半导体单晶炉籽晶夹头的制作方法

本实用新型属于半导体设备制造行业，具体涉及半导体单晶炉籽晶夹头。

背景技术：

原来的籽晶夹头结构采用分体式，受零件加工的精度影响，多个零件通过螺纹连接，同轴度差，在拉晶时籽晶旋转摆动较大，影响长晶。零件由不锈钢和钼材料构成，电阻率不同，对长晶有一定的影响。籽晶夹套与籽晶晶种接合面是圆柱面，用插销紧固，容易咬死，籽晶拆卸与更换极不方便。引晶时成晶困难，引晶时间长，容易断晶。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供半导体单晶炉籽晶夹头，籽晶重锤和籽晶夹套均采用钼材料整体加工而成，增加了整个籽晶夹头的重量，长晶时运行稳定；籽晶夹套设计的散热小孔能有效地将籽晶晶种上的热量散发出去；籽晶晶种与籽晶夹套间采用一高强度石墨衬套过渡，石墨衬套外锥面与夹头配合，内锥面与籽晶晶种配合，采用锥度连接，起到自动定心的作用，随着拉晶重量的增加，在重力作用下籽晶夹套、石墨衬套以及籽晶晶种的配合越来越紧密，确保整个籽晶夹头同心，保证旋转。采用过渡石墨衬套减少了电阻率，解决了籽晶与夹头咬死问题。此外，锥度自定心，结构简单，符合长晶工艺需求。

本实用新型的技术方案是：半导体单晶炉籽晶夹头，包括籽晶重锤、籽晶夹套、石墨衬套和籽晶晶种；

所述籽晶重锤下端为圆柱形结构，圆柱形外表面加工有外连接螺纹；

所述籽晶夹套为中空的筒状结构；所述筒状结构上段加工有内连接螺纹，所述内连接螺纹能够与所述外连接螺纹配套连接；所述筒状结构中段沿周向均匀加工有若干个散热小孔；所述筒状结构下段内部加工为第一内锥面，所述第一内锥面的直径自上而下逐渐变小；

所述石墨衬套加工有内外锥面；所述内外锥面分别为第一外锥面和第二内锥面，所述第一外锥面与所述第一内锥面的锥面角度相同，且两者紧密贴合安装；所述第二内锥面的直径自上而下逐渐变小；

所述籽晶晶种上端加工有第二外锥面，所述第二外锥面与所述第二内锥面的锥面角度相同，且两者紧密贴合安装。

进一步的，所述第一外锥面的最大直径小于等于第一内锥面的最大直径，大于第一内锥面的中直径。所述中直径为第一内锥面的一半高度处对应的直径。两者紧密贴合安装，自动定心。

进一步的，所述第二外锥面的最大直径小于等于第二内锥面的最大直径，大于第二内锥面的中直径。所述中直径为第二内锥面的一半高度处对应的直径。两者紧密贴合安装，自动定心。

进一步的，所述第一外锥面与所述第一内锥面的锥面角度为10±0.5°。

进一步的，所述第二外锥面与所述第二内锥面的锥面角度为6±0.5°。

进一步的，所述籽晶重锤和籽晶夹套的材料为钼。增加了重量。

本实用新型的有益效果是：提供半导体单晶炉籽晶夹头，籽晶重锤和籽晶夹套均采用钼材料整体加工而成，增加了整个籽晶夹套的重量，长晶时运行稳定；籽晶夹套设计的散热小孔能有效地将籽晶晶种上的热量散发出去；籽晶晶种与籽晶夹套间采用一高强度石墨衬套过渡，石墨衬套外锥面与夹头配合，内锥面与籽晶晶种配合，采用锥度连接，起到自动定心的作用，随着拉晶重量的增加，在重力作用下籽晶夹套、石墨衬套以及籽晶晶种的配合越来越紧密，确保整个籽晶夹头同心，保证旋转。采用过渡石墨衬套减少了电阻率，解决了籽晶与夹头咬死问题。此外，锥度自定心，结构简单，符合长晶工艺需求。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图中：1为籽晶重锤，2为籽晶夹套，3为石墨衬套，4为籽晶晶种，5为散热小孔。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明。

如图1所示，籽晶重锤1是采用钼材料整体加工的籽晶重锤，下端有M40*3的连接螺纹，与籽晶夹套2上端的内螺纹连接。籽晶夹套2为带10°内锥的钼材料籽晶夹套，上端设计有内螺纹与籽晶重锤连接，中间设计有散热小孔。石墨衬套3是带内外锥面的高强度石墨衬套，外锥面角度10°与籽晶夹套配合安装，内锥面设计为6°。籽晶晶种4是引晶用的籽晶晶种，材质为纯单晶硅，锥面为6°，与石墨衬套内锥面紧密配合，一起装入到籽晶夹套2内，采用锥度过渡，籽晶减少因局部应力而容易断裂。

根据上图结构所示，装配完成后的部件其优点是籽晶重锤1和籽晶夹套2均采用钼材料加工而成，增加了重量，籽晶夹套2设计的散热小孔能有效地将籽晶上的热量散发出去；带内外锥度的高强度石墨衬套3起到自动定心的作用，随着拉晶重量的增加，在重力作用下籽晶夹套2、石墨衬套3以及籽晶4的配合越来截止紧密，确保整个籽晶夹头同心，保证旋转。此外，还可以防止籽晶咬死无法更换的问题。

使用本实用新型所述的半导体单晶炉籽晶夹头时，先用籽晶对中锤与坩埚对中盘等工装进行静态下的对中；然后开启籽晶转速20转时的动态圆周摆动测量，6小时内小于±2mm；然后用本实用新型所述的半导体单晶炉籽晶夹头拉晶。静态下籽晶对中锤与坩埚对中盘绝对对中；减少籽晶摆动，动态下控制籽晶圆周摆动在±2mm以内。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。