用于熔化硅的坩埚和该坩埚使用的脱模剂制造技术

本发明专利技术涉及用于熔化硅的坩埚和该坩埚使用的脱模剂。根据本发明专利技术的用于熔化硅的坩埚是包括坩埚主体和至少在该坩埚主体的内表面上形成的保护膜的用于熔化硅的坩埚，该坩埚主体包括耐热部件，其中该保护膜具有ＳｉＯ↓［ｘ］Ｎ↓［ｙ］的组分，其中Ｘ＞０且Ｙ＞０。根据本发明专利技术的用于熔化硅的坩埚对于硅块具有优异的释放能力，减小硅熔料中溶入的杂质量，并且可以以低成本制造。此外，本发明专利技术提供一种在用于熔化硅的坩埚的制造中使用的脱模剂。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于熔化硅的坩埚，特别地，涉及一种在多晶体 硅衬底的制造中使用的用于熔化硅的坩埚，该多晶体硅衬底用于太阳能电池的形成，以及涉及一种该坩埚使用的脱模剂(release agent)。技术背景除了通过乔赫拉斯基法方法(Czochraski method)制造的单晶硅 衬底之外，可以容易地增加尺寸的多晶硅衬底被用作形成太阳能电池 的衬底。通过在用于熔化硅的坩埚中(下面简单地称为"坩埚")熔 化高纯度硅，或将高温下熔化的硅熔料浇注到坩埚中，凝固该熔料以 形成硅晶体(下面称为"硅块")，使该硅块脱模，然后将这样脱模 的硅块切片为恒定厚度，来制造这种多晶硅衬底。至于用于获得各种硅衬底的坩埚，需要一种不与硅熔料起反应并 且对于凝固的硅块具有优异释放能力的坩埚。石英、石墨、铂等通常 被用作坩埚用的材料。但是，那些材料具有一种问题，即构成坩埚的 材料本身或该材料中包含的杂质与硅熔料起反应，从而导致硅熔料污 染。为了解决该问题，其中用氮化硅粉末涂覆石英表面的坩埚、其中 用碱土金属卤化物的熔膜涂覆石墨表面的坩埚、其中通过CVD方法用 氮化硅膜涂覆石墨表面的坩埚、其中在熔融石英的表面上形成包含金 属硅、二氧化硅和氮化硅的陶瓷金属溅射膜的坩埚等已被提出(例如， 参见专利文献1和2，以及非专利文献1和2)。此外，设有通过应用具有不同重量比的氮化硅和二氧化硅的两个层而获得的脱模剂层的坩埚，以及设有通过应用二氧化硅粉末到铸模 的内表面、在其上应用二氧化硅粉末和氮化硅粉末的混合粉末以及在 其上应用氮化硅粉末而获得的脱模剂层的坩埚已经被提出(例如，参 见专利文献3和4)。但是，涂覆有氮化硅粉末的坩埚有这样的问题，因为氮化硅是易 碎的，在脱模时，氮化硅的薄膜破裂，硅熔料与坩埚接触，凝固的硅 块被粘附到坩埚，并且在硅块中产生断裂。此外，因为在硅熔料中溶入氮，产生这样的问题，即当在坩埚中 固化硅熔料并将其晶化时，晶粒变得精细，并且当溶解的氮量进一步 增加时，在晶体中沉淀氮化硅的针形晶体，从而导致获得的硅晶体质量退化。即使在通过CVD方法形成氮化硅的情况下，也会产生如上所 述的相同问题。此外，CVD方法具有薄膜形成昂贵的缺点。由此，通过按特定的重量比将二氧化硅(silica)与氮化硅混合来 增加保护膜的强度的技术是众所周知的(例如，专利文献5)。但是，二氧化硅对于硅块具有高粘附力。因此，在与硅块接触的 保护膜的最外层表面上存在大量二氧化硅组分的情况下，硅块和保护 膜之间的粘附力增加，并且当从坩埚脱模硅块时，有在硅块中产生断 裂或破裂的高风险。此外，涂有碱土金属卤化物的熔膜的坩埚涉及在薄膜中包含的杂 质和碱土金属溶入硅熔料中，从而导致获得的硅晶体纯度减小的问题。此外，在其上形成有陶瓷金属喷射膜的坩埚涉及这样的问题，由 于喷射膜表面的光滑度差，因此需要用于使硅块的释放能力增强的抛 光，由此坩埚的生产成本变得增加。此外，形成具有均匀厚度的喷射 膜是困难的，并且有薄膜厚度变得不均匀，或有底部(柑埚)被露出的可能性。因此，当在坩埚中固化和晶化硅熔料时，在露出底部的部分上粘 附硅块和坩埚，或产生烘烤。结果，当从坩埚取出硅块时，有在硅块 中产生断裂、划痕和剥落的可能性。如果在硅块中产生这种损坏，那 么产生没有获得具有给定尺寸的衬底以及获得的衬底量减小的这种问 题。在该保护膜由多层结构构成的情况下，当在层叠方向上产生快速 温度梯度时，有保护膜在叠层之间剥离的问题。此外，设有多层结构的保护膜的坩埚，类似地具有当在层叠方向 上产生快速温度梯度时，在叠层之间剥离保护膜的问题，该多层结构 使用氮化硅和二氧化硅的混合粉末。为了解决那些问题，在其上形成有双层脱模剂层(下面称为"保 护膜")的坩埚已经被提出，在脱模剂层中所包含的氮化硅比率被改 变，使用其表面上形成有二氧化硅层的氮化硅粉末(例如，专利文献6)。但是，在专利文献6中描述的技术中，由于在与硅熔料接触的保 护膜的最外层表面和氮化硅粉末之间也存在二氧化硅层，二氧化硅层 在保护层的厚度方向上，从保护膜的最外层到与坩埚接触的部分，基 本上以矩阵形状连续地形成。由此，由于保护膜的强度是高的，因此 存在保护膜的最外层表面上存在的二氧化硅层被粘附到硅块，保护膜 本身没有破裂，以及二氧化硅层和硅块之间的粘附被保持的可能性。 结果，在从坩埚脱模硅块中，有在硅块中产生断裂和破裂的风险。此外，在其表面上形成有二氧化硅层的氮化硅粉末被用作如专利 文献6所述的脱模剂的情况下，当由于二氧化硅层和氮化硅之间的热 膨胀系数差异、氮化硅的易碎性等等而产生热冲击(例如，在高温下 将熔化的硅熔料浇注到坩埚中)或物理冲击(例如，当在柑埚中放置 块体时，多晶硅和保护层接触的情况下)，由于该强度略差，存在保护膜从坩埚主体剥离，以及坩埚主体的内表面被露出的可能性。此外， 当保护膜由多层构成时，必须分别制备和形成在各个层中使用的脱模 剂，导致生产量降低和复杂的过程。此外，在保护膜中产生热冲击或 物理冲击的情况下，保护膜涉及在叠层之间剥离的风险。专利文献l: JP-T-2001-510434 ("具体实施方式"部分)(在此 使用的措词"JP-T"意味着PCT专利申请公开的日语翻译) 专利文献2: JP-A-2003-41357 (段落等) 专利文献3: JP-A-2003-313023 (权利要求1等) 专利文献4: JP-A-7-206419 (权利要求3等) 专利文献5: JP-A-9-175809 (权利要求1等) 专利文献6: JP-A-2005-95924 (权利要求1等)非专利文献1: Shinichi Shirosaki, "Si02N2 Tainetsu Zairyou (Si02N2 heat-resistant materials)", Ouyou Butsuri (Applied Physics), Vol.39, No.ll: (1970) ，p.l036非专禾U文献 2 : Malcolm E.Washburn, "Silicon Oxynitride Refractories", Am. Ceram. Soc. Bull. 46, (1967) p.667
技术实现思路
鉴于上述情况，本专利技术人预先发现SiOxNy (X9M)且Y邦)作为难 以用硅熔料浸润的材料是有效的，并提出一种用于熔化硅的坩埚，该 坩埚设有保护膜，该保护膜具有SiOxNy的组分(X邦且Y邦)(例如， JP-A-2008-115056 (权利要求1等))。本专利技术人进一步加强研究，目 的在于提供一种用于熔化硅的坩埚，该坩埚对于硅块具有优异的释放 能力，减小硅熔料中溶入的杂质量，并且可以以低成本制造； 一种用 于熔化硅的坩埚，该坩埚设有具有优异的释放能力的保护膜，由于通 过保护膜本身的坍塌的在保护膜和硅块之间的粘附力，可以抑制硅块 的断裂和破裂的产生；以及一种用于熔化硅的柑埚，即使在产生热冲 击或物理冲击的情况下保护膜也不剥离，并设有具有优异的释放能力的保护膜；并且还提供一种用于在这些熔化硅的坩埚的制造中使用的 脱模剂。结果，本专利技术人实现了本专利技术。根据本专利技术的用于熔化硅的坩埚，是一种包括坩埚主体和至少在 坩埚主体的内表面上形成的保护膜的用于熔本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于熔化硅的坩埚，包括坩埚主体和至少在所述坩埚主体的内表面上形成的保护膜，所述坩埚主体包括耐热部件，　其中所述保护膜具有ＳｉＯ↓［ｘ］Ｎ↓［ｙ］的组分，其中Ｘ＞０且Ｙ＞０。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：大桥忠，梅本净二郎，一木豪，
申请(专利权)人：科发伦材料株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]