CN112831830B - 用于晶体生长设备的坩埚升降机构和晶体生长设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于晶体生长设备的坩埚升降机构和晶体生长设备，坩埚升降机构包括坩埚轴、称重组件和调节组件，坩埚适于安装在坩埚轴上，坩埚轴用于驱动坩埚上下移动和驱动坩埚绕坩埚轴的中心轴线转动，称重组件与坩埚轴配合，且用于称量坩埚轴上的承载重量并输出称重信息，调节组件连接坩埚轴和称重组件，且用于调整坩埚轴和称重组件在坩埚轴的轴向上的相互作用力。根据本发明的用于晶体生长设备的坩埚升降机构，具有良好的称量稳定性和准确性。

Description

用于晶体生长设备的坩埚升降机构和晶体生长设备

技术领域

本发明涉及晶体生长技术领域，尤其是涉及一种用于晶体生长设备的坩埚升降机构和晶体生长设备。

背景技术

现有晶体的制作方法通常为使用切克劳斯基(Czochralski，CZ)方法生长的硅单晶或氧化物晶体。在晶体的生长过程中，为了确保晶体的质量，需要控制晶体在生长过程中的各种条件，而调控晶体生长条件的前提就是通过检查晶体在生长过程中重量的变化来判断是否需要改变晶体生长条件。

CZ单晶炉中一般不安装称重装置，主要是通过测量晶体的直径，并根据晶棒的密度在将其换算成重量，从而确定坩埚液面的位置，调整埚跟比(埚跟比即坩埚的移动速度与晶体提拉机构的提拉速度之间的比值)。

而随着CCZ技术的发展，CCZ拉晶工艺可以实现在拉晶的过程中加料，通过软件控制拉晶过程中消耗的硅和通过加料器加入的硅的质量相同，从而保证在拉晶过程中，在不使用埚升的前提下能够保持液口距保持不变(液口距是指导流筒下沿到熔硅液面或熔硅界面的距离)。对于CCZ技术而言，精准获知坩埚内溶液重量的变化变得更加重要。专利CN211771652U揭示了一种单晶炉生产用加料装置，其中采用在进料仓底面设有重量感应装置，从而实现原料的重量测量。但在实际的生产过程中，由于原料的加入会存在损耗，该重量结果会存在较大误差，从而导致生长过程中一系列参数的调整存在误差，使得生长的晶体质量较差。因此，无论是那种长晶方式，如何准确测量坩埚内重量变化都变得日益重要。

发明内容

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，本发明提出一种用于晶体生长设备的坩埚升降机构，所述坩埚升降机构具有良好的称量稳定性和准确性，便于实现坩埚本体内物料液面实时位置的准确跟踪。

本发明还提出一种具有上述坩埚升降机构的晶体生长设备。

根据本发明第一方面的用于晶体生长设备的坩埚升降机构，所述晶体生长设备包括坩埚，所述坩埚升降机构包括：坩埚轴，所述坩埚适于安装在所述坩埚轴上，所述坩埚轴用于驱动所述坩埚上下移动和驱动所述坩埚绕所述坩埚轴的中心轴线转动；称重组件，所述称重组件与所述坩埚轴配合，且用于称量所述坩埚轴上的承载重量并输出称重信息；调节组件，所述调节组件连接所述坩埚轴和所述称重组件，且用于调整所述坩埚轴和所述称重组件在所述坩埚轴的轴向上的相互作用力。

根据本发明的用于晶体生长设备的坩埚升降机构，通过设置称重组件和调节组件，便于实现调节组件对称重组件进行称量修正，从而保证坩埚升降机构的称量稳定性和准确性，便于实现坩埚本体内物料液面实时位置的变化的准确跟踪，有利于进一步提高生产效率。

在一些实施例中，所述称重组件包括：滑座，所述滑座套设在所述坩埚轴外，所述调节组件连接所述滑座和所述坩埚轴；称重机构，所述称重机构设在所述滑座和所述坩埚轴之间且用于称量所述坩埚轴上的承载重量。

在一些实施例中，所述坩埚升降机构还包括：升降驱动组件，所述升降驱动组件用于通过所述滑座驱动所述坩埚轴上下移动。

在一些实施例中，所述坩埚轴上形成有安装法兰，所述滑座配合在所述安装法兰的下侧，所述称重机构设在所述滑座和所述安装法兰之间，所述调节组件沿所述坩埚轴的轴向设置且连接所述滑座和所述安装法兰。

在一些实施例中，所述调节组件包括：连接件，所述连接件连接所述坩埚轴和所述称重组件；调节件，所述调节件设在所述坩埚轴和所述称重组件中的其中一个和所述连接件之间，且常驱动所述坩埚轴和所述称重组件中的所述其中一个朝向所述坩埚轴和所述称重组件中的另一个的方向移动；任选地，所述连接件与所述坩埚轴和所述称重组件中的所述另一个固定连接，且与所述坩埚轴和所述称重组件中的所述其中一个沿所述坩埚轴的轴向滑动配合。

在一些实施例中，所述连接件与所述称重组件螺纹配合，所述坩埚轴上形成有沿所述坩埚轴的轴向延伸的安装孔，所述连接件可移动地穿设于所述安装孔，所述调节件设在所述坩埚轴和所述连接件之间，且常驱动所述坩埚轴朝向所述称重组件的方向移动；任选地，所述安装孔的远离所述称重组件的一端设有端盖，所述端盖封闭所述安装孔。

在一些实施例中，所述调节件套设在所述连接件外，所述连接件的远离所述称重组件的一端具有止挡凸起，所述调节件止抵在所述止挡凸起和所述坩埚轴之间；任选地，所述调节件为压簧。

在一些实施例中，所述坩埚轴上形成有安装法兰，所述安装孔形成在所述安装法兰上，所述称重组件包括滑座和称重机构，所述滑座套设在所述坩埚轴外且配合在所述安装法兰的下侧，所述滑座与所述连接件螺纹配合，所述称重机构设在所述安装法兰和所述滑座之间，在所述坩埚轴的周向上，所述安装孔与所述称重机构间隔设置。

在一些实施例中，所述安装孔内设有直线轴承，所述连接件可移动地穿设于所述直线轴承，所述调节件设在所述直线轴承和所述连接件之间；或者，所述安装孔内设有轴套，所述连接件可移动地出穿设于所述轴套，所述调节件设在所述轴套和所述连接件之间；任选地，所述安装孔内设有直线轴承时，所述调节件与所述直线轴承之间设有垫片；所述安装孔内设有轴套时，所述调节件与所述轴套之间设有垫片。

在一些实施例中，所述坩埚轴适于可移动地穿设于所述晶体生长设备的炉底板上，所述坩埚轴上形成有安装法兰，所述坩埚轴外套设有波纹管，所述波纹管密封连接在所述炉底板和所述安装法兰之间；任选地，所述波纹管为金属件。

在一些实施例中，所述连接件为表面经调质并渗碳处理的轴承钢材料件。

在一些实施例中，所述坩埚升降机构还包括：显示组件，所述显示组件与所述称重组件相连以用于显示所述称重信息。

根据本发明第二方面的晶体生长设备，包括：坩埚；坩埚升降机构，所述坩埚升降机构为根据本发明上述第一方面的用于晶体生长设备的坩埚升降机构，所述坩埚安装在所述坩埚轴的上端，所述坩埚轴沿所述坩埚轴的轴向可移动地穿设于所述晶体生长设备的炉底板，且与所述炉底板转动配合。

根据本发明的晶体生长设备，通过采用上述的坩埚升降机构，便于实现坩埚本体内物料液面实时位置的变化的准确跟踪，有利于进一步提高生产效率。

在一些实施例中，所述晶体生长设备为连续直拉生长设备。

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

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：

图1是根据本发明一个实施例的坩埚升降机构的示意图；

图2是图1中所示的坩埚升降机构的局部剖视图；

图3是图1中所示的坩埚升降机构的另一个局部剖视图；

图4是图1中所示的坩埚升降机构的再一个局部剖视图；

图5是根据本发明另一个实施例的坩埚升降机构的一个示意图；

图6是根据本发明一个实施例的称重机构与显示组件的连接示意图。

附图标记：

坩埚升降机构100、炉底板、固定支架102、

坩埚轴1、安装法兰11、安装孔11a、

称重组件2、滑座21、第一过线孔21a、称重机构22、连接线221、安装件23、第二过线孔23a、

调节组件3、连接件31、止挡凸起31a、调节件32、端盖33、直线轴承34、垫片35、

波纹管4、

显示组件6、数据转换盒61、CPU62、显示屏63、

升降驱动组件7、

第一驱动器71、升降机构72、丝杠721、

同步带传动机构73、第一主动带轮731、第一从动带轮732、环形传动带733、导向机构74、导轨741、

转动驱动组件8、

第二驱动器81、

多楔带传动机构82、第二主动带轮821、第二从动带轮822、多楔带823。

具体实施方式

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。

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。

下面，参考附图，描述根据本发明实施例的用于晶体生长设备的坩埚升降机构100。

晶体生长设备包括坩埚，坩埚用于盛放晶体生长所需的物料，坩埚安装在坩埚升降机构100上，则坩埚升降机构100可以支撑在坩埚本体的底部，且坩埚升降机构100用于驱动坩埚上下移动和驱动坩埚绕坩埚的中心轴线转动。

如图1和图4所示，坩埚升降机构100包括坩埚轴1和称重组件2，坩埚适于安装在坩埚轴1上，坩埚轴1用于驱动坩埚上下移动和驱动坩埚绕坩埚轴1的中心轴线转动，所述称重组件2与所述坩埚轴1配合，且称重组件2用于称量所述坩埚轴1上的承载重量并输出称重信息，作业人员可以根据称重组件2输出的称重信息获取坩埚轴1承的承载重量，从而得出坩埚内物料的重量，进而计算出坩埚内物料液面的高度，可以实现对坩埚内物料液面高度的实时跟踪。可以理解的是，称重组件2在称量坩埚轴1上的承载重量时，称重组件2与坩埚轴1止抵，使得坩埚轴1上的承载重量作用在称重组件2上。

如图1和图2所示，坩埚升降机构100还包括调节组件3，调节组件3连接坩埚轴1和称重组件2，且调节组件3用于调整坩埚轴1和称重组件2在坩埚轴1的轴向上的相互作用力，例如调节组件3可以增大或减小坩埚轴1和称重组件2在坩埚轴1的轴向上的相互作用力，以实现对称重组件2称量的修正，从而当坩埚升降机构100应用于真空环境中时，有利于提升称重组件2的称量准确性，减弱真空环境对称重组件2造成的误差影响，同时便于保证坩埚升降机构100称重平衡，避免称重组件2和坩埚轴1之间存在不平衡状态。

此外，由于调节组件3连接坩埚轴1和称重组件2，使得坩埚轴1和称重组件2在坩埚轴1承的轴承上有相互作用力，该作用力可以调整，使得称重组件2可以跟随坩埚轴1在坩埚轴1的轴向上移动，保证调节组件3的设置不会影响坩埚轴1的升降。

可以理解的是，当坩埚升降机构100应用于晶体生长设备时，如果晶体生长设备在工艺过程中采用真空状态，则晶体生长设备内的真空度会对称重组件2的称量准确性造成一定影响，通过调节组件3调整坩埚轴1和称重组件2之间的相互作用力，可以抵消真空状态对称重组件2的影响，保证坩埚轴1与称重组件2稳定止抵，有利于减小误差。

根据本发明实施例的用于晶体生长设备的坩埚升降机构100，通过设置称重组件2和调节组件3，便于实现调节组件3对称重组件2进行称量修正，可以抵消真空状态、坩埚轴1转动产生的扭力等对称重组件2的影响，从而保证坩埚升降机构100的称量稳定性和准确性，便于实现坩埚内物料液面实时位置的变化的准确跟踪，有利于进一步提高生产效率,节约生产时间单位消耗。

在一些实施例中，如图2和图3所示，称重组件2包括滑座21和称重机构22，滑座21套设在坩埚轴1外，调节组件3连接滑座21和坩埚轴1，则调节组件3可以调整滑座21和坩埚轴1在坩埚轴1的移动方向上的相互作用力，而称重机构22设在滑座21和坩埚轴1之间，且称重机构22用于称量坩埚轴1上的承载重量并输出称重信息，则称重机构22可以称量滑座21和坩埚轴1之间的相互作用力，而调节组件3可以实现对称量机构进行称量修正，以保证称量机构称量的准确性。由此，称重组件2结构简单，设置方便。

可选地，称重机构22为称重传感器。

例如，在图3的示例中，称重机构22可以固设在滑座21上，以便称重机构22的安装；例如称重机构22可以通过安装件23固定连接在滑座21上。当然，称重机构22还可以固设在坩埚轴1上。

在一些实施例中，坩埚升降机构100还包括升降驱动组件7，升降驱动组件7用于通过滑座21驱动坩埚轴1上下移动，则升降驱动组件7与滑座21配合，以带动滑座21上下移动，从而带动坩埚轴1上下移动，此时称重组件2的设置不会影响坩埚升降，以便于晶体生长设备的组装、装料、取料、清洁等操作。

例如，在图5的示例中，升降驱动组件7包括第一驱动器71和升降机构72，第一驱动器71安装在固定支架102上，固定支架102适于与晶体生长设备的炉底板相连，便于保证坩埚升降机构100结构紧凑，节省占用空间；升降机构72包括丝杠721，丝杠721与第一驱动器71相连以由第一驱动器71驱动转动，丝杠721沿坩埚轴1的轴向延伸，且丝杠721与滑座21螺纹配合，则丝杠721转动可以驱动滑座21沿丝杠721的延伸方向移动，从而实现坩埚轴1的升降。由此，升降驱动组件7结构简单，便于保证驱动稳定性。

例如，升降驱动组件7还可以包括同步带传动机构73，同步带传动机构73设在第一驱动器71和升降机构72之间，则同步带传动机构73可以将第一驱动器71的动力传递至升降机构72；同步带传动机构73包括第一主动带轮731、第一从动带轮732和环形传动带733，第一主动带轮731与第一驱动器71相连以由第一驱动器71驱动转动，第一从动带轮732与丝杠721相连，环形传动带733张紧在第一主动带轮731和第一从动带轮732上，从而第一从动带轮732可以带动丝杠721转动。由此，环形传动带733与第一主动带轮731和第一从动带轮732之间没有相对滑动，可以保证严格的传动比，便于实现坩埚本体上下移动的精确控制。

其中，第一主动带轮731的直径小于第一从动带轮732的直径，则第一从动带轮732的转速小于第一主动带轮731的转速，以实现减速传动，有利于保证坩埚轴1移动的稳定性。

如图5所示，升降驱动组件7还可以包括导向机构74，导向机构74包括导轨741和滑块，导轨741适于固设在固定支架102上，且导轨741沿坩埚轴1的轴向延伸，滑块设在滑座21上，且滑块与导轨741滑动配合，则滑块可以沿导轨741的延伸方向相对导轨741移动，以保证滑座21移动的稳定性和顺畅性，从而实现坩埚轴1的稳定、顺畅移动。

在一些实施例中，如图1和图2所示，坩埚轴1上形成有安装法兰11，滑座21配合在安装法兰11的下侧，称重机构22设在滑座21和安装法兰11之间，调节组件3沿坩埚轴1的轴向设置，且调节组件3连接滑座21和安装法兰11。由此，通过设置安装法兰11，便于使得安装法兰11与滑座21沿坩埚轴1的轴向相对，从而方便调节组件3的设置。

在一些实施例中，如图2所示，调节组件3包括连接件31和调节件32，连接件31连接坩埚轴1和称重组件2，调节件32设在坩埚轴1和称重组件2中的其中一个和连接件31之间，且调节件32常驱动坩埚轴1和称重组件2中的上述其中一个朝向坩埚轴1和称重组件2中的另一个的方向移动，也就是说，调节件32对坩埚轴1和称重组件2中的上述其中一个一直施加作用力，该作用力使得坩埚轴1和称重组件2中的上述其中一个具有朝向坩埚轴1和称重组件2中的另一个移动的驱动，则调节件32可以增大坩埚轴1和称重组件2之间的相互作用力，从而抵消真空环境对称重组件2的影响，提升称量准确性。

例如，在图2的示例中，调节件32设在坩埚轴1和连接件31之间，且调节件32常驱动坩埚轴1朝向称重组件2的方向移动，此时调节件32对坩埚轴1施加的作用力的方向与坩埚轴1的重力方向相一致，有利于减小对调节件32承载能力的要求。当然，调节件32还可以设在称重组件2和连接件31之间，此时调节件32常驱动称重组件2朝向坩埚轴1的方向移动。

可选地，在图2的示例中，连接件31与坩埚轴1和称重组件2中的上述另一个固定连接，且连接件31与所述坩埚轴1和称重组件2中的上述其中一个沿坩埚轴1的轴向滑动配合，例如调节件32设在坩埚轴1和连接件31之间，且调节件32常驱动坩埚轴1朝向称重组件2的方向移动，此时连接件31与称重组件2固定连接，且连接件31与坩埚轴1沿坩埚轴1的轴向滑动配合；或者，调节件32设在称重组件2和连接件31之间，且调节件32常驱动称重组件2朝向坩埚轴1的方向移动，此时连接件31与坩埚轴1固定连接，且连接件31与称重组件2沿坩埚轴1的轴向滑动配合。由此，便于保证调节件32的作用力可以有效对称重组件2进行修正。

需要说明的是，连接件31与坩埚轴1和称重组件2中的上述另一个固定连接，表明连接件31安装完成后，连接件31与坩埚轴1和称重组件2中的上述另一个在坩埚轴1的轴向上不会发生相对移动。

可选地，连接件31形成为可调连接件，此时连接件31与坩埚轴1和称重组件2中的上述另一个螺纹配合，且连接件31与坩埚轴1和称重组件2中的上述其中一个滑动配合，此时连接件31与坩埚轴1和称重组件2中的上述另一个的配合长度可调，从而连接件31可以调整调节件32对坩埚轴1和称重组件2中的上述其中一个施加的作用力的大小，使得坩埚升降机构100可以适用于不同的真空环境，有利于提升坩埚升降机构100的适用性。

在一些实施例中，如图2所示，连接件31与称重组件2螺纹配合，且连接件31与坩埚轴1沿坩埚轴1的轴向滑动配合，调节件32设在坩埚轴1和连接件31之间，且调节件32常驱动坩埚轴1朝向称重组件2的方向移动；当增大连接件31与称重组件2之间的螺纹配合长度时，连接件31会继续挤压调节件32，调节件32的变形增大，此时调节件32对坩埚轴1施加的作用力增大，当减小连接件31与称重组件2之间的螺纹配合长度时，调节件32的变形减小，此时调节件32对坩埚轴1施加的作用力减小，同时坩埚升降机构100在使用过程中，允许坩埚轴1相对滑座21沿坩埚轴1的轴向具有一定运动幅度，使得称重组件2具有一定称量范围。其中，调节件32可以形成为弹性件，以与连接件31有效配合，实现对称重组件2不同大小的修正。

其中，坩埚轴1上形成有沿坩埚轴1的轴向延伸的安装孔11a，连接件31可移动地穿设于安装孔11a，实现了连接件31与坩埚轴1的滑动配合，结构简单。例如，在图2的示例中，坩埚轴1上形成有安装法兰11，安装孔11a形成在安装法兰11上，以便于连接件31的设置。

可选地，在图2的示例中，安装孔11a的远离称重组件2的一端设有端盖33，端盖33封闭安装孔11a，则则端盖33可以防止异物进入安装孔11a内影响调节件32，保证调节件32的工作可靠性。

例如，在图2的示例中，安装孔11a的远离滑座21的一端可以形成为台阶部，端盖33的边缘形成有与台阶部配合的凸起部，使得端盖33的外周壁与安装孔11a的壁面之间可以形成凹凸配合，有利于提升端盖33与安装孔11a之间的密封性。

在一些实施例中，如图2所示，调节件32套设在连接件31外，连接件31的远离称重组件2的一端具有止挡凸起31a，调节件32止抵在止挡凸起31a和坩埚轴1之间，以便于实现对调节件32的限位，避免调节件32脱离，保证调节件32安装可靠。

可选地，在图2的示例中，调节件32为压簧，则调节件32产生的弹性力可调，便于实现对称量组件不同大小的修正，以使得坩埚升降机构100使用不同大小的真空度。

可以理解的是，当晶体生长设备内的真空度确定后，调节组件3施加的作用力大小可以根据经验等方式进行确定。例如，在图2的示例中，根据经验确定调节组件3施加的作用力大小后，可以确定连接件31与滑座21之间的螺纹配合长度。

在一些实施例中，如图1-图3所示，坩埚轴1上形成有安装法兰11，安装孔11a形成在安装法兰11上，称重组件2包括滑座21和称重机构22，滑座21套设在坩埚轴1外，且滑座21配合在安装法兰11的下侧，滑座21与连接件31螺纹配合，便于使得安装孔11a与滑座21沿坩埚轴1的轴向相对设置，以便于连接件31连接坩埚轴1和滑座21；称重机构22设在安装法兰11和滑座21之间以用于称量坩埚轴1上的承载重量，在坩埚轴1的周向上，安装孔11a与称重机构22间隔设置，则称重机构22与连接件31不会发生干涉，保证称重机构22和连接件31的顺利安装。

在一些实施例中，如图2所示，安装孔11a内设有直线轴承34，连接件31可移动地穿设于直线轴承34，则连接件31与直线轴承34沿坩埚轴1的轴向滑动配合，有利于减小坩埚轴1相对连接件31移动过程中收到的摩擦阻力，提升坩埚轴1的运动平稳性，以保证称量组件称量平行。其中，调节件32设在直线轴承34和连接件31之间，则调节件32设置方便，且调节件32可以通过直线轴承34对坩埚轴1施加作用力。

此外，由于坩埚轴1会存在一定的扭力，该扭力会作用到称重组件2上，使得称重组件2测量结果不准，通过设置直线轴承34，在一定程度上可以起到调整扭力的作用，以使得称重结果准确。

可选地，直线轴承34为滚珠轴承；或者，直线轴承34为铜材料件，此时直线轴承34可以无油润滑。

可选地，所述安装孔11a内设有直线轴承34时，所述调节件32与所述直线轴承34之间设有垫片35，有利于提升调节件32对直线轴承34施加作用力的均衡性，进一步保证坩埚轴1运动平稳，且垫片35可以缓冲直线轴承34收到的轴向冲击载荷，保证直线轴承34使用可靠。

在另一些实施例中，安装孔11a内设有轴套，连接件31可移动地穿设于轴套，则连接件31与轴套沿坩埚轴1的轴向滑动配合，轴套可选为为聚四氟乙烯材料件，同样有利于减小坩埚轴1相对连接件31移动过程中受到的摩擦阻力，提升坩埚轴1的运动平稳性，且轴套具有良好的耐磨性，保证使用可靠。其中，调节件32设在轴套和连接件31之间，则调节件32设置方便，且调节件32可以通过轴套对坩埚轴1施加作用力。

可选地，所述安装孔11a内设有轴套时，所述调节件32与所述轴套之间设有垫片35，有利于提升调节件32对轴套施加作用力的均衡性，进一步保证坩埚轴1运动平稳。

在一些实施例中，如图1和图5所示，坩埚轴1适于可移动地穿设于晶体生长设备的炉底板上，坩埚轴1上形成有安装法兰11，坩埚轴1外套设有波纹管4，波纹管4密封连接在炉底板和安装法兰11之间，则波纹管4的轴向一端与炉底板密封相连，波纹管4的轴向另一端与安装法兰11密封相连，使得炉底板、波纹管4和安装法兰11之间可以限定出较为密闭的安装空间，坩埚轴1的一部分位于安装空间内，则在坩埚轴1上下移动的过程中，可以实现对坩埚轴1上述一部分的密封，可以避免杂质等对坩埚轴1上下移动造成影响。

可以理解的是，在坩埚轴1上下移动的过程中，波纹管4会对坩埚轴1产生一定作用力，此时可以调整调节组件3以抵消波纹管4对坩埚轴1施加的作用力，保证称重组件2称量准确。同时，当坩埚升降机构100应用于真空环境时，真空度对波纹管4也会产生一定影响，从而影响波纹管4施加至坩埚轴1上的作用力，此时可以根据经验调整调节组件3以抵消上述影响，保证称重组件2称量准确。

可选地，波纹管4为金属件，以保证波纹管4使用可靠，可以适应更多应用场景。

在一些实施例中，连接件31为表面经调质并渗碳处理的轴承钢材料件，则连接件31可以实现硬化处理，从而承载较大的侧向力，减轻连接件31的磨损。由于坩埚轴1包括本体部和转动部，转动部可以转动配合在本体部内，转动部用于带动坩埚绕坩埚轴1的中心轴线转动，此时本体部是锁止、不转动的，而连接件31是唯一固定本体部与滑座21的固定零件，在转动部旋转时会产生旋转的侧向扭力，使得本体部具有转动趋势，此时连接件31会受到侧向力，以便于保证连接件31满足使用需求。

如图5所示，坩埚升降机构100还包括转动驱动组件8，坩埚轴1包括本体部和转动部，转动部可以转动配合在本体部内，调节组件3连接本体部和称重组件2，转动驱动组件8用于驱动转动部绕坩埚轴1的中心轴线转动，使得坩埚升降机构100应用于晶体生长设备时，晶体生长设备的加热装置对坩埚本体的均热。

例如，在图5的示例中，转动驱动组件8包括第二驱动器81和多楔带传动机构82，第二驱动器81直接或间接安装在滑座组件2上，多楔带传动机构82包括第二主动带轮821、第二从动带轮822和多楔带823，第二主动带轮821与第二驱动器81相连以由第二驱动器81驱动转动，第二从动带轮822与坩埚轴1相连，多楔带823张紧在第二主动带轮821和第二从动带轮822上，从而第二从动带轮822可以带动坩埚轴1转动。由此，转动驱动组件8运行平稳、结构紧凑。

其中，第二主动带轮821的直径小于第二从动带轮822的直径，则第二从动带轮822的转速小于第二主动带轮821的转速，以实现减速传动，有利于保证坩埚本体转动的稳定性。

在一些实施例中，如图6所示，坩埚升降机构100还包括显示组件6，显示组件6与称重组件2相连以用于显示称重信息，作业人员可以通过显示组件6获取坩埚轴1上的承载重量，便于作业人员操作。

例如，在图3、图4和图6的示例中，称重组件2包括滑座21和称重机构22，滑座21套设在坩埚轴1外，且滑座21上形成有第一过线孔21a，第一过线孔21a沿坩埚轴1的轴向贯穿滑座21，第一过线孔21a和称重机构22沿坩埚轴1的周向间隔设置，且第一过线孔21a邻近称重机构22设置，称重机构22的连接线221穿过第一过线孔21a，且连接线221与显示组件6相连，从而方便了称重机构22与显示组件6之间的连接线221的走线布置，同时由于第一过线孔21a与称重机构22之间的距离较小，可以缩短连接线221的长度，降低成本，同时第一过线孔21a与称重机构22之间可以无需设置线夹，以简化成坩埚升降机构100的结构，而且相对于第一过线孔21a沿滑座21的径向延伸的方式，本申请中第一过线孔21a的设置方式可以避免连接线221的一部分设在滑座21的外周壁上，从而上述部分连接线221易与其他部件碰撞而产生磨损，从而有效避免了称重机构22损坏，保证了称重机构22与显示组件6之间的连接可靠性。

进一步地，在图3、图4和图6的示例中，称重机构22通过安装件23固定连接在滑座21上，安装件23形成为环形结构，称重机构22设在安装件23的远离滑座21的一侧，便于将称重机构22快速安装于滑座21上；安装件23上形成有第二过线孔23a，第二过线孔23a与第一过线孔21a正对设置，则第二过线孔23a与称重机构22沿安装件23的周向间隔设置，连接线221依次穿过第二过线孔23a和第一过线孔21a，则安装件23的设置不会影响连接线221的走线布置。

可选地，如图6所示，显示组件66包括数据转换盒61、CPU62和显示屏63，显示屏63与CPU62电连接，CPU62与数据转换盒61电连接，连接线221231与数据转换盒61电连接以将称重信息传输至数据转换盒61，数据转换盒61将信号传输至CPU62，通过PLC数据处理，CPU62再将信号传输至显示屏63以显示承载重量的具体数值，作业人员可以直接通过读取显示屏63上的显示信息即可获取称重信息。

可以理解的是，坩埚升降机构100还可以不包括显示组件66，此时称重组件2可以通过声音等方式输出称重信息，以便作业人员得知坩埚轴1上的承载重量；但不限于此。

可选地，第一过线孔21a处设有线夹，线夹夹设连接线221，以对连接线221进行限位，起到固定连接线221的作用，称重组件2随坩埚轴1上下移动时，可以避免称重机构22发生窜动现象而导致称重机构22失效，例如称重机构22损坏或称重不准确。

在一些实施例中，如图6所示，称重机构22为多个，多个称重机构22可以沿坩埚轴1的周向间隔设置，每个称重机构22分别与显示组件66相连，则显示组件66可以显示每个称重机构22输出的称重信息，以实现多个称重机构22称量的承载重量的独立显示，以便于作业人员更加直观地获取称重信息，以快速判断承载重量的有效性。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。

当然，显示组件66上还可以显示多个称重机构22称量的承载重量的平均值以及最终称量的承载重量。

可以理解的是，当调节件32对坩埚轴1施加的作用力的大小可以通过调节连接件31实现时，连接件31可以将坩埚轴1和滑座21进行预紧，此时调节件32对坩埚轴1施加作用力，使得多个称重机构22均输出称重信息，如果多个称重机构22的称重信息基本一致，说明多个称重机构22受力均衡，坩埚轴1和滑座2122安装到位。

可选地，在图6的示例中，称重机构22为三个，且三个称重机构22沿坩埚轴1的周向均匀间隔布置，则三个称重机构22、可以分别位于一个正三角形的三个顶点处，则可以采用数量较少的称重机构22，实现承载重量的均衡称量。当然，称重机构22还可以为两个、四个或四个以上。

根据本发明实施例的坩埚升降机构100，由于坩埚轴1与驱动组件相连，坩埚内盛载有较大重量的溶液，在坩埚轴1带动坩埚旋转和升降过程中，坩埚轴1会存在一定的扭力，该扭力会作用到称重组件2上，使得称重组件2测量结果不准，通过设置调整组件3，可以起到调整扭力的作用，同时使得称重结果准确。

此外，在调整组件3上设置了调节件32，调节件32为压簧，压簧可以设置预压力，坩埚轴1在真空状态及波纹管4收缩及延伸开时，压簧会抵消真空及波纹管4所施加的力，避免称重组件2与坩埚轴1之间存在不平衡的状态。从而当坩埚不断加硅料时，称重组件2能第一时间反应出硅料的重量，从而计算出坩埚内硅液面的位置。当坩埚内的硅料拉直结束后，称重组件2的数值可以回到原始状态，称重组件2具有良好的稳定性。

根据本发明第二方面实施例的晶体生长设备，包括坩埚、坩埚升降机构100。其中，坩埚升降机构100为根据本发明上述第一方面实施例的用于晶体生长设备的坩埚升降机构100，坩埚安装在坩埚轴1的上端，坩埚轴1沿坩埚轴1的轴向可移动地穿设于晶体生长设备的炉底板，且坩埚轴1与炉底板转动配合，以便于实现坩埚轴1的升降和转动。

根据本发明实施例的晶体生长设备，通过采用上述的坩埚升降机构100，便于实现坩埚本体内物料液面实时位置的变化的跟踪，有利于进一步提高生产效率。

在一些实施例中，晶体生长设备为连续直拉生长设备，即采用连续直拉法生产的晶体的设备，例如采用连续直拉法生产单晶硅的单晶炉。

根据本发明实施例的晶体生长设备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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“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。在本发明的描述中，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。

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。

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。

Claims (18)

1.一种用于晶体生长设备的坩埚升降机构(100)，其特征在于，所述晶体生长设备包括坩埚，所述坩埚升降机构(100)包括：

坩埚轴(1)，所述坩埚适于安装在所述坩埚轴(1)上，所述坩埚轴(1)用于驱动所述坩埚上下移动和驱动所述坩埚绕所述坩埚轴(1)的中心轴线转动；

称重组件(2)，所述称重组件(2)与所述坩埚轴(1)配合，且用于称量所述坩埚轴(1)上的承载重量并输出称重信息；

调节组件(3)，所述调节组件(3)连接所述坩埚轴(1)和所述称重组件(2)，且用于调整所述坩埚轴(1)和所述称重组件(2)在所述坩埚轴(1)的轴向上的相互作用力，所述调节组件(3)包括连接件(31)和调节件(32)，所述连接件(31)连接所述坩埚轴(1)和所述称重组件(2)，所述调节件(32)设在所述坩埚轴(1)和所述称重组件(2)中的其中一个和所述连接件(31)之间，且所述调节件(32)常驱动所述坩埚轴(1)和所述称重组件(2)中的所述其中一个朝向所述坩埚轴(1)和所述称重组件(2)中的另一个的方向移动。

2.根据权利要求1所述的用于晶体生长设备的坩埚升降机构(100)，其特征在于，所述称重组件(2)包括：

滑座(21)，所述滑座(21)套设在所述坩埚轴(1)外，所述调节组件(3)连接所述滑座(21)和所述坩埚轴(1)；

称重机构(22)，所述称重机构(22)设在所述滑座(21)和所述坩埚轴(1)之间且用于称量所述坩埚轴(1)上的承载重量。

3.根据权利要求2所述的用于晶体生长设备的坩埚升降机构(100)，其特征在于，所述坩埚升降机构(100)还包括：

升降驱动组件(7)，所述升降驱动组件(7)用于通过所述滑座(21)驱动所述坩埚轴(1)上下移动。

4.根据权利要求2所述的用于晶体生长设备的坩埚升降机构(100)，其特征在于，所述坩埚轴(1)上形成有安装法兰(11)，所述滑座(21)配合在所述安装法兰(11)的下侧，所述称重机构(22)设在所述滑座(21)和所述安装法兰(11)之间，所述调节组件(3)沿所述坩埚轴(1)的轴向设置且连接所述滑座(21)和所述安装法兰(11)。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的用于晶体生长设备的坩埚升降机构(100)，其特征在于，所述连接件(31)与所述坩埚轴(1)和所述称重组件(2)中的所述另一个固定连接，且与所述坩埚轴(1)和所述称重组件(2)中的所述其中一个沿所述坩埚轴(1)的轴向滑动配合。

6.根据权利要求5所述的用于晶体生长设备的坩埚升降机构(100)，其特征在于，所述连接件(31)与所述称重组件(2)螺纹配合，所述坩埚轴(1)上形成有沿所述坩埚轴(1)的轴向延伸的安装孔(11a)，所述连接件(31)可移动地穿设于所述安装孔(11a)，所述调节件(32)设在所述坩埚轴(1)和所述连接件(31)之间，且常驱动所述坩埚轴(1)朝向所述称重组件(2)的方向移动。

7.根据权利要求6所述的用于晶体生长设备的坩埚升降机构(100)，其特征在于，所述安装孔(11a)的远离所述称重组件(2)的一端设有端盖(33)，所述端盖(33)封闭所述安装孔(11a)。

8.根据权利要求6所述的用于晶体生长设备的坩埚升降机构(100)，其特征在于，所述调节件(32)套设在所述连接件(31)外，所述连接件(31)的远离所述称重组件(2)的一端具有止挡凸起(31a)，所述调节件(32)止抵在所述止挡凸起(31a)和所述坩埚轴(1)之间。

9.根据权利要求8所述的用于晶体生长设备的坩埚升降机构(100)，其特征在于，所述调节件(32)为压簧。

10.根据权利要求6所述的用于晶体生长设备的坩埚升降机构(100)，其特征在于，所述坩埚轴(1)上形成有安装法兰(11)，所述安装孔(11a)形成在所述安装法兰(11)上，所述称重组件(2)包括滑座(21)和称重机构(22)，所述滑座(21)套设在所述坩埚轴(1)外且配合在所述安装法兰(11)的下侧，所述滑座(21)与所述连接件(31)螺纹配合，所述称重机构(22)设在所述安装法兰(11)和所述滑座(21)之间，在所述坩埚轴(1)的周向上，所述安装孔(11a)与所述称重机构(22)间隔设置。

11.根据权利要求6所述的用于晶体生长设备的坩埚升降机构(100)，其特征在于，

所述安装孔(11a)内设有直线轴承(34)，所述连接件(31)可移动地穿设于所述直线轴承(34)，所述调节件(32)设在所述直线轴承(34)和所述连接件(31)之间；或者，

所述安装孔(11a)内设有轴套，所述连接件(31)可移动地出穿设于所述轴套，所述调节件(32)设在所述轴套和所述连接件(31)之间。

12.根据权利要求11所述的用于晶体生长设备的坩埚升降机构(100)，其特征在于，所述安装孔(11a)内设有直线轴承(34)时，所述调节件(32)与所述直线轴承(34)之间设有垫片(35)；所述安装孔(11a)内设有轴套时，所述调节件(32)与所述轴套之间设有垫片(35)。

13.根据权利要求6所述的用于晶体生长设备的坩埚升降机构(100)，其特征在于，所述坩埚轴(1)适于可移动地穿设于所述晶体生长设备的炉底板上，所述坩埚轴(1)上形成有安装法兰(11)，所述坩埚轴(1)外套设有波纹管(4)，所述波纹管(4)密封连接在所述炉底板和所述安装法兰(11)之间。

14.根据权利要求13所述的用于晶体生长设备的坩埚升降机构(100)，其特征在于，所述波纹管(4)为金属件。

15.根据权利要求5所述的用于晶体生长设备的坩埚升降机构(100)，其特征在于，所述连接件(31)为表面经调质并渗碳处理的轴承钢材料件。

16.根据权利要求1所述的用于晶体生长设备的坩埚升降机构(100)，其特征在于，还包括：

显示组件(6)，所述显示组件(6)与所述称重组件(2)相连以用于显示所述称重信息。

17.一种晶体生长设备，其特征在于，包括：

坩埚；

坩埚升降机构(100)，所述坩埚升降机构(100)为根据权利要求1-16中任一项所述的用于晶体生长设备的坩埚升降机构(100)，所述坩埚安装在所述坩埚轴(1)的上端，所述坩埚轴(1)沿所述坩埚轴(1)的轴向可移动地穿设于所述晶体生长设备的炉底板，且与所述炉底板转动配合。

18.根据权利要求17所述的晶体生长设备，其特征在于，所述晶体生长设备为连续直拉生长设备。

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