本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件生產(chǎn)設(shè)備的制造技術(shù)，特別涉及光伏pecvd鍍膜工藝中用于承載硅片等材料的石墨舟的制備技術(shù)。

背景技術(shù)：

1、石墨舟在半導(dǎo)體和光伏的pecvd鍍膜工藝中至關(guān)重要，它作為承載工具用于在硅片上沉積薄膜，是制造太陽能電池和其他半導(dǎo)體器件的關(guān)鍵步驟。這種石墨材料能夠承受高溫和化學(xué)腐蝕，確保了生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性和產(chǎn)品的高質(zhì)量。

2、目前，pecvd石墨舟的發(fā)展正聚焦于提高其耐用性和減少生產(chǎn)成本。隨著對(duì)可再生能源需求的不斷增長，光伏產(chǎn)業(yè)對(duì)高效、長壽命的石墨舟需求日益增加。石墨是熱和電的良導(dǎo)體，具有較高的電導(dǎo)率、化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性以及耐腐蝕、低密度等優(yōu)點(diǎn)，用于制作石墨舟具有先天獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。但是由于石墨是一種多孔的脆性材料，而且由于石墨材料的層與層之間的范德華力相互作用，因此會(huì)出現(xiàn)掉灰（脫層）現(xiàn)象。此外，石墨舟在pecvd鍍膜工藝中會(huì)逐漸沉積非晶硅，如果不及時(shí)清除會(huì)影響非晶硅膜的效果，導(dǎo)致出現(xiàn)鍍膜不均，硅片及舟壁表面爆膜、脫膜，鍍膜速率下降，甚至出現(xiàn)無法繼續(xù)鍍膜的情形。因此，業(yè)內(nèi)通常會(huì)選擇使用氫氟酸（如cn103521473a）、氫氟酸+雙氧水（如cn106952805a）進(jìn)行浸泡處理。但石墨舟在經(jīng)歷氫氟酸浸泡清洗后，很容易發(fā)生粉化現(xiàn)象。以上因素綜合起來，導(dǎo)致存在以下實(shí)際使用問題：（1）石墨舟的使用壽命縮短：石墨舟在長期使用后性能下降，因粉化問題造成首舟鍍膜效率低于產(chǎn)線效率；（2）在pecvd工序中，由于石墨舟粉化導(dǎo)致硅片存放時(shí)間過長后會(huì)在硅片上留下印記，影響產(chǎn)品質(zhì)量。

3、因此，亟需開發(fā)一種新的石墨舟制備技術(shù)以解決上述問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種無塵抗酸石墨舟的制備方法。

2、為解決技術(shù)問題，本發(fā)明的解決方案是：

3、提供一種無塵抗酸石墨舟的制備方法，包括以下步驟：

4、（1）將等靜壓石墨加工成石墨舟，以去離子水洗凈后備用；

5、（2）向純度95%的乙醇中加入鈦酸酯類偶聯(lián)劑，乙醇與鈦酸酯類偶聯(lián)劑的體積質(zhì)量比為100～500?l︰10～50?kg；混合均勻后，加入酸液調(diào)節(jié)ph值至1～5.5；在25～85℃下持續(xù)攪拌2～8?h，使鈦酸酯類偶聯(lián)劑水解得到改性溶液；

6、（3）將石墨舟浸入在改性溶液中，在常溫常壓下浸泡5～96?h；

7、（4）取出石墨舟，以水和乙醇清洗后烘干；

8、（5）在維持真空或惰性氣氛的條件下對(duì)石墨舟進(jìn)行灼燒處理，得到無塵抗酸石墨舟。

9、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述步驟（1）中，使用cnc精雕機(jī)對(duì)等靜壓石墨進(jìn)行機(jī)加工，得到石墨舟。

10、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述步驟（2）中的鈦酸酯類偶聯(lián)劑，是二(乙酰丙酮)鈦酸二異丙酯、雙(三乙醇胺)鈦酸二異丙酯、異丙氧基三(十二烷基苯磺酰氧基)鈦酸酯中的任意一種，或者是兩種以上的混合物。

11、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述步驟（2）中的酸液，是冰醋酸、鹽酸、硫酸或檸檬酸中的任意一種。

12、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述步驟（4）中的清洗，是指先以水洗1～5次、再以乙醇洗1～3次。

13、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述步驟（4）中的烘干，是指將洗凈的石墨舟放入烘箱中，在50～200℃處理2～15?h。

14、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述步驟（5）中，先將石墨舟移至高溫?zé)Y(jié)爐中；然后利用抽真空設(shè)備使?fàn)t內(nèi)壓力為2×10-7?kpa，或者向爐內(nèi)引入惰性氣體使?fàn)t內(nèi)壓力為3～60kpa；在此條件下進(jìn)行灼燒處理。

15、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述惰性氣體是氮?dú)饣驓鍤狻?/p>

16、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述步驟（5）中的灼燒，是指先以0.3～10℃/min的速率升溫至500～1100℃，保溫0.5～6h后，再自然降至室溫。

17、發(fā)明原理描述：

18、本發(fā)明的技術(shù)實(shí)現(xiàn)過程中，包括以下內(nèi)容：

19、石墨舟機(jī)加工：本發(fā)明使用等靜壓石墨作為制備石墨舟的基材，通過機(jī)械加工制成適合pecvd工藝使用的石墨舟形狀。等靜壓石墨具有較高的密度和均勻性，這為后續(xù)涂層的均勻沉積提供了良好的基礎(chǔ)。

20、偶聯(lián)劑溶液制備：將鈦酸酯類偶聯(lián)劑溶解在95%乙醇中，形成溶液。鈦酸酯類偶聯(lián)劑用于增強(qiáng)基材與涂層之間結(jié)合力，通過加入酸液調(diào)節(jié)溶液的ph值至1～5.5，有助于偶聯(lián)劑的水解和聚合，同時(shí)使其更容易與石墨表面發(fā)生反應(yīng)。

21、溶液加熱與活化：將含有偶聯(lián)劑的混合溶液加熱并攪拌。該操作有助于偶聯(lián)劑的進(jìn)一步水解和聚合形成寡聚物，以及在后續(xù)步驟中石墨表面形成具有足夠粘附力的涂層。

22、石墨舟表面改性：將清洗干凈的石墨舟浸泡在改性溶液中。這個(gè)步驟使石墨舟表面充分與偶聯(lián)劑反應(yīng)，即通過鈦酸酯水解產(chǎn)生的鈦羥基與石墨材料上的羥基進(jìn)行縮合反應(yīng)，從而使鈦酸酯分子與石墨地材達(dá)到化學(xué)交聯(lián)（共價(jià)鍵連接）以完成表面改性。同時(shí)因?yàn)槭腔瘜W(xué)交聯(lián)，所以鈦酸酯分子與石墨基底之間的附著力非常好，從而能夠抑制產(chǎn)品表面的粉化效應(yīng)。

23、清洗與干燥：對(duì)改性石墨舟進(jìn)行多次水洗和乙醇洗，以去除未反應(yīng)的偶聯(lián)劑和其他雜質(zhì)。清洗后的石墨舟在烘箱中烘，以確保其表面干燥，使鈦基偶聯(lián)劑聚合物脫水形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)的涂層附著在石墨舟表面。

24、鈦基涂層的沉積：將干燥的石墨舟在真空條件下進(jìn)行高溫灼燒和保溫處理。在這個(gè)步驟中石墨舟表面發(fā)生進(jìn)一步的化學(xué)反應(yīng)，鈦基材料在高溫下沉積形成tic/tio2涂層?？刂粕郎厮俾誓軌虼_保涂層的均勻性和質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)無塵（防止石墨舟粉化掉粉）、抗酸和防止舟印的目的。

25、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)效果是：

26、1、本發(fā)明中所使用的主要涂層材料為鈦酸酯類偶聯(lián)劑；在酸性條件和微量水（95%乙醇所含的水）作用下，鈦酸酯類偶聯(lián)劑發(fā)生水解并可以與石墨材料緊密結(jié)合形成化學(xué)交聯(lián)；進(jìn)一步在高溫下沉積下形成tic/tio2涂層，實(shí)現(xiàn)對(duì)石墨舟表面的無塵保護(hù)。

27、2、本發(fā)明中通過常壓浸漬，利用石墨材料中的多孔特性，通過毛細(xì)管原理讓鈦酸酯類偶聯(lián)劑溶液自發(fā)入石墨材料中，該工藝實(shí)現(xiàn)了常溫常壓無能耗的浸漬大大降低了生產(chǎn)成本。

28、3、本發(fā)明使用的主要材料為等靜壓石墨，該材料具有非常多優(yōu)良性質(zhì)，熱和電的良導(dǎo)體，具有較高的電導(dǎo)率、化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性以及耐腐蝕、低密度等優(yōu)點(diǎn)。通過與商用鈦酸酯類偶聯(lián)劑使用能夠?qū)崿F(xiàn)防止石墨粉化，提高石墨舟產(chǎn)品的使用壽命。

29、4、本發(fā)明的方法操作簡單、設(shè)備要求低，綜合成本低，得到的無塵抗酸石墨舟在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中的使用效果好。石墨舟處理過程中不增加機(jī)械加工成本，并且可以大幅延長使用壽命，防止舟印等問題。

技術(shù)特征：

1.一種無塵抗酸石墨舟的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟（1）中，使用cnc精雕機(jī)對(duì)等靜壓石墨進(jìn)行機(jī)加工，得到石墨舟。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟（2）中的鈦酸酯類偶聯(lián)劑，是二(乙酰丙酮)鈦酸二異丙酯、雙(三乙醇胺)鈦酸二異丙酯、異丙氧基三(十二烷基苯磺酰氧基)鈦酸酯中的任意一種，或者是兩種以上的混合物。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟（2）中的酸液，是冰醋酸、鹽酸、硫酸或檸檬酸中的任意一種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟（4）中的清洗，是指先以水洗1～5次、再以乙醇洗1～3次。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟（4）中的烘干，是指將洗凈的石墨舟放入烘箱中，在50～200℃處理2～15?h。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟（5）中，先將石墨舟移至高溫?zé)Y(jié)爐中；然后利用抽真空設(shè)備使?fàn)t內(nèi)壓力為2×10-7?kpa，或者向爐內(nèi)引入惰性氣體使?fàn)t內(nèi)壓力為3～60?kpa；在此條件下進(jìn)行灼燒處理。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述惰性氣體是氮?dú)饣驓鍤狻?/p>

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟（5）中的灼燒，是指先以0.3～10℃/min的速率升溫至500～1100℃，保溫0.5～6h后，再自然降至室溫。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件生產(chǎn)設(shè)備的制造技術(shù)，旨在提供一種無塵抗酸石墨舟的制備方法。包括：將鈦酸酯類偶聯(lián)劑水解得到改性溶液，將洗凈后是石墨舟浸入其中浸泡；取出后清洗、烘干；在維持真空或惰性氣氛的條件下對(duì)石墨舟進(jìn)行灼燒處理，得到無塵抗酸石墨舟。本發(fā)明中的主要涂層材料為鈦酸酯類偶聯(lián)劑，發(fā)生水解后與石墨材料緊密結(jié)合形成化學(xué)交聯(lián)，實(shí)現(xiàn)材料表面無塵保護(hù)；進(jìn)一步在高溫下沉積下形成TiC/TiO<subgt;2</subgt;涂層，實(shí)現(xiàn)對(duì)石墨舟表面的無塵保護(hù)。本發(fā)明的方法操作簡單、設(shè)備要求低，綜合成本低，產(chǎn)品在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中的使用效果好；不增加機(jī)械加工成本，并可以提高產(chǎn)品的使用壽命和防止舟印等問題。

技術(shù)研發(fā)人員：周志強(qiáng),侯慧雷,鮑憲鈞,李志恒,李文強(qiáng)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：浙江華熔科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/17