TWI435959B - 氧化矽玻璃坩堝及其製造方法，以及矽錠的製造方法 - Google Patents

Description

氧化矽玻璃坩堝及其製造方法，以及矽錠的製造方法

本發明涉及氧化矽(silica)玻璃坩堝及其製造方法、以及矽錠(silicon ingot)的製造方法。

一般而言，單晶矽可藉由在氧化矽玻璃坩堝內熔化高純度的多晶矽而製得矽熔液，之後在該矽熔液中浸漬晶種的端部的狀態下旋轉並提升來製得。

由於矽的熔點是1410℃，因此矽熔液的溫度需要維持在該溫度以上。在該溫度下，氧化矽玻璃坩堝和矽熔液反應，而使氧化矽玻璃坩堝的壁厚逐漸變薄。坩堝的壁厚變薄會導致坩堝強度的下降，因而會有所謂坩堝的壓曲或沉入的現象發生的問題。

為了解決這樣的問題，研究出在矽熔液中添加鋇而促進坩堝內表面的結晶化的技術(例如參照專利文獻1)。屬於結晶質氧化矽的白矽石，其每單位厚度的強度比玻璃的高，而且與矽熔液的反應性也比玻璃的低，因此藉由結晶化能提高坩堝壁的每單位厚度的強度，同時能抑制坩堝壁厚的減少。

並且，還研究出在坩堝的外層設置可促進結晶化的層，由此使坩堝的外層結晶化而提高坩堝的強度的技術(例如參照專利文獻2)

[現有技術文獻]

專利文獻1：日本專利申請　特開2007-277024號公報

專利文獻2：日本專利申請　特開2000-247778號公報

至今為止，一般是氧化矽玻璃坩堝用於一根矽錠的拉製(pulling)，而且拉製結束後無法再利用而被廢棄(這樣的拉製被稱作單次拉製(single pulling))。如果是這種用途的話，即使根據專利文獻1或2，也能提高坩堝強度，因此，基本上能夠解決矽錠的拉製時間在100小時左右時的坩堝的內傾及壓曲現象。

然而，近幾年，為了降低矽錠的成本，對一根矽錠進行拉製之後，在坩堝變涼之前藉由再填充並熔化多晶矽來進行第二根及其之後的矽錠的拉製。這樣用一個氧化矽玻璃坩堝進行多根矽錠的拉製的工藝被稱作多次拉製(multiple pulling)。如果是這種用途的話，矽錠的拉製時間會達到400小時，因而僅根據專利文獻1或2則無法完全防止坩堝的內傾及壓曲現象。

有鑒於此，本發明提供即使矽錠的拉製時間極為長的情況下也能有效地抑制內傾及壓曲的氧化矽玻璃坩堝。

根據本發明，用於單晶矽拉晶(pulling)的氧化矽玻璃坩堝，其壁具有自該坩堝的內表面形成至外表面的氣泡含有率未滿0.5%的透明氧化矽玻璃層(以下稱作透明層)、氣泡含有率是1%以上且未滿50%的含氣泡氧化矽玻璃層(以下稱作含氣泡層)、氣泡含有率是0.5%以上且未滿1%，並且，OH基濃度是35ppm以上且未滿300ppm的半透明氧化矽玻璃層(以下稱作半透明層)。

本發明的發明人發現，用氧化矽玻璃坩堝進行長時間的矽錠拉製時，半透明層會垂直擴展到壁面而在壁內部形成密度非常小的層(以下稱作低密度層)。內傾及壓曲是在坩堝中的矽熔液變少時坩堝的上部因其自重導致坩堝向內傾塌的現象，但由於形成低密度層時坩堝上部的密度會變小，因此向內側傾塌的力變弱而使內傾及壓曲得以抑制。

形成低密度層的原理雖不是很明確，但可推測如下。進行矽的拉晶時若加熱坩堝，半透明層內的OH基則被分離成水蒸氣。該水蒸氣被存在於半透明層內的氣泡所收集而使氣泡膨脹。由於半透明層的氣泡含有率小，因此收集到各氣泡中的水蒸氣量較多，氣泡出現較大的膨脹而形成低密度層。在氣泡含有率是1%以上的含氣泡層中，由於氣泡的數量較多，因而被收集到各氣泡中的水蒸氣的量較少，因此不會導致氣泡的較大的膨脹，從而不會形成低密度層。

透明層和半透明層之間需要有氣泡層。這是因為，無氣泡層時在半透明層中產生的水蒸氣會移動到透明層中而使透明層中的氣泡膨脹。如果透明層中的氣泡膨脹並破裂的話，會成為玻璃的碎片混入矽熔液中的原因，因而不為優選。

如上所述，如果使用本發明提供的坩堝，在長時間進行矽錠的拉製後低密度層被形成而能有效地抑制內傾及壓曲。

1.氧化矽玻璃坩堝的構成

以下，參照第1圖~第3圖來說明本發明的一實施方式所涉及的氧化矽玻璃坩堝。第1圖是表示本發明的一實施方式的氧化矽玻璃坩堝的結構的截面圖。第2圖是第1圖中的區域A的放大圖。第3圖是表示本發明的一實施方式的氧化矽玻璃坩堝經長時間使用後結構的、第1圖中區域A的放大圖。

如第1圖~第3圖所示，本實施方式的氧化矽玻璃坩堝1是用於單晶矽的拉晶的氧化矽玻璃坩堝，該坩堝1的壁3具有自該坩堝的內表面形成至外表面的氣泡含有率未滿0.5%的透明層3a、氣泡含有率是1%以上且未滿50%的含氣泡層3b以及氣泡含有率是0.5%以上且未滿1%，並且，OH基濃度是35ppm以上且未滿300ppm的半透明層3c。而且，如第3圖所示，進行長時間的矽錠拉製後，存在於半透明層3c中的氣泡垂直擴展到壁面而形成低密度層3e。

以下詳細說明各結構。

(1)氧化矽玻璃坩堝1

本實施方式的氧化矽玻璃坩堝1用於單晶矽的拉晶，可用于單次拉製和多次拉製，但優選用於多次拉製。這是因為，如在課題部分所述，本實施方式的氧化矽玻璃坩堝1能解決在矽錠的拉製時間極為長的情況下所發生的內傾及壓曲問題。

(2)氧化矽玻璃坩堝的壁3

如第1圖的截面圖所示，氧化矽玻璃坩堝1的壁3具有曲率較大的角部32、頂面開有口且具有邊緣部的圓筒狀的側壁部31以及由直線部或曲率比較小的曲線部所構成的研缽狀的底部33。另外在本發明中，所謂角部是連接側壁部31和底部33的部分，是從角部的曲線的切線與氧化矽玻璃坩堝的側壁部31重合在一起的點到與底部具有共同切線的點為止的部分。換言之，壁3的直線狀部分(即側壁部31)開始彎曲的點是側壁部31和角部32邊界。並且，坩堝底的曲率固定的部分是底部33，自坩堝底的中心的距離增大時曲率開始變化的點是底部33與角部32的邊界。

壁3具有自該坩堝的內表面形成至外表面的氣泡含有率未滿0.5%的透明層3a、氣泡含有率是1%以上且未滿50%的含氣泡層3b以及氣泡含有率是0.5%以上且未滿1%的半透明層3c。半透明層的外側還可以具有氣泡含有率是1%以上且未滿10%的含氣泡層3d。

(2-1)透明層3a

透明層3a是氣泡含有率未滿0.5%的層，該層配置在坩堝1的最內側，該層可與矽熔液接觸。在本說明書中，所謂氣泡含有率是指對坩堝1的一定體積(w₁ )的氣泡佔有體積(w₂ )的比(w₂ /w₁ )。透明層3a中含較多的氣泡時，會發生矽錠拉製中的氣泡破裂以致坩堝1的碎片混入矽熔液中的問題，因此從這個觀點出發，氣泡含有率較小為佳，特別以未滿0.5%為佳，未滿0.3%為較佳，未滿0.1%為更佳，未滿0.05%為最佳。氣泡含有率可藉由改變氧製造化矽玻璃坩堝1時的電弧加熱條件(溫度、時間等)以及減壓條件來調節。作為一個例子，熔化氧化矽粉時，在將壓力調整為-50以上且未滿-95kPa、將溫度調整為1600℃~2600℃的狀態下熔化1~60分鐘。

包含在玻璃結構中的OH基被加熱會成為水分而從玻璃中脫離(2Si-OH→Si-O-Si+H₂ O)。在坩堝的製造中，靠近熱源(電弧電極)的內表面側成最高溫，因此OH基濃度從坩堝的內表面起變高。在這樣的濃度梯度中，包含在透明層3a中的OH基向內表面側移動，並變成水分而從坩堝的內表面脫離，但氣泡周邊的OH基變成水分流入氣泡內。當然，該流入的水分的量較多時，氣泡內的氣體壓力變高，因此氣泡的膨脹會變大。

接觸矽熔液的透明層中的氣泡發生較大的膨脹時，矽錠拉製中氣泡會破裂而導致坩堝1的碎片混入矽熔液中，因此，透明層的OH基的數密度較小為佳，例如，未滿40ppm為佳，30ppm以下為更佳。OH基濃度可根據紅外線吸收光譜法(FT-IR)來測量。OH基濃度可藉由改變製造氧化矽玻璃坩堝1時的電弧加熱的溫度及時間來調節。

對透明層3a的厚度沒有特別的限定，但壁3的厚度是5%以上為佳，10%以上为更佳。這是因為，如果是此程度的厚度的話，即使在進行單晶矽的拉晶時矽熔液與透明層3a反應而使透明層3a的厚度變薄的情況下，含氣泡成3b也難以露出。而且，透明層3a的厚度是壁3的厚度的25%以下為佳，20%以下為更佳。如果是此程度的厚度，則含氣泡層3b足夠厚、因此含氣泡層3b的如後所述的功能可充分得以發揮。

透明層3a可以由合成氧化矽玻璃形成，也可以由天然氧化矽玻璃形成，但將與矽熔液接觸的部分用合成氧化矽玻璃形成為佳。合成氧化矽玻璃是對被化學合成的非晶質的氧化矽(silicon oxide)粉熔化所得的物質進行固化而成的玻璃(以下稱作合成氧化矽玻璃)，而天然氧化矽玻璃是對起源于以α-石英作為主要成分的天然礦物的氧化矽粉熔化所得的物質進行固化而成的玻璃。由於合成氧化矽玻璃的雜質濃度非常低，因此用合成氧化矽玻璃形成與矽熔液接觸的部分時能減少雜質混入矽熔液中。至於氧化矽的化學合成方法沒有特別的限定，例如可用四氯化矽(SiCl₄ )的氣相氧化(幹式合成法)、矽醇鹽(Si(OR)₄ )的加水分解(溶液-凝膠法)。

(2-2)含氣泡層3b

含氣泡層3b的氣泡含有率是1.0%以上且未滿50%，該層形成在透明層3a的外側。含氣泡層3b的氣泡具有如下功能：(1)將從坩堝的外側移向內側的OH基作為水分回收，因此流入透明層的氣泡中的水分量減少，其結果能抑制透明層中的氣泡膨脹；(2)實現坩堝的輕量化；(3)分散在進行矽錠拉製時被設置在坩堝1的周圍的加熱器所產生的紅外線。含氣泡層3b的氣泡含有率係20%以下為佳，10%以下為更佳。這是因為如果氣泡含有率過大，坩堝的強度會下降。

含氣泡層3b的形成可藉由改變製造氧化矽玻璃坩堝1時的電弧加熱的減壓條件來調節。具體而言，在熔化氧化矽粉時，將壓力調節0以上且未滿-10kPa、將溫度調節為1600~2600℃的狀態下進行1~30分鐘。

(2-3)半透明層3c

含氣泡層3b的外側形成有半透明層3c。半透明層3c是氣泡含有率為未滿0.5%以上且未滿1.0%的層。該層內的OH基藉由加熱而脫離並成為水蒸氣，此水蒸氣能使氣泡膨脹而形成低密度層，但如果氣泡含有率過低，水蒸氣難以被收集而無法形成低密度層，相反，如果氣泡含有率過高，收集到各氣泡中的水蒸氣量太少而無法形成低密度層，從而半透明層3c的氣泡含有率在所述範圍內為佳。而且，半透明層3c的OH基濃度是35ppm以上且未滿300ppm。這是因為，如果半透明層3c的OH基濃度未滿35ppm，則被脫離的水蒸氣量過少而無法形成低密度層，但如果半透明層3c的OH基濃度是300ppmm以上，則玻璃會發生結晶化而無法形成低密度層。

半透明層3c的厚度係壁3的厚度之10~60%為佳。如果半透明層3c太薄，則經長時間的拉製後被形成的低密度層的厚度變薄，從而使壁3的密度下降的效果變弱，因此不為優選。如果半透明層3c過厚，則低密度層變得過厚而使強度下降，因此不為優選。譬如，坩堝的牆厚是20mm，半透明層3c的厚度是2~12mm。氣泡含有率可根據阿基米德法來測量。氣泡含有率可藉由改變氧化矽玻璃坩堝1的製造時的電弧加熱條件(溫度、時間等)、減壓條件來調節。具體而言，在熔化氧化矽粉時，將壓力調節為-10以上且未滿-50kPa、將溫度調節為1600~2600℃的狀態下進行5~30分鐘。

(2-4)含氣泡層3d

半透明層3c的外側設置有含氣泡層3d。經長時間拉製之後半透明層3c中的氣泡會膨脹，從而在半透明層3c的表面形成多個微小的凹凸結構。如果該表面露出在坩堝的外表面，則因凹凸結構的缺乏而產生玻璃片，所產生的玻璃片可能會混入矽溶液中。因此，為了不使半透明層3c露出，在該半透明層3c的外側設置含氣泡層3d為佳。

含氣泡層3b以及3d的總厚度沒有特別的限定，惟，壁3的厚度之10%以上為佳，20%以上為更佳。這是因為，達到此程度的厚度時含氣泡層變得足夠厚，因此能充分發揮含氣泡層的所述功能。含氣泡層3b以及3d的總厚度係壁3的厚度之50%以下為佳，40%以下為更佳。這是因為，達到此程度的厚度時透明層3a的厚度足夠厚，因此即使矽溶液與透明層3a反應而減少透明層3a的厚度時含氣泡層3b也難露出。

含氣泡層3b和3d可由合成氧化矽玻璃所形成，也可由天然氧化矽玻璃所形成，但用天然氧化矽玻璃形成的坩堝的強度變高，因此，用天然氧化矽玻璃形成這些層為佳。

(2-5)含雜質層

含氣泡層3b和3d中的一個層或兩個層還具有含雜質氧化矽玻璃層(以下稱作含雜質層)為佳。含雜質層是含有雜質的玻璃層。進行矽錠拉製時的矽熔液的溫度約為1450℃，在這樣的高溫環境下，如果玻璃層中含有雜質，則此雜質會成為核心而使玻璃比較容易轉變為氧化矽結晶。由於如白矽石等的結晶的強度比玻璃的強度高，因此根據這種結晶化，坩堝1的強度變高，能解決壓曲和沉入的問題。

形成含雜質層的玻璃的種類沒有特別的限定，可以是合成氧化矽玻璃，也可以是天然氧化矽玻璃。

雜質的種類只要能促進含雜質層的結晶化就沒有特別的限定。在含有金屬雜質的情況下容易引起結晶化，因此作為雜質係以金屬雜質為佳，例如有鹼金屬(例：鈉或鉀)、鹼土金屬(鎂或鈣)、鋁。在添加鋁的情況下含雜質層3c的黏度會升高，因而作為雜質使用鋁為佳。雜質的含量只要是能促進結晶化的充分量，則對其沒有特別的限定，例如是20ppm以上。並且，如果雜質的含量過多，雜質很有可能會因熱擴散而到達坩堝1內表面，因而雜質含量在500ppm以下為佳。

設置在含氣泡層3b及/或3d的含雜質層的厚度只要薄於含氣泡層3b和3d的厚度就沒有特別的限定，惟，含氣泡層3b或3d的厚度之50~90%為佳，含氣泡層3b或3d的厚度之60~80%为更佳。達到此範圍時能提高坩堝1的強度。藉由這種控制，可以控制在旋轉模具中填充原料時的各原料的厚度。

含雜質層3c和與其鄰接的天然層之間的邊界，其可藉由特定含雜質層3c中的雜質的濃度最大值並連接具有該最大值的1/10的濃度的點來進行限定。測量濃度時可使用二次離子質量分析法(SIMS: Secondary Ion Mass Spectrometry)，即向試料照射離子，並藉由質量分析從試料表面濺射放出的二次離子來進行各元素的分佈以及定量。

具體而言，從氧化矽玻璃坩堝中切出長寬各為10mm且厚度為3mm的樣品，並將其放置到樣品支架上以使一次離子能照射到與坩堝的內表面垂直的切斷面上。設置好樣品支架，在真空環境下向樣品表面照射氧(O₂ ⁺ )或銫(Cs⁺ )的一次離子。對被彈出的二次離子進行質量分析，由此能鑒別(identify)試料中的構成要素。並且，根據掌握所述樣品的離子強度和各元素濃度的標準試料所放出的二次離子的強度之比，可定量地分析試料中的各元素的濃度。

2.氧化矽玻璃坩堝的製造方法

本實施方式的氧化矽玻璃坩堝1，可藉由以下製程來製造。(1)在旋轉模具的內表面(底面以及側面)上堆積結晶質或非晶質的氧化矽粉，由此形成用於形成天然氧化矽層(以下稱作天然層)、合成氧化矽層(以下稱作合成層)或者含雜質層的氧化矽粉層；(2)熔化該氧化矽粉層後將其固化。熔化是在將所述模具側到所述氧化矽粉層的氣壓減壓到0kPa~-95kPa的狀態下，且在1600~2600℃溫度下進行4~120分鐘而完成。

用於形成天然層的氧化矽粉(天然氧化矽粉)可藉由粉碎以α-石英為主成分的天然礦物為粉末狀來製造。

用於形成合成層的氧化矽粉(合成氧化矽粉)可藉由四氯化矽(SiCl₄ )的氣相氧化(幹式合成法)或矽醇鹽(Si(OR)₄ )的加水分解(溶液-凝膠法)等的化學合成方法來製造。

用於形成含雜質層的氧化矽粉可藉由混合天然氧化矽粉或合成氧化矽粉和雜質來獲得。作為一個例子，混合氧化矽粉和金屬醇鹽，藉由在600~1100℃左右的溫度下燒成而使雜質(在此例中為金屬雜質)附著到氧化矽粉表面，由此能將雜質導入至氧化矽粉中。

在所述條件下熔化氧化矽粉層之後將其固化，由此可製造出具有所述實施方式所示結構的氧化矽玻璃坩堝1。減壓時的壓力、加熱溫度及時間會影響氣泡含有率、氣泡數量、OH基的數密度，因此，藉由改變這些參數能製造出具有所需要的氣泡含有率、氣泡數量、OH基的數密度的氧化矽玻璃坩堝。

各玻璃層的氣泡含有率可藉由改變氧化矽粉層熔化時的減壓壓力來調節。氧化矽粉層被設置於坩堝內側的點之間的電弧放電所熔化，因而從坩堝的內側起依次被熔化。從而，初期在將壓力減壓到-50以上且未滿-95kPa的狀態下按規定的厚度熔化氧化矽粉層而形成透明層3a，其次，在將壓力減壓到-10以上且未滿-50kPa的狀態下按規定厚度熔化氧化矽粉層而形成半透明層3c，之後，根據需要，在將壓力減壓到0以上且未滿-10kPa的狀態下按規定厚度熔化氧化矽粉層而形成含氣泡層3d。

3.矽錠的製造方法

矽錠可藉由以下製程來製造。(1)在本實施方式的氧化矽玻璃坩堝1內熔化多晶而製成矽熔液；(2)在矽晶種的端部浸漬在所述矽熔液中的狀態下，旋轉所述晶種並同時提升。

進行多次拉製時，將多晶矽再填充到氧化矽玻璃坩堝1內且將其熔化，並再次進行矽錠的拉製。現有技術中的坩堝在反復進行多次拉製的過程中，坩堝1的厚度變薄的同時會降低其強度，其結果出現內傾或壓曲的現象，但使用本實施方式的坩堝1來反覆進行多次拉製時，低密度層3c增大，其結果可抑制坩堝1的密度下降所導致的內傾或壓曲。

在矽熔液中添加鋇(Ba)為佳。這是因為在添加鋇時坩堝1的內表面容易被結晶化。對鋇的添加量沒有特別的限定，惟，0.05~5ppm為佳。因為在此範圍內時，能進行坩堝1的內表面的結晶化，而且能實質上忽略對矽錠的鋇的混入。

[實施例]

1.半透明層3c的氣泡含有率及OH基濃度對低密度層的形成帶來的影響

製造了外徑為800mm的坩堝。實施例及比較例的坩堝可藉由如下製程來形成，即：在旋轉模具的內表面堆積了天然氧化矽粉36mm和其上的合成氧化矽粉4mm而形成了氧化矽粉層，用電弧放電加熱熔化氧化矽粉層之後將其固化。電弧放電時，從模具側起對氧化矽粉層進行減壓。在實施例及比較例中，減壓和加熱條件如表1所示。按照表1的條件，自坩堝的內側起按如下順序形成透明層、含氣泡層、半透明層、含氣泡層。在比較例2中，半透明層的位置上形成有含氣泡層(由此形成透明層和含氣泡層的兩層結構)；在比較例3中，半透明層的位置上形成有透明層。實施例1和比較例2的坩堝的截面照片如第4圖所示。參照第4圖可知，實施例1的坩堝的壁具有四層結構，比較例2的坩堝的壁具有兩層結構。

其次，對按表1的條件製造的坩堝測量了半透明層的氣泡含有率、半透明層的厚度、半透明層的OH基濃度。測量透明層以及含氣泡層的氣泡含有率的結果分別是0.04%、1.5%。而且，透明層的厚度、外側的含氣泡層的厚度分別是壁厚10%，透明層和半透明層之間的含氣泡層的厚度是從剩餘的80%的壁厚中減去半透明層的厚度之後的厚度。

並且，在實際進行拉製時評價了該坩堝，並評價了低密度層的發生和強度。強度的評價是以石墨晶座5的上端面為基準面，並根據測量坩堝1的使用前和使用後(拉製400小時後)的、從基準面到坩堝1的上端面的距離所求出的沉入量來進行(參照第5圖)。評價結果如表4所示，其評價基準如下。

誤差基準

◎：沉入量未滿10mm

○：沉入量在10mm以上且未滿20mm的範圍內

△：沉入量在20mm以上且未滿30mm的範圍內

×：沉入量是30mm以上

在實施例1~9中，如第6圖(實施例1的坩堝的截面照片)所示半透明層的氣泡會大大膨脹，形成了低密度層。另一方面，在比較例1~3中，如第7圖(比較例2的坩堝的截面照片)所示未形成低密度層。

如表2所示，實施例1~9中，半透明層的氣泡含有率是0.5以上且未滿1.0，並且，OH基濃度是35ppm以上，因此形成了低密度層，且坩堝強度高。而且，在實施例1~6中，半透明層的厚度是壁厚的10～60%，因此坩堝的強度特別高。另一方面，在比較例1中OH基濃度過低，因此無法形成低密度層；在比較例2~3中氣泡含有率過低或過高，因此無法形成低密度層，且坩堝的強度低。

2.外面側的Al層的影響

調查了用Al層形成氣泡層(3b以及3d)時的影響。實施例10中，從旋轉模具的內表面起，在天然氧化矽層上堆積12mm的含鋁(Al)天然氧化矽粉、其上堆積20 mm的天然氧化矽粉、再其上堆積4mm的含鋁(Al)天然氧化矽粉，再其上堆積4mm的合成氧化矽粉而形成氧化矽粉層，用電弧放電加熱熔化氧化矽粉層之後將其固化。將含鋁(Al)天然氧化矽粉調製成其濃度比鋁(Al)濃度高20ppm。電弧放電時，從模具側起對氧化矽粉層進行了減壓。減壓的壓力、加熱溫度以及時間與實施例1相同。

用實施例1和實施例10的坩堝，按照與實施例1相同的條件進行了矽錠的多次拉製，調查了沉入量。誤差基準如以上所述。

其結果如表3所示。

如表3所示，在實施例1中導入了Al層的情況下，相比實施例1改善了沉入量。由此，藉由設置含雜質層，確認到沉入量進一步降低的狀況。

3.鋇(Ba)的添加對矽熔液的影響

按照與實施例1相同的條件製造了坩堝，在矽熔液中添加了1ppm的鋇之外其他按照與實施例1相同的條件進行了矽錠的多次拉製，並調查了沉入量。

其結果，在將鋇添加到矽熔液中的坩堝中，按照與上述基準相同的基準評價了沉入量，結果是◎。由此，藉由在矽熔液中添加鋇，確認到可降低沉入量的狀況。

1．．．坩堝

3．．．壁

31a．．．上端

31．．．側壁部

32．．．角部

33．．．底部

3a．．．透明層

3b．．．含氣泡層

3c．．．半透明層

3d．．．含氣泡層

3e．．．低密度層

第1圖是表示本發明的一實施方式的氧化矽玻璃坩堝的結構的截面圖。

第2圖是第1圖中的區域A的放大圖。

第3圖是表示本發明的一實施方式的氧化矽玻璃坩堝的長時間使用後結構的、第1圖中區域A的放大圖。

第4圖是表示實施例1及比較例2中的、使用前的坩堝的截面照片。

第5圖是說明實施例中的坩堝的評價基準的截面圖。

第6圖是表示實施例1中經長時間使用後的坩堝的截面照片。

第7圖是表示比較例2中經長時間使用後的坩堝的截面照片。

1．．．坩堝

3．．．壁

31a．．．上端

31．．．側壁部

32．．．角部

33．．．底部

Claims (8)

1. 一種氧化矽玻璃坩堝，用於單晶矽拉晶，其特徵在於：所述坩堝的壁具有自該坩堝的內表面形成至外表面的氣泡含有率未滿0.5%的透明氧化矽玻璃層、氣泡含有率是1%以上且未滿50%的含氣泡氧化矽玻璃層、氣泡含有率是0.5%以上且未滿1%，並且，OH基濃度是35ppm以上且未滿300ppm的半透明氧化矽玻璃層。
2. 如申請專利範圍第1項所述的氧化矽玻璃坩堝，其中，所述半透明氧化矽玻璃層的外表面側還形成有氣泡含有率是1%以上且未滿50%的含氣泡氧化矽玻璃層。
3. 如申請專利範圍第1項所述的氧化矽玻璃坩堝，其中，所述半透明氧化矽玻璃層的厚度是所述坩堝的壁厚的10%~60%。
4. 如申請專利範圍第1項所述的氧化矽玻璃坩堝，其中，所述述半透明氧化矽玻璃層的內表面側的含氣泡氧化矽玻璃層和外表面側的含氣泡氧化矽玻璃層中的至少一方具有含雜質的含有雜質氧化矽玻璃層。
5. 一種氧化矽玻璃坩堝的製造方法，包括在旋轉模具的內表面形成氧化矽粉層，熔化該氧化矽粉層之後將其固化而形成氧化矽玻璃層的製程，該氧化矽玻璃坩堝的製造方法的特徵在於：首先在將壓力減壓到-50以上且未滿-95kPa的狀態下以規定厚度熔化所述氧化矽粉層而形成透明氧化矽玻璃層，其次在將壓力減壓到0以上且未滿-10kPa的狀態下以規定厚度熔化所述氧化矽粉層而形成含氣泡氧化矽玻璃層，之後再將壓力減壓到-10以上且未滿-50kPa的狀態下以規定厚度熔化該氧化矽粉層而形成半透明氧化矽玻璃層。
6. 如申請專利範圍第5項所述的氧化矽玻璃坩堝的製造方法，其中，形成所述半透明氧化矽玻璃層時的溫度在1600℃~2600℃。
7. 一種矽錠的製造方法，其包含：在申請專利範圍1至4中的任意一項所述的坩堝內熔化多晶矽而獲得矽溶液，藉由在該矽溶液中浸漬晶種的端部之後旋轉並提升來進行矽錠的拉製，其後藉由再填充多晶矽並將其熔化來再度進行矽錠的拉製的製程。
8. 如申請專利範圍第7項所述的矽錠的製造方法，其中，在所述矽溶液中添加鋇。