夹持系统及具有其的区熔设备
技术领域
本公开涉及半导体工艺技术领域，尤其涉及一种夹持系统及具有其的区熔设备。
背景技术
目前，国产区熔炉结构设计基本是为了拉制大尺寸区熔单晶，其拉制的单晶直径较大，夹持位置是在放肩位置。现阶段国内和国际市场对小直径区熔硅单晶的需求量不断增加，小直径单晶夹持位置基本在等径后才可以进行，而采用现有的夹持系统无法正常对小直径单晶进行夹持。
发明内容
有鉴于此，本公开提出了一种夹持系统及具有其的区熔设备，可以有效实现对小直径单晶的夹持。
根据本公开的一方面，提供了一种夹持系统，包括销子片、销子杆和籽晶夹头；
其中，所述销子杆的一端放置在夹持器销子孔释放杆上；
所述销子片搭接在所述销子杆的另一端，并与所述销子杆可拆卸连接；
所述销子片的边缘位置处间隔开设有两个以上的圆弧形开口，且每个所述开口的半径不同；
在采用区熔法工艺拉制单晶时，所述销子片边缘位置处所开设的任一所述开口与所述籽晶夹头的籽晶夹持部相对应，用于夹持所拉制出的单晶棒。
在一种可能的实现方式中，所述销子片的主体呈圆片状；且圆片状的所述销子片的直径取值为：70mm—90mm。
在一种可能的实现方式中，所述开口的个数为三个，分别为第一开口、第二开口和第三开口；
其中，所述第一开口、所述第二开口和所述第三开口等间隔设置；且
所述第一开口的直径为55mm，所述第二开口的直径为60mm，所述第三开口的直径为65mm。
在一种可能的实现方式中，两个以上的所述开口等间隔设置。
在一种可能的实现方式中，所述销子片与所述销子杆间之间的连接方式为螺纹连接或平键连接。
在一种可能的实现方式中，所述销子杆的长度取值范围为55mm—65mm。
在一种可能的实现方式中，所述籽晶夹头还包括固定部和可调节部；
其中，所述籽晶夹持部、所述可调节部和所述固定部依次连接；
所述籽晶夹持部，适用于夹持固定籽晶；
所述固定部未与所述可调节部相连接的一端适用于安装到区熔炉的下轴内轴的轴尖上。
在一种可能的实现方式中，所述籽晶夹持部、所述可调节部和所述固定部均呈圆柱状；且
所述籽晶夹持部与所述可调节部的直径比例为3:1。
在一种可能的实现方式中，还包括防流熔碗；
所述防流熔碗与区熔炉的下轴内轴固定连接，且连接方式为螺接；
其中，所述防流熔碗的主体呈柱状，且所述防流熔碗的高度取值范围为 30mm—50mm。
根据本公开的另一方面，提供了一种熔设备，包括区熔炉和前面任一所述的夹持系统；
所述夹持系统位于所述区熔炉的内部，用于在采用区熔法工艺拉制单晶时夹持所拉制出的所述单晶。
本公开实施例的夹持系统，通过在销子片的边缘位置处开设两个以上不同半径的圆弧形开口，在拉制不同直径的单晶棒时，通过将销子片边缘位置处开设的相应尺寸的圆弧形开口与籽晶夹头夹持部相对应即可实现对小直径晶体的夹持。这也就有效解决了相关技术中的夹持系统只能夹持大尺寸晶体所导致的功能单一的问题。并且，操作简单高效。根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。
附图说明
包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。
图1示出本公开实施例的夹持系统中的销子杆的主视剖面图；
图2示出本公开一实施例的夹持系统中的销子片的主体结构图；
图3示出本公开实施例的夹持系统中的籽晶夹头的主视剖面图；
图4示出本公开实施例的夹持系统中的籽晶夹头与防流熔碗之间的安装结构的主体结构示意图；
图5示出本公开另一实施例的夹持系统中的销子片的主体结构图。
具体实施方式
以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
其中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型或简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。
图1、图2、图3和图4分别示出根据本公开一实施例的夹持系统中的销子杆、销子片和籽晶夹头的主视剖面图。如图1-4所示，该夹持系统包括：销子片100、销子杆200、籽晶夹头300；夹持系统设置在区熔炉(图中未示出) 内部，用于使用区熔法拉制单晶时夹持住所拉制的单晶。
其中，参阅图1，销子杆200的主体呈柱形(如：圆柱形)，其一端210固定安装在区熔炉中的夹持器销子孔释放杆上，固定方式可以选用螺纹连接。如：销子杆200的一端210可以开设螺纹孔，通过该螺纹孔与区熔炉的夹持器销子孔释放杆螺纹连接。此处，本领域技术人员可以理解的是，销子杆200 的一端210与区熔炉中的夹持器销子孔释放杆之间的安装结构为本领域所公知的，因此此处不再赘述。
销子片100搭接在销子杆200的另一端220。并且，销子片100与销子杆200 之间为可拆卸连接。其中，在本公开实施例的夹持系统中，参阅图2，销子片100的边缘位置处间隔开设有两个以上的圆弧形开口110。
参阅图3和图4，籽晶夹头300包括籽晶夹持部310、可调节部320和固定部330，其材质可以选用钼合金，以大大提高籽晶夹头300部件的耐腐蚀性与强度。其中，籽晶夹持部310、可调节部320和固定部330依次连接。籽晶夹持部310适用于夹持籽晶700。固定部330未与可调节部320相连接的一端适用于安装到区熔炉的下轴内轴500的轴尖510上，用于固定籽晶夹持部310。
如图3所示：在一种可能的实现方式中，可以将固定部330设置为具有中空结构的柱体，将中空结构的柱体(即，固定部330)直接套在区熔炉的下轴内轴500的轴尖510上，即可实现固定部330与区熔炉的下轴内轴500之间的连接。结构简单，易于实现。
在一种可能实现方式中，籽晶夹持部310可以开设一凹槽311，通过所开设的凹槽311来实现籽晶700的固定夹持。其中，凹槽311可以开设在籽晶夹持部310中心轴的右侧。如：参阅图3，籽晶夹持部310的剖面结构呈“L”型，籽晶700可以纵向插入凹槽311中夹持，也可以横向插入凹槽311中夹持。结构简单且便于籽晶700的夹持与拆卸。
在采用区熔法拉制单晶时，销子片100边缘位置处所开设的任一开口110 与籽晶夹头300的籽晶夹持部310相对应，用于夹持所拉制出的单晶棒。
由此，本公开实施例的夹持系统，通过在销子片100的边缘位置处开设两个以上不同半径的圆弧形开口110，在拉制不同直径的单晶棒时，通过将销子片100边缘位置处开设的相应尺寸的圆弧形开口110与籽晶夹头300夹持部310相对应，即可实现对小直径晶体的夹持。这也就有效解决了相关技术中的夹持系统只能夹持大尺寸晶体所导致的功能单一的问题。并且，操作简单高效。
在一种可能的实现方式中，在销子片100搭接到销子杆200的另一端220，并与销子杆200可拆卸连接时，可以采用螺纹连接或平键连接等任一种可拆卸连接方式。
如：参阅图2和图5，销子片100的中间可以开设一圆形开孔120，开孔120 内壁设有内螺纹。销子杆200与销子片100相连接的一端的内表面设有内螺纹。通过螺钉配合，使销子杆200与销子片100螺纹连接。
由此，在进行单晶拉制之前，根据当前所要拉制的单晶的直径的大小，调整销子杆将销子片100边缘位置处所开设的两个以上的开口110中选取相应大小尺寸的开口，将所选取的相应大小尺寸的开口旋转至籽晶夹头300的籽晶夹持部310，以使所选取的相应大小尺寸的开口与籽晶夹持部处310的籽晶相对准。
在经过上述操作之后，即可进行单晶拉制工艺。在单晶拉制工艺执行过程中，通过籽晶700拉制出的单晶至放肩阶段后，此时拉制出的单晶棒的直径大小基本不会再发生变化，且此时所拉制出的单晶棒的尺寸(即，直径大小)正好与当前与籽晶700所对准的销子片上的开口110的尺寸相一致，从而使得当前与籽晶700对准的销子片100的开口110能够有效夹持住单晶棒。
并且，通过设置销子片100与销子杆200采用螺纹连接的方式连接，在其任意一个部件出现损坏时，可以直接将螺钉拧下取出相应部件维修更换，操作简单，便于维护。
进一步的，销子杆200与销子片100的固定方式也可以为其它可拆卸连接 (如：平键连接)，其原理与前面所述的螺纹连接的原理相同或相似，此处不再进行赘述。
在一种可能的实现方式中，如图2和图5所示，销子片100的主体呈圆片状，且直径取值范围为70mm-90mm。如：销子片100的直径可以为80mm。
并且，参阅图5，销子片100的边缘位置处所开设的圆弧形的开口110个数可以为三个，分别为第一开口110a、第二开口110b、第三开口110c，三个开口等间隔设置。
其中，在一种可能的实现方式中，第一开口110a直径为55mm，第二开口110b直径为60mm，第三开口110c直径为65mm。通过在销子片100的边缘位置处开设三个开口，使得本公开实施例的夹持系统能够满足三种不同尺寸的单晶棒的夹持，这就有效提高了本公开实施例的夹持系统的灵活性。
进一步的，在本公开实施例的夹持系统中，籽晶夹头300中的籽晶夹持部310、可调节部320、固定部330均呈圆柱状依次连接。其中，籽晶夹持部 310、可调节部320和固定部330可以为一体成型结构。通过设置籽晶夹持部 310、可调节部320和固定部330一体成型结构，有效简化了籽晶夹头300的生产工艺，直接采用相应的模具生产制备即可。
应当指出的是，在籽晶夹持部310、可调节部320、固定部330均采用圆柱体结构时，籽晶夹持部310与可调节部320之间的直径比例可以为3:1。通过设置籽晶夹持部310与可调节部320之间的直径比例为3:1，能够使得籽晶夹头 300拉制晶体时获得更好的稳定性，避免了在拉制的单晶棒重量过大导致可调节部出现折弯的情况，从而也就更进一步地提高了夹持系统的可靠性。
还需要说明的是，在一种可能的实现方式中，本公开实施例的夹持系统还可以包括防流熔碗400。如图5所示，其中，防流熔碗400主体呈柱状，防流熔碗400与区熔炉下轴内轴500之间的连接方式为螺接。即，防流熔碗400 与下轴内轴500的轴壁之间通过螺钉600配合，使流熔碗400与下轴内轴500紧密相连，结构简单，易于实现。
其中，应当指出的是，在设置防流熔碗400与下轴内轴500的轴壁之间螺接时，防流熔碗400和对应的下轴内轴500的轴壁上所开设的螺孔的个数可以为两个。并且，两个螺孔的位置为相较于下轴内轴500的中心轴线对称。另外，螺孔的个数还可以为三个、四个……等。在所开设的螺孔的个数为三个以上时，每相邻两个的螺孔之间的间隔相等。
此外，还需要说明的是，防流熔碗400与下轴内轴500之间的连接方式也可以采用其他连接方式连接，如：防流熔碗400与下轴内轴500接触一端内壁设有内螺纹，下轴内轴500邻近轴尖510一端的侧壁上设有外螺纹，通过内外螺纹连接，防流熔碗400与下轴内轴500紧密相连。
进一步的，为了避免销子片100触碰到防流熔碗400，在本公开实施例的夹持系统中，防流熔碗400的高度的取值范围可以设置为30-50mm。相应的，销子杆200的长度取值范围可以为55mm-65mm。如：销子杆200的长度可以设置为55mm。由此，通过改变防流熔碗400的高度和销子杆200的长度，即可有效避免销子片100剐蹭防流熔碗400的现象，这也就进一步地提高了本公开实施例的夹持系统的可靠性。并且，不需要对整体结构进行较大改变，这也就有效简化了加工工艺，节省了加工成本。
需要说明的是，尽管以夹持系统作为示例介绍了本申请如上，但本领域技术人员能够理解，本公开应不限于此。事实上，用户完全可根据个人喜好和/或实际应用场景灵活设定夹持系统结构，只要能够达到功能效果即可。
这样，通过设定夹持机构结构，根据本公开上述实施例的夹持系统能够完成对现有技术的优化改进。
另外，还需要指出的是，根据前面任一所述的夹持系统，本公开还提供了一种区熔设备。本公开实施例的区熔设备包括区熔炉和前面任一所述的夹持系统。其中，夹持系统位于区熔炉的内部，用于在使用本公开实施例的区熔设备采用区熔法工艺拉制单晶时，由夹持系统夹持所拉制出的单晶体。
以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。
