本發(fā)明提供了一種提高鑄錠質(zhì)量的方法，具體為通過改變坩堝的內(nèi)部結(jié)構(gòu)來提高鑄錠質(zhì)量。

背景技術(shù)：

在鑄錠過程中，坩堝作為消耗品充當容器的角色，由于市場競爭越來越激烈，對硅片品質(zhì)的要求也越來越高，從原料、鑄錠工藝、坩堝等多方面著手提高鑄錠質(zhì)量成為努力突破的幾大方向，從坩堝方面考慮，由于鑄錠期間硅料與坩堝內(nèi)壁直接接觸，且隨著化料時間的延長，硅料融化之后會進一步與坩堝實現(xiàn)緊密貼合，由于坩堝本身含有一定元素雜質(zhì)，在高溫狀態(tài)下，坩堝呈現(xiàn)軟化狀態(tài)，雜質(zhì)發(fā)生擴散，進入硅錠中，影響硅錠純度，因此對鑄錠質(zhì)量產(chǎn)生不良影響，加重紅區(qū)比例，從減少雜質(zhì)擴散的角度出發(fā)，若提高坩堝內(nèi)壁工作面的純度，減少其雜質(zhì)含量，可降低雜質(zhì)擴散的作用，提高鑄錠質(zhì)量。

現(xiàn)有技術(shù)只在坩堝生產(chǎn)的基礎上提高細節(jié)處理程度，保證坩堝工作面清潔度，減少外界雜質(zhì)對坩堝帶來的污染以及對鑄錠質(zhì)量的影響，確保除去坩堝本身外，無其他可能引起污染的因素，如粉塵、金屬雜質(zhì)等，主要從不增加雜質(zhì)方面入手，控制坩堝質(zhì)量，提高鑄錠質(zhì)量。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

由于原料本身不可避免的因素，坩堝內(nèi)壁工作面含有雜質(zhì)，在高溫軟化狀態(tài)下與熔融硅料接觸后，雜質(zhì)滲透進入硅料當中，產(chǎn)生污染，影響鑄錠質(zhì)量，對鑄錠過程中幾個重要控制的指標產(chǎn)生不良影響，影響硅片質(zhì)量。

本發(fā)明選取潔凈坩堝，人工制備高純原料，通過專用設備，將高純原料制備成高純度的液體漿料，配合有機添加劑硅溶膠，按照比例配置均勻后，使用專用噴槍，噴涂在坩堝內(nèi)壁工作面上，制備高純涂層，制備效果如圖2所示：

現(xiàn)有技術(shù)中，硅料與坩堝內(nèi)壁直接接觸，無涂覆層，鑄錠過程中，硅料融化之后會與坩堝內(nèi)壁直接接觸，由于受坩堝制作的原料以及工藝影響，其整體含有的元素雜質(zhì)，與熔融硅料接觸之后，發(fā)生雜質(zhì)擴散作用，影響鑄錠質(zhì)量，制備效果如圖1。

通過在硅料與坩堝內(nèi)壁工作面之間增加高純涂層，起到隔離作用，在鑄錠過程中，硅料融化之后，接觸到的為高純涂層，雜質(zhì)含量相比于普通坩堝明顯偏低，可有效減少雜質(zhì)的擴散，因其制備原料純度高，主要成分含量可達99.99%，與普通原料相比，明顯減少雜質(zhì)對鑄錠質(zhì)量的影響。

高純涂層的制備方案為：單晶硅料與純水按照1：1的比例，采用無污染球磨機研磨3小時，添加硅溶膠（硅溶膠占單晶硅料與純水總質(zhì)量分數(shù)為8%～10%），保證其具有良好的穩(wěn)定性，無沉淀、分層、雜質(zhì)污染等不良現(xiàn)象，后采用噴槍將原料噴涂在潔凈坩堝內(nèi)壁（要求噴出物均勻細膩，接近霧化，無明顯成團現(xiàn)象），保證無明顯堆積，無流痕，無空白，高純層均勻覆蓋內(nèi)壁，涂層厚度適中，選取的坩堝在噴涂高純涂層之前須在潔凈環(huán)境下以100-120℃的溫度加熱，因為室溫下的坩堝溫度偏低，無法保證涂層的完整覆蓋，溫度過高，可能引起氣泡、起皮、汽化等現(xiàn)象，選取合適的加熱溫度，以確保高純涂層完好的附著效果，無脫落、起皮現(xiàn)象。

采用本發(fā)明的技術(shù)方案具有如下技術(shù)效果：

本發(fā)明直接制備高純涂層，減少工序流轉(zhuǎn)過程中對產(chǎn)品造成的污染，且由于原料純度明顯提升，可大幅度提高坩堝工作面的純度，減少鑄錠過程中雜質(zhì)的滲透，明顯提高鑄錠質(zhì)量，對減少紅區(qū)，提高得率與轉(zhuǎn)化效率具有明顯的促進作用。

在高純涂層原料的制備過程中，高純原料必須保證絕對的純度，在制備過程中不能因人為操作、設備運轉(zhuǎn)等因素引入雜質(zhì)，配置比例合理，硅溶膠的添加量合適，保證高純料的均勻性，無起泡沉淀等現(xiàn)象。

坩堝預熱溫度的設置，必須選取合適的溫度對坩堝進行預熱，確保高純涂層良好的附著效果，溫度太高容易起泡，溫度太低影響附著，同時保證高純涂層不起皮、不脫落、不汽化。

高純涂層的噴涂，涂層應確保均勻，厚度適中，無過薄或者偏厚現(xiàn)象，噴涂完成后表面平整，無突起、流痕等現(xiàn)象。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的制備效果圖。

圖2為本發(fā)明實施例1的技術(shù)方案中的制備效果圖。

具體實施方式

實施例1

一種改變坩堝結(jié)構(gòu)以提高鑄錠質(zhì)量的方法，包括如下步驟：

（1）清理潔凈坩堝內(nèi)壁，采用砂紙對坩堝內(nèi)壁進行打磨處理，使坩堝內(nèi)壁表面打磨痕跡在2mm；單晶硅料與純水以質(zhì)量比1:1混合后，球磨機研磨3小時，再添加占單晶硅料與純水總質(zhì)量分數(shù)為8.5%的硅溶膠得到混合料漿；

（2）在坩堝底部覆蓋1mm厚度的石英砂，將坩堝在100℃下預熱后采用壓力噴槍將混合料漿噴涂在坩堝內(nèi)壁，涂層厚度在1.2mm，噴涂完畢后在120℃下加熱50min，即可完成提高鑄錠質(zhì)量的步驟。

普通坩堝在鑄錠過程中，平均雜質(zhì)比例在1-1.5%，側(cè)部紅區(qū)入侵長度在5～10mm左右，底部紅區(qū)入侵長度在60～65mm之間，使用高純坩堝之后，平均雜質(zhì)比例可降低到0.5%，側(cè)部紅區(qū)平均長度可降低到2mm，底部紅區(qū)入侵長度可降低到58mm之間，明顯提高鑄錠質(zhì)量。

實施例2

一種改變坩堝結(jié)構(gòu)以提高鑄錠質(zhì)量的方法，包括如下步驟：

（1）清理潔凈坩堝內(nèi)壁，采用砂紙對坩堝內(nèi)壁進行打磨處理，使坩堝內(nèi)壁表面打磨痕跡在1mm；石英砂與純水混合后，球磨機研磨3小時，再添加占石英砂與純水總質(zhì)量分數(shù)為10%的硅溶膠得到混合料漿；

（2）在坩堝底部覆蓋1mm厚度的石英砂，將坩堝在100℃下預熱后采用壓力噴槍將混合料漿噴涂在坩堝內(nèi)壁，涂層厚度在1mm，噴涂完畢后在100℃下加熱50min，即可完成提高鑄錠質(zhì)量的步驟。

普通坩堝在鑄錠過程中，平均雜質(zhì)比例在1-1.5%，側(cè)部紅區(qū)入侵長度在5～10mm左右，底部紅區(qū)入侵長度在60～65mm之間，使用高純坩堝之后，平均雜質(zhì)比例可降低到0.2%，側(cè)部紅區(qū)平均長度可降低到2mm，底部紅區(qū)入侵長度可降低到57mm，明顯提高鑄錠質(zhì)量。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
在鑄錠過程中，使用的普通坩堝內(nèi)面直接與硅料接觸，當硅料融化以后，與坩堝內(nèi)面貼合，由于坩堝在生產(chǎn)的過程中包含很多工序，特別是原料需要流通多個環(huán)節(jié)，因此會對產(chǎn)品的純度造成一定影響，在鑄錠過程中，坩堝內(nèi)面表層存在的雜質(zhì)在高溫狀態(tài)下會滲透到硅錠中，影響鑄錠質(zhì)量，該發(fā)明通過改變坩堝工作面結(jié)構(gòu)，提高其純度，大大減少了雜質(zhì)的滲透作用，可明顯提高鑄錠質(zhì)量，對降低紅區(qū)，提高轉(zhuǎn)化效率有良好的促進作用。

技術(shù)研發(fā)人員：童冰彬;王謙;徐志明;王濤;李宏;張軍
受保護的技術(shù)使用者：宜昌南玻硅材料有限公司;中國南玻集團股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2017.07.24
技術(shù)公布日：2017.11.07