[发明专利]硅锭制造用容器

说明书

技术领域

本发明涉及用于制造太阳能电池等级的硅锭的硅锭制造用容器。

背景技术

一直以来，作为用于太阳能电池等的硅锭的制造方法，已知在石墨制或石英制的容器(坩埚或铸模等)中容纳硅熔融液并使该硅熔融液从下方凝固而使多晶硅生长的铸造法(cast，铸造法)。

依照该铸造法，由于在硅熔融液凝固时晶体生长的方向对齐为一定，因而能够制造抑制晶界所导致的比电阻增大的优质晶片。另外，依照铸造法，能够进行硅锭的大量生产。

一般而言，在用于铸造法的容器的内表面形成脱模材料。在通过铸造法制造硅锭的情况下，如果当使硅熔融液在容器内凝固时硅与容器材料反应，则硅晶体固定于容器，变得难以取出锭。因此，在容器的内表面形成脱模材料，由此硅晶体不与容器直接接触。作为这样的脱模材料，一般使用氮化硅(Si₃N₄)、二氧化硅(SiO₂)或混合这些的材料。

可是，在容器内表面形成由Si₃N₄等构成的脱模材料的情况下，使用以下方法：将在Si₃N₄粉末混合聚乙烯醇等粘合剂而制作的水系浆料涂布于容器内表面，并在氧气氛下烧成。

已知，该Si₃N₄烧结性(当将固体粉末的集合体在低于融点的温度下加热时固化而成为被称为烧结体的致密物体的性质)低，在不添加金属杂质等烧结辅助剂的情况下，强度低而脆弱。因此，形成于容器内表面的由Si₃N₄烧结体构成的脱模材料在硅锭的制造工序(硅熔融液的保持时、晶体生长时、从容器取出时)中损坏的可能性高。

例如，硅熔融液的密度为2.5g/cm³，但固体密度为2.33g/cm³，因而，当使硅熔融液在容器内凝固时，约7%体积膨胀。如果伴随该硅凝固时的体积膨胀而在容器中产生过度的应力，则脱模材料损坏。

而且，如果在一系列硅锭的制造工序中脱模材料损坏，则体积膨胀应力残留于所培育的硅锭，因而转移的增加等晶体品质下降。假设硅锭不破损，晶体品质的下降也不可避免。

另外，如果在晶体生长中脱模材料损坏，则由于硅晶体与容器接触并固定，因而硅锭的取出性进一步恶化，结果，剥离的脱模材料混入硅锭，招致结晶性的下降。而且，由于不能原样地再次利用容器，因而成为制造成本增加的主要原因。

于是，期望这样的硅锭制造用容器：其具有良好的脱模性，并且能够防止在硅锭的制造工序中脱模材料损坏。

例如，在专利文献1至3中，公开了将Si₃N₄、SiO₂或这些材料的混合物层叠而使脱模材料为多层构造的技术。另外，在专利文献4、5中，公开了将树脂混入Si₃N₄等脱模材料的技术。另外，在专利文献6、7中，公开了以氮化铝(AlN)或二氧化铈(CeO₂)、氧化钇(Y₂O₃)为烧结辅助剂的形成脱模材料的技术。这样，一般在脱模材料形成工序中添加金属氧化物或碳，作为增强脱模材料的方法。

专利文献

专利文献1：日本特开2003-313023号公报

专利文献2：日本特表2007-534590号公报

专利文献3：日本特开2006-327912号公报

专利文献4：日本特开2006-218537号公报

专利文献5：日本特开2007-191345号公报

专利文献6：日本特开2008-230932号公报

专利文献7：日本特开平7-206419号公报。

非专利文献

非专利文献1：晶体生长杂志(Journal of Crystal Growth)，79(1986)，583-589。

发明内容

发明要解决的问题。

然而，在形成含有金属氧化物或碳的脱模材料的情况下，在脱模材料浆料烧成工序中，生成碳化硅(SiC)。然后，所生成的SiC混入硅锭，在晶体晶界析出，不仅使作为锭的品质下降，而且还成为将硅锭加工成晶片时的障碍。

另外，脱模材料浆料所含有的金属氧化物或碳成为使容器劣化的原因。例如，形成于石墨制的容器内表面的脱模材料，由于碳化(SiC化)而变得容易剥离成膜状，因而脱模性也不充分，结果消耗石墨容器。