一種橢圓形雙層石英坩堝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及無機(jī)非金屬制品技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種橢圓形雙層石英坩堝。
【背景技術(shù)】
[0002]石英坩堝可在1450度以下使用，分透明和不透明兩種。用電弧法制的半透明石英坩堝是拉制大直徑單晶硅，發(fā)展大規(guī)模集成電路必不可少的基礎(chǔ)材料。當(dāng)今，世界半導(dǎo)體工業(yè)發(fā)達(dá)國家已用此坩堝取代了小的透明石英坩堝。他具有高純度、耐溫性強(qiáng)、尺寸大精度高、保溫性好、節(jié)約能源、質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。
[0003]目前，用石英砂泥漿注漿成型方法生產(chǎn)的石英坩堝，一般為方形或長方形，多晶硅鑄錠用的石英坩堝，一般為方形或長方形，石英砂泥漿注漿模具，設(shè)計(jì)的一般為方形或長方形形狀。同時大多數(shù)石英坩堝為單層結(jié)構(gòu)，并且由于方形或長方形在相同壁厚的情況下，直徑越大抗壓能力越低，因?yàn)橹睆郊s大，受力面積越大，所以可以耐壓能力越低，因此，底部壓強(qiáng)大，當(dāng)?shù)撞恐睆叫?，有利于提高容器的耐壓?qiáng)度，由于以往的石英坩堝為方形或長方形，其底部抗壓能力偏低，當(dāng)使用者有誤操作的時候，極易出現(xiàn)石英坩堝變形的現(xiàn)象，大大影響了正常拉晶，嚴(yán)重時將無法拉晶，同時溶料中發(fā)生鼓包的問題，當(dāng)鼓包較大時，在拉晶過程中隨著液位的下降，鼓包會漸漸露出液面，這時已經(jīng)拉出的晶棒會碰擦鼓包，如不及時停爐會發(fā)生晶棒跌落的嚴(yán)重事故。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、科學(xué)實(shí)用、提高石英坩堝抗壓能力的橢圓形雙層石英坩堝。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0006]一種橢圓形雙層石英坩堝，由外坩堝和設(shè)置在外坩堝內(nèi)部的內(nèi)坩堝組合而成，所述的外坩堝和內(nèi)坩堝之間的距離為4?8_，外坩堝和內(nèi)坩堝的豎直截面為等腰梯形結(jié)構(gòu)，外坩堝和內(nèi)坩堝頂部的開口和底部均為橢圓形結(jié)構(gòu)，其橢圓率均為5 O %，外坩堝和內(nèi)坩堝規(guī)格為:外坩堝和內(nèi)坩堝的厚度為5?12mm，外坩堝和內(nèi)坩堝側(cè)面倒角角度為50?70度，外坩堝和內(nèi)坩堝的高度為250?270mm，外坩堝頂部橢圓長軸為450?470mm，外坩堝頂部橢圓短軸為225?235mm，外坩堝底部橢圓長軸為290?310mm，外坩堝底部橢圓短軸為145?155mm,內(nèi)i甘禍頂部橢圓長軸為434?466mm,內(nèi)i甘禍頂部橢圓短軸為217?233mm,內(nèi)坩堝底部橢圓長軸為274?306mm，內(nèi)坩堝底部橢圓短軸為137?153mm。
[0007]所述的內(nèi)坩堝為上口大下口小的倒置的橢圓錐筒狀，內(nèi)坩堝上口橢圓度大于外坩堝橢圓度，內(nèi)坩堝下口橢圓度小于外坩堝下口橢圓度。
[0008]所述的內(nèi)坩堝環(huán)狀壁上接近雙層坩堝的底處對稱面分別設(shè)有一個0.1?0.3mm的防爆裂孔。
[0009]與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0010]1、橢圓形石英坩堝較方形或長方形石英坩堝相比，由于尺寸較小，易注漿成型及修坯。
[0011]2、橢圓形石英坩堝坯體尺寸較小，燒制體積小，易一次成型成品。
[0012]3、通過兩次坯體燒制，既得兩種不同尺寸型號的橢圓形石英坩堝，并形成橢圓形雙層石英坩堝獨(dú)創(chuàng)技術(shù)。
[0013]4、由于容器底部壓強(qiáng)大，而外坩堝和內(nèi)坩堝的豎直截面為等腰梯形結(jié)構(gòu)，當(dāng)?shù)撞恐睆叫。欣谔岣呷萜鞯哪蛪簭?qiáng)度，同時外坩堝和內(nèi)坩堝頂部的開口和底部均為橢圓形結(jié)構(gòu)，由于橢圓形的抗壓能力最強(qiáng)，有效的避免了石英坩堝變形和無法拉晶現(xiàn)象的出現(xiàn)，防止了溶料中發(fā)生鼓包。
【附圖說明】
[0014]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)圖。
[0015]I一外樹禍2 —內(nèi)樹禍3—防爆裂孔
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】進(jìn)一步說明:
[0017]實(shí)施例一
[0018]如圖1所示，一種橢圓形雙層石英坩堝，由外坩堝I和設(shè)置在外坩堝I內(nèi)部的內(nèi)坩堝2組合而成，所述的外坩堝I和內(nèi)坩堝2之間的距離為4_，外坩堝I和內(nèi)坩堝2的豎直截面為等腰梯形結(jié)構(gòu)，外坩堝I和內(nèi)坩堝2頂部的開口和底部均為橢圓形結(jié)構(gòu)，其橢圓率均為50%，外坩堝I和內(nèi)坩堝2規(guī)格為:外坩堝I和內(nèi)坩堝2的厚度為6mm，外坩堝I和內(nèi)坩堝2側(cè)面倒角角度為50度，外坩堝I和內(nèi)坩堝2的高度為250mm，外坩堝I頂部橢圓長軸為450mm,外?甘禍I頂部橢圓短軸為225mm,外?甘禍I底部橢圓長軸為290mm,外?甘禍I底部橢圓短軸為145mm，內(nèi)坩堝2頂部橢圓長軸為442mm，內(nèi)坩堝2頂部橢圓短軸為221mm，內(nèi)坩堝2底部橢圓長軸為282mm，內(nèi)坩堝2底部橢圓短軸為141mm，所述的內(nèi)坩堝2為上口大下口小的倒置的橢圓錐筒狀，內(nèi)坩堝2上口橢圓度大于外坩堝I橢圓度，內(nèi)坩堝2下口橢圓度小于外坩堝I下口橢圓度，所述的內(nèi)坩堝2環(huán)狀壁上接近雙層坩堝的底處對稱面分別設(shè)有一個0.1mm的防爆裂孔3。
[0019]此的制備方法，按以下步驟完成:
[0020](I)石英砂泥漿的制備:外坩堝I和內(nèi)坩堝2由以下原料按其重量份數(shù)均勻混合形成配合料:石英砂93份，氟硅酸鈉0.2份，碳酸鈣I份，聚乙烯醇0.1份，高嶺土 2份，硅酸鈉0.5份，將配合料加入球磨機(jī)中，按照40ml蒸餾水/100克配合料的比例，向球磨機(jī)中加入蒸餾水；再放入與配合料等重量的球石球磨24?48小時；最后，將料漿從球磨機(jī)中倒出，并經(jīng)過150目標(biāo)準(zhǔn)篩細(xì)分，形成坩堝用的石英砂泥漿；
[0021](2)成型兩種不同尺寸型號的橢圓形模具:按照工藝要求，將已烘干的兩種不同尺寸型號橢圓形石膏模具內(nèi)表面修理平滑，并用濕海綿對內(nèi)表面進(jìn)行一次刷洗；將已混合均勻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%的300目碳化硅粉和40%的步驟(I)中的蒸餾水混合料漿均勻噴涂于石膏模具內(nèi)壁，噴涂厚度為0.5mm;將石膏模具自然晾干既得兩種不同尺寸型號橢圓形石英坩堝成型用模具；
[0022](3)注漿成型及修坯:將石英砂泥漿緩慢倒入已制備好的兩種不同尺寸型號石膏模具中，并不斷震動石膏模具，待石膏內(nèi)壁吸附的泥漿厚度為6_時，迅速將石膏模具中多余的石英砂泥漿倒出；當(dāng)石膏模具中的石英砂泥漿與石膏內(nèi)壁脫離時，迅速進(jìn)行脫模，并將脫模的坯體在空氣中放置24h ;然后清理掉坯體表面的碳化硅粉，并對坯體中的缺陷進(jìn)行修補(bǔ)后既得兩種不同尺寸型號的外坩堝I和內(nèi)坩堝2坯體；
[0023](4)兩種不同尺寸型號橢圓形石英坩堝坯體燒制:將兩種不同尺寸型號橢圓形石英坩堝坯體分兩次放入帶蓋的氧化鋁匣缽中；將匣缽?fù)迫胨淼罓t中后，按照以下溫度制度燒成:首先，以升溫速度為I?5°C/min，自室溫升溫至150°C，并保溫240?360min ;然后，以升溫速度為5°C /min,自150°C升溫至540°C，并保溫30min ;其次，以升溫速度為1°C /min，自540°C升溫至850°C，并保溫30min ;再次，以升溫速度為4°C /min,自840°C升溫至1280°C，保溫120min后，關(guān)掉電源，待爐溫降至室溫時，取出匣缽既得橢圓形石英坩堝，通過兩次坯體燒制，既得兩種不同尺寸型號的外坩堝I和內(nèi)坩堝2 ；
[0024](5)組合:內(nèi)坩堝2安放在外坩堝I內(nèi)，內(nèi)坩堝2與外坩堝I接觸為無縫銜接，形成橢圓形雙層石英坩堝，內(nèi)坩堝2環(huán)狀壁上接近雙層坩堝的底處對稱面設(shè)有的防爆裂孔3，防止內(nèi)坩堝2在特殊環(huán)境下產(chǎn)生爆裂。
[0025]實(shí)施例二
[0026]如圖1所示，一種橢圓形雙層石英坩堝，由外坩堝I和設(shè)置在外坩堝I內(nèi)部的內(nèi)坩堝2組合而成，所述的外坩堝I和內(nèi)坩堝2之間的距離為6_，外坩堝I和內(nèi)坩堝2的豎直截面為等腰梯形結(jié)構(gòu)，外坩堝I和內(nèi)坩堝2頂部的開口和底部均為橢圓形結(jié)構(gòu)，其橢圓率均為50%，外坩堝I和內(nèi)坩堝2規(guī)格為:外坩堝I和內(nèi)坩堝2的厚度為8mm，外坩堝I和內(nèi)坩堝2側(cè)面倒角角度為60度，外坩堝I和內(nèi)坩堝2的高度為260mm，外坩堝I頂部橢圓長軸為460mm,外?甘禍I頂部橢圓短軸為230mm,外?甘禍I底部橢圓長軸為300mm,外?甘禍I底部橢圓短軸為150mm，內(nèi)坩堝2頂部橢圓長軸為448mm，內(nèi)坩堝2頂部橢圓短軸為224mm，內(nèi)坩堝2底部橢圓長軸為288mm，內(nèi)坩堝2底部橢圓短軸為144mm，所述的內(nèi)坩堝2為上口大下口小的倒置的橢圓錐筒狀，內(nèi)坩堝2上口橢圓度大于外坩堝I橢圓度，內(nèi)坩堝2下口橢圓度小于外坩堝I下口橢圓度，所述的內(nèi)坩堝2環(huán)狀壁上接近雙層坩堝的底處對稱面分別設(shè)有一個0.2mm的防爆裂孔3。
[0027]此的制備方法，按以下步驟完成:
[0028](I)石英砂泥漿的制備:外坩堝I和內(nèi)坩堝2由以下原料按其重量份數(shù)均勻混合形成配合料:石英砂94份，氟硅酸鈉1.4份，碳酸鈣2份，聚乙烯醇0.2份，高嶺土 3份，硅酸鈉0.7份，將配合料加入球磨機(jī)中，按照40ml蒸餾水/100克配合料的比例，向球磨機(jī)中加入蒸餾水；再放入與配合料等重量的球石球磨2