石英玻璃坩堝及其制造方法
【專利摘要】[課題]提供抑制高溫下的變形的石英玻璃坩堝及其制造方法。[解決手段]石英玻璃坩堝1具有：圓筒狀的直筒部10a、在直筒部10a的下端形成的角部10c、和隔著角部10c與直筒部10a連接的底部10b。另外，石英玻璃坩堝1具備：構(gòu)成外層的內(nèi)包氣泡的不透明層11、和構(gòu)成內(nèi)層的除去了氣泡的透明層12。至少直筒部10a中的不透明層11與透明層12的邊界面在上下方向上形成周期的波面。
【專利說明】
石英玻璃坩堝及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ] 本發(fā)明涉及石英玻璃；t甘堝(>；[1^601188；[1；[03(^11(3；[1316)及其制造方法，特別是涉及 單晶硅提拉用石英玻璃坩堝及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在利用切克勞斯基法(CZ法）的單晶硅的制造中使用石英玻璃坩堝。CZ法中，將硅 原料裝入石英玻璃坩堝中進(jìn)行加熱熔融，在該硅熔液中浸漬晶種，使坩堝旋轉(zhuǎn)的同時(shí)緩慢 提拉晶種，使單晶生長(zhǎng)。為了以低成本制造半導(dǎo)體器件用的高品質(zhì)的單晶硅，需要提高一次 提拉工序中的單晶收率，因此，需要在長(zhǎng)時(shí)間的作業(yè)中不會(huì)發(fā)生變形的形狀穩(wěn)定的坩堝。
[0003] 在;t甘堝的變形中，:t甘堝的直筒部（straightbodyport ion)倒入娃恪液一側(cè)的所謂 的內(nèi)傾特別成為問題。在硅熔液的液面附近的錠的周圍設(shè)置被稱為所謂的熱區(qū)的隔熱板， 但在坩堝的直筒部發(fā)生內(nèi)傾的情況下，該內(nèi)傾的部分有可能與隔熱板接觸。在單晶提拉中 坩堝發(fā)生旋轉(zhuǎn)，因此，坩堝的直筒部在旋轉(zhuǎn)的同時(shí)與隔熱板接觸，發(fā)生坩堝的進(jìn)一步的變 形、隔熱板的破損、坩堝片混入到硅熔液中而引起的制造成品率降低等不良情況。
[0004] 為了防止高溫下的坩堝的變形，已知提高坩堝外層的A1濃度而達(dá)到高粘性的方法 (參考專利文獻(xiàn)1)。另外，也已知將坩堝的直筒部的朝向向外展開來防止內(nèi)傾的方法(參考 專利文獻(xiàn)2)。 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn) 專利文獻(xiàn)
[0005] 專利文獻(xiàn)1:日本特開2000-247778號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)2:國(guó)際公開第2009/099084號(hào)小冊(cè)子

【發(fā)明內(nèi)容】
發(fā)明要解決的課題
[0006] 然而，A1是單晶硅中的雜質(zhì)，即使提高A1濃度也自然而然地存在限界，無法充分地 抑制坩堝的變形。另外，向外展開結(jié)構(gòu)的坩堝雖然能夠抑制內(nèi)傾，但坩堝底部 (bottomportion)與基座的附著性不充分，容易發(fā)生壓曲和沉入。
[0007] 因此，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠抑制高溫下的變形的石英玻璃坩堝及其制 造方法。 用于解決問題的方法
[0008] 為了解決上述課題，本發(fā)明的石英玻璃坩堝是具有圓筒狀的直筒部、在上述直筒 部的下端形成的角部（cornerportion)、和隔著上述角部與上述直筒部連接的底部的石英 玻璃坩堝，其特征在于，具備:構(gòu)成坩堝的外層的內(nèi)包氣泡的不透明層(opaquelayer)、和構(gòu) 成土甘堝的內(nèi)層的除去了氣泡的透明層(1^3118口3^111：]^761')，至少上述直筒部中的上述不透 明層與上述透明層的邊界面(boundary surface)在至少一個(gè)方向上形成周期(period)的波 面（wavesurface)〇
[0009] 根據(jù)本發(fā)明，不透明層與透明層的邊界面在一個(gè)方向上周期地具有波浪形狀，因 此，能夠縮小石英玻璃中的殘留應(yīng)力的空間上的偏移。因而，可以得到難以發(fā)生坩堝的變形 的狀態(tài)。另外，坩堝壁體不容易被來自硅熔液的壓力壓縮，從而能夠抑制直筒部的內(nèi)傾等坩 堝的變形。
[0010] 本發(fā)明中，優(yōu)選上述直筒部以及上述角部中的上述不透明層與上述透明層的邊界 面形成上述波面。根據(jù)該構(gòu)成，可以進(jìn)一步抑制坩堝的變形。
[0011 ] 本發(fā)明中，上述波面的行進(jìn)方向（travelingdirection)優(yōu)選為與上述直筒部的中 心軸平行的上下方向，另外，也優(yōu)選為上述直筒部的周向。另外，上述波面的行進(jìn)方向也可 以為上述直筒部的上述上下方向與上述周向二者的合成。在任意一種情況下，不透明層與 透明層的邊界面形成條紋的變化圖案，因此，能夠抑制高溫下的坩堝的變形。
[0012]本發(fā)明中，上述波面的變化的周期優(yōu)選為20mm以上且100mm以下。波面的變化的周 期如果在該范圍內(nèi)，則對(duì)于波形的振幅而言能夠賦予適當(dāng)?shù)牟ㄩL(zhǎng)，從而可以賦予機(jī)械強(qiáng)度 高的波形結(jié)構(gòu)。
[0013]另外，本發(fā)明的石英玻璃坩堝的制造方法，是具有在上端具有開口部 (openingportion)的圓筒狀的直筒部、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石英玻璃坩堝的制造方法，其特征在于，具備:使具有與上述石 英玻璃坩堝的外形一致的形狀的模具旋轉(zhuǎn)的同時(shí)在其內(nèi)表面上堆積石英粉 (quartzpowder)的工序;和將上述石英粉通過電弧恪化進(jìn)行玻璃化而形成石英玻璃i甘堝的 工序，在將上述石英粉進(jìn)行電弧熔化的工序中，使通過在上述模具上設(shè)置的通氣孔 (ventilationhole)進(jìn)行脫氣時(shí)的抽吸力沿一個(gè)方向周期地不同，在上述一個(gè)方向上以 周期的波面的形式形成至少上述直筒部中的上述不透明層與上述透明層的邊界面。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明，不透明層與透明層的邊界面在一個(gè)方向上周期地具有波浪形狀，由 此，可以制造不容易發(fā)生在高溫下的變形的石英玻璃坩堝。 發(fā)明效果
[0015] 根據(jù)本發(fā)明，能夠提供抑制高溫下的變形的石英玻璃坩堝及其制造方法。
【附圖說明】
[0016] 圖1是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式的石英玻璃坩堝的結(jié)構(gòu)的概略截面圖。 圖2是表示圖1的石英玻璃坩堝的立體結(jié)構(gòu)的概略透視圖。 圖3是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式的石英玻璃坩堝的結(jié)構(gòu)的概略截面圖。 圖4是表示圖3的石英玻璃坩堝的立體結(jié)構(gòu)的概略透視圖。 圖5是用于對(duì)石英玻璃坩堝1的制造方法進(jìn)行說明的示意圖。 圖6是說明模擬(simulation)條件的示意圖，特別是表示模擬之后的坩堝壁狀態(tài)的示 意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 以下，參照附圖的同時(shí)對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式詳細(xì)進(jìn)行說明。
[0018] 圖1是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式的石英玻璃坩堝的結(jié)構(gòu)的概略截面圖。另外，圖2 是表示圖1的石英玻璃坩堝的立體結(jié)構(gòu)的概略透視圖。
[0019] 如圖1和圖2所示，本實(shí)施方式的石英玻璃坩堝1具有:在上端具有開口部lOd的圓 筒狀的直筒部l〇a、在直筒部10a的下端形成的角部10c、和隔著角部10c與直筒部10a連接的 底部l〇b。
[0020] 直筒部10a從角部10c的上端筆直地向上方延伸，但也可以是不完全垂直的，可以 為以向上方緩慢地?cái)U(kuò)展的方式傾斜的向外展開形狀。另外，直筒部l〇a可以為直線，也可以 緩慢地彎曲。底部l〇b為由彎曲面構(gòu)成的圓底，但也可以為由平坦面構(gòu)成的平底。連接直筒 部l〇a與底部10b的角部10c的曲率(第2曲率)大于底部10b的曲率(第1曲率）。
[0021 ] 開口部10(1的直徑（口徑（(^611；[1^(1131116七61'))優(yōu)選為32英寸（約8001]1111)以上。這是 由于，這樣的大口徑的坩堝用于直徑300mm以上的大口徑單晶硅錠的提拉，要求在長(zhǎng)時(shí)間的 提拉工序中難以變形。在口徑32英寸的坩堝的直筒部發(fā)生大約30mm內(nèi)傾的情況下，該內(nèi)傾 的部分與隔熱板接觸，會(huì)成為單晶硅的提拉的失敗。根據(jù)情況高溫的硅熔液有可能漏出會(huì) 引起爆破。在單晶娃的提拉失敗的情況下，有必要收回井f堝和恪液。還有，在爐內(nèi)，特別是有 必要修理隔熱板。
[0022] ;t甘堝的壁厚(wallthickness)優(yōu)選為10mm以上，更優(yōu)選為13mm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，這是由于，對(duì)于這些大型且大容量的坩堝而言需要不會(huì)因硅熔液的壓力 而發(fā)生變形的充分的厚度。
[0023] 如圖1所示，石英玻璃坩堝1為二層結(jié)構(gòu)，具備：構(gòu)成外層的不透明層11、和構(gòu)成內(nèi) 層的透明層12。不透明層11和透明層12均設(shè)置在從直筒部10a到底部10b的整個(gè)坩堝上。
[0024] 不透明層11是由于內(nèi)包多個(gè)微小的氣泡而看起來白池的石英玻璃層。不透明層11 發(fā)揮在單晶硅的提拉時(shí)將來自配置于坩堝的外周的加熱器的熱均勻地傳導(dǎo)至坩堝內(nèi)的硅 熔液中的作用。不透明層11與透明層12相比，熱容量更大，因此，能夠穩(wěn)定地控制硅熔液的 溫度。
[0025] 不透明層11的氣泡含有率大于透明層12的氣泡含有率，只要能夠發(fā)揮其功能，則 沒有特別限定，優(yōu)選為大于0.1 %且5.0%以下。這是由于，不透明層11的氣泡含有率為 0.1%以下時(shí)，不能發(fā)揮不透明層11的功能，保溫性變得不充分。另外，不透明層11的氣泡含 有率超過5.0%的情況下，由于氣泡的膨脹，坩堝發(fā)生變形的可能性大，單晶化率有可能降 低，另外，傳熱性變得不充分。不透明層11的氣泡含有率特別優(yōu)選為1.0%以上且4.0%以 下。只要為1.0%以上且4.0%以下，則能夠進(jìn)一步防止坩堝的變形，另外，可以進(jìn)一步提高 傳熱性。
[0026] 需要說明的是，石英玻璃的氣泡含有率可以通過比重測(cè)定而求得。從坩堝上切割 單位體積（1cm3)的石英玻璃片，將其質(zhì)量設(shè)為A、不含氣泡的石英玻璃的比重設(shè)為B = 2 ? 21g/cm3時(shí)，氣泡含有率P( % )為P= (1-A/B) X 100 〇
[0027] 不透明層11優(yōu)選由天然石英構(gòu)成。天然石英是指天然水晶、硅石等天然質(zhì)原料。通 常，天然石英與合成石英相比，金屬雜質(zhì)的濃度高，0H基的濃度低。例如天然石英中含有的 A1的含量為lppm以上，堿金屬(Na、K以及Li)的含量分別為0.05ppm以上，0H基的含量小于 60ppm。需要說明的是，是否為天然石英可以根據(jù)多個(gè)要素來綜合判斷。天然石英與合成石 英相比，高溫下的粘性高，因此，能夠提高整個(gè)坩堝的耐熱強(qiáng)度。另外，天然石英與合成石英 相比更廉價(jià)，在成本方面也有利。
[0028] 透明層12是除去氣泡直到一眼看上去透明的程度的石英玻璃層。通過透明層12， 能夠防止石英小片從坩堝內(nèi)表面上的剝離，從而能夠提高單晶硅收率。透明層12只要是至 少不會(huì)因?yàn)闅馀荻档蛦尉章实某潭鹊臍馀莺新室约皻馀莩叽缂纯?，沒有特別限定， 但是指氣泡含有率為0.1 %以下，氣泡的平均直徑為lOOwii以下。
[0029] 從不透明層11到透明層12的氣泡含有率的變化比較急劇，在從透明層12的氣泡含 有率開始增加的位置向坩堝的外表面?zhèn)韧七M(jìn)數(shù)十 ym左右的位置，大致達(dá)到不透明層11的氣 泡含有率。因此，肉眼下不透明層11與透明層12的交界清晰。
[0030] 透明層12優(yōu)選由合成石英構(gòu)成。所謂合成石英是指通過例如硅醇鹽的水解而合成 的氧化硅原料。通常，合成石英與天然石英相比，金屬雜質(zhì)的濃度低，0H基的濃度高。例如合 成石英中含有的各金屬雜質(zhì)的含量小于〇.〇5ppm，OH基的含量為30ppm以上。但是，添加了 A1 等金屬雜質(zhì)的合成石英也廣為人知，因此，是否為合成石英難以由一個(gè)要素來判斷，而可以 根據(jù)多個(gè)要素來綜合判斷。這樣，合成石英與天然石英相比雜質(zhì)更少，因此，可以防止從坩 堝向硅熔液中溶出的雜質(zhì)增加，能夠提高單晶硅化率。
[0031 ] 透明層12的厚度優(yōu)選為0.5mm以上。其原因在于，透明層12薄于0.5mm的情況下，有 可能在單晶硅的提拉中透明層12發(fā)生熔損而不透明層11露出。坩堝的壁厚為不透明層11與 透明層12的合計(jì)，不透明層11的厚度為坩堝的壁厚減去透明層12的厚度而得到的值。因此， 如果透明層12增厚，則不透明層11變薄，如果透明層12變薄，則不透明層11增厚。
[0032] 本實(shí)施方式中，不透明層11與透明層12的邊界面在一個(gè)方向上以周期的波面的形 式形成。波面的行進(jìn)方向?yàn)榕c直筒部l〇a的圓筒形狀的中心軸Z平行的上下方向。為了實(shí)現(xiàn) 這樣的邊界面的形狀，在坩堝的直筒部l〇a以及角部10c上不透明層11厚的位置和薄的位置 在一個(gè)方向上以規(guī)定的周期反復(fù)設(shè)置。不透明層11的厚度在周向上是一定的，因此，立體上 如圖2所示觀察到橫條紋的變化圖案。圖2中，實(shí)線表示不透明層11的厚度最厚的位置，虛線 表示不透明層11的厚度最薄的位置。
[0033] 相對(duì)于石英玻璃坩堝1的直筒部10a的壁厚H而言，不透明層11的厚度在最厚的位 置（最大厚度（maximumthickness)ta)為0.8H，在最薄的位置（最小厚度 (minimumthickness )tb)為0.2H。例如在直筒部10a的壁厚H= 10mm時(shí)，不透明層11的最大厚 度ta為8mm，最小厚度tb為2mm。這樣的最大厚度ta與最小厚度tb在徑向（上下方向）上周期 反復(fù)。
[0034]波面的變化的周期T優(yōu)選為20mm以上且100mm以下。另外，波數(shù)優(yōu)選為8~32。這是 由于，如果考慮氣泡尺寸等，則在20_以下時(shí)，周期T過短，難以得到清晰的波形，在100mm以 上時(shí)，周期T過長(zhǎng)，坩堝的負(fù)擔(dān)不會(huì)減小，另外，難以得到清晰的波形。
[0035]波形的邊界面需要至少在直筒部10a的全周上設(shè)置，優(yōu)選在直筒部10a與角部10c 二者上設(shè)置。波形的邊界面無需在底部l〇b上設(shè)置，底部10b為平坦的邊界面即可。但是，波 形的邊界面可以在包括直筒部10a、角部10c以及底部10b的整個(gè)坩堝上設(shè)置。
[0036]在單晶硅的提拉工序中，石英玻璃坩堝1被加熱而發(fā)生軟化，形成由于來自硅熔液 的壓力和自重而容易發(fā)生變形的狀態(tài)。特別是硅熔液的液面的下方的部位的軟化的程度 大。另外，坩堝內(nèi)周面從石英玻璃坩堝1內(nèi)的硅熔液受到的壓力非常大，特別是坩堝的直筒 部l〇a的壁體由于來自硅熔液的壓力而被壓縮，其結(jié)果，形成硅熔液的液面的上方的坩堝上 端部容易內(nèi)傾的狀態(tài)。但是，不透明層11與透明層12的邊界面在上下方向上周期地具有波 浪形狀的情況下，坩堝壁體不容易被來自硅熔液的壓力壓縮，因此，可以形成難以發(fā)生內(nèi)傾 的狀態(tài)。另外，可以縮小石英玻璃中的殘留應(yīng)力的空間上的偏移，能夠抑制高溫下的坩堝的 變形。
[0037] 這樣的波形的邊界面可以通過使來自用于其制造的石墨模具(graphitemold)的 真空抽吸用的通氣孔的抽吸力根據(jù)不透明層11的厚度而變化來實(shí)現(xiàn)。即，在希望形成厚不 透明層11的位置強(qiáng)力（大量)進(jìn)行抽吸，在希望形成薄不透明層11的位置微弱（少量)進(jìn)行抽 吸，將這樣的抽吸的強(qiáng)弱例如在上下方向上周期地布置即可。這樣制造的坩堝具有如上所 述的波形的邊界面分布，因此，能夠抑制坩堝的內(nèi)傾。
[0038]圖3是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式的石英玻璃坩堝2的結(jié)構(gòu)的概略截面圖。另外，圖 4是表示圖3的石英玻璃坩堝2的立體結(jié)構(gòu)的概略透視圖。
[0039] 如圖3和圖4所示，本實(shí)施方式的石英玻璃坩堝2的特征在于，不透明層11與透明層 12的邊界面在一個(gè)方向上以周期的波面的形式形成，波面的行進(jìn)方向?yàn)橹蓖膊?0的周向。 為了實(shí)現(xiàn)這樣的邊界面的形狀，在石英玻璃坩堝2中，在坩堝的直筒部10a和角部10c中，不 透明層11厚的位置和薄的位置在周向上以規(guī)定的周期反復(fù)設(shè)置。不透明層11的厚度在上下 方向上是一定的，因此，立體上如圖4所示觀察到縱條紋的厚度的變化圖案。
[0040] 與第1實(shí)施方式同樣地，相對(duì)于石英玻璃坩堝2的直筒部的壁厚H而言，不透明層11 的厚度在最厚的位置為0.8H，在最薄的位置為0.2H。在直筒部的壁厚H= 10mm時(shí)，不透明層 11的最大厚度為8_，最小厚度為2mm。這樣的最大厚度與最小厚度在周向上周期反復(fù)。這樣 的波形的不透明層11至少可以在直筒部形成，在角部l〇c和底部10b也可以不是波形，但也 可以是波形。
[00411波面的變化的周期T優(yōu)選為20mm以上且100mm以下。另外，波數(shù)優(yōu)選為32~128。這 是由于，如果考慮氣泡尺寸等，則在20mm以下時(shí)，周期T過短，難以得到清晰的波形，100mm以 上時(shí)，周期T過長(zhǎng)，坩堝的負(fù)擔(dān)不會(huì)減小，另外，無法得到清晰的波形。
[0042] 本實(shí)施方式中，波形的邊界面需要至少在直筒部10a的全周上設(shè)置，優(yōu)選在直筒部 10a和角部10c二者上設(shè)置。波形的邊界面無需在底部10b上設(shè)置，底部10b為平坦的邊界面 即可。但是，波形的邊界面也可以在包括直筒部l〇a、角部10c以及底部10b的整個(gè)坩堝上設(shè) 置。
[0043] 本實(shí)施方式的石英玻璃坩堝2可以發(fā)揮與第1實(shí)施方式同樣的效果。即，不透明層 11與透明層12的邊界面在周向上周期地具有波浪形狀的情況下，坩堝壁體不容易被來自硅 熔液的壓力壓縮，因此，可以形成難以發(fā)生內(nèi)傾的狀態(tài)。
[0044] 圖5是用于對(duì)石英玻璃坩堝1的制造方法進(jìn)行說明的示意圖。
[0045]本實(shí)施方式的石英玻璃坩堝1可以通過旋轉(zhuǎn)模具法制造。旋轉(zhuǎn)模具法中，在以一定 速度旋轉(zhuǎn)的石墨模具21的內(nèi)表面上以規(guī)定的厚度堆積石英粉20。由于模具21發(fā)生旋轉(zhuǎn)，因 此，在模具21內(nèi)填充的石英粉20由于離心力在貼付于內(nèi)表面的狀態(tài)下停留在一定位置上， 并維持其形狀。作為石英粉20,優(yōu)選使用天然石英粉和合成石英粉二種。即，首先，使天然石 英粉以規(guī)定的厚度堆積，接著，在天然石英粉的堆積層的內(nèi)表面上使合成石英粉以規(guī)定的 厚度堆積(步驟S12)。
[0046]然后，在模具21內(nèi)設(shè)置電弧電極(arcelectrode)22,從石英粉20的層的內(nèi)側(cè)進(jìn)行 電弧放電，將石英粉加熱至1700 °C以上，進(jìn)行電弧熔化(步驟S13)。加熱時(shí)間、加熱溫度等具 體的條件考慮原料和坩堝的尺寸等條件適當(dāng)確定。
[0047] 另外，與該加熱同時(shí)從模具21側(cè)開始減壓，通過在模具21上設(shè)置的通氣孔23,將熔 融石英內(nèi)的氣體向外側(cè)抽吸，通過通氣孔23向外部排出，由此，部分地除去坩堝內(nèi)表面的氣 泡，形成實(shí)質(zhì)上沒有氣泡的透明層12。此時(shí)，在希望形成透明層12?。ú煌该鲗?1厚）的位 置，由小箭頭Pa所示微弱抽吸，在希望形成透明層12厚(不透明層11薄）的位置，由大箭頭Pb 所示強(qiáng)力抽吸，可以在上下方向上周期地布置抽吸力的強(qiáng)弱分布。然后，減弱（或停止)所有 通氣孔23的抽吸力，進(jìn)一步持續(xù)加熱，使氣泡殘留，由此，形成含有多個(gè)微小的氣泡的不透 明層11。由上，完成了具有包含多個(gè)氣泡的由天然石英玻璃構(gòu)成的不透明層11、和除去了氣 泡的由合成石英玻璃構(gòu)成的透明層12的石英玻璃坩堝1。
[0048] 圖5是圖1和圖2所示的第1實(shí)施方式的石英玻璃坩堝1的制造方法，抽吸力強(qiáng)的位 置和弱的位置沿坩堝的上下方向交替配置，但在抽吸力強(qiáng)的位置和弱的位置沿坩堝的周向 交替配置的情況下，可以制造圖3和圖4所示的第2實(shí)施方式的石英玻璃坩堝2。
[0049]如上所說明，本實(shí)施方式的石英玻璃坩堝的制造方法，使通過在石墨模具21上設(shè) 置的通氣孔23將熔融石英玻璃進(jìn)行脫氣(脫泡)時(shí)的抽吸力沿坩堝的上下方向或周向周期 地變化，因此，可以使不透明層11的厚度周期地變化。因而，可以制造在單晶硅提拉中的高 溫下難以發(fā)生變形的石英玻璃坩堝。
[0050] 以上，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式進(jìn)行了說明，但本發(fā)明不限于上述的實(shí)施方式， 在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)可以進(jìn)行各種變更，這些當(dāng)然都包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0051] 例如上述實(shí)施方式中，對(duì)不透明層11的厚度在上下方向或周向的任意一個(gè)方向上 周期地變化的情況進(jìn)行了說明，但也可以在上下方向和周向兩個(gè)方向上周期地變化。 實(shí)施例
[0052]對(duì)3 2英寸石英玻璃坩堝的樣品在高溫下進(jìn)行了耐熱試驗(yàn)?zāi)M（CAE : computeraidedengineering)。該模擬中，使用圖1和圖2所示的不透明層11的厚度在上下方 向上變化的坩堝，準(zhǔn)備不透明層11的厚度的周期T不同的10種坩堝樣品#1~#10。樣品#1~# 10中的不透明層11的厚度的變化的周期T為10、20、30、40、60、80、100、120、140、200111111。另 外，將直筒部的壁厚設(shè)為l〇mm，將不透明層11的最大厚度設(shè)為8mm，將不透明層的最小厚度 設(shè)為2mm 〇
[0053]在此，坩堝壁的質(zhì)量密度設(shè)定為2.328e3[kg/m3]、泊松比設(shè)定為0.28。另外，與硅熔 液不接觸的坩堝上部的楊氏模量設(shè)定為130[Gpa]，與硅溶液接觸的坩堝壁的內(nèi)層(透明層 12)以及外層(不透明層11)的楊氏模量各設(shè)定為65[Gpa]以及97.5[Gpa]。另外作為邊界條 件，與硅溶液接觸的坩堝內(nèi)面S2上施加 JUMpa]的壓力。另外，坩堝外面&與基座的內(nèi)面接 觸，因此，X方向（水平方向）的位置被拘束。另外，所有的坩堝壁的下端S 3也被拘束。
[0054]圖6顯示針對(duì)從石英玻璃坩堝的開口端部到直筒部的截面，具有波面的情況和不 具有波面的情況下進(jìn)行了變形試驗(yàn)?zāi)M的結(jié)果。不形成波面的情況下的變形試驗(yàn)?zāi)M結(jié)果 為，與硅溶液不接觸的坩堝上部的內(nèi)傾較大，該內(nèi)傾的部分有可能與隔熱板接觸，相對(duì)于形 成波面的情況下的變形實(shí)驗(yàn)?zāi)M結(jié)果為，與硅溶液不接觸的坩堝壁上部的變形較小，由此 可知，有可能與隔熱板不接觸。
[0055]表1顯示在以下條件下進(jìn)行了坩堝樣品#1~#10的變形試驗(yàn)?zāi)M的結(jié)果。加熱條件 設(shè)定為1500度下進(jìn)行了 48小時(shí)。
[0056][表1]
[0057]由表1可知，樣品#1、#8~#10中發(fā)生變形，但樣品#2~#7中沒有發(fā)生變形。 符號(hào)的說明 [0058] 1、2石英玻璃i甘堝 l〇a直筒部 10b底部10c角部 10d開口部 11 不透明層 12 透明層 20 石英粉 21 石墨模具 22 電弧電極 23 通氣孔 32 口徑 H 壁厚 T 周期 Ta 最大厚度 Tb 最小厚度
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種石英玻璃i甘堝（vitreoussilicacrucible)，是具有圓筒狀的直筒部 (straightbodyportion)、在所述直筒部的下端形成的角部（cornerportion)、和隔著所述 角部與所述直筒部連接的底部(bottomport ion)的石英玻璃i甘堝，其特征在于，具備：構(gòu)成 坩堝的外層的內(nèi)包氣泡的不透明層(opaquelayer)、和構(gòu)成坩堝的內(nèi)層的除去了氣泡的透 明層(廿3118口3代111：13761')，并且至少所述直筒部中的所述不透明層與所述透明層的邊界面 (boundarysurface)在至少一個(gè)方向上形成周期(period)的波面(wavesurface)。2. 如權(quán)利要求1所述的石英玻璃坩堝，其中，所述直筒部以及所述角部中的所述不透明 層與所述透明層的邊界面形成所述波面。3. 如權(quán)利要求1或2所述的石英玻璃坩堝，其中，所述波面的行進(jìn)方向 (travel ingdirect ion)為所述直筒部的上下方向。4. 如權(quán)利要求1或2所述的石英玻璃坩堝，其中，所述波面的行進(jìn)方向?yàn)樗鲋蓖膊康?周向。5. 如權(quán)利要求1或2所述的石英玻璃坩堝，其中，所述波面的行進(jìn)方向?yàn)樗鲋蓖膊康?上下方向與周向二者的合成。6. 如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的石英玻璃坩堝，其中，所述波面的變化的周期為 20mm以上且100mm以下。7. -種石英玻璃i甘堝的制造方法，是具有在上端具有開口部(openingportion)的圓筒 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 的石英玻璃坩堝的制造方法，其特征在于，具備:使具有與所述石英玻璃坩堝的外形一致的 形狀的模具旋轉(zhuǎn)的同時(shí)在其內(nèi)表面上堆積石英粉(quartzpowder)的工序;和將所述石英粉 通過電弧熔化進(jìn)行玻璃化而形成石英玻璃坩堝的工序，在將所述石英粉進(jìn)行電弧熔化的工 序中，使通過在所述模具上設(shè)置的通氣孔(ventilationhole)進(jìn)行脫氣時(shí)的抽吸力沿一個(gè) 方向周期地不同，在所述一個(gè)方向上以周期的波面的形式形成至少所述直筒部中的所述不 透明層與所述透明層的邊界面。
【文檔編號(hào)】C30B15/10GK105849320SQ201480071168
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2014年12月25日
【發(fā)明人】須藤俊明, 佐藤忠廣, 北原賢, 北原江梨子
【申請(qǐng)人】勝高股份有限公司