KR101853681B1 - Sapphire growth monitoring and optical instrument system - Google Patents

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Abstract

본 발명은 사파이어 성장 모니터링 및 광학기구 시스템을 제공하는 것을 목적으로 하는 것으로, 본 발명의 구성은 내부에 가열 공간부가 구비된 챔버(10)와, 상기 챔버(10)의 상기 가열 공간부에 내장되며 사파이어(2) 성장을 위한 성장 재료가 내부에 채워지는 도가니(12)와, 상기 도가니(12)를 가열하여 상기 성장 재료를 용융시키는 히터(14)와, 상기 도가니(12)의 내부에 투입되어 상기 히터(14)에 의해 용융된 성장 원료에 일부가 침지된 상태에서 상승하면서 상기 용융 원료가 묻어서 성장되도록 하는 풀러(16)를 포함하여 구성된 사파이어 성장 장치에 있어서, 상기 챔버(10)의 뷰 포트(22)에 구비된 광학 기구; 상기 광학 기구에 의해 촬영된 상기 도가니(12) 내부의 사파이어(2)의 상태를 디스플레이하는 모니터링 유닛;를 포함하는 것을 특징으로 한다.An object of the present invention is to provide a sapphire growth monitoring and optical apparatus system, and a structure of the present invention includes a chamber (10) having a heating space part therein, A crucible 12 in which a growth material for growth of the sapphire 2 is filled; a heater 14 for heating the crucible 12 to melt the growth material; And a puller (16) for allowing the molten raw material to grow while being partially immersed in the molten growth material by the heater (14), wherein the view port (22); And a monitoring unit for displaying the state of the sapphire (2) inside the crucible (12) photographed by the optical mechanism.

Description

사파이어 성장 모니터링 및 광학기구 시스템{Sapphire growth monitoring and optical instrument system}Sapphire growth monitoring and optical instrument system

본 발명은 사파이어 성장 모니터링 및 광학기구 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 카메라 줌을 통해서 도가니에서 성장하고 있는 사파이어의 상태를 자동으로 확인할 수 있는 새로운 사파이어 성장 모니터링 및 광학기구 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a sapphire growth monitoring and optical instrument system, and more particularly, to a new sapphire growth monitoring and optical instrument system capable of automatically confirming the state of sapphire growing in a crucible through a camera zoom.

사파이어 단결정 기판은 질화 갈륨(GaN)의 대리 기판으로서 발광 다이오드, 레이저 다이오드, 디브이디 등의 데이터 저장장치와 같은 각종 광소자의 기초 소자로서 사용된다. 사파이어 단결정을 이용하여 발광 다이오드 등의 광소자를 만들기 위해서는 일정 체적의 사파이어 단결정(잉곳)을 성장시키게 된다. 즉, 사파이어 성장 장치는 챔버의 내부에 설치된 도가니와, 이 도가니에 열을 가하여 온도를 높이는 발열체를 포함하는 것으로, 상기 도가니의 내부에 잉곳 성장을 위한 사파이어 원재료(원석)을 투입하고, 발열체에 의해 사파이어 원석을 용융(멜팅)시키고, 상기 챔버에 승강 가능하게 결합된 풀러 하단부의 시드 결정(seed crystal)을 사파이어 융용액(melting liquid)에 침지시킨 다음 시드 결정에 달라붙는 사파이어 용융액을 냉각수단 등으로 냉각 경화시킴으로써 일정한 부피(체적)를 갖는 블록 형태의 사파이어 잉곳을 성장시키게 되는 것이다.A sapphire single crystal substrate is used as a basic substrate of various optical devices such as a data storage device such as a light emitting diode, a laser diode, and a DVD as a surrogate substrate of gallium nitride (GaN). In order to make an optical device such as a light emitting diode using a sapphire single crystal, a sapphire single crystal (ingot) of a constant volume is grown. That is, the sapphire growth apparatus includes a crucible provided inside the chamber, and a heating element for increasing the temperature by applying heat to the crucible. The sapphire raw material (raw stone) for growing the ingot is introduced into the crucible, A sapphire melt, which melts the sapphire ore, a seed crystal at the lower end of the fuller that is vertically coupled to the chamber, is dipped in a melting liquid, and then a sapphire melt adhering to the seed crystal is cooled By cooling and curing, a block type sapphire ingot having a constant volume (volume) is grown.

다음, 상기 사파이어 잉곳을 이용하여 발광 다이오드 소자와 같은 광소자를 만드는 과정을 약술하면, 잉곳 성장 장치에 의해 일정 체적으로 성장된 사파이어 잉곳을 측면에서 원통형으로 따낸 다음, 원통형으로 따내진 사파이어 잉곳을 적절한 두께로 슬라이스시키고, 이렇게 슬라이드되어진 사파이어 잉곳 모재판을 가공 장치 등으로 가공하여 상기 발광 다이오드와 같은 광소자를 만들게 된다. 물론, 상기 발광 다이오드 등의 광소자 이외에 사파이어 단결정 기판이나 사파이어 웨이퍼와 같은 여러 가지 소자의 재료로서 사파이어 잉곳이 많이 활용되고 있다.A sapphire ingot having a constant volume grown by a ingot growing apparatus is drawn in a cylindrical shape from the side, and then a cylindrical sapphire ingot is formed into a predetermined thickness And the sliced sapphire ingot base plate is processed by a processing device or the like to produce an optical device like the light emitting diode. Of course, in addition to optical elements such as light emitting diodes, sapphire ingots are widely used as materials for various elements such as sapphire single crystal substrates and sapphire wafers.

한편, 사파이어 성장 중에는 잉곳이 제대로 성장하고 있는 지의 여부를 확인하는 작업이 필요한데, 이러한 잉곳 성장 도중에 정상 성장 여부의 확인을 위해서 잉곳 챔버 상부의 리드 커버 부분에 뷰 포트를 설치하고, 뷰 포트에는 투시창을 설치하여, 이러한 투시창을 통해 잉곳이 정상으로 성장하고 있는지의 여부 등을 확인하게 된다. 즉, 기존의 성장로(즉, 사파이어 성장 장치)는 뷰 포트를 통해서 성장하는 모습과 성장 전 단계의 멜팅 상태를 육안으로 보면서 한다.During the growth of the sapphire, it is necessary to confirm whether or not the ingot is growing properly. In order to confirm whether or not the ingot grows normally during the growth of the ingot, a view port is provided in the lead cover portion above the ingot chamber, And it is confirmed whether or not the ingot is growing normally through such a window. In other words, the existing growth (ie, the sapphire growth device) observes the state of growth through the view port and the state of the melt before growth.

그런데, 뷰 포트가 멜팅의 고온의 열 때문에 육안으로 오랫동안 볼 수가 없다. 뷰 포트를 작업자가 오랫동안 들여다 보면 고온에 의해 화상을 입을 수 있기 때문이다. 뷰 포트를 오랫동안 들여다 볼 수가 없어서 사파이어가 제대로 성장하고 있는지의 여부를 제대로 파악할 수 없게 된다.By the way, the view port can not be seen with the naked eye for a long time because of the high temperature heat of the melting. If the operator views the viewport for a long time, it could be burned by the high temperature. I can not see the viewport for a long time, so I can not figure out whether sapphire is growing properly.

또한, 기존에는 미세한 증착 때문에 뷰 포트가 뿌옇게 변할 수 있다. 즉, 잉곳 성장 중에는 잉곳 성장용 챔버 내부에 증기나 성장 부산물 등과 같은 미세한 이물질이 생기고, 이러한 이물질은 챔버에 형성된 뷰 포트(투시창)에 미세 증착되면서 뷰 포트를 가려버리게 되므로, 뷰 포트를 통해 투시창을 통해 제대로 잉곳의 성장 여부를 확인하기 어려운 문제가 있다. 잉곳 성장 중에 생기는 부산물이 챔버의 상단 커버에 구비된 투시창을 거의 까맣게 가려버리기 때문에, 잉곳 성장 중에 챔버의 투시창을 통해 잉곳 성장 여부를 제대로 확인하기 곤란한 일이 생긴다.In addition, the view port can be changed to be fine due to the fine deposition. That is, during ingot growth, fine particles such as steam, growth byproducts, and the like are formed inside the chamber for growing the ingot. Such foreign substances are finely deposited on the view port formed in the chamber, thereby obscuring the view port. There is a problem that it is difficult to check whether the ingot grows properly. The byproducts generated during ingot growth obscure the transparent window provided in the upper cover of the chamber so that it is difficult to confirm whether or not the ingot has grown through the transparent window of the chamber during ingot growth.

국내등록특허 제10-1392939호(2014.04.30 등록)Domestic Registration No. 10-1392939 (Registered on April 30, 2014) 국내등록특허 제10-1547329호(2015.08.19 등록)Domestic Registration No. 10-1547329 (Registered on Aug. 201, 2015) 국내공개특허 제10-2014-0067459(2014.06.05 공개)Korean Patent Laid-Open No. 10-2014-0067459 (published on Apr. 20, 2014) 국내등록특허 제10-1510110호(2015.04.02 등록)Korean Registered Patent No. 10-1510110 (Registered on April 05, 2015)

본 발명은 전술한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 개발된 것으로, 본 발명의 목적은 카메라 줌을 통해서 도가니에서 성장하고 있는 사파이어의 멜팅 상태나 사파이어 잉곳의 성장 상태 등을 화면으로 전송하고 저장 및 분석할 수 있도록 하는 새로운 사파이어 성장 모니터링 및 광학기구 시스템을 제공하고자 하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been developed in order to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a method and apparatus for transmitting, storing, and analyzing a meltering state of a sapphire growing in a crucible or a growth state of a sapphire ingot through a camera zoom And to provide a new sapphire growth monitoring and optical instrument system capable of providing the same.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의하면, 내부에 가열 공간부가 구비된 챔버와, 상기 챔버의 상기 가열 공간부에 내장되며 사파이어 성장을 위한 성장 재료가 내부에 채워지는 도가니와, 상기 도가니를 가열하여 상기 성장 재료를 용융시키는 히터와, 상기 도가니의 내부에 투입되어 상기 히터에 의해 용융된 성장 원료에 일부가 침지된 상태에서 상승하면서 상기 용융 원료가 묻어서 성장되도록 하는 풀러를 포함하여 구성된 사파이어 성장 장치에 있어서, 상기 챔버의 뷰 포트에 구비된 광학 기구; 상기 광학 기구에 의해 촬영된 상기 도가니 내부의 사파이어 성장 상태를 디스플레이하는 모니터링 유닛;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 사파이어 성장 모니터링 및 광학기구 시스템이 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device including a chamber having a heating space part therein, a crucible built in the heating space part of the chamber and filled with a growth material for sapphire growth, A heater for heating the molten raw material to melt the growth material; and a puller for injecting the molten raw material into the crucible and growing the molten raw material while the molten raw material is partially immersed in the molten raw material, An apparatus comprising: an optical mechanism provided in a view port of the chamber; And a monitoring unit for displaying a growth state of sapphire inside the crucible which is photographed by the optical mechanism.

상기 광학 기구는 카메라로 구성되며, 상기 뷰 포트의 투시창에 상기 카메라의 줌업 경통이 배치되어, 상기 챔버에 내장된 상기 도가니 내부에서 성장하는 상기 사파이어 상태를 상기 카메라가 상기 투시창을 통하여 촬영하여 상기 모니터링 유닛의 디스플레이에 화면으로 표시하도록 구성된 것을 특징으로 한다.Wherein the zoom mechanism comprises a camera and a zoom-up barrel of the camera is disposed in a viewing window of the view port, the camera captures the sapphire state growing inside the crucible built in the chamber through the viewing window, And display the image on the display of the unit.

본 발명의 사파이어 성장 모니터링 및 광학기구 시스템은 카메라 줌을 통해서 도가니에서 성장하고 있는 사파이어의 상태(사파이어 잉곳의 성장 상태나 사파이어의 멜팅 상태 등)를 디스플레이 모니터를 통해 화면으로 자동 확인할 수 있으므로, 작업자가 뷰 포트를 오랫동안 들여다보지 못하여 도가니 내부의 사파이어 상태를 제대로 파악할 수 없는 문제를 해결한다.The sapphire growth monitoring and optical instrument system of the present invention can automatically confirm the state of sapphire growing in the crucible (such as the growth state of the sapphire ingot or the melting state of the sapphire) through the display monitor through the camera zoom, The problem of not being able to grasp the sapphire state inside the crucible because the view port can not be seen for a long time is solved.

도 1은 본 발명에 의한 사파이어 성장 모니터링 및 광학기구 시스템을 개략적으로 보여주는 단면도
도 2는 도 1의 사파이어 성장 모니터링 및 광학기구 시스템의 카메라에 의해 도가니의 내부를 촬영할 때의 상태를 개략적으로 보여주는 단면도1 is a cross-sectional view schematically showing a sapphire growth monitoring and optical instrument system according to the present invention;
Fig. 2 is a cross-sectional view schematically showing the state when the interior of the crucible is photographed by the camera of the sapphire growth monitoring and optical instrument system of Fig. 1

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 상기 본 발명의 목적과 특징 및 장점은 첨부도면 및 다음의 상세한 설명을 참조함으로써 더욱 쉽게 이해될 수 있을 것이다. 도면에서 동일 부분에 대해서는 동일 부호를 사용한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The objects, features and advantages of the present invention will be more readily understood by reference to the accompanying drawings and the following detailed description. The same reference numerals are used for the same parts in the drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In describing the components of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are intended to distinguish the constituent elements from other constituent elements, and the terms do not limit the nature, order or order of the constituent elements. When a component is described as being "connected", "coupled", or "connected" to another component, the component may be directly connected or connected to the other component, Quot; may be "connected," "coupled," or "connected. &Quot;

도면을 참조하면, 본 발명에 의한 사파이어 성장 모니터링 및 광학기구 시스템은 사파이어 성장 장치의 뷰 포트(22)에 구비된 광학기구와, 모니터링 유닛을 포함한다.Referring to the drawings, a sapphire growth monitoring and optical instrument system according to the present invention includes an optical instrument provided in a view port 22 of a sapphire growth apparatus and a monitoring unit.

통상의 사파이어 성장 장치는 내부에 가열 공간부가 구비된 챔버(10)와, 이 챔버(10)의 가열 공간부에 내장되며 사파이어(2) 성장을 위한 성장 재료가 내부에 채워지는 도가니(12)와, 이 도가니(12)를 가열하여 성장 재료를 용융시키는 히터(14)와, 상기 도가니(12)의 내부에 투입되어 히터(14)에 의해 용융된 성장 원료에 일부가 침지된 상태에서 상승하면서 용융 원료가 달라붙어서 성장되도록 하는 풀러(16)를 포함한다. 도가니(12)의 내부에는 단열재(18)가 구비된다.A conventional sapphire growth apparatus includes a chamber 10 having a heating space portion therein, a crucible 12 built in a heating space portion of the chamber 10 and filled with a growth material for growing sapphire 2, A heater 14 which heats the crucible 12 to melt the growth material and a heater 14 which heats the crucible 12 while the crucible 12 is partially immersed in the molten growth material by the heater 14, And a puller 16 for causing the raw materials to adhere to each other. A heat insulating material (18) is provided inside the crucible (12).

상기 사파이어 성장 장치의 챔버(10) 상면부에는 뷰 포트 슬리브(24)가 구비되고, 뷰 포트 슬리브(24)에 뷰 포트(22)가 구비된다. 뷰 포트(22)는 투명한 투시창으로 이루어진다.A view port sleeve 24 is provided on the upper surface of the chamber 10 of the sapphire growth apparatus and a view port 22 is provided on the view port sleeve 24. The view port 22 is made of a transparent viewing window.

본 발명에서 광학기구는 카메라(30)로 이루어진다. 카메라(30)의 줌업 경통(32)이 뷰 포트(22)에 구비된다. 카메라(30)의 줌엄 경통에 구비된 렌즈가 뷰 포트(22)의 투명창 형태의 투시창과 마주하도록 배치된다. 카메라(30)는 물론 미도시된 브라켓과 볼트 등의 고정수단으로 뷰 포트 슬리브(24)에 고정될 수 있다.In the present invention, the optical device is composed of a camera 30. A zoom-up barrel 32 of the camera 30 is provided in the view port 22. [ A lens provided in the zoom barrel of the camera 30 is arranged to face a transparent window-shaped window of view port 22. The camera 30 can, of course, be fixed to the view port sleeve 24 by fastening means such as brackets and bolts not shown.

이때, 상기 카메라(30)의 줌업 경통(32)과 챔버(10)의 뷰 포트(22) 사이에는 불활성 가스 챔버(44)가 배치된다. 불활성 가스 챔버(44)는 카메라(30)의 줌업 경통(32)에 구비된 렌즈와 챔버(10)의 뷰 포트(22)의 투시창 사이에 일정 간격의 공간으로 확보된다. 다시 말해, 상기 카메라(30)의 줌엄 경통과 뷰 포트(22) 사이를 외부에서 감싸는 배럴(42)에 의해 카메라(30)의 줌업 경통(32)의 렌즈와 뷰 포트(22) 사이에 불활성 가스 챔버(44)가 확보된다.At this time, an inert gas chamber 44 is disposed between the zoom-up barrel 32 of the camera 30 and the view port 22 of the chamber 10. The inert gas chamber 44 is secured at a predetermined interval between the lens provided in the zoom-up barrel 32 of the camera 30 and the sight window of the view port 22 of the chamber 10. [ In other words, an inert gas (gas) is injected between the lens of the zoom-up barrel 32 of the camera 30 and the view port 22 by a barrel 42 which externally encloses between the zoom barrel and the view port 22 of the camera 30. [ The chamber 44 is secured.

또한, 상기 불활성 가스 챔버(44)에는 불활성 가스 라인(46)이 연결된다. 상기 배럴(42)에 일단부가 연결된 불활성 가스 라인(46)의 내부가 불활성 가스 챔버(44)와 연통된다. 불활성 가스 라인(46)의 타단부는 불활성 가스를 공급하기 위한 불활성 가스 공급장치(48)가 연결된다. 불활성 가스 챔버(44)에는 질소나 알곤 등의 불활성 가스가 공급된다.An inert gas line 46 is connected to the inert gas chamber 44. The interior of the inert gas line (46), which is connected at one end to the barrel (42), communicates with the inert gas chamber (44). The other end of the inert gas line 46 is connected to an inert gas supply device 48 for supplying an inert gas. The inert gas chamber 44 is supplied with an inert gas such as nitrogen or argon.

또한, 상기 챔버(10)의 내부에는 도가니(12)의 상단 개구부에 인접하도록 연장된 확장 뷰 포트(22)가 구비된다. 확장 뷰 포트(22)의 상단부가 챔버(10)의 상면부 외부로 돌출된 뷰 포트 슬리브(24)에 연결되며 확장 뷰 포트(22)의 하단부는 거의 도가니(12)의 상단 개구부에 인접하는 위치까지 연장된다. 즉, 챔버(10)의 내부에서 도가니(12)의 상단 개구부까지 확장 뷰포트가 일정 길이 연장된 구조이다.In addition, the chamber 10 is provided with an extended view port 22 extending adjacent to the upper opening of the crucible 12. The upper end of the extended view port 22 is connected to the view port sleeve 24 protruding out of the upper surface portion of the chamber 10 and the lower end portion of the extended view port 22 is substantially positioned at a position adjacent to the upper end opening of the crucible 12 . That is, the extended viewport extends from the inside of the chamber 10 to the upper opening of the crucible 12 by a certain length.

상기 확장 뷰 포트(22)와 도가니(12) 사이에는 1차 셔터(26)가 구비되고, 상기 뷰 포트(22)의 아래에 2차 셔터(27)가 구비된다. 1차 셔터(26)는 미도시된 개폐기구에 의해 확장 뷰 포트(22)의 하단 개방부를 열고 닫을 수 있도록 구성되고, 2차 뷰 포트(22)도 미도시된 개폐기구에 의해 뷰 포트(22)의 투시창 아래에서 투시창을 막아주도록 일방향으로 회동되거나 투시창을 도가니(12)의 상단 개구부와 열리도록 다른 방향으로 회동될 수 있다. 상기 1차 셔터(26)와 2차 셔터(27)를 회동시키는 구성은 공지의 개폐기구를 채용할 수 있다. 예를 들어, 국내등록특허 제10-1510110에 공개된 셔터 개폐기구를 채용할 수 있다. 따라서, 1차 셔터(26)와 2차 셔터(27)를 개폐하는 개폐기구에 대한 더 이상의 상세한 설명은 생략하기로 한다.A primary shutter 26 is provided between the extended view port 22 and the crucible 12 and a secondary shutter 27 is provided below the view port 22. The primary shutter 26 is configured to open and close the lower opening of the extended view port 22 by an opening and closing mechanism not shown and the secondary view port 22 is also configured to open and close the view port 22 Or may be pivoted in a different direction so as to open the sight window to the top opening of the crucible 12. A known opening / closing mechanism can be adopted as a constitution for rotating the primary shutter 26 and the secondary shutter 27. [ For example, a shutter opening / closing mechanism disclosed in Korean Patent No. 10-1510110 can be employed. Therefore, the detailed description of the opening and closing mechanism for opening and closing the primary shutter 26 and the secondary shutter 27 will be omitted.

상기 모니터링 유닛은 광학 기구(카메라(30))에 의해 촬영된 도가니(12) 내부의 사파이어(2) 성장 상태를 디스플레이하기 위한 것이다. 모니터링 유닛은 디스플레이 모니터(34)가 카메라(30)에 연결되어, 디스플레이 모니터(34)에 카메라(30)가 촬영한 도가니(12) 내부의 상태가 화면으로 표시될 수 있도록 구성된다. 바람직하게, 디스플레이 모니터(34)는 사파이어 성장 장치의 챔버(10)와 떨어진 작업장에 배치되어, 사파이어 성장 장치에서 성장하는 사파이어(2)의 상태를 점검하는 작업자가 자신의 작업장에서 필요할 때마다 도가니(12) 내부의 상태를 점검할 수 있도록 한다.The monitoring unit is for displaying the growth state of the sapphire (2) inside the crucible (12) photographed by the optical device (camera (30)). The monitoring unit is configured such that the display monitor 34 is connected to the camera 30 so that the state inside the crucible 12 photographed by the camera 30 on the display monitor 34 can be displayed as a screen. Preferably, the display monitor 34 is disposed in a workplace remote from the chamber 10 of the sapphire growth apparatus, so that an operator checking the condition of the sapphire 2 growing in the sapphire growth apparatus can monitor the state of the crucible 12) Check the inside condition.

상기한 구성의 본 발명에 의하면, 도가니(12)의 내부에서 사파이어(2)가 성장하고 있는 동안 수시로 카메라(30)가 촬영한 도가니(12) 내부의 사파이어(2) 상태를 디스플레이 모니터(34)에 화면으로 표시할 수 있도록 할 수 있다. 도가니(12) 내부의 사파이어(2) 상태를 점검하는 과정을 설명하면 다음과 같다.According to the present invention having the above-described configuration, the state of the sapphire 2 inside the crucible 12 captured by the camera 30 at any time during the growth of the sapphire 2 inside the crucible 12 is displayed on the display monitor 34, So that it can be displayed on the screen. A process of checking the state of the sapphire (2) inside the crucible (12) will be described as follows.

상기 도가니(12)의 내부에서 일정 시간 동안 사파이어(2)를 성장시킨다.The sapphire (2) is grown in the crucible (12) for a certain period of time.

상기 사파이어(2)가 성장하는 동안 필요할 때에 카메라(30)(광학기구)에 의해 도가니(12) 내부를 촬영하여 사파이어(2)의 성장 상태나 사파이어(2)의 멜팅 상태 등을 촬영한다.The inside of the crucible 12 is photographed by the camera 30 (optical mechanism) when necessary while the sapphire 2 grows to photograph the growth state of the sapphire 2 and the melting state of the sapphire 2 and the like.

상기 카메라(30)가 촬영한 도가니(12) 내부의 사파이어(2) 상태(사파이어(2) 상태라 함은 사파이어(2)의 성장 상태나 사파이어(2)의 멜팅 상태 등을 총괄하는 의미임)를 디스플레이 유닛의 디스플레이 모니터(34)에 화면으로 표시한다. 카메라(30) 줌(카메라(30) 렌즈)에 의해 촬영된 데이터(즉, 사파이어(2)의 멜팅 상태 등의 데이터)는 디스플레이 유닛을 구성하는 전송부에 의해 디스플레이 모니터(34)에 전송되고 디스플레이 유닛의 메모리부에 저장된다.The state of sapphire 2 in the crucible 12 captured by the camera 30 means that the state of growth of the sapphire 2 or the state of melting of the sapphire 2, On the display monitor 34 of the display unit. The data photographed by the camera 30 zoom lens (the lens of the camera 30) (i.e., data such as the melting state of the sapphire 2) is transmitted to the display monitor 34 by the transfer unit constituting the display unit, And stored in the memory unit of the unit.

작업자는 디스플레이 모니터에 화면으로 표시된 사파이어(2) 상태를 확인하여 작업자가 직접 메모리부에 데이터를 저장할 수도 있으며, 상기 디스플레이 모니터(34)에 화면으로 표시된 사파이어(2) 상태를 분석하여 멜팅 상태를 자동적으로 점검할 수 있게 된다.The operator can confirm the state of the sapphire (2) displayed on the screen of the display monitor, store the data directly in the memory unit by the operator, and analyze the state of the sapphire (2) displayed on the screen in the display monitor . ≪ / RTI >

상기한 본 발명의 구성과 작동을 다시 정리하면 다음과 같다.The configuration and operation of the present invention described above are summarized as follows.

불활성 가스 통로를 만든다. 질소나 알곤 등의 불활성 가스 통로는 상기 배럴(42)과, 이 배럴(42)에 연결된 불활성 가스 라인(46)이 될 수 있다. 상기 카메라(30)의 렌즈와 뷰 포트(22) 사이의 불활성 가스 챔버(44)에 질소 등의 불활성 가스가 공급됨으로써 사파이어(2)를 성장하는 도중에 발생하는 고열(히터(14)의 높은 온도)가 카메라(30)의 렌즈에 직접 닿는 것을 방지하게 된다. Create an inert gas passage. The inert gas passage such as nitrogen or argon may be the barrel 42 and the inert gas line 46 connected to the barrel 42. An inert gas such as nitrogen is supplied to the inert gas chamber 44 between the lens of the camera 30 and the view port 22 so that the high temperature (high temperature of the heater 14), which occurs during the growth of the sapphire 2, Thereby preventing direct contact with the lens of the camera 30.

상기 가스가 뷰 포트(22)와 카메라(30) 렌즈 경통 사이를 흐를 수 있도록 구성한다.So that the gas can flow between the view port 22 and the camera lens barrel.

가스는 주입구에서 배기구로 흐르게 한다. 가스 주입구는 상기 배럴(42)에 연결된 불활성 가스라인이 될 수 있고, 배기구는 불활성 가스 공급장치(48)와 연결되면서 동시에 배럴(42)에 연결된 다른 불활성 가스 배기라인이 될 수 있다.The gas flows from the inlet to the exhaust. The gas injection port may be an inert gas line connected to the barrel 42 and the exhaust port may be another inert gas exhaust line connected to the barrel 42 while being connected to the inert gas supply device 48.

카메라(30) 줌을 통해서 멜팅 상태를 화면으로 전송하고 저장하고 분석하여 멜팅 상태를 자동적으로 점검한다.The camera (30) transmits the melting status to the screen through the zoom, stores and analyzes it, and automatically checks the melting status.

한편, 미도시된 뷰포터 아래, 다시 말해, 챔버(10)와 원형 뷰 포트(22)를 구성하는 뷰 포트 슬리브(24)의 하단에는 셔터가 장착되어 있다. 셔터는 기존의 모든 장비에 도입된 기술이다. 도가니(12) 내부의 사파이어(2) 상태를 육안으로 관찰하지 않을 때는 셔터가 닫혀 있다. 도가니(12) 내부의 사파이어(2) 상태를 육안으로 관찰하지 않을 경우에 상기 제1셔터와 제2셔터가 닫혀 있게 된다.On the other hand, a shutter is mounted below the view port, that is, below the view port sleeve 24 constituting the chamber 10 and the circular view port 22. Shutter is a technology introduced in all existing equipment. When the state of the sapphire (2) inside the crucible (12) is not visually observed, the shutter is closed. When the state of the sapphire (2) inside the crucible (12) is not visually observed, the first shutter and the second shutter are closed.

한편, 본 발명에서는 자동화 기술을 접목하여 셔터가 일정시간이 지나면 열려지고 카메라(30)가 줌업하여 멜팅의 상태를 영상으로 보낸 다음 분석하여 의사결정자에게 전달되도록 할 수도 있다. 상기 디스플레이 유닛과 광학기구와 연통되는 타이머를 구비하여, 타이머에 의해 제1셔터와 제2셔터가 열리고, 카메라(30)에 의해 도가니(12) 내부의 사파이어(2) 상태를 확인하여 디스플레이 모니터(34)로 화면으로 전송하여 의사 결정자에게 화면 정보가 전달되도록 구성할 수 있다.In the meantime, in the present invention, the shutter 30 is opened after a predetermined time has elapsed by incorporating the automation technology, and the camera 30 zooms up and sends the state of the melted image to the image, and the analyzed result is transmitted to the decision maker. The first shutter and the second shutter are opened by a timer and the camera 30 confirms the state of the sapphire 2 inside the crucible 12 and displays it on the display monitor 34 to the screen so that the screen information is transmitted to the decision maker.

따라서, 본 발명에 의한 사파이어 성장 모니터링 및 광학기구 시스템은 카메라(30) 줌을 통해서 도가니(12)에서 성장하고 있는 사파이어(2)의 상태(사파이어 잉곳의 성장 상태나 사파이어(2)의 멜팅 상태 등)를 디스플레이 모니터(34)를 통해 화면으로 자동 확인할 수 있으므로, 작업자가 뷰 포트(22)를 오랫동안 들여다보지 못하여 도가니(12) 내부의 사파이어(2) 상태를 제대로 파악할 수 없는 문제를 해결한다. 사파이어 성장 장치의 뷰 포트(22)를 통하여 작업자가 눈으로 직접 도가니(12) 내부를 들여다 보려 하여도 사파이어(2) 멜팅을 위한 고온의 열 때문에 육안으로 오랫동안 볼 수가 없게 되고, 이로 인하여 작업자가 사파이어(2)의 상태를 제대로 파악하지 못하였으나, 본 발명에서는 작업자가 뷰 포트(22)를 눈으로 직접 들여다 볼 필요 없이 카메라(30)로 촬영한 사파이어(2)의 상태를 디스플레이 모니터(34)를 통해 확인할 수 있으므로, 사파이어(2)가 제대로 성장하고 있는지의 여부 등을 기존에 비하여 제대로 파악할 수 있는 것이다.Therefore, the sapphire growth monitoring and optical instrument system according to the present invention can detect the state of the sapphire 2 growing in the crucible 12 (the growth state of the sapphire ingot, the melting state of the sapphire 2, etc.) Can be automatically confirmed on the screen through the display monitor 34 so that the operator can not grasp the state of the sapphire 2 inside the crucible 12 because the operator can not see the view port 22 for a long time. Even if the operator tries to look into the crucible 12 directly through the view port 22 of the sapphire growth apparatus, it can not be seen with the naked eye for a long time because of heat at high temperature for melting the sapphire (2). As a result, The operator can not grasp the state of the sapphire 2 photographed by the camera 30 without seeing the view port 22 directly by the operator. (2) is growing properly, as compared with the existing one.

또한, 본 발명에서 제1셔터와 제2셔터가 융합되어, 도가니(12) 내부의 사파이어(2) 상태를 확인하지 않을 때에는 제1셔터가 뷰 포트(22)를 닫아줌은 물론 여기에 더하여 제2셔터까지 뷰 포트(22)를 닫아주게 되는 이중 셔터 구조를 취하므로, 사파이어(2) 성장시에 생기는 부산물이 뷰 포트(22)에 묻어서 뷰 포트(22)가 뿌옇게 변하는 것을 방지하므로, 뷰 포트(22)를 통하여 도가니(12) 내부의 사파이어(2) 상태를 확인하는데 방해를 받는 경우가 미연에 방지될 수 있다. In the present invention, when the first shutter and the second shutter are fused so that the state of the sapphire 2 inside the crucible 12 is not confirmed, the first shutter closes the view port 22, The view port 22 is prevented from being scattered by the by-product generated during the growth of the sapphire 2 due to the double-shutter structure in which the view port 22 is closed up to two shutters, It can be prevented in advance from being disturbed by confirming the state of the sapphire (2) inside the crucible (12) through the opening (22).

또한, 뷰 포트(22)와 카메라(30) 줌엄 경통(정확하게는 카메라(30) 렌즈) 사이에는 불활성 가스 챔버(44)가 확보되고, 불활성 가스 챔버(44)에는 질소나 알곤과 같은 냉각용 불활성 가스가 공급되므로, 카메라(30) 줌업 경통(32)과 렌즈가 고온에 의해 손상되는 것을 방지하는 효과가 있다.An inert gas chamber 44 is ensured between the view port 22 and the zoom lens barrel (precisely, the camera 30 lens) of the camera 30. The inert gas chamber 44 is filled with inert gas for cooling such as nitrogen or argon It is possible to prevent the camera 30 from being damaged by the high temperature due to the zoom up barrel 32 and the lens.

또한, 상기 도가니(12)의 상단 개구부와 챔버(10) 사이에 구비된 단열재(18)는 위로 갈수록 내경이 점점 커지도록 구성되어, 카메라(30)의 줌업 경통(32)의 렌즈에 의해 도가니(12) 내부를 촬영할 때에 단열재(18)에 걸려서 제대로 촬영이 되지 않는 경우를 방지할 수 있다.The inner diameter of the heat insulating material 18 provided between the upper opening of the crucible 12 and the chamber 10 is gradually increased toward the upper end of the chamber 10, It is possible to prevent a situation in which shooting is not performed properly due to being caught by the heat insulating material 18 when shooting the inside of the vehicle.

한편, 본 발명에서는 불활성 가스 라인(46)이 카메라(30)의 줌업 경통(32)에 구비된 렌즈와 뷰 포트(22) 사이로 지나가도록 구성할 수도 있다. 이러한 경우, 상기 불활성 가스 라인(46)으로 지나가는 질소, 알곤 등의 불활성 가스에 의해 냉각 작용이 일어나서 카메라(30) 줌업 경통(32)과 렌즈가 고온에 의해 손상되는 것을 방지하는 효과가 있다.In the present invention, the inert gas line 46 may pass between the lens provided in the zoom-up barrel 32 of the camera 30 and the view port 22. In this case, a cooling action is generated by an inert gas such as nitrogen or argon passing through the inert gas line 46, thereby preventing the lens 30 from being damaged by the high temperature.

이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다.The specific embodiments of the present invention have been described above. It is to be understood, however, that the scope and spirit of the present invention is not limited to these specific embodiments, and that various modifications and changes may be made without departing from the spirit of the present invention. If you have, you will understand.

따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Therefore, it should be understood that the above-described embodiments are provided so that those skilled in the art can fully understand the scope of the present invention. Therefore, it should be understood that the embodiments are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive, The invention is only defined by the scope of the claims.

2. 사파이어 10. 챔버
12. 도가니 14. 히터
16. 풀러 18. 단열재
22. 뷰 포트 24. 뷰 포트 슬리브
26. 1차 셔터 27. 2차 셔터
30. 카메라 32. 줌업 경통
34. 디스플레이 모니터 42. 배럴
44. 불활성 가스 챔버 46. 불활성 가스라인
48. 불활성 가스 공급장치2. Sapphire 10. Chamber
12. Crucible 14. Heater
16. Puller 18. Insulation
22. Viewport 24. Viewport Sleeve
26. Primary Shutter 27. Secondary Shutter
30. Camera 32. Zoom-up barrel
34. Display monitor 42. Barrel
44. Inert gas chamber 46. Inert gas line
48. Inert gas supply device

Claims (5)

내부에 가열 공간부가 구비된 챔버(10)와, 상기 챔버(10)의 상기 가열 공간부에 내장되며 사파이어(2) 성장을 위한 성장 재료가 내부에 채워지는 도가니(12)와, 상기 도가니(12)를 가열하여 상기 성장 재료를 용융시키는 히터(14)와, 상기 도가니(12)의 내부에 투입되어 상기 히터(14)에 의해 용융된 성장 원료에 일부가 침지된 상태에서 상승하면서 상기 용융 원료가 묻어서 성장되도록 하는 풀러(16)를 포함하여 구성된 사파이어 성장 장치에 있어서,
상기 챔버(10)의 뷰 포트(22)에 구비된 광학 기구;
상기 광학 기구에 의해 촬영된 상기 도가니(12) 내부의 사파이어(2)의 상태를 디스플레이하는 모니터링 유닛;를 포함하여 구성되고,
상기 광학 기구는 카메라(30)로 구성되며, 상기 뷰 포트(22)의 투시창에 상기 카메라(30)의 줌업 경통(32)이 배치되어, 상기 챔버(10)에 내장된 상기 도가니(12) 내부에서 성장하는 상기 사파이어(2) 상태를 상기 카메라(30)가 상기 투시창을 통하여 촬영하여 상기 모니터링 유닛의 디스플레이 모니터(34)에 화면으로 표시하도록 구성되며,
상기 카메라(30)의 상기 줌업 경통(32)과 상기 챔버(10)의 상기 뷰 포트(22) 사이에는 불활성 가스 챔버(44)가 배치된 것을 특징으로 하는 사파이어 성장 모니터링 및 광학기구 시스템.
A crucible 12 embedded in the heating space of the chamber 10 and filled with a growth material for growth of sapphire 2; And a heater for heating the molten raw material so that the molten raw material is heated while being partially immersed in the molten raw material introduced into the crucible and heated by the heater, 1. A sapphire growth apparatus comprising a fuller (16) for burying and growing,
An optical mechanism provided in the view port (22) of the chamber (10);
And a monitoring unit for displaying the state of the sapphire (2) inside the crucible (12) taken by the optical mechanism,
The zoom mechanism comprises a camera 30 and a zoom-up barrel 32 of the camera 30 is disposed in a view window of the view port 22. The zoom window barrel 32 of the camera 30 is disposed inside the crucible 12 Wherein the camera (30) photographs the state of the sapphire (2) growing through the viewing window and displays it on a display monitor (34) of the monitoring unit
Wherein an inert gas chamber (44) is disposed between the zoom-up barrel (32) of the camera (30) and the view port (22) of the chamber (10).
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 챔버(10)의 내부에는 상기 도가니(12)의 상단 개구부에 인접하도록 연장된 확장 뷰 포트(22)가 구비되고, 상기 확장 뷰 포트(22)와 상기 도가니(12) 사이에는 1차 셔터(26)가 구비되고, 상기 뷰 포트(22)와 상기 카메라(30)의 상기 줌업 경통(32) 사이에는 2차 셔터(27)가 구비되며, 상기 뷰 포트(22)와 상기 카메라(30)의 상기 줌업 경통(32)은 배럴(42)에 의해 감싸지도록 구성되고, 상기 불활성 가스 챔버(44)는 상기 배럴(42)에 의해 상기 줌업 경통(32)과 상기 뷰 포트(22) 사이에 형성되며, 상기 불활성 가스 챔버(44)에는 불활성 가스 라인(46)이 연결된 것을 특징으로 하는 사파이어 성장 모니터링 및 광학기구 시스템.
The method according to claim 1,
The chamber 10 is provided with an extended viewport 22 extending adjacent to an upper opening of the crucible 12 and a primary shutter 22 is provided between the extended viewport 22 and the crucible 12. A second shutter 27 is provided between the view port 22 and the zoom up barrel 32 of the camera 30 and the view port 22 and the camera 30 The zoom-up barrel 32 is configured to be enclosed by a barrel 42, and the inert gas chamber 44 is formed between the zoom-up barrel 32 and the view port 22 by the barrel 42 , And an inert gas line (46) is connected to the inert gas chamber (44).
제1항에 있어서,
상기 카메라(30)의 줌업 경통(32)과 상기 뷰 포트(22) 사이로 불활성 가스 라인(46)이 지나가도록 구성된 것을 특징으로 하는 사파이어 성장 모니터링 및 광학기구 시스템.The method according to claim 1,
Wherein an inert gas line (46) passes between the zoom-up barrel (32) of the camera (30) and the view port (22).
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