单晶硅提拉方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种单晶硅提拉方法。
【背景技术】
[0002]在基于切克劳斯基法的单晶硅的制造中，使用氧化硅玻璃坩祸制造。向氧化硅玻璃坩祸中填充多晶硅后加热，使高纯度的多晶硅熔融而得到硅熔液。在使支持氧化硅玻璃坩祸的基座旋转的同时，一边向该硅熔液中浸渍晶种的端部并使之旋转一边提拉，由此就可以制造单晶硅。为了将使硅熔液接触单晶的硅熔液面中心部分的固液界面保持在作为硅的熔点的1420°C附近，氧化硅玻璃坩祸的温度达到1450?1600°C这样的高温。在有时花费2周以上的单晶硅提拉中，氧化硅玻璃坩祸的缘部的沉入变形量有时会达到5cm以上。
[0003]成为半导体材料的单晶硅是通过在氧化硅玻璃坩祸内将多晶硅加热到约1450?1500°C左右，利用切克劳斯基法提拉而制造。随着闪速存储器、DRAM的低价格化和高性能化急速地推进，出于响应该要求的目的，单晶硅的直径从现在主流的300πιπιΦ变换到属于大型尺寸的400?450πιπιΦ。与之相伴，为了可以制造直径大的单晶硅，氧化硅玻璃坩祸的口径也从约600mm变换到1000mm以上的大口径尺寸。随着氧化硅玻璃坩祸的口径变大，从配置于氧化硅玻璃坩祸的外侧的电热器到单晶硅的中心的距离与以前相比变远。例如，当口径从约600mm变换为1000mm时，从电热器到单晶的中心，就会变远200mm以上。此外，约1450?1500°C的硅熔液的量也随着氧化硅玻璃坩祸的口径变大而增加。直径约1000mm的坩祸是重量约120kg的利用人的手移动时很重的重量，收容于其中的硅熔液的质量为900kg以上。也就是说，在单晶硅的提拉时，在坩祸中会收容900kg以上的约1500°C的硅熔液。
[0004]其结果是，从基座的中心轴到氧化硅玻璃坩祸的边缘的距离变长。因而，就无法忽视基座的中心轴与氧化硅玻璃坩祸的中心轴之间的偏离，在单晶提拉中产生问题。例如，在基座与氧化硅玻璃坩祸的中心轴中产生角度的情况下或中心轴彼此平行地偏离的情况下，会在硅熔液中产生紊流，从而产生晶种的触液变得困难、或使硅锭的单晶化率降低的问题。
【发明内容】
发明要解决的课题
[0005]但是，对于使基座与氧化硅玻璃坩祸的中心轴对齐的操作，此前是依靠经验在CZ炉内由人来进行。为了避免氧化硅玻璃坩祸的破损，在将氧化硅玻璃坩祸装填到基座中后，通常不进行挪动。即使在挪动的情况下，为了从基座中小心地取出容易破裂的氧化硅玻璃坩祸，也是非常需要花费时间的操作。特别是，近年的大口径氧化硅玻璃坩祸具有大于100kg的重量，向基座中装填氧化硅玻璃坩祸后，要挪动氧化硅玻璃坩祸而重新对齐中心轴非常困难。
[0006]此外，由于大口径氧化硅玻璃坩祸的单晶提拉的时间与以往的氧化硅玻璃坩祸相比更长，因此氧化硅玻璃坩祸的加热时间也变长。该长时间的加热的结果是，产生内倾或压曲这样的氧化硅玻璃坩祸的变形，对单晶硅的提拉造成不良影响。为了避免氧化硅玻璃坩祸的变形，通过在氧化硅玻璃坩祸的外表面设置碳薄片材料来防止坩祸的变形。利用该碳薄片材料的厚度，将氧化硅玻璃坩祸与基座的间隙填满，要挪动插入基座后的氧化硅玻璃坩祸就会更加困难。
[0007]本发明鉴于此种情况，提供一种单晶硅提拉方法，其不用调节基座与氧化硅玻璃坩祸的中心轴，只要铺设在基座的内表面与氧化硅玻璃坩祸的外表面之间就会使彼此的中心轴实质上一致。
用于解决问题的方法
[0008]为了解决上述问题，本发明提供如下所示的单晶硅提拉方法。S卩，具备将成型体铺设在上述基座的内表面与上述坩祸的外表面之间的工序，所述成型体是基于可以支持氧化硅玻璃坩祸的基座的内面形状的三维数据和上述坩祸的三维数据形成，并且按照当铺设在上述基座的内表面与上述坩祸的外表面之间时上述基座的中心轴与上述坩祸的中心轴就会实质上一致的方式形成。
[0009]由于一直利用经验来使基座与氧化硅玻璃坩祸的中心轴一致，因此对于简便并且可靠地使中心轴一致的方法还没有研究出来。本发明人等原本认为，通过将氧化硅玻璃坩祸的外表面用碳薄片覆盖，将基座与氧化硅玻璃坩祸的间隙全都填满，就可以使各自的中心轴一致。但是，即使将间隙全都填满，中心轴也不一致。
[0010]本发明人等进一步进行了分析，结果揭示出，在利用旋转模具法制造的氧化硅玻璃坩祸中，在一个个的坩祸外表面的三维形状中产生有偏差。可以认为，通过向成为坩祸模具的旋转的模具内，供给天然石英粉，再向天然石英粉上供给合成石英粉，利用电弧放电的焦耳热将石英粉熔化，就可以制造包含由合成石英粉加以玻璃化的内面层(合成层)和由天然石英粉加以玻璃化的外面层(天然层)的氧化硅玻璃坩祸。当成为坩祸模具的模具的形状因磨损而并非总是相同的形状、或在连续制造等中熔化温度或气氛温度并非恒定时，就会在坩祸三维形状中产生偏差。另外还揭示出，基座也在内表面的三维形状中产生有偏差。特别是还揭示出，基座在每次单晶硅提拉中内表面的三维形状在一点点地改变。由这些分析揭示出，基座与坩祸的中心轴不一致是因为基座内表面的三维形状与坩祸外表面的三维形状不一致。但是，很难在制造阶段中与基座内表面的三维形状匹配地制造氧化硅玻璃坩祸。特别是，由于基座在单晶硅的提拉之前和之后内表面形状不一致，因此更难以使氧化硅玻璃坩祸的外表面形状一致。
[0011]由该结果揭示出，如果只是单纯地为了填充间隙而用碳薄片材料覆盖氧化硅玻璃坩祸，则无法使氧化硅玻璃坩祸与基座的中心轴一致。
[0012]以上的分析的结果是，通过将考虑到基座的内表面和氧化硅玻璃坩祸的外表面的三维形状地形成的成型体铺设在上述基座的内表面与上述坩祸的外表面之间，就可以使彼此的中心轴实质上一致，从而完成了本发明。根据该构成，可以提供如下的单晶硅提拉方法，即，不用调节基座和氧化硅玻璃坩祸的中心轴，只是铺设在基座的内表面与氧化硅玻璃坩祸的外表面之间，彼此的中心轴就会实质上一致。
[0013]S卩，除了根据经验来调整以外，此前并不知道其他的将基座和氧化硅玻璃坩祸的中心轴置于相同轴线上的方法，然而利用以上的方法，就可以不借助基于经验的方法，将基座和氧化硅玻璃坩祸的中心轴置于相同轴线上，因此可以减少氧化硅玻璃坩祸向基座中的插入错误，使晶种顺畅地接触硅熔液，提高硅锭的单晶化率，稳定地提供硅晶片的价格。
【附图说明】
[0014]图1是本发明的一个实施方式的氧化硅玻璃坩祸的三维形状测量方法的说明图。
[0015]图2是图1的内部测距部及其附近的氧化硅玻璃坩祸的放大图。
[0016]图3是基于测量氧化硅玻璃坩祸和基座的三维形状的结果使用与间隙对应的成型体来使氧化硅玻璃坩祸的中心轴与基座的中心轴一致的工序的说明图。
[0017]图4是通过向成型体中装填坩祸、并将由成型体覆盖了的坩祸装填到基座中而使氧化硅玻璃坩祸的中心轴与基座的中心轴一致的工序的说明图，所述成型体是用于将向基座中装填氧化硅玻璃坩祸时产生的间隙填满的成型体，覆盖至上述坩祸侧壁部的外表面。图4(b)和(c)的成型体为了说明方便而设为局部的剖面图。
[0018]图5是通过将成型体铺设在基座中、并向铺设有上述成型体的基座中装填氧化硅玻璃坩祸而使氧化硅玻璃坩祸的中心轴与基座的中心轴一致的工序的说明图，所述成型体是将向基座中装填氧化硅玻璃坩祸时产生的间隙填满的成型体，覆盖至上述坩祸侧壁部的外表面。图5(a)和(c)的成型体为了说明方便而设为局部的剖面图。
[0019]图6是通过将设置有成型体的氧化硅玻璃坩祸装填到薄片或布状成型体中、并将其装填到基座中而使氧化硅玻璃坩祸的中心轴与基座的中心轴一致的方法的说明图。
【具体实施方式】
[0020]本实施方式是一种单晶硅提拉