(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転モールド法に基づき石英粉を加熱溶融して石英ルツボを製造する装置であって、モールドを載せる回転台、石英粉をアーク加熱する電極棒を備えた電極構造部、および加熱室を有し、加熱室の回転台に向かって電極棒が突設され、該電極棒の支持手段が加熱室の外部に設置されていることを特徴とする石英ルツボ製造用加熱炉。
【請求項２】
加熱室が密閉可能であると共に清浄空気の吸気ダクトと排気ダクトが加熱室に設けられており、清浄空気を室内に導入して加熱室内を粒径０.５μm以上のパーティクルが１０万個/cf以下の清浄度に維持する請求項１の加熱炉。
【請求項３】
加熱室の下部に吸気ダクトを設けると共に加熱室上部に排気ダクトを設けることにより、加熱室内に上向きの空気流が形成される請求項１または２の加熱炉。
【請求項４】
加熱室の吸気口と排気口がそれぞれモールド回転軸に対して軸対称に設けられている請求項２または３の加熱炉。
【請求項５】
加熱室の天井の一部と、該天井の一部に連なる側壁の一部とが一体に加熱室から分離して移動可能に形成されており、この移動自在な天井部分に電極構造部が装着されており、天井部分の移動によって電極棒が加熱室に対して出入自在であると共に電極棒が加熱室に収納された状態で加熱室の天井および側壁の開口部分が閉じられた状態になる請求項１〜請求項４の何れかに記載する加熱炉。
【請求項６】
加熱室天井の外側に電極棒の支持手段が設けられており、複数の電極棒が天井を貫いて下向きに開閉自在に支持されている請求項１〜請求項５の何れかに記載する加熱炉。
【請求項７】
加熱室天井の上側に設けた電極棒の支持手段に冷却手段が設けられている請求項１〜請求項６の何れかに記載する加熱炉。
【請求項８】
モールドを載せる回転台が加熱室内に突出自在に設置されており、加熱室の床下に設けた駆動手段によって回転台が回転および上下動される請求項１〜請求項７の何れかに記載する加熱炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコン単結晶の引き上げに用いる石英ガラスルツボを製造する装置に関する。より詳しくは、密閉度が高く、加熱室内の温度や環境を制御しやすいので汚染や異物の混入が極力防止され、高純度の石英ルツボを製造することができる石英ガラスルツボ製造用の加熱炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記石英ガラスルツボを製造する技術として回転モールド法が知られている。この方法は、回転するボウル状のモールド内面に石英粉を堆積し、アーク加熱等によって石英粉を加熱溶融してガラス化し、冷却した後にモールドから抜き出す方法である。この方法に基づく従来の製造装置では、モールドを載置する回転台やアーク加熱の電極手段が開放した通常の室内に設けられてものが多く、クリーンルームを形成しているものは殆どない。このため、加熱溶融時に周囲の塵芥が溶融ガラスに混入しやすく、ルツボの純度を低下させると云う問題がある。また従来の製造装置では、アーク放電を周囲から遮蔽する扉等が設けられているものの電極の支持構造等はルツボの上方に剥き出しのまま形成されているので、ここからモールドに異物が混入して石英ガラスルツボを汚染する虞があり、あるいは上方に浮遊した二酸化珪素化合物が電極の支持構造に付着してメンテナンスに支障を招くなどの問題がある。
【０００３】
【発明の解決課題】
本発明は、従来の製造装置における上記問題を解決したものであり、外部からの異物の混入および汚染を効果的に防止して高純度の石英ガラスルツボを製造することができる加熱炉を提供する。
【０００４】
【課題を解決する手段】
本発明の加熱炉は、（１）回転モールド法に基づき石英粉を加熱溶融して石英ルツボを製造する装置であって、モールドを載せる回転台、石英粉をアーク加熱する電極棒を備えた電極構造部、および加熱室を有し、加熱室の回転台に向かって電極棒が突設され、該電極棒の支持手段が加熱室の外部に設置されていることを特徴とする石英ルツボ製造用加熱炉である。このように、本発明の加熱炉は、加熱室内にモールド回転台と電極棒などの最小限の手段のみを収納し、これらの駆動機構などは室外に設けているので、溶融時に加熱室を密閉して外部からの異物の混入および汚染を効果的に防止することができる。従って、加熱室内の清浄度を高めることができ、従来の製造設備より格段に高い清浄環境を保つことができるので、高純度の石英ガラスルツボを得ることができる。なお、加熱室天井の上側に設けられる電極構造部とは電極の支持手段および必要に応じて付設される電極棒開閉手段、通電手段（これらを含めて支持手段と云う）を備えた部分である。
【０００５】
本発明の加熱炉は、好ましくは、（２）加熱室が密閉可能であると共に清浄空気の吸気ダクトと排気ダクトが加熱室に設けられており、清浄空気を室内に導入して加熱室内を粒径０.５μm以上のパーティクルが１０万個/cf以下の清浄度に維持する加熱炉である。このように、本発明の加熱炉は操業時に加熱室の扉を閉じて室内を密閉し、ここに吸気ダクトを通じて室内に清浄な空気を導入することによって加熱室内を高い清浄環境、具体的には粒径０.５μm以上のパーティクルが１０万個/cf以下、好ましくは１万個/cf以下に維持することができる。なお、さらに好ましくは加熱室内を減圧する手段を設け、吸気ダクトにはエアフィルターを設けて清浄度を高めると良い。
【０００６】
本発明の加熱炉は、好ましくは、（３）加熱室の下部に吸気ダクトを設けると共に加熱室上部に排気ダクトを設けることにより、加熱室内に上向きの空気流が形成される加熱炉、（４）加熱室の吸気口と排気口がそれぞれモールド回転軸に対して軸対称に設けられている加熱炉である。操業時にはアーク放電によってモールドの内側にはモールド内面に沿った上向きの空気流が生じるので、加熱室内にモールド回転軸に対して軸対称な上向きの空気流を形成することによってモールド周囲の排気を円滑に行うことができる。
【０００７】
さらに本発明の加熱炉は、好ましくは、（５）加熱室の天井の一部と、該天井の一部に連なる側壁の一部とが一体に加熱室から分離して移動可能に形成されており、この移動自在な天井部分に電極構造部が装着されており、天井部分の移動によって電極棒が加熱室に対して出入自在であると共に電極棒が加熱室に収納された状態で加熱室の天井および側壁の開口部分が閉じられる加熱炉である。このような構造であれば、加熱室に対して電極棒を出入自在に形成することができ、かつ電極棒を加熱室内に収納した状態で加熱室の天井および側壁が外部から遮蔽されるので、出入口の扉を閉めることによって、加熱室内を容易に密閉することができる。
【０００８】
さらに本発明の加熱炉は、好ましくは、（６）加熱室天井の外側に電極棒の支持手段が設けられており、複数の電極棒が天井を貫いて下向きに開閉自在に支持されている加熱炉、（７）加熱室天井の上側に設けた電極構造部に冷却手段が設けられている加熱炉である。このように、電極構造部を天井の外側に設け、天井を下向きに貫いて電極棒を開閉自在に設置することによって、電極構造部が加熱室から遮断されるので、この部分からの異物の混入を効果的に防止することができる。因みに、電極棒の支持手段等が従来の電極構造のようにルツボの上方に剥き出しの状態であると、アーク放電によって６００℃程度の高温に曝されるので高温劣化するが、本発明のように電極構造部を室外に設けて輻射熱を遮断し、さらにこの電極構造部に冷却手段を付設することによってこのような高温劣化を防止することができる。また、電極棒の支持手段に設けた開閉機構によって電極棒をルツボの口径に対応して開閉し、最適なアークを形成することができる。
【０００９】
さらに本発明の加熱炉は、好ましくは、（８）モールドを載せる回転台が加熱室内に突出自在に設置されており、加熱室の床下に設けた駆動手段によって回転台が回転および上下動される加熱炉である。このように、モールド回転台の駆動機構を室外に設けることによって、外部からの異物の混入および汚染を効果的に防止することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施形態に基づいて具体的に説明する。
本発明の加熱炉の概略を図１に示す。本加熱炉は回転モールド法に基づく石英ルツボの製造装置であり、モールド内面に堆積した石英粉を加熱溶融し、または石英粉を加熱溶融してモールド内面に堆積させて石英ルツボを製造する。図示する加熱炉は、加熱室１０を有し、この加熱室内にモールド１１を載せる回転台１２、石英粉をアーク加熱する電極棒１４を備えた電極構造部１３を備えており、この電極棒１４の支持手段１５が加熱室１０の天井の外側に設けられている。好ましくは、加熱室１０の天井壁ないし側壁の大部分は水冷ジャケットで覆われている。
【００１１】
図示する加熱炉では、さらに加熱室の天井の一部（天板）１６と該天井の一部に連なる側壁の一部（側板）１８とが一体に加熱室から分離して移動可能に形成されている。具体的には、ガイドレール１７が加熱室１０の天井から側方に向かって延設されており、天板１６はこのガイドレール１７に摺動自在に支持されている。該天板１６には電極棒１４の支持手段１５が装着されている。この支持手段１５には冷却手段（図示省略）が設けられている。また、天板１６に連なる側壁の一部（側板）１８が該天板１６と一体に形成され、上記ガイドレール１７に沿って側方に摺動するように形成されている。
【００１２】
以上のように、摺動自在な天板上に電極構造部１３が設けられていることによって、電極棒１４が加熱室に対して出入自在に形成されている。天板１６および側板１８が加熱室１０から離れた状態のときには、加熱室１０の天井と側壁の一部は開口した状態になるが、天板１６および側板１８が一体にガイドレール１７に沿って加熱室１０に移動し、電極棒１４が加熱室１０に収納されると、天板１６が加熱室天井を閉じ、側板１８が加熱炉側壁を密閉した状態になる。従って、加熱室正面の出入口１９を扉２０によって閉じれば、容易に室内を実施的に密閉状態にすることができる。
【００１３】
一方、加熱室１０の内部には、モールド１１を支持する回転台１２が室内に突出自在に設置されており、床下に設けた駆動手段（図示省略）によって上記回転台が回転および上下動されるように形成されている。石英粉を入れたモールド１１が外部の搬入手段によって回転台１２に載置されると、床下の駆動手段によって回転台１２が所定高さまで上昇し、同時に回転する。これに対応し、実質的に密閉状態の室内でアーク放電が開始し、モールド内面に堆積している石英粉を加熱溶融してガラス化する。
【００１４】
さらに、図示する加熱炉には、清浄空気の吸気ダクト２１と排気ダクト２２が加熱室内に連通して設けられている。密閉した加熱室内に吸気ダクト２１を通じて清浄空気を導入して室内を０.５μm以上のパーティクルが１０万個/cf以下、好ましくは１万個/cf以下の清浄度に維持することができる。因みに、従来の石英ルツボ製造炉内の清浄度は０.５μm以上のパーティクルが５０万〜１００万個/cf程度であり、本発明の加熱炉は従来の加熱炉に比べて格段に高い炉内清浄度を達成することができる。なお、加熱室には室内を減圧する手段（図示省略）を設け、さらに吸気ダクト２１にはエアフィルター（図示省略）を設けて清浄度をさらに高めると良い。
【００１５】
吸気ダクト２１は加熱室の下部に設けられており、排気ダクト２２は加熱室上部に設けられている。さらに、吸気ダクト２１の吸気口と排気ダクト２２の排気口が複数設けられており、これらの吸気口２１ａと排気口２２ａとは図２に示すようにそれれぞれモールドの回転軸３０に対して軸対称に設けられている。加熱室内にこのような上向きの空気流をモールド回転軸に対して軸対称に形成することによってモールド周囲の排気を円滑に行うことができる。
【００１６】
【発明の効果】
本発明の密閉加熱炉は、上記構造を有するので、加熱室内の密閉度が高く、外部からの汚染や異物の混入を効果的に防止して室内の清浄度を高めることができる。従って、高純度の石英ガラスルツボを製造するのに適する。また、開放型の製造装置に比べて加熱室内の容積が小さいので炉内温度をコントロールしやすく高品質の石英ガラスルツボを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の加熱炉の概略斜視図
【図２】本発明の加熱炉の吸排気口を示す説明図
１０−加熱室、１１−モールド、１２−回転台、１３−電極構造部、１４−電極棒、１５−支持手段、１６−天板、１７−ガイドレール、１８−側板、１９−出入口、２０−扉、２１−吸気ダクト、２１ａ−吸気口、２２−排気ダクト、２２ａ−排気口。
【図１】
0004092722.tif 000002
【図２】
0004092722.tif 000003