JP6659408B2 - Method for producing silica glass crucible for pulling silicon single crystal - Google Patents
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Description
本発明は、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に関し、より詳しくは、シリコン単結晶を引上げる際に発生するルツボ内層の気泡発生および膨張を抑制した、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に関する。 The present invention relates to a method for producing a silica glass crucible for pulling a silicon single crystal, and more particularly, to suppressing a bubble generation and expansion of a crucible inner layer generated when pulling a silicon single crystal, and a silica glass crucible for pulling a silicon single crystal. And a method for producing the same.
シリコン単結晶の製造においては、チョクラルスキー法（ＣＺ法）が広く用いられている。この方法は、ルツボ内に収容された原料シリコン融液の表面に種結晶を接触させ、ルツボを回転させるとともに、前記種結晶を反対方向に回転させながら上方へ引上げることにより、種結晶の下端に単結晶インゴットを育成していくものである。 In the production of silicon single crystals, the Czochralski method (CZ method) is widely used. In this method, the seed crystal is brought into contact with the surface of the raw material silicon melt accommodated in the crucible, and the crucible is rotated, and the seed crystal is pulled upward while rotating the seed crystal in the opposite direction. A single crystal ingot is to be grown.
上記方法において、原料シリコン融液を収容するためのルツボには、シリカガラスルツボが用いられる。このシリカガラスルツボは、一般に２層構造であり、内層が透明層、外層が不透明層である。
前記内層の透明層は、引上げられるシリコン単結晶インゴットに対する不純物汚染の抑制のため、高純度の合成シリカ原料により形成され、また前記単結晶インゴットの結晶化率の向上等の観点から、ルツボ内表面は平滑に形成されている。
一方、前記外層の不透明層は、合成シリカガラスに比べて、純度は低いものの、耐熱性に優れた天然シリカ原料により形成され、多数の気泡を含有している。
In the above method, a silica glass crucible is used as a crucible for containing the raw material silicon melt. This silica glass crucible generally has a two-layer structure, in which the inner layer is a transparent layer and the outer layer is an opaque layer.
The transparent layer of the inner layer is formed of a high-purity synthetic silica raw material in order to suppress impurity contamination of the pulled silicon single crystal ingot, and from the viewpoint of improving the crystallization rate of the single crystal ingot, the crucible inner surface. Are formed smoothly.
On the other hand, the opaque layer of the outer layer is formed of a natural silica raw material having a low purity but excellent heat resistance as compared with synthetic silica glass, and contains many bubbles.
ところで、前記内層はシリコン単結晶引上げ開始前において実質的に無気泡の透明層であるが、シリコン単結晶引上げのために減圧、高温に曝されると気泡が生じるという問題があった。
更に言えば、前記気泡が膨張することによりルツボ内表面が剥離する、もしくは気泡内部のガスがガス泡となって原料シリコン融液内に放出されるという問題があった。また、前記剥離片やガス泡が原料シリコン融液の対流によりシリコン単結晶の成長界面に到達し、取り込まれるとシリコン単結晶の品質を低下させるという問題があった。
By the way, the inner layer is a substantially bubble-free transparent layer before the start of pulling the silicon single crystal, but there is a problem that bubbles are generated when the inner layer is exposed to reduced pressure and high temperature for pulling the silicon single crystal.
In addition, there is a problem that the inner surface of the crucible is peeled off due to the expansion of the bubble, or the gas inside the bubble is released as a gas bubble into the raw silicon melt. Further, there is a problem that the quality of the silicon single crystal is degraded when the peeled pieces and gas bubbles reach the growth interface of the silicon single crystal by convection of the raw silicon melt and are taken in.
上記問題を解決するため、例えば、特許文献１では、所定の水素圧下で加熱し、水素ドープシリカ粉により透明石英ガラス層を形成する、石英ガラスルツボの製造方法が開示されている。
また、特許文献２では、アーク放電によるルツボの加熱溶融の際に、ルツボ内表面に沿って水素を供給することにより、ルツボの酸素過剰欠陥を低減させる、シリカガラスルツボの製造方法が開示されている。
In order to solve the above problem, for example,
Further,
前記したように、特許文献１，２に示されたルツボの製造方法にあっては、アーク溶融によるルツボ成形体の加熱溶融を水素雰囲気で行うことにより、内層の気泡を抑制している。即ち、前記加熱溶融が水素雰囲気中でなされることにより、シリカガラス構造体内への酸素の取り込みが抑制される。その結果、酸素過剰欠陥が抑制され、気泡の発生が抑制される。
As described above, in the crucible manufacturing methods disclosed in
しかしながら、ルツボの内層表面から内部に行くにしたがって、水素雰囲気による、酸素過剰欠陥を低減する効果が薄れ、シリカガラス構造体内の酸素過剰欠陥が残存し、気泡の発生を抑制できないという技術的課題があった。
更に言えば、特許文献１，２に示されたルツボの製造方法であっても、シリカガラスルツボが減圧、高温に曝されるとルツボの内層表面から略２ｍｍを越える深部に気泡が発生、膨張することがあり、前記気泡の膨張によりルツボ内表面が剥離する、もしくは気泡内部のガスがガス泡となって原料シリコン融液内に放出されることがあった。
However, as the crucible goes from the inner layer surface to the inside, the effect of reducing the excess oxygen defects due to the hydrogen atmosphere diminishes, and the excess oxygen defects in the silica glass structure remain, which makes it difficult to suppress the generation of bubbles. there were.
In addition, even in the crucible manufacturing methods disclosed in
この技術的課題を解決するために、より酸素濃度を低くした水素雰囲気で、アーク溶融によるルツボ成形体の加熱溶融を実行することが考えられる。
しかしながら、前記雰囲気内でアーク溶融した際、アーク溶融に用いられるカーボン電極のカーボン粒子が完全に燃焼しない場合があり、加熱溶融中に前記カーボン粒子がルツボ内周面に落下、付着し、この付着したカーボン粒子によってルツボ内表面に泡を発生させる虞がある。
In order to solve this technical problem, it is conceivable to perform heating and melting of a crucible formed by arc melting in a hydrogen atmosphere having a lower oxygen concentration.
However, when the arc is melted in the atmosphere, the carbon particles of the carbon electrode used for the arc melting may not completely burn, and the carbon particles fall and adhere to the inner peripheral surface of the crucible during the heating and melting. There is a possibility that bubbles may be generated on the inner surface of the crucible due to the carbon particles.
本発明者は、酸素濃度をより低くなすことにより、シリカガラス構造体内の酸素過剰欠陥を抑制し、一方において、酸素濃度をより低くなすことによって生じる前記カーボン粒子の落下の抑制という、二律背反の問題を鋭意研究した。
即ち、本発明者は、内層における酸素過剰欠陥を抑制しつつ、前記カーボン粒子の落下を抑制し、内層表面の気泡、内層中の気泡の発生、及び膨張を抑制することを鋭意研究し、アーク溶融中の雰囲気の酸素濃度が所定の範囲内にある場合に、内層表面の気泡、内層中の気泡の発生及び膨張を抑制することを知見し、本発明を想到するに至り、本発明を完成した。
The inventor of the present invention suppressed the excess oxygen defect in the silica glass structure by lowering the oxygen concentration, while suppressing the drop of the carbon particles caused by lowering the oxygen concentration. Studied diligently.
That is, the present inventor has studied diligently to suppress the carbon particles from falling while suppressing the oxygen excess defect in the inner layer, to suppress the bubbles on the inner layer surface, the generation of bubbles in the inner layer, and to suppress the expansion. When the oxygen concentration of the atmosphere during the melting is within a predetermined range, it has been found that bubbles on the inner layer surface, generation and expansion of bubbles in the inner layer are suppressed, and the present invention has been conceived, and the present invention has been completed. did.
本発明の目的は、上記したように、シリカガラスルツボの内層表面の気泡、内層中の気泡の発生及び膨張を抑制した、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を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a method for producing a silica glass crucible for pulling a silicon single crystal, which suppresses generation and expansion of bubbles on the inner layer surface of the silica glass crucible and bubbles in the inner layer as described above.
上記技術的課題を解決するためになされた、本発明にかかる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は、石英原料粉末を成形型内に供給して直胴部、コーナー部および底部を有するシリカ粉成形体を形成し、このシリカ粉成形体をアーク放電により加熱溶融してルツボを製造する、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であって、アーク放電による加熱溶融中の雰囲気の酸素体積濃度が、３０％以上、３５％以下であることを特徴としている。 The method for producing a silica glass crucible for pulling a silicon single crystal according to the present invention, which has been made to solve the above technical problem, has a straight body portion, a corner portion, and a bottom portion by supplying a quartz raw material powder into a molding die. A method for manufacturing a silica glass crucible for pulling a silicon single crystal, which comprises forming a silica powder molded body, and melting and heating the silica powder molded body by arc discharge to produce a crucible. It is characterized in that the oxygen volume concentration is 30% or more and 35% or less .
この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によれば、アーク放電による加熱溶融中の雰囲気の酸素体積濃度が、３０％以上、３５％以下であるため、シリカガラスルツボの内層表面の気泡、内層中の気泡の発生及び膨張を抑制することができる。
ここで、アーク溶融中の雰囲気の酸素体積濃度が３０％未満の場合は、炉内の酸素が少なく、カーボン電極のカーボン粒子が完全に燃焼し終えず、加熱溶融中にカーボン粒子が落下し、内層表面に表面泡が発生するため、好ましくない。
一方、アーク溶融中の雰囲気の酸素体積濃度が３５％を超える場合は、酸素過剰供給による酸素過剰欠陥が発生し、内層に気泡が発生し、また前記気泡が膨張するため、好ましくない。
According to the method for producing a silica glass crucible for pulling a silicon single crystal, since the oxygen volume concentration in the atmosphere during heating and melting by arc discharge is 30% or more and 35% or less , bubbles on the inner layer surface of the silica glass crucible, Generation and expansion of bubbles in the inner layer can be suppressed.
Here, when the oxygen volume concentration of the atmosphere during the arc melting is less than 30% , the oxygen in the furnace is small, the carbon particles of the carbon electrode do not completely burn, and the carbon particles fall during the heating and melting, This is not preferable because surface bubbles are generated on the inner layer surface.
On the other hand, if the oxygen volume concentration in the atmosphere during arc melting exceeds 35%, excess oxygen defects due to excessive oxygen supply occur, bubbles are generated in the inner layer, and the bubbles expand, which is not preferable.
また、前記雰囲気は、アルゴン、水素、窒素のいずれかのキャリアガスと酸素とが混合したガスであることが望ましい。
このように、前記雰囲気を、アルゴン、水素、窒素のいずれかのキャリアガスと酸素とを混合したガスとし、前記酸素の分圧を調整することで、酸素体積濃度が所定濃度の雰囲気とすることができる。
Preferably, the atmosphere is a gas in which a carrier gas of any of argon, hydrogen and nitrogen and oxygen are mixed.
As described above, the atmosphere is a gas obtained by mixing oxygen and a carrier gas of any of argon, hydrogen, and nitrogen, and the partial pressure of the oxygen is adjusted so that the oxygen volume concentration is an atmosphere having a predetermined concentration. Can be.
本発明によれば、シリカガラスルツボの内層表面の気泡、内層中の気泡の発生及び膨張を抑制した、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を得ることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the silica glass crucible for pulling a silicon single crystal which suppressed generation | occurrence | production of the bubble of the inner layer surface of a silica glass crucible, and the bubble in an inner layer, and expansion can be obtained.
本発明にかかる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にあっては、まず、石英原料粉末を成形型内に供給して直胴部、コーナー部および底部を有するシリカ粉成形体を形成する。そして、雰囲気の酸素体積濃度を、３０％以上、３５％以下とし、前記雰囲気中で、シリカ粉成形体をアーク放電により加熱溶融して、ルツボを製造するものである。 In the method for producing a silica glass crucible for pulling a silicon single crystal according to the present invention, first, a silica raw material powder is supplied into a molding die to form a silica powder molded body having a straight body, a corner and a bottom. . Then, the oxygen volume concentration of the atmosphere is set to 30% or more and 35% or less, and the silica powder molded body is heated and melted by arc discharge in the atmosphere to produce a crucible.
この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は、図１に示すような回転モールド法を採用した石英ガラスルツボ製造装置１０を用いることによってなされる。
前記石英ガラスルツボ製造装置１０のルツボ成形用型１１は、例えば複数の貫通孔を穿設した金型、もしくは高純化処理した多孔質カーボン型などのガス透過性部材で構成されている内側部材１２と、その外周に通気部１３を設けて、内側部材１２を保持する保持体１４とから構成されている。
The method for manufacturing a silica glass crucible for pulling a silicon single crystal is performed by using a quartz glass
The crucible forming mold 11 of the quartz glass
また、保持体１４の下部には、図示しない回転手段と連結されている回転軸１５が固着されていて、ルツボ成形用型１１を回転可能に支持している。通気部１３は、保持体１４の下部に設けられた開口部１６を介して、回転軸１５の中央に設けられた排気口１７と連結されており、この通気部１３は、減圧機構１８と連結されている。
このように石英ガラスルツボ製造装置１０は、前記減圧機構１８を動作させることにより、内側部材１２内部の雰囲気を内周面から吸引するように構成されている。
A rotating
As described above, the quartz glass
シリカガラスルツボを製造するには、前記シリカガラスルツボ製造装置１０を用いて、図１に示すようなシリカ粉成形体を形成する。
このシリカ粉成形体を製造するには、図示しない回転駆動源を稼働して回転軸１５を矢印の方向に、ルツボ成形用型１１を高速で回転させつつ、ルツボ成形用型１１内の上部の原料粉供給ノズル２１から天然シリカ原料粉末を装填し、さらにその内表面に合成シリカ原料粉末を装填する。
In order to manufacture a silica glass crucible, the silica glass
In order to manufacture this silica powder molded body, a rotating drive source (not shown) is operated to rotate the rotating
初めに供給された天然シリカ原料粉末は、遠心力によってルツボ成形用型１１の内側部材１２に押圧され、一つの天然シリカ原料粉末層１ｂが形成される。
そして、この天然シリカ原料粉末に続いて、合成シリカ原料粉末がルツボ成形用型１１内に供給され、合成シリカ原料粉末は、遠心力によって天然シリカ原料粉末の層に押圧され一つの合成シリカ原料粉末層１ａが形成され、全体としてルツボ形状の２層のシリカ粉成形体１が形成される。
The natural silica raw material powder supplied first is pressed against the inner member 12 of the crucible molding die 11 by centrifugal force to form one natural silica raw material powder layer 1b.
Then, following the natural silica raw material powder, the synthetic silica raw material powder is supplied into the crucible molding die 11, and the synthetic silica raw material powder is pressed against the layer of the natural silica raw material powder by centrifugal force. The layer 1a is formed, and a two-layer silica powder compact 1 having a crucible shape as a whole is formed.
その後、減圧機構１８を作動させることにより、内側部材１２に形成された貫通穴（図示せず）、通気部１３、開口部１６、排気口１７を介して、減圧機構１８を動作させることにより、内側部材３内部の雰囲気を内周面から吸引し、減圧する。
一方、ガス供給ノズル２０から、アルゴン、水素、窒素のいずれかのキャリアガスと酸素とが混合したガス（酸素体積濃度が２０％を超え４０％未満）を供給し、炉内の雰囲気の酸素体積濃度を、２０％を超え４０％未満になす。
このとき、減圧機構１８の作動により減圧するため、合成シリカ原料粉末層１ａの内部、天然シリカ原料粉末層１ｂの内部は、大気から前記酸素体積濃度が２０％を超えかつ４０％未満の雰囲気に置換される。
Thereafter, by operating the
On the other hand, a gas (oxygen volume concentration is more than 20% and less than 40%) in which oxygen is mixed with a carrier gas of any of argon, hydrogen and nitrogen is supplied from the
At this time, since the pressure is reduced by the operation of the
続いて、ガス供給ノズル２０から、アルゴン、水素、窒素のいずれかのキャリアガスと酸素とが混合したガス（酸素体積濃度が２０％を超えかつ４０％未満）を供給しながら、カーボン電極１９に通電してシリカ粉成形体１の内側から加熱し、シリカ粉成形体１を内側から順次溶融する。
Subsequently, a gas (oxygen volume concentration exceeds 20% and less than 40%) in which oxygen is mixed with a carrier gas of any of argon, hydrogen and nitrogen is supplied from the
ここで、ガス供給ノズル２０から、アルゴン、水素、窒素のいずれかのキャリアガスと酸素とが混合したガスを供給するのは、前記酸素の分圧を調整することで、酸素体積濃度が所定濃度の雰囲気とすることができるためである。
Here, a gas in which a carrier gas of any of argon, hydrogen, and nitrogen and oxygen are supplied from the
前記アーク溶融中の雰囲気の酸素体積濃度は、２０％を超え４０％未満になされる。酸素体積濃度が２０％以下の場合は、炉内の酸素が少なく、カーボン電極のカーボン粒子が完全に燃焼し終えず、加熱溶融中にカーボン粒子が落下し、内層表面に表面泡が発生するため、好ましくない。尚、前記酸素体積濃度は、３０％以上がより好ましい。
一方、前記酸素体積濃度が４０％以上の場合は、酸素過剰供給による酸素過剰欠陥が発生し、内層に気泡が発生するため、好ましくない。尚、酸素体積濃度３５％以下がより好ましい。
したがってアーク溶融中の雰囲気の酸素体積濃度が、３０％以上、３５％以下であることがより好ましい。
The oxygen volume concentration of the atmosphere during the arc melting is made more than 20% and less than 40%. When the oxygen volume concentration is 20% or less, the amount of oxygen in the furnace is small, the carbon particles of the carbon electrode do not completely burn, and the carbon particles drop during heating and melting, and surface bubbles are generated on the inner layer surface. Is not preferred. The oxygen volume concentration is more preferably 30% or more.
On the other hand, when the oxygen volume concentration is 40% or more, an excess oxygen defect due to excess oxygen supply occurs, and bubbles are generated in the inner layer, which is not preferable. The oxygen volume concentration is preferably 35% or less.
Therefore, the oxygen volume concentration in the atmosphere during the arc melting is more preferably 30% or more and 35% or less.
また、特許文献２に記載されているように、アーク放電によるルツボの加熱溶融の際に、ルツボ内表面に沿って水素を供給することにより、ルツボの酸素過剰欠陥を低減させる方法を併用しても良い。
即ち、ガス供給ノズル２０から、アルゴン、水素、窒素のいずれかのキャリアガスと酸素とが混合したガス（酸素体積濃度が２０％を超えかつ４０％未満）を供給すると共に、他のノズル（図示せず）から水素ガスをルツボ内表面に沿って供給しながら、カーボン電極１９に通電してシリカ粉成形体１の内側から加熱し、シリカ粉成形体１を内側から順次溶融しても良い。
Further, as described in
That is, a gas (oxygen volume concentration exceeds 20% and less than 40%) in which oxygen is mixed with a carrier gas of any of argon, hydrogen, and nitrogen is supplied from the
そして、前記アーク溶融終了後、冷却することにより、図２に示すような形状のシリカガラスルツボ２が製造される。
即ち、内面側には実質的に無気泡化状態で酸素過剰欠陥が抑制された透明シリカガラス層２ａが形成され、外表側には多数の気泡が存在する不透明シリカガラス層２ｂが形成された、２重層構造のシリカガラスルツボ２が製造される。
After the completion of the arc melting, cooling is performed to produce a
That is, a transparent silica glass layer 2a in which oxygen excess defects were suppressed in a substantially bubble-free state was formed on the inner surface side, and an opaque silica glass layer 2b having a large number of bubbles was formed on the outer surface side. A
以下、本発明を実施例に基づきさらに具体的に説明するが、本発明は下記の実施例により制限されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.
（実施例１，２、比較例１〜４）
前述の回転モールド法により、外径７２５ｍｍ、高さ５００ｍｍのシリカ粉成形体を成形した。外層には粒径３００μｍの天然シリカ粉末を用い、肉厚を３０ｍｍとなるように天然シリカ原料粉末層を形成した。
また内層には粒径３００μｍの高純度合成シリカを用い、肉厚を５ｍｍとなるように合成シリカ原料粉末層を形成した。
(Examples 1 and 2, Comparative Examples 1 to 4)
A silica powder molded body having an outer diameter of 725 mm and a height of 500 mm was formed by the above-mentioned rotary molding method. As the outer layer, a natural silica powder having a particle diameter of 300 μm was used, and a natural silica raw material powder layer was formed so as to have a thickness of 30 mm.
A high purity synthetic silica having a particle diameter of 300 μm was used for the inner layer, and a synthetic silica raw material powder layer was formed so as to have a thickness of 5 mm.
その後、大気雰囲気において減圧機構の作動により、内側部材表面の圧力１００ｋＰａを、２０ｋＰａまで減圧した。
一方、キャリアガスとして窒素を用い、ガス供給ノズルから前記キャリアガスと酸素とが混合したガス（実施例１：酸素体積濃度３５％）を３分間供給し、合成シリカ原料粉末層の内部、天然シリカ原料粉末層の内部を、大気から前記ガスに置換した。
Thereafter, the pressure of the inner member surface was reduced from 100 kPa to 20 kPa by operating a pressure reducing mechanism in an air atmosphere.
On the other hand, using nitrogen as a carrier gas, a mixed gas of the carrier gas and oxygen (Example 1: oxygen volume concentration of 35%) was supplied from a gas supply nozzle for 3 minutes, and the inside of the synthetic silica raw material powder layer and the natural silica The inside of the raw material powder layer was replaced with the above gas from the atmosphere.
そして、前記減圧下であって、かつ前記キャリアガスと酸素とを混合したガスを１０００Ｌ／ｍｉｎ供給しつつ、カーボン電極に通電してシリカ粉成形体の内側から２０００℃で、２０ｍｉｎ加熱し、シリカ粉成形体を内側から順次溶融した。
その後、冷却することにより、図２に示すような形状のシリカガラスルツボを製造した。
Then, while supplying a gas obtained by mixing the carrier gas and oxygen at 1000 L / min under the reduced pressure, the carbon electrode is energized and heated from the inside of the silica powder molded body at 2000 ° C. for 20 minutes, and the silica is heated. The powder compacts were sequentially melted from the inside.
Thereafter, by cooling, a silica glass crucible having a shape as shown in FIG. 2 was manufactured.
そして、シリカガラスルツボの底部（図２に示す測定点Ａ）、コーナー部（図２に示す測定点Ｂ）、側壁部（図２に示す測定点Ｃ）について、ＣＣＤカメラを用いて、肉中気泡密度を測定した。
肉中気泡密度の測定は、製造したシリカガラスルツボを、１６００℃、０．１Ｔｏｒｒ、５ｈで熱処理を行い、ルツボ横断面を厚さ１ｍｍに切断し、ルツボ内表面から２ｍｍピッチで、ＣＣＤカメラを用いて測定した。尚、肉中気泡密度の単位は個／ｍｍ３であり、ｐｃｓ／ｍｍ３で表記した。尚、肉中とは、無泡領域である内表面から約２ｍｍの深さから、不透明層領域境界までを領域をいう。
その測定結果を表１、図３に示す。
また、内面からの目視による外観検査によって表面泡を測定した。その測定結果を表１、図４に示す。
Then, the bottom (measurement point A shown in FIG. 2), the corner (measurement point B shown in FIG. 2), and the side wall (measurement point C shown in FIG. 2) of the silica glass crucible are measured in the meat using a CCD camera. The bubble density was measured.
The measurement of the bubble density in the meat is performed by heat-treating the manufactured silica glass crucible at 1600 ° C. and 0.1 Torr for 5 hours, cutting the crucible cross section to a thickness of 1 mm, and setting the CCD camera at a pitch of 2 mm from the inner surface of the crucible. It measured using. The unit of the density of cells in the meat is unit / mm 3, which is represented by pcs / mm 3 . The inside of the meat refers to a region from a depth of about 2 mm from the inner surface which is a bubble-free region to a boundary of the opaque layer region.
The measurement results are shown in Table 1 and FIG.
Surface bubbles were measured by visual inspection from the inside. The measurement results are shown in Table 1 and FIG.
（実施例２）
実施例２は、前記ガスの酸素体積濃度を３０％とした以外は、実施例１と同一条件で、シリカガラスルツボを製造した。そして、測定結果を表１、図３、図４に示す。
(Example 2)
In Example 2, a silica glass crucible was manufactured under the same conditions as in Example 1 except that the oxygen volume concentration of the gas was 30%. The measurement results are shown in Table 1, FIG. 3, and FIG.
（比較例１〜４）
比較例１〜４は、前記ガスの酸素体積濃度を５０％（比較例１）、４０％（比較例２）、２０％（比較例３）、１０％（比較例４）とした以外は、実施例１と同一条件で、シリカガラスルツボを製造した。そして、測定結果を表１、図３、図４に示す。
(Comparative Examples 1-4)
Comparative Examples 1 to 4 were the same except that the oxygen volume concentration of the gas was 50% (Comparative Example 1), 40% (Comparative Example 2), 20% (Comparative Example 3), and 10% (Comparative Example 4). Under the same conditions as in Example 1, a silica glass crucible was manufactured. The measurement results are shown in Table 1, FIG. 3, and FIG.
表１及び図４からわかるように、酸素体積濃度が２０％から表面泡が増加した。したがって、表面泡の発生を抑制する観点から酸素体積濃度が２０％を超えていることが望ましく、より好ましくは酸素体積濃度が３０％以上である。 As can be seen from Table 1 and FIG. 4, the surface bubbles increased from the oxygen volume concentration of 20%. Therefore, from the viewpoint of suppressing the generation of surface bubbles, the oxygen volume concentration is desirably more than 20%, and more preferably the oxygen volume concentration is 30% or more.
また、比較例２に見られるように、酸素体積濃度が４０％の場合には底部の気泡密度が小さく、気泡の発生の抑制効果が認められるが、コーナー部、側壁部は、１ｐｃｓ／ｍｍ３以上であり、底部の気泡密度が大きい。また、肉中泡は酸素体積濃度が４０％から急激に上昇する傾向が見られる。このことから、酸素体積濃度が４０％を未満であることが好ましい。
また、酸素体積濃度が３５％以下の場合には、底部、コーナー部、側壁部の気泡密度が小さく、ルツボ全体にわたって気泡の発生の抑制効果が認められるため、酸素体積濃度は３５％以下であることがより好ましい。
Further, as seen in Comparative Example 2, when the oxygen volume concentration was 40%, the bubble density at the bottom was small and the effect of suppressing the generation of bubbles was recognized, but the corners and the side walls were 1 pcs / mm 3. As described above, the bubble density at the bottom is large. Further, the foam in the meat tends to have a sharp increase in the oxygen volume concentration from 40%. For this reason, the oxygen volume concentration is preferably less than 40%.
When the oxygen volume concentration is 35% or less, the bubble density at the bottom, corners and side walls is small, and the effect of suppressing the generation of bubbles over the entire crucible is recognized. Therefore, the oxygen volume concentration is 35% or less. Is more preferable.
以上のように、アーク放電による加熱溶融中の雰囲気の酸素体積濃度が、２０％を超え、かつ４０％未満であることが望ましく、酸素体積濃度が３０％以上、３５％以下であることが、より好ましい。
尚、泡の大きさは、直胴部、コーナー部および底部における平均で、酸素濃度５０％の場合に対し、酸素濃度３０％で１５％縮小した。同様に、酸素濃度５０％の場合に対し、酸素濃度４０％では泡の大きさは１０％縮小し、酸素濃度２０％では泡の大きさは２０％縮小した。
As described above, it is desirable that the oxygen volume concentration of the atmosphere during heating and melting by arc discharge is more than 20% and less than 40%, and the oxygen volume concentration is 30% or more and 35% or less. More preferred.
In addition, the size of the bubbles was reduced by 15% at an oxygen concentration of 30% as compared with the case of an oxygen concentration of 50% on average at the straight body, the corner and the bottom. Similarly, when the oxygen concentration was 50%, the bubble size was reduced by 10% when the oxygen concentration was 40%, and the bubble size was reduced by 20% when the oxygen concentration was 20%.
１ シリカ粉成形体
１ａ 合成シリカ原料粉末層
１ｂ 天然シリカ原料粉末層
２ シリカガラスルツボ
２ａ 透明シリカガラス層（内層）
２ｂ 不透明シリカガラス層（外層）
１０ 石英ガラスルツボ製造装置
１１ ルツボ成形用型
１２ 内側部材
１３ 通気部
１４ 保持体
１５ 回転軸
１６ 開口部
１７ 排気口
１８ 減圧機構
１９ カーボン電極
２０ ガス供給ノズル
２１ 原料粉末供給ノズル
2b Opaque silica glass layer (outer layer)
DESCRIPTION OF
Claims (2)
アーク放電による加熱溶融中の雰囲気の酸素体積濃度が、３０％以上、３５％以下であることを特徴とする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。 A silicon single crystal is manufactured by supplying a quartz raw material powder into a mold to form a silica powder compact having a straight body, a corner and a bottom, and heating and melting the silica powder compact by arc discharge. A method for producing a silica glass crucible for pulling,
A method for producing a silica glass crucible for pulling a silicon single crystal, wherein an oxygen volume concentration in an atmosphere during heating and melting by arc discharge is 30% or more and 35% or less.
の製造方法。 2. The method for producing a silica glass crucible for pulling a silicon single crystal according to claim 1, wherein the atmosphere is a mixture of oxygen and a carrier gas selected from argon, hydrogen and nitrogen.
Manufacturing method.
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