CN217052483U - 冷却装置和晶体生长设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种冷却装置和晶体生长设备，冷却装置用于晶体生长设备，且用于对晶体进行冷却，晶体的顶部具有晶冠，冷却装置包括第一冷却套和第二冷却套，第一冷却套适于与晶体生长设备的拉晶机构固定相连且罩设于晶冠上侧，在晶体生长过程中第一冷却套随拉晶机构的提升而上升，且第一冷却套的内壁面和晶体的表面间隔开，第二冷却套形成为筒状结构，在冷却装置的横截面上，第二冷却套的正投影套设于第一冷却套的正投影外，第二冷却套用于在晶体的生长过程中对晶体的不同部分进行冷却。根据本实用新型的冷却装置，有效保证晶体整个生长过程中的冷却需求，尤其是保证了晶体生长初期对晶冠的冷却需求。

Description

冷却装置和晶体生长设备

技术领域

本实用新型涉及晶体生产设备技术领域，尤其是涉及一种冷却装置和晶体生长设备。

背景技术

晶体生长设备比如单晶炉中，通常设置冷却装置以用于对晶体进行冷却。然而，相关技术中，冷却装置在长晶初期，冷却装置与固液界面相距较远，使得冷却装置对于晶体生长初期的冷却效果欠佳，尤其是对晶体的晶冠的冷却效果无法满足需求。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种冷却装置，所述冷却装置有效保证晶体整个生长过程中的冷却需求，尤其是保证了晶体生长初期对晶冠的冷却需求。

本实用新型还提出一种具有上述冷却装置的晶体生长设备。

根据本实用新型第一方面实施例的冷却装置，所述冷却装置用于晶体生长设备，且用于对晶体进行冷却，所述晶体的顶部具有晶冠，所述冷却装置包括：第一冷却套，所述第一冷却套适于与所述晶体生长设备的拉晶机构固定相连且罩设于所述晶冠上侧，在晶体生长过程中所述第一冷却套随所述拉晶机构的提升而上升，且所述第一冷却套的内壁面和所述晶体的表面间隔开，所述第一冷却套限定出至少一个第一冷却通道；第二冷却套，所述第二冷却套形成为筒状结构，在所述冷却装置的横截面上，所述第二冷却套的正投影套设于所述第一冷却套的正投影外，所述第二冷却套限定出第二冷却通道，且用于在所述晶体的生长过程中对所述晶体的不同部分进行冷却。

根据本实用新型实施例的冷却装置，通过设置冷却装置包括第一冷却套和第二冷却套，并使得第一冷却套适于罩设于晶冠上侧以对晶冠进行冷却、第二冷却套用于在晶体生长过程中对晶体的不同部分进行冷却，从而有效保证晶体整个生长过程中的冷却需求，尤其是保证了晶体生长初期对晶冠的冷却需求。

在一些实施例中，所述第一冷却套形成有第一通孔，所述拉晶机构适于穿设于所述第一通孔。

在一些实施例中，所述第一冷却套的顶部形成有多个第二通孔，多个所述第二通孔沿所述第一冷却套的周向间隔设置，使保护气通过所述第二通孔流入所述冷却装置和所述晶体之间。

在一些实施例中，所述第一冷却套包括：第一冷却部，所述第一冷却部形成为筒状结构，且限定出所述第一冷却通道；第二冷却部，所述第二冷却部盖设于所述第一冷却部的上端，且与所述拉晶机构固定相连，所述第二冷却部限定出所述第一冷却通道，且所述第二冷却部的所述第一冷却通道与所述第一冷却部的所述第一冷却通道独立设置。

在一些实施例中，在所述冷却装置的纵截面上，所述第一冷却部的外周壁与所述第二冷却套的内周壁中的至少一个形成为曲线段。

在一些实施例中，所述第二冷却套的外周壁设有散热结构。

在一些实施例中，所述散热结构包括多组沿所述第二冷却套的轴向依次布置的散热组，至少相邻两组所述散热组中，位于下侧的所述散热组在所述第二冷却套轴向上单位长度的散热面积大于位于上侧的所述散热组在所述第二冷却套轴向上单位长度的散热面积。

在一些实施例中，所述散热结构包括：至少一组翅片组，每组所述翅片组包括多个散热翅片，所述翅片组的多个所述散热翅片沿所述第二冷却套的轴向和/或周向间隔设置。

在一些实施例中，所述翅片组为多组且沿所述第二冷却套的轴向依次布置，至少相邻两组所述翅片组中，位于下侧的所述翅片组在所述第二冷却套轴向上单位长度的散热面积大于位于上侧的所述翅片组在所述第二冷却套轴向上单位长度的散热面积。

根据本实用新型第二方面实施例的晶体生长设备，包括炉体和根据本实用新型上述第一方面实施例的冷却装置，所述冷却装置设于所述炉体内且用于对所述晶体进行冷却。

根据本实用新型实施例的晶体生长设备，通过采用上述的冷却装置，便于保证晶体整个生长过程中的冷却需求，尤其是晶体生长初期的冷却需求。

本实用新型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，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/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是根据本实用新型一个实施例的晶体生长设备的局部示意图；

图2是图1中所示的第一冷却套的示意图；

图3是图1中所示的第二冷却套的示意图；

图4是图1中所示的冷却装置的剖视图；

图5是根据本实用新型另一个实施例的第二冷却套的示意图；

图6是根据本实用新型一个实施例的冷却装置的控制方法流程示意图。

附图标记：

晶体生长设备100、晶体101、晶冠101a、固液界面101b、

冷却装置1、

第一冷却套11、第一通孔11a、第二通孔11b、

第一曲线段110、第一凸部110a、第一凹部110b、

第一冷却部111、第二冷却部112、

第二冷却套12、第二曲线段120、第二凸部120a、第二凹部120b、

散热结构13、散热组131、翅片组132、

炉体2、坩埚3、拉晶机构4、导流筒5。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，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，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。

下面，参考附图，描述根据本实用新型实施例的冷却装置1。

如图1所示，冷却装置1用于晶体生长设备100，且冷却装置1用于对晶体101进行冷却，则冷却装置1可以影响晶体生长设备100内的热场分布，影响晶体生长设备100内熔体的固液界面101b处的温度梯度，从而影响晶体101的直径和晶体101生长品质。

如图1-图3所示，晶体101的顶部具有晶冠101a，冷却装置1包括第一冷却套11，第一冷却套11适于与晶体生长设备100的拉晶机构4固定相连，且第一冷却套11适于罩设于晶冠101a上侧，在晶体101生长过程中，拉晶机构4可以控制籽晶的上升速度，以在籽晶的基础上拉制出晶体101，则在晶体101生长过程中，第一冷却套11可以在拉晶机构4的带动下跟随籽晶向上移动，即第一冷却套11随拉晶机构4的提升而上升，以使在晶体101生长过程中，第一冷却套11可以始终罩设于晶冠101a，从而第一冷却套11可以在晶体101生长过程中对晶冠101a进行冷却，减小晶冠101a与冷却装置1的热辐射角系数，增加有效热辐射面积，进而加强晶冠101a的散热。

其中，第一冷却套11限定出至少一个第一冷却通道，第一冷却通道内可以设有冷却介质，以吸收晶冠101a的热量，降低晶冠101a的温度。

显然，在长晶初期，第一冷却套11位于固液界面101b的上方，且第一冷却套11与固液界面101b相距较近，比如第一冷却套11与拉晶机构4的下端固定相连，以便于实现晶体101在长晶初期的冷却，有利于提升晶体101的成晶率和生长效率，而且随着晶体101的生长，晶冠101a逐渐成型，且晶冠101a逐渐向上移动，第一冷却套11随之向上移动，以在后续长晶过程中实现对晶冠101a的冷却。

可以理解的是，当第一冷却套11限定出多个第一冷却通道时，多个第一冷却通道之间可以串联和/或并联设置。需要说明的是，在本申请的描述中，“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。

如图1-图3所示，冷却装置1还包括第二冷却套12，第二冷却套12形成为筒状结构，在冷却装置1的横截面上，第二冷却套12的正投影套设于第一冷却套11的正投影外，则在晶体101的生长过程中，第二冷却套12适于套设于晶体101外；第二冷却套12用于在晶体101的生长过程中对晶体101的不同部分进行冷却，则在晶体101的生长过程中，第二冷却套12与晶体101在晶体101的轴向上可以相对运动，使得第二冷却套12可以与晶体101的不同部分相对。

其中，冷却装置1的横截面与冷却装置1的中心轴线垂直；第二冷却套12限定出第二冷却通道，第二冷却通道内可以设有冷却介质，以吸收晶体101的热量，降低晶体101的温度。

可以理解的是，第二冷却套12在冷却装置1的轴向上的具体位置可以根据实际需求具体设置，比如在图1的示例中，冷却装置1的中心轴线竖直延伸，第二冷却套12的高度位置可以根据实际需求具体设置；第一冷却套11在冷却装置1的轴向上的长度可以根据实际需求具体设置，第二冷却套12在冷却装置1的轴向上的长度也可以根据实际需求具体设置。比如在图1的示例中，第一冷却套11的轴向长度小于第二冷却套12的轴向长度，第一冷却套11主要用于对晶冠101a进行冷却，则可以适当减小第一冷却套11的轴向长度，以在满足晶冠101a散热需求的前提下，节省第一冷却套11的用材量，降低第一冷却套11的用材成本以及加工成本，而第二冷却套12主要用于对晶体101的不同部分进行冷却，则将第二冷却套12的轴向长度设置相对较长，有利于提升第二冷却套12的散热能力，从而提升第二冷却套12的散热效率，以更好地满足晶体101散热需求；但不限于此，第一冷却套11的轴向长度还可以等于、或大于第二冷却套12的轴向长度。

可见，在晶体101生长过程中，第二冷却套12可以始终套设于第一冷却套11外，此时无论第一冷却套11和第二冷却套12如何相对运动，第一冷却套11均位于第二冷却套12内；或者在某些时间段内，第二冷却套12套设于第一冷却套11外，而在另一些时间段内，第一冷却套11的至少部分伸出第二冷却套12外。

由此，在长晶过程中，第一冷却套11和第二冷却套12可以在冷却装置1的轴向上发生相对移动，以便于冷却装置1更好地满足晶体101的实际散热需求，且第一冷却套11和第二冷却套12在相对移动时不会发生干涉。

根据本实用新型实施例的冷却装置1，通过设置冷却装置1包括第一冷却套11和第二冷却套12，并使得第一冷却套11适于罩设于晶冠101a上侧以对晶冠101a进行冷却、第二冷却套12用于在晶体101生长过程中对晶体101的不同部分进行冷却，从而有效保证晶体101整个生长过程中的冷却需求，尤其是保证了晶体101生长初期对晶冠101a的冷却需求。

相对于一些技术方案中，为保证长晶初期、晶体101的冷却效率，将冷却装置1的轴向长度设置得较长，以使冷却装置1的下端与固液界面101b之间的距离较小；本申请中通过设置第一冷却套11与拉晶机构4固定相连且罩设于晶冠101a上侧，使得第一冷却套11在拉晶过程中跟随拉晶机构4向上移动，以便于实现在长晶初期晶体101(或称晶冠101a)的散热、实现长晶过程中晶冠101a的散热，无需将冷却装置设置得较长，有利于节省冷却装置1在晶体生长设备100内的占用空间，同时有利于简化冷却装置1的结构。

可选地，第一冷却通道内具有冷却液(例如水等)和/或冷却气体，第二冷却通道内具有冷却液和/或冷却气体。例如，第一冷却通道内具有冷却液和冷却气体，此时第一冷却通道可以包括相互隔离设置的第一子通道和第二子通道，第一子通道形成为气流通道，第二子通道形成为冷却液通道，气流通道可以具有出气口，出气口适于朝向晶体吹送冷却气体，冷却液通道与气流通道之间存在热交换，比如冷却液通道可以用于对气流通道进行冷却。

可以理解的是，第一冷却通道和第二冷却通道的具体形状可以根据实际需求具体设置，比如第一冷却通道和第二冷却通道中的至少一个可以沿冷却装置的轴向螺旋延伸。

在一些实施例中，如图1和图2所示，第一冷却套11形成有第一通孔11a，拉晶机构4适于穿设于第一通孔11a，则拉晶机构4的下端可以穿过第一通孔11a以与籽晶固定连接，可见第一通孔11a可以实现对拉晶机构4的避让，则无需在第一冷却套11上设置连接结构以将拉晶机构4和籽晶相连，有利于简化第一冷却套11的结构。

可选地，在图1和图2的示例中，第一冷却套11的中心轴线与晶体101的中心轴线重合、或者第一冷却套11的中心轴线与晶体101的中心轴线间距较小，在第一冷却套11的横截面上，第二通孔11b的正投影与晶体101的中心轴线之间的距离小于晶体101的直径。

在一些实施例中，如图2所示，第一冷却套11的顶部形成有多个第二通孔11b，多个第二通孔11b沿冷却装置1的周向间隔设置，以使晶体生长设备100内的保护气通过第二通孔11b流入冷却装置1和晶体101之间；则当冷却装置1用于晶体生长设备100中时，为了保证晶体生长设备100内的氛围，通常需要向晶体生长设备100中通入保护气(比如惰性气体)，保护气可以通过第二通孔11b流至冷却装置1和晶体101之间，以便于保证晶体101周围的氛围，保证晶体101周围流场较为稳定，避免保护气因第一冷却套11的影响而使得流场发生较大变化，便于保证固液界面处的温度梯度较为稳定、且温度梯度变化较为均匀，保证固液界面的形状较为稳定，以有效控制晶体微缺陷的分布，同时保护气的流动可以及时带走晶体101和冷却装置1的一部分热量，有利于提升对晶体101的冷却效果。

可以理解的是，第二通孔11b的数量以及形状可以根据实际需求具体设置。

在本申请的描述中，第一冷却套11的周向为绕第一冷却套11的中心轴线的方向，且第一冷却套11的周向与第一冷却套11的轴向垂直。

在一些实施例中，如图1和图2所示，第一冷却套11形成有第一通孔11a和多个第二通孔11b，多个第二通孔11b位于第一通孔11a的径向外侧，且多个第二通孔11b沿第一通孔11a的周向间隔设置，拉晶机构4适于穿设于第一通孔11a，晶体生长设备100内的保护气适于通过第二通孔11b流至第一冷却套11和晶体101之间。

在一些实施例中，如图1和图2所示，第一冷却套11包括第一冷却部111和第二冷却部112，第一冷却部111形成为筒状结构，且第一冷却部111限定出第一冷却通道，第二冷却部112盖设于第一冷却部111的上端，且第二冷却部112与拉晶机构4固定相连，第二冷却部112限定出第一冷却通道。由此，第一冷却套11结构简单，便于实现对晶冠101a的良好、全面冷却。

其中，第二冷却部112的第一冷却通道与第一冷却部111的第一冷却通道独立设置，则第二冷却部112的第一冷却通道内介质的流动与第一冷却部111的第一冷却通道内介质的流动互不影响，便于实现第二冷却部112的第一冷却通道与第一冷却部111的第一冷却通道分别调控，实现第一冷却套11的冷却能力的灵活调控，从而更好地适应于不同长晶阶段的冷却需求。

例如，第二冷却部112的第一冷却通道具有第一进口和第一出口，第一冷却部111的第一冷却通道具有第二进口和第二出口，第一进口和第二进口间隔、且独立设置，第一出口和第二出口间隔、且独立设置。

需要说明的是，在本申请的描述中，“筒状结构”的横截面可以包括但不限于圆环形、椭圆环形、多边形环等等。

在一些实施例中，如图1-图3所示，在冷却装置1的纵截面上，第一冷却部111的外周壁与第二冷却套12的内周壁中的至少一个形成为曲线段，则包括以下多种方案：1、在冷却装置1的纵截面上，第一冷却部111的外周壁形成为曲线段；2、在冷却装置1的纵截面上，第二冷却套12的内周壁形成为曲线段；3、在冷却装置1的纵截面上，第一冷却部111的外周壁与第二冷却套12的内周壁分别形成为曲线段。由此，可以进一步增大第一冷却部111和第二冷却套12中的至少一个的冷却面积，从而进一步提升第一冷却套11和第二冷却套12中的至少一个的冷却能力。

其中，冷却装置1的纵截面为经过冷却装置1的中心轴线的平面。

例如，在图4的示例中，在冷却装置1的纵截面上，第一冷却部111的外周壁形成为第一曲线段110，第一曲线段110包括多个第一凸部110a和多个第一凹部110b，多个第一凸部110a和多个第一凹部110b沿第一冷却部111的轴向交替设置，以使相邻两个第一凸部110a之间设有一个第一凹部110b、相邻两个第一凹部110b之间设有一个第一凸部110a，第二冷却套12的内周壁形成为第二曲线段，第二曲线段120包括多个第二凸部120a和多个第二凹部120b，多个第二凸部120a和多个第二凹部120b沿第二冷却套12的轴向交替设置，以使相邻两个第二凸部120a之间设有一个第二凹部120b、相邻两个第二凹部120b之间设有一个第二凸部120a；可见，在冷却装置1的纵截面上，第一冷却部111的外周壁和第二冷却套12的内周壁均大致形成为波浪形线段。

当第二冷却套12固设于晶体生长设备100的炉体2内时，则在晶体101生长过程中，第一冷却套11相对于第二冷却套12向上移动，第一曲线段110和第二曲线段120均形成为波浪形线段，可以在保证第二冷却套12不影响第一冷却套11的移动的前提下，有效利用第一冷却套11和第二冷却套12之间的空间，以提升第一冷却套11和第二冷却套12的冷却能力。

其中，晶体生长过程中，第一冷却部111和第二冷却套12的相对位置存在以下情况：第一凸部110a与第二凹部120b径向相对、且第一凹部110b与第二凸部120a径向相对，此时第一冷却部111的外周壁与第二冷却套12的内周壁之间的径向距离分布较为均衡，有利于缩短整个第一冷却部111和第二冷却套12之间的传热路径；比如第一曲线段110的形状与第二曲线段120的形状相吻合，则在上述情况下，第一冷却部111的外周壁与第二冷却套12的内周壁之间任意位置处的径向距离均基本相等，有效缩短了整个第一冷却部111和第二冷却套12之间的传热路径，以使第二冷却套12快速带走第一冷却部111的热量，以进一步保证对晶冠101a的冷却效果。

在一些实施例中，如图1和图2所示，第二冷却部112的内壁面形状与晶冠101a表面形状一致，以便于第二冷却部112对晶冠101a进行较为均衡的冷却，有利于使得晶冠101a表面的温度分别较为均衡，使得晶冠101a表面的温度降低速率保持基本一致。

例如，在图1和图2的示例中，第一冷却套11大致形成为钟罩型结构。

在一些实施例中，如图1所示，第二冷却套12适于固设于晶体生长设备100的炉体2内，有利于简化第二冷却套12的安装；晶体101生长过程中，晶体101在拉晶机构4的提拉下逐渐增长并向上移动，从而实现晶体101与第二冷却套12的相对移动，确保第二冷却套12对晶体101的不同部分进行冷却。

当然，第二冷却套12还可以相对于炉体2沿晶体101的轴向往复移动，同样可以第二冷却套12相对于晶体101的移动，从而使得第二冷却套12实现对晶体101不同部分的冷却。

在一些实施例中，如图1、图3和图5所示，第二冷却套12的外周壁设有散热结构13，散热结构13可以将第二冷却通道内的冷却介质吸收的热量快速散发出去，有利于提升第二冷却套12对晶体101的冷却效率，以便于实现第二冷却套12对晶体101的强化散热。

可选地，在图3和图5的示例中，散热结构13与第二冷却套12为一体件。当然，在其他示例中，散热结构13与第二冷却套12分别单独成型，散热结构13通过固定的手段安装于第二冷却套12。

在一些实施例中，如图5所示，散热结构13包括多组沿第二冷却套12的轴向依次布置的散热组131，至少相邻两组散热组131中，位于下侧的散热组131在第二冷却套12轴向上单位长度的散热面积大于位于上侧的散热组131在第二冷却套12在轴向上单位长度的散热面积，则位于下侧的散热组131在同等条件下的散热效率要由于位于上侧的散热组131的散热效率，而晶体101的下部温度要比上部温度高，使得散热结构13的设置可以与晶体101的温度分布、以及晶体101的冷却需求更加匹配，有利于提升晶体101的冷却效率。

在一些实施例中，如图3和图5所示，散热结构13包括至少一组翅片组132，每组翅片组132包括多个散热翅片，翅片组132的多个散热翅片沿第二冷却套12的轴向和/或第二冷却套12的周向间隔设置，则包括以下多种方案：1、翅片组132的多个散热翅片沿第二冷却套12的轴向间隔设置，此时多个散热翅片可以沿第二冷却套12的周向延伸；2、翅片组132的多个散热翅片沿第二冷却套12的周向间隔设置(如图3和图5所示)，此时多个散热翅片可以沿第二冷却套12的轴向延伸；3、翅片组132的多个散热翅片沿第二冷却套12的轴向和周向间隔设置。由此，散热结构13的结构简单，设置灵活，便于保证良好的散热效率。

可以理解的是，散热翅片可以沿直线或曲线延伸，散热翅片的侧壁可以为平面或曲面，散热翅片的横截面形状可以根据实际需求具体设置；例如，散热翅片的横截面形状可以为多边形(比如三角形、或四边形等)或其他不规则形状。

在一些实施例中，如图5所示，翅片组132为多组，且多组翅片组132沿第二冷却套12的轴向依次布置，至少相邻两组翅片组132中，位于下侧的翅片组132在第二冷却套12轴向上单位长度的散热面积大于位于上侧的翅片组132在第二冷却套12轴向上单位长度的散热面积，则位于下侧的翅片组132在同等条件下的散热效率要由于位于上侧的翅片组132的散热效率，而晶体101的下部温度要比上部温度高，使得翅片组132的设置可以与晶体101的温度分布、以及晶体101的冷却需求更加匹配，有利于提升晶体101的冷却效率。

例如，在图5的示例中，每组翅片组132的散热翅片的结构相同，位于下侧的翅片组132的多个散热翅片在第二冷却套12的周向上的布置密度大于位于上侧的翅片组132的多个散热翅片在第二冷却套12的周向上的布置密度；当然，还可以通过设置多组翅片组132的散热翅片的结构不同，来实现多组翅片组132在第二冷却套12轴向上单位长度的散热面积的不同。

可选地，第一冷却套11的内侧壁、第一冷却套11的外侧壁和第二冷却套12的内侧壁中的至少一个为石墨件，便于防止冷却介质的泄漏。

根据本实用新型第二方面实施例的晶体生长设备100，包括炉体2和冷却装置1，冷却装置1设于炉体2内，且冷却装置1用于对晶体101进行冷却。其中，冷却装置1为根据本实用新型上述第一方面实施例的冷却装置1。

例如，如图1所示，炉体2内设有坩埚3，坩埚3限定出盛放空间，冷却装置1位于坩埚3的上方。

根据本实用新型实施例的晶体生长设备100，通过采用上述的冷却装置1，便于保证晶体101整个生长过程中的冷却需求。

如图1所示，晶体生长设备100还包括导流筒5，第二冷却套12位于导流筒5的径向内侧，且在晶体生长设备100的纵截面上，第二冷却套12的外周壁与导流筒5的内周壁之间相交非零角度，以使得冷却装置1的冷却能力与晶冠101a的冷却需求更加匹配。

根据本实用新型第三方面实施例的冷却装置1的控制方法，冷却装置1为根据本实用新型上述第一方面实施例的冷却装置1。

如图6所示，控制方法包括以下步骤：

S1、在引晶阶段，调节第一冷却通道内介质的流量，以使晶体101的第一预设位置的温度处于引晶温度范围内，并调节第二冷却通道内介质的流量，以使第一冷却通道的出口温度位于预设温度范围内。

例如，在引晶阶段，冷却装置1的第一冷却套11可以用于主导晶体101的散热，可以实时获取晶体101的第一预设位置的温度，以根据获取结果调节第一冷却通道内介质的流量，以使第一预设位置的温度趋于引晶温度范围内，便于保证引晶效率和引晶效果，比如第一预设位置的温度较高，可以适当增加第一冷却通道内介质的流量，第一预设位置的温度较低，可以适当减小第一冷却通道内介质的流量，以最终使得第一预设位置的温度保持在引晶温度范围内；同时可以实时获取第一冷却通道的出口温度，以根据获取结果调节第二冷却通道内介质的流量，从而调节第二冷却套12的冷却能力，以调节需要第一冷却套11散发的热量，进而达到调节第一冷却通道的出口温度的目的，使得第一冷却通道的出口温度满足上述要求，比如第一冷却通道的出口温度较高，可以适当增大第二冷却通道内介质的流量，第一冷却通道的出口温度较低，可以适当减小第二冷却通道内介质的流量。

由此，便于使得冷却装置1的冷却能力与引晶阶段的散热需求更加匹配，以更好地保证引晶效果和引晶效果，以便于为晶体101生长打下良好的基础。

可见，第一冷却通道具有进口和出口，使得冷却介质可以在第一冷却通道内流动，以及时带走引晶阶段需要散发的热量。

其中，引晶温度范围和预设温度范围可以根据实际需求具体设置。可以理解的是，在步骤S1中，“调节第一冷却通道内介质的流量”和“调节第二冷却通道内介质的流量”的先后顺序不固定，可以先调节第一冷却通道内介质的流量、再调节第二冷却通道内介质的流量，也可以先调节第二冷却通道内介质的流量、再调节第一冷却通道内介质的流量，还可以同时调节第一冷却通道内介质的流量和第二冷却通道内介质的流量。

可选地，第一冷却通道内的介质可以保持均速流动。

根据本实用新型实施例的冷却装置1的控制方法，便于有效保证晶体101生长初期的冷却需求，尤其保证了对引晶阶段的冷却需求。

在一些实施例中，如图1和图2所示，第一冷却套11包括第一冷却部111和第二冷却部112，第一冷却部111形成为筒状结构，且第一冷却部111限定出第一冷却通道，第二冷却部112盖设于第一冷却部111的上端，且第二冷却部112与拉晶机构4固定相连，第二冷却部112限定出第一冷却通道，第二冷却部112的第一冷却通道与第一冷却部111的第一冷却通道独立设置，则便于实现第一冷却部111的介质的流量与第二冷却部112的介质的流量分别独立调节，也就是说，第一冷却部111的介质的流量变化不会影响第二冷却部112的介质的流量、且第二冷却部112的介质的流量变化不会影响第一冷却部111的介质的流量，以实现第一冷却套11的冷却能力的灵活调控，以便于更好地满足晶体101不同生长阶段的不同冷却需求。

在一些实施例中，在步骤S1中，第一冷却部111的介质的流量与第二冷却部112的介质的流量相等，便于简化第一冷却通道内介质流量的调节，有利于提升调节速率。

在一些实施例中，如图6所示，控制方法还包括以下步骤：S2、在缩颈阶段和放转肩阶段，根据第二预设位置的温度和晶冠101a的生长程度调节第二冷却部112的第一冷却通道内介质的流量，以使第二冷却部112对晶冠101a的冷却效果更好地满足晶冠101a生长需求。

其中，缩颈阶段和放转肩阶段可以理解为晶冠101a的生长阶段，晶冠101a的生长程度可以理解为晶冠101a的上表面面积。

可选地，在缩颈阶段和放转肩阶段，随着晶冠101a的生长，逐渐增大第二冷却部112的第一冷却通道内介质的流量；第二预设位置的温度升高，则增大第二冷却部112的第一冷却通道内介质的流量。

如图6所示，控制方法还包括以下步骤：

S3、在等径初始阶段，第二冷却部112的第一冷却通道内的介质流量增大至流量最大值，根据第二预设位置的温度和晶体101的生长状态调节第一冷却部111的第一冷却通道内介质的流量，根据第一冷却通道的出口温度调节第二冷却通道内介质的流量，以使第二冷却套12的冷却能力与第一冷却套11的冷却能力相匹配，且使第二冷却套12的冷却能力和第一冷却套11的冷却能力与晶体101的生长需求相匹配。

其中，在本申请的描述中，晶体101的生长状态可以包括晶体101的生长直径和晶体101的内部缺陷中的至少一个。例如，在等径初始阶段，第二预设位置的温度升高，则增大第一冷却部111的第一冷却通道内介质的流量；晶体101的生长直径与预设直径的差值大于第一预设值，则减小第一冷却部111的第一冷却通道内介质的流量，晶体101的生长直径与预设直径的差值小于第二预设值，则增大第一冷却部111的第一冷却通道内介质的流量，晶体101的生长直径与预设直径的差值大于等于第二预设值且小于等于第一预设值时，第一冷却部111的第一冷却通道内介质的流量保持不变；检测到晶体101的内部缺陷形成时，减小第一冷却部111的第一冷却通道内介质的流量。

可选地，在等径初始阶段，第一冷却通道的出口温度降低，则降低第二冷却通道内介质的流量，相反，如果第一冷却通道的出口温度增大，则增加第二冷却通道内介质的流量。

其中，流量最大值可以根据实际需求具体设置。

S4、在等径中间阶段，第二冷却部112的第一冷却通道内的介质流量保持在流量最大值，第一冷却部111的第一冷却通道内的介质流量与等径初始阶段结束时第一冷却部111的第一冷却通道内的介质流量相等，根据第二预设位置的温度和晶体101的生长状态调节第二冷却通道内介质的流量。

可选地，检测到晶体101的内部缺陷形成时，减小第二冷却通道内介质的流量

S5、在等径结尾阶段，根据第一冷却通道的出口温度调节第一冷却通道内介质的流量，根据第二预设位置的温度和晶体101的生长状态调节第二冷却通道内介质的流量。

如图6所示，控制方法还包括以下步骤：S6、在收尾阶段，根据第一冷却通道的出口温度调节第一冷却通道内介质的流量，以使第一冷却套11的冷却能力满足晶体101在收尾阶段的冷却需求。

可选地，在收尾阶段，第二预设位置的温度逐渐降低，逐渐减小第一冷却通道内介质的流量，直至第一冷却通道的出口温度略微增大时不再减小第一冷却通道内介质的流量。

可选地，在收尾阶段，可以根据常规工艺调节第二冷却通道内介质的流量，具体调控方式已为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。

可选地，第一预设位置可以和第二预设位置为不同位置，第一预设位置可以为晶径上的任意位置，第二预设位置优选为晶冠101a下边缘。

可选地，第一预设位置可以和第二预设位置为同一位置，具体地二者可以为晶冠101a的下边缘，在引晶阶段时晶冠没有长出，晶冠101a下边缘位置的温度可以根据以往长晶过程获得的实测温度结果，或者根据仿真结果确定。

根据本实用新型实施例的晶体生长设备100的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本实用新型的描述中，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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

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实用新型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实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型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，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种冷却装置，其特征在于，所述冷却装置(1)用于晶体生长设备(100)，且用于对晶体(101)进行冷却，所述晶体(101)的顶部具有晶冠(101a)，

所述冷却装置(1)包括：

第一冷却套(11)，所述第一冷却套(11)适于与所述晶体生长设备(100)的拉晶机构(4)固定相连且罩设于所述晶冠(101a)上侧，在晶体生长过程中所述第一冷却套(11)随所述拉晶机构(4)的提升而上升，且所述第一冷却套(11)的内壁面和所述晶体(101)的表面间隔开，所述第一冷却套(11)限定出至少一个第一冷却通道；

第二冷却套(12)，所述第二冷却套(12)形成为筒状结构，在所述冷却装置(1)的横截面上，所述第二冷却套(12)的正投影套设于所述第一冷却套(11)的正投影外，所述第二冷却套(12)限定出第二冷却通道，且用于在所述晶体(101)的生长过程中对所述晶体(101)的不同部分进行冷却。

2.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述第一冷却套(11)形成有第一通孔(11a)，所述拉晶机构(4)适于穿设于所述第一通孔(11a)。

3.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述第一冷却套(11)的顶部形成有多个第二通孔(11b)，多个所述第二通孔(11b)沿所述第一冷却套(11)的周向间隔设置，使保护气通过所述第二通孔(11b)流入所述冷却装置(1)和所述晶体(101)之间。

4.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述第一冷却套(11)包括：

第一冷却部(111)，所述第一冷却部(111)形成为筒状结构，且限定出所述第一冷却通道；

第二冷却部(112)，所述第二冷却部(112)盖设于所述第一冷却部(111)的上端，且与所述拉晶机构(4)固定相连，所述第二冷却部(112)限定出所述第一冷却通道，且所述第二冷却部(112)的所述第一冷却通道与所述第一冷却部(111)的所述第一冷却通道独立设置。

5.根据权利要求4所述的冷却装置，其特征在于，在所述冷却装置(1)的纵截面上，所述第一冷却部(111)的外周壁与所述第二冷却套(12)的内周壁中的至少一个形成为曲线段。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的冷却装置，其特征在于，所述第二冷却套(12)的外周壁设有散热结构(13)。

7.根据权利要求6所述的冷却装置，其特征在于，所述散热结构(13)包括多组沿所述第二冷却套(12)的轴向依次布置的散热组，至少相邻两组所述散热组中，位于下侧的所述散热组在所述第二冷却套(12)轴向上单位长度的散热面积大于位于上侧的所述散热组在所述第二冷却套(12)轴向上单位长度的散热面积。

8.根据权利要求6所述的冷却装置，其特征在于，所述散热结构(13)包括：

至少一组翅片组，每组所述翅片组包括多个散热翅片，所述翅片组的多个所述散热翅片沿所述第二冷却套(12)的轴向和/或周向间隔设置。

9.根据权利要求8所述的冷却装置，其特征在于，所述翅片组为多组且沿所述第二冷却套(12)的轴向依次布置，至少相邻两组所述翅片组中，位于下侧的所述翅片组在所述第二冷却套(12)轴向上单位长度的散热面积大于位于上侧的所述翅片组在所述第二冷却套(12)轴向上单位长度的散热面积。

10.一种晶体生长设备，其特征在于，包括炉体(2)和根据权利要求1-9中任一项所述的冷却装置，所述冷却装置(1)设于所述炉体(2)内且用于对所述晶体(101)进行冷却。

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