一种连熔一步法生产超大口径抗高温变形石英玻璃管的方法

摘要

连熔一步法生产超大口径抗高温变形石英玻璃管，其特征在于，将掺杂有碳化硅与/或氮化硅的石英原料投入连熔炉坞坩埚内，经通电熔融的石英料液在钨坩埚内经过高温热沉淀，排出气体杂质和液体杂质后，料液流经成型器料台进行成型；在成型石英管的下料口处，通过喷涂设备在成型石英管的外表面高温热喷涂碳化硅与/或氮化硅粉体形成涂层，再经过变频控制的牵引机向下拉制成型，得到超大口径抗高温变形石英玻璃管。本发明可以一步法成型超大口径抗高温变形石英玻璃管，所生产的石英玻璃管可抗高温1500-1650℃，变形率＜3％，可应用于8″和12″大规模集成电路硅片高温扩散材料上，可以二次重复使用。

权利要求

1.一种连熔一步法生产超大口径抗高温变形石英玻璃管的方法，其特征在于，其步骤如下：将掺杂有碳化硅与/或氮化硅的石英原料投入连熔炉钨坩埚内，经通电熔融的石英料液在钨坩埚内经过2200℃∽2500℃的高温热沉淀，并通过排气孔排出气体杂质和液体杂质后，料液流经成型器料台进行成型，所述的连熔炉内的成型器芯杆的直径为

380mm∽400mm，成型器料台的直径为420∽435mm；在成型石英管的下料口处，通过喷涂设备在成型石英管的高温外表面连续热喷涂碳化硅粉体与/或氮化硅粉体，并在成型石英管的表面形成1-3mm碳化硅与/或氮化硅涂层，再经过变频控制的牵引机向下拉制成型，得到直径为320∽420mm的超大口径抗高温变形石英玻璃管。

2.根据权利要求1所述的连熔一步法生产超大口径抗高温变形石英玻璃管的方法，其特征在于，所述的钨坩埚的直径为560mm，长度为1800mm。

说明书

一种连熔一步法生产超大口径抗高温变形石英玻璃管的方

法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种石英玻璃管的生产方法，特别是连熔一步法生产超大口径抗高温变形石英玻璃管。

[0002] 背景技术

[0003] 石英玻璃工业用连熔法生产抗高温变形石英管，目前的工艺是先期用连熔法生产大规格透明石英管，此种石英管应用在6″和8″集成电路硅片高温扩散上，要二次对石英管内外进行高温氧化铝涂层，才能达到抗高温变形功能。具体生产与技术工艺步骤为： [0004] ①将经过提纯的石英原料投入Φ530mm连熔炉钨坩埚内；

[0005] ②对连熔炉通电熔融，经过2200℃的高温使石英原料融化；

[0006] ③熔融料经拉管机牵引，通过成型器芯杆与料台成形石英管，并拉制成型Φ300mm以下的大规格石英管；

[0007] ④对大规格石英管进行二次高温涂层氧化铝，使涂层后的石英管具有抗高温变形功能，并应用在6″和8″集成电路硅片高温扩散材料上；

[0008] 此种工艺的缺陷为：

[0009] ①成型器芯杆直径一般在340∽350mm之内，成型器料台直径一般在365∽375mm之内。造成成型石英管的规格一般只能控制在Φ300mm以下。

[0010] ②石英管需要二次氧化铝高温涂层，才具有抗高温变形功能。 [0011] ③采用二步法高温涂层氧化铝的石英管，仅能在1280℃高温下一次性使用，变形率＞5％以上，且工序复杂，浪费严重。同时，仅应用在6″和8″集成电路硅片高温扩散材料上。

发明内容

[0012] 本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种工艺简单、变形率低的连熔一步法生产超大口径抗高温变形石英玻璃管。

[0013] 本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本发明是连熔一步法生产超大口径抗高温变形石英玻璃管，其特征在于，其步骤如下：连熔一步法生产超大口径抗高温变形石英玻璃管，其特征在于，其步骤如下：将掺杂有碳化硅与/或氮化硅的石英原料投入连熔炉坞坩埚内，经通电熔融的石英料液在钨坩埚内经过2200℃∽2500℃的高温热沉淀，并通过排气孔排出气体杂质和液体杂质后，料液流经成型器料台进行成型，所述的连熔炉内的成型器芯杆的直径为380mm∽400mm，成型器料台的直径为420∽435mm；在成型石英管的下料口处，通过喷涂设备在成型石英管的高温外表面连续热喷涂碳化硅粉体与/或氮化硅粉体，并在成型石英管的表面形成1-3mm碳化硅与/或氮化硅涂层，再经过变频控制的牵引机向下拉制成型，得到直径为320∽420mm的超大口径抗高温变形石英玻璃管。

[0014] 本发明在石英原料中掺杂的碳化硅与/或氮化硅可以是单一掺杂或混合掺杂，其掺杂的量可以按需要掺杂，没有特殊指定。

[0015] 本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现。以上所述的连熔一步法生产超大口径抗高温变形石英玻璃管，其特点是，所述的钨坩埚的直径和长度可以按需要设定，优选直径为560mm，长度为1800mm， 这样可以增加熔化原料沉淀时间，有利于排出熔料过程中气体杂质，提高熔料的纯度，减少成型石英管的气泡气线等内在质量缺陷。

[0016] 本发明采用了在石英原料中直接掺杂碳化硅与/或氮化硅的创新工艺，同时在生产设备上和高温状态下直接增加了喷涂非金属元素碳化硅与/或氮化硅粉体的装备，可一步成型得到直径为320∽420mm的超大口径抗高温变形石英玻璃管。在调整成型器芯杆与料台尺寸调整后，石英管的成型外径扩大，在正常生产中，经微调成型器芯杆，可直接生产Φ320∽420mm超大口径石英管，而且提高了产品的质量，使优等品率在现有基础上可提高10％左右。通过原料掺杂且在炉口高温成型处增设的非金属元素连续喷涂设备，可以一步法成型Φ320∽420mm超大口径抗高温变形石英玻璃管，所生产的石英玻璃管直接含有1-3mm碳、氮等非金属元素涂层，在应用8″和12″大规模集成电路硅片高温扩散材料上，可以二次重复使用。经常规方法测试该石英玻璃管可抗高温在1500℃-1650℃之间，变形率＜3％，大大优于二次氧化铝涂层石英管抗高温变形指标。

具体实施方式

[0017] 以下参照附图，进一步描述本发明的具体技术方案，以便于本领域的技术人员进一步地理解本发明，而不构成对其权利的限制。

[0018] 实施例1。连熔一步法生产超大口径抗高温变形石英玻璃管，其步骤如下：将掺杂有碳化硅的石英原料投入连熔炉坞坩埚内，经通电熔融的石英料液在钨坩埚内经过2200℃的高温热沉淀，并通过排气孔排出气体杂质和液体杂质后，料液流经成型器料台进行成型，所述的连熔炉内的成型器芯杆的直径为380mm，成型器料台的直径为420；在成型石英管的下料口处，通过喷涂设备 在成型石英管的高温外表面连续热喷涂碳化硅粉体或氮化硅粉体，并在成型石英管的表面形成1mm碳化硅或氮化硅涂层，再经过变频控制的牵引机向下拉制成型，得到直径为320的超大口径抗高温变形石英玻璃管。

[0019] 实施例2。连熔一步法生产超大口径抗高温变形石英玻璃管，其步骤如下：将掺杂有氮化硅的石英原料投入连熔炉坞坩埚内，经通电熔融的石英料液在钨坩埚内经过2500℃的高温热沉淀，并通过排气孔排出气体杂质和液体杂质后，料液流经成型器料台进行成型，所述的连熔炉内的成型器芯杆的直径为400mm，成型器料台的直径为435mm；在成型石英管的下料口处，通过喷涂设备在成型石英管的高温外表面连续热喷涂碳化硅粉体与氮化硅粉体，并在成型石英管的表面形成3mm碳化硅与氮化硅涂层，再经过变频控制的牵引机向下拉制成型，得到直径为420mm的超大口径抗高温变形石英玻璃管。

[0020] 实施例3。连熔一步法生产超大口径抗高温变形石英玻璃管，其步骤如下：将掺杂有碳化硅与氮化硅的石英原料投入连熔炉坞坩埚内，经通电熔融的石英料液在钨坩埚内经过2300℃的高温热沉淀，并通过排气孔排出气体杂质和液体杂质后，料液流经成型器料台进行成型，所述的连熔炉内的成型器芯杆的直径为390mm，成型器料台的直径为425mm；在成型石英管的下料口处，通过喷涂设备在成型石英管的高温外表面连续热喷涂碳化硅粉体