DE1567564A1 - Verfahren zur Herstellung eines hochreinen,glasartigen Siliciumdioxids - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines hochreinen,glasartigen Siliciumdioxids

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DE1567564A1
DE1567564A1 DE19661567564 DE1567564A DE1567564A1 DE 1567564 A1 DE1567564 A1 DE 1567564A1 DE 19661567564 DE19661567564 DE 19661567564 DE 1567564 A DE1567564 A DE 1567564A DE 1567564 A1 DE1567564 A1 DE 1567564A1
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silicon dioxide
plasma
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Rosolowski Joseph Henry
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General Electric Co
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General Electric Co
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Description

PATENTANWÄLTE LICHT, HANSMANN, HERRMANN 8 MÖNCHEN 2 · THERESIENSTRASSE 33
Dr. REI N HOLD SCHMIDT Dipl.-Wirtsch.-Ing. AXEL HANSMANN DiPl-PlIyS-SEBASTIAN HERRMANN
München, den 13. Oktober 1 966
Ihr Zeichen Unser Zeichen
/UP
GENERAL ELECTRIC COMPANY Schenectady, 5, N,Y, River Road 1 ,
V. St. A.
Verfahren zur Herstellung eines hochreinen, glasartigen Siliciumdioxids,
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines hochreinen, glasartigen Siliciumdioxids und insbesondere ein Verfahren zur Herstellung eines Metall-, Kohlenstoff- und im wesentlichen wasserfreien Siliciumdioxids.
Sowohl in der Natur vorkommendes als auch künstlich hergestelltes Siliciumdioxid wird in großem Umfange für die Herstellung von Gefäßen und ähnlichen Vorrichtungen verwendet, in denen viele chemische Reaktionen durchgeführt werden»
009637/1621
Patentanwälte Dipl.-Ing. Martin Licht, Dipl.-Wirtidvlng. Axel Hans mann, Dipl.-Phy». Sebastian Herrmann MÖNCHEN 2, THERESIiNSTRASSE 33 · Telefon r29 2102 ■ T«l*gromm-AdreiMi Upatll/MOrtth·«
Oppenouer BOrai PATENTANWALT DR. REINHOlD SCHMIDT
Die Verwendung von Siliciumdioxid wird der Verwendung von Glas vorgezogen, insbesondere weil das Siliciumdioxid im Vergleich zu Glas einen bedeutend niedrigeren Ausdehnungskoeffizienten besitzt.
Außerdem wird Siliciumdioxid für elektrische Isolationen verwendet, in denen Siliciumdioxid den höchstmöglichen Grad an Reinheit besitzen muß. Der Wunsch,ein wasser- und kohlenstoff-freies Siliciumdioxid für die Verwendung in elektrischen Isolationsmaterialien zu verwenden, hat schon lange bestanden.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, Quarz oder Siliciumdioxid zu schmelzen. Diese Materialien sind immer mit gebundenem Wasser als auch mit bestimmten anderen metallischen Elementen, wie beispielsweise Bor, kontaminiert. Diese Stoffe sind von großem Nachteil, wenn Siliciumdioxid als elektrisches Isolationsmaterial verwendet wird. Ein Verfahren zur Beseitigung dieser Schwierigkeiten ist in dem US-Patent 3 117 838 beschrieben, Dort wird Silan, ein Siliciumhydrid, in einem Sauerstoffstrom verbrannt, um Siliciumdioxid zu erzeugen. Dieses ist natürlich von Anfang an mit Wasser kontaminiert, das die elektrischen Eigenschaften des Siliciumdioxids beeinträchtigt.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Siliciumdioxid herzustellen, das frei ist von Kohlenstoff und
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metallischen Verunreinigungen und im wesentlichen wasserfrei IS u ,
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von metall- und kohlenstoff-freiern Siliciumdioxid, das dadurch gekennzeichnet ist, daß metallisches Silicium in ein Plasma mittels einer Radiofrequenz in einen Strom von Argon und Sauerstoff eingeführt wird und das Siliciumdioxid im kälteren Teil der Vorrichtung niedergeschlagen wird.
In der folgenden Beschreibung wird das Verfahren nach der Erfindung an Hand einer bevorzugten Ausführungsform näher erläutert.
Die für das Verfahren nach der Erfindung verwendete Vorrichtung ist ein Induktionsplasma, worin die die Radiofrequenz tragende Spule bis zu dem Grade angeregt wird, der notwendig ist, um das plasmaherstellende Gas zu ionisieren. Die Windungen der Spule sind so konzentriert, daß ein kurzes intensives Plasma hergestellt wird. Das durch die umgebende Vorrichtung fließende Gas, in der das Plasma hergestellt wird, besteht aus Argon und enthält im allgemeinen bis zu 50% Sauerstoff.
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Hochreines Silicium wird oberhalb des Plasmas in den Gasstrom eingeführt und fließt abwärts durch das Plasma und wird als reines Silicium auf einem Gestell in den Kühlungsteilen des Plasmas niedergeschlagen.
Das Silicium wird geschmolzen und fließt durch den oberen Teil des Gestelles und wird zur Herstellung von Siliciumdioxid oxidiert.
hierin sich das Siliciumdioxid akkumuliert, wird das Gestell heruntergesetzt, um den oberen Teil des akkumulierten Siliciumdioxids in einem geschmolzenen Zustand zu halten. Dadurch wird eine Kugel (boule) aus sehr reinem Siliciumdioxid hergestellt. Diese Kugel wird, nachdem sie die erwünschte Länge erreicht hat, aus der Vorrichtung entfernt und kann später zu den erwünschten Dicken zerschnitten werden.
Bei der Verwendung von hochreinem Silicium, das weniger als 2 ppb metallischer Verunreinigungen enthält, wird eine Kugel im Plasma niedergeschlagen, das eine Temperatur von 1700 bis 19000C besitzt. Diese Kugel ist praktisch raetall- und kohlenstoff-frei, enthält jedoch etwas gebundenes Wasser und zwar weniger als 30 ppm.
Bei der Verwendung des oben erwähnten, hochreinen Siliciums wird ein Gasstrom, der 70% Argon und 33% Sauerstoff
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BAD ORIGINAL
enthält, verwendet, Der Gasstrom wird in die Intensivzone des Plasmas eingeführt und hat dort eine Verweilzeit von 0,1 Sekunden. Dabei wird in dem kühleren Abschnitt die oben beschriebene Kugel niedergeschlagen.
Das erfindungsgemäß hergestellte Siliciumdioxid kann anstelle des bisher verwendeten Siiiciumdioxids verwendet werden, da es das reinste, bisher bekannte Siliciumdioxid ist. Das nach dem Verfahren der Erfindung hergestellte Siliciumdioxid hat bedeutend bessere Transmissionseigenschaften für ultra-violettes und infrarotes Licht in der gleichen Zeit und findet deshalb Verwendung in dünnen Abschnitten, wie beispielsweise Fenster für Absorptionszellen.
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Claims (1)

  1. Patentanmeldung: Verfahren zur Herstellung eines hochreinen,
    glasartigen Siiiciumdioxids,
    Patentansprüche
    1 . Verfahren zur Herstellung eines metall- und kohlenstoff-freien Siliciumdioxids, das dadurch gekenn-? zeichnet ist, daß metallisches Silicium in ein Plasma mittels einer Radiofrequenz in einen Strom von Argon und Sauerstoff eingeführt wird und daß Siliciumdioxid im kälteren Teil der Vorrichtung niedergeschlagen wird,
    2, Verfahren nach Anspruch 1 f dadurch gekennzeichnet, daß dabei ein Überzug gebildet wird.
    3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das Silicium zu Siliciumdioxid oxidiert wird,
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    Patentanwalt· Dipl.-Ing. Martin Ucht, Wpl-WMKMna. Axel Hammana, Dipl.-Phyi. Sebastian Hermann .
    MÖNCHEN i, THgHMIiNtTHAtU H · JtUhmtVtm ♦ Wnwwiw AJr L»«W>/Mln*w
    icnkvrWndiwBwi Dwritdw U»k AO, FtfWt MIk^w, D*. K*m*V*i*tnimatU, Mn-Ht. ItMm kytr. «mlniiwnk MBiM(Mn, Zwtfett, Otker^en^lltor-Miii. Kto-Nr. mm · fatHditk-fawOo. Mi*4m Nr. MN«
    OMMMMrMrot PATiNTANWAlT DK. tllNttOtD ICHMIDT
    B fi-4
    4» Verfahren nach. Anspruch 1 und. 3S dadurch gekennzeichnet, daß ein Argoiistrom verwendet wird, der bis zu 50% Sauerstoff enthält und das Silicium im Plasma eine Verweilzeit von 0,1 Sekunden hat,
    ■ "5, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß reines 'Silicium in der Hitze eines Plasmas einer oxidierenden Atmosphäre unterworfen wird.
    6. Verfahren nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Siliciumdioxid kugelförmig (as a boule) niedergeschlagen wird,
    7, Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Niederschlagungstemperatur bei 1 700 bis 19000C liegt,
    8. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Silicium weniger als 2 ppb metallischer Verunreinigungen enthält.
    9, Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß 70$ Argon und 30% Sauerstoff verwendet werden.
    009837/1621
DE19661567564 1965-10-14 1966-10-13 Verfahren zur Herstellung eines hochreinen,glasartigen Siliciumdioxids Pending DE1567564A1 (de)

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