一种用于CZ法拉制硅单晶的通用夹头装置的制作方法

本实用新型具体涉及一种cz法拉制硅单晶使用的通用夹头装置。

背景技术：

使用cz法拉制单晶硅棒是通过单晶炉加工生产的，其中晶棒是采用石墨夹头夹持籽晶，然后将籽晶插入熔体表面进行熔接，同时转动籽晶，反转坩埚，籽晶缓慢向上提升，促成晶体生长拉制呈晶棒。在此过程中，应特殊工艺要求，在晶棒拉制过程中有加料操作，现阶段石墨夹头按籽晶类型有斜口和锥形两种。斜口籽晶在籽晶(圆柱形)一边倒斜角，通过钼销插入后安装在夹头内，一边倒斜角对人员安装籽晶的要求高，若安装方式及方法不对，会导致籽晶一边倾斜，影响晶向偏离度，从而影响晶体品质。并且，当前工艺要求有不断加料的环节，而斜口籽晶在每次加料前要取下籽晶及钼销，加料过程中安装加料器，钼销有反复拆取的操作，这样每加料一次，钼销就重复拆取四次，浪费运行工时，电阻挥发难以控制，在重复拆取的过程中钼销与石墨夹头反复摩擦，夹头极易损耗，与钼销摩擦后掉渣严重影响晶棒碳含量。若使用锥形籽晶，每次加料时不仅要取下籽晶，更重要的是连带夹头一起取下。锥形籽晶的安装顺序便是夹头取下后安装籽晶，然后将夹头重新连接在重锤上进行下一步工序的操作，加料时反之。若使用锥形籽晶，每加料一次，夹头就要反复拆取安装四次，不仅浪费工时，在拆取安装过程也是磨损的过程，夹头与重锤相互磨损，金属部件与石墨部件磨损后掉渣，有掉落风险，对于晶棒品质的影响也更为剧烈。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了解决上述单晶炉石墨夹头加料麻烦需要将夹头拆卸，拆卸过程中籽晶、石墨夹头及重锤反复摩擦造成损伤的问题，提供一种侧向开设安装孔的通用夹头装置。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是改变石墨夹头与重锤连接的上半部分结构；在夹头侧壁上开设与籽晶安装孔和籽晶定位孔相通的籽晶安装口，将籽晶安装口的形状安装大小头锥形籽晶形状设置，使大小头锥形籽晶能够通过籽晶安装口装入籽晶安装孔和籽晶定位孔中，使大小头部位分别相应落入籽晶安装孔和籽晶定位孔中，最后通过籽晶固定孔安装固定柱即可作业；拆卸时方向操作，可通过侧开的籽晶安装口将籽晶取出，无需将夹头整体拆下。

本实用新型用于cz法拉制硅单晶的通用夹头装置,夹头本体从上往下呈圆柱状结构，底端部位设为锥形结构；所述夹头本体沿轴向中心部位开设有通孔，从上往下依次为重锤安装孔、籽晶安装孔和籽晶定位孔；所述夹头本体沿籽晶安装孔和籽晶定位孔位置开设有贯通外壁的籽晶安装口；所述夹头本体沿外壁上下位置分别开设有贯通籽晶安装孔的拉晶观察孔和透气孔；所述夹头本体沿外壁水平方向开设有贯通籽晶定位孔的籽晶固定孔；所述夹头本体沿外壁两侧对称设置有夹持口。

所述籽晶安装孔的直径为大小头锥形籽晶的大头安装尺寸，籽晶定位孔的直径为大小头锥形籽晶的小头安装尺寸。

所述籽晶安装口分为上开口和下开口，上开口的开口宽度与大小头锥形籽晶的大头尺寸相同，下开口的开口宽度与大小头锥形籽晶的小头尺寸相同。

所述籽晶安装口的上开口和下开口的过渡位置高于籽晶安装孔和籽晶定位孔的过渡位置，并且相差高度大于大小头锥形籽晶的大头部位的高度。

所述拉晶观察孔和透气孔分别开设在夹头本体不同轴向侧面上。

所述籽晶固定孔的轴线与籽晶定位孔的轴线错开设置。

所述夹持口设置在籽晶安装口上沿口与夹头本体上沿之间的侧壁上。

本实用新型的有益效果在于：在使用cz法拉制硅单晶硅棒的过程中，单晶炉在安装和拆卸大小头锥形籽晶的过程中不需要取下石墨夹头，没用了安装拆卸钼销的步骤，直接通过夹头侧方的籽晶安装口即可拆卸安装籽晶，不但避免了原来的钼销与石墨夹头反复摩擦损伤隐患，而且减少了重锤及夹头的拆卸磨损，对生产而言，简化了籽晶加料步骤，降低了生产成本。

附图说明

附图1为本实用新型的三维结构示意图；

附图2为本实用新型的正面结构示意图；

附图3为本实用新型的剖面结构示意图；

附图中：夹头本体1、重锤安装孔11、籽晶安装孔12、籽晶定位孔13、籽晶安装口14、上开口141、下开口142、拉晶观察孔15、透气孔16、籽晶固定孔17、夹持口18。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案结合实施例进行详细的描述。

如附图1-3所示，本实用新型用于cz法拉制硅单晶的通用夹头装置,夹头本体1从上往下呈圆柱状结构，底端部位设为锥形结构；所述夹头本体1沿轴向中心部位开设有通孔，从上往下依次为重锤安装孔11、籽晶安装孔12和籽晶定位孔13；所述夹头本体1沿籽晶安装孔12和籽晶定位孔13位置开设有贯通外壁的籽晶安装口14；所述夹头本体1沿外壁上下位置分别开设有贯通籽晶安装孔12的拉晶观察孔15和透气孔16；所述夹头本体1沿外壁水平方向开设有贯通籽晶定位孔13的籽晶固定孔17；所述夹头本体1沿外壁两侧对称设置有夹持口18。

所述籽晶安装孔12的直径为大小头锥形籽晶的大头安装尺寸，籽晶定位孔13的直径为大小头锥形籽晶的小头安装尺寸。

所述籽晶安装口14分为上开口141和下开口142，上开口141的开口宽度与大小头锥形籽晶的大头尺寸相同，下开口142的开口宽度与大小头锥形籽晶的小头尺寸相同。

所述籽晶安装口14的上开口141和下开口142的过渡位置高于籽晶安装孔12和籽晶定位孔13的过渡位置，并且相差高度大于大小头锥形籽晶的大头部位的高度。

所述拉晶观察孔15和透气孔16分别开设在夹头本体1不同轴向侧面上。

所述籽晶固定孔17的轴线与籽晶定位孔13的轴线错开设置。

所述夹持口18设置在籽晶安装口14上沿口与夹头本体1上沿之间的侧壁上。

实施例

本实用新型用于cz法拉制硅单晶的通用夹头装置的原理及操作过程。

单晶炉在拉制单晶硅棒的作业过程中，籽晶通过籽晶安装口14的上开口141和下开口142从夹头本体1的侧边直接安装到籽晶安装孔12和籽晶定位孔13中，籽晶的大头正好落在籽晶安装孔12中上下定位，小头落在籽晶定位孔13中，通过籽晶固定孔17安装固定柱后，使籽晶的安装作业完成，然后操作单晶炉的提拉装置，将籽晶插入在炉中高纯石英坩埚内的多晶硅原料熔液中，使籽晶端部不断与熔体表面进行熔接，随着籽晶缓慢向上提升移动，籽晶与坩埚同时方向转动，晶棒沿籽晶成型并不断缓慢生长。

换料时，操作提拉装置将晶棒从多晶硅原料熔液中提出，拆下籽晶固定孔17上的固定柱，然后将单晶硅棒顶部的籽晶部位从夹头本体1的籽晶安装口14上取下，拆卸即完成。安装新的籽晶后，即可继续作业。

技术特征：

1.一种用于cz法拉制硅单晶的通用夹头装置,其特征在于：夹头本体(1)从上往下呈圆柱状结构，底端部位设为锥形结构；所述夹头本体(1)沿轴向中心部位开设有通孔，从上往下依次为重锤安装孔(11)、籽晶安装孔(12)和籽晶定位孔(13)；所述夹头本体(1)沿籽晶安装孔(12)和籽晶定位孔(13)位置开设有贯通外壁的籽晶安装口(14)；所述夹头本体(1)沿外壁上下位置分别开设有贯通籽晶安装孔(12)的拉晶观察孔(15)和透气孔(16)；所述夹头本体(1)沿外壁水平方向开设有贯通籽晶定位孔(13)的籽晶固定孔(17)；所述夹头本体(1)沿外壁两侧对称设置有夹持口(18)。

2.如权利要求1所述的用于cz法拉制硅单晶的通用夹头装置,其特征在于：所述籽晶安装孔(12)的直径为大小头锥形籽晶的大头安装尺寸，籽晶定位孔(13)的直径为大小头锥形籽晶的小头安装尺寸。

3.如权利要求1所述的用于cz法拉制硅单晶的通用夹头装置,其特征在于：所述籽晶安装口(14)分为上开口(141)和下开口(142)，上开口(141)的开口宽度与大小头锥形籽晶的大头尺寸相同，下开口(142)的开口宽度与大小头锥形籽晶的小头尺寸相同。

4.如权利要求3所述的用于cz法拉制硅单晶的通用夹头装置,其特征在于：所述籽晶安装口(14)的上开口(141)和下开口(142)的过渡位置高于籽晶安装孔(12)和籽晶定位孔(13)的过渡位置，并且相差高度大于大小头锥形籽晶的大头部位的高度。

5.如权利要求1所述的用于cz法拉制硅单晶的通用夹头装置,其特征在于：所述拉晶观察孔(15)和透气孔(16)分别开设在夹头本体(1)不同轴向侧面上。

6.如权利要求1所述的用于cz法拉制硅单晶的通用夹头装置,其特征在于：所述籽晶固定孔(17)的轴线与籽晶定位孔(13)的轴线错开设置。

7.如权利要求1所述的用于cz法拉制硅单晶的通用夹头装置,其特征在于：所述夹持口(18)设置在籽晶安装口(14)上沿口与夹头本体(1)上沿之间的侧壁上。

技术总结
一种用于CZ法拉制硅单晶的通用夹头装置,夹头本体从上往下呈圆柱状结构，底端部位设为锥形结构；所述夹头本体沿轴向中心部位开设有通孔，从上往下依次为重锤安装孔、籽晶安装孔和籽晶定位孔；所述夹头本体沿籽晶安装孔和籽晶定位孔位置开设有贯通外壁的籽晶安装口；所述夹头本体沿外壁上下位置分别开设有贯通籽晶安装孔的拉晶观察孔和透气孔；所述夹头本体沿外壁水平方向开设有贯通籽晶定位孔的籽晶固定孔；所述夹头本体沿外壁两侧对称设置有夹持口。益效果在于：安装和拆卸大小头锥形籽晶的过程中不需要取下石墨夹头，直接通过夹头侧方的籽晶安装口即可拆卸安装籽晶，减少了重锤及夹头的拆卸磨损，对生产而言，简化了籽晶加料步骤，降低了生产成本。

技术研发人员：陈娟;王思远;周小渊;柯小龙;马占东;周志鹏;苏波;董长海
受保护的技术使用者：宁夏中晶半导体材料有限公司
技术研发日：2020.03.26
技术公布日：2020.11.13