[發(fā)明專利]氧化硅玻璃坩堝的制造裝置及其制造方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610087281.8
• 申請日: 2010-08-09
• 公開（公告）號: CN105712614A
• 公開（公告）日: 2016-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 須藤俊明;鈴木江梨子;岸弘史;藤田剛司
• 申請（專利權(quán)）人: 日本超精石英株式會社
• 主分類號: C03B20/00
• 分類號: C03B20/00;C30B15/10;C30B29/06
• 代理公司: 上海翼勝專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 31218
• 代理人: 翟羽

本申請為申請?zhí)?01080035202.X、申請日2010年08月09日、發(fā)明名稱“氧化硅玻璃 坩堝的制造裝置及其制造方法”的分案申請。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及氧化硅玻璃坩堝的制造裝置及其制造方法，尤其涉及硅單晶提拉用氧 化硅玻璃坩堝的制造中的內(nèi)表面特性的控制技術(shù)。

背景技術(shù)

在硅單晶的制造中，通常會采用使用氧化硅玻璃坩堝的切克勞斯基法(CZ法)。氧 化硅玻璃坩堝其內(nèi)部可貯存熔化的多結(jié)晶原料的硅熔液，從而在旋轉(zhuǎn)坩堝的同時(shí)將硅單晶 的晶種浸漬到其內(nèi)部的溶液中并慢慢進(jìn)行提升，并將晶種作為核心生長硅單晶并進(jìn)行提 拉。

這種氧化硅玻璃坩堝，具有包含多個(gè)氣泡的外層與透明的內(nèi)層所構(gòu)成的2層結(jié)構(gòu)， 而內(nèi)層的表面特性，即提拉單晶時(shí)與硅熔液接觸的內(nèi)表面的特性，將左右被提升的硅單晶 的特性，并對最終的硅晶圓的收獲率也產(chǎn)生影響。因此，作為氧化硅玻璃坩堝，用非晶質(zhì)的 合成氧化硅粉構(gòu)成的合成氧化硅玻璃制造內(nèi)層，用天然氧化硅玻璃制成外層的技術(shù)已被公 知。

然而，在現(xiàn)有技術(shù)中頻繁發(fā)生如下問題。例如，用氧化硅玻璃坩堝熔化硅并提拉單 晶時(shí)，硅熔液的液面上會發(fā)生波動，而難以實(shí)現(xiàn)適合的晶種浸漬進(jìn)行的熔接，或者，發(fā)生單 晶化被阻礙而導(dǎo)致的液面振動。而這種液面振動現(xiàn)象，隨著硅結(jié)晶的大口徑化，變得更容易 發(fā)生，因此，改善氧化硅玻璃坩堝的內(nèi)表面特性的要求非常強(qiáng)烈。

另一方面，用于上述的CZ法中的氧化硅玻璃坩堝，首先，在模具內(nèi)部堆積氧化硅粉 而形成氧化硅粉層，之后，通過電弧放電來熔化氧化硅粉層，并進(jìn)行冷卻固化而獲得。在這 種氧化硅玻璃坩堝的制造工程中，熔化氧化硅粉層時(shí)，通過對氧化硅粉層的內(nèi)面進(jìn)行電弧 放電來進(jìn)行上述內(nèi)面的沖洗處理，即所謂的火拋光。這里所說的火拋光是，通過電弧放電來 熔化氧化硅粉而邊形成氧化硅玻璃層，同時(shí)用電弧去除熔融原料內(nèi)所產(chǎn)生的氣泡等的去除 處理。進(jìn)行根據(jù)這種火拋光的處理，能夠制造出內(nèi)表面特性優(yōu)越的氧化硅玻璃坩堝。

然而，如圖8所示，當(dāng)使用形成為直線狀的現(xiàn)有構(gòu)成的電極來制造氧化硅玻璃坩堝 的情況下，很難將來自多個(gè)電極113的電弧照射到氧化硅粉層111側(cè)壁內(nèi)面111b的整體上。 此時(shí)，在底部內(nèi)面111a中，雖然能夠獲得用火拋光均勻去除氣泡的效果，但是在側(cè)壁內(nèi)面 111b中，仍存在難以實(shí)現(xiàn)氣泡去除效果的部位。這時(shí)，如果來自形成為直線狀的多個(gè)電極 113的電弧放電直接照射到底部內(nèi)面111a，則這些部位中的氧化硅粉層111會有效地被熔 化。但是，如果采用了圖8所示的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的電極，則很難對氧化硅粉層111側(cè)壁內(nèi)面111b與 彎曲面進(jìn)行電弧的照射，甚至，難以給予輻射熱。因此，在制造出的氧化硅玻璃坩堝的側(cè)壁 內(nèi)面中，會出現(xiàn)產(chǎn)生在熔融原料內(nèi)的氣泡直接被固化而顯露的部位，導(dǎo)致內(nèi)表面的特性惡 化的問題。

而且，當(dāng)使用側(cè)壁內(nèi)面發(fā)生特性缺陷的氧化硅玻璃坩堝，并根據(jù)上述的CZ法來提 拉硅單晶的情況下，在坩堝內(nèi)的缺陷部位中單晶化被阻礙，而發(fā)生成品率降低的大問題。

而且，近幾年，為了對應(yīng)762～1016mm(30～40英寸)的大口徑晶片，要求進(jìn)行硅單 晶的大口徑化，與此相伴，也要求進(jìn)行氧化硅玻璃坩堝的大型化。因此，在制造氧化硅玻璃 坩堝的時(shí)，為了熔化氧化硅粉層，需要增加電力量，需要提高施加到電極上電力，同時(shí)，對于 表面積廣的氧化硅粉層的內(nèi)表面整體，需要均勻地照射電極所放出的電弧。然而，隨著氧化 硅玻璃坩堝的大型化，坩堝內(nèi)部的表面積會增大，因此，對側(cè)壁內(nèi)面整體進(jìn)行均勻地照射變 得更加困難。因此，根據(jù)火拋光來去除氣泡的去除處理變得不完整，制造后的氧化硅玻璃坩 堝的內(nèi)表面特性發(fā)生顯著的惡化。并且，如上所述，當(dāng)使用具有內(nèi)表面特性的缺陷的氧化硅 玻璃坩堝來提拉硅單晶時(shí)，會發(fā)生硅單晶的生長不理想的問題。

在氧化硅玻璃坩堝的制造工程中，為了防止內(nèi)表面特性的缺陷，如專利文獻(xiàn)1中記 載的技術(shù)，通過去除從熔化的氧化硅粉原料中發(fā)生的氧化硅蒸汽來去除裝置內(nèi)發(fā)生的雜質(zhì) 等。

而且，為了進(jìn)一步提高氧化硅玻璃坩堝的內(nèi)表面特性，如專利文獻(xiàn)2，3中記載了將 非晶質(zhì)的合成氧化硅粉作為形成氧化硅玻璃坩堝的內(nèi)表面的氧化硅粉的方法。

[背景技術(shù)文獻(xiàn)]

[專利文獻(xiàn)]

專利文獻(xiàn)1：日本公開專利特開2002-154894號公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本授權(quán)專利特許第2811290號公報(bào)

專利文獻(xiàn)3：日本授權(quán)專利特許第2933404號公報(bào)