JP2002068841A - アーク溶融用高純度炭素電極 - Google Patents

アーク溶融用高純度炭素電極

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芳光 栗林
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 石英粉のアーク溶融時に、石英ガラス製
品の性状不良を生じないアーク溶融用高純度炭素電極を
提供する。 【解決課題】 アーク放電によって石英粉を加熱溶融す
るために用いる炭素電極であって、粒子径０.０５〜０.
５mmの炭素粒子からなることを特徴とする高純度炭素電
極。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、アーク放電によっ
て石英粉を加熱溶融してガラス化する際に、発生したシ
リカフュームのドロッピングによる影響が実質的に生じ
ないアーク溶融用の高純度炭素電極に関する。より詳し
くは、石英粉をアーク溶融する際に発生したシリカフュ
ームが電極に付着し難く、従って、凝集したシリカフュ
ームが溶融石英ガラス中に落下して性状不良等を生じる
ことのないアーク溶融用高純度炭素電極に関する。
【０００２】
【従来の技術】単結晶シリコンの引き上げに用いる石英
ガラスルツボは主にアーク溶融法によって製造されてい
る。この方法の概略は、カーボン製モールドの内表面に
石英粉を一定厚さに堆積し、この石英堆積層の上方に炭
素電極を設置し、そのアーク放電によって石英堆積層を
加熱し、ガラス化して石英ガラスルツボを製造する方法
である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記製造工程におい
て、石英粉のアーク溶融時に、高温に加熱された石英粉
の一部が溶融気化してシリカフュームが発生する。従
来、このシリカフュームが電極表面に付着し、凝集した
シリカフュームが溶融石英ガラス中に落下し(ドロッピ
ング現象)、ガラスルツボの内表面に異物を生じたり、
ガラスの均質性を損なうなどの問題がある。
【０００４】本発明は、このような従来の問題を解決し
たものであって、石英粉の加熱溶融時に発生したシリカ
フュームが付着し難く、従って、製造した石英の性状不
良などを生じる虞が少ない高純度炭素電極を提供するこ
とを目的とする。
【０００５】
【課題の解決手段】本発明者等は、上記石英ガラスルツ
ボの製造において石英粉のアーク溶融時に生じるシリカ
フュームの電極への付着状態について検討し、シリカフ
ュームの電極への付着状態は、この電極を形成する炭素
粒子の粒子径、特に最大粒径によって大きく異なること
を見い出した。本発明はかかる知見に基づくものであ
る。
【０００６】すなわち、本発明はアーク放電によって石
英粉を加熱溶融するために用いる炭素電極であって、粒
子径０.０５〜０.５mmの炭素粒子からなることを特徴と
する高純度炭素電極に関する。また、本発明の炭素電極
は、好ましくは、粒子径０.１〜０.５mmの炭素粒子から
なるものである。
【０００７】
【発明の実施形態】以下、本発明を実施態様に基づいて
具体的に説明する。本発明のアーク溶融用高純度炭素電
極は、粒子径０.０５〜０.５mm、好ましくは０.１〜０.
５mmの炭素粒子からなる炭素電極である。この炭素粒子
の粒子径は上記ドロッピングによる影響と電極の消耗と
の兼ね合いに基づく。現在、石英ガラスルツボの製造に
用いられているアーク溶融用の炭素電極は、電極を形成
する炭素粒子の粒子径が０.０２mm〜０.８mmと広範囲に
わたっている。後述の実験例に示すように、粒子径が
０.８mm程度の比較的粗い炭素粒子からなる電極を石英
粉のアーク溶融に用いた場合、電極の消耗は少ないが、
発生したシリカフュームが電極表面に付着して凝集し、
これがルツボに落下して性状不良を生じやすい。また、
最大粒径が０.０２mm以下の比較的微細な炭素粒子によ
って形成された炭素電極は、ドロッピングによる影響は
ないが、電極の消耗が著しく、製造コストが嵩む。この
ように、電極を形成する炭素粒子が一定の粒径範囲を外
れるものは石英粉のアーク溶融用電極として不十分であ
る。
【０００８】一方、粒子径０.０５〜０.５mmの炭素粒子
からなる本発明の炭素電極は、これより粒径の大きな炭
素粒子によって形成した炭素電極よりも電極表面が滑ら
かであるのでシリカフュームが付着し難い。とくに粒子
径０.１〜０.５mmの炭素粒子からなる炭素電極は電極表
面が滑らかであり、石英粉のアーク溶融時に電極表面に
シリカフュームが凝集せず、しかも電極の消耗も少ない
ので好ましい。
【０００９】このように、上記粒子径範囲の炭素粒子に
よって形成した本発明の炭素電極はこれより微細な炭素
粒子からなる電極よりも消耗速度が小さく、従って製造
コストが嵩むことがない。また、本発明の炭素電極はア
ーク放電時に適度な速度で消耗するのでシリカフューム
が電極に仮に付着しても電極の消耗と共に飛散し、従っ
て、シリカフュームのドロッピングによる影響がなく、
高品質の石英ガラスルツボを製造することができる。電
極の消耗速度が本発明の電極より遅いと付着したシリカ
フュームが凝集してドロッピングによる性状不良を生じ
やすくなる。
【００１０】なお、単結晶シリコンの引上げに用いる石
英ガラスルツボの製造には、ルツボの金属汚染を防止す
るために高純度の炭素電極が用いられるが、本発明の炭
素電極においても同様の高純度の炭素が用いられる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明を実施例によって具体的に示
す。表１に示す粒径の炭素粒子からなる炭素電極を用
い、アーク溶融法によって石英ガラスルツボを製造し
た。アーク放電は５５０〜５７０kwの電力で約１８分間
通電して行い。口径１８インチの石英ガラスルツボを製造
し、得られたルツボの性状、電極の消耗速度を調べた。
表１の結果に示すように、粒径０.８mm以上の炭素粒子
からなる電極を用いたもの(No.1)は、シリカフュームの
ドロピングによってルツボ内表面に突起などが生じ、性
状が不良であった。また、粒径０.５〜０.８mmの炭素粒
子からなる電極を用いたもの(No.2)も同様の傾向がみら
れた。さらに、粒径０.０５mm未満の炭素粒子からなる
電極を用いたもの(No.6)はシリカフュームのドロッピン
グによる影響はないが電極の消耗が著しかった。一方、
粒径０.０５〜０.５mmの炭素粒子からなる電極を用いた
もの(No.3〜5)は何れもドロッピングによる形状不良は
発生せず、しかも電極の消耗も適度であり、石英ガラス
ルツボ製造用のアーク電極として好適であった。このう
ち、特に粒径０.１〜０.５mmの炭素粒子からなる炭素電
極(No.3,4)は最も好ましい結果を得た。
【００１２】
【表１】
【００１３】
【発明の効果】本発明のアーク用高純度炭素電極は、石
英ガラスのアーク溶融に用いた場合、高温によって発生
するシリカフュームが電極表面に付着し難く、従って、
そのドロッピングによる性状不良を生じる虞がない。ま
た電極の消耗も適度であるので経済性にも優れる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 洋一 秋田県秋田市茨島５丁目14番３号 三菱マ テリアルクォーツ株式会社秋田工場内 Ｆターム(参考） 4G014 AH02 AH08 4G032 AA01 BA05 GA01

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 アーク放電によって石英粉を加熱溶融す
    るために用いる炭素電極であって、粒子径０.０５〜０.
    ５mmの炭素粒子からなることを特徴とする高純度炭素電
    極。
  2. 【請求項２】 粒子径０.１〜０.５mmの炭素粒子からな
    る請求項１の高純度炭素電極。
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