本发明涉及多晶硅棒生产,具体涉及一种拉制柱状多晶硅棒的籽晶及其籽晶头的加工方法。
背景技术:
1、近些年全球刻蚀机使用的硅部件大部分为多晶硅材料制造,因为多晶硅在制造方面虽然比直拉法拉制的单晶硅的杂质多,力学性能差,但是多晶硅锭的制造成本低,制造效率高,且满足芯片刻蚀环境的使用。但是随着芯片领域的高速发展,对半导体硅片及其配套使用的硅制易损部件的质量要求越来越高。研究多晶硅材料中各种杂质行为,控制缺陷类型和数量,提高晶体完整性和晶花均匀性,以及产品力学性能显得尤为重要。
2、目前生产高纯多晶硅锭主要采用的工艺方法有两种,一种是使用铸锭炉采用定向凝固法将硅料融化后再铸成硅锭,制造效率高,成本较低,但是硅锭中各种氮化物、碳化物杂质较多,材料纯度略低。另一种是采用和单晶籽晶同形状特征的多晶籽晶,利用拉制单晶直拉法的方法进行多晶硅棒制造,制造效率低,加工成本较高,但是材料纯度高,而由细籽晶拉制出来的多晶硅棒水平晶花分布不均匀,导致水平方向力学机械性能不稳定,加工性能差。
技术实现思路
1、有鉴于此,本发明提供一种拉制柱状多晶硅棒的籽晶及其籽晶头的加工方法,以解决由细籽晶拉制出来的多晶硅棒水平晶花分布不均匀的技术问题。
2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
3、一种拉制柱状多晶硅棒的籽晶,包括籽晶头,所述籽晶头选取晶花均匀的多晶硅材质加工制作而成,所述籽晶头从下到上依次包括底部、中部及夹持部,所述底部设计为凸出圆弧面,所述中部设计为圆锥斜面,且所述圆锥斜面的底面直径与所要拉制的多晶硅棒的直径一致,所述夹持部用于通过连接部将籽晶与提拉机构连接。
4、优选地,所述夹持部包括上夹持部及下夹持部,所述上夹持部与所述下夹持部之间开设有环形凹槽,所述下夹持部的两侧相对开设有定位卡槽。
5、优选地,还包括连接部,所述连接部包括两个籽晶卡环、籽晶连接杆、籽晶固定套,两个所述籽晶卡环的下部与所述籽晶头装配连接,两个所述籽晶卡环的上部与所述籽晶连接杆的下部装配连接,所述籽晶连接杆的上部与多晶重锤连接,以通过多晶重锤、籽晶绳挂钩将所述籽晶与提拉机构连接。
6、优选地,所述籽晶卡环包括上部及下部,所述上部开设有第一装配凹槽,所述第一装配凹槽用于与所述籽晶连接杆装配;所述下部开设有第二装配凹槽,所述第二装配凹槽用于与所述夹持部装配,且所述下部的底部设置有卡环凸台。
7、优选地,所述籽晶固定套的上圆直径小于下圆直径,内壁为锥形。
8、一种拉制柱状多晶硅棒的籽晶头的加工方法,包括以下步骤:
9、s1、选取预设直径的多晶硅棒进行切割,得到预设高度的圆柱形硅锭,对所述圆柱形硅锭进行平磨加工,使得所述圆柱形硅锭上下两个平面的平行度、平面度在0.08mm以内;
10、s2、在所述圆柱形硅锭上加工籽晶头的夹持部及中部;
11、s3、采用转台在所述圆柱形硅锭的底部加工凸出圆弧面。
12、优选地,在步骤s2中,在所述圆柱形硅锭上加工籽晶头的夹持部及中部采用以下步骤:
13、s21、采用转台对所述圆柱形硅锭进行多次开粗;
14、s22、采用转台对所述圆柱形硅锭进行外部特征精加工;
15、s23、采用转台在所述圆柱形硅锭上加工环形凹槽;
16、s24、在所述圆柱形硅锭上加工定位卡槽。
17、优选地,在步骤s23中,采用转台在所述圆柱形硅锭上加工环形凹槽包括:利用直径80-100mm,磨刃厚度8-10mm,100-200目金属基体金刚砂t型刀具进行环形凹槽加工,转台转速200-250转/min,刀具采用水平方向的进刀方式,径向进给1-2mm/min,轴向进给200-300mm/min,转速2500-3500转/分钟。
18、优选地,在步骤s24中,在所述圆柱形硅锭上加工定位卡槽采用以下步骤:
19、a、采用黄石蜡将所述圆柱形硅锭粘接在石英板上,将所述石英板装夹在工作平台上;
20、b、利用直径10-15mm,磨刃厚度8-10mm,200-300目刀具进行定位卡槽加工,刀具采用水平进刀方式,径向进给1000-1500mm/min,轴向进给200-500mm/min,下切步距0.03-0.05mm,转速6500-7500转/分钟。
21、优选地,在步骤s3中,采用转台在所述圆柱形硅锭的底部加工凸出圆弧面包括以下步骤:
22、s31、采用黄石蜡将所述圆柱形硅锭粘接在转接板上,通过转台负压吸气将所述转接板装夹在工作平台上;
23、s32、对所述圆柱形硅锭的底部进行多次逐步开粗;
24、s33、开粗后进行精加工,得到凸出的圆弧面。
25、与现有技术相比,本发明的有益效果在于:
26、本发明的籽晶,其直径与所要拉制的多晶硅棒的直径一致,因此省去了引晶及放肩工序,在熔接工序中籽晶只会向下生长,其水平方向的晶花是固定的,即保持籽晶的晶花,且晶棒顺着晶花向下长,使得多晶硅棒的晶花始终保持均匀且与籽晶的晶花一致。因此,本发明的籽晶拉制的多晶硅棒为柱状多晶且无夹杂物,水平方向晶花分布均匀的多晶硅棒,并且在拉制效率上高于锥形细籽晶,省去了放肩过程,提高了合格率。
1.一种拉制柱状多晶硅棒的籽晶,其特征在于,包括籽晶头,所述籽晶头选取晶花均匀的多晶硅材质加工制作而成,所述籽晶头从下到上依次包括底部、中部及夹持部,所述底部设计为凸出圆弧面,所述中部设计为圆锥斜面,且所述圆锥斜面的底面直径与所要拉制的多晶硅棒的直径一致,所述夹持部用于通过连接部将籽晶与提拉机构连接。
2.根据权利要求1所述的拉制柱状多晶硅棒的籽晶,其特征在于,所述夹持部包括上夹持部及下夹持部,所述上夹持部与所述下夹持部之间开设有环形凹槽,所述下夹持部的两侧相对开设有定位卡槽。
3.根据权利要求1所述的拉制柱状多晶硅棒的籽晶,其特征在于,还包括连接部,所述连接部包括两个籽晶卡环、籽晶连接杆、籽晶固定套,两个所述籽晶卡环的下部与所述籽晶头装配连接,两个所述籽晶卡环的上部与所述籽晶连接杆的下部装配连接,所述籽晶连接杆的上部与多晶重锤连接,以通过多晶重锤、籽晶绳挂钩将所述籽晶与提拉机构连接。
4.根据权利要求3所述的拉制柱状多晶硅棒的籽晶,其特征在于,所述籽晶卡环包括上部及下部,所述上部开设有第一装配凹槽,所述第一装配凹槽用于与所述籽晶连接杆装配;所述下部开设有第二装配凹槽,所述第二装配凹槽用于与所述夹持部装配,且所述下部的底部设置有卡环凸台。
5.根据权利要求4所述的拉制柱状多晶硅棒的籽晶,其特征在于,所述籽晶固定套的上圆直径小于下圆直径,内壁为锥形。
6.一种拉制柱状多晶硅棒的籽晶头的加工方法,其特征在于,包括以下步骤:
7.根据权利要求6所述的拉制柱状多晶硅棒的籽晶头的加工方法,其特征在于,在步骤s2中,在所述圆柱形硅锭上加工籽晶头的夹持部及中部采用以下步骤:
8.根据权利要求7所述的拉制柱状多晶硅棒的籽晶头的加工方法,其特征在于,在步骤s23中,采用转台在所述圆柱形硅锭上加工环形凹槽包括:利用直径80-100mm,磨刃厚度8-10mm,100-200目金属基体金刚砂t型刀具进行环形凹槽加工,转台转速200-250转/min,刀具采用水平方向的进刀方式,径向进给1-2mm/min,轴向进给200-300mm/min,转速2500-3500转/分钟。
9.根据权利要求7所述的拉制柱状多晶硅棒的籽晶头的加工方法,其特征在于,在步骤s24中,在所述圆柱形硅锭上加工定位卡槽采用以下步骤:
10.根据权利要求6所述的拉制柱状多晶硅棒的籽晶头的加工方法,其特征在于,在步骤s3中,采用转台在所述圆柱形硅锭的底部加工凸出圆弧面包括以下步骤: