CN104611765B - 一种籽晶夹头组件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种籽晶夹头组件，包括软轴、联接杆和籽晶夹头，所述联接杆由上端联接杆、防脱块、及下端联接杆组成，该上端联接杆的顶端设有圆台，沿该上端联接杆的中心轴向其侧面开设有一槽部，该槽部与软轴下端的结构相匹配；该防脱块套设在该圆台上，其侧面设有供所述软轴进入的开槽，并设有与上端联接杆的槽部匹配的挡块；该下端联接杆通过销钉与籽晶夹头连接。本发明用于直拉硅单晶炉内连接籽晶，在更换籽晶夹头时，不需要从软轴处拆下就可以简单快捷的实现籽晶夹头与软轴下端部快速联接，缩短了装配时间，提高了硅单晶棒的生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种籽晶夹头组件，用于直拉硅单晶炉内连接籽晶。
背景技术
目前，约85％的半导体硅单晶体采用切克劳斯基(Czochralski)法制造。切克劳斯基法又称为直拉法。在该方法中，多晶硅被装进石英坩埚内，加热熔化，然后，将熔硅略做降温，给予一定的过冷度，将一支特定晶向的硅单晶体(称作籽晶)与熔体硅接触，通过调整熔体的温度和籽晶向上提升速度，使籽晶体长大至近目标直径时，提高提升速度，使单晶体近恒直径生长。在生长过程的尾期，此时坩埚内的硅熔体尚未完全消失，通过增加晶体的提升速度和调整向坩埚的供热量将晶体直径渐渐减小而形成一个尾形锥体，当锥体的尖足够小时，晶体就会与熔体脱离，从而完成晶体的生长过程。
如图1所示为直拉法制造硅单晶的硅单晶炉系统的结构示意图。该系统包括硅籽晶1、硅单晶棒2、上盖板3、保温筒4、测温孔5、石墨加热器6、炉筒7、尾气出口8、下保温层9、中轴10、底保温层11、硅熔体12、石墨坩埚13、石英坩埚14、密封件15、热屏蔽组件16。硅籽晶1通过籽晶夹头与软轴连接。如图2所示，现有的软轴由下端部17、绳体18、导块19、上端球20组成，下端部17是中间有孔的金属片，安装时用销钉将籽晶夹头与下端部直接联接。
现在集成电路的线宽己进入了纳米时代，对作为衬底的硅单晶材料提出了高质量、低成本的要求。为了降低成本，许多工厂采用再加料技术，即同一石英坩埚内，通过中途取棒和加多晶硅料，拉制多支晶体。在这个过程中，经常需要更换籽晶夹头。更换籽晶夹头时，从软轴部分下端金属片处与籽晶夹头进行安装与分离，效率比较低。另外，由于现有的软轴下端部为金属片，使得软轴系统的对中性较差。
因此，如何快速地更换籽晶夹头，并有效的提高软轴的对中性对提高单晶炉生产效率是十分有意义的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种籽晶夹头组件，用于直拉硅单晶炉内连接籽晶。采用该籽晶夹头组件，在更换籽晶夹头时，不需要从软轴处拆下就可以简单快捷实现新的籽晶夹头与软轴下端部快速联接，缩短了装配时间，从而提高了硅单晶棒的生产效率。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种籽晶夹头组件，包括软轴、联接杆和籽晶夹头，所述联接杆由上端联接杆、防脱块、及下端联接杆组成，该上端联接杆的顶端设有圆台，沿该上端联接杆的中心轴向其侧面开设有一槽部，该槽部与软轴下端的结构相匹配；该防脱块套设在该圆台上，其侧面设有供所述软轴进入的开槽，并设有与上端联接杆的槽部匹配的挡块；该下端联接杆通过销钉与籽晶夹头连接。
所述上端联接杆的槽部内设有卡抵所述软轴下端的凸起。
优选地，所述软轴的下端为端部呈球形的杆，所述上端联接杆的槽部内设有分别供软轴下端杆的上端和球形部分上沿卡抵的凸起。
所述联接杆及防脱块的材质为不锈钢、钼或钨。
本发明的优点在于：
采用本发明的籽晶夹头组件，在更换籽晶夹头时，不需要从软轴处拆下就可以实现新的籽晶夹头与软轴下端部快速联接。联接杆直接固定在软轴下端部，更换籽晶夹头时通过销钉将籽晶夹头连接在联接杆下端，该连接比直接连接软轴操作简单方便，缩短了装配时间，提高了硅单晶棒的生产效率。同时本发明采用联接杆连接的软轴系统对中性好，可以明显提高晶体生长的稳定性。
本发明可以用于制造集成电路和其它电子元件半导体级硅单晶体。采用本发明可制备具有一个中心轴、一个籽晶端锥体和一个尾端锥体的硅晶棒，在籽晶端锥体和尾端锥体之间为近乎恒定直径的圆柱体。
附图说明
图1为直拉法制造硅单晶的硅单晶炉系统的结构示意图。
图2为现有软轴的结构示意图。
图3为本发明籽晶夹头组件的分解状态示意图。
图4为本发明籽晶夹头组件组装后的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图3、4所示，本发明的籽晶夹头组件包括软轴21、联接杆22和籽晶夹头23，联接杆22由上端联接杆24、防脱块25、及下端联接杆26组成，上端联接杆24的顶端设有圆台27，沿上端联接杆24的中心轴向其侧面开设有一槽部28，该槽部28与软轴下端的结构相匹配，防脱块25套设在圆台27上，其侧面设有供软轴21进入的开槽29，并设有与上端联接杆24的槽部28匹配的挡块30，下端联接杆26通过销钉31与籽晶夹头23连接。
本发明采用的软轴下端的结构与现有软轴下端的结构不同，本发明的软轴下端为端部呈球形的杆，如图3所示，联接杆22的上端联接杆24的槽部内设有分别供软轴下端杆的上端和球形部分上沿卡抵的凸起。安装时，先将软轴的下端从联接杆22的上端联接杆24侧面的槽推进去，再向上提，这时软轴下端杆的上端和球形部分上沿分别卡在联接杆槽内的凸起上。再将防脱块25上的开槽29对准软轴的绳体推进去，下压防脱块25，使防脱块25的挡块对准上端联接杆24的槽部组装在一起，此时，防脱块25套设在上端联接杆24的圆台27上，并且其开槽与上端联接杆24的槽部相对，呈180度，防止了软轴从侧面脱落。
本发明的籽晶夹头组件悬挂在直拉法制造的硅单晶炉系统中热屏组件16上方。籽晶决定硅单晶的晶向，籽晶夹头组件承受硅单晶体的重量，并执行工艺中的提拉和旋转功能。
实施例1
采用本发明的籽晶夹头组件连接籽晶，在20寸热场上，投料90kg，拉制P型＜100＞、8-12欧姆·厘米的晶体，平均拉速为45毫米/小时，晶转为12rpm，埚转为一8rpm，所生长的晶体直径和重量分别为156毫米和85KG。没有发生软轴脱落和摆动，生长稳定。
实施例2
采用本发明的籽晶夹头组件连接籽晶，在24寸热场上，投料170kg，拉制N型＜100＞、10-35欧姆·厘米的晶体，平均拉速为32毫米/小时，晶转为10rpm，埚转为一9rpm，所生长的晶体直径和重量分别为335毫米和148KG。没有发生软轴脱落和摆动，生长稳定。
Claims (2)
1.一种籽晶夹头组件，其特征在于，包括软轴、联接杆和籽晶夹头，所述联接杆由上端联接杆、防脱块、及下端联接杆组成，该上端联接杆的顶端设有圆台，沿该上端联接杆的中心轴向其侧面开设有一槽部，该槽部与软轴下端的结构相匹配；该防脱块套设在该圆台上，其侧面设有供所述软轴进入的开槽，并设有与上端联接杆的槽部匹配的挡块；该下端联接杆通过销钉与籽晶夹头连接；所述软轴的下端为端部呈球形的杆；所述上端联接杆的槽部内设有分别供软轴下端杆的上端和球形部分上沿卡抵的凸起。
2.根据权利要求1所述的籽晶夹头组件，其特征在于，所述联接杆及防脱块的材质为不锈钢﹑钼或钨。
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