氧化硅玻璃坩埚及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种能够抑制填充在坩埚内部的硅熔液的熔液面振动，并且，寿命长的单晶硅拉晶用氧化硅玻璃坩埚及其制造方法。本发明专利技术的单晶硅拉晶用氧化硅玻璃坩埚，其具有周壁部、弯曲部及底部，其中，在周壁部内面的特定区域上设置有多个微小凹部。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及ー种氧化硅(silica)玻璃坩埚及其制造方法。
技术介绍
一般来讲，作为半导体制造用单晶硅的制造方法广泛使用切克劳斯基法(CZ法)。在这种CZ法中，如图I及图2所示，首先，将单晶的晶种102浸溃于熔融在氧化硅玻璃制坩埚100内的多晶硅101中。此时，由于晶种102受到急剧的热冲击，在晶种前端部发生位错。为了除去该位错，利用规定方法形成颈部103，由此防止位错延续到其后成长的硅上。此后，ー边控制拉晶速度以及融液温度，ー边旋转晶种102并缓慢提升，由此逐渐加大直径而形成肩部104。达到预期直径之后，控制保持一定直径并继续提升，由此形成直筒部105。最后，慢慢缩小直径而形成尾部106,由此制造单晶娃徒107ο 通常,对于这种单晶娃拉晶用的氧化娃玻璃;t甘祸(vitreous silica crucible)来说，如图I所示，为了提高坩埚的机械强度而在外侧部分使用天然氧化硅玻璃108，在内侧部分使用避免杂质混入的合成氧化硅玻璃109。在此，所谓“天然氧化硅玻璃”是指以天然氧化硅粉为原料所形成的氧化硅玻璃，所谓“合成氧化硅玻璃”是指以合成氧化硅粉为原料所形成的氧化硅玻璃。一般来讲，在该合成氧化硅玻璃109和硅熔液101之间的界面上，发生SiO2 (固体)一Si (液体)+20的反应，由此熔化合成氧化硅玻璃109。进行单晶硅拉晶时，根据拉晶温度的上升或周边环境压力的降低等因素，发生Si(液体)+O — SiO(气体)的反应，由此产生SiO气体，如图3(a)以及图3(b)所示，存在因硅熔液101从合成氧化硅玻璃109表面弹出而产生熔液面振动的可能性。在图3(a)以及图3(b)中，为了清楚地表示熔液面振动状态，夸张地描绘了熔液面振动。如果发生这种熔液面振动，则无法将晶种102接合到平坦的熔液面，并且，在拉晶过程中会发生硅的多晶化等问题。特别是，作为单晶硅拉晶エ序之初期阶段的晶种附着和肩部形成エ序中，容易受到熔液面振动的影响，其大大影响被提升的单晶硅锭的品质。为此，期待着能研究出一种在这些エ序中能够抑制硅熔液的熔液面振动的技术。专利文献I中掲示了一种为了抑制填充到氧化硅玻璃坩埚内的硅熔液的熔液面振动，而将开始拉晶时的熔液面附近的坩埚内周面层的气泡含有率调整到一定范围内的技木。该项技术是发现拉晶开始时的硅熔液的熔液面振动会受该熔液面附近的坩埚内表面层的气泡含有率的影响的现象而研究出来的的。作为一例，氧化娃玻璃i甘祸内含有大量气泡时，随着进行如上所述的Si02(固体)一Si (液体)+20的反应，导致氧化硅玻璃熔化，由此产生如图4所示的开ロ气泡201。该开ロ气泡201能以如同沸腾石防止突沸的原理来抑制熔液面振动。
技术介绍
文献 专利文献 专利文献I日本专利申请特开2004-250304号公报。
技术实现思路
专利技术要解决的课题 然而，在专利文献I所述技术中，由于在氧化硅玻璃中含有大量气泡202，因此，实际上，相对氧化硅玻璃坩埚体积的坩埚本身所占比例变小。因此相较于不设置气泡的场合，存在ー种溶解速度变快的问题，其导致缩短氧化硅玻璃坩埚寿命的问题。近几年，为了提升大口径单晶硅，需要大口径的坩埚，与此相伴，导致氧化硅玻璃坩埚的高价化，因此，除了上述熔液面振动的抑制效果之外，还期待着溶解速度小、寿命长的氧化硅玻璃坩埚。并且，坩埚周壁部内面正下方的未开ロ气泡在拉晶过程中膨胀并破裂，其引起氧化硅片混入到硅熔液中的问题，业界一直以来期待着单晶硅成品率的提高。本专利技术的目的在于提供一种能够抑制填充在坩埚内部的硅熔液的熔液面振动，并且，寿命长的单晶硅拉晶用。解决课题的手段为了达到上述目的，本专利技术的主要构成如下所述。(I) 一种单晶硅拉晶用氧化硅玻璃坩埚，具有周壁部、弯曲部及底部，其特征在于上述周壁部内面的特定区域上设置有多个微小凹部。(2)根据上述(I)所述的单晶硅拉晶用氧化硅玻璃坩埚，其中，上述特定区域位干，将上述氧化硅玻璃坩埚的高度为H时的、从上述底部测量的O. 50H O. 99H区域内。(3)根据上述(I)所述的单晶硅拉晶用氧化硅玻璃坩埚，其中，在上述特定区域中，在上述氧化硅玻璃坩埚的高度方向上，在每ー个以O. Imm 5. Omm的范围间隔划分的圆环状内面部分上，具有至少I个上述微小凹部。(4)根据上述(I)所述的单晶硅拉晶用氧化硅玻璃坩埚，其中，上述微小凹部的平均直径的范围是I 500 μ m。(5)根据上述(I)所述的单晶硅拉晶用氧化硅玻璃坩埚，其中，上述微小凹部的平均深度的范围是上述周壁部的坩埚厚度之O. 05% 50%。(6)根据上述(I)所述的单晶硅拉晶用氧化硅玻璃坩埚，其中，上述微小凹部的平均直径与上述微小凹部的平均深度之比小于O. 8。(7) 一种单晶硅拉晶用氧化硅玻璃坩埚的制造方法，其中，该单晶硅拉晶用氧化硅玻璃坩埚具有周壁部、弯曲部及底部，并且，其形成为以天然氧化硅玻璃层为外层以及以合成氧化硅玻璃层为内层的两层结构，该方法的特征在于包括形成由天然氧化硅粉构成的外层的エ序；在上述外层的内面上形成由合成氧化硅粉构成的内层的エ序；从上述内层的内面侧产生电弧放电并熔化上述氧化硅粉末，由此形成具有周壁部、弯曲部及底部的氧化硅玻璃坩埚的エ序；在形成该氧化硅玻璃坩埚的エ序之后，在特定区域形成多个微小凹部的エ序。(8)根据上述(7)所述的单晶硅拉晶用氧化硅玻璃坩埚的制造方法，其中，上述微小凹部是通过使用ニ氧化碳激光或金刚石工具等的物理磨削来形成。专利技术效果 根据本专利技术，通过在周壁部内面的特定区域上具备多个微小凹部，由此可以提供ー种抑制填充在内部的硅熔液的熔液面振动，并且，寿命长的单晶硅拉晶用。附图说明图I是说明单晶硅制造方法的截面示意图。图2是通过拉晶方法制造的通常的硅锭的主视图。图3 (a)是说明硅熔液的熔液面振动的截面示意图，图3 (b)是表示硅熔液的熔液面振动的俯视示意图。图4是表示包含在现有氧化硅玻璃坩埚中的气泡的坩埚周壁部的截面示意图。图5是表示本专利技术相关的单晶硅拉晶用氧化硅玻璃坩埚的截面示意图。 图6是表示氧化硅玻璃坩埚制造方法的截面示意图。图7是局部放大表示氧化硅玻璃坩埚和硅熔液界面的截面示意图。图8是表示微小凹部的形成图形的截面示意图。具体实施例方式接下来，结合附图说明本专利技术的实施方式。另外，在所有附图中，对相同构成要素上赋予相同符号，并适当省略说明。〔氧化硅玻璃坩埚〕 首先，结合附图说明本实施方式所涉及的单晶硅拉晶用氧化硅玻璃坩埚。作为本实施方式的单晶硅拉晶用氧化硅玻璃坩埚I的一例，如图5所示，其具有周壁部2，弯曲部3以及底部4，并具有由天然氧化硅玻璃层8外层以及合成氧化硅玻璃层9内层所构成之两层结构。在该单晶硅拉晶用氧化硅玻璃坩埚I中，藉由在周壁部2内面的特定区域6上具备多个微小凹部5的结构可以抑制填充在坩埚内部的硅熔液的熔液面的振动。并且，该单晶硅拉晶用氧化硅玻璃坩埚I并非是使在合成氧化硅玻璃层9有意包含大量气泡的设备，因此，在不增加溶解速度的状态下，能实现坩埚的长寿命化。一般来讲，如图6所示，在单晶硅拉晶用氧化硅玻璃坩埚I中，藉由将离心カ将天然氧化硅粉末8a和合成氧化硅粉末9a固定成坩埚的形状，使得外侧部分形成有天然氧化硅粉8a，内侧部分形成有合成氧化硅粉9a，在其中进行电弧放电，并本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.12.14 JP 2009-282748;2009.12.14 JP 2009-283301.一种单晶硅拉晶用氧化硅玻璃坩埚，具有周壁部、弯曲部以及底部，其特征在于上述周壁部内面的特定区域上设置有多个微小凹部。2.如权利要求I所述的单晶硅拉晶用氧化硅玻璃坩埚，其特征在于设上述氧化硅玻璃坩埚的高度为H吋，上述特定区域位于从上述底部測量高度为O. 50H O. 99H的区域内。3.如权利要求I所述的单晶硅拉晶用氧化硅玻璃坩埚，其特征在于在上述特定区域中，在上述氧化硅玻璃坩埚的高度方向上的每ー个以O. Imm 5. Omm范围内的间隔划分的圆环状内面部位上，具有至少I个上述微小凹部。4.如权利要求I所述的单晶硅拉晶用氧化硅玻璃坩埚，其特征在于上述微小凹部的平均直径是I μ m 500 μ m。5.如权利要求I所述的单晶硅拉晶用氧化硅玻璃坩埚，其特征在于上述微小凹部的平均深度是上述周壁部的坩埚厚度的O. 05% 50%。6.如权利要求I所述的单晶硅拉晶用氧化硅玻璃坩埚，其特征在于上述微小凹部的平均直径与上述微小凹部的平均深度之比小于O. 8。7.如权利要求I所述的单晶硅拉晶用氧化硅玻璃坩埚，其特征在于至少上述特定区域被结晶化。8.如权利要求7所述的单晶硅拉晶用氧化硅玻璃坩埚，其特征在于上述结晶化是通过至少在上述特定区域内涂布结晶促进剂的方式进行的。9.如权利要求8所述的单晶硅拉晶用氧化硅玻璃坩埚，其特征在于上述结晶促进剂是钡粉末。10.一种单晶硅拉晶用氧化硅玻璃坩埚的制造方法，其中，该单晶硅拉晶用氧化硅玻璃坩埚...

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