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JP7243027B2 - synthetic silica glass powder - Google Patents

synthetic silica glass powder Download PDF

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JP7243027B2 JP2018063216A JP2018063216A JP7243027B2 JP 7243027 B2 JP7243027 B2 JP 7243027B2 JP 2018063216 A JP2018063216 A JP 2018063216A JP 2018063216 A JP2018063216 A JP 2018063216A JP 7243027 B2 JP7243027 B2 JP 7243027B2
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  • Glass Melting And Manufacturing (AREA)
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Description

半導体や太陽電池に用いられるシリコンウェハを単結晶引上げ法(チョクラルスキー法(CZ法))により製造する際に、溶融シリコンの容器として使用される石英ガラス製ルツボの原料となる合成シリカガラス粉に関する。 Synthetic silica glass powder used as a raw material for quartz glass crucibles used as containers for molten silicon when manufacturing silicon wafers used in semiconductors and solar cells by the single crystal pulling method (Czochralski method (CZ method)). Regarding.

近年のシリコンウェハの大口径化に伴い、シリコン単結晶引上げ用の石英ルツボは二層構造が採用されている。その外層には高温強度にすぐれる天然石英粉を原料としたシリカ層、シリコン融液に接する内層には、不純物が少ない高純度な合成シリカガラス粉を原料とするシリカ層が用いられている。二層構造ルツボの典型的製法は、回転するカーボン型枠(回転モールド)内部に天然石英粉と合成シリカガラス粉を層状に堆積させ、アーク溶融することによるものである。 With the recent increase in diameter of silicon wafers, a quartz crucible for pulling silicon single crystals has a two-layer structure. The outer layer is a silica layer made of natural quartz powder, which has excellent high-temperature strength, and the inner layer, which is in contact with silicon melt, is a silica layer made of high-purity synthetic silica glass powder with few impurities. A typical method for producing a double-layered crucible is to deposit layers of natural silica powder and synthetic silica glass powder inside a rotating carbon mold (rotating mold) and arc-melt them.

この二層構造ルツボにおいて、従来、内層は気泡が無いことが求められてきた(たとえば特許文献1~3)。内面の透明ガラス層が実質的に無気泡であると、二層構造ルツボ内の層剥離が生じることがなく、シリコン単結晶引き上げ時の有転位化率を低減することができるという利点を有している。 Conventionally, in this two-layer structure crucible, it has been required that the inner layer be free of air bubbles (for example, Patent Documents 1 to 3). When the transparent glass layer on the inner surface is substantially bubble-free, there is no occurrence of delamination in the two-layer structure crucible, which has the advantage of being able to reduce the dislocation rate during pulling of the silicon single crystal. ing.

一方、最近はシリコン単結晶引上げの際、単結晶品質に悪影響を及ぼすルツボ内のシリコン融液の湯面振動防止のため、ルツボの湯面付近の内層部分に体積で0.01~0.2%の気泡を含有させる技術(例えば特許文献4)や、シリコン融液の温度ムラをなくすため、外部輻射熱を分散させる目的で、ルツボの内層と外層との中間に体積気泡含有率で0.1%以上の気泡含有層を設ける技術が開発されている(例えば特許文献5)。具体的には、回転モールド内表面に堆積した石英粉をモールド空間側から加熱溶融し、該加熱溶融の際にモールド側から石英粉堆積層内の空気を吸引して気泡を除去する真空引きとリークを断続的に行うことにより気泡を発生させる方法が記載されている。また、特許文献6には、ルツボ内に気泡を部分的に作る方法として、合成シリカガラス粉の中に一定個数以上のシリカ白色粒子(以下、白粒と呼ぶ)を含ませる方法が記載されている。 On the other hand, recently, when pulling a silicon single crystal, in order to prevent the surface vibration of the silicon melt in the crucible, which adversely affects the quality of the single crystal, the inner layer near the surface of the crucible has a volume of 0.01 to 0.2%. % air bubbles (for example, Patent Document 4), and for the purpose of dispersing external radiant heat in order to eliminate temperature unevenness of the silicon melt, a volumetric air bubble content of 0.1 is placed between the inner layer and the outer layer of the crucible. % or more has been developed (for example, Patent Document 5). Specifically, the quartz powder deposited on the inner surface of the rotating mold is heated and melted from the mold space side, and during the heating and melting, the air in the quartz powder deposition layer is sucked from the mold side to remove air bubbles. A method of generating bubbles by intermittent leakage is described. In addition, Patent Document 6 describes a method of including a certain number or more of white silica particles (hereinafter referred to as white particles) in synthetic silica glass powder as a method of partially forming air bubbles in a crucible. there is

特開平1-148783号公報JP-A-1-148783 特開2001-002430号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-002430 特開平11-116388号公報JP-A-11-116388 特開2004-250304号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-250304 特開2009-084113号公報JP 2009-084113 A 特開2014-15380号公報JP 2014-15380 A

しかしながら、本発明者らの検討によると、特許文献4には、気泡発生の手段が記載されておらず、また、特許文献5に記載の方法では、真空引きとリークを断続的に行う等、プロセスが煩雑になることが判明した。さらに、特許文献6に記載の方法では、白粒製造のための制御が複雑であり、改善の余地があった。 However, according to the studies of the present inventors, Patent Document 4 does not describe means for generating air bubbles, and in the method described in Patent Document 5, vacuuming and leaking are intermittently performed, etc. The process turned out to be cumbersome. Furthermore, in the method described in Patent Document 6, the control for producing white grains is complicated, and there is room for improvement.

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、溶融して得られるシリカガラス層に容易に気泡を発生させることが可能な合成シリカガラス粉を提供することに存する。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a synthetic silica glass powder capable of easily generating air bubbles in a silica glass layer obtained by melting.

上記の課題に対し、本発明者らは、各種のシリカガラス粉を合成して検討したところ、異なる粒子径の合成シリカガラス粉の群をそれぞれ所定量含む合成シリカガラス粉を用いた場合、溶融後のシリカガラス層に気泡を発生させることが可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は以下を要旨とする。 In response to the above problems, the present inventors synthesized and investigated various silica glass powders, and found that when synthetic silica glass powders each containing a predetermined amount of a group of synthetic silica glass powders with different particle sizes are used, melting The inventors have found that it is possible to generate air bubbles in the subsequent silica glass layer, and have completed the present invention. That is, the gist of the present invention is as follows.

(1)合成シリカガラス粉A及び合成シリカガラス粉Bを含む合成ガラスシリカ粉であって、合成シリカガラス粉Aの粒子径が300μmより大きく、合成シリカガラス粉Bの粒子径が106μm以下であり、合成シリカガラス粉の全量を100重量%としたとき、合成シリカガラス粉Aの含有量が1重量%以上であり、合成シリカガラス粉Bの含有量が5重量%以上である、合成シリカガラス粉。
(2)合成シリカガラス粉全量に対して、1000μmより大きい合成シリカガラス粉の割合が3重量%以下である、(1)に記載の合成シリカガラス粉。
(3)合成シリカガラス粉体Aの粒子径が425μm以下である、(1)又は(2)に記載の合成シリカガラス粉。
(4)合成シリカガラス粉体Bの粒子径が45μmより大きい、(1)~(3)のいずれか1項に記載の合成シリカガラス粉。
(5)(1)~(4)のいずれか1項に記載の合成ガラスシリカ粉を原料として用いた、シリコン単結晶引き上げ用石英ルツボ。
(1) A synthetic glass-silica powder containing a synthetic silica glass powder A and a synthetic silica glass powder B, wherein the particle size of the synthetic silica glass powder A is larger than 300 μm and the particle size of the synthetic silica glass powder B is 106 μm or less. Synthetic silica glass having a content of synthetic silica glass powder A of 1% by weight or more and a content of synthetic silica glass powder B of 5% by weight or more when the total amount of synthetic silica glass powder is 100% by weight. powder.
(2) The synthetic silica glass powder according to (1), wherein the synthetic silica glass powder having a diameter of 1000 µm or more accounts for 3% by weight or less of the total amount of the synthetic silica glass powder.
(3) The synthetic silica glass powder according to (1) or (2), wherein the synthetic silica glass powder A has a particle size of 425 μm or less.
(4) The synthetic silica glass powder according to any one of (1) to (3), wherein the particle size of the synthetic silica glass powder B is larger than 45 μm.
(5) A quartz crucible for pulling a silicon single crystal, using the synthetic glass silica powder according to any one of (1) to (4) as a raw material.

本発明によれば、石英ルツボに容易に気泡を発生させることが可能な合成シリカガラス粉を提供することができる。また、気泡を有するシリコン単結晶引き上げ用石英ルツボを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the synthetic silica glass powder which can generate air bubbles easily in a quartz crucible can be provided. Also, a quartz crucible for pulling a silicon single crystal having bubbles can be provided.

合成シリカガラス粉を製造するための1つのフローを説明する図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure explaining one flow for manufacturing synthetic silica glass powder. 合成シリカガラス粉を製造するための1つのフローを説明する図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure explaining one flow for manufacturing synthetic silica glass powder.

以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、任意に変更して実施できる。 Embodiments of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to the following embodiments, and can be arbitrarily modified without departing from the gist of the present invention.

[1.合成シリカガラス粉]
合成シリカガラス粉とは非晶質の二酸化ケイ素粒子である。本発明の合成シリカガラス粉は、異なる粒子径の合成シリカガラス粉の群である合成シリカガラス粉A及び合成シリカガラス粉Bをそれぞれ所定量含む。これにより、石英ルツボを作製する際にルツボ内のシリカガラス層に気泡を発生させることができる。ルツボ内のシリコンガラス層に気泡を発生させることで、シリコン融液の湯面振動防止することができる。また、外部輻射熱を分散させてシリコン融液の温度ムラをなくすことができる。
[1. Synthetic silica glass powder]
Synthetic silica glass powder is amorphous silicon dioxide particles. The synthetic silica glass powder of the present invention contains predetermined amounts of synthetic silica glass powder A and synthetic silica glass powder B, which are groups of synthetic silica glass powders having different particle sizes. Thereby, bubbles can be generated in the silica glass layer in the crucible when the quartz crucible is manufactured. By generating air bubbles in the silicon glass layer in the crucible, it is possible to prevent surface vibration of the silicon melt. In addition, it is possible to disperse external radiant heat and eliminate temperature unevenness of the silicon melt.

ここで、気泡が発生する原理は次のように考えられる。合成シリカガラス粉は粒子径が小さいほど溶融速度が速くなる。よって、粒子径が異なる合成シリカガラス粉の群を含む合成シリカガラス粉を溶融すると、粒子径によりその溶融速度に差が現れ、溶融時に周囲の粒子との密度差が生じる。密度差が生じると粒子間に空隙が生まれ、それが溶融後には気泡となって現れる。 Here, the principle of bubble generation is considered as follows. Synthetic silica glass powder has a faster melting rate as its particle size decreases. Therefore, when a synthetic silica glass powder containing a group of synthetic silica glass powders with different particle sizes is melted, the melting rate differs depending on the particle size, and a density difference occurs between the surrounding particles during melting. When the density difference occurs, voids are generated between particles, which appear as bubbles after melting.

気泡の大きさは直径0.5mm以下であるものが適切である。気泡の大きさが直径0.5mmを超えると、シリコン融液の湯面振動防止効果及び外部輻射熱分散効果が低減する虞がある。なお、気泡の大きさは密度差によって生じる粒子間の空隙の大きさによって決定されると考えられる。 It is suitable that the size of the air bubbles is 0.5 mm or less in diameter. If the size of the bubbles exceeds 0.5 mm in diameter, the effect of preventing the surface vibration of the silicon melt and the effect of dispersing external radiation heat may be reduced. The size of the bubbles is considered to be determined by the size of the voids between particles caused by the density difference.

従って、本発明は異なる粒子径の合成シリカガラス粉の群をそれぞれ所定量用いることにより、溶融時の溶融速度の差を制御し、かつ、溶融速度の差によって生じる密度差を制御して、適切な大きさの気泡を発生させるものである。
以下、本発明の合成シリカガラス粉について詳しく説明する。
Therefore, according to the present invention, by using predetermined amounts of a group of synthetic silica glass powders having different particle sizes, the difference in melting rate during melting and the density difference caused by the difference in melting rate can be controlled to obtain an appropriate It generates air bubbles of an appropriate size.
The synthetic silica glass powder of the present invention will be described in detail below.

まず、合成シリカガラス粉に含まれる合成シリカガラス粉A、Bについて説明する。
合成シリカガラス粉Aの粒子径は300μmより大きい。合成シリカガラス粉Bの粒子径は106μm以下である。このように、粒子径に約200μm以上の差があると溶融速度の差が適切になり、気泡が生じやすい。
合成シリカガラス粉Aの粒子径の上限は特に限定されないが、1000μm以下であることが好ましく、425μm以下であることが特に好ましい。合成シリカガラス粉Aの粒子径の上限が1000μm以下であれば、溶融速度を適度に保つことができて、該シリカガラス粉を用いてシリカガラス層を製造した場合に、粒子界面が残りにくくなるためにシリカガラス層が破損するのを防ぎやすくなる。
First, the synthetic silica glass powders A and B contained in the synthetic silica glass powder will be explained.
The particle size of the synthetic silica glass powder A is larger than 300 μm. The particle size of the synthetic silica glass powder B is 106 μm or less. Thus, when there is a difference of about 200 μm or more in particle size, the difference in melting speed becomes appropriate, and air bubbles are likely to occur.
Although the upper limit of the particle size of the synthetic silica glass powder A is not particularly limited, it is preferably 1000 μm or less, particularly preferably 425 μm or less. If the upper limit of the particle size of the synthetic silica glass powder A is 1000 μm or less, the melting rate can be appropriately maintained, and when a silica glass layer is produced using the silica glass powder, particle interfaces are less likely to remain. Therefore, it becomes easier to prevent the silica glass layer from being damaged.

合成シリカガラス粉Bは粒子径の下限は特に限定されないが、45μmより大きいことが好ましく、75μmより大きいことがより好ましい。合成シリカガラス粉Bの粒子径の下限が45μmより大きければ、粉立ちを防ぎやすくなり、さらには、粒子自体の占有体積が大きくなるために気泡の発生に寄与しやすくなる傾向がある。 Although the lower limit of the particle size of the synthetic silica glass powder B is not particularly limited, it is preferably larger than 45 μm, more preferably larger than 75 μm. If the lower limit of the particle size of the synthetic silica glass powder B is larger than 45 μm, dusting is easily prevented, and furthermore, the occupied volume of the particles themselves increases, which tends to contribute to the generation of air bubbles.

ここで「粒子径」とは、JIS標準ふるい表(JIS Z8801-J1982)における公称目開きによって特定されるものである。よって、合成シリカガラス粉において、例えば「粒子径が300μmより大きい」とは、JIS標準ふるい表(JIS Z8801-J1982)における公称目開きが300μmのふるい上で10分間ふるった際にふるいを通過しない合成シリカガラス粉の群であり、「粒子径が106μm以下」とは、該JIS標準ふるい表における公称目開きが106μmのふるい上で10分間振るった際に篩を通過する合成シリカガラス粉の群であることを意味する。その他の粒子径についても同様である。 Here, "particle size" is specified by the nominal opening in the JIS standard sieve table (JIS Z8801-J1982). Therefore, in synthetic silica glass powder, for example, "particle size is larger than 300 µm" means that when sieved for 10 minutes on a sieve with a nominal opening of 300 µm in the JIS standard sieve table (JIS Z8801-J1982), it does not pass through the sieve. It is a group of synthetic silica glass powders, and "having a particle size of 106 µm or less" means a group of synthetic silica glass powders that pass through a sieve having a nominal opening of 106 µm in the JIS standard sieve table for 10 minutes. means that The same applies to other particle sizes.

次に、合成シリカガラス粉A、Bの含有量について説明する。
合成シリカガラス粉全量を100重量%としたとき、合成シリカガラス粉Aの含有量の下限は1重量%以上であることが好ましく、2重量%以上であることがさらに好ましく、3重量%以上であることが特に好ましい。合成シリカガラス粉Aの含有量の上限は特に限定されないが、合成シリカガラス粉Aは合成シリカガラス粉Bに比べて粒子径が大きいため溶融し難く、合成シリカガラス粉Aの含有量が多いと合成シリカガラス粉全体が溶融しにくくなる場合があるため、20重量%以下であることが好ましく、15重量%以下であることがさらに好ましく、10重量%以下であることが特に好ましい。
Next, the contents of the synthetic silica glass powders A and B will be explained.
When the total amount of the synthetic silica glass powder is 100% by weight, the lower limit of the content of the synthetic silica glass powder A is preferably 1% by weight or more, more preferably 2% by weight or more, and more preferably 3% by weight or more. It is particularly preferred to have The upper limit of the content of the synthetic silica glass powder A is not particularly limited. Since the entire synthetic silica glass powder may be difficult to melt, the amount is preferably 20% by weight or less, more preferably 15% by weight or less, and particularly preferably 10% by weight or less.

合成シリカガラス粉Bの含有量の下限は5重量%以上であることが好ましく、10重量%以上であることがさらに好ましい。合成シリカガラス粉Bの含有量の上限は特に限定されないが、70重量%以下であることが好ましく、65重量%以下であることが特に好ましい。
このように、合成シリカガラス粉A、B両方の含有量を上記の範囲内に制御することにより、溶融速度の差によって生じる密度差が生じやすくなり、気泡も生じやすくなる。また、密度差によって生じる粒子間の空隙の大きさも適切になり、適切な大きさの気泡が生じやすくなる。
The lower limit of the content of the synthetic silica glass powder B is preferably 5% by weight or more, more preferably 10% by weight or more. Although the upper limit of the content of the synthetic silica glass powder B is not particularly limited, it is preferably 70% by weight or less, particularly preferably 65% by weight or less.
Thus, by controlling the contents of both the synthetic silica glass powders A and B within the above range, density differences due to differences in melting rates are likely to occur, and air bubbles are likely to occur. In addition, the size of the voids between particles caused by the density difference becomes appropriate, and air bubbles of appropriate size are likely to be generated.

次に、合成シリカガラス粉全体(単に「合成シリカガラス粉」ということがある。)について説明する。なお、全体の合成シリカガラス粉全体では、合成シリカガラス粉A及び合成シリカガラス粉B以外に、他の粒径の合成シリカガラス粉が含まれていてもよい。 Next, the whole synthetic silica glass powder (sometimes simply referred to as "synthetic silica glass powder") will be described. In addition to the synthetic silica glass powder A and the synthetic silica glass powder B, synthetic silica glass powder having a different particle size may be contained in the entire synthetic silica glass powder.

(1)粒子径
所定の粒子径、配合量を満たす上記合成シリカガラス粉A、Bが含まれていれば、合成シリカガラス粉の各粒子径は特に限定されないが、合成シリカガラス粉全量を100重量%としたときの1000μmより大きい粒子の割合は3重量%以下であることが好ましく、2重量%以下であることがより好ましく、1重量%以下であることがさらに好ましく、最も好ましくは、0重量%である。一方、合成シリカガラス粉全体を100重量%としたときの粒子径45μm以下の合成シリカガラス粉の割合は3重量%以下であることが好ましく、2重量%以下であることがより好ましく、1重量%以下であることがさらに好ましく、最も好ましくは0重量%である。上述の通り、上記範囲内であれば、取扱い性に優れ、また、太陽電池製造用ルツボ(シリコン単結晶引き上げ用ルツボ)の製造時に溶融しやすくなる傾向がある。
(1) Particle size The particle size of the synthetic silica glass powder is not particularly limited as long as the synthetic silica glass powders A and B satisfying the predetermined particle size and blending amount are contained. The proportion of particles larger than 1000 μm when expressed as % by weight is preferably 3% by weight or less, more preferably 2% by weight or less, further preferably 1% by weight or less, and most preferably 0%. % by weight. On the other hand, the ratio of the synthetic silica glass powder having a particle size of 45 μm or less is preferably 3% by weight or less, more preferably 2% by weight or less, more preferably 1% by weight, based on the total synthetic silica glass powder as 100% by weight. % or less, most preferably 0% by weight. As described above, if it is within the above range, it tends to be excellent in handleability and to be easily melted when manufacturing a crucible for manufacturing a solar cell (a crucible for pulling a silicon single crystal).

(2)かさ密度
合成シリカガラス粉のかさ密度は、好ましくは1.1g/cm以上、より好ましくは1.2g/cm以上であり、好ましくは1.5g/cm以下、より好ましくは1.4g/cm以下の範囲である。かさ密度の測定は、例えばJIS-K-6720による測定法で行われる。なお、かさ密度は合成シリカガラス粉の粒度分布を調整することにより調整することができる。
(2) Bulk Density The bulk density of the synthetic silica glass powder is preferably 1.1 g/cm 3 or more, more preferably 1.2 g/cm 3 or more, and preferably 1.5 g/cm 3 or less, more preferably It is in the range of 1.4 g/cm 3 or less. Bulk density is measured, for example, by a measuring method according to JIS-K-6720. The bulk density can be adjusted by adjusting the particle size distribution of the synthetic silica glass powder.

(3)比表面積
合成シリカガラス粉の比表面積は、好ましくは0.003m/g以上、より好ましくは、0.01m/g以上、好ましくは0.5m/g以下、より好ましくは0.1m/g以下の範囲である。比表面積の測定は、例えば窒素吸着法のようなガス吸着法で行われる。
(3) Specific Surface Area The specific surface area of the synthetic silica glass powder is preferably 0.003 m 2 /g or more, more preferably 0.01 m 2 /g or more, preferably 0.5 m 2 /g or less, more preferably 0 .1 m 2 /g or less. Measurement of the specific surface area is performed by a gas adsorption method such as, for example, a nitrogen adsorption method.

合成シリカガラス粉の比表面積が、0.5m/gを超えて大きい場合、原料のドライゲル由来の多孔質ゲルの性質が残っていて、ルツボ化の際に粗大な気泡を生成する原因となり、一方0.003m/g未満になると、通常、合成シリカガラス粉の粒径が1000μmを超えるので好ましくない。比表面積を上記範囲とすることにより、気泡生成を制御したルツボの製造が可能となる。 When the specific surface area of the synthetic silica glass powder exceeds 0.5 m 2 /g and is large, the properties of the porous gel derived from the raw material dry gel remain, which causes the generation of coarse bubbles during crucible formation. On the other hand, if it is less than 0.003 m 2 /g, the particle size of synthetic silica glass powder usually exceeds 1000 μm, which is not preferable. By setting the specific surface area within the above range, it is possible to manufacture a crucible in which bubble formation is controlled.

(4)不純物含有量
合成シリカガラス粉の不純物含有量としては、金属元素の総含有量が1重量ppm以下であることが好ましい。不純物含有量の測定は、例えばICP-MS法(誘導結合プラズマ質量分析法)により行われる。
(4) Content of Impurities As for the content of impurities in the synthetic silica glass powder, the total content of metal elements is preferably 1 ppm by weight or less. The impurity content is measured, for example, by the ICP-MS method (inductively coupled plasma mass spectrometry).

合成シリカガラス粉の不純物含有量が上記範囲の上限値以下の場合では、合成シリカガラス粉を原料として用いてシリコン単結晶引き上げ用石英ルツボを作製した場合に、シリコン単結晶引き上げ用石英ルツボからシリコン融液及びシリコン単結晶への金属元素の溶出を抑えて汚染を防ぐことができる。
なお、上記不純物含有量は一般に少ないほど好ましいが、その下限値は通常10重量ppb程度である。10重量ppb未満まで不純物を減らすことはあまり現実的ではなく、また1重量ppbレベルの分析は非常に困難である。
When the impurity content of the synthetic silica glass powder is equal to or less than the upper limit of the above range, when a quartz crucible for pulling a silicon single crystal is produced using the synthetic silica glass powder as a raw material, silicon is extracted from the quartz crucible for pulling a silicon single crystal. Contamination can be prevented by suppressing the elution of metal elements into the melt and the silicon single crystal.
The lower limit of the impurity content is generally about 10 weight ppb. It is not very practical to reduce impurities to less than 10 weight ppb, and analysis at the 1 weight ppb level is very difficult.

(5)シラノール基の含有量
さらに、合成シリカガラス粉の粒子中のシラノール基(Si-OH)の含有量は、シラノール基の濃度として好ましくは5重量ppm以上、より好ましくは20重量ppm以上であり、好ましくは200重量ppm以下、より好ましくは100重量ppm以下である。シラノール基の濃度は、例えば赤外線分光光度法(赤外分光法)で測定可能であり、粒子重量に対するヒドロキシル基(OH基)の重量割合として示される。
(5) Content of silanol groups Furthermore, the content of silanol groups (Si—OH) in the particles of the synthetic silica glass powder is preferably 5 ppm by weight or more, more preferably 20 ppm by weight or more, as the concentration of silanol groups. preferably 200 ppm by weight or less, more preferably 100 ppm by weight or less. The concentration of silanol groups can be measured, for example, by infrared spectrophotometry (infrared spectroscopy) and is expressed as the weight ratio of hydroxyl groups (OH groups) to the particle weight.

合成シリカガラス粉の粒子中のシラノール基(Si-OH)の含有量を上記範囲の下限以上とすることによりシラノール基の脱水縮合で生成する水(水蒸気)に基づく気泡の発生を適切な量に制御しつつ、合成シリカガラス粉製造時の焼成時間も過度に長くならないようにできる。合成シリカガラス粉の粒子中のシラノール基(Si-OH)の含有量を上記範囲の上限以下とすることにより、気泡の過度な生成を防止し、併せて高温時におけるルツボの変形などの耐久性悪化を予防することができる。 By setting the content of silanol groups (Si—OH) in the particles of the synthetic silica glass powder to at least the lower limit of the above range, the generation of air bubbles based on water (water vapor) generated by dehydration condensation of the silanol groups is controlled to an appropriate amount. While controlling, the firing time during the production of synthetic silica glass powder can also be prevented from being excessively long. By keeping the content of silanol groups (Si—OH) in the particles of the synthetic silica glass powder below the upper limit of the above range, excessive generation of bubbles is prevented, and at the same time, durability such as deformation of the crucible at high temperatures is improved. exacerbation can be prevented.

[2.合成シリカガラス粉の製造方法]
本発明の合成シリカガラス粉は、公知の方法により製造することができ、好ましくはアルコキシシランを原料とするゾルゲル法で製造される。ゾルゲル法は、例えば文献(作花済夫「ゾルゲル法の科学」)で公知であるが、具体的な製造例として、特開平5-246708号公報や特開平8-91822号公報に記載された方法が挙げられる。
基本的には、以下の反応式(a)による、反応(A)を利用して、アルコキシシランの加水分解反応を行う。
[2. Method for producing synthetic silica glass powder]
The synthetic silica glass powder of the present invention can be produced by a known method, preferably by a sol-gel method using alkoxysilane as a raw material. The sol-gel method is known, for example, in the literature (Sameo Sakuhana, "Science of the Sol-Gel Method"). method.
Basically, the hydrolysis reaction of alkoxysilane is performed using reaction (A) according to the following reaction formula (a).

原料のアルコキシシランとしては、テトラアルコキシシランが好ましい。また原料は予め蒸留精製したものを用いることが好ましく、これにより高い純度のSiOを製造することができる。
(RO)Si + 2HO → SiO + 4ROH (a)
Tetraalkoxysilane is preferable as the raw material alkoxysilane. Further, it is preferable to use a raw material that has been purified by distillation in advance, so that SiO 2 with high purity can be produced.
(RO) 4 Si + 2H 2 O → SiO 2 + 4ROH (a)

上記反応式(a)中、Rはアルキル基を表し、その炭素数としては1~4が好ましく、特に反応(A)の進行が速く、かつ生じたシリカ中へのアルコキシ基の残留が少ないメチル基が好ましい。 In the above reaction formula (a), R represents an alkyl group, and preferably has 1 to 4 carbon atoms. groups are preferred.

本発明の合成シリカガラス粉の製造フロー図の一例を図1、2に示す。本発明の合成シリカガラス粉は、図1に示すように、アルコキシシランの加水分解を行う加水分解工程(ステップ1)、ウェットゲルの粉砕を行う粉砕工程(ステップ2)、粉砕ウェットゲルの乾燥を行う乾燥工程(ステップ3)、ドライゲルの焼成を行う焼成工程(ステップ4)を経て製造される。 An example of a manufacturing flow diagram of the synthetic silica glass powder of the present invention is shown in FIGS. As shown in FIG. 1, the synthetic silica glass powder of the present invention undergoes a hydrolysis step (step 1) for hydrolyzing alkoxysilane, a pulverization step (step 2) for pulverizing wet gel, and drying the pulverized wet gel. It is manufactured through a drying step (step 3) performed and a firing step (step 4) of firing the dry gel.

または、本発明の合成シリカガラス粉は、図2に示すように、アルコキシシランの加水分解を行う加水分解工程(ステップ11)、ウェットゲルの粉砕を行う粉砕工程(ステップ12)、粉砕後ウェットゲルの乾燥を行う乾燥工程(ステップ13)、ドライゲルの焼成を行う焼成工程(ステップ14)の後に、さらに焼成後の合成シリカガラス粉に分級を行う分級工程(ステップ15)を行ってもよい。
以下、各処理について詳細に説明する。なお、以下の説明では、アルコキシシランとして、テトラアルコキシシランを用いた場合について説明する。
Alternatively, the synthetic silica glass powder of the present invention, as shown in FIG. After the drying step (step 13) for drying and the firing step (step 14) for firing the dry gel, a classification step (step 15) for classifying the fired synthetic silica glass powder may be performed.
Each process will be described in detail below. In the following description, the case of using tetraalkoxysilane as the alkoxysilane will be described.

<加水分解反応(反応(A))>
加水分解反応は、原料であるテトラアルコキシシランに上述の反応(A)による加水分解反応を行うものであって、公知の方法に従ってテトラアルコキシシランと水を反応させることにより行なうことができる。ここで、テトラアルコキシランの加水分解物を「ウェットゲル」という。
<Hydrolysis reaction (reaction (A))>
In the hydrolysis reaction, the raw material tetraalkoxysilane is subjected to the hydrolysis reaction of reaction (A) described above, and can be carried out by reacting tetraalkoxysilane with water according to a known method. Here, the hydrolyzate of tetraalkoxysilane is called "wet gel".

この際、必要に応じて副生するアルコールと相溶性のあるアルコール類やエーテル類、ケトン類等の有機溶媒を混合してもよい。例えばアルコールとしては、メタノール、エタノール、プロパノール等が、エーテル類としてはジエチルエーテル等が、ケトン類としてはアセトン等が挙げられる。 At this time, organic solvents such as alcohols, ethers, and ketones compatible with the by-produced alcohol may be mixed as necessary. For example, alcohols include methanol, ethanol and propanol, ethers include diethyl ether, and ketones include acetone.

但し、加水分解反応の進行につれてケイ素と結合していたアルコキシ基が、アルコールとして遊離するためゲル化する(ウェットゲルが生成する)前に反応液が均一な状態となる場合、即ち、加水分解速度が大きいアルコキシ基(例えばメトキシ基)を含むような原料の場合、アルコール等の添加を行わなくても実際上支障なく製造が可能である。 However, as the hydrolysis reaction progresses, the alkoxy group bonded to silicon is liberated as alcohol, so if the reaction solution is in a uniform state before gelation (formation of wet gel), that is, the hydrolysis rate In the case of a raw material containing an alkoxy group (for example, a methoxy group) having a large molecular weight, it is practically possible to produce without any problem without adding an alcohol or the like.

この反応では触媒は必須ではないが、場合により塩酸、酢酸、フッ酸、硫酸のような酸や、アンモニア水のようなアルカリ等を触媒として使用してもよい。加水分解に使用する水は、目的物である合成シリカガラス粉をより高純度に得るためには超純水等を用いるのが好ましい。水の使用量は、加水分解反応が進行する量であれば特に制限されないが、実際上は理論量(テトラアルコキシシランの2倍モル)よりも過剰に加えることが一般的である。 A catalyst is not essential for this reaction, but an acid such as hydrochloric acid, acetic acid, hydrofluoric acid, or sulfuric acid, or an alkali such as aqueous ammonia may be used as a catalyst in some cases. The water used for hydrolysis is preferably ultrapure water or the like in order to obtain the target synthetic silica glass powder with higher purity. The amount of water to be used is not particularly limited as long as the hydrolysis reaction proceeds, but practically, it is generally added in excess of the theoretical amount (twice the molar amount of tetraalkoxysilane).

また、ゲル化に要する時間および粗粉砕に要する時間等を適正な範囲とするために、テトラアルコキシラン:水のモル比を1:2~1:10、好ましくは1:3~1:8、より好ましくは1:4~1:7の範囲とするのが実用的である。極端に水が多いとゲル化に長時間を要するばかりでなく、ゲル化した後もウェットゲルが粉砕工程に適する硬さになるまでに時間が掛かったり、場合によっては過剰の水を蒸発させなければならないことがあり、更には後述する乾燥工程に時間を要する等の不都合が生じることがある。また水が少なすぎると加水分解が十分進まず、従ってゲル化も十分行われないことになる。加水分解反応は、テトラアルコキシランと水との均一溶液が形成されたら、ほぼ完全に進行しているので、その後は溶液がゲル化し一体化するまで静置すればよい。 In order to keep the time required for gelation and the time required for coarse pulverization within appropriate ranges, the molar ratio of tetraalkoxysilane to water is 1:2 to 1:10, preferably 1:3 to 1:8. More preferably, it is practical to set it in the range of 1:4 to 1:7. If the amount of water is extremely high, not only does it take a long time to gel, but it also takes time for the wet gel to reach a hardness suitable for the pulverization process after gelation, and in some cases, the excess water must be evaporated. In addition, inconveniences such as the need for a drying step, which will be described later, may occur. On the other hand, if the amount of water is too small, hydrolysis will not proceed sufficiently, and therefore gelation will not occur sufficiently. Since the hydrolysis reaction proceeds almost completely once a uniform solution of tetraalkoxysilane and water is formed, the solution can be allowed to stand still until the solution gels and integrates.

加水分解反応及びゲル化の条件は使用する原料によって異なるが、通常20~100℃の温度、常圧~0.2MPaの圧力の条件で20分~10時間程度である。加水分解物のゲル化は、常温でも数時間で進行し、かつ加熱により促進できるので、温度条件を調節することによってゲル化時間を調整することができる。 The conditions for the hydrolysis reaction and gelation vary depending on the raw materials used, but are usually 20 minutes to 10 hours under conditions of a temperature of 20 to 100° C. and a pressure of normal pressure to 0.2 MPa. Gelation of the hydrolyzate proceeds in several hours even at room temperature and can be accelerated by heating, so the gelation time can be adjusted by adjusting the temperature conditions.

なお、粉砕処理において取り扱いやすくするために、加水分解反応後に、ウェットゲルを数cmのサイズまで粗粉砕する、粗粉砕処理を行ってもよい。粗粉砕の方法は問わないが、例えば加水分解反応後の加水分解容器内のウェットゲルを減圧下におくことでゲルにクラックを入れ、さらにウェットゲルが入っている加水分解容器を回転又は揺動することにより、ゲルを粉砕することで行うことができる。 In addition, in order to facilitate handling in the pulverization treatment, after the hydrolysis reaction, a coarse pulverization treatment may be performed in which the wet gel is roughly pulverized to a size of several cm. Although the method of coarse pulverization is not limited, for example, the wet gel in the hydrolysis container after the hydrolysis reaction is placed under reduced pressure to cause cracks in the gel, and the hydrolysis container containing the wet gel is rotated or rocked. By doing so, the gel can be pulverized.

<粉砕>
上記のテトラアルコキシランの加水分解で得られたウェットゲルは、副生アルコールや未反応の水を含んでいる。最終製品の粒度を調整するためには、この段階でウェットゲルを粉砕することが好ましい。ここで、ウェットゲルを粉砕したものを「粉砕ウェットゲル」という。
<Grinding>
The wet gel obtained by the hydrolysis of tetraalkoxysilane contains by-product alcohol and unreacted water. It is preferable to grind the wet gel at this stage in order to control the particle size of the final product. Here, a wet gel obtained by pulverizing is referred to as "pulverized wet gel".

粉砕に際しては、ウェットゲルは脆いため微粉が発生しやすいので、本発明の好ましい粒子径の範囲である1~1000μmの粒子径の合成シリカガラス粉を収率良く得るためには、粉砕機内の滞留時間を短くし、かつワンパスの連続式粉砕機を用いることが好ましい。滞留時間としては、1分以内が好ましく、また粉砕機の種類としては、例えば、ハンマー、ブレード、ピンなどを高速回転させ、衝撃並びに剪断によって粉砕するタイプの高速回転ミル(ハンマーミル、パルベライザー等)が好ましく用いられる。中でも粉砕機内部に粉砕物の分級のためのスクリーン(多孔板)を内蔵したスクリーンミルが好適である。多孔板の孔直径は、0.5~5mm、さらに好ましくは0.8~3mmである。 During pulverization, wet gel is brittle and fine powder is likely to be generated. Shorter times and the use of a single-pass continuous grinder are preferred. The residence time is preferably within 1 minute, and the type of crusher is, for example, a high-speed rotary mill (hammer mill, pulverizer, etc.) of a type that crushes by impact and shear by rotating hammers, blades, pins, etc. at high speed. is preferably used. Among them, a screen mill having a built-in screen (perforated plate) for classifying the pulverized material inside the pulverizer is preferable. The pore diameter of the perforated plate is 0.5-5 mm, more preferably 0.8-3 mm.

また、粉砕操作の際の金属成分の混入を低減・予防するために、例えば合成樹脂製等の網状物にウェットゲルを押し付け、網の目を通過させるような形式の網式粉砕機を用いることができる。この形式の粉砕機を用いる場合も、網目サイズや滞留時間を上記と同様に選定すればよい。 In addition, in order to reduce or prevent the contamination of metal components during the pulverization operation, use a mesh pulverizer in which the wet gel is pressed against a mesh made of synthetic resin or the like and passed through the mesh of the mesh. can be done. When using this type of pulverizer, the mesh size and residence time may be selected in the same manner as above.

<乾燥>
次に、粉砕後のウェットゲルを乾燥して、ゲル中に含まれるアルコールと水を除去する。粉砕ウェットゲルの乾燥は通常バッチ方式で行われる。ここで、ウェットゲルを乾燥させたものを、「ドライゲル」という。
<Drying>
Next, the wet gel after pulverization is dried to remove alcohol and water contained in the gel. Drying of the pulverized wet gel is usually done batchwise. Here, what dried the wet gel is called "dry gel."

乾燥後のゲル(ドライゲル)は必要に応じて、純水等による洗浄を行うことにより、加水分解に用いた溶媒及び触媒、並びに加水分解により生じたアルコキシ基に由来する有機性の成分を取り除くことができる。 The dried gel (dry gel) is washed with pure water, etc., if necessary, to remove the solvent and catalyst used for hydrolysis, as well as the organic components derived from the alkoxy groups generated by hydrolysis. can be done.

なお、焼成処理の際にゲルを取り扱いやすくするために、また焼成処理後の分級による最終的な粒度分布範囲の調整を好適に行うことを目的として、必要に応じて乾燥処理後にドライゲルを予備的に分級してもよい。 In addition, in order to make the gel easier to handle during the baking treatment, and for the purpose of suitably adjusting the final particle size distribution range by classification after the baking treatment, the dry gel is preliminarily dried after the drying treatment as necessary. can be classified into

<焼成>
乾燥後のドライゲルは、一般に多孔質であるので、ルツボのようなガラス層形成の原料として不適当である。そのため、得られたドライゲルを加熱焼成し、緻密化させて無孔性の合成シリカガラス粉とするのが好ましい。
<Firing>
A dry gel after drying is generally porous, and is therefore unsuitable as a raw material for forming a glass layer such as a crucible. Therefore, it is preferable that the obtained dry gel is heated and sintered to be densified to obtain a non-porous synthetic silica glass powder.

焼成の方法は特に限定されないが、合成シリカガラス粉としての純度を高く保つためには、石英製のルツボに粉体を充填し、必要に応じて空気や不活性ガス雰囲気下で加熱することが好ましい。焼成温度は、通常1000~1300℃で、焼成時間は一般に10~100時間程度である。 The firing method is not particularly limited, but in order to keep the purity of the synthetic silica glass powder high, it is possible to fill the powder into a crucible made of quartz and heat it in an air or inert gas atmosphere as necessary. preferable. The firing temperature is generally 1000 to 1300° C., and the firing time is generally about 10 to 100 hours.

<分級>
上述の乾燥・焼成工程を経て得られた合成シリカガラス粉は、合成シリカガラス粉中に粒子径が300μmより大きい合成シリカガラス粉Aを1重量%以上と、粒子径が106μm以下である合成シリカガラス粉Bを10重量%以上とを含むものであれば、そのまま使用できるが、そうでない場合分級を行う必要がある。分級は、合成シリカガラス粉の所望の粒子径の上限と下限に対応する孔径を有するスクリーンを用いて行うことができる。
本発明の合成シリカガラス粉は、この分級する孔径の調整もしくは、各孔径で分級されたシリカガラス粉の混合比を調整することにより得られる。具体的には振動篩い機にて、孔径300μmの網及び孔径106μmの網を含む複数の網を使用し、各網を通過したシリカガラス粉を回収する。その後、回収したそれぞれのシリカガラス粉を所定量ずつ混合することにより得られる。なお、好ましくは合成シリカガラス粉全体の粒子径が1000μm以下となるように分級する。
<Classification>
The synthetic silica glass powder obtained through the drying and firing steps described above contains 1% by weight or more of the synthetic silica glass powder A having a particle size larger than 300 μm in the synthetic silica glass powder, and synthetic silica having a particle size of 106 μm or less. If it contains 10% by weight or more of the glass powder B, it can be used as it is, but if not, it needs to be classified. Classification can be performed using a screen having pore sizes corresponding to the upper and lower limits of the desired particle size of the synthetic silica glass powder.
The synthetic silica glass powder of the present invention can be obtained by adjusting the pore size to be classified or by adjusting the mixing ratio of the silica glass powder classified by each pore size. Specifically, a plurality of meshes including a mesh with a pore size of 300 μm and a mesh with a pore size of 106 μm are used in a vibrating sieve, and the silica glass powder that has passed through each mesh is recovered. Then, it is obtained by mixing predetermined amounts of each recovered silica glass powder. The classification is preferably carried out so that the particle size of the entire synthetic silica glass powder is 1000 μm or less.

[3.シリコン単結晶引き上げ用石英ルツボ]
本発明の合成シリカガラス粉は、シリコン単結晶引上げ用石英ルツボに適用可能である。本発明の合成シリカガラス粉を用いて、ルツボの製造の際にシリカガラス粉を溶融させることで、シリカガラス層に気泡を有するシリコン単結晶引上げ用石英ルツボを得ることができる。
[3. Quartz crucible for pulling silicon single crystal]
The synthetic silica glass powder of the present invention can be applied to a quartz crucible for pulling silicon single crystals. By using the synthetic silica glass powder of the present invention and melting the silica glass powder during production of the crucible, a quartz crucible for pulling a silicon single crystal having bubbles in the silica glass layer can be obtained.

シリコン単結晶引上げ用石英ルツボとは、例えばチョクラルスキー法によるシリコンの単結晶引き上げに用いられるものであって、多結晶シリコンを入れて加熱溶融させた溶融シリコンの容器として使用されるものである。 A quartz crucible for pulling a silicon single crystal is used, for example, for pulling a single crystal of silicon by the Czochralski method, and is used as a container for molten silicon containing polycrystalline silicon and melted by heating. .

本発明の合成シリカガラス粉は、シリコン単結晶引上げ用石英ルツボの全体(全部分)に使用してもよいが、シリコン単結晶引上げ用石英ルツボの特定の部位において気泡を発生させるために、従来の原料シリカガラス粉と共に用いて、本発明の合成シリカガラス粉を特定の部位に充填してからシリカガラス粉を溶融させるようにしてもよい。本発明の合成シリカガラス粉がシリコン単結晶引上げ用石英ルツボにおいて使用される部位は特に限定されるものではなく、溶融シリコンと接するルツボの内面の内層に用いてもよく、ヒーターにより加熱されるルツボの外面の外層に用いてもよく、内層と外層の間の中間層に用いてもよく、また各層における特定の位置に用いてもよい。 The synthetic silica glass powder of the present invention may be used in the whole (entire part) of the quartz crucible for pulling silicon single crystals, but in order to generate bubbles in specific parts of the quartz crucible for pulling silicon single crystals, conventional The synthetic silica glass powder of the present invention may be used together with the raw material silica glass powder of (1), and the silica glass powder may be melted after filling a specific portion with the synthetic silica glass powder of the present invention. The part where the synthetic silica glass powder of the present invention is used in a quartz crucible for pulling a silicon single crystal is not particularly limited. It may be used in the outer layer of the outer surface of the , it may be used in an intermediate layer between the inner layer and the outer layer, or it may be used in a specific position in each layer.

シリコン単結晶引上げ用石英ルツボ製造の際には、本発明の合成シリカガラス粉を部分的に用いることにより、所望の部位に気泡を形成させることができる。これにより、シリコン単結晶引上げ用石英ルツボに気泡の存在部位に応じた機能を付与することができ、より優れた品質のシリコン単結晶を製造可能な石英ルツボを製造することができる。 When manufacturing a quartz crucible for pulling a silicon single crystal, by partially using the synthetic silica glass powder of the present invention, bubbles can be formed at desired sites. As a result, the quartz crucible for pulling a silicon single crystal can be given a function corresponding to the location of the bubble, and a quartz crucible capable of producing a silicon single crystal of better quality can be produced.

一例として、モールド内面に従来の原料シリカガラス粉を充填する際に、ルツボ内表面のシリコン融液の湯面と接する部位に対応する位置に本発明の合成シリカガラス粉を充填して、シリカガラス粉を溶融させることができる。これにより、ルツボ内層のシリコン融液の湯面となる位置の内表面に気泡を含有することによって、従来の合成シリカガラス粉から製造されたルツボに比べて、シリコン融液の湯面振動の抑制が期待できる。
又は、従来の原料シリカガラス粉を含む複数のシリカガラス粉を積層して充填する際に、ルツボの中間層に本発明の合成シリカガラス粉を積層して、シリカガラス粉を溶融させることができる。これにより、ルツボ壁面内部の中間層に気泡を有することによって、従来の内面が透明ガラス層で外面が気泡含有層である二層構造のルツボに比べて、ルツボ加熱時の外部輻射熱を分散させ、シリコン融液の温度ムラの低減が期待できる。
As an example, when filling the inner surface of a mold with conventional raw material silica glass powder, the synthetic silica glass powder of the present invention is filled at a position corresponding to the portion of the inner surface of the crucible in contact with the surface of the silicon melt to obtain silica glass. Powder can be melted. As a result, by containing bubbles on the inner surface of the crucible inner layer at the position where the surface of the silicon melt will be, the vibration of the surface of the silicon melt is suppressed compared to the conventional crucible manufactured from synthetic silica glass powder. can be expected.
Alternatively, when laminating and filling a plurality of silica glass powders including a conventional raw material silica glass powder, the synthetic silica glass powder of the present invention can be laminated on the intermediate layer of the crucible to melt the silica glass powder. . As a result, by having air bubbles in the intermediate layer inside the crucible wall surface, external radiant heat during crucible heating is dispersed, A reduction in the temperature unevenness of the silicon melt can be expected.

なお、上述の通り、本発明に係る合成シリカガラス粉を、原料として用いることで、太陽電池製造用ルツボ(シリコン単結晶引き上げ用ルツボ)の製造が可能であるが、本発明に係る合成シリカガラス粉の用途はこれに限定されるものではない。 As described above, by using the synthetic silica glass powder according to the present invention as a raw material, it is possible to manufacture a crucible for manufacturing a solar cell (a crucible for pulling a silicon single crystal). Applications of the powder are not limited to this.

以下、本発明について実施例を用いて説明する。ただし、本発明はこれに限定されない。 Hereinafter, the present invention will be described using examples. However, the present invention is not limited to this.

上記した方法に倣って、実施例1~3、比較例1、2に係る合成シリカガラス粉を製造した。なお、実施例1~3、比較例1、2に係る合成シリカガラス粉は予め分級により、1000μmより大きい粒子径の合成シリカガラス粉が取り除かれている。 Synthetic silica glass powders according to Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 were produced according to the method described above. The synthetic silica glass powders according to Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 were classified in advance to remove synthetic silica glass powder having a particle size larger than 1000 μm.

(粒子径の測定)
製造した合成シリカガラス粉の粒子径の測定は、425μm、300μm、212m、150μm、106μm、75μm、45μmの目開きの網を有する多段式篩振とう器にて10分間振とうし、各網の重量と網と粉の合計重量の差から粉の各網上の重量を算出した。表1に網の目開きから算出した合成シリカガラス粉の粒子径と含有量(重量%)との関係を示した(含有量は小数点第二位で四捨五入している。)。
(Measurement of particle size)
The particle size of the synthetic silica glass powder produced was measured by shaking for 10 minutes with a multi-stage sieve shaker having meshes with openings of 425 μm, 300 μm, 212 μm, 150 μm, 106 μm, 75 μm, and 45 μm. The weight of the flour on each screen was calculated from the difference between the weight and the total weight of the screen and flour. Table 1 shows the relationship between the particle size of the synthetic silica glass powder calculated from the opening of the mesh and the content (% by weight) (the content is rounded off to the second decimal place).

(溶融ガラス中の気泡数の測定方法)
製造した合成シリカガラス粉を溶融してガラス層を形成したときの気泡の数を調べた。方法は次のとおりである。
まず、合成シリカ粉45gを容量50ccの黒鉛ルツボに秤取し、タッピングにより表面を平坦にした。そして、この黒鉛ルツボを真空加熱炉内で1780℃、1時間加熱した後、冷却し、円柱状のシリカ溶融ガラスインゴットを得た。得られたインゴット中の気泡をルーペを用いて観察し、無気泡状態で透明なガラス層中に形成された直径0.5mm以下の気泡の数をカウントした。なお、直径0.5mmを超える気泡は、実施例1~3、比較例1、2には生じていないことを確認している。
(Method for measuring the number of bubbles in molten glass)
The number of bubbles when the manufactured synthetic silica glass powder was melted to form a glass layer was examined. The method is as follows.
First, 45 g of synthetic silica powder was weighed into a graphite crucible with a capacity of 50 cc, and the surface was flattened by tapping. Then, this graphite crucible was heated in a vacuum heating furnace at 1780° C. for 1 hour and then cooled to obtain a columnar silica fused glass ingot. Bubbles in the obtained ingot were observed using a magnifying glass, and the number of bubbles having a diameter of 0.5 mm or less formed in the transparent glass layer in a bubble-free state was counted. It was confirmed that no bubbles exceeding 0.5 mm in diameter were generated in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2.

Figure 0007243027000001
Figure 0007243027000001

実施例1~3の合成シリカガラスを用いると、気泡が発生した。また、気泡の大きさも適切であった。一方で、比較例1、2の合成シリカガラスでは、気泡は発生しなかった。 When the synthetic silica glass of Examples 1-3 was used, air bubbles were generated. Also, the size of the air bubbles was appropriate. On the other hand, in the synthetic silica glass of Comparative Examples 1 and 2, no bubbles were generated.

Claims (5)

合成シリカガラス粉A及び合成シリカガラス粉Bを含む石英ルツボ用合成ガラスシリカ粉の製造方法であって、
前記合成シリカガラス粉Aの粒子径が300μmより大きく、
前記合成シリカガラス粉Bの粒子径が106μm以下であり、
前記合成シリカガラス粉全量を100重量%としたとき、
前記合成シリカガラス粉Aの含有量が1重量%以上15質量%以下であり、
前記合成シリカガラス粉Bの含有量が10重量%以上であり、
前記製造方法が、
a.テトラアルコキシシランの加水分解によりテトラアルコキシランの加水分解物を得る工程、
b.前記テトラアルコキシランの加水分解物を粉砕して粉砕物を得る工程、
c.前記粉砕物を乾燥することによりドライゲルを得る工程、
d.前記ドライゲルを焼成して焼成されたドライゲルを得る工程、及び
e.前記焼成されたドライゲルを分級する工程、
を含み、
前記焼成を空気または不活性ガス雰囲気下で行うことを特徴とする石英ルツボ用合成シリカガラス粉の製造方法。
A method for producing synthetic silica glass powder for quartz crucibles containing synthetic silica glass powder A and synthetic silica glass powder B,
The particle size of the synthetic silica glass powder A is larger than 300 μm,
The synthetic silica glass powder B has a particle size of 106 μm or less,
When the total amount of the synthetic silica glass powder is 100% by weight,
The content of the synthetic silica glass powder A is 1 wt% or more and 15 wt% or less ,
The content of the synthetic silica glass powder B is 10 % by weight or more ,
The manufacturing method is
a. obtaining a tetraalkoxysilane hydrolyzate by hydrolysis of the tetraalkoxysilane;
b. pulverizing the tetraalkoxysilane hydrolyzate to obtain a pulverized product;
c. obtaining a dry gel by drying the pulverized product;
d. calcining the dry gel to obtain a calcined dry gel; and e. classifying the fired dry gel;
including
A method for producing a synthetic silica glass powder for a quartz crucible, wherein the firing is performed in an air or inert gas atmosphere.
前記合成シリカガラス粉全量に対して、粒子径が1000μmより大きい合成シリカガラス粉の割合が3重量%以下である、請求項1に記載の合成シリカガラス粉の製造方法。 2. The method for producing synthetic silica glass powder according to claim 1, wherein the proportion of the synthetic silica glass powder having a particle size of greater than 1000 [mu]m is 3% by weight or less with respect to the total amount of the synthetic silica glass powder. 前記合成シリカガラス粉体Aの粒子径が425μm以下である、請求項1又は2に記載の合成シリカガラス粉の製造方法。 3. The method for producing synthetic silica glass powder according to claim 1, wherein the synthetic silica glass powder A has a particle size of 425 [mu]m or less. 前記合成シリカガラス粉体Bの粒子径が45μmより大きい、請求項1~3のいずれか1項に記載の合成シリカガラス粉の製造方法。 The method for producing synthetic silica glass powder according to any one of claims 1 to 3, wherein the particle size of said synthetic silica glass powder B is larger than 45 µm. 合成シリカガラス粉A及び合成シリカガラス粉Bを含む石英ルツボ用合成ガラスシリカ粉であって、Synthetic glass silica powder for a quartz crucible containing synthetic silica glass powder A and synthetic silica glass powder B,
前記合成シリカガラス粉Aの粒子径が300μmより大きく、The particle size of the synthetic silica glass powder A is larger than 300 μm,
前記合成シリカガラス粉Bの粒子径が106μm以下であり、The synthetic silica glass powder B has a particle size of 106 μm or less,
前記合成シリカガラス粉全量を100重量%としたとき、When the total amount of the synthetic silica glass powder is 100% by weight,
前記合成シリカガラス粉Aの含有量が1重量%以上15質量%以下であり、The content of the synthetic silica glass powder A is 1 wt% or more and 15 wt% or less,
前記合成シリカガラス粉Bの含有量が10重量%以上である、The content of the synthetic silica glass powder B is 10% by weight or more,
石英ルツボ用合成ガラスシリカ粉。Synthetic glass silica powder for quartz crucibles.
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