晶體生長複合稱重設備及使用該設備的晶體生長爐的製作方法

2023-09-23 09:52:05 1

晶體生長複合稱重設備及使用該設備的晶體生長爐的製作方法
【專利摘要】本發明提供一種稱重系統，可以同時滿足晶體生長過程中高精度和大量程的需求，為準確掌握晶體質量變化採取恰當的晶體生長控制手段提供可靠保障。在泡生晶體生長爐的籽晶杆上方安裝高精度小量程的稱重傳感器，泡生晶體生長爐的坩堝下端安裝低精度大量程的稱重傳感器。當引晶後晶體開始增長時，重量變化非常小，採用高精度小量程稱重傳感器可以準確顯示每小時晶體質量的微小變化。當晶體重量臨近高精度小量程稱重傳感器的量程範圍時，晶體重量增長速度很快，此時關閉該稱重傳感器同時開啟低精度大量程稱重傳感器，通過大量程的稱重傳感器，稱重傳感器通過熔體質量的減少計算出晶體質量。長晶人員通過雙稱重傳感器系統可以迅速掌握晶體質量的變化，有助於改變長晶條件，控制晶體重量變化率。
【專利說明】晶體生長複合稱重設備及使用該設備的晶體生長爐
【技術領域】
[0001]本發明專利涉及一種稱重設備，尤其應用於晶體生長過程中同時滿足大量程和高精度要求的稱重設備。
【背景技術】
[0002]藍寶石是一種非常重要的晶體材料，它具有優異的光學性能和機械性能，應用極其廣泛。早在I960年，藍寶石晶體由於具有高硬度和高韌性的特點就被用於軍用裝甲材料。隨後，由於發現藍寶石在中紅外波段光具有高透性，它又成為了最常見的軍用窗口材料。近年來，隨著LED產業的迅猛發展，藍寶石晶體作為LED外延晶片必需的襯底材料，其需求量日益增加，這引起了對生長大尺寸藍寶石晶體生長方法的高度重視。
[0003]文中所提到的「籽晶」指晶體生長前準備好的一根品質良好的藍寶石單晶，用於引導藍寶石熔液凝固生長成單晶。
[0004]以上所說的長晶工人是能夠獨立且成功地完成引晶並能夠生長出大尺寸藍寶石晶體的熟練技工。要成功的生長出品質好的大尺寸的藍寶石不僅需要多年的引晶經驗，而且需要一臺設計優良的晶體生長爐。
[0005]晶體的生長狀況(例如是否粘鍋、生長速率大小等)是根據晶體的重量變化來判斷的。在晶體生長初期，特別是引晶階段，晶體生長速度較慢(g/h)，對稱重傳感器的測量精度要求較高，稱重傳感器精度越高越有利於對晶體生長狀況的控制；當晶體生長到一定尺寸後，晶體生長速度可達kg/h，此時對稱重傳感器的測量精度要求降低，只滿足所需量程即可(一般在IOOkg左右)。一般稱重傳感器(kg/h)的測量量程越大，測量精度就越低。傳統的泡生爐中一套稱重傳感器是無法同時滿足大量程和高精度的要求。`
【發明內容】

[0006]本發明專利提供一種稱重設備，可以同時滿足晶體生長過程中高精度和大量程的需求，為準確掌握晶體質量變化採取恰當的晶體生長控制手段提供可靠保障。本發明專利解決其問題所採用的技術方案是:在泡生晶體生長爐的籽晶杆上方安裝高精度小量程的稱重傳感器，泡生晶體生長爐的坩堝下端安裝低精度大量程的稱重傳感器，簡稱為雙稱系統。當引晶後晶體開始增長時，重量變化非常小，但需要長晶人員對這個微小的變化做出相應的操控動作，採用高精度小量程稱重傳感器可以準確顯示每小時晶體質量的微小變化，此時稱重系統的示數顯示出晶體重力和熔體浮力共同作用下的重量示數。當晶體重量臨近高精度小量程稱重傳感器的量程範圍時，晶體重量增長速度很快，此時關閉該稱重傳感器同時開啟低精度大量程稱重傳感器，通過大量程的稱重傳感器，稱重傳感器通過熔體質量的減少計算出晶體質量。長晶人員通過雙稱系統可以迅速掌握晶體質量的變化，有助於改變長晶條件，控制晶體重量變化率。
【專利附圖】

【附圖說明】[0007]圖1為稱重設備晶體生長爐結構圖 圖2為稱重傳感器側視圖
圖2中，1為驅動軸,2為彈簧,3為曲柄軸,4為從動軸,5為軸承,6為法蘭【具體實施方式】
[0008]圖2中，驅動軸和從動軸都與軸承上連接，通過彈簧曲柄軸連接。在圖1中，泡生晶體生長爐的籽晶杆上端通過鏍絲固定高精度小量程稱重傳感器。坩堝下端安裝一個低精度大量程稱重傳感器，圖2中稱重傳感器的驅動軸4通過鍵與放置坩堝的託盤連接，從動軸1則與內底部的底座連接。當引晶後晶體開始增長時，重量變化非常小，但需要長晶人員對這個微小的變化做出相應的操控動作，採用高精度小量程稱重系統可以準確顯示每小時晶體質量的微小變化，此時稱重系統的示數顯示出晶體重力和熔體浮力共同作用下的重量示數。當晶體重量臨近高精度小量程稱重系統的量程範圍時，晶體重量增長速度很快，此時關閉該稱重系統同時開啟低精度大量程稱重系統，通過大量程的稱重系統，稱重系統通過熔體質量的減少計算出晶體質量。
【權利要求】
1.一種稱重系統，稱重傳感器與泡生晶體爐相連，其特徵是:在泡生爐內安裝兩個稱重傳感器，一個與籽晶杆相連，另一個固定在坩堝下端。
2.根據權利要求1所述的稱重系統，其特徵是:與籽晶杆相連的傳感器為高精度小量程傳感器。
3.根據權利要求1所述的稱重系統，其特徵是:與坩堝相連的傳感器為低精度大量程傳感器。
4.根據權利要求1所述的稱重系統，其特徵是:低精度大量程傳感器驅動軸通過鍵與放置坩堝的託盤連 接，從動軸則與泡生晶體爐內底部的底座連接。
【文檔編號】C30B17/00GK103695997SQ201310087346
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年3月19日 優先權日:2013年3月19日
【發明者】丁雨憧, 馬兆遠 申請人:北京志光伯元科技有限公司