KR102039055B1 - 세라믹 단결정 잉곳의 취출 방법 - Google Patents

세라믹 단결정 잉곳의 취출 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 세라믹 단결정 잉곳의 취출 방법에 관한 것으로서, 도가니 내에 물리적으로 구속되어 있는 투명한 세라믹을 상기 도가니로부터 이격시키는 방법으로서, 상기 도가니 내부의 상기 도가니와 상기 세라믹이 서로 접촉하는 계면의 적어도 일부에 전자기빔을 조사하는 단계: 및 상기 전자기빔이 조사된 계면을 국부적으로 개질시키는 단계;를 포함할 수 있다.

Description

세라믹 단결정 잉곳의 취출 방법{Method for take out the ceramic single crystal ingot}
본 발명은 세라믹 단결정 잉곳을 도가니에서 용이하게 취출 시키는 방법에 관한 것이다.
세라믹 단결정 잉곳은 씨드 결정으로부터 단결정 잉곳으로 성장시키는 제조 과정에 의해 얻어지며, 결정성장 방법에 따라 씨드 결정의 형상, 크기 등이 제한되어 사용된다. 세라믹 단결정 잉곳은 고융점의 세라믹 원료 분말을 용융시키고 일정한 형상을 갖는 용기, 즉 도가니 내에 위치시킨 씨드 결정으로부터 액상의 용융물이 결정화 되고 성장이 이루어져 단결정 잉곳으로 제조된다.
이러한 세라믹 단결정 잉곳 제조는 고융점의 세라믹 원료 분말을 용융시키고 및 씨드 결정으로부터 단결정으로 성장시키는 결정성장 과정이 일정한 형상을 갖는 용기, 즉, 도가니 내에서 이루어진다.
성장 과정 전에 씨드 결정은 미리 일정한 형상, 크기와 결정 방위 등이 확인된 상태로 준비되어야 하며, 이러한 단결정용 씨드 결정은 세라믹 단결정 잉곳이 이미 만들어진 벌크 상태의 잉곳에서 절단하여 사용하는 것이 가장 용이하지만, 씨드 결정을 성장 도가니의 상하부에 설치하기 위해서는 적절한 형상이나 크기로 절삭 및 연마 가공을 해야 하는 문제점이 있다. 또한 사전에 제조된 씨드 결정을 용융된 액상과 접촉이 유지될 수 있도록 도가니에 설치되어야 한다.
이러한 단결정 잉곳을 제조하는 경우 도가니의 형상은 일반적으로 잉곳을 용이하게 취출하기 위하여 윗부분이 넓고 아래쪽이 좁게 되도록 기울어 진 형상을 하고 있으며, 주로 몰리브데늄(Mo)과 같은 고융점 금속으로 제조된다. 일반적으로 금속재질의 도가니는 결정으로 크게 성장된 단결정 세라믹 잉곳에 비해 열팽창계수가 크며, 따라서 결정 성장이 완료된 후 냉각시 도가니의 부피 감소가 단결정 세라믹 잉곳에 비해 더 크게 된다. 이러한 열팽창계수 차이에 따른 부피 감소의 차이에 기인하여 잉곳이 도가니에 구속되어 취출되지 못하는 문제점이 있다. 이렇게 구속되어 있는 세라믹 단결정 잉곳은 금속 도가니를 파손시켜야 단결정 잉곳을 밖으로 빼낼 수 있는데, 금속 도가니를 박리시키는 과정에서 세라믹 단결정 잉곳은 도가니 파손 과정 중에 충격 등에 의하여 균열이 일어나서 세라믹 단결정 잉곳을 사용할 수 없거나 고가의 금속 도가니를 일회성으로 사용하여 제조 원가가 매우 높은 문제점이 발생될 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 일회성 도가니를 2회 이상 연속적으로 사용할 수 있도록 세라믹 단결정 잉곳을 도가니에서 용이하게 취출시키는 세라믹 단결정 잉곳의 취출 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 따른 세라믹 단결정 잉곳의 취출 방법은, 도가니 내에 물리적으로 구속되어 있는 투명한 세라믹을 상기 도가니로부터 이격시키는 방법으로서, 상기 도가니 내부의 상기 도가니와 상기 세라믹이 서로 접촉하는 계면의 적어도 일부에 전자기빔을 조사하는 단계: 및 상기 전자기빔이 조사된 계면을 국부적으로 개질시키는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 세라믹 단결정 잉곳의 취출 방법에서, 상기 전자기빔을 조사하는 단계는, 상기 세라믹을 투과하여 조사하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 세라믹 단결정 잉곳의 취출 방법에서, 상기 계면을 국부적으로 개질시키는 단계는, 상기 계면에서 상기 도가니 및 상기 세라믹 중 어느 하나 이상을 국부적으로 용융시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 세라믹 단결정 잉곳의 취출 방법에서, 상기 전자기빔을 조사하는 단계는, 상기 도가니 내에 상기 세라믹의 상부 표면에서 상기 세라믹이 상기 도가니와 접촉하는 상부 계면에 전자기빔을 조사하는 제 1 조사 단계; 및 상기 도가니 내에 상기 세라믹의 측부 표면에서 상기 세라믹이 상기 도가니와 접촉하는 측부 계면에 투명한 상기 세라믹을 투과하여 전자기빔을 조사하는 제 2 조사 단계;를 포함할 수 있다.
상기 세라믹 단결정 잉곳의 취출 방법에서, 상기 도가니 내에 상기 세라믹의 하부 표면에서 상기 세라믹이 상기 도가니와 접촉하는 하부 계면에 투명한 상기 세라믹을 투과하여 전자기빔을 조사하는 제 3 조사 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 세라믹 단결정 잉곳의 취출 방법에서, 상기 도가니 내에 상기 세라믹의 상부 표면에서 제 1 두께를 가지는 지점에 투명한 상기 세라믹을 투과하여 전자기빔을 조사하여 상기 제 1 두께를 가지는 세라믹 단결정 잉곳을 분리하는 제 4 조사 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 세라믹 단결정 잉곳의 취출 방법에서, 상기 제 1 조사 단계에서, 복수개의 전자기빔을 사용하여 각각의 전자기빔은 상기 세라믹과 상기 도가니가 접촉하는 상기 상부 계면 중 미리 정해진 영역을 조사할 수 있다.
상기 세라믹 단결정 잉곳의 취출 방법에서, 상기 제 1 조사 단계에서, 상기 전자기빔은 선형의 광원으로 상기 세라믹과 상기 도가니의 계면 중 미리 정해진 영역을 조사할 수 있다.
상기 세라믹 단결정 잉곳의 취출 방법에서, 상기 제 1 조사 단계 이전에, 상기 도가니 내부에서 상기 도가니와 접촉하는 상기 세라믹의 계면을 계측하는 계면 계측 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 도가니에 구속되어 있는 단결정 잉곳을 전자기빔을 사용하여 잉곳의 손상이 일어나지 않도록 잉곳을 취출할 수 있으며, 도가니의 파손 없이 취출하여 고가의 금속 도가니를 연속적으로 사용가능하여 제작비용을 절감할 수 있는 효과를 가질 수 있다.
또한, 씨드 결정 형상만 남기고 세라믹 단결정 잉곳을 절단 및 분리하여 세라믹 단결정 씨드 결정 도가니에 남겨 다음 세라믹 단결정 잉곳을 제조하는 경우에 형상가공이나 씨드 방위 결정 등에 필요한 제조 과정이 단축되어 제조비용이 절감되는 세라믹 단결정 잉곳의 취출 방법을 제공할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 단결정 잉곳의 취출 방법의 제 1 조사 단계를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 단결정 잉곳의 취출 방법의 제 2 조사 단계를 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 세라믹 단결정 잉곳의 취출 방법의 제 3 조사 단계를 나타내는 사시도이다.
도 4은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 세라믹 단결정 잉곳의 취출 방법의 제 4 조사 단계를 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 세라믹 단결정 잉곳이 취출되고 시드결정이 남은 도가니를 나타내는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 세라믹 단결정 잉곳의 취출 방법을 나타내는 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
먼저, 세라믹 단결정을 취출하는 방법은 도가니에 원료를 투입하는 단계, 가열 단계, 성장 단계를 포함할 수 있다. 예컨대, 사파이어, 스피넬, 가넷, 야그 등과 같이 투명한 세라믹 단결정을 성장시킬 수 있는 원료를 투입할 수 있다.
도가니는 사파이어, 스피넬, 가넷, 야그 등과 같이 투명한 세라믹 단결정을 성장시키는 경우 내화금속(Mo, W, Ta, Nb) 등의 재료로 사용될 수 있으며, 세라믹 단결정이 용융되는 온도에서 충분히 형상을 유지하기 위한 내구성을 가질 수 있다.
일 예로서, 원료는 알루미나를 단결정 원료로 사용하고, 도가니는 내화금속인 몰리브덴(Molybdenum)을 사용하는 결정 성장 과정에서, 상기 알루미나 원료를 고온으로 승온시켜 용융된 상태로 만들고 씨드 결정을 적절히 냉각시키는 경우에 씨드 결정에서 결정화가 시작되고 성장이 일어나면 단결정 사파이어 잉곳을 제조할 수 있다.
상기 원료를 투입하는 단계 이후에, 가열 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 가열 단계는 도가니를 가열하는 단계로서, 원료를 고온으로 승온시켜 용융된 상태로 만들 수 있다.
예컨대, 도가니 주변에 히팅 코일이 형성되어 도가니에 원료가 투입되면 상기 히팅 코일이 도가니를 가열하여 내부의 원료를 용융시킬 수 있다.
상기 가열 단계 이후에, 성장 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 성장 단계는 원료가 도가니 내부에서 성장하는 단계이고, 냉각 단계는 도가니를 냉각하여 원료가 잉곳으로 형성되는 단계이다.
상기 성장 단계는 원료가 성장하여 씨드 결정이 될 수 있으며, 상기 냉각 단계에서 상기 씨드 결정을 적절히 냉각시키는 경우에 상기 씨드 결정에서 결정화가 시작되고 성장이 일어나면 잉곳, 예컨대, 단결정 사파이어 잉곳을 제조할 수 있다.
도가니는 세라믹의 분리를 수월하게 하기 위하여 상부의 단면보다 하부의 단면이 작게 형성될 수 있다.
상기 사파이어 단결정 잉곳은 상기 몰리브덴 도가니 용기에 담겨서 씨드 결정으로부터 결정성장 과정이 완료되면 상기 몰리브덴 도가니에 둘러싸인 상태로 남아있게 된다. 이때, 상기 몰리브덴 도가니의 변형이나 열팽창계수 차이 등에 의해 세라믹 단결정 잉곳이 구속되어 있는 상태로 결정 성장이 종료될 수 있다.
예컨대, 상기 몰리브덴 도가니는 금속 재질로서 상기 세라믹 단결정 잉곳에 상대적으로 열팽창계수가 높을 수 있으며, 따라서 상기 몰리브덴 도가니가 상기 세라믹 단결정 잉곳 보다 온도변화에 따른 부피 변화가 클 수 있다.
즉, 가열과 냉각을 거쳐 상기 씨드 결정으로부터 결정성장 과정이 완료된 상기 세라믹 단결정 잉곳이 상기 몰리브덴 도가니의 내부에서 온도 변화에 따른 부피변화가 상대적으로 큰 상기 몰리브덴 도가니에 견고하게 구속될 수 있다.
상기 세라믹 단결정 잉곳을 몰리브덴 도가니에서 취출하기 위해서는 전자기빔을 사용할 수 있다.
일 예로서, 전자기빔을 사용하여 상기 몰리브덴 도가니를 상기 세라믹 단결정 잉곳과 분리하는 방법은, 상기 몰리브덴 도가니 내부의 상기 몰리브덴 도가니와 상기 세라믹 단결정 잉곳이 서로 접촉하는 계면의 적어도 일부에 전자기빔을 조사하는 단계와, 상기 전자기빔이 조사된 계면을 국부적으로 개질시키는 단계를 포함할 수 있다.
경우에 따라 상기 전자기빔을 조사하는 단계는, 상기 세라믹을 투과하여 상기 계면에 직접 조사할 수 있다. 즉, 상기 도가니 내부에 구속된 세라믹은 광학적으로 투명하여 전자기빔의 투과가 가능하며, 따라서 상기 전자기빔은 상기 투명한 세라믹 내부를 투과하여 상기 계면으로 조사되는 경로를 선택할 수 있다. 투명한 세라믹을 투과하는 전자기빔의 일예로 레이저를 포함할 수 있으며, 반드시 이에 한정하지는 않는다.
전자기빔을 조사하는 집광점 부근에서는 다광자 흡수 또는 이에 준하는 비선형 흡수 효과에 의하여 국부적으로 세라믹과 도가니가 접하여 있는 계면의 물성이 변화되어 개질 영역이 형성될 수 있다. 예를 들어, 집광점 부근에서 레이저(L)의 에너지가 세라믹과 도가니가 접하여 있는 접합면에 흡수되어 순간적으로 용융이 일어나며, 세라믹과 도가니의 계면에서 세라믹 및/또는 도가니가 국부적으로 용융될 수 있다. 이러한 계면에서의 국부적 용융에 의해 세라믹과 도가니가 분리될 수 있다. 혹은 전자기빔의 조사가 중단 된 후 상기 국부적 용융 영역이 빠르게 응고되면서 분리가 일어날 수도 있다.
국부적으로 도가니와 세라믹 잉곳과의 계면에서 분리가 일어날 경우 이러한 분리된 영역이 도가니와 세라믹 잉곳의 다른 계면 영역으로 전파되면서 분리된 영역이 확장되어 전체적으로 분리 및 취출될 수 있다. 이러한 도가니와 세라믹 잉곳과의 계면에서의 분리를 위한 전자기빔의 조사는 1회 또는 계면의 위치를 변경시키가면서 복수회에 걸쳐 수행될 수 있다.
이하 도면을 참고하여 본 발명의 기술사상이 구체적으로 구현되는 실시예에 대해서 설명한다.
도 1 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 단결정 잉곳의 취출 방법의 각 단계를 나타내는 사시도이다.
먼저, 본 발명의 일실시예에 따른 세라믹 단결정 잉곳의 취출 방법은, 도가니(20) 내에 물리적으로 구속되어 있는 투명한 세라믹(10)을 상기 도가니(20)로부터 이격시키는 방법으로서, 도가니(20) 내부의 도가니(20)와 세라믹(10)이 서로 접촉하는 계면의 적어도 일부에 전자기빔(30)을 조사하는 단계 및 전자기빔(30)이 조사된 계면을 국부적으로 개질시키는 단계를 포함할 수 있다.
전자기빔을 조사하는 단계는 제 1 조사 단계 및 제 2 조사 단계를 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 조사 단계는 도가니(20) 내에 물리적으로 구속되어 있는 투명한 세라믹(10)을 상기 도가니(20)로부터 이격시키는 방법으로서, 상기 제 1 조사 단계는 도가니(20) 내에 세라믹(10)의 상부 표면에서 세라믹(10)이 도가니(20)와 접촉하는 상부 계면(C1)에 전자기빔(30)을 조사하는 단계이다.
상기 제 1 조사 단계는 잉곳의 형성이 완료된 도가니(20)에서 세라믹(10)과 도가니(20)를 분리시키기 위하여 세라믹(10)과 도가니(20)의 접촉면에 전자기빔(30)을 조사하는 단계이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 조사 단계는, 세라믹(10)의 상부 표면에서 세라믹(10)과 도가니(20)가 접하여 있는 상부 계면(C1)에 레이저(L)을 조사하는 단계로서, 세라믹(10)의 표면에서부터 레이저(L)가 조사되어 세라믹(10)과 도가니(20)의 분리가 더욱 수월할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 조사 단계는 도가니(20) 내에 세라믹(10)의 측부 표면에서 세라믹(10)이 도가니(20)와 접촉하는 측부 계면(C2)에 투명한 세라믹(10)을 투과하여 전자기빔(30)을 조사하는 단계이다.
상기 제 2 조사 단계는 세라믹(10)의 상부 계면(C1)에서부터 레이저(L)가 조사되어 분리된 후에, 레이저(L)가 투명한 세라믹(10)을 투과하여 세라믹(10)과 도가니(20)가 접하여 있는 도가니(20)의 내부 벽면인 측부 계면(C2)에 조사되는 단계이다.
상기 제 1 조사 단계에서는 세라믹(10)의 표면의 상부 계면(C1)에 레이저(L)을 조사하고, 상기 제 2 조사 단계에서는 레이저(L)가 세라믹(10)을 투과하여 측부 계면(C2)에 조사되는 것으로 제 1 조사 단계에서 조사되는 레이저(L)의 파장과 제 2 조사 단계에서 조사되는 레이저(L)이 파장을 제어하여 세라믹(10)과 도가니(20)를 분리하여 취출할 수 있다.
상기 제 2 조사 단계에서 세라믹(10)은 가시광선 영역에서 투명하게 형성되어 레이저(L)가 세라믹(10)을 투과하여 측부 계면(C2)에 조사될 수 있다.
이러한 상기 제 2 조사 단계는 1회 또는 측부 계면의 위치를 변경시켜 가면 복수회로 수행 될 수 있다.
상기 계면을 국부적으로 개질시키는 단계는 계면에서 상기 도가니 및 상기 세라믹 중 어느 하나 이상을 국부적으로 용융시키는 단계를 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 세라믹 단결정 잉곳의 취출 방법의 제 3 조사 단계를 나타내는 사시도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 세라믹 단결정 잉곳의 취출 방법은, 제 3 조사 단계를 포함할 수 있다.
상기 제 3 조사 단계는 도가니(20) 내에 세라믹(10)의 하부 표면에서 세라믹(10)이 도가니(20)와 접촉하는 하부 계면(C3)에 투명한 세라믹(10)을 투과하여 전자기빔(30)을 조사하는 단계이다.
예컨대, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제 3 조사 단계는, 상기 제 1 조사 단계에서 세라믹(10)의 상부 계면(C1)에서부터 레이저(L)가 조사되고, 상기 제 2 조사 단계에서 레이저(L)가 투명한 세라믹(10)을 투과하여 세라믹(10)과 도가니(20)가 접하여 있는 측부 계면(C2)에 조사된 후에, 세라믹(10)의 하부에 도가니(20)와 접촉하는 계면인 하부 계면(C3)에 레이저(L)가 조사되는 단계이다.
상술한 바와 같이 레이저(L)가 세라믹(10)과 도가니(20)가 접하여 있는 하부 계면(C3)에 흡수되어 순간적으로 용융이 일어나고, 냉각되면서 세라믹(10)과 도가니(20)가 분리되어 취출될 수 있다.
제 1 조사 단계와 제 2 조사 단계를 통하여 세라믹(10)과 도가니(20)가 접하여 있는 모든 접합면에 조사하여 세라믹(10)과 도가니(20)를 분리할 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 세라믹 단결정 잉곳의 취출 방법의 제 4 조사 단계를 나타내는 사시도이다.
상기 제 4 조사 단계는 도가니(20) 내에 세라믹(10)의 상부 표면에서 제 1 두께(d)를 가지는 지점에 투명한 세라믹(10)을 투과하여 전자기빔(30)을 조사하여 제 1 두께(d)를 가지는 세라믹 단결정 잉곳을 분리하는 단계이다.
예컨대, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 조사 단계에서 세라믹(10)의 상부 계면(C1)에서부터 레이저(L)가 조사되고, 상기 제 2 조사 단계에서 레이저(L)가 투명한 세라믹(10)을 투과하여 세라믹(10)과 도가니(20)가 접하여 있는 측부 계면(C2)에 조사된 후에 세라믹(10)의 표면에서 제 1 두께(d)의 하부에 레이저(L)을 조사하여 잉곳을 분리하여, 세라믹 단결정 잉곳(10-1)을 절단 및 분리할 수 있다.
상기 제 4 조사 단계는 세라믹(10)의 상부 표면에서 제 1 두께(d)를 가지는 지점에 투명한 세라믹(10)을 투과하여 전자기빔(30)을 조사하여 세라믹 단결정 잉곳(10-1)을 분리하는 것으로, 단위 에너지 높은 레이저를 투명한 세라믹 단결정 표면을 통하여 일정 초점길이에 조사시키면 조사된 초점 부위에서 열에너지 발생에 의하여 사파이어 단결정 잉곳(10-1)과 단결정용 씨드 결정(10-2)이 분리되어 씨드 결정을 제조할 수 있으며, 예컨대 세라믹(10)과 도가니(20)가 분리되어 도 5와 같이 취출될 수 있다.
이때, 레이저의 초점길이를 일정하게 조사하기 위하여 전자기빔을 이동할 수 있는 전자기빔 이동장치를 더 포함할 수 있으며, 세라믹 단결정 잉곳에 직접 고에너지 빔을 조사하여 도가니에 남겨, 다음 세라믹 단결정 잉곳을 제조하는 경우에 형상가공이나 씨드 방위 결정 등에 필요한 제조 과정이 단축되어 제조비용이 절감될 수 있는 효과를 가질 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예로서, 제 1 조사 단계 이전에 도가니(20) 내부에서 도가니(20)와 접촉하는 세라믹(10)의 계면을 계측하는 계면 계측 단계(S50)를 더 포함할 수 있다.
예컨대, 도가니에 원료를 투입하여 용융 시켜 도가니 내에 잉곳이 형성되면 상기 잉곳의 표면 및 도가니와 상기 잉곳의 접합면인 계면을 계측할 수 있다. 이때, 상기 잉곳은 세라믹일 수 있다.
세라믹(10)의 표면 및 도가니(20)와 세라믹(10)의 접합면인 상부 계면(C1), 측부 계면(C2), 하부 계면(C3)을 계측하여 계측된 정보를 통하여 제 1 조사 단계 또는 제 2 조사 단계에서 전자기빔(30)을 사용하여 레이저(L)을 조사할 수 있다.
계면을 계측하여 계측된 정보를 통하여 세라믹(10)을 도가니(20)에서 세라믹(10)의 손상이 일어나지 않도록 취출할 수 있으며, 도가니의 파손 없이 취출하여 고가의 금속 도가니를 연속적으로 사용가능하여 제작비용을 절감할 수 있는 효과를 가질 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예로서, 제 1 조사 단계에서, 복수개의 전자기빔(30)을 사용하여 각각의 전자기빔(30)은 세라믹(10)과 도가니(20)가 접촉하는 상부 계면(C1) 중 미리 정해진 영역을 조사할 수 있다.
예컨대, 도 6에 도시된 바와 같이, 두 개의 전자기빔(31, 32)을 사용하여 각각의 전자기빔(31, 32)은 미리 정해진 영역에 동시에 상부 계면(C1)에 조사함으로써 분리 시간을 단축할 수 있다.
전자기빔(30)은 세라믹(10)과 도가니(20)의 상부 계면(C1)에 조사될 경우에, 제 1 전자기빔(31)은 미리 입력된 도가니(20)의 상부 계면(C1)의 일측을 조사할 수 있고, 제 2 전자기빔(32)은 미리 입력된 도가니(20)의 상부 계면(C1)의 타측을 조사할 수 있다. 이때, 복수의 전자기빔(31, 32)은 세라믹(10)과 도가니(20)의 상부 계면(C1)에 레이저(L) 또는 선형의 광원을 조사할 수도 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 세라믹 단결정 잉곳의 취출 방법은 제 1 조사 단계에서 전자기빔(30)은 선형의 광원으로 세라믹(10)과 도가니(20)의 계면 중 미리 정해진 영역을 조사할 수 있다.
상기 세라믹과 상기 도가니의 상기 계면에 상기 선형의 광원을 조사함으로써, 더욱 빠른 시간에 상기 세라믹과 상기 도가니에 형성된 상기 계면의 분리가 수월할 수 있다.
선형의 광원은 복수의 전자기빔이 정렬되어 선형의 광원이 조사될 수 있으며, 레이저으로 조사되는 전자기빔에 렌즈, 프리즘 등의 장치를 형성하여 선형의 광원으로 변환시켜 조사하는 장치를 더 포함할 수도 있다.
도시되지 않았지만, 목표한 부분에 레이저를 모아주는 집광 렌즈와 목표한 방향으로 레이저를 조사하는 회전부를 포함할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10 : 세라믹
20 : 도가니
30 : 전자기빔
L : 레이저
C1 : 상부 계면
C2 : 측부 계면
C3 : 하부 계면

Claims (9)

  1. 도가니 내에 물리적으로 구속되어 있는 투명한 세라믹을 상기 도가니로부터 이격시키는 방법으로서,
    상기 도가니 내부의 상기 도가니와 상기 세라믹이 서로 접촉하는 계면의 적어도 일부에 전자기빔을 조사하는 단계: 및
    상기 전자기빔이 조사된 계면을 국부적으로 개질시키는 단계;
    를 포함하고,
    상기 전자기빔을 조사하는 단계는,
    상기 도가니 내에 상기 세라믹의 상부 표면에서 상기 세라믹이 상기 도가니와 접촉하는 상부 계면에 전자기빔을 조사하는 제 1 조사 단계;
    상기 도가니 내에 상기 세라믹의 측부 표면에서 상기 세라믹이 상기 도가니와 접촉하는 측부 계면에 투명한 상기 세라믹을 투과하여 전자기빔을 조사하는 제 2 조사 단계; 및
    상기 도가니 내에 상기 세라믹의 상부 표면에서 제 1 두께를 가지는 지점에 투명한 상기 세라믹을 투과하여 전자기빔을 조사하여 상기 제 1 두께를 가지는 세라믹 단결정 잉곳을 분리하는 제 4 조사 단계;
    를 포함하는, 세라믹 단결정 잉곳의 취출 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자기빔을 조사하는 단계는,
    상기 세라믹을 투과하여 조사하는 단계를 포함하는, 세라믹 단결정 잉곳의 취출 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 계면을 국부적으로 개질시키는 단계는,
    상기 계면에서 상기 도가니 및 상기 세라믹 중 어느 하나 이상을 국부적으로 용융시키는 단계를 포함하는, 세라믹 단결정 잉곳의 취출 방법.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 도가니 내에 상기 세라믹의 하부 표면에서 상기 세라믹이 상기 도가니와 접촉하는 하부 계면에 투명한 상기 세라믹을 투과하여 전자기빔을 조사하는 제 3 조사 단계;
    를 더 포함하는, 세라믹 단결정 잉곳의 취출 방법.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 조사 단계에서,
    복수개의 전자기빔을 사용하여 각각의 전자기빔은 상기 세라믹과 상기 도가니가 접촉하는 상기 상부 계면 중 미리 정해진 영역을 조사하는, 세라믹 단결정 잉곳의 취출 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 조사 단계에서,
    상기 전자기빔은 선형의 광원으로 상기 세라믹과 상기 도가니의 계면 중 미리 정해진 영역을 조사하는, 세라믹 단결정 잉곳의 취출 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 조사 단계 이전에,
    상기 도가니 내부에서 상기 도가니와 접촉하는 상기 세라믹의 계면을 계측하는 계면 계측 단계;
    를 더 포함하는, 세라믹 단결정 잉곳의 취출 방법.
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