一種區熔爐單晶夾持系統技術方案

一種區熔爐單晶夾持系統，它包括：夾持套筒A，內軸套筒，所述的內軸套筒中心處設內軸軸頭，內軸軸頭與用于拉伸單晶的籽晶夾頭連接，所述的夾持套筒A為錐形，錐頂為敞口，敞口的中心供單晶通過，所述單晶的細頸一端與籽晶連接，位于錐尖部下方的直線段設有頂絲孔，夾持套筒A與內軸套筒外部通過頂絲B固定，位于籽晶夾頭下方的內軸軸頭上套有擋渣板，擋渣板的外徑與內軸套筒內徑相匹配，在夾持套筒錐頂部設有多晶硅球流入口，在套筒的內側與單晶的外側的空間，且該空間的高度方向是從擋渣板的上方到錐頂敞口均布滿支撐用的多晶硅球。系統優點是提升單晶在生產中的穩定性，不僅提高了單晶的完整實收率，同時也極大地降低了原料的損失，提高了生產效率。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種區熔爐單晶夾持系統。
技術介紹
眾所周知，現代信息技術和現代電子技術的核心是半導體技術，而半導體硅單晶材料是最重要的半導體材料。在半導體硅單晶的生產過程中主要采用直拉法和區熔法生產。區熔硅單晶由于其生產相對雜質含量低，是制造功率器件的優秀材料。隨著技術進步，半導體硅材料的發展非常迅速，硅單晶漸向大直徑、大重量方向發展。區熔法生產硅單晶的過程中采用的是整根的圓柱狀多晶料。隨著單晶直徑的增加，生產過程中硅單晶單根重量已經超過20公斤。這種情況下采用簡單的單晶夾持器已很難實現單晶的穩定生長，同時也具有很大的安全隱患。生產單晶的工藝框圖(見圖1)。隨著單晶工藝的逐漸提高，單晶市場逐漸向大直徑方向發展，同時單晶重量也不斷增加，此時現有的夾持器不能滿足大直徑單晶對其作用力的要求。原始區熔爐夾持系統結構簡單，由夾持針壓塊、夾持針、壓塊支架組成。初使外軸不動，內軸以3mm/min的速度穩定的向下運動，當單晶生長至等徑100_長后,按下夾持按鈕，夾持套筒與內外軸同時向下移動，夾持針以圓形軌跡逆時針方向緩慢的運動，直到夾持針與單晶完全接觸。由于單晶表面不均勻，此方法在夾持針與單晶接觸的一瞬間，可能有某一點先接觸其余兩點后接觸的現象，從而造成單晶受力不均勻，導致單晶歪及流熔區。
技術實現思路
本技術的目的是提供一種區熔爐單晶夾持系統，此系統在于提升單晶在生產中的穩定性，以防止單晶在正常生長時因受自身重力和離心力影響造成不可復的損耗，不僅提高了單晶的完整實收率，同時也極大地降低了原料的損失，提高了生產效率。為達到上述專利技術目的，本技術采用以下技術方案:這種區熔爐單晶夾持系統，它包括:夾持套筒A，內軸套筒，所述的內軸套筒中心處設內軸軸頭，內軸軸頭與用于拉伸單晶的籽晶夾頭連接，所述的夾持套筒A為錐形，錐頂為敞口，敞口的中心供單晶通過，所述單晶的細頸一端與籽晶連接，位于錐尖部下方的直線段設有頂絲孔，夾持套筒A與內軸套筒外部通過頂絲B固定，位于籽晶夾頭下方的內軸軸頭上套有擋渣板，擋渣板的外徑與內軸套筒內徑相匹配，在夾持套筒錐頂部設有多晶硅球流入口，在由夾持套筒A與內軸套筒連成的套筒的內側與單晶的外側的空間，且該空間的高度方向是從擋渣板的上方到錐頂敞口均布滿支撐用的多晶硅球。所述的在夾持套筒錐頂部設有多晶硅球流入口是通過電動閥門與盛放多晶硅球的容器相連，該容器通過連接桿與爐壁相連接。本技術的優點是:本技術顛覆了原始區熔爐夾持系統結構，將簡單的三點夾持演變成多點夾持，由若干個直徑為0.5-lmm的球狀多晶娃球組成，同樣初使外軸不動，內軸以3mm/min的速度穩定的向下運動，當單晶生長至等徑IOOmm長后,按下夾持按鈕，通過投夾持過程緩慢的由器皿向夾持套筒里流入多晶硅球，從而將單晶固定，同時在不改變區熔單晶爐其他運行設備及工藝條件的基礎上，提高單晶在運行中的穩定性。附圖說明圖1:區熔法單晶生產工藝流程框圖圖2:現有區熔爐夾持系統結構示意圖圖3:本技術中夾持套筒與內軸套筒連接示意圖圖4:本技術中擋渣板與內軸軸頭的連接示意圖圖5:向夾持套筒內輸送多晶娃球容器的不意圖圖6:本技術使用狀態示意圖(多晶硅球將夾持套筒填滿)圖1中所示的流程是:先閱讀任務單，隨后按以下順序進行:清潔爐室，安裝籽晶，安裝多晶，調線圈、反射器，裝爐，抽真空(充氣)，其中，需要檢測真空度是否合格，真空度合格后，進入拉制單晶工序，等徑IOOmm長后進入投夾持工序，等徑保持，隨后收尾停爐，其中，如果在投夾持工序時出現單晶歪的情況時，就要及時停爐。圖2中，I為夾持針,2為單晶，3為細頸,4為籽晶,5為內軸套筒,6為內軸軸頭,7為夾持針壓塊，8籽晶夾頭,9為夾持套筒,10為頂絲A。圖3、圖4、圖5、圖6中，6為內軸軸頭，11為夾持套筒A，13為內軸套筒，12為頂絲B，2為單晶，3細頸，4為籽晶，8籽晶夾頭，14為擋渣板，15為多晶硅球，16為容器，17為電動閥門，18為連接桿，19為多晶硅球流入口。具體實施方式本技術包括:夾持套筒A 11，內軸套筒13，所述的內軸套筒中心處設內軸軸頭6，內軸軸頭與用于拉伸單晶的籽晶夾頭8連接，所述的夾持套筒A 11為錐形，錐頂為敞口，敞口的中心供單晶2通過，所述單晶的細頸3 —端與籽晶4連接，位于錐尖部的下方的直線段設有頂絲孔，夾持套筒A 11與內軸套筒13外部通過頂絲B 12固定，位于籽晶夾頭下方的內軸軸頭上套有擋渣板14，擋渣板14的外徑與內軸套筒13內徑相匹配，在夾持套筒A 11錐頂部設有多晶硅球流入口 19，在由夾持套筒A 11與內軸套筒連成的套筒的內側與單晶的外側的空間，且該空間的高度方向是從擋渣板14的上方到錐頂敞口均布滿支撐用的多晶硅球15。在夾持套筒A 11錐頂部設有多晶硅球流入口 19通過電動閥門17與盛放多晶硅球15的容器16相連，容器16通過連接桿18與爐壁相連接。將原有的夾持套筒9(圖2)拆下，換上本專利技術設計的夾持套筒A 11 (此套筒不影響其他運行部件)，夾持套筒A 11豎直延伸部分通過頂絲A 10與內軸套筒5外部固定(圖3)。為防止多晶硅球進入內軸產生影響，專門設計了配合內軸運行的圓柱形擋渣板，擋渣板外部直徑與內軸套筒內部直徑相匹配，內部直徑與內軸軸頭外部直徑相匹配，且不影響籽晶夾頭的安放，將此擋渣板套入內軸軸頭即可實現(圖4)。盛放多晶硅球的容器通過連接桿與爐體相連接(圖5)，并在容器出口處設電氣閥門17，通過調節旋鈕使閥門緩慢打開或關閉，控制多晶硅球的流量大小。采用多晶硅球作為單晶穩定性支撐，此多晶硅球取料方便，耐高溫，受熱后不易產生雜質，且不會對單晶的工藝造成影響。由于多晶硅球具有流動性的特點，對單晶可充分的外包圍，形成多點夾持，分散作用力，通過不規則的排列組合固定單晶(圖6)。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種區熔爐單晶夾持系統，其特征在于：它包括：夾持套筒A，內軸套筒，所述的內軸套筒中心處設內軸軸頭，內軸軸頭與用于拉伸單晶的籽晶夾頭連接，所述的夾持套筒A為錐形，錐頂為敞口，敞口的中心供單晶通過，所述單晶的細頸一端與籽晶連接，位于錐尖部下方的直線段設有頂絲孔，夾持套筒A與內軸套筒外部通過頂絲B固定，位于籽晶夾頭下方的內軸軸頭上套有擋渣板，擋渣板的外徑與內軸套筒內徑相匹配，在夾持套筒錐頂部設有多晶硅球流入口，在由夾持套筒A與內軸套筒連成的套筒的內側與單晶的外側的空間，且該空間的高度方向是從擋渣板的上方到錐頂敞口均布滿支撐用的多晶硅球。

【技術特征摘要】
1.一種區熔爐單晶夾持系統，其特征在于:它包括:夾持套筒A，內軸套筒，所述的內軸套筒中心處設內軸軸頭，內軸軸頭與用于拉伸單晶的籽晶夾頭連接，所述的夾持套筒A為錐形，錐頂為敞口，敞口的中心供單晶通過，所述單晶的細頸一端與籽晶連接，位于錐尖部下方的直線段設有頂絲孔，夾持套筒A與內軸套筒外部通過頂絲B固定，位于籽晶夾頭下方的內軸軸頭上套有擋渣板，擋渣板...

【專利技術屬性】
技術研發人員：付斌，閆志瑞，方峰，王學鋒，陳海濱，
申請(專利權)人：有研半導體材料股份有限公司，國泰半導體材料有限公司，
類型：實用新型
國別省市：