專利名稱：低壓下在石英坩堝內(nèi)壁上噴涂氮化硅涂層的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在用于鑄造多晶硅錠的石英坩堝內(nèi)壁上噴涂氮化硅涂 層的方法及噴涂氮化硅涂層裝置。
(二)
背景技術(shù)：
多晶鑄錠，是先將硅料放到石英坩堝里，然后用電將石英坩堝里的硅 加熱到硅熔點以上，保溫一段時間后，從石英坩堝底部到頭部開始冷卻凝 固，最后即形成了多晶硅錠。石英坩堝的內(nèi)壁如果沒有涂層，會發(fā)生熔融 硅冷卻凝固以后和石英坩堝粘在一起，導(dǎo)致石英坩堝沒法重復(fù)利用。如果 在石英坩堝的內(nèi)壁上涂上一層氮化硅即可實現(xiàn)石英坩堝的重復(fù)利用，降低 生產(chǎn)成本。
目前多晶鑄錠所用的石英坩堝內(nèi)壁上噴涂氮化硅涂層，是在常壓(一 個大氣壓)下噴涂。常壓噴涂具有以下缺點氮化硅易受到污染；氮化硅 涂層厚度不均勻；氮化硅涂層不夠致密；噴涂作業(yè)過程中容易污染環(huán)境及 危害作業(yè)人員健康。
(三)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種能制備厚度均勻、污染小、 結(jié)構(gòu)致密的氮化硅層，且能減少環(huán)境污染及減少對作業(yè)人員健康危害的低壓下在石英坩堝內(nèi)壁上噴涂氮化硅涂層的方法及裝置。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的 一種低壓下在石英坩堝內(nèi)壁上噴涂氮化 硅涂層的方法，所述方法包括工藝過程如下將粒徑5 200微米的氮化硅 顆粒和去離子水?dāng)嚢璩扇闈{狀溶液并保持在噴涂過程中不斷攪拌，該溶液
在內(nèi)外壓差作用下經(jīng)霧化頭形成氮化硅霧，在低壓(10 100Pa)下該霧均 勻連續(xù)的噴涂到石英坩堝內(nèi)壁上，水份被烘干后即形成干燥的1 2mm氮 化硅薄層，再將涂有在氮化硅涂層的石英坩堝在950 105(TC下進(jìn)行燒結(jié)， 形成結(jié)構(gòu)更加致密的氮化硅層。
本發(fā)明方法噴涂氮化硅的過程中壓力較低，只有常壓噴涂方法的千分 之一。低壓與常壓相比容器中具有更高的潔凈度，噴涂的氮化硅會更加潔 凈，能減少對多晶鑄錠的污染。
下表數(shù)據(jù)摘自GB 50073-2001版49頁
大氣含塵濃度平均值(大于或等于0.5 m, pc/L)
地區(qū)年平均月平均最大值月平均最小值
北京(市區(qū))1,562934819274
北京(昌平農(nóng)村)356431566204591
上海(市區(qū))12805236510334327
西安(市區(qū))13164431756129738
從上表數(shù)據(jù)可以看出空氣中有大量的塵埃，真空鍍膜，假設(shè)鍍膜時的
壓力為100Pa，常壓為1.01xl05Pa，根據(jù)克拉伯龍方程式PV = nRT估算， 氣體的摩爾數(shù)變?yōu)槌簳r的1/1000，可以估算空氣中的塵埃粒子也約減為 原來的1/1000，因此潔凈度大大提高，減少了空氣對氮化硅的污染，從而 減少對多晶鑄錠的污染。
4低壓下，氮化硅霧狀顆粒具有更長的平均自由程，即氮化硅顆粒與石 英坩堝以及氮化硅顆粒間結(jié)合的更加緊密。根據(jù)公式^-"^^，其中^是
分子平均自由程，7T是常數(shù)，d是分子有效直徑有視為定值，n是分子數(shù)密 度；結(jié)合克拉伯龍方程式PV-nRT， V是鍍膜容器的體積為一定值，R是 理想氣體狀態(tài)常量，T在一定的條件下也為常量，因此n與P成正比，低 壓(10-100Pa)與常壓(1.01xl05Pa)相比，分子平均自由程可以增加到原 來的1000倍，因此氮化硅顆粒到達(dá)石英坩堝的表面時具有更大的能動，使 得氮化硅膜致密性更好。
真空泵在壓力計的監(jiān)控下工作，維持噴霧在較小的壓差下工作，內(nèi)外 壓差波動小使得氮化硅噴霧的初始動能波動小，氮化硅霧化一致性好，因 此使得噴涂到石英坩堝內(nèi)壁上的氮化硅涂層更加均勻。
低壓噴涂作業(yè)是在密閉的空間中作業(yè)，避免了氮化硅霧向密閉空間外 的擴散，減少了對環(huán)境的不良影響以及對操作員工的危害。
綜上，本發(fā)明方法有以下特點
1、 低壓下環(huán)境更潔凈，噴涂的氮化硅受到的污染更少；
2、 氮化硅霧狀顆粒結(jié)構(gòu)更致密；氮化硅涂層更加均勻;
3、 能減少作業(yè)過程對環(huán)境的污染以及對作業(yè)者的危害。

圖1為本發(fā)明低壓下在石英坩堝內(nèi)壁上噴涂氮化硅涂層的裝置結(jié)構(gòu)示 意圖。
圖中石英坩堝l、霧化頭2、真空泵3、真空計4、低壓容器5、閥門6、管路7、攪拌器8、盛氮化硅漿容器9。 具體實施例方式
參見圖1，本發(fā)明所涉及的低壓下在石英坩堝內(nèi)壁上噴涂氮化硅涂層 的裝置，主要由石英坩堝l、霧化頭2、真空泵3、真空計4、低壓容器5、 閥門6、攪拌器8和盛氮化硅漿容器9組成。所述低壓容器5與真空泵3 相連，低壓容器5上安裝真空計4，控制低壓容器5內(nèi)的壓力為10-100Pa， 所述石英坩堝1置于密閉的低壓容器5內(nèi)，霧化頭2設(shè)置于石英柑堝1內(nèi)， 霧化頭2通過管路7與盛氮化硅漿容器9相連，管路7上設(shè)有閥門6，盛 氮化硅漿容器9內(nèi)設(shè)置有攪拌器8。
本發(fā)明的噴涂方法如下
將氮化硅顆粒(粒徑5 200微米)和15 18MQcm的去離子水?dāng)嚢?成乳漿狀溶液并保持在噴涂過程中不斷攪拌，該溶液在內(nèi)外壓差作用下經(jīng) 霧化頭形成氮化硅霧，在低壓(10 100Pa)下該霧均勻連續(xù)的噴涂到石英 坩堝內(nèi)壁上，水份被烘干后即形成干燥的氮化硅(1 2mm)薄層。在用于 鑄造多晶硅錠前該涂層還需要在(950 1050) 。C下進(jìn)行燒結(jié)，形成結(jié)構(gòu)更 加致密的氮化硅層。
權(quán)利要求
1、一種低壓下在石英坩堝內(nèi)壁上噴涂氮化硅涂層的方法，其特征在于所述方法包括工藝過程如下將粒徑5～200微米的氮化硅顆粒和去離子水?dāng)嚢璩扇闈{狀溶液并保持在噴涂過程中不斷攪拌，該溶液在內(nèi)外壓差作用下經(jīng)霧化頭形成氮化硅霧，在10～100Pa低壓下該霧均勻連續(xù)的噴涂到石英坩堝內(nèi)壁上，水份被烘干后即形成干燥的1～2mm氮化硅薄層，再將涂有在氮化硅涂層的石英坩堝在950～1050℃下進(jìn)行燒結(jié)，形成結(jié)構(gòu)更加致密的氮化硅層。
2、 一種如權(quán)利要求1所述低壓下在石英坩堝內(nèi)壁上噴涂氮化硅涂層的 方法所用的裝置，其特征在于所述裝置包括石英坩堝(l)、霧化頭(2)、真空 泵(3)、真空計(4)、低壓容器(5)、閥門(6)、攪拌器(8)和盛氮化硅漿容器(9)， 所述低壓容器(5)與真空泵(3)相連，低壓容器(5)上安裝真空計(4)，控制低 壓容器(5)內(nèi)的壓力為10-100Pa，所述石英坩堝(1)置于密閉的低壓容器(5) 內(nèi)，霧化頭(2)設(shè)置于石英坩堝(1)內(nèi)，霧化頭(2)通過管路(7)與盛氮化硅漿 容器(9)相連，管路(7)上設(shè)有閥門(6)，盛氮化硅漿容器(9)內(nèi)設(shè)置有攪拌器 (8)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種低壓下在石英坩堝內(nèi)壁上噴涂氮化硅涂層的方法及裝置，所述方法包括工藝過程如下將粒徑5～200微米的氮化硅顆粒和去離子水?dāng)嚢璩扇闈{狀溶液并保持在噴涂過程中不斷攪拌，該溶液在內(nèi)外壓差作用下經(jīng)霧化頭形成氮化硅霧，在低壓(10～100Pa)下該霧均勻連續(xù)的噴涂到石英坩堝內(nèi)壁上，水份被烘干后即形成干燥的1～2mm氮化硅薄層，再將涂有在氮化硅涂層的石英坩堝在950～1050℃下進(jìn)行燒結(jié)，形成結(jié)構(gòu)更加致密的氮化硅層。本發(fā)明能制備厚度均勻、污染小、結(jié)構(gòu)致密的氮化硅層，且能減少環(huán)境污染及減少對作業(yè)人員健康危害。
文檔編號B05D1/02GK101433890SQ20081024365
公開日2009年5月20日 申請日期2008年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月5日
發(fā)明者任向東, 左云翔, 衡 張 申請人:江陰海潤太陽能電力有限公司