RU2333900C1 - Method of production of quartz crucibles - Google Patents
Method of production of quartz crucibles Download PDFInfo
- Publication number
- RU2333900C1 RU2333900C1 RU2006142548/03A RU2006142548A RU2333900C1 RU 2333900 C1 RU2333900 C1 RU 2333900C1 RU 2006142548/03 A RU2006142548/03 A RU 2006142548/03A RU 2006142548 A RU2006142548 A RU 2006142548A RU 2333900 C1 RU2333900 C1 RU 2333900C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- quartz
- crucibles
- synthetic
- production
- casting
- Prior art date
Links
Landscapes
- Glass Melting And Manufacturing (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к огнеупорной промышленности, а именно к производству крупногабаритных кварцевых тиглей для плавления кремния, применяемого в полупроводниковой промышленности.The invention relates to the refractory industry, in particular to the production of large-sized quartz crucibles for melting silicon used in the semiconductor industry.
Известен способ получения синтетических кварцевых изделий путем напыления диоксида кремния, полученного в процессе разложения летучего соединения кремния в потоке кислородно-водородной плазмы, на жаростойкий формообразователь с последующим остекловыванием напыленной заготовки в вакууме (патент РФ 2061111, МПК С30В 15/10 С30В 29/18, 1996.05.27.).A known method for producing synthetic quartz products by spraying silicon dioxide obtained in the process of decomposition of a volatile silicon compound in a stream of oxygen-hydrogen plasma, on a heat-resistant former, followed by vitrification of the sprayed workpiece in vacuum (RF patent 2061111, IPC C30B 15/10 C30B 29/18, 1996.05.27.).
Недостатком данного способа является невозможность изготовления кварцевых тиглей большого диаметра (свыше 330 мм) методом напыления. Это обусловлено низкой плотностью сырца, составляющей 0,5-0,6 г/см3, в результате чего заготовки большеразмерных тиглей разрушаются под собственным весом.The disadvantage of this method is the inability to manufacture quartz crucibles of large diameter (over 330 mm) by spraying. This is due to the low density of the raw material component of 0.5-0.6 g / cm 3 , as a result of which the blanks of large-sized crucibles are destroyed under their own weight.
Кроме того, в процессе эксплуатации такие изделия могут «расстекловываться» и разрушаться, так как аморфный кремнезем при высокой температуре рекристаллизуется в кристобалит, вызывая локальные изменения объема.In addition, during operation, such products can “devitrify” and collapse, since amorphous silica recrystallizes at high temperature into cristobalite, causing local volume changes.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому является способ изготовления крупногабаритных тиглей из кварцевой керамики (патент РФ 2264365, МПК С04В 35/14, 2005.11.20), включающий получение высококонцентрированной суспензии кварцевого стекла (SiO2>99,5%), ее стабилизацию, введение зернистого заполнителя (50-400 мкм), формование литьем в пористые формы, сушку и обжиг или гидротермальную обработку.The closest set of essential features to the claimed is a method of manufacturing large-sized crucibles from quartz ceramics (RF patent 2264365, IPC С04В 35/14, 2005.11.20), which includes obtaining a highly concentrated suspension of silica glass (SiO 2 > 99.5%), its stabilization , the introduction of granular aggregate (50-400 microns), molding by molding in porous forms, drying and firing, or hydrothermal treatment.
Недостатком данного способа является отсутствие необходимой чистоты исходного плавленного кварца.The disadvantage of this method is the lack of the necessary purity of the original fused silica.
В заявляемом способе поставлена цель получения такого изделия, которое удовлетворяет следующим условиям:In the inventive method, the goal is to obtain such a product that satisfies the following conditions:
- возможность изготовления кварцевых синтетических тиглей широкого ассортимента, в том числе тиглей больших размеров, диаметром свыше 330 мм;- the possibility of manufacturing quartz synthetic crucibles of a wide range, including crucibles of large sizes, with a diameter of over 330 mm;
- повышение чистоты синтетических кварцевых тиглей.- increasing the purity of synthetic quartz crucibles.
Достигается это тем, что в способе изготовления кварцевых тиглей, включающем получение высококонцентрированной суспензии кварцевого стекла, ее стабилизацию, формование литьем в пористые формы, сушку, обжиг, после литья в пористую форму на полученный кварцевый тигель дополнительно наносят методом шликерного литья суспензию синтетического диоксида кремния, полученного путем гидролиза тетрахлорида кремния.This is achieved by the fact that in the method of manufacturing quartz crucibles, including obtaining a highly concentrated suspension of silica glass, stabilizing it, molding it into porous molds, drying, firing, after casting into a porous mold, a suspension of synthetic silicon dioxide is additionally applied to the obtained silica crucible by slip casting, obtained by hydrolysis of silicon tetrachloride.
В отличие от прототипа в предлагаемом решении после литья в пористую форму на полученный кварцевый тигель дополнительно наносят методом шликерного литья суспензию синтетического диоксида кремния, полученного путем гидролиза тетрахлорида кремния.In contrast to the prototype, in the proposed solution, after casting in a porous mold, a suspension of synthetic silicon dioxide obtained by hydrolysis of silicon tetrachloride is additionally applied to the obtained quartz crucible by slip casting.
Сущность способа получения кварцевых тиглей заключается в следующем:The essence of the method of producing quartz crucibles is as follows:
готовили концентрированную суспензию кварцевого стекла, проводили ее стабилизацию в течение 12 часов, после чего отливали в пористую форму, сушили при температуре 120°С, подвергали обжигу при 550-750°С в течение 1 часа, чтобы полуфабрикат сохранял способность впитывать влагу, в результате получили кварцевый тигель, а затем методом шликерного литья на его внутреннюю поверхность наносили суспензию синтетического диоксида кремния, полученного гидролизом тетрахлорида кремния, полученный образец сушили и отжигали при 1100-1200°С.a concentrated suspension of quartz glass was prepared, it was stabilized for 12 hours, then it was cast into a porous form, dried at a temperature of 120 ° C, fired at 550-750 ° C for 1 hour, so that the semi-finished product retained the ability to absorb moisture, as a result a quartz crucible was obtained, and then a suspension of synthetic silicon dioxide obtained by hydrolysis of silicon tetrachloride was deposited on its inner surface by slip casting, the resulting sample was dried and annealed at 1100-1200 ° С.
Нанесение дополнительного слоя из синтетического диоксида кремния позволяет получить материал высокой плотности (1,95-1,99 г/см3) и низкой пористости (7-5%).The application of an additional layer of synthetic silicon dioxide allows to obtain a material of high density (1.95-1.99 g / cm 3 ) and low porosity (7-5%).
При изменении температуры обжига тигля из кварцевого стекла с 550 до 700°С способность впитывать влагу у стенок полуфабриката снижается, продолжительность набора массы внутреннего тигля из синтетического диоксида кремния увеличивается, вследствие чего плотность готовых изделий увеличивается, а пористость снижается (табл. 1).When the temperature of firing a crucible made of quartz glass changes from 550 to 700 ° C, the ability to absorb moisture near the walls of the semi-finished product decreases, the duration of the mass gain of the internal crucible made of synthetic silicon dioxide increases, as a result of which the density of the finished products increases and the porosity decreases (Table 1).
Влияние температуры отжига тигля из кварцевого стекла на плотность и пористость готового изделия с нанесенным дополнительным слоем синтетического диоксида кремния, отожженного при температуре 1150°СTable 1
Effect of the temperature of annealing of a crucible made of quartz glass on the density and porosity of the finished product with an additional layer of synthetic silicon dioxide annealed at a temperature of 1150 ° C
Кроме того, обеспечивается высокая чистота внутренней стенки тигля из синтетического диоксида кремния, контактирующей с расплавом при выращивании монокристаллов кремния, поскольку суммарное содержание примесей не превышает значения 1,32·10-3 мас.% (табл. 2).In addition, high purity of the inner wall of the synthetic silicon dioxide crucible, which is in contact with the melt when growing silicon single crystals, is ensured, since the total impurity content does not exceed 1.32 · 10 -3 wt.% (Table 2).
Химический состав синтетического порошка диоксида кремния, 10-4 мас.%table 2
The chemical composition of the synthetic powder of silicon dioxide, 10 -4 wt.%
Конкретный пример осуществления способа.A specific example of the method.
Для получения кварцевого тигля диаметром 406 мм отходы прозрачного кварцевого стекла в виде боя трубок подвергали механической активации. Затем готовили концентрированные суспензии, стабилизацию которых осуществляли перемешиванием в течение 8 часов. Готовую формовочную массу отливали в пористую форму. Первичную сушку осуществляли при комнатных условиях (20-25°С) в течение 24 часов. Дальнейшую сушку проводили при 120°С на протяжении 12 часов. Отжигали при 700°С в атмосфере воздуха в течение 1 часа, в результате получили кварцевый тигель.To obtain a quartz crucible with a diameter of 406 mm, the waste of transparent quartz glass in the form of a tube break was subjected to mechanical activation. Then concentrated suspensions were prepared, the stabilization of which was carried out by stirring for 8 hours. The finished molding material was cast into a porous mold. Primary drying was carried out at room conditions (20-25 ° C) for 24 hours. Further drying was carried out at 120 ° C for 12 hours. Annealed at 700 ° C in an atmosphere of air for 1 hour, the result was a quartz crucible.
Для получения следующего высокочистого слоя керамики диоксид кремния готовили золь-гель - методом из тетрахлорида кремния полупроводниковой чистоты. Гель подвергали сушке при температуре 260°С. Ксерогель отжигали при 1150°С в течение 2 часов. Полученный порошок подвергали механической активации.To obtain the next high-purity ceramic layer, silicon dioxide was prepared by sol-gel method using semiconductor purity silicon tetrachloride. The gel was dried at a temperature of 260 ° C. Xerogel was annealed at 1150 ° C for 2 hours. The resulting powder was subjected to mechanical activation.
На основе диоксида кремния высокой чистоты готовили суспензию, которую стабилизировали перемешиванием в течение 2 часов. Готовую формовочную массу методом шликерного литья наносили на внутренние стенки предварительно полученного кварцевого тигля. Затем образец сушили в течение 24 часов при комнатных условиях, в течение 12 часов - при 120°С, отжигали при 1150°С в течение часа в атмосфере воздуха.Based on high purity silica, a suspension was prepared which was stabilized by stirring for 2 hours. The finished molding material by slip casting was applied to the inner walls of the previously obtained quartz crucible. Then the sample was dried for 24 hours at room conditions, for 12 hours at 120 ° C, annealed at 1150 ° C for one hour in an atmosphere of air.
Предлагаемый способ получения синтетических кварцевых тиглей позволяет получить качественные тигли широкого диапазона размеров, упростить схему очистки исходного природного кварца и, кроме того, решить экологическую проблему, заключающуюся в утилизации тетрахлорида кремния, образующегося в процессе переработки трихлорсилана - токсичного отхода полупроводникового производства.The proposed method for producing synthetic quartz crucibles allows to obtain high-quality crucibles of a wide range of sizes, to simplify the purification scheme of the original natural quartz and, in addition, to solve the environmental problem of utilizing silicon tetrachloride formed during the processing of trichlorosilane, a toxic waste from semiconductor production.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006142548/03A RU2333900C1 (en) | 2006-11-30 | 2006-11-30 | Method of production of quartz crucibles |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006142548/03A RU2333900C1 (en) | 2006-11-30 | 2006-11-30 | Method of production of quartz crucibles |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006142548A RU2006142548A (en) | 2008-06-10 |
RU2333900C1 true RU2333900C1 (en) | 2008-09-20 |
Family
ID=39581115
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006142548/03A RU2333900C1 (en) | 2006-11-30 | 2006-11-30 | Method of production of quartz crucibles |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2333900C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2522328C1 (en) * | 2012-11-21 | 2014-07-10 | Открытое акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" | Fabrication of quartz crucibles |
CN107986769A (en) * | 2017-12-13 | 2018-05-04 | 苏州浩焱精密模具有限公司 | A kind of preparation method of quartz pincers pot mould |
RU2688705C1 (en) * | 2018-08-22 | 2019-05-22 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" | Method of producing quartz crucibles |
RU2811141C1 (en) * | 2023-11-21 | 2024-01-11 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования Сибирский федеральный университет | Method for producing quartz crucibles |
-
2006
- 2006-11-30 RU RU2006142548/03A patent/RU2333900C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2522328C1 (en) * | 2012-11-21 | 2014-07-10 | Открытое акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" | Fabrication of quartz crucibles |
CN107986769A (en) * | 2017-12-13 | 2018-05-04 | 苏州浩焱精密模具有限公司 | A kind of preparation method of quartz pincers pot mould |
CN107986769B (en) * | 2017-12-13 | 2021-06-15 | 苏州浩焱精密模具有限公司 | Preparation method of quartz crucible mold |
RU2688705C1 (en) * | 2018-08-22 | 2019-05-22 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" | Method of producing quartz crucibles |
RU2811141C1 (en) * | 2023-11-21 | 2024-01-11 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования Сибирский федеральный университет | Method for producing quartz crucibles |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2006142548A (en) | 2008-06-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100818679B1 (en) | Quartz glass crucible and method for the production thereof | |
JP3751326B2 (en) | Manufacturing method of high purity transparent quartz glass | |
US10843954B2 (en) | Synthetic opaque quartz glass and method for producing the same | |
JP4903288B2 (en) | Silica container and method for producing the same | |
JP4951040B2 (en) | Silica container and method for producing the same | |
JP5167073B2 (en) | Silica container and method for producing the same | |
JPH02500972A (en) | Improvements in and related to vitreous silica | |
KR20010098761A (en) | Method for manufacture of a component made of opaque synthetic quartz glass, and quartz glass tube manufactured according to the method | |
US20030121283A1 (en) | Optical glass silica soot particles and method of making same | |
RU2333900C1 (en) | Method of production of quartz crucibles | |
JP2003252634A (en) | Dispersion liquid containing silicon - titanium mixed oxide powder, its manufacturing method, molded form manufactured from it, its manufacturing method, glass molded form, its manufacturing method and its use | |
TW200300180A (en) | Method for the production of a silica glass crucible with crystalline regions from a porous silica glass green body | |
JPH0940434A (en) | High purity quartz glass and production thereof | |
RU2688705C1 (en) | Method of producing quartz crucibles | |
EP2460772B1 (en) | Method of manufacturing granulated silica powder, method of manufacturing vitreous silica crucible | |
JPS62212234A (en) | Production of glass | |
JPH04219333A (en) | Production of quartz glass | |
JP5595615B2 (en) | Silica container for pulling single crystal silicon and manufacturing method thereof | |
JPH11302026A (en) | Heat resistant synthetic silica glass for intercepting impurity metal | |
JPS62212233A (en) | Production of glass | |
JP2000314034A (en) | High purity crystalline inorganic fiber, its formed product and production thereof | |
JPS6158823A (en) | Preparation of transparent quartz glass | |
JPH0575703B2 (en) | ||
JPH0912322A (en) | High-purity transparent quartz glass and its production | |
RU2811141C1 (en) | Method for producing quartz crucibles |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20131201 |