JP3061057B1 - 石英ルツボ再生方法 - Google Patents
石英ルツボ再生方法Info
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- JP3061057B1 JP3061057B1 JP11284341A JP28434199A JP3061057B1 JP 3061057 B1 JP3061057 B1 JP 3061057B1 JP 11284341 A JP11284341 A JP 11284341A JP 28434199 A JP28434199 A JP 28434199A JP 3061057 B1 JP3061057 B1 JP 3061057B1
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- quartz crucible
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- quartz
- silicon
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Abstract
【要約】
【課題】 シリコン単結晶の育成に使用さた後の石英ル
ツボを、新品ルツボと同等のレベルに再生する。 【解決手段】 使用後の石英ルツボの内面を酸液により
洗浄し、その内面に付着する異物を除去する。異物を除
去した後の内面を１６００℃以上で熱処理し、クリスト
バライト化を受けた内面をアモルファス状態に回復させ
る。
ツボを、新品ルツボと同等のレベルに再生する。 【解決手段】 使用後の石英ルツボの内面を酸液により
洗浄し、その内面に付着する異物を除去する。異物を除
去した後の内面を１６００℃以上で熱処理し、クリスト
バライト化を受けた内面をアモルファス状態に回復させ
る。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＺ法によるシリ
コン単結晶の育成に使用された後の石英ルツボを再使用
するための石英ルツボ再生方法に関する。
コン単結晶の育成に使用された後の石英ルツボを再使用
するための石英ルツボ再生方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＣＺ法を用いる半導体用高純度シリコン
単結晶の育成においては、単結晶育成中にシリコン融液
を保持するために、石英ガラス製のルツボが不可欠であ
る。その理由としては、高温で活性の高いシリコンを融
液状態で保持するために、１４５０℃近傍でも容器形状
を保つことが必要であるが、石英ガラス製のルツボはこ
の高度の耐熱特性を保有する上、ｐｐｍレベルで不純物
が制御される高純度特性を有し、更には、シリコン融液
に溶解しても有効な利用が可能である酸素を構成元素に
もつという、種々の優れた特徴を挙げることができる。
単結晶の育成においては、単結晶育成中にシリコン融液
を保持するために、石英ガラス製のルツボが不可欠であ
る。その理由としては、高温で活性の高いシリコンを融
液状態で保持するために、１４５０℃近傍でも容器形状
を保つことが必要であるが、石英ガラス製のルツボはこ
の高度の耐熱特性を保有する上、ｐｐｍレベルで不純物
が制御される高純度特性を有し、更には、シリコン融液
に溶解しても有効な利用が可能である酸素を構成元素に
もつという、種々の優れた特徴を挙げることができる。
【０００３】しかし、ＣＺ法によるシリコン単結晶の育
成に使用される高純度の石英ルツボは、非常に高価であ
るため、シリコン単結晶の製造コストに占めるルツボコ
ストの割合が大きく、その製造コストを引き下げる際の
大きな障害になっている。
成に使用される高純度の石英ルツボは、非常に高価であ
るため、シリコン単結晶の製造コストに占めるルツボコ
ストの割合が大きく、その製造コストを引き下げる際の
大きな障害になっている。
【０００４】ルツボコストを低減するためには、石英ル
ツボの繰り返し使用が最も有効である。しかし、後で説
明するが、ルツボの再使用技術は現状では確立されてい
ない。このため、結晶育成を行いながらシリコン原料を
追加供給することで１バッチ当たりの結晶育成量を増大
させる連続ＣＺ法や、結晶育成終了後、ルツボ内の残湯
にシリコン原料を供給して、結晶育成を繰り返すマルチ
プリング法が提案されている。
ツボの繰り返し使用が最も有効である。しかし、後で説
明するが、ルツボの再使用技術は現状では確立されてい
ない。このため、結晶育成を行いながらシリコン原料を
追加供給することで１バッチ当たりの結晶育成量を増大
させる連続ＣＺ法や、結晶育成終了後、ルツボ内の残湯
にシリコン原料を供給して、結晶育成を繰り返すマルチ
プリング法が提案されている。
【０００５】しかし、これらの方法では、１バッチの結
晶育成が長時間に及ぶため、この間に有転位化を生じる
確率が上がり、無転位育成が困難になるという問題のた
め、本質的な問題解決には至っていない。
晶育成が長時間に及ぶため、この間に有転位化を生じる
確率が上がり、無転位育成が困難になるという問題のた
め、本質的な問題解決には至っていない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、石英ルツボ
の再使用については、実公昭４８−４１３１９号公報に
その試みが記載されている。ここでは、石英ルツボの使
用後に、そのルツボを外側の保持ルツボから取り出すた
めの具体的方法が提案されている。
の再使用については、実公昭４８−４１３１９号公報に
その試みが記載されている。ここでは、石英ルツボの使
用後に、そのルツボを外側の保持ルツボから取り出すた
めの具体的方法が提案されている。
【０００７】しかし、ＣＺ法によるシリコン単結晶の育
成では、育成終了後にシリコン融液の一部が石英ルツボ
内に残り、その残液が凝固して温度が低下する過程で、
シリコンと石英の熱膨張係数の差により石英ルツボがひ
び割れし、１バッチの結晶育成で使用不能になるという
本質的問題がある。
成では、育成終了後にシリコン融液の一部が石英ルツボ
内に残り、その残液が凝固して温度が低下する過程で、
シリコンと石英の熱膨張係数の差により石英ルツボがひ
び割れし、１バッチの結晶育成で使用不能になるという
本質的問題がある。
【０００８】これに加え、ルツボ内の残液を除去し、ひ
び割れなしで石英ルツボを保持ルツボから取り出すこと
ができても、育成中の軟化変形や、２回目以降の使用時
の無転位収率が極端に低いことのため、実際の再使用は
不可能なのが現状である。
び割れなしで石英ルツボを保持ルツボから取り出すこと
ができても、育成中の軟化変形や、２回目以降の使用時
の無転位収率が極端に低いことのため、実際の再使用は
不可能なのが現状である。
【０００９】本発明の目的は、使用後の石英ルツボを、
新品ルツボとほぼ同等の結晶育成が可能な水準まで修復
できる石英ルツボ再生方法を提供することにある。
新品ルツボとほぼ同等の結晶育成が可能な水準まで修復
できる石英ルツボ再生方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】使用後の石英ルツボを再
使用した場合、特に問題となるのは無転位収率の低さで
ある。本発明者らの調査によると、使用後の石英ルツボ
をそのまま再使用した場合の単結晶化率は３０％程度に
すぎない。因みに、新品の石英ルツボを使用した場合の
単結晶化率は９０％を超える。単結晶化率は（無転位結
晶長）／（直胴部結晶長）×１００である。
使用した場合、特に問題となるのは無転位収率の低さで
ある。本発明者らの調査によると、使用後の石英ルツボ
をそのまま再使用した場合の単結晶化率は３０％程度に
すぎない。因みに、新品の石英ルツボを使用した場合の
単結晶化率は９０％を超える。単結晶化率は（無転位結
晶長）／（直胴部結晶長）×１００である。
【００１１】このような事情から、本発明者らは石英ル
ツボの再使用を阻害している無転位収率の低さの原因及
び対策について種々検討を行った。その結果、以下の事
実が判明した。
ツボの再使用を阻害している無転位収率の低さの原因及
び対策について種々検討を行った。その結果、以下の事
実が判明した。
【００１２】使用後の石英ルツボにおいては、残液を除
去しても内面にシリコンが異物として付着している。ま
た、一酸化珪素・二酸化珪素も粒子状の異物として付着
している。石英ルツボを再使用するためには、これらの
異物を除去することが必要であるが、その除去によって
も無転位収率は十分に向上しない。それは、ルツボの内
面がクリストバライト化と呼ばれる結晶化により浸食さ
れ、再使用でその内面が剥がれ落ちるからである。この
浸食は失透とも呼ばれる。クリストバライト化の結果、
内面は粉が吹いたように脆くなり、深い浸食部分にはシ
リコンが付着し、再使用では有転位化が多発する。
去しても内面にシリコンが異物として付着している。ま
た、一酸化珪素・二酸化珪素も粒子状の異物として付着
している。石英ルツボを再使用するためには、これらの
異物を除去することが必要であるが、その除去によって
も無転位収率は十分に向上しない。それは、ルツボの内
面がクリストバライト化と呼ばれる結晶化により浸食さ
れ、再使用でその内面が剥がれ落ちるからである。この
浸食は失透とも呼ばれる。クリストバライト化の結果、
内面は粉が吹いたように脆くなり、深い浸食部分にはシ
リコンが付着し、再使用では有転位化が多発する。
【００１３】従って、石英ルツボの再使用のためには、
ルツボ内面に付着する異物の除去と合わせ、クリストバ
ライト化を受けた内面の修復が不可欠である。ちなみ
に、新品の石英ルツボはアモルファス化した二酸化珪素
からなる。
ルツボ内面に付着する異物の除去と合わせ、クリストバ
ライト化を受けた内面の修復が不可欠である。ちなみ
に、新品の石英ルツボはアモルファス化した二酸化珪素
からなる。
【００１４】そして更に検討を重ねた結果、ルツボ内面
に付着する異物の除去処理としては酸洗浄又はガスエッ
チング処理が有効であること、クリストバライト化を受
けた内面の修復処理としては高温熱処理が有効であるこ
と、これらを組み合わせた複合処理によれば、使用後の
石英ルツボが新品ルツボと同程度の性能まで修復される
ことが明らかとなった。
に付着する異物の除去処理としては酸洗浄又はガスエッ
チング処理が有効であること、クリストバライト化を受
けた内面の修復処理としては高温熱処理が有効であるこ
と、これらを組み合わせた複合処理によれば、使用後の
石英ルツボが新品ルツボと同程度の性能まで修復される
ことが明らかとなった。
【００１５】本発明の石英ルツボ再生方法は、かかる知
見に基づいて開発されたもので、ＣＺ法によるシリコン
単結晶の育成に使用された後の石英ルツボを、ルツボ内
面の酸洗浄処理と高温熱処理により、新品ルツボとほぼ
同等の結晶育成が可能な水準まで修復するものを第１の
再生方法とする。
見に基づいて開発されたもので、ＣＺ法によるシリコン
単結晶の育成に使用された後の石英ルツボを、ルツボ内
面の酸洗浄処理と高温熱処理により、新品ルツボとほぼ
同等の結晶育成が可能な水準まで修復するものを第１の
再生方法とする。
【００１６】また、第２の再生方法は、ＣＺ法によるシ
リコン単結晶の育成に使用された後の石英ルツボを、ル
ツボ内面のガスエッチング処理と高温熱処理により、新
品ルツボとほぼ同等の結晶育成が可能な水準まで修復す
るものである。
リコン単結晶の育成に使用された後の石英ルツボを、ル
ツボ内面のガスエッチング処理と高温熱処理により、新
品ルツボとほぼ同等の結晶育成が可能な水準まで修復す
るものである。
【００１７】第１の再生方法での酸洗浄処理は、主にル
ツボ内面に付着する異物の除去を行う。この処理は、一
酸化珪素・二酸化珪素に対して溶解能力をもつ第１の酸
液による洗浄と、シリコンに対して溶解能力をもつ第２
の酸液による洗浄との組み合わせにより行うことができ
る。また、第２の酸液による洗浄のみによっても行うこ
とができる。両者を比較した場合、前者の方が再使用で
の無転位収率が高く好ましい。
ツボ内面に付着する異物の除去を行う。この処理は、一
酸化珪素・二酸化珪素に対して溶解能力をもつ第１の酸
液による洗浄と、シリコンに対して溶解能力をもつ第２
の酸液による洗浄との組み合わせにより行うことができ
る。また、第２の酸液による洗浄のみによっても行うこ
とができる。両者を比較した場合、前者の方が再使用で
の無転位収率が高く好ましい。
【００１８】第１の酸液としては例えばフッ酸（ＨＦ）
が適当であり、第２の酸液としては例えばフッ酸（Ｈ
Ｆ）と硝酸（ＨＮＯ3 ）の混合液が適当である。処理時
間は、極端に短時間であると異物除去が十分に行われ
ず、極端に長時間であるとルツボ内面の面荒れが発生す
るので、処理液の種類や温度に応じて適宜選択される。
フッ酸やフッ酸と硝酸の混合液の場合、処理時間は５〜
３０分が適当である。液温は常温で特に問題のないこと
が確認されている。
が適当であり、第２の酸液としては例えばフッ酸（Ｈ
Ｆ）と硝酸（ＨＮＯ3 ）の混合液が適当である。処理時
間は、極端に短時間であると異物除去が十分に行われ
ず、極端に長時間であるとルツボ内面の面荒れが発生す
るので、処理液の種類や温度に応じて適宜選択される。
フッ酸やフッ酸と硝酸の混合液の場合、処理時間は５〜
３０分が適当である。液温は常温で特に問題のないこと
が確認されている。
【００１９】第２の再生方法でのガスエッチング処理
は、酸洗浄処理と同様、主にルツボ内面に付着する異物
の除去を行う。この処理は、シリコンに対して溶解能力
をもつ塩素系ガスにより行うことができる。塩素系ガス
としては塩化水素（ＨＣｌ）ガス又は塩素（Ｃｌ2 ）ガ
スが好適である。
は、酸洗浄処理と同様、主にルツボ内面に付着する異物
の除去を行う。この処理は、シリコンに対して溶解能力
をもつ塩素系ガスにより行うことができる。塩素系ガス
としては塩化水素（ＨＣｌ）ガス又は塩素（Ｃｌ2 ）ガ
スが好適である。
【００２０】第１の再生処理及び第２の再生処理での高
温熱処理は、主にクリストバライト化を受けた内面の修
復を行う。また、先の使用での軟化変形の修正を含めた
整形加工を合わせて行うことができる。この処理は、例
えば酸水素炎又はアーク放電により可能である。
温熱処理は、主にクリストバライト化を受けた内面の修
復を行う。また、先の使用での軟化変形の修正を含めた
整形加工を合わせて行うことができる。この処理は、例
えば酸水素炎又はアーク放電により可能である。
【００２１】高温熱処理でのルツボ内面処理温度は１６
００〜２４００℃が好ましい。１６００℃未満の場合
は、クリストバライト化の修復が不十分となるおそれが
あり、また軟化が不十分なためルツボの整形加工が難し
くなる。２４００℃を超えると、軟化変形が顕著となる
点から整形加工が難しくなる。
００〜２４００℃が好ましい。１６００℃未満の場合
は、クリストバライト化の修復が不十分となるおそれが
あり、また軟化が不十分なためルツボの整形加工が難し
くなる。２４００℃を超えると、軟化変形が顕著となる
点から整形加工が難しくなる。
【００２２】なお、石英ルツボの内面に付着する異物を
除去する技術は、特公平６−５３６３４号公報に記載さ
れているが、ここにおける異物は、新品ルツボの内面に
付着するものである。即ち、特公平６−５３６３４号公
報に記載された技術は、新品の不良ルツボを再生するも
のであり、新品ルツボの内面はクリストバライト化を生
じていないので、使用後のルツボを再生する本発明の再
生方法とは本質的に相違する。また、異物除去の方法
も、特公平６−５３６３４号公報に記載の技術では、機
械的な研削が採用されている。機械的な研削を使用後の
ルツボに適用した場合は、融液と接したルツボ内面全域
に研削を施す必要があり、その研削に長時間を要する問
題がある。また、最近の石英ルツボの内面表層には、シ
リコン単結晶の有転位化を防止するために無気泡層
（０．５〜３ｍｍ）が形成されているが、研削ではこれ
が除去されしてしまう問題がある。
除去する技術は、特公平６−５３６３４号公報に記載さ
れているが、ここにおける異物は、新品ルツボの内面に
付着するものである。即ち、特公平６−５３６３４号公
報に記載された技術は、新品の不良ルツボを再生するも
のであり、新品ルツボの内面はクリストバライト化を生
じていないので、使用後のルツボを再生する本発明の再
生方法とは本質的に相違する。また、異物除去の方法
も、特公平６−５３６３４号公報に記載の技術では、機
械的な研削が採用されている。機械的な研削を使用後の
ルツボに適用した場合は、融液と接したルツボ内面全域
に研削を施す必要があり、その研削に長時間を要する問
題がある。また、最近の石英ルツボの内面表層には、シ
リコン単結晶の有転位化を防止するために無気泡層
（０．５〜３ｍｍ）が形成されているが、研削ではこれ
が除去されしてしまう問題がある。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下に本発明の好ましい実施形態
を説明する。
を説明する。
【００２４】第１工程として、ＣＺ法によるシリコン単
結晶の育成に使用された後の石英ルツボからシリコンの
残液を除去する。その後、石英ルツボを冷却し、外側の
保持ルツボから取り外す。
結晶の育成に使用された後の石英ルツボからシリコンの
残液を除去する。その後、石英ルツボを冷却し、外側の
保持ルツボから取り外す。
【００２５】第２工程として、保持ルツボから取り外さ
れた石英ルツボを第１の酸液であるフッ酸に浸漬し、そ
の内面を該溶液により一次洗浄処理する。引き続き、そ
の石英ルツボを第２の酸液であるフッ酸と硝酸の混合液
に浸漬し、その内面を該混合液により二次洗浄処理す
る。これらの洗浄処理により、石英ルツボの内面に付着
していたシリコンや、一酸化珪素、二酸化珪素等の粒子
状異物が除去される。一次洗浄処理は省略することが可
能である。洗浄処理が終わると、石英ルツボを水洗し、
乾燥させる。
れた石英ルツボを第１の酸液であるフッ酸に浸漬し、そ
の内面を該溶液により一次洗浄処理する。引き続き、そ
の石英ルツボを第２の酸液であるフッ酸と硝酸の混合液
に浸漬し、その内面を該混合液により二次洗浄処理す
る。これらの洗浄処理により、石英ルツボの内面に付着
していたシリコンや、一酸化珪素、二酸化珪素等の粒子
状異物が除去される。一次洗浄処理は省略することが可
能である。洗浄処理が終わると、石英ルツボを水洗し、
乾燥させる。
【００２６】第３工程として、水洗、乾燥を終えた石英
ルツボの内面を１６００℃以上の酸水素炎で炙って熱処
理する。これにより、クリストバライト化及びその部分
が剥離して荒れてしまった石英ルツボ内面が、元の石英
ルツボ内面と同等の表面性状に修復される。
ルツボの内面を１６００℃以上の酸水素炎で炙って熱処
理する。これにより、クリストバライト化及びその部分
が剥離して荒れてしまった石英ルツボ内面が、元の石英
ルツボ内面と同等の表面性状に修復される。
【００２７】このようにして再生処理を終えた石英ルツ
ボは、保持ルツボと組み合わされ、再度ＣＺ法によるシ
リコン単結晶の育成に使用される。再使用の度に再生処
理をを行うことにより、数回の再使用が可能である。
ボは、保持ルツボと組み合わされ、再度ＣＺ法によるシ
リコン単結晶の育成に使用される。再使用の度に再生処
理をを行うことにより、数回の再使用が可能である。
【００２８】第２工程では、洗浄処理に代えて、塩化水
素ガス又は塩素ガスによるガスエッチング処理を行うこ
とが可能である。第３工程の熱処理では、酸水素炎の代
わりにアーク放電を使用することが可能である。
素ガス又は塩素ガスによるガスエッチング処理を行うこ
とが可能である。第３工程の熱処理では、酸水素炎の代
わりにアーク放電を使用することが可能である。
【００２９】次に、本発明の有効性を明らかにするため
に行った比較試験の結果について説明する。
に行った比較試験の結果について説明する。
【００３０】比較試験１ １８インチの天然石英ルツボに６０ｋｇの多結晶シリコ
ンを仕込み、溶融させた後、その融液から６インチの単
結晶を育成した。結晶取り出し後、残シリコンを溶融状
態のまま除去し、冷却後、回収した石英ルツボを１０個
用意した。１０個の回収ルツボのうち、５個はそのまま
再使用した。残り５個のルツボはフッ酸に２０分間浸漬
し、水洗・乾燥後、再使用に供した。再使用では、１回
目の使用と同じく、６０ｋｇの多結晶シリコンを仕込
み、単結晶を育成した。参照例として、新品の天然石英
ルツボを使用し、６０ｋｇの多結晶シリコンを仕込み、
単結晶を育成した。各再使用での単結晶化率を表１に示
す。
ンを仕込み、溶融させた後、その融液から６インチの単
結晶を育成した。結晶取り出し後、残シリコンを溶融状
態のまま除去し、冷却後、回収した石英ルツボを１０個
用意した。１０個の回収ルツボのうち、５個はそのまま
再使用した。残り５個のルツボはフッ酸に２０分間浸漬
し、水洗・乾燥後、再使用に供した。再使用では、１回
目の使用と同じく、６０ｋｇの多結晶シリコンを仕込
み、単結晶を育成した。参照例として、新品の天然石英
ルツボを使用し、６０ｋｇの多結晶シリコンを仕込み、
単結晶を育成した。各再使用での単結晶化率を表１に示
す。
【００３１】
【表１】
【００３２】フッ酸による洗浄は、再使用での無転位収
率の改善に多少の効果はあるが、実際の再使用が可能な
レベルとは言えない。
率の改善に多少の効果はあるが、実際の再使用が可能な
レベルとは言えない。
【００３３】比較試験２ 比較試験１と同じ方法で回収された２０個の石英ルツボ
のうち、５個を無洗浄のまま酸水素炎で内面加熱処理し
た。残り１５個のうち、５個はフッ酸に２０分間浸漬し
た後、酸水素炎で内面加熱処理した。別の５個はフッ酸
と硝酸の混合液に２０分間浸漬した後、酸水素炎で内面
加熱処理した。残り５個はフッ酸に２０分間浸漬の後、
フッ酸と硝酸の混合液に２０分間浸漬し、その後、酸水
素炎で内面加熱処理した。加熱処理での処理温度は約２
２００℃であった。加熱処理後、６０ｋｇの多結晶シリ
コンを仕込み、単結晶を育成した。参照例として新品ル
ツボを使用した。各再使用での単結晶化率を表２に示
す。
のうち、５個を無洗浄のまま酸水素炎で内面加熱処理し
た。残り１５個のうち、５個はフッ酸に２０分間浸漬し
た後、酸水素炎で内面加熱処理した。別の５個はフッ酸
と硝酸の混合液に２０分間浸漬した後、酸水素炎で内面
加熱処理した。残り５個はフッ酸に２０分間浸漬の後、
フッ酸と硝酸の混合液に２０分間浸漬し、その後、酸水
素炎で内面加熱処理した。加熱処理での処理温度は約２
２００℃であった。加熱処理後、６０ｋｇの多結晶シリ
コンを仕込み、単結晶を育成した。参照例として新品ル
ツボを使用した。各再使用での単結晶化率を表２に示
す。
【００３４】
【表２】
【００３５】加熱処理単独は、洗浄処理単独の場合と同
様、再使用での無転位収率の改善に多少の効果はある
が、実際の再使用が可能なレベルとは言えない。しか
し、両者を組み合わせると、再使用での無転位収率は大
幅に改善され、特に、洗浄処理でフッ酸と硝酸の混合液
が使用される場合は、新品ルツボの場合に匹敵する性能
が得られる。
様、再使用での無転位収率の改善に多少の効果はある
が、実際の再使用が可能なレベルとは言えない。しか
し、両者を組み合わせると、再使用での無転位収率は大
幅に改善され、特に、洗浄処理でフッ酸と硝酸の混合液
が使用される場合は、新品ルツボの場合に匹敵する性能
が得られる。
【００３６】洗浄処理なしの場合と洗浄液にフッ酸を使
用した場合、加熱処理で一部のルツボにクラックが入っ
て再使用が不可能となったが、これはフッ酸で除去しき
れなかったシリコンが加熱処理時に溶融し、固化時（体
積膨張時）に石英ルツボとの熱膨張差により損傷したた
めと考えられる。また、洗浄処理なしの場合、引上げ終
了後にルツボ内面に失透の発生が認められたが、これは
引上げ終了後の石英ルツボ取り扱い時に、人手によるハ
ンドリング作業によりアルカリ・アルカリ土類元素によ
る汚染が生じたためと考えられる。
用した場合、加熱処理で一部のルツボにクラックが入っ
て再使用が不可能となったが、これはフッ酸で除去しき
れなかったシリコンが加熱処理時に溶融し、固化時（体
積膨張時）に石英ルツボとの熱膨張差により損傷したた
めと考えられる。また、洗浄処理なしの場合、引上げ終
了後にルツボ内面に失透の発生が認められたが、これは
引上げ終了後の石英ルツボ取り扱い時に、人手によるハ
ンドリング作業によりアルカリ・アルカリ土類元素によ
る汚染が生じたためと考えられる。
【００３７】比較試験３ 比較試験１と同じ方法で回収された２５個の石英ルツボ
の全てをフッ酸に２０分間浸漬の後、フッ酸と硝酸の混
合液に２０分間浸漬し、その後、酸水素炎で内面加熱処
理した。加熱処理では、酸素及び水素のガス流量を変更
して、処理温度を変えた。加熱処理後、６０ｋｇの多結
晶シリコンを仕込み、単結晶を育成した。各再使用での
単結晶化率を図１に示す。
の全てをフッ酸に２０分間浸漬の後、フッ酸と硝酸の混
合液に２０分間浸漬し、その後、酸水素炎で内面加熱処
理した。加熱処理では、酸素及び水素のガス流量を変更
して、処理温度を変えた。加熱処理後、６０ｋｇの多結
晶シリコンを仕込み、単結晶を育成した。各再使用での
単結晶化率を図１に示す。
【００３８】加熱処理での処理温度が１６００℃未満の
場合は、クリストバライト化した石英ルツボ内面の修復
が不十分で、単結晶化率が大きく低下した。１６００℃
以上の場合は、処理温度が高いほど、再使用での無転位
収率が改善される。
場合は、クリストバライト化した石英ルツボ内面の修復
が不十分で、単結晶化率が大きく低下した。１６００℃
以上の場合は、処理温度が高いほど、再使用での無転位
収率が改善される。
【００３９】比較試験４ 内面の１〜３ｍｍが合成石英、外層が天然石英とされた
１８インチの合成ルツボに６０ｋｇの多結晶シリコンを
仕込み、溶融させた後、その融液から６インチの単結晶
を育成した。結晶取り出し後、残シリコンを溶融状態の
まま除去し、冷却後、回収した合成ルツボを５個用意し
た。５個の合成ルツボ全てをフッ酸に２０分間浸漬の
後、フッ酸と硝酸の混合液に２０分間浸漬し、その後、
酸水素炎で内面加熱処理した。加熱処理での処理温度は
約２２００℃であった。加熱処理後、６０ｋｇの多結晶
シリコンを仕込み、単結晶を育成した。参照例として新
品の合成ルツボを使用した。各再使用での単結晶化率を
表３に示す。
１８インチの合成ルツボに６０ｋｇの多結晶シリコンを
仕込み、溶融させた後、その融液から６インチの単結晶
を育成した。結晶取り出し後、残シリコンを溶融状態の
まま除去し、冷却後、回収した合成ルツボを５個用意し
た。５個の合成ルツボ全てをフッ酸に２０分間浸漬の
後、フッ酸と硝酸の混合液に２０分間浸漬し、その後、
酸水素炎で内面加熱処理した。加熱処理での処理温度は
約２２００℃であった。加熱処理後、６０ｋｇの多結晶
シリコンを仕込み、単結晶を育成した。参照例として新
品の合成ルツボを使用した。各再使用での単結晶化率を
表３に示す。
【００４０】
【表３】
【００４１】酸洗浄処理と高温熱処理を組み合わせたル
ツボ再生方法は、天然石英ルツボだけでなく、合成石英
ルツボにも有効である。
ツボ再生方法は、天然石英ルツボだけでなく、合成石英
ルツボにも有効である。
【００４２】比較試験５ 比較試験１と同じ方法で回収された１０個の天然石英ル
ツボのうち、５個を１２００℃に維持されたエッチング
チャンバ内に保持し、塩化水素ガスを流して内外面をガ
スエッチング処理した後、酸水素炎で内面加熱処理し
た。加熱処理での温度は約２２００℃であった。残りの
５個も同条件のチャンバ内で塩素ガスによりガスエッチ
ング処理した後、酸水素炎で内面加熱処理した。加熱処
理後、６０ｋｇの多結晶シリコンを仕込み、単結晶を育
成した。参照例として新品ルツボを使用した。各再使用
での単結晶化率を表４に示す。
ツボのうち、５個を１２００℃に維持されたエッチング
チャンバ内に保持し、塩化水素ガスを流して内外面をガ
スエッチング処理した後、酸水素炎で内面加熱処理し
た。加熱処理での温度は約２２００℃であった。残りの
５個も同条件のチャンバ内で塩素ガスによりガスエッチ
ング処理した後、酸水素炎で内面加熱処理した。加熱処
理後、６０ｋｇの多結晶シリコンを仕込み、単結晶を育
成した。参照例として新品ルツボを使用した。各再使用
での単結晶化率を表４に示す。
【００４３】
【表４】
【００４４】ガスエッチング処理と高温熱処理を組み合
わせたルツボ再生方法も、酸洗浄処理と高温熱処理を組
み合わせたルツボ再生方法と同様、石英ルツボの修復、
再使用に有効である。
わせたルツボ再生方法も、酸洗浄処理と高温熱処理を組
み合わせたルツボ再生方法と同様、石英ルツボの修復、
再使用に有効である。
【００４５】
【発明の効果】以上に説明した通り、本発明の石英ルツ
ボ再生方法は、酸洗浄処理と高温熱処理を組み合わせた
複合処理、又はガスエッチング処理と高温熱処理を組み
合わせた複合処理により、使用後の石英ルツボを、新品
ルツボとほぼ同等の結晶育成が可能な水準まで修復する
ことができる。これにより、従来は１バッチしか使用で
きなかった単結晶育成用石英ルツボの繰り返し使用を可
能にし、単結晶育成コストに占めるルツボコストの割合
を大幅に低減することにより、育成コストの大幅低減を
可能にする。
ボ再生方法は、酸洗浄処理と高温熱処理を組み合わせた
複合処理、又はガスエッチング処理と高温熱処理を組み
合わせた複合処理により、使用後の石英ルツボを、新品
ルツボとほぼ同等の結晶育成が可能な水準まで修復する
ことができる。これにより、従来は１バッチしか使用で
きなかった単結晶育成用石英ルツボの繰り返し使用を可
能にし、単結晶育成コストに占めるルツボコストの割合
を大幅に低減することにより、育成コストの大幅低減を
可能にする。
【００４６】また、この方法により再生された再生石英
ルツボは、新品ルツボと同等の性能を有するにもかかわ
らず、新品ルツボに比べて著しく安価である。これによ
り、単結晶育成コストに占めるルツボコストの割合を大
幅に低減し、育成コストの大幅低減を可能にする。
ルツボは、新品ルツボと同等の性能を有するにもかかわ
らず、新品ルツボに比べて著しく安価である。これによ
り、単結晶育成コストに占めるルツボコストの割合を大
幅に低減し、育成コストの大幅低減を可能にする。
【００４７】また、この再生石英ルツボにより育成され
たシリコン単結晶は、新品ルツボで育成されたものと比
べて非常に安価となる。
たシリコン単結晶は、新品ルツボで育成されたものと比
べて非常に安価となる。
【図１】熱処理温度と単結晶化率の関係を示す図表であ
る。
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C30B 1/00 - 35/00 ＣＡ（ＳＴＮ) 特許ファイル（ＰＡＴＯＬＩＳ) ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (8)
- 【請求項１】 ＣＺ法によるシリコン単結晶の育成に使
用された後の石英ルツボを、ルツボ内面の酸洗浄処理と
高温熱処理により再生することを特徴とする石英ルツボ
再生方法。 - 【請求項２】 酸洗浄処理は、一酸化珪素・二酸化珪素
に対して溶解能力をもつ第１の酸液による洗浄と、シリ
コンに対して溶解能力をもつ第２の酸液による洗浄との
組み合わせによるルツボ内面処理、又は第２の酸液によ
る洗浄からなるルツボ内面処理である請求項１に記載の
石英ルツボ再生方法。 - 【請求項３】 第１の酸液はフッ酸であり、第２の酸液
はフッ酸と硝酸の混合液である請求項２に記載の石英ル
ツボ再生方法。 - 【請求項４】 ＣＺ法によるシリコン単結晶の育成に使
用された後の石英ルツボを、ルツボ内面のガスエッチン
グ処理と高温熱処理により再生することを特徴とする石
英ルツボ再生方法。 - 【請求項５】 ガスエッチング処理は、シリコンに対し
て溶解能力をもつ塩素系ガスによるルツボ内面処理であ
る請求項４に記載の石英ルツボ再生方法。 - 【請求項６】 高温熱処理は、酸水素炎又はアーク放電
によるルツボ内面処理である請求項１〜５の何れかに記
載の石英ルツボ再生方法。 - 【請求項７】 高温熱処理でのルツボ内面処理温度は１
６００℃以上である請求項１〜６の何れかに記載の石英
ルツボ再生方法。 - 【請求項８】 請求項１〜７の何れかに記載された方法
により再生された再生石英ルツボ。
Priority Applications (4)
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|---|---|---|---|
| JP11284341A JP3061057B1 (ja) | 1999-10-05 | 1999-10-05 | 石英ルツボ再生方法 |
| US09/670,715 US6302957B1 (en) | 1999-10-05 | 2000-09-28 | Quartz crucible reproducing method |
| DE10048397A DE10048397A1 (de) | 1999-10-05 | 2000-09-29 | Verfahren zum Wiederherstellen eines Quarztiegels |
| KR1020000058091A KR100748376B1 (ko) | 1999-10-05 | 2000-10-04 | 석영 도가니의 재생방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11284341A JP3061057B1 (ja) | 1999-10-05 | 1999-10-05 | 石英ルツボ再生方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP3061057B1 true JP3061057B1 (ja) | 2000-07-10 |
| JP2001106596A JP2001106596A (ja) | 2001-04-17 |
Family
ID=17677332
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11284341A Expired - Lifetime JP3061057B1 (ja) | 1999-10-05 | 1999-10-05 | 石英ルツボ再生方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3061057B1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101692011B1 (ko) | 2015-05-13 | 2017-01-03 | (주)씨에스전자 | 물걸레 청소기 |
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|---|---|---|---|---|
| JP4315727B2 (ja) * | 2003-04-30 | 2009-08-19 | ジャパンスーパークォーツ株式会社 | 石英ルツボの整形方法および再生方法 |
| JP5001524B2 (ja) * | 2005-04-28 | 2012-08-15 | 信越石英株式会社 | 石英ガラス製治具の再生方法 |
| NO326797B1 (no) * | 2005-06-10 | 2009-02-16 | Elkem As | Fremgangsmate og apparat for raffinering av smeltet materiale |
| JP4807130B2 (ja) * | 2006-04-04 | 2011-11-02 | 株式会社Ｓｕｍｃｏ | シリコン単結晶の引上げ方法 |
| JP5283543B2 (ja) * | 2009-03-09 | 2013-09-04 | 株式会社Ｓｕｍｃｏ | シリコン単結晶の育成方法 |
| JP5508251B2 (ja) * | 2010-12-24 | 2014-05-28 | コバレントマテリアル株式会社 | シリコン単結晶引上げ用シリカガラスルツボの洗浄方法 |
-
1999
- 1999-10-05 JP JP11284341A patent/JP3061057B1/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101692011B1 (ko) | 2015-05-13 | 2017-01-03 | (주)씨에스전자 | 물걸레 청소기 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001106596A (ja) | 2001-04-17 |
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