一种用于提高大规模泡生法蓝宝石生产效率的工艺中心的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于提高大规模泡生法蓝宝石生产效率的工艺中心，设置远程数据发射系统、远程数据接收系统、数据存储系统、工艺专家系统、工艺执行系统五个部分。所述的远程数据发射系统和远程数据接收系统，采用实时的无线数据传输方式，与远程的晶体生长设备连接。所述的数据存储系统包括以一定数据格式存储的工艺数据，所述的工艺数据按照所述的晶体生长设备的热场类型进行分类存储。所述的工艺专家系统设置晶体生长模型，以所述的晶体生长设备传输过来的工艺数据作为判据，决定晶体生长状态和阶段，并输出给所述的工艺执行系统。所述的工艺执行系统是根据所述的工艺专家系统的输出结果，生成所述的晶体生长设备所需完成的动作指令。
【专利说明】—种用于提高大规模泡生法蓝宝石生产效率的工艺中心
【技术领域】
[0001]本发明涉及蓝宝石晶体(氧化铝单晶)生长【技术领域】，尤其是一种用于提高大规模泡生法蓝宝石生产效率的工艺中心。
[0002]
【背景技术】
[0003]蓝宝石晶体的组成为氧化铝(Al2O3)，是由三个氧原子和两个铝原子以共价键型式结合而成，其晶体结构为六方晶格结构。蓝宝石晶体具有高声速、耐高温、抗腐蚀、高硬度、高透光性、熔点高(2045°C)等特点，是一种用途相当广泛的光电材料。由于蓝宝石晶体的光学穿透带很宽，从近紫外光(190nm)到中红外线都具有很好的透光性，因此被大量用在光学元件、红外装置、高强度激光镜片材料及掩模材料上。蓝宝石的另一个重要用途是氮化镓外延(GaN)的衬底材料，因为蓝宝石(单晶Al2O3) C面II1- V和I1- VI族沉积薄膜之间的晶格常数失配率小，同时符合GaN外延工艺中耐高温的要求，使得蓝宝石晶片成为制作白/蓝/绿光LED的关键材料。同时大尺寸的蓝宝石晶体还是军用制导武器最常用的红外窗口材料。但是用于光学及LED衬底的蓝宝石晶体其应力和缺陷要求极高，尽管半个多世纪以来陆续出现了提拉法、热交换法、布里奇曼法以及倒模法等蓝宝石生长技术，目前最成熟的生长大尺寸低应力无缺陷蓝宝石晶体的技术仍然还是泡生法或KY法。
[0004]泡生法生长蓝宝石的一般工艺是将一根受冷的籽晶与熔体接触，如果界面的温度低于凝固点，则籽晶开始生长，为了使晶体不断长大，就需要逐渐降低熔体的温度，同时旋转晶体，以改善熔体的温度分布。也可以缓慢的(或分阶段的)上提晶体，以扩大散热面。晶体在生长过程中或生长结束时不与坩埚壁接触，这就大大减少了晶体的应力。不过，当晶体与剩余的熔体脱离时，通常会产生较大的热冲击。目前常用的高温溶液顶部籽晶法是该泡生法的改良和发展。
[0005]目前对泡生法蓝宝石尤其是4英寸以上的需求在持续增加，但是泡生法蓝宝石的大规模生产一直受到工艺稳定性的影响，这主要是由于工艺中人为操作失误的因素影响甚大。而有经验的泡生法蓝宝石晶体生长技术人员太稀少，根本不能满足所有厂家的需要。这就有必要将有限的高技术人员的先进经验为更多的厂家服务，但一个人能操作的设备最多不会超过10台，如能将这些先进经验通过大数据中心同时应用到所有的长晶厂家必将使整个产业的水平得到空前提高，随着成本的降低，市场也将成倍的成长。
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【发明内容】
[0007](一)要解决的技术问题
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种用于提高大规模泡生法蓝宝石生产效率的工艺中心，可以实现大规模的泡生法蓝宝石的生产。
[0008](二)技术方案为达到上述目的，本发明提供了一种用于提高大规模泡生法蓝宝石生产效率的工艺中心，设置远程数据发射系统、远程数据接收系统、数据存储系统、工艺专家系统、工艺执行系统五个部分。
[0009]所述的远程数据发射系统和远程数据接收系统，采用实时的无线数据传输方式，与远程的晶体生长设备连接。
[0010]所述的数据存储系统包括以一定数据格式存储的工艺数据，内容包括生长时间，晶体重量，加热功率，冷却水温度和冷却水流量，所述的工艺数据按照所述的晶体生长设备的热场类型进行分类存储。
[0011]所述的工艺专家系统设置晶体生长模型，以所述的晶体生长设备传输过来的工艺数据作为判据，根据所述的晶体生长模型，决定晶体生长状态和阶段，并输出给所述的工艺执打系统。
[0012]所述的工艺执行系统是根据所述的工艺专家系统的输出结果，生成所述的晶体生长设备所需完成的动作指令。
[0013](三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果:通过工艺中心的引入，将解决大规模、非同域的泡生法蓝宝石晶体生长产业中的工艺不同步等核心问题，可以使不同设备、不同地域的生产厂商获得实时的最先进的工艺支持，从而保证整个工艺的稳定性和同步提闻。
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【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是工艺中心的原理图；
图2是工艺中心的系统框图。
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【具体实施方式】
[0017]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
[0018]图1为工艺中心的原理图，将多台晶体生长设备7 (任意无线信号可接收的位置)通过无线网络与工艺中心I连接，工艺中心I对晶体生长设备7进行同时监控。工艺中心I会根据晶体生长状态自动生成工艺执行的指令，并发送给晶体生长设备7，这样就能够提高生产效率和规模。
[0019]工艺中心I设置远程数据发射系统6、远程数据接收系统2、数据存储系统3、工艺专家系统4、工艺执行系统5五个部分。
[0020]所述的远程数据发射系统6和远程数据接收系统2，采用实时的无线数据传输方式，与远程的晶体生长设备7连接。无线数据传输方式可采用目前技术成熟的3G或者4G传输技术，具有网络覆盖范围广和输出速度稳定可靠的优点。
[0021]所述的数据存储系统3包括以一定数据格式存储的工艺数据，内容包括生长时间，晶体重量，加热功率，冷却水温度和冷却水流量。所述的工艺数据是所述的远程数据接收系统2接收晶体生长设备7发送的数据，并按照晶体生长设备7的热场类型进行分类存储，所述的热场分为陶瓷热场、钨钥热场等。
[0022]所述的工艺专家系统4设置晶体生长模型，以所述的晶体生长设备7传输过来的工艺数据作为判据，根据所述的晶体生长模型，决定晶体生长状态和阶段，并输出给所述的工艺执行系统。所述的晶体生长模型是以晶体生长理论和实际长晶经验为基础建立的模型。
[0023]所述的工艺执行系统5是根据所述的工艺专家系统4的输出结果，生成所述的晶体生长设备7所需完成的动作指令。所述的动作指令通过所述的远程数据发射系统6发送给晶体生长设备7。晶体生长设备7根据这些指令，完成对应操作，实现自动长晶。
[0024]以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种用于提高大规模泡生法蓝宝石生产效率的工艺中心，其特征在于:设置远程数据发射系统、远程数据接收系统、数据存储系统、工艺专家系统、工艺执行系统五个部分。
2.根据权利要求1所述的一种用于提高大规模泡生法蓝宝石生产效率的工艺中心，其特征在于:所述的远程数据发射系统和远程数据接收系统，采用实时的无线数据传输方式，与远程的晶体生长设备连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于提高大规模泡生法蓝宝石生产效率的工艺中心，其特征在于:所述的数据存储系统包括以一定数据格式存储的工艺数据，内容包括生长时间，晶体重量，加热功率，冷却水温度和冷却水流量，所述的工艺数据按照所述的晶体生长设备的热场类型进行分类存储。
4.根据权利要求1所述的一种用于提高大规模泡生法蓝宝石生产效率的工艺中心，其特征在于:所述的工艺专家系统设置晶体生长模型，以所述的晶体生长设备传输过来的工艺数据作为判据，根据所述的晶体生长模型，决定晶体生长状态和阶段，并输出给所述的工艺执行系统。
5.根据权利要求1所述的一种用于提高大规模泡生法蓝宝石生产效率的工艺中心，其特征在于:所述的工艺执行系统是根据所述的工艺专家系统的输出结果，生成所述的晶体生长设备所需完成的动作指令。
【文档编号】C30B29/20GK104357905SQ201410647024
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年11月17日 优先权日:2014年11月17日
【发明者】刘瑜, 陈晓玲 申请人:刘瑜