[发明专利]蓝宝石单晶生长装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种蓝宝石单晶生长装置，尤其涉及一种能够减少晶种替换的工序时间的蓝宝石单晶生长装置。

背景技术

蓝宝石是具有六方晶系结构的氧化铝（Al₂O₃）的单晶。蓝宝石单晶在发光二极管（LED）制造时用作基板。蓝宝石单晶制造方法有提拉法（czochralski method：以下简称CZ法）、火焰熔融法（verneuil method）、泡生法（kyropoulos method）、导模法（EFG法，Edge-Defined Film-Fed Growth）、HEM法（heat exchanger method，热交换法）等。其中，CZ法可实现单晶的大型化，容易调节温度梯度，从而能够生产高质量的单晶，并且在制造C面基板时能够防止浪费原料，因此是非常有效的方法。并且，近年来为了提高LED制造时的生产性能并减少制造单价，基板的直径正在变大，而在这种趋势下利用CZ法的蓝宝石晶体生长同样具有很多优点。

图1为示出了利用现有技术的CZ法的蓝宝石单晶生长装置10的图。如图1所示，位于由隔热材料构成的坩埚收容容器11的内部的坩埚12中填充有氧化铝，高频线圈14加热坩埚12。通过坩埚12的热，氧化铝熔融而形成氧化铝熔液13。提升棒15的下端连接晶种16，接触氧化铝熔液13后，一边旋转一边缓缓提升，从而生长蓝宝石单晶17。此时，氧化铝熔液13中需要形成对流现象，而为了观察熔液13的对流现象，使用CCD摄像机（电荷耦合摄像机）（未示出）。

但是，由于CCD摄像机的位置、过滤器、缩放等，有时也不能准确观察到对流现象。由此，会发生高频线圈14的输出持续增加，使得蓝宝石单晶生长装置10的内部温度也随之提高，从而会发生晶种16熔化变短或在提升棒15的下端完全消失的情况。最终，导致无法进行蓝宝石单晶17的生长，因此需要在提升棒15的下端替换并连接新晶种16。为此，需要使高频线圈10的输出值达到0，并使其自然冷却。接着，在提升棒15的下端连接晶种16。当再次增加高频线圈14的输出值时，高频线圈14加热坩埚12。即，为了替换晶种来生长蓝宝石单晶，需要变化高频线圈的输出，这需要相当长的时间。因此，存在以下问题，在晶种替换方面需要相当长的时间。并且，坩埚或坩埚收容容器被反复冷却或再加热而变形，由此还具有寿命减少的问题。

发明内容

要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种容易进行设置在晶种杆上的晶种替换，能够减少替换晶种所需时间的蓝宝石单晶生长装置。

并且，本发明的目的还在于提供一种能够减少因反复冷却和再加热引起的坩埚或坩埚收容容器的变形并能够延长坩埚或坩埚收容容器寿命的蓝宝石单晶生长装置。

技术方案

本发明公开了一种蓝宝石单晶生长装置，其为在氧化铝熔液中接触晶种后使其上升，从而使蓝宝石单晶生长的蓝宝石单晶生长装置，其特征为，所述蓝宝石单晶生长装置包括：第一腔室（所述第一腔室的上面形成有插入口），其容纳氧化铝，所述氧化铝在其中熔融；第二腔室，其设置在所述第一腔室的上部，以与所述第一腔室的插入口接通；晶种杆（所述晶种杆的终端设置有所述晶种），其通过所述第二腔室下降至所述第一腔室内，或从所述第一腔室上升；以及腔室阻隔部，其设置在所述第二腔室的下端，开闭所述插入口，为了替换所述晶种，当所述晶种杆的终端上升并位于所述第二腔室的内部时，所述腔室阻隔部关闭所述插入口。

本发明还公开了一种蓝宝石单晶生长装置，其特征为，所述第一腔室包括：坩埚收容容器，其位于所述第一腔室的内部；坩埚，其位于所述坩埚收容容器的内部并装有所述氧化铝；以及加热部，其被配置为包围所述坩埚收容容器，并使所述氧化铝熔融而形成所述氧化铝熔液。

并且，本发明还公开了一种蓝宝石单晶生长装置，其特征为，所述第二腔室包括气体管线，所述气体管线从所述第二腔室的外周面延长，并向所述第二腔室的内部注入可控气氛（controlled atmosphere）。

并且，本发明还公开了一种蓝宝石单晶生长装置，其特征为，所述坩埚收容容器由隔热材料构成。

并且，本发明还公开了一种蓝宝石单晶生长装置，其特征为，所述加热部为高频线圈。

有益效果