WO2014183943A1 - Sio2-based barrier layer for high temperature diffusion and coating processes - Google Patents

Sio2-based barrier layer for high temperature diffusion and coating processes Download PDF

Info

Publication number
WO2014183943A1
WO2014183943A1 PCT/EP2014/057584 EP2014057584W WO2014183943A1 WO 2014183943 A1 WO2014183943 A1 WO 2014183943A1 EP 2014057584 W EP2014057584 W EP 2014057584W WO 2014183943 A1 WO2014183943 A1 WO 2014183943A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
quartz glass
silicon
silicon dioxide
layer
base body
Prior art date
Application number
PCT/EP2014/057584
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Christian Schenk
Nils NIELSEN
Gerrit Scheich
Original Assignee
Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg
Shin-Etsu Quartz Products Co., Ltd.
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg, Shin-Etsu Quartz Products Co., Ltd. filed Critical Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg
Publication of WO2014183943A1 publication Critical patent/WO2014183943A1/en

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68757—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by a coating or a hardness or a material

Abstract

The invention relates to a device for modifying semi-conductors using corrosive process gases or for coating objects consisting of silicon, ceramics, glass or graphite, or for producing silicon, said device comprising components which have fused quartz base elements coated with a silicon dioxide layer that has a higher porosity than that of the fused quartz. The invention also relates to a method for doping and coating semi-conductors, for coating objects consisting of glass, silicon, ceramics or graphite, and for producing silicon, in which the claimed device is used. The invention additionally relates to the use of an amorphous silicon dioxide layer on a fused quartz base element for the purpose of reducing corrosion as a result of process gases.

Description

Si02-basierte Sperrschicht für Hochtemperatur-Diffusions- und Beschichtungsprozesse Si0 2 -based barrier for high-temperature diffusion and coating processes
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. The present invention relates to a device for modifying semiconductors, in particular the doping, or for the coating of objects made of silicon, graphite, ceramic or glass, or for the production of ultrapure silicon. This device comprises components with quartz glass base bodies which are coated with a silicon dioxide layer which has a higher porosity than the silica glass coated with it. Furthermore, the invention relates to methods for doping semiconductors, for coating objects made of silicon, graphite, ceramic or glass and for the production of ultrapure silicon, in which the device according to the invention is used. Moreover, the invention relates to the use of an amorphous silicon dioxide layer on a quartz glass base body, which has a higher porosity than this, for the reduction of corrosion by process gases and for the mechanical stabilization of the components.
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. Technical environment Quartz glass components, especially those used in the manufacture of semiconductor elements, are often exposed to high thermal loads and chemically aggressive media. In these applications, a high thermal shock resistance and a high chemical resistance and freedom from contamination play an important role. Increasingly higher demands are placed on the service life and particle freedom of such quartz glass components. With regard to the service life of a quartz glass component, its chemical resistance to the process gases is of crucial importance. The quartz glass components are often used in gas phase processes, for example as components of the process chamber or as holding devices. During these processes, the substrates to be modified, in semiconductor technology mostly Si wafers, are contacted with gaseous, chemically aggressive compounds at high temperatures. Not only does the substrate react, the quartz glass components are also attacked by the partly corrosive process gases.
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 A particularly critical process is the doping of semiconductors with boron, in which the Si wafers are brought together with a gaseous boron source. This process, by means of which the electrical properties of the metal can be selectively controlled, increases in the
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 Si02 und B203 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 Semiconductor technology occupies a prominent position. During the process, the quartz glass components of the process chamber are also attacked by the gaseous boron source, wherein it comes to the formation of binary phases of Si0 2 and B 2 0 3 , which have liquidus temperatures that are well below the addressed process temperatures. This can lead to enamel corrosion on the component, through which increasingly thin-walled areas form, which can eventually lead to breakage of the component. Furthermore, the formation of crystallization products, which deposit as layers on the component. These layers, which adhere very well to the quartz glass of the component, generate stresses on cooling, which lead to cracking above a certain layer thickness, which in turn damage the component by renewed cracking. In addition, adhesions of the Si wafers to the components or the components may occur with one another, which likewise leads to damage of the component. To protect the quartz glass component against such corrosion phenomena, there is the
Möglichkeit, die Oberfläche des Quarzglases mit Materialien und Verbindungen zu beschichten, die eine höhere Toleranz gegenüber den Angriffen der Prozessgase aufweisen.  Possibility of coating the surface of the quartz glass with materials and compounds which have a higher tolerance to the attack of the process gases.
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, Another important field of application for quartz glass components is "chemical vapor disposition" (CVD) .These coating methods, which are used, for example, for the production of microelectronic components and optical waveguides, are ceramic layers, for example of silicon carbide, silicon nitride,
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 Siliciumoxinitrid or alumina, deposited by deposition of gaseous components on an object. This also leads to the formation of layers on the quartz glass components, which come as components of process tubes, bells, liners or holders in contact with the gaseous coating components. Due to the temperature changes occurring during the process, it may be due to the different
Ausdehnungskoeffizienten des Quarzglases und der darauf abgelagerten Schicht zum Expansion coefficients of the quartz glass and the layer deposited thereon for
Abplatzen dieser Schicht kommen, was zu Partikelbildung im Prozess führt, welche die Spalling of this layer come, which leads to particle formation in the process, which the
Oberflächenqualität der zu beschichtenden Gegenstände beeinträchtigt. Weiterhin kann es zu Rissbildungen kommen, die zu einer Beschädigung bis hin zum Bruch des Quarzglasbauteils führen können. Surface quality of the objects to be coated impaired. Furthermore, cracking can occur, which can lead to damage up to rupture of the quartz glass component.
Eine ähnliche Problematik findet sich bei der Herstellung von Reinstsilizium oder bei A similar problem can be found in the production of ultrapure silicon or in
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 Epitaxial processes in which silicon is deposited on a carrier in a thermal process. This results in depositions of the gaseous silicon on the quartz glass components of the process chamber, which has the above-described restrictions, such as flaking of the layers and cracking up to the breakage of the component, the result. State of the art
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 μηη bis 120 μηη 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. No. 5,540,782 describes the use of quartz glass plates for use as heat and radiation shields in the heat treatment of Si wafers. These shields are designed as plates of high-purity, opaque quartz glass, which have at least one point a layer of transparent quartz glass. Alternatively, these plates may be made of high purity opaque quartz glass having pores created by foaming. The pore sizes range from 30 μm to 120 μm, while the density of the porous, opaque quartz glass is in the range from 1 .9 g / cm 3 to 2.1 g / cm 3 . By closing the process chamber with these plates a sufficient thermal insulation should be achieved so that a constant temperature distribution is ensured during the process.
DE 34 41 056 A1 beschreibt ein Verfahren zur Verminderung des Verschleißes von DE 34 41 056 A1 describes a method for reducing the wear of
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 lonendiffusion 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 μηη 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. Quartz glass parts in the vapor deposition of silicon in CVD processes. The quartz glass parts are provided with a protective layer of a material which is resistant to gaseous silicon-containing compounds even at temperatures of more than 500 ° C, has a barrier effect against ion diffusion and has a thermal expansion coefficient that does not affect the adhesion to quartz. This layer of non-oxide silicon compounds, such as silicon nitride, silicon carbide or a ceramic material is preferably applied by means of vapor deposition. DE 197 19 133 C2 describes a quartz glass bell for reactor chambers, which is to be used in particular in plasma etching apparatuses. The inner surface of this chamber has a rough area with a surface roughness of at least 1 μm, which is characterized in that a porous bubble layer is embedded in this area and embedded in pore-free or low-pore quartz glass. The bell is produced by the glazing of a silica-containing grain, which is added during forming the inner surface of a reactive during vitrification with release of a gas additive component, preferably Si 3 N 4 . This bubble-containing inner layer is intended to prevent the release of interfering particles during the plasma etching process.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundkörpers aus einem Basiskörper aus opakem Quarzglas und einer dichten Versiegelungsschicht sowie die Verwendung dieses A method for producing a composite body of a base body made of opaque quartz glass and a dense sealing layer and the use of this
Verbundkörpers als Wärmestrahlungsreflektor wird in DE 10 2007 030 698 B4 beschrieben. Ziel dieses Verfahrens ist die Versiegelung des opaken Basiskörpers ohne nennenswerte  Composite body as a heat radiation reflector is described in DE 10 2007 030 698 B4. The aim of this method is the sealing of the opaque base body without appreciable
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.-% Si02-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 Changes and deformations. For this purpose, the base body using a slurry, containing larger amorphous silica particles, prepared and then coated with another slurry containing finer amorphous particles and additionally 0.2 to 15 wt .-% Si0 2 nanoparticles. The layer is dried and vitrified, with the second slurry having a lower vitrification temperature than the first slurry. DE 44 29 825 C1 describes coated components made of quartz glass, which in
halbleitertechnologischen Prozessen eingesetzt werden. Um eine gute Semiconductor technology processes are used. To a good one
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. Thermal shock resistance and long-term stability of the component in terms of chemical resistance to hydrofluoric acid and nitric acid and a mixture of the two acids to achieve the component with a gradient of silicon carbide and at least one other, a lower hardness and a smaller modulus than silicon carbide component having Concentration over the layer thickness decreases from the inside to the outside, coated. In this case, the second component preferably contains silicon, silicon dioxide or silicon nitride.
Aufgabenstellung task
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 Doping silicon with impurities, such as boron, is an important part of semiconductor technology. Due to the corrosion caused by the process gases and the associated wear of the quartz glass components, they only have a very limited service life. Similar phenomena can be found in CVD processes, especially in
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. High-temperature CVD processes, and observe in the production of high-purity silicon, which can lead to deposits of components of the process gases on the quartz glass, which in turn limits the service life of the component, for example due to cracking due to cracking. According to the prior art, the wear of the components can be counteracted only by their timely revision or replacement. Since this is associated with a considerable labor and financial expense, it is desirable to prevent said wear of the quartz glass components, but at least to reduce.
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. The invention is therefore based on the object to provide quartz glass components or a device that are effectively protected against attacks by process gases, whether by corrosion or film formation, and the consequent wear.
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. It is another object of the present invention to provide a process which enables gas phase doping or coating with corrosive process gases Reduced wear of the process chamber and the quartz glass-based components and increases their service life.
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 DESCRIPTION OF THE INVENTION With regard to the protection of the quartz glass surface from wear caused by attacks of the corrosive process gas, the object is achieved according to the invention by providing the quartz glass-comprising components of the component, which are intended for use in processes with corrosive process gases, with an additional silicon dioxide layer which has a higher porosity than the quartz glass itself. This layer can serve as a barrier between the quartz glass surface and the corrosive process gas. In this way, damage to the
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. Quartz glass surface can be avoided by the process gas. Rather, the additional silicon dioxide layer should be attacked instead of the quartz glass surface and optionally removed before it comes to damage the quartz glass surface and thus the component. Since the additional silicon dioxide layer should be largely similar in composition to that of the quartz glass, stress-induced cracking, which can lead to breakage of the component, is avoided. Should cracking nevertheless occur in the coating, the cracks due to the pores of the silicon dioxide layer, which has a higher porosity than the quartz glass, can be dispersed by a multiple microcracking branch, so that a large number of smaller cracks results instead of individual large cracks.
Makroskopisch führt dies zu einer Erhöhung der mechanischen Beständigkeit des Bauteils. Weiterhin lässt sich durch die erfindungsgemäße Beschichtung die Partikelbildung durch Abplatzen reduzieren.  Macroscopically, this leads to an increase in the mechanical resistance of the component. Furthermore, the particle formation can be reduced by flaking off by the coating according to the invention.
Weitere wichtige Prozesse, bei denen Quarzglas in Form von Bestandteilen der Other important processes involving quartz glass in the form of components of
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 Process chamber is used, coating processes in which ceramic layers such as silicon carbide or silicon nitride are applied to objects made of, for example, ceramic, glass, silicon or graphite and the production of
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. High-purity silicon. In these processes, gas phase or vapor deposition leads to layer formation on the quartz glass surfaces of the process chamber facing the process, the layers forming a mechanical bond with the quartz glass. With increasing layer thickness, the mechanical stresses that arise during the cooling phase due to the different expansion coefficients of the quartz glass and the deposits increase. As a result, the resulting shear stresses increase, until it comes to mechanical flaking. The fracture pattern is usually flaking and Ausmuschelungen, where often the quartz glass is torn out with. It can even lead to cracks that completely penetrate the quartz glass component, resulting in its failure. Here too, an additional layer of silicon dioxide, which has a higher porosity than quartz glass, contributes to improved mechanical resistance of the components by dispersion of the cracks.
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. It has surprisingly been found that a coating with a silicon dioxide layer, which has a higher porosity than the silica glass coated with it, prevents or at least counteracts cracking. The pores in the layer, the number and size of which are significantly increased compared to the quartz glass, cause the cracks that occur to be dispersed, so that instead of individual large cracks, a multiplicity of smaller cracks results, which leads macroscopically to a mechanical resistance of the quartz glass.
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. It was an object of the invention to provide a device for modifying semiconductors, in particular the doping, for the coating of objects made of silicon, graphite, ceramic or glass or for the production of ultrapure silicon, wherein the disadvantages of the prior art have been overcome. In particular, it was an object of the present invention to provide devices that are equipped with components that are resistant to aggressive process gases and damage due to deposits, such as occur in gas phase boron doping, high-temperature CVD processes or in the production of ultrapure silicon.
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. An object of the present invention is therefore an apparatus for doping semiconductors with corrosive process gases or for coating objects made of silicon, graphite, ceramic or glass or for the production of ultrapure silicon, comprising one or more component (s) comprising a base body, the completely or at least partially consists of quartz glass, wherein the quartz glass is coated with a silicon dioxide layer having a higher porosity than the quartz glass of the base body.
Dabei wurde die Porosität der erfindungsgemäßen Siliziumdioxidschicht gemäß DIN 66133 bestimmt. The porosity of the silicon dioxide layer according to the invention was determined according to DIN 66133.
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. The silicon dioxide layer is preferably applied directly to the quartz glass of the component. This means that no further layer and / or component is arranged therebetween. The object of glass, ceramics, graphite or silicon in the sense of the present invention designates an object independently of its function, which has at least one surface which comprises glass, ceramic, graphite or silicon or consists of one of said materials. Preferably, the surface of the article has only one of the enumerated components. For example, this object may be a component. An article made of glass, ceramic, graphite or silicon in the sense of the invention can be, for example, a silicon wafer, as used in semiconductor technology. Likewise, an article in the context of the invention may be a graphite component. In a preferred embodiment, the coating is made entirely of silicon dioxide and contains essentially no further components. The addition of further components except silicon dioxide in the coating is usually less than 5 wt .-%, preferably less than 2.5 wt .-%, more preferably less than 1, 9 wt .-%, in particular less than 0.1 wt. -% and especially less than 0.01 wt .-%, each based on the total weight of the coating material.
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 Further preferred is an embodiment of the component in which, apart from the coating of silicon dioxide, there is no further coating which is applied to the component, in particular no layer differing from silicon dioxide, that is to say that the silicon dioxide layer is preferably the only coating of the component. In a further preferred embodiment of the component, the coating is arranged so that it comes into contact with the corrosive process gas, for example, on the inside of the process chamber or its interior facing. The surface of the coating preferably consists of silicon dioxide and preferably partially, but preferably completely, forms the outer surface of the quartz glass components which come into contact with the process gas. The components which are used in the device according to the invention and which are exposed to the corrosive process gases preferably essentially comprise a base body of quartz glass and a silicon dioxide protective layer arranged directly thereon, which is more porous than the quartz glass of the base body. The higher porosity of
Siliziumdioxidschicht verleiht der Schicht zudem eine geringere Dichte als die Dichte des Quarzglases. Silicon dioxide layer also gives the layer a lower density than the density of the quartz glass.
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. In a preferred embodiment of the invention, the coated quartz glass surface of the component comes into contact with the corrosive process gases. The device according to the invention usually has one or more components, whose base body essentially consists of Quartz glass exist and are coated with the silicon dioxide. By way of example, but not limitation, holding devices, gas-conducting devices, shielding plates, process tubes and components of process chambers are to be mentioned here, which comprise or consist of the component. In this case, process tubes may, for example, be made in several pieces, but preferably in one piece, their dimensions being, for example, cylindrical and the length being 1 to 3 m and the inner diameter 150 to 600 mm, for example 200 to 300 mm.
Weiterhin können die Prozessrohre beispielsweise eine Glockenform aufweisen, wobei der Innendurchmesser beispielsweise 800 bis 1200 mm betragen kann. Furthermore, the process tubes may for example have a bell shape, wherein the inner diameter may be for example 800 to 1200 mm.
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. In a preferred embodiment of the device according to the invention, the component is selected from the group consisting of holding devices, gas-conducting devices, shielding plates, process tubes and components of a process chamber.
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. These components are usually exposed to the process gases directly and therefore particularly vulnerable to the wear caused by the attacks of the process gases. The additional silicon dioxide layer counteracts these phenomena and thus prolongs the service life of the components. The longer service life of the components leads to a significant economic advantage, since the components no longer need to be replaced so often, which favors a continuous process flow and a consistently high quality of the products.
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. A preferred embodiment is characterized in that the silicon dioxide layer of the component has a porosity of 5% to 30%, preferably 10 to 30%. A pore-free (sealed) body would have a porosity of 0%. The porosity of the layer can be determined by means of mercury porosimetry (according to DIN 66133). In this case, the density of the silicon dioxide layer can be 70 to 95% of the density of the quartz glass of the base body. In a particularly preferred embodiment of the invention, the density of the silicon dioxide layer is 70 to 85% of the density of the quartz glass of the base body.
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. The silica of the coating is preferably amorphous, which has proven to be a significant advantage. The amorphous structure ensures that the quartz glass base bodies are not affected by volume jumps produced by phase change, which further adversely affect the stability of the quartz glass under the process conditions of Gas phase processes affects. The quartz glass of the base body is also preferably amorphous.
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: According to another preferred aspect of the present invention, the device comprises one or more components obtainable by a process comprising the following step:
- Beschichten, vorzugsweise großflächiges Beschichten, eines Bauteils, umfassend  Coating, preferably large-area coating, of a component comprising
Quarzglas, mit Siliziumdioxid, wobei die Schicht eine höhere Porosität als das Quarzglas aufweist.  Quartz glass, with silicon dioxide, wherein the layer has a higher porosity than the quartz glass.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Schicht durch Schlickerverfahren und/oder thermisches Spritzen aufgebracht.  In a preferred embodiment of the device according to the invention, the layer is applied by slip processes and / or thermal spraying.
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  Preferably, the silicon dioxide layer is applied by means of slip processes. For this purpose, a slurry containing the silicon dioxide can be applied to the glazed base body made of quartz glass. The application of the slurry takes place for example by dipping, spraying, knife coating or screen printing. The consistency of the slurry is given to the respective
Auftragungsverfahren angepasst. Application procedure adapted.
Typische Schlickerzusammensetzungen, die für die Beschichtung der Quarzglasbasiskörper geeignet sind, umfassen Si02-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 Typical slip compositions suitable for coating the silica glass base bodies include Si0 2 particles in a liquid. The preferred liquid is a polar liquid which is preferably selected from the group consisting of water and alcohols, such as, for example, ethanol or methanol, and also any desired mixtures thereof. The slurry is applied to the quartz glass base body and then under
Ausbildung der porösen Schicht getrocknet. Formation of the porous layer dried.
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 1 100 °C und 1250 °C. Vorzugsweise beträgt die Haltezeit 1 Std. bis 24 Std., bevorzugt 3 Std. bis 12 Std. Preferably, the quartz glass base body coated with the slurry is sintered. The sintering temperature is preferably between 1000 ° C and 1300 ° C, more preferably between 1 100 ° C and 1250 ° C. Preferably, the holding time is 1 hour to 24 hours, preferably 3 hours to 12 hours.
Vorzugsweise beträgt die mittlere Korngröße der Si02-Partikel im Schlicker 0,01 μηη bis 30 μηη, bevorzugt 0,01 μηη bis 15 μηη. Als mittlere Korngröße im Sinne der Erfindung ist die Preferably, the average particle size of the Si0 2 particles in the slurry 0.01 μηη to 30 μηη, preferably 0.01 μηη to 15 μηη. As average grain size in the context of the invention is the
durchschnittliche Größe der Si02-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 Si02 innerhalb oder außerhalb von average size of the Si0 2 particles, which was determined according to DIN EN 725 to understand in the slip. In an alternative preferred embodiment, the silicon dioxide layer is applied by means of thermal spraying. In this case, the silicon dioxide layer, for example be deposited by deposits of gaseous silicon dioxide in the gas phase. For this purpose, spray devices known in the prior art can be used. Thermal spraying includes methods in which Si0 2 is inside or outside of
Spritzgeräten an-, auf- oder abgeschmolzen wird und auf die Quarzglasoberfläche des On sprayers on, is melted down or on the quartz glass surface of the
Basiskörpers aufgeschleudert wird. Typische Spritzverfahren umfassen Plasmaspritzen und Flammspritzen. Base body is spun on. Typical spraying methods include plasma spraying and flame spraying.
Je nach Auftragungsverfahren können unterschiedliche Porengrößen der Schicht realisiert werden. Beim Auftragen mittels Schlickertechnik beträgt die im Durchschnitt längste Depending on the application method, different pore sizes of the layer can be realized. When applied by Schlickertechnik is the longest on average
Erstreckung einer Pore üblicherweise 0.1 bis 10 μηη, während beim thermischen Spritzen die im Durchschnitt längste Erstreckung einer Pore im Bereich zwischen 0.1 μηη und 1 .0 μηη liegt, jeweils gemessen mittels mikroskopischen Ausmessens. Extension of a pore usually 0.1 to 10 μηη, while the thermal spraying the average longest extent of a pore in the range between 0.1 μηη and 1 .0 μηη is, in each case measured by microscopic measurement.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich zur Dotierung, insbesondere zur Bordotierung von Halbleitern mit korrosiven Prozessgasen. The device according to the invention is suitable for doping, in particular for boron doping of semiconductors with corrosive process gases.
Alternativ eignet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Beschichtung von Gegenständen bestehend aus oder umfassend Silizium, Graphit, Glas oder Keramik. Alternatively, the device according to the invention is suitable for coating objects consisting of or comprising silicon, graphite, glass or ceramic.
Weiterhin bevorzugt ist die erfindungsgemäße Vorrichtung geeignet zur Herstellung von Reinstsilizium aus gasförmigen Silizium-haltigen Verbindungen, beispielsweise Trichlorsilan. Furthermore, the device according to the invention is preferably suitable for producing ultrapure silicon from gaseous silicon-containing compounds, for example trichlorosilane.
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. The boron doping in the gas phase is characterized by a homogeneous distribution of the boron and high reactivity. Furthermore, large-area doping can be realized by the gas phase boron doping, wherein at the same time several objects to be doped, for example wafers, can be doped. However, the doping with a gaseous boron source according to the prior art is avoided because the aggressive gases attack the quartz glass components of the process chamber and thus significantly limit their service life. Instead, boron pastes are used, but have the disadvantage that the process is very slow and the boron doping only locally, that is, takes place only at the point of the job.
Daher ist ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Dotierungsverfahren, das folgenden Schritt umfasst: Therefore, another object of the present invention is a doping method, comprising the following step:
- Inkontaktbringen eines zu dotierenden Gegenstandes mit einem Prozessgas, welches das Dotierungsmittel umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Dotierung in einer - Contacting an object to be doped with a process gas comprising the dopant, characterized in that the doping in a
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. Device, especially in a process chamber takes place and wherein the device is a or a plurality of component (s) comprising one or more base bodies which are / are made wholly or at least partly of quartz glass which is completely or partially coated with a silicon dioxide layer having a higher porosity than the quartz glass of the base body (s) (s) comprises.
Dabei ist die Beschichtung so auf dem Bauteil angeordnet, dass sie im Betrieb dem Prozessgas ausgesetzt ist. The coating is arranged on the component so that it is exposed to the process gas during operation.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dotierungsverfahrens wird der zu dotierende Gegenstand in der Halbleitertechnologie und/oder der Photovoltaik eingesetzt.  In a preferred embodiment of the doping method according to the invention, the object to be doped is used in semiconductor technology and / or photovoltaics.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dotierungsverfahrens umfasst der zu dotierende Gegenstand Silizium, insbesondere Siliziumwafer. In a further preferred embodiment of the doping method according to the invention, the object to be doped comprises silicon, in particular silicon wafer.
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 In a preferred embodiment of the doping method according to the invention, the process gas comprises a boron source. The process gas usually consists of a carrier gas such as argon or nitrogen, to which a boron source is admixed. Furthermore, the
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. Process gases usually oxygen as the reaction gas. In this case, the boron source can be present, for example, in the form of boron halides, such as boron chloride or boron bromide or, alternatively, as borane. The actual dopant source B2O 3 then usually forms in situ from the gaseous boron compound.
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 1 100 °C, liegt. Diese Temperaturen sorgen für eine homogene und effiziente A further preferred embodiment of the doping method according to the invention is characterized in that the temperature of the process gas in the range of 500 ° C to 1500 ° C, preferably in the range of 600 ° C to 1200 ° C and especially in the range of 750 ° C to 1 100th ° C, lies. These temperatures ensure a homogeneous and efficient
Dotierung, insbesondere wenn das Prozessgas eine Mischung aus Sauerstoff, Stickstoff und Borhalogeniden, wie etwa Borchlorid oder Borbromid, aufweist. Doping, especially when the process gas has a mixture of oxygen, nitrogen and boron halides, such as boron chloride or boron bromide.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dotierungsverfahrens beträgt die Porosität der Siliziumdioxidschicht 5 bis 30%, bevorzugt 10% bis 30%. In a preferred embodiment of the doping method according to the invention, the porosity of the silicon dioxide layer is 5 to 30%, preferably 10% to 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: Other important processes in the field of semiconductor technology include the coating of objects made of glass, ceramics, silicon or graphite as well as the production of high-purity silicon. This leads to layering on the quartz glass, which can lead to cracking due to the different Ausdehnugskeffizienten if the quartz glass is subjected to temperature fluctuations, as they occur in the cooling phases of the processes. A further subject of the present invention is therefore a process for coating articles of glass, ceramic, graphite or silicon, comprising the following step:
- Beschichten eines zu beschichtenden Gegenstandes, vorzugsweise eines Coating an article to be coated, preferably one
Gegenstandes aus Glas, Keramik, Graphit oder Silizium, mit einem gasförmigen Object of glass, ceramic, graphite or silicon, with a gaseous
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. Coating agent, characterized in that the coating takes place in a device, in particular a process chamber, wherein the device comprises one or more component (s), comprising one or more base bodies, which consist entirely or at least partially of quartz glass, which / which is / are completely or partially coated with a silicon dioxide layer which has a higher porosity than the quartz glass of the base body (s).
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 SiHCI3, SiCI4, Si(CH3)CI3, SiH2CH2, Trimethylaluminium (TMA), NH3, N20, Siliziumnitrid und Silanen. For the purposes of the present invention, a gaseous coating composition is to be understood as meaning a gas or gas mixture which comprises the coating agent, that is to say a substance or compound which leads to layer formations on the object. Preferably, the gaseous coating agent is selected from the group consisting of SiHCl 3 , SiCl 4 , Si (CH 3 ) Cl 3 , SiH 2 CH 2 , trimethylaluminum (TMA), NH 3 , N 2 O, silicon nitride and silanes.
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, C02, H2, 02, N2, Ar und He. Vorzugsweise erfolgt die Beschichtung mit dem gasförmigen Beschichtungsmittel bei In a preferred embodiment, the coating composition is present as a gas mixture with other gases together. These additional gases may be, for example, fuel gases or carrier gases. Preferably, the other gases are selected from the group consisting of methane, ethane, propane, butane, CO, C0 2 , H 2 , 0 2 , N 2 , Ar and He. Preferably, the coating is carried out with the gaseous coating agent at
Temperaturen oberhalb von 250 °C, vorzugsweise zwischen 300 °C und 1500 °C. Temperatures above 250 ° C, preferably between 300 ° C and 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. In a preferred embodiment, the article to be coated is a silicon wafer, on one side of which a coating of aluminum oxide or silicon nitride is applied. In an alternative preferred embodiment, the article to be coated is a graphite component to which a layer of silicon carbide is applied.
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 Since it can occur due to the deposits that are deposited on the quartz glass during the process, cracking and damage to the component can occur, which can be attributed to the different expansion coefficients, the effect
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. Silicon dioxide layer according to the invention preferably against mechanical stresses. The production of high-purity silicon plays a prominent role in semiconductor technology, since high-purity silicon is one of the main constituents of semiconductors.
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 A further subject of the present invention is therefore a process for the production of ultrapure silicon, which comprises the following step: deposition of silicon, characterized in that the deposition in one
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.  Device, in particular a process chamber, wherein the device comprises one or more component (s) comprising one or more base bodies which are / are made entirely or at least partially of quartz glass which is completely or partially coated with a silicon dioxide layer. which has a higher porosity than the quartz glass of the base body (s) comprises.
In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Abscheiden von Silizium aus gasförmigen Silizium-haltigen Verbindungen, insbesondere Trichlorsilan. In a preferred embodiment, the deposition of silicon from gaseous silicon-containing compounds, in particular trichlorosilane.
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 The deposition of the silicon is preferably carried out by introducing a gaseous, silicon-containing compound, for example trichlorosilane, into a reactor, for example a bell-shaped quartz glass reactor, in which there are one or more carriers on which the silicon is deposited. Preferably, the supports comprise or consist of silicon. Preferably, the deposition takes place at a temperature above 800 ° C, for example at temperatures between 800 ° C and 1300 ° C, preferably between 1000 ° C and 1200 ° C. It has surprisingly been found that an additional coating of the quartz glass with silicon dioxide leads to a reduction in the corrosion of the quartz glass, especially in
Prozessen, in denen gasförmige Verbindungen eingesetzt werden. Processes in which gaseous compounds are used.
Daher ist ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung die Verwendung einer Therefore, another object of the present invention is the use of a
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. A silicon dioxide layer, on a quartz glass base body, wherein the layer has a higher porosity than the quartz glass of the base body, for reducing or reducing the corrosion of quartz glass by process gases or as a barrier layer for high-temperature diffusion or coating processes.
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 Corrosion in the sense of the present invention comprises the reaction of a material with its environment, which causes a measurable change of the material and can lead to an impairment of the function of the component comprising this material. A material in the context of the present invention is preferably quartz glass. Environment in The meaning of the invention includes all substances with which the quartz glass comes into contact during a process. The physical state of the substances is not of
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. Importance. They may be gaseous, liquid or solid, in pure form or as mixtures. The silicon dioxide layer, which comes into contact with the process gases, should preferably be a separating layer between the process gas and the quartz glass, which prevents the quartz glass from being attacked by the process gas or which should be attacked instead of the quartz glass and thus consumed as a sacrificial layer instead of the quartz glass ,
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verwendung weist das In a preferred embodiment of the use according to the invention
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. Process gas temperatures in the range of 200 ° C to 1600 ° C, in particular from 300 ° C to 1500 ° C, but preferably from 400 ° C to 1300 ° C, on.
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. BCI3, BBr3, oder auch Borane. A further preferred embodiment is characterized in that the process gas comprises a boron source. Boron sources in the context of the present invention are boron and boron compounds, in particular those which form boron oxide with oxygen under the process conditions, such as, for example, boron halides, for example BCI 3 , BBr 3 , or else boranes.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verwendung weist die In a preferred embodiment of the use according to the invention, the
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 Silicon dioxide layer, which has a higher porosity than the quartz glass of the base body, a limited adhesion to the quartz glass surface of the base body, the removal, preferably a residue-free removal, this layer of the
Quarzglasoberfläche erlaubt, ohne dass die Quarzglasoberfläche beschädigt wird. Quartz glass surface allowed without damaging the quartz glass surface.
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 The removal of the silicon dioxide layer preferably takes place mechanically, for example by grinding, or thermally, for example by means of gas burners. In this case, the low porosity of the silicon dioxide layer has proven to be advantageous. In a likewise preferred embodiment, the removal of the silicon dioxide layer takes place by chemical means, for example by the use of acids. Suitable acids are, for example, hydrofluoric acid or mixtures of other inorganic acids with
Flusssäure. Es wurde gefunden, dass die große spezifische Reaktionsoberfläche der Hydrofluoric acid. It was found that the large specific reaction surface of the
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. Silicon dioxide layer allows a rapid dissolution of the layer and a capillary complete penetration of the acid into the silicon dioxide layer. Thus, the layer used in the invention and any deposits on it can quickly and be removed without residue without the quartz glass surface is significantly affected.
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. At the same time, the limited adhesion should enable a damage-free cleaning of the quartz glass surface and the quick and easy application of a new silicon dioxide layer, should the old be consumed or their thickness reduced to a critical level, in which the protective function is no longer fully guaranteed.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verwendung zeichnet sich die Siliziumdioxidschicht, welche eine höhere Porosität als das Quarzglas des In a further preferred embodiment of the use according to the invention, the silicon dioxide layer which has a higher porosity than the quartz glass of the
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. Base body, characterized in that it has a layer thickness between 0.1 mm and 3.0 mm, preferably between 0.5 mm and 2.0 mm.
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 A further preferred subject of the present invention is the use of the device according to the invention for doping semiconductors or for coating objects made of silicon, ceramic, graphite or glass or for the production of
Reinstsilizium. Für die erfindungsgemäße Verwendung eignen sich insbesondere Beschichtungsmittel, die eine oder mehrere Verbindungen umfasst, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus SiHCI3, SiCI4, Si(CH3)CI3, SiH2CH2, Trimethylaluminium (TMA), NH3, N20 und Silanen. High-purity silicon. Coating agents which comprise one or more compounds selected from the group consisting of SiHCl 3 , SiCl 4 , Si (CH 3 ) Cl 3 , SiH 2 CH 2 , trimethylaluminum (TMA), NH 3 are particularly suitable for the use according to the invention , N 2 0 and silanes.
Weiterhin kann das Prozessgas zusätzliche Komponenten ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Methan, Ethan, Propan, Butan, CO, C02, H2, 02, 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. Furthermore, the process gas may comprise additional components selected from the group consisting of methane, ethane, propane, butane, CO, CO 2 , H 2 , O 2 , N 2 , Ar and He. The device according to the invention is particularly suitable for use in semiconductor technology, especially when it comes to the modification of semiconductors, for example by doping, or the coating of objects with ceramic layers or the production of ultrapure silicon. Therefore, the device according to the invention is preferably used for doping semiconductors or for coating objects made of glass, ceramic, graphite or silicon or for producing ultrapure silicon.
Das erfindungsgemäß einzusetzende Bauteil eignet sich besonders für den Einsatz in The component to be used according to the invention is particularly suitable for use in
Verfahren, bei denen korrosive Prozessgase eingesetzt werden. Daher ist ein weiterer Process in which corrosive process gases are used. Therefore, another one
Gegenstand der vorliegenden Erfindung, die Verwendung eines Bauteils, umfassend einen Basiskörper aus Quarzglas, welcher mit Siliziumdioxid beschichtet ist, wobei die The present invention relates to the use of a component comprising a base body of quartz glass, which is coated with silicon dioxide, wherein the
Siliziumdioxidschicht eine höhere Porosität aufweist als der Quarzglasbasiskörper, für eine Prozesskammer, vorzugsweise für eine Dotierungsvorrichtung, die korrosive Prozessgase, umfassend das Doteriungsmittel, verwendet. Silicon dioxide layer has a higher porosity than the quartz glass base body, for a Process chamber, preferably for a doping device, which uses corrosive process gases comprising the doterizing agent.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Bauteil dem Prozessgas, welches das Dotierungsmittel umfasst, ausgesetzt. In a preferred embodiment, the component is exposed to the process gas comprising the dopant.

Claims

Patentansprüche Patent claims
1 . Vorrichtung zur Dotierung von Halbleitern mit korrosiven Prozessgasen oder zur 1 . Device for doping semiconductors with corrosive process gases or for
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. Coating of objects made of silicon, graphite, ceramic or glass or for the production of ultrapure silicon, comprising one or more components that comprise a base body which consists entirely or at least partially of quartz glass, the quartz glass having a silicon dioxide layer which has a higher Porosity than the quartz glass of the base body is coated.
2. 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. 2. Device according to claim 1, characterized in that the component is selected from the group consisting of holding devices, gas-carrying devices, shielding plates, process pipes and components of a process chamber.
3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Siliziumdioxidschicht des Bauteils eine Porosität von 5 bis 30%, bevorzugt 10 bis 30% aufweist. 3. Device according to claim 1, characterized in that the silicon dioxide layer of the component has a porosity of 5 to 30%, preferably 10 to 30%.
4. Vorrichtung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch 4. Device according to one or more of claims 1 to 3, characterized
gekennzeichnet, dass das Bauteil erhältlich ist durch ein Verfahren, umfassend den folgenden Schritt: characterized in that the component is obtainable by a process comprising the following step:
- Beschichten, vorzugsweise großflächiges Beschichten, eines Basiskörpers, - Coating, preferably large-area coating, of a base body,
umfassend Quarzglas, mit Siliziumdioxid, wobei die Schicht eine höhere Porosität als das Quarzglas aufweist. comprising quartz glass, with silicon dioxide, the layer having a higher porosity than the quartz glass.
5. Vorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht durch 5. Device according to claim 4, characterized in that the layer
Schlickerverfahren und/oder thermisches Spritzen aufgebracht wird. Slip process and/or thermal spraying is applied.
6. Dotierungsverfahren umfassend folgenden Schritt: 6. Doping process comprising the following step:
- 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. - Bringing an object to be doped into contact with a process gas which comprises the doping agent, characterized in that the doping takes place in a device, specifically a process chamber, and wherein the device has one or more component(s), comprising one or more base bodies, the/ which consists completely or at least partially of quartz glass, which is/are completely or partially coated with a silicon dioxide layer which has a higher porosity than the quartz glass of the base body(s).
7. Dotierungsverfahren gemäß Anspruch 6, wobei der zu dotierende Gegenstand in der Halbleitertechnologie und/oder der Photovoltaik eingesetzt wird. 7. Doping method according to claim 6, wherein the object to be doped is used in semiconductor technology and/or photovoltaics.
Dotierungsverfahren gemäß Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zu dotierende Gegenstand Silizium umfasst. Doping method according to claim 6 or 7, characterized in that the object to be doped comprises silicon.
Dotierungsverfahren gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozessgas eine Borquelle umfasst. Doping method according to one or more of claims 6 to 8, characterized in that the process gas comprises a boron source.
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 1 100 °C aufweist. Doping method according to one or more of claims 6 to 9, characterized in that the process gas has temperatures in the range from 500 °C to 1500 °C, in particular from 600 °C to 1200 °C, preferably from 750 °C to 1,100 °C .
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. Doping method according to one or more of claims 6 to 10, characterized in that the porosity of the silicon dioxide layer is 5% to 30%, preferably 10% to 30%.
12. Verfahren zur Beschichtung eines Gegenstandes aus Glas, Keramik, Graphit oder 12. Process for coating an object made of glass, ceramic, graphite or
Silizium umfassend den folgenden Schritt: Silicon comprising the following step:
- Beschichten eines zu beschichtenden Gegenstandes, vorzugsweise eines - Coating an object to be coated, preferably one
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. Object made of glass, ceramic, graphite or silicon, with a gaseous coating agent, characterized in that the coating takes place in a device, especially a process chamber, the device having one or more components, comprising one or more base bodies, the / which consists completely or at least partially of quartz glass, which is/are completely or partially coated with a silicon dioxide layer which has a higher porosity than the quartz glass of the base body(s).
13 Verfahren zur Herstellung von Reinstsilizium, umfassend den folgenden Schritt: 13 Process for producing ultrapure silicon, comprising the following step:
- 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. - Depositing silicon, characterized in that the deposition takes place in a device, specifically a process chamber, the device having one or more component(s), comprising one or more base bodies, which consist entirely or at least partially of quartz glass, which is/are completely or partially coated with a silicon dioxide layer which has a higher porosity than the quartz glass of the base body(s).
14. Verfahren gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Abscheiden von Silizium aus gasförmigen Silizium-haltigen Verbindungen, insbesondere Trichlorsilan, erfolgt. 14. The method according to claim 13, characterized in that the deposition of silicon takes place from gaseous silicon-containing compounds, in particular trichlorosilane.
15. 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. 15. Use of a silicon dioxide layer on a quartz glass base body, the layer having a higher porosity than the quartz glass of the base body, to reduce or reduce corrosion of quartz glass by process gases or as a barrier layer for high-temperature diffusion or coating processes.
16. 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. 16. Use of a silicon dioxide layer according to claim 15, characterized in that the process gas has temperatures in the range from 200 °C to 1600 °C, in particular from 300 °C to 1500 °C, preferably from 400 °C to 1300 °C.
17. Verwendung einer Schicht gemäß Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozessgas eine Borquelle umfasst. 17. Use of a layer according to claim 15 or 16, characterized in that the process gas comprises a boron source.
18. Verwendung einer Schicht gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 15 bis 17, 18. Use of a layer according to one or more of claims 15 to 17,
dadurch gekennzeichnet, dass die Siliziumdioxidschicht, welche eine höhere Porosität als das Quarzglas des Basiskörpers aufweist, eine begrenzte Haftung auf der characterized in that the silicon dioxide layer, which has a higher porosity than the quartz glass of the base body, has limited adhesion to the
Quarzglasoberfläche des Basiskörpers aufweist, die ein Entfernen, vorzugsweise ein rückstandsloses Entfernen, dieser Schicht von der Quarzglasoberfläche erlaubt, ohne dass die Quarzglasoberfläche beschädigt wird. Has quartz glass surface of the base body, which allows removal, preferably residue-free removal, of this layer from the quartz glass surface without damaging the quartz glass surface.
19. 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. 19. Use of a silicon dioxide layer, according to one or more of claims 15 to 18, characterized in that the silicon dioxide layer, which has a higher porosity than the quartz glass of the base body, has a layer thickness between 0.1 mm and 3.0 mm, preferably between 0 .5 mm and 2.0 mm.
20. 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. 20. Use of a device according to one or more of claims 1 to 5 for doping semiconductors or for coating objects made of silicon, ceramic, graphite or glass or for producing ultrapure silicon.
21 . 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. 21. Use of a component comprising a base body made of quartz glass, which is coated with silicon dioxide, the silicon dioxide layer having a higher porosity than the quartz glass base body, for a process chamber, preferably for a doping device, which uses corrosive process gases comprising a dopant.
22. Verwendung eines Bauteils gemäß Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil dem Prozessgas, welches das Dotierungsmittel umfasst, ausgesetzt ist. 22. Use of a component according to claim 21, characterized in that the component is exposed to the process gas which comprises the dopant.
PCT/EP2014/057584 2013-05-14 2014-04-15 Sio2-based barrier layer for high temperature diffusion and coating processes WO2014183943A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013208799.3A DE102013208799A1 (en) 2013-05-14 2013-05-14 SiO2-based barrier layer for high-temperature diffusion and coating processes
DE102013208799.3 2013-05-14

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014183943A1 true WO2014183943A1 (en) 2014-11-20

Family

ID=50489101

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2014/057584 WO2014183943A1 (en) 2013-05-14 2014-04-15 Sio2-based barrier layer for high temperature diffusion and coating processes

Country Status (3)

Country Link
DE (1) DE102013208799A1 (en)
TW (1) TW201504178A (en)
WO (1) WO2014183943A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113684468A (en) * 2021-07-14 2021-11-23 深圳市拉普拉斯能源技术有限公司 Quartz part protective layer and preparation method thereof

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3099523A (en) * 1960-12-17 1963-07-30 Siemens Ag Method of producing hyperpure silicon, silicon carbide and germanium
EP1352986A2 (en) * 2002-04-04 2003-10-15 Tosoh Corporation Quartz glass thermal sprayed parts and method for producing the same
US20120083105A1 (en) * 2009-04-06 2012-04-05 Semco Engineering Sa Method for boron doping silicon wafers

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1497193A (en) * 1974-12-20 1978-01-05 Owens Illinois Inc Boron doping of semiconductors
DE3441056A1 (en) 1984-11-09 1986-05-22 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Process for reducing wear of quartz parts used in the gas-phase deposition of silicon
US5443686A (en) * 1992-01-15 1995-08-22 International Business Machines Corporation Inc. Plasma CVD apparatus and processes
US5540782A (en) 1992-10-15 1996-07-30 Tokyo Electron Kabushiki Kaisha Heat treating apparatus having heat transmission-preventing plates
DE4429825C1 (en) 1994-08-23 1995-11-09 Heraeus Quarzglas Coated component made of quartz glass
FR2737488B1 (en) * 1995-07-31 1997-09-19 Vesuvius France Sa WINDOWED SILICA REFRACTORY MATERIAL WITH LOW CORROSION BY MOLTEN METALS, PART AND MANUFACTURING METHOD
DE19719133C2 (en) 1997-05-07 1999-09-02 Heraeus Quarzglas Quartz glass bell and process for its manufacture
DE102005036746A1 (en) * 2005-08-04 2007-02-08 Wacker Chemie Ag SiO2 molded body of two layers, process for their preparation and use
DE102007030698B4 (en) 2007-06-30 2009-06-10 Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg A method of making a composite body of a base body of opaque quartz glass and a sealed sealant layer, and use of the composite body
DE102009049032B3 (en) * 2009-10-10 2011-03-24 Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg Process for producing a coated component of quartz glass

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3099523A (en) * 1960-12-17 1963-07-30 Siemens Ag Method of producing hyperpure silicon, silicon carbide and germanium
EP1352986A2 (en) * 2002-04-04 2003-10-15 Tosoh Corporation Quartz glass thermal sprayed parts and method for producing the same
US20120083105A1 (en) * 2009-04-06 2012-04-05 Semco Engineering Sa Method for boron doping silicon wafers

Also Published As

Publication number Publication date
DE102013208799A1 (en) 2014-11-20
TW201504178A (en) 2015-02-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9017765B2 (en) Protective coatings resistant to reactive plasma processing
DE19719133C2 (en) Quartz glass bell and process for its manufacture
Smeacetto et al. Multilayer coating with self-sealing properties for carbon–carbon composites
KR20200039629A (en) Rare earth oxyfluoride spray powder and rare earth oxyfluoride-sprayed article
KR20110089348A (en) Corrosion-resistant bonding agents for bonding ceramic components which are exposed to plasmas
US8986845B2 (en) Ceramic composite article having laminar ceramic matrix
DE102009052308B3 (en) Method for producing a quartz glass cylinder and carrier for carrying out the method
Chu et al. SiC coating toughened by SiC nanowires to protect C/C composites against oxidation
EP2263981A2 (en) Method for producing a component of consisting of quartz glass
DE102006056615A1 (en) Wafer processing device for use in semiconductors processing chamber for production of semiconductors, has base substrate on which wafer is located, where filler seals gap in device
TW201805450A (en) Yttrium oxyfluoride sprayed coating and method for producing the same, and sprayed member
CN109477199A (en) The forming method and thermal spraying component of suspension plasma thermal spraying slurry, terres rares oxygen fluoride thermal spray membrane
WO2010112339A1 (en) Bodies coated by sic and method for creating sic-coated bodies
WO1998045498A1 (en) Substrate body with a protective coating
Kane et al. Oxidation of 3D‐printed SiC in air and steam environments
WO2014183943A1 (en) Sio2-based barrier layer for high temperature diffusion and coating processes
EP1778890A1 (en) Method for production of reactors for the decomposition of gases
US10157731B2 (en) Semiconductor processing apparatus with protective coating including amorphous phase
EP1985594A1 (en) Moulded body with a long life hard coating made of silicium nitride, method for its manufacture and its application
EP3596247A2 (en) Coated product and production method
DE102011008954B4 (en) Method for producing a quartz glass cylinder and carrier for carrying out the method
CN109354021A (en) A kind of preparation method of WC/W composite material
KR20160057435A (en) Substrate for solidifying a silicon ingot
EP2885443A1 (en) Apparatus for chemical vapour deposition having carbon fibre filaments
WO2021104553A1 (en) Substrate made of ceramic composite material having a protective layer against environmental influences, and method for producing said substrate

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14717767

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14717767

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1