TWI275669B - Quartz glass crucible for pulling up silicon single crystal and method for manufacture thereof - Google Patents

Description

1275669 (1) 玫、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於砂單晶拉晶用石英玻璃坦堝及其製造方 法。 【先前技術】 習知’對於矽單晶的製造，是大都採用所謂的晶體生 長法（CZ法）。該CZ法，是在以石英玻璃所製造的坩 堝內熔融矽多晶，將矽單晶的晶種浸泡在該矽熔液中，然 後邊&E轉坦渦邊徐徐地拉起晶種’使砂單晶以晶種爲核進 行成長的方法。用上述c Z法所製造的單晶，因需爲高純 度的同時要能夠成品率良好地製造出矽晶圓，所以其製造 上所使用的石英玻璃坩堝一般是使用由不含氣泡的透明內 層和含氣泡的不透明外層所形成的二層構造石英玻璃坩 堝。 近年來，隨著矽單晶的大口徑化，單晶的拉晶作業變 長時間化形成爲石英玻璃坩堝需長時間接觸於1 400 °c以 上的矽熔液，使其內表面與矽熔液進行反應，在內表面產 生淺層結晶’產生褐色的方晶石是呈現環狀（以下稱褐色 圈）°上述褐色圈內是沒有方晶石層或者即使是有也是非 常薄’但隨著作業操作時間的經過方晶石會擴大其面積， 邊互相融合的同時邊成長，以致終於侵蝕其中心部，變成 不規則的玻璃熔析面。若出現該玻璃熔析面時，則於矽單 晶容易產生轉換位置，導致妨礙單晶拉晶的成品率。特別 -4 - (2) 1275669 是’要使200mm以上大口徑晶圓製造用的矽單晶成長時 CZ法的作業操作時間需超過100小時，因此上述玻璃熔 析面的出現就變明顯。 上述褐色圈，可以說是以玻璃表面的微細刮傷或是以 原料粉熔解殘留的結晶質殘留部份、玻璃構造瑕疵等爲核 所產生，若要減少其數量，則玻璃的表面狀態需保持良 好’或者爲消除結晶質殘留成份而使熔融時間變高溫、長 時間化，或者是如日本特許第 2 8 1 1 2 9 0號、特許第 2 9 3 3 4 0 4號所示對於內表面形成用的原料粉是使用非晶質 的合成粉。由上述非晶質的合成粉所形成的合成石英玻 璃，因雜質的含有量極少，所以其優點是能夠減少矽單晶 拉晶時所伴隨的坩堝內表面粗糙或褐色圈的產生。然而， 當坩堝的透明內層是以合成石英玻璃來構成，外層是以天 然石英玻璃所形成的不透明石英玻璃來構成時，因透明和 不透明的不同或合成和天然的不同等會造成透明的內層和 外層的物性會有很大的不同，所以於兩者的邊界會產生彎 曲變形，特別是在經由加熱器造成其熱負荷高與矽熔液的 接觸時間長的坦渦的彎曲部，會產生變形或透明的內層剝 落等不利狀況。此外，透明的內層是由合成石英玻璃形成 的坩堝’與透明的內層是由天然石英玻璃形成的坩堝相 比，其有在進行多晶矽熔融時，其熔液表面容易振動的缺 點。該振動特別是在放入晶種起至肩部形成時，大多是見 於單晶體部則半的初期拉晶步驟中，造成放入晶種作業上 需要時間’或因結晶不整而進行重新熔融，導製所謂的回 -5- (3) 1275669 熔而造成生產性降低。因此，如日本特開2001-348294號 公報中所見就提案有在合成石英玻璃所形成的透明內層和 天然石英玻璃所形成的不透明體層之間具有合成石英玻璃 的不透明中間層的多層構造坩堝，但因多層構造財渦是使 用多量的高價合成石英粉所以其缺點是使石英玻璃坩堝成 爲高價產品。 本發明者爲消除上述缺點而持續認真硏究結果，得知 單晶拉晶的成品率與石英玻璃祖渦的彎曲部內表面有深厚 關係，矽熔液表面的振動與石英玻璃坩堝直胴部的內表面 有深厚關係’接著’得知於矽單晶拉晶用的石英玻璃坩堝 中至少是將彎曲部附近的內表面爲由合成石英玻璃形成的 透明層時，就能夠實現矽單晶拉晶的高成品率，此外，又 得知在合成石英玻璃所形成的透明層和天然石英玻璃所形 成的不透明外層之間若具有天然石英玻璃所形成的透明層 時則能夠解決所謂的變形或內層剝落的問題，再加上若是 將直胴部的內表面以天然石英玻璃來構成時，或是成爲非 常薄的合成石英玻璃時就能夠抑制矽熔液表面的振動產 生。 在另一方面，得知於CZ法中，若減少產生在坩堝內 表面的褐色圈產生數時，於拉晶時矽熔液面會容易振動， 有作業性會變差的問題。其解決方法，是針對矽熔液的的 初期熔液面位置起至單晶拉晶後的殘留熔液位置爲止的沿 著石英玻璃坩堝內表面所進行測定的長度Μ將單晶拉晶 的初期熔液面位置起至0.3 Μ範圍爲止所產生的褐色圈數 -6- (4) 1275669 和拉晶後的殘留熔液位置起至〇 · 3 Μ爲止範圍的褐色圈數 的比爲特定範圍以上時就可使熔液表面的振動消失，使單 晶拉晶的成品率變高。 【發明內容】 因此，本發明其目的是在於提供一種可抑制熔液表情 振動產生，並且，即使是於長時間的作業操作在坩堝表面 產生粗糙面的機率也低，能夠穩定地進行矽單晶拉晶的矽 單晶拉晶用石英玻璃坩堝。 此外，本發明的另一目的是在於提供一種能夠以低價 位來製造具有上述優越特性的矽單晶拉晶用石英玻璃坩堝 的製造方法。 本發明第一項是於具有熔融天然石英粉後所形成的不 透明外層及形成在其內側的透明層之石英玻璃坩堝中，關 於：上述透明層是爲由天然石英玻璃形成爲厚度0.4〜 5.0mm的層，並且針對石英玻璃坩堝的內表面底部中心起 沿著坩堝內表面至上端面爲止的距離L至少是於0.1 5〜 0.5 5 L範圍的內側形成有由合成石英玻璃形成的透明層之 矽單晶拉晶用石英玻璃坩堝。 本發明第二項是於具有由天然石英玻璃形成的不透明 外層及形成在其內側的透明層之石英玻璃坩堝中，關於： 針對矽熔液的初期熔液面位置起至單晶拉晶後的殘留熔液 位置爲止的沿著石英玻璃坩堝內表面所進行測定的長度Μ 是將在初期熔液面位置起0 · 3 Μ的範圍所觀測的褐色圈每 (5) 1275669 單位面積（cm2 )的個數爲在殘留熔液位置上Ο · 3 Μ爲止 的範圍所觀測的褐色圈個數的1 .8倍以上的矽單晶拉晶用 石英玻璃坩堝。 本發明第三項，是關於上述矽單晶拉晶用石英玻璃坩 堝的製造方法。 本發明第一項的石英玻璃坩堝，如上述是於由天然石 英玻璃形成的不透明外層的內側設有由天然石英玻璃形成 的透明層，針對該透明層的底部中心起至沿著坩堝內表面 至上端面爲止的距離（L)至少是於0.15〜0.55L範圍的 內側形成有由合成石英玻璃形成的透明層以緩衝由合成石 英玻璃形成的透明層和由天然石英玻璃形成的不透明外層 的邊界彎曲，形成爲一種不會變形或透明層不會剝落的石 英玻璃坩堝。上述由天然石英玻璃形成的透明層厚度爲 0.4〜5.0mm，但以 0.7〜4.0mm的範圍爲佳。因由天然石 英玻璃形成的透明層厚度是爲上述範圍，所以在做爲緩衝 部份時可發揮最適當的功效。此外，針對坩堝內表面的底 部中心起至沿著坩堝內表面至上端面爲止的距離（L )於 0.6〜1 . 0 L的範圍並未形成有由合成石英玻璃形成的透明 層，或者即使是形成有由合成石英玻璃形成的透明層其厚 度也是在〇.2mm以下。由於上述範圍的內表面並不是由 合成石英玻璃形成透明層，而是由天然石英玻璃形成透明 層因此能夠抑制砂熔液的振動。再加上，上述範圍的內表 面即使是由合成石英玻璃形成透明層時只要其厚度是在 0 · 2mm以下’則在多晶矽形成爲熔液（熔化）至拉晶開始 - 8 - (6) 1275669 前由合成石英玻璃形成透明層會熔解，而露出天然石英玻 璃層因此能夠抑制矽熔液的振動。於該狀況時，與未形成 有由合成石英玻璃形成透明層的狀況相比，在熔化時因熔 入矽熔液中的天然石英玻璃量較少，所以能夠減少雜質熔 入矽熔液中。 然而，矽單晶拉晶的成品率，雖是由單晶的有轉變來 左右著，但其大部份還是爲拉晶步驟的後半所左右，即與 石夕熔液的接觸時間長，此外來自於加熱器的熱負荷也大， 以致從石英玻璃坩堝的彎曲部至底部附近（針對坩堝內表 面的底部中心起至沿著坩堝內表面至上端面爲止的距離L 至少是於〇 . 1 5〜0.5 5 L範圍）產生內表面的粗糙或內層剝 落。因此，若將上述範圍的內表面形成爲是由合成石英玻 璃形成的透明層時則可以明顯降低粗糙或內層剝落。再加 上合成石英粉的使用量也能夠減少，因此能夠降低石英玻 璃坩堝的製造成本。上述由合成石英玻璃形成的透明層厚 度以0.2〜1.5mm範圍爲佳，其厚度若未滿0.2mm則其抑 制粗糙或內層剝落的效果少，反之即使形成爲超過1 . 5mm 的層其抑制粗糙或內層剝落的效果也不會有所改變，理所 當然的是不希望石英玻璃坩堝的製造成本高。 於上述第一項本發明的石英玻璃坩堝中，爲防止高溫 使用時的變形最好是降低由天然石英玻璃形成的不透明外 層的OH基濃度。該不透明外層的OH基濃度，其平均 OH基濃度Cc以20〜60ppm爲佳。另一方面，由合成石 英玻璃形成的透明層中的〇H基濃度爲使其與矽熔液的塗 -9- (7) 1275669 抹良好其平均OH基濃度Ca提闻成100〜300ppm爲佳。 但是’與不透明外層相比當內層的〇 Η基濃度爲較高時， 因於在從外層轉換成內層的邊界會產生急遽的紅外線吸收 以致石英玻璃坩堝施加有負荷使變形或剝落等的產生頻率 更上昇。因此爲本發明的石英玻璃坩堝時，是將設在外層 和透明層之間由天然石英玻璃形成的透明層的〇 Η基濃度 爲上述外層和透明層的中間値，其平均ΟΗ基濃度CB爲 60〜150ppm，並且是將三者的關係形成爲cA > CB > Cc 因此能夠降低變形或剝落等的產生頻率。在將上述透明層 的平均OH基濃度CA形成爲200Ppm以上的高濃度時，以 採用如日本特開200 1 -3 48240號公報中所記載的水蒸氣導 入坩堝內部的方法等爲佳。 本發明弟—*項的石央玻璃ί甘渦，如上述是於具有由天 然石英玻璃形成的不透明外層及形成在其內側的透明層的 石英玻璃坩堝中，其爲：針對矽熔液的的初期熔液面位置 起至單晶拉晶後的殘留熔液位置爲止的沿著石英玻璃坩堝 內表面所進行測定的長度Μ是將在初期熔液面位置起 0.3Μ的範圍所觀測的褐色圈每單位面積（cm2)的個數是 在殘留熔液位置上〇 · 3 Μ爲止的範圍所觀測的褐色圈個數 的1 . 8倍以上，最好是2.5倍以上的矽單晶拉晶用石英玻 璃坩渦。上述所謂的褐色圈，如以上所述是指方晶石的褐 色環，於其產生初期如第4(a)圖所不是沒有方晶石層 或者即使是有也是非常薄的層。該褐色圈會因單晶拉晶作 業操作時間的經過，即當坩堝與矽熔液的接觸時間增長時 -10- (8) 1275669 其面積會增加，然後如第4 ( b )圖所示出現結晶化組 織。接著持續進行單晶拉晶，當矽熔液和坩堝的反應加快 時如第4 ( b )圖所示爲褐色所包圍的部份會逐漸受到侵 蝕而形成粗糙的玻璃熔析面（非晶質）。於第4圖中，圖 號17是爲坩堝內表面，圖號18是爲褐色圈，圖號19是 爲結晶化組織，圖號2 0是爲玻璃熔析面。若形成有上述 玻璃熔析面時，於矽單晶容易產生轉換位置，造成單晶化 率降低。 上述褐色圏的個數，是於坩堝的圓周方向計算出在寬 幅1 0 cm任意3點所觀測的褐色圈數，除以測定面積所算 出的每單位面積（cm2 )的個數。當坩堝與矽熔液接觸的 時間變長，於褐色圈容易成長的殘留熔液附近會有褐色圈 進行融合的狀況，該狀況時是從同測定範圍內所觀測的單 獨褐色圈的平均徑計算出每1個的面積，將融合部份的面 積除以上述每1個的面積後所得的値做爲融合部份的褐色 圈的個數。 於爲CZ法所使用的石英玻璃坩堝中，在CZ法中的 矽熔液表面的振動，特別是大多產生在熔液表面位置爲初 期熔液面位置至〇 · 3 m爲止的範圍，所以只要在該範圍增 加褐色圈的數量就能夠抑制上述砂熔液表面的振動。此 外，上述範圍，因其與矽熔液接觸的時間短’所以褐色圈 的徑小，是爲如第4 ( a )圖所示的狀態’因不會產生玻 璃熔析面，所以即使增加褐色圈的數量’也不會影響到單 晶拉晶的成品率。 -11 - 1275669 (9) 另一方面，矽單晶的轉換位置，其大部份雖是產生在 殘留熔液位置上〇 . 3 Μ的範圍，但因該範圍與矽熔液接觸 的時間長所以褐色圈會成長如第4 ( c)圖所示容易產生 玻璃熔析面。因此減少該範圍的褐色圈數量就能夠抑制玻 璃熔析面的產生，能夠提昇單晶拉晶的成品率。此外，該 範圍的褐色圈數量即使減少也不影響矽熔液的振動。 對於CZ法，即使是使用相同的坩堝也會因單晶拉晶 條件的不同，而使褐色圈個數多少會有所不同，但褐色圈 的個數其針對矽熔液的的初期熔液面位置起至單晶拉晶後 的殘留熔液位置爲止的沿著石英玻璃坩堝內表面所進行測 定的長度Μ是將初期熔液面位置起0.3 Μ的範圍爲止所觀 測的每單位面積（cm2)的個數是在殘留熔液位置上0.3Μ 爲止的範圍所觀測的個數的1 . 8倍以上，但以2.5倍爲 佳。藉此能夠抑制矽熔液表面的振動，能夠提昇矽單晶拉 晶的成品率。，特別是將將初期熔液面位置起〇 . 3 Μ的範 圍爲止所觀測的每單位面積（cm2)的個數爲2.0〜5.0個 /cm2時，則能夠確實抑制矽熔液表面的振動。此外若殘留 熔液位置上0.3 Μ爲止的範圍所觀測的個數的褐色圈的個 數爲0.02〜0.9個/cm2以下時則矽單晶的成品率就會變高 水準。再加上，於矽單晶拉晶步驟的前半，若因事故於單 晶產生轉換位置時，雖可重新熔化結晶重新進行拉晶，進 行所謂的回熔，但若進行該回熔，或者進行從1個坩堝中 拉起數條單晶的複拉晶時，褐色圏的數量會增加，褐色圈 彼此的融合會加快以致個數的計算變困難。沒有進行回熔 -12- (10) 1275669 就進行拉晶時，或者於複拉晶的第1條拉起後的狀態下， 若使用褐色圈的個數是爲上述範圍內的坩堝時，即使是進 行了回熔，或者即使是進行了複拉晶，也可達成比上述範 圍外的坩堝還良好的拉晶，因此個數的計算是在沒有進行 回熔的狀況下針對1條單晶拉起後的坩堝內表面來進行計 算。 【實施方式】 〔發明之最佳實施形態〕 以下根據所附圖面對本發明進行更詳細的說明。 於第1、2圖中，圖號丨是爲石英玻璃坩堝，圖號2 是爲坩堝底部，圖號3是爲直胴部，圖號4是爲由天然石 英玻璃形成的不透明外層，圖號5是爲由天然石英玻璃形 成的透明層’圖號6是爲由合成石英玻璃形成的透明層， 圖號7是爲彎曲部。本發明第一項的石英玻璃坩堝，如第 1圖所示’是於具有由天然石英粉融熔形成的不透明外層 及形成在其內側由天然石英玻璃形成爲厚度〇.4〜5.0mm 的透明層的石英玻璃坩堝中，針對石英玻璃坩堝的內表面 底部中心起沿著坩堝內表面至上端面爲止的距離L至少是 於0 · 1 5〜0 · 5 5 L範圍的內側形成有由合成石英玻璃形成的 透明層之石英玻璃坩堝。另外，本發明第二項的石英玻璃 ί：甘渦’如第2圖所示具有由天然石英玻璃形成的不透明層 和於其內側由石英玻璃形成的透明層，其是形成爲從其初 期熔液面位置起0 · 3 Μ範圍的內表面是由天然石英玻璃或 -13- (11) 1275669 天然合成混合石英玻璃形成的透明層，殘留熔液位置上 0.3 Μ爲止範圍的內表面是由合成石英玻璃形成的透明 層，這以外範圍的內表面是由天然石英玻璃、天然合成混 合石英玻璃、合成石英玻璃三者當中的任一種石英玻璃形 成透明層之石英玻璃坩堝。上述第一項及第二項的石英玻 璃坩堝，是使用第3圖的裝置製造。即，該製造方法如下 述·將天然石央粉導入進行旋轉的模具8，待成型爲纟甘渦 形狀後’將電弧電極1 4插入其中’用板狀的蓋體1 1覆蓋 坩堝狀成型體的開口部，由電弧電極1 4使該坩渦狀成型 體的內部空洞成爲局溫空氣環境1 6，至少是使其局部性 熔融玻璃化後形成爲不透明的坩堝基體，接著從石英粉供 給手段1 4供給合成石英粉至高溫環境1 6，熔融玻璃化後 使合成石央玻璃形成的透明層6形成在i甘堝內表面，或者 在不透明的坩堝基體成型後或成型中以流量限制閥1 2邊 進行供給量的調整邊從石英粉供給手段i 〇供給高純度的 天然石英粉或天然合成混合石英粉至高溫環境1 6，熔融 玻璃化後使天然石英玻璃或天然合成混合石英玻璃形成的 透明層至少是從初期熔液面位置起形成至〇 . 3 M的範圍， 然後又將合成石英粉從石英粉供給手段1 5供給至高溫環 境1 6，熔融玻璃化後使合成石英玻璃形成的透明層6除 了坩堝內表面的初期熔液面位置起至0 · 3 Μ爲止的範圍外 至少是形成在殘留熔液位置上〇 · 3 Μ的範圍。特別是，對 於上述第二項的石英玻璃坩堝的製造方法，也可採以下的 製造方法：將坩堝的內層全體以合成石英玻璃構成，對其 -14- (12) 1275669 坩堝的初期熔液面位置起至Ο · 3 Μ範圍的內表面進行蝕刻 處理或噴砂加工處理使其有微細損傷，增加褐色圈的數 量，使初期熔液面位置起至〇·3Μ爲止範圍的褐色圈個數 對殘留熔液位置上〇 · 3 Μ爲止範圍的褐色圈個數的比調製 成1 · 8倍以上，最好是調製成2.5倍以上爲佳。 【實施例】 以下是以實施例更具體性地說明本發明，但本發明並 不限定於此。 (實施例1 ) 使用第3圖所示的裝置，於進行旋轉的模具8內投入 純化處理過的高純度天然石英粉，利用離心力使其形成爲 坩堝狀成型體9，將電弧電極1 4插入其內，用板狀的蓋 體1 1覆蓋開口部，由電弧電極1 4使內部空洞內成爲高溫 空氣環境，熔融玻璃化後，進行冷卻製成厚度8〜1 0mm 的不透明外層4。接著，邊旋轉模具8邊以電弧電極14 使不透明外層4的內部空洞成爲高溫環境1 6後，從石英 粉供給噴嘴15以100 g/min供給天然石英粉，在不透明外 層4的內表面一體性融合厚度〇.9〜2mm的由天然石英玻 璃形成的透明層5。然後，從石英粉供給噴嘴1 5以 lOOg/min供給合成石英粉，針對上述透明層的底部中心 起沿著坩堝內表面至上端面爲止的距離（L )於0 · 5 5 L爲 止的範圍一體性融合厚度0.5〜1.2mm的由合成石英玻璃 •15- (13) 1275669 形成的透明層6，此外，於〇 . 5 5〜Ο . 6 L的範圍一體性融合 厚度0.2〜0.5mm的由合成石英玻璃形成的透明層6，又 於0.6〜1.0L的範圍一體性融合厚度0.1〜〇.2mm的由合 成石英玻璃形成的透明層6。所獲得的石英玻璃坩堝其直 徑爲24英吋，由天然石英玻璃形成的不透明外層4的平 均OH基濃度Cc爲40PPm，由天然石英玻璃形成的透明 層5的平均OH基濃度CB爲1 lOppm，由合成石英玻璃形 成的透明層6的平均OH基濃度CA爲220ppm。對該石英 玻璃坩堝塡充多晶矽，熔融後用CZ法以個數N = 5進行單 晶拉晶的結果，發現均無矽熔液的振動產生，此外所獲得 的矽單晶的單晶化率的平均爲 92%足以顯示是爲高成品 率。 (實施例2〜5 ) 於實施例1中，是將要形成在石英玻璃坩堝內表面的 由天然英玻璃形成的透明層5及由合成石英玻璃形成的透 明層6分別一體性融合成第1表所示的厚度來製成24英 吋的石英玻璃坩堝。所製成的石英玻璃坩堝的各層的平均 OH基濃度如第1表所示。實施例2〜5是使用該石英玻璃 坩堝進行與實施例1同樣的矽單晶拉晶，其結果如第1表 所示。 -16- 1275669

嗽ί 實施例5 0〜0.55L : 0.3〜0.88mm 0.55〜0.6L : 0〜.03mm 0.6〜1L : 0mm E CL LO T— 1 〜3mm E Q. ^Q. 00 8〜10mm E Q. 〇 T— LO ◎ ◎ 90% 驻铷 騮Θ 挪！厄 骧神I犖 链A 1¾ 實施例4 0〜0.55L : 0.3〜0_8mm 0.55〜0.6L : 0〜0.3mm 0.6〜1L : 0mm E S X— 1 〜3mm E Q- Q. S 8 〜10mm E Q. Q. 〇 m ◎ ◎ ! 92% 沒有問題 j 實施例3 0〜0.1L : 0mm 0.1 〜0.15L : 0〜0.3mm 0.15〜0.55L: 0·3〜1.2mm 0.55〜0_6L : 0.2〜0.4mm 0.6〜1L : 0.1〜0.2mm E Q. ^Q. CM CM 0.9 〜2mm E Q. 〇 t— t— 8〜10mm E CL Q. 〇 LO ◎ ◎ 91% _ 鰥 运$ 啦g S饼 ng ㈣链 迄Η 實施例2 0〜0.55L : 1 〜3mm 0.55〜0.6L : 0.2〜1mm 0.6〜1L : 0.1〜0.2mm E CL 含 CM CM 0.7〜1mm E a. ^Q. T— T— 8〜10mm E CL Q- 寸 LO <] Ο 93% 鄱挎 埋怪 騮Μ 驩辑 挺IH跑 厚度 OH基 厚度 〇H基 厚度 〇H基 拉晶個數 坩堝製造成本 熔液面振動 平均單晶化率 備註 合成透明層 天然透明內層 天然不透明外層 -17- (15) 1275669 (比較例1〜3 ) 於實施例1中，是將要形成在石英玻璃坩堝內表面的 由天然英玻璃形成的透明層5及由合成石英玻璃形成的透 明層6分別一體性融合成第1表所示的厚度來製成2 4英 吋的石英玻璃i甘堝。所製成的石英玻璃坩堝的各層的平均 〇 Η基:度如第2袠所示。比較例1〜3是使用該石英玻璃 坦渦進行與實施例丨同樣的矽單晶拉晶，其結果如第2表 所示。

- 18- 1275669 漱CNS派 比較例3 0〜0.55L : 0.9〜0.3mm 0.55〜0.6L : 0.2〜0.9mm 0.6〜1L : 0.1 〜0.2mm E Q. CNI CNI 壊 1 8 〜10mm E Q- 〇 1〇 < 〇 45% _ ^ CM 誃芻孽 鳛S鎰 ^=] ΛΛ 鹧丑' E。 鼷 刦燄 箭总I _ β 圈擗插S Μ珀租Ε 比較例2 1 〜3mm E Q. 吾 CNI CNJ 壊 1 8 〜10mm E OL 寸 X X 75% 你g鰥。 链f If燄 S餐ίΚ胡 _避_题 逡侧鰥i5 E衫相郜 比較例1 悪 1 1 〜3mm E CL T— T— 8〜10mm E CL Q. 寸 1〇 ◎ ◎ 30% 侧：g ¢- e m m 袒驻。 m 。侧 IS 龌 < κ·製 厚度 OH基 厚度 〇H基 厚度 〇H基 拉晶個數 坩堝製造成本 熔液面振動 平均單晶化率 備註 合成透明層 天然透明內層 天然不透明外層 -19- (17) 1275669 (實施例6 ) 使用第3圖所示的裝置，於進行旋轉的模具8內投入 純化處理過的高純度天然石英粉，利用離心力使其形成爲 石英玻璃坩堝狀成型體9，將電弧電極14插入其內，用 板狀的蓋體1 1覆蓋開口部，由電弧電極1 4使內部空洞內 成爲高溫空氣環境，熔融玻璃化後，製成不透明石英玻璃 外層4的同時，從石英粉供給手段1〇以i〇0g/min供給天 然石英粉，在不透明石英玻璃外層4的內表面一體性融合 由天然石英玻璃形成的透明層5。接著，從石英粉供給手 段15以100 g/min供給合成石英粉，於矽單晶拉晶的使用 後，針對矽熔液的初期熔液面位置起至單晶拉晶後的殘留 熔液位置爲止的沿著石英玻璃坩堝內表面所測定的長度Μ 是於初期熔液面位置起0.5〜1 . 0Μ範圍的內側，一體性融 合由合成石英玻璃形成的透明層6，製成外徑是爲22英 吋的石英玻璃坩堝。使用該石英玻璃坩堝以CZ法進行了 矽單晶的拉晶。矽單晶拉晶的結果及坩堝內表面的褐色圈 個數的測定結果如第3表所示。 (實施例7) 使用第3圖所示的裝置，於進行旋轉的模具8內投入 純化處理過的高純度天然石英粉，利用離心力使其形成爲 坩堝狀成型體9，將電弧電極1 4插入其內，用板狀的蓋 體1 1覆蓋開口部，由電弧電極1 4使內部空洞內成爲高溫 空氣環境，熔融玻璃化後，形成不透明外層4的同時，從 -20-

Claims (1)

1275669 拾、申請專利範圍 第9 3 1 1 2 1 1 4號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國9 5年9月25日修正 1 . 一種矽單晶拉晶用石英玻璃坩堝，是具有熔融天 1石英粉後所形成的不透明外層及形成在其內側的透明層 之石英玻璃坩堝，其特徵爲： 上述透明層是由厚度爲0.4〜5.0mm的天然石英玻璃 φ 形成，並且針對石英玻璃坩堝的內表面底部中心起沿著坩 堝內表面至上端面爲止的距離L，至少是於0.15〜0.55L 範圍I的內側形成有由合成石英玻璃形成的透明層。 2 ·如申請專利範圍第1項所記載的矽單晶拉晶用石 英玻璃坩堝，其中，針對石英玻璃坩堝的內表面底部中心 起沿著內表面至上端面爲止的距離L於0.1 5〜0.5 5 L的範 圍’形成有由厚度爲0.2〜1.5mm的合成石英玻璃形成的 透明層。 馨 3 ·如申請專利範圍第1項所記載的矽單晶拉晶用石 英玻璃坩堝，其中，針對石英玻璃坩堝的內表面底部中心 起沿著內表面至上端面爲止的距離L，其0.6〜1.0L範圍 的內表面是爲由天然石英玻璃形成的透明層。 4.如申請專利範圍第2項所記載的矽單晶拉晶用石 英玻璃坩堝，其中，針對石英玻璃坩堝的內表面底部中心 起沿著內表面至上端面爲止的距離L其0.6〜1.0L範圍的 內表面’是爲由天然石英玻璃形成的透明層。 1275669 5 ·如申請專利範圍第1項所記載的矽單晶拉晶用石 英玻璃坩堝，其中，針對石英玻璃坩堝的內表面底部中心 起沿著內表面至上端面爲止的距離L於0.6〜1.0L範圍的 內表面，形成有由厚度爲0.2mm以下的合成石英玻璃形 成的透明層。 6 ·如申請專利範圍第2項所記載的矽單晶拉晶用石 英玻璃坩堝，其中，針對石英玻璃坩堝的內表面底部中心 起沿著內表面至上端面爲止的距離L於0.6〜1.0L範圍的 內表面，形成有由厚度爲0.2mm以下的合成石英玻璃形 成的透明層。 7 ·如申請專利範圍第1項至第6項任一項所記載的 矽單晶拉晶用石英玻璃坩堝，其中，由合成石英玻璃形成 的透明層平均OH基濃度CA是爲100〜3 00ppm ;由天然 石英玻璃形成的透明層平均OH基濃度CB是爲60〜 150ppm;天然石英玻璃形成的透明層平均〇H基濃度Cc 是爲20〜60ppm;並且，三者的關係是爲CA>CB>Cc。 8· —種矽單晶拉晶用石英玻璃坩堝的製造方法，其 特徵爲：於申請專利範圍第1項之矽單晶拉晶用石英玻璃 坩堝的製造中，將安裝在進行旋轉模具上的石英玻璃坩堝 基體的內部空洞形成爲高溫環境，進行局部性熔融於不透 明外層形成後或於成型中，對外層的高溫環境內供給天然 石英粉’熔融玻璃化後於不透明外層的內表面全體形成有 由天然石英玻璃形成的透明層，接著供給合成石英粉熔融 玻璃化後針對具有由上述天然石英玻璃形成的透明層之石 -2- 1275669 英玻璃坩堝的內表面底部中心起沿著坩堝內面至上端面爲 止的距離L至少是於0 · 1 5〜0 · 5 5 L範圍的內側，形成有由 合成玻璃形成的透明層。 9 · 一種矽單晶拉晶用石英玻璃坩堝，是具有：由天 然石英玻璃形成的不透明外層、及形成在其內側的透明層 之石英玻璃坩堝，其特徵爲： 針對矽熔液的初期熔液面位置起至單晶拉晶後的殘留 熔液位置爲止的沿著石英玻璃坩堝內表面所進行測定的長 度Μ，從初期熔液面位置起〇. 3 Μ範圍的內表面，形成了 由天然石英玻璃或天然合成混合石英玻璃所構成的透明層 ，在殘留熔液位置上0.3 Μ爲止的範圍的內表面，是以由 合成石英玻璃所構成的透明層所形成，且在從初期熔液面 位置起〇 · 3 Μ的範圍所觀測的褐色圏每單位面積（cm2 ) 的個數，是在殘留熔液位置上0.3M爲止的範圍所觀測的 褐色圈個數的1 . 8倍以上。 10·如申請專利範圍第9項所記載的矽單晶拉晶用石 英玻璃坩堝，其中，在初期熔液面位置起0.3 Μ的範圍所 觀測的褐色圈每單位面積（cm2 )的個數是爲在殘留熔液 位置上0 · 3 Μ爲止的範圍所觀測的褐色圈個數的2.5倍以 上。 11·如申請專利範圍第9項所記載的矽單晶拉晶用石 英玻璃坩堝，其中，在殘留熔液位置上0.3 Μ爲止的範圍 所觀測的褐色圈個數是爲0.02〜0.9個/ cm2。 12·如申請專利範圍第1 1項所記載的矽單晶拉晶用 -3- 1275669 石英玻璃坩堝，其中，在初期熔液面位置起〇·3Μ的範圍 所觀測的褐色圈每單位面積（cm2)的個數是爲2·〇〜5.0 個 / cm2 〇 1 3 · —種矽單晶拉晶用石英玻璃坩堝的製造方法，其 特徵爲： 於申請專利範圍第9項所記載的矽單晶拉晶用石英玻 璃坩堝的製造中，將安裝在進行旋轉模具上的石英玻璃坩 堝基體的內部空洞形成爲高溫環境，進行局部性熔融於不 透明外層形成後或於成型中，對外層的高溫環境內供給天 然石英粉或天然合成混合石英粉，熔融玻璃化後在初期熔 液面位置起0.3M的範圍形成由天然石英玻璃或天然合成混 合石英玻璃形成的透明層，接著供給合成石英粉熔融玻璃 化後在殘留熔液位置上〇·3 Μ爲止範圍的內表面形成由合成 玻璃形成的透明層。