CN114836824B - 籽晶提拉装置、晶体生长设备和籽晶提拉方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种籽晶提拉装置、晶体生长设备和籽晶提拉方法，籽晶提拉装置包括籽晶提拉件、籽晶旋转升降机构和水冷套，籽晶提拉件包括籽晶轴、籽晶夹持器和保持件，籽晶旋转升降机构、籽晶轴、籽晶夹持器和籽晶沿长晶炉的轴向依次相连，保持件内具有容纳腔，籽晶夹持器部分容纳于容纳腔内且可相对保持件绕籽晶的中心轴线旋转，籽晶旋转升降机构用于驱动籽晶绕自身的中心轴线旋转以及沿长晶炉的轴向移动，保持件与水冷套可沿长晶炉的轴向相对滑动地配合。根据本发明实施例的籽晶提拉装置，可以降低籽晶在炉体中产生震荡的震荡幅度或避免籽晶在炉体中发生震荡，保证拉制晶棒过程的稳定性，提高晶棒的生长品质。

Description

籽晶提拉装置、晶体生长设备和籽晶提拉方法

技术领域

本发明涉及晶体制备领域，尤其是涉及一种籽晶提拉装置、晶体生长设备和籽晶提拉方法。

背景技术

直拉法(CZ)制备单晶硅棒主要将原料多晶硅填入石英坩埚中，利用加热器对石英坩埚加热使其中的原料多晶硅熔化，将籽晶(单晶)浸入硅熔体中，利用籽晶提拉系统边旋转边拉动籽晶，使硅熔体沿着拉动方向生长为满足直径和长度需求的单晶硅棒。为了减少晶体生长设备的占用空间，节省晶体生长设备的制造成本，籽晶提拉系统通常采用软轴提拉，籽晶提拉系统包括籽晶绳、籽晶夹，其中籽晶夹用于夹持籽晶，籽晶绳与籽晶夹连接，籽晶绳缠绕在卷轴机构上，通过卷轴机构控制籽晶夹在长晶炉中的升降，卷轴机构与旋转机构连接，在旋转机构的带动下旋转，从而控制籽晶夹在长晶炉中旋转。

上述的现有技术在长晶的实际操作过程中，籽晶实质上同时进行了上升和旋转两个运动，由此容易发生共振而导致籽晶在长晶炉中震荡，进而影响单晶硅棒的生长品质。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种籽晶提拉装置，通过将籽晶夹持器部分容纳于保持件的容纳腔内，且将保持件与水冷套滑动配合设置，可以降低籽晶在炉体中产生震荡的震荡幅度或避免籽晶在炉体中发生震荡，保证拉制晶棒过程的稳定性，提高晶棒的生长品质。

本发明还提出了一种具有上述籽晶提拉装置的晶体生长设备。

本发明还提出了一种利用上述籽晶提拉装置的籽晶提拉方法。

根据本发明第一方面实施例的籽晶提拉装置，设于长晶炉，包括：籽晶提拉件，所述籽晶提拉件包括籽晶轴、籽晶夹持器和保持件，所述籽晶夹持器的一端连接所述籽晶轴，相对的另一端连接籽晶，所述保持件内具有容纳腔，所述籽晶夹持器部分容纳于所述容纳腔内，所述籽晶夹持器于所述容纳腔中可在所述籽晶轴的带动下相对所述保持件绕所述籽晶的中心轴线旋转；籽晶旋转升降机构，所述籽晶旋转升降机构与所述籽晶轴远离所述籽晶的一端相连，用于驱动所述籽晶绕自身的中心轴线旋转以及沿所述长晶炉的轴向移动；水冷套，所述水冷套安装于所述长晶炉的炉体内，且至少套设于所述保持件的径向外侧，所述保持件与所述水冷套可沿所述长晶炉的轴向相对滑动地配合。

根据本发明实施例的籽晶提拉装置，通过将籽晶夹持器部分容纳于保持件的容纳腔内，且将保持件与水冷套滑动配合设置，可以降低籽晶提拉件在炉体中产生震荡的震荡幅度或避免籽晶提拉件在炉体中发生震荡，从而可以使得籽晶提拉件稳定地上升和旋转，降低籽晶在炉体中产生震荡的震荡幅度或避免籽晶在炉体中发生震荡，保证拉制晶棒过程的稳定性，提高晶棒的生长品质。

根据本发明的一些实施例，所述籽晶夹持器包括：夹持头，所述夹持头用于夹持籽晶；连接杆，所述连接杆穿设于所述保持件且相对所述保持件可旋转，所述连接杆穿设于所述保持件的部分容纳于所述容纳腔，所述连接杆远离所述籽晶的一端与所述籽晶轴相连。

根据本发明的一些实施例，所述籽晶夹持器还包括支撑板，所述支撑板设于所述连接杆，所述支撑板设于所述容纳腔中且相对所述保持件可旋转，所述容纳腔的内壁与所述支撑板之间设有滚珠，以使所述支撑板的至少部分与所述保持件滚动接触。

根据本发明的一些实施例，所述保持件的外壁和所述水冷套的内壁中的一个上具有限位凸起，所述保持件的外壁和所述水冷套的内壁中的另一个上设有导槽，所述限位凸起适于容纳于所述导槽，所述导槽沿上下方向延伸，所述限位凸起相对所述导槽可上下滑动。

根据本发明的一些实施例，所述水冷套包括固定部和移动部，所述固定部和所述移动部均为环形，所述固定部安装于所述长晶炉的炉体，所述移动部沿所述长晶炉轴向适于在所述固定部在的第一位置和第二位置之间移动，以调节所述水冷套在所述长晶炉轴向上的总长度。

根据本发明的一些实施例，所述固定部包括：安装部以及连接于所述安装部下方的固定配合部，所述安装部的内周壁沿其周向形成有向所述安装部的径向外侧延伸的安装槽，所述移动部可上下移动地设于所述安装槽，在所述保持件由下向上移动的过程中，所述保持件先与所述固定配合部滑动配合，再与所述移动部滑动配合。

根据本发明的一些实施例，所述籽晶提拉装置还包括用于驱动所述移动部移动的水冷套驱动机构，所述水冷套驱动机构包括：驱动装置；升降导杆，所述升降导杆的下端与所述移动部螺纹连接，所述移动部的侧壁上形成有带有螺纹的升降孔，所述升降导杆容纳于所述升降孔中，且所述升降导杆的螺纹适于与所述升降孔的螺纹配合，在所述升降导杆转动时所述升降导杆带动所述移动部上下移动；传动机构，所述传动机构可传动地连接在所述驱动装置与所述升降导杆之间，所述驱动装置通过所述传动机构驱动所述升降导杆转动。根据本发明第二方面实施例的晶体生长设备，包括：根据本发明上述第一方面实施例的籽晶提拉装置。

根据本发明实施例的晶体生长设备，通过上述的籽晶提拉装置，降低籽晶在炉体中产生震荡的震荡幅度或避免籽晶在炉体中发生震荡，保证拉制晶棒过程的稳定性，提高晶棒的生长品质。

根据本发明第三方面实施例的籽晶提拉方法，所述籽晶提拉方法利用根据本发明上述第一方面实施例的籽晶提拉装置对籽晶进行提拉，所述籽晶提拉方法包括按照时间顺序依次设置的第一提拉阶段、第二提拉阶段和第三提拉阶段，其中：

在所述第一提拉阶段，控制所述籽晶提拉件先减速后以第一速度匀速上升并控制所述籽晶提拉件旋转，所述保持件与所述水冷套配合；

在所述第二提拉阶段，控制所述籽晶提拉件以所述第一速度匀速上升，所述保持件与所述水冷套配合；

在所述第三提拉阶段，控制所述籽晶提拉件加速上升至所述保持件与所述水冷套脱离，晶棒拉制完成。

根据本发明实施例的籽晶提拉方法，利用上述的籽晶提拉装置对籽晶进行提拉，可以降低籽晶在炉体中产生震荡的震荡幅度或者避免籽晶在炉体中发生震荡，保证拉制晶棒过程的稳定性，提高晶棒的生长品质，降低晶棒的生产成本。

根据本发明的一些实施例，所述籽晶提拉方法利用根据本发明上述第一方面实施例中的水冷套中包括移动部的籽晶提拉装置对籽晶进行提拉，其中：

在所述第一提拉阶段，所述保持件与所述水冷套配合包括：所述保持件沿着所述水冷套向上移动至第一设定位置，在所述第一设定位置所述保持件与所述移动部滑动配合；

在所述第二提拉阶段，所述保持件与所述水冷套配合包括：控制所述移动部以第二速度向上移动，所述第二速度大于所述第一速度，所述保持件移动至第二设定位置，所述第二设定位置的高于所述第一设定位置；

在所述第三提拉阶段，所述控制所述籽晶提拉件加速上升至所述保持件与所述水冷套脱离包括：控制所述籽晶提拉件加速上升至所述保持件从第二设定位置移动至与所述移动部脱离。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一些实施例的晶体生长设备的示意图，其中保持件与水冷套的固定部配合；

图2是图1中的水冷套的示意图，其中移动部处于第一位置；

图3是图1中的水冷套的示意图，其中移动部处于第二位置；

图4是图1中的籽晶提拉件和保持件的连接示意图；

图5是根据本发明一些实施例的水冷套的示意图，其中水冷套设有两个升降孔；

图6是与图5中的水冷套配合的水冷套驱动机构的部分示意图，其中传动机构与升降导杆均为一组；

图7是根据本发明另一些实施例的水冷套的示意图，其中水冷套设有四个升降孔；

图8是与图7中的水冷套配合的水冷套驱动机构的部分示意图，其中传动机构与升降导杆均为两组；

图9是图8中的第三齿轮与第四齿轮啮合的示意图；

图10是本发明一些实施例的晶体生长设备的示意图，其中保持件处于第一设定位置；

图11是本发明一些实施例的晶体生长设备的示意图，其中保持件处于第二设定位置；

图12是本发明一些实施例的晶体生长设备的示意图，其中保持件脱离移动部。

附图标记：

100、晶体生长设备；

1、籽晶提拉件；11、籽晶轴；12、籽晶夹持器；121、支撑板；122、连接杆；123、夹持头；

2、籽晶旋转升降机构；

3、保持件；31、容纳腔；32、滚珠；33、限位凸起；

4、水冷套；41、移动部；411、升降孔；42、固定部；421、固定配合部；422、安装槽；423、安装部；

5、水冷套驱动机构；51、升降导杆；52、第一传动机构；521、传动杆；522、第一齿轮；523、第二齿轮；524、第三齿轮；53、第二传动机构；531、第四齿轮；

61、籽晶；62、晶棒；63、熔汤；

101、长晶炉；70、炉体；80、导流筒；90、坩埚。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述根据本发明实施例的籽晶提拉装置。

参照图1-图4，根据本发明第一方面实施例的籽晶提拉装置，籽晶提拉装置可以用于晶体生长设备100中，晶体生长设备100可以包括长晶炉101和籽晶提拉装置，长晶炉101包括炉体70、导流筒80和坩埚90，坩埚90设于炉体70内部，坩埚90可以盛有制备晶棒62的熔汤63，导流筒80呈环形且位于坩埚90的上方，导流筒80可以对进入炉体70内的惰性气体进行导向。籽晶提拉装置设于坩埚90的上方，籽晶提拉装置用于提拉熔汤63内生长的晶棒62，籽晶61是作为晶棒62的生长载体，晶棒62是沿着籽晶61生长。例如，当籽晶提拉装置用于制备单晶硅棒时，坩埚90内的熔汤63为硅熔体。

籽晶提拉装置包括籽晶提拉件1、籽晶旋转升降机构2和水冷套4，籽晶提拉件1包括籽晶轴11、籽晶夹持器12和保持件3，籽晶夹持器12的一端连接籽晶轴11，相对的另一端连接籽晶61，保持件3内具有容纳腔31，籽晶夹持器12部分容纳于容纳腔31内，籽晶夹持器12于容纳腔31中可在籽晶轴11的带动下相对保持件3绕籽晶61的中心轴线旋转。

籽晶旋转升降机构2与籽晶轴11远离籽晶61的一端相连，用于驱动籽晶61绕自身的中心轴线旋转以及沿长晶炉101的轴向移动。

水冷套4安装于长晶炉101的炉体70内，水冷套4至少套设在籽晶提拉件1的外周侧，保持件3与水冷套4滑动配合，且保持件3相对水冷套4可沿长晶炉101的轴向滑动。

籽晶61在被安装于籽晶夹持器12的下端时，籽晶61可以相对于籽晶夹持器12保持固定，在拉制晶棒62时，籽晶旋转升降机构2可以通过驱动籽晶轴11旋转和沿上下方向移动，带动籽晶夹持器12升降以及旋转，以驱动籽晶61绕自身的中心轴线旋转以及沿上下方向向上移动。水冷套4可以为籽晶61和晶棒62进行降温，保证籽晶61与熔汤63之间的温度差和晶棒62与熔汤63之间的温度差，从而保证晶棒62的生长速度以及晶棒62的生长品质。

在制备晶棒62时，可以先将籽晶61浸入熔汤63中，然后启动驱动籽晶旋转升降机构2，籽晶旋转升降机构2可以通过驱动籽晶轴11驱动籽晶夹持器12旋转以及沿上下方向向上移动。当籽晶旋转升降机构2带动籽晶夹持器12旋转以及沿上下方向向上移动时，籽晶夹持器12可以带动籽晶61绕自身的中心轴线旋转以及沿上下方向向上移动，从而使得坩埚90内的熔汤63沿着籽晶61的运动方向结晶，生成晶棒62。

在籽晶夹持器12带动籽晶61绕自身的中心轴线旋转以及沿上下方向向上移动的同时，籽晶夹持器12还可以带动保持件3运动。由于保持件3与水冷套4滑动配合且保持件3相对水冷套4可上下滑动，水冷套4可以起到对保持件3在周向方向上的限位作用，从而可以降低保持件3在长晶炉100的炉体70的径向或周向上的震荡幅度或者避免保持件3产生震荡。又由于籽晶夹持器12部分容纳于保持件3的容纳腔31内，保持件3可以在周向上对籽晶夹持器12起到限位作用，从而使得保持件3可以降低籽晶夹持器12在长晶炉100的炉体70的径向或周向上发生偏移震荡的震荡幅度或者避免籽晶提拉件1产生震荡，使得籽晶提拉件1可以稳定地上升和旋转，进而可以降低籽晶61在炉体70的径向或周向上产生震荡的震荡幅度或避免籽晶61在炉体70中发生震荡，保证拉制晶棒62过程的稳定性，提高晶棒62的生长品质。

根据本发明实施例的籽晶提拉装置，通过将籽晶夹持器12部分容纳于保持件3的容纳腔31内，将保持件3与水冷套4滑动配合设置，可以降低籽晶夹持器12在炉体70的径向或周向上产生震荡的震荡幅度或避免籽晶夹持器121在炉体70中发生震荡，从而可以使得籽晶夹持器12稳定地上升和旋转，降低籽晶61在炉体70的径向或周向上产生震荡的震荡幅度或避免籽晶61在炉体70中发生震荡，保证拉制晶棒62过程的稳定性，提高晶棒62的生长品质。

参照图1、图4、图10-图12，根据本发明的一些实施例，籽晶夹持器12包括连接杆122和夹持头123，夹持头123用于夹持籽晶61，连接杆122穿设于保持件3，且连接杆122相对保持件3可旋转，连接杆122穿设于保持件3的部分容纳于容纳腔31，连接杆122的下端与夹持头123相连，连接杆122远离籽晶61的一端与籽晶轴11相连。

在拉制晶棒62时，籽晶旋转升降机构2可以通过驱动籽晶轴11旋转和沿上下方向移动，以驱动连接杆122旋转和沿上下方向移动，由于连接杆122与夹持头123相连，且籽晶61被夹持头123夹持，连接杆122可以带动籽晶61同步旋转和沿上下方向移动。

通过设置夹持头123和连接杆122，将连接杆122穿设于与保持件3，易于将籽晶夹持器12的部分容纳于保持件3，使得保持件3可以通过在周向上对连接杆122进行限位而对籽晶夹持器12进行限位，保证拉制晶棒62过程的稳定性，提高晶棒62的生长品质。

参照图4，根据本发明的一些实施例，籽晶夹持器12还包括支撑板121，支撑板121设于连接杆122，支撑板121容纳于容纳腔31，且支撑板121相对保持件3可旋转。将支撑板121设于容纳腔31中，在拉制晶棒62时，可以使得支撑板121在容纳腔31中转动，防止连接杆122发生倾斜，使得籽晶夹持器12可以稳定地上升和旋转，降低籽晶夹持器12在炉体70的径向或周向上产生震荡的震荡幅度或避免籽晶夹持器12在炉体70中发生震荡，从而可以降低籽晶61在炉体70的径向或周向上产生震荡的震荡幅度或避免籽晶61在炉体70中发生震荡，保证拉制晶棒62过程的稳定性，提高晶棒62的生长品质。

参照图4，根据本发明的一些实施例，容纳腔31的内壁与支撑板121之间设有滚珠32，以使支撑板121的至少部分与保持件3滚动接触。滚珠32可以为耐高温件，例如滚珠32可以为石墨件或钼件。支撑板121在旋转时，支撑板121与滚珠32之间形成滚动接触，降低支撑板121与保持件3之间的摩擦磨损，使得支撑板121可以稳定地、顺畅地在容纳腔31中转动，从而可以保证籽晶夹持器12更为稳定地带动籽晶61和晶棒62旋转，保证拉制晶棒62过程的稳定性，提高晶棒62的生长品质。

根据本发明的一些实施例，籽晶轴11为软轴。将籽晶轴11设为软轴，籽晶旋转升降机构2在提拉籽晶夹持器12时，可以将籽晶轴11卷起来，减少籽晶轴11的占用空间，从而可以减少晶体生长设备100的占用空间，节省晶体生长设备100的制造成本。

参照图4，根据本发明的一些实施例，保持件3的外壁和水冷套4的内壁中的一个上具有限位凸起33，保持件3的外壁和水冷套4的内壁中的另一个上设有导槽，限位凸起33适于容纳于导槽，导槽沿上下方向延伸，限位凸起33相对导槽可上下滑动。通过导槽与限位凸起33之间的相互配合，水冷套4可以在周向上对保持件3起到限位作用，可以防止保持件3发生旋转而导致籽晶夹持器12产生震荡，使得籽晶夹持器12稳定地上升和旋转，降低籽晶61在炉体70的径向或周向上产生震荡的震荡幅度或避免籽晶61在炉体70中发生震荡，保证拉制晶棒62过程的稳定性，提高晶棒62的生长品质。

参照图1-图3、图5、图7、图10-图12，根据本发明的一些实施例，水冷套4包括固定部42和移动部41，固定部42和移动部41均为环形，固定部42适于安装于炉体70，移动部41在第一位置和第二位置之间可上下移动地设于固定部42，以调节水冷套4在上下方向上的总长度。环形的固定部42和移动部41可以均匀地为籽晶61和晶棒62降温，保证籽晶61与熔汤63之间的温度差和晶棒62与熔汤63之间的温度差，保证晶棒62的生长速度，提高晶棒62的生长质量。通过设置可以移动的移动部41，当保持件3移动至移动部41的上端时，可以通过驱动移动部41向上运动，以使得移动部41与保持件3保持配合关系，延长保持件3与水冷套4之间的配合长度，保证拉制晶棒62过程的稳定性，从而可以生产出长度更长且质量更好的晶棒62。同时，还可以节约水冷套4的生产成本。

参照图1-图3、图5、图7、图10-图12，根据本发明的一些实施例，固定部42包括安装部423和固定配合部421，固定配合部421连接于安装部下方，安装部423的内周壁沿其周向形成有向安装部423的径向外侧延伸的安装槽422，移动部41可上下移动地设于安装槽422，在保持件3由下向上移动的过程中，保持件3先与固定配合部421滑动配合，再与移动部41滑动配合。例如，当移动部41处于第一位置时，移动部41位于安装槽422中，移动部41与固定配合部421在上下方向上抵接。当移动部41处于第二位置时，移动部41的下端容纳于安装槽422中，移动部41与固定配合部421在上下方向上脱离抵接关系，移动部41与安装部423配合。

通常情况下，水冷套4为环形的筒状结构，因此本发明公开的水冷套4中，固定部42可同样为环形的筒状结构。移动部41可以为与固定部42相适配地环形的筒状结构；移动部41也可以为与保持件3配合的杆状结构，移动部41为多个，多个移动部41沿与固定部42周向设置。具体地，保持件3中可以包括两个及以上的导槽或者凸起33，固定部42与移动部41则包括与其相匹配的凸起33或导槽。

更具体地，作为一种情况地，固定配合部421为环形的筒状结构，安装部423为杆状结构，安装部423为多个，多个安装部423沿固定配合部421周向设置，移动部42与安装部423可相对滑动地连接；其中，移动部42可以为与固定配合部421相适配地环形的筒状结构，移动部42也可以为与安装部423数量相同且分别一一配合的杆状结构。

作为另一种情况地，固定配合部421和安装部423均为环形的筒状结构，移动部41为与保持件3配合的杆状结构，移动部41为多个，多个移动部41沿与固定部42周向设置，移动部42也可以为与固定部42相适配地环形的筒状结构。

在提拉籽晶夹持器12制备晶棒62的过程中，可以先将籽晶61浸入熔汤63中，此时保持件3位于固定部42，移动部41位于第一位置，籽晶旋转升降机构2带动籽晶提拉件1上升、旋转，籽晶提拉件1带动保持件3在水冷套4中向上移动，保持件3可以从固定配合部421移动至移动部41。

当保持件3移动至移动部41的上端后，移动部41可以相对保持件3向上滑动，移动部41可以从第一位置移动至第二位置，在移动部41的移动过程中，移动部41与保持件3始终保持配合关系。待移动部41移动至第二位置时，保持件3可以相对移动部41继续向上移动。

这样可以延长水冷套4与保持件3之间的配合长度，使得籽晶提拉件1可以稳定地上升和旋转，降低籽晶61在炉体70的径向或周向上产生震荡的震荡幅度或者避免籽晶61在炉体70中发生震荡，保证拉制晶棒62过程的稳定性，提高晶棒62的生长长度和品质。

参照图1-图3、图5、图7、图10-图12，根据本发明的一些实施例，保持件3具有限位凸起33，水冷套4上设有导槽，限位凸起33适于容纳于导槽，导槽包括设于固定配合部421的第一导槽以及设于移动部41的第二导槽，第一导槽和第二导槽均沿上下方向延伸，限位凸起33相对第一导槽以及第二导槽均可上下滑动。在提拉籽晶夹持器12制备晶棒62的过程中，保持件3与固定配合部421配合时，限位凸起33容纳于第一导槽中，保持件3与移动部41配合时，限位凸起33容纳于第二导槽中。

通过限位凸起33与导槽之间的相互配合，导槽可以在周向向上对限位凸起33进行限位，从而可以使得水冷套4对保持件3起到更好的限位作用，使得保持件3在周向上不发生旋转；同时，导槽也可以对限位凸起33起到导向作用，使得保持件3上升时更加稳定，使得籽晶夹持器12稳定地上升、旋转，降低籽晶61在炉体70的径向或周向上产生震荡的震荡幅度或避免籽晶61在炉体70中发生震荡，提高晶棒62的生长品质。

参照图1、图10-图12，根据本发明的一些实施例，籽晶提拉装置还包括水冷套驱动机构5，水冷套驱动机构5用于驱动移动部41上下移动，水冷套驱动机构5包括动力源和升降导杆51；升降导杆51沿上下方向延伸，动力源与升降导杆51相连，动力源可以驱动升降导杆51转动，升降导杆51的下端与移动部41螺纹连接，在升降导杆51转动时升降导杆51带动移动部41上下移动。例如，移动部41上可以设有带有螺纹的升降孔411，升降导杆51可以容纳于升降孔411中，且升降导杆51的螺纹适于与升降孔411的螺纹配合。

螺纹驱动的传动方式更为稳定，通过将降导杆51设置为与移动部4螺纹连接，在动力源驱动升降导杆51转动时，这样可以将升降导杆51的旋转运动转化为移动部41沿上下方向上的直线运动，使得移动部41更为稳定地沿上下方向移动，从而保证移动部41升降过程中的稳定性。

在拉制晶棒62时，移动部41稳定地上升，防止移动部41与保持件3发生共振，降低保持件3在上升时在炉体70的径向或周向上产生震荡的震荡幅度或者避免保持件3在上升的过程中产生震荡，从而降低籽晶提拉件1在上升时在炉体70的径向或周向上产生震荡的震荡幅度或者避免籽晶提拉件1在上升的过程中产生震荡，使得籽晶提拉件1可以稳定地上升和旋转，进而可以降低籽晶61在炉体70的径向或周向上产生震荡的震荡幅度或避免籽晶61在炉体70中发生震荡，保证拉制晶棒62过程的稳定性，提高晶棒62的生长品质。

参照图1、图5-图12，根据本发明的一些实施例，升降导杆51为多个，多个升降导杆51沿移动部41的周向间隔排布。通过设置多个升降导杆51，降低单个升降导杆51上所受到的拉力，延长升降导杆51的使用寿命。而且，多个升降导杆51还可以对移动部41进行限位，降低移动部41沿上下方向移动时在炉体70的径向或周向上产生震荡的震荡幅度或者避免移动部41沿上下方向移动时产生震荡，使得移动部41更为稳定地沿上下方向移动。

当保持件3与移动部41配合，移动部41向上运动时，这样可以降低保持件3在上升时在炉体70的径向或周向上产生震荡的震荡幅度或者避免保持件3在上升的过程中产生震荡，从而降低籽晶提拉件1在上升时在炉体70的径向或周向上产生震荡的震荡幅度或者避免籽晶提拉件1在上升的过程中产生震荡，使得籽晶提拉件1可以稳定地上升和旋转，进而可以降低籽晶61在炉体70的径向或周向上产生震荡的震荡幅度或避免籽晶61在炉体70中发生震荡，保证拉制晶棒62过程的稳定性，提高晶棒62的生长品质。

需要解释的是，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。

参照图5-图9，根据本发明的一些实施例，多个升降导杆51分为至少一组升降导杆组，每组升降导杆组包括两个升降导杆51，且两个升降导杆51沿移动部41的径向相对设置。每组导杆沿移动部41的径向相对设置，可以使得移动部41受力更为均匀，防止移动部41在沿上下方向移动的过程中发生倾斜，使得移动部41更为稳定地沿上下方向移动，从而使得籽晶提拉件1可以稳定地上升和旋转，降低籽晶61在炉体70的径向或周向上产生震荡的震荡幅度或避免籽晶61在炉体70的径向或周向上发生震荡，保证拉制晶棒62过程的稳定性，提高晶棒62的生长品质。

水冷套驱动机构5还包括：至少一个传动机构，传动机构的数量与升降导杆组的数量相同且一一对应，每个传动机构可传动地连接在动力源和对应的升降导杆组之间，每个传动机构包括传动杆521、两个第一齿轮522和两个第二齿轮523，传动杆521沿水平方向设置，传动杆521与动力源可传动地连接，两个第一齿轮522沿传动杆521的延伸方向间隔设置，两个第二齿轮523分别设于对应的升降导杆组中的两个升降导杆51的上端，每个传动机构中的两个第二齿轮523分别与对应的升降导杆组中的两个升降导杆51上的第一齿轮522啮合。

在水冷套驱动机构5工作时，动力源可以驱动传动杆521转动，传动杆521可以带动第一齿轮522转动，第一齿轮522带动第二齿轮523转动，第二齿轮523带动升降导杆51转动，升降导杆51带动移动部41沿上下方向移动。

通过在每个传动机构设置一个传动杆521上设置两个第一齿轮522，并将两个第一齿轮522分别与两个第二齿轮523啮合设置，在水冷套4升降机构工作时，动力源可以驱动升降杆同步转动，防止移动部41在沿上下方向移动时发生倾斜，使得移动部41可以更为稳定地沿上下方向移动。

当保持件3与移动部41配合，移动部41向上运动时，这样可以降低保持件3在上升时在炉体70的径向或周向上产生震荡的震荡幅度或者避免保持件3在上升的过程中产生震荡，从而降低籽晶提拉件1在上升时在炉体70的径向或周向上产生震荡的震荡幅度或者避免籽晶提拉件1在上升的过程中产生震荡，使得籽晶提拉件1可以稳定地上升和旋转，进而可以降低籽晶61在炉体70的径向或周向上产生震荡的震荡幅度或避免籽晶61在炉体70中发生震荡，保证拉制晶棒62过程的稳定性，提高晶棒62的生长品质。

参照图7-图9，根据本发明的一些实施例，多个升降导杆51分为两组升降导杆组，两个传动机构的传动杆521垂直设置，传动机构为两个，且两个传动机构分别为第一传动机构52和第二传动机构53。这样可以使得多个升降导杆51沿移动部41的周向均匀间隔排布，可以使得移动部41受力更为均匀，进一步地防止移动部41在沿上下方向移动的过程中发生倾斜，使得移动部41更为稳定地沿上下方向移动，从而使得籽晶提拉件1可以稳定地上升和旋转，降低籽晶61在炉体70的径向或周向上产生震荡的震荡幅度或避免籽晶61在炉体70中发生震荡，保证拉制晶棒62过程的稳定性，提高晶棒62的生长品质。

第一传动机构52还包括两个第三齿轮524，两个第三齿轮524设于第一传动机构52的传动杆521，且两个第三齿轮524位于第一传动机构52的两个第一齿轮522之间，第二传动机构53还包括两个第四齿轮531，两个第四齿轮531设于第二传动机构53的传动杆521，且两个第四齿轮531位于第二传动机构53的两个第一齿轮522之间，第一传动机构52的传动杆521与动力源连接，两个第四齿轮531分别与两个第三齿轮524啮合。

在水冷套驱动机构5工作时，动力源可以驱动第一传动机构52的传动杆521转动，第一传动机构52的传动杆521可以带动第一齿轮522转动和第三齿轮524转动，第一齿轮522可以带动第二齿轮523转动，第三齿轮524可以带动第四齿轮531转动，第二齿轮523和第四齿轮531可以带动升降导杆51转动，升降导杆51带动移动部41沿上下方向移动。

通过设置在第一传动机构52的传动杆521上设置第一齿轮522和第三齿轮524，将两个第一齿轮522分别与两个第二齿轮523啮合设置，将两个第三齿轮524分别与两个第四齿轮531啮合设置，在水冷套4升降机构工作时，动力源可以驱动第一传动机构52的传动杆521转动时，第一传动机构52的传动杆521可以带动第一齿轮522与第三齿轮524可以同步转动，两个第三齿轮524可以分别带动第四齿轮531同步转动，从而可以使得两组升降杆同步转动，防止移动部41在沿上下方向移动时发生倾斜，使得移动部41可以更为稳定地沿上下方向移动。

当保持件3与移动部41配合，移动部41向上运动时，这样可以降低保持件3在上升时在炉体70的径向或周向上产生震荡的震荡幅度或者避免保持件3在上升的过程中产生震荡，从而降低籽晶提拉件1在上升时在炉体70的径向或周向上产生震荡的震荡幅度或者避免籽晶提拉件1在上升的过程中产生震荡，使得籽晶提拉件1可以稳定地上升和旋转，进而可以降低籽晶61在炉体70的径向或周向上中产生震荡的震荡幅度或避免籽晶61在炉体70中发生震荡，保证拉制晶棒62过程的稳定性，提高晶棒62的生长品质。

参照图1、图10-图12，根据本发明第二方面实施例的晶体生长设备100，包括：根据本发明上述第一方面实施例的籽晶提拉装置。

根据本发明实施例的晶体生长设备100，通过上述的籽晶提拉装置，可以降低籽晶61在炉体70中产生震荡的震荡幅度或者避免籽晶61在炉体70中发生震荡，提高晶棒62的生长品质。

根据本发明第三方面实施例的籽晶61提拉方法，籽晶61提拉方法利用根据本发明上述第一方面实施例的籽晶提拉装置对籽晶61进行提拉，沿着籽晶61的提拉方向，籽晶61提拉方法包括按照时间顺序依次设置的第一提拉阶段、第二提拉阶段和第三提拉阶段，其中：

在第一提拉阶段，控制籽晶提拉件1先减速后以第一速度匀速上升并控制籽晶提拉件1旋转，保持件3与水冷套4配合，例如，第一速度可以保证晶棒62生长为预设直径大小的晶棒62，且可以保证晶棒62的生长品质。

在第二提拉阶段，控制籽晶提拉件1以第一速度匀速上升，保持件3与水冷套4配合；

在第三提拉阶段，控制籽晶提拉件1加速上升，至保持件3与水冷套4脱离，晶棒62拉制完成。

第一提拉阶段包括晶体生长过程的引晶、放肩、转肩、等径初期的提拉工艺流程，刚开始会以一个高于第一速度的速率向上提拉籽晶提拉件1，可以消除晶体生长过程中的缺陷，保证晶体的生长品质；待晶体生长过程中的缺陷被消除后，控制籽晶提拉件1减速可以使得晶体生长的直径不断增大，待晶体生长为预设直径后，籽晶提拉件1降速至第一速度，此时控制籽晶提拉件1以第一速度匀速上升并旋转，即可保证晶体生长直径为预设直径的晶棒62。

在第一提拉阶段，保持件3与水冷套4配合，水冷套4可以对保持件3进行限位，降低保持件3在第一提拉阶段上升时在炉体70的径向或周向上产生震荡的震荡幅度或者避免保持件3在第一提拉阶段上升的过程中产生震荡，使得籽晶61更为稳定地上升，防止晶体生长过程中的缺陷生长至晶棒62的预设直径的部分，保证晶棒62的生长质量。

在第二提拉阶段，控制移动部41以第二速度向上移动，即可使得预设直径的晶棒62的长度不断增大，使得晶棒62生长至预设长度；在此阶段保持件3与水冷套4配合，水冷套4可以对保持件3进行限位，降低保持件3在第一提拉阶段上升时产生震荡的震荡幅度或者避免保持件3在第一提拉阶段上升的过程中产生震荡，可以使得晶棒62按照预设直径的稳定地生长即等径中期和后期，保证晶棒62的生长质量。

在第三提拉阶段，控制籽晶提拉件1加速上升，可以使晶棒62的的直径缩小即缩径阶段以及收尾阶段，由此晶棒62的生长完成。

根据本发明实施例的籽晶61提拉方法，利用上述的籽晶提拉装置对籽晶61进行提拉，可以降低籽晶61在炉体70的径向或周向上产生震荡的震荡幅度或者避免籽晶61在炉体70中发生震荡，保证拉制晶棒62过程的稳定性，提高晶棒62的生长品质，降低晶棒62的生产成本。

根据发明的一些实施例的籽晶提拉方法，籽晶61提拉方法利用根据本发明上述第一方面实施例的籽晶提拉装置对籽晶61进行提拉，其中：

在第一提拉阶段，保持件3与水冷套4配合包括：保持件3沿着水冷套4向上移动至第一设定位置，在第一设定位置水冷套4与移动部41滑动配合。

在第二提拉阶段，保持件3与水冷套4配合包括：控制移动部41以第二速度向上移动，第二速度大于第一速度，保持件3移动至第二设定位置，第二设定位置的高于第一设定位置；

在第三提拉阶段，控制籽晶提拉件1加速上升至保持件3与水冷套4脱离包括：控制籽晶提拉件1加速上升至保持件3从第二设定位置移动至与移动部41脱离，晶棒62拉制完成。

在第一提拉阶段，移动部41位于第一位置，保持件3可以从水冷套4的固定配合部421移动至移动部41，保持件3位于第一设定位置时，保持件3位于移动部41的上端且不脱离移动部41，这样可以使得保持件3顺畅地移动至第一位置，降低保持件3在第一提拉阶段上升时在炉体70的径向或周向上产生震荡的震荡幅度或者避免保持件3在第一提拉阶段上升的过程中产生震荡，从而降低籽晶提拉件1在第一提拉阶段上升时在炉体70的径向或周向上产生震荡的震荡幅度或者避免籽晶提拉件1在第一提拉阶段上升的过程中产生震荡，使得籽晶提拉件1可以稳定地上升和旋转，进而可以降低籽晶61在炉体70的径向或周向上产生震荡的震荡幅度或避免籽晶61在炉体70中发生震荡，保证在第一提拉阶段拉制晶棒62过程的稳定性，保证第一提拉阶段的晶棒62生长的品质。

在第二提拉阶段，控制移动部41以第二速度向上移动，移动部41可以从第一位置移动至第二位置，且移动部41可以在保持件3到达第二预设位置之前到达第二位置。

这样可以在第二提拉阶段保证移动部41与保持件3之间的配合关系，延长水冷套4与保持件3之间的配合长度，降低保持件3在上升时在炉体70的径向或周向上产生震荡的震荡幅度或者避免保持件3在上升的过程中产生震荡，从而降低籽晶提拉件1在上升时在炉体70的径向或周向上产生震荡的震荡幅度或者避免籽晶提拉件1在上升的过程中产生震荡，使得籽晶提拉件1可以稳定地上升和旋转，进而可以降低籽晶61在炉体70的径向或周向上产生震荡的震荡幅度或者避免籽晶61在炉体70中发生震荡，保证拉制晶棒62过程的稳定性，提高晶棒62的生长长度和品质。

利用上述的籽晶提拉装置对籽晶61进行提拉，在保持件3移动至第一设定位置时，控制移动部41以第二速度向上移动，可以延长水冷套4与保持件3之间的配合长度，降低籽晶61在炉体70的径向或周向上产生震荡的震荡幅度或者避免籽晶61在炉体70中发生震荡，保证拉制晶棒62过程的稳定性，提高晶棒62的生长长度和品质，降低晶棒62的生产成本。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种籽晶提拉装置，其特征在于，设置于长晶炉，包括：

籽晶提拉件，所述籽晶提拉件包括籽晶轴、籽晶夹持器和保持件，所述籽晶夹持器的一端连接所述籽晶轴，相对的另一端连接籽晶，所述保持件内具有容纳腔，所述籽晶夹持器部分容纳于所述容纳腔内，所述籽晶夹持器于所述容纳腔中可在所述籽晶轴的带动下相对所述保持件绕所述籽晶的中心轴线旋转；

籽晶旋转升降机构，所述籽晶旋转升降机构与所述籽晶轴远离所述籽晶的一端相连，用于驱动所述籽晶绕自身的中心轴线旋转以及沿所述长晶炉的轴向移动；

水冷套，所述水冷套安装于所述长晶炉的炉体内，且至少套设于所述保持件的径向外侧，所述保持件与所述水冷套可沿所述长晶炉的轴向相对滑动地配合，所述水冷套包括固定部和移动部，所述移动部沿所述长晶炉轴向适于在所述固定部的第一位置和第二位置之间移动，以调节所述水冷套在所述长晶炉轴向上的总长度，所述固定部包括：安装部以及连接于所述安装部下方的固定配合部，所述安装部的内周壁沿其周向形成有向所述安装部的径向外侧延伸的安装槽，所述移动部可上下移动地设于所述安装槽，在所述保持件由下向上移动的过程中，所述保持件先与所述固定配合部滑动配合，再与所述移动部滑动配合，所述移动部在由所述第一位置朝向所述第二位置运动时相对于所述固定部向上移动。

2.根据权利要求1所述的籽晶提拉装置，其特征在于，所述籽晶夹持器包括：

夹持头，所述夹持头用于夹持籽晶；

连接杆，所述连接杆穿设于所述保持件且相对所述保持件可旋转，所述连接杆穿设于所述保持件的部分，容纳于所述容纳腔，所述连接杆远离所述籽晶的一端与所述籽晶轴相连。

3.根据权利要求2所述的籽晶提拉装置，其特征在于，所述籽晶夹持器还包括支撑板，所述支撑板设于所述连接杆，所述支撑板设于所述容纳腔中且相对所述保持件可旋转，所述容纳腔的内壁与所述支撑板之间设有滚珠，以使所述支撑板与所述保持件滚动接触。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的籽晶提拉装置，其特征在于，所述保持件的外壁和所述水冷套的内壁中的一个上具有限位凸起，所述保持件的外壁和所述水冷套的内壁中的另一个上设有导槽，所述限位凸起适于容纳于所述导槽，所述导槽沿上下方向延伸，所述限位凸起相对所述导槽可上下滑动。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的籽晶提拉装置，其特征在于，所述固定部和所述移动部均为环形，所述固定部安装于所述长晶炉的炉体。

6.根据权利要求5所述的籽晶提拉装置，其特征在于，所述籽晶提拉装置还包括用于驱动所述移动部移动的水冷套驱动机构，所述水冷套驱动机构包括：

驱动装置；

升降导杆，所述升降导杆的下端与所述移动部螺纹连接，所述移动部的侧壁上形成有带有螺纹的升降孔，所述升降导杆容纳于所述升降孔中，且所述升降导杆的螺纹适于与所述升降孔的螺纹配合，在所述升降导杆转动时所述升降导杆带动所述移动部上下移动；

传动机构，所述传动机构可传动地连接在所述驱动装置与所述升降导杆之间，所述驱动装置通过所述传动机构驱动所述升降导杆转动。

7.一种晶体生长设备，其特征在于，包括：根据权利要求1-6中任一项所述的籽晶提拉装置。

8.一种籽晶提拉方法，其特征在于，所述籽晶提拉方法利用根据权利要求1-4中任一项所述的籽晶提拉装置对籽晶进行提拉，所述籽晶提拉方法包括按照时间顺序依次设置的第一提拉阶段、第二提拉阶段和第三提拉阶段，其中：

在所述第一提拉阶段，控制所述籽晶提拉件先减速后以第一速度匀速上升并控制所述籽晶提拉件旋转，所述保持件与所述水冷套配合；

在所述第二提拉阶段，控制所述籽晶提拉件以所述第一速度匀速上升，所述保持件与所述水冷套配合；

在所述第三提拉阶段，控制所述籽晶提拉件加速上升至所述保持件与所述水冷套脱离，晶棒拉制完成。

9.根据权利要求8所述的籽晶提拉方法，其特征在于，所述籽晶提拉方法利用根据权利要求5-6中任一项所述的籽晶提拉装置对籽晶进行提拉，其中：

在所述第一提拉阶段，所述保持件与所述水冷套配合包括：所述保持件沿着所述水冷套向上移动至第一设定位置，在所述第一设定位置所述保持件与所述移动部滑动配合；

在所述第二提拉阶段，所述保持件与所述水冷套配合包括：控制所述移动部以第二速度向上移动，所述第二速度大于所述第一速度，所述保持件移动至第二设定位置，所述第二设定位置的高于所述第一设定位置；

在所述第三提拉阶段，所述控制所述籽晶提拉件加速上升至所述保持件与所述水冷套脱离包括：控制所述籽晶提拉件加速上升至所述保持件从第二设定位置移动至与所述移动部脱离。