JP4592037B2

JP4592037B2 - 石英ガラスルツボの製造方法

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Publication number: JP4592037B2
Application number: JP2000163644A
Authority: JP
Inventors: 康生大浜; 繁夫水野
Original assignee: Shin Etsu Quartz Products Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Quartz Products Co Ltd
Priority date: 2000-05-31
Filing date: 2000-05-31
Publication date: 2010-12-01
Anticipated expiration: 2020-05-31
Also published as: EP1286925A1; WO2001092169A1; JP2001348240A; KR20020029335A; DE60118375T2; US20030074920A1; EP1286925B1; DE60118375D1; WO2001092170A1; KR100711443B1; US6886364B2; TWI278437B

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコン単結晶の引上げに好適に使用される石英ガラスルツボの製造方法に関する。
【０００２】
【関連技術】
一般に石英ガラスルツボの製造方法は、回転するモールド内に二酸化珪素粉を供給して、遠心力によりルツボ形状の成型体に成型した後、アーク火炎により該成型体を加熱溶融して半透明石英ガラス製ルツボ基体（外層）を形成する基体形成工程と、及び該ルツボ基体の形成中もしくは形成後に、該ルツボ基体内の加熱雰囲気内に新たに二酸化珪素粉を供給し、ルツボ基体内面側に透明石英ガラス製内層を形成する内層形成工程と、から構成されるものである。
【０００３】
一方、シリコン単結晶の製造には、いわゆるチョクラルスキー法（ＣＺ法）と呼ばれる方法が広く採用されている。このＣＺ法は原料であるシリコン多結晶を石英ガラスルツボ中で溶融し、この融液にシリコン単結晶の種結晶を接合し、石英ガラスルツボと種結晶を回転させながら種結晶を引上げることで、円柱状のシリコン単結晶を育成する方法である。
【０００４】
このＣＺ法において、シリコン多結晶を溶融した後、引上げ工程中に発生する重要な問題のひとつに、融液表面に発生する振動による弊害があると考えられている。融液表面に振動が発生すると、種結晶をシリコン融液に接合する作業いわゆる「種付け」作業を困難にしてしまう、引上げ工程の初期に結晶を乱してしまう、等の問題が生じる。
【０００５】
この問題を解決する為、本出願人は石英ガラスルツボの内表面の表面張力を５０mN／m以下とすることを提案した（特開平２０００−７２５９４号公報）。具体的には、石英ガラスルツボ内表面のＯＨ濃度、表面粗さ、金属不純物を調節することで、シリコン融液と石英ガラスルツボとの濡れ性を向上させ、融液表面の振動を抑制しようとするものであるが、このうち、表面粗さ、金属不純物は石英ガラスルツボ内面の劣化を促進するという欠点を持つ為、調節する因子としてはＯＨ濃度を選択するのが最も好ましいと考えられる。
【０００６】
上記公報によるとこのＯＨ濃度の調節には、溶融加熱エリアの絶対湿度の調整、或いは二酸化珪素粉自体のＯＨ濃度の調節が提案されているが、前者は設備コストが高く且つ所望のＯＨ濃度への調整が困難であり、後者は使用する原料粉が制限されるという欠点があった。
【０００７】
また、ＣＺ法の引上げ工程中に発生する他の重要な問題としては石英ガラスルツボ内面からの石英片の剥離が挙げられる。石英ガラスルツボは、一般的に、泡を含まず透明な内層と泡を含み不透明な外層の二重構造となるように作られているが、一見泡が無いように見える透明層にも、減圧、高温下で引上げ工程が進むにつれて泡が発生、膨張し、石英ガラスルツボ内表面の剥離を引き起こすことがある。この剥離した石英ガラス片が引上げ中の単結晶に付着すると、その部分から転位が発生し、歩留りを著しく低下させる、等の問題が生じてしまう。
【０００８】
この問題を解決する為、本出願人は、シリコン単結晶引上げ後の石英ガラスルツボ内面１mm以内の泡膨張を抑制することを提案した（特開２０００−４４３８６号公報）。具体的には、石英ガラスルツボの溶融の際の加熱条件の変更、或いは石英ガラスルツボ透明層に使用する二酸化珪素粉の選択が記載されているが、前者は許容範囲が広い為、確実に泡膨張を抑制することは難しく、後者は使用する原料粉が制限されるという欠点があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
こうした現状に鑑み、本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、石英ガラスルツボの製造方法の内層形成工程においてルツボ基体内に水蒸気を導入するという簡便な方法で、使用する二酸化珪素粉に係わらず、容易に石英ガラスルツボ内面のＯＨ濃度を調節し、且つ内表面近傍の泡膨張を抑制できることを見出し本発明を完成した。
【００１０】
すなわち、本発明は、シリコン単結晶引上げの際に、シリコン融液表面の振動の発生、並びに石英ガラス片の剥離による転位の発生が無く、歩留りの高いシリコン単結晶の引上げが可能な石英ガラスルツボの製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の石英ガラスルツボの製造方法の第１の態様は、回転するモールド内に二酸化珪素粉を供給して、遠心力により成型しルツボ形状の成型体とした後、該成型体を加熱溶融して半透明石英ガラス製ルツボ基体を形成する基体形成工程と、及び該ルツボ基体の形成中もしくは形成後に、該ルツボ基体内の加熱雰囲気内に新たに二酸化珪素粉を供給し、該ルツボ基体内面側に透明石英ガラス製内層を形成する内層形成工程、からなる石英ガラスルツボの製造方法において、該内層形成工程の少なくとも一部の期間に、水蒸気を該ルツボ基体内に導入するとともに、前記内層形成工程において形成された前記透明石英ガラス製内層の内表面の深さ方向１．０mmまでの平均ＯＨ濃度が、該内層形成工程で供給された二酸化珪素粉のＯＨ濃度＋８０ppm〜＋３５０ppmとなるように水蒸気の導入量を調節することを特徴とする。
【００１２】
本発明の石英ガラスルツボの製造方法の第２の態様は、回転可能でかつ上方に開口する開口部を備えたモールドを有する石英ガラスルツボ製造装置を用い、回転する該モールド内に二酸化珪素粉を供給して、遠心力により成型しルツボ形状の成型体とした後、該開口部から電極を挿入しアーク火炎により該成型体を加熱溶融して半透明石英ガラス製ルツボ基体を形成する基体形成工程と、及び該ルツボ基体の形成中もしくは形成後に、該ルツボ基体内の加熱雰囲気内に該開口部より新たに二酸化珪素粉を供給し、該ルツボ基体内面側に透明石英ガラス製内層を形成する内層形成工程、からなる石英ガラスルツボの製造方法において、該内層形成工程の少なくとも一部の期間に、該開口部より該ルツボ基体内に水蒸気を導入するとともに、前記内層形成工程において形成された前記透明石英ガラス製内層の内表面の深さ方向１．０mmまでの平均ＯＨ濃度が、該内層形成工程で供給された二酸化珪素粉のＯＨ濃度＋８０ppm〜＋３５０ppmとなるように水蒸気の導入量を調節することを特徴とする。
【００１３】
回転可能でかつ上方に開口する開口部を備えたモールドと、該開口部の上方を覆う蓋体とを有する石英ガラスルツボ製造装置を用い、該蓋体に開穿された貫通孔を通じて電極を挿入しアーク火炎により前記成型体を加熱溶融し、該ルツボ基体内の加熱雰囲気内に該貫通孔より新たに二酸化珪素粉を供給し、さらに該貫通孔を通じて該ルツボ基体内に水蒸気を導入する構成とすることもできる。
【００１４】
上記水蒸気を導入する期間は該内層形成工程の期間の少なくとも２５％、好ましくは４０％以上とすることが望ましい。また、水蒸気を導入する期間としては上記内層形成工程の二酸化珪素粉の供給開始から終了までの期間の少なくとも一部の期間が好適である。水蒸気の導入は上記基体形成工程において行うことも可能であるが、この場合はルツボ全体のＯＨ濃度が上昇する為、水蒸気導入量を誤ると製造した石英ガラスルツボの粘度の大幅な低下を引き起こし、形状の崩れにつながる為、注意が必要である。
【００１５】
上記水蒸気の導入量は上記内層形成工程において形成された上記透明石英ガラス製内層の内表面の深さ方向１．０mmまでの平均ＯＨ濃度が、内層形成工程で供給された二酸化珪素粉のＯＨ濃度＋８０ppm〜＋３５０ppm、好ましくは＋１００ppm〜＋２５０ppmとなるように調節するのが望ましい。
【００１６】
上記内層形成工程において、該ルツボ基体内に導入する水蒸気の導入量は、内層形成工程で供給する二酸化珪素粉の重量１００に対して０．５〜１００の範囲とすれば良い。但し要求される水蒸気量はルツボの大きさにより異なる為、ルツボ外径が４０cm〜６３．４cmの範囲においては、二酸化珪素粉の重量１００に対して０．５〜４０、好ましくは１〜３０、ルツボ外径が６３．５cm〜７３．９cmの範囲においては１〜６０、好ましくは１．５〜５０、ルツボ外径が７４cm〜１２５cmまでの範囲においては１．２５〜１００、好ましくは２〜８０とするのが望ましい。
【００１７】
水蒸気の単位時間の導入量は液体換算で２〜１００ml／minの範囲とすればよい。但しこの値もルツボの大きさに左右され、ルツボ外径が４０〜６３．４cmでは２〜４０ml／min、好ましくは４〜３０ml／min、６３．５〜７３．９cmでは４〜６０ml／min、好ましくは６〜５０ml／min、７４〜１２５cmでは５〜１００ml／min、好ましくは８〜８０ml／minとするのが望ましい。
【００１８】
本発明における二酸化珪素粉は、非晶質及び結晶質ならびに天然及び合成を包含し、非晶質の二酸化珪素粉を「石英ガラス粉」、結晶質の二酸化珪素粉を「石英粉」と称するものとする。すなわち、例えば外層の原料粉には天然石英粉を用いるのが実用的であるが、天然石英ガラス粉、合成石英ガラス粉、合成石英粉、及び各種粉体を混合したものを用いてもよく、また、内層の原料粉には合成石英ガラス粉を用いるのが実用的であるが、合成石英粉、天然石英粉、天然石英ガラス粉、及び各種粉体を混合したものを用いてもよい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の一つの実施の形態を添付図面中、図１に基づいて説明する。図１は本発明方法の実施に使用される石英ガラスルツボ製造装置と該装置を使用する石英ガラスルツボの製造方法を示す概略断面説明図である。なお、図示例は例示的に示されるもので、本発明の技術思想から逸脱しない限り種々の変形が可能なことはいうまでもない。
【００２０】
図１に示す石英ガラスルツボ製造装置２０は回転可能でかつ上方に開口する開口部を備えたモールド１を有している。該モールド１の開口部は、その上方が蓋体７で覆われる。該蓋体７の中央部には貫通孔７ａが開穿されている。該モールド１は回転軸２を具え、該モールド１内にはキャビティ１ａが形成されている。符号３は半透明石英ガラス製のルツボ基体で、石英ガラスルツボの外層部を構成する。該ルツボ基体３は二酸化珪素粉、例えば天然石英粉を回転するモールド１のキャビティ１ａ内で遠心力により所望のルツボ形状の成型体に成型し、この成型体を内面からカーボン電極５のアーク火炎により加熱して該二酸化珪素粉を溶融させることによって形成される（基体形成工程）。
【００２１】
該ルツボ基体３の形成中もしくは形成後に、該モールド１を回転させながらカーボン電極５のアーク火炎により加熱を行い、該ルツボ基体３内に高温ガス雰囲気８を形成させるとともに、新たに二酸化珪素粉６をホッパー１０からノズル９を介して少量ずつ該高温ガス雰囲気８内に供給する。二酸化珪素粉６は、該高温ガス雰囲気８内の熱により少なくとも一部が溶融され、同時に該ルツボ基体３の内壁面に向けて飛散させられて、該ルツボ基体３の内壁面に付着し、該ルツボ基体３と一体的で実質的に無気泡な透明石英ガラス製内層４を形成する（内層形成工程）。これらの半透明石英ガラス製ルツボ基体３、透明石英ガラス製内層４の形成方法については特公平４−２２８６１号公報に詳細な記載がある。
【００２２】
本発明方法の眼目は、上記した内層形成工程の少なくとも一部の期間、好ましくは二酸化珪素粉６の供給開始から終了までの期間の少なくとも一部の期間に、水蒸気１２を、導入手段１４を通じて、ルツボ基体３内に導入することである。このルツボ基体３内に導入された水蒸気は二酸化珪素紛の溶融部分へさらに誘導されることとなる。
【００２３】
この水蒸気１２の種類、導入方法は問わないが、使用する水は不純物の少ない純水、更には超純水を使用することが望ましく、例えばこれらの水をヒータ等の熱源で加熱することで蒸発させ、蒸気圧の利用または送風機等の使用により、例えば石英ガラス製導入管等の導入手段１４を通じて、ルツボ基体３内へと導入すればよい。また、該導入には高圧スプレー、その他の噴霧手段を用いてもよく、この場合、加圧または超音波発振等によって噴霧された水微粒子が、ルツボ基体３内への導入時に水蒸気となっていればよい。
【００２４】
電極を挿入する貫通孔７ａを有する板状蓋体７を使用する場合、水蒸気１２の導入は、該貫通孔７ａより行う。この場合の水蒸気の導入位置は内層形成工程で供給する二酸化珪素粉６の供給位置に近い方が望ましく、１５０mm以内が好適である。
【００２５】
なお、水蒸気１２の導入は上記基体形成工程において行うことも可能であるが、この場合は石英ガラスルツボ全体のＯＨ濃度が上昇する為、水蒸気導入量を誤ると製造した石英ガラスルツボ粘度の大幅な低下を引き起こし、形状の崩れにつながる為、注意が必要である。
【００２６】
本発明において石英ガラスルツボの原料に使用される二酸化珪素粉としては、天然石英粉、合成石英粉、天然石英ガラス粉、合成石英ガラス粉等の各種粉体を適宜選択することが可能である。例えば、天然の水晶や珪砂・珪石等を粉砕し純化して得られる天然石英粉は、コスト上の利点とともに作成された石英ガラスルツボ自体が耐熱性に優れるというメリットがあるため、本発明の石英ガラスルツボの外層の原料として好適である。
【００２７】
また、より高純度の粉体として合成石英ガラス粉がルツボ内層の原料として好適であり、具体的には、シリコンアルコキシド、ハロゲン化珪素（四塩化珪素ほか）、珪酸ソーダその他の珪素化合物を出発材料として、ゾルゲル法、スート法、火炎燃焼法等で得られる合成石英ガラス粉を適宜選択することができ、それ以外にもフュームドシリカや沈降シリカ等も利用できる。
【００２８】
さらに、作成される石英ガラスルツボの所望の物性（気泡の状態、密度、表面状態その他）に応じて、天然石英粉や合成石英ガラス粉以外にも、天然石英ガラス粉、合成石英粉、又は前記各種粉体を混合したもの、ならびに結晶化促進や不純物遮蔽等に寄与する元素を含有するもの（アルミニウム化合物その他）及びそれらを混合したもの、等を内外層の原料として用いることができる。
【００２９】
【実施例】
以下に実施例をあげて本発明をさらに具体的に説明するが、これらの実施例は例示的に示されるもので限定的に解釈されるべきでないことはいうまでもない。
【００３０】
（実施例１）
図１に示した装置を用い、前述したと同様の方法により、粒径１００〜３００μmの天然石英粉を回転するモールド内に供給し、厚さ３０mmの粉体層からなる成型体を成型し、アーク放電により該成型体の内部から加熱溶融すると同時に、その高温雰囲気中に、ＯＨ濃度５ppmの合成石英ガラス粉を１００g／minで４０min、計４０００g供給し、この合成石英ガラス粉の供給開始とともに水蒸気を２０ml／minで３０min、計６００ml導入し、内側全体にわたり厚さ１〜３mmの透明石英ガラス製内層を有する、直径２２インチの石英ガラスルツボを作成した。
【００３１】
この作成した石英ガラスルツボの内表面深さ方向１．０mmまでの平均ＯＨ濃度を測定したところ、２００ppmであった。
【００３２】
この石英ガラスルツボでシリコン単結晶の引上げを減圧下で行ったところ、シリコン融液表面の振動は発生せず、スムーズに種付けを行うことができ、引上げ中に転位等が発生することもなく完全なシリコン単結晶が引き上がった。使用後の石英ガラスルツボの内層（透明層）を透明層を観察したところ、いずれも内表面近傍に泡膨張は観測されなかった。当該使用後の石英ガラスルツボの湾曲部（ｒ部）を厚さ１．０mmにカットした断面の顕微鏡写真を図３に示す。また、比較のため使用前の石英ガラスルツボの湾曲部の同様の顕微鏡写真を図２として示した。
【００３３】
（実施例２）
実施例１と同様の方法により、粒径１００〜３００μmの天然石英粉を回転するモールド内に供給し、厚さ３０mmの粉体層からなる成型体を成型し、アーク放電により該成型体の内部から加熱溶融すると同時に、その高温雰囲気中に、ＯＨ濃度５ppmの合成石英ガラス粉を１００g／minで４０min、計４０００g供給し、この合成石英ガラス粉の供給開始とともに水蒸気を５ml／minで１６min、計８０ml導入し、内側全体にわたり厚さ１〜３mmの透明石英ガラス製内層を有する、直径２２インチの石英ガラスルツボを作成した。
【００３４】
この作成した石英ガラスルツボの内表面深さ方向１．０mmまでの平均ＯＨ濃度を測定したところ、１２０ppmであった。
【００３５】
この石英ガラスルツボでシリコン単結晶の引上げを減圧下で行ったところ、シリコン融液表面の振動は発生せず、スムーズに種付けを行うことができ、引上げ中に転位等が発生することもなく完全なシリコン単結晶が引き上がった。使用後の石英ガラスルツボの内層（透明層）を観察したところ、いずれも内表面近傍に泡膨張は観測されなかった。
【００３６】
（実施例３）
実施例１と同様の方法により、粒径１００〜３００μmの天然石英粉を回転するモールド内に供給し、厚さ３０mmの粉体層からなる成型体を成型し、アーク放電により該成型体の内部から加熱溶融すると同時に、その高温雰囲気中に、ＯＨ濃度５ppmの合成石英ガラス粉を１００g／minで４０min、計４０００g供給し、この合成石英ガラス粉の供給開始とともに水蒸気を３０ml／minで４０min、計１２００ml導入し、内側全体にわたり厚さ１〜３mmの透明石英ガラス製内層を有する、直径２２インチの石英ガラスルツボを作成した。
【００３７】
この作成した石英ガラスルツボの内表面深さ方向１．０mmまでの平均ＯＨ濃度を測定したところ、２５０ppmであった。
【００３８】
この石英ガラスルツボでシリコン単結晶の引上げを減圧下で行ったところ、シリコン融液表面の振動は発生せず、スムーズに種付けを行うことができ、引上げ中に転位等が発生することもなく完全なシリコン単結晶が引上がった。使用後の石英ガラスルツボ内面の内層（透明層）を観察したところ、いずれも内表面近傍に泡膨張は観測されなかった。
【００３９】
（実施例４）
実施例１と同様の方法により、粒径１００〜３００μmの天然石英粉を回転するモールド内に供給し、厚さ３０mmの粉体層からなる成型体を成型し、アーク放電により該成型体の内部から加熱溶融すると同時に、その高温雰囲気中に、ＯＨ濃度１００ppmの非晶質合成石英粉を１００g／minで４０min、計４０００g供給し、この合成石英粉の供給開始とともに水蒸気を２０ml／minで３０min、計６００ml導入し、内側全体にわたり厚さ１〜３mmの透明石英ガラス製内層を有する、直径２２インチの石英ガラスルツボを作成した。
【００４０】
この作成した石英ガラスルツボの内表面深さ方向１．０mmまでの平均ＯＨ濃度を測定したところ、２９０ppmであった。
【００４１】
この石英ガラスルツボでシリコン単結晶の引上げを減圧下で行ったところ、シリコン融液表面の振動は発生せず、スムーズに種付けを行うことができ、引上げ中に転位等が発生することもなく完全なシリコン単結晶が引き上がった。使用後の石英ガラスルツボの内層（透明層）を観察したところ、いずれも内表面近傍に泡膨張は観測されなかった。
【００４２】
（実施例５）
実施例１と同様の方法により、粒径１００〜３００μmの天然石英粉を回転するモールド内に供給し、厚さ４０mmの粉体層からなる成型体を成型し、アーク放電により該成型体の内部から加熱溶融すると同時に、その高温雰囲気中に、ＯＨ濃度５ppmの合成石英ガラス粉を１００g／minで１００min、計１００００g供給し、この合成石英ガラス粉の供給開始とともに水蒸気を５０ml／minで１００min、計５０００ml導入し、内側全体にわたり厚さ１〜３mmの透明石英ガラス製内層を有する、直径３０インチの石英ガラスルツボを作成した。
【００４３】
この作成した石英ガラスルツボの内表面深さ方向１．０mmまでの平均ＯＨ濃度を測定したところ、２２０ppmであった。
【００４４】
この石英ガラスルツボでシリコン単結晶の引上げを減圧下で行ったところ、シリコン融液表面の振動は発生せず、スムーズに種付けを行うことができ、引上げ中に転位等が発生することもなく完全なシリコン単結晶が引き上がった。使用後の石英ガラスルツボの内層（透明層）を観察したところ、いずれも内表面近傍に泡膨張は観測されなかった。
【００４５】
（比較例１）
実施例１と同様の方法により、粒径１００〜３００μmの天然石英粉を回転するモールド内に供給し、厚さ３０mmの粉体層からなる成型体を成型し、アーク放電により該成型体の内部から加熱溶融すると同時に、その高温雰囲気中に、ＯＨ濃度５ppmの合成石英ガラス粉を１００g／minで４０min、計４０００g供給し、内側全体にわたり厚さ１〜３mmの透明石英ガラス製内層を有する、直径２２インチの石英ガラスルツボを作成した。
【００４６】
この作成した石英ガラスルツボの内表面深さ方向１．０mmまでの平均ＯＨ濃度を測定したところ、７５ppmであった。
【００４７】
この石英ガラスルツボでシリコン単結晶の引上げを減圧下で行ったところ、シリコン融液表面の振動が発生し、１度でスムーズに種付けを行うことができず、何度か種付け作業を試みる必要が生じた。さらに、種付け後は引上げ中に湯面振動がおさまるのを確認できたが、引上げ工程の後半でシリコン単結晶に転位が発生したため、所定の工程を完了できずに途中で引上げを終えた。使用後の石英ガラスルツボの内層（透明層）を観察したところ、内表面近傍に、有転位の原因と見られる著しい気泡膨張が認められた。使用後の当該石英ガラスルツボの湾曲部（ｒ部）を厚さ１．０mmにカットした断面の顕微鏡写真を図５に示す。また、比較のため使用前の当該石英ガラスルルツボの湾曲部の同様の顕微鏡写真を図４として示した。
【００４８】
【発明の効果】
以上述べたごとく、本発明のシリコン単結晶引上げ用石英ガラスルツボの製造方法によれば、内層形成工程においてツルボ基体内に水蒸気を導入するという簡便な方法で、シリコン単結晶を引上げの際に、シリコン融液面の振動の発生並びに石英ガラス片の剥離による転位の発生が無く、単結晶引上げの歩留りが著しく向上した石英ガラスルツボを得ることができるという著大な効果が達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法の実施に使用される装置と該装置を使用する石英ガラスルツボの製造方法を示す概略断面説明図である。
【図２】実施例１によって製造された石英ガラスルツボの湾曲部の断面を示す顕微鏡写真である。
【図３】実施例１によって製造された石英ガラスルツボを用いてシリコン単結晶を引上げた後の石英ガラスルツボの湾曲部の断面を示す顕微鏡写真である。
【図４】比較例１によって製造された石英ガラスルツボの湾曲部の断面を示す顕微鏡写真である。
【図５】比較例１によって製造された石英ガラスルツボを用いてシリコン単結晶を引き上げた後の石英ガラスルツボの湾曲部の断面を示す顕微鏡写真である。
【符号の説明】
１：モールド、１ａ：キャビティ、２：回転軸、３：半透明石英ガラス製のルツボ基体、４：透明石英ガラス内層、５：カーボン電極、６：二酸化珪素粉、７：蓋体、７ａ：貫通孔、８：高温ガス雰囲気、９：ノズル、１０：ホッパー、１２：水蒸気、１４：導入手段、２０：石英ガラスルツボ製造装置。

Claims

回転するモールド内に二酸化珪素粉を供給して、遠心力により成型しルツボ形状の成型体とした後、該成型体を加熱溶融して半透明石英ガラス製ルツボ基体を形成する基体形成工程と、及び該ルツボ基体の形成中もしくは形成後に、該ルツボ基体内の加熱雰囲気内に新たに二酸化珪素粉を供給し、該ルツボ基体内面側に透明石英ガラス製内層を形成する内層形成工程、からなる石英ガラスルツボの製造方法において、該内層形成工程の少なくとも一部の期間に、水蒸気を該ルツボ基体内に導入するとともに、前記内層形成工程において形成された前記透明石英ガラス製内層の内表面の深さ方向１．０mmまでの平均ＯＨ濃度が、該内層形成工程で供給された二酸化珪素粉のＯＨ濃度＋８０ppm〜＋３５０ppmとなるように水蒸気の導入量を調節することを特徴とする石英ガラスルツボの製造方法。
回転可能でかつ上方に開口する開口部を備えたモールドを有する石英ガラスルツボ製造装置を用い、回転する該モールド内に二酸化珪素粉を供給して、遠心力により成型しルツボ形状の成型体とした後、該開口部から電極を挿入しアーク火炎により該成型体を加熱溶融して半透明石英ガラス製ルツボ基体を形成する基体形成工程と、及び該ルツボ基体の形成中もしくは形成後に、該ルツボ基体内の加熱雰囲気内に該開口部より新たに二酸化珪素粉を供給し、該ルツボ基体内面側に透明石英ガラス製内層を形成する内層形成工程、からなる石英ガラスルツボの製造方法において、該内層形成工程の少なくとも一部の期間に、該開口部より該ルツボ基体内に水蒸気を導入するとともに、前記内層形成工程において形成された前記透明石英ガラス製内層の内表面の深さ方向１．０mmまでの平均ＯＨ濃度が、該内層形成工程で供給された二酸化珪素粉のＯＨ濃度＋８０ppm〜＋３５０ppmとなるように水蒸気の導入量を調節することを特徴とする石英ガラスルツボの製造方法。
回転可能でかつ上方に開口する開口部を備えたモールドと、該開口部の上方を覆う蓋体とを有する石英ガラスルツボ製造装置を用い、該蓋体に開穿された貫通孔を通じて電極を挿入しアーク火炎により前記成型体を加熱溶融し、該ルツボ基体内の加熱雰囲気内に該貫通孔より新たに二酸化珪素粉を供給し、さらに該貫通孔を通じて該ルツボ基体内に水蒸気を導入することを特徴とする請求項１又は２記載の石英ガラスルツボの製造方法。
前記水蒸気を導入する期間が前記内層形成工程の二酸化珪素粉の供給開始から終了までの期間の少なくとも一部の期間であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の製造方法。
前記水蒸気を導入する期間が前記内層形成工程の期間の少なくとも２５％になることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の製造方法。
前記水蒸気の供給量が前記内層形成工程で供給する二酸化珪素粉の重量１００に対して０．５〜１００であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の製造方法。
前記内層形成工程で導入する水蒸気の単位時間の供給量が液体換算で２〜１００ml／minであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の製造方法。
前記内層形成工程で供給される二酸化珪素粉は、非晶質の石英原料粉であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載の製造方法。