专利名称：一种区熔炉单晶夹持系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种区熔炉单晶夹持系统。
背景技术：
众所周知，现代信息技术和现代电子技术的核心是半导体技术，而半导体硅单晶材料是最重要的半导体材料。在半导体硅单晶的生产过程中主要采用直拉法和区熔法生产。区熔硅单晶由于其生产相对杂质含量低，是制造功率器件的优秀材料。随着技术进步，半导体硅材料的发展非常迅速，硅单晶渐向大直径、大重量方向发展。区熔法生产硅单晶的过程中采用的是整根的圆柱状多晶料。随着单晶直径的增加，生产过程中硅单晶单根重量已经超过20公斤。这种情况下采用简单的单晶夹持器已很难实现单晶的稳定生长，同时也具有很大的安全隐患。生产单晶的工艺框图(见图1)。随着单晶工艺的逐渐提高，单晶市场逐渐向大直径方向发展，同时单晶重量也不断增加，此时现有的夹持器不能满足大直径单晶对其作用力的要求。原始区熔炉夹持系统结构简单，由夹持针压块、夹持针、压块支架组成。初使外轴不动，内轴以3mm/min的速度稳定的向下运动，当单晶生长至等径100_长后,按下夹持按钮，夹持套筒与内外轴同时向下移动，夹持针以圆形轨迹逆时针方向缓慢的运动，直到夹持针与单晶完全接触。由于单晶表面不均匀，此方法在夹持针与单晶接触的一瞬间，可能有某一点先接触其余两点后接触的现象，从而造成单晶受力不均匀，导致单晶歪及流熔区。
发明内容本实用新型的目的是提供一种区熔炉单晶夹持系统，此系统在于提升单晶在生产中的稳定性，以防止单晶在正常生长时因受自身重力和离心力影响造成不可复的损耗，不仅提高了单晶的完整实收率，同时也极大地降低了原料的损失，提高了生产效率。为达到上述发明目的，本实用新型采用以下技术方案:这种区熔炉单晶夹持系统，它包括:夹持套筒A，内轴套筒，所述的内轴套筒中心处设内轴轴头，内轴轴头与用于拉伸单晶的籽晶夹头连接，所述的夹持套筒A为锥形，锥顶为敞口，敞口的中心供单晶通过，所述单晶的细颈一端与籽晶连接，位于锥尖部下方的直线段设有顶丝孔，夹持套筒A与内轴套筒外部通过顶丝B固定，位于籽晶夹头下方的内轴轴头上套有挡渣板，挡渣板的外径与内轴套筒内径相匹配，在夹持套筒锥顶部设有多晶硅球流入口，在由夹持套筒A与内轴套筒连成的套筒的内侧与单晶的外侧的空间，且该空间的高度方向是从挡渣板的上方到锥顶敞口均布满支撑用的多晶硅球。所述的在夹持套筒锥顶部设有多晶硅球流入口是通过电动阀门与盛放多晶硅球的容器相连，该容器通过连接杆与炉壁相连接。本实用新型的优点是:本实用新型颠覆了原始区熔炉夹持系统结构，将简单的三点夹持演变成多点夹持，由若干个直径为0.5-lmm的球状多晶娃球组成，同样初使外轴不动，内轴以3mm/min的速度稳定的向下运动，当单晶生长至等径IOOmm长后,按下夹持按钮，通过投夹持过程缓慢的由器皿向夹持套筒里流入多晶硅球，从而将单晶固定，同时在不改变区熔单晶炉其他运行设备及工艺条件的基础上，提高单晶在运行中的稳定性。
图1:区熔法单晶生产工艺流程框图图2:现有区熔炉夹持系统结构示意图图3:本实用新型中夹持套筒与内轴套筒连接示意图图4:本实用新型中挡渣板与内轴轴头的连接示意图图5:向夹持套筒内输送多晶娃球容器的不意图图6:本实用新型使用状态示意图(多晶硅球将夹持套筒填满)图1中所示的流程是:先阅读任务单，随后按以下顺序进行:清洁炉室，安装籽晶，安装多晶，调线圈、反射器，装炉，抽真空(充气)，其中，需要检测真空度是否合格，真空度合格后，进入拉制单晶工序，等径IOOmm长后进入投夹持工序，等径保持，随后收尾停炉，其中，如果在投夹持工序时出现单晶歪的情况时，就要及时停炉。图2中，I为夹持针,2为单晶，3为细颈,4为籽晶,5为内轴套筒,6为内轴轴头,7为夹持针压块，8籽晶夹头,9为夹持套筒,10为顶丝A。图3、图4、图5、图6中，6为内轴轴头，11为夹持套筒A，13为内轴套筒，12为顶丝B，2为单晶，3细颈，4为籽晶，8籽晶夹头，14为挡渣板，15为多晶硅球，16为容器，17为电动阀门，18为连接杆，19为多晶硅球流入口。
具体实施方式
本实用新型包括:夹持套筒A 11，内轴套筒13，所述的内轴套筒中心处设内轴轴头6，内轴轴头与用于拉伸单晶的籽晶夹头8连接，所述的夹持套筒A 11为锥形，锥顶为敞口，敞口的中心供单晶2通过，所述单晶的细颈3 —端与籽晶4连接，位于锥尖部的下方的直线段设有顶丝孔，夹持套筒A 11与内轴套筒13外部通过顶丝B 12固定，位于籽晶夹头下方的内轴轴头上套有挡渣板14，挡渣板14的外径与内轴套筒13内径相匹配，在夹持套筒A 11锥顶部设有多晶硅球流入口 19，在由夹持套筒A 11与内轴套筒连成的套筒的内侧与单晶的外侧的空间，且该空间的高度方向是从挡渣板14的上方到锥顶敞口均布满支撑用的多晶硅球15。在夹持套筒A 11锥顶部设有多晶硅球流入口 19通过电动阀门17与盛放多晶硅球15的容器16相连，容器16通过连接杆18与炉壁相连接。将原有的夹持套筒9(图2)拆下，换上本发明设计的夹持套筒A 11 (此套筒不影响其他运行部件)，夹持套筒A 11竖直延伸部分通过顶丝A 10与内轴套筒5外部固定(图3)。为防止多晶硅球进入内轴产生影响，专门设计了配合内轴运行的圆柱形挡渣板，挡渣板外部直径与内轴套筒内部直径相匹配，内部直径与内轴轴头外部直径相匹配，且不影响籽晶夹头的安放，将此挡渣板套入内轴轴头即可实现(图4)。盛放多晶硅球的容器通过连接杆与炉体相连接(图5)，并在容器出口处设电气阀门17，通过调节旋钮使阀门缓慢打开或关闭，控制多晶硅球的流量大小。[0025]采用多晶硅球作为单晶稳定性支撑，此多晶硅球取料方便，耐高温，受热后不易产生杂质，且不会对单晶的工艺造成影响。由于多晶硅球具有流动性的特点，对单晶可充分的外包围，形成多点夹持，分散作用力，通过不规则的排列组合固定单晶(图6)。
权利要求1.一种区熔炉单晶夹持系统，其特征在于:它包括:夹持套筒A，内轴套筒，所述的内轴套筒中心处设内轴轴头，内轴轴头与用于拉伸单晶的籽晶夹头连接，所述的夹持套筒A为锥形，锥顶为敞口，敞口的中心供单晶通过，所述单晶的细颈一端与籽晶连接，位于锥尖部下方的直线段设有顶丝孔，夹持套筒A与内轴套筒外部通过顶丝B固定，位于籽晶夹头下方的内轴轴头上套有挡渣板，挡渣板的外径与内轴套筒内径相匹配，在夹持套筒锥顶部设有多晶硅球流入口，在由夹持套筒A与内轴套筒连成的套筒的内侧与单晶的外侧的空间，且该空间的高度方向是从挡渣板的上方到锥顶敞口均布满支撑用的多晶硅球。
2.根据权利要求1所述的夹持系统，其特征在于:所述的在夹持套筒锥顶部设有多晶硅球流入口是通过电动阀门与盛放多晶硅球的容器相连，该容器通过连接杆与炉壁相连接。
专利摘要一种区熔炉单晶夹持系统，它包括夹持套筒A，内轴套筒，所述的内轴套筒中心处设内轴轴头，内轴轴头与用于拉伸单晶的籽晶夹头连接，所述的夹持套筒A为锥形，锥顶为敞口，敞口的中心供单晶通过，所述单晶的细颈一端与籽晶连接，位于锥尖部下方的直线段设有顶丝孔，夹持套筒A与内轴套筒外部通过顶丝B固定，位于籽晶夹头下方的内轴轴头上套有挡渣板，挡渣板的外径与内轴套筒内径相匹配，在夹持套筒锥顶部设有多晶硅球流入口，在套筒的内侧与单晶的外侧的空间，且该空间的高度方向是从挡渣板的上方到锥顶敞口均布满支撑用的多晶硅球。系统优点是提升单晶在生产中的稳定性，不仅提高了单晶的完整实收率，同时也极大地降低了原料的损失，提高了生产效率。
文档编号C30B13/00GK202968740SQ20122068211
公开日2013年6月5日 申请日期2012年12月11日 优先权日2012年12月11日
发明者付斌, 闫志瑞, 方峰, 王学锋, 陈海滨 申请人:有研半导体材料股份有限公司, 国泰半导体材料有限公司