KR20130053743A - 잉곳 제조 장치 및 이의 온도 제어 방법 - Google Patents

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KR20130053743A
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허선
손창현
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

실시예에 따른 잉곳 성장 장치는, 원료를 수용하는 도가니; 상기 도가니 바깥쪽에 위치하고, 상기 도가니를 가열하는 발열 유도부; 및 상기 도가니의 상방 및 상기 도가니의 하방 중 적어도 어느 하나에 위치하는 보조 발열부를 포함한다.
실시예에 따른 잉곳 성장 장치의 온도 제어 방법은, 발열 유도부를 통해 도가니를 제1 가열하는 단계; 및 상기 도가니의 상방 및 상기 도가니의 하방 중 적어도 어느 하나에 위치하는 보조 발열부를 상기 도가니를 제2 가열하는 단계를 포함한다.

Description

잉곳 제조 장치 및 이의 온도 제어 방법{APPARATUS FOR FABRICATING INGOT AND METHOD FOR TEMPERATURE CONTROL OF THE SAME}
본 기재는 잉곳 제조 장치 및 이의 온도 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 전기, 전자 산업분야 및 기계부품 분야에 있어서의 소재의 중요도는 매우 높아 실제 최종 부품의 특성 및 성능지수를 결정하는 중요한 요인이 되고 있다.
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.
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.
그러나 이러한 SiC 성장 시, 종자정을 고정하는 종자정 홀더의 중심 부분과 가장자리 부분에 온도차가 발생한다. 이에 따라, 종자정으로부터 성장하는 단결정에도 영향이 미쳐 단결정의 중심 부분이 볼록한 형상을 가지게 된다. 또한, 이러한 온도차로 인해 단결정의 가장자리 부분에 결함이 발생할 수 있다.
실시예는 고품질 단결정을 성장은 물론, 성장률 증가와 단결정의 곡률감소로 인하여 수율을 증가 시킬 수 있다.
실시예에 따른 잉곳 성장 장치는, 원료를 수용하는 도가니; 상기 도가니 바깥쪽에 위치하고, 상기 도가니를 가열하는 발열 유도부; 및 상기 도가니의 상방 및 상기 도가니의 하방 중 적어도 어느 하나에 위치하는 보조 발열부를 포함한다.
실시예에 따른 잉곳 성장 장치의 온도 제어 방법은, 발열 유도부를 통해 도가니를 제1 가열하는 단계; 및 상기 도가니의 상방 및 상기 도가니의 하방 중 적어도 어느 하나에 위치하는 보조 발열부를 상기 도가니를 제2 가열하는 단계를 포함한다.
실시예에 따른 잉곳 성장 장치는, 제1 보조 발열부 및 제2 보조 발열부를 포함할 수 있다.
상기 제1 보조 발열부를 통해, 도가니 상방으로의 열방출을 감소시킬 수 있다.
또한, 상기 제1 보조 발열부를 통해, 상기 도가니의 수평거리의 온도구배를 조절할 수 있다. 구체적으로, 상기 도가니의 상부에 위치하는 종자정의 중심 부분과 상기 종자정의 가장자리 부분의 온도차를 감소시킬 수 있다. 즉, 상기 종자정의 온도를 균일하게 유지할 수 있다. 따라서, 종자정의 가장자리 부분의 결함을 최소화할 수 있다. 즉, 상기 종자정에서 안정적인 원자의 배열(stacking)을 통해 상기 종자정으로부터 성장하는 단결정의 품질을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 종자정의 중심 부분과 상기 종자정의 가장자리 부분의 온도차에 의해 상기 종자정으로부터 성장한 단결정의 중심 부분이 볼록한 형상을 가지는 것을 방지할 수 있다. 이로써, 상기 단결정을 더 효율적으로 이용할 수 있고, 수율을 향상시킬 수 있다.
이어서, 상기 제2 보조 발열부를 통해, 상기 도가니 하부에 위치하는 원료에 추가적으로 열을 공급할 수 있다. 즉, 상기 제2 보조 발열부를 통해 상기 원료만의 온도 상승이 가능하다. 따라서, 도가니의 수직거리의 온도구배를 보다 높게 형성할 수 있다. 이에 따라, 단결정의 성장률이 증가할 수 있다.
또한, 상기 원료 내의 수평거리의 온도구배가 감소할 수 있다. 구체적으로, 상기 원료의 중심 부분과 상기 원료의 가장자리 부분의 온도차를 감소시킬 수 있다. 즉, 원료의 중심 부분에서도 균일한 승화가 일어날 수 있다. 따라서, 상기 원료의 고른 승화에 따라, 상기 원료의 소비 효율을 증대시킬 수 있다. 따라서, 제조비용을 절감할 수 있다.
실시예에 따른 잉곳 성장 장치의 온도 제어 방법은, 상술한 효과를 가지도록 잉곳 성장 장치의 온도를 제어할 수 있다.
도 1은 제1 실시예에 따른 잉곳 성장 장치의 단면도이다.
도 2 및 도 3은 실시예 및 비교예의 효과를 비교한 그래프이다.
도 4는 제2 실시예에 따른 잉곳 성장 장치의 단면도이다.
도 5는 제3 실시예에 따른 잉곳 성장 장치의 단면도이다.
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.
도면에서 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들의 두께나 크기는 설명의 명확성 및 편의를 위하여 변형될 수 있으므로, 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 제1 실시예에 따른 잉곳 제조 장치를 상세하게 설명한다. 도 1은 제1 실시예에 따른 잉곳 제조 장치의 단면도이다. 도 2 및 도 3은 실시예 및 비교예의 효과를 비교한 그래프이다.
도 1을 참조하면, 제1 실시예에 따른 잉곳 제조 장치는, 도가니(100), 상부 덮개(140), 종자정 홀더(170), 포커싱 튜브(180), 제1 보조 발열부(520), 제2 보조 발열부(540), 단자부(610, 620), 석영관(400) 및 발열 유도부(500)를 포함한다.
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 도가니(100)는 탄화규소 분말(SiC powder) 또는 폴리카보실란(polycarbosilane) 을 수용할 수 있다.
상기 도가니(100)는 상기 원료(130)를 수용할 수 있도록 원통형의 형상을 가질 수 있다.
상기 도가니(100)는 탄화규소의 승화 온도 이상의 융점을 갖는 물질을 포함할 수 있다.
일례로, 상기 도가니(100)는 흑연으로 제작될 수 있다.
또한, 도가니(100)는 흑연에 탄화규소의 승화 온도 이상의 융점을 갖는 물질이 도포될 수도 있다. 여기서, 흑연 재질 상에 도포되는 상기 물질은, 탄화규소 단결정이 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.
상기 도가니(100)의 상부에 상부 덮개(140)가 위치할 수 있다. 상기 상부 덮개(140)는 상기 도가니(100)를 밀폐시킬 수 있다. 즉, 상기 상부 덮개(140)는 상기 도가니(100)에서 반응이 일어날 수 있도록 밀폐시킬 수 있다.
상기 상부 덮개(140)는 흑연을 포함할 수 있다. 그러나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 상부 덮개(140)는 탄화규소의 승화 온도 이상의 융점을 갖는 물질을 포함할 수 있다.
상기 상부 덮개(140)의 하단부에 종자정 홀더(170)가 위치한다. 즉, 상기 종자정 홀더(170)는 상기 원료(130)상에 배치된다.
상기 종자정 홀더(170)는 종자정(160)을 고정시킬 수 있다. 상기 종자정 홀더(170)는 고밀도의 흑연을 포함할 수 있다.
이어서, 상기 포커싱 튜브(180)는 상기 도가니(100) 내부에 위치한다. 상기 포커싱 튜브(180)는 단결정이 성장하는 부분에 위치할 수 있다. 상기 포커싱 튜브(180)는 승화된 탄화규소 가스의 이동통로를 좁게 하여 승화된 탄화규소의 확산을 상기 종자정(160)으로 집속시킬 수 있다. 이를 통해 단결정의 성장률을 높일 수 있다.
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 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 단결정의 성장 속도, 성장 크기 등을 보다 정확하게 제어할 수 있다.
상기 발열 유도부(500)는 상기 도가니(100)의 바깥쪽에 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 원료(130)를 원하는 온도로 가열할 수 있다.
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 원료(130)의 승화가 일어나고, 승화된 탄화규소 가스가 상대적으로 온도가 낮은 종자정(160)의 표면으로 이동한다. 이로 인해, 상기 탄화규소 가스가 재결정되어 단결정으로 성장된다.
상기 도가니(100)의 상방 및 상기 도가니(100)의 하방 중 적어도 어느 하나에 보조 발열부(520, 540)가 위치할 수 있다. 구체적으로, 상기 보조 발열부(520, 540)는 제1 보조 발열부(520) 및 제2 보조 발열부(540)를 포함할 수 있다.
상기 제1 보조 발열부(520)는 상기 도가니(100)의 상방에 위치할 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 보조 발열부(520)는 상기 상부 덮개(140) 상에 위치할 수 있다. 상기 제1 보조 발열부(520)는 상기 상부 덮개(140)와 이격되어 위치할 수 있다. 즉, 상기 제1 보조 발열부(520) 및 상기 상부 덮개(140)는 일정한 거리(D)로 떨어져 위치할 수 있다. 구체적으로, 상기 거리(D)는 5 mm 내지 30 mm 일 수 있다.
따라서, 상기 제1 보조 발열부(520) 및 상기 상부 덮개(140)는 서로 접촉하지 않을 수 있다. 이는, 상기 제1 보조 발열부(520)는 전류가 흐름으로써 발열하는데, 상기 제1 보조 발열부(520)와 상기 상부 덮개(140)가 접촉할 경우, 상기 상부 덮개(140)에도 전류가 흐를 수 있기 때문이다. 즉, 상기 거리(D)를 통해, 상기 제1 보조 발열부(520)로 인해 상기 상부 덮개(140)에 전류가 흐르는 것을 방지할 수 있다.
상기 제1 보조 발열부(520)는 그라파이트 재질을 포함할 수 있다.
상기 제1 보조 발열부(520)는 단자부(610, 620)와 연결될 수 있다. 상기 제1 보조 발열부(520)는 단자부(610, 620)와 연결될 수 있다. 이를 통해, 상기 제1 보조 발열부(520)는 발열할 수 있다. 상기 제1 보조 발열부(520)는 상기 단자부(610, 620)로부터 전류를 공급받아 발열하는 저항가열의 방식으로 발열할 수 있다.
상기 단자부(610, 620)는 상기 제1 보조 발열부(520) 상에 위치할 수 있다. 상기 단자부(610, 620)는 상기 제1 보조 발열부(520)를 지지할 수 있다. 즉, 상기 단자부(610, 620)는 상기 제1 보조 발열부(520)가 상기 상부 덮개(140)와 상기 거리(D)를 갖도록 지지할 수 있다.
상기 단자부(610, 620)는 상기 단열재(200)를 관통할 수 있다. 이때, 상기 단자부(610, 620) 및 상기 단열재(200)는 이격되어 위치할 수 있다. 즉, 상기 단자부(610, 620)가 관통하는 부분에서, 상기 단자부(610, 620)와 상기 단열재(200)가 접촉하지 않도록 이격될 수 있다. 이는, 상기 단자부(610, 620)에 흐르는 전류로 인해 상기 단열재(200)에도 전류가 흐르는 것을 방지하기 위함이다.
그러나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 단자부(610, 620) 및 상기 단열재(200) 사이에 절연부(190)가 위치할 수 있다. 상기 절연부(190)는 상기 단자부(610, 620)가 상기 단열재(200)를 관통하는 부분에 위치할 수 있다. 상기 절연부(190)는 상기 단자부(610, 620)를 둘러쌀 수 있다. 즉, 상기 단자부(610, 620)가 관통하는 부분에 상기 절연부(190)가 위치하여, 상기 단자부(610, 620) 및 상기 단열재(200) 사이의 전류흐름을 방지할 수 있다. 따라서, 상기 절연부(190)는 부도체를 포함할 수 있다. 일례로, 상기 절연부(190)는 세라믹 재질을 포함할 수 있다.
상기 단자부(610, 620)는 양극 단자부(610) 및 음극 단자부(620)를 포함할 수 있다. 상기 단자부(610, 620)는 상기 제1 보조 발열부(520)에 전력을 공급할 수 있다. 이를 통해, 상기 제1 보조 발열부(520)가 발열할 수 있다.
상기 제1 보조 발열부(520)를 통해, 상기 도가니(100) 상방으로의 열방출을 감소시킬 수 있다.
또한, 상기 제1 보조 발열부(520)를 통해, 상기 도가니(100)의 수평거리의 온도구배를 조절할 수 있다. 구체적으로, 상기 도가니(100)의 상부에 위치하는 상기 종자정(160)의 중심 부분과 상기 종자정(160)의 가장자리 부분의 온도차를 감소시킬 수 있다. 즉, 상기 종자정(160)의 온도를 균일하게 유지할 수 있다. 따라서, 종자정(160)의 가장자리 부분의 결함을 최소화할 수 있다. 즉, 상기 종자정(160)에서 안정적인 원자의 배열(stacking)을 통해 상기 종자정(160)으로부터 성장하는 단결정의 품질을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 종자정(160)의 중심 부분과 상기 종자정(160)의 가장자리 부분의 온도차에 의해 상기 종자정(160)으로부터 성장한 단결정의 중심 부분이 볼록한 형상을 가지는 것을 방지할 수 있다. 이로써, 상기 단결정을 더 효율적으로 이용할 수 있고, 수율을 향상시킬 수 있다.
도 2를 참조하면, 실시예 및 비교예에서 도가니(100)의 수평거리에 따른 온도구배를 비교할 수 있다. 여기서, 실시예는 제1 보조 발열부(520)가 구비된 잉곳 성장 장치이고, 비교예는 제1 보조 발열부(520)가 없는 기존의 잉곳 성장 장치이다. 비교예에 비해 실시예에서 도가니(100)의 수평거리에 따른 온도구배가 작다. 따라서, 도가니(100)의 수평거리를 따라 배치된 상기 종자정(160)의 온도를 균일하게 유지할 수 있다.
이어서, 상기 제2 보조 발열부(540)는 상기 도가니(100)의 하방에 위치할 수 있다. 상기 제2 보조 발열부(540)는 상기 도가니(100)의 하부와 이격되어 위치할 수 있다. 즉, 상기 제2 보조 발열부(540) 및 상기 도가니(100)는 일정한 거리(D)로 떨어져 위치할 수 있다. 구체적으로, 상기 거리(D)는 5 mm 내지 30 mm 일 수 있다. 상기 거리(D)가 5 mm 미만일 경우, 상기 제2 보조 발열부(540) 및 상기 도가니(100)가 접촉하여 상기 도가니(100)에 불이 붙을 수 있다. 또한, 상기 거리(D)가 30 mm를 초과할 경우, 상기 제2 보조 발열부(540)를 통한 도가니(100)의 수평거리의 온도구배를 조절하기 어려울 수도 있다.
따라서, 상기 제2 보조 발열부(540) 및 상기 도가니(100)는 서로 접촉하지 않을 수 있다. 이는, 상기 제2 보조 발열부(540)는 전류가 흐름으로써 발열하는데, 상기 제2 보조 발열부(540)와 상기 도가니(100)가 접촉할 경우, 상기 도가니(100)에도 전류가 흐를 수 있기 때문이다. 즉, 상기 거리(D)를 통해, 상기 제2 보조 발열부(540)로 인해 상기 도가니(100)에 전류가 흐르는 것을 방지할 수 있다.
상기 제2 보조 발열부(540)는 그라파이트 재질을 포함할 수 있다.
상기 제2 보조 발열부(540)는 단자부(610, 620)와 연결될 수 있다. 상기 제2 보조 발열부(540)는 단자부(610, 620)와 연결될 수 있다. 이를 통해, 상기 제2 보조 발열부(540)는 발열할 수 있다. 상기 제2 보조 발열부(540)는 상기 단자부(610, 620)로부터 전류를 공급받아 발열하는 저항가열의 방식으로 발열할 수 있다.
상기 단자부(610, 620)는 상기 제2 보조 발열부(540) 하면에 위치할 수 있다. 상기 단자부(610, 620)는 상기 제2 보조 발열부(540)를 지지할 수 있다. 즉, 상기 단자부(610, 620)는 상기 제2 보조 발열부(540)가 상기 도가니(100)와 상기 거리(D)를 갖도록 지지할 수 있다.
상기 단자부(610, 620)는 상기 단열재(200)를 관통할 수 있다. 이때, 상기 단자부(610, 620) 및 상기 단열재(200)는 이격되어 위치할 수 있다. 즉, 상기 단자부(610, 620)가 관통하는 부분에서, 상기 단자부(610, 620)와 상기 단열재(200)가 접촉하지 않도록 이격될 수 있다. 이는, 상기 단자부(610, 620)에 흐르는 전류로 인해 상기 단열재(200)에도 전류가 흐르는 것을 방지하기 위함이다.
그러나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 단자부(610, 620) 및 상기 단열재(200) 사이에 절연부(190)가 위치할 수 있다. 상기 절연부(190)는 상기 단자부(610, 620)가 상기 단열재(200)를 관통하는 부분에 위치할 수 있다. 상기 절연부(190)는 상기 단자부(610, 620)를 둘러쌀 수 있다. 즉, 상기 단자부(610, 620)가 관통하는 부분에 상기 절연부(190)가 위치하여, 상기 단자부(610, 620) 및 상기 단열재(200) 사이의 전류흐름을 방지할 수 있다. 따라서, 상기 절연부(190)는 부도체를 포함할 수 있다. 일례로, 상기 절연부(190)는 세라믹 재질을 포함할 수 있다.
상기 단자부(610, 620)는 양극 단자부(610) 및 음극 단자부(620)를 포함할 수 있다. 상기 단자부(610, 620)는 상기 제2 보조 발열부(540)에 전력을 공급할 수 있다. 이를 통해, 상기 제2 보조 발열부(540)가 발열할 수 있다.
상기 제2 보조 발열부(540)를 통해, 상기 도가니(100) 하부에 위치하는 원료(130)에 추가적으로 열을 공급할 수 있다. 즉, 상기 제2 보조 발열부(540)를 통해 상기 원료(130)만의 온도 상승이 가능하다. 따라서, 도가니(100)의 수직거리의 온도구배를 보다 높게 형성할 수 있다. 이에 따라, 단결정의 성장률이 증가할 수 있다.
또한, 상기 원료(130) 내의 수평거리의 온도구배가 감소할 수 있다. 구체적으로, 상기 원료(130)의 중심 부분과 상기 원료(130)의 가장자리 부분의 온도차를 감소시킬 수 있다. 즉, 원료(130)의 중심 부분에서도 균일한 승화가 일어날 수 있다. 따라서, 상기 원료(130)의 고른 승화에 따라, 상기 원료(130)의 소비 효율을 증대시킬 수 있다. 따라서, 제조비용을 절감할 수 있다.
도 3을 참조하면, 실시예 및 비교예에서 도가니(100)의 수직거리에 따른 온도구배를 비교할 수 있다. 여기서, 실시예는 제2 보조 발열부(540)가 구비된 잉곳 성장 장치이고, 비교예는 제2 보조 발열부(540)가 없는 기존의 잉곳 성장 장치이다. 비교예에 비해 실시예에서 도가니(100)의 수직거리에 따른 온도구배가 크다. 따라서, 단결정의 성장률을 향상시킬 수 있다.
이하, 도 4를 참조하여, 제2 실시예에 따른 잉곳 성장 장치를 설명한다. 명확하고 간략한 설명을 위하여 제1 실시예와 동일 또는 유사한 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.
도 4는 제2 실시예에 따른 잉곳 성장 장치의 단면도이다. 도 4를 참조하면, 제2 실시예에 따른 잉곳 성장 장치는, 도가니(100)의 상방에 위치하는 제1 보조 발열부(520)만이 구비될 수 있다.
이하, 도 5를 참조하여, 제3 실시예에 따른 잉곳 성장 장치를 설명한다.
도 5는 제3 실시예에 따른 잉곳 성장 장치의 단면도이다. 도 5를 참조하면, 제2 실시예에 따른 잉곳 성장 장치는 도가니(100)의 하방에 위치하는 제2 보조 발열부(540)만이 구비될 수 있다.
이하, 실시예에 따른 잉곳 성장 장치의 온도 제어 방법에 대해 설명한다.
실시예에 따른 잉곳 성장 장치의 온도 제어 방법은 제1 가열하는 단계 및 제2 가열하는 단계를 포함한다.
상기 제1 가열하는 단계는 발열 유도부를 통해 도가니(100)를 가열할 수 있다. 즉, 제1 가열하는 단계에서는 도가니(100)의 바깥쪽에 위치하는 발열 유도부를 통해 유도가열할 수 있다.
이어서, 상기 제2 가열하는 단계는 상기 도가니(100)의 상방 및 상기 도가니(100)의 하방 중 적어도 어느 하나에 위치하는 보조 발열부(520, 540)를 통해 상기 도가니(100)를 가열할 수 있다.
상기 제2 가열하는 단계는 도가니(100)의 상부를 가열하는 단계 및 도가니(100)의 하부를 가열하는 단계를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 도가니(100)의 상부를 가열하는 단계는 상기 도가니(100)의 상방에 위치하는 제1 보조 발열부(520)로 상기 도가니(100)의 상부를 가열할 수 있다. 상기 도가니(100)의 상부를 가열하는 단계는 상기 도가니(100)의 수평거리의 온도구배를 조절할 수 있다. 구체적으로, 상기 도가니(100)의 상부를 가열하는 단계는 상기 도가니(100) 상부에 위치하는 종자정(160)의 온도구배를 조절할 수 있다. 즉, 상기 도가니(100)의 상부를 가열하는 단계를 통해, 종자정(160)이 균일한 온도를 가질 수 있도록 할 수 있다. 이를 통해, 상기 종자정(160)으로부터 성장하는 단결정이 볼록한 형상을 갖는 것을 방지하여 수율을 향상할 수 있다.
상기 도가니(100)의 하부를 가열하는 단계는 상기 도가니(100)의 하방에 위치하는 제2 보조 발열부(540)로 상기 도가니(100)의 하부를 가열할 수 있다. 상기 도가니(100)의 하부를 가열하는 단계는 상기 도가니(100)의 수직거리의 온도구배를 조절할 수 있다. 즉, 상기 도가니(100)의 하부에 위치하는 원료(130)를 가열하여, 상기 도가니(100)의 수직거리의 온도구배를 증가시킬 수 있다. 이를 통해, 단결정 성장률을 향상할 수 있다.
또한, 상기 도가니(100)의 하부를 가열하는 단계는 상기 도가니(100)에 수용된 원료(130)의 수평거리의 온도구배를 조절할 수 있다. 이를 통해, 원료(130)의 고른 승화에 따라, 상기 원료(130)의 소비 효율을 증대시킬 수 있다.
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.
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.

Claims (18)

  1. 원료를 수용하는 도가니;
    상기 도가니 바깥쪽에 위치하고, 상기 도가니를 가열하는 발열 유도부; 및
    상기 도가니의 상방 및 상기 도가니의 하방 중 적어도 어느 하나에 위치하는 보조 발열부를 포함하는 잉곳 성장 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보조 발열부는 상기 도가니의 상방에 위치하는 제1 보조 발열부; 및
    상기 도가니의 하방에 위치하는 제2 보조 발열부를 포함하는 잉곳 성장 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 보조 발열부 및 상기 제2 보조 발열부 중 적어도 어느 하나는 그라파이트 재질을 포함하는 잉곳 성장 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 보조 발열부 및 상기 제2 보조 발열부 중 적어도 어느 하나는 전류를 공급하는 단자부와 연결되는 잉곳 성장 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 단자부는 양극 단자부 및 음극 단자부를 포함하는 잉곳 성장 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 도가니의 상부에 상기 도가니를 밀폐하는 덮개를 포함하고, 상기 제1 보조 발열부는 상기 덮개 상에 위치하는 잉곳 성장 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 보조 발열부는 상기 덮개와 이격되어 위치하는 잉곳 성장 장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 제2 보조 발열부는 상기 도가니의 하부와 이격되어 위치하는 잉곳 성장 장치.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 보조 발열부 상에 단열재가 위치하고, 상기 단자부는 상기 단열재를 관통하는 잉곳 성장 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 단자부 및 상기 단열재는 이격되어 위치하는 잉곳 성장 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 단자부 및 상기 단열재 사이에 절연부가 위치하는 잉곳 성장 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 절연부는 세라믹 재질을 포함하는 잉곳 성장 장치.
  13. 발열 유도부를 통해 도가니를 제1 가열하는 단계; 및
    상기 도가니의 상방 및 상기 도가니의 하방 중 적어도 어느 하나에 위치하는 보조 발열부를 통해 상기 도가니를 제2 가열하는 단계를 포함하는 잉곳 성장 장치의 온도 제어 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제2 가열하는 단계는 상기 도가니의 상방에 위치하는 제1 보조 발열부로 상기 도가니의 상부를 가열하는 단계를 포함하는 잉곳 성장 장치의 온도 제어 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 도가니의 상부를 가열하는 단계는 상기 도가니의 수평거리의 온도구배를 조절하는 잉곳 성장 장치의 온도 제어 방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 제2 가열하는 단계는 상기 도가니의 하방에 위치하는 제2 보조 발열부로 상기 도가니의 하부를 가열하는 단계를 포함하는 잉곳 성장 장치의 온도 제어 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 도가니의 하부를 가열하는 단계는 상기 도가니의 수직거리의 온도구배를 조절하는 잉곳 성장 장치의 온도 제어 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 도가니의 하부를 가열하는 단계는 상기 도가니에 수용된 원료의 수평거리의 온도구배를 조절하는 잉곳 성장 장치의 온도 제어 방법.
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