TW201400650A - 石英坩鍋脫模阻隔劑及其使用方法 - Google Patents

石英坩鍋脫模阻隔劑及其使用方法 Download PDF

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Abstract

一種石英坩鍋脫模阻隔劑及其使用方法，該石英坩鍋脫模阻隔劑包含99wt%以上的氮化矽(Si3N4)，以及小於1wt%的雜質，又氮化矽(Si3N4)中，β相的氮化矽所佔的比例為60~99%，該方法包含混合步驟、噴塗步驟以及成膜步驟，係將複數個脫模阻隔劑的粉末與水充分混合成懸浮溶液、接著噴塗在石英坩鍋的表面，最後行烘烤，將石英坩鍋的表面的水分去除，使該等脫模阻隔劑的粉末在該石英坩鍋的表面形成一脫模層，藉由採用高含量的β相的氮化矽(Si3N4)，能在高溫時具有穩定的結構，而使得脫模層不易裂解，同時也避免了石英坩鍋中的雜質擴散至多晶矽中，達到良好的脫模及阻隔效果。

Description

石英坩鍋脫模阻隔劑及其使用方法
本發明係涉及一種石英坩鍋脫模阻隔劑，以及其使用方法，主要在於使用的氮化矽中β相的比例大於60%。
隨著綠能的發展，目前使用最廣泛、轉換效率最高者為多晶矽太陽能，在原料的生長上，是將高純度的多晶矽原材粉末，放到耐高溫的坩鍋中熔融，控制特定條件使其晶粒成長，冷卻後，將多晶矽從坩鍋中取出，再進行切割。
將多晶矽從坩鍋中取出的過程中，為了能夠確保多晶矽的完整，通才採用的坩鍋為石英坩鍋，此外，通常在坩鍋的內表面塗佈一層脫模層，以利分離石英坩鍋及多晶矽，該脫模層通有有機脫模劑及無機脫模劑兩類，有機脫模劑通常為有機矽產品，又稱為矽油，但是有易導致封膠在成形時產生缺陷，進而影響產品的良率的缺點；而無機矽目前最常用的為氮化矽(Si3N4)，通常採用>95%的α-Si3N4，α-Si3N4具有良好的燒結特性脫模效果，但是若應用在高溫脫模劑領域，由於α相在1300℃以上，結構穩定性較差，開始逐漸轉變為高溫穩定相-β相，此時相變化伴隨的體積變化將產生較多的缺陷，甚至分解脫氮，容易使得石英坩鍋中的氧或是金屬雜質會以擴散的方式進入多晶矽中，這都可能導致多晶矽後續製程時發生電性、物性、化性的差異。
為了能夠從原材料的性質穩定，因而需要一種耐高溫、高溫穩定，並具有阻隔、氧、雜質的脫模劑。
本發明的主要目的是提供一種石英坩鍋脫模阻隔劑，主要用於成長多晶矽，包含99wt%以上的氮化矽(Si3N4)，以及小於1wt%的雜質， 又氮化矽(Si3N4)中，β相的氮化矽(Si3N4)所佔的比例為60~99%。由於β相為六方最密堆疊結構，在1300℃以上結構穩定不易分解，同時在；且β相能在高溫時，保持既有之晶體結構，減少高溫時發生晶體轉變所造成的體積變化，使得脫模層較不易崩裂，同時能夠防止石英坩鍋的氧，或是金屬雜質擴散至多晶矽中。
本發明的另一目的是提供一種石英坩鍋脫模阻隔劑的使用方法。該方法包含一混合步驟、至少一噴塗步驟以及一成膜步驟，混合步驟是將複數個脫模阻隔劑的粉末與水充分混合，並經過震盪後形成一懸浮溶液，其中脫模阻隔劑的粉末包含99wt%以上的氮化矽(Si3N4)，以及小於1wt%的雜質，又氮化矽(Si3N4)中，β相的氮化矽(Si3N4)所佔的比例為60~99%，且其粒徑在1.8~4.2μm，且脫模阻隔劑的粉末佔懸浮溶液的_20-50 wt%。
噴塗步驟是將該懸浮溶均勻噴塗在一石英坩鍋的表面。成膜步驟係進行烘烤，將石英坩鍋的表面的水分去除，而使該等脫模阻隔劑的粉末在該石英坩鍋的表面形成一脫模層。
本發明的特點主要在於，藉由採用高含量的β相的氮化矽(Si3N4)，而能在高溫時，具有穩定的結構，而使得脫模層不易分解；且高含量的β相的氮化矽(Si3N4)，能在高溫時，保持既有高溫穩定相之晶體結構，減少低溫穩定的α相在高溫時發生晶體轉變所造成的體積變化，使得脫模層較不易崩裂。同時也避免了石英坩鍋中的雜質擴散至多晶矽中，達到良好的脫模及阻隔效果。
S1‧‧‧石英坩鍋脫模阻隔劑的使用方法
S10‧‧‧混合步驟
S20‧‧‧噴塗步驟
S30‧‧‧成膜步驟
第一圖為本發明石英坩鍋脫模阻隔劑的使用方法。
以下配合圖式及元件符號對本發明之實施方式做更詳細的說明，俾使熟習該項技藝者在研讀本說明書後能據以實施。
本發明涉及一種石英坩鍋脫模阻隔劑，主要用於成長多晶矽，包含99wt%以上的氮化矽(Si3N4)，以及小於1wt%的雜質，又氮化矽(Si3N4)中，β相的氮化矽(Si3N4)所佔的比例為60~99%，而其餘部份包含α相及γ 相的至少其中之一，由於β相為六方最密堆疊結構，在1300℃以上結構穩定，所成的脫模層較為緻密，同時能夠防止石英坩鍋的氧，或是金屬雜質擴散至多晶矽中。
參閱第一圖，本發明石英坩鍋脫模阻隔劑的使用方法。如第一圖所示，本發明石英坩鍋脫模阻隔劑的使用方法S1包含一混合步驟S10、至少一噴塗步驟S20以及一成膜步驟S30，混合步驟S10是將複數個脫模阻隔劑粉末與水充分混合，並經過震盪後形成一懸浮溶液，其中脫模阻隔劑粉末包含99wt%以上的氮化矽(Si3N4)，以及小於1wt%的雜質，又氮化矽(Si3N4)中，β相的氮化矽(Si3N4)所佔的比例為60~99%，且其粒徑在1.8~4.2μm，且脫模阻隔劑的粉末佔懸浮溶液的20-50 wt%。
噴塗步驟S20是將該懸浮溶均勻噴塗在一石英坩鍋的表面。成膜步驟S30係在150℃以上進行烘烤，將石英坩鍋的表面的水分去除，而使該等脫模阻隔劑粉末在該石英坩鍋的表面形成一脫模層。
本發明的特點主要在於，藉由採用高含量的β相的氮化矽(Si3N4)，而能在高溫時，具有穩定的結構，使得脫模層不易分解；且高含量的β相的氮化矽(Si3N4)，能在高溫時，保持既有高溫穩定相之晶體結構，減少低溫穩定的α相在高溫時發生晶體轉變所造成的體積變化，使得脫模層較不易崩裂。同時也避免了石英坩鍋中的氧及其他雜質擴散至多晶矽中，達到良好的脫模及阻隔效果。
以上所述者僅為用以解釋本發明之較佳實施例，並非企圖據以對本發明做任何形式上之限制，是以，凡有在相同之發明精神下所作有關本發明之任何修飾或變更，皆仍應包括在本發明意圖保護之範疇。
S1‧‧‧石英坩鍋脫模阻隔劑的使用方法
S10‧‧‧混合步驟
S20‧‧‧噴塗步驟
S30‧‧‧成膜步驟

Claims (6)

  1. 一種石英坩鍋脫模阻隔劑，主要用於成長多晶矽，包含：氮化矽(Si3N4)佔99wt%以上，且β相的氮化矽(Si3N4)佔氮化矽(Si3N4)總含量的比例為60~99%；以及雜質，小於1wt%。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之石英坩鍋脫模阻隔劑，其中氮化矽(Si3N4)還含有α相及γ相的至少其中之一。
  3. 一種石英坩鍋脫模阻隔劑的使用方法，包含：一混合步驟，將複數個脫模阻隔劑粉末與水充分混合，並經過震盪後形成一懸浮溶液；至少一噴塗步驟，是將該懸浮溶均勻噴塗在一石英坩鍋的表面；以及一成膜步驟，進行烘烤將石英坩鍋的表面的水分去除，而使該等脫模阻隔劑粉末在該石英坩鍋的表面形成一脫模層，其中該等脫模阻隔劑粉末包含99wt%以上的氮化矽(Si3N4)，以及小於1wt%的雜質，又氮化矽(Si3N4)中，β相的氮化矽(Si3N4)所佔的比例為60~99%。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之方法，其中該等脫模阻隔劑粉末的粒徑在1.8~4.2μm。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之方法，其中該等脫模阻隔劑粉末佔該懸浮溶液的20-50 wt%。
  6. 如申請專利範圍第3項所述之方法，其中該成膜步驟是在150℃以上的溫度下進行烘烤。
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