一种区熔检验炉用籽晶夹持装置的制作方法

本实用新型涉及区熔检验炉拉制硅单晶领域，具体涉及一种区熔检验炉用籽晶夹持装置。

背景技术：

区熔检验炉是用来拉制小尺寸的硅单晶棒，用于对原生多晶硅做检测、评价的设备，其原理是首先用套料机从原生硅棒生长层套出一根Φ20mm，长15cm的样芯棒，清洗干净后，装夹在检验炉腔上轴，下轴装夹一根N型电阻率大于1000Ω•cm，晶向为<111>的籽晶，两者之间有一个高频线圈，用来加热样芯棒，样芯棒底端熔融后与籽晶顶端接触并熔融在一起，籽晶向下匀速移动，上轴以一定速率匀速下降，熔硅按籽晶晶体结构生长出高纯度、无位错的硅单晶。

在区熔硅单晶的过程中，籽晶是随着下轴以一定的速率旋转的，必须确保籽晶移动过程中不会发生径跳和端跳（籽晶未能垂直装夹、偏移下轴中心位置），否则会在拉晶过程中引入位错，甚至造成晶棒扭曲，不能得到高质量的区熔单晶棒，最终造成后续测量结果的不准确。

中国实用新型专利CN 201605348 U公开了一种籽晶夹持结构：它由籽晶夹持器主体和籽晶夹持器主体相配合的紧固套组成，籽晶夹持器主体包括上部圆锥体和下部基座，下部基座圆柱体外部开有螺纹，紧固套内部开有与夹持器下部基座外部螺纹相匹配的螺纹。利用紧固套使夹持部分安放籽晶的空腔收缩，达到夹紧籽晶的目的。这种夹持结构只能夹持一定尺寸的籽晶，且收紧力度不好掌握，不锈钢较硬，籽晶较脆，硬碰硬容易把籽晶夹断，通过螺纹反复收缩旋转，也容易产生金属粉末污染物。

中国实用新型专利CN 202849587 U公开了另一种籽晶夹持结构：它由柱状籽晶夹头本体，在本体上部沿轴向开有一个缺口，该缺口具有两个相交的轴向切割面，夹持器还包括一个籽晶夹头滑块。通过调整籽晶夹头调整螺钉，可以改变籽晶夹头本体与籽晶夹头滑块间的中心距，来达到夹紧或松开籽晶的目的。这种夹持结构适合于大型区熔炉设备所采用的大尺寸籽晶，不合适小尺寸籽晶的区熔检验炉；其次，滑块为金属材质，硬度大，锁紧过程与籽晶硬碰硬，容易挤断（裂）籽晶，调整螺钉反复收缩旋转，也容易产生金属粉末污染物；滑块结构复杂，拉晶过程中挥发物附着其表面，不方便清洗、清洁。

技术实现要素：

本实用新型提供的一种区熔检验炉用籽晶夹持装置，能够提高装夹效率，确保稳定性。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种区熔检验炉用籽晶夹持装置，包括圆柱基座，其与底座连接，底座上方一体化连接有第一夹持柱，该装置还包括第二夹持柱，第一夹持柱与第二夹持柱之间设有籽晶夹持槽，籽晶夹持槽的中轴线与圆柱基座的中轴线重合。

进一步地，所述第一夹持柱为不锈钢夹持柱，第二夹持柱为石墨夹持柱。

进一步地，所述第一夹持柱的外壁从上至下上水平设有多组凹槽，第一夹持柱与第二夹持柱夹持籽晶后，采用钼丝捆绑固定，钼丝通过凹槽与第一夹持柱固定。

进一步地，所述凹槽设置为3组，均匀分布在第一夹持柱的外壁上。

进一步地，所述第一夹持柱的横截面为扇形，且在其圆心处设有方形夹持槽，该槽的边长与籽晶横截面边长之间的差距≤籽晶边长的10%；第一夹持柱的高度为籽晶长度的40%-50%。

进一步地，所述第二夹持柱的横截面为半圆形，且在其圆心处设有方形夹持槽，该槽的边长为籽晶横截面边长的3/4，高度为第一夹持柱高度的2/3。

进一步地，所述的底座与第一夹持柱一体成型，且底座底部设有螺纹柱，圆柱基座的中心设有与螺纹柱大小配合的空腔，空腔侧壁上设有内螺纹，底座与基座之间通过底座的螺纹柱和基座的内螺纹连接。

本实用新型由于采用第一夹持柱与第二夹持柱设计，且将第二夹持柱采用石墨制成，可以避免籽晶应力集中发生损伤、断裂，降低籽晶偏离正中心的轴向、径向偏差，确保籽晶处于下轴绝对正中心且垂直，实现晶体的完美生长。

附图说明

图1 是本实用新型的结构俯视图。

图2是本实用新型的结构主视图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图来进一步说明本实用新型，但本实用新型要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。

如图1-图2所示，一种区熔检验炉用籽晶夹持装置，包括圆柱基座1，其与底座2连接，底座2上方一体化连接有第一夹持柱3，该装置还包括第二夹持柱4，第一夹持柱3与第二夹持柱4之间设有籽晶夹持槽，籽晶夹持槽的中轴线与圆柱基座的中轴线重合。圆柱基座与下轴固定钢套匹配，可垂直安放在下轴正中心位置。而籽晶夹持槽的中轴线与圆柱基座的中轴线重合，确保籽晶垂直安装在下轴正中心位置处。

进一步地，所述第一夹持柱为不锈钢夹持柱，第二夹持柱为石墨夹持柱。石墨夹持柱采用高纯石墨制成。石墨质地相对软，其莫氏硬度为1-1.2，不锈钢的莫氏硬度为4.5-5.5，硅材料的莫氏硬度达到了6，石墨相对于籽晶要软，且石墨耐高温，容易加工成型，所以选用石墨柱夹持籽晶可以避免应力过大损伤、夹断籽晶。

进一步地，所述第一夹持柱的外壁从上至下上水平设有多组凹槽5，第一夹持柱3与第二夹持柱4夹持籽晶后，采用钼丝捆绑固定，钼丝通过凹槽5与第一夹持柱固定。钼丝的直径0.5mm。

进一步地，所述凹槽5设置为3组，均匀分布在第一夹持柱的外壁上。

进一步地，所述第一夹持柱3的横截面为扇形，且在其圆心处设有方形夹持槽，该槽的边长与籽晶横截面边长之间的差距≤籽晶边长的10%；第一夹持柱3的高度为籽晶长度的40%-50%。

进一步地，所述第二夹持柱4的横截面为半圆形，且在其圆心处设有方形夹持槽，该槽的边长为籽晶横截面边长的3/4，高度为第一夹持柱高度的2/3。

进一步地，所述的底座与第一夹持柱一体成型，且底座底部设有螺纹柱，圆柱基座的中心设有与螺纹柱大小配合的空腔，空腔侧壁上设有内螺纹，底座与基座之间通过底座的螺纹柱和基座的内螺纹连接。

装夹前，需要对圆柱基座、底座和第一夹持柱用丙酮、酒精擦洗，去除表面污染物，对第二夹持柱高温煅烧挥发杂质，然后酒精擦洗，钼丝同样用丙酮、酒精擦洗干净；然后将清洗洁净的籽晶6放在两者中间的夹持槽内，用钼丝沿凹槽将三者捆紧，确保籽晶不松动，此时，籽晶中心、基座圆柱体中心、下轴中心线相互重合。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内。本实用新型要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。