[发明专利]二氧化硅粉、二氧化硅容器及该粉或容器的制造方法

说明书

技术领域

本发明提供一种二氧化硅容器及其制造方法，所述二氧化硅容器是以二氧化硅作为主要构成成分；以及提供一种用以制造这样的二氧化硅容器的二氧化硅粉及其制造方法。

背景技术

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(光刻装置)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，又，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℃，所以能源消耗量大且成本很高。因此，先前以来，提出了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，公开了一种方法，是将硅烷氧化物(silicon alkoxide)加水分解而成为二氧化硅溶胶，随后使其凝胶化而成为湿式凝胶，并通过干燥而成为干式凝胶，最后通过高温焙烧来得到透明二氧化硅玻璃体的方法(溶胶凝胶法)。又，在专利文献2中，公开了一种方法，是从由二氧化硅溶胶溶液，其含有四甲氧基硅烷或四乙氧基硅烷与二氧化硅微粒子，所构成的二氧化硅溶胶混合溶液，通过溶胶凝胶法来得到透明二氧化硅玻璃的方法。又，在专利文献3中，公开了一种在将硅烷氧化物和二氧化硅玻璃微粒子作为主原料，来制造透明二氧化硅玻璃的制造方法中，于200℃～小于1300℃的范围内所实行的加热处理，是在含氧环境中进行，进而在含氢气体环境中进行升温至1700℃以上的加热处理，而且在前述2种加热处理之间，进行减压环境加热处理。但是，这些先前的溶胶凝胶法，其所制造的二氧化硅玻璃，不仅是在初期的尺寸精确度或其后的高温度下使用时的耐热性方面有问题，而且在成本方面也不便宜。

又，在专利文献4中，公开了一种将至少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)。又，在专利文献5中，公开了一种方法，先制造出混合液(注浆)，其含有100μm以下的尺寸的二氧化硅玻璃粒子与100μm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(元件用)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6和专利文献7所记载的制造方法。这些方法，是在进行旋转的碳制模框中，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，来使环境温度上升至石英粉的熔融温度区域(推定为1800～2100℃左右)并且使石英粉熔融、烧结的方法。

但是，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。又，因为已制造的二氧化硅坩埚中溶存有各种不纯物气体，所以在使用单晶硅成长用二氧化硅坩埚时，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这样的缺陷等，而在制造成本上和结晶硅的品质上出现问题。又，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。

在专利文献8中，示出了使提拉单晶硅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8中，示出了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，示出了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8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匀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。

在专利文献9中，示出了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9中，示出了通过在二氧化硅坩埚的原料粉中含有浓度为5×10¹⁷～3×10¹⁹分子/cm³的氢分子，而能抑制在高温、减压下提拉单晶硅时所发生的坩埚内表面的气泡膨胀。然而，这种方法中，提拉单晶硅时的耐硅融液蚀刻性依然低，而在二氧化硅坩埚的耐久性上具有问题。

现有技术文献

专利文献