[发明专利]一种可在线更换籽晶的泡生法蓝宝石晶体生长炉

说明书

技术领域

本发明涉及熔体籽晶法单晶生长炉设备领域，尤其涉及一种可在线更换籽晶的泡生法蓝宝石晶体生长炉结构。

背景技术

蓝宝石晶体(俗称刚玉)，具有高熔点、高硬度、导热性好、从真空、紫外、可见、近红外一直到中红外均有高的光学透过率。普遍应用于蓝光半导体二极管LED和二极管LD的衬底材料，几乎遍及所有衬底领域。

目前蓝宝石的生长方法主要有提拉法(CZ)、导模法(EFG)、泡生法(KY)和热交换法(HEM)等。其中泡生法是世界上公认的最适合生长大尺寸蓝宝石单晶的主流方法之一，将纯度为99.999％的高纯氧化铝原料放置在坩埚中加热至融化，调节炉温使坩埚内熔体上表面中心温度接近2050℃，下降籽晶杆，使籽晶杆接触熔体表面，在籽晶杆内冷却水的作用下，籽晶端部的熔体以籽晶为核心在轴向向下生长的同时在径向向四周生长，此过程称为引晶，通过引晶-扩肩-等径生长-收尾完成蓝宝石晶体的生长，引晶阶段十分重要，关系整个晶体的生长以及质量，而引晶过程中由于技术员的熟练程度，杂质的挥发等因数，会造成籽晶融化完全和无法使用，使得长晶停止，目前只能停炉重新装籽晶，重新升温。上述方法不仅造成能源的损耗，还会浪费宝贵的时间，影响生产的连续性。

发明内容

为克服上述问题，本发明提供了一种可在线更换籽晶的泡生法蓝宝石晶体生长炉结构，可实现在线更换籽晶，其解决了传统引晶过程中因籽晶问题而造成的生产周期长，能耗高的问题，有效确保了生产的连续性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种可在线更换籽晶的泡生法蓝宝石晶体生长炉，包括主炉腔、炉盖、副炉腔、电动挡板阀、提拉系统、管体、籽晶杆、炉台控制系统和真空系统。

其中，主炉腔通过橡胶圈与炉盖密封连接，主炉腔侧面连接至真空系统，该真空系统用于对主炉腔内部进行抽真空。所述炉盖与副炉腔通过电动挡板阀隔开，炉台控制系统与电动挡板阀线路相连用于控制电动挡板阀的开闭。

在副炉腔的一侧还设置有用于向副炉腔内部输入冷却气体的冷却阀，另一侧设有用于开启副炉腔的炉门。副炉腔的上端通过连接装置与管体下端密封，管体上端与提拉系统相连接。所述籽晶杆安装在提拉系统上，并向下延伸依次穿过管体、副炉腔和炉盖，最终到达主炉腔的内部；在籽晶杆底端装设有籽晶。为防止提拉杆上下移动时带动管体弹性压缩，优选的，上述管体为波纹管。

作为本发明的进一步改进，上述籽晶通过籽晶夹固定，籽晶夹通过籽晶夹套与籽晶杆连接。优选的，籽晶杆处于主炉腔与副炉腔的中心；上端与提拉系统相连接，实现提拉杆升降。

本发明与现有技术相比，其优点在于：

本发明通过在主炉腔上方设置副炉腔，并通过电动挡板阀将两腔室隔开，当籽晶融化完全或无法使用时，首先缓慢打开电动挡板阀，接着将籽晶杆提升至副炉腔，而后关闭电动挡板阀，对副炉腔内进行冷却，再对籽晶进行更换，最后抽真空、缓慢下降籽晶杆、预热籽晶，重新引晶。

本发明能够实现在线更换籽晶，具有能耗低、生产成本低的优点，与此同时可有效避免因籽晶问题无法引晶而耽误生产周期的发生，确保生产的连续性。

以下将结合附图和实施例，对本发明进行较为详细的说明。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

其中，1、提拉系统，2、波纹管，3、连接装置，4、炉门，5、冷却阀，6、电动挡板阀，7、籽晶杆，8、籽晶夹套，9、籽晶夹，10、籽晶，11、炉盖，12、主炉腔，13、副炉腔，14、炉台控制系统，15、真空系统。

具体实施方式

实施例，请参阅图1，一种可在线更换籽晶的泡生法蓝宝石晶体生长炉，具有提拉系统1、波纹管2、连接装置3、副炉腔13、炉门4、冷却阀5、电动挡板阀6、籽晶杆7、籽晶夹套8、籽晶夹9、籽晶10、炉盖11、主炉腔12、炉台控制系统14和真空系统15。

其中，主炉腔12上端面与炉盖11下端面通过橡胶圈密封，主炉腔12侧面连接真空系统15，该真空系统用于对主炉腔内部进行抽真空。

炉盖11与副炉腔13下端通过电动挡板阀6隔开，该电动挡板阀6由炉台控制系统14控制开启与关闭；

在副炉腔13的左侧还设置有用于向副炉腔13内部输入冷却气体的冷却阀5，右侧设有用于开启副炉腔的炉门4。副炉腔13的上端通过连接装置3与波纹管2下端密封，波纹管2上端与提拉系统1相连接。