单晶硅提拉用二氧化硅容器及其制造方法
【专利摘要】本发明是一种单晶硅提拉用二氧化硅容器，具有直筒部、弯曲部及底部，其特征在于，前述二氧化硅容器的外侧是由含有气泡的不透明二氧化硅玻璃所构成，前述二氧化硅容器的内侧是由实质上不含气泡的透明二氧化硅玻璃所构成；于前述底部的内表面，形成厚度20μm以上且1000μm以下的二氧化硅玻璃层，所述二氧化硅玻璃层以超过300质量ppm且3000质量ppm以下的浓度含有OH基。由此，本发明提供一种低成本的单晶硅提拉用二氧化硅容器，可减低所提拉的单晶硅中的被称为孔隙或针孔的空洞缺陷。
【专利说明】单晶硅提拉用二氧化硅容器及其制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明关于一种用于提拉单晶硅的二氧化硅容器及其制造方法。【背景技术】
[0002]以往，使用如专利文献1及专利文献2所记载的制造方法，来作为LSI (大规模集成电路)用的单晶硅制造用二氧化硅坩埚的制造方法。这些方法是于旋转的模框中投入经超高纯度化处理后的石英粉或合成方英石粉，使其成型后，自上部装入碳电极，根据对电极通电来引起电弧放电，使环境温度上升至石英粉等的熔融温度区域(推测为1800~2100°C左右)，从而熔融、烧结石英粉。然而，这些制造方法，由于使用超高纯度的石英原料粉，因此有成本高的问题，又，于使用所制造的二氧化硅坩埚时，熔融硅与二氧化硅坩埚反应，因此会生成一氧化硅(SiO)气体，该气体会于单晶硅中作为气泡(气体泡)而被混入等，于单晶硅的质量上会出现问题。以下，二氧化硅坩埚与石英坩埚是同义词。又，二氧化硅玻璃与石英玻璃也是同义词。
[0003]又，于专利文献3中公开有一种3层构造的二氧化硅坩埚，其是根据二氧化硅粉体原料的电弧放电熔融法(推测熔融时的气体环境为大气)，作成由天然石英玻璃所构成的外层、由铝浓度高的合成石英玻璃所构成的中间层、及由高纯度合成石英玻璃所构成的内层。并且，显示了由中间层所致的杂质移动防止效果(屏蔽效果)。然而，3层构造不只是高成本，于所制造的单晶硅中含有由SiO等所构成的气泡的问题并未被解决。
[0004]又，于专利文献4中公开有一种技术，其可根据二氧化硅粉体原料成型体的电弧放电熔融时，由成型模框的外周进行减压吸引，来减少熔融后的二氧化硅坩埚壁中的气泡。然而，只是减压吸引存在于二氧化硅粉体原料成型体中的空气，无法完全地除去二氧化硅坩埚壁中的溶存气体。又，于使用二氧化硅坩埚时，熔融硅与二氧化硅坩埚会反应而生成SiO气体，有于单晶硅中作为气泡而被取入(混入)的问题。
[0005]又，于专利文献5中公开有一种单晶硅提拉用石英玻璃坩埚，针对由天然石英粉所作成的不透明层与透明内层所构成的2层构造石英玻璃坩埚，进而形成于从该坩埚的底部至弯曲部的内表层含有0H基100~300ppm的二氧化硅玻璃所构成的透明层。然而，此发明的目的在于，如以下所示，在抑制坩埚使用时的硅融液表面的振动，较稳定地提拉单晶硅，并非防止所提拉的单晶硅中的气泡等的空洞缺陷生成。
[0006]又，于专利文献6中公开有一种石英玻璃坩埚，于大直径的单晶硅中，可防止发生由于被取入的SiO气体的气泡所引起的硅晶片中的被称为空隙(孔隙)或非贯通的小口径的孔(针孔)等的空洞缺陷。作为此手段，显示至少于坩埚的直筒部及弯曲部的内表面的一部分设有凹凸，形成深度50 μ m~450 μ m的多数的伤痕。然而，此种凹凸面，所生成的SiO气体向二氧化硅的容器外部的脱气并不充分，特别是单晶硅是直径12英寸(300_)以上的大直径时，充分地减低将其切割研磨所做成的娃晶片(silicon wafer)中的空隙(孔隙)或非贯通的小口径的孔(针孔)，则很困难。
[0007]又，于专利文献7中也公开一种石英玻璃坩埚，于单晶硅中，可以防止发生由于被取入的SiO气体的气泡而产生的空洞缺陷。作为其手段，公开有下述方式:于坩埚的底部形成高光穿透率区域，由此抑制底部的温度上升，可防止SiO气体的生成。但是仅靠调整光穿透率，在抑制石英坩埚与硅融液的反应的方面，则仍不充分。
[0008]进而，于专利文献8中也公开一种发明，于单晶硅中，可以防止发生由于被取入的SiO气体的气泡而产生的空洞缺陷。作为其手段，公开有下述方式:于坩埚的底部内表层部分设定A1浓度高的区域，由此提高在高温度下的底部的黏度，可确实地防止被认为是气泡的产生点的伤痕或凹痕等。但是，由于A1浓度是30~150ppm这样的高浓度范围，会产生于所制造的单晶硅中A1会被取入这样的问题。
[0009]进而，于专利文献9中也公开一种发明，于单晶硅中，可以防止发生由于被取入的SiO气体的气泡而产生空洞缺陷。作为其手段，根据将坩埚的底部的内侧设为0H基浓度lOOppm以下的石英玻璃层，防止坩埚使用时的坩埚底部的内表面的凹痕生成，可减低于坩埚底部的SiO气体的生成。但是，0H基浓度设为lOOppm以下的石英玻璃层，在高温时的黏度会变高，虽然于内表面的凹痕生成会变得不易，一旦生成凹痕时，有将该凹痕除去困难这样的问题。
[0010]又，于专利文献10中公开一种三层构造的坩埚，是将石英玻璃坩埚的外层设为天然石英玻璃层、将内层设为合成石英玻璃层，进而只有坩埚底部的内表面是设为第二的天然石英玻璃层。作成此种构造的理由，显示了因为天然石英玻璃比起合成石英玻璃，对于硅融液的溶解速度快，于坩埚底部所生成的微小的凹痕会在较早的时期便被溶解除去。然而，由于天然石英玻璃含有多种高浓度状态的杂质金属元素，有污染超高纯度硅融液这样的问题。[0011]现有技术文献
[0012]专利文献
[0013]专利文献1:日本特公平4-22861号公报
[0014]专利文献2:日本特公平7-29871号公报
[0015]专利文献3:日本特开平9-255476号公报
[0016]专利文献4:日本特开平10-25184号公报
[0017]专利文献5:国际公开第W02004/097080号册
[0018]专利文献6:日本特开2010-126423号公报
[0019]专利文献7:日本特开2010-155765号公报
[0020]专利文献8:日本特开2010-155760号公报
[0021]专利文献9:日本特开2010-138005号公报
[0022]专利文献10:日本特开2010-132534号公报
【发明内容】
[0023][发明所要解决的课题]
[0024]本发明是有鉴于上述问题而完成，其目的在于提供一种低成本的单晶硅提拉用二氧化硅容器及此种二氧化硅容器的制造方法，可减低所提拉的单晶硅中的被称为孔隙或针孔的孔洞缺陷。
[0025][解决课题的方法][0026]本发明是为了解决上述课题而完成，其目的在于提供一种单晶硅提拉用二氧化硅容器，具有直筒部、弯曲部及底部，其特征在于，前述二氧化硅容器的外侧是由含有气泡的不透明二氧化硅玻璃所构成，前述二氧化硅容器的内侧是由实质上不含有气泡的透明二氧化硅玻璃所构成，于前述底部的内表面形成厚度20 μ m以上且1000 μ m以下的二氧化硅玻璃层，所述二氧化硅玻璃层以超过300质量ppm且3000质量ppm以下的浓度含有0H基。
[0027]—种二氧化娃容器，其若是于底部的内表面上，形成有具有此种0H基浓度的二氧化硅玻璃层(高浓度二氧化硅玻璃层)，则即使因为大重量的多晶硅原料块的充填而于底部产生凹痕，根据其后的硅融液与高0H基浓度二氧化硅玻璃层的反应，能达成提前(快速地)溶解除去该凹痕。由此，因可将底部内表面保持成平滑面，可防止单晶硅提拉时的氩气(Ar)等的环境气体或SiO等的反应生成气体所引起的底部内表面中的气泡的产生、成长。其结果，可减低由所提拉的单晶硅晶棒所制造的单晶硅晶片中的被称为孔隙或针孔的空洞缺陷。
[0028]此时，于前述底部的内表面所形成的二氧化硅玻璃层，较优选是以500质量ppm以上且1500质量ppm以下的浓度含有0H基层，且厚度为50 μ m以上且500 μ m以下。
[0029]根据将底部内表面的二氧化硅玻璃层设为此种0H基浓度及厚度，可更加有效果地进行高0H基浓度二氧化硅玻璃层与硅融液的反应促进、以及凹痕的溶解除去。
[0030]又，于前述底部的内表面所形成的二氧化硅玻璃层，优选是由合成二氧化硅玻璃层所构成。
[0031]又，于前述底部的内表面所形成的二氧化硅玻璃层中所含有的杂质浓度，优选为:对于L1、Na、K各自为100质量ppb以下，对于Ca、Mg各自为50质量ppb以下，对于T1、Cr、Fe、N1、Cu、Zn、Zr、Mo、W、Pb 各自为 20 质量 ppb 以下。
[0032]根据这样地将底部`内表面的二氧化硅玻璃层设为由合成二氧化硅玻璃所构成，并将底部内表面的二氧化硅玻璃层的杂质浓度设为如上述的范围，而可防止底部内表面的二氧化硅玻璃层本身所引起的硅融液的杂质污染。
[0033]又，于前述底部的内表面所形成的二氧化硅玻璃层的形成区域，优选为具有前述二氧化硅容器的外径的1/3以上的直径。
[0034]根据在此种范围内形成底部内表面的二氧化硅玻璃层，在此范围内，可抑制单晶硅提拉时的气泡产生。因此，可更加有效果地防止气泡被吸入提拉中的单晶硅中。
[0035]又，本发明提供一种单晶硅提拉用二氧化硅容器的制造方法，其是制造单晶硅提拉用二氧化硅容器的方法，所述单晶硅提拉用二氧化硅容器具有直筒部、弯曲部及底部，并且，所述单晶硅提拉用二氧化硅容器的制造方法的特征在于，包含以下工序:制作作为第1原料粉的二氧化硅粉的工序，所述二氧化硅粉的粒径为10~1000 μ m ;制作作为第2原料粉的二氧化硅粉的工序，所述二氧化硅粉的粒径为10~1000 μ m，并以超过300质量ppm且3000质量ppm以下的浓度含有0H基；制作第1原料粉的暂时成型体的工序，所述工序将前述第1原料粉投入至具有回转对称性的模框的内侧，并一边使该模框旋转一边暂时成型为对应该模框的内壁的特定形状；制作二氧化硅容器的工序，所述工序是一边使前述模框旋转，一边根据放电加热熔融法自前述第1原料粉的暂时成型体的内侧进行加热，来制造具有直筒部、弯曲部及底部的二氧化硅容器，所述二氧化硅容器的外侧是由含有气泡的不透明二氧化硅玻璃所构成，所述二氧化硅容器的内侧是由实质上不含有气泡的透明二氧化硅玻璃所构成；以及，形成二氧化硅玻璃层的工序，所述工序是在前述所制造的二氧化硅容器的内侧空间，一边散布前述第2原料粉，一边根据放电加热熔融法而熔融所述第2原料粉，根据使该熔融的第2原料粉附着在前述底部的内表面部分，而于前述底部的内表面部分形
成二氧化硅玻璃层。
[0036]根据此种方法，能于容器底部形成高0H基浓度的二氧化硅玻璃层。若是以如此的方式所制造的二氧化硅容器，即使于容器底部生成凹痕时，根据其后的硅融液与高0H基浓度二氧化硅玻璃层的反应，可提早溶解除去该凹痕。又，由此，因可将底部内表面保持成平滑面，可防止单晶硅提拉时的氩气(Ar)等的环境气体或SiO等的反应生成气体所引起的底部内表面中气泡的产生、成长。其结果，可减低由所提拉的单晶硅晶棒所制造的单晶硅晶片中的被称为孔隙或针孔的空洞缺陷。 [0037]此时，可一边自前述第1原料粉的暂时成型体的外侧进行减压，一边进行前述第1原料粉的暂时成型体的加热。
[0038]如此，根据一边减压一边进行前述第1原料粉的暂时成型体的加热，而可效率良好地制造一种二氧化硅容器，所述二氧化硅容器的外侧为含有气泡的不透明二氧化硅玻璃所构成，所述二氧化硅容器的内侧是由实质上不含有气泡的透明二氧化硅玻璃所构成。
[0039]又，优选是将前述第2原料粉设为合成二氧化硅玻璃粉。
[0040]又，优选是将前述第2原料粉的杂质浓度，设为:对于L1、Na、K各自为100质量ppb以下，对于Ca、Mg各自为50质量ppb以下，对于11、0、？6、附、01、211、21'、]\10、1、？13各自为20质量ppb以下。
[0041]如此，根据将前述第2原料粉设为合成二氧化硅玻璃粉，并将第2原料粉的杂质浓度设为如上述的范围，而可将于容器底部的内表面所形成的二氧化硅玻璃层作成低杂质浓度。
[0042]又，于前述底部的内表面部分所形成的二氧化硅玻璃层的形成区域，优选是设为具有前述二氧化硅容器的外径的1/3以上的直径。
[0043]根据在此种范围内来形成底部内表面的二氧化硅玻璃层，于所制造的二氧化硅容器中，在此范围内，可抑制单晶硅提拉时的气泡产生，可更加有效果地防止气泡混入提拉中的单晶硅中。
[0044][发明效果]
[0045]本发明的单晶硅提拉用二氧化硅容器，其是于底部的内表面形成有高0H基浓度二氧化硅玻璃层的二氧化硅容器。若是此种二氧化硅容器，即使由于充填大重量的多晶硅原料块而于底部生成凹痕，根据其后的硅融液和高0H基浓度二氧化硅玻璃层的反应，能达成提前溶解除去该凹痕。由此，因可将底部内表面保持成平滑面，可防止单晶硅提拉时的氩气(Ar)等的环境气体或SiO等的反应生成气体所引起的底部内表面中的气泡的产生、成长。结果可减低由所提拉的单晶硅晶棒所制造的单晶硅晶片中的被称为孔隙或针孔的空洞缺陷。又，若依据本发明的单晶硅提拉用二氧化硅容器的制造方法，能以低成本来制造此种二氧化硅容器。
【专利附图】
【附图说明】
[0046]图1是示意性地显示本发明的二氧化硅容器的结构的一个实例的概略剖面图。[0047]图2是显示本发明的二氧化硅容器的制造方法的一个实例的概略的流程图。
[0048]图3是显示本发明的二氧化硅容器的制造方法中可使用的模框的一个实例的概略剖面图。
[0049]图4是显示本发明的二氧化硅容器的制造方法中可使用的模框的其它实例的概略剖面图。
[0050]图5是显示本发明的二氧化硅容器的制造方法中的形成第1原料粉的暂时成型体的工序的一个实例的概略剖面图。
[0051]图6是示意性地显示本发明的二氧化硅容器的制造方法中的加热第1原料粉的暂时成型体的工序的一个实例的一部分(放电加热熔融前)的概略剖面图。
[0052]图7是示意性地显示本发明的二氧化硅容器的制造方法中的加热第1原料粉的暂时成型体的工序的一个实例的一部分(放电加热熔融中)的概略剖面图。
[0053]图8是示意性地显示于本发明的二氧化硅容器的制造方法中，在底部的内表面部分形成二氧化硅玻璃层的工序的一个实例的概略剖面图。
【具体实施方式】
[0054]在LSI用或太阳能电池用(太阳能用)的单晶硅提拉用二氧化硅容器中，需要在加热高温环境中的容器内部的均热性。为此，本发明的第1课题在于:至少将二氧化硅容器的直筒部设为2层结构，外侧设为多孔质的不透明二氧化硅玻璃，内侧设为实质上不含有气泡的透明二氧化硅玻璃。
[0055]又，由于达到直径12英寸(300mm)或直径18英寸(450mm)的单晶硅的大直径化，单晶硅提拉用二氧化硅容器被大`型化，且充填于容器内的多晶硅原料的重量变成很大。因此，于硅融液中所包含的气泡会残余在融液中，在制造中的单晶硅中，此等的气泡会被取入，因而会在由此单晶硅所制成的硅晶片中，出现被称为空隙(孔隙)或非贯通的小口径的孔(针孔)的缺陷的生成变多这样的问题。此等缺陷的原因被推测是由于在单晶硅制造时作为环境气体而被填充的氩气(Ar)等，吸附于二氧化硅容器内侧表面；以及，二氧化硅容器与在容器中被熔融的娃(Si)会反应生成一氧化娃(SiO)气体。尤其是，若将多晶娃原料块投入二氧化硅容器内并加热时，由于硅原料块的重量，在二氧化硅容器底部内表面会生成多数的小凹痕。此等的小凹痕会变成上述的Ar气体或S i 0气体的气泡产生点、成长地方。本发明的第2课题在于:根据提早溶解除去会成为气泡的产生点的二氧化硅容器底部的凹痕，减低所制造的硅晶片中的被称为孔隙或针孔的空洞缺陷。
[0056]在本发明中，有必要以比起以往的制造方法所得到的高纯度单晶硅提拉用二氧化硅坩埚的相同程度以下的低成本，来解决上述的2个技术的课题。
[0057]又，于单晶硅的制造时，二氧化硅容器内所含有的杂质金属元素，例如不仅是碱金属元素L1、Na、K，碱土金属元素Ca、Mg，过渡金属元素T1、Cr、Fe、N1、Cu、Zn、Zr、Mo、W、Pb等被取入(混入)单晶硅中时，例如会引起太阳能用硅组件中的光电转换效率的下降。因此，优选是将二氧化硅容器的内表面设为高纯度，使二氧化硅容器内所含有的杂质不会往硅融液扩散。
[0058]以下，一边参照附图一边详细地说明本发明的单晶硅提拉用二氧化硅容器及其制造方法，但本发明并不限定于这些方法。[0059]参照图1及图2来说明本发明的单晶硅提拉用二氧化硅容器。如图1所示，本发明的二氧化硅容器72，是具有回转对称性的坩埚形状，并具有直筒部61、弯曲部62及底部63。此时，为了方便上而将二氧化硅容器72的外径(?)的1/3设为底部63的直径(D2)。直筒部61是自二氧化硅容器72的上缘算起，至高度(?)的1/3的高度为止的范围(高度氏-H2)。又，自二氧化硅容器72的高度(?)的1/3的高度至底部63的范围之间(高度H2)，将底部63以外设为弯曲部62。
[0060]又，二氧化硅容器72的外侧是由含有气泡的不透明二氧化硅玻璃所构成(不透明二氧化硅玻璃层51)，二氧化硅容器72的内侧是由实质上不含气泡的透明二氧化硅玻璃所构成(透明二氧化硅玻璃层52)。另外，不透明二氧化硅玻璃层51通常为白色不透明，透明二氧化硅玻璃层52通常为无色透明。不透明二氧化硅玻璃层51的体积密度是1.90~2.15 (g/cm3)，位于直筒部61中的内侧的透明二氧化硅玻璃层52的体积密度大约是2.20 (g/cm3)。根据将二氧化硅容器72设为此种2层构造，在高温下使用二氧化硅容器时，可确保二氧化硅容器72的内部的均热性。
[0061]本发明的二氧化硅容器72中，在底部63的内表面，形成高0H基浓度的二氧化硅玻璃层59。此高0H基浓度二氧化硅玻璃层59，以超过300质量ppm且3000质量ppm以下的浓度含有0H基，且厚度是20 μ m以上且1000 μ m以下。
[0062]根据将在底部63的内表面中所形成的二氧化硅玻璃层59的0H基浓度设为超过300质量ppm，随着二氧化硅玻璃层59与硅融液的反应，二氧化硅玻璃层59快速地被溶解除去。即，由于对二氧化硅容器72充填多晶硅原料块而在底部63的内表面所生成的多数凹痕，根据其后的多晶硅原料块融熔后与硅融液的反应，容易提前溶解除去该凹痕，可容易地将底部63作成平滑面。由此，可防止单晶硅提拉时由于二氧化硅容器内表面的凹痕而促进由于氩气(Ar)等的环境气体或SiO等的反应生成气体所引起的底部内表面中的气泡的产生、成长。其结果，可减低由所提拉的单晶硅晶棒所制造的单晶硅晶片中的被称为孔隙或针孔的空洞缺陷。此高0H基浓度二氧化硅玻璃层59的0H基浓度，最优选是设为500质量ppm以上。
[0063]另一方面，将在底部63的内表面中所形成的二氧化硅玻璃层59的0H基浓度设为3000质量ppm以下，由此能防止过剩的底部内表面的溶解。过剩的底部内表面的二氧化硅气体(Si02)的溶解会使硅融液中的氧(0)浓度上升，而生成水蒸气(H20)和氧气(02)，使所提拉的单晶硅的品质低下。此高0H基浓度二氧化硅玻璃层59的0H基浓度，最优选是设为1500质量ppm以下。
[0064]又，为了得到上述的凹痕的除去效果，必须将高0H基浓度二氧化硅玻璃层59的厚度设为20 μ m以上。此厚度优选是设为50 μ m以上。此厚度若比20 μ m薄，则凹痕贯通高0H基浓度二氧化硅玻璃层59的情况变多，无法得到凹痕的除去效果。又，根据将高0H基浓度二氧化硅玻璃层59的厚度设为1000 μ m以下，利用高0H基浓度二氧化硅玻璃层59与硅融液的反应，能迅速地进行高0H基浓度二氧化硅玻璃层59的溶解除去。此厚度较优选是设为500 μ m以下。
[0065]另外，实际测量此种厚度的高0H基浓度二氧化硅玻璃层59的0H基浓度，技术上是困难的(特别是越接近下限的20 μ m会变得越困难)。0H基浓度的实际测量为困难时，例如，可从原料粉所含有的0H基浓度来推断。[0066]又，于底部63的内表面所形成的高0H基浓度的二氧化硅玻璃层59中所含有的杂质浓度，优选是:对于L1、Na、K各自为100质量ppb以下，对于Ca、Mg各自为50质量ppb以下，对于T1、Cr、Fe、N1、Cu、Zn、Zr、Mo、W、Pb各自为20质量ppb以下。此种杂质浓度，根据将高0H基浓度的二氧化硅玻璃层59设为由合成二氧化硅玻璃所构成，可容易地得到。
[0067]高0H基浓度二氧化硅玻璃层59的形成区域，优选是具有二氧化硅容器72的外径的1/3以上的直径。根据在此种范围内形成高0H基浓度二氧化硅玻璃层59，在底部63的整个范围内，可抑制在单晶硅提拉时产生气泡。因此，可更加有效果地防止气泡被取入提拉中的单晶硅中。于二氧化硅容器72的底部63的内表面所形成的高0H基浓度二氧化硅玻璃层59，即使只有底部63的圆形状范围，也具有防止气泡产生的效果，但从底部63到弯曲部62的范围、或有时优选为设定于二氧化硅容器的内面全部。可以根据单晶硅提拉的条件，来设定高0H基浓度二氧化硅玻璃层59的范围。
[0068]如以上所述，本发明的单晶硅提拉用二氧化硅容器，根据设定外侧是绝热性高且含有气泡的不透明二氧化硅玻璃层，且内侧是实质上不含有气泡的透明二氧化硅玻璃的2层结构，可解决前述第1课题。又，根据于二氧化硅容器的内表面，以超过300质量ppm且3000质量ppm以下的浓度含有0H基，并形成厚度20 μ m以上且1000 μ m以下，即使由于大重量的多晶硅原料块的充填而于底部生成许多凹痕，根据其后的硅融液和高0H基浓度二氧化硅玻璃层的反应，能达成提前溶解除去该凹痕。由此，因可将底部内表面保持成平滑面，可防止由于单晶硅提拉时的氩气(Ar)等的环境气体或SiO等的反应生成气体所引起的底部内表面中的气泡的产生、成长。其结果，可减低由所提拉的单晶硅晶棒所制造的单晶硅晶片中的被称为孔隙或针孔的空洞缺陷，可解决前述第2课题。
[0069]二氧化硅容器72中，关于高0H基浓度二氧化硅玻璃层59以外的部分(即，不透明二氧化硅玻璃层51及透明二氧化硅玻璃层52)的纯度，跟用途也有关，但作为二氧化硅(Si02)的纯度，太阳能用单晶硅的提拉用，优选是99.99质量％以上，LSI用单晶硅的提拉用，优选是99.999质量％以上。
[0070]又，作为制造不透明二氧化硅玻璃层51及透明二氧化硅玻璃层52的原料粉，例如即便于使用含有碱金属元素L1、Na、K各自为10质量ppm左右的杂质浓度高的二氧化硅粉时，将不透明二氧化硅玻璃层51及透明二氧化硅玻璃层52中的0H基浓度设为30~100质量ppm，同时将A1浓度设为5~30质量ppm，由此能将这些扩散系数的值大的元素于二氧化硅容器的厚壁中吸着、锁住。作为二氧化硅玻璃中的0H基的效果，有吸着、固定金属杂质良好的效果，但也有高温下的硅融液所引起的增大蚀刻量的负面效果。因此，在不透明二氧化硅玻璃层51及透明二氧化硅玻璃层52的直筒部中，0H基浓度优选是上述般地设为30~100质量ppm。又，于单晶硅提拉中，在温度变成较高的不透明二氧化硅玻璃层51及透明二氧化硅玻璃层52的底部中，0H基浓度优选是设为30~50质量ppm。关于A1，虽然有吸着、固定金属杂质的效果及二氧化硅玻璃于高温下改善黏度的良好效果，但也有被处理物的硅因为A1而污染的负面效果。因此，使不透明二氧化硅玻璃层51及透明二氧化硅玻璃层52含有A1时，优选是如上述般地设为5~30质量ppm,进而优选是设为10~20质量ppm。
[0071]这些Al、0H基，防止杂质金属元素于二氧化硅玻璃中移动、扩散的机制的详细并不明确，但是，推测是根据A1取代Si，而从保持二氧化硅玻璃网络的电荷平衡的观点而言，来吸附杂质金属元素的阳离子(正离子)并防止其扩散。又，推测是根据0H基取代氢离子与金属离子，而产生吸附乃至于防止这些杂质金属元素扩散的效果。
[0072]以下，具体地说明能制造上述般的二氧化硅容器72的本发明的单晶硅提拉用二氧化娃容器的制造方法。[0073]参照图2来说明图1所示的二氧化硅容器72的制造方法。
[0074]首先，如图2的(1)所示，准备原料粉。此处，制作作为第1原料粉11的二氧化硅粉，该二氧化硅粉的粒径为10~1000 μ m。又，制作作为第2原料粉12的二氧化硅粉，该二氧化硅粉的粒径为10~1000 μ m，并以超过300质量ppm且3000质量ppm以下的浓度含有0H基。另外，第2原料粉12，于后述形成高0H基浓度的二氧化硅玻璃层的工序之前制作即可。
[0075](第1原料粉的制作)
[0076]第1原料粉11，例如可根据如下所述地将硅石块粉碎、整粒来制作，但并不限定于此方式。
[0077]首先，于大气环境下，以600~1000°C的温度区域的温度，将直径为5~50mm左右的天然硅石块(天然出产的水晶、石英、硅石、硅质岩、蛋白石等)加热1~10小时左右。继而，将该天然硅石块投入至水中，急速冷却后取出，并使其干燥。根据该处理，可易于进行以下根据粉碎机等的粉碎、整粒的处理，但也可不进行该加热急冷处理而直接进行粉碎处理。
[0078]继而，根据粉碎机等，将该天然硅石块粉碎、整粒，而将粒径调整为10~1000 μ m,优选是调整为50~500 μ m来获得天然硅石粉。
[0079]继而，将该天然硅石粉投入至由具有倾斜角度的二氧化硅玻璃制管所构成的旋窑中，将窑内部设为含氯化氢(HC1)或氯(Cl2)气体环境，以800~1100°C加热1~100小时左右，由此进行高纯度化处理。但是于无需高纯度的产品用途中，也可不进行该高纯度化处理而直接进行下一处理。
[0080]以上工序后所获得的第1原料粉11是晶质的二氧化硅，但根据二氧化硅容器的使用目的，也可单独或混合使用非晶质的二氧化硅玻璃粉来作为第1原料粉11。
[0081]如上所述，第1原料粉11的粒径是设为10~1000 μ m,优选是设为50~500 μ m。第1原料粉11的二氧化硅纯度(Si02)优选是设为99.99质量％以上，进而优选是设为99.999质量％以上。
[0082]当第1原料粉11的纯度低(差)时，为了防止杂质金属元素自所制造的二氧化硅容器向内表面甚至向所容纳的硅中移动、扩散，优选是于第1原料粉11中含有特定量的铝(A1)、0H基。A1，例如可以将其硝酸盐、醋酸盐、碳酸盐、氯化物等制成水或醇溶液，并将二氧化硅粉投入、浸溃于这些溶液中，继而干燥，由此而含有Al。0H基，可以是天然硅石中原本即包含，或者可将中间工序中所混合的水分根据其后的干燥工序中的气体环境、处理温度、时间来调整。
[0083](第2原料粉的制作)
[0084]第2原料粉12是形成于图1的二氧化硅容器72的底部63的内表面部分的高0H基浓度的二氧化硅玻璃层59的材料。作为第2原料粉12的材质，可举例以下的材料:将高纯度化处理后的天然石英粉、天然水晶粉、或方英石粉，进行氢氧焰熔融，而制作高浓度地含有0H基的二氧化硅玻璃块后，粉碎、整粒后的二氧化硅玻璃粉；或是，先根据氢氧焰水解法而由四氯化硅(SiCl4)等硅化合物制作出高0H基浓度的合成二氧化硅玻璃块，将此高0H基浓度的合成二氧化硅玻璃块加以粉碎、整粒后的二氧化硅玻璃粉。
[0085]第2原料粉12的0H基浓度，如上述般地设为超过300质量ppm且3000质量ppm以下。此0H基浓度优选是设为500质量ppm以上且1500质量ppm以下。第2原料粉的0H基浓度的调节，可使用各种公知的方法。例如根据四氯化硅的氢氧焰水解法来制作时，与原料也就是四氯化硅的流量相比，根据增加氧及氢的流量，可使第2原料粉12中0H基浓度上升。又，将高纯度化处理后的天然石英粉、天然水晶粉、或方英石进行氢氧焰熔融时，根据氢氧焰的氧、氢的流量调节，可调节第2原料粉12中0H基浓度。
[0086]第2原料粉12的粒径，如上所述为10~100 μ m,优选是100~500 μ m。第2原料粉12的纯度优选是将二氧化硅(Si02)成分设为99.9999质量％以上，更具体地，第2原料粉12的杂质浓度，优选是设为:对于L1、Na、K各自为100质量ppb以下，对于Ca、Mg各自为50质量ppb以下，对于11、0、？6、附、(:11、211、21'、]\10、胃、？13各自为20质量ppb以下。此种杂质浓度可根据将第2原料粉12设为合成二氧化硅玻璃粉而容易地达成。第2原料粉12的杂质浓度，进而优选是设为:对于L1、Na、K各自为50质量ppb以下，对于Ca、Mg各自为25质量ppb以下，对于11、0、？6、附、(:11、211、21'、]\10、1、？13各自为10质量ppb以下。
[0087]至少于制作第1原料粉11之后，如图2的(2)所示，将第1原料粉11投入至具有旋转对称性的模框内，一边使该模框旋转一边暂时成型为对应于该模框的内壁的特定形状，而制作第1原料粉的暂时成型体41。于图3及图4中，显示了表现出将第1原料粉11暂时成型的模框的概略的剖面图。本发明所使用的模框101、101’，例如是由石墨、氧化铝等耐热性陶瓷的构件所构成，具有旋转对称性，并可根据模框旋转用马达(未图示)使其旋转。又，如图3所示，于模框1 01的内壁102中分配并形成有减压用孔103。减压用孔103与减压用通道104连接。又，也有减压用通道105连通至用以使模框101旋转的旋转轴106，可自此处进行真空吸引(抽真空)。本发明也可使用如图4所示的无减压用设备的模框101’。此模框101’的内壁102’中并无形成有减压用孔，旋转轴106’也无减压用通路。以下以使用图3所示的模框101为例来说明，但除了不进行减压以外，也可同样地使用如图4所示的模框101，。
[0088]图2的(2)所示的工序，是将第1原料粉11导入至图3所示的模框101的内壁102，并将第1原料粉11暂时成型为对应模框101的内壁102的特定形状，而作成第1原料粉的暂时成型体41 (参照图5)。具体来说，一边使模框101旋转一边逐渐地将第1原料粉11投入至模框101的内壁102，利用离心力来成型为容器形状。又，也可根据自内侧使板状的内模框(未图示)接触旋转的粉体，而将第1原料粉的暂时成型体41的壁厚调整为特定量。又，对该模框101供应此第1原料粉11的方法并无特别限定，例如可使用具备搅拌用螺旋桨及计量给料器之储料器。此时，使用搅拌用螺旋桨来搅拌已被填充于储料器中的第1原料粉11，并以计量给料器一边调节供应量一边进行供应。
[0089]继而，如图2的(3)所示，一边使模框101旋转，并一边根据放电加热熔融法自第1原料粉的暂时成型体41的内侧进行加热。由此，制作具有直筒部、弯曲部及底部的二氧化硅容器，该二氧化硅容器的外侧是由含有气泡的不透明二氧化硅玻璃所构成，该二氧化硅容器的内侧是由实质上不含气泡的透明二氧化硅玻璃所构成。优选是一边自第1原料粉的暂时成型体41的外侧进行减压，一边行第1原料粉的暂时成型体41的加热。
[0090]此工序的状况，具体显示于图6及图7。制作此二氧化硅容器71的装置，除了前述具有旋转轴对称性且可旋转的模框101以外，也由下述所构成:旋转发动机(未图示)、及作为放电加热熔融(也被称为电弧熔融、电弧放电熔融)的热源的碳电极(carbon electrode)212、电线212a、高压电源组件211、盖子213等。进而，此装置具备用以调整自第1原料粉的暂时成型体41的内侧供应的环境气体的构成要件，例如氢气供应用钢瓶411、惰性气体供应用钢瓶412及混合气体供应管420等。
[0091]另外，此装置是于如后述的二氧化硅容器71的底部的内表面部分，形成二氧化硅玻璃层59时，也可继续使用。
[0092]作为第1原料粉的暂时成型体41的熔融、烧结顺序，优选是于开始对碳电极212之间通电之前，首先，自第1原料粉的暂时成型体41的内侧开始供应含氢气体。具体来说，如图6所示，自氢气供应用钢瓶411供应氢气、自惰性气体供应用钢瓶412供应惰性气体(例如氮(N2)或氩(Ar)、氦(He))并加以混合，通过混合气体供应管420，自第1原料粉的暂时成型体41的内侧进行供应。另外，符号510所表示的空心箭头是表示混合气体的流动。
[0093]继而，于继续供应上述般的混合气体的状态下，一边使模框101以一定速度旋转，一边启动脱气用真空泵(未图示)，并通过减压用孔103、减压用通道104、105，开始自第1原料粉的暂时成型体41的外侧进行减压，并同时对碳电极212之间通电，其中该模框101装有第1原料粉的暂时成型体41。
[0094]若于碳电极212之间开始电弧放电(以图7的符号220表示)，则第1原料粉的暂时成型体41的内表面部，会变成二氧化硅粉的熔融温度区域(推测为1800~2000°C左右)，并自最表层部开始熔融。若最表层部熔融，则脱气真空泵的真空吸引所造成的减压度增加(压力骤然下降)，一边将原料粉11中所含的水和氧、氮等溶存气体脱气，一边使对熔融二氧化硅玻璃层的变化从内侧往外侧进行。
[0095]继续根据通电来加热，直至第1原料粉的暂时成型体41的总厚度的内侧一半左右熔融而成为透明~半透明二氧化`硅玻璃，且剩余外侧一半左右成为经烧结的不透明二氧化硅。
[0096]基于此放电熔融时的容器厚壁层内部的环境气体是减少电极的消耗的目的，也可将氮(N2)、氩(Ar)、氦(He)等的惰性气体当作主成分，但为了减少熔融后二氧化硅玻璃中的溶存气体，优选是如上述般，在此工序将环境气体设为含有氢气气体。此含有氢气气体，例如可设为由氢气、及氮气(N2)、氩(Ar)、氦(He)等的惰性气体所组成之混合气体。氢气(H2)的含量比例优选是设为1体积％以上，进而更优选是设为1~10体积％。此理由被认为是，例如脱气困难的氧气(02)与氢反应生成水(H20)，因为水分子相较于氧分子扩散系数比较大，容易被放出到外层的外部。又，氢气(?)的分子半径小且扩散系数大，因此包含于环境气体中也容易被放出到外层外部。
[0097]根据至目前为止的工序来制造二氧化硅容器71，其具有不透明二氧化硅玻璃层51及透明二氧化硅玻璃层52 (参照图7)。继而，如图2的(4)及图8所示，在所制造的二氧化硅容器71的内侧空间，散布第2原料粉12，并根据放电加热熔融法进行熔融，根据使该熔融的第2原料粉12，附着于二氧化硅容器71的底部的内表面部分上，而于该二氧化硅容器71的底部的内表面部分上形成二氧化硅玻璃层59。由此，可制造如图1所示的本发明二氧化硅容器72。因为使用高0H基浓度的第2原料粉12，故此处所形成的二氧化硅玻璃层59也成为高0H基浓度。根据此工序来得到的高0H基浓度二氧化硅玻璃层59的基本形成方法，例如与专利文献1及专利文献2所示的内容类似，但主要形成于二氧化硅容器71的底部之点为本发明的特征。于底部的内表面部分所形成的高0H基浓度二氧化硅玻璃层59的形成区域，优选是具有二氧化硅容器71、72的外径的1/3以上的直径。
[0098]如图8所示，于二氧化硅容器71的底部的内表面部分，形成高0H基浓度二氧化硅玻璃层59的装置，与前工序大致相同，也由下述所构成:可旋转的模框101，其设置具有旋转轴对称性的二氧化硅容器72 ;旋转发动机(未图示);装有第2原料粉12的原料粉储料器303、搅拌用螺旋桨304、计量给料器305 ;及，作为放电加热熔融的热源也就是碳电极212、电线212a、高压电源组件211、盖子213等。又，调整环境气体时，与前工序同样地，进而，也可具备氢气供应用钢瓶411、惰性气体供应用钢瓶412及混合气体供应管420等。
[0099]作为形成高0H基浓度二氧化硅玻璃层59的方法，首先，将模框101设定成特定的回转速度，自高压电源组件211逐渐地施加高电压，同时自原料储料器303逐渐地将第2原料粉12，从二氧化硅容器71的上部散布。此时碳电极212间开始放电，二氧化硅容器71内部在二氧化硅粉的熔融温度范围内(推定是1800~2000°C左右)，被散布的第2原料粉12成为二氧化硅的熔融粒子，附着在二氧化硅容器71的内表面。于二氧化硅容器71的上部开口部所设置的碳电极212、原料粉投入口、盖213，是相对于二氧化硅容器71具有一定程度变化位置的机构，根据使此等位置变化，可于二氧化硅容器71的底部的特定地方，形成特定厚度的高0H基浓度二氧化硅玻璃层59。
[0100]电弧放电熔融中的二氧化硅容器71内部的环境气体是为了减少电极的消耗，而将氮(N2)、氩(Ar)、氦(He)等的惰性气体当作主成分，但根据将氢气(H2)的含量比例设为1~10体积％的混合环境，可得到含有气泡少的高0H基浓度二氧化硅玻璃层59。又，根据调整此时的环境气体中的水含量比例(即，湿度)，也可调整二氧化硅玻璃层59的0H基浓度。
[0101 ] 于电弧放电熔融时所产生的碳微粒子、及碳与氧的化合物也就是一氧化碳(C0)、二氧化碳(C02)，残留在高0H基浓度二氧化硅玻璃层59时，于单晶硅提拉时，会作为杂质再产生，而成为该二氧化硅的质量下降的原因之一。为了抑制此情况发生，优选是自二氧化硅容器外部以一定流量供应洁净的环境气体，一边以一定流量排出容器内部的气体，而将熔融中的二氧化硅容器内部适当地进行换气。
[0102]实施例
[0103]以下，显示本发明的实施例及比较例来更具体地说明本发明，但本发明并不限定于这些例子。
[0104](实施例1)
[0105]依照图2所示的工序(1)~(4)，制造单晶硅提拉用二氧化硅容器。作为第1原料粉11，准备粒径50~500 μ m、纯度99.999质量％的天然石英粉。一边使如图3及图5所示的石墨模框101旋转一边投入第1原料粉11，而作成第1原料粉的暂时成型体41。继而，使用图6及图7所示的装置，将第1原料粉的暂时成型体41的内部环境设为干燥的N295体积(vol) %、H25体积％的混合气体，一边自外周部吸气减压一边于暂时成型体41的内部进行放电加热熔融。由此，制作成二氧化硅容器71，所述二氧化硅容器71是将外侧设为白色不透明二氧化硅烧结体，内侧设为无色透明二氧化硅玻璃体。继而，作为第2原料粉12，调整为粒径100~300 μ m，并以1500质量ppm含有0H基的高纯度合成二氧化硅玻璃粉(第2原料粉a)。继而，使用如图8所示的装置，将环境设为干燥的N295体积％、H25体积％的混合气体，根据将第2原料粉自二氧化娃容器71上部一边散布一边放电加热，自二氧化娃容器底部内表面全体至弯曲部的一部分，形成高0H基浓度二氧化硅玻璃层59，制造成二氧化硅容器72。高0H基浓度二氧化硅玻璃层59的厚度，尤其是底部中央部分设为450 μ m的厚度。
[0106](实施例2)
[0107]使用与实施例1相同的第2原料粉12 (第2原料粉a，合成二氧化硅玻璃粉)，与实施例1基本上同样地制造二氧化硅容器，但变更以下的点。第1原料粉11，与实施例1相同，使其与硝酸铝溶液混合、干燥后，而含有10质量ppm的A1。放电加热时的环境设为干燥N299体积％、H21体积％的混合气体，容器底部中央部分的高0H基浓度二氧化硅玻璃层59的厚度设为80 μ m。
[0108](实施例3)
[0109]使用与实施例1相同的第1原料粉11，与实施例1基本上同样地制造二氧化硅容器，但变更以下的点。第2原料粉12设为以550质量ppm含有0H基的高纯度合成二氧化硅玻璃粉(第2原料粉b)。自容器底部内表面全体至弯曲部的一部分，制作高0H基浓度二氧化硅玻璃层59，尤其是在容器底部中央部分，则形成460 μ m的厚度。
[0110](实施例4)
[0111]使用与实施例2相同的第1原料粉11，与实施例2基本上同样地制造二氧化硅容器，但变更以下的点。第2原料粉12与实施例3同样地设为以550质量ppm含有0H基的高纯度合成二氧化硅玻璃粉(第2原料粉b)。容器底部中央部分的高0H基浓度二氧化硅玻璃层59的厚度设为90 μ m。
[0112](实施例5)
[0113]使用与实施例1相同的第1原料粉11，与实施例1基本上同样地制造二氧化硅容器，但变更以下的点。第2原料粉12设为以350质量ppm含有0H基的高纯度合成二氧化硅玻璃粉(第2原料粉c)。自二氧化硅容器底部内表面全体至弯曲部的一部分，制作高0H基浓度二氧化硅玻璃层59，尤其是在容器底部中央部分，则形成450 μ m的厚度。
[0114](实施例6)
[0115]使用与实施例2相同的第1原料粉11，与实施例2基本上同样地制造二氧化硅容器，但变更以下的点。第2原料粉12与实施例5同样地设为以350质量ppm含有0H基的高纯度合成二氧化硅玻璃粉(第2原料粉c)。容器底部中央部分的高0H基浓度二氧化硅玻璃层59的厚度设为90 μ m。
[0116](实施例7)
[0117]与实施例3基本上同样地制造二氧化硅容器，但容器底部中央部分的高0H基浓度二氧化硅玻璃层59的厚度设为25 μ m。
[0118](实施例8)
[0119]与实施例3基本上同样地制造二氧化硅容器，但容器底部中央部分的高0H基浓度二氧化硅玻璃层59的厚度设为50 μ m。
[0120](实施例9)
[0121]与实施例3基本上同样地制造二氧化硅容器，但容器底部中央部分的高0H基浓度二氧化硅玻璃层59的厚度设为1000 μ m。
[0122](实施例10)
[0123]使用与实施例1相同的第1原料粉11及第2原料粉12，与实施例1基本上同样地制造二氧化硅容器，但变更以下的点。放电加热时的环境设为干燥N290体积％、H210体积％的混合气体，容器底部中央部分的高0H基浓度二氧化硅玻璃层59的厚度设为230 μ m。
[0124](比较例1)
[0125]作为第1原料粉，准备天然石英粉(粒径100~300 μ m)，但并未进行A1的添加。使用此第1原料粉，根据与实施例2同样的条件，制作二氧化硅容器71，所述二氧化硅容器71是将外侧作成白色不透明二氧化硅烧结体，并将内侧作成无色透明二氧化硅玻璃体。但是，并未准备与第2原料粉12相当之物，于容器底部内表面上并未形成高0H基浓度二氧化硅玻璃层。
[0126](比较例2)
[0127]与实施例2基本上同样地制造二氧化硅容器，但变更以下的点。使用与比较例1相同的第1原料粉。作为第2原料粉12，准备只以100质量ppm含有0H基的0H基较少的高纯度合成二氧化硅玻璃粉(第2原料粉d)。由第2原料粉所形成的容器底部中央部分的二氧化硅玻璃层59的厚度设为90 μ m。
[0128](比较例3)
[0129]与比较例2基本 上同样地制造二氧化硅容器，但第2原料粉的0H基浓度设为250质量ppm(第2原料粉e)。由第2原料粉所形成的容器底部中央部分的二氧化硅玻璃层59的厚度设为90 μ m。
[0130](比较例4)
[0131]与比较例2基本上同样地制造二氧化硅容器，但第2原料粉的0H基浓度设为300质量ppm(第2原料粉f )。由第2原料粉所形成的容器底部中央部分的二氧化硅玻璃层59的厚度设为90 μ m。
[0132](比较例5)
[0133]与实施例1基本上同样地制造二氧化硅容器，但使用与比较例1相同的第1原料粉。由与实施例1同样的第2原料粉所形成的容器底部中央部分的二氧化娃玻璃层59的厚度设为1520 μ m。
[0134][实施例及比较例中的评估方法]
[0135]各实施例及比较例中所使用的原料粉以及所制造的二氧化硅容器的物性、特性评估，是如以下般地进行。
[0136]各原料粉的粒径测定方法:
[0137]以光学显微镜或电子显微镜来进行各种原料粉的二维形状观察及面积测定。继而，假定粒子形状为正圆形，由面积测定值计算直径而求取。统计性地反复进行此方法，将粒径范围(此范围中包含99质量％以上的原料粉)的值，显示于表1~5。
[0138]二氧化硅容器的层厚测定:
[0139]以切割机来切割二氧化硅容器，以刻度尺测定剖面，由此求出。
[0140]0H基浓度测定:
[0141]0H基浓度测定是利用红外线吸收分光光度法进行测定。换算为0H基浓度的方式是按照以下文献。
[0142]Dodd, D.M.and Fraser, D.B.(1966) Optical determination of OH in fusedsilica.Journal of Applied Physics, vol.37, P.3911.[0143]另外，在实施例1~6及比较例2~4中，于二氧化硅容器所形成的二氧化硅玻璃层的0H基浓度，推定是与各实施例及比较例中所使用的原料粉0H基浓度的测定值同等。
[0144]杂质金属浓度测定分析:
[0145]杂质金属浓度比较低(玻璃是高纯度)时，是以电感耦合等离子体原子发射光谱法(Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry, ICP-AES)、或电感率禹合等离子体质谱法(Inductively Coupled Plasma-mass Spectrometry, I CP-MS)来进行。浓度比较高(玻璃是低纯度)时，以原子吸收分光光度法(Atomic AbsorptionSpectrophotometer, AAS)来进行。结果关于碱金属兀素L1、Na、K,碱土金属兀素Ca、Mg,过渡金属元素T1、Cr、Fe、N1、Cu、Zn、Zr、Mo、W、Pb的15元素，显示于表6。 [0146]单晶硅连续提拉(多重提拉)评估:
[0147]于所制造的二氧化硅容器中，投入纯度为99.99999质量％的金属聚硅，进行升温使其为硅融液，继而反复进行3次单晶硅的提拉(多重提拉)，评估单晶硅培养的成功率。提拉条件如下:于提拉装置(CZ装置)内，设为氩(Ar)气100%环境，提拉速度为1.2mm/分，单晶硅尺寸为:直径300mm、长度600mm，1批次的作业时间为约48小时。重复三次单晶培养的成功比率的分类，如下所述。
[0148]3次成功〇(良好)
[0149]2次成功Λ (稍微不佳)
[0150]1次成功 X (不佳)
[0151]单晶硅中的孔隙与针孔的评估:
[0152]于前述单晶硅连续提拉中，自各单晶硅多重提拉后的第1根单晶硅的任意部位，制作直径为300_、厚度为200 μ m的双面研磨加工的硅晶片各200片。继而，根据微粒检测器测定存在于各个硅晶片的双面的孔隙与针孔的个数，统计性地进行数值处理，求出每200片硅晶片中无缺陷的片数。其结果，对应于孔隙、针孔均未检测出的硅晶片片数，而评估如下。其中，可能检测出孔隙、针孔的直径是50μπι以上。
[0153]无缺陷硅晶片片数200片〇(良好)
[0154]无缺陷硅晶片片数199~198片Λ (稍微不佳)
[0155]无缺陷硅晶片片数197片以下X (不佳)
[0156]汇整实施例1~10、比较例1~5所制造的各自的二氧化硅容器的制造条件与所测定的物性值、评估结果，显示于下述表1~9。
[0157]表1
[0158]
【权利要求】
1.一种单晶硅提拉用二氧化硅容器，其具有直筒部、弯曲部及底部，其特征在于，前述二氧化硅容器的外侧是由含有气泡的不透明二氧化硅玻璃所构成，前述二氧化硅容器的内侧是由实质上不含气泡的透明二氧化硅玻璃所构成，在前述底部的内表面，形成厚度20 μ m以上且1000 μ m以下的二氧化硅玻璃层，所述二氧化硅玻璃层以超过300质量ppm且3000质量ppm以下的浓度含有OH基。
2.如权利要求1所述的单晶硅提拉用二氧化硅容器，其中，在前述底部的内表面所形成的二氧化硅玻璃层，是由合成二氧化硅玻璃所构成。
3.如权利要求1或2所述的单晶硅提拉用二氧化硅容器，其中，在前述底部的内表面所形成的二氧化硅玻璃层，是以500质量ppm以上且1500质量ppm以下的浓度含有OH基，且厚度为50 μ m以上且500 μ m以下。
4.如权利要求1至3中的任一项所述的单晶硅提拉用二氧化硅容器，其中，在前述底部的内表面所形成的二氧化娃玻璃层中所含有的杂质浓度，对于L1、Na、K各自为100质量ppb 以下，对于 Ca、Mg 各自为 50 质量 ppb 以下，对于 T1、Cr、Fe、N1、Cu、Zn、Zr、Mo、W、Pb 各自为20质量ppb以下。
5.如权利要求1至4中的任一项所述的单晶硅提拉用二氧化硅容器，其中，在前述底部的内表面所形成的二氧化硅玻璃层的形成区域，具有前述二氧化硅容器的外径的1/3以上的直径。
6.一种单晶硅提拉用二氧化硅容器的制造方法，其是具有直筒部、弯曲部及底部的单晶硅提拉用二氧化硅容器的制造方法，其特征在于，其包含以下工序:制作作为第1原料粉的二氧化硅粉的工序，所述二氧化硅粉的粒径为10~ΙΟΟΟμ-- ;制作作为第2原料粉的二氧化硅粉的工序，所述二氧化硅粉的粒径为10~1000 μ m，并以超过300质量ppm且3000质量ppm以下的浓度含有0H基；制作第1原料粉的暂时成型体的工序，所述工序将前述第1原料粉投入至具有回转对称性的模框的内侧，并一边使该模框旋转一边暂时成型为对应该模框的内壁的特定形状；制作二氧化硅容器的工序，所述工序是一边使前述模框旋转，一边根据放电加热熔融法自前述第1原料粉的暂时成型体的内侧进行加热，来制作具有直筒部、弯曲部及底部的二氧化硅容器，所述二氧化硅容器的外侧是由含有气泡的不透明二氧化硅玻璃所构成，所述二氧化硅容器的内侧是由实质上不含气泡的透明二氧化硅玻璃所构成；以及，形成二氧化硅玻璃层的工序，所述工序是在前述所制作的二氧化硅容器的内侧空间，一边散布前述第2原料粉，一边根据放电加热熔融法而熔融，根据将该熔融的第2原料粉附着在前述底部的内表面部分，而于前述底部的内表面部分形成二氧化硅玻璃层。
7.如权利要求6所述的单晶硅提拉用二氧化硅容器的制造方法，其中，一边自前述第1原料粉的暂时成型体的外侧进行减压，一边进行前述第1原料粉的暂时成型体的加热。
8.如权利要求6或7所述的单晶硅提拉用二氧化硅容器的制造方法，其中，将前述第2原料粉设为合成二氧化硅玻璃粉。
9.如权利要求6至8中的任一项所述的单晶硅提拉用二氧化硅容器的制造方法，其中，将前述第2原料粉的杂质浓度，设为:对于L1、Na、K各自为100质量ppb以下，对于Ca、Mg各自为50质量ppb以下，对于T1、Cr、Fe、N1、Cu、Zn、Zr、Mo、W、Pb各自为20质量ppb以下。
10.权利要求6至9中的任一项所述的单晶硅提拉用二氧化硅容器的制造方法，其中，将在前述底部的内表面部分所形成的二氧化硅玻璃层的形成区域，设为具有前述二氧化硅容器的外径的1 /3以上的直径。
【文档编号】C30B29/06GK103649383SQ201380001605
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年1月22日 优先权日:2012年3月23日
【发明者】山形茂 申请人:信越石英株式会社