JP4139184B2 - 石英ガラス製冶工具の再生方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造工程などに用いられる石英ガラス製冶工具の再生方法に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＭＯＳＬＳＩやバイポーラＬＳＩなどの半導体装置は、酸化工程、ＣＶＤ工程、エッチング工程等、通常５００を超える多くの工程を経て製造される。各工程には多数の半導体装置製造装置を必要とし、それらの半導体装置製造装置には石英ガラス製冶工具が組み込まれている。また、これらの石英ガラス製冶工具は消耗品として取り扱われており、程度の軽い破損は修理して使用するが、消耗したものは廃棄処分することが行われている。
【０００３】
図１３は、従来の石英ガラス冶工具が処理される概略フローを示す図である。
図１３に示すように、石英ガラス素材メーカ１１０から石英ガラス材料加工メーカ１２０へ供給される石英ガラス材料１１２には品質データ１１４が添付される。また、ユーザー１３０は石英ガラス材料加工メーカ１２０から石英ガラス製冶工具１２２を購入し、消耗石英ガラス冶工具１３２を、廃棄処分１３４することが一般に行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術には以下に掲げる問題点があった。
石英ガラス及び石英ガラス製冶工具は高価なものなので、廃棄品を元の形状に復元（再生）させる技術が試みられてきたが、水素バーナを利用した石英ガラスの溶融接合や肉盛などによる再生品に含まれる不純物を元の冶工具に含まれる不純物より少なくすることが困難であった。
【０００５】
図１４は、従来技術の火炎温度（１８５０℃）にて処理した場合の不純物含有量の一例を示す図である。
図１４に示すように、石英ガラスの材料に含まれる不純物量は、処理前（図中、再生品）より処理後（図中、再生（２））の方が増加している（Ａｌ（アルミニウムの場合、１１．６７ｐｐｍから１２．３５ｐｐｍに増加）。
【０００６】
即ち、石英ガラス製冶工具を製作する場合、素材の含有不純物濃度を確認する手段は受け入れの段階で素材の石英ガラスに添付してある不純物分析票のみである。受け入れ後の加工工程では、不純物がなるべく増えないように取り扱うが、積極的に不純物を減少させる手法がなく。加工汚染は避けられないのが現状である。
【０００７】
繰返し行われる再生システムにおいて、同じ冶工具が何度も再生処理を受けるために含有不純物が元の冶工具より少しでも増える傾向があれば、この不純物の増加が累積して、使用できない不純物レベルにまで増えることになる。現存の加工設備及び加工システムでは不純物が増加するので、一般には再生処理は行われていない。また再生する冶工具はユーザーで使用し、さらに汚染の進んだものであるので、現存の加工手法では全く対応できないという問題点があった。
【０００８】
本発明は斯かる問題点を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、高温の火炎処理で石英ガラスを再溶融し不純物を取り除く加工処理を行い、消耗石英ガラス製冶工具を再生石英ガラス製冶工具として再生する石英ガラス製冶工具の再生方法に関する技術を提供する点にある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の本発明の要旨は、半導体製造工程に用いられる石英ガラス製冶工具の再生方法であって、石英ガラス材料を受け入れる材料受け入れ工程と、反応副生成物の除去を行う付着物、副生成膜除去工程と、希フッ酸や超純水を利用する洗浄工程と、前記石英ガラス材料の寸法、外観検査を行う外観検査工程と、前記石英ガラス材料を加工処理して再生石英ガラス製冶工具を製造する加工処理工程とを有し、前記材料受け入れ工程における前記石英ガラス材料は、半導体製造工場において使用後に廃棄処分となる消耗石英ガラス製冶工具であり、前記加工処理工程における火炎処理は、所定温度以上の火炎温度で前記石英ガラスの再溶融を行い不純物を取り除く火炎処理工程を含み、前記火炎処理工程は、略板状や略ドーム状の前記石英ガラス材料において前記半導体製造工程でのエッチングや、反応副生成物の除去のための研削による肉厚減少分を補償する肉盛を、肉厚減少した面と反対面に行う厚み再生工程を含むことを特徴とする石英ガラス製冶工具の再生方法に存する。
請求項２記載の本発明の要旨は、前記加工処理工程は、略板状や略ドーム状の前記石英ガラス材料を、前記半導体製造工程に適応した粗さを有する基準面に研磨する研磨工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の石英ガラス製冶工具の再生方法に存する。
請求項３記載の本発明の要旨は、前記火炎処理工程は、略チューブ状の前記石英ガラス材料を、再溶融させながら前記石英ガラス材料の厚みが回復するように肉寄せを行い肉寄チューブを作成し、該肉寄チューブに他の肉寄チューブを溶融接続し、溶融接続された前記肉寄チューブを所定の長さに切って仕上げをする工程を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の石英ガラス製冶工具の再生方法に存する。
請求項４記載の本発明の要旨は、前記火炎処理工程は、ノズル出口が石英ガラスで作成された酸水素バーナを利用して、１９５０℃以上の高温で行う火炎処理を行う工程と、前記ノズル出口から放射される高温の火炎を生成する酸素と水素とを、前記ノズル出口から所定の配管距離が保たれた混合部にて混合する工程とを有することを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の石英ガラス製冶工具の再生方法に存する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１に示すように、本実施の形態に係る石英ガラス製冶工具の再生方法は、石英ガラス冶工具再生メーカ２０がユーザー１０Ａから供給された消耗石英ガラス製冶工具（石英ガラス材料）１２を再生処理し、品質データ２４を添付した再生石英ガラス製冶工具２２をユーザー１０Ｂに対して納入する方法である。
【００１１】
即ち、従来は廃棄されていた消耗石英ガラス製冶工具１２を、高温の火炎処理で石英ガラスを再溶融し不純物を取り除く再生処理することで再生石英ガラス製冶工具２２として製品化し、含有不純物量を含む品質データ２４を製品添付してユーザー１０Ｂに納入する。ユーザー１０Ａとユーザー１０Ｂは同一ユーザーであってもかまわない。
【００１２】
図２は、図１の再生石英ガラス製冶工具２２が処理される工程の一例を示す図である。
材料受け入れ（工程００１）後、付着物、副生成膜除去を行う（工程００２）。この工程では、再生対象品についている付着物や反応副生成物の除去をクラス１０００のクリーンルームで行う。付着物を種類に応じて例えばフッ酸と硝酸の混合液や金属が含まれる場合は、王水、有機系の場合はアンモニアと過酸化水素の混合液等を用いて除去する。
【００１３】
希フッ酸、超純水洗浄を行う（工程００３）。この工程では、付着部の残留分を完全に除去する目的で純水では超音波をかけてリンスを行う。この部屋の清浄度もクラス１０００である。
【００１４】
寸法、外観検査を行う（工程００４）。この工程では、再生品の寸法計測や形状調査を行い、再生計画を立てる。
【００１５】
縮小加工を行う（工程００５）。この工程では、使用済みの石英ガラス材料１２（例として反応室を利用する）の内部壁面は半導体製造工程においてエッチングされたり、反応副生成物の付着しているので、品質向上のために内側を削る（研削等により内面を削る）。この後の工程では外側に肉盛の処理を行うが、この方法だけでは内径が大きくなってしまうの下記の縮小加工を行う。
【００１６】
ここで、図を参照しながら工程００５〜００７の加工処理について詳細に説明する。
図３は、図２の工程００５において縮小加工される石英ガラス材料１２の斜視図を示す。
【００１７】
石英ガラス材料１２（反応室）を再生処理するための化学反応はこの略ドーム状の反応室の内面１２Ｘで行われる。図中には、石英ガラス材料１２が切り取られるリング状１２Ｂを示す。
図４は、図３の縮小加工の各処理を示す図である。
図４の（ａ）に示すように、略ドーム状の石英ガラス材料１２のドーム下部１２Ａを所定幅のリング状１２Ｂに切り取り、図４の（ｂ）に示すようにドーム部１２Ｄをフラウンジ１２Ｃから切り離す。
【００１８】
次の工程が高温熱処理工程なので、不純物の内部拡散等を防ぐため、クラス１００のエリア（クリーンルーム）にて洗浄を行う（工程００６）。
【００１９】
切り離された部分を石英ガラス製酸水素バーナで再度溶着し、また、厚み再生を行う（工程００７）。縮小加工では、内径が大きくなり、また、リング状１２Ｂの切り取りにより反応室が縮小し、反応室の外径も縮小しているので、石英ガラスを外側に溶着することにより、厚み再生が行われる。
【００２０】
図４の（ｃ）に示すように、ドーム部１２Ｄの外面に肉盛１２Ｅを行い、また、フラウンジ１２Ｃにも肉盛１２Ｆを行い、再びフラウンジ１２Ｃにドーム部１２Ｄを取り付ける。これらの処理により反応室の内径を小さくするように加工できる。
【００２１】
その後の工程００８〜０１５において、研磨（半導体製造工程に適応した粗さなどを有する基準面を考慮した）、マシニング（形状を考慮した）、希フッ酸、超純水洗浄、焼き仕上げ、高温アニール、寸法検査、希フッ酸、超純水洗浄を行い、梱包して再生石英ガラス製冶工具２２を出荷する。
【００２２】
次に、石英ガラス製酸水素バーナを用いて石英ガラス材料１２を加工する場合の加熱温度について説明する。
【００２３】
図５は、図１の石英ガラス材料１２の加工に利用される石英ガラス製酸水素バーナの一例を示す図である。
図５の（ａ）は、従来の酸水素バーナ５０Ａの一例を示す。この酸水素バーナ５０Ａでは、酸素（Ｏ２）と水素（Ｈ２）とがノズルの出口で混合されて水素が燃焼する。
【００２４】
図５の（ｂ）は、図１の石英ガラス冶工具再生メーカ２０にて利用される石英ガラス製酸水素バーナ（酸水素バーナ）５０Ｂの一例を示す。
【００２５】
この酸水素バーナ５０Ｂのノズル出口５６から所定の距離が保たれた混合部５１にて水素５２と酸素５４とが事前に混合され、ノズル出口５６から火炎が発生する。
【００２６】
図５の（ａ）においては、ベルヌイ効果により水素（５気圧程度）の流速を早くすることで酸素と水素との混合をよくして火炎温度を高くするが、この高流速の水素は周囲の空気を吸込むことで火炎の冷却効果も伴い、火炎温度は１８００℃程度に温度上限がある。
【００２７】
一方、図５の（ｂ）においては、ベルヌイ効果を利用せずに混合部５１にて水素５２と酸素５４とが混合されるので、水素（２気圧程度）の流速による冷却効果が少なく１９００℃以上に火炎温度を保つことができる。
【００２８】
水素の爆発限界は、大気中において４％から７５％であり、下限１０％以下、上限下及び限の範囲が２０％以上という可燃性ガスの定義に全てあてはまる。
【００２９】
一般に、水素の燃焼は爆発する濃度の範囲内で実施されているが、全て反応するのであれば問題なく、反応しない水素が大気に拡散してから爆発することを恐れて、従来技術においては混合割合の限界を決められている。特に、水素がノズル出口で酸素と混合する方式では、その安全係数を高く保ち、最大でも水素：酸素＝１：１の状態で使用されている場合が多い。
【００３０】
一方、本実施の形態においては、ノズル出口５６から所定の配管距離が保たれた混合部５１にて、酸素５４と水素５２とが出会い、十分に混合されて理想混合比の水素５２：酸素５４＝２：１に近づけても未反応の水素が出ないように混合させることができる。
【００３１】
なお、ノズル出口５６の素材は、石英ガラスを使用することにより、火炎内への金属の混入を防ぐ。
【００３２】
図６は、図５の（ｂ）の石英ガラス製酸水素バーナ５０Ｂを用いて処理された石英ガラス中の不純物含有量を示す図である。また、不純物含有量はフレームレス原子吸光法で測定され、測定値を表とグラフにまとめたものである。
【００３３】
図６の（ａ）は、石英ガラス材料１２の加工処理を２回（図中、再生１回、再生２回で示す。）行った際の、不純物含有量（単位ＰＰＭ）の表とグラフである。また、図６の（ｂ）は、石英ガラス材料１２の加工処理を１回（図中、再生品で示す。）行った際の、不純物含有量（単位ＰＰＭ）の表とグラフである。
【００３４】
対象となる不純物は、アルミニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、銅（Ｃｕ）、リチウム（Ｌｉ）、チタン（Ｔｉ）であり、全ての不純物について、加工処理前の石英ガラス材料１２に含まれる不純物に比較して加工処理後の石英ガラス材料１２に含まれる不純物は、減少、又は、同等であることがわかる。
【００３５】
特に、最も含有量の多いアルミニウムの場合、図６の（ａ）において、再生前５５Ａ、再生１回５５Ｂ、再生２回５５Ｃと順番に１２．６０ＰＰＭ、１２．１０ＰＰＭ、１２．００ＰＰＭと加工処理を行う毎に含有量が減少している。
【００３６】
また、図６の（ｂ）において、使用済５７Ａ、再生品５７Ｂに対応して、１２．７３ＰＰＭ、１１．６７ＰＰＭと、再生後に不純物含有量が減少している。
【００３７】
不純物含有量の減少は、１９５０℃以上での高温の火炎処理を行うことで、アルミニウムなど金属不純物が蒸発し、大気に拡散したためと推察される。
【００３８】
次に、図５の石英ガラス製酸水素バーナ５０Ｂを使用して、石英ガラス材料１２を加工処理し、再生石英ガラス製冶工具２２を作成する他の実施例を説明する。
【００３９】
（実施例１）
図７は、本実施の形態に係る石英ガラス製冶工具の再生方法における実施例の一例を示す図である。
図７の（ａ）は、半導体製造装置７０における石英ガラス使用部７２を示す。
図７の（ｂ）は、図７の（ａ）における石英ガラス使用部７２の詳細を示す図である。ウエハ７６を保持する石英ガラスリング７４上のウエハ７６が反応性イオンによるエッチングが行われる側を石英ガラスリング７４の反応面側７４Ａ、反対面を反対面側７４Ｂとする。
【００４０】
石英ガラスリング７４は、半導体製造処理を繰返し行う際、反応面側７４Ａに不純物が蓄積するので、反応面側７４Ａの研削等によりこの不純物除去を繰返し、研削ができない程度の肉厚になったとき、消耗石英ガラス製冶工具１２として、再生処理用の石英ガラス材料１２となる。
【００４１】
図８は、図７の石英ガラスリング７４の詳細を示す図である。
図８の（ａ）の石英ガラスリング７４において、図７で説明した反応面側７４Ａ及び反対面側７４Ｂを示す。
【００４２】
半導体製造処理において、図８の（ｂ）の反応面側７４Ａの研削が繰返され、消耗石英ガラス製冶工具１２となる。
【００４３】
実施例１では、図８の（ｃ）に示すように、石英ガラスリング７４の反対面側７４Ｂに石英ガラスの肉盛７４Ｃを施す。
【００４４】
その後、石英ガラスリング７４の反応面側７４Ａを研削して、厚さ７４Ｄを整える。
【００４５】
（実施例２）
図９は、本実施の形態に係る石英ガラス製冶工具の再生方法における実施例の他の一例を示す図である。
【００４６】
石英ガラスで作られる部品に反応室内を観察や反応の様子を分析するための窓がある。これらは他の治工具に比べ、反応室側の面はエッチングされにくいので再生する厚み（肉盛）は少なくてよい。
【００４７】
図９の（ａ）に示すような矩形の比較的小さな略板状の石英ガラス材料１２の場合、付着している反応副生成物を除去し、気フッ酸で洗浄、乾燥後、図９の（ｂ）に示す断面図の反応室側面８２を研削して、汚染層を除去する。図中、反対面は外側面８１となる。
【００４８】
次に、希フッ酸で洗浄し乾燥後に、図９の（ｃ）に示す外側面８１に石英ガラスを肉盛８３する。このとき使用する酸水素バーナは、従来のバーナの火炎温度（約１８５０℃）より温度が１００℃ほど高い１９５０℃の火炎８４を使用する。その結果、図６における含有不純物測定データが示すように、消耗石英ガラス製冶工具１２より再生品の不純物含有量が少なくなる。
【００４９】
次に、図９の（ｄ）に示すように所定の厚みになるように反応室側面８２を研削し、外側面８１と反応室側面８２とを両面研磨して、歪取りのアニールを、例えばＭＯＳデバイス製造工程で使用されている最高温度で行い、クリーンルーム内で検査、洗浄、乾燥、梱包して完了する。
【００５０】
なお、本実施例２の場合、半導体製造工程における冶工具の使用環境では、エッチングによる減少が少ないので、肉盛８３により再生した部位が、研削や研磨により反応室側面８２に露出するまで非常に長い期間が必要となる。それ故、再生後の反応室側には肉盛８３をした面、即ち、図９の（ｄ）における外側面８１を反応室側になるように半導体製造装置に取り付けることで、常に新しい（含不純物の少ない）面が反応室側へ対向することができる。このように、冶工具を反対向きに取り付けなくとも十分な効果が得られることは言うまでもない。
【００５１】
（実施例３）
図１０は、本実施の形態に係る石英ガラス製冶工具の再生方法における実施例のその他の一例を示す図である。
【００５２】
図１０の（ａ）は、石英ガラス材料１２がチューブ９０の場合を示す。チューブ９０の厚み９１が薄くなると従来は廃棄されていたが、本実施例３では石英ガラス材料１２として利用する。
【００５３】
図１０の（ｂ）に示すように、チューブ９０を再溶融させながら、反応管（チューブ）の厚みが回復するように肉寄せを行い、肉寄チューブ９０Ａを作成する。
【００５４】
図１０の（ｃ）に示すように、肉寄チューブ９０Ａに適応する他の肉寄チューブ９０Ｂを溶融接続する。
【００５５】
図１０の（ｄ）に示すように、溶融接続された肉寄チューブ９０Ａと肉寄チューブ９０Ｂとを所定の長さ（サイズ）に切って仕上げをする。
【００５６】
図１０の（ｅ）は、図１０の（ａ）〜（ｄ）の各工程を実行する際に利用される機器の一例を示す。
【００５７】
図１１は、本実施の形態に係る石英ガラス製冶工具の再生方法における応用例である。
図１２は、本実施の形態に係る石英ガラス製冶工具の再生方法における他の応用例である。
【００５８】
その他、図１１に示すように、加熱処理された石英ガラス材料１２である石英ボート９５を石英ガラス製の矯正冶具９７を用いて、加熱処理中に形状矯正する方法や、図１２（ａ）に示す略ドーム状の消耗石英ガラス製冶工具９８から切り出された２つの側辺９８Ｂと、１つの底辺９８Ｃとで囲まれた略三角形のドーム壁構成片９８Ａ、又は、別途作成されたドーム壁構成片９８Ａを溶融接合して新しい再生石英ガラス製冶工具２２を作成することもできる。
【００５９】
また、各処理工程を行う作業室の雰囲気を、半導体製造工程におけるクリーンルームなどの雰囲気に準じて設定することは、石英ガラスの含有不純物の数値を低くするために望ましいことである。更に、作業員などの人体から発散される汗に含まれるナトリウムやナトリウム化合物が製品に影響を与えないため、天井に喚起孔を設けたり、空調を用いた気流を製品から略鉛直方向に上昇するよう設計することも製品の品質管理に有効となる。
【００６０】
実施の形態に係る石英ガラス製冶工具の再生方法は上記の如く構成されているので、以下に掲げる効果を奏する。
【００６１】
石英ガラス冶工具再生メーカ２０では、半導体製造業のユーザー１０Ａにおいて通常廃棄処理される消耗石英ガラス製冶工具１２などを原材料として、高温の火炎処理にて石英ガラスの一部を再溶融して不純物を取り除き再生石英ガラス製冶工具２２の製品として再利用させることができる。１９５０℃程度の高温の火炎処理を行うことで、含有不純物を増加させることなく、不純物含有量の少ない高品質の石英ガラスの品質を維持することができる。
【００６２】
また、高温の火炎処理を行うことで、高温処理時においても粘性の高い石英ガラスの加工が容易にでき、作業性が向上する。その結果、熟練度の低い作業員でも再生石英ガラス製冶工具２２を再生することができる。
【００６３】
消耗石英ガラス製冶工具１２の素材である石英ガラスを廃棄物として全てを溶融し、別の石英ガラス製冶工具を新しく製造するのではなく、石英ガラスの形状の大部分をそのまま利用し、一部を再溶融するだけで再生石英ガラス製冶工具２２を再生でき、エネルギーコストを含む製造コスト（再生コスト）を低く抑えることができる。
【００６４】
なお、本実施の形態においては、本発明はそれに限定されず、本発明を適用する上で好適な石英ガラス製冶工具の再生方法に適用することができる。
【００６５】
また、上記構成部材の数、位置、形状等は上記実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。
【００６６】
なお、各図において、同一構成要素には同一符号を付している。
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されているので、以下に掲げる効果を奏する。
石英ガラス冶工具再生メーカにおいて、通常廃棄処理される消耗石英ガラス製冶工具について、高温の火炎処理にて石英ガラスの一部を再溶融して不純物を取り除き、含有不純物を増加させることなく、不純物含有量の少ない高品質の再生石英ガラス製冶工具の製品として再利用できる。
【００６７】
また、消耗石英ガラス製冶工具の素材である石英ガラス全てを溶融し、別の石英ガラス製冶工具を新しく製造するのではなく、石英ガラスの大部分をそのまま利用し、一部を再溶融するだけなのでエネルギーコストを含む製造コスト（再生コスト）を低く抑えることができる。その結果、資源の有効活用及び環境負荷の削減が達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る石英ガラス製冶工具の再生方法の概略処理の流れを示す図である。
【図２】図１の再生石英ガラス製冶工具が処理される工程の一例を示す図である。
【図３】図２の工程００５において縮小加工される石英ガラス材料の斜視図を示す。
【図４】図３の縮小加工の各処理を示す図である。
【図５】図１の石英ガラス材料の加工に利用される石英ガラス製酸水素バーナの一例を示す図である。
【図６】図５の（ｂ）の石英ガラス製酸水素バーナを用いて処理された石英ガラス中の不純物含有量を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る石英ガラス製冶工具の再生方法における実施例の一例を示す図である。
【図８】図７の石英ガラスリングの詳細を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る石英ガラス製冶工具の再生方法における実施例の他の一例を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る石英ガラス製冶工具の再生方法における実施例のその他の一例を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態に係る石英ガラス製冶工具の再生方法における応用例である。
【図１２】本発明の実施の形態に係る石英ガラス製冶工具の再生方法における他の応用例である。
【図１３】従来の石英ガラス冶工具が処理される概略フローを示す図である。
【図１４】従来技術の火炎温度にて処理した場合の不純物含有量の一例を示す図である。
【符号の説明】
１０Ａ ユーザー
１０Ｂ ユーザー
１２ 消耗石英ガラス製冶工具（石英ガラス材料）
１２Ａ ドーム下部
１２Ｂ リング状
１２Ｃ フラウンジ
１２Ｄ ドーム部
１２Ｅ 肉盛
１２Ｆ 肉盛
１２Ｘ 内面
２０ 石英ガラス冶工具再生メーカ
２２ 再生石英ガラス製冶工具
２４ 品質データ
５０Ａ 酸水素バーナ
５０Ｂ 石英ガラス製酸水素バーナ（酸水素バーナ）
５１ 混合部
５２ 水素
５４ 酸素
５５Ａ 再生前
５５Ｂ 再生１回
５５Ｃ 再生２回
５６ ノズル出口
５７Ａ 使用済
５７Ｂ 再生品
７０ 半導体製造装置
７２ 石英ガラス使用部
７４ 石英ガラスリング
７４Ａ 反応面側
７４Ｂ 反対面側
７４Ｃ 肉盛
７４Ｄ 厚さ
７６ ウエハ
８１ 外側面
８２ 反応室側面
８３ 肉盛
８４ 火炎
９０ チューブ
９０Ａ 肉寄チューブ
９０Ｂ 肉寄チューブ
９１ 厚み
９５ 石英ボート
９７ 矯正冶具
９８ 消耗石英ガラス製冶工具
９８Ａ ドーム壁構成片
９８Ｂ 側辺
９８Ｃ 底辺
１１０ 石英ガラス素材メーカ
１１２ 石英ガラス材料
１１４ 品質データ
１２０ 石英ガラス材料加工メーカ
１２２ 石英ガラス製冶工具
１３０ ユーザー
１３２ 消耗石英ガラス冶工具
１３４ 廃棄処分
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造工程などに用いられる石英ガラス製冶工具の再生方法に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＭＯＳＬＳＩやバイポーラＬＳＩなどの半導体装置は、酸化工程、ＣＶＤ工程、エッチング工程等、通常５００を超える多くの工程を経て製造される。各工程には多数の半導体装置製造装置を必要とし、それらの半導体装置製造装置には石英ガラス製冶工具が組み込まれている。また、これらの石英ガラス製冶工具は消耗品として取り扱われており、程度の軽い破損は修理して使用するが、消耗したものは廃棄処分することが行われている。
【０００３】
図１３は、従来の石英ガラス冶工具が処理される概略フローを示す図である。
図１３に示すように、石英ガラス素材メーカ１１０から石英ガラス材料加工メーカ１２０へ供給される石英ガラス材料１１２には品質データ１１４が添付される。また、ユーザー１３０は石英ガラス材料加工メーカ１２０から石英ガラス製冶工具１２２を購入し、消耗石英ガラス冶工具１３２を、廃棄処分１３４することが一般に行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術には以下に掲げる問題点があった。
石英ガラス及び石英ガラス製冶工具は高価なものなので、廃棄品を元の形状に復元（再生）させる技術が試みられてきたが、水素バーナを利用した石英ガラスの溶融接合や肉盛などによる再生品に含まれる不純物を元の冶工具に含まれる不純物より少なくすることが困難であった。
【０００５】
図１４は、従来技術の火炎温度（１８５０℃）にて処理した場合の不純物含有量の一例を示す図である。
図１４に示すように、石英ガラスの材料に含まれる不純物量は、処理前（図中、再生品）より処理後（図中、再生（２））の方が増加している（Ａｌ（アルミニウムの場合、１１．６７ｐｐｍから１２．３５ｐｐｍに増加）。
【０００６】
即ち、石英ガラス製冶工具を製作する場合、素材の含有不純物濃度を確認する手段は受け入れの段階で素材の石英ガラスに添付してある不純物分析票のみである。受け入れ後の加工工程では、不純物がなるべく増えないように取り扱うが、積極的に不純物を減少させる手法がなく。加工汚染は避けられないのが現状である。
【０００７】
繰返し行われる再生システムにおいて、同じ冶工具が何度も再生処理を受けるために含有不純物が元の冶工具より少しでも増える傾向があれば、この不純物の増加が累積して、使用できない不純物レベルにまで増えることになる。現存の加工設備及び加工システムでは不純物が増加するので、一般には再生処理は行われていない。また再生する冶工具はユーザーで使用し、さらに汚染の進んだものであるので、現存の加工手法では全く対応できないという問題点があった。
【０００８】
本発明は斯かる問題点を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、高温の火炎処理で石英ガラスを再溶融し不純物を取り除く加工処理を行い、消耗石英ガラス製冶工具を再生石英ガラス製冶工具として再生する石英ガラス製冶工具の再生方法に関する技術を提供する点にある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の本発明の要旨は、半導体製造工程に用いられる石英ガラス製冶工具の再生方法であって、石英ガラス材料を受け入れる材料受け入れ工程と、反応副生成物の除去を行う付着物、副生成膜除去工程と、希フッ酸や超純水を利用する洗浄工程と、前記石英ガラス材料の寸法、外観検査を行う外観検査工程と、前記石英ガラス材料を加工処理して再生石英ガラス製冶工具を製造する加工処理工程とを有し、前記材料受け入れ工程における前記石英ガラス材料は、半導体製造工場において使用後に廃棄処分となる消耗石英ガラス製冶工具であり、前記加工処理工程における火炎処理は、所定温度以上の火炎温度で前記石英ガラスの再溶融を行い不純物を取り除く火炎処理工程を含み、前記火炎処理工程は、略板状や略ドーム状の前記石英ガラス材料において前記半導体製造工程でのエッチングや、反応副生成物の除去のための研削による肉厚減少分を補償する肉盛を、肉厚減少した面と反対面に行う厚み再生工程を含むことを特徴とする石英ガラス製冶工具の再生方法に存する。
請求項２記載の本発明の要旨は、前記加工処理工程は、略板状や略ドーム状の前記石英ガラス材料を、前記半導体製造工程に適応した粗さを有する基準面に研磨する研磨工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の石英ガラス製冶工具の再生方法に存する。
請求項３記載の本発明の要旨は、前記火炎処理工程は、略チューブ状の前記石英ガラス材料を、再溶融させながら前記石英ガラス材料の厚みが回復するように肉寄せを行い肉寄チューブを作成し、該肉寄チューブに他の肉寄チューブを溶融接続し、溶融接続された前記肉寄チューブを所定の長さに切って仕上げをする工程を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の石英ガラス製冶工具の再生方法に存する。
請求項４記載の本発明の要旨は、前記火炎処理工程は、ノズル出口が石英ガラスで作成された酸水素バーナを利用して、１９５０℃以上の高温で行う火炎処理を行う工程と、前記ノズル出口から放射される高温の火炎を生成する酸素と水素とを、前記ノズル出口から所定の配管距離が保たれた混合部にて混合する工程とを有することを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の石英ガラス製冶工具の再生方法に存する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１に示すように、本実施の形態に係る石英ガラス製冶工具の再生方法は、石英ガラス冶工具再生メーカ２０がユーザー１０Ａから供給された消耗石英ガラス製冶工具（石英ガラス材料）１２を再生処理し、品質データ２４を添付した再生石英ガラス製冶工具２２をユーザー１０Ｂに対して納入する方法である。
【００１１】
即ち、従来は廃棄されていた消耗石英ガラス製冶工具１２を、高温の火炎処理で石英ガラスを再溶融し不純物を取り除く再生処理することで再生石英ガラス製冶工具２２として製品化し、含有不純物量を含む品質データ２４を製品添付してユーザー１０Ｂに納入する。ユーザー１０Ａとユーザー１０Ｂは同一ユーザーであってもかまわない。
【００１２】
図２は、図１の再生石英ガラス製冶工具２２が処理される工程の一例を示す図である。
材料受け入れ（工程００１）後、付着物、副生成膜除去を行う（工程００２）。この工程では、再生対象品についている付着物や反応副生成物の除去をクラス１０００のクリーンルームで行う。付着物を種類に応じて例えばフッ酸と硝酸の混合液や金属が含まれる場合は、王水、有機系の場合はアンモニアと過酸化水素の混合液等を用いて除去する。
【００１３】
希フッ酸、超純水洗浄を行う（工程００３）。この工程では、付着部の残留分を完全に除去する目的で純水では超音波をかけてリンスを行う。この部屋の清浄度もクラス１０００である。
【００１４】
寸法、外観検査を行う（工程００４）。この工程では、再生品の寸法計測や形状調査を行い、再生計画を立てる。
【００１５】
縮小加工を行う（工程００５）。この工程では、使用済みの石英ガラス材料１２（例として反応室を利用する）の内部壁面は半導体製造工程においてエッチングされたり、反応副生成物の付着しているので、品質向上のために内側を削る（研削等により内面を削る）。この後の工程では外側に肉盛の処理を行うが、この方法だけでは内径が大きくなってしまうの下記の縮小加工を行う。
【００１６】
ここで、図を参照しながら工程００５〜００７の加工処理について詳細に説明する。
図３は、図２の工程００５において縮小加工される石英ガラス材料１２の斜視図を示す。
【００１７】
石英ガラス材料１２（反応室）を再生処理するための化学反応はこの略ドーム状の反応室の内面１２Ｘで行われる。図中には、石英ガラス材料１２が切り取られるリング状１２Ｂを示す。
図４は、図３の縮小加工の各処理を示す図である。
図４の（ａ）に示すように、略ドーム状の石英ガラス材料１２のドーム下部１２Ａを所定幅のリング状１２Ｂに切り取り、図４の（ｂ）に示すようにドーム部１２Ｄをフラウンジ１２Ｃから切り離す。
【００１８】
次の工程が高温熱処理工程なので、不純物の内部拡散等を防ぐため、クラス１００のエリア（クリーンルーム）にて洗浄を行う（工程００６）。
【００１９】
切り離された部分を石英ガラス製酸水素バーナで再度溶着し、また、厚み再生を行う（工程００７）。縮小加工では、内径が大きくなり、また、リング状１２Ｂの切り取りにより反応室が縮小し、反応室の外径も縮小しているので、石英ガラスを外側に溶着することにより、厚み再生が行われる。
【００２０】
図４の（ｃ）に示すように、ドーム部１２Ｄの外面に肉盛１２Ｅを行い、また、フラウンジ１２Ｃにも肉盛１２Ｆを行い、再びフラウンジ１２Ｃにドーム部１２Ｄを取り付ける。これらの処理により反応室の内径を小さくするように加工できる。
【００２１】
その後の工程００８〜０１５において、研磨（半導体製造工程に適応した粗さなどを有する基準面を考慮した）、マシニング（形状を考慮した）、希フッ酸、超純水洗浄、焼き仕上げ、高温アニール、寸法検査、希フッ酸、超純水洗浄を行い、梱包して再生石英ガラス製冶工具２２を出荷する。
【００２２】
次に、石英ガラス製酸水素バーナを用いて石英ガラス材料１２を加工する場合の加熱温度について説明する。
【００２３】
図５は、図１の石英ガラス材料１２の加工に利用される石英ガラス製酸水素バーナの一例を示す図である。
図５の（ａ）は、従来の酸水素バーナ５０Ａの一例を示す。この酸水素バーナ５０Ａでは、酸素（Ｏ２）と水素（Ｈ２）とがノズルの出口で混合されて水素が燃焼する。
【００２４】
図５の（ｂ）は、図１の石英ガラス冶工具再生メーカ２０にて利用される石英ガラス製酸水素バーナ（酸水素バーナ）５０Ｂの一例を示す。
【００２５】
この酸水素バーナ５０Ｂのノズル出口５６から所定の距離が保たれた混合部５１にて水素５２と酸素５４とが事前に混合され、ノズル出口５６から火炎が発生する。
【００２６】
図５の（ａ）においては、ベルヌイ効果により水素（５気圧程度）の流速を早くすることで酸素と水素との混合をよくして火炎温度を高くするが、この高流速の水素は周囲の空気を吸込むことで火炎の冷却効果も伴い、火炎温度は１８００℃程度に温度上限がある。
【００２７】
一方、図５の（ｂ）においては、ベルヌイ効果を利用せずに混合部５１にて水素５２と酸素５４とが混合されるので、水素（２気圧程度）の流速による冷却効果が少なく１９００℃以上に火炎温度を保つことができる。
【００２８】
水素の爆発限界は、大気中において４％から７５％であり、下限１０％以下、上限下及び限の範囲が２０％以上という可燃性ガスの定義に全てあてはまる。
【００２９】
一般に、水素の燃焼は爆発する濃度の範囲内で実施されているが、全て反応するのであれば問題なく、反応しない水素が大気に拡散してから爆発することを恐れて、従来技術においては混合割合の限界を決められている。特に、水素がノズル出口で酸素と混合する方式では、その安全係数を高く保ち、最大でも水素：酸素＝１：１の状態で使用されている場合が多い。
【００３０】
一方、本実施の形態においては、ノズル出口５６から所定の配管距離が保たれた混合部５１にて、酸素５４と水素５２とが出会い、十分に混合されて理想混合比の水素５２：酸素５４＝２：１に近づけても未反応の水素が出ないように混合させることができる。
【００３１】
なお、ノズル出口５６の素材は、石英ガラスを使用することにより、火炎内への金属の混入を防ぐ。
【００３２】
図６は、図５の（ｂ）の石英ガラス製酸水素バーナ５０Ｂを用いて処理された石英ガラス中の不純物含有量を示す図である。また、不純物含有量はフレームレス原子吸光法で測定され、測定値を表とグラフにまとめたものである。
【００３３】
図６の（ａ）は、石英ガラス材料１２の加工処理を２回（図中、再生１回、再生２回で示す。）行った際の、不純物含有量（単位ＰＰＭ）の表とグラフである。また、図６の（ｂ）は、石英ガラス材料１２の加工処理を１回（図中、再生品で示す。）行った際の、不純物含有量（単位ＰＰＭ）の表とグラフである。
【００３４】
対象となる不純物は、アルミニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、銅（Ｃｕ）、リチウム（Ｌｉ）、チタン（Ｔｉ）であり、全ての不純物について、加工処理前の石英ガラス材料１２に含まれる不純物に比較して加工処理後の石英ガラス材料１２に含まれる不純物は、減少、又は、同等であることがわかる。
【００３５】
特に、最も含有量の多いアルミニウムの場合、図６の（ａ）において、再生前５５Ａ、再生１回５５Ｂ、再生２回５５Ｃと順番に１２．６０ＰＰＭ、１２．１０ＰＰＭ、１２．００ＰＰＭと加工処理を行う毎に含有量が減少している。
【００３６】
また、図６の（ｂ）において、使用済５７Ａ、再生品５７Ｂに対応して、１２．７３ＰＰＭ、１１．６７ＰＰＭと、再生後に不純物含有量が減少している。
【００３７】
不純物含有量の減少は、１９５０℃以上での高温の火炎処理を行うことで、アルミニウムなど金属不純物が蒸発し、大気に拡散したためと推察される。
【００３８】
次に、図５の石英ガラス製酸水素バーナ５０Ｂを使用して、石英ガラス材料１２を加工処理し、再生石英ガラス製冶工具２２を作成する他の実施例を説明する。
【００３９】
（実施例１）
図７は、本実施の形態に係る石英ガラス製冶工具の再生方法における実施例の一例を示す図である。
図７の（ａ）は、半導体製造装置７０における石英ガラス使用部７２を示す。
図７の（ｂ）は、図７の（ａ）における石英ガラス使用部７２の詳細を示す図である。ウエハ７６を保持する石英ガラスリング７４上のウエハ７６が反応性イオンによるエッチングが行われる側を石英ガラスリング７４の反応面側７４Ａ、反対面を反対面側７４Ｂとする。
【００４０】
石英ガラスリング７４は、半導体製造処理を繰返し行う際、反応面側７４Ａに不純物が蓄積するので、反応面側７４Ａの研削等によりこの不純物除去を繰返し、研削ができない程度の肉厚になったとき、消耗石英ガラス製冶工具１２として、再生処理用の石英ガラス材料１２となる。
【００４１】
図８は、図７の石英ガラスリング７４の詳細を示す図である。
図８の（ａ）の石英ガラスリング７４において、図７で説明した反応面側７４Ａ及び反対面側７４Ｂを示す。
【００４２】
半導体製造処理において、図８の（ｂ）の反応面側７４Ａの研削が繰返され、消耗石英ガラス製冶工具１２となる。
【００４３】
実施例１では、図８の（ｃ）に示すように、石英ガラスリング７４の反対面側７４Ｂに石英ガラスの肉盛７４Ｃを施す。
【００４４】
その後、石英ガラスリング７４の反応面側７４Ａを研削して、厚さ７４Ｄを整える。
【００４５】
（実施例２）
図９は、本実施の形態に係る石英ガラス製冶工具の再生方法における実施例の他の一例を示す図である。
【００４６】
石英ガラスで作られる部品に反応室内を観察や反応の様子を分析するための窓がある。これらは他の治工具に比べ、反応室側の面はエッチングされにくいので再生する厚み（肉盛）は少なくてよい。
【００４７】
図９の（ａ）に示すような矩形の比較的小さな略板状の石英ガラス材料１２の場合、付着している反応副生成物を除去し、気フッ酸で洗浄、乾燥後、図９の（ｂ）に示す断面図の反応室側面８２を研削して、汚染層を除去する。図中、反対面は外側面８１となる。
【００４８】
次に、希フッ酸で洗浄し乾燥後に、図９の（ｃ）に示す外側面８１に石英ガラスを肉盛８３する。このとき使用する酸水素バーナは、従来のバーナの火炎温度（約１８５０℃）より温度が１００℃ほど高い１９５０℃の火炎８４を使用する。その結果、図６における含有不純物測定データが示すように、消耗石英ガラス製冶工具１２より再生品の不純物含有量が少なくなる。
【００４９】
次に、図９の（ｄ）に示すように所定の厚みになるように反応室側面８２を研削し、外側面８１と反応室側面８２とを両面研磨して、歪取りのアニールを、例えばＭＯＳデバイス製造工程で使用されている最高温度で行い、クリーンルーム内で検査、洗浄、乾燥、梱包して完了する。
【００５０】
なお、本実施例２の場合、半導体製造工程における冶工具の使用環境では、エッチングによる減少が少ないので、肉盛８３により再生した部位が、研削や研磨により反応室側面８２に露出するまで非常に長い期間が必要となる。それ故、再生後の反応室側には肉盛８３をした面、即ち、図９の（ｄ）における外側面８１を反応室側になるように半導体製造装置に取り付けることで、常に新しい（含不純物の少ない）面が反応室側へ対向することができる。このように、冶工具を反対向きに取り付けなくとも十分な効果が得られることは言うまでもない。
【００５１】
（実施例３）
図１０は、本実施の形態に係る石英ガラス製冶工具の再生方法における実施例のその他の一例を示す図である。
【００５２】
図１０の（ａ）は、石英ガラス材料１２がチューブ９０の場合を示す。チューブ９０の厚み９１が薄くなると従来は廃棄されていたが、本実施例３では石英ガラス材料１２として利用する。
【００５３】
図１０の（ｂ）に示すように、チューブ９０を再溶融させながら、反応管（チューブ）の厚みが回復するように肉寄せを行い、肉寄チューブ９０Ａを作成する。
【００５４】
図１０の（ｃ）に示すように、肉寄チューブ９０Ａに適応する他の肉寄チューブ９０Ｂを溶融接続する。
【００５５】
図１０の（ｄ）に示すように、溶融接続された肉寄チューブ９０Ａと肉寄チューブ９０Ｂとを所定の長さ（サイズ）に切って仕上げをする。
【００５６】
図１０の（ｅ）は、図１０の（ａ）〜（ｄ）の各工程を実行する際に利用される機器の一例を示す。
【００５７】
図１１は、本実施の形態に係る石英ガラス製冶工具の再生方法における応用例である。
図１２は、本実施の形態に係る石英ガラス製冶工具の再生方法における他の応用例である。
【００５８】
その他、図１１に示すように、加熱処理された石英ガラス材料１２である石英ボート９５を石英ガラス製の矯正冶具９７を用いて、加熱処理中に形状矯正する方法や、図１２（ａ）に示す略ドーム状の消耗石英ガラス製冶工具９８から切り出された２つの側辺９８Ｂと、１つの底辺９８Ｃとで囲まれた略三角形のドーム壁構成片９８Ａ、又は、別途作成されたドーム壁構成片９８Ａを溶融接合して新しい再生石英ガラス製冶工具２２を作成することもできる。
【００５９】
また、各処理工程を行う作業室の雰囲気を、半導体製造工程におけるクリーンルームなどの雰囲気に準じて設定することは、石英ガラスの含有不純物の数値を低くするために望ましいことである。更に、作業員などの人体から発散される汗に含まれるナトリウムやナトリウム化合物が製品に影響を与えないため、天井に喚起孔を設けたり、空調を用いた気流を製品から略鉛直方向に上昇するよう設計することも製品の品質管理に有効となる。
【００６０】
実施の形態に係る石英ガラス製冶工具の再生方法は上記の如く構成されているので、以下に掲げる効果を奏する。
【００６１】
石英ガラス冶工具再生メーカ２０では、半導体製造業のユーザー１０Ａにおいて通常廃棄処理される消耗石英ガラス製冶工具１２などを原材料として、高温の火炎処理にて石英ガラスの一部を再溶融して不純物を取り除き再生石英ガラス製冶工具２２の製品として再利用させることができる。１９５０℃程度の高温の火炎処理を行うことで、含有不純物を増加させることなく、不純物含有量の少ない高品質の石英ガラスの品質を維持することができる。
【００６２】
また、高温の火炎処理を行うことで、高温処理時においても粘性の高い石英ガラスの加工が容易にでき、作業性が向上する。その結果、熟練度の低い作業員でも再生石英ガラス製冶工具２２を再生することができる。
【００６３】
消耗石英ガラス製冶工具１２の素材である石英ガラスを廃棄物として全てを溶融し、別の石英ガラス製冶工具を新しく製造するのではなく、石英ガラスの形状の大部分をそのまま利用し、一部を再溶融するだけで再生石英ガラス製冶工具２２を再生でき、エネルギーコストを含む製造コスト（再生コスト）を低く抑えることができる。
【００６４】
なお、本実施の形態においては、本発明はそれに限定されず、本発明を適用する上で好適な石英ガラス製冶工具の再生方法に適用することができる。
【００６５】
また、上記構成部材の数、位置、形状等は上記実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。
【００６６】
なお、各図において、同一構成要素には同一符号を付している。
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されているので、以下に掲げる効果を奏する。
石英ガラス冶工具再生メーカにおいて、通常廃棄処理される消耗石英ガラス製冶工具について、高温の火炎処理にて石英ガラスの一部を再溶融して不純物を取り除き、含有不純物を増加させることなく、不純物含有量の少ない高品質の再生石英ガラス製冶工具の製品として再利用できる。
【００６７】
また、消耗石英ガラス製冶工具の素材である石英ガラス全てを溶融し、別の石英ガラス製冶工具を新しく製造するのではなく、石英ガラスの大部分をそのまま利用し、一部を再溶融するだけなのでエネルギーコストを含む製造コスト（再生コスト）を低く抑えることができる。その結果、資源の有効活用及び環境負荷の削減が達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る石英ガラス製冶工具の再生方法の概略処理の流れを示す図である。
【図２】図１の再生石英ガラス製冶工具が処理される工程の一例を示す図である。
【図３】図２の工程００５において縮小加工される石英ガラス材料の斜視図を示す。
【図４】図３の縮小加工の各処理を示す図である。
【図５】図１の石英ガラス材料の加工に利用される石英ガラス製酸水素バーナの一例を示す図である。
【図６】図５の（ｂ）の石英ガラス製酸水素バーナを用いて処理された石英ガラス中の不純物含有量を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る石英ガラス製冶工具の再生方法における実施例の一例を示す図である。
【図８】図７の石英ガラスリングの詳細を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る石英ガラス製冶工具の再生方法における実施例の他の一例を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る石英ガラス製冶工具の再生方法における実施例のその他の一例を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態に係る石英ガラス製冶工具の再生方法における応用例である。
【図１２】本発明の実施の形態に係る石英ガラス製冶工具の再生方法における他の応用例である。
【図１３】従来の石英ガラス冶工具が処理される概略フローを示す図である。
【図１４】従来技術の火炎温度にて処理した場合の不純物含有量の一例を示す図である。
【符号の説明】
１０Ａ ユーザー
１０Ｂ ユーザー
１２ 消耗石英ガラス製冶工具（石英ガラス材料）
１２Ａ ドーム下部
１２Ｂ リング状
１２Ｃ フラウンジ
１２Ｄ ドーム部
１２Ｅ 肉盛
１２Ｆ 肉盛
１２Ｘ 内面
２０ 石英ガラス冶工具再生メーカ
２２ 再生石英ガラス製冶工具
２４ 品質データ
５０Ａ 酸水素バーナ
５０Ｂ 石英ガラス製酸水素バーナ（酸水素バーナ）
５１ 混合部
５２ 水素
５４ 酸素
５５Ａ 再生前
５５Ｂ 再生１回
５５Ｃ 再生２回
５６ ノズル出口
５７Ａ 使用済
５７Ｂ 再生品
７０ 半導体製造装置
７２ 石英ガラス使用部
７４ 石英ガラスリング
７４Ａ 反応面側
７４Ｂ 反対面側
７４Ｃ 肉盛
７４Ｄ 厚さ
７６ ウエハ
８１ 外側面
８２ 反応室側面
８３ 肉盛
８４ 火炎
９０ チューブ
９０Ａ 肉寄チューブ
９０Ｂ 肉寄チューブ
９１ 厚み
９５ 石英ボート
９７ 矯正冶具
９８ 消耗石英ガラス製冶工具
９８Ａ ドーム壁構成片
９８Ｂ 側辺
９８Ｃ 底辺
１１０ 石英ガラス素材メーカ
１１２ 石英ガラス材料
１１４ 品質データ
１２０ 石英ガラス材料加工メーカ
１２２ 石英ガラス製冶工具
１３０ ユーザー
１３２ 消耗石英ガラス冶工具
１３４ 廃棄処分
Claims (4)
- 半導体製造工程に用いられる石英ガラス製冶工具の再生方法であって、石英ガラス材料を受け入れる材料受け入れ工程と、反応副生成物の除去を行う付着物、副生成膜除去工程と、希フッ酸や超純水を利用する洗浄工程と、前記石英ガラス材料の寸法、外観検査を行う外観検査工程と、前記石英ガラス材料を加工処理して再生石英ガラス製冶工具を製造する加工処理工程とを有し、前記材料受け入れ工程における前記石英ガラス材料は、半導体製造工場において使用後に廃棄処分となる消耗石英ガラス製冶工具であり、前記加工処理工程における火炎処理は、所定温度以上の火炎温度で前記石英ガラスの再溶融を行い不純物を取り除く火炎処理工程を含み、
前記火炎処理工程は、略板状や略ドーム状の前記石英ガラス材料において前記半導体製造工程でのエッチングや、反応副生成物の除去のための研削による肉厚減少分を補償する肉盛を、肉厚減少した面と反対面に行う厚み再生工程を含むことを特徴とする石英ガラス製冶工具の再生方法。 - 前記加工処理工程は、略板状や略ドーム状の前記石英ガラス材料を、前記半導体製造工程に適応した粗さを有する基準面に研磨する研磨工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の石英ガラス製冶工具の再生方法。
- 前記火炎処理工程は、略チューブ状の前記石英ガラス材料を、再溶融させながら前記石英ガラス材料の厚みが回復するように肉寄せを行い肉寄チューブを作成し、該肉寄チューブに他の肉寄チューブを溶融接続し、溶融接続された前記肉寄チューブを所定の長さに切って仕上げをする工程を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の石英ガラス製冶工具の再生方法。
- 前記火炎処理工程は、
ノズル出口が石英ガラスで作成された酸水素バーナを利用して、１９５０℃以上の高温で行う火炎処理を行う工程と、
前記ノズル出口から放射される高温の火炎を生成する酸素と水素とを、前記ノズル出口から所定の配管距離が保たれた混合部にて混合する工程とを有することを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の石英ガラス製冶工具の再生方法。
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