高纯度多孔碳化硅陶瓷及其制备方法和应用与流程

本发明属于多孔陶瓷，特别是涉及一种高纯度多孔碳化硅陶瓷及其制备方法和应用。

背景技术：

1、半导体产业中的晶圆处理、液晶面板处理和柔性屏处理均需要多孔陶瓷吸盘，其部分工艺对多孔碳化硅陶瓷吸盘的纯度具有极高的要求，要求其纯度达到99.9％以上，以避免吸盘中的杂质成分对物料产生污染，影响其使用效果。但是，现有技术中的多孔碳化硅陶瓷主要有无压烧结碳化硅、玻璃相结合碳化硅等几种。由于无压烧结碳化硅多孔陶瓷在制备过程中会添加碳化硼、氧化钇等烧结助剂，以保证碳化硅陶瓷的烧结，因此该工艺制备的碳化硅多孔陶瓷纯度不高，无法满足晶圆处理对材料纯度的影响；而玻璃相结合碳化硅多孔陶瓷中也由于含有硅、铝等玻璃相材料，因此其纯度也不高，无法满足晶圆处理等对材料纯度的要求。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于，提供一种高纯度多孔碳化硅陶瓷及其制备方法和应用，所要解决的技术问题是如何提高多孔碳化硅陶瓷的纯度和强度，使其纯度可以达到99.9％以上，强度≥50mpa，满足其在半导体产业中的晶圆处理、液晶面板处理和柔性屏处理中的应用要求，从而更加适于实用。

2、本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种高纯度多孔碳化硅陶瓷的制备方法，其包括以下步骤：

3、1)制备第一碳化硅陶瓷生坯；所述第一碳化硅陶瓷生坯由纯度≥99.9％的碳化硅陶瓷颗粒和造孔剂组成；

4、2)高温烧结，得到第二碳化硅陶瓷生坯；所述烧结的温度大于所述造孔剂的烧失温度；所述第二碳化硅陶瓷生坯中只含有碳化硅陶瓷颗粒一种成分；

5、3)在所述第二碳化硅陶瓷生坯的孔壁和孔筋表面沉积碳化硅薄膜，将所述碳化硅陶瓷颗粒包覆其中，得到高纯度多孔碳化硅陶瓷。

6、本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

7、优选的，前述的制备方法，其中所述造孔剂包括有机单体和有机助剂；或者，所述造孔剂除了包括有机单体和有机助剂之外，其还包括碳粉和/或炭黑。

8、优选的，前述的制备方法，其中所述高温烧结是将所述有机单体和有机助剂全部烧失；或者，所述高温烧结是将所述有机单体和有机助剂，以及碳粉和/或炭黑全部烧失；所述高温烧结的温度为400～800℃。

9、优选的，前述的制备方法，其中所述沉积为化学气相沉积；所述沉积的原料气为一甲基三氯硅烷，其流量为0.7l/min；以氢气为催化剂；所述氢气与一甲基三氯硅烷的体积比为10:1；所述沉积的温度为1100～1300℃。

10、优选的，前述的制备方法，其中所述碳化硅薄膜的纯度≥99.9％。

11、优选的，前述的制备方法，其中所述碳化硅薄膜的厚度为20～40微米。

12、本发明的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本发明提出的一种高纯度多孔碳化硅陶瓷，其包括：

13、碳化硅多孔体，其仅包括碳化硅一种组分；

14、碳化硅包覆层，包覆于所述碳化硅多孔体中孔隙的孔壁表面或孔筋表面；所述碳化硅包覆层的厚度为20～40微米；

15、所述高纯度多孔碳化硅陶瓷中碳化硅含量≥99.9％，强度≥50mpa。

16、优选的，前述的高纯度多孔碳化硅陶瓷，其是根据前述的高纯度多孔碳化硅陶瓷的制备方法制备的。

17、本发明的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本发明提出的一种高纯度多孔碳化硅陶瓷在晶圆处理、液晶面板处理或柔性屏处理技术领域的应用。

18、本发明的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本发明提出的一种陶瓷吸盘，其材质为纯度≥99.9的高纯度多孔碳化硅陶瓷，其强度≥50mpa。

19、借由上述技术方案，本发明提出的一种高纯度多孔碳化硅陶瓷及其制备方法和应用至少具有下列优点：

20、本发明提出的高纯度多孔碳化硅陶瓷及其制备方法和应用，其首先采用高纯碳化硅微粉与造孔剂均匀混合配制陶瓷料浆，通过现有技术中常规方法，如凝胶注、干压、等静压、注浆等工艺将陶瓷料浆制备为第一碳化硅陶瓷生坯；然后经高温烧结处理进行排胶、热解，将第一碳化硅陶瓷生坯中作为造孔剂添加的组分全部烧失，获得具有一定强度的多孔碳化硅陶瓷，也即第二碳化硅陶瓷生坯；最后再将所述第二碳化硅陶瓷生坯置于化学气相沉积碳化硅装置中，通过化学气相沉积工艺在孔隙的孔壁表面和孔筋表面沉积一层20～40微米厚的高纯度碳化硅涂层，通过该沉积的致密碳化硅涂层将多孔碳化硅陶瓷完全包覆起来，进一步提高了多孔碳化硅陶瓷的纯度和强度，从而得到一种能够满足使用要求的高纯度多孔碳化硅陶瓷。本发明技术方案制备的高纯度多孔碳化硅陶瓷具有极高的纯度和较好的强度，将其应用于半导体产业中的晶圆处理、液晶面板处理或柔性屏处理过程中，可以避免吸盘中的杂质成分对物料的影响。

21、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

技术特征：

1.一种高纯度多孔碳化硅陶瓷的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述造孔剂包括有机单体和有机助剂；或者，所述造孔剂除了包括有机单体和有机助剂之外，其还包括碳粉和/或炭黑。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述高温烧结是将所述有机单体和有机助剂全部烧失；或者，所述高温烧结是将所述有机单体和有机助剂，以及碳粉和/或炭黑全部烧失；所述高温烧结的温度为400～800℃。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述沉积为化学气相沉积；所述沉积的原料气为一甲基三氯硅烷，其流量为0.7l/min；以氢气为催化剂；所述氢气与一甲基三氯硅烷的体积比为10:1；所述沉积的温度为1100～1300℃。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳化硅薄膜的纯度≥99.9％。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳化硅薄膜的厚度为20～40微米。

7.一种高纯度多孔碳化硅陶瓷，其特征在于，其包括：

8.根据权利要求7所述的高纯度多孔碳化硅陶瓷，其特征在于，其是根据权利要求1至6任一项所述的高纯度多孔碳化硅陶瓷的制备方法制备的。

9.一种高纯度多孔碳化硅陶瓷在晶圆处理、液晶面板处理或柔性屏处理技术领域的应用。

10.一种陶瓷吸盘，其特征在于，其材质为纯度≥99.9的高纯度多孔碳化硅陶瓷，其强度≥50mpa。

技术总结
本发明是关于一种高纯度多孔碳化硅陶瓷及其制备方法和应用。所述制备方法包括以下步骤：1)制备第一碳化硅陶瓷生坯；所述第一碳化硅陶瓷生坯由纯度≥99.9％的碳化硅陶瓷颗粒和造孔剂组成；2)高温烧结，得到第二碳化硅陶瓷生坯；所述烧结的温度大于所述造孔剂的烧失温度；所述第二碳化硅陶瓷生坯中只含有碳化硅陶瓷颗粒一种成分；3)在所述第二碳化硅陶瓷生坯的孔壁和孔筋表面沉积碳化硅薄膜，将所述碳化硅陶瓷颗粒包覆其中，得到高纯度多孔碳化硅陶瓷。本发明所要解决的技术问题是如何提高多孔碳化硅陶瓷的纯度，使其纯度可以达到99.9％以上，强度达到50MPa，满足其在半导体产业中的晶圆处理、液晶面板处理和柔性屏处理中的应用要求。

技术研发人员：刘海林,霍艳丽,黄小婷,郑英晗,杨泰生,贾志辉,王浩然,李荟,王华
受保护的技术使用者：中国建筑材料科学研究总院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12