JP2011121811A - シリカ容器及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 Li、Na、Kの合計濃度が50wt.ppm以下である基体形成用原料粉と、Ca、Sr、Baを合計で50〜2000wt.ppm含有する内層形成用原料粉を作製し、型枠内で基体の仮成形体を形成し、その内表面上に内層の仮成形体を形成し、水素若しくはヘリウム又はそれらの混合ガスを10vol.%を超える比率で含有するガス雰囲気にて、放電加熱溶融法により基体と内層の仮成形体の内側から加熱することによって、基体の仮成形体の外周部分を焼結体とするとともに、基体の仮成形体の内周部分及び内層の仮成形体を溶融ガラス体とすることにより、外周部分に気泡を含有する基体と、該基体の内表面上に形成された、透明シリカガラスからなる内層とを有するシリカ容器を製造する方法。
【選択図】 図1
Description
このように、本発明のシリカ容器の製造方法では、放電加熱溶融法による工程のうち少なくとも一つを、型枠を通じて基体又は基体の仮成形体の外側から減圧しながら行うことができ、その場合、製造されるシリカ容器中の溶存ガスをより効果的に低減することができる。
このように、内層形成用原料粉を、Baを100〜1000wt.ppmの濃度で含有し、Alを10〜100wt.ppmの濃度で含有するものとすれば、内層を、より光透過率が高く、気泡が極めて少ないシリカガラス層とすることができる。
このように上記ガス雰囲気の露点温度を設定、制御すれば、低コストでありながらも、シリカ容器中のOH基含有量、水分(H2O)含有量を所定の値に低減することができる。
このように上記ガス雰囲気における水素若しくはヘリウム又はそれらの混合ガスの含有比率を100vol.%とすれば、より効果的にシリカ容器の内壁部での気泡の発生を抑制することができる。
このように、内層が、Baを100〜1000wt.ppmの濃度で含有し、Alを10〜100wt.ppmの濃度で含有するものであれば、内層を、より光透過率が高く、気泡が極めて少ないシリカガラス層とすることができる。
内層に含まれるOH基濃度、各金属の濃度がこのような濃度であれば、製造したシリカ容器に収容する収容物への不純物汚染をより効果的に低減することができる。
また、本発明に従うシリカ容器であれば、低コストで、十分な温度均一性を有するシリカ容器でありながらも、高温度下での使用に際して、容器内壁に高い不純物拡散防止効果及び耐久性等を持たせることができるとともに、容器内壁における気泡の発生が効果的に抑制されたものとすることができる。その結果、シリカ容器内壁に発生した気泡の、収容物への悪影響を抑制することができる。
また、これに加えて、例えばシリコン単結晶成長用シリカルツボにおけるシリコン単結晶への気泡の取り込みのように、従来のシリカ容器の製造方法により製造されたシリカ容器では、収容物への気泡の放出による悪影響等の問題があった。
まず、金属シリコン溶融及びシリコン単結晶又は多結晶製造用のルツボやボート等のシリカ容器では、加熱高温雰囲気での容器内部の均熱性が必要とされる。そのためには少なくともシリカ容器を2重構造とし、容器外側は多孔質の白色不透明シリカとし、容器内側は実質的に気泡を含まない肉厚の無色透明シリカガラスとすることが第1の課題である。
例えば、シリコン結晶の製造時にシリカ容器に含まれている不純物金属元素、例えばアルカリ金属元素Li、Na、Kのみならず、特にTi、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、Zr、Mo、W等がシリコン結晶に取り込まれた場合、特にソーラー用シリコンデバイスにおいて光電変換効率の低下を引き起こしてしまう。従って、シリカ容器に含まれる不純物がシリコン融液に拡散してこないようにシリカ容器の内表面を微細結晶化(グラスセラミック化)させて、不純物の拡散を防止する作用を持たせる。また、このシリカ容器の内表面の微細結晶化部分の品質としても、各々の結晶寸法が微細、緻密であるため、きめの細かいクリストバライト等の結晶化層とするものである。
例えば、シリコン単結晶の製造時に、シリカ容器の成分(SiO2)そのものがシリコン融液に溶解し、そのため酸素元素がシリコン結晶に取り込まれると例えばソーラー用シリコンデバイスにおいて光電変換効率の低下を引き起こしてしまう。従って、シリカ容器の内表面がシリコン融液に対して溶解しにくい(耐シリコン融液エッチング性のある)特性を有するもの、すなわち同様に容器の内表面をきめの細かなクリストバライト等により微細結晶化させたものとする。
本発明に係るシリカ容器71は回転対称性を有し、その基本構造は、基体51と、内層56とから成る。
この基体51は、回転対称性を有し、シリカを主成分とする。また、基体51は、基体の外周部分51aに、気泡を含有する。すなわち、基体の外周部分が多孔質で白色不透明層部を有する。また、基体の内周部分51bに透明シリカガラスを含む。
また、内層56は、基体51の内表面上に形成され、透明シリカガラスからなる。
また、内層56が、Ca、Sr、Baの少なくとも1種を合計濃度50〜2000wt.ppmで含有するものであり、かつ、厚さ10mmの両面平行光学研磨試料の光波長600nmにおける直線透過率が91.8〜93.2%であり、より好ましくは92.4〜93.2%である。さらに、内層56から切り出した試料を真空下にて1000℃に加熱したときの水分子の放出量が2×1017分子/g未満であり、好ましくは1×1017分子/g未満である。
さらに、本発明に係るシリカ容器では、基体51においても内周部分51bから切り出した厚さ10mmの両面平行光学研磨試料の光波長600nmにおける直線透過率が91.8〜93.2%である。
このようなAl原子のSi原子との置換は、電荷バランスを取るためにBa2+等のアルカリ土類金属元素の陽イオンも固定する作用があると考えられ、Ba等の元素をより均一に溶解させることができ、この点からもシリカガラス中の気泡を抑制することができる。
ヘリウム分子は、水素分子よりもさらに分子半径が小さく、シリカガラス中の拡散速度も速いので、シリカガラス中に残留していても、気泡生成の原因とならない。
まず、図1の(1)に示したように、シリカ粒子である基体形成用原料粉11及び内層形成用原料粉12を準備する。
この基体形成用原料粉11は例えば以下のようにしてシリカ塊を粉砕、整粒することにより作製することができるが、これに限定されない。
次いで、この天然シリカ粉を、傾斜角度を有するシリカガラス製チューブから成るロータリーキルンの中に投入し、キルン内部を塩化水素(HCl)又は、塩素(Cl2)ガス含有雰囲気とし、700〜1100℃にて1〜100時間程度加熱することにより高純度化処理を行う。ただし高純度を必要としない製品用途では、この高純度化処理を行わずに次処理へ進んでもよい。
基体形成用原料粉11の粒径は、上記のように、10〜1000μmとすることが好ましく、50〜500μmとすることがより好ましい。
基体形成用原料粉11のシリカ純度は、99.99wt.%以上とすることが好ましく、99.999wt.%以上とすることがさらに好ましい。特に、Li、Na、Kの合計値は、50wt.ppm以下とする。また、本発明のシリカ容器の製造方法であれば、基体形成用原料粉11のシリカ純度を99.999wt.%以下と比較的低純度のものとしても、製造されるシリカ容器は、収容する収容物への不純物汚染を十分に防止することができる。そのため、従来よりも低コストでシリカ容器を製造することができることになる。
Alは、例えば硝酸塩、酢酸塩、炭酸塩、塩化物等を水又はアルコール溶液として、これら溶液の中にシリカ粉を投入、浸漬させ、次いで乾燥することにより含有させることができる。
このような内層形成用原料粉12の製造方法の一例の概略を、図3に示す。
シリカ容器の内層形成用原料粉の材質としては、高純度化処理された天然石英粉、天然水晶粉、又は合成クリストバライト粉、合成シリカガラス粉が挙げられる。透明層の気泡量を少なくする目的であれば結晶質シリカ粉が好ましく、あるいは高純度な透明層とする目的であれば、合成粉が好ましい。粒径は好ましくは100〜500μmである。純度はシリカ成分(SiO2)99.9999wt.%以上、かつアルカリ金属元素Li、Na、Kの合計濃度が100wt.ppb以下であり、各々を20wt.ppb以下とすることが好ましく、各々を10wt.ppb以下とすることがより好ましい。また、Ti、V、Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Mo、Wの各々が10wt.ppb以下とすることが好ましく、各々を5wt.ppb以下とすることがさらに好ましい。
具体的には、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)バリウム(Ba)の少なくとも1種以上、好ましくはBaをシリカ粉末に含有させる。含有のさせ方としては、水又はアルコールに溶解するアルカリ土類金属元素の塩化物、酢酸塩、硝酸塩又は炭酸塩等を選び、この化合物の水溶液またはアルコール溶液を作成しこの中にシリカ原料粉を浸漬させ、その後乾燥させることにより特定元素が添加された粉末が得られる。
図5に、基体形成用原料粉11を仮成形する型枠の一例として、減圧可能な型枠の概略を表す断面図を示した。減圧可能な型枠101は、例えば、グラファイト等の部材から成り、回転対称性を有している。また、減圧可能な型枠101の内壁102には、減圧用の孔103が分配されて形成されている。減圧用の孔103は、減圧用の通路104に連なっている。また、減圧可能型枠101を回転させるための回転軸106にも減圧用の通路105が通っており、ここから真空引きを行うことができるようになっている。なお、孔103には多孔質のフィルター(図示せず)を取り付けることが好ましい。
具体的には、減圧可能型枠101を回転させつつ、原料粉ホッパー(図示せず)から徐々に基体形成用原料粉11を減圧可能型枠101の内壁102に投入し、遠心力を利用して容器形状に成形する。また内側から板状の内型枠(図示せず)を、回転する粉体に接触させることにより、基体の仮成形体41の肉厚を所定量に調整してもよい。
また、この基体形成用原料粉11の減圧可能型枠101への供給方法は特に限定されないが、例えば、攪拌用スクリューと計量フィーダを備えるホッパーを用いることができる。この場合、ホッパーに充填された基体形成用原料粉11を、攪拌用スクリューで攪拌し、計量フィーダで供給量を調節しながら供給する。
基本的には上記の基体形成用原料粉11の導入の場合と同様の手法である。すなわち、減圧可能型枠101を回転させつつ、原料粉ホッパーから徐々に内層形成用原料粉12を基体の仮成形体41の内表面に投入し、遠心力を利用して容器形状に成形する(図8参照)。
減圧しながら加熱溶融を行う場合には、具体的には、図9に示すように、減圧可能型枠101に形成されている減圧用の孔103によって減圧することにより、基体の仮成形体41及び内層の仮成形体46を、基体の仮成形体41の外周側から減圧して脱ガスするとともに、放電加熱溶融法により、基体の仮成形体41及び内層の仮成形体46の内側から加熱する。これによって、基体の仮成形体41の外周部分を焼結体とするとともに、基体の仮成形体41の内側部分及び内層の仮成形体46を溶融ガラス体とし、基体51と内層56を形成する。
以下では、減圧可能型枠101を用いて減圧しながら基体51及び内層56の形成を行う態様を主に説明するが、減圧を行わず、常圧で行う場合も、減圧を行うこと以外は同様の工程によって基体51及び内層56を形成することができる。
このようにして、図4に示した本発明のシリカ容器71とすることができる。
この工程は上述した第1の実施態様の場合と同様に行うことができる。
この工程についても上述した第1の実施態様の場合と同様に行うことができる。また、第1の実施態様の場合と同様に、図5、図7に示した減圧可能型枠101の他、減圧下にて放電加熱をする必要がない場合などには、図6に示した型枠101’を用いても良い。
以下では、減圧可能な型枠101を用いて減圧しながら基体51の形成を行う態様を主に説明するが、減圧を行わず、常圧で行う場合も、減圧を行うこと以外は同様の工程によって基体51を形成することができる。
そして、基体の全厚さの内側半分程度が溶融し、基体の内周側51bが透明ないし半透明の層からなる部分となり、基体51の外周部分(残り外側半分程度)51aが焼結した白色不透明シリカ(不透明層)となるまで加電による加熱と真空ポンプによる減圧を継続する。減圧度は104Pa以下とすることが好ましく、103Pa以下とすることがさらに好ましい。
なお、この工程を繰り返すことにより、内層56を純度や添加物が異なる複数の透明シリカガラス層からなるようにしてもよい。
基体51の内表面上への内層56を形成する装置は前工程と同様、回転軸対称性を有する基体51が設置されている回転可能な減圧可能型枠101、回転モーター(図示せず)、及び内層56形成のための内層形成用原料粉12が入った原料粉ホッパー303、攪拌用スクリュー304、計量フィーダ305、及び放電加熱溶融の熱源となる炭素電極212、電線212a、高圧電源ユニット211、蓋213等から成る。また、雰囲気ガスを調整する場合には、前工程と同様に、さらに、ガス供給用ボンベ411、412、混合ガス供給管420、除湿装置430、露点温度計440等を具備していてもよい。
(実施例1)
図1に示した本発明のシリカ容器の製造方法(第1の実施態様)に従い、以下のように、シリカ容器を製造した。
また、内層形成用原料粉12を図3に示したような手順に従って準備した。具体的には、まず、純度99.999wt.%、粒径50〜500μmの天然石英粉を準備した(図3(1))。次に、この天然石英粉を、所定濃度の硝酸バリウムのエチルアルコール水溶液に浸漬させ、その後クリーンオーブンの中で200℃、50時間の加熱乾燥処理を行った(図3(2))。このようにして、内層形成用原料粉12を得た(図3(3))。
次に、基体の仮成形体41及び内層の仮成形体46の内側の雰囲気を、H230vol.%、He70vol.%の混合ガス雰囲気へ置換した。型枠101の外側から真空ポンプにて基体の仮成形体41及び内層の仮成形体46を徐徐に減圧、脱ガスさせつつ、露点10℃±2℃、すなわち、8℃から12℃の範囲に制御して、カーボン電極放電加熱溶融法(アーク放電加熱)により両仮成形体の焼結、溶融を行った(図9参照)。
実施例1と同様に、ただし、内層形成用原料粉12へのBaドープ量を約2倍の濃度として、シリカ容器71を製造した。
実施例1と同様に、ただし、内層形成用原料粉12へのBaドープ量を約4倍の濃度として、またAlも同時にドープして、シリカ容器71を製造した。
実施例1と同様に、ただし、内層形成用原料粉12へのBaドープ量を約8倍の濃度として、またAlも同時にドープして、シリカ容器71を製造した。
実施例2と同様に、ただし、両仮成型体の減圧アーク放電加熱時の雰囲気をH2100vol.%として、シリカ容器71を製造した。
実施例2と同様に、ただし、両仮成型体の減圧アーク放電加熱時の雰囲気をH250vol.%、N250vol.%として、シリカ容器71を製造した。
図2に示したシリカ容器の製造方法(第2の実施態様)に従ってシリカ容器71の製造を行った。
まず、基体形成用原料粉11として、純度99.999wt.%、粒径50〜500μmの天然石英粉を準備した。
また、内層形成用原料粉12を図3に示したような手順に従って準備した。具体的には、まず、純度99.999wt.%、粒径50〜500μmの天然石英粉を準備した(図3(1))。次に、この天然石英粉を、所定濃度の硝酸バリウムのエチルアルコール水溶液に浸漬させ、その後クリーンオーブンの中で200℃、50時間の加熱乾燥処理を行った(図3(2))。このようにして、内層形成用原料粉12を得た(図3(3))。
このようにして、シリカ容器71を製造した。
実施例7と同様に、ただし、基体形成時の雰囲気をH250vol.%、N250vol.%として、シリカ容器71の製造を行った。
実施例2と同様に、ただし、両仮成型体の減圧アーク放電加熱時の雰囲気をH215vol.%、N285vol.%として、シリカ容器71を製造した。
実施例2と同様に、ただし、両仮成型体の減圧アーク放電加熱時の雰囲気をHe15vol.%、N285vol.%として、シリカ容器71を製造した。
基体形成用原料粉、内層形成用原料粉として、それぞれ、粒径50〜500μm、純度99.999wt.%の高純度石英粉、粒径50〜300μm、純度99.9999wt.%のクリストバライト粉を準備した。基体及び内層の仮成形体を特には湿度調整を行っていない空気中にて形成、減圧アーク放電加熱して溶融し形成した。
以下のように、概ね従来法に従ってシリカ容器(シリカルツボ)を作製した。
基体形成用原料粉、内層形成用原料粉として、それぞれ、粒径50〜500μm、純度99.9999wt.%の高純度石英粉、粒径50〜300μm、純度99.9999wt.%のクリストバライト粉を準備した。基体は特には湿度調整を行っていない空気中にて常圧アーク放電加熱して形成し、内層は同様の空気中にて原料粉を型枠上部から散布しつつ常圧アーク放電加熱して溶融し形成した。
比較例1と同様に、ただし、内層形成用原料粉にBaを3000wt.ppmと高濃度ドープを行って、シリカ容器の製造を行った。
比較例2と同様に、ただし、基体形成用原料粉を純度99.99wt.%の低純度品とし、内層形成用原料粉を高純度合成クリストバライト粉にBa100wt.ppmドープしたものを用いてシリカ容器の製造を行った。
実施例2と同様に、ただし、両仮成型体の減圧アーク放電加熱時の雰囲気をH25vol.%、N295vol.%として、シリカ容器71を製造した。
実施例2と同様に、ただし、両仮成型体の減圧アーク放電加熱時の雰囲気をHe5vol.%、N295vol.%として、シリカ容器71を製造した。
各実施例及び比較例において用いた原料粉及び雰囲気ガス、並びに製造したシリカ容器の物性、特性評価を以下のようにして行った。
光学顕微鏡又は電子顕微鏡で各原料粉の二次元的形状観察及び面積測定を行った。次いで、粒子の形状を真円と仮定し、その面積値から直径を計算して求めた。この手法を統計的に繰り返し行い、粒径の範囲の値とした(この範囲の中に99wt.%以上の原料粉が含まれる)。
露点温度計によって測定した。
なお、各実施例については、上記のように、混合ガス供給管420に設置した露点温度計440により測定を行った。
不純物金属元素濃度が比較的低い(ガラスが高純度である)場合は、プラズマ発光分析法(ICP−AES、Inductively Coupled Plasma − Atomic Emission Spectroscopy)又はプラズマ質量分析法(ICP−MS、Inductively Coupled Plasma − Mass Spectroscopy)で行い、不純物金属元素濃度が比較的高い(ガラスが低純度である)場合は、原子吸光光度法(AAS、Atomic Absorption Spectroscopy)で行った。
シリカ容器の側壁の全高さの半分部分(高さ200mmの部分)における容器断面をスケールで測定することにより、基体及び内側層の厚さを決めた。
基体及び内層の透明部分からサンプルを切断、研磨し、それぞれについて赤外線吸収分光光度法で行った。OH基濃度への換算は、以下文献に従う。
Dodd,D.M. and Fraser,D.B.(1966) Optical determination of OH in fused silica. Journal of Applied Physics, vol.37, P.3911.
粒径100μm〜1mmに調整した粒状シリカガラスサンプルからの、真空下1000℃におけるガス放出量を質量分析装置により測定した。詳細は下記文献に従う。水分子H2Oは全量放出したものとして、単位重量当りの放出分子数(水分子/ガラスg)として表現した。
Nasu,S.et al.(1990) “Gas release of various kinds of vitreous silica”, Journal of Illuminating Engineering Institute of Japan, vol.74, No.9, pp.595−600.
内層から、寸法5mm×5mm×厚さ11mm程度のガラスサンプルを切り出し、両端面を厚さ10mm並行光学研磨仕上げ(面精度1/20λ、波長633nm)した。その後、水銀ランプを光源とする可視光透過率計により、該ガラスサンプルの600nmでの直線透過率(入射光を100%として、サンプルの表面の反射とサンプル内部の裏面反射及びサンプル自体の吸収を差し引いた値であり、Optical transmission と呼ばれる)を測定した。理論透過率は最大93.2%である。
入射光は、ガラスサンプル中の微細気泡や微粒子、クラスター等により散乱されるため、光透過率の値は、シリカガラス中に各種の溶存元素が無気泡でかつ均一に溶解されていることの判定に有効である。
製造したシリカ容器の中に純度99.9999999wt.%の金属ポリシリコンを投入し、昇温を行いシリコン融液とし、次いでシリコン単結晶の引上げを3回繰り返して行い(マルチ引上げ)、単結晶育成の成功率として評価した。引上げ条件は、CZ装置内を103Paの圧力のアルゴン(Ar)ガス100%雰囲気で、引上げ速度1mm/分、回転数10rpm、シリコン単結晶寸法を直径150mm、長さ150mmとした。また、1バッチの操業時間は約12時間とした。単結晶育成3回繰り返しの成功率の評価分類は以下の通りとした。
3回成功 ○(良好)
2回成功 △(やや不良)
1回以下 ×(不良)
前記のシリコン単結晶マルチ引上げにおいて、各シリコン単結晶マルチ引上げ後の2本目のシリコン単結晶の任意の部位から、直径150mm、厚さ200μmの両面研磨仕上げのシリコンウエーハ各10枚を作製した。次いで各々のシリコンウエーハの両面に存在するボイドとピンホールの個数を測定し、統計的に数値処理を行い単位面積(m2)当りの平均ボイド及びピンホール数を求めた。
平均ボイド及びピンホール数が1個/m2未満 ○(良好)
平均ボイド及びピンホール数が1〜2個/m2 △(やや不良)
平均ボイド及びピンホール数が3個/m2以上 ×(不良)
シリコン単結晶3回マルチ引上げ後のシリカ容器の、当初のシリコン溶融面より下位部分からシリカ容器側壁を、内壁面の寸法が100mm×100mmとなるように、厚さ方向の全ての厚みを有したままサンプルを切り出した。次いで、内層の内壁部のエッチング量を、サンプル断面をスケールで測定することにより求めた。
内層のエッチングされた厚さが3mm未満 ○(良好)
内層のエッチングされた厚さが3mm〜5mm未満 △(やや不良)
内層のエッチングされた厚さが5mm以上 ×(不良)
シリコン単結晶3回マルチ引上げ後のシリカ容器の、当初のシリコン溶融面より下位部分からシリカ容器側壁を、内壁面の寸法が100mm×100mmとなるように、厚さ方向の全ての厚みを有したままサンプルを切り出した。次いで、内層内の気泡を、実体顕微鏡で観察することにより、気泡の膨張性の相対的評価を行った。従来レベルは比較例2を基準とした。
気泡の膨張がほとんど認められない ○(良好)
気泡の膨張が少し認められる △(やや不良)
気泡の膨張が従来レベルで認められる ×(不良)
シリカ容器の製造コストを評価した。特に、シリカ原料費、溶融エネルギー費等の合計値を相対的に評価した。従来製法コストは比較例2を基準とした。
コストが低い ○(従来製法コストの50%未満)
コストが中程度 △(従来製法コストの50〜100%未満)
コストが大きい ×(従来製法コストを100%とする)
41…基体の仮成形体、 46…内層の仮成形体、
51…基体、 51a…基体の外周部分、 51b…基体の内周部分、
56…内層、 71…シリカ容器、
101…減圧可能な型枠、101’…型枠、
102、102’…型枠の内壁、 103…減圧用の孔、
104、105…減圧用の通路、 106、106’…回転軸、
211…高電圧電源ユニット、 212…炭素電極、 212a…電線、
213…蓋、 220…アーク放電、
303…ホッパー、 304…攪拌用スクリュー、 305…計量フィーダ、
411、412…ガス供給用ボンベ、
420…混合ガス供給管、 430…除湿装置、 440…露点温度計、
510…混合ガスの流れ、 520…雰囲気ガスの流れ。
Claims (9)
- 回転対称性を有し、シリカを主成分とし、少なくとも外周部分に気泡を含有する基体と、該基体の内表面上に形成された、透明シリカガラスからなる内層とを具備するシリカ容器の製造方法であって、少なくとも、
前記基体を形成するための原料粉として、粒径が10〜1000μmであり、含有するLi、Na、Kの合計濃度が50wt.ppm以下であるシリカ粉を作製する工程と、
前記内層を形成するための原料粉として、粒径が10〜1000μmであり、Ca、Sr、Baの少なくとも1種を合計で50〜2000wt.ppm含有するシリカ粉を作製する工程と、
前記基体形成用原料粉を型枠内に投入して、該型枠を回転させつつ所定形状に仮成形して基体の仮成形体とする工程と、
前記基体の仮成形体の内表面上に、前記内層形成用原料粉を導入し、前記基体の仮成形体の内表面に応じた所定形状に仮成形して内層の仮成形体とする工程と、
水素若しくはヘリウム又はそれらの混合ガスを10vol.%を超える比率で含有するガス雰囲気にて、放電加熱溶融法により前記基体と内層の仮成形体の内側から加熱することによって、前記基体の仮成形体の外周部分を焼結体とするとともに、前記基体の仮成形体の内周部分及び前記内層の仮成形体を溶融ガラス体とし、前記基体と前記内層とを形成する工程と
を含むことを特徴とするシリカ容器の製造方法。 - 回転対称性を有し、シリカを主成分とし、少なくとも外周部分に気泡を含有する基体と、該基体の内表面上に形成された、透明シリカガラスからなる内層とを具備するシリカ容器の製造方法であって、少なくとも、
前記基体を形成するための原料粉として、粒径が10〜1000μmであり、含有するLi、Na、Kの合計濃度が50wt.ppm以下であるシリカ粉を作製する工程と、
前記内層を形成するための原料粉として、粒径が10〜1000μmであり、Ca、Sr、Baの少なくとも1種を合計で50〜2000wt.ppm含有するシリカ粉を作製する工程と、
前記基体形成用原料粉を型枠内に投入して、該型枠を回転させつつ所定形状に仮成形して基体の仮成形体とする工程と、
放電加熱溶融法により前記基体の仮成形体の内側から加熱することによって、前記基体の仮成形体の外周部分を焼結体とするとともに、前記基体の仮成形体の内周部分を溶融ガラス体とし、前記基体を形成する工程と、
前記形成した基体の内側から前記内層形成用原料粉を散布しつつ、水素若しくはヘリウム又はそれらの混合ガスを10vol.%を超える比率で含有するガス雰囲気にて、放電加熱溶融法により内側から高温加熱することによって、前記基体の内表面上に前記内層を形成する工程と
を含むことを特徴とするシリカ容器の製造方法。 - 前記放電加熱溶融法による工程のうち少なくとも一つを、前記型枠を通じて前記基体又は前記基体の仮成形体の外側から減圧しながら行うことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のシリカ容器の製造方法。
- 前記内層形成用原料粉を、Baを100〜1000wt.ppmの濃度で含有し、Alを10〜100wt.ppmの濃度で含有するものとすることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載のシリカ容器の製造方法。
- 前記水素若しくはヘリウム又はそれらの混合ガスを含有するガス雰囲気を、露点温度15℃〜−15℃に設定し、該設定した露点温度の±2℃の範囲に制御することを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載のシリカ容器の製造方法。
- 前記水素若しくはヘリウム又はそれらの混合ガスを含有するガス雰囲気を、水素若しくはヘリウム又はそれらの混合ガスの含有比率が100vol.%のものとすることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載のシリカ容器の製造方法。
- 回転対称性を有し、シリカを主成分とし、外周部分に気泡を含有し、内周部分に透明シリカガラスを含む基体と、該基体の内表面上に形成された、透明シリカガラスからなる内層とを具備するシリカ容器であって、
前記基体は、Li、Na、Kの合計濃度が50wt.ppm以下であり、前記内周部分から切り出した厚さ10mmの両面平行光学研磨試料の光波長600nmにおける直線透過率が91.8〜93.2%であり、
前記内層は、Li、Na、Kの合計濃度が100wt.ppb以下であり、Ca、Sr、Baの少なくとも1種を合計濃度50〜2000wt.ppmで含有するものであり、該内層から切り出した厚さ10mmの両面平行光学研磨試料の光波長600nmにおける直線透過率が91.8〜93.2%であり、該内層から切り出した試料を真空下にて1000℃に加熱したときの水分子の放出量が2×1017分子/g未満であることを特徴とするシリカ容器。 - 前記内層が、Baを100〜1000wt.ppmの濃度で含有し、Alを10〜100wt.ppmの濃度で含有するものであることを特徴とする請求項7に記載のシリカ容器。
- 前記内層は、OH基を1〜50wt.ppm含有し、Li、Na、Kの各濃度が20wt.ppb以下であり、Ti、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、Zr、Mo、Wの各濃度が10wt.ppb以下であることを特徴とする請求項7又は請求項8に記載のシリカ容器。
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