[实用新型]一种区熔籽晶夹具

说明书

本实用新型提供了一种区熔籽晶夹具，包括籽晶夹持器及内轴，籽晶夹持器的下端面的中心处设有向内凹陷的圆柱形空腔，圆柱形空腔内壁设有内螺纹，内轴的轴尖外壁设有与内螺纹相匹配的外螺纹，内轴轴尖插设于籽晶夹持器的圆柱形空腔内，并通过螺纹连接。本实用新型所述的区熔籽晶夹具结构简单、设计合理、制造成本低，可减轻单晶在引晶和扩肩生长过程中产生的晃动，确保单晶体稳定生长。

技术领域

本实用新型属于区熔单晶生长技术领域，尤其是涉及一种区熔籽晶夹具。

背景技术

区熔单晶炉是半导体行业的中上游的关键设备，主要用于区熔单晶硅棒的生产，是一种适用于长时间连续工作，高精度、高可靠性、自动化程度高的生产设备，具体过程包括：把高纯度的多晶硅棒料竖直固定在上炉室的主轴上，多晶料下端对准固定在下炉室的籽晶，采用电磁感应的加热方式，感应线圈与多晶硅棒耦合产生涡流将多晶硅棒下端熔化，然后，将一根固定在下炉室内轴尖上部的硅单晶体(籽晶)与熔体衔接，待籽晶与熔体熔和后，缓慢向下拉籽晶，控制上主轴向下移动，使多晶料相对于熔区移动，晶体便会在籽晶上端生长；然后，控制籽晶生长出长为60-80mm、直径为3-5mm的细颈，用于消除高温溶液对籽晶的强烈热冲击而产生的原子排列的位错，这个过程就是引晶；随后，放大晶体直径到工艺要求的大小，一般为75～200mm，这个过程称为放肩；然后，进入等径工艺，通过控制热场温度和晶体提升速度，生长出一定直径规格大小的单晶。

在区熔硅单晶制造过程中，硅籽晶夹持器是必需部件，因为在生长过程中，特别是在单晶生长的引晶和扩肩阶段，由于区熔单晶炉下轴正反向交替旋转产生的振动及籽晶夹持器与内轴轴尖设计不合理、籽晶夹持器与籽晶紧固设计不合理等，都会使正在生长的单晶体产生晃动，特别是大尺寸单晶体晃动尤为明显，严重影响单晶体生长稳定性。

专利CN201605348U公开了一种保持晶体生长过程中籽晶稳定的籽晶夹持器，其对籽晶与籽晶夹持器的紧固装置进行了说明，采用套筒紧固籽晶的方法，改善了籽晶与籽晶夹持器的问题，降低了晃动，提高了硅单晶生长的稳定性。但对籽晶夹持器与内轴轴尖之间的固定未进行改进。目前所采用的籽晶夹具通常由籽晶夹持器和内轴轴尖两部分构成，通过内轴轴尖插入籽晶夹持器底部凹槽，将二者配合在一起，通过侧壁之间的粗糙摩擦力起到防止相对滑动的作用。这种连接方式存在的问题主要是:a.籽晶夹持器和轴尖存在旷量，扩肩阶段容易导致单晶晃动；b.籽晶夹持器和轴尖存在旷量，引晶阶段容易导致籽晶夹持器画圈，导致引晶困难；c.籽晶夹持器和轴尖存在非固定接触，容易导致籽晶夹持器与轴尖之间脱落；d.籽晶夹持器和轴尖存在旷量，在单晶开启正反转后容易产生相对移动，影响晶体的生长。

专利申请号为201210349314.3，名称为一种区熔炉籽晶导向装置中公开到“籽晶导向杆下端开孔通过紧定螺钉与内轴上端外圆固定”，即此文中采用的是用螺钉将籽晶夹持器和内轴固定，虽然此方法能够将二者固定住，但螺钉的存在会导致整个夹持装置本身不平衡，同样会使正在生长的单晶体产生晃动，特别是大尺寸单晶体晃动更为明显，影响晶体生长。

因此，如何改进籽晶夹持器和内轴之间的连接，以在生长单晶过程中，减少单晶扩肩生长的晃动，提高单晶体生长稳定性是目前需要解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种结构简单、设计合理、制造成本低的可减轻单晶在引晶和扩肩生长过程中产生的晃动，确保单晶体稳定生长的区熔籽晶夹具，以解决上述问题。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种区熔籽晶夹具，包括籽晶夹持器及内轴，所述籽晶夹持器的下端面的中心处设有向内凹陷的圆柱形空腔，所述圆柱形空腔内壁设有内螺纹，所述内轴的轴尖外壁设有与所述内螺纹相匹配的外螺纹，所述内轴轴尖插设于所述籽晶夹持器的圆柱形空腔内，并通过螺纹连接。

相对于现有技术，本实用新型所述的区熔籽晶夹具具有以下优势：