CN101054260B - 连熔法生产半导体技术用大口径透明石英玻璃管的方法 - Google Patents

连熔法生产半导体技术用大口径透明石英玻璃管的方法 Download PDF

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Abstract

连熔法生产半导体技术用大口径透明石英玻璃管的方法，其特征在于，将石英玻璃原料高纯石英砂投入连熔炉内，通过电加热熔融，熔融后的石英玻璃液经成形器、料台及拉管机拉制成大口径透明石英玻璃管；原料高纯石英砂在投入连熔炉后、加热熔融前，对高纯石英砂进行200-280分钟的预热处理，将高纯石英砂预热至750-850℃，再进行加热熔融；所述的连熔炉钨钼坩锅上部为预热段，下部为熔融段，预热处理在连熔炉钨钼坩锅的预热段内进行；所述钨钼坩锅的直径为340-360mm，高度为1400-1600mm；连熔炉内的熔融温度为2150-2250℃；所述的成形器的直径为230-260mm；连熔炉的料台直径为244-264mm；熔融段通入连熔炉的电加热钼电极的电流为215-225A，电压为19-20V。所得石英管规格大、质量好，完全适用于半导体技术要求。

Description

连熔法生产半导体技术用大口径透明石英玻璃管的方法
技术领域
本发明涉及一种石英玻璃管的生产方法，特别是一种连熔法生产半导体技术用大口径透明石英玻璃管的方法。
背景技术
现有技术中的石英玻璃管的生产方法只能生产出直径约为80mm，壁厚为4mm的合格石英玻璃管，若要强行拉出直径稍大一些的石英玻璃管，则所拉出的石英玻璃管的气泡气线多，其质量与规格均不能满足半导体技术要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种新的连熔法生产透明石英玻璃管的方法，用该方法可生产适合半导体技术用的、大口径、气泡气线少的石英玻璃管。
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。本发明是一种连熔法生产半导体技术用大口径透明石英玻璃管的方法，其特点是，将石英玻璃原料高纯石英砂投入连熔炉内，通过电加热熔融，熔融后的石英玻璃液经成形器、料台及拉管机拉制成大口径透明石英玻璃管；原料高纯石英砂在投入连熔炉后、加热熔融前，对高纯石英砂进行200-280分钟的预热处理，将高纯石英砂预热至750-850℃，再进行加热熔融；所述的连熔炉钨钼坩锅上部为预热段，下部为熔融段，预热处理在连熔炉钨钼坩锅的预热段内进行；所述钨钼坩锅的直径为340-360mm，高度为1400-1600mm；连熔炉内的熔融温度为2150-2250℃；所述的成形器的直径为230-260mm；连熔炉的料台直径为244-264mm；熔融段通入连熔炉的电加热钼电极的电流为215-225A，电压为19-20V。
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。以上所述的一种连熔法生产半导体技术用大口径透明石英玻璃管的方法，其特点是，所述的钨钼坩锅的直径为350mm，高度为1500mm；连熔炉内的熔融温度为2200℃；成形器的直径为240mm；连熔炉的料台内孔直径为254mm；熔融段通入电加热钼电极的电流为220A，电压为19.5V。
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。以上所述的一种连熔法生产半导体技术用大口径透明石英玻璃管的方法，其特点是，所述的预热处理时间为240分钟，将高纯石英砂预热至800℃。
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。以上所述的一种连熔法生产半导体技术用大口径透明石英玻璃管的方法，其特点是，钨钼坩锅的预热段的高度为250-350mm。
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。以上所述的一种连熔法生产半导体技术用大口径透明石英玻璃管的方法，其特点是，钨钼坩锅外围的发热体钨网高度为850-950mm，所述的钨网自钨钼坩锅底部开始，向上设置。
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。以上所述的一种连熔法生产半导体技术用大口径透明石英玻璃管的方法，其特点是，生产时向石英连熔炉内所充入的保护气体为氢气和氮气，氢气和氮气的配比为5.0-6.0∶2.0-3.0，氢气和氮气的压力分别为5.0-6.0mpa和2.0-3.0mpa。这样，有利于提高成品石英玻璃管的透明度，并且很好地保护钨钼坩锅、钨网和钼电极，防止氧化并起到助燃和提高原料熔化质量的作用。
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。以上所述的一种连熔法生产半导体技术用大口径透明石英玻璃管的方法，其特点是，所充入的氢气和氮气的配比为5.5∶2.5，且氢气和氮气的压力分别为5.5mpa和2.5mpa。
与现有技术相比，本发明方法具有以下优点：增加了预热工艺，改善了原料高纯石英砂的融熔条件，提高了产品的质量；增加了成形部位玻璃液的压力，加强了石英玻璃液体在成形中的脱气功能，达到了优化熔化、澄清、对流均化过程，减少和消除了气泡气线。用本发明方法能生产出大规格的石英玻璃管，其直径可达170-210mm，壁厚达6-10mm，其直径公差≤±2mm，壁厚公差≤20％，偏壁度≤15％，椭圆度≤1.5mm，热稳定性在1100℃恒温15分钟浸入20±5℃水中急冷，不缺口、不裂纹，在1200±10℃下保温24小时，其高温变形率≤3％，完全适用于半导体技术的要求。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的具体技术实施方案，以使本领域技术人员进一步理解本发明，而非对本发明的限制。
实施例1。一种连熔法生产半导体技术用大口径透明石英玻璃管的方法，将石英玻璃原料高纯石英砂投入连熔炉内，通过电加热熔融，熔融后的石英玻璃液经成形器、料台及拉管机拉制成大口径透明石英玻璃管；原料高纯石英砂在投入连熔炉后、加热熔融前，对高纯石英砂进行200分钟的预热处理，将高纯石英砂预热至750℃，再进行加热熔融；所述的连熔炉钨钼坩锅上部为预热段，下部为熔融段，预热处理在连熔炉钨钼坩锅的预热段内进行；所述钨钼坩锅的直径为340mm，高度为1400mm；连熔炉内的熔融温度为2150℃；所述的成形器的直径为230mm；连熔炉的料台直径为244mm；熔融段通入连熔炉的电加热钼电极的电流为215A，电压为19V。
实施例2。一种连熔法生产半导体技术用大口径透明石英玻璃管的方法，将石英玻璃原料高纯石英砂投入连熔炉内，通过电加热熔融，熔融后的石英玻璃液经成形器、料台及拉管机拉制成大口径透明石英玻璃管；原料高纯石英砂在投入连熔炉后、加热熔融前，对高纯石英砂进行280分钟的预热处理，将高纯石英砂预热至850℃，再进行加热熔融；所述的连熔炉钨钼坩锅上部为预热段，下部为熔融段，预热处理在连熔炉钨钼坩锅的预热段内进行；所述钨钼坩锅的直径为360mm，高度为1600mm；连熔炉内的熔融温度为2250℃；所述的成形器的直径为260mm；连熔炉的料台直径为264mm；熔融段通入连熔炉的电加热钼电极的电流为225A，电压为20V。
实施例3。一种连熔法生产半导体技术用大口径透明石英玻璃管的方法，将石英玻璃原料高纯石英砂投入连熔炉内，通过电加热熔融，熔融后的石英玻璃液经成形器、料台及拉管机拉制成大口径透明石英玻璃管；原料高纯石英砂在投入连熔炉后、加热熔融前，对高纯石英砂进行240分钟的预热处理，将高纯石英砂预热至800℃，再进行加热熔融；所述的连熔炉钨钼坩锅上部为预热段，下部为熔融段，预热处理在连熔炉钨钼坩锅的预热段内进行；所述钨钼坩锅的直径为350mm，高度为1500mm；连熔炉内的熔融温度为2200℃；所述的成形器的直径为240mm；连熔炉的料台直径为254mm；熔融段通入连熔炉的电加热钼电极的电流为220A，电压为19.5V。
实施例4。一种连熔法生产半导体技术用大口径透明石英玻璃管的方法，将石英玻璃原料高纯石英砂投入连熔炉内，通过电加热熔融，熔融后的石英玻璃液经成形器、料台及拉管机拉制成大口径透明石英玻璃管；原料高纯石英砂在投入连熔炉后、加热熔融前，对高纯石英砂进行220分钟的预热处理，将高纯石英砂预热至780℃，再进行加热熔融；所述的连熔炉钨钼坩锅上部为预热段，下部为熔融段，预热处理在连熔炉钨钼坩锅的预热段内进行；所述钨钼坩锅的直径为345mm，高度为1450mm；连熔炉内的熔融温度为2180℃；所述的成形器的直径为250mm；连熔炉的料台直径为250mm；熔融段通入连熔炉的电加热钼电极的电流为218A，电压为19V。
实施例5。一种连熔法生产半导体技术用大口径透明石英玻璃管的方法，将石英玻璃原料高纯石英砂投入连熔炉内，通过电加热熔融，熔融后的石英玻璃液经成形器、料台及拉管机拉制成大口径透明石英玻璃管；原料高纯石英砂在投入连熔炉后、加热熔融前，对高纯石英砂进行260分钟的预热处理，将高纯石英砂预热至820℃，再进行加热熔融；所述的连熔炉钨钼坩锅上部为预热段，下部为熔融段，预热处理在连熔炉钨钼坩锅的预热段内进行；所述钨钼坩锅的直径为355mm，高度为1550mm；连熔炉内的熔融温度为2220℃；所述的成形器的直径为255mm；连熔炉的料台直径为260mm；熔融段通入连熔炉的电加热钼电极的电流为222A，电压为20V。
实施例6。一种连熔法生产半导体技术用大口径透明石英玻璃管的方法，将石英玻璃原料高纯石英砂投入连熔炉内，通过电加热熔融，熔融后的石英玻璃液经成形器、料台及拉管机拉制成大口径透明石英玻璃管；原料高纯石英砂在投入连熔炉后、加热熔融前，对高纯石英砂进行250分钟的预热处理，将高纯石英砂预热至840℃，再进行加热熔融；所述的连熔炉钨钼坩锅上部为预热段，下部为熔融段，预热处理在连熔炉钨钼坩锅的预热段内进行；所述钨钼坩锅的直径为358mm，高度为1580mm；连熔炉内的熔融温度为2240℃；所述的成形器的直径为258mm；连熔炉的料台直径为248mm；熔融段通入连熔炉的电加热钼电极的电流为220A，电压为19.5V。
实施例7。在实施例1-6所述的任何一种连熔法生产半导体技术用大口径透明石英玻璃管的方法中，钨钼坩锅的预热段的高度为300mm。
实施例8。在实施例1-6所述的任何一种连熔法生产半导体技术用大口径透明石英玻璃管的方法中，钨钼坩锅外围的发热体钨网高度为900mm，所述的钨网自钨钼坩锅底部开始，向上设置。
实施例9。在实施例1-6所述的任何一种连熔法生产半导体技术用大口径透明石英玻璃管的方法中，生产时向石英连熔炉内所充入的保护气体为氢气和氮气，氢气和氮气的配比为5.5∶2.5，且氢气和氮气的压力分别为5.5mpa和2.5mpa。
实施例10。在实施例1-6所述的任何一种连熔法生产半导体技术用大口径透明石英玻璃管的方法中，生产时向石英连熔炉内所充入的保护气体为氢气和氮气，氢气和氮气的配比为5.0∶2.0，氢气和氮气的压力分别为5.0mpa和2.0mpa。
实施例11。在实施例1-6所述的任何一种连熔法生产半导体技术用大口径透明石英玻璃管的方法中，生产时向石英连熔炉内所充入的保护气体为氢气和氮气，氢气和氮气的配比为6.0∶3.0，氢气和氮气的压力分别为6.0mpa和3.0mpa。
实施例12。在实施例1-6所述的任何一种连熔法生产半导体技术用大口径透明石英玻璃管的方法中，钨钼坩锅的预热段的高度为250mm；钨钼坩锅外围的发热体钨网高度为850mm，所述的钨网自钨钼坩锅底部开始，向上设置；生产时向石英连熔炉内所充入的保护气体为氢气和氮气，氢气和氮气的配比为5.2∶2.2，氢气和氮气的压力分别为5.2mpa和2.2mpa。
实施例13。在实施例1-6所述的任何一种连熔法生产半导体技术用大口径透明石英玻璃管的方法中，钨钼坩锅的预热段的高度为350mm；钨钼坩锅外围的发热体钨网高度为950mm，所述的钨网自钨钼坩锅底部开始，向上设置；生产时向石英连熔炉内所充入的保护气体为氢气和氮气，氢气和氮气的配比为5.4∶2.4，氢气和氮气的压力分别为5.4mpa和2.4mpa。
实施例14。在实施例1-6所述的任何一种连熔法生产半导体技术用大口径透明石英玻璃管的方法中，钨钼坩锅的预热段的高度为280mm；钨钼坩锅外围的发热体钨网高度为880mm，所述的钨网自钨钼坩锅底部开始，向上设置；生产时向石英连熔炉内所充入的保护气体为氢气和氮气，氢气和氮气的配比为5.6∶2.6，氢气和氮气的压力分别为5.6mpa和2.6mpa。
实施例15。在实施例1-6所述的任何一种连熔法生产半导体技术用大口径透明石英玻璃管的方法中，钨钼坩锅的预热段的高度为330mm；钨钼坩锅外围的发热体钨网高度为930mm，所述的钨网自钨钼坩锅底部开始，向上设置；生产时向石英连熔炉内所充入的保护气体为氢气和氮气，氢气和氮气的配比为5.8∶2.8，氢气和氮气的压力分别为5.8mpa和2.8mpa。
实施例16。在实施例1-6所述的任何一种连熔法生产半导体技术用大口径透明石英玻璃管的方法中，钨钼坩锅的预热段的高度为300mm；钨钼坩锅外围的发热体钨网高度为900mm，所述的钨网自钨钼坩锅底部开始，向上设置；生产时向石英连熔炉内所充入的保护气体为氢气和氮气，氢气和氮气的配比为5.5∶2.5，氢气和氮气的压力分别为5.5mpa和2.5mpa。

Claims (7)

1.一种连熔法生产半导体技术用大口径透明石英玻璃管的方法，其特征在于，将石英玻璃原料高纯石英砂投入连熔炉内，通过电加热熔融，熔融后的石英玻璃液经成形器、料台及拉管机拉制成大口径透明石英玻璃管；原料高纯石英砂在投入连熔炉后、加热熔融前，对高纯石英砂进行200-280分钟的预热处理，将高纯石英砂预热至750-850℃，再进行加热熔融；所述的连熔炉钨钼坩锅上部为预热段，下部为熔融段，预热处理在连熔炉钨钼坩锅的预热段内进行；所述钨钼坩锅的直径为340-360mm，高度为1400-1600mm；连熔炉内的熔融温度为2150-2250℃；所述的成形器的直径为230-260mm；连熔炉的料台直径为244-264mm；熔融段通入连熔炉的电加热钼电极的电流为215-225A，电压为19-20V。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的钨钼坩锅的直径为350mm，高度为1500mm；连熔炉内的熔融温度为2200℃；成形器的直径为240mm；连熔炉的料台内孔直径为254mm；熔融段通入电加热钼电极的电流为220A，电压为19.5V。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的预热处理时间为240分钟，将高纯石英砂预热至800℃。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，钨钼坩锅的预热段的高度为250-350mm。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，钨钼坩锅外围的发热体钨网高度为850-950mm，所述的钨网自钨钼坩锅底部开始，向上设置。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，生产时向石英连熔炉内所充入的保护气体为氢气和氮气，氢气和氮气的配比为5.0-6.0∶2.0-3.0，氢气和氮气的压力分别为5.0-6.0Mpa和2.0-3.0Mpa。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所充入的氢气和氮气的配比为5.5∶2.5，且氢气和氮气的压力分别为5.5Mpa和2.5Mpa。
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Legal Events

Date Code Title Description
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Assignee: Donghai County Baosheng Quartz Product Co., Ltd.

Assignor: Xu Shengli

Contract record no.: 2011320000904

Denomination of invention: Method of producing large diameter transparent quartz glass tube for semiconductor technology by continuous melting method

Granted publication date: 20100519

License type: Exclusive License

Open date: 20071017

Record date: 20110701

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Granted publication date: 20100519

Termination date: 20160328

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