[发明专利]单晶硅提拉用二氧化硅容器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用以提拉单晶硅的二氧化硅容器及其制造方法。

背景技术

二氧化硅玻璃，被用作大规模集成电路(LSI)制造用投影曝光装置（光刻装置）的透镜、棱镜、光罩或显示器用TFT基板、灯用管、窗材、反射板、半导体工业用洗净容器、及二氧化硅半导体熔融容器等。然而，作为这些二氧化硅玻璃的原料，必须使用昂贵的四氯化硅等化合物，又，二氧化硅玻璃熔融温度或加工温度非常高，约为2000℃，因而能量消耗量大且成本较高。因此，先前以来，考虑一种使用较为廉价的粉体原料来制造二氧化硅玻璃的方法。

例如于专利文献1中，公开了一种方法，是将硅醇盐加水分解成为二氧化硅溶胶，继而使其凝胶化成为湿凝胶，并通过干燥成为干凝胶，最后通过高温焙烧而获得透明二氧化硅玻璃体的方法（溶胶凝胶法）。又，于专利文献2中，公开了一种方法，是从由四甲氧基硅烷或四乙氧基硅烷、与包含二氧化硅微粒的二氧化硅溶胶溶液所组成的二氧化硅溶胶混合溶液，通过溶胶凝胶法来获得透明二氧化硅玻璃的方法。又，于专利文献3中，公开了一种方法，在以硅醇盐及二氧化硅玻璃微粒作为主要原料，来制造透明二氧化硅玻璃的方法中，200℃～未满1300℃的加热处理，是于含氧环境(含氧气氛)下进行，进而于含氢环境下进行将其升温至1700℃以上的加热处理，且于前述两个加热处理之间进行减压环境加热处理。但是，这些先前的溶胶凝胶法中，所制作的二氧化硅玻璃不仅在初期尺寸精度或之后于高温下使用时的耐热性方面存在问题，而且成本方面也不够低价。

又，于专利文献4中，公开了一种方法，是将至少两个不同特性的二氧化硅玻璃粒子，例如将二氧化硅玻璃微粉末与二氧化硅玻璃粒混合来作成含水的悬浮液，继而加压成型，并于高温下进行烧结，而获得含有二氧化硅的复合体的方法（注浆法）。又，于专利文献5中，公开了一种方法，制作含有100μm以下尺寸的二氧化硅玻璃粒子与100μm以上尺寸的二氧化硅玻璃颗粒的混合液（浆料），并向成型模框注入，继而通过干燥、烧结，来制作不透明二氧化硅玻璃复合材料。但是，这些先前的注浆法，于干燥工序或烧结工序中的成型体的收缩较大，无法制作出尺寸精度高且厚度大的二氧化硅玻璃成型体。

即便目前，仍使用如专利文献6及专利文献7中所记载的制造方法，来作为LSI用单晶硅制造用二氧化硅坩埚的制造方法。这些方法是向旋转的模框中，投入经超高纯化处理的石英粉或合成方英石粉，成型后，根据自上方压入电极，并对电极通电引起电弧放电，使环境温度上升至石英粉的熔融温度范围（推定为1800～2100℃左右），而使石英原料粉熔融、烧结。

但是，这些制造方法，因使用超高纯度的石英原料粉，而存在成本较高的问题。又，使用所制造的二氧化硅坩埚时，出现熔融硅与二氧化硅坩埚反应而产生SiO气体，而其以气泡的形式被吸入硅结晶等，产生制造成本方面及硅结晶的质量方面的问题。又，单晶硅提拉时，也会产生坩埚的侧壁软化变形这样的二氧化硅坩埚的耐热变形性问题。

又，于专利文献8中，公开了一种根据二氧化硅粉体原料的电弧放电熔融法（推定熔融时的环境为大气）所制成的3层构造的二氧化硅坩埚，所述3层构造是由天然石英玻璃所构成的外层、由高铝浓度的合成石英玻璃所构成的中间层、及由高纯度合成石英玻璃所构成的内层。并且，显示有由中间层所产生的防止杂质移动效果。但是，此种3层构造不仅成本较高，而且仍未解决所制造的硅结晶中的气泡的问题。

又，于专利文献9中，公开了一种技术，在二氧化硅粉体原料成型体的电弧放电熔融时，根据自成型模框的外周进行减压吸引(抽真空)，来减少被熔融的石英坩埚壁中的气泡。但是，若仅减压吸引存在于二氧化硅粉体的暂时成型体中的空气，则无法完全去除二氧化硅坩埚壁中的溶存气体。又，使用二氧化硅坩埚时，存在熔融硅与二氧化硅坩埚反应而产生SiO气体，以气泡的形式被混入硅结晶中这样的问题。

进而，于专利文献10中，公开了一种石英玻璃坩埚，其可防止因硅单晶中被混入SiO气体的气泡而产生空洞缺陷。作为其方法，显示有于坩埚的直胴部及弯曲部的内表面的至少一部分，形成有深度为50μm～450μm的多个凹痕的凹凸。但是，在此种凹凸面上，所生成的SiO气体向二氧化硅容器外部的脱气不充分，且难以充分降低硅单晶中、或将其切割研磨而制作的硅晶片中的空隙（孔隙）或非贯穿的小口径的孔（针孔）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平7-206451号公报

专利文献2：日本特开平7-277743号公报

专利文献3：日本特开平7-277744号公报