JP5806941B2 - Method for producing a silica sintered crucible - Google Patents
Method for producing a silica sintered crucible Download PDFInfo
- Publication number
- JP5806941B2 JP5806941B2 JP2012002696A JP2012002696A JP5806941B2 JP 5806941 B2 JP5806941 B2 JP 5806941B2 JP 2012002696 A JP2012002696 A JP 2012002696A JP 2012002696 A JP2012002696 A JP 2012002696A JP 5806941 B2 JP5806941 B2 JP 5806941B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silica
- crucible
- sintered body
- sintered
- layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Description
本発明は、シリカ焼結体ルツボの製造方法に関し、特にポリシリコン等の溶融熱によってシリカ焼結体からシリカガラスに変化するシリカ焼結体ルツボの製造方法に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a sheet silica sintered crucible relates particularly the method for producing a silica sintered crucible varies silica glass silica sintered by melt heat of polysilicon.
シリコン等の半導体単結晶は、主にチョクラルスキー(CZ)法により製造されている。このCZ法によるシリコン単結晶の製造は、シリコン単結晶の種結晶を、ポリシリコンを溶融したシリコン原料融液に着液させて、回転させながら徐々に引上げていき、シリコン単結晶インゴットを成長させることにより行われる。このようなシリコン単結晶の引上げにおいて、シリコン原料を加熱溶融する容器として、シリカガラスルツボが用いられている。 Semiconductor single crystals such as silicon are mainly manufactured by the Czochralski (CZ) method. In the manufacture of a silicon single crystal by the CZ method, a silicon single crystal seed crystal is deposited on a silicon raw material melt obtained by melting polysilicon, and is gradually pulled up while rotating to grow a silicon single crystal ingot. Is done. In such pulling of a silicon single crystal, a silica glass crucible is used as a container for heating and melting a silicon raw material.
このシリカガラスルツボの製造方法について、図6に基づいて説明する。図6は、従来のシリカガラスルツボを製造する各工程を断面図によって順に示したものであり、図6(a)〜(e)における上半部は、垂直方向の中央断面状態で示し、また図6(a)〜(d)における下半部は、それぞれの水平方向の中央断面状態で示している。 A method for producing the silica glass crucible will be described with reference to FIG. FIG. 6 shows each step of manufacturing a conventional silica glass crucible in order by cross-sectional views, and the upper half in FIGS. 6 (a) to 6 (e) is shown in a central cross-sectional state in the vertical direction. The lower half in FIGS. 6A to 6D is shown in the state of the central cross section in each horizontal direction.
図6(a)に示す符号103は、石英ガラス原料粉末を供給する原料粉末供給装置としてのホッパーであり、ホッパー103の内部には、ホッパー103内を2つに区画する仕切り板103aが設けられている。2つに区画されたホッパー内部には、それぞれ異なる原料粉末G1及びG2が収容され、ホッパー103の原料供給口103bから原料粉末G1及びG2が供給されるように構成されている。原料粉末G1としては純化処理した天然質シリカ原料粉が、また原料粉末G2として高純度の合成シリカ原料粉が用いられる。
A
前記ホッパー103の原料供給口103bは、図6(b)に示すように、共に回転状態とされている前記外枠101と内枠102とで形成される隙間のうち、狭い隙間部分の上部に位置され、この狭い隙間部分より原料粉末G1、G2が外枠101と内枠102との間に供給される。そして、外枠101と内枠102との間に供給された原料粉末G1、G2は、偏心状態の内枠102の外周面、特に外枠101の内周面に接近した部分により、外枠101の内周面に押しつけられ、且つ遠心力により、隙間の肉厚方向に異なった原料による複数の粉末層G1,G2を形成させる。
As shown in FIG. 6B, the
このようにして外枠101の内周面に原料粉末層G1、G2を形成させた状態で図6(c)に示すように、前記外枠101の軸心1aと内枠102の軸心2aとを一致させると共に、図6(d)に示すように内枠102を上部に移動させることにより、外枠101から内枠102が引き出される。
続いて、図6(e)に示すように回転状態の前記外枠101内に、加熱手段としての電極104a,104b,104cからなるアーク放電装置がその上部から挿入され、電極104a,104b,104cに発生するアーク放電熱により、原料粉末G1、G2がアーク溶融によってガラス化させる。
そして、図7に示すように、上記した製造方法によって外層が多数の気孔を含む見かけ上、不透明な天然質シリカガラス層F1であり、内層が透明な合成シリカガラス層F2からなるシリカガラスルツボ100が製造される。
With the raw powder layers G1 and G2 formed on the inner peripheral surface of the
Subsequently, as shown in FIG. 6 (e), an arc discharge
Then, as shown in FIG. 7, the
ところで、シリカガラスルツボ100の内層の透明な合成シリカガラス層F2は、大気中でアーク溶融によって形成されるため、前記合成シリカガラス層F2には、少なからず気泡が残存する。
このようなシリカガラスルツボを用いて、減圧下でシリコン単結晶引上げを行うと、気泡A内が大気圧であるため、図8(a)(b)に示すように、単結晶引上げ中に気泡Aが膨れる。そして、内面側の透明な合成シリカガラス層F2が、溶融したシリコン融液によって浸食されると、前記気泡Aがシリコン融液中に混入し、引上げられるシリコン単結晶中に気泡が取込まれる。
その結果、シリコン単結晶中に取り込まれた気泡が、結晶転位による有転位化(結晶欠陥)を招来し、単結晶化率を低下させるという技術的課題があった。
By the way, since the transparent synthetic silica glass layer F2 of the inner layer of the
When such a silica glass crucible is used to pull up a silicon single crystal under reduced pressure, since the inside of the bubble A is atmospheric pressure, as shown in FIGS. A swells. When the transparent synthetic silica glass layer F2 on the inner surface side is eroded by the molten silicon melt, the bubbles A are mixed in the silicon melt, and the bubbles are taken into the pulled silicon single crystal.
As a result, there has been a technical problem that the bubbles taken into the silicon single crystal cause dislocations (crystal defects) due to crystal dislocations and reduce the single crystallization rate.
また、シリカガラスルツボの透明な合成シリカガラス層F2に、剥離あるいは欠け等が生じ、それら合成シリカガラス層F2の小片がシリコン融液中に混入することにより、単結晶化率を低下させるという技術的課題があった。
更に、アーク溶融によりシリカガラスルツボを製造するため、製造時にカーボン電極を大量に消費する。そのため、カーボン電極の費用が嵩むと共に、カーボン電極の交換作業の時間がかかり、大量生産向きでないという技術的課題があった。
Further, a technique in which separation or chipping occurs in the transparent synthetic silica glass layer F2 of the silica glass crucible, and small pieces of the synthetic silica glass layer F2 are mixed into the silicon melt, thereby reducing the single crystallization rate. There was a problem.
Further, since the silica glass crucible is manufactured by arc melting, a large amount of carbon electrode is consumed during the manufacturing. For this reason, there is a technical problem that the cost of the carbon electrode increases and it takes time to replace the carbon electrode, which is not suitable for mass production.
本発明者らは、上記技術的課題を解決するために、内層内に存在する気泡を極力抑制し、結晶転位による有転位化(結晶欠陥)を抑制し、単結晶化率が向上し、更にコスト的に安価であり、大量生産に向いたルツボを鋭意研究した。その結果、ルツボの内周面をシリカ焼結体とし、ポリシリコン等の溶融熱によってシリカ焼結体からシリカガラスに変化させてシリカガラスルツボとすることに想到した。
しかし、ルツボがシリカガラスであると、ルツボ内周面のシリカ焼結体が緻密化もしくは結晶化する際に亀裂や剥離が生じてしまう課題があり、更に鋭意研究した。その結果、ルツボ本体もシリカ焼結体とし、シリカ焼結体からなるルツボ外層の内周面にシリカ焼結体からなる内層を設け、ポリシリコン等の溶融熱によってルツボ外層を結晶化し、内層をシリカ焼結体からシリカガラスに変化させてシリカガラスルツボとし、このシリカガラスルツボを用いて単結晶引上げを行うことを想到し、本発明を完成するに至った。
In order to solve the above technical problem, the present inventors suppress bubbles existing in the inner layer as much as possible, suppress dislocation (crystal defects) due to crystal dislocation, and improve the single crystallization rate. Researched crucibles that are inexpensive and suitable for mass production. As a result, it was conceived that the inner peripheral surface of the crucible was a silica sintered body, and the silica sintered body was changed from silica sintered body to silica glass by the heat of fusion of polysilicon or the like to obtain a silica glass crucible.
However, when the crucible is silica glass, there is a problem that cracks and peeling occur when the silica sintered body on the inner peripheral surface of the crucible is densified or crystallized. As a result, the crucible body is also made of a silica sintered body, an inner layer made of a silica sintered body is provided on the inner peripheral surface of the outer layer made of silica sintered body, and the outer layer is crystallized by the heat of fusion of polysilicon or the like. The present inventors have completed the present invention by conceiving that a silica glass crucible is changed from a silica sintered body to a silica glass and a single crystal pulling is performed using this silica glass crucible.
本発明は、コスト的に安価であり、大量生産に好適なシリカ焼結体ルツボの製造方法を提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a method for producing a silica sintered crucible that is inexpensive in cost and suitable for mass production.
前記した課題を解決するために、本発明にかかるシリカ焼結体ルツボの製造方法は、所定粒径のシリカ粉を成形する工程と、前記成形体を焼成する工程と、前記焼成によって得られた焼結体の内周面に、所定粒径の球状シリカ粒子を含有する成形層を形成し、前記成形層を焼成し、前記焼結体の内周面に、焼結体の内層を形成し、シリカ焼結体ルツボを形成する工程と、を備えることを特徴としている。
このような本発明にかかるシリカ焼結体ルツボの製造方法により製造されたシリカ焼結体ルツボは、熱を加えることにより、少なくともシリカ焼結体ルツボの内層は緻密化し、シリカガラスに変化する。
したがって、例えば、前記シリカ焼結体ルツボの内部に収容したポリシリコンを溶融する際の熱により、少なくともシリカ焼結体ルツボの内層を緻密化させ、シリカガラスに変化させることができる。即ち、シリコン単結晶の引上げ行程において、シリコン融液に触れる部分がシリカガラス化したルツボを形成することができる。
そのため、従来のようなアーク放電等の手段を用いることなく、ルツボを形成することができるため、安価に、かつ効率的の製作することができる。
In order to solve the problems described above, a method for producing a silica sintered crucible according to the present invention is obtained by molding a silica powder having a predetermined particle diameter, firing the molded body, and firing. A molded layer containing spherical silica particles having a predetermined particle diameter is formed on the inner peripheral surface of the sintered body, the molded layer is fired, and an inner layer of the sintered body is formed on the inner peripheral surface of the sintered body. And a step of forming a silica sintered body crucible.
In the silica sintered body crucible manufactured by such a method for manufacturing a silica sintered body crucible according to the present invention, when heat is applied, at least the inner layer of the silica sintered body crucible becomes dense and changes to silica glass.
Therefore, for example, at least the inner layer of the silica sintered crucible can be densified and converted to silica glass by heat generated when the polysilicon accommodated in the silica sintered crucible is melted. That is, in the pulling process of the silicon single crystal, it is possible to form a crucible in which the portion that comes into contact with the silicon melt is converted to silica glass.
Therefore, since the crucible can be formed without using a conventional means such as arc discharge, it can be manufactured inexpensively and efficiently.
ここで、粒径0.1μm以上5.0mm以下のシリカ粉を成形する工程と、前記成形体を成形型から取り外し、焼成する工程と、前記焼成によって得られた焼結体の内周面に、平均粒径が10μm以下であって半値全幅が10μm以上の球状シリカ粒子を含有する内層用コーティング液を塗布し成形層を形成し、前記成形層を大気中で焼成し、前記焼結体の内周面に、焼結体からなる内層を形成し、シリカ焼結体ルツボを形成する工程と、を備えることが望ましい。 Here, a step of molding silica powder having a particle size of 0.1 μm or more and 5.0 mm or less, a step of removing the molded body from the mold and firing, and an inner peripheral surface of the sintered body obtained by the firing The inner layer coating liquid containing spherical silica particles having an average particle size of 10 μm or less and a full width at half maximum of 10 μm or more is applied to form a molding layer, and the molding layer is fired in the atmosphere. It is desirable to provide the process of forming the inner layer which consists of a sintered compact in an inner peripheral surface, and forming a silica sintered compact crucible.
また、粒径0.1μm以上5.0mm以下のシリカ粉を分散させたスラリーを、鋳込み型へ供給し、前記型表面にシリカ粉を堆積させて成形する工程と、前記成形体を鋳込み型から取り外し、前記成形体を乾燥させた後、焼成する工程と、前記焼成によって得られた焼結体の内周面に、平均粒径が10μm以下であって半値全幅が10μm以上の球状シリカ粒子を含有する内層用コーティング液を塗布し成形層を形成し、前記成形層を大気中で焼成し、前記焼結体の内周面に、焼結体からなる内層を形成し、シリカ焼結体ルツボを形成する工程と、を備えることが望ましい。 In addition, a slurry in which silica powder having a particle size of 0.1 μm or more and 5.0 mm or less is dispersed is supplied to a casting mold, and the molding is performed by depositing silica powder on the mold surface and molding the molded body from the casting mold. After removing the molded body and drying the molded body, spherical silica particles having an average particle diameter of 10 μm or less and a full width at half maximum of 10 μm or more are formed on the inner peripheral surface of the sintered body obtained by the firing. An inner layer coating solution is applied to form a molded layer, the molded layer is fired in the atmosphere, an inner layer made of a sintered body is formed on the inner peripheral surface of the sintered body, and a silica sintered crucible is formed. And forming the step.
尚、本発明にかかるシリカ焼結体ルツボの製造方法により製造されたシリカ焼結体ルツボは、前記シリカ焼結体ルツボに、原料のポリシリコン塊を充填し、減圧下で、シリカ焼結体ルツボの周囲に配置された、ヒータより加熱することにより、少なくともシリカ焼結体ルツボの内層が緻密化し、シリカガラスへ変化する。 In addition, the silica sintered compact crucible manufactured by the manufacturing method of the silica sintered compact crucible concerning this invention is filled with the raw material polysilicon lump in the said silica sintered compact crucible, and silica sintered compact under reduced pressure. disposed around the crucible, by heating the heater, at least an inner layer of silica sintered body crucible is densified, you change the silica glass.
このように、減圧下でなされるポリシリコン塊の溶融工程(加熱工程)下において、シリカ焼結体からシリカガラスに変化させるため、仮に緻密化した前記内層中に気泡が混入したとしても、シリコン単結晶引上げ行程において前記気泡が膨張することがなく、結晶転位による有転位化(結晶欠陥)を抑制し、単結晶化率を向上させることができる。
また、シリコン単結晶引上げ行程において、緻密化した前記内層中の気泡が膨張しないため、剥離あるいは欠け等が抑制され、内層の小片がシリコン融液中に混入することも抑制され、結晶転位による有転位化(結晶欠陥)を抑制し、単結晶化率を向上させることができる。
As described above, in order to change from a sintered silica to silica glass in the melting step (heating step) of the polysilicon lump that is performed under reduced pressure, even if bubbles are mixed in the densified inner layer, silicon The bubbles do not expand in the single crystal pulling process, dislocation formation (crystal defects) due to crystal dislocation can be suppressed, and the single crystallization rate can be improved.
Further, in the silicon single crystal pulling process, since the bubbles in the densified inner layer do not expand, peeling or chipping is suppressed, and small pieces of the inner layer are also prevented from being mixed into the silicon melt. Dislocation (crystal defects) can be suppressed and the single crystallization rate can be improved.
ここで、前記加熱により、前記ポリシリコン塊が溶融を開始する前に、シリカ焼結体の内層は少なくとも緻密化され、外層は一部結晶化することが望ましい。
また、前記加熱により、前記ポリシリコン塊が溶融を開始する前にシリカ焼結体の内層は少なくとも緻密化し、その後、結晶化することが望ましい。尚、内層の結晶化は外層の結晶化と、同時期に終了するのが好ましい。
Here, it is desirable that the inner layer of the sintered silica is at least densified and the outer layer is partially crystallized before the polysilicon lump starts to melt by the heating.
Further, it is desirable that the inner layer of the silica sintered body is at least densified by the heating before the polysilicon lump starts to melt, and then crystallized. The crystallization of the inner layer is preferably completed at the same time as the crystallization of the outer layer.
本発明は、コスト的に安価であり、大量生産に好適なシリカ焼結体ルツボの製造方法を得ることができる。 The present invention is economically cheap, it is possible to obtain a manufacturing method of a good optimal shea silica sintered crucible for mass production.
以下、本発明にかかるシリカ焼結体ルツボの製造方法について、図1乃至図5に基づいて説明する。本発明に係るシリカ焼結体ルツボの外層の製造方法は、CIP(冷間等方圧成形法)や、いわゆる鋳込み成形(加圧鋳込み法、ゲルキャスト法、スリップキャスト法など)などを製造方法が適応可能である。
まず、シリカ焼結体ルツボの外層(基体)を製造する方法について説明する。
CIP(冷間等方圧成形法)とは、金属製の内型(マンドレル)と外型であるゴム型との間に粉体を充填して、静水圧を印加して成形する方法であり、粒度配合を調製した原料粉末をゴム型に充填し、乾式成形で当方加圧するため得られた成形体の密度が均一となる成形方法である。
Hereinafter, the manufacturing method of the silica sintered compact crucible concerning this invention is demonstrated based on FIG. 1 thru | or FIG. The method for producing the outer layer of the sintered silica crucible according to the present invention is a method for producing CIP (cold isostatic pressing), so-called casting (pressure casting, gel casting, slip casting, etc.), etc. Is adaptable.
First, a method for producing the outer layer (base) of the sintered silica crucible will be described.
CIP (cold isostatic pressing method) is a method in which a powder is filled between a metal inner mold (mandrel) and an outer mold, and molding is performed by applying hydrostatic pressure. This is a molding method in which the raw material powder having a blended particle size is filled in a rubber mold and pressed by dry molding so that the density of the molded body obtained is uniform.
また、スリップキャスト法とは、原料粉末と分散媒、分散剤、バインダ等を混合・分散して調製したスリップ(泥漿又はスラリーともいう)を石膏等の多孔質体で作製された型に注型し、該型の毛細管現象によってスリップ中の液体を吸収させて、前記型表面に固体粒子を堆積させて着肉成形する方法である。 The slip casting method refers to casting a slip (also called slurry or slurry) prepared by mixing and dispersing raw material powder, dispersion medium, dispersant, binder, etc. into a mold made of a porous material such as gypsum. In this method, the liquid in the slip is absorbed by the capillary phenomenon of the mold, and solid particles are deposited on the surface of the mold to perform the wall forming.
[外層製造方法1]
まず、シリカ焼結体ルツボの外層(基体)をCIP(冷間等方圧成形法)によって製造する方法を説明する。
図1に示すように、粒径0.1μm以上5.0mm以下のシリカ粉にバインダーとしてグリコール系可塑剤を混合し、スプレードライで造粒し、顆粒原料粉末を調製する(図1のS1)。
この顆粒原料粉末中のシリカ粉の粒径が0.1μm未満のものを含む場合、粉末粒子が微細すぎて、ルツボ成形体の強度を保持するための骨材として役割を十分に果たすことが困難となる。一方、前記粒径が5.0mmを超えるものを含む場合、粉末粒子が粗すぎて、粒子間に空隙が生じ、これに起因して、ルツボが破損しやすくなる。
[Outer layer manufacturing method 1]
First, a method for producing an outer layer (base) of a sintered silica crucible by CIP (cold isostatic pressing) will be described.
As shown in FIG. 1, a glycol plasticizer as a binder is mixed with silica powder having a particle size of 0.1 μm or more and 5.0 mm or less, and granulated by spray drying to prepare a granule raw material powder (S1 in FIG. 1). .
If the granule raw material powder contains a silica powder with a particle size of less than 0.1 μm, the powder particles are too fine and it is difficult to sufficiently fulfill the role as an aggregate for maintaining the strength of the crucible molding. It becomes. On the other hand, when the particle size contains more than 5.0 mm, the powder particles are too coarse, and voids are generated between the particles, which causes breakage of the crucible.
この原料粉末をルツボ形状となる金属製内型とゴム型との間に充填し(図1のS2)、バイブレーターで充填する(図1のS3)。その後、このゴム型を冷間静水圧加圧装置にて150MPa以下の圧力で成形する(図1のS4)。この成形体を型から取り外し(図1のS5)、前記成形体を、電気炉にて1200℃以下、大気中で焼成する(図1のS6)。
このルツボの外層(基体)は、かさ比重1.6〜2.2、気孔率7〜15%の多孔質焼結体として形成される。このルツボの外層(基体)の厚さ(肉厚)は、5mm〜20mmに形成される。
This raw material powder is filled between a metal inner mold having a crucible shape and a rubber mold (S2 in FIG. 1) and filled with a vibrator (S3 in FIG. 1). Thereafter, this rubber mold is molded at a pressure of 150 MPa or less with a cold isostatic press (S4 in FIG. 1). The molded body is removed from the mold (S5 in FIG. 1), and the molded body is fired in the air at 1200 ° C. or lower in an electric furnace (S6 in FIG. 1).
The outer layer (base) of the crucible is formed as a porous sintered body having a bulk specific gravity of 1.6 to 2.2 and a porosity of 7 to 15%. The thickness (wall thickness) of the outer layer (base) of the crucible is 5 mm to 20 mm.
[外層製造方法2]
次に、シリカ焼結体ルツボの外層(基体)をスリップキャスト法によって製造する方法を説明する。
図2に示すように、粒径0.1μm以上5.0mm以下のシリカ粉を分散させた溶液に加えスラリーを調整する(図2のS21)。
このスラリー中に添加されるシリカ粉の粒径が0.1μm未満のものを含む場合、粉末粒子が微細すぎて、ルツボ成形体の強度を保持するための骨材として役割を十分に果たすことが困難となる。一方、前記粒径が5.0mmを超えるものを含む場合、粉末粒子が粗すぎて、粒子間に空隙が生じ、これに起因して、ルツボが破損しやすくなる。
[Outer layer manufacturing method 2]
Next, a method for producing the outer layer (base) of the sintered silica crucible by the slip casting method will be described.
As shown in FIG. 2, a slurry is prepared in addition to a solution in which silica powder having a particle size of 0.1 μm or more and 5.0 mm or less is dispersed (S21 in FIG. 2).
When the silica powder added to the slurry contains a silica powder having a particle size of less than 0.1 μm, the powder particles are too fine to sufficiently serve as an aggregate for maintaining the strength of the crucible molded body. It becomes difficult. On the other hand, when the particle size contains more than 5.0 mm, the powder particles are too coarse, and voids are generated between the particles, which causes breakage of the crucible.
前記スラリーの調製は、ルツボの構成材料である前記シリカ粉を90重量%に、イオン交換水を10重量%添加し、撹拌・混合することにより行う。
なお、前記バインダや分散剤等のルツボの構成材料以外の添加剤には、焼成時に焼失し、溶融シリカ純度に影響を及ぼさないものを用いる。
The slurry is prepared by adding 90% by weight of the silica powder, which is a constituent material of the crucible, and 10% by weight of ion-exchanged water, followed by stirring and mixing.
In addition, as additives other than the crucible constituent materials such as the binder and the dispersant, those which are burned off during firing and do not affect the purity of the fused silica are used.
前記スラリーを、鋳込み型(石膏型)へ供給し(図2のS22)、型の毛細管現象によってスラリー中の水分を吸収させ(図2のS23)、前記型表面に溶融シリカ粉を堆積させて着肉成形させる。
その後、成形体を型から取り外し(図2のS24)、乾燥させた後(図2のS25)、 温度1200℃以下、大気中で焼成する(図2のS26)。
このルツボの外層(基体)は、かさ比重1.6〜2.2、気孔率7〜15%の多孔質焼結体として形成される。このルツボの外層(基体)の厚さ(肉厚)は、5mm〜20mmに形成される。
The slurry is supplied to a casting mold (gypsum mold) (S22 in FIG. 2), moisture in the slurry is absorbed by the capillary action of the mold (S23 in FIG. 2), and fused silica powder is deposited on the mold surface. Let the meat form.
Thereafter, the molded body is removed from the mold (S24 in FIG. 2), dried (S25 in FIG. 2), and then fired in the atmosphere at a temperature of 1200 ° C. or less (S26 in FIG. 2).
The outer layer (base) of the crucible is formed as a porous sintered body having a bulk specific gravity of 1.6 to 2.2 and a porosity of 7 to 15%. The thickness (wall thickness) of the outer layer (base) of the crucible is 5 mm to 20 mm.
なお、前記シリカ粉は、天然シリカ粉、合成シリカ粉、溶融シリカ粉などを用いることができる。
また、前記シリカ粉は、高純度シリカ粉を用いることが好ましい。このように高純度のシリカ粉を用いることにより、アルカリ金属等による不純物汚染を抑制することができる。
しかし、ルツボの外層(基体)を構成するシリカ粉は低純度のシリカであっても良い。後述する内層のシリカ粉を高純度のものを用いることによって、不純物汚染を抑制するようになしても良い。
The silica powder may be natural silica powder, synthetic silica powder, fused silica powder, or the like.
The silica powder is preferably high-purity silica powder. By using such high-purity silica powder, impurity contamination due to alkali metal or the like can be suppressed.
However, the silica powder constituting the outer layer (base) of the crucible may be low-purity silica. Impurity contamination may be suppressed by using a high-purity inner layer silica powder to be described later.
次に、前記焼結体に内層を形成する方法について説明する。この焼結体(外層)の内層は、いわゆるコーティング法(排泥法)、スプレーコーティング法、スピンコート法などによって製造される。
コーティング法(排泥法)は、前記焼結体を内層用コーティング液内に浸漬し、焼結体の内周面に内層用コーティング液によって成形層を形成するものである。
スプレーコーティング法は、前記焼結体の内周面に内層用コーティング液を吹付け、焼結体の内周面に内層用コーティング液によって成形層を形成するものである。
スピンコート法は、前記焼結体の内周面に内層用コーティング液を投入し、焼結体を回転させることにより、焼結体の内周面に内層用コーティング液を塗り広げ、成形層を形成するものである。
Next, a method for forming an inner layer on the sintered body will be described. The inner layer of the sintered body (outer layer) is manufactured by a so-called coating method (drainage method), spray coating method, spin coating method, or the like.
In the coating method (sludge method), the sintered body is immersed in the inner layer coating liquid, and a molding layer is formed on the inner peripheral surface of the sintered body by the inner layer coating liquid.
In the spray coating method, an inner layer coating liquid is sprayed on the inner peripheral surface of the sintered body, and a molding layer is formed on the inner peripheral surface of the sintered body with the inner layer coating liquid.
In the spin coating method, the inner layer coating liquid is put on the inner peripheral surface of the sintered body, and the sintered body is rotated to spread the inner layer coating liquid on the inner peripheral surface of the sintered body. To form.
[内層製造方法]
内層用コーティング液は、内層原料粉末(図1のS7、図2のS27)とバインダ(図1のS8、図2のS28)、分散媒、分散剤を混合・分散して調製した内層用コーティング液によって成形層を形成する(図1のS9、図2のS29)。
ここで、内層原料粉としては、球状シリカ粒子が用いられる。例えば、平均粒径が10μm以下であって半値全幅が10μm以上の球状シリカ粒子が用いられる。平均粒径が10μm以下であって半値全幅が10μm以上となるように平均粒径の異なる2以上の球状シリカ粒子を混合したものを用いても良い。
[Inner layer manufacturing method]
The inner layer coating liquid is prepared by mixing and dispersing inner layer raw material powder (S7 in FIG. 1, S27 in FIG. 2), binder (S8 in FIG. 1, S28 in FIG. 2), a dispersion medium, and a dispersing agent. A molding layer is formed by the liquid (S9 in FIG. 1, S29 in FIG. 2).
Here, spherical silica particles are used as the inner layer raw material powder. For example, spherical silica particles having an average particle diameter of 10 μm or less and a full width at half maximum of 10 μm or more are used. You may use what mixed two or more spherical silica particles from which an average particle diameter differs so that an average particle diameter may be 10 micrometers or less and a full width at half maximum will be 10 micrometers or more.
ここで、平均粒径が10μm以下であって半値全幅が10μm以上の球状シリカ粒子を用いるは、成形体の充填率を上げ、焼成収縮を減らし変形を防止するためである。
また、内層原料粉として用いられる球状シリカ粒子は、高純度のものを用いることが好ましい。このように高純度のものを用いることにより、引き上げられる単結晶の不純物汚染を抑制することができる。
また、前記バインダとしては、例えば、アクリル系バインダーが好適に用いられる。
Here, the spherical silica particles having an average particle diameter of 10 μm or less and a full width at half maximum of 10 μm or more are used to increase the filling rate of the molded body, reduce firing shrinkage, and prevent deformation.
The spherical silica particles used as the inner layer raw material powder are preferably high purity. By using a high-purity material in this way, it is possible to suppress impurity contamination of the single crystal that is pulled up.
Moreover, as said binder, an acrylic binder is used suitably, for example.
このように調整された内層用コーティング液を撹拌し、均一に分散した状態になす(図1のS10、図2のS30)。
そして、この内層用コーティング液を、前記製造した焼結体の内面に塗布、スプレーコート、スピンコートにより、焼結体(外層)の内周面に前記内層用コーティング液による成形層を形成する(図1のS11、図2のS31)。この成形層は、厚さ0.5mm〜5mmに形成される。
この成形層を形成する際、図4に示すように、ルツボ1の口元部1cに成形層を形成し、前記内層1bを形成しても良い。このようにルツボ1の口元部1cに前記内層1bを形成することにより、ルツボ1の内周面に形成された内層1bの剥離を抑制することができる。口元部1cの内層1bの形成は、タンク10に貯留した内層用コーティング液Cに、前記口元部1cを漬けることにより形成することができる。
The inner layer coating solution thus adjusted is stirred and uniformly dispersed (S10 in FIG. 1 and S30 in FIG. 2).
Then, the inner layer coating liquid is applied to the inner surface of the manufactured sintered body, spray coating, and spin coating to form a molding layer by the inner layer coating liquid on the inner peripheral surface of the sintered body (outer layer) ( S11 in FIG. 1, S31 in FIG. This molding layer is formed to a thickness of 0.5 mm to 5 mm.
When forming this molding layer, as shown in FIG. 4, the molding layer may be formed in the mouth portion 1c of the crucible 1 to form the inner layer 1b. In this manner, by forming the inner layer 1 b at the mouth portion 1 c of the crucible 1, peeling of the inner layer 1 b formed on the inner peripheral surface of the crucible 1 can be suppressed. The inner layer 1b of the mouth portion 1c can be formed by immersing the mouth portion 1c in the inner layer coating liquid C stored in the
また、内周面がコーティングされた焼結体を乾燥させた後(図1のS12、図2のS32)、温度1200℃以下、大気中で焼成する(図1のS13、図2のS33)。これにより、前記成形層(内層)も焼結体として形成される。
この内周面(内層)は、かさ比重1.6〜2.0、気孔率19%の多孔質焼結体として形成される。この内周面(内層)の厚さ(肉厚)は、0.5mm〜5.0mmに形成される。
Further, after drying the sintered body coated on the inner peripheral surface (S12 in FIG. 1, S32 in FIG. 2), the sintered body is fired in the atmosphere at a temperature of 1200 ° C. or less (S13 in FIG. 1, S33 in FIG. 2). . Thereby, the said shaping | molding layer (inner layer) is also formed as a sintered compact.
This inner peripheral surface (inner layer) is formed as a porous sintered body having a bulk specific gravity of 1.6 to 2.0 and a porosity of 19%. The inner peripheral surface (inner layer) has a thickness (wall thickness) of 0.5 mm to 5.0 mm.
このようにして、図3に示すような外層(基体)1aと内層1bがシリカ焼結体で形成されたルツボ1が製造される。
このシリカ焼結体ルツボ1は、シリカ焼結体ルツボの外層(基体)1aを、CIP(冷間等方圧成形法)、またはスリップキャスト法によって製造し、内層1bをコーティング法で形成するため、コスト的に安価であり、大量生産に好適である。
尚、内層用コーティング液を、前記製造した焼結体の内面に塗布することにより、焼結体(外層)の内周面に成形層(内層)を形成する場合について説明したが、塗布の方法については特に限定されず、例えば、スプレーコート、刷毛塗り、浸漬する等の方法を用いることもでき、均一な厚さで内層を形成することができるものであれば良い。
尚、上記製造方法にあっては、所定粒径のシリカ粉を成形し、その成形体を焼成した後、前記焼結体の内周面に、所定粒径の球状シリカ粒子を含有する成形層を形成し、前記成形層を焼成し、前記焼結体の内周面に内層を形成した。
しかしながら、本発明に係る製造方法は、上記製造方法に限定されるものではなく、所定粒径のシリカ粉を成形し、その成形体の内周面に、所定粒径の球状シリカ粒子を含有する成形層を形成し、前記成形層を形成した成形体を焼成し、前記焼結体の内周面に内層を形成しても良い。この場合、焼成工程が1度で済み効率的にシリカ焼結体ルツボを製造することができる。
In this way, the crucible 1 in which the outer layer (base) 1a and the inner layer 1b as shown in FIG. 3 are formed of a silica sintered body is manufactured.
In this silica sintered body crucible 1, the outer layer (substrate) 1a of the silica sintered body crucible is manufactured by CIP (cold isostatic pressing method) or slip cast method, and the inner layer 1b is formed by a coating method. It is inexpensive in cost and suitable for mass production.
In addition, although the coating liquid for inner layers was apply | coated to the inner surface of the manufactured sintered compact, the case where a shaping | molding layer (inner layer) was formed in the internal peripheral surface of a sintered compact (outer layer) was demonstrated. The method is not particularly limited, and for example, a method such as spray coating, brush coating, or dipping can be used, and any method can be used as long as the inner layer can be formed with a uniform thickness.
In the above production method, after molding silica powder having a predetermined particle diameter, firing the molded body, a molded layer containing spherical silica particles having a predetermined particle diameter on the inner peripheral surface of the sintered body The molding layer was fired to form an inner layer on the inner peripheral surface of the sintered body.
However, the production method according to the present invention is not limited to the above production method, and silica powder having a predetermined particle diameter is formed, and spherical silica particles having a predetermined particle diameter are contained on the inner peripheral surface of the formed body. A molded layer may be formed, the molded body on which the molded layer is formed is fired, and an inner layer may be formed on the inner peripheral surface of the sintered body. In this case, the sintered ceramic crucible can be efficiently manufactured with only one firing step.
次に、前記シリカ焼結体ルツボの単結晶の引上げ工程における使用方法について説明する。単結晶引き上げ装置は一般的な引上げ装置を用いることができる。
シリカ焼結体ルツボ1を単結晶引上げ装置内に載置する。図5(a)に示すように、シリカ焼結体ルツボ1に原料のポリシリコン塊Pを充填し、焼結体ルツボの周囲に配置された、ヒータ(単結晶引き上げ装置)より加熱する。このとき、単結晶引き上げ装置内部は減圧状態になされており、ヒータによる加熱は減圧下でなされる。前記減圧状態は、単結晶引上げ時の圧力より低くすることが好ましい。
この加熱によりシリカ焼結体ルツボ1が昇温すると、シリカ焼結体ルツボ1の内層1bは緻密化し始める(図中の符号1b1は緻密化部分を示す)。また外層1aは結晶化し始める(図中の符号1a1は一部結晶化部分を示す)。
尚、減圧下でシリカ焼結体ルツボ1の昇温がなされているため、シリカ焼結体ルツボ1内部の気泡Aが存在しているとしても、前記気泡Aは膨張することなく、緻密化がなされる(図5(b)乃至(e)参照)。
Next, the usage method in the pulling process of the single crystal of the said silica sintered compact crucible is demonstrated. As the single crystal pulling apparatus, a general pulling apparatus can be used.
The sintered silica crucible 1 is placed in a single crystal pulling apparatus. As shown in FIG. 5A, the raw material polysilicon lump P is filled in the silica sintered crucible 1 and heated by a heater (single crystal pulling device) arranged around the sintered crucible. At this time, the inside of the single crystal pulling apparatus is in a reduced pressure state, and heating by the heater is performed under a reduced pressure. The reduced pressure state is preferably lower than the pressure at the time of pulling the single crystal.
When the temperature of the silica sintered body crucible 1 is increased by this heating, the inner layer 1b of the silica sintered body crucible 1 starts to be densified (reference numeral 1b1 in the figure indicates a densified portion). Further, the outer layer 1a begins to crystallize (reference numeral 1a1 in the drawing partially indicates a crystallized portion).
In addition, since the temperature of the silica sintered body crucible 1 is raised under reduced pressure, even if the air bubbles A inside the silica sintered body crucible 1 exist, the air bubbles A do not expand and are densified. (See FIGS. 5B to 5E).
そして、図5(b)に示すようにシリカ焼結体ルツボ1が1400℃に昇温する(ポリシリコン塊が溶融を開始する前)までに内層1bは緻密化を終了し、シリカ焼結体ルツボ1は、シリカガラスルツボとして形成される。
また、外層1aは一部結晶化する(図中の符号1a1は一部結晶化した部分を示す)。即ち、前記ポリシリコン塊が溶融を開始する前に、シリカ焼結体の内層は少なくとも緻密化し、外層の一部は結晶化する。
Then, as shown in FIG. 5 (b), the inner layer 1b finishes densification until the temperature of the silica sintered body crucible 1 rises to 1400 ° C. (before the polysilicon lump starts to melt), and the silica sintered body The crucible 1 is formed as a silica glass crucible.
Further, the outer layer 1a is partially crystallized (reference numeral 1a1 in the figure indicates a part of the crystallized portion). That is, before the polysilicon lump starts to melt, the inner layer of the sintered silica is at least densified and a part of the outer layer is crystallized.
また、図5(c)に示すように、内層1bの結晶化(クリストバラスト化)が始まる。
そして、シリカ焼結体ルツボ1が1420℃を超えて昇温する(ポリシリコン塊が溶融を開始する)と、内層1b及び外層1aの結晶化(クリストバライト化)が進行すると共に、原料のポリシリコンPの溶融が始まる。尚、図中、PLは原料のポリシリコンPの融液を示している。
また、図中の符号1a2,1b2は結晶化部分を示す。そして、図5(d)に示すように、シリカ焼結体ルツボ1が1450℃で、原料のポリシリコンPの溶融が終了し、この1450℃の状態を2時間維持することにより、シリカ焼結体ルツボ1の内層1b及び外層1aの結晶化(クリストバラスト化)が終了する(図5(e)参照)。
この結晶化(クリストバラスト化)により、機械的強度が増し、坐折変形を抑制することができる。
Further, as shown in FIG. 5C, crystallization (cristo ballasting) of the inner layer 1b starts.
When the temperature of the sintered silica crucible 1 exceeds 1420 ° C. (polysilicon lump starts to melt), the inner layer 1b and the outer layer 1a crystallize (cristobalite) and the raw material polysilicon P melting begins. In the figure, PL indicates a melt of the raw material polysilicon P.
Reference numerals 1a2 and 1b2 in the figure indicate crystallized portions. Then, as shown in FIG. 5 (d), the sintered silica crucible 1 is 1450 ° C., the melting of the raw material polysilicon P is completed, and this state of 1450 ° C. is maintained for 2 hours, thereby sintering the silica. Crystallization (cristoballasting) of the inner layer 1b and the outer layer 1a of the body crucible 1 is completed (see FIG. 5 (e)).
By this crystallization (cristoballasting), the mechanical strength is increased and the buckling deformation can be suppressed.
シリカ焼結体ルツボ1がシリカガラスルツボとして形成された後、一般的な引上げ方法により、単結晶が引き上げられる。具体的には、ルツボ回転昇降機構により前記ルツボを回転させ、引上げ機構のワイヤに設けられたチャックに取付けられた種結晶を降下させて、原料シリコンの融液に浸漬した後、引上げ機構によりワイヤを徐々に巻取り、シリコン単結晶の育成を行う。 After the sintered silica crucible 1 is formed as a silica glass crucible, the single crystal is pulled up by a general pulling method. Specifically, the crucible is rotated by a crucible rotation raising / lowering mechanism, the seed crystal attached to the chuck provided on the wire of the pulling mechanism is lowered, immersed in a raw material silicon melt, and then the wire is pulled by the pulling mechanism. Is gradually rolled up to grow a silicon single crystal.
このように、シリカ焼結体ルツボ1の緻密化、透明化において、内層1b内に気泡Aが取り込まれたとしても、減圧下で焼結体ルツボ1の昇温がなされているため、焼結体ルツボ1内部の気泡は膨張することがなく、前記気泡Aがシリコン融液PL中に混入し、引上げられるシリコン単結晶中に気泡が取込まれることもない。
また、上記したような、いわゆる泡膨れが発生しないため内層1bに、剥離あるいは欠け等が生じ難く、それに伴う単結晶化率の低下を抑制することができる。しかも、アーク溶融によりシリカガラスルツボを製造するものでないため、製造時にカーボン電極を大量に消費することもなく、安価に、しかも効率的にルツボを製造することができる。
Thus, in the densification and transparency of the sintered silica crucible 1, even if the bubbles A are taken into the inner layer 1b, the temperature of the sintered crucible 1 is increased under reduced pressure. The bubbles inside the body crucible 1 do not expand, and the bubbles A are not mixed into the silicon melt PL, and the bubbles are not taken into the pulled silicon single crystal.
In addition, since the so-called bubble bulging does not occur as described above, the inner layer 1b is hardly peeled off or chipped, and the accompanying decrease in the single crystallization rate can be suppressed. In addition, since the silica glass crucible is not manufactured by arc melting, the crucible can be manufactured inexpensively and efficiently without consuming a large amount of carbon electrodes during manufacturing.
以下、本発明を実施例に基づいてさらに具体的に説明するが、本発明は下記実施例により制限されるものではない。
[実施例1]
図1に示すように、粒径0.1μm以上5.0mm以下の溶融シリカ粉にバインダーとしてグリコール系可塑剤を混合し、原料粉末を調製する。この原料粉末をルツボ形状となる金属製内型とゴム型との間に充填し、バイブレーターで充填した。その後、このゴム型を冷間静水圧加圧装置にて150MPa以下の圧力で成形した。この成形体を型から取り外し、前記成形体を、電気炉にて1200℃以下、大気中で焼成した。
尚、この多孔質焼結体(外層)の厚さを、5mm〜20mmに形成した。
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further more concretely based on an Example, this invention is not restrict | limited by the following Example.
[Example 1]
As shown in FIG. 1, a glycol plasticizer as a binder is mixed with fused silica powder having a particle size of 0.1 μm or more and 5.0 mm or less to prepare a raw material powder. This raw material powder was filled between a metal inner mold having a crucible shape and a rubber mold, and filled with a vibrator. Thereafter, this rubber mold was molded at a pressure of 150 MPa or less with a cold isostatic press. The molded body was removed from the mold, and the molded body was fired in the air at 1200 ° C. or lower in an electric furnace.
In addition, the thickness of this porous sintered body (outer layer) was formed to 5 mm to 20 mm.
この焼成によって得た焼結体(外層)の内周面に、いわゆるコーティング法(排泥法)によって成形層を形成した。この成形層を形成するための内層用コーティング液は、平均粒径が10μm(半値全幅:15.5μm)の球状シリカ粉と、アクリル系バインダーとを添加しスラリーを調製した。そして、この内層用コーティング液を、前記製造した焼結体(外層)の内周面に塗布することにより、焼結体(外層)の内周面に厚さ0.5mm〜5.0mmの成形層を形成した。
この内周面がコーティングされた焼結体を100℃以上で乾燥させた後、1200℃以下、大気中で焼成した。このようにして、外層(基体)と内層が多孔質シリカ焼結体で形成されたルツボを形成した。
A molding layer was formed on the inner peripheral surface of the sintered body (outer layer) obtained by this firing by a so-called coating method (a mud draining method). The inner layer coating solution for forming the molding layer was prepared by adding spherical silica powder having an average particle size of 10 μm (full width at half maximum: 15.5 μm) and an acrylic binder to prepare a slurry. Then, the inner layer coating liquid is applied to the inner circumferential surface of the manufactured sintered body (outer layer), thereby forming a 0.5 mm to 5.0 mm thickness on the inner circumferential surface of the sintered body (outer layer). A layer was formed.
The sintered body coated with the inner peripheral surface was dried at 100 ° C. or higher and then fired in the air at 1200 ° C. or lower. In this manner, a crucible having an outer layer (base) and an inner layer formed of a porous silica sintered body was formed.
このシリカ焼結体ルツボを単結晶引上げ装置内に載置した。その後、シリカ焼結体ルツボに原料のポリシリコン塊を充填し、減圧下で、シリカ焼結体ルツボの周囲に配置された、ヒータ(単結晶引き上げ装置)より加熱した。シリカ焼結体ルツボを1450℃の状態を2時間維持し、シリカ焼結体ルツボの内層の緻密化及び外層の結晶化(クリストバラスト化)を行った。 This sintered silica crucible was placed in a single crystal pulling apparatus. Then, the raw material polysilicon lump was filled in the silica sintered crucible, and heated under a reduced pressure from a heater (single crystal pulling device) arranged around the silica sintered crucible. The silica sintered crucible was maintained at 1450 ° C. for 2 hours, and the inner layer of the silica sintered crucible was densified and the outer layer was crystallized (cristo ballast).
引き続き、所定の条件下でシリコン単結晶の引上げを行った。このシリコン単結晶の引上げを同様に製造したルツボ10個それぞれを用いて行った。そして、それぞれのルツボについて、シリコン単結晶引上げ後の内層に含まれる泡の大きさを、光学顕微鏡により観察した。また、それぞれのルツボによりシリコン単結晶を引上げた際に、有転位化(結晶欠陥)の発生などにより結晶再溶融(メルトバック)した回数を記録した。それらの結果を表1に示す。
シリコン単結晶引上げ後の内層に含まれる泡の大きさは50μm以下であり、泡膨れしていないことが確認された。また、メルトバックが生じたのは10個中1個であり、良好であった。
Subsequently, the silicon single crystal was pulled under predetermined conditions. The pulling of the silicon single crystal was performed using 10 crucibles manufactured in the same manner. And about each crucible, the magnitude | size of the bubble contained in the inner layer after pulling up a silicon single crystal was observed with the optical microscope. In addition, when the silicon single crystal was pulled up by each crucible, the number of times of crystal remelting (meltback) due to occurrence of dislocation (crystal defects) was recorded. The results are shown in Table 1.
The size of the bubbles contained in the inner layer after pulling the silicon single crystal was 50 μm or less, and it was confirmed that the bubbles did not bulge. Further, meltback occurred in 1 out of 10 and was good.
[実施例2]
図2に示すように、粒径0.1μm以上5.0mm以下のシリカ粉を分散させたスラリーを調整する。このスラリーは、ルツボの構成材料である前記シリカ粉を90重量%、イオン交換水を10重量%、添加し撹拌・混合することにより調整する。
このスラリーを、鋳込み型(石膏型)へ供給した後、前記型表面にシリカ粉を堆積させて成形した。この成形体を型から取り外し、前記成形体を100℃以上で乾燥させた後、 電気炉にて温度1200℃以下、大気中で焼成した。
尚、この焼結体(外層)の厚さを、5mm〜20mmに形成した。
[Example 2]
As shown in FIG. 2, a slurry in which silica powder having a particle size of 0.1 μm or more and 5.0 mm or less is dispersed is prepared. This slurry is prepared by adding 90% by weight of the silica powder, which is a constituent material of the crucible, and 10% by weight of ion-exchanged water, followed by stirring and mixing.
This slurry was supplied to a casting mold (gypsum mold) and then molded by depositing silica powder on the mold surface. The molded body was removed from the mold, and the molded body was dried at 100 ° C. or higher, and then fired in the air at a temperature of 1200 ° C. or lower in an electric furnace.
In addition, the thickness of this sintered compact (outer layer) was formed in 5 mm-20 mm.
この焼成によって得た焼結体(外層)の内周面に、いわゆるコーティング法(排泥法)によって内層を形成した。この内層を形成するための内層用コーティング液は、平均粒径が10μm(半値全幅:15.5μm)の球状シリカ粒子と、アクリル系バインダーとを添加しスラリーを調製した。そして、この内層用コーティング液を、前記製造した焼結体(外層)の内周面に塗布することにより、焼結体(外層)の内周面に厚さ0.5mm〜5.0mmの成形層を形成した。
また、成形層が形成された焼結体を100℃以上で乾燥させた後、温度1200℃以下、大気中で焼成する。このようにして、外層(基体)と内層が多孔質シリカ焼結体で形成されたルツボを形成した。
An inner layer was formed on the inner peripheral surface of the sintered body (outer layer) obtained by this firing by a so-called coating method (a mud draining method). The inner layer coating solution for forming the inner layer was prepared by adding spherical silica particles having an average particle diameter of 10 μm (full width at half maximum: 15.5 μm) and an acrylic binder to prepare a slurry. Then, the inner layer coating liquid is applied to the inner circumferential surface of the manufactured sintered body (outer layer), thereby forming a 0.5 mm to 5.0 mm thickness on the inner circumferential surface of the sintered body (outer layer). A layer was formed.
In addition, the sintered body on which the molding layer is formed is dried at 100 ° C. or higher and then fired in the atmosphere at a temperature of 1200 ° C. or lower. In this manner, a crucible having an outer layer (base) and an inner layer formed of a porous silica sintered body was formed.
このシリカ焼結体ルツボを実施例1と同様に、単結晶引上げ装置内に載置し、シリカ焼結体ルツボの内層の緻密化及び外層の結晶化(クリストバラスト化)し、引き続き、シリコン単結晶の引上げを行った。このシリコン単結晶の引上げを同様に製造したルツボ10個それぞれを用いて行った。そして、それぞれのルツボについて、シリコン単結晶引上げ後の内層に含まれる泡の大きさを、光学顕微鏡により観察した。また、それぞれのルツボによりシリコン単結晶を引上げた際に、有転位化(結晶欠陥)の発生などにより結晶再溶融(メルトバック)した回数を記録した。それらの結果を表1に示す。
シリコン単結晶引上げ後の内層に含まれる泡の大きさは50μm以下であり、泡膨れしていないことが確認された。また、メルトバックが生じたのは10個中0個であり、良好であった。
This silica sintered crucible was placed in a single crystal pulling apparatus in the same manner as in Example 1, the inner layer of the silica sintered crucible was densified, and the outer layer was crystallized (cristoballast). Crystals were pulled up. The pulling of the silicon single crystal was performed using 10 crucibles manufactured in the same manner. And about each crucible, the magnitude | size of the bubble contained in the inner layer after pulling up a silicon single crystal was observed with the optical microscope. In addition, when the silicon single crystal was pulled up by each crucible, the number of times of crystal remelting (meltback) due to occurrence of dislocation (crystal defects) was recorded. The results are shown in Table 1.
The size of the bubbles contained in the inner layer after pulling the silicon single crystal was 50 μm or less, and it was confirmed that the bubbles did not bulge. In addition, meltback occurred in 0 out of 10 and was good.
[実施例3]
実施例2と同様に形成した焼結体(外層)の内周面に、いわゆるスプレーコーティング法によって内層を形成した。この内層を形成するための内層用コーティング液は、平均粒径が10μm(半値全幅:15.5μm)の球状シリカ粉と、アクリル系バインダーとを添加しスラリーを調製した。またスラリー粘性は0.5ポイズ(poise)以下で調合した。そして、重力式エアスプレーガンにて、この内層用コーティング液を前記焼結体(外層)の内周面に塗布することにより、焼結体(外層)の内周面に厚さ0.5mm〜5.0mmの成形層を形成した。
成形層が形成された焼結体を100℃以上で乾燥させた後、1200℃以下、大気中で焼成した。このようにして、外層(基体)と内層が多孔質シリカ焼結体で形成されたルツボを形成した。
[Example 3]
An inner layer was formed on the inner peripheral surface of the sintered body (outer layer) formed in the same manner as in Example 2 by a so-called spray coating method. The inner layer coating liquid for forming the inner layer was prepared by adding spherical silica powder having an average particle size of 10 μm (full width at half maximum: 15.5 μm) and an acrylic binder to prepare a slurry. The slurry viscosity was adjusted to 0.5 poise or less. And by applying this inner layer coating liquid to the inner peripheral surface of the sintered body (outer layer) with a gravity air spray gun, the inner peripheral surface of the sintered body (outer layer) has a thickness of 0.5 mm to A 5.0 mm molded layer was formed.
The sintered body on which the molding layer was formed was dried at 100 ° C. or higher and then fired in the air at 1200 ° C. or lower. In this manner, a crucible having an outer layer (base) and an inner layer formed of a porous silica sintered body was formed.
このシリカ焼結体ルツボを実施例1と同様に、単結晶引上げ装置内に載置し、シリカ焼結体ルツボの内層の緻密化及び外層の結晶化(クリストバラスト化)し、引き続き、シリコン単結晶の引上げを行った。このシリコン単結晶の引上げを同様に製造したルツボ10個それぞれを用いて行った。そして、それぞれのルツボについて、シリコン単結晶引上げ後の内層に含まれる泡の大きさを、光学顕微鏡により観察した。また、それぞれのルツボによりシリコン単結晶を引上げた際に、有転位化(結晶欠陥)の発生などにより結晶再溶融(メルトバック)した回数を記録した。それらの結果を表1に示す。
シリコン単結晶引上げ後の内層に含まれる泡の大きさは50μm以下であり、泡膨れしていないことが確認された。また、メルトバックが生じたのは10個中1個であり、良好であった。
This silica sintered crucible was placed in a single crystal pulling apparatus in the same manner as in Example 1, the inner layer of the silica sintered crucible was densified, and the outer layer was crystallized (cristoballast). Crystals were pulled up. The pulling of the silicon single crystal was performed using 10 crucibles manufactured in the same manner. And about each crucible, the magnitude | size of the bubble contained in the inner layer after pulling up a silicon single crystal was observed with the optical microscope. In addition, when the silicon single crystal was pulled up by each crucible, the number of times of crystal remelting (meltback) due to occurrence of dislocation (crystal defects) was recorded. The results are shown in Table 1.
The size of the bubbles contained in the inner layer after pulling the silicon single crystal was 50 μm or less, and it was confirmed that the bubbles did not bulge. Further, meltback occurred in 1 out of 10 and was good.
[実施例4]
実施例2と同様に形成した焼結体(外層)の内周面に、いわゆるスピンコーティング法によって内層を形成した。この内層を形成するための内層用コーティング液は、平均粒径が10μm(半値全幅:15.5μm)の球状シリカ粉と、アクリル系バインダーとを添加しスラリーを調製した。またスラリー粘性は0.75ポイズ(poise)以下となるように調製した。
そして、前記焼結体(外層)を偏心旋回駆動をもつ自動スピンコーティング装置に挿入し、内層用コーティング液スラリーを投入した後、回転数200rpm以下にて焼結体(外層)を回転させ焼結体(外層)の内周面に塗布することにより、焼結体(外層)の内周面に厚さ0.5mm〜5.0mmの成形層を形成した。
成形層が形成された焼結体を100℃以上で乾燥させた後、1200℃以下、大気中で焼成した。このようにして、外層(基体)と内層が多孔質シリカ焼結体で形成されたルツボを形成した。
[Example 4]
An inner layer was formed on the inner peripheral surface of the sintered body (outer layer) formed in the same manner as in Example 2 by a so-called spin coating method. The inner layer coating liquid for forming the inner layer was prepared by adding spherical silica powder having an average particle size of 10 μm (full width at half maximum: 15.5 μm) and an acrylic binder to prepare a slurry. The slurry viscosity was adjusted to 0.75 poise or less.
Then, the sintered body (outer layer) is inserted into an automatic spin coating apparatus having an eccentric rotation drive, and after the inner layer coating liquid slurry is charged, the sintered body (outer layer) is rotated at a rotation speed of 200 rpm or less to be sintered. By applying to the inner peripheral surface of the body (outer layer), a molded layer having a thickness of 0.5 mm to 5.0 mm was formed on the inner peripheral surface of the sintered body (outer layer).
The sintered body on which the molding layer was formed was dried at 100 ° C. or higher and then fired in the air at 1200 ° C. or lower. In this manner, a crucible having an outer layer (base) and an inner layer formed of a porous silica sintered body was formed.
このシリカ焼結体ルツボを実施例1と同様に、単結晶引上げ装置内に載置し、シリカ焼結体ルツボの内層の緻密化及び外層の結晶化(クリストバラスト化)し、引き続き、シリコン単結晶の引上げを行った。このシリコン単結晶の引上げを同様に製造したルツボ10個それぞれを用いて行った。そして、それぞれのルツボについて、シリコン単結晶引上げ後の内層に含まれる泡の大きさを、光学顕微鏡により観察した。また、それぞれのルツボによりシリコン単結晶を引上げた際に、有転位化(結晶欠陥)の発生などにより結晶再溶融(メルトバック)した回数を記録した。それらの結果を表1に示す。
シリコン単結晶引上げ後の内層に含まれる泡の大きさは50μm以下であり、泡膨れしていないことが確認された。また、メルトバックが生じたのは10個中1個であり、良好であった。
This silica sintered crucible was placed in a single crystal pulling apparatus in the same manner as in Example 1, the inner layer of the silica sintered crucible was densified, and the outer layer was crystallized (cristoballast). Crystals were pulled up. The pulling of the silicon single crystal was performed using 10 crucibles manufactured in the same manner. And about each crucible, the magnitude | size of the bubble contained in the inner layer after pulling up a silicon single crystal was observed with the optical microscope. In addition, when the silicon single crystal was pulled up by each crucible, the number of times of crystal remelting (meltback) due to occurrence of dislocation (crystal defects) was recorded. The results are shown in Table 1.
The size of the bubbles contained in the inner layer after pulling the silicon single crystal was 50 μm or less, and it was confirmed that the bubbles did not bulge. Further, meltback occurred in 1 out of 10 and was good.
[比較例1]
従来と同様に、モールド成形し、アーク溶融によって シリカガラスルツボを10個製造し、実施例1と同一条件でシリコン単結晶の引上げを行った。
そして、それぞれのルツボについて、シリコン単結晶引上げ後の内層に含まれる泡の大きさを、光学顕微鏡により観察した。また、それぞれのルツボによりシリコン単結晶を引上げた際に、有転位化(結晶欠陥)の発生などにより結晶再溶融(メルトバック)した回数を記録した。それらの結果を表1に示す。
シリコン単結晶引上げ後の内層に含まれる泡の大きさは500μm〜1mmであり、泡膨れしていることが確認された。また、メルトバックが生じたのは10個中3個であり、メルトバックによりシリコン単結晶の引上げ効率が低く、良好ではなかった。
[Comparative Example 1]
In the same manner as in the prior art, ten silica glass crucibles were produced by molding and arc melting, and the silicon single crystal was pulled under the same conditions as in Example 1.
And about each crucible, the magnitude | size of the bubble contained in the inner layer after pulling up a silicon single crystal was observed with the optical microscope. In addition, when the silicon single crystal was pulled up by each crucible, the number of times of crystal remelting (meltback) due to occurrence of dislocation (crystal defects) was recorded. The results are shown in Table 1.
The size of bubbles contained in the inner layer after pulling the silicon single crystal was 500 μm to 1 mm, and it was confirmed that the bubbles were swollen. Further, meltback occurred in 3 out of 10 pieces, and the pulling efficiency of the silicon single crystal was low due to the meltback, which was not good.
このように実施例1〜4にあっては、結晶転位による有転位化(結晶欠陥)が抑制され、単結晶化率を向上させることが認められた。 Thus, in Examples 1 to 4, it was recognized that dislocations (crystal defects) due to crystal dislocations were suppressed and the single crystallization rate was improved.
1 シリカ焼結体ルツボ
1a 外層
1a1 外層一部結晶化部分
1a2 外層結晶化部分
1b 内層
1b1 内層緻密化部分
1b2 内層結晶化部分
A 気泡
C 内層用コーティング液
P ポリシリコン塊
PL シリコン融液PL
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Silica sintered body crucible 1a Outer layer 1a1 Outer layer part crystallization part 1a2 Outer layer crystallization part 1b Inner layer 1b1 Inner layer densification part 1b2 Inner layer crystallization part A Bubble C Inner layer coating liquid P Polysilicon lump PL Silicon melt PL
Claims (3)
所定粒径のシリカ粉を成形する工程と、
前記成形体を焼成する工程と、
前記焼成によって得られた焼結体の内周面に、所定粒径の球状シリカ粒子を含有する成形層を形成し、前記成形層を焼成し、前記焼結体の内周面に、焼結体の内層を形成し、シリカ焼結体ルツボを形成する工程と、
を備えることを特徴するシリカ焼結体ルツボの製造方法。 A method for producing a silica sintered crucible,
Forming a silica powder having a predetermined particle size;
Firing the molded body;
A molded layer containing spherical silica particles having a predetermined particle diameter is formed on the inner peripheral surface of the sintered body obtained by the firing, the molded layer is fired, and the inner peripheral surface of the sintered body is sintered. Forming an inner layer of the body and forming a silica sintered body crucible;
A method for producing a sintered silica crucible, comprising:
前記成形体を成形型から取り外し、焼成する工程と、
前記焼成によって得られた焼結体の内周面に、平均粒径が10μm以下であって半値全幅が10μm以上の球状シリカ粒子を含有する内層用コーティング液を塗布し成形層を形成し、前記成形層を大気中で焼成し、前記焼結体の内周面に、焼結体からなる内層を形成し、シリカ焼結体ルツボを形成する工程と、
を備えることを特徴する請求項1に記載されたシリカ焼結体ルツボの製造方法。 Forming a silica powder having a particle size of 0.1 μm or more and 5.0 mm or less;
Removing the molded body from the mold and firing;
On the inner peripheral surface of the sintered body obtained by the firing, an inner layer coating liquid containing spherical silica particles having an average particle diameter of 10 μm or less and a full width at half maximum of 10 μm or more is applied to form a molding layer, Firing the molding layer in the atmosphere, forming an inner layer made of the sintered body on the inner peripheral surface of the sintered body, and forming a silica sintered body crucible;
A method for producing a sintered silica crucible according to claim 1, comprising:
前記成形体を鋳込み型から取り外し、前記成形体を乾燥させた後、焼成する工程と、
前記焼成によって得られた焼結体の内周面に、平均粒径が10μm以下であって半値全幅が10μm以上の球状シリカ粒子を含有する内層用コーティング液を塗布し成形層を形成し、前記成形層を大気中で焼成し、前記焼結体の内周面に、焼結体からなる内層を形成し、シリカ焼結体ルツボを形成する工程と、
を備えることを特徴する請求項1に記載されたシリカ焼結体ルツボの製造方法。 Supplying a slurry in which silica powder having a particle size of 0.1 μm or more and 5.0 mm or less is dispersed to a casting mold, and depositing the silica powder on the mold surface to form the slurry;
Removing the molded body from the casting mold, drying the molded body, and then firing;
On the inner peripheral surface of the sintered body obtained by the firing, an inner layer coating liquid containing spherical silica particles having an average particle diameter of 10 μm or less and a full width at half maximum of 10 μm or more is applied to form a molding layer, Firing the molding layer in the atmosphere, forming an inner layer made of the sintered body on the inner peripheral surface of the sintered body, and forming a silica sintered body crucible;
A method for producing a sintered silica crucible according to claim 1, comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012002696A JP5806941B2 (en) | 2011-11-04 | 2012-01-11 | Method for producing a silica sintered crucible |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011242533 | 2011-11-04 | ||
JP2011242533 | 2011-11-04 | ||
JP2012002696A JP5806941B2 (en) | 2011-11-04 | 2012-01-11 | Method for producing a silica sintered crucible |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013116847A JP2013116847A (en) | 2013-06-13 |
JP5806941B2 true JP5806941B2 (en) | 2015-11-10 |
Family
ID=48711669
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012002696A Active JP5806941B2 (en) | 2011-11-04 | 2012-01-11 | Method for producing a silica sintered crucible |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5806941B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6558137B2 (en) * | 2015-08-07 | 2019-08-14 | 東ソー株式会社 | High-strength molded body for producing opaque silica glass |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4214618B2 (en) * | 1999-05-26 | 2009-01-28 | 三菱マテリアル株式会社 | Method for producing crucible for melting silicon |
WO2011122585A1 (en) * | 2010-03-31 | 2011-10-06 | 三菱マテリアル株式会社 | Multilayer crucible for casting silicon ingot and method for manufacturing the crucible |
-
2012
- 2012-01-11 JP JP2012002696A patent/JP5806941B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2013116847A (en) | 2013-06-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI423937B (en) | Composite crucible, method of manufacturing the same, and method of manufacturing silicon crystal | |
KR20090064303A (en) | High-purity vitreous silica crucible used for pulling large-diameter single-crystal silicon ingot which enables reduction of pinhole defect among large-diameter single-crystal silicon ingot | |
KR100512802B1 (en) | Method for the production of a silica glass crucible with crystalline regions from a porous silica glass green body | |
KR101440804B1 (en) | Composite crucible and method of manufacturing the same | |
JPH082932A (en) | Quartz glass crucible and its production | |
CN101696514A (en) | Method for producing polycrystal ingot | |
KR20110095290A (en) | Methods for preparing a melt of silicon powder for silicon crystal growth | |
JP2007501761A (en) | A method for producing an article made of calcined amorphous silica and the mold and slurry used in the method | |
JP2013095652A (en) | Silica sintered body crucible | |
JP2013095650A (en) | Silica sintered body crucible | |
WO1987005286A1 (en) | Process for manufacturing glass | |
JP5806941B2 (en) | Method for producing a silica sintered crucible | |
JP2012036038A (en) | Square silica container for producing polycrystalline silicon ingot, porous silica plate and method for manufacturing the same | |
JP2010280529A (en) | Method for manufacturing crucible for polycrystalline silicon production | |
JP2013095651A (en) | Silica sintered body crucible | |
JP6218780B2 (en) | Silicon block, method for producing the silicon block, transparent or opaque fused silica crucible suitable for carrying out the method, and method for producing the crucible | |
JP2005271058A (en) | Method for manufacturing vessel with mold releasing layer for melting silicon, and vessel for melting silicon | |
KR102089460B1 (en) | Manufacturing method for silicon carbide single crystal | |
CN113149671B (en) | Casting molding process of light mullite-alumina hollow sphere-aluminum titanate sagger | |
JP2013209227A (en) | Quartz glass crucible | |
JP2013227171A (en) | Crucible for growing single crystal, method for manufacturing the same, and method for manufacturing single crystal silicon | |
JP3124673B2 (en) | Method for manufacturing quartz glass crucible | |
JP5130337B2 (en) | Square silica container for producing polycrystalline silicon ingot, porous silica plate, and production method thereof | |
JP5276060B2 (en) | Square silica container for producing polycrystalline silicon ingot and method for producing the same | |
JP2003071555A (en) | MANUFACTURING METHOD FOR Si-SiC COMPOSITE MATERIAL |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20140916 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20141201 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20150430 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150529 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150724 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20150901 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150907 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5806941 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |