碳电极及石英玻璃坩埚的制造方法技术

本发明专利技术为一种碳电极，其用于用以制造石英玻璃坩埚的电弧放电，其中，至少在所述碳电极的长度方向的距进行所述电弧放电的前端部50mm～130mm的范围内，在所述碳电极的表面上形成有凹部图案及凸部图案中的至少任意一种。由此，提供一种在石英玻璃坩埚的制造中能够抑制硅粉在碳电极上凝聚的碳电极。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】碳电极及石英玻璃坩埚的制造方法
本专利技术涉及一种碳电极，还涉及一种使用该碳电极制造石英玻璃坩埚的方法。
技术介绍
以往，用作单晶半导体材料的基板的单晶硅能够通过在石英玻璃坩埚中熔融多晶硅，并使其在晶种上晶体生长而制造，即通过所谓的提拉法而制造。所述制造方法中使用的石英玻璃坩埚根据制造方法的不同而有几个种类，就实用性而言，使用半透明石英玻璃坩埚，该坩埚通过沿着可旋转的中空的模具的内周表面填充二氧化硅粉末(原料石英粉)，一边使该模具旋转一边通过使用了碳电极的电弧放电而将二氧化硅粉末加热熔融的石英玻璃坩埚的制造方法得到。所述半透明石英玻璃坩埚具有分散大量气泡以使热的分布均匀的优点，同时具有强度高于其他坩埚且可制造任意大小的坩埚的优点。以往，即使使用上述半透明石英玻璃坩埚来使单晶硅生长，在该过程中也存在结晶化不稳定，结晶化率(多晶成为单晶的比例)下降的问题。作为其原因之一，可列举出：作为原料的二氧化硅的升华成分凝结、滴落而形成的微气泡聚集体引起热膨胀，使内周表面部分剥离，剥离的石英碎片混入熔融硅中等。为了解决这样的问题，提出了将坩埚的内表面加热熔融而形成透明层、或者具有使熔融的二氧化硅粉末飞散而形成的厚透明层的石英玻璃坩埚的制造方法。然而，所述制造方法均无法充分地去除微气泡聚集体，并不是能够以良好的结晶化率提拉单晶硅的石英玻璃坩埚。此外，在上述加热熔融工序中，会因二氧化硅及其所含有的微量杂质的选择性蒸发及凝结、或者伴随碳电极消耗的所含灰分的飞散等而在所得到的的坩埚的内表面产生污染，即使使用高纯度原料，也无法制作与之相称的内表面。因此，即使使用高纯度原料，也无法得到充分的抑制晶体缺陷的效果。为了解决上述问题，提出了专利文献1中记载的石英玻璃坩埚的制造方法。该方法为在将二氧化硅粉末供给至可旋转的上部开口模具，沿着模具的内周表面形成二氧化硅粉末填充层后，从内部进行加热熔融的石英玻璃坩埚的制造方法中，用具有2个以上的孔的盖体覆盖模具的开口部，同时经由孔一边对模具内的高温气体气氛进行换气一边进行加热熔融的方法。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平08-026759号公报
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题制造石英玻璃坩埚时，通过熔融二氧化硅原料而产生的硅粉附着于碳电极并凝聚，由此落在石英玻璃坩埚的内表面。若该落下物直接熔融及凝固的部分在坩埚的内表面积中所占的比例大，则单晶硅提拉成绩(单晶化率等)差。近年来，随着制造的石英玻璃坩埚的口径大型化至24英寸、28英寸、32英寸(1英寸为2.54cm)，熔融电功率也随之大功率化，熔融中产生的硅粉增加，因此仅以专利文献1的方法无法充分防止凝聚的硅粉所导致的落下物。本专利技术鉴于上述情况而完成，其目的在于提供一种在石英玻璃坩埚的制造中能够抑制硅粉在碳电极上凝聚的碳电极。解决技术问题的技术手段本专利技术为了解决上述技术问题而进行，其提供一种碳电极，所述碳电极用于用以制造石英玻璃坩埚的电弧放电，所述碳电极的特征在于，至少在所述碳电极的长度方向的距进行所述电弧放电的前端部50mm～130mm的范围内，在所述碳电极的表面上形成有凹部图案及凸部图案中的至少任意一种。在本专利技术的碳电极中，通过如上所述地在长度方向的至少50mm～130mm的范围内形成凹部图案或凸部图案，能够阻碍电弧熔融中附着于碳电极的硅粉的凝聚。由于生长被阻碍的硅粉的重量轻，因此可通过从坩埚内吹出的电弧气流而将其排放至体系外，且不会使其落在石英玻璃坩埚内。由此，在石英玻璃坩埚的制造中能够抑制硅粉的凝聚。此时，作为所述凹部图案及凸部图案中的至少任意一种，形成了多个凹部及多个凸部中的至少任意一种，所述凹部的深度或所述凸部的高度为2.0mm以上10.0mm以下，以所述碳电极的未形成所述凹部及所述凸部的表面为基准面，至少在所述碳电极的长度方向的50mm～130mm的范围内的、任意的所述碳电极的长度方向20mm×圆周方向20mm的范围内，优选所述凹部及凸部中的至少任意一种以10％以上90％以下的面积比例存在。通过制成这样的凹部或凸部，能够更有效地阻碍附着于碳电极的硅粉的凝聚。此外，作为所述凹部图案及凸部图案中的至少任意一种，能够形成槽及突起中的至少任意一种。如此，作为具体的形状，能够将凹部图案或凸部图案制成槽或突起。此外，在本专利技术的碳电极中，作为所述凹部图案及凸部图案中的至少任意一种，形成有螺纹槽，该螺纹槽的深度为2.0mm以上10.0mm以下，螺距为1.0mm以上10mm以下。通过形成这样的螺纹槽，能够阻碍附着于碳电极的硅粉的凝聚。此外，本专利技术提供一种石英玻璃坩埚的制造方法，其为制造石英玻璃坩埚的方法，其特征在于，其具有：准备为所述石英玻璃坩埚的原料的原料石英粉并将其成型为坩埚形状的工序；及使用上述的任意一种碳电极进行电弧放电，将成型为所述坩埚形状的原料石英粉熔融的工序。本专利技术的碳电极中，如上所述，能够阻碍在电弧熔融中附着于碳电极的硅粉的凝聚。由于生长被阻碍的硅粉的重量轻，因此可通过从坩埚内吹出的电弧气流而将其排放至体系外，且不会使其落在石英玻璃坩埚内。因此，本专利技术的石英玻璃坩埚的制造方法能够在石英玻璃坩埚的制造中抑制硅粉的凝聚。专利技术效果本专利技术的碳电极中，由于至少在长度方向的距前端部50mm～130mm的范围内，形成有凹部图案或凸部图案，因此能够阻碍附着于碳电极的硅粉的凝聚。由于生长被阻碍的硅粉的重量轻，因此可通过从坩埚内吹出的电弧气流而将其排放至体系外，且不会使其落在石英玻璃坩埚内。由此，能够在石英玻璃坩埚的制造中抑制硅粉的凝聚。由此，能够提供石英玻璃坩埚内表面的特性均一的石英玻璃坩埚。因此，使用这样的石英玻璃坩埚，能够成品率、生产率良好地制造单晶。附图说明图1为示出本专利技术的碳电极中的凹部图案及凸部图案的实例的示意图。图2为用于说明本专利技术的碳电极中的凹部图案及凸部图案在存在区域内的面积比例的示意图。具体实施方式以下，参考附图对本专利技术进行更具体的说明。本专利技术的碳电极为用于用以制造石英玻璃坩埚的电弧放电的碳电极。使用本专利技术的碳电极而制造的石英玻璃坩埚特别适合用作用于单晶硅提拉的石英玻璃坩埚，但并不限定于此，也能够使用本专利技术的碳电极来制造其他用途的石英玻璃坩埚。本专利技术的碳电极中，至少在碳电极的长度方向的距进行电弧放电的前端部50mm～130mm的范围内，在碳电极的表面上形成有凹部图案及凸部图案中的至少任意一种。作为上述凹部图案及凸部图案中的至少任意一种，优选形成多个凹部及多个凸部中的至少任意一种。当然，也可以形成凹部及凸部这两者。此外，作为上述凹部图案及凸部图案中的至少任意一种，优选形成槽及突起中的至少任意一种。图1的(a)～(e)中示出了本专利技术的碳电极中的凹部图案及凸部图案的实例。将图1的(a)记作“线凹”，其为在碳电极表面具有多个凹部的形态，以多个环状的槽的形式形成有凹部。此外，将图1的(b)记作“线凸”，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳电极，其用于用以制造石英玻璃坩埚的电弧放电，所述碳电极的特征在于，/n至少在所述碳电极的长度方向的距进行所述电弧放电的前端部50mm～130mm的范围内，在所述碳电极的表面上形成有凹部图案及凸部图案中的至少任意一种。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180206 JP 2018-0195911.一种碳电极，其用于用以制造石英玻璃坩埚的电弧放电，所述碳电极的特征在于，
至少在所述碳电极的长度方向的距进行所述电弧放电的前端部50mm～130mm的范围内，在所述碳电极的表面上形成有凹部图案及凸部图案中的至少任意一种。


2.根据权利要求1所述的碳电极，其特征在于，
作为所述凹部图案及凸部图案中的至少任意一种，形成有多个凹部及多个凸部中的至少任意一种，
所述凹部的深度或所述凸部的高度为2.0mm以上10.0mm以下，以所述碳电极的未形成所述凹部及所述凸部的表面为基准面，至少在所述碳电极的长度方向的50mm～130mm的范围内的、任意的所述碳电极的长度方向20mm×圆周方向20mm的范围内...

【专利技术属性】
技术研发人员：友国和树，
申请(专利权)人：信越石英株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP