蓝宝石单晶生长装置及生长方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种蓝宝石单晶生长装置及生长方法，上述蓝宝石单晶生长装置包括：耐火物，配置于腔室的内部，用于对腔室内部进行隔热；坩埚，配置于上述耐火物的内部，在底部依次装载蓝宝石单晶种子和蓝宝石原料，实现蓝宝石单晶的生长；主加热器，以包围上述坩埚的外部的方式配置于耐火物的内部，使热区的温度上升，以在坩埚的内部发生垂直方向温度梯度及水平方向温度梯度的方式进行发热；冷却单元，包括与上述坩埚的底部相接触的冷却板，对坩埚的底部进行冷却；以及辅助加热器，包围上述冷却板，上述辅助加热器控制从坩埚通过冷却板流出的热量流速。

Growth device and method of sapphire single crystal

【技术实现步骤摘要】
蓝宝石单晶生长装置及生长方法
本专利技术涉及蓝宝石单晶生长装置及生长方法，即，通过设置主加热器之外的单独的包围冷却板的辅助加热器并通过控制辅助加热器来控制从坩埚向冷却板流出的热量流速，从而可在播种工序中精密、轻松控制残留种子的大小和结晶生长的速度。
技术介绍
蓝宝石单晶为通过在规定温度条件下使作为铝(Al)和氧(O)相结合的形态的化合物的氧化铝(Al2O3)熔融之后在凝固的过程中以呈六方晶系统(Hexagonalsystem)的结晶结构向一个方向凝固的物质。蓝宝石单晶为硬度排在钻石之后的材料，与石英相比，耐磨损性、耐蚀性约高10倍左右，绝缘特性及透过性优秀，从而，不仅用于合成宝石、表玻璃，而且广泛适用于IT用、工业用、军事用、LED用基板等的尖端材料领域。尤其，作为IT设备的触摸屏(touchwindow)用材料来受到瞩目，用在军事用红外探测导弹，以及被用作战斗机、侦察机等的窗户用材料。蓝宝石单晶生长法大体分为如下方法，即，将种子(Seed)放置于坩埚上侧并使结晶朝向下方生长的上部播种法(upperseedingmethod)和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种蓝宝石单晶生长装置，其特征在于，/n包括：/n耐火物，配置于腔室的内部，用于对腔室内部进行隔热；/n坩埚，配置于上述耐火物的内部，在底部依次装载蓝宝石单晶种子和蓝宝石原料，实现蓝宝石单晶的生长；/n主加热器，以包围上述坩埚的外部的方式配置于耐火物的内部，使热区的温度上升，以在坩埚的内部发生垂直方向温度梯度及水平方向温度梯度的方式进行发热；/n冷却单元，包括与上述坩埚的底部相接触的冷却板，对坩埚的底部进行冷却；以及/n辅助加热器，包围上述冷却板，/n上述辅助加热器控制从坩埚通过冷却板流出的热量流速。/n

【技术特征摘要】
20181024 KR 10-2018-01276661.一种蓝宝石单晶生长装置，其特征在于，
包括：
耐火物，配置于腔室的内部，用于对腔室内部进行隔热；
坩埚，配置于上述耐火物的内部，在底部依次装载蓝宝石单晶种子和蓝宝石原料，实现蓝宝石单晶的生长；
主加热器，以包围上述坩埚的外部的方式配置于耐火物的内部，使热区的温度上升，以在坩埚的内部发生垂直方向温度梯度及水平方向温度梯度的方式进行发热；
冷却单元，包括与上述坩埚的底部相接触的冷却板，对坩埚的底部进行冷却；以及
辅助加热器，包围上述冷却板，
上述辅助加热器控制从坩埚通过冷却板流出的热量流速。


2.根据权利要求1所述的蓝宝石单晶生长装置，其特征在于，为了用于所装载的蓝宝石原料的熔融的热区的升温和蓝宝石单晶种子的播种工序，上述主加热器被设定为最高温度，上述辅助加热器维持最高功率状态，直到从蓝宝石单晶种子获取预设大小的残留种子为止。


3.根据权利要求2所述的蓝宝石单晶生长装置，其特征在于，
上述坩埚具有呈矩形形态的底部，上述蓝宝石单晶种子呈矩形杆形态，
上述残留种子的上部面具有沿着长度方向的曲率，曲率半径被设定为200mm～500mm范围。


4.根据权利要求2所述的蓝宝石单晶生长装置，其特征在于，上述残留种子的高度(h)/单晶种子的高度(H)满足h/H＞1/3。


5.根据权利要求1所述的蓝宝石单晶生长装置，其特征在于，
上述坩埚包括配置于热区的内部的第一坩埚及第二坩埚，
上述第一坩埚及第二坩埚分别包括：
矩形形态的底部；
一对P面部，与和上述底部相连接的四个面中的长度长的前部面及后部面相连接，以向外侧方向张开的方式倾斜而成；以及
一对C面部，与上述底部相连接的四个面中的两侧侧面沿着直角方向相连接，与P面部的边缘相连接，呈梯形形态。


6.根据权利要求5所述的蓝宝石单晶生长装置，其特征在于，
上述底部与P面部之间的角度大于线性老化缺陷传播的界面角度，
当蓝宝石单晶锭的直径为6英寸以上时，上述一对P面部分别包括至少一个弯曲部。


7.根据权利要求1所述的蓝宝石单晶生长装置，其特征在于，以使上述主加热器的最高温度不下降的方式仅通过减少辅助加热器的功率来进行单晶生长。


8.根据权利要求1所述的蓝宝石单晶生长装置，其特征在于，上述冷却单元包括：
冷却板，通过与上述坩埚的下部面直接接触来对坩埚进行冷却；以及
水冷式冷却部，设置于上述冷却板的下部，用于排出热量。


9.根据权利要求1所述的蓝宝石单晶生长装置，其特征在于，
上述辅助加热器由前部辅助加热器及后部辅助加热器构成，上述前部辅助加热器及后部辅助加热器分别配置于上述冷却板的前部面及后部面，若施加电源，则进行发热，
蓝宝石单晶生长装置还包括：
一对连接部件，用于固定上述前部辅助加热器及后部辅助加热器的两侧末端部分；以及
一对电极棒，安装于上述一对连接部件，用于施加电源。


10.根据权利要求1所述的蓝宝石单晶生长装置，其特征在于，
上述坩埚包括配置于热区的内部的至少一个坩埚或第一坩埚及第二坩埚，
上述主加热器包括：
第一P面加热器及第二P面加热器，配置于上述第一坩埚及第二坩埚的前方及后方，分别与第一电极棒及第二电极棒相连接；
第一C面加热器，配置于上述第一坩埚的侧面，通过连接部件来与第一P面加热器及第二P面加热器的一侧边缘电连接；以及
第二C面加热器，配置于上述第二坩埚的侧面，通过连接部件来与第一P面加热器及第二P面加热器的另一侧边缘电连接。


11.根据权利要求10所述的蓝宝石单晶生长装置，其特征在于，
上述第一P面加热器及第二P面加热器包括：
第一路径部，下部与第一电极棒及第二电极棒相连接；
一对第二路径部，从第一路径部沿着垂直方向延伸并向两侧分支；
一对第三路径部，从上述一对第二路径部各自的上端沿着水平方向延伸；以及
一对第四路径部，从上述一对第三路径部分别沿着下侧方向延伸，
上述第一C面加热器和第二C面加热器包括：
一对第五路径部，与第一P面加热器及第二P面加热器相连接，位于两侧边缘；
一对第六路径部，从上述一对第五路径部各自的上端沿着水平方向延伸；
一对第七路径部，从上述一对第六路径部各自的末端部分向下侧垂直方向延伸；以及
第八路径部，沿着水平方向连接上述一对第七路径部各自的下端。


12.根据权利要求11所述的蓝宝石...

【专利技术属性】
技术研发人员：李熙春，文圣皖，张桂源，金峻焕，金亨中，
申请(专利权)人：蓝宝石科技株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR