一种籽晶夹持装置的制作方法

本实用新型涉及单晶硅生产设备技术领域，特别是涉及一种籽晶夹持装置。

背景技术：

为了确保单晶硅棒的品质，单晶硅棒的生产是在密闭且充满惰性气体的单晶炉内进行，其拉晶工艺包括引晶、放肩、转肩、等径、收尾和停炉。其中，引晶是拉晶工艺中较为关键的一步，单晶的生长过程中需要籽晶(也叫晶种)配合。具体方法为：引晶开始前由夹头夹持籽晶缓慢下降至熔硅液面上方，待籽晶温度接近熔硅温度时，再次下降籽晶与熔硅液接触，通常称此过程为“下种”；“下种”后籽晶与熔硅进行熔接，待液面温度达到单晶生长要求时即可控制液面温度和籽晶的提升速度来实现单晶的生长。

籽晶的质量对于拉晶有直接的影响。除去籽晶自身品质原因，如本身已存在严重位错，或者在“下种”过程中受单晶炉炉内温度变化的影响新产生位错，将导致杂质扩散入晶体，会导致引晶之后的放肩、转肩工序无法进行。或者，当单晶炉内的惰性气体无法有效地防护籽晶时，籽晶易被单晶炉炉内的挥发物氧化，导致晶棒头部的氧浓度增加甚至超标，进而降低拉晶的成品率。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种籽晶夹持装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种籽晶夹持装置，包括相互配合的夹头以及导气套；夹头用于夹持籽晶；导气套包括相对的第一端和第二端，导气套具有贯穿第一端和第二端的一个安装孔与多个导气槽，夹头安装于安装孔中、夹持于夹头的籽晶自第二端暴露于导气套外，多个导气槽围绕安装孔分布，自第一端向第二端，至少一个导气槽向靠近夹头的方向延伸。

采用了上述技术方案，夹头通过安装孔与导气套连接，通过围绕安装孔开设的多个导气槽，且至少一个导气槽向靠近夹头的方向延伸，实现惰性气体向夹持于夹头且暴露在导气套外的籽晶流动，在籽晶外围形成惰性气体保护层，以确保籽晶在单晶炉内受惰性气体的保护而不被单晶炉内的挥发物氧化，最终确保籽晶质量。而且，由于惰性气体通过开设在导气套上的导气槽向籽晶周围流动，对现有夹头无需改动或者做较少改动即可实现在籽晶周围形成惰性气体保护层。再者，导气套的结构简单，与夹头的拆装方便。

优选地，夹头通过安装孔与导气套同轴连接。

采用了上述技术方案，夹头通过安装孔与导气套同轴连接，即在提拉夹持有籽晶的夹头时，导气套不会使夹头发生偏移，进而不影响拉晶质量。

优选地，多个导气槽围绕安装孔均匀分布，自第一端向第二端，每一个导气槽均向靠近夹头的方向倾斜，且倾斜角度一致。

采用了上述技术方案，多个导气槽围绕安装孔均匀分布，且自第一端向第二端，每一个导气槽均向靠近夹头的方向倾斜，倾斜角度一致，通过均匀分布且吹出惰性气体作用在籽晶同一横截面上的导气槽，使吹向籽晶的惰性气体均衡的分布在籽晶侧面，一方面，均衡分布在籽晶周围的惰性气体能够在籽晶周围形成完备的保护，全面地避免籽晶被单晶炉内的挥发物氧化，以确保籽晶质量；另一方面，均衡地吹扫在籽晶侧面的惰性气体，籽晶不会因吹扫力不均匀而晃动，进一步地确保拉晶品质；再者，由于导气槽均向靠近夹头的方向倾斜，减少惰性气体吹向籽晶的距离，使惰性气体能够更快地吹向籽晶，确保籽晶质量。

优选地，每个导气槽的横截面积均自第一端向第二端逐渐减小。

采用了上述技术方案，导气槽横截面积自第一端向第二端逐渐减小，使惰性气体在第二端的导气槽的压力大于在第一端的导气槽的压力，最终使惰性气体更加有力地吹向籽晶，优化保护籽晶和散热等效果。

优选地，导气套包括套筒，以及自套筒的内表面向套筒中心延伸的多个连接臂，多个连接臂的末端位于安装孔的外围，每个导气槽均位于相邻的两个连接臂之间。

优选地，夹头的外壁上，与连接臂相对应的位置开设多个安装槽，连接臂的末端插入安装槽。

优选地，连接臂的末端设置与连接臂紧固连接的内筒，安装孔由内筒围合形成，内筒具有螺纹，夹头具有与内筒相匹配的螺纹，内筒与夹头通过螺纹紧固连接。

采用了上述技术方案，通过螺纹连接，便于夹头与导气套的拆卸。

优选地，连接臂的末端设置与连接臂紧固连接的内筒，安装孔由内筒围合形成，内筒上设置多个卡榫，夹头的外壁上，与连接臂相对应的位置开设若干卡槽，所述卡榫插入所述卡槽。

优选地，自第一端至第二端方向，导气套的外缘向靠近夹头的方向倾斜。

采用了上述技术方案，导气套外缘向靠近夹头的方向倾斜，能够使得流经导气套外部的惰性气体向籽晶周围聚集，进一步地，优选对籽晶的保护效果。

优选地，导气槽的横截面形状为扇形、方形、圆形、椭圆形或者不规则形状中的一种。

综上所述，本实用新型提供的籽晶夹持装置，能够通过设置在导气套上的导气槽改变绝缘气体的流速和流向，使绝缘气体快速地向籽晶聚拢，有效地避免单晶炉内的挥发物对籽晶的氧化，确保籽晶的品质；另外，对现有的夹头无需或仅需很小改动即可实现对籽晶的防护，且拆装简单。

附图说明

图1是现有籽晶夹头的主视示意图；

图2是本实用新型提供的一种实施例的籽晶夹持装置的剖视示意图；

图3是本实用新型提供的一种实施例的导气套的俯视示意图；

图4是本实用新型提供的一种实施例的导气套主视图的剖视示意图。

其中：1.夹头，2.导气套，20.第一端，21.第二端，22.安装孔，23.导气槽， 3.籽晶，4.连接件。

具体实施方式

下面结合附图说明根据本实用新型的具体实施方式。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型并不限于下面公开的具体实施例的限制。

图1示出的是现有籽晶夹头的主视示意图，拉晶时，夹头1的底端夹持籽晶3，惰性气体从夹头1的顶端流向籽晶3，由于夹头1的横截面相对于籽晶3的横截面大约11倍左右，惰性气体在流向籽晶3过程中，被夹头1阻碍而不能充分与籽晶3接触，因此，惰性气体不能够对籽晶3起到较好的保护作用，进而使籽晶3容易被单晶炉内的挥发物氧化，导致籽晶3的质量降低，籽晶3的质量降低将进一步影响拉晶效果。

为了解决籽晶易被氧化而质量低的问题，本实用新型提供一种能够确保籽晶质量的籽晶夹持装置。

本实用新型一个实施例提供的籽晶夹持装置，如图2所示，包括相互配合的夹头1以及导气套2，夹头1用于夹持籽晶3。导气套2包括相对的第一端20和第二端21，导气套2具有贯穿第一端20和第二端21的一个安装孔 22与多个导气槽23，夹头1安装于安装孔22中、夹持于夹头1的籽晶3自第二端21暴露于导气套2外，多个导气槽23围绕安装孔22分布。自第一端 20向第二端21，至少一个导气槽23向靠近夹头1的方向延伸。

在本实施例中，贯穿导气套2的第一端20和第二端21的安装孔22实现对夹头1的连接，夹头1的末端可以与第二端21齐平，也可以在第二端21 内，亦或是暴露于第二端21外。贯穿第一端20和第二端21且围绕安装孔22 开设多个导气槽23，惰性气体通过导气槽23流向夹持于夹头1且暴露于导气套2外的籽晶3。由于具有至少一个向靠近夹头1的方向延伸的导气槽23，因此，有利于惰性气体直接吹向籽晶3，以在籽晶3的周围形成惰性气体的保护层。

采用了上述技术方案，能够确保籽晶3在单晶炉内受惰性气体的保护而不被单晶炉内的挥发物氧化，最终确保籽晶3质量。而且，由于惰性气体通过开设在导气套2上的导气槽23向籽晶3周围流动，对现有夹头1无需改动或者做较少改动即可实现在籽晶3周围形成惰性气体保护层。再者，导气套2 的结构简单，与夹头1的拆装方便。

在上述实施例的基础上，进一步地，夹头1通过安装孔22与导气套2同轴连接。

采用了上述技术方案，夹头1通过安装孔22与导气套2同轴连接，即在提拉夹持有籽晶3的夹头1时，导气套2不会使夹头1发生偏移，进而不影响拉晶质量。

在上述实施例的基础上，进一步地，如图2至图4所示，多个导气槽23 围绕安装孔22均匀分布，自第一端20向第二端21，每一个导气槽23均向靠近夹头1的方向倾斜，且倾斜角度一致。

采用了上述技术方案，多个导气槽23围绕安装孔22均匀分布，且自第一端20向第二端21，每一个导气槽23均向靠近夹头1的方向倾斜，倾斜角度一致。通过均匀分布且吹出惰性气体作用在籽晶3同一横截面上的导气槽 23，使吹向籽晶的惰性气体均衡的分布在籽晶3侧面，一方面，均衡分布在籽晶3周围的惰性气体能够在籽晶3周围形成完备的保护，全面地避免籽晶3 被单晶炉内的挥发物氧化，以确保籽晶3质量；另一方面，均衡地吹扫在籽晶3侧面的惰性气体，籽晶3不会因吹扫力不均匀而晃动，进一步地确保拉晶品质；再者，由于导气槽23均向靠近夹头3的方向倾斜，减少惰性气体吹向籽晶3的距离，即使惰性气体能够更快地吹向籽晶3，确保籽晶3质量。

在另一可选的实施例中，多个导气槽23呈螺旋状分布于安装孔22的周围，螺旋状的导气槽23的螺距相等、旋向相同，使通过该导气槽23吹向籽晶3的惰性气体均匀分布于籽晶3上，确保对籽晶3的保护效果。

在上述实施例的基础上，进一步地，如图2所示，每个导气槽23的横截面积均自第一端20向第二端21逐渐减小。

采用了上述技术方案，导气槽23横截面自第一端20向第二端21逐渐减小，使惰性气体在第二端21的导气槽23的压力大于在第一端20的导气槽23 的压力，最终使惰性气体更加有力地吹向籽晶3，优化保护籽晶3和散热等效果。

在另一可选的实施例中，导气槽23横截面自第一端20向第二端21不变。

在上述实施例的基础上，进一步地，导气套包括套筒，以及自套筒的内表面向套筒中心延伸的多个连接臂，多个连接臂的末端位于安装孔的外围，每个导气槽均位于相邻的两个连接臂之间。

在一个可选的实施例中，套筒的横截面为圆形、方形、多边形、椭圆形或不规则形状中的一种。自套筒的内表面向套筒中心延伸的多个连接臂中，至少两个相邻的连接臂自导气套的第一端向第二端逐渐靠近夹头。

在另一个可选的实施例中，套筒的横截面为圆形、方形、多边形、椭圆形或不规则形状中的一种。自套筒的内表面向套筒中心延伸的多个连接臂中，每个连接臂自导气套的第一端向第二端均逐渐靠近夹头，为夹持于夹头上的籽晶提供均衡的吹扫力。

在另一可选的实施例中，套筒的横截面为圆形、方形、多边形、椭圆形或不规则形状中的一种。自套筒的内表面向套筒中心延伸的多个连接臂中，每个连接臂自导气套的第一端向第二端均逐渐靠近夹头，为夹持于夹头上的籽晶提供均衡的吹扫力。两个相邻连接臂形成一个连接臂单元，一个连接臂单元为一个导气槽，连接臂单元中的两个连接臂近第二端处相互靠近，即连接臂单元形成的导气槽的入口尺寸大于出口尺寸，为夹持于夹头上的籽晶提供强有力的吹扫力。

在另一可选的实施例中，套筒状导气套的外缘自第一端至第二端逐渐向夹头方向倾斜。

在上述实施例的基础上，进一步地，夹头的外壁上，与连接臂相对应的位置开设多个安装槽。连接臂的末端插入安装槽，以实现对夹头的固定。

在一个可选的实施例中，套筒为分体设置，即包括两个能够完全对应的子套筒。安装时，子套筒上的连接臂的末端依次插入夹头外壁上开设的安装槽内后将两个子套筒紧固，实现套筒和夹头的紧固连接。

在上述实施例的基础上，进一步地，连接臂的末端设置与连接臂紧固连接的内筒，安装孔由内筒围合形成。内筒具有螺纹，夹头具有与内筒相匹配的螺纹，内筒与夹头通过螺纹紧固连接。

采用了上述技术方案，采用螺纹连接实现夹头与导气套的紧固连接，具有拆装方便的优点。

在上述实施例的基础上，进一步地，连接臂的末端设置与连接臂紧固连接的内筒，安装孔由内筒围合形成，内筒上设置多个卡榫。夹头的外壁上，与连接臂相对应的位置开设若干卡槽。卡榫插入所述卡槽，实现对夹头的固定。

在一个优选的实施例中，套筒为分体设置，即包括两个能够完全对应的子套筒。安装时，子套筒上的卡榫依次插入夹头外壁上开设的卡槽内后将两个子套筒紧固，实现套筒和夹头的紧固连接。

在上述实施例的基础上，进一步地，如图2和图4所示，导气套2为锥形，且自第一端20至第二端21方向，导气套2的外缘向靠近夹头1的方向倾斜。

采用了上述技术方案，由于导气套2为锥形，有助于惰性气体的流动，即惰性气体在流动过程中，导气套2对惰性气体的阻力减小，有助于惰性气体快速地流向籽晶3，从而优化对籽晶3的保护效果。锥形导气套2的第二端21的端面小于第一端20的端面，能够使得流经导气套外部的惰性气体向籽晶 3周围聚集，进一步地，优选对籽晶3的保护效果。

在另一可选的实施例中，导气套2的横截面为四方形、多边形、椭圆形、梯形或不规则形状，自第一端20至第二端21方向，导气套2的外缘向靠近夹头1的方向倾斜。

在上述实施例的基础上，进一步地，导气槽23的横截面形状为扇形、方形、圆形、椭圆形或者不规则形状中的一种。

本实用新型还提供一种籽晶夹持装置的具体实施例，如图2至图4所示：

包括倒锥台形导气套2，沿导气套2的中心轴线开设安装孔22，安装孔 22内同轴紧固连接一带有内螺纹的连接件4，夹头1通过内螺纹与导气套2 紧固连接，且夹头1的末端与导气套2的末端齐平，籽晶3夹持于夹头1的末端，并暴露于导气套2的外部。

围绕安装孔22开设多个导气槽23，导气槽23自导气套2的起始端至末端逐渐向夹头1延伸，且延伸的角度一致。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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。