TWI445675B - Silica container and method of manufacturing the same - Google Patents

Silica container and method of manufacturing the same Download PDF

Info

Publication number
TWI445675B
TWI445675B TW099121870A TW99121870A TWI445675B TW I445675 B TWI445675 B TW I445675B TW 099121870 A TW099121870 A TW 099121870A TW 99121870 A TW99121870 A TW 99121870A TW I445675 B TWI445675 B TW I445675B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
cerium oxide
ceria
substrate
gas
container
Prior art date
Application number
TW099121870A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201113229A (en
Inventor
Shigeru Yamagata
Tomomi Usui
Original Assignee
Shinetsu Quartz Prod
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shinetsu Quartz Prod filed Critical Shinetsu Quartz Prod
Publication of TW201113229A publication Critical patent/TW201113229A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI445675B publication Critical patent/TWI445675B/zh

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B20/00—Processes specially adapted for the production of quartz or fused silica articles, not otherwise provided for
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B19/00—Other methods of shaping glass
    • C03B19/09—Other methods of shaping glass by fusing powdered glass in a shaping mould
    • C03B19/095—Other methods of shaping glass by fusing powdered glass in a shaping mould by centrifuging, e.g. arc discharge in rotating mould
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/10—Crucibles or containers for supporting the melt
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/02—Elements
    • C30B29/04—Diamond
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/02—Elements
    • C30B29/06—Silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B35/00—Apparatus not otherwise provided for, specially adapted for the growth, production or after-treatment of single crystals or of a homogeneous polycrystalline material with defined structure
    • C30B35/002—Crucibles or containers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2201/00—Type of glass produced
    • C03B2201/06—Doped silica-based glasses
    • C03B2201/07—Impurity concentration specified
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2201/00—Type of glass produced
    • C03B2201/06—Doped silica-based glasses
    • C03B2201/07—Impurity concentration specified
    • C03B2201/075—Hydroxyl ion (OH)
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2201/00—Type of glass produced
    • C03B2201/06—Doped silica-based glasses
    • C03B2201/30—Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi
    • C03B2201/32—Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi doped with aluminium
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/13—Hollow or container type article [e.g., tube, vase, etc.]
    • Y10T428/131—Glass, ceramic, or sintered, fused, fired, or calcined metal oxide or metal carbide containing [e.g., porcelain, brick, cement, etc.]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/13—Hollow or container type article [e.g., tube, vase, etc.]
    • Y10T428/131—Glass, ceramic, or sintered, fused, fired, or calcined metal oxide or metal carbide containing [e.g., porcelain, brick, cement, etc.]
    • Y10T428/1317—Multilayer [continuous layer]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
    • Y10T428/2982—Particulate matter [e.g., sphere, flake, etc.]

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Glass Melting And Manufacturing (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Description

二氧化矽容器及其製造方法
本發明是有關於一種將二氧化矽作為主要構成成分之二氧化矽容器及其製造方法，特別是有關於一種低成本、高尺寸精確度之二氧化矽容器及其製造方法。
二氧化矽玻璃，是被使用作為大規模積體電路(LSI)製造用投影曝光裝置(微影裝置)的透鏡、稜鏡、光罩或顯示器用TFT基板、紫外線或紅外線燈用管、窗材、反射板、半導體工業用洗淨容器、二氧化矽半導體熔融容器等。因此，從以前起就已提案有各種二氧化矽玻璃的製造方法。
例如在專利文獻1中，揭示一種方法，是將矽烷氧化物(silicon alkoxide)水解而成為二氧化矽溶膠，隨後使其凝膠化而成為濕式凝膠，並藉由乾燥而成為乾式凝膠，最後藉由高溫焙燒來得到透明二氧化矽玻璃體的方法(溶膠凝膠法)。又，在專利文獻2中，揭示一種方法，是從由含有四甲氧基矽烷或四乙氧基矽烷與二氧化矽微粒子之二氧化矽溶膠溶液所構成的二氧化矽溶膠混合溶液，藉由溶膠凝膠法來得到透明二氧化矽玻璃的方法。又，在專利文獻3中則揭示，在將矽烷氧化物和二氧化矽玻璃微粒子作為主原料來製造透明二氧化矽玻璃的方法中，於200℃～小於1300℃的範圍內所實行的加熱處理，是在含氧氣氛中進行，進而在含氫氣氛中進行升溫至1700℃以上的加熱處理，而且，在前述2種加熱處理之間進行減壓氣氛加熱處理。但是，這些先前的溶膠凝膠法，其所製造的二氧化矽玻璃，不僅有著：初期的尺寸精確度或之後在高溫下使用時的耐熱性上的問題、因含碳量高以致放出許多碳微粒子或CO、CO2 等氣體的問題，而且在成本方面也不便宜。
又，在專利文獻4中，揭示了一種方法(注漿成形法；slip casting method)，其係將至少2種不同的二氧化矽玻璃粒子混合，例如將二氧化矽玻璃微粉末與二氧化矽玻璃粒混合而作成含水的懸浮液，隨後加壓成形並在高溫下燒結而得到含二氧化矽的複合體。又，在專利文獻5中，揭示了一種方法，其係藉由製造出含有100 μm以下的尺寸的二氧化矽玻璃粒子與100 μm以上的尺寸的二氧化矽玻璃顆粒之混合液(漿料)，之後注入成形模框，隨後乾燥、燒結，來製造不透明二氧化矽玻璃複合材。但是，這些先前的注漿成形法，在乾燥步驟或燒結步驟中，成形體的收縮大，無法製造出高尺寸精確度且厚度大的二氧化矽玻璃成形體。而且，因為水含量高，所以有著：OH基濃度高、之後在高溫下使用時會放出許多H2 O氣體的問題。
如此，從粉體原料來製造二氧化矽玻璃成形體的方法，有上述的問題。因此，目前作為LSI用單晶矽製造用二氧化矽坩堝的製造方法，是採用如專利文獻6及專利文獻7所記載的製造方法。這些方法，是在進行旋轉的模框中，投入經超高純度化處理過的天然石英粉並成形後，藉由從上部壓入碳電極且對碳電極通電而產生電弧放電，來使氣氛溫度上升至石英粉的熔融溫度區域(推定為1800～2100℃左右)並且使石英原料熔融、燒結的方法。
但是，這些製造方法，因為使用超高純度的石英原料，所以會有高成本的問題。又，因為所製造完成的二氧化矽坩堝中會溶存有各種不純物氣體、或是含有許多從碳電極飛散而出的碳微粒子，所以在使用作為矽單晶成長用二氧化矽坩堝時會發生氣體放出且被作為氣泡而混入矽單晶中等，而出現製造成本上及矽單晶品質上的問題。而且，提拉單晶矽時，也會發生坩堝側壁軟化變形等有關二氧化矽坩堝之耐熱變形性的問題。
又，在專利文獻8中，揭示一種坩堝，其依照二氧化矽粉體原料的電弧放電熔融法(熔融時的氣氛推定為大氣氣氛)，而構成三層構造，該三層構造是由天然石英玻璃所構成的外層、由鋁濃度高的合成石英玻璃所構成的中間層、及由高純度合成石英玻璃所構成的內層。而且，亦揭示了由中間層所產生的不純物移動防止效果。但是，此種結構所構成的三層構造，不僅高成本，而且亦仍未解決耐熱變形性的問題或矽單晶中所含空洞、針孔之生成的問題。
又，在專利文獻9中揭示一種技術，是藉由在二氧化矽粉體原料成形體的電弧放電熔融時，從成形模框的外周進行減壓吸引(抽真空)，來減少被熔融後的石英坩堝壁中的氣泡。
但是，僅減壓吸引存在於二氧化矽粉體中的空氣，並不能完全除去被熔融的石英坩堝壁中的溶解氣體。特別是只能得到殘留有許多CO、O2 、H2 O等氣體的坩堝。
進而，在專利文獻10中，揭示一種三層構造的二氧化矽坩堝，其同樣是藉由電弧放電熔融法而製造，且含有結晶化促進劑。
但是，使用此種三層構造的坩堝來提拉單晶矽的情形中，會有坩堝不一定會均勻地結晶的問題，或是因為從該坩堝中放出許多氣體以致所成長的單晶矽中生成空洞或針孔等缺陷的問題，或使用坩堝時引發熱變形的問題。
[先前技術文獻]
(專利文獻)
專利文獻1：日本專利特開平7-206451號公報
專利文獻2：日本專利特開平7-277743號公報
專利文獻3：日本專利特開平7-277744號公報
專利文獻4：日本專利特開2002-362932號公報
專利文獻5：日本專利特開2004-131380號公報
專利文獻6：日本專利特公平4-22861號公報
專利文獻7：日本專利特公平7-29871號公報
專利文獻8：日本專利特開平9-255476號公報
專利文獻9：日本專利特開平10-25184號公報
專利文獻10：日本專利特開平11-171684號公報
本發明是鑒於上述課題而完成，其目的在於提供一種二氧化矽容器的製造方法及此種二氧化矽容器，該製造方法是以主成分為二氧化矽的粉體作為主原料，而能以低成本製造出一種以二氧化矽作為主要構成成分的二氧化矽容器，該二氧化矽容器具有高尺寸精確度，且二氧化矽容器之幾乎全部區域中的碳含量和OH基含量極少。
本發明是為了解決上述課題而完成，提供一種二氧化矽容器的製造方法，其特徵在於：用以製造至少具備二氧化矽基體而構成的二氧化矽容器，該二氧化矽基體是以二氧化矽作為主要構成成分，且具有旋轉對稱性，其中該二氧化矽容器的製造方法包含：準備用於形成前述二氧化矽基體的二氧化矽粒子也就是基體用原料粉之步驟；一邊使具有旋轉對稱性且在內壁分配有減壓用孔而形成之外模框旋轉，一邊導入前述基體用原料粉至該外模框的內壁，將該基體用原料粉按照前述外模框的內壁，暫時成形為規定形狀而作成二氧化矽基體的暫時成形體之步驟；及從前述二氧化矽基體的暫時成形體的內側，供給藉由除濕而設成規定的露點溫度以下且含有O2 氣體與惰性氣體的混合氣體，以將前述外模框內的氣體進行換氣，並調整前述外模框內的濕度，且一邊藉由形成於前述外模框的減壓用孔來進行減壓，而將前述二氧化矽基體的暫時成形體從外周側減壓而脫氣，一邊藉由利用碳電極之放電加熱熔融法，從前述二氧化矽基體的暫時成形體的內側進行加熱，來將前述二氧化矽基體的暫時成形體的外周部分作成燒結體，並將前述二氧化矽基體的暫時成形體的內側部分作成熔融玻璃體，來形成前述二氧化矽基體之步驟。
若是包含這些步驟的二氧化矽容器的製造方法，則因為能將從碳電極飛散出的碳粒子進行氧化處理而氣體化，而將所製造的二氧化矽基體中所含有的碳(C)量減低至極少，所以能抑制碳或一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2 )對所製造的二氧化矽容器中的收容物所造成的不良影響，同時，可將二氧化矽基體所含有的OH基濃度減低至極少，並可提高二氧化矽基體的黏度，所以可提升所製造的二氧化矽容器在高溫下使用時的耐熱變形性。
然後，本發明因為相對於習知方法而可無需附加特別的裝置或步驟而實施，所以能以高尺寸精確度、高生產性及低成本來製造碳及OH基之含量極少的二氧化矽容器。
而且，本發明之二氧化矽容器的製造方法中，可在藉由前述放電加熱熔融法來形成二氧化矽基體之步驟後，更包含：一邊從前述二氧化矽基體的內側，噴撒由二氧化矽粒子所構成且其二氧化矽純度比前述基體用原料粉高的內層用原料粉，一邊藉由放電加熱熔融法從內側進行加熱，藉此而在前述二氧化矽基體的內側表面形成由透明二氧化矽玻璃所構成的內層之步驟。
如此，若在上述二氧化矽容器的製造方法中，更包含：在所獲得的二氧化矽基體的內側表面上形成由透明二氧化矽玻璃所構成的內層之步驟，則可較有效地減低不純物對所製造的二氧化矽容器中所收容的收容物的污染。
此時，可將前述內層用原料粉，設為在1000℃真空下的H2 放出量為1×1016 ～1×1019 分子/g。
如此，若將內層用原料粉設為在1000℃真空下的H2 放出量為1×1016 ～1×1019 分子/g的摻雜有H2 分子的內層用原料粉，則內層用原料粉是會呈現此種H2 分子放出量的含有H2 分子之物，藉由此H2 分子的存在，可使構成內層的二氧化矽玻璃層的氣泡量減少，而作成較為完全的透明層。
又，較佳是將前述內層用原料粉的Li、Na、K的各濃度設為60 wt.ppb以下，且將Ti、V、Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Mo、W的各濃度設為30 wt.ppb以下。
內層用原料粉所含有的金屬的濃度，若為此種濃度，則可較有效地減低不純物對所製造的二氧化矽容器所收容的收容物的污染。
又，本發明之二氧化矽容器的製造方法中，較佳是將前述混合氣體的O2 氣體含有比率設為1～40 vol.%為佳。
若設為此種混合氣體的O2 氣體含有比率，則可較有效地除去飛散的碳微粒子。
又，較佳是進行前述除濕而使前述混合氣體的露點溫度成為10℃以下。
如此，若進行混合氣體的除濕而使混合氣體的露點溫度成為10℃以下，則可有效地減低所製造的二氧化矽容器中所含有的OH基。
又，可使前述基體用原料粉以10～500 wt.ppm的濃度含有Al。
如此，若使基體用原料粉以10～500 wt.ppm的濃度含有Al，則可抑制二氧化矽基體中的金屬不純物的擴散，並可減低不純物對所收容的收容物的污染。
又，本發明提供一種二氧化矽容器，其特徵在於：是至少具備二氧化矽基體而構成的二氧化矽容器，該二氧化矽基體是以二氧化矽作為主要構成成分，且具有旋轉對稱性，其中，前述二氧化矽基體，其碳(C)濃度為30 wt.ppm以下，OH基濃度為30 wt.ppm以下，在外周部分具有含氣泡的白色不透明層部，且在內周部分具有由實質上不含氣泡的二氧化矽玻璃所構成的無色透明層部。
若為此種二氧化矽容器，則因為二氧化矽基體中所含有的碳(C)量極少，所以可抑制碳或一氧化碳、二氧化碳對收容於二氧化矽容器中的收容物所造成的不良影響，同時可將二氧化矽基體所含有的OH基的量減低至極少、將二氧化矽基體的黏度提高，所以可提升二氧化矽容器在高溫下使用時的耐熱變形性。
此時，將前述二氧化矽基體的無色透明層部在真空下加熱至1000℃時所放出的氣體分子的量，關於CO分子，較佳是2×1017 分子/g以下，關於CO2 分子，較佳是1×1017 分子/g以下。
將二氧化矽基體的無色透明層部在真空下加熱至1000℃時所放出的CO分子和CO2 分子的量，若為此種量，則可較有效地抑制CO、CO2 氣體分子對收容於二氧化矽容器中的收容物所造成的不良影響。
又，將前述二氧化矽基體的無色透明層部在真空下加熱至1000℃時所放出的H2 O分子，較佳是3×1017 分子/g以下。
如此，將二氧化矽基體的無色透明層部在真空下加熱至1000℃時所放出的H2 O分子，若為3×1017 分子/g以下，則可抑制H2 O氣體分子對收容於二氧化矽容器中的收容物所造成的不良影響。
又，前述二氧化矽基體的無色透明層部在1400℃中的黏度，較佳是1010.4 Pa‧s以上。
如此，二氧化矽基體的無色透明層部在1400℃中的黏度，若為1010.4 Pa‧s以上，則可作成具有高耐熱變形性的二氧化矽容器，例如可作為一種二氧化矽容器來使用，其即便為1400℃以上的高溫亦可抑制變形。
又，前述二氧化矽基體，較佳是以10～500 wt.ppm的濃度含有Al。
如此，若二氧化矽基體以10～500 wt.ppm的濃度含有Al，則可抑制二氧化矽基體中的金屬不純物的擴散，且可減低不純物對所收容的收容物的污染。
又，本發明的二氧化矽容器，在前述二氧化矽基體的內側表面上，可具備由二氧化矽純度比該二氧化矽基體高的透明二氧化矽玻璃所構成的內層。
如此，若將上述二氧化矽容器的任一者，作成在二氧化矽基體的內側表面上具備由二氧化矽純度比該二氧化矽基體高的透明二氧化矽玻璃所構成的內層，則可較有效地減低不純物對二氧化矽容器所收容的收容物的污染。
此時，前述內層中，碳濃度為30 wt.ppm以下，OH基濃度為30 wt.ppm以下，Li、Na、K的各濃度為60 wt.ppb以下，Ti、V、Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Mo、W的各濃度為30wt.ppb以下。
內層所含的碳濃度、OH基濃度、各金屬濃度若為此種濃度，則可較有效地減低不純物對所製造的二氧化矽容器所收容的收容物的污染。
如同上述，若為依照本發明的二氧化矽容器的製造方法，則因為可將所製造的二氧化矽基體所含有的碳(C)量減低至極少，所以能抑制碳、一氧化碳、二氧化碳對所製造的二氧化矽容器中的收容物所造成的不良影響，同時，因為可將二氧化矽基體所含有的OH基濃度減低至極少，並可提高二氧化矽基體的黏度，所以可提升所製造的二氧化矽容器在高溫下使用時的耐熱變形性。然後，本發明因為相對於習知方法而可無需附加特別的裝置或步驟而實施，所以能以高尺寸精確度、高生產性及低成本來製造碳及OH基之含量極少的二氧化矽容器。
而且，若為依照本發明之二氧化矽容器，則可抑制碳或一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2 )對二氧化矽容器中所收容的收容物所造成的不良影響，同時，可提升二氧化矽容器在高溫下使用時的耐熱變形性。
[實施發明的較佳形態]
如同前述，習知的二氧化矽容器的製造上，在尺寸精確度、成本的方面有著問題。
而且，除此之外，藉由習知的二氧化矽容器製造方法所製造的二氧化矽容器，會有氣體對收容物的影響等問題，例如矽單晶成長用二氧化矽坩堝中氣泡被混入矽單晶中。
本發明人等，鑒於此種問題而進行探討，結果發現以下的課題。
首先，在金屬矽熔融和矽結晶製造用之坩堝或晶舟等二氧化矽容器中，必須具有在加熱高溫氣氛中的容器內部的均熱性。因此，第1課題在於至少將二氧化矽容器設為多重構造，將容器外側設為多孔質的白色不透明二氧化矽玻璃，且將容器內側設為實質上氣泡少的無色透明二氧化矽玻璃。
又，第2課題在於減少二氧化矽容器中的碳(C)微粒子含量、或是H2 O(水分子)氣體、CO(一氧化碳分子)氣體、CO2 (二氧化碳分子)氣體等溶解氣體的溶解量。
這是為了抑制由二氧化矽容器所含有的碳微粒子、或是H2 O氣體、CO氣體、CO2 氣體等氣體分子所造成的對收容於二氧化矽容器之收容物的不良影響。
例如，在用於提拉單晶矽的二氧化矽容器的情形中，若二氧化矽容器中含有碳微粒子，則製作矽結晶時，二氧化矽容器中所含的碳微粒子會放出而溶解於矽熔液中，以致碳微粒子可能會變成結晶核劑而妨礙單晶矽的成長。而且，二氧化矽容器中若混入H2 O氣體、CO氣體、CO2 氣體等氣體分子，則製作矽結晶時，此種氣體分子會被放出至矽熔液中，並成為氣泡而被混入(被引入)培育中的單晶矽內。此種被混入的氣體，在將矽單晶製成晶圓的情形中，會形成空洞或針孔，而使產率顯著降低。
如同上述，本發明必須以此習知的製造方法所得到的高純度單晶矽提拉用坩堝等二氧化矽容器更低成本的方式，同時解決上述2個技術課題。因此，將低成本的製造方法設為第3課題，其使用不必高純度化處理且低成本的二氧化矽原料。
以下，一邊參照圖式一邊詳細地說明本發明，但是本發明未限定於這些說明。特別是以下主要是舉出適合應用本發明的一個例子，來進行說明二氧化矽容器(太陽能等級的坩堝)及其製造方法，該二氧化矽容器能作為太陽能電池(太陽光發電、太陽能發電)的材料即金屬矽的熔融用容器，但是本發明未限定於此應用，而能全面廣泛地應用於以二氧化矽作為主要構成成分且具有旋轉對稱性的二氧化矽容器。
第1圖是顯示本發明之二氧化矽容器的一個例子之概略剖面圖。
本發明之二氧化矽容器71，具有旋轉對稱性，其基本構造，是由二氧化矽基體51所構成。此二氧化矽基體51，其碳(C)濃度為30 wt.ppm以下，OH基濃度為30 wt.ppm以下。
又，基體51，在其外周部分具有含有氣泡的白色不透明層51a，而內周部分具有由實質上不含氣泡的二氧化矽玻璃所構成的無色透明層部51b。
另外，本發明之二氧化矽容器，若已至少具有二氧化矽基體51，則亦可進而含有其以外之層。
第2圖中，作為本發明之二氧化矽容器的另一個例子而顯示出二氧化矽容器71’，其係在二氧化矽基體51的內側表面上具備由透明二氧化矽玻璃所構成之內層56。內層56的二氧化矽純度，以高於二氧化矽基體51為佳。
以下具體地說明構成本發明之二氧化矽容器的二氧化矽基體51。
首先，二氧化矽基體51所含有的碳(C)量和OH基的量，是如上述般，碳濃度設為30 wt.ppm以下，OH基濃度設為30 wt.ppm以下。又，碳濃度以設為10 wt.ppm以下為佳，OH基濃度以設為10 wt.ppm以下為佳。
二氧化矽基體51所含有的碳(C)量和OH基的量若為此值，則因為二氧化矽基體51所含有的碳(C)量極少，所以可抑制碳或一氧化碳、二氧化碳對收容於二氧化矽容器71、71’中的收容物所造成的不良影響，同時，可將二氧化矽基體51所含有的OH基濃度減低至極少，並可提高二氧化矽基體51的黏度，所以可提升所製造的二氧化矽容器71、71’在高溫下使用時的耐熱變形性。
又，二氧化矽基體51，是如上述般，外周部分具有含氣泡的白色不透明層部51a，內周部分具有由實質上不含氣泡的二氧化矽玻璃所構成的無色透明層部51b。二氧化矽基體51藉由具有此種白色不透明層部51a與無色透明層部51b，所以可提高加熱下二氧化矽容器內部的均熱性。
白色不透明層部51a的體積密度，可設為例如1.90～2.20(g/cm3 )，無色透明層部51b則典型而言可設為2.20(g/cm3 )左右，但本發明並不特別限定於此。
又，二氧化矽容器71、71’大多使用於高溫減壓下的情況，此時，必須減少從二氧化矽容器71、71’放出的氣體量。因此，將無色透明層部51b在真空下加熱至1000℃時所放出的氣體分子的量，分別是：CO分子以在2×1017 分子/g以下為佳，CO2 分子以在1×1017 分子/g以下為佳。
又，將無色透明層部51b在真空下加熱至1000℃時所放出的H2 O分子的量，以在3×1017 分子/g以下為佳，更佳是1×1017 分子/g以下。
又，對於H2 氣體亦相同，將無色透明層部51b在真空下加熱至1000℃時的氣體放出量，以在5×1016 分子/g以下為佳。
如此，若抑制溶解於二氧化矽基體51中的各氣體分子，則能減低各氣體分子對被收容於二氧化矽容器中的收容物所造成的不良影響。例如，將本發明的二氧化矽容器71使用於提拉矽單晶時，若發生上述的氣體放出的情況，則氣體會混入矽結晶中，而在結晶中產生被稱為空洞或針孔的氣泡等的構造缺陷，但是若依照本發明，則能降低該不良影響。
又，在二氧化矽基體51中含有Al濃度為，以10～500 wt.ppm為佳，較佳為50～500 wt.ppm，藉此而能進行不純物金屬元素的吸附、固定。
Al防止不純物金屬元素在二氧化矽玻璃中移動、擴散的詳細機制並不清楚，但是從藉由Al取代Si而使不純物金屬元素的陽離子(cation)與二氧化矽玻璃網狀組織保持電荷平衡而言，推定其可吸附、防止擴散。
除此之外，作為使二氧化矽基體51含有Al的效果，因為可提高二氧化矽玻璃在高溫下的黏度而提升二氧化矽基體51在高溫下的耐熱變形性，所以可提升二氧化矽容器71、71’的耐熱變形性。
另一方面，藉由如上述般將OH基濃度設為30 wt.ppm，以10 wt.ppm以下為佳，而可抑制高溫下二氧化矽玻璃之黏度降低，並獲得上述的不純物金屬元素之吸附、固定作用。
本發明中，藉由將二氧化矽基體51的OH基濃度設為上述值、並添加Al等，而可提升二氧化矽基體51的黏度，並可提升二氧化矽容器71、71’的耐熱變形性。具體而言，二氧化矽基體51的無色透明層部51b在1400℃中的黏度，可設為1010.4 Pa‧s以上，較佳者亦可設為1010.5 Pa‧s以上。
另外，此無色透明層部51b在1400℃中的黏度，可藉由彎曲樑法(beam bending method)來計算。
接著，說明第2圖所示之二氧化矽容器71’的內層56。
內層56是形成於二氧化矽基體51的內壁面，並且是由二氧化矽純度高於二氧化矽基體的透明二氧化矽玻璃所構成。
若形成此種內層56，則例如可將二氧化矽基體51的二氧化矽純度設為較低純度的99.9～99.999 wt.%。若為具備內層56的二氧化矽容器71’，則可將二氧化矽基體51設為此種二氧化矽純度而低成本的二氧化矽容器，並可充分地防止不純物對所收容之收容物的污染。
又，對於內層56所含有的C(碳)濃度，亦根據與二氧化矽基體51所含有的碳濃度同樣的理由，而以設為30 wt.ppm以下為佳，更佳為設為10 wt.ppm以下。
又，內層56中，所含有的OH基濃度以設為30 wt.ppm以下為佳，更佳為設為10 wt.ppm以下。藉由使內層56中含有OH基，而有降低不純物金屬元素之擴散速度的效果，但由於亦有降低耐蝕刻性的反效果，所以限定於適當的濃度範圍。
又，內層56中，Li、Na、K的各元素濃度以設為60wt.ppb以下為佳，且Ti、V、Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Mo、W的各元素濃度為30 wt.ppb以下為佳。更佳為將Li、Na、K各自設為20 wt.ppb以下，且Ti、V、Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Mo、W各自設為10 wt.ppb以下。藉此可減低此等不純物元素對被處理物所造成的不良影響。特別是在被處理物為太陽能用矽結晶的情形中，可防止引起光電轉換效率之降低，而可提高其品質。
以下具體地說明製造上述二氧化矽容器71、71’的方法。特別是，以二氧化矽容器(太陽能等級的坩堝)的製作方法為例來說明，該二氧化矽容器可使用作為金屬矽(Si)熔融及單結晶提拉用容器，並能以低成本來製造，該金屬矽(Si)係被作為太陽光發電元件之材料等。
本發明之二氧化矽容器的製造方法的一個例子的概略係顯示於第3圖。
首先，如第3圖的(1)所示，準備二氧化矽粒子也就是基體用原料粉11(步驟1)。
基體用原料粉11，在本發明之二氧化矽容器71、71’(參照第1圖及第2圖)中，是作為二氧化矽基體51的主要構成材料。
此基體用原料粉，例如能以下述方式，藉由將二氧化矽塊粉碎、製粒而製作，但是並未限定於此種方法。
首先，將直徑5～50 mm左右的天然二氧化矽塊(天然出產的水晶、石英、矽石、矽質岩石、蛋白石(opal)等)，在大氣氣氛下，於600～1000℃的溫度區域，加熱1～10小時左右。隨後，將該天然二氧化矽塊投入水中，急速冷卻後取出並使其乾燥。藉由該處理，能容易地進行隨後的藉由粉碎機等而實行的粉碎、製粒處理，但是也可不進行此加熱急冷處理而直接進行粉碎處理。
繼而，藉由粉碎機等而將該天然二氧化矽塊粉碎、製粒，且粒徑以調整為10～1000 μm為佳，較佳為調整為50～500 μm，而得到天然二氧化矽粉。
繼而，將該天然二氧化矽粉投入具有傾斜角度之由二氧化矽玻璃製管所構成的旋轉窯爐中，並將旋轉窯爐內部設為含有氯化氫(HCl)或氯(Cl2 )氣體的氣氛，且藉由以700～1100℃加熱1～100小時左右來進行高純度化處理。但是，在不需要高純度的製品用途時，也可不進行該高純度化處理而進行下一個處理。
在上述步驟後所得到的基體用原料粉11，是結晶質的二氧化矽，按照二氧化矽容器的使用目的，也可使用非晶質的二氧化矽玻璃碎片來作為基體用原料粉11。
基體用原料粉11的粒徑，如上述般，是以設為10～1000 μm為佳，更佳是設為50～500 μm。
基體用原料粉11的二氧化矽純度，以設為99.99 wt.%以上為佳，更佳是設為99.999 wt.%以上。又，若是本發明之二氧化矽容器的製造方法，即便將基體用原料粉11的二氧化矽純度設為較低純度的99.999 wt.%以下，所製造的二氧化矽容器也能充分地防止不純物對所收容的收容物造成污染。因此，相較於習知技術，能以更低成本來製造二氧化矽容器。
又，在後述之製造如第2圖般具備內層56的二氧化矽容器71’的情形中，特別是亦可降低基體用原料粉11的二氧化矽純度，例如亦可設為99.9 wt.%以上。
另外，基體用原料粉11，亦可作成進而以10～500 wt.ppm的範圍含有Al者。
Al是例如可藉由下述來獲得：將其硝酸鹽、乙酸鹽、碳酸鹽、氯化物等製作成水或醇溶液，然後在這些溶液中投入二氧化矽粉而使其浸漬，隨後乾燥。
又，本發明中，在準備基體用原料粉11的階段中，基體用原料粉11所含有的OH基濃度，以盡可能地降低為佳。
基體用原料粉11所含有的OH基，能將當初在天然矽石中所含有的OH基或是在中間步驟中所混入的水分，藉由隨後的乾燥步驟中的氣氛氣體、處理溫度、時間來實行調整，本發明中以使OH基含量降低者為佳。
如同以上般準備基體用原料粉11後，接著，如第3圖的(2)所示般，將基體用原料粉11導入用以成形的具有旋轉對稱性的外模框(步驟2)。
第5圖中，顯示將基體用原料粉11暫時成形的外模框的概略之剖面圖。本發明中所使用的外模框101，是由石墨等構件所構成，且具有旋轉對稱性。又，在外模框101的內壁102，是分配有減壓用孔103而形成。減壓用孔103連接減壓用通路104。又，在用以使外模框101旋轉之旋轉軸106，也有減壓用通路105通過，能從此處進行抽真空。
將基體用原料粉11導入至該外模框101的內壁102，並使基體用原料粉11依照外模框101的內壁102而暫時成形為規定形狀，作成二氧化矽基體的暫時成形體41(參照第6圖)。
具體而言，是一邊旋轉外模框101，一邊從原料粉料斗(未圖示)慢慢地將基體用原料粉11投至外模框101的內壁102，並利用離心力而形成容器形狀。又，也可藉由從內側使板狀的內模框(未圖示)接觸進行旋轉中的粉體，來將二氧化矽基體的暫時成形體41的厚度調整為規定量。
又，將該基體用原料粉11供給至外模框101的供給方法，沒有特別限定，例如能使用具備攪拌用螺桿和計量供料器之料斗。此時，將被填充至料斗後的基體用原料粉11，利用攪拌用螺桿攪拌，並利用計量供料器，一邊調節供給量、一邊供給。
繼而，如第3圖的(3)所示，藉由減壓-放電加熱熔融法，來形成二氧化矽基體51(步驟3)。
具體而言，是如第7、8圖所示，藉由形成於外模框101的減壓用孔103來減壓，將二氧化矽基體的暫時成形體41，從二氧化矽基體的暫時成形體41的外周側減壓而脫氣，並藉由放電加熱熔融法而從二氧化矽基體的暫時成形體的內側進行加熱。藉此，將二氧化矽基體的暫時成形體41的外周部分作成燒結體，並將二氧化矽基體的暫時成形體41的內側部分作成熔融玻璃體，而形成二氧化矽基體51。此時，從二氧化矽基體的暫時成形體41的內側，供給藉由除濕而設成規定的露點溫度以下且含有O2 氣體與惰性氣體的混合氣體，以將外模框101內的氣體進行換氣，並一邊調整前述外模框101內的濕度，一邊藉由上述放電放熱法來進行熔融、燒結。
形成二氧化矽基體51的裝置，除了上述具有旋轉對稱性且可旋轉的外模框101以外，亦由旋轉馬達(未圖示)、及成為放電加熱熔融(又稱為電弧熔融、電弧放電熔融)的熱源之碳電極(carbon electrode)212、電線212a、高壓電源單元211、蓋子213等所構成。進而，亦具備用於調整從二氧化矽基體的暫時成形體的內側供給之氣氛氣體的構成要素，例如具備：O2 氣體供給用貯氣瓶411、惰性氣體供給用貯氣瓶412、混合氣體供給管420、除濕裝置430、露點溫度計440等。
另外，此裝置在後述於二氧化矽基體51的內表面上形成內層56的情形中，亦可繼續使用。
作為二氧化矽基體的暫時成形體41的熔融、燒結程序，是在碳電極212間開始通電前，首先，從二氧化矽基體的暫時成形體41的內側，開始供給藉由除濕而設成規定的露點溫度以下且含有O2 氣體與惰性氣體的混合氣體。具體而言，是如同第7圖所示，從O2 氣體供給用貯氣瓶411供給O2 氣體、從惰性氣體供給用貯氣瓶412供給惰性氣體(例如氮氣(N2 )或氬氣(Ar)、氦氣(He))而混合，通過混合氣體供給管420，而從二氧化矽基體的暫時成形體41的內側進行供給。另外，以符號510表示的中空箭頭，是表示混合氣體的流向。
又，除濕係可藉由適當的除濕裝置等來進行，為了測定露點溫度，則可使用適當的露點溫度計等。第7圖中是顯示將除濕裝置430、露點溫度計440組合於混合氣體供給管420的態樣，但並不限定於此，只要能藉由除濕而使混合氣體的露點溫度達規定值以下即可。
又，此時，同時如上所述地將外模框101內的氣體進行換氣。此換氣，例如可藉由將外模框101內的氣氛氣體從蓋子213的縫隙間趕至外部而進行。另外，以符號520表示的中空箭頭，是表示換氣所伴隨的氣氛氣體的流向。
另外，混合氣體的濕度調整，以進行除濕而使混合氣體的露點溫度為10℃以下為佳。混合氣體的濕度調整中，較佳為進行除濕而使混合氣體的露點溫度為5℃以下，更佳為進行除濕而使混合氣體的露點溫度為小於-15℃。
以上述般的方式，藉由供給設為規定的露點溫度以下的混合氣體、以及將外模框101內的氣體進行換氣，來進行外模框101內的濕度調整。
接著，在持續如上述般藉由供給設為規定的露點溫度以下的混合氣體、以及將外模框101內的氣體進行換氣，來進行外模框101內的濕度調整的狀態下，一邊使添加有二氧化矽基體的暫時成形體41的外模框101以一定速度旋轉，一邊起動脫氣用真空泵(未圖示)，從暫時成形體41的外側，通過減壓用孔103、減壓用通路104、105來進行減壓，並開始通電至碳電極212間。
在碳電極212間開始電弧放電(以符號220圖示)時，二氧化矽基體的暫時成形體41的內表面部成為二氧化矽粉的熔融溫度區域(推定為1800～2000℃左右)，而從最表層部開始熔融。一旦最表層部熔融，則藉由脫氣真空泵所產生的抽真空的減壓度增加(壓力急速降低)，一邊將基體用原料粉11所含有的溶解氣體進行脫氣，一邊從內側往外側進行轉變成熔融二氧化矽玻璃層的變化。
然後，繼續藉由通電的加熱與藉由真空泵的減壓，直至二氧化矽基體的總厚度的內側一半左右熔融而成為由透明或半透明的層所構成的部分(透明層部)51b，剩餘的外側一半左右則成為燒結後的白色不透明二氧化矽(不透明層部)51a。減壓度以104 Pa以下為佳，更佳為103 Pa以下。
僅以至此為止之步驟所形成的二氧化矽基體51，即可作成本發明的二氧化矽容器71。
二氧化矽基體51內側的藉由放電加熱而熔融、燒結的氣氛氣體，是如上述，係藉由供給設為規定的露點溫度以下且含有O2 氣體與惰性氣體的混合氣體、以及將外模框101內的氣體進行換氣，而調整了外模框101內的濕度後之狀態下的氣體。
因此，可藉由將從碳電極212飛散的碳粒子藉由O2 氣體來氧化處理而氣體化，而使二氧化矽基體51所含有的碳(C)量減低至極少。其結果，可抑制碳或一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2 )對所製造的二氧化矽容器71中的收容物所造成的不良影響。而且，與此同時，因為濕度已經調整以維持於低值，所以可將二氧化矽基體51所含有的OH基濃度減低至所期望之值以下而為極少，並可提高二氧化矽基體51的黏度，所以可提升所製造的二氧化矽容器71在高溫下使用時的耐熱變形性。而且，可減低溶解於二氧化矽基體51之H2 O氣體分子。
另外，若將上述混合氣體的O2 氣體含有比率設作1～40 vol.%，則可較有效地除去飛散的碳微粒子，故較佳。
僅以至此為止之步驟所形成的二氧化矽基體51，即可作成本發明的二氧化矽容器71，亦可視需要而如第2圖所示般，於二氧化矽基體51的內表面上形成內層56，而作成具備二氧化矽基體51與內層56而成的二氧化矽容器71’。
參照第4圖來說明製造如第2圖所示般具備內層56的二氧化矽容器71’的方法。
首先，與上述第3圖的(1)～(3)所示之步驟1～3同樣地，進行至形成二氧化矽基體51之步驟為止(參照第4圖(1)～(3))。
接著，如第4圖的(4)所示般，一邊從二氧化矽基體51的內側，一邊噴撒由二氧化矽粒子所構成且二氧化矽純度高於基體用原料粉11的內層用原料粉12，一邊從內側藉由放電加熱熔融法進行加熱，而在二氧化矽基體51的內表面上形成內層56(步驟4)。
另外，亦可藉由重複進行此步驟4，而使內層56構成為純度或添加物不同的複數層的透明二氧化矽玻璃層。
此內層56的基本形成方法，是依照例如專利文獻6及專利文獻7所示的內容。
首先，準備內層用原料粉12。
作為內層用原料粉12的材質，可舉出經高純度化處理的天然石英粉、天然水晶粉、或合成方英石(cristobalite)粉、合成二氧化矽玻璃粉。若目的在於減少內層56的氣泡量，則以結晶質二氧化矽粉為佳，或是若目的在於作成高純度的透明層，則以合成粉為佳。粒徑以10～1000 μm為佳，較佳為100～500 μm。純度以二氧化矽成分(SiO2 )設為99.9999 wt.%以上且鹼金屬元素Li、Na、K各設為60 wt.ppb以下為佳，Ti、V、Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Mo、W各設為30 wt.ppb以下為佳。鹼金屬元素Li、Na、K更佳為各設為20 wt.ppb以下，Ti、V、Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Mo、W更佳為各設為10 wt.ppb以下。
又，內層用原料粉12中，亦可添加(摻雜)H2 氣體。
藉由內層用原料粉12所含有的H2 分子，可使構成內層56的透明二氧化矽玻璃層的氣泡量減少，而作成較完全的透明層。藉由含有H2 氣體所造成的熔融透明二氧化矽玻璃層之氣泡量減少的機制尚未明確，但推測應該是因為內層用原料粉12所含有的分子半徑大的氧氣(O2 )會與氫反應而變成水(H2 O)並放出至外部所致。又，H2 本身因為分子半徑小、擴散係數大，所以即便殘存於內層用原料粉中，在後續步驟中也不會成為內層56中產生氣泡的原因。
作為H2 的具體添加量，以內層用原料粉12在1000℃真空下之H2 放出量成為1×1016 ～1×1019 分子/g為佳，較佳為成為5×1016 ～5×1018 分子/g。另外，若內層用原料粉12的粒徑為上述10～1000 μm的範圍左右，則在1000℃真空下H2 幾乎全部放出，所以在1000℃真空下之H2 放出量，與內層用原料粉12所含有的H2 分子的溶解量為幾乎相同的量。
使內層用原料粉12含有H2 氣體的方式，例如可藉由下述來進行：將內層用原料粉12設置於不銹鋼套之具有氣密性的電爐內，氣氛氣體為氫氣100 vol.%、壓力1～10 kgf/cm2 (亦即，約105 ～106 Pa，約1～10大氣壓)，於200～800℃且較佳為400～600℃加熱處理1～10小時左右。
參照第9圖而說明內層56的形成方法。
於二氧化矽基體51的內表面上形成內層56的裝置，與之前的步驟相同，由下述所構成：設置了具有旋轉對稱性的二氧化矽基體51且可旋轉的外模框101、旋轉馬達(未圖示)、放入用於形成內層56之內層用原料粉12的原料粉料斗303、攪拌用螺桿304、計量供料器305及成為放電加熱熔融的熱源之碳電極212、電線212a、高壓電源單元211、蓋子213等。又，調整氣氛氣體的情形中，則與步驟3同樣亦可進而具備：O2 氣體供給用貯氣瓶411、惰性氣體供給用貯氣瓶412、混合氣體供給管420、除濕裝置430、露點溫度計440等。
作為內層56的形成方法，首先，將外模框101設定為規定的旋轉速度，並從高壓電源單元211慢慢地負載高電壓，同時從原料粉料斗303，慢慢地從二氧化矽基體51的上部噴撒用以形成內層56的內層用原料粉(高純度二氧化矽粉)12。此時，開始在碳電極212之間放電，因為二氧化矽基體51的內部是位於二氧化矽粉的熔融溫度區域(推定為1800～2000℃左右)，所以被噴撒的內層用原料粉12會成為二氧化矽的熔融粒子而逐漸黏附於二氧化矽基體51的內表面。在二氧化矽基體51的上部開口部所設置的碳電極212、原料粉投入口、蓋子213，係成為某種程度上能相對於二氧化矽基體51而變化位置之機構，藉由變化這些構件的位置，而能在二氧化矽基體51的全部內表面上以均勻厚度形成內層56。
在形成此內層56時，亦可與上述步驟3中形成二氧化矽基體51時同樣地，將藉由放電加熱而熔融、燒結時的氣氛氣體，設為：藉由供給設為規定的露點溫度以下且含有O2 氣體與惰性氣體的混合氣體、以及將外模框101內的氣體進行換氣，來進行外模框101內的濕度調整後之狀態下的氣體。
具體而言，可如同第9圖所示，從O2 氣體供給用貯氣瓶411供給O2 氣體、從惰性氣體供給用貯氣瓶412供給惰性氣體(例如氮氣或氬氣)而混合，通過混合氣體供給管420，而從二氧化矽基體51的內側進行供給。另外，以符號510表示的中空箭頭，是表示混合氣體的流向。此時，可同時如上所述地將外模框101內的氣體進行換氣。此換氣，例如可藉由將外模框101內的氣氛氣體從蓋子213的縫隙間趕至外部而進行。另外，以符號520表示的中空箭頭，是表示換氣所伴隨的氣氛氣體的流向。
如此地進行，則可獲得本發明之二氧化矽容器71’，但亦可視需要而如同以下般進行二氧化矽容器的清洗。
(二氧化矽容器的洗淨、乾燥)
例如，利用1～10%左右之氫氟酸水溶液(HF)，進行表面浸蝕5～30分鐘，隨後以純水清洗並在潔淨空氣中使其乾燥，而得到二氧化矽容器。
經由上述步驟，可如上述般製造出如第1、2圖所示之本發明的二氧化矽容器71、71’。
若依照如上所述之本發明的二氧化矽容器的製造方法，則相對於習知方法而可僅附加除濕裝置等廣泛使用的裝置並且無需附加特別的裝置或步驟而實施，所以能以高尺寸精確度、高生產性及低成本來製造碳及OH基之含量極少的二氧化矽容器。
[實施例]
以下，表示本發明的實施例及比較例而更具體地說明本發明，但是本發明並未限定於這些例示。
(實施例1)
依照如第3圖所示之本發明的二氧化矽容器的製造方法，並以下述方式來製造二氧化矽容器。
首先，如同第3圖的(1)所示，以下述方式來準備基體用原料粉11(步驟1)。
準備100 kg之天然矽石，並在大氣氣氛下以1000℃、10小時的條件進行加熱後，投入裝有純水的水槽來急速冷卻。將其乾燥後，利用粉碎機粉碎，而成為粒徑為50～500 μm、二氧化矽(SiO2 )純度為99.999 wt.%以上、總重量約為90 kg的二氧化矽粉(天然石英粉)。
繼而，如第3圖的(2)、第6圖所示，將基體用原料粉11投入至在內壁102形成有減壓用孔103且為旋轉中的圓筒型石墨製外模框101的內壁102，並調整基體用原料粉11的形狀使其配合外模框101的形狀且成為均勻厚度，而作成二氧化矽基體的暫時成形體41(步驟2)。
繼而，如第3圖的(3)、第7、8圖所示，一邊減壓一邊藉由放電加熱熔融法來形成二氧化矽基體51(步驟3)。
具體而言，首先，從O2 氣體供給用貯氣瓶411供給O2 氣體、從惰性氣體供給用貯氣瓶412供給N2 氣體，將該些氣體混合(N2 為60 vol.%、O2 為40 vol.%)，並藉由除濕裝置430來除濕並將露點溫度調整為10℃(以露點溫度計440來測定)，通過混合氣體供給管420，而從二氧化矽基體的暫時成形體41的內側進行供給(中空箭頭510)。並且，將外模框101內的氣體進行換氣(中空箭頭520)。在此狀態下，藉由在外模框101所形成的減壓用孔103來進行減壓，而將二氧化矽基體的暫時成形體41，從二氧化矽基體的暫時成形體41的外周側減壓而脫氣(減壓度大約104 Pa)，並藉由利用碳電極212的放電加熱熔融法而從二氧化矽基體的暫時成形體41的內側進行高溫加熱，藉此來將二氧化矽基體的暫時成形體41的外周部分作成燒結體，並將二氧化矽基體的暫時成形體41的內側部分作成熔融玻璃體，而形成基體51，並將其作成二氧化矽容器71。
將如此製造而成的二氧化矽容器71，以3 wt.%氫氟酸(HF)水溶液清洗3分鐘後，再以純水清洗並使其乾燥。
(實施例2)
基本上是以與實施例1同樣的方式來進行二氧化矽容器71的製造，但是將步驟3中二氧化矽基體的暫時成形體41在熔融燒結時的氣氛氣體，設作N2 為80 vol.%、O2 為20 vol.%的混合氣體，露點溫度則調整為7℃，並減少水蒸氣含量。
(實施例3)
基本上是以與實施例1同樣的方式來進行二氧化矽容器71的製造，但是變更以下幾點。將步驟3中二氧化矽基體的暫時成形體41在熔融燒結時的氣氛氣體，設作N2 為90 vol.%、O2 為10 vol.%的混合氣體，露點溫度則調整為5℃，並減少水蒸氣含量。並且，同時使從外周部分減壓時的減壓度比實施例1強，而調整為103 Pa以下。
(實施例4)
與實施例3同樣的方式來進行二氧化矽容器71的製造，但是將步驟3中二氧化矽基體的暫時成形體41在熔融燒結時的氣氛氣體，設作N2 為95 vol.%、O2 為5 vol.%的混合氣體，露點溫度則調整為5℃。
(實施例5)
依照如第4圖所示之本發明的二氧化矽容器的製造方法，並以下述方式來製造二氧化矽容器71’。
首先，如同第4圖的(1)、(2)所示，對於步驟1、2是以與實施例1之步驟1、2同樣的方式來進行。
接著，如同第4圖的(3)、第7、8圖所示，對於步驟3是以與實施例1之步驟3同樣的方式來進行，但是將所供給的氣氛氣體，設為N2 為90 vol.%、O2 為10 vol.%的混合氣體，露點溫度則調整為5℃，並減少水蒸氣含量。
接著，如同第4圖的(4)、第9圖所示，並如下所述，在步驟1～3所製作的二氧化矽基體51的內側表面上，進行由透明二氧化矽玻璃所構成之內層56的形成，而作成二氧化矽容器71’。
首先，作為內層用原料粉12，而準備高純度的合成方英石粉(粒徑為100～300 μm，二氧化矽純度為99.9999 wt.%以上)。於此內層用原料粉12中，添加3×1017 分子/g之H2 氣體。接著，在設作N2 為90 vol.%、O2 為10 vol.%的混合氣體且露點溫度調整為5℃的氣氛氣體中，從二氧化矽基體51的內側，一邊噴撒內層用原料粉12，一邊從內側藉由放電加熱熔融法進行加熱，藉此在二氧化矽基體51的內側表面上形成由透明二氧化矽玻璃所構成的內層56(厚度為3 mm)，而作成二氧化矽容器71’(步驟4)。
將如此製造而成的二氧化矽容器71’，與實施例1的情形同樣地，以3 wt.%氫氟酸(HF)水溶液清洗3分鐘後，再以純水清洗並使其乾燥。
(實施例6)
以與實施例5同樣的方式來進行二氧化矽容器71’的製造，但是添加Al以使基體用原料粉11中含有60 wt.ppm的Al，並且，將內層用原料粉12設作添加3×1018 分子/g之H2 的合成方英石粉。
(實施例7)
以與實施例1、2同樣的方式來進行二氧化矽容器71的製造，但是將步驟3中二氧化矽基體的暫時成形體41在熔融燒結時的氣氛氣體，設作N2 為90 vol.%、O2 為10 vol.%的混合氣體，露點溫度則調整為-15℃，並進而減少水蒸氣含量。
(實施例8)
以與實施例7同樣的方式來進行二氧化矽容器71的製造，但是將步驟3中二氧化矽基體的暫時成形體41在熔融燒結時的氣氛氣體，維持其混合氣體的混合比於N2 為90 vol.%、O2 為10 vol.%，露點溫度則調整為-20℃，並進而減少水蒸氣含量。
(實施例9)
以與實施例5同樣的方式來進行二氧化矽容器71’的製造，但是添加Al以使基體用原料粉11中含有60 wt.ppm的Al，並且將步驟3中二氧化矽基體的暫時成形體41在熔融燒結時的氣氛氣體，維持其混合氣體的混合比於N2 為90 vol.%、O2 為10 vol.%，露點溫度則調整為-15℃。
(實施例10)
以與實施例6同樣的方式來進行二氧化矽容器71’的製造，但是將步驟3中二氧化矽基體的暫時成形體41在熔融燒結時的氣氛氣體，維持其混合氣體的混合比於N2 為90 vol.%、O2 為10 vol.%，露點溫度則調整為-20℃。
(比較例1)
大致上是依照習知方法來製造二氧化矽容器(二氧化矽坩堝)。亦即，相當於本發明的二氧化矽容器的基體的部分也是使用高純度的原料粉，在未進行濕度調整的大氣氣氛下藉由放電加熱熔融來形成。
首先，作為相當於基體用原料粉的原料粉，而準備二氧化矽純度為99.9999 wt.%以上的高純度天然石英粉(粒徑為100～300 μm)。
使用該原料粉，在沒有特意調整溼度的空氣氣氛下對石墨製的旋轉框直接投入高純度天然石英粉，利用離心力在旋轉框內形成石英粉層，並利用碳電極對其進行放電加熱熔融而形成二氧化矽基體51(對應於第1圖所示之本發明的二氧化矽基體51)。該期間為60分鐘，二氧化矽基體的內表面附近的溫度推定為2000℃左右。
(比較例2)
首先，以與比較例1同樣的方式，形成二氧化矽基體(對應於第2圖所示之本發明的二氧化矽基體51)。
接著，作為相當於內層用原料粉的原料粉，而準備與實施例5、6、9、10同樣的合成方英石粉，從進料斗往二氧化矽基體的內表面噴撒此高純度合成方英石粉，在未進行濕度調整的大氣氣氛下，藉由利用碳電極之放電加熱熔融來形成內層部(對應於第2圖所示之本發明的二氧化矽容器71’中的內層56)。
[在實施例和比較例中的評價方法]
在各實施例和比較例中所使用的原料粉和氣體、及所製造的二氧化矽容器，其物性、特性評價，是如下述般地進行。
各原料粉的粒徑測定方法：
使用光學顯微鏡或電子顯微鏡，來進行各原料粉的二維形狀觀察及面積測定。繼而，假設粒子的形狀為正圓，根據其面積值來計算而求得直徑。統計性地重複進行該手法，來作為粒徑範圍的值(在該範圍中，包含99 wt.%以上的原料粉)。
露點溫度測定：
藉由露點溫度計來測定。
另外，對於各實施例，是如上述般，藉由設置於混合氣體供給管420的露點溫度計440來進行測定。
不純物金屬元素濃度分析：
不純物金屬元素濃度較低(玻璃為高純度)時，是利用電漿發光分析法(ICP-AES，Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectroscopy，感應耦合電漿原子放射光譜法)或電漿質量分析法(ICP-MS，Inductively Coupled Plasma-Mass Spectroscopy，感應耦合電漿質譜法)來進行，不純物金屬元素濃度較高(玻璃為低純度)時，是使用原子吸收光度法(AAS，Atomic Absorption Spectroscopy，原子吸收光譜法)來進行。
各層厚度測定：
藉由使用比例尺測定在二氧化矽容器的側壁的總高度的一半部分的容器剖面，來求取二氧化矽基體及內側層的厚度。
OH基濃度測定：
藉由紅外線吸收分光光度法來進行。OH基濃度之換算，是依照下述文獻。
Dodd,D. M. and Fraser,D. B.(1996年)Optical determination of OH in fused silica. Journal of Applied Physics,vol. 37,P. 3911(光判定熔融二氧化矽內的OH，應用物理期刊，第37卷，第3911頁)。
二氧化矽基體、內層的各氣體放出量的測定方法：
由實施例、比較例的各二氧化矽容器的二氧化矽基體的內側部分中無氣泡的部分(無色透明層部，在比較例1中則盡量是內側的氣泡較少的部分)及內層，分別製作粒徑為100 μm～1mm的粒狀測定用樣品，並將其設置在真空處理室內，對於在1000℃真空下的氣體放出，藉由質量分析裝置來測定氣體種類與氣體放出量。
H2 O、CO、CO2 氣體，被設為全部放出(總量放出)，而以每單位重量的放出分子數(分子/g)來表示。測定方法的詳細內容是依照下述文獻。
Nasu,S. et al.(1990年)“Gas release of various kinds of vitreous silica；不同種類的玻璃二氧化矽的氣體放出”，Journal of Illuminating Engineering Institute of Japan,vol. 74,No. 9,pp. 595-600(日本照明工程學會期刊，第74卷，第9號，第595-600頁)。
碳元素(C)含量分析：
對於實施例、比較例中各二氧化矽容器的各層，製作粒徑調整為100 μm～1 mm的測定用粒狀樣品。將該測定用粒狀樣品設置在試料室內，設為含氧氣氣體的氣氛，並以高頻感應加熱使其燃燒，藉由紅外線吸收法來將該樣品與氧氣反應而生成的一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2 )的量加以定量，藉此進行碳元素的含量分析。
黏度：
首先，從各二氧化矽容器切出約10×10 cm左右的材料，清洗後，設置於潔淨的電爐內，於大氣氣氛中，在1150℃保持3小時。之後，以10℃/小時的降溫速度降溫至900℃，之後切斷電源，使其在電爐內自然冷卻至室溫。藉由此熱處理，而使從各二氧化容器切出的材料的熱歷程一致。接著，從此材料之二氧化矽基體的內側部分中無氣泡的部分(無色透明層部，在比較例1、2中則盡量是內側的氣泡較少的部分)，製作分別為3×10×長度100 mm的全面鏡面精加工的樣品。接著，藉由彎曲樑法來進行在1400℃中的黏度η的測定。詳細方式是依照下述文獻。
菊池義一，及其他人等(1997年)，二氧化矽玻璃黏度之OH基含量依賴性。Journal of the Ceramic Society of Japan，Vol. 105，No. 8，pp. 645～649。
矽單晶連續提拉(多次提拉)評價：
在所製造的二氧化矽容器中投入純度為99.999999 wt.%的金屬多晶矽，並進行升溫而作成矽熔液，隨後，重複進行3次矽單晶的提拉(多次提拉)，並評價單晶培育的成功率。提拉條件是將CZ裝置內設為103 Pa壓力的100%氬(Ar)氣氛氣體，提拉速度設為1 mm/分鐘，轉速為10 rpm，並將矽單晶尺寸設為直徑150 mm、長度150 mm。又，每1批次的操作時間設為約12小時。重複培育單晶3次的成功率的評價分類，是如以下所述。
3次成功：○(良好)
2次成功：△(稍不良)
1次以下：×(不好)
二氧化矽容器的耐熱變形性評價：
針對前述的單晶矽連續提拉評價，而評價第三次提拉結束後的二氧化矽容器的側壁上端部往內側的傾斜量。
往內側的傾斜量為小於1 cm　○(良好)
往內側的傾斜量為1 cm以上、小於2 cm　△(稍差)
往內側的傾斜量為2 cm以上　×(差)
空洞與針孔之評價：
前述的單晶矽連續提拉中，從各矽單晶多次提拉後第1根矽單晶的任意部位，分別製作出10片之直徑為150 mm、厚度為200 μm的雙面研磨精加工的矽晶圓。接著測定存在於各矽晶圓之雙面上的空洞與針孔的個數，並進行統計性的數值處理，而求出每單位面積(m2 )的平均空洞和針孔數。
平均空洞和針孔數小於1個/m2 　○(良好)
平均空洞和針孔數為1～2個/m2 　△(稍差)
平均空洞和針孔數為3個/m2 以上　×(差)
二氧化矽容器的製造成本(相對性)評價：
評價二氧化矽容器的製造成本。特別是相對地評價二氧化矽原料費、熔融能源費等的合計值。
成本低　○(小於習知製法成本的90%)
成本中等　△(為習知製法成本的90～110%)
成本大　×(大於習知製法成本的110%)
整理實施例1～10、比較例1、2所製造之各二氧化矽容器的製造條件及所測定的物性值、評價結果，並顯示在下述表1～6及表7中。表7是顯示內層的不純物分析值。
從表1～5可知，依照本發明之二氧化矽容器的製造方法的實施例1～10，可製造一種二氧化矽容器，其儘管是低成本且以高生產性製造的二氧化矽容器，但是在單晶提拉時，也能展現出不遜於比較例1、2之習知二氧化矽容器的結果。又，相較於比較例1、2，實施例1～10可減少二氧化矽容器中所含有的碳濃度及OH基濃度。特別是在形成了內層56的實施例5、6、9、10的情形中，由表7可知其內層中的不純物金屬元素即便相較於比較例2亦為同等程度，故可知其能提拉充分的高純度單結晶。
因此，實施例1～10中能以高成功率進行矽單晶的多次提拉，其空洞或針孔之發生亦相較於比較例1、2的情形而為同等或以下。並且，可提升耐熱變形性。
另外，本發明並未被限定於上述實施形態。上述實施形態僅為例示，只要是具有與被記載於本發明的申請專利範圍中的技術思想實質上相同的構成、能得到同樣的作用效果者，不論為何者，皆被包含在本發明的技術範圍內。
11．．．基體用原料粉
12．．．內層用原料粉
41．．．暫時成形體
51．．．二氧化矽基體
51a．．．白色不透明層部
51b．．．無色透明層部
56．．．透明二氧化矽玻璃層(內層)
71．．．二氧化矽容器
71’．．．二氧化矽容器
101．．．外模框
102．．．內壁
103．．．減壓用孔
104．．．減壓用通路
105．．．減壓用通路
106．．．旋轉軸
211．．．高壓電源單元
212．．．碳電極
212a．．．電線
213．．．蓋子
220．．．電弧放電
303．．．原料粉料斗
304．．．攪拌用螺桿
305．．．計量供料器
411．．．O2 氣體供給用貯氣瓶
412．．．惰性氣體供給用貯氣瓶
420．．．混合氣體供給管
430．．．除濕裝置
440．．．露點溫度計
510．．．混合氣體的流向
520．．．氣氛氣體的流向
第1圖是顯示本發明之二氧化矽容器的一個例子之概略剖面圖。
第2圖是顯示本發明之二氧化矽容器的另一個例子之概略剖面圖。
第3圖是顯示本發明之二氧化矽容器的製造方法的一個例子的概略之流程圖。
第4圖是顯示本發明之二氧化矽容器的製造方法的另一個例子的概略之流程圖。
第5圖是顯示在本發明之二氧化矽容器的製造方法中能使用的外模框的一個例子之概略剖面圖。
第6圖是模式性地顯示在本發明之二氧化矽容器的製造方法中，形成二氧化矽基體的暫時成形體的步驟的一個例子之概略剖面圖。
第7圖是模式性地顯示在本發明之二氧化矽容器的製造方法中，形成二氧化矽基體之步驟的一個例子的一部分之概略剖面圖(放電加熱熔融前)。
第8圖是模式性地顯示在本發明之二氧化矽容器的製造方法中，形成二氧化矽基體之步驟的一個例子的一部分之概略剖面圖(放電加熱熔融中)。
第9圖是模式性地顯示在本發明之二氧化矽容器的製造方法中，形成內層的步驟的一個例子之概略剖面圖。

Claims (20)

  1. 一種二氧化矽容器的製造方法，其特徵在於：用以製造至少具備二氧化矽基體而構成的二氧化矽容器，該二氧化矽基體是以二氧化矽作為主要構成成分，且具有旋轉對稱性，其中，該二氧化矽容器的製造方法包含：準備用於形成前述二氧化矽基體的二氧化矽粒子也就是基體用原料粉之步驟；一邊使具有旋轉對稱性且在內壁分配有減壓用孔而形成之外模框旋轉，一邊導入前述基體用原料粉至該外模框的內壁，將該基體用原料粉按照前述外模框的內壁，暫時成形為規定形狀而作成二氧化矽基體的暫時成形體之步驟；及從前述二氧化矽基體的暫時成形體的內側，供給藉由除濕而設成規定的露點溫度以下且含有O2 氣體與惰性氣體的混合氣體，以將前述外模框內的氣體進行換氣，並調整前述外模框內的濕度，且一邊藉由形成於前述外模框的減壓用孔來進行減壓，而將前述二氧化矽基體的暫時成形體從外周側減壓而脫氣，一邊藉由利用碳電極之放電加熱熔融法，從前述二氧化矽基體的暫時成形體的內側進行加熱，來將前述二氧化矽基體的暫時成形體的外周部分作成燒結體，並將前述二氧化矽基體的暫時成形體的內側部分作成熔融玻璃體，而形成前述二氧化矽基體之步驟。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的二氧化矽容器的製造方法，其中在藉由前述放電加熱熔融法來形成二氧化矽基體之步驟後，更包含：一邊從前述二氧化矽基體的內側，噴撒由二氧化矽粒子所構成且其二氧化矽純度比前述基體用原料粉高的內層用原料粉，一邊藉由放電加熱熔融法從內側進行加熱，藉此而在前述二氧化矽基體的內側表面形成由透明二氧化矽玻璃所構成的內層之步驟。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的二氧化矽容器的製造方法，其中將前述內層用原料粉，設為在1000℃真空下的H2 放出量為1×1016 ～1×1019 分子/g。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的二氧化矽容器的製造方法，其中將前述內層用原料的Li、Na、K的各濃度設為60 wt.ppb以下，且將Ti、V、Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Mo、W的各濃度設為30 wt.ppb以下。
  5. 如申請專利範圍第3項所述的二氧化矽容器的製造方法，其中將前述內層用原料粉的Li、Na、K的各濃度設為60 wt.ppb以下，且將Ti、V、Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Mo、W的各濃度設為30 wt.ppb以下。
  6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述的二氧化矽容器的製造方法，其中將前述混合氣體的O2 氣體含有比率設為1～40 vol.%。
  7. 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述的二氧化矽容器的製造方法，其中進行前述除濕而使前述混合氣體的露點溫度成為10℃以下。
  8. 如申請專利範圍第6項所述的二氧化矽容器的製造方法，其中進行前述除濕而使前述混合氣體的露點溫度成為10℃以下。
  9. 如申請專利範.圍第1至5項中任一項所述的二氧化矽容器的製造方法，其中使前述基體用原料粉以10～500 wt.ppm的濃度含有Al。
  10. 一種二氧化矽容器，其特徵在於：是至少具備二氧化矽基體而構成的二氧化矽容器，該二氧化矽基體是以二氧化矽作為主要構成成分，且具有旋轉對稱性，其中，前述二氧化矽基體，其碳濃度為30 wt.ppm以下，OH基濃度為30 wt.ppm以下，在外周部分具有含氣泡的白色不透明層部，且在內周部分具有由實質上不含氣泡的二氧化矽玻璃所構成的無色透明層部。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的二氧化矽容器，其中將前述二氧化矽基體的無色透明層部在真空下加熱至1000℃時所放出的氣體分子的量，CO分子為2×1017 分子/g以下，CO2 分子則為1×1017 分子/g以下。
  12. 如申請專利範圍第10項所述的二氧化矽容器，其中將前述二氧化矽基體的無色透明層部在真空下加熱至1000℃時所放出的H2 O分子為3×1017 分子/g以下。
  13. 如申請專利範圍第11項所述的二氧化矽容器，其中將前述二氧化矽基體的無色透明層部在真空下加熱至1000℃時所放出的H2 O分子為3×1017 分子/g以下。
  14. 如申請專利範圍第10項所述的二氧化矽容器，其中前述二氧化矽基體的無色透明層部在1400℃中的黏度為1010.4 Pa‧s以上。
  15. 如申請專利範圍第11項所述的二氧化矽容器，其中前述二氧化矽基體的無色透明層部在1400℃中的黏度為1010.4 Pa‧s以上。
  16. 如申請專利範圍第12項所述的二氧化矽容器，其中前述二氧化矽基體的無色透明層部在1400℃中的黏度為1010.4 Pa‧s以上。
  17. 如申請專利範圍第13項所述的二氧化矽容器，其中前述二氧化矽基體的無色透明層部在1400℃中的黏度為1010. 4 Pa‧s以上。
  18. 如申請專利範圍第10至17項中任一項所述的二氧化矽容器，其中前述二氧化矽基體是以10～500 wt.ppm的濃度含有Al。
  19. 如申請專利範圍第10至17項中任一項所述的二氧化矽容器，其中在前述二氧化矽基體的內側表面上，具備由二氧化矽純度比該二氧化矽基體高的透明二氧化矽玻璃所構成的內層，該內層中，碳濃度為30 wt.ppm以下，OH基濃度為30 wt.ppm以下，Li、Na、K的各濃度為60 wt.ppb以下，Ti、V、Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Mo、W的各濃度為30wt.ppb以下。
  20. 如申請專利範圍第18項所述的二氧化矽容器，其中在前述二氧化矽基體的內側表面上，具備由二氧化矽純度比該二氧化矽基體高的透明二氧化矽玻璃所構成的內層，該內層中，碳濃度為30 wt.ppm以下，OH基濃度為30 wt.ppm以下，Li、Na、K的各濃度為60 wt.ppb以下，Ti、V、Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Mo、W的各濃度為30wt.ppb以下。
TW099121870A 2009-08-05 2010-07-02 Silica container and method of manufacturing the same TWI445675B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009182610A JP4951040B2 (ja) 2009-08-05 2009-08-05 シリカ容器及びその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201113229A TW201113229A (en) 2011-04-16
TWI445675B true TWI445675B (zh) 2014-07-21

Family

ID=43544091

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW099121870A TWI445675B (zh) 2009-08-05 2010-07-02 Silica container and method of manufacturing the same

Country Status (7)

Country Link
US (2) US8815403B2 (zh)
EP (1) EP2463246A4 (zh)
JP (1) JP4951040B2 (zh)
KR (1) KR101313647B1 (zh)
CN (1) CN102471125B (zh)
TW (1) TWI445675B (zh)
WO (1) WO2011016177A1 (zh)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4951057B2 (ja) * 2009-12-10 2012-06-13 信越石英株式会社 シリカ容器及びその製造方法
US9221709B2 (en) * 2011-03-31 2015-12-29 Raytheon Company Apparatus for producing a vitreous inner layer on a fused silica body, and method of operating same
KR101202701B1 (ko) 2011-04-15 2012-11-19 쟈판 스파 쿼츠 가부시키가이샤 실리카 유리 도가니의 제조 방법 및 제조 장치
JP5250097B2 (ja) * 2011-12-12 2013-07-31 信越石英株式会社 単結晶シリコン引き上げ用シリカ容器及びその製造方法
CN103502513A (zh) * 2012-01-13 2014-01-08 信越石英株式会社 单晶硅提拉用二氧化硅容器及其制造方法
JP5497247B1 (ja) * 2012-05-15 2014-05-21 信越石英株式会社 単結晶シリコン引き上げ用シリカ容器及びその製造方法
DE102012011793A1 (de) * 2012-06-15 2013-12-19 Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Herstellung eines Quarzglastiegels
CN104395509A (zh) * 2013-04-08 2015-03-04 信越石英株式会社 单晶硅提拉用二氧化硅容器及其制造方法
US9957431B2 (en) * 2013-11-11 2018-05-01 Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg Composite material, heat-absorbing component, and method for producing the composite material
KR101856091B1 (ko) * 2013-12-28 2018-05-09 가부시키가이샤 섬코 석영 유리 도가니 및 그의 왜곡 측정 장치
US10308541B2 (en) 2014-11-13 2019-06-04 Gerresheimer Glas Gmbh Glass forming machine particle filter, a plunger unit, a blow head, a blow head support and a glass forming machine adapted to or comprising said filter
JP6659408B2 (ja) * 2016-03-07 2020-03-04 クアーズテック株式会社 シリコン単結晶引上げ用シリカガラスルツボの製造方法
KR102165896B1 (ko) * 2016-09-13 2020-10-14 가부시키가이샤 사무코 석영 유리 도가니 및 그 제조 방법
JP7171600B2 (ja) * 2017-03-16 2022-11-15 コーニング インコーポレイテッド ガラス溶融物の表面上の気泡の寿命を減少させる方法
CN108585450A (zh) * 2018-04-09 2018-09-28 江阴龙源石英制品有限公司 一种6轴联动石英坩埚熔制机及其熔制方法
JP2022180695A (ja) 2021-05-25 2022-12-07 株式会社Sumco 石英ガラスルツボ及びその製造方法並びにシリコン単結晶の製造方法

Family Cites Families (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4935046A (en) 1987-12-03 1990-06-19 Shin-Etsu Handotai Company, Limited Manufacture of a quartz glass vessel for the growth of single crystal semiconductor
JPH01148718A (ja) 1987-12-03 1989-06-12 Shin Etsu Handotai Co Ltd 石英るつぼの製造方法
JPH0729871B2 (ja) * 1987-12-03 1995-04-05 信越半導体 株式会社 単結晶引き上げ用石英るつぼ
JPH0422861A (ja) 1990-05-17 1992-01-27 Matsushita Seiko Co Ltd 炭酸ガス検知装置
JP2933404B2 (ja) * 1990-06-25 1999-08-16 信越石英 株式会社 シリコン単結晶引き上げ用石英ガラスルツボとその製造方法
EP0474158B1 (en) 1990-09-07 1995-04-19 Mitsubishi Chemical Corporation Silica glass powder and a method for its production and a silica glass body product made thereof
JPH0729871A (ja) 1993-06-25 1995-01-31 Toshiba Corp 表面処理方法および表面処理装置
JPH07206451A (ja) 1993-12-29 1995-08-08 Nippon Steel Corp 合成石英ガラスの製造方法
JP3702904B2 (ja) 1994-04-04 2005-10-05 セイコーエプソン株式会社 合成石英ガラスの製造方法
JPH07277743A (ja) 1994-04-04 1995-10-24 Nippon Steel Corp 合成石英ガラスの製造方法
JP3100836B2 (ja) 1994-06-20 2000-10-23 信越石英株式会社 石英ガラスルツボとその製造方法
US5976247A (en) 1995-06-14 1999-11-02 Memc Electronic Materials, Inc. Surface-treated crucibles for improved zero dislocation performance
JP4285788B2 (ja) * 1996-03-14 2009-06-24 信越石英株式会社 単結晶引き上げ用大口径石英るつぼの製造方法
JP3764776B2 (ja) 1996-03-18 2006-04-12 信越石英株式会社 単結晶引き上げ用石英ガラスるつぼ及びその製造方法
JP3798849B2 (ja) 1996-07-09 2006-07-19 信越石英株式会社 石英ルツボの製造装置及び方法
EP0911429A1 (en) 1997-09-30 1999-04-28 Heraeus Quarzglas GmbH Quartz glass crucible for producing silicon single crystal and method for producing the crucible
JP3798907B2 (ja) 1997-09-30 2006-07-19 信越石英株式会社 シリコン単結晶製造用石英ガラスるつぼおよび その製造方法
JP3625636B2 (ja) * 1998-01-08 2005-03-02 東芝セラミックス株式会社 シリコン単結晶引上げ用石英ガラスルツボの製造方法
JP4138959B2 (ja) * 1998-08-28 2008-08-27 信越石英株式会社 シリコン単結晶引き上げ用大口径石英ガラスるつぼ及びその製造方法
JP4077952B2 (ja) * 1998-09-04 2008-04-23 コバレントマテリアル株式会社 シリコン単結晶引上げ用石英ガラスルツボの製造方法
JP2001302391A (ja) * 2000-04-14 2001-10-31 Toshiba Ceramics Co Ltd Ｓｉ単結晶引上げ用石英ガラスるつぼの製造方法
JP4592037B2 (ja) * 2000-05-31 2010-12-01 信越石英株式会社 石英ガラスルツボの製造方法
EP1167309B1 (en) * 2000-06-28 2006-10-18 Japan Super Quartz Corporation Synthetic quartz powder, its production process, and synthetic quartz crucible
DE10114484C2 (de) 2001-03-24 2003-10-16 Heraeus Quarzglas Verfahren für die Herstellung eines Komposit-Werkstoffs mit einem SiO¶2¶-Gehalt von mindestens 99 Gew.-%, und Verwendung des nach dem Verfahren erhaltenen Komposit-Werkstoffs
DE10262015B3 (de) 2002-09-20 2004-07-15 Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg Verfahren für die Herstellung eines opaken Quarzglas-Kompositwerkstoffs
JP4453954B2 (ja) * 2003-02-28 2010-04-21 信越石英株式会社 シリコン単結晶引上げ用石英ガラスルツボの製造方法および該製造方法で製造された石英ガラスルツボ
JP2004292211A (ja) * 2003-03-26 2004-10-21 Kuramoto Seisakusho Co Ltd 石英ルツボの内面透明層形成方法
JP4339003B2 (ja) 2003-04-02 2009-10-07 ジャパンスーパークォーツ株式会社 石英ガラスルツボの製造方法
EP1655270B1 (en) * 2003-05-30 2010-09-08 Shin-Etsu Quartz Products Co.,Ltd. Quartz glass crucible for pulling up silicon single crystal
TW200911722A (en) * 2007-07-27 2009-03-16 Japan Super Quartz Corp Production method of quartz glass crucible
JP2011088755A (ja) 2008-03-14 2011-05-06 Japan Siper Quarts Corp 石英ガラスルツボおよびその製造方法
DE102008026890B3 (de) * 2008-06-05 2009-06-04 Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Tiegels aus Quarzglas
WO2010125739A1 (ja) * 2009-04-28 2010-11-04 信越石英株式会社 シリカ容器及びその製造方法
EP2436658A4 (en) * 2009-05-26 2015-04-22 Shinetsu Quartz Prod SILICONE CONTAINER AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR
JP4922355B2 (ja) * 2009-07-15 2012-04-25 信越石英株式会社 シリカ容器及びその製造方法
JP4951057B2 (ja) * 2009-12-10 2012-06-13 信越石英株式会社 シリカ容器及びその製造方法
US8281620B1 (en) * 2011-04-27 2012-10-09 Japan Super Quartz Corporation Apparatus for manufacturing vitreous silica crucible
CN103649383B (zh) * 2012-03-23 2016-08-17 信越石英株式会社 单晶硅提拉用二氧化硅容器及其制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2011016177A1 (ja) 2011-02-10
KR101313647B1 (ko) 2013-10-02
JP2011032147A (ja) 2011-02-17
TW201113229A (en) 2011-04-16
CN102471125A (zh) 2012-05-23
US8815403B2 (en) 2014-08-26
EP2463246A4 (en) 2017-06-21
US20140290308A1 (en) 2014-10-02
KR20110114634A (ko) 2011-10-19
US20110240663A1 (en) 2011-10-06
JP4951040B2 (ja) 2012-06-13
US9145325B2 (en) 2015-09-29
EP2463246A1 (en) 2012-06-13
CN102471125B (zh) 2014-05-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI445675B (zh) Silica container and method of manufacturing the same
TWI405729B (zh) Silica container and method of manufacturing the same
TWI405728B (zh) Silica container and method of manufacturing the same
TWI405730B (zh) Silica container and method of manufacturing the same
JP4969632B2 (ja) シリカ粉及びシリカ容器並びにそれらの製造方法
TWI421222B (zh) Silica container and method of manufacturing the same
JP5462423B1 (ja) 単結晶シリコン引き上げ用シリカ容器及びその製造方法
TWI509117B (zh) Silicone container for single crystal silicon pulling and its manufacturing method
TWI463045B (zh) Silicone container for single crystal silicon pulling and its manufacturing method