单晶硅提拉用氧化硅玻璃坩埚及其制造方法_4

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定,可W选择例如氮、 氣、氮、或空气。冷却气体的溫度无特别限定,能够选择室溫。模具中也可w具备排气管,w将模具内的冷却气体排出到模具外。
[0094] <使用例>
[0095] 本发明所设及的单晶娃提拉用氧化娃玻璃相蜗,例如,可W如下使用。向氧化娃玻 璃相蜗中投入多结晶娃(多晶娃),用加热器加热而使多结晶娃烙化。单晶娃是通过向娃烙 液中浸溃娃晶种的端部的状态下一边旋转晶种一边提拉而制造。关于单晶娃的形状,从上 侧起为圆柱状的娃晶种,其下为圆锥状的单晶娃(顶部),上部具有与圆锥底面相同直径的 圆柱状的单晶娃(直筒部),顶点朝着下方的圆锥状的单晶娃(尾部)。
[0096] 本发明所设及的单晶娃提拉用氧化娃玻璃相蜗,能够显著降低单晶娃提拉后氧化 娃玻璃相蜗的透明层的最大含气泡率、平均开气泡数密度、平均栋环(方号9シyシ少)数 密度及平均栋环直径,并能提高单晶化率。单晶化率被定义为单晶相对于娃原料的重量比。 但是,并不是相蜗内的所有娃烙液都被使用,此外只有单晶娃锭的除了顶部和尾部的直筒 部才成为计算单晶化率的对象。因而,即便有足够的单晶娃被提拉,单晶化率也为100%W 下,若为80%W上则良好,若为90%W上则更好。
[0097] 单晶娃提拉后的氧化娃玻璃相蜗的最大含气泡率优选为0.lVol%W下。在该条件 下,能够减少气泡对单晶娃的混入,从而能够实现良好的单晶化率。最大含气泡率可W与氧 化娃玻璃相蜗的使用前的最大含气泡率同样地求出。
[0098] 本实施方式中,单晶娃提拉后的氧化娃玻璃相蜗的平均开气泡数密度优选为 7(个/cm2)W下。在该条件下,能够减少气泡对单晶娃的混入,从而能够实现良好的单晶化 率。开气泡是因为指单晶娃提拉时的氧化娃玻璃相蜗内表面的烙融受损而出现在氧化娃玻 璃相蜗内表面的、源于气泡的凹部。通过用显微镜观察计数单晶娃提拉后形成在氧化娃玻 璃相蜗内表面的每单位面积的开气泡的个数,从而能够算出开气泡数密度。此外,平均开气 泡数密度可W从氧化娃玻璃相蜗的直筒部、底部及角部的开气泡数密度的平均值算出。
[0099] 单晶娃提拉后的氧化娃玻璃相蜗的平均栋环数密度优选为7(个/cm2)W下。在 此,栋环是指当氧化娃玻璃相蜗长时间与高溫的娃烙液接触时,在其内表面产生的褐色的 方英石。随着单晶提拉的进展,方英石在氧化娃玻璃相蜗的内表面上或相对于内表面垂直 的方向生长,形成环状的斑点。形成的栋环容易剥离。剥离的栋环下落并混入到娃烙液中 的情况下,被运到单晶娃。该结果是,被提拉的娃锭多晶化,使单晶化率下降。若氧化娃玻 璃相蜗的平均栋环数密度少,则栋环下落并混入到娃烙液中的比例下降,能够抑制单晶化 率的下降,能够实现良好的单晶化率。栋环数密度能够通过用显微镜观察计数进行单晶娃 提拉后形成在氧化娃玻璃相蜗内表面的每单位面积的栋环的个数来算出。此外,平均栋环 数密度可W从氧化娃玻璃相蜗的直筒部、底部及角部的栋环数密度的平均值算出。
[0100] 单晶娃提拉后的氧化娃玻璃相蜗的平均栋环直径优选为4mmW下。在该条件下, 栋环的生长受抑制,栋环下落并混入娃烙液中的比例下降,从而能抑制单晶化率的下降,能 够实现良好的单晶化率。栋环直径是在单晶娃提拉后形成在氧化娃玻璃相蜗内表面的栋环 的直径。平均栋环直径可W运样算出:即,从氧化娃玻璃相蜗的直筒部、底部及直筒部到底 部的角部、各自测定100个栋环的直径,从其平均值算出平均栋环直径。
[01(Π] 若在CZ单晶提拉的升溫过程中超过玻璃软化点、并超过玻璃转变点域,则消除内 部残留压缩应力和内部残留拉伸应力。通过不使此时发生的Si- 0 -Si键的结构再排列 急剧发生,不会发生W往的压曲、内倾。为使Si-ο-Si键的结构再排列在透明层的内部 不会急剧发生,将内部残留压缩应力和内部残留拉伸应力平缓地变化的氧化娃玻璃相蜗用 于CZ单晶提拉。通常,玻璃的存在残留压缩应力的层的外侧有残留拉伸应力。运是因为W 电弧法制造石英相蜗时,内表面侧比透明层内部更快冷却。为了制造残留应力平缓变化的 氧化娃玻璃相蜗,采用如在上述"氧化娃玻璃相蜗的制造方法"的栏目中说明的方法即可。
[0102] 实施例
[0103]〔合成氧化娃粉的制造)
[0104](制造例1)
[0105] 将通过烷氧基硅烷的加水分解而得到的合成氧化娃粉在低真空条件下烧成,得到 烧成后的合成氧化娃粉原料。将所得到的合成氧化娃粉原料放入带有冷却装置的高频感 应热等离子体产生装置。等离子体产生装置的条件如下:频率:7~lOMHz,输出:100~ 1lOkW,气体:氣一氧混合气体(氧分压20 % ),气体供给量:90~11化/min,原料供给速度: 25~35kg/虹。等离子体处理后,利用带有水冷冷却装置的等离子体反应器W106K/minW 上的冷却速度快速冷却等离子体处理后的合成氧化娃粉。在热等离子体处理后,回收合成 氧化娃粉,通过使用超纯水的超声波清洗来清洗合成氧化娃粉。清洗进行到消除附着在合 成氧化娃粉的微颗粒。将清洗后的合成氧化娃粉分等级,得到了制造例1所设及的合成氧 化娃粉。如下测定合成氧化娃粉的强度比R、平均粒径、比面积、振实密度及圆形度,并将结 果不于表1中。
[0106] 强度比R:
[0107] 使用离散型显微拉曼装置。测定条件设为,激光波长:532皿巧mw),曝光时间:20 秒,求积次数:1次。通过对峰的电信号的时间变化进行积分而算出拉曼位移492cm1区域 的峰强度Ii、拉曼位移606cm1区域的峰强度12、和拉曼位移800cm1区域的峰强度I。,根据 式(I1+I2VI冰出强度比R。将制造例1及比较制造例1的拉曼光谱示于图4中。
[010引平均粒径:
[0109]W激光为光源的激光衍射/散射式测定法求出粒度分布,将所得到的粒度分布中 的求积值50 %上的粒径值50)作为平均粒径。
[0110] 比面积:
[0111] W使用邸T的吸附等溫式的气体吸附法求出。
[011引振实密度:
[0113] 将放进试样(氧化娃粉)的测定容器W保持带有辅助圆筒的状态下设置在撞键装 置,实施600次键击。在刮平试样后,测定了质量。再次补充试样,将保持带有辅助圆筒的 状态的测定容器设置在撞键装置,实施了 100次键击。在刮平试样后,测定质量,直至与之 前质量的质量差为0. 3%W内为止反复进行操作。试样的质量除W测定容器的容积而作为 振实密度。进行3次测定,将平均值设为振实密度。
[0114] 圆形度:
[0115] 使得到的合成氧化娃粉末分散于液体中,使该液体流入平面伸长流动单元。将在 平面伸长流动单元内移动的200个粉末颗粒,作为图像记录到对物透镜,按照下述式(3)从 该记录图像算出圆形度。进行2次测定,将其平均值设为粉末的圆形度。再者,颗粒为正圆 时,圆形度成为1。
[0116] 圆形度=4 3iS/L2· · ·(3)
[0117] S:拍摄的记录图像在颗粒投影图中的面积
[011引 L:颗粒投影图的周长
[0119] 图2是制造例1所设及的合成氧化娃粉的外观和截面的电子显微镜照片。
[0120] (制造例2~6)
[0121] 除了采用清洗后分等级的合成氧化娃粉中与制造例1不同等级的合成氧化娃粉 W外,与制造例1同样地,得到了制造例2~6所设及的合成氧化娃粉。与制造例1同样 地,测定合成氧化娃粉的强度比R、平均粒径、比面积、振实密度及圆形度,并将结果示于表 1中。
[0122] (比较制造例1~3)
[0123] 除了不进行热等离子体处理、W及采用清洗后分等级的合成氧化娃粉中与制造例 1不同等级的合成氧化娃粉W外,与制造例1同样地,得到了比较制造例1~3所设及的合 成氧化娃粉。与制造例1同样地,测定合成氧化娃粉的强度比R、平均粒径、比面积、振实密 度及圆形度,并将结果示于表1中。
[0124] 图3是比较制造例1所设及的合成氧化娃粉的外观和截面的电子显微镜照片。
[0125] (比较制造例4~12)
[0126] 除了代替带有冷却装置的高频感应热等离子体产生装置而利用除去了冷却装置 的高频感应热等离子体产生装置进行热等离子体处理,W及使用清洗后分等级的合成氧化 娃粉中与制造例1不同等级的合成氧化娃粉W外,与制造例1同样地,得到了比较制造例 4~12所设及的合成氧化娃粉。与制造例1同样地,测定合成氧化娃粉的强度比R、平均粒 径、比面积、振实密度及圆形度,并将结果示于表1中。
[0127] [表U [012引
[0130]〔氧化娃玻璃相蜗的制造)
[0131](实施例1~6,比较例1~12)
[0132] 作为合成氧化娃粉,使用制造例1~6及比较制造例1~12,基于旋转模具法,分 别制造了实施例1~6及比较例1~12所设及的氧化娃玻璃相蜗。模具口径为32英寸 (81. 3cm),在模具内表面堆积的氧化娃粉层的平均厚度为25mm,利用3相交流电流3个电极 进行了电弧放电。电弧烙化工序的通电时间为90分钟、输出2500kVA,自开始通电起10分 钟期间进行了氧化娃粉层的真空抽吸。电弧烙化后,利用带有净化功能的鼓风机,W20~ 30mVmin的排出气体量向模具内部输送了空气。对于所得到的实施例1~6及比较例1~ 12所设及的氧化娃相蜗,如下测定平均气泡直径、最大含气泡率、及表面粗糖度(Ra),并将 结果示于表2中。
[0133] 平均气泡直径:
[0134] 在测定范围内作为球状气泡的直径的平均值而求出。直径是取得玻璃样品的图像 并通过软件来求出。
[0135] 最大含气泡率:
[0136] W在相蜗的单位体积中气泡所占的体积而求出。将在测定的点中值最高的点的含 气泡率设为最大含气泡率。
[0137] 表面粗糖度(Ra):
[0138] 切出氧化娃玻璃相蜗的内表面,利用激光共焦点显微镜W非接触方式测定内表面 的粗糖度,求出座标点,利用软件求出内表面的高低差作为表面粗糖度。图6是实施例1所 设及的氧化娃玻璃相蜗的表面照片,图7为比较例1所设及的氧化娃玻璃相蜗的表面照片。
[0139][表引
[0140]
[0141] 关于实施例1~3及比较例1~3、13~18,如下测定应力变化率,并将结果示于 表3中。
[0142] 应力变化率:
[0143] 用萨那蒙法测定了氧化娃玻璃相蜗中的残留应力。测定是从内表面向壁厚方向W 0. 5~1. 0mm间
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