單晶硅提拉方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種單晶硅提拉方法。
【背景技術】
[0002]在基于切克勞斯基法的單晶硅的制造中，使用氧化硅玻璃坩禍制造。向氧化硅玻璃坩禍中填充多晶硅后加熱，使高純度的多晶硅熔融而得到硅熔液。在使支持氧化硅玻璃坩禍的基座旋轉的同時，一邊向該硅熔液中浸漬晶種的端部并使之旋轉一邊提拉，由此就可以制造單晶硅。為了將使硅熔液接觸單晶的硅熔液面中心部分的固液界面保持在作為硅的熔點的1420°C附近，氧化硅玻璃坩禍的溫度達到1450?1600°C這樣的高溫。在有時花費2周以上的單晶硅提拉中，氧化硅玻璃坩禍的緣部的沉入變形量有時會達到5cm以上。
[0003]成為半導體材料的單晶硅是通過在氧化硅玻璃坩禍內將多晶硅加熱到約1450?1500°C左右，利用切克勞斯基法提拉而制造。隨著閃速存儲器、DRAM的低價格化和高性能化急速地推進，出于響應該要求的目的，單晶硅的直徑從現在主流的300πιπιΦ變換到屬于大型尺寸的400?450πιπιΦ。與之相伴，為了可以制造直徑大的單晶硅，氧化硅玻璃坩禍的口徑也從約600mm變換到1000mm以上的大口徑尺寸。隨著氧化硅玻璃坩禍的口徑變大，從配置于氧化硅玻璃坩禍的外側的電熱器到單晶硅的中心的距離與以前相比變遠。例如，當口徑從約600mm變換為1000mm時，從電熱器到單晶的中心，就會變遠200mm以上。此外，約1450?1500°C的硅熔液的量也隨著氧化硅玻璃坩禍的口徑變大而增加。直徑約1000mm的坩禍是重量約120kg的利用人的手移動時很重的重量，收容于其中的硅熔液的質量為900kg以上。也就是說，在單晶硅的提拉時，在坩禍中會收容900kg以上的約1500°C的硅熔液。
[0004]其結果是，從基座的中心軸到氧化硅玻璃坩禍的邊緣的距離變長。因而，就無法忽視基座的中心軸與氧化硅玻璃坩禍的中心軸之間的偏離，在單晶提拉中產生問題。例如，在基座與氧化硅玻璃坩禍的中心軸中產生角度的情況下或中心軸彼此平行地偏離的情況下，會在硅熔液中產生紊流，從而產生晶種的觸液變得困難、或使硅錠的單晶化率降低的問題。
【發明內容】
發明要解決的課題
[0005]但是，對于使基座與氧化硅玻璃坩禍的中心軸對齊的操作，此前是依靠經驗在CZ爐內由人來進行。為了避免氧化硅玻璃坩禍的破損，在將氧化硅玻璃坩禍裝填到基座中后，通常不進行挪動。即使在挪動的情況下，為了從基座中小心地取出容易破裂的氧化硅玻璃坩禍，也是非常需要花費時間的操作。特別是，近年的大口徑氧化硅玻璃坩禍具有大于100kg的重量，向基座中裝填氧化硅玻璃坩禍后，要挪動氧化硅玻璃坩禍而重新對齊中心軸非常困難。
[0006]此外，由于大口徑氧化硅玻璃坩禍的單晶提拉的時間與以往的氧化硅玻璃坩禍相比更長，因此氧化硅玻璃坩禍的加熱時間也變長。該長時間的加熱的結果是，產生內傾或壓曲這樣的氧化硅玻璃坩禍的變形，對單晶硅的提拉造成不良影響。為了避免氧化硅玻璃坩禍的變形，通過在氧化硅玻璃坩禍的外表面設置碳薄片材料來防止坩禍的變形。利用該碳薄片材料的厚度，將氧化硅玻璃坩禍與基座的間隙填滿，要挪動插入基座后的氧化硅玻璃坩禍就會更加困難。
[0007]本發明鑒于此種情況，提供一種單晶硅提拉方法，其不用調節基座與氧化硅玻璃坩禍的中心軸，只要鋪設在基座的內表面與氧化硅玻璃坩禍的外表面之間就會使彼此的中心軸實質上一致。
用于解決問題的方法
[0008]為了解決上述問題，本發明提供如下所示的單晶硅提拉方法。S卩，具備將成型體鋪設在上述基座的內表面與上述坩禍的外表面之間的工序，所述成型體是基于可以支持氧化硅玻璃坩禍的基座的內面形狀的三維數據和上述坩禍的三維數據形成，并且按照當鋪設在上述基座的內表面與上述坩禍的外表面之間時上述基座的中心軸與上述坩禍的中心軸就會實質上一致的方式形成。
[0009]由于一直利用經驗來使基座與氧化硅玻璃坩禍的中心軸一致，因此對于簡便并且可靠地使中心軸一致的方法還沒有研究出來。本發明人等原本認為，通過將氧化硅玻璃坩禍的外表面用碳薄片覆蓋，將基座與氧化硅玻璃坩禍的間隙全都填滿，就可以使各自的中心軸一致。但是，即使將間隙全都填滿，中心軸也不一致。
[0010]本發明人等進一步進行了分析，結果揭示出，在利用旋轉模具法制造的氧化硅玻璃坩禍中，在一個個的坩禍外表面的三維形狀中產生有偏差。可以認為，通過向成為坩禍模具的旋轉的模具內，供給天然石英粉，再向天然石英粉上供給合成石英粉，利用電弧放電的焦耳熱將石英粉熔化，就可以制造包含由合成石英粉加以玻璃化的內面層(合成層)和由天然石英粉加以玻璃化的外面層(天然層)的氧化硅玻璃坩禍。當成為坩禍模具的模具的形狀因磨損而并非總是相同的形狀、或在連續制造等中熔化溫度或氣氛溫度并非恒定時，就會在坩禍三維形狀中產生偏差。另外還揭示出，基座也在內表面的三維形狀中產生有偏差。特別是還揭示出，基座在每次單晶硅提拉中內表面的三維形狀在一點點地改變。由這些分析揭示出，基座與坩禍的中心軸不一致是因為基座內表面的三維形狀與坩禍外表面的三維形狀不一致。但是，很難在制造階段中與基座內表面的三維形狀匹配地制造氧化硅玻璃坩禍。特別是，由于基座在單晶硅的提拉之前和之后內表面形狀不一致，因此更難以使氧化硅玻璃坩禍的外表面形狀一致。
[0011]由該結果揭示出，如果只是單純地為了填充間隙而用碳薄片材料覆蓋氧化硅玻璃坩禍，則無法使氧化硅玻璃坩禍與基座的中心軸一致。
[0012]以上的分析的結果是，通過將考慮到基座的內表面和氧化硅玻璃坩禍的外表面的三維形狀地形成的成型體鋪設在上述基座的內表面與上述坩禍的外表面之間，就可以使彼此的中心軸實質上一致，從而完成了本發明。根據該構成，可以提供如下的單晶硅提拉方法，即，不用調節基座和氧化硅玻璃坩禍的中心軸，只是鋪設在基座的內表面與氧化硅玻璃坩禍的外表面之間，彼此的中心軸就會實質上一致。
[0013]S卩，除了根據經驗來調整以外，此前并不知道其他的將基座和氧化硅玻璃坩禍的中心軸置于相同軸線上的方法，然而利用以上的方法，就可以不借助基于經驗的方法，將基座和氧化硅玻璃坩禍的中心軸置于相同軸線上，因此可以減少氧化硅玻璃坩禍向基座中的插入錯誤，使晶種順暢地接觸硅熔液，提高硅錠的單晶化率，穩定地提供硅晶片的價格。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發明的一個實施方式的氧化硅玻璃坩禍的三維形狀測量方法的說明圖。
[0015]圖2是圖1的內部測距部及其附近的氧化硅玻璃坩禍的放大圖。
[0016]圖3是基于測量氧化硅玻璃坩禍和基座的三維形狀的結果使用與間隙對應的成型體來使氧化硅玻璃坩禍的中心軸與基座的中心軸一致的工序的說明圖。
[0017]圖4是通過向成型體中裝填坩禍、并將由成型體覆蓋了的坩禍裝填到基座中而使氧化硅玻璃坩禍的中心軸與基座的中心軸一致的工序的說明圖，所述成型體是用于將向基座中裝填氧化硅玻璃坩禍時產生的間隙填滿的成型體，覆蓋至上述坩禍側壁部的外表面。圖4(b)和(c)的成型體為了說明方便而設為局部的剖面圖。
[0018]圖5是通過將成型體鋪設在基座中、并向鋪設有上述成型體的基座中裝填氧化硅玻璃坩禍而使氧化硅玻璃坩禍的中心軸與基座的中心軸一致的工序的說明圖，所述成型體是將向基座中裝填氧化硅玻璃坩禍時產生的間隙填滿的成型體，覆蓋至上述坩禍側壁部的外表面。圖5(a)和(c)的成型體為了說明方便而設為局部的剖面圖。
[0019]圖6是通過將設置有成型體的氧化硅玻璃坩禍裝填到薄片或布狀成型體中、并將其裝填到基座中而使氧化硅玻璃坩禍的中心軸與基座的中心軸一致的方法的說明圖。
【具體實施方式】
[0020]本實施方式是一種單晶硅提拉