[發明專利]氧化硅玻璃坩堝及其制造方法

有效

• 申請號: 201080008271.1
• 申請日: 2010-12-14
• 公開（公告）號: CN102762781A
• 公開（公告）日: 2012-10-31
• 發明（設計）人: 須藤俊明;岸弘史;鈴木江梨子
• 申請（專利權）人: 日本超精石英株式會社
• 主分類號: C30B29/06
• 分類號: C30B29/06;C03B20/00;C30B15/10
• 代理公司: 上海翼勝專利商標事務所(普通合伙) 31218
• 代理人: 翟羽

技術領域

本發明涉及一種氧化硅（silica）玻璃坩堝及其制造方法。

背景技術

一般來講，作為半導體制造用單晶硅的制造方法廣泛使用切克勞斯基法（CZ法）。在這種CZ法中，如圖1及圖2所示，首先，將單晶的晶種102浸漬于熔融在氧化硅玻璃制坩堝100內的多晶硅101中。此時，由于晶種102受到急劇的熱沖擊，在晶種前端部發生位錯。為了除去該位錯，利用規定方法形成頸部103，由此防止位錯延續到其后成長的硅上。此后，一邊控制拉晶速度以及融液溫度，一邊旋轉晶種102并緩慢提升，由此逐漸加大直徑而形成肩部104。達到預期直徑之后，控制保持一定直徑并繼續提升，由此形成直筒部105。最后，慢慢縮小直徑而形成尾部106，由此制造單晶硅錠107。

通常，對于這種單晶硅拉晶用的氧化硅玻璃坩堝（vitreous?silica?crucible）來說，如圖1所示，為了提高坩堝的機械強度而在外側部分使用天然氧化硅玻璃108，在內側部分使用避免雜質混入的合成氧化硅玻璃109。

在此，所謂“天然氧化硅玻璃”是指以天然氧化硅粉為原料所形成的氧化硅玻璃，所謂“合成氧化硅玻璃”是指以合成氧化硅粉為原料所形成的氧化硅玻璃。一般來講，在該合成氧化硅玻璃109和硅熔液101之間的界面上，發生SiO₂(固體)→Si(液體)+2O的反應，由此熔化合成氧化硅玻璃109。進行單晶硅拉晶時，根據拉晶溫度的上升或周邊環境壓力的降低等因素，發生Si(液體)+O→SiO(氣體)的反應，由此產生SiO氣體，如圖3(a)以及圖3(b)所示，存在因硅熔液101從合成氧化硅玻璃109表面彈出而產生熔液面振動的可能性。在圖3(a)以及圖3(b)中，為了清楚地表示熔液面振動狀態，夸張地描繪了熔液面振動。

如果發生這種熔液面振動，則無法將晶種102接合到平坦的熔液面，并且，在拉晶過程中會發生硅的多晶化等問題。特別是，作為單晶硅拉晶工序之初期階段的晶種附著和肩部形成工序中，容易受到熔液面振動的影響，其大大影響被提升的單晶硅錠的品質。為此，期待著能研究出一種在這些工序中能夠抑制硅熔液的熔液面振動的技術。

專利文獻1中揭示了一種為了抑制填充到氧化硅玻璃坩堝內的硅熔液的熔液面振動，而將開始拉晶時的熔液面附近的坩堝內周面層的氣泡含有率調整到一定范圍內的技術。該項技術是發現拉晶開始時的硅熔液的熔液面振動會受該熔液面附近的坩堝內表面層的氣泡含有率的影響的現象而研究出來的的。

作為一例，氧化硅玻璃坩堝內含有大量氣泡時，隨著進行如上所述的SiO₂(固體)→Si(液體)+2O的反應，導致氧化硅玻璃熔化，由此產生如圖4所示的開口氣泡201。該開口氣泡201能以如同沸騰石防止突沸的原理來抑制熔液面振動。

【背景技術文獻】

【專利文獻】

【專利文獻1】日本專利申請?特開2004-250304號公報。

發明內容

【發明要解決的課題】

然而，在專利文獻1所述技術中，由于在氧化硅玻璃中含有大量氣泡202，因此，實際上，相對氧化硅玻璃坩堝體積的坩堝本身所占比例變小。因此相較于不設置氣泡的場合，存在一種溶解速度變快的問題，其導致縮短氧化硅玻璃坩堝壽命的問題。近幾年，為了提升大口徑單晶硅，需要大口徑的坩堝，與此相伴，導致氧化硅玻璃坩堝的高價化，因此，除了上述熔液面振動的抑制效果之外，還期待著溶解速度小、壽命長的氧化硅玻璃坩堝。并且，坩堝周壁部內面正下方的未開口氣泡在拉晶過程中膨脹并破裂，其引起氧化硅片混入到硅熔液中的問題，業界一直以來期待著單晶硅成品率的提高。

本發明的目的在于提供一種能夠抑制填充在坩堝內部的硅熔液的熔液面振動，并且，壽命長的單晶硅拉晶用氧化硅玻璃坩堝及其制造方法。

【解決課題的手段】

　為了達到上述目的，本發明的主要構成如下所述。

（1）一種單晶硅拉晶用氧化硅玻璃坩堝，具有周壁部、彎曲部及底部，其特征在于：上述周壁部內面的特定區域上設置有多個微小凹部。

（2）根據上述（1）所述的單晶硅拉晶用氧化硅玻璃坩堝，其中，上述特定區域位于，將上述氧化硅玻璃坩堝的高度為H時的、從上述底部測量的0.50H～0.99H區域內。

（3）根據上述（1）所述的單晶硅拉晶用氧化硅玻璃坩堝，其中，在上述特定區域中，在上述氧化硅玻璃坩堝的高度方向上，在每一個以0.1mm～5.0mm的范圍間隔劃分的圓環狀內面部分上，具有至少1個上述微小凹部。