CN102625864A - 在经调节压力下使用氦的高温工艺改进 - Google Patents

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丹尼尔·P·贝迪
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Abstract

本发明公开了一种用于在用于处理材料诸如生长晶体的真空熔炉中减少多余的辅助反应的方法。该工艺在熔炉腔室环境中执行，其中容许氦气以用于冲除杂质的流率并且以用于在热区中实现热稳定性的预定压力进入熔炉腔室，以减小热流变化并且减小热区中的温度梯度。在冷却期间，使用氦压力来降低热梯度从而增加冷却速率。

Description

在经调节压力下使用氦的高温工艺改进
技术领域
本发明一般地涉及在高温操作环境中的材料处理。更加具体地，本发明涉及在高温真空熔炉中生产结晶材料。
背景技术
虽然以下讨论涉及在高温真空熔炉中生产晶体，但是将会清楚，在这里所公开的方法和设备能够被应用于被用于生产各种产品包括但是不限于生产各种玻璃、无定形材料、多晶晶块诸如硅晶块和薄膜的任何高温操作环境。
用于诸如在高温真空熔炉中存在的环境中生产晶体的工艺能够产生任何或者所有的、三种一般类别的、能够影响最终晶体质量的、多余的辅助或者二级反应。它们是：(1)高温化学反应、(2)不稳定化合物的分解，和(3)某些元素的升华或者蒸发。
高温化学反应通常牵涉碳或者难熔金属，诸如经常在高温熔炉的构造中使用的钼和钨。如果这种反应发生，则它们能够使得熔炉劣化。牵涉包含石墨的熔炉的反应的实例包括：
C(s)+2Mo(s)→Mo2C      (1)
和
H2O(g)+C(s)→CO+H2(g)  (2)
一氧化碳然后能够与任何难熔金属反应并且由此形成碳化物和挥发性物质。
在真空中在高温下钼坩埚也通过类似的反应与Al2O3反应以形成：
Al2O3(s)+Mo(s)→MoO2(g)+AlO(g)+Al(g)  (3)
以及其它化合物。
在1412℃的熔化温度下和在低于10托的压力下操作的、在二氧化硅坩埚中的硅通过以下反应发生反应以形成气态SiO：
SiO2(s)+Si(s)→2SiO(g)     (4)。
在约1400℃下，气态SiO在低于10托的压力下与碳反应以产生高度反应性的一氧化碳(CO)和SiC。即：
2C(s)+SiO(g)→SiC(s)+CO(g) (5)
碳化硅能够严重地劣化从熔体生长的硅的质量。
而且，CO根据下式在低于10托的压力下与硅反应以形成碳和一氧化硅。
CO(s)+Si(s)→C(s)+SiO(g)   (6)
这种反应能够导致SiO气体到熔炉的较低温区域中的表面上的、多余的沉积。另外，碳化硅能够严重地劣化从熔体生长的硅的质量。
在升高的操作温度下，某些化合物变得不稳定并且分解。例如：
2MgO(g)→2Mg(s)+O2(g)      (7)
由此自由氧能够与在熔炉自身中使用的材料和与正在熔炉中被处理的材料这两者反应以形成氧化物。
作为另一个实例，尖晶石根据下式分解成氧化镁和氧化铝，
MgAl2O4(s)→MgO(g)+Al2O3(s)  (8)
其中MgO如上所述地发生反应。
当某些元素或者化合物被升高到高温时，发生升华或者蒸发。如已知的那样，所有的金属和某些难熔材料倾向于在高温下蒸发或者升华。石墨将在高温下升华成碳蒸气。例如，石墨将在2200℃以上升华成碳蒸气。碳蒸气能够与坩埚反应并且污染坩埚内含物。
在晶体制造工艺中，辅助反应诸如以上的反应(1)和升华能够产生气态物质。如已知的那样，这种气体能够在正被处理的材料中被捕捉，从而使得晶体具有例如瑕疵诸如夹杂或物者气泡，这产生了不理想的光散射。
在高温环境中，加热元件也易于受到“热斑”或者“冷斑”的存在所影响，热斑是由于加热元件中的电阻率的变化或者电源变化而引起的，冷斑是例如由于绝缘泄露引起的。在处理期间，热斑和冷斑能够导致非均匀或者非对称的晶体生长。在晶体生长和冷却期间，热斑和/或冷斑在晶体中产生热应力梯度，这能够引起应力缺陷，包括引起晶格畸变和/或破裂的位错。如已知的那样，在热区内侧反应的、以前的反应物或者熔炉构造材料诸如石墨毡或者湿气的细微颗粒的存在能够劣化熔炉性能并且甚至使得通过视口观察变得模糊。
所需要的是这样一种工艺及其控制，其将在高温环境处理期间多余的辅助反应和多余的温度梯度减至最少。
发明内容
根据本发明的一个方面，公开了生产结晶材料的方法，该方法包括以下步骤：a)将具有熔体原料和任选的籽晶的坩埚装载进熔炉的热区中；b)将熔炉的热区抽空至操作压力值；c)加热熔炉的热区以至少部分地熔化熔体原料；d)进一步将熔炉的热区加热至最大温度以完全地熔化熔体原料以及任选部分地熔化籽晶；e)通过冷却热区而从完全熔化的熔体原料并且任选地进一步从部分熔化的籽晶生长结晶材料；和f)从熔炉移除结晶材料。该方法进一步包括以下步骤：建立至少一种非反应性气体进入熔炉的热区中的流率，随后建立在熔炉的热区中的至少一种非反应性气体的压力高于操作压力，该步骤在生长结晶材料的步骤之前发生。
根据本发明的另一个方面，公开了一种用于生产结晶材料的熔炉，该熔炉包括热区；维持热区中的真空并被连接到熔炉的真空泵组件；向热区提供热量并围绕热区的至少一个加热器；将至少一种非反应性气体供应到热区中并被连接到熔炉的非反应性气体系统；和在热区中建立并且维持非反应性气体的流率和压力并被连接到熔炉和真空泵组件的非反应性气体调节系统。该熔炉可以进一步包括热交换器。
根据本发明的另一个方面，公开了一种用于稳定在用于生产晶体或者晶块的高温真空熔炉中的环境的方法，其中该生产经历至少一个多余的温度和压力依赖性辅助反应，所述方法包括：A)为该至少一个辅助反应中的每一个反应建立依赖于反应蒸气压力的反应压力值，B)引导气体通过热区，其中气体具有在热区环境中是非反应性的和具有小分子尺寸、高比热和高导热率的特性，和C)在所建立的反应压力值下调节热区中的非反应性气体的压力。
附图说明
权利要求特别地指出并且清楚地要求保护本发明的主题。通过与附图相结合阅读以下详细说明，本发明的、不同的目的、优点和新颖的特征将是更加充分地清楚的，并且在附图中：
图1是描绘本发明到第一类型的熔炉的应用的框图；
图2是描绘本发明到第二类型的熔炉的应用的框图；
图3是概述能够被应用于包括在图1和2中的那些的各种熔炉的、用于根据本发明的工艺控制的方法的基本流程图；
图4使用第一对照工艺给出晶体质量分析；
图5使用第二对照工艺给出晶体质量分析；
图6是用于生产蓝宝石晶体的、用于结合本发明的工艺控制方法的基本流程图；并且
图7给出通过使用本发明实现的蓝宝石晶体的质量分析。
具体实施方式
详细描述的两个特殊熔炉是图1中的材料处理熔炉和图2中的热交换器方法(HEM)熔炉。然而，将会清楚，本发明还能够适合于在Bridgman、Stockbarger、Thermal Gradient Freeze、Top SeededKyropolous、Thermal Gradient Technique和其它熔炉中通过定向固化或者晶体来生长晶块，在所述的熔炉中，温度稳定性和均匀性以及控制是重要的。
材料处理熔炉
现在参考图1，根据本发明适合于处理材料的熔炉系统10包括真空密闭熔炉腔室11。真空泵组件12抽空熔炉腔室11的内部并且被图示为包括真空泵12P、用于为真空控制器提供测量的主真空计12G和真空阀12V。在本技术领域中这种真空系统是已知的。
在该实施例中，在熔炉腔室11中的绝缘体15形成被绝缘的热区16。绝缘体15能够由石墨基材料诸如石墨毡或者其它难熔材料构成。能够利用在各种熔炉设计中使用的多种已知手段或者结构中的任何一种形成热区16。
在图1中的热区16包括石墨电阻加热器17，石墨电阻加热器17带有延伸到熔炉操纵室21中的电源的导线20。至少一个高温计22通过窗口和端口诸如窗口23A和端口23B测量工艺温度，以提供用于工艺控制的温度输入信号。在该实施例中，位于热区16中的、经适当地调节的坩埚25包含构成熔体原料的材料的混合物。电阻加热器17围绕坩埚25。在本技术领域中这种加热器和控制是已知的。
在该实施例中，熔炉系统10适于结合非反应性气体系统30。气体系统30将非反应性气体供应到由包括热区16的熔炉腔室11限定的空间中。气体系统30包括供应罐31或者其它的供应源。流量控制器32包括流量监视器33并且控制进入熔炉腔室11中的气体流率。传统的流量控制系统能够适于执行这个功能。
气体系统30在真空阀42关闭时优选地通过在熔炉腔室11的基部处的端口40将非反应性气体供应到热区16中。压力调节器41通过以受控方式通过真空管线43将气体排放到真空泵组件而控制熔炉腔室11中的气体压力。如将描述地，在操作期间的某个点并且根据本发明，主真空阀12V关闭并且阀42打开以提供从真空腔室11到真空泵12的、压力得到调整的排气路径。结果，在热区16中的压力被允许增加至并且此后被维持在预定压力。在本技术领域中用于以可变流率并且在预定压力下提供气体的系统是已知的。
热交换器方法(HEM)熔炉
图2描绘HEM(热交换器方法)熔炉50。在美国专利No.3,653,432、3,898,052、4,256,530、4,840,699和7,344,596中描述了这种熔炉的变体。在图2中，熔炉系统50包括真空密闭熔炉腔室51。真空泵组件52抽空熔炉腔室51的内部并且如在本技术领域中已知的那样被示为包括真空泵52P、用于为真空控制提供测量的真空计52G和主真空阀52V。在熔炉腔室51中的绝缘体55限定能够根据任何数目的型式构造的热区56。
热区56由带有导线60的石墨电阻加热器57界定，导线60延伸到通常与熔炉操纵室61相关联的电源。至少一个高温计62通过窗口和端口诸如窗口63A和端口63B测量工艺温度，以提供用于工艺控制的温度输入信号。热交换器64能够包括带有内部管子的闭端难熔金属管子，该内部管子用于以受控的速率注射冷却剂气体，特别是氦气，以从坩埚的底部中心提取热量。热交换器64支撑被电阻加热器57包围的、经适当地调节的坩埚65。坩埚65包含将产生最终晶体的熔体原材料的混合物。
在图2中，热交换器64通过利用氦供应罐71或者其它供应源连接到氦冷却系统70而提供选择性冷却。氦再循环泵72将氦气泵送到质量流量控制器73或者控制进入热交换器64中的气体流率的阀门。加热器57的可变温度控制和到热交换器64的可变氦流量控制的组合使得能够定向地从在坩埚的底部中的籽晶和熔体提取热量从而实现良好的定向固化或者晶体生长。即，通过增加氦流量从而以受控方式降低热交换器温度以产生所希望的固-液界面形状和生长速率，热交换器64在籽晶处在坩埚的底部中心内产生用于单晶生长的温度。单晶生长由此在高度受控的液体和固体温度梯度下发生，随着固-液界面的前进，这有效率地将杂质隔离到液体中。其中晶体从坩埚底部生长的晶体生长方法例如Bridgman、Stockbarger和其中晶体生长在坩埚内侧发生的其它晶体生长和晶块生长方法将得益于使用热交换器64或者其它等效装置，所述装置带有经调整的氦流量以实现用于每一种类型的熔炉和/或正被处理的材料的最佳工艺条件。
在该实施例中，熔炉系统50适于结合氦气或者其它非反应性气体系统80。气体系统80包括供应罐81或者其它供应源。质量流量控制器82和流量监视器83控制使得气体流过导管84从而优选地在底部处被容许进入熔炉腔室51中的速率。
类似于图1中的设备，熔炉系统50在起初当真空系统52通过真空阀52V抽空热区56时所建立的真空下操作。通过控制阀84和压力调节器85提供了通过阀门86排气进入真空泵系统52中的第二抽空路径。在操作期间的某个点并且根据本发明，主真空阀52V关闭并且阀84打开以在热区56内提供可控气体压力。
工艺控制
根据本发明的一个方面，公开了一种生产结晶材料的方法，该方法包括以下步骤：将具有熔体原料的坩埚提供进入熔炉的热区中并且将熔炉的热区抽空至通常小于1托的操作压力值。任选地，该坩埚还可以包含籽晶。在这种方法中，熔炉的热区被加热以至少部分地熔化熔体原料并且然后进一步被加热至最大温度以完全地熔化熔体原料以及任选部分地熔化籽晶，如果使用籽晶的话。该方法进一步包括通过冷却热区而从完全熔化的熔体原料和任选地进一步从部分熔化的籽晶生长结晶材料的步骤。然后能够从熔炉移除结晶材料。
本发明的方法进一步包括以下步骤：建立至少一种非反应性气体进入熔炉的热区中的流率，随后建立在熔炉的热区中的至少一种非反应性气体的压力高于操作压力，该步骤在生长结晶材料的步骤之前发生，包括在熔化熔体原料的步骤之前发生。根据本发明并且如在前讨论地，通过使用氦或者在熔炉环境中是非反应性的并且具有小分子尺寸、高比热和高导热率的任何其它气体实现了工艺控制。作为根据本发明使用的候选气体的非反应性气体包括氩气、氦气和氮气，和在无氧环境中的氢气。
在一个优选实施例中，选择氦是因为它具有显著的优点。它并不在高温下反应。它具有比氩和氮更好的导热性和更高的比热，并且因此它提供更好的温度稳定性。它具有比氩更小的分子尺寸和更好的流动性。这使得能够在真空中实现良好的对流热传递并且提供更好的、气体从材料的向外扩散。虽然氢具有比氦更好的导热性和更小的分子尺寸，但它是一种还原气体并且特别地在高操作温度和这些工艺的条件下当与氧接触时是爆炸性的，并且不能被用于处理大多数材料。因此，以下工艺控制是根据氦气的使用而得以阐述的。然而，如现在将清楚地，氩或者氮能够被用于某些工艺，在该工艺中，热流和/或温度均匀性不是那么关键性的，从而相对于氦提供类似的效果。
如以上更加详细地讨论地，用于在高温真空熔炉中生产晶体的工艺能够产生能够影响最终晶体质量的、各种多余的辅助或者二级反应。每一个多余的辅助反应均具有两个性质，即：(1)反应温度，和(2)能够是气体或者固体的反应蒸气产物。反应温度是使得多余的辅助反应发生的最小温度。如果反应产物是气态的，则反应蒸气压力或者反应压力是辅助反应在高于该压力时受到抑制的那个压力。对于在以上指出的和其它的熔炉系统中遇到的不同的反应而言，关于反应温度和蒸气压力的具体值是已知的。
能够经常地通过施加大于或者等于分解产物的总蒸气压力的惰性气体压力而抑制分解反应。例如，即使当CO2的局部压力小于平衡点时，也仅当CO2的分解蒸气压力大于总压力时，碳酸盐分解反应才以显著的速率进行。类似地，如果大于Si3N4的蒸气压力的总压力得以维持，则Si3N4的分解能够受到抑制。
如果涉及仅仅一个多余的辅助反应，则能够关于用于该多余的辅助反应的反应温度和蒸气压力建立反应阀值。如果涉及多个多余的辅助反应并且如果操作温度高于阀值反应温度，则压力应该高于每一个所涉及到的辅助反应的蒸气压力。见Schmid的Origin of SiC Impuritiesin Silicon Crystals Grown from the Meltin Vacuum，J.Electrochem.Soc.126(1)，935(1979)。
蒸气压力阀值被选择为高于反应蒸气压力的最大值并且建立了最小氦流率以冲除杂质和污染物。如本领域普通技术人员将会清楚地，反应温度和压力阀值包括动力学行为并且是通过关于任何具体反应的热化学计算、经验和试验确定的。在以下讨论中，可能的多余辅助反应的分析将产生被用作工艺关键值的、所建立的反应温度值和所建立的反应压力值。
现在参考图3，本发明的工艺100始于典型的、在本技术领域中已知的一系列初步步骤101到104。在这个具体实施例中，步骤101代表净化熔炉以确保它清洁的过程。在步骤102结束时，坩埚处于熔炉的热区中并且包含将被处理的材料。步骤103代表用于移除任何挥发性杂质的热区抽空和烘干温度。在步骤104中的调节之后，在热区中的温度开始上升以处理坩埚中的内含物。
当在步骤105中确定温度已经升至所建立的反应温度时，在步骤106中引发氦气流动以使得在热区内的压力达到所建立的流率和反应压力以使气体放出减至最低。氦气流率足以维持精确的经调整压力并且冲除能够污染热区和在热区中被处理的材料的污染物。根据所被处理的材料，通常真空熔炉在5托到250托氦气的范围中操作。利用进出熔炉腔室地流动的氦气，在这个范围中维持压力易于利用传统的系统实现。
流率应该确保当它从熔炉腔室的底部进入热区时氦被充分地加热。如已知的那样，从较热区域到较冷区域的、在热区中的增加的热传递将增加以减小温度梯度，因此在热区中实现更高的温度均匀性。从熔炉腔室的热区到较冷部分的总体热传递也将增加。如将会清楚地，热传递的、任何的这种增加都将要求加热器控制供应更多的功率。具有它的良好的导热性和良好的流动特性的氦增强了在热区中的热传递并且增加了通过绝缘体到腔室的内侧壁的热流。这依次地要求更高的功率。热流能够随着压力的增加或者降低而增加或者降低。对于任何给定的工艺，均应该选择最小压力以在热区中提供良好的热均匀性同时最小化功率要求并且确保流率足以扫除热区的杂质。良好的流动特性引起氦通过开口从热区内侧流动到外侧。减小热区以外的开口是重要的，因为开口用作烟囱，并且这增加了要求功率并且引起温度变化。理想地，任何开口均应该被减小并且在热区中是对称的。
一旦气体流在步骤107中达到它的建立参数，热区温度便在利用调节器控制氦压力时增加，该调节器调节到达真空系统的氦流。
步骤110代表延续的、用于在维持氦压力和流率时生长晶体的操作。在图1和2中的压力调节器41和85和/或带有相关控制的压力传感器提供必要的压力控制。
在步骤110期间，作为一个实例，在石墨电阻熔炉腔室中存在强还原潜力。如果存在氧气泄漏，则碳蒸气能够与氧反应以形成一氧化碳。一氧化碳然后能够与在坩埚中正被处理的内含物反应并且将其还原。
在涉及氧化铝的某些工艺中，坩埚可以由钼构成。这将引起氧化铝还原成低价氧化物并且形成氧化钼。根据本发明施加的氦压力减轻了氧化铝的还原并且减轻了在所得晶体中的光散射。
认为氦气氛还抑制了在高温下金属、难熔材料、石墨或者碳的蒸发。这些蒸气能够反应以使得熔炉构件劣化、污染和/或还原正被处理的材料。看起来维持氦压力通过使得作为位错和晶格畸变原因的温度梯度和波动减至最低而稳定了热区温度。
在步骤111中当确定生长已经完成时，在步骤112中引发冷却。根据本发明，通常地通过增加氦压力高于在步骤110期间使用的氦压力(即，所建立的反应压力值)，这个冷却在增加的氦压力下发生。增加压力通过减少热斑和冷斑而稳定了热区中的温度。还已经发现，增加氦或者其它气体的压力对于熔炉的水-冷却腔室增加了热损失。这通过使得热区中的梯度减至最小而减少了步骤113的冷却时间，这增加了成功退火的可能性并且可以减少总体循环时间。
根据对于如上所述的本发明的工艺的理解，通过公开未得益于本发明的、用于生长蓝宝石晶体的工艺的两个具体实例并且然后公开结合本发明的工艺和由此生产的晶体的具体实例，这将有助于描述本发明的益处。
如已知的那样，作为在生产发光二极管时的基板，蓝宝石晶体是有用的。如还已知的那样，为此目的使用的蓝宝石晶体必然具有低于预定水平的由高位错密度和光散射区密度导致的晶格畸变。
图4是在具有图2所示类型但是不带非反应性气体的现有技术真空熔炉中生产的蓝宝石晶碇的对照实例。这产生了如在图4中所示的蓝宝石晶碇，图4基于沿着晶碇的C轴线的截面。图4的用网纹线画出的阴影部分描绘了该晶碇的、满足关于发光二极管应用的晶格畸变和散射区要求的小部分。
图5是通过试验生产的蓝宝石晶碇的另一个对照实例，在该试验中，通过将氦添加到熔炉中但是不带压力控制地修改了用于生产图4的晶碇的工艺。用网纹线画出的阴影区域代表晶碇的、的确满足晶格畸变和散射区规格并且因此能够在发光二极管的制造中使用的那个部分。通过检查，这是晶碇总体积的一个小的百分比。还发现用于这个晶碇的生产的工艺循环比用于图4中的晶碇的工艺循环更长。
图6是根据本发明用于从氧化铝生产蓝宝石晶体的工艺的流程图。步骤201代表关于(i)将籽晶置于坩埚内的中心从而使它保持到位、(ii)将坩埚置于熔炉中，和(iii)将氧化铝熔体原料添加到坩埚的实际要求。
步骤202是涉及熔炉的抽空和初始加热从而能够利用真空移除任何主要杂质的初始阶段。同时地，使得冷却气体诸如氦流过热交换器诸如图2中的热交换器64。接着，在步骤203，在热区中的温度继续上升，观察到了熔化。能够利用任何数目的已知工艺确定和控制所述温度上升。
在这个具体实例中，这个确定是通过从坩埚的顶部监视发射率而作出的。当熔化发生时，发射率改变。发射率变化探测装置在本技术领域中是已知的并且它们提供多样性并且它们以各种方式通知熔化的发生。当熔化发生时，该工艺转变到熔化阶段中。
在熔化阶段中的步骤205，通过熔炉的氦气流在规定的速率下开始，同时主真空阀诸如图2中的主真空阀52V打开以净化或者冲洗热区。这个操作持续足够的时间以完成杂质的冲洗。
当步骤205的操作完成时，在步骤206中，主真空阀关闭。然后现在通过控制热区中的压力的真空比例阀移除流入热区中的氦。压力处于5-50托、优选地10-30托的范围中，并且流率不高于1.0SCFH，诸如0.05SCFH到1.0SCFH，包括0.1SCFH到0.5SCFH。根据本发明并且如在步骤207中所示，贯穿该循环的其余部分，这个氦压力和流率受到控制。认为控制这个压力和流率保证了多余的辅助反应受到抑制并且杂质被从热区冲除。
在步骤206中，温度增加到最大数值(例如“种晶温度”)，在该温度，熔化的氧化铝透过籽晶。在这个最大温度值下的温度增加速率和工艺持续时间依赖于多个因素和经验。
在步骤211，通过以受控方式降低温度，生长阶段开始。具体地，通过热交换器(图2中的64)的氦流量增加，由此从坩埚及其熔融内含物除热。在热交换器中的氦流量的最佳变化速率是通过试验确定的，但是一旦得以确定，便对于给定熔炉保持是基本可再现的。这种除热使得定向固化能够发生，由此生产最终晶体，并且继续直至热区中的温度达到退火点温度。当已经在步骤212中达到退火温度时，晶体被退火。在步骤213中，熔炉被隔离并且氦继续流动以回填热区。此后所得晶体能够被移除。
实施例
图7是沿着使用图6的工艺生产的晶碇的C轴线的截面。带有线条的区域代表晶碇的、满足最小晶格畸变和散射区规格并且因此能够在发光二极管的制造中使用的那个部分。与图4和图5所示的相比，可用体积存在显著的增加。而且在这个晶碇中的可用体积超过晶格畸变和散射区要求这两者。用于这个改进产物的循环时间约与用于图4的工艺循环的循环时间相同。
根据经验已知的是，不同的熔炉可以具有不同的特性。那些特性中的某些特性能够在生长阶段期间引起改变并且能够不利地影响最终晶体的质量。当在生长阶段期间确定这种条件存在并且能够通过修改热传递的恒定性而得以克服时，能够作出温度校正而不改变电源设置。具体地，已经发现改变热区中的氦压力具有带有非常良好的控制地改变热区中的温度的效果。因此虽然通常情况下所建立的氦压力可以是恒定的，但是能够根据需要特意地改变该压力以实现这种变化，同时仍然实现本发明的益处，特别是在生长阶段期间。
如现在将会清楚地，通过使得能够在真空熔炉中生产晶体诸如蓝宝石晶体，由此所生长的晶体的、相当大的部分能够满足或者超过关于晶体中的晶格畸变和散射的要求，本发明提供很多优点。结合本发明的熔炉提供将通常在高温环境中所遭遇的、多余的反应诸如多余的反应、分解、升华和蒸发减至最小的惰性环境。本发明的使用使得高温工艺能够带有在热区中的更加均匀的温度地在更高温度下操作。通过最小化由熔炉中的热斑和冷斑引起的温度梯度，非反应性气体的更高压力提供用于晶体退火和用于更快冷却的、更好的热传递。减少热斑能够通过增加在热区内的氦压力以改进热流而得以实现。维持非反应性流率也减少了在热区中余留的反应产物。
已经结合某些实施例公开了本发明。将会清楚，在不偏离本发明的情况下，能够对于所公开的设备和工艺步骤作出很多修改。因此，权利要求意在涵盖落入本发明的精神和范围内的、所有的这种变化和修改。

Claims (34)

1.生产结晶材料的方法，所述方法包括以下步骤：
a)将具有熔体原料和任选的籽晶的坩埚装载进熔炉的热区中；
b)将熔炉的热区抽空至操作压力值；
c)加热熔炉的热区以至少部分地熔化熔体原料；
d)进一步将熔炉的热区加热至最大温度以完全地熔化熔体原料以及任选部分地熔化籽晶；
e)通过冷却热区而从完全熔化的熔体原料并且任选地进一步从部分熔化的籽晶生长结晶材料；和
f)从熔炉移除结晶材料，
其中，在步骤e)之前，该方法进一步包括以下步骤：建立至少一种非反应性气体进入熔炉的热区中的流率，随后建立在熔炉的热区中的该至少一种非反应性气体的压力高于操作压力。
2.根据权利要求1的方法，其中建立至少一种非反应性气体的流率和压力的步骤在步骤c)之前发生。
3.根据权利要求2的方法，其中该方法包括以下步骤：
a)将具有熔体原料和任选的籽晶的坩埚装载进熔炉的热区中；
b)将熔炉的热区抽空至操作压力值；
c)加热熔炉的热区以至少部分地熔化熔体原料；
d)在无实质性温度增加的情况下建立至少一种非反应性气体进入熔炉的热区中的流率；
e)建立在熔炉的热区中的该至少一种非反应性气体的压力高于操作压力；
f)在控制非反应性气体的流率和压力的同时进一步将熔炉的热区加热至最大温度以完全地熔化熔体原料以及任选部分地熔化籽晶；
g)通过在控制非反应性气体的流率和压力的同时冷却热区而从完全熔化的熔体原料并且任选地进一步从部分熔化的籽晶生长结晶材料；和
h)从熔炉移除结晶材料。
4.根据权利要求3的方法，其中步骤d)和步骤e)同时发生。
5.根据权利要求1的方法，其中，在步骤a)中，坩埚具有籽晶。
6.根据权利要求1的方法，该方法进一步包括在步骤f)之前在维持所建立的非反应性气体的流率和压力的同时在熔炉的热区中将结晶材料退火的步骤。
7.根据权利要求1的方法，该方法进一步包括在步骤f)之前利用气体回填热区的步骤。
8.根据权利要求7的方法，其中气体是非反应性气体。
9.根据权利要求1的方法，其中非反应性气体是氦气、氩气、氢气或者氮气。
10.根据权利要求1的方法，其中非反应性气体是氦气。
11.根据权利要求1的方法，其中所建立的至少一种非反应性气体的流率不高于约1.0SCFH。
12.根据权利要求10的方法，其中所建立的至少一种非反应性气体的流率在约0.1SCFH和0.5SCFH之间。
13.根据权利要求1的方法，其中所建立的至少一种非反应性气体的压力在约5托和约250托之间。
14.根据权利要求1的方法，其中熔炉包括热交换器，该热交换器通过使冷却气体流过其进行操作，该热交换器位于熔炉热区中的坩埚下方的中心处，并且其中在步骤c)之前，该方法进一步包括通过引发冷却气体流而引发热交换器的操作的步骤。
15.根据权利要求14的方法，其中冷却气体是氦气。
16.根据权利要求14的方法，其中，在步骤c)中，熔体原料基本上完全熔化。
17.根据权利要求14的方法，其中所建立的至少一种非反应性气体的压力在约5托和约50托之间。
18.根据权利要求14的方法，其中，在步骤e)中，冷却熔炉的热区包括增加到达热交换器的冷却气体流。
19.根据权利要求14的方法，其中，在步骤e)中，冷却熔炉的热区包括改变所建立的至少一种非反应性气体的压力。
20.根据权利要求1的方法，其中结晶材料是蓝宝石。
21.根据权利要求14的方法，其中结晶材料是蓝宝石。
22.根据权利要求21的方法，其中所建立的至少一种非反应性气体的压力在约10托和约30托之间。
23.根据权利要求1的方法，其中生产结晶材料的方法经历至少一个多余的温度和压力依赖性辅助反应并且进一步包括以下步骤：
i)对于至少一个多余的辅助反应中的每一个反应建立依赖于反应温度的反应温度值；和
ii)对于至少一个多余的辅助反应中的每一个反应建立依赖于反应蒸气压力的反应压力值；
并且其中，在步骤c)中，熔炉的热区被加热至高于所建立的反应温度值的温度，并且，在步骤e)中，所建立的至少一种非反应性气体的压力高于所建立的反应压力值。
24.用于生产结晶材料的熔炉，该熔炉包括：
热区；
维持热区中的真空并被连接到熔炉的真空泵组件；
向热区提供热量并围绕热区的至少一个加热器；
将至少一种非反应性气体供应到热区中并被连接到熔炉的非反应性气体系统；和
建立并且维持在热区中的非反应性气体的流率和压力并被连接到熔炉和真空泵组件的非反应性气体调节系统。
25.根据权利要求24的熔炉，其进一步包括热交换器。
26.根据权利要求24的熔炉，其中非反应性气体系统从熔炉下方将非反应性气体供应到热区。
27.根据权利要求24的熔炉，其中非反应性气体系统包括供应罐、流量控制器和流量监视器。
28.根据权利要求24的熔炉，其中非反应性气体调节系统包括压力调节器和压力监视器。
29.根据权利要求28的熔炉，其中压力控制器是比例阀。
30.用于稳定在用于生产晶体或者晶块的高温真空熔炉中的环境的方法，其中生产经历至少一个多余的温度和压力依赖性辅助反应，该方法包括：
A)为至少一个辅助反应中的每一个反应建立依赖于反应蒸气压力的反应压力值，
B)引导气体通过热区，其中气体具有在热区环境中是非反应性的并具有小分子尺寸、高比热和高导热率的特性，和
C)在所建立的反应压力值下调节热区中的非反应性气体的压力。
31.根据权利要求30的方法，其中非反应性气体是氩气、氦气、氢气和氮气。
32.根据权利要求30的方法，其中非反应性气体是氦气。
33.根据权利要求30的方法，另外地包括晶体的受控冷却的步骤。
34.根据权利要求30的方法，其中所述的受控冷却包括维持非反应性气体压力至少在所建立的反应压力值的步骤。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103173855A (zh) * 2013-03-12 2013-06-26 贵阳嘉瑜光电科技咨询中心 一种惰性气体保护下的hem晶体生长方法
CN107130289A (zh) * 2017-06-13 2017-09-05 江苏吉星新材料有限公司 一种改进热交换大尺寸蓝宝石晶体的生长方法
CN108588832A (zh) * 2018-04-28 2018-09-28 内蒙古恒嘉晶体材料有限公司 制备蓝宝石晶体的改进的泡生法及晶体生长炉
CN112501690A (zh) * 2020-12-02 2021-03-16 通辽精工蓝宝石有限公司 一种蓝宝石单晶的生长方法

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110179992A1 (en) * 2008-10-24 2011-07-28 Schwerdtfeger Jr Carl Richard Crystal growth methods and systems
JP5838727B2 (ja) * 2011-10-28 2016-01-06 株式会社Sumco サファイア単結晶の製造方法及び製造装置
CN102605426B (zh) * 2012-03-14 2015-05-13 苏州先端稀有金属有限公司 一种用于超高温状态下产生温差的热场结构
WO2015047828A1 (en) * 2013-09-30 2015-04-02 Gt Crystal Systems, Llc A technique for controlling temperature uniformity in crystal growth apparatus
AT524602B1 (de) * 2020-12-29 2023-05-15 Fametec Gmbh Vorrichtung zur Herstellung eines Einkristalls
TWI811639B (zh) * 2021-02-25 2023-08-11 環球晶圓股份有限公司 長晶純化設備及熱場配件純化方法
CN113880460B (zh) * 2021-11-10 2022-04-08 沃米真玻科技(北京)有限公司 真空玻璃封边抽真空封口一体化加热炉和连续生产线
CN115369489A (zh) * 2022-07-29 2022-11-22 江西兆驰半导体有限公司 一种衬底片无氧退火炉、退火方法以及衬底片
CN117702259A (zh) * 2024-02-06 2024-03-15 宁波合盛新材料有限公司 一种pvt炉快速降温的方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3898051A (en) * 1973-12-28 1975-08-05 Crystal Syst Crystal growing
US4096025A (en) * 1974-02-21 1978-06-20 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Method of orienting seed crystals in a melt, and product obtained thereby
US4116641A (en) * 1976-04-16 1978-09-26 International Business Machines Corporation Apparatus for pulling crystal ribbons from a truncated wedge shaped die
US4330362A (en) * 1978-05-17 1982-05-18 Wacker-Chemitronic Gesellschaft Fur Elektronik-Grundstoffe Mbh Device and process for pulling high-purity semiconductor rods from a melt
EP0516014B1 (en) * 1991-05-30 1996-02-07 Chichibu Cement Co., Ltd. Rutile single crystals and their growth processes
CN1485467A (zh) * 2003-08-08 2004-03-31 中国科学院上海光学精密机械研究所 大面积晶体的温梯法生长装置及其生长晶体的方法
CN1986905A (zh) * 2005-12-21 2007-06-27 北京有色金属研究总院 一种晶体生长的装置及方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3058915A (en) * 1960-01-18 1962-10-16 Westinghouse Electric Corp Crystal growing process
US3653432A (en) * 1970-09-01 1972-04-04 Us Army Apparatus and method for unidirectionally solidifying high temperature material
JPS5529011B2 (zh) * 1972-12-07 1980-07-31
US3998686A (en) * 1975-03-10 1976-12-21 Corning Glass Works Sapphire growth from the melt using porous alumina raw batch material
DE2700994C2 (de) 1976-04-16 1986-02-06 International Business Machines Corp., Armonk, N.Y. Verfahren und Vorrichtung zum Ziehen von kristallinen Siliciumkörpern
US4256530A (en) * 1978-12-07 1981-03-17 Crystal Systems Inc. Crystal growing
JPH0777994B2 (ja) * 1989-11-16 1995-08-23 信越半導体株式会社 単結晶の酸素濃度コントロール方法及び装置
JP3360626B2 (ja) * 1998-12-01 2002-12-24 三菱住友シリコン株式会社 シリコン単結晶の製造方法
US6749683B2 (en) * 2000-02-14 2004-06-15 Memc Electronic Materials, Inc. Process for producing a silicon melt
US6543466B2 (en) * 2000-03-02 2003-04-08 Rajinder S. Gill Mass flow controller and method of operation of mass flow controller
DE102006017622B4 (de) * 2006-04-12 2008-03-27 Schott Ag Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von multikristallinem Silizium
JP2008007354A (ja) * 2006-06-28 2008-01-17 Sumitomo Metal Mining Co Ltd サファイア単結晶の育成方法
US8152921B2 (en) * 2006-09-01 2012-04-10 Okmetic Oyj Crystal manufacturing
DE102007020006A1 (de) * 2007-04-27 2008-10-30 Freiberger Compound Materials Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von poly- oder multikristallinem Silizium, dadurch hergestellter Masseblock (Ingot) sowie Wafer aus poly- oder multikristallinem Silizium, und Verwendung zur Herstellung von Solarzellen
US20080271447A1 (en) * 2007-05-03 2008-11-06 Abel John B Method and apparatus for supplying air to an emission abatement device by use of a turbocharger

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3898051A (en) * 1973-12-28 1975-08-05 Crystal Syst Crystal growing
US4096025A (en) * 1974-02-21 1978-06-20 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Method of orienting seed crystals in a melt, and product obtained thereby
US4116641A (en) * 1976-04-16 1978-09-26 International Business Machines Corporation Apparatus for pulling crystal ribbons from a truncated wedge shaped die
US4330362A (en) * 1978-05-17 1982-05-18 Wacker-Chemitronic Gesellschaft Fur Elektronik-Grundstoffe Mbh Device and process for pulling high-purity semiconductor rods from a melt
EP0516014B1 (en) * 1991-05-30 1996-02-07 Chichibu Cement Co., Ltd. Rutile single crystals and their growth processes
CN1485467A (zh) * 2003-08-08 2004-03-31 中国科学院上海光学精密机械研究所 大面积晶体的温梯法生长装置及其生长晶体的方法
CN1986905A (zh) * 2005-12-21 2007-06-27 北京有色金属研究总院 一种晶体生长的装置及方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103173855A (zh) * 2013-03-12 2013-06-26 贵阳嘉瑜光电科技咨询中心 一种惰性气体保护下的hem晶体生长方法
CN103173855B (zh) * 2013-03-12 2016-01-06 贵阳嘉瑜光电科技咨询中心 一种惰性气体保护下的hem晶体生长方法
CN107130289A (zh) * 2017-06-13 2017-09-05 江苏吉星新材料有限公司 一种改进热交换大尺寸蓝宝石晶体的生长方法
CN108588832A (zh) * 2018-04-28 2018-09-28 内蒙古恒嘉晶体材料有限公司 制备蓝宝石晶体的改进的泡生法及晶体生长炉
CN108588832B (zh) * 2018-04-28 2021-09-24 内蒙古恒嘉晶体材料有限公司 制备蓝宝石晶体的改进的泡生法及晶体生长炉
CN112501690A (zh) * 2020-12-02 2021-03-16 通辽精工蓝宝石有限公司 一种蓝宝石单晶的生长方法

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