JP3128042B2 - 石英ガラスルツボの製造方法 - Google Patents
石英ガラスルツボの製造方法Info
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- 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
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は石英ガラスルツボの製
造方法に関し、特に、シリコン単結晶の引上げに用いら
れる石英ガラスルツボの製造方法に関するものである。
造方法に関し、特に、シリコン単結晶の引上げに用いら
れる石英ガラスルツボの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイスの基板の材料となるシリ
コン単結晶は、一般にＣＺ法（チョクラルスキー法）に
より製造されている。ＣＺ法は、ルツボ内に多結晶シリ
コン原料を装填し、ルツボを周囲から加熱して多結晶シ
リコン原料を溶融し、上方から吊り下げた種結晶をシリ
コン融液に浸して引き上げることにより、シリコン単結
晶インゴットを製造する方法である。ＣＺ法では、一般
に石英ガラス製のルツボが用いられる。
コン単結晶は、一般にＣＺ法（チョクラルスキー法）に
より製造されている。ＣＺ法は、ルツボ内に多結晶シリ
コン原料を装填し、ルツボを周囲から加熱して多結晶シ
リコン原料を溶融し、上方から吊り下げた種結晶をシリ
コン融液に浸して引き上げることにより、シリコン単結
晶インゴットを製造する方法である。ＣＺ法では、一般
に石英ガラス製のルツボが用いられる。
【０００３】石英ガラスルツボの製造方法としては、粉
砕・精製した石英粉を回転可能な中空型に供給し、遠心
力を利用して石英粉を層状に成形し、アーク等の熱源を
用いて石英粉の層を内面側から加熱・溶融することによ
って、石英ガラスルツボを得る方法が一般的である。
砕・精製した石英粉を回転可能な中空型に供給し、遠心
力を利用して石英粉を層状に成形し、アーク等の熱源を
用いて石英粉の層を内面側から加熱・溶融することによ
って、石英ガラスルツボを得る方法が一般的である。
【０００４】この方法で製造された石英ガラスルツボ
は、一般に気泡を多く含み半透明である。石英ガラスル
ツボ内の気泡は、シリコン単結晶引上げ時にルツボ内面
がシリコン融液に浸食されて開泡状態となることが多
い。
は、一般に気泡を多く含み半透明である。石英ガラスル
ツボ内の気泡は、シリコン単結晶引上げ時にルツボ内面
がシリコン融液に浸食されて開泡状態となることが多
い。
【０００５】気泡が開泡すると、気泡中の不純物ガスが
シリコン融液中に混入してシリコン単結晶に転移が生
じ、歩留まりが低下する。また、気泡が開泡すると、石
英ガラスルツボの内側に面荒れが生じ、単結晶引上げ時
にシリコン融液の湯面が融液量の減少に伴ってスムーズ
に低下できなくなり、一層歩留まりが低下してしまう。
シリコン融液中に混入してシリコン単結晶に転移が生
じ、歩留まりが低下する。また、気泡が開泡すると、石
英ガラスルツボの内側に面荒れが生じ、単結晶引上げ時
にシリコン融液の湯面が融液量の減少に伴ってスムーズ
に低下できなくなり、一層歩留まりが低下してしまう。
【０００６】また、面荒れによりルツボ内面に生じた微
細な突起は石英ガラスの結晶化の核となり易く、斑点状
のクリストバライトの形成が促進される。クリストバラ
イトがルツボから離脱してシリコン融液に落ち込むと、
引き上げる単結晶に悪影響を与えることになる。
細な突起は石英ガラスの結晶化の核となり易く、斑点状
のクリストバライトの形成が促進される。クリストバラ
イトがルツボから離脱してシリコン融液に落ち込むと、
引き上げる単結晶に悪影響を与えることになる。
【０００７】このような気泡に起因する石英ガラスルツ
ボの欠点を解消する目的で、特公平４ー２２８６１号の
石英るつぼの製造方法が提案されている。
ボの欠点を解消する目的で、特公平４ー２２８６１号の
石英るつぼの製造方法が提案されている。
【０００８】さて、ＣＺ法で引き上げたシリコン単結晶
は、半導体デバイスの材料として用いられる。シリコン
単結晶をスライスすることによって、シリコン基板が得
られる。シリコン基板を用いて構成した半導体デバイス
においては、基板に含まれる金属不純物が素子特性に大
きな影響を与えることが知られている。
は、半導体デバイスの材料として用いられる。シリコン
単結晶をスライスすることによって、シリコン基板が得
られる。シリコン基板を用いて構成した半導体デバイス
においては、基板に含まれる金属不純物が素子特性に大
きな影響を与えることが知られている。
【０００９】シリコン単結晶引上げ時に、石英ガラスル
ツボがシリコン融液に浸食されルツボ中の金属不純物が
シリコン融液に溶け込むと、金属不純物がそのままシリ
コン基板に残留してしまう。このため、シリコン基板に
含まれる金属不純物を低減するためには、石英ガラスル
ツボ中に含まれる金属不純物を減らすことが肝要であ
る。
ツボがシリコン融液に浸食されルツボ中の金属不純物が
シリコン融液に溶け込むと、金属不純物がそのままシリ
コン基板に残留してしまう。このため、シリコン基板に
含まれる金属不純物を低減するためには、石英ガラスル
ツボ中に含まれる金属不純物を減らすことが肝要であ
る。
【００１０】ところで、天然原料の石英精製粉から作ら
れた従来の石英ガラスルツボにおける、全体的なアルカ
リ金属含有量は０．１ｐｐｍ以下であり、Ａｌ（アルミ
ニウム）含有量も７〜８ｐｐｍ程度と低水準である。
れた従来の石英ガラスルツボにおける、全体的なアルカ
リ金属含有量は０．１ｐｐｍ以下であり、Ａｌ（アルミ
ニウム）含有量も７〜８ｐｐｍ程度と低水準である。
【００１１】しかしながら、前記Ａｌ含有量は石英ガラ
スルツボ全体の平均値である。局部的に見ると、Ａｌ含
有量はルツボの内側表面で最も高く、層の内部に行くに
従って急激に減少するのが一般的である。ルツボ内側表
面のＡｌ含有量は、１５０〜１０００ｐｐｍに達する場
合もある。従って、石英ガラスルツボの内側表面がシリ
コン融液に浸食されると、平均含有量からは予測できな
い多量のＡｌがシリコン単結晶中に取り込まれる。
スルツボ全体の平均値である。局部的に見ると、Ａｌ含
有量はルツボの内側表面で最も高く、層の内部に行くに
従って急激に減少するのが一般的である。ルツボ内側表
面のＡｌ含有量は、１５０〜１０００ｐｐｍに達する場
合もある。従って、石英ガラスルツボの内側表面がシリ
コン融液に浸食されると、平均含有量からは予測できな
い多量のＡｌがシリコン単結晶中に取り込まれる。
【００１２】特開昭６３ー１６６７９１号公報に記載さ
れた石英ガラスルツボの製造方法は、このような不純物
を減少することに主眼を置いている。この方法は、Ｓｉ
Ｏ2（二酸化ケイ素）原料を通常のアーク溶接法により
ルツボ形状とし、その後で内側表面をＨＦ（フッ化水
素）水溶液で３０μｍ以上エッチングするものである。
ＨＦ水溶液による処理は、例えば５０％のＨＦ水溶液を
用いて３０分以上行われる。この方法によれば、石英ガ
ラスルツボの内側表面のＡｌ濃度を１０ｐｐｍ以下に抑
えることが可能である。
れた石英ガラスルツボの製造方法は、このような不純物
を減少することに主眼を置いている。この方法は、Ｓｉ
Ｏ2（二酸化ケイ素）原料を通常のアーク溶接法により
ルツボ形状とし、その後で内側表面をＨＦ（フッ化水
素）水溶液で３０μｍ以上エッチングするものである。
ＨＦ水溶液による処理は、例えば５０％のＨＦ水溶液を
用いて３０分以上行われる。この方法によれば、石英ガ
ラスルツボの内側表面のＡｌ濃度を１０ｐｐｍ以下に抑
えることが可能である。
【００１３】このようなエッチング処理を施した石英ガ
ラスルツボを使用すれば、その内側表面が溶融シリコン
によって浸食されても、シリコン単結晶中に取り込まれ
るＡｌを減少させることができる。
ラスルツボを使用すれば、その内側表面が溶融シリコン
によって浸食されても、シリコン単結晶中に取り込まれ
るＡｌを減少させることができる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特公平
４ー２２８６１号の方法で製造された石英るつぼの内側
の透明石英ガラス層は、不純物を多く含む恐れがあっ
た。これは、透明石英ガラス層の原料が粉末であり、例
え、合成によるものであったとしても、当初は高純度の
シリコン化合物を出発物質とし、複数の工程を経るうち
に粉末に不純物が混入してしまうからである。また、二
酸化珪素粉末がルツボ溶融装置の粉末供給部分と接触す
るため、その摩耗等により不純物が混入する恐れもあっ
た。このため、石英るつぼ中の不純物濃度を十分に低く
抑えることができなかった。
４ー２２８６１号の方法で製造された石英るつぼの内側
の透明石英ガラス層は、不純物を多く含む恐れがあっ
た。これは、透明石英ガラス層の原料が粉末であり、例
え、合成によるものであったとしても、当初は高純度の
シリコン化合物を出発物質とし、複数の工程を経るうち
に粉末に不純物が混入してしまうからである。また、二
酸化珪素粉末がルツボ溶融装置の粉末供給部分と接触す
るため、その摩耗等により不純物が混入する恐れもあっ
た。このため、石英るつぼ中の不純物濃度を十分に低く
抑えることができなかった。
【００１５】さらに、特公平４ー２２８６１号の方法で
は、原料の二酸化珪素がルツボ溶融装置の上部から自由
落下によって供給されるので、透明石英ガラス層は側壁
部が肉薄となる傾向があり、均一な肉厚の透明層を得る
ことが困難であった。
は、原料の二酸化珪素がルツボ溶融装置の上部から自由
落下によって供給されるので、透明石英ガラス層は側壁
部が肉薄となる傾向があり、均一な肉厚の透明層を得る
ことが困難であった。
【００１６】また、一般に原料粉末供給用のノズルは高
純度と耐熱性を備えた石英ガラスで構成される。しか
し、ノズル先端は溶融処理時に高温となるので失透しや
すく、耐用寿命が短かった。さらに、ノズルの失透部分
が剥離して溶融中のルツボ内に落下した場合には、やは
り歩留まり低下の原因となっていた。
純度と耐熱性を備えた石英ガラスで構成される。しか
し、ノズル先端は溶融処理時に高温となるので失透しや
すく、耐用寿命が短かった。さらに、ノズルの失透部分
が剥離して溶融中のルツボ内に落下した場合には、やは
り歩留まり低下の原因となっていた。
【００１７】他方、特開昭６３ー１６６７９１号公報に
記載された方法においては、汚染されたルツボ内側表面
層をエッチングするため、３０分以上の時間が必要であ
る。さらに、３０μｍ以上のエッチングによってルツボ
内側表面が荒れるので、内側表面に不純物が付着し易く
なってしまう。このため、シリコン単結晶引上げ時に不
純物が付着し、引上げたシリコン単結晶に転移が生じる
恐れもあった。
記載された方法においては、汚染されたルツボ内側表面
層をエッチングするため、３０分以上の時間が必要であ
る。さらに、３０μｍ以上のエッチングによってルツボ
内側表面が荒れるので、内側表面に不純物が付着し易く
なってしまう。このため、シリコン単結晶引上げ時に不
純物が付着し、引上げたシリコン単結晶に転移が生じる
恐れもあった。
【００１８】また、ルツボ内側表面の荒れにより、シリ
コン単結晶引上げ時にシリコン融液による石英ガラスル
ツボの溶損量が増大し、シリコン単結晶中の酸素濃度が
過度に大きくなってしまう問題もあった。
コン単結晶引上げ時にシリコン融液による石英ガラスル
ツボの溶損量が増大し、シリコン単結晶中の酸素濃度が
過度に大きくなってしまう問題もあった。
【００１９】このような従来技術の問題点に鑑み、本発
明は、シリコン単結晶中に取り込まれる金属不純物を減
少させることができ、しかも内側表面の荒れの原因とな
るエッチングの必要がなく、さらにシリコン単結晶引上
げ時のシリコン融液による石英ガラスルツボの溶損量を
低減してシリコン単結晶中の酸素濃度の過度の増大を防
止できるシリコン単結晶引上げ用石英ガラスルツボの製
造方法を提供することを目的としている。
明は、シリコン単結晶中に取り込まれる金属不純物を減
少させることができ、しかも内側表面の荒れの原因とな
るエッチングの必要がなく、さらにシリコン単結晶引上
げ時のシリコン融液による石英ガラスルツボの溶損量を
低減してシリコン単結晶中の酸素濃度の過度の増大を防
止できるシリコン単結晶引上げ用石英ガラスルツボの製
造方法を提供することを目的としている。
【００２０】
【課題を解決するための手段】本発明は、結晶質石英及
び又は非結晶質石英ガラスから成る微細粒子を回転可能
な中空型に供給してその内側に微細粒子成型層を形成
し、この層を内面側から加熱して部分的に溶融させ、内
層を半融焼結状態にすると共に層の残部を粒子状態のま
ま固定し、しかる後に冷却を行い、最後に石英ガラスル
ツボを中空型から取り出す石英ガラスルツボの製造方法
において、加熱処理開始後の所定の段階で、微細粒子成
型層の内側にガス状及び／又は液状の高純度シリコン化
合物を供給することを特徴とする石英ガラスルツボの製
造方法を要旨としている。
び又は非結晶質石英ガラスから成る微細粒子を回転可能
な中空型に供給してその内側に微細粒子成型層を形成
し、この層を内面側から加熱して部分的に溶融させ、内
層を半融焼結状態にすると共に層の残部を粒子状態のま
ま固定し、しかる後に冷却を行い、最後に石英ガラスル
ツボを中空型から取り出す石英ガラスルツボの製造方法
において、加熱処理開始後の所定の段階で、微細粒子成
型層の内側にガス状及び／又は液状の高純度シリコン化
合物を供給することを特徴とする石英ガラスルツボの製
造方法を要旨としている。
【００２１】
【作用】本発明の石英ガラスルツボの製造方法では、加
熱処理開始後の所定の段階で、微細粒子成型層の内側に
ガス状及び／又は液状の高純度シリコン化合物が供給さ
れるので、シリコン化合物は供給部材からの汚染がほと
んどない状態で供給される。
熱処理開始後の所定の段階で、微細粒子成型層の内側に
ガス状及び／又は液状の高純度シリコン化合物が供給さ
れるので、シリコン化合物は供給部材からの汚染がほと
んどない状態で供給される。
【００２２】また、供給されるシリコン化合物が高純度
なので、分解して生成する合成シリカも高純度となり、
従って、加熱（溶融）処理時にルツボ内面が清浄に保た
れ、溶融処理で製造された石英ガラスルツボの内層も高
純度となる。
なので、分解して生成する合成シリカも高純度となり、
従って、加熱（溶融）処理時にルツボ内面が清浄に保た
れ、溶融処理で製造された石英ガラスルツボの内層も高
純度となる。
【００２３】さらに、供給される高純度シリコン化合物
は、供給部材のノズル先端を気化熱によって冷却するた
め、石英ガラス製のノズルを使用しても失透しにくく、
長い耐用寿命が得られる。
は、供給部材のノズル先端を気化熱によって冷却するた
め、石英ガラス製のノズルを使用しても失透しにくく、
長い耐用寿命が得られる。
【００２４】また、高温中でシリコン化合物が分解して
生成する二酸化珪素は超微粒状となる。これは質量が小
さいのでルツボの加熱（溶融）処理時に均一に分散さ
れ、従って、高純度で均一な肉厚の合成石英ガラス層が
形成される。
生成する二酸化珪素は超微粒状となる。これは質量が小
さいのでルツボの加熱（溶融）処理時に均一に分散さ
れ、従って、高純度で均一な肉厚の合成石英ガラス層が
形成される。
【００２５】この製造方法において、請求項３に記載の
ように減圧下で高純度シリコン化合物の供給を行う場合
には、高純度シリコン化合物が分解して生成する合成シ
リカ微粒子によって、成形体の石英原料粒子間の隙間が
層の内部から内側表面に向かって徐々に充填される。こ
のため、成形体の内層部分の充填密度が増大して、加熱
（溶融）処理で得られる石英ガラスルツボの内層部分に
気泡が残存しにくくなり、透明な層が確実に得られる。
ように減圧下で高純度シリコン化合物の供給を行う場合
には、高純度シリコン化合物が分解して生成する合成シ
リカ微粒子によって、成形体の石英原料粒子間の隙間が
層の内部から内側表面に向かって徐々に充填される。こ
のため、成形体の内層部分の充填密度が増大して、加熱
（溶融）処理で得られる石英ガラスルツボの内層部分に
気泡が残存しにくくなり、透明な層が確実に得られる。
【００２６】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１は、本発明の石英ガラスルツボの製造方法を
実施するための石英ガラスルツボの製造装置を示す概念
図である。
する。図１は、本発明の石英ガラスルツボの製造方法を
実施するための石英ガラスルツボの製造装置を示す概念
図である。
【００２７】石英ガラスルツボの製造装置１０は、ルツ
ボ回転装置１１、シリコン化合物供給装置１３、真空装
置及び加熱手段（共に図示せず）を備えている。
ボ回転装置１１、シリコン化合物供給装置１３、真空装
置及び加熱手段（共に図示せず）を備えている。
【００２８】ルツボ回転装置１１はベース１４と中空型
１５から成り、軸芯回りに回転可能な構成になっている
（矢印ａ）。中空型１５は、内層部分がルツボ型に成形
されていて、内層部分と外層部分の間にキャビティー１
６が形成されている。キャビティー１６はベース１４を
経て真空装置に接続され、排気可能（矢印ｂ）になって
いる。中空型１５は耐火性の材料で形成されている。中
空型１５の内層部分は通気性があり、外層部材は気密に
構成されている。
１５から成り、軸芯回りに回転可能な構成になっている
（矢印ａ）。中空型１５は、内層部分がルツボ型に成形
されていて、内層部分と外層部分の間にキャビティー１
６が形成されている。キャビティー１６はベース１４を
経て真空装置に接続され、排気可能（矢印ｂ）になって
いる。中空型１５は耐火性の材料で形成されている。中
空型１５の内層部分は通気性があり、外層部材は気密に
構成されている。
【００２９】ルツボ回転装置１１の上方には、加熱手段
となるアーク放電装置又は高周波プラズマ放電装置の電
極１２が、上下移動可能に設定されている。
となるアーク放電装置又は高周波プラズマ放電装置の電
極１２が、上下移動可能に設定されている。
【００３０】ルツボ回転装置段１１の側方には、シリコ
ン化合物供給装置１３が配置されている。シリコン化合
物供給装置１３は、貯蔵容器１７、加圧用配管１８、供
給管１９、エア供給管２０を備えている。
ン化合物供給装置１３が配置されている。シリコン化合
物供給装置１３は、貯蔵容器１７、加圧用配管１８、供
給管１９、エア供給管２０を備えている。
【００３１】加圧用配管１８から貯蔵容器１７内にエア
や不活性ガスを供給し（矢印ｃ）、貯蔵容器１７内の圧
力を高めて、液体シリコン化合物を供給管１９から排出
する。
や不活性ガスを供給し（矢印ｃ）、貯蔵容器１７内の圧
力を高めて、液体シリコン化合物を供給管１９から排出
する。
【００３２】供給管１９の先端部の外側にはエア供給管
２０が配置されていて、エア流（矢印ｄ方向に供給され
る）の作用で液体シリコン化合物を霧状化する構成にな
っている。供給管１９の先端部とエア供給管２０は移動
可能であり、所望の位置にシリコン化合物を供給でき
る。
２０が配置されていて、エア流（矢印ｄ方向に供給され
る）の作用で液体シリコン化合物を霧状化する構成にな
っている。供給管１９の先端部とエア供給管２０は移動
可能であり、所望の位置にシリコン化合物を供給でき
る。
【００３３】図１の状態は、高純度石英粉が中空型１５
内に供給され高純度石英粉の成形層２１が形成された状
態を示している。
内に供給され高純度石英粉の成形層２１が形成された状
態を示している。
【００３４】実施例１ 図１に示した製造装置を用いて、以下に述べる方法で石
英ガラスルツボを製造した。
英ガラスルツボを製造した。
【００３５】先ず、中空型１５を回転させると共に真空
ポンプを作動させながら、粒径が５０〜３００μｍの高
純度石英粉を供給して、中空型１５の内側に厚さ約５０
ｍｍの成形層２１を形成した。
ポンプを作動させながら、粒径が５０〜３００μｍの高
純度石英粉を供給して、中空型１５の内側に厚さ約５０
ｍｍの成形層２１を形成した。
【００３６】次に、加熱手段を作動させて加熱（溶融）
処理を開始した。加熱温度は約２０００〜２３００℃と
し、加熱・溶融処理は２０分間継続した。中空型１５は
引続き回転させると共に、真空ポンプによる吸引も引続
き行った。
処理を開始した。加熱温度は約２０００〜２３００℃と
し、加熱・溶融処理は２０分間継続した。中空型１５は
引続き回転させると共に、真空ポンプによる吸引も引続
き行った。
【００３７】加熱・溶融処理の開始と同時に、０．２ｌ
／ｍｉｎの流量でシリコン化合物原料のメチルシリケー
ト（Ｓｉ（ＯＣＨ3 ）4 ）を、供給管１９から成形層２
１の内側に供給した。一方、エア供給管２０からは、５
０ｌ／ｍｉｎの流量でエアを供給し、メチルシリケート
を霧状化した。メチルシリケート及びエアの供給は、５
分間だけ継続して行った。
／ｍｉｎの流量でシリコン化合物原料のメチルシリケー
ト（Ｓｉ（ＯＣＨ3 ）4 ）を、供給管１９から成形層２
１の内側に供給した。一方、エア供給管２０からは、５
０ｌ／ｍｉｎの流量でエアを供給し、メチルシリケート
を霧状化した。メチルシリケート及びエアの供給は、５
分間だけ継続して行った。
【００３８】霧状になったメチルシリケートは、高温下
で空気中の酸素と反応して二酸化珪素の超微粉末が生成
された。この超微粉末は吸引されて成形層２１内の石英
粒子の間隙に充填された。加熱によって成形層２１の表
面に透明なガラス層が形成されると、供給された二酸化
珪素の超微粉末は、ガラス層に堆積し、透明なガラス層
がさらに厚く形成された。なお、透明ガラス層の厚さ
は、メチルシリケートの供給時間及び供給量によって調
整可能であった。
で空気中の酸素と反応して二酸化珪素の超微粉末が生成
された。この超微粉末は吸引されて成形層２１内の石英
粒子の間隙に充填された。加熱によって成形層２１の表
面に透明なガラス層が形成されると、供給された二酸化
珪素の超微粉末は、ガラス層に堆積し、透明なガラス層
がさらに厚く形成された。なお、透明ガラス層の厚さ
は、メチルシリケートの供給時間及び供給量によって調
整可能であった。
【００３９】このようにして製造した石英ガラスルツボ
の内側表面の汚染状況を以下の手順で調べた。
の内側表面の汚染状況を以下の手順で調べた。
【００４０】先ず、石英ガラスルツボから全肉厚にわた
るブロック状の試料を切り出し、試料を粉砕して金属元
素の濃度を測定した。この濃度は、全肉厚の平均の濃度
に相当する。その結果を表１のＴ欄に示した。
るブロック状の試料を切り出し、試料を粉砕して金属元
素の濃度を測定した。この濃度は、全肉厚の平均の濃度
に相当する。その結果を表１のＴ欄に示した。
【００４１】次に、この石英ガラスルツボ内に５０％Ｈ
Ｆ水溶液を入れて１５分間保持し、その内側表面をエッ
チング処理し、回収したＨＦ水溶液中に溶解していたＳ
ｉＯ2 の量及び金属元素の濃度を測定した。そして、Ｓ
ｉＯ2 量から石英ガラスの厚みを換算し、その厚みの石
英ガラスに含まれる金属元素の濃度を求めた。この濃度
は、ルツボの内側表面から１６μｍまでの層における平
均の濃度である。その結果を表１のＳ１欄に示した。
Ｆ水溶液を入れて１５分間保持し、その内側表面をエッ
チング処理し、回収したＨＦ水溶液中に溶解していたＳ
ｉＯ2 の量及び金属元素の濃度を測定した。そして、Ｓ
ｉＯ2 量から石英ガラスの厚みを換算し、その厚みの石
英ガラスに含まれる金属元素の濃度を求めた。この濃度
は、ルツボの内側表面から１６μｍまでの層における平
均の濃度である。その結果を表１のＳ１欄に示した。
【００４２】さらに、同じ石英ガラスルツボ内に５０％
ＨＦ水溶液を再び入れて１５分間保持し、同様の操作に
よって表１のＳ２欄に示す結果を得た。この濃度は、当
初のルツボの内側表面から１６〜３４μｍの層における
平均の濃度である。
ＨＦ水溶液を再び入れて１５分間保持し、同様の操作に
よって表１のＳ２欄に示す結果を得た。この濃度は、当
初のルツボの内側表面から１６〜３４μｍの層における
平均の濃度である。
【００４３】
【表１】 従来例１ 一方、従来例１として、メチルシリケートを供給しない
点以外は実施例１と同じ条件で石英ガラスルツボを製造
した。同様にして、全肉厚における金属元素の濃度及び
ルツボの内側の所定の層における金属元素の濃度を測定
して、結果を表１のＴ，Ｓ１，Ｓ２の欄に示した。
点以外は実施例１と同じ条件で石英ガラスルツボを製造
した。同様にして、全肉厚における金属元素の濃度及び
ルツボの内側の所定の層における金属元素の濃度を測定
して、結果を表１のＴ，Ｓ１，Ｓ２の欄に示した。
【００４４】表１における実施例１のＳ１，Ｓ２の欄か
ら明らかなように、実施例１においては、ルツボ内側表
面の不純物含有量は極めて少なく、エッチングの必要は
全くなかった。
ら明らかなように、実施例１においては、ルツボ内側表
面の不純物含有量は極めて少なく、エッチングの必要は
全くなかった。
【００４５】これに対して、メチルシリケートを供給し
なかった従来例１では、ルツボの内側表面に高濃度の金
属不純物層が存在することが確認された。従って、従来
例１では、エッチング処理が必要不可欠である。
なかった従来例１では、ルツボの内側表面に高濃度の金
属不純物層が存在することが確認された。従って、従来
例１では、エッチング処理が必要不可欠である。
【００４６】従来例２ メチルシリケートの代わりに二酸化珪素粉末を供給し、
それ以外は実施例１と同様の条件で石英ガラスルツボを
製造した。
それ以外は実施例１と同様の条件で石英ガラスルツボを
製造した。
【００４７】そして、得られた石英ガラスルツボにおけ
る透明層の肉厚のバラツキを調べて、結果を表２に示し
た。肉厚の測定位置を図２に示した。
る透明層の肉厚のバラツキを調べて、結果を表２に示し
た。肉厚の測定位置を図２に示した。
【００４８】実施例１においても、同様に透明層の肉厚
のバラツキを調べて、結果を表２に示した。
のバラツキを調べて、結果を表２に示した。
【００４９】表２から明らかなように、実施例１におけ
る透明層の肉厚のバラツキは従来例２と比較して著しく
小さかった。
る透明層の肉厚のバラツキは従来例２と比較して著しく
小さかった。
【００５０】実施例２ 実施例１と同様にして高純度石英粉の成形層を形成し、
加熱（溶融）処理を５分間継続した後で、シリコン化合
物原料のメチルシリケート（Ｓｉ（ＯＣＨ3 ）4 ）を５
分間だけ供給した。供給条件は実施例と同じにし、加熱
も継続して行った。
加熱（溶融）処理を５分間継続した後で、シリコン化合
物原料のメチルシリケート（Ｓｉ（ＯＣＨ3 ）4 ）を５
分間だけ供給した。供給条件は実施例と同じにし、加熱
も継続して行った。
【００５１】実施例２では、高純度石英粉の成形層に対
する加熱（溶融）処理終了後にメチルシリケートを供給
したので、次のようにして透明ガラス層が形成された。
すなわち、霧状のメチルシリケートと酸素が反応して生
成された二酸化珪素の超微粉末は、加熱・溶融によって
成形層２１の表面に形成された透明なガラス層の内面側
に堆積し、透明なガラス層がさらに厚く形成された。な
お、透明ガラス層の厚さは、メチルシリケートの供給時
間及び供給量によって調整可能であった。
する加熱（溶融）処理終了後にメチルシリケートを供給
したので、次のようにして透明ガラス層が形成された。
すなわち、霧状のメチルシリケートと酸素が反応して生
成された二酸化珪素の超微粉末は、加熱・溶融によって
成形層２１の表面に形成された透明なガラス層の内面側
に堆積し、透明なガラス層がさらに厚く形成された。な
お、透明ガラス層の厚さは、メチルシリケートの供給時
間及び供給量によって調整可能であった。
【００５２】このようにして製造した石英ガラスルツボ
に含まれる金属不純物を実施例１と同様の手順で調べ、
結果を表１に示した。
に含まれる金属不純物を実施例１と同様の手順で調べ、
結果を表１に示した。
【００５３】表１における実施例２のＳ１，Ｓ２の欄か
ら明らかなように、実施例２においても、メチルシリケ
ートを供給しなかった従来例１と比較して、ルツボ内側
表面の不純物含有量は極めて少なく、エッチングの必要
は全くなかった。
ら明らかなように、実施例２においても、メチルシリケ
ートを供給しなかった従来例１と比較して、ルツボ内側
表面の不純物含有量は極めて少なく、エッチングの必要
は全くなかった。
【００５４】さらに、実施例２で得られた石英ガラスル
ツボにおける透明層の肉厚のバラツキを調べて表２に示
した。
ツボにおける透明層の肉厚のバラツキを調べて表２に示
した。
【００５５】表２から明らかなように、実施例２におい
ても透明層の肉厚のバラツキは従来例２と比較して著し
く小さかった。
ても透明層の肉厚のバラツキは従来例２と比較して著し
く小さかった。
【００５６】
【発明の効果】本願発明の石英ガラスルツボの製造方法
によれば、加熱処理開始後の所定の段階で、微細粒子成
型層の内側にガス状及び／又は液状の高純度シリコン化
合物が供給されるため、石英ガラスルツボ内側表面の不
純物含有量を大幅に低減することができ、しかも内側の
透明層の肉厚のバラツキを小さくできる。
によれば、加熱処理開始後の所定の段階で、微細粒子成
型層の内側にガス状及び／又は液状の高純度シリコン化
合物が供給されるため、石英ガラスルツボ内側表面の不
純物含有量を大幅に低減することができ、しかも内側の
透明層の肉厚のバラツキを小さくできる。
【００５７】従って、本願発明の製法で造った石英ガラ
スルツボを用いてシリコン単結晶を引き上げれば、高品
質のシリコン単結晶を製造することが可能である。そし
て、高品質のシリコン単結晶を材料として、良好な素子
特性を持つ半導体デバイスを製造することができる。
スルツボを用いてシリコン単結晶を引き上げれば、高品
質のシリコン単結晶を製造することが可能である。そし
て、高品質のシリコン単結晶を材料として、良好な素子
特性を持つ半導体デバイスを製造することができる。
【００５８】請求項３に記載の石英ガラスルツボの製造
方法によれば、減圧下で高純度シリコン化合物の供給が
行われるので、高純度シリコン化合物が分解して生成す
る合成シリカ微粒子によって、成形体の石英原料粒子間
の隙間が内側表面に向かって徐々に充填される。このた
め、成形体の内層部分の充填密度が増大して、加熱（溶
融）処理で得られる石英ガラスルツボの内層部分に気泡
が残存しにくくなり、透明な層を確実に得ることができ
る。
方法によれば、減圧下で高純度シリコン化合物の供給が
行われるので、高純度シリコン化合物が分解して生成す
る合成シリカ微粒子によって、成形体の石英原料粒子間
の隙間が内側表面に向かって徐々に充填される。このた
め、成形体の内層部分の充填密度が増大して、加熱（溶
融）処理で得られる石英ガラスルツボの内層部分に気泡
が残存しにくくなり、透明な層を確実に得ることができ
る。
【００５９】なお、本発明は前述の実施例に限定されな
い。例えば、ガス状及び／又は液状高純度シリコン化合
物の供給は、得られたルツボを取出す前の任意の時期に
行えば良い。
い。例えば、ガス状及び／又は液状高純度シリコン化合
物の供給は、得られたルツボを取出す前の任意の時期に
行えば良い。
【図１】本発明の石英ガラスルツボの製造方法を実施す
るための装置の一例を示す概念図。
るための装置の一例を示す概念図。
【図２】実施例１，２及び従来例２における、石英ガラ
スルツボの透明層のサンプリング箇所を示す図。
スルツボの透明層のサンプリング箇所を示す図。
１０ 石英ガラスルツボの製造装置 １１ ルツボ回転装置 １２ 電極 １３ 液体シリコン化合物供給装置 １４ ベース １５ 中空型 １６ キャビティー １７ 貯蔵容器 １８ 加圧用配管 １９ 供給管 ２０ エア供給管 ２１ 成型層 ２２ 透明層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 間宮 弘和 山形県西置賜郡小国町大字小国町378番 地 東芝セラミックス株式会社 小国製 造所内 (72)発明者 遠藤 幸一 山形県西置賜郡小国町大字小国町378番 地 東芝セラミックス株式会社 小国製 造所内 (72)発明者 青木 優 山形県西置賜郡小国町大字小国町378番 地 東芝セラミックス株式会社 小国製 造所内 (56)参考文献 特開 平１−239082（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−21587（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−238758（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−252387（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−148718（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C03B 20/00 C03B 8/04 C30B 15/10
Claims (5)
- 【請求項１】 結晶質石英及び又は非結晶質石英ガラス
から成る微細粒子を回転可能な中空型に供給してその内
側に微細粒子成型層を形成し、この層を内面側から加熱
して部分的に溶融させ、内層の比較的薄い部分を半融焼
結状態にすると共に層の残部を粒子状態のまま固定し、
しかる後に冷却を行い、最後に石英ガラスルツボを中空
型から取り出す石英ガラスルツボの製造方法において、
加熱処理開始後の所定の段階で、微細粒子成型層の内側
にガス状及び／又は液状の高純度シリコン化合物を供給
することを特徴とする石英ガラスルツボの製造方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の石英ガラスルツボの製
造方法において、冷却処理の直前に高純度シリコン化合
物の供給を行うことを特徴とする石英ガラスルツボの製
造方法。 - 【請求項３】 請求項１に記載の石英ガラスルツボの製
造方法において、高純度シリコン化合物の供給を減圧下
で行うことを特徴とする石英ガラスルツボの製造方法。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項に記載の石
英ガラスルツボの製造方法において、微細粒子成型層の
加熱・溶融処理を減圧下で開始することを特徴とする石
英ガラスルツボの製造方法。 - 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか１項に記載の石
英ガラスルツボの製造方法において、メチルシリケー
ト、エチルシリケート及び四塩化珪素の内の１つ又は複
数を高純度シリコン化合物として用いることを特徴とす
る石英ガラスルツボの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06220772A JP3128042B2 (ja) | 1994-08-24 | 1994-08-24 | 石英ガラスルツボの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06220772A JP3128042B2 (ja) | 1994-08-24 | 1994-08-24 | 石英ガラスルツボの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0859262A JPH0859262A (ja) | 1996-03-05 |
| JP3128042B2 true JP3128042B2 (ja) | 2001-01-29 |
Family
ID=16756325
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06220772A Expired - Lifetime JP3128042B2 (ja) | 1994-08-24 | 1994-08-24 | 石英ガラスルツボの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3128042B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9139932B2 (en) * | 2006-10-18 | 2015-09-22 | Richard Lee Hansen | Quartz glass crucible and method for treating surface of quartz glass crucible |
| DE102008030310B3 (de) * | 2008-06-30 | 2009-06-18 | Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg | Verfahren zur Herstellung eines Quarzglastiegels |
| KR100957444B1 (ko) * | 2009-05-18 | 2010-05-11 | 정성묵 | 다결정 실리콘 잉곳제조용 고순도석영도가니 조립체 및 상기 석영도가니 조립체의 제조방법 |
| DE102010045934B4 (de) * | 2010-09-21 | 2012-04-05 | Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg | Verfahren für die Herstellung eines Quarzglastiegels mit transparenter Innenschicht aus synthetisch erzeugtem Quarzglas |
| KR102660799B1 (ko) * | 2022-07-29 | 2024-04-26 | 주식회사 에스티아이 | 광섬유 모재 제조장치 |
-
1994
- 1994-08-24 JP JP06220772A patent/JP3128042B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0859262A (ja) | 1996-03-05 |
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