JP2008201660A - シリカガラスルツボ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】10〜30mmの高さ寸法を有する透明層3の初期メルトライン帯域10において、該帯域の内周面側には、100〜450μmの厚さ寸法を有する第一の実質的無気泡層9が形成され、前記第一の実質的無気泡層よりも外側には、100μm以上の厚さ寸法を有する平均直径が20〜60μmの気泡からなる気泡含有層が形成されており、前記初期メルトライン帯域10より下方の全域において、この内周面側に、300μm以上の厚さ寸法を有する第二の実質的無気泡層が形成されている。
【選択図】図1
Description
また、前記気泡含有層の厚さ寸法が、100μm以上となされることにより、単結晶引上げ工程中、シリコン溶融液による侵食が進行しても、常に溶融液面を凹凸形状に当接させることができ、液面振動を抑制することができる。
このように気泡個数密度が5個/mm3以上と設定されることにより、液面振動を抑制するのに、より充分な凹凸形状を得ることができる。また、70個/mm3以下と設定されることにより、表面の荒れによる溶融液への異物混入をより確実に防止することができる。
図示するように、このシリカガラスルツボ1(以下、単にルツボ1と称呼する)は、外周側に多数の気泡(好ましくは50個/mm3以上)を含有する不透明層2が形成され、内周側に少数の気泡(好ましくは9個/mm3以下)を含有する例えば厚さ2mmの透明層3が形成された二層構造になされている。尚、不透明層2は天然質(水晶等の天然原料を溶融した)シリカガラスからなり、透明層3は合成シリカガラスで形成されている。
また、透明層3の内周面側であってルツボ高さの2分の1の高さ位置より上方に、10〜30mmの高さ寸法を有する初期メルトライン帯域10が形成され、単結晶の引上げ開始時におけるシリコン溶融液Mの液面ML(以降、メルトラインMLと称呼する)が、初期メルトライン帯域10に当接するようになされている。
また、この構成により、原料ポリシリコン溶融段階において、実質的無気泡層10aが溶融液Mにより侵食され、さらに溶融液Mが気泡含有層10bに接触し、気泡含有層10bの有する気泡が開放される。この、気泡含有層10bの気泡が開放されると、溶融液Mに接する気泡含有層10bの表面が凹凸形状となり、これにより単結晶引上げ時における液面振動が抑制される。
また、厚さ寸法D1が450μmを越えると、気泡含有層10bの気泡を開放するまでに、溶融液Mによる侵食が長時間必要となり、引上げ開始時に凹凸が形成されない虞があるためである。
図1に示すエリアA2は、この実質的無気泡層9を含むエリアであり、図3にこのエリアA2の拡大図を示す。図3に示すように、この実質的無気泡層9は、透明層3の内側表面から少なくとも300μm、好ましくは500μm以上の厚さ寸法D3を有するよう形成される。
ここで、メルトラインMLは初期メルトライン帯域10に当接し、単結晶引上げ開始までに溶融液Mにより実質的無気泡層10aが侵食され、さらに気泡含有層10bが有する気泡が開放される。これにより、初期メルトライン帯域10の表面が凹凸形状となり、単結晶引上げ開始時にメルトラインMLがこの凹凸形状に当接することによって液面振動が抑制される。
したがって、種結晶の種付けが容易となり、また、引き上げ中に結晶が転位することなく、メルトバックの発生率が低下し、DF率(単結晶化率)を向上することができる。
次いで、ルツボ高さの2分の1の高さ位置より上方に所定の高さ寸法(例えば10〜30mm)を有する初期メルトライン帯域を残し、それ以外の内側表面を機械研削し、表面の微小な気泡を除去した。
尚、この測定は、ルツボ周方向に略等間隔で4点(90°間隔)に対して行った。
この実験では、前記製造工程により製造されたルツボを用い、原料ポリシリコンを150gチャージし、8インチウエハ製造用のBドープP型シリコン単結晶インゴットの製造を行い、その際の液面振動の有無、MB(メルトバック:結晶の再溶融)数、及びDF率の測定を行った。
実験条件を表1に示す。実験1では、表1に示すように、図1に示した初期メルトライン帯域10の高さ寸法h1が5、10、20、30、40mmの夫々(条件1〜条件5)について実験を行い、その結果を検証した。
この実験では、実験1と同様に、8インチウエハ製造用のBドープP型シリコン単結晶インゴットの製造を行い、その際の液面振動の検知、MB(メルトバック:結晶の再溶融)数、及びDF率の測定を行った。実験条件を表3に示す。実験2では、表2に示すように、図2に示した初期メルトライン帯域10の実質的無気泡層10aの厚さ寸法が70、100、150、200、350、450、530μmの夫々(条件6〜12)について実験を行い、その結果を検証した。
この実験では、実験1と同様に、8インチウエハ製造用のBドープP型シリコン単結晶インゴットの製造を行い、その際の液面振動の検知、MB(メルトバック:結晶の再溶融)数、及びDF率の測定を行った。実験条件を表5に示す。実験3では、表5に示すように、図2に示した初期メルトライン帯域10の実質的無気泡層10aの気泡個数密度を5個/mm3と、多く設定して実験を行い、その結果を検証した。
この実験では、実験1と同様に、8インチウエハ製造用のBドープP型シリコン単結晶インゴットの製造を行い、その際の液面振動の検知、MB(メルトバック:結晶の再溶融)数、及びDF率の測定を行った。実験条件を表7に示す。実験4では、表7に示すように、図2に示した初期メルトライン帯域10の気泡含有層10bの厚さが50、100、500、1000μmの夫々(条件14〜17)について実験を行い、その結果を検証した。
この実験では、実験1と同様に、8インチウエハ製造用のBドープP型シリコン単結晶インゴットの製造を行い、その際の液面振動の検知、MB(メルトバック:結晶の再溶融)数、及びDF率の測定を行った。実験条件を表9に示す。実験5では、表9に示すように、図2に示した初期メルトライン帯域10の気泡含有層10bが有する気泡直径が10、20、35、60、70μmの夫々(条件18〜22)について実験を行い、その結果を検証した。
この実験では、実験1と同様に、8インチウエハ製造用のBドープP型シリコン単結晶インゴットの製造を行い、その際の液面振動の検知、MB(メルトバック:結晶の再溶融)数、及びDF率の測定を行った。実験条件を表11に示す。実験6では、表11に示すように、図1に示した実質的無気泡層3cの厚さ寸法が200、300、500μmの夫々(条件23〜25)について実験を行い、その結果を検証した。
この実験で用いるルツボの製造工程としては、先ず、外層に天然原料、内層に合成シリカ原料の二層を有する成形体原料に対し、減圧程度、溶融時間等を制御して内側表面全体に微小な気泡を含有する透明層が約4mm、不透明層が約8mmであるルツボ形状体を成形した。
そして、ルツボの内側表面の10mmの高さ寸法の初期メルトライン帯域において、直径100μm、深さ約100μmの凹部を相互間隔6mmで千鳥配列する加工を、CO2レーザを用いることにより行った。
この実験の結果、液面振動はなかったものの、MB:3回、DF率70%という結果となった。
2 不透明層
3 透明層
4 上部開口部
5 ストレート部
6 円弧部
7 底部
9 実質的無気泡層
10 初期メルトライン帯域
10a 実質的無気泡層
10b 気泡含有層
M シリコン溶融液
ML メルトライン(シリコン溶融液の液面)
Claims (2)
- 外周側に不透明層が形成され、内周側に透明層が形成された層構造を有し、前記内周側にシリコン溶融液を収容し、チョクラルスキー法により単結晶が引上げられるシリカガラスルツボであって、
10〜30mmの高さ寸法を有する前記透明層の初期メルトライン帯域において、該帯域の内周面側には、100〜450μmの厚さ寸法を有する第一の実質的無気泡層が形成され、前記第一の実質的無気泡層よりも外側には、100μm以上の厚さ寸法を有する平均直径が20〜60μmの気泡からなる気泡含有層が形成されており、
前記初期メルトライン帯域より下方の全域において、この内周面側に、300μm以上の厚さ寸法を有する第二の実質的無気泡層が形成されていることを特徴とするシリカガラスルツボ。 - 前記気泡含有層が有する気泡の密度が5〜70個/mm3であることを特徴とする請求項1に記載されたシリカガラスルツボ。
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