專利名稱：硅結晶生長用石英坩堝的涂敷方法及硅結晶生長用石英坩堝的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于在硅結晶的制造中存積原料熔融液的硅結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：
對于使單結晶生長的提拉法中用于收容原料熔融液的坩堝而言，其內表面形成有用于防止雜質從坩堝混入原料熔融液的涂層。該涂層對單結晶的品質和成品率的影響較大，因此對其進行了多種研究。例如，日本特開平9 一 110579號公報中公開了如下方法，在約600°C以下的溫度下，使析晶促進劑附著到使單結晶生長的提拉法中用于收容熔融半導體材料的坩堝的內表 面，然后加熱至高于600°C的溫度，從而在內表面實質上形成析晶后的二氧化硅的層。而且，作為析晶促進劑，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劑。通過上述方法，在實施提拉法時、特別是多晶硅熔融時，在由析晶促進劑帶來的晶核形成部位形成穩定的籽晶核，玻璃質二氧化硅在坩堝表面結晶化，從而在坩堝表面形成實質上均勻且連續的β_方石英的析晶晶殼。在坩堝的內表面形成的實質上均勻且連續的析晶晶殼(相當于本發明中的析晶涂層)，在與熔融原料(硅熔體)接觸時均勻地熔解，因而β_方石英粒子向熔體中的釋放得到抑制，因此能夠將生長結晶中形成的位錯抑制在最小限度。需要說明的是，在坩堝的外表面形成析晶晶殼時，還具有能夠強化坩堝的優點。現有技術文獻專利文獻專利文獻I :日本特開平9 - 110579號公報
發明內容
發明所要解決的問題上述方法采用氫氧化鋇作為析晶促進劑，實際上被廣泛采用，但難以在坩堝內整個表面形成均勻的析晶晶殼(析晶涂層)，實際上將會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，在制造結晶時將不會成為較大的問題。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成坩堝的石英接觸的面積小，則雜質向原料熔融液中的混入也會極低，因此在制造結晶時仍然不會成為較大的問題。但是，為了節省資源、降低成本，近年來在嘗試對坩堝進行重復使用時，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的堆積膨脹引起的損傷，在每次重復使用時擴大。于是，如果石英層的損傷持續發展，則存在最終導致坩堝內表面破壞的問題。因此，本發明的目的在于，提供能夠將析晶涂層上形成的針孔的直徑抑制在較小水平的硅結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明的涂敷方法中，在硅結晶生長用石英坩堝的內表面形成厚度為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，加熱至上述表面發生析晶的溫度以上。上述包覆可以通過使上述內表面浸潰到上述堿土金屬氫氧化物的溶液中來進行。此外，上述加熱可以在向上述硅結晶生長用石英坩堝中填充熔融原料的固體原料之前進行。本發明的硅結晶生長用石英坩堝，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。發明效果 就本發明的涂敷方法而言，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，因此能夠將發生析晶時所形成的針孔直徑抑制在較小水平。另外，為了得到必要的強度，石英坩堝通常由乳白石英構成，但本發明人發現，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，坩堝的強度變得不充分。因此，需要使無氣泡石英層的厚度為4mm以下。本發明的硅結晶生長用石英坩堝，通過本發明的涂敷方法來形成析晶涂層，針孔的直徑極小，即使反復使用，石英層也不會受到損傷。
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。
具體實施例方式實施例作為實施例，在4_的厚度的無氣泡石英層上涂布氫氧化鋇，在制造單結晶時，在無氣泡石英層上形成析晶涂層。然后，對進行單結晶制造后的析晶涂層的表面進行目視確認，并進行拍攝。另一方面，作為比較例，對于不具有無氣泡石英層、而僅由乳白石英構成的公知的石英坩堝，同樣對進行單結晶制造后的析晶涂層的表面進行目視確認，并進行拍攝。需要說明的是，表面的拍攝中使用〒9 λ — U H u DH-2400DP (產品名，株式會社4 口 77 )。使物鏡的拍攝倍率為100倍，在相同的設定狀態下，分別對實施例和比較例的試樣進行拍攝。此外，作為參考，將實施例、比較例的各自形成有析晶涂層的石英層的斷裂面的數碼照片示于圖3、圖4。通過目視，在實施例中未確認到過大的針孔，但在比較例中確認形成有極大的針孔。圖I是通過目視確認到的實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致損傷的發生可能性低。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致損傷的可能性高。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行拍攝。此外，在圖3中，位于 上側的層為無氣泡石英層。
權利要求
1.一種涂敷方法，其特征在于，在硅結晶生長用石英坩堝的內表面形成厚度為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，加熱至所述表面發生析晶的溫度以上。
2.如權利要求I所述的涂敷方法，其中，所述包覆通過使所述內表面浸潰到所述堿土金屬氫氧化物的溶液中來進行。
3.如權利要求I或2所述的涂敷方法，其中，所述加熱在向所述硅結晶生長用石英坩堝中填充熔融原料的固體原料之前進行。
4.一種硅結晶生長用石英坩堝，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
本發明提供一種硅結晶生長用石英坩堝的涂敷方法，該涂敷方法能夠將析晶涂層上形成的針孔直徑抑制在較小水平。在本發明的涂敷方法中，在硅結晶生長用石英坩堝的內表面形成厚度為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，加熱至上述表面發生析晶的溫度以上。上述包覆可以通過使所述內表面浸漬到所述堿土金屬氫氧化物的溶液中來進行。此外，上述加熱可以在向所述硅結晶生長用石英坩堝中填充熔融原料的固體原料之前進行。
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 優先權日2011年4月28日
發明者堀岡佑吉, 櫻木史郎 申請人:Ｆｔｂ研究所株式會社