TWI529265B - 以斜角熱遮板製造藍寶石薄片之裝置及方法 - Google Patents

Description

以斜角熱遮板製造藍寶石薄片之裝置及方法

本發明係針對藍寶石薄片，並以限邊薄片生長法產生藍寶石薄片之裝置及方法。

藍寶石晶體被廣泛用於各種應用。例如藍寶石薄片(Sapphire Sheets)可用於多種嚴格且高能之國防工業和商業應用，像是防彈及防攻擊窗。期能進一步改善藍寶石薄片，尤其是改善製造大且厚之藍寶石薄片過程中的尺寸穩定度。

10‧‧‧熔體源

20‧‧‧模具

22‧‧‧模具頂端

24‧‧‧模具開口

26‧‧‧頂面

28‧‧‧側面

30‧‧‧第一區

32‧‧‧第二區

50‧‧‧熱反射遮板

55‧‧‧熱遮板

52‧‧‧第一面

54‧‧‧第二面

100‧‧‧帶狀晶體

A(1120)、C(0001)、M(1010)‧‧‧面

L‧‧‧長邊

W‧‧‧寬邊

T‧‧‧厚度

實施例通過實例的方式說明，但並不限於本文附圖。

圖1為本發明一實施例中的限邊薄片續填生長法生長裝 置之示意圖。圖2為藍寶石薄片之示意圖。

圖3為依實例C1生長之藍寶石薄片粗胚。

圖4為依實例C2生長之藍寶石薄片粗胚。

圖5為依實例3生長之藍寶石薄片粗胚。

圖6為依實例4生長之藍寶石薄片粗胚。

圖7為依實例5生長之藍寶石薄片粗胚。

圖8為依實例C6生長之藍寶石薄片粗胚。

技術人員應知，為能簡潔並清楚地說明圖中元件，附圖未必按比例繪製。例如部分圖中元件的尺寸可能相對誇大，以協助理解本發明中的實施例。

以下的圖文敘述是用來協助了解本發明，以下討論將著重於本發明之特定設備與實施例，該討論重點是用來協助描述本發明，但並非用來限制本發明的範圍與應用。

本文所用之術語〝C-面藍寶石〞一詞乃指基本上是平面的單晶藍寶石，其C-軸基本上垂直該材料的主表面(正負10度以內)。C-軸通常是少於一度。

本文所用之術語〝A-面藍寶石〞一詞乃指基本上是平面的單晶藍寶石，其A-軸基本上垂直該材料的主表面(正負10度以內)。一般來說，A-軸通常是少於一度。

本文所用之術語〝R-面藍寶石〞一詞乃指基本上是平面的單晶藍寶石，其R-軸基本上垂直該材料的主表面(正負10度以內)。一般來說，R-軸通常是少於一度。

本文所討論之任何藍寶石結晶面和本領域中所理解的相同。請了解，當本文所提之藍寶石薄片相較於某一特定平面的特殊方向性時包含各種傾斜角，或該同樣的方向性是一參考面傾斜於另一平面。例如理想上通常是要產生具有普遍A-面或是C-面的結晶薄片，但也包含產生對M-面有傾斜角。因此，例如使用〝A-面〞或〝C-面〞一詞時，包含使用該平面為一般參考平面，以及任何期望的傾斜角方向。

下表列舉藍寶石結晶平面常見的米勒指數和晶格面距：

當提及一個值時，〝平均的〞一詞是指平均值、一個算數幾何平均值或是中位數。

本文所用之術語〝包含〞、〝包括〞、〝具有〞或以 上術語之變化，其意在涵蓋非排他性的包含。例如一包含數項特徵的過程、方法、物件或裝置並不僅限於具有該數項特徵，可能更包含其他未明確列出的特徵或包含該過程、方法、物件或裝置所固有的特徵。此外，除非明確地指出相反的情況，“或”在本文是指一個包容性的“或”，而非排他性的“或”，例如，條件A或B的成立可被下列任一項所滿足：A為真(或存在)及B為偽(或不存在)、A為偽(或不存在)及B為真(或存在)，以及A及B皆為真(或存在)。

使用“一”或“一個”來描述本文所描述的元件和部件是為了方便，並給本發明的範圍提供一大致的概念。這樣的描述應理解為包括一個或至少一個，且使用單數形時也可包括複數形，反之亦然，除非是明確指示其數量的情況。

除非另有定義，本文所用的所有技術和科學術語與本發明所屬技術領域中的一般技術人員所通常理解的含義相同，所列舉的材料、方法和實施例只是作為本發明的例證，而非意在限制。本文未記載的範圍內，有許多與特定材料及加工過程相關的細節係屬於習用技術，可在教科書及其他與晶體和晶體生長技術相關的資料中找到。

圖1為本發明一實施例中的限邊薄片續填生長法(EFG)生長藍寶石薄片的裝置之示意圖。該裝置也許和美國專利如編號7,348,076一案所描述的裝置相似，其於本文中用來參考。該裝置可包含一熔體源10；一模具20，包含一模具頂端22和一相鄰於熔體源10的模具開口24；一相鄰於模具 開口24的第一區30；以及一熱反射遮板50。模具尖端22包含一頂面26，其包含模具開口24以及延伸後約和頂面26垂直的兩側面28。此熱反射遮板50可和水平面有夾角，此水平面意指和模具尖端垂直延伸的兩側面28垂直的平面。如本文所用，一和水平面有夾角的熱反射遮板，包含所有除了和水平面平行或垂直以外的各種方向性。

在特定實施例中，該熱反射遮板50可設置成同時鄰近模具頂端22和第一區30。該熱反射遮板50可包含一個面向該模具的第一面52以及一在第一面52反面的第二面54。該熱反射遮板50被配置為將接觸該熱反射遮板之第一面52的熱能反射到一較低溫度的區域，例如位在該第一區30上方的第二區32。相較於熱遮板平行於模具頂端側面的裝置，將來自第一區30的熱輻射反射到較低溫度的區域可增加該模具上方第一區30的熱梯度。藉此，該熱反射遮板50可被配置來控制一第一熱梯度，該熱梯度來自橫向和縱向的反射熱。熱遮板與水平面垂直(或是和模具頂端側面平行)的情形相反，其將大部份的熱橫向反射，將無法控制來自縱向反射熱的熱梯度。藉由將熱遮板和水平面產生夾角，大量的輻射熱可被反射到和起點不同的區域。

本文所用之〝熱梯度〞係指在一限邊薄片續填生長法生長裝置中，兩區域間一段距離的平均溫度變化。該兩區域的距離是沿著製造過程中藍寶石單晶的前進線來量測。例如在限邊薄片續填生長法技術中，裝置中的第一個位置和第二個位置可能有攝氏50度的溫差，熱梯度的單位可為〝度 /公分〞或〝度/公吋〞。若未特別指定，溫度變化是自高溫至低溫，如同藍寶石晶體經由梯度由第一個位置傳到第二個位置。

圖1進階顯示一遠離熱反射遮板50之一垂直熱遮板55。在特定實施例中，限邊薄片續填生長法裝置可同時包含垂直熱遮板55以及斜角熱反射遮板50；在其他實施例中，可能只出現斜角熱反射遮板。

在特定實施例中，該熱反射遮板50可和水平面有夾角α，α不小於約4°、不小於約5°、不小於約10°、不小於約15°、不小於約20°、不小於約25°、不小於約30°、不小於約35°、不小於約40°、不小於約45°、不小於約50°、不小於約55°、不小於約60°、不小於約65°、不小於約70°、不小於約75°、不小於約80°、或甚至不小於約85°。在進階實施例中，此熱反射遮板和水平面夾角α可不大於約88°、不大於約85°、不大於約75°、甚或不大於約70°。

該熱反射遮板50可由任何能在限邊薄片續填生長法裝置中操控熱輻射流的材料構成。在特定實施例中，該熱反射遮板50可由金屬構成，例如耐火金屬。

圖2為藍寶石帶狀晶體100之示意圖。該藍寶石帶狀晶體100包含一長邊L、一寬邊W以及一厚度T。該長邊長度必須大於或等於寬邊寬度；該長邊長度和寬邊寬度可大於厚度。

在特定實施例中，於限邊薄片續填生長法裝置中生長成之藍寶石薄片的長度可至少6英吋、至少12英吋、至 少24英吋、甚或至少30英吋。在特定實施例中，於限邊薄片續填生長法裝置中生長成之藍寶石薄片的長度可不大於60英吋、不大於80英吋、甚或不大於100英吋。

在特定實施例中，於限邊薄片續填生長法裝置中生長成之藍寶石薄片的寬度可至少1英吋、至少2英吋、至少3英吋、至少4英吋、至少6英吋、甚或至少8英吋。在特定實施例中，於限邊薄片續填生長法裝置中生長成之藍寶石薄片的寬度可不大於20英吋、不大於30英吋、不大於50英吋、甚或不大於100英吋。藍寶石薄片的標稱寬度是依據模具開口24的寬度所決定。在特定實施例中，模具開口24的寬度可至少1英吋、至少2英吋、至少3英吋、至少4英吋、至少6英吋、甚或至少8英吋。

在特定實施例中，於限邊薄片續填生長法裝置中生長成之藍寶石薄片的厚度可至少0.1毫米、至少0.2毫米、至少0.3毫米、至少0.4毫米、至少0.5毫米、至少0.6毫米、至少0.7毫米、至少0.75毫米、至少0.8毫米、甚或至少1毫米。在特定實施例中，於限邊薄片續填生長法裝置中生長成之藍寶石薄片的厚度可不大於2毫米、不大於5毫米、不大於10毫米、不大於15毫米、不大於50毫米、甚或不大於100毫米。藍寶石薄片期望的標稱厚度可依據模具的厚度來選擇。在特定實施例中，模具開口可有厚度至少0.1豪米、至少0.2豪米、至少0.3豪米、至少0.4豪米、至少0.5豪米、至少0.6豪米、至少0.7豪米、甚或至少0.75豪米。本發明的一特殊優點是產生藍寶石薄片之最小厚度可儘可能接近模具開 口的厚度或是標稱厚度。在特定實施例中，藍寶石薄片的最小厚度和模具開口厚度的比例可為至少0.90比1、至少0.93比1、甚或至少0.95比1。在此文中，藍寶石薄片的最小厚度是由所述之最大低窪點測量法所決定。

在特定實施例中，該熱反射遮板的長度可就藍寶石薄片的寬度來量化。例如在特定實施例中，熱遮板的斜面長度和藍寶石薄片的寬邊寬度相比可小於約2比1、小於約1比1、小於約1比2、小於約1比3、甚或小於約1比4。

本文所述之特定進階實施例係指向為產生藍寶石薄片的方法。在特定實施例中，產生藍寶石薄片的方法可包含在模具上方生成藍寶石薄片結晶，在鄰近模具的第一區冷卻該藍寶石薄片，以及控制跨越該藍寶石薄片厚度的熱梯度。在特定實施例中，鄰近該第一熱梯度可有一第二熱梯度，其中此第二熱梯度係較第一熱梯度遠離模具開口，且其中該第二熱梯度係小於第一熱梯度。

在結晶之前，該方法可包含使用具一晶種之熔體裝置物播種，該晶種所期望的軸向基本上垂直於模具開口縱軸。此限邊薄片續填生長法裝置和藍寶石帶狀晶體可藉此產生任何期望的晶軸向。在特定實施例中，藍寶石帶狀晶體可有一C-軸、一A-軸、一R-軸、一M-軸、一N-軸、或一S-軸，其方向基本上垂直於該藍寶石薄片的主要表面。在特定實施例中，藍寶石帶狀晶體可有一C-軸、一A-軸、或一R-軸，其方向基本上垂直於該藍寶石薄片的主要表面。在特定實施例中，藍寶石帶狀晶體有一C-軸其方向基本上垂直於該 藍寶石薄片的主要表面。該晶體的方向可由播種一含晶種之熔體裝置物，該晶種有已知且期望的方向基本和模具開口縱軸垂直。因此形成的帶狀結晶的方向將基本上垂直於藍寶石帶狀晶體主要表面。

控制橫跨位於第一區藍寶石薄片厚度的熱梯度，可包含維持一熱梯度，該熱梯度至少每毫米1度、至少每毫米1.3度、至少每毫米1.6度、至少每毫米2.0度、至少每毫米2.0度、至少每毫米2.5度、甚或至少每毫米3.0度。

在特定實施例中，該第一梯度可沿著成型面延伸至少約1公分、至少約2公分、至少約3公分、至少約5公分、甚或至少約10公分的距離。

此外，在特定實施例中，第一區可有期望的停留時間(dwell time)。該停留時間係一特定點在一特定區域中所花費的時間。在特定實施例中，第一區中的藍寶石薄片上之一特定點的停留時間可為至少10分鐘、至少12分鐘、至少14分鐘、甚或至少18分鐘。

生成藍寶石薄片的速度一部分是由牽引速度控制。該牽引速度係指該藍寶石薄片牽引經過生成區的速度。在特定實施例中，藍寶石薄片的牽引速度可為至少2.5公分/小時、至少5公分/小時、甚或至少10公分/小時。

在特定實施例中，冷卻可包含將大量的輻射熱反射離開第一區。例如，大量可包含維持上述討論之熱梯度的所需之足夠量。

本發明的特別成就在於減少總厚度變異值 (TTV)、最大低窪點內容以及藍寶石薄片的平面標準偏差。在特定實施例中，該藍寶石薄片可有總厚度變異值不大於約0.2毫米、不大於約0.5毫米、不大於約0.7毫米、不大於約0.8毫米、不大於約1.0毫米、不大於約1.2毫米、不大於約1.5毫米、甚或不大於約2.0毫米。本文所用之總厚度變異值係指沿著藍寶石薄片的長邊和寬邊之區段的最大和最小厚度值的差距。如本發明之討論，可測量此藍寶石薄片每平方英吋的厚度，因此整個藍寶石薄片的厚度圖可被所屬領域中的技術人員理解。本文所述之總厚度變異值係指經由量測每英吋的厚度值產生完整厚度圖，其最小和最大厚度值的差異。

在特定實施例中，藍寶石薄片可有最大低窪點厚度值不大於約0.2毫米、不大於約0.3毫米、不大於約0.4毫米、不大於約0.5毫米、不大於約0.6毫米、不大於約0.7毫米、不大於約0.75毫米、不大於約0.8毫米、不大於約0.9毫米、不大於約1.2毫米、甚或不大於約1.4毫米。如本文所用之最大低窪點厚度係指以滴規測量藍寶石薄片上任何點的最小厚度。隨著測定一藍寶石薄片的最大低窪點厚度時，一可被技術人員理解的厚度圖也隨之產生，且測量每一平方英吋的厚度。為確定最大低窪點厚度，所產生之厚度圖須被分析才能確認最小厚度的存在。若空隙出現，則出現之最小厚度(也就是最大低窪點厚度)即為零。

在特定實施例中，藍寶石薄片可有平面標準偏差不大於約0.5毫米、不大於約0.3毫米、不大於約0.25毫米、不大於約0.2毫米、不大於約0.15毫米、不大於約0.1毫米、 甚或不大於約0.05毫米。

本文所述之限邊薄片續填生長法晶體生長裝置製造藍寶石薄片粗胚。該粗胚可被切割產生完成之藍寶石薄片。例如該粗胚可用切削機或是噴水式裁剪機切割。本發明之另一特別成就是減少切割粗胚生成薄片成品過程中被切除的廢料。在特定實施例中，限邊薄片續填生長法生長之藍寶石粗胚中切割而得之藍寶石薄片可有薄片面積為粗胚面積的最少約80%、最少約85%、最少約90%、最少約92%、最少約94%、最少約95%、最少約96%、甚或最少約98%。

在特定實施例中，如本文所述之連續生長藍寶石薄片的總厚度變異值之標準偏差值可不大於約2%、不大於約3%、不大於約4%、不大於約5%、不大於約8%、甚或不大於約10%。該總厚度變異值之標準偏差可存在於連續至少2個、至少3個、至少4個、至少5個、至少6個、至少7個、至少8個、至少9個、甚或至少10個連續生成於同一限邊薄片續填生長法生長裝置的藍寶石薄片中。

不限於理論所及，至少與模具頂端側邊成斜角的熱遮板可維持一更一致且更大的熱梯度，此熱梯度在生成期間穿越藍寶石薄片厚度，因此改善了尺寸的穩定度。迄今無法一致地生成如本文所述特色之藍寶石薄片，如最大低窪點厚度和整體厚度。

許多不同的形式和實施例是可能的。這些形式和實施例之一部份已描述於本文中。閱讀本說明書後，本領域之技術人員將會理解，這些形式和實施例僅作為例證，而非 本發明範圍的限制。符合下面列出項目中的任何一項或多項亦可為本發明的實施例。

第1項 一種利用限邊薄片續填生長法來生長藍寶石薄片的裝置，該裝置包括一個和水平面成斜角的熱反射遮板，其中該熱反射遮板被配置來控制由橫向和縱向的反射熱所產生的一第一熱梯度。

第2項 一種利用限邊薄片續填生長法來生長藍寶石薄片的裝置，該裝置包括一個和水平面成斜角的熱反射遮板，其中該藍寶石薄片具有一長邊、一寬邊和一厚度，其中該長邊長度≧寬邊寬度>厚度，而且該厚度至少為0.5毫米。

第3項 一種利用限邊薄片續填生長法來生長藍寶石薄片的裝置，該裝置包括：一熔體源；一模具，該模具有一模具頂端且相鄰於該熔體源；一第一區，該第一區相鄰於該模具開口；以及一熱反射遮板，該熱反射遮板相鄰於模具和第一區，其中該熱反射遮板包括面對該模具的一第一面和在第一面反面的一第二面，且該反射遮板被配置為將接觸該熱反射遮板之第一面的熱能導向一較低溫度的區域，藉此，使相對於具有一平行於該模具頂端側面之熱遮板的一個裝置之該模具，其上方之一第一區的熱梯度為增加。

第4項 一種生成藍寶石薄片的方法，包括：在一模具上方 結晶化一藍寶石薄片，以及在鄰近該模具的第一區冷卻該藍寶石薄片，並控制一穿越該藍寶石薄片厚度的熱梯度，該熱梯度至少約為1.5°/毫米。

第5項 一種生成藍寶石薄片的方法，包括：在一模具上方結晶化一藍寶石薄片，以及在鄰近該模具的第一區冷卻該藍寶石薄片，其中該冷卻包括將大量輻射熱反射離開該第一區。

第6項 一藍寶石薄片有一長邊、一寬邊、以及一厚度，其中該長邊長度≧寬邊寬度>厚度，而且該藍寶石薄片至少具有一項下列所包含的特性：一總厚度變異值不大於1.0毫米，其中該厚度上的變異係指沿著該藍寶石薄片的長邊和寬邊之區段的最大和最小之厚度值的差異；以及一最大低窪點厚度不大於0.75毫米。

第7項 一藍寶石薄片，該藍寶石薄片係由限邊薄片續填生長法生長之粗胚切割而成，其中該藍寶石薄片的面積至少是該限邊薄片續填生長法生長之藍寶石粗胚的90%。

第8項 一批至少3個連續由限邊薄片續填生長法生長的藍寶石薄片，其中至少三個限邊薄片續填生長法生長的藍寶石薄片有一總厚度變異值之標準偏差值不大於5%。

第9項 如前述項目中之任一項所述之裝置、方法、整批或藍寶石薄片，其中所述之藍寶石薄片有一寬邊寬度 至少1英吋、至少2英吋、至少3英吋、至少4英吋、至少6英吋、甚或至少8英吋。

第10項 如前述項目中之任一項所述之裝置、方法、整批或藍寶石薄片，其中所述之藍寶石薄片有一長邊長度至少6英吋、至少12英吋、至少24英吋、甚或至少30英吋。

第11項 如前述項目中之任一項所述之裝置、方法、整批或藍寶石薄片，其中所述之藍寶石薄片有一厚度至少0.1毫米、至少0.2毫米、至少0.3毫米、至少0.4毫米、至少0.5毫米、至少0.6毫米、至少0.7毫米、甚或至少0.75毫米。

第12項 如前述項目中之任一項所述之裝置、方法、整批或藍寶石薄片，其中所述之藍寶石薄片有一總厚度變異值不大於1.0毫米。

第13項 如前述項目中之任一項所述之裝置、方法、整批或藍寶石薄片，其中所述之藍寶石薄片有一最大低窪點厚度不大於0.75毫米。

第14項 如前述項目中之任一項所述之裝置、方法、整批或藍寶石薄片，其中所述之藍寶石薄片有一平面標準偏差不大於0.25毫米。

第15項 如前述項目中之任一項所述之裝置或方法，其中所述之熱反射遮板形成一夾角不大於約85°、不大於約80°、不大於約75°、甚或不大於約70°。

第16項 如前述項目中之任一項所述之裝置或方法，其中所 述之熱反射遮板形成一夾角不小於約1°、不小於約2°、不小於約3°、不小於約4°、不小於約5°、不小於約10°、不小於約15°、不小於約20°、不小於約25°、不小於約30°、不小於約35°、不小於約40°、不小於約45°、不小於約50°、不小於約55°、甚或不小於約60°。

第17項 如前述項目中之任一項所述之裝置或方法，其中所述之熱反射遮板包含一金屬，套別是一耐火金屬。

第18項 如前述項目中之任一項所述之裝置或方法，其中所述之熱反射遮板有一表面和模具頂端的側面形成夾角，其中該熱遮板的斜面長度和該藍寶石薄片的寬度比例略小於2比1、略小於1比1、略小於1比2、略小於1比3、甚或略小於1比4。

第19項 如前述項目中之任一項所述之裝置或方法，其中所述之熱反射遮板係設置為可將從該第一區橫向輻射之大量熱反射至一較低溫區域。

第20項 如前述項目中之任一項所述之裝置或方法，其中所述之熱反射遮板係設置成與該第一區相鄰。

第21項 如前述項目中之任一項所述之裝置或方法，其中所述之第一熱梯度係至少約1°/毫米、至少約1.3°/毫米、至少約1.6°/毫米、至少約2.0°/毫米、至少約2.5°/毫米、甚或至少約3.0°/毫米。

第22項 如前述項目中之任一項所述之裝置或方法，其中所述之第一熱梯度係沿著成型面延伸至少約1公 分、至少約2公分、至少約3公分、至少約5公分、甚或至少約10公分的距離。

第23項 如前述項目中之任一項所述之裝置或方法，進一步包含相鄰於該第一熱梯度之一第二熱梯度，其中該第二熱梯度較該第一熱梯度更遠離該模具開口，且其中該第二熱梯度小於該第一熱梯度。

第24項 如前述項目中之任一項所述之裝置或方法，其中所述之模具開口有一寬度至少1英吋、至少2英吋、至少3英吋、至少4英吋、至少6英吋、甚或至少8英吋。

第25項 如前述項目中之任一項所述之裝置或方法，其中所述之模具開口有一厚度至少0.1毫米、至少0.2毫米、至少0.3毫米、至少0.4毫米、至少0.5毫米、至少0.6毫米、至少0.7毫米、甚或至少0.75毫米。

第26項 如前述項目中之任一項所述之裝置或方法，其中所述之藍寶石薄片之平均厚度和該模具開口之厚度相比為至少約0.95比1。

第27項 如前述項目中之任一項所述之方法，進一步包括：將具有基本上垂直於一模具開口之一縱軸之一有C-軸、A-軸、R-軸、M-軸、N-軸、或S-軸方向的晶種播種於一熔體裝置物，其中該藍寶石薄片的晶種方向基本上垂直於該藍寶石薄片的主要平面。

第28項 如前述項目中之任一項所述之方法，其中所述之第一區中之藍寶石薄片之一特定點的停留時間至少 10分鐘。

第29項 如前述項目中之任一項所述之方法，進一步包含該藍寶石薄片的牽引速度為至少2.5公分/小時、5公分/小時、甚或10公分/小時。

第30項 如前述項目中之任一項所述之裝置或藍寶石薄片，其中所述之藍寶石薄片有一C-軸、一A-軸、一R-軸、一M-軸、一N-軸、或一S-軸方向基本上垂直於該藍寶石薄片的主要平面。

第31項 一種利用限邊薄片續填生長法來生長藍寶石薄片的裝置，該裝置包括一個和成型面成斜角的熱反射遮板，其中該熱反射隔板被配置來控制由橫向和縱向的反射熱所產生的一第一熱梯度。

第32項 一種利用限邊薄片續填生長法來生長藍寶石薄片的裝置，該裝置包括：一熱反射遮板，該熱反射遮板相鄰於一模具和一鄰近於該模具開口的第一區，其中該熱反射遮板包括面對該模具的一第一面和在第一面反面的一第二面，且該反射遮板被配置為將接觸該熱反射遮板之第一面的熱能導向一較低溫度的區域，藉此，使相對於具有一平行於該模具頂端側面之熱遮板的一個裝置之該模具，其上方之一第一區的熱梯度為增加。

第33項 一種生成藍寶石薄片的方法，包括：在一模具上方結晶化一藍寶石薄片；以及在鄰近該模具的第一區冷卻該藍寶石薄片，其中該冷卻包括將大量輻射熱 反射離開該第一區。

第34項 如第33項所述之方法，進一步包括：將具有基本上垂直於一模具開口之一縱軸之一有C-軸、A-軸、R-軸、M-軸、N-軸、或S-軸方向的晶種播種於一熔體裝置物，其中該藍寶石薄片的晶種方向基本上垂直於該藍寶石薄片的主要平面。

第35項 如第33項所述之方法，其中所述之第一區中之藍寶石薄片之一特定點的停留時間至少10分鐘。

第36項 如第33項所述之方法，其中所述之冷卻該藍寶石薄片包含提供一限邊薄片續填生長法之裝置，該裝置包含一設置於鄰近一模具的熱反射遮板，且該熱反射遮板和一成型面成斜角。

第37項 如前述項目中之任一項所述之裝置或方法，其中所述之熱反射遮板和該成型面所形成之一夾角不大於約85°。

第38項 如前述項目中之任一項所述之裝置或方法，其中所述之熱反射遮板和該成型面所形成之一夾角不小於約35°。

第39項 如前述項目中之任一項所述之裝置或方法，其中所述之熱反射遮板包含一金屬。

第40項 如前述項目中之任一項所述之裝置或方法，其中所述之熱反射遮板包含一耐火金屬。

第41項 如前述項目中之任一項所述之裝置或方法，其中所述之熱反射遮板有一表面和成型面形成一夾角，且 其中該熱遮板的斜面長度和該藍寶石薄片的寬度比例略小於2比1。

第42項 如前述項目中之任一項所述之裝置或方法，其中所述之熱反射遮板係設置為可將從該第一區橫向輻射之大量熱反射至一較低溫區域。

第43項 如前述項目中之任一項所述之裝置或方法，其中所述之熱反射遮板係設置成與該第一區相鄰。

第44項 如前述項目中之任一項所述之裝置或方法，其中所述之第一熱梯度係至少約1°/毫米。

第45項 如前述項目中之任一項所述之裝置或方法，其中所述之第一熱梯度係沿著成型面延伸至少約3公分的距離。

第46項 如前述項目中之任一項所述之裝置或方法，進一步包含相鄰於該第一熱梯度之一第二熱梯度，其中該第二熱梯度較該第一熱梯度更遠離該模具開口，且其中該第二熱梯度小於該第一熱梯度。

第47項 如前述項目中之任一項所述之裝置或方法，其中所述之裝置係進一步適配於支撐一模具，該模具之開口寬度至少為1英吋。

第48項 如前述項目中之任一項所述之裝置或方法，其中所述之裝置係進一步適配於支撐一模具，該模具之開口厚度至少為0.1毫米。

第49項 如前述項目中之任一項所述之裝置或方法，其中所述之裝置係適配於生長一藍寶石薄片，其平均厚度 和該模具之厚度相比至少約為0.95比1，且橫跨整個寬邊和至少10公分以上的長度。

第50項 如前述項目中之任一項所述之裝置或方法，其中所述之裝置係適配於生長一藍寶石薄片，其有一A-軸方向基本上垂直於該藍寶石薄片的主要平面。

實例

本文所述的概念將在下面的實施例進一步說明，然而其並非限制本發明在申請專利範圍中所描述的範圍。本文之實施例展示了不同成分之閃爍晶體的效能。在此實施例中披露的數值可能是多個讀值的平均值、或是近似值、或是為方便起見而四捨五入。

實施例1

六個帶狀A-面藍寶石粗胚是由聖戈班(Saint Gobain)之一14.0系統限邊薄片續填生長法生長機器而生長成，其中三次以垂直的遮板製造，另外三次以和水平面成83°夾角的的遮板製造。最大低窪點厚度乃使用一滴規來辨識與量測。結果提供於下方表格1。

如表格1所示，目視檢測可發現實例3、4和5的尺寸穩定度有所改善，此改善的尺寸穩定度進一步以測量最大低窪點厚度來定量。如表所示，實例3、4和5改善的最大低窪點厚度優於實例C1、C2和C6。

圖3所示為實例C1生長之A-面藍寶石粗胚和一張方格紙重疊的照片，以便看該薄片的長度，可以看出該藍寶石粗胚在藍寶石薄片末端有低漥區域。

圖4所示為實例C2生長之A-面藍寶石粗胚和一張方格紙重疊的照片，以便看該薄片的長度，可以看出該藍寶石粗胚在藍寶石薄片末端有低漥區域。

圖5所示為實例3生長之A-面藍寶石粗胚和一 張方格紙重疊的照片，以便看該薄片的長度，可以看出該藍寶石粗胚有很好的尺寸控制且有很少或沒有低漥點。

圖6所示為實例4生長之A-面藍寶石粗胚和一張方格紙重疊的照片，以便看該薄片的長度，可以看出該藍寶石粗胚有很好的尺寸控制且有很少或沒有低漥點。

圖7所示為實例5生長之A-面藍寶石粗胚和一張方格紙重疊的照片，以便看該薄片的長度，可以看出該藍寶石粗胚有很好的尺寸控制且有很少或沒有低漥點。

圖8所示為實例C6生長之A-面藍寶石粗胚和一張方格紙重疊的照片，以便看該薄片的長度，可以看出該藍寶石粗胚有巨大的〝貓抓〞低窪區域遍布整個粗胚。

請注意，並非所有上述一般描述及實例的活動都是必需的，特定活動的一部分可以不需要，並且在所述的活動之外，也可以另外進行一或多個的活動。此外，活動列出的順序不一定是它們被執行的順序。

本文中不同實施例中的某些特徵，亦可組合在一個單一的實施例中。相反地，在單一實施例中的多種特徵，也可以將其拆組於一子組合中。此外，以範圍所列的參考值包括該範圍內的每一個值。

上面已經描述了特定的實施例的好處、優點和問題的解決方案。然而，這些好處、優點、問題的解決方案和可能導致任何好處、優點或解決方案出現或變得更明顯的任何特徵，不會被被解釋為本文專利範圍之一或全部的一個關鍵的、必需的或必要的特徵。

本文中實施例的說明和插圖，旨在提供對各種實施例的結構的一般理解。本文中的說明和插圖並非為了詳盡而全面地描述使用本文所描述的結構或方法的裝置和系統的所有元件和特徵。本文中不同實施例中的某些特徵，亦可組合在一個單一的實施例中。相反地，在單一實施例中的多種特徵，也可以將其拆組於一子組合中。此外，以範圍所列的參考值包括該範圍內的每一個值。許多其他的實施例對本領域的技術人員，可能需在閱讀本文後才變得顯而易見。其它實施例也可衍生自本文的內容，例如一結構的置換、邏輯上的替換或在不脫離本說明書的範圍所做的其他變化。因此，本說明書的內容是說明性的而非限制性的。

10‧‧‧熔體源

20‧‧‧模具

22‧‧‧模具頂端

24‧‧‧模具開口

26‧‧‧頂面

28‧‧‧側面

30‧‧‧第一區

32‧‧‧第二區

50‧‧‧熱反射遮板

55‧‧‧熱遮板

52‧‧‧第一面

54‧‧‧第二面

Claims (15)

1. 一種利用限邊薄片續填生長法來生長藍寶石薄片的裝置，該裝置包括一個和成型面，除了和該成型面垂直及平行以外者，形成夾角的熱反射遮板，其中該熱反射遮板被配置來控制由橫向和縱向的反射熱所產生的熱梯度。
2. 一種利用限邊薄片續填生長法來生長藍寶石薄片的裝置，該裝置包括：具有模具頂端之模具；第一區，其係相鄰於該模具之開口；及熱反射遮板，其係相鄰於該模具及該第一區；其中該熱反射遮板包括面對該模具的第一面和在第一面反面的第二面，其中該熱反射遮板被配置為將接觸該熱反射遮板之第一面的熱能導向具有較該第一區低溫的第二區，藉此，使相對於具有平行於該模具頂端側面之熱遮板的一個裝置之該模具，其上方之第一區的第一熱梯度為增加。
3. 一種生成薄片的方法，其包括：提供包含模具及熱反射遮板之限邊薄片續填生長法裝置，其適於配置相鄰於該模具並與成型面形成夾角；在該模具上方結晶化藍寶石薄片；及 在鄰近該模具的第一區冷卻該藍寶石薄片，其中該冷卻包含使用該熱反射遮板將輻射熱反射離開該第一區。
4. 如申請專利範圍第3項之方法，進一步包括：將具有基本上垂直於模具開口之縱軸之C-軸、A-軸、R-軸、M-軸、N-軸或S-軸方向的晶種播種於熔體裝置物，其中該藍寶石薄片的晶種方向基本上垂直於該藍寶石薄片的主要平面。
5. 如申請專利範圍第3項之方法，其中該熱反射遮板與該成型面形成不小於35度且不大於85度之夾角。
6. 如申請專利範圍第1或2項之裝置，其中該熱反射遮板與該成型面所產生之夾角的角度不大於85度。
7. 如申請專利範圍第1或2項之裝置，其中該熱反射遮板與成型面所產生之夾角的角度不小於35度。
8. 如申請專利範圍第1或2項之裝置，其中該熱反射遮板包含一耐火金屬。
9. 如申請專利範圍第1或2項之裝置，其中該熱反射遮板和該成型面產生夾角，且其中該熱遮板的斜面長度和該藍寶 石薄片的寬邊寬度比例略小於2比1。
10. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該熱反射遮板係設置於將從第一區橫向輻射之熱反射至具有較該第一區低溫的第二區。
11. 如申請專利範圍第2項之裝置，其中該熱反射遮板設置成與該第一區相鄰。
12. 如申請專利範圍第1或2項之裝置，其中該第一熱梯度係沿著成型面延伸至少3公分的距離。
13. 如申請專利範圍第2項之裝置，進一步包含相鄰於該第一熱梯度之第二熱梯度，其中該第二熱梯度較該第一熱梯度更遠離該模具開口，且其中該第二熱梯度小於該第一熱梯度。
14. 如申請專利範圍第3項之方法，其中該藍寶石薄片之平均厚度和模具開口之厚度相比為至少0.95比1，且橫跨整個寬邊和至少10公分以上的長度。
15. 如申請專利範圍第1或2項之裝置，其中該裝置係適配於生長一藍寶石薄片，其具有A-軸方向係基本和該藍寶石薄片之主要平面垂直。