[发明专利]石英玻璃坩埚

说明书

【技术领域】

本发明涉及提拉硅单结晶用的石英玻璃坩埚。尤其涉及即使是大口径坩埚也在提拉时的高温下难以产生内倒变形的石英玻璃坩埚。

【背景技术】

作为半导体材料的硅单结晶主要是根据提升收容于石英玻璃坩埚内的硅熔液的同时进行单结晶化的方式来进行制造。作为提拉这种硅单结晶用的石英玻璃坩埚由于其内面层接触于熔硅，因此在公开技术中，为了提高单结晶的质量，以合成石英玻璃形成坩埚内面层。并且，由于合成石英玻璃的高温粘度稍稍低于天然石英玻璃，因此为了提高坩埚的高温强度，一种已公开坩埚，以合成石英玻璃形成内面层的同时，利用天然石英玻璃形成其外表面层(专利文献1～3)。

进而，一种已公开坩埚，将氧化铝和氮化硅加入到以天然石英玻璃形成的外表面层和合成石英玻璃形成的内面层之间，由此使其形成为在高温下构成结晶促进剂的结晶化层，由此提高石英玻璃坩埚的强度(专利文献4)。

并且，一种已公开坩埚，利用天然石英玻璃形成坩埚外表面层及内面层的同时，从坩埚底部到角部的内面层表面上内衬有石英玻璃层，由此防止提拉时的熔硅表面振动(专利文献5)。

另一方面，一种已公开石英玻璃坩埚，通过在坩埚上设置有其直筒部朝向上方并向外侧展开的锥形部，由此使得单结晶硅保持均匀的氧浓度(专利文献6)。进而，一种已公开的上端部具有向外展开形状的坩埚，由合成石英玻璃层形成其内层的同时，为了防止使用时的内倒、压曲，以碳材料形成其外层来提高坩埚在高温下的强度(专利文献7)。

专利文献1：日本专利特开平1-261293号公报

专利文献2：日本专利特开平1-275496号公报

专利文献3：日本专利特开平03-40989号公报

专利文献4：日本专利特开平04-21587号公报

专利文献5：WO2004/097080号公报

专利文献6：日本专利特开昭57-38398号公报

专利文献7：日本专利特开2007-076974号公报

【发明内容】

一种由合成石英玻璃形成内面层的坩埚，其混入到单结晶硅中的杂质很少，其具有提高单结晶化率及单结晶的结晶品质的效果，不过合成石英玻璃的高温粘度稍稍低于天然石英玻璃，所以，比较容易发生提拉时的坩埚直筒部内倒变形现象，为此导致提拉中断现象或降低结晶化率。特别是当坩埚大型化时，由于使用时的墙壁温度高，因此更容易发生这种问题(专利文献1～3)。这种现象也同样发生在从坩埚底部到角部的内面层表面上内衬有合成石英玻璃层的坩埚中(专利文献5)。

另一方面，一种在天然石英玻璃层和合成石英玻璃层之间加入作为结晶促进剂的氧化铝和氮化硅的坩埚中，虽然通过形成结晶化层来提高坩埚的强度，但是得不到足够防止内倒现象的强度，特别是大型坩埚得不到足够的强度。而且，结晶化层和石英玻璃层因热膨胀差而轻易发生剥离或碎裂现象，这有可能导致提拉中的硅熔液泄漏现象(专利文献4)。

并且，一种在坩埚上部设置有朝向上方并向外侧展开的锥形部的坩埚中，设置在基座上的坩埚的上端在高温下容易倒向外侧基座，由此可防止内倒(专利文献6)。可是，即使坩埚直筒部具有朝向上方并向外侧展开的形状，也当在坩埚的角部与基座之间具有间隙时，在提拉过程中，在坩埚的角部上发生慢慢沉入等变形，根据此变形，直筒部具有垂直形状，或，具有朝向上方稍微向内侧倾斜的形状，其结果，有可能会产生内倒先生。并且，提拉过程的变形也会构成有转移化的原因，或，构成结晶品质上产生偏差的原因。

进而，一种坩埚上端部具有向外展开的形状，并且，由碳形成外层的石英玻璃坩埚中，由于其坩埚具有双重结构，因此其制造方法复杂，加工和操作变得麻烦。特别是完全抑制碳粒子从外面碳层混入到内面玻璃层，并在维持石英玻璃内面层的清净度的状态下进行处理是非常困难的(专利文献7)。

为了解决上述课题，本发明提供的石英玻璃坩埚，其具备由天然石英玻璃形成的外表面层，以及由合成石英玻璃形成的内面层，直筒部具有朝向上方并向外侧展开的形状，并且，角部的合成石英玻璃内面层的层厚是角部部中央部分壁厚的20％以上～80％以下，直筒部及底部的合成石英玻璃内面层薄于角部的合成石英玻璃内面层。