gas and the carrier gas to the outside, and may serve to adjust the pressure inside the crucible 100.

상기 상부 덮개(140)의 하단부에 종자정 고정 장치(120)가 위치한다.The seed crystal fixing device 120 is located at the lower end of the upper cover 140.

상기 종자정(170)은 상기 종자정 고정 장치(120)에 고정된다. The seed crystal 170 is fixed to the seed crystal fixing device 120.

상기 포커싱 튜브(180)는 상기 도가니(100) 내부에 위치한다. 상기 포커싱 튜브(180)는 단결정(190)이 성장하는 부분에 위치할 수 있다. 상기 포커싱 튜브(180)는 승화된 탄화규소 가스의 이동통로를 좁게 하여 승화된 탄화규소의 확산을 상기 종자정(170)으로 집속시킬 수 있다. 이를 통해 단결정(190)의 성장률을 높일 수 있다. The focusing tube 180 is located inside the crucible 100. The focusing tube 180 may be located at a portion where the single crystal 190 grows. The focusing tube 180 may narrow the movement path of the sublimated silicon carbide gas to focus diffusion of the sublimed silicon carbide into the seed crystal 170. Through this, the growth rate of the single crystal 190 may be increased.

이어서, 상기 단열재(200)는 상기 도가니(100)를 둘러싼다. 상기 단열재(200)는 상기 도가니(100)의 온도를 결정 성장 온도로 유지하도록 한다. 상기 단열재(200)는 탄화규소의 결정 성장 온도가 매우 높기 때문에, 흑연 펠트를 이용할 수 있다. 구체적으로, 상기 단열재(200)는 흑연 섬유를 압착시켜 일정 두께의 원통형으로 제작된 흑연 펠트를 사용할 수 있다. 또한, 상기 단열재(200)는 복수의 층으로 형성되어 상기 도가니(100)를 둘러쌀 수 있다.Subsequently, the heat insulator 200 surrounds the crucible 100. The insulation 200 maintains the temperature of the crucible 100 at a crystal growth temperature. Since the heat insulating material 200 has a very high crystal growth temperature of silicon carbide, graphite felt may be used. Specifically, the heat insulator 200 may be a graphite felt made of a cylindrical shape of a predetermined thickness by compressing the graphite fiber. In addition, the heat insulating material 200 may be formed of a plurality of layers to surround the crucible 100.

이어서, 상기 석영관(400)은 상기 도가니(100)의 외주면에 위치한다. 상기 석영관(400)은 상기 도가니(100)의 외주면에 끼워진다. 상기 석영관(400)은 상기 발열 유도부(500)에서 단결정(190) 성장장치의 내부로 전달되는 열을 차단할 수 있다. 상기 석영관(400)은 내부가 빈 중공형의 관일 수 있다. 상기 석영관(400)의 내부 공간에 냉각수가 순환될 수 있다. 따라서, 상기 석영관(400)은 단결정(190)의 성장 속도, 성장 크기 등을 보다 정확하게 제어할 수 있다.Subsequently, the quartz tube 400 is located on the outer circumferential surface of the crucible 100. The quartz tube 400 is fitted to the outer circumferential surface of the crucible 100. The quartz tube 400 may block heat transmitted from the heat generating induction part 500 to the inside of the single crystal 190 growth apparatus. The quartz tube 400 may be a hollow tube. Cooling water may be circulated in the internal space of the quartz tube 400. Therefore, the quartz tube 400 can more accurately control the growth rate, growth size, and the like of the single crystal 190.

상기 발열 유도부(500)는 상기 도가니(100)의 외부에 위치한다. 상기 발열 유도부(500)는 일례로, 고주파 유도 코일일 수 있다. 고주파 유도 코일에 고주파 전류를 흐르게 함으로써 상기 도가니(100) 및 상기 도가니(100)를 가열할 수 있다. 즉, 상기 도가니(100)에 수용되는 상기 원료를 원하는 온도로 가열할 수 있다.The heat generation induction part 500 is located outside the crucible 100. The heat generating induction part 500 may be, for example, a high frequency induction coil. The crucible 100 and the crucible 100 may be heated by flowing a high frequency current through the high frequency induction coil. That is, the raw material accommodated in the crucible 100 may be heated to a desired temperature.

상기 발열 유도부(500)에서 유도 가열되는 중심 영역이 상기 도가니(100)의 중심부보다 낮은 위치에 형성된다. 따라서, 상기 도가니(100)의 상부 및 하부에 서로 다른 가열온도 영역을 갖는 온도구배가 형성된다. 즉, 발열 유도부(500)의 중심부인 핫존(hot zone, HZ)이 상기 도가니(100)의 중심에서 상대적으로 낮은 위치에 형성되어, 핫존(HZ)을 경계로 상기 도가니(100)의 하부의 온도가 상기 도가니(100) 상부의 온도보다 높게 형성된다. 또한, 상기 도가니(100)의 내부 중심부에서 외곽 방향을 따라 온도가 높게 형성된다. 이러한 온도구배로 인하여 탄화규소 원료의 승화가 일어나고, 승화된 탄화규소 가스가 상대적으로 온도가 낮은 종자정(170)의 표면으로 이동한다. 이로 인해, 상기 탄화규소 가스가 재결정되어 단결정(190)으로 성장된다.A central region that is induction heated in the exothermic induction part 500 is formed at a position lower than a central portion of the crucible 100. Therefore, a temperature gradient having different heating temperature regions is formed on the top and bottom of the crucible 100. That is, a hot zone HZ, which is the center of the heat generating induction part 500, is formed at a relatively low position from the center of the crucible 100, and thus the temperature of the lower portion of the crucible 100 is bounded by the hot zone HZ. Is formed higher than the temperature of the top of the crucible (100). In addition, a temperature is formed high along the outer direction at the inner center of the crucible 100. The temperature gradient causes sublimation of the silicon carbide raw material, and the sublimed silicon carbide gas moves to the surface of the seed crystal 170 having a relatively low temperature. As a result, the silicon carbide gas is recrystallized to grow into the single crystal 190.

상술한 실시예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. The features, structures, effects and the like described in the foregoing embodiments are included in at least one embodiment of the present invention and are not necessarily limited to one embodiment. In addition, the features, structures, effects, and the like illustrated in the embodiments may be combined or modified with respect to other embodiments by those skilled in the art to which the embodiments belong. Therefore, it should be understood that the present invention is not limited to these combinations and modifications.

또한, 이상에서 실시예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limiting the scope of the present invention. It can be seen that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments may be modified. It is to be understood that the present invention may be embodied in many other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof.

Claims (15)

서로 대향하는 상면 및 하면을 포함하는 종자정의 상기 하면에 위치하는 제1 고정부;
상기 제1 고정부 상에 위치하는 제2 고정부; 및
상기 종자정의 상기 상면을 덮는 종자정 덮개부를 포함하는 종자정 고정 장치.A first fixing part positioned on the lower surface of the seed crystal including the upper and lower surfaces facing each other;
A second fixing part positioned on the first fixing part; And
And a seed crystal cover covering the top surface of the seed crystal. 제1항에 있어서,
상기 제1 고정부는 상기 종자정 하면의 일부를 노출하는 오픈 영역을 포함하는 종자정 고정 장치.The method of claim 1,
And the first fixing part comprises an open area exposing a portion of the lower surface of the seed crystal. 제2항에 있어서,
상기 제2 고정부는 상기 종자정의 측면을 둘러싸는 종자정 고정 장치.The method of claim 2,
And the second fixing portion surrounds the side of the seed crystal. 제3항에 있어서,
상기 제2 고정부는 상기 종자정을 수용하는 수용홈이 형성되는 종자정 고정 장치.The method of claim 3,
The second fixing part is a seed crystal fixing device is formed with a receiving groove for receiving the seed crystal. 제4항에 있어서,
상기 수용홈의 폭이 상기 종자정의 폭보다 더 큰 종자정 고정 장치.5. The method of claim 4,
And a seed crystal fixing device having a width greater than that of the seed crystal. 제4항에 있어서,
상기 제2 고정부의 높이가 상기 종자정의 높이보다 더 높은 종자정 고정 장치.5. The method of claim 4,
The seed crystal holding device of which the height of the second fixing part is higher than the height of the seed crystal. 제1항에 있어서,
상기 제1 고정부 및 상기 제2 고정부는 내경 및 외경을 갖는 링 형상인 종자정 고정 장치.The method of claim 1,
And the first fixing part and the second fixing part have a ring shape having an inner diameter and an outer diameter. 제7항에 있어서,
상기 제1 고정부, 상기 제2 고정부 및 상기 종자정 덮개부의 외경이 대응되는 종자정 고정장치.The method of claim 7, wherein
A seed crystal fixing device having an outer diameter corresponding to the first fixing part, the second fixing part, and the seed crystal cover part. 제8항에 있어서,
상기 제1 고정부의 내경이 상기 종자정의 직경보다 더 작은 종자정 고정 장치.9. The method of claim 8,
A seed crystal holding device having an inner diameter smaller than that of the seed crystal. 제9항에 있어서,
상기 제2 고정부의 내경이 상기 종자정의 직경보다 더 큰 종자정 고정 장치.10. The method of claim 9,
The seed crystal holding device of which the inner diameter of the second fixing part is larger than the diameter of the seed crystal. 제1항에 있어서,
상기 제1 고정부, 상기 제2 고정부 및 상기 종자정 덮개부를 수용하는 도가니를 포함하고,
상기 도가니는 상기 제1 고정부의 일부가 걸쳐지는 걸림부를 포함하는 종자정 고정 장치.The method of claim 1,
A crucible for accommodating the first fixing part, the second fixing part, and the seed crystal cover part;
The crucible is a seed crystal fixing device including a locking portion that a portion of the first fixing portion is over. 제11항에 있어서,
상기 걸림부는 2 mm 내지 3 mm 의 폭을 가지는 종자정 고정 장치.The method of claim 11,
The locking portion has a seed crystal fixing device having a width of 2 mm to 3 mm. 제1항에 있어서,
상기 제1 고정부 및 상기 제2 고정부가 일체로 형성되는 종자정 고정 장치.The method of claim 1,
The seed crystal fixing device of which the first fixing portion and the second fixing portion are formed integrally. 제1항에 있어서,
상기 제2 고정부 및 상기 종자정 덮개부가 일체로 형성되는 종자정 고정 장치.The method of claim 1,
The seed crystal fixing device in which the second fixing portion and the seed crystal cover portion are formed integrally. 원료를 수용하는 도가니; 및
상기 도가니 상부에 위치하고, 제1항 내지 제14항 중 어느 하나의 항에 따른 종자정 고정 장치를 포함하는 잉곳 제조 장치.A crucible for accommodating raw materials; And
An apparatus for manufacturing an ingot, which is located above the crucible and comprises the seed crystal fixing device according to any one of claims 1 to 14.
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