專利名稱：用于直拉硅單晶生長(zhǎng)的晶種夾頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及直拉硅單晶生長(zhǎng)，尤其涉及一種用于直拉硅單晶生長(zhǎng)的晶種夾頭。
技術(shù)背景
直拉硅單晶生長(zhǎng)爐中常用的晶種夾頭如圖1和圖2所示，夾頭從上到下順次包括掛鉤1、上段2、中段3、下段4、銷子5，掛鉤1頂端有一凹槽，凹槽的兩側(cè)留有銷子孔；上段2 為一圓柱體，長(zhǎng)度a為100-150mm、直徑Cl1約為50_70mm，上段2的上部為一圓錐臺(tái)，該圓錐臺(tái)的底角CI1Secr -70°、高度a'為5-10mm沖段3為一圓錐臺(tái)，其高度b為40-50mm; 下段4為一圓柱體，高度c為100-150mm，直徑d2為40_50mm，下段4的下端為一圓錐臺(tái)，底角％為60° -70°高度c'為5-10mm，下段4的中心為晶種的固定槽9，固定槽9位于下段 4的下半部分并向下開口，固定槽9的直徑(16為12-13mm，固定槽9的軸線與夾頭軸線重合， 下段4的下部一側(cè)開有銷子孔7，銷子孔7為圓形的通孔，銷子孔7的直徑d5為5-8mm，銷子孔7的截面圓心離夾頭軸線的距離為7-9mm ；銷子孔7內(nèi)裝有銷子5，銷子5為長(zhǎng)度40_50mm 的圓柱形，銷子5的直徑d4為5-8mm, d5比d4大0. 1-0. 2mm。
如圖2所示，銷子5與晶種6的固定面8的接觸處為線狀接觸，當(dāng)晶種6下面懸掛的單晶的重量超過100公斤時(shí)，晶種6容易在接觸處斷裂。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于直拉硅單晶生長(zhǎng)的晶種夾頭。
用于直拉硅單晶生長(zhǎng)的晶種夾頭從上到下順次包括掛鉤、上段、中段、下段、銷子， 掛鉤頂端有一凹槽，凹槽的兩側(cè)留有銷子孔；上段包括相連接的圓柱體和圓錐臺(tái)，總高度 a為100-150mm、直徑4* 50-70111111，圓錐臺(tái)的底角Ci1Seoa -70°、圓錐臺(tái)高度a'為 5-10mm沖段為圓錐臺(tái)，其高度b為40_50mm ；下段包括相連接的圓柱體和圓錐臺(tái)，總高度c 為100-150mm，直徑d2*40-50mm，圓錐臺(tái)底角02為60° -70°，圓錐臺(tái)高度c'為5_10mm， 下段的下部中心設(shè)有晶種的固定槽，固定槽的直徑d6*12-13mm，下段的下部一側(cè)開有銷子孔，銷子孔為普通鍵槽形狀的通孔，銷子孔的截面兩端的圓半徑R為2. 5-4mm,圓心間距Ii1 為l_5mm，銷子孔的截面靠近夾頭表面的圓弧的圓心離夾頭軸線的距離為7-9mm;銷子孔內(nèi)裝有銷子，銷子為長(zhǎng)度40-50mm的圓柱形，銷子側(cè)面設(shè)有寬度e為3_6mm的平面，平面與銷子軸線平行，銷子的直徑d4為5-8mm，d4=2R。
所述的掛鉤、上段、中段、下段、銷子的材料為高溫鉬。
本發(fā)明能使操作者在安裝晶種時(shí)觀察到銷子與晶種的固定面的接觸處的貼合狀態(tài)，確保銷子與晶種的固定面的接觸處是平面。本發(fā)明能顯著提高晶種提拉的硅單晶的重量，顯著降低在銷子與晶種接觸處因應(yīng)力集中而發(fā)生晶種斷裂的機(jī)會(huì)。使用本發(fā)明的晶種夾頭，晶種提拉的單晶的重量可以達(dá)到300_400kg。


圖1是常用直拉硅單晶生長(zhǎng)的晶種夾頭結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是常用直拉硅單晶生長(zhǎng)的晶種夾頭下段剖面圖；圖3是用于直拉硅單晶生長(zhǎng)的晶種夾頭結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是本發(fā)明的夾頭下段剖面圖； 圖5是使用本發(fā)明的直拉硅單晶生長(zhǎng)爐結(jié)構(gòu)示意圖；圖中掛鉤1、上段2、中段3、下段4、銷子5、晶種6、銷子孔7、固定面8、固定槽9、提拉頭10、副爐室11、鋼絲繩12、隔離閥13、夾頭14、石英坩堝15、石墨坩堝16、加熱器17、隔熱體18、電極19、坩堝升降旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)20、控制系統(tǒng)21、下爐室22、硅熔體23、硅單晶M、直徑控制探頭25。
具體實(shí)施方式
如圖3、4所示，用于直拉硅單晶生長(zhǎng)的晶種夾頭從上到下順次包括掛鉤1、上段 2、中段3、下段4、銷子5，掛鉤1頂端有一凹槽，凹槽的兩側(cè)留有銷子孔；上段2包括相連接的圓柱體和圓錐臺(tái)，總高度a為100-150mm、直徑Cl1為50_70mm，圓錐臺(tái)的底角Q1為 60° -70°、圓錐臺(tái)高度a'為5-10mm沖段3為圓錐臺(tái)，其高度b為40-50mm;下段4包括相連接的圓柱體和圓錐臺(tái)，總高度c為100-150mm，直徑d2為40_50mm，圓錐臺(tái)底角α 2為 60° -70°，圓錐臺(tái)高度c'為5-10mm，下段4的下部中心設(shè)有晶種的固定槽9，固定槽9的直徑d6為12-13mm，下段4的下部一側(cè)開有銷子孔7，銷子孔7為普通鍵槽形狀的通孔，銷子孔7的截面兩端的圓半徑R為2. 5-4mm,圓心間距Ill為l_5mm，銷子孔7的截面靠近夾頭表面的圓弧的圓心離夾頭軸線的距離為7-9mm ；銷子孔7內(nèi)裝有銷子5，銷子5為長(zhǎng)度40_50mm 的圓柱形，銷子5側(cè)面設(shè)有寬度e為3-6mm的平面，平面與銷子5軸線平行，銷子5的直徑 d4 為 5-8mm, d4=2R。
所述的掛鉤1、上段2、中段3、下段4、銷子5的材料為高溫鉬。
所述的晶種夾頭的銷子5在固定晶種6時(shí)其寬度e為3_6mm的平面與晶種6的固定面8是面接觸的。
所述晶種夾頭的銷子孔7為普通鍵槽形狀，能使操作者在安裝晶種6時(shí)觀察到銷子5與晶種6的固定面8的接觸處的貼合狀態(tài)，確保銷子5與晶種6的固定面8的接觸處是寬度為e的平面。
如圖5所示，使用本發(fā)明的直拉硅單晶生長(zhǎng)爐結(jié)構(gòu)示意圖從上到下順次包括提拉頭10、副爐室11、隔離閥13、直徑控制探頭25、下爐室22、電極19、坩堝升降旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)20， 在下爐室22里面從外到內(nèi)順次有隔熱體18、加熱器17、石墨坩堝16、石英坩堝15，在提拉頭10的下面懸掛有鋼絲繩12、本發(fā)明的夾頭14，夾頭14的下端固定有晶種6，使用本發(fā)明時(shí)先裝滿多晶硅于石英坩堝15內(nèi)，抽真空檢漏，加功率升溫，多晶硅完全熔化后，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)21將熔體溫度穩(wěn)定到硅的熔點(diǎn)溫度以上10-30 C的范圍內(nèi)，提拉頭10下放鋼絲繩12、夾頭14和晶種6直到晶種6和硅熔體23熔接，控制系統(tǒng)21控制熔體23的溫度、提拉速度、坩堝上升速度使硅單晶以晶種為中心長(zhǎng)大到目標(biāo)直徑后開始等徑生長(zhǎng)，在硅單晶生長(zhǎng)過程中石英坩堝15內(nèi)的硅熔體23不斷轉(zhuǎn)變成硅單晶M而消耗，硅單晶M的重量不斷增加，當(dāng)剩料達(dá)到規(guī)定值后開始晶體尾部生長(zhǎng)，尾部生長(zhǎng)完成后硅單晶M 與剩余熔體脫離，晶體生長(zhǎng)過程結(jié)束。
如圖3所示，普通鍵槽形狀的銷子孔7能使操作者在安裝晶種6時(shí)觀察到銷子5 與晶種6的固定面8的接觸處的貼合狀態(tài)，確保銷子5與晶種6的固定面8的接觸處是寬度為e的平面。如圖4所示，本發(fā)明的晶種夾頭14固定晶種時(shí)，銷子5與晶種6的固定面8 的接觸處是寬度為e的平面，這降低了接觸處的壓強(qiáng)，提高了晶種的載重能力，降低了生長(zhǎng)大直徑硅單晶時(shí)晶種6在與銷子5接觸處斷裂的機(jī)會(huì)。
使用本發(fā)明的晶種夾頭，晶種提拉的單晶的重量可以達(dá)到300_400kg。
權(quán)利要求
1.一種用于直拉硅單晶生長(zhǎng)的晶種夾頭，其特征在于夾頭從上到下順次包括掛鉤1、 上段2、中段3、下段4、銷子5，掛鉤1頂端有一凹槽，凹槽的兩側(cè)留有銷子孔；上段2包括相連接的圓柱體和圓錐臺(tái)，總高度a為100-150mm、直徑Cl1為50_70mm，圓錐臺(tái)的底角α :為 60° -70°、圓錐臺(tái)高度a'為5-10mm沖段3為圓錐臺(tái)，其高度b為40-50mm;下段4包括相連接的圓柱體和圓錐臺(tái)，總高度c為100-150mm，直徑d2為40_50mm，圓錐臺(tái)底角α 2為 60° -70°，圓錐臺(tái)高度c'為5-10mm，下段4的下部中心設(shè)有晶種的固定槽9，固定槽9的直徑d6為12-13mm，下段4的下部一側(cè)開有銷子孔7，銷子孔7為普通鍵槽形狀的通孔，銷子孔7的截面兩端的圓半徑R為2. 5-4mm,圓心間距Ill為l_5mm，銷子孔7的截面靠近夾頭表面的圓弧的圓心離夾頭軸線的距離為7-9mm ；銷子孔7內(nèi)裝有銷子5，銷子5為長(zhǎng)度40_50mm 的圓柱形，銷子5側(cè)面設(shè)有寬度e為3-6mm的平面，平面與銷子5軸線平行，銷子5的直徑 d4 為 5-8mm, d4=2R。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于直拉硅單晶生長(zhǎng)的晶種夾頭，其特征在于所述的掛鉤1、上段2、中段3、下段4、銷子5的材料為高溫鉬。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于直拉硅單晶生長(zhǎng)的晶種夾頭。包括掛鉤、上段、中段、下段、銷子，下段的中心為晶種的固定槽，下段的下部一側(cè)開有銷子孔，銷子孔為普通鍵槽形狀的通孔，銷子孔內(nèi)裝有銷子，銷子為圓柱形，一側(cè)有寬度e為3-6mm的平面。晶種夾頭的掛鉤、上段、中段、下段、銷子的材料為高溫鉬。本發(fā)明能使操作者在安裝晶種時(shí)觀察到銷子與晶種的固定面的接觸處的貼合狀態(tài)，確保銷子與晶種的固定面的接觸處是平面。本發(fā)明能顯著提高晶種提拉的硅單晶的重量，顯著降低在銷子與晶種接觸處因應(yīng)力集中而發(fā)生晶種斷裂的機(jī)會(huì)。使用本發(fā)明的晶種夾頭，晶種提拉的單晶的重量可以達(dá)到300-400kg。
文檔編號(hào)C30B15/32GK102492983SQ20111043469
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月22日
發(fā)明者何永增, 張向成, 李剛, 田達(dá)晰, 程建國(guó), 鄭鐵波 申請(qǐng)人:浙江金瑞泓科技股份有限公司