特開 2024-145345 シリコンインゴット、シリコンインゴット製造用ルツボ、シリコンインゴット製造用ルツボの製造方法、および、シリコンインゴットの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024145345

(43)【公開日】2024-10-15

(54)【発明の名称】シリコンインゴット、シリコンインゴット製造用ルツボ、シリコンインゴット製造用ルツボの製造方法、および、シリコンインゴットの製造方法

(51)【国際特許分類】

   C30B 29/06 20060101AFI20241004BHJP

   C30B 13/14 20060101ALI20241004BHJP

【ＦＩ】

C30B29/06 501A

C30B13/14

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023057654

(22)【出願日】2023-03-31

(71)【出願人】

【識別番号】597065282

【氏名又は名称】三菱マテリアル電子化成株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100175802

【弁理士】

【氏名又は名称】寺本 光生

(74)【代理人】

【識別番号】100142424

【弁理士】

【氏名又は名称】細川 文広

(74)【代理人】

【識別番号】100140774

【弁理士】

【氏名又は名称】大浪 一徳

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 豪矩

(72)【発明者】

【氏名】続橋 浩司

(72)【発明者】

【氏名】小西 希

(72)【発明者】

【氏名】市川 博康

【テーマコード（参考）】

4G077

【Ｆターム（参考）】

4G077AA02

4G077AB01

4G077AB10

4G077BA04

4G077CE02

4G077EG02

4G077HA20

4G077NC02

4G077NC03

(57)【要約】

【課題】異種介在物の混入が十分に抑制されたシリコンインゴット、シリコンインゴットを製造する際に用いられるシリコンインゴット製造用ルツボを提供する。
【解決手段】一方向凝固組織からなり、円相当径が３μｍ以上の異種介在物の個数密度が０．０１個／ｃｍ^２未満であることを特徴とする。鋳型２１の内面に、平均粒径が１μｍ以上２００μｍ以下の微細シリカ粉末とコロイダルシリカからなるスラリー層２３と、平均粒径が１００μｍ以上１０００μｍ以下の粗大シリカ粉末からなるスタッコ層２４と、が、厚さ方向に交互に積層されており、シリコンインゴットと接触する最内層がスラリー層２３とされるとともに、積層されたスラリー層２３およびスタッコ層２４の合計層数が６以上であることを特徴とする。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

一方向凝固組織からなり、円相当径が３μｍ以上の異種介在物の個数密度が０．０１個／ｃｍ^２未満であることを特徴とするシリコンインゴット。

【請求項2】

窒素濃度が１．０×１０^１４ａｔｏｍｓ／ｃｃ未満であることを特徴とする請求項１に記載のシリコンインゴット。

【請求項3】

炭素濃度が３．５×１０^１７ａｔｏｍｓ／ｃｃ未満であることを特徴とする請求項１に記載のシリコンインゴット。

【請求項4】

シリコンインゴットを製造する際に用いられるシリコンインゴット製造用ルツボであって、
鋳型の内面に、平均粒径が１μｍ以上２００μｍ以下の微細シリカ粉末とコロイダルシリカからなるスラリー層と、平均粒径が１００μｍ以上１０００μｍ以下の粗大シリカ粉末からなるスタッコ層と、が、厚さ方向に交互に積層されており、積層された前記スラリー層および前記スタッコ層の合計層数が６以上であることを特徴とするシリコンインゴット製造用ルツボ。

【請求項5】

シリコンインゴットを製造する際に用いられるシリコンインゴット製造用ルツボの製造方法であって、
鋳型の内面に、平均粒径が１μｍ以上２００μｍ以下の微細シリカ粉末とコロイダルシリカからなるスラリーを塗布または吹き付けてスラリー層を形成するスラリー層形成工程と、平均粒径が１００μｍ以上１０００μｍ以下の粗大シリカ粉末を散布してスタッコ層を形成するスタッコ層形成工程と、積層した前記スラリー層および前記スタッコ層を焼成する焼成工程と、を有し、
前記スラリー層形成工程と前記スタッコ層形成工程を交互に繰り返してそれぞれ３回以上実施し、前記スラリー層および前記スタッコ層の合計層数を６以上とし、その後、前記焼成工程を実施することを特徴とするシリコンインゴット製造用ルツボの製造方法。

【請求項6】

一方向凝固組織からなるシリコンインゴットの製造方法であって、
請求項４に記載のシリコンインゴット製造用ルツボを用いることを特徴とするシリコンインゴットの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、一方向凝固組織からなるシリコンインゴット、シリコンインゴット製造用ルツボ、シリコンインゴット製造用ルツボの製造方法、および、シリコンインゴットの製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、例えばシリコン半導体デバイスを製造する工程で用いられるプラズマエッチング装置やプラズマＣＶＤ装置等の各種装置においては、装置内におけるコンタミの発生を抑制するために、シリコンウエハと同一素材であるシリコン部材が広く使用されている。ここで、上述のシリコン部材は、例えば一方向凝固組織からなるシリコンインゴットから製造されている。
なお、一方向凝固組織からなるシリコンインゴットは、例えば特許文献１に示すように、液晶用スパッタリング装置、プラズマエッチング装置、ＣＶＤ装置などの半導体製造装置で用いられる部品の素材として広く利用されている。

【0003】

また、特許文献２に示すように、プラズマ処理装置においては、異常放電やパーティクルの発生の抑制が課題とされている。ここで、シリコン部材に含まれる介在物は、ドライエッチングプロセス中に部材が消耗されて表面に露出した場合には異常放電の原因に、さらに部材が消耗されて部材から脱離した合にはパーティクル発生の原因となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第４５３１４３５号公報

【特許文献2】特開２０１５－１０６６５２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、シリコンインゴットの製造にあたっては、鋳造後、ルツボからシリコンインゴットを取り出す際に、割れが生じるおそれがあった。
このため、従来は、シリコンインゴットをルツボから剥離させるために、ルツボ内壁に離型剤を塗布することがある。通常、離型剤として窒化珪素（シリコンナイトライド膜）を用いるため、インゴット中の窒素濃度を十分低減することができず、窒化珪素等の異種介在物の混入を回避できなかった。また、製造装置の内部に炭素部材が配設されている場合には、炭化珪素等の異種介在物が混入するおそれがあった。

【0006】

この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、異種介在物の混入が十分に抑制されたシリコンインゴット、シリコンインゴットを製造する際に用いられるシリコンインゴット製造用ルツボ、シリコンインゴット製造用ルツボの製造方法、および、シリコンインゴットの製造方法を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本発明者らが鋭意検討した結果、シリコンインゴットを製造する際に用いるルツボ（シリコンインゴット製造用ルツボ）を特定の構造とすることにより、窒化珪素等の離型剤を用いることなく、シリコンインゴットを良好に取り出すことができるとともに、介在物の混入を十分に抑制可能となるとの知見を得た。

【0008】

本発明は、上述の知見に基づいてなされたものであって、本発明の態様１のシリコンインゴットは、一方向凝固組織からなり、円相当径が３μｍ以上の異種介在物の個数密度が０．０１個／ｃｍ^２未満であることを特徴としている。

【0009】

本発明の態様１のシリコンインゴットによれば、円相当径が３μｍ以上の異種介在物の個数密度が０．０１個／ｃｍ^２未満とされていることから、異種介在物の混入が抑制されており、コンタミ、異常放電、パーティクルの発生を抑制可能なシリコン部材の素材として特に適している。
なお、異種介在物の個数密度は、シリコンインゴットの断面観察を行うことによって測定されるものである。

【0010】

本発明の態様２のシリコンインゴットは、本発明の態様１のシリコンインゴットにおいて、窒素濃度が１．０×１０^１４ａｔｏｍｓ／ｃｃ未満であることを特徴としている。
本発明の態様２のシリコンインゴットによれば、窒素濃度が１．０×１０^１４ａｔｏｍｓ／ｃｃ未満に制限されているので、窒化珪素等の異種介在物の混入が抑制されており、コンタミ、異常放電、パーティクルの発生を抑制可能なシリコン部材の素材として特に適している。

【0011】

本発明の態様３のシリコンインゴットは、本発明の態様１または態様２のシリコンインゴットにおいて、炭素濃度が３．５×１０^１７ａｔｏｍｓ／ｃｃ未満であることを特徴としている。
本発明の態様３のシリコンインゴットによれば、炭素濃度が３．５×１０^１７ａｔｏｍｓ／ｃｃに制限されているので、炭化珪素等の異種介在物の混入が抑制されており、コンタミ、異常放電、パーティクルの発生を抑制可能なシリコン部材の素材として特に適している。

【0012】

本発明の態様４のシリコンインゴット製造用ルツボは、シリコンインゴットを製造する際に用いられるシリコンインゴット製造用ルツボであって、鋳型の内面に、平均粒径が１μｍ以上２００μｍ以下の微細シリカ粉末とコロイダルシリカからなるスラリー層と、平均粒径が１００μｍ以上１０００μｍ以下の粗大シリカ粉末からなるスタッコ層と、が、厚さ方向に交互に積層されており、前記シリコンインゴットと接触する最内層が前記スラリー層とされるとともに、積層された前記スラリー層および前記スタッコ層の合計層数が６以上であることを特徴としている。

【0013】

本発明の態様４のシリコンインゴット製造用ルツボによれば、鋳型の内面に、平均粒径が１μｍ以上２００μｍ以下の微細シリカ粉末とコロイダルシリカからなるスラリー層と、平均粒径が１００μｍ以上１０００μｍ以下の粗大シリカ粉末からなるスタッコ層と、が、厚さ方向に交互に積層され、積層された前記スラリー層および前記スタッコ層の合計層数が６以上とされているので、複数の層間においてシリコンインゴットの取り出す際の応力が緩和され、シリコンインゴットに割れが生じることを抑制できる。また、シリコンインゴットと接触する最内層が窒化珪素等の離型剤で構成されていないので、鋳造時に窒化珪素や炭化珪素等の異種介在物が発生することを抑制でき、これら異種介在物が十分に低減されたシリコンインゴットを製造することができる。

【0014】

本発明の態様５のシリコンインゴット製造用ルツボの製造方法は、シリコンインゴットを製造する際に用いられるシリコンインゴット製造用ルツボの製造方法であって、鋳型の内面に、平均粒径が１μｍ以上２００μｍ以下の微細シリカ粉末とコロイダルシリカからなるスラリーを塗布または吹き付けてスラリー層を形成するスラリー層形成工程と、平均粒径が１００μｍ以上１０００μｍ以下の粗大シリカ粉末を散布してスタッコ層を形成するスタッコ層形成工程と、積層した前記スラリー層および前記スタッコ層を焼成する焼成工程と、を有し、前記スラリー層形成工程と前記スタッコ層形成工程を交互に繰り返してそれぞれ３回以上実施し、前記スラリー層および前記スタッコ層の合計層数を６以上とし、その後、前記焼成工程を実施することを特徴としている。

【0015】

本発明の態様５のシリコンインゴット製造用ルツボの製造方法によれば、スラリー層形成工程と、スタッコ層形成工程と、積層した前記スラリー層および前記スタッコ層を焼成する焼成工程と、を有し、前記スラリー層形成工程と前記スタッコ層形成工程を交互に繰り返してそれぞれ３回以上実施し、前記スラリー層および前記スタッコ層の合計層数を６以上とし、その後、前記焼成工程を実施する構成とされているので、シリコンインゴットと接触する最内層に窒化珪素等が用いられていないとともに、積層された前記スラリー層および前記スタッコ層の合計層数が６以上であるシリコンインゴット製造用ルツボを製造することが可能となる。

【0016】

本発明の態様６のシリコンインゴットの製造方法は、一方向凝固組織からなるシリコンインゴットの製造方法であって、本発明の態様４に記載のシリコンインゴット製造用ルツボを用いることを特徴としている。

【0017】

本発明の態様６のシリコンインゴットの製造方法によれば、発明の態様４に記載のシリコンインゴット製造用ルツボを用いているので、シリコンインゴットの取り出す際に、シリコンインゴットに割れ生じることを抑制できるとともに、鋳造時に窒化珪素や炭化珪素等の異種介在物が発生することを抑制でき、これら異種介在物が十分に低減されたシリコンインゴットを製造することができる。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、異種介在物の混入が十分に抑制されたシリコンインゴット、シリコンインゴットを製造する際に用いられるシリコンインゴット製造用ルツボ、シリコンインゴット製造用ルツボの製造方法、および、シリコンインゴットの製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の実施形態であるシリコンインゴットを製造する際に用いられるシリコンインゴット製造装置の一例を示す概略説明図である。

【図2】本発明の実施形態であるシリコンインゴット製造用ルツボの概略説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下に、本発明の実施形態であるシリコンインゴット、シリコンインゴット製造用ルツボ、シリコンインゴット製造用ルツボの製造方法、および、シリコンインゴットの製造方法について、添付した図面を参照して説明する。なお、以下に示す各実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。

【0021】

本発明の実施形態であるシリコンインゴットは、例えば、図１に示すシリコンインゴット製造装置１０によって製造されるものである。シリコンインゴット製造装置１０に備えられたシリコンインゴット製造用ルツボ２０内において、底部側から上方に向けて一方向凝固されたものであって、柱状の結晶構造を持つものである。

【0022】

そして、本実施形態であるシリコンインゴットにおいては、円相当径が３μｍ以上の異種介在物の個数密度が０．０１個／ｃｍ^２未満とされている。
ここで、異種介在物の個数密度は、シリコンインゴットから観察試料を採取し、観察試料を鏡面研磨して観察することで確認されるものである。なお、本実施形態では、一方向凝固したシリコンインゴットの上部から観察試料を採取し、異種介在物の個数密度を測定した。ここで、異種介在物は、窒化珪素および炭化珪素を含むものとされている。
なお、円相当径が３μｍ以上の異種介在物の個数密度は、０．００１個／ｃｍ^２以下であることがより好ましい。

【0023】

また、本実施形態であるシリコンインゴットにおいては、窒素濃度が１．０×１０^１４ａｔｏｍｓ／ｃｃ未満であることが好ましく、５．０×１０^１３ａｔｏｍｓ／ｃｃ未満であることがより好ましい。
なお、本実施形態においては、シリコンインゴットの窒素濃度は、ＳＩＭＳ（二次イオン質量分析法）によって測定されたものである。

【0024】

さらに、本実施形態であるシリコンインゴットにおいては、炭素濃度が３．５×１０^１７ａｔｏｍｓ／ｃｃ未満であることが好ましく、２．０×１０^１７ａｔｏｍｓ／ｃｃ未満であることがより好ましい。
なお、本実施形態においては、シリコンインゴットの炭素濃度は、ＦＴ－ＩＲ（フーリエ変換赤外分光法）によって測定されたものである。

【0025】

次に、本実施形態であるシリコンインゴットを製造する際に用いられるシリコンインゴット製造装置１０について、図１を参照して説明する。
このシリコンインゴット製造装置１０は、シリコン融液Ｌが貯留されるシリコンインゴット製造用ルツボ２０と、このシリコンインゴット製造用ルツボ２０が載置されるチルプレート１２と、このチルプレート１２を下方から支持する床下ヒータ１３と、シリコンインゴット製造用ルツボ２０の上方に配設された天井ヒータ１４と、を備えている。また、ルツボ２０の周囲には、断熱材１５が設けられている。
チルプレート１２は、中空構造とされており、供給パイプ１６を介して内部にＡｒガスが供給される構成とされている。

【0026】

ここで、本実施形態であるシリコンインゴット製造用ルツボ２０について、図２を参照して説明する。
本実施形態であるシリコンインゴット製造用ルツボ２０は、鋳型２１と、この鋳型２１の内面に形成されたシリカ層２２と、を有している。
鋳型２１は、例えば、石英、黒鉛で構成されている。なお、鋳型２１の内側には、任意の寸法および形状を有する空間（例えば、円柱状空間、六角柱状空間、立方体状空間または直方体状空間など）が設けられているが、特に限定されるものではない。

【0027】

シリカ層２２は、図２に示すように、鋳型２１の内側に設けられており、平均粒径が１μｍ以上２００μｍ以下の微細シリカ粉末とコロイダルシリカからなるスラリー層２３と、平均粒径が１００μｍ以上１０００μｍ以下の粗大シリカ粉末からなるスタッコ層２４と、が、厚さ方向に交互に積層された構造とされており、シリコンインゴットと接触する最内層がスラリー層２３とされるとともに、積層されたスラリー層２３およびスタッコ層２４の合計層数が６以上とされている。
なお、本実施形態においては、図２に示すように、鋳型２１の内面と接する箇所にスラリー層２３が形成されており、積層されたスラリー層２３およびスタッコ層２４の合計層数が６とされている。

【0028】

ここで、積層されたスラリー層２３およびスタッコ層２４の合計層数が６層よりも少ない場合には、シリコンインゴットを取り出す際の応力を緩和しきれずに、シリコンインゴットに割れが発生してしまうおそれがある。このため、本実施形態では、積層されたスラリー層２３およびスタッコ層２４の合計層数が６層以上としている。
また、微細シリカ粉末の平均粒径を１μｍ以上２００μｍ以下の範囲内とすることにより、コロイダルシリカと混合してスラリーとすることができ、上述のスラリー層２３を良好に形成することができる。
さらに、粗大シリカ粉末の平均粒径を１００μｍ以上１０００μｍ以下とすることにより、表面粗さが必要以上に大きくならず、鋳型２１との剥離が容易となる。

【0029】

また、本実施形態においては、シリカ層２２の厚さ（積層されたスラリー層２３およびスタッコ層２４の合計厚さ）は、１ｍｍ以上であることが好ましく、２ｍｍ以上であることがより好ましい。一方、シリカ層２２の厚さ（積層されたスラリー層２３およびスタッコ層２４の合計厚さ）は、３０ｍｍ以下であることが好ましく、２５ｍｍ以下であることがより好ましい。

【0030】

さらに、スラリー層２３の厚さは、０．１ｍｍ以上であることが好ましく、０．２ｍｍ以上であることがより好ましい。一方、スラリー層２３の厚さは、５ｍｍ以下であることが好ましく、４ｍｍ以下であることがより好ましい。
また、スタッコ層２４の厚さは、０．１ｍｍ以上であることが好ましく、０．２ｍｍ以上であることがより好ましい。一方、スタッコ層２４の厚さは、５ｍｍ以下であることが好ましく、４ｍｍ以下であることがより好ましい。

【0031】

次に、本実施形態であるシリコンインゴット製造用ルツボ２０の製造方法について説明する。
本実施形態であるシリコンインゴット製造用ルツボ２０の製造方法は、鋳型２１の内面に、平均粒径が１μｍ以上２００μｍ以下の微細シリカ粉末とコロイダルシリカからなるスラリーを塗布または吹き付けてスラリー層２３を形成するスラリー層形成工程と、平均粒径が１００μｍ以上１０００μｍ以下の粗大シリカ粉末を散布してスタッコ層２４を形成するスタッコ層形成工程と、積層したスラリー層２３およびスタッコ層２４を焼成する焼成工程と、を有している。

【0032】

そして、スラリー層形成工程とスタッコ層形成工程を交互に繰り返してそれぞれ３回以上実施し、スラリー層２３およびスタッコ層２４の合計層数を６以上とし、その後、焼成工程を実施する構成とされている。
ここで、焼成工程においては、雰囲気：Ｎ_２、Ａｒなどの不活性ガス、加熱温度：８００℃以上１２００℃以下の範囲内、加熱温度での保持時間：１時間以上１０時間以下の範囲内、の条件とすることが好ましい。

【0033】

次に、図１に示すシリコンインゴット製造装置１０を用いた本実施形態であるシリコンインゴットの製造方法について説明する。

【0034】

まず、本実施形態であるシリコンインゴット製造用ルツボ２０内に、シリコン原料を装入する。ここで、シリコン原料としては、１１Ｎ（純度９９．９９９９９９９９９）の高純度シリコンを砕いて得られた「チャンク」と呼ばれる塊状のものが使用される。この塊状のシリコン原料の粒径は、例えば、３０ｍｍから１００ｍｍとされている。

【0035】

このシリコン原料を、天井ヒータ１４と床下ヒータ１３とに通電して加熱する。これにより、加熱されたシリコン原料は溶解し、シリコンインゴット製造用ルツボ２０内には、シリコン融液Ｌが貯留されることになる。ここで、シリコン溶解後の条件としては、１４２０℃以上１６００℃以下の範囲の加熱温度で、５時間以上４０時間以下の範囲で保持とすることが好ましい。

【0036】

次に、床下ヒータ１３への通電を停止し、チルプレート１２の内部に供給パイプ１６を介してＡｒガスを供給する。これにより、シリコンインゴット製造用ルツボ２０の底部を冷却する。さらに、天井ヒータ１４への通電を徐々に減少させることにより、ルツボ２０内のシリコン融液Ｌは、シリコンインゴット製造用ルツボ２０の底部から冷却され、底部から上方に向けて伸びる柱状晶Ｃが成長して一方向凝固することになる。
ここで、鋳造条件としては、凝固速度が５ｍｍ／ｈ以上２０ｍｍ／ｈ以下の範囲内となるように調整することが好ましい。

【0037】

凝固が完了した後に、シリコンインゴット製造用ルツボ２０の内部に形成されたシリコンインゴットを取り出す。
このようにして、本実施形態であるシリコンインゴットが製造される。

【0038】

以上のような構成とされた本実施形態であるシリコンインゴットによれば、円相当径が３μｍ以上の異種介在物の個数密度が０．０１個／ｃｍ^２未満とされているので、異種介在物の混入が十分に抑制されており、コンタミ、異常放電、パーティクルの発生を抑制可能なシリコン部材の素材として特に適している。

【0039】

本実施形態であるシリコンインゴットにおいて、窒素濃度が１．０×１０^１４ａｔｏｍｓ／ｃｃ未満とされている場合には、窒化珪素等の窒素を含む異種介在物の混入が抑制されており、コンタミ、異常放電、パーティクルの発生を抑制可能なシリコン部材の素材として特に適している。

【0040】

本実施形態であるシリコンインゴットにおいて、炭素濃度が３．５×１０^１７ａｔｏｍｓ／ｃｃ未満でとされている場合には、炭化珪素等の炭素を含む異種介在物の混入が抑制されており、コンタミ、異常放電、パーティクルの発生を抑制可能なシリコン部材の素材として特に適している。

【0041】

本実施形態であるシリコンインゴット製造用ルツボ２０によれば、鋳型２１の内面に、平均粒径が１μｍ以上２００μｍ以下の微細シリカ粉末とコロイダルシリカからなるスラリー層２３と、平均粒径が１００μｍ以上１０００μｍ以下の粗大シリカ粉末からなるスタッコ層２４と、が、厚さ方向に交互に積層され、積層されたスラリー層２３およびスタッコ層２４の合計層数が６以上とされているので、複数の層間においてシリコンインゴットの取り出す際の応力が緩和され、シリコンインゴットやシリコンインゴット製造用ルツボ２０に割れ生じることを抑制できる。また、シリコンインゴットと接触する最内層が窒化珪素等の離型剤で構成されていないので、鋳造時に窒化珪素や炭化珪素等の異種介在物が発生することを抑制でき、これら異種介在物が十分に低減されたシリコンインゴットを製造することができる。

【0042】

本実施形態であるシリコンインゴット製造用ルツボ２０の製造方法によれば、スラリー層形成工程と、スタッコ層形成工程と、積層したスラリー層２３およびスタッコ層２４を焼成する焼成工程と、を有し、スラリー層形成工程とスタッコ層形成工程を交互に繰り返してそれぞれ３回以上実施し、スラリー層２３およびスタッコ層２４の合計層数を６以上とし、その後、焼成工程を実施する構成とされているので、シリコンインゴットと接触する最内層がスラリー層２３とされるとともに、積層されたスラリー層２３およびスタッコ層２４の合計層数が６以上であるシリコンインゴット製造用ルツボ２０を製造することが可能となる。

【0043】

本実施形態であるシリコンインゴットの製造方法によれば、本実施形態であるシリコンインゴット製造用ルツボ２０を用いているので、シリコンインゴットを取り出す際に、シリコンインゴットに割れ生じることを抑制できるとともに、鋳造時に窒化珪素や炭化珪素等の異種介在物が発生することを抑制でき、これら異種介在物が十分に低減されたシリコンインゴットを製造することができる。

【0044】

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
本実施形態では、図２に示すように、積層したスラリー層２３およびスタッコ層２４の合計層数を６として説明したが、これに限定されることはなく、合計層数を７以上としてもよい。

【0045】

なお、鋳型２１側の最外層は、スラリー層２３であってもよいし、スタッコ層２４であってもよいが、スラリー層２３とすることが好ましい。
また、シリコン融液Ｌ側の最内層は、スラリー層２３であってもよいし、スタッコ層２４であってもよいが、スラリー層２３とすることが好ましい。

【実施例0046】

本発明の有効性を確認するために行った確認実験について説明する。

【0047】

（本発明例）
内径：４００ｍｍ、外径：４５０ｍｍ、深さ：５００ｍｍの寸法を有する石英の鋳型を用意した。
そして、平均粒径が１μｍ以上２００μｍ以下の微細シリカ粉末とコロイダルシリカからなるスラリーを塗布または吹き付けてスラリー層を形成するスラリー層形成工程を４回、平均粒径が１００μｍ以上１０００μｍ以下の粗大シリカ粉末を散布してスタッコ層を形成するスタッコ層形成工程を３回を、交互に繰り返し実施し、スラリー層およびスタッコ層の合計層数を７とし、その後、雰囲気：Ｎ_２、加熱温度：８００℃、保持時間：８時間の条件で焼成工程を実施し、鋳型内面にシリカ層が形成された本発明例のシリコンインゴット製造用ルツボを製造した。なお、スラリー層およびスタッコ層の合計厚さ（シリカ層の厚さ）を３ｍｍとした。

【0048】

この本発明例のシリコンインゴット製造用ルツボに、シリコン原料を装填し、その後、温度：１５００℃に保持し、原料を溶解した。このようにして得られたシリコン溶湯を０．５℃／ｍｉｎの冷却速度で鋳型下方より冷却し、一方向凝固組織からなるシリコンインゴットを製造した。

【0049】

（比較例）
内径：４００ｍｍ、外径：４５０ｍｍ、深さ：５００ｍｍの寸法を有する石英の鋳型を用意した。
そして、鋳型の内面に、離型剤として厚さ１ｍｍのシリコンナイトライド膜を成膜し、比較例のシリコンインゴット製造用ルツボを製造した。

【0050】

この比較例のシリコンインゴット製造用ルツボに、シリコン原料を装填し、その後、温度：１５００℃に保持し、原料を溶解した。このようにして得られたシリコン溶湯を０．５℃／ｍｉｎの冷却速度で鋳型下方より冷却し、一方向凝固組織からなるシリコンインゴットを製造した。

【0051】

得られたシリコンインゴットの上面から１５ｍｍの高さ位置で、それぞれ測定試料を採取し、円相当径が３μｍ以上の異種介在物の個数密度、窒素濃度、炭素濃度を測定した。

【0052】

異種介在物の個数密度は、測定試料の観察面を鏡面研磨し、観察面を、光度１０００～２０００ｌｘの環境下で目視観察することによって、円相当径が３μｍ以上の異種介在物の個数密度を算出した。
窒素濃度は、ＳＩＭＳ（二次イオン質量分析法）によって測定した。炭素濃度は、ＦＴ－ＩＲ（フーリエ変換赤外分光法）によって測定した。
異種介在物の個数密度の算出、窒素濃度の測定、炭素濃度の測定には同じシリコンインゴットの同じ高さ位置から採取した試料をそれぞれ用いた。
測定結果を表１に示す。

【0053】

【表1】

【0054】

比較例においては、鋳型の内面に離型剤としてナイトライド膜を成膜したシリコンインゴット製造用ルツボを用いており、製造されたシリコンインゴットにおいて窒素濃度、炭素濃度が高く、異種介在物の個数密度が５．３個／ｃｍ^２であって、異種介在物を多く含んでいた。

【0055】

これに対して、本発明例においては、鋳型の内面にスラリー層とスタッコ層が交互に積層され、最内層がスラリー層とされるとともに積層されたスラリー層およびスタッコ層の合計層数が６とされたシリコンインゴット製造用ルツボを用いており、製造されたシリコンインゴットにおいて窒素濃度、炭素濃度が十分に低く、異種介在物の個数密度が０．００１個／ｃｍ^２未満であって、異種介在物がほとんど存在していなかった。

【0056】

以上のように、本発明によれば、異種介在物の混入が十分に抑制されたシリコンインゴット、シリコンインゴットを製造する際に用いられるシリコンインゴット製造用ルツボ、シリコンインゴット製造用ルツボの製造方法、および、シリコンインゴットの製造方法を提供可能であることが確認された。

【符号の説明】

【0057】

２０ シリコンインゴット製造用ルツボ
２１ 鋳型
２３ スラリー層
２４ スタッコ層

【図1】

【図2】