一种区熔籽晶夹具的制作方法

1.本实用新型属于区熔单晶生长技术领域，尤其是涉及一种区熔籽晶夹具。


背景技术：

2.区熔单晶炉是半导体行业的中上游的关键设备，主要用于区熔单晶硅棒的生产，是一种适用于长时间连续工作，高精度、高可靠性、自动化程度高的生产设备，具体过程包括：把高纯度的多晶硅棒料竖直固定在上炉室的主轴上，多晶料下端对准固定在下炉室的籽晶，采用电磁感应的加热方式，感应线圈与多晶硅棒耦合产生涡流将多晶硅棒下端熔化，然后，将一根固定在下炉室内轴尖上部的硅单晶体(籽晶)与熔体衔接，待籽晶与熔体熔和后，缓慢向下拉籽晶，控制上主轴向下移动，使多晶料相对于熔区移动，晶体便会在籽晶上端生长；然后，控制籽晶生长出长为60
‑
80mm、直径为3
‑
5mm的细颈，用于消除高温溶液对籽晶的强烈热冲击而产生的原子排列的位错，这个过程就是引晶；随后，放大晶体直径到工艺要求的大小，一般为75～200mm，这个过程称为放肩；然后，进入等径工艺，通过控制热场温度和晶体提升速度，生长出一定直径规格大小的单晶。
3.在区熔硅单晶制造过程中，硅籽晶夹持器是必需部件，因为在生长过程中，特别是在单晶生长的引晶和扩肩阶段，由于区熔单晶炉下轴正反向交替旋转产生的振动及籽晶夹持器与内轴轴尖设计不合理、籽晶夹持器与籽晶紧固设计不合理等，都会使正在生长的单晶体产生晃动，特别是大尺寸单晶体晃动尤为明显，严重影响单晶体生长稳定性。
4.专利cn201605348u公开了一种保持晶体生长过程中籽晶稳定的籽晶夹持器，其对籽晶与籽晶夹持器的紧固装置进行了说明，采用套筒紧固籽晶的方法，改善了籽晶与籽晶夹持器的问题，降低了晃动，提高了硅单晶生长的稳定性。但对籽晶夹持器与内轴轴尖之间的固定未进行改进。目前所采用的籽晶夹具通常由籽晶夹持器和内轴轴尖两部分构成，通过内轴轴尖插入籽晶夹持器底部凹槽，将二者配合在一起，通过侧壁之间的粗糙摩擦力起到防止相对滑动的作用。这种连接方式存在的问题主要是:a.籽晶夹持器和轴尖存在旷量，扩肩阶段容易导致单晶晃动；b.籽晶夹持器和轴尖存在旷量，引晶阶段容易导致籽晶夹持器画圈，导致引晶困难；c.籽晶夹持器和轴尖存在非固定接触，容易导致籽晶夹持器与轴尖之间脱落；d.籽晶夹持器和轴尖存在旷量，在单晶开启正反转后容易产生相对移动，影响晶体的生长。
5.专利申请号为201210349314.3，名称为一种区熔炉籽晶导向装置中公开到“籽晶导向杆下端开孔通过紧定螺钉与内轴上端外圆固定”，即此文中采用的是用螺钉将籽晶夹持器和内轴固定，虽然此方法能够将二者固定住，但螺钉的存在会导致整个夹持装置本身不平衡，同样会使正在生长的单晶体产生晃动，特别是大尺寸单晶体晃动更为明显，影响晶体生长。
6.因此，如何改进籽晶夹持器和内轴之间的连接，以在生长单晶过程中，减少单晶扩肩生长的晃动，提高单晶体生长稳定性是目前需要解决的问题。


技术实现要素：

7.有鉴于此，本实用新型旨在提出一种结构简单、设计合理、制造成本低的可减轻单晶在引晶和扩肩生长过程中产生的晃动，确保单晶体稳定生长的区熔籽晶夹具，以解决上述问题。
8.为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
9.一种区熔籽晶夹具，包括籽晶夹持器及内轴，所述籽晶夹持器的下端面的中心处设有向内凹陷的圆柱形空腔，所述圆柱形空腔内壁设有内螺纹，所述内轴的轴尖外壁设有与所述内螺纹相匹配的外螺纹，所述内轴轴尖插设于所述籽晶夹持器的圆柱形空腔内，并通过螺纹连接。
10.相对于现有技术，本实用新型所述的区熔籽晶夹具具有以下优势：
11.(1)本实用新型所述的区熔籽晶夹具结构简单、设计合理、制造成本低，籽晶夹持器的圆柱形空腔与内轴轴尖通过螺纹连接，连接更加紧密，可减少因配合不紧密导致的单晶晃动；单晶向下移动时，可避免籽晶夹持器与下轴轴尖的脱开；籽晶夹持器和内轴轴尖之间的紧密配合，避免了引晶阶段由于旷量的存在籽晶夹持器画圈导致的引晶困难问题的发生。
12.(2)本实用新型所述的区熔籽晶夹具中籽晶夹持器与内轴通过螺纹连接，避免了螺钉连接存在的整体结构重量变大，螺钉存在导致的结构整体不对称，不平衡，单晶开启正反转后，区熔籽晶夹具容易偏移的情况发生。
附图说明
13.构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
14.图1为本现有技术中籽晶夹持器与内轴连接示意图；
15.图2为本实用新型实施例所述的区熔籽晶夹具的结构示意图。
16.附图标记说明：
[0017]1‑
籽晶夹持器；2
‑
内轴；3
‑
螺纹。
具体实施方式
[0018]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0019]
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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。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。
[0020]
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，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，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0021]
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
[0022]
如图1所示，为现有技术中籽晶夹持器与内轴连接示意图，内轴轴尖直接插入籽晶夹持器底部的凹槽内，二者通过侧壁之间的摩擦力连接，或者是通过螺钉连接。
[0023]
如图2所示，本实用新型所述的一种区熔籽晶夹具，包括籽晶夹持器1及内轴2，籽晶夹持器1的下端面的中心处设有向内凹陷的圆柱形空腔，圆柱形空腔内壁设有内螺纹，内轴2的轴尖外壁设有与内螺纹相匹配的外螺纹，内轴2轴尖插设于籽晶夹持器1的圆柱形空腔内，并通过螺纹3连接。
[0024]
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。


技术特征：
1.一种区熔籽晶夹具，包括籽晶夹持器(1)及内轴(2)，其特征在于：所述籽晶夹持器(1)的下端面的中心处设有向内凹陷的圆柱形空腔，所述圆柱形空腔内壁设有内螺纹，所述内轴(2)的轴尖外壁设有与所述内螺纹相匹配的外螺纹，所述内轴(2)轴尖插设于所述籽晶夹持器(1)的圆柱形空腔内，并通过螺纹(3)连接。

技术总结
本实用新型提供了一种区熔籽晶夹具，包括籽晶夹持器及内轴，籽晶夹持器的下端面的中心处设有向内凹陷的圆柱形空腔，圆柱形空腔内壁设有内螺纹，内轴的轴尖外壁设有与内螺纹相匹配的外螺纹，内轴轴尖插设于籽晶夹持器的圆柱形空腔内，并通过螺纹连接。本实用新型所述的区熔籽晶夹具结构简单、设计合理、制造成本低，可减轻单晶在引晶和扩肩生长过程中产生的晃动，确保单晶体稳定生长。确保单晶体稳定生长。确保单晶体稳定生长。


技术研发人员：刘凯 涂颂昊 张志富 王遵义 孙健 谭永麟 孙晨光 王彦君
受保护的技术使用者：中环领先半导体材料有限公司
技术研发日：2021.02.01
技术公布日：2021/10/18