KR100566051B1 - 실리콘 단결정 인상용 석영 유리 도가니 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

불순물을 첨가하지 않고, 실리콘 단결정 인상 도중에 석영 유리 도가니의 내표면을 결정화시킴으로써, 결정 결함의 원인이 되는 불순물이 실리콘 단결정 중에 들어가지 않아 도가니 내표면의 열화를 억제하고, 단결정화율을 향상시켜 도가니의 생산성 및 실리콘 단결정 품질의 향상에 바람직한 실리콘 단결정 인상용 석영 유리 도가니 및 그 제조방법을 제공하는 것으로서, 그 실리콘 단결정 인상용 석영 유리 도가니는 반투명 석영 유리층의 도가니 기체(3)와 그 도가니 기체(3) 내벽면에 형성된 합성 석영 유리층(4)으로 된 실리콘 단결정 인상용 석영 유리 도가니로, 그 석영 도가니를 사용하여 실리콘 단결정을 인상할 때에 그 석영 유리 도가니 내표면의 갈색 고리로 둘러싸인 부분이 균일하게 결정화되도록 한 것을 특징으로 한다.

실리콘 단결정, 석영 유리 도가니

Description

실리콘 단결정 인상용 석영 유리 도가니 및 그 제조방법{Quartz glass crucible for pulling up silicon single crystal and process for producing the same}

본 발명은 실리콘 단결정의 인상(引上)에 사용되는 석영 유리 도가니 및 그 제조방법에 관한 것이다.

종래, 단결정 반도체 재료와 같은 단결정 물질의 제조에는, 이른바 초크랄스키법(Czochralski method)이라 불리는 방법이 널리 채용되어 있다. 이 방법은 다결정 실리콘을 용기 내에서 용융하여 융액(融液)으로 하고, 이 실리콘 융액에 씨결정(seed crystal)의 끝부분을 담궈 회전시키면서 인상하는 것으로, 씨결정 위에 동일한 결정방위를 가지는 단결정이 성장한다. 이 실리콘 단결정 인상용 용기로는 석영 유리 도가니가 일반적으로 사용되고 있다.

통상, 석영 유리 도가니는 1400℃ 이상으로 실리콘 융액을 유지하면서 장시간 사용된다. 이 사용시간은 여러 가지 조건에 따라 다르지만, 외경이 20인치 이상인 석영 유리 도가니를 사용했을 때 실리콘 단결정을 인상하는데 걸리는 시간은 일반적으로 수 십 시간, 경우에 따라서는 100시간을 넘는 것도 있다.

이렇게 장시간에 걸쳐 사용할 때, 실리콘 융액과 접촉한 석영 유리표면에는 갈색의 크리스토발라이트(cristobalite)가 고리상(환상)으로 나타나 시간의 경과와 함께 형상이 여러 가지로 변화하여 확대된다(도 3). 이 갈색 고리로 둘러싸인 부분이 침식되어 거칠어진 표면이 드러나면, 실리콘 단결정에 전위가 생기기 쉬어져 인상에 지장을 초래하는 것으로 알려져 있다.

또한 도 3에서 알 수 있듯이, 이 갈색 고리는 확대됨에 따라 환상의 형상을 반드시 유지하지는 않지만 본 명세서에서는 갈색 고리라 칭한다.

상기 갈색 고리는 도 3(i)∼(iv)에 나타내는 것처럼 처음에는 정상적인 석영 유리 도가니 내표면 A〔도 3(i)]에 갈색 고리 B가 생성되고〔도 3(ii)〕, 실리콘 단결정을 인상하는 도중에 시간의 경과와 함께 형상이 여러 가지로 변화하여 넓어지는 것이 보이고, 이어서 갈색 고리 B로 둘러싸인 부분에 백색의 크리스토발라이트층 C가 형성된다. 좀 더 시간이 경과하면, 크리스토발라이트층 C에 실투반점 (失透斑点) D가 불규칙하게 발생하고〔도 3(iii)〕, 더 나아가 갈색 고리 B로 둘러싸인 부분이 점차로 침식되어 거칠어진 유리 용출면(비정질) E가 나타나기 시작한다 〔도 3(iv)]. 이 유리 용출면이 나타나면, 실리콘 단결정에 전위가 생기기 쉬워져 단결정화율은 저화되어 버린다.

이 점을 고려하여 특개평 9-52791호 공보에 실린 것처럼, 안쪽이 크리스토발라이트로 형성된 도가니가 제안되어 있지만, 여기서 제안된 방법은 합성 석영을 용융한 다음 서서히 냉각하여 얻어진 크리스토발라이트 석영 덩어리를 잘라내어 석영 유리 도가니에 융착하는 것으로, 도가니의 생산성 면에서 볼 때 만족할 만한 것은 아니었다.

또한 특개평 8-2932호 공보에 개시된 것처럼, 실리콘 단결정 인상용 석영 유리 도가니의 내표면 두께의 1mm 이내에 결정촉진제 함유 도포막 또는 고용층 (固溶層)을 형성하고, 이것에 의해 실리콘 단결정을 인상하는 도중에 도가니 내표면에 결정층이 형성되어 표면이 거칠어지는 것을 방지하는 방법도 제안되어 있다. 그러나 이 방법에 의하면, 결정화 촉진제를 첨가할 때에 실리콘 융액 또는 분위기로의 불순물 혼입이 있고, 이것이 단결정의 결함증가의 원인이 되는 불리함이 있었다.

본 발명은 상술한 종래의 문제에 착안하여 이루어진 것으로, 불순물을 첨가하지 않고 실리콘 단결정을 인상하는 도중에 석영 유리 도가니의 내표면을 결정화시킴으로써, 결정 결함의 원인이 되는 불순물이 실리콘 단결정 중으로 들어가지 않아 도가니 내표면의 열화(劣化)를 억제하고, 단결정화율을 향상시켜 도가니 생산성 및 실리콘 단결정 품질의 향상에 바람직한 실리콘 단결정 인상용 석영 유리 도가니 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실리콘 단결정 인상용 석영 유리 도가니의 제1 형태는 반투명 석영 유리층의 도가니 기체(crucible base)와 그 도가니 기체 내벽면에 형성된 합성 석영 유리층으로 된 실리콘 단결정 인상용 석영 유리 도가니로서, 그 석영 유리 도가니를 사용하여 실리콘 단결정을 인상할 때에 그 석영 유리 도가니 내표면의 갈색 고리로 둘러싸인 부분이 균일하게 결정화되도록 한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실리콘 단결정 인상용 석영 유리 도가니의 제2 형태는 반투명 석영 유리층의 도가니 기체와 그 도가니 기체 내벽면에 형성된 합성 석영 유리층으로 된 실리콘 단결정 인상용 석영 유리 도가니로서, 그 합성 석영 유리층의 점도가 1400℃에서 10.3×10⁹∼11.0×10⁹N·s/m²인 것을 특징으로 한다.

상기 본 발명의 실리콘 단결정 인상용 석영 유리 도가니 중 제2 형태의 도가니의 기체 내벽면에 형성된 합성 석영 유리층은, 함유되는 수산기량 및 질소량을 각각 소정량으로 조정함으로써 그 점도를 소정의 범위로 설정할 수 있다.

상기 본 발명의 실리콘 단결정 인상용 석영 유리 도가니 중 제2 형태의 도가니의 기체 내벽면에 형성된 합성 석영 유리층의 수산기량은 50∼250ppm 으로 하는 것이 바람직하다. 그 수산기량이 50ppm 이상이면, 도가니 내표면 결정화의 균일성을 보다 우수하게 할 수 있다. 한편, 그 수산기량이 250ppm을 넘으면, 고온점도가 상대적으로 낮기 때문에 실리콘 단결정의 인상조건 여하에 따라서는 도가니의 용손(溶損)이나 변형 등의 우려가 있다.

상기 합성 석영 유리층의 질소량은 1∼1OOppm으로 하는 것이 바람직하다. 질소량이 1ppm 이상이면, 도가니의 내열성을 보다 용이하게 향상시킬 수 있다. 한편, 질소량이 1OOppm을 넘으면, 도가니 내표면의 결정화 균일성을 상대적으로 저하시킬 우려가 있다.

상기 합성 석영 유리층의 두께는 1mm∼5mm로 하는 것이 바람직하며, 이 두께가 1mm 미만인 경우에는, 실리콘 단결정 인상 도중에 석영 유리가 실리콘 융액으로 용출하기 때문에 반투명 석영 유리층(외층)이 나타나 단결정화율을 현저하게 저하시켜 버린다. 또한 5mm를 넘는 두께의 합성 석영 유리층(내층)을 형성하는 것은 도가니 제조의 생산성·경제성의 면에서 불리하게 된다. 또한 석영 유리 도가니 전체의 두께를 고려한 경우, 반투명 석영 유리층(외층)이 지나치게 얇아지면 균열성(均熱性)을 잃어 실리콘 융액의 열대류 제어에 문제가 생김으로써 실리콘 단결정의 품질에 악영향을 미치기 때문에, 이러한 이유에서라도 합성 석영 유리층(내층)을 지나치게 두껍게 하는 것은 바람직하지 않다고 말할 수 있다.

상기 합성 석영 유리층의 점도는 1400℃에서 10.3×10⁹∼11.0×10⁹N·s/m²의 범위로 설정하는 것이 적합하다. 상기 점도가 그 범위 밖인 경우, 도가니 내표면의 결정화 균일성을 상대적으로 저하시킬 가능성이 발생하거나 또는 실리콘 단결정의 인상조건 여하에 따라서는 고온점도의 부족으로 도가니의 용손이나 변형 등이 생길 우려가 있다.

또한 금속원소 등의 불순물이 존재하면 그것을 기점으로 석영 유리가 결정화를 시작한다는 사실이 알려져 있고, 또한 특정한 원소에는 결정화를 촉진시키는 작용이 있다고 생각되지만, 금속원소 등의 불순물을 사용하여 석영 유리 도가니의 내표면에 결정을 생성시킨 경우, 실리콘 단결정을 인상할 때에 그 불순물이 실리콘 융액 중으로 용출하여 단결정 잉곳(ingot)에 섞여져 버리고 이로 인해 결정 결함이 발생하기 때문에 바람직하지 못하다.

그리고 본 발명에서는, 금속원소를 첨가하는 등의 불순물을 사용하지 않고, 수산기량 및 질소량을 각각 소정량으로 조정하여 상기 석영 유리 도가니의 합성 석영 유리층의 점도를 소정 범위로 설정함으로써, 그 석영 유리 도가니를 사용하여 실리콘 단결정을 인상할 때에 그 석영 유리 도가니 내표면의 갈색 고리로 둘러싸인 부분을 균일하게 결정화시키고 있다.

따라서, 석영 유리 도가니 내표면의 열화로 인한 실리콘 단결정의 전위발생이 억제되어 실리콘 단결정 생산성이 향상된다. 또한 크리스토발라이트에 의해 강화된 내표면은 고온 및 장시간의 사용에 견딜 수 있기 때문에, 향후 더욱 진행될 실리콘 단결정의 대구경화 ·장척화(長尺化)에도 충분히 대응가능한 것이다.

본 발명의 실리콘 단결정 인상용 석영 유리 도가니의 제조방법의 제1 형태는 회전하는 상부 개구 금형을 사용하여 실리콘 단결정 인상용 석영 유리 도가니를 제조하는 방법으로서,

(a) 실리카분말을 상기 금형 안으로 공급하여 그 금형 내면을 따라 예비성형체를 형성하는 공정,

(b) 상기 예비성형체를 가열용융하여 반투명 석영 유리제 도가니 기체를 형성하는 공정,

(c) 이 도가니 기체 형성 도중 또는 형성 후에, 도가니 기체 내의 고온 가스분위기 중으로 합성 실리카분말을 공급하고, 내벽면 쪽으로 비산융합(飛散融合)시켜 합성 석영 유리층을 형성하는 공정

으로 되고, 제조된 석영 유리 도가니를 사용하여 실리콘 단결정을 인상할 때에 그 석영 유리 도가니 내표면의 갈색 고리로 둘러싸인 부분이 균일하게 결정화되도록 한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실리콘 단결정 인상용 석영 유리 도가니의 제조방법의 제2 형태는 회전하는 상부 개구 금형을 사용하여 실리콘 단결정 인상용 석영 유리 도가니를 제조하는 방법으로서,

(a) 실리카분말을 상기 금형 안으로 공급하여 그 금형 내면을 따라 예비성형체를 형성하는 공정,

(b) 상기 예비성형체를 가열용융하여 반투명 석영 유리제 도가니 기체를 형성하는 공정,

(c) 이 도가니 기체의 형성 도중 또는 형성 후에, 그 도가니 기체 내의 고온 가스분위기 중으로 합성 실리카분말을 공급하고, 내벽면 쪽으로 비산융합시켜 합성 석영 유리층을 형성하는 공정

으로 되고, 그 합성 석영 유리층의 수산기량 및 질소량을 각각 소정량으로 조정함으로써 그 합성 석영 유리층의 점도를 소정의 범위로 설정하는 것을 특징으로 한다.

상기 본 발명의 석영 유리 도가니의 제조방법 중 제2 형태에서는, 그 석영 유리 도가니 기체 내벽면에 형성되는 합성 석영 유리층의 점도를 1400℃에서 10.3×10⁹∼11.0×10⁹N·s/m²로 하는 것이 바람직하다.

또한 상기 본 발명의 석영 유리 도가니 제조방법 중 제2 형태에서는, 그 도가니 기체 내에 공급되는 합성 실리카분말의 수산기량 및 질소량을 소정의 범위로 설정함으로써 그 합성 석영 유리층의 수산기량 및 질소량을 각각 소정량으로 조정할 수 있다.

상기 도가니 기체를 형성하기 위한 실리카분말로서는, 천연 실리카분말 또는 합성 실리카분말이 사용된다. 상기 합성 석영 유리층을 형성하기 위한 합성 실리카분말은 수산기량이 250ppm 이하이고, 또한 질소량이 1OOppm 이하인 것이 바람직하다. 석영 유리 도가니의 생산성 면에서, 상술한 바람직한 수산기량 및 질소량의 합성 석영 유리층을 얻기 위해서는 이러한 합성 실리카분말의 사용이 바람직하다.

상기 합성 실리카분말로서는, 모든 금속원소의 함유량이 각각 0.5ppm 미만인 고순도 합성 실리카분말인 것이 바람직하다. 석영 유리 도가니의 내표면, 즉 실리콘 융액과 접하는 면의 근방에 존재하는 금속원소는 단결정을 인상할 때에 불순물로서 융액 중에 용출하여 단결정 잉곳에 섞여 버리기 때문에, 그 함유량이 많으면 많을수록 단결정 잉곳 내에 결정 결함이 생길 가능성이 높아진다.

그래서 석영 유리 도가니의 내층 재료로서 모든 금속원소가 각각 0.5ppm 미만인 고순도 합성 실리카분말을 사용하면, 불순물에 기인하는 단결정 잉곳 내의 결정 결함을 억제할 수 있고, 또한 이 범위라면 특이한 실리카분말일 필요는 없고, 보통 합리적으로 구입가능한 고순도 합성 실리카분말을 사용하면 좋기 때문에 공업적으로도 바람직하다고 말할 수 있다.

이하, 본 발명의 하나의 실시형태를 첨부도면을 토대로 설명하겠지만, 이들 설명은 예시적으로 나타낸 것이기 때문에 한정적으로 해석되는 것은 물론 아니다.

도 1은 본 발명의 방법의 실시에 사용되는 장치와 그 장치를 사용하는 석영 유리 도가니 제조방법을 나타내는 단면설명도이다. 도 2는 본 발명의 실리콘 단결정 인상용 석영 유리 도가니의 일부 단면도이다.

도 1에서, 회전금형(1)은 회전축(2)을 구비하고 있다. 금형(1)에는 공동(1a)이 형성되고, 이 금형의 공동(1a) 내에 실리카분말, 예를 들면 천연 석영분말로부터 형성된 반투명 석영 유리, 즉 외층을 구성하는 석영 유리 도가니의 기체(3)가 배치되어 있다.

기체(3)는, 회전하는 금형(1) 중으로 실리분말을 투입하여 그 금형(1)의 내벽을 따라 형성시켜 소정 도가니 형상의 예비성형체로 만들고, 이 예비성형체를 내면에서부터 가열하여 실리카분말을 용융한 다음, 냉각함으로써 제조된다.

내면에서부터 가열하기 위해, 도 1에 나타내는 것처럼 전원(10)에 접속된 탄소전극(51, 52)을 구비한 아크 방전장치(5)를 사용할 수 있다. 아크 방전장치(5) 대신에 플라스마 방전장치를 사용해도 좋다. 이 기체(3)의 제조에 관해서는 특공평 4-22861호 공보에 상세히 기재되어 있다.

도 1에 나타내는 장치는, 내층(4)을 형성하기 위해, 금형(1)의 상방에 합성 실리카분말(6)을 수용하는 공급조(9)를 구비하고 있다. 이 공급조(9)에는 계량공급기(feeder, 92)가 마련된 토출관(93)이 접속되어 있다. 공급조(9) 내에는 교반날개 (91)가 배치되어 있다. 금형(1)의 상부는 슬릿개구(75)만 남기고 뚜껑(71)으로 덮혀 있다.

기체(3)가 형성된 후 또는 기체(3)의 형성 도중에, 아크 방전장치(5)의 탄소전극(51,52)으로부터의 방전에 의한 가열을 계속하면서 합성 실리카분말(6) 공급을 위한 계량공급기(92)를 조정된 각도로 열어, 토출관(93)을 통해 합성 석영분말을 기체(3) 내부로 공급한다. 아크 방전장치(5)의 작동으로, 기체(3) 내에는 고온 가스분위기(8)가 형성되어 있다. 따라서, 합성 석영분말은 이 고온 가스분위기(8) 중으로 공급된다.

또한 고온 가스분위기란, 탄소전극(51,52)을 사용한 아크 방전에 의해 그 주위에 형성된 분위기를 가리키며, 석영 유리를 녹이기에 충분한 온도 이상, 구체적으로는 2천 수백도의 고온으로 되어 있다.

고온 가스분위기(8) 중으로 공급된 합성 석영분말은 고온 가스분위기(8) 중의 열에 의해 적어도 일부가 용융되고, 동시에 기체(3)의 내벽면 쪽으로 비산 (飛散)되어져 그 기체(3)의 내벽면에 부착되며, 기체(3)와 하나로 융합되어 기체 (3)의 내면에 실질적으로 기포가 없는 석영 유리층, 즉 내층(4)을 형성한다. 이 내층(4)의 형성방법에 대해서는, 상술한 특공평 4-22861호 공보에 상세히 기재되어 있다.

도 2에, 이 방법으로 얻어지는 석영 유리 도가니의 단면을 나타낸다. 본 발명에 의한 석영 유리 도가니는 실리카분말, 예를 들면 천연 석영분말을 내면에서부터 가열용융하여 형성한 외층 즉 기체(3)와, 합성 실리카분말을 고온 가스분위기 중으로 방출하고 용융 비산되어 기체(3)의 내벽면에 부착시켜 형성된 내층(4)을 가지고 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 방법의 실시에 사용되는 장치와 그 장치를 사용하는 석영 유리 도가니 제조방법을 나타내는 개략적인 단면 설명도이다.

도 2는 본 발명의 실리콘 단결정 인상용 석영 유리 도가니의 일부 단면도이다.

도 3은 종래의 석영 유리 도가니 내표면에 보이는 갈색 고리나 실투반점 발생상황의 일례를 나타내는 모식도이다.

이하, 본 발명의 실시예를 들어 설명한다.

실시예 1

도 1에 나타낸 장치를 사용하여 외경이 22인치인 석영 유리 도가니를 제조했다. 제조할 때에는 회전하는 상부 개구 금형 내로 천연 석영분말 20kg을 공급하여 형성함으로써 외층이 되는 예비성형체를 제조했다.

이 예비성형체를 습도 1Og/m³ 분위기에서 내면에서부터 가열용융하여 외층을 형성함과 동시에, 외층의 내부에 형성된 고온 가스분위기 중으로 수산기량이 50ppm, 질소량이 10ppm인 고순도 합성 석영 유리분말 3kg을 공급하여 외경이 22인치인 석영 유리 도가니를 제조했다.

또한 여기서 사용한 합성 실리카분말의 금속원소 함유량을 측정한 바, Al과 Ti가 각각 0.5ppm 미만, Fe와 Ca가 각각 0.1ppm, Na·K·Li·Mg가 각각 0.1ppm 미만이고, Zn이 10ppb, Ni와 Cr이 5ppb, Ba가 3ppb, Cu와 Pb가 1ppb, 기타 원소(Mn, Co, Ga, Sr, Y, Zr, Nb, Ag, Sn, Sb, Hf, Ta, U, Th)는 모두 1ppb 미만이었다.

이 석영 유리 도가니의 내층은 두께가 2mm, 수산기량이 100ppm, 질소량이 10ppm이고, 1400℃에서의 점도를 공지의 함입법(Penetration Method)으로 측정한 바, 10.5×10⁹N·s/m²였다. 이 석영 유리 도가니를 사용하여 초크랄스키법으로 실리콘 단결정을 인상했다. 표 1에 실리콘 단결정의 인상 결과 및 석영 유리 도가니 내표면의 관찰 결과를 나타낸다.

비교예 1

실시예 1과 같은 방법을 사용하고, 외층 내부에 형성된 고온 가스분위기 중으로 수산기량이 300ppm, 질소량이 1ppm 미만인 합성 석영 유리분말 3kg을 공급하여 외경이 22인치인 석영 유리 도가니를 제조했다. 이 석영 유리 도가니의 내층(합성 석영 유리층)은, 두께가 2mm, 수산기량이 350ppm, 질소량이 1ppm 미만이고, 1400℃에서의 점도를 실시예 1과 같은 방법으로 측정한 바, 10.1×10⁹N·s/m²였다. 이 석영 유리 도가니를 사용하여 초크랄스키법으로 실리콘 단결정을 인상했다. 표 1에 실리콘 단결정의 인상 결과 및 석영 유리 도가니 내표면의 관찰 결과를 나타낸다.

비교예 2

실시예 1과 같은 방법을 사용하고, 외층의 내부에 형성된 고온 가스분위기 중으로 수산기량이 1ppm 미만, 질소함유량이 200ppm인 합성 석영 유리분말 3kg을 공급하여 외경이 22인치인 석영 유리 도가니를 제조했다. 이 석영 유리 도가니의 내층(합성 석영 유리층)은 두께가 2mm, 수산기량이 25ppm, 질소량이 200ppm이고, 1400℃에서의 점도를 실시예 1과 같은 방법으로 측정한 바, 11.2 ×10⁹N·s/m²였다. 이 석영 유리 도가니를 사용하여 초크랄스키법으로 실리콘 단결정을 인상했다. 표 1에 실리콘 단결정의 인상 결과 및 석영 유리 도가니 내표면의 관찰 결과를 나타낸다.

	단결정화율(상대치)	단결정을 인상한 후의 도가니 내표면
실시예 1	100	갈색 고리 안의 표면전체가 균일한 크리스토발라이트층으로 덮였다.
비교예 1	42	갈색 고리 안에서 비정질과 극히 적은 크리스토발라이트를 검출했다.
비교예 2	46	갈색 고리 안에서 비정질과 극히 적은 크리스트발라이트를 검출했다.

또한 표 1에서 말하는 단결정화율이란, 인상에 사용한 원료 실리콘과 인상하여 얻어진 전위가 발생하지 않은 실리콘 단결정의 중량비로, 표 1에는 실시예 1을 100으로 했을 때의 상대적인 수치를 나타냈다.

표 1에 나타난 결과에서 알 수 있듯이, 본 발명의 방법으로 얻어진 석영 유리 도가니(실시예 1)는 양호한 단결정화율을 나타낸 데 반해, 종래의 방법으로 얻어진 석영 유리 도가니(비교예 1 및 2)는 극히 낮은 단결정화율을 나타내었다.

또한 실시예 1과 비교예 1 및 2의 석영 유리 도가니는 모두 90∼100시간 사용했는데도, 실시예 1의 석영 유리 도가니는 실리콘 단결정 인상 후에도 갈색 고리 안의 표면전체가 균일한 크리스토발라이트층으로 덮어져 있고, 유리 용출면은 전혀 나타나지 않았던 것에 반해, 비교예 1 및 2의 석영 유리 도가니는 단결정 인상 후에도 갈색 고리 안의 대부분에서 유리 용출면(비정질)이 나타났다.

이상 서술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 불순물을 첨가하지 않고 내표면을 결정화시킴으로써, 결정 결함의 원인이 되는 불순물을 실리콘 단결정 속에 넣지 않고, 도가니 내표면의 열화를 억제하여 단결정화율을 향상시킬 수가 있어, 도가니의 생산성 및 실리콘 단결정 품질이 향상되는 효과가 있다.

Claims (11)

1. 반투명 석영 유리층의 도가니 기체와 그 도가니 기체 내벽면에 형성된 합성 석영 유리층으로 되고, 그 합성 석영 유리층의 점도가 1400℃에서 10.3×10⁹∼11.0×10⁹N·s/m²인 실리콘 단결정 인상용 석영 유리 도가니이고, 그 석영 유리 도가니를 사용하여 실리콘 단결정을 인상할 때에 그 석영 유리 도가니 내표면의 갈색 고리로 둘러싸인 부분이 균일하게 결정화되도록 한 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 인상용 석영 유리 도가니.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 합성 석영 유리층의 수산기량이 50∼250ppm인 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 인상용 석영 유리 도가니.
4. 제1항에 있어서, 상기 합성 석영 유리층의 질소량이 1∼100ppm인 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 인상용 석영 유리 도가니.
5. 제1항에 있어서, 상기 합성 석영 유리층의 두께가 1∼5mm인 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 인상용 석영 유리 도가니.
6. 회전하는 상부 개구 금형을 사용하여 실리콘 단결정 인상용 석영 유리 도가니를 제조하는 방법으로서,

   (a) 실리카분말을 상기 금형 안으로 공급하여 그 금형 내면을 따라 예비성형체를 형성하는 공정,

   (b) 상기 예비성형체를 가열용융하여 반투명 석영 유리제 도가니 기체를 형성하는 공정,

   (c) 이 도가니 기체 형성 도중 또는 형성 후에, 그 도가니 기체 내의 고온 가스분위기 중으로 합성 실리카분말을 공급하고, 내벽면 쪽으로 비산융합시켜 합성 석영 유리층을 형성하는 공정

   으로 되고, 제조된 석영 유리 도가니가, 반투명 석영 유리층의 도가니 기체와 그 도가니 기체의 내벽면에 형성된 합성 석영 유리층으로 되고, 그 합성 석영 유리층의 점도가 1400℃에서 10.3×10⁹∼11.0×10⁹N·s/m²인 실리콘 단결정 인상용 석영 유리 도가니로서, 그 석영 유리 도가니를 사용하여 실리콘 단결정을 인상할 때에 그 석영 유리 도가니 내표면의 갈색 고리로 둘러싸인 부분이 균일하게 결정화되도록 한 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 인상용 석영 유리 도가니의 제조방법.
7. 회전하는 상부 개구 금형을 사용하여 실리콘 단결정 인상용 석영 유리 도가니를 제조하는 방법으로서,

   (a) 실리카분말을 상기 금형 안으로 공급하여 그 금형 내면을 따라 예비성형체를 형성하는 공정,

   (b) 상기 예비성형체를 가열용융하여 반투명 석영 유리제 도가니 기체를 형성하는 공정,

   (c) 이 도가니 기체의 형성 도중 또는 형성 후에, 그 도가니 기체 내의 고온 가스분위기 중으로 합성 실리카분말을 공급하고, 내벽면 쪽으로 비산융합시켜 합성 석영 유리층을 형성하는 공정

   으로 되고, 그 합성 석영 유리층의 수산기량 및 질소량을 각각 소정량으로 조정함으로써 그 합성 석영 유리층의 점도를 소정의 범위로 설정하는 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 인상용 석영 유리 도가니의 제조방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 합성 석영 유리층의 점도가 1400℃에서 10.3×10⁹∼ 11.0×10⁹ N·s/m²인 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 인상용 석영 유리 도가니의 제조방법.
9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 합성 실리카분말의 수산기량이 50 ~ 250ppm이고, 또한 질소량이 1 ~ 100ppm인 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 인상용 석영 유리 도가니의 제조방법.
10. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 합성 실리카분말은 모든 금속원소의 함유량이 각각 0 이상 0.5ppm 미만인 고순도 합성 실리카분말인 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 인상용 석영 유리 도가니의 제조방법.
11. 제9항에 있어서, 상기 합성 실리카분말은 모든 금속원소의 함유량이 각각 0 이상 0.5ppm 미만인 고순도 합성 실리카분말인 것을 특징으로 하는 실리콘 단결정 인상용 석영 유리 도가니의 제조방법.

Images