[发明专利]氧化硅玻璃坩埚

说明书

技术领域

本发明涉及一种在坩埚的内表面具有凹凸结构的氧化硅玻璃坩埚。

背景技术

在借助切克劳斯基法(CZ法)的单晶硅提拉中，通过提拉接触到硅的熔液的晶种，就可以进行单晶的提拉。具体而言，将外侧的碳制加热器加热到约1450～1600℃的温度，在氧化硅玻璃坩埚的内部贮留熔融多晶硅原料而得的硅熔液，使单晶硅的晶种接触熔点温度约为1420℃的硅熔液表面，一边使之旋转一边慢慢地提拉，以单晶硅的晶种作为核使之生长，在控制提拉速度及熔液温度的同时慢慢地制造单晶硅。为了将使硅熔液接触单晶的硅熔液面中心部分的固液界面保存在作为硅的熔点的1420℃附近，氧化硅玻璃坩埚的温度达到1450～1600℃的高温。在有时花费2周以上的单晶硅提拉中，氧化硅玻璃坩埚的缘部的沉入变形量有时能达到5cm以上。

在单晶硅的提拉中，首先，在该晶种的中心扩大晶体(肩部形成)，直至所需的直径。然后，通过进行筒体提拉而提拉出圆筒形的锭状的单晶。最后通过缩小底部，而提拉出单晶。利用直径610～1015mm(硅锭直径：200mm、300mm、450mm)的氧化硅玻璃坩埚，可以制造出长度为2m以上那样的大型的单晶硅锭。由此种大型锭材制造的单晶硅晶片可以适用于闪速存储器或DRAM的制造中。

由于闪速存储器、DRAM的低价格化和高性能化急速地推进，因此为了响应该要求，需要高品质低成本地制造大型的单晶硅锭。为此，需要高品质低成本地制造大型的坩埚。

另外，现在，使用直径300mm的晶片的工艺过程是主流，而使用直径450mm的大口径晶片的工艺过程正在开发中。由此，为了稳定地制造直径450mm的大口径晶片，越来越需要高品质的大型坩埚。但是，在大型硅玻璃坩埚的制造中，存在有如下所示的问题。

在单晶硅的提拉时，可以看到硅熔液的熔液面周期性地振动的现象。将其称作熔液面振动。一旦发生熔液面振动，就很难将晶种接触到平坦的硅熔液表面，从而无法提拉单晶硅。另外，一旦在提拉过程中发生熔液面振动，就会引起位错，硅发生多晶化，因而还有完全无法作为产品使用的问题。特别是，在作为单晶硅的提拉工序的初期阶段的下种和肩部形成的工序中，容易受到熔液面振动的影响，该影响在很大程度上左右所提拉出的单晶硅锭的品质。

对于熔液面振动的发生原因，可以如下所示地考虑。一般在硅熔液与石英玻璃的界面中，会产生SiO₂(固体)→Si(液体)+2O的反应，石英玻璃发生溶解。可以认为，由于提拉温度的升高、气氛压力的降低等，产生Si(液体)+O→SiO(气体)的反应，因该SiO气体从熔液内升起而使熔液表面振动。大型氧化硅玻璃坩埚从外侧的碳制加热器到硅熔液的中心部的距离比以往更长(以往为300mm左右而目前大于500mm)，无法避免提拉时的碳制加热器的温度升高。即，随着硅锭的大口径化，提拉时的碳制加热器温度变高，液面振动的问题变大。由此，随着提拉时的温度升高，硅熔液的熔液面的振动变得剧烈，因而需要加以抑制。为此，为了提高单晶硅的单晶化率，需要抑制硅的熔液中产生的熔液面振动。

为了解决熔液面振动的问题，例如在专利文献1中，记载有如下的坩埚，即，在具有不透明层和透明层的石英坩埚的内表面上，借助第一成分的氧化硅砂形成玻璃表面，其后，利用第二成分的氧化硅砂使玻璃散布地熔接，并且在角部及底部的内表面形成由合成石英砂形成的玻璃。公开过将提拉开始熔液面附近的坩埚内周面层的气泡含有率调整为一定范围的技术。该技术基于如下的发现，即，根据与沸石防止突沸相同的原理，微小凹凸部会抑制硅熔液的熔液面振动。

专利文献2中，为了抑制填充于氧化硅玻璃坩埚内的硅熔液的熔液面振动，公开有在坩埚内面层设置微小凹部的技术。该技术基于如下的发现，即，根据与沸石防止突沸相同的原理，微小凹部会抑制硅熔液的熔液面振动。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006－169084公报

专利文献2：国际公开2011/074568

专利文献3：日本特开2004－250304公报

发明内容

发明要解决的课题