JP4875229B2

JP4875229B2 - シリカガラスルツボ

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Publication number: JP4875229B2
Application number: JP2011540648A
Authority: JP
Inventors: 俊明須藤; 弘史岸; 真喜子小玉
Original assignee: Japan Super Quartz Corp
Current assignee: Japan Super Quartz Corp
Priority date: 2009-12-11
Filing date: 2010-12-13
Publication date: 2012-02-15
Anticipated expiration: 2030-12-13
Also published as: CN102325928A; EP2385157A4; EP2385157A1; KR101248915B1; US20120260852A1; JPWO2011071176A1; EP2385157B1; KR20110119730A; TW201131027A; WO2011071176A1; TWI369422B; CN102325928B; US9115445B2

Description

本発明は、シリコン単結晶引上げ用のシリカガラスルツボに関するものである。

今日のＩＴ化社会を支えるエレクトロニクス技術、そこで使用される半導体デバイス等の製造にはシリコンウェーハが欠かせない。このシリコンウェーハの特徴の一つに、酸素析出物、転位、酸素積層欠陥などの微小欠陥がある。これらの微小欠陥は、デバイス・プロセスで発生する重金属汚染を捕獲する有益な効果がある一方、デバイス不良の原因にもなり得る。従って、デバイスの種類あるいは使用されるデバイス・プロセスに応じて、結晶中の酸素濃度は所定の濃度に調整される必要がある。

現在、単結晶シリコンの製造方法としては、チョクラルスキー法（Czochralski 以下ＣＺ法という）と呼ばれるシリコンの単結晶を引上げる製造方法が一般的である。また、ＣＺ法に強力な磁場をかけるＭＣＺ法(Magneticfield applied ＣＺ法)と呼ばれるものもある。

ＣＺ法では、一般的に、金属不純物の濃度が数ｐｐｂ以下（１ｐｐｂ＝10億分の１）に高純度化された多結晶シリコンを、高純度シリカガラスルツボ内に抵抗率調整用のドーパント（ホウ素（Ｂ）やりん（Ｐ））とともに入れて約1420℃で溶融する。ついで、種結晶シリコン棒をシリコン溶液の液面につけ、種結晶あるいはシリカガラスルツボを回転させ、種結晶を細く（無転位化）してから引き上げると、種結晶と同じ原子配列をした単結晶シリコンのインゴットが得られる。

上記したように、シリカガラスルツボは多結晶シリコンを溶融し、単結晶として引上げる際に、シリコンの溶融液を溜めておくものである。そして、シリカガラスルツボ中の溶融シリコンの量は、シリコン単結晶の引上げ量に応じて減少し、溶融シリコンの液面（以下、湯面という）の位置がシリカガラスルツボ内で変化する。この湯面が変動した位置は、現在、目視によって監視するのが一般的であるが、これでは、湯面位置の変動によるシリコンの溶融液の体積の減少を正確に測ることができないという問題があった。

また、近年、単結晶シリコンインゴットは、大口径化（直径：300mm以上）が進んでいる。このような単結晶シリコンインゴットの大口径化は、単結晶シリコンを引上げる時に、ネッキングを形成するところからショルダー部を形成するところまでの間で、溶融シリコンの湯面が数分〜数時間程度波立つ（振動する）という現象が発生しやすくなり、問題となってきている。その対応策として、上述したＭＣＺ法により湯面に磁場をかけることや、シリカガラスルツボに特殊領域と呼ばれる湯面振動を防止するための領域を設けることなど、湯面振動を防止する方法が模索されている。しかしながら、現在までのところ、いかなる引き上げ条件でも湯面振動を完全に防止する方法は見出されていない。従って、上記特殊領域に湯面がある場合でも、かような湯面振動が発生しやすい間は、引上げ速度を遅くすることで対応している。

従来のシリカガラスルツボでは、上記した特殊領域を設けたとしても、その外観からは特殊領域が識別できなかった。また、シリカガラスルツボを支持するカーボンサセプターは、単結晶シリコンの引き上げ中にシリカガラスルツボの外面と反応し、使用毎にカーボンサセプターの内径が変化していくので、同じ重量のシリコン原料をシリカガラスルツボにチャージしたとしても、初期湯面位置が同じ位置になることはない。従って、初期湯面位置と引き上げ中に変動した湯面位置の距離が分かったとしても、湯面とシリカガラスルツボに設けた特殊領域との相対位置を正確に把握することはできなかった。

すなわち、たとえ湯面の波立ちが収まり、上記した特殊領域を超えた場所で単結晶シリコンの引上げ速度を上げることができる領域に到達したとしても、特殊領域の効果で波立ちが収まっているのか、引上げ速度を上げることができる領域であるのかが判断できず、実操業では、単結晶シリコンの引上げ速度を上げることができないという問題があった。この問題に対し、特許文献１に記載されているように、単結晶の引上げ装置側での位置計測装置が提案されている。

特開２００９−６７６２４号公報

しかしながら、上記した特許文献１に記載の技術では、大規模な専用の設備が必要であるにもかかわらず、湯面の変化量しか計測することができず、特殊領域を設けたシリカガラスルツボの使用に際し、特に、単結晶シリコンの引上げ時にシリカガラスルツボが変形をすると、湯面と特殊領域との位置関係が分からなくなってしまう。

本発明は、上記した現状に鑑み、単結晶シリコンの引上げ時の湯面振動を抑えるための特殊領域を設けたシリカガラスルツボにあって、シリカガラスルツボが溶融したシリコンの重み等で部分的に変形した場合でも、湯面の位置と特殊領域の位置とを正確に把握することを目的とする。また、本発明は、このように湯面の位置と特殊領域の位置とを正確に把握することによって、単結晶シリコンの引上げ時の湯面振動を抑えつつ、最適な引上げ速度が簡単に実現できるマーキングを付与したシリカガラスルツボを提供することを目的とする。

すなわち、本発明の要旨構成は次のとおりである。
（１）溶融シリコンを溜めるシリカガラスルツボであって、該シリカガラスルツボが溶融シリコンの波立ちを防止する特殊領域を直胴部の内壁面にそなえ、該特殊領域の少なくとも上端および下端にマーキングを有することを特徴とするシリカガラスルツボ。

（２）前記特殊領域が、天然シリカを原料とするシリカガラスを主成分とし、該特殊領域以外の透明層は合成シリカを原料とするシリカガラスを主成分とすることを特徴とする前記（１）に記載のシリカガラスルツボ。

（３）前記特殊領域が、気泡を内在するシリカからなることを特徴とする前記（１）に記載のシリカガラスルツボ。

（４）前記特殊領域が、表面凹凸を有することを特徴とする特徴とする前記（１）に記載のシリカガラスルツボ。

（５）前記表面凹凸が、複数のスリットからなることを特徴とする前記（４）に記載のシリカガラスルツボ。

（６）前記特殊領域が、ルツボ開口縁部の下５mmからルツボ底面中心の上１００ｍｍの間に設けられており、かつその幅が１〜１００ｍｍであることを特徴とする前記（１）〜（５）いずれかに記載のシリカガラスルツボ。

（７）前記マーキングがレーザーマーキングであることを特徴とする前記（１）〜（６）いずれかに記載のシリカガラスルツボ。

（８）前記マーキングがダイヤモンドツールマーキングであることを特徴とする前記（１）〜（６）いずれかに記載のシリカガラスルツボ。

本発明によれば、単結晶シリコンの引上げに際し、例えば、シリカガラスルツボがシリコン融液の質量で変形したとしても、特殊領域の位置に対しての湯面の位置の変動を的確に把握することができる。それによって、湯面が湯面振動防止用の特殊領域を通過した直後に、単結晶シリコンの引上げ速度を上げることが可能となり、生産性の向上に大きく貢献することができる。

シリカガラスルツボの断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

図１に、シリカガラスルツボを断面図で示す。本実施形態に係るシリカガラスルツボ１は、ＣＺ法等の単結晶シリコンの引上げの際に用いられるシリカガラスルツボ１の直胴部５の内壁面に湯面変動を防止する特殊領域２をそなえ、かつ、少なくともその特殊領域２の上端および下端に、ＣＺ炉外部から検出可能な（例えば、目視判定可能な（視認できる））マーキング４を有しているところに特徴がある。なお、本実施形態のシリカガラスルツボ１は、シングル引き上げとマルチ引き上げのどちらに用いてもよい。

まず、シリカガラスルツボ１の構成の概要を説明する。シリカガラスルツボ１は、図１に示した断面図のように、曲率が比較的大きいコーナー部９と、上面に開口した縁部を有する円筒状の直胴部５と、直線または曲率が比較的小さい曲線からなるすり鉢状の底部８を有する。なお、本明細書において、コーナー部９とは、直胴部５と底部８を連接する部分で、コーナー部９の曲線の接線がシリカガラスルツボの直胴部５と重なる点から、底部と共通接線を有する点までの部分のことを意味する。シリカガラスルツボ１は、内面側から外面側に向かって気泡を実質的に有さない（気泡含有率が０．５％未満の）シリカガラス層（以下、透明層６）、気泡含有率が０．５％以上５０％未満のシリカガラス層（以下、気泡含有層７）を有する。なお、本明細書において、気泡含有率とは、ルツボ１の一定体積（ｗ１）に対する気泡占有体積（ｗ２）の比（ｗ２／ｗ１）を意味する。

次に、マーキング４を設ける位置の説明をする。図１中、１はルツボ開口縁部、２は内壁面に設けられた湯面の波立ちを防止するための特殊領域、３は底部中心、４はマーキングであり、５がかようなマーキングを設けることができる範囲（直胴部５）である。同図において、マーキング４を設ける位置は、５で示された直胴部の範囲から選ぶことが好ましい。

ここに、上記したマーキング４は、少なくとも上記の特殊領域２の上端および下端に設ける必要がある。なぜなら、これらは引上げ条件変更点の目印となるからである。また、上記した上端および下端のマーキング４の他にも、溶融液量の確認のために、直胴部５のその他の位置にマーキング４を設けることができる。

特殊領域２は、前述したように、シリカガラスルツボ１中でシリコン塊を溶融し、単結晶のインゴットとして引上げる際に、シリコンの溶融液がその液面（湯面）で波立つ（振動する）現象を低減化するために、シリカガラスルツボ１の内壁面に設けるものである。本実施形態では、かかる特殊領域２を天然シリカを溶融した天然シリカガラスとし、それ以外のシリカガラスルツボ１の透明層６の内壁面を合成シリカガラスとして構成することができる。

ここに、合成シリカガラスを形成するためのシリカ粉（合成シリカ粉）とは合成シリカからなるものを意味しており、合成シリカは、化学的に合成・製造した原料である。合成シリカの原料は、気体又は液体であるため、容易に精製することが可能であり、合成シリカ粉は天然シリカ粉よりも高純度とすることができる。また、合成シリカガラス粉は非晶質である。合成シリカガラス粉の原料としては四塩化炭素などの気体の原料由来とケイ素アルコキシドのような液体の原料由来がある。合成シリカガラス粉は、すべての不純物を0.1ppm以下とすることが可能である。

合成シリカガラス粉のうち、ゾル−ゲル法によるものでは、通常、アルコキシドの加水分解により生成したシラノールが50〜100ppm程度残留する。四塩化炭素を原料とする合成シリカガラス粉では、シラノールを０〜1000ppmの広い範囲で制御可能であるが、通常、塩素が100ppm程度以上含まれている。アルコキシドを原料とした場合には、塩素を含有しない合成シリカガラス粉を容易に得ることができる。

ゾル−ゲル法による合成シリカガラス粉は、上述したように溶融前には50〜100ppm程度のシラノールを含有している。これを真空溶融すると、シラノールの脱離が起こり、得られる合成シリカガラスのシラノール量は５〜30ppm程度にまで減少する。なお、シラノール量は溶融温度、昇温温度等の溶融条件によって異なる。また、同じ条件で天然シリカ粉を溶融して得られる天然シリカガラスのシラノール量は50ppm未満である。

一般に、合成シリカガラスは天然シリカ粉を溶融して得られる天然シリカガラスよりも高温における粘度が低いと言われている。この原因の一つとして、シラノールやハロゲンがＳｉＯ４四面体の網目構造を切断していることが考えられる。

合成シリカガラス粉を溶融して得られた合成シリカガラスでは、光透過率を測定すると、波長：200ｎｍ程度までの紫外線を良く透過し、紫外線光学用途に用いられている四塩化炭素を原料とした合成シリカガラスに近い特性であると考えられる。

また、合成シリカガラス粉を溶融して得られた合成シリカガラスでは、波長：245ｎｍの紫外線で励起して得られる蛍光スペクトルを測定すると、天然シリカ粉の溶融品のような蛍光ピークは見られない。

天然シリカ粉とは天然シリカからなるものを意味しており、天然シリカとは、自然界に存在するシリカ原石を掘り出し、破砕・精製などの工程を経て得られる原料であり、天然シリカ粉はα−石英の結晶からなる。天然シリカ粉ではＡｌおよびＴｉが１ppm以上含まれていて、その他の金属不純物についても合成シリカ粉よりも高いレベルにある。天然シリカ粉はシラノールをほとんど含まない。天然シリカ粉を溶融して得られる天然シリカガラスのシラノール量は50ppm未満である。

天然シリカ粉から得られたガラスでは、光透過率を測定すると、主に不純物として約１ppm含まれるＴｉのために波長：250ｎｍ以下になると急激に透過率が低下し、波長：200ｎｍではほとんど透過しない。また245ｎｍ付近に酸素欠陥に起因する吸収ピークが見られる。

また、天然シリカ粉の溶融品では、波長：245ｎｍの紫外線で励起して得られる蛍光スペクトルを測定すると、280ｎｍと390ｎｍに蛍光ピークが観測される。これらの蛍光ピークは、ガラス中の酸素結合欠陥に起因するものである。

含有する不純物濃度、シラノール量、あるいは光透過率のいずれかを測定するか、または波長：245ｎｍの紫外線で励起して得られる蛍光スペクトルを測定するかにより、測定対象のガラス材料が、天然シリカか、合成シリカかを判別することができる。

シリカ粉層の溶融時には、モールド側からシリカ粉層を−５０以上〜−９５ｋＰａ未満の圧力で減圧することによって透明層６を作製することができる。また、透明層６を形成した後に、減圧の圧力を＋１０kＰａ〜−２０ｋＰａ未満にすることによって、透明層６の外側に気泡含有層７を形成することができる。このとき、特殊領域２を形成するべき領域には天然シリカを主成分（例えば、天然シリカ／合成シリカ＝2/1）とするシリカ粉層を内層として設けた上で、上記のように減圧しながら溶融すれば、容易に特殊領域２を形成することができる。また、特殊領域２を形成するべき領域以外では、合成シリカを主成分とするシリカ粉層を内層として設けた上で、上記のように減圧しながら溶融すればよい。

本実施形態においては、原料として合成および天然のシリカ粉末を使用しているが、ここでいう「シリカ粉末」には、上記の条件を満たしていれば、石英に限らず、二酸化ケイ素（シリカ）を含む、水晶、珪砂等、従来公知の材料の粉体を、シリカガラスルツボの原材料として含むことができる。

また、本実施形態における特殊領域２は、気泡を内在するシリカガラスにより構成することもできる。さらに、通常のシリカガラスに特殊領域２を付与する場合には、表面凹凸を付与すれば良い。なお、この表面凹凸は複数のスリットからなる構造とすることもできる。

特殊領域２の説明をさらに具体的にするが、本実施形態においては、以下に述べるそれぞれの特殊領域２の設け方に特段の限定は無く、従来公知のシリコン湯面振動防止用の特殊領域２の付与方法のいずれもが好適に使用できる。一つ目は、前述したような天然シリカガラスを主成分とすることからなる特殊領域である。この天然シリカガラスの存在領域は、厚みが内壁面から２mm程度であり、その高さ方向の幅は、100mm以内が好適であり、より好ましくは30mm程度が良い。なお、本実施形態において、天然シリカガラスを主成分とする層とは、天然シリカ粉質量／合成シリカ粉質量の値が１以上である原料粉から形成されるシリカガラス層のことを意味する。

二つ目は、気泡を内在するシリカガラスからなる特殊領域２である。本実施形態において気泡とは、光の散乱を用いて、肉眼で検出できる程度（５μm程度以上）の気泡を意味する。すなわち、この時の気泡の平均径が5μｍ〜50μｍの範囲内であることが好ましく、10μｍ〜40μｍの範囲内であることがより好ましく、特に好ましくは30μm程度である。また、気泡の存在密度としては、10個／cm ²以上であることが好ましく、20個／cm ²以上であることがより好ましく、30個／cm ²以上であることが特に好ましくは40個／cm ²程度である。なお、この気泡の存在密度は、100個／cm ²以下であることが好ましく、70個／cm ²以下であることがより好ましい。また、その特殊領域２の厚みは、内壁面から１ｍｍ以上であることが好ましく、特に好ましくは２mm程度である。そして、その特殊領域２の高さ方向の幅は、100mm以内が好適であり、より好ましくは40mm程度が良い。また、その特殊領域２の高さ方向の幅は、1mm以上であることが好ましく、10mm以上であることがより好ましい。

三つ目は、表面凹凸を有することが特徴の特殊領域２である。この凹凸の特徴は、その平均粗さが、十点平均粗さRzで0.1mm以上であることが好ましく、0.3mm以上であることがより好ましく、特に好ましくは0.5mm程度である。また、その凹凸の平均粗さが1.0mm以下であることが好ましく、0.7mm以下であることがより好ましい。また、その特殊領域２の高さ方向の幅は、100mm以内が好適であり、より好ましくは40mm程度が良い。また、その特殊領域２の高さ方向の幅は、1mm以上であることが好ましく、10mm以上であることがより好ましい。なお、上記表面とはシリカガラスルツボ１の内壁面である。

四つ目は、上記の表面凹凸が複数のスリットからなることが特徴の特殊領域２である。このスリットの特徴は、その平均長さが10mm以上であることが好ましく、30mm以上であることがより好ましく、特に好ましくは50mm程度である。また、そのスリットの平均長さが100mm以下であることが好ましく、70mm以下であればより好ましい。そのスリットの平均幅が0.1mm以上であることが好ましく、0.3mm以上であることがより好ましく、特に好ましくは0.5mm程度である。また、そのスリットの平均幅が1.0mm以下であることが好ましく、0.7mm以下であることがより好ましい。また、そのスリットの平均深さが0.1mm以上であることが好ましく、0.3mm以上であることがより好ましく、特に好ましくは0.5mm程度である。また、そのスリットの平均深さが1.0mm以下であることが好ましく、0.7mm以下であることがより好ましい。またそのスリットの存在密度としては、5本／cm²以上であることが好ましく、10本／cm ²以上であることがより好ましく、特に好ましくは20本／cm² 程度である。また、そのスリットの存在密度としては、50本／cm²以下であることが好ましく、30本／cm ²以下であることがより好ましい。なお、その特殊領域２の高さ方向の幅は、100mm以内が好適であり、より好ましくは40mm程度が良い。また、その特殊領域２の高さ方向の幅は、1mm以上であることが好ましく、10mm以上であることがより好ましい。

図１にも例示したとおり、上述した特殊領域２が設けられる位置は、ルツボ開口端面の下５mmからルツボ底面中心の上100mm程度の間に設けられることが好ましく、ルツボ開口端面の下10mmからルツボ底面中心の上200mm程度の間に設けられることがより好ましい。そして、上述した特殊領域２の高さ方向の幅は、１mm〜100mm程度とすることが好ましい。なお、本実施形態において高さ方向とは、図１の矢印方向を指す。

マーキング４の形状は、点（円形）または線（四角形）状であって、点の個数、線の長さ等は、単結晶シリコンの引上げ時に、マーキング４を目視で観察できればよい（あるいは光学測定装置などを用いて検出できればよい）ので、実際のＣＺ炉等の視認性に応じて適宜選択すればよい。例えば、点の場合は、個々の深さが0.1mm以上からシリカガラスルツボ１の肉厚の1/2以下程度までであることが好ましく、0.2mm以上からシリカガラスルツボ１の肉厚の1/3以下程度までであることがより好ましい。また、その径は0.5mm以上であることが好ましく、0.7mm以上であればより好ましく、特に好ましくは１mm程度である。また、その径は3.0mm以下であることが好ましく、2.0mm以下であればより好ましい。また、線の場合は、個々の深さが0.1mm以上からシリカガラスルツボ１の肉厚の1/2以下程度までであることが好ましく、0.2mm以上からシリカガラスルツボ１の肉厚の1/3以下程度までであることがより好ましい。また、その幅が0.5mm以上であることが好ましく、0.7mm以上であればより好ましく、特に好ましくは１mm程度である。また、その幅は3.0mm以下であることが好ましく、2.0mm以下であればより好ましい。また、このマーキング４は、必ずしもシリカガラスルツボ１の水平面の全周にわたっている必要は無いが、５cm程度以上の長さにわたって設けることが好ましく、１０ｃｍ以上の長さにわたって設けることがより好ましい。

本実施形態におけるマーキング４は、前述した理由で、少なくとも特殊領域２の上端および下端に設ける必要がある。このとき、上端のマーキング４は、単結晶シリコン引き上げ中に、溶融シリコンとほとんどまたはまったく接していないため、シリカガラスルツボ１自身の減肉化は考慮する必要はあまりない。

一方、下端のマーキング４は、溶融シリコンと接しているため、シリカガラスルツボ１自身の減肉化を考慮する必要がある。

なお、本実施形態におけるマーキング４は、その他にも、上、下端の間、または下端の下方位置に設けることができる。すなわち、特殊領域２の上、下端の間に設けた場合には、シリコン単結晶の引上げ条件を変更する段階の準備点として用いることができる。また、特殊領域２の下端の下方位置に設けた場合には、溶融シリコンの湯量の残量を把握する目安等に用いることができる。

本実施形態に用いるマーキング４は、特殊領域２に対して正確な位置に施され、かつ明確に目視で視認できる（又は検出できる）ことが重要であるが、このようなマーキング４は、レーザーにより施すレーザーマーキングまたはダイヤモンドツールにより施したマーキング４であるダイヤモンドツールマーキングとすることが望ましい。なお、その他のマーキングを行う方法であるが、シリカ素材にマーキング４を付けられるものであれば、超硬製のドリルによるマーキング等、従来公知の方法いずれもが適用できる。すなわち、マーキング４の深さや長さの程度によって、その方法は選択されるが、その中でも、上記したダイヤモンドツールまたはレーザーによるマーキング４、特に、炭酸ガスレーザーでママーキング４を設けることが好ましい。

さらに、本実施形態に使用するダイヤモンドツールとしては、従来公知のものがマーキング４の形状によって適宜選択できるが、例えば、ダイヤモンドホイール、ダイヤモンドチップ付きドリルなどが例として挙げられる。

ダイヤモンドツールでマーキング４を施す際には、以下の手順とすることができる。
1.ルツボの芯出し用の３爪スクロールチャック機構を持ち、且つ、中心部にマーキング加工機用の開口部がある敷板にルツボの開口部を下にした状態で乗せる工程
2.３爪スクロールチャック機構によるルツボの芯出し工程
3.ルツボの内壁面側にダイヤモンドツール加工機が昇降する工程
4.加工位置を調整する工程
5.ダイヤモンドツールによりマーキングを設ける工程
6.サーボ制御機構を持つ敷板が回転し、順次マーキングを繰り返す工程
7.ダイヤモンドツール加工機が原点位置に戻る工程
である。

以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。

例えば、図１に示したような、天然シリカを主成分とする特殊領域２の場合では、全周の一部にのみ本実施形態に用いるマーキング４を設けることができるが、もちろん、全周にわたって設けても良い。

以下、本発明を実施例によりさらに説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

〔実施例１〕
従来公知の方法で製造された800mm口径のシリカガラスルツボに、以下に示す手順で上記の実施形態で説明したマーキングを施した。その時のマーキングの形状は１mm径の点状とした。なお、本実施例においては、天然シリカを主成分（天然シリカ／合成シリカ＝2/1）とする特殊領域を、高さ方向の幅：30mm、深さ：100μmで有するシリカガラスルツボを用いた。

〔レーザーマーキング手順〕
1.ルツボの芯出し用の３爪スクロールチャック機構を持ち、且つ、中心部にレーザー加工機用の開口部がある敷板にルツボの開口部を下にした状態で乗せる工程
2.３爪スクロールチャック機構によるルツボの芯出し工程
3.ルツボの内壁面側にレーザー加工機が昇降する工程
4.レーザー装置に内臓された波長：650nmの赤色半導体レーザーにより、ルツボ内壁面−レーザー照射口の距離を調整する工程
5.レーザーによりマーキングを設ける工程
6.サーボ制御機構を持つ敷板が回転し、順次マーキングを繰り返す工程
7.レーザー加工機が原点位置に戻る工程
である。

また、炭酸ガスレーザーの照射条件は以下のとおりである。
発振波長帯域：10.6 μｍ
最大出力エネルギー：10 Ｊ
ビーム拡がり角：0.5 mrad
繰り返し：single, 0-12 Hz
パルス幅：180 ｎs
ジッタ− ：±60 ns
スイッチング方式：半導体スイッチ方式
レーザ装置寸法：W83 cm×H60 cm×D271 cm

以上の条件で、上記の実施形態で説明したレーザーマーキングを施した結果、天然シリカを主成分とする特殊領域が正確に視認できた。

〔実施例２〕
次に、実施例１で用いたルツボを1400℃に熱して模擬的に変形させた。上記の実施形態で説明したレーザーマーキングを施した場合、当該ルツボが変形した場合でも、天然シリカを主成分とする特殊領域が正確に視認できた。

〔実施例３〕
実施例１で用いたルツボを、コーナー部で７mm程度の隙間ができるカーボンサセプターに装填し、ルツボ内に約80kgの多結晶シリコンを入れてＣＺ炉に設置し、約1450℃で溶解し20時間保持した。このとき、ＣＺ炉外から、目視観察をしたが、天然シリカを主成分とする特殊領域の場所が正確に視認できた。ルツボが常温に戻ってから、シリカガラスルツボとカーボンサセプターとの隙間を測定すると、２mm程度となっており、大きく変形していた。すなわち、ルツボのコーナー部が５mm程度変形した場合でも、上記の実施形態で説明したマーキングを施したシリカガラスルツボは、天然シリカを主成分とする特殊領域の場所が正確に視認できた。

〔実施例４〕
実施例１と同じ仕様のシリカガラスルツボに、同じく実施例１の条件でレーザーマーキングを施し、比較例として、マーキングを施さない実施例１と同じ仕様のシリカガラスルツボを準備した。ついで、それぞれのルツボをＣＺ炉に設置した。さらに、これらのシリカガラスルツボに、シリコンが溶融したときに、湯面が特殊領域の場所にくるように、約100kgの多結晶シリコン塊を入れ、アルゴンガス雰囲気（6.67kPa）に保持した後、室温(20℃)から1500℃まで10時間で昇温し、この温度に所定時間保持して上記シリコン塊を溶融し、シリコン融液を形成した。この時、上記の実施形態で説明したレーザーマーキングを施したシリカガラスルツボは、上端のマーキングは見えているが、下端のマーキングがシリコン融液で見えなくなっていた。これらのシリコン融液に種結晶を浸し、ルツボを回転しながら徐々に引上げて400mm径のシリコン単結晶を0.3ｍ長、それぞれに、波立ちが最小となる条件で成長させた。

従来のマーキング無しのシリカガラスルツボを用いた場合は、引上げに17時間かかった。これに対し、上記の実施形態で説明したレーザーマーキングを施したシリカガラスルツボを用いた場合は、マーキング位置で引上げ速度を、0.3mm／minから0.6mm／minに上げることができたため、引上げに15時間しかかからず、上記の実施形態で説明したレーザーマーキングの効果により、生産能力を１割以上向上させることが確認できた。なお、実施例、比較例とも単結晶化率は100％であった。

以上、本発明を実施例に基づいて説明した。この実施例はあくまで例示であり、種々の変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

例えば、上記実施例では、レーザーマーキングを目視により視認したが、特に限定する趣旨ではない。すなわち、目視の代わりに光学測定装置などを用いてレーザーマーキングの位置を検出してもよい。

本発明は、ＣＺ法による単結晶シリコンの引上げ製造時の、溶融シリコンを溜めておくシリカガラスルツボの液面振動防止に有効な特殊領域を正確かつ容易に利用できるため、効率的にＣＺ法による単結晶シリコンの引上げ製造を行うことができる。その結果、高品質なシリコン単結晶インゴットを、従来より速いタイミングで最適な引上げ速度とすることができる。

１ルツボ開口縁部
２特殊領域
３底面中心
４マーキング
５特殊領域を設けることができる範囲（直胴部）
６透明層
７気泡含有層
８底部
９コーナー部

Claims

溶融シリコンを溜めるシリカガラスルツボであって、該シリカガラスルツボが溶融シリコンの波立ちを防止する特殊領域を直胴部の内壁面にそなえ、該特殊領域の少なくとも上端および下端にマーキングを有することを特徴とするシリカガラスルツボ。
前記特殊領域が、天然シリカを原料とするシリカガラスを主成分とし、該特殊領域以外の透明層は合成シリカを原料とするシリカガラスを主成分とすることを特徴とする請求項１に記載のシリカガラスルツボ。
前記特殊領域が、気泡を内在するシリカガラスからなることを特徴とする請求項１に記載のシリカガラスルツボ。
前記特殊領域が、表面凹凸を有することを特徴とする請求項１に記載のシリカガラスルツボ。
前記表面凹凸が、複数のスリットからなることを特徴とする請求項４に記載のシリカガラスルツボ。
前記特殊領域が、ルツボ開口縁部の下５mmからルツボ底面中心の上１００mmの間に設けられており、かつその幅が１〜１００mmであることを特徴とする請求項１に記載のシリカガラスルツボ。
前記マーキングがレーザーマーキングであることを特徴とする請求項１に記載のシリカガラスルツボ。
前記マーキングがダイヤモンドツールマーキングであることを特徴とする請求項１に記載のシリカガラスルツボ。