[发明专利]石英玻璃坩埚及其制造方法

说明书

本发明提供一种能够经受多次提拉等极长时间的单晶提拉工序的石英玻璃坩埚及其制造方法。石英玻璃坩埚(1)具备：有底圆筒状的坩埚主体(10)，由石英玻璃制成；以及含有结晶化促进剂的涂膜(13A、13B)，以通过基于提拉法进行的单晶硅的提拉工序中的加热在坩埚主体(10)的表面附近形成结晶化促进剂浓缩层的方式形成于所述坩埚主体(10)的表面。

技术领域

本发明涉及一种石英玻璃坩埚及其制造方法，尤其涉及一种基于提拉法(CZ法)进行的单晶硅的制造中使用的石英玻璃坩埚及其制造方法。

背景技术

在基于CZ法进行的单晶硅的制造中使用石英玻璃坩埚。CZ法中，在石英玻璃坩埚内对硅原料进行加热熔融，并将籽晶浸渍于该硅熔液中，然后使坩埚旋转的同时逐渐提拉籽晶而使单晶生长。为了以低成本制造半导体器件用高品质单晶硅，需要不仅能够通过一次提拉工序来提高单晶产率，而且能够实施从一个坩埚提拉多个单晶硅锭的所谓的多次提拉，为此需要经受长时间使用的形状稳定的坩埚。

现有石英玻璃坩埚在提拉单晶硅时，在1400℃以上的热环境下粘性降低，无法保持其形状，产生压曲或内倾等坩埚的变形，由此硅熔液的液面水准的变动、坩埚的破损、与炉内部件的接触等成为问题。并且，坩埚内表面通过在单晶提拉中与硅熔液接触而结晶化，从而形成被称为棕环的方石英，但该方石英在剥离并吸入到生长中的单晶硅中时会成为位错化的主要原因。

为了解决这种问题，提出了使坩埚的壁面积极地结晶化而提高坩埚的强度的方法。例如，专利文献1中记载有在石英玻璃坩埚内表面的1mm深度以内存在2a族元素的结晶化促进剂的涂膜的石英玻璃坩埚。如果使用该石英玻璃坩埚进行单晶硅的提拉，则在坩埚内表面形成晶体层并且耐热性提高，例如即使在减压下提拉单晶硅，内表面也不会粗糙而保持平滑，从而能够以良好的结晶化率长时间进行提拉。

并且专利文献2中记载有如下内容，即，在坩埚内表面涂布氢氧化钡水溶液等失透促进剂，尤其在坩埚的每个部位改变失透促进剂的浓度而调整结晶化速度，由此防止结晶剥离。结晶化速度的顺序设为坩埚的拐角部壁部底部，并且为了均匀的失透而将失透生长速度设在0.1～0.6μm/h的范围内。

并且专利文献3中记载有如下内容，即，一种石英玻璃坩埚等石英玻璃产品的表面处理方法，其中，用含有甲基的还原性涂布剂(除了胺、有机硅烷卤素以外)对坩埚内表面进行涂布而在结晶提拉中促进方石英化，从而能够防止失透点的剥离。

并且专利文献4中记载有通过使内表面半结晶化而提高强度的石英玻璃坩埚。该石英玻璃坩埚的厚度为1～10μm的坩埚内表面含有结晶化促进剂，并且具有结晶化度为80～95％的半晶体层。这种半晶体层通过在旋转模具法中对电弧熔融中的模具施加电压而使结晶化促进剂移动到坩埚内表面而形成。

并且专利文献5中记载有如下内容，即，坩埚侧壁的外层包含掺杂区域，该掺杂区域含有在石英玻璃中作为网状化剂发挥作用的Ti等第一成分、以及在石英玻璃中作为分离点形成剂发挥作用的Ba等第二成分，并且具有0.2mm以上的厚度，当在结晶提拉中根据特定用法对石英玻璃坩埚进行加热时，在掺杂区域形成方石英而促进石英玻璃的结晶化，由此提高坩埚的强度。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平8-2932号公报

专利文献2：日本特开2003-160393号公报

专利文献3：日本特开2010-537945号公报

专利文献4：日本特开2006-206342号公报

专利文献5：日本特开2005-523229号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题