專利名稱：硅結(jié)晶生長用石英坩堝的涂敷方法及硅結(jié)晶生長用石英坩堝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于在硅結(jié)晶的制造中存積原料熔融液的硅結(jié)晶生長用石英坩堝中、形成用來防止氧化硅混入原料熔融液的析晶層涂層的方法。
背景技術(shù)：
對于使單結(jié)晶生長的提拉法中用于收容原料熔融液的坩堝而言，其內(nèi)表面形成有用于防止雜質(zhì)從坩堝混入原料熔融液的涂層。該涂層對單結(jié)晶的品質(zhì)和成品率的影響較大，因此對其進(jìn)行了多種研究。例如，日本特開平9 一 110579號公報(bào)中公開了如下方法，在約600°C以下的溫度下，使析晶促進(jìn)劑附著到使單結(jié)晶生長的提拉法中用于收容熔融半導(dǎo)體材料的坩堝的內(nèi)表 面，然后加熱至高于600°C的溫度，從而在內(nèi)表面實(shí)質(zhì)上形成析晶后的二氧化硅的層。而且，作為析晶促進(jìn)劑，可以列舉包含選自鈣、鋇、鎂、鍶和鈹中的堿土金屬的析晶促進(jìn)劑。通過上述方法，在實(shí)施提拉法時(shí)、特別是多晶硅熔融時(shí)，在由析晶促進(jìn)劑帶來的晶核形成部位形成穩(wěn)定的籽晶核，玻璃質(zhì)二氧化硅在坩堝表面結(jié)晶化，從而在坩堝表面形成實(shí)質(zhì)上均勻且連續(xù)的β_方石英的析晶晶殼。在坩堝的內(nèi)表面形成的實(shí)質(zhì)上均勻且連續(xù)的析晶晶殼(相當(dāng)于本發(fā)明中的析晶涂層)，在與熔融原料(硅熔體)接觸時(shí)均勻地熔解，因而β_方石英粒子向熔體中的釋放得到抑制，因此能夠?qū)⑸L結(jié)晶中形成的位錯(cuò)抑制在最小限度。需要說明的是，在坩堝的外表面形成析晶晶殼時(shí)，還具有能夠強(qiáng)化坩堝的優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :日本特開平9 - 110579號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的問題上述方法采用氫氧化鋇作為析晶促進(jìn)劑，實(shí)際上被廣泛采用，但難以在坩堝內(nèi)整個(gè)表面形成均勻的析晶晶殼(析晶涂層)，實(shí)際上將會(huì)形成到處具有針孔的析晶晶殼。然而，只要這些針孔的直徑小，則通常情況下，原料熔融液由于其具有的粘性而不能流入上述針孔，在制造結(jié)晶時(shí)將不會(huì)成為較大的問題。此外，即使是原料熔融液能夠流入的程度的直徑，只要原料熔融液與構(gòu)成坩堝的石英接觸的面積小，則雜質(zhì)向原料熔融液中的混入也會(huì)極低，因此在制造結(jié)晶時(shí)仍然不會(huì)成為較大的問題。但是，為了節(jié)省資源、降低成本，近年來在嘗試對坩堝進(jìn)行重復(fù)使用時(shí)，存在如下問題熔融原料能夠流入的程度的針孔下露出的石英層的、由流入的熔融原料侵蝕或固化時(shí)的堆積膨脹引起的損傷，在每次重復(fù)使用時(shí)擴(kuò)大。于是，如果石英層的損傷持續(xù)發(fā)展，則存在最終導(dǎo)致坩堝內(nèi)表面破壞的問題。因此，本發(fā)明的目的在于，提供能夠?qū)⑽鼍繉由闲纬傻尼樋椎闹睆揭种圃谳^小水平的硅結(jié)晶生長用石英坩堝的涂敷方法。用于解決問題的方法在本發(fā)明的涂敷方法中，在硅結(jié)晶生長用石英坩堝的內(nèi)表面形成厚度為80μπι以上且4mm以下的無氣泡石英層，并且使用堿土金屬氫氧化物包覆上述無氣泡石英層的表面，然后，加熱至上述表面發(fā)生析晶的溫度以上。上述包覆可以通過使上述內(nèi)表面浸潰到上述堿土金屬氫氧化物的溶液中來進(jìn)行。此外，上述加熱可以在向上述硅結(jié)晶生長用石英坩堝中填充熔融原料的固體原料之前進(jìn)行。本發(fā)明的硅結(jié)晶生長用石英坩堝，在與原料熔融液的接觸面具有析晶涂層，并且上述析晶涂層下具有厚度為80 μ m以上且4mm以下的透明石英層。發(fā)明效果 就本發(fā)明的涂敷方法而言，由于形成析晶涂層的石英層中不含氣泡，而且其表面也極為光滑，因此能夠?qū)l(fā)生析晶時(shí)所形成的針孔直徑抑制在較小水平。另外，為了得到必要的強(qiáng)度，石英坩堝通常由乳白石英構(gòu)成，但本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，由上述乳白石英中含有的氣泡、和乳白石英層的表面粗糙度引起的析晶促進(jìn)劑的涂布厚度的不均，使析晶涂層上形成直徑較大的針孔。本發(fā)明是基于上述新的見解而完成的。如果無氣泡石英層具有至少80 μ m以上的厚度，則能夠形成析晶涂層，但厚度過厚時(shí)，坩堝的強(qiáng)度變得不充分。因此，需要使無氣泡石英層的厚度為4mm以下。本發(fā)明的硅結(jié)晶生長用石英坩堝，通過本發(fā)明的涂敷方法來形成析晶涂層，針孔的直徑極小，即使反復(fù)使用，石英層也不會(huì)受到損傷。


圖I是表示無氣泡石英層上形成的析晶涂層的使用后的表面狀態(tài)的附圖用照片。圖2a是表示乳白石英層上形成的析晶涂層的使用后的表面狀態(tài)的附圖用照片。圖2b是表示乳白石英層上形成的析晶涂層的使用后的表面狀態(tài)的附圖用照片。圖3是表示形成有析晶涂層的無氣泡石英層的斷裂面的附圖用照片。圖4是表示形成有析晶涂層的乳白石英層的斷裂面的附圖用照片。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例作為實(shí)施例，在4_的厚度的無氣泡石英層上涂布?xì)溲趸^，在制造單結(jié)晶時(shí)，在無氣泡石英層上形成析晶涂層。然后，對進(jìn)行單結(jié)晶制造后的析晶涂層的表面進(jìn)行目視確認(rèn)，并進(jìn)行拍攝。另一方面，作為比較例，對于不具有無氣泡石英層、而僅由乳白石英構(gòu)成的公知的石英坩堝，同樣對進(jìn)行單結(jié)晶制造后的析晶涂層的表面進(jìn)行目視確認(rèn)，并進(jìn)行拍攝。需要說明的是，表面的拍攝中使用〒9 λ — U H u DH-2400DP (產(chǎn)品名，株式會(huì)社4 口 77 )。使物鏡的拍攝倍率為100倍，在相同的設(shè)定狀態(tài)下，分別對實(shí)施例和比較例的試樣進(jìn)行拍攝。此外，作為參考，將實(shí)施例、比較例的各自形成有析晶涂層的石英層的斷裂面的數(shù)碼照片示于圖3、圖4。通過目視，在實(shí)施例中未確認(rèn)到過大的針孔，但在比較例中確認(rèn)形成有極大的針孔。圖I是通過目視確認(rèn)到的實(shí)施例中的比較大的針孔，圖2是在相同條件下拍攝的比較例中的針孔。實(shí)施例中的針孔的直徑小，并且石英層露出的面積極小，由熔融原料的流入導(dǎo)致?lián)p傷的發(fā)生可能性低。與此相對，圖2所示的針孔極大，熔融原料流入的可能性較高。此夕卜，針孔的底部存在石英層大面積露出的部分，因而由流入針孔的熔融原料導(dǎo)致?lián)p傷的可能性高。需要說明的是，圖2所示的針孔大于圖I所示的針孔，由于無法以相同的倍率拍攝整體照片，因此分兩張對針孔整體的約三分之二進(jìn)行拍攝。此外，在圖3中，位于 上側(cè)的層為無氣泡石英層。
權(quán)利要求
1.一種涂敷方法，其特征在于，在硅結(jié)晶生長用石英坩堝的內(nèi)表面形成厚度為SOym以上且4mm以下的無氣泡石英層，并且使用堿土金屬氫氧化物包覆所述無氣泡石英層的表面，然后，加熱至所述表面發(fā)生析晶的溫度以上。
2.如權(quán)利要求I所述的涂敷方法，其中，所述包覆通過使所述內(nèi)表面浸潰到所述堿土金屬氫氧化物的溶液中來進(jìn)行。
3.如權(quán)利要求I或2所述的涂敷方法，其中，所述加熱在向所述硅結(jié)晶生長用石英坩堝中填充熔融原料的固體原料之前進(jìn)行。
4.一種硅結(jié)晶生長用石英坩堝，其特征在于，在與原料熔融液的接觸面具有析晶涂層，并且所述析晶涂層下具有厚度為SOym以上且4mm以下的無氣泡石英層。
全文摘要
本發(fā)明提供一種硅結(jié)晶生長用石英坩堝的涂敷方法，該涂敷方法能夠?qū)⑽鼍繉由闲纬傻尼樋字睆揭种圃谳^小水平。在本發(fā)明的涂敷方法中，在硅結(jié)晶生長用石英坩堝的內(nèi)表面形成厚度為80μm以上且4mm以下的無氣泡石英層，并且使用堿土金屬氫氧化物包覆所述無氣泡石英層的表面，然后，加熱至上述表面發(fā)生析晶的溫度以上。上述包覆可以通過使所述內(nèi)表面浸漬到所述堿土金屬氫氧化物的溶液中來進(jìn)行。此外，上述加熱可以在向所述硅結(jié)晶生長用石英坩堝中填充熔融原料的固體原料之前進(jìn)行。
文檔編號C30B29/06GK102858708SQ20118000490
公開日2013年1月2日 申請日期2011年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月28日
發(fā)明者堀岡佑吉, 櫻木史郎 申請人:Ｆｔｂ研究所株式會(huì)社