冷却组件及其控制方法、晶体生长装置与流程

1.本发明涉及晶体生长设备技术领域，尤其是涉及一种冷却组件及其控制方法、晶体生长装置。


背景技术：

2.相关技术中，为保证晶体的直径满足需求，一般通过控制晶体的拉速和固液界面处的温度梯度来实现。而对于较大直径的晶体而言，由于需要控制其缺陷的生成，晶体的拉速通常较小，从而弱化了晶体拉速对晶体直径的控制，而固液界面处的温度梯度通常通过晶体生长炉的加热组件功率变化来实现控制，使得加热组件的热量传递至晶体以影响晶体的直径需要较长时间，没有办法满足直径控制的及时性。


技术实现要素：

3.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，本发明提出一种冷却组件，所述冷却组件便于实现对晶体生长直径的及时控制，提升了晶体生产效率。
4.本发明还提出一种冷却组件的控制方法。
5.本发明还提出一种具有上述冷却组件的晶体生长装置。
6.根据本发明第一方面实施例的冷却组件，所述冷却组件用于晶体生长装置，所述晶体生长装置还包括炉体和坩埚，所述坩埚设于所述炉体内且限定出盛放空间，所述冷却组件设于所述炉体内且位于所述坩埚的上方，所述冷却组件用于对晶体进行冷却，所述冷却组件包括：冷却套，所述冷却套适于套设于所述晶体外，且所述冷却套的内周壁和所述晶体的外周壁间隔开，所述冷却套内限定出冷却通道，所述冷却通道具有出气口，所述出气口适于朝向所述坩埚内熔体的固液界面处吹送冷却气体，所述出气口处的气流方向、气流流速和气流流量中的至少一个可调节，其中，所述气流方向可调节以使气流流向与水平面之间的夹角可调节。
7.根据本发明实施例的冷却组件，通过设置出气口处的气流方向、气流流速和气流流量中的至少一个可调节，可以快速调节固液界面处的温度梯度，以便于及时控制晶体的生长直径，满足对晶体直径控制的及时性要求，有效提升晶体的生产效率，而且，便于将晶体生长速度与固液界面处的轴向温度梯度的比值控制在合理范围内，有利于进一步提升晶体的品质。
8.在一些实施例中，所述出气口处设有可转动的导流件，以调节所述出气口处的气流方向，所述导流件的转动轴线与所述水平面平行。
9.在一些实施例中，所述出气口为多个，多个所述出气口沿所述冷却套的轴向和/或周向间隔设置。
10.在一些实施例中，所述出气口为多个，多个所述出气口处的可调节参数不同，其中所述可调参数包括所述气流方向、所述气流流速和所述气流流量。
11.在一些实施例中，所述冷却组件还包括：驱动机构，所述驱动机构设在所述炉体
上，且所述驱动机构与所述冷却套连接，所述驱动机构适于驱动所述冷却套相对所述炉体上下移动。
12.根据本发明第二方面实施例的冷却组件的控制方法，所述冷却组件为根据本发明上述第一方面实施例的冷却组件，所述控制方法包括：根据所述晶体在等径生长阶段的生长直径与预设直径的大小关系，调节所述出气口处的气流方向、气流流速和气流流量中的至少一个，以使所述晶体的生长直径达到所述预设直径。
13.根据本发明实施例的冷却组件的控制方法，通过设置出气口处的气流方向、气流流速和气流流量中的至少一个可调节，可以快速调节固液界面处的温度梯度，以便于及时控制晶体的生长直径，满足对晶体直径控制的及时性要求，有效提升晶体的生产效率，而且，便于将晶体生长速度与固液界面处的轴向温度梯度的比值控制在合理范围内，有利于进一步提升晶体的品质。
14.在一些实施例中，所述根据所述晶体在等径生长阶段的生长直径与预设直径的大小关系，调节所述出气口处的气流方向、气流流速和气流流量中的至少一个，包括：所述晶体的生长直径与所述预设直径的差值大于第一预设值时，减小所述出气口处的气流流向与所述水平面之间的夹角；和/或，减小所述出气口处的气流流速；和/或，减小所述出气口处的气流流量；所述晶体的生长直径与所述预设直径的差值小于第二预设值时，增大所述出气口处的气流流向与所述水平面之间的夹角；和/或，增大所述出气口处的气流流速；和/或，增大所述出气口处的气流流量；所述晶体的生长直径与所述预设直径的差值大于等于所述第二预设值且小于等于所述第一预设值时，所述出气口处的气流方向、气流流速和气流流量中的所述至少一个不变，其中，所述第一预设值大于零，所述第二预设值小于零。
15.在一些实施例中，所述控制方法还包括：所述晶体在等径生长阶段的生长直径与所述预设直径的差值的绝对值越大，所述出气口处的气流方向、气流流速和气流流量中的所述至少一个的调节速率越大。
16.在一些实施例中，所述控制方法还包括：在引晶阶段、放肩阶段和转肩阶段，控制所述出气口关闭；从所述转肩阶段过渡到等径阶段时，控制所述出气口打开，且将所述出气口处的气流方向与所述水平面之间的夹角调节为预设夹角以使所述出气口处的气流吹向预设区域，所述预设区域位于所述固液界面的上方且与所述固液界面相距预设距离；和/或，所述出气口处的气流流速调节为预设流速；和/或，所述出气口处的气流流量调节为预设流量。
17.根据本发明第三方面实施例的晶体生长装置，包括炉体、坩埚和根据本发明上述第一方面实施例的冷却组件，所述坩埚设于所述炉体内且限定出盛放空间，所述冷却组件固设于所述炉体内且位于所述坩埚的上方，所述冷却组件用于对晶体进行冷却。
18.根据本发明实施例的晶体生长装置，采用上述的冷却组件，通过设置出气口处的气流方向、气流流速和气流流量中的至少一个可调节，可以快速调节固液界面处的温度梯度，以便于及时控制晶体的生长直径，满足对晶体直径控制的及时性要求，有效提升晶体的生产效率，而且，便于将晶体生长速度与固液界面处的轴向温度梯度的比值控制在合理范围内，有利于进一步提升晶体的品质。
19.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
20.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：
21.图1是根据本发明一个实施例的晶体生长装置的剖视图；
22.图2是根据本发明一个实施例的冷却组件的控制流程示意图；
23.图3是根据本发明另一个实施例的冷却组件的控制流程示意图；
24.图4是根据本发明再一个实施例的冷却组件的控制流程示意图。
25.附图标记：
26.晶体生长装置100、晶体101、固液界面101a、
27.冷却组件1、冷却套11、出气口110、
28.炉体2、坩埚3、加热组件4。
具体实施方式
29.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。
30.下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，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发明。此外，本发明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，本发明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。
31.下面，参考附图，描述根据本发明实施例的冷却组件1。
32.其中，冷却组件1用于晶体生长装置100，晶体生长装置100还包括炉体2和坩埚3，坩埚3设于炉体2内，且坩埚3限定出盛放空间，盛放空间的顶侧敞开设置，以便于盛放空间用于盛放熔体，熔体可以通过加热固体原料形成；冷却组件1设于炉体2内，且冷却组件1位于坩埚3的上方，冷却组件1用于对晶体101进行冷却，则冷却组件1可以影响炉体2内的热场分布，影响坩埚3内熔体的固液界面101a处的温度梯度，从而影响晶体101的直径。
33.如图1所示，冷却组件1包括冷却套11，冷却套11适于套设于晶体101外，且冷却套11的内周壁和晶体101的外周壁间隔开，冷却套11限定出冷却通道，冷却通道具有出气口110，出气口110适于朝向坩埚3内熔体的固液界面101a处吹送冷却气体，以实现对晶体101的冷却。具体地，在本发明的一个示例中，在由上至下的方向上，冷却套11形成为螺旋形，冷却通道形成为螺旋形通道；当然，冷却套11还可以形成为筒形结构等。
34.其中，出气口110处的气流方向、气流流速和气流流量中的至少一个可调节，气流方向可调节以使气流流向与水平面之间的夹角可调节。
35.则本技术包括以下多种方案：1、出气口110处的气流方向可调节，则出气口110处的气流方向与晶体101中心轴线之间的夹角可调节，从而使得出气口110处气流的吹送位置能在竖直方向上调节，晶体中心轴线与水平面垂直；2、出气口110处的气流流量可调节，则出气口110处的气流流量可以增大、减小；3、出气口110处的气流流速可调节，则出气口110
处的气流流速可以增大、减小；4、出气口110处的气流方向和气流流速分别可调节；5、出气口110处的气流方向和气流流量分别可调节；6、出气口110处的气流流速和气流流量分别可调节；7、出气口110处的气流方向、气流流速和气流流量分别可调节。
36.可以理解的是，在晶体生长装置100运行时，晶体生长装置100的加热组件4可以对坩埚3以及坩埚3内的熔体进行加热，加热组件4可以设于坩埚3的径向外侧和/或坩埚3的下方。
37.当出气口110处的气流方向可调节时，如果增大出气口110处的气流流向与水平面之间的夹角，则在上下方向下，降低出气口110处气流吹送至晶体101上的位置，以靠近固液界面101a，可以快速降低固液界面101a处的熔体的温度，及时增大固液界面101a处的熔体的温度梯度，从而及时增大晶体101的生长直径；而如果减小出气口110处的气流流向与水平面之间的夹角，则在上下方向上，增高出气口110处气流吹送至晶体101上的位置，以远离固液界面101a，可以快速提高固液界面101a处的熔体的温度，及时减小固液界面101a处的温度梯度，从而及时减小晶体101的生长直径。
38.当出气口110处的气流流速可调节时，如果增大气流流速，则冷却气体可以对晶体101实现较好的冷却效果，可以快速降低固液界面101a处的熔体的温度，及时增大固液界面101a处的熔体的温度梯度，从而及时增大晶体101的生长直径；而如果减小气流流速，则降低冷却气体对晶体101的冷却效果，可以快速提高固液界面101a处的熔体的温度，及时减小固液界面101a处的熔体的温度梯度，从而及时减小晶体101的生长直径。
39.当出气口110处的气流流量可调节时，如果增大气流流量，则冷却气体可以对晶体101实现较好的冷却效果，可以快速降低固液界面101a处的熔体的温度，及时增大固液界面101a处的熔体的温度梯度，从而及时增大晶体101的生长直径；而如果减小气流流量，则降低冷却气体对晶体101的冷却效果，可以快速提高固液界面101a处的熔体的温度，及时减小固液界面101a处的熔体的温度梯度，从而及时减小晶体101的生长直径。
40.由此，当冷却组件1用于晶体生长装置100时，冷却组件1可以固设于炉体2，不会影响固液界面101a的形状，便于稳定维持固液界面101a形状，有利于提升晶体101品质，同时可以根据晶体101的生长直径与预设直径的大小关系，调节出气口110处的气流方向、气流流速和气流流量中的至少一个，从而快速调节固液界面101a处的温度梯度，以便于及时控制晶体101的生长直径，使得晶体101的生长直径快速达到预设直径，以满足对晶体101直径控制的及时性要求，节省晶体101生长时长，有效提升晶体101的生产效率，而且，便于将晶体101生长速度与固液界面101a处的轴向温度梯度的比值控制在合理范围内，有利于进一步提升晶体101的品质。
41.此外，由于冷却组件1朝向炉体2内吹送冷却气体，冷却气体可选为氮气、惰性气体等中的一种或几种的混合气体，从而可以在一定程度上适当减小晶体生长装置100的保护气使用量，降低对保护气的使用需求。
42.根据本发明实施例的冷却组件1，通过设置出气口110处的气流方向、气流流速和气流流量中的至少一个可调节，可以快速调节固液界面101a处的温度梯度，以便于及时控制晶体101的生长直径，满足对晶体101直径控制的及时性要求，有效提升晶体101的生产效率，而且，便于将晶体101生长速度与固液界面101a处的轴向温度梯度的比值控制在合理范围内，有利于进一步提升晶体101的品质。
43.在一些实施例中，出气口110处设有可转动的导流件，以调节出气口110处的气流方向，导流件的转动轴线与水平面平行，以保证导流件转动时、可以调节出气口110处的气流流向与水平面之间的夹角。
44.可选地，导流件为导流板。例如，导流件可以为蝶阀的蝶板。
45.可选地，当出气口110处的气流方向可调节时，出气口110气流方向与水平面之间夹角的可调节范围为5
°
～90
°
(包括端点值)。
46.在一些实施例中，出气口110处设有流量调节件，以调节出气口110处的气流流量，从而实现固液界面101a处熔体的温度梯度的调节。当然，本技术不限于此；在其他实施例中，出气口110处设有可转动的调节件，以同时调节出气口110处的气流方向和调节出气口110处的气流流量、或同时调节出气口110处的气流流量和气流流速等，便于简化冷却组件1的操作。
47.可选地，出气口110处设有蝶阀，蝶阀包括蝶板，蝶板转动以调节出气口110的气流方向、且调节出气口110的流通面积，从而实现出气口110气流方向和气流流量的同时调节；例如，蝶板向下转动，以增大出气口110处的气流流向与水平面的夹角、同时增大出气口110的流通面积，从而增大固液界面101a处的熔体的温度梯度，增大晶体101的生长直径，蝶板向上转动，以减小出气口110处的气流流向与水平面的夹角、同时减小出气口110的流通面积，从而减小固液界面101a处的熔体的温度梯度，减小晶体101的生长直径。
48.可选地，出气口110处设有上导风板和下导风板，上导风板与冷却套11可转动地连接，上导风板可以在封闭出风口110的第一位置和打开出风口110第二位置之间转动，下导风板与冷却套11可转动地连接，下导风板可以在封闭出风口110的第三位置和打开出风口110第四位置之间转动，其中第一位置和第二位置之间的旋转角度为180
°
，第三位置和第四位置之间的旋转角度为180
°
，通过控制上导风板的旋转角度和下导风板的旋转角度，从出气口110吹送出的气流可以沿着上导风板和下导风板限定出的流道流动，由此可以通过调节上述流道的朝向以及流通面积实现对气流方向和气流流量的调节。
49.在一些实施例中，出气口110为多个，多个出气口110沿冷却套11的周向间隔设置，以便于保证多个出气口110对晶体101的一整圈进行均衡冷却。此时，多个出气口110处的气流流动状态参数(例如上文所述的气流方向、气流流速和气流流量中的至少一个)可以分别独立调节、也可以联动调节；比如，多个出气口110处的气流方向可调节，则多个出气口110处的气流方向分别独立调节，以使每个出气口110处的气流方向的调节与其余出气口110处的气流方向没有关系，或者多个出气口110处的气流方向可以联动调节，以使任意两个出气口110处气流方向的调节存在关联。
50.可选地，多个出气口110沿冷却套11的周向均匀间隔设置。
51.在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，比如出气口110可以为两个、三个、或四个等。
52.在另一些实施例中，多个出气口110沿冷却套11的轴向间隔设置，则多个出气口110的高度不同，有利于扩大冷却套11在冷却套11轴向上的送风范围，从而便于降低冷却套11在炉体2轴向上的安装高度的要求，同时可以适应不同高度的炉体2，提升冷却组件1的适用性。
53.还有一些实施例中，多个出气口110还可以沿冷却套11的轴向和冷却套11的周向
间隔设置，此时多个出气口110可以包括多组沿冷却套11的轴向间隔设置的出气组，每组出气组包括多个沿冷却套11的周向间隔设置的出气口110，有利于扩大冷却组件1对冷却效果的调节范围，且便于提升冷却组件1对冷却效果的调节精度。
54.当然，本技术不限于此；在其他实施例中，出气口110还可以形成为沿冷却套11的周向延伸为一整圈的环形出口。
55.在一些实施例中，出气口110为多个，多个出气口110处的可调节参数不同，也就是说，多个出气口110中的至少一个与其余出气口110处的可调节参数不同，以便于使得可调节参数可以与对应出气口110的位置更好地匹配，有利于提升冷却组件1的调节。比如，在上下方向上相对于固液界面101a较远的出气口110而言，气流流速和气流流量的调节相对于气流方向的调节会更加便利，则这些出气口110处的气流方向可以无需调节。其中，可调节参数包括上述的气流方向、气流流速和气流流量。
56.当然，多个出气口110处的可调节参数还可以完全相同。例如，每个出气口110处的气流方向分别可调节，在上下方向对于相邻的两个出气口110而言，位于上方的出气口110的气流方向与水平面之间的夹角小于位于下方的出气口110的气流方向与水平面之间的夹角，以便于保证这些出气口110大致朝向同一位置区域吹送气流，例如便于使得多个不同高度的出气口110可以共同朝向固液界面101吹送冷却气体。
57.在一些实施例中，冷却组件1还包括：驱动机构，驱动机构设在炉体2上，且驱动机构与冷却套11连接，驱动机构适于驱动冷却套11相对炉体2上下移动。可以理解的是，通过驱动机构可以带动冷却套11上下移动，由此可以改变冷却套11上的出气口110在轴向方向上的位置高度，从而改变从出气口110吹送出的冷却气体的吹送范围，从而可以适用晶棒在不同直径下的调节需求。
58.当然，在本技术的其他实施例中，冷却套11还可以固设于炉体2上。
59.在一些实施例中，冷却组件1还包括吹送装置，吹送装置与冷却通道连通，且用于驱动冷却气体流向冷却通道，以实现冷却气体自出气口110吹出。
60.可以理解的是，当出气口110处的气流流速可调节时，可以通过控制吹送装置实现，比如通过控制吹送装置的转动以调节出气口110处的气流流速。
61.其中，吹送装置可以设在炉体2内、也可以设在炉体2外；吹送装置可选为风机。
62.当然，冷却组件1还可以不设置吹送装置；例如，冷却组件1可以具有储气腔，储气腔内存储有冷却气体，储气腔与冷却通道连通，储气腔与冷却通道之间设有阀门例如减压阀等。
63.根据本发明第二方面实施例的冷却组件1的控制方法，冷却组件1为根据本发明上述第一方面实施例的冷却组件1，如图2-图4所示，控制方法包括：
64.根据晶体101在等径生长阶段的生长直径与预设直径的大小关系，调节出气口110处的气流方向、气流流速和气流流量中的至少一个，以及时调节固液界面101a处的温度梯度，从而及时调节晶体101的生长直径，使得晶体101的生长直径快速达到预设直径，以满足使用需求，提升晶体101生产效率。
65.根据本发明实施例的冷却组件1的控制方法，便于实现对晶体101生长直径的及时控制，提升晶体101生产效率。
66.可以理解的是，在晶体101等径生长阶段，可以获取晶体101的生长直径，例如通过
ccd相机获取晶体101的生长直径，并将获取的生长直径与预设直径相比较，以得到晶体101生长直径与预设直径的大小关系。
67.在一些实施例中，如图2和图4所示，根据晶体101在等径生长阶段的生长直径与预设直径的大小关系，调节出气口110处的气流方向、气流流速和气流流量中的至少一个，包括：
68.晶体101的生长直径与预设直径的差值大于第一预设值时，采取以下任何措施之一：1、减小出气口110处的气流流向与水平面之间的夹角；2、减小出气口110处的气流流速；3、减小出气口110处的气流流量；4、减小出气口110处的气流流向与水平面之间的夹角，且减小出气口110处的气流流速；5、减小出气口110处的气流流向与水平面之间的夹角，且减小出气口110处的气流流量；6、减小出气口110处的气流流速，且减小出气口110处的气流流量；7、减小出气口110处的气流流向与水平面之间的夹角，减小出气口110处的气流流速，减小出气口110处的气流流量。由此，通过采取上述措施，可以在晶体101的生长直径较大时及时减小晶体101的生长直径，以减小晶体101生长直径与预设直径之间的偏差。
69.晶体101的生长直径与预设直径的差值小于第二预设值时，采取以下任何措施之一：1、增大出气口110处的气流流向与水平面之间的夹角；2、增大出气口110处的气流流速；3、增大出气口110处的气流流量；4、增大出气口110处的气流流向与水平面之间的夹角，且增大出气口110处的气流流速；5、增大出气口110处的气流流向与水平面之间的夹角，且增大出气口110处的气流流量；6、增大出气口110处的气流流速，且增大出气口110处的气流流量；7、增大出气口110处的气流流向与水平面之间的夹角，增大出气口110处的气流流速，增大出气口110处的气流流量。由此，通过采取上述措施，可以在晶体101的生长直径较小时及时增大晶体101的生长直径，以减小晶体101生长直径与预设直径之间的偏差。
70.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，采取以下任何措施：出气口110处的上述可调节参数(气流方向、气流流速和气流流量中的至少一个)不变。其中，第一预设值大于零，第二预设值小于零。
71.例如，在晶体101等径生长阶段，当晶体101直径较大时，表明固液界面101a温度偏低，此时可以降低气体流量，减小出气口110气流方向与水平面的夹角以使吹气位置朝向向固液界面101a上方远离，减少冷却气体对固液界面101a的冷却效果，使固液界面101a温度快速增加，以使晶体101直径减小至预设直径；当晶体101直径较小时，表明固液界面101a温度偏高，此时可以增大冷却气体流量，增大出气口110气流方向与水平面的夹角以使吹气位置向固液界面101a方向靠近，增加冷却气体对固液界面101a的冷却效果，使固液界面101a温度快速降低，以使晶体101直径增大至预设直径。
72.在一些实施例中，如图3和图4所示，控制方法还包括：在引晶阶段、放肩阶段和转肩阶段，控制出气口110关闭，此时出气口110并非吹送冷却气体，冷却套11并未对炉体2内部进行冷却；从转肩阶段过渡到等径阶段时，控制出气口110打开，并采取以下任何措施之一：1、出气口110处的气流流向与水平面之间的夹角调节为预设夹角以使出气口110处的气流吹向预设区域，预设区域位于固液界面101a的上方，且预设区域与固液界面101a相距预设距离；2、出气口110处的气流流量调节为预设流量；3、出气口110处的气流流速调节为预设流速；4、出气口110处的气流流向与水平面之间的夹角调节为预设夹角，且出气口110处的气流流量调节为预设流量；5、出气口110处的气流流向与水平面之间的夹角调节为预设
夹角，且出气口110处的气流流速调节为预设流速；6、出气口110处的气流流速调节为预设流速、且气流流量调节为预设流量；7、出气口110处的气流流向与水平面之间的夹角调节为预设夹角，且出气口110处的气流流速调节为预设流速、气流流量调节为预设流量。由此，可以通过冷却组件1配合加热组件1，使得晶体101快速正式进入等径生长阶段，有利于提升晶体101生产效率。
73.可见，在长晶过程中，晶体的引晶阶段、放肩阶段、转肩阶段均不开启冷却组件1，可以便于使得固液界面101a处的温度快速达到需求；当晶体101要进入等径生长阶段时，需要降低固液界面101a处的温度，此时开启冷却组件1，并使得出气口110的气流方向与水平面之间的夹角调节为预设夹角；和/或，出气口110处的气流流速调节为预设流速；和/或，出气口110处的气流流量调节为预设流量，以便于晶体101生长直径快速过渡到目标值，从而开始晶体101的生长直径与预设直径大小关系的判断。
74.可选地，预设距离为40mm～60mm，例如预设距离为45mm、或50mm、或58mm等。
75.在本发明的一些实施例中，控制方法还包括：晶体101在等径生长阶段的生长直径与预设直径的差值的绝对值越大，说明晶体101的生长直径与预设直径的偏差越大，则出气口110处的气流方向、气流流速和气流流量中的上述至少一个的调节速率越大，以加快晶体101生长直径的调整速率，使得晶体101的生长直径朝向目标值快速变化，有利于减小晶体101的生长直径与预设直径的偏差较大的部分的长度。
76.其中，“调节速率”可以理解为单位时间内相应参数的变化量。可以理解的是，晶体101在等径生长阶段的生长直径与预设直径的差值的绝对值越小，则气流方向、气流流速和气流流量中的上述至少一个的调节速率越小。
77.比如，以调节出气口110处的气流方向为例进行说明，本领域技术人员在阅读了下面的技术方案之后，容易理解调节出气口110处的其他参数的技术方案；当晶体101在等径生长阶段的生长直径与预设直径的差值的绝对值较大时，出气口110处气流方向的变化速率较大，而上述差值的绝对值较小时，出气口110处气流方向的变化速率较小。
78.可选地，以晶体101在等径阶段的生长直径与预设直径的差值的绝对值为参考，预设多个取值区间，每个取值区间分别对应一个气流方向、气流流速和气流流量中的上述至少一个的调节速率，多个取值区间对一个的调节速率不等，最小值较大的取值区间，其对应的调节速率较大。
79.举例而言，以调节出气口110处的气流方向为例进行说明，多个取值区间可以包括(δ1,δ2]、(δ2,δ3]、(δ3,δ4]，气流方向的调节速率具有多个且分别为v1、v2、v3，其中，0＜δ1＜δ2＜δ3＜δ4，v1＜v2＜v3；当晶体101在等径生长阶段的生长直径与预设直径的差值的绝对值处于区间(δ1,δ2]内时，按照调节速率v1调节气流方向，当晶体101在等径生长阶段的生长直径与预设直径的差值的绝对值处于区间(δ2,δ3]内时，按照调节速率v2调节气流方向，当晶体101在等径生长阶段的生长直径与预设直径的差值的绝对值处于区间(δ3,δ4]内时，按照调节速率v3调节气流方向。
80.根据本发明第三方面实施例的晶体生长装置100，如图1所示，包括炉体2、坩埚3和根据本发明上述第一方面实施例的冷却组件1，坩埚3设于炉体2内，且坩埚3限定出盛放空间，冷却组件1固设于炉体2内且冷却组件1位于坩埚3的上方，以用于对晶体101进行冷却。
81.根据本发明实施例的晶体生长装置100，通过采用上述的冷却组件1，便于实现对
晶体生长直径的及时控制，提升晶体生产效率。
82.根据本发明实施例的晶体生长装置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。
83.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”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“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。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。
84.在本发明的描述中，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发明中的具体含义。
85.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。
86.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。

技术特征：
1.一种冷却组件，其特征在于，所述冷却组件用于晶体生长装置，所述晶体生长装置还包括炉体和坩埚，所述坩埚设于所述炉体内且限定出盛放空间，所述冷却组件设于所述炉体内且位于所述坩埚的上方，所述冷却组件用于对晶体进行冷却，所述冷却组件包括：冷却套，所述冷却套适于套设于所述晶体外，且所述冷却套的内周壁和所述晶体的外周壁间隔开，所述冷却套限定出冷却通道，所述冷却通道具有出气口，所述出气口适于朝向所述坩埚内熔体的固液界面处吹送冷却气体，所述出气口处的气流方向、气流流速和气流流量中的至少一个可调节，其中，所述气流方向可调节以使气流方向与水平面之间的夹角可调节。2.根据权利要求1所述的冷却组件，其特征在于，所述出气口处设有可转动的导流件，以调节所述出气口处的气流方向，所述导流件的转动轴线与所述水平面平行。3.根据权利要求1所述的冷却组件，其特征在于，所述出气口为多个，多个所述出气口沿所述冷却套的轴向和/或周向间隔设置。4.根据权利要求1所述的冷却组件，其特征在于，所述出气口为多个，多个所述出气口处的可调节参数不同，其中，所述可调参数包括所述气流方向、所述气流流速和所述气流流量。5.根据权利要求1-4中任一项所述的冷却组件，还包括：驱动机构，所述驱动机构设在所述炉体上，且所述驱动机构与所述冷却套连接，所述驱动机构适于驱动所述冷却套相对所述炉体上下移动。6.一种冷却组件的控制方法，其特征在于，所述冷却组件为根据权利要求1-5中任一项所述的冷却组件，所述控制方法包括：根据所述晶体在等径生长阶段的生长直径与预设直径的大小关系，调节所述出气口处的气流方向、气流流速和气流流量中的至少一个，以使所述晶体的生长直径达到所述预设直径。7.根据权利要求6所述的冷却组件的控制方法，其特征在于，所述根据所述晶体在等径生长阶段的生长直径与预设直径的大小关系，调节所述出气口处的气流方向、气流流速和气流流量中的至少一个，包括：所述晶体的生长直径与所述预设直径的差值大于第一预设值时，减小所述出气口处的气流流向与所述水平面之间的夹角；和/或，减小所述出气口处的气流流速；和/或，减小所述出气口处的气流流量；所述晶体的生长直径与所述预设直径的差值小于第二预设值时，增大所述出气口处的气流流向与所述水平面之间的夹角；和/或，增大所述出气口处的气流流速；和/或，增大所述出气口处的气流流量；所述晶体的生长直径与所述预设直径的差值大于等于所述第二预设值且小于等于所述第一预设值时，所述出气口处的气流方向、气流流速和气流流量中的所述至少一个不变，其中，所述第一预设值大于零，所述第二预设值小于零。8.根据权利要求6所述的冷却组件的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：所述晶体在等径生长阶段的生长直径与所述预设直径的差值的绝对值越大，所述出气口处的气流方向、气流流速和气流流量中的所述至少一个的调节速率越大。
9.根据权利要求6-8中任一项所述的冷却组件的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：在引晶阶段、放肩阶段和转肩阶段，控制所述出气口关闭；从所述转肩阶段过渡到等径阶段时，控制所述出气口打开，且将所述出气口处的气流方向与所述水平面之间的夹角调节为预设夹角以使所述出气口处的气流吹向预设区域，所述预设区域位于所述固液界面的上方且与所述固液界面相距预设距离；和/或，所述出气口处的气流流速调节为预设流速；和/或，所述出气口处的气流流量调节为预设流量。10.一种晶体生长装置，其特征在于，包括炉体、坩埚和根据权利要求1-5中任一项所述的冷却组件，所述坩埚设于所述炉体内且限定出盛放空间，所述冷却组件固设于所述炉体内且位于所述坩埚的上方，所述冷却组件用于对晶体进行冷却。

技术总结
本发明公开了一种冷却组件及其控制方法、晶体生长装置，冷却组件用于晶体生长装置，晶体生长装置还包括炉体和坩埚，坩埚设于炉体内且限定出盛放空间，冷却组件设于炉体内且位于坩埚的上方，冷却组件用于对晶体进行冷却，冷却组件包括：冷却套，冷却套适于套设于晶体外，且冷却套的内周壁和晶体的外周壁间隔开，冷却套限定出冷却通道，冷却通道具有出气口，出气口适于朝向坩埚内熔体的固液界面处吹送冷却气体，出气口处的气流方向、气流流速和气流流量中的至少一个可调节，其中，气流方向可调节以使气流流向与水平面之间的夹角可调节。根据本发明的冷却组件，便于实现对晶体生长直径的及时控制，提升了晶体生产效率。提升了晶体生产效率。提升了晶体生产效率。


技术研发人员：黄末 陈俊宏
受保护的技术使用者：徐州鑫晶半导体科技有限公司
技术研发日：2021.12.06
技术公布日：2022/3/8