JP4798714B2 - シリコン単結晶引上用シリカガラスルツボ - Google Patents
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Description
また、前記第一の実質的無気泡層の厚さ寸法が80μmを超える場合には、シリコン単結晶の引上げ開始までに、実質的無気泡層を溶融液により浸食させ、溶融液を気泡含有層に接触させることができない。
したがって、前記第一の実質的無気泡層の厚さ寸法が5〜80μmに形成されているのが好ましく、シリコン単結晶の引上げ開始までに、実質的無気泡層を溶融液により浸食させ、溶融液を気泡含有層に接触させて、気泡含有層の表面を凹凸形状とすることができる。
したがって、気泡含有層の気泡径が40μm〜80μmが好ましく、単結晶引上げの初期段階において、液面振動を抑制するに十分な表面凹凸を形成することができる。
その結果、引き上げ中に結晶が転位することなく、DF率(単結晶化率)を向上することができる。
特に、シリコン溶融液のメルトラインの浸食速度が40μm/h以下の環境下で使用されるものであり、気泡含有層の厚さ寸法が少なくとも100μmであれば、引上げ工程中、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。
特に、シリコン溶融液のメルトラインの浸食速度が40μm/h以下の環境下で使用されるものであり、第二の実質的無気泡層が少なくとも300μmであれば、溶融液が所定の気泡数を有する透明層に達し、多数の気泡が開放されることがない。
即ち、ルツボにシリコン溶融液を収容した際のメルトラインの浸食速度が40μm/h以下で、気泡含有層の気泡膨張率が1.5倍以下の環境で使用される場合であっても、このように気泡個数密度が75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、130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。
さらに、その外側には、厚さ寸法D2が100μm以上、気泡含有層の気泡径が40μm〜80μm、気泡個数密度75〜130個/mm3以上の気泡含有層10bが形成されている。
また、厚さ寸法D1が80μm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により気泡含有層10bが浸食され、気泡含有層10bが有する気泡が開放される。
したがって、単結晶引上げ開始時において、凹凸形状になされた初期メルトライン帯域10の表面にメルトラインMLが当接することによって液面振動が抑制される。
そして、この実質的無気泡層10aと気泡含有層10bの厚さ寸法、気泡個数密度、気泡直径等が、引上げ環境条件に応じた所定値になされているため、単結晶引上げ開始時までに初期メルトライン帯域10の第一の表面に凹凸形状を形成することができ、効果的に液面振動を抑制することができる。
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。
実験条件及び評価結果を表1に示す。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における気泡含有層10bの気泡個数密度、気泡平均直径、実質的無気泡層10aの厚さの組み合わせについて複数の条件(条件1〜20)で夫々実験を行い、その結果を検証した。
尚、初期メルトライン帯域の高さ寸法は30mm、気泡含有層10bの厚さを100μm、初期メルトライン帯域より下方の全域において形成される第二の実質的無気泡層の厚さを300μmとした。
以上の実施例の実験結果を鑑みて、本発明のシリコン単結晶引上用シリカガラスルツボによれば、初期メルトライン帯域における気泡含有層を、含有する気泡の平均直径が40〜80μm、気泡個数密度が75〜130個/mm3に形成し、表層の実質的無気泡層の厚さ寸法を5〜80μmに形成することにより、液面振動を抑制し、高い単結晶化率を実現できることを確認した。
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 第二の実質的無気泡層
10 初期メルトライン帯域
10a 第一の実質的無気泡層
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 (1)
- 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、5〜80μmの厚さ寸法を有する、気泡個数密度が2個/mm 3 以下の第一の実質的無気泡層が形成され、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40〜80μmの気泡が75〜130個/mm3の密度で存在す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、気泡個数密度が2個/mm 3 以下の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コン単結晶引上用シリカガラスルツボ。
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