TWM455725U

TWM455725U - 氧化矽玻璃坩堝製造裝置

Info

Publication number: TWM455725U
Application number: TW101221197U
Authority: TW
Inventors: Toshiaki Sudo; Tadahiro Sato; Shinsuke Yamazaki; Shuji Tobita; Takeshi Fujita; Hiroshi Kishi
Original assignee: Japan Super Quartz Corp
Priority date: 2011-12-29
Filing date: 2012-11-01
Publication date: 2013-06-21
Also published as: WO2013099430A1

Description

氧化矽玻璃坩堝製造裝置

本創作涉及一種氧化矽玻璃坩堝製造裝置。

作為半導體晶片的原料的單晶矽，可採用切克勞斯基法(CZ法)製得。通常，CZ法經如下步驟進行。

．在氧化矽玻璃坩堝內收容多晶矽。

．加熱上述多晶矽作成矽熔液。

．使矽晶種接觸於上述矽熔液。

．慢慢旋轉並提拉上述矽晶種來成長單晶矽。

此時，為避免雜質混入矽熔液中，一般使用高純度的氧化矽玻璃坩堝。

作為用於提拉單晶矽的氧化矽玻璃坩堝製造方法，廣為人知的是旋轉模具法(例如參照專利文獻1、專利文獻2)。該方法使用具備一邊旋轉一邊向碗狀的內表面堆積氧化矽粉末的模具和設置于模具上方的多個電極的氧化矽玻璃坩堝製造裝置。

通常，旋轉模具法經如下步驟進行。

．向旋轉的模具(以下稱為旋轉模具)的內表面投入氧化矽粉末。

．利用離心力，向旋轉模具的內表面堆積氧化矽粉末，從而形成氧化矽粉末層。

．一邊從旋轉模具側對氧化矽粉末層進行減壓，一邊以電弧放電加熱熔融(以下稱為電弧熔融)氧化矽粉末層，來形成氧化矽玻璃層(例如為專利文獻2)。

即，該種氧化矽玻璃坩堝製造裝置，一邊使模具以其旋轉軸為中心旋轉，一邊向模具的內表面以規定層厚堆積氧化矽粉末，在模具內成形由氧化矽粉末所構成的碗狀氧化矽粉末成形體，然後以多個電極的前端之間產生的電弧放電加熱熔融模具內的氧化矽粉末成形體而使其玻璃化，從而製得氧化矽玻璃坩堝。

然而，為適當地熔融氧化矽粉末成形體，有必要通過調整各電極前端之間的距離等來調整電弧放電的輸出，來實現電弧放電的穩定化。對此，現有的氧化矽玻璃坩堝製造裝置，有的設置了可使各電極在模具上方移動的機構，以此調整各電極的前端之間的距離。

在此，上述電弧熔融在高溫下進行，有時熔融部分可能超過2000℃。眾所周知，此時在熔融狀態下會出現若干個可能成為氧化矽玻璃的品質下降的原因的現象。例如，眾所周知，電弧放電燃燒電極表面時游離的碳粒子會掉落，進而附著於坩堝內面。並且，眾所周知，熔融的氧化矽粉末的一部分氣化而產生氧化矽煙塵(silica fume)，其氧化矽煙塵附著於電極表面凝集之後掉落，進而附著於坩堝內面。對此，現有的氧化矽玻璃坩堝製造裝置，有的在模具的上方配置了板狀的隔層，以此使電極保持于模具上方的保持機構等來進行保護。

其中，專利文獻4記載了用於防止異物混入坩堝的氧化矽玻璃坩堝製造用加熱爐。具體來講，記載有一種石英坩堝製造用加熱爐，其中，包括承載模具的旋轉台、備有電弧加熱粉末的電極棒的電極結構部以及加熱室，面向加熱室的旋轉台突設有電極棒，電極棒的支撐單元設置於加熱室外部。

另外，專利文獻3記載有為防止由於氧化矽煙塵或異物而使氧化矽玻璃的品質降低而使用的氧化矽玻璃坩堝製造裝置。具體來講，記載有一種氧化矽玻璃坩堝製造裝置，其中，具備設有模具的下部區域、設有電極驅動機構的上部區域，以及分隔這些上部區域和下部區域的分隔部，上述分隔部，在設置有一個以上的貫通上述電極的連通通道的同時，還具有為抑制上述上部區域內的氣體與上述下部區域內的氣體交換而控制上述連通通道內的氣流的氣流限制構件。

【現有技術文獻】

【專利文獻】

【專利文獻1】日本特公昭59-34659號公報

【專利文獻2】日本特開平11-236233號公報

【專利文獻3】日本特開2011-93775號公報

【專利文獻4】日本特開2003-313035號公報

為在製造氧化矽玻璃坩堝時恰當地熔融氧化矽粉末層，需要調整電弧放電的輸出。為此，通過使各電極的前端之間靠近或分離，來對各電極的前端之間距離進行調整。並且，為以電弧放電生成焦耳熱，首先需要使電極之間接觸而使其發生短路，因而對電極位置進行調整。

然而，在電極貫通著間隔壁的開口的氧化矽玻璃坩堝製造裝置中，由於電極與間隔壁相接觸，通常需要一定程度地擴大開口。如果不預先一定程度上擴大開口的話，會使電極或間隔壁的原料(例如，碳粒子或金屬粒子)剝離產生雜質，進而混入熔融狀態的氧化矽粉末層。特別是由於碳電極比較脆，碳電極表面容易發生剝離。當電弧放電時，很容易由於其電極振動接觸到間隔壁而發生剝離。並且，反過來粉塵或無意間混入的灰塵，也可能從間隔壁的上方通過通孔和電極之間的間隙掉到模具上。並且，在專利文獻3中，為控制連接上部區域與下部區域的分隔部的連通通道中的氣流的裝置結構的規模變大。

並且，近年直徑為300mm的晶片成為半導體芯片的製造製程的主流，且採用直徑為450mm的晶片的工藝也在研發中。當然，為製造這樣的晶片，製造單晶矽錠的CZ法所使用的氧化矽玻璃坩堝也需要為28英寸(約71cm)、32英寸(約81cm)，或者40英寸(約102cm)的大口徑的坩堝。因此，在開始進行電弧放電時，電極前端成為互相接觸的狀態，然而為以電弧放電熔融氧化矽玻璃坩堝的內表面，必須使電極前端靠近至距離氧化矽玻璃坩堝的內表面10cm左右的位置，因此有必要大幅度移動電極。此時，如果為確保電極前端的可移動區域，擴大間隔壁的開口，間隙也會變大，會導致粉塵或者灰塵也很容易通過間隙掉下來。

由於提拉出的單晶矽的純度需為99.999999999%以上，因此單晶矽提拉用氧化矽玻璃坩堝也需要做成極高純度的坩堝。因此，如果粉塵或者灰塵通過間隙掉下，附著於氧化矽玻璃坩堝的內表面，則會引起大問題。

鑒於上述情況，本創作的目的在於提供一種具備既可使電極移動，又可抑制粉塵或煙塵經過間隔壁的通孔與插通于該通孔的電極之間的間隙的結構的氧化矽玻璃坩堝製造裝置。

本創作提供以電弧放電加熱熔融氧化矽粉末成形體來製造氧化矽玻璃坩堝的氧化矽玻璃坩堝製造裝置。該氧化矽玻璃坩堝製造裝置包括：保持氧化矽粉末成形體的模具；為產生電弧放電的、構成棒狀的多個電極；以及設于上述模具上方的分隔部。並且，上述分隔部上設有連通部，該連通部既可抑制粉塵或煙塵經過被分隔部分隔的上部區域以及下部區域，又可使上部區域及下部區域相連通。並且，上述電極插通于所述連通部的同時，向所述模具延伸，進而使電極前端可在上述下部區域內移動。

在上述氧化矽玻璃坩堝的製造裝置中，分隔部上設有連通部，該連通部既可抑制粉塵或煙塵經過上部區域及下部區域又將上部區域及下部區域相互連通，上述電極插通于上述連通部的同時，向上述模具延伸，使電極前端可在上述下部區域內移動。因此，既可使電極移動，又可抑制粉塵或煙塵間經過隔壁的通孔與插通于該通孔的電極之間的間隙。

然後，在該氧化矽玻璃坩堝製造裝置中，上述分隔部也可為設於上述模具上方的板狀的間隔壁。並且，上述連通部具有將上述間隔壁以厚度方向貫通的通孔、堵塞上述通孔的堵塞構件和貫通上述堵塞構件的插入孔為佳。並且，上述電極可配置為在插通上述通孔及上述插入孔的同時，向上述模具延伸，進而可在上述通孔內及上述插入孔內，沿著上述間隔壁的面方向移動。並且，上述插入孔可配置為通過上述堵塞構件保持上述通孔的堵塞狀態的同時，可跟蹤上述電極的移動而沿著上述間隔壁的面方向移動。

在上述氧化矽玻璃坩堝製造裝置中，即使將通孔的開口面積設定較大，來使電極可在通孔內以間隔壁的面方向移動，該通孔也因堵塞構件而呈堵塞狀態。另一方面，堵塞構件上設有插通電極的插入孔，該插入孔跟蹤電極的移動而以間隔壁的面方向移動。因此，堵塞構件的插入孔的開口面積，可抑制為小到僅可插通電極的程度。即，可縮小插入孔和插通於其電極之間的間隙。

並且，可將間隔壁的通孔的開口面積設定較大，由此擴大相對于通孔的電極的移動範圍，例如，可在較寬的範圍內調整發生電弧放電的各電極前端之間的距離。並且，例如也可在較寬的角度範圍內調整發生電弧放電的電極軸線之間的角度(以下，稱為電極的張開角度)。如此擴大相對于通孔的電極的移動範圍，例如，製造30英寸以上的大口徑的氧化矽玻璃坩堝時特別有效。

即，在製造大口徑的氧化矽玻璃坩堝時，為熔融氧化矽粉末而增加必要的電弧放電的輸出。因此，電極容易基於電弧放電的熱量而從前端側損耗，隨之電極前端之間的距離也容易變大。在此，上述氧化矽玻璃坩堝製造裝置，如前所述，可在較寬範圍內調整各電極前端之間的距離，因此實際上可延長電極壽命。

並且，為增大電弧放電的輸出，有必要擴大電極的張開角度，來抑制電弧放電在電極前端間以外產生。在此，使用上述氧化矽玻璃坩堝製造裝置，如前所述，由於可在較寬的角度範圍內調整上述電極的張開角度，因此可用相同的氧化矽玻璃坩堝製造裝置製造出從小口徑到大口徑的各種氧化矽玻璃坩堝。

而且，該氧化矽玻璃坩堝製造裝置中，上述堵塞構件也可由設於上述間隔壁的主面上的堵塞平板構成。並且，上述插入孔也可以在上述堵塞平板的厚度方向上貫通而形成。

在該構成中，在電極相對于通孔沿著上述面方向移動的情況下，可通過使電極抵接於堵塞平板的插入孔的周邊等，使堵塞平板跟蹤電極的移動方向在間隔壁的主面上移動，進而使插入孔跟蹤電極的移動而移動。

並且，在該氧化矽玻璃坩堝製造裝置中，上述堵塞平板，也可由多層重疊於上述間隔壁的主面上的堵塞平板構成。並且，下層側的上述堵塞平板的上述插入孔在沿著上述通孔內的上述電極的移動方向上的長度比位於下層側上述堵塞平板之上層側的上述堵塞平板的上述插入孔大。另外，在該構成中，只將位於離間隔壁的主面最遠的最上層的堵塞平板的插入孔的開口面積，抑制為僅可插通電極的最小的程度即可。

在該構成中，電極相對于通孔沿著上述面方向移動時，例如，電極抵接于形成在最上層的堵塞平板等的上層側的堵塞平板的插入孔的周邊，上層側的堵塞平板跟蹤電極的移動方向而移動。

在此，抵接於上層側堵塞平板的下層側堵塞平板的插入孔，其沿著電極移動方向的長度比上層側堵塞平板的插入孔大。因此，電極脫離於其移動方向相對的下層側堵塞平板的插入孔的周邊(以下，也稱為插入孔的移動方向端部)的情況下，下層側堵塞平板不會跟蹤電極而移動。即，在這種情況下，上層側堵塞平板相對下層側堵塞平板進行相對移動。

另一方面，電極位於下層側的堵塞平板的插入孔的移動方向端部的情況下，電極通過抵接於下層側堵塞平板的插入孔的移動方向端部等，上層側堵塞平板及下層側堵塞平板兩者均跟蹤電極的移動方向而移動。即，在這種情況下，上層側堵塞平板相對下層側堵塞平板不進行相對移動。如此，上述構成的氧化矽玻璃坩堝製造裝置，可將以層疊方向相鄰的2個堵塞平板相互滑動而相對移動的長度，或者，將間隔壁的主面以及與其相抵接的堵塞平板相互滑動而相對移動的長度設定較小，因此，可抑制各堵塞平板或間隔壁的主面之間的摩損，以及該摩損引起的灰塵的產生。

並且，通過將上述相對移動長度設定地較小，可使加熱熔融氧化矽粉末成形體時產生的煙塵等的粉塵附著在抵接於其他堵塞平板或間隔壁的堵塞平板的抵接面上的附著面積變小的同時，也可使堵塞平板的抵接面上附著的粉塵隨著各堵塞平板的移動而削掉下的量也隨之減少。因此，也可減少掉到模具上的灰塵或粉塵的量。

進而，該氧化矽玻璃坩堝製造裝置，也可具備限制上述上層側的堵塞平板相對於上述下層側的堵塞平板移動的移動範圍的限制構件。

根據該構成，可以用限制構件簡單地設定相對於下層側的堵塞平板的上層側的堵塞平板的可移動範圍。並且，在以電極的間隔壁的面方向移動時，也可設定為電極不與除最上層的堵塞平板以外的其他堵塞平板的插入孔周邊相抵接。即，可保護電極。

並且，在該氧化矽玻璃坩堝製造裝置中，上述堵塞構件，可由頂部有上述插入孔的可彈性變形的傘狀的筒狀體構成。並且，也可將上述傘狀的筒狀體下側的開口形成為大於上述插入孔的開口面積，且圍繞上述通孔設於上述間隔壁的主面上。

在該構成中，電極在通孔內沿著所述面方向移動時，傘狀的筒狀體可進行彈性變形，以此使得插入孔跟蹤電極的移動而移動。

並且，傘狀的筒狀體的載置側開口部未固定於間隔壁的主面的情況下，隨著電極的移動，傘狀的筒狀體在間隔壁的主面上移動，由此，使得插入孔跟蹤電極的移動而移動。

並且，該氧化矽玻璃坩堝製造裝置中，可以在上述下部區域設有上述模具，在上述上部區域設置上述電極驅動機構。並且，上述分隔部可具有沿著隔開下部區域和上部區域的方向上相互隔開間距的方式配置的下部區域側的第1間隔壁和上部區域側的第2間隔壁。並且，上述連通部可具有在上述第1間隔壁及第2間隔壁上各設一個以上的、貫通上述電極的開口。並且，上述第1間隔壁的開口大於上述第2間隔壁的開口為佳。

根據該構成，從上述下部區域向著上述第1間隔壁及在第2間隔壁之間的空間產生持續性的氣流。據此，在上述下部區域產生的熱量和灰塵等，乘著該氣流由上述第1間隔壁及第2間隔壁之間的空間排出於氧化矽玻璃坩堝製造裝置之外。從而，可抑制在上述氧化矽玻璃坩堝製造裝置內部的除上述下部區域以外的部分由於高溫而老化或被污染。並且，該氧化矽玻璃坩堝製造裝置中，第1間隔壁的開口大於第2間隔壁的開口，因此可抑制電極與間隔壁的接觸，得到難以發生電極或間隔壁剝離的效果。

該氧化矽玻璃坩堝製造裝置上設置有彈性部件為佳，由此覆蓋上述第2間隔壁的開口的內面。

根據該構成，第2間隔壁不會直接與電極接觸，因此可以防止第2間隔壁或電極的剝離。

並且，該氧化矽玻璃坩堝製造裝置中，上述下部區域設有上述模具，上述上部區域設上述電極驅動機構為佳。並且，上述分隔部上可設有一個以上貫通上述電極的開口，還可以具備擺動構件，以位於上述多個電極內部的擺動軸為中心各自擺動或接觸。並且，上述多個電極可通過擺動而使得各前端之間相互靠近或分離。並且，上述擺動軸也可位於上述分隔部的上述上部區域側的開口的內側。

該構成，由於可使設於間隔壁的開口變小，可抑制來自熔融室的熱量越過間隔壁而擴散。並且，該氧化矽玻璃坩堝製造裝置中，由於擺動軸位於上述分隔部的上述上部區域側的開口的內側，可抑制電極與間隔壁接觸，得到難以發生電極或間隔壁剝離的效果。因此，既能抑制電弧熔融時電極或間隔壁的剝離，又能抑制熔融時的熱量從開口越過間隔壁擴散。並且，在熔融準備工作中，例如，減少因失誤使灰塵通過上述開口掉落到熔融室的隱患。

根據本創作，在分隔部上設有抑制粉塵或煙塵通過上部區域及下部區域的同時使上部區域及下部區域相互連通的連通部，上述電極插通于所述連通部的同時，向所述模具延伸，電極前端可移動地配置在上述下部區域內。因此，使電極可移動的同時，還可抑制間隔壁的通孔與插通於此的電極間的間隙通過粉塵或煙塵。

1‧‧‧氧化矽玻璃坩堝製造裝置

10‧‧‧模具

11‧‧‧氧化矽粉末成形體

13‧‧‧碳電極

15‧‧‧間隔壁

15a‧‧‧上面(主面)

15b‧‧‧下面(主面)

16‧‧‧通孔

30,40‧‧‧堵塞構件

31‧‧‧堵塞平板

32‧‧‧插入孔

33‧‧‧突出銷(限制構件)

50‧‧‧傘狀的筒狀體(堵塞構件)

51‧‧‧插入孔

101‧‧‧側壁

102‧‧‧模具

103‧‧‧氧化矽粉末層疊體

104‧‧‧模具驅動機構

106‧‧‧第1間隔壁

108‧‧‧第2間隔壁

110‧‧‧分隔部

112‧‧‧排氣口

114‧‧‧排氣路徑

116‧‧‧排氣裝置

118‧‧‧下部開口

120‧‧‧上部開口

121‧‧‧連通通道

122‧‧‧電弧電極

124‧‧‧電極驅動機構

126‧‧‧彈性部件

151‧‧‧擺動軸

208‧‧‧間隔壁

218‧‧‧下部開口

220‧‧‧上部開口

251‧‧‧擺動軸

圖1是表示本創作所涉及的氧化矽玻璃坩堝製造裝置的一實施方式的模式主視圖。

圖2是表示圖1的氧化矽玻璃坩堝製造裝置的電極配置狀態的模式俯視圖。

圖3是表示圖1的氧化矽玻璃坩堝製造裝置的電極配置狀態的模式主視圖。

圖4是表示圖1的氧化矽玻璃坩堝製造裝置的堵塞構件的擴大俯視圖。

圖5是圖4的A-A方向截面圖。

圖6是表示如圖5所示的堵塞構件伴隨碳電極移動的堵塞構件的動作的擴大截面圖。

圖7是表示圖1的氧化矽玻璃坩堝製造裝置的堵塞構件的變形例的擴大截面圖。

圖8是表示圖1的氧化矽玻璃坩堝製造裝置的電極移動機構及通孔的變形例的擴大俯視圖。

圖9是表示堵塞圖8所示通孔的堵塞構件的擴大俯視圖。

圖10是表示在圖8所示構成中使本創作所涉及的氧化矽玻璃坩堝製造裝置的碳電極位移的電弧狀態的模式主視圖。

圖11是表示圖10的電極配置狀態的模式俯視圖。

圖12是表示圖1的氧化矽玻璃坩堝製造裝置的堵塞構件的變形例的擴大截面圖。

圖13是表示本創作所涉及的氧化矽玻璃坩堝製造裝置的一個例子示意圖。

圖14是表示圖13及17所示裝置的水平截面圖。

圖15是表示本創作所涉及的氧化矽玻璃坩堝製造裝置的電極配置狀態的模式俯視圖，(a)是從上方觀察所配置電極的立體圖，(b)是從側方觀察所配置電極的側視圖。

圖16表示圖13中的擺動構件。

圖17是表示本創作所涉及的氧化矽玻璃坩堝製造裝置的一個例子的示意圖。

圖18表示圖17所涉及的氧化矽玻璃坩堝製造裝置的擺動構件。

<術語的定義>

在本說明書中，所謂的氧化矽粉末，不僅限於石英，其係指含有二氧化矽(氧化矽；silica)、水晶、矽砂等，作為氧化矽玻璃坩堝的原材料還含有眾所周知的材料的粉體的物質。即，氧化矽粉末，包含結晶狀態、非結晶狀態、玻璃狀態的全部物質，其內部結構的物質不僅限定于石英。

以下，結合附圖對本創作的實施方式進行說明。另外，在全部附圖中，對相同構成要素附加相同符號，並對說明進行適當的省略。

[第1實施方式]

圖1是表示本實施方式的氧化矽玻璃坩堝製造裝置的一部分的模式主視圖。在圖中，符號1是氧化矽玻璃坩堝製造裝置。本實施方式的氧化矽玻璃坩堝製造裝置1，適合於製造具有24英寸以上，優選為具有32~44~50英寸左右的口徑氧化矽玻璃坩堝時，作為熱源而使用。尤其，只要用於電弧熔融非電導體的裝置，就不限制被熔融物種類、坩堝口徑、裝置輸出及熱源的用途，也不限制該構成。

如圖1所示，本實施方式的氧化矽玻璃坩堝製造裝置1具備通過未圖示的旋轉構件進行旋轉而規定氧化矽玻璃坩堝外形的具有碗狀內表面的模具10，一邊旋轉模具10一邊向其內表面以規定厚度堆積原料粉末(氧化矽粉末)來成形氧化矽粉末成形體11。模具10內部設有多個向其內表面開口且連接於未圖示的減壓構件的通氣口12，可使氧化矽粉末成形體11內部減壓。

並且，模具10配置成可自由進出熔融爐14內。據此，例如在熔融爐14外成形氧化矽粉末成形體11之後，可將模具10放進熔融爐14內，對氧化矽粉末成形體11進行加熱熔融。

另一方面，配置於熔融爐14內的模具10的上方設有未圖示的連接於電力供給單元的電弧加熱用的碳電極13、13、13，據此可加熱氧化矽粉末成形體11。

碳電極13、13、13，例如為可進行交流3相(R相、S相、T相)的電弧放電並具有相同形狀的電極棒，其插通於構成熔融爐14頂棚部分的板狀的間隔壁15的厚度方向上貫通的通孔16內的同時，向熔融爐14內的模具10延伸配置。各碳電極13、13、13根據配置在間隔壁15上方側的電極移動機構20、20、20而各自獨立而被保持。

並且，如圖2、圖3所示，碳電極13、13、13在俯視結構中，以電極位置中心線LL為中心而配置在同一圓周上。另外，碳電極13、13、13，各軸線13L之間分別設為呈角度θ1，構成頂點在下方的倒三角錐狀。並且，在圖示例中，電極位置中心線LL與模具10的旋轉中心線L相一致，但也可利用電極移動機構20來移動碳電極13，由此使其偏離於旋轉中心線L。

在該構成中，氧化矽玻璃坩堝製造裝置1具有300kVA~12,000kVA的輸出範圍的高輸出裝置，以多個碳電極13、13、13前端之間產生的電弧放電加熱熔融非導電性物件物(氧化矽粉末)。

並且，碳電極13的個數不限定於圖示例所示，可任意進行設定，並且可相應於碳電極13的個數而進行交流2相、交流3相、交流4相的電弧放電。

如圖1所示，各電極移動機構20具備：可相對於熔融爐14沿著間隔壁15平坦的上面(主面)15a的方向上(水平方向T1)移動的基台21，從基台21突出于其上方的柱狀支撐部22，相對於柱狀支撐部22以間隔壁15厚度方向(上下方向T2)可移動地安裝的中間支撐部23，相對於中間支撐部23沿著間隔壁15的上面15a延伸的縱旋轉軸線O1為中心可旋轉地安裝的電極保持部24。

在此，相對於熔融爐14的基台21的移動方向(水平方向T1)，只設定於模具10的旋轉中心線L的徑向。並且，相對於柱狀支撐部22的中間支撐部23的上下方向T2的移動，例如可以利用齒條齒輪等機構來實現。並且，電極保持部24的縱旋轉軸線O1垂直於水平方向T1。進而，電極保持部24 具有保持碳電極13的夾持機構功能，碳電極13可拆裝於電極保持部24。並且，電極保持部24，例如可將碳電極13向其軸線13L方向移動而構成。

根據該構成，各碳電極13相對於間隔壁15可以在水平方向T1及上下方向T2平行移動，進而以縱旋轉軸線O1為中心可以在縱旋轉方向T3上旋轉。

從而，例如碳電極13、13的前端間距離D(以下，稱為電極間距離D)或其軸線13L之間所呈角度θ1(以下，稱為張開角度θ1)，可以通過將各碳電極13在水平方向T1及縱旋轉方向T3移動而進行調整。並且，碳電極13相對於模具10的高度位置可將各碳電極13在上下方向T2移動而進行調整。

另一方面，如圖4、圖5所示，形成在間隔壁15的通孔16可以使得各碳電極13進行如上所述的移動，其尺寸充分大於碳電極13的直徑。另外，在本實施方式中，碳電極13相對於間隔壁15在水平方向T1、上下方向T2、以及縱旋轉方向T3上移動時，位於通孔16內的碳電極13僅在水平方向T1上移動。因此，通孔16相對於碳電極13的直徑尺寸，沿著水平方向T1的長度形成為較大，垂直於沿著間隔壁15的上面15a的水平方向T1的通孔16的寬度尺寸稍微大於碳電極13的直徑尺寸。根據該構成，碳電極13在通孔16內可以在水平方向T1上移動。

<堵塞構件的構成>

如圖1所示，通孔16、16、16通過配置於間隔壁15的上面15a的堵塞構件30、30、30而分別被堵塞。如圖4、5所示，各堵塞構件30通過在間隔壁15的上面15a由多個(圖示例中為3張)平板狀的堵塞平板31層疊而構成。各堵塞平板31由如碳等高耐熱性材料構成，各堵塞平板31上形成有在其厚度方向貫通的插入碳電極13的插入孔32。並且，這些堵塞平板31配置成可以在間隔壁15的面方向上移動，堵塞平板31相對於與其相抵接的其他堵塞平板31或間隔壁15的上面15a滑動。

但是，在圖示例中，垂直於沿著間隔壁15的上面15a的水平方向T1的堵塞平板31、31、31的兩側部抵接有移動控制部件33、33，將移動控制部件33、33固定於間隔壁15的上面15a，防止堵塞平板31、31、31以垂直於沿著間隔壁15的上面的水平方向T1的方向移動。據此，堵塞平板31、31、31的移動方向在水平方向T1上受限制。另外，还可以省略設置移动控制部件33、33。

各堵塞平板31的插入孔32均形成為比通孔16的開口面積小。具體來講，沿著水平方向T1的各插入孔32的長度尺寸均比通孔16短。並且，在圖示例中，沿著間隔壁15的上面垂直於水平方向T1的各插入孔32的寬度尺寸均比通孔16短，但是例如其尺寸也可以相同于通孔16。

並且，位於離間隔壁15的上面15a最遠的最上層的第三堵塞平板31C的插入孔32C，其俯視結構呈圓形，其開口面積小到僅可插通碳電極13的程度。並且，抵接於第三堵塞平板31C(上層側堵塞平板31)下側的第二堵塞平板31B(下層側堵塞平板31)的插入孔32B與第三堵塞平板31C的插入孔32C相比，沿著水平方向T1的長度大。並且，抵接於第二堵塞平板31B(上層側堵塞平板31)下側的第一堵塞平板31A(下層側堵塞平板31)的插入孔32A與第二堵塞平板31B的插入孔32B相比，沿著水平方向T1的長度更大。

即，在多個堵塞平板31上形成的多個插入孔32形成為越遠離間隔壁15的上面15a其沿著水平方向T1的尺寸依次越小。

進而，上述構成的堵塞構件30具備有控制沿著水平方向T1與第一堵塞平板31A(下層側堵塞平板31)相對移動的第二堵塞平板31B(上層側堵塞平板31)的移動範圍的第一限制構件。第一堵塞平板31A在第二堵塞平板31B的兩端部上沿著水平方向T1延伸而設，並且，在第一堵塞平板31A中抵接於第二堵塞平板31B的抵接面的水平方向T1上的延伸部分設置有一對第一突出銷33A、33A，由此構成所述第一限制構件。

在該構成中，沿著水平方向T1的第一突出銷33A、33A間的距離減去第二堵塞平板31B的長度尺寸的長度相當於相對第一堵塞平板31A的第二堵塞平板31B的可移動範圍。並且，只要使第二堵塞平板31B在該可移動範圍內與第一堵塞平板31A相對移動，第二堵塞平板31B的插入孔32B即位於第一堵塞平板31A的插入孔32A的周邊的內側(參照圖6)。

並且，堵塞構件30具備第二限制構件，其限制沿著水平方向T1與第二堵塞平板31B(下層側堵塞平板31)相對移動的第三堵塞平板31C(上層側堵塞平板31)的移動範圍。即，第二限制構件如同第一限制構件，由設置於第二堵塞平板31B上且抵接於第三堵塞平板31C的抵接面的水平方向T1的延長部分的一對第二突出銷33B、33B所構成，第二突出銷33B、33B間的距離減去第三堵塞平板31C的長度尺寸的長度相當於第三堵塞平板31C相對第二堵塞平板31B的可移動範圍。第三堵塞平板31C在該可移動範圍內相對第二堵塞平板31B移動時，第三堵塞平板31C的插入孔32C位於第二堵塞平板31B的插入孔32B的周邊的內側(參照圖6)。

<堵塞構件的動作>

以下，相對於碳電極13的移動的具有上述構成的堵塞構件30的動作進行說明。在此，為使通孔16及多個插入孔32的中心位置聚集於水平方向T1，由上述構成的堵塞構件30及碳電極13相對於間隔壁15的通孔16配置的狀態(如圖5所示的狀態)，如圖6所示，使碳電極13在通孔16中以水平方向T1(圖6 中的向左方向)移動的情況進行說明。

首先，如果使碳電極13以水平方向T1移動，碳電極13會抵接於第三堵塞平板31C的插入孔32C的周邊，第三堵塞平板31C跟蹤碳電極13以水平方向T1移動。

在這樣移動時，碳電極13從以水平方向T1相對的第一堵塞平板31A及第二堵塞平板31B的插入孔32A、32B的周邊(以下，稱為插入孔32A、32B的移動方向端部。)脫離的狀態下，或者，第三堵塞平板31C的移動方向前方側的端部脫離與其相對的第二堵塞平板31B的第二突出銷33B的狀態下，第一堵塞平板31A及第二堵塞平板31B不會跟蹤碳電極13而移動。即，在這種狀態下，只有第三堵塞平板31C相對第二堵塞平板31B可滑動地移動。

接著，如果要使碳電極13進一步以水平方向T1移動，第三堵塞平板31C的移動方向前方側的端部抵接於第二堵塞平板31B的第二突出銷33B，第二堵塞平板31B及第三堵塞平板31C會跟蹤碳電極13以水平方向T1移動。並且，在該抵接狀態下，碳電極13雖然位於第二堵塞平板31B的插入孔32B的移動方向端部的附近，但並不會抵接。並且，第三堵塞平板31C與第二堵塞平板31B之間不會發生相對移動。

在這樣移動時，碳電極13從以水平方向T1相對的第一堵塞平板31A的插入孔32A的移動方向端部脫離的狀態下，或者，第二堵塞平板31B的移動方向前方側的端部脫離於與其相對的第一堵塞平板31A的第一突出銷33A的狀態下，第一堵塞平板31A不會跟蹤碳電極13而移動。即，在該狀態下只有第二堵塞平板31B會相對第一堵塞平板31A可滑動地移動。

之後，如果使碳電極13進一步以水平方向T1移動，第二堵塞平板31B的移動方向前方側的端部抵接於第一堵塞平板31A的第一突出銷33A時，全部堵塞平板31A、31B、31C 均會跟蹤碳電極13而以水平方向T1移動。並且，在該抵接狀態下，雖然碳電極13位於第一堵塞平板31A及第二堵塞平板31B的插入孔32A,32B的移動方向端部的附近，但是並不會抵接。並且，堵塞平板31A、31B、31C之間均不會發生相對移動。因此，在這樣移動時，第一堵塞平板31A相對間隔壁15可滑動地移動。

如上可知，上述碳電極13的移動過程中，以層疊方向相鄰接的2個堵塞平板31、31相互滑動而移動的長度，或著，第一堵塞平板31A與間隔壁15相互滑動而移動的長度，可分別設定地較短。並且，通過設置插入孔32A、32B、32C，可以利用堵塞平板31A、31B、31C保持通孔16的堵塞狀態的同時，跟蹤通孔16內的碳電極13而移動。

<氧化矽玻璃坩堝的製造方法>

以下說明利用具有如上構成的氧化矽玻璃坩堝製造裝置加熱熔融氧化矽粉末成形體11而製造氧化矽玻璃坩堝的方法。加熱熔融成形於模具10的內表面的碗狀的氧化矽粉末成形體11時，開始進行電弧放電之前，預先設定為以碳電極13、13、13作為中心電弧，以與模具10的旋轉中心線L重疊的電極位置中心線LL為軸線相互對稱。具體來講，如圖2、圖3所示，設定各軸線13L之間呈張開角度θ1，構成頂點在下方的倒三角錐狀。並且，使發生電弧放電的碳電極13、13、13前端相互接觸。

接著，用未圖示的電力供給單元對碳電極13、13、13開始供給電力(電力供給開始製程)。這時，由於碳電極13、13、13前端之間相互接觸，因此不會發生電弧放電。

之後，用電極移動機構20，使碳電極13、13、13保持頂點在下方的倒三角錐狀的同時，擴大電極間距離D(電極距離擴大製程)。與此同時，碳電極13、13間開始發生放電。這時，用電力供給單元控制供給電力，使各碳電極13的電力密度保持在40kVA/cm² ~1,700kVA/cm² 。

並且，用電極移動機構20，在維持張開角度θ1的狀態下，調整電極間距離D，滿足作為熔融氧化矽粉末成形體11所需熱源的條件(電極距離調整製程)。這時，持續用電力供給單元控制供給電力，使各碳電極13的電力密度保持在40kVA/cm² ~1,700kVA/cm² 。據此，可使電弧放電的狀態穩定，從而保持發生穩定的電弧放電。

進而，用電極移動機構20，在維持張開角度θ1的狀態下，調整相對於模具10的碳電極13的高度位置，滿足作為熔融氧化矽粉末成形體11所需熱源的條件(電極高度設定製程)。這時，持續用電力供給單元控制供給電力，使各碳電極13的電力密度保持在40kVA/cm² ~1,700kVA/cm² 。

最後，將氧化矽粉末成形體11熔融為規定狀態之後，以電力供給單元停止電力供給(電力供給結束製程)，完成氧化矽玻璃坩堝的製造。另外，在上述各製程中，可用連接於通氣口12的減壓單元控制氧化矽粉末成形體11附近的壓力。

<作用效果>

如上所述，在本實施方式的氧化矽玻璃坩堝製造裝置1中，為使碳電極13在通孔16內以水平方向T1移動，即使將通孔16開口面積設定地較大，通孔16也通過堵塞構件30被堵塞。另一方面，由於跟蹤碳電極13的移動而在水平方向T1上移動的堵塞構件30之中的1個插入孔32C的開口面積小到僅可插通碳電極13的程度，因此可縮小該插入孔32C與碳電極13間的間隙。

從而，可抑制加熱熔融氧化矽粉末成形體11時產生的煙塵等粉塵侵入間隔壁15的上方側而附著於電極移動機構20等的現象。並且，也可抑制無意間混入的灰塵從間隔壁15的上方側通過插入孔32C與碳電極13間的間隙掉到模具10內。如果此類灰塵附著于電弧熔融時的氧化矽玻璃坩堝的內表面，灰塵會在混入熔融的氧化矽玻璃的狀態下固化。並且，這樣混入氧化矽玻璃的灰塵很難在出貨前通過洗淨等方式去除。其結果，這樣混入氧化矽玻璃中的灰塵會成為用戶採用氧化矽玻璃坩堝並利用CZ法(切克勞斯基法)提拉單晶矽時發生單晶缺陷的原因。因此，混入微量此類灰塵(即使為ppm級別)的氧化矽玻璃坩堝會失去商品價值。對此，在本實施方式的氧化矽玻璃坩堝製造裝置1中，由於可抑制無意中混入灰塵，可維持較高的氧化矽玻璃坩堝的商品價值。

並且，通過將間隔壁15的通孔16的開口面積設定地較大，可擴大對通孔16的碳電極13的移動範圍，例如，可在較寬範圍內調整發生電弧放電的碳電極13、13的電極間距離D。並且，例如可在較寬範圍內調整發生電弧放電的碳電極13、13的張開角度θ1。這樣擴大相對通孔16的碳電極13的移動範圍，例如在製造30英寸以上的大口徑氧化矽玻璃坩堝時特別有效。

即，在製造大口徑的氧化矽玻璃坩堝時，熔融氧化矽粉末所需的電弧放電的輸出量相應會增加。因此，各碳電極13因電弧放電的熱量，容易從前端側磨損，碳電極13、13的電極間距離D也容易隨之變大。在此，本實施方式的氧化矽玻璃坩堝製造裝置1，如前所述可在較寬範圍內調整電極間距離D，因此可實際上延長碳電極13的壽命。

並且，為增加電弧放電的輸出量，有必要擴大碳電極13、13的張開角度θ1，防止電弧放電在碳電極13、13前端間以外的地方發生。在此，本實施方式的氧化矽玻璃坩堝製造裝置1，如前所述，可在較寬角度範圍內調整張開角度 θ1，因此在相同的氧化矽玻璃坩堝製造裝置1中，甚至可製造從小口徑到大口徑的各種尺寸的氧化矽玻璃坩堝。

進而，上述氧化矽玻璃坩堝製造裝置1，可將在碳電極13移動時，2個堵塞平板31、31互相滑動而移動的長度，或者，使第一堵塞平板31A和間隔壁15互相滑動而移動的長度，各自設定地較短，因此可抑制各堵塞平板31或間隔壁15的上面15a的磨損及與該磨損相伴的灰塵的產生。

並且，通過將上述的相對移動長度設定地較短，可在與熔融爐14內部空間相對且抵接於其他堵塞平板31或間隔壁15的任意的堵塞平板31的抵接面上，將加熱熔融氧化矽粉末成形體11時發生的附著灰塵等的粉塵的附著面積控制地較小。進而，由於成形於多個堵塞平板31上的多個插入孔32，離間隔壁15的上面15a越遠，其沿著水平方向T1的尺寸成形地相對越小，因此任意堵塞平板31的抵接面朝向垂直方向下方，可防止抵接面上堆積粉塵或灰塵。通過以上方法，可減少附著於任意的堵塞平板31的抵接面的粉塵隨著各堵塞平板31的移動而削掉下的量。因此，可減少掉到模具10的灰塵或粉塵的量。

進而，通過設置構成限制構件的突出銷33，可容易地設定相對於下層側堵塞平板31的上層側堵塞平板31的可移動範圍。並且，在碳電極13以水平方向T1移動時，由於碳電極13不抵接於第一堵塞平板31A及第二堵塞平板31B的插入孔32A、32B的周圍，可以構成限制構件的突出銷33，保護碳電極13。

<變形例1>

另外，本創作並不局限於上述實施方式，在不脫離本創作宗旨的範圍內，可進行各種變更。例如，在上述實施方式中，雖然設定堵塞平板31、31、31層疊於間隔壁15的上面15a，但可以做成如圖7所示結構，即，可以在朝向熔融爐14內部空間的間隔壁15的下面(主面)15b層疊(參照圖1)。在該構成中，可以依次層疊與上述實施方式相同形狀的第一堵塞平板31A、第二堵塞平板31B、第三堵塞平板31C，可以利用固定在下面15b的懸掛構件17支撐堵塞平板31、31、31，使第一堵塞平板31A抵接於間隔壁15的下面15b。但是，作為沿著水平方向T1的各堵塞平板31的長度尺寸，做到堵塞平板31不會從懸掛構件17脫離的大小為佳。

<變形例2>

另外，各碳電極13不僅在通孔16內以水平方向T1移動，如圖8所示，還可以設置成以垂直於間隔壁15的上面15a的橫向旋轉軸線O2(參照圖1)為中心以橫向旋轉方向T4旋轉。在這種情況下，在電極移動機構20中，例如，可將中間支撐部23以相對於基台21以橫向旋轉軸線O2為中心旋轉的方式安裝。並且，位於通孔16內的碳電極13，也可沿著間隔壁15的上面15a以橫向旋轉軸線O2的圓周方向(橫向旋轉方向T4)移動，因此，通孔16可以形成為以橫向旋轉軸線O2為中心的扇形。

另一方面，如圖9所示，堵塞該通孔16的堵塞構件40如同上述實施方式，由層疊於上面15a的多個堵塞平板31、31、31構成，主要是各堵塞平板31的俯視形狀不同於上述實施方式。並且，未設置有如上述實施方式所述的移動限制部件33、33。

即，各堵塞平板31以橫向旋轉軸線O2為中心形成為俯視扇形，由此可覆蓋俯視扇形的通孔16。並且，第一堵塞平板31A及第二堵塞平板31B的插入孔32A、32B，也以橫向旋轉軸線O2為中心成形為俯視扇形，沿著橫向旋轉方向T4的插入孔32A、32B的圓周方向尺寸均短于通孔16。另外，第三堵塞平板31C的插入孔32C如同上述實施方式，其形成為俯視圓形，插入孔32C的開口面積小到僅可插通碳電極13的程度。

並且，第二堵塞平板31B的插入孔32B的橫向旋轉方向T4的長度比第三堵塞平板31C的插入孔32C大。並且，第一堵塞平板31A的插入孔32A的橫向旋轉方向T4的長度比第二堵塞平板31B的插入孔32B更大。即，在多個堵塞平板31上形成的多個插入孔32，離間隔壁15的上面15a越遠橫向旋轉方向T4的尺寸成形地依次越小。另外，沿著水平方向T1的各堵塞平板31的長度尺寸及各插入孔32的長度尺寸如同上述實施方式。

並且，堵塞構件40具有作為第三限制構件的一對第三突出銷33C、33C，其限制沿著橫向旋轉方向T4與第一堵塞平板31A(下層側堵塞平板31)相對移動的第二堵塞平板31B(上層側堵塞平板31)的移動範圍。第三突出銷33C、33C設置於在第一堵塞平板31A內抵接於第二堵塞平板31B的抵接面的沿著橫向旋轉方向T4的延長部分。在該構成中，從沿著橫向旋轉方向T4的第三突出銷33C、33C間的距離減去沿著橫向旋轉方向T4的第二堵塞平板31B的周向尺寸的長度，相當於相對第一堵塞平板31A的第二堵塞平板31B的可移動範圍。

並且，堵塞構件40具有作為第四限制構件的一對第四突出銷33D、33D，其限制沿著橫向旋轉方向T4與第二堵塞平板31B(下層側堵塞平板31)相對移動的第三堵塞平板31C(上層側堵塞平板31)的移動範圍。第四突出銷33D、33D設置於在第二堵塞平板31B內抵接於第三堵塞平板31C的抵接面的沿著橫向旋轉方向T4的延長部分。在該構成中，從沿著橫向旋轉方向T4的第四突出銷33D、33D間的距離減去沿著橫向旋轉方向T4的第三堵塞平板31C的周向尺寸的長度，相當於相對第二堵塞平板31B的第三堵塞平板31C的可移動範圍。

另外，第一突出銷33A及第二突出銷33B的形成位置如同上述實施方式。

如圖8、9所示的構成中，例如，如圖10、11所示，通過使碳電極13、13、13以縱旋轉方向T3或橫向旋轉方向T4等移動，可使沿著電極位置中心線LL的電弧火焰的發生方向從沿著旋轉中心線L的垂直方向位移角度約ψ1。並且，即使如此位移碳電極13,13,13，也可用堵塞構件40保持通孔16的堵塞狀態。

另外，如圖8、9所示的堵塞構件40中，通孔16的形狀或各堵塞平板31的外形尺寸或插入孔32A、32B的形狀的俯視形狀並不局限於扇形，只要通孔16可以堵塞構件40保持堵塞狀態，且碳電極13可在通孔16內以水平方向T1及橫向旋轉方向T4移動，即可設置成任意形狀。

<變形例3>

並且，上述實施方式中，相對熔融爐14的基台21的移動方向(水平方向T1)僅設定為模具10的旋轉中心線L的徑向，但是基台21相對於熔融爐14例如也可以在旋轉中心線L的圓周方向上移動。換句話說，基台21的移動方向(水平方向T1)也可以設定為沿著間隔壁15的上面(主面)的面方向。在這種情況下，例如可使電極位置中心線LL相對於模具10的旋轉中心線L以間隔壁15的面方向平行移動。

<變形例4>

進而，限制相對於下層側的堵塞平板31的上層側的堵塞平板31的移動範圍的限制構件，不局限於設置在下層側的堵塞平板31的突出銷33。例如，還可以由形成在互相抵接的下層側的堵塞平板31及上層側的堵塞平板31的任意一側抵接面且沿著碳電極13的移動方向延伸的槽狀的軌道和，形成在另一側堵塞平板31的抵接面且扣合於軌道的突起狀的扣合部所構成。在該構成中，通過設定軌道的長度尺寸，可設定相對於下層側的堵塞平板31的上層側的堵塞平板31的可移動範圍。另外，具有這種構成時，不論相對於下層側的堵塞平板31的上層側的堵塞平板31的位置，只要上層側的堵塞平板31覆蓋下層側的堵塞平板31的插入孔32的周圍，就在通孔16內沿著碳電極13的移動方向的下層側的堵塞平板31的兩端部的距離可以設定為不大於上層側的堵塞平板31的兩端部的距離。

並且，由突出銷33等所構成的限制構件可以省略。在這種情況下，通過碳電極13隨其移動抵接於下層側堵塞平板31的插入孔32的移動方向端部，使下層側堵塞平板31與上層側堵塞平板31同時跟蹤碳電極13的移動方向而移動。

<變形例5>

進而，堵塞通孔16的堵塞構件30、40設置成由多個堵塞平板31層疊而構成的結構，但是例如也可以僅用1張堵塞平板31構成。即，用於堵塞通孔16的堵塞構件30、40可層疊1張，2張，3張，4張，5張中的任意張數的堵塞平板31而構成。

<變形例6>

並且，堵塞構件，不局限於由堵塞平板31所構成，可以由至少具有可插入碳電極13的插入孔的任意部件構成。即，例如，如圖12所示，作為堵塞構件也可以由可彈性變形的傘狀的筒狀體50構成。筒狀體50形成為蛇腹狀，使其容易進行彈性變形，筒狀體50的一端側開口構成碳電極13的插入孔51。並且，另一端側的開口構成大小大於插入孔51的開口面積的載置側開口部52，配置於間隔壁15的上面15a，使該載置側開口部52包圍通孔16。

另外，載置側開口部52可固定於間隔壁15的上面15a，但是，例如與上述實施方式的堵塞平板31的情況相同，可設為可沿著間隔壁15的上面15a移動，防止其與間隔壁15的上面15a之間產生間隙。並且，傘狀的筒狀體50，例如也可以固定在間隔壁15的下面15b。該傘狀的筒狀體50，例如也可以由碳纖維(carbon fiber)等高耐熱性材料所形成。

在該構成中，碳電極13在通孔16內例如以水平方向T1移動的情況下，傘狀的筒狀體50可通過進行彈性變形，移動插入孔51而跟蹤碳電極13的移動。並且，傘狀的筒狀體50的載置側開口部52未固定於間隔壁15的上面15a的情況下，筒狀體50可通過隨著碳電極13移動而在間隔壁15的上面15a移動，使插入孔51移動來跟蹤碳電極13移動。即，在該構成中，在以傘狀的筒狀體保持通孔16的堵塞狀態的同時，可使插入孔51在通孔16內跟蹤碳電極13的移動而移動。

[第2實施方式]

圖13是對於本創作的第2實施方式所涉及的氧化矽玻璃坩堝製造裝置進行說明的概略正面截面圖，是圖14的I-I線截面圖。圖14是同一氧化矽玻璃坩堝製造裝置的俯視圖。

該裝置具有可遮斷發生電弧火焰的裝置內和裝置外的、由側壁101所包圍的裝置室。形成側壁101時，只要是在製造氧化矽玻璃坩堝時可在裝置內外遮斷所需的環境氣體、溫度、雜訊、振動等(或者在裝置外降低、緩和這些物質)的物質，既可以採用金屬，也可以採用混凝土等結構材料。並且至少在局部可使用耐熱陶瓷等的耐熱材料。對側壁101的俯視形狀沒有特別的限制，只要是可以形成將後述模具102等收容於內部的空間的話，方筒形或圓筒形均可。

側壁101的下部設置在床部上，連接於裝置底部(未圖示)，在位於該側壁1和上側的後述第1間隔壁和位於下側的床部形成以空氣流動方式(air flow)可與外部遮斷或封閉的處理室(裝置室或者電弧熔融爐)。在側壁101的至少一部分上可以設置搬入搬出後述模具2或者操作員進出的可開關的門(未圖示)。裝置室內設有驅動具備有底圓筒形的內面的模具102和驅動上述模具2的模具驅動機構4。模具驅動機構104如果在可驅動模具102的狀態下，也可設在床部的下側等裝置室的外側。

模具(旋轉模具)102具有規定氧化矽玻璃坩堝的外形的碗狀的凹部向上開口的內側(內表面)形狀的有底圓筒形，其材質例如也可由石墨構成。該模具102的內部設置有多個貫通於其內表面的同時連接未圖示的減壓單元的通氣口102a，可以對形成在模具102內表面的氧化矽粉末成形體103內部進行減壓。模具驅動機構104將模具102在中心軸(圓筒內面的中心軸)周圍進行旋轉驅動。此外，還可以組合應用不改變旋轉軸(中心軸)線角度的水平移動及上下移動、改變旋轉軸線角度的傾斜等的驅動方式。

在裝置室內的模具2上側，設有平行於俯視狀態下的裝置室的大致整個面(以側壁101包圍的整個區域)的第1間隔壁106，該第1間隔壁106使裝置室內的模具102的上側空間由裝置室外部以空氣流動方式進行遮斷。相距第1間隔壁106具有一定間距的上側位置，在俯視狀態下的裝置室的大致整個面(以側壁101包圍的整個區域)設有與該第1間隔壁106大致平行的第2間隔壁108。由這些第1間隔壁106和第2間隔壁108構成的分隔部110，其上下方向的內側構成中間區域的同時，以該分隔部(頂棚)110，由不進行加熱的裝置上部區域，隔離、遮斷作為裝置室進行電弧加熱的裝置下部區域。在本實施方式中第1間隔壁106及第2間隔壁108的外周形狀由側壁101內面形狀所決定。

第2間隔壁108，在俯視狀態下脫離于成為後述電弧發生位置的裝置室的中央部分的位置上的側壁101的附近，在俯視狀態下沿著裝置室輪廓方向以等距設置有多個排氣口112並連通於分隔部110內部的中間區域。該例中，1個排氣口112配置于作為後述電弧發生位置且與裝置室中心位置俯視相對的位置。分隔部110內部的中間區域中，利用從排氣口112延伸至上方的管狀排氣路徑114，連通至排氣裝置116。排氣裝置116上安裝有收集煙塵的集塵裝置(未圖示)。

第1間隔壁106在成為後述電弧發生位置的裝置室中心位置附近備有多個下部開口118。下部開口118以一定間距配置於包圍設置在模具102正上方的裝置室中心點的圓周上。該例中，對應後述電弧電極122的數量，在圓周上以等間距配置有3個下部開口118。

第2間隔壁108具有與下部開口118相同數量的上部開口120，上部開口120以固定間隔配置於下部開口118上。設有設定於該第2間隔壁108的上部開口120的圓周，中心點可設置在由設定於上述第1間隔壁106的圓周中心引出的垂直線上，也可具有比設定於第1間隔壁的圓周的半徑大的半徑。並且，下部開口118和上部開口120以相似位置形狀配置，由此可各自貫通電弧電極122。並且，可覆蓋上部開口120內面(電弧電極122一側)而設有彈性部件126，據此，第2間隔壁108與電極122不會直接接觸，因此可防止第2間隔壁108或電極122的剝離。作為該彈性部件126，優選採用難以因熔融過程中產生的熱量而發生劣化的物質，例如，可使用含耐熱性樹脂組成物的部件，例如可用氟橡膠，矽酮橡膠，或丙烯橡膠等的1種以上物質。作為耐熱性樹脂組成物，例如可用熔點為200℃以上的樹脂。具體來講，例如可用PTFE、PFA、FEP、ETFE的1種以上的物質。

由下部開口118和上部開口120形成通過分隔部110連通裝置下部與裝置上部的連通通道121，貫通該連通通道121配置有棒狀的電弧電極122。電弧電極122通過電纜連接於交流電源155。電弧電極122的個數與連通通道121的數量，即，上部開口120的個數相同。該例中，使用三相3個電弧電極122。電弧電極相對於垂直線有5度~40度的傾角為佳。作為電弧電極122可以使用碳棒。在以電弧電極122作為碳電極的情況下，可將容積密度調整為規定範圍，例如1.3g/cm³ ~1.8g/cm³ 。電弧電極122，例如為進行交流3相(R相，S相，T相)的電弧放電，而用相同形狀的電極棒，如圖15所示，各自設置為各軸線122L的角度呈θ1，呈頂點在下方的倒三角錐狀。並且，向各電極122的通電可用未圖示的限制構件進行控制。在圖15中，作為電極122的位置設定狀態，電弧噴出方向以與電極位置中心軸線LL相一致的狀態進行圖示。電極的個數、配置狀態、供給電力方式並不局限於上述構成，也可採用其他構成。

驅動電弧電極122的電極驅動機構124配置於第2間隔壁108的上側。電極驅動機構124，以配置於電弧電極122內部的擺動軸151為中心，使電弧電極122分別擺動或接觸。即，該擺動以擺動軸151為中心進行。擺動軸151指向垂直於電弧電極122的長度方向的方向，在本實施方式中，位於上部開口120的內側。據此，可縮小上部開口120的尺寸。並且，擺動軸151位於上部開口120的內側，由此可抑制電極與間隔壁的接觸，電極或間隔壁難以發生剝離。並且，下部開口118的尺寸大於上部開口120，由此提高電弧電極122擺動的自由度。第1間隔壁的開口尺寸，例如可比上述第2間隔壁的開口尺寸大1.2、1.3、1.5、1.7、2.0、4.0，或5.0倍。該倍數可以為上述任意值以上，或其範圍內。該電極驅動機構124，例如，可以適當的驅動裝置旋轉指示為以擺動軸151為中心自由旋轉的電弧電極122，例如，可以以如圖13中箭頭所示的方式進行擺動。此時，電極可進行旋進運動(precession)。即，可以以擺動軸151為中心如描畫圓形的方式振動。

如圖16所示，電極驅動機構124可具備擺動限制板161、保持部162、R引導部163、擺動馬達164及進退馬達165。擺動限制板161由相互平行配置的2張鋼板構成，其具有：沿著電弧電極122延伸並與電弧電極122連接的支援板161a和，與其相連並從電弧電極122的基部側向前端側以脫離電極軸線的方向延伸的擺動位置限制板161b。該擺動位置限制板161b和保持部162通過R引導部163相互連接。R引導部163由軌道163a和滑塊(slide block)163b構成。軌道163a具有以擺動軸151為中心的圓弧形狀，其安裝在擺動限制板161上。滑動引導部163b可擺動地嵌合於軌道163a上，其安裝於保持部162。並且，擺動限制板161上形成有齒條161c，保持部162上設有與齒條161c相咬合的齒輪162a。齒條161a具有與軌道163a同心圓的形狀。齒輪162a通過擺動馬達164可旋轉驅動。擺動限制板161將電弧電極122在其長度方向上可進行進退移動而保持。該保持由多個滾子165a實現。其中一個滾子165a上連接有進退馬達165。

通過擺動馬達164的驅動，電弧電極122與擺動限制板161一體擺動。該擺動以擺動軸151為中心進行。如圖16所示，擺動軸151指向與電弧電極122的長度方向相垂直的方向，進而在俯視狀態下指向以多個電弧電極122形成的中心位置為中心的圓周方向。通過擺動多個電弧電極122來調整多個電弧電極122的各前端的電極間距離，由此可調節電極的張開程度。

並且，電極驅動機構124可固定在側壁101、第2間隔壁108，也可從裝置上部懸吊支撐。電弧電極驅動機構124通過伸縮及/或上下移動來調整電弧電極122前端部的位置。進而可通過調整相對於垂直線的傾斜度來設定多個電弧電極122所構成的角度中的電極的張開程度。

電極驅動機構(電極位置設定單元)124包括：支撐電弧電極122且可設定這些電極前端間距離D的支撐部、可以水平方向移動該支撐部的水平移動單元、可將多個支撐部及其水平移動單元作為一體並在上下方向移動的上下移動單元、可改變電弧電極122支撐角度的旋轉角度設定單元，支撐部可支撐電弧電極122並使其在擺動軸151周圍旋轉，並具有可控制擺動軸151的旋轉角度的旋轉單元。

為調節電弧電極122的電極前端間距離D以及電極位置狀態，在用旋轉角度設定單元控制電弧電極122的角度的同時，用水平移動單元控制支撐部的水平位置。進而，可以利用水平移動單元控制電極中心軸線LL和模具旋轉軸線的水平方向位置。並且，可以利用上下移動單元控制支撐部的高度位置，控制與各電極前端部122a的氧化矽粉末成形體103底部位置相對應的高度位置。同時，可以利用旋轉角度設定單元來分別設定各電弧電極122的角度，控制電弧火焰的發生方向(電極中心軸線)LL從垂直方向位移角度ψ1的程度。

另外，可以利用未圖示的上下移動單元將分隔部(頂棚)110設定為相對於側壁101可上下移動，由此可以控制電弧電極前端部122a的高度位置。

下面，對本實施方式所涉及的氧化矽玻璃坩堝的製造方法進行說明。

首先，向旋轉的模具102的內面堆積氧化矽粉末，形成與所期望的氧化矽玻璃坩堝的形狀大致對應的粉末層疊體103。在此，用於成形天然氧化矽玻璃的氧化矽粉末(天然氧化矽粉末)，可通過將以α-石英為主要成分的天然礦物粉碎成粉狀而製得。為成形合成氧化矽玻璃的氧化矽粉末(合成氧化矽粉末)，可採用四氯化矽(SiCl₄ )的汽相氧化(幹式合成法)、矽醇鹽(Si(OR)₄ )的加水分解(溶膠-凝膠法)等的化學合成方法製造。

接著，以電極驅動機構124及/或模具驅動機構104，將電極前端配置於與粉末層疊體103相對的規定位置。

接著，在電弧電力供給前啟動排氣裝置116，通過排氣路徑114排出第1間隔壁106及第2間隔壁108之間的中間區域內的氣體，使該中間區域內減壓。在那種情況下，由下部開口118吸入的氣體的排氣流量，可根據以上部開口120或下部開口118的面積減去電極截面面積的實質的開口面積、排氣裝置116的排氣速度、連通通道121附近的氣體溫度等進行調整，可設定為可在分隔部110的上下，遮斷分隔部110下側產生的煙塵及降低分隔部110上側的電弧火焰等的熱影響。在本創作中，可以此種煙塵的遮斷和熱影響的降低，實現流線性的遮斷或封閉。上述排氣開始後，可在繼續以模具驅動機構104旋轉驅動模具的同時，向電弧電極122外加規定的電壓，以電弧放電熔融氧化矽粉末層，使其玻璃化而製造上述氧化矽玻璃坩堝。

圖13中的箭頭概念地表示啟動排氣裝置116時氣體的流動。在上述玻璃化的製程中，熔融氧化矽粉末層時，氧化矽粉末的一部分汽化成氧化矽煙塵。

由於排氣，中間區域的氣壓相對於下部區域及上部區域內的氣壓為負壓，因此含有煙塵的氣體，通過下部開口118吸入中間區域，向側方(徑向)移動通過排氣路徑114，以排氣裝置116排向裝置外。因此，可抑制含煙塵的氣體通過上部開口120侵入上部區域。並且，可防止來自熔融爐的熱量通過上部開口120侵入上部區域。

另外，本創作並不限定於上述說明的實施方式。

上述第2實施方式的裝置中，將第1間隔壁和第2間隔壁一起，設定為側壁外周位於限定於側壁的內面的俯視範圍的整個面的構成，但是任意一方的間隔壁均可以小於另一方的間隔壁的面積。

並且，上述實施方式2，將排氣路徑設定為延伸於第2間隔壁的上方的管狀的物體，但是也可在側壁設置排氣口，連通於排氣裝置。例如，在側壁的外側設置包圍側壁的筒體，也可用上述筒體和被側壁圍繞的空間作為排氣路徑

下面，對本實施方式所涉及的電弧放電熔融設備的作用進行說明。

在本實施方式中，由於以排氣裝置116進行的排氣以及由熔融中的被熔融物產生的上升氣流，依次以下部開口118、第1間隔壁及第2間隔壁之間的空間、排氣口112、排氣路徑114的順序產生持續性的氣流。據此，產生於下部區域的熱量和灰塵等，乘著該氣流由排氣裝置16排出於氧化矽玻璃坩堝製造裝置。從而，可抑制上部區域的污染。

並且，由於第1間隔壁、第2間隔壁任意一方為水冷結構，流動於第1間隔壁及第2間隔壁之間的空間的氣流熱量，可防止第1間隔壁、第2間隔壁變形。

本實施方式，可以調整電弧放電發生的熱量為目的調節多個電弧電極122的前端間距離，擺動各電弧電極122。此時，多個電弧電極122可以公知的擺動構件進行擺動。

[第3實施方式]

圖17是對本創作的第3實施方式所涉及的氧化矽玻璃坩堝的製造裝置進行說明的概略正截面圖，是圖14的I-I線視截面圖。圖14是相同氧化矽玻璃坩堝製造裝置的俯視圖。第3實施方式，具有與第2實施方式基本相同的構成，表示相同的作用效果，但有以下幾點不同。

在裝置室內的模具2上側，設有與俯視的裝置室大致整個面(以側壁101包圍的整個區域)大概平行的間隔壁208，該間隔壁208流線性地遮斷裝置室內的模具102的上側空間與裝置室外部。間隔壁208，由不進行加熱的裝置上部區域，隔離．遮斷作為裝置室進行電弧加熱的裝置下部區域。在本實施方式中間隔壁208的外周形狀，由側壁101內面的形狀規定。

間隔壁208，在作為後述電弧發生位置的裝置室的中心位置附近具有多個開口。該開口，以一定間距配置于包圍作為裝置室中心的模具102正上方的中心點的圓周上。該例中，在圓周上對應後述電弧電極122的數量以等間距配置有3個開口。該開口，具有下部區域側的下部開口218和上部區域側的上部開口220。上述下部開口218，間隔壁208可位於與下部區域相接觸的面大致相同的高度。上述上部開口220，間隔壁208可位於與上部區域相接觸的面大致相同的高度。

間隔壁208，具有與下部開口218數量相同的上部開口220，上部開口220，以一定間距配置於下部開口218。設有設定於該間隔壁208的上部開口220的圓周，中心點可放置在由與下部開口218連接的圓周的中心引出的垂直線上，可具有大於設定於第1間隔壁的圓周的半徑的半徑。並且，下部開口218和上部開口220，可以相似的位置形狀平面配置，各自貫通電弧電極222。

驅動電弧電極122的電極驅動機構124，配置於第2間隔壁208的上側。

電極驅動機構124，可以配置於電弧電極122的內部的擺動軸251為中心，使電弧電極122分別擺動。即，該擺動，以擺動軸251為中心進行。

擺動軸251，指向電弧電極122的長度方向和直角方向，在本實施方式中，位於上部開口220的內側。據此，可縮小上部開口220的尺寸。並且，由於擺動軸251位於上部開口220的內側，可抑制電極和間隔壁接觸，使電極或間隔壁的剝離難以發生。並且，通過使下部開口218的尺寸大於上部開口220，使電弧電極122擺動的自由度變大。第1間隔壁的開口尺寸，可比上述第2間隔壁的開口尺寸例如大1.2、1.3、1.5、1.7、2.0、4.0、5.0倍，或10倍。該倍數，即使在上述任意值以上，或在範圍內均可。該電極驅動機構124，例如可用適當的驅動裝置旋轉指示為以擺動軸251為中心自由旋轉的電弧電極122，例如，如圖17以箭頭表示擺動的構成。此時，電極可進行拉莫爾進動。即，可以擺動軸251為中心如描日元似地振動。

電極驅動機構124，如圖18所示，也可具備擺動限制板161、保持部162、R引導部163、擺動馬達164及進退馬達165。擺動限制板161，由相互平行配置的2張鋼板構成，沿著電弧電極122延伸的與電弧電極122連接的支援板161a和與其連接從電弧電極122的基部側向前端側以與電極的軸線相離的方向伸長的擺動位置限制板161b。該擺動位置限制板161b和保持部162，以R引導部163相互連接。R引導部163由軌道163a和滑塊163b構成。軌道163a是為以擺動軸251為中心的圓弧形狀，安裝在擺動限制板161。滑動引導部163b，可擺動地與軌道嵌合163a，安裝於保持部162。並且，擺動限制板161，成形有齒條161c，保持部162上設有與齒條161c相咬合的齒輪162a。齒條161a，與軌道163a成同心圓形。齒輪162a，以擺動馬達164旋轉驅動。擺動限制板161，使電弧電極122可保持以電弧電極122的長度方向進退移動。該保持，由多個滾子165a提供。其中一個滾子165a上，連接著進退馬達165。

電弧電極122，通過擺動馬達164的驅動與擺動限制板161一體擺動。

該擺動，以擺動軸251為中心進行。如圖18所示，擺動軸251指向電弧電極122的長度方向和直角方向，進而以俯視指向以多個電弧電極122形成的中心位置為中心的圓周方向。通過擺動多個電弧電極122，可調整多個電弧電極122的前端之間的電極間距離，調節電極開度。

下面，對本實施方式涉及的氧化矽玻璃坩堝的製造方法進行說明。

首先，向旋轉的模具102的內面堆積氧化矽粉末，成形與所期望的氧化矽玻璃坩堝的形狀大致對應的粉末層疊體103。在此，用於形成天然氧化矽玻璃的氧化矽粉末(天然氧化矽粉末)可通過將以α-石英為主要成分的天然礦物粉碎成粉狀而製得。為形成合成氧化矽玻璃的氧化矽粉末(合成氧化矽粉末)，可採用四氯化矽(SiCl₄ )的汽相氧化(幹式合成法)或矽醇鹽(Si(OR)₄ )的加水分解(溶膠-凝膠法)等的化學合成方法製造。

接著，以電極驅動機構124及/或模具驅動機構104，將電極前端配置在與粉末層疊體103相對的規定位置。

接著，在供給電弧電力之前啟動排氣裝置116，並經過排氣路徑114進行排氣。然後，可在繼續利用模具驅動機構104旋轉驅動模具的同時，向電弧電極122外加規定的電壓，以電弧放電熔融氧化矽粉末層，使其玻璃化而製造氧化矽玻璃坩堝。

圖17的箭頭概念性地表示啟動排氣裝置116時的氣體的流動。在上述玻璃化製程中，熔融氧化矽粉末層時，氧化矽粉末的一部分汽化成氧化矽煙塵。由於排氣，下部區域的氣壓相對於上部區域內的氣壓構成負壓，因此含有煙塵的氣體向側方(徑向)移動，通過排氣路徑114以排氣裝置116排出裝置外。因此，可抑制含煙塵的氣體通過開口侵入上部區域。並且，可防止來自熔融爐的熱量通過開口侵入上部區域。

另外，本創作並不限定於上述說明的實施方式。

排氣路徑可為從間隔壁延伸至上方的管狀部件，或著，可在側壁設置排氣口並連通於排氣裝置。例如，可在側壁的外側設置包圍側壁的筒體，將上述筒體和側壁包圍的空間作為排氣路徑使用。

在本實施方式中，根據排氣裝置116進行的排氣以及由熔融中的被熔融物產生的上升氣流，按照下部區域、排氣口112、排氣路徑114的順序產生持續性的氣流。據此，產生於下部區域的熱量和灰塵等乘著該氣流由排氣裝置116排出於氧化矽玻璃坩堝製造裝置。因此，可抑制上部區域的污染。

並且，由於間隔壁208為水冷結構，可防止間隔壁208因氣流的熱量而變形。

本創作所涉及的氧化矽玻璃坩堝製造裝置並不局限於上述實施方式，對於本創作所涉及的氧化矽玻璃坩堝製造裝置的各部分的具體構成可進行各種變更。