CN110000708A - 一种改造坩埚粗糙度的方法 - Google Patents

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邢夫龙
何钊煊
苏成
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    • B24—GRINDING; POLISHING
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    • B24C1/00—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods
    • B24C1/06—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods for producing matt surfaces, e.g. on plastic materials, on glass
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Abstract

一种改造坩埚粗糙度的方法，包括以下方法：步骤一：将石英砂、粘结剂、硅溶胶和纯水按比例均匀混合，并经球磨制成石英浆料；步骤二：利用喷枪将石英浆料在坩埚的固液界面区域往复喷射，保证固液界面区域完全覆盖；步骤三：将喷好的坩埚进行烘干处理。该方法操作过程简单、节能环保，能有效解决“倒硅粘埚”的问题，能避免对坩埚造成损坏，同时，能降低工人的劳动强度，提高坩埚的生产效率。

Description

一种改造坩埚粗糙度的方法
技术领域
本发明涉及坩埚加工领域，具体涉及一种改造坩埚粗糙度的方法。
背景技术
以目前工艺生产的坩埚，在客户端使用时容易出现“倒硅粘埚”的现象。这主要是因为氮化硅涂层与坩埚本体结合不够牢固，在铸锭长晶过程中，氮化硅涂层会脱落到硅锭内部，导致晶体内部引入异质点，使得晶片的转化效率低下。另外，在切割过程中，容易导致金刚线断裂。
再者，在坩埚与硅液的固液界面处，容易产生裂纹，严重时还会发生铸锭开裂的情况。因裂纹产生，会使得铸锭的良率低下。
为解决此类问题，现阶段主要采用以下两种方式：
(1)人工打磨坩埚：采用砂纸对坩埚的固液界面区域进行打磨，以增加坩埚固液界面区域的粗糙度。
(2)喷砂打磨坩埚：采用吸入式喷砂机，利用压缩空气在喷枪内高速流动形成负压产生的引射作用，将储存箱内的磨料通过砂管吸入喷枪内，然后随压缩空气高速射到坩埚固液界面区域，以增加坩埚固液界面区域的粗糙度。
采用人工打磨的方式不仅工人的劳动强度大，而且工作效率低，另外，粗糙度的打磨不够均匀，从而无法有效解决“倒硅粘埚”的问题。采用喷砂打磨处理的方式，喷砂机的喷管容易堵塞，从而会造成坩埚漏喷的工况，在操作过程中，还亦造成坩埚的损坏。此外，喷管各处的气压并不能时刻保持稳定，容易造成粗糙度不均匀的工况发生，因而亦无法解决“倒硅粘埚”的问题。再者，采用砂砾高速击打坩埚表面，粉尘大，环境污染严重，且加工效率低。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种改造坩埚粗糙度的方法，该方法操作过程简单、节能环保，能有效解决“倒硅粘埚”的问题，能避免对坩埚造成损坏，同时，能降低工人的劳动强度，提高坩埚的生产效率。
为了实现上述目的，本发明提供一种改造坩埚粗糙度的方法，包括以下方法：
步骤一：将石英砂、粘结剂、硅溶胶和纯水按比例均匀混合，并经球磨制成石英浆料；
步骤二：利用喷枪将石英浆料在坩埚的固液界面区域往复喷射，保证固液界面区域完全覆盖；
步骤三：将喷好的坩埚进行烘干处理。
进一步，为了有效提高固液界面区域的粗糙度及粗糙度的均匀性，石英浆料的水分在8～12％之间。
进一步，为了有效解决“倒硅粘埚”的问题，所述固液界面区域为距离坩埚底部300～450mm内的区域。
作为一种优选，所述步骤三中，喷好的坩埚放入烘干窑中进行烘干处理。
进一步，为了提高喷涂的均匀度，所述步骤一中石英砂的目数为20-50目。
进一步，为了提高喷涂的均匀度，所述步骤一中，石英砂为99.995％的高纯石英砂。
作为一种优选，所述步骤二中的喷枪为雾化喷枪。
所述步骤一中，石英浆料的D50参数为2-20μm；
石英砂、粘结剂、硅溶胶和纯水的配比为：20-50目石英砂为200-400g，水为60-120g，硅溶胶为5-200g，粘结剂为0-20g，混合后的球磨时间为1-10小时。
所述步骤二中，高压气动搅拌罐内的压力设定范围为0.1-0.6MPa。
本发明通过将石英砂通过纯水和粘结剂混合成含有石英砂的液体浆料，再采用雾化喷枪将配置好的石英浆料喷射到坩埚内表面中的固液界面区域，增加了坩埚固液界面区域的粗糙度，有效解决了长期因固液界面区域漏喷或者粗糙度不均匀而导致的“倒硅粘埚”的难题，提高了坩埚成品的质量。同时，通过该方法还能有效避免在喷射过程发生堵塞的情况，此外，还降低了工人的劳动强度。该方法通用性强，操作过程方便，取代了喷砂机喷砂的作业方式，不仅节能环保，有利于对环境的保护，而且能提高对坩埚的保护。
具体实施方式
下面将对本发明作进一步说明。
一种改造坩埚粗糙度的方法，包括以下方法：
步骤一：将石英砂、粘结剂、硅溶胶和纯水按比例均匀混合，并经球磨制成石英浆料；
步骤二：利用喷枪将石英浆料在坩埚的固液界面区域往复喷射，保证固液界面区域完全覆盖；
作为一种优选，对于使用过程中的坩埚，需要先通过人工采用传统的打磨方法将固液界面区域进行打磨，再进行清洁，然后再复用喷枪将石英浆料进行往复喷射。
步骤三：将喷好的坩埚进行烘干处理。
所述石英浆料的水分在8～12％之间。
所述固液界面区域为距离坩埚底部300～450mm内的区域。
所述步骤三中，喷好的坩埚放入烘干窑中进行烘干处理。
所述步骤一中石英砂的目数为20-50目。
所述步骤一中，石英砂为99.995％的高纯石英砂。
所述步骤二中的喷枪为雾化喷枪，在使用雾化喷枪时，调整雾化喷枪喷嘴的压力及雾化状态，使石英浆料以雾化液滴的形式喷射出；使石英浆料以雾化液滴的形式喷射出能有效保证喷涂的均匀性，同时，也能保证喷出的石英浆料在粘结剂和硅溶胶的作用下更好的粘附于坩埚内表面。
所述步骤一中，石英浆料的D50参数为2-20μm；
石英砂、粘结剂、硅溶胶和纯水的配比为：20-50目石英砂为200-400g，水为60-120g，硅溶胶为5-200g，粘结剂为0-20g，混合后的球磨时间为1-10小时。
所述步骤二中，高压气动搅拌罐内的压力设定范围为0.1-0.6MPa。
采用同样的试验时间，并在同样的试验条件下，分别使用普通坩埚、传统的喷砂方法处理过固液界面区域的坩埚、传统的打磨方法处理过固液界面区域的坩埚及本发明中的方法处理过固液界面区域的坩埚进行试验，试验后的结果如表1所示。
表1：坩埚倒硅粘埚情况对比表
倒硅比例
普通坩埚 90-100％
传统的喷砂方法 60-90％
传统的打磨方法 30-80％(不均匀)
本发明中的方法 0-5％
通过表1中的实验数据可见，本发明中的方法所改造的坩埚发生的倒硅比例最小，本发明中的方法可以显著解决倒硅粘锅的情况。
工作原理：
使一定的压力气体流经雾化喷枪的气管内，形成负压，进而将储存在高压气动搅拌罐内的石英浆体吸入雾化喷枪内，使桨料跟随高压气流一起移动，再经雾化喷枪的喷最后形成固液态颗粒状浆体喷射到坩埚内表面的固液界面区域，经凝固烘干后与坩埚本体牢固接触，从而达到增加固液界面区域粗糙度的目的，进而使氮化硅涂层与坩埚本体结合的能够更加牢固，在铸锭长晶过程中，能有效避免氮化硅涂层会脱落到硅锭内部的情况发生。
本发明通过将石英砂通过纯水和粘结剂混合成含有石英砂的液体浆料，再采用雾化喷枪将配置好的石英浆料喷射到坩埚内表面中的固液界面区域，增加了坩埚固液界面区域的粗糙度，有效解决了长期因固液界面区域漏喷或者粗糙度不均匀而导致的“倒硅粘埚”的难题，提高了坩埚成品的质量。同时，通过该方法还能有效避免在喷射过程发生堵塞的情况，此外，还降低了工人的劳动强度。该方法通用性强，能适用于现有生产过程中的坩埚改造工程，其操作过程方便，取代了喷砂机喷砂的作业方式，不仅节能环保，有利于对环境的保护，而且能提高对坩埚的保护。

Claims (10)

1.一种改造坩埚粗糙度的方法，其特征在于，包括以下方法：
步骤一：将石英砂、粘结剂、硅溶胶和纯水按比例均匀混合，并经球磨制成石英浆料；
步骤二：利用喷枪将石英浆料在坩埚的固液界面区域往复喷射，保证固液界面区域完全覆盖；
步骤三：将喷好的坩埚进行烘干处理。
2.根据权利要求1所述的一种改造坩埚粗糙度的方法，其特征在于，所述石英浆料的水分在8～12％之间。
3.根据权利要求1或2所述的一种改造坩埚粗糙度的方法，其特征在于，所述固液界面区域为距离坩埚底部300～450mm内的区域。
4.根据权利要求3所述的一种改造坩埚粗糙度的方法，其特征在于，所述步骤三中，喷好的坩埚放入烘干窑中进行烘干处理。
5.根据权利要求4所述的一种改造坩埚粗糙度的方法，其特征在于，所述步骤一中石英砂的目数为20-50目。
6.根据权利要求5所述的一种改造坩埚粗糙度的方法，其特征在于，所述步骤一中，石英砂为99.995％的高纯石英砂。
7.根据权利要求6所述的一种改造坩埚粗糙度的方法，其特征在于，所述步骤二中的喷枪为雾化喷枪。
8.根据权利要求7所述的一种改造坩埚粗糙度的方法，其特征在于，所述步骤一中，石英浆料的D50参数为2-20μm。
9.根据权利要求8所述的一种改造坩埚粗糙度的方法，其特征在于，石英砂、粘结剂、硅溶胶和纯水的配比为：20-50目石英砂为200-400g，水为60-120g，硅溶胶为5-200g，粘结剂为0-20g，混合后的球磨时间为1-10小时。
10.根据权利要求9所述的一种坩埚表面粗糙度的加工方法，其特征在于，所述步骤二中，高压气动搅拌罐内的压力设定范围为0.1-0.6MPa。
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