Поскольку контейнер широко используется в полупроводниковой промышленности, качество и стабильность Кварцевые тигли имеют решающее значение для выращивания монокристаллического кремния. Однако при использовании при высоких температурах в кварцевых тиглях часто наблюдаются явления кристаллизации, которые не только влияют на прочность и срок службы тигля, но также могут привести к ряду проблем в процессе выращивания монокристаллического кремния.

1. Характеристики фазового перехода кварцевого тигля

Сам кварцевый тигель аморфен, но при соответствующих условиях он претерпевает фазовый переход из аморфного состояния в стабильное кристаллическое состояние кварца. Этот фазовый переход включает две стадии: зарождение и рост. Зародышеобразование обычно происходит при структурных дефектах или примесях на стенках кварцевых тиглей, особенно в местах, содержащих некоторые щелочные или тяжелые металлы. Исходные кристаллы кварца имеют сферическую форму, а дальнейший рост развивается по дендритной схеме вдоль стенки тигля за счет подавления вертикального роста. Кристаллизация обычно происходит на поверхности кварцевых тиглей. Согласно китайскому промышленному стандарту кварцевого стекла, кварцевое стекло, используемое в полупроводниковой промышленности, должно храниться при температуре 1400 ℃ ± 5 ℃ в течение 6 часов, а средняя толщина его кристаллизационного слоя должна быть <100 мкм.

2. Загрязнение, вызванное ионами металлов.

Окрашивание кварцевых тиглей является одним из основных факторов, приводящих к кристаллизации, особенно ионов щелочных металлов, таких как калий (K), натрий (Na), литий (Li), и ионов щелочноземельных металлов, таких как кальций (Ca) и магний (Mg). Эти ионы могут возникать из примесей в сырье или попадать в процессе производства. Присутствие ионов этих металлов может ускорить процесс кристаллизации кварцевых тиглей, в результате чего слой кристаллизации становится толще, а в тяжелых случаях даже проникает во все тело тигля, что приводит к серьезным последствиям, таким как утечка кремния.

3. Загрязнение во время процесса погрузки.

В процессе заполнения кремниевых материалов такие загрязняющие вещества, как пот, слюна, масляные пятна и пыль, также могут вызвать кристаллизацию кварцевого тигля. Эти загрязнители вступают в реакцию с кварцевыми тиглями при высоких температурах, способствуя возникновению кристаллизации. Поэтому процесс загрузки необходимо строго контролировать, чтобы обеспечить чистую и гигиеничную рабочую среду.

4. Летучие загрязнения графитовых материалов.

Использование новых графитовых материалов без тщательного прокаливания или загрязнения является одной из основных причин кристаллизации наружного слоя кварцевых тиглей. Графитовые материалы при высоких температурах испаряют некоторые примеси, которые вступают в реакцию с кварцевыми тиглями и вызывают кристаллизацию внешнего слоя. Поэтому новые графитовые устройства перед использованием должны пройти тщательную высокотемпературную прокалку для удаления примесей и летучих веществ.

5. Низкая чистота кремниевого материала.

Сырье, используемое для вытягивания кристаллов, имеет низкую чистоту, содержит слишком много примесей или имеет проблемы с процессом очистки, что также может вызвать кристаллизацию кварцевого тигля. Кремниевые материалы низкой чистоты содержат большое количество примесей, которые при высоких температурах вступают в реакцию с кварцевыми тиглями, способствуя кристаллизации. Таким образом, чистота сырья, используемого для вытягивания кристаллов, должна соответствовать производственным требованиям, а качество очистки сырья также должно соответствовать технологическим требованиям, чтобы избежать остаточной кислоты и щелочи на поверхности кремниевого материала.

6. Температура расплава слишком высокая.

Повышенная температура при плавлении также может повысить степень кристаллизации. Длительная изоляция кварцевых тиглей при высоких температурах может ускорить возникновение кристаллизации. Следовательно, необходимо выбирать подходящую температуру плавления в процессе плавления, чтобы уменьшить или уменьшить степень кристаллизации.

7. Проблемы с качеством самого кварцевого тигля.

Геометрические размеры и внешний вид кварцевых тиглей определяются процессом производства, а чистота – сырьем. Когда содержание вредных компонентов внутри кварцевого тигля высокое, это влияет на плавление и термостойкость тигля и даже вызывает такие явления, как пузырьки, цветные пятна и шелушение, что серьезно влияет на качество кварцевого тигля. Поэтому производители кварцевых тиглей должны следить за тем, чтобы их тигли соответствовали требованиям качества на каждом этапе производства, от сырья до производства.

8. Эффекты деформации тигля

После деформации кварцевого тигля, когда положение тигля поднимается во время процесса вытягивания кристалла, выступающая часть деформации будет сталкиваться с направляющей трубкой, влияя или препятствуя нормальному вытягиванию кристалла. Кристаллизация утончает первоначальную толщину кварцевого тигля, снижает его прочность и легко вызывает деформацию кварцевого тигля. Деформированный тигель не только влияет на процесс вытягивания кристаллов, но также может привести к его разрушению, что приведет к серьезным производственным авариям.

Причины кристаллизации в кварцевых тиглях многогранны, включая характеристики фазового перехода кварцевых тиглей, загрязнение ионами металлов, загрязнение в процессе загрузки, улетучивание графитовых материалов, низкую чистоту кремниевых материалов, высокую температуру плавления, проблемы качества самих кварцевых тиглей, влияние деформации тигля. Чтобы уменьшить вероятность кристаллизации, необходим строгий контроль со всех сторон, чтобы гарантировать качество и стабильность кварцевого тигля.

Luverre Quartz производит и продает широкий ассортимент высококачественного кварцевого стекла, включая кварцевые трубки, кварцевые пластины, кварцевые стержни, кварцевые окна, кварцевые тигли, кварцевые лодочки, кварцевые фланцы, кварцевые стаканы, инструменты из кварцевого стекла и многое другое. Мы можем удовлетворить все индивидуальные требования к изделиям из кварцевого стекла.