(57)【要約】【課題】シリコン等の半導体単結晶引上げに用いられるルツボにおいて、該ルツボ表面に形成する結晶化促進のためのコーティング層による効果を向上させることができ、これにより、ルツボ側壁の強度低下による倒れ込みを防止することができる結晶化促進コーティング用シリカガラスルツボを提供する。【解決手段】結晶化促進用コーティング処理を施すためのシリカガラスルツボとして、外表面におけるＯＨ基濃度が５０ｐｐｍ以下、かつ、該ＯＨ基濃度分布は平均濃度の±１０％以内であるシリカガラスルツボを用いる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
外表面におけるＯＨ基濃度が５０ｐｐｍ以下、かつ、該ＯＨ基濃度分布は平均濃度の±１０％以内であることを特徴とする結晶化促進コーティング用シリカガラスルツボ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン等の半導体単結晶引上げにおいて、原料を溶融するために好適に用いられるシリカガラスルツボであって、結晶化促進コーティング処理を施して用いられるシリカガラスルツボに関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコン等の半導体単結晶は、主に、チョクラルスキー（ＣＺ）法により製造されている。このＣＺ法によるシリコン単結晶の製造は、シリコン単結晶の種結晶を、多結晶シリコンを溶融したシリコン原料融液に着液させて、回転させながら徐々に引上げていき、シリコン単結晶インゴットを成長させることにより行われる。
【０００３】
上記のようなＣＺ法によるシリコン単結晶の引上げにおいて、原料を加熱溶融する容器には、一般に、シリカガラスルツボが用いられている。シリコン原料融液を充填されたシリカガラスルツボは、シリコンの融点である１４００℃以上の高温下に長時間曝される。
このため、単結晶引上げ過程において、シリカガラスの粘性が低下し、ルツボ全体の強度が低下することにより、ルツボが変形や歪みを生じ、ルツボ側壁が倒れるおそれがあった。
【０００４】
近年のシリコン単結晶の大口径化に伴い、単結晶引上げに用いられるルツボも大型化が進み、また、シリコン単結晶の引上げに要する時間も長時間化しており、上記のようなルツボ側壁の倒れ込みは、単結晶引上げの制御が困難となるのみならず、大事故を引き起こす危険性もあった。
【０００５】
上記のようなルツボ側壁の倒れ込みを防止する方法としては、例えば、シリカガラスルツボ内表面に所定の金属元素を含む結晶化促進剤によるコーティング層を形成し、ルツボ内表面の結晶化を促進させることによって、ルツボの強度の向上を図る方法等が提案されている（特許文献１，２等参照）。
【特許文献１】特開２００４−２０８３号公報
【特許文献２】特許第３０４６５４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１，２に記載されているコーティング層は、シリカガラスルツボ表面に、所定の金属塩または金属酸化物の溶液を塗布し、乾燥させ、さらに、熱処理を施す等の方法により形成されるものである。
しかしながら、シリカガラスルツボ表面の性状によっては、結晶化促進剤となる金属成分が、シリカガラス中に十分に拡散浸透せず、強度向上のために十分な厚さのシリカガラス結晶化層を、早期かつ均一に形成させることが困難な場合があった。
【０００７】
したがって、上記のような結晶化促進のためのコーティング層による効果が十分に発揮されるべく、十分な厚さのシリカガラス結晶化層を、より早期かつ確実に形成させることができるシリカガラスルツボが求められていた。
【０００８】
本発明は、上記技術的課題を解決するためになされたものであり、シリコン等の半導体単結晶引上げに用いられるルツボにおいて、該ルツボ表面に形成する結晶化促進のためのコーティング層による効果を向上させることができ、これにより、ルツボ側壁の強度低下による倒れ込みを防止することができるシリカガラスルツボを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る結晶化促進コーティング用シリカガラスルツボは、外表面におけるＯＨ基濃度が５０ｐｐｍ以下、かつ、該ＯＨ基濃度分布は平均濃度の±１０％以内であり、結晶化促進コーティング処理が施されることを特徴とする。
シリカガラスルツボのＯＨ基濃度を上記範囲とすることにより、コーティング層によるシリカガラスの結晶化促進効果が向上し、シリカガラスをより早期に、均一な厚さで結晶化させることが可能となり、ルツボ側壁の倒れ込みを防止することができる。
【発明の効果】
【００１０】
上述のとおり、本発明に係る結晶化促進コーティング用シリカガラスルツボは、表面に結晶化促進のためのコーティング層を形成した際、シリコン等の半導体単結晶引上げ過程における該コーティング層によるシリカガラスの結晶化促進効果を向上させ、ルツボの強度向上を図ることができる。これにより、ルツボ側壁の倒れ込みを防止することができる。
したがって、前記シリカガラスルツボにコーティング層を形成することにより、シリコン等の半導体単結晶引上げ時における安全性を確保することができ、ひいては、得られる半導体単結晶の生産性および歩留まり向上にも寄与し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明をより詳細に説明する。
本発明に係る結晶化促進コーティング用シリカガラスルツボは、シリコン等の半導体単結晶引上げ過程における結晶化促進を図るためのコーティング処理を施す際に好適に用いることができるシリカガラスルツボである。前記ルツボは、外表面におけるＯＨ基濃度が５０ｐｐｍ以下であり、かつ、該ＯＨ基濃度分布が平均濃度の±１０％以内であることを特徴とするものである。
シリカガラスルツボの外表面におけるＯＨ基濃度が上記範囲内である場合、一般に行われている結晶化促進目的のコーティング処理を施すことにより、ルツボの加熱使用時に、ルツボ内層に、結晶化層を厚さ８００μｍ以上で、均一に形成することが可能となる。
すなわち、前記コーティング処理による結晶化促進作用をより向上させ、シリカガラスをより早期に、均一な厚さで結晶化させることが可能となり、ルツボの強度が向上し、ルツボ側壁の倒れ込みを防止することができる。
【００１２】
前記ルツボの外表面におけるＯＨ基濃度が５０ｐｐｍを超える場合は、前記コーティング処理による結晶化促進作用の向上は見られない。また、コーティング層が剥離しやすくなる。
前記ＯＨ濃度は３０ｐｐｍ以下であることがより好ましい。
【００１３】
また、前記ＯＨ基濃度は、シリカガラスルツボの外表面全体において均一であることが好ましく、その分布は、平均濃度の±１０％以内であることが好ましい。
前記ＯＨ濃度分布が平均濃度の±１０％を超える場合は、結晶化層が均一な厚さで生成せず、ルツボ側壁における強度にばらつきが生じ、倒れ込みを十分に防止することはできない。
前記ＯＨ基濃度分布は、平均濃度の±５％以内であることがより好ましい。
【００１４】
前記シリカガラスルツボは、上記のようなＯＨ基濃度を有するものであれば、透明シリカガラスまたは不透明シリカガラスのいずれでも差し支えない。
【００１５】
前記シリカガラスルツボにおけるＯＨ基濃度は、シリカガラス原料粉に含まれるＯＨ基濃度および該原料粉の溶融ガラス化の際に溶融装置内に供給されるガスに含まれる水分量を調整することにより、制御することができる。また、前記ガスの供給位置および／または方向を調整すること、例えば、ルツボ開口部の上端を、少なくとも溶融開始後、所定時間未溶融状態とし、全周均等間隔で水分調整ガスをルツボ開口部に供給することで、ルツボ外表面におけるＯＨ基濃度の均一化を図ることができる。
【００１６】
上記のようにして得られた本発明において規定するＯＨ濃度を有するシリカガラスルツボは、その表面の少なくとも一部に、結晶化促進コーティング処理を施すことにより、上述したような強度向上に十分かつ均一な厚さの結晶化層を形成させることができる。
前記コーティング処理は、従来から行われているコーティング処理方法により行うことができる。例えば、結晶化促進剤として、アルカリ土類金属の酸化物、水酸化物、炭酸塩または珪酸塩を用いて、これらを含む溶液を、ルツボ表面に塗布または吹付けた後、乾燥させ、また、必要に応じて熱処理を施すことにより、コーティング層を付着形成させることができる。
【実施例】
【００１７】
以下、本発明を実施例に基づきさらに具体的に説明するが、本発明は下記の実施例により制限されるものではない。
シリカガラス原料粉をルツボ形状に成型し、該成型品の内側の空間にアーク電極を挿入し、アーク溶融によりガラス化させて、外表面の平均ＯＨ基濃度がそれぞれ、３５ｐｐｍ（実施例１），５０ｐｐｍ（実施例２），１００ｐｐｍ（比較例１），１４０ｐｐｍ（比較例２）であり、表１に示すＯＨ基濃度分布（ルツボ外表面の全表面にわたってランダムに、ＯＨ基濃度を１６点測定）を有する直径１８インチのシリカガラスルツボを作製した。
前記ＯＨ濃度の制御は、シリカガラス原料粉に含まれるＯＨ基濃度および該原料粉の溶融ガラス化の際に溶融装置内に供給されるガスに含まれる水分量および供給ガスの導入位置を調整することにより行った。
【００１８】
上記により得られた各シリカガラスルツボの外表面に、結晶化促進剤として０．１Ｍ水酸化バリウム溶液をスプレー塗布し、５０℃で０．５時間乾燥させた。
こられの各シリカガラスルツボをＣＺ法単結晶引上装置にセットし、アルゴン雰囲気下、１０Ｔｏｒｒ、１４８０℃で１５時間熱処理を施し、ルツボ外表面に結晶化層を形成させた。
この結晶化層の厚さをそれぞれ測定し、その結果を表１にまとめて示した。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
表１から分かるように、ルツボ外表面のＯＨ基濃度が低いほど、形成される結晶化層の厚さは厚くなり、また、その厚さのばらつきも小さくなることが認められた。特に、平均ＯＨ基濃度が５０ｐｐｍ以下であり、かつ、当該ＯＨ基濃度分布が平均濃度の±１０％以内である場合、結晶化層の厚さは８００μｍ以上となり、ルツボ強度向上に十分な程度の結晶化促進効果が得られることが認められた。