TW201534774A - 石英玻璃坩堝及其應變測定裝置 - Google Patents

Abstract

課題：非破壞性地測定整個石英玻璃坩堝的應變分佈。 解決手段：應變測定裝置具備：從石英玻璃坩堝1的外側對其投光的光源11、在光源11與石英玻璃坩堝1的壁體的外表面之間配置的第一偏振片12以及第一1/4波長板13、在石英玻璃坩堝1的內側配置的照相機14、控制照相機14的拍攝方向的照相機控制機構15、在照相機14與石英玻璃坩堝1的壁體的內表面之間配置的第二偏振片16以及第二1/4波長板17。第二1/4波長板17的光學軸相對於第一1/4波長板13的光學軸傾斜90度。照相機14從光源11投光，將藉由第一偏振片12、第一1/4波長板13、石英玻璃坩堝1的壁體、第二1/4波長板17以及第二偏振片16的光進行拍攝。

Description

石英玻璃坩堝及其應變測定裝置

本發明涉及石英玻璃坩堝及其應變測定裝置，特別是涉及對單晶矽提拉用石英玻璃坩堝的應變進行非破壞測定的應變測定裝置。

在利用切克勞斯基法(CZ法)的單晶矽的製造中使用石英玻璃坩堝(例如參考專利文獻1)。CZ法中，將矽原料裝入石英玻璃坩堝中進行加熱熔融，在該矽熔液中浸漬晶種，使坩堝旋轉的同時緩慢提拉晶種，使單晶生長。為了以低成本製造半導體器件用的高品質的單晶矽，需要提高一次提拉製程中的單晶收率，因此，需要使用能夠保持大量原料的大容量的坩堝。

在利用CZ法的單晶矽的提拉的準備階段，在石英玻璃坩堝內預先填充矽原料。該填充作業多數藉由人工進行。這是由於，石英玻璃坩堝非常纖細而容易產生裂紋或缺損，如果猛烈地投入大量的原料，則容易發生破裂。另外，在一次提拉製程中為了盡可能得到大的單晶矽錠，最初需要盡可能在坩堝內無間隙地裝入大量的原料。因此，需要考慮到多晶矽小片的大小、形狀等的謹慎的填充作業。

但是，即使進行利用人工的慎重的填充作業，在多晶矽小片的填充時也觀察到石英玻璃坩堝突然破裂的現象。其原因可以認為是由於在石英玻璃坩堝的製造過程中在石英玻璃中殘留的應變。即，推測在殘留應變大的位置上放置多晶矽的小片時，即使微弱地撞擊，該撞擊也成為誘因而產生石英玻璃的裂紋。石英玻璃坩堝的殘留應變在對一次完成的坩堝進行退火處理後的退火坩堝、或對一次完成的坩堝再次進行電弧熔化後的所謂的再融化坩堝中特別顯著(參考專利文獻2)。

在石英玻璃坩堝破裂的情況下，不僅無法使用坩堝本身，而且至此進行的原料的填充作業也全部浪費，因此，在成本和工時方面，造成非常大的損失。難以完全防止這樣的裂紋，但在石英玻璃坩堝中的殘留應變大的情況下，如果作為不良品或B級製品處理，則能夠消除問題。因此，需要正確地測定石英玻璃坩堝中的殘留應變的分佈的方法。

現有技術文獻：

專利文獻：

專利文獻1日本特開2010-280567號公報

專利文獻2日本特開2001-342030號公報

發明要解決的課題：

目前，用於主流的大口徑單晶矽錠的提拉的坩堝的開口部的直徑(口徑)為32英寸(約800mm)以上。這樣的大口徑的坩堝用於直徑300mm以上的大口徑單晶矽錠的提拉。坩堝的壁厚為10mm以上至20mm以上。通常，口徑32英寸(約800mm)以上的大型坩堝的壁厚為10mm以上，40英寸(約1000mm)以上的大型坩堝的壁厚為13mm以上。在坩堝的外表面側具有包含多個微小氣泡的不透明的石英玻璃層，在内表面側具有幾乎不包含氣泡的透明的石英玻璃層。

石英玻璃坩堝是通過將石英粉填充到碳製的旋轉模具中，對被整形成坩堝形狀的石英粉進行電弧熔化，冷却并進行玻璃化而製成，因此無法對整個石英玻璃坩堝進行均勻加熱。因此，在石英玻璃中存在殘留應變。殘留應變表示玻璃密度的分佈。透明的玻璃當有密度差時，會在相對于光軸方向垂直的面内具有密度分佈，從而能夠將該密度分佈作為殘留應變進行測定。

以往的一般的應變測定器能夠測定薄且透明的玻璃平板的應變，但無法非破壞性地測定石英玻璃坩堝的應變。因此，以往的石英玻璃坩堝的應變測定方法為所謂的破壞検査，沿垂直方向切割坩堝，用應變測定器測定坩堝的截面。這是由於，在單晶矽提拉用的石英玻璃坩堝的外表面側具有含有多個微小氣泡的不透明層，因此，即使使用對坩堝的表面照射的光的透過光在光學上測定應變，由於不透明層妨礙光的透過，也無法測定應變。

但是，認為在從坩堝製品上切割的樣品、和在切割前的整個周圍束縛的坩堝製品中，應變的狀態不同。例如即使在切割的樣品中殘留應變大，在束縛狀態下也有可能幾乎沒有殘留應變。因此，期望能夠非破壞性地正確考察在坩堝製品的狀態下包含什麼樣的殘留應變。

因此，本發明的目的在於，提供一種能夠非破壞性地測定整個石英玻璃坩堝的應變分佈的石英玻璃坩堝的應變測定裝置。另外，本發明的目的還在於通過進行非破壊測定的應變測定装置提供具有特定的殘留應變分佈并在填充原料時不易斷裂的石英玻璃坩堝。

用於解決問題的方法：

為了解決上述課題，本發明的應變測定裝置，是具有包含多個氣泡的不透明的外層、和除去了氣泡的透明的內層的石英玻璃坩堝的應變測定裝置，其特徵在於，具備：在上述石英玻璃坩堝的外側配置的光源、在上述光源與上述石英玻璃坩堝的壁體的外表面之間配置的第一偏振片、在上述第一偏振片與上述石英玻璃坩堝的壁體的外表面之間配置的第一1/4波長板、在上述石英玻璃坩堝的內側配置的照相機、控制上述照相機的拍攝方向的照相機控制機構、在上述照相機與上述石英玻璃坩堝的壁體的內表面之間配置的第二偏振片、和在上述照相機與上述石英玻璃坩堝的壁體的內表面之間配置、且相對於上述第一1/4波長板光學軸傾斜90度的第二1/4波長板，上述照相機從上述光源投光，將藉由上述第一偏振片、上述第一1/4波長板、上述石英玻璃坩堝的壁體、上述第二1/4波長板以及上述第二偏振片的光進行彩色拍攝。

根據本發明，將來自光源的光用第一偏振片轉換成直線偏光，將其進一步用1/4波長板轉換成圓偏光，然後，照射到坩堝的壁體上，由此，能夠測定坩堝的應變。存在例如橫波的光受到氣泡的影響而無法透過不透明層的情況、或者縱波的光受到氣泡的影響而無法透過不透明層的情況，但只要是圓偏光，則能夠不太受到氣泡的影響而透過不透明的外層。透過光可以藉由相對於第一1/4波長板傾斜90度的第二1/4波長板以及第二偏振片，用CCD照相機拍攝。因此，可以拍攝受到石英玻璃坩堝的應變的影響的透過光。

在本發明中，上述第二1/4波長板較佳地配置于上述第二偏光板與上述石英玻璃坩堝的壁体的内表面之間。根據該構成，由於石英玻璃中的應變作為顏色的變化而出現，因此能夠容易地理解應變分佈。

在本發明中，上述第二1/4波長板可以配置于上述照相機與上述第二偏光板之間。根據該構成，石英玻璃中的應變作為黑白圖案而非彩色圖案而出現，因此能夠容易理解應變分佈。

本發明中，優選上述第一偏振片包括：覆蓋上述石英玻璃坩堝的整個高度方向的第三偏振片、和覆蓋上述石英玻璃坩堝的底部整個面的第四偏振片，上述第一1/4波長板包括：覆蓋上述石英玻璃坩堝的整個高度方向的第三1/4波長板、和覆蓋上述石英玻璃坩堝的底部整個面的第四1/4波長板。第一偏振片以及第一1/4波長板的尺寸小的情況下，每次變更照相機的拍攝位置，它們的位置也必須變更，每一個坩堝的測定時間延長。另外，也存在根據拍攝時的照相機與這些光學元件的距離、角度等的微妙變化、測定結果產生不同的問題。但是，藉由使用尺寸大的偏振片和1/4波長板，可以不需要變更每次拍攝的位置。另外，藉由固定偏振片和1/4波長板，可以抑制位置調整引起的測定結果的偏差。

本發明中，優選上述光源包括：沿上述石英玻璃坩堝的高度方向以特定的間隔排列且投光到上述石英玻璃坩堝的側部的多個第一LED燈、和沿上述石英玻璃坩堝的徑向以特定的間隔配置且投光到上述石英玻璃坩堝的底部的多個第二LED燈。作為光源使用1個LED燈的情況下，每次變更照相機的拍攝位置，LED燈的位置也必須變更，每一個坩堝的測定時間延長。另外，也存在根據拍攝時的照相機與光源的距離、角度等的微妙變化、測定結果產生不同的問題。但是，藉由使用多個LED燈，可以不需要變更每次拍攝的位置。另外，藉由固定LED燈，可以抑制位置調整引起的測定結果的偏差。

本發明中，上述照相機控制機構優選使上述照相機的拍攝方向沿上述石英玻璃坩堝的高度方向在一個方向上移動的同時連續地拍攝。根據該構成，可以測定坩堝的整個高度方向、即從坩堝的輪圈上端至底部中心的整個範圍的應變，從而可以客觀地理解坩堝的高度方向的應變的分佈。

在本發明中，上述照相機控制機構優選使上述照相機的拍攝方向沿上述石英玻璃坩堝的周向移動，對上述石英玻璃坩堝的整個内周面進行拍攝。或者也可以固定上述照相機的位置，通過使上述石英玻璃坩堝旋轉来對上述石英玻璃坩堝的整個内周面進行拍攝。根據該構成，能夠一眼就理解坩堝整體的應變分佈，從而能夠容易地評價坩堝的可靠性。

另外，本發明的石英玻璃，是具有坩堝圓筒狀的直筒部、在上述直筒部的下端形成的角部、和隔著上述角部與上述直筒部連接的底部的單晶矽提拉用石英玻璃坩堝，其特徵在於，具備：內包氣泡的不透明的外層、和排除了氣泡的透明的內層，非破壞狀態下的石英玻璃內表面測定中的殘留應變的分佈為光路差(延遲值)130nm以下。根據本發明，能夠大幅降低在原料的填充作業中坩堝破裂的概率，從而能夠提供可靠性高的石英玻璃坩堝。

發明效果：

根據本發明，能夠提供可以非破壞性地測定整個石英玻璃坩堝的應變分佈的應變測定裝置。另外，根據本發明，能夠提供具有藉由這樣的應變測定裝置特定的殘留應變分佈且在原料填充時難以破裂的石英玻璃坩堝。

圖1是示意地表示本發明的第一實施方式的石英玻璃坩堝的應變測定裝置的構成的側面圖。

圖2是示意地表示圖1的應變測定裝置的構成的平面圖。

圖3是用於說明應變測定裝置的測定原理的一例的示意圖。

圖4是示意地表示本發明的第二實施方式的石英玻璃坩堝的應變測定裝置的構成的圖，（a）为平面图，（b）为截面图。

圖5是示意地表示本發明的第三實施方式的石英玻璃坩堝的應變測定裝置的構成的圖，（a）为平面图，（b）为截面图。

圖6是示意地表示本發明的第四實施方式的石英玻璃坩堝的應變測定裝置的構成的截面圖。

圖7是示意地表示本發明的第五實施方式的石英玻璃坩堝的應變測定裝置的構成的截面圖。

圖8是示意地表示本發明的第六實施方式的石英玻璃坩堝的應變測定裝置的構成的截面圖。

圖9是用於說明本發明的第七實施方式的石英玻璃坩堝的應變測定装置，尤其是圖3所示測定原理的另一例的示意圖。

圖10是表示石英玻璃坩堝的應變分佈的測定結果的圖，(a)是一般坩堝的拍攝圖像，(b)是再熔化坩堝的拍攝圖像，(c)是退火坩堝的拍攝圖像。

以下，參照附圖的同時對本發明優選的實施方式詳細進行說明。

圖1是示意地表示本發明的第一實施方式的石英玻璃坩堝的應變測定裝置的構成的側面圖。另外，圖2是示意地表示圖1的應變測定裝置的構成的平面圖。

如圖1和圖2所示，本實施方式的應變測定裝置10A具備：在石英玻璃坩堝1的外側配置的光源11、在光源11與石英玻璃坩堝1的壁體的外表面之間配置的第一偏振片12、在第一偏振片12與石英玻璃坩堝1的壁體的外表面之間配置的第一1/4波長板13、在石英玻璃坩堝1的內側配置的CCD照相機14、控制CCD照相機14的拍攝方向的照相機控制機構15、在CCD照相機14與石英玻璃坩堝1的壁體的內表面之間配置的第二偏振片16、和在第二偏振片16與石英玻璃坩堝1的壁體的內表面之間配置、且相對於第一1/4波長板13光學軸傾斜90度的第二1/4波長板17。

石英玻璃坩堝1主要用於單晶矽的提拉，具有：圓筒狀的直筒部1a、在直筒部的下端形成的角部1c、和隔著角部與直筒部連接的底部1b。坩堝的壁体厚度根據其部位的不同而不同，但優選為10mm以上。另外，石英玻璃坩堝1具有：包含多個氣泡的不透明的外層2、和除去了氣泡的透明的內層3。由於外層2中的多個氣泡使光散射，使偏光方向偏離，因此，難以觀察使用透過光的應變(雙折射相位差)。但是，根據本發明的應變測定裝置10A，能夠測定石英玻璃坩堝1的應變。

光源11包括：對石英玻璃坩堝1的側部進行照明的第一LED燈組11a、和對石英玻璃坩堝1的底部進行照明的第二LED燈組11b。第一LED燈組11a由沿石英玻璃坩堝1的高度方向以特定的間隔排列的多個LED燈構成，第二LED燈組11b由沿石英玻璃坩堝1的徑向以特定的間隔配置的多個LED燈構成。

各LED燈的輸出光優選為例如在可見光波長範圍内，藍色（中心波長為450nm左右）、綠色（中心波長為520nm左右）、紅色（中心波長為660nm左右）的單波長的組合光源。需要說明的是，綠色光的波長範圍為490~580nm。在使用該波長範圍的輸出光的情況下，可以將玻璃的應變以拍攝圖像中的色斑的形式明確地表示。需要說明的是，應變測定裝置10A優選設置於暗室。這是為了防止光源11以外的光的影響引起的應變分佈的測定結果的偏差。

第一偏振片12由覆蓋石英玻璃坩堝1的整個高度方向的第三偏振片12a、和覆蓋石英玻璃坩堝1的底部整個面的第四偏振片12b構成。另外，第一1/4波長板13由覆蓋石英玻璃坩堝1的整個高度方向的第三1/4波長板13a、和覆蓋石英玻璃坩堝1的底部整個面的第四1/4波長板13b構成。第三和第四偏振片12a、12b以及第三1/4波長板13a和第四1/4波長板13b固定於規定位置。

在第一偏振片12和第一1/4波長板13的尺寸小的情況下，每次變更CCD照相機14的拍攝位置，這些光學元件的位置也需要變更，因此，存在每一個坩堝的測定時間延長的問題。另外，也存在根據拍攝時的CCD照相機14與光學元件的距離、角度等的微妙變化、測定結果產生不同的問題。但是，藉由使用尺寸大的偏振片和1/4波長板，可以不需要變更每次拍攝的位置。另外，藉由固定偏振片和1/4波長板，可以抑制位置調整引起的測定結果的偏差。

第二偏振片16和第二1/4波長板17作為追加透鏡直接安裝到CCD照相機14上，與CCD照相機14一起移動。它們不像第一偏振片12和第一1/4波長板13那樣覆蓋寬範圍，只要是能夠覆蓋CCD照相機14的拍攝範圍的程度的大小即可。

CCD照相機14拍攝坩堝的內表面。由於可以將石英玻璃坩堝的應變分佈以顏色的變化獲取，因此，CCD照相機14需要能夠進行彩色拍攝。CCD照相機14從光源11投光，接受藉由第一偏振片12、第一1/4波長板13、石英玻璃坩堝1的壁體、第二1/4波長板17以及第二偏振片16的光。CCD照相機14拍攝的圖像資料被輸入未圖示的電腦中，經過特定的圖像處理在顯示器上顯示。

照相機控制機構15具有：由箭頭D1所示在包含坩堝的中心軸Z的垂直面(第一基準平面)內使CCD照相機14旋轉的傾角調節功能、和由箭頭D2所示在坩堝的中心軸Z的方向上使CCD照相機14進退的高度調節功能。由此，照相機控制機構15可以使CCD照相機14的拍攝方向沿石英玻璃坩堝1的高度方向移動，CCD照相機14在從坩堝的輪圈上端至底部中心的範圍內移動的同時連續地拍攝坩堝的內表面。即，可以測定坩堝的高度方向的應變分佈。

另外，照相機控制機構15具有由箭頭D3所示在與坩堝的中心軸正交的水平面(第二基準平面)內使CCD照相機14旋轉的全景角調節功能。由此，照相機控制機構15能夠使CCD照相機14的拍攝方向在水準方向上移動，CCD照相機14可以在其整個周圍上拍攝石英玻璃坩堝1。即，照相機控制機構15在整個周圍上反復進行在測定高度方向的應變分佈後使拍攝線路在周向附近移動再次測定高度方向的應變分佈的製程。或者，也可以在整個高度上反復進行在測定周向的應變分佈後使拍攝線路在高度方向附近移動再次測定周向的應變分佈的製程。由此，可以測定整個坩堝的應變分佈。因此，可以從拍攝圖像看一眼就理解整個坩堝的應變分佈，從而能夠容易地評價坩堝的可靠性。

圖3是用於說明應變測定裝置10A的測定原理的的一例的示意圖。

如圖3所示，來自光源11的自然偏光藉由第一偏振片12，由此，轉換成直線偏光，再藉由第一1/4波長板13，由此，轉換成圓偏光。圓偏光藉由石英玻璃坩堝1的壁體，再藉由第二1/4波長板17和第二偏振片16。

將來自第一偏振片12的直線偏光直接投光到石英玻璃坩堝1的壁體上的情況下，由於在坩堝的外層2中的多個氣泡使光散射，因此，得不到充分的透過光量，難以觀察應變(雙折射相位差)。但是，根據本發明的應變測定裝置10A，將直線偏光轉換成圓偏光後投光到石英玻璃坩堝1上，因此，即使由於氣泡的影響光發生散射，也能夠得到必要的等價光量，從而能夠測定石英玻璃坩堝的應變。

透過石英玻璃坩堝1的壁體的圓偏光藉由第二1/4波長板17，由此，轉換成直線偏光，再藉由第二偏振片16，進入CCD照相機14中。在CCD照相機14的拍攝圖像上出現石英玻璃坩堝1的殘留應變。具有應變的石英玻璃顯示雙折射性，藉由偏光照片判斷其應變的程度。在無應變的部位直接顯現作為光源11的波長顏色的黃綠色，但壓縮應變以藍色顯現，拉伸應變以紅色顯現。這樣，石英玻璃中的應變作為顏色的變化顯現，因此，可以容易地理解應變分佈。

如上所說明，本實施方式的石英玻璃坩堝的應變測定裝置，將直線偏光轉換成圓偏光後投光到坩堝的壁體上，因此，抑制坩堝的外層2中含有的多個氣泡的影響，可以使光透過，由此，能夠觀察石英玻璃中的應變。因此，可以非破壞測定石英玻璃坩堝的應變，從而能夠正確地測定整個坩堝的應變分佈。

優選石英玻璃坩堝1不是部分地切割的碎片的狀態，而是在束縛了整個周圍的非破壞狀態下的石英玻璃內表面測定中的殘留應變的分佈為光路差(延遲值)130nm以下。此處所謂的石英玻璃中的殘留應變是從石英玻璃坩堝1的內表面側測定雙折射相位差的結果，是內部的殘留壓縮應力與殘留拉伸應力的總和。相對於坩堝壁的厚度方向如果壓縮應力與拉伸應力殘留相同程度，則殘留應力的總和達到零，光路差也幾乎為零。這些壓縮殘留應力與拉伸殘留應力在單晶提拉製程中加熱坩堝時相抵，因此，不會成為引起坩堝變形的原因。

根據該石英玻璃坩堝1，能夠大幅降低在原料的填充作業中坩堝破裂的概率，從而能夠提高石英玻璃坩堝的可靠性。這樣的石英玻璃坩堝的殘留應變的大小可以藉由使用上述應變測定裝置而首次測定，本發明的應變測定裝置對石英玻璃坩堝的品質判定發揮很大效果。

在上述實施方式中，第一偏光板12及第一1/4波長板13是被完全固定的構件，但以根據CCD照相機14的拍攝位置使第一偏光板12及第一1/4波長板13移動的方式構成也是可以的。

圖4是示意地表示本發明的第二實施方式的石英玻璃坩堝的應變測定裝置的構成的圖，（a）为平面图，（b）为截面图。

如圖4(a)及(b)所示，本實施方式的應變測定装置10B的重點在于，光源11､第一偏光板12及第一1/4波長板13沒有包圍坩堝的整個周圍，平面上觀察僅在CCD照相機14的光学軸上配置｡在拍攝坩堝的整個周圍的情況下，使坩堝旋轉，在坩堝的周向上掃描CCD照相機14｡

如圖4(b)所示，第一偏光板12及第一1/4波長板13不僅在周向上而且在高度方向上也僅在CCD照相機14的光学軸上配置｡因此，支撐坩堝的平臺具有旋轉功能和升降功能，優選以根據CCD照相機14的拍攝位置使坩堝在周向和高度方向的兩個方向上移動的方式構成｡即使是這樣的構成，也可以與第一實施方式同樣地測定整個坩堝的應變分佈。因此，從拍攝圖像可以看一眼就理解整個坩堝的應變分佈，能夠容易地評價坩堝的可靠性。

在上述第一實施方式中，第一偏光板12和第一1/4波長板13是完全固定的構件，但例如，第一偏光板12和第一1/4波長板13可以在坩堝的高度方向及徑向上覆蓋其整體，而在周向上僅覆蓋CCD照相機14的拍攝位置的一点，根據拍攝位置相對于坩堝的周向移動。

圖5是示意地表示本發明的第三實施方式的石英玻璃坩堝的應變測定裝置的構成的圖，（a）为平面图，（b）为截面图。

如圖5(a)及(b)所示，本實施方式的應變測定装置10C的重點在于，光源11、第一偏光板12及第一1/4波長板13相對于坩堝的周向配置于CCD照相機14的光学軸上的一點，相對于坩堝的高度方向及徑向寬範圍地覆蓋坩堝的整個側面及整個底面｡第三偏光板12a及第三1/4波長板13a由沿高度方向細長的帶狀構件構成，第四偏光板12b及第四1/4波長板13b由沿水平方向細長的帯狀構件構成。

當拍攝坩堝的整個周圍時，與第二實施方式同様地，使坩堝旋轉，在坩堝的周向上掃描CCD照相機14。另外，在坩堝的高度方向及徑向的測定時，使CCD照相機14移動來進行測定。即使是這樣的構成，與第一實施方式同様地，也能夠測定整個坩堝的應變分佈。因此，從拍攝圖像可以看一眼就理解整個坩堝的應變分佈，能夠容易地評價坩堝的可靠性。

圖6是示意地表示本發明的第四實施方式的石英玻璃坩堝的應變測定裝置的構成的截面圖。

如圖6所示，本實施方式的應變測定装置10D在使石英玻璃坩堝1朝向横向的狀態下進行測定。即，坩堝被設定為使其開口部朝向水平方向的狀態。對坩堝底部進行照明的光源11a配置于坩堝旁邊，對坩堝側部進行照明的光源11b配置于坩堝的下方｡對坩堝側部進行照明的光源11b可以配置于坩堝的上方。其他的構成與第三實施方式相同，在坩堝的周向測定時，固定CCD照相機14，使坩堝旋轉。

通過本實施方式，與上述實施方式同様地能夠測定整個坩堝的應變分佈。因此，可以從拍攝圖像看一眼就理解整個坩堝的應變分佈，從而能夠容易地評價坩堝的可靠性。

圖7是示意地表示本發明的第五實施方式的石英玻璃坩堝的應變測定裝置的構成的截面圖。

如圖7所示，本實施方式的應變測定装置10E在使石英玻璃坩堝1朝下的狀態下進行測定。即，坩堝在其開口部朝向下方的狀態下設定在例于旋轉台上。對坩堝底部進行照明的光源11a配置于坩堝的上方，對坩堝側部進行照明的光源11b配置于坩堝的旁邊。其構成與第三實施方式相同，在坩堝的周向測定時，固定CCD照相機14，使坩堝旋轉。

通過本實施方式，與上述實施方式同様地能夠測定整個坩堝的應變分佈。因此，可以從拍攝圖像看一眼就理解整個坩堝的應變分佈，從而能夠容易地評價坩堝的可靠性。

圖8是示意地表示本發明的第六實施方式的石英玻璃坩堝的應變測定裝置的構成的截面圖。

如圖8所示，本實施方式的應變測定装置10F并不在坩堝的内側，而是在外側配置了CCD照相機14、第二偏光板16及第二1/4波長板17。坩堝被設定為其開口部朝向上方的狀態。對坩堝底部進行照明的光源11a配置于坩堝的下方，對坩堝側部進行照明的光源11b配置于坩堝的旁邊。其他的構成與第三實施方式相同，在坩堝的周向測定時，固定CCD照相機14，通過使坩堝旋轉來在坩堝的周向上掃描CCD照相機14。

通過本實施方式，與上述實施方式同様地能夠測定整個坩堝的應變分佈。因此，可以從拍攝圖像看一眼就理解整個坩堝的應變分佈，從而能夠容易地評價坩堝的可靠性。

圖9是用於說明本發明的第七實施方式的石英玻璃坩堝的應變測定装置，尤其是圖3所示測定原理的另一例的示意圖｡

如圖9所示，該應變測定装置10G將圖3的第二1/4波長板17與第二偏光板16的位置進行了交換。從光源11射出并依次通過第一偏光板12、第一1/4波長板13及石英玻璃坩堝1的壁体的光通過第二偏光板16，然後通過第二1/4波長板17，進入CCD照相機14。在CCD照相機14的拍攝圖像中出現了石英玻璃中的殘留應變，但此時的殘留應變作為黑白圖案而非彩色圖案而出現。因此能夠與圖3的測定原理同樣地理解應變分佈。

以上，對本發明優選的實施方式進行了說明，但本發明不限於上述的實施方式，在不脫離本發明的主旨的範圍內可以進行各種變更，這些當然都包括在本發明的範圍內。

例如，在上述實施方式中，第一偏光板12和第一1/4波長板13分為對應于坩堝的側部的元件（第三偏光板12a和第三1/4波長板13a）和對應于底部的元件（第四偏光板12b和第四1/4波長板13b），但以沿著坩堝的外形一体形成的單一元件的方式構成也是可以的。

實施例

使用本發明的應變測定裝置，進行石英玻璃坩堝的應變分佈的非破壞測定。作為測定對象的石英玻璃坩堝，設定為藉由電弧熔化法製作的一般石英玻璃坩堝(一般坩堝)、將一般坩堝再次電弧熔化後的再熔化坩堝、和將一般坩堝進行退火處理後的退火坩堝這3種。作為退火条件，在1100度加熱1小時，之后冷卻到室温。將其結果顯示在圖10中。圖10(a)為一般坩堝、(b)為再熔化坩堝、(c)為退火坩堝的拍攝圖像。將三種坩堝從内面方向進行測定的結果顯示在圖10中。

如圖10所示，關於(a)的一般坩堝和(c)的退火坩堝，應變非常少，關於(b)的再熔化坩堝，可以觀測到在輪圈上端部有黑色條紋、在底部有濃淡的斑狀的特徴的應變分佈。再熔化坩堝的應變分佈具有與藉由以往法測定的情況同様的傾向。

1‧‧‧石英玻璃坩堝

2‧‧‧坩堝外層

3‧‧‧坩堝內層

10A～10G‧‧‧應變測定裝置

11‧‧‧光源

11a‧‧‧第一LED燈組

11b‧‧‧第二LED燈組

12‧‧‧第一偏振片

12a‧‧‧第三偏振片

12b‧‧‧第四偏振片

13‧‧‧第一波長板

13a‧‧‧第三波長板

13b‧‧‧第四波長板

14‧‧‧CCD照相機

15‧‧‧照相機控制機構

16‧‧‧第二偏振片

17‧‧‧第二波長板

無

1‧‧‧石英玻璃坩堝

2‧‧‧坩堝外層

3‧‧‧坩堝內層

10A~10G‧‧‧應變測定裝置

11‧‧‧光源

11a‧‧‧第一LED燈組

11b‧‧‧第二LED燈組

12‧‧‧第一偏振片

12a‧‧‧第三偏振片

12b‧‧‧第四偏振片

13‧‧‧第一波長板

13a‧‧‧第三波長板

13b‧‧‧第四波長板

14‧‧‧CCD照相機

15‧‧‧照相機控制機構

16‧‧‧第二偏振片

17‧‧‧第二波長板

Claims (9)

1. 一種石英玻璃坩堝的應變測定裝置，是具有包含多個氣泡的不透明的外層、和除去了氣泡的透明的內層的石英玻璃坩堝的應變測定裝置，其特徵在於，具備：
   在所述石英玻璃坩堝的外側配置的光源、
   在所述光源與所述石英玻璃坩堝的壁體的外表面之間配置的第一偏振片、
   在所述第一偏振片與所述石英玻璃坩堝的壁體的外表面之間配置的第一1/4波長板、
   在所述石英玻璃坩堝的內側配置的照相機、
   控制所述照相機的拍攝方向的照相機控制機構、
   在所述照相機與所述石英玻璃坩堝的壁體的內表面之間配置的第二偏振片、和
   在所述照相機與所述石英玻璃坩堝的壁體的內表面之間配置、且相對於所述第一1/4波長板光學軸傾斜90度的第二1/4波長板，
   所述照相機從所述光源投光，將藉由所述第一偏振片、所述第一1/4波長板、所述石英玻璃坩堝的壁體、所述第二1/4波長板以及所述第二偏振片的光進行彩色拍攝。
2. 如申請專利範圍第1項所述之石英玻璃坩堝的應變測定裝置，其中，所述第二1/4波長板配置于所述第二偏光板與所述石英玻璃坩堝的壁体的内表面之間。
3. 如申請專利範圍第1項所述之石英玻璃坩堝的應變測定裝置，其中，所述第二1/4波長板配置于所述照相機與所述第二偏光板之間。
4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之石英玻璃坩堝的應變測定裝置，其中，所述第一偏光板包括：覆蓋所述石英玻璃坩堝的整個高度方向的第三偏光板、和覆蓋所述石英玻璃坩堝的底部全面的第四偏光板；
   所述第一1/4波長板包括：覆蓋所述石英玻璃坩堝的整個高度方向的第三1/4波長板、和覆蓋所述石英玻璃坩堝的底部全面的第四1/4波長板。
5. 如申請專利範圍第4項所述之石英玻璃坩堝的應變測定裝置，其中，所述光源包括：
   沿所述石英玻璃坩堝的高度方向以特定的間隔排列并向所述石英玻璃坩堝的側部投光的多個第一LED燈；以及
   沿所述石英玻璃坩堝的徑向以特定的間隔配置并向所述石英玻璃坩堝的底部投光的多個第二LED燈。
6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述之石英玻璃坩堝的應變測定裝置，其中，所述照相機控制機構使所述照相機的拍攝方向沿所述石英玻璃坩堝的高度方向朝一方向移動并同時進行連續拍攝。
7. 如申請專利範圍第6項所述之石英玻璃坩堝的應變測定裝置，其中，所述照相機控制機構使所述照相機的拍攝方向沿所述石英玻璃坩堝的周向移動，對所述石英玻璃坩堝的整個内周面進行拍攝。
8. 如申請專利範圍第6項所述之石英玻璃坩堝的應變測定裝置，其中，固定所述照相機的位置，通過使所述石英玻璃坩堝旋轉，對所述石英玻璃坩堝的整個内周面進行拍攝
9. 一種石英玻璃坩堝，是具有圓筒狀的直筒部、在所述直筒部的下端形成的角部、和隔著所述角部與所述直筒部連接的底部的單晶矽提拉用石英玻璃坩堝，其特徵在於，具備：內包氣泡的不透明的外層、和排除了氣泡的透明的內層；
   非破壞狀態下的石英玻璃內表面測定中的殘留應變的分佈為光路差130nm以下。