CN109834584B - 一种多级缩径籽晶的加工方法及多级缩径籽晶 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多级缩径籽晶的加工方法，所述多级缩径籽晶包括一级缩径段和二级缩径段，所述一级缩径与所述二级缩径的斜角为第一斜角，步骤包括：S1、取一等径母籽晶并划线；S2、在所述母籽晶一端外接辅助部形成一工件，将所述工件两端卡固在磨床上，所述磨床砂轮的外径面一侧设有倾斜的圆台面，所述圆台面的大径与所述砂轮外径相同，所述圆台面的小径朝外设置；所述圆台面的角度为第二斜角，所述第一斜角与所述第二斜角相同；S3、在所述母籽晶上靠近所述辅助部一端开始加工，选含有表面活性剂的冷却液进行冷却，获得所述多级缩径籽晶。采用本发明加工方法可保证多级缩径籽晶的加工精度及其表面稳定性，提高多级缩径籽晶的成品率。

Description

一种多级缩径籽晶的加工方法及多级缩径籽晶

技术领域

本发明属于单晶生产的技术领域，尤其是涉及一种多级缩径籽晶的加工方法及多级缩径籽晶。

背景技术

在现有的技术中单晶拉制所用的籽晶为等径籽晶，但在实际生产过程中，需要工人手动引晶才能实现晶体生长，但手动引晶成晶率不同，且手动引晶比较浪费工时，也会延长单晶硅晶体的生长周期，降低单晶硅晶体的生长效率。故提出一种多级缩径的籽晶结构，使用该结构的籽晶，因籽晶与硅溶液接触面积的缩小，不仅可降低单晶硅晶体生长周期，而且还大大降低了位错的产生。要获得高质量单晶硅晶体生长，合理设计多级缩径籽晶的结构及加工工艺是重要环节。在加工过程中，如何保证多级缩径籽晶的加工精度及籽晶表面的稳定性结构，直接影响后期晶体生长的关键内容。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种多级缩径籽晶的加工方法及多级缩径籽晶，尤其适合多级缩径籽晶的加工方法，保证多级缩减籽晶的加工精度及其表面稳定结构，提高多级缩径籽晶的成品率。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种多级缩径籽晶的加工方法，所述多级缩径籽晶依次包括头部、一级缩径段、中部、二级缩径段和尾部，所述一级缩径段与所述二级缩径段均为圆台柱面，所述一级缩径段与所述二级缩径段的倾斜角度相同，为第一倾斜角，所述加工方法步骤包括：

S1、取一等径母籽晶，并在所述母籽晶的体柱面上划线；

S2、在所述母籽晶一端外接一辅助部形成一工件，将所述工件两端固定在磨床上；所述磨床砂轮的外径面一侧设有倾斜的圆台面，另一侧为平圆面，所述圆台面的大径与所述砂轮外径相同，所述圆台面的小径朝外设置；所述圆台面的角度为第二倾斜角，所述第一倾斜角与所述第二倾斜角相同；

S3、在所述母籽晶靠近所述辅助部的一端开始进行逐级缩径加工，在加工过程中选用含有表面活性剂的冷却液进行冷却，获得所述多级缩径籽晶。

进一步的，所述S1包括在所述母籽晶的体柱面上的任一端面开始，依次按照所述头部、所述一级缩径段、所述中部、所述二级缩径段和所述尾部的长度进行划线。

进一步的，所述S2具体步骤包括：

S21、取一双侧端面平整的圆柱形辅助部，所述辅助部外径不大于所述头部外径。

S22、用粘胶液将所述母籽晶靠近所述头部一端与所述辅助部一端固定粘接在一起，凝固一定时间后形成一连体所述工件。

S23、将所述辅助部远离所述母籽晶的一端卡固在磨床卡盘上，将所述母籽晶远离所述辅助部的一端顶装在所述磨床的顶尖上。

进一步的，在所述S21中，所述辅助部外径与所述头部外径相同，所述辅助部由单晶废料制成。

进一步的，所述S3具体步骤为：

S31、调整所述砂轮至所述母籽晶靠近所述辅助部的一端，且所述圆台面位于靠近所述辅助部一侧；

S32、先用所述平圆面加工出所述头部，再用所述圆台面加工出所述一级缩径段，然后再分别用所述平圆面和所述圆台面依次交替加工出所述中部、所述二级缩径段和所述尾部。

S33、在所述S32加工过程中，所述冷却液，按重量计，包括以下组分：聚乙二醇：80-95％、螯合剂：2-10％、表面活性剂：0-5％，其余为离子水。

S34、卸下所述工件，并将所述工件置于热水中进行蒸煮去胶，将所述辅助部与所述多级缩径籽晶分开。

进一步的，所述S34中的蒸煮温度为80±5℃，蒸煮时间为10±5min。

进一步的，对去胶后的所述多级缩径籽晶两端进行倒角。

进一步的，所述倒角为45°，且所述倒角宽度不大于2mm。

进一步的，所述S3还包括每加工完成一段后，均需对加工后每段的尺寸及外观进行自检。

一种多级缩径籽晶，采用如上述权利要求所述的一种多级缩径籽晶的加工方法进行加工。

本发明具有的优点和积极效果是：

1、采用本发明的加工方法，可获得加工精度高、表面结构稳定的多级缩径籽晶，同时还可以保证多级缩径段的斜度要求，提高多级缩径籽晶的成品率。具有工艺设计合理、产品质量可控且成品率高等优点。

2、采用特制的砂轮对母籽晶进行磨削加工，仅需调整砂轮的圆台面与母籽晶的体柱面的加工位置即可控制一级缩径段与二级缩径段的倾斜角度，同时还不影响其它段部的加工，而且还能保证多级缩径籽晶的加工质量和精度要求，可控性好，易于安装。

3、采用辅助部的外径与头部的外径相同，不仅可以有利于后续的粘接，而且还可以检查加工出的头部是否与辅助部的外径相同，同时还可以检查辅助部与母籽晶粘接的同轴度是否一致。

4、采用本发明所用的带有表面活性剂的冷却液，可进一步增加磨削多级缩径籽晶时的冷却效果和磨削能力，可迅速降低在磨削加工过程中产生的切削热，避免在多级缩径籽晶的表面上产生烧伤或微裂纹。

附图说明

图1是本发明一实施例的一种多级缩径籽晶的加工方法的流程图；

图2是本发明一实施例的砂轮结构示意图；

图3-图3e是本发明一实施例的加工过程中砂轮走刀示意图；

图4是本发明一实施例的一种多级缩径籽晶的结构示意图。

图中：

1、头部 2中部、 3、尾部

4、一级缩径段 5、二级缩径段 6、母籽晶

7、辅助部 8、砂轮 81、圆台面

82、平圆面 9、卡盘 10、顶尖

具体实施方式

一种多级缩径籽晶的加工方法，如图1所示，加工方法步骤包括：

S1、取一等径母籽晶6，并在母籽晶6的体柱面上划线；

具体地，在长度为L的母籽晶6的体柱面上的任一端面开始，依次按照头部1、一级缩径段4、中部2和二级缩径段5的长度进行划线，其长度分别为L1、L2、L3和L4，剩余部分即为尾部3的长度

S2、在母籽晶6的一端外接一辅助部7形成一工件，将该工件的两端固定在磨床上；磨床所用的砂轮8的外径面一侧设有倾斜的圆台面81，另一侧为平圆面82，如图2所示，圆台面81的的大径与砂轮8的外径相同，圆台面81的小径朝外设置；圆台面81的倾斜角β，倾斜角β与多级缩径籽晶中缩径段的倾斜角α的值相同；采用特制的砂轮8对母籽晶6进行磨削加工，仅需调整砂轮8的圆台面81与母籽晶6的体柱面的加工位置即可控制一级缩径段4与二级缩径段5的倾斜角度，同时还不影响其它段部的加工，而且还能保证多级缩径籽晶的加工质量和精度要求，可控性好，易于安装。

进一步的，具体步骤包括：

S21、取一双侧端面平整的圆柱形辅助部7，辅助部7的外径不大于头部 1的外径，避免在加工头部1时与砂轮8的圆台面81干涉。优选地，辅助部7的外径与头部1的外径相同，不仅可以有利于后续S22的粘接，而且还可以检查加工出的头部1是否与辅助部7的外径相同，同时还可以检查辅助部 7与母籽晶6粘接的同轴度是否一致。所选辅助部7可由单晶废料制成，可重复使用且就地取材，节约成本和时间。

S22、用粘胶液将母籽晶6靠近头部1的一端与辅助部7的一端固定粘接在一起，凝固一定时间后形成一连体工件。优选地，用A、B型胶以1：1 的配置比例混合形成粘胶液，凝固时间为1-3h。

S23、将辅助部7远离母籽晶6的一端卡固在磨床的卡盘9上，将母籽晶6远离辅助部7的一端顶装在磨床的顶尖10上，如图3所示。

S3、在母籽晶6靠近辅助部7的一端开始进行逐级缩径加工，在加工过程中选用含有表面活性剂的冷却液进行冷却，获得所述多级缩径籽晶。

进一步的，所述S3具体步骤为：

S31、调整砂轮8至母籽晶6靠近辅助部7的一端，且所述圆台面81位于靠近辅助部7的一侧，如图3所示；

S32、先用平圆面82加工出头部1，如图3a所示，获得头部1的直径 d1和长度L1；再调整砂轮8，用圆台面81加工出一级缩径段4，如图3b所示，获得一级缩径段4的长度L2和小径面的直径d2，进而可获得一级缩径段4的倾斜角α与倾斜角β相同；再调整砂轮8，用平圆面82加工出中部2，如图3c所示，获得中部2的直径d2和长度L3；再调整砂轮8，用圆台面81 加工出二级缩径段5，如图3d所示，获得二级缩径段4的长度L4和小径面的直径d3，进而可获得二级缩径段5的倾斜角α与倾斜角β相同；再调整砂轮8，用平圆面82加工出尾部3，如图3e所示，获得尾部3的直径d3和长度。同时，在每加工完成一段后，均需对其尺寸及外观进行自检。

S33、在上述S32加工过程中，所用冷却液，按重量计，包括以下组分：聚乙二醇：80-95％、螯合剂：2-10％、表面活性剂：0-5％，其余为离子水，可进一步增加磨削多级缩径籽晶时的冷却效果和磨削能力，可迅速降低在磨削加工过程中产生的切削热，避免在多级缩径籽晶的表面上产生烧伤或微裂纹。

S34、卸下加工完成后的母籽晶6和辅助部7所组成的工件，并将所述工件置于热水中进行蒸煮去胶，将辅助部7与所述多级缩径籽晶分开，优选地，蒸煮温度为80±5℃，蒸煮时间为10±5min。

对去胶后的所述多级缩径籽晶的两端进行倒角加工，两端的倒角均为45 °，且倒角宽度不大于2mm，进而可获得如图4所示的多级缩径籽晶。

采用上述加工方法，可获得加工精度高、表面结构稳定的多级缩径籽晶，同时还可以保证多级缩径段的斜度要求，提高多级缩径籽晶的成品率。具有工艺设计合理、产品质量可控且成品率高等优点。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (8)

1.一种多级缩径籽晶的加工方法，所述多级缩径籽晶依次包括头部、一级缩径段、中部、二级缩径段和尾部，所述一级缩径段与所述二级缩径段均为圆台柱面，其特征在于，所述一级缩径段与所述二级缩径段的倾斜角度相同，为第一倾斜角，所述加工方法步骤包括：

S1、取一等径母籽晶，并在所述母籽晶的体柱面上划线；

S2、在所述母籽晶一端外接一辅助部形成一工件，将所述工件两端固定在磨床上；所述磨床砂轮的外径面一侧设有倾斜的圆台面，另一侧为平圆面，所述圆台面的大径与所述砂轮外径相同，所述圆台面的小径朝外设置；所述圆台面的角度为第二倾斜角，所述第一倾斜角与所述第二倾斜角相同；

S3、在所述母籽晶靠近所述辅助部的一端开始进行逐级缩径加工，在加工过程中选用含有表面活性剂的冷却液进行冷却，获得所述多级缩径籽晶；所述S1包括在所述母籽晶的体柱面上的任一端面开始，依次按照所述头部、所述一级缩径段、所述中部、所述二级缩径段和所述尾部的长度进行划线。

2.根据权利要求1所述的一种多级缩径籽晶的加工方法，其特征在于，所述S2具体步骤包括：

S21、取一双侧端面平整的圆柱形辅助部，所述辅助部外径不大于所述头部外径；

S22、用粘胶液将所述母籽晶靠近所述头部一端与所述辅助部一端固定粘接在一起，凝固一定时间后形成一连体所述工件；

S23、将所述辅助部远离所述母籽晶的一端卡固在磨床卡盘上，将所述母籽晶远离所述辅助部的一端顶装在所述磨床的顶尖上。

3.根据权利要求2所述的一种多级缩径籽晶的加工方法，其特征在于，在所述S21中，所述辅助部外径与所述头部外径相同，所述辅助部由单晶废料制成。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种多级缩径籽晶的加工方法，其特征在于，所述S3具体步骤为：

S31、调整所述砂轮至所述母籽晶靠近所述辅助部的一端，且所述圆台面位于靠近所述辅助部一侧；

S32、先用所述平圆面加工出所述头部，再用所述圆台面加工出所述一级缩径段，然后再分别用所述平圆面和所述圆台面依次交替加工出所述中部、所述二级缩径段和所述尾部；

S33、在所述S32加工过程中，所述冷却液，按重量计，包括以下组分：聚乙二醇：80-95％、螯合剂：2-10％、表面活性剂：0-5％，其余为离子水；

S34、卸下所述工件，并将所述工件置于热水中进行蒸煮去胶，将所述辅助部与所述多级缩径籽晶分开。

5.根据权利要求4所述的一种多级缩径籽晶的加工方法，其特征在于，所述S34中的蒸煮温度为80±5℃，蒸煮时间为10±5min。

6.根据权利要求5所述的一种多级缩径籽晶的加工方法，其特征在于，对去胶后的所述多级缩径籽晶两端进行倒角。

7.根据权利要求6所述的一种多级缩径籽晶的加工方法，其特征在于，所述倒角为45°，且所述倒角宽度不大于2mm。

8.根据权利要求5-7任一项所述的一种多级缩径籽晶的加工方法，其特征在于，所述S3还包括每加工完成一段后，均需对加工后每段的尺寸及外观进行自检。

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