專利名稱：：碳素電極的制造方法及石英玻璃坩堝的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及碳素電極的制造方法及石英玻璃坩堝的制造方法，特別涉及在利用電弧放電將石英粉加熱熔融進(jìn)行玻璃化時使用的適宜的技術(shù)。本申請要求基于2008年9月26曰申請的日本專利申請第2008-248087號的優(yōu)先權(quán)，并在此引用其內(nèi)容。
背景技術(shù)：
：在單晶硅的拉晶中使用的石英玻璃坩堝主要通過電弧熔融法來制造。該方法概述為，在碳制模的內(nèi)表面堆積固定厚度的石英粉，形成作為石英堆積層的石英粉成形體，在該石英粉成形體的上方設(shè)置碳素電極，利用該電弧放電對石英堆積層加熱，進(jìn)行玻璃化，來制造石英玻璃坩堝的方法。在日本專利第03647688號公報中記載了關(guān)于利用電弧熔融制造石英玻璃坩堝中的電弧熔融的技術(shù)，在日本專利申請?zhí)亻_2002-68841號公報、日本專利申請?zhí)亻_2001-097775號公報中記載了關(guān)于電弧放電中的電極的技術(shù)。此外，在日本專利申請?zhí)亻_2003-335532號公報中，記載了關(guān)于電弧放電用的電極間距離的內(nèi)容。此外，根據(jù)近年來器件工序的效率化等的需求，制造的晶片口徑變得大到超過300mm的程度，伴隨于此，要求一種對大口徑的單晶可進(jìn)行拉晶的石英玻璃坩堝。此外，根據(jù)器件的微細(xì)化等的需求，在對拉晶的單晶的特性造成直接影響的石英玻璃坩堝內(nèi)表面狀態(tài)等的坩堝特性的提高方面，也有強(qiáng)烈的要求?？墒牵诔尚魏蟮碾姌O的表面上，存在金屬等的雜質(zhì)附著的可能性，電弧放電中的電極的消耗部分由于產(chǎn)生的電弧等離子體流等的影響，在石英粉成形體進(jìn)行玻璃化時存在#1引入其內(nèi)部的可能性。在半導(dǎo)體單晶拉晶中使用這樣的坩堝的情況下，被引入的雜質(zhì)在拉晶時熔出至半導(dǎo)體原料熔融液中，被引入到單晶內(nèi)，因此，有可能存在如下問題，即拉晶后的單晶特性不成為所希望的狀態(tài)的問題。此外，在金屬等污染物被引入到坩堝內(nèi)的情況下，從該污染物起晶質(zhì)化發(fā)展，存在產(chǎn)生的方石英微小片在半導(dǎo)體熔融液中剝離，被引入到單晶中，引起位錯(dislocation)的問題。進(jìn)而，由于近來的單晶和坩堝的大口徑化，導(dǎo)致一個坩堝的制造中所需要的時間增大，并且所需要的供給電能增大，因此電極的消耗量增加，結(jié)果是從污染電極引入到坩堝內(nèi)的污染物的量增加，存在上述問題進(jìn)一步顯著化的問題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明正是鑒于上述情況而完成的、為實(shí)現(xiàn)以下目的的發(fā)明。1.謀求防止電極污染物混入坩堝內(nèi)。2.降低從坩堝向單晶拉晶的壞影響。3.提供拉晶單晶特性良好的石英玻璃坩堝。4.謀求以低成本降低電極污染物。本發(fā)明的碳素電極的制造方法，用于通過電弧放電對被熔融物進(jìn)行熔融，其中，具有摩擦處理工序，在電力供S會之前，通過與所述被熔融物同種的摩擦體對所述碳素電極表面進(jìn)行摩^察處理，由此解決了上述課題。在本發(fā)明的碳素電極的制造方法中，通過與所述被熔融物同種的摩擦體對所述碳素電極表面進(jìn)行所謂的"共洗"，能夠不使新的雜質(zhì)附著在電極表面，對電極表面進(jìn)行洗凈，降^^雜質(zhì)濃度。由此，能夠防止在電弧熔融中附著在電極表面的雜質(zhì)被引入到被熔融物中，提供能夠進(jìn)4亍電弧熔融的電極。此外，雖然能想到通過洗凈液對碳素電極表面進(jìn)行洗凈的方法，但由于在碳素電極的結(jié)構(gòu)上，洗凈液浸透內(nèi)部，污染物含浸到電極內(nèi)部，所以這樣的方法是不適當(dāng)?shù)摹Ｔ诒景l(fā)明中，更優(yōu)選所述摩擦處理工序在對所述碳素電極前端進(jìn)行整形的磨削工序后進(jìn)行。在該情況下，在磨削工序中對附著在電極表面的金屬等的污染物進(jìn)行除去，保持電極表面潔凈，降低在電弧熔融中從電極產(chǎn)生的雜質(zhì)量，能夠防止在電弧熔融中雜質(zhì)被引入到被熔融物中。特別是，在連接多個棒狀部分而形成的碳素電極的情況下，對應(yīng)于電弧放電需要對其前端形狀進(jìn)行整形。以下表示其一個例子。具體地，如圖7所示，碳電極(碳素電極)13E通過具有進(jìn)行電弧放電的前端部13a的棒狀的電極13El、和與該電極13E1連接的多個電極13E2、13E2形成，在成為電極13E的基端側(cè)的電4及13E1的一端(圖示右側(cè))設(shè)置有內(nèi)螺紋部13Ea，在另一端(圖示左端)31a形成有外螺紋部。同樣地，在電極13E2的兩端分別形成有內(nèi)螺紋部13Ea和外螺紋部13Eb,電極13E1和13E2以該螺紋部13Ea和13Eb連結(jié)而接長的方式形成。在具有這樣的電極結(jié)構(gòu)的情況下，需要磨削工序，例如對電極13E2的具有內(nèi)螺紋部13Eb的端部進(jìn)行磨削而作為進(jìn)行電弧放電的前端部13a。在這樣的磨削工序后，通過對電極表面進(jìn)行上述的摩擦處理，能夠除去在磨削工序中附著在電極表面的金屬等的污染物。再有，作為磨削工序，其目的并不限定于對進(jìn)行了一次電弧放電的電極表面進(jìn)行整形等，包含存在與電極接觸的金屬等的磨削單元導(dǎo)致的污染可能性的工序。在本發(fā)明中，所述摩擦體能夠采用石英粉。在此情況下，所述被熔融物能夠是石英粉或石英，由此，通過利用與作為被熔融物的石英(silica)同種的石英粉進(jìn)行"共洗"，從而在防止了其它的新雜質(zhì)附著的狀態(tài)下對電才及表面進(jìn)行洗凈變得容易。此外，在本發(fā)明中，能夠采用將所述石英粉中的雜質(zhì)水平分別設(shè)定在Fe:0.001~l.Oppm、Na:0.001~1.3ppm、K:0.001~l.Oppm,Li:0.001~.0ppm、Cu:0.001~0.05ppm、Ca:0.001~l.Oppm的范圍或比該范圍低的低水平范圍中的單元。在該情況下，能夠防止在摩擦處理工序中從石英粉向電極附著新的雜質(zhì)，在電極表面實(shí)現(xiàn)所希望的潔凈度。由此，能夠提供如下碳素電極，該電極適合于石英玻璃坩堝制造那樣的，對作為^皮熔融物(制造物)的石英玻璃坩堝中的潔凈度要求水平高的用途。特別是能夠?qū)θ鏔e、Cu那樣的被引入到拉晶半導(dǎo)體單晶的比率高的污染物進(jìn)行洗凈，直到不向電極內(nèi)部施加影響，沒有向半導(dǎo)體單晶拉晶時的位錯的影響、對結(jié)晶的壽命的影響消失的水平為止。進(jìn)而，能夠?qū)a、K、Li、Ca發(fā)揮降低石英玻璃的結(jié)晶化，防止單晶收得率降低的效果。此外，所述石英粉的平均粒徑D5o能夠?yàn)?j)100~250pm。在該情況下，能夠提供如下電極，該電極確保為了通過摩擦對附著在電極表面的Fe等的雜質(zhì)進(jìn)行除去所需要的大小，并且不會由于石英粉進(jìn)入電極內(nèi)部而作為結(jié)果阻礙電弧放電時的電弧等離子體產(chǎn)生。進(jìn)而，通過將石英粉的平均粒徑設(shè)定在上述范圍，能夠通過適度地使電極表面粗糙，增加表面積而發(fā)揮容易進(jìn)行放電的效果。這里，平均粒徑D5o表示原料粉的粒度分布中累計值50%的粒度。在本發(fā)明中，在所述摩擦處理工序中，優(yōu)選在將所述碳素電極前端側(cè)插入到貯存作為所述摩擦體的石英粉的貯存槽的狀態(tài)下，使所述貯存槽和所述碳素電極相對地旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和/或軸線方向往復(fù)運(yùn)動，進(jìn)行摩擦處理。在該情況下，能夠以簡單的結(jié)構(gòu)，低成本地實(shí)現(xiàn)上述的電極表面潔凈度。進(jìn)而，通過適度地使電極表面粗糙，能夠增加表面積而發(fā)揮容易進(jìn)行放電的效果。進(jìn)而，在所述摩擦處理工序中，能夠利用作為所述摩擦體的石英粉對所述碳素電極前端側(cè)進(jìn)行噴砂處理。在此情況下，能夠在電極表面有選擇地對局部或重點(diǎn)污染的部分進(jìn)行洗凈。此外，例如與對石英粉進(jìn)行貯存的手法相比，能夠確保與電極摩擦的石英粉沒有被污染的狀態(tài)。此外，在所述摩擦處理工序中，在對所述碳素電極前端側(cè)進(jìn)行摩擦處理時，能夠?qū)λ鲭姌O基端側(cè)進(jìn)行保持的保持單元表面的雜質(zhì)水平分別維持在Fe:0.001~l.Oppm、Na:0.001~1.3ppm、K:0.001~l.Oppm、Li:0.001~l.Oppm、Cu:0扁~0.05ppm、Ca:0駕~l.Oppm的范圍或比該范圍低的低水平的范圍。在該情況下，在通過電弧放電已消4毛的電極中，不僅在前端部分，在更基端側(cè)也以上述方式對雜質(zhì)濃度進(jìn)行規(guī)定，由此能夠防止在基端側(cè)在摩擦處理工序中新的雜質(zhì)附著到電極，能夠在電極表面實(shí)現(xiàn)所希望的潔凈度。由此，如制造石英玻璃坩堝那樣，對作為被熔融物(制造物)的石英玻璃坩堝中的潔凈度的要求水平高的產(chǎn)品，能夠提供在其全長具有能夠適應(yīng)的表面狀態(tài)的碳素電極。在這里，能夠?qū)θ鏔e、Cu那樣的被引入拉晶半導(dǎo)體單晶的比率高的污染物進(jìn)行洗凈，直到不向電極內(nèi)部施加影響，沒有向半導(dǎo)體單晶拉晶時的位錯的影響、對結(jié)晶的壽命的影響消失的水平為止。特別是，在石英玻璃坩堝的制造中，在制造一個坩堝的電弧放電中，由于來自在電弧放電的最終階段消耗的電極部分的雜質(zhì)，被引入坩堝內(nèi)表面的最表面，并且在拉晶時坩堝內(nèi)表面從最表面向厚度方向內(nèi)側(cè)熔融損耗，因此，當(dāng)在坩堝最表面有雜質(zhì)時，在拉晶工序的最初溶出到半導(dǎo)體熔融液中，在之后的拉晶工序中總是有被引入單晶的可能性。因此，由于在電弧放電的最終階段消耗的電極部分的雜質(zhì)水平在拉晶時使用的時候，對單晶特性最會造成影響，所以，如上述那樣，通過降低與最前端部相比位于基端側(cè)的污染物水平，能夠進(jìn)一步防止單晶特性的下降。進(jìn)而，能夠?qū)a、K、Li、Ca發(fā)揮降低石英玻璃的結(jié)晶化，防止單晶收得率降低的效果。本發(fā)明是一種石英玻璃坩堝的制造方法，其中，具有通過上述記載的碳素電極的制造方法來制造多個石友素電極的工序；使石英粉成形為坩堝的形狀以形成石英粉成形體的成形工序；在所述多個碳素電才及之間供給電力，在這些碳素電極之間形成電弧放電的工序；以及通過所述電弧放電將所述石英粉成形體熔融以制造石英玻璃坩堝的工序，由此解決了上述i果題。在本發(fā)明的石英玻璃坩堝的制造方法中，利用通過上述任意一個所述的制造方法制造的所述碳素電極進(jìn)行電弧熔融，對成為所述被熔融物的石英粉成形體進(jìn)行熔融，制造石英玻璃坩堝，其中，優(yōu)選所述摩擦體是與石英玻璃坩堝的制造原料同種的石英粉。在該情況下，利用與作為被熔融物的石英(silica)同種的石英粉進(jìn)行"共洗，，，不會使新的雜質(zhì)附著在電極表面進(jìn)而降低雜質(zhì)濃度，從而防止電弧熔融中附著在電極表面的雜質(zhì)^:引入石英玻璃坩堝，能夠制造雜質(zhì)含量少的、雜質(zhì)對單晶拉晶的影響少的石英玻璃坩堝。在制造石英玻璃坩堝時，通過使用該電極，即使由大口徑化導(dǎo)致處理時間和電極消耗量增大的情況下，也能夠防止對拉晶的單晶特'性造成影響的雜質(zhì)，在熔融中被引入至石英玻璃坩堝中。在本發(fā)明中，碳素電極只要是電弧放電中使用的電極，則不限定其用途，但是，特別是如制造石英玻璃坩堝那樣，優(yōu)選適合于對作為被熔融物(制造物)的石英玻璃坩堝的潔凈度要求水平高的用途，進(jìn)而，能夠適合于在對作為電介質(zhì)的被熔融物進(jìn)行電弧熔融時使用的用途。具體地，作為電極表面的潔凈度水平，各雜質(zhì)濃度要求不超過Na:0.2ppm、K:0.2ppm、U:O.Olppm、Fe:O.lppm、Ca:0.2ppm、Cu:O.Olppm。進(jìn)而，作為這樣的碳素電極舉出以下示例，但本發(fā)明中的電極并不限定于該示例。碳素電極(碳電極)，能夠使用對粒子是焦炭等的原料例如是煤類瀝青焦炭，以及煤焦油瀝青等的結(jié)合材料例如是將煤類煤焦油瀝青進(jìn)行炭化后的混揉物，作為通過后述的制造方法形成為整體是圓柱狀、前端部是尖細(xì)的形狀的電極。碳電極由松密度(bulkdensity)是1.80g/cm2以上、并且三點(diǎn)彎曲強(qiáng)度是35MPa以上的碳構(gòu)成。優(yōu)選上述碳電極由碳質(zhì)原料和結(jié)合材料的炭化物而組成，碳原料的最大粒徑是150pm以下，并且碳原料的90%以上是粒徑75pm以下。該碳原料的粒徑能夠通過以偏光顯微鏡5見察碳電極的組成來確認(rèn)。優(yōu)選上述碳電極是由碳質(zhì)原料和結(jié)合材料的炭化物構(gòu)成的2次粒子通過上述結(jié)合材料的炭化物被結(jié)合的各向同性石墨材料，上述2次粒子的最大粒徑是500pm以下，并且上述2次粒子的50%以上是粒徑38~500jtim以下。再有，優(yōu)選在上述碳電極中，固有電阻的各向異性比是1.1以下，并且其包含的灰為5ppm以下，從而提高^^電極的組織均勻性。這時的固有電阻是1000~1250pQ.cm。再有，不依賴CIP成形，根據(jù)擠壓成型的擠壓品的各向異性比是1.6~2.0。作為這樣的碳電極的制造方法，能夠采用如下方法，即對最大粒徑是150|tim以下、且碳質(zhì)原料的90重量％以上是粒徑75(im以下的碳質(zhì)原料，和作為殘?zhí)柯适?0%以上的結(jié)合材料進(jìn)行加熱混揉，對得到的混揉物進(jìn)行粉碎，以成為最大粒徑是500pm以下、50重量。/o以上為粒徑38~500pm的方式進(jìn)行篩選，對纟尋到的2次粒子進(jìn)行CIP成形，在對其進(jìn)行煅燒后，在29003100。C使其石墨化而得到各向同性石墨材料，對其進(jìn)行加工、提純的方法，或?qū)ψ畲罅绞?50|iim以下、且碳質(zhì)原料的90重量％以上為粒徑75jim以下的碳質(zhì)原料，和作為殘?zhí)柯适?0%以上的結(jié)合材料進(jìn)行加熱混揉，對加熱混揉得到的混揉物以130-200。C進(jìn)行擠壓成形，在對其進(jìn)行煅燒后，在2900-3100。C使其石墨化而得到石墨材料，對其進(jìn)行加工、提純的方法，在這里，得到的石墨材料的氣孔率均為10%,但在使熱固化性樹脂、例如苯酚類或呋喃類的樹脂含浸到該氣孔之后，與上述煅燒同樣地在將重油爐作為熱源的爐中進(jìn)行煅燒，進(jìn)行加工成形，進(jìn)行高純度處理，能夠使灰為5ppm以下，能夠采用將碳質(zhì)原料作為煤類瀝青焦炭、將結(jié)合材料作為煤類煤焦油瀝青的組合。此外，作為石英玻璃坩堝制造時的污染物，特別是Fe的影響在混入到拉晶的單晶的情況下較大，根據(jù)硬度/強(qiáng)度等，在切削工具中含有Fe的工具較多，因此存在對單晶特性的下降造成影響的可能性。根據(jù)本發(fā)明的摩擦處理工序，能夠?qū)⒃撉邢鞴ぞ咧泻械腇e的影響、即對單晶特性下降的影響，充分降低到能夠忽視的程度。在本實(shí)施方式中，所述摩4察體和所述凈皮熔融物;故作為石英粉或石英，但在這里所說的"石英粉，，并不限定于石英，包含二氧化硅(silica)的水晶、硅砂等，包含作為石英玻璃坩堝的原材料而周知的材料的粉體，包含結(jié)晶狀態(tài)、非晶態(tài)、玻璃狀態(tài)的全部，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)不僅限于石英。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，能夠提供如下電極，其能夠防止電弧熔融中附著在電極表面的雜質(zhì)被引入到被熔融物中而進(jìn)行電弧熔融，此外，能夠發(fā)揮如下效果，即能夠制造雜質(zhì)含有量少、雜質(zhì)向單晶拉晶的影響少的石英玻璃坩堝。圖1是二方法的一個實(shí)施方式的流程圖。圖2是表示本實(shí)施方式中的碳素電極的制造方法的工序圖。圖3是表示石英玻璃坩堝制造裝置的示意圖。圖4是表示本發(fā)明的其它的摩擦處理工序的實(shí)施方式的示意圖。圖5是表示本發(fā)明的其它的摩擦處理工序的實(shí)施方式的示意圖。圖6是表示本發(fā)明的其它的摩擦處理工序的實(shí)施方式的示意圖。圖7是表示本發(fā)明的其它的碳素電極的示意圖。圖8是表示本發(fā)明的其他實(shí)施方式中的碳素電極前端部分的示意圖。具體實(shí)施例方式下面，基于本發(fā)明的碳素電極的制造方法和石英玻璃坩堝的制造方法的一個實(shí)施方式。的制造方法的流程圖、圖;'是表示本實(shí)施方式中的碳素電:的制造方法的工序圖，圖3是表示石英玻璃坩堝制造裝置的示意圖，圖中，附圖標(biāo)記13是碳素電極。在本實(shí)施方式的碳素電極的制造方法和石英玻璃坩堝的制造方法中，如圖1所示，具有包括電極準(zhǔn)備工序Sll和電極磨削工序S12的電極整形工序SIO、摩擦處理工序S20、電極安裝工序S30、石英粉填充工序S41、電弧熔融工序S42、坩堝整形工序S43、石英粉基準(zhǔn)設(shè)定工序S91和石英^f分準(zhǔn)備工序S92。在本實(shí)施方式的碳素電極的制造方法和石英玻璃坩堝的制造方法中，碳素電極13在石英玻璃坩堝制造中使用，如圖3所示，設(shè)置在石英玻璃坩堝制造裝置1中。石英玻璃坩堝制造裝置1,如圖3所示，具有通過未圖示的旋轉(zhuǎn)單元成為能夠旋轉(zhuǎn)并規(guī)定石英玻璃坩堝的外形的模10,在模10的內(nèi)部原料粉(石英粉)填充到規(guī)定厚度，做成石英粉成形體11。在該模10內(nèi)部，設(shè)有多個貫通其內(nèi)表面并且連接到未圖示的減壓單元的通氣口12,能夠使石英粉成形體ll內(nèi)部減壓。在模上側(cè)位置設(shè)有連接到未圖示的電力供給單元的電弧加熱用的碳素電極13、13、13,使得能夠?qū)κ⒎鄢尚误w11進(jìn)行加熱。碳素電極13、13、13通過電極位置設(shè)定單元20成為能夠如圖中箭頭T和箭頭D所示上下動以及能設(shè)定電極間距離D。石英玻璃坩堝的制造裝置1是在300kVA12000kVA的輸出范圍通過多根碳素電極13、13、13利用電弧放電對非導(dǎo)電性對象物(石英粉)進(jìn)行加熱熔融的高輸出的裝置。碳素電極13、13、13例如做成相同形狀電極棒以便以電力密度40kVA/cm2—900kVA/cm2~1700kVA/cm2進(jìn)行交流3相(R相、S相、T相)的電弧放電，如圖3所示，分別進(jìn)行設(shè)置，使得成為在下方具有頂點(diǎn)這樣的倒三角錐狀，并使得各自的軸線13L成為角度8。12。左右、或角度5°~15°左右。石灰素電極13在通過粒子直徑0.3mm以下、優(yōu)選0.1mm以下、進(jìn)一步優(yōu)選粒子直徑0.05mm以下的高純度碳素粒子形成，其密度為1.30g/cm3~1.80g/cm3、或1.30g/cm3~1.70g/cm3時，在電極各相配置的碳素電極相互的密度差能夠?yàn)?.2g/cm3以下，這樣，通過具有高均質(zhì)性，從而產(chǎn)生的電弧穩(wěn)定，能夠防止碳素電極13的局部性缺失。在本實(shí)施方式中，在圖1所示的電極準(zhǔn)備工序Sll中，準(zhǔn)備具有上述這樣的規(guī)定的強(qiáng)度/組成并做成柱狀的碳素電極13。接著，圖1所示的電極磨削工序S12中，如圖2(a)所示，通過磨削單元20磨削由把持單元30把持的-灰素電極13的前端部13a,將其整形為適于電弧放電的形狀。磨削單元20例如是，磨削碳素電極13的磨削齒21通過成為與碳素電極13的軸線相同方向的旋轉(zhuǎn)軸線的旋轉(zhuǎn)軸22來旋轉(zhuǎn)的單元。在電極磨削工序S12中，使由保持單元30保持的碳素電極13在電極軸線方向上進(jìn)退，通過磨削齒21對前端部13a進(jìn)行磨削/整形。根據(jù)碳素電極13所要求的硬度，磨削齒21適合應(yīng)用SUS等包含F(xiàn)e的齒。這些電極準(zhǔn)備工序Sll和電極磨削工序S12構(gòu)成電極整形工序SIO。接著，作為圖1所示的石英粉基準(zhǔn)設(shè)定工序S91，如后面所述，對用于石英玻璃坩堝的制造的石英粉的種類進(jìn)行特別指定，并且對在摩擦處理工序S20中使用的石英粉的種類進(jìn)行特別指定。本實(shí)施方式的石英玻璃坩堝的制造原料，作為填充到模10的內(nèi)部的原料粉(石英粉)，使用合成石英粉和/或天然石英粉。在此，所謂合成石英粉是指包括合成石英的石英粉，合成石英是化學(xué)合成/制造的原料，合成石英玻璃粉為非晶質(zhì)。由于合成石英的原料是氣體或液體，所以能夠容易進(jìn)行精制，合成石英粉能夠做成比天然石英粉更高的純度。作為合成石英玻璃原料，有四氯化碳等的氣體的原料由來和硅醇鹽(siliconalkoxide)這樣的液體的原料由來。在合成石英粉玻璃中，能夠使所有的雜質(zhì)為O.lppm以下。在合成石英玻璃粉中的、由溶膠-凝膠法制成的粉中，通過醇鹽的加水分解生成的珪烷醇(silanol)通常殘留50~100ppm。在將四氯化碳作為原料的合成石英玻璃中，能夠在0~1000ppm的寬范圍內(nèi)控制硅烷醇，但是通常氯包含100ppm左右以上。在將醇鹽作為原料的情況下，能夠容易獲得不含氯的合成石英玻璃。由溶膠-凝膠法制成的合成石英玻璃粉如上所述在熔融前含有50~100ppm左右的硅烷醇。當(dāng)對其進(jìn)行真空熔融時，會引起硅烷醇的脫離，所獲得的石英玻璃的硅烷醇減少至530ppm左右。另外，硅烷醇量因熔融溫度、升溫溫度等熔融條件而不同。在相同條件下熔融天然石英粉獲得的玻璃的硅烷醇量不到5ppm。一般來說，合成石英玻璃其高溫下的粘度會低于熔融天然石英粉獲得的石英玻璃。作為其原因之一，可舉出硅烷醇或鹵素切斷了Si04四面體的網(wǎng)眼結(jié)構(gòu)。在熔融合成石英玻璃粉獲得的玻璃中，當(dāng)測定光透過率時，使波長至200nm左右的紫外線很好地透過，考慮是接近在紫外線光學(xué)用途中使用的將四氯化碳作為原料的合成石英玻璃的特性。在熔融合成石英玻璃粉獲得的玻璃中，當(dāng)測定在波長245nm的紫外線下激勵獲得的熒光光譜時，不能看到天然石英粉的熔融品這樣的熒光峰值。此外，所謂天然石英粉是指包括天然石英的石英粉，所謂天然石英是挖掘出自然界中存在的石英原石并經(jīng)過破碎/精制等工序獲得的原料，天然石英粉包括a-石英的晶體。在天然石英粉中，Al、Ti包含lppm以上。另外，除此之外，對于金屬雜質(zhì)，也處于比合成石英粉高的水平。天然石英粉幾乎不含硅烷醇。熔融天然石英粉獲得的玻璃的硅烷醇量小于5ppm。在從天然石英粉獲得的玻璃中，當(dāng)測定光透過率時，由于作為主要雜質(zhì)的包含約lppm的Ti的原因，當(dāng)波長為250nm以下時，透過率會急劇下降，在波長200nm下幾乎不透過。此外，在245nm附近能看到起因于氧缺陷的吸收峰值。此外，在天然石英粉的熔融品中，當(dāng)測定波長245nm的紫外線激勵獲得的熒光光譜時，在280nm和390nm觀測到熒光峰值。這些熒光峰值起因于玻璃中的氧鍵合缺陷。通過測定所含有的雜質(zhì)濃度、測定硅烷醇量的不同或光透過率、或測定波長245nm的紫外線激勵獲得的熒光光譜，能夠判別玻璃材料是天然石英還是合成石英。另外，作為原料粉(石英粉)，還能夠與位于厚度方向內(nèi)側(cè)的透明層相對應(yīng)地主要使用合成石英粉，與位于厚度方向外側(cè)的氣泡層相對應(yīng)地主要使用天然石英粉。此外，在本實(shí)施方式的石英粉基準(zhǔn)設(shè)定工序S91中，此時，摩擦處理工序S20中使用的石英粉中的雜質(zhì)水平分別設(shè)定為Fe:0.001~1.0ppm、Na:0.001~1.3ppm、K:0,001~l.Oppm、Li:0.001~l.Oppm、Cu:0.001~0.05ppm、Ca:0.001~l.Oppm的范圍、優(yōu)選Fe:0.001~0.35ppm、Na:0細(xì)-0.15ppm、K:0.001~0.15ppm、Li:0.001~0.3ppm的范圍、或者比該范圍低的低水平的范圍，并且摩擦處理工序S20中使用的石英粉平均粒徑D5o被做成$100~250pm。這樣，與石英玻璃坩堝制造中使用的原料石英粉相比，能夠?qū)㈦s質(zhì)水平少的石英粉作為摩擦處理工序S20中使用的石英粉。同時，能夠?qū)⒕哂信c石英玻璃坩堝制造中使用的原料石英粉同等粒徑的石英粉作為摩擦處理工序S20中使用的石英粉。或者，作為半導(dǎo)體單晶拉晶用的石英玻璃坩堝制造中的石英粉，能夠?qū)⒛Σ撂幚砉ば騍20中使用的石英粉'的水平按如上方式進(jìn)行設(shè)定。接著，作為圖1所示的石英粉準(zhǔn)備工序S92，對于石英粉基準(zhǔn)設(shè)定工序S91中設(shè)定的石英粉，準(zhǔn)備規(guī)定量的作為摩擦體的石英粉和成為石英玻璃坩堝原材料的石英粉成形體11用的石英粉。接著，作為圖1所示的摩擦處理工序S20,通過成為摩擦體的石英粉QP對碳素電極13表面進(jìn)行摩擦處理，降低/除去電極表面雜質(zhì)。在摩擦處理工序S20中，如圖2(b)所示，在貯存槽40中貯存石英粉QP,作為在貯存槽40中插入碳素電極13的前端部13a側(cè)的狀態(tài)，使貯存槽40和-灰素電4及13相對地進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和/或軸線方向往復(fù)運(yùn)動，進(jìn)行摩擦處理。摩擦處理的相對運(yùn)動量因碳素電極13表面的污染狀態(tài)、要求的潔凈度而不同，但是在石英玻璃坩堝制造中，優(yōu)選0.5~100次的轉(zhuǎn)動、往復(fù)1-200,更優(yōu)選5~20旋轉(zhuǎn)、3~10往復(fù)。此外，在摩4察處理工序S20中，與石英粉接觸的碳素電極13的部分只要至少包含從前端部13a在后述的電弧熔融工序S42中由電弧放電消耗的范圍，即可，例如在口徑40英寸的坩堝制造中，能夠是碳素電極13的軸線方向50mm以下Omm以上、更<尤選20mm以下Omm以上的范圍，或者，<吏接觸的范圍、以及O.l~1.5~2。在該摩擦處理工序S20中，遍及處理過程，碳素電極13由保持單元30把持，通過未圖示的驅(qū)動單元，能夠進(jìn)行圖2(b)中箭頭WR所示的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動、箭頭Wr所示的往復(fù)運(yùn)動。另外，保持單元30還能夠做成一同進(jìn)行碳素電極13相對于電極磨削工序S12中的磨削單元20的位置設(shè)定、和摩擦處理工序S20中的電極運(yùn)動的結(jié)構(gòu)。此外，在該保持單元30中，優(yōu)選將至少與碳素電極13接觸的接觸部分31的表面的雜質(zhì)水平分別維持在Fe:0.001~l.Oppm、Na:0.001~1.3ppm、K:0.001~l.Oppm、Li:0.001~l.Oppm、Cu:0.001~0.05ppm、Ca:0.001~1.Oppm的范圍、優(yōu)選Fe:0.001~0.35ppm、Na:0.001~0.15ppm、K:0.001~0.15ppm、Li:0.001~0.3ppm的范圍、或者比該范圍低水平的范圍。例如，摩擦處理工序S20中的保持單元30表面雜質(zhì)水平設(shè)定考慮了在比摩擦處理工序S20靠前的工序中，利用對進(jìn)行該碳素電極13的摩擦處理的石英粉，對保持單元30的接觸部分31表面進(jìn)行摩擦/洗凈。另外，在本實(shí)施方式中，雖然通過保持單元30使碳素電極13旋轉(zhuǎn)/往復(fù)運(yùn)動，但是也能夠通過未圖示的驅(qū)動單元使貯存槽40進(jìn)行旋轉(zhuǎn)/往復(fù)運(yùn)動。接著，作為圖1所示的電極安裝工序S30，在維持表面潔凈度的狀態(tài)下，將碳素電極13安裝到石英玻璃坩堝制造裝置1上。接著，作為圖1所示的石英粉填充工序S41，將作為石英粉基準(zhǔn)設(shè)定工序S91特別指定并作為石英粉準(zhǔn)備工序S92準(zhǔn)備的石英粉以規(guī)定的狀態(tài)填充到模10中，形成石英粉成形體ll。在該狀態(tài)下，作為圖1所示的電弧熔融工序S42,將電力供給到設(shè)定在規(guī)定位置的碳素電極13,將石英粉成形體11熔融。在熔融結(jié)束后，作為圖1所示的坩堝整形工序S43,進(jìn)行緣邊切斷/內(nèi)表面洗凈等規(guī)定的處理，結(jié)束石英玻璃坩堝的制造。在本實(shí)施方式中，通過具有利用石英粉QP洗凈碳素電極13表面的摩擦處理工序S20，從而能夠以防止電弧熔融中附著于石友素電4及13表面的雜質(zhì)引入到石英玻璃坩堝中的方式進(jìn)行電弧熔融，能夠制造雜質(zhì)含量少、雜質(zhì)對單晶拉晶的影響少的石英玻璃坩堝。另外，在本實(shí)施方式中，摩擦處理工序S20中，雖然將石英粉QP貯存在貯存槽40中，在該貯存槽40內(nèi)部洗凈碳素電極13表面，但是如圖4所示，也能夠作為摩擦物從噴嘴50a噴出石英粉QP并使其摩擦碳素電極13,通過噴砂處理進(jìn)行對碳素電極13表面摩擦/洗凈的表面處理。此外，利用具有與成為被熔融物的石英玻璃坩堝原料的石英粉相同程度的潔凈度的同種的物質(zhì)，通過摩擦對碳素電極13進(jìn)行洗凈，只要能夠防止雜質(zhì)的再附著或這之外的污染，也可以不是石英粉QP,如圖5所示，也能夠利用由具有與成為被熔融物的石英玻璃坩堝原料的石英粉相同程度的潔凈度的石英構(gòu)成的砂輪機(jī)(grinder)50b,對碳素電極13表面進(jìn)行摩擦。也可以在電才及整形工序S10中的加工整形工序中^f吏用該石英制石少輪機(jī)50b，與電極整形工序S10同時進(jìn)行摩擦處理工序S20。進(jìn)而，如圖6所示，也能夠使碳素電極13與利用坩堝旋轉(zhuǎn)單元50旋轉(zhuǎn)的石英玻璃坩堝C的外表面Cl接觸并摩擦，進(jìn)行對碳素電極13表面摩擦/洗凈的表面處理。作為坩堝旋轉(zhuǎn)單元50,可以是具有使底部位于上側(cè)并載置坩堝C的載置板51、以可裝卸的方式將坩堝C固定到載置板51上的固定單元52、和利用未圖示的驅(qū)動單元旋轉(zhuǎn)載置板51的旋轉(zhuǎn)軸53。作為該情況的石英玻璃坩堝C,能夠使用下述基準(zhǔn)的坩堝等，即，該基準(zhǔn)是排除了在坩堝內(nèi)表面附著石墨微粒子等而發(fā)生污染等不滿足規(guī)定坩堝內(nèi)表面特性的水平的坩堝、或坩堝整形工序S43中因緣邊切斷等破損的坩堝等的基準(zhǔn)。此外，雖然在圖示例子中，記載為將坩堝C整體載置于載置板51上，但是也能夠?qū)嫩釄錍切斷的切斷片載置于載置板51上。此外，作為碳素電極，能夠是如圖8(a)所示，從碳素電極13A的基部向前端部13a連續(xù)地直徑縮小，與基部的直徑尺寸R1相比將前端部13a的直徑尺寸R2設(shè)定得較小，遍及其全長的側(cè)面13f成為圓錐臺的碳素電極；如圖8(b)所示，碳素電極13B的前端部13a中的接觸部分13c是做成在沿碳素電極13的軸線13L的剖面輪廓中不存在曲率不連續(xù)點(diǎn)的曲線、例如橢圓弧的形狀；如圖8(c)所示，碳素電極13C的前端部13a中的接觸部分13c是做成其基部與均勻直徑部連續(xù)的圓錐臺的側(cè)周面13h,并且比該圓錐臺靠前端部13a的一側(cè)圓滑地與該圓錐臺連續(xù)，而且，在沿碳素電極13C的軸線13L的剖面輪廓中不存在曲率不連續(xù)點(diǎn)的曲線、例如橢圓弧或者圓弧的形狀；或如圖8(d)所示，從碳素電極13D的基部向前端部13a連續(xù)地直徑縮小的圓錐狀的碳素電極。[實(shí)施例]下面，對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明。<實(shí)驗(yàn)例1>作為本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)例1,首先測定未進(jìn)行整形處理的碳素電極13前端部13a中的雜質(zhì)濃度。此時，采取-見定量的電4及前端部分，通過根據(jù)焰色反應(yīng)進(jìn)行定量分析的火焰光光度計和ICP-AES測定其雜質(zhì)濃度，其中該ICP-AES是根據(jù)利用感應(yīng)耦合等離子體進(jìn)行原子化、結(jié)果示于表1。另外，表中的單位表示樣品lg中的測定對象元素的ing數(shù)。[表1]<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table><實(shí)驗(yàn)例2、3〉按與實(shí)驗(yàn)例1同樣的方式，測定電極磨削工序S12剛結(jié)束后的碳素電極13前端部13a中的雜質(zhì)濃度。將其結(jié)果示于表l。<實(shí)驗(yàn)例4~6>按與實(shí)驗(yàn)例1同樣的方式，測定磨削處理工序S20剛結(jié)束后的碳素電極13前端部13a中的雜質(zhì)濃度。將其結(jié)果示于表l。<實(shí)驗(yàn)例7>按與實(shí)驗(yàn)例1同樣的方式，測定電極磨削工序S12剛結(jié)束后的碳素電極13基端側(cè)的非保持單元31而是有污染的保持單元接觸的部分中的雜質(zhì)濃度。將其結(jié)果示于表l。<實(shí)驗(yàn)例8>按與實(shí)驗(yàn)例1同樣的方式，測定未進(jìn)行整形處理的密閉的其他碳素電極13前端部13a中的雜質(zhì)濃度。將其結(jié)果示于表l。<實(shí)驗(yàn)例9>按與實(shí)驗(yàn)例1同樣的方式，測定從碳素電極13表面磨削10mm的電極內(nèi)部的雜質(zhì)濃度。將其結(jié)果示于表l。根據(jù)表1可知，實(shí)驗(yàn)例1、4、5、6、8、9是優(yōu)選的范圍，實(shí)驗(yàn)例2、3、7是不優(yōu)選的范圍。根據(jù)上述結(jié)果，即使是電極內(nèi)部的雜質(zhì)濃度低的情況下，在電極前端部分附著有雜質(zhì)，還要數(shù)密閉的電極減低了該程度。但是可知，在不進(jìn)行磨削整形處理的情況下，電極表面中的雜質(zhì)濃度上升，通過利用本發(fā)明的摩擦處理工序處理電極表面，利用磨削工序洗凈了附著的雜質(zhì)，雜質(zhì)濃度降低了。接著，使用這些電極，制造石英玻璃坩堝來進(jìn)行單晶硅的拉晶。其結(jié)果是，可知即使在單晶硅中，雖然引入了坩堝引起的雜質(zhì)，但是逸過降低電極表面的雜質(zhì)濃度，從而能對引入的雜質(zhì)濃度低的單晶硅進(jìn)行拉晶。權(quán)利要求1.一種碳素電極的制造方法，用于通過電弧放電對被熔融物進(jìn)行熔融，其特征在于，具有摩擦處理工序，在電力供給之前，通過與所述被熔融物同種的摩擦體對所述碳素電極表面進(jìn)行摩擦處理。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳素電極的制造方法，其特征在于，所述摩擦處理工序在對所述碳素電極前端進(jìn)行整形的磨削工序后進(jìn)行。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳素電極的制造方法，其特征在于，所述摩擦體采用石英粉。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的碳素電極的制造方法，其特征在于，將所述石英粉中的雜質(zhì)水平分別:沒定在Fe:0.001~l.Oppm、Na:0.001~1.3ppm、K:0.001~l.Oppm、Li:0.001~l.Oppm、Cu:0.001~0.05ppm、Ca:0.001~l.Oppm的范圍或比該范圍低的低水平的范圍。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的碳素電極的制造方法，其中，所述石英#分的平均粒徑050為(j)100~250nm。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的碳素電極的制造方法，其特征在于，在所述摩擦處理工序中，在將所述碳素電極前端側(cè)插入到貯存作為所述摩擦體的石英粉的貯存槽的狀態(tài)下，使所述貯存槽和所述碳素電極相對地進(jìn)行^走轉(zhuǎn)運(yùn)動、軸線方向^主復(fù)運(yùn)動或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和軸線方向往復(fù)運(yùn)動，進(jìn)行摩擦處理。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的碳素電極的制造方法，其特征在于，在所述摩擦處理工序中，利用作為所述摩擦體的石英粉對所述碳素電極前端側(cè)進(jìn)行噴砂處理。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳素電極的制造方法，其特征在于，在所述摩擦處理工序中，在對所述碳素電極前端側(cè)進(jìn)行摩擦處理持在Fe:0.001~l.Oppm、Na:0.001~1.3ppm、K:0.001~l.Oppm、Li:0.001~l.Oppm、Cu:0.001~0.05ppm、Ca:0.001~l.Oppm的范圍或比該范圍低水平的范圍。9.一種石英玻璃坩堝的制造方法，其特征在于，具有通過權(quán)利要求1所述的碳素電極的制造方法來制造多個碳素電極的工序；使石英粉成形為坩堝的形狀以形成石英粉成形體的成形工序；在所迷多個碳素電極之間供給電力，在這些碳素電極之間形成電弧;改電的工序；以及通過所述電弧放電將所述石英粉成形體熔融以制造石英玻璃坩堝的工序。10.—種石英玻璃坩堝的制造方法，利用通過權(quán)利要求1所述的制造方法制造的所述碳素電極進(jìn)行電弧熔融，對成為所述被熔融物的石英粉成形體進(jìn)行熔融，其特征在于，所述摩擦體是與石英玻璃坩堝的制造原料同種的石英粉。11.一種石英玻璃坩堝的制造方法，利用通過權(quán)利要求1所述的制造方法制造的所述碳素電極進(jìn)行電弧熔融，對成為所述被熔融物的石英粉成形體進(jìn)行熔融，其特征在于，所述摩擦體是與石英玻璃坩堝同種的石英。全文摘要本發(fā)明涉及碳素電極的制造方法及石英玻璃坩堝的制造方法。碳素電極的制造方法用于通過電弧放電對被熔融物進(jìn)行熔融，其中，具有摩擦處理工序，在電力供給之前，通過與所述被熔融物同種的摩擦體對所述碳素電極表面進(jìn)行摩擦處理。文檔編號B24B27/033GK101685688SQ20091020443公開日2010年3月31日申請日期2009年9月25日優(yōu)先權(quán)日2008年9月26日發(fā)明者森川正樹,藤田剛司申請人:日本超精石英株式會社