[发明专利]氧化硅玻璃坩埚的制造装置及其制造方法

说明书

本申请为申请号201080035202.X、申请日2010年08月09日、发明名称“氧化硅玻璃 坩埚的制造装置及其制造方法”的分案申请。

技术领域

本发明涉及氧化硅玻璃坩埚的制造装置及其制造方法，尤其涉及硅单晶提拉用氧 化硅玻璃坩埚的制造中的内表面特性的控制技术。

背景技术

在硅单晶的制造中，通常会采用使用氧化硅玻璃坩埚的切克劳斯基法(CZ法)。氧 化硅玻璃坩埚其内部可贮存熔化的多结晶原料的硅熔液，从而在旋转坩埚的同时将硅单晶 的晶种浸渍到其内部的溶液中并慢慢进行提升，并将晶种作为核心生长硅单晶并进行提 拉。

这种氧化硅玻璃坩埚，具有包含多个气泡的外层与透明的内层所构成的2层结构， 而内层的表面特性，即提拉单晶时与硅熔液接触的内表面的特性，将左右被提升的硅单晶 的特性，并对最终的硅晶圆的收获率也产生影响。因此，作为氧化硅玻璃坩埚，用非晶质的 合成氧化硅粉构成的合成氧化硅玻璃制造内层，用天然氧化硅玻璃制成外层的技术已被公 知。

然而，在现有技术中频繁发生如下问题。例如，用氧化硅玻璃坩埚熔化硅并提拉单 晶时，硅熔液的液面上会发生波动，而难以实现适合的晶种浸渍进行的熔接，或者，发生单 晶化被阻碍而导致的液面振动。而这种液面振动现象，随着硅结晶的大口径化，变得更容易 发生，因此，改善氧化硅玻璃坩埚的内表面特性的要求非常强烈。

另一方面，用于上述的CZ法中的氧化硅玻璃坩埚，首先，在模具内部堆积氧化硅粉 而形成氧化硅粉层，之后，通过电弧放电来熔化氧化硅粉层，并进行冷却固化而获得。在这 种氧化硅玻璃坩埚的制造工程中，熔化氧化硅粉层时，通过对氧化硅粉层的内面进行电弧 放电来进行上述内面的冲洗处理，即所谓的火抛光。这里所说的火抛光是，通过电弧放电来 熔化氧化硅粉而边形成氧化硅玻璃层，同时用电弧去除熔融原料内所产生的气泡等的去除 处理。进行根据这种火抛光的处理，能够制造出内表面特性优越的氧化硅玻璃坩埚。

然而，如图8所示，当使用形成为直线状的现有构成的电极来制造氧化硅玻璃坩埚 的情况下，很难将来自多个电极113的电弧照射到氧化硅粉层111侧壁内面111b的整体上。 此时，在底部内面111a中，虽然能够获得用火抛光均匀去除气泡的效果，但是在侧壁内面 111b中，仍存在难以实现气泡去除效果的部位。这时，如果来自形成为直线状的多个电极 113的电弧放电直接照射到底部内面111a，则这些部位中的氧化硅粉层111会有效地被熔 化。但是，如果采用了图8所示的现有结构的电极，则很难对氧化硅粉层111侧壁内面111b与 弯曲面进行电弧的照射，甚至，难以给予辐射热。因此，在制造出的氧化硅玻璃坩埚的侧壁 内面中，会出现产生在熔融原料内的气泡直接被固化而显露的部位，导致内表面的特性恶 化的问题。

而且，当使用侧壁内面发生特性缺陷的氧化硅玻璃坩埚，并根据上述的CZ法来提 拉硅单晶的情况下，在坩埚内的缺陷部位中单晶化被阻碍，而发生成品率降低的大问题。

而且，近几年，为了对应762～1016mm(30～40英寸)的大口径晶片，要求进行硅单 晶的大口径化，与此相伴，也要求进行氧化硅玻璃坩埚的大型化。因此，在制造氧化硅玻璃 坩埚的时，为了熔化氧化硅粉层，需要增加电力量，需要提高施加到电极上电力，同时，对于 表面积广的氧化硅粉层的内表面整体，需要均匀地照射电极所放出的电弧。然而，随着氧化 硅玻璃坩埚的大型化，坩埚内部的表面积会增大，因此，对侧壁内面整体进行均匀地照射变 得更加困难。因此，根据火抛光来去除气泡的去除处理变得不完整，制造后的氧化硅玻璃坩 埚的内表面特性发生显著的恶化。并且，如上所述，当使用具有内表面特性的缺陷的氧化硅 玻璃坩埚来提拉硅单晶时，会发生硅单晶的生长不理想的问题。

在氧化硅玻璃坩埚的制造工程中，为了防止内表面特性的缺陷，如专利文献1中记 载的技术，通过去除从熔化的氧化硅粉原料中发生的氧化硅蒸汽来去除装置内发生的杂质 等。

而且，为了进一步提高氧化硅玻璃坩埚的内表面特性，如专利文献2，3中记载了将 非晶质的合成氧化硅粉作为形成氧化硅玻璃坩埚的内表面的氧化硅粉的方法。

[背景技术文献]

[专利文献]

专利文献1：日本公开专利特开2002-154894号公报

专利文献2：日本授权专利特许第2811290号公报

专利文献3：日本授权专利特许第2933404号公报