[发明专利]石英坩埚的透过率测定方法及装置

说明书

本发明的课题在于提供一种能够准确地测定石英坩埚的透过率的测定方法及测定装置。其解决方案为，从配置在石英坩埚的一个壁面（1Wa）侧的光源（5），向石英坩埚的规定测定点照射平行光，在石英坩埚的另一个壁面（1Wb）侧的以另一个壁面（1Wb）上的平行光的出射点P为中心的同心圆（C_０）上的多个位置配置检测器（6），并在多个位置测定石英坩埚的透射光的受光水准，根据在多个位置测定的透射光的多个受光水准，求出在规定测定点下的石英坩埚的透过率。

技术领域

本发明涉及一种测定单晶硅提拉用石英坩埚的透过率的方法及装置。

背景技术

在利用提拉法（以下称为CZ法）制造单晶硅时使用石英坩埚（二氧化硅玻璃坩埚）。在CZ法中，将硅原料填充在石英坩埚内，以配置在石英坩埚外侧的加热器的辐射热加热硅原料并使其熔融，使籽晶浸渍在该硅熔液中，一边旋转坩埚一边慢慢提拉籽晶，由此在籽晶的下端生长出较大的单晶。为了以低成本制造半导体器件用的高品质单晶硅，需要以一次提拉工序提高单晶化率，为此需要能够长时间稳定地保持硅熔液的坩埚。

关于石英坩埚，为了提拉单晶化率高且氧溶解量多的单晶硅，在专利文献1中记载了如下石英坩埚：包含坩埚的侧壁部、弯曲部及底部的任意部位的红外线透过率为30～80%，弯曲部的平均红外线透过率比侧壁部及底部的平均红外线透过率大。

并且，在专利文献2中记载了一种应力测定装置，其以非破坏的方式测定石英坩埚整体的应力分布。该应力测定装置具备：从石英坩埚的外侧投光的光源；配置在石英坩埚内侧的照相机；配置在光源与石英坩埚的壁体之间的第1偏光板及第1-1/4波长板，配置在照相机与坩埚内表面之间的第2偏光板及第2-1/4波长板；及控制照相机的拍摄方向的照相机控制机构；通过用照相机拍摄从光源投光且依次穿过第1偏光板、第1-1/4波长板、坩埚壁体、第2-1/4波长板、第2偏光板的光，测定石英坩埚的残余应力分布。

并且，虽然不是石英坩埚的测定方法，在专利文献3中记载了一种电磁波的反射率或透过率的测定方法，其适于评价工业炉、焚化炉的绝热件的电磁波在高温下的反射特性。在该测定方法中，对高温的试样照射电磁波，一边以试样为中心使电磁波检测机构以同心圆状移动，一边检测由试样反射的电磁波或穿过试样的电磁波。根据该测定方法，能够不使用标准试样而测定出高温物体本身的电磁波的真实的反射率及透过率。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平9-157082号公报

专利文献2：日本特开2017-202974号公报

专利文献3：日本特开2009-85795号公报。

发明内容

发明所要解决的技术问题

在单晶硅的提拉工序中，由于石英坩埚的内表面与硅熔液接触而逐渐熔损，因此利用CZ法制造的单晶硅中会包含由坩埚所提供的氧。单晶硅中的氧不仅成为污染金属的吸杂部位，并且发挥使位错不动化而增加机械强度的作用，但是若氧浓度过高，则不仅对器件特性造成不良影响，还成为反而降低机械强度的原因。近几年，由于制造技术的提高，比吸杂效果更重视器件特性的提高，要求晶格间氧浓度低的单晶硅。

为了制造低氧的单晶硅，需要抑制坩埚的加热温度，为此需要调整坩埚的透过率，但是当加热温度过低，则由于硅熔液的温度变低而变得难以控制晶体提拉，而有单晶化率恶化的问题。因此，需要按坩埚的每个部位精密控制石英坩埚的透过率。在此，所谓透过率是指从石英坩埚的壁面外侧入射的某一波长的光能量穿透到内侧的比例。

如图15所示，在以往的透过率测定方法中，在距红外灯61恒定距离的正面位置，对向配置功率计62（检测器），进一步在红外灯61与功率计62之间，与功率计62紧贴地配置从石英坩埚切出的坩埚片60（石英玻璃片），用功率计62接收来自红外灯61的红外线，由此测定穿过坩埚壁的红外线的强度（受光水准）。