[發明專利]石英坩堝制造用模具

有效

• 申請號: 200910207795.2
• 申請日: 2009-10-30
• 公開（公告）號: CN101723574A
• 公開（公告）日: 2010-06-09
• 發明（設計）人: 吉岡拓磨;森川正樹
• 申請（專利權）人: 日本超精石英株式會社
• 主分類號: C03B20/00
• 分類號: C03B20/00;C30B15/10
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 臧建明

技術領域

本發明涉及一種石英坩堝制造用模具。特定來說，本發明是針對于通過 在模具的開口部分的上部內壁形狀增加設計而有利地減少原材料成本。

背景技術

近來，硅晶片作為半導體裝置的襯底的使用迅速增加。通常通過形成單 晶硅錠（ingot）并隨后對其切片而制造所述硅晶片。

舉例來說，一般通過提拉方法（pulling?method）（例如，CZ方法等） 來制造所述單晶硅錠。而且，石英坩堝用于提拉所述單晶硅。

制造石英坩堝的典型方法被稱為旋轉模具方法（rotating?mold?method）。 此旋轉模具方法是一種將石英粉（quartz?powder）附著到旋轉模具的內壁， 即，模具的底表面和側表面，且隨后通過電弧加熱而熔化，從而制成石英坩 堝的方法。

近來，隨著對硅晶片的需求的快速增長，需要具有更大直徑的單晶硅錠。

當通過提拉方法制造所述大直徑單晶硅錠時，將要使用的石英坩堝也需 要具有更大直徑。

通常，為了通過提拉方法制造所述單晶硅錠，需要使用具有對應于所述 錠的直徑的約三倍大的直徑的石英坩堝。

當通過上文所提及的旋轉模具方法制造石英坩堝時，在石英坩堝的上部 會產生具有較小外直徑和較薄厚度的部分（下文稱作小直徑薄化部分 （small-diameter?thinned?portion）），且因此需要通過切割來移除所述 小直徑薄化部分。

因為當在用于將Si填充和熔化在石英坩堝中以提拉Si單晶的步驟中將 石英坩堝加熱到高溫時，石英的粘度隨著溫度升高而變小，且因此石英坩堝 容易變形。尤其當石英坩堝的上部為小直徑薄化部分時，石英坩堝的上部易 于向內倒塌且容易變形。

形成所述小直徑薄化部分的起因是歸因于以下事實：由于熱量容易在模 具的開口部分處逸離，所以石英粉不易被電弧加熱熔化，且因此石英坩堝的 上部處的外直徑變小，且其厚度變薄。在制造過程中形成所述小直徑薄化部 分是不可避免的。

因此，在通過旋轉模具方法制造石英坩堝時，在預期形成小直徑薄化部 分的情況下，制造出具有比產品規格的高度高出小直徑薄化部分的坩堝高度 的石英坩堝，且隨后通過切割來移除所述小直徑薄化部分以獲得產品。

而且，可在相同模具中制造具有不同高度的石英坩堝。盡管在制造具有 較高高度的石英坩堝的過程中不存在問題，但在制造具有較低高度的石英坩 堝的過程中將要通過切割而移除的部分變得較大。為了解決此問題，可提供 專用于具有較低高度的產品的模具，但當所制造的石英坩堝的數目較小等情 況時，存在新模具的制造成本和管理變得棘手的缺點。

如上文所描述，當通過旋轉模具方法制造石英坩堝時，形成小直徑薄化 部分是不可避免的，使得制造出具有比產品規格的高度高出小直徑薄化部分 的坩堝高度的石英坩堝，且隨后通過切割來移除所述小直徑薄化部分以獲得 產品。

然而，如上文所述，近來在單晶硅錠具有大的直徑的情況下，石英坩堝 也需要具有大的直徑。當使坩堝的直徑增大時，由于小直徑薄化而需要通過 切割來移除的不可避免的部分也增加，其在材料成本方面且因此在制造成本 方面造成嚴重問題。

舉例來說，在制造具有18英寸的外直徑和8mm的厚度的坩堝時，則每 10mm的切割移除高度會額外使用約0.3kg的石英粉（作為絕對量）。

另一方面，在制造具有32英寸的大的外直徑的石英坩堝時，則厚度增加 到約15mm，且因此每10mm的切割移除高度會額外使用約1.0kg的石英粉 （作為絕對量）。

因此，在制造大的外直徑的石英坩堝的過程中，在制造一個坩堝中每切 割移除高度所使用的石英粉的浪費量增加到在制造小的外直徑的石英坩堝的 情況中的三到四倍。

發明內容

本發明是鑒于上述情形而研發出，且提出一種用于制造石英坩堝的模具， 其能夠減少在石英坩堝的上部的由于小直徑薄化而通過切割來移除的部分， 以有效地減少材料成本。

也就是說，本發明的概要和構造如下：