專利名稱：石英玻璃坩堝及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及硅單晶提拉中所使用的石英玻璃坩堝，且是涉及內(nèi)表面附近的OH基 濃度高、越遠(yuǎn)離坩堝內(nèi)表面則OH基濃度越低的石英玻璃坩堝及其制造方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體元件的基板或太陽(yáng)電池等中所使用的硅單晶主要通過(guò)CZ(Cz0ChralSki，丘 克拉斯基)法進(jìn)行制造。該方法是將高純度的多晶硅熔液裝填于石英玻璃坩堝中并在惰性 氣體環(huán)境下提拉硅單晶的方法。最近，隨著硅單晶的大口徑化而使用有大型坩堝，裝填大量的多晶硅，因此提拉時(shí) 的坩堝溫度高于先前的溫度。因此，坩堝內(nèi)表面的熔損量增加，且坩堝的黏度亦降低。該溶 損量的增加及黏性的降低成為妨礙坩堝長(zhǎng)時(shí)間使用的主要原因。為了防止因所述的坩堝內(nèi)表面的熔損及黏度降低所導(dǎo)致的坩堝的變形，而提出一 種在硅單晶的提拉時(shí)使內(nèi)表面失透的玻璃坩堝(專利文獻(xiàn)1 日本專利特開平9-110579號(hào) 等)。然而，為了使坩堝內(nèi)表面失透而在內(nèi)表面涂布鋇(Ba)、或者添加堿金屬或堿土類金屬 并于多晶硅的熔解過(guò)程中使坩堝內(nèi)表面結(jié)晶化的方法，有時(shí)存在因這些雜質(zhì)而導(dǎo)致硅單晶 受到污染的問(wèn)題。因此，提出有通過(guò)提高坩堝內(nèi)表面層的OH基濃度而促進(jìn)結(jié)晶化的方法(專利文獻(xiàn) 2 日本專利特開2005-145732號(hào)；專利文獻(xiàn)3 :W0-00/06811號(hào))。專利文獻(xiàn)2的坩堝中，將 至少自內(nèi)表面起算的10 μ m 200 μ m范圍的OH基控制為250ppm 650ppm。此外，專利文 獻(xiàn)3的坩堝中，將內(nèi)表面層的OH基調(diào)整為50ppm 250ppm。[專利文獻(xiàn)1]日本專利特開平9-110579號(hào)公報(bào)[專利文獻(xiàn)2]日本專利特開2005-145732號(hào)公報(bào)[專利文獻(xiàn)3]國(guó)際公開W0-00/06811號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
[發(fā)明所欲解決的問(wèn)題]眾所周知，內(nèi)表面的OH基濃度越高則越容易引起硅熔液接觸在坩堝內(nèi)表面所產(chǎn) 生結(jié)晶化(JJAP Vol. 351996p3547)。然而，OH基濃度越高則存在玻璃的黏度越降低而越容 易變形的問(wèn)題。尤其對(duì)于大型坩堝的情形，與小型坩堝相比裝填有大量的多晶硅，因此熔融 時(shí)間變長(zhǎng)，坩堝的溫度變高。而且，在直至多晶硅熔融而形成硅熔液為止的期間不存在熔解 過(guò)程中的硅熔液的狀態(tài)下，即便坩堝內(nèi)表面層的OH基較多亦難以引起失透，由于OH基濃度 高而僅僅是變形的可能性變大。本發(fā)明用于解決先前的提高了 OH基濃度的玻璃坩堝的上述問(wèn)題，其提供一種石 英玻璃坩堝，以在坩堝的內(nèi)表面層中越接近坩堝內(nèi)表面則OH基濃度越高、隨著遠(yuǎn)離坩堝內(nèi) 表面而OH基濃度急劇減小的方式形成OH基濃度梯度，由此充分兼顧促進(jìn)提拉時(shí)的內(nèi)表面 的結(jié)晶化與維持坩堝的強(qiáng)度。
[解決問(wèn)題的技術(shù)手段]本發(fā)明涉及通過(guò)以下構(gòu)成而解決上述課題的玻璃坩堝及其制造方法。[1] 一種石英玻璃坩堝，其特征在于在坩堝的至少直體部的一部分中，自坩堝的 內(nèi)表面起算的0. 3mm 3mm區(qū)域中的OH基濃度以及OH基濃度梯度越接近坩堝內(nèi)表面則越 大，越遠(yuǎn)離坩堝內(nèi)表面則越小。[2]如上述[1]中記載的石英玻璃坩堝，其中在自坩堝的內(nèi)表面起算的0.3mm 0. 5mm區(qū)域中OH基濃度為115ppm以上且OH基濃度梯度為100ppm/mm以上，在自坩堝的內(nèi) 表面起算的1. Omm 3. Omm區(qū)域中OH基濃度梯度為25ppm/mm以下。[3]如上述[1]中記載的石英玻璃坩堝，其中在自坩堝的內(nèi)表面起算的0.3mm
0.5mm區(qū)域中OH基濃度梯度為100ppm/mm以上，在自坩堝的內(nèi)表面起算的0. 5mm 1.0mm 區(qū)域中OH基濃度梯度為50ppm/mm以上，在自坩堝的內(nèi)表面起算的1. Omm 2. Omm區(qū)域中 OH基濃度梯度為25ppm/mm以下，在自坩堝的內(nèi)表面起算的2. Omm 3. Omm區(qū)域中OH基濃 度梯度為20ppm/mm以下。[4]如上述[1]至[3]的任一項(xiàng)中記載的石英玻璃坩堝，其中在自坩堝的內(nèi)表面 起算至0. 5mm為止的區(qū)域的一部分或全部的OH基濃度為115ppm以上，在自內(nèi)表面起算
1.Omm 2. Omm區(qū)域的OH基濃度為105ppm以下，在自內(nèi)表面起算2. Omm 3. Omm區(qū)域的 OH基濃度為SOppm以下，在自內(nèi)表面起算3. Omm以上且自內(nèi)表面起算至少0. 8t (t為坩堝的 壁厚)以下的區(qū)域中，OH基的濃度為60ppm以下。[5] 一種石英玻璃坩堝的制造方法，其是將沿著旋轉(zhuǎn)的塑模的內(nèi)表面堆積的石英 粉加熱熔融而使之玻璃化來(lái)制造玻璃坩堝的方法，其特征在于通過(guò)在熔融時(shí)或熔融結(jié)束 后立即導(dǎo)入包含水蒸汽的空氣，而制造在自坩堝的內(nèi)表面起算的0. 3mm 3mm區(qū)域中所含 的OH基的濃度以及濃度梯度越接近上述內(nèi)表面則越大，越遠(yuǎn)離上述內(nèi)表面則越小的石英 坩堝。[6] 一種石英玻璃坩堝的制造方法，其是將沿著旋轉(zhuǎn)的塑模的內(nèi)表面堆積的石英 粉加熱熔融而使之玻璃化來(lái)制造石英玻璃坩堝的方法，其特征在于通過(guò)在上述石英粉熔 融結(jié)束后導(dǎo)入包含水蒸汽的空氣的環(huán)境下再次進(jìn)行熱處理，而制造在自坩堝的內(nèi)表面起算 的0. 3mm 3mm區(qū)域中所含的OH基的濃度以及濃度梯度越接近上述內(nèi)表面則越大，越遠(yuǎn)離 上述內(nèi)表面則越小的石英坩堝。[發(fā)明的效果]本發(fā)明的玻璃坩堝是在坩堝的至少直體部中，在自坩堝內(nèi)表面起算的0.3mm 3mm區(qū)域中的OH基濃度以及OH基濃度梯度越接近坩堝內(nèi)表面則越大，因此接觸于硅熔液的 內(nèi)表面容易結(jié)晶化。另一方面，該區(qū)域中的OH基濃度以及OH基濃度梯度越遠(yuǎn)離坩堝內(nèi)表 面則越小，因此玻璃的黏性較高，于高溫下坩堝不易變形。本發(fā)明的玻璃坩堝中，具體而言，在自坩堝內(nèi)表面起算的0. 3mm 0. 5mm區(qū)域中OH 基濃度為115ppm以上，0. 3mm 0. 5mm區(qū)域中的OH基濃度梯度為100ppm/mm以上，在自坩 堝的內(nèi)表面起算的1. Omm 3. Omm區(qū)域中的OH基濃度梯度為25ppm/mm以下。如上述OH基濃度的分布以及濃度梯度所示，在自坩堝內(nèi)表面起算的0.3mm 1. Omm區(qū)域中，隨著接近坩堝內(nèi)表面則OH基濃度急劇變高，另一方面，隨著遠(yuǎn)離坩堝內(nèi)表面 則OH基濃度逐漸降低。具體而言，例如，(A)在自坩堝的內(nèi)表面起算的0. 3mm 0. 5mm區(qū)域中OH基濃度梯度為100ppm/mm以上，以及在自內(nèi)表面起算至0. 5mm為止的區(qū)域的一部分或 全部的OH基濃度為115ppm以上；(B)在自內(nèi)表面起算0. 5mm 1. Omm區(qū)域中OH基濃度梯 度為50ppm/mm以上；(C)在自內(nèi)表面起算1. Omm 2. Omm區(qū)域中OH基濃度梯度為25ppm/ mm以下，以及OH基濃度為105ppm以下；及(D)在自內(nèi)表面起算2. Omm 3. Omm區(qū)域中OH 基濃度梯度為20ppm/_以下，以及OH基濃度為SOppm以下。如此，隨著接近坩堝內(nèi)表面則OH基濃度急劇變高而為115ppm以上，較好的是 130ppm以上，因此通過(guò)與硅熔液接觸而容易使坩堝表面結(jié)晶化。另一方面，在自坩堝內(nèi)表面 起算的1. Omm以上的區(qū)域中OH基濃度十分低，因此高溫下的玻璃的黏性不會(huì)急劇降低而可 維持坩堝的強(qiáng)度，不易產(chǎn)生變形。本發(fā)明的制造方法是將沿著旋轉(zhuǎn)的塑模的內(nèi)表面堆積的石英粉加熱熔融而使之 玻璃化來(lái)制造玻璃坩堝的方法，且是通過(guò)在熔融時(shí)或熔融結(jié)束后立即導(dǎo)入包含水蒸汽的 空氣，或者在熔融冷卻后再次于包含水蒸汽的環(huán)境下進(jìn)行熱處理而制造石英玻璃坩堝的方 法，在熔融時(shí)或熔融結(jié)束后立即或者熔融冷卻后的熱處理時(shí)，將水蒸汽導(dǎo)入至環(huán)境氣體中 并調(diào)整其量，由此可制造具有上述OH基濃度分布以及OH基濃度梯度的玻璃坩堝。


圖1是概括性地表示本發(fā)明的較佳實(shí)施形態(tài)的石英玻璃坩堝的構(gòu)造的截面圖。
圖2是表示坩堝的內(nèi)表面附近的OH基濃度分布的圖表。
圖3是概括性地表示本實(shí)施形態(tài)的石英玻璃坩堝的制造步驟的流程圖。
圖4是表示坩堝的變形量的測(cè)定方法的說(shuō)明圖。
[符號(hào)的說(shuō)明]
10石英玻璃坩堝
IOA坩堝的直體部
IOB坩堝的底部
IOC坩堝的角部
11不透明玻璃層
12透明玻璃層
具體實(shí)施例方式以下，根據(jù)圖式所示的實(shí)施形態(tài)具體地說(shuō)明本發(fā)明。圖1是概括性地表示本發(fā)明的較佳實(shí)施形態(tài)的石英玻璃坩堝的構(gòu)造的截面圖。如圖1所示，本發(fā)明的石英玻璃坩堝10用于提拉硅單晶，其具有直體部10A、底部 IOB及角部10C。直體部IOA是構(gòu)成圓筒狀的側(cè)壁的垂直部分，但無(wú)需完全垂直，例如也可 以朝向開口漸漸展開的方式傾斜。此外，直體部既可為直線狀，也可緩慢地彎曲。雖未特別 限定，但可將直體部定義為相對(duì)于與坩堝的中心軸成正交的平面的坩堝壁面的切線傾斜角 成為80度以上的區(qū)域。底部IOB是構(gòu)成與坩堝的中心軸成正交的底壁的部分，角部IOC是位于直體部IOA 與底部IOB之間的彎曲部分。底部IOB的形狀既可為所謂的圓底，亦可為平底。此外，角部 IOC的曲率或角度亦可任意設(shè)定。在坩堝底部IOB為圓底的情形時(shí)，底部IOB亦具有適當(dāng)?shù)那?，因此底部IOB與角部IOC的曲率差，與平底相比非常小。在坩堝底部IOB為平底的情 形時(shí)，底部IOB形成平坦或極平緩的彎曲面，角部IOC的曲率非常大。較好的是坩堝的壁厚為IOmm以上。其原因在于，要求大型坩堝能經(jīng)得起長(zhǎng)時(shí)間的 操作，為此而必需要有某程度的厚度。特別好的是，直徑為32英吋(口徑約800mm)以上的 大型坩堝的壁厚為IOmm以上，直徑為40英吋(口徑約1000mm)以上的大型坩堝的壁厚為 13mm以上。較好的是，石英玻璃坩堝10包括設(shè)置在坩堝外表面?zhèn)惹覂?nèi)含多個(gè)微小氣泡的不 透明玻璃層11 ；及設(shè)置在坩堝內(nèi)表面?zhèn)惹規(guī)缀醪粌?nèi)含氣泡的透明玻璃層12。通過(guò)設(shè)置不透 明玻璃層11，可將來(lái)自配置在坩堝外周的加熱器的熱均勻地傳遞至石英玻璃坩堝中的硅熔 液。此外，通過(guò)在坩堝內(nèi)表面附近設(shè)置透明石英玻璃層12，可防止如下情況在進(jìn)行提拉硅 單晶的加熱時(shí)，內(nèi)表面附近的氣泡熱膨脹而使得坩堝內(nèi)表面部分性地剝離，石英片混入單 晶中而導(dǎo)致單晶化率降低。石英玻璃坩堝10中，可由合成石英形成內(nèi)層，也可由天然石英 形成外層，或者可由天然石英形成坩堝整體。本發(fā)明的石英玻璃坩堝10的特征在于，石英玻璃中的OH基濃度以及OH基濃度梯 度越接近坩堝內(nèi)表面則越大，越遠(yuǎn)離坩堝內(nèi)表面則越小。坩堝的至少直體部IOA的一部分 具有所述的OH基濃度及OH基濃度梯度即可，只要滿足該條件，則可以是直體部IOA的整體 具有所述的OH基濃度及濃度梯度，也可以是僅直體部IOA的主要部分具有所述的OH基濃 度及濃度梯度。進(jìn)而，不僅直體部IOA如此，角部IOC亦可具有所述的OH基濃度及濃度梯 度，包含直體部10A、角部IOC及底部IOB在內(nèi)的坩堝整體亦可具有所述的OH基濃度及濃度 梯度。圖2表示本發(fā)明的石英玻璃坩堝的直體部的OH基濃度分布(實(shí)施例1、2)。此外， 圖2同時(shí)表示比較例的石英玻璃坩堝的直體部的OH基濃度分布(比較例1、2)。一般而言，可通過(guò)紅外線光譜分析法測(cè)定出石英玻璃坩堝中的OH基濃度。詳細(xì)而 言，首先自石英玻璃坩堝切出石英玻璃片，使其為測(cè)定用樣品的原型。將該測(cè)定用樣品的原 型加工為平板狀，進(jìn)而對(duì)表面及背面進(jìn)行研磨，由此獲得測(cè)定用樣品。其次，使用紅外線光 譜光度計(jì)(光透過(guò)率測(cè)定裝置)，使紅外線入射至測(cè)定用樣品的表面，接收自測(cè)定用樣品的 背面出射的透過(guò)光，選擇所測(cè)定的紅外線的吸收光譜中的由OH基引起的紅外線吸收峰值， 將該峰值波長(zhǎng)中的透過(guò)率與不受紅外線吸收的影響的波長(zhǎng)中的透過(guò)率進(jìn)行比較，由此計(jì)算 出測(cè)定用樣品中的OH基濃度。因此，在圖2中，在X軸的0.3mm的位置上所繪制的測(cè)定值是將切出具有自坩堝 內(nèi)表面起算超過(guò)0. 3mm厚度的石英玻璃片的測(cè)定用樣品以上述的方式進(jìn)行加工之后，利用 上述光譜分析法進(jìn)行測(cè)定所得的值，且該測(cè)定值表示自內(nèi)表面(Omm)起算至0. 3mm為止的 范圍的石英玻璃部分所含的OH基的濃度。同樣地，在0. 5mm的位置所繪制的測(cè)定值表示 0. 3 0. 5mm范圍的石英玻璃部分所含的OH基的濃度。進(jìn)而，在X軸的Imm的位置所繪制 的測(cè)定值表示0. 5 Imm范圍的石英玻璃部分所含的OH基的濃度，在2mm的位置所繪制的 測(cè)定值表示1 2mm范圍的石英玻璃部分所含的OH基的濃度，在3mm的位置所繪制的測(cè)定 值表示2 3mm范圍的石英玻璃部分所含的OH基的濃度，OH基濃度梯度由圖2的各點(diǎn)之 間的直線的斜率來(lái)表示。如圖2所示，本發(fā)明的石英玻璃坩堝的特征在于，在坩堝的至少直體部中，自坩堝內(nèi)表面起算0. 3mm 3mm以下的范圍中的OH基濃度以及OH基濃度梯度越接近坩堝內(nèi)表面 則越大，越遠(yuǎn)離坩堝內(nèi)表面則越小。具體而言，如圖所示，在自坩堝的內(nèi)表面起算的0. 3mm 0. 5mm區(qū)域中OH基濃度 為115ppm以上，在自坩堝的內(nèi)表面起算的0. 3mm 0. 5mm區(qū)域中OH基濃度梯度為IOOppm/ mm以上，在自坩堝的內(nèi)表面起算的1. Omm 3. Omm區(qū)域中OH基濃度梯度為25ppm/mm以下。在自坩堝的內(nèi)表面起算的0. 3mm 0. 5mm區(qū)域中，若OH基濃度低于115ppm則在 接觸于硅熔液時(shí)內(nèi)表面的結(jié)晶化不充分。此外，在該區(qū)域中若OH基濃度梯度小于IOOppm/ mm，則遠(yuǎn)離坩堝內(nèi)表面的位置的OH基濃度變高，坩堝的黏度變小，因此效果欠佳。此外，在自坩堝的內(nèi)表面起算的1.0mm 3. Omm區(qū)域中，若OH基濃度梯度高于 25ppm/mm則難以使該區(qū)域的OH基濃度維持得較低。較好的是，如圖所示，本發(fā)明的玻璃坩堝具有以下的OH基濃度分布以及OH基濃度 梯度。(A)在自坩堝的內(nèi)表面起算的0. 3mm 0. 5mm區(qū)域中，OH基濃度梯度為IOOppm/ mm以上，以及在自內(nèi)表面起算的0. 3mm 0. 5mm區(qū)域中，OH基濃度為115ppm以上。(B)在自坩堝的內(nèi)表面起算的0. 5mm 1. Omm區(qū)域中，OH基濃度梯度為50ppm/mm 以上。(C)在自坩堝的內(nèi)表面起算的1. Omm 2. Omm區(qū)域中，OH基濃度梯度為25ppm/mm 以下，以及OH基濃度為105ppm以下。(D)在自坩堝的內(nèi)表面起算的2. Omm 3. Omm區(qū)域中，OH基濃度梯度為20ppm/mm 以下，以及OH基濃度為SOppm以下。此處，使上述區(qū)域的區(qū)分為自距坩堝的內(nèi)表面0.3mm起的溫度梯度而非自坩堝的 內(nèi)表面起算Omm的溫度梯度的原因在于，測(cè)定OH基濃度作為具有特定厚度的石英玻璃中的 濃度，不能僅測(cè)定表面。此外，還因?yàn)樽詢?nèi)表面附近起算0. 3mm以內(nèi)的OH基濃度例如為較 高的固定值可。進(jìn)而，根據(jù)圖2明白，由于OH基濃度梯度越遠(yuǎn)離坩堝內(nèi)表面越小，因此優(yōu)選的是， 在自坩堝的內(nèi)表面起算的3. Omm以上的區(qū)域中OH基的濃度為60ppm以下，優(yōu)選的是，在自 坩堝的內(nèi)表面起算的3. Omm 0. 8t(t為坩堝的壁厚)的區(qū)域中所含的OH基的濃度為60ppm 以下。若為上述OH基濃度分布以及OH基濃度梯度，則OH基濃度以及OH基濃度梯度越 接近坩堝內(nèi)表面則越大，且越遠(yuǎn)離坩堝內(nèi)表面則越小，隨著接近坩堝內(nèi)表面，則OH基濃度 的差與距離成比例地變大，可一面維持較高的內(nèi)表面附近的OH基濃度，一面使OH基濃度隨 著遠(yuǎn)離坩堝內(nèi)表面而變小。因此，具有上述OH基濃度分布以及OH基濃度梯度的玻璃坩堝中，越接近坩堝內(nèi)表 面則OH基濃度越高，因此在接觸硅熔液時(shí)內(nèi)表面容易結(jié)晶化，從而可促進(jìn)結(jié)晶化。另一方 面，隨著遠(yuǎn)離該內(nèi)表面則OH基濃度急劇減小，在自內(nèi)表面起離開1. Omm以上的區(qū)域的OH濃 度為IOOppm以下，在自內(nèi)表面起離開2mm以上的區(qū)域中為80ppm以下，因此在高溫下玻璃 的黏性充分高。因此，在將裝入至坩堝中的多晶硅熔融時(shí)，自高溫加熱至形成硅熔液為止的 期間，充分保持坩堝的強(qiáng)度。本發(fā)明的石英玻璃坩堝的制造方法是如下方法沿著旋轉(zhuǎn)的塑模的內(nèi)表面堆積的
7石英粉加熱熔融而使之玻璃化來(lái)制造玻璃坩堝，在熔融時(shí)或熔融結(jié)束后立即導(dǎo)入包含水蒸 汽的空氣，或者在熔融冷卻后再次在包含水蒸汽的環(huán)境下進(jìn)行熱處理，由此制造石英玻璃 坩堝。圖3是概括性地表示本實(shí)施形態(tài)的石英玻璃坩堝的制造步驟的流程圖。如圖3所示，使石英粉堆積于旋轉(zhuǎn)的塑模的內(nèi)表面(Sll)，將石英粉電弧熔融而使 之玻璃化(S12)，并在熔融結(jié)束后進(jìn)行冷卻，由此完成石英玻璃坩堝的制造(S13、S14)。此 處，亦可將包含水蒸汽的空氣在石英玻璃坩堝的熔融時(shí)導(dǎo)入(S15)，或在熔融結(jié)束后立即導(dǎo) 入(S16)，或者在熔融冷卻后的熱處理時(shí)將水蒸汽導(dǎo)入至環(huán)境氣體中(S17、S18)，以成為上 述OH基濃度分布以及OH基濃度梯度的方式調(diào)整水蒸汽量，由此可制造上述玻璃坩堝。[實(shí)施例][實(shí)施例1]對(duì)于由合成石英玻璃形成內(nèi)層、且由高純度天然石英玻璃形成外層的合成石英玻 璃坩堝(口徑為32英吋)，在加熱熔融結(jié)束后立即將調(diào)整為相對(duì)濕度70%、溫度25°C的空 氣自加熱熔融爐的壁上所設(shè)置的吸氣口，以120m3/分鐘的流量向加熱熔融爐內(nèi)導(dǎo)入10分 鐘，將坩堝直體部(自坩堝上端起算為坩堝高度的40%的位置)的OH基濃度以表1以及圖 2的方式進(jìn)行調(diào)整。[實(shí)施例2]對(duì)于由合成石英玻璃形成內(nèi)層、且由高純度天然石英玻璃形成外層的合成石英玻 璃坩堝(口徑為32英吋)，在加熱熔融開始后不久將調(diào)整為相對(duì)濕度70%、溫度25°C的空 氣自加熱熔融爐的壁上所設(shè)置的吸氣口，以80m3/分鐘的流量向加熱熔融爐內(nèi)導(dǎo)入20分 鐘，將坩堝直體部(自坩堝上端起算為坩堝高度的40%的位置)的OH基濃度以表1以及圖 2的方式進(jìn)行調(diào)整。[比較例1]對(duì)于由合成石英玻璃形成內(nèi)層、且由高純度天然石英玻璃形成外層的合成石英玻 璃坩堝(口徑為32英吋)，在加熱熔融開始后不久將調(diào)整為相對(duì)濕度80%、溫度25°C的空 氣自加熱熔融爐的壁上所設(shè)置的吸氣口，以80m3/分鐘的流量向加熱熔融爐內(nèi)導(dǎo)入20分 鐘，將坩堝直體部(自坩堝上端起算為坩堝高度的40%的位置)的OH基濃度以表1以及圖 2的方式進(jìn)行調(diào)整。[比較例2]對(duì)于由合成石英玻璃形成內(nèi)層、且由高純度天然石英玻璃形成外層的合成石英玻 璃坩堝(口徑為32英吋)，在加熱熔融開始后不久將調(diào)整為相對(duì)濕度40%、溫度25°C的空 氣自加熱熔融爐的壁上所設(shè)置的吸氣口，以120m3/分鐘的流量向加熱熔融爐內(nèi)導(dǎo)入20分 鐘，將坩堝直體部(自坩堝上端起算為坩堝高度的40%的位置)的OH基濃度以表1以及圖 2的方式進(jìn)行調(diào)整。表1表示使用實(shí)施例1 2以及比較例1 2的坩堝在進(jìn)行直徑為約300mm的硅 單晶的提拉時(shí)，坩堝的變形量以及內(nèi)表面的結(jié)晶化狀態(tài)(有無(wú)失透)。圖4表示變形量的測(cè) 定方法。變形量是自坩堝壁豎直部的突出量。如表1所示，實(shí)施例1 2均是內(nèi)表面結(jié)晶化，且變形量為1. 5mm以下，確認(rèn)為不 易變形。另一方面，比較例1 2中內(nèi)表面結(jié)晶化者的變形量為2mm，確認(rèn)為變形量較大。
[表 1]
權(quán)利要求
一種石英玻璃坩堝，其特征在于包含直體部、角部及底部；且在至少所述直體部的一部分中，自坩堝的內(nèi)表面起算的0.3mm～3mm區(qū)域中所含的OH基濃度以及OH基濃度梯度越接近所述內(nèi)表面則越大，越遠(yuǎn)離所述內(nèi)表面則越小。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石英玻璃坩堝，其特征在于在自所述內(nèi)表面起算的0. 3mm 0. 5mm區(qū)域中所含的所述OH基濃度為115ppm以上， 且在自所述內(nèi)表面起算的0. 3mm 0. 5mm區(qū)域中所含的所述OH基濃度梯度為100ppm/mm 以上，在自所述內(nèi)表面起算的1. Omm 3. Omm區(qū)域中所含的所述OH基濃度梯度為25ppm/mm 以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石英玻璃坩堝，其特征在于在自所述內(nèi)表面起算的0. 3mm 0. 5mm區(qū)域中所含的所述OH基濃度梯度為100ppm/mm 以上，在自所述內(nèi)表面起算的0. 5mm 1. Omm區(qū)域中所含的所述OH基濃度梯度為50ppm/mm 以上，在自所述內(nèi)表面起算的1. Omm 2. Omm區(qū)域中所含的所述OH基濃度梯度為25ppm/mm 以下，在自所述內(nèi)表面起算的2. Omm 3. Omm區(qū)域中所含的所述OH基濃度梯度為20ppm/mm 以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石英玻璃坩堝，其特征在于在自所述內(nèi)表面起至0. 5mm為止的區(qū)域中所含的所述OH基濃度為115ppm以上，在自 所述內(nèi)表面起算的1. Omm 2. Omm區(qū)域中所含的所述OH基濃度為105ppm以下，在自所述 內(nèi)表面起算的2. Omm 3. Omm區(qū)域中所含的所述OH基濃度為SOppm以下，在自所述內(nèi)表面 起算的3. Omm以上、且自所述內(nèi)表面起算的至少0. 8t (t為坩堝的壁厚)以下的區(qū)域中所含 的所述OH基濃度為60ppm以下。
5.一種石英玻璃坩堝的制造方法，其是將沿著旋轉(zhuǎn)的塑模的內(nèi)表面堆積的石英粉加熱 熔融而使之玻璃化來(lái)制造石英玻璃坩堝的方法，其特征在于通過(guò)在所述石英粉的熔融中 或熔融結(jié)束后立即導(dǎo)入包含水蒸汽的空氣，而制造在自坩堝的內(nèi)表面起算的0. 3mm 3mm 區(qū)域中所含的OH基的濃度以及濃度梯度越接近所述內(nèi)表面則越大，越遠(yuǎn)離所述內(nèi)表面則 越小的石英坩堝。
6.一種石英玻璃坩堝的制造方法，其是將沿著旋轉(zhuǎn)的塑模的內(nèi)表面堆積的石英粉加 熱熔融而使之玻璃化來(lái)制造石英玻璃坩堝的方法，其特征在于通過(guò)在所述石英粉熔融結(jié) 束后導(dǎo)入包含水蒸汽的空氣的環(huán)境下再次進(jìn)行熱處理，而制造在自坩堝的內(nèi)表面起算的 0. 3mm 3mm區(qū)域中所含的OH基的濃度以及濃度梯度越接近所述內(nèi)表面則越大，越遠(yuǎn)離所 述內(nèi)表面則越小的石英坩堝。
全文摘要
本發(fā)明提供一種石英玻璃坩堝及其制造方法，其可充分兼顧促進(jìn)硅單晶提拉時(shí)的內(nèi)表面的結(jié)晶化與維持坩堝的強(qiáng)度。石英玻璃坩堝10的特征在于在至少直體部(10A)的自坩堝內(nèi)表面起算的0.3mm～3mm的區(qū)域中所含的OH基濃度以及OH基濃度梯度越接近坩堝內(nèi)表面則越大，而越遠(yuǎn)離坩堝內(nèi)表面則越小。該石英玻璃坩堝是通過(guò)如下方法制造，即，在將沿著旋轉(zhuǎn)的塑模的內(nèi)表面堆積的石英粉加熱熔融而使之玻璃化來(lái)制造玻璃坩堝的方法中，可在熔融時(shí)或熔融結(jié)束后立即導(dǎo)入包含水蒸汽的空氣，或者可在熔融冷卻后再次在包含水蒸汽的環(huán)境下進(jìn)行熱處理。
文檔編號(hào)C30B15/10GK101970727SQ20098010902
公開日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2009年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月14日
發(fā)明者佐藤忠廣, 原田和浩 申請(qǐng)人:日本超精石英株式會(huì)社