JPH0612762B2 - 石英ガラス製炉芯管の製造方法 - Google Patents
石英ガラス製炉芯管の製造方法Info
- Publication number
- JPH0612762B2 JPH0612762B2 JP59142455A JP14245584A JPH0612762B2 JP H0612762 B2 JPH0612762 B2 JP H0612762B2 JP 59142455 A JP59142455 A JP 59142455A JP 14245584 A JP14245584 A JP 14245584A JP H0612762 B2 JPH0612762 B2 JP H0612762B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- quartz glass
- core tube
- furnace core
- alkali metal
- semiconductor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Glass Compositions (AREA)
- Glass Melting And Manufacturing (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明はＳｉ等の半導体物質の熱処理に使用される石
英ガラス製炉芯管の製造方法に関するものである。
英ガラス製炉芯管の製造方法に関するものである。
従来の技術 従来から半導体製造プロセス（特に熱処理プロセス）に
おいて、その耐熱性と高純度の観点から石英ガラス製の
装置や治具部品が使用されてきた。
おいて、その耐熱性と高純度の観点から石英ガラス製の
装置や治具部品が使用されてきた。
発明が解決しようとする課題 しかし、従来の石英ガラスを半導体熱処理用の炉芯管と
して使用して熱処理を施した場合、半導体素子の酸化膜
中にイオン半径の小さなアルカリ金属イオンが存在し、
これらのイオンが酸化膜中を比較的自由に移動するた
め、高濃度になると、反転層の生成や静電容量の変化等
を起こし、素子として機能しなくなる問題があった。
して使用して熱処理を施した場合、半導体素子の酸化膜
中にイオン半径の小さなアルカリ金属イオンが存在し、
これらのイオンが酸化膜中を比較的自由に移動するた
め、高濃度になると、反転層の生成や静電容量の変化等
を起こし、素子として機能しなくなる問題があった。
この問題は、高密度化した素子の場合、特に重要にな
る。
る。
半導体のアルカリ金属や銅による汚染が実際の半導体製
造のどの工程で生ずるかを調べたところ、熱処理工程で
使用される拡散炉が最も大きな因子であることがわかっ
た。すなわち、従来の石英ガラス製炉芯管を使用する拡
散炉において、石英ガラス中では、シリコン酸化膜中と
同様にアルカリ金属や銅が移動しやすく、特に高温で
は、石英ガラス炉芯管の表面から飛び出して、熱処理中
の半導体表面を汚染することがわかったのである。
造のどの工程で生ずるかを調べたところ、熱処理工程で
使用される拡散炉が最も大きな因子であることがわかっ
た。すなわち、従来の石英ガラス製炉芯管を使用する拡
散炉において、石英ガラス中では、シリコン酸化膜中と
同様にアルカリ金属や銅が移動しやすく、特に高温で
は、石英ガラス炉芯管の表面から飛び出して、熱処理中
の半導体表面を汚染することがわかったのである。
また、これらのアルカリ金属や銅は石英ガラス製炉芯管
の表面ばかりでなく、操業時、高温度になった炉壁や均
熱管から飛び出して石英ガラス製炉芯管を通って半導体
素子を汚染する欠点があった。
の表面ばかりでなく、操業時、高温度になった炉壁や均
熱管から飛び出して石英ガラス製炉芯管を通って半導体
素子を汚染する欠点があった。
この発明は、前述のような欠点を解消して、特別な石英
ガラスにすることにより、高性能の半導体素子を高い歩
留りで得ることができる半導体熱処理用炉芯管の製造方
法を提供することを目的とするものである。
ガラスにすることにより、高性能の半導体素子を高い歩
留りで得ることができる半導体熱処理用炉芯管の製造方
法を提供することを目的とするものである。
課題を解決するための手段 本発明は、半導体物質の熱処理に使用する石英ガラス製
炉芯管の製造方法において、天然水晶の精製粉を溶融し
てつくり、しかも、天然水晶の精製時に又は精製後に脱
アルカリ処理をしてＮａ、Ｋ、Ｌｉのアルカリ金属元素
の総不純物量を２ppm以下にし、かつ粘性を１２００℃
において１０12ポイズ以上にすることを特徴とする石英
ガラス製炉芯管の製造方法を要旨としている。
炉芯管の製造方法において、天然水晶の精製粉を溶融し
てつくり、しかも、天然水晶の精製時に又は精製後に脱
アルカリ処理をしてＮａ、Ｋ、Ｌｉのアルカリ金属元素
の総不純物量を２ppm以下にし、かつ粘性を１２００℃
において１０12ポイズ以上にすることを特徴とする石英
ガラス製炉芯管の製造方法を要旨としている。
実施例 この発明は半導体熱処理用炉芯管の石英ガラスの不純物
量を単に全般的に留意するだけでなく、その中でも特に
高温において石英ガラス内を移動しやすいＮａ、Ｋ、Ｌ
ｉのアルカリ金属元素の不純物量を規制することによ
り、これらのアルカリ金属元素の少ない石英ガラス製の
炉心管を半導体の熱処理に使用するものであり、それに
より、石英ガラス中から上記アルカリ金属元素が移動す
ることを防止するだけでなく、均熱管や炉壁から飛び出
したアルカリ金属を石英ガラス中にトラップすることに
よって半導体素子の製造歩留りの向上をはかったもので
ある。
量を単に全般的に留意するだけでなく、その中でも特に
高温において石英ガラス内を移動しやすいＮａ、Ｋ、Ｌ
ｉのアルカリ金属元素の不純物量を規制することによ
り、これらのアルカリ金属元素の少ない石英ガラス製の
炉心管を半導体の熱処理に使用するものであり、それに
より、石英ガラス中から上記アルカリ金属元素が移動す
ることを防止するだけでなく、均熱管や炉壁から飛び出
したアルカリ金属を石英ガラス中にトラップすることに
よって半導体素子の製造歩留りの向上をはかったもので
ある。
アルカリ金属イオンが石英ガラス中にトラップされるの
は次のような理由によるものと思われる。
は次のような理由によるものと思われる。
通常、石英ガラスは第１図に示すような構造になってお
り、不規則な結合状態にあって、非架橋酸素（Ａ）が存
在している。高温で移動しやすいアルカリ金属イオン
（Ｒ）はこの非架橋酸素（Ａ）と結合している。
り、不規則な結合状態にあって、非架橋酸素（Ａ）が存
在している。高温で移動しやすいアルカリ金属イオン
（Ｒ）はこの非架橋酸素（Ａ）と結合している。
従来の石英ガラスは、このアルカリ金属イオンが通常各
元素に各々１〜３ppm含まれていた。これらのアルカリ
金属イオンが高温で使用中に移動して半導体素子に悪影
響を与えていた。
元素に各々１〜３ppm含まれていた。これらのアルカリ
金属イオンが高温で使用中に移動して半導体素子に悪影
響を与えていた。
これらのアルカリ金属を強制的に脱アルカリすると、第
２図に示すようにアルカリ金属イオン（Ｒ）と結合して
いた非架橋酸素（Ａ）は、非常に活性な状態（Ａ）＊に
なる。
２図に示すようにアルカリ金属イオン（Ｒ）と結合して
いた非架橋酸素（Ａ）は、非常に活性な状態（Ａ）＊に
なる。
この様な石英ガラスを半導体熱処理用部材として使用し
た場合、高温で使用してもアルカリ金属イオンが移動し
て半導体素子に悪影響をおよぼすことがないことはもち
ろん、均熱管および炉壁等から飛び出したアルカリ金属
イオンは、第３図に示すように、非常に活性な状態にな
った非架橋酸素（Ａ）＊にトラップされ、高温中で使用
しても移動することがなく、したがって半導体素子に悪
影響をおよぼすことがない。
た場合、高温で使用してもアルカリ金属イオンが移動し
て半導体素子に悪影響をおよぼすことがないことはもち
ろん、均熱管および炉壁等から飛び出したアルカリ金属
イオンは、第３図に示すように、非常に活性な状態にな
った非架橋酸素（Ａ）＊にトラップされ、高温中で使用
しても移動することがなく、したがって半導体素子に悪
影響をおよぼすことがない。
上記のように、均熱管や炉壁から飛び出したアルカリ金
属を石英ガラス中にトラップするためには、石英ガラス
中のアルカリ金属、特に高温で移動しやすいＮａ、Ｋ、
Ｌｉの総不純物量を２ppm以下（好ましくは１．５ppm以
下）にする必要がある。石英ガラス中のアルカリ金属が
２ppm以上になると、前述のように均熱管や炉壁から飛
び出したアルカリ金属イオンをトラップすることができ
ず、半導体素子に悪影響を与えるからである。
属を石英ガラス中にトラップするためには、石英ガラス
中のアルカリ金属、特に高温で移動しやすいＮａ、Ｋ、
Ｌｉの総不純物量を２ppm以下（好ましくは１．５ppm以
下）にする必要がある。石英ガラス中のアルカリ金属が
２ppm以上になると、前述のように均熱管や炉壁から飛
び出したアルカリ金属イオンをトラップすることができ
ず、半導体素子に悪影響を与えるからである。
また、後掲の表１及び表２のデータからも理解されるよ
うに、炉芯管の変形は単に粘性不足によってのみ生じる
だけでなく、Ｎａ＋Ｋ＋Ｌｉの不純物量にも左右される
ものであり、１２００℃における粘性が１０12ポイズ以
上でないと、高温での使用中に石英ガラスが変形を起こ
し、長時間の使用ができなくなる。
うに、炉芯管の変形は単に粘性不足によってのみ生じる
だけでなく、Ｎａ＋Ｋ＋Ｌｉの不純物量にも左右される
ものであり、１２００℃における粘性が１０12ポイズ以
上でないと、高温での使用中に石英ガラスが変形を起こ
し、長時間の使用ができなくなる。
実施例（１） 天然水晶を微粉砕し、１５０〜２５０＃に選別し、脱鉄
した後、浮遊選鉱法により精鉱し、さらに６０℃以上で
濃度５％のフッ化水素酸液に１０時間浸漬して精製粉に
した。これから銅とアルカリ金属を飛散させるために長
時間（１２時間）溶融して成形し、外径１００mm、肉厚
３mm、長さ１８２０mmの炉芯管を得た。この炉芯管の化
学分析値を表１に示す。
した後、浮遊選鉱法により精鉱し、さらに６０℃以上で
濃度５％のフッ化水素酸液に１０時間浸漬して精製粉に
した。これから銅とアルカリ金属を飛散させるために長
時間（１２時間）溶融して成形し、外径１００mm、肉厚
３mm、長さ１８２０mmの炉芯管を得た。この炉芯管の化
学分析値を表１に示す。
実施例（２） 実施例（１）で得られた精製粉を７時間溶融してインゴ
ットをつくり、そのインゴットを１２００℃以上の加熱
下で１０〜５０ＫＶの直流で５時間以上電解し、アルカ
リ金属および銅を移動させ、純化された部分を成形して
外径１００mm、肉厚３mm、長さ１８２０mmの炉芯管を得
た。この炉芯管の化学分析値を表１に示す。
ットをつくり、そのインゴットを１２００℃以上の加熱
下で１０〜５０ＫＶの直流で５時間以上電解し、アルカ
リ金属および銅を移動させ、純化された部分を成形して
外径１００mm、肉厚３mm、長さ１８２０mmの炉芯管を得
た。この炉芯管の化学分析値を表１に示す。
比較例（１）及び（２） 前述の実施例（１）（２）と同じ形状に合成石英で成形
した炉芯管を得た（比較例１）。
した炉芯管を得た（比較例１）。
また、天然水晶を微粉砕して５０〜２５０＃に選別して
脱鉄した後、浮遊選別鉱法により精鉱し、フッ酸処理し
た原料粉を溶融して従来の高純度石英ガラス炉芯管（前
述の実施例（１）（２）と同じ形状）に成形した（比較
例２）。
脱鉄した後、浮遊選別鉱法により精鉱し、フッ酸処理し
た原料粉を溶融して従来の高純度石英ガラス炉芯管（前
述の実施例（１）（２）と同じ形状）に成形した（比較
例２）。
これらの炉芯管の化学分析値を表１に示す。
ＳｉＣ−Ｓｉ系の均熱管をライナー管として拡散炉に取
り付け、上述した実施例（１）（２）及び比較例（１）
（２）で得た炉芯管をその均熱管内に挿入し、かつ、半
導体素子を載置したウェハーボートを炉芯管内に内装
し、１２５０℃で加熱して半導体を製造する作業を４ケ
月間続けた後、各炉心管と、そこで得られた半導体素子
のフラットバンドの電圧差｜ΔＶＦＢ｜を調べた。これ
らの結果を表−２に示す。
り付け、上述した実施例（１）（２）及び比較例（１）
（２）で得た炉芯管をその均熱管内に挿入し、かつ、半
導体素子を載置したウェハーボートを炉芯管内に内装
し、１２５０℃で加熱して半導体を製造する作業を４ケ
月間続けた後、各炉心管と、そこで得られた半導体素子
のフラットバンドの電圧差｜ΔＶＦＢ｜を調べた。これ
らの結果を表−２に示す。
表２に示すように、比較例１は変形のために使用不可能
となった。また、比較例２は失透に伴う変形があるが、
これについて説明すると次のとおりである。すなわち、
本願発明の特性的特徴は Ｎａ＋Ｋ＋Ｌｉ≦２ppm 粘性≧１０12ポイズ（１２００℃） の２つであるが、比較例２は、上記特徴のうちを満足
しないものである。比較例２は、たとえ粘性において１
０12ポイズ以上というの特性を満足していたとして
も、表１から明らかなようにＮａ＋Ｋ＋Ｌｉを５ppm含
有するものであり、これを炉芯管として高温中で使用す
ると、特に炉芯管の長さ方向において層状に失透が生じ
る。これにより、部分的に失透部の剥離が生じ、強いて
は変形につながるのである。
となった。また、比較例２は失透に伴う変形があるが、
これについて説明すると次のとおりである。すなわち、
本願発明の特性的特徴は Ｎａ＋Ｋ＋Ｌｉ≦２ppm 粘性≧１０12ポイズ（１２００℃） の２つであるが、比較例２は、上記特徴のうちを満足
しないものである。比較例２は、たとえ粘性において１
０12ポイズ以上というの特性を満足していたとして
も、表１から明らかなようにＮａ＋Ｋ＋Ｌｉを５ppm含
有するものであり、これを炉芯管として高温中で使用す
ると、特に炉芯管の長さ方向において層状に失透が生じ
る。これにより、部分的に失透部の剥離が生じ、強いて
は変形につながるのである。
発明の効果 以上のように、本発明によれば、高温中で移動しやすい
アルカリ金属イオンを規制することにより、炉壁や均熱
管を通過した上記イオンを炉心管の石英ガラスにトラッ
プするので、半導体素子に悪影響を与えず、高品質の半
導体素子を製造できるのである。
アルカリ金属イオンを規制することにより、炉壁や均熱
管を通過した上記イオンを炉心管の石英ガラスにトラッ
プするので、半導体素子に悪影響を与えず、高品質の半
導体素子を製造できるのである。
また、本発明によれば、石英ガラスについて網目修蝕イ
オンであるアルカリ類を低くするため、粘性を高める効
果も併せ持たせることができる。
オンであるアルカリ類を低くするため、粘性を高める効
果も併せ持たせることができる。
さらに、本発明においては、石英ガラスは原料粉の高純
度化処理や、長時間溶融によるアルカリの除去や、ある
いは溶融インゴットの電解処理等により得ることができ
るため、安価に製造することができる。
度化処理や、長時間溶融によるアルカリの除去や、ある
いは溶融インゴットの電解処理等により得ることができ
るため、安価に製造することができる。
なお、前述の実施例では、長時間溶融とインゴットの電
解による製造方法を示したが、本発明はこれに限定され
るものではなく、他の製造方法も採用できる。
解による製造方法を示したが、本発明はこれに限定され
るものではなく、他の製造方法も採用できる。
第１図は通常の石英ガラスの構造を示す説明図、第２図
は第１図のものから脱アルカリを行ったものの構造を示
す説明図、第３図は第２図の構造から飛びだしたアルカ
リ金属イオンが非架橋酸素にトラップされる状態を示す
説明図。 Ａ……非架橋酸素 Ｒ……アルカリ金属イオン
は第１図のものから脱アルカリを行ったものの構造を示
す説明図、第３図は第２図の構造から飛びだしたアルカ
リ金属イオンが非架橋酸素にトラップされる状態を示す
説明図。 Ａ……非架橋酸素 Ｒ……アルカリ金属イオン
フロントページの続き (72)発明者 上嶋 信幸 山形県西置賜郡小国町大字小国町378番地 東芝セラミツクス株式会社小国製造所内 (56)参考文献 特開 昭52−45260（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−59818（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−78529（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−151339（ＪＰ，Ａ) 特公 昭55−5852（ＪＰ，Ｂ１)
Claims (1)
- 【請求項１】半導体物質の熱処理に使用する石英ガラス
製炉芯管の製造方法において、天然水晶の精製粉を溶融
してつくり、しかも、天然水晶の精製時に又は精製後に
脱アルカリ処理をしてＮａ、Ｋ、Ｌｉのアルカリ金属元
素の総不純物量を２ppm以下にし、かつ粘性を１２００
℃において１０12ポイズ以上にすることを特徴とする石
英ガラス製炉芯管の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59142455A JPH0612762B2 (ja) | 1984-07-11 | 1984-07-11 | 石英ガラス製炉芯管の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59142455A JPH0612762B2 (ja) | 1984-07-11 | 1984-07-11 | 石英ガラス製炉芯管の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6123314A JPS6123314A (ja) | 1986-01-31 |
| JPH0612762B2 true JPH0612762B2 (ja) | 1994-02-16 |
Family
ID=15315711
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59142455A Expired - Fee Related JPH0612762B2 (ja) | 1984-07-11 | 1984-07-11 | 石英ガラス製炉芯管の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0612762B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH566077A5 (ja) * | 1972-08-05 | 1975-08-29 | Heraeus Schott Quarzschmelze | |
| JPS5245260A (en) * | 1975-10-08 | 1977-04-09 | Hitachi Ltd | Tool of quartz jig |
-
1984
- 1984-07-11 JP JP59142455A patent/JPH0612762B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6123314A (ja) | 1986-01-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4923497A (en) | Method for the continuous production of a tube or rod of vitreous fused silica | |
| CA1156816A (en) | Process for manufacturing si useful for semiconductor components from quartz sand | |
| JPS60137892A (ja) | 石英ガラスルツボ | |
| JP4181226B2 (ja) | 高純度、高耐熱性石英ガラスの製造方法 | |
| JPH05301731A (ja) | 石英ガラスの純化方法 | |
| JP3268049B2 (ja) | 石英ガラス材及びその製造法 | |
| JP2004292306A (ja) | モールドプレス成形用光学ガラス | |
| JPH0612762B2 (ja) | 石英ガラス製炉芯管の製造方法 | |
| DE2532969A1 (de) | Verfahren zur herstellung von glas | |
| JPS63236723A (ja) | 半導体工業用石英ガラス製品 | |
| JP2009504559A (ja) | フロート板ガラスにおける表面欠陥を回避する方法、ならびに板ガラスとその利用法 | |
| JPH065665B2 (ja) | 半導体熱処理用石英部材 | |
| WO2012060337A1 (ja) | 半導体封入用無鉛ガラス及び半導体封入用外套管 | |
| KR102157890B1 (ko) | 폐주석의 정제 방법 | |
| JPH066495B2 (ja) | 高純度石英ガラスの製造方法 | |
| JP2777858B2 (ja) | 半導体熱処理用シリカガラス管およびその製造方法 | |
| JPH02175687A (ja) | シリコン単結晶引上げ用石英ルツボ | |
| JP2911023B2 (ja) | シリコンウエハ熱処理用石英ガラス治具およびその使用方法 | |
| US4316742A (en) | Copper refining | |
| JPH0791160B2 (ja) | 半導体製造用石英ガラス部材 | |
| JPH07102980B2 (ja) | 半導体製造用石英ガラス部材 | |
| JPS6123316A (ja) | 半導体熱処理炉用構成部材 | |
| US3905792A (en) | Method of manufacturing semi-conducting glasses exhibiting electrical conductivity in the mass | |
| JPH0616494A (ja) | 石英ガラスルツボ及びその製造方法 | |
| JP2840164B2 (ja) | 石英ガラスボートおよびその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |