KR20230044205A - 석영유리 도가니 - Google Patents

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KR20230044205A
KR20230044205A KR1020237003108A KR20237003108A KR20230044205A KR 20230044205 A KR20230044205 A KR 20230044205A KR 1020237003108 A KR1020237003108 A KR 1020237003108A KR 20237003108 A KR20237003108 A KR 20237003108A KR 20230044205 A KR20230044205 A KR 20230044205A
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quartz glass
glass crucible
crucible
curvature
curved portion
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KR1020237003108A
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Inventor
카즈키 토모쿠니
요시노리 이케다
Original Assignee
신에쯔 세끼에이 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, CZ법에 의해 단결정 실리콘잉곳을 육성하기 위한 석영유리 도가니로서, 상기 석영유리 도가니는, 원통상의 직동부와, 이 직동부의 하단에 연속하고 제1의 곡률R1을 갖는 제1의 만곡부와, 이 제1의 만곡부에 연속하고 제2의 곡률R2를 갖는 제2의 만곡부와, 이 제2의 만곡부에 연속하는 바닥부를 갖는 바닥이 있는 통형상의 것이며, 상기 제1의 곡률R1과 상기 제2의 곡률R2는 R1<R2의 관계에 있고, 상기 바닥부의 외면이, 상기 석영유리 도가니의 중심축에 직교하는 평탄면, 또는, 상기 평탄면으로부터 오목한 오목상 면을 이루는 것인 석영유리 도가니이다. 이에 따라, CZ법에 의해 단결정 실리콘잉곳을 육성하기 위한 바닥이 있는 통형상의 석영유리 도가니가 바닥이 있는 통형상의 흑연 도가니의 내부에 배치되었을 때에, 안정적으로 자립할 수 있는 석영유리 도가니를 제공한다.

Description

석영유리 도가니
본 발명은, 초크랄스키법(이하, 「CZ법」이라고 한다.)에 의해 단결정 실리콘잉곳을 육성하기 위한 석영유리 도가니에 관한 것이다.
단결정의 제조방법으로서, CZ법이 알려져 있다. 특히, 반도체 전자부품의 재료가 되는 단결정 실리콘의 대부분은, CZ법이, 널리 공업적으로 채용되고 있다. CZ법은, 석영유리 도가니 내에 충전한 다결정 실리콘 등을 히터로 용해한 후, 이 실리콘멜트의 표면에 종결정을 침지하고, 실리콘멜트에 침지한 종결정과 석영유리 도가니를 회전시키면서 종결정을 상방으로 인상함으로써 종결정과 동일한 결정방위를 갖는 단결정을 육성하는 방법이다.
도 4는, 상기 서술한 CZ법에 의해 단결정을 인상할 때에 이용되는 인상장치를 모식적으로 나타낸 개념도이다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 단결정 인상장치(10)는, 인상실(12)과, 인상실(12) 중에 마련된 도가니(13)와, 도가니(13)의 주위에 배치된 히터(14)와, 도가니(13)를 회전·승강시키는 도가니 유지축(15) 및 그의 회전·승강기구(도시하지 않음)와, 실리콘의 종결정(16)을 유지하는 시드척(17)과, 시드척(17)을 인상하는 와이어(18)와, 와이어(18)를 회전 또는 권취하는 권취기구(도시하지 않음)를 구비하여 구성되어 있다. 또한, 히터(14)의 외측 주위에는 단열재(19)가 배치되어 있다. 단결정 실리콘(20)은, 원료인 실리콘멜트(11)로부터 와이어(18)에 의해 인상된다.
단결정 인상장치(10) 내에 배치되는 도가니(13)는, 원료융액을 수용하는 바닥이 있는 통형상의 석영유리 도가니와, 석영유리 도가니를 내부에 수용하는 바닥이 있는 통형상의 흑연 도가니(「카본 서셉터」라고 불리는 경우도 있다)로 구성된다(예를 들어, 특허문헌 1, 2 등).
일본특허공개 2012-17245호 공보 일본특허공개 2013-139356호 공보
석영유리 도가니는, 흑연 도가니의 내부에 수용 가능한 치수로 제작되는데, 각각의 제작 오차 등에 의해, 석영유리 도가니의 외면과 흑연 도가니의 내면이 완전히 접촉하도록 제작하는 것은 곤란하다. 본 발명자가 예의 조사를 행한 결과, 석영유리 도가니의 외면은 흑연 도가니의 내면의 형상을 따르도록, 볼록상의 곡면형상으로 되어 있는데, 석영유리 도가니의 외면과 흑연 도가니의 내면의 형상의 제조 오차 등의 개체차에 따라서는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 석영유리 도가니(13A)를 흑연 도가니(13B)의 내부에 설치했을 때에, 석영유리 도가니(13A)의 외면의 바닥부와 흑연 도가니(13B)의 내면이 점접촉하여, 석영유리 도가니(13A)가 불안정해지는 것을 알 수 있었다. 석영유리 도가니(13A)가 흑연 도가니(13B) 내에서 흔들리면, 석영유리 도가니(13A)가 흑연 도가니(13B)의 내부에서 파손될 우려가 있다. 또한, 단결정 제조시에는, 실리콘멜트가 흔들려, 단결정 실리콘의 인상이 곤란해지는 탕면 진동을 일으킬 뿐만 아니라, 단결정 실리콘의 인상시에 석영유리 도가니(13A)가 편심 상태가 되어, 실리콘잉곳에의 균일한 열공급이 불가능해지기 때문에, 실리콘잉곳의 품질열화로도 이어진다.
상기와 같은 문제에 대하여, 석영유리 도가니(13A)와 흑연 도가니(13B)의 상성이 좋은 것을 선택하여 조합함으로써, 안정성이 좋은 도가니(13)로 하는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 상성이 좋은 석영유리 도가니(13A)와 흑연 도가니(13B)의 조합을 시행착오적으로 찾을 수 밖에 없기 때문에, 매우 효율이 나쁠 뿐만 아니라, 반드시 바람직한 조합이 얻어지는 것은 아니었다.
본 발명은, 상기 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, CZ법에 의해 단결정 실리콘잉곳을 육성하기 위한 바닥이 있는 통형상의 석영유리 도가니가 바닥이 있는 통형상의 흑연 도가니의 내부에 배치었을 때에, 안정적으로 자립할 수 있는 석영유리 도가니를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위해 이루어진 것이며, CZ법에 의해 단결정 실리콘잉곳을 육성하기 위한 석영유리 도가니로서, 상기 석영유리 도가니는, 원통상의 직동부(直胴部)와, 이 직동부의 하단에 연속하고 제1의 곡률R1을 갖는 제1의 만곡부와, 이 제1의 만곡부에 연속하고 제2의 곡률R2를 갖는 제2의 만곡부와, 이 제2의 만곡부에 연속하는 바닥부를 갖는 바닥이 있는 통형상의 것이며, 상기 제1의 곡률R1과 상기 제2의 곡률R2는 R1<R2의 관계에 있고, 상기 바닥부의 외면이, 상기 석영유리 도가니의 중심축에 직교하는 평탄면, 또는, 상기 평탄면으로부터 오목한 오목상 면을 이루는 것인 석영유리 도가니를 제공한다.
이러한 석영유리 도가니에 따르면, 석영유리 도가니가 흑연 도가니의 내부에 배치되었을 때에, 석영유리 도가니나 흑연 도가니의 개체차에 의존하는 일 없이, 안정적으로 자립할 수 있는 것이 된다. 또한, 본 발명의 석영유리 도가니이면, 통상의 보관시에 있어서도, 흑연 도가니에 배치할 때와 동일한 상태로, 석영유리 도가니의 바닥부를 아래로 한 채 안정적으로 보관할 수 있기 때문에, 작업효율이나 안전성도 향상 가능한 것이다. 나아가, CZ법에 의한 단결정 실리콘잉곳 육성시의, 실리콘멜트의 대류 상태의 변화나 흐트러짐을 억제 가능한 것이다.
이때, 상기 제1의 곡률R1은 120mm≤R1≤240mm이고, 상기 제2의 곡률R2는 750mm≤R2≤880mm인 석영유리 도가니로 할 수 있다.
이에 따라, 실리콘멜트의 대류 상태의 변화나 흐트러짐을 보다 억제할 수 있는 것이 된다.
이때, 상기 석영유리 도가니의 중심축을 포함하는 단면에서 본 상기 바닥부의 폭이 60mm 이상인 석영유리 도가니로 할 수 있다.
이에 따라, 석영유리 도가니의 바닥부의 외면과 흑연 도가니의 바닥부의 내면의 점접촉을, 보다 안정적으로 억제할 수 있는 것이 된다.
이상과 같이, 본 발명의 석영유리 도가니에 따르면, 석영유리 도가니가 흑연 도가니의 내부에 배치되었을 때에, 석영유리 도가니나 흑연 도가니의 개체차에 의존하는 일 없이, 안정적으로 자립할 수 있는 것이 된다. 또한, 흑연 도가니에 배치할 때와 동일한 상태로, 석영유리 도가니의 바닥부를 아래로 한 채 안정적으로 보관할 수 있기 때문에, 작업효율이나 안전성도 향상 가능한 것이 된다. 나아가, CZ법에 의한 단결정 실리콘잉곳 육성시의, 실리콘멜트의 대류 상태의 변화나 흐트러짐을 억제 가능한 것이 된다.
[도 1] 본 발명에 따른 석영유리 도가니의 일례를 나타낸다.
[도 2] 본 발명에 따른 석영유리 도가니를 흑연 도가니 내에 설치했을 때의 상태를 나타낸다.
[도 3] 본 발명에 따른 석영유리 도가니의 다른 예를 나타낸다.
[도 4] 인상장치를 모식적으로 나타낸 개념도를 나타낸다.
[도 5] 석영유리 도가니를 흑연 도가니 내에 설치했을 때의 상태를 나타낸다(종래예).
이하, 본 발명을 상세하게 설명하는데, 본 발명은 이들로 한정되는 것은 아니다.
상기 서술한 바와 같이, CZ법에 의해 단결정 실리콘잉곳을 육성하기 위한 바닥이 있는 통형상의 석영유리 도가니가 바닥이 있는 통형상의 흑연 도가니의 내부에 배치되었을 때에, 안정적으로 자립할 수 있는 석영유리 도가니가 요구되고 있었다.
본 발명자들은, 상기 과제에 대하여 예의 검토를 거듭한 결과, CZ법에 의해 단결정 실리콘잉곳을 육성하기 위한 석영유리 도가니로서, 상기 석영유리 도가니는, 원통상의 직동부와, 이 직동부의 하단에 연속하고 제1의 곡률R1을 갖는 제1의 만곡부와, 이 제1의 만곡부에 연속하고 제2의 곡률R2를 갖는 제2의 만곡부와, 이 제2의 만곡부에 연속하는 바닥부를 갖는 바닥이 있는 통형상의 것이며, 상기 제1의 곡률R1과 상기 제2의 곡률R2는 R1<R2의 관계에 있고, 상기 바닥부의 외면이, 상기 석영유리 도가니의 중심축에 직교하는 평탄면, 또는, 상기 평탄면으로부터 오목한 오목상 면을 이루는 것인 석영유리 도가니에 의해, 석영유리 도가니가 흑연 도가니의 내부에 배치되었을 때에, 석영유리 도가니나 흑연 도가니의 개체차에 의존하는 일 없이, 안정적으로 자립할 수 있는 것이 되고, 또한, 통상의 보관시에 있어서도 작업효율이나 안전성도 향상 가능한 것이며, 나아가, CZ법에 의한 단결정 실리콘잉곳 육성시의, 실리콘멜트의 대류 상태의 변화나 흐트러짐을 억제 가능한 것이 되는 것을 발견하여, 본 발명을 완성하였다.
이하, 도면을 참조하여 설명한다.
우선, CZ법에 의해 단결정 실리콘잉곳을 육성하기 위한 도가니에 있어서, 바닥이 있는 통형상의 석영유리 도가니가 바닥이 있는 통형상의 흑연 도가니의 내부에 배치되었을 때에, 안정적으로 자립할 수 있는 석영유리 도가니에 대하여, 본 발명자가 검토를 행한 결과, 석영유리 도가니를 제조할 때의 바닥부의 외면형상의 제조 오차 등의 개체차에 의해, 석영유리 도가니의 바닥부의 외면과 흑연 도가니의 바닥부의 내면이 점접촉하기 때문에, 석영유리 도가니가 불안정해지는 것을 알 수 있었다. 그리고, 석영유리 도가니의 바닥부의 외면의 형상이, 석영유리 도가니의 중심축에 직교하는 평탄면(이하, 간단히 「평탄면」이라고 한다), 또는, 이 평탄면으로부터 오목한 오목상 면(이하, 간단히 「오목상 면」이라고 한다)을 이루는 것으로 하면, 점접촉을 억제할 수 있고, 그 결과, 석영유리 도가니가 흑연 도가니 내부에서 안정적으로 재치되는 것을 발견하였다.
그런데, 단지, 종래의 석영유리 도가니의 바닥부의 외면의 형상을 평탄면 또는 오목상 면으로 한 것만으로는, 석영유리 도가니의 바닥부의 두께가 얇아짐으로써, 강도가 저하되거나, 단결정 실리콘 육성시의 도가니에 있어서의 전열밸런스가 변화하여 실리콘멜트의 대류 상태에 영향을 미칠 우려가 있다. 한편, 석영유리 도가니의 바닥부의 두께를 확보하고자 하면, 석영유리 도가니의 내면형상을 변경할 필요가 생기는데, 석영유리 도가니의 내면형상을 변경하면, 실리콘멜트의 대류 상태에 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 그래서, 석영유리 도가니의 형상을, 원통상의 직동부의 하단에 연속하고 제1의 곡률R1을 갖는 제1의 만곡부와, 이 제1의 만곡부에 연속하고 제2의 곡률R2를 갖는 제2의 만곡부와, 이 제2의 만곡부에 연속하는 바닥부를 갖는 바닥이 있는 통형상의 것으로서, R1<R2의 관계를 만족시키는 것으로 함으로써, 바닥부의 외면의 형상을 평탄면 또는 오목상 면으로 하면서, 실리콘멜트의 대류 상태에도 영향을 미치지 않는 석영유리 도가니가 되는 것을 발견하여, 본 발명을 완성하였다.
(제1의 실시형태)
도 1에, 본 발명에 따른 석영유리 도가니의 일례를 나타낸다. 이 석영유리 도가니(1A)는, 원통상의 직동부(2)와, 이 직동부(2)의 하단에 연속하고 제1의 곡률R1을 갖는 제1의 만곡부(3)와, 이 제1의 만곡부(3)에 연속하고 제2의 곡률R2를 갖는 제2의 만곡부(4)와, 이 제2의 만곡부(4)에 연속하는 바닥부(5)를 갖는 바닥이 있는 통형상의 것이며, R1<R2의 관계를 만족시키고 있다. 그리고 바닥부(5)의 외면형상은, 석영유리 도가니의 중심축(6)에 직교하는 평탄면(5A)으로 되어 있다.
도 2에, 본 발명에 따른 석영유리 도가니(1A)를 흑연 도가니 내에 설치했을 때의 상태를 나타낸다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 석영유리 도가니(1A)는 바닥부(5)가 석영유리 도가니의 중심축(6)에 직교하는 평탄면(5A)으로 되어 있기 때문에, 도 2에 나타내는 바와 같이, 석영유리 도가니(1A)의 바닥부의 외면과 흑연 도가니(13B)의 바닥부의 내면이 점접촉하는 것이 회피되고, 석영유리 도가니(1A)가 흑연 도가니(13B)의 내부에 배치되었을 때에, 안정적으로 자립할 수 있는 것이 된다. 한편, 도 2에 나타내는 바와 같이, 석영유리 도가니(1A)와 흑연 도가니(13B) 사이에는 극간이 형성되는데, 석영유리 도가니(1A)의 바닥부의 외연과 흑연 도가니(13B)의 내면이 면접촉 상태로 되어 있기 때문에, 덜컹거림 등의 문제는 일어나지 않는다.
게다가, 이 석영유리 도가니(1A)는, 원통상의 직동부(2)의 하단에 연속하고 제1의 곡률R1을 갖는 제1의 만곡부(3)와, 이 제1의 만곡부(3)에 연속하고 제2의 곡률R2를 갖는 제2의 만곡부(4)를 갖고, R1<R2의 관계를 만족시키도록 구성되어 있기 때문에, 평탄면(5A)을 형성하는 경우여도, 석영유리 도가니의 내면의 형상에 거의 영향을 주지 않는다. 따라서, CZ법에 의한 단결정 실리콘잉곳의 육성시의, 실리콘멜트의 대류 상태에도 거의 영향을 미치지 않는다.
또한, 종래에는 석영유리 도가니를 보관할 때에, 석영유리 도가니의 바닥부를 안정적으로 지지하는 지그를 사용하거나, 석영유리 도가니의 바닥부를 위로, 개구부를 아래로 하거나 하였다. 그러나, 특히 대직경의 단결정 실리콘잉곳을 육성하기 위한 석영유리 도가니는 대형의 것이기 때문에, 석영유리 도가니의 상하를 반전시키는 것은, 다대한 노력을 필요로 하고, 낙하 등의 위험도 수반한다. 한편, 본 발명의 석영유리 도가니이면, 통상의 보관시에 있어서도, 특별한 지그 등을 사용하는 일 없이, 흑연 도가니에 배치할 때와 동일한 상태로, 석영유리 도가니의 바닥부를 아래로 한 채 안정적으로 보관할 수 있기 때문에, 작업효율이나 안전성도 향상 가능한 것이다.
한편, 제1의 곡률R1 및 제2의 곡률R2는 특별히 한정되지 않는데, 120mm≤R1≤240mm, 750mm≤R2≤880mm로 하는 것이 바람직하다. 이러한 것이면, 보다 안정적으로, 실리콘멜트의 대류 상태의 변화나 흐트러짐을 억제 가능한 것이 된다.
석영유리 도가니(1A)의 구경은 특별히 한정되지 않는데, 본 발명은, 특히 대구경인 것으로 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 32인치(약 800mm) 이상인 것으로 할 수 있다.
바닥부(5)의 크기는, 석영유리 도가니(1A)의 중심축(6)을 포함하는 단면에서 본 폭(W)(이하, 「바닥부 단면폭(W)」이라고도 한다)으로서, 60mm 이상으로 하는 것이 바람직하다. 이러한 범위로 하면, 석영유리 도가니의 바닥부의 외면과 흑연 도가니의 바닥부의 내면의 점접촉을, 보다 안정적으로 억제 가능한 것이 된다.
한편, 석영유리 도가니를 설치하기 위한 흑연 도가니는, 내면이, 원통 내주면상의 직동부와, 직동부의 하단에 연속하고, 제1의 곡률R3을 갖는 제1의 만곡부와, 제1의 만곡부에 연속하고 제2의 곡률R4를 갖는 제2의 만곡부를 갖는 바닥이 있는 통형상의 것으로 하며, 석영유리 도가니와 흑연 도가니의 관계에 있어서, 석영유리 도가니의 제1의 곡률R1이, R1=R3±50mm, 석영유리 도가니의 제2의 곡률R2가, R2=R4±50mm를 만족시키는 것이 바람직하다. 이러한 관계를 만족시키는 석영유리 도가니와 흑연 도가니의 조합이면, 실리콘멜트의 대류 상태의 변화나 흐트러짐을 보다 억제할 수 있는 것이 된다.
(제2의 실시형태)
도 3에, 본 발명에 따른 석영유리 도가니의 다른 예를 나타낸다. 한편, 도 1과 동등한 구성에 대해서는, 설명을 적당히 생략한다. 본 실시형태에 따른 석영유리 도가니(1B)는, 바닥부(5)의 외면의 형상이, 석영유리 도가니의 중심축(6)에 직교하는 평탄면으로부터 오목한 오목상 면(5B)으로 되어 있는 것이다. 이와 같은 형상으로 해도, 제1의 실시형태와 동일한 효과를 나타낼 수 있다. 한편, 오목상 면(5B)은, 석영유리 도가니(1B)의 중심축(6)에 직교하는 평탄면으로부터 오목한 형상이면 특별히 한정되지 않는데, 중심축(6)에 대칭인 형상, 바꾸어 말하면, 석영유리 도가니(1B)를 바닥부 외면측으로부터 중심축(6) 방향으로 보았을 때에, 오목부의 가장자리가 중심축을 중심으로 한 원형이 되는 구조로 하는 것이, 가장 안정되는 점에서 바람직하다.
실시예
이하, 실시예를 들어 본 발명에 대하여 상세하게 설명하는데, 이것은 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
하기에 나타내는 바와 같이, 각각, 직동부 이외의 형상이 상이한 구경 32인치(약 800mm)의 석영유리 도가니를, 흑연 도가니 내에 재치하여 평가를 행하였다. 평가는, 우선, 석영유리 도가니를 흑연 도가니의 내부에 설치했을 때의 덜컹거림의 유무를 조사하였다. 덜컹거림의 유무의 평가는, 수평인 받침대에 석영유리 도가니를 두고, 받침대로부터 30cm의 높이의 위치에서, 석영유리 도가니에 바로 옆으로부터 포스게이지를 이용하여 200mm2의 범위를 8N의 힘을 가하여 밀었을 때, 석영유리 도가니의 밀린 측이 들려 올라가 10°이상 기울어진 경우에, 덜컹거림이 있다(×)라고 판정하였다. 한편 이때, 지면에 대한 수직방향을 0°로 하고, 힘을 가하기 전부터 기울어져 있는 경우는, 그 각도도 가산하는 것으로 하였다.
그 후, CZ법에 의해 단결정 실리콘잉곳의 육성을 행하였다. 단결정 실리콘잉곳의 육성시의 실리콘멜트의 대류의 변화나 흐트러짐의 평가는, 육성한 단결정 실리콘잉곳의 전위 발생의 유무에 의해 평가하였다. 이때, 석영유리 도가니를 설치하기 위한 흑연 도가니는, 내면이, 원통 내주면상의 직동부와, 직동부의 하단에 연속하고, 제1의 곡률R3=180mm를 갖는 제1의 만곡부와, 제1의 만곡부에 연속하고 제2의 곡률R4=815mm를 갖는 제2의 만곡부를 갖는 것이다.
(비교예 1)
원통상의 직동부, 제1의 곡률R1=180mm의 제1의 만곡부, 제2의 곡률R2=815mm의 제2의 만곡부로 이루어지는 석영유리 도가니를 이용하였다. 이 경우, 비교예 1에 따른 석영유리 도가니의 바닥부의 외면의 형상은 볼록상 면이다.
(비교예 2)
원통상의 직동부, 제1의 곡률R1=180mm의 제1의 만곡부, 단면 바닥부폭(W)이 570mm인 평탄면을 갖는 석영유리 도가니를 이용하였다.
(실시예 1)
원통상의 직동부, 제1의 곡률R1=180mm의 제1의 만곡부, 제2의 곡률R2=815mm의 제2의 만곡부, 단면 바닥부폭(W)이 60mm인 오목상 면으로 된 바닥부를 갖는 석영유리 도가니를 이용하였다.
(실시예 2)
단면 바닥부폭(W)을 50mm로 한 것 이외는, 실시예 1과 동일한 석영유리 도가니를 이용하였다.
(실시예 3)
원통상의 직동부, 제1의 곡률R1=130mm의 제1의 만곡부, 제2의 곡률R2=765mm의 제2의 만곡부, 단면 바닥부폭(W)이 255mm인 평탄면으로 된 바닥부를 갖는 석영유리 도가니를 이용하였다.
(실시예 4)
제1의 곡률R1=230mm, 제2의 곡률R2=865mm, 단면 바닥부폭(W)을 140mm로 한 것 이외는, 실시예 3과 동일한 석영유리 도가니를 이용하였다.
(실시예 5)
제1의 곡률R1=110mm, 제2의 곡률R2=815mm, 단면 바닥부폭(W)을 140mm로 한 것 이외는, 실시예 4와 동일한 석영유리 도가니를 이용하였다.
(실시예 6)
제1의 곡률R1=250mm로 한 것 이외는, 실시예 5와 동일한 석영유리 도가니를 이용하였다.
(실시예 7)
제1의 곡률R1=180mm, 제2의 곡률R2=740mm로 한 것 이외는, 실시예 5, 6과 동일한 석영유리 도가니를 이용하였다.
(실시예 8)
제2의 곡률R2=890mm로 한 것 이외는, 실시예 7과 동일한 석영유리 도가니를 이용하였다.
비교예 1, 2, 실시예 1-8의 석영유리 도가니의 형상데이터와 평가결과를 표 1에 나타낸다.
[표 1]
Figure pct00001
표 1에 나타내는 바와 같이, 실시예 1-8, 비교예 2와 같이, 석영유리 도가니의 바닥부의 외면의 형상을, 평탄면 또는 오목상 면으로 함으로써, 석영유리 도가니를 흑연 도가니의 내부에 안정적으로 자립시킬 수 있는 것을 알 수 있다. 그러나, 제2의 만곡부를 구비하지 않는 비교예 2에서는, 실리콘멜트의 대류에 변화나 흐트러짐이 발생하였다. 한편, 실시예 1-8과 같이, R1<R2를 만족시키는, 제1의 곡률R1을 갖는 제1의 만곡부, 제2의 곡률R2를 갖는 제2의 만곡부를 구비한 석영유리 도가니를 이용함으로써, 단결정 실리콘잉곳의 육성시의 실리콘멜트의 대류의 변화나 흐트러짐을 억제할 수 있는 것도 알 수 있다. 또한, 실시예 1-8의 석영유리 도가니는, 통상의 보관시에 있어서도, 특별한 지그 등을 사용하는 일 없이, 흑연 도가니에 배치할 때와 동일한 상태로, 석영유리 도가니의 바닥부를 아래로 한 채 안정적으로 보관할 수 있어, 작업효율이나 안전성도 향상 가능한 것이었다.
한편, 본 발명은, 상기 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 상기 실시형태는 예시이며, 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 갖고, 동일한 작용효과를 나타내는 것은, 어떠한 것이어도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

Claims (3)

  1. CZ법에 의해 단결정 실리콘잉곳을 육성하기 위한 석영유리 도가니로서,
    상기 석영유리 도가니는, 원통상의 직동부와, 이 직동부의 하단에 연속하고 제1의 곡률R1을 갖는 제1의 만곡부와, 이 제1의 만곡부에 연속하고 제2의 곡률R2를 갖는 제2의 만곡부와, 이 제2의 만곡부에 연속하는 바닥부를 갖는 바닥이 있는 통형상의 것이며,
    상기 제1의 곡률R1과 상기 제2의 곡률R2는 R1<R2의 관계에 있고,
    상기 바닥부의 외면이, 상기 석영유리 도가니의 중심축에 직교하는 평탄면, 또는, 상기 평탄면으로부터 오목한 오목상 면을 이루는 것을 특징으로 하는 석영유리 도가니.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1의 곡률R1은 120mm≤R1≤240mm이고,
    상기 제2의 곡률R2는 750mm≤R2≤880mm인 것을 특징으로 하는 석영유리 도가니.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 석영유리 도가니의 중심축을 포함하는 단면에서 본 상기 바닥부의 폭이 60mm 이상인 것을 특징으로 하는 석영유리 도가니.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022025867A (ja) * 2020-07-30 2022-02-10 信越石英株式会社 Ｃｚ用るつぼ

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012017245A (ja) 2010-12-27 2012-01-26 Covalent Materials Corp 石英ガラスルツボ
JP2013139356A (ja) 2011-12-29 2013-07-18 Sumco Corp シリコン単結晶引き上げ方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1025185A (ja) * 1996-07-08 1998-01-27 Toyo Tanso Kk 単結晶引き上げ用ルツボ
JPH1087306A (ja) * 1996-09-10 1998-04-07 Shin Etsu Chem Co Ltd 熱分解窒化ホウ素容器
JPH11217290A (ja) * 1998-01-29 1999-08-10 Toshiba Ceramics Co Ltd 石英ガラスルツボ
JP4493067B2 (ja) * 2001-07-09 2010-06-30 コバレントマテリアル株式会社 石英ガラス坩堝製造装置
JP4597619B2 (ja) * 2003-12-26 2010-12-15 シルトロニック・ジャパン株式会社 シリコン結晶育成用るつぼ及びシリコン結晶の育成方法
JP2007186354A (ja) * 2006-01-11 2007-07-26 Sumco Corp シリコン単結晶引上装置
JP4851221B2 (ja) * 2006-03-31 2012-01-11 ジャパンスーパークォーツ株式会社 石英ガラスルツボおよび用途
JP5250097B2 (ja) * 2011-12-12 2013-07-31 信越石英株式会社 単結晶シリコン引き上げ用シリカ容器及びその製造方法
JP5762945B2 (ja) * 2011-12-30 2015-08-12 株式会社Sumco シリカガラスルツボ
JP2022025867A (ja) * 2020-07-30 2022-02-10 信越石英株式会社 Ｃｚ用るつぼ

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012017245A (ja) 2010-12-27 2012-01-26 Covalent Materials Corp 石英ガラスルツボ
JP2013139356A (ja) 2011-12-29 2013-07-18 Sumco Corp シリコン単結晶引き上げ方法

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