TW202227679A

TW202227679A - 長晶爐

Info

Publication number: TW202227679A
Application number: TW110106824A
Authority: TW
Inventors: 鄧先亮
Original assignee: 大陸商上海新昇半導體科技有限公司
Priority date: 2021-01-08
Filing date: 2021-02-25
Publication date: 2022-07-16
Also published as: CN112877776A

Abstract

本發明提供一種長晶爐，長晶爐包括水冷套、水冷屏、水冷套流量控制裝置、水冷屏流量控制裝置及升降位置控制裝置；本發明通過水冷套流量控制裝置、水冷屏流量控制裝置及升降位置控制裝置，可實現對晶體冷卻過程的精確控制，可有效控制晶體的冷卻速度，精確調節晶體的溫度分佈，以增大熱場的靈活性，在不改變熱場的情況下，即可生產不同產品，極大的降低了生產及研發成本，且可在不同的長晶階段進行流量和位置的控制，以實現整個晶棒的品質均勻性，提高晶體的整體利用率。

Description

長晶爐

本發明屬於半導體技術領域，涉及一種長晶爐。

目前，製備單晶體的方法主要為柴可拉斯基長晶法（Czochralski method），即將構成晶體的原料放在坩鍋中加熱熔化，形成熔體，並將晶種與熔體表面接觸，進行提拉，並在受控條件下，使晶種和熔體在交界面上不斷進行原子或分子的重新排列，隨降溫逐漸凝固而生長出單晶體，由此育成具有與晶種相同的結晶方向的單晶。

在利用柴可拉斯基長晶法製備矽單晶過程中，水冷套和水冷屏的應用非常廣泛。在太陽能領域其主要作用是提高長晶速率，降低成本。水冷屏和水冷套的設計成為各太陽能企業技術革新的重點，技術進步越來越快。在這種技術的加持之下，目前在太陽能領域，拉速已經實現突破2mm/min，向3mm/min突進。而在製備大尺寸半導體單晶矽領域中，這種水冷屏和水冷套的技術同樣被廣泛應用，但是該技術在半導體單晶矽領域的應用目的有別於太陽能領域，主要是用來控制晶體的品質，以更好的滿足半導體產業的技術升級。

對於當前不斷革新的半導體產業技術，半導體制程逐漸向14nm轉換，國際上更是有領先企業進入了5nm、7nm等技術節點的量產階段。在這種產業背景下，矽晶圓製造則需要配合這種產業快速發展的需求，以製造出高標準，多樣化的產品，滿足客戶的不同需求。而這其中最為核心的技術則是晶體缺陷的控制，以及保持晶體品質的穩定性。且在經過長期的技術發展過程後，水冷套和水冷屏在各種技術手段中脫穎而出，被各大矽晶圓廠廣泛應用，在設計上不斷推陳出新，迭代出各種各具特色的版本，形成了半導體矽單晶熱場中的一項核心技術要點。而現有的長晶爐顯然難以實現對晶體的冷卻速度及溫度分佈等的精確控制，其限制了熱場靈活性，難以滿足製造高標準，多樣化的產品需求。

因此，提供一種新型的長晶爐，實屬必要。

鑒於以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在於提供一種長晶爐，用於解決現有技術中的長晶爐難以滿足需求的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種長晶爐，長晶爐包括：水冷裝置，水冷裝置包括水冷套及水冷屏；水冷套流量控制裝置，水冷套流量控制裝置與水冷套相連接，以控制水冷套的水流量；水冷屏流量控制裝置，水冷屏流量控制裝置與水冷屏相連接，以控制水冷屏的水流量；升降位置控制裝置，升降位置控制裝置與水冷裝置相連接，通過升降位置控制裝置調整水冷裝置與熔體液面的距離。

可選地，水冷套與水冷屏可為固定連接結構，且升降位置控制裝置與水冷套固定連接或與水冷屏固定連接。

可選地，水冷套與水冷屏可為分離式結構，且升降位置控制裝置可包括與水冷套固定連接的水冷套升降位置控制裝置及與水冷屏固定連接的水冷屏升降位置控制裝置。

可選地，升降位置控制裝置可包括波紋管、伺服電機、導螺桿（guide screw）及定位導軌中的一種或組合。

可選地，水冷套的流量範圍可為30slpm~200slpm；水冷屏的流量範圍可為30slpm~200slpm。

可選地，水冷套與熔體液面的距離範圍可為450mm~1200mm；水冷屏與熔體液面的距離範圍可為100mm~450mm。

可選地，水冷套的底部與水冷屏的頂部可具有間距區，間距區的高度範圍可為100mm~800mm。

可選地，水冷套可具有由銅管繞制而成的冷卻水道；水冷屏可具有由銅管繞制而成的冷卻水道。

可選地，水冷套可包括水冷套本體以及位於水冷套本體表面的水冷套吸熱鍍層；水冷屏可包括水冷屏本體，以及位於水冷屏本體表面的水冷屏吸熱鍍層；水冷套本體的材質可包括銀、鎳、鉬、鎢、銀合金、鎳合金、鉬合金或鎢合金中的一種或組合；水冷屏本體的材質可包括銀、鎳、鉬、鎢、銀合金、鎳合金、鉬合金或鎢合金中的一種或組合；水冷套吸熱鍍層可包括對水冷套本體進行發黑處理獲得；水冷屏吸熱鍍層可包括對水冷屏本體進行發黑處理獲得。

可選地，可包括控制器，控制器可與水冷套流量控制裝置、水冷屏流量控制裝置及升降位置控制裝置電連接，以通過控制器進行自動化調整。

如上所述，本發明的長晶爐包括水冷套、水冷屏、水冷套流量控制裝置、水冷屏流量控制裝置及升降位置控制裝置，通過水冷套流量控制裝置、水冷屏流量控制裝置及升降位置控制裝置，可實現對晶體冷卻過程的精確控制，有效控制晶體的冷卻速度，精確調節晶體的溫度分佈，可增大熱場的靈活性，在不改變熱場的情況下，即可生產不同產品，極大的降低了生產及研發成本，且可在不同的長晶階段進行流量和位置的控制，以實現整個晶棒的品質均勻性，提高晶體的整體利用率。

以下通過特定的具體實例說明本發明的實施方式，本領域熟悉該技術者可由本說明書所揭露的內容輕易地瞭解本發明的其他優點與功效。本發明還可以通過另外不同的具體實施方式加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基於不同觀點與應用，在沒有背離本發明的精神下進行各種修飾或改變。

如在詳述本發明實施例時，為便於說明，表示元件結構的剖面圖會不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是示例，其在此不應限制本發明保護的範圍。此外，在實際製作中應包含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。

為了方便描述，此處可能使用諸如“之下”、“下方”、“低於”、“下面”、“上方”、“上”等的空間關係詞語來描述附圖中所示的一個元件或特徵與其他元件或特徵的關係。將理解到，這些空間關係詞語意圖包含使用中或操作中的元件的、除了附圖中描繪的方向之外的其他方向。此外，當一層被稱為在兩層“之間”時，它可以是所述兩層之間僅有的層，或者也可以存在一個或多個介於其間的層。本文使用的“介於……之間”表示包括兩端點值。

在本申請的上下文中，所描述的第一特徵在第二特徵 “之上”的結構可以包括第一和第二特徵形成為直接接觸的實施例，也可以包括另外的特徵形成在第一和第二特徵之間的實施例，這樣第一和第二特徵可能不是直接接觸。

需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發明的基本構想，遂圖示中僅顯示與本發明中有關的組件而非按照實際實施時的組件數目、形狀及尺寸繪製，其實際實施時各組件的型態、數量及比例可為一種隨意的改變，其組件佈局型態也可能更為複雜。

在製備半導體矽晶圓過程中，針對不同的客戶需求，所需提供的產品區別較大。其主要的差別在於對晶體的缺陷控制要求不同，參閱圖1，經發明人研究，通過對冷卻水的流量控制和水冷裝置的位置控制，可以實現對晶體冷卻過程的精確控制，其中，圖1中A、B分別代表兩種不同距離和流量情況下的晶體溫度分佈曲線。由圖1可以獲知，通過控制水冷裝置及冷卻水的流量，可有效控制晶體的冷卻速度、精確調節晶體的溫度分佈。該方法可極大的增大熱場的靈活性，以在不改變熱場的情況下生產不同需求的產品，可極大的降低生產研發成本。同時，還可以在不同的長晶階段進行流量和位置的控制，實現整個晶棒的品質均勻性，提高晶體的整體利用率。

以下結合附圖，通過具體的實施例，對本發明作進一步的介紹。

需要說明的是，本發明中長晶爐是基於現有的長晶爐進行的改進，因此有關所述長晶爐中常規裝置的安裝、佈局、電路連接、控制方法等以下均不作過分介紹。

以下實施例中的晶體僅以矽晶體作為示例進行介紹，可以理解的是所述長晶爐的應用並非僅侷限於對矽材質的製備。

實施例一

本實施例提供一種長晶爐，所述長晶爐包括：水冷裝置，所述水冷裝置包括水冷套及水冷屏；水冷套流量控制裝置，所述水冷套流量控制裝置與所述水冷套相連接，以控制所述水冷套的水流量；水冷屏流量控制裝置，所述水冷屏流量控制裝置與所述水冷屏相連接，以控制所述水冷屏的水流量；升降位置控制裝置，所述升降位置控制裝置與所述水冷裝置相連接，通過所述升降位置控制裝置調整所述水冷裝置與熔體液面的距離。

本實施例的所述長晶爐通過所述水冷套流量控制裝置、水冷屏流量控制裝置及升降位置控制裝置，可實現對晶體冷卻過程的精確控制，有效控制晶體的冷卻速度，精確調節晶體的溫度分佈，可增大熱場的靈活性，在不改變熱場的情況下，即可生產不同產品，極大的降低了生產及研發成本，且可在不同的長晶階段進行流量和位置的控制，以實現整個晶棒的品質均勻性，提高晶體的整體利用率。

具體的，如圖2所示，所述長晶爐包括加熱裝置、提拉裝置、水冷裝置、流量控制裝置、升降位置控制裝置及爐體140。其中，所述加熱裝置包括石英坩鍋121、石墨坩鍋122、加熱器130和保溫層150。所述石墨坩鍋122包裹在所述石英坩鍋121的外側，用於在加熱過程中對所述石英坩鍋121提供支撐，所述加熱器130設置在所述石墨坩鍋122的外側，以提供熱源，將位於坩鍋120中的矽料熔融獲得矽熔體170。所述提拉裝置包括豎直設置的晶種軸及坩鍋軸，所述晶種軸設置在所述坩鍋120的上方，所述坩鍋軸設置在所述坩鍋120的底部，且所述晶種軸的底部通過夾具安裝有晶種，其頂部可連接晶種軸驅動裝置，使其能夠一邊旋轉一邊向上緩慢提拉。出於對單晶的長度和行程的考慮，所述晶種軸優選採用鋼絲式鉸鏈，但並非侷限於此。所述坩鍋軸的底部可設有坩鍋軸驅動裝置，使所述坩鍋軸能夠帶動所述坩鍋120進行旋轉，但並非侷限於此。

在本實施例中，所述水冷裝置採用分離式結構，即所述水冷裝置包括獨立設置的水冷套111及水冷屏112，且所述流量控制裝置及升降位置控制裝置與所述水冷裝置對應設置，即包括獨立設置的水冷套流量控制裝置1111、水冷屏流量控制裝置1121、水冷套升降位置控制裝置1112及水冷屏升降位置控制裝置1122。其中，所述水冷套111包括水冷套進口及水冷套出口，所述水冷屏112包括水冷屏進口及水冷屏出口，所述水冷套流量控制裝置1111與所述水冷套進口相連接，以控制所述水冷套111的水流量，所述水冷屏流量控制裝置1121與所述水冷屏進口相連接，以控制所述水冷屏112的水流量，所述水冷套升降位置控制裝置1112與所述水冷套111相連接，通過所述水冷套升降位置控制裝置1112調整所述水冷套111與矽熔體170液面的距離D，所述水冷屏升降位置控制裝置1122與所述水冷屏112相連接，通過所述水冷屏升降位置控制裝置1122調整所述水冷屏112與所述矽熔體170液面的距離d，從而通過所述水冷套流量控制裝置1111及水冷屏流量控制裝置1121可分別對所述水冷套111及水冷屏112中的冷卻水進行單獨控制，以及通過所述水冷套升降位置控制裝置1112及水冷屏升降位置控制裝置1122可分別對所述水冷套111及水冷屏112與所述矽熔體170液面的距離進行單獨控制，從而可提高操作便捷性，以及控制的靈活度，可實現對晶體冷卻過程的精確控制，有效控制晶體的冷卻速度，精確調節晶體的溫度分佈，可增大熱場的靈活性，在不改變熱場的情況下，即可生產不同產品，極大的降低了生產及研發成本，且可在不同的長晶階段進行流量和位置的控制，以實現整個晶棒的品質均勻性，提高晶體的整體利用率。

作為示例，所述水冷套升降位置控制裝置1112包括波紋管、伺服電機、導螺桿（guide screw）及定位導軌中的一種或組合，所述水冷屏升降位置控制裝置1122包括波紋管、伺服電機、導螺桿及定位導軌中的一種或組合。

具體的，通過所述水冷套升降位置控制裝置1112及水冷屏升降位置控制裝置1122可分別對所述水冷套111及水冷屏112的位置進行獨立的控制，以改變所述水冷套111與所述矽熔體170液面的距離D以及所述水冷屏112與所述矽熔體170液面的距離d。其中，所述水冷套升降位置控制裝置1112可採用波紋管、伺服電機、導螺桿及定位導軌中的一種或組合，且所述水冷套111可包括支撐臂，並通過所述支撐臂可將所述水冷套111與所述水冷套升降位置控制裝置1112固定連接，而後所述水冷套升降位置控制裝置1112可與所述爐體140固定連接，關於所述水冷套升降位置控制裝置1112的種類及連接位置等此處不作過分限制。所述水冷屏升降位置控制裝置1122可採用波紋管、伺服電機、導螺桿及定位導軌中的一種或組合，且所述水冷屏112可包括支撐臂，並通過所述支撐臂可將所述水冷屏112與所述水冷屏升降位置控制裝置1122固定連接，而後所述水冷屏升降位置控制裝置1122可與所述爐體140固定連接，關於所述水冷屏升降位置控制裝置1122的種類及連接位置等此處不作過分限制。其中，所述水冷套升降位置控制裝置1112及水冷屏升降位置控制裝置1122可採用同一種類，以降低複雜度，但並非侷限於此。

作為示例，所述水冷套111與所述矽熔體170液面的距離D的範圍可為450mm~1200mm；所述水冷屏112與所述矽熔體170液面的距離d的範圍可為100mm~450mm。

具體的，通過所述水冷套升降位置控制裝置1112及水冷屏升降位置控制裝置1122可分別對所述水冷套111及水冷屏112與所述矽熔體170液面的距離進行單獨控制，從而可提高操作便捷性，以及控制的靈活度。其中，所述水冷套111與所述矽熔體170液面的距離D的範圍可為450mm~1200mm，如450mm、900mm、1000mm、1200mm等；所述水冷屏112與所述矽熔體170液面的距離d的範圍可為100mm~450mm，如100mm、200mm、400mm、450mm等，具體可通過調節所述水冷套升降位置控制裝置1112及水冷屏升降位置控制裝置1122進行控制。

作為示例，所述水冷套111的底部與所述水冷屏112的頂部具有間距區，所述間距區的高度H的範圍為100mm~800mm。

具體的，隨著所述晶種軸的提拉，所述矽單晶180依次通過所述水冷屏112、間距區以及水冷套111，其中，所述水冷屏112可增大晶體固液界面附近的冷卻速率，抑制缺陷的形核過程，使得晶體內的缺陷形核較少；所述間距區則可部分降低晶體在該部分的冷卻速率，利於使晶體內部的缺陷保持一定的形體，以不發生其他變化；所述水冷套111則可增大晶體在該部分的冷卻速率，抑制晶體內部的缺陷長大，使得獲得的晶體缺陷在要求的特徵線寬之下。從而通過所述水冷套升降位置控制裝置1112及水冷屏升降位置控制裝置1122，可有效的、便捷的改變所述距離D、距離d以及所述間距區的高度H，以進一步的提供多樣化的冷卻條件，以滿足製備高品質、多樣化、高精度的產品要求。其中，所述間距區的高度H的範圍可為100mm~800mm，如100mm、200 mm、400mm、500mm、800mm等，具體可通過調整獲得，此處不作過分限制。

作為示例，所述水冷套111的流量範圍可為30slpm~200slpm；所述水冷屏112的流量範圍可為30slpm~200slpm。

具體的，所述水冷套流量控制裝置1111可採用液體流量計，同理，所述水冷屏流量控制裝置1121可採用液體流量計，關於所述液體流量計的種類及型號可根據需要進行選擇，此處不作過分限制。其中，通過所述水冷套流量控制裝置1111及水冷屏流量控制裝置1121可對流經所述水冷套111及水冷屏112的冷卻水進行獨立的控制，從而可提高操作的便捷性，以及控制的靈活度。優選所述水冷套111的流量範圍可為30slpm~200slpm，如30slpm、50slpm、100slpm、150slpm、200slpm等，所述水冷屏112的流量範圍可為30slpm~200slpm，如30slpm、50slpm、100slpm、150slpm、200slpm等，具體可通過調節所述水冷套流量控制裝置1111及水冷屏流量控制裝置1121進行控制，此處不作過分限制。

作為示例，所述長晶爐還包括熱屏160，其中，所述熱屏160可採用石墨熱屏。

具體的，所述熱屏160設置於所述坩鍋120的上方，其中，所述熱屏160可具有下伸的環繞所述矽單晶180的生長區域的倒錐形屏狀物，以通過所述熱屏160阻斷所述加熱器130和位於所述坩鍋120中的高溫的所述矽熔體170直接對所述矽單晶180的熱輻射，以降低所述矽單晶180的溫度。同時，所述熱屏160還能夠使下吹的氬氣集中直接噴到晶體生長界面附近，以進一步增強所述矽單晶180的散熱。所述熱屏160可採用石墨熱屏，但並非侷限於此，關於所述熱屏160的結構、形貌及材質等可根據需要選擇，此處不作過分限制。

作為示例，所述水冷屏112與所述熱屏160可具有相同形貌，以通過所述水冷屏112可進一步的增大晶體固液界面附近的冷卻速率，抑制缺陷的形核過程，使得晶體內的缺陷形核較少，但所述水冷屏112的形貌並非侷限於此。

作為示例，所述水冷套111具有由銅管繞制而成的冷卻水道；所述水冷屏112具有由銅管繞制而成的冷卻水道。

具體的，所述水冷套111的外形可為圓筒形，具體可為由內壁和外壁構成的夾套式圓筒結構，其內部可具有導熱係數較好的銅管，並通過銅管繞制而形成所述冷卻水道，有關所述冷卻水道的材質並非侷限於此，且所述冷卻水道的形貌可根據需要設置，此處不作過分限定。同理，所述水冷屏112也可具有由銅管繞制而成的冷卻水道，但並非侷限於此，此處不作贅述。

作為示例，所述水冷套111包括水冷套本體以及位於所述水冷套本體表面的水冷套吸熱鍍層；所述水冷屏112包括水冷屏本體，以及位於所述水冷屏本體表面的水冷屏吸熱鍍層；所述水冷套本體的材質包括銀、鎳、鉬、鎢、銀合金、鎳合金、鉬合金或鎢合金中的一種或組合；所述水冷屏本體的材質包括銀、鎳、鉬、鎢、銀合金、鎳合金、鉬合金或鎢合金中的一種或組合；所述水冷套吸熱鍍層包括對所述水冷套本體進行發黑處理獲得；所述水冷屏吸熱鍍層包括對所述水冷屏本體進行發黑處理獲得。其中，具體材質及厚度可根據需要進行選擇，此處不作過分限定。

作為示例，所述長晶爐還可包括控制器，所述控制器可與所述水冷套流量控制裝置1111、水冷屏流量控制裝置1121、水冷套升降位置控制裝置1112及水冷屏升降位置控制裝置1122電連接，以通過所述控制器進行自動化調整。

具體的，所述控制器可直接採用所述長晶爐原有的控制器，並經過改良後以對所述流量控制裝置及升降位置控制裝置進行自動化的控制，以降低成本，但並非侷限於此，也可額外添加新的控制器，以便進行獨立操控。有關所述控制器的種類、設置及與所述流量控制裝置及升降位置控制裝置的連接方式等，均可根據需要進行設定，此處不作過分限制。

實施例二

參閱圖3，本實施例提供另一種長晶爐，其與實施例一的不同之處主要在於：水冷套211與水冷屏212為固定連接結構，即所述水冷套211與水冷屏212之間具有固定高度H’的間距區，且升降位置控制裝置僅與所述水冷套211固定連接或僅與所述水冷屏212固定連接，以降低設備的複雜度，提高操作便捷性，降低成本。有關所述長晶爐的結構、材質、連接等均可參閱實施例一，此處不作贅述。

具體的，本實施例中，所述長晶爐包括加熱裝置、提拉裝置、水冷裝置、流量控制裝置、升降位置控制裝置、爐體240及熱屏260。所述加熱裝置包括石英坩鍋221、石墨坩鍋222、加熱器230和保溫層250，通過所述加熱裝置可獲得矽熔體270。所述提拉裝置包括豎直設置的晶種軸及坩鍋軸，所述晶種軸設置在坩鍋220的上方，以通過柴可拉斯基長晶法獲得矽單晶280。

在本實施例中，所述水冷裝置採用固定連接結構，即所述水冷裝置包括固定連接的水冷套211及水冷屏212，從而所述水冷套211及水冷屏212為一體式運行，僅需一套所述升降位置控制裝置即可操控所述水冷裝置的位置即所述水冷屏212與所述矽熔體270之間的距離d’，而所述水冷套211與所述水冷屏212之間則具有固定高度H’的所述間距區，以減少控制操作中的變量數目，以降低操控的複雜度。即在本實施例中，所述長晶爐包括分別與所述水冷套211及水冷屏212相對應的、獨立設置的水冷套流量控制裝置2111及水冷屏流量控制裝置2121以分別對所述水冷套211及水冷屏212中的冷卻水進行單獨的控制，而僅有一套與所述水冷套211固定連接的水冷套升降位置控制裝置2112，但並非侷限於此，所述升降位置控制裝置也可僅與所述水冷屏212固定連接，此處不作過分限制。

綜上所述，本發明的長晶爐包括水冷套、水冷屏、水冷套流量控制裝置、水冷屏流量控制裝置及升降位置控制裝置，通過水冷套流量控制裝置、水冷屏流量控制裝置及升降位置控制裝置，可實現對晶體冷卻過程的精確控制，有效控制晶體的冷卻速度，精確調節晶體的溫度分佈，可增大熱場的靈活性，在不改變熱場的情況下，即可生產不同產品，極大的降低了生產及研發成本，且可在不同的長晶階段進行流量和位置的控制，以實現整個晶棒的品質均勻性，提高晶體的整體利用率。

上述實施例僅例示性說明本發明的原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟悉該技術者皆可在不違背本發明的精神及範疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本發明所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發明的權利要求所涵蓋。

111、211:水冷套 1111、2111:水冷套流量控制裝置 1112、2112:水冷套升降位置控制裝置 112、212:水冷屏 1121、2121:水冷屏流量控制裝置 1122:水冷屏升降位置控制裝置 120、220:坩鍋 121、221:石英坩鍋 122、222:石墨坩鍋 130、230:加熱器 140、240:爐體 150、250:保溫層 160、260:熱屏 170、270:矽熔體 180、280:矽單晶 D、d、d’:距離 H、H’:間距區高度

圖1顯示為本發明中水冷裝置與熔體液面的距離及冷卻水流量與晶體溫度的關係圖。

圖2顯示為實施例一中長晶爐的結構示意圖。

圖3顯示為實施例二中長晶爐的結構示意圖。

無

111:水冷套

1111:水冷套流量控制裝置

1112:水冷套升降位置控制裝置

112:水冷屏

1121:水冷屏流量控制裝置

1122:水冷屏升降位置控制裝置

120:坩鍋

121:石英坩鍋

122:石墨坩鍋

130:加熱器

140:爐體

150:保溫層

160:熱屏

170:矽熔體

180:矽單晶

D,d:距離

H:間距區高度

Claims

一種長晶爐，包括：一水冷裝置，該水冷裝置包括水冷套及水冷屏；一水冷套流量控制裝置，該水冷套流量控制裝置與該水冷套相連接，以控制該水冷套的水流量；一水冷屏流量控制裝置，該水冷屏流量控制裝置與該水冷屏相連接，以控制該水冷屏的水流量；及一升降位置控制裝置，該升降位置控制裝置與該水冷裝置相連接，通過該升降位置控制裝置調整該水冷裝置與熔體液面的距離。
如請求項1所述的長晶爐，其中，該水冷套與該水冷屏為固定連接結構，且該升降位置控制裝置與該水冷套固定連接或與該水冷屏固定連接。
如請求項1所述的長晶爐，其中，該水冷套與該水冷屏為分離式結構，且該升降位置控制裝置包括與該水冷套固定連接的水冷套升降位置控制裝置及與該水冷屏固定連接的水冷屏升降位置控制裝置。
如請求項1所述的長晶爐，其中，該升降位置控制裝置包括波紋管、伺服電機、導螺桿及定位導軌中的一種或組合。
如請求項1所述的長晶爐，其中，該水冷套的流量範圍為30slpm~200slpm，該水冷屏的流量範圍為30slpm~200slpm。
如請求項1所述的長晶爐，其中，該水冷套與該熔體液面的距離範圍為450mm~1200mm，該水冷屏與該熔體液面的距離範圍為100mm~450mm。
如請求項1所述的長晶爐，其中，該水冷套的底部與該水冷屏的頂部具有間距區，該間距區的高度範圍為100mm~800mm。
如請求項1所述的長晶爐，其中，該水冷套具有由銅管繞制而成的冷卻水道，該水冷屏具有由銅管繞制而成的冷卻水道。
如請求項1所述的長晶爐，其中，該水冷套包括水冷套本體以及位於該水冷套本體表面的水冷套吸熱鍍層；該水冷屏包括水冷屏本體，以及位於該水冷屏本體表面的水冷屏吸熱鍍層；該水冷套本體的材質包括銀、鎳、鉬、鎢、銀合金、鎳合金、鉬合金或鎢合金中的一種或組合；該水冷屏本體的材質包括銀、鎳、鉬、鎢、銀合金、鎳合金、鉬合金或鎢合金中的一種或組合；該水冷套吸熱鍍層包括對該水冷套本體進行發黑處理獲得；該水冷屏吸熱鍍層包括對該水冷屏本體進行發黑處理獲得。
如請求項1所述的長晶爐，其中，還包括一控制器，該控制器與該水冷套流量控制裝置、水冷屏流量控制裝置及升降位置控制裝置電連接，以通過該控制器進行自動化調整。