JP2777855B2 - 半導体熱処理用複合石英ガラス管 - Google Patents
半導体熱処理用複合石英ガラス管Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体熱処理用複合石
英ガラス管、特に立上げ時間が短い石英ガラス炉芯管に
関する。
英ガラス管、特に立上げ時間が短い石英ガラス炉芯管に
関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体製造に使用される機械、装置、容
器、管などは耐熱性とともに、化学的に高純度が要求さ
れる。そして、これら部材はどのような条件下でも、ウ
エーハと反応したり、あるいは痕跡といえどもどのよう
な元素も半導体に与えてはならない。こうした要求にこ
たえる材料として、従来、石英ガラスが用いられてき
た。石英ガラスには、結晶質石英を電気溶融法で溶融し
ガラス化した石英ガラス、酸水素火炎法等で溶融しガラ
ス化した石英ガラス、およびゾルーゲル法やスート法で
製造した合成石英ガラス等がある。しかしながら、前記
酸水素火炎法等で溶融して得た石英ガラスは該石英ガラ
ス中にＯＨ基が含有され、高温で長時間使用するとつぶ
れや変形を起こすという欠点を有していた。また、合成
石英ガラスは結晶質石英粉から得られた石英ガラスに比
較して粘度が低く、かつ製造時の混入塩素および塩化水
素により気泡が発生し見栄が悪くなるという欠点を有し
ていた。そのため、従来、半導体工業用治具として、特
に熱処理温度が１１００℃以上のプロセスで用いる治具
用素材としては専ら電気溶融して得た石英ガラス（以下
電気溶融石英ガラスという）が用いられてきた。
器、管などは耐熱性とともに、化学的に高純度が要求さ
れる。そして、これら部材はどのような条件下でも、ウ
エーハと反応したり、あるいは痕跡といえどもどのよう
な元素も半導体に与えてはならない。こうした要求にこ
たえる材料として、従来、石英ガラスが用いられてき
た。石英ガラスには、結晶質石英を電気溶融法で溶融し
ガラス化した石英ガラス、酸水素火炎法等で溶融しガラ
ス化した石英ガラス、およびゾルーゲル法やスート法で
製造した合成石英ガラス等がある。しかしながら、前記
酸水素火炎法等で溶融して得た石英ガラスは該石英ガラ
ス中にＯＨ基が含有され、高温で長時間使用するとつぶ
れや変形を起こすという欠点を有していた。また、合成
石英ガラスは結晶質石英粉から得られた石英ガラスに比
較して粘度が低く、かつ製造時の混入塩素および塩化水
素により気泡が発生し見栄が悪くなるという欠点を有し
ていた。そのため、従来、半導体工業用治具として、特
に熱処理温度が１１００℃以上のプロセスで用いる治具
用素材としては専ら電気溶融して得た石英ガラス（以下
電気溶融石英ガラスという）が用いられてきた。
【０００３】しかしながら、この電気溶融石英ガラスに
は、不純物が付着し易いという性質があり、この吸着し
た不純物が加熱中に放出され半導体を阻害するという欠
点を有していた。そのため前記電気溶融石英ガラス管を
空焼きし前記不純物を除去する必要があるが、その除去
に数週間から１ヶ月間の空焼きを必要とした。そして、
その間ウエーハの熱処理を停止せねばならないという欠
点を有していた。
は、不純物が付着し易いという性質があり、この吸着し
た不純物が加熱中に放出され半導体を阻害するという欠
点を有していた。そのため前記電気溶融石英ガラス管を
空焼きし前記不純物を除去する必要があるが、その除去
に数週間から１ヶ月間の空焼きを必要とした。そして、
その間ウエーハの熱処理を停止せねばならないという欠
点を有していた。
【０００４】こうした欠点を解決するため、特開平３ー
１７０３４０号公報、特開平３ー３３２３号公報にみる
ような複合管が提案されている。しかしながら、この複
合炉芯管を用いてウエーハの熱処理を行ったところウエ
ーハボートの足と炉芯管の内層とが粘着し取り出しに支
障をきたすという欠点があることがわかった。本発明者
等はその原因について追求していたところ、前記炉芯管
を形成する内層の合成石英ガラスが１１００℃以上の高
温で長時間加熱すると粘着性が発生することを見出し
た。さらに、鋭意研究を続けたところ、その粘着性の発
生は、結晶質石英粉（水晶粉）を水素もしくはプロパン
等の燃焼火炎で溶融して得た石英ガラス（以下火炎溶融
石英ガラスという）には起こらないことを発見した。ま
た、前記火炎溶融石英ガラスには、前記電気溶融石英ガ
ラスに比べて、鉄、クロム、ニッケル、銅等の重金属不
純物の付着も少ないことを発見した。
１７０３４０号公報、特開平３ー３３２３号公報にみる
ような複合管が提案されている。しかしながら、この複
合炉芯管を用いてウエーハの熱処理を行ったところウエ
ーハボートの足と炉芯管の内層とが粘着し取り出しに支
障をきたすという欠点があることがわかった。本発明者
等はその原因について追求していたところ、前記炉芯管
を形成する内層の合成石英ガラスが１１００℃以上の高
温で長時間加熱すると粘着性が発生することを見出し
た。さらに、鋭意研究を続けたところ、その粘着性の発
生は、結晶質石英粉（水晶粉）を水素もしくはプロパン
等の燃焼火炎で溶融して得た石英ガラス（以下火炎溶融
石英ガラスという）には起こらないことを発見した。ま
た、前記火炎溶融石英ガラスには、前記電気溶融石英ガ
ラスに比べて、鉄、クロム、ニッケル、銅等の重金属不
純物の付着も少ないことを発見した。
【０００５】ところで、ウエーハ用炉芯管は、上述のと
おりその使用前に空焼きを行い該炉芯管内部の汚染や、
電気炉内のホコリ等を除去する必要があるが、該炉芯管
を前記火炎溶融石英ガラスのみで形成すると、空焼き中
につぶれや変形を起こす等の欠点があることがわかっ
た。そこで、この火炎溶融石英ガラスを内側にし、電気
溶融石英ガラスを外側に配置したところ、上記つぶれや
変形が起こらず、しかも不純物が優先的に外表面の電気
溶融石英ガラス層に付着し、不純物の内部表面への再付
着が防止できることを発見した。
おりその使用前に空焼きを行い該炉芯管内部の汚染や、
電気炉内のホコリ等を除去する必要があるが、該炉芯管
を前記火炎溶融石英ガラスのみで形成すると、空焼き中
につぶれや変形を起こす等の欠点があることがわかっ
た。そこで、この火炎溶融石英ガラスを内側にし、電気
溶融石英ガラスを外側に配置したところ、上記つぶれや
変形が起こらず、しかも不純物が優先的に外表面の電気
溶融石英ガラス層に付着し、不純物の内部表面への再付
着が防止できることを発見した。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記知見に
基づき完成されたものであり、立上げ時間の短い炉芯管
を提供することを目的とする。
基づき完成されたものであり、立上げ時間の短い炉芯管
を提供することを目的とする。
【０００７】また、本発明は、ウエーハのライフタイム
劣化の少ない炉芯管を提供することを目的とする。
劣化の少ない炉芯管を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、結晶質石英粉を電気溶融して得た石英ガ
ラスで外層を形成すると共に、前記結晶質石英粉を火炎
溶融して得た石英ガラスで内層を形成することを特徴と
する半導体熱処理用複合石英ガラス管に係る。
め、本発明は、結晶質石英粉を電気溶融して得た石英ガ
ラスで外層を形成すると共に、前記結晶質石英粉を火炎
溶融して得た石英ガラスで内層を形成することを特徴と
する半導体熱処理用複合石英ガラス管に係る。
【０００９】上記半導体熱処理用複合石英ガラス管は、
結晶質石英粉を火炎溶融して得た石英ガラス管を内側に
し、電気溶融して得た石英ガラス管を外側にして同心円
状に、かつ水平に保ち、内層管内を加圧状態に維持し、
これを共通軸の周りに同一速度で回転させながら一端よ
り他端に向けて外部加熱区域を移動させ、両管を一体化
する方法等で製造できる（特開平３ー１７０３４０号公
報等参照）。
結晶質石英粉を火炎溶融して得た石英ガラス管を内側に
し、電気溶融して得た石英ガラス管を外側にして同心円
状に、かつ水平に保ち、内層管内を加圧状態に維持し、
これを共通軸の周りに同一速度で回転させながら一端よ
り他端に向けて外部加熱区域を移動させ、両管を一体化
する方法等で製造できる（特開平３ー１７０３４０号公
報等参照）。
【００１０】上記において、「結晶質石英粉」とは、水
晶等の天然の結晶質二酸化ケイ素を粉砕し精製したガラ
ス原料を意味する。この結晶質石英粉の粒径は１０〜１
０００μｍ、より好ましくは５０〜５００μｍであり、
粒径が１０μｍ以下では石英粉が細か過ぎ気泡が発生す
る。また、粒径が１０００μｍ以上では純化が困難で、
不純物の混入が起こり易くなる。
晶等の天然の結晶質二酸化ケイ素を粉砕し精製したガラ
ス原料を意味する。この結晶質石英粉の粒径は１０〜１
０００μｍ、より好ましくは５０〜５００μｍであり、
粒径が１０μｍ以下では石英粉が細か過ぎ気泡が発生す
る。また、粒径が１０００μｍ以上では純化が困難で、
不純物の混入が起こり易くなる。
【００１１】さらに、上記において「空焼き」とは、炉
芯管を電気炉にセットし、ウエーハを挿入しない状態
で、加熱し、炉芯管内部の汚染や電気炉内のホコリを除
去することをいう。
芯管を電気炉にセットし、ウエーハを挿入しない状態
で、加熱し、炉芯管内部の汚染や電気炉内のホコリを除
去することをいう。
【００１２】炉芯管の清浄度の測定は、シリコンウエー
ハを空焼き後の炉に入れ、所定の時間加熱処理し、ウエ
ーハのライフタイムやシリコンウエーハ表面の酸化膜の
厚みを測定して行うが、ウエーハのライフタイムが異常
に短かったり、あるいはウエーハ表面の酸化膜の厚みが
異常に厚い場合には清浄度が充分でないとして、再度空
焼きを行う必要がある。それは前記ウエーハのライフタ
イムおよびウエーハ表面の酸化膜の厚みが規格内にはい
るまで何回も行う。
ハを空焼き後の炉に入れ、所定の時間加熱処理し、ウエ
ーハのライフタイムやシリコンウエーハ表面の酸化膜の
厚みを測定して行うが、ウエーハのライフタイムが異常
に短かったり、あるいはウエーハ表面の酸化膜の厚みが
異常に厚い場合には清浄度が充分でないとして、再度空
焼きを行う必要がある。それは前記ウエーハのライフタ
イムおよびウエーハ表面の酸化膜の厚みが規格内にはい
るまで何回も行う。
【００１３】上記複合管を形成する内側の石英ガラス層
には鉄、クロム、ニッケル、銅等の重金属不純物が１０
０ｐｐｂ以下、好ましくは５０ｐｐｂ以下の含有量であ
る必要がある。これ以上では、前記不純物がウエーハに
拡散し、該ウエーハのライフタイムを著しく低下させ
る。
には鉄、クロム、ニッケル、銅等の重金属不純物が１０
０ｐｐｂ以下、好ましくは５０ｐｐｂ以下の含有量であ
る必要がある。これ以上では、前記不純物がウエーハに
拡散し、該ウエーハのライフタイムを著しく低下させ
る。
【００１４】また、ガラス化した石英ガラスの気泡の発
生を防止するため、塩素および塩化水素の含有量を５０
０ｐｐｍ以下，好ましくは１００ｐｐｍ以下でなければ
ならない。
生を防止するため、塩素および塩化水素の含有量を５０
０ｐｐｍ以下，好ましくは１００ｐｐｍ以下でなければ
ならない。
【００１５】ところで、半導体治具の洗浄液としてフッ
化水素溶液が使用されるが、この溶液は使用中に不純物
の濃度が次第に高くなる性質を有している。そのためこ
れ迄は使用の度に新規処方液を必要とした。それが本発
明の複合石英ガラス管にあっては、外層を電気溶融石英
ガラスで構成し不純物の吸着を容易にしたので、フッ化
水素溶液の再使用が可能となった。
化水素溶液が使用されるが、この溶液は使用中に不純物
の濃度が次第に高くなる性質を有している。そのためこ
れ迄は使用の度に新規処方液を必要とした。それが本発
明の複合石英ガラス管にあっては、外層を電気溶融石英
ガラスで構成し不純物の吸着を容易にしたので、フッ化
水素溶液の再使用が可能となった。
【００１６】以下に実施例を示しさらに本発明を詳細に
説明する。
説明する。
【００１７】（ライフタイムの測定法）セミテックス製
ＬＩＦＥ ＴＥＣＨー８８Ｒ を使用してウエーハ面内
のライフタイムをマップ測定する方法。
ＬＩＦＥ ＴＥＣＨー８８Ｒ を使用してウエーハ面内
のライフタイムをマップ測定する方法。
【００１８】
（サンプル１） 結晶質石英粉を電気溶融して得た石英
ガラス管。
ガラス管。
【００１９】（サンプル２） 結晶質石英粉を酸水素溶
融して得た石英ガラス管。
融して得た石英ガラス管。
【００２０】（サンプル３） 四塩化ケイ素を火炎加水
分解し、塩素で脱水処理した合成石英ガラス管（塩素含
有量約１０００ｐｐｍ）。
分解し、塩素で脱水処理した合成石英ガラス管（塩素含
有量約１０００ｐｐｍ）。
【００２１】
【実施例】サンプル１を外側に、サンプル２を内側にし
て、特開平３ー１７０３４０号公報記載の製造法に基づ
いて複合石英ガラス管を得た。この複合石英ガラス管を
電気炉にセットして１１００℃で、５時間空焼きを行っ
た後、Ｐ形ウエーハを載置したボートをこの複合石英ガ
ラス管内に装填し、１０００℃で、５時間加熱しウエー
ハのライフタイムを測定した。
て、特開平３ー１７０３４０号公報記載の製造法に基づ
いて複合石英ガラス管を得た。この複合石英ガラス管を
電気炉にセットして１１００℃で、５時間空焼きを行っ
た後、Ｐ形ウエーハを載置したボートをこの複合石英ガ
ラス管内に装填し、１０００℃で、５時間加熱しウエー
ハのライフタイムを測定した。
【００２２】比較例として、前記サンプル１の石英ガラ
ス管（比較例１）、前記サンプル２の石英ガラス管（比
較例２）、および 前記サンプル１を外側に、サンプル
３を内側にし火炎融着して得た複合石英ガラス管（比較
例３）を用いて上記ウエーハの加熱処理を行った。その
結果を表１に示す。
ス管（比較例１）、前記サンプル２の石英ガラス管（比
較例２）、および 前記サンプル１を外側に、サンプル
３を内側にし火炎融着して得た複合石英ガラス管（比較
例３）を用いて上記ウエーハの加熱処理を行った。その
結果を表１に示す。
【００２３】表中、内は管の内側、外は管の外側を意味
し、電気とは電気溶融石英ガラスを、また酸水素とは酸
水素火炎溶融石英ガラスを、さらに合成とは合成石英ガ
ラスを意味する。
し、電気とは電気溶融石英ガラスを、また酸水素とは酸
水素火炎溶融石英ガラスを、さらに合成とは合成石英ガ
ラスを意味する。
【００２４】
【表１】 上記表において、ウエーハのライフタイムの規格値を１
００μｓｅｃとすると、本発明の複合石英ガラス管は空
焼きの１回目から規格値を満足する。他方、比較例１の
管は、５回目から規格値に該当し、空焼き時間が長くな
る。
００μｓｅｃとすると、本発明の複合石英ガラス管は空
焼きの１回目から規格値を満足する。他方、比較例１の
管は、５回目から規格値に該当し、空焼き時間が長くな
る。
【００２５】また、比較例２の管は、１回目から規格値
を充足するが、その値が本発明の複合石英ガラス管に比
べ遥かに低い。
を充足するが、その値が本発明の複合石英ガラス管に比
べ遥かに低い。
【００２６】さらに、比較例３の複合管は、管の複合化
時に気泡が多数発生し、見栄えが悪く、また加熱処理
後、ボートの足が内層に付着してしまった。
時に気泡が多数発生し、見栄えが悪く、また加熱処理
後、ボートの足が内層に付着してしまった。
【００２７】
【発明の効果】上記実施例でみたように本発明の複合石
英ガラス管は、空焼きを１回行なうだけでライフタイム
の良好なウエーハを得ることができる。このように、本
発明の複合石英ガラス炉芯管は立上げ時間を短くでき、
その上、洗浄液の再利用も可能にする等、産業上利用価
値の高いものである。
英ガラス管は、空焼きを１回行なうだけでライフタイム
の良好なウエーハを得ることができる。このように、本
発明の複合石英ガラス炉芯管は立上げ時間を短くでき、
その上、洗浄液の再利用も可能にする等、産業上利用価
値の高いものである。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C03B 20/00 C03C 3/06 H01L 21/22 H01L 21/324
Claims (3)
- 【請求項１】 結晶質石英粉を電気溶融して得た石英ガ
ラスで外層を形成すると共に、結晶質石英粉を燃焼火炎
で溶融して得た石英ガラスで内層を形成することを特徴
とする半導体熱処理用複合石英ガラス管。 - 【請求項２】 上記燃焼火炎が酸水素火炎であることを
特徴とする請求項１記載の半導体熱処理用複合石英ガラ
ス管。 - 【請求項３】 上記内層を形成する石英ガラス層中の重
金属不純物含有量が１００ｐｐｂ以下であることを特徴
とする請求項１記載の半導体熱処理用複合石英ガラス
管。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23513392A JP2777855B2 (ja) | 1992-08-12 | 1992-08-12 | 半導体熱処理用複合石英ガラス管 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23513392A JP2777855B2 (ja) | 1992-08-12 | 1992-08-12 | 半導体熱処理用複合石英ガラス管 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0656600A JPH0656600A (ja) | 1994-03-01 |
| JP2777855B2 true JP2777855B2 (ja) | 1998-07-23 |
Family
ID=16981547
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23513392A Expired - Fee Related JP2777855B2 (ja) | 1992-08-12 | 1992-08-12 | 半導体熱処理用複合石英ガラス管 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2777855B2 (ja) |
-
1992
- 1992-08-12 JP JP23513392A patent/JP2777855B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0656600A (ja) | 1994-03-01 |
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