氧化硅玻璃坩埚制造技术

本发明专利技术提供一种用于提拉单晶硅的氧化硅玻璃坩埚，其中，所述坩埚的壁，从坩埚的内侧到外侧具备：由天然氧化硅玻璃或合成氧化硅玻璃组成的未掺杂矿化元素的内面层，以及分散有含矿化元素的岛状区域的矿化元素偏在氧化硅玻璃层，所述岛状区域的玻璃和其周边区域的玻璃是掺杂矿化元素的天然氧化硅玻璃和未掺杂矿化元素的合成氧化硅玻璃的组合，或者是掺杂矿化元素的合成氧化硅玻璃和未掺杂的天然氧化硅玻璃的组合，所述内面层是由种类不同于含有矿化物质的岛状区域的玻璃组成。采用这种氧化硅玻璃坩埚，能够抑制氧化硅玻璃坩埚压曲和沉入且不易裂缝。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种氧化硅玻璃坩埚。
技术介绍
单晶硅一般可通过在硅熔液中浸渍晶种端部进行旋转并提升而得，而该硅熔液可通过在氧化硅玻璃坩埚中熔化高纯度的多晶硅而得。由于硅的熔点为1410°C，该硅熔液的温度维持在该温度以上。在该温度下氧化硅玻璃坩埚和硅熔液反应，而使坩埚的壁厚逐渐变薄。坩埚的壁厚变薄会导致坩埚的强度下降，因而会有所谓“发生坩埚压曲或沉入”的问题出现。为解决此问题，研究出了通过在坩埚外层设置促进结晶化的层使坩埚外层结晶化，从而提高坩埚强度的技术(例如，参照专利文献1)。通过设置这样的层，在长时间加热坩埚时会使坩埚外层结晶化。由于氧化硅结晶单位厚度的强度高于玻璃，结晶化能够提高单位厚度的坩埚壁的强度，能够抑制发生坩埚的压曲和沉入。[
技术介绍
文献][专利文献]专利文献1 日本公开专利特开2000-247778号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题以往的氧化硅玻璃坩埚一般用于提拉一根硅锭，而且提拉结束后由于无法再利用而被废弃(这样的提拉被称为“单次提拉”)。然而，近几年为了降低硅锭成本，提拉一根硅锭之后，通过在坩埚被冷却之前再次填充并熔化多晶硅，实现进行第2根及其之后更多根硅锭的提拉。此种用一个氧化硅玻璃坩埚提拉多根硅锭的工艺被称作“多次提拉”。由专利文献1的技术可知，外层形成了譬如厚度为4mm的Al添加石英层，如果只是进行单次提拉的话，此程度的厚度能有效地抑制坩埚的压曲和沉入的发生。然而在多次提拉的情况下，由于坩埚暴露于高温环境下的时间更长，坩埚的壁厚变薄和软化更加明显， 此时专利文献1中的技术无法有效抑制坩埚压曲和沉入的发生，因而需要进一步提高坩埚的强度。由专利文献1技术可知，如果使外层的Al添加石英层更厚，外层形成的结晶层也会相应变厚，从而使坩埚的强度提高。然而如果结晶层变厚，坩埚就容易出现裂缝，如果坩埚出现裂缝，内部的高温硅熔液就会从坩埚流出损坏周围所有夹具。因此，很难通过使外层的结晶层变厚来提高坩埚的强度。本专利技术鉴于上述情况提供了一种氧化硅玻璃坩埚，该坩埚能够抑制氧化硅玻璃坩埚压曲和沉入并且不容易出现裂缝。解决课题的手段本专利技术提供一种用于提拉单晶硅的氧化硅玻璃坩埚，该坩埚的壁由内侧至外侧具备由天然氧化硅玻璃或合成氧化硅玻璃组成的未掺杂的内面层，以及分散有含矿化元素的岛状区域的矿化元素偏在氧化硅玻璃层(以下，称为“矿化元素偏在层”)；上述岛状区域的玻璃和其周边区域的玻璃，或者是掺杂矿化元素的天然氧化硅玻璃和未掺杂的合成氧化硅玻璃的组合，或者是掺杂矿化元素的合成氧化硅玻璃和未掺杂的天然氧化硅玻璃的组合；上述内面层由与上述岛状区域的玻璃不同种类的玻璃制成。本专利技术的坩埚在未掺杂的内面层外侧具备矿化元素偏在层，在该矿化元素偏在层内分散有含矿化元素的岛状区域。在为提拉硅锭而对坩埚进行加热时，矿化元素有促进坩埚的玻璃层结晶化的作用。矿化元素均勻地分散于玻璃层内部时，玻璃层整体发生结晶化。由于结晶相比玻璃较难变形，因此如果玻璃层整体结晶化，坩埚容易出现裂缝。由于在本专利技术中的矿化元素偏在层内分散有含矿化元素的岛状区域，因此，在此层中存在着矿化元素浓度高的部位和实质上不含矿化元素的部位。由于实质上不含矿化元素的部位玻璃结晶化的速度非常缓慢，因此从矿化元素的浓度高的部位开始的结晶化很难蔓延至不实质含矿化元素的部位。其结果，玻璃层内的结晶呈岛状。在此种构成中，由于相邻岛状结晶之间存在玻璃，能够抑制在施加应力时玻璃的部分变形使坩埚形成裂缝。岛状区域的玻璃和其周边区域的玻璃是掺杂矿化元素的天然氧化硅玻璃和未掺杂矿化元素的合成氧化硅玻璃的组合。岛状区域的玻璃和其周边区域的玻璃均为天然氧化硅玻璃，或者均为合成氧化硅玻璃时，由岛状区域开始的结晶化扩散至周边区域，最终使矿化元素偏在层整体结晶化；不过如果岛状区域的玻璃与其周边区域的玻璃种类不同(一方为合成氧化硅玻璃，另一方为天然氧化硅玻璃)，由岛状区域开始的结晶化几乎不会蔓延至其周边区域。并且，未掺杂的内面层实质上并不含矿化元素，而且，由种类不同于上述岛状区域的玻璃构成。因此，由矿化元素偏在层开始的结晶化不会蔓延至内面层污染硅熔液。如上，根据本专利技术，提供一种能够抑制氧化硅玻璃坩埚压曲和沉入并且不容易出现裂缝的氧化硅玻璃坩埚。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段， 而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举实施例，并配合附图，详细说明如下。附图说明图1表示本专利技术的一实施方式所涉及的氧化硅玻璃坩埚结构的截面图。图2是图1中的区域A的放大图。图3是本专利技术的一个实施例相关的说明坩埚的评价标准的截面图。 具体实施例方式为更进一步阐述本专利技术为达成预定专利技术目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本专利技术提出的氧化硅玻璃坩埚的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下有关本专利技术的前述及其它
技术实现思路
、特点及功效，在以下配合参考图式的较佳实施例的详细说明中将可清楚呈现。通过具体实施方式的说明，当可对本专利技术为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图式仅是提供参考与说明之用，并非用来对本专利技术加以限制。1.氧化硅玻璃坩埚的构成以下参照图1 图2来说明本专利技术一实施方式所涉及的氧化硅玻璃坩埚。图1是表示本实施方式的氧化硅玻璃坩埚结构的截面图，图2是图1中的区域A的放大图。本实施方式中的氧化硅玻璃坩埚1是用于提拉单晶硅的氧化硅玻璃坩埚1，其中， 坩埚1的壁3的构成从坩埚1内侧至外侧包括天然氧化硅玻璃或合成氧化硅玻璃组成的未掺杂的内面层3a、分散有含矿化元素的岛状区域的矿化元素偏在层3b，以及实质上均勻分散有矿化元素矿化元素均衡氧化硅玻璃层(以下，称“矿化元素均衡层”)3c ；上述岛状区域的玻璃和其周边区域的玻璃，或者由掺杂矿化元素的天然氧化硅玻璃和未掺杂矿化元素的合成氧化硅玻璃组成，或者由掺杂矿化元素的合成氧化硅玻璃和未掺杂矿化元素的天然氧化硅玻璃组成；上述内面层由种类不同于上述岛状区域的玻璃制得。以下对各构成要素进行详细的说明。(1)氧化硅玻璃坩埚1本实施方式的氧化硅玻璃坩埚1用于单晶硅的提拉，可适用于单次提拉和多次提拉，然而更适用于多次提拉。其原因在于，本实施方式的氧化硅玻璃坩埚1与现有技术的坩埚相比，能够更有效地解决上述课题提到的在多次提拉中凸现的问题。(2)氧化硅玻璃坩埚的壁3如图1所示，氧化硅玻璃坩埚1的壁3包括曲率比较大的角部32，上面开口的有边缘的圆筒形的侧壁部31，以及由直线或者曲率比较小的曲线组成的研钵状的底部33。壁 3由坩埚1内侧至外侧具有内面层3a，矿化元素偏在层3b，以及矿化元素均衡层3c。另外，在本专利技术中，所谓“角部”是指连接侧壁部31和底部33的部分，即，从角部的曲线的切线与氧化硅玻璃坩埚的侧壁部31相重合的交点开始，到与底部有共同切线的点的部分。换言之，从壁3的直线形部分(即，侧壁部31)开始弯曲的点是侧壁部31和角部32的边界。 进而，坩埚底的曲率不变的部分是底部33，与坩埚底中心的距离增加时曲率开始变化的点是底部33和角部32的边界。(2-1)内面层 3a未掺杂的内面层3a是与硅熔液接触的层，设于坩埚1的最内侧。在本说本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2010.12.03 JP 2010-2709251.一种用于提拉单晶硅的氧化硅玻璃坩埚，其特征在于所述坩埚的壁从坩埚的内侧到外侧具备由天然氧化硅玻璃或合成氧化硅玻璃组成的未掺杂的内面层，以及分散有含矿化元素的岛状区域的矿化元素偏在氧化硅玻璃层，所述岛状区域的玻璃和其周边区域的玻璃是掺杂矿化元素的天然氧化硅玻璃和未掺杂的合成氧化硅玻璃的组合，或者是掺杂矿化元素的合成氧化硅玻璃和未掺杂的天然氧化硅玻璃的组合，所述内面层由与所述岛状区域的玻璃不同种类的玻璃组成。2.如权利要求1所述的氧化硅玻璃坩埚，其特征在于所述岛状区域的平均直径为 50 μ m Imm03.如权利要求1所述的氧化硅玻璃坩埚，其特征在于所述岛状区域的矿化元素的浓度最大值为20ppm 600ppm。4.如权利要求1所述的氧化硅玻璃坩埚，其特征在于所述矿化元素偏在氧化硅玻璃层中的矿化元素为Al。5.如权利要求1所述的氧化硅玻璃坩埚，其特征在于所述内面层由合成氧化硅玻璃组成，所述岛状区域的玻璃和其周边区域的玻璃是掺杂矿化元素的天然氧化硅玻璃和未掺杂的合成氧化硅玻璃的组合。6.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：须藤俊明，岸弘史，北原贤，
申请(专利权)人：日本超精石英株式会社，
类型：发明
国别省市：