СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТИГЛЕЙ ИЗ СИНТЕТИЧЕСКОГО ОСОБО ЧИСТОГО КВАРЦЕВОГО СТЕКЛА Российский патент 1996 года по МПК C03B20/00 

Изобретение относится к технологии получения тиглей из синтетического особо чистого кварцевого стекла, которые могут быть использованы в производстве полупроводниковых материалов.

Известен способ получения изделий из высокочистого кварцевого стекла осаждением на вращающуюся или аксиально перемещающуюся оправку полученного в результате парофазного гидролиза летучего галоида в пламени кислородно-водородной горелки диоксида кремния (1).

Недостаток известного решения невысокая скорость осаждения SiO₂ и недостаточная плотность полученной заготовки.

наиболее близким изобретением к заявленному является способ получения тиглей из синтетически особо чистого кварцевого стекла путем напыления на вращающуюся оправку диоксида кремния, полученного в процессе окисления хлоридов кремния в пламени кислородно-водородной горелки, и последующего спекания (2).

Недостаток этого изобретения низкая производительность и степень осаждения SiO₂.

Малая степень осаждения приводит к значительным затратам сырья и основных материалов, загрязнению окружающей среды вредными продуктами реакции, к повышению себестоимости конечного изделия. Немаловажным фактором в плане снижения себестоимости изделий является производительность процесса напыления.

Технический результат изобретения увеличение выхода годной продукции и снижение ее себестоимости.

Технический результат достигается тем, что в способе получения тиглей из синтетически особо чистого кварцевого стекла путем напыления на вращающуюся оправку диоксида кремния, полученного в процессе окисления хлоридов кремния в пламени кислородно-водородной горелки, и последующего спекания, напыление ведут при соотношении хлорида кремния, кислорода и водорода, равном 1:(2-3): (10-13) и соотношении рабочей поверхности струй хлорида кремния и кислородных струй, равном 1:(3-5).

Процесс смешения носит диффузионный характер, а степень полноты реакции, как правило, определяется контактной поверхностью агентов, поэтому с увеличением поверхности контакта водяного пара и хлорида обеспечивается протекание диффузионных процессов и процессов синтеза, что сдвигает соотношение компонентов в сторону снижения расхода хлоридов кремния.

Для осуществления изобретения используют кислородно-водородную горелку внешнего смешения, представленную на чертеже. Горелка содержит восемь водородных каналов 1, окруженных коаксиально 8-ю каналами кислорода 2. Через центральный многосопловый распределитель 3 подают парогазовую смесь (SiCl₄ + О₂). Величина рабочей боковой поверхности струй парогазовой смеси 4 зависит от количества сопел и их диаметра, что определяет полноту реакции синтеза SiO₂ и степень его осаждения на оправке. Боковую поверхность окислительную струй 5 определяют из формулы ; струй парогазовой смеси
S_пгс π d_пгс•l•n,
где p-3,14,
d_O2 внешний диаметр кольцевого зазора кислородного канала;
d_пгс диаметр сопла ПГС;
n количество сопел;
l расстояние от торца горелки до поверхности оправки.

Конкретный пример осуществления изобретения.

В кислородно-водородную горелку, имеющую 9 каналов подачи парогазовой смеси (SiCl₄ + O₂) диаметром 1,8 мм каждый, 8 кислородных кольцевых каналов со средним диаметром 8,5 мм и столько же каналов водорода диаметром по 6 мм, установленную на расстоянии 150 мм от поверхности оправки напыления, подают парогазовую смесь со скоростью истечения 0,07 моль/мин•мм² (5,1 кг/ч SiCl₄), кислород 0,015 моль/мин•мм² (4,2 м³/ч), водород 0,13 моль/мин•мм² (17 м³/ч. Отношение рабочей поверхности струй парогазовой смеси к поверхности окислителя равно 1:4,4 (ПГС 7600 мм², SO₂ 32000 мм²). Процесс проводят на промышленной установке типа С2154 (производство тиглей ⊘ 270 мм) при соотношении рабочих компонентов
SiCl₄:O₂:H₂ 1:3:11
Время напыления 180 мин.

Вес напыленной заготовки N 2560 г.

Расход SiCl₄ на 1 заготовку 17,2 кг. Таким образом, скорость напыления составила 2560/180 14,2 г/мин.

Степень осаждения диоксида кремния (2560/17,2•0,353) •100 42,0% где 0,353 коэффициент реакции.

В таблице приведены конкретные примеры осуществления изобретения в сравнении с прототипом.

Способ напыления позволяет увеличить производительность процесса почти вдвое, снизить расход основных комплектов в среднем на 15%

Использование: производство полупроводниковых материалов, технология получения тиглей из синтетического особо чистого кварцевого стекла. Сущность изобретения: поддерживают соотношение хлорида кремния, кислорода и водорода в процессе газопламенного гидролиза хлоридов кремния, равным 1:(2-3):(10-13) и соотношение рабочей поверхности струй хлорида кремния и кислородных струй, равным 1:(3-5). 1 ил., 1 табл.

Способ получения тиглей из синтетического особо чистого кварцевого стекла путем напыления на вращающуюся оправку диоксида кремния, полученного в процессе окисления хлоридов кремния в пламени кислородно-водородной горелки и последующего спекания, отличающийся тем, что напыление ведут при соотношении хлорида кремния, кислорода и водорода, равном 1:2-3 10-13 и соотношении рабочей поверхности струй хлорида кремния и кислородных струй, равном 1:3-5.