一种石英管内表面的内部杂质迁移方法与流程

1.本公开的实施例一般涉及石英制备领域，并且更具体地，涉及一种石英管内表面的内部杂质迁移方法。


背景技术：

2.在石英材质的使用中，特别是半导体制程的产品中，十分看重石英材质的洁净性，可是在现有的石英管的制备过程中，并不能完全避免杂质的进入，最终的石英材质产品的内部均会含有一定量的杂质。
3.在一些情况，采用石英材质制备其他产品时，在制备过程中，由于杂质的存在，在一定的环境下，会从石英内部溢出，必然会造成贴近石英材质的产品遭到杂质的污染，因此，亟需一种新的工艺解决内部杂质溢出的问题。


技术实现要素：

4.为解决上述提出的技术问题，本发明提供一种石英管内表面的内部杂质迁移方法，通过二次加热，对内部杂质进行远离石英管内壁的迁移，使杂质存留在安全位置，避免在使用石英管时对产品进行杂质的污染。
5.在本发明提供了一种石英管内表面的内部杂质迁移方法，包括：对石英管的内壁进行表面处理；将石英管固定于夹持装置，将内置喷灯伸入石英管一端的内部；开启所述夹持装置，对石英管进行径向旋转；将所述内置喷灯点火，沿石英管轴向方向移动到石英管的另一端，对石英管内部进行第一次加热，使石英管内壁的杂质进行第一次迁移，静置冷却；对石英管内部进行第二次加热，使石英管内壁的杂质进行第二次迁移，静置冷却。
6.进一步的，所述内置喷灯沿石英管轴向方向移动到石英管的另一端的平移速度设置为70-120mm/min。
7.进一步的，所述夹持装置对石英管进行径向旋转，其旋转速度设置为90-130r/min。
8.进一步的，杂质进行所述第二次迁移后，杂质距石英管内壁的表面的距离为0.5-1.4mm。
9.进一步的，待第二次迁移后，静置20-30min后，对石英管进行酸洗。
10.本发明的技术方案，采用简单的二次加热的设置，对石英管内壁的内部杂质进行二次迁移，实现石英管的使用要求，避免在使用中的杂质外溢；精准控制石英管的旋转速度和内置喷灯的火焰温度及平移温度，石英管内部在没有熔融的情况下，实现内部杂质迁移和内壁热抛的双重效果，提高作业效率。
11.应当理解，发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本发明的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。
附图说明
12.结合附图并参考以下详细说明，本发明各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素，其中：
13.图1是本实施例的杂质迁移方法的步骤图；
14.图2是本实施例的杂质迁移方法的杂质迁移示意图；
15.图3是本实施例的杂质迁移方法的设备的结构示意图；
16.其中，图1-3中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：
17.10机架，20卡盘，21卡爪，31支撑轮，32转动杆，33固定轴承，41内置喷灯，42滑块，43滑轨，44固定杆，45滑杆，46滑台，47托架。
具体实施方式
18.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的全部其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.另外，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
20.在对石英管的制备加工中，石英管会遇到在内外壁进行的各种热处理，在热处理过程中，石英管内部的杂质会随着温度的变化进行向低温区的迁移，本技术利用此原理将石英管内部的杂质进行定向迁移，如石英管的外壁经过热加工处理后，外表面杂质会向石英管内部也就是低温区迁移，这会导致石英管内壁表面的杂质浓度升高，也使石英管内壁表面的杂质更加贴近石英管内壁表面，在对石英管的内腔装载产品进行处理时，必然会造成贴近石英管内壁的产品遭到杂质的污染，为了防止此情况，本技术提供了一种制备工艺。
21.下面参照图1来描述本发明提供的一种石英管内表面的内部杂质迁移方法，包括以下步骤：
22.s1：对石英管的内壁进行表面处理；
23.具体的，采用洁净的无尘纸蘸无水乙醇擦拭石英管材内外壁的表面，保持石英管的洁净，避免在后续的加热过程中，引入新的杂质。无水乙醇去除的石英管表面的灰尘和油渍，其附着的、与石英管内壁化学反应的金属杂质引起的表面磨砂、污斑等并不会被去除。
24.s2：将石英管固定于夹持装置，将内置喷灯伸入石英管一端的内部；
25.采用石英管夹持装置的卡爪夹持石英管的一端，同时卡爪可以带动石英管进行旋转，待安装固定好石英管后，将端部带有内置喷灯的喷火杆从石英管内部的一端伸入到另一端。
26.s3：开启所述夹持装置，对石英管进行径向旋转；
27.夹持装置采用卡爪将石英管固定，卡爪安装在旋转电机的输出端，通电后旋转电机的输出端旋转，带动卡爪转动，带动石英管进行径向旋转。
28.s4：将所述内置喷灯点火，沿石英管轴向方向移动到石英管的另一端，对石英管内部进行第一次加热，使石英管内壁的杂质进行第一次迁移，静置冷却；
29.采用人工对内置喷灯进行点火，燃烧的内置喷灯伸入石英管内部，同时石英管进行旋转，对石英管内壁进行均匀的加热，在加热的过程中，石英管内壁的表面磨砂、污斑等金属杂质在高温火焰的基础上，被氧化去除掉或是被气流冲掉90％，其剩余的10％进入石英管内壁，在进行加热的过程中，起到了一定内壁热抛的作用，使石英管内壁透亮。
30.同时，在加热的过程中，使内壁内部的杂质进行第一次迁移，如图2所示，石英管内壁的内部，靠近内壁表面的杂质，在高温的环境下会向低温环境进行迁移，从而使石英管内表面的内部杂质向外迁移，远离石英管内壁的表面。内置喷灯由石英管的一端加热到另一端，完成杂质的第一次迁移，完成后，静置冷却10-30min后，对石英管做进一步的处理。
31.s5：对石英管内部进行第二次加热，使石英管内壁的杂质进行第二次迁移，静置冷却。
32.待杂质进行第一次迁移后，马上进行第二次迁移，第二次迁移的过程采用第一次迁移同样的方法，以保证内部杂质进一步远离内部表面，避免了采用石英管制备产品的使用过程中，内部表面的杂质溢出，造成使用环境和产品的污染。
33.设置杂质的第二次迁移，第一是为了将在第一次加热过程中，新引入的10％的杂质迁移远离石英管内壁表面，第二是将已经远离石英管内壁的杂质进一步迁移，更加远离石英管内壁表面。如不进行第二次迁移，其新引入的杂质也会对石英管使用制作产品时，杂质外溢，对产品造成金属离子的影响。
34.虽说经过第二次迁移后，石英管内壁的内部会仍会残留一定的杂质，其远离内壁的距离达不到要求，杂质在石英管使用中会外溢，但是其浓度和数量极少，并不会对产品造成实质性的影响，使其石英管满足要求。
35.具体的，如图2所示，整体的迁移过程为：石英管内壁的原始杂质a，a距离石英管内壁的距离0-0.3mm，经过第一次加热后，进行了第一次迁移，迁移到杂质b，b与a的距离0.2-0.9mm，经过第二次加热后，进行了第二次迁移达到更深的位置后，迁移到杂质c，c与b的距离0.5-1.4mm可见杂质深入石英管内壁，以保证在使用石英管的过程中杂质无法溢出。
36.在上述实施方式中，所述内置喷灯沿石英管轴向方向移动到石英管的另一端的平移速度设置为70-120mm/min。内置喷灯进行喷火加热，其喷灯距离石英管内壁的距离设置为3-15cm，以保证最高温处于石英管内壁。内置喷灯从一端移动到另一端，保持稳定平移，以保证内部加热均匀。内置喷灯的燃烧温度为1500-1900℃，在保证此温度的基础上，结合平移速度的设置，可以将石英管内表面的杂质去除，同时还能放置石英管内部过度软化，而影响石英管的表面光滑度。
37.在上述实施方式中，所述夹持装置对石英管进行径向旋转，其旋转速度设置为90-130r/min。石英管平稳的转动，在内置喷灯固定位置加热的过程中，石英管自身旋转，使其内部形成均匀的加热带，随着内置喷灯的平移，实现加热带的平移，保证石英管内部整体的均匀加热，使其内壁的杂质实现迁移的均匀性。旋转速度过慢，会使石英管内壁熔融程度高，产生壁面的变形，旋转速度过快，达不到加热温度，实现不了内部杂质迁移的效果。
38.设置内置喷灯的平移速度、内置喷灯的火焰温度和石英管自身的转速，三者配合，实现对石英管内壁的加热，满足内部杂质的迁移要求的基础上，并不会使石英管内壁实现软化或是熔融状态，只是高温速度扫过，实现局部的温度迅速的提升，在离开加热点后，能迅速的散热，实现石英管内表面的冷却，不影响石英管内壁的光滑性；同时在高温的迅速扫
过后，还有助于清除表面的杂质，避免表面杂质过多的进入内部，影响石英管的使用。
39.在上述实施方式中，杂质进行第二次迁移后，杂质距石英管内壁的表面的距离为0.5-1.4mm，在此距离内，以保证石英管的使用中，杂质不会外溢，不会对环境和产品进行污染。距离太远，浪费迁移成本，距离太近，在造成外溢，最终影响产品质量，失去了石英管制造产品无杂质引入的优势。石英管的壁厚最少在1mm，壁厚的上限并不做要求，只要保证杂质远离石英管内壁的表面规定的距离就可避免杂质的外溢，对产品造成污染。
40.在上述实施方式中，待第二次迁移后，静置20-30min后，对石英管进行酸洗。待石英管静置冷却后，将石英管放置在酸槽中，酸洗处理15-30min，然后用纯水旋转管材冲洗内外壁，最后烘干。酸洗的设置，是进行石英管内外表面的最后处理，保证石英管出厂的清洁性。
41.在上述实施方式中，如图3所示，夹持装置设有机架10、卡盘20、支撑部件30和移动组件，其中卡盘10，设置在机架10一端，用于夹持石英管的端部，并带动石英管径向旋转；支撑部件30，承载在机架10上，延伸方向与卡盘20的轴线平行，用于支撑石英管，并随着石英管的旋转而转动；
42.具体的，卡盘20设置多个沿所述卡盘20径向均匀分布的卡爪21，卡爪21于石英管端部的内壁，用于固定石英管。
43.支撑部件30有多组对称设置的支撑轮31和用于安装支撑轮31的一组转动杆32，转动杆32通过固定轴承33对称固定在机架10的两侧；其中，固定轴承33沿卡盘20轴线延伸方向安装于机架10的两侧，对称平行设置，转动杆32贯穿限位于固定轴承33，可在固定轴承33内转动，转动杆32贯穿固定多个支撑轮31，支撑轮31随着石英管的旋转而转动，转动杆32可随支撑轮31的转动而转动。其两排固定轴承33的间隔距离小于石英管的直径，便于支撑住石英管。支撑轮31采用尼龙或是石墨材质的支撑轮，起到支撑的作用下，减少之间的摩擦力，同时也不会损坏石英管壁，起到一定的保护作用。
44.在机架10远离卡盘20的另一端的端部设置移动组件，其中，移动组件安装在机架10远离卡盘20的另一端的端部，包括安装在机架10的端部的滑轨43和与之配合滑动的滑块42。
45.夹持装置配套加热装置进行石英管内表面的内部杂质迁移，加热装置包括内置喷灯41和导轨滑台，其中，导轨滑台通过安装在滑块42上的固定杆44固定在滑块42上，随着滑块42的滑动进行位置的调整。固定杆44可拆卸安装在滑块42的顶部。
46.导轨滑台包括滑杆45、设置在滑杆45上的滑台46和设置在滑杆45端部的电机47，电机47电性连接滑台46，电机47固定安装在固定杆44，通电后，带动滑台46在滑杆45上进行左右平移；内置喷灯41固定在滑台46上，进行平移运动。为了增加导轨滑台的稳定性，在固定杆44与滑杆45之间设置与之形成三角形的支撑杆。同时导轨滑台采用轻量材料制备，在保证强度的基础上减轻自身重量，如碳纤维材料等。
47.内置喷灯41由硬质的管道和安装在管道一端的喷灯组成，将喷灯固定在滑台46上，喷嘴对准外侧，硬质管道一端密封连接喷灯，另一端连接气体燃料；为了保证管道的平衡，在固定杆44上设置托架47，用于支承管道，同时管道可以在托架47上进行滑动，保证喷灯的平移角度与机架10顶部平行，以保证稳定的平移速度。
48.在使用此套设备时，根据石英管的管壁厚度、长度进行火焰温度、石英管的旋转速
度和内置喷灯的平移速度的预设；将石英管放置在机架10的支撑组件上，采用卡盘20的卡爪21夹持住石英管一端的端部，进行低速度的旋转；将内置喷灯安装在到导轨滑台上，组装好加热装置，将喷灯点燃后伸入石英管内部，将固定杆44插入滑块42顶部的插孔进行固定，调整喷灯至石英管的夹持端，调整滑块42的位置，使喷灯距离石英管内壁合适的位置后，加快卡盘20进行旋转速度，直到达到预设速度，即可进行内壁加热，同时调整内置喷灯的平移速度。
49.在使用本发明的时，采用简单的二次加热的设置，对石英管内壁的内部杂质进行二次迁移，实现石英管的使用要求，避免在使用中的杂质外溢；精准控制石英管的旋转速度和内置喷灯的火焰温度及平移温度，石英管内部在没有熔融的情况下，实现内部杂质迁移和内壁热抛的双重效果，提高作业效率。
50.在本发明说明书的描述中，术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
51.在本发明说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
52.以上仅为本发明的优选实施，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种石英管内表面的内部杂质迁移方法，其特征在于，包括：对石英管的内壁进行表面处理；将石英管固定于夹持装置，将内置喷灯伸入石英管一端的内部；开启所述夹持装置，对石英管进行径向旋转；将所述内置喷灯点火，沿石英管轴向方向移动到石英管的另一端，对石英管内部进行第一次加热，使石英管内壁的杂质进行第一次迁移，静置冷却；对石英管内部进行第二次加热，使石英管内壁的杂质进行第二次迁移，静置冷却。2.根据权利要求1所述的杂质迁移方法，其特征在于，所述内置喷灯沿石英管轴向方向移动到石英管的另一端的平移速度设置为70-120mm/min。3.根据权利要求1所述的杂质迁移方法，其特征在于，所述夹持装置对石英管进行径向旋转，其旋转速度设置为90-130r/min。4.根据权利要求1所述的杂质迁移方法，其特征在于，杂质进行所述第二迁移后，杂质距石英管内壁的表面的距离为0.5-1.4mm。5.根据权利要求1所述的杂质迁移方法，其特征在于，待第二次迁移后，静置20-30min后，对石英管进行酸洗。6.根据权利要求1所述的杂质迁移方法，其特征在于，所述夹持装置包括：机架，卡盘，设置在所述机架的一端，用于夹持石英管的端部，并带动石英管径向旋转；支撑部件，承载在所述机架上，延伸方向与所述卡盘的轴线平行，用于支撑石英管，并随着石英管的旋转而转动；移动组件，安装在所述机架远离所述卡盘的另一端的端部，用于安装加热装置。7.根据权利要求6所述的杂质迁移方法，其特征在于，所述加热装置包括：内置喷灯，设有喷灯和安装所述喷灯尾部的硬质管道；导轨滑台，设有安装所述喷灯的滑台和配合所述滑台平移滑动的滑杆，其中，所述滑杆固定于固定杆，所述固定杆安装于所述移动组件；所述管道外接燃料，在所述喷灯处点火，进行石英管内壁的加热。

技术总结
本发明提供了一种石英管内表面的内部杂质迁移方法，包括：对石英管的内壁进行表面处理；将石英管固定于夹持装置，将内置喷灯伸入石英管一端的内部；开启所述夹持装置，对石英管进行径向旋转；将所述内置喷灯点火，沿石英管轴向方向移动到石英管的另一端，对石英管内部进行第一次加热，使石英管内壁的杂质进行第一次迁移，静置冷却；对石英管内部进行第二次加热，使石英管内壁的杂质进行第二次迁移，静置冷却。本发明通过二次加热，对内部杂质进行远离石英管内壁的迁移，使杂质存留在安全位置，避免在使用石英管时对产品进行杂质的污染。染。染。


技术研发人员：陈富伦 徐卫良 尹黎明 刘守科 袁春爱 陈松 厉广强
受保护的技术使用者：江苏太平洋石英股份有限公司
技术研发日：2023.06.05
技术公布日：2023/8/23