JP2000219593A - シリコン単結晶引き上げ用大口径石英ガラスるつぼ - Google Patents
シリコン単結晶引き上げ用大口径石英ガラスるつぼInfo
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Abstract
リコンメルトへの種付け、シリコン単結晶の引き上げ中
にシリコンメルトの振動は発生せず、安定してシリコン
単結晶の引き上げを行うことができるようにしたシリコ
ン単結晶引き上げ用大口径石英ガラスるつぼを提供す
る。 【解決手段】半透明石英ガラス層のるつぼ基体と、該る
つぼ基体の内壁面に形成された透明石英ガラス層からな
るシリコン単結晶引き上げ用石英ガラスるつぼであり、
該石英ガラスるつぼを用いて、シリコン単結晶を引き上
げた際に、シリコンメルト湯面の振動が発生しないよう
にした。
Description
引き上げに使用される大口径の石英ガラスるつぼに関す
る。
質の製造には、いわゆるチョクラルスキー法と呼ばれる
方法が広く採用されている。この方法は多結晶シリコン
を容器内で溶融させ、この溶融浴内に種結晶の端部を浸
けて回転させながら引き上げるもので、種結晶上に同一
の結晶方位を持つ単結晶が成長する。この単結晶引き上
げ容器には石英ガラスるつぼが一般的に使用されてい
る。
し、シリコン単結晶を引き上げる際、シリコンメルト表
面に周期的な振動波面が発生し、シリコン種結晶がシリ
コンメルトに接合できなかったり、シリコン単結晶の結
晶性が乱れる問題は、通常よく発生する現象である。
する加熱エネルギーが大きかったり、引き上げチャンバ
ー内の減圧度が大きかったりする場合、石英ガラス表面
とシリコンメルト液上面の接触部分の反応が活性化し、
SiOガスの発生が増大し、シリコンメルト液は石英ガ
ラス表面からはじかれ易くなり、湯面振動が強く発生し
て、シリコンメルト液中央の状態が不安定になることが
考えられている。
なり、るつぼも大口径になるに従って、上記加熱エネル
ギーと減圧度が増大する傾向にあり、湯面振動の問題
は、重要になってきた。
うなシリコンメルト液面の湯面振動に影響を及ぼす石英
ガラスるつぼの特性の一つとして、石英ガラスるつぼ壁
のIR透過率に着目した。
周部に設置されたヒーターによって加熱されたカーボン
サセプタから石英ガラスるつぼは、熱伝導と熱輻射によ
る加熱を受けるが、石英るつぼのIR透過率が大きい
と、熱輻射は、石英ガラスるつぼを素通りして、シリコ
ンメルトに到達する為、石英ガラスるつぼ自身の温度上
昇は小さくなることを確認した。
低温になり、結果的に上記反応が抑制され、湯面振動が
減少することを見出した。
なう場合に、シリコンメルトへの種付け、シリコン単結
晶の引き上げ中にシリコンメルトの振動は発生せず、安
定してシリコン単結晶の引き上げを行うことができるよ
うにしたシリコン単結晶引き上げ用大口径石英ガラスる
つぼを提供することを目的とする。
に、本発明のシリコン単結晶引き上げ用大口径石英ガラ
スるつぼは、半透明石英ガラス層のるつぼ基体と、該る
つぼ基体の内壁面に形成された透明石英ガラス層からな
るシリコン単結晶引き上げ用石英ガラスるつぼであり、
該石英ガラスるつぼを用いて、シリコン単結晶を引き上
げた際に、シリコンメルト湯面の振動が発生しないこと
を特徴とする。
ン単結晶の引き上げを行うと、シリコンメルトへの種付
け、シリコン単結晶の引き上げ中にシリコンメルトの振
動は発生せず、安定してシリコン単結晶の引き上げを行
うことができるものである。
を3〜30%の範囲に設定するのが好適である。
における熱伝導度は3.0〜12.0×10-3cal/cm・
s ・℃が好ましい。
荒さRaは、2〜20μmが好適である。
面積は、0.5〜5%が好ましい。
する為には、構造的にはるつぼ肉厚が薄く、特に断面内
の泡層が薄く、あるいは泡層中の泡数、泡の大きさが小
さいこと、或いは、るつぼ外壁の形成状態が滑らかで熱
線の散乱が抑制され、透過が容易になることなどが挙げ
られる。
せる要因として、光の吸収がある。光には、紫外線から
可視光及び可視光から赤外線まで含まれるが、石英ガラ
スの本質的吸収を除くと、可視光から紫外線の吸収は金
属不純物に起因し、赤外線の吸収は、OH濃度に起因す
る。この為、石英ガラスるつぼの加熱を減少させるに
は、金属不純物とOH濃度を低減することが効果的であ
る。
をまとめて、熱伝導度の大きさによっても本発明の石英
ガラスるつぼの特徴的構成を定義することも可能であ
る。
を添付図面に基づいて説明するが、これらの説明は例示
的に示されるもので限定的に解釈すべきものでないこと
はいうまでもない。図1は本発明方法の実施に使用され
る装置と該装置を使用する石英ガラスるつぼ製造方法を
示す断面説明図である。図2は本発明の方法により得ら
れたシリコン単結晶引き上げ用石英ガラスるつぼの一部
断面図である。
る。型1にはキャビティ1aが形成され、この型キャビ
ティ1a内に二酸化珪素粉末、例えば天然石英粉末から
形成される半透明石英ガラス、すなわち外層を構成する
石英ガラスるつぼの基体3が配置されている。
1の中に投入し、該型1の内壁に沿って形成して所要の
るつぼ形状の前成型体とし、この前成型体を内面から加
熱して二酸化珪素粉末を溶融させたのち、冷却すること
により製造される。
に電源10に接続されたカーボン電極51、52を備え
るアーク放電装置5を使用することができる。アーク放
電装置5の代わりにプラズマ放電装置を用いてもよい。
この基体3の製造については、特公平4−22861号
公報に詳細な記載がある。
に、型1の上方に合成石英粉末6を収容する石英粉末供
給槽9を備える。この供給槽9には計量フィーダ92が
設けられた吐出パイプ93に接続されている。供給槽9
内には攪拌羽根91が配置される。型の上部は、スリッ
ト開口75を残して蓋71により覆われる。
の途中において、アーク放電装置5のカーボン電極5
1、52からの放電による加熱を継続しながら、二酸化
珪素粉末、例えば、合成石英粉末6供給のための計量フ
ィーダ92を調整した開度に開いて、吐出パイプ93か
ら合成石英粉末を基体3の内部に供給する。アーク放電
装置5の作動により、基体3内には高温ガス雰囲気8が
形成されている。したがって、合成石英粉末は、この高
温ガス雰囲気8中に供給されることとなる。
51、52を用いたアーク放電によりその周囲に形成さ
れた雰囲気を指し、石英ガラスを溶かすに十分な温度、
つまり2千数百度の高温になっている。
粉末は、高温ガス雰囲気8内の熱により少なくとも一部
が溶融され、同時に基体3の内壁面に向けて飛散させら
れて、該基体3の内壁面に付着し、基体3と一体融合的
に基体3の内面に実質的に無気泡の石英ガラス層すなわ
ち内層4を形成する。この内層4の形成方法について
は、上述した特公平4−22861号公報に詳細な記載
がある。
スるつぼの断面を示す。本発明による石英ガラスるつぼ
は、二酸化珪素粉末、例えば天然石英粉末を内面から加
熱溶融して形成された外層すなわち基体3と、二酸化珪
素粉末、例えば、合成石英粉末を高温ガス雰囲気中に放
出して、溶融飛散させ、基体3の内壁面に付着させて形
成した内層4とを有しているものである。
が、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
く、本発明の技術思想から逸脱しない限り種々の変形が
可能であることは勿論である。。
0ミクロンの天然石英ガラス粉を、100rpmで回転
する内径730mmの成形型中に30mmの均一な厚さ
で堆積させ、アーク放電により内部から加熱溶融させる
と同時に、上方向からOH濃度が100ppmの合成石
英ガラス粉を、100g/minの割合で供給し、泡の
ない透明ガラス層を全内面領域にわたり、3mmの厚さ
で形成する。溶融が終了し、冷却したるつぼを、成形型
から取り出した。作成された石英ガラスるつぼは、外径
720mm、肉厚13mm、透明層厚3mm、泡層10
mmであった。また、作成された石英ガラスるつぼの特
徴は表1に示した通りであった。
填し溶融し、シリコン単結晶の引き上げを行った。シリ
コンメルトへの種付け、単結晶の引き上げ中にシリコン
メルトの振動は確認されず、安定して引き上げが終了し
た。
より、表1に示したように本発明の構成に含まれる各特
性値を有する7個の石英ガラスるつぼを製造した。これ
らの石英ガラスるつぼにポリシリコンを充填し溶融し、
それぞれシリコン単結晶の引き上げを行った。シリコン
メルトへの種付け、単結晶の引き上げ中にシリコンメル
トの振動は、いずれも確認されず、安定して引き上げが
終了した。
り、表1に示したように本発明の構成に含まれる各特性
値を有する1個の石英ガラスるつぼを製造した。この石
英ガラスるつぼにポリシリコンを充填し溶融し、シリコ
ン単結晶の引き上げを行った。シリコンメルトの振動
は、強く確認された。
結晶引き上げ用大口径石英ガラスるつぼによれば、シリ
コン単結晶の引き上げを行う場合に、シリコンメルトへ
の種付け、シリコン単結晶の引き上げ中にシリコンメル
トの振動は発生せず、安定してシリコン単結晶の引き上
げを行うことができるという効果を奏する。
スるつぼを製造するために使用される装置の概略断面説
明図である。
スるつぼの一部の断面図である。
体、4:内層、5:アーク放電装置、6:合成石英粉
末、8:高温ガス雰囲気、9:石英粉末供給槽、10:
電源、51、52:カーボン電極、71:蓋、75:ス
リット開口、91:攪拌羽根、92:計量フィーダ、9
3:吐出パイプ。
Claims (5)
- 【請求項1】 半透明石英ガラス層のるつぼ基体と、該
るつぼ基体の内壁面に形成された透明石英ガラス層から
なるシリコン単結晶引き上げ用石英ガラスるつぼであ
り、該石英ガラスるつぼを用いて、シリコン単結晶を引
き上げた際に、シリコンメルト湯面の振動が発生しない
ことを特徴とするシリコン単結晶引き上げ用大口径石英
ガラスるつぼ。 - 【請求項2】 前記石英ガラスるつぼの壁体のIR透過
率が、3〜30%であることを特徴とする請求項1記載
のシリコン単結晶引き上げ用大口径石英ガラスるつぼ。 - 【請求項3】 前記石英ガラスるつぼの壁体の1300
℃における熱伝導度が、3.0〜12.0×10-3cal/
cm・s ・℃であることを特徴とする請求項1又は2記載
のシリコン単結晶引き上げ用大口径石英ガラスるつぼ。 - 【請求項4】 前記石英ガラスるつぼの壁体の外表面の
面荒さRaが、2〜20μmであることを特徴とする請
求項1〜3のいずれか1項記載のシリコン単結晶引き上
げ用大口径石英ガラスるつぼ。 - 【請求項5】 前記石英ガラスるつぼの壁体の泡層の気
泡面積が、0.5〜5%であることを特徴とする請求項
1〜4のいずれか1項記載のシリコン単結晶引き上げ用
大口径石英ガラスるつぼ。
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