本申请涉及CVD或CVI副产物处理技术领域，具体公开一种CVD或CVI副产物聚氯硅烷的在线处理系统和方法。该在线处理系统包括供气机构、汽化器和处理器。供气机构连接于汽化器；汽化器连接于处理器。汽化器装载有能与聚氯硅烷反应的稳定剂。处理器设置有用于接收CVD尾气或CVI尾气的入口，以及设置有出口；处理器的内部设置有冷却区和热反应区；入口通向冷却区；冷却区通向热反应区；热反应区安装有能捕集被冷却的聚氯硅烷的吸附件。将CVD尾气或CVI尾气通入在线处理系统之中，高沸点聚氯硅烷先被冷却然后被吸附件高效的捕集。然后开启热反应区的加热机制，吸附件上被加热的聚氯硅烷可以和稳定剂进行高效的反应。
【技术实现步骤摘要】
本申请涉及cvd或cvi副产物处理，更具体地说，涉及一种cvd或cvi副产物聚氯硅烷的在线处理系统和方法。
技术介绍
1、在cvd（化学气相沉积）制备sic涂层工艺或cvi（化学气相渗透）制备陶瓷基复合材料sic界面层工艺中，采用的反应原料主要有甲基三氯硅烷（ch3sicl3）/h2体系或sihcl3/c3h6/h2体系。这些反应原料在800~1300℃下发生气相反应在工件表面沉积得到sic，同时释放出ch4、c2h2、hcl、sicl4、sihcl3、sih2cl2等副产物。在由高温区向低温区过渡阶段，随着系统骤冷，[sicl2]自由基会迅速聚合，产生大量的聚氯硅烷聚合物(sicl2)n，该物质沸点高，粘度大，容易在系统内壁富集，若不能及时处理，将会堵塞管道使真空系统效率下降。聚氯硅烷在空气中很不稳定，与空气中的水蒸气反应会产生腐蚀性酸性气体hcl和易燃易爆的还原性气体h2，反应式如下：
2、(sicl2)n+ 3nh2o = nh2sio3+ 2nhcl + nh2↑
3、此外，固体聚氯硅烷存在易燃易爆的特性，遇碱液或遇到摩擦产生的火花即可剧烈燃烧或爆炸。与si外延工艺中的聚氯硅烷副产物收集再利用系统不同，sic cvd/cvi工艺时间较短，累计产生副产物的量相对较少，对聚氯硅烷实施回收的策略并不适用，因此，需要建立合适的方案对sic cvd/cvi后端管道进行维护，目前可采用的几种方案及其缺点如下。
4、①低温旋风除尘仅能实现部分聚氯硅烷的收集，后端管道中仍然有大量副产物堆积。
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p>5、②活性炭毡吸附系统可以将大部分聚氯硅烷收集到吸附罐中，但吸附罐的维护仍然涉及到将聚氯硅烷从吸附罐中取出，并置于水中浸泡使其完全水解。聚氯硅烷粘度较大，与活性炭毡的结合力较紧密，深度清理难度较大，且固体聚氯硅烷存在易燃易爆的特性，清理过程遇到摩擦产生的火花即可剧烈燃烧或爆炸，发生火灾或爆炸的风险较高。6、③类似于si外延工艺中的聚氯硅烷副产物收集再利用系统可以有效且安全的将聚氯硅烷收集，但是系统复杂，定期聚氯硅烷回收的量较少，重新利用的成本过高，因而回收的聚氯硅烷只能按废物处理。
7、④采用clf3/n2清洗气可以有效的将聚氯硅烷刻蚀清洗，然而clf3是一种强氧化剂和强氟化剂，性质非常活泼，且价格昂贵。对clf3的储存、使用clf3的成本和安全风险都较高。
技术实现思路
1、鉴于以上问题，本申请旨在提供一种对sic cvd/cvi工艺中产生的聚氯硅烷副产物的处理装置和方法，其能高效捕集聚氯硅烷，且在载流气体保护下处理，避免聚氯硅烷直接暴露在大气环境，有效降低安全风险，并大幅降低维护成本。
2、第一方面，本申请提出一种cvd或cvi副产物聚氯硅烷的在线处理系统，并采用如下技术方案。
3、一种cvd或cvi副产物聚氯硅烷的在线处理系统，包括供气机构、汽化器和处理器；所述供气机构连接于所述汽化器；所述汽化器连接于所述处理器。所述供气机构提供不与聚氯硅烷反应的载气；所述汽化器装载有能与聚氯硅烷反应的稳定剂；所述稳定剂能被所述载气带出而进入所述处理器之中。所述处理器设置有用于接收cvd尾气或cvi尾气的入口，以及设置有出口；所述处理器的内部设置有冷却区和热反应区；所述入口通向所述冷却区；所述冷却区通向所述热反应区；所述热反应区安装有能捕集被冷却的聚氯硅烷的吸附件；所述出口和所述冷却区分别位于所述吸附件的两侧；所述载气通向所述吸附件的朝向所述冷却区的一侧。
4、通过采用上述技术方案，将cvd尾气或cvi尾气通入本申请的在线处理系统之中，该尾气主要含有ar、h2、ch4、c2h2、低沸点sixcly化合物，高沸点聚氯硅烷等。冷却区先开启冷却，尾气先通入处理器的冷却区，尾气降至低温，冷却后的尾气进入吸附件，部分低沸点sixcly化合物被吸附件捕集，基本上全部的高沸点聚氯硅烷被吸附件高效的捕集。吸附件优选为活性炭毡。然后可以停止通入尾气并关闭冷却区的冷却机制，开启热反应区的加热机制，另一边通入载气和稳定剂的混合气流，吸附件上被加热的聚氯硅烷可以和稳定剂进行高效的反应。载气优选为氮气，在载气的保护下，聚氯硅烷不容易发生燃烧或爆炸现象。从而，本申请的在线处理系统较好的处理了sic cvd/cvi工艺中产生的聚氯硅烷副产物。
5、该cvd或cvi副产物聚氯硅烷的在线处理系统的一种优选方案为，所述稳定剂为c2h5oh和h2o的混合物或者h2o。
6、通过采用上述技术方案，稳定剂与吸附的聚氯硅烷发生反应，具体反应方程式如下：
7、(sicl2)n+ 3nh2o = nh2sio3+ 2nhcl + nh2↑（聚氯硅烷与水的反应）；
8、h2sio3= sio2+ h2o↑（高温下分解，h2o为气态）；
9、(sicl2)n+ 4nc2h5oh = nsi(oc2h5)4+ 2nhcl + nh2↑（聚氯硅烷与乙醇的反应）；
10、si(oc2h5)4+ 2h2o = sio2+ 4c2h5oh↑（高温下分解，c2h5oh为气态）。
11、当稳定剂为h2o时，聚氯硅烷与水反应生成偏硅酸（h2sio3）、氯化氢和氢气。当稳定剂为c2h5oh/h2o时，聚氯硅烷与乙醇反应生成正硅酸四乙酯（si(oc2h5)4）、氯化氢和氢气。正硅酸四乙酯留在吸附器中高温下分解为c2h5oh和sio2，该c2h5oh/h2o混合稳定剂可改善h2o单一稳定剂与聚氯硅烷产生的二氧化硅完全包覆聚氯硅烷，造成水解停止的情况。
12、该cvd或cvi副产物聚氯硅烷的在线处理系统的一种优选方案为，所述汽化器包括容器、加热机构、多层孔板、进气管和出气管；所述容器装载有液态的所述稳定剂；所述加热机构设置在所述容器上；所述多层孔板浸泡在所述稳定剂之中；所述进气管的一端连接所述供气机构，另一端插入所述稳定剂并位于所述多层孔板的下方；所述出气管的一端位于所述容器之中的稳定剂液面之上，另一端向外连接至所述处理器。
13、通过采用上述技术方案，加热机构可以加热稳定剂，多层孔板可以较好的分散载气气泡，通过加热提高稳定剂的饱和蒸气压，通过分散气泡提升载气在稳定剂中的分散度，使得载气经过汽化器后，气体中稳定剂的含量基本达到饱和。
14、该cvd或cvi副产物聚氯硅烷的在线处理系统的一种优选方案为，所述供气机构还通过支管直接连接于所述出气管；所述进气管上设置第一阀门；所述支管上设置第二阀门；所述出气管上设置第三阀门；所述支管连接于所述第三阀门至所述处理器之间的所述出气管上。
15、通过采用上述技术方案，可以选择先在进气管通入载气，以产生富含稳定剂的汽流，稳定剂和聚氯硅烷反应后，可以选择在支管通入载气，载气进入处理器，带出残留的稳定剂和分解的副产物等。
16、该cvd或cvi副产物聚氯硅烷的在线处理系统的一种优选方案为，所述在线处理系统还包括抖动器；所述抖动器连接本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种CVD或CVI副产物聚氯硅烷的在线处理系统，其特征在于，包括供气机构、汽化器和处理器；所述供气机构连接于所述汽化器；所述汽化器连接于所述处理器；
2.根据权利要求1所述的CVD或CVI副产物聚氯硅烷的在线处理系统，其特征在于，所述稳定剂为C2H5OH和H2O的混合物或者H2O。
3.根据权利要求1或2所述的CVD或CVI副产物聚氯硅烷的在线处理系统，其特征在于，所述汽化器包括容器、加热机构、多层孔板、进气管和出气管；所述容器装载有液态的所述稳定剂；所述加热机构设置在所述容器上；所述多层孔板浸泡在所述稳定剂之中；所述进气管的一端连接所述供气机构，另一端插入所述稳定剂并位于所述多层孔板的下方；所述出气管的一端位于所述容器之中的稳定剂液面之上，另一端向外连接至所述处理器。
4.根据权利要求3所述的CVD或CVI副产物聚氯硅烷的在线处理系统，其特征在于，所述供气机构还通过支管直接连接于所述出气管；所述进气管上设置第一阀门；所述支管上设置第二阀门；所述出气管上设置第三阀门；所述支管连接于所述第三阀门至所述处理器之间的所述出气管上。
5.根据权利要求1所述的CVD或CVI副产物聚氯硅烷的在线处理系统，其特征在于，所述在线处理系统还包括抖动器；所述抖动器连接于所述吸附件，能驱动所述吸附件震动。
6.根据权利要求1所述的CVD或CVI副产物聚氯硅烷的在线处理系统，其特征在于，所述在线处理系统还包括相互连接的除尘器、抽气装置和碱洗系统；所述除尘器连接所述处理器的出口。
7.根据权利要求6所述的CVD或CVI副产物聚氯硅烷的在线处理系统，其特征在于，所述出口和所述除尘器之间设置第四阀门；所述出口通过连接管直接连接于所述碱洗系统；所述连接管上设置第五阀门。
8.一种CVD或CVI副产物聚氯硅烷的在线处理方法，其特征在于，采用权利要求1-7任一项所述的在线处理系统来处理CVD或CVI副产物聚氯硅烷；所述在线处理方法包括：
9.根据权利要求8所述的CVD或CVI副产物聚氯硅烷的在线处理方法，其特征在于，在捕集阶段控制所述冷却区的冷却温度为-10~10℃；在反应阶段控制所述热反应区的温度为50~200℃。
10.根据权利要求8所述的CVD或CVI副产物聚氯硅烷的在线处理方法，其特征在于，所述在线处理方法还包括：在反应阶段，持续震动所述吸附件。
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【技术特征摘要】
1.一种cvd或cvi副产物聚氯硅烷的在线处理系统，其特征在于，包括供气机构、汽化器和处理器；所述供气机构连接于所述汽化器；所述汽化器连接于所述处理器；
2.根据权利要求1所述的cvd或cvi副产物聚氯硅烷的在线处理系统，其特征在于，所述稳定剂为c2h5oh和h2o的混合物或者h2o。
3.根据权利要求1或2所述的cvd或cvi副产物聚氯硅烷的在线处理系统，其特征在于，所述汽化器包括容器、加热机构、多层孔板、进气管和出气管；所述容器装载有液态的所述稳定剂；所述加热机构设置在所述容器上；所述多层孔板浸泡在所述稳定剂之中；所述进气管的一端连接所述供气机构，另一端插入所述稳定剂并位于所述多层孔板的下方；所述出气管的一端位于所述容器之中的稳定剂液面之上，另一端向外连接至所述处理器。
4.根据权利要求3所述的cvd或cvi副产物聚氯硅烷的在线处理系统，其特征在于，所述供气机构还通过支管直接连接于所述出气管；所述进气管上设置第一阀门；所述支管上设置第二阀门；所述出气管上设置第三阀门；所述支管连接于所述第三阀门至所述处理器之间的所述出气管上。
5.根据权利要求1所述的cvd或cvi副...
【专利技术属性】
技术研发人员：张世超，贺傲峰，王青春，
申请(专利权)人：北京北方华创真空技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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