JP5226754B2 - Manufacturing method of large diameter quartz glass crucible for pulling silicon single crystal - Google Patents

Manufacturing method of large diameter quartz glass crucible for pulling silicon single crystal Download PDF

Info

Publication number
JP5226754B2
JP5226754B2 JP2010228147A JP2010228147A JP5226754B2 JP 5226754 B2 JP5226754 B2 JP 5226754B2 JP 2010228147 A JP2010228147 A JP 2010228147A JP 2010228147 A JP2010228147 A JP 2010228147A JP 5226754 B2 JP5226754 B2 JP 5226754B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
quartz glass
crucible
glass crucible
single crystal
melting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP2010228147A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2011037708A (en
Inventor
龍弘 佐藤
博行 渡辺
富士雄 岩谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shin Etsu Quartz Products Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Quartz Products Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shin Etsu Quartz Products Co Ltd filed Critical Shin Etsu Quartz Products Co Ltd
Priority to JP2010228147A priority Critical patent/JP5226754B2/en
Publication of JP2011037708A publication Critical patent/JP2011037708A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5226754B2 publication Critical patent/JP5226754B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B19/00Other methods of shaping glass
    • C03B19/09Other methods of shaping glass by fusing powdered glass in a shaping mould
    • C03B19/095Other methods of shaping glass by fusing powdered glass in a shaping mould by centrifuging, e.g. arc discharge in rotating mould

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Glass Melting And Manufacturing (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Description

本発明は、シリコン単結晶の引き上げに使用される大口径の石英ガラスるつぼの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a large-diameter quartz glass crucible used for pulling a silicon single crystal.

従来、単結晶半導体材料のような単結晶物質の製造には、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。   Conventionally, a so-called Czochralski method has been widely used for manufacturing a single crystal material such as a single crystal semiconductor material. In this method, polycrystalline silicon is melted in a container, and the end portion of the seed crystal is immersed in the molten bath and pulled up while rotating, so that a single crystal having the same crystal orientation grows on the seed crystal. A quartz glass crucible is generally used for the single crystal pulling container.

ポリシリコンを石英ガラスるつぼ中で溶かし、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。   When polysilicon is melted in a quartz glass crucible and the silicon single crystal is pulled up, a periodic vibration wavefront is generated on the surface of the silicon melt, the silicon seed crystal cannot be bonded to the silicon melt, or the crystallinity of the silicon single crystal is disturbed. The problem is a common phenomenon.

この原因のひとつとして、引き上げ時に供給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。   As one of the causes, when the heating energy supplied at the time of pulling is large or the degree of vacuum in the pulling chamber is large, the reaction at the contact portion between the quartz glass surface and the upper surface of the silicon melt liquid is activated, and the generation of SiO gas occurs. It is considered that the silicon melt liquid is likely to be repelled from the quartz glass surface, the molten metal surface vibration is strongly generated, and the state at the center of the silicon melt liquid becomes unstable.

特に、近年、シリコン単結晶が8″以上になり、石英ガラス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。   In particular, as the silicon single crystal becomes 8 ″ or more and the quartz glass crucible becomes larger in diameter in recent years, the heating energy and the degree of pressure reduction tend to increase, and the problem of molten metal vibration has become important.

上記のような現象を解決する1手段として、石英ガラスるつぼ内表面のシリコンメルトに対する濡れ性を向上させる方法が考えられる。濡れ性は、石英ガラスるつぼ内表面の表面張力(表面自由エネルギー)で定義できるが、表面張力に影響する特性としていくつかの因子がある。   As a means for solving the above phenomenon, a method for improving the wettability of the inner surface of the quartz glass crucible to the silicon melt is conceivable. The wettability can be defined by the surface tension (surface free energy) of the inner surface of the quartz glass crucible, but there are several factors that affect the surface tension.

濡れ性を決定する石英ガラスるつぼの因子としては、内表面のOH濃度と金属不純物濃度と表面粗さがあげられる。内表面に存在するOH基はガラス表面に露出していて容易にH+を切り離して−の極性をもち、Si+と可逆的に結合する。この反応が総じて多いほど、石英ガラスるつぼの内表面とシリコンメルトは良く接着する。   Factors of the quartz glass crucible that determine wettability include the OH concentration, metal impurity concentration, and surface roughness of the inner surface. The OH group present on the inner surface is exposed on the glass surface, and readily decouples H + and has a negative polarity, and reversibly binds to Si +. The more this reaction is, the better the adhesion between the inner surface of the quartz glass crucible and the silicon melt.

次に、OH基と同様な効果を及ぼす因子として、石英ガラスるつぼの内表面の金属不純物がある。金属不純物は、石英ガラスるつぼの内表面から+イオンの形で飛び出し、石英ガラスるつぼ内表面は−の極性をもち、OH基と同様な機構によって、シリコンメルトと石英ガラスるつぼの内表面は、良く接着するようになる。   Next, as a factor that exerts the same effect as the OH group, there is a metal impurity on the inner surface of the quartz glass crucible. Metal impurities jump out from the inner surface of the quartz glass crucible in the form of + ions, the inner surface of the quartz glass crucible has a negative polarity, and the inner surface of the silicon melt and the quartz glass crucible is improved by the same mechanism as the OH group. It comes to adhere.

また、石英ガラスるつぼの内表面の表面粗さが大きいと、内表面積が大きくなり、露出するOH基や金属不純物の飛び出しが増え、上記機構によって、シリコンメルトと石英ガラスるつぼ内表面は強い接着力をもつようになる。   In addition, if the surface roughness of the inner surface of the quartz glass crucible is large, the inner surface area increases, and the exposed OH groups and metal impurities jump out. Due to the above mechanism, the silicon melt and the inner surface of the quartz glass crucible have a strong adhesive force. Will have.

本発明は、上記した事情に鑑みなされたもので、濡れ性を石英ガラスるつぼ内表面に作り出すことによって、この石英ガラスるつぼを用いてシリコン単結晶を引き上げる際にシリコンメルトの湯面振動を抑制する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の製造方法を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and by creating wettability on the inner surface of the quartz glass crucible, when the silicon single crystal is pulled up using this quartz glass crucible, the surface vibration of the silicon melt is suppressed. It is an object of the present invention to provide a method for producing a large-diameter quartz glass crucible for pulling up a silicon single crystal.

上記課題を解決するために、本発明の石英ガラスるつぼの製造方法は、回転する上部開口型を使用して、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を製造する方法であって、(a)二酸化珪素粉末を前記型内に供給して、該型内面に沿って前成型体を形成する工程、(b)前記前成型体を加熱溶融して、半透明石英ガラス製るつぼ基体を形成する工程、(c)このるつぼ基体の形成中もしくは形成後に、該るつぼ基体内の高温ガス雰囲気中に二酸化珪素粉末を供給し、内壁面に向って飛散融合させて透明石英ガラス層を形成する工程からなり、製造された石英ガラスるつぼの上端から該石英ガラスるつぼにポリシリコンを充填し溶融した際のシリコンメルトの湯面の下方に位置する位置までの内表面部を、加工研削手段で研削すること、溶解液手段で溶解すること、又は加熱手段で昇華させること、によって該石英ガラスるつぼの内表面の表面粗さを4μmの距離中で10〜50,000nmの高低差を有するように調整し、かつ該るつぼ基体内の溶融加熱エリアの絶対湿度を調整することによって製造される石英ガラスるつぼの内表面の深さ方向1.0mmまでの平均OH濃度を100〜500ppmに調整し、かつ製造される石英ガラスるつぼの内表面の深さ方向1mm以内の金属不純物濃度を1〜200ppmに調整することによって、該石英ガラスるつぼの内表面の表面張力を50mN/m以下に設定することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, a method for producing a quartz glass crucible according to the present invention uses a rotating upper opening mold to form a translucent quartz glass layer crucible base and a transparent formed on the inner wall surface of the crucible base. A method for producing a quartz glass crucible for pulling a silicon single crystal comprising a quartz glass layer, comprising: (a) supplying silicon dioxide powder into the mold and forming a preform along the inner surface of the mold; (B) a step of forming the semi-transparent quartz glass crucible base by heating and melting the preform, and (c) silicon dioxide in a high-temperature gas atmosphere in the crucible base during or after the formation of the crucible base. The process consists of supplying powder and scattering and fusing towards the inner wall surface to form a transparent quartz glass layer. When the quartz glass crucible is filled with polysilicon from the upper end of the produced quartz glass crucible and melted The inner surface of the quartz glass crucible by grinding the inner surface portion up to a position located below the molten metal surface of the silicon melt with a processing grinding means, dissolving with a dissolving liquid means, or sublimating with a heating means. Of a quartz glass crucible manufactured by adjusting the surface roughness of the glass so as to have a height difference of 10 to 50,000 nm in a distance of 4 μm and adjusting the absolute humidity of the melting and heating area in the crucible substrate. By adjusting the average OH concentration up to 1.0 mm in the depth direction of the surface to 100 to 500 ppm and adjusting the metal impurity concentration within 1 mm in the depth direction of the inner surface of the manufactured quartz glass crucible to 1 to 200 ppm The surface tension of the inner surface of the quartz glass crucible is set to 50 mN / m or less.

本発明のシリコン単結晶引き上げ用石英ガラスるつぼの製造方法は、回転する上部開口型を使用して石英ガラスるつぼの内表面の表面粗さを調整して表面張力を調節したシリコン単結晶引き上げ用石英ガラスるつぼを製造する方法である。前記加工研削手段としては、ダイヤ砥石による研削などをあげることができる。前記溶解液手段としては、20%HF溶液などをあげることができる。前記加熱手段としては、酸水素バーナー等をあげることができる。この昇華によってSiO2をとばしてアルミナ部分を残留させて石英ガラスるつぼの内表面の表面粗さを調整することができる。 The method for producing a quartz glass crucible for pulling a silicon single crystal according to the present invention includes a quartz crystal crucible for pulling a silicon single crystal having a surface tension adjusted by adjusting the surface roughness of the inner surface of the quartz glass crucible using a rotating upper opening mold. This is a method for producing a glass crucible. Examples of the working grinding means include grinding with a diamond grindstone. As the solvent Kaieki means, and the like 20% HF solution. An example of the heating means is an oxyhydrogen burner. By this sublimation, the surface roughness of the inner surface of the quartz glass crucible can be adjusted by skipping SiO 2 to leave the alumina portion.

本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の内表面の表面張力が、50mN/m以下であって、前記石英ガラスるつぼの内表面の表面粗さを調整することによって前記表面張力の値を所定範囲に設定してなることを特徴とする。この表面張力が50mN/mを越えると、シリコンメルトの湯面振動が常に発生するという不利がある。この表面粗さは、4μの距離中で10nm以上の高低差であればよいが、好ましくは、20〜50,000nmの高低差である。   This large-diameter quartz glass crucible for pulling up a silicon single crystal is a quartz glass crucible for pulling up a silicon single crystal comprising a crucible base of a translucent quartz glass layer and a transparent quartz glass layer formed on the inner wall surface of the crucible base, The surface tension of the inner surface of the quartz glass crucible is 50 mN / m or less, and the surface tension value is set within a predetermined range by adjusting the surface roughness of the inner surface of the quartz glass crucible. It is characterized by. If this surface tension exceeds 50 mN / m, there is a disadvantage that the melt surface vibration of silicon melt always occurs. The surface roughness may be a height difference of 10 nm or more within a distance of 4 μm, but preferably a height difference of 20 to 50,000 nm.

上記石英ガラスるつぼの内表面の深さ方向1.0mmまでの平均OH濃度を調整することによって上記表面張力の値を所定範囲に設定するのが好適である。この平均OH濃度は100ppm以上であればよいが、好ましくは、200〜500ppmである。   It is preferable to set the surface tension value within a predetermined range by adjusting the average OH concentration up to 1.0 mm in the depth direction of the inner surface of the quartz glass crucible. The average OH concentration may be 100 ppm or more, but is preferably 200 to 500 ppm.

上記石英ガラスるつぼの内表面の深さ方向1mm以内の金属不純物濃度を調整することによって前記表面張力の値を所定範囲に設定するのが好適である。この金属不純物濃度は1ppm以上であればよいが、好ましくは、10〜200ppmである。   It is preferable to set the surface tension value within a predetermined range by adjusting the metal impurity concentration within 1 mm in the depth direction of the inner surface of the quartz glass crucible. The metal impurity concentration may be 1 ppm or more, but is preferably 10 to 200 ppm.

上記石英ガラスるつぼの内表面の深さ方向1mm以内に使用する石英ガラス原料の含有OH濃度を調整することによって前記表面張力の値を所定範囲に設定するのが好適である。このOH濃度は、20ppm以上であればよいが、好ましくは、100〜500ppmである。   It is preferable to set the surface tension value within a predetermined range by adjusting the concentration of OH contained in the quartz glass raw material used within 1 mm in the depth direction of the inner surface of the quartz glass crucible. The OH concentration may be 20 ppm or more, but is preferably 100 to 500 ppm.

上記石英ガラスるつぼの内表面の1mm以内の深さ範囲に使用する石英ガラス原料の比表面積を調整することによって前記表面張力の値を所定範囲に設定するのが好適である。この比表面積は、好ましくは、1.0〜100m2/100gである。 It is preferable that the value of the surface tension is set within a predetermined range by adjusting the specific surface area of the quartz glass raw material used in a depth range within 1 mm of the inner surface of the quartz glass crucible. The specific surface area is preferably, 1.0~100m 2 / 100g.

シリコン単結晶引き上げ用石英ガラスるつぼの製造方法の他の態様は、回転する上部開口型を使用して石英ガラスるつぼの内表面の深さ方向1.0mmまでの平均OH濃度を調整することによって表面張力を調節したシリコン単結晶引き上げ用石英ガラスるつぼを製造する方法であって、(a)二酸化珪素粉末を前記型内に供給して、該型内面に沿って前成型体を形成する工程(b)前記前成型体を加熱溶融して、半透明石英ガラス製るつぼ基体を形成する工程(c)このるつぼ基体の形成中もしくは形成後に、該るつぼ基体内の高温ガス雰囲気中に二酸化珪素粉末を供給し、内壁面に向って飛散融合させて透明石英ガラス層を形成する工程からなり、該るつぼ基体内の溶融加熱エリアの絶対湿度を調整することによって製造される石英ガラスるつぼの内表面の深さ方向1.0mmまでの平均OH濃度を調整し、該石英ガラスるつぼの表面張力の値を所定範囲に設定することを特徴とする。 Another aspect of the method for producing a quartz glass crucible for pulling a silicon single crystal is to adjust the average OH concentration up to 1.0 mm in the depth direction of the inner surface of the quartz glass crucible using a rotating upper opening mold. a method for producing a silicon single crystal for pulling up the quartz glass crucible was adjusted tension, (a) by supplying the silicon dioxide powder in the mold to form a pre-molded body along the mold inner surface, ( b) by heating and melting the front molded body to form a translucent quartz glass crucible base body (c), after the formation of or forms the crucible base body, the silicon dioxide powder into the hot gas atmosphere in the crucible base body Is produced by adjusting the absolute humidity of the melting and heating area in the crucible substrate, and forming a transparent quartz glass layer by scattering and fusing toward the inner wall surface. Adjust the average OH concentration in the depth direction 1.0mm of the inner surface of the glass crucible, and sets the value of the surface tension of the quartz glass crucible in a predetermined range.

上記した石英ガラスるつぼの上端から該石英ガラスるつぼにポリシリコンを充填し溶融した際のシリコンメルトの湯面の下方に位置する位置までの内表面部は、シリコンメルトの量に応じて変動するが、例えば石英ガラスるつぼの上端からその全高さの70%までにすれば充分であり、好適には50%までである。石英ガラスるつぼの内表面部の表面粗さがあまり広範囲であると、シリコン単結晶の引上げ作業に伴う面劣化が進み易くなる不利がある。   The inner surface portion from the upper end of the quartz glass crucible to the position located below the melt surface of the silicon melt when the quartz glass crucible is filled and melted varies depending on the amount of silicon melt. For example, it is sufficient to make it 70% of the total height from the upper end of the quartz glass crucible, preferably 50%. If the surface roughness of the inner surface portion of the quartz glass crucible is too wide, there is a disadvantage that the surface deterioration accompanying the pulling operation of the silicon single crystal easily proceeds.

以上述べたごとく、本発明によれば、濡れ性を石英ガラスるつぼの内表面に作り出すことによって、この石英ガラスるつぼを用いてシリコン単結晶を引き上げる際にシリコンメルト液面の湯面振動を抑制することができるという効果が達成されるものである。   As described above, according to the present invention, by creating wettability on the inner surface of the quartz glass crucible, the surface vibration of the silicon melt liquid surface is suppressed when the silicon single crystal is pulled up using the quartz glass crucible. The effect that it can be achieved is achieved.

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概略断面説明図である。It is a schematic sectional explanatory drawing which shows the apparatus used for implementation of the method of this invention, and the manufacturing method of the quartz glass crucible which uses this apparatus. 本発明の方法により得られたシリコン単結晶引上げ用石英ガラスるつぼの一部断面図である。It is a partial cross section figure of the quartz glass crucible for silicon single crystal pulling obtained by the method of the present invention.

以下、本発明の一つの実施の形態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。   In the following, one embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, it is needless to say that these descriptions are given by way of example and should not be construed as limiting.

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上げ用石英ガラスるつぼの一部断面図である。   FIG. 1 is an explanatory sectional view showing an apparatus used for carrying out the method of the present invention and a method for producing a quartz glass crucible using the apparatus. FIG. 2 is a partial cross-sectional view of a quartz glass crucible for pulling a silicon single crystal obtained by the method of the present invention.

図1において、回転型1は回転軸2を備える。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。   In FIG. 1, the rotary mold 1 includes a rotary shaft 2. A cavity 1a is formed in the mold 1, and a base 3 of a translucent quartz glass made of silicon dioxide powder, for example, natural quartz powder, that is, a quartz glass crucible constituting an outer layer is disposed in the mold cavity 1a.

該基体3は、二酸化珪素粉末を回転する型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。   The base 3 is charged with silicon dioxide powder into a rotating mold 1 and formed along the inner wall of the mold 1 to form a required crucible-shaped preform, and this preform is heated from the inner surface. It is manufactured by melting silicon dioxide powder and then cooling it.

内面からの加熱のために、図1に示すように電源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してもよい。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。   For heating from the inner surface, an arc discharge device 5 having carbon electrodes 51 and 52 connected to a power source 10 as shown in FIG. 1 can be used. A plasma discharge device may be used instead of the arc discharge device 5. The production of the substrate 3 is described in detail in Japanese Patent Publication No. 4-22861.

図1に示す装置は、内層4を形成するために、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。   The apparatus shown in FIG. 1 includes a quartz powder supply tank that stores synthetic quartz powder 6 above the mold 1 in order to form the inner layer 4. The supply tank 9 is connected to a discharge pipe 93 provided with a weighing feeder 92. A stirring blade 91 is disposed in the supply tank 9. The upper part of the mold is covered with a lid 71 leaving a slit opening 75.

基体3が形成された後、又は基体3の形成の途中において、アーク放電装置5のカーボン電極51、52からの放電による加熱を継続しながら、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。   After the substrate 3 is formed or during the formation of the substrate 3, the weighing feeder 92 for supplying the synthetic quartz powder 6 is adjusted while heating by the discharge from the carbon electrodes 51 and 52 of the arc discharge device 5 is continued. Then, the synthetic quartz powder is supplied from the discharge pipe 93 into the base 3. By the operation of the arc discharge device 5, a high temperature gas atmosphere 8 is formed in the base 3. Therefore, the synthetic quartz powder is supplied into the high-temperature gas atmosphere 8.

なお、高温ガス雰囲気とは、カーボン電極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。   The high-temperature gas atmosphere refers to an atmosphere formed around the arc discharge using the carbon electrodes 51 and 52, and has a temperature sufficient to melt the quartz glass, that is, a high temperature of 2000 to several hundred degrees.

高温ガス雰囲気8中に供給された合成石英粉末は、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。   The synthetic quartz powder supplied in the high temperature gas atmosphere 8 is melted at least partly by the heat in the high temperature gas atmosphere 8 and is simultaneously scattered toward the inner wall surface of the substrate 3, so that the synthetic quartz powder is applied to the inner wall surface of the substrate 3. A substantially bubble-free quartz glass layer, that is, the inner layer 4 is formed on the inner surface of the substrate 3 by being integrally fused with the substrate 3. The method for forming the inner layer 4 is described in detail in the above-mentioned Japanese Patent Publication No. 4-22861.

図2に、この方法により得られる石英ガラ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、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。   FIG. 2 shows a cross section of a quartz glass crucible obtained by this method. The quartz glass crucible according to the present invention comprises an outer layer formed by heating and melting a silicon dioxide powder, for example, natural quartz powder, that is, a base 3 and a synthetic quartz powder released into a high-temperature gas atmosphere to be melted and scattered. 3 and the inner layer 4 formed by adhering to the inner wall surface.

以下に、本発明の実施例をあげてさらに具体的に説明するが、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様々の変形が可能であることは勿論である。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples, and various modifications can be made without departing from the technical idea of the present invention. Of course.

実験例1)
絶対湿度が25g/m3以上の溶融エリアにおいて、比表面積が10m2/100gであり、粒径が50ミクロンから500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、1〜3mmの厚さで形成する。溶融が終了し、冷却した石英ガラスるつぼを、成形型から取り出し、その内面の状況を表1及び表2に示した測定項目について測定し、その結果をあわせて表1及び表2に示した。
( Experimental example 1)
In absolute humidity 25 g / m 3 or more melting area, a specific surface area of 10 m 2/100 g, the natural quartz glass powder of particle size 500 microns 50 microns, in mold inner diameter 730mm rotating at 100 rpm 30 mm At the same time, a synthetic quartz glass powder having an OH concentration of 100 ppm is supplied from above at a rate of 100 g / min, and a transparent glass layer without bubbles is formed. It is formed with a thickness of 1 to 3 mm over the entire inner surface area. The fused quartz glass crucible after melting was taken out of the mold and the condition of the inner surface was measured for the measurement items shown in Tables 1 and 2, and the results are shown in Tables 1 and 2.

Figure 0005226754
Figure 0005226754

Figure 0005226754
Figure 0005226754

表2において、AASは原子吸光分析法(Atomic Absorption Spectrometry)、ICP−AESは誘導結合高周波プラズマ発光分光分析法(Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectroscopy)及びICP−MSは誘導結合高周波プラズマ質量分光光度計(Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometer)をそれぞれ指称する。   In Table 2, AAS is Atomic Absorption Spectrometry, ICP-AES is Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectroscopy, and ICP-MS is Inductively Coupled Plasma Plasma Mass Spectrophotometer ( Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometer).

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確認されず(表3)、安定して引き上げが終了した。   The quartz glass crucible was filled with polysilicon and melted, and the silicon single crystal was pulled up. During the seeding of the silicon melt and the pulling of the silicon single crystal, vibration of the silicon melt was not confirmed (Table 3), and the pulling was completed stably.

(実施例
るつぼ内面透明層を形成するとき使用する合成石英ガラス原料の含有OH濃度が5ppmであるものを使用して実験例1と同様の手順で石英ガラスるつぼを作成した。次に、この石英ガラスるつぼの高さの上端から70%までの部分の内面を、20%HF溶液で60分間洗浄した。この石英ガラスるつぼの性状は表3に示した通りであった。さらに、この石英ガラスるつぼによって実験例1と同様にシリコン単結晶の引き上げを行なったが、湯面振動がなかった(表3)。
(Example 1 )
A quartz glass crucible was prepared in the same procedure as in Experimental Example 1 using a synthetic quartz glass raw material having an OH concentration of 5 ppm used for forming the crucible inner transparent layer. Next, the inner surface of the quartz glass crucible from the upper end to 70% was washed with a 20% HF solution for 60 minutes. The properties of this quartz glass crucible were as shown in Table 3. Furthermore, the silicon single crystal was pulled up with this quartz glass crucible in the same manner as in Experimental Example 1, but there was no molten metal surface vibration (Table 3).

(実施例
るつぼ内面透明層を形成するとき使用する合成石英ガラス原料の含有OH濃度が5ppmで、かつ金属不純物濃度の総量が20ppmであるものを使用して実験例1と同様に石英ガラスるつぼを作成した。次に、この石英ガラスるつぼの高さの上端から70%までの部分の内面をダイヤ砥石による研削によって粗く削った。この石英ガラスるつぼの性状は表3に示した通りであった。この石英ガラスるつぼによって実験例1と同様にシリコン単結晶の引き上げを行なったが、湯面振動はなかった(表3)。
(Example 2 )
A quartz glass crucible was prepared in the same manner as in Experimental Example 1 using a synthetic quartz glass raw material used for forming a crucible inner transparent layer having an OH concentration of 5 ppm and a total metal impurity concentration of 20 ppm. Next, the inner surface of the portion of the quartz glass crucible from the upper end to 70% of the height was roughly cut by grinding with a diamond grindstone. The properties of this quartz glass crucible were as shown in Table 3. With this quartz glass crucible, the silicon single crystal was pulled up in the same manner as in Experimental Example 1, but there was no molten metal vibration (Table 3).

(実施例
るつぼ内面透明層を形成するとき使用する天然石英ガラス原料の含有OH濃度が5ppmであるものを使用して実験例1と同様に石英ガラスるつぼを作成した。次に、この石英ガラスるつぼの高さの上端から70%までの部分の内面を酸水素バーナーで昇華した。この石英ガラスるつぼの性状は表3に示した通りであった。この石英ガラスるつぼを用いて、実験例1と同様に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(表3)。
(Example 3 )
A quartz glass crucible was prepared in the same manner as in Experimental Example 1 using a natural quartz glass raw material having an OH concentration of 5 ppm used for forming a crucible inner surface transparent layer. Next, the inner surface of the portion from the upper end of the height of the quartz glass crucible to 70% was sublimated with an oxyhydrogen burner. The properties of this quartz glass crucible were as shown in Table 3. Using this quartz glass crucible, the silicon single crystal was pulled up in the same manner as in Experimental Example 1. During the seeding of the silicon melt and the pulling of the single crystal, the vibration of the silicon melt was not confirmed, and the pulling was finished stably (Table 3).

実験
るつぼ内面透明層を形成するとき使用する石英原料粉として、含有OH濃度が5ppmでかつ金属不純物濃度の総量が20ppmである天然石英ガラス粉を使用した以外は、実験例1と同様に石英ガラスるつぼを作成した。この石英ガラスるつぼの性状は表3に示した通りであった。この石英ガラスるつぼを用いて、実験例1と同様に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(表3)。
( Experimental example 2 )
The quartz glass crucible was the same as in Experimental Example 1 except that natural quartz glass powder having an OH concentration of 5 ppm and a total metal impurity concentration of 20 ppm was used as the quartz raw material powder used for forming the crucible inner transparent layer. It was created. The properties of this quartz glass crucible were as shown in Table 3. Using this quartz glass crucible, the silicon single crystal was pulled up in the same manner as in Experimental Example 1. During the seeding of the silicon melt and the pulling of the single crystal, the vibration of the silicon melt was not confirmed, and the pulling was finished stably (Table 3).

(実施例
実験例1と同様の手順で石英ガラスるつぼを作成して、この石英ガラスるつぼの内面全域を20%HF溶液で60分間洗浄した。この石英ガラスるつぼの性状は表3に示した通りであった。さらに、この石英ガラスるつぼによって実験例1と同様にシリコン単結晶の引上げを行ったが、湯面振動はなかった(表3)。
(Example 4 )
A quartz glass crucible was prepared in the same procedure as in Experimental Example 1, and the entire inner surface of the quartz glass crucible was washed with a 20% HF solution for 60 minutes. The properties of this quartz glass crucible were as shown in Table 3. Furthermore, the silicon single crystal was pulled up with this quartz glass crucible in the same manner as in Experimental Example 1, but there was no molten metal surface vibration (Table 3).

(比較例1)
るつぼ内面透明層を形成するとき使用する合成石英ガラス原料の含有OH濃度が5ppmであるものを使用して実験例1と同様に石英ガラスるつぼを作成した。この石英ガラスるつぼの性状は表3に示した通りであった。この石英ガラスるつぼを用いて、実験例1と同様に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が強く確認され、引き上げを途中で中止した(表3)。
(Comparative Example 1)
A quartz glass crucible was prepared in the same manner as in Experimental Example 1 using a synthetic quartz glass raw material having an OH concentration of 5 ppm used for forming a crucible inner surface transparent layer. The properties of this quartz glass crucible were as shown in Table 3. Using this quartz glass crucible, the silicon single crystal was pulled up in the same manner as in Experimental Example 1. During the seeding of the silicon melt and the pulling of the single crystal, the vibration of the silicon melt was strongly confirmed, and the pulling was stopped halfway (Table 3).

Figure 0005226754
Figure 0005226754

1:型、1a:キャビティ、2:回転軸、3:基体、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: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、93:吐出パイプ。   1: mold, 1a: cavity, 2: rotating shaft, 3: substrate, 4: inner layer, 5: arc discharge device, 6: synthetic quartz powder, 8: high-temperature gas atmosphere, 9: supply tank, 10: power supply, 51, 52: carbon electrode, 71: lid, 75: slit opening, 91: stirring blade, 92: metering feeder, 93: discharge pipe.

Claims (1)

回転する上部開口型を使用して、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を製造する方法であって、
(a)二酸化珪素粉末を前記型内に供給して、該型内面に沿って前成型体を形成する工程、
(b)前記前成型体を加熱溶融して、半透明石英ガラス製るつぼ基体を形成する工程、
(c)このるつぼ基体の形成中もしくは形成後に、該るつぼ基体内の高温ガス雰囲気中に二酸化珪素粉末を供給し、内壁面に向って飛散融合させて透明石英ガラス層を形成する工程からなり、
製造された石英ガラスるつぼの上端から該石英ガラスるつぼにポリシリコンを充填し溶融した際のシリコンメルトの湯面の下方に位置する位置までの内表面部を、加工研削手段で研削すること、溶解液手段で溶解すること、又は加熱手段で昇華させること、によって該石英ガラスるつぼの内表面の表面粗さを4μmの距離中で10〜50,000nmの高低差を有するように調整し、かつ該るつぼ基体内の溶融加熱エリアの絶対湿度を調整することによって製造される石英ガラスるつぼの内表面の深さ方向1.0mmまでの平均OH濃度を100〜500ppmに調整し、かつ製造される石英ガラスるつぼの内表面の深さ方向1mm以内の金属不純物濃度を1〜200ppmに調整することによって、該石英ガラスるつぼの内表面の表面張力を50mN/m以下に設定することを特徴とする石英ガラスるつぼの製造方法。
This is a method for producing a quartz glass crucible for pulling a silicon single crystal comprising a crucible base of a translucent quartz glass layer and a transparent quartz glass layer formed on the inner wall surface of the crucible base using a rotating upper opening mold. And
(A) supplying silicon dioxide powder into the mold and forming a pre-molded body along the inner surface of the mold;
(B) a step of heating and melting the preform and forming a semitransparent quartz glass crucible base;
(C) comprising or forming a transparent quartz glass layer by supplying silicon dioxide powder into the high-temperature gas atmosphere in the crucible substrate and then fusing and melting toward the inner wall surface during or after the formation of the crucible substrate;
Grinding the inner surface part from the upper end of the manufactured quartz glass crucible to the position located below the molten metal surface of the silicon melt when the quartz glass crucible is filled with polysilicon and melted by means of processing grinding , melting The surface roughness of the inner surface of the quartz glass crucible is adjusted to have a height difference of 10 to 50,000 nm in a distance of 4 μm by dissolving with a liquid means or sublimating with a heating means , and Quartz glass produced by adjusting the average OH concentration up to 1.0 mm in the depth direction of the inner surface of the quartz glass crucible manufactured by adjusting the absolute humidity of the melting and heating area in the crucible substrate, and manufacturing the quartz glass By adjusting the metal impurity concentration within 1 mm in the depth direction of the inner surface of the crucible to 1 to 200 ppm, the surface tension of the inner surface of the quartz glass crucible Method for manufacturing a silica glass crucible and setting below 50 mN / m.
JP2010228147A 2010-10-08 2010-10-08 Manufacturing method of large diameter quartz glass crucible for pulling silicon single crystal Expired - Lifetime JP5226754B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010228147A JP5226754B2 (en) 2010-10-08 2010-10-08 Manufacturing method of large diameter quartz glass crucible for pulling silicon single crystal

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010228147A JP5226754B2 (en) 2010-10-08 2010-10-08 Manufacturing method of large diameter quartz glass crucible for pulling silicon single crystal

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007041697A Division JP4651119B2 (en) 2007-02-22 2007-02-22 Large diameter quartz glass crucible for pulling silicon single crystal

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011037708A JP2011037708A (en) 2011-02-24
JP5226754B2 true JP5226754B2 (en) 2013-07-03

Family

ID=43765899

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010228147A Expired - Lifetime JP5226754B2 (en) 2010-10-08 2010-10-08 Manufacturing method of large diameter quartz glass crucible for pulling silicon single crystal

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5226754B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012109181B4 (en) 2012-09-27 2018-06-28 Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg Drawing a semiconductor single crystal according to the Czochralski method and suitable quartz glass crucible

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0653634B2 (en) * 1989-01-13 1994-07-20 三菱マテリアル株式会社 Regeneration method of quartz crucible for pulling silicon single crystal
JPH0825833B2 (en) * 1990-04-27 1996-03-13 東芝セラミックス株式会社 Method for producing silicon single crystal
JP2933404B2 (en) * 1990-06-25 1999-08-16 信越石英 株式会社 Quartz glass crucible for pulling silicon single crystal and its manufacturing method
JP3124674B2 (en) * 1993-12-28 2001-01-15 東芝セラミックス株式会社 Method for manufacturing quartz glass crucible for pulling silicon single crystal
JPH0920586A (en) * 1995-06-30 1997-01-21 Toshiba Ceramics Co Ltd Production of quartz glass crucible for pulling silicon single crystal
JPH11292694A (en) * 1998-04-14 1999-10-26 Nippon Steel Corp Quartz crucible for pulling up silicon single crystal

Also Published As

Publication number Publication date
JP2011037708A (en) 2011-02-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5069663B2 (en) Quartz glass crucible with multilayer structure
US6886364B2 (en) Method for producing quartz glass crucible
JP4651119B2 (en) Large diameter quartz glass crucible for pulling silicon single crystal
JP5462423B1 (en) Silica container for pulling single crystal silicon and manufacturing method thereof
JPH09249484A (en) Production of quartz crucible having large diameter for pulling up single crystal
JP5397857B2 (en) Method and apparatus for producing quartz glass crucible
TW200936820A (en) Quartz glass crucible, method for manufacturing the same and single crystal pulling method
JP2005320241A (en) Quartz glass crucible for pulling up silicon single crystal and method for manufacturing the same
TWI435961B (en) Method of manufacturing vitreous silica crucible
JP5500687B2 (en) Method and apparatus for producing silica glass crucible
WO2009122936A1 (en) Quartz glass crucible and process for producing the same
JP4454059B2 (en) Large diameter quartz glass crucible for pulling silicon single crystal
JP4803784B2 (en) Method for producing quartz glass crucible for pulling silicon single crystal
JP4138959B2 (en) Large diameter quartz glass crucible for pulling silicon single crystal and method for producing the same
JP5226754B2 (en) Manufacturing method of large diameter quartz glass crucible for pulling silicon single crystal
TWI417259B (en) Method of manufacturing vitreous silica crucible
JP2012017240A (en) Method for manufacturing silica glass crucible for pulling silicon single crystal
EP3176289B1 (en) Method for producing a quartz glass crucible for single crystal silicon pulling
JP2000072594A5 (en)
JPH07330483A (en) Production of quartz glass crucible for pulling up single crystal
JP3983054B2 (en) Quartz glass crucible for pulling silicon single crystal and method for producing the same
US8671716B2 (en) Method of manufacturing vitreous silica crucible
JP4140868B2 (en) Silica glass crucible for pulling silicon single crystal and method for producing the same
JP2005060152A (en) Manufacturing method for quartz crucible, quartz crucible, and manufacturing method for silicon single crystal using the same
KR101202701B1 (en) Method and apparatus for manufacturing vitreous silica crucible

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120124

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130312

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130314

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160322

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

EXPY Cancellation because of completion of term