(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023173983
(43)【公開日】2023-12-07
(54)【発明の名称】石英ガラスルツボ及びその製造方法
(51)【国際特許分類】
C30B 29/06 20060101AFI20231130BHJP
C30B 15/10 20060101ALI20231130BHJP
C03B 20/00 20060101ALI20231130BHJP
【ＦＩ】
C30B29/06 502B
C30B15/10
C03B20/00 H
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022086566
(22)【出願日】2022-05-27
(71)【出願人】
【識別番号】522503458
【氏名又は名称】モメンティブ・テクノロジーズ・山形株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100087642
【弁理士】
【氏名又は名称】古谷 聡
(74)【代理人】
【識別番号】100082946
【弁理士】
【氏名又は名称】大西 昭広
(74)【代理人】
【識別番号】100195693
【弁理士】
【氏名又は名称】細井 玲
(72)【発明者】
【氏名】八木 祥貴
【テーマコード（参考）】
4G014
4G077
【Ｆターム（参考）】
4G014AH00
4G077AA02
4G077BA04
4G077CF10
4G077EG02
4G077PD02
4G077PD05
(57)【要約】
【課題】単結晶の引き上げの際、ルツボ内表面を結晶化（失透化）させ、ルツボ内表面からシリコン融液への微細な遊離物の発生を防止するとともに、シリコン融液の汚染やクラック発生を抑制することのできる石英ガラスルツボ及びその製造方法を提供する。
【解決手段】シリコン融液を保持し、単結晶を引上げるための石英ガラスルツボ１において、内層４と、前記内層よりも外側に配置された少なくとも１層の外層３とを有し、前記内層中には、ルツボ形状に沿って、アルミニウム（Ａｌ）を含有する粉体を含む層２が形成されている。
【選択図】図１
【解決手段】シリコン融液を保持し、単結晶を引上げるための石英ガラスルツボ１において、内層４と、前記内層よりも外側に配置された少なくとも１層の外層３とを有し、前記内層中には、ルツボ形状に沿って、アルミニウム（Ａｌ）を含有する粉体を含む層２が形成されている。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
底部と、前記底部の周りに形成された底部コーナーと、前記底部コーナーから上方に延びる側部とを有し、シリコン融液を保持し、単結晶を引上げるための石英ガラスルツボであって、
内層と、前記内層よりも外側に配置された少なくとも１層の外層とを有し、
前記内層中には、ルツボ形状に沿って、アルミニウム（Ａｌ）を含有する粉体を含む層が形成されていることを特徴とする石英ガラスルツボ。
内層と、前記内層よりも外側に配置された少なくとも１層の外層とを有し、
前記内層中には、ルツボ形状に沿って、アルミニウム（Ａｌ）を含有する粉体を含む層が形成されていることを特徴とする石英ガラスルツボ。
【請求項2】
前記アルミニウム（Ａｌ）を含有する粉体を含む層は、石英ガラス０．４５ｃｍ３（ガラス密度２．２ｇ／ｃｍ３）中のアルミニウム（Ａｌ）量が、４．７×１０－８ｇ以上６．６×１０－３ｇ以下であることを特徴とする請求項１に記載された石英ガラスルツボ。
【請求項3】
前記内層中において、前記アルミニウム（Ａｌ）を含有する粉体を含む層は、少なくとも前記側部と底部コーナーとにルツボ形状に沿って形成されていることを特徴とする請求項１に記載された石英ガラスルツボ。
【請求項4】
前記アルミニウム（Ａｌ）を含有する粉体を含む層は、単結晶を引き上げる際に前記内層の中に結晶化層を形成する結晶化促進層であることを特徴とする請求項１に記載された石英ガラスルツボ。
【請求項5】
前記請求項１乃至請求項４のいずれかに記載された石英ガラスルツボの製造方法であって、
成形型に天然石英粉を含む原料粉を供給して、少なくとも１層の外層を形成する工程と、
前記外層の内側に、合成石英粉を含む原料粉を供給し、第１の内層を形成する工程と、
第１の内層の内側に、アルミニウム（Ａｌ）を含有する粉体と合成石英粉との混合粉を供給し、前記アルミニウム（Ａｌ）を含有する粉体と合成石英粉との混合粉の層を形成する工程と、
前記アルミニウムを含有する粉体と合成石英粉との混合粉の層の内側に、合成石英粉を含む原料粉を供給し、第２の内層を形成して、ルツボ成形体を得る工程と、
前記ルツボ成形体の内層、及び外層を溶融して、石英ガラスルツボを形成する工程と、
を備えることを特徴とする石英ガラスルツボの製造方法。
成形型に天然石英粉を含む原料粉を供給して、少なくとも１層の外層を形成する工程と、
前記外層の内側に、合成石英粉を含む原料粉を供給し、第１の内層を形成する工程と、
第１の内層の内側に、アルミニウム（Ａｌ）を含有する粉体と合成石英粉との混合粉を供給し、前記アルミニウム（Ａｌ）を含有する粉体と合成石英粉との混合粉の層を形成する工程と、
前記アルミニウムを含有する粉体と合成石英粉との混合粉の層の内側に、合成石英粉を含む原料粉を供給し、第２の内層を形成して、ルツボ成形体を得る工程と、
前記ルツボ成形体の内層、及び外層を溶融して、石英ガラスルツボを形成する工程と、
を備えることを特徴とする石英ガラスルツボの製造方法。
【請求項6】
前記第１の内層の内側に、アルミニウム（Ａｌ）を含有する粉体と合成石英粉との混合粉を供給し、前記アルミニウムを含有する粉体と合成石英粉との混合粉の層を形成する工程において、
前記アルミニウム（Ａｌ）を含有する粉体は、混合する合成石英粉よりも粒径が小さく、アルミニウム（Ａｌ）濃度が、５０ｐｐｍ以上１％以下であることを特徴とする請求項５に記載された石英ガラスルツボの製造方法。
前記アルミニウム（Ａｌ）を含有する粉体は、混合する合成石英粉よりも粒径が小さく、アルミニウム（Ａｌ）濃度が、５０ｐｐｍ以上１％以下であることを特徴とする請求項５に記載された石英ガラスルツボの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、チョクラルスキー法によって単結晶を引上げるためのシリコン単結晶引上げ用の石英ガラスルツボ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
チョクラルスキー法によるシリコン単結晶の育成は、チャンバ内に設置した石英ガラスルツボに原料であるポリシリコンを充填し、前記石英ガラスルツボの周囲に設けられたヒータによってポリシリコンを加熱して溶融し、シリコン融液とする。その後、シードチャックに取り付けた種結晶（シード）を当該シリコン融液に浸漬し、シードチャックおよび石英ガラスルツボを同方向または逆方向に回転させながらシードチャックを引上げることにより行う。
【0003】
シリコン単結晶の引き上げに用いられる石英ガラスルツボは、シリコン融液を収容する石英部材であり、融液が接触するルツボ内表面（ルツボ内層）は、高純度な透明層とする必要がある。一方、ルツボ外表面側は、通常、コストの低減、及び高温機械特性向上の目的のため、一般にＳｉ以外の金属元素を多く含む不透明外層（ルツボ外層）が形成されている。
具体的には、ルツボ内層には、透明層を形成するために合成石英粉を原料として配置し、ルツボ外層には、不透明層を形成するために天然石英粉を原料として２層以上に配置し、形成した成型体をアーク溶融により溶融することによって石英ガラスルツボを製造している。
具体的には、ルツボ内層には、透明層を形成するために合成石英粉を原料として配置し、ルツボ外層には、不透明層を形成するために天然石英粉を原料として２層以上に配置し、形成した成型体をアーク溶融により溶融することによって石英ガラスルツボを製造している。
【0004】
ところで、石英ガラスルツボはシリコン単結晶の引上げ時に使用されているが、引上げ中にシリコン融液と接触しているルツボ内表面にはブラウンマーク等の面荒れが発生することが知られている。このルツボ内表面における面荒れによって、シリコン融液にはルツボ内表面から微細な遊離物が発生しやすくなる。シリコン融液中における微細な遊離物が、引上げ中のシリコンインゴットに付着すると有転位する虞がある。
【0005】
このような課題に対し、従来からルツボ内面を結晶化促進剤でコートし、使用中にルツボ内面を結晶化させる方法が知られている。ルツボ内面を結晶化させることにより、耐変形性を強化し、ルツボ内面の面荒れ発生を抑制するものである。
しかしながら、ルツボ内面を結晶化促進剤でコートすると、シリコン融液が結晶化促進剤により汚染されるという別の課題があった。
しかしながら、ルツボ内面を結晶化促進剤でコートすると、シリコン融液が結晶化促進剤により汚染されるという別の課題があった。
【0006】
この別の課題を解決するものとして、特許文献１には、石英ガラスルツボにおいて、底部を除く内層と外層の中間に結晶化促進剤含有層が挟み込まれた構造が開示されている。このような構造とすることで、石英ガラスルツボの使用中に内層、外層を結晶化させて耐変形性を強化し、シリコン融液の結晶化促進剤による汚染を回避することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開２００６－１２４２３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、特許文献１に開示された、石英ガラスルツボの内層と外層の中間に結晶化促進剤含有層を挟み込む構造にあっては、石英ガラスルツボの使用中に結晶化層が厚くなりすぎ、クラックが発生する虞があった。
【0009】
本発明は、前記事情の下になされたものであり、チョクラルスキー法によって単結晶を引上げるためのシリコン単結晶引上げ用の石英ガラスルツボにおいて、単結晶の引き上げの際、ルツボ内表面を結晶化（失透化）させ、ルツボ内表面からシリコン融液への微細な遊離物の発生を防止するとともに、シリコン融液の汚染やクラック発生を抑制することのできる石英ガラスルツボ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
前記課題を解決するためになされた本発明に係る石英ガラスルツボは、底部と、前記底部の周りに形成された底部コーナーと、前記底部コーナーから上方に延びる側部とを有し、シリコン融液を保持し、単結晶を引上げるための石英ガラスルツボであって、内層と、前記内層よりも外側に配置された少なくとも１層の外層とを有し、前記内層中には、ルツボ形状に沿って、アルミニウム（Ａｌ）を含有する粉体を含む層が形成されていることに特徴を有する。
【0011】
尚、前記アルミニウム（Ａｌ）を含有する粉体を含む層は、石英ガラス０．４５ｃｍ３（ガラス密度２．２ｇ／ｃｍ３）中のアルミニウム（Ａｌ）量が、４．７×１０－８ｇ以上６．６×１０－３ｇ以下であることが望ましい。
また、前記内層中において、前記アルミニウム（Ａｌ）を含有する粉体を含む層は、少なくとも前記側部と底部コーナーとにルツボ形状に沿って形成されていることが望ましい。
また、前記アルミニウム（Ａｌ）を含有する粉体を含む層は、単結晶を引き上げる際に前記内層の中に結晶化層を形成する結晶化促進層であることが望ましい。
また、前記内層中において、前記アルミニウム（Ａｌ）を含有する粉体を含む層は、少なくとも前記側部と底部コーナーとにルツボ形状に沿って形成されていることが望ましい。
また、前記アルミニウム（Ａｌ）を含有する粉体を含む層は、単結晶を引き上げる際に前記内層の中に結晶化層を形成する結晶化促進層であることが望ましい。
【0012】
このようにアルミニウム（Ａｌ）を含有する粉体を含むＡｌ含有粉体層を内層中に形成することにより、シリコン単結晶引き上げ中にアルミニウム（Ａｌ）を含有する粉体に含まれるアルミニウム（Ａｌ）が結晶核として内層の肉中で結晶化し、ルツボ内表面まで到達する。これにより、シリコン融液が接するルツボ内表面の面荒れを抑制することができる。
また、アルミニウム（Ａｌ）は、石英ガラス中を移動しにくいことから、充填した位置から移動することが無いため、シリコン融液への汚染を防ぐことができる。更に、内層中に結晶化促進剤としてのＡｌ含有粉層を形成することで外層側の結晶化を抑制し、過剰な結晶化によるクラックの発生を防止することができる。
また、アルミニウム（Ａｌ）は、石英ガラス中を移動しにくいことから、充填した位置から移動することが無いため、シリコン融液への汚染を防ぐことができる。更に、内層中に結晶化促進剤としてのＡｌ含有粉層を形成することで外層側の結晶化を抑制し、過剰な結晶化によるクラックの発生を防止することができる。
【0013】
また、前記課題を解決するためになされた本発明に係る石英ガラスルツボの製造方法は、前記した石英ガラスルツボの製造方法であって、成形型に天然石英粉を含む原料粉を供給して、少なくとも１層の外層を形成する工程と、前記外層の内側に、合成石英粉を含む原料粉を供給し、第１の内層を形成する工程と、第１の内層の内側に、アルミニウム（Ａｌ）を含有する粉体と合成石英粉との混合粉を供給し、前記アルミニウム（Ａｌ）を含有する粉体と合成石英粉との混合粉の層を形成する工程と、前記アルミニウム（Ａｌ）を含有する粉体と合成石英粉との混合粉の層の内側に、合成石英粉を含む原料粉を供給し、第２の内層を形成して、ルツボ成形体を得る工程と、前記ルツボ成形体の内層、及び外層を溶融して、石英ガラスルツボを形成する工程と、を備えることに特徴を有する。
尚、前記第１の内層の内側に、アルミニウム（Ａｌ）を含有する粉体と合成石英粉との混合粉を供給し、前記アルミニウム（Ａｌ）を含有する粉体と合成石英粉との混合粉の層を形成する工程において、前記アルミニウム（Ａｌ）を含有する粉体は、混合する合成石英粉よりも粒径が小さく、アルミニウム（Ａｌ）濃度が、５０ｐｐｍ以上１％以下であることが望ましい。
尚、前記第１の内層の内側に、アルミニウム（Ａｌ）を含有する粉体と合成石英粉との混合粉を供給し、前記アルミニウム（Ａｌ）を含有する粉体と合成石英粉との混合粉の層を形成する工程において、前記アルミニウム（Ａｌ）を含有する粉体は、混合する合成石英粉よりも粒径が小さく、アルミニウム（Ａｌ）濃度が、５０ｐｐｍ以上１％以下であることが望ましい。
【0014】
このような方法によれば、アルミニウム（Ａｌ）を含有する粉体を含むＡｌ含有粉層を内層中に形成することができる。その結果、シリコン単結晶引き上げ中にＡｌ含有粉に含まれるアルミニウム（Ａｌ）が結晶核として内層の肉中で結晶化し、ルツボ内表面まで到達する。これにより、シリコン融液が接するルツボ内表面の面荒れを抑制することができる。
また、アルミニウム（Ａｌ）は、石英ガラス中を移動しにくいことから、充填した位置から移動することが無いため、シリコン融液への汚染を防ぐことができる。更に、内層中に結晶化促進剤としてのＡｌ含有粉層を形成することで外層側の結晶化を抑制し、過剰な結晶化によるクラックの発生を防止することができる。
また、アルミニウム（Ａｌ）は、石英ガラス中を移動しにくいことから、充填した位置から移動することが無いため、シリコン融液への汚染を防ぐことができる。更に、内層中に結晶化促進剤としてのＡｌ含有粉層を形成することで外層側の結晶化を抑制し、過剰な結晶化によるクラックの発生を防止することができる。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、チョクラルスキー法によって単結晶を引上げるためのシリコン単結晶引上げ用の石英ガラスルツボにおいて、単結晶の引き上げの際、ルツボ内表面を結晶化（失透化）させ、ルツボ内表面からシリコン融液への微細な遊離物の発生を防止するとともに、シリコン融液の汚染やクラック発生を抑制することのできる石英ガラスルツボ及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、本発明に係る石英ガラスルツボ及びその製造方法の実施の形態について図面に基づき説明する。図１は本発明に係る石英ガラスルツボ１の断面図である。図２は、図１の石英ガラスルツボの一部拡大断面図である。
この石英ガラスルツボ１は、例えば単結晶引上装置（図示せず）において用いられ、装置内でカーボンサセプタ（図示せず）によって抱持された状態で使用される。即ち、単結晶引上装置では、石英ガラスルツボ１内に原料シリコンが溶融され、溶融液からシリコン単結晶が引上げられる。
この石英ガラスルツボ１は、例えば単結晶引上装置（図示せず）において用いられ、装置内でカーボンサセプタ（図示せず）によって抱持された状態で使用される。即ち、単結晶引上装置では、石英ガラスルツボ１内に原料シリコンが溶融され、溶融液からシリコン単結晶が引上げられる。
【0018】
石英ガラスルツボ１は、例えば直径（口径）３２インチ、高さ５００ｍｍに形成され、所定の曲率（第一の曲率）を有する底部９と、前記底部９の周りに形成され、所定の曲率（第二の曲率）を有する底部コーナー８と、前記底部コーナー８から上方に延びる側部（直胴部）７とを有する。
図１に示すように、側部７において外側には、天然原料石英ガラスからなる不透明の外層３が形成されている。また、この外層３より内側には、シリコン単結晶引上げ時にシリコン融液と接する高純度の合成原料石英ガラスからなる透明の内層４が形成されている。
図１に示すように、側部７において外側には、天然原料石英ガラスからなる不透明の外層３が形成されている。また、この外層３より内側には、シリコン単結晶引上げ時にシリコン融液と接する高純度の合成原料石英ガラスからなる透明の内層４が形成されている。
【0019】
ここで不透明とは、石英ガラス中に多数の気泡（気孔）が内在し、見かけ上、白濁した状態を意味する。また、天然石英層とは水晶等の天然質原料を溶融して製造されるシリカガラス層を意味し、合成石英層とは、例えばシリコンアルコキシドの加水分解により合成された合成原料を溶融して製造されるシリカガラス層を意味する。
【0020】
また、図示するように石英ガラスルツボ１の底部コーナー８及び底部９においても、側部７の外層３から連続して形成された天然原料石英ガラスからなる外層３と、合成原料石英ガラスからなる内層４とで形成された２層構造となされている。
【0021】
図２に示すように、天然原料石英ガラスからなる外層３は、石英ガラスルツボ１の側部７における厚さ寸法ｏｔ１が６ｍｍ以上となされる。また、外層３から連続して形成された底部コーナー８の外層３における厚さ寸法ｏｔ２、及び底部９の外層３における厚さ寸法ｏｔ３も６ｍｍ以上に形成される。
これは、側部７における外層３の厚さｏｔ１、底部コーナー８における外層３の厚さ寸法ｏｔ２、及び底部９における外層３の厚さ寸法ｏｔ３が６ｍｍより小さいと、充分な耐久性が得られ難いためである。
これは、側部７における外層３の厚さｏｔ１、底部コーナー８における外層３の厚さ寸法ｏｔ２、及び底部９における外層３の厚さ寸法ｏｔ３が６ｍｍより小さいと、充分な耐久性が得られ難いためである。
【0022】
また、内層４は、合成原料石英ガラスを溶融して形成した実質的に気泡の存在しない透明層である。内層４において、側部７における厚さ寸法ｉｔ１は、１．５ｍｍ以上４ｍｍ以下、好ましくは２ｍｍ以上３ｍｍ以下に形成されている。
このような範囲に側部７における厚さ寸法ｉｔ１を形成することにより、ルツボ開口部の変形（倒れこみなど）やルツボ外層露出を防止することができる。
また、内層４において、底部コーナー８における厚さ寸法ｉｔ２は、１．５ｍｍ以上６ｍｍ以下、好ましくは２ｍｍ以上４ｍｍ以下に形成されている。また、内層４において、底部９における厚さ寸法ｉｔ３は、側部７と同様に、１．５ｍｍ以上４ｍｍ以下、好ましくは２ｍｍ以上３ｍｍ以下に形成されている。
このような範囲に側部７における厚さ寸法ｉｔ１を形成することにより、ルツボ開口部の変形（倒れこみなど）やルツボ外層露出を防止することができる。
また、内層４において、底部コーナー８における厚さ寸法ｉｔ２は、１．５ｍｍ以上６ｍｍ以下、好ましくは２ｍｍ以上４ｍｍ以下に形成されている。また、内層４において、底部９における厚さ寸法ｉｔ３は、側部７と同様に、１．５ｍｍ以上４ｍｍ以下、好ましくは２ｍｍ以上３ｍｍ以下に形成されている。
【0023】
また、内層４中には、結晶核としてアルミニウム（Ａｌ）を含有する粉体（Ａｌ含有粉）を含む層（Ａｌ含有粉層と呼ぶ）２が形成されている。このＡｌ含有粉層２は、石英ガラス層中に前記Ａｌ含有粉を含む層であり、図３に示すように、ルツボ内表面（内層４の表面）から寸法Ｌの位置、具体的には１．２５ｍｍ以上１．７５ｍｍ以下の位置にあり、厚さＷは０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下に形成されている。
これにより、シリコン融液によるルツボ内面へのエッチングに対してもＡｌ含有粉層２が露出することを防止し、且つ失透させることができる。Ａｌ含有粉層２がルツボ内表面から１．２５ｍｍよりも浅いと、シリコン融液によるルツボのエッチングによりＡｌ含有粉層２が露出する虞がある。一方、Ａｌ含有粉層２がルツボ内表面から１．７５ｍｍよりも深い場合、ルツボ内表面の全体が失透しない虞がある。
これにより、シリコン融液によるルツボ内面へのエッチングに対してもＡｌ含有粉層２が露出することを防止し、且つ失透させることができる。Ａｌ含有粉層２がルツボ内表面から１．２５ｍｍよりも浅いと、シリコン融液によるルツボのエッチングによりＡｌ含有粉層２が露出する虞がある。一方、Ａｌ含有粉層２がルツボ内表面から１．７５ｍｍよりも深い場合、ルツボ内表面の全体が失透しない虞がある。
【0024】
Ａｌ含有粉層２における石英ガラス０．４５ｃｍ３中のＡｌ量は、４．７×１０－８ｇ以上６．６×１０－３ｇ以下に形成されている。
また、Ａｌ含有粉層２中のＡｌを含有する粉体におけるＡｌ濃度は、５．０×１０－５％（５０ｐｐｍ）以上１％（１０４ｐｐｍ）以下に形成されている。Ａｌ含有粉層２中のＡｌを含有する粉体におけるＡｌ濃度が５０ｐｐｍよりも薄いと、失透までに時間が掛かり、１％（１０４ｐｐｍ）よりも濃いと過剰に失透し、クラックの発生率が上昇する虞がある。
また、Ａｌ含有粉層２中のＡｌを含有する粉体におけるＡｌ濃度は、５．０×１０－５％（５０ｐｐｍ）以上１％（１０４ｐｐｍ）以下に形成されている。Ａｌ含有粉層２中のＡｌを含有する粉体におけるＡｌ濃度が５０ｐｐｍよりも薄いと、失透までに時間が掛かり、１％（１０４ｐｐｍ）よりも濃いと過剰に失透し、クラックの発生率が上昇する虞がある。
【0025】
このようにアルミニウム（Ａｌ）を含有する粉体を含むＡｌ含有粉層２を内層４中に形成することにより、シリコン単結晶引き上げ中にＡｌ含有粉中のアルミニウム（Ａｌ）が結晶核として内層４の肉中で結晶化し（即ち、Ａｌ含有粉層２は、結晶化層を形成するための結晶化促進層として機能する）、結晶化がルツボ内表面まで到達することで、シリコン融液が接するルツボ内表面の面荒れを抑制することができる。
また、アルミニウム（Ａｌ）は、石英ガラス中を移動しにくいことから、充填した位置から移動することが無いため、シリコン融液への汚染を防ぐことができる。更に、内層４中に結晶化促進剤としてのアルミニウム（Ａｌ）を含有する粉体を含むＡｌ含有粉層２を形成することで外層３側の結晶化を抑制し、過剰な結晶化によるクラックの発生を防止することができる。
また、アルミニウム（Ａｌ）は、石英ガラス中を移動しにくいことから、充填した位置から移動することが無いため、シリコン融液への汚染を防ぐことができる。更に、内層４中に結晶化促進剤としてのアルミニウム（Ａｌ）を含有する粉体を含むＡｌ含有粉層２を形成することで外層３側の結晶化を抑制し、過剰な結晶化によるクラックの発生を防止することができる。
【0026】
次に、前記構造を有する石英ガラスルツボ１の製造方法について説明する。
本実施の形態に係る石英ガラスルツボ１は、例えば、図４に示すような石英ガラスルツボ製造装置１０を用いて製造する。
石英ガラスルツボ製造装置１０のルツボ成形用型１１は、例えば複数の貫通孔が穿設された金型、もしくは高純化処理した多孔質カーボン型などのガス透過性部材で構成された内側部材１２と、その外周に通気部１３を設けて、前記内側部材１２を保持する保持体１４とから構成されている。
本実施の形態に係る石英ガラスルツボ１は、例えば、図４に示すような石英ガラスルツボ製造装置１０を用いて製造する。
石英ガラスルツボ製造装置１０のルツボ成形用型１１は、例えば複数の貫通孔が穿設された金型、もしくは高純化処理した多孔質カーボン型などのガス透過性部材で構成された内側部材１２と、その外周に通気部１３を設けて、前記内側部材１２を保持する保持体１４とから構成されている。
【0027】
また、保持体１４の下部には、図示しない回転手段と連結されている回転軸１５が固着されていて、ルツボ成形用型１１を回転可能に支持している。通気部１３は、保持体１４の下部に設けられた開口部１６を介して、回転軸１５の中央に設けられた排気路１７と連結されており、この排気路１７は、減圧機構１８と連結されている。
内側部材１２に対向する上部にはアーク放電用のアーク電極１９と、天然石英粉供給ノズル２０と、Ａｌ含有粉供給ノズル２１と、合成石英粉供給ノズル２２とが設けられている。
内側部材１２に対向する上部にはアーク放電用のアーク電極１９と、天然石英粉供給ノズル２０と、Ａｌ含有粉供給ノズル２１と、合成石英粉供給ノズル２２とが設けられている。
【0028】
石英ガラスルツボ製造装置１０により石英ガラスルツボの製造を行う場合、図示しない回転駆動源を稼働させて回転軸１８を矢印の方向に回転させ、これによりルツボ成形用型１１を高速で回転させる。
次いで、ルツボ成形用型１１内に天然石英粉供給ノズル２０から天然石英粉（原料粉）を供給する。供給された天然石英粉は、遠心力によって内側部材１２の内面側に押圧され、側部、底部コーナー、及び底部における厚さ６ｍｍ以上の外層３０として形成される。
次いで、ルツボ成形用型１１内に天然石英粉供給ノズル２０から天然石英粉（原料粉）を供給する。供給された天然石英粉は、遠心力によって内側部材１２の内面側に押圧され、側部、底部コーナー、及び底部における厚さ６ｍｍ以上の外層３０として形成される。
【0029】
続いて、先ず、外層３０の内面側に、例えば厚さ１．５ｍｍの合成石英粉の層４０ａ（第１の内層）が形成されるように合成石英粉（原料粉）を合成石英粉供給ノズル２３から供給する。
供給された合成石英粉は、遠心力によって外層３０の内面側に押圧されて、合成石英粉の層４０ａとして成形される。
供給された合成石英粉は、遠心力によって外層３０の内面側に押圧されて、合成石英粉の層４０ａとして成形される。
【0030】
次いで、合成石英粉の層４０ａの内面側に、厚さ０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下のＡｌ含有粉混合石英粉（Ａｌを含有する粉体と合成石英粉との混合粉）の層２５が形成されるように、ルツボ重量の５％以上３０％以下のＡｌ含有粉混合石英粉をＡｌ含有粉供給ノズル２１から供給する。
供給されたＡｌ含有粉混合石英粉は、遠心力によって合成石英粉の層４０ａの内面側に押圧されて、Ａｌ含有粉混合石英粉の層２５として成形される。
供給されたＡｌ含有粉混合石英粉は、遠心力によって合成石英粉の層４０ａの内面側に押圧されて、Ａｌ含有粉混合石英粉の層２５として成形される。
【0031】
尚、前記Ａｌ含有粉供給ノズル２１から供給するＡｌ含有粉混合石英粉は、予め次のようにして形成する。
即ち、Ａｌ化合物を溶解させた溶液と石英粉とを混ぜ、乾燥させてＡｌ含有粉を精製する。その後、Ａｌ含有粉と合成石英粉を混合したＡｌ含有粉混合石英粉を作製する。Ａｌ含有粉のサイズは、混合する合成石英粉よりも粒子径が小さく、２７０メッシュ（目開き５３μｍ）以上１８メッシュ（目開き１０００μｍ）以下であることが好ましく、２３０メッシュ（目開き６３μｍ）以上４５メッシュ（目開き３５４μｍ）以下とすることがさらに好ましい。粒子径が１．０ｍｍよりも大きい場合、Ａｌ含有層２に気泡が発生する可能性がある。一方、粒子径が０．１ｍｍよりも小さい場合、石英原料と混合させた場合に偏りが発生する。また、Ａｌを含有する粉体におけるＡｌ濃度は、５．０×１０－５％（５０ｐｐｍ）以上１％（１０４ｐｐｍ）以下に形成する。前記Ａｌ含有粉混合石英粉は石英粉を含むことから、石英ガラスルツボを形成した時点での、石英ガラス０．４５ｃｍ３中のＡｌ量は、４．７×１０－８ｇ以上６．６×１０－３ｇ以下となされる。
即ち、Ａｌ化合物を溶解させた溶液と石英粉とを混ぜ、乾燥させてＡｌ含有粉を精製する。その後、Ａｌ含有粉と合成石英粉を混合したＡｌ含有粉混合石英粉を作製する。Ａｌ含有粉のサイズは、混合する合成石英粉よりも粒子径が小さく、２７０メッシュ（目開き５３μｍ）以上１８メッシュ（目開き１０００μｍ）以下であることが好ましく、２３０メッシュ（目開き６３μｍ）以上４５メッシュ（目開き３５４μｍ）以下とすることがさらに好ましい。粒子径が１．０ｍｍよりも大きい場合、Ａｌ含有層２に気泡が発生する可能性がある。一方、粒子径が０．１ｍｍよりも小さい場合、石英原料と混合させた場合に偏りが発生する。また、Ａｌを含有する粉体におけるＡｌ濃度は、５．０×１０－５％（５０ｐｐｍ）以上１％（１０４ｐｐｍ）以下に形成する。前記Ａｌ含有粉混合石英粉は石英粉を含むことから、石英ガラスルツボを形成した時点での、石英ガラス０．４５ｃｍ３中のＡｌ量は、４．７×１０－８ｇ以上６．６×１０－３ｇ以下となされる。
【0032】
Ａｌ含有粉混合石英粉の層２５の形成後、このＡｌ含有粉混合石英粉の層２５の内面側に、厚さ１．２５ｍｍ以上１．７５ｍｍ以下の合成石英粉の層４０ｂ（第２の内層）が形成されるように合成石英粉（原料粉）を合成石英粉供給ノズル２３から供給する。
供給された合成石英粉は、遠心力によってＡｌ含有粉混合石英粉の層２５の内面側に押圧されて、合成石英粉の層４０ｂとして成形される。
ここで、合成石英粉の層４０ａの外面と合成石英粉の層４０ｂの内面との間の厚さ寸法（内層４０の厚さ）は、例えば２ｍｍに形成される。
供給された合成石英粉は、遠心力によってＡｌ含有粉混合石英粉の層２５の内面側に押圧されて、合成石英粉の層４０ｂとして成形される。
ここで、合成石英粉の層４０ａの外面と合成石英粉の層４０ｂの内面との間の厚さ寸法（内層４０の厚さ）は、例えば２ｍｍに形成される。
【0033】
このようにして外層３０、および内層４０（Ａｌ含有粉混合石英粉の層２５を含む）からなるルツボ成形体が得られる。
さらに、減圧機構１８の作動により内側部材１２内を減圧し、アーク電極１９に通電してルツボ成形体の内側から加熱し、ルツボ成形体の内層４０、Ａｌ含有粉混合石英粉の層２５及び外層３０を溶融して、内層４及び外層３を備える石英ガラスルツボ１を製造する。
さらに、減圧機構１８の作動により内側部材１２内を減圧し、アーク電極１９に通電してルツボ成形体の内側から加熱し、ルツボ成形体の内層４０、Ａｌ含有粉混合石英粉の層２５及び外層３０を溶融して、内層４及び外層３を備える石英ガラスルツボ１を製造する。
【0034】
以上のように本実施の形態によれば、アルミニウム（Ａｌ）を含有する粉体を含むＡｌ含有粉層２を内層４中に形成することにより、シリコン単結晶引き上げ中にアルミニウム（Ａｌ）を含有する粉体に含まれるアルミニウム（Ａｌ）が結晶核として内層４の肉中で結晶化し、ルツボ内表面まで到達する。これにより、シリコン融液が接するルツボ内表面の面荒れを抑制することができる。
また、アルミニウム（Ａｌ）は、石英ガラス中を移動しにくいことから、充填した位置から移動することが無いため、シリコン融液への汚染を防ぐことができる。更に、内層４中に結晶化促進剤としてのＡｌ含有粉層２を形成することで外層３側の結晶化を抑制し、過剰な結晶化によるクラックの発生を防止することができる。
また、アルミニウム（Ａｌ）は、石英ガラス中を移動しにくいことから、充填した位置から移動することが無いため、シリコン融液への汚染を防ぐことができる。更に、内層４中に結晶化促進剤としてのＡｌ含有粉層２を形成することで外層３側の結晶化を抑制し、過剰な結晶化によるクラックの発生を防止することができる。
【0035】
尚、前記実施の形態においては、Ａｌ含有粉層２を石英ガラスルツボ１の内層４中の全体（側部７、底部コーナー８、底部９）にわたり形成するものとしたが、本発明にあっては、その構成に限定されるものではない。但し、Ａｌ含有粉層２は、石英ガラスルツボ１の内層４中の少なくとも側部７と底部コーナー８に形成するのが好ましい。
また、石英ガラスルツボ１を外層３と、内層４との２層構造としたが、本発明にあっては、この構成に限定されるものではなく、外層を２層以上に形成してもよい。
また、石英ガラスルツボ１を外層３と、内層４との２層構造としたが、本発明にあっては、この構成に限定されるものではなく、外層を２層以上に形成してもよい。
【実施例0036】
続いて、本発明に係る石英ガラスルツボ及びその製造方法について、実施例に基づきさらに説明する。本実施例では、前記実施の形態に示した構成の石英ガラスルツボを製造し、本発明の効果を検証した。
尚、以下の実施例及び比較例におけるＡｌ濃度の測定は、ＪＩＳ Ｍ８８５２（１９９８）に従い、ルツボの対象領域から数グラムのサンプリングを採取し、これをフッ化水素酸（ＨＦ）を主成分とする混合溶液で溶解し、ＩＣＰ発光分光分析法(Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｚｍａ Ａｔｏｍｉｃ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＩＣＰ－ＡＥＳ)により測定した。
尚、以下の実施例及び比較例におけるＡｌ濃度の測定は、ＪＩＳ Ｍ８８５２（１９９８）に従い、ルツボの対象領域から数グラムのサンプリングを採取し、これをフッ化水素酸（ＨＦ）を主成分とする混合溶液で溶解し、ＩＣＰ発光分光分析法(Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｚｍａ Ａｔｏｍｉｃ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＩＣＰ－ＡＥＳ)により測定した。
【0037】
（実施例１）
図４に示した石英ガラスルツボ製造装置を用い、３２インチ、高さ５００ｍｍの石英ガラスルツボを製造した。この石英ガラスルツボは、合成原料石英ガラスからなる内層と、天然原料石英ガラスからなる外層の２層構造とした。内層中には、Ａｌ含有粉層を形成した。
Ａｌ含有粉層に含まれる粉体のサイズは、４５～２３０メッシュとした。Ａｌ含有粉層は、ルツボ内表面から１．２５ｍｍ以上１．７５ｍｍ以下の深さ位置に、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の厚さで形成した。
また、Ａｌ含有粉層に含まれる粉体中のアルミニウム（Ａｌ）濃度は、５０ｐｐｍ以上１０４ｐｐｍ（１％）以下とした。
また、ルツボ全体に対するＡｌ含有粉層の重量割合は、ルツボ重量の５％以上３０％以下とした。
図４に示した石英ガラスルツボ製造装置を用い、３２インチ、高さ５００ｍｍの石英ガラスルツボを製造した。この石英ガラスルツボは、合成原料石英ガラスからなる内層と、天然原料石英ガラスからなる外層の２層構造とした。内層中には、Ａｌ含有粉層を形成した。
Ａｌ含有粉層に含まれる粉体のサイズは、４５～２３０メッシュとした。Ａｌ含有粉層は、ルツボ内表面から１．２５ｍｍ以上１．７５ｍｍ以下の深さ位置に、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の厚さで形成した。
また、Ａｌ含有粉層に含まれる粉体中のアルミニウム（Ａｌ）濃度は、５０ｐｐｍ以上１０４ｐｐｍ（１％）以下とした。
また、ルツボ全体に対するＡｌ含有粉層の重量割合は、ルツボ重量の５％以上３０％以下とした。
【0038】
実施例１では、製造した石英ガラスルツボを用いてシリコン単結晶の引き上げを行い、ルツボ内面の失透状態の観察を行った。
その結果、ルツボ内面は全面が失透し、ルツボ内面の面荒れ、シリコン融液中への浮遊物、シリコン融液の汚染はいずれも認められなかった。また、単結晶引き上げへの悪影響は認められなかった。
その結果、ルツボ内面は全面が失透し、ルツボ内面の面荒れ、シリコン融液中への浮遊物、シリコン融液の汚染はいずれも認められなかった。また、単結晶引き上げへの悪影響は認められなかった。
【0039】
（比較例１）
比較例１では、実施例１と同様に図４に示した石英ガラスルツボ製造装置を用い、３２インチ、高さ５００ｍｍの石英ガラスルツボを製造した。この石英ガラスルツボは、合成原料石英ガラスからなる内層と、天然原料石英ガラスからなる外層の２層構造とした。内層中には、Ａｌ含有粉層を形成しなかった。
比較例１では、実施例１と同様に図４に示した石英ガラスルツボ製造装置を用い、３２インチ、高さ５００ｍｍの石英ガラスルツボを製造した。この石英ガラスルツボは、合成原料石英ガラスからなる内層と、天然原料石英ガラスからなる外層の２層構造とした。内層中には、Ａｌ含有粉層を形成しなかった。
【0040】
比較例１では、製造した石英ガラスルツボを用いてシリコン単結晶の引き上げを行い、ルツボ内面の失透状態の観察を行った。
その結果、シリコン単結晶の引き上げに異常は認められなかったが、ルツボ内面の失透は確認できなかった。
その結果、シリコン単結晶の引き上げに異常は認められなかったが、ルツボ内面の失透は確認できなかった。
【0041】
（比較例２）
比較例２では、実施例１と同様に、図４に示した石英ガラスルツボ製造装置を用い、３２インチ、高さ５００ｍｍの石英ガラスルツボを製造した。この石英ガラスルツボは、合成原料石英ガラスからなる内層と、天然原料石英ガラスからなる外層の２層構造とした。内層中には、Ａｌ含有粉層を形成した。
Ａｌ含有粉層に含まれる粉体のサイズは、３５メッシュとした。Ａｌ含有粉層は、ルツボ内表面から１．２５ｍｍ以上１．７５ｍｍ以下の深さ位置に、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の厚さで形成した。
また、Ａｌ含有粉層に含まれる粉体中のアルミニウム（Ａｌ）濃度は、５０ｐｐｍ以上１０４ｐｐｍ（１％）以下とした。
また、ルツボ全体に対するＡｌ含有粉層の重量割合は、ルツボ重量の５％以上３０％以下とした。
比較例２では、実施例１と同様に、図４に示した石英ガラスルツボ製造装置を用い、３２インチ、高さ５００ｍｍの石英ガラスルツボを製造した。この石英ガラスルツボは、合成原料石英ガラスからなる内層と、天然原料石英ガラスからなる外層の２層構造とした。内層中には、Ａｌ含有粉層を形成した。
Ａｌ含有粉層に含まれる粉体のサイズは、３５メッシュとした。Ａｌ含有粉層は、ルツボ内表面から１．２５ｍｍ以上１．７５ｍｍ以下の深さ位置に、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の厚さで形成した。
また、Ａｌ含有粉層に含まれる粉体中のアルミニウム（Ａｌ）濃度は、５０ｐｐｍ以上１０４ｐｐｍ（１％）以下とした。
また、ルツボ全体に対するＡｌ含有粉層の重量割合は、ルツボ重量の５％以上３０％以下とした。
【0042】
比較例２では、製造した石英ガラスルツボを用いてシリコン単結晶の引き上げを行い、ルツボ内面の失透状態の観察を行った。
その結果、ルツボ内層の肉中に微泡が発生し、好ましくない状態となった。
その結果、ルツボ内層の肉中に微泡が発生し、好ましくない状態となった。
【0043】
（比較例３）
比較例３では、実施例１と同様に、図４に示した石英ガラスルツボ製造装置を用い、３２インチ、高さ５００ｍｍの石英ガラスルツボを製造した。この石英ガラスルツボは、合成原料石英ガラスからなる内層と、天然原料石英ガラスからなる外層の２層構造とした。内層中には、Ａｌ含有粉層を形成した。
Ａｌ含有粉層に含まれる粉体のサイズは、４５～２３０メッシュとした。Ａｌ含有粉層は、ルツボ内表面から１．２０ｍｍの深さ位置に、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の厚さで形成した。
また、Ａｌ含有粉層に含まれる粉体中のアルミニウム（Ａｌ）濃度は、５０ｐｐｍ以上１０４ｐｐｍ（１％）以下とした。
また、ルツボ全体に対するＡｌ含有粉層の重量割合は、ルツボ重量の５％以上３０％以下とした。
比較例３では、実施例１と同様に、図４に示した石英ガラスルツボ製造装置を用い、３２インチ、高さ５００ｍｍの石英ガラスルツボを製造した。この石英ガラスルツボは、合成原料石英ガラスからなる内層と、天然原料石英ガラスからなる外層の２層構造とした。内層中には、Ａｌ含有粉層を形成した。
Ａｌ含有粉層に含まれる粉体のサイズは、４５～２３０メッシュとした。Ａｌ含有粉層は、ルツボ内表面から１．２０ｍｍの深さ位置に、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の厚さで形成した。
また、Ａｌ含有粉層に含まれる粉体中のアルミニウム（Ａｌ）濃度は、５０ｐｐｍ以上１０４ｐｐｍ（１％）以下とした。
また、ルツボ全体に対するＡｌ含有粉層の重量割合は、ルツボ重量の５％以上３０％以下とした。
【0044】
比較例３では、製造した石英ガラスルツボを用いてシリコン単結晶の引き上げを行い、ルツボ内面の失透状態の観察を行った。
その結果、ルツボ内層の表面にＡｌ含有粉層が露出した状態となった。
その結果、ルツボ内層の表面にＡｌ含有粉層が露出した状態となった。
【0045】
（比較例４）
比較例４では、実施例１と同様に、図４に示した石英ガラスルツボ製造装置を用い、３２インチ、高さ５００ｍｍの石英ガラスルツボを製造した。この石英ガラスルツボは、合成原料石英ガラスからなる内層と、天然原料石英ガラスからなる外層の２層構造とした。内層中には、Ａｌ含有粉層を形成した。
Ａｌ含有粉層に含まれる粉体のサイズは、４５～２３０メッシュとした。Ａｌ含有粉層は、ルツボ内表面から１．８０ｍｍの深さ位置に、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の厚さで形成した。
また、Ａｌ含有粉層に含まれる粉体中のアルミニウム（Ａｌ）濃度は、５０ｐｐｍ以上１０４ｐｐｍ（１％）以下とした。
また、ルツボ全体に対するＡｌ含有粉層の重量割合は、ルツボ重量の５％以上３０％以下とした。
比較例４では、実施例１と同様に、図４に示した石英ガラスルツボ製造装置を用い、３２インチ、高さ５００ｍｍの石英ガラスルツボを製造した。この石英ガラスルツボは、合成原料石英ガラスからなる内層と、天然原料石英ガラスからなる外層の２層構造とした。内層中には、Ａｌ含有粉層を形成した。
Ａｌ含有粉層に含まれる粉体のサイズは、４５～２３０メッシュとした。Ａｌ含有粉層は、ルツボ内表面から１．８０ｍｍの深さ位置に、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の厚さで形成した。
また、Ａｌ含有粉層に含まれる粉体中のアルミニウム（Ａｌ）濃度は、５０ｐｐｍ以上１０４ｐｐｍ（１％）以下とした。
また、ルツボ全体に対するＡｌ含有粉層の重量割合は、ルツボ重量の５％以上３０％以下とした。
【0046】
比較例４では、製造した石英ガラスルツボを用いてシリコン単結晶の引き上げを行い、ルツボ内面の失透状態の観察を行った。
その結果、シリコン単結晶の引き上げに異常は認められなかったが、ルツボ内面は部分的に失透した。
その結果、シリコン単結晶の引き上げに異常は認められなかったが、ルツボ内面は部分的に失透した。
【0047】
（比較例５）
比較例５では、実施例１と同様に、図４に示した石英ガラスルツボ製造装置を用い、３２インチ、高さ５００ｍｍの石英ガラスルツボを製造した。この石英ガラスルツボは、合成原料石英ガラスからなる内層と、天然原料石英ガラスからなる外層の２層構造とした。内層中には、Ａｌ含有粉層を形成した。
Ａｌ含有粉層に含まれる粉体のサイズは、４５～２３０メッシュとした。Ａｌ含有粉層は、ルツボ内表面から１．２５～１．７５ｍｍの深さ位置に、０．０８ｍｍの厚さで形成した。
また、Ａｌ含有粉層に含まれる粉体中のアルミニウム（Ａｌ）濃度は、５０ｐｐｍ以上１０４ｐｐｍ（１％）以下とした。
また、ルツボ全体に対するＡｌ含有粉層の重量割合は、ルツボ重量の５％以上３０％以下とした。
比較例５では、実施例１と同様に、図４に示した石英ガラスルツボ製造装置を用い、３２インチ、高さ５００ｍｍの石英ガラスルツボを製造した。この石英ガラスルツボは、合成原料石英ガラスからなる内層と、天然原料石英ガラスからなる外層の２層構造とした。内層中には、Ａｌ含有粉層を形成した。
Ａｌ含有粉層に含まれる粉体のサイズは、４５～２３０メッシュとした。Ａｌ含有粉層は、ルツボ内表面から１．２５～１．７５ｍｍの深さ位置に、０．０８ｍｍの厚さで形成した。
また、Ａｌ含有粉層に含まれる粉体中のアルミニウム（Ａｌ）濃度は、５０ｐｐｍ以上１０４ｐｐｍ（１％）以下とした。
また、ルツボ全体に対するＡｌ含有粉層の重量割合は、ルツボ重量の５％以上３０％以下とした。
【0048】
比較例５では、製造した石英ガラスルツボを用いてシリコン単結晶の引き上げを行い、ルツボ内面の失透状態の観察を行った。
その結果、シリコン単結晶の引き上げに異常は認められなかったが、ルツボ内面は部分的に失透した。
その結果、シリコン単結晶の引き上げに異常は認められなかったが、ルツボ内面は部分的に失透した。
【0049】
（比較例６）
比較例６では、実施例１と同様に、図４に示した石英ガラスルツボ製造装置を用い、３２インチ、高さ５００ｍｍの石英ガラスルツボを製造した。この石英ガラスルツボは、合成原料石英ガラスからなる内層と、天然原料石英ガラスからなる外層の２層構造とした。内層中には、Ａｌ含有粉層を形成した。
Ａｌ含有粉層に含まれる粉体のサイズは、４５～２３０メッシュとした。Ａｌ含有粉層は、ルツボ内表面から１．７５ｍｍの深さ位置に、０．６ｍｍの厚さで形成した。
また、Ａｌ含有粉層に含まれる粉体中のアルミニウム（Ａｌ）濃度は、５０ｐｐｍ以上１０４ｐｐｍ（１％）以下とした。
また、ルツボ全体に対するＡｌ含有粉層の重量割合は、ルツボ重量の５％以上３０％以下とした。
比較例６では、実施例１と同様に、図４に示した石英ガラスルツボ製造装置を用い、３２インチ、高さ５００ｍｍの石英ガラスルツボを製造した。この石英ガラスルツボは、合成原料石英ガラスからなる内層と、天然原料石英ガラスからなる外層の２層構造とした。内層中には、Ａｌ含有粉層を形成した。
Ａｌ含有粉層に含まれる粉体のサイズは、４５～２３０メッシュとした。Ａｌ含有粉層は、ルツボ内表面から１．７５ｍｍの深さ位置に、０．６ｍｍの厚さで形成した。
また、Ａｌ含有粉層に含まれる粉体中のアルミニウム（Ａｌ）濃度は、５０ｐｐｍ以上１０４ｐｐｍ（１％）以下とした。
また、ルツボ全体に対するＡｌ含有粉層の重量割合は、ルツボ重量の５％以上３０％以下とした。
【0050】
比較例６では、製造した石英ガラスルツボを用いてシリコン単結晶の引き上げを行い、ルツボ内面の失透状態の観察を行った。
その結果、シリコン単結晶の引き上げに異常は認められなかったが、外層に失透が到達した（過剰な失透による液漏れの虞が生じる）。
その結果、シリコン単結晶の引き上げに異常は認められなかったが、外層に失透が到達した（過剰な失透による液漏れの虞が生じる）。
【0051】
（比較例７）
比較例７では、実施例１と同様に、図４に示した石英ガラスルツボ製造装置を用い、３２インチ、高さ５００ｍｍの石英ガラスルツボを製造した。この石英ガラスルツボは、合成原料石英ガラスからなる内層と、天然原料石英ガラスからなる外層の２層構造とした。内層中には、Ａｌ含有粉層を形成した。
Ａｌ含有粉層に含まれる粉体のサイズは、４５～２３０メッシュとした。Ａｌ含有粉層は、ルツボ内表面から１．２５ｍｍ以上１．７５ｍｍ以下の深さ位置に、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の厚さで形成した。
また、Ａｌ含有粉層に含まれる粉体中のアルミニウム（Ａｌ）濃度は、４５ｐｐｍとした。
また、ルツボ全体に対するＡｌ含有粉層の重量割合は、ルツボ重量の５％以上３０％以下とした。
比較例７では、実施例１と同様に、図４に示した石英ガラスルツボ製造装置を用い、３２インチ、高さ５００ｍｍの石英ガラスルツボを製造した。この石英ガラスルツボは、合成原料石英ガラスからなる内層と、天然原料石英ガラスからなる外層の２層構造とした。内層中には、Ａｌ含有粉層を形成した。
Ａｌ含有粉層に含まれる粉体のサイズは、４５～２３０メッシュとした。Ａｌ含有粉層は、ルツボ内表面から１．２５ｍｍ以上１．７５ｍｍ以下の深さ位置に、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の厚さで形成した。
また、Ａｌ含有粉層に含まれる粉体中のアルミニウム（Ａｌ）濃度は、４５ｐｐｍとした。
また、ルツボ全体に対するＡｌ含有粉層の重量割合は、ルツボ重量の５％以上３０％以下とした。
【0052】
比較例７では、製造した石英ガラスルツボを用いてシリコン単結晶の引き上げを行い、ルツボ内面の失透状態の観察を行った。
その結果、シリコン単結晶の引き上げに異常は認められなかったが、ルツボ内面は部分的に失透した。
その結果、シリコン単結晶の引き上げに異常は認められなかったが、ルツボ内面は部分的に失透した。
【0053】
（比較例８）
比較例８では、実施例１と同様に、図４に示した石英ガラスルツボ製造装置を用い、３２インチ、高さ５００ｍｍの石英ガラスルツボを製造した。この石英ガラスルツボは、合成原料石英ガラスからなる内層と、天然原料石英ガラスからなる外層の２層構造とした。内層中には、Ａｌ含有粉層を形成した。
Ａｌ含有粉層に含まれる粉体のサイズは、４５～２３０メッシュとした。Ａｌ含有粉層は、ルツボ内表面から１．２５ｍｍ以上１．７５ｍｍ以下の深さ位置に、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の厚さで形成した。
また、Ａｌ含有粉層に含まれる粉体中のアルミニウム（Ａｌ）濃度は、１．１％とした。
また、ルツボ全体に対するＡｌ含有粉層の重量割合は、ルツボ重量の５％以上３０％以下とした。
比較例８では、実施例１と同様に、図４に示した石英ガラスルツボ製造装置を用い、３２インチ、高さ５００ｍｍの石英ガラスルツボを製造した。この石英ガラスルツボは、合成原料石英ガラスからなる内層と、天然原料石英ガラスからなる外層の２層構造とした。内層中には、Ａｌ含有粉層を形成した。
Ａｌ含有粉層に含まれる粉体のサイズは、４５～２３０メッシュとした。Ａｌ含有粉層は、ルツボ内表面から１．２５ｍｍ以上１．７５ｍｍ以下の深さ位置に、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の厚さで形成した。
また、Ａｌ含有粉層に含まれる粉体中のアルミニウム（Ａｌ）濃度は、１．１％とした。
また、ルツボ全体に対するＡｌ含有粉層の重量割合は、ルツボ重量の５％以上３０％以下とした。
【0054】
比較例８では、製造した石英ガラスルツボを用いてシリコン単結晶の引き上げを行い、ルツボ内面の失透状態の観察を行った。
その結果、シリコン単結晶の引き上げに異常は認められず、ルツボ内面は全面失透したが、過剰に失透し、僅かにクラックが発生した。
その結果、シリコン単結晶の引き上げに異常は認められず、ルツボ内面は全面失透したが、過剰に失透し、僅かにクラックが発生した。
【0055】
（比較例９）
比較例９では、実施例１と同様に、図４に示した石英ガラスルツボ製造装置を用い、３２インチ、高さ５００ｍｍの石英ガラスルツボを製造した。この石英ガラスルツボは、合成原料石英ガラスからなる内層と、天然原料石英ガラスからなる外層の２層構造とした。内層中には、Ａｌ含有粉層を形成した。
Ａｌ含有粉層に含まれる粉体のサイズは、４５～２３０メッシュとした。Ａｌ含有粉層は、ルツボ内表面から１．２５ｍｍ以上１．７５ｍｍ以下の深さ位置に、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の厚さで形成した。
また、Ａｌ含有粉層に含まれる粉体中のアルミニウム（Ａｌ）濃度は、５０ｐｐｍ以上１０４ｐｐｍ（１％）以下とした。
また、ルツボ全体に対するＡｌ含有粉層の重量割合は、ルツボ重量の４％とした。
比較例９では、実施例１と同様に、図４に示した石英ガラスルツボ製造装置を用い、３２インチ、高さ５００ｍｍの石英ガラスルツボを製造した。この石英ガラスルツボは、合成原料石英ガラスからなる内層と、天然原料石英ガラスからなる外層の２層構造とした。内層中には、Ａｌ含有粉層を形成した。
Ａｌ含有粉層に含まれる粉体のサイズは、４５～２３０メッシュとした。Ａｌ含有粉層は、ルツボ内表面から１．２５ｍｍ以上１．７５ｍｍ以下の深さ位置に、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の厚さで形成した。
また、Ａｌ含有粉層に含まれる粉体中のアルミニウム（Ａｌ）濃度は、５０ｐｐｍ以上１０４ｐｐｍ（１％）以下とした。
また、ルツボ全体に対するＡｌ含有粉層の重量割合は、ルツボ重量の４％とした。
【0056】
比較例９では、製造した石英ガラスルツボを用いてシリコン単結晶の引き上げを行い、ルツボ内面の失透状態の観察を行った。
その結果、ルツボ内表面まで失透せず、本発明の効果は得られなかった。
その結果、ルツボ内表面まで失透せず、本発明の効果は得られなかった。
【0057】
（比較例１０）
比較例１０では、実施例１と同様に、図４に示した石英ガラスルツボ製造装置を用い、３２インチ、高さ５００ｍｍの石英ガラスルツボを製造した。この石英ガラスルツボは、合成原料石英ガラスからなる内層と、天然原料石英ガラスからなる外層の２層構造とした。内層中には、Ａｌ含有粉層を形成した。
Ａｌ含有粉層に含まれる粉体のサイズは、４５～２３０メッシュとした。Ａｌ含有粉層は、ルツボ内表面から１．２５ｍｍ以上１．７５ｍｍ以下の深さ位置に、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の厚さで形成した。
また、Ａｌ含有粉層に含まれる粉体中のアルミニウム（Ａｌ）濃度は、５０ｐｐｍ以上１０４ｐｐｍ（１％）以下とした。
また、ルツボ全体に対するＡｌ含有粉層の重量割合は、ルツボ重量の３１％とした。
比較例１０では、実施例１と同様に、図４に示した石英ガラスルツボ製造装置を用い、３２インチ、高さ５００ｍｍの石英ガラスルツボを製造した。この石英ガラスルツボは、合成原料石英ガラスからなる内層と、天然原料石英ガラスからなる外層の２層構造とした。内層中には、Ａｌ含有粉層を形成した。
Ａｌ含有粉層に含まれる粉体のサイズは、４５～２３０メッシュとした。Ａｌ含有粉層は、ルツボ内表面から１．２５ｍｍ以上１．７５ｍｍ以下の深さ位置に、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の厚さで形成した。
また、Ａｌ含有粉層に含まれる粉体中のアルミニウム（Ａｌ）濃度は、５０ｐｐｍ以上１０４ｐｐｍ（１％）以下とした。
また、ルツボ全体に対するＡｌ含有粉層の重量割合は、ルツボ重量の３１％とした。
【0058】
比較例９では、製造した石英ガラスルツボを用いてシリコン単結晶の引き上げを行い、ルツボ内面の失透状態の観察を行った。
その結果、ルツボ内表面は全面が失透したが、過剰に失透し、僅かにクラックが発生した。
その結果、ルツボ内表面は全面が失透したが、過剰に失透し、僅かにクラックが発生した。
【0059】
上記実施例１、及び比較例１～１０の条件及び失透状態の結果を表１に示す。
【表1】
【0060】
表１に示す結果より、実施例１では本発明の効果を得ることができた。よって、実施例１のように、粉体のサイズは、４５メッシュ～２３０メッシュが好ましく、Ａｌ含有粉層は、ルツボ内表面から１．２５ｍｍ以上１．７５ｍｍ以下の位置にあり、厚さは０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下が好ましいことを確認した。
また、Ａｌ含有粉層が含む粉体中におけるＡｌ濃度は、５０ｐｐｍ以上１％以下が好ましく、ルツボ全体に対するＡｌ含有粉層の重量割合は、ルツボ重量の５％以上３０％以下であることが好ましいと確認した。
また、Ａｌ含有粉層が含む粉体中におけるＡｌ濃度は、５０ｐｐｍ以上１％以下が好ましく、ルツボ全体に対するＡｌ含有粉層の重量割合は、ルツボ重量の５％以上３０％以下であることが好ましいと確認した。
【符号の説明】
【0061】
１ 石英ガラスルツボ
２ Ａｌ含有粉層
３ 外層
４ 内層
７ 側部
８ 底部コーナー
９ 底部
１０ 石英ガラスルツボ製造装置
２５ Ａｌ含有粉混合石英粉（Ａｌを含有する粉体と合成石英粉との混合粉）の層
４０ａ 第１の内層
４０ｂ 第２の内層
２ Ａｌ含有粉層
３ 外層
４ 内層
７ 側部
８ 底部コーナー
９ 底部
１０ 石英ガラスルツボ製造装置
２５ Ａｌ含有粉混合石英粉（Ａｌを含有する粉体と合成石英粉との混合粉）の層
４０ａ 第１の内層
４０ｂ 第２の内層
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】