CN115613121A - 晶体生产设备及籽晶的断裂方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种晶体生产设备及籽晶的断裂方法。晶体生产设备包括晶体炉以及被配置为能够相对晶体炉升降活动的提拉单元，还包括热熔装置，热熔装置包括激光发生单元，激光发生单元用于在提拉单元运动至不低于预设断晶高度时产生激光，并通过激光照射籽晶以熔融籽晶。籽晶的断裂方法包括：驱动提拉单元运动至不低于预设断晶高度的位置；在提拉单元不低于预设断晶高度时，启动激光发生单元并激光照射籽晶，以使籽晶的受照区域熔融断裂。

Description

晶体生产设备及籽晶的断裂方法

技术领域

本发明涉及晶体制备技术领域，尤其涉及一种晶体生产设备及籽晶的断裂方法。

背景技术

在光伏产业、半导体产业中，人造晶体是常用的原材料，人造晶体例如目前LED衬底中广泛使用的，由泡生法、提拉法或者各种改良泡生法制得的蓝宝石基板。制备人造晶体包括切断籽晶与晶棒的步骤。当前普遍以借助切晶工具的人工操作方式来切断籽晶，人工切晶存在安全隐患和操作不便的问题：切晶时需要打开炉盖，操作人员需将手臂伸入炉内进行，容易受炉内余热炙烤受伤；炉盖开启不便，影响作业效率；切晶工具存在不慎掉落的可能。

发明内容

鉴于此，本发明提供一种晶体生产设备，能够自动完成籽晶断裂以使籽晶和晶棒分离，无需人员使用切晶工具手动切晶，省去了开启炉盖的步骤。

本发明提供的晶体生产设备，包括晶体炉以及被配置为能够相对晶体炉升降活动的提拉单元，还包括热熔装置，热熔装置包括激光发生单元，激光发生单元用于在提拉单元运动至不低于预设断晶高度时产生激光，并通过激光照射籽晶以熔融籽晶。

在其中一个实施方式中，晶体炉开设有供提拉单元伸入晶体炉的提拉开口，热熔装置还包括光路调整单元，光路调整单元被配置为能够限定出预设投射路径，以使激光沿预设投射路径投射经过提拉开口的轴线。

如此设置，可以根据需要调整激光的投射路径，使得调整投射路径后的激光能够准确照射籽晶，而且激光投射经过提拉开口的轴线更有利于在籽晶上尽可能多地集中能量，有利于加快籽晶热熔和断裂。

在其中一个实施方式中，光路调整单元包括反射镜组件，反射镜组件通过反射激光以限定出预设投射路径。

如此设置，通过反射镜组件以反射激光的方式调整激光投射路径，可以最大程度地减少激光传播过程中的能量损耗，更有利于加快籽晶热熔断裂。

在其中一个实施方式中，反射镜组件包括终端反射镜，激光经由终端反射镜反射后沿晶体炉的径向投射经过提拉开口的轴线。

如此设置，激光基本能够以垂直入射方式照射籽晶的轴线，使得激光的能量能够充分用于热熔籽晶，减少了因籽晶反射激光造成部分激光能量损失。

在其中一个实施方式中，激光发生单元设于晶体炉外，晶体炉开设有透光开口，透光开口允许激光穿过并进入晶体炉内以照射籽晶。

如此设置，激光发生单元可以免受晶体炉内余热炙烤，有利于延长激光发生单元的使用寿命和运行可靠性。

在其中一个实施方式中，激光发生单元的发光口中心与透光开口的中心连线与提拉单元的轴线相交；或者，激光发生单元的发光口中心与透光开口的中心连线与晶体炉的轴线相交。

在其中一个实施方式中，晶体生产设备还包括位于提拉单元侧向的侧置机架，提拉单元可活动连接于侧置机架，且能够沿提拉单元的轴线方向活动；激光发生单元可活动连接于侧置机架，且能够沿相对于提拉单元的轴线倾斜成角的方向活动。

如此设置，在晶体炉的高度方向范围内，晶体生产设备所需的空间更小，更容易在低矮空间内布置晶体生产设备。

在其中一个实施方式中，晶体生产设备还包括位于提拉单元侧向的侧置机架，提拉单元可活动连接于侧置机架，且能够沿提拉单元的轴线方向活动；激光发生单元连接于侧置机架，且包括指向提拉单元轴线对的发光口。

如此设置，激光发生单元产生的激光更容易照射到籽晶。

在其中一个实施方式中，晶体生产设备还包括位于提拉单元侧向的侧置机架，提拉单元可活动连接于侧置机架，且能够沿提拉单元的轴线方向活动；激光发生单元可活动连接于侧置机架，且能够跟随提拉单元沿提拉单元的轴线活动。

如此设置，在晶体炉侧向范围内，晶体生产设备所需的空间更小，更容易在四周狭窄的空间内布置晶体生产设备。

在其中一个实施方式中，晶体生产设备还包括移送单元，晶体炉的数量为多个，多个晶体炉沿移送单元的移送轨迹依次布设，激光发生单元或晶体炉设于移送单元，晶体炉与激光发生单元被配置为能够沿移送轨迹相对活动。

本发明还提供一种籽晶的断裂方法，用于使籽晶断开以分离籽晶和晶棒，籽晶的断裂方法基于上述晶体生产设备，包括：

S10、驱动提拉单元运动至不低于预设断晶高度的位置；

S20、在提拉单元不低于预设断晶高度时，启动激光发生单元并激光照射籽晶，以使籽晶的受照区域熔融断裂。

在其中一个实施方式中，在提拉单元不低于预设断晶高度时，启动激光发生单元并激光照射籽晶，以使籽晶的受照区域熔融断裂，包括：

S21、驱动提拉单元与激光发生单元中的至少一者绕提拉单元的轴线相对另一者转动。

如此设置，激光发生单元能够绕提拉单元的轴线相对提拉单元转动，由此激光能够绕提拉单元的轴线相对籽晶转动，从而在籽晶外周壁上形成环状受照区域和环状热熔区域，环状热熔区域沿籽晶周向熔化并形成凹陷环槽，可以加快籽晶热熔断裂。

在其中一个实施方式中，在提拉单元不低于预设断晶高度时，启动激光发生单元并激光照射籽晶，以使籽晶的受照区域熔融断裂，包括：

S22、驱动提拉单元与激光发生单元中的至少一者沿提拉单元的轴线相对另一者升降运动，以使受照区域在籽晶的轴向延伸，受照区域包括沿籽晶轴向依次设置的上浮动区、中间区以及下浮动区；

S23、控制受照区域内各子区域接受激光照射的时长，以使上浮动区接受激光照射的时长、下浮动区接受激光照射的时长均大于中间区接受激光照射的时长。

如此设置，中间区对应的环状热熔区域熔化程度更高，所形成的凹陷环槽相较于上浮动区对应的凹陷环槽和下浮动区对应的凹陷环槽更深，因而籽晶更容易在中间区对应的凹陷环槽底部扩张裂痕，随着激光持续照射，中间区对应的环状热熔区域的熔化量更大，在晶棒的重力作用下中间区形成的凹陷环槽底部应力更为集中，可以加快籽晶断裂。

与现有技术相比，本发明使籽晶断裂过程实现自动化，无需人员使用切晶工具手动切晶，省去了开启炉盖的操作，切晶过程更加方便且易于控制，可以杜绝切晶时人员被晶体炉内余热炙烤受伤以及切晶工具不慎掉落的事故，极大地降低了籽晶断裂的难度并显著提高了籽晶断裂效率；此外，本发明采用激光照射籽晶以使籽晶热熔的方式使其断裂，实现了非接触式的籽晶断裂，籽晶无需接触切晶工具或截断装置，在不受重力之外的外力作用下自动断裂，可以节省切晶工具或截断装置损耗所产生的设备维护成本，还可以消除现有接触式截断籽晶方案中所产生的籽晶碎屑，降低了清洁难度。

附图说明

图1为本发明一个实施例的晶体生产设备的示意图；

图2为本发明一个实施例中籽晶受照区域的热熔示意图；

图3为本发明一个实施例的晶体生产设备的示意图；

图4为本发明一个实施例的晶体生产设备的示意图。

附图标记说明：

10、晶体炉；11、炉盖；111、提拉开口；112、透光开口；12、炉体；13、炉腔；14、坩埚；15、炉底；16、炉毡；

20、提拉单元；21、上轴杆；22、籽晶连接段；

30、热熔装置；31、激光发生单元；32、光路调整单元；321、反射镜组件；3211、第一反射镜；3212、终端反射镜；33、预设投射路径；

40、升降单元；41、升降悬臂；42、晶转驱动件；43、侧置机架；

61、移送单元；611、移送轨迹；81、屏蔽件；

210、籽晶；211、受照区域；2111、上浮动区；2112、中间区；2113、下浮动区；220、晶棒。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明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，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明提供一种晶体生产设备，该设备是一种可通过泡生法、提拉法、改良泡生法等工艺，利用熔融材料获得人造晶体的工业设施。人造晶体可以是蓝宝石晶体，还可以是其他金属化合物或非金属化合物晶体。利用本申请的晶体生产设备制得的蓝宝石晶体可作为光伏产业或半导体产业，例如制造LED显示器衬底。当然也可以制备其他类型的晶体。

请参阅图1和图3，晶体生产设备包括晶体炉10以及提拉单元20。晶体炉10用于容纳坩埚14和热场，坩埚14用来盛放用于生长晶体的原料，热场用于对坩埚14加热使其中的晶体生长原料熔化。晶体炉10包括中空的炉体12、分别位于炉体12两端的炉底15和炉盖11，炉底15和炉盖11与炉体12的两端开口边缘密封配合，三者共同围设形成炉腔13，炉腔13内还设有围设在坩埚14外围的炉毡16。炉盖11上开设有连通炉腔13的提拉开口111，提拉开口111可供提拉单元20穿设通过以伸入炉腔13。

炉体12呈柱筒状，优选为圆柱筒体结构，此时炉体12的轴线沿竖直方向延伸，其两端的开口分别竖直向上开设和竖直向下开设，炉体12轴线的延伸方向即为炉体12的高度方向。炉盖11和炉底15沿水平方向延展，提拉开口111此时沿竖直方向贯通炉盖11的外壁和内壁。炉体12也可以是棱柱状的中空筒体结构，只要能允许坩埚14在炉体12内水平放置即可。

提拉单元20包括固定连接的上轴杆21以及籽晶连接段22，上轴杆21相对于晶体炉10的炉底15悬空设置，可选的，上轴杆21与籽晶连接段22均呈圆柱状长杆结构且二者同轴连接，籽晶连接段22固定连接于上轴杆21相对靠近晶体炉10炉底15的一端。籽晶连接段22穿设通过提拉开口111之后至少部分地伸入晶体炉10内，而上轴杆21既可以部分地伸入晶体炉10，也可以不伸入晶体炉10，还可以通过运动以在不同时间段内部分伸入或退出晶体炉10。在炉体12轴线沿竖直方向延伸的情况下，提拉单元20的轴线沿竖直方向延伸，并且能够沿自身轴线上升或下降运动。晶体生长完成后，形成了固定连接的晶棒220和籽晶210，籽晶210与籽晶连接段22同轴固定连接，晶棒220位于籽晶210下端并且位于晶体炉10内。

在一些实施方式中，晶体生产设备还包括升降单元40，升降单元40用于连接提拉单元20并对提拉单元20施加驱动力，升降单元40包括相对于晶体炉10炉盖11悬空设置并且可以相对晶体炉10升降活动的升降悬臂41、与升降悬臂41滑动配合的升降导轨，此外还包括与提拉单元20驱动连接的晶转驱动件42，晶转驱动件42可以设置在升降悬臂41。升降单元40输出至提拉单元20的驱动力包括：通过升降悬臂41带动提拉单元20上升或下降运动的升降驱动力、驱动提拉单元20绕上轴杆21轴线转动的周转驱动力，周转驱动力由晶转驱动件42提供，周转驱动力可以使提拉单元20在晶体生长过程中搅拌坩埚14内熔融物质。

可选的，升降导轨为直线导轨，晶体生产设备还包括位于提拉单元20侧向的侧置机架43，设置于提拉单元20侧向表示提拉单元20的轴线将不会经过侧置机架43，同时提拉单元20升降运动时也不会接触侧置机架43。可选的，侧置机架43还同时位于晶体炉10的侧向，也即晶体炉10的轴线不经过侧置机架43，侧置机架43与炉体12外壁之间仍有距离，升降导轨设置于侧置机架43并且同样位于提拉单元20和晶体炉10的侧向，在炉体12轴线沿竖直方向延伸的情况下，升降导轨沿竖直方向延伸。

在升降悬臂41的带动下，提拉单元20能够通过升降运动改变提拉单元20伸入晶体炉10内的长度。具体地，提拉单元20既可以在到达晶体炉10外和至少部分伸入晶体炉10内的两种状态之间切换，也可以是提拉单元20至少有一部分始终位于晶体炉10外。在提拉单元20能够被带动上升至晶体炉10外的情况下，籽晶连接段22相对靠近炉底15的端部不低于提拉开口111在炉盖11外壁一侧的开口边缘，上轴杆21侧完全伸出晶体炉10，籽晶210断裂的部位既可以在晶体炉10内，也可以在晶体炉10外；在提拉单元20至少有一部分始终位于晶体炉10内的情况下，籽晶210断裂的部位在晶体炉10内。

本发明提供的晶体生产设备还包括热熔装置30，热熔装置30包括激光发生单元31，激光发生单元31用于在提拉单元20运动至不低于预设断晶高度时产生激光，并利用所产生的激光照射籽晶210以使籽晶210的受照区域211热熔，受照区域211即为籽晶210接受激光照射的位置。预设断晶高度是根据晶体生产工艺所人为确定的高度位置，当提拉单元20上升运动至不高于预设断晶高度时，晶体发育过程已经结束，籽晶210与晶棒220均已成形，激光发生单元31开启后所产生的激光只会照射到籽晶连接段22下方的籽晶210，不会照射籽晶连接段22，更不会照射上轴杆21或者晶棒220。

请参阅图1、图3和图4，分别示出了三种设置安装激光发生单元31的方案。三种方案的共同之处在于，激光发生单元31一经启动，其所产生的激光最终会投射经过提拉开口111的轴线。如前述，由于提拉单元20与籽晶210同轴固定连接，因此当激光沿籽晶210的径向照射籽晶210时，即可判定激光投射经过提拉开口111的轴线。采取激光沿籽晶210的径向照射籽晶210，可以减少籽晶210外壁对激光的反射作用，可以提高激光能量的利用率，从而可以提高籽晶210热熔速率，籽晶210受照区域211热熔后，物质流失更快，更有利于受照区域211快速形成热熔凹陷槽。最终在晶棒220的重力作用下，热熔凹陷槽的底部产生裂痕并且裂痕会不断延伸，直至受照区域211断裂。

首先参阅图1，图1所示实施例中，热熔装置30还包括光路调整单元32，用于调整激光发生单元31所产生激光的传播路径，并且在调整好激光传播路径后将激光传播路径确定，传播路径被确定后，激光的实际传播路径与预设投射路径33相一致。预设投射路径33是根据激光发生单元31、晶体炉10以及提拉单元20三者相对位置所人为确定的理想传播路径，激光沿预设投射路径33传播最终便可以投射经过提拉开口111的轴线，实现对籽晶210的精准照射。

图1所示实施例中，激光发生单元31产生线形激光，光路调整单元32包括反射镜组件321，反射镜组件321包括第一反射镜3211以及终端反射镜3212，第一反射镜3211用于对激光发生单元31产生的激光进行首次反射，得到反射激光束，终端反射镜3212用于对反射激光束反射得到热熔激光束，热熔激光束直接沿晶体炉10的径向照射至籽晶210，在反射镜组件321中，终端反射镜3212对激光进行照射至籽晶210前的最后一次反射。

具体地，激光发生单元31安装于升降悬臂41，通过升降悬臂41与侧置机架43可活动连接，激光发生单元31的发光口为水平朝向，也即在没有反射镜组件321的情况下，激光发生单元31产生的激光将沿水平方向传播。侧置机架43上固设有沿晶体炉10轴线方向延伸的升降导轨，晶体炉10与提拉单元20同轴设置，在升降悬臂41沿升降导轨升降滑动过程中，激光发生单元31能够跟随提拉单元20一并同步升降运动。第一反射镜3211安装于升降悬臂41，其对激光首次反射后得到的反射激光束沿竖直向下方向传播。炉盖11开设有透光开口112以供反射激光束通过，终端反射镜3212设置在晶体炉10内，其对反射激光束反射后得到在晶体炉10内沿水平方向传播的热熔激光束，最终位于晶体炉10内的籽晶210热熔断裂。

可以理解，在其他实施例中，发光口也不一定水平朝向，反射激光束也不一定沿竖直向下方向传播，热熔激光束也不一定沿水平方向传播，第一反射镜3211或者终端反射镜3212的镜面朝向角度也可以调整；反射镜组件321可以只包含一个或者更多个反射镜，光路调整单元32还可以采用除反射镜组件321之外的其他方式来限定出预设投射路径33，只要光路调整单元32能够调整并确定出预设投射路径33，以使激光最终可以投射经过提拉开口111的轴线即可。

图3所示实施例中取消了光路调整单元32，激光发生单元31所产生的激光直接照射籽晶210。为此，晶体炉10的炉体12侧壁开设有透光开口112，激光发生单元31设置于晶体炉10侧向，其发光口朝向透光开口112，发光口中心与透光开口112中心的连线经过提拉单元20的轴线，也即激光发生单元31的发光口指向提拉单元20的轴线，意味着激光能够以直线沿晶体炉10径向和籽晶210径向直射籽晶210。

具体地，晶体生产设备还包括位于提拉单元20和晶体炉10侧向的侧置机架43，激光发生单元31设于侧置机架43，其发光口水平朝向晶体炉10轴线。激光发生单元31可以与侧置机架43固定连接，也可以与侧置机架43滑动连接，当激光发生单元31滑动连接于侧置机架43时，二者能够沿激光发生单元31的发光口轴线方向相对滑动，以使得激光发生单元31沿晶体炉10径向靠近或远离提拉单元20轴线。需要说明的是，在图3所示实施例中，侧置机架43既可以设置升降导轨，其作为升降单元40的一部分，侧置机架43也可以不设置升降导轨，而是作为独立于升降单元40之外的机架，此时升降悬臂41不与侧置机架43相连接。

不难理解，激光发生单元31不仅限于在晶体炉10径向方向上相对侧置机架43滑动，激光发生单元31相对于侧置机架43活动的方向与晶体炉10以及提拉单元20的轴线之间还可以形成任意角度，只要激光发生单元31能够沿发光口与透光开口112连线的方向相对晶体炉10活动，并且发光口与透光开口112连线方向与晶体炉10轴线/提拉单元20轴线相交即可，这样设置的效果在于：只要开启透光开口112与激光发生单元31，则无论激光发生单元31怎样移动都可以照射籽晶210。

在一些实施方式中，晶体炉10的数量为多个，并且晶体炉10的数量多于激光发生单元31的数量，至少一个激光发生单元31会为多个晶体炉10所生长的晶体先后进行激光照射以热熔籽晶210，这样可以降低晶体生产设备的成本。图4所示实施例中，晶体炉10配置有多个，激光发生单元31配置为一个，晶体生产设备还包括移送单元61，移送单元61能够按照预设的移送轨迹611输出位移。多个晶体炉10沿移送轨迹611依次布设，移送轨迹611可以是直线轨迹或曲线轨迹。激光发生单元31设于移送单元61，从而能被移送单元61带动并沿着移送轨迹611相对晶体炉10间歇运动，当激光发生单元31中止运动时，其处于开启状态并发出激光以照射其中一个晶体炉10的籽晶210，该晶体炉10的籽晶210热熔断裂后，激光发生单元31运动，并为照射下一个晶体炉10的籽晶210做准备。

可以理解，多个晶体炉10与激光发生单元31的设置位置还可以互换，即多个晶体炉10设于移送单元61，激光发生单元31脱离移送单元61，移送单元61设有受照工位，由移送单元61带动晶体炉10依次到达受照工位进行籽晶210受照热熔，激光发生单元31照射完前一个晶体炉10的籽晶210之后，等候下一个晶体炉10到达受照工位。

可选的，晶体生产设备还包括密封件，密封件与晶体炉10可拆卸连接，并且当密封件与晶体炉10连接时，透光开口112被密封件关闭，可以防止在晶体发育过程中从晶体炉10向外泄漏保护气，优选，密封件与透光开口112边缘密封配合。

可选的，晶体生产设备还包括屏蔽件81，屏蔽件81可以在激光实际传播路径偏离预设投射路径33时接受激光照射，从而保护晶体生产设备中的其他结构被激光误照而损坏，在图1和图3所示实施例中，屏蔽件81安装于晶体炉10内，用于保护炉体12内壁以使炉体12免于被激光误照而发生穿透。

本发明还提供一种籽晶的断裂方法，该方法基于上述晶体生产设备，该方法通过激光照射籽晶210，以使籽晶210的受照区域211热熔产生热熔凹陷槽，籽晶210的受照区域211持续热熔而不断流失物质，最终籽晶210在受照区域211自动断裂，达到籽晶210和晶棒220分离的目的。籽晶的断裂方法包括以下步骤：

S10、驱动提拉单元20运动至不低于预设断晶高度的位置；

S20、在提拉单元20不低于预设断晶高度时，启动激光发生单元31并使其产生的激光照射籽晶210，直至籽晶210的受照区域211熔融断裂。

如前述，将提拉单元20提升至不低于人为设定的预设断晶高度，是为了避免激光误照到上轴杆21、籽晶连接段22或者晶棒220上。开启激光发生单元31后，便无需再调整激光发生单元31或者光路调整单元32的位置姿态，只需等候籽晶210热熔并自动断裂即可。

需要说明的是，本发明并不限定激光发生单元31照射籽晶210的时长，激光发生单元31既可以持续发出激光直至籽晶210断裂，当然也可以在籽晶210受照区域211自动断开之前关闭激光发生单元31，在此之后利用晶棒220的重力作用，使晶棒220向籽晶210施加竖直下的拉力，籽晶210在受拉状态下将会在热熔凹陷槽底部集中较大的应力并产生裂痕，最终裂痕延伸，热熔凹陷槽底部应力达到当前籽晶210的强度极限从而断裂。为了更好地保护晶体炉10，使其免受激光误照，优选采用后一种方案，即激光发生单元31在籽晶210断裂前停止发光，消除籽晶210断裂后激光照射晶体炉10的可能。

进一步地，步骤S20包括以下步骤：

S21、驱动提拉单元20与激光发生单元31中的至少一者绕提拉单元20的轴线相对另一者转动。

步骤S21可以由晶转驱动件42驱动提拉单元20绕提拉单元20轴线自转来实现。实施步骤S21的目的在于：随着激光发生单元31与提拉单元20绕提拉单元20的轴线相对转动，激光与籽晶210绕籽晶210的轴线相对转动，从而在籽晶210外周壁上形成环状受照区域211，随着激光持续照射，环状受照区域211热熔流失物质，逐渐形成凹陷环槽，也即所形成的热熔凹陷槽呈环状，这样更有利于热熔凹陷槽的底部裂痕沿籽晶210轴向延伸，从而可以加快籽晶210热熔断裂。

进一步地，步骤S20还包括以下步骤：

S22、驱动提拉单元20与激光发生单元31中的至少一者沿提拉单元20的轴线相对另一者升降运动，以使受照区域211在籽晶210的轴向延伸，受照区域211包括沿籽晶210的轴向依次设置的上浮动区2111、中间区2112以及下浮动区2113；

S23、控制受照区域211内各子区域接收激光照射的时长，以使上浮动区2111接受激光照射的时长、下浮动区2113接受激光照射的时长均大于中间区2112接受激光照射的时长，其中，子区域即表示上浮动区2111、中间区2112以及下浮动区2113。

请参阅图2，图2示出了籽晶210受激光照射过程中的两个热熔阶段，首先，升降单元40带动提拉单元20在有限范围内进行往复升降运动，同时晶转驱动件42持续带动提拉单元20自转，升降运动与自转运动相结合，使得籽晶210的受照区域211的形状为以提拉单元20轴线/籽晶210轴线为中心的回转曲面。沿相对靠近晶体炉10炉底15的方向，受照区域211包括依次设置的上浮动区2111、中间区2112和下浮动区2113。

接着，通过实施步骤S23，使得中间区2112接受更长时间的激光照射，中间区2112的热熔程度和物质流失量大于上浮动区2111和下浮动区2113，因而中间区2112对应的凹陷环槽的深度大于上浮动区2111和下浮动区2113的凹陷环槽深度。

更进一步地，还可以通过控制升降单元40带动提拉单元20在不同截断升降运动速率，使得整个受照区域211所产生的热熔凹陷槽的内壁呈V形夹角，这样设置可以使热熔凹陷槽的最深处集中应力，有利于裂痕产生和沿籽晶210轴向延伸，因此可以加快籽晶210断裂的进程。具体而言，在提拉单元20上升运动期间，升降单元40可以带动提拉单元20先减速然后再加速最后快速停止，在提拉单元20下降运动期间，升降单元40同样可以带动提拉单元20先减速然后再加速最终快速停止。

进一步地，当提拉单元20上升至不低于预设断晶高度的位置时，籽晶210和晶棒220被提拉单元20一并提拉至悬空状态，也即晶棒220重量由提拉单元20和升降单元40承载，坩埚14不受晶棒220压力。特别地，晶体生产设备还包括举升单元，晶体炉10炉体12开设有举升开口以供举升单元穿过并伸入晶体炉10内，举升单元用于托举坩埚14，并且可以升降运动以带动坩埚14在晶体炉10内升降，举升单元可以在提拉单元20上升至不低于预设断晶高度时下降移动，以带动坩埚14微量下降从而在坩埚14与晶棒220之间产生间隙，该间隙的宽度较小使得晶棒220与籽晶210分离后不会砸坏坩埚14，更重要的是，在晶转驱动件42驱动提拉单元20自转时，晶棒220不会旋转摩擦坩埚14，因此可以保护坩埚14使其免于被晶棒220划伤，消除了坩埚14出现划痕并污染其盛放的剩余熔融物质。

以上所述实施方式的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施方式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。

本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上实施方式所作的适当改变和变化都落在本发明要求保护的范围内。

Claims (10)

1.一种晶体生产设备，包括晶体炉(10)以及被配置为能够相对所述晶体炉(10)升降活动的提拉单元(20)，其特征在于，还包括热熔装置(30)，所述热熔装置(30)包括激光发生单元(31)，所述激光发生单元(31)用于在所述提拉单元(20)运动至不低于预设断晶高度时产生激光，并通过所述激光照射籽晶(210)以熔融所述籽晶(210)。

2.根据权利要求1所述的晶体生产设备，其特征在于，所述晶体炉(10)开设有供所述提拉单元(20)伸入所述晶体炉(10)的提拉开口(111)，所述热熔装置(30)还包括光路调整单元(32)，所述光路调整单元(32)被配置为能够限定出预设投射路径(33)，以使所述激光沿所述预设投射路径(33)投射经过所述提拉开口(111)的轴线。

3.根据权利要求2所述的晶体生产设备，其特征在于，所述光路调整单元(32)包括反射镜组件(321)，所述反射镜组件(321)通过反射所述激光以限定出所述预设投射路径(33)。

4.根据权利要求3所述的晶体生产设备，其特征在于，所述反射镜组件(321)包括终端反射镜(3212)，所述激光经由所述终端反射镜(3212)反射后沿所述晶体炉(10)的径向投射经过所述提拉开口(111)的轴线。

5.根据权利要求1所述的晶体生产设备，其特征在于，所述激光发生单元(31)设于所述晶体炉(10)外，所述晶体炉(10)开设有透光开口(112)，所述透光开口(112)允许所述激光穿过并进入所述晶体炉(10)内以照射所述籽晶(210)。

6.根据权利要求1所述的晶体生产设备，其特征在于，所述晶体生产设备还包括位于所述提拉单元(20)侧向的侧置机架(43)，所述提拉单元(20)可活动连接于所述侧置机架(43)，且能够沿所述提拉单元(20)的轴线方向活动；

所述激光发生单元(31)可活动连接于所述侧置机架(43)，且能够沿相对于所述提拉单元(20)的轴线倾斜成角的方向活动；或者，

所述激光发生单元(31)可活动连接于所述侧置机架(43)，且能够跟随所述提拉单元(20)沿所述提拉单元(20)的轴线活动；或者，

所述激光发生单元(31)的发光口指向所述提拉单元(20)的轴线。

7.根据权利要求1所述的晶体生产设备，其特征在于，所述晶体生产设备还包括移送单元(61)，所述晶体炉(10)的数量为多个，多个所述晶体炉(10)沿所述移送单元(61)的移送轨迹(611)依次布设，所述激光发生单元(31)或所述晶体炉(10)设于所述移送单元(61)，所述晶体炉(10)与所述激光发生单元(31)被配置为能够沿所述移送轨迹(611)相对活动。

8.一种籽晶的断裂方法，用于使籽晶(210)断开以分离籽晶(210)和晶棒(220)，所述籽晶的断裂方法基于权利要求1-权利要求7中任意一项所述的晶体生产设备，其特征在于，包括：

驱动提拉单元(20)运动至不低于预设断晶高度的位置；

在所述提拉单元(20)不低于预设断晶高度时，启动激光发生单元(31)并激光照射籽晶(210)，直至所述籽晶(210)的受照区域(211)熔融断裂。

9.根据权利要求8所述的籽晶的断裂方法，其特征在于，在所述提拉单元(20)不低于预设断晶高度时，启动激光发生单元(31)并激光照射籽晶(210)，以使所述籽晶(210)的受照区域(211)熔融断裂，包括：

驱动所述提拉单元(20)与所述激光发生单元(31)中的至少一者绕所述提拉单元(20)的轴线相对另一者转动。

10.根据权利要求9所述的籽晶的断裂方法，其特征在于，在所述提拉单元(20)不低于预设断晶高度时，启动激光发生单元(31)并激光照射籽晶(210)，以使所述籽晶(210)的受照区域(211)熔融断裂，包括：

驱动所述提拉单元(20)与所述激光发生单元(31)中的至少一者沿所述提拉单元(20)的轴线相对另一者升降运动，以使所述受照区域(211)在所述籽晶(210)的轴向延伸，所述受照区域(211)包括沿所述籽晶(210)轴向依次设置的上浮动区(2111)、中间区(2112)以及下浮动区(2113)；

控制所述受照区域(211)内各子区域接受激光照射的时长，以使所述上浮动区(2111)接受激光照射的时长、所述下浮动区(2113)接受激光照射的时长均大于所述中间区(2112)接受激光照射的时长。

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