TW201125829A - Apparatus and method for manufacturing vitreous silica crucible - Google Patents

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Eriko Suzuki
Hiroshi Kishi
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    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
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    • C03B19/00Other methods of shaping glass
    • C03B19/09Other methods of shaping glass by fusing powdered glass in a shaping mould
    • C03B19/095Other methods of shaping glass by fusing powdered glass in a shaping mould by centrifuging, e.g. arc discharge in rotating mould
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
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    • Y02P40/50Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping
    • Y02P40/57Improving the yield, e-g- reduction of reject rates

Description

201125829 六、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於-種氧化♦玻璃掛螞的製造裝置以及製造 方法,尤其提供一種適用於在單晶石夕拉晶的氧化石夕玻璃制掛渦 的製造中控制内表面特性的技術。 【先前技術】 冑常’在單晶料製造中會採用使用氧切破璃掛竭,所 :二刀)勞斯基法(cz法)。即,在氧切玻璃_的内部貯入 炫化的夕結晶原料的石夕溶液,在旋轉㈣的同時 =潰到其㈣㈣液中並慢慢提升,且將晶種作為核心生長 單晶碎並進行拉晶。 氧化石夕玻璃掛禍具有包含多個氣泡的外層與透明的内層 層結構,而内層的表面特性,即進行單晶拉晶時: 夕落液接觸的内表面的特性,將左右提拉的單晶石夕的特性 =最終石夕晶圓的收穫率也產生影響。因此,作為氧化石夕掛 =,用非晶f的合成氧切粉構成的合成氧切玻璃製作内 層’用天絲切《製作外層的技術e為公知。 然而’在切技術中頻繁發生如下問題。例如 玻璃掛難㈣錢行單s 用氧化石夕 ★ 仃早日日的拉日日時,矽熔液的液面上會發峰 者而難以實現適合的晶種浸潰進行的炫接,或 象,隨著二早晶化而導致的液面振動。而這種液面振動現 化石夕玻璃掛螞的内表面特性的要求非常強烈。 文。氣 方面’採用稱為旋轉模具法的方法製造用於上述
Ur㈣㈣_,首先,在模具内部堆積衫厚度的 π而形成氧化石夕粉層,之後,藉由電弧放電炫化氧化矽 201125829 粉層,並進行冷卻固化而獲得氧化矽玻璃坩堝。在這種氧化矽 玻璃堆禍的製造工程中,氧化石夕粉原料在電弧放電中進行反應 時j會產生由Si02等氧化矽蒸汽所構成的煙塵(fume)。因此, 在氧化石夕玻璃掛堝的製造裝置中,通常會設置用於從爐内向夕卜· :出煙塵等氣體或殘渣等的排出管。然而,所述煙塵例如會附、 著到氧化矽粉坩堝的製造裝置的爐内的電極或爐壁等上,而 且’所述煙塵會脫落而進入模具内。此時,在模具内部附著到 氧化石夕粉層上的煙塵’會直接'熔化、固化,而導致該部位出現 氧化矽玻璃坩堝的内表面的特性惡化。 當使用發生内表面特性缺陷的氧化矽玻璃坩堝,且根據上 述的CZ法進行單晶石夕拉晶的情況下,如上所述,在掛禍内發 生缺陷的部位上’熔化的石夕溶的液液面會發生波動,而難以實 現適當浸潰晶種而進行的晶種溶接。因此,會發生無法進行單 晶矽的拉晶或者阻礙單晶化的嚴重問題。 而且,近幾年’為對應30英寸(76.2cm)〜4〇英寸(1〇1 6cm) 的大尺寸晶圓,隨著單晶石夕的大尺寸化,溶化氧化石夕粉所需的 電力增加,而需要增強施加於電極的電力。然,在向電極施加 高電力的情況下’電弧放電開始時所發生振動會變大。因此, 附著在電極表面上的來自煙塵的雜質會振動掉進模具内,並直 接熔化、固化,從而導致氧切玻璃掛堝的内表面特性的降 低而且’如上所述’當使用内表面上存在特性缺陷的氧化矽 玻璃㈣進行單晶碎的拉晶時,會發生單晶⑦生長存在缺 問題。 為解決上·題,例如,專利讀1巾記載去除在氧切 ' 玻璃坩堝的内表面所發生的氧化矽蒸汽(煙塵)的技術。 而且,為進一步提高氧化矽玻璃坩堝的内表面特性,如專 4 201125829 2獻2, 3中記載將非晶質的合成氧切粉作為形成氧化石夕 玻璃堆禍内表面的氧化石 夕粉的方法。 【【= 2 2曰本專利申請特開2〇02·154894號公報 【專利文獻2】曰本專利第2811290號公報 【專利文獻3】曰本專利第29334〇4 【發明内容】 然而,即使根據上述專利文獻卜3中記載的技術,亦益法 確切掌握製造氧切玻魏㈣程巾發生龍塵量,且其 的去除工作係為後處理,而難以適當地控制製造條件。因此, 即便以專利文獻W中記載的方法製造氧切玻璃掛禍,亦很 難f高内表面的特性’從而發生難以提高生產效率以及良率等 問題。 月J斤述才采用旋轉模具法製造氧化石夕玻璃堆禍時,可 達到攝氏數千度的高溫電弧火焰可以將熔化的部分加敎到 2_C左Μ進行簡粉⑽化,但_,卻存在難以對正在 溶化的部分的溫度進行正確測量的問題。特別是,在藉由接觸 熔化的部分測量溫度的做法中存在著導致污㈣可能性,從而 不為優選,因此,在炫化過程中,位於炫化部分的附近的測量 疋件(端子)等抵抗不了電弧⑽子的高溫。^,根據非接觸 方^並聽射溫度計等進行的測量時,纽化過程中,與作為 測疋。Ρ位的炼化部分相比,具有更高溫度的電弧火焰(電弧等離 子)將存在於測量部位附近或者測量線附近,從而由於高溫的電 弧火焰的影響而無法進行正確的溫度測量^因此,仍未研究出 獲得溶化f程中的溫度狀態的資訊並依據該資訊控制溶化狀 〜、而將氧化石夕玻璃掛禍的表面特性形成為初期設定狀態的 法。 201125829 並且,在旋轉模具法中,由於測量部位處於旋轉的狀態, 而不夂到尚溫電弧的影響,因此,很難對處於旋轉狀態的測量 部位的溫度進行正確的測量。 鑒於上k課題,本發明提供一種可實現如下所述目的氧化 矽玻璃坩堝的製造裝置以及氧化矽玻璃坩堝的製造方法。 1. 在氧化矽玻璃坩堝的製造製程中,可以在製造過程中正 確地進行煙塵發生量的測量。 2. 防止氧化矽玻璃坩堝的内表面特性的降低,並可以提高 其特性。 3. 在氧化矽玻璃坩堝的製造製程中,可即時控制原料熔化 狀態。 4. 減少產品特性的偏差,可進行穩定的品質管理。 為貫現上述目的,本發明的氧化矽玻璃坩堝的製造裝置, 是將氧化矽粉放入模具内並形成氧化矽粉層,對該氧化矽粉層 進行電弧放電將其加熱熔化,製造氧化矽玻璃坩堝的裝置,^ 裝置包括界絲化梦玻璃賴的外形的模具;具備多個電極以 及電力供給元件的電弧放電元件;以及,檢測在上述模具内產 生的煙塵的量的煙塵量測量部。 根據上述結構,能夠即時測量發生自氧化矽層的表面附近 的煙塵量。因此,在對氧化矽粉層進行電弧放電的同時,能夠 即時並正確地測量煙塵的發生狀況,從而能夠防止煙塵附著^ 氧化矽粉層上,同時能夠容易並正確地把握製造條件。由此, 可以將煙塵量測量部的檢測結果正確地反饋到製造條件中,從 而能夠進行以提高氧化矽玻璃坩堝的内表面特性為目 件控制。 餘 於此所言及之氧化矽玻璃坩堝的内表面特性,意味著對在 201125829 氧化矽玻璃坩堝中進行拉 所有要因,特別是包含0二導體早日日的特性產生影響的 接觸戋者s # a 疋、a日時,成為單晶原料的矽熔液 中的溶齡損而㈣液接觸的範圍㈣ η史 以及,對處於長時間加熱狀態㈣堝的強度 產生影響的坩堝特性的要素。二 ^ 的内表面特性-β 體謂氧化矽玻璃坩堝 在㈣的厚度方向以及沿_内表面方向 篇二佈狀態(均勻性,不均勻性)的氣泡密度、 =:内表面形狀的表面凹凸、破璃化狀態、。H基: /件的要素。而且,氧化♦玻璃㈣的内表面特性 ^味者,除於料厚度方向上的氣泡分佈以及氣泡的大小分 佈、掛禍内表面附近的雜皙八德 〇H其人古θ ㈣刀佈、表面凹凸之外,玻璃化狀態、 以及㈣高度方向上的不均勾等的分佈狀態等 _為在氧切玻如财輯拉^ @ 性產生影響的要g。 子瓶早阳的将 在本發明的製造裝置中,上述煙塵量測量部可_ 測器、⑽照相機等圖像攝影元件、靜電感測測 、友 Μ化石夕4層進仃電弧放電時所產生的氧化石夕幕 藉由用廷種測量元件檢測作為測量物件的煙塵的量 進行正確的測量。 可以理解,在本發明中,測量煙塵漠度的手法,並不局限 於質量濃度的測量方法、使用壓電元件的結構等的上述各元 件。 :且,本發明的製造裝置還可以包括控制元件,該控制元 件依據上述煙塵量測量部的測量結果,且藉由改變上述模且和 上述電極之間的相對位置狀態、上述模具的位置狀態、提供A 上述電極的電力、上述電極的位置狀態中的任意一種,控制上 201125829 内的氧切玻璃的炫融狀態,情況下,依據來自上 量Γ的測量結果控制模具内的氧切玻璃熔融狀 夠精確地㈣内表面特性,並進行氧切玻璃㈣ *結果而==:裝置中’依據上述煙塵量測量部的測 進行水平方向移動、傾斜、旋 - 11轉上述模具的動作,以及,在垂直相% 述電極和上述模具的動作中的任意一種:對位置上移動上 果,控制r且上所-述依據來自上述煙塵量測量部的測量結 制内表面I 氧化石夕玻璃的溶融狀態時,能夠更精確地控 特性,並進行氧化矽玻璃坩堝的製造。 本發明的製造裝置中,上述控制元件在上述煙塵量 =檢:出相對於基準煙塵量的增減超出2〇%的煙塵量時, 模具的變上述模具和上述電極之間的相對位置狀態、上述 :=τ態、提供給上述電極的電力、上述電極的位置狀 I、中的任意一種的控制。 造能夠更精確地控制内表面特性,並進行氧化石夕玻璃 於此所言及之基準煙塵量是指,可獲得理想的掛瑪時,檢 二的煙塵量的經驗值(煙塵量測量值)。例如,自開始電弧熔化 融狀態(加熱狀態)大致設定$ 4階段等的多階段(步驟) 、,ia工程中,分別設定各個步驟的基準煙塵量。而且,根據 塵量的测量位置或測量方法也能預先設定各個步驟的基準 煙塵量。 。3並且,本發明中所說明的,相對於基準煙塵量的增減超出 聰是設定基準範圍的意思,對於上述的各個條件中的基準煙 201125829 塵量.,檢測出煙塵量的比超過該範圍而變化時,以抑制且變化 的方式進行製造條件的控制即可。具體而言,所檢測的煙塵量 增加而超過基準範„,b场低溫度,也就是說,進行加大 電極和模具之間的相對位置'或是減少供給電力等控制即可。 而檢測出煙塵量較少而低於該範圍時,可以提高溫度,也就是 進行靠近電極和模具之間的相對位置,或者增加供 等控制即可。 對於基準煙塵量上下幅度 更優選的是15〜25°/。,最優 另外,上述基準範圍是,相 5%〜50%為宜,優選的是10〜3〇〇/。, 選的是20%左右。 而且,本發明的製造裝置中,上述煙塵量測量部,可以設 置在收容上述模具以及上述電極並進行電弧放電的爐内,或者 將產生於上述模具㈣煙塵向外排出的排出管上的,至立 一個部位上。 忠、 由此’能夠正確地測量煙塵的量。 為實現上述目的,本發明的氧化石夕玻璃掛瑪的製造方法包 十述氧化石夕粉放入模具内並形成氧切粉層的氧切粉 供4程;以及’用上述多個電極的電孤放電熔化上述氧 粉層的電輯化製程;其中在上述電㈣化製程中,至少 檢測上述模具内所產生的煙塵的量《化上述氧切粉層: A/C — "" 根據上述方法,能夠即時地測量發生自氧化石夕粉層的表面 附近的的煙塵量。由此,在對氧切粉層進行電弧放電的狀離 下’能即時並正確地測量煙塵的發生狀況,能防止煙塵附著: 氧化石夕粉層上的現象的同時,還能㈣掌握正確的製造條件。 從而’可以將煙塵量的檢測結果正確地反饋到製造條件中 201125829 而能夠進行以提I§J氧化石夕玻璃掛禍的内表面特性為目的的條 件控制。 在本發明製造方法的上述電弧熔化製程中,可以利用光感 測器、CCD照相機等圖像攝影元件、靜電感測器或者介電感測 器測量對上述氧化矽粉層進行電弧放電時所產生的氧化石夕蒸 汽’以此測量上述模具内發生的煙塵的量。從而能夠進行正確 的測量。 而且,在本發明製造方法中的上述電弧熔化製程中,依據 上述煙塵量的測量結果,且藉由改變上述模具和上述電極之間 的相對位置狀態、上述模具的位置狀態、供給到上述電極的電 力、上述電極的位置狀態中的任意一種控制上述模具内的氧化 矽玻璃的熔融狀態。由此,依據煙塵量的測量結果控制模具内 的氧化矽玻璃的熔化狀態,從而能在具體控制内表面特性的情 況下製造氧化矽玻璃坩堝。 而且,本發明製造方法中的上述電弧熔化製程中,依據上 述煙塵量測量部的測量結果,至少進行水平方向移動、傾斜、 旋轉或者回轉上述模具的動作,以及在垂直相對位置上移動上 述電極和上述模具的動作中的任意一種的控制。 由此 如上所述 絲據煙塵量的測量結果控制模具内的 化石夕玻璃雜化狀態時,能在精4控制内表面特性的情況 製造氧化矽玻璃坩堝。 月/ 出相針述電弧熔化製程中,在檢測 、基準煙塵量的增減超出20%的煙塵量時,進行 之間的相對位置狀態、上述模具的位置狀 供給上述電極的電力、上述電極的位置狀態中的任意一 201125829 由此,能夠在更精確地控制内表面特性的情況下製造氧化 矽玻璃坩堝。通常,檢測出的煙塵量相對於基準煙塵量的増減 為20°/。以下時’不至於發生對掛瑪内表面特性產生影響的變 化’因此要考慮除此之外的因素,此時若對應此變化而改變供 給的電力量、模具與電極之間的相對位置、模具的旋轉位置狀 態、電極的位置狀態,會過度回應此變化,反倒會帶來不良影 響。 ’、〆 而且,本發明製造方法中的上述電弧熔化製程中,在收容 上述模具以及上述電極並進行電弧放電的爐内,或者將上述模 具内的煙塵向外排出的排出管上的,至少任意—個部位上進行 上述煙塵量的測量。 由此 月b夠正確地測量煙塵的量。 一另外,作為原料粉(氧化矽粉末),針對内層可主要使用合 ^氧化㈣’針對外層可使用天然氧切粉。這裏所謂的合成 ^石夕粉是指由合成氧切而成的物f。合成氧切是化學性 5成.製造的原冬合成氧化石夕粉是非晶質的。由於合成氧 成nr4是氣體或液體的,因此能容易地進行精製,而且合 屯度能比天然氧切粉的純度更高。作為合成氧 的原钭來两入四氯化奴等氣體的原料來源和如矽醇鹽的液體 =科來源。合成氧切玻璃,可以把全部㈣控❹⑷啊 四氯化碳作為原料的合成氧化二則”料醇。在 °~l〇〇〇PPm ^ 中可以將矽烷醇控制在 叶㈣况下’能輕易獲得不含有氣的合成 201125829 述所述,根據溶勝凝膠法而成的合成氧化石夕粉 ^有5G〜1()()ppm左右的錢醇。若對其進行真空溶 匕,則會發生矽烷醇的脫離,而所獲 貌醇會減少到—左右二==7玻•夕 升溫溫度等的炼化條件的不同而異。在相"據溶化溫度、 卟功从 在相同條件下熔化天然氧 化石夕私而獲得的天然氧化石夕玻璃的石夕烧醇量不滿5〇辦。 :常,比起溶化天然氧化石夕粉而獲得的天然氧化石夕玻璃, =氧切玻璃在高溫下的枯度更低。其原因之_,㈣醇或 得四面體的網眼結構。對炼化合成氧化石夕粉所獲 進灯光透射率的測量,發現其易於透過波長紐左 :止的紫外線,從而可以認為其具有與以紫外線光學用途的 =氣化碳作為原料的合成氧切玻璃相近的特性。在熔化合成 痛〜夕私所獲付的玻璃中,對用波長為加⑽的紫外線激發所 物哲的螢光光進行測S ’但未能發現如天然氧化矽粉的溶化 物質的螢光光譜。 而且’所謂的天然氧化矽粉是指由天然氧化矽而成的物 =。所謂天然氧化石夕是挖出自然界中存在的石英原石,並經過 碎.精製等製程所獲得的原料。天然氧化石夕粉由α·石英結晶 所形成。天然氧化石夕粉中含有lppm以上的ai、Ti。而且,其 他金屬雜質的含量也比合成氧化石夕粉高。天然氧化石夕粉幾乎不 t石夕烧醇。對從天然氧切粉中獲得的玻璃進行光透射率的測 置’由於主要的雜質含有約lppm的Ti,因此在波長為25〇⑽ 以下時會急劇地降低透射率,在波長為2〇〇nmT幾乎不發生透 射而且,在245nm附近發現因缺氧缺陷所導致的吸收峰。 而且,在天然氧化矽粉的熔融物質中,對用波長Μ允爪的 紫外線激發所獲得的營光光譜進行測量,則在28〇細和39〇nm 12 201125829 上觀測到Μ峰值1料光峰^因 =透=測量所含有的雜質濃度 的導 行測量,能夠判斷玻螭的原 寸的螢光先譜進 在本發明中,作為= : = :㈣是合成氧切。 既可以是合成氧化錢,也 2 ’所使用的氧化矽粉 可以是石英粉,也可以是^是天然氧切。天'然氧化石夕粉 日日,矽砂等作為氧化矽玻璃坩堝的 而周知的材料。並且,氧切粉可以有結晶 卜 晶狀態、玻璃狀態。 非、、,° 根據本發明,可以在氧化矽玻璃坩堝的製造中對煙 生置進行測量’由此,在製造卫程中,能夠防止煙塵附著到^ 化石夕粉層上’同時’能夠即時地進行原料熔化狀態的控制。據 此’能夠減少產品特性偏差的發生,並進行敎的品質管理, 從而製造出具有優越的内表面特性的氧化石夕玻璃_。 而且使用本發as所獲得的氧化♦玻璃#禍進行單晶石夕的 拉晶並製造單晶料,抑制結晶缺陷而能獲得優越晶石夕。 【實施方式】 以下,參照附圖說明有關本發明的氧化矽玻璃坩堝的製造 裝置以及氧化矽玻璃坩堝的製造方法的一實施方式。 第1圖是表示本實施方式中的氧化矽玻璃坩堝的製造裝置 的部分結構的正視圖,在第丨圖中,符號丨表示氧化矽玻璃坩 堝的製造裝置。另外,在以下說明中所參照的圖是,用於說明 氧化石夕玻璃掛堝的製造裝置以及氧化矽玻璃坩堝的製造方法 的圖’圖中示出的各部分的大小、厚度或者尺寸等僅為示意, 均與實際的尺寸無關。 根據本發明所涉及的氧化矽玻璃坩堝的製造裝置1以及氧 13 201125829 化矽玻璃坩堝的製造方法所獲得的氧化矽玻璃坩堝5〇,在其 部放入熔化矽多結晶原料而獲得的矽熔液,對其進行旋轉,' s 時將單晶矽的晶種浸入到坩堝中並徐徐地提升,以晶種為中、 進行單晶矽的生長並拉晶時使用。 “ [氧化矽玻璃坩堝的製造裝置] 本實施方式中的氧化矽玻璃坩堝的製造裝置丨,如第工圖 所示,可藉由未圖示的旋轉元件進行旋轉,該裝置具備可界定 氧化矽玻璃坩堝的外形的模具10,在模具1〇的内表面堆積= 定厚度的原料粉(氧化矽粉)並形成氧化矽粉層u。該模具1〇 内表面.上形成有與其貫通的多個通氣口 12,該通氣口/連接 到未圖示的減壓元件上’可以對形成有氧化石夕粉層u的模具 ίο内部進行減壓。而且,模具1G上側位置上設置有連接在電 力供給S件40上的碳電極13,並可以用此加熱氧切粉層… 在氧化矽玻璃坩堝的製造裝置丨的模具1〇中,還設有用 於檢測煙塵80的量的煙塵量測量部3〇,其中該煙塵,利 用碳電極13引起的電弧放電炼化氧切粉層u時發生的煙 塵。在圖示的例中,煙塵量測量部3Q設置在用於將爐壁口覆 蓋的爐内15的煙塵80向爐外排出的排氣管16上。而且,氧 化石夕玻編製造裝置1還具備控制元件35,該元件依據煙塵 量測量部30的測量結果’對模具1〇與碳電㈣之間的相對 位置狀態、模具1 〇位置狀離、拇* ‘。、 知供、,,°敌電極13的電力、碳電 極13的位置狀態中的任意—種 禋進仃改變,以此控制模具10内 的氧化矽玻璃的熔化狀態。 第1圖所示的碳電極13,耝 藉由連接在控制元件35上的電 極位置設定元件20,可進杆士圇Λ — — 了如圖中箭頭了所示的上下移動,可 〇又疋兩度方向位置Η。而且,拉士界上 籍由電極位置設定元件2〇,可改 201125829 變碳雷极 - 的電極開度’如圖中箭頭D所示能改變電極之間 的同時’藉由該電極位置設定元件20,也能設定模具 門的网度之外的相對位置。而且,電極位置設定元件20 以及電力供給元件4G分別連接在控制元件35上。 ^化矽玻璃坩堝製造裝置1是,在300kVA〜12000kVA的 ,範圍内藉由使用多個碳電極丄3的電孤放電加熱溶化非 導電I1 生對象物(氧化石夕粉)的高輸出的裝置。而且,由電力供給 兀件40向石反電極13 /^給的電力,可以藉由變位元控制元件μ 控制。 第2圖是表示本實施方式所涉及的氧化矽玻璃坩堝的製造 裝置的炭電極13以及模具1()的位置的圖,其中第^圖⑷是俯 視圖,。第2圖(b)是側視圖。 碳電極13例如是可進行交流3相(R相,S相,T相)的電 弧放電的各具有相同形狀的電極棒,如第i圖以及第2圖所 示炭電極13 β又置成下方具有頂點的倒三角錐形等的开》態, 各自的軸線13L之間形成預㈣角度θ。當然、,電極的根數、 配置狀態、供給電力方式並不局限於上述結構,也可以採用其 他結構。 本實施方式涉及的各個碳電極13,由粒子直徑是〇3麵 以下的’優選的是〇.lmm以下的,更為優選的粒子直徑是 0.05娜以下的高純度碳粒子所形成。而且,碳電極η是,其 l^Og/c^i.gOg/^s, l.SOg/c^j^Og/^s 時’配置在士相的碳電極13相互之間的密度差是〇举爪3以 下的,具有高均勻性的物質為宜。 電極位置5又疋疋件20具備圖中未示出的,針對碳電極 可設定地支撑其寬度方向D的位置的支撐部 '可將該支樓部沿 15 201125829 水平方向移動的水平移動元件、以及,將多個支撐部以及水平 移動元件為一體,沿上下方向移動上下移動元件。在上述的支 撐部中,碳電極13可轉動地被支撐在角度設定軸(未圖示)的周 圍,並具備控制角度設定軸的旋轉角度的旋轉元件。而且,調 整碳電極13的電極之間距D時,如第丨圖中的箭頭所示,藉 由旋轉元件控制碳電極Π的角度的同時,亦藉由水平移動元 件控制支撐部的水平位置。而且,藉由上下移動元件控制支撐 部的高度位置,從而可以控制相對電極前端部13a的氧化矽粉 層11的上端位置(模具開口的上端位置)的高度位置 在本實施方式所涉及的氧化矽玻璃坩堝製造裝置丨中,煙 塵量測量部30的測量信號輸入到控制元件35中。而且,在控 制元件35中,依據煙塵80的檢測量而進行控制,以此藉由= 極位置設定元件2G以及電力供給元件4G進行對如上所述的碳 電極13的各位置狀態、所施加的電力的控制。 第3圖,是表示本實施方式中的氧化矽玻璃坩堝的製造裝 置的模具1 〇的位置的側視圖。 -乳切玻璃㈣製造裝置!中,模具1()藉由連接在變伯 讀制元件35上的模具位置設定元件21並借助工作軸^,遠 =如第3圖所示的水平方向移動(圖中的箭頭符號γ所示方 触)' 傾斜(圖中的箭頭符號?所示方向)的動作,此外還進行旋 (圖中的箭頭符號R所示方向)或回轉(圖中箭形符號S方向 製且,如第4圖中的箭頭符號x所示,氧切玻璃掛禍 以在垂直相對的位置上移動碳電極13(參照第1 圖)和模具10。 1 果,=::::==量_”。_量結 201125829 如第1圖所示,模具位置設定元件21是,借助工作軸22 在維持模具10的旋轉狀態或者控制旋轉數為預定狀態的同 時,將其旋轉軸的位置以及/或者方向改變為各方向的元件,雖 然省略詳細的圖示,但是,在其内部裝設有使工作轴22以及 模具10沿所希望的方向進行動作的電動機、凸輪機構、升降 裝置等。 如上所述,煙塵部測量部30設置在排氣管16的路徑上, 疋對從外排氣管16排出的包含在廢氣中的,由Si〇2等氧化矽 蒸汽構成的煙塵80的量進行測量的元件。 煙塵測量部30是,例如使用光感測器、CCD照相機等的 圖像攝影元件、靜電感測器或者介電感測器,對作為測量對象 的氧化矽蒸汽,即煙塵80進行檢測並輸出檢測信號的元件。 第5圖表示利用Lambert-Beer定律的光透射法的煙塵測量 部30例子。 在此例中’煙塵測量部30具備可照射相對于外排氣管16 氣流G的流速方向大致呈正交的測量光sl的照光器(測量光 源)31a’以及直接受到該照射光Sl並能測量其強度的受光器 31b,這些照光器31a與受光器31b以互相相對的形態直接安裝 在設于排氣管16上的開口附近。另外,在圖中未示出安裝機 構。作為受光器3 1 b,可使用光感測器,圖像攝影元件等。 在煙塵測量部3 0中的測量中,由光源3 1 a向外排氣管j 6 内的廢氣G照射測量光SL時,因流經外排氣管16内部的廢氣 G中的粉塵顆粒(煙塵),其一部分被遮光,相對沒有煙塵時的 光量衰減光量的受光器30的受光元件會被照射。測量所接% 的光的光能,可求出粉塵顆粒(煙塵)的相對濃度。 另外,取代第5圖所示的結構方式’也可以採用將容納測 17 201125829 量光源31a以及受光器31b的檢測部與反射器相對地安裝在排 氣管16上,並在同一光路上使測量光SL往返的雙光束方式。 這種方式中’受光量與粉塵濃度不具有比例關係。而且,能夠 以低價簡單的結構而輕易地^測粉塵的狀況。 另外,能夠從外排氣管16中吸取一部分廢氣,將其引向 外排氣管16設在外部的測量光路中並測量。 第6圖中示出利用光散射法的煙塵測量部30的例。 在此例中,煙塵測量部30具備可照射相對于外排氣管16 氣流G的流速方向大致呈正交的測量光sl的照光器(測量光 源)32a ’以及接收與氣流g的流速方向以及照射光SL之間形 成一定角度的散射光SLL且能測量其強度的受光器32b,該照 光器32與受光器32b,分別與透鏡32c —同直接安裝在形成在 排氣管16上的開口附近。另外’圖中未示出安裝機構。 在煙塵測量部30中的測量中,對排氣管内的廢氣中的 粉塵顆粒照射測量光SL時,該測量光SL會被粉塵顆粒80a吸 收、散射。利用散射光SLL的強度與粉塵濃度之間具有比例關 係的性質,對經過位於外排氣管16的中心附近的檢測部為的 叙塵顆粒(煙塵)8〇a持續照射測量光sl,並電性地進行變換、 運算處理。在此例中,能夠進行粉塵濃度的校正、標準散射棒 上的間隔校正、新鮮空氣中的零點校正,能夠設定根據jis Z8808的測量值的重量換算係數。而且,近似於從爐内i5的氣 體採取口以與煙道氣體流速相等的流速,進行吸引的等速吸引 方式,且幾乎不存在流速引起的誤差,而獲得接近上述jis法 的測量值的值。可使用光感測器、圖像攝影元件等作為受光器 32b。 第7圖中示出根據摩擦靜電檢測法的煙塵測量部3〇的例 201125829 G的流速方向大致呈 安裳在排氣管16上 子。這種情況下,相對外排氣管16氣流 正交而直立設置的棒狀的靜電感測器33b 作為煙塵測量部30。 由於煙塵測量部3G的測量周知為摩擦靜電或者接觸帶 電,因此可利用2個固體顆粒接觸時在顆粒之間發生 的現象,亦即,將基端保持到排氣管16上的狀態下直立执置 的探針狀的靜電感測器33b插入到氣流,在氣流〇中的又煙 塵顆粒80a碰撞或近距離通過靜電感測器说時發生電荷移 動,並根據感測器上發生的電流的大小求得粉塵的相對濃度。 根據摩擦靜電所產生的電流,可根據如下關係式獲得。 I = Ka.M.V.(b/d)’其中,1:摩擦電流⑷;κ&:常數;1^ 煙塵顆粒的質量流量(kg/s); v:流速(m/s);b:整數;d:顆粒 直徑(m)。 而且,將這些煙塵測量部30的受光器(感測器)3ib、3加、 33b所輸出的檢測信號介入AD轉換器(未圖示)輸入到控制部 (CPU)中,進行預定的運算處理,從而正確地獲得所測量的煙 塵80a量,並將所獲得的資訊輸出到後述的控制元件35中。 另外,雖然未圖示介電感測器,但與照光器3la和受光器 3 lb —樣,設置具有相對的靜電容檢測端子的介電常數檢測 器,由於流經外排氣管16氣流G中的粉塵顆粒(煙塵),介電常 數檢測器的介電常數會發生變化,對此時的介電常數與無煙塵 時的介電常數進行比較’並藉由介電感測器可測量粉塵顆粒(煙 塵)的相對濃度。 而且本實施方式中,說明煙塵量測量部3 〇安裝在將模具 10内發生的煙塵80排出至爐外的排氣管16上的例子,當然, 本發明並不局限於這種結構。例如,煙塵量測量部30可以設 19 201125829 置在收容模具10以及碳電極13且能進行電弧放電的爐内15, 只要能夠合理地測量煙塵80的產生量,可設置在任何位置上。 例如,可以調整根據光散射法的煙塵測量部3〇的照光器32a ,、又光器32b間角度之來設置,使得旋轉模具丨〇距離邊緣部 上側位置10cm的點附近成為測量位置。或者,將排氣管16的 爐内15 #開口位置形成在預^的測量位置上,可使得煙塵測 量部30設置在排氣管16上。 控制元件35是例如由CPU等組成的運算處理裝置所構成 =件,其中會輸人煙塵量測量部3〇所測量的煙塵8()的量的 信號。而且,基於煙塵量測量部3〇所輸出的煙塵的的測量結 果’進行改變模具1G與碳電極13之間的相對位置狀態、模具 1〇的位置狀態、供給到碳電極13上的電力、碳電極13位置狀 態中的任意—種控制。控制元件35藉由控制模具H)使其進行 上述的動作’以此可以合理地控制模纟1〇内的氧化矽玻璃的 熔化狀態。而且,控制元件35冑可以具備液晶顯示裝置等, 從而操作者能夠即時地掌握製造條件的狀況。 而且,控制元件35在煙塵量測量部檢測出相對於基準煙 塵量的增減超出20%的煙塵80的量時,進行改變模具1〇和碳 電極13之間的相對位置狀態、模具1Q的位置狀態、供給予碳 電極13的電力、碳電極13的位置狀態中的任意一種控制,這 種結構有利於更合理地控觀W㈣氧切的熔化狀態。 即,氧化石夕玻璃掛禍的製造裝置!具備如上所述的煙塵量 :量部在製造過程中測量所產生的煙塵8〇的量,能即時 ^饋到製造條件卜根據這種結構,能持續監視所產生的煙 ^的量,因此’在製造氧切麵_5叫,能防止内表 的特性下降。即’在製造卫程中,能防止煙塵⑼附著到氧 20 201125829 切粉層11上,同時,能即時進行原麟化狀態的控制。以此 此減少發生製造特性的偏差,進行穩定的質量控制,從而製造 具有優越的内表面特性的氧化矽玻璃坩堝5〇。 [氧化碎玻璃掛禍的製造方法] 下面,參照附圖來說明使用上述的氧化石夕玻璃掛瑪的製造 裝置1進行的製造方法。 本實施方式所涉及的氧化石夕玻璃时塌的製造方法是,在掛 禍成形用模具1〇内對氧化石夕粉進行成形,並利用電弧放電來 加熱炼化所成形的氧化石夕粉層u的方法。該方法至少包括將 =化石夕粉放人模具1G内並形成氧切粉層u的氧切粉供給 程’以及’用多個碳電極13的電狐放電來熔化氧化石夕粉層 =弧熔化製程;其中’在電狐炼化製程中,至少進行_ "〇内所產生的煙4 80的量並炼化氧化石夕粉層η的動作。 第4圖是表示本實施方式所涉及的氧切玻璃㈣的製造 法的流程圖。本實施方式所涉及的氧切玻璃㈣的製造方 ’使用第i圖所示的氧㈣玻璃㈣的製造裝置i而進行, 轉模具法’如第4圖所示,該方法包括:氧化石夕粉供 電極初期位置設定製程S2;模具初期位置設定製 理製=弧嫁化製程S4;冷卻製程S5;取出製程%;完成處 首先,在第4圖的氧化矽粉供給製程s 堆積到模具10的内表 將氧化石夕粉 望的开 1 績層11形成為所希 模卿狀。而該氧切粉層n則根據旋轉 …^產生的離心力被保持在模具1()的内壁面上。 其次’在第4圖的電極初期位置設 圖以及第2圓所示’用電極位置設定元件2。設二 21 201125829 置’使得各個碳電極13維持在下方具有頂點的倒三角錐形態, 而且’各自的軸線13L維持合理的角度。同時在前端部13:互 相接觸。與此同時,藉由設定從模具1〇的邊緣到電極 ^的高度尺寸,即電極高度位置H或是寬度方向d的位置 定模具-電極的相對位置狀態的初期狀態。 叹 其次,在第4圖的模具初期位置設定製帛S3中,如第 圖以及第3圖所示,利用模具位置設定元件η來設定模 的初期狀態,使得其以開口 1〇A為上側呈垂直狀態。一 其次,在第4圖的電弧炼化製程S4中,藉由設定碳電極 13的位置來用電弧放電元件加熱保持的氧切粉層⑴ 由減麼道路12而減少模具1〇與氧化石夕粉層u之間的虔力,以 此來熔化氧化矽粉層u並作為氧化矽玻璃層。 而且,本實施方式所涉及的電弧熔化製程以,包 給開始製程S41、電極位置調整製程以2、模具位 兹 S43以及電力供給終 ;製程 ,上所述,開始進行從電力供給元件4〇肖碳電極 供給預定電力量的動作。另外,在 你阢狀也下不進仃電弧放電。 在第4圖的電極位置調整製 2 元件2〇,維持碳電極13在下方且有二極位置設定 改變里痒 /、有頂點的倒二角錐形狀或者 文I、角度,以此擴大電極之間距0。與此同時 =3之間開始進行放電。此時,藉由電力供給元件4〇來^ 電力的供給動作’使得各個碳電極13的電力 40kVA/cm2〜1700kVA/rm2 铲 2 J ^ 20來設定f極^位置、且’藉由電極位置設定元件 使得滿二Γ 模具電極之㈣相對位置狀態, 传滿足作為熔化氧化石夕粉層u所需的熱源的條件。 另外’本實施方式中所稱的電力密度是,在電極中,對正 22 201125829 交於電極中心軸的電極截面中的每單位截面積供給的電力 量。具體而s,在從電極前端起軸方向的長度為心細左 右,優選為20mm的位置中,對於正交於電極中心轴的電極的 截面積,供給予U艮電極上電力的比例,即如運算式「供給的 電力量(kVA)/電極截面積(em2)」所示。更為具體地,設定上述 範圍時,在20mm的位置中,優選的電極直秤尺寸是 Φ20〜40_,更為優選的是φ25〜35_,最為優選的是__。 在第4圖的模具位置調整製程S43中,基於煙塵量測量部 3〇所輸出的煙塵8〇的檢測量(產生量)的測量信號,進行模具位 置設定元件21以及電極位置設定元件2()的動作控制盆中, 煙塵量測量部30設置在排氣管16上,且使用光感測器^CD 照相機等圖像攝影元件、靜電感測器或者介電感測器。在本實 施方式中,基於用煙塵量測量部3〇所測量的煙塵8〇的量,並 藉由控制元件35來改變模具1〇與碳電極13之間的相對位置 狀態、模具1〇位置狀態、供給到碳電極13上的電力以及碳電 =3的位置狀態中的任意一種,以此控制模具1〇内的氧切 璃的熔化狀態。由此’基於爐内15中的煙塵80的產生量的 ^結果’控制模具1〇内的氧切玻璃的炼化狀態,從而能 、確地控制内表面特性的狀態下製造氧化矽玻璃坩堝5〇。 而且’在電弧熔化工程S4中的模具位置調整製程以3中, 二 ,基於煙塵80的測量結果,如第3圖⑷、㈨所示, 1G優選進打水平方向移動(圖中箭頭符號γ的方向)、 :圖:方箭頭符號F的方向)移動之外,還進行旋轉(圖中箭頭 气m向)或回轉(圖中箭頭符號s的方向)動作,或者,如 虎X的方向所示’在垂直相對位置上移動碳電極13盘 模具10的動#。+·L ’、 ,依據煙塵80的量的測量結果來控制模 23 201125829 具10内的氧化矽玻璃的熔化狀態u時,可以更精確地控制内 表面特性’並製造氧化石夕玻璃掛瑪50。 而且,在模具位置調整製程S43中,檢測出的煙塵8〇的 量超出相對基準煙塵量的上下幅度20%時,如上所述,進行改 變模具10以及碳電極13的各自的位置狀態或者供給到各個碳 電極13上的電力的控制,以此能更精確地控制内表面特性, 並製造氧化矽玻璃坩堝50。 而且’在本實施方式的電弧熔化製程S4中的模具位置調 整製程S43中,說明在將模具1G内所產生的煙塵8()^爐外排 出的排氣管16的路徑上對煙塵8〇的量進行測量的方法,但本 發明並不局限於此方法。例如,測量煙塵8〇的量的位置,可 以是爐内15練意位置,即使是在這些任意位置上,也能正 確地測量煙塵80的量。 並且在本實施方式的製造方法中的模具位置調整製經 ⑷中,可在控制元件35上設置顯示裝置,從而操作者能夠即 時地埃認製造條件的狀況。由此,例如煙4 8〇的產生量多於 預定量的情況下,操作者可以進行防止爐内15的煙塵8〇導致 污染發生的操作。 其次’在第4圖的電力供給終止製程S4",氧化矽粉層 η炫化狀態達到預定狀態之後,停止由電力供給元件4〇進行 的電力供給。 藉由以上所述的電孤溶化製程S4’對氧化石夕粉層u進行 溶化’並將其成形為氧化矽玻璃層51。 其次’在第4圖的冷卻製程S5中,停止對電極13的電力 供給之後,冷卻氧切玻璃層51,並作為氧切玻⑽禍5〇。 其次’在第4圖的取出製程86中,從模具ι〇中取出形成 24 201125829 的氧化矽玻璃坩堝半成品52。 其後,在第4圖的完成處理製程S7中,進行將高 射到外周面上而進行的珩磨處理、將坩堝高度尺寸 : 狀態的開π緣部切割處理、制_表面進行的處理疋 洗處理,以此能夠製造出氧化矽玻璃坩堝50。 冲 本實施方式中,在上述的電弧熔化製程S4中,能夠艮 地測量自氧化梦粉層的表面附近發生的煙$ 8Q的量。由:時 在對氧化石夕粉層進行電弧放電的同時,能將煙& 產生 檢測結果正料反制製造條件中,能夠進行為提高氧化=玻 璃掛禍的内表面特性的具體條件控制。並且,藉由即時並 地測量煙塵80的產生狀態,能夠防止煙塵8〇附著到氧化 層11上。 物 如以上所說明,根據本發明的氧化矽玻璃坩堝的製造枣置 以及氧切玻翁禍的製造方法,藉由在氧切玻璃掛禍、50 的製le中測里煙塵80產生量的上述構成,在製造製程中,可 以防止煙塵80附著到氧切粉層u上,同時能夠即時地進行 原料熔融狀態的控制。由此,能減少產品特性的偏差發生,進 行穩定的質量控制’從而製造出具有優越的内表面特性的氧化 矽玻璃坩堝50。 如以上所述,在利用根據本發明所獲得的氧化石夕玻璃掛禍 5〇來進行單晶料拉晶,並製造單晶孩時,結晶缺陷被抑制 而月&獲得結晶性優越的單晶石夕。 以下,以具體實施例來詳細說明本發明的氧化矽玻璃坩堝 的製造裝置以及氧化石夕破璃掛塥的製造方法,當然,本發明並 不局限於以下實施例。 在本發明的實施方式中’按照以下所說明的各實施例以及 25 201125829 二例:條件’分别利用旋轉模具法來製造氧切玻璃棒 868.8麵(34.2英寸)的模具,並使堆積到模 口、徑為8128:厂:層的平均層厚達到—,由此製造出 ’職2財)的氧切玻㈣禍。而且,將熔化氧 化紗粉層時的通電時問μ定 β疋為60min,同樣地,經通電6〇min 理,亩二「、接在通乳口上㈣元件對氧切粉層進行減堡處 ,’J堅力達到最大80〜90〜l00〜12〇kPa左右。 [實施例1〜6] 迪按照以下表1所記載的條件,利用第!圖所示的氧化石夕玻 掛禍的製造裝置’在檢測模具内產生的煙塵的量的同時,電 :溶化堆積到模具内表面上的氧切粉層而進行玻璃化,且 中』第i圖所示的氧切玻璃甜堝的製造裝置中,在距離模且 的邊緣部垂直上側10cm的位置上,煙塵量測量部被設置在爐 ^的排出位置的開口並連接到爐外的排氣管上。作為煙塵量測 量部,可使用光感測器、CCD照相機等圖像攝影元件、介電感 測器專,可藉由運算處理圖像信號來測量煙塵量的結構。而 且,此時,將表i所記載的條件作為電狐放電的條件,製造出 實::,〜3所涉及的氧切玻璃㈣。並且,在表”標記為 爐内 。 與這些實施例1〜3 一樣,使用設置有煙塵量測量部的氧化 .石夕玻璃掛禍的製造裝置進行實施例4〜6,其中,煙塵量測量部 被:置在爐壁(爐頂)上’爐内排出位置的開口且連接到爐外的 排氣管上。 在本發明實施例中,電孤溶化氧化石夕粉層時,經常用肉眼 確認碳電極或者爐壁内部有無附著煙塵。而且,事先取得製造 所希望的掛禍時的煙塵量測量值,將其設定為基準煙塵量,從 26 201125829 而 ^煙塵量超出相對該基準煙塵量的上下幅度20%的情況 下,進行改變製造條件的控制。具體地,在獲得良好的氧化矽 玻璃掛堝時由煙塵量測量部檢測出的煙塵量是,每1〇秒的平 ' 均值大約為0.004mg/m3,因此,以該數值作為基準煙塵量,在 檢測出的煙塵量超出相對該數值的上下幅度2〇%時,改變製造 條件。另外’排氣管的廢氣流量是3±〇 lxl(r2m3/see。 此時’由煙塵量測量部檢測的煙塵量增加而超出基準煙塵 量時’減弱供給到碳電極的電力(減弱電弧強度),或者,分開 石厌電極與模具之間的相對位置,以此降低熔化的氧化矽粉層的 溫度。另一方面,檢測出的煙塵量低於基準煙塵量時,藉由提 高碳電極的供給電力或者拉近碳電極與模具之間的相對位 置’來提高熔化的氧化矽粉層的溫度。 接著,進行肉眼檢查並按照以下所示的基準判斷所製造的 氧化矽玻璃坩堝的内表面,即側壁内面以及底部内面的表面狀 態,表2中記載熔化上述氧化矽粉層時碳電極或爐壁内部有無 煙塵附著的結果。 … 0)◎(優良).·.在製造出的氧化矽玻璃坩堝的内表面上,幾 乎未發現脫離加熱狀態的合理值所引起的氣泡的過剩存在、凹 凸的存在、玻璃化的不良等,以及/或者煙塵的脫落所引起的表 面缺陷。 (2) 〇(良).· ·在製造出的氧化矽玻璃坩堝的内表面上,發現 多處與上述相同的表面缺陷,但介於容許範圍内。 (3) x(有問題)·..在製造出的氧化矽玻璃坩堝的内表面 上’發現多處與上述相同的表面缺陷。 並且,利用按照上述製程製造出的氧化石夕玻璃掛禍來進行 單晶矽錠的拉晶,並調查被拉出的錠的單晶收穫率,按照以下 27 201125829 所示的基準進行判定,在表2中記載其結果。 (〇◎(優良)···單晶收穫率超過70%,顯示出優越的結晶特 性。 (2) 〇(良)· · ·單晶收穫率在〜70%的容許範圍内。 (3) x(有問題)···單晶收穫率不滿50%,結晶缺陷多。 [比較例1 ] 使用未設置煙塵量測量部的具有先前技術結構的氧化矽 玻璃坩堝的製造裝置,不進行基於煙塵量的各種控制等,除對 提供到模具内的氧化矽粉層進行電弧放電的動作之外,按照與 上述實施例1〜6相同的流程製造比較例1涉及氧化矽玻璃坩 堝。 而且,與上述實施例4〜6 —樣,使用製造出的氧化矽玻璃 坩堝進行單晶矽的拉晶,調查被拉出的錠的單晶收穫率,並在 表2中記載其結果。 即,表1是記載上述各個實施例以及比較例中的氧化石夕玻 璃坩堝的製造條件的一覽表,表2是記載其各個評價結果一覽 表。 【表1】 碳電極 煙塵量測量部 電弧放電條件 電極 個數 前端部 形狀 電極 直徑 有 無 種類 設置位 置 電力密度 (kVA/cm2) 放電 電力 (kVA) 通電 時間 (min) 實施例1 3 圓錐台 50 有 光感測器 爐内 600 3000 60 實施例2 3 圓錐台 50 有 介電感測器 爐内 600 3000 60 實施例3 3 圓錐台 50 有 CCD照相機 爐内 600 3000 60 實施例4 3 圓錐台 50 有 光感測器 排氣管 600 3000 60 實施例5 3 圓錐台 50 有 介電感測器 排氣管 600 3000 60 實施例6 3 圓錐台 50 有 CCD照相機 排氣管 600 3000 60 比較例1 3 圓錐台 50 無 - - 600 3000 60 28 201125829 【表2】
如表2所示,在使用本發明所提供的製造裝置以及製造方 法所製造出的實_ Η的氧切玻㈣财,幾乎未發現内 表面的表面缺陷,判定表面特性的評價均是「◎」或是「〇」。 由此可以確定根據本發明的製造裝置以及製造方法所獲得的 氧化石夕玻璃㈣’能有效抑寵塵的產生量,同時,由此獲得 的氧切玻璃_,其熔化狀態被合理化,從而能核其内表 面特性極其優越。 一還有,使用根據本發明的製造裝置以及製造方法而獲得的 氧化石夕玻璃_來進行單晶料拉晶時,如表2所示,判定出 單晶收穫率為75〜議,單晶拉晶特性的評價均為「◎」,並確 認能夠獲得無結晶缺陷具有優越特性的單晶。 對此,使用先前技術中的製造裝置及製造方法而製造的比 車乂例1的氧化矽玻璃坩堝,如表2所示,確認爐壁以及碳電極 上附著有煙塵。而且,在比較例i的氧化矽玻璃坩堝中,在其 内表面發現多處表面缺陷,且底部内面的表面特性的評價均得 到「X」的判定。因此,如比較例i,使用先前技術中的製造 裝置以及製造方法來製造氧化矽玻璃坩堝的情況下,會發生熔 融狀態不合理或者大量產生煙塵的現象,由此得知會導致製造 29 201125829 後的氧化梦玻璃掛瑪的内表面特性下降。 而且’使用比較例1的氧化石夕玻璃掛禍進行單晶石夕的拉晶 時’如表2所示’可知單晶收穫率為1〇〜41%,即很低,判定 出單晶拉晶特性的評價均為「X」,而形成具有缺陷的結晶、 如上述實施例的結果,根據本發明的氧化石夕玻璃掛瑪的製 造裝置以及製造方法,能夠在檢測煙塵的產生量的狀況下對氧 化石夕粉層進行㈣,由此使製造條件的控制變得容易’能夠抑 制在製造後的氧切玻璃㈣的内表面上發生由煙塵所引起 的表面缺陷,從而能製造出具有優越的内表面特性的氧化石夕玻 璃坩堝。 而且,顯然地’使用這種氧化石夕玻璃掛塥進行單晶石夕的拉 晶時’能夠獲得結晶缺陷被抑制而具有優越的結晶性的單晶 石夕。 【圖式簡單說明】 第1圖是說明本發明的氧化石夕玻璃掛禍的製造裝置的一實 施方式的主視圖。 第2圖疋說明本發明的氧化矽玻璃坩堝的製造裝置的一實 施方式的模式圖’第2圖⑷是詳細表示第】圖中的電極的位置 的俯視圖,第2圖(b)是侧視圖。 第3圖疋說明本發明的氧化矽玻璃坩堝的製造裝置的一實 施方式的模式圖,是詳細表示第i圖中的模具的位置的側視圖。 第4圖是說明本發明的氧化矽玻璃坩堝的製造方法的一實 施方式的模式圖’是表示各製程的流程圖。 第5圖疋說明本發明的氧化矽玻璃坩堝的製造裝置的一實 施方式的煙塵量測量部的擴大正截面圖。 第6圖疋說明本發明的氧化矽玻璃坩堝的製造裝置的一實 201125829 施方式的煙塵量測量部的其他例的擴大侧截面圖。 第7圖是說明本發明的氧化石夕玻璃掛瑪的製造裝置的4 施方式的煙塵量測量部的又— 【主要元件符號說明】〃 Μ的擴大正截面圖。 1…氧化矽玻璃坩堝製造裝置 -10…模具 11…氧化石夕粉層 13…碳電極(電弧放電元件) 15…爐内 16…排氣管 40…電力供給元件(電弧放電元件 30…煙塵量測量部 35…控制元件 50…氧化矽玻璃坩堝 80...煙塵 31

Claims (1)

  1. 201125829 七、申請專利範圍: i一種氧㈣玻璃㈣的製造裝置,係將氧财粉放入模 =並形成氧化石夕粉層,對該氧切粉層進行電弧放電將其加 .、、、熔化的,製造氧化矽玻璃坩堝的裝置,包含. 一模具,其界定氧化矽玻璃坩堝的外形· 一電弧放電其具備多個電極以及電力供給 以 及 一煙塵量測量部,其檢測在該模具内產生之煙塵量。 2 .如申請專利範圍第1 裝置,其中 員所述的氣化矽玻璃坩堝的製造 ^塵量測量部利用光感測器、圖像攝影元件 生的氧切蒸汽。 氧切粉層進行電弧放電時所產 3.如申請專利範圍第1 裝置,其中 述的氧化矽玻璃坩堝的製造 該裝置還包括控制元件,其 果,且藉由改變該模具和該電極之^煙塵量測量部的測量結 的位置狀態、提供給該電極的電力間的相對位置狀態、該模具 意—能制該模具内的氧切破璃的位置狀態中的任 4 ·如申請專利範圍第3 〜、 裝置,其中 ^述的氧化矽玻璃坩堝的製造 該控制元件,依據該煙塵量 水平方向移動、傾斜、旋轉或=的測量結果,至少進行 直相對位置上移動該電極和 5亥模具的動作,以及在垂 制。 X ”的動作中的任意一種的控 5.如申請專利範圍第3 β建的氧化矽玻璃坩堝的製造 32 201125829 裝置,其中 該控制元件,在該煙塵量測量部檢測出相對於基準煙塵量 的增減超出廳的煙塵量時,進行改變該模具和該電極之間的 相對位置狀態、該模具的位置狀態、提供給該電極的電力、該 電極的位置狀態中的任意一種的控制。 x 6如申明專利範圍第!至第5項之任意一項所述的氧化 矽玻璃坩堝的製造裝置,其中 該煙塵量測量部設置在收容該模具以及該電極並進行電 弧放電的爐内,或者,將產生於兮描目〜ϋ 肘座生於°亥模具内的煙塵向外排出的排 出管上的至少任意一個部位上。 7.—種氧化矽玻璃坩堝的製造方法,包含: 包括將該氧化石夕粉放入模具内 矽粉供給製程;以及 &氣化石夕如層的乳化 製程用該多個電極的電弧放電溶化該氧切粉層的電弧炼化 其中在該電弧熔化製程中,至少 塵的量並炫化該氧化石夕粉層。檢物具内所產生的煙 方法8·其如中申請專利範圍第7項所述的氧化石夕玻璃掛禍的製造 電感= 製程中’利用光感測器、圖像攝影元件、靜 戊】&或者;丨電相H測量對該氧 時所產生的氡化m μ層切電弧放電 量。 、 此測里在该模具内產生的煙塵的 方法,^中申明專利範圍第7項所述的氧化石夕玻璃掛禍的製造 在該電弧炫化製程中,依據該煙塵量的測量結果且藉由 33 201125829 改變該模具和該電極之間的相對位置狀態、該模具的位置狀 態、提供給該電極的電力、該電極的位置狀態中的任意一種控 制該模具内的氧化矽玻璃的熔融狀態。 10.如申請專利範圍第9項所述的氧化♦玻璃_的製造 方法,其中 在該電弧熔化製程中’依據該煙塵量測量部的測量結果, 對該模具進行水平方向移動、傾斜、旋轉或者_的動作,或 者在垂直相對位置上移動該電極和該模具的動作中的任竟一 種的控制。 U U.如申請專利範圍第9項所述的氧化石夕玻璃 方法,其中 在該電弧熔化製程中,在檢測出相對於基準煙塵量的增減 超過鄕的煙塵量時,進行改變該模具和該電極之間的相對位 置狀態、該模具的位置狀態、提供扒 ,促货、0 °亥電極的電力、該電極的 位置狀L、中的任意一種的控制。 12·如申請專利範圍第7至第η項之任意-項所述的氧化 矽玻璃坩堝的製造方法,其中 π m 在該電弧熔化製程中,在收容兮 谷忑模具以及該電極並進行雷 弧放電的爐内或者將產生於噹槿 m W…一 具内的煙塵向外排出的排出 管上的’至少任意一個部位上進行該煙塵量的測量。 34
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