KR20140094903A - Method for manufacturing sapphire ingot - Google Patents

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Abstract

An embodiment of the present invention provides a method for manufacturing a sapphire ingot, comprising: step (a) for measuring the ratio of the voltage drop of a heater per unit height of a seed while lowering the seed inside a crucible toward sapphire melt; step (b) for arranging the seed inside the crucible at a predetermined height; and step (c) for dropping the voltage of the heater according to the ratio obtained in step (a) while lowering the seed.

Description

사파이어 잉곳의 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING SAPPHIRE INGOT}METHOD FOR MANUFACTURING SAPPHIRE INGOT < RTI ID = 0.0 >

실시예는 사파이어 잉곳의 성장방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 도가니 내의 사파이어 용융액 내에 시드를 디핑(dipping)할 때 히터에 가해지는 전압의 조절에 관한 것이다.The present invention relates to a method for growing sapphire ingots, and more particularly to controlling the voltage applied to a heater when dipping a seed in a sapphire melt in a crucible.

사파이어 단결정 기판은 발광 다이오드(LED), 레이저 다이오드(LED), 청색 레이져 다이오드(LD), DVD 등의 데이터 저장장치, 백색 발광장치, 광 탐지기(PD) 등의 각종 광소자 등의 기초 소자로서 사용될 수 있다. 또한 α-알루미나 단결정인 사파이어 단결정은 인체에 해가 없어 인공 관절용, 인공 치아용 등의 생체 재료로서도 사용될 수 있다.The sapphire monocrystalline substrate can be used as a basic element for various optical devices such as a light emitting diode (LED), a laser diode (LED), a blue laser diode (LD), a data storage device such as DVD, a white light emitting device, a photodetector . In addition, the sapphire single crystal, which is an a-alumina single crystal, can be used as biomaterials for artificial joints and artificial teeth because there is no harm to the human body.

사파이어 웨이퍼는 고순도 알루미나(Al2O3) 원료를 장입한 성장로를 약 2100℃ 이상에서 가열하여 원료를 용용한 후, 초크랄스키법(Czochralski Method, 이하 "CZ법"이라 함), 키로풀러스법(Kyropoulos Method, 이하 "KY법"이라 함), EFG(Edge-defined Film-fed Growth)법, 수직수평온도구배법(VHGF) 등 다양한 방법으로 단결정으로 성장시킨 잉곳 봉(Ingot Boule)을 코어링(Coring), 그라인딩(Grinding), 슬라이싱(Slicing), 래핑(Lapping), 열처리, 폴리싱(Polishing) 등 일련의 연삭 및 연마공정을 거쳐 제작된다. The sapphire wafer is obtained by heating the growth furnace loaded with a high purity alumina (Al 2 O 3 ) raw material at about 2100 ° C. or higher to dissolve the raw material, and then the Czochralski method (hereinafter referred to as "CZ method" Ingot boule formed by single crystal growth by various methods such as a Kyropoulos method, an edge-defined film-fed growth (EFG) method and a vertical horizontal temperature gradient method (VHGF) It is manufactured through a series of grinding and polishing processes such as ringing, grinding, slicing, lapping, heat treatment, and polishing.

CZ법은회전 인상법이라도 불리며, 시드(seed) 결정을 알루미나 용액의 표면에 접촉시킨 후, 회전 인상시키면서 단결정을 제조하는 방법이다. 이 제조방법은 비교적 우수한 결함밀도(Etch Pit Density ; EPD)를 갖고 있으나, 단결정의 형상이 원통형에 한정되고, 풀러(puller)에 의해서 야기되는 진동이나 도가니 내의 요동 등에 의하여 결정 결함의 발생 가능성이 있으며, 높은 온도 구배로 인해 직경이 5cm 이상이 되면 균열이 발생되기 쉽다.The CZ method is also referred to as a rotation pulling method, in which a seed crystal is brought into contact with the surface of an alumina solution, and then a single crystal is produced while being pulled up. This manufacturing method has relatively good defect density (EPD), but the shape of the single crystal is limited to a cylindrical shape, and there is a possibility of occurrence of crystal defects due to vibration caused by a puller or oscillation in the crucible , Cracks tend to occur when the diameter exceeds 5 cm due to a high temperature gradient.

KY법은 쵸크랄스키법과 유사하나 단결정을 회전시키지 않고, 약간의 인상만 하여 단결정을 성장시키는 방법이다. 이 제조방법은 성장된 결정의 결함이 적고, 대형결정의 성장이 가능하며, 설비가격이 CZ법에 비해 낮다는 장점을 가지고 있다.The KY method is similar to the Czochralski method but does not rotate the single crystal but grows a single crystal with only a slight impression. This manufacturing method is advantageous in that defects of grown crystals are few, growth of large crystals is possible, and the equipment cost is lower than that of the CZ method.

KY법으로 사파이어 단결정 잉곳을 제조할 때, 시드를 도가니 내의 사파이어 용융액 내부에 접근시키는데, 이때 시드가 위치하는 높이에 따라 도가니를 가열하는 히터의 온도를 달리할 수 있으며, 히터의 온도는 히터에 가해지는 전압에 의하여 결정될 수 있다.When manufacturing the sapphire single crystal ingot by the KY method, the seed approaches the inside of the sapphire melt in the crucible. At this time, the temperature of the heater for heating the crucible may be varied according to the height at which the seed is located. Can be determined by the applied voltage.

따라서, 시드를 사파이어 용융액으로 접근 내지 디핑(dipping)시킬 때, 처음 시드의 높이와 시드가 사파이어 용융액에 닿는 높이의 차에 따라 히터의 전압 강하 역시 달라져야 하며, 단위 높이당 히터에 가해지는 전압을 얼마만큼 낮추어야 하는지 확정하기가 쉽지 않다.Therefore, when approaching or dipping the seed with the sapphire melt, the voltage drop of the heater must be changed according to the difference between the height of the seed first and the height of the seed contacting the sapphire melt, and the voltage applied to the heater It is not easy to confirm whether it should be lowered.

실시예는 사파이어 잉곳의 제조장치에서, 시드를 사파이어 용융액으로 접근 내지 디핑 시킬때, 단위 높이당 히터에 가해지는 전압을 얼마만큼 낮추어야 하는지 확정하고자 한다.In the embodiment, it is intended to determine how much the voltage applied to the heater per unit height should be lowered when approaching or dipping the seed into the sapphire melt in the sapphire ingot manufacturing apparatus.

실시예는 도가니 내에서 시드를 사파이어 용융액 방향으로 하강시키면서, 시드의 단위 높이당 히터의 전압 강하의 비율을 측정하는 (a) 단계; 상기 도가니 내에서 상기 시드를 기설정된 높이에 배치하는 (b)단계; 및 상기 시드를 하강시키면서, 상기 (a) 단계에서 구하여진 비율에 따라 상기 히터의 전압을 강하시키는 (c) 단계를 포함하는 사파이어 잉곳의 제조방법을 제공한다.(A) measuring the ratio of the voltage drop of the heater per unit height of the seed while descending the seed in the direction of the sapphire melt in the crucible; (B) placing the seed at a predetermined height in the crucible; And (c) lowering the voltage of the heater according to a ratio obtained in the step (a) while the seed is being lowered.

(a) 단계는, 상기 시드를 상기 사파이어 용융액 위의 제1 영역에 배치하고, 상기 시드의 제1 높이와 상기 히터의 제1 전압을 측정하는 (a-1)단계; 상기 도가니 내에서 상기 시드를 상기 사파이어 용융액 방향으로 하강시키면서, 상기 시드가 녹을 때의 제2 영역의 제2 높이와 상기 히터의 제2 전압을 측정하는 단계(a-2); 및 상기 제2 높이와 제1 높이의 높이차와 상기 제2 전압과 상기 제1 전압의 전압차로부터, 상기 시드의 단위 높이당 히터의 전압 강하의 비율을 구하는 (a-3)단계를 포함할 수 있다.(a) includes the steps of (a-1) placing the seed in a first region on the sapphire melt, measuring a first height of the seed and a first voltage of the heater; (A-2) measuring the second height of the second region when the seed melts and the second voltage of the heater while lowering the seed in the direction of the sapphire melt in the crucible; And (a-3) obtaining a ratio of a voltage drop of the heater per unit height of the seed from a difference in height between the second height and the first height and a difference in voltage between the second voltage and the first voltage .

(a-2) 단계는, 상기 도가니 내에서 상기 시드를 기설정된 높이만큼 하강시키고 기설정된 시간 동안 상기 시드의 용융 여부를 관찰할 수 있다.In the step (a-2), it is possible to lower the seed by a predetermined height in the crucible and observe whether the seed is melted for a predetermined time.

사파이어 잉곳의 제조방법은 시드가 상기 기설정된 시간 동안 용융되지 않으면, 상기 시드를 상기 기설정된 높이만큼 추가로 하강시키고 상기 기설정된 시간 동안 상기 시드의 용융 여부를 더 관찰하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method of manufacturing the sapphire ingot may further include, if the seed is not melted for the predetermined time, further lowering the seed by the predetermined height and further observing whether the seed is melted for the predetermined time .

(c) 단계는, 상기 시드가 상기 사파이어 용융액의 표면에 도달할 때까지 녹지 않도록 상기 히터의 전압을 강하시킬 수 있다.In the step (c), the voltage of the heater may be lowered so that the seed does not melt until reaching the surface of the sapphire melt.

실시예에 따른 사파이어 잉곳의 제조방법은, 도가니 내에서 시드를 사파이어 용융액 방향으로 하강시키면서 상평형 상태까지 하강시키어 시드의 단위 높이당 도가니의 전압 강하의 비율을 측정한 후, 시드를 기설정된 높이에 배치한 후 시드를 하강시키면서, 상술한 비율에 따라 도가니의 전압을 하강시킬 수 있다. 따라서, 시드의 하강에 따라 도가니에 열을 가하는 히터의 전압을 용이하게 조절하여, 시드의 디핑 공정이 편리해지고 디핑 시간이 감소하고, 결과적으로 사파이어 잉곳 제조장치의 수명을 증가시킬 수 있다.A method of manufacturing a sapphire ingot according to an embodiment of the present invention includes the steps of lowering a seed to a phase equilibrium state in a crucible while descending the seed toward a sapphire melt to measure a ratio of a voltage drop of the crucible per unit height of the seed, The voltage of the crucible can be lowered in accordance with the above-mentioned ratio while the seed is lowered. Accordingly, the voltage of the heater for applying heat to the crucible can be easily adjusted according to the descent of the seed, thereby facilitating the dipping process of the seed, reducing the dipping time, and consequently increasing the lifetime of the sapphire ingot manufacturing apparatus.

도 1은 사파이어 단결정 잉곳의 제조장치의 일실시예를 나타낸 도면이고,
도 2a 내지 도 2e는 사파이어 잉곳의 제조방법의 일실시예를 나타낸 도면이다.1 is a view showing an embodiment of an apparatus for producing a sapphire single crystal ingot,
2A to 2E are views showing an embodiment of a method of manufacturing a sapphire ingot.

이하 첨부한 도면을 참조하여 실시예들을 설명한다.Embodiments will now be described with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 실시예의 설명에 있어서, 각 element의 " 상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위) 또는 하(아래)(on or under)”으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.In the description of embodiments according to the present invention, in the case of being described as being formed "on or under" of each element, the upper (upper) or lower (lower) or under are all such that two elements are in direct contact with each other or one or more other elements are indirectly formed between the two elements. Also, when expressed as "on or under", it may include not only an upward direction but also a downward direction with respect to one element.

도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.The thickness and size of each layer in the drawings are exaggerated, omitted, or schematically shown for convenience and clarity of explanation. Also, the size of each component does not entirely reflect the actual size.

도 1은 사파이어 단결정 잉곳의 제조장치의 일실시예를 나타낸 도면이다.1 is a view showing an embodiment of an apparatus for producing a sapphire single crystal ingot.

도시된 바와 같이 사파이어 단결정 잉곳의 제조장치는, 챔버(150)와, 챔버(150) 내에 구비되어 알루미나 용융액(180)을 수용하는 도가니(110)와, 도가니(110) 외측에 구비되어 도가니(110)를 가열하는 텅스텐 로드 히터(120)를 포함할 수 있다. As shown, the apparatus for producing a sapphire single crystal ingot includes a chamber 150, a crucible 110 provided in the chamber 150 to receive the alumina melt 180, a crucible 110 provided outside the crucible 110, And a tungsten rod heater 120 for heating the tungsten rod heater 120.

챔버(150)는 사파이어 잉곳(190)을 성장시키기 위한 소정의 공정들이 수행되는 공간을 제공한다. 도시되지는 않았으나, 챔버(150)의 측벽에는 바닥면 등으로부터의 높이를 나타내는 자(ruler) 등이 배치되어, 후술하는 공정에서 시드(170)의 높이를 측정할 수 있다.The chamber 150 provides a space in which certain processes for growing the sapphire ingot 190 are performed. Although not shown, a ruler or the like indicative of a height from a bottom surface or the like is disposed on the side wall of the chamber 150, and the height of the seed 170 can be measured in a process to be described later.

도가니(190)는 알루미나 용융액(180)을 담을 수 있도록 챔버(150)의 내부에 구비되며, 텅스텐(W) 또는 몰리브덴(Mo) 등의 재질로 이루어질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. The crucible 190 is provided inside the chamber 150 to contain the alumina melt 180 and may be made of tungsten (W) or molybdenum (Mo), but is not limited thereto.

텅스텐 로드 히터(120)는 도가니(110)의 측면과 배면에 배치되어, 도가니(110)를 가열시킬 수 있으며, 다른 형태의 히터가 사용될 수도 있다. 텅스텐 로드 히터(120)는 도가니(110) 내에 적재된 고순도의 사파이어 덩어리를 용융하여 알루미나 용융액(180)으로 만들 수 있다.The tungsten rod heater 120 may be disposed on the side surface and the rear surface of the crucible 110 to heat the crucible 110, and other types of heaters may be used. The tungsten rod heater 120 may melt the high-purity sapphire mass loaded in the crucible 110 into the alumina melt 180.

사파이어 단결정 잉곳의 제조장치는 챔버(150) 내측에 텅스텐 히터 로드(120)의 열이 방출되지 못하도록 복사 단열재(미도시)를 구비할 수 있다. 상술한 단열재는 도가니(110)의 측면에 배치되는 측면 단열재와 도가니(110)의 하측에 배치되는 하부 단열재와 도가니(110)의 상부에 배치되는 상부 단열재를 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. The apparatus for manufacturing a sapphire single crystal ingot may include a radiant thermal insulator (not shown) inside the chamber 150 to prevent the heat of the tungsten heater rod 120 from being emitted. The above-mentioned heat insulating material may include a side insulating material disposed on the side surface of the crucible 110, a lower heat insulating material disposed on the lower side of the crucible 110, and an upper insulating material disposed on the crucible 110.

단열재는 텅스텐 로드 히터(120) 및 도가니(11)에서 최적의 열적 분포를 내고 그 에너지를 최대한 손실 없이 활용 가능하도록 재질과 형상으로 설계될 수 있다.The heat insulating material can be designed in a material and a shape so as to obtain optimum thermal distribution in the tungsten rod heater 120 and the crucible 11 and utilize the energy without loss as much as possible.

도가니(110)는 스탠드(130) 상에 배치되고, 스탠드(130)는 지지대(140)에 의하여 지지되어 도가니(110)가 알루미나 용융액(180)의 하중에 의하여 밑으로 쳐지는 것을 방지할 수 있다.The crucible 110 is disposed on the stand 130 and the stand 130 is supported by the support 140 to prevent the crucible 110 from falling down by the load of the alumina melt 180 .

챔버(150)의 상부에는 시드(170)는 시드척(160)에 고정되어 사파이어 용융액(180) 방향 또는 반대 방향으로 이동이 가능하고, 사파이어 용융액(180)으로부터 사파이어 단결정 잉곳(190)이 성장될 수 있다.The seed 170 is fixed to the seed chuck 160 and is movable in the direction of the sapphire melt 180 or in the opposite direction and the sapphire single crystal ingot 190 is grown from the sapphire melt 180 .

도 2a 내지 도 2e는 사파이어 잉곳의 제조방법의 일실시예를 나타낸 도면이다.2A to 2E are views showing an embodiment of a method of manufacturing a sapphire ingot.

도 2a에 도시된 바와 같이, 시드(170)를 도가니(110) 내에서 사파이어 용융액(180) 상의 일정 위치(a)에 위치시키는데, 이때 시드(160)의 높이(ha)를 사파이어 용융액(180)의 표면으로부터 측정하고 텅스텐 로드 히터(120)에 가해지는 전압(Va)도 측정할 수 있다. 이때, 시드(170)의 높이(ha)는 100 밀리미터일 수 있는데, 경험칙 등을 참고하여 시드(170)를 녹지 않을 충분한 높이에 배치한다. 이때, 상술한 위치(a)에서 충분한 시간 예를 들면 5분 동안 시드(170)의 높이를 고정하여, 시드(170)가 녹는지 확인할 충분할 시간을 확보할 수 있다.2a, the seed 170 is positioned in the crucible 110 at a predetermined position (a) on the sapphire melt 180, at which time the height h a of the seed 160 is equal to the height h a of the sapphire melt 180 ) And the voltage (V a ) applied to the tungsten rod heater 120 can also be measured. At this time, the height h a of the seed 170 may be 100 millimeters, and the seed 170 is arranged at a height sufficient to melt the seed, referring to empirical rules and the like. At this time, it is possible to secure sufficient time to confirm whether the seed 170 melts by fixing the height of the seed 170 for a sufficient time, for example, 5 minutes at the above-mentioned position (a).

도 2a에서의 위치(a)를 제1 영역이라 하고, 높이(ha)와 전압(Va)을 각각 제1 높이와 제1 전압이라 할 수 있다.The position a in FIG. 2A is referred to as a first region, and the height h a and the voltage V a may be referred to as a first height and a first voltage, respectively.

그리고, 도 2b에 도시된 바와 같이 시드(170)를 도가니(110) 내에서 사파이어 용융액(180) 방향으로 하강시키는데, 이때 시드(170)의 높이(hb)를 사파이어 용융액(180)의 표면으로부터 측정하고 텅스텐 로드 히터(120)에 가해지는 전압(Vb)도 측정할 수 있다. 여기서, 시드(170)의 하강 폭(ha-hb)은 사파이어 잉곳의 제조장치에 따라 다를 수 있으나, 본 실시예에서는 10 밀리미터를 하강시키고, 위치(b)에서 충분한 시간 예를 들면 5분 동안 시드(170)의 높이를 고정하여, 시드(170)가 녹는지 확인할 충분할 시간을 확보할 수 있다.And, sikineunde the seed 170, falling within the crucible 110 to the sapphire melt (180) direction, as shown in Figure 2b, wherein the height (h b) of the seed 170 from the surface of the sapphire melt 180 voltage (V b) to be measured and applied to the tungsten rod heater 120 can be measured. The descending width h a -h b of the seed 170 may vary depending on the manufacturing apparatus of the sapphire ingot. In the present embodiment, the descending width h a -h b may be lowered by 10 millimeters, It is possible to secure a sufficient time to confirm whether the seed 170 melts by fixing the height of the seed 170.

상술한 공정과 후술하는 공정에서 시드는 기설정된 높이인 10 밀리미터를 하강시키고, 각각의 상태에서 기설정된 시간이 5분 동안 고정하여 시드가 녹는지를 확인할 수 있는데, 시드 전체가 녹는 것이 아니고 시드의 표면이 녹는지를 확인할 수 있다.In the above-described process and a process described later, the seed is lowered by a predetermined height of 10 millimeters. In each state, a predetermined time is fixed for 5 minutes to confirm whether or not the seed is melted. It can be confirmed whether it melts.

상술한 위치(b)에서 시드(170)가 녹지 않으면, 도 2c에 도시된 바와 같이 시드(170)를 보다 아래의 위치(c)로 하강시키고, 시드(170)의 높이(hc)를 사파이어 용융액(180)의 표면으로부터 측정하고 텅스텐 로드 히터(120)에 가해지는 전압(Vc)도 측정할 수 있다. 여기서, 시드(170)의 하강 폭(hb-hc)은 상술한 하강 폭(ha-hb)과 같이 10 밀리미터일 수 있으며, 위치(c)에서 충분한 시간 예를 들면 5분 동안 시드(170)의 높이를 고정하여, 시드(170)가 녹는지 확인할 충분할 시간을 확보할 수 있다.If the seed 170 is not melted at the position b described above, the seed 170 is lowered to the lower position c and the height h c of the seed 170 is lowered to the position The voltage (V c ) measured from the surface of the melt 180 and applied to the tungsten rod heater 120 can also be measured. Here, the descending width h b -h c of the seed 170 may be 10 millimeters as the above-described descending width h a -h b , and may be set at a position c at a sufficient time, for example, It is possible to secure a sufficient time to confirm whether the seed 170 melts by fixing the height of the seed 170.

만일, 위치(c)에서 시드(170)의 용융이 시작될 때 상평형 상태를 이룬다고 할 수 있는데 이때 사파이어 잉곳이 수평방향이 아닌 수직 방향으로만 성장될 수 있으며, 챔버(150) 내에서 시드(170)의 하강 높이와 전압 강하와의 관계를 구하는데, 구체적으로 전압 강하(Va-Vc)를 시드(170)의 하강 폭(ha-hc)으로 나누면 단위 높이당 전압 강하를 구할 수 있다. 예를 들어 Va=9.2V(볼트)이고, Vc=9.0V이고, ha= 100 밀리미터이고, hc=80 밀리미터이면, 전압 강하(Va-Vc)는 0.2V이고, 시드(170)의 하강 폭(ha-hc)은 20 밀리미터이므로, 10 밀리미터당 0.1V(볼트)의 전압 강하를 측정할 수 있다.In this case, the sapphire ingot may be grown only in the vertical direction, not in the horizontal direction, and the seed 150 may be grown in the chamber 150 at the position (c) The voltage drop per unit height is obtained by dividing the voltage drop (V a -V c ) by the falling width (h a -h c ) of the seed 170 . For example, if V a = 9.2 V (volts), V c = 9.0 V, h a = 100 millimeters and h c = 80 millimeters, then the voltage drop (V a -V c ) Since 170 falling width (h a -h c) a) is 20 millimeters, it is possible to measure the voltage drop of 0.1V (volt) per 10 millimeters.

시드(170)가 녹기 시작하는 도 2c에서의 위치(c)를 제2 영역이라 하고, 높이(hc)와 전압(Vc)을 각각 제2 높이와 제2 전압이라 할 수 있다. 그리고, 만일 도 2c에 도시된 위치에서 기설정된 시간 동안 시드가 녹지 않을 경우, 시드를 기설정된 높이만큼 추가로 하강시키고 기설정된 시간 동안 시드의 용융 여부를 더 관찰할 수도 있다.The position c in FIG. 2C where the seed 170 begins to melt is referred to as a second region, and the height h c and the voltage V c may be referred to as a second height and a second voltage, respectively. If the seed is not melted for a predetermined time at the position shown in FIG. 2C, the seed may be further lowered by a predetermined height, and the seed may be further observed for melting for a preset time.

그리고, 도 2d에 도시된 바와 같이 시드(170)를 사파이어 용융액(180)의 표면에 닿는 위치(d)까지 하강하고, 시드(170)를 인상시키면서 사파이어 용융액(180)으로부터 사파이어 잉곳을 성장시킬 수 있다.As shown in FIG. 2D, the seed 170 may be lowered to a position d that touches the surface of the sapphire melt 180, and the seed 170 may be pulled up to grow a sapphire ingot from the sapphire melt 180 have.

상술한 공정을 통하여 사파이어 잉곳의 제조장치에서 도가니 내의 단위 높이당 텅스텐 로드 히터에 가해지는 전압 강하를 측정할 수 있었으며, 후에 동일한 사파이어 잉곳의 제조장치 내지 도가니 내에서 시드를 디핑(dipping)할 때 상술한 관계에 따라 텅스텐 로드 히터의 전압을 강하시킬 수 있다.The voltage drop on the tungsten rod heater per unit height in the crucible can be measured in the manufacturing apparatus of the sapphire ingot through the above-mentioned processes, and when dipping the seed in the same manufacturing apparatus or crucible of the same sapphire ingot, Depending on the relationship, the voltage on the tungsten rod heater can be lowered.

즉, 도 2e에 도시된 바와 같이 시드(170)를 도가니(110) 내에서 사파이어 용융액(180) 상의 일정 위치(e)에 위치시키는데, 이때 시드(170)의 사파이어 용융액(180)으로부터의 높이(he)는 도 2a에서의 높이(ha)보다 높을 수 있다.2e, the seed 170 is positioned at a predetermined position (e) on the sapphire melt 180 in the crucible 110. At this time, the seed 170 has a height from the sapphire melt 180 h e may be higher than the height h a in FIG. 2A.

그리고, 도 2e에 위치시킨 시드(170)를 천천히 하강하여 사파이어 용융액(180)에 디핑시키고, 사파이어 용융액(180)으로부터 사파이어 잉곳을 성장시킬 수 있다. 이때, 시드(170)를 상술한 위치(e)로부터 사파이어 용융액(180)까지 높이(he) 만큼 하강시키므로 도 2a 내지 도 2d에서 구한 시드(170)의 하강 폭과 전압 강하의 관계식에 따라 텅스텐 로드 히터의 전압을 강하시킬 수 있다.The seed 170 located in FIG. 2E may be slowly lowered and dipped in the sapphire melt 180 to grow a sapphire ingot from the sapphire melt 180. At this time, since the seed 170 is lowered by the height h e from the position e described above to the sapphire melt 180, according to the relationship between the falling width of the seed 170 and the voltage drop, The voltage of the load heater can be lowered.

상술한 과정에서 10 밀리미터당 0.1V(볼트)의 전압 강하를 측정하였으므로, 도 2e에 도시된 위치(d)로부터 사파이어 용융액(180)의 표면으로 시드(170)를 하강시킬 때, 텅스텐 로드 히터의 전압을 {0.1 V(볼트)/10 밀리미터}*높이(he) 만큼 하강시킬 수 있다. 즉, 시드(170)가 사파이어 용융액(180)의 표면에 도달할 때까지 녹지 않고, 사파이어 용융액(180)에 닿을 때 녹을 수 있도록, 텅스텐 로드 히터의 전압을 조절하여 챔버 내지 도가니 내부의 온도를 조절할 수 있다.The voltage drop of 0.1 V (volt) per 10 mm was measured in the above-described process. Therefore, when descending the seed 170 from the position (d) shown in FIG. 2E to the surface of the sapphire melt 180, The voltage can be lowered by {0.1 V (volts) / 10 millimeters} * height (h e ). That is, the temperature of the chamber or the crucible is adjusted by adjusting the voltage of the tungsten rod heater so that the seed 170 does not melt until reaching the surface of the sapphire melt 180, and melts when the seed 170 reaches the sapphire melt 180 .

상술한 실시예에 따르면 도 2a 내지 도 2c에 도시된 공정에서 도가니 내에서 시드를 사파이어 용융액 방향으로 하강시키면서 시드의 단위 높이당 도가니의 전압 강하의 비율을 측정하고, 도 2e에 도시된 공정에서 시드를 기설정된 높이에 배치한 후 시드를 하강시키면서, 사파이어 용융액의 표면에 도달할 때 시드가 녹을 수 있도록 상술한 비율에 따라 도가니의 전압을 하강시킬 수 있다. 따라서, 시드의 하강에 따라 도가니에 열을 가하는 히터의 전압을 용이하게 조절하여, 시드의 디핑 공정이 편리해지고 디핑 시간이 감소하고, 결과적으로 사파이어 잉곳 제조장치의 수명을 증가시킬 수 있다.According to the embodiment described above, the ratio of the voltage drop of the crucible per unit height of the seed is measured while the seed is lowered in the direction of the sapphire melt in the crucible in the process shown in Figs. 2A to 2C. In the process shown in Fig. The voltage of the crucible can be lowered according to the above-mentioned ratio so that the seed can be melted when the seed reaches the surface of the sapphire melt while the seed is lowered. Accordingly, the voltage of the heater for applying heat to the crucible can be easily adjusted according to the descent of the seed, thereby facilitating the dipping process of the seed, reducing the dipping time, and consequently increasing the lifetime of the sapphire ingot manufacturing apparatus.

이상과 같이 실시예는 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, This is possible.

그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the equivalents of the claims, as well as the claims.

110: 도가니 120: 텅스텐 로드 히터
130: 스탠드 140: 지지대
150: 챔버 160: 시드 척
170: 시드 180: 사파이어 용융액
190: 사파이어 잉곳 110: Crucible 120: Tungsten rod heater
130: Stand 140: Support
150: chamber 160: seed chuck
170: Seed 180: Sapphire melt
190: Sapphire ingot

Claims (5)

도가니 내에서 시드를 사파이어 용융액 방향으로 하강시키면서, 시드의 단위 높이당 히터의 전압 강하의 비율을 측정하는 (a) 단계;
상기 도가니 내에서 상기 시드를 기설정된 높이에 배치하는 (b)단계; 및
상기 시드를 하강시키면서, 상기 (a) 단계에서 구하여진 비율에 따라 상기 히터의 전압을 강하시키는 (c) 단계를 포함하는 사파이어 잉곳의 제조방법.(A) measuring the ratio of the voltage drop of the heater per unit height of the seed while descending the seed in the direction of the sapphire melt in the crucible;
(B) placing the seed at a predetermined height in the crucible; And
And (c) lowering the voltage of the heater according to a ratio obtained in the step (a) while the seed is being lowered. 제1 항에 있어서, 상기 (a) 단계는,
상기 시드를 상기 사파이어 용융액 위의 제1 영역에 배치하고, 상기 시드의 제1 높이와 상기 히터의 제1 전압을 측정하는 (a-1)단계;
상기 도가니 내에서 상기 시드를 상기 사파이어 용융액 방향으로 하강시키면서, 상기 시드가 녹을 때의 제2 영역의 제2 높이와 상기 히터의 제2 전압을 측정하는 단계(a-2); 및
상기 제2 높이와 제1 높이의 높이차와 상기 제2 전압과 상기 제1 전압의 전압차로부터, 상기 시드의 단위 높이당 히터의 전압 강하의 비율을 구하는 (a-3)단계를 포함하는 사파이어 잉곳의 제조방법.The method of claim 1, wherein the step (a)
(A-1) placing the seed in a first region on the sapphire melt, measuring a first height of the seed and a first voltage of the heater;
(A-2) measuring the second height of the second region when the seed melts and the second voltage of the heater while lowering the seed in the direction of the sapphire melt in the crucible; And
(A-3) obtaining a ratio of a voltage drop of the heater per unit height of the seed from a difference in height between the second height and the first height and a difference in voltage between the second voltage and the first voltage, Method of manufacturing an ingot. 제2 항에 있어서, 상기 (a-2) 단계는,
상기 도가니 내에서 상기 시드를 기설정된 높이만큼 하강시키고 기설정된 시간 동안 상기 시드의 용융 여부를 관찰하는 사파이어 잉곳의 제조방법.3. The method of claim 2, wherein the step (a-2)
Wherein the seed is lowered by a predetermined height in the crucible and whether or not the seed is melted for a predetermined time is observed. 제3 항에 있어서,
상기 시드가 상기 기설정된 시간 동안 용융되지 않으면, 상기 시드를 상기 기설정된 높이만큼 추가로 하강시키고 상기 기설정된 시간 동안 상기 시드의 용융 여부를 더 관찰하는 단계를 더 포함하는 사파이어 잉곳의 제조방법.The method of claim 3,
Further comprising lowering the seed further by the predetermined height if the seed is not melted for the predetermined time and further observing whether the seed is melted for a predetermined time. 제1 항에 있어서,
상기 (c) 단계는, 상기 시드가 상기 사파이어 용융액의 표면에 도달할 때까지 녹지 않도록 상기 히터의 전압을 강하시키는 사파이어 잉곳의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the step (c) is performed to lower the voltage of the heater so that the seed does not melt until reaching the surface of the sapphire melt.
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