晶体生产设备及籽晶的断裂方法技术

本发明专利技术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。以使籽晶的受照区域熔融断裂。以使籽晶的受照区域熔融断裂。

【技术实现步骤摘要】
晶体生产设备及籽晶的断裂方法


[0001]本专利技术涉及晶体制备
，尤其涉及一种晶体生产设备及籽晶的断裂方法。

技术介绍

[0002]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。

技术实现思路

[0003]鉴于此，本专利技术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。
[0004]本专利技术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。
[0005]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。
[0006]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。
[0007]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。
[0008]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。
[0009]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。
[0010]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。
[0011]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。
[0012]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。
[0013]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。
[0014]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。
[0015]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。
[0016]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。
[0017]如此设置，激光发生单元产生的激光更容易照射到籽晶。
[0018]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。
[0019]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。
[0020]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。
[0021]本专利技术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。
[0022]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。
[0023]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。
[0024]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。
[0025]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。
[0026]与现有技术相比，本专利技术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，本专利技术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
[0027]图1为本专利技术一个实施例的晶体生产设备的示意图；图2为本专利技术一个实施例中籽晶受照区域的热熔示意图；图3为本专利技术一个实施例的晶体生产设备的示意图；图4为本专利技术一个实施例的晶体生产设备的示意图。
[0028]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、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳鹏根，曹建伟，朱亮，傅林坚，叶钢飞，石刚，魏怡凡，
申请(专利权)人：浙江晶盛机电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：