[发明专利]石英坩埚、石英坩埚的制造方法及铸造装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于制造多晶硅锭的石英坩埚、石英坩埚的制造方法及铸造装置。

本申请基于2012年2月28日于日本申请的特愿2012-041801号主张优先权，在此援用其内容。

背景技术

用于制造多晶硅锭的石英坩埚的水平剖面通常为四边形状。作为其结构部件的底部和侧壁部由于作为材料的石英的热传导率低，因此在可得到作为容器的强度的范围内板厚被制造地尽可能薄。

作为这种石英坩埚，在下述专利文献1中记载了为了加快硅的冷却速度，分别由透明的石英玻璃构成底部和侧壁部的坩埚。

另外，在下述专利文献2中记载了为了使来自于底部和侧壁部的放热量适当，而由互不相同的材料或具有各向异性热传导特性的材料构成该底部和侧壁部的坩埚。

另外，在下述非专利文献1中记载了由石英坩埚通过从底部的单向凝固制造多晶硅锭时，作为凝固界面形状（固体/液体界面形状）优选中央部分向上拱起的所谓上凸形状。

专利文献1：特开2011-93747号公报

专利文献2：特表2006-526751号公报

非专利文献1：Proceeding of PVSEC-18conference Jan19-232009CRYSALLINE FRONT CONTROL OF GROWING MULTICRYSTALLINE SI INGOTS DURING THE DIRECTIONAL SOLIDIFICATION PROCESS Y.Y. Teng

上述现有的技术存在以下课题。

前者的专利文献1中记载的技术虽然在硅的冷却这点上优异，但是当制造硅锭时，并未对得到适当的凝固界面形状进行任何考虑。

另外，后者的专利文献2中记载的技术虽然对于石英坩埚的硅熔融物的温度梯度进行了努力，但是当制造硅锭时，有时难以得到适当的凝固界面形状。

发明内容

本发明有鉴于上述情况，目的在于提供一种当制造硅锭时能够使坩埚内的熔融物的凝固界面形状成为理想的上凸形状或者能够接近理想的上凸形状的石英坩埚、石英坩埚的制造方法以及铸造装置。

为了解决这种课题并达到前述目的，用于制造硅锭的本发明所涉及的石英坩埚的特征在于，具备底部和从所述底部的外周部立起的侧壁部，并且上方开口，所述底部与所述侧壁部相交的交叉部分的内侧向所述石英坩埚的内方伸展，形成厚度比所述底部、所述侧壁部厚的壁厚部。

另外，本发明的铸造装置的特征在于，在所述石英坩埚的上方和下方分别配置有用于加热所述石英坩埚的加热器。

现有已知的底部和侧壁部分别具有固定厚度的石英坩埚，经由该底壁和侧壁部，从坩埚内向外部的放热量几乎一样。但是，在底部与侧壁部相交的交叉部分，由于对于坩埚内的熔融物的放热面积扩大，因此这部分的放热量增加，该交叉部分附近的熔融物温度有可能下降。在这种情况下，作为制造硅锭时的坩埚内的熔融物的凝固界面形状，为中央与周边相比凹陷的下凸形状，与前述的适当的凝固界面形状即上凸形状不同。

而本发明的石英坩埚通过所述底部与所述侧壁部相交的交叉部分的内侧向石英坩埚的内方伸展，从而形成厚度比所述底部和所述侧壁部厚的壁厚部，因此加厚壁厚部的壁厚的部分能够抑制来自于交叉部分的放热量。

另外，由于交叉部分的内侧伸展，因此交叉部分的外侧的形状与现有相比并无任何变化，交叉部分的放热面积不会增加。因此，与交叉部分的外侧伸展时相比，能够进一步抑制放热量。

这些结果是能够使从石英坩埚的底部中央部分的放热量与现有相同，并使从底部周边部分的放热量减少，因此石英坩埚内的熔融物的温度具有中央低并随着向周边而升高的倾向。也就是，当从底部侧通过单向凝固制造硅锭时，能够使坩埚内的熔融物的凝固界面形状接近理想的上凸形状。

在本发明的石英坩埚中，优选地，所述壁厚部被形成为与所述底部和所述侧壁部平滑相连，并随着从所述交叉部分的中央分别向所述底部的中央侧与所述侧壁部的上端侧厚度逐渐变薄。

在该情况下，由于壁厚部与底部和侧壁部平滑相连，因此与这部分接触的熔融物的温度变化也连续，能够平滑地完成制品即硅锭的外表面。

另外，在本发明的石英坩埚中，优选地，所述壁厚部中的内表面形状被形成为R状（凸向坩埚外方的曲面状）。

由于交叉部分的内表面形状被形成为R状，因此从坩埚内的熔融物来看，该熔融物与交叉部分的接触面积进一步缩小。因此，这点也能够使熔融物从交叉部分的放热量减少。