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
技術領域：
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：
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，導致石英坩堝沒法重復利用。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、 結構致密的氮化硅層，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 顆粒和去離子水攪拌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下進行燒結， 形成結構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、 氮化硅霧狀顆粒結構更致密；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構示 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上設有閥門6，盛 氮化硅漿容器9內(nèi)設置有攪拌器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的去離子水攪拌 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下進行燒結，形成結構更 加致密的氮化硅層。
權利要求
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攪拌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℃下進行燒結，形成結構更加致密的氮化硅層。
2、 一種如權利要求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)上設有閥門(6)，盛氮化硅漿容器(9)內(nèi)設置有攪拌器 (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攪拌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℃下進行燒結，形成結構更加致密的氮化硅層。本發(fā)明能制備厚度均勻、污染小、結構致密的氮化硅層，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