KR20160071243A - 단결정 사파이어 잉곳 성장장치 - Google Patents

단결정 사파이어 잉곳 성장장치 Download PDF

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디에스케이엔지니어링주식회사
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    • C30B29/20—Aluminium oxides

Abstract

본 발명의 단결정 사파이어 잉곳 성장장치는 공급된 원료가 용융되는 도가니가 구비된 성장로와, 상기 성장로로 삽입되는 잉곳로드와 잉곳의 무게를 측정하는 복수의 로드셀을 구비하며 잉곳로드를 회전 구동하는 회전구동부와, 제1 연결부재에 의하여 회전구동부와 연결되어 상기 회전구동부의 일측으로 구비되며 회전구동부를 상하로 이동시키도록 작동하는 제1 상하이동부와, 제2 연결부재에 의하여 제1 상하이동부에 연결되어 상기 제1 상하이동부의 일측으로 구비되며 제1 상하이동부를 상하로 이동시키도록 작동하는 제2 상하이동부와, 본체에 회전 가능하게 구비되는 회전축을 가지는 회전부로 이루어지며;
상기 로드셀은 상기 제2 연결부재에 결합된 중공의 로드지지부와 상기 로드지지부의 상부로 이격되어 구비되는 중공의 구동지지부 사이에 구비되어 구동지지부와 로드지지부 사이에서 발생하는 압축력을 각각 측정하는 것을 특징으로 하는 단결정 사파이어 잉곳 성장장치에 관한 것이다.

Description

단결정 사파이어 잉곳 성장장치{Growth device for single crystalline sapphire ingot}
본 발명은 단결정 사파이어 잉곳 성장장치에 관한 것으로서, 키로플러스법(Kyropoulus Method)용 성장장치의 무게측정수단을 개선하고, 성장장치가 일체로 되어 있어 작업이 용이한 단결정 사파이어 잉곳 성장장치에 관한 것이다.
사파이어란 알루미나(Al2O3)가 2050℃ 이상에서 녹은 후 서냉 되면서 단결정으로 성장된 결정체로서, 알루미늄(Al)과 산소(O)가 HCP 계통(Rhobohedral system)의 결정구조를 이루고 있다. 일반적으로 사파이어는 알루미나(Al2O3)의 단결정으로서 광범위한 파장 영역의 투광성을 가지고 있고, 기계적 성질, 내열성, 내식성이 우수할 뿐만 아니라 경도, 열전도도, 전기 저항성이 높고 또한 큰 내충격성을 가지고 있다. 또한 사파이어는 기공이 없고 유전 강도가 강하기 때문에 에피텍셜 성장용 기판으로도 사용될 수 있다.
사파이어 단결정을 성장시키는 방법으로는 베르누이법(Verneuil Method), HEM(Heat Exchange Method), EFG(Edge-Defined Film-Fed Growth), 초크랄스키법(Czochralski Method), 키로플러스법(Kyropoulus Method) 등이 있다.
키로플러스법을 살펴보면, 원료인 알루미나(Al2O3)를 도가니에 채우고 히팅수단을 이용하여 도가니를 알루미나(Al2O3)의 융점 이상으로 가열하여 녹인 후 끝 부분에 시드(종 결정)가 달린 잉곳로드를 하강시켜 종자결정을 융액 표면에 접촉시킨 후 권양 수단을 이용하여 끌어올려 융점 이하로 서서히 냉각시키면 알루미나(Al2O3)가 단결정으로 고화되는 현상을 이용하여 사파이어 단결정을 얻게 된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 단결정 사파이어 잉곳 성장장치(10)는 단열재로 밀폐되어 고진공상태를 이루도록 성장로(11)를 구비하고, 상기 성장로(11)의 내부 중앙에는 사파이어 단결정을 형성하기 위한 원료를 충진하여 용융하기 위한 도가니(12)가 도가니받침대(13)로 유지되게 설치된다.
상기 도가니(12)의 외부에는 도가니(12)로 공급된 원료를 용융할 수 있도록 히팅수단(14)이 설치되고, 상기 히팅수단(14)의 외부에는 히팅수단(14)과 도가니(12)의 열분포를 확산시켜 안정화시킬 수 있도록 도가니(12) 외부에 구비되는 냉각챔버(도시하지 않음)와 잉곳로드(19a)의 내부에 냉각수가 출입할 수 있도록 냉각유로(CW)를 형성하는 냉각수단(15)을 설치한다.
상기 성장로(11)의 외부에 설치되는 서포터(16)의 상단에는 단결정이 성장된 잉곳을 권양할 수 있도록 모터 또는 실린더 등과 같이 하강과 상승 작동이 가능한 권양수단(17)을 설치한다.
상기 권양수단(17)의 상부에는 성장로(11) 중심방향으로 외팔보(18)를 돌출시키고, 상기 외팔보(18)에는 모터와 같은 구동자(19)와 연결되고 하단에 종자결정을 장착하여 회전할 수 있는 잉곳로드(19a)를 하향 돌출시킨다. 그리고 단결정 성장시 권양수단(17)의 권양 속도와 구동자(19)의 회전속도 및 도가니(12)의 온도 구배 조절을 통해 성장되는 단결정의 무게를 측정하기 위한 무게측정수단(13a, 17a, 18a)을 구비한다.
하지만, 종래의 단결정 사파이어 잉곳 성장장치는 무게 측정시 분할 구비된 로드셀로 인하여 무게 측정이 정확하지 않고, 권양한 잉곳을 배출하는 데 불편한 문제점이 있었다.
대한민국 공개특허공보 10-2012-0070080(2012.06.29)
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 잉곳의 무게를 직접 측정하여 정확성을 높이고, 어느 하나의 무게 측정 장치가 고장이 있는 경우에도 무게가 측정되며, 단결정 사파이어 잉곳 성장장치를 일체로 구비하여 작업이 신속하고 용이하게 하는 단결정 사파이어 잉곳 성장장치를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 단결정 사파이어 잉곳 성장장치는 공급된 원료가 용융되는 도가니가 구비된 성장로와, 상기 성장로로 삽입되는 잉곳로드와 잉곳의 무게를 측정하는 복수의 로드셀을 구비하며 잉곳로드를 회전 구동하는 회전구동부와, 제1 연결부재에 의하여 회전구동부와 연결되어 상기 회전구동부의 일측으로 구비되며 회전구동부를 상하로 이동시키도록 작동하는 제1 상하이동부와, 제2 연결부재에 의하여 제1 상하이동부에 연결되어 상기 제1 상하이동부의 일측으로 구비되며 제1 상하이동부를 상하로 이동시키도록 작동하는 제2 상하이동부와, 본체에 회전 가능하게 구비되는 회전축을 가지는 회전부로 이루어지며;
상기 로드셀은 상기 제2 연결부재에 결합된 중공의 로드지지부와 상기 로드지지부의 상부로 이격되어 구비되는 중공의 구동지지부 사이에 구비되어 구동지지부와 로드지지부 사이에서 발생하는 압축력을 각각 측정하는 것을 특징으로 하는 단결정 사파이어 잉곳 성장장치를 제공한다.
상기에서, 상기 로드셀은 상기 로드셀 일부가 고장나는 경우 다른 로드셀로 압축력이 측정되는 것을 특징으로 한다.
상기에서, 상기 제2 상하이동부는 제3 연결부재에 의하여 상기 회전축에 연결되어 회전축이 회전하면 상기 회전구동부, 제1 상하이동부, 제2 상하이동부는 상기 회전축을 중심으로 회전하는 것을 특징으로 한다.
상기에서, 상기 회전구동부는 상기 로드지지부와, 상기 구동지지부와, 상기 로드셀과, 상하로 연장되며 상기 구동지지부와 로드지지부에 회전 가능하게 지지되고 하단부가 로드지지부의 하부로 돌출된 잉곳로드와, 상기 구동지지부에 설치되는 제1 모터와, 상기 구동지지부 내에 위치하며 제1 모터의 축에 설치되는 회전구동기어와, 상기 구동지지부 내에 위치하며 잉곳로드에 설치되고 회전구동기어와 치합하는 회전종동기어로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기에서, 상기 제1 상하이동부는 제2 연결부재에 결합된 중공의 제1 지지부재와, 상기 제1 지지부재에 설치되는 제2 모터와, 상기 제1 지지부재 내에 회전 가능하게 설치되는 제1 나사축과, 상기 제1 나사축에 치합하며 제1 나사축의 회전에 따라 상하로 이동되는 제1 상하이동부재로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기에서, 상기 제2 상하이동부는 회전축에 연결되며 상하 이격된 지지브라켓과, 상하 방향으로 연장되며 상기 지지브라켓에 회전 가능하게 설치되는 제2 나사축과, 상기 제3 연결부재에 결합되며 상기 제2 나사축에 치합하여 제2 나사축의 회전에 따라 상하 방향으로 이동하는 제2 상하이동부재와, 상기 지지브라켓에 설치되며 제2 나사축을 회전시키는 제3 모터로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기에서, 상기 회전축에는 측방으로 연장된 회전손잡이부재가 구비되어, 회전손잡이부재를 회전시키면 회전축이 회전되면서 상기 회전구동부, 제1 상하이동부, 제2 상하이동부가 회전축을 중심으로 일체로 회전되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 단결정 사파이어 잉곳 성장장치는 로드셀을 복수로 구비하여 신뢰성을 갖고, 잉곳의 무게를 직접 측정하여 정확성을 높이며, 잉곳을 권양하는 구동부와 권양 된 잉곳을 이동시키는 회전부가 일체로 되어있어 작업이 신속하고 용이한 효과가 있다.
도 1은 종래의 단결정 사파이어 잉곳 성장장치의 구성도이고,
도 2는 본 발명에 의한 단결정 사파이어 잉곳 성장장치의 개략적인 단면도이며,
도 3은 본 발명에 의한 회전구동부의 단면도이고,
도 4는 본 발명에 의한 제1 상하구동부의 단면도이며,
도 5는 본 발명에 의한 제2 상하구동부와 회전부의 단면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 단결정 사파이어 잉곳 성장장치를 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 의한 단결정 사파이어 잉곳 성장장치의 개략적인 단면도이며, 도 3은 본 발명에 의한 회전구동부의 단면도이고, 도 4는 본 발명에 의한 제1 상하구동부의 단면도이며, 도 5는 본 발명에 의한 제2 상하구동부와 회전부의 단면도이다.
이하의 설명에서 도 2의 가로방향을 "폭 방향"으로 하고, 세로방향을 "상하 방향"으로 하며, 성장로본체(111)에서 도가니(119)로의 방향을 "내향"으로, 도가니(119)에서 성장로본체(111)로의 방향을 "외향"으로 한다.
도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 단결정 사파이어 잉곳 성장장치는 성장로(110)와, 회전구동부(120)와, 제1 상하구동부(130)와, 제2 상하구동부(140)와, 회전부(150)로 이루어진다.
상기 성장로(110)는 단결정 사파이어 잉곳 성장장치(100)의 가장 하부에 위치하며, 성장로본체(111)와, 냉각챔버(113)와, 단열재(115)와, 히터(117)와, 도가니(119)로 이루어진다.
상기 성장로본체(111)는 상향 개구된 중공체로 구비된다. 상기 성장로본체(111)의 일측에는 상하 방향으로 이격 되어 냉각수로(113a)가 형성된다. 상기 냉각수로(113a)는 후술 할 냉각챔버(113)와 연결되어 구비된다. 상기 냉각수로(113a)는 상기 성장로본체(111)를 통하여 외향하여 돌출된다. 상기 냉각수로(113a)의 내부는 폭 방향으로 관통되어 형성된다. 상기 성장로본체(111)의 상부에는 덮개(111a)가 구비되어 알루미나(Al2O3)를 가열하여 용융시키고 잉곳을 생산할 때 상기 성장로본체(111)의 내부는 진공상태가 되도록 한다. 상기 덮개(111a)의 중앙에는 덮개홀(111b)이 형성된다. 상기 덮개홀(111b)은 상하 방향으로 관통하여 형성된다. 후술 할 잉곳로드(122)는 상기 덮개홀(111b)을 관통하고, 회전하며 상하 방향으로 작동된다.
상기 냉각챔버(113)는 상기 성장로본체(111)의 내측에 구비된다. 상기 냉각챔버(113)에는 나선 형태의 유로가 형성된다. 상기 냉각챔버(113)의 상단은 상기 성장로본체(111)의 상부로부터 하방향으로 이격 되어 구비된다. 상기 냉각챔버(113)는 상기 냉각수로(113a)와 연결되어 구비된다. 상기 성장로본체(111)의 하부에 위치한 냉각수로(113a)를 통하여 상기 냉각챔버(113)로 냉각수가 공급되고, 상기 성장로본체(111)의 상부에 위치한 냉각수로(113a)를 통하여 냉각수가 상기 냉각챔버(113)로 부터 배출된다. 냉각수는 상기와 반대로도 공급과 배출이 이루어질 수 있다.
상기 단열재(115)는 중공체로 상기 냉각챔버(113)의 내측에 구비된다. 상기 단열재(115)는 상기 냉각챔버(113)의 상하 방향 길이와 같은 높이로 이루어진다. 상기 단열재(115)와 상기 냉각챔버(113)는 후술 할 히터(117)로부터 발생하는 열이 외부로 방출되지 않도록 하는 역할을 한다.
상기 히터(117)는 중공체로 상기 단열재(115)의 내측에 구비된다. 상기 히터(117)의 상하 단부는 상기 단열재(115)의 상단와 하단보다 짧게 구비된다.
상기 도가니(119)는 상기 히터(117)로부터 내측으로 이격되어 구비된다. 상기 도가니(119)는 상향 개구된 용기로 내부에 알루미나(Al2O3)가 용융될 수 있는 공간이 형성된다. 상기 도가니(119)의 하부에는 도가니 받침대(112)가 구비된다. 상기 도가니 받침대(112)는 중공체로 구비된다. 상기 도가니 받침대(112)의 하부는 외측으로 돌출되어 원주 방향으로 턱부가 형성된다. 상기 도가니 받침대(112)는 상부에 구비된 상기 도가니(119)를 지지한다.
상기 회전구동부(120)는 상기 성장로(110)로부터 상향 이격 되어 위치하며, 제1 모터(121)와, 구동지지부(123)와, 로드지지부(124)와, 로드셀(129)과, 잉곳로드(122)와, 제1 연결부재(126)로 이루어진다.
상기 제1 모터(121)는 상기 회전구동부(120)의 가장 상부에 위치한다. 상기 제1 모터(121)는 후술 할 상기 구동지지부(123)의 상부에 지지되어 구비된다.
상기 구동지지부(123)는 상부와 하부가 막힌 중공체로 구비된다. 상기 구동지지부(123) 내측에는 후술 할 회전구동기어(125)와, 회전종동기어(127)가 구비된다. 상기 구동지지부(123)의 상부에는 상하 방향으로 관통되어 제1 모터홀(121a)이 형성되고, 상기 구동지지부(123)의 하부에는 상하 방향으로 관통되어 구동지지부홀(123a)이 형성된다. 상기 제1 모터(121)의 축은 상기 제1 모터홀(121a)을 관통하여 구비되며, 상기 제1 모터(121)의 축 하부에는 상기 회전구동기어(125)가 구비된다. 상기 회전구동기어(125)는 상기 회전종동기어(127)와 치합하여 연결된다. 상기 회전구동기어(125)의 지름은 상기 회전종동기어(127)의 지름보다 작게 구비된다. 상기 회전구동기어(125)와 상기 회전종동기어(127)는 상기 제1 모터(121)로부터 동력을 얻어 후술할 잉곳 로드(122)를 회전시킨다.
상기 로드셀(129)은 중공체로 상기 구동지지부(123)와 후술 할 상기 로드지지부(124) 사이에 구비된다. 상기 로드셀(129)은 상기 구동지지부홀(123a)에서 반경 방향으로 이격되어 구비된다. 상기 로드셀(129)은 복수로 구비된다. 상기 로드셀(129)은 상기 구동지지부(123)와 로드지지부(124) 사이에서 발생하는 압축력을 각각 측정한다. 상기 로드셀(129)이 복수로 구비됨으로써 하나가 고장나도 다른 로드셀(129)로 압축력 측정이 가능하게 된다.
상기 로드지지부(124)는 중공체로 상하 양 단부가 막히도록 구비된다. 상기 로드지지부(124)의 상부와 하부에는 상하 방향으로 관통된 로드지지부홀(124a)이 형성된다. 상기 로드지지부(124)의 일측면에는 제1 연결부재(126)가 구비된다. 상기 제1 연결부재(126)의 타측은 후술 할 제1 상하이동부재(132)에 고정되어 구비된다.
상기 잉곳로드(122)는 상기 구동지지부(123)의 상면 하부에 고정 구비된다. 상기 잉곳로드(122)는 하향 연장되어 구비된다. 상기 잉곳로드(122)는 상기 회전종동기어(127)와, 상기 구동지지부홀(123a)과, 상기 로드지지부홀(124a)과, 상기 덮개홀(111b)을 관통하여 하향 연장 구비된다. 상기 잉곳로드(122)의 하단에는 사파이어 시드(S)가 구비된다.
상기 제1 상하구동부(130)는 상기 회전구동부(120)로부터 폭 방향으로 이격되며, 상기 제1 연결부재(126)로 연결되어 구비된다. 상기 제1 상하구동부(130)는 제1 지지부재(131)와, 제2 모터(133)와, 제1 나사축(139)과, 제1 상하이동부재(132)와, 제2 연결부재(134)로 이루어진다.
상기 제2 모터(133)는 상기 제1 상하구동부(130)의 가장 상부에 위치한다. 상기 제2 모터(133)는 후술할 상기 제1 지지부재(131)의 상부에 지지되어 구비된다.
상기 제1 지지부재(131)는 상부와 하부가 막힌 중공체로 구비된다. 상기 제1 지지부재(131) 내측에는 후술 할 제1 구동기어(135)와, 제1 종동기어(137)와, 제1 나사축(139)과, 제1 상하이동부재(132)가 구비된다. 상기 제1 지지부재(131)의 상부에는 상하 방향으로 관통되어 제2 모터홀(133a)이 형성된다. 상기 제2 모터(133)의 축은 상기 제2 모터홀(133a)을 관통하여 구비되며, 상기 제2 모터(133) 축의 하부에는 상기 제1 구동기어(135)가 구비된다. 상기 제1 구동기어(135)는 상기 제1 종동기어(137)와 치합하여 연결된다. 상기 제1 구동기어(135)의 지름은 상기 제1 종동기어(137)의 지름 보다 작게 구비된다. 상기 제1 구동기어(135)와 상기 제1 종동기어(137)는 상기 제2 모터(133)로 부터 동력을 얻어 후술할 제1 나사축(139)을 회전시킨다. 상기 제1 지지부재(131)의 일측면에는 폭 방향으로 관통하여 통공(131a)이 형성된다.
상기 제1 나사축(139)은 상기 제1 지지부재(131)의 상부와 하부에 고정되어 구비된다. 상기 제1 나사축(139)은 상하 방향으로 연장 구비된다. 상기 제1 나사축(139)에 상기 제1 종동기어(137)가 구비되고, 후술할 제1 상하이동부재(132)가 나사축(139)에 치합하여 구비된다. 상기 제1 나사축(139)은 사각 나사로 이루어진다.
상기 제1 상하이동부재(132)의 내부에는 제1 나사축(139)과 치합하도록 사각 너트 형태로 이루어진다. 상기 제1 상하이동부재(132)는 제1 나사축(139)의 회전에 따라 상하 방향으로 이동된다. 상기 제1 상하이동부재(132)의 일측에는 상기 제1 연결부재(126)가 연결된다. 상기 제1 연결부재(126)는 상기 통공(131a)을 관통하여 구비된다. 상기 제1 상하이동부재(132)가 상하로 이동하면 상기 회전구동부(120)도 상하로 이동된다. 상기 제1 지지부재(131)의 상기 통공(131a)이 형성 된 타측면에는 상기 제2 연결부재(134)가 구비된다. 상기 제2 연결부재(134)의 타측에는 후술 할 제2 상하이동부재(147)가 구비된다.
제2 상하구동부(140)는 상기 제1 상하구동부(130)로부터 폭 방향으로 이격되고, 상기 제2 연결부재(134)로 연결되어 구비된다. 상기 제2 상하구동부(140)는 제3 모터(141)와, 지지브라켓(143)과, 제2 나사축(145)과, 제2 상하이동부재(147)와, 제3 연결부재(149)로 이루어진다.
상기 제3 모터(141)는 상기 제2 상하구동부(140)의 하부에 위치한다. 상기 제3 모터(141)의 상부에는 제2 나사축(145)이 구비된다. 상기 제2 나사축(145)는 상기 제3 모터(141)에 의해 회전된다. 상기 제2 나사축(145)은 후술 할 제2 상하이동부재(147)을 관통하여 구비된다. 상기 제2 나사축(145)은 사각 나사축으로 형성된다. 상기 제2 나사축(145)과, 상기 제3 모터(141)는 후술할 지지브라켓(143)의 사이에 구비된다. 상기 지지브라켓(143)은 상기 제3 모터(141)의 하부와, 상기 제2 나사축(145)의 상부에 구비된다. 상기 지지브라켓(143)은 후술 할 회전부(150)에 연결되어 구비된다.
상기 제2 상하이동부재(147)의 내부에는 상기 제2 나사축(145)과 치합하도록 사각 너트 형태로 이루어진다. 상기 제2 상하이동부재(147)는 상기 제2 나사축(145)의 회전에 따라 상하 방향으로 이동된다. 상기 제2 상하이동부재(147)의 일측에는 상기 제2 연결부재(134)가 연결되어 상기 제1 상하구동부(130)는 상하 방향으로 이동된다. 상기 제2 연결부재(134)가 연결 된 상기 제2 상하이동부재(147)의 타측에는 제3 연결부재(149)가 구비된다. 상기 제3 연결부재(149)의 타측에는 후술 할 회전축(151)이 구비된다.
상기 회전부(150)는 상기 제2 상하구동부(140)로 부터 폭 방향으로 이격되며, 상기 제3 연결부재(149)와 지지브라켓(143)으로 연결되어 구비된다. 상기 회전부(150)는 회전축(151)과, 회전손잡이부재(153)로 이루어진다.
상기 회전축(151)은 상하 방향으로 구비된다. 상기 회전축(151)의 상부와 하부는 본체(도시하지 않음)에 연결되어 구비된다. 상기 회전축(151)의 일측은 상기 지지브라켓(143)과, 상기 제3 연결부재(149)로 연결되어 구비된다. 상기 회전축(151)의 내부는 사각 나사축으로 형성된다. 상기 회전축(151)이 회전함으로써 상기 회전축(151)에 연결 된 상기 제3 연결부재(147)는 상하 방향으로 움직인다. 상기 회전축(151)의 타측에는 측방으로 연장된 상기 회전손잡이부재(153)가 구비된다.
본 발명의 작동에 대해 살펴보면 다음과 같다.
상기 성장로(110)의 도가니(119)에 원료인 알루미나(Al2O3)를 넣은 뒤 덮개(111a)를 덮어 성장로본체(111)의 내부를 진공 상태로 만든다. 히터(117)를 작동시켜 상기 도가니(119)를 알루미나의 녹는점(2050℃)이상으로 가열하여 용융시킨다.
상기 회전구동부(120)에 구비된 상기 잉곳로드(122)의 하단에 사파이어 시드(S)를 장착시킨다. 상기 제1 상하구동부(130)가 작동되면서 상기 회전구동부(120)는 하방향으로 이동된다. 상기 잉곳로드(122)의 하단이 상기 도가니(119) 내의 용융표면 중심 위에 근접시켜 서서히 시드(S)를 용액과 접촉시키거나 일부가 침지되도록 한다. 상기 도가니(119) 내의 용액 속으로부터 시드(S)가 녹지 않는 적절한 위치에 위치시킨다. 이러한 상태에서 상기 회전구동부(120)와, 상기 제1 상하구동부(130)를 통해 인양 속도 및 회전 속도를 적절히 조절함으로써 목표하는 직경을 가진 원기둥에 가까운 형상의 단결정 잉곳을 얻을 수 있게 된다.
상기 회전구동부(120)의 제1 모터(121)가 구동하면서 상기 회전구동기어(125)가 회전한다. 상기 회전구동기어(125)가 회전하면서 상기 회전종동기어(127)가 회전한다. 상기 회전종동기어(127)가 회전함으로써 상기 잉곳로드(122)가 회전한다.
상기 잉곳로드(122)가 회전할 때, 상기 제1 상하구동부(130)의 제1 상하이동부재(132)가 상향 이동된다. 상기 제1 상하구동부(130)의 제2 모터(133)가 구동하면서 상기 제1 구동기어(135)가 회전한다. 상기 제1 구동기어(135)가 회전하면서 상기 제1 종동기어(137)가 회전하게 된다. 상기 제1 종동기어(137)가 회전함으로써 상기 제1 상하이동부재(132)가 이동된다. 상기 제1 상하이동부재(132)는 상기 잉곳로드(122)의 하단에 잉곳이 형성되며 저속으로 인양한다.
형성 된 잉곳의 무게는 상기 로드셀(129)을 통해 측정된다. 상기 로드지지부(124)는 상기 제1 연결부재(126)에 연결되어 고정되고, 상기 구동지지부(123)는 잉곳 무게에 의해 중력 방향으로 압력이 발생 된다. 그로 인해 상기 구동지지부(123)와, 상기 로드지지부(124) 사이에 구비된 상기 로드셀(129)이 압축 되어 잉곳 무게를 측정한다.
잉곳이 완성되면 상기 성장로본체(111)의 덮개(111a)를 연다. 그 후, 상기 제2 상하구동부(140)를 작동시킨다. 상기 제3 모터(141)가 구동함으로써 상기 제2 나사축(145)이 회전한다. 상기 제2 나사축(145)이 회전하면 상기 제2 상하이동부재(147)가 상향으로 고속 이동된다. 상기 제2 상하구동부재(147)가 상향 이동함으로써 상기 제2 상하구동부재(147)에 연결된 상기 제1 상하구동부(130)가 상향 이동되어 잉곳을 상기 성장로(110)로 부터 인양한다.
상기 제2 상하구동부(140)에 의해 인양 된 잉곳은 가공하기 위해 상기 성장로(110)로 부터 반대측으로 배출한다. 잉곳을 이동시키기 위해 상기 회전부(150)의 회전손잡이부재(153)를 수동으로 돌려 이동시킨다. 이 때, 상기 회전부(150)의 회전은 자동으로도 가능하다. 상기 회전손잡이부재(153)를 회전시키면 상기 회전축(151)이 회전되면서 상기 회전구동부(120)와, 제1 상하이동부(130)와, 제2 상하이동부(140)가 상기 회전축(151)을 중심으로 일체로 회전 된다.
지금까지 본 발명에 따른 단결정 사파이어 잉곳 성장장치는 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 누구든지 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100 : 단결정 사파이어 잉곳 성장장치
110 : 성장로 111 : 성장로본체
112 : 도가니 받침대 113 : 냉각챔버
115 : 단열재 117 : 히터
119 : 도가니 120 : 회전구동부
122 : 잉곳로드 123 : 구동지지부
124 : 로드지지부 125 : 회전구동기어
127 : 회전종동기어 129 : 로드셀
130 : 제1 상하구동부 131 : 제1 지지부재
132 : 제1 상하이동부재 135 : 제1 구동기어
137 : 제1 종동기어 139 : 제1 나사축
140 : 제2 상하구동부 145 : 제2 나사축
147 : 제2 상하이동부재 150 : 회전부
151 : 회전축 153 : 회전손잡이부재

Claims (7)

  1. 공급된 원료가 용융되는 도가니(119)가 구비된 성장로(110)와,
    상기 성장로(110)로 삽입되는 잉곳로드(122)와 잉곳의 무게를 측정하는 복수의 로드셀(129)을 구비하며 잉곳로드(122)를 회전 구동하는 회전구동부(120)와,
    제1 연결부재(126)에 의하여 회전구동부(120)와 연결되어 상기 회전구동부(120)의 일측으로 구비되며 회전구동부(120)를 상하로 이동시키도록 작동하는 제1 상하이동부(130)와,
    제2 연결부재(134)에 의하여 제1 상하이동부(130)에 연결되어 상기 제1 상하이동부(130)의 일측으로 구비되며 제1 상하이동부(130)를 상하로 이동시키도록 작동하는 제2 상하이동부(140)와,
    본체에 회전 가능하게 구비되는 회전축(151)을 가지는 회전부(150)로 이루어지며;
    상기 로드셀(129)은 상기 제2 연결부재(126)에 결합된 중공의 로드지지부(124)와 상기 로드지지부(124)의 상부로 이격되어 구비되는 중공의 구동지지부(123) 사이에 구비되어 구동지지부(123)와 로드지지부(124) 사이에서 발생하는 압축력을 각각 측정하는 것을 특징으로 하는 단결정 사파이어 잉곳 성장장치(100).
  2. 제1 항에 있어서, 상기 로드셀(129)은 상기 로드셀 일부가 고장나는 경우 다른 로드셀(129)로 압축력이 측정되는 것을 특징으로 하는 단결정 사파이어 잉곳 성장장치(100).
  3. 제1 항에 있어서, 상기 제2 상하이동부(140)는 제3 연결부재(149)에 의하여 상기 회전축(151)에 연결되어 회전축(151)이 회전하면 상기 회전구동부(120), 제1 상하이동부(130), 제2 상하이동부(140)는 상기 회전축(151)을 중심으로 회전하는 것을 특징으로 하는 단결정 사파이어 잉곳 성장장치(100).
  4. 제1 항에 있어서, 상기 회전구동부(120)는 상기 로드지지부(124)와, 상기 구동지지부(123)와, 상기 로드셀(129)과, 상하로 연장되며 상기 구동지지부(123)와 로드지지부(124)에 회전 가능하게 지지되고 하단부가 로드지지부(124)의 하부로 돌출된 잉곳로드(122)와, 상기 구동지지부(123)에 설치되는 제1 모터(121)와, 상기 구동지지부(123) 내에 위치하며 제1 모터(121)의 축에 설치되는 회전구동기어(125)와, 상기 구동지지부(123) 내에 위치하며 잉곳로드(122)에 설치되고 회전구동기어(125)와 치합하는 회전종동기어(127)로 이루어진 것을 특징으로 하는 단결정 사파이어 잉곳 성장장치(100).
  5. 제1 항에 있어서, 상기 제1 상하이동부(130)는 제2 연결부재(134)에 결합된 중공의 제1 지지부재(131)와, 상기 제1 지지부재(131)에 설치되는 제2 모터(133)와, 상기 제1 지지부재(131) 내에 회전 가능하게 설치되는 제1 나사축(139)과, 상기 제1 나사축(139)에 치합하며 제1 나사축(139)의 회전에 따라 상하로 이동되는 제1 상하이동부재(132)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 단결정 사파이어 잉곳 성장장치(100).
  6. 제1 항에 있어서, 상기 제2 상하이동부(140)는 회전축(151)에 연결되며 상하 이격된 지지브라켓(143)과, 상하 방향으로 연장되며 상기 지지브라켓(143)에 회전 가능하게 설치되는 제2 나사축(145)과, 상기 제3 연결부재(149)에 결합되며 상기 제2 나사축(145)에 치합하여 제2 나사축(145)의 회전에 따라 상하 방향으로 이동하는 제2 상하이동부재(147)와, 상기 지지브라켓(143)에 설치되며 제2 나사축(145)을 회전시키는 제3 모터(141)로 이루어진 것을 특징으로 하는 단결정 사파이어 잉곳 성장장치(100).
  7. 제6 항에 있어서, 상기 회전축(151)에는 측방으로 연장된 회전손잡이부재(153)가 구비되어, 회전손잡이부재(153)를 회전시키면 회전축(151)이 회전되면서 상기 회전구동부(120), 제1 상하이동부(130), 제2 상하이동부(140)가 회전축(151)을 중심으로 일체로 회전되는 것을 특징으로 하는 단결정 사파이어 잉곳 성장장치(100).
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CN115044968A (zh) * 2022-06-23 2022-09-13 深圳市迈斯泰克电子有限公司 一种单晶硅棒旋转提拉装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120070080A (ko) 2010-12-21 2012-06-29 (주)티피에스 단결정 사파이어 잉곳 성장장치

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