半导体级硅单晶炉籽晶夹头装置及其应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107059113A(43)申请公布日2017.08.18(21)申请号201710245957.6(22)申请日2017.04.14(71)申请人南京晶能半导体科技有限公司地址210046江苏省南京市经济技术开发区兴科路12号科创基地108室(72)发明人潘清跃王维川汤锦睿(74)专利代理机构江苏圣典律师事务所32237代理人杨文晰孙忠浩(51)Int.Cl.C30B15/32(2006.01)C30B29/06(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称半导体级硅单晶炉籽晶夹头装置及其应用(57)摘要本发明提供了一种半导体级硅单晶炉籽晶夹头装置及其应用，它由籽晶安装端、软轴安装端、过渡配重端组成；籽晶安装端主要用于拆卸和更换籽晶；软轴安装端主要用于与软轴紧固连接；过渡配重端主要用于连接籽晶安装端与软轴安装端，通过螺纹连接起定位、串接和配重作用。其优点在于：方便籽晶、软轴和籽晶夹头装置的拆卸、维护；由于该结构用石墨件与籽晶端部接触，降低了引晶部位零部件的挥发性，减少了污染，可满足半导体级硅单晶生长的要求；提高了软轴运动时的对中精度，提高了软轴和籽晶的同心度。CN107059113ACN107059113A权利要求书1/1页1.一种半导体级硅单晶炉的籽晶夹头装置，包括籽晶座，其特征在于：夹头装置包括籽晶安装端、过渡配重和软轴安装端，其中：籽晶安装端包括籽晶座、锥形螺母、隔垫和垫片，籽晶座外部为锥形定位面，内部设有锥形安装孔，并配有调整压紧籽晶的隔垫和垫片；锥形螺母内部一端设有与籽晶座外部锥形定位面匹配的锥形安装孔，另一端设有内螺纹，籽晶座通过外部的锥形定位面固定于锥形螺母中，籽晶座和锥形螺母的锥形安装孔同芯，锥形螺母通过内螺纹与过渡配重端连接；过渡配重包括钼螺柱、过渡套筒、过渡座、芯轴和销，钼螺柱设有与锥形螺母内螺纹匹配的外螺纹，芯轴两端均设有外螺纹，钼螺柱、过渡套筒、过渡座设有同心的通孔，通孔末端的钼螺柱中还设有与芯轴端部外螺纹匹配的内螺纹；钼螺柱、过渡套筒和过渡座通过销依次串联定位，芯轴贯穿各通孔，端部通过匹配的外螺纹与钼螺柱连接，钼螺柱通过匹配的外螺纹与锥形螺母连接，伸出通孔的芯轴通过外螺纹与软轴安装端连接；软轴安装端包括软轴座、过渡螺栓和软轴，软轴端部设有锥形定位台阶，过渡螺栓设有外螺纹和与芯轴端部外螺纹匹配的内螺纹，软轴座设有与软轴端部锥形定位台阶对应的锥形安装孔以及与过渡螺栓外螺纹匹配的内螺纹，软轴通过锥形定位台阶安装于软轴座内，过渡螺栓通过匹配的外螺纹和内螺纹分别与软轴座和芯轴连接；组装后，软轴、芯轴及固定后的籽晶位于同一中轴线。2.根据权利要求1所述的半导体级硅单晶炉籽晶夹头装置，其特征在于：所述籽晶座、锥形螺母、隔垫和过渡座均采用高强度等静压石墨制作；所述垫片的材料为石墨纸；所述软轴座、钼螺柱、过渡套筒、芯轴和销均采用金属钼制作；所述过渡螺栓采用耐热不锈钢310S制作。3.根据权利要求2所述的半导体级硅单晶炉籽晶夹头装置，其特征在于：所述的高强度等静压石墨和石墨纸的纯度要求为5ppm。4.根据权利要求1所述的半导体级硅单晶炉籽晶夹头装置，其特征在于：所述制造软轴的材料为金属钨。5.如权利要求1—4之一所述半导体级硅单晶炉的籽晶夹头装置的应用，其特征在于，所述的籽晶端部设有与籽晶座内部锥形安装孔匹配的锥形定位台阶，籽晶穿过籽晶座和锥形螺母的锥形安装孔，通过其端部的锥形定位台阶安装于籽晶座内，由隔垫和垫片调整后再经锥形螺母通过内螺纹与过渡配重连接，此时籽晶被压紧于籽晶座内，籽晶座和锥形螺母协同对籽晶径向定位和支撑，组装后，软轴、芯轴以及固定后的籽晶位于同一重力垂线上。6.根据权利要求5所述半导体级硅单晶炉的籽晶夹头装置的应用，其特征在于：所述的籽晶的材料成分为高纯硅单晶体。2CN107059113A说明书1/3页半导体级硅单晶炉籽晶夹头装置及其应用技术领域[0001]本发明涉及一种晶体生长用的籽晶夹头装置及其应用，尤其是一种用于直拉法半导体级硅单晶炉晶体生长用的籽晶夹头装置及其应用。背景技术[0002]单晶硅是具有基本完整的点阵结构的晶体，是一种良好的半导体材料，纯度可达到99.9999999%以上，可以用于二极管级、整流器件级、电路级和芯片产品的生产和深加工制造，其后续产品集成电路和半导体分离器件已广泛应用于各个领域，在军事电子设备中也占有重要地位，处于新材料发展的前沿。[0003]半导体级硅单晶炉是单晶硅产业链中重要的晶体生长设备，目前，世界上用于硅单晶体生长的主流方法主要有两种：一种是区熔法，另一种是直拉法，其中直拉法具有生长单晶质量大、直径大、成本低廉、生产效率高等优点，一直是半导体硅衬底制备的主要手段。直