[发明专利]具有多层结构的石英玻璃坩埚

说明书

技术领域

本发明涉及具有多层结构的石英玻璃坩埚，其用于作为半导体材料的硅 单晶的提拉。

背景技术

在硅单晶的提拉中使用的石英玻璃坩埚，其与硅熔融体相接触的内表面 的品质对提拉成品率、提拉的结晶的品质具有很大影响。已知尤其是与硅熔 融液相接处的坩埚壁体(周壁和底壁)的内表面附近内存气泡时，使单晶化成 品率(单晶化率)降低。因此，要求石英玻璃坩埚内表面尽量为气泡和杂质少 的透明的高纯度的玻璃层，故多用杂质少的合成石英形成。

现今，关于石英玻璃坩埚的制造方法，所说的旋转塑模法为主流方法， 该方法是利用离心力使原料石英粉堆积于旋转着的具有坩埚形状的塑模的 内表面，通过电弧放电热使堆积于旋转着的塑模中的石英粉熔融，玻璃化， 成形为坩埚形状。在这种情况下，作为在坩埚内表面形成气泡少、高纯度的 透明石英层的方法，已知有如下2种方法。第一种方法是在石英粉的电弧熔 融中从塑模侧进行石英层的减压提拉的方法，石英粉熔融、玻璃化时将石英 层减压，通过将内部的气泡吸引至外部而除去，可以形成基本上不含有气泡 的透明玻璃层(特开平01-157426号、特开平01-160836号等)。第二种方法 为使石英粉在电弧中通过，熔融，使该熔融的石英粉层积于已成形的石英玻 璃坩埚内表面，形成透明玻璃层的方法(特开平01-148718号等)。任意方法 中，只要使用高纯度合成石英粉作为内表面层的原料石英粉即可制造内表面 具有高纯度合成石英层的石英玻璃坩埚。

用上述旋转塑模法制造的石英玻璃坩埚，在坩埚内表面形成气泡少的高 纯度的透明石英层，在外面侧具有气泡含有率较透明石英层高的不透明层。

通过用石英玻璃坩埚提拉制造的硅单晶的尺寸以约10年为周期进行着 大型化。器件制造者希望通过使硅单晶的尺寸大型化，而使从硅单晶切割下 来的晶片尺寸也大型化，从而提高器件的制造效率。从这种状况来看，预计 在不久的将来能制造出直径为现状直径1.5倍左右的硅单晶，现状直径为 300mm。

随着硅单晶尺寸的大型化，也必然要求石英玻璃坩埚的大型化，为了高 品质地制造大型化的硅单晶，仅将石英玻璃坩埚大型化是不能满足要求的。 例如，为了使大型化的硅单晶为均质单晶，要求石英玻璃坩埚内面的表面状 态均匀化或石英玻璃坩埚加热的均质化等。

以往的内表面具有透明石英层，外侧具有不透明层的石英玻璃坩埚，透 明石英层和不透明层的厚度有所变化，而厚度的变化妨碍了均质的石英玻璃 坩埚的加热，其结果导致发生熔融硅局部温度偏差。制造(提拉)现状直径 300mm的硅单晶时，该偏差影响硅单晶的品质。于是，为了保持硅单晶的 品质，公开了各种石英玻璃坩埚。这些石英玻璃坩埚为硅单晶提拉用的石英 玻璃坩埚，其壁体内表面侧部分由实质上不含有气泡的透明玻璃层形成，壁 体外表面侧部分由含有大量气泡的不透明玻璃层形成，在结构等方面各有特 点。(特开平06-191986号公报、特开平06-329493号公报、特开平08-169798 号公报、特开平09-157082号公报)

【专利文献1】特开平01-157426号公报

【专利文献2】特开平01-160836号公报

【专利文献3】特开平01-148718号公报

【专利文献4】特开平06-191986号公报

【专利文献5】特开平06-329493号公报

【专利文献6】特开平08-169798号公报

【专利文献7】特开平09-157082号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，如上所述制造(提拉)大型化的硅单晶时，对硅单晶的品质产生更 大的不良影响，专利文献4～7所述的石英玻璃坩埚也存在很难保持硅单晶品 质的问题。

于是，以解决上述问题为课题，本发明的目的在于提供石英玻璃坩埚， 其即使在制造(提拉)大型化的硅单晶时，也可抑制熔融硅的局部温度偏差， 故可制造(提拉)均质的硅单晶。

解决问题的方法

本发明涉及石英玻璃坩埚，其为硅单晶提拉用石英玻璃坩埚，其从坩埚 内表面侧至外表面侧至少具有透明层、半透明层和不透明层，其中，透明层 气泡含有率小于0.3％，半透明层气泡含有率为0.3％～0.6％的范围，不透明层 气泡含有率大于0.6％。

发明的效果