JP4076416B2

JP4076416B2 - Quartz crucible and its manufacturing method

Info

Publication number: JP4076416B2
Application number: JP2002274698A
Authority: JP
Inventors: 俊之菊池; 清美伊藤; 博幸山口; 修央小田
Original assignee: Covalent Materials Corp
Current assignee: Coorstek KK
Priority date: 2002-09-20
Filing date: 2002-09-20
Publication date: 2008-04-16
Anticipated expiration: 2022-09-20
Also published as: JP2004107163A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、Ｓｉ単結晶引上げに使用される石英ルツボおよびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
Ｓｉ単結晶引き上げ用石英ルツボは、水晶などの原料粉を型にほぼ均一な厚さの椀状になるように入れ、内部をアーク放電などの熱源によって加熱して、原料粉を溶融して成形した後、外表面に残存している未溶融原料粉を研削装置などを用いて除去して製造される。この石英ルツボの壁内表面は透明で、壁外表面は残存する未溶融原料粉や、溶融した石英中に混入している気泡などによって半透明となっている。
【０００３】
この石英ルツボは、その内部に、ポリシリコン塊を入れ、カーボンなどの外部ヒータの熱源でシリコンを溶融し、これにシリコン単結晶の種を浸漬した後、引上げ、シリコン単結晶を製造するのに使用されている。
ところで、このシリコン単結晶引上げに際しては、溶融シリコンに異物が混入したり、溶融シリコン湯面が振動したりすると、成長している単結晶の結晶構造が乱れ、多結晶化してしまい、シリコン単結晶の製造歩留まりが低下してしまう。
【０００４】
この問題を解決する手段として、ルツボ上縁部付近の外側面をファイヤポリッシュまた研削により透明性を向上させ、これによって単結晶引上げ工程中に排出される一酸化珪素蒸気凝固物が湯面に落下して発生する単結晶引上げ阻害を防止する方法（特許文献１参照）や、石英ルツボの外表面全面の中心線平均粗さを特定範囲に制御してシリコン単結晶引上げ時に石英ルツボが振動して発生する単結晶引上げ阻害を防止する方法（特許文献２参照）や、石英ルツボの外表面の面荒さを特定範囲に制御して、溶融シリコン湯面に生じる振動を阻止し、単結晶引上げ阻害を防止する方法（特許文献３参照）などの方法が知られている。これらの方法は、いずれもシリコン単結晶引上げ時に発生する異物や振動を抑止し単結晶引上げの歩留まりを改善するものである。
【０００５】
ところで、Ｓｉ単結晶引上げ用石英ルツボは、前述したように、原料粉を溶融後、椀状石英ルツボの外表面に高圧水を吹き付けて外表面の未溶融原料粉を除去して製造されていた。
【０００６】
しかしながら、上記、未溶融原料粉の除去が不十分であると、後工程におけるハンドリングや梱包後輪送時などに外表面に残留していた未溶融原料粉が石英ルツボ内に入り込んでしまう。そして、Ｓｉ単結晶引上げ工程において、この混入した原料粉は、メルトバックの増加によるリードタイムの悪化を引き起こし、さらにＳｉ単結晶引上げ歩留（ＤＦ率）を低下させる原因となっていた。
ところで、上記従来技術においては、石英ルツボを単結晶引上げ工程に適用する以前の取り扱いについて、何ら考慮されておらず、この過程で石英ルツボ内部に侵入する異物に対しては、全く配慮されていなかった。その結果、上記リードタイムの悪化あるいはＤＦ率の低下の問題が常に存在していた。
【０００７】
【特許文献１】
実公昭４−４１１８６号公報
【特許文献２】
特開平７−５３２９５号公報
【特許文献３】
特開２０００−２１９５９３号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、石英ルツボにおける上記問題点を解決するためになされたものであり、安定してシリコン単結晶引上げを行うことができ、ＤＦ率を向上させることができる石英ルツボを提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第１の本発明は、ルツボ成形用型中に椀状に配置した原料粉の内壁面から溶融した後、得られた石英ルツボ外表面に研磨剤粒子を分散した研磨剤水性分散液を吹き付け、ルツボ外表面の未溶融原料粉を除去するＳｉ単結晶引上げ用石英ルツボの製造方法であって、
前記研磨剤がＳｉＯ _２粒子であり、これを分散した研磨剤水性分散液において、ＳｉＯ _２粒子の濃度が１〜３０容積％であることを特徴とする石英ルツボの製造方法である。
【００１０】
第２の本発明は、ルツボ成形用型中に椀状に配置した原料粉の内壁面から溶融した後、得られた石英ルツボ外表面にＳｉＯ _２粒子からなる研磨剤粒子を、これを分散した研磨剤水性分散液において、ＳｉＯ _２粒子の濃度が１〜３０容積％となるように分散した研磨剤水性分散液を吹き付け、ルツボ外表面の未溶融原料粉を除去することによって、一端に開口部を有しこの開口部から下方にストレート部、小Ｒ部及び底部を有する椀状石英ルツボを製造する方法によって、開口部端面から、底面から開口部端面までの全体高さの少なくとも２５％の長さ領域の外周壁面が、未溶融原料粉が実質的に存在せず、かつ表面粗さが中心線平均粗さＲａで６〜１４μｍ、最大高さＲｙで４０〜７０μｍである石英ルツボを製造することを特徴とする石英ルツボの製造方法である。
【００１３】
上記本発明は以下の知見に基づきなされたものである。
すなわち、単結晶引上げ前のルツボ内への未溶融原料粉の混入は、石英ルツボの梱包開封時、あるいはＣＺ装置への石英ルツボセッティング時に生じることが多く、特に石英ルツボの開口部端面から、底面から開口部端面までの全体高さの少なくとも２５％の長さ領域の外周壁面に実質的に未溶融原料粉が残存していると、この未溶融原料粉が石英ルツボ内部に侵入し悪影響を及ぼすことが多い。従って、上記範囲の石英ルツボ外表面の表面状態を制御する必要がある。
このために、開口部端面から、底面から開口部端面までの全体高さの少なくとも２５％の長さ領域の外周壁面において、未溶融原料粉が実質的に存在しない状態とすることが必要であることが判明した。また、実質的に未溶融原料粉が存在しない領域は、石英ルツボ外周壁面全体とすることが好ましい。
【００１４】
また、本発明においては、前記領域において、算術平均による表面粗さが中心線平均粗さＲａで６〜１４μｍの範囲とすることが必要である。
前記Ｒａが、６μｍ未満である場合には、光透過性が高くなりすぎ、Ｓｉ融液及び液面上方空間の均熱性を阻害してしまい安定した引き上げが困難となる。特に、石英ルツボ開口部はカーボンルツボから突き出て配置される為、同部での影響は大である。また、特に、石英ルツボ全体をこの数値未満とした場合には、ＣＺ装置への装着時のハンドリング性が悪化し、破損等の弊害が生じ易い。
一方、前記Ｒａが、１４μｍを超える場合には、たとえ、外周研磨によって未溶融原料粉が実質的に存在しない状態になったとしても、この数値を超えると、研磨工程以降の製造工程時、梱包時あるいはＣＺ装置への装着時において、ルツボ本体からの原料粉が発生・混入し、未溶融原料粉混入の場合と同様な問題が生じる。
従って、算術平均粗さＲａが上記範囲にあることが必要であることが判明した。
【００１５】
さらに、本発明においては、表面粗さが最大高さＲｙで４０〜７０μｍの範囲にあることが必要である。
前記Ｒｙが、４０μｍ未満であると、光透過性が高くなりすぎ、Ｓｉ融液及び液面上方空間の均熱性を阻害してしまい安定した引き上げが困難となる。また、この数値未満となる程度の研磨を行なうことは、相当の研磨工程管理が必要となり、作業時間の長期化、コストの増大を招き、工業上好ましくない。
一方、前記Ｒｙが、７０μｍを超えると、たとえ、外周研磨によって未溶融原料粉が実質的に存在しない状態になったとしても、この数値を超えると、研磨工程以降の製造工程時、梱包時あるいはＣＺ装置への装着時において、ルツボ本体からの原料粉が発生・混入し、未溶融原料粉混入の場合と同様な問題が生じる。特に、前記Ｒｙが数値範囲を超えると、比較的大きな凹部が存在することとなり、結果、研磨工程において未溶融原料粉が該凹部に残存し易くなる。
【００１６】
上記本発明において採用している表面粗さの中心線平均粗さおよび最大高さの測定方法については、ＪＩＳＢ０６０１−１９９４の規定に明示されている方法である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
［石英ルツボ］
以下、本発明の石英ルツボについて説明する。図１が石英ルツボの断面図である。図１中、１が石英ルツボの開口部端面であり、この開口部端面１から下方にストレート部２が延在している。そして、ストレート部２から小Ｒ部３を経て、底部４に至る構造をしている。本発明の底部から開口部端面までの高さは、図１においてｈで表される高さである。
【００１８】
［製造方法の実施の形態］
以下、本発明の石英ルツボの製造方法に関する実施の形態について説明する。常法に従って作製した外表面に未溶融原料粉が付着している石英ルツボの外表面に、ＳｉＯ_２粉末のような研磨剤を分散した水性分散液を圧送して吹き付け、未溶融原料粉を除去する。これにより、極めて平滑で、かつ、残存未溶融粉が実質的に皆無である石英ルツボが得られる。この研磨剤としては、従来水性媒体に分散させて使用される公知の研磨剤を使用することができるが、前記石英ルツボを得るため、およびシリコン単結晶引上げにおいて不純物となる元素を含まないことなどから、ＳｉＯ_２粒子が最も好ましい。
【００１９】
図２に本発明の製造方法を採用した製造過程の概略図を示す。石英ルツボ２０は、開口部端面を下向きに回転支持台２１上に載置する。この回転支持台２１は、図示しない駆動装置により、１０〜３０ｒｐｍ程度の早さで回転するようになっている。
また、石英ルツボの外表面に沿って移動可能な噴射ノズル２２を配置し、この噴射ノズルから、ＳｉＯ_２粉末のような研磨剤を分散した水性分散液２３を石英ルツボ外表面に角度を設定し噴射できるようになっている。
この装置において、噴射ノズル２２を回転方向に移動させるのではなく、石英ルツボ２０を回転させることにより、より簡単な装置で、石英ルツボ外面に対して均一に研磨剤水溶液を噴射させることが可能となる。また、被加工物である石英ルツボの外形形状にあわせて、噴射ノズル２２を移動させて石英ガラス外表面に、ＳｉＯ_２粉末を分散した水性分散液を噴射させることによって、石英ルツボの外表面全面に対して均一に水性分散液を吹き付けることができる。水性分散液の噴射は、水性分散液を収容している容器に、空気を圧入し、この空気圧で噴射しても良いし、水性分散液をポンプにより加圧して、噴射しても良い。
【００２０】
本発明において、水性分散液を噴射する圧力は、使用する水性分散液のＳｉＯ_２粉末濃度に依存し、濃度が低い場合には高圧で、一方濃度が高い場合には低圧で外表面研削処理できるが、０．１〜１０ＭＰａ程度の範囲で設定することができる。また、噴射する水性分散液の水量としては、水量が多ければ短時間で研削処理が完了し、一方水量が少なければ、研削処理に長時間を要するが、通常、同一箇所を１〜２０秒程度で研削処理することができる。
【００２１】
本発明において用いるＳｉＯ_２粉末を分散した水性分散液は、粒径の範囲が＃５０〜＃２００のＳｉＯ_２粉末を、１０〜３０容積％の範囲で水に分散させた分散液を用いることができる。このＳｉＯ_２粉末の平均粒径範囲が、上記範囲を下回った場合、十分な研削効果が発揮されない。一方、平均粒径範囲が上記範囲を上回った場合には、研削した石英ルツボ外表面が却って面あれを起こし、平滑な外表面を得ることが困難であるばかりでなく、水性分散液の安定性が悪く、ＳｉＯ_２粉末が水中で沈降してしまい、実用に供し得ない。また、ＳｉＯ_２粉末の配合の比率が上記範囲を下回った場合も、研削効果が発揮されない。一方、ＳｉＯ_２粉末の配合の比率が上記範囲を上回った場合には、水性分散液の噴射に多大なエネルギーを要するため、設備が大がかりとなる。
本発明で使用する水性分散液としては、単にＳｉＯ_２粉末を水に分散したものであっても良いが、ＰＶＡのような増粘剤を溶解した水を用いても良い。この場合には、水分散液の安定性が改善され、作業性が向上する。
【００２２】
【実施例】
８インチウェハ引き上げ用石英ルツボを製造するための成形用型内に天然水晶からなる原料粉を充填し、アーク溶融によって前記原料ガラス粉を溶融して、石英ルツボを成形した。
水に各種濃度となるようにＳｉＯ_２粉末（粒径♯５０〜♯２００）を分散して研磨剤水性分散液を作製し、０．５ＭＰａの圧力、７ｌ／ｍｉｎの流量で水性分散液を、石英ルツボ壁面から２０ｃｍの距離から噴霧した。この噴霧は、計１０分間かけて行った。
本実施例によって得られた石英ルツボの外表面のＳＥＭ写真を、図３に示す。この石英ルツボは、ＳｉＯ_２粉末の濃度が、２０体積％の研磨剤水性分散液を用いた場合のものである。一方、従来法であるグラインダーによる外面研削によって製造した石英ルツボの外表面ＳＥＭ写真を図４に示す。従来技術により製造されていた石英ルツボの外表面には未溶融石英粉が残留する場合があったが、本発明により製造された石英ルツボは外表面に未溶融原料粉が残留せず、平滑な面となっていることが分かる。更に、安定した面状態が得られることから、赤外線透過率も極めて安定する効果を得ることができた。
【００２３】
上記実施例の結果、得られた研磨剤水性分散液濃度と石英ルツボ外表面の表面粗さの関係を図５に示す。ＳｉＯ_２粒子（♯５０〜♯２００）を体積換算濃度で１０〜３０％の水分散液を０．５Ｍｐａの圧力でルツボ外面に対して吹き付けることにより、表面粗さが従来品より平滑となり（Ｒａ：８〜１２μｍ、Ｒｙ：５０〜６０μｍ、未溶融原料粉の単位面積あたりの存在数が、２０点の測定でいずれも０個／ｃｍ^２）、効果的に外表面の未溶融原料粉を完全に除去出来ることが判明した。
【００２４】
また、上記実施例およびグラインダーを用いて外表面を研削加工した従来例（Ｒａ：６０〜７０μｍ、Ｒｙ：４００〜５００μｍ、未溶融原料粉の単位体積あたりの存在数が、２０点の測定でいずれも１個／ｃｍ^２を超え、これらの平均値は１６個／ｃｍ^２）のルツボを用いて、シリコン単結晶引上げ試験を行った。
その結果を、表１に示す。表から明らかなように、本発明の石英ルツボを用いた場合には、シリコン単結晶引上げの歩留まりが、従来法より改善されているばかりではなく、単結晶引上げに失敗し、シリコンを再溶融する、いわゆるメルトバック頻度が大幅に向上することが明かとなった。
【００２５】
【表１】

【００２６】
【発明の効果】
本発明による石英ルツボをＳｉ単結晶引上げに使用すると、安定的に未溶融原料粉を完全に除去が可能となるため、メルトバックの低減およびＳｉ単結晶引上げの歩留向上に寄与出来ることが判明した。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の石英ルツボの断面図である。
【図２】本発明における石英ルツボの製造工程の一部を示す概略図である。
【図３】本発明で得られた石英ルツボの外観を示すＳＥＭ写真である。
【図４】従来法によって得られた石英ルツボの外観を示すＳＥＭ写真である。
【図５】本発明の実施例の効果を示すグラフである。
【符号の説明】
１…石英ルツボ開口部端面
２…石英ルツボストレート部
３…石英ルツボ小Ｒ部
４…石英ルツボ底部
２０…石英ルツボ
２１…回転支持台
２２…噴射ノズル
２３…研磨剤水性分散液[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a quartz crucible used for pulling a Si single crystal and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
Quartz crucibles for pulling up Si single crystals are formed by putting raw material powder such as quartz into a mold in a bowl shape of almost uniform thickness, and heating the inside with a heat source such as arc discharge to melt the raw material powder. After that, the unmelted raw material powder remaining on the outer surface is removed by using a grinding device or the like. The inner wall surface of the quartz crucible is transparent, and the outer wall surface is translucent due to the remaining unmelted raw material powder or bubbles mixed in the molten quartz.
[0003]
This quartz crucible is used for producing a silicon single crystal by putting a polysilicon block inside, melting silicon with a heat source of an external heater such as carbon, immersing seeds of the silicon single crystal in this, and then pulling it up. in use.
By the way, when pulling up the silicon single crystal, if a foreign substance is mixed into the molten silicon or the molten silicon surface vibrates, the crystal structure of the growing single crystal is disturbed and polycrystallized. The manufacturing yield will be reduced.
[0004]
As a means to solve this problem, the outer surface near the upper edge of the crucible is improved in transparency by fire polishing or grinding, so that the silicon monoxide vapor condensate discharged during the single crystal pulling process falls to the molten metal surface. The quartz crucible vibrates when pulling up the silicon single crystal by controlling the center line average roughness of the entire outer surface of the quartz crucible within a specific range (see Patent Document 1), A method of preventing the single crystal pulling inhibition (see Patent Document 2) and the surface roughness of the outer surface of the quartz crucible to be controlled within a specific range to prevent the vibration generated on the molten silicon surface, thereby inhibiting the single crystal pulling inhibition. Methods such as a method for preventing (see Patent Document 3) are known. All of these methods suppress foreign matters and vibrations generated during pulling of the silicon single crystal and improve the yield of pulling the single crystal.
[0005]
By the way, as described above, the quartz crucible for pulling up the Si single crystal was manufactured by melting the raw material powder and then spraying high pressure water on the outer surface of the bowl-shaped quartz crucible to remove the unmelted raw material powder on the outer surface. .
[0006]
However, if the above-mentioned removal of the unmelted raw material powder is insufficient, the unmelted raw material powder remaining on the outer surface during handling in the post-process or post-packaging transport will enter the quartz crucible. In the Si single crystal pulling step, the mixed raw material powder causes a deterioration in lead time due to an increase in meltback, and further decreases the Si single crystal pulling yield (DF rate).
By the way, in the above-mentioned prior art, no consideration is given to handling before applying the quartz crucible to the single crystal pulling process, and no consideration is given to foreign matters that enter the quartz crucible in this process. It was. As a result, there has always been a problem of deterioration of the above lead time or DF ratio.
[0007]
[Patent Document 1]
Japanese Utility Model Publication No. 4-41186 [Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 7-53295 [Patent Document 3]
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-219593
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems in a quartz crucible, and an object of the present invention is to provide a quartz crucible that can stably pull a silicon single crystal and can improve the DF ratio. It is what.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In the first aspect of the present invention, after melting from the inner wall surface of the raw material powder arranged in a bowl shape in the crucible molding die, an abrasive aqueous dispersion in which abrasive particles are dispersed is sprayed on the outer surface of the obtained quartz crucible, A method for producing a quartz crucible for pulling up a Si single crystal that removes unmelted raw material powder on the outer surface of a crucible,
Wherein the abrasive is SiO ₂ particles, the abrasive aqueous dispersion obtained by dispersing it, a method for producing a quartz crucible, wherein the concentration of SiO ₂ particles is from 1 to 30 volume%.
[0010]
In the second aspect of the present invention, after melting from the inner wall surface of the raw material powder arranged in a bowl shape in the crucible molding die, abrasive particles made of SiO ₂ particles are dispersed on the outer surface of the obtained quartz crucible . In the aqueous abrasive dispersion, an abrasive aqueous dispersion dispersed so that the concentration of SiO ₂ particles is 1 to 30% by volume is sprayed, and unmelted raw material powder on the outer surface of the crucible is removed, thereby opening an opening at one end. And a length of at least 25% of the overall height from the end face of the opening to the end face of the opening by a method of manufacturing a bowl-shaped quartz crucible having a straight part, a small R part and a bottom part downward from the opening. A quartz crucible is produced in which the outer peripheral wall surface in the thickness region is substantially free of unmelted raw material powder, and has a surface roughness of 6 to 14 μm in the centerline average roughness Ra and 40 to 70 μm in the maximum height Ry. Quartz characterized by A pot method of manufacturing.
[0013]
The present invention has been made based on the following findings.
That is, mixing of unmelted raw material powder into the crucible before pulling up the single crystal often occurs when opening the quartz crucible package or setting the quartz crucible to the CZ device, and in particular from the opening end face of the quartz crucible to the bottom surface. If the unmelted raw material powder substantially remains on the outer peripheral wall surface of the length region of at least 25% of the total height from the opening to the end face of the opening, the unmelted raw material powder penetrates into the quartz crucible and has an adverse effect. There are many cases. Therefore, it is necessary to control the surface state of the quartz crucible outer surface in the above range.
For this reason, it is necessary to make the unmelted raw material powder substantially non-existing on the outer peripheral wall surface of the length region of at least 25% of the total height from the opening end face to the opening end face. It has been found. Moreover, it is preferable that the area | region where an unmelted raw material powder does not exist substantially be the whole quartz crucible outer peripheral wall surface.
[0014]
In the present invention, in the region, it is necessary that the surface roughness by arithmetic average is in the range of 6 to 14 μm in terms of centerline average roughness Ra.
When the Ra is less than 6 μm, the light transmittance becomes too high, and the soaking property of the Si melt and the space above the liquid surface is hindered, making it difficult to raise stably. In particular, since the quartz crucible opening is disposed so as to protrude from the carbon crucible, the influence at the same portion is great. In particular, when the entire quartz crucible is set to a value less than this value, the handleability when mounted on the CZ device is deteriorated, and damage such as breakage is likely to occur.
On the other hand, when the Ra exceeds 14 μm, even if the unmelted raw material powder is substantially not present by the outer periphery polishing, if this value is exceeded, the packaging is performed during the manufacturing process after the polishing process. At the time of attaching to the CZ device, raw material powder from the crucible body is generated and mixed, and the same problem as in the case of mixing unmelted raw material powder occurs.
Therefore, it was found that the arithmetic average roughness Ra needs to be in the above range.
[0015]
Furthermore, in the present invention, the surface roughness needs to be in the range of 40 to 70 μm at the maximum height Ry.
If the Ry is less than 40 μm, the light transmittance becomes too high, and the soaking property of the Si melt and the space above the liquid surface is hindered, making it difficult to raise stably. In addition, performing polishing to a level less than this value requires considerable management of the polishing process, leading to longer working time and increased cost, which is not industrially preferable.
On the other hand, if the Ry exceeds 70 μm, even if the unmelted raw material powder is substantially not present due to the peripheral polishing, if this value is exceeded, the manufacturing process after the polishing process, the packaging process or At the time of mounting on the CZ apparatus, raw material powder from the crucible body is generated and mixed, and the same problem as in the case of mixing unmelted raw material powder occurs. In particular, when the Ry exceeds the numerical range, a relatively large recess exists, and as a result, unmelted raw material powder tends to remain in the recess in the polishing process.
[0016]
The method for measuring the center line average roughness and the maximum height of the surface roughness employed in the present invention is a method clearly specified in the JIS B 0601-1994.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[Quartz crucible]
Hereinafter, the quartz crucible of the present invention will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view of a quartz crucible. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an opening end face of the quartz crucible, and a straight portion 2 extends downward from the opening end face 1. And it has the structure from the straight part 2 to the bottom part 4 through the small R part 3. The height from the bottom of the present invention to the end face of the opening is the height represented by h in FIG.
[0018]
[Embodiment of Manufacturing Method]
Embodiments relating to the method for producing a quartz crucible of the present invention will be described below. Unfused raw material powder is removed by pumping and spraying an aqueous dispersion containing an abrasive such as SiO ₂ powder on the outer surface of a quartz crucible with unmelted raw material powder adhered to the outer surface produced according to a conventional method. To do. This gives a quartz crucible that is very smooth and substantially free of residual unmolten powder. As this polishing agent, a known polishing agent that is conventionally used by being dispersed in an aqueous medium can be used. However, in order to obtain the quartz crucible and not containing an element that becomes an impurity in pulling a silicon single crystal, etc. Therefore, SiO ₂ particles are most preferable.
[0019]
FIG. 2 shows a schematic diagram of a manufacturing process employing the manufacturing method of the present invention. The quartz crucible 20 is placed on the rotation support base 21 with the end face of the opening facing downward. The rotation support 21 is rotated at a speed of about 10 to 30 rpm by a driving device (not shown).
Further, an injection nozzle 22 movable along the outer surface of the quartz crucible is arranged, and an angle of the aqueous dispersion 23 in which an abrasive such as SiO ₂ powder is dispersed is set from the injection nozzle to the outer surface of the quartz crucible. It can be jetted.
In this apparatus, by rotating the quartz crucible 20 instead of moving the injection nozzle 22 in the rotation direction, it is possible to uniformly spray the aqueous abrasive solution onto the outer surface of the quartz crucible with a simpler apparatus. Become. Further, by moving the spray nozzle 22 in accordance with the outer shape of the quartz crucible which is the workpiece, and spraying the aqueous dispersion liquid in which SiO ₂ powder is dispersed on the quartz glass outer surface, the entire outer surface of the quartz crucible is obtained. The aqueous dispersion can be sprayed uniformly on the surface. The aqueous dispersion may be injected by pressurizing air into a container containing the aqueous dispersion and injecting the aqueous dispersion by pressurizing with an air pressure.
[0020]
In the present invention, the pressure for injecting the aqueous dispersion depends on the SiO ₂ powder concentration of the aqueous dispersion to be used, and can be externally ground at a high pressure when the concentration is low, and at a low pressure when the concentration is high. However, it can set in the range of about 0.1-10 MPa. Moreover, as the amount of water of the aqueous dispersion to be sprayed, if the amount of water is large, the grinding process is completed in a short time. On the other hand, if the amount of water is small, the grinding process takes a long time. Can be ground.
[0021]
The aqueous dispersion containing dispersed SiO ₂ powder used in the present invention, the SiO ₂ powder in the range of particle size # 50 to # 200, the use of dispersion dispersed in water in the range of 10 to 30 volume% it can. When the average particle size range of the SiO ₂ powder is less than the above range, a sufficient grinding effect is not exhibited. On the other hand, when the average particle size range exceeds the above range, the ground surface of the ground quartz crucible causes surface roughness, and it is difficult not only to obtain a smooth outer surface, but also the stability of the aqueous dispersion. The SiO ₂ powder settles in water and cannot be put to practical use. In addition, when the mixing ratio of the SiO ₂ powder falls below the above range, the grinding effect is not exhibited. On the other hand, when the ratio of the SiO ₂ powder blending exceeds the above range, a large amount of energy is required for jetting the aqueous dispersion, so that the facility becomes large.
The aqueous dispersion used in the present invention may be simply a dispersion of SiO ₂ powder in water, or water in which a thickener such as PVA is dissolved. In this case, the stability of the aqueous dispersion is improved and workability is improved.
[0022]
【Example】
A raw material powder made of natural quartz was filled in a molding die for producing a quartz crucible for pulling up an 8-inch wafer, and the raw material glass powder was melted by arc melting to form a quartz crucible.
An aqueous dispersion of an abrasive is prepared by dispersing SiO ₂ powder (particle size # 50 to # 200) so as to have various concentrations in water, and the aqueous dispersion is applied at a pressure of 0.5 MPa and a flow rate of 7 l / min. It sprayed from the distance of 20 cm from the quartz crucible wall surface. This spraying was performed for a total of 10 minutes.
An SEM photograph of the outer surface of the quartz crucible obtained by this example is shown in FIG. The quartz crucible, the concentration of SiO ₂ powder, but in the case of using 20% by volume of the abrasive aqueous dispersion. On the other hand, FIG. 4 shows an outer surface SEM photograph of a quartz crucible manufactured by external grinding with a conventional grinder. In some cases, unmelted quartz powder remains on the outer surface of the quartz crucible manufactured according to the prior art, but the quartz crucible manufactured in accordance with the present invention does not retain unmelted raw material powder on the outer surface and is smooth. You can see that it is a surface. Furthermore, since a stable surface state can be obtained, an effect of extremely stabilizing the infrared transmittance can be obtained.
[0023]
FIG. 5 shows the relationship between the concentration of the obtained aqueous abrasive dispersion and the surface roughness of the outer surface of the quartz crucible as a result of the above examples. By spraying SiO ₂ particles (# 50 to # 200) in an aqueous dispersion of 10 to 30% by volume on the outer surface of the crucible at a pressure of 0.5 Mpa, the surface roughness becomes smoother than the conventional product (Ra : 8 to 12 μm, Ry: 50 to 60 μm, the number of unmelted raw material powder per unit area is 0 / cm ² in all 20 measurements, and effectively completes the unmelted raw material powder on the outer surface It was found that it can be removed.
[0024]
In addition, the above examples and conventional examples in which the outer surface was ground using a grinder (Ra: 60 to 70 μm, Ry: 400 to 500 μm, the number of unmelted raw material powders per unit volume was measured at 20 points. Further, the silicon single crystal pulling test was conducted using a crucible exceeding 1 piece / cm ^{2 and} having an average value of 16 pieces / cm ² .
The results are shown in Table 1. As is apparent from the table, when the quartz crucible of the present invention is used, the yield of silicon single crystal pulling is not only improved from the conventional method, but also the single crystal pulling fails and the silicon is remelted. It has been revealed that the so-called meltback frequency is greatly improved.
[0025]
[Table 1]

[0026]
【The invention's effect】
When the quartz crucible according to the present invention is used for pulling up a Si single crystal, it becomes possible to stably remove unmelted raw material powder stably, and it has been found that it can contribute to a reduction in meltback and an improvement in the yield of Si single crystal pulling. did.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a quartz crucible of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view showing a part of the manufacturing process of the quartz crucible in the present invention.
FIG. 3 is an SEM photograph showing the appearance of a quartz crucible obtained by the present invention.
FIG. 4 is an SEM photograph showing the appearance of a quartz crucible obtained by a conventional method.
FIG. 5 is a graph showing the effect of the example of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Quartz crucible opening end surface 2 ... Quartz crucible straight part 3 ... Quartz crucible small R part 4 ... Quartz crucible bottom part 20 ... Quartz crucible 21 ... Rotation support stand 22 ... Injection nozzle 23 ... Abrasive aqueous dispersion

Claims

After melting from the inner wall surface of the raw material powder arranged in a bowl shape in the crucible mold, the resulting silica crucible outer surface is sprayed with an abrasive aqueous dispersion in which abrasive particles are dispersed, and the unmelted raw material on the outer surface of the crucible A method for producing a quartz crucible for pulling up a Si single crystal to remove powder ,
The method for producing a quartz crucible, wherein the abrasive is SiO ₂ particles, and the concentration of the SiO ₂ particles is 1 to 30% by volume in an aqueous dispersion of the abrasive dispersed therein .

The abrasive has a particle size of 50 to 200 mesh SiO. _２2 The method for producing a quartz crucible according to claim 1, wherein the method is a powder.

The method for producing a quartz crucible according to claim 1 or 2, wherein in the method for producing a quartz crucible, an injection pressure when spraying the abrasive aqueous dispersion is 0.1 to 10 MPa.

After melting from the inner wall surface of the raw material powder arranged in a bowl shape in the crucible mold, SiO is obtained on the outer surface of the obtained quartz crucible. _２2 Abrasive particles composed of particles are dispersed in an aqueous dispersion of an abrasive in which the particles are dispersed. _２2 By spraying an aqueous dispersion of the abrasive dispersed so that the concentration of the particles becomes 1 to 30% by volume, and removing unmelted raw material powder on the outer surface of the crucible, an opening is formed at one end and the downward direction from the opening. By the method of manufacturing a bowl-shaped quartz crucible having a straight portion, a small R portion, and a bottom portion, the outer peripheral wall surface of the length region of at least 25% of the total height from the opening end surface to the opening end surface is unmelted. Production of a quartz crucible characterized by producing a quartz crucible having substantially no raw material powder and having a surface roughness of 6 to 14 μm in centerline average roughness Ra and 40 to 70 μm in maximum height Ry Method.