专利名称：一种用于直拉硅单晶生长的晶种夹头的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及直拉硅单晶生长，尤其涉及一种用于直拉硅单晶生长的晶种夹头。
背景技术：
直拉硅单晶生长炉中常用的晶种夹头如图I和图2所示，夹头从上到下顺次包括挂钩I、上段2、中段3、下段4、销子5，挂钩I顶端有一凹槽，凹槽的两侧留有销子孔；上段2为一圆柱体，长度a为100-150mm、直径Cl1约为50_70mm，上段2的上部为一圆锥台，该圆锥台的底角^*60° -70°、高度a'为5-10mm冲段3为一圆锥台，其高度b为40-50mm;下段4为一圆柱体,高度c为100-150mm,直径d2为40-50mm,下段4的下端为一圆锥台，底
角α2为60° -70°高度c'为5-10mm,下段4的中心为晶种的固定槽9,固定槽9位于下段4的下半部分并向下开口，固定槽9的直径(16为12-13_，固定槽9的轴线与夹头轴线重合，下段4的下部一侧开有销子孔7，销子孔7为圆形的通孔，销子孔7的直径d5为5-8mm，销子孔7的截面圆心离夹头轴线的距离为7-9mm ;销子孔7内装有销子5，销子5为长度40_50mm的圆柱形，销子5的直径d4为5_8mm, d5比d4大O. 1-0. 2mm。如图2所示，销子5与晶种6的固定面8的接触处为线状接触，当晶种6下面悬挂的单晶的重量超过100公斤时，晶种6容易在接触处断裂。
发明内容本实用新型是克服现有技术的不足，提供一种用于直拉硅单晶生长的晶种夹头。用于直拉硅单晶生长的晶种夹头从上到下顺次包括挂钩、上段、中段、下段、销子，挂钩顶端有一凹槽，凹槽的两侧留有销子孔；上段包括相连接的圆柱体和圆锥台，总高度a为100_150mm、直径(I1为50-70mm,圆锥台的底角Ct1为60° -70°、圆锥台高度a'为
5-10mm冲段为圆锥台，其高度b为40_50mm ;下段包括相连接的圆柱体和圆锥台，总高度c为100-150mm,直径d2为40-50mm,圆维台底角<12为60。-70。，圆维台高度c'为5-10mm,下段的下部中心设有晶种的固定槽，固定槽的直径(16为12-13_，下段的下部一侧开有销子孔，销子孔为普通键槽形状的通孔，销子孔的截面两端的圆半径R为2. 5-4_，圆心间距Ill为1_5_，销子孔的截面靠近夹头表面的圆弧的圆心离夹头轴线的距离为7-9_;销子孔内装有销子，销子为长度40-50mm的圆柱形，销子侧面设有宽度e为3_6mm的平面，平面与销子轴线平行，销子的直径d4为5-8mm，d4=2R。所述的挂钩、上段、中段、下段、销子的材料为高温钥。本实用新型能使操作者在安装晶种时观察到销子与晶种的固定面的接触处的贴合状态，确保销子与晶种的固定面的接触处是平面。本实用新型能显著提高晶种提拉的硅单晶的重量，显著降低在销子与晶种接触处因应力集中而发生晶种断裂的机会。使用本实用新型的晶种夹头，晶种提拉的单晶的重量可以达到300_400kg。
图I是常用直拉硅单晶生长的晶种夹头结构示意图；图2是常用直拉硅单晶生长的晶种夹头下段剖面图；图3是用于直拉硅单晶生长的晶种夹头结构示意图；图4是本实用新型的夹头下段剖面图；图5是使用本实用新型的直拉硅单晶生长炉结构示意图；图中挂钩I、上段2、中段3、下段4、销子5、晶种6、销子孔7、固定面8、固定槽9、提拉头10、副炉室11、钢丝绳12、隔离阀13、夹头14、石英坩埚15、石墨坩埚16、加热器17、隔热体18、电极19、坩埚升降旋转机构20、控制系统21、下炉室22、硅熔体23、硅单晶24、直径控制探头25。
具体实施方式
如图3、4所示，用于直拉硅单晶生长的晶种夹头从上到下顺次包括挂钩I、上段
2、中段3、下段4、销子5，挂钩I顶端有一凹槽，凹槽的两侧留有销子孔；上段2包括相连接的圆柱体和圆锥台，总高度a为100-150mm、直径Cl1为50_70mm，圆锥台的底角Q1为60° -70°、圆锥台高度a'为5-10mm冲段3为圆锥台，其高度b为40-50mm;下段4包括相连接的圆柱体和圆锥台，总高度c为100-150mm，直径d2为40_50mm，圆锥台底角α 2为60° -70° ,圆锥台高度c'为5-10mm,下段4的下部中心设有晶种的固定槽9,固定槽9的直径d6为12-13_，下段4的下部一侧开有销子孔7，销子孔7为普通键槽形状的通孔，销子 孔7的截面两端的圆半径R为2. 5-4mm,圆心间距Ii1为销子孔7的截面靠近夹头表面的圆弧的圆心离夹头轴线的距离为7-9mm ;销子孔7内装有销子5，销子5为长度40_50mm的圆柱形，销子5侧面设有宽度e为3-6mm的平面，平面与销子5轴线平行，销子5的直径d4 为 5_8mm, d4=2R。所述的挂钩I、上段2、中段3、下段4、销子5的材料为高温钥。所述的晶种夹头的销子5在固定晶种6时其宽度e为3_6mm的平面与晶种6的固定面8是面接触的。所述晶种夹头的销子孔7为普通键槽形状，能使操作者在安装晶种6时观察到销子5与晶种6的固定面8的接触处的贴合状态，确保销子5与晶种6的固定面8的接触处是宽度为e的平面。如图5所示，使用本实用新型的直拉硅单晶生长炉结构示意图从上到下顺次包括提拉头10、副炉室11、隔离阀13、直径控制探头25、下炉室22、电极19、坩埚升降旋转机构20，在下炉室22里面从外到内顺次有隔热体18、加热器17、石墨坩埚16、石英坩埚15，在提拉头10的下面悬挂有钢丝绳12、本实用新型的夹头14，夹头14的下端固定有晶种6，使用本实用新型时先装满多晶硅于石英坩埚15内，抽真空检漏，加功率升温，多晶硅完全熔化后，计算机控制系统21将熔体温度稳定到硅的熔点温度以上10-30 C的范围内，提拉头10下放钢丝绳12、夹头14和晶种6直到晶种6和硅熔体23熔接，控制系统21控制熔体23的温度、提拉速度、坩埚上升速度使硅单晶以晶种为中心长大到目标直径后开始等径生长，在硅单晶生长过程中石英坩埚15内的硅熔体23不断转变成硅单晶24而消耗，硅单晶24的重量不断增加，当剩料达到规定值后开始晶体尾部生长，尾部生长完成后硅单晶24与剩余熔体脱离，晶体生长过程结束。如图3所示，普通键槽形状的销子孔7能使操作者在安装晶种6时观察到销子5与晶种6的固定面8的接触处的贴合状态，确保销子5与晶种6的固定面8的接触处是宽度为e的平面。如图4所示，本实用新型的晶种夹头14固定晶种时，销子5与晶种6的固定面8的接触处是宽度为e的平面，这降低了接触处的压强，提高了晶种的载 重能力，降低了生长大直径硅单晶时晶种6在与销子5接触处断裂的机会。使用本实用新型的晶种夹头，晶种提拉的单晶的重量可以达到300_400kg。
权利要求1.一种用于直拉硅单晶生长的晶种夹头，其特征在于夹头从上到下顺次包括挂钩(I)、上段(2)、中段(3)、下段(4)、销子(5)，挂钩(I)顶端有一凹槽，凹槽的两侧留有销子孔；上段(2)包括相连接的圆柱体和圆锥台，总高度a为100-150mm、直径(I1为50_70mm，圆锥台的底角Q1Secr -70°、圆锥台高度a'为5-10mm;中段(3)为圆锥台，其高度b为40-50mm ;下段(4)包括相连接的圆柱体和圆锥台，总高度c为100_150mm，直径d2为40_50mm,圆锥台底角<!2为60° -70° ,圆锥台高度c'为下段(4)的下部中心设有晶种的固定槽(9)，固定槽(9)的直径d6Sl2-13mm，下段(4)的下部一侧开有销子孔(7)，销子孔(7)为普通键槽形状的通孔，销子孔(7)的截面两端的圆半径R为2. 5-4_，圆心间距Ii1为l_5mm，销子孔(7)的截面靠近夹头表面的圆弧的圆心离夹头轴线的距离为7_9mm ；销子孔(7)内装有销子(5)，销子(5)为长度40-50mm的圆柱形，销子(5)侧面设有宽度e为3-6mm的平面，平面与销子(5)轴线平行，销子(5)的直径d4为5_8mm，d4=2R。
2.根据权利要求I所述的一种用于直拉硅单晶生长的晶种夹头，其特征在于所述的挂钩(I)、上段(2)、中段(3)、下段(4)、销子(5)的材料为高温钥。
专利摘要本实用新型公开了一种用于直拉硅单晶生长的晶种夹头。包括挂钩、上段、中段、下段、销子，下段的中心为晶种的固定槽，下段的下部一侧开有销子孔，销子孔为普通键槽形状的通孔，销子孔内装有销子，销子为圆柱形，一侧有宽度e为3-6mm的平面。晶种夹头的挂钩、上段、中段、下段、销子的材料为高温钼。本实用新型能使操作者在安装晶种时观察到销子与晶种的固定面的接触处的贴合状态，确保销子与晶种的固定面的接触处是平面。本实用新型能显著提高晶种提拉的硅单晶的重量，显著降低在销子与晶种接触处因应力集中而发生晶种断裂的机会。使用本实用新型的晶种夹头，晶种提拉的单晶的重量可以达到300-400kg。
文档编号C30B15/32GK202658267SQ20112054300
公开日2013年1月9日 申请日期2011年12月22日 优先权日2011年12月22日
发明者田达晰, 何永增, 程建国, 张向成, 郑铁波, 李刚 申请人:浙江金瑞泓科技股份有限公司