JPH0967138A - 半導体製造用石英及びその製造装置並びに製造方法 - Google Patents
半導体製造用石英及びその製造装置並びに製造方法Info
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- JPH0967138A JPH0967138A JP15538096A JP15538096A JPH0967138A JP H0967138 A JPH0967138 A JP H0967138A JP 15538096 A JP15538096 A JP 15538096A JP 15538096 A JP15538096 A JP 15538096A JP H0967138 A JPH0967138 A JP H0967138A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】半導体製造用石英は、高温時に変形を起こしや
すい、金属を透過しやすい、不純物が付着しやすい、付
着物を洗浄する際にダメージを受けやすい、機械的強度
が低下しやすいという問題を有している。 【解決手段】外部チャンバ11と内部チャンバ12の間には
スペース11c が設けられる。内部チャンバ12内の水晶粉
CPはスペース11c に導入された酸素ガスとともにバーナ
部13に供給される。バーナ部13にはガス制御装置15から
ＮＨ3 ガスを含む可燃性ガスが導入される。この可燃性
ガスと酸素ガスとの燃焼反応の熱により、内部チャンバ
12からバーナ部13に供給された水晶粉CPが熔融され、窒
素の添加された石英22が形成される。この石英22に含ま
れる窒素の濃度はモル比で１〜１０％の割合である。
すい、金属を透過しやすい、不純物が付着しやすい、付
着物を洗浄する際にダメージを受けやすい、機械的強度
が低下しやすいという問題を有している。 【解決手段】外部チャンバ11と内部チャンバ12の間には
スペース11c が設けられる。内部チャンバ12内の水晶粉
CPはスペース11c に導入された酸素ガスとともにバーナ
部13に供給される。バーナ部13にはガス制御装置15から
ＮＨ3 ガスを含む可燃性ガスが導入される。この可燃性
ガスと酸素ガスとの燃焼反応の熱により、内部チャンバ
12からバーナ部13に供給された水晶粉CPが熔融され、窒
素の添加された石英22が形成される。この石英22に含ま
れる窒素の濃度はモル比で１〜１０％の割合である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば半導体の
製造に使用されるチャンバや、サセプタなどの治具に適
用される石英、及びその製造装置、並びに製造方法に関
する。
製造に使用されるチャンバや、サセプタなどの治具に適
用される石英、及びその製造装置、並びに製造方法に関
する。
【０００２】
【従来技術】一般的に、石英製の治具を製造する場合、
熔融石英が用いられる。この熔融石英は、バーナや電気
炉を用いて水晶粉を熔融して形成される。バーナを用い
た製造方法の場合、原料となる水晶粉はＨ2 ＯやＯ2 の
雰囲気中で酸水素炎により熔融され、熔融石英が形成さ
れる。電気炉を用いた製造方法の場合、水晶粉は真空雰
囲気中でヒータの熱によって熔融され、熔融石英が形成
される。しかしながら、上記のようにして形成される熔
融石英には、次のような問題点があった。
熔融石英が用いられる。この熔融石英は、バーナや電気
炉を用いて水晶粉を熔融して形成される。バーナを用い
た製造方法の場合、原料となる水晶粉はＨ2 ＯやＯ2 の
雰囲気中で酸水素炎により熔融され、熔融石英が形成さ
れる。電気炉を用いた製造方法の場合、水晶粉は真空雰
囲気中でヒータの熱によって熔融され、熔融石英が形成
される。しかしながら、上記のようにして形成される熔
融石英には、次のような問題点があった。
【０００３】すなわち、石英は軟化しにくい材料ではあ
るが、１１００℃以上の熱で変形が起こる。このため、
高温アニールなどの高熱処理に用いられる治具の製造に
は適さない。
るが、１１００℃以上の熱で変形が起こる。このため、
高温アニールなどの高熱処理に用いられる治具の製造に
は適さない。
【０００４】石英は、ＣｕやＮｉなどの石英中の拡散係
数が大きい金属を透過する性質がある。このため、石英
は、このような金属を用いた処理を行うチャンバには使
用できない。
数が大きい金属を透過する性質がある。このため、石英
は、このような金属を用いた処理を行うチャンバには使
用できない。
【０００５】石英にはＢやＡｌが付着しやすいため、こ
のような不純物が付着するようなチャンバとして長く使
用した場合、石英から不純物が再放出され、半導体基板
を汚染する原因となる。
のような不純物が付着するようなチャンバとして長く使
用した場合、石英から不純物が再放出され、半導体基板
を汚染する原因となる。
【０００６】石英を化学気相成長法を用いて膜を形成す
るＣＶＤ装置のチャンバやサセプタに用いる場合、チャ
ンバの内壁やサセプタに付着した膜を定期的に除去しな
ければならない。しかし、その洗浄の際にエッチングに
より石英製のチャンバやサセプタがダメージを受ける。
るＣＶＤ装置のチャンバやサセプタに用いる場合、チャ
ンバの内壁やサセプタに付着した膜を定期的に除去しな
ければならない。しかし、その洗浄の際にエッチングに
より石英製のチャンバやサセプタがダメージを受ける。
【０００７】気相成長法を用いてリンやホウ素を高濃度
に添加した膜をウエハ上に形成する際、ウエハを保持す
るための治具に石英を用いることがある。この場合、こ
の石英製の治具はリンやホウ素の拡散によりダメージを
受けやすく、昇降温時にクラックが発生することもあ
る。
に添加した膜をウエハ上に形成する際、ウエハを保持す
るための治具に石英を用いることがある。この場合、こ
の石英製の治具はリンやホウ素の拡散によりダメージを
受けやすく、昇降温時にクラックが発生することもあ
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
半導体製造用石英は、高温時に変形を起こしやすい、金
属を透過しやすい、不純物が付着しやすい、付着物を洗
浄する際にダメージを受けやすい、機械的強度が低下し
やすいなどの問題を有していた。
半導体製造用石英は、高温時に変形を起こしやすい、金
属を透過しやすい、不純物が付着しやすい、付着物を洗
浄する際にダメージを受けやすい、機械的強度が低下し
やすいなどの問題を有していた。
【０００９】この発明は、上記課題を解決するためにな
されたものであり、その目的とするところは、熱変形に
強く、金属を透過しにくく、洗浄時のダメージが小さい
とともに、機械的強度を向上できる半導体製造用石英及
びその製造装置並びに製造方法を提供しようとするもの
である。
されたものであり、その目的とするところは、熱変形に
強く、金属を透過しにくく、洗浄時のダメージが小さい
とともに、機械的強度を向上できる半導体製造用石英及
びその製造装置並びに製造方法を提供しようとするもの
である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この発明の半導体製造用
石英は、石英中に窒素が添加され、窒素の濃度がモル比
で１〜１０％の割合とされている。前記窒素は、水晶粉
を熔融して熔融された石英を形成するための酸水素炎に
窒素を含むガスを導入することで石英内に添加される。
石英は、石英中に窒素が添加され、窒素の濃度がモル比
で１〜１０％の割合とされている。前記窒素は、水晶粉
を熔融して熔融された石英を形成するための酸水素炎に
窒素を含むガスを導入することで石英内に添加される。
【００１１】前記窒素は、水晶粉を熔融して熔融された
石英を形成するための電気加熱炉内を窒素を含むガス雰
囲気とすることで石英内に添加される。前記窒素は、気
相成長により石英を形成する際の反応ガス中に窒素を含
むガスを混入させることで石英内に添加される。
石英を形成するための電気加熱炉内を窒素を含むガス雰
囲気とすることで石英内に添加される。前記窒素は、気
相成長により石英を形成する際の反応ガス中に窒素を含
むガスを混入させることで石英内に添加される。
【００１２】前記窒素は、石英を窒素を含むガス内で熱
処理することにより添加される。また、この発明の半導
体製造用石英の製造装置は、水晶粉を熔融し、熔融され
た石英を生成する熔融手段と、この熔融手段内に窒素を
含むガスを供給する供給手段とを具備し、熔融された石
英内に窒素を導入する。
処理することにより添加される。また、この発明の半導
体製造用石英の製造装置は、水晶粉を熔融し、熔融され
た石英を生成する熔融手段と、この熔融手段内に窒素を
含むガスを供給する供給手段とを具備し、熔融された石
英内に窒素を導入する。
【００１３】前記熔融された石英に含まれる窒素の濃度
は、モル比で１〜１０％の割合である。前記熔融手段
は、酸水素炎を発生するバーナであり、このバーナに前
記供給手段から窒素を含むガスが導入される。
は、モル比で１〜１０％の割合である。前記熔融手段
は、酸水素炎を発生するバーナであり、このバーナに前
記供給手段から窒素を含むガスが導入される。
【００１４】前記窒素を含むガスは、ＮＨ3 ガス、ＮＦ
3 ガス及びＮ2 Ｏガスのうちの１つである。前記熔融手
段は、電気ヒータである。
3 ガス及びＮ2 Ｏガスのうちの１つである。前記熔融手
段は、電気ヒータである。
【００１５】さらに、この発明の半導体製造用石英の製
造装置は、外部チャンバと、前記外部チャンバ内の上部
に外部チャンバとスペースを空けて設けられ、底部に開
口部を有し、内部に水晶粉が収容され、この水晶粉が前
記開口部から前記外部チャンバの下方へ落下される内部
チャンバと、前記スペースに酸素ガスを供給する第１の
供給手段と、前記外部チャンバの下方に設けられたバー
ナと、このバーナに水素ガス及び窒素を含む原料ガスを
供給する第２の供給手段とを具備し、前記バーナは前記
外部チャンバの下方に前記水晶粉とともに導かれた前記
酸素と前記第２の供給手段により供給された水素とから
酸水素炎を発生し、前記外部チャンバの下方に落下され
た前記水晶粉を熔融して熔融された石英を生成し、この
熔融された石英内に前記原料ガスに含まれる窒素が添加
されることを特徴とする。
造装置は、外部チャンバと、前記外部チャンバ内の上部
に外部チャンバとスペースを空けて設けられ、底部に開
口部を有し、内部に水晶粉が収容され、この水晶粉が前
記開口部から前記外部チャンバの下方へ落下される内部
チャンバと、前記スペースに酸素ガスを供給する第１の
供給手段と、前記外部チャンバの下方に設けられたバー
ナと、このバーナに水素ガス及び窒素を含む原料ガスを
供給する第２の供給手段とを具備し、前記バーナは前記
外部チャンバの下方に前記水晶粉とともに導かれた前記
酸素と前記第２の供給手段により供給された水素とから
酸水素炎を発生し、前記外部チャンバの下方に落下され
た前記水晶粉を熔融して熔融された石英を生成し、この
熔融された石英内に前記原料ガスに含まれる窒素が添加
されることを特徴とする。
【００１６】また、この発明の半導体製造用石英の製造
装置は、チャンバと、前記チャンバ内に設けられ水晶粉
を収容する容器と、前記容器を加熱し、前記水晶粉を熔
融し熔融された石英を生成するヒータと、前記チャンバ
内に窒素を含む原料ガスを供給する供給手段とを具備
し、前記熔融された石英内には前記原料ガスに含まれる
窒素が添加されることを特徴とする。
装置は、チャンバと、前記チャンバ内に設けられ水晶粉
を収容する容器と、前記容器を加熱し、前記水晶粉を熔
融し熔融された石英を生成するヒータと、前記チャンバ
内に窒素を含む原料ガスを供給する供給手段とを具備
し、前記熔融された石英内には前記原料ガスに含まれる
窒素が添加されることを特徴とする。
【００１７】前記両半導体製造用石英の製造装置におい
て、熔融された石英に含まれる窒素の濃度は、モル比で
１〜１０％の割合である。前記容器はＳｉＣによって形
成される。
て、熔融された石英に含まれる窒素の濃度は、モル比で
１〜１０％の割合である。前記容器はＳｉＣによって形
成される。
【００１８】さらに、この発明の半導体製造用石英の製
造方法は、窒素を含む酸水素炎を発生し、酸水素炎によ
り水晶粉を熔融して、窒素を含む石英を形成することを
特徴とする。
造方法は、窒素を含む酸水素炎を発生し、酸水素炎によ
り水晶粉を熔融して、窒素を含む石英を形成することを
特徴とする。
【００１９】また、この発明の半導体製造用石英の製造
方法は、電気炉により水晶粉を熔融して熔融された石英
を形成するとともに、前記電気炉内に窒素を含むガスを
導入し、窒素を含む石英を形成することを特徴とする。
前記両半導体製造用石英の製造方法において、石英に含
まれる窒素の濃度は、モル比で１〜１０％の割合であ
る。
方法は、電気炉により水晶粉を熔融して熔融された石英
を形成するとともに、前記電気炉内に窒素を含むガスを
導入し、窒素を含む石英を形成することを特徴とする。
前記両半導体製造用石英の製造方法において、石英に含
まれる窒素の濃度は、モル比で１〜１０％の割合であ
る。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施例につい
て図面を参照して説明する。図１は、本発明に係わる酸
水素炎式の石英熔融装置を示すものである。この石英熔
融装置は、酸水素バーナを用いて水晶粉から熔融石英を
形成するための装置であり、例えば外部チャンバ１１、
内部チャンバ１２、バーナ部１３、断熱室１４、及びガ
ス制御装置１５などから構成されている。
て図面を参照して説明する。図１は、本発明に係わる酸
水素炎式の石英熔融装置を示すものである。この石英熔
融装置は、酸水素バーナを用いて水晶粉から熔融石英を
形成するための装置であり、例えば外部チャンバ１１、
内部チャンバ１２、バーナ部１３、断熱室１４、及びガ
ス制御装置１５などから構成されている。
【００２１】例えば金属製の外部チャンバ１１は、上記
断熱室１４の上方に上記バーナ部１３を経て配置されて
いる。この外部チャンバ１１の内部且つ上部には、例え
ば金属製の上記内部チャンバ１２が設けられている。外
部チャンバ１１と内部チャンバ１２の間には、スペース
１１ｃが設けられている。外部チャンバ１１にはスペー
ス１１ｃと連通し、酸素ガスをスペース１１ｃ内に導入
する酸素供給口１１ａが設けられている。酸素供給口１
１ａにはパイプ１６ａの一端が接続されている。このパ
イプ１６ａの他端は前記ガス制御装置１５に接続されて
いる。
断熱室１４の上方に上記バーナ部１３を経て配置されて
いる。この外部チャンバ１１の内部且つ上部には、例え
ば金属製の上記内部チャンバ１２が設けられている。外
部チャンバ１１と内部チャンバ１２の間には、スペース
１１ｃが設けられている。外部チャンバ１１にはスペー
ス１１ｃと連通し、酸素ガスをスペース１１ｃ内に導入
する酸素供給口１１ａが設けられている。酸素供給口１
１ａにはパイプ１６ａの一端が接続されている。このパ
イプ１６ａの他端は前記ガス制御装置１５に接続されて
いる。
【００２２】前記内部チャンバ１２の下部には網１２ａ
が設けられ、内部チャンバ１２の内部には水晶粉ＣＰが
収納されている。外部チャンバ１１の外部には振動装置
１９が設けられ、この振動装置１９は内部チャンバ１２
に接続されている。内部チャンバ１２はこの振動装置１
９により振動され、水晶粉ＣＰは内部チャンバ１２の振
動に伴い、網１２ａを通って前記バーナ部１３に落下す
る。
が設けられ、内部チャンバ１２の内部には水晶粉ＣＰが
収納されている。外部チャンバ１１の外部には振動装置
１９が設けられ、この振動装置１９は内部チャンバ１２
に接続されている。内部チャンバ１２はこの振動装置１
９により振動され、水晶粉ＣＰは内部チャンバ１２の振
動に伴い、網１２ａを通って前記バーナ部１３に落下す
る。
【００２３】バーナ部１３は、外部チャンバ１１の下部
且つ外周部に設けられている。外部チャンバ１１とバー
ナ部１３は、断熱室１４において連通されている。この
バーナ部１３には、可燃性ガスを導入するための可燃性
ガス供給口１１ｂが設けられている。この可燃性ガス供
給口１１ｂにはパイプ１６ｄの一端が接続されている。
このパイプ１６ｄの他端は前記ガス制御装置１５に接続
されている。
且つ外周部に設けられている。外部チャンバ１１とバー
ナ部１３は、断熱室１４において連通されている。この
バーナ部１３には、可燃性ガスを導入するための可燃性
ガス供給口１１ｂが設けられている。この可燃性ガス供
給口１１ｂにはパイプ１６ｄの一端が接続されている。
このパイプ１６ｄの他端は前記ガス制御装置１５に接続
されている。
【００２４】前記ガス制御装置１５には酸素ガス、水素
ガス、ＮＨ3 ガスのガス源１５ａ、１５ｂ、１５ｃが設
けられている。これらガス源１５ａ、１５ｂ、１５ｃに
は、ガスの流量を制御する流量（マスフロー）制御部１
７ａ、１７ｂ、１７ｃがそれぞれ接続されている。これ
ら流量制御部１７ａ、１７ｂ、１７ｃには、バルブ１８
ａ、１８ｂ、１８ｃがそれぞれ接続されている。これら
バルブ１８ａ、１８ｂ、１８ｃには、前記パイプ１６ａ
の他端、パイプ１６ｂ、１６ｃの一端がそれぞれ接続さ
れている。これらパイプ１６ｂ、１６ｃの他端はそれぞ
れ前記パイプ１６ｄの他端に接続されている。前記ガス
源１５ａから供給される酸素ガスはマスフロー制御部１
７ａ、バルブ１８ａ、パイプ１６ａを介して前記酸素供
給口１１ａに導入される。前記ガス源１５ｂ、１５ｃか
ら供給される水素ガス、ＮＨ3 ガスはマスフロー制御部
１７ｂ、１７ｃ、バルブ１８ｂ、１８ｃ、パイプ１６
ｂ、１６ｃを介してパイプ１６ｄに供給され、このパイ
プ１６ｄで混合されて前記可燃性ガス供給口１１ｂに供
給される。
ガス、ＮＨ3 ガスのガス源１５ａ、１５ｂ、１５ｃが設
けられている。これらガス源１５ａ、１５ｂ、１５ｃに
は、ガスの流量を制御する流量（マスフロー）制御部１
７ａ、１７ｂ、１７ｃがそれぞれ接続されている。これ
ら流量制御部１７ａ、１７ｂ、１７ｃには、バルブ１８
ａ、１８ｂ、１８ｃがそれぞれ接続されている。これら
バルブ１８ａ、１８ｂ、１８ｃには、前記パイプ１６ａ
の他端、パイプ１６ｂ、１６ｃの一端がそれぞれ接続さ
れている。これらパイプ１６ｂ、１６ｃの他端はそれぞ
れ前記パイプ１６ｄの他端に接続されている。前記ガス
源１５ａから供給される酸素ガスはマスフロー制御部１
７ａ、バルブ１８ａ、パイプ１６ａを介して前記酸素供
給口１１ａに導入される。前記ガス源１５ｂ、１５ｃか
ら供給される水素ガス、ＮＨ3 ガスはマスフロー制御部
１７ｂ、１７ｃ、バルブ１８ｂ、１８ｃ、パイプ１６
ｂ、１６ｃを介してパイプ１６ｄに供給され、このパイ
プ１６ｄで混合されて前記可燃性ガス供給口１１ｂに供
給される。
【００２５】前記バーナ部１３は、前記可燃性ガス供給
口１１ｂを介して前記ガス制御装置１５から供給される
可燃性ガスと、前記酸素供給口１１ａより導入される酸
素ガスとを混合して燃焼させ、その燃焼反応による酸水
素炎の熱で前記内部チャンバ１２から供給される水晶粉
ＣＰを熔融する。
口１１ｂを介して前記ガス制御装置１５から供給される
可燃性ガスと、前記酸素供給口１１ａより導入される酸
素ガスとを混合して燃焼させ、その燃焼反応による酸水
素炎の熱で前記内部チャンバ１２から供給される水晶粉
ＣＰを熔融する。
【００２６】前記断熱室１４は、上記バーナ部１３で熔
融されて石英化された熔融石英２１を冷却する部分であ
る。なお、原料ガスとしては、前記ＮＨ3 ガスの他、Ｎ
Ｆ3ガスやＮ2 Ｏガスを使用することも可能である。
融されて石英化された熔融石英２１を冷却する部分であ
る。なお、原料ガスとしては、前記ＮＨ3 ガスの他、Ｎ
Ｆ3ガスやＮ2 Ｏガスを使用することも可能である。
【００２７】上記構成の石英熔融装置において、ガス制
御装置１５から可燃性ガスがバーナ部１３に供給される
とともに、酸素ガスが外部チャンバ１３を介してバーナ
部１３に供給され、これらがバーナ部１３で燃焼され
る。このとき、バーナ部１３に内部チャンバ１２から供
給された水晶粉ＣＰは酸水素炎により熔融され、熔融石
英２１が形成される。この熔融石英２１は、断熱室１４
内で冷えて固められ、窒素が添加された柱状の石英２２
となる。
御装置１５から可燃性ガスがバーナ部１３に供給される
とともに、酸素ガスが外部チャンバ１３を介してバーナ
部１３に供給され、これらがバーナ部１３で燃焼され
る。このとき、バーナ部１３に内部チャンバ１２から供
給された水晶粉ＣＰは酸水素炎により熔融され、熔融石
英２１が形成される。この熔融石英２１は、断熱室１４
内で冷えて固められ、窒素が添加された柱状の石英２２
となる。
【００２８】上記窒素が添加された石英２２に含まれる
窒素の濃度は、前記ガス制御装置１５から供給される可
燃性ガス中のＮＨ3 ガスの流量を調整することにより制
御できる。
窒素の濃度は、前記ガス制御装置１５から供給される可
燃性ガス中のＮＨ3 ガスの流量を調整することにより制
御できる。
【００２９】図２は、上記窒素添加石英２２に含まれる
窒素の濃度とＮＨ3 ガスの流量との関係を示している。
図２から明らかなように、窒素添加石英２２中に含まれ
る窒素の濃度は、ＮＨ3 ガスの流量の増加にともなって
高くなり、ＮＨ3 ガスの流量を制御することで、石英２
２に含まれる窒素の濃度を調整できる。窒素添加石英２
２中に含まれる窒素の濃度は、例えばＮＨ3 ガスの流量
が５リットル／min の時、Ｎのモル比＝［Ｎ］／（［Ｓ
ｉ］＋［Ｏ］＋［Ｎ］）×１００％で表した場合、７％
である。石英２２に含まれる窒素の濃度が高いほど、優
れた効果を得ることができる。図１に示す装置によれ
ば、バーナ部１３への水晶粉の供給量を調整し、酸水素
炎に対する水晶粉の接触状態を密接とすることにより、
石英２２中に含まれる窒素の濃度をモル比で１〜１０％
に制御することができる。
窒素の濃度とＮＨ3 ガスの流量との関係を示している。
図２から明らかなように、窒素添加石英２２中に含まれ
る窒素の濃度は、ＮＨ3 ガスの流量の増加にともなって
高くなり、ＮＨ3 ガスの流量を制御することで、石英２
２に含まれる窒素の濃度を調整できる。窒素添加石英２
２中に含まれる窒素の濃度は、例えばＮＨ3 ガスの流量
が５リットル／min の時、Ｎのモル比＝［Ｎ］／（［Ｓ
ｉ］＋［Ｏ］＋［Ｎ］）×１００％で表した場合、７％
である。石英２２に含まれる窒素の濃度が高いほど、優
れた効果を得ることができる。図１に示す装置によれ
ば、バーナ部１３への水晶粉の供給量を調整し、酸水素
炎に対する水晶粉の接触状態を密接とすることにより、
石英２２中に含まれる窒素の濃度をモル比で１〜１０％
に制御することができる。
【００３０】図３は、前記窒素添加石英２２に含まれる
窒素の濃度と弗酸（ＨＦ）によるエッチングレートとの
関係を示している。図３から明らかなように、窒素添加
石英２２中の窒素の濃度が増加するに従ってエッチング
レートが低下する。すなわち、石英２２中の窒素濃度が
高いほど、ＨＦによるエッチングに対して強くなる。図
３において、石英２２に含まれる窒素の濃度が、例えば
前述した７％である場合、エッチングレートは、０．２
μｍ／min である。
窒素の濃度と弗酸（ＨＦ）によるエッチングレートとの
関係を示している。図３から明らかなように、窒素添加
石英２２中の窒素の濃度が増加するに従ってエッチング
レートが低下する。すなわち、石英２２中の窒素濃度が
高いほど、ＨＦによるエッチングに対して強くなる。図
３において、石英２２に含まれる窒素の濃度が、例えば
前述した７％である場合、エッチングレートは、０．２
μｍ／min である。
【００３１】したがって、このような窒素添加石英２２
を使用して、例えば化学気相成長法を用いて膜を形成す
るＣＶＤ装置のチャンバやサセプタなどの治具を製造す
れば、チャンバやサセプタをＨＦなどにより洗浄した際
にも、エッチングによるこれらへのダメージを少なくす
ることが可能となる。
を使用して、例えば化学気相成長法を用いて膜を形成す
るＣＶＤ装置のチャンバやサセプタなどの治具を製造す
れば、チャンバやサセプタをＨＦなどにより洗浄した際
にも、エッチングによるこれらへのダメージを少なくす
ることが可能となる。
【００３２】図４は、試料中のホウ素の濃度、及び試料
中のホウ素の深さ方向の分布を示している。すなわち、
図４は試料の表面にＢＳＧ (Boron Silicate Glass) 膜
を堆積させ、その後、例えば温度１０００℃で約１０時
間、アニールした場合における試料中のホウ素の濃度、
及び試料中のホウ素の深さ方向の分布を示している。図
４に（ａ）で示す特性は、試料として従来の熔融石英を
用いた場合であり、図４に（ｂ）示す特性は、上記窒素
添加石英２２を用いた場合である。図４から明らかなよ
うに、窒素添加石英２２は、従来の熔融石英に比べて、
石英中のホウ素の濃度に殆ど拘らず、ホウ素の侵入を大
きく抑制できる。
中のホウ素の深さ方向の分布を示している。すなわち、
図４は試料の表面にＢＳＧ (Boron Silicate Glass) 膜
を堆積させ、その後、例えば温度１０００℃で約１０時
間、アニールした場合における試料中のホウ素の濃度、
及び試料中のホウ素の深さ方向の分布を示している。図
４に（ａ）で示す特性は、試料として従来の熔融石英を
用いた場合であり、図４に（ｂ）示す特性は、上記窒素
添加石英２２を用いた場合である。図４から明らかなよ
うに、窒素添加石英２２は、従来の熔融石英に比べて、
石英中のホウ素の濃度に殆ど拘らず、ホウ素の侵入を大
きく抑制できる。
【００３３】前述したように、ホウ素は石英の機械的強
度を低下させる。しかし、窒素添加石英２２は不純物の
侵入を抑制できるため、この窒素添加石英２２を例えば
ＣＶＤ装置の治具として用いた場合、この治具はリンや
ホウ素の拡散によるダメージを受けにくい。したがっ
て、昇降温時に治具にクラックが発生することを防止で
き特に有用である。
度を低下させる。しかし、窒素添加石英２２は不純物の
侵入を抑制できるため、この窒素添加石英２２を例えば
ＣＶＤ装置の治具として用いた場合、この治具はリンや
ホウ素の拡散によるダメージを受けにくい。したがっ
て、昇降温時に治具にクラックが発生することを防止で
き特に有用である。
【００３４】図５は、シリコン基板上に石英を介してＣ
ｕをコーティングし、その後、熱処理を行ってシリコン
基板に拡散したＣｕの濃度を示すものである。なお、図
５に（ａ）で示す特性は、石英として従来の熔融石英を
用いた場合であり、３つの試料の特性を示している。図
５に（ｂ）で示す特性は、上記窒素添加石英２２を用い
た場合であり、３つの試料の特性を示している。図５か
ら明らかなように、窒素添加石英２２中のＣｕの濃度
は、従来の熔融石英に比べて非常に低い。これは石英へ
窒素を添加することにより、Ｃｕの拡散が抑えられるた
めである。
ｕをコーティングし、その後、熱処理を行ってシリコン
基板に拡散したＣｕの濃度を示すものである。なお、図
５に（ａ）で示す特性は、石英として従来の熔融石英を
用いた場合であり、３つの試料の特性を示している。図
５に（ｂ）で示す特性は、上記窒素添加石英２２を用い
た場合であり、３つの試料の特性を示している。図５か
ら明らかなように、窒素添加石英２２中のＣｕの濃度
は、従来の熔融石英に比べて非常に低い。これは石英へ
窒素を添加することにより、Ｃｕの拡散が抑えられるた
めである。
【００３５】この窒素添加石英２２はＣｕ等の金属の拡
散を抑制できる。このため、窒素添加石英２２を例えば
ＣｕやＮｉなどのように石英中の拡散係数が大きい金属
を用いる処理に適用されるチャンバや治具に使用するこ
とにより、金属の透過を防ぐことが可能となる。
散を抑制できる。このため、窒素添加石英２２を例えば
ＣｕやＮｉなどのように石英中の拡散係数が大きい金属
を用いる処理に適用されるチャンバや治具に使用するこ
とにより、金属の透過を防ぐことが可能となる。
【００３６】また、石英に窒素を添加することにより軟
化する温度が高くなり、軟化しにくくできる。さらに、
窒素添加石英２２はホウ素（Ｂ）やアルミニウム（Ａ
ｌ）などの不純物が付着しにくく高清浄である。このた
め、窒素添加石英２２をＢやＡｌ等の不純物を用いるチ
ャンバとして長く使用した場合にも、石英からの不純物
の再放出による半導体基板の汚染を軽減できる。
化する温度が高くなり、軟化しにくくできる。さらに、
窒素添加石英２２はホウ素（Ｂ）やアルミニウム（Ａ
ｌ）などの不純物が付着しにくく高清浄である。このた
め、窒素添加石英２２をＢやＡｌ等の不純物を用いるチ
ャンバとして長く使用した場合にも、石英からの不純物
の再放出による半導体基板の汚染を軽減できる。
【００３７】なお、上記実施例においては、酸水素炎式
の石英熔融装置を例に説明したが、これに限らず、たと
えば電気炉式の石英熔融装置にも同様に適用できる。図
６は、この発明の第２の実施例に係る電気炉式の石英熔
融装置の構成を概略的に示している。この石英熔融装置
は、減圧電気炉によって水晶粉から熔融石英を形成する
ための装置である。チャンバ３１内には、水晶粉ＣＰを
収納するケース３２と、このケース３２の周囲に配設さ
れたヒータ３３とが設けられている。前記チャンバ３１
には、ガス供給口３１ａ及び排気口３１ｂがそれぞれ設
けられている。ケース３２は、試料台３４により上記チ
ャンバ３１の底部に固定されている。ヒータ３３は前記
試料台３４の周囲に配置された受け台３５により上記チ
ャンバ３１の底部に固定されている。
の石英熔融装置を例に説明したが、これに限らず、たと
えば電気炉式の石英熔融装置にも同様に適用できる。図
６は、この発明の第２の実施例に係る電気炉式の石英熔
融装置の構成を概略的に示している。この石英熔融装置
は、減圧電気炉によって水晶粉から熔融石英を形成する
ための装置である。チャンバ３１内には、水晶粉ＣＰを
収納するケース３２と、このケース３２の周囲に配設さ
れたヒータ３３とが設けられている。前記チャンバ３１
には、ガス供給口３１ａ及び排気口３１ｂがそれぞれ設
けられている。ケース３２は、試料台３４により上記チ
ャンバ３１の底部に固定されている。ヒータ３３は前記
試料台３４の周囲に配置された受け台３５により上記チ
ャンバ３１の底部に固定されている。
【００３８】上記構成の石英熔融装置において、真空排
気口３１ｂよりチャンバ３１内を所定の圧力まで減圧す
る。この減圧下にてガス供給口３１ａよりＮＨ3 又はＮ
2 Ｏなどの窒素を含むガスを供給する。これとともに、
ヒータ３３を加熱してケース３２を所定の温度に加温す
ることにより、ケース３２内の水晶粉ＣＰを熔融する。
この装置によっても、上述した酸水素炎式の石英熔融装
置の場合と同様に、窒素を含むガスの流量に応じて窒素
の濃度が制御された窒素添加石英を得ることができる。
気口３１ｂよりチャンバ３１内を所定の圧力まで減圧す
る。この減圧下にてガス供給口３１ａよりＮＨ3 又はＮ
2 Ｏなどの窒素を含むガスを供給する。これとともに、
ヒータ３３を加熱してケース３２を所定の温度に加温す
ることにより、ケース３２内の水晶粉ＣＰを熔融する。
この装置によっても、上述した酸水素炎式の石英熔融装
置の場合と同様に、窒素を含むガスの流量に応じて窒素
の濃度が制御された窒素添加石英を得ることができる。
【００３９】尚、通常の真空雰囲気中での処理の場合、
ケース３２の材料としてカーボン材を使用できる。しか
し、この実施例の場合、ＮＨ3 ガス雰囲気中での処理で
あるため、ＮＨ3 ガスとカーボン材との反応を避ける必
要がある。このため、この実施例では、ケース３２は例
えばＳｉＣ（炭化珪素）などの材料で形成する必要があ
る。
ケース３２の材料としてカーボン材を使用できる。しか
し、この実施例の場合、ＮＨ3 ガス雰囲気中での処理で
あるため、ＮＨ3 ガスとカーボン材との反応を避ける必
要がある。このため、この実施例では、ケース３２は例
えばＳｉＣ（炭化珪素）などの材料で形成する必要があ
る。
【００４０】また、本発明は、気相成長法により半導体
ウエハ上に石英を形成する場合にも適用できる。この場
合、石英を生成する際の反応ガス、例えばジクロルシラ
ン（ＳｉＨ2 ＣＬ2 ）中にＮＨ3 やＮ2 Ｏなどの窒素系
ガスを添加すれば良い。すなわち、例えば温度８００
℃、圧力１ Torr 、ＮＨ3 ＝２リットル／min 、ＳｉＨ
2 ＣＬ2 ＝０．２リットル／min 、Ｎ2 Ｏ＝３リットル
／min の条件で、半導体ウエハ上に気相成長させると、
窒素含有量がモル比＝［Ｎ］／（［Ｓｉ］＋［Ｏ］＋
［Ｎ］）で約３０％のオキシナイトライドを形成でき
る。Ｎ2 ＯとＮＨ3 の流量を変えることにより、窒素濃
度を変えることができる。窒素濃度が高すぎると、膜の
応力が大きくなり、剥がれやすくなるため、窒素濃度を
適切に制御する必要がある。また、気相成長により形成
した直後の膜は結晶構造が疎な膜であるため、この膜を
１０００℃以上の温度で熱処理し、結晶構造を緻密化す
ることが望ましい。
ウエハ上に石英を形成する場合にも適用できる。この場
合、石英を生成する際の反応ガス、例えばジクロルシラ
ン（ＳｉＨ2 ＣＬ2 ）中にＮＨ3 やＮ2 Ｏなどの窒素系
ガスを添加すれば良い。すなわち、例えば温度８００
℃、圧力１ Torr 、ＮＨ3 ＝２リットル／min 、ＳｉＨ
2 ＣＬ2 ＝０．２リットル／min 、Ｎ2 Ｏ＝３リットル
／min の条件で、半導体ウエハ上に気相成長させると、
窒素含有量がモル比＝［Ｎ］／（［Ｓｉ］＋［Ｏ］＋
［Ｎ］）で約３０％のオキシナイトライドを形成でき
る。Ｎ2 ＯとＮＨ3 の流量を変えることにより、窒素濃
度を変えることができる。窒素濃度が高すぎると、膜の
応力が大きくなり、剥がれやすくなるため、窒素濃度を
適切に制御する必要がある。また、気相成長により形成
した直後の膜は結晶構造が疎な膜であるため、この膜を
１０００℃以上の温度で熱処理し、結晶構造を緻密化す
ることが望ましい。
【００４１】さらに、基材としては半導体ウエハに限定
されるものではなく、例えば石英を用い、この石英上に
窒素が添加された石英を成長させることにより、半導体
製造装置に好適な石英を製造できる。
されるものではなく、例えば石英を用い、この石英上に
窒素が添加された石英を成長させることにより、半導体
製造装置に好適な石英を製造できる。
【００４２】また、窒素は水晶粉の熔融時に添加する場
合に限定されるものではなく。例えば、先ず窒素を添加
せずに熔融石英を形成し、この熔融石英をＮＨ3 又はＮ
2 Ｏガスの雰囲気中にて、９００℃以上の温度で熱処理
することによっても窒素添加石英を得ることができ、こ
の窒素添加石英も上記第１、第２の実施例で製造した窒
素添加石英と同様の効果を期待できる。その他、この発
明の要旨を変えない範囲において、種々変形実施可能な
ことは勿論である。
合に限定されるものではなく。例えば、先ず窒素を添加
せずに熔融石英を形成し、この熔融石英をＮＨ3 又はＮ
2 Ｏガスの雰囲気中にて、９００℃以上の温度で熱処理
することによっても窒素添加石英を得ることができ、こ
の窒素添加石英も上記第１、第２の実施例で製造した窒
素添加石英と同様の効果を期待できる。その他、この発
明の要旨を変えない範囲において、種々変形実施可能な
ことは勿論である。
【００４３】
【発明の効果】以上、詳述したようにこの発明によれ
ば、熱変形に強く、金属を透過しにくく、洗浄時のダメ
ージが小さいとともに、機械的強度を向上できる半導体
製造用石英及びその製造装置並びに製造方法を提供でき
る。
ば、熱変形に強く、金属を透過しにくく、洗浄時のダメ
ージが小さいとともに、機械的強度を向上できる半導体
製造用石英及びその製造装置並びに製造方法を提供でき
る。
【図１】この発明の第１の実施例に係わり、バーナを用
いた装置の概略的に示す構成図。
いた装置の概略的に示す構成図。
【図２】この発明に係わる窒素が添加された石英の特性
を示す図。
を示す図。
【図３】この発明に係わる窒素が添加された石英の特性
を示すものであり、窒素濃度とエッチングレートとの関
係を説明するために示す図。
を示すものであり、窒素濃度とエッチングレートとの関
係を説明するために示す図。
【図４】この発明に係わる窒素が添加された石英のホウ
素に対する特性を、従来の熔融石英と比較して示す図。
素に対する特性を、従来の熔融石英と比較して示す図。
【図５】この発明に係わる窒素が添加された石英のＣｕ
に対する特性を、従来の熔融石英と比較して示す図。
に対する特性を、従来の熔融石英と比較して示す図。
【図６】この発明の第２の実施例に係わり、電気炉を用
いた装置の概略構成図。
いた装置の概略構成図。
１１…外部チャンバ、 １１ｃ…スペース、 １２…内部チャンバ、 １３…バーナ部、 １４…断熱室、 １５…ガス制御装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/68 Ｈ０１Ｌ 21/68 Ｔ
Claims (17)
- 【請求項１】 石英中に窒素が添加され、前記窒素の濃
度がモル比で１〜１０％の割合であることを特徴とする
半導体製造用石英。 - 【請求項２】 前記窒素は、水晶粉を熔融して熔融され
た石英を形成するための酸水素炎に窒素を含むガスを導
入することで前記石英内に添加されることを特徴とする
請求項１記載の半導体製造用石英。 - 【請求項３】 前記窒素は、水晶粉を熔融して熔融され
た石英を形成するための電気加熱炉内を窒素を含むガス
雰囲気とすることで前記石英内に添加されることを特徴
とする請求項１記載の半導体製造用石英。 - 【請求項４】 前記窒素は、気相成長により石英を形成
する際の反応ガス中に窒素を含むガスを混入させること
で前記石英内に添加されることを特徴とする請求項１記
載の半導体製造用石英。 - 【請求項５】 前記窒素は、石英を窒素を含むガス内で
熱処理することにより添加されることを特徴とする請求
項１記載の半導体製造用石英。 - 【請求項６】 水晶粉を熔融し、熔融された石英を生成
する熔融手段と、 この熔融手段内に窒素を含むガスを供給する供給手段と
を具備し、 前記熔融された石英内に窒素を導入することを特徴とす
る半導体製造用石英の製造装置。 - 【請求項７】 前記熔融された石英に含まれる窒素の濃
度は、モル比で１〜１０％の割合であることを特徴とす
る請求項６記載の半導体製造用石英の製造装置。 - 【請求項８】 前記熔融手段は、酸水素炎を発生するバ
ーナであり、このバーナに前記供給手段から前記窒素を
含むガスが導入されることを特徴とする請求項６記載の
半導体製造用石英の製造装置。 - 【請求項９】 前記窒素を含むガスは、ＮＨ3 ガス、Ｎ
Ｆ3 ガス及びＮ2 Ｏガスのうちの１つであることを特徴
とする請求項８記載の半導体製造用石英の製造装置。 - 【請求項１０】 前記熔融手段は、電気ヒータであるこ
とを特徴とする請求項６記載の半導体製造用石英の製造
装置。 - 【請求項１１】 外部チャンバと、 前記外部チャンバ内の上部に外部チャンバとスペースを
空けて設けられ、底部に開口部を有し、内部に水晶粉が
収容され、この水晶粉が前記開口部から前記外部チャン
バの下方へ落下される内部チャンバと、 前記スペースに酸素ガスを供給する第１の供給手段と、 前記外部チャンバの下方に設けられたバーナと、 このバーナに水素ガス及び窒素を含む原料ガスを供給す
る第２の供給手段とを具備し、 前記バーナは前記外部チャンバの下方に前記水晶粉とと
もに導かれた前記酸素と前記第２の供給手段により供給
された水素とから酸水素炎を発生し、前記外部チャンバ
の下方に落下された前記水晶粉を熔融して熔融された石
英を生成し、この熔融された石英内に前記原料ガスに含
まれる窒素が添加されることを特徴とする半導体製造用
石英の製造装置。 - 【請求項１２】 チャンバと、 前記チャンバ内に設けられ水晶粉を収容する容器と、 前記容器を加熱し、前記水晶粉を熔融し熔融された石英
を生成するヒータと、 前記チャンバ内に窒素を含む原料ガスを供給する供給手
段とを具備し、 前記熔融された石英内には前記原料ガスに含まれる窒素
が添加されることを特徴とする半導体製造用石英の製造
装置。 - 【請求項１３】 前記熔融された石英に含まれる窒素の
濃度は、モル比で１〜１０％の割合であることを特徴と
する請求項１１又は１２記載の半導体製造用石英の製造
装置。 - 【請求項１４】 前記容器はＳｉＣによって形成される
ことを特徴とする請求項１２記載の半導体製造用石英の
製造装置。 - 【請求項１５】 窒素を含む酸水素炎を発生し、 前記酸水素炎により水晶粉を熔融して、窒素を含む石英
を形成することを特徴とする半導体製造用石英の製造方
法。 - 【請求項１６】 電気炉により水晶粉を熔融して熔融さ
れた石英を形成するとともに、前記電気炉内に窒素を含
むガスを導入し、窒素を含む石英を形成することを特徴
とする半導体製造用石英の製造方法。 - 【請求項１７】 前記石英に含まれる窒素の濃度は、モ
ル比で１〜１０％の割合であることを特徴とする請求項
１５又は１６記載の半導体製造用石英の製造方法。
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|---|---|---|---|
| JP15538096A JPH0967138A (ja) | 1995-06-22 | 1996-06-17 | 半導体製造用石英及びその製造装置並びに製造方法 |
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|---|---|---|---|
| JP7-156127 | 1995-06-22 | ||
| JP15612795 | 1995-06-22 | ||
| JP15538096A JPH0967138A (ja) | 1995-06-22 | 1996-06-17 | 半導体製造用石英及びその製造装置並びに製造方法 |
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|---|---|
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ID=26483397
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| JP15538096A Pending JPH0967138A (ja) | 1995-06-22 | 1996-06-17 | 半導体製造用石英及びその製造装置並びに製造方法 |
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| JP (1) | JPH0967138A (ja) |
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- 1996-06-20 US US08/668,257 patent/US5881090A/en not_active Expired - Fee Related
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