DE69322546T2

DE69322546T2 - Apparat aus Silica für Halbleiteranordnungsherstellung

Info

Publication number: DE69322546T2
Application number: DE69322546T
Authority: DE
Inventors: Masanori Kobayashi; Tsutomu Ogawa; Yoshiko Okui; Ken Yamazaki
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Semiconductor Ltd
Priority date: 1992-06-19
Filing date: 1993-06-18
Publication date: 1999-04-29
Anticipated expiration: 2013-06-19
Also published as: JPH0669145A; KR970002425B1; KR940006182A; DE69322546D1; EP0574935A1; JP3253734B2; EP0574935B1; US5395452A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung aus Silika oder Siliciumoxid zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen, und im besonderen eine Vorrichtung aus Silika wie etwa ein Heizrohr, ein Waferschiffchen oder ein Stab, die zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen verwendet werden.

2. Beschreibung der verwandten Technik

Mit dem Fortschreiten der Großintegration bei integrierten Halbleiterschaltungsvorrichtungen ist solch ein Herstellungsprozeß notwendig geworden, der die Verunreinigung ausschließt, die eine Verschlechterung der Vorrichtungscharakteristiken verursacht. Eine reine Atmosphäre ohne jegliche Metallverunreinigung, die durch Alkalimetalle wie etwa Na und K und Übergangsmetalle wie etwa Fe und Cr verursacht wird, ist für einen Herstellungsprozeß von Halbleitervorrichtungen erforderlich.
Falls im besonderen bei einem Wärmebehandlungsprozeß von über etwa 900ºC ein Halbleiterwafer einer Atmosphäre ausgesetzt wird, die verunreinigende Metalle enthält, tendieren die Metalle dazu, in den Halbleiterwafer einzudringen, wodurch die Verschlechterung der Halbleitervorrichtung herbeigeführt wird, die unter Verwendung des Halbleiterwafers hergestellt wird.
Daher erfordern die Materialien für Vorrichtungen, die bei dem Wärmebehandlungsprozeß verwendet werden, im besonderen eine hohe Reinheit, das heißt, die Reduzierung der Menge von Metallverunreinigungen, die in ihnen enthalten sind.
Bei einem Wärmebehandlungsprozeß für einen Halbleiterwafer, der als Substrat einer Halbleitervorrichtung verwendet wird, und bei einem Filmabscheidungsprozeß zum Bilden von Filmen auf dessen Oberfläche werden Vorrichtungen aus Siliciumoxid, SiC und dergleichen verwendet. Auch bei diesen Materialien muß der Gehalt an Verunreinigungen reduziert werden.
Als Heizrohr, das in einer Filmabscheidungsvorrichtung und in einem Heizer verwendet wird, wird solch ein zylindrisches Siliciumoxidrohr c eingesetzt, wie es in Fig. 1(A) und 1(B) gezeigt ist. Das Siliciumoxidrohr c enthält ein Waferschiffchen aus Siliciumoxid b, worauf Halbleiterwafer w montiert werden.
Zum Herstellen von Siliciumoxid, das das Siliciumoxidrohr c oder das Waferschiffchen b bildet, sind zwei Verfahren bekannt gewesen: (1) ein elektrisches Schmelzverfahren; und (2) ein Knallgasflammenschmelzverfahren. Diese Verfahren ähneln einander hinsichtlich der Verwendung von natürlichem Kieselgestein oder Silikasand als Rohmaterial.
Das Siliciumoxid, das durch das Knallgasflammenschmelzverfahren gebildet wird, hat eine schlechtere Wärmebeständigkeit und tendiert dazu, durch die Anwendung von Wärme deformiert zu werden. Das elektrische Schmelzverfahren ist zur Beseitigung des Nachteils des Knallgasflammenschmelzverfahrens entwickelt worden. Das Siliciumoxid, das durch das elektrische Schmelzverfahren gebildet wird, hat eine ausgezeichnete Wärmebeständigkeit.
Der Grund dafür ist der, daß die Menge der Hydroxylgruppe (OH-Gruppe), die in dem Siliciumoxid enthalten ist, das durch das elektrische Schmelzverfahren gebildet wird, kleiner als jene ist, die in dem Siliciumoxid enthalten ist, das durch das Knallgasflammenschmelzverfahren gebildet wird. Die Einzelheiten sind zum Beispiel beschrieben worden in "NEW GLASS" Nr. 14. 1987 (New Glass Forum), "Industrial Material": The Daily Industrial News, Sep. 1974.
Bei den obigen zwei Verfahren wird das Siliciumoxid unter Verwendung von natürlichem Kieselgestein oder Silikasand als Rohmaterial produziert. Das so erhaltene Siliciumoxid enthält eine große Menge an verunreinigenden Elementen. Daher ist es erforderlich, die Freisetzung dieser verunreinigenden Elemente von dem Siliciumoxid nach außen zu unterdrücken.
Eine Technik zum Unterdrücken der Freisetzung der verunreinigenden Elemente ist in den japanischen offengelegten Patenten Nr. sho 55-126542 und hei 3-84922 vorgeschlagen worden. Bei dieser Technik wird ein Siliciumoxidrohr so konstruiert, daß eine synthetische Siliciumoxidschicht von hoher Reinheit durch Dampfabscheidung auf der inneren peripheren Oberfläche eines harten Siliciumoxidrohrs gebildet wird, die durch das elektrische Schmelzverfahren hergestellt wurde. Durch die synthetische Siliciumoxidschicht soll die interne Diffusion von Verunreinigungen verhindert werden.
Die synthetische Siliciumoxidschicht hat zwar einen kleinen Verunreinigungsgehalt aber ein großen OH-Gruppen- Gehalt. Folglich besitzt die synthetische Siliciumoxidschicht eine geringe Viskosität und eine schlechtere Wärmebeständigkeit, wodurch solch eine Schwierigkeit verursacht wird, daß sie dazu neigt, mit den anderen Gliedern zu verschmelzen, wenn sie hohen Temperaturen ausgesetzt wird.
Ferner ist in dem japanischen offengelegten Patent Nr. sho 63-236723 eine Struktur vorgeschlagen worden, bei der eine Oberflächenschicht, die ein Aluminiumelement enthält, auf der äußeren peripheren Oberfläche des Siliciumoxidrohrs gebildet wird, das durch das elektrische Schmelzverfahren hergestellt wurde. Durch die Oberflächenschicht soll das Eindringen der Verunreinigungen von außen unterdrückt werden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Deshalb ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung aus Siliciumoxid vorzusehen, die zur Halbleitervorrichtungsherstellung verwendet wird, sich schwer deformieren läßt, die Diffusion von verunreinigenden Metallen in das Innere und deren Freisetzung nach außen ausreichend unterdrücken kann und das Verschmelzen mit den anderen Gliedern bei hohen Temperaturen eliminieren kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Gehalt der OH-Gruppe in einer ersten Siliciumoxidschicht auf der Seite, die einem Halbleiterwafer zugewandt ist, größer gemacht, während der Gehalt der OH-Gruppe in einer zweiten Siliciumoxidschicht auf der gegenüberliegenden Seite kleiner gemacht wird. Mit dieser Struktur ist es möglich, die Deformation zu erschweren und die Menge der Verunreinigungen zu reduzieren, die durch die erste Siliciumoxidschicht nach außen freigesetzt wird. Denn die diffundierte Menge der verunreinigenden Metalle wird durch einen hohen OH-Gruppen-Gehalt begrenzt.
Selbst wenn ferner eine Waferwanne und dergleichen mit der Siliciumoxidschicht auf der Seite, die dem Halbleiterwafer zugewandt ist, bei hohen Temperaturen in Kontakt gelangt, werden sie nie miteinander verschmelzen.
Des weiteren wird eine dritte Siliciumoxidschicht zwischen den ersten und zweiten Siliciumoxidschichten eingefügt, bei der der Gehalt der OH-Gruppe, die in der dritten Siliciumoxidschicht enthalten ist, größer als jener der ersten Siliciumoxidschicht gemacht wird. Somit werden die Verunreinigungen, die von außen eindringen und die erste Siliciumoxidschicht erreichen, durch die dritte Siliciumoxidschicht eingefangen. Dadurch wird es möglich, die Diffusion der Verunreinigungen in die erste Siliciumoxidschicht zu verhindern und daher die von der Vorrichtung aus Siliciumoxid freigesetzte Menge der Verunreinigungen weiter zu reduzieren.
Die erste Siliciumoxidschicht wird durch das Knallgasflammenschmelzverfahren gebildet, die zweite Siliciumoxidschicht wird durch das elektrische Schmelzverfahren gebildet, und die dritte Siliciumoxidschicht wird durch das Dampfabscheidungsverfahren gebildet.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1(A) und 1(B) sind Schnittansichten, die jeweils ein Beispiel von Vorrichtungen nach Stand der Technik zeigen;
Fig. 2(A) und 2(B) sind Schnittansichten, die jeweils ein Verfahren zum Prüfen der Menge an Verunreinigungen zeigen, die von einer Siliciumoxidschicht freigesetzt wird;
Fig. 3(A) und 3(B) sind Schnittansichten, die jeweils ein Heizrohr aus Siliciumoxid gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen, das für einen Herstellungsprozeß von Halbleitervorrichtungen verwendet wird;
Fig. 4(A) und 4(B) sind Schnittansichten, die jeweils ein Verfahren zum Prüfen der Menge an Verunreinigungen zeigen, die von der Siliciumoxidschicht freigesetzt wird, die in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
Fig. 5(A) und 5(B) sind Schnittansichten, die jeweils ein Heizrohr aus Siliciumoxid gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen, das für einen Herstellungsprozeß von Halbleitervorrichtungen verwendet wird;
Fig. 6(A) und 6(B) sind Schnittansichten, die jeweils ein Verfahren zum Prüfen der Menge an Verunreinigungen zeigen, die von der Siliciumoxidschicht freigesetzt wird, die in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
Fig. 7(A) und 7(E) sind eine Vorderansicht und eine Teilschnittansicht, die jeweils eine Waferwanne gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen, die für einen Herstellungsprozeß von Halbleitervorrichtungen verwendet wird; und
Fig. 8(A) und 8(B) sind Schnittansichten, die jeweils einen Stab gemäß einer vierten Ausführungsform der vorlie genden Erfindung zeigen, der für einen Herstellungsprozeß von Halbleitervorrichtungen verwendet wird.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Vor der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen erfolgt eine Erläuterung der Resultate des Prüfens der OH- Gruppe und der freigesetzten Menge an Metallverunreinigungen, die in einem Siliciumoxid enthalten sind, das durch jedes der folgenden Verfahren gebildet wurde: (1) das Knallgasflammenschmelzverfahren, (2) das elektrische Schmelzverfahren und (3) ein Dampfabscheidungsverfahren.
Das Siliciumoxid, das durch das Knallgasflammenschmelzverfahren gebildet wird, enthält die OH-Gruppe in einer Menge von etwa 200 ppm oder mehr. Das Siliciumoxid, das durch das elektrische Schmelzverfahren gebildet wird, enthält die OH-Gruppe in einer kleinen Menge von 30 ppm oder weniger. Ferner enthält das synthetische Siliciumoxid, das durch das Dampfabscheidungsverfahren gebildet wird, die OH- Gruppe in einer großen Menge, die in dem Bereich von mehreren hundert bis mehreren tausend ppm liegt.
Jedes Siliciumoxid, das durch das Knallgasflammenschmelzverfahren und das elektrische Schmelzverfahren gebildet wurde, wurde auf Metallverunreinigungen geprüft, woraus sich die Resultate ergaben, die in Tabelle 1 gezeigt sind. Wie aus Tabelle 1 hervorgeht, ist kein beträchtlicher Unterschied zwischen ihnen vorhanden. [Tabelle 1]
Als nächstes wurde jedes Siliciumoxid, das durch das Knallgasflammenschmelzverfahren und das elektrische Schmelzverfahren gebildet wurde, auf Metallverunreinigungen geprüft, die von ihm bei hohen Temperaturen freigesetzt werden.
Die Prüfung auf die Menge von Übergangsmetallen, die von dem Siliciumoxid freigesetzt wird, erfolgte durch solch eine Prozedur, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist. Ein Siliciumnitridfilm Y wurde auf der Oberfläche eines Siliciumsubstrats X gebildet. Ein Muster aus einer Siliciumoxidplatte Z wurde dann mit dem Siliciumnitridfilm Y in Kontakt gebracht. In solch einem Zustand verblieben das Siliciumsubstrat X und die Siliciumoxidplatte Z zum Beispiel bei 1100ºC 6 Stunden lang in einer Stickstoffatmosphäre. Somit konnten die Verunreinigungen in der Siliciumoxidplatte Z an den Siliciumnitridfilm Y abgegeben werden.
Der obige Siliciumnitridfilm Y wurde durch eine Fluorwasserstoffsäurelösung aufgelöst, und die Metallelemente, die in der Fluorwasserstoffsäurelösung enthalten waren, wurden unter Verwendung eines Atomabsorptionsspektrometers analysiert.
Die Prüfresultate sind in Tabelle 2 gezeigt. Wie aus Tabelle 2 hervorgeht, wurden Übergangsmetalle wie etwa Fe, Cr, Ni und Cu in großer Menge von dem Siliciumoxid freigesetzt, das durch das elektrische Schmelzverfahren gebildet wurde, während die Menge der Metallverunreinigungen, die von dem Siliciumoxid freigesetzt wurde, das durch das elektrische Schmelzverfahren gebildet wurde, sehr klein war. [Tabelle 2]
Es zeigte sich, daß das Siliciumoxid, das eine kleine Menge der OH-Gruppe enthielt, eine starke Bindung zwischen Si und O aufwies und somit eine ausgezeichnete Wärmebeständigkeit hatte; jedoch wird es zu einer Quelle der Metallverunreinigung für einen Halbleiterwafer bei der eigentlichen Wärmebehandlung. Wie aus den Tabellen 1 und 2 hervorgeht, können jedoch die Wärmebeständigkeit und die freigesetzte Menge an Verunreinigungen nicht in Abhängigkeit von dem Gehalt an Übergangsmetallen bestimmt werden.
Der Grund dafür, daß der Unterschied bei dem Siliciumoxidherstellungsverfahren einen Einfluß auf die freigesetzte Menge von verunreinigenden Metallen bei der Wärmebehandlung bei hoher Temperatur ausübt, ist wie folgt: es werden nämlich Metallverunreinigungen in dem Siliciumoxid durch die OH-Gruppe in gewisser Weise eingefangen, wodurch die Diffusionsrate der Metallverunreinigungen in dem Siliciumoxid verzögert wird.
Die vorliegende Erfindung wird durch die folgenden Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen offensichtlicher.

Ausführungsform 1

Fig. 3(A) ist eine Schnittseitenansicht einer Vorrichtung, die eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und Fig. 3(B) ist eine Vorderansicht von ihr.
In diesen Figuren bezeichnet Bezugszeichen 1 ein Heizrohr des Horizontaltyps, das in einer Filmabscheidungsvorrichtung und einem Annealer und dergleichen verwendet wird. Das Heizrohr 1 hat eine zweischichtige Struktur mit Siliciumoxidschichten 2 und 3. Die innere Siliciumoxidschicht 2 wird durch das Knallgasflammenschmelzverfahren gebildet und enthält die OH-Gruppe in einer Menge von 100 ppm oder mehr. Die äußere Siliciumoxidschicht 3 wird zum Beispiel durch das elektrische Schmelzverfahren gebildet und enthält die OH-Gruppe in einer Menge von 30 ppm oder weniger.
Das Knallgasflammenschmelzverfahren umfaßt einen Prozeß zum Schmelzen von Silikasand oder Kieselgestein durch eine Flamme des zugeführten Sauerstoffes und Wasserstoffes. Das so gebildete Siliciumoxid enthält eine große Menge der OH- Gruppe durch den Sauerstoff und den Wasserstoff. Im Gegensatz dazu umfaßt das elektrische Schmelzverfahren einen Prozeß zum Schmelzen von Silikasand oder Kieselgestein in einer Vakuumatmosphäre durch einen Heizer. Das so gebildete Siliciumoxid enthält eine kleine Menge der OH-Gruppe nach dem Prinzip des elektrischen Schmelzverfahrens.
Falls das obige Heizrohr 1 für die Filmabscheidungsvorrichtung oder den Heizer zur Halbleitervorrichtungsherstellung verwendet wird, ist es von einem Heizer H umgeben und enthält ein Waferschiffchen 4, worauf Halbleiterwafers W montiert werden.
In solch einem Heizrohr 1 enthält die äußere Siliciumoxidschicht 3 eine kleine Menge der OH-Gruppe und Metalle wie Fe, Cu, Cr, Ni und dergleichen in den jeweiligen Mengen, wie in Tabelle 1 gezeigt, und dadurch tendieren die obigen Metalle dazu, in der inneren Siliciumoxidschicht 2 diffundiert zu werden. Die innere Siliciumoxidschicht 2 enthält jedoch eine große Menge der OH-Gruppe, und dadurch werden die Metalle in gewisser Form durch eine große Menge der OH- Gruppe eingefangen. Dadurch wird es möglich, die Diffusionsrate der Metalle zu verzögern und somit die Menge der Metalle zu reduzieren, die an den Innenraum des Heizrohrs 1 abgegeben wird.
Aus diesem Grund ist es durch die Filmbildungsvorrichtung und die Annealvorrichtung unter Verwendung des Heizrohrs 1 möglich, die Verunreinigung der Halbleiterwafers W ausreichend zu unterdrücken.
Im besonderen werden die Metallverunreinigungen, die durch die Wand des Heizrohrs 1 von dem Heizerdraht, der den Heizer H bildet, diffundiert werden und in den Innenraum des Heizrohrs 1 eindringen, innerhalb der inneren Siliciumoxidschicht 2 eingefangen, die die kleine Diffusionskonstante der Metalle hat, wodurch der Verschmutzungsblockiereffekt im wesentlichen erreicht wird.
Ferner ist in der äußeren Siliciumoxidschicht 3 eine kleine Menge der OH-Gruppe vorhanden, und sie wird zum Beispiel bei 1100ºC nicht weich, so daß das Heizrohr 1 selbst bei den Prozessen zur Halbleitervorrichtungsherstellung nicht deformiert wird.
Zusätzlich kommen zum Bilden eines Heizrohrs mit einer zweischichtigen Struktur die folgenden Verfahren in Betracht: eines umfaßt das Herstellen von zwei Siliciumoxidrohren, bei denen sich der Außendurchmesser des inneren Rohrs und der Innendurchmesser des äußeren Rohrs um etwa 1 mm unterscheiden; Einsetzen des inneren Rohrs in das äußere Rohr; und deren Verschmelzen durch den Brenner oder derglei chen, um sie zu integrieren. Das andere umfaßt das Auftragen eines Pulvers wie etwa Silikasand oder Kieselgestein auf der inneren Oberfläche des äußeren Siliciumoxidrohrs, das die kleine Menge der OH-Gruppe enthält; Einsetzen des inneren Rohrs in das äußere Rohr; und deren Verschmelzen in einer Atmosphäre aus Sauerstoff und Wasserstoff.
Als nächstes werden die Resultate der Analyse der Menge der Metalle gezeigt, die von der Siliciumoxidplatte freigesetzt wird, die die oben beschriebene zweischichtige Struktur hat.
Die Analyse erfolgte unter Verwendung des Verunreinigungsdetektionswafers, das heißt, des Siliciumsubstrats X, das mit dem Siliciumnitridfilm Y bedeckt war, der beim Erhalt der Resultate von Tabelle 2 verwendet wurde.
Wie in Fig. 4(A) und 4(B) gezeigt, wurden drei Muster Q hergestellt, die jeweils eine zweischichtige Struktur hatten, die eine elektrisch geschmolzene Siliciumoxidschicht q&sub1; mit einer Dicke von 4 mm und eine flammengeschmolzene Siliciumoxidschicht q&sub2; mit einer Dicke von 1 mm darstellt. Ein erster Verunreinigungsdetektionswafer wurde zwischen den flammengeschmolzenen Siliciumoxidschichten q&sub2; der ersten und zweiten Muster Q angeordnet, und ferner wurde ein zweiter Verunreinigungsdetektionswafer zwischen den elektrisch geschmolzenen Siliciumoxidschichten q&sub1; der zweiten und dritten Muster Q angeordnet. Diese verblieben 6 Stunden lang bei 1100ºC in einer Stickstoffatmosphäre.
Die Siliciumnitridfilme Y der zwei Verunreinigungsdetektionswafers wurden in der Fluorwasserstoffsäurelösung aufgelöst und der Atomabsorptionsspektrometrie unterzogen, wobei sich die in Tabelle 3 gezeigten Resultate ergaben. [Tabelle 3]
Daraus geht hervor, daß das Heizrohr mit der äußeren Schicht aus dem elektrisch geschmolzenen Siliciumoxid und der inneren Schicht aus dem flammengeschmolzenen Siliciumoxid eine ausgezeichnete Wärmebeständigkeit hat und daß dessen Menge der Metalle, die im Inneren des Heizrohrs freigesetzt wird, reduziert ist. Ferner blockiert das obige Heizrohr Metalle, die von dem Heizer freigesetzt werden, und demzufolge wird es auf den Prozeß zur Halbleitervorrichtungsherstellung effektiv angewandt.
Zusätzlich wird bei einer Erhöhung der Dicke der Siliciumoxidschicht 3, die durch das elektrische Schmelzverfahren gebildet wird, die Wärmebeständigkeit des Heizrohrs 1 verbessert. Dasselbe gilt für die nächsten Ausführungsformen.

Ausführungsform 2

Fig. 5(A) und 5(B) sind eine Seitenschnittansicht und eine Vorderschnittansicht, die jeweils eine Struktur eines Siliciumoxidrohrs gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
In diesen Figuren bezeichnet Bezugszeichen 21 ein Heizrohr des Horizontaltyps, das für die Filmabscheidungsvorrichtung, den Annealer und dergleichen verwendet wird. Das Heizrohr 21 hat eine dreischichtige Siliciumoxidstruktur.
Eine erste und äußerste Siliciumoxidschicht 22 wird durch das elektrische Schmelzverfahren gebildet und enthält die OH-Gruppe in einer Menge von 30 ppm oder weniger. Eine dritte und innerste Siliciumoxidschicht 24 wird durch das Knallgasflammenschmelzverfahren gebildet und enthält die OH- Gruppe in einer Menge von 100 ppm oder mehr. Ferner ist eine zweite Siliciumoxidschicht 23, die zwischen den Siliciumoxidschichten 22 und 24 enthalten ist, eine synthetische Siliciumoxidschicht, die durch ein Dampfabscheidungsverfahren gebildet wird, und sie enthält die OH-Gruppe in einer Menge von 200 ppm oder mehr, die größer als jene der dritten Siliciumoxidschicht 24 ist. Bei der Bildung des synthetischen Siliciumoxids durch das Dampfabscheidungsverfahren wird ein Reaktionsgas verwendet, das zum Beispiel aus SiCl&sub4;, H&sub2; und O&sub2; besteht.
Wie bei der ersten Ausführungsform 1 werden in dem oben beschriebenen Heizrohr 1, da die innerste Siliciumoxidschicht 24 eine große Menge der OH-Gruppe enthält, die verunreinigenden Metalle in gewisser Weise in ihr eingefangen, wodurch es möglich wird, die Menge der verunreinigenden Metalle zu reduzieren, die an den Innenraum des Heizrohrs 1 abgegeben wird.
Ferner werden die Metallverunreinigungen, die von der elektrisch geschmolzenen Siliciumoxidschicht 22 diffundiert werden, oder die Metallverunreinigungen, die von außen, wie etwa von dem Heizdraht des Heizers und dergleichen, zu dem Heizrohr 1 diffundiert werden, hinsichtlich der Diffusionsrate in der zweiten synthetischen Siliciumoxidschicht 23 reduziert, wodurch es möglich wird, im Vergleich zu der ersten Ausführungsform die Menge der verunreinigenden Elemente zu verringern, die in dem Rohr freigesetzt wird.
Zusätzlich wird der oben beschriebene Effekt vergrößert, da der OH-Gruppen-Gehalt in der synthetischen Siliciumoxidschicht 23 erhöht ist.
Das Heizrohr, das aus der dreischichtigen Siliciumoxidstruktur gebildet ist, zeichnet sich durch die Wärmebeständigkeit aus und ist gegenüber den Halbleiterwafers im wesentlichen rein.
Die Resultate der Analyse der Mengen der Metalle, die von der obigen Siliciumoxidplatte freigesetzt werden, die die dreischichtige Struktur hat, sind unten dargestellt.
Für die Analyse wurden die Verunreinigungsdetektionswafers verwendet, die zum Erhalten der in Tabelle 2 gezeigten Resultate eingesetzt wurden, das heißt, das Siliciumsubstrat X, das mit dem Siliciumnitrid Y bedeckt ist.
Zuerst wurden, wie in Fig. 6(A) gezeigt, drei Muster Q&sub3; hergestellt, die jeweils eine dreischichtige Struktur hatten, die eine elektrisch geschmolzene Siliciumoxidschicht q&sub1;&sub1; mit einer Dicke von 5 mm, eine flammengeschmolzene Siliciumoxidschicht q&sub1;&sub2; mit einer Dicke von 1 mm und eine synthetische Siliciumoxidschicht q&sub1;&sub3; mit einer Dicke von 5 mm darstellt. Ein erster Verunreinigungsdetektionswafer wurde, wie in Fig. 6(B) gezeigt, zwischen den flammengeschmolzenen Siliciumoxidschichten q&sub1;&sub2; der ersten und zweiten Muster Q&sub3; angeordnet, und ferner wurde ein zweiter Verunreinigungsdetektionswafer zwischen den elektrisch geschmolzenen Siliciumoxidschichten q&sub1;&sub1; der zweiten und dritten Muster Q&sub3; angeordnet. Diese verblieben 6 Stunden lang bei 1100ºC in einer Stickstoffatmosphäre.
Die Siliciumnitridfilme Y der zwei Verunreinigungsdetektionswafers wurden in den verschiedenen Fluorwasserstoffsäurelösungen aufgelöst und dem Atomabsorptionsspektrometer ausgesetzt, wobei sich die in Tabelle 4 gezeigten Resultate ergaben. [Tabelle 4]
Wie aus der Tabelle 4 im Vergleich zu der Siliciumoxidplatte mit der zweischichtigen Struktur aus der elektrisch geschmolzenen Siliciumoxidschicht und der flammengeschmolzenen Siliciumoxidschicht, die in der ersten Ausführungsform verwendet wird, hervorgeht, ist bei der Siliciumoxidplatte mit der dreischichtigen Struktur, in der das synthetische Siliciumoxid dazwischen enthalten ist, eine kleinere Menge der freigesetzten Metalle zu verzeichnen, und daher ist deren Anwendung auf den Prozeß zur Halbleitervorrichtungsherstellung effektiver.

Ausführungsform 3

Fig. 7(A) ist eine Vorderansicht der Waferwanne 4, wie sie in Fig. 1(A) und 1(B) gezeigt ist; Fig. 7(B) ist eine Teilschnittansicht im Bereich der unterbrochenen Linie, gesehen von der vorderen Oberfläche; und Fig. 7(C) ist eine Seitenschnittansicht davon.
In der Waferwanne 4, die in einem Heizrohr 1 enthalten ist, ist eine Vielzahl von Rahmenkörpern 4a, die jeweils etwa U-förmig sind, mit parallelem Abstand voneinander angeordnet. Der untere Abschnitt und beide Seiten des Rahmenkörpers 4a sind durch schienenartige Brückenabschnitte (nicht gezeigt) jeweils miteinander verbunden. Beine 4b sind an dem unteren Abschnitt vorgesehen, und Vorsprünge 4c und Nuten 4d zum Stützen eines Halbleiterwafers W sind auf der Innenseite (die dem Wafer W am nächsten ist) des Rahmenkörpers 4a gebildet.
Die Waferwanne 4 ist aus einer Siliciumoxidschicht 5 als Basiskörper und einer äußeren Siliciumoxidschicht 6 gebildet, die die Siliciumoxidschicht 5 bedeckt. Die Siliciumoxidschicht 5 ist als Basiskörper aus einem Siliciumoxidmaterial gebildet, das durch das elektrische Schmelzverfahren hergestellt wurde, und enthält die OH-Gruppe in einer kleinen Menge von 30 ppm oder weniger, um bei Temperaturen von über mehreren hundert ºC nicht weich zu werden. Ferner ist die Siliciumoxidschicht 6 zum Bedecken aus einem Siliciumoxidmaterial gebildet, das durch das Knallgasflammenschmelzverfahren hergestellt wurde, und sie enthält die OH- Gruppe in einer Menge von 100 ppm oder mehr.
Wie in der ersten Ausführungsform werden durch die Verwendung der obigen Waferwanne 4 die Schwermetalle wie etwa Fe, Cu und dergleichen, die in natürlichem Siliciumoxid enthalten sind, durch eine große Menge der in der äußeren Siliciumoxidschicht 6 enthaltenen OH-Gruppe eingefangen und können daher schwer austreten. Dies macht es möglich, das Ausmaß der Verunreinigung des Halbleiterwafers W, der direkt mit der äußeren Siliciumoxidschicht 6 in Kontakt ist, extrem zu reduzieren. In diesem Fall wird die thermische Deformation durch die Siliciumoxidschicht 5 als Basiskörper verhindert.
Zusätzlich wird, wie in Fig. 7(D) und 7(E) gezeigt, durch das Einfügen einer synthetischen Siliciumoxidschicht 7, die durch das Dampfabscheidungsverfahren gebildet wird, als Zwischenschicht zwischen der Siliciumoxidschicht 5 als Basiskörper und der Siliciumoxidschicht 6 zum Abdecken ermöglicht, das Freisetzen der Verunreinigungen weiter zu unterdrücken.

Ausführungsform 4

Fig. 8(A) ist eine Schnittansicht einer vierten Ausführungsform, die einen Stab zeigt, der aus Siliciumoxid hergestellt ist und zur Halbleitervorrichtungsherstellung verwendet wird.
Der Stab ist aus einer Siliciumoxidschicht 8 gebildet, die einen Kernabschnitt darstellt, und aus einer Siliciumoxidschicht 9, die das Ganze bedeckt. Die Siliciumoxidschicht 8, die den Kernabschnitt bildet, enthält die OH- Gruppe in einer kleinen Menge von zum Beispiel 30 ppm oder weniger und wird durch das elektrische Schmelzverfahren gebildet, um bei Temperaturen von mehreren hundert ºC nicht weich zu werden. Die Siliciumoxidschicht 9 zum Bedecken wird durch das Knallgasflammenschmelzverfahren gebildet und enthält die OH-Gruppe in einer großen Menge von zum Beispiel 100 ppm oder mehr.
Wie in den vorherigen Ausführungsformen macht es der obige Stab möglich, das Austreten der Metalle wie etwa Fe und Cu nach außen zu unterdrücken und somit das Ausmaß der Verunreinigung des Halbleiterwafers W außerordentlich zu verbessern.
Zusätzlich kann, wie in Fig. 8(B) gezeigt, eine synthetische Siliciumoxidschicht 10 zwischen der Siliciumoxidschicht 8, die den Kernabschnitt bildet, und der Siliciumoxidschicht 9 zum Abdecken eingefügt werden. Die synthetische Siliciumoxidschicht 10 enthält die OH-Gruppe in einer Menge, die größer als jene der Siliciumoxidschicht 9 zum Abdecken ist.

Andere Ausführungsformen

In bezug auf Vorrichtungen aus Siliciumoxiden, die nicht die oben beschriebenen sind, die bei dem Prozeß zur Halbleitervorrichtungsherstellung verwendet werden, wird die Siliciumoxidschicht als Basiskörper durch das elektrische Schmelzverfahren gebildet, um die Menge der OH-Gruppe zu reduzieren, und wird die Siliciumoxidschicht auf der dem Halbleiterwafer zugewandten Seite (die der Waferseite am nächsten ist), die die Siliciumoxidschicht als Basiskörper bedeckt, durch das Knallgasflammenschmelzverfahren gebildet, um die Menge der OH-Gruppe zu erhöhen.
Mit dieser Anordnung ist es möglich, die thermische Deformation zu unterdrücken und das Eindringen von Verunreinigungen in den Halbleiterwafer zu reduzieren.
Zusätzlich kann ein synthetisches Siliciumoxid als Zwischenschicht eingefügt werden.

Claims

1. Vorrichtung aus Silika zur Halbleitervorrichtungsherstellung, welche Vorrichtung wenigstens eine zweischichtige Struktur hat, mit:

einer ersten Silikaschicht, von der eine Seite mit der Atmosphäre um einen Wafer herum in Kontakt ist, und

einer zweiten Silikaschicht, die auf der anderen Seite der ersten Silikaschicht gebildet ist und nicht mit der genannten Atmosphäre in Kontakt ist,

dadurch gekennzeichnet, daß die erste Silikaschicht im wesentlichen aus flammengeschmolzenem Silika gebildet ist und die Hydroxylgruppe in einer Menge von 100 ppm oder mehr enthält; und

die zweite Silikaschicht im wesentlichen aus elektrisch geschmolzenem Silika gebildet ist und die Hydroxylgruppe in einer Menge von 30 ppm oder weniger enthält.

2. Vorrichtung aus Silika zur Halbleitervorrichtungsherstellung nach Anspruch 1, bei der

die zweite Silikaschicht (3, 22) in Röhrenform gebildet ist und die erste Silikaschicht (2, 24) auf der inneren Oberfläche der zweiten Silikaschicht (3, 22) gebildet ist.

3. Vorrichtung aus Silika zur Halbleitervorrichtungsherstellung nach Anspruch 1, bei der

die zweite Silikaschicht (8) in Stabform gebildet ist und ihre Oberfläche mit der ersten Silikaschicht (9) bedeckt ist.

4. Vorrichtung aus Silika zur Halbleitervorrichtungsherstellung nach Anspruch 1, bei der

die zweite Silikaschicht (5) eine Form zum Halten des Wafers (w) hat und ihre Oberfläche mit der ersten Silikaschicht (6) bedeckt ist.

5. Vorrichtung aus Silika zur Halbleitervorrichtungsherstellung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, bei der

eine dritte Silikaschicht (7, 10, 23) zwischen der ersten Silikaschicht und der zweiten Silikaschicht (5) eingefügt ist, welche dritte Silikaschicht aus synthetischem Silika hergestellt ist, das durch ein Dampfabscheidungsverfahren gebildet wird und die Hydroxylgruppe in einer Menge von 200 ppm oder mehr enthält.