[发明专利]石英玻璃坩埚

说明书

本发明的课题在于提供一种即便在晶体提拉工序中的高温下耐久性也较高，并且能够降低单晶硅中的针孔的产生率的石英玻璃坩埚。本发明的石英玻璃坩埚(1)具备：石英玻璃坩埚主体(10)，具有圆筒状的侧壁部(10a)、弯曲的底部(10b)及具有比底部(10b)高的曲率且将侧壁部(10a)与底部(10b)连接的角部(10c)；及内表面涂膜(13A)，包含结晶化促进剂，并且形成于石英玻璃坩埚主体(10)的内表面(10i)，石英玻璃坩埚主体(10)的内表面(10i)处于压缩应力下。

技术领域

本发明涉及一种石英玻璃坩埚，尤其涉及一种利用提拉法(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

在利用CZ法进行的单晶硅的制造中使用石英玻璃坩埚(二氧化硅玻璃坩埚)。CZ法中，将多晶硅原料在石英玻璃坩埚内进行加热而熔融，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，无法维持其形状，产生下沉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中记载有距石英玻璃坩埚内表面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。

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，尤其以结晶化速度成为角部壁部底部的顺序的方式调整坩埚的每个部位的失透促进剂的浓度，由此防止晶体的剥离。

并且，专利文献3中记载有如下内容，即，坩埚侧壁的外层包含在石英玻璃中作为网状化剂发挥作用的Ti等第一成分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，由具有0.2mm以上的厚度的掺杂区域构成，在晶体提拉中被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。

并且，专利文献4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晶体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5中记载有一种在石英坩埚的内侧表面具有厚度为0.01～50μm的晶质皮膜，并且该皮膜的熔点高于硅的熔点的石英坩埚。晶质皮膜的晶体粒径为0.005～1μm，晶质皮膜的组成为钛与碳和/或氮的化合物和/或钛，在石英坩埚的内侧表面通过PVD法而形成。

并且，专利文献6中记载有一种使用使石英坩埚的内表面侧带电，使碳酸钡均匀地附着于该表面的石英坩埚制造单晶硅的方法。

专利文献7中记载有一种为了防止从石英玻璃坩埚的内表面产生的气泡在硅熔液中浮起而被吸入至单晶硅中，而使内侧透明层具有压缩应力的石英玻璃坩埚。专利文献8中记载有一种为了即便在长时间的高温条件下使用也可抑制变形，透明层的内部残余应力从内侧向外侧从压缩应力逐渐变化为拉伸应力的石英玻璃坩埚。而且，专利文献9中，为了测定这种内部残余应力，记载有应变测定装置。