KR101324827B1 - 단결정 사파이어 제조 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

단결정 사파이어 제조 방법에 있어서, 사파이어 제조용 성장로를 가열하기 위하여 성장로에 설치된 히터에 구동 전압을 인가하고, 인가된 구동 전압으로 성장로 내부에 배치된 사파이어 생성용 원료를 용융시키고, 성장로 내부에 배치된 로드를 따라 용융된 원료를 일정 속도로 상승시켜 결정화시킨다. 로드에 부착된 결정화된 사파이어에 의하여 변화되는 로드의 단위 시간당 하중 변화량을 측정하고, 하중 변화량 및 설정된 기준값을 비교하여 비교값을 산정하여 비교값을 이용하여 구동 전압을 조절한다.

Description

단결정 사파이어 제조 방법 및 장치{METHOD OF MANUFACTURING A SINGLE CRYSTAL SAPPHIRE AND APPARATUS OF MANUFACTURING A SINGLE CRYSTAL SAPPHIRE}

본 발명은 단결정 사파이어 제조 방법 및 그 장치에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 원료를 용융시켜 시드로부터 단결정 사파이어를 제조하기 위한 단결정 사파이어 제조 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 사파이어는 그 색상으로 인해 청색 또는 녹색 발광 다이오드(LED)의 제조에 사용되거나, 인체에 무해한 특성으로 인해 인공 관절, 인공 치아 또는 수술용 나이프의 제조에 사용되거나, 광학적 이방성의 특징으로 인해 레이저, 고온으로 또는 고급 시계의 윈도우로써 널리 사용되고 있다. 이러한 사파이어를 제조하는 방법으로는 베르누이법, 쵸크랄스키법, EFG법, 열교환법 등이 있다.

이들 중 열교환법에 의한 사파이어의 제조 방법을 간단하게 설명하면, 우선 고진공 상태인 성장로의 도가니 내부에 알루미나(Al₂O₃)를 놓는다. 이어, 상기 성장로의 하부에 설치된 히터를 통해 상기 성장로를 약 2,200℃ 이상의 고온으로 광 온도계로 측정하면서 가열한다. 이때, 상기 성장로 내부의 상기 도가니에서는 상기 알루미나(Al₂O₃)로부터 사파이어가 생성된다. 이어, 헬륨(He) 가스를 퍼징하여 상기 생성된 사파이어를 서서히 냉각시켜 로드에 부착된 시드의 결정상에 따라 단결정 사파이어를 완성한다.

이렇게 열교환법으로 제조된 사파이어는 고진공 상태인 성장로의 내부에서 약 2,200℃ 이상의 고온으로 가열됨에 따라 상기 성장로 내부에 잔존하는 불순물이 쉽게 휘발되므로, 고순도의 특성을 가질 수 있다. 이때, 사파이어의 고순도를 나타내기 위해서는 그 제조 과정에서 상기 히터에 인가되는 구동 전압의 정밀하게 제어할 필요가 있다.

본 발명의 목적은 사파이어를 제조하는데 사용되는 성장로의 히터에 인가되는 구동 전압을 제어할 수 있는 단결정 사파이어 제조 방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기한 방법을 적용한 성장로의 히터에 인가되는 구동 전압을 제어할 수 있는 단결정 사파이어 제조 장치를 제공하는 것이다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 단결정 사파이어 제조 방법에 있어서, 사파이어 제조용 성장로를 가열하기 위하여 상기 성장로에 설치된 히터에 구동 전압을 인가하여 상기 인가된 구동 전압으로 상기 성장로 내부에 배치된 사파이어 생성용 원료를 용융시키고, 상기 성장로 내부에 배치된 로드를 따라 상기 용융된 원료를 일정 속도로 상승시켜 결정화시킨다. 상기 로드에 부착된 상기 결정화된 사파이어에 의하여 변화되는 상기 로드의 단위 시간당 하중 변화량을 측정한 후 상기 하중 변화량 및 설정된 기준값을 비교하여 비교값을 산정하고 상기 비교값을 이용하여 상기 구동 전압을 조절한다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 하중 변화량은 상기 로드에 장착된 로드셀을 이용하여 측정될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 단결정 사파이어 제조 방법에 있어서, 상기 하중 변화량에 대하여 조절된 상기 구동 전압을 상기 히터에 인가할 수 있다.

상술한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 단결정 사파이어 제조 장치는 사파이어를 제조하는데 사용되는 성장로를 가열하기 위하여 상기 성장로에 설치된 히터에 구동 전압을 인가하며 전압 공급 블록, 상기 성장로의 내부에 배치되며 상기 성장로에서 용융되는 원료를 결정화시키면서 승강하는 로드, 상기 로드와 연결되며 상기 결정화된 원료의 성장에 의한 상기 로드의 하중 변화량을 감지하는 감지부, 상기 감지부로부터 측정된 단위시간 당 하중 변화량 및 기준값을 비교하여 비교값을 발생시켜 상기 비교값을 상기 전압 제어부에 전달하는 하중 비교부 및 상기 비교값을 이용하여 상기 전압 공급부에 상기 구동 전압을 조절하는 전압 제어부를 포함한다. 여기서, 상기 감지부는 로드셀을 포함할 수 있다.

이러한 단결정 사파이어 제조 방법 및 장치에 따르면, 사파이어를 제조하는데 사용되는 성장로의 가열 온도를 실제 로드에 부착되어 성장하는 단결정 사파이어의 하중 변화량을 이용하여 상기 하중 변화량과 기준값을 비교하고 상기 비교된 비교값을 이용하여 성장로에 장착된 히터에 인가되는 구동 전압을 조절함으로써, 상기 성장로의 가열 온도를 정밀하게 제어할 수 있다. 이로써, 고순도의 사파이어 품질을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 단결정 사파이어의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 도 1에서 구동 전압을 설정하는 방식을 설명하기 위한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 단결정 사파이어의 제조 장치를 설명하기 위한 블록도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 단결정 사파이어의 제조 방법 및 단결정 사파이어의 제조 장치에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

한편, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 단결정 사파이어의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 단결정 사파이어의 제조 장치를 설명하기 위한 블록도이다.

도 1 및 도3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 단결정 사파이어의 제조 방법 방법에 있어서, 전압 공급 블록(100)으로부터 성장로(20) 내부에 설치된 히터(30)에 구동 전압(RDV)을 제공한다(S110).

상기 전압 공급 볼록(100)은 사파이어(10)를 제조하는데 사용되는 성장로(20)를 가열하기 위하여 상기 성장로(20)에 설치된 히터(30)에 구동 전압(RDV)을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전압 공급 블록(100)은 통상 사용하는 고압의 예비 구동 전압(DV)을 제공하는 전압 공급부(110) 및 변압부(500)를 포함할 수 있다.

상기 전압 공급부(110)는 상기 변압부(500)에 히터를 가열하기 위한 예비 구동 전압(DV)을 제공한다.

상기 변압부(500)는 상기 고압의 구동 전압(DV)을 상기 히터(30)가 구동할 수 있는 상기 구동 전압(RDV)으로 강압하여 상기 히터(30)에 제공한다. 예를 들어, 상기 변압부(500)는 상기 히터(30)에 약 0 내지 12V의 구동 전압(RDV)을 제공할 수 있다.

상기 성장로(20)의 내부 온도는 약 2,200℃ 정도로 단계적으로 상승시킬 수 있다.

도 2는 도 1에서 구동 전압을 설정하는 방식을 설명하기 위한 그래프이다.

도 2를 참조하면, 상기 설정 전압(SV)은 상기 성장로(20)가 최종 목표 온도인 약 2,200℃ 이상으로 한번에 가열되지 않고, 일정 시간마다 단계적으로 온도를 높이면서 가열되도록 할 수 있다.

예를 들어, 제1 단계(1S)에서는 구동 전압을 약 1V로 지정하여 상기 성장로(20)의 온도를 최대 온도인 2,200℃보다 약 1/3 수준으로 설정한다. 이어서, 제2 단계(2S)에서는 안정을 위해 상기 구동 전압을 약 1V로 일정 시간동안 유지한다. 이어서, 제3 단계(3S)에서는 상기 구동 전압을 약 6V로 소정 시간동안 증가시켜 상기 성장로(20)의 목표 온도를 약 2,200℃보다 약 2/3 수준으로 설정한다. 이어서, 제4 단계(4S)에서는 안정을 위해 상기 구동 전압을 일정 시간 동안 약 6V로 설정할 수 있다. 이어서, 제5 단계에서는 구동 전압을 약 12V까지 증가시켜서 상기 성장로(20)의 목표 온도를 약 2,200℃까지 도달하게 한다.

이러한 방식으로 제n 단계(nS)까지 상기 구동 전압을 높였다가 낮춤으로써, 상기 성장로(20)를 약 2,200℃ 이상까지 단계적으로 서서히 가열하였다가 서서히 냉각시킬 수 있다. 이러면, 사파이어(10)가 제조되는 도중 급가열 또는 급냉각되는 것을 억제하여 이로 인해 사파이어(10)의 품질 저하를 억제할 수 있다.

다시 도1 및 도3을 참조하면, 상기 히터(30)에 인가된 구동 전압(RDV)을 이용하여 상기 성장로(20) 내부에 배치된 상기 원료를 용융시킨다(S120). 이때 상기 성장로(20)의 내부는 질소 가스 및 산소 가스 분위기로 조절될 수 있다.

상기 사파이어 생성용 원료의 예로는 산화 알루니늄을 포함할 수 있다. 상기 성장로(20)의 내부는 약 2,050℃ 이상의 온도로 제어될 수 있다.

이어서, 상기 성장로(20) 내부에 배치된 로드(50)를 승강시켜, 상기 용융된 원료를 결정화시킨다(S130). 상기 로드(50)에는 시드(55)가 부착된다. 따라서, 상기 시드(55)의 결정상과 동일한 결정 구조를 갖도록 상기 용융된 원료가 결정화될 수 있다. 즉, 상기 시드(55)가 상기 용융된 원료와 접촉함에 따라 상기 용융된 원료가 결정화된다. 이어서, 상기 로드(50)를 상승시켜, 상기 용융된 원료가 먼저 결정화된 원료의 결정상과 동일하게 결정화되면서 단결정 사파이어를 성장시킨다.

상기 로드(50)에 부착된 단결정 사파이어에 의해 변화되는 상기 로드(50)의 단위 시간당 하중 변화량을 측정한다(S140). 즉, 상기 단결정 사파이어가 성장함에 따라 상기 로드(50)에 연결된 감지부(200)가 변화하는 로드의 단위 시간당 하중 변화량을 산출한다. 예를 들면, 상기 감지부(200)는 로드 셀(load cell)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 단결정 사파이어가 성장함에 따라 상기 단결정 사파이어가 부착된 로드(50)의 하중은 증가한다. 이어서, 상기 감지부(200)는 로드(50)의 단위 시간당 하중 변화량을 도출할 수 있다.

이어서, 상기 단위시간당 하중 변화량과 기준값을 비교하여 비교값을 산정한다(S150). 예를 들면, 단위 시간당 하중 변화량이 기준값보다 클 경우, 단결정 사파이어의 성장 속도가 지나치게 큰 경우에 해당한다. 이 경우, 상기 성장로의 온도가 기준 온도가 큰 경우이다. 반면에 단위 시간당 하중 변화량이 기준값보다 작을 경우, 단결정 사파이어의 성장 속도가 지나치게 낮은 경우에 해당한다. 이 경우, 상기 성장로의 온도가 기준 온도가 작은 경우이다. 상기 성장로의 온도는 상기 구동 전압과 관련되는 변수이다.

이어서, 상기 비교값을 이용하여 상기 구동 전압을 조절한다(S160). 예를 들면, 상기 하중 변화량이 상기 기준값보다 커서 상기 비교값이 양의 값일 경우, 상기 구동 전압을 하강시킨다. 이와 다르게, 상기 하중 변화량이 상기 기준값보다 작아서 상기 비교값이 음의 값일 경우, 상기 구동 전압(RDV)을 상승시킨다. 이때 상기 구동 전압(RDV)의 조절량은 상기 비교값의 크기에 따라 조절될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 있어서, 상기 조절된 구동 전압을 히터에 인가한다. 히터에 인가된 구동전압을 이용하여 성장로(20)의 내부 온도가 조절될 수 있다. 따라서, 로드(50)에 부착되는 단결정 사파이어의 성장 속도가 조절될 수 있다. 이로써, 단결정 사파이어가 일정한 속도로 성장함으로써, 양질의 단결정 사파이어가 제조될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 단결정 사파이어의 제조 장치를 설명하기 위한 블록도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 단결정 사파이어의 제조 장치(1000)는 전압 공급 블록(100), 로드(50), 감지부(200), 하중 비교부(300) 및 전압 제어부(160)를 포함한다. 상기 로드(50)는 성장로(20) 내부를 통과할 수 있도록 장착되며 승강 가능하도록 구비된다. 또한, 상기 성장로(20) 내부에는 히터(30)가 장착된다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전압 공급 블록(100)은 통상 사용하는 고압의 예비 구동 전압(DV)을 제공하는 전압 공급부(110) 및 변압부(500)를 포함할 수 있다.

상기 전압 공급부(110)는 상기 변압부(500)에 히터를 가열하기 위한 예비 구동 전압(DV)을 제공한다. 상기 변압부(500)는 상기 고압의 구동 전압(DV)을 상기 히터(30)가 구동할 수 있는 상기 구동 전압(RDV)으로 강압하여 상기 히터(30)에 제공한다.

상기 전압 공급부(110)는 사파이어(10)를 제조하는데 사용되는 성장로(20)를 가열하기 위하여 상기 성장로(20)에 설치된 히터(30)에 예비 구동 전압(DV)을 제공한다. 여기서, 상기 성장로(20)는 제조되는 사파이어(10)에 불순물이 포함되지 않도록 내부가 고진공 상태를 유지한 챔버 형태로 이루어질 수 있다. 또한, 사파이어(10)는 알루미나(Al₂O₃) 상태로 도가니(40)에 담겨져 상기 성장로(20)의 내부로 로딩되어 제조되거나, 상기 도가니(40)에 담겨진 상태로 외부로 언로딩될 수 있다.

또한, 상기 히터(30)는 상기 성장로(20)를 약 2,200℃ 이상의 고온으로 가열하여 상기 도가니(40)에 담겨진 알루미나(Al₂O₃)로부터 사파이어(10)가 제조되도록 한다. 여기서, 상기 히터(30)가 약 2,200℃ 이상으로 고온으로 가열하는 이유는 사파이어(10)의 융점이 약 2,050℃이기 때문이다.

상기 변압부(500)는 전압 공급 블록(100)과 상기 히터(30) 사이에 연결된다. 상기 변압부(500)는 상기 전압 공급부(100)가 통상적으로 사용되는 교류(AC)인 고압의 구동 전압(DV), 예컨대 약 0 내지 380V를 제공할 때, 이 고압의 구동 전압(DV)을 상기 히터(30)를 실질적으로 구동시킬 수 있는 저압, 예컨대 약 0 내지 12V의 교류(AC)인 정격 구동 전압(RDV)으로 강압시켜 상기 히터(30)에 제공한다.

구체적으로, 상기 변압부(500)는 상기 고압의 구동 전압(DV)을 약 0 내지 12V의 범위 내로 일정 비율로 강압시키기 위한 두 개의 코일들을 가질 수 있다. 또한, 상기 변압부(500)는 상기 고압의 구동 전압(DV)을 상기 정격 구동 전압(RDV)으로 강압시킬 때 상기 강압 전류에 상응하도록 입력되는 저전류의 약 4 내지 20mA를 약 0 내지 5,000A의 고전류로 출력시킬 수 있다.

상기 전압 공급 블록(100)은 상기 전압 공급부(110)와 상기 히터(30) 사이, 구체적으로는 상기 전압 공급부(110)와 상기 변압부(500) 사이에 연결된 전력 제어부(600)를 더 포함할 수 있다. 상기 전력 제어부(600)는 상기 히터(30)를 통하여 상기 성장로(20)를 가열시키는데 소모되는 전력을 제어한다.

상기 전력 제어부(600)는 반도체로 이루어진 스위칭 소자 또는 릴레이 소자와 같은 제어 소자(미도시)를 포함한다. 상기 전력 제어부(600)는 상기 제어 소자를 이용하여 상기 정격 구동 전압(RDV)의 제공을 온/오프할 수 있다. 예를 들면 상기 전력 제어부(600)는 상기 성장로(20)를 가열시키고자 할 때에는 상기 정격 구동 전압(RDV)의 제공을 온(on)하고, 상기 히터(30)에 의해 상기 성장로(20)가 과도하게 가열될 때에는 상기 정격 구동 전압(RDV)의 제공을 오프(off)하는 방식으로 제어한다. 따라서, 상기 전력 제어부(600)는 기존과 다른 방식인 상기 히터(30)를 항상 온(on)시킨 상태에서 상기 성장로(20)의 온도에 따라 상기 히터(30)에 제공되는 정격 구동 전압(RDV)을 변화시키는 방식보다 전력 소모량을 절감할 수 있다.

상기 로드(50)는 성장로(20)의 내부에 배치된다. 상기 로드(50)는 성장로(20)의 상부 커버를 관통하도록 배치될 수 있다. 상기 로드(50)는 상기 성장로(20) 내부에서 승강 가능하도록 배치된다. 상기 로드(50)는 예를 들면, 상기 로드(50)를 승강할 수 있도록 구동원(미도시)과 연결될 수 있다. 상기 구동원의 예로는 유압 또는 공압 실린더를 들 수 있다.

상기 로드(50)의 상기 원료와 인접하는 단부에는 시드(55)가 장착된다. 상기 시드(55)는 성장로(20) 내부에서 용융된 원료와 접촉하여 상기 용융된 원료를 결정화를 위하여 이용된다. 즉, 상기 용융된 원료와 시드(55)가 상호 접촉하고 상기 시드(55)가 장착된 로드(50)가 승강함에 따라, 상기 용융된 원료는 상기 시드(55)의 결정구조와 동일한 결정 구조를 가질 수 있다.

상기 감지부(200)는 상기 로드(50)와 연결되도록 배치된다. 예를 들면 상기 감지부(200)는 로드셀을 포함할 수 있다. 상기 감지부(200)는 상기 결정화된 사파이어의 성장에 따른 상기 로드(50)의 하중 변화량을 감지한다. 즉, 상기 감지부(200)는 상기 로드(50)에 부착된 단결정화된 원료의 성장에 의하여 상기 로드(50)의 하중이 증가됨을 감지한다. 상기 감지부(200)는 단위시간당을 상기 로드(50)의 하중 변화량을 측정하여 하중 비교부에 하중 변화량에 관한 데이터를 전달한다.

상기 하중 비교부(300)는 상기 감지부(200)로부터 전달받은 상기 하중 변화량을 기준값과 비교한다. 즉, 상기 하중 비교부(300)는 단위 시간당 하중 변화량이 상기 기준값보다 클 경우 양의 값을 갖는 비교값을 발생시킨다. 이와 다르게, 상기 하중 변화량이 상기 기준값보다 작을 경우 음의 값을 갖는 비교값을 발생시킨다.

상기 전압 제어부(160)는 상기 하중 비교부(300)로부터 비교값을 전달받는다. 상기 전압 제어부(160)는 상기 비교값의 대소에 따라 상기 전압 공급 블록(100)이 제공하는 구동 전압을 조절할 수 있다. 다시 말하면, 상기 전압 제어부(160)는 상기 전압 공급부(110)가 제공하는 예비 구동 전압(DV)을 조절함으로써, 상기 전압 공급 블록(100)이 히터(30)에 제공하는 구동 전압(RDV)을 조절할 수 있다.

즉, 상기 전압 제어부(160)는 상기 비교값을 이용하여 상기 구동 전압을 조절한다. 상기 하중 변화량이 상기 기준값보다 커서 상기 비교값이 양의 값일 경우, 상기 전압 공급 블록(100)이 발생하는 상기 구동 전압(RDV)을 하강시킨다. 이와 다르게, 상기 하중 변화량이 상기 기준값보다 작아서 상기 비교값이 음의 값일 경우, 상기 전압 공급 블록(100)이 발생하는 상기 구동 전압(RDV)을 상승시킨다. 이때 상기 구동 전압의 조절량은 상기 비교값의 크기에 따라 조절될 수 있다.

앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10 : 사파이어 생성용 원료 20 : 성장로
30 : 히터 40 : 도가니
100 : 전압 공급 블록 110 : 전압 공급부
160 : 전압 제어부 200 : 감지부
300 : 하중 비교부 500 : 변압부
1000 : 단결정 사파이어 제어 장치

Claims (5)

1. 사파이어 제조용 성장로를 가열하기 위하여 상기 성장로에 설치된 히터에 변압부를 통하여 구동 전압을 인가하는 단계;
   상기 인가된 구동 전압으로 상기 성장로 내부에 배치된 사파이어 생성용 원료를 용융시키는 단계;
   상기 성장로 내부에 배치된 로드를 따라 상기 용융된 원료를 일정 속도로 상승시켜 결정화시키는 단계;
   상기 로드에 부착된 상기 결정화된 사파이어에 의하여 변화되는 상기 로드의 단위 시간당 하중 변화량을 측정하는 단계;
   상기 하중 변화량 및 설정된 기준값을 비교하여 비교값을 산정하는 단계; 및
   상기 비교값을 이용하여 상기 구동 전압을 조절하는 단계를 포함하고,
   상기 구동 전압을 조절하는 단계는,
   전압 공급부가 제공하는 예비 구동 전압을 조절하는 단계; 및
   상기 예비 구동 전압을 이용하여 상기 변압부를 통하여 상기 히터에 제공되는 상기 구동 전압 공급을 온/오프시키는 것을 특징으로 하는 단결정 사파이어 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 하중 변화량을 측정하는 단계는 상기 로드에 장착된 로드셀을 이용하는 것을 특징으로 하는 단결정 사파이어 제조 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 하중 변화량에 대하여 조절된 상기 구동 전압을 상기 히터에 인가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단결정 사파이어 제조 방법.
4. 사파이어를 제조하는데 사용되는 성장로를 가열하기 위하여 상기 성장로에 설치된 히터에 구동 전압을 인가하며 전압 공급 블록;
   상기 성장로의 내부에 배치되며 상기 성장로에서 용융되는 원료를 결정화시키면서 승강하는 로드;
   상기 로드와 연결되며 상기 결정화된 원료의 성장에 의한 상기 로드의 하중 변화량을 감지하는 감지부;
   상기 감지부로부터 측정된 단위시간 당 하중 변화량 및 기준값을 비교하여 비교값을 발생시켜 상기 비교값을 상기 전압 제어부에 전달하는 하중 비교부; 및
   상기 비교값을 이용하여 상기 전압 공급부에 상기 구동 전압을 조절하는 전압 제어부를 포함하고,
   상기 전압 공급 블록은,
   예비 구동 전압을 공급하는 전압 공급부;
   상기 예비 구종 전압을 변환하여 상기 구동 전압을 공급하는 변압부; 및
   상기 전압 공급부 및 상기 변압부 사이에 배치되며, 상기 히터로의 상기 구동 전압 공급을 온/오프 시키는 전력 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 단결정 사파이어 제조 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 감지부는 로드셀을 포함하는 것을 특징으로 하는 단결정 사파이어 제조 장치.

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