JPS6123314A - 石英ガラス製炉芯管 - Google Patents
石英ガラス製炉芯管Info
- Publication number
- JPS6123314A JPS6123314A JP14245584A JP14245584A JPS6123314A JP S6123314 A JPS6123314 A JP S6123314A JP 14245584 A JP14245584 A JP 14245584A JP 14245584 A JP14245584 A JP 14245584A JP S6123314 A JPS6123314 A JP S6123314A
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- JP
- Japan
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- core tube
- furnace core
- alkali metal
- silica glass
- semiconductor
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産、−にの１ ！
この発明は８１等の半導体物質の熱処理に使用される石
英ガラス製炉芯管に関するものである。
英ガラス製炉芯管に関するものである。
従」り久韮」（
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
装置や冶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
装置や冶具部品が使用されてきた。
発明が解重しＪ：うとＪる【Ｊ頭重
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
。
。
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１桿で
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Ｊ゛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ツク、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１桿で
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Ｊ゛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ツク、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。
ル」匹ｌ肛
この発明は、前述のような欠点を解潤して、半導体熱処
理用部材として低アルカリ金属イオンの石英ガラスを使
用することにより、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を提供すること
を目的とするものである。
理用部材として低アルカリ金属イオンの石英ガラスを使
用することにより、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を提供すること
を目的とするものである。
−３°免−
ルｌ！すｕｌ
本発明の要旨とするところは、半導体物質の熱処理に使
用する石英ガラス製炉芯管において、Ｎ８１Ｋ、ｌ−１
のアルカリ金属元素の総不純物吊が２ ｐｐｍ以下で、
かつ粘性が１２００℃において１０１２ボイズ以上であ
ることを特徴とする石英ガラス製炉芯管にある。
用する石英ガラス製炉芯管において、Ｎ８１Ｋ、ｌ−１
のアルカリ金属元素の総不純物吊が２ ｐｐｍ以下で、
かつ粘性が１２００℃において１０１２ボイズ以上であ
ることを特徴とする石英ガラス製炉芯管にある。
ｒ旬題点を解°Ｊるための・ ９
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、その中そも特に
高温において石英ガラス内を移動しゃすい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Ｊ
：す、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づ”るものであり、そ
れににす、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」二をはかった
のである。
量を単に全般的に留意するだけでなく、その中そも特に
高温において石英ガラス内を移動しゃすい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Ｊ
：す、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づ”るものであり、そ
れににす、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」二をはかった
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Ｊ：るものと思われる。
は次のような理由にＪ：るものと思われる。
通電、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１〜３１）Ｉ）ＩＩＩ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１〜３１）Ｉ）ＩＩＩ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（△）＊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（△）＊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にぼず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Ｋ、非常に活性な状態にな
った非架橋酸素（Ａ）１＝にトラップされ、高）Ω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
に悪影響をおよほすことがない。
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にぼず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Ｋ、非常に活性な状態にな
った非架橋酸素（Ａ）１＝にトラップされ、高）Ω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
に悪影響をおよほすことがない。
上記のＪ：うＫ、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Ｎ８％Ｋ
、ｌ−ｉの総不純物吊を２ ｐｐｍ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ｊボのＪ：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１〜
ラツ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。
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Ｎ８％Ｋ
、ｌ−ｉの総不純物吊を２ ｐｐｍ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ｊボのＪ：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１〜
ラツ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、１２００℃にお（Ｊる粘性が１０１２ポイズ以上
でないと、高調での使用中に石英ガラスが変形を起こし
、長時間の使用かできなくなる。
でないと、高調での使用中に石英ガラスが変形を起こし
、長時間の使用かできなくなる。
支色九工上し
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。
丈、１ＬＩＬ工２）一
実施例（１）で得られた精粉を７時間溶融してインゴッ
トをつくり、そのインボッ（へを１２００’Ｃ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１１純化された部分を成形し
て外径１００１１１ｎｌ、肉厚３ｍｍ、良さ１８２０ｍ
ｍの炉芯管を１９だ。この炉芯管の化学分析値を表１に
示す。
トをつくり、そのインボッ（へを１２００’Ｃ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１１純化された部分を成形し
て外径１００１１１ｎｌ、肉厚３ｍｍ、良さ１８２０ｍ
ｍの炉芯管を１９だ。この炉芯管の化学分析値を表１に
示す。
比仝」（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
した炉芯管を得たく比較例１）。
した炉芯管を得たく比較例１）。
また、天然水晶を微粉砕して５０〜２５０＃に選別して
脱鉄し１＝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１＝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）。
＝ ８ −
これらの炉芯管の化学分析値を表１に示す。
５ｉＣ−８ｉ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ポ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１△ＶＦＢＩ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ポ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１△ＶＦＢＩを調べた。これら
の結果を表−２に示す。
几１と穫］−
以上のにうＫ、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できるため、粘性を高める
効采も（）１ｔ！持たせることができる。
オンであるアルカリ類を低くできるため、粘性を高める
効采も（）１ｔ！持たせることができる。
さらＫ、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Ｊ：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Ｊ：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
はそれから脱アルノノリを行ったものの構造を示す説明
図、第３図はそこから飛びだしたアルカリ金属イオンが
非架橋酸素に１〜ラツプされる状態を示す説明図である
。 Ａ・・・非架橋酸素 Ｒ・・・アルカリ金属イオン ＝ １１ − （別紙） 表−１ 表−２
はそれから脱アルノノリを行ったものの構造を示す説明
図、第３図はそこから飛びだしたアルカリ金属イオンが
非架橋酸素に１〜ラツプされる状態を示す説明図である
。 Ａ・・・非架橋酸素 Ｒ・・・アルカリ金属イオン ＝ １１ − （別紙） 表−１ 表−２
Claims (1)
- 半導体物質の熱処理に使用する石英ガラス製炉芯管に
おいて、Ｎａ、Ｋ、Ｌｉのアルカリ金属元素の総不純物
量が２ｐｐｍ以下で、かつ粘性が１２００℃において１
０＾１＾２ポイズ以上であることを特徴とする石英ガラ
ス製炉芯管。
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 true JPS6123314A (ja) | 1986-01-31 |
| JPH0612762B2 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) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4959818A (ja) * | 1972-08-05 | 1974-06-11 | ||
| 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
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4959818A (ja) * | 1972-08-05 | 1974-06-11 | ||
| JPS5245260A (en) * | 1975-10-08 | 1977-04-09 | Hitachi Ltd | Tool of quartz jig |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0612762B2 (ja) | 1994-02-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |