[發(fā)明專利]石英坩堝、石英坩堝的制造方法及鑄造裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310057919.X
• 申請日: 2013-02-25
• 公開（公告）號: CN103290473A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 二田伸康;中田嘉信
• 申請（專利權(quán)）人: 三菱綜合材料株式會社
• 主分類號: C30B28/06
• 分類號: C30B28/06;C30B29/06;C03B20/00
• 代理公司: 北京德琦知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11018
• 代理人: 齊葵;王誠華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于制造多晶硅錠的石英坩堝、石英坩堝的制造方法及鑄造裝置。

本申請基于2012年2月28日于日本申請的特愿2012-041801號主張優(yōu)先權(quán)，在此援用其內(nèi)容。

背景技術(shù)

用于制造多晶硅錠的石英坩堝的水平剖面通常為四邊形狀。作為其結(jié)構(gòu)部件的底部和側(cè)壁部由于作為材料的石英的熱傳導(dǎo)率低，因此在可得到作為容器的強(qiáng)度的范圍內(nèi)板厚被制造地盡可能薄。

作為這種石英坩堝，在下述專利文獻(xiàn)1中記載了為了加快硅的冷卻速度，分別由透明的石英玻璃構(gòu)成底部和側(cè)壁部的坩堝。

另外，在下述專利文獻(xiàn)2中記載了為了使來自于底部和側(cè)壁部的放熱量適當(dāng)，而由互不相同的材料或具有各向異性熱傳導(dǎo)特性的材料構(gòu)成該底部和側(cè)壁部的坩堝。

另外，在下述非專利文獻(xiàn)1中記載了由石英坩堝通過從底部的單向凝固制造多晶硅錠時(shí)，作為凝固界面形狀（固體/液體界面形狀）優(yōu)選中央部分向上拱起的所謂上凸形狀。

專利文獻(xiàn)1：特開2011-93747號公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：特表2006-526751號公報(bào)

非專利文獻(xiàn)1：Proceeding?of?PVSEC-18conference?Jan19-232009CRYSALLINE?FRONT?CONTROL?OF?GROWING?MULTICRYSTALLINE?SI?INGOTS?DURING?THE?DIRECTIONAL?SOLIDIFICATION?PROCESS?Y.Y.?Teng

上述現(xiàn)有的技術(shù)存在以下課題。

前者的專利文獻(xiàn)1中記載的技術(shù)雖然在硅的冷卻這點(diǎn)上優(yōu)異，但是當(dāng)制造硅錠時(shí)，并未對得到適當(dāng)?shù)哪探缑嫘螤钸M(jìn)行任何考慮。

另外，后者的專利文獻(xiàn)2中記載的技術(shù)雖然對于石英坩堝的硅熔融物的溫度梯度進(jìn)行了努力，但是當(dāng)制造硅錠時(shí)，有時(shí)難以得到適當(dāng)?shù)哪探缑嫘螤睢?/p>

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明有鑒于上述情況，目的在于提供一種當(dāng)制造硅錠時(shí)能夠使坩堝內(nèi)的熔融物的凝固界面形狀成為理想的上凸形狀或者能夠接近理想的上凸形狀的石英坩堝、石英坩堝的制造方法以及鑄造裝置。

為了解決這種課題并達(dá)到前述目的，用于制造硅錠的本發(fā)明所涉及的石英坩堝的特征在于，具備底部和從所述底部的外周部立起的側(cè)壁部，并且上方開口，所述底部與所述側(cè)壁部相交的交叉部分的內(nèi)側(cè)向所述石英坩堝的內(nèi)方伸展，形成厚度比所述底部、所述側(cè)壁部厚的壁厚部。

另外，本發(fā)明的鑄造裝置的特征在于，在所述石英坩堝的上方和下方分別配置有用于加熱所述石英坩堝的加熱器。

現(xiàn)有已知的底部和側(cè)壁部分別具有固定厚度的石英坩堝，經(jīng)由該底壁和側(cè)壁部，從坩堝內(nèi)向外部的放熱量幾乎一樣。但是，在底部與側(cè)壁部相交的交叉部分，由于對于坩堝內(nèi)的熔融物的放熱面積擴(kuò)大，因此這部分的放熱量增加，該交叉部分附近的熔融物溫度有可能下降。在這種情況下，作為制造硅錠時(shí)的坩堝內(nèi)的熔融物的凝固界面形狀，為中央與周邊相比凹陷的下凸形狀，與前述的適當(dāng)?shù)哪探缑嫘螤罴瓷贤剐螤畈煌?/p>

而本發(fā)明的石英坩堝通過所述底部與所述側(cè)壁部相交的交叉部分的內(nèi)側(cè)向石英坩堝的內(nèi)方伸展，從而形成厚度比所述底部和所述側(cè)壁部厚的壁厚部，因此加厚壁厚部的壁厚的部分能夠抑制來自于交叉部分的放熱量。

另外，由于交叉部分的內(nèi)側(cè)伸展，因此交叉部分的外側(cè)的形狀與現(xiàn)有相比并無任何變化，交叉部分的放熱面積不會增加。因此，與交叉部分的外側(cè)伸展時(shí)相比，能夠進(jìn)一步抑制放熱量。

這些結(jié)果是能夠使從石英坩堝的底部中央部分的放熱量與現(xiàn)有相同，并使從底部周邊部分的放熱量減少，因此石英坩堝內(nèi)的熔融物的溫度具有中央低并隨著向周邊而升高的傾向。也就是，當(dāng)從底部側(cè)通過單向凝固制造硅錠時(shí)，能夠使坩堝內(nèi)的熔融物的凝固界面形狀接近理想的上凸形狀。

在本發(fā)明的石英坩堝中，優(yōu)選地，所述壁厚部被形成為與所述底部和所述側(cè)壁部平滑相連，并隨著從所述交叉部分的中央分別向所述底部的中央側(cè)與所述側(cè)壁部的上端側(cè)厚度逐漸變薄。

在該情況下，由于壁厚部與底部和側(cè)壁部平滑相連，因此與這部分接觸的熔融物的溫度變化也連續(xù)，能夠平滑地完成制品即硅錠的外表面。

另外，在本發(fā)明的石英坩堝中，優(yōu)選地，所述壁厚部中的內(nèi)表面形狀被形成為R狀（凸向坩堝外方的曲面狀）。

由于交叉部分的內(nèi)表面形狀被形成為R狀，因此從坩堝內(nèi)的熔融物來看，該熔融物與交叉部分的接觸面積進(jìn)一步縮小。因此，這點(diǎn)也能夠使熔融物從交叉部分的放熱量減少。