CN1473968A - 晶体生长工艺中的籽晶方位的控制方法及其专用夹具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于晶体生长工艺中的籽晶方位的控制方法及其专用装置；其方法包括下述步骤：(1)选择经晶体定向和加工的籽晶端面为预期生长晶面；(2)将籽晶固定在籽晶夹具的籽晶杆上；再将籽晶夹具固定在单晶生长设备的轴杆上；(3)调节籽晶杆相对于Z轴方向的倾角使籽晶端面与水平基准线的偏差为0－±0.2°；(4)调节籽晶夹具的X、Y位移，使籽晶中心与设备轴杆的旋转中心的偏差为0－±0.2mm；(5)必要时重复上述步骤(3)和(4)，直至籽晶端面的方向和中心位置符合晶体生长的要求；其专用装置即用于上述的夹具；本发明既可以调节籽晶的中心位置又可以调节其倾角，并且操作方便、可靠、省时和重复性好。

Description

晶体生长工艺中的籽晶方位的控制方法及其专用夹具

技术领域

本发明涉及一种用于方位调节的控制方法及其专用夹具，尤指一种用于晶体生长工艺中籽晶方位的控制方法及其专用夹具。

背景技术

在一些常见的晶体生长技术中，如浮区法、提拉法、顶部籽晶法(或泡生法)等，为了使结晶过程易于发生和使晶体生长按预期的结晶方向进行，通常需要使用籽晶。同时，为了避免温场的径向不对称和确保晶体生长的质量，籽晶在旋转或位移过程中应处于生长设备的加热中心，通常为单晶生长设备生长区域的几何中心。归纳起来，晶体生长技术中的籽晶的方位控制应满足两个要求：(a)应使籽晶处于单晶生长设备轴杆(对浮区法通常为下轴杆，对提拉法、顶部籽晶法或泡生法为上轴杆)的旋转中心；(b)晶体生长所预期的籽晶结晶面的法线方向应平行于单晶设备的生长位移方向。在实际使用中，这就要求能分别进行籽晶方位的“对中”调节与“倾角”调节。常见的是采用“六螺钉”籽晶夹具来进行调节。该夹具是将一籽晶杆与一调节装置相连，其中调节装置内套接籽晶杆，并在调节装置的径向对称位置设三对共六个调节螺钉顶抵籽晶杆用于调节籽晶杆的倾角或位移。上述夹具适用于调节倾角或位置的两者之一。譬如，籽晶中心位置调整合适后，其倾角往往会有较大的偏差而又不易或无法调节；或是反过来，调节好籽晶的倾角后不易或无法调节籽晶的中心位置。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种既可以调节籽晶的中心位置又可以调节其倾角，并且操作方便、可靠、省时和重复性好的晶体生长工艺中的籽晶方位的控制方法。

本发明的另一目的是为了提供一种用于晶体生长工艺中籽晶方位控制方法的专用夹具。该夹具既可以调节籽晶的中心位置又可以调节其倾角，并且操作方便、可靠、省时、重复性好和设计小巧，即使在浮区单晶炉直径为φ20的狭小空间中也能正常使用。

本发明的目的可通过如下措施来实现：

一种用于晶体生长工艺中的籽晶方位的控制方法，包括下述步骤：(1)选择经晶体定向和加工的籽晶，其端面为晶体生长预期的晶面；(2)将选择好的籽晶固定在籽晶夹具的籽晶杆上；再将籽晶夹具固定在单晶生长设备的轴杆上；(3)调节籽晶杆相对于Z轴方向的倾角使籽晶端面与水平基准线的偏差为0-±0.2°；(4)调节籽晶夹具的X、Y方向的位移，使籽晶端面的中心与籽晶夹具固定于其上的设备轴杆的旋转中心的偏差为0-±0.2mm；(5)必要时重复上述步骤(3)和(4)，直至籽晶端面的方向和中心位置符合晶体生长的要求。

本发明的另一目的还可通过如下措施来实现：

一种用于晶体生长工艺中籽晶方位控制的专用夹具，包括籽晶杆，籽晶杆用于固定籽晶；其特征在于还包括：

—一X-Y二维位移调节装置；

—一对Z轴的倾角调节装置；及

所述的X-Y二维位移调节装置的任一端与所述的对Z轴的倾角调节装置相连，构成籽晶中心位置和方向的调节装置，该方位调节装置的任一端与籽晶杆相连，另一端与晶体生长设备的轴杆相连。

上述的X-Y二维位移调节装置包括：

—一Y/X位移滑槽座，在Y/X位移滑槽座内设Y/X位移滑块；

—一X/Y位移滑槽座，在X/Y位移滑槽座内设X/Y位移滑块；及

所述的X/Y位移滑槽座和Y/X位移滑槽座中的任一滑槽座或其上连接的滑块为对方的位移滑块。

上述的Y/X位移滑槽座和X/Y位移滑槽座上分别设Y/X位移固定螺钉和X/Y位移固定螺钉将其内对应的Y/X位移滑块和X/Y位移滑块固定。

上述的对Z轴的倾角调节装置包括：

—一倾角调节座，与所述的籽晶杆或X-Y二维位移调节装置或晶体生长设备的轴杆的一端相连；

—一顶柱，该顶柱与所述的倾角调节座相触并与一调节基座相连，或与所述的倾角调节座相连并与所述的调节基座相触；

—所述的调节基座，其一端与所述的顶柱相连或相触；其另一端与所述的X-Y二维位移调节装置或籽晶杆或晶体生长设备的轴杆相连；及

所述的倾角调节座与调节基座由至少三个倾角调节螺钉连接。

上述的对Z轴的倾角调节装置的调节基座或倾角调节座或与其相连的滑块为X-Y二维位移调节装置的滑块。

在上述的Y/X位移滑槽座和Y/X位移滑块之间设Y/X位移调节螺钉及与之相对的调节弹簧；Y/X位移调节螺钉及调节弹簧与其所对应的Y/X位移滑块相触。

在上述的X/Y位移滑槽座和X/Y位移滑块之间设X/Y位移调节螺钉及与之相对的调节弹簧；X/Y位移调节螺钉及调节弹簧与其所对应的X/Y位移滑块相触。

本发明相比现有技术的优点在于：

本发明采用一种专用夹具来调节固定在籽晶杆上的籽晶的中心位置和倾角，其控制方法操作方便、可靠、省时和重复性好，其夹具设计小巧，即使在浮区单晶炉直径为φ20的狭小空间中也能正常使用。

附图说明

图1为本发明专用夹具的实施例结构示意图

1-籽晶杆

2-方位调节装置

20-对Z轴的倾角调节装置

201-倾角调节座    202-倾角调节螺钉

203-顶柱          204-调节基座

21-X-Y二维位移调节装置；

210-Y/X位移滑槽座(含Y/X位移滑块)    211-Y/X位移固定螺钉

212-X/Y位移滑槽座(含X/Y位移滑块)    213-X/Y位移固定螺钉

3-籽晶   4-籽晶夹具连接杆

图2是本发明专用夹具的另一实施例结构示意图

214-位移调节弹簧  215-位移调节螺钉

具体的实施方式

本发明还将结合附图对实施例作进一步详述：

一种用于晶体生长工艺中的籽晶方位的控制方法，包括下述步骤：(1)选择经晶体定向和加工的籽晶3，其端面为晶体生长预期的晶面；(2)将选择好的籽晶3固定在籽晶夹具的籽晶杆1上；再将籽晶夹具固定在单晶生长设备的轴杆4上；(3)调节籽晶杆1相对于Z轴方向的倾角使籽晶端面与水平基准线的偏差为0-±0.2°；(4)调节籽晶夹具的X、Y方向的位移，使籽晶端面的中心与籽晶夹具固定于其上的设备轴杆的旋转中心的偏差为0-±0.2mm；(5)必要时重复上述步骤(3)和(4)，直至籽晶端面的方向和中心位置符合晶体生长的要求。

下面还结合附图来说明本发明控制方法的实施。

参照图1，为本发明的专用夹具的实施例1结构示意图。该实施例是在浮区法单晶生长中的应用。

把籽晶3用镍丝牢固的绑在籽晶杆1上。经晶体定向和加工的籽晶端面为预期的晶面；将整个籽晶夹具通过其上的夹具连接杆4旋紧固定在浮区单晶炉的下轴杆上。

所述的籽晶夹具的籽晶杆1与倾角调节座201成一体，在倾角调节座201下有一顶柱203与之相触，顶柱203与调节基座204成一体，倾角调节座201和调节基座204由三个倾角调节螺钉202连接构成对Z轴的倾角调节装置20，通过微调三个倾角调节螺钉202实现籽晶杆1相对Z轴的倾角调节，并通过浮区单晶炉的CCD-CRT系统(放大倍率3.5倍)或其他观测系统观察调节效果，使籽晶3的端面与水平基准线的偏差为0-±0.2°。所述的调节基座204的下端为一Y/X位移滑块设于Y/X位移滑槽座210内；所述的Y/X位移滑槽座210的下端为一X/Y位移滑块设于X/Y位移滑槽座212内；在所述的Y/X位移滑槽座210和X/Y位移滑槽座212上分别设Y/X位移固定螺钉211和X/Y位移固定螺钉213将其内对应的位移滑块固定；由Y/X位移滑槽座及滑块和X/Y位移滑槽座及滑块构成X-Y二维位移调节装置21。由X-Y二维位移调节装置21和对Z轴的倾角调节装置20构成方位调节装置2。松开Y/X位移固定螺钉211和X/Y位移固定螺钉213后可分别调节Y/X或X/Y方向的位移，并通过浮区炉的CCD-CRT或其他观测系统观察调节效果，使籽晶端面的中心与籽晶夹具固定于其上的下轴杆的旋转中心的偏差为0-±0.2mm，然后再旋紧固定螺钉211和213。

参见图2，为本发明专用夹具的另一实施例结构示意图。在所述的Y/X位移滑槽座210及X/Y位移滑槽座212和与其对应的Y/X及X/Y位移滑块之间分别设Y/X及X/Y位移调节弹簧215，并在Y/X或X/Y位移滑槽座210、212的与调节弹簧215相对的另一侧分别设Y/X及X/Y位移调节螺钉214，该调节螺钉214及调节弹簧215与其所对应的Y/X或X/Y位移滑块相触。通过调节位移调节螺钉214使调节弹簧215压缩或弹伸从而实现Y/X或X/Y位移滑块的Y/X或X/Y方向的位移调节。其余结构与上述实施例同。

Claims (8)

1、一种用于晶体生长工艺中的籽晶方位的控制方法，包括下述步骤：(1)选择经晶体定向和加工的籽晶，其端面为晶体生长预期的晶面；(2)将选择好的籽晶固定在籽晶夹具的籽晶杆上；再将籽晶夹具固定在单晶生长设备的轴杆上；(3)调节籽晶杆相对于Z轴方向的倾角使籽晶端面与水平基准线的偏差为0-±0.2°；(4)调节籽晶夹具的X、Y方向的位移，使籽晶端面的中心与籽晶夹具固定于其上的设备轴杆的旋转中心的偏差为0-±0.2mm；(5)必要时重复上述步骤(3)和(4)，直至籽晶端面的方向和中心位置符合晶体生长的要求。

2、一种用于权利要求1所述的晶体生长工艺中籽晶方位控制方法的专用夹具，包括籽晶杆，籽晶杆用于固定籽晶；其特征在于还包括：

—一X-Y二维位移调节装置；

—一对Z轴的倾角调节装置；及

所述的X-Y二维位移调节装置的任一端与所述的对Z轴的倾角调节装置相连，构成籽晶中心位置和方向的调节装置，该方位调节装置的任一端与籽晶杆相连，另一端与晶体生长设备的轴杆相连。

3、如权利要求2所述的用于晶体生长工艺中籽晶方位控制方法的专用夹具，其特征在于所述的X-Y二维位移调节装置包括：

—一Y/X位移滑槽座，在Y/X位移滑槽座内设Y/X位移滑块；

—一X/Y位移滑槽座，在X/Y位移滑槽座内设X/Y位移滑块；及

所述的X/Y位移滑槽座和Y/X位移滑槽座中的任一滑槽座或其上连接的滑块为对方的位移滑块。

4、如权利要求3所述的用于晶体生长工艺中籽晶方位控制方法的专用夹具，其特征在于在所述的Y/X位移滑槽座和X/Y位移滑槽座上分别设Y/X位移固定螺钉和X/Y位移固定螺钉将其内对应的Y/X位移滑块和X/Y位移滑块固定。

5、如权利要求2所述的用于晶体生长工艺中籽晶方位控制方法的专用夹具，其特征在于所述的对Z轴的倾角调节装置包括：

—一倾角调节座，与所述的籽晶杆或X-Y二维位移调节装置或晶体生长设备的轴杆的一端相连；

—一顶柱，该顶柱与所述的倾角调节座相触并与一调节基座相连，或与所述的倾角调节座相连并与所述的调节基座相触；

—所述的调节基座，其一端与所述的顶柱相连或相触；其另一端与所述的X-Y二维位移调节装置或籽晶杆或晶体生长设备的轴杆相连；及

所述的倾角调节座与调节基座由至少三个倾角调节螺钉连接。

6、如权利要求5所述的用于晶体生长工艺中籽晶方位控制方法的专用夹具，其特征在于所述的对Z轴的倾角调节装置的调节基座或倾角调节座或与其相连的滑块为X-Y二维位移调节装置的滑块。

7、如权利要求2所述的用于晶体生长工艺中籽晶方位控制方法的专用夹具，其特征在于在所述的Y/X位移滑槽座和Y/X位移滑块之间设Y/X位移调节螺钉及与之相对的调节弹簧；Y/X位移调节螺钉及调节弹簧与其所对应的Y/X位移滑块相触。

8、如权利要求2所述的用于晶体生长技术中籽晶方位控制方法的专用夹具，其特征在于在所述的X/Y位移滑槽座和X/Y位移滑块之间设X/Y位移调节螺钉及与之相对的调节弹簧；X/Y位移调节螺钉及调节弹簧与其所对应的X/Y位移滑块相触。

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