[发明专利]氧化硅玻璃坩埚的制造方法及制造装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于单晶硅拉晶的氧化硅玻璃坩埚的制造方法及制造装置，具体来讲，涉及具备出色的内表面特性的氧化硅玻璃坩埚的制造方法及制造装置。

背景技术

制造单晶硅时一般采用使用氧化硅玻璃坩埚的切克劳斯基法(CZ法)。此方法是在高温下将晶种浸渍于氧化硅玻璃坩埚内的硅熔液中，然后慢慢提拉该晶种来制造单晶硅，为贮存硅熔液而使用高纯度的氧化硅玻璃坩埚。

用于提拉单晶硅的氧化硅玻璃坩埚主要采用电弧熔化法来制造。在该方法中，先向碳制的旋转模具的内表面以规定的厚度堆积氧化硅粉末来形成氧化硅粉层，再使用设置于模具内侧上方的电极进行电弧放电来加热熔化氧化硅粉层而使其玻璃化，由此制造氧化硅玻璃坩埚(旋转模具法)。

此氧化硅玻璃坩埚呈双层构造，该双层包括：设置于外侧的含大量气泡的氧化硅玻璃层和设置于内侧的透明的氧化硅玻璃层(以下，称“透明层”)。作为该种氧化硅玻璃坩埚的制造方法，公开了为除去玻璃层内部的气泡，一边从模具一侧吸引对氧化硅粉层进行减压脱气，一边熔化氧化硅粉末的方法(参照专利文献1、2)。在此熔化工序中，对氧化硅粉层进行减压脱气(又称之为真空吸引)，可以通过薄而均匀地熔化氧化硅粉层的内表面而在表面成形薄薄的玻璃层(以下，称“密封层”)来密封内表面，以提高氧化硅粉层内部的真空度。

并且，随着近几年设备工序效率化等的需要，制造的晶片口径大到超过300mm的程度，提拉时间处于增加趋势，因此需要一种氧化硅玻璃坩埚，此种氧化硅玻璃坩埚应具备能够在超过1400℃的温度下维持长到100小时左右的时间提拉大口径的单晶的性能。并且，由于设备精密化等的需要，对于氧浓度Oi的控制性或单晶化率等直接影响所提拉到的单晶特性的氧化硅玻璃坩埚内面状态等坩埚特性的优化也有强烈的需求。

[背景技术文献]

[专利文献]

专利文献1：日本公开专利特开平6-191986号公报

专利文献2：日本公开专利特开平10-025184号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，如上所述，旋转模具法这一氧化硅玻璃坩埚的制造方法，为除去玻璃层内部的气泡，先大体上薄而均匀地熔化氧化硅粉层的内表面来成形密封层之后，再以减压脱气来提高真空度，但是由于此密封层在密封坩埚内表面之前熔化，因此在提拉单晶时，该密封层并不是在充分的低气泡状态下，而是在含有大量气泡的状态下。并且，该密封层内掺杂着从熔化前已含有或熔化开始后附着的杂质等。

如果氧化硅玻璃坩埚的内表面存在气泡或杂质，该杂质会在氧化硅坩埚提拉结晶的过程中促进在氧化硅玻璃坩埚内表面形成白硅石，由此形成斑点形的白硅石。这样成形出的白硅石，会从坩埚脱离而下沉至硅熔液中，给提拉单晶的过程带来降低单晶化率等的不利影响。而且，还会发生该白硅石的成形和脱离无法控制的问题。

本发明，针对上述情况，以提供一种坩埚内表面的气泡和杂质少并且能够获得高结晶化率的单晶硅的氧化硅玻璃坩埚的制造方法及制造装置为目的。

解决课题的手段

本发明提供一种氧化硅玻璃坩埚的制造方法，其包含：

向旋转的模具内供给氧化硅粉末来成形氧化硅粉层的氧化硅粉末供给工序；

用多根碳电极进行电弧放电来熔化上述氧化硅粉层的电弧熔化工序；以及

将各碳电极前端与上述氧化硅粉层的靶面的距离分别设定为等距离，以吹入靶面的电弧火焰进行表面除去的火焰抛光工序。据此，能够除去残留于氧化硅玻璃坩埚内表面的密封层中的气泡和杂质，而提高坩埚的特性。

在此，所谓的“能够提高的坩埚特性”，是指对于利用氧化硅玻璃坩埚提拉的半导体单晶的特性带来影响的因素，即，具体包括：坩埚内表面的玻璃化状态，以及在厚度方向上的气泡分布及气泡大小、杂质分布、表面凹凸以及这些在坩埚高度方向上的不均匀等分布状态。

在上述火焰抛光工序中，多个碳电极中心轴线与模具旋转轴线之间的角度可以设定为0.5～60°范围内。据此，能够使在碳电极之间产生的电弧火焰高效地吹入坩埚内表面。

并且，在上述火焰抛光工序中，各碳电极前端与上述靶面之间的距离的范围可设定为5～200mm。据此，能够一并除去从坩埚内表面0.1～0.5～2mm左右的层及其内部存在的气泡和杂质，由此可以提高坩埚的特性。

在本发明中，将碳电极的位置可以设定为与上述多个碳电极相邻的碳电极前端之间构成等距离。据此，能够产生稳定的电弧火焰，使坩埚内表面具备均匀的特性。