CN105849321B - 石英玻璃坩埚及其应变测定装置 - Google Patents
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Abstract
非破坏性地测定整个石英玻璃坩埚的应变分布。应变测定装置具备：从石英玻璃坩埚1的外侧对其投光的光源11、在光源11与石英玻璃坩埚1的壁体的外表面之间配置的第一偏振片12以及第一1/4波长板13、在石英玻璃坩埚1的内侧配置的照相机14、控制照相机14的拍摄方向的照相机控制机构15、在照相机14与石英玻璃坩埚1的壁体的内表面之间配置的第二偏振片16以及第二1/4波长板17。第二1/4波长板17的光学轴相对于第一1/4波长板13的光学轴倾斜90度。照相机14从光源11投光，将通过第一偏振片12、第一1/4波长板13、石英玻璃坩埚1的壁体、第二1/4波长板17以及第二偏振片16的光进行拍摄。
Description
【技术领域】
本发明涉及石英玻璃坩埚及其应变测定装置，特别是涉及对单晶硅提拉用石英玻璃坩埚的应变进行非破坏测定的应变测定装置。
【背景技术】
在利用切克劳斯基法(CZ法)的单晶硅的制造中使用石英玻璃坩埚(例如参考专利文献1)。CZ法中，将硅原料装入石英玻璃坩埚中进行加热熔融，在该硅熔液中浸渍晶种，使坩埚旋转的同时缓慢提拉晶种，使单晶生长。为了以低成本制造半导体器件用的高品质的单晶硅，需要提高一次提拉工序中的单晶收率，因此，需要使用能够保持大量原料的大容量的坩埚。
在利用CZ法的单晶硅的提拉的准备阶段，在石英玻璃坩埚内预先填充硅原料。该填充作业多数通过人工进行。这是由于，石英玻璃坩埚非常纤细而容易产生裂纹或缺损，如果猛烈地投入大量的原料，则容易发生破裂。另外，在一次提拉工序中为了尽可能得到大的单晶硅锭，最初需要尽可能在坩埚内无间隙地装入大量的原料。因此，需要考虑到多晶硅小片的大小、形状等的谨慎的填充作业。
但是，即使进行利用人工的慎重的填充作业，在多晶硅小片的填充时也观察到石英玻璃坩埚突然破裂的现象。其原因可以认为是由于在石英玻璃坩埚的制造过程中在石英玻璃中残留的应变。即，推测在残留应变大的位置上放置多晶硅的小片时，即使微弱地撞击，该撞击也成为诱因而产生石英玻璃的裂纹。石英玻璃坩埚的残留应变在对一次完成的坩埚进行退火处理后的退火坩埚、或对一次完成的坩埚再次进行电弧熔化后的所谓的再融化坩埚中特别显著(参考专利文献2)。
在石英玻璃坩埚破裂的情况下，不仅无法使用坩埚本身，而且至此进行的原料的填充作业也全部浪费，因此，在成本和工时方面，造成非常大的损失。难以完全防止这样的裂纹，但在石英玻璃坩埚中的残留应变大的情况下，如果作为不良品或B级制品处理，则能够消除问题。因此，需要正确地测定石英玻璃坩埚中的残留应变的分布的方法。
【现有技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本特开2010-280567号公报
【专利文献2】日本特开2001-342030号公报
【发明内容】
【发明要解决的课题】
目前，用于主流的大口径单晶硅锭的提拉的坩埚的开口部的直径(口径)为32英寸(约800mm)以上。这样的大口径的坩埚用于直径300mm以上的大口径单晶硅锭的提拉。坩埚的壁厚为10mm以上至20mm以上。通常，口径32英寸(约800mm)以上的大型坩埚的壁厚为10mm以上，40英寸(约1000mm)以上的大型坩埚的壁厚为13mm以上。在坩埚的外表面侧具有包含多个微小气泡的不透明的石英玻璃层，在内表面侧具有几乎不包含气泡的透明的石英玻璃层。
石英玻璃坩埚是通过将石英粉填充到碳製的旋转模具中，对被整形成坩埚形状的石英粉进行电弧熔化，冷却并进行玻璃化而製成，因此无法对整个石英玻璃坩埚进行均匀加热。因此，在石英玻璃中存在残留应变。残留应变表示玻璃密度的分布。透明的玻璃当有密度差时，会在相对于光轴方向垂直的面内具有密度分布，从而能够将该密度分布作为残留应变进行测定。
以往的一般的应变测定器能够测定薄且透明的玻璃平板的应变，但无法非破坏性地测定石英玻璃坩埚的应变。因此，以往的石英玻璃坩埚的应变测定方法为所谓的破坏検查，沿垂直方向切割坩埚，用应变测定器测定坩埚的截面。这是由于，在单晶硅提拉用的石英玻璃坩埚的外表面侧具有含有多个微小气泡的不透明层，因此，即使使用对坩埚的表面照射的光的透过光在光学上测定应变，由于不透明层妨碍光的透过，也无法测定应变。
但是，认为在从坩埚制品上切割的样品、和在切割前的整个周围束缚的坩埚制品中，应变的状态不同。例如即使在切割的样品中残留应变大，在束缚状态下也有可能几乎没有残留应变。因此，期望能够非破坏性地正确考察在坩埚制品的状态下包含什么样的残留应变。
因此，本发明的目的在于，提供一种能够非破坏性地测定整个石英玻璃坩埚的应变分布的石英玻璃坩埚的应变测定装置。另外，本发明的目的还在于通过进行非破壊测定的应变测定装置提供具有特定的残留应变分布并在填充原料时不易断裂的石英玻璃坩埚。
【用于解决问题的方法】
为了解决上述课题，本发明的应变测定装置，是具有包含多个气泡的不透明的外层、和除去了气泡的透明的内层的石英玻璃坩埚的应变测定装置，其特征在于，具备：在上述石英玻璃坩埚的外侧配置的光源、在上述光源与上述石英玻璃坩埚的壁体的外表面之间配置的第一偏振片、在上述第一偏振片与上述石英玻璃坩埚的壁体的外表面之间配置的第一1/4波长板、在上述石英玻璃坩埚的内侧配置的照相机、控制上述照相机的拍摄方向的照相机控制机构、在上述照相机与上述石英玻璃坩埚的壁体的内表面之间配置的第二偏振片、和在上述照相机与上述石英玻璃坩埚的壁体的内表面之间配置、且相对于上述第一1/4波长板光学轴倾斜90度的第二1/4波长板，上述照相机从上述光源投光，将通过上述第一偏振片、上述第一1/4波长板、上述石英玻璃坩埚的壁体、上述第二1/4波长板以及上述第二偏振片的光进行彩色拍摄。
根据本发明，将来自光源的光用第一偏振片转换成直线偏光，将其进一步用1/4波长板转换成圆偏光，然后，照射到坩埚的壁体上，由此，能够测定坩埚的应变。存在例如横波的光受到气泡的影响而无法透过不透明层的情况、或者纵波的光受到气泡的影响而无法透过不透明层的情况，但只要是圆偏光，则能够不太受到气泡的影响而透过不透明的外层。透过光可以通过相对于第一1/4波长板倾斜90度的第二1/4波长板以及第二偏振片，用CCD照相机拍摄。因此，可以拍摄受到石英玻璃坩埚的应变的影响的透过光。
在本发明中，上述第二1/4波长板较佳地配置于上述第二偏光板与上述石英玻璃坩埚的壁体的内表面之间。根据该构成，由于石英玻璃中的应变作为颜色的变化而出现，因此能够容易地理解应变分布。
在本发明中，上述第二1/4波长板可以配置于上述照相机与上述第二偏光板之间。根据该构成，石英玻璃中的应变作为黑白图案而非彩色图案而出现，因此能够容易理解应变分布。
本发明中，优选上述第一偏振片包括：覆盖上述石英玻璃坩埚的整个高度方向的第三偏振片、和覆盖上述石英玻璃坩埚的底部整个面的第四偏振片，上述第一1/4波长板包括：覆盖上述石英玻璃坩埚的整个高度方向的第三1/4波长板、和覆盖上述石英玻璃坩埚的底部整个面的第四1/4波长板。第一偏振片以及第一1/4波长板的尺寸小的情况下，每次变更照相机的拍摄位置，它们的位置也必须变更，每一个坩埚的测定时间延长。另外，也存在根据拍摄时的照相机与这些光学元件的距离、角度等的微妙变化、测定结果产生不同的问题。但是，通过使用尺寸大的偏振片和1/4波长板，可以不需要变更每次拍摄的位置。另外，通过固定偏振片和1/4波长板，可以抑制位置调整引起的测定结果的偏差。
本发明中，优选上述光源包括：沿上述石英玻璃坩埚的高度方向以特定的间隔排列且投光到上述石英玻璃坩埚的侧部的多个第一LED灯、和沿上述石英玻璃坩埚的径向以特定的间隔配置且投光到上述石英玻璃坩埚的底部的多个第二LED灯。作为光源使用1个LED灯的情况下，每次变更照相机的拍摄位置，LED灯的位置也必须变更，每一个坩埚的测定时间延长。另外，也存在根据拍摄时的照相机与光源的距离、角度等的微妙变化、测定结果产生不同的问题。但是，通过使用多个LED灯，可以不需要变更每次拍摄的位置。另外，通过固定LED灯，可以抑制位置调整引起的测定结果的偏差。
本发明中，上述照相机控制机构优选使上述照相机的拍摄方向沿上述石英玻璃坩埚的高度方向在一个方向上移动的同时连续地拍摄。根据该构成，可以测定坩埚的整个高度方向、即从坩埚的轮圈上端至底部中心的整个范围的应变，从而可以客观地理解坩埚的高度方向的应变的分布。
在本发明中，上述照相机控制机构优选使上述照相机的拍摄方向沿上述石英玻璃坩埚的周向移动，对上述石英玻璃坩埚的整个内周面进行拍摄。或者也可以固定上述照相机的位置，通过使上述石英玻璃坩埚旋转来对上述石英玻璃坩埚的整个内周面进行拍摄。根据该构成，能够一眼就理解坩埚整体的应变分布，从而能够容易地评价坩埚的可靠性。
另外，本发明的石英玻璃，是具有坩埚圆筒状的直筒部、在上述直筒部的下端形成的角部、和隔着上述角部与上述直筒部连接的底部的单晶硅提拉用石英玻璃坩埚，其特征在于，具备：内包气泡的不透明的外层、和排除了气泡的透明的内层，非破坏状态下的石英玻璃内表面测定中的残留应变的分布为光路差(延迟值)130mm以下。根据本发明，能够大幅降低在原料的填充作业中坩埚破裂的概率，从而能够提供可靠性高的石英玻璃坩埚。
【发明效果】
根据本发明，能够提供可以非破坏性地测定整个石英玻璃坩埚的应变分布的应变测定装置。另外，根据本发明，能够提供具有通过这样的应变测定装置特定的残留应变分布且在原料填充时难以破裂的石英玻璃坩埚。
【附图说明】
图1是示意地表示本发明的第一实施方式的石英玻璃坩埚的应变测定装置的构成的侧面图。
图2是示意地表示图1的应变测定装置的构成的平面图。
图3是用于说明应变测定装置的测定原理的一例的示意图。
图4是示意地表示本发明的第二实施方式的石英玻璃坩埚的应变测定装置的构成的图，(a)为平面图，(b)为截面图。
图5是示意地表示本发明的第三实施方式的石英玻璃坩埚的应变测定装置的构成的图，(a)为平面图，(b)为截面图。
图6是示意地表示本发明的第四实施方式的石英玻璃坩埚的应变测定装置的构成的截面图。
图7是示意地表示本发明的第五实施方式的石英玻璃坩埚的应变测定装置的构成的截面图。
图8是示意地表示本发明的第六实施方式的石英玻璃坩埚的应变测定装置的构成的截面图。
图9是用于说明本发明的第七实施方式的石英玻璃坩埚的应变测定装置，尤其是图3所示测定原理的另一例的示意图。
图10是表示石英玻璃坩埚的应变分布的测定结果的图，(a)是一般坩埚的拍摄图像，(b)是再熔化坩埚的拍摄图像，(c)是退火坩埚的拍摄图像。
【具体实施方式】
以下，参照附图的同时对本发明优选的实施方式详细进行说明。
图1是示意地表示本发明的第一实施方式的石英玻璃坩埚的应变测定装置的构成的侧面图。另外，图2是示意地表示图1的应变测定装置的构成的平面图。
如图1和图2所示，本实施方式的应变测定装置10A具备：在石英玻璃坩埚1的外侧配置的光源11、在光源11与石英玻璃坩埚1的壁体的外表面之间配置的第一偏振片12、在第一偏振片12与石英玻璃坩埚1的壁体的外表面之间配置的第一1/4波长板13、在石英玻璃坩埚1的内侧配置的CCD照相机14、控制CCD照相机14的拍摄方向的照相机控制机构15、在CCD照相机14与石英玻璃坩埚1的壁体的内表面之间配置的第二偏振片16、和在第二偏振片16与石英玻璃坩埚1的壁体的内表面之间配置、且相对于第一1/4波长板13光学轴倾斜90度的第二1/4波长板17。
石英玻璃坩埚1主要用于单晶硅的提拉，具有：圆筒状的直筒部1a、在直筒部的下端形成的角部1c、和隔着角部与直筒部连接的底部1b。坩埚的壁体厚度根据其部位的不同而不同，但优选为10mm以上。另外，石英玻璃坩埚1具有：包含多个气泡的不透明的外层2、和除去了气泡的透明的内层3。由于外层2中的多个气泡使光散射，使偏光方向偏离，因此，难以观察使用透过光的应变(双折射相位差)。但是，根据本发明的应变测定装置10，能够测定石英玻璃坩埚1的应变。
光源11包括：对石英玻璃坩埚1的侧部进行照明的第一LED灯组11a、和对石英玻璃坩埚1的底部进行照明的第二LED灯组11b。第一LED灯组11a由沿石英玻璃坩埚1的高度方向以特定的间隔排列的多个LED灯构成，第二LED灯组11b由沿石英玻璃坩埚1的径向以特定的间隔配置的多个LED灯构成。
各LED灯的输出光优选为例如在可见光波长范围内，蓝色(中心波长为450nm左右)、绿色(中心波长为520nm左右)、红色(中心波长为660nm左右)的单波长的组合光源。需要说明的是，绿色光的波长范围为490～580nm。在使用该波长范围的输出光的情况下，可以将玻璃的应变以拍摄图像中的色斑的形式明确地表示。需要说明的是，应变测定装置10A优选设置于暗室。这是为了防止光源11以外的光的影响引起的应变分布的测定结果的偏差。
第一偏振片12由覆盖石英玻璃坩埚1的整个高度方向的第三偏振片12a、和覆盖石英玻璃坩埚1的底部整个面的第四偏振片12b构成。另外，第一1/4波长板13由覆盖石英玻璃坩埚1的整个高度方向的第三1/4波长板13a、和覆盖石英玻璃坩埚1的底部整个面的第四1/4波长板13b构成。第三和第四偏振片12a、12b以及第三1/4波长板13a和第四1/4波长板13b固定于规定位置。
在第一偏振片12和第一1/4波长板13的尺寸小的情况下，每次变更CCD照相机14的拍摄位置，这些光学元件的位置也需要变更，因此，存在每一个坩埚的测定时间延长的问题。另外，也存在根据拍摄时的CCD照相机14与光学元件的距离、角度等的微妙变化、测定结果产生不同的问题。但是，通过使用尺寸大的偏振片和1/4波长板，可以不需要变更每次拍摄的位置。另外，通过固定偏振片和1/4波长板，可以抑制位置调整引起的测定结果的偏差。
第二偏振片16和第二1/4波长板17作为追加透镜直接安装到CCD照相机14上，与CCD照相机14一起移动。它们不像第一偏振片12和第一1/4波长板13那样覆盖宽范围，只要是能够覆盖CCD照相机14的拍摄范围的程度的大小即可。
CCD照相机14拍摄坩埚的内表面。由于可以将石英玻璃坩埚的应变分布以颜色的变化获取，因此，CCD照相机14需要能够进行彩色拍摄。CCD照相机14从光源11投光，接受通过第一偏振片12、第一1/4波长板13、石英玻璃坩埚1的壁体、第二1/4波长板17以及第二偏振片16的光。CCD照相机14拍摄的图像数据被输入未图示的计算机中，经过特定的图像处理在显示器上显示。
照相机控制机构15具有：由箭头D1所示在包含坩埚的中心轴Z的垂直面(第一基准平面)内使CCD照相机14旋转的倾角调节功能、和由箭头D2所示在坩埚的中心轴Z的方向上使CCD照相机14进退的高度调节功能。由此，照相机控制机构15可以使CCD照相机14的拍摄方向沿石英玻璃坩埚1的高度方向移动，CCD照相机14在从坩埚的轮圈上端至底部中心的范围内移动的同时连续地拍摄坩埚的内表面。即，可以测定坩埚的高度方向的应变分布。
另外，照相机控制机构15具有由箭头D3所示在与坩埚的中心轴正交的水平面(第二基准平面)内使CCD照相机14旋转的全景角调节功能。由此，照相机控制机构15能够使CCD照相机14的拍摄方向在水平方向上移动，CCD照相机14可以在其整个周围上拍摄石英玻璃坩埚1。即，照相机控制机构15在整个周围上反复进行在测定高度方向的应变分布后使拍摄线路在周向附近移动再次测定高度方向的应变分布的工序。或者，也可以在整个高度上反复进行在测定周向的应变分布后使拍摄线路在高度方向附近移动再次测定周向的应变分布的工序。由此，可以测定整个坩埚的应变分布。因此，可以从拍摄图像看一眼就理解整个坩埚的应变分布，从而能够容易地评价坩埚的可靠性。
图3是用于说明应变测定装置10A的测定原理的一例的示意图。
如图3所示，来自光源11的自然偏光通过第一偏振片12，由此，转换成直线偏光，再通过第一1/4波长板13，由此，转换成圆偏光。圆偏光通过石英玻璃坩埚1的壁体，再通过第二1/4波长板17和第二偏振片16。
将来自第一偏振片12的直线偏光直接投光到石英玻璃坩埚1的壁体上的情况下，由于在坩埚的外层2中的多个气泡使光散射，因此，得不到充分的透过光量，难以观察应变(双折射相位差)。但是，根据本发明的应变测定装置10，将直线偏光转换成圆偏光后投光到石英玻璃坩埚1上，因此，即使由于气泡的影响光发生散射，也能够得到必要的等价光量，从而能够测定石英玻璃坩埚的应变。
透过石英玻璃坩埚1的壁体的圆偏光通过第二1/4波长板17，由此，转换成直线偏光，再通过第二偏振片16，进入CCD照相机14中。在CCD照相机14的拍摄图像上出现石英玻璃坩埚1的残留应变。具有应变的石英玻璃显示双折射性，通过偏光照片判断其应变的程度。在无应变的部位直接显现作为光源11的波长颜色的黄绿色，但压缩应变以蓝色显现，拉伸应变以红色显现。这样，石英玻璃中的应变作为颜色的变化显现，因此，可以容易地理解应变分布。
如上所说明，本实施方式的石英玻璃坩埚的应变测定装置，将直线偏光转换成圆偏光后投光到坩埚的壁体上，因此，抑制坩埚的外层2中含有的多个气泡的影响，可以使光透过，由此，能够观察石英玻璃中的应变。因此，可以非破坏测定石英玻璃坩埚的应变，从而能够正确地测定整个坩埚的应变分布。
优选石英玻璃坩埚1不是部分地切割的碎片的状态，而是在束缚了整个周围的非破坏状态下的石英玻璃内表面测定中的残留应变的分布为光路差(延迟值)130nm以下。此处所谓的石英玻璃中的残留应变是从石英玻璃坩埚1的内表面侧测定双折射相位差的结果，是内部的残留压缩应力与残留拉伸应力的总和。相对于坩埚壁的厚度方向如果压缩应力与拉伸应力残留相同程度，则残留应力的总和达到零，光路差也几乎为零。这些压缩残留应力与拉伸残留应力在单晶提拉工序中加热坩埚时相抵，因此，不会成为引起坩埚变形的原因。
根据该石英玻璃坩埚1，能够大幅降低在原料的填充作业中坩埚破裂的概率，从而能够提高石英玻璃坩埚的可靠性。这样的石英玻璃坩埚的残留应变的大小可以通过使用上述应变测定装置而首次测定，本发明的应变测定装置对石英玻璃坩埚的品质判定发挥很大效果。
在上述实施方式中，第一偏光板12及第一1/4波长板13是被完全固定的构件，但以根据CCD照相机14的拍摄位置使第一偏光板12及第一1/4波长板13移动的方式构成也是可以的。
图4是示意地表示本发明的第二实施方式的石英玻璃坩埚的应变测定装置的构成的图，(a)为平面图，(b)为截面图。
如图4(a)及(b)所示，本实施方式的应变测定装置10B的重点在于，光源11、第一偏光板12及第一1/4波长板13没有包围坩埚的整个周围，平面上观察仅在CCD照相机14的光学轴上配置。在拍摄坩埚的整个周围的情况下，使坩埚旋转，在坩埚的周向上扫描CCD照相机14。
如图4(b)所示，第一偏光板12及第一1/4波长板13不仅在周向上而且在高度方向上也仅在CCD照相机14的光学轴上配置。因此，支撑坩埚的平台具有旋转功能和升降功能，优选以根据CCD照相机14的拍摄位置使坩埚在周向和高度方向的两个方向上移动的方式构成。即使是这样的构成，也可以与第一实施方式同样地测定整个坩埚的应变分布。因此，从拍摄图像可以看一眼就理解整个坩埚的应变分布，能够容易地评价坩埚的可靠性。
在上述第一实施方式中，第一偏光板12和第一1/4波长板13是完全固定的构件，但例如，第一偏光板12和第一1/4波长板13可以在坩埚的高度方向及径向上覆盖其整体，而在周向上仅覆盖CCD照相机14的拍摄位置的一点，根据拍摄位置相对于坩埚的周向移动。
图5是示意地表示本发明的第三实施方式的石英玻璃坩埚的应变测定装置的构成的图，(a)为平面图，(b)为截面图。
如图5(a)及(b)所示，本实施方式的应变测定装置10C的重点在于，光源11、第一偏光板12及第一1/4波长板13相对于坩埚的周向配置于CCD照相机14的光学轴上的一点，相对于坩埚的高度方向及径向宽范围地覆盖坩埚的整个侧面及整个底面。第三偏光板12a及第三1/4波长板13a由沿高度方向细长的带状构件构成，第四偏光板12b及第四1/4波长板13b由沿水平方向细长的帯状构件构成。
当拍摄坩埚的整个周围时，与第二实施方式同様地，使坩埚旋转，在坩埚的周向上扫描CCD照相机14。另外，在坩埚的高度方向及径向的测定时，使CCD照相机14移动来进行测定。即使是这样的构成，与第一实施方式同様地，也能够测定整个坩埚的应变分布。因此，从拍摄图像可以看一眼就理解整个坩埚的应变分布，能够容易地评价坩埚的可靠性。
图6是示意地表示本发明的第四实施方式的石英玻璃坩埚的应变测定装置的构成的截面图。
如图6所示，本实施方式的应变测定装置10D在使石英玻璃坩埚1朝向横向的状态下进行测定。即，坩埚被设定为使其开口部朝向水平方向的状态。对坩埚底部进行照明的光源11a配置于坩埚旁边，对坩埚侧部进行照明的光源11b配置于坩埚的下方。对坩埚侧部进行照明的光源11b可以配置于坩埚的上方。其他的构成与第三实施方式相同，在坩埚的周向测定时，固定CCD照相机14，使坩埚旋转。
通过本实施方式，与上述实施方式同様地能够测定整个坩埚的应变分布。因此，可以从拍摄图像看一眼就理解整个坩埚的应变分布，从而能够容易地评价坩埚的可靠性。
图7是示意地表示本发明的第五实施方式的石英玻璃坩埚的应变测定装置的构成的截面图。
如图7所示，本实施方式的应变测定装置10E在使石英玻璃坩埚1朝下的状态下进行测定。即，坩埚在其开口部朝向下方的状态下设定在例于旋转台上。对坩埚底部进行照明的光源11a配置于坩埚的上方，对坩埚侧部进行照明的光源11b配置于坩埚的旁边。其构成与第三实施方式相同，在坩埚的周向测定时，固定CCD照相机14，使坩埚旋转。
通过本实施方式，与上述实施方式同様地能够测定整个坩埚的应变分布。因此，可以从拍摄图像看一眼就理解整个坩埚的应变分布，从而能够容易地评价坩埚的可靠性。
图8是示意地表示本发明的第六实施方式的石英玻璃坩埚的应变测定装置的构成的截面图。
如图8所示，本实施方式的应变测定装置10F并不在坩埚的内侧，而是在外侧配置了CCD照相机14、第二偏光板16及第二1/4波长板17。坩埚被设定为其开口部朝向上方的状态。对坩埚底部进行照明的光源11a配置于坩埚的下方，对坩埚侧部进行照明的光源11b配置于坩埚的旁边。其他的构成与第三实施方式相同，在坩埚的周向测定时，固定CCD照相机14，通过使坩埚旋转来在坩埚的周向上扫描CCD照相机14。
通过本实施方式，与上述实施方式同様地能够测定整个坩埚的应变分布。因此，可以从拍摄图像看一眼就理解整个坩埚的应变分布，从而能够容易地评价坩埚的可靠性。
图9是用于说明本发明的第七实施方式的石英玻璃坩埚的应变测定装置，尤其是图3所示测定原理的另一例的示意图。
如图9所示，该应变测定装置10G将图3的第二1/4波长板17与第二偏光板16的位置进行了交换。从光源11射出并依次通过第一偏光板12、第一1/4波长板13及石英玻璃坩埚1的壁体的光通过第二偏光板16，然后通过第二1/4波长板17，进入CCD照相机14。在CCD照相机14的拍摄图像中出现了石英玻璃中的残留应变，但此时的残留应变作为黑白图案而非彩色图案而出现。因此能够与图3的测定原理同样地理解应变分布。
以上，对本发明优选的实施方式进行了说明，但本发明不限于上述的实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内可以进行各种变更，这些当然都包括在本发明的范围内。
例如，在上述实施方式中，第一偏光板12和第一1/4波长板13分为对应于坩埚的侧部的元件(第三偏光板12a和第三1/4波长板13a)和对应于底部的元件(第四偏光板12b和第四1/4波长板13b)，但以沿著坩埚的外形一体形成的单一元件的方式构成也是可以的。
【实施例】
使用本发明的应变测定装置，进行石英玻璃坩埚的应变分布的非破坏测定。作为测定对象的石英玻璃坩埚，设定为通过电弧熔化法制作的一般石英玻璃坩埚(一般坩埚)、将一般坩埚再次电弧熔化后的再熔化坩埚、和将一般坩埚进行退火处理后的退火坩埚这3种。作为退火条件，在1100度加热1小时，之后冷却到室温。将其结果显示在图10中。图10(a)为一般坩埚、(b)为再熔化坩埚、(c)为退火坩埚的拍摄图像。将三种坩埚从内面方向进行测定的结果显示在图10中。
如图10所示，关于(a)的一般坩埚和(c)的退火坩埚，应变非常少，关于(b)的再熔化坩埚，可以观测到在轮圈上端部有黑色条纹、在底部有浓淡的斑状的特徴的应变分布。再熔化坩埚的应变分布具有与藉由以往法测定的情况同様的倾向。
【符号的说明】
1 石英玻璃坩埚
2 坩埚外层
3 坩埚内层
10A～10G 应变测定装置
11 光源
11a 第一LED灯组
11b 第二LED灯组
12 第一偏振片
12a 第三偏振片
12b 第四偏振片
13 第一波长板
13a 第三波长板
13b 第四波长板
14CCD 照相机
15 照相机控制机构
16 第二偏振片
17 第二波长板
Claims (9)
1.一种石英玻璃坩埚(vitreous silica crucible)的应变测定装置(distortionmeasuring apparatus)，是具有包含多个气泡(bubble)的不透明的外层、和除去了气泡的透明的内层的石英玻璃坩埚的应变测定装置，其特征在于，具备：
在所述石英玻璃坩埚的外侧配置的光源(light source)、
在所述光源与所述石英玻璃坩埚的壁体(wall)的外表面之间配置的第一偏振片(polarizer)、
在所述第一偏振片与所述石英玻璃坩埚的壁体的外表面之间配置的第一1/4波长板(wave plate)、
在所述石英玻璃坩埚的内侧配置的照相机、
控制所述照相机的拍摄方向(photographing direction)的照相机控制机构(cameracontrol mechanism)、
在所述照相机与所述石英玻璃坩埚的壁体的内表面之间配置的第二偏振片、和
在所述照相机与所述石英玻璃坩埚的壁体的内表面之间配置、且相对于所述第一1/4波长板光学轴倾斜90度的第二1/4波长板，
所述照相机从所述光源投光，将通过所述第一偏振片、所述第一1/4波长板、所述石英玻璃坩埚的壁体、所述第二1/4波长板以及所述第二偏振片的光进行彩色拍摄。
2.如权利要求1所述的石英玻璃坩埚的应变测定装置，其中，
所述第二1/4波长板配置于所述第二偏光板与所述石英玻璃坩埚的壁体的内表面之间。
3.如权利要求1所述的石英玻璃坩埚的应变测定装置，其中，
所述第二1/4波长板配置于所述照相机与所述第二偏光板之间。
4.如权利要求1至3中任一项所述的石英玻璃坩埚的应变测定装置，其中，所述第一偏光板包括：覆盖(cover)所述石英玻璃坩埚的整个高度方向(height direction)的第三偏光板、和覆盖所述石英玻璃坩埚的底部全面的第四偏光板；
所述第一1/4波长板包括：覆盖所述石英玻璃坩埚的整个高度方向的第三1/4波长板、和覆盖所述石英玻璃坩埚的底部全面的第四1/4波长板。
5.如权利要求4所述的石英玻璃坩埚的应变测定装置，其中，所述光源包括：
沿所述石英玻璃坩埚的高度方向以特定的间隔排列并向所述石英玻璃坩埚的侧部投光的多个第一LED灯；以及
沿所述石英玻璃坩埚的径向(radial direction)以特定的间隔配置并向所述石英玻璃坩埚的底部投光的多个第二LED灯。
6.如权利要求1至5中任一项所述的石英玻璃坩埚的应变测定装置，其中，所述照相机控制机构使所述照相机的拍摄方向沿所述石英玻璃坩埚的高度方向朝一方向移动并同时进行连续拍摄。
7.如权利要求6所述的石英玻璃坩埚的应变测定装置，其中，所述照相机控制机构使所述照相机的拍摄方向沿所述石英玻璃坩埚的周向(circumferential direction)移动，对所述石英玻璃坩埚的整个内周面(inner circumferential surface)进行拍摄。
8.如权利要求6所述的石英玻璃坩埚的应变测定装置，其中，固定所述照相机的位置，通过使所述石英玻璃坩埚旋转，对所述石英玻璃坩埚的整个内周面进行拍摄。
9.一种石英玻璃坩埚，是具有圆筒状的直筒部(straight bodyportion)、在所述直筒部的下端形成的角部、和隔着所述角部与所述直筒部连接的底部的单晶硅(siliconsingle crystal)提拉(pull up)用石英玻璃坩埚，其特征在于，具备：内包气泡的不透明的外层、和排除了气泡的透明的内层；
坩埚的开口部的直径在800mm以上，坩埚的壁厚在10mm以上，相对于坩埚壁的厚度方向残留压缩应力和拉伸应力，在束缚了整个周围的非破坏状态下的石英玻璃坩埚的内表面侧测定双折射相位差得到的残留应变的分布为光路差130nm以下。
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