사파이어 결정 성장로 KY 사파이어 웨이퍼 및 광학 창 생산을 위한 Kyropoulos 방법
작동 원리
KY법의 핵심 원리는 고순도 Al₂O₃ 원료를 텅스텐/몰리브덴 도가니에서 2050°C로 용융하는 것입니다. 종결정을 용융물에 넣은 후, 0.5~10 mm/h의 속도로 배출하고 0.5~20 rpm의 속도로 회전시켜 α-Al₂O₃ 단결정의 방향성 성장을 달성합니다. 주요 특징은 다음과 같습니다.
• 대형 결정체(최대 Φ400 mm × 500 mm)
• 저응력 광학 등급 사파이어(파면 왜곡 <λ/8 @ 633 nm)
• 도핑된 결정(예: 스타 사파이어용 Ti³⁰ 도핑)
핵심 시스템 구성 요소
1. 고온 용융 시스템
• 텅스텐-몰리브덴 복합 도가니(최대 온도 2300°C)
• 다중 구역 흑연 히터(±0.5°C 온도 제어)
2. 결정 성장 시스템
• 서보 구동 풀링 메커니즘(±0.01mm 정밀도)
• 자기 유체 회전 씰(0~30rpm 무단 속도 조절)
3. 열장 제어
• 5개 구역 독립 온도 제어(1800~2200°C)
• 조절 가능한 방열판(±2°C/cm 기울기)
• 진공 및 대기 시스템
• 10⁻⁴ Pa 고진공
• Ar/N₂/H₂ 혼합가스 제어
4. 지능형 모니터링
• CCD 실시간 결정 직경 모니터링
• 다중 스펙트럼 용융 레벨 감지
KY 대 CZ 방법 비교
| 매개변수 | KY 방법 | CZ 방법 |
| 최대 결정 크기 | Φ400mm | Φ200mm |
| 성장률 | 5~15mm/시 | 20~50mm/시 |
| 결함 밀도 | <100/cm² | 500~1000/cm² |
| 에너지 소비 | 80~120kWh/kg | 50~80kWh/kg |
| 일반적인 응용 프로그램 | 광학 창/대형 웨이퍼 | LED 기판/보석 |
주요 응용 분야
1. 광전자 창
• 군용 IR 돔(투과율 >85%@3–5 μm)
• UV 레이저 창(200W/cm² 전력 밀도 견딤)
2. 반도체 기판
• GaN 에피택셜 웨이퍼(2~8인치, TTV <10μm)
• SOI 기판(표면 거칠기 <0.2nm)
3. 가전제품
• 스마트폰 카메라 커버 유리(모스 경도 9)
• 스마트워치 디스플레이(10배 스크래치 방지 개선)
4. 특수 소재
• 고순도 IR 광학 장치(흡수 계수 <10⁻³ cm⁻¹)
• 원자로 관찰창(방사선 허용치: 10¹⁶ n/cm²)
Kyropoulos(KY) 사파이어 결정 성장 장비의 장점
키로풀로스(KY) 공법 기반 사파이어 결정 성장 장비는 탁월한 기술적 이점을 제공하여 산업 규모 생산을 위한 최첨단 솔루션으로 자리매김하고 있습니다. 주요 장점은 다음과 같습니다.
1. 대구경 생산 능력: 최대 직경 12인치(300mm)의 사파이어 크리스털을 성장시킬 수 있어 GaN 에피택시 및 군용 창문과 같은 첨단 응용 분야에 사용되는 웨이퍼와 광학 부품을 고수율로 생산할 수 있습니다.
2. 초저 결함 밀도: 최적화된 열장 설계와 정밀한 온도 구배 제어를 통해 전위 밀도 <100/cm²를 달성하여 광전자 소자에 대한 뛰어난 결정 무결성을 보장합니다.
3. 고품질 광학 성능: 가시광선에서 적외선 스펙트럼(400~5500nm)에 걸쳐 85% 이상의 투과율을 제공하며, 이는 UV 레이저 윈도우와 적외선 광학에 중요합니다.
4. 고급 자동화: 서보 구동식 풀링 메커니즘(±0.01mm 정밀도)과 자기 유체 회전 씰(0~30rpm 무단계 제어)을 갖추고 있어 인간의 개입을 최소화하고 일관성을 향상시킵니다.
5. 유연한 도핑 옵션: 루비용 Cr³⁰ 및 스타 사파이어용 Ti³⁰과 같은 도펀트를 사용하여 맞춤화를 지원하여 광전자 및 보석 분야의 틈새 시장을 공략합니다.
6. 에너지 효율성: 최적화된 단열재(텅스텐-몰리브덴 도가니)로 에너지 소비를 80~120kWh/kg으로 줄여 대체 성장 방법과 경쟁할 수 있습니다.
7. 확장 가능한 생산: 30~40kg 결정의 경우 8~10일이라는 빠른 사이클 시간으로 월 5,000개 이상의 웨이퍼를 생산할 수 있으며, 전 세계 200개 이상의 설비에서 검증되었습니다.
8. 군용 등급 내구성: 항공우주 및 핵 응용 분야에 필수적인 방사선 저항성 설계와 내열성 소재(10¹⁶ n/cm² 견딤)를 통합했습니다.
이러한 혁신을 통해 KY 방법은 고성능 사파이어 크리스털 생산을 위한 황금 표준으로 자리매김하고, 5G 통신, 양자 컴퓨팅, 방위 기술의 발전을 촉진합니다.
XKH 서비스
XKH는 사파이어 결정 성장 시스템에 대한 포괄적인 턴키 솔루션을 제공합니다. 설치, 공정 최적화, 직원 교육을 아우르는 완벽한 운영 통합을 보장합니다. 다양한 산업 요구에 맞춰 사전 검증된 성장 레시피(50개 이상)를 제공하여 고객의 R&D 시간을 크게 단축합니다. 특수 용도의 경우, 맞춤형 개발 서비스를 통해 캐비티 맞춤화(Φ200–400mm) 및 고급 도핑 시스템(Cr/Ti/Ni)을 구현하여 고성능 광학 부품 및 내방사선성 소재를 지원합니다.
부가가치 서비스에는 슬라이싱, 연삭, 연마와 같은 성장 후 처리가 포함되며, 웨이퍼, 튜브, 보석 블랭크 등 다양한 사파이어 제품도 함께 제공됩니다. 이러한 서비스는 가전제품부터 항공우주 산업까지 다양한 산업 분야에 적용됩니다. 당사의 기술 지원은 24개월 보증 및 실시간 원격 진단을 제공하여 가동 중단 시간을 최소화하고 생산 효율성을 지속적으로 유지합니다.
