KR20110095578A - 대구경 사파이어 잉고트 추락 방지 씨드척 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사파이어 단결정 잉고트 성장법에 사용되는 종자 연결 장치인 씨드척 개발에 대한 것이다.
사파이어 단결정 잉고트 성장법과 같은 경우 상기 공정 특성상 회전 인상 도중 성장로에 야기 되는 진동에 의해 종자 파손이 발생 할 우려가 있다. 이 종자 연결부의 파손이 발생하게 되면 성장 중인 잉고트는 하부 잔류 액상 원료 내로 떨어지게 된다. 상기 문제 발생시 원료를 재 용융시켜 성장 과정을 다시 진행하는 방법이 있으나 잉고트가 떨어지며 하부 도가니에 충격을 주어 재 공정 진행 중 원료 소실의 문제에 쉽게 노출 되게 된다. 따라서 잉고트가 성장 중 종자 파손에 의한 공정 실패를 제어하는 것은 사파이어 단결정 잉고트 성장법을 이용한 대부분의 경우에 수율 증대를 위한 중요한 요인으로 작용하게 된다. 따라서 이러한 중요 요인 제어는 본 발명을 통하여 해결 가능하다. 본 발명은 성장 시 종자를 연결하는 종자척에 관한 것으로 종자가 파손이 발생하여도 잉고트가 액상 원료내로 떨어지지 않아 도가니의 파손을 억제하고 불필요한 공정 재 진행을 막을 수 있다는 것을 주요 특징으로 한다.

Description

대구경 사파이어 잉고트 추락 방지 씨드척{The seed chuck against the drop of the large caliber Sapphire ingot}

본 발명은 사파이어 단결정 잉고트 성장법을 그 기준으로 하는 성장로에서 사용하는 종자척 구조물에 대한 신규 개발을 통하여 성장 공정 중 발생 가능 한 종자 파손에 따른 공정 실패 발생 및 그에 따른 시간적 비용적 특성적 문제가 발생되지 않도록 도와주는 성장 장비 내의 종자척 연결 장치 개발에 대한 것이다.

사파이어 단결정 잉고트 성장 장치의 구성은 성장로, 그라파이트 구조물, 씨드 & 도가니 구동 기구 등으로 이루어진다. 또한 상기 성장법의 기본 기구는 열적 흐름 제어를 통한 성장 기구 또는 풀링에 의한 공정법이라고 바꿔 말 할 수 있다. 이러한 풀링 공법을 진행하기 위해서는 성장의 모체가 되는 종자를 기준축에 연결하여야 하는데 본 기준축이 되는 부품이 바로 종자척이다.

종자척 구조물은 크게 2 부분으로 나누어지는데, 첫째, 상부 씨드 기구부의 씨드 로드와 연결 되어 종자를 안착시키는 종자척, 종자가 종자척에 안착 되어 사용 시 종자척 으로부터의 이탈을 방지해 주는 종자 핀으로 구성 되어 진다.

본 종자척을 사용하여 공정을 진행 시 종자척 및 종자핀의 모양 및 구조는 각 사용 원료의 종류에 따라 다양하게 사용 되고 있다. 최근 사파이어 단결정 잉고트 성장법에의한 대구경 잉고트 생산이 보편화 되면서 소구경의 잉고트를 생산시 사용되던 종자척의 단점이 나타나기 시작했는데 그것이 바로 성장공정 중 나타나는 종자의 종자척 이탈이다.

종자척으로부터 종자가 이탈되는 가장 큰 원인은 상대적으로 쉽게 파손 될 수 있는 결정 구조를 가지는 세라믹 원료의 특성상 특정 방향으로 파단이 발생하는 벽개면을 그 내부 구조로 가지고 있다는 것이며, 이에 본 종자에 하중이 가해지면 특정 방향으로의 파손이 발생 하게 된다. 이러한 파손에 대한 문제점을 해결하기 위하여 각 업체별 장비 별로 다양한 모양과 형식의 종자척을 선보이고 있으며 각 기술적 노하우를 담고 있어 비 공유된 상태로 사용되고 있다.

본 장치는 특정 벽개면의 방향으로 종자가 파손되며 종자의 종자척 이탈이 발생 된다는 사항에 대하여 인지하고 비 주기적으로 발생하는 본 문제를 해결하여 종자 파손 시에도 공정 실패가 되지 않도록 하는 결과를 유도하여 제품의 제조 공정 시간을 줄이고 수율을 향상 시킬 수 있다.

당사의 장비에 사용되던 기존의 종자척은 종자의 가공 원활화 및 운영 원활하를 위해 원기둥 모양의 종자척을 하나만 가지는 구조로 사용 되고 있었으며 이에 비 주기적으로 발생되는 종자의 벽개면 파손에 의한 종자척 이탈이 발생 되었었다. 본 발명은 도1, 도2, 도3에서 표시한 바와 같이 2개 이상의 종자척핀을 가지도록 구성하였으며, 종자척핀1의 경우 종자의 지지축으로 사용되고 그 외 종자척핀은 0.5mm이상의 간격을 두어 종자척핀1이 파손시 이후 핀에 자연스럽게 안착 되도록 하는 구조를 갖추도록 하였다.

본 발명은 기존의 종자척구조가 종자 파손 시 액체 원료 내로 성장 중이던 잉고트가 떨어지면서 발생 되던 제품 불량, 도가니 파손, 그라파이트 파손등의 문제들을 야기하던 것을 해결 할 수 있으며, 이는 제품 생산 단가 향상에 직접적인 연관이 있다고 할 수 있다.

도 1) 종자 & 종자척 구성도
도 2) 종자 & 종자척
도 3) 종자 벽개면 (파단 방향) 표시도

종자척 연결 구조에 대한 발명은 단순한 구조의 변화를 통한 개선이면서 사파이어 단결정 잉고트 성장법에서 가장 중요한 풀링법의 기본 발명이라고 할 수 있다. 본 발명을 위해서 종자척의 크기는 기존과 동일하게 구성하는 것을 기준으로 하였으며 종자척 핀은 2개가 사용 되도록 하였다. 두 종자척 핀의 위치는 수평을 기준으로 두 종자척핀이 연결될 홀의 간격을 연결 시 55도의 각도를 이루도록 하였으며 이는 잉고트 성장 면 100면을 기준으로 벽개면은 약 54.7도를 이룬다는 것을 고려하여 설계하였다. 본 발명품은 사파이어 단결정 잉고트 성장 장치에 의한 대구경 잉고트 성장에서 발생 할 수 있는 잉고트 추락 현상을 억제 할 수 있다.

(1) 종자척 (씨드척) (2) 종자척핀 1
(3) 종자척핀 2 (4) 종자 (씨드)
(5) 종자연결 노치 (6) 벽개면 1
(7) 벽개면 2

Claims (4)

1. 종자 의 종자척 연결을 위하여 두 개 이상의 노치를 가지는 구조
2. 종자척 내에 종자를 연결시 두 개 이상의 종자핀을 사용하여 연결하는 구조
3. 두 개 이상의 종자핀을 가지는 종자척 구조물
4. 종자척에 종자를 연결 시 가장 상부에 위지하는 종자핀은 종자 노치에 정확히 지지하고 그 외 종자핀들은 약 0.5밀리미터 이상의 간격을 가지고 있는 구조적 장치

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