[发明专利]一种区熔炉籽晶导向装置

说明书

技术领域

本发明是关于非金属的制造设备，特别涉及一种区熔炉籽晶导向装置。

背景技术

区熔法（FZ）生产单晶硅是区别于直拉炉（CZ）的一种新型的单晶生长方法，它利用高频感应加热线圈将高纯度的多晶料局部融化，熔区依靠熔硅的表面张力和加热线圈提供的磁托浮力而处于悬浮状态，然后从熔区的下方利用籽晶将熔硅拉制成单晶。由于没有坩埚污染，区熔炉生长的单晶硅纯度高，均匀性好，低微缺陷，其优良的电学性能非常适合制作高反压、大电流、大功率的电力电子器件。在能源、环保、信息和通讯、制造业、材料、交通等国家关键性科技领域中，电力电子器件都起到重要作用。区熔硅单晶主要应用于制造晶闸管及整流元件、MOSFET及其相关器件以及特大功率器件，其市场可涵盖信息、家电、汽车、工业等领域。随着电力电子器件的飞速发展, 高反压、大电流半导体器件等对硅单晶的质量要求越来越高: 纯度高、直径大、无位错、无旋涡缺陷及电阻率径向均匀性好等。

在区熔单晶炉生产过程中，下轴运动机构起到引晶、单晶生长、旋转的作用，对单晶生长起到尤为重要的作用。下轴运动机构分为内轴和外轴，内轴能够相对于外轴进行升降，起到籽晶引晶的作用。在传统小直径区熔炉中，由于内轴行程较短，内轴上端一般并无籽晶导向机构。大直径区熔炉的生产中，内轴行程较长，达到500mm以上，在籽晶引晶阶段，籽晶需要上升到线圈位置完成引晶，此时籽晶悬臂长度较长，而且一般转速较快，单晶质量大，籽晶的运动稳定性以及籽晶与外轴的同轴度都难以保证，传统结构无法满足5英寸以上的区熔炉生长要求。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供一种刚度和强度好、籽晶和外轴的同轴度好、保证籽晶和单晶的运动稳定性的区熔炉籽晶导向装置。为解决上述技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种区熔炉籽晶导向装置，包括内部中空的外轴和内轴，所述区熔炉籽晶导向装置还包括籽晶定位杆和籽晶导向杆；籽晶导向杆置于外轴上端内孔中，且固定在内轴上端，籽晶导向杆的上端和下端均设有同轴心的开孔，上端开孔处安装有籽晶定位杆，下端开孔处安装有内轴；所述籽晶定位杆上端固定籽晶夹持机构。

作为进一步的改进，所述籽晶定位杆的下端为圆柱体，上端为具有斜度的圆锥体，而籽晶夹持机构设有与该圆锥体相同斜度的圆锥孔，通过紧定螺钉固定。

作为进一步的改进，所述籽晶导向杆的上端外侧设有保护杯。

作为进一步的改进，所述籽晶导向杆下端开孔通过紧定螺钉与内轴上端外圆固定。

作为进一步的改进，所述籽晶导向杆上设有通气孔。

作为进一步的改进，所述籽晶导向杆为圆柱形杆，其中部设有轴肩。

作为进一步的改进，所述籽晶导向杆下端外部设有至少2个籽晶导向环。

作为进一步的改进，所述籽晶导向环的外圆边缘开有至少2个小沟槽。

作为进一步的改进，所述籽晶导向环之间采用隔套隔离，最上端的籽晶导向环紧密贴到籽晶导向杆的轴肩端面，最下端的籽晶导向环下端面设有隔板，隔板通过设在籽晶导向杆上的卡环固定。

作为进一步的改进，所述籽晶导向杆轴肩外圆、隔套外圆、隔板外圆比籽晶导向环外圆小，籽晶导向环外圆与外轴内孔之间有0.03～0.10mm的间隙，籽晶导向杆轴肩外圆、隔套外圆、隔板外圆分别与外轴内孔有0.30～1.2mm的间隙。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供了一种结构简单、稳定可靠的用于区熔单晶炉的籽晶导向装置，其刚度和强度较好，且能够在整个拉晶过程保证籽晶和外轴很好的同轴度，使得籽晶和单晶升降和旋转运动平稳，能为大直径区熔炉单晶的稳定生长提供保障。

附图说明

图1为本发明的剖面图。

图2为本发明中的籽晶导向环的示意图。

图中的附图标记为：1内轴；2隔板；3隔套；4籽晶导向环；5籽晶导向杆；6保护杯；7籽晶定位杆；8外轴；9籽晶夹持机构。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

图1中的区熔炉籽晶导向装置包括外轴8、内轴1、籽晶导向环4、籽晶定位杆7和籽晶导向杆5。