KR102512033B1 - 석영 유리 도가니 - Google Patents

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타케시 후지타
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토모카즈 카타노
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가부시키가이샤 사무코
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Abstract

산소 농도가 낮고, 인상축 방향의 산소 농도 분포가 안정된 실리콘 단결정을 인상하는 것이 가능한 석영 유리 도가니를 제공한다.
원통상의 측벽부(10a)와, 바닥부(10b)와, 측벽부(10a)와 바닥부(10b)를 연결하는 코너부(10c)를 갖는 석영 유리 도가니(1)로서, 기포를 포함하지 않는 석영 유리로 이루어지는 투명층(11)과, 다수의 기포를 포함하는 석영 유리로 이루어지며 투명층(11)의 외측에 마련된 기포층(12)을 구비하고 있다. 측벽부(10a)의 적외선 투과율에 대한 코너부(10c)의 두께 최대 위치에 있어서의 적외선 투과율의 비는 0.3 이상 0.99 이하이며, 바닥부(10b)의 중심으로부터 측벽부(10a)의 상단을 향하는 도가니의 벽면을 따른 높이 방향의 적외선 투과율의 변화율의 절댓값은 3%/cm 이하이다.

Description

석영 유리 도가니
본 발명은, 석영 유리 도가니에 관한 것이며, 특히 초크랄스키법(CZ법)에 의한 실리콘 단결정의 제조에 이용되는 석영 유리 도가니에 관한 것이다.
CZ법에 의한 실리콘 단결정의 제조에서는 석영 유리 도가니가 이용되고 있다. CZ법에서는, 실리콘 원료를 석영 유리 도가니 내에서 가열하여 용융하고, 이 실리콘 융액에 종결정(種結晶)을 침지하여, 도가니를 회전시키면서 종결정을 서서히 인상(引上)하여 단결정을 성장시킨다. 반도체 디바이스용의 고품질인 실리콘 단결정을 저비용으로 제조하기 위해서는, 1회의 인상 공정에서의 단결정화율을 높일 필요가 있으며, 그러기 위해서는 장시간 사용해도 실리콘 융액을 안정적으로 유지할 수 있는 도가니가 필요하게 된다.
석영 유리 도가니에 관한 것이며, 예를 들면 특허문헌 1에는, 실리콘 단결정 인상 시에 도가니의 변형이 적고, 실리콘의 대류에 대하여 악영향을 주는 경우가 없으며, 높은 단결정화율을 달성하는 것이 가능한 실리콘 단결정 인상용 석영 유리 도가니가 기재되어 있다. 이 석영 유리 도가니는, 그 두께가 전역에 걸쳐 균일하고, 또한 둘레벽부에 있어서의 투명층이 코너부의 투명층보다 두껍게 형성되어 있다.
또 특허문헌 2에는, 대형의 실리콘 단결정의 인상에 있어서도, 용융 실리콘의 국소적인 온도의 편차를 억제하여, 균질한 실리콘 단결정을 제조하기 위하여, 도가니 내표면 측으로부터 외표면 측을 향하여, 기포 함유율이 0.3% 미만인 투명층, 기포 함유율이 0.3%~0.6%인 반투명층, 및 기포 함유율이 0.6% 초과인 불투명층을 갖는 실리콘 단결정 인상용 석영 유리 도가니가 제안되고 있다.
또 특허문헌 3에는, 도가니의 보온성을 저해하지 않고 산소 농도가 높은 단결정의 수율을 높이는 것이 가능한 실리콘 단결정 인상용 석영 도가니가 기재되어 있다. 이 석영 도가니는, 벽체의 내표면 측이 투명 유리층으로 이루어지고, 벽체의 외표면 측이 불투명 유리층으로 이루어지며, 그 도가니의 둘레벽부와 바닥부를 연결하는 코너부에 있어서의 투명 유리층의 두께가 다른 벽체 부분의 투명 유리층보다 0.5mm 이상 두껍고, 코너부의 불투명 유리층의 두께가 다른 부분보다 0.5mm 이상 얇은 것을 특징으로 하는 것이다.
특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2002-326889호 특허문헌 2: 일본 공개특허공보 2010-105880호 특허문헌 3: 일본 공개특허공보 평8-301693호
실리콘 단결정의 인상 공정 중, 석영 유리 도가니의 내면은 실리콘 융액과 접촉하여 서서히 용손(溶損)되기 때문에, CZ법에 의하여 제조되는 실리콘 단결정에는 석영 유리 도가니로부터 공급되는 산소가 포함되어 있다. 최근, 고집적 반도체 디바이스용의 실리콘 단결정에는 9Х1017∼12Х1017atoms/cm3 정도의 낮은 산소 농도를 가질 것이 요구되고 있다. 또 실리콘 단결정 중의 산소 농도는 실리콘 단결정의 길이 방향(인상축 방향) 및 직경 방향(단면(斷面) 방향) 모두 가능한 한 균일한 것이 바람직하다.
그러나, 종래의 석영 유리 도가니를 이용하여 산소 농도가 낮은 실리콘 단결정을 인상하고자 하는 경우, 실리콘 단결정의 길이 방향(인상축 방향)의 산소 농도 분포를 균일하게 하는 것이 어렵고, 특히 도 10에 나타내는 바와 같이, 실리콘 단결정의 길이 방향의 특정 부위(여기에서는, 결정 길이(상댓값)가 0.44의 위치에서 산소 농도의 급격한 하락(10% 이상의 저하))가 큰 문제가 되고 있다. 결정 인상 공정 중에 결정 인상 조건을 조정함으로써 실리콘 단결정의 길이 방향의 산소 농도 분포를 조정할 수 있지만, 조정 범위에도 한도가 있어, 개선이 요망되고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 산소 농도가 낮고, 길이 방향의 산소 농도 분포가 안정된 실리콘 단결정을 인상하는 것이 가능한 석영 유리 도가니를 제공하는 것에 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 의한 석영 유리 도가니는, 원통상의 측벽부와, 바닥부와, 상기 측벽부와 상기 바닥부를 연결하는 코너부를 갖는 석영 유리 도가니로서, 기포를 포함하지 않는 석영 유리로 이루어지는 투명층과, 다수의 기포를 포함하는 석영 유리로 이루어지며 상기 투명층의 외측에 형성된 기포층을 구비하고, 상기 측벽부의 적외선 투과율에 대한 상기 코너부의 두께 최대 위치에 있어서의 적외선 투과율의 비가 0.3 이상 0.99 이하이며, 상기 바닥부의 중심으로부터 상기 측벽부의 상단을 향하는 상기 도가니의 벽면을 따른 높이 방향의 적외선 투과율의 변화율의 절댓값이 3%/cm 이하인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 도가니의 코너부의 적외선 투과율을 낮게 함으로써 코너부의 내면의 고온화에 따른 도가니의 용손을 억제할 수 있고, 이로써 도가니로부터 실리콘 융액으로의 산소 공급량을 억제하여 실리콘 단결정의 저산소화를 도모할 수 있다. 또, 도가니의 바닥부로부터 측벽부에 걸쳐 적외선 투과율의 변화를 완만하게 함으로써, 석영 유리 도가니의 내면 온도 분포의 편차를 억제할 수 있고, 실리콘 단결정의 길이 방향(결정 성장 방향)의 산소 농도 분포가 특정 부위에서 급변하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 산소 농도가 낮고, 인상축 방향의 산소 농도 분포가 안정된 실리콘 단결정을 인상할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 코너부의 두께 최대 위치에 있어서의 적외선 투과율은 25% 이상 51% 이하인 것이 바람직하다. 이것에 의하면, 종래보다 코너부의 적외선 투과율을 낮게 하여 코너부의 내면의 과도한 온도 상승을 억제할 수 있다. 따라서, 도가니로부터 실리콘 융액으로의 산소 공급량을 억제하여 저산소 농도의 실리콘 단결정을 제조할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 바닥부의 중심으로부터 상기 측벽부의 상단을 향하는 상기 도가니의 벽면을 따른 높이 방향의 기포층의 두께의 변화율의 절댓값은 2.5mm/cm 이하인 것이 바람직하다. 이것에 의하면, 도가니의 벽면을 따른 높이 방향의 적외선 투과율의 변화율의 절댓값을 3%/cm 이하로 할 수 있다. 따라서, 산소 농도가 낮고, 인상축 방향의 산소 농도 분포가 안정된 실리콘 단결정을 제조할 수 있다.
또, 본 발명에 의한 석영 유리 도가니는, 원통상의 측벽부와, 바닥부와, 상기 측벽부와 상기 바닥부를 연결하는 코너부를 갖는 석영 유리 도가니로서, 기포를 포함하지 않는 석영 유리로 이루어지는 투명층과, 다수의 기포를 포함하는 석영 유리로 이루어지며 상기 투명층의 외측에 형성된 기포층을 구비하고, 상기 측벽부의 적외선 투과율에 대한 상기 코너부의 두께 최대 위치에 있어서의 적외선 투과율의 비가 0.3 이상 0.99 이하이며, 상기 바닥부의 중심으로부터 상기 측벽부의 상단을 향하는 상기 도가니의 벽면을 따른 높이 방향의 기포층의 두께의 변화율의 절댓값이 2.5mm/cm 이하인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 도가니의 코너부의 적외선 투과율을 낮게 함으로써 코너부의 내면의 고온화에 따른 도가니의 용손을 억제할 수 있고, 이로써 도가니로부터 실리콘 융액으로의 산소 공급량을 억제하여 실리콘 단결정의 저산소화를 도모할 수 있다. 또, 도가니의 바닥부로부터 측벽부에 걸쳐 기포층의 두께의 변화를 완만하게 함으로써, 적외선 투과율의 변화를 완만하게 할 수 있고, 석영 유리 도가니의 내면 온도 분포의 편차를 억제할 수 있다. 따라서, 실리콘 단결정의 길이 방향(결정 성장 방향)의 산소 농도 분포가 특정 부위에서 급변하는 것을 억제할 수 있어, 산소 농도가 낮고, 인상축 방향의 산소 농도 분포가 안정된 실리콘 단결정을 인상할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 도가니의 구경(口徑)은 32인치이고, 상기 코너부의 최대 두께는 19mm 이상 30mm 이하이며, 상기 코너부의 두께 최대 위치에 있어서의 상기 기포층의 두께는 18mm 이상 29mm 이하인 것이 바람직하다. 또한 도가니의 각 부위의 두께 및 기포층의 두께는, 사용 전의 도가니를 실온 환경하에서 측정한 값이다. 이것에 의하면, 코너부의 두께 최대 위치에 있어서의 적외선 투과율을 25∼51%로 할 수 있고, 이로써 산소 농도가 낮은 실리콘 단결정을 제조할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 코너부의 두께 최대 위치에 있어서의 상기 기포층의 기포 함유율은 0.1vol%보다 크고 5vol% 이하인 것이 바람직하다. 또한 이 기포 함유율은, 사용 전의 도가니를 실온 환경하에서 측정한 값이다. 이것에 의하면, 코너부의 두께 최대 위치에 있어서의 적외선 투과율을 25% 이상 51% 이하로 할 수 있고, 이로써 산소 농도가 낮은 실리콘 단결정을 제조할 수 있다.
본 발명에 의한 석영 유리 도가니는, 상기 기포층의 외측에 형성되며, 원료 실리카 분말이 불완전하게 용융된 상태에서 고화된 반용융층을 더 구비하고, 상기 적외선 투과율은, 상기 반용융층을 제거한 상태에서 측정된 값인 것이 바람직하다. 이것에 의하면, 실제의 인상 공정에 가능한 한 가까운 상태에서 도가니의 적외선 투과율을 규정할 수 있다.
본 발명에 의하면, 산소 농도가 낮고, 인상축 방향의 산소 농도 분포가 안정된 실리콘 단결정을 인상하는 것이 가능한 석영 유리 도가니를 제공할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 실시형태에 의한 석영 유리 도가니의 구조를 나타내는 대략 측면 단면도이다.
도 2는, 적외선 투과율 수율과 결정 산소 농도 평균의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 3은, 결정 인상 공정 중의 석영 유리 도가니 및 실리콘 융액의 상태를 나타내는 모식도이다.
도 4는, 외면에 반용융층이 형성된 석영 유리 도가니의 단면도이다.
도 5의 (a) 및 도 5의 (b)는, 석영 도가니의 반용융층의 상태 변화를 설명하기 위한 도이며, 도 5의 (a)는 사용 전의 상태, 도 5의 (b)는 사용 중의 상태를 각각 나타내고 있다.
도 6은, 도가니편을 이용한 석영 유리 도가니의 적외선 투과율 측정 방법을 나타내는 플로차트이다.
도 7은, 석영 유리 도가니의 적외선 투과율 측정 방법을 나타내는 모식도이다.
도 8은, 상술한 적외선 투과율의 평가 방법을 포함하는 석영 유리 도가니의 제조 방법을 나타내는 플로차트이다.
도 9는, 회전 몰드법에 의한 석영 유리 도가니의 제조 방법을 설명하기 위한 모식도이다.
도 10은, 종래의 석영 유리 도가니를 이용하여 인상된 실리콘 단결정의 길이 방향의 산소 농도 분포를 나타내는 그래프이다.
이하, 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은, 본 발명의 실시형태에 의한 석영 유리 도가니의 구조를 나타내는 대략 측면 단면도이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 석영 유리 도가니(1)는, 실리콘 융액을 지지하기 위한 실리카 유리제의 용기이며, 원통상의 측벽부(10a)와, 바닥부(10b)와, 측벽부(10a)와 바닥부(10b)를 연결하는 코너부(10c)를 갖고 있다. 바닥부(10b)는 완만하게 만곡한 이른바 둥근 바닥인 것이 바람직하지만, 이른바 평평한 바닥이어도 된다. 코너부(10c)는 측벽부(10a)와 바닥부(10b)의 사이에 위치하여, 바닥부(10b)보다 큰 곡률을 갖는 부위이다.
석영 유리 도가니(1)의 구경은 22인치(약 560mm) 이상인 것이 바람직하고, 32인치(약 800mm) 이상인 것이 특히 바람직하다. 이와 같은 대구경의 도가니는 직경 300mm 이상의 대형의 실리콘 단결정 잉곳의 인상에 이용되어, 장시간 사용해도 단결정의 품질에 영향을 주지 않을 것이 요구되기 때문이다. 최근, 실리콘 단결정의 대형화에 의한 도가니의 대형화 및 인상 공정의 장시간화에 따라, 인상축 방향의 결정 품질이 문제가 되고 있어, 대형 도가니에서는 결정 품질의 안정화가 매우 중요한 과제이다. 도가니의 두께는 그 부위에 따라 다소 다르지만, 22인치 이상의 도가니의 측벽부(10a)의 두께는 7mm 이상인 것이 바람직하고, 24인치(약 600mm) 이상의 도가니의 측벽부(10a)의 두께는 8mm 이상인 것이 바람직하다. 또, 32인치 이상의 대형 도가니의 측벽부(10a)의 두께는 10mm 이상인 것이 바람직하고, 40인치(약 1000mm) 이상의 대형 도가니의 측벽부(10a)의 두께는 13mm 이상인 것이 바람직하다.
석영 유리 도가니(1)는 2층 구조이며, 기포를 포함하지 않는 석영 유리로 이루어지는 투명층(11)과, 다수의 미소한 기포를 포함하는 석영 유리로 이루어지고, 투명층(11)보다 도가니의 외측에 형성된 기포층(12)(불투명층)을 구비하고 있다.
투명층(11)은, 실리콘 융액과 접촉하는 도가니의 내면(10i)을 구성하는 층이며, 석영 유리 중의 기포가 원인으로 단결정화율이 저하되는 것을 방지하기 위하여 마련되어 있다. 투명층(11)의 두께는 0.5∼12mm인 것이 바람직하고, 단결정의 인상 공정 중의 용손에 의하여 완전히 소실되어 기포층(12)이 노출되지 않도록, 도가니의 부위별로 적절한 두께로 설정된다. 기포층(12)과 동일하게, 투명층(11)은 도가니의 측벽부(10a)부터 바닥부(10b)까지의 도가니 전체에 마련되어 있는 것이 바람직하지만, 실리콘 융액과 접촉하지 않는 도가니의 상단부(림부)에 있어서 투명층(11)의 형성을 생략하는 것도 가능하다.
투명층(11)은, 기포 함유율이 0.1vol% 이하인 석영 도가니의 내측의 부위이다. 투명층(11)이 "기포를 포함하지 않는다"란, 기포가 원인으로 단결정화율이 저하되지 않을 정도의 기포 함유율 및 기포 사이즈를 갖는 것을 의미한다. 도가니의 내면 근방에 기포가 존재하면, 도가니의 내면의 용손에 의하여 도가니 내면 근방의 기포를 석영 유리 중에 가둬 둘 수 없어져, 결정 인상 시에 석영 유리 중의 기포가 열팽창에 의하여 파열됨으로써 도가니 파편(석영편)이 박리될 우려가 있기 때문이다. 융액 중에 방출된 도가니 파편이 융액 대류를 타고 단결정의 성장 계면까지 운반되어 단결정 중에 도입된 경우에는, 단결정의 유전위화(宥轉位化)의 원인이 된다. 또 도가니 내면의 용손에 의하여 융액 중에 방출된 기포가 고액 계면(固液界面)까지 부상하여 단결정 중에 도입된 경우에는 핀홀의 원인이 된다. 투명층(11)의 기포의 평균 직경은 100μm 이하인 것이 바람직하다.
투명층(11)의 기포 함유율 및 기포의 직경은, 일본 공개특허공보 2012-116713호에 개시된 방법에 의하여, 광학적 검출 수단을 이용하여 비파괴로 측정할 수 있다. 광학적 검출 수단은, 도가니에 조사한 광의 투과광 또는 반사광을 수광하는 수광 장치를 구비한다. 조사광의 발광 수단은 수광 장치에 내장된 것이어도 되고, 외부의 발광 수단을 이용해도 된다. 또 광학적 검출 수단은 도가니의 내면을 따라 회동(回動) 조작할 수 있는 것이 바람직하게 이용된다. 조사광으로서는, 가시광, 자외선 및 적외선 외에, X선 혹은 레이저광 등을 이용할 수 있다. 수광 장치는, 광학 렌즈 및 촬상 소자를 포함하는 디지털 카메라를 이용할 수 있다. 광학적 검출 수단에 의한 측정 결과는 화상 처리 장치에 도입되어, 단위 체적당 기포 함유율이 산출된다.
도가니 표면으로부터 일정 깊이에 존재하는 기포를 검출하기 위해서는, 광학 렌즈의 초점을 표면으로부터 깊이 방향으로 주사하면 된다. 상세하게는, 디지털 카메라를 이용하여 도가니 내표면의 화상을 촬영하고, 도가니 내표면을 일정 면적마다 구분하여 기준 면적 S1로 하며, 이 기준 면적 S1마다 기포의 점유 면적 S2를 구하여, 면적 기포 함유율 Ps=(S2/S1)Х100(%)이 산출된다.
체적비에 의한 기포 함유율의 산출에서는, 화상을 촬영한 깊이와 기준 면적 S1로부터 기준 체적 V1을 구한다. 또한 기포를 구상으로 간주하여, 기포의 직경으로부터 기포의 체적 V2를 산출한다. 그리고 V1, V2로부터, 체적 기포 함유율 Pv=(V2/V1)Х100(%)을 산출한다. 본 발명에 있어서는, 이 체적 기포 함유율 Pv를 "기포 함유율"로서 정의한다. 또, 기포를 구상으로 간주하여 산출한 기포의 직경으로부터 구한 상가 평균값(산술 평균값, arithmetical mean)을 "기포의 평균 직경"으로서 정의한다.
또한, 기준 체적은 5mmХ5mmХ안쪽 방향(깊이) 0.45mm이며, 측정하는 최소의 기포의 직경은 5μm(직경이 5μm 미만인 것은 무시), 직경 5μm의 기포를 측정할 수 있는 분해능이 있으면 된다. 또, 광학 렌즈의 초점 거리를 기준 체적 V1의 깊이 방향으로 어긋나게 하고, 기준 체적의 내부에 포함되는 기포를 파악하여, 기포의 직경을 측정한다.
기포층(12)은, 도가니의 외면(10o)을 구성하는 층이며, 도가니 내의 실리콘 융액의 보온성을 높임과 함께, 단결정 인상 장치 내에 있어서 도가니를 둘러싸도록 마련된 히터로부터의 복사열을 분산시켜 도가니 내의 실리콘 융액을 가능한 한 균일하게 가열하기 위하여 마련되어 있다. 그 때문에, 기포층(12)은 도가니의 측벽부(10a)부터 바닥부(10b)까지의 도가니 전체에 마련되어 있다. 기포층(12)의 두께는, 도가니의 두께에서 투명층(11)의 두께를 뺀 값이며, 도가니의 부위에 따라 다르다. 기포층(12)의 기포 함유율은, 예를 들면 도가니로부터 잘라낸 불투명 석영 유리편의 비중 측정(아르키메데스법)에 의하여 구할 수 있다.
기포층(12)의 기포 함유율은, 투명층(11)보다 높으며, 0.1vol%보다 크고 또한 5vol% 이하인 것이 바람직하며, 1vol% 이상 또한 4vol% 이하인 것이 더 바람직하다. 기포층(12)의 기포 함유율이 0.1vol% 이하에서는 기포층(12)의 기능을 발휘할 수 없어, 보온성이 불충분해지기 때문이다. 또, 기포층(12)의 기포 함유율이 5vol%를 초과하는 경우에는 기포의 팽창에 의하여 도가니가 크게 변형되어 단결정 수율이 저하될 우려가 있어, 전열성이 더 불충분해지기 때문이다. 특히, 기포층(12)의 기포 함유율이 1~4%이면, 보온성과 전열성의 밸런스가 양호하여 바람직하다. 기포층(12)에 포함되는 다수의 기포는 육안으로 인식할 수 있다.
실리콘 융액의 오염을 방지하기 위하여, 투명층(11)을 구성하는 석영 유리는 고순도인 것이 바람직하다. 그 때문에, 본 실시형태에 의한 석영 유리 도가니(1)는, 합성 실리카 분말로 형성되는 내면층(이하 "합성층"이라고 함)과, 천연 실리카 분말로 형성되는 외면층(이하, "천연층"이라고 함)의 2층으로 이루어지는 것이 바람직하다. 합성 실리카 분말은, 사염화 규소(SiCl4)의 기상 산화(건조 합성법)나 실리콘알콕사이드의 가수분해(졸·젤법)에 의하여 제조할 수 있다. 또 천연 실리카 분말은, α-석영을 주성분으로 하는 천연 광물을 분쇄하여 입상으로 함으로써 제조되는 실리카 분말이다.
상세한 것은 후술하지만, 합성층과 천연층의 2층 구조는, 도가니 제조용 몰드의 내면을 따라 천연 실리카 분말을 퇴적하고, 그 위에 합성 실리카 분말을 퇴적하여, 아크 방전에 의한 줄(Joule)열에 의하여 이들 실리카 분말을 용융함으로써 제조할 수 있다. 아크 용융 공정의 초기에는 실리카 분말의 퇴적층의 외측으로부터 강하게 진공 배기함으로써 기포를 제거하여 투명층(11)을 형성한다. 그 후, 진공 배기를 정지하거나 약하게 함으로써 투명층(11)의 외측에 기포층(12)을 형성한다. 그 때문에, 합성층과 천연층의 경계면은, 투명층(11)과 기포층(12)의 경계면과 반드시 일치하는 것은 아니지만, 합성층은, 투명층(11)과 동일하게, 결정 인상 공정 중의 도가니 내면의 용손에 의하여 완전히 소실되지 않을 정도의 두께를 갖는 것이 바람직하다.
본 실시형태에 의한 석영 유리 도가니(1)는, 코너부(10c)의 적외선 투과율을 낮게 하여 코너부(10c)의 내면 온도를 낮게 억제함으로써 실리콘 단결정 중의 산소 농도를 낮게 함과 함께, 바닥부(10b)의 중심(Pb)으로부터 측벽부(10a)의 상단을 향하는 적외선 투과율의 변화율과 기포층(12)의 두께의 변화율의 허용 범위를 규정하여 도가니의 내면 온도 분포가 크게 변화하지 않도록 함으로써 실리콘 융액의 대류의 변화를 억제하고, 이로써 실리콘 단결정 중의 산소 농도의 급격한 변화를 방지하는 것이다.
본 실시형태에 있어서, 도가니의 코너부(10c)의 두께 최대 위치(Pc)의 적외선 투과율은 25~51%인 것이 바람직하다. 적외선 투과율이 51%보다 높은 경우에는 코너부(10c)의 내면의 고온화에 의하여 도가니의 용손량이 증가하고, 이로써 실리콘 융액 내의 산소 농도가 높아져, 단결정의 저산소화를 도모할 수 없기 때문이며, 25%보다 낮은 경우에는 도가니 내로의 입열량이 너무 적어 실리콘 융액으로부터의 단결정 성장이 불안정해지기 때문이다. 도가니의 적외선 투과율은, 도가니벽의 일방의 면(외면(10o)) 측에 배치한 적외광원으로부터 적외광을 입사하고, 반대 측의 면(내면(10i)) 측으로부터 출사한 적외광을 레이저 파워 미터로 수광한 경우에 있어서의 입사 적외광량에 대한 출사 적외광량의 비이다.
코너부(10c)의 적외선 투과율을 25~51%로 하기 위하여, 코너부(10c)의 최대 두께는 19~30mm인 것이 바람직하고, 코너부(10c)에 있어서의 기포층(12)의 두께는 18~29mm인 것이 바람직하다. 또 코너부(10c)에 있어서의 기포층(12)의 기포 함유율은 0.1~5vol%인 것이 바람직하다. 또한 도가니의 두께 및 기포 함유율은, 미사용의 도가니를 실온 환경하에서 측정한 값이다.
도가니의 측벽부(10a)의 적외선 투과율 TW(%)에 대한 코너부(10c)의 두께 최대 위치에 있어서의 적외선 투과율 TR(%)의 비는 0.3 이상 0.99 이하(0.33≤TR/TW≤0.9)인 것이 바람직하다. 도가니의 코너부(10c)의 적외선 투과율을 측벽부(10a)보다 낮게 함으로써 코너부(10c)의 내면의 고온화에 따른 도가니의 용손을 억제할 수 있고, 이로써 도가니로부터 실리콘 융액으로의 산소 공급량을 억제하여 실리콘 단결정의 저산소화를 도모할 수 있다.
도 2는, 적외선 투과율 수율과 결정 산소 농도 평균의 관계를 나타내는 그래프이다. 도시한 바와 같이, 측벽부의 적외선 투과율에 대한 코너부의 두께 최대 위치에 있어서의 적외선 투과율의 비가 0.3을 하회한 경우는 실리콘 융액의 대류가 불안정해지기 쉬워, 결정의 산소 농도 제어가 곤란해진다. 한편, 0.99를 상회한 경우는 결정 산소 농도가 높아진다. 그러나, 적외선 투과율의 비가 0.3 이상 0.99 이하이면 실리콘 단결정의 저산소화를 도모할 수 있다.
이와 같이, 도가니의 코너부(10c)의 적외선 투과율을 종래보다 낮게 억제함으로써, 실리콘 융액 내로의 산소 공급량을 낮게 억제할 수 있어, 실리콘 단결정의 저산소화가 가능하다. 그러나, 코너부(10c)의 적외선 투과율이 측벽부(10a)나 바닥부(10b)에 비하여 극단적으로 낮은 경우에는, 실리콘 단결정의 인상축 방향에 있어서의 특정 부위에서 산소 농도의 급격한 하락이 발생할 우려가 있다. 그 때문에, 본 실시형태에서는, 도가니의 바닥부(10b)로부터 측벽부(10a)에 걸쳐 도가니벽의 적외선 투과율 및 두께의 변화를 완만하게 시킴으로써 상기 문제를 해결한다.
도 3은, 결정 인상 공정 중의 석영 유리 도가니 및 실리콘 융액의 상태를 나타내는 모식도이다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 결정 인상로 내의 석영 유리 도가니(1)의 외측에는 히터(20)가 배치되어 있고, 히터(20)로부터 도가니 내를 향하는 열(실선 화살표 참조)은, 도가니의 적외선 투과율과 열전도율의 영향을 강하게 받아 도가니의 내면(10i)에 도달한다. 이 가열에 의하여 도가니 내의 실리콘 원료의 용융 상태가 유지될 뿐만 아니라, 도가니의 내면(10i)이 실리콘 융액에 용해된다. 특히, 석영 유리 도가니(1)의 코너부(10c)의 내면(10i)은, 측벽부(10a) 및 바닥부(10b)의 내면(10i)보다 고온이 되기 쉬워, 실리콘 융액에 용해되기 쉬운 부위이다. 그 때문에, 코너부(10c)에 있어서의 적외선 투과율을 낮게 함으로써, 코너부(10c)의 내면(10i)의 온도를 저온화하여, 코너부(10c)의 용해를 억제한다. 그 결과, 도가니의 코너부(10c)로부터 실리콘 융액으로의 산소의 공급이 억제되기 때문에, 실리콘 단결정(6)의 산소 농도를 저하시킬 수 있다.
또 본 실시형태에서는, 석영 유리 도가니(1)의 코너부(10c)에 있어서의 적외선 투과율을 낮게 하면서, 도가니의 벽면을 따른 높이 방향에 있어서의 적외선 투과율의 변화율 및 기포층(12)의 두께의 변화율을 각각 완만하게 함으로써, 실리콘 단결정의 인상의 진행에 따라 도가니 내의 실리콘 융액(5)이 소비되어 액면(5a)의 위치가 저하되었다고 해도 융액량의 변화의 영향을 작게 하여 실리콘 융액(5)의 자연 대류의 급격한 변화를 억제한다. 이 억제에 의하여, 실리콘 단결정(6)의 직동부(直胴部)에 있어서 산소 농도가 급격하게 하락하는 것을 방지할 수 있다.
구체적으로는, 적외선 투과율의 변화율의 절댓값 ｜ΔW｜는 3%/cm 이하인 것이 바람직하며, 기포층(12)의 두께의 변화율의 절댓값 ｜ΔT｜는 2.5mm/cm 이하인 것이 바람직하다. 이와 같이, 도가니의 바닥부(10b)로부터 측벽부(10a)에 걸쳐 적외선 투과율 및 기포층(12)의 두께를 완만하게 변화시킴으로써, 결정 인상 공정 중에 융액 대류 상태(모드)의 급변을 방지할 수 있어, 실리콘 단결정의 인상축 방향에 있어서의 특정 부위에서의 산소 농도의 급격한 하락을 억제할 수 있다.
적외선 투과율의 변화율 ΔW는, 바닥부(10b)의 중심(Pb)으로부터 측벽부(10a)의 상단에 이를 때까지의 측정 라인 상의 특정 거리(1cm 이상)를 띄운 임의의 2점 간의 적외선 투과율의 차를 나타내는 값이다. 따라서, 예를 들면 측벽부(10a)의 측정 위치 P1에서의 적외선 투과율이 W1(%)이며, 도가니의 외면(10o)을 따라 일정 거리 L(cm)을 띄운 다른 측정 위치 P2에서의 적외선 투과율이 W2(%)일 때, 2점 간의 적외선 투과율의 차(W1-W2)를 거리 L로 나눈 값이 적외선 투과율의 변화율: ΔW=(W1-W2)/L이다.
동일하게, 기포층(12)의 두께의 변화율 ΔT는, 바닥부(10b)의 중심(Pb)으로부터 측벽부(10a)의 상단에 이를 때까지의 측정 라인 상의 특정 거리(1cm 이상)를 띄운 임의의 2점 간의 기포층(12)의 두께의 차를 나타내는 값이다. 따라서, 예를 들면 측벽부(10a)의 측정 위치 P1의 기포층(12)의 두께가 T1(mm)이며, 도가니의 외면(10o)을 따라 P1로부터 일정 거리 L을 띄운 다른 측정 위치 P2의 기포층(12)의 두께가 T2(mm)일 때, 2점 간의 기포층(12)의 두께의 차(T1-T2)를 거리 L로 나눈 값이 기포층(12)의 두께의 변화율: ΔT=(T1-T2)/L이다.
측벽부(10a) 및 바닥부(10b)의 두께는 코너부(10c)의 두께보다 얇은 것이 바람직하고, 코너부(10c)의 두께보다 5mm 이상 얇은 것이 특히 바람직하다. 또한, 코너부(10c)의 두께란, 코너부(10c)의 두께 최대 위치(Pc)에 있어서의 두께를 말한다. 코너부(10c)의 적외선 투과율이 측벽부(10a) 또는 바닥부(10b)와 동등해지도록, 코너부(10c)의 두께를 얇게 하면, 코너부(10c)에 있어서의 기포층(12)의 두께도 얇아져, 도가니 사용 시에 코너부(10c)의 내면 온도가 상승하고 도가니 내면의 용손량이 증가하여, 실리콘 단결정 중의 산소 농도가 높아지기 때문이다. 측벽부(10a)나 바닥부(10b)의 두께를 코너부(10c)와 동등하게 두껍게 하는 것은 바람직하지 않다. 실리콘 융액의 가열량이 부족하여 용융 시간이 길어질 뿐만 아니라, 도가니 제조 시에 많은 원료를 사용하게 되어, 현실적이지 않기 때문이다.
코너부(10c)와 비교되는 측벽부(10a)의 두께는, 측벽부(10a)의 높이 방향 중간 위치(Pa)(도 1 참조)에 있어서의 두께인 것이 바람직하다. 측벽부(10a)의 상단부의 두께는 평균 두께보다 조금 얇아지고, 하단부의 두께는 평균 두께보다 조금 두꺼워지는 경향이 있어, 측벽부(10a)의 높이 방향 중간 위치(Pa)는, 측벽부(10a)의 평균 두께에 가까운 값이 얻어지는 위치이기 때문이다. 측벽부(10a)의 두께의 차이에 따른 적외선 투과율의 변화는 근소하기 때문에, 코너부(10c)의 두께 최대 위치(Pc)의 적외선 투과율과 측벽부(10a)의 적외선 투과율의 관계는, 측벽부(10a)의 임의의 위치에 있어서 성립된다.
또 코너부(10c)와 비교되는 바닥부(10b)의 두께는, 바닥부(10b)의 중심(Pb)의 두께인 것이 바람직하다. 바닥부(10b)의 두께는, 바닥부(10b)의 중심 위치에서 최소가 되는 경향이 있어, 바닥부(10b)의 특징이 가장 잘 나타난 부위이기 때문이다.
도가니의 각 부위의 적외선 투과율은, 기포층(12)의 두께를 변경함으로써 조정할 수 있다. 기포층(12)의 두께는, 도가니의 두께에서 투명층(11)의 두께를 뺀 값이며, 투명층(11)의 두께가 일정하면 도가니의 두께를 두껍게 한 만큼 기포층(12)의 두께도 두꺼워진다. 따라서, 예를 들면 코너부(10c)의 두께를 증가시켜 기포층(12)의 두께를 두껍게 함으로써, 코너부(10c)의 적외선 투과율을 낮출 수 있다.
도가니의 각 부위의 적외선 투과율은, 기포층(12)의 기포 함유율을 변경함으로써 조정해도 된다. 예를 들면, 기포층(12)의 두께가 일정하게 유지된 채 코너부(10c)의 기포층(12)의 기포 함유율을 보다 더 높게 함으로써, 코너부(10c)의 적외선 투과율을 낮출 수 있다. 기포층(12)의 기포 함유율은, 석영 유리 도가니(1)를 이른바 회전 몰드법에 의하여 제조할 때에, 원료 실리카 분말의 입도나 아크 가열 시의 온도를 조정함으로써 제어할 수 있다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 석영 유리 도가니(1)의 외면(기포층(12)의 표면)에 반용융층(13)이 형성되어 있는 경우, 도가니의 각 부위의 적외선 투과율은, 반용융층(13)을 연마 등에 의하여 제거한 상태에서 측정되는 것이 바람직하다. 반용융층(13)은 원료 실리카 분말의 일부가 불완전하게 용융된 상태(반용융 상태)에서 냉각됨으로써 고화된 층이며, 기복이 풍부한 표면 상태이기 때문에, 표면으로부터 입사한 광의 산란이나 반사가 크다. 미사용의 도가니의 적외선 투과율은 반용융층(13)의 영향을 받아 저하되어, 도가니 간의 개체차도 커진다. 한편, 결정 인상 공정 중의 고온하에서는 외면의 요철이 평활화하여, 산란·반사의 영향이 작아지므로 적외선 투과율이 높아져, 도가니 간의 개체차가 캔슬된다. 따라서, 반용융층(13)을 제거한 상태에서 적외선 투과율을 평가함으로써, 실제의 사용 상태에 가까운 상태에서 도가니의 적외선 투과율의 평가가 가능해진다.
도 5의 (a) 및 도 5의 (b)는, 석영 유리 도가니(1)의 반용융층(13)의 상태 변화를 설명하기 위한 도이며, 도 5의 (a)는 사용 전의 상태, 도 5의 (b)는 사용 중의 상태를 각각 나타내고 있다.
도 5의 (a)에 나타내는 바와 같이, 사용 전의 제품 상태의 석영 유리 도가니(1)에는 반용융층(13)이 형성되어 있는 경우가 있다. 상기와 같이, 반용융층(13)은 원료 실리카 분말의 일부가 불완전하게 용융된 상태에서 고화된 층이며, 그 표면 상태는 원료 실리카 분말의 입도 분포나 용융 조건의 차이에 따라 도가니 제품마다 다소의 편차가 있어, 적외선 투과율에도 개체차가 발생하고 있다. 또 도가니의 표면 상태의 차는, 측벽부(10a), 코너부(10c), 바닥부(10b)와 같은 도가니의 부위별로도 발생하고 있다. 이와 같은 도가니가 카본 서스셉터 내에 마련되어 고온하에서 실제로 사용되면 반용융층(13)의 상태가 변화한다.
즉, 도 5의 (b)에 나타내는 바와 같이, 단결정 인상 공정 중은 1500℃이상의 고온에 의하여 석영 유리 도가니(1)가 연화함과 함께, 도가니 내에 실리콘 융액(5)이 저장되어 있음으로써 도가니벽을 외측으로 밀어내는 액압이 발생하고 있다. 한편, 석영 유리 도가니(1)의 외측에는 카본 서스셉터(25)가 있어, 도가니의 외면은 직경 방향으로 구속되어 있기 때문에, 반용융층(13)의 요철은 눌려 찌부러져(뭉개 없어져서) 평활화된다. 따라서, 단결정 인상 공정 중의 석영 유리 도가니의 적외선 투과율은 미사용의 제품 상태일 때와 다르다.
통상, 석영 유리 도가니의 품질의 평가에는 미사용 상태의 도가니의 측정 데이터가 사용된다. 그러나, 상술한 바와 같이 도가니의 외면의 요철은 사용 중에 캔슬되기 때문에, 외면의 요철에 도가니 개체차나 부위별의 차가 있는 상태에서 측정된 적외선 투과율에 근거하여 도가니를 평가하는 것은 바람직하지 않다. 예를 들면, 반용융층(13)이 존재할 때에는 도가니의 적외선 투과율이 매우 낮았다고 해도, 실제의 인상 공정에 있어서 반용융층이 소멸되었을 때의 적외선 투과율이 높은 경우에는, 도가니의 외측으로부터의 입열을 억제할 수 없어, 단결정 중의 산소 농도를 낮게 할 수 없다.
이상의 이유로부터, 본 발명에서는, 외면의 반용융층(13)을 의도적으로 제거하여, 외면의 요철이 적외선 투과율에 주는 영향을 줄인 다음 도가니의 각 부위의 적외선 투과율을 측정·평가한다. 즉, 본 발명은, 사용 전의 석영 유리 도가니에 대하여 사용 중의 상태, 특히 도가니 사용 중에 있어서의 반용융층(13)의 상태를 의사적으로 만들어 내, 그와 같은 상태에서 석영 유리 도가니의 적외선 투과율을 측정하는 것이다. 또한 결정 인상 공정 중의 석영 유리 도가니의 적외선 투과율은, 고온하에서 열팽창한 기포의 영향을 받고 있지만, 열팽창 전의 기포여도 적외선 투과율의 평가 지표로서 유효하다.
도 6은, 도가니편을 이용한 석영 유리 도가니의 적외선 투과율 측정 방법을 나타내는 플로차트이다. 또, 도 7은, 석영 유리 도가니의 적외선 투과율 측정 방법을 나타내는 모식도이다.
도 6 및 도 7에 나타내는 바와 같이, 석영 유리 도가니의 적외선 투과율의 측정에서는, 먼저 석영 유리 도가니로부터 잘라낸 도가니편의 샘플을 준비한다(스텝 S11). 상기와 같이, 측정 대상의 석영 유리 도가니(1)는, 투명층(11)과, 투명층(11)의 외측에 형성된 기포층(12)과, 기포층(12)의 외측에 형성된 반용융층(13)을 갖는 것이다.
다음으로, 도가니편으로부터 반용융층(13)을 제거한다(스텝 S12). 반용융층(13)을 제거하는 방법으로서는, 연마 처리나 블래스트 처리를 들 수 있는데, 다른 방법이어도 된다. 반용융층(13)은 완전히 제거되는 것이 바람직하지만, 완전히 제거되지 않아도 되고, 반용융층(13)이 형성된 도가니의 외면의 표면 조도가 어느 정도 작아지도록 도가니편을 가공하면 충분하다. 이 경우, 도가니의 외면의 산술 평균 조도 Ra는 15μm 이하가 되는 것이 바람직하다. 이와 같이, 도가니편의 외면의 표면 조도가 작아지도록 도가니편을 가공함으로써, 적외선 투과율의 적절한 평가가 가능하다.
다음으로, 도가니편의 적외선 투과율을 측정한다(스텝 S13). 도 7에 나타내는 바와 같이, 도가니편(1s)의 적외선 투과율의 측정에서는, 적외선 램프(21)의 하방에 레이저 파워 미터(22)(수광 장치)를 배치하고, 도가니편(1s)을 레이저 파워 미터(22)의 수광부에 배치한다. 적외선 램프(21)로부터의 적외광은, 도가니편(1s)을 투과하여 레이저 파워 미터(22)로 수광된다. 도가니편(1s)의 적외선 투과율은, 도가니벽의 일방의 면으로부터 적외광을 입사했을 때에 반대 측의 면으로부터 출사한 광을 수광하는 경우에 있어서의 입사광량에 대한 출사광량의 비로서 구해진다.
도 8은, 상술한 적외선 투과율의 평가 방법을 포함하는 석영 유리 도가니(1)의 제조 방법을 나타내는 플로차트이다.
본 실시형태에 의한 석영 유리 도가니(1)의 제조 방법은, 기정(旣定, 이미 정한)의 도가니 제조 조건(제1 제조 조건)에 근거하여 석영 유리 도가니(제1 석영 유리 도가니)를 제조하는 공정(스텝 S21)과, 이 석영 유리 도가니의 반용융층(13)을 제거하는 공정(스텝 S22)과, 석영 유리 도가니의 반용융층을 제거한 부분의 적외선 투과율을 측정하는 공정(스텝 S23)과, 적외선 투과율의 측정값이 목푯값이 되도록 기정의 도가니 제조 조건을 수정하는 공정(스텝 S24)과, 새로운 도가니 제조 조건(제2 제조 조건)에 근거하여 후속의 석영 유리 도가니(제2 석영 유리 도가니)를 제조하는 공정(스텝 S25)을 갖고 있다. 또한 반용융층(13)을 제거하는 공정에서는 반용융층(13)을 완전히 제거하지 않아도 되고, 외면의 표면 조도가 작아지도록 가공하면 충분하다. 이와 같이, 도가니의 적외선 투과율의 평가 결과를 도가니 제조 조건으로 피드백함으로써, 부위별로 원하는 적외선 투과율을 갖는 석영 유리 도가니를 효율적으로 제조할 수 있다.
도 9는, 회전 몰드법에 의한 석영 유리 도가니(1)의 제조 방법을 설명하기 위한 모식도이다.
도 9에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 의한 석영 유리 도가니(1)는, 이른바 회전 몰드법에 의하여 제조할 수 있다. 회전 몰드법에서는, 회전하는 몰드(30)의 내면(30i)에, 천연 실리카 분말(16B) 및 합성 실리카 분말(16A)을 순서대로 퇴적시켜 원료 실리카 분말의 퇴적층(16)을 형성한다. 도가니의 원료로서 천연 실리카 분말만을 이용하는 것도 가능하다. 이들 원료 실리카 분말은 원심력에 의하여 몰드(30)의 내면(30i)에 붙은 상태로 일정한 위치에 머물러, 도가니의 형상으로 유지된다. 원료 실리카 분말의 퇴적층의 두께를 변화시킴으로써, 도가니 두께를 부위별로 조정할 수 있다.
다음으로, 몰드(30) 내에 아크 전극(31)을 설치하여, 몰드(30)의 내면(30i) 측으로부터 원료 실리카 분말의 퇴적층(16)을 아크 용융한다. 가열 시간, 가열 온도 등의 구체적 조건은 도가니의 원료나 사이즈 등의 조건을 고려하여 적절히 결정할 필요가 있다. 이때, 몰드(30)의 내면(30i)에 마련된 다수의 통기 구멍(32)으로부터 원료 실리카 분말의 퇴적층(16)을 흡인함으로써, 용융 석영 유리 중의 기포량을 제어한다. 구체적으로는, 아크 용융의 개시 시에 몰드(30)의 내면(30i)에 마련된 다수의 통기 구멍(32)으로부터의 흡인력을 강하게 하여 투명층(11)을 형성하고, 투명층(11)의 형성 후에 흡인력을 약하게 하여 기포층(12)을 형성한다.
아크열은 원료 실리카 분말의 퇴적층(16)의 내측으로부터 외측을 향하여 서서히 전달되어 원료 실리카 분말을 융해해 가기 때문에, 원료 실리카 분말이 융해하기 시작하는 타이밍에서 감압 조건을 변경함으로써, 투명층(11)과 기포층(12)을 나누어 만들 수 있다. 실리카 분말이 융해되는 타이밍에서 감압을 강하게 하는 감압 용융을 행하면, 아크 분위기 가스가 유리 중에 갇히지 않고, 기포를 포함하지 않는 석영 유리가 된다. 또, 원료 실리카 분말이 융해되는 타이밍에서 감압을 약하게 하는 통상 용융(대기압 용융)을 행하면, 아크 분위기 가스가 유리 중에 갇혀, 많은 기포를 포함하는 석영 유리가 된다. 감압 용융 시나 통상 용융 시에, 예를 들면 아크 전극(31)의 배치나 전류를 변경하여 부분적으로 용융량을 변화시킴으로써, 투명층(11)이나 기포층(12)의 두께를 부위별로 조정할 수 있다.
그 후, 아크 가열을 종료하여, 도가니를 냉각한다. 이상에 의하여, 도가니벽의 내측으로부터 외측을 향하여 투명층(11) 및 기포층(12)이 순서대로 마련된 석영 유리 도가니(1)가 완성된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 의한 석영 유리 도가니(1)는, 코너부(10c)의 적외선 투과율이 25~51%이며, 종래의 도가니의 코너부보다 낮은 적외선 투과율을 갖기 때문에, 코너부(10c)의 내면의 과도한 온도 상승을 억제할 수 있고, 도가니로부터 실리콘 융액으로의 산소 공급량을 억제하여 저산소 농도의 실리콘 단결정을 제조할 수 있다. 또, 적외선 투과율의 변화율의 절댓값이 3%/cm 이하이고, 측벽부(10a)부터 코너부(10c)까지의 기포층의 두께의 변화율의 절댓값이 2.5mm/cm 이하이며, 측벽부(10a)부터 코너부(10c)까지의 적외선 투과율 및 두께의 변화가 완만하기 때문에, 실리콘 융액과 접촉하는 도가니의 내면의 온도 분포의 편차를 작게 할 수 있고, 실리콘 융액 중의 대류의 급격한 변화에 따른 실리콘 융액으로의 산소 공급량의 급변을 억제할 수 있다. 따라서, 실리콘 단결정의 길이 방향의 산소 농도 분포가 특정 부위에서 급변하는 것을 억제할 수 있고, 인상축 방향의 산소 농도 분포가 안정된 실리콘 단결정을 인상할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은, 상기의 실시형태에 한정되지 않고, 본 발명의 주지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경이 가능하며, 그들도 본 발명의 범위 내에 포함되는 것인 것은 말할 필요도 없다.
실시예
<도가니의 적외선 투과율 분포의 고찰>
도가니의 적외선 투과율 분포가 실리콘 단결정의 산소 농도 분포에 주는 영향에 대하여 고찰했다. 이 고찰에서는, 구경 32인치(약 800mm)의 석영 유리 도가니의 샘플 A1~A5, B1~B4를 준비하여, 각 도가니 샘플의 내벽면을 따른 높이 방향의 적외선 투과율 분포를 측정했다. 적외선 투과율 분포의 측정에서는, 도가니의 바닥부 중심으로부터 측벽부의 상단을 향하여 측정 라인을 설정하고, 이 측정 라인을 따라 바닥부 중심으로부터 20mm 간격으로 적외선 투과율을 구했다. 적외선 투과율의 측정에는 적외 램프와 레이저 파워 미터를 조합하여 이루어지는 측정 장치를 이용했다. 적외 램프는 파장 1000nm 부근에 피크를 갖는 근적외 램프를 사용했다. 레이저 파워 미터는 측정 레인지 1~250W, 파장 레인지 190nm~11μm, 교정 파장 10.6μm의 것을 사용했다. 또한, 적외선 투과율의 측정에서는, 도가니의 내벽면에 대하여 수직인 방향으로 측정했다. 그 후, 적외선 투과율의 측정값으로부터 인접하는 2개의 측정점 간에 있어서의 적외선 투과율의 변화율을 구했다.
다음으로, 각 도가니 샘플을 이용하여 실리콘 단결정의 인상을 행한 후, 실리콘 단결정 중의 산소 농도를 Old-ASTM_F121(1979)의 규격에 따라 FT-IR에 의하여 측정했다. 그리고, 실리콘 단결정의 결정 길이 방향의 산소 농도 평균 및 산소 농도 분포의 급변의 유무를 평가했다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.
도가니
샘플		 도가니
코너부의
적외선 투과율
(%)		 적외선
투과율비
(코너부/측벽부)		 적외선 투과율의
변화율의
절댓값의 최댓값
(%/cm)		 축 방향의
상대 산소 농도
평균		 산소 농도 분포의 급변
실시예 1
(A1)		 24 0.3 2.8 90~110%
이내		 소
실시예 2
(A2)		 57 0.8 2.8 90~110%
이내		 소
실시예 3
(A3)		 60 0.99 3.0 90~110%
이내		 소
실시예 4
(A4)		 25 0.8 2.8 95~105%
이내		 소
실시예 5
(A5)		 51 0.8 2.8 95~105%
이내		 소
비교예 1
(B1)		 30 1.1 2.8 범위 외 소
비교예 2
(B2)		 10 0.2 2.8 범위 외 소
비교예 3
(B3)		 43 1.2 3.5 범위 외 대
비교예 4
(B4)		 59 0.9 3.3 90~110%
이내		 대
실시예 1에 의한 도가니 샘플 A1의 코너부의 적외선 투과율은 24%, 측벽부에 대한 코너부의 적외선 투과율의 비는 0.3이었다. 또, 이 도가니 샘플 A1의 적외선 투과율의 변화율의 절댓값의 최댓값은 2.8%/cm(3%/cm 이하)가 되어, 적외선 투과율의 변화는 완만했다. 또한 이 도가니 샘플 A1을 이용하여 인상한 실리콘 단결정의 길이 방향의 산소 농도 평균은 목표 산소 농도±10% 이내(90~110% 이내)가 되어, 저산소 농도의 단결정이 얻어졌다. 결정 길이 방향에 있어서의 산소 농도의 급변은 보이지 않았다.
실시예 2에 의한 도가니 샘플 A2의 코너부의 적외선 투과율은 57%, 측벽부에 대한 코너부의 적외선 투과율의 비는 0.8이었다. 또, 이 도가니 샘플 A2의 적외선 투과율의 변화율의 절댓값의 최댓값은 2.8%/cm(3%/cm 이하)가 되어, 적외선 투과율의 변화는 완만했다. 또한 이 도가니 샘플 A2를 이용하여 인상한 실리콘 단결정의 길이 방향의 산소 농도 평균은 목표 산소 농도±10% 이내(90~110% 이내)가 되어, 저산소 농도의 단결정이 얻어졌다. 결정 길이 방향에 있어서의 산소 농도의 급변은 보이지 않았다.
실시예 3에 의한 도가니 샘플 A3의 코너부의 적외선 투과율은 60%, 측벽부에 대한 코너부의 적외선 투과율의 비는 0.99였다. 또, 이 도가니 샘플 A3의 적외선 투과율의 변화율의 절댓값의 최댓값은 3.0%/cm(3%/cm 이하)가 되어, 적외선 투과율의 변화는 완만했다. 또한 이 도가니 샘플 A3을 이용하여 인상한 실리콘 단결정의 길이 방향의 산소 농도 평균은 목표 산소 농도±10% 이내(90~110% 이내)가 되어, 저산소 농도의 단결정이 얻어졌다. 결정 길이 방향에 있어서의 산소 농도의 급변은 보이지 않았다.
실시예 4에 의한 도가니 샘플 A4의 코너부의 적외선 투과율은 25%, 측벽부에 대한 코너부의 적외선 투과율의 비는 0.8이었다. 또, 이 도가니 샘플 A4의 적외선 투과율의 변화율의 절댓값의 최댓값은 2.8%/cm(3%/cm 이하)가 되어, 적외선 투과율의 변화는 완만했다. 또한 이 도가니 샘플 A4를 이용하여 인상한 실리콘 단결정의 길이 방향의 산소 농도 평균은 목표 산소 농도±5% 이내(95~105% 이내)가 되어, 저산소 농도의 단결정이 얻어졌다. 결정 길이 방향에 있어서의 산소 농도의 급변은 보이지 않았다.
실시예 5에 의한 도가니 샘플 A5의 코너부의 적외선 투과율은 51%, 측벽부에 대한 코너부의 적외선 투과율의 비는 0.8이었다. 또, 이 도가니 샘플 A5의 적외선 투과율의 변화율의 절댓값의 최댓값은 2.8%/cm(3%/cm 이하)가 되어, 적외선 투과율의 변화는 완만했다. 또한 이 도가니 샘플 A5를 이용하여 인상한 실리콘 단결정의 길이 방향의 산소 농도 평균은 목표 산소 농도±5% 이내(95~105% 이내)가 되어, 저산소 농도의 단결정이 얻어졌다. 결정 길이 방향에 있어서의 산소 농도의 급변은 보이지 않았다.
비교예 1에 의한 도가니 샘플 B1의 코너부의 적외선 투과율은 30%, 측벽부에 대한 코너부의 적외선 투과율의 비는 1.1이었다. 또, 이 도가니 샘플 B1의 적외선 투과율의 변화율의 절댓값의 최댓값은 2.8%/cm(3%/cm 이하)가 되어, 적외선 투과율의 변화는 완만했다. 또한 이 도가니 샘플 B1을 이용하여 인상한 실리콘 단결정의 길이 방향의 산소 농도 평균은 목표 산소 농도±10%보다 커졌다. 즉, 산소 농도 평균은 목표 산소 농도의 110% 초과가 되어, 저산소 농도의 단결정을 얻을 수 없었다. 결정 길이 방향에 있어서의 산소 농도의 급변은 보이지 않았다.
비교예 2에 의한 도가니 샘플 B2의 코너부의 적외선 투과율은 10%, 측벽부에 대한 코너부의 적외선 투과율의 비는 0.2였다. 또, 이 도가니 샘플 B2의 적외선 투과율의 변화율의 절댓값의 최댓값은 2.8%/cm(3%/cm 이하)가 되어, 적외선 투과율의 변화는 완만했다. 또한 이 도가니 샘플 B2를 이용하여 인상한 실리콘 단결정의 길이 방향의 산소 농도 평균은 목표 산소 농도±10%보다 작아졌다. 결정 길이 방향에 있어서의 산소 농도의 급변은 볼 수 없었지만, 산소 농도 평균이 목표 산소 농도의 90% 미만이 되었기 때문에, 융액 대류의 불안정함에 의하여 산소 농도 조정이 어려워져, 결정축 방향의 산소 농도의 편차가 커졌다.
비교예 3에 의한 도가니 샘플 B3의 코너부의 적외선 투과율은 43%, 측벽부에 대한 코너부의 적외선 투과율의 비는 1.2였다. 또, 이 도가니 샘플 B3의 적외선 투과율의 변화율의 절댓값의 최댓값은 3.5%/cm가 되어, 3%/cm를 초과하는 큰 변화율이 되었다. 또한 이 도가니 샘플 B3을 이용하여 인상한 실리콘 단결정의 길이 방향의 산소 농도 평균은 목표 산소 농도±10%보다 커져, 저산소 농도의 단결정을 얻을 수 없었다. 또한 결정 길이 방향에 있어서의 산소 농도의 급변도 보였다.
비교예 4에 의한 도가니 샘플 B4의 코너부의 적외선 투과율은 59%, 측벽부에 대한 코너부의 적외선 투과율의 비는 0.9였다. 또, 이 도가니 샘플 B4의 적외선 투과율의 변화율의 절댓값의 최댓값은 3.3%/cm가 되어, 3%/cm를 초과하는 큰 변화율이 되었다. 이 도가니 샘플 B4를 이용하여 인상한 실리콘 단결정의 길이 방향의 산소 농도 평균은 목표 산소 농도±10% 이내(90~110% 이내)가 되어, 저산소 농도의 단결정이 얻어졌지만, 결정 길이 방향에 있어서의 산소 농도의 급변이 보였다. 이 결과로부터, 도가니의 적외선 투과율 분포의 급격한 변화는, 결정 길이 방향에 있어서의 산소 농도의 급변을 초래하는 것을 알 수 있다.
<도가니의 기포층의 두께 분포의 고찰>
다음으로, 도가니의 기포층의 두께 분포가 실리콘 단결정의 산소 농도 분포에 주는 영향에 대하여 고찰했다. 이 고찰에서는, 구경 32인치(약 800mm)의 석영 유리 도가니의 샘플 A6~A11, B5~B8을 준비하여, 각 도가니 샘플의 내벽면을 따른 높이 방향의 두께 및 기포층의 두께 분포를 적외선 투과율 분포와 함께 측정했다. 도가니의 두께 및 기포층의 두께 분포의 측정에서는, 적외선 투과율의 측정과 동일하게, 도가니의 바닥부 중심으로부터 측벽부의 상단을 향하여 측정 라인을 설정하고, 이 측정 라인을 따라 바닥부 중심으로부터 20mm 간격으로 도가니의 두께 및 기포층의 두께를 구했다. 도가니의 두께 및 기포층의 두께의 측정에는 초음파 측정기(초음파 두께계)를 이용했다. 또한, 도가니의 두께 및 기포층의 두께의 측정에서는, 도가니의 내벽면에 대하여 수직인 방향으로 측정했다. 그 후, 기포층의 두께의 측정값으로부터 인접하는 2개의 측정점 간에 있어서의 기포층의 두께의 변화율을 구했다.
다음으로, 각 도가니 샘플을 이용하여 실리콘 단결정의 인상을 행한 후, 실리콘 단결정 중의 산소 농도를 Old-ASTM_F121(1979)의 규격에 따라 FT-IR에 의하여 측정했다. 그리고, 실리콘 단결정의 결정 길이 방향의 산소 농도 평균 및 산소 농도 분포의 급변의 유무를 평가했다. 그 결과를 표 2에 나타낸다.
도가니
샘플		 도가니
코너부의
두께
(mm)		 도가니
코너부의
기포층의 두께
(mm)		 적외선
투과율비
(코너부/측벽부)		 기포층의 두께의
변화율의
절댓값의 최댓값
(mm/cm)		 축 방향의
상대 산소
농도 평균		 산소 농도
분포의 급변
실시예 6
(A6)		 18 17 0.3 1.5 90~110%
이내		 소
실시예 7
(A7)		 18 17 0.8 2.4 90~110%
이내		 소
실시예 8
(A8)		 31 30 0.99 2.5 90~110%
이내		 소
실시예 9
(A9)		 19 18 0.5 2.4 95~105%
이내		 소
실시예 10
(A10)		 25 23 0.5 2.4 95~105%
이내		 소
실시예 11
(A11)		 30 29 0.4 2.4 95~105%
이내		 소
비교예 5
(B5)		 28 26 1.1 2.3 범위 외 소
비교예 6
(B6)		 20 17 0.2 2.5 범위 외 소
비교예 7
(B7)		 18 17 1.0 2.6 범위 외 대
비교예 8
(B8)		 25 17 0.8 3.0 90~110%
이내		 대
실시예 6에 의한 도가니 샘플 A6의 코너부의 두께는 18mm, 코너부의 기포층의 두께는 17mm였다. 또한 기포층의 두께는 코너부의 두께 최대 위치에서 측정한 값이다. 또 측벽부에 대한 코너부의 적외선 투과율의 비는 0.3이었다. 또한, 이 도가니 샘플 A6의 기포층의 두께의 변화율의 절댓값의 최댓값은 1.5mm/cm(2.5mm/cm 이하)가 되어, 기포층의 두께의 변화는 완만했다. 또한 이 도가니 샘플 A6을 이용하여 인상한 실리콘 단결정의 길이 방향의 산소 농도 평균은 목표 산소 농도±10% 이내(90~110% 이내)가 되어, 저산소 농도의 단결정이 얻어졌다. 결정 길이 방향에 있어서의 산소 농도의 급변은 보이지 않았다.
실시예 7에 의한 도가니 샘플 A7의 코너부의 두께는 18mm, 코너부의 기포층의 두께는 17mm였다. 또 측벽부에 대한 코너부의 적외선 투과율의 비는 0.8이었다. 또한, 이 도가니 샘플 A7의 기포층의 두께의 변화율의 절댓값의 최댓값은 2.4mm/cm(2.5mm/cm 이하)가 되어, 기포층의 두께의 변화는 완만했다. 또한 이 도가니 샘플 A7을 이용하여 인상한 실리콘 단결정의 길이 방향의 산소 농도 평균은 목표 산소 농도±10% 이내(90~110% 이내)가 되어, 저산소 농도의 단결정이 얻어졌다. 결정 길이 방향에 있어서의 산소 농도의 급변은 보이지 않았다.
실시예 8에 의한 도가니 샘플 A8의 코너부의 두께는 31mm, 코너부의 기포층의 두께는 30mm였다. 또 측벽부에 대한 코너부의 적외선 투과율의 비는 0.99였다. 또한, 이 도가니 샘플 A8의 기포층의 두께의 변화율의 절댓값의 최댓값은 2.5mm/cm(2.5mm/cm 이하)가 되어, 기포층의 두께의 변화는 완만했다. 또한 이 도가니 샘플 A8을 이용하여 인상한 실리콘 단결정의 길이 방향의 산소 농도 평균은 목표 산소 농도±10% 이내(90~110% 이내)가 되어, 저산소 농도의 단결정이 얻어졌다. 결정 길이 방향에 있어서의 산소 농도의 급변은 보이지 않았다.
실시예 9에 의한 도가니 샘플 A9의 코너부의 두께는 19mm, 코너부의 기포층의 두께는 18mm였다. 또 측벽부에 대한 코너부의 적외선 투과율의 비는 0.5였다. 또한, 이 도가니 샘플 A9의 기포층의 두께의 변화율의 절댓값의 최댓값은 2.4mm/cm(2.5mm/cm 이하)가 되어, 기포층의 두께의 변화는 완만했다. 또한 이 도가니 샘플 A9를 이용하여 인상한 실리콘 단결정의 길이 방향의 산소 농도 평균은 목표 산소 농도±5% 이내(95~105% 이내)가 되어, 저산소 농도의 단결정이 얻어졌다. 결정 길이 방향에 있어서의 산소 농도의 급변은 보이지 않았다.
실시예 10에 의한 도가니 샘플 A10의 코너부의 두께는 25mm, 코너부의 기포층의 두께는 23mm였다. 또 측벽부에 대한 코너부의 적외선 투과율의 비는 0.5였다. 또한, 이 도가니 샘플 A10의 기포층의 두께의 변화율의 절댓값의 최댓값은 2.4mm/cm(2.5mm/cm 이하)가 되어, 기포층의 두께의 변화는 완만했다. 또한 이 도가니 샘플 A10을 이용하여 인상한 실리콘 단결정의 길이 방향의 산소 농도 평균은 목표 산소 농도±5% 이내(95~105% 이내)가 되어, 저산소 농도의 단결정이 얻어졌다. 결정 길이 방향에 있어서의 산소 농도의 급변은 보이지 않았다.
실시예 11에 의한 도가니 샘플 A11의 코너부의 두께는 30mm, 코너부의 기포층의 두께는 29mm였다. 또 측벽부에 대한 코너부의 적외선 투과율의 비는 0.4였다. 또한, 이 도가니 샘플 A11의 기포층의 두께의 변화율의 절댓값의 최댓값은 2.4mm/cm(2.5mm/cm 이하)가 되어, 기포층의 두께의 변화는 완만했다. 또한 이 도가니 샘플 A11을 이용하여 인상한 실리콘 단결정의 길이 방향의 산소 농도 평균은 목표 산소 농도±5% 이내(95~105% 이내)가 되어, 저산소 농도의 단결정이 얻어졌다. 결정 길이 방향에 있어서의 산소 농도의 급변은 보이지 않았다.
비교예 5에 의한 도가니 샘플 B5의 코너부의 두께는 28mm, 코너부의 기포층의 두께는 26mm였다. 또 측벽부에 대한 코너부의 적외선 투과율의 비는 1.1이었다. 또한, 이 도가니 샘플 B5의 기포층의 두께의 변화율의 절댓값의 최댓값은 2.3mm/cm(2.5mm/cm 이하)가 되어, 기포층의 두께의 변화는 완만했다. 그러나, 이 도가니 샘플 B5를 이용하여 인상한 실리콘 단결정의 길이 방향의 산소 농도 평균은 목표 산소 농도±10%보다 커졌다. 즉, 산소 농도 평균은 목표 산소 농도의 110% 초과가 되어, 저산소 농도의 단결정을 얻을 수 없었다. 결정 길이 방향에 있어서의 산소 농도의 급변은 보이지 않았다.
비교예 6에 의한 도가니 샘플 B6의 코너부의 두께는 20mm, 코너부의 기포층의 두께는 17mm였다. 또 측벽부에 대한 코너부의 적외선 투과율의 비는 0.2였다. 또한, 이 도가니 샘플 B6의 기포층의 두께의 변화율의 절댓값의 최댓값은 2.5mm/cm(2.5mm/cm 이하)가 되어, 기포층의 두께의 변화는 완만했다. 그러나, 이 도가니 샘플 B6을 이용하여 인상한 실리콘 단결정의 길이 방향의 산소 농도 평균은 목표 산소 농도±10%보다 작아졌다. 결정 길이 방향에 있어서의 산소 농도의 급변은 볼 수 없었지만, 산소 농도 평균이 목표 산소 농도의 90% 미만이 되었기 때문에, 융액 대류의 불안정함에 의하여 산소 농도 조정이 어려워져, 결정축 방향의 산소 농도의 편차가 커졌다.
비교예 7에 의한 도가니 샘플 B7의 코너부의 두께는 18mm, 코너부의 기포층의 두께는 17mm였다. 또 측벽부에 대한 코너부의 적외선 투과율의 비는 1.0이었다. 또한, 이 도가니 샘플 B7의 기포층의 두께의 변화율의 절댓값의 최댓값은 2.6mm/cm가 되어, 2.5mm/cm를 초과하는 큰 변화율이 되었다. 이 도가니 샘플 B7을 이용하여 인상한 실리콘 단결정의 길이 방향의 산소 농도 평균은 목표 산소 농도±10%보다 커져, 저산소 농도의 단결정을 얻을 수 없었다. 또한 결정 길이 방향에 있어서의 산소 농도의 급변도 보였다.
비교예 8에 의한 도가니 샘플 B8의 코너부의 두께는 25mm, 코너부의 기포층의 두께는 17mm였다. 또 측벽부에 대한 코너부의 적외선 투과율의 비는 0.8이었다. 또한, 이 도가니 샘플 B8의 기포층의 두께의 변화율의 절댓값의 최댓값은 3.0mm/cm가 되어, 2.5mm/cm를 초과하는 큰 변화율이 되었다. 이 도가니 샘플 B8을 이용하여 인상한 실리콘 단결정의 길이 방향의 산소 농도 평균은 목표 산소 농도±10% 이내(90~110% 이내)가 되어, 저산소 농도의 단결정이 얻어졌지만, 결정 길이 방향에 있어서의 산소 농도의 급변이 보였다.
1 석영 유리 도가니
5 실리콘 융액
5a 실리콘 융액의 액면
6 실리콘 단결정
10a 측벽부
10b 바닥부
10c 코너부
10i 도가니의 내면
10o 도가니의 외면
11 투명층
12 기포층
16 원료 실리카 분말의 퇴적층
16A 합성 실리카 분말
16B 천연 실리카 분말
20 히터
21 적외선 램프
22 레이저 파워 미터
25 카본 서스셉터
30 몰드
30i 몰드의 내면
31 아크 전극
32 통기 구멍

Claims (11)

  1. 원통상의 측벽부와, 바닥부와, 상기 측벽부와 상기 바닥부를 연결하는 코너부를 갖는 석영 유리 도가니로서,
    기포를 포함하지 않는 석영 유리로 이루어지는 투명층과,
    다수의 기포를 포함하는 석영 유리로 이루어지며 상기 투명층의 외측에 형성된 기포층과,
    상기 기포층의 외측에 형성되며, 원료 실리카 분말이 불완전하게 용융된 상태에서 고화된 반용융층을 구비하고,
    상기 측벽부의 적외선 투과율에 대한 상기 코너부의 두께 최대 위치에 있어서의 적외선 투과율의 비가 0.3 이상 0.99 이하이며,
    상기 바닥부의 중심으로부터 상기 측벽부의 상단을 향하는 상기 도가니의 벽면을 따른 높이 방향의 적외선 투과율의 변화율의 절댓값이 3%/cm 이하이며,
    상기 적외선 투과율은, 상기 반용융층을 제거한 상태에서 측정된 값인 것을 특징으로 하는 석영 유리 도가니.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 코너부의 두께 최대 위치에 있어서의 적외선 투과율이 25% 이상 51% 이하인, 석영 유리 도가니.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 바닥부의 중심으로부터 상기 측벽부의 상단을 향하는 상기 도가니의 벽면을 따른 높이 방향의 기포층의 두께의 변화율의 절댓값이 2.5mm/cm 이하인, 석영 유리 도가니.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 도가니의 구경이 32인치이고,
    상기 코너부의 최대 두께가 19mm 이상 30mm 이하이며,
    상기 코너부의 두께 최대 위치에 있어서의 상기 기포층의 두께가 18mm 이상 29mm 이하인, 석영 유리 도가니.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 코너부의 두께 최대 위치에 있어서의 상기 기포층의 기포 함유율이 0.1vol%보다 크고 5vol% 이하인, 석영 유리 도가니.
  6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 측벽부에 있어서의 상기 기포층의 두께는 상기 측벽부에 있어서의 상기 투명층보다 두껍고,
    상기 코너부에 있어서의 상기 기포층의 두께는 상기 측벽부에 있어서의 상기 투명층보다 두꺼운, 석영 유리 도가니.
  7. 원통상의 측벽부와, 바닥부와, 상기 측벽부와 상기 바닥부를 연결하는 코너부를 갖는 석영 유리 도가니로서,
    기포를 포함하지 않는 석영 유리로 이루어지는 투명층과,
    다수의 기포를 포함하는 석영 유리로 이루어지며 상기 투명층의 외측에 형성된 기포층과,
    상기 기포층의 외측에 형성되며, 원료 실리카 분말이 불완전하게 용융된 상태에서 고화된 반용융층을 구비하고,
    상기 측벽부의 적외선 투과율에 대한 상기 코너부의 두께 최대 위치에 있어서의 적외선 투과율의 비가 0.3 이상 0.99 이하이며,
    상기 바닥부의 중심으로부터 상기 측벽부의 상단을 향하는 상기 도가니의 벽면을 따른 높이 방향의 기포층의 두께의 변화율의 절댓값이 2.5mm/cm 이하이며,
    상기 적외선 투과율은, 상기 반용융층을 제거한 상태에서 측정된 값인 것을 특징으로 하는 석영 유리 도가니.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 도가니의 구경이 32인치이고,
    상기 코너부의 최대 두께가 19mm 이상 30mm 이하이며,
    상기 코너부의 두께 최대 위치에 있어서의 상기 기포층의 두께가 18mm 이상 29mm 이하인, 석영 유리 도가니.
  9. 청구항 7 또는 청구항 8에 있어서,
    상기 코너부의 두께 최대 위치에 있어서의 상기 기포층의 기포 함유율이 0.1vol%보다 크고 5vol% 이하인, 석영 유리 도가니.
  10. 청구항 7 또는 청구항 8에 있어서,
    상기 코너부의 두께 최대 위치에 있어서의 적외선 투과율이 25% 이상 51% 이하인, 석영 유리 도가니.
  11. 청구항 7 또는 청구항 8에 있어서,
    상기 측벽부에 있어서의 상기 기포층의 두께는 상기 측벽부에 있어서의 상기 투명층보다 두껍고,
    상기 코너부에 있어서의 상기 기포층의 두께는 상기 측벽부에 있어서의 상기 투명층보다 두꺼운, 석영 유리 도가니.
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