二氧化硅容器及其制造方法技术

本发明专利技术是一种二氧化硅容器的制造方法，所述制造方法先制作Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ的合计浓度在５０ｗｔ．ｐｐｍ以下的基体形成用原料粉及含有Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ合计为５０～２０００ｗｔ．ｐｐｍ的内层形成用粉，然后在模框内形成基体的暂时成形体，并在其内表面上形成内层的暂时成形体，而在以超过１０ｖｏｌ．％的比率含有氢或氦或这些气体的混合气体的气体气氛中，通过放电加热熔融法来从基体和内层的暂时成形体的内侧进行加热，而将基体的暂时成形体的外周部分作成烧结体，并且将基体的暂时成形体的内周部分和内层的暂时成形体作成熔融玻璃体，由此来制造一种二氧化硅容器，所述二氧化硅容器具有：基体，其在外周部分含有气泡；及内层，其被形成在该基体的内表面上，并由透明二氧化硅玻璃所构成。由此，提供一种二氧化硅容器的制造方法及这样的二氧化硅容器，该二氧化硅容器的制造方法，能够以低成本来制造出具有高尺寸精确度及高耐热性的二氧化硅容器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种将二氧化硅作为主要构成成分的，特别关于一种低成本、高尺寸精确度、及高耐热性的的。
技术介绍
二氧化硅玻璃，是被使用作为大规模集成电路(LSI)制造用投影曝光装置(微影装置)的透镜、棱镜、光罩或显示器用TFT基板、灯用管、窗材、反射板、半导体工业用洗净容器、二氧化硅半导体熔融容器等。然而，作为这些二氧化硅玻璃的原料，必须采用昂贵的四氯化硅等化合物，另外，因为二氧化硅玻璃的熔融温度或加工温度非常高，大约为2000°C， 所以能源消耗量大且成本很高。因此，先前以来，考虑各种各样的二氧化硅玻璃的制造方法。例如，在专利文献1中，揭示一种将至少2种不同的二氧化硅玻璃粒子，例如将二氧化硅玻璃微粉与二氧化硅玻璃粒混合而作成含水的悬浮液，随后加压成形并在高温下烧结而得到含二氧化硅复合体的方法(注浆成形法；slip casting method)。另外，在专利文献2中，揭示一种方法，先制造出混合液(注浆)，其含有100 μ m以下的尺寸的二氧化硅玻璃粒子与100 μ m以上的尺寸的二氧化硅玻璃颗粒，并通过注入成形模框，随后干燥、烧结， 来制造不透明二氧化硅玻璃复合材。但是，这些先前的注浆成形法，在干燥工序或烧结工序，成形体的收缩大，无法制造出高尺寸精确度的厚度大的二氧化硅玻璃成形体。如此，上述那样的二氧化硅玻璃成形体的制造方法，有各自的问题。因此，目前作为LSI用(组件用)单晶硅制造用二氧化硅坩埚的制造方法，是采用如专利文献3和专利文献4所记载的制造方法。这些方法，是在进行旋转的模框中，投入经超高纯度化处理过的石英粉或合成方英石(cristobalite)粉并成形后，通过从上部压入碳电极且对碳电极通电而产生电弧放电，来使气氛温度上升至石英粉的熔融温度区域(推定为1800 2100°C左右)并且使石英原料粉熔融、烧结的方法。然而，这些制造方法，因为使用超高纯度的石英原料粉，所以会有高成本的问题。 另外，因为已制造的二氧化硅坩埚中溶存有各种不纯物气体，所以在单晶硅成长用二氧化硅坩埚的使用的时候将产生且放出气体，这些会混入单晶硅中变成气泡，并造成被称为空洞或针孔的缺陷等，而在制造成本上和结晶硅的质量上出现问题。另外，提拉单晶硅时的耐硅融液蚀刻性低，而在二氧化硅坩埚的耐久性上产生大问题。专利文献5，表示使提拉单晶用二氧化硅坩埚的耐硅融液蚀刻性加以提升的方法。 在专利文献5，表示在二氧化硅玻璃坩埚的内表面进行结晶化促进剂的掺杂的效果。作为结晶化促进剂，表示IIA族元素的碱土族金属元素Mg、Sr、Ca、Ba,以及IIIA族金属的Al。 然而，专利文献5所示的二氧化硅玻璃坩埚，坩埚内表面部分并非完全无气泡的透明二氧化硅玻璃层，而是含有各种掺杂元素的不均勻溶解所残留的粒子及微小的气泡。因此，提拉而成的单晶硅中，有时会含有异物的二氧化硅微粒子以及空洞或针孔这样的缺陷等的问题。另外，在提拉单晶硅中存在于坩埚的内部的细微气泡膨胀变大，而产生使坩埚的内表面变形的问题。在专利文献6，表示使提拉单晶硅用二氧化硅坩埚的内表面部分的二氧化硅玻璃中的气泡减少，并抑制使用中的二氧化硅坩埚的气泡膨胀的技术。在专利文献6，表示通过在二氧化硅坩埚的原料粉中含有浓度为5X IO17 3X IO19分子/cm3的氢分子，而能作成含有气泡少的二氧化硅坩埚的内表面。但是这种方法中，就算能使二氧化硅坩埚的内表面所含有的气泡变少，也不能通过使二氧化硅坩埚的内表面进行方英石的结晶化而提高耐硅融液蚀刻性。另外，已掺杂在原料粉中的氢分子，会在原料粉的保存中逐渐向外部放出气体， 而具有含有氢的原料粉无法长期保存的问题。另外，在专利文献7，表示在提拉单晶硅用二氧化硅坩埚的使用时减少气泡成长的方法。其中，表示在坩埚的制造中以碳电极进行电弧放电熔融时，持续使容器成形的内侧维持氢或氦的气体气氛，并且从外侧进行减压脱气的方法。但是在这个方法中，就算能使二氧化硅玻璃内表层的气泡含有量变少，也不能使二氧化硅坩埚所含有的OH基浓度减少并控制在固定值，无法在二氧化硅坩埚使用时于内表面进行方英石的细微结晶化，因此不能提升坩埚的耐久性、耐热性。另外，在专利文献8，表示使提拉单晶硅用二氧化硅坩埚的的气泡含有量减少的方法。其中，表示在二氧化硅坩埚制造的加热时，将氢或/及氦气体供给至容器的粉体成形体。另外，在专利文献9，表示在二氧化硅坩埚制造的加热时，将氦气体或氩气体供给至容器的粉体成形体之后，使电弧熔融开始并继续，并在电弧熔融停止前使氦气体或氩气体的供给停止或减少供给量，且使氢气体的供给开始。但是，就算是在这些方法中，能够减少二氧化硅坩埚内部的气泡，仍与前述相同， 无法在二氧化硅坩埚使用时于内表面进行方英石的细微结晶化来进行保护，所以不能一并提升坩埚的耐久性、耐热性。(专利文献)专利文献1 日本特开2002-362932号公报；专利文献2 日本特开2004-131380号公报；专利文献3 日本特公平4-22861号公报；专利文献4 日本特公平749871号公报；专利文献5 日本特开平81932号公报；专利文献6 日本特开2007-3^780号公报；专利文献7 日本特开平8-268727号公报；专利文献8 日本特开平9-20586号公报；专利文献9 日本特开2000-344536号公报。
技术实现思路
本专利技术是鉴于前述的问题而开发出来，其目的在于提供一种二氧化硅容器的制造方法及这样的二氧化硅容器，所述二氧化硅容器的制造方法，能够以低成本来制造具有高尺寸精确度及高耐热性，且将二氧化硅作为主要构成成分的二氧化硅容器。本专利技术，为了解决上述问题，而提供一种二氧化硅容器的制造方法，其特征在于用以制造二氧化硅容器，所述二氧化硅容器具备基体，其具有旋转对称性，以二氧化硅作为主成分，且至少在外周部分含有气泡；及内层，其被形成在该基体的内表面上， 并由透明二氧化硅玻璃所构成；其中，所述二氧化硅容器的制造方法至少含有制作二氧化硅粉的工序，所述二氧化硅粉是作为用来形成前述基体的原料粉，其粒径(particle size)为10 1000 μ m，含有合计浓度为50wt. ppm以下的Li、Na、K ；制作另一种二氧化硅粉的工序，所述二氧化硅粉是作为用来形成前述内层的原料粉，其粒径为10 1000 μ m,含有合计为50 2000wt. ppm的Ca、Sr、Ba的至少一种；作出基体的暂时成形体的工序，所述工序是将前述基体形成用原料粉投入至模框内，并一边使该模框旋转，一边暂时成形为规定形状，而作出基体的暂时成形体；作出内层的暂时成形体的工序，所述工序是将前述内层形成用原料粉导入至前述基体的暂时成形体的内表面上，并对应于前述基体的暂时成形体的内表面，暂时成为规预定形状，而作出内层的暂时成形体；以及，形成前述基体和前述内层的工序，所述工序是在以超过10vol. %的比率含有氢或氦或这些气体的混合气体的气体气氛中，通过放电加热熔融法来从前述基体和内层的暂时成形体的内侧进行加热，而将前述基体的暂时成形体的外周部分作成烧结体，并且将前述基体的暂时成形体的内周部分和前述内层的暂时成形体作成熔融玻璃体，而作出前述基体和前述内层。如果是依照这样的二氧化硅容器的制造方法，则所制造的二氧化硅容器，能够在高温度下使用的时候，得到高本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种二氧化硅容器的制造方法，其特征在于：用以制造二氧化硅容器，所述二氧化硅容器具备：基体，其具有旋转对称性，以二氧化硅作为主成分，且至少在外周部分含有气泡；及内层，其被形成在该基体的内表面上，并由透明二氧化硅玻璃所构成；其中，所述二氧化硅容器的制造方法至少含有：制作二氧化硅粉的工序，所述二氧化硅粉是作为用来形成前述基体的原料粉，其粒径为１０～１０００μｍ，含有合计浓度为５０ｗｔ．ｐｐｍ以下的Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ；制作另一种二氧化硅粉的工序，所述二氧化硅粉是作为用来形成前述内层的原料粉，其粒径为１０～１０００μｍ，含有合计为５０～２０００ｗｔ．ｐｐｍ的Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ的至少一种；作出基体的暂时成形体的工序，所述工序是将前述基体形成用原料粉投入至模框内，并一边使该模框旋转，一边暂时成形为规定形状，而作出基体的暂时成形体；作出内层的暂时成形体的工序，所述工序是将前述内层形成用原料粉导入至前述基体的暂时成形体的内表面上，并对应于前述基体的暂时成形体的内表面，暂时成形为规定形状，而作出内层的暂时成形体；以及形成前述基体和前述内层的工序，所述工序是在以超过１０ｖｏｌ．％的比率含有氢或氦或这些气体的混合气体的气体气氛中，通过放电加热熔融法来从前述基体和内层的暂时成形体的内侧进行加热，而将前述基体的暂时成形体的外周部分作成烧结体，并且将前述基体的暂时成形体的内周部分和前述内层的暂时成形体作成熔融玻璃体，而作出前述基体和前述内层。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

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