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公開番号2024100160
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-07-26
出願番号2023003945
出願日2023-01-13
発明の名称石英ガラスルツボ及びその製造方法
出願人株式会社SUMCO
代理人個人,個人
主分類C30B 29/06 20060101AFI20240719BHJP(結晶成長)
要約【課題】少なくとも内面の強度が高められた石英ガラスルツボ及びその製造方法を提供する。
【解決手段】本発明による石英ガラスルツボ1は、円筒状の側壁部10aと、側壁部10aの下方に設けられた底部10bと、側壁部10aと底部10bとの間に設けられ底部10bよりも大きな曲率を有するコーナー部10cとを有する。側壁部10aの内面10iの仮想温度は、当該内面10iから少なくとも3mm深い内側内部の仮想温度よりも30℃以上低い。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
円筒状の側壁部と、前記側壁部の下方に設けられた底部と、前記側壁部と前記底部との間に設けられ前記底部よりも大きな曲率を有するコーナー部とを有し、
前記側壁部の内面の仮想温度が、前記内面から少なくとも３ｍｍ深い内側内部の仮想温度よりも３０℃以上低いことを特徴とする石英ガラスルツボ。
続きを表示（約 970 文字）【請求項２】
前記側壁部の前記内面の仮想温度が、前記内側内部の仮想温度よりも５０℃以上低い、請求項１に記載の石英ガラスルツボ。
【請求項３】
前記側壁部の前記内面のＯＨ基濃度が１５ｐｐｍ～７０ｐｐｍである、請求項１に記載の石英ガラスルツボ。
【請求項４】
前記側壁部の外面の仮想温度が、前記外面から少なくとも３ｍｍ深い外側内部の仮想温度よりも３０℃以上低い、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の石英ガラスルツボ。
【請求項５】
前記側壁部の前記外面の仮想温度が、前記外側内部の仮想温度よりも５０℃以上低い、請求項４に記載の石英ガラスルツボ。
【請求項６】
円筒状の側壁部と、前記側壁部の下方に設けられた底部と、前記側壁部と前記底部との間に設けられ前記底部よりも大きな曲率を有するコーナー部とを有する石英ガラスルツボの製造方法であって、
カーボンモールドの内面に原料シリカ粉の堆積層を形成する工程と、
前記カーボンモールドの内側から前記原料シリカ粉の堆積層をアーク溶融する工程と、
前記カーボンモールド内に形成された溶融状態の石英ガラスルツボを冷却する工程とを備え、
前記石英ガラスルツボを冷却する工程は、
前記原料シリカ粉のアーク溶融終了直後に高温状態のアーク電極を前記カーボンモールド内に一定時間保持して当該カーボンモールド内の溶融状態の前記石英ガラスルツボを徐冷する工程と、
前記徐冷の後に前記アーク電極を前記カーボンモールドの上方に退避させて前記石英ガラスルツボの冷却速度を速める工程とを含むことを特徴とする石英ガラスルツボの製造方法。
【請求項７】
前記原料シリカ粉の堆積層をアーク溶融する工程は、前記カーボンモールドを冷却する工程を含み、
前記石英ガラスルツボを冷却する工程は、前記カーボンモールドの冷却を一定時間停止する工程と、前記カーボンモールドの冷却を再開する工程とを含む、請求項６に記載の石英ガラスルツボの製造方法。
【請求項８】
前記石英ガラスルツボを冷却する工程は、前記徐冷の開始に合わせて室内を加湿する工程を含む、請求項６に記載の石英ガラスルツボの製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、チョクラルスキー法（ＣＺ法）によるシリコン単結晶の引き上げに用いられる石英ガラスルツボ及びその製造方法に関する。
続きを表示（約 1,200 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの基板材料となるシリコン単結晶の多くはＣＺ法により製造されている。ＣＺ法は、石英ガラスルツボ内で多結晶シリコン原料を融解してシリコン融液を生成し、シリコン融液に種結晶を浸漬し、石英ガラスルツボ及び種結晶を回転させながら種結晶を徐々に引き上げることにより、種結晶の下端に大きな単結晶を成長させる。ＣＺ法によれば大口径シリコン単結晶の歩留まりを高めることが可能である。
【０００３】
石英ガラスルツボ（シリカガラスルツボ）はシリコン融液を保持するシリカガラス製の容器である。そのため、石英ガラスルツボにはシリコンの融点以上の高温下で変形せず、長時間の使用に耐えられる高い耐久性が求められる。また、石英ガラスルツボには常温下でも割れや欠けが発生しにくいことが求められる。
【０００４】
石英ガラスルツボの強度を高める技術に関し、例えば特許文献１には、ルツボ内面を急冷することで内面の仮想温度を高くし、またアーク溶融後の余熱でルツボ外面を保温することで外面の仮想温度を低くすることで、熱膨張率及びガラス密度の差によるルツボ壁の内倒れを防止する方法が記載されている。
【０００５】
また特許文献２には、ルツボ内表面から外表面に向かって第１領域、第２領域、第３領域を順に設け、第１領域および第３領域の内部残留応力を圧縮応力とし、第２領域の内部残留応力を引っ張り応力としたシリカガラスルツボが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２００８－２９７１５４号公報
特開２０１９－１５１４９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
石英ガラスルツボ内には多量の多結晶シリコン原料が充填され、ルツボの内面には大きな荷重がかかるため、内面の損傷が問題となる。特に、個々の多結晶シリコン塊はその製造過程で細かく破砕されて鋭利な角部を有するため、多結晶シリコン塊の尖った先端部に荷重が集中し、ルツボ内面にクラックや割れが発生しやすい。
【０００８】
また、ルツボの搬送時にはルツボ外面にも何らかの物がぶつかる可能性があり、ルツボ外面の強度が不足していると、ルツボ外面にもクラックや割れが発生するおそれがある。
【０００９】
したがって、本発明の目的は、少なくとも内面の強度が高められた石英ガラスルツボ及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明による石英ガラスルツボは、円筒状の側壁部と、底部と、前記側壁部と前記底部との間に設けられた前記底部よりも大きな曲率を有するコーナー部とを有し、前記側壁部の内面の仮想温度が、前記内面から少なくとも３ｍｍ深い内側内部の仮想温度よりも３０℃以上低いことを特徴とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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