电子级超纯二氧化硅磨料合成釜的改造

 

项目名称：电子级超纯二氧化硅磨料合成釜的改造

项目承担单位：中国科学院上海微系统与信息技术研究所

一、【项目概述】

     二氧化硅磨料（Silica Abrasive）是集成电路关键耗材-----化学机械抛光液（CMP Slurry）的基础物质，在CMP Slurry中占主要成分的 90%以上 。研究与生产CMP Slurry必须以Silica Abrasive  为基础。而合成釜是制作Silica Abrasive 的关键设备，是新型Silica Abrasive 研究、开发、产业化验证的关键设备。

     目前通过蒸汽夹套加热的方式存在着传热面积小与热阻大的问题， 其低下的热传递效率与漫长的生产周期，已成为制约规模化生产的重要瓶颈。

     本改造项目目的：在磨料合成过程中直接通入蒸汽加热料液 ，使传热速度不受夹套面积限制，从而提高传热效率，缩短生产周期。

二、【功能开发内容】

该项目的主要创新技术：

   1）在晶种溶液中直接通入蒸汽加热溶液，从而提高蒸汽利用率10%、缩短生产周期为原来的1/3；

   2）通过消音器的设计来避免蒸汽进入溶液产生负压爆炸，确保设备的可靠稳定运行；

   3）通过调节蒸汽速度、搅拌形状与速度、加料速度来探索出一套确保Silica Abrasive颗粒均匀的工艺方案。

项目组的工作重点：

1）相关资料的收集整理（蒸汽、水、硅酸的热力学参数）；

2）确定工艺流程图；

3）蒸汽直接合成釜成套设备改造方案设计（包括釜体、保温、通入管、消音器、加料器、减速机、搅拌、以及试验配套的附属设备）；

4）改造设备的委托加工与附属设备的采购；

5）改造后设备的安装；

6）改造后设备调试；

7）工艺探索（包括合成后的Silica Abrasive性能表征）；

8）工艺方案汇编。

 

三、【取得效果】

     本项目组通过设备改造、工艺探索，使得改造后的磨料合成釜达到以下效果：

序号	技术指标名称	功能开发前的参数	功能开发后预计达到的参数
1	蒸汽热值利用率	2085.99 （kj/kg蒸汽）	2339.14 （kj/kg蒸汽）
2	单釜生产周期	3小时	1小时
3	产品质量		与开发前无差异

 

四、【改造后仪器外观】