CN102943302A - 一种晶体夹持装置及区熔单晶炉 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及区熔单晶生长炉技术领域，特别涉及一种晶体夹持装置和区熔单晶炉，用于减轻单晶体生长过程中产生的晃动，提高单晶体生长稳定性。本发明公开了一种晶体夹持装置，包括：夹晶固定盘，设置于夹晶固定盘中部的锁晶固定套，设置于夹晶固定盘周边用于对单晶体进行第一次夹持的多个晶体夹持片机构，以及设置于夹晶固定盘周边用于对单晶体进行第二次夹持的多个晶体夹持棒机构。在本发明中，利用晶体夹持片机构和晶体夹持棒机构对生长过程中的单晶体进行两次夹持，减轻单晶体生长过程中产生的晃动，从而提高单晶体生长稳定性。本发明同时还公开了一种区熔单晶炉，包括具有上述技术特征的晶体夹持装置。
Description
技术领域
本发明涉及区熔单晶生长炉技术领域，特别涉及一种晶体夹持装置及区熔单晶炉。
背景技术
目前，区熔单晶硅的制备一般是在区熔单晶炉中完成的，其原理：将多晶硅棒竖直固定在上炉室的上主轴上，下端对准固定在下炉室内轴上的籽晶，高频电流通过线圈与多晶硅棒耦合产生涡流，使多晶硅棒下端熔化，熔接籽晶，控制上主轴向下移动，使多晶硅棒相对于熔区移动，从而生长成一根单晶体。
但由于外界环境因素产生的振动及区熔单晶炉运行产生的振动，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；因此，在制备单晶体过程中，如何减轻单晶体的晃动，提高单晶体生长稳定性成为本领域技术人员需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种晶体夹持装置，用于减轻单晶体生长过程中产生的晃动，提高单晶体生长稳定性。
为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种晶体夹持装置，包括：夹晶固定盘，设置于所述夹晶固定盘中部、具有导向孔的锁晶固定套，设置于所述夹晶固定盘周边用于对单晶体进行第一次夹持的多个晶体夹持片机构，以及设置于所述夹晶固定盘周边用于对单晶体进行第二次夹持的多个晶体夹持棒机构；其中，
每一个所述晶体夹持片机构包括：与所述夹晶固定盘固定连接的托板支撑柱，与所述托板支撑柱铰接的夹持片托板，与所述夹持片托板一端连接的第一牵引丝，与所述第一牵引丝连接的第一牵引块，滑动装配在所述锁晶固定套顶部导向孔中的导向杆，且所述导向杆的上端设置有夹持片，下端与所述夹持片托板相抵；
每一个所述晶体夹持棒机构包括：与所述夹晶固定盘固定连接的夹持棒支撑柱，与所述夹持棒支撑柱铰接的夹持棒，与所述夹持棒一端连接的第二牵引丝，且所述第二牵引丝的长度小于所述第一牵引丝的长度，以及与所述第二牵引丝连接的第二牵引块。
优选地，上述夹持片具有圆弧形缺口。
优选地，上述导向孔的中心线与竖直方向之间的夹角为锐角。
较佳地，上述导向孔的中心线与竖直方向之间的夹角小于30°，大于单晶体的圆锥母线与竖直方向之间的夹角。
优选地，上述晶体夹持装置还包括设置于所述夹持棒一端的牵引柱，所述第二牵引丝与所述牵引柱连接。
优选地，上述多个晶体夹持片机构和多个晶体夹持棒机构互相间隔的均匀分布在所述夹晶固定盘周边。
较佳地，上述晶体夹持片机构数量为三个；上述晶体夹持棒机构数量为三个。
本发明同时还提供了一种区熔单晶炉，包括具有上述技术特征的晶体夹持装置。
在使用本发明提供的晶体夹持装置时，晶体夹持装置安装在区熔单晶炉下炉室的外轴上，籽晶固定在区熔单晶炉下炉室的内轴上，内外轴可以进行旋转和升降运动；多晶硅棒固定在区熔单晶炉上炉室的上主轴上。当单晶体生长圆锥体部分后，即单晶体放肩完成后，晶体夹持片机构相对与单晶体中心轴的水平距离比晶体夹持棒机构的短，其首先对单晶体形成第一次夹持；其次，晶体夹持棒机构对单晶体形成第二次夹持；更具体地说，夹持前，通过第一牵引块自身重量的作用，带动夹持片张开一定的角度；通过第二牵引块自身重量的作用，带动夹持棒张开一定的角度；长晶后，上主轴向下运动，单晶体沿籽晶生长并随内轴向下运动，外轴不动，当单晶体的锥体部分将要与夹持片接触时，内外轴同步向下运动；因第一牵引丝的长度大于第二牵引丝的长度，所以第一牵引块先接触区熔单晶炉的底座。当第一牵引块接触底座时，第一牵引丝松动，夹持片和导向杆在自身重力作用下，沿锁晶固定套顶部导向孔斜向下滑动，夹持片与单晶体的锥体表面接触，完成第一次夹持；在完成第一次夹持后，内外轴继续同步向下运动，当第二牵引块接触底座时，第二牵引丝松动，夹持棒在自身重力作用下倒在单晶体上，完成夹持棒夹持，即对单晶体的第二次夹持。
从上述技术方案可知，使用本发明提供的晶体夹持装置，利用晶体夹持片机构对单晶体进行第一次夹持，利用晶体夹持棒机构对单晶体进行第二夹持；通过上述两次夹持机构提供的多重支撑，能够在长晶过程中，明显减轻单晶体生长过程中产生的晃动，从而提高单晶体生长的稳定性。
附图说明
图1为本发明实施例中晶体夹持装置的主视图；
图2为本发明实施例中晶体夹持装置的俯视图；
图3为图1中夹晶固定盘的结构示意图；
图4为图1中锁晶固定套的结构示意图；
图5为图1中夹持片的结构示意图。
具体实施方式
现有区熔单晶炉中，由于外界环境因素产生的振动及区熔单晶炉运行时产生的振动，在制备单晶体时，尤其是生长大尺寸单晶体时，会使生长的单晶体产生晃动，影响单晶体生长的稳定性。
有鉴于此，本发明提供了一种晶体夹持装置，包括：晶体夹持片机构和晶体夹持棒机构；利用晶体夹持片机构对单晶体进行第一次夹持，利用晶体夹持棒机构对单晶体进行第二夹持；通过上述两次夹持机构提供的多重支撑，能够在长晶过程中，减轻单晶体生长时的晃动，提高单晶体生长稳定性。
为了使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合说明书附图对本发明实施例进行详细的描述。
如图1、图2所示，为本发明实施例提供的一种晶体夹持装置的主视图和俯视图。该晶体夹持装置包括：夹晶固定盘40，设置于夹晶固定盘40中部、具有导向孔的锁晶固定套50，设置于夹晶固定盘40周边用于对单晶体进行第一次夹持的多个晶体夹持片机构60，以及设置于夹晶固定盘40周边用于对单晶体进行第二次夹持的多个晶体夹持棒机构70；其中，
每一个晶体夹持片机构60包括：与夹晶固定盘40固定连接的托板支撑柱61，与托板支撑柱61铰接的夹持片托板62，与夹持片托板62一端连接的第一牵引丝64，与第一牵引丝64连接的第一牵引块65，滑动装配在锁晶固定套50顶部导向孔中的导向杆66，且导向杆66的上端设置有夹持片67，下端与夹持片托板62相抵；
每一个晶体夹持棒机构70包括：与夹晶固定盘40固定连接的夹持棒支撑柱71，与夹持棒支撑柱71铰接的夹持棒72，与夹持棒72一端连接的第二牵引丝75，且第二牵引丝75的长度小于所述第一牵引丝64的长度，以及与第二牵引丝75连接的第二牵引块76。
在使用本发明提供的晶体夹持装置时，晶体夹持装置设置在区熔单晶炉下炉室的外轴上，籽晶固定在区熔单晶炉下炉室的内轴上，内外轴可以进行旋转和升降运动；多晶硅棒固定在区熔单晶炉上炉室的上主轴上。夹持前，通过第一牵引块自身重量的作用，带动夹持片67张开一定的角度；通过第二牵引块76自身重量的作用，带动夹持棒72张开一定的角度；长晶后，上主轴向下运动，单晶体沿籽晶生长并随内轴向下运动，外轴不动，当单晶体的锥体部分将要与夹持片接触时，内外轴同步向下运动。因第一牵引丝64的长度大于第二牵引丝75的长度，所以第一牵引块65先接触区熔单晶炉的底座；当第一牵引块65接触底座时，第一牵引丝64松动，夹持片67和导向杆66在自身重力作用下，沿锁晶固定套顶部导向孔斜向下滑动，夹持片67与单晶体的锥体表面接触，完成第一次夹持；在完成第一次夹持后，内外轴继续同步向下运动，当第二牵引块76接触底座时，第二牵引丝75松动，夹持棒72在自身重力作用下倒在单晶体上，完成夹持棒夹持，即对单晶体的第二次夹持。
可见，使用本发明提供的晶体夹持装置，利用晶体夹持片机构60对单晶体进行第一次夹持，利用晶体夹持棒机构70对单晶体进行第二夹持；通过上述两次夹持机构提供的多重支撑，能够在长晶过程中，减轻单晶体生长时的晃动，提高单晶体生长稳定性。
优选地，上述多个晶体夹持片机构60和多个晶体夹持棒机构70互相间隔的均匀分布在夹晶固定盘40周边。在本实施例中，晶体夹持片机构60和晶体夹持棒机构70的数量分别为三个，互相间隔的均匀分布在夹晶固定盘40周边；或者说，三个晶体夹持片机构60和三个晶体夹持棒机构70间隔在夹晶固定盘40周边，且相邻的晶体夹持片机构60和晶体夹持棒机构70之间夹角为60°。
相应的，上述夹晶固定盘40设置有六个安装孔；也就是说，有多少个晶体夹持片机构60和晶体夹持棒机构70，在夹晶固定盘40就设置有对应数量的安装孔。如图3所示，夹晶固定盘40为圆盘结构，在圆盘的周边设置有六个安装孔401，三个托板支撑柱61和三个夹持棒支撑柱71分别设置在相应的安装孔401上，与夹晶固定盘40固定连接；在圆盘的中部有一个定位孔402，锁晶固定套50固定安装在定位孔402上。
如图4所示，因在本实施例中采用三个晶体夹持片机构60，因此相应的锁晶固定套50的顶部设置有三个倾斜的导向孔501，即三个斜向导向孔，导向孔501的中心线与竖直方向之间的夹角为锐角，较佳地，导向孔501的中心线与竖直方向之间的夹角小于30°，大于单晶体的圆锥母线与竖直方向之间的夹角。
继续参见图1，夹持片托板62与托板支撑柱61铰接，且夹持片托板62可在一定角度范围内摆动，即夹持片托板62可绕铰接轴线旋转一定角度；优选地，夹持片托板62通过销轴63与托板支撑柱61铰接。导向杆66滑动装配在锁晶固定套50顶部导向孔501中，在导向杆66的上端设置有夹持片67，下端与夹持片托板62相抵，也就是说，夹持片托板62在第一牵引块65自身重量的作用下，夹持片托板62的一端托住导向杆66，限制导向杆66斜向下滑动。
上述夹持棒72与夹持棒支撑柱71铰接，且夹持棒72可在一定角度范围内摆动，即夹持棒72可绕铰接轴线旋转一定角度；优选地，夹持棒72通过销轴73与夹持棒支撑柱71铰接。
继续参见图1，优选地，上述晶体夹持装置还包括设置于夹持棒72一端的牵引柱74，第二牵引丝75与牵引柱74连接。
如图5所示，上述夹持片67具有圆弧形缺口，与导向杆66的上端连接，因导向杆66斜插入锁晶固定套50的顶部的导向孔501中，并可斜向滑动，因此夹持片67也可跟随导向杆66滑动。
综上所述，使用本发明提供的晶体夹持装置，利用晶体夹持片机构对单晶体进行第一次夹持，利用晶体夹持棒机构对单晶体进行第二夹持；通过上述两次夹持机构提供的多重支撑，能够在长晶过程中，明显减轻单晶体生长过程中产生的晃动，从而提高单晶体生长的稳定性。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (8)
1.一种晶体夹持装置，其特征在于，包括：夹晶固定盘，设置于所述夹晶固定盘中部、具有导向孔的锁晶固定套，设置于所述夹晶固定盘周边用于对单晶体进行第一次夹持的多个晶体夹持片机构，以及设置于所述夹晶固定盘周边用于对单晶体进行第二次夹持的多个晶体夹持棒机构；其中，
每一个所述晶体夹持片机构包括：与所述夹晶固定盘固定连接的托板支撑柱，与所述托板支撑柱铰接的夹持片托板，与所述夹持片托板一端连接的第一牵引丝，与所述第一牵引丝连接的第一牵引块，滑动装配在所述锁晶固定套顶部导向孔中的导向杆，且所述导向杆的上端设置有夹持片，下端与所述夹持片托板相抵；
每一个所述晶体夹持棒机构包括：与所述夹晶固定盘固定连接的夹持棒支撑柱，与所述夹持棒支撑柱铰接的夹持棒，与所述夹持棒一端连接的第二牵引丝，且所述第二牵引丝的长度小于所述第一牵引丝的长度，以及与所述第二牵引丝连接的第二牵引块。
2.如权利要求1所述的晶体夹持装置，其特征在于，所述夹持片具有圆弧形缺口。
3.如权利要求1所述的晶体夹持装置，其特征在于，所述导向孔的中心线与竖直方向之间的夹角为锐角。
4.如权利要求3所述的晶体夹持装置，其特征在于，所述导向孔的中心线与竖直方向之间的夹角小于30°，大于单晶体的圆锥母线与竖直方向之间的夹角。
5.如权利要求1所述的晶体夹持装置，其特征在于，还包括设置于所述夹持棒一端的牵引柱，所述第二牵引丝与所述牵引柱连接。
6.如权利要求1所述的晶体夹持装置，其特征在于，所述多个晶体夹持片机构和多个晶体夹持棒机构互相间隔的均匀分布在所述夹晶固定盘周边。
7.如权利要求6所述的晶体夹持装置，其特征在于，所述晶体夹持片机构数量为三个；所述晶体夹持棒机构数量为三个。
8.一种区熔单晶硅炉，其特征在于，包括如权利要求1-7任一所述的晶体夹持装置。
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