連續(xù)藍(lán)寶石生長的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及連續(xù)藍(lán)寶石生長。本發(fā)明公開了用于連續(xù)藍(lán)寶石生長的系統(tǒng)和方法。一個(gè)實(shí)施方式可以采取方法的形式，該方法包括：將基體材料供給到位于生長腔室內(nèi)的坩堝中；加熱坩堝以熔融基體材料并且開始熔融基體材料中的晶體生長，以產(chǎn)生晶體結(jié)構(gòu)。另外，該方法包括將晶體結(jié)構(gòu)拉離坩堝并且將晶體結(jié)構(gòu)供給到生長腔室外部。
【專利說明】連續(xù)藍(lán)寶石生長
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及藍(lán)寶石生長，更具體地講，涉及用于連續(xù)藍(lán)寶石生長的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]剛玉是氧化鋁是晶體形式并且發(fā)現(xiàn)剛玉具有各種不同顏色，除了通常被稱為紅寶石的紅色剛玉和被稱為蓮花剛玉的橘紅色剛玉之外，所有顏色的剛玉通常被統(tǒng)稱為藍(lán)寶石。透明形式的剛玉被視為寶石或珍寶。一般來說，剛玉非常硬，純剛玉被限定為具有9.0的莫氏硬度，如此純剛玉能夠劃破幾乎所有其它礦物。
[0003]如可以理解的，由于剛玉的某些特性，包括硬度和透明特性等，導(dǎo)致剛玉可用于各種不同的應(yīng)用。然而，對于特定應(yīng)用有益的相同特性通常增加了成本并提高了加工和制備用于那些應(yīng)用的藍(lán)寶石的難度。如此，除與它成為寶石相關(guān)的成本之外，制備用于特定用途的剛玉的成本常常過高。例如，當(dāng)實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的加工技術(shù)時(shí)，藍(lán)寶石的硬度使得切割和拋光材料既困難又耗時(shí)。另外，傳統(tǒng)的加工工具例如切割機(jī)當(dāng)在剛玉上使用時(shí)經(jīng)受相對較快的磨損。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明公開了用于連續(xù)藍(lán)寶石生長的系統(tǒng)和方法。一個(gè)實(shí)施方式可以采取方法的形式，該方法包括:將基體材料供給到位于生長腔室內(nèi)的坩堝；加熱坩堝以熔融基體材料并且開始熔融基體材料中的晶體生長，以產(chǎn)生晶體結(jié)構(gòu)。另外，該方法包括將晶體結(jié)構(gòu)拉離坩堝并且將晶體結(jié)構(gòu)供給到生長腔室外部。
`[0005]另一個(gè)實(shí)施方式可以采取用于連續(xù)藍(lán)寶石生長的系統(tǒng)的形式，該系統(tǒng)包括垂直生長腔室和位于生長腔室內(nèi)的坩堝。坩堝包括成套模具并且被構(gòu)造用于容納熔融氧化鋁。該系統(tǒng)還包括被構(gòu)造用于加熱坩堝的加熱器和用于將氧化鋁連續(xù)供給到坩堝中的供給系統(tǒng)。提供拉動(dòng)系統(tǒng)并且拉動(dòng)系統(tǒng)被構(gòu)造用于使種晶接觸成套模具頂部的熔融氧化鋁并且將晶帶向上拉出生長腔室。
[0006]雖然公開了多個(gè)實(shí)施方式，但從下面的詳細(xì)描述中，本發(fā)明的其它實(shí)施方式對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將變得顯而易見。如將認(rèn)識(shí)到的，實(shí)施方式能夠在各個(gè)方面進(jìn)行修改，所有這些修改都不脫離實(shí)施方式的精神和范圍。因此，附圖和詳細(xì)描述將被視為本質(zhì)是示例性的而非限制性的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1示出根據(jù)示例實(shí)施例的示例連續(xù)晶體生長系統(tǒng)。
[0008]圖2是圖1的連續(xù)生長系統(tǒng)的坩堝的自上而下的視圖，示出了用于連續(xù)供給氧化鋁的入口。
[0009]圖3示出連續(xù)生長系統(tǒng)的放大視圖，其中，晶帶退出生長腔室。
[0010]圖4是示出力與晶帶長度之間關(guān)系的圖。[0011]圖5示出根據(jù)可供選擇示例實(shí)施例的一體拉動(dòng)系統(tǒng)。
[0012]圖6示出針對連續(xù)晶體生長系統(tǒng)的切割系統(tǒng)和測試系統(tǒng)。
[0013]圖7示出具有缺陷的晶帶的一部分。
[0014]圖8是示出連續(xù)藍(lán)寶石生長方法的示例流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]一般來說，所有藍(lán)寶石生長方法本質(zhì)上都是分批的。在每次生長周期的開始，至少，將精確取向的種晶安置在生長腔室內(nèi)并且使之接觸熔融的氧化鋁以使晶體生長蔓延。常常，將生長爐冷卻并且在每次新生長周期之前用氧化鋁重新填充坩堝。
[0016]通過消除除初始添加晶種操作之外的其余操作，并且消除對冷卻和重新加熱坩堝的需要，本連續(xù)生長技術(shù)有助于避免與分批方法相關(guān)的停工時(shí)間(down time)。設(shè)備工作時(shí)間(up time)可以大大延長，因?yàn)閷⒅怀霈F(xiàn)用于替換磨損組件(通常直到許多生長周期之后才出現(xiàn)的事件)的停工時(shí)間。通過去除和/或減少傳統(tǒng)分批加工技術(shù)的冷卻和加熱周期，可以降低其它能量成本。
[0017]本連續(xù)生長方法是基 于EFG (限邊饋膜生長)工藝。在這個(gè)工藝中，藍(lán)寶石的“晶帶”是通過拉動(dòng)它們穿過成套模具來生長的，成套模具限定固化晶體的形狀。因?yàn)橥ㄟ^生長晶帶的長度達(dá)到生長腔室所允許的最大值或者通過晶體生長排空坩堝，所以這個(gè)工藝通常是分批工藝。
[0018]為了將這個(gè)工藝轉(zhuǎn)換成連續(xù)工藝，可以將氧化鋁連續(xù)供給到坩堝中并且生長腔室可以被構(gòu)造用于打開以允許藍(lán)寶石晶帶穿過。這引發(fā)了眾多新問題。具體地講，通常在生長期間用惰性氣體填充生長腔室。頂部打開將允許氣體逸出。另外，熱將往往會(huì)從腔室頂部逸出，從而使效率降低。另外，通常借助固定種晶的制動(dòng)器拉動(dòng)藍(lán)寶石晶帶，并且這樣將不能夠繼續(xù)向上無限拉動(dòng)。
[0019]為了解決這些問題，可以實(shí)現(xiàn)眾多機(jī)制。第一，可以將精密輥的組引入到爐頂部附近，以取代在制動(dòng)器進(jìn)行初始拉動(dòng)之后拉動(dòng)連續(xù)藍(lán)寶石晶帶。第二，除輥之外，密封機(jī)構(gòu)可以閉合晶帶周圍和其間的間隙，以使熱和氣體損耗最少。另外，通過使?fàn)t高，熱損耗的效應(yīng)可以與熱區(qū)和結(jié)晶點(diǎn)明顯分離，以使效應(yīng)降到最低。這還將允許晶帶在腔室內(nèi)有足夠時(shí)間緩慢冷卻，而不產(chǎn)生明顯的熱感應(yīng)應(yīng)力。第三，可以通過連續(xù)輸入惰性氣體來補(bǔ)償氣體從密封件的緩慢泄露。另外，通過將密封件設(shè)置在輥上方，來自密封件的任何摩擦效應(yīng)將通過輥與生長點(diǎn)分離，從而使它們的效應(yīng)降到最低。
[0020]轉(zhuǎn)到圖1，示出了連續(xù)藍(lán)寶石生長系統(tǒng)100。生長系統(tǒng)100可以通常被構(gòu)造用于根據(jù)EFG工藝生長藍(lán)寶石。然而，應(yīng)該理解，這個(gè)示例實(shí)施方式的一些方面可以在其它藍(lán)寶石生長工藝中實(shí)現(xiàn)，以實(shí)現(xiàn)連續(xù)或幾乎連續(xù)的藍(lán)寶石生長。
[0021]連續(xù)藍(lán)寶石生長系統(tǒng)100包括生長腔室102，生長腔室102容納有助于藍(lán)寶石生長的組件部分。具體地講，腔室102容納坩堝104、成套模具106、加熱器108和絕緣體110。坩堝104被構(gòu)造用于容納熔融的氧化鋁。可以由加熱器108將坩堝104加熱至超過氧化鋁熔點(diǎn)的溫度，使得氧化鋁保持在熔融狀態(tài)。加熱器108可以通常采用任何合適的形式，并且在一個(gè)實(shí)施方式中可以米取一個(gè)或多個(gè)電加熱器的形式。在一些實(shí)施方式中，可以實(shí)現(xiàn)預(yù)加熱系統(tǒng)(未示出)，以有助于在加熱器108將溫度升至氧化鋁熔點(diǎn)以上之前使坩堝104和/或生長腔室102的溫度達(dá)到第一溫度水平。
[0022]通常，成套模具106可以包括多組平行板112。每組平行板112形成隙縫114，隙縫114通過毛細(xì)管作用將熔融氧化鋁向上引導(dǎo)。每組平行板112包括位于板112頂部的模具頂端116。模具頂端116確定由被引上平行板112的隙縫114的熔融氧化鋁形成的晶體的形狀。
[0023]提供拉動(dòng)系統(tǒng)120，拉動(dòng)系統(tǒng)120被構(gòu)造用于將晶體從模具頂端116拉出。在一些實(shí)施方式中，拉動(dòng)系統(tǒng)120可以被構(gòu)造用于在生長腔室102內(nèi)移動(dòng)，而在其它實(shí)施方式中，拉動(dòng)系統(tǒng)被固定在生長腔室頂部或在其附近。在其它實(shí)施方式中，拉動(dòng)系統(tǒng)可以位于生長腔室內(nèi)的坩堝104上方的某點(diǎn)。在其它實(shí)施方式中，拉動(dòng)系統(tǒng)或拉動(dòng)系統(tǒng)的一些部分可以位于生長腔室102外部。
[0024]在圖1中，拉動(dòng)系統(tǒng)120可以被構(gòu)造用于在生長腔室120內(nèi)垂直移動(dòng)。支承構(gòu)件122可以連接到拉動(dòng)系統(tǒng)122并且被構(gòu)造用于垂直移動(dòng)拉動(dòng)系統(tǒng)。拉動(dòng)系統(tǒng)120可以包括多個(gè)拉動(dòng)機(jī)構(gòu)，每個(gè)拉動(dòng)機(jī)構(gòu)對應(yīng)于成套模具的模具頂端。每個(gè)拉動(dòng)機(jī)構(gòu)可以初始地支承種晶。拉動(dòng)系統(tǒng)120可以被降低，使得種晶接觸模具頂端的熔融氧化鋁，以致晶體生長蔓延。一旦晶體生長啟動(dòng)，拉動(dòng)系統(tǒng)120就被拉離坩堝并且晶帶124被向上拉離成套模具。
[0025]隨著晶帶124被向上拉動(dòng)，坩堝中的熔融氧化鋁用盡。通過以對應(yīng)于晶體生長速率的速率將氧化鋁供給到坩堝104中來補(bǔ)充熔融氧化鋁。箭頭130示出氧化鋁供給到坩堝104中。氧化鋁通常以固體形式被供給到坩堝中。如可以理解的，將固體氧化鋁供給到熔融氧化鋁中將對熔融氧化鋁產(chǎn)生略微冷卻效應(yīng)。在一個(gè)實(shí)施方式中，在位于距離坩堝周界周圍等距離的多個(gè)位置，將氧化鋁供給到坩堝104。因此，冷卻效應(yīng)被平均分配。圖2是示出入口點(diǎn)132的坩堝104的自上而下視圖，其中，氧化鋁被均勻分配在坩堝周界周圍。在其它實(shí)施方式中，可以提供更多或更少的入口 132。另外，在一些實(shí)施方式中，入口 132可以位于除了坩堝104周界周圍之外的位置。例如，一個(gè)或多個(gè)入口可以位于距離坩堝104周界更向內(nèi)和/或靠近坩堝104中心。
[0026]返回圖1，系統(tǒng)100可以包括控制器156，控制器156被構(gòu)造用于控制系統(tǒng)100的各種操作。例如，控制器156可以控制拉動(dòng)系統(tǒng)120的速度、將氧化鋁供給到坩堝104中的速率、以及坩堝和/或生長腔室102的溫度。另外，控制器156可以控制填充生長腔室102的惰性氣體的供應(yīng)。通常，用惰性氣體如氬氣填充生長腔室。因?yàn)橐恍┒栊詺怏w在通過當(dāng)前工藝時(shí)將有損耗，所以可以提供惰性氣體的供應(yīng)以保持生長腔室102內(nèi)的正確狀況。通常，控制器156可以包括與存儲(chǔ)器連接的處理器，其具有使控制器能夠根據(jù)一組所需操作參數(shù)自發(fā)地控制系統(tǒng)100的一個(gè)或多 個(gè)操作的輸入和輸出。在一些實(shí)施方式中，控制器156可以采取臺(tái)式計(jì)算機(jī)、膝上型計(jì)算機(jī)或其它這種計(jì)算裝置的形式。在這類實(shí)施方式中，控制器156可以被構(gòu)造用于允許進(jìn)行用戶輸入，以有助于修改操作參數(shù)。另外，控制器可以記錄系統(tǒng)100的操作并且向用戶提供報(bào)告。在其它實(shí)施方式中，控制器156可以采取專用集成電路或芯片器件上系統(tǒng)的形式。
[0027]參照圖3，拉動(dòng)系統(tǒng)120被示出為已達(dá)到生長腔室102的頂部。在圖示實(shí)施方式中，生長腔室102可以具有可轉(zhuǎn)換頂部140，可轉(zhuǎn)換頂部140被構(gòu)造用于打開以允許晶帶124經(jīng)過。如圖所示，可轉(zhuǎn)換頂部140可以采取鉸鏈門142的形式，鉸鏈門142打開以允許晶帶124經(jīng)過。在其它實(shí)施方式中，可轉(zhuǎn)換頂部140可以采取其它形式。例如，可轉(zhuǎn)換頂部140可以包括打開頂部140的一個(gè)或多個(gè)滑動(dòng)構(gòu)件。通常，可以實(shí)現(xiàn)任何打開頂部140以允許晶帶124經(jīng)過的合適機(jī)制。
[0028]可以提供一個(gè)或多個(gè)絕緣特征144或密封件以有助于提供拉動(dòng)系統(tǒng)120和生長腔室102的頂部140之間的熱和/或氣體密封。絕緣特征144可以采取墊圈形式，其可以要么附于生長腔室102的拉動(dòng)系統(tǒng)120要么附于生長腔室102的頂部140內(nèi)面。然而，絕緣特征144可以采取其它合適形式。另外，可以與晶帶124相鄰地設(shè)置額外的絕緣特征或密封件，以有助于在晶帶退出時(shí)防止氣體和/或熱從生長腔室102逸出。
[0029]在一些實(shí)施方式中，拉動(dòng)系統(tǒng)120可以包括用于每個(gè)晶帶124的一組或多組輥150，用于在拉動(dòng)系統(tǒng)已到達(dá)生長腔室102的頂部140之后移動(dòng)晶帶。輥150可以被構(gòu)造用于接合導(dǎo)管152，導(dǎo)管152可以初始地支承種晶。輥150因此可以被構(gòu)造用于幫助降低種晶以接觸熔融氧化鋁。另外，一旦拉動(dòng)系統(tǒng)120到達(dá)生長腔室102的頂部140以從坩堝104拉動(dòng)晶帶124并且將它們拉出生長腔室，輥150就可以操作。可供選擇地，輥150可以被構(gòu)造用于在拉動(dòng)系統(tǒng)120到達(dá)生長腔室102的頂部140之后接合藍(lán)寶石晶帶124。也就是說，輥150可以不接觸導(dǎo)管152和/或晶帶124，直到拉動(dòng)系統(tǒng)120到達(dá)生長腔室102的頂部140為止。如此，輥150可以從靜止位置活動(dòng)連接到接合位置。可以通過任何合適的技術(shù)實(shí)現(xiàn)活動(dòng)連接。另外，因?yàn)閷?dǎo)管152和晶帶124可能具有不同尺寸，所以輥150可以被構(gòu)造用于移動(dòng)和/或以其它方式調(diào)節(jié)成不同大小。例如，輥150可以是彈簧支承的。
[0030]輥150可以由可調(diào)諧電機(jī)(未示出)驅(qū)動(dòng)。另外，輥150可以包括扭矩傳感器154，扭矩傳感器154被構(gòu)造用于感測輥上的扭矩和/或施加到晶帶124的力量。一般來說，期望的是保持拉動(dòng)晶帶124以有助于避免破裂的相對恒定力量。另外，恒定的力有助于保持晶帶的所需厚度和/或生 長速率，以有助于減少或消除晶帶中缺陷的產(chǎn)生。如此，每組輥150可以包括一個(gè)或多個(gè)傳感器154，傳感器154被構(gòu)造用于感測可能導(dǎo)致缺陷生長的力和/或擾動(dòng)。傳感器154可以與圖1的控制器156進(jìn)行通信?？刂破?56可以進(jìn)而控制輥150的操作(例如，速度)。
[0031]輥150可以被調(diào)諧，以嘗試保持晶帶124的一致生長速率或均勻橫截面。圖4示出力與長度的關(guān)系曲線160，其中垂直軸上是力并且水平軸上是長度。曲線160只是示例性的并且如此，長度和力值是任意的。如所示出的，曲線160通常遵循直線。曲線160表現(xiàn)出相對直線的微小偏離，偏離可以表明過大或過小的力被施加在晶帶124上，而過大或過小的力是受到由溫度驅(qū)使的固化速率的影響。如此，因?yàn)榱η€160表明相對直線的偏離，所以輥150的速度可以要么增大要么減小，使得施加的是所需力量。一般來說，拉動(dòng)晶帶124所需的力可以隨著晶帶長度的增加而增大。然而，一旦晶帶124的長度達(dá)到閾值水平(例如，一旦晶帶達(dá)到使其伸出生長腔室102的長度并且正由其它機(jī)構(gòu)支承和/或正被切割)，曲線可以變平，如所示出的。
[0032]在162示出可能導(dǎo)致破裂的示例力擾動(dòng)。通常，可以通過單獨(dú)精細(xì)控制輥150來避免這類擾動(dòng)，以保持恒定或線性的曲線。預(yù)期的是，坩堝104的溫度可能有些變化，例如，由于氧化鋁的供給導(dǎo)致的變化，一些晶帶124可能生長得比其它晶帶快或慢。如此，通過單獨(dú)控制成組的輥150，為各個(gè)晶帶的生長速率提供了靈活度，以有助于防止破裂事件和/或缺陷晶體生長。
[0033]圖5示出根據(jù)可供選擇實(shí)施方式的拉動(dòng)系統(tǒng)170。拉動(dòng)系統(tǒng)170與生長腔室102一體化。拉動(dòng)系統(tǒng)170被構(gòu)造用于用輥150降低導(dǎo)管152，使其接觸熔融氧化鋁并且蔓延晶體生長。輥150接著開始將晶帶124向上拉離坩堝104并且拉出生長腔室102。如同之前描述的實(shí)施方式，可以提供傳感器154來感測施加到晶帶124的力，并且可以控制輥150施加所需水平的力，以有助于避免晶帶破裂和/或缺陷生長模式。
[0034]一體化拉動(dòng)系統(tǒng)170可以有利地減少與以上討論的可轉(zhuǎn)換頂部實(shí)施方式相關(guān)的熱和氣體損耗量。另外，可以對拉動(dòng)速率進(jìn)行更精確的控制，因?yàn)樵谡麄€(gè)生長工藝中，始終可以單獨(dú)控制每組輥150。如此，與具有單個(gè)力反饋和控制的更常用拉動(dòng)系統(tǒng)相比，可能出現(xiàn)更少的缺陷和/或破裂事件。
[0035]可以提供多組輥150來有助于在晶帶被拉動(dòng)時(shí)穩(wěn)定和定位晶帶。在一些實(shí)施方式中，可以包括一組輥150作為拉動(dòng)系統(tǒng)的一部分并且可以在生長腔室102和拉動(dòng)系統(tǒng)外部提供第二(或多個(gè))組。例如，如圖6中所示，可以在生長腔室102外部提供一組輥180。輥180可以具有它們自身的電機(jī)，但是可以按與輥150的速度大體相同的速度驅(qū)動(dòng)。輥180在一些實(shí)施方式中可以包括它們自身的傳感器，并且可以根據(jù)與輥150相同的力曲線進(jìn)行控制。在其它實(shí)施方式中，輥180可以不被驅(qū)動(dòng)，而只是隨著晶帶124在輥之間滾動(dòng)而旋轉(zhuǎn)。
[0036]輥180可以有助于將晶帶124的生長與切割過程分離。切割系統(tǒng)可以通常采用激光切割器184的形式，激光切割器184被構(gòu)造用于在晶帶124正移動(dòng)時(shí)切割它們。如此，切割器184可以被構(gòu)造用于隨著晶帶移動(dòng)以實(shí)現(xiàn)筆直切割或者可供選擇地可以僅僅相對于晶帶的移動(dòng)而橫向移動(dòng)并且實(shí)現(xiàn)晶帶的對角切割。在其它實(shí)施方式中，切割器184可以采取可根據(jù)劃線和切斷技術(shù) 進(jìn)行操作的機(jī)械裝置的形式，其中，晶帶的表面被劃線，接著施加壓力或熱梯度以造成晶帶沿著劃線斷裂。在切割過程中，晶帶124可以被切割成離散的部分，這些部分可以至少逼近用于(例如)電子器件中的藍(lán)寶石部分的尺寸和形狀。
[0037]在一些實(shí)施方式中，可以提供視覺測試系統(tǒng)182以在切割晶帶之前掃描晶帶124的缺陷。視覺測試系統(tǒng)182可以通常采取基于光的系統(tǒng)的形式，基于光的系統(tǒng)將某范圍波長內(nèi)的電磁能量或光向著晶帶124引導(dǎo)并且基于被反射的光圖案或者穿過晶帶的光圖案來檢測缺陷。在一些實(shí)施方式中，視覺測試系統(tǒng)可以采取紅外或紫外傳感器的形式。在其它實(shí)施方式中，可以實(shí)現(xiàn)除了基于光的傳感器之外的傳感器。
[0038]圖7示出晶帶124，在晶帶上具有離散部分圖案190。一般來說，晶帶124靠近中心的部分適于使用。然而，偶爾地，在這個(gè)區(qū)域中可以發(fā)現(xiàn)氣泡192或其它缺陷。用視覺測試系統(tǒng)182，可以發(fā)現(xiàn)這類缺陷192并且可以切割晶帶124使得這類缺陷沒有變得一體化到部分中。具體地講，可以沿著虛線進(jìn)行切割，以避免缺陷一體化到部分中。因此，視覺測試系統(tǒng)182有助于實(shí)現(xiàn)對生長的藍(lán)寶石的有效使用并且減少生長的晶體的浪費(fèi)。
[0039]圖8是示出根據(jù)示例實(shí)施方式的連續(xù)藍(lán)寶石生長的示例方法200的流程圖。一般來說，該方法可以開始于將氧化鋁加載到坩堝中(框202)并且加熱坩堝(框204)。坩堝升溫超過氧化鋁的熔點(diǎn)。將種晶降低到接觸模具頂端，以開始熔融氧化鋁的結(jié)晶(框206)。一旦晶體蔓延開始，就將種晶垂直取回(框208)。通過在坩堝中連續(xù)供給氧化鋁來連續(xù)補(bǔ)充坩堝(框210)。另外，可以將惰性氣體如氬氣供給到腔室中，以補(bǔ)充在整個(gè)工藝中逸出腔室的任何氣體。切割過程然后將晶帶修整成生長腔室頂部上方的有限長度(框218)。
[0040]雖然以上討論已經(jīng)提出特定實(shí)施方式，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，在不脫離實(shí)施方式的精神和范圍的情況下，可以進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)上的變化。因此，本文描述的【具體實(shí)施方式】應(yīng)該被理解為是例子并且不限制`其范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種方法，包括: 將基體材料供給到位于生長腔室內(nèi)的坩堝中； 加熱所述坩堝以熔融所述基體材料； 開始熔融的所述基體材料中的晶體生長，以產(chǎn)生晶體結(jié)構(gòu)； 將所述晶體結(jié)構(gòu)拉離所述坩堝；以及 將所述晶體結(jié)構(gòu)供給到所述生長腔室外部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中將所述晶體結(jié)構(gòu)供給到所述生長腔室外部的步驟包括: 打開所述生長腔室的頂部；以及 接合輥，以將所述晶體結(jié)構(gòu)推到所述生長腔室外部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中將所述晶體結(jié)構(gòu)供給到所述生長腔室外部的步驟包括驅(qū)動(dòng)位于所述生長腔室頂部的輥。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括: 感測拉動(dòng)所述晶體結(jié)構(gòu)的輥上的扭矩；以及 基于感測到的扭矩，調(diào)節(jié)拉動(dòng)所述晶體結(jié)構(gòu)并且將其供給到所述生長腔室外部的速度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括在將所述晶體結(jié)構(gòu)供給到所述生長腔室外部之后切割所述晶體結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中切割步驟包括劃線和切斷工藝。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中切割工藝包括激光切割工藝。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中切割工藝包括: 檢測所述晶體結(jié)構(gòu)以找尋缺陷；以及 切除缺陷部分。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中開始晶體生長的步驟包括在所述生長腔室內(nèi)降低種晶以接觸所述基體材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括將惰性氣體供應(yīng)到所述生長腔室中。
11.一種用于連續(xù)藍(lán)寶石生長的系統(tǒng)，包括: 垂直生長腔室； 坩堝，其被設(shè)置在所述生長腔室內(nèi)，所述坩堝包括成套模具并且被構(gòu)造用于容納熔融氧化鋁； 加熱器，其被構(gòu)造用于加熱所述坩堝； 供給系統(tǒng)，其用于將氧化鋁連續(xù)供給到所述坩堝中；以及 拉動(dòng)系統(tǒng)，其被構(gòu)造用于使種晶接觸所述成套模具頂部的熔融氧化鋁并且將晶帶向上拉出所述生長腔室。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述生長腔室包括可轉(zhuǎn)換頂部，所述可轉(zhuǎn)換頂部打開以允許所述晶帶退出所述生長腔室。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中拉動(dòng)系統(tǒng)包括基底，所述基底被構(gòu)造用于在所述生長腔室內(nèi)移動(dòng)，其中所述基底包括將所述晶帶供給到所述生長腔室外部的多個(gè)輥。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，還包括一個(gè)或多個(gè)密封構(gòu)件，所述密封構(gòu)件用于當(dāng)所述可轉(zhuǎn)換頂部打開時(shí)在所述基底和所述生長腔室之間形成密封。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述拉動(dòng)系統(tǒng)位于所述生長腔室的頂部。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述拉動(dòng)系統(tǒng)包括多個(gè)輥，所述多個(gè)輥用于將所述晶帶從所述坩堝向上拉動(dòng)并且拉出所述生長腔室。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)輥中的一個(gè)或多個(gè)包括扭矩感測器。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，還包括所述生長腔室外側(cè)的檢測單元，其中所述檢測單元被構(gòu)造用于檢測所述晶帶中的缺陷。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中所述檢測系統(tǒng)包括基于光的檢測系統(tǒng)。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，還包括切割機(jī)構(gòu)，其中所述切割機(jī)構(gòu)包括機(jī)械切割器或激光 切割器之一。
【文檔編號(hào)】C30B29/20GK103710743SQ201310330345
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年8月1日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月28日
【發(fā)明者】D·N·梅默林, S·A·梅爾斯 申請人:蘋果公司