CN115491757B - 晶体生长炉及籽晶更换方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种晶体生长炉及籽晶更换方法，晶体生长炉包括炉室、籽晶承载件、位置操纵机构和更换辅助件。籽晶承载件位于炉室，包括中空杆和与中空杆连接且连通的籽晶夹头，中空杆用于容置沿着其长度方向依次层叠设置的多个籽晶，籽晶夹头用于夹持籽晶；位置操纵机构活动设置于机构操纵区内；更换辅助件位于机构操纵区内。本发明的优点在于：沿着中空杆的长度方向，中空杆内可以依次层叠设置多个籽晶，籽晶夹头也能夹持一个籽晶，从而通过结构较为简单的籽晶承载件来实现在晶体生长炉的炉室内放置多个籽晶。而且，在籽晶承载件所能携带的籽晶的数量范围内，籽晶数量的增加不会导致籽晶承载件的结构更复杂。

Description

晶体生长炉及籽晶更换方法

技术领域

本发明涉及晶体生长技术领域，特别是涉及一种晶体生长炉及籽晶更换方法。

背景技术

目前，蓝宝石越来越广泛地应用于光电产业，现有技术通过使用蓝宝石晶体生长炉来生长蓝宝石晶体，具体是让蓝宝石晶体生长炉中设置的籽晶和熔融状的氧化铝熔融液接触来生长蓝宝石晶体。

现有技术使用蓝宝石晶体生长炉来生产蓝宝石时，为了在籽晶因熔化过度或熔断而损坏后不打开炉盖直接在炉内更换籽晶，会在蓝宝石晶体生长炉内设置多个籽晶，当位于籽晶杆上生长晶棒的籽晶损坏后，可以用炉内的其他籽晶来替换损坏的籽晶来生长蓝宝石晶体。

现有技术为了在炉内放置多个籽晶而在蓝宝石晶体生长炉内设置多个籽晶杆，让每个籽晶杆携带一个籽晶。在生长晶体时，移动其中一个籽晶杆至生长晶体的位置，使该籽晶杆上携带的籽晶与氧化铝熔融液接触。当该籽晶杆上携带的籽晶损坏后，将该籽晶杆移开，再将其他籽晶杆移到生长晶体的位置，用其他籽晶杆上携带的籽晶生长晶体。然而，这会导致晶体生长炉的用于携带籽晶的结构复杂，而且，携带的籽晶越多，相应设置的籽晶杆就越多，晶体生长炉的用于携带籽晶的结构就越复杂。

发明内容

有鉴于此，本发明针对上述技术问题，提供一种晶体生长炉，该晶体生长炉可以通过结构较为简单的籽晶承载件来实现在晶体生长炉的炉室内放置多个籽晶，而且，在籽晶承载件所能携带的籽晶的数量的范围内，籽晶数量的增加不会导致籽晶承载件的结构更复杂。

本发明提供的晶体生长炉，包括炉室、籽晶承载件、位置操纵机构和更换辅助件。炉室包括隔热层，隔热层将炉室分隔为保温区和机构操纵区；籽晶承载件位于炉室，包括中空杆和与中空杆连接且连通的籽晶夹头，中空杆用于容置沿着其长度方向依次层叠设置的多个籽晶，籽晶夹头用于夹持籽晶；位置操纵机构活动设置于机构操纵区内，包括用于带动籽晶承载件升降的升降组件，以及用于带动籽晶承载件转动的转动组件；更换辅助件位于机构操纵区内，以在转动组件带动籽晶承载件转动至更换辅助件时，更换辅助件用于将位于籽晶夹头上的籽晶与籽晶夹头分离。

在其中一个实施方式中，籽晶夹头包括筒体和开设于筒体内的限位槽，限位槽包括第一大径部和与第一大径部连通的第一小径部，第一大径部与第一小径部之间形成支撑籽晶的台阶，筒体内还包括与限位槽连通的避让通道，以供籽晶通过避让通道与籽晶夹头分离。

如此设置，可以利用台阶来支撑籽晶，且可以让籽晶的一部分通过第一小径部露出筒体与熔融液接触从而生长晶体。当籽晶损坏后，可以通过避让通道将籽晶移出籽晶夹头。

在其中一个实施方式中，第一大径部包括大径端和与大径端连通的小径端，小径端与第一小径部连通，大径端自小径端的径向尺寸逐渐变小。

如此设置，第一大径部与第一小径部之间形成的台阶可以将籽晶稳定地支撑，保证籽晶在不受外力作用时不会脱离籽晶夹头。

在其中一个实施方式中，避让通道包括位于大径端上方且贯穿筒体的侧壁的第一避让通道和贯穿筒体侧壁与限位槽连通的第二避让通道。

如此设置，便于将损坏的籽晶通过第一避让通道和第二避让通道移出籽晶夹头。

在其中一个实施方式中，籽晶承载件还包括多个隔板，隔板将中空杆分隔成多个用于容置籽晶的容置腔；隔板可活动地设于中空杆，且隔板上设有避让孔，以在避让孔与限位槽相对时，籽晶穿过避让孔进入籽晶夹头。

如此设置，可以在每个容置腔内携带一个籽晶作为备用的籽晶，从而让一个籽晶承载件携带多个籽晶，而且，只要携带的备用的籽晶的数量不超过容置腔的数量，就可以只用一个中空杆来携带这些备用的籽晶。即：用于携带籽晶的结构，不会随着携带的籽晶的数量的增多而变得更复杂。隔板能够起到支撑籽晶的作用，当籽晶夹头所夹持的籽晶损坏时，可以让支撑最下方备用的籽晶的隔板的避让孔与限位槽相对，从而让最下方备用的籽晶在重力作用下穿过避让孔，落到籽晶夹头中。而且，这使得在最下方备用的籽晶落到籽晶夹头中之后，容置于上方容纳腔的备用的籽晶位于保温区外，从而避免这些备用的籽晶进入高温环境受热损伤。

在其中一个实施方式中，机构操纵区内设有推件，以在隔板与推件抵接时，推动隔板相对于中空杆移动。

如此设置，在需要用备用的籽晶替换籽晶夹头中损坏的籽晶时，可以通过推件推动支撑最下方备用的籽晶的隔板，使其避让孔与限位槽相对，让最下方的备用的籽晶在重力作用下穿过避让孔，落到籽晶夹头中。

在其中一个实施方式中，位置操纵机构还包括动力轴和离合器，转动组件还包括第二输入轴和转盘，升降组件还包括第一输入轴、传动件和螺母，传动件连接于第一输入轴，转盘固定连接于第二输入轴，螺母可转动连接于转盘，中空杆的外周面设置有外螺纹，螺母的内周面设置有与外螺纹配合的内螺纹，传动件远离动力轴的一侧带动螺母转动，离合器用于控制动力轴在连接第一输入轴和第二输入轴中的一者的同时与另一者断开连接。

如此设置，当离合器将第一输入轴与动力轴连接，且将第二输入轴与离合器之间的连接断开时，动力轴带动第一输入轴，第一输入轴带动传动件，传动件带动螺母旋转，螺母通过螺纹传动带动籽晶承载件升降，从而使籽晶夹头所夹持的籽晶与熔融液接触或者将籽晶夹头所夹持的籽晶抬升至机构操纵区；当离合器将第二输入轴与动力轴连接，且将第一输入轴与动力轴之间的连接断开时，动力轴带动第二输入轴转动，第二输入轴带动转盘旋转，螺母和籽晶承载件跟随转盘绕第二输入轴旋转。

在其中一个实施方式中，更换辅助件为固设于炉室内壁上的托盘。

如此设置，可以在炉室内用备用的籽晶替换籽晶夹头中损坏的籽晶，完成籽晶的更换。

本发明还提供一种籽晶更换方法，用于上述的晶体生长炉，该籽晶更换方法包括步骤：

抬升籽晶承载件，以使待更换的籽晶自保温区移至机构操纵区；

转动转盘，以使籽晶承载件位于更换辅助件上方；

下降籽晶承载件，直至籽晶底部接触更换辅助件并被抬升至与第一避让通道对应；

旋转转盘，将待更换的籽晶通过避让通道从籽晶夹头中脱离；

位于中空杆内的籽晶在重力作用下落到籽晶夹头中。

在其中一个实施方式中，在位于中空杆内的籽晶在重力作用下落到所述籽晶夹头中的步骤之前，还包括步骤：

升降籽晶承载件，以使最下方的容置有籽晶的容置腔所对应的隔板与推件对齐。

转动转盘至隔板与推件抵接，以推动隔板将避让孔与限位槽对应。

如此设置，可以通过推件来推动隔板，使避让孔与限位槽对应，从而让备用的籽晶在重力作用下穿过避让孔，落到籽晶夹头中。而且，当需要多次更换籽晶时，可以将备用的籽晶按照由下往上的顺序依次落到籽晶夹头中，保证每个容纳腔内的备用的籽晶都能够落到籽晶夹头中。

本发明至少具有以下有益效果：

本发明提供的晶体生长炉的籽晶承载件包括中空杆和与中空杆连接且连通的籽晶夹头，沿着中空杆的长度方向，中空杆内可以依次层叠设置多个籽晶，籽晶夹头也能夹持一个籽晶，从而通过结构较为简单的籽晶承载件来实现在晶体生长炉的炉室内放置多个籽晶。而且，在籽晶承载件所能携带的籽晶的数量范围内，籽晶数量的增加不会导致籽晶承载件的结构更复杂；通过位置操纵机构和更换辅助件之间的协同，可以在籽晶损坏后，用完好的籽晶替换损坏的籽晶来生长晶体。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一个实施例的晶体生长炉的轴测剖视图；

图2为图1中A-A方向的剖面示意图；

图3为本发明一个实施例的籽晶的结构示意图；

图4为本发明一个实施例的籽晶承载件携带籽晶的剖面示意图；

图5为本发明一个实施例的籽晶承载件携带籽晶的剖面示意图；

图6为本发明一个实施例的籽晶夹头的结构示意图；

图7为图6中B-B方向的剖视图；

图8为本发明一个实施例的推件的位置示意图；

图9为本发明一个实施例的籽晶更换方法的流程示意图。

附图标记：

10、籽晶；11、第二大径部；12、第二小径部；13、籽晶肩；20、炉室；21、隔热层；211、第一保温毡；2111、通孔；212、第二保温毡；213、第三保温毡；22、保温区；23、机构操纵区；24、推件；30、籽晶承载件；31、中空杆；311、容置腔；32、籽晶夹头；321、筒体；3211、避让通道；32111、第一避让通道；32112、第二避让通道；322、限位槽；3221、第一大径部；3222、第一小径部；3223、台阶；33、隔板；331、避让孔；40、位置操纵机构；41、升降组件；411、第一输入轴；412、传动件；413、螺母；42、转动组件；421、第二输入轴；422、转盘；43、动力轴；44、离合器；50、更换辅助件；60、坩埚。

实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”或“设置于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。本申请的说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”、“下”可以是第一特征直接和第二特征接触，或第一特征和第二特征间接地通过中间媒介接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

除非另有定义，本申请的说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本申请的说明书所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1和图2，本申请提供一种晶体生长炉，晶体生长炉是一种生长晶体的设备。比如，蓝宝石晶体生长炉用于生长蓝宝石晶体。在生长晶体时，会向晶体生长炉的炉室20充入惰性气体，让炉室20处于惰性气体环境中，炉室20内设有坩埚60，坩埚60中盛有熔融液，该熔融液是用于生长晶体的熔融状液体。让籽晶10与熔融液接触，当籽晶10和熔融液的固液界面的温度低于熔融液的凝固点时，在籽晶10和熔融液的固液界面上开始生长晶体。

请参阅图1和图2，本申请提供的晶体生长炉包括炉室20、籽晶承载件30和位置操纵机构40，炉室20包括隔热层21，隔热层21将炉室20分隔为保温区22和机构操纵区23，籽晶10生长晶体的过程在保温区22进行。籽晶承载件30位于炉室20内，籽晶承载件30包括籽晶夹头32，籽晶夹头32用于夹持籽晶10。位置操纵机构40活动设置于机构操纵区23，位置操纵机构40用于操纵籽晶承载件30，使籽晶夹头32所夹持的籽晶10移动到相应的位置。位置操纵机构40包括升降组件41，升降组件41用于带动籽晶承载件30升降，从而升降籽晶10。

为便于叙述，以下定义籽晶夹头32所夹持的籽晶10为主籽晶，其他的籽晶10为备用籽晶，主籽晶生长晶体时籽晶承载件30所在的位置为长晶位置。

请参阅图1和图2，在一些实施例中，晶体生长炉中设置有坩埚60，坩埚60用于容置熔融液，位于保温区22内。当炉室20处于惰性气体环境中，升降组件41向下移动籽晶承载件30，使籽晶夹头32所夹持的主籽晶与熔融液接触，当主籽晶和熔融液的固液界面的温度低于熔融液的凝固点时，在主籽晶和熔融液的固液界面上开始生长晶体。

请参阅图1和图2，在一些实施例中，隔热层21可以是由三块碳毡组成，分别为第一保温毡211、第二保温毡212和第三保温毡213，第二保温毡212为中空管状结构，第一保温毡211和第三保温毡213分别紧密连接于第二保温毡212的上开口和下开口。为了便于主籽晶进入保温区22生长晶体，第一保温毡211开设有通孔2111。在将主籽晶送入保温区22的过程中，转动组件42将主籽晶旋转至通孔2111的正上方，升降组件41将主籽晶向下移动从而使主籽晶进入保温区22与坩埚60中的熔融液接触。

在使用晶体生长炉生长晶体时，籽晶有可能会因为熔化过度或熔断而损坏，籽晶损坏后不能继续生长晶体，出现这种情况后，需要用完好的籽晶来替换损坏的籽晶。为了不破坏炉室的惰性气体环境，防止空气中的氧气等杂质进入炉室污染熔融液，需要在不打开炉盖的情况下在炉室内替换籽晶。目前，实现这一点的通常做法是：在炉室内设置多个籽晶杆，让每个籽晶杆上携带一个籽晶，当用于生长晶体的籽晶损坏后，便用其他籽晶来替换该籽晶来生长晶体。然而，这会导致晶体生长炉的用于携带籽晶的结构复杂，而且，携带的籽晶越多，相应设置的籽晶杆就越多，晶体生长炉的用于携带籽晶的结构就越复杂。

鉴于此，请参阅图1和图2，本申请提供的晶体生长炉中，籽晶承载件30还包括中空杆31，沿着中空杆31的长度方向，中空杆31可以依次层叠设置多个备用籽晶。籽晶夹头32与籽晶10杆连接，而且，籽晶夹头32也能够夹持一个籽晶10。如此，便实现了通过结构较为简单的籽晶承载件30来实现在晶体生长炉的炉室20内放置多个籽晶10。而且，在籽晶承载件30所能携带的籽晶10的数量范围内，籽晶10数量的增加不会导致籽晶承载件30的结构更复杂。

请参阅图1和图2，为了在主籽晶损坏后将主籽晶移出籽晶夹头32，晶体生长炉还包括更换辅助件50，位置操纵机构40还包括转动组件42。更换辅助件50也位于机构操纵区23，转动组件42能够带动籽晶承载件30由长晶位置旋转至更换辅助件50所在的位置，位置操纵机构40与更换辅助件50协同，从而将主籽晶与籽晶夹头32分离。为了在主籽晶移出籽晶夹头32后将备用籽晶送入籽晶夹头32，籽晶夹头32与中空杆31连通。当主籽晶与籽晶夹头32分离后，中空杆31所容置的备用籽晶能够由中空杆31进入籽晶夹头32，从而成为新的主籽晶。

请参阅图3，在一些实施例中，本申请用于生长晶体的籽晶10包括第二大径部11、第二小径部12和籽晶肩13。

请参阅图6和图7，在一些实施例中，籽晶夹头32包括筒体321和开设于筒体321内的限位槽322，在籽晶夹头32夹持主籽晶的状态下，主籽晶容置于限位槽322内。限位槽322包括第一大径部3221和与第一大径部3221连通的第一小径部3222，第一大径部3221与第一小径部3222之间形成支撑籽晶10的台阶3223，在籽晶夹头32夹持主籽晶的状态下，主籽晶的籽晶肩13支撑在台阶3223上。筒体321内还包括与限位槽322连通的避让通道3211，可以通过避让通道3211将损坏的主籽晶与籽晶夹头32分离。

请参阅图7，在一些实施例中，第一大径部3221包括大径端和与大径端连通的小径端，小径端与第一小径部3222连通，大径端自小径端的径向尺寸逐渐变小而形成台阶3223。由此，台阶3223可以将主籽晶稳定地支撑，保证主籽晶在不受外力作用时不会脱离籽晶夹头32。

请参阅图6，在一些实施例中，避让通道3211包括位于大径端上方且贯穿筒体321的侧壁的第一避让通道32111和贯穿筒体321侧壁与限位槽322连通的第二避让通道32112。由此，当需要将损坏的主籽晶移出籽晶夹头32时，可以先让主籽晶上升，使主籽晶的第二大径部11与第一避让通道32111对齐，第二小径部12与第二避让通道32112对齐，之后便可以将主籽晶通过第一避让通道32111和第二避让通道32112移出籽晶夹头32，在这个过程中，第二大径部11和籽晶肩13通过第一避让通道32111移出籽晶夹头32，第二小径部12通过第二避让通道32112移出籽晶夹头32。

请参阅图4，在一些实施例中，籽晶承载件30内的籽晶10依次首尾接触，具体地，主籽晶位于籽晶夹头32中，备用籽晶位于中空杆31内，最下方的备用籽晶的小径部支撑于主籽晶的大径部，其他备用籽晶的小径部依次支撑于其下方的备用籽晶的大径部。由此，让一个中空杆31携带多个备用籽晶，而且，只要携带的备用籽晶的数量不超过中空杆31所能容纳的数量，就可以只用一个中空杆31来携带这些备用籽晶。即：用于携带籽晶10的结构，不会随着携带的籽晶10的数量的增多而变得更复杂。当主籽晶损坏后，将主籽晶移出籽晶夹头32，最下方的备用籽晶便在重力作用下落入籽晶夹头32中成为新的主籽晶，其他备用籽晶也在重力作用下下落，保证籽晶承载件30内的籽晶10仍然依次首尾接触。当新的主籽晶也损坏后，将该主籽晶移出籽晶夹头32，最下方的备用籽晶又会在重力作用下落入籽晶夹头32中成为新的主籽晶。如此循环往复。

请参阅图5，在一些实施例中，籽晶承载件30还包括多个隔板33，隔板33将中空杆31分隔成多个用于容置籽晶10的容置腔311；隔板33可活动地设于中空杆31，且隔板33上设有避让孔331，以在避让孔331与限位槽322相对时，籽晶10穿过避让孔331进入籽晶夹头32。由此，可以在每个容置腔311内携带一个备用籽晶，从而让一个籽晶承载件30携带多个备用籽晶，而且，只要携带的备用籽晶的数量不超过容置腔311的数量，就可以只用一个中空杆31来携带这些备用籽晶。即：用于携带籽晶10的结构，不会随着携带的籽晶10的数量的增多而变得更复杂。隔板33能够起到支撑备用籽晶的作用，当主籽晶损坏后，可以让支撑最下方备用籽晶的隔板33的避让孔331与限位槽322相对，从而让最下方备用籽晶在重力作用下穿过避让孔331，落到籽晶夹头32中成为新的主籽晶。如此循环往复。

请再次参阅图5，在一些实施例中，为了防止备用籽晶进入保温区22而在高温环境中受热损伤，将备用籽晶设置于远离主籽晶的位置。由此，当主籽晶进入保温区22后，备用籽晶位于保温区22之外，远离保温区22内的高温区域。具体地，在中空杆31的靠近主籽晶的一侧不设置隔板33，只在中空杆31的远离主籽晶的一侧设置多个隔板33形成多个容置腔311，备用籽晶容置于容置腔311内。

请参阅图8，在一些实施例中，机构操纵区23内设有推件24，以在隔板33与推件24抵接时，推动隔板33相对于中空杆31移动。由此，在需要用备用籽晶替换主籽晶时，可以通过推件24推动支撑最下方备用籽晶的隔板33，使其避让孔331与限位槽322相对，让最下方的备用籽晶在重力作用下穿过避让孔331，落到籽晶夹头32中成为新的主籽晶。

请参阅图1和图2，在一些实施例中，位置操纵机构40还包括动力轴43和离合器44，转动组件42还包括第二输入轴421和转盘422，升降组件41还包括第一输入轴411、传动件412和螺母413，传动件412连接于第一输入轴411，转盘422固定连接于第二输入轴421，螺母413可转动连接于转盘422，中空杆31的外周面设置有外螺纹，螺母413的内周面设置有与外螺纹配合的内螺纹，传动件412远离动力轴43的一侧带动螺母413转动，离合器44用于控制动力轴43在连接第一输入轴411和第二输入轴421中的一者的同时与另一者断开连接。由此，当需要升降组件41带动籽晶10升降时，离合器44将第一输入轴411与动力轴43连接，且将第二输入轴421与动力轴43之间的连接断开，动力轴43带动第一输入轴411，第一输入轴411带动传动件412，传动件412带动螺母413旋转，螺母413通过螺纹传动带动带动籽晶承载件30升降，从而使主籽晶与熔融液接触或者将主籽晶抬升至机构操纵区23；当需要转动组件42带动籽晶承载件30转动时，离合器44将第二输入轴421与动力轴43连接，且将第一输入轴411与动力轴43之间的连接断开，动力轴43带动第二输入轴421转动，第二输入轴421带动转盘422旋转，螺母413和与籽晶承载件30跟随转盘422绕第二输入轴421旋转。

在一些实施例中，传动件412可以是同步带或皮带。

请参阅图1和图2，在一些实施例中，为了在主籽晶损坏后，能够在不打开炉盖的情况下在炉室20内完成主籽晶的更换，更换辅助件50为固设于炉室20内壁上的托盘。由此，可以通过位置操纵机构40将籽晶承载件30移动至托盘所在的位置，位置操纵机构40和托盘协同，从而在不打开炉盖的情况下在炉室20内完成主籽晶的更换。而且，当损坏的主籽晶从籽晶夹头32中移出后可以掉落在托盘内由托盘收纳起来。

请参阅图9，本申请还提供一种籽晶更换方法，该方法用于上述的晶体生长炉，该籽晶更换方法包括以下步骤：

S100.抬升籽晶承载件30，以使待更换的籽晶10自保温区22移至机构操纵区23；

S200.转动转盘422，以使籽晶承载件30位于更换辅助件50上方；

S300.下降籽晶承载件30，直至籽晶10底部接触更换辅助件50并被抬升至与第一避让通道32111对应；

S400.旋转转盘422，将待更换的籽晶10通过避让通道3211从籽晶夹头32中脱离；

S500.位于中空杆31内的籽晶10在重力作用下落到籽晶夹头32中。

值得一说的是，本发明提供的籽晶更换方法是在主籽晶损坏后，用备用籽晶替换主籽晶的方法。在生长晶体的过程中，主籽晶有可能会因熔化过度或熔断而损坏，主籽晶损坏后不能继续生长晶体，出现这种情况后，需要用完好的备用籽晶来替换损坏的主籽晶。为了不破坏炉室20的惰性气体环境，防止空气中的氧气等杂质进入炉室20污染熔融液，需要在不打开炉盖的情况下在炉室20内完成籽晶10的更换。

在一些实施例中，在步骤S500之前，还包括步骤：S600.转动转盘422至隔板33与推件24抵接，以推动隔板33将避让孔331与限位槽322对应。由此，可以通过推件24来推动隔板33，使避让孔331与限位槽322对应，从而让备用籽晶在重力作用下穿过避让孔331，落到籽晶夹头32中成为新的主籽晶。

在一些实施例中，在步骤S600之前，还包括步骤：S700.升降籽晶承载件30，以使最下方的容置有籽晶10的容置腔311所对应的隔板33与推件24对齐。由此，每次更换主籽晶时，都是推动支撑中空杆31最下方备用籽晶的隔板33，从而使最下方的备用籽晶通过避让孔331落到籽晶夹头32中成为新的主籽晶。其他的备用籽晶则保持在原来的位置，不进入保温区22，从而避免备用籽晶进入高温环境受热损伤。

在一些实施例中，在主籽晶损坏后，升降机构抬升主籽晶至高于更换辅助件50的位置且使最下方的容置有籽晶10的容置腔311所对应的隔板33与推件24对齐。然后，转动组件42将主籽晶旋转至更换辅助件50的正上方。之后，升降机构向下移动主籽晶，使主籽晶的第二小径部12与更换辅助件50接触，升降机构继续带动籽晶承载件30向下移动，更换辅助件50将主籽晶顶起直至主籽晶的第一大径和籽晶肩13与第一避让通道32111对应，第二小径部12与第二避让通道32112对应。然后，旋转转盘422，将待更换的损坏的主籽晶通过避让通道3211从籽晶夹头32中脱离，同时，推件24推动最下方的容置有备用籽晶的容置腔311所对应的隔板33，使其避让孔331与限位槽322对应，使最下方的备用籽晶通过避让孔331落到籽晶夹头32中成为新的主籽晶。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的专利保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种晶体生长炉，用于更换籽晶(10)，其特征在于，包括：

炉室(20)，包括隔热层(21)，所述隔热层(21)将所述炉室(20)分隔为保温区(22)和机构操纵区(23)；

籽晶承载件(30)，竖直设置于所述炉室(20)内，包括中空杆(31)和与所述中空杆(31)连接且连通的籽晶夹头(32)，所述中空杆(31)用于容置沿着其长度方向依次层叠设置的多个所述籽晶(10)，所述籽晶夹头(32)包括筒体(321)和开设于所述筒体(321)内的限位槽(322)，所述限位槽(322)用于容置籽晶，所述筒体(321)内还包括与所述限位槽(322)连通的避让通道(3211)，以供所述籽晶(10)通过所述避让通道(3211)与所述籽晶夹头(32)分离；

位置操纵机构(40)，活动设置于所述机构操纵区(23)内，包括用于带动所述籽晶承载件(30)升降的升降组件(41)，以及用于带动所述籽晶承载件(30)转动的转动组件(42)；以及

更换辅助件(50)，位于所述机构操纵区(23)内，以在所述转动组件(42)带动所述籽晶承载件(30)转动至所述更换辅助件(50)时，所述更换辅助件(50)用于将位于所述籽晶夹头(32)上的所述籽晶(10)与所述籽晶夹头(32)分离。

2.根据权利要求1所述的晶体生长炉，其特征在于，所述限位槽(322)包括第一大径部(3221)和与所述第一大径部(3221)连通的第一小径部(3222)，所述第一大径部(3221)与所述第一小径部(3222)之间形成支撑所述籽晶(10)的台阶(3223)。

3.根据权利要求2所述的晶体生长炉，其特征在于，所述第一大径部(3221)包括大径端和与所述大径端连通的小径端，所述小径端与所述第一小径部(3222)连通，所述大径端自所述小径端的径向尺寸逐渐变小。

4.根据权利要求3所述的晶体生长炉，其特征在于，所述避让通道(3211)包括位于所述大径端上方且贯穿所述筒体(321)的侧壁的第一避让通道(32111)和贯穿所述筒体(321)侧壁与所述限位槽(322)连通的第二避让通道(32112)。

5.根据权利要求2所述的晶体生长炉，其特征在于，所述籽晶承载件(30)还包括多个隔板(33)，所述隔板(33)将所述中空杆(31)分隔成多个用于容置所述籽晶(10)的容置腔(311)；

所述隔板(33)可活动地设于所述中空杆(31)，且所述隔板(33)上设有避让孔(331)，以在所述避让孔(331)与所述限位槽(322)相对时，所述籽晶(10)穿过所述避让孔(331)进入所述籽晶夹头(32)。

6.根据权利要求5所述的晶体生长炉，其特征在于，所述机构操纵区(23)内设有推件(24)，以在所述隔板(33)与所述推件(24)抵接时，推动所述隔板(33)相对于所述中空杆(31)移动。

7.根据权利要求1所述的晶体生长炉，其特征在于，所述位置操纵机构(40)还包括动力轴(43)和离合器(44)，所述转动组件(42)还包括第二输入轴(421)和转盘(422)，所述升降组件(41)还包括第一输入轴(411)、传动件(412)和螺母(413)，所述传动件(412)连接于所述第一输入轴(411)，所述转盘(422)固定连接于所述第二输入轴(421)，所述螺母(413)可转动连接于所述转盘(422)，所述中空杆(31)的外周面设置有外螺纹，所述螺母(413)的内周面设置有与所述外螺纹配合的内螺纹，所述传动件(412)远离所述动力轴(43)的一侧带动所述螺母(413)转动，所述离合器(44)用于控制所述动力轴(43)在连接所述第一输入轴(411)和所述第二输入轴(421)中的一者的同时与另一者断开连接。

8.根据权利要求1所述的晶体生长炉，其特征在于，所述更换辅助件(50)为固设于所述炉室(20)内壁上的托盘。

9.一种籽晶更换方法，用于权利要求1至8中任意一项所述的晶体生长炉，其特征在于，包括步骤：

抬升籽晶承载件(30)，以使待更换的籽晶(10)自保温区(22)移至机构操纵区(23)；

转动转盘(422)，以使所述籽晶承载件(30)位于更换辅助件(50)上方；

下降所述籽晶承载件(30)，直至待更换的籽晶(10)底部接触所述更换辅助件(50)并被抬升至与第一避让通道(32111)对应；

旋转所述转盘(422)，将待更换的籽晶(10)通过避让通道(3211)从籽晶夹头(32)中脱离；

位于中空杆(31)内的籽晶(10)在重力作用下落到所述籽晶夹头(32)中。

10.根据权利要求9所述的籽晶更换方法，其特征在于，在位于中空杆(31)内的籽晶(10)在重力作用下落到所述籽晶夹头(32)中的步骤之前，还包括步骤：

升降所述籽晶承载件(30)，以使最下方的容置有籽晶(10)的容置腔(311)所对应的隔板(33)与推件(24)对齐；

转动所述转盘(422)至所述隔板(33)与所述推件(24)抵接，以推动所述隔板(33)将避让孔(331)与限位槽(322)对应。

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