DE102013208799A1

DE102013208799A1 - SiO2-basierte Sperrschicht für Hochtemperatur-Diffusions- und Beschichtungsprozesse

Info

Publication number: DE102013208799A1
Application number: DE102013208799.3A
Authority: DE
Inventors: Christian Schenk; Nils Nielsen; Gerrit Scheich
Original assignee: Heraeus Quarzglas GmbH and Co KG
Current assignee: Heraeus Quarzglas GmbH and Co KG
Priority date: 2013-05-14
Filing date: 2013-05-14
Publication date: 2014-11-20
Also published as: WO2014183943A1; TW201504178A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Modifizierung von Halbleitern mit korrosiven Prozessgasen oder zur Beschichtung von Gegenständen aus Silizium, Keramik, Glas oder Graphit oder zur Herstellung von Silizium, umfassend Bauteile mit Quarzglasbasiskörpern, die mit einer Siliziumdioxidschicht beschichtet sind, die eine höhere Porosität als die des Quarzglases aufweist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Dotierung und Beschichtung von Halbleitern, zur Beschichtung von Gegenständen aus Glas, Silizium, Keramik oder Graphit sowie zur Herstellung von Silizium, bei dem die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Einsatz kommt. Darüber hinaus betrifft die Erfindung die Verwendung einer amorphen Siliziumdioxidschicht auf einem Quarzglasbasiskörper zur Verringerung der Korrosion durch Prozessgase.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Modifizierung von Halbleitern, insbesondere der Dotierung, oder für die Beschichtung von Gegenständen aus Silizium, Graphit, Keramik oder Glas, oder für die Herstellung von Reinstsilizium. Diese Vorrichtung umfasst Bauteile mit Quarzglasbasiskörpern, die mit einer Siliziumdioxidschicht beschichtet sind, die eine höhere Porosität als das mit ihr beschichtete Quarzglas aufweist. Weiterhin betrifft die Erfindung Verfahren zur Dotierung von Halbleitern, zur Beschichtung von Gegenständen aus Silizium, Graphit, Keramik oder Glas und zur Herstellung von Reinstsilizium, bei denen die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Einsatz kommt. Darüber hinaus betrifft die Erfindung die Verwendung einer amorphen Siliziumdioxidschicht auf einem Quarzglasbasiskörper, die eine höhere Porosität als dieser aufweist, zur Verringerung der Korrosion durch Prozessgase und zur mechanischen Stabilisierung der Bauteile.
Technisches Umfeld
Quarzglasbauteile, vor allem solche die in der Herstellung von Halbleiterelementen zum Einsatz kommen, werden häufig hohen thermischen Belastungen und chemisch aggressiven Medien ausgesetzt. Bei diesen Anwendungen spielen eine hohe Temperaturwechselbeständigkeit und eine hohe chemische Beständigkeit und Kontaminationsfreiheit eine wichtige Rolle. Zunehmend höhere Anforderungen werden an die Standzeit und Partikelfreiheit solcher Quarzglasbauteile gestellt. In Bezug auf die Standzeit eines Quarzglasbauteils ist dessen chemische Beständigkeit gegenüber den Prozessgasen von entscheidender Bedeutung. Die Quarzglasbauteile kommen häufig bei in der Gasphase ablaufenden Verfahren zum Einsatz, zum Beispiel als Bestandteile der Prozesskammer oder als Haltevorrichtungen. Während dieser Verfahren werden die zu modifizierenden Substrate, in der Halbleitertechnologie meistens Si-Wafer, mit gasförmigen, chemisch aggressiven Verbindungen bei hohen Temperaturen in Kontakt gebracht. Dabei reagiert nicht nur das Substrat, auch die Quarzglasbauteile werden durch die teils korrosiven Prozessgase angegriffen.
Ein besonders kritischer Prozess ist die Dotierung von Halbleitern mit Bor, bei der die Si-Wafer mit einer gasförmigen Borquelle zusammengebracht werden. Dieses Verfahren, durch das sich die elektrischen Eigenschaften des Metalls gezielt steuern lassen, nimmt in der Halbleitertechnologie eine bedeutende Stellung ein. Während des Prozesses werden die Quarzglasbauteile der Prozesskammer ebenfalls von der gasförmigen Borquelle angegriffen, wobei es zur Ausbildung binärer Phasen aus SiO₂ und B₂O₃ kommt, die Liquidustemperaturen aufweisen, die deutlich unter den adressierten Prozesstemperaturen liegen. Das kann zu Schmelzkorrosionen am Bauteil führen, durch die sich immer dünnwandigere Stellen bilden, die schließlich zum Bruch des Bauteils führen können. Weiterhin kommt es zur Bildung von Kristallisationprodukten, die sich als Schichten auf dem Bauteil ablagern. Diese Schichten, die sehr gut auf dem Quarzglas des Bauteils haften, erzeugen beim Abkühlen Spannungen, die ab einer gewissen Schichtdicke zu Rissbildungen führen, die wiederum durch erneute Rissbildung das Bauteil schädigen. Zusätzlich kann es zu Anhaftungen der Si-Wafer an die Bauteile bzw. der Bauteile untereinander kommen, was ebenfalls zu einer Schädigung des Bauteils führt. Um das Quarzglasbauteil gegen solche Korrosionserscheinungen zu schützen, besteht die Möglichkeit, die Oberfläche des Quarzglases mit Materialien und Verbindungen zu beschichten, die eine höhere Toleranz gegenüber den Angriffen der Prozessgase aufweisen.
Ein weiteres wichtiges Einsatzgebiet für Quarzglasbauteile ist die chemische Gasabscheidung („chemical vapor disposition“, CVD). Bei diesen Beschichtungsverfahren, die beispielsweise für die Herstellung von mikroelektronischen Bauelementen und Lichtwellenleitern verwendet werden, werden keramische Schichten, zum Beispiel aus Siliziumkarbid, Siliziumnitrid, Siliziumoxinitrid oder Aluminiumoxid, durch Abscheidung der gasförmigen Komponenten auf einen Gegenstand aufgebracht. Dabei kommt es ebenfalls zur Ausbildung von Schichten auf den Quarzglasbauteilen, die als Bestandteile von Prozessrohren, Glocken, Linern oder Haltern mit den gasförmigen Beschichtungskomponenten in Kontakt kommen. Durch die während des Prozesses auftretenden Temperaturwechsel kann es aufgrund der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten des Quarzglases und der darauf abgelagerten Schicht zum Abplatzen dieser Schicht kommen, was zu Partikelbildung im Prozess führt, welche die Oberflächenqualität der zu beschichtenden Gegenstände beeinträchtigt. Weiterhin kann es zu Rissbildungen kommen, die zu einer Beschädigung bis hin zum Bruch des Quarzglasbauteils führen können.
Eine ähnliche Problematik findet sich bei der Herstellung von Reinstsilizium oder bei Epitaxieprozessen, bei denen in einem thermischen Prozess Silizium auf einem Träger abgeschieden wird. Dabei kommt es zu Abscheidungen des gasförmigen Siliziums auf den Quarzglasbauteilen der Prozesskammer, was die oben beschriebenen Einschränkungen, wie Abplatzen der Schichten und Rissbildung bis hin zum Bruch des Bauteils, zur Folge hat.
Stand der Technik
US 5,540,782 beschreibt die Verwendung von Quarzglasplatten für den Einsatz als Wärme- und Strahlenschilde in der Wärmebehandlung von Si-Wafern. Diese Schilde sind als Platten aus hochreinem, opakem Quarzglas ausgeführt, die an mindestens einer Stelle eine Schicht aus transparentem Quarzglas aufweisen. Alternativ können diese Platten aus hochreinem opakem Quarzglas bestehen, das durch Aufschäumen erzeugte Poren aufweist. Dabei bewegen sich die Porengrößen im Bereich von 30 µm bis 120 µm während sich die Dichte des porösen, opaken Quarzglases in einem Bereich von 1.9 g/cm³ bis 2.1 g/cm³ bewegt. Durch Verschließen der Prozesskammer mit diesen Platten soll eine ausreichende Wärmedämmung erreicht werden, so dass während des Prozesses eine konstante Temperaturverteilung gewährleistet ist.
DE 34 41 056 A1 beschreibt ein Verfahren zur Verminderung des Verschleißes von Quarzglasteilen bei der Gasphasenabscheidung von Silizium in CVD-Prozessen. Dabei werden die Quarzglasteile mit einer Schutzschicht aus einem Material versehen, welches auch bei Temperaturen von mehr als 500 °C resistent gegenüber gasförmigen Silizium-enthaltenden Verbindungen ist, gegen Ionendiffusion eine Sperrwirkung aufweist und einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten hat, der die Haftung auf Quarz nicht beeinträchtigt. Diese Schicht aus nicht-oxidischen Siliziumverbindungen, wie Siliziumnitrid, Siliziumkarbid oder einem keramischen Material wird bevorzugt mittels Gasphasenabscheidung aufgebracht.
DE 197 19 133 C2 beschreibt eine Quarzglasglocke für Reaktorkammern, die insbesondere in Plasma-Ätzvorrichtungen zum Einsatz kommen soll. Die Innenoberfläche dieser Kammer weist einen rauen Bereich mit einer Rautiefe von mindestens 1 µm auf, die dadurch gekennzeichnet ist, dass in diesem Bereich eine porenhaltige Blasenschicht aufgebracht wird, die in porenfreies oder porenarmes Quarzglas eingebettet ist. Die Glocke wird durch die Verglasung von einer Siliziumdioxid-haltigen Körnung hergestellt, der beim Formen der Innenoberfläche eine beim Verglasen unter Freisetzung eines Gases reagierende Zusatzkomponente beigefügt wird, vorzugsweise Si₃N₄. Diese blasenhaltige Innenschicht soll die Freisetzung von Störpartikel während des Plasma-Ätzprozesses verhindern.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundkörpers aus einem Basiskörper aus opakem Quarzglas und einer dichten Versiegelungsschicht sowie die Verwendung dieses Verbundkörpers als Wärmestrahlungsreflektor wird in DE 10 2007 030 698 B4 beschrieben. Ziel dieses Verfahrens ist die Versiegelung des opaken Basiskörpers ohne nennenswerte Veränderungen und Verformungen. Dazu wird der Basiskörper unter Einsatz eines Schlickers, der größere amorphe Siliziumdioxid-Partikel enthält, hergestellt und dann mit einem weiteren Schlicker, der feinere amorphe Partikel und zusätzlich 0,2 bis 15 Gew.-% SiO₂-Nanoteilchen enthält, beschichtet. Die Schicht wird getrocknet und verglast, wobei der zweite Schlicker eine niedrigere Verglasungstemperatur als der erste Schlicker aufweist.
DE 44 29 825 C1 beschreibt beschichtete Bauteile aus Quarzglas, die in halbleitertechnologischen Prozessen eingesetzt werden. Um eine gute Temperaturwechselbeständigkeit und eine Langzeitstabilität des Bauteils hinsichtlich der chemischen Beständigkeit gegenüber Flusssäure und Salpetersäure sowie einer Mischung aus den beiden Säuren zu erzielen, wird das Bauteil mit einer Gradientenschicht aus Siliziumkarbid und mindestens einer weiteren, eine geringere Härte und einen kleineren Elastizitätsmodul als Siliziumkarbid aufweisenden Komponente, deren Konzentration über die Schichtdicke von innen nach außen abnimmt, beschichtet. Dabei enthält die zweite Komponente vorzugsweise Silizium, Siliziumdioxid oder Siliziumnitrid.
Aufgabenstellung
Das Dotieren von Silizium mit Fremdatomen, wie zum Beispiel Bor, ist ein wichtiger Bestandteil der Halbleitertechnologie. Aufgrund der durch die Prozessgase bedingten Korrosion und des damit verbundenen Verschleißes der Quarzglasbauteile, haben diese nur eine sehr begrenzte Einsatzdauer. Ähnliche Phänomene lassen sich bei CVD-Prozessen, vor allem bei Hochtemperatur-CVD-Prozessen, und bei der Herstellung von Reinstsilizium beobachten, bei denen es zu Ablagerungen von Komponenten der Prozessgase auf dem Quarzglas kommen kann, was wiederum die Einsatzdauer des Bauteils, zum Beispiel durch Bruch aufgrund von Rissbildungen, begrenzt. Gemäß dem Stand der Technik kann dem Verschleiß der Bauteile nur durch deren rechtzeitige Überarbeitung beziehungsweise Ersatz entgegenwirkt werden. Da dies mit einem erheblichen arbeitstechnischen und finanziellen Aufwand verbunden ist, ist es wünschenswert, den genannten Verschleiß der Quarzglasbauteile zu unterbinden, zumindest aber zu verringern.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Quarzglasbauteile beziehungsweise eine Vorrichtung bereitzustellen, die wirksam gegen Angriffe durch Prozessgase, sei es durch Korrosion oder Schichtbildung, und den dadurch bedingten Verschleiß geschützt sind. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereit zu stellen, das eine Gasphasendotierung oder -beschichtung mit korrosiven Prozessgasen ermöglicht, den Verschleiß der Prozesskammer sowie der quarzglasbasierten Bauteile verringert und deren Standzeit erhöht.
Darstellung der Erfindung
Hinsichtlich des Schutzes der Quarzglasoberfläche gegenüber dem durch Angriffe des korrosiven Prozessgases verursachten Verschleißes wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Quarzglas-umfassenden Bestandteile des Bauteils, welches für die Verwendung in Verfahren mit korrosiven Prozessgasen vorgesehen ist, mit einer zusätzlichen Siliziumdioxidschicht versehen werden, die eine höhere Porosität als das Quarzglas selbst aufweist. Diese Schicht kann als Sperrschicht zwischen der Quarzglasoberfläche und dem korrosiven Prozessgas dienen. Auf diese Weise kann eine Schädigung der Quarzglasoberfläche durch das Prozessgas vermieden werden. Vielmehr soll die zusätzliche Siliziumdioxidschicht statt der Quarzglasoberfläche angegriffen und gegebenenfalls abgetragen werden, bevor es zu einer Schädigung der Quarzglasoberfläche und damit des Bauteils kommt. Da die zusätzliche Siliziumdioxidschicht in ihrer Zusammensetzung der des Quarzglases weitgehend ähnlich sein soll, werden spannungsbedingte Rissbildungen, die zum Bruch des Bauteils führen können, vermieden. Sollte es dennoch zu Rissbildungen in der Beschichtung kommen, können die Risse aufgrund der Poren der Siliziumdioxidschicht, die eine höhere Porosität als das Quarzglas aufweist, durch eine vielfache Mikrorissverzweigung dispergiert werden, so dass statt einzelner großer Risse eine Vielzahl kleinerer Risse entsteht. Makroskopisch führt dies zu einer Erhöhung der mechanischen Beständigkeit des Bauteils. Weiterhin lässt sich durch die erfindungsgemäße Beschichtung die Partikelbildung durch Abplatzen reduzieren.
Weitere wichtige Prozesse, bei denen Quarzglas in Form von Bestandteilen der Prozesskammer zum Einsatz kommt, sind Beschichtungsprozesse, bei denen keramische Schichten wie etwa Siliziumkarbid oder Siliziumnitrid auf Gegenstände aus beispielsweise Keramik, Glas, Silizium oder Graphit aufgebracht werden sowie die Herstellung von Reinstsilizium. Bei diesen Prozessen kommt es durch Gasphasen- oder Dampfabscheidung zur Schichtbildung auf den dem Prozess zugewandten Quarzglasoberflächen der Prozesskammer, wobei die Schichten einen mechanischen Verbund mit dem Quarzglas eingehen. Mit zunehmender Schichtdicke erhöhen sich die mechanischen Spannungen, die während der Abkühlphase aufgrund der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten des Quarzglases und den Ablagerungen entstehen. Dadurch nehmen die daraus entstehenden Scherspannungen zu, bis es zu mechanischen Abplatzungen kommt. Das Bruchbild sind üblicherweise Abplatzungen und Ausmuschelungen, bei denen häufig auch das Quarzglas mit herausgerissen wird. Es kann sogar zu Rissen kommen, die das Quarzglasbauteil vollständig durchdringen, was zu dessen Versagen führt. Auch hier trägt eine zusätzliche Schicht aus Siliziumdioxid, die eine höhere Porosität aufweist als das Quarzglas, durch Dispersion der Risse zu einer verbesserten mechanischen Beständigkeit der Bauteile bei.
Es wurde überraschend gefunden, dass eine Beschichtung mit einer Siliziumdioxidschicht, welche eine höhere Porosität als das mit ihr beschichtete Quarzglas aufweist, die Rissbildung verhindert oder ihr zumindest entgegenwirkt. Die Poren in der Schicht, deren Anzahl und Größe gegenüber dem Quarzglas deutlich vermehrt sind, führen dazu, dass die auftretenden Risse dispergiert werden, so dass statt einzelner großer Risse eine Vielzahl von kleineren Rissen entsteht, was makroskopisch zu einer mechanischen Beständigkeit des Quarzglases führt.
Es war Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung zur Modifizierung von Halbleitern, insbesondere der Dotierung, für die Beschichtung von Gegenständen aus Silizium, Graphit, Keramik oder Glas oder für die Herstellung von Reinstsilizium bereitzustellen, wobei die Nachteile des Standes der Technik überwunden wurden. Insbesondere war es Aufgabe der vorliegenden Erfindung Vorrichtungen bereitzustellen, die mit Bauteilen ausgerüstet sind, die beständig gegenüber aggressiven Prozessgasen und Beschädigungen durch Ablagerungen sind, wie sie beispielsweise bei der Gasphasenbordotierung, Hochtemperatur-CVD-Prozessen oder bei der Herstellung von Reinstsilizium auftreten.
Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher eine Vorrichtung zur Dotierung von Halbleitern mit korrosiven Prozessgasen oder zur Beschichtung von Gegenständen aus Silizium, Graphit, Keramik oder Glas oder zur Herstellung von Reinstsilizium, umfassend ein oder mehrere Bauteil(e), die einen Basiskörper umfassen, der vollständig oder zumindest teilweise aus Quarzglas besteht, wobei das Quarzglas mit einer Siliziumdioxidschicht, welche eine höhere Porosität als das Quarzglas des Basiskörpers aufweist, beschichtet ist.
Dabei wurde die Porosität der erfindungsgemäßen Siliziumdioxidschicht gemäß DIN 66133 bestimmt.
Dabei ist die Siliziumdioxidschicht vorzugsweise direkt auf das Quarzglas des Bauteils aufgebracht. Dies bedeutet, dass keine weitere Schicht und/oder Komponente dazwischen angeordnet ist.
Gegenstand aus Glas, Keramik, Graphit oder Silizium im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnet einen Gegenstand unabhängig von seiner Funktion, der zumindest eine Oberfläche aufweist, die Glas, Keramik, Graphit oder Silizium umfasst oder aus einem der genannten Materialen besteht. Vorzugsweise weist die Oberfläche des Gegenstandes nur eine der aufgezählten Komponenten auf. Beispielsweise kann es sich bei diesem Gegenstand um ein Bauteil handeln. Ein Gegenstand aus Glas, Keramik, Graphit oder Silizium im Sinne der Erfindung kann beispielsweise ein Siliziumwafer sein, wie sie in der Halbleitertechnologie verwendet werden. Ebenso kann ein Gegenstand im Sinne der Erfindung ein Graphitbauteil sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Beschichtung vollständig aus Siliziumdioxid und enthält im Wesentlichen keine weiteren Komponenten. Der Zusatz weiterer Komponenten außer Siliziumdioxid in der Beschichtung beträgt üblicherweise weniger als 5 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 2,5 Gew.-%, weiter bevorzugt weniger als 1,9 Gew.-%, insbesondere weniger als 0,1 Gew.-% und speziell weniger als 0,01 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Beschichtungsmaterials.
Weiterhin bevorzugt ist eine Ausführungsform des Bauteils, bei dem es außer der Beschichtung aus Siliziumdioxid keine weitere Beschichtung gibt, die auf das Bauteil aufgebracht wird, insbesondere keine sich von Siliziumdioxid unterscheidende Schicht, die Siliziumdioxidschicht also vorzugsweise die einzige Beschichtung des Bauteils ist. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Bauteils ist die Beschichtung so angeordnet, dass sie mit dem korrosiven Prozessgas in Kontakt kommt, beispielsweise auf der Innenseite der Prozesskammer oder deren Innerem zugewandt. Vorzugsweise besteht die Oberfläche der Beschichtung aus Siliziumdioxid und bildet bevorzugt teilweise, besonders bevorzugt aber vollständig, die äußere Oberfläche der mit dem Prozessgas in Kontakt kommenden Quarzglasbauteile.
Die Bauteile, die in der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Einsatz kommen und die den korrosiven Prozessgasen ausgesetzt sind, weisen vorzugsweise im Wesentlichen einen Basiskörper aus Quarzglas und eine direkt darauf angeordnete Siliziumdioxidschutzschicht auf, die poröser ist als das Quarzglas des Basiskörpers. Die höhere Porosität der Siliziumdioxidschicht verleiht der Schicht zudem eine geringere Dichte als die Dichte des Quarzglases.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung tritt die beschichtete Quarzglasoberfläche des Bauteils mit den korrosiven Prozessgasen in Kontakt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist üblicherweise ein oder mehrere Bauteile auf, deren Basiskörper im Wesentlichen aus Quarzglas bestehen und mit dem Siliziumdioxid beschichtet sind. Beispielhaft, aber nicht beschränkend, sollen hier Haltevorrichtungen, gasführende Vorrichtungen, Abschirmplatten, Prozessrohre und Bestandteile von Prozesskammern genannt werden, die das Bauteil umfassen beziehungsweise aus ihm bestehen.
Prozessrohre können dabei beispielsweise mehrstückig, vorzugsweise jedoch einstückig ausgebildet sein, wobei deren Dimensionierung beispielsweise zylindrisch ist und wobei die Länge 1 bis 3 m und der Innendurchmesser 150 bis 600 mm, beispielsweise 200 bis 300 mm, betragen kann.
Weiterhin können die Prozessrohre beispielsweise eine Glockenform aufweisen, wobei der Innendurchmesser beispielsweise 800 bis 1200 mm betragen kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Bauteil aus der Gruppe bestehend aus Haltevorrichtungen, gasführenden Vorrichtungen, Abschirmplatten, Prozessrohren und Bestandteilen einer Prozesskammer ausgewählt.
Diese Bauteile sind den Prozessgasen üblicherweise direkt ausgesetzt und daher besonders anfällig für die durch die Angriffe der Prozessgase bedingten Verschleißerscheinungen. Durch die zusätzliche Siliziumdioxidschicht wird diesen Erscheinungen entgegengewirkt und so die Einsatzdauer der Bauteile verlängert. Die längere Einsatzdauer der Bauteile führt zu einem erheblichen wirtschaftlichen Vorteil, da die Bauteile nicht mehr so häufig ausgetauscht werden müssen, was einen kontinuierlichen Ablauf der Prozesse und eine gleichbleibend hohe Qualität der Produkte begünstigt.
Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Siliziumdioxidschicht des Bauteils eine Porosität von 5% bis 30%, bevorzugt 10 bis 30% aufweist. Ein porenfreier (verschlossener) Körper würde eine Porosität von 0% aufweisen. Die Porosität der Schicht kann mit Hilfe von Quecksilberporosimetrie bestimmt werden (gemäß DIN 66133). Dabei kann die Dichte der Siliziumdioxidschicht 70 bis 95% der Dichte des Quarzglases des Basiskörpers betragen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt die Dichte der Siliziumdioxidschicht 70 bis 85% der Dichte des Quarzglases des Basiskörpers.
Das Siliziumdioxid der Beschichtung ist bevorzugt amorph, was sich als wesentlicher Vorteil herausgestellt hat. Die amorphe Struktur sorgt dafür, dass die Quarzglasbasiskörper nicht von durch Phasenwechsel erzeugte Volumensprünge beeinträchtigt werden, die sich weiterhin nachteilig auf die Beständigkeit des Quarzglases unter den Verfahrensbedingungen von Gasphasenprozessen auswirkt. Das Quarzglas des Basiskörpers ist ebenfalls bevorzugt amorph.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Vorrichtung ein oder mehrere Bauteile auf, die durch ein Verfahren erhältlich sind, das den folgenden Schritt umfasst:

– Beschichten, vorzugsweise großflächiges Beschichten, eines Bauteils, umfassend Quarzglas, mit Siliziumdioxid, wobei die Schicht eine höhere Porosität als das Quarzglas aufweist.

In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Schicht durch Schlickerverfahren und/oder thermisches Spritzen aufgebracht.
Vorzugsweise wird die Siliziumdioxidschicht mit Hilfe von Schlickerverfahren aufgebracht. Dazu kann auf den verglasten Basiskörper aus Quarzglas ein Schlicker aufgebracht werden, der das Siliziumdioxid umfasst. Das Aufbringen des Schlickers erfolgt beispielsweise durch Tauchen, Sprühen, Rakeln oder Siebdruck. Die Konsistenz des Schlickers wird an das jeweilige Auftragungsverfahren angepasst.
Typische Schlickerzusammensetzungen, die für die Beschichtung der Quarzglasbasiskörper geeignet sind, umfassen SiO₂-Teilchen in einer Flüssigkeit. Bevorzugt wird als Flüssigkeit eine polare Flüssigkeit gewählt, die bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Wasser und Alkohole, wie beispielsweise Ethanol oder Methanol, sowie beliebige Mischungen hiervon. Der Schlicker wird auf die Quarzglasbasiskörper aufgetragen und anschließend unter Ausbildung der porösen Schicht getrocknet.
Vorzugsweise wird der Quarzglasbasiskörper, der mit dem Schlicker beschichtet ist, gesintert. Dabei liegt die Sintertemperatur bevorzugt zwischen 1000 °C und 1300 °C, besonders bevorzugt zwischen 1100 °C und 1250 °C. Vorzugsweise beträgt die Haltezeit 1 Std. bis 24 Std., bevorzugt 3 Std. bis 12 Std.
Vorzugsweise beträgt die mittlere Korngröße der SiO₂-Partikel im Schlicker 0,01 µm bis 30 µm, bevorzugt 0,01 µm bis 15 µm. Als mittlere Korngröße im Sinne der Erfindung ist die durchschnittliche Größe der SiO₂-Partikel, die gemäß DIN EN 725 bestimmt wurde, im Schlicker zu verstehen.
In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform wird die Siliziumdioxidschicht mit Hilfe von thermischen Spritzverfahren aufgebracht. Dabei kann die Siliziumdioxidschicht beispielsweise durch Ablagerungen von gasförmigem Siliziumdioxid in der Gasphase aufgebracht werden. Hierzu können im Stand der Technik bekannte Spritzvorrichtungen verwendet werden. Das thermische Spritzen umfasst Verfahren, bei denen SiO₂ innerhalb oder außerhalb von Spritzgeräten an-, auf- oder abgeschmolzen wird und auf die Quarzglasoberfläche des Basiskörpers aufgeschleudert wird. Typische Spritzverfahren umfassen Plasmaspritzen und Flammspritzen.
Je nach Auftragungsverfahren können unterschiedliche Porengrößen der Schicht realisiert werden. Beim Auftragen mittels Schlickertechnik beträgt die im Durchschnitt längste Erstreckung einer Pore üblicherweise 0.1 bis 10 µm, während beim thermischen Spritzen die im Durchschnitt längste Erstreckung einer Pore im Bereich zwischen 0.1 µm und 1.0 µm liegt, jeweils gemessen mittels mikroskopischen Ausmessens.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich zur Dotierung, insbesondere zur Bordotierung von Halbleitern mit korrosiven Prozessgasen.
Alternativ eignet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Beschichtung von Gegenständen bestehend aus oder umfassend Silizium, Graphit, Glas oder Keramik.
Weiterhin bevorzugt ist die erfindungsgemäße Vorrichtung geeignet zur Herstellung von Reinstsilizium aus gasförmigen Silizium-haltigen Verbindungen, beispielsweise Trichlorsilan.
Die Bordotierung in der Gasphase zeichnet sich durch eine homogene Verteilung des Bors und durch hohe Reaktivität aus. Weiterhin lassen sich durch die Gasphasenbordotierung großflächige Dotierungen realisieren, wobei gleichzeitig mehrere zu dotierende Gegenstände, beispielsweise Wafer, dotiert werden können. Allerdings wird die Dotierung mit einer gasförmigen Borquelle gemäß dem Stand der Technik vermieden, da die aggressiven Gase die Quarzglasbestandteile der Prozesskammer angreifen und so deren Einsatzdauer deutlich beschränken. Stattdessen werden Borpasten eingesetzt, die allerdings den Nachteil haben, dass der Prozess sehr langsam abläuft und die Bordotierung nur lokal, das heißt, nur an der Stelle des Auftrags erfolgt.
Daher ist ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Dotierungsverfahren, das folgenden Schritt umfasst:

– Inkontaktbringen eines zu dotierenden Gegenstandes mit einem Prozessgas, welches das Dotierungsmittel umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Dotierung in einer Vorrichtung, speziell in einer Prozesskammer erfolgt und wobei die Vorrichtung ein oder mehrere Bauteil(e), umfassend einen oder mehrere Basiskörper, der/die vollständig oder zumindest teilweise aus Quarzglas besteht/bestehen, der/die vollständig oder teilweise mit einer Siliziumdioxidschicht beschichtet ist/sind, die eine höhere Porosität als das Quarzglas des/der Basiskörper(s) aufweist, umfasst.

Dabei ist die Beschichtung so auf dem Bauteil angeordnet, dass sie im Betrieb dem Prozessgas ausgesetzt ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dotierungsverfahrens wird der zu dotierende Gegenstand in der Halbleitertechnologie und/oder der Photovoltaik eingesetzt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dotierungsverfahrens umfasst der zu dotierende Gegenstand Silizium, insbesondere Siliziumwafer.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dotierungsverfahrens umfasst das Prozessgas eine Borquelle. Das Prozessgas besteht üblicherweise aus einem Trägergas wie Argon oder Stickstoff, dem eine Borquelle zugemischt wird. Weiterhin weisen die Prozessgase üblicherweise Sauerstoff als Reaktionsgas auf. Dabei kann die Borquelle beispielsweise in Form von Borhalogeniden, wie Borchlorid oder Borbromid oder alternativ als Boran vorliegen. Aus der gasförmigen Borverbindung bildet sich dann üblicherweise in-situ die eigentliche Dotierstoffquelle B₂O₃.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dotierungsverfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass die Temperatur des Prozessgases im Bereich von 500 °C bis 1500 °C, vorzugsweise im Bereich von 600 °C bis 1200 °C und besonders im Bereich von 750 °C bis 1100 °C, liegt. Diese Temperaturen sorgen für eine homogene und effiziente Dotierung, insbesondere wenn das Prozessgas eine Mischung aus Sauerstoff, Stickstoff und Borhalogeniden, wie etwa Borchlorid oder Borbromid, aufweist.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dotierungsverfahrens beträgt die Porosität der Siliziumdioxidschicht 5 bis 30%, bevorzugt 10% bis 30%.
Weitere wichtige Prozesse im Bereich der Halbleitertechnologie sind unter anderem das Beschichten von Gegenständen aus Glas, Keramik, Silizium oder Graphit sowie die Herstellung von Reinstsilizium. Dabei kommt es zu Schichtbildungen auf dem Quarzglas, was aufgrund der unterschiedlichen Ausdehnugskoeffizienten zu Rissbildungen führen kann, wenn das Quarzglas Temperaturschwankungen unterworfen wird, wie sie in den Abkühlphasen der Prozesse auftreten.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren zur Beschichtung von Gegenständen aus Glas, Keramik, Graphit oder Silizium, das folgenden Schritt umfasst:

– Beschichten eines zu beschichtenden Gegenstandes, vorzugsweise eines Gegenstandes aus Glas, Keramik, Graphit oder Silizium, mit einem gasförmigen Beschichtungsmittel, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung in einer Vorrichtung, speziell einer Prozesskammer, erfolgt, wobei die Vorrichtung ein oder mehrere Bauteil(e), umfassend einen oder mehrere Basiskörper, der/die vollständig oder zumindest teilweise aus Quarzglas besteht/bestehen, der/die vollständig oder teilweise mit einer Siliziumdioxidschicht beschichtet ist/sind, die eine höhere Porosität als das Quarzglas des/der Basiskörper(s) aufweist, umfasst.

Unter gasförmigem Beschichtungsmittel im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein Gas oder Gasgemisch zu verstehen, das das Beschichtungsmittel, also eine Substanz oder Verbindung, die zu Schichtbildungen auf dem Gegenstand führt, umfasst. Vorzugsweise ist das gasförmige Beschichtungsmittel ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus SiHCl₃, SiCl₄, Si(CH₃)Cl₃, SiH₂CH₂, Trimethylaluminium (TMA), NH₃, N₂O, Siliziumnitrid und Silanen.
In einer bevorzugten Ausführungsform liegt das Beschichtungsmittel als Gasgemisch mit weiteren Gasen zusammen vor. Bei diesen weiteren Gasen kann es sich beispielsweise um Brenngase oder Trägergase handeln. Vorzugsweise sind die weiteren Gase ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Methan, Ethan, Propan, Butan, CO, CO₂, H₂, O₂, N₂, Ar und He.
Vorzugsweise erfolgt die Beschichtung mit dem gasförmigen Beschichtungsmittel bei Temperaturen oberhalb von 250 °C, vorzugsweise zwischen 300 °C und 1500 °C.
In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem zu beschichtenden Gegenstand um einen Siliziumwafer, auf dessen eine Seite eine Beschichtung aus Aluminiumoxid oder Siliziumnitrid aufgebracht wird.
In einer alternativ bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem zu beschichtenden Gegenstand um ein Graphitbauteil, auf das eine Schicht aus Siliziumkarbid aufgebracht wird.
Da es aufgrund der Ablagerungen, die sich während des Prozesses auf dem Quarzglas abscheiden, zu Rissbildungen und zur Beschädigung des Bauteils kommen kann, die sich auf die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten zurückführen lassen, wirkt die erfindungsgemäße Siliziumdioxidschicht vorzugsweise mechanischen Spannungen entgegen.
Die Herstellung von Reinstsilizium spielt eine herausragende Rolle in der Halbleitertechnologie, da hoch reines Silizium eines der Hauptbestandteile von Halbleitern ist.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung von Reinstsilizium, das folgenden Schritt umfasst:

– Abscheiden von Silizium dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheidung in einer Vorrichtung, speziell einer Prozesskammer, erfolgt, wobei die Vorrichtung ein oder mehrere Bauteil(e), umfassend einen oder mehrere Basiskörper, der/die vollständig oder zumindest teilweise aus Quarzglas besteht/bestehen, der/die vollständig oder teilweise mit einer Siliziumdioxidschicht beschichtet ist/sind, die eine höhere Porosität als das Quarzglas des/der Basiskörper(s) aufweist, umfasst.

In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Abscheiden von Silizium aus gasförmigen Silizium-haltigen Verbindungen, insbesondere Trichlorsilan.
Vorzugsweise erfolgt das Abscheiden des Siliziums durch das Einleiten einer gasförmigen, siliziumhaltigen Verbindung, beispielsweise Trichlorsilan, in einen Reaktor, beispielsweise einen glockenförmigen Quarzglasreaktor, in dem sich ein oder mehrere Träger befinden, auf die sich das Silizium abscheidet. Vorzugsweise umfassen die Träger Silizium oder bestehen aus diesem. Vorzugsweise erfolgt das Abscheiden bei einer Temperatur oberhalb von 800 °C, beispielsweise bei Temperaturen zwischen 800 °C und 1300 °C, vorzugsweise zwischen 1000 °C und 1200 °C.
Es wurde überraschend gefunden, dass eine zusätzliche Beschichtung des Quarzglases mit Siliziumdioxid zu einer Verringerung der Korrosion des Quarzglases führt, vor allem in Prozessen, in denen gasförmige Verbindungen eingesetzt werden.
Daher ist ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung die Verwendung einer Siliziumdioxidschicht, auf einem Quarzglasbasiskörper, wobei die Schicht eine höhere Porosität als das Quarzglas des Basiskörpers aufweist, zur Verminderung oder Verringerung der Korrosion von Quarzglas durch Prozessgase oder als Sperrschicht für Hochtemperatur-Diffusions- oder Beschichtungsprozesse.
Korrosion im Sinne der vorliegenden Verbindung umfasst die Reaktion eines Werkstoffes mit seiner Umgebung, die eine messbare Veränderung des Werkstoffes bewirkt und zu einer Beeinträchtigung der Funktion des Bauteils, das diesen Werkstoff umfasst, führen kann. Ein Werkstoff im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise Quarzglas. Umgebung im Sinne der Erfindung umfasst alle Substanzen, mit denen das Quarzglas während eines Prozesses in Kontakt kommt. Dabei ist der Aggregatzustand der Substanzen nicht von Bedeutung. Sie können gasförmig, flüssig oder als Feststoff, in Reinform oder als Mischungen vorliegen.
Die Siliziumdioxidschicht, die mit den Prozessgasen in Kontakt tritt, soll vorzugsweise eine Trennschicht zwischen dem Prozessgas und dem Quarzglas darstellen, die einen Angriff des Quarzglases durch das Prozessgas verhindern beziehungsweise die statt des Quarzglases angegriffen werden soll und so als eine Opferschicht statt des Quarzglases verbraucht wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verwendung weist das Prozessgas Temperaturen im Bereich von 200 °C bis 1600 °C, insbesondere von 300 °C bis 1500 °C, vorzugsweise aber von 400 °C bis 1300 °C, auf.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das Prozessgas eine Borquelle umfasst. Als Borquelle im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind Bor und Borverbindungen zu verstehen, insbesondere solche, die unter den Prozessbedingungen mit Sauerstoff Boroxid bilden, wie beispielsweise Borhalogenide, z.B. BCl₃, BBr₃, oder auch Borane.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verwendung weist die Siliziumdioxidschicht, welche eine höhere Porosität als das Quarzglas des Basiskörpers aufweist, eine begrenzte Haftung auf der Quarzglasoberfläche des Basiskörpers auf, die ein Entfernen, vorzugsweise ein rückstandsloses Entfernen, dieser Schicht von der Quarzglasoberfläche erlaubt, ohne dass die Quarzglasoberfläche beschädigt wird.
Vorzugsweise erfolgt das Entfernen der Siliziumdioxidschicht mechanisch, beispielsweise durch Schleifen, oder thermisch, beispielsweise mittels Gasbrenner. Hierbei hat sich die geringe Porosität der Siliziumdioxidschicht als vorteilhaft erwiesen.
In einer ebenfalls bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Entfernen der Siliziumdioxidschicht auf chemischem Wege, beispielsweise durch den Einsatz von Säuren. Geeignete Säuren sind beispielsweise Flusssäure oder Mischungen aus anderen anorganischen Säuren mit Flusssäure. Es wurde gefunden, dass die große spezifische Reaktionsoberfläche der Siliziumdioxidschicht eine schnelle Auflösung der Schicht sowie ein kapillares vollständiges Eindringen der Säure in die Siliziumdioxidschicht ermöglicht. Somit kann die erfindungsgemäß verwendete Schicht und eventuell sich auf ihr befindende Ablagerungen schnell und rückstandsfrei entfernt werden, ohne dass die Quarzglasoberfläche wesentlich in Mitleidenschaft gezogen wird.
Gleichzeitig soll die begrenzte Haftung ein schadenfreies Reinigen der Quarzglasoberfläche und die schnelle und einfache Aufbringung einer neuen Siliziumdioxidschicht ermöglichen, sollte die alte verbraucht beziehungsweise ihre Dicke auf ein kritisches Maß herabgesunken sein, bei dem die Schutzfunktion nicht mehr voll gewährleistet ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verwendung zeichnet sich die Siliziumdioxidschicht, welche eine höhere Porosität als das Quarzglas des Basiskörpers aufweist, dadurch aus, dass sie eine Schichtdicke zwischen 0,1 mm und 3,0 mm, bevorzugt zwischen 0,5 mm und 2,0 mm aufweist.
Ein weiterer bevorzugter Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Dotierung von Halbleitern oder zur Beschichtung von Gegenständen aus Silizium, Keramik, Graphit oder Glas oder zur Herstellung von Reinstsilizium.
Für die erfindungsgemäße Verwendung eignen sich insbesondere Beschichtungsmittel, die eine oder mehrere Verbindungen umfasst, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus SiHCl₃, SiCl₄, Si(CH₃)Cl₃, SiH₂CH₂, Trimethylaluminium (TMA), NH₃, N₂O und Silanen. Weiterhin kann das Prozessgas zusätzliche Komponenten ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Methan, Ethan, Propan, Butan, CO, CO₂, H₂, O₂, N₂, Ar und He umfassen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist besonders für den Einsatz in der Halbleitertechnologie geeignet, vor allem, wenn es um die Modifizierung von Halbleitern, beispielsweise durch Dotierung, oder um die Beschichtung von Gegenständen mit keramischen Schichten oder um die Herstellung von Reinstsilizium geht. Daher wird die erfindungsgemäße Vorrichtung vorzugsweise zur Dotierung von Halbleitern oder zur Beschichtung von Gegenständen aus Glas, Keramik, Graphit oder Silizium oder zur Herstellung von Reinstsilizium verwendet.
Das erfindungsgemäß einzusetzende Bauteil eignet sich besonders für den Einsatz in Verfahren, bei denen korrosive Prozessgase eingesetzt werden. Daher ist ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung, die Verwendung eines Bauteils, umfassend einen Basiskörper aus Quarzglas, welcher mit Siliziumdioxid beschichtet ist, wobei die Siliziumdioxidschicht eine höhere Porosität aufweist als der Quarzglasbasiskörper, für eine Prozesskammer, vorzugsweise für eine Dotierungsvorrichtung, die korrosive Prozessgase, umfassend das Doteriungsmittel, verwendet.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Bauteil dem Prozessgas, welches das Dotierungsmittel umfasst, ausgesetzt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 5540782 [0006]
DE 3441056 A1 [0007]
DE 19719133 C2 [0008]
DE 102007030698 B4 [0009]
DE 4429825 C1 [0010]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN 66133 [0029]

Claims

Vorrichtung zur Dotierung von Halbleitern mit korrosiven Prozessgasen oder zur Beschichtung von Gegenständen aus Silizium, Graphit, Keramik oder Glas oder zur Herstellung von Reinstsilizium, umfassend ein oder mehrere Bauteil(e), die einen Basiskörper umfassen, der vollständig oder zumindest teilweise aus Quarzglas besteht, wobei das Quarzglas mit einer Siliziumdioxidschicht, welche eine höhere Porosität als das Quarzglas des Basiskörpers aufweist, beschichtet ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Haltevorrichtungen, gasführende Vorrichtungen, Abschirmplatten, Prozessrohre und Bestandteile einer Prozesskammer.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Siliziumdioxidschicht des Bauteils eine Porosität von 5 bis 30%, bevorzugt 10 bis 30% aufweist.
Vorrichtung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil erhältlich ist durch ein Verfahren, umfassend den folgenden Schritt: – Beschichten, vorzugsweise großflächiges Beschichten, eines Basiskörpers, umfassend Quarzglas, mit Siliziumdioxid, wobei die Schicht eine höhere Porosität als das Quarzglas aufweist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht durch Schlickerverfahren und/oder thermisches Spritzen aufgebracht wird.
Dotierungsverfahren umfassend folgenden Schritt: – Inkontaktbringen eines zu dotierenden Gegenstandes mit einem Prozessgas, welches das Dotierungsmittel umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Dotierung in einer Vorrichtung, speziell einer Prozesskammer, erfolgt und wobei die Vorrichtung ein oder mehrere Bauteil(e), umfassend einen oder mehrere Basiskörper, der/die vollständig oder zumindest teilweise aus Quarzglas besteht/bestehen, der/die vollständig oder teilweise mit einer Siliziumdioxidschicht beschichtet ist/sind, die eine höhere Porosität als das Quarzglas des/der Basiskörper(s) aufweist, umfasst.
Dotierungsverfahren gemäß Anspruch 6, wobei der zu dotierende Gegenstand in der Halbleitertechnologie und/oder der Photovoltaik eingesetzt wird.
Dotierungsverfahren gemäß Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zu dotierende Gegenstand Silizium umfasst.
Dotierungsverfahren gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozessgas eine Borquelle umfasst.
Dotierungsverfahren gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozessgas Temperaturen im Bereich von 500 °C bis 1500 °C, insbesondere von 600 °C bis 1200 °C, vorzugsweise von 750 °C bis 1100 °C aufweist.
Dotierungsverfahren gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Porosität der Siliziumdioxidschicht 5% bis 30%, bevorzugt 10% bis 30% beträgt.
Verfahren zur Beschichtung eines Gegenstandes aus Glas, Keramik, Graphit oder Silizium umfassend den folgenden Schritt: – Beschichten eines zu beschichtenden Gegenstandes, vorzugsweise eines Gegenstandes aus Glas, Keramik, Graphit oder Silizium, mit einem gasförmigen Beschichtungsmittel, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung in einer Vorrichtung, speziell einer Prozesskammer, erfolgt, wobei die Vorrichtung ein oder mehrere Bauteil(e), umfassend einen oder mehrere Basiskörper, der/die vollständig oder zumindest teilweise aus Quarzglas besteht/bestehen, der/die vollständig oder teilweise mit einer Siliziumdioxidschicht beschichtet ist/sind, die eine höhere Porosität als das Quarzglas des/der Basiskörper(s) aufweist, umfasst.
Verfahren zur Herstellung von Reinstsilizium, umfassend den folgenden Schritt: – Abscheiden von Silizium dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheidung in einer Vorrichtung, speziell einer Prozesskammer, erfolgt, wobei die Vorrichtung ein oder mehrere Bauteil(e), umfassend einen oder mehrere Basiskörper, der/die vollständig oder zumindest teilweise aus Quarzglas besteht/bestehen, der/die vollständig oder teilweise mit einer Siliziumdioxidschciht beschichtet ist/sind, die eine höhere Porosität als das Quarzglas des/der Basiskörper(s) aufweist, umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Abscheiden von Silizium aus gasförmigen Silizium-haltigen Verbindungen, insbesondere Trichlorsilan, erfolgt.
Verwendung einer Siliziumdioxidschicht auf einem Quarzglasbasiskörper, wobei die Schicht eine höhere Porosität als das Quarzglas des Basiskörpers aufweist, zur Verminderung oder Verringerung der Korrosion von Quarzglas durch Prozessgase oder als Sperrschicht für Hochtemperatur-Diffusions- oder Beschichtungsprozesse.
Verwendung einer Siliziumdioxidschicht gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozessgas Temperaturen im Bereich von 200 °C bis 1600 °C, insbesondere von 300 °C bis 1500 °C, vorzugsweise von 400 °C bis 1300 °C aufweist.
Verwendung einer Schicht gemäß Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozessgas eine Borquelle umfasst.
Verwendung einer Schicht gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Siliziumdioxidschicht, welche eine höhere Porosität als das Quarzglas des Basiskörpers aufweist, eine begrenzte Haftung auf der Quarzglasoberfläche des Basiskörpers aufweist, die ein Entfernen, vorzugsweise ein rückstandsloses Entfernen, dieser Schicht von der Quarzglasoberfläche erlaubt, ohne dass die Quarzglasoberfläche beschädigt wird.
Verwendung einer Siliziumdioxidschicht, gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Siliziumdioxidschicht, welche eine höhere Porosität als das Quarzglas des Basiskörpers aufweist, eine Schichtdicke zwischen 0,1 mm und 3,0 mm, bevorzugt zwischen 0,5 mm und 2,0 mm aufweist.
Verwendung einer Vorrichtung gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 5 zur Dotierung von Halbleitern oder zur Beschichtung von Gegenständen aus Silizium, Keramik, Graphit oder Glas oder zur Herstellung von Reinstsilizium.
Verwendung eines Bauteils, umfassend einen Basiskörper aus Quarzglas, welches mit Siliziumdioxid beschichtet ist, wobei die Siliziumdioxidschicht eine höhere Porosität aufweist als der Quarzglasbasiskörper, für eine Prozesskammer, vorzugsweise für eine Dotierungsvorrichtung, die korrosive Prozessgase, umfassend ein Dotierungsmittel, verwendet.
Verwendung eines Bauteils gemäß Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil dem Prozessgas, welches das Dotierungsmittel umfasst, ausgesetzt ist.