KR20190084300A - 석영 시료의 분해 방법, 석영 시료의 금속 오염 분석 방법 및 석영 부재의 제조 방법 - Google Patents

석영 시료의 분해 방법, 석영 시료의 금속 오염 분석 방법 및 석영 부재의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

분석 대상의 석영 시료의 적어도 일부가 침지한 액체를, 혼산으로부터 발생한 가스와 접촉시킴으로써, 상기 석영 시료의 적어도 일부를 분해하는 것을 포함하고, 상기 액체는 적어도 물을 포함하는 액체이고, 상기 혼산은 불화 수소와 황산의 혼산이고, 또한 이 혼산에 있어서의 황산의 몰 분율은 0.07∼0.40의 범위인 석영 시료의 분해 방법이 제공된다.

Description

석영 시료의 분해 방법, 석영 시료의 금속 오염 분석 방법 및 석영 부재의 제조 방법
(관련 출원의 상호 참조)
본 출원은, 2016년 12월 27일 출원의 일본 특원 2016-254381호의 우선권을 주장하고, 그의 전체 기재는, 여기에 특히 개시로서 원용된다.
본 발명은, 석영 시료의 분해 방법, 석영 시료의 금속 오염 분석 방법 및 석영 부재의 제조 방법에 관한 것이다.
석영은, 내열성이 높고, 내구성이 우수한 등의 이점을 갖는다. 그 때문에, 석영 부재는, 여러 가지의 분야에 있어서 널리 이용되고 있다. 예를 들면 반도체 기판으로서 사용되는 실리콘 웨이퍼의 제조 분야에서는, 실리콘 단결정 잉곳 육성을 위해 이용되는 도가니는, 석영 도가니가 주류이다.
예를 들면 반도체 디바이스에 관해서는, 반도체 기판의 금속 오염은, 디바이스 성능을 저하시키는 원인이 된다. 그 때문에 반도체 디바이스의 기판으로서 사용되는 실리콘 웨이퍼에는, 금속 오염을 저감하는 것이 요구된다. 그런데, 석영 도가니가 금속 오염되어 있으면, 석영 도가니를 이용하여 제조된 실리콘 단결정 잉곳, 나아가서는 이 잉곳으로부터 잘라내 제조되는 실리콘 웨이퍼에도 금속 오염이 발생해 버린다. 따라서, 금속 오염이 저감된 실리콘 웨이퍼를 제공하기 위해서는, 석영 도가니나 그의 원료 석영 분말의 금속 오염을 분석하고, 분석 결과에 기초하여, 석영 도가니의 금속 오염을 저감하기 위한 대책(예를 들면 원료 석영 분말을 제조하는 제조 공정이나 석영 도가니의 제조 공정의 공정 보수 작업 등)을 취하는 것이 바람직하다.
이상과 같이, 석영 시료의 금속 오염을 분석하는 것은, 금속 오염이 저감된 석영 부재의 제공으로 이어진다.
석영과 같은 고체 물질의 금속 오염의 분석은, 통상, 고체 물질을 분해하여 얻어진 분해물(예를 들면 액상)을 필요에 따라서 전(前) 처리한 후에 분석 장치에 도입함으로써 행해진다. 분해 방법으로서는, 분석 대상의 고체 물질을 분해 용액과 접촉시켜 용해하여 분해하는 방법(액상 분해법)과 분해 대상의 고체 물질을 분해 가스와 접촉시켜 분해하는 방법(기상 분해법)이 알려져 있다(예를 들면 일본 특허 제3274020호(그의 전체 기재는, 여기에 특히 개시로서 원용됨) 참조).
액상 분해법은, 기상 분해법과 비교하여 분해 시간이 짧은 경향이 있다. 또한, 분해 시간의 단축에 대해서는, 분해를 촉진하기 위해 가압하에서 액상 분해를 행하는 것(가압 산 분해법이라고도 불림)도 제안되어 있다. 그러나, 가압 산 분해법은, 내압성의 용기를 이용할 필요가 있기 때문에 용기 선택에 제약이 있다. 그 때문에, 가압 산 분해법과 동일하게 단시간에 석영 시료를 분해할 수 있는 새로운 분해 방법을 제공할 수 있으면, 석영 시료를 분해하는 공정을 간편하게 실시하는 것이 가능해진다.
본 발명의 일 실시 형태는, 석영 시료를 단시간에 분해하기 위한 새로운 분해 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시 형태는,
분석 대상의 석영 시료의 적어도 일부가 침지한 액체를, 혼산(混酸)으로부터 발생한 가스와 접촉시킴으로써, 상기 석영 시료의 적어도 일부를 분해하는 것을 포함하고,
상기 액체는 적어도 물을 포함하는 액체이고,
상기 혼산은 불화 수소와 황산의 혼산이고, 또한 이 혼산에 있어서의 황산의 몰 분율은 0.07∼0.40의 범위인, 석영 시료의 분해 방법,
에 관한 것이다.
일 실시 형태에서는, 상기 혼산에 있어서의 불화 수소의 몰 분율은, 0.27 이상이다.
일 실시 형태에서는, 상기 액체는, 불화 수소산이다.
일 실시 형태에서는, 상기 액체는, 순수이다.
일 실시 형태에서는, 상기 분해는, 밀폐 용기 내에서 행해진다.
일 실시 형태에서는, 상기 분해는, 상기 밀폐 용기 내를 가압하는 일 없이 행해진다.
일 실시 형태에서는, 상기 분해는, 상기 밀폐 용기 내를 가열하는 일 없이 행해진다.
본 발명의 또 다른 실시 형태는,
상기 분해 방법에 의해 석영 시료를 분해하는 것, 및
상기 분해에 의해 얻어진 분해물 중의 금속 성분을 분석하는 것,
을 포함하는, 석영 시료의 금속 오염 분석 방법,
에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 실시 형태는,
석영 분말 로트로부터 채취한 석영 분말을 상기 금속 오염 분석 방법에 의해 분석하는 것, 및
상기 분석에 의해 금속 오염 레벨이 허용 레벨로 판정된 경우, 상기 로트에 포함되는 석영 분말을 이용하여 석영 부재 제조 공정에 있어서 석영 부재를 제작하는 것,
을 포함하는 석영 부재의 제조 방법,
에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 실시 형태는,
석영 분말 제조 공정에 있어서 석영 분말 로트를 제작하는 것,
제작된 석영 분말 로트로부터 채취한 석영 분말을 상기 금속 오염 분석 방법에 의해 분석하는 것,
상기 분석에 의해 금속 오염 레벨이 비(非)허용 레벨로 판정된 경우, 상기 석영 분말 제조 공정에 금속 오염 저감 처리를 실시하고, 이 처리 후의 석영 분말 제조 공정에 있어서 석영 분말 로트를 제작하는 것, 및
제작된 석영 분말 로트에 포함되는 적어도 일부의 석영 분말을 이용하여 석영 부재 제조 공정에 있어서 석영 부재를 제작하는 것,
을 포함하는 석영 부재의 제조 방법,
에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 실시 형태는,
석영 부재 제조 공정에 있어서 석영 부재 예비체를 제작하는 것,
제작된 석영 부재 예비체의 일부를 채취하여 상기 금속 오염 분석 방법에 의해 분석하는 것, 및
상기 분석에 의해 금속 오염 레벨이 허용 레벨로 판정된 경우, 상기 석영 부재 예비체를 석영 부재로 가공하는 가공 공정에 부치고, 상기 분석에 의해 금속 오염 레벨이 비허용 레벨로 판정된 경우, 상기 석영 부재 예비체를 제작한 석영 부재 제조 공정에 금속 오염 저감 처리를 실시하고, 이 처리 후의 석영 부재 제조 공정에 있어서 석영 부재 예비체를 제작하고, 제작된 석영 부재 예비체를 석영 부재로 가공하는 가공 공정에 부치는 것,
을 포함하는, 석영 부재의 제조 방법,
에 관한 것이다.
일 실시 형태에서는, 상기 석영 부재는, 석영 도가니이다.
일 실시 형태에서는, 상기 석영 도가니는, 실리콘 단결정 잉곳 육성용 도가니이다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 석영 시료를, 가압 산 분해와 마찬가지의 단시간에 분해할 수 있다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
[석영 시료의 분해 방법］
본 발명의 일 실시 형태는, 분석 대상의 석영 시료의 적어도 일부가 침지한 액체를, 혼산으로부터 발생한 가스와 접촉시킴으로써, 상기 석영 시료의 적어도 일부를 분해하는 것을 포함하고, 상기 액체는 적어도 물을 포함하는 액체이고, 상기 혼산은 불화 수소와 황산의 혼산이고, 또한 이 혼산에 있어서의 황산의 몰 분율은 0.07∼0.40의 범위인 석영 시료의 분해 방법에 관한 것이다.
상기 분해 방법에 의하면, 단시간의 분해 시간으로, 예를 들면 종래의 가압 산 분해법에 의한 석영 시료의 분해 시간과 마찬가지의 분해 시간으로, 석영 시료를 분해할 수 있다. 상기 분해 방법에 의해 석영 시료를 단시간에 분해하는 것이 가능해지는 이유에 대해서, 본 발명자들은 이하와 같이 추측하고 있다.
상기 혼산은, 불화 수소와 황산의 혼산이다. 상기 혼산은, 불화 수소 중에 상기 범위의 몰 분율로 황산을 포함함으로써, 불화 수소 가스(「불화 수소산 가스(HF 가스)」라고도 불림)를 단시간에 발생할 수 있다고 본 발명자들은 추측하고 있다. 또한, 상기 혼산으로부터 발생한 가스가 상기 액체에 흡수됨으로써, 상기 액체에 침지하고 있는 석영 시료를 효율적으로 분해할 수 있는 것도, 석영 시료의 단시간 분해에 기여한다고 본 발명자들은 생각하고 있다.
단, 이상은 본 발명자들의 추측으로서, 본 발명을 하등 한정하는 것은 아니다.
이하, 상기 분해 방법에 대해서, 더욱 상세하게 설명한다.
＜석영 시료＞
상기 분해 방법에 있어서의 분석 대상의 석영 시료는, 분말상, 괴상, 봉상, 판상 등의 어떠한 형상이라도 좋다. 또한 크기도 특별히 한정되는 것은 아니다. 분석 대상의 석영 시료는, 예를 들면, 석영 부재의 원료로서 이용되는 석영 분말의 일부를 채취한 시료 분말, 제작된 석영 부재의 일부를 채취한 시료편 등일 수 있다.
본 발명 및 본 명세서에 있어서, 「석영」이란, 이산화 규소의 고체를 말하고, 고체는 결정 상태, 비정질 상태, 또는 결정과 비정질의 혼합 상태일 수 있다. 또한, 본 발명 및 본 명세서에 있어서, 「석영 시료」란, 석영을 주성분으로 하는 시료를 말한다. 주성분이란, 구성 성분 중에서 가장 많은 비율을 차지하는 성분인 것을 의미한다. 예를 들면, 석영 시료에 있어서, 구성 성분 전체에 대하여 90질량％∼100질량％를 석영이 차지할 수 있다. 이상의 점에 대해서는, 「석영 분말」 및 「석영 부재」에 대해서도 마찬가지로 한다.
＜액체＞
상기 석영 시료의 적어도 일부를 침지시키는 액체는, 적어도 물을 포함하는 액체이다. 상기 액체는, 적어도 물을 포함함으로써, 혼산으로부터 발생한 불화 수소 가스를 효율적으로 흡수할 수 있다고 생각된다. 상기 액체는, 일 실시 형태에서는 순수일 수 있다. 순수란, 불순물을 제거하기 위한 처리가 실시된 물을 말하고, 바람직하게는 비저항이 1∼10MΩ·㎝ 및/또는 도전율 1.0∼0.1μS/㎝의 물일 수 있다. 또한 본 발명 및 본 명세서에 있어서의 「순수」에는, 초순수도 포함되는 것으로 한다. 초순수란, 불순물 함유량이 0.01μg/L 이하인 물을 말하는 것으로 한다.
또한, 다른 일 실시 형태에서는, 상기 액체는, 불화 수소산(불화 수소의 수용액)일 수도 있다. 불화 수소산의 불화 수소(HF) 농도는, 예를 들면 30∼50질량％일 수 있다. 또한, 불화 수소산으로서는, 고순도 불화 수소산으로서 시판되고 있는 불화 수소산을 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명 및 본 명세서에 있어서의 「고순도」란, 불순물량이 0.01μg/L 이하인 것을 말하는 것으로 한다.
상기 액체로서 순수 또는 고순도 불화 수소산을 사용하는 것은, 액체로부터의 반입 오염을 저감하는 관점에서 바람직하다.
상기 액체는, 그 중에 분석 대상의 석영 시료의 적어도 일부가 침지한 상태에서, 상기 혼산으로부터 발생한 가스와 접촉한다. 일 예로서 석영 시료 1g당의 상기 액체의 사용량은, 예를 들면 1∼5mL로 할 수 있다. 상기 가스와의 접촉 중, 상기 액체에 석영 시료의 일부만이 침지하고 있어도 좋고 전부가 침지하고 있어도 좋다. 또한, 접촉 개시시에는 상기 액체에 일부만이 침지하고 있던 석영 시료가, 분해가 진행됨으로써 전부가 상기 액체에 침지하는 경우도 있다. 또한 상기 액체에 일부가 침지하고 있는 석영 시료의 액체에 침지하고 있지 않은 부분이 상기 혼산으로부터 발생하는 가스에 접촉하기도 한다.
＜혼산＞
상기 액체와 접촉시키는 가스를 발생시키는 혼산은, 불화 수소(HF)와 황산의 혼산이고, 이 혼산에 있어서의 황산의 몰 분율은 0.07∼0.40의 범위이다. 황산의 몰 분율이 0.07 이상임으로써, 상기 혼산으로부터 불화 수소 가스를 단시간에 효율적으로 발생시키는 것이 가능해진다고 본 발명자들은 생각하고 있다. 이 점에서, 상기 혼산에 있어서의 황산의 몰 분율은, 0.10 이상인 것이 바람직하고, 0.20 이상인 것이 보다 바람직하다. 상기 혼산에 있어서 황산이 차지하는 비율이 많아질수록 불화 수소 가스를 단시간에 발생시키는 관점에서는 바람직하다. 단, 상기 혼산에 있어서 황산이 차지하는 비율이 상기 몰 분율이 0.40을 초과할만큼 많아지면, 불화 수소와 황산의 반응시의 반응열에 의한 용기의 열화나 급격한 가스 발생에 의한 작업성의 저하가 일어날 수 있다. 이 점을 고려하여, 상기 분해 방법에 있어서 사용하는 혼산의 황산의 몰 분율은, 0.40 이하로 하고, 0.38 이하인 것이 바람직하고, 0.35 이하인 것이 보다 바람직하다.
본 발명 및 본 명세서에 있어서, 몰 분율이란, 상기 혼산에 포함되는 성분의 총 몰 수로, 몰 분율을 규정하는 성분의 몰 수를 나눈 값으로서 구해지는 값이다. 불화 수소와 황산을, 각각 용액 상태로 혼합하는 경우, 불화 수소 및 황산의 몰 수는, 각각 몰 수＝액량×밀도×농도/분자량에 의해 산출할 수 있다. 여기에서 예를 들면, 액량의 단위는 mL이고, 밀도의 단위는 g/mL이다. 상기 혼산의 조제에 이용하는 용액은, 고순도품이라도 아니라도 좋다. 또한, 혼산에 있어서의 총 몰 수를 계산할 경우, 용액 중의 불순물은 고려하지 않는 것으로 한다. 일 예로서, 50질량％ 불화 수소산(불화 수소의 수용액) 700mL과 98질량％ 황산 수용액 200mL를 혼합한 혼산에 있어서의 황산의 몰 분율은, 이하와 같이 산출된다.
불화 수소(HF)의 몰 수:
액량×밀도×농도/분자량＝700×1.19×0.5/19≒21.92(몰)
황산(H2SO4)의 몰 수:
액량×밀도×농도/분자량＝200×1.84×0.98/98=3.68(몰)
물(불화 수소산 중의 물＋황산 수용액 중의 물)의 몰 수:
700×1.19×0.5/18＋200×1.84×0.02/18≒23.55
따라서, 황산의 몰 분율은, 이하와 같이 0.07로 산출된다.
3.68/(21.92＋3.68＋23.55)≒0.07
또한, 상기의 경우, 불화 수소의 몰 분율은, 이하와 같이 0.45로 산출된다.
21.92/(21.92＋3.68＋23.55)≒0.45
상기 혼산은, 황산과 함께 불화 수소를 포함한다. 상기 혼산에 있어서의 불화 수소의 몰 분율은, 불화 수소 가스를 보다 단시간에 발생시키는 관점에서는, 0.27 이상인 것이 바람직하고, 0.30 이상인 것이 보다 바람직하다. 한편, 예를 들면 작업성 등을 고려하면, 상기 혼산에 있어서의 불화 수소의 몰 분율은, 0.45 이하인 것이 바람직하다.
상기 혼산은, 바람직하게는 수용액이다. 또한, 불화 수소(HF), 황산(H2SO4)에 더하여 다른 산 성분을 포함하지 않아도 좋고, 포함해도 좋고, 포함하지 않는 것이 바람직하다. 즉, 상기 혼산에 포함되는 산 성분은, 불화 수소와 황산으로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 혼산의 사용량은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면, 석영 시료 1g당 50∼1000mL 정도로 할 수 있다.
＜석영 시료의 분해＞
분석 대상의 석영 시료의 분해는, 석영 시료의 적어도 일부가 침지한 액체를, 혼산으로부터 발생한 가스와 접촉시킴으로써 행해진다. 앞서 기재한 바와 같이, 상기 혼산으로부터 발생한 불화 수소 가스가 상기 액체에 흡수됨으로써, 불화 수소 가스를 흡수한 상기 액체에 침지하고 있는 석영 시료를 분해할 수 있다고 생각된다. 이러한 분해의 구체적 실시 형태를, 이하에 설명한다.
덮개 부착의 용기(이하, 「외측 용기」라고 함)와 외측 용기 내에 수납되는 사이즈의 용기(이하, 「내측 용기」라고 함)를 준비한다.
분석 대상의 석영 시료와, 적어도 물을 포함하는 액체를, 내측 용기에 넣는다. 앞서 기재한 바와 같이, 내측 용기에 있어서 석영 시료의 전부가 상기 액체에 침지하고 있어도 좋고, 일부만이 침지하고 있어도 좋다.
외측 용기 내에 상기 혼산을 도입한 후에 상기 내측 용기를 배치하거나, 또는, 상기 내측 용기를 배치한 후에 내측 용기 내에 들어가지 않도록 외측 용기 내에 상기 혼산을 넣고, 그 후, 외측 용기의 덮개를 닫는다. 이에 따라, 외측 용기의 내부 공간에 상기 혼산으로부터 발생한 가스가 충만하고, 이 가스와 내측 용기 내의 상기 액체가 접촉한다. 이에 따라, 상기 석영 시료의 분해를 진행시킬 수 있다.
상기 실시 형태는, 밀폐 용기 내에서 석영 시료의 분해를 행하는 일 예이다. 밀폐 용기 내에서 석영 시료의 분해를 행하는 것은, 분해를 보다 단시간에 효율적으로 행하기 위해서 바람직하다. 여기에서 「밀폐」란, 밀폐 용기 내의 가스가 밀폐 용기 외로 누출되는 것이 완전하게 방해되고 있는 것에 반드시 한정되지 않고, 당 분야에서 통상 있을 수 있는 정도의 미량의 가스의 누출은 허용되는 것으로 한다. 상기 분해 방법에서는, 상기 혼산 및 상기 액체의 사용에 의해 효율적으로 석영 시료의 분해를 진행시킬 수 있기 때문에, 가압에 의해 분해를 촉진하는 일 없이, 단시간에 석영 시료를 분해할 수 있다. 따라서, 밀폐 용기 내를 가압하는 일 없이, 석영 시료의 분해를 단시간에 행할 수 있다. 또한 마찬가지의 이유에 의해, 밀폐 용기 내를 가열하는 일 없이, 석영 시료의 분해를 단시간에 행할 수 있다. 가압을 위해서는 내압성의 용기를 필요로 하고, 가열을 위해서는 내열성의 용기를 필요로 한다. 따라서, 가압이나 가열을 필요로 하지 않는 것은, 용기에 대한 제약이 적게 분해를 행할 수 있는 점에서 바람직하다. 상기 분석 방법에서는, 예를 들면, 각종 범용의 수지제 용기를 외측 용기 및 내측 용기로서 사용할 수 있다. 또한, 예를 들면, 종래의 가압 산 분해법에서는, 내압성의 용기인 스테인리스제 용기가 사용되는 경우가 있지만, 스테인리스제의 용기는 용기로부터의 외란(外亂)(금속 성분의 혼입)에 의해 분석 정밀도가 저하하는 경우가 있다. 이에 대하여, 가압을 필요로 하지 않는다면, 그러한 외란의 가능성을 저감 내지 배제할 수 있다. 또한 본 발명 및 본 명세서에 있어서, 「밀폐 용기 내를 가압하는 일 없이 분해를 행한다」는 것은, 압력 제어 수단을 이용하여 밀폐 용기 내의 압력을 높이지 않고 분해를 행하는 것을 말하고, 밀폐 용기 내를 가열하는 일 없이 분해를 행한다는 것은, 온도 제어 수단을 이용하여 밀폐 용기 내의 온도를 높이지 않고 분해를 행하는 것을 말한다.
이상 설명한 본 발명의 일 실시 형태에 관한 분해 방법에 의해, 석영 시료의 일부 또는 전부를 분해할 수 있다.
[석영 시료의 금속 오염 분석 방법]
본 발명의 일 실시 형태는, 상기 분해 방법에 의해 석영 시료를 분해하는 것, 및 상기 분해에 의해 얻어진 분해물 중의 금속 성분을 분석하는 것을 포함하는 석영 시료의 금속 오염 분석 방법에 관한 것이다.
상기 금속 오염 분석 방법에 있어서, 석영 시료를 분해하는 방법에 대해서는, 앞서 상세하게 기재한 바와 같다. 본 발명의 일 실시 형태에 관한 분해 방법을 이용함으로써, 석영 시료를 단시간에 분해할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 관한 분해 방법에서는, 상기 액체 중에 석영 시료의 분해물이 포함되어 있다. 예를 들면, 상기 액체 중에 미분해의 석영 시료가 잔류하고 있는 경우에는, 여과 등의 공지의 분리 방법에 의해 분리하는 것이 바람직하다. 상기 분해물을 포함하는 액체는 그대로 금속 성분의 분석에 부쳐도 좋고, 핫 플레이트 등에서 가열하여 건고시킨 후에 희박산(希薄酸) 용액(회수액)으로 회수하여, 이 회수액을 금속 성분의 분석에 부쳐도 좋다. 후자의 실시 형태가, 분석 감도 향상의 관점에서 바람직하다. 이 경우, 희박산 용액으로서는, 금속 성분을 분석하는 분석 장치에 도입 가능한 정도의 산 농도의 용액이라면 하등 제한없이 사용할 수 있다. 희박산 용액의 구체예로서는, 예를 들면, 수 질량％ 이하(예를 들면 0.5∼5질량％ 정도)의 농도의 불화 수소산(불화 수소의 수용액), 질산 수용액 등을 들 수 있다. 금속 성분을 분석하는 분석 장치로서는, 유도 결합 플라즈마 질량 분석 장치(Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry; ICP-MS), 원자 흡광 분광 장치(Atomic Absorption Spectrometry; AAS) 등의 금속 성분의 정성 분석 및/또는 정량 분석이 가능한 공지의 분석 장치를 이용할 수 있다.
이상에 의해, 분석 대상의 석영 시료의 금속 오염의 유무, 오염 금속의 종류, 오염량 등의 각종 금속 오염에 관한 분석 결과를 얻을 수 있다. 이러한 분석 결과는, 금속 오염이 저감된 금속 부재의 제공을 가능하게 하기 위해 이용할 수 있다. 이 점에 대해서는, 후술한다.
[석영 부재의 제조 방법]
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 또한, 이하의 석영 부재의 제조 방법도 제공된다.
석영 분말 로트로부터 채취한 석영 분말을 상기 금속 오염 분석 방법에 의해 분석하는 것, 및
상기 분석에 의해 금속 오염 레벨이 허용 레벨로 판정된 경우, 상기 로트에 포함되는 석영 분말을 이용하여 석영 부재 제조 공정에 있어서 석영 부재를 제작하는 것,
을 포함하는 석영 부재의 제조 방법(이하, 「제조 방법 1」이라고 함).
석영 분말 제조 공정에 있어서 석영 분말 로트를 제작하는 것,
제작된 석영 분말 로트로부터 채취한 석영 분말을 상기 금속 오염 분석 방법에 의해 분석하는 것,
상기 분석에 의해 금속 오염 레벨이 비허용 레벨로 판정된 경우, 상기 석영 분말 제조 공정에 금속 오염 저감 처리를 실시하고, 이 처리 후의 석영 분말 제조 공정에 있어서 석영 분말 로트를 제작하는 것, 및
제작된 석영 분말 로트에 포함되는 적어도 일부의 석영 분말을 이용하여 석영 부재 제조 공정에 있어서 석영 부재를 제작하는 것,
을 포함하는 석영 부재의 제조 방법(이하, 「제조 방법 2」라고 함).
석영 부재 제조 공정에 있어서 석영 부재 예비체를 제작하는 것,
제작된 석영 부재 예비체의 일부를 채취하여 상기 금속 오염 분석 방법에 의해 분석하는 것, 및
상기 분석에 의해 금속 오염 레벨이 허용 레벨로 판정된 경우, 상기 석영 부재 예비체를 석영 부재로 가공하는 가공 공정에 부치고, 상기 분석에 의해 금속 오염 레벨이 비허용 레벨로 판정된 경우, 상기 석영 부재 예비체를 제작한 석영 부재 제조 공정에 금속 오염 저감 처리를 실시하고, 이 처리 후의 석영 부재 제조 공정에 있어서 석영 부재 예비체를 제작하고, 제작된 석영 부재 예비체를 석영 부재로 가공하는 가공 공정에 부치는 것,
을 포함하는, 석영 부재의 제조 방법(이하, 「제조 방법 3」이라고 함).
석영 부재는, 일 실시 형태에서는 석영 분말을 이용하여 제조할 수 있다. 제조 방법 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 금속 오염 분석 방법에 의해 금속 오염이 적은 것(허용 레벨인 것)이 확인된 석영 분말을 이용하여 석영 부재를 제조한다. 제조 방법 2는, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 금속 오염 분석 방법에 의해 얻어진 분석 결과에 기초하여, 석영 분말 제조 공정에 기인하는 금속 오염의 발생을 억제한 후에 제작된 석영 분말을 이용하여 석영 부재를 제조한다. 제조 방법 3에서는, 석영 분말을 이용하는지 아닌지에 상관없이, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 금속 오염 분석 방법에 의해 얻어진 분석 결과에 기초하여, 필요에 따라서 석영 부재 제조 공정에 기인하는 금속 오염 저감한다. 제조 방법 1∼3은, 모두, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 금속 오염 분석 방법을 이용함으로써, 금속 오염이 저감된 석영 부재의 제공을 가능하게 하는 제조 방법이다.
이하에, 상기 제조 방법에 대해서 더욱 상세하게 설명한다.
＜제조 방법 1＞
제조 방법 1에서는, 석영 분말 로트로부터 채취한 석영 분말을, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 금속 오염 분석 방법에 의해 분석한다. 상세하게는, 상기 석영 분말을, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 분해 방법에 의해 분해하고, 얻어진 분해물 중의 금속 성분을 분석한다. 석영 분말 로트란, 석영 분말의 집합으로서, 로트마다, 로트를 식별하기 위한 번호, 기호 등이 부여되어 있는 경우도 있다. 분석을 위해 채취하는 석영 분말량은, 특별히 한정되는 것은 아니다. 석영 분말 로트는, 시판품이라도 좋고, 공지의 방법으로 제조된 것이라도 좋다.
상기 석영 분말 로트로부터 채취된 석영 분말에 대해서, 금속 오염 레벨이 허용 레벨로 판정된 경우, 상기 석영 분말 로트 중의 석영 분말의 전부 또는 일부를 이용하여 석영 부재를 제작한다. 이에 따라, 금속 오염이 적은 것이 확인된 석영 분말을 이용하여 석영 부재를 제작할 수 있기 때문에, 금속 오염이 적은 석영 부재를 제공하는 것이 가능해진다. 여기에서 금속 오염에 대한 허용 레벨은, 특별히 한정되는 것이 아니고, 제품 석영 부재에 요구되는 품질, 제품 석영 부재의 용도 등에 따라서 설정하면 좋다. 예를 들면, 1종 또는 2종 이상의 특정의 금속 성분의 함유량이 소정값 이하인 것, 금속 성분의 합계량이 소정값 이하인 것, 어느 특정의 금속 성분이 분석 장치에 의해 검출되지 않는 것 등을 갖고, 금속 오염 레벨이 허용 레벨이라고 판정할 수 있다.
석영 분말로부터의 석영 부재의 제작은, 석영 부재 제조 공정에 있어서, 석영 분말을 용융하여 소정 형상으로 성형하는 방법(용융법) 등의 공지의 제조 방법에 의해 행할 수 있다. 예를 들면, 석영 부재의 일 예로서 석영 도가니를 예를 들면, 용융법에 의해, 회전하는 몰드 중에서 석영 분말을 아크 용융함으로써 석영 도가니를 제작할 수 있다.
＜제조 방법 2＞
제조 방법 2에서는, 석영 분말 제조 공정에 있어서 석영 분말 로트를 제작하고, 제작된 석영 분말 로트로부터 채취한 석영 분말을 본 발명의 일 실시 형태에 따른 금속 오염 분석 방법에 의해 분석한다. 석영 분말 제조 공정은, 기상법, 졸-겔법 등의 공지의 제조 방법에 의해 석영 분말을 제조하는 제조 공정일 수 있다. 석영 분말 제조 공정에 있어서 제작된 석영 분말 로트로부터 채취한 석영 분말의 분석에 대해서는, 제조 방법 1에 대해서 기재한 바와 같다.
상기 석영 분말 로트로부터 채취된 석영 분말에 대해서, 금속 오염 레벨이 허용 레벨로 판정된 경우에는, 상기 석영 분말 제조 공정에 기인하는 금속 오염이 적다고 판단할 수 있다. 이 경우, 상기 석영 분말 로트를 제작한 석영 분말 제조 공정에서 계속하여 석영 분말을 제작하고, 제작된 석영 분말을 이용하여 석영 부재를 제조할 수 있다. 한편, 상기 석영 분말 로트로부터 채취된 석영 분말에 대해서, 금속 오염 레벨이 비허용 레벨로 판정된 경우에는, 상기 석영 분말 제조 공정에 기인하는 금속 오염이 많다고 판단할 수 있다. 여기에서 금속 오염에 대한 비허용 레벨은, 특별히 한정되는 것은 아니고, 제품 석영 부재에 요구되는 품질, 제품 석영 부재의 용도 등에 따라서 설정하면 좋다. 예를 들면, 1종 또는 2종 이상의 특정의 금속 성분의 함유량이 소정값 이상인 것, 금속 성분의 합계량이 소정값 이상인 것, 어느 특정의 금속 성분이 분석 장치에 의해 검출된 것 등을 갖고, 금속 오염 레벨이 비허용 레벨이라고 판정할 수 있다.
상기 석영 분말 로트로부터 채취된 석영 분말에 대해서, 금속 오염 레벨이 비허용 레벨로 판정된 경우, 상기 석영 분말 제조 공정에 금속 오염 저감 처리를 실시하고, 이 처리 후의 석영 분말 제조 공정에 있어서 석영 분말 로트를 제작한다. 금속 오염 저감 처리란, 석영 분말 제조 공정에 있어서 이용되는 장치, 배관, 용기 등의 교환, 세정 등을 들 수 있다. 또한 본 발명 및 본 명세서에 있어서의 석영 분말 제조 공정의 금속 오염 저감 처리에는, 석영 분말을 제조하기 위한 원료(예를 들면 원료 가스, 원료 용액 등)의 고순도화도 포함되는 것으로 한다. 이와 같이 하여 금속 오염 저감 처리를 실시함으로써, 석영 분말 제조 공정에 기인하는 금속 오염이 석영 분말에 발생하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 금속 오염 저감 처리 후의 석영 분말 제조 공정에 있어서 석영 분말 로트를 제작하고, 제작된 석영 분말 로트 중의 석영 분말의 전부 또는 일부를 이용하여 석영 부재를 제작함으로써, 금속 오염이 적은 석영 부재를 제공하는 것이 가능해진다. 또한 금속 오염 저감 처리 후에 제작된 석영 분말 로트로부터 채취된 석영 분말을, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 금속 오염 분석 방법에 부쳐 금속 오염 레벨이 허용 레벨인 것을 확인한 후, 이 석영 분말 로트의 전부 또는 일부를 이용하여 석영 부재를 제작할 수도 있다. 즉, 제조 방법 2와 제조 방법 1을 조합하는 것도 가능하다. 제조 방법 2에 있어서의 석영 분말로부터의 석영 부재의 제작에 대해서는, 제조 방법 1에 대해서 기재한 바와 같다.
＜제조 방법 3＞
제조 방법 3에서는, 석영 부재 제조 공정에 있어서 석영 부재 예비체를 제작하고, 제작된 석영 부재 예비체의 일부를 채취하여, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 금속 오염 분석 방법에 의해 분석한다. 본 발명 및 본 명세서에 있어서, 석영 부재 예비체란, 석영 부재로 가공하는 가공 공정에 부쳐짐으로써 제품 석영 부재로서 출하되는 것을 말한다. 가공 공정 전에 금속 오염 레벨을 판정함으로써, 가공 공정을 행하기 전에, 금속 오염이 비허용 레벨이며 불량품으로서 배제해야 할 예비체를 추출하여 배제할 수 있다. 또한, 석영 부재 제조 공정에 기인하는 금속 오염을 저감하기 위한 처리를 석영 부재 제조 공정에 실시함으로써, 석영 부재 제조 공정에 기인하는 금속 오염이 석영 부재에 발생하는 것을 억제하는 것이 가능해진다.
석영 부재 제조 공정의 일 실시 형태는, 앞서 기재한 바와 같이, 석영 분말을 이용하여 석영 부재를 제작하는 실시 형태이다. 단 석영 부재의 제조 방법은, 석영 분말을 이용하는 실시 형태에 한정되지 않고, 직접법, 수트법 등으로 불리는 방법을 비롯한 공지의 제조 방법이라도 좋다. 직접법이란, 4염화 규소(SiCl4) 등의 규소 화합물을 산 수소 화염 중에서 가수 분해함으로써 직접 퇴적시켜 유리화시켜 합성하는 방법이다. 또한, 수트법이란, 이하와 같은 순서로 합성 석영 유리를 제조하는 방법이다. 우선, 직접법보다도 저온(예를 들면 약 1100℃ 정도)에서, 4염화 규소(SiCl4) 등의 규소 화합물을 산 수소 화염 중에서 가수 분해함으로써, 다공질의 실리카의 괴(수트)를 합성한다. 이 수트를, 염소 화합물 등의 적당한 가스 중에서 열처리하여 수분을 제거한다. 마지막으로, 약 1500℃ 이상의 온도에서 회전시키면서 수트를 인하하여 하단으로부터 순서대로 가열하여 유리화해 간다. 석영 부재는, 이들 공지의 제조 방법에 의해 제작할 수 있다.
석영 부재 예비체로부터 분석을 위해 채취하는 석영 시료는, 분말상, 괴상, 봉상, 판상 등의 임의의 형상일 수 있다. 또한 크기도 특별히 한정되는 것은 아니다. 이와 같이 하여 준비한 석영 시료를, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 금속 오염 분석 방법에 의해 분석한다. 상세하게는, 상기 석영 시료를, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 분해 방법에 의해 분해하고, 얻어진 분해물 중의 금속 성분을 분석한다. 그리고, 이러한 분석에 의해 금속 오염 레벨이 허용 레벨로 판정된 경우, 상기 석영 부재 예비체는 금속 오염이 적다고 판단할 수 있기 때문에, 이 석영 부재 예비체를 석영 부재로 가공하는 가공 공정에 부친다. 한편, 상기 분석에 의해 금속 오염 레벨이 비허용 레벨로 판정된 경우, 상기 석영 부재 예비체는 석영 부재 제조 공정에 기인하는 금속 오염이 많다고 판단할 수 있다. 이 경우에는, 상기 석영 부재 예비체를 제작한 석영 부재 제조 공정에 금속 오염 저감 처리를 실시하고, 이 처리 후의 석영 부재 제조 공정에 있어서 석영 부재 예비체를 제작하고, 제작된 석영 부재 예비체를 석영 부재로 가공하는 가공 공정에 부친다.
이상에 의해, 금속 오염이 적은 석영 부재 예비체를 가공 공정에 부칠 수 있기 때문에, 결과적으로, 금속 오염이 적은 석영 부재를 제품으로서 제공하는 것이 가능해진다.
제조 방법 3에 있어서의 허용 레벨 및 비허용 레벨은, 제품 석영 부재에 요구되는 품질, 제품 석영 부재의 용도 등에 따라서 설정하면 좋다. 상세는, 앞서 제조 방법 1, 2에 대해서 기재한 바와 같다. 또한, 석영 부재 제조 공정의 금속 오염 저감 처리는, 석영 부재 제조 공정에 있어서 이용되는 장치, 배관, 용기 등의 교환, 세정 등을 들 수 있다. 또한 본 발명 및 본 명세서에 있어서의 석영 부재 제조 공정의 금속 오염 저감 처리에는, 석영 부재를 제조하기 위한 원료(예를 들면 원료 분말, 원료 가스, 원료 용액 등)의 고순도화도 포함되는 것으로 한다. 이와같이 하여 금속 오염 저감 처리를 실시함으로써, 석영 부재 제조 공정에 기인하는 금속 오염이 석영 부재 예비체에 발생하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 금속 오염 저감 처리 후에 제작된 석영 부재 예비체의 일부를 채취하여, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 금속 오염 분석 방법에 부치고, 금속 오염 레벨이 허용 범위 내인 것을 확인한 후에 석영 부재로 가공하는 가공 공정에 부칠 수도 있다. 또한, 여기에서 금속 오염 레벨이 비허용 레벨로 판정된 경우에는, 석영 부재 제조 공정의 금속 오염 저감 처리를 추가로 행한 후에 석영 부재 예비체를 제작해도 좋다. 즉, 제조 방법 3에 있어서의 판정 및 필요에 따른 금속 오염 저감 처리를, 복수회 반복해도 좋다.
석영 부재 예비체를 석영 부재로 가공하는 가공 공정은, 절삭, 어닐링 처리, 연마, 세정 등의 공지의 가공 공정일 수 있고, 제품 출하를 위한 곤포(梱包) 공정도 포함되는 것으로 한다.
이상 설명한 제조 방법 1∼3에 있어서 제조되는 석영 부재는, 각종 용도에 이용되는 각종 형상 및 사이즈의 석영 부재일 수 있다. 일 예로서, 상기 석영 부재는, 석영 도가니일 수 있다. 석영 도가니는, 내열성이나 내구성이 우수하기 때문에, 그의 내부에서 물질을 가열, 용융 등 하기 위해 적합하다. 예를 들면, 실리콘 단결정 잉곳을 육성하기 위한 도가니로서, 석영 도가니는 폭넓게 이용되고 있다. 실리콘 단결정 잉곳의 금속 오염을 저감하는 것은, 디바이스 성능 저하를 초래하는 금속 오염이 저감된 실리콘 웨이퍼를 제공하기 위해 바람직하다. 이를 위해서는, 석영 도가니에 기인하는 금속 오염이 실리콘 단결정 잉곳에 발생하는 것을 억제하는 것이 바람직하다. 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 앞서 기재한 바와 같이 석영 부재에 있어서의 금속 오염의 발생을 억제할 수 있기 때문에, 금속 오염이 저감된 석영 도가니를 제공할 수 있다.
실시예
이하, 본 발명을 실시예에 의해 추가로 설명한다. 단 본 발명은 실시예에 나타내는 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 이하에 기재하는 조작은, 특별히 기재하지 않는 한, 실온 및 대기압 하에서 행해졌다. 또한, 이하에 기재된 순수로서는, 초순수를 사용했다.
[실시예 1]
분해 대상의 석영 시료로서, 공지의 석영 분말 제조 공정에서 얻어진 석영 도가니 제조용 석영 분말 로트로부터 채취한 석영 분말을 1g 칭량하여, 내측 용기(테프론(등록상표)제 비이커)에 투입했다. 이 내측 용기에 38질량％ 고순도 불화 수소산(불화 수소의 수용액)을 1.0mL 더했다.
외측 용기로서, 폴리프로필렌제 케이스(세로×가로×높이＝10㎝×20㎝×15㎝)를 준비했다. 이 외측 용기 내에 50질량％ 불화 수소산(불화 수소의 수용액) 700ml와 98질량％ 황산 수용액 200ml를 넣은 후, 즉각 상기 내측 용기를 덮개를 하는 일 없이 외측 용기 내에 넣고, 외측 용기의 덮개를 닫았다. 외측 용기 내에 넣은 불화 수소산과 황산 수용액의 혼합 용액(혼산)이 내측 용기 내에 들어가지 않도록 정치하여 실온인 채 16시간 방치했다. 상기 외측 용기 내에 넣은 불화 수소산과 황산 수용액의 혼합 용액(혼산)에 있어서의 황산의 몰 분율은 0.07이고, 불화 수소의 몰 분율은 0.45이다.
16시간 후에 외측 용기의 덮개를 열고, 내측 용기 내의 석영 분말을 확인한 결과, 완전하게 분해되어 액상으로 되어 있는 것이 확인되었다. 즉, 용기 내를 가압 및 가열하는 일 없이, 석영 분말이 완전하게 분해된 것이 확인되었다.
16시간 후에 외측 용기의 덮개를 열고, 내측 용기를 핫 플레이트 상(핫 플레이트의 설정 온도: 150℃)에 올려 놓아 내측 용기 내의 액체를 가열에 의해 농축 및 건고했다. 내측 용기 내의 건고물을 회수액(2질량％ 불화 수소산) 중에 넣은 후, 이 회수액을 ICP-MS에 부쳐 표 1에 나타내는 금속 성분을 정량 분석했다. 얻어진 분석 결과를 표 1에 나타낸다. 표 1에 나타내는 결과로부터, 각 금속 성분에 대해서, ＜10ppt의 고감도 분석이 가능한 것이 확인되었다.
Figure pct00001
[비교예 1]
실시예 1에서 분해한 석영 분말을 채취한 석영 분말 로트로부터 분해 대상의 석영 시료로서 석영 분말을 1g 칭량하고, 이하에 기재하는 가압 산 분해법에 의해 분해했다.
상기 석영 분말(1)을, 테프론(등록상표)제 비이커에 투입했다. 이 비이커에 순수 3mL, 50질량％ 불화 수소산 10mL, 69.5질량％ 질산 수용액 3mL를 넣고 덮개를 닫았다.
이 테프론(등록상표)제 비이커를 스테인리스제 용기에 넣은 후, 스테인리스제 용기의 덮개를 닫았다. 이 스테인리스제 용기를 140℃로 유지된 항온기에 투입했다. 석영 분말로부터의 반응 가스나, 불화 수소산, 질산 수용액으로부터 발생하는 증기에 의해 스테인리스제 용기 내가 가압된 상태에서, 16시간 방치했다.
16시간 후, 스테인리스제 용기의 덮개를 열고, 테프론(등록상표)제 비이커의 덮개를 열어 테프론(등록상표)제 비이커 내를 확인한 결과, 석영 분말이 완전하게 분해되어 있는 것이 확인되었다.
실시예 1과 비교예 1의 대비로부터, 실시예 1에 의해, 가압 산 분해법(비교예 1)과 동일한 시간에 석영 시료를 분해할 수 있었던 것이 확인되었다.
[실시예 2∼5, 비교예 2, 3]
분해 대상의 석영 시료로서, 공지의 석영 분말 제조 공정에서 얻어진 석영 도가니 제조용 석영 분말 로트로부터 채취한 석영 분말을 4g 칭량하여, 내측 용기(테프론(등록상표)제 비이커)에 투입했다. 이 내측 용기에 38질량％ 고순도 불화 수소산(불화 수소의 수용액)을 실시예 2∼5에 대해서는 표 2에 나타내는 양으로 더했다. 비교예 2, 3에 대해서는 내측 용기에 고순도 불화 수소산은 첨가하지 않았다.
외측 용기로서, 폴리프로필렌제 케이스(세로×가로×높이＝10㎝×20㎝×15㎝)를 준비했다. 이 외측 용기 내에 50질량％ 불화 수소산(불화 수소의 수용액) 700ml와 표 2에 나타내는 액량의 98질량％ 황산 수용액을 넣은 후, 즉각 상기 내측 용기를 덮개를 하는 일 없이 외측 용기 내에 넣고, 외측 용기의 덮개를 닫았다. 외측 용기 내에 넣은 불화 수소산과 황산 수용액의 혼합 용액(혼산)이 내측 용기 내에 들어가지 않도록 정치하여 실온인 채 16시간 방치했다.
16시간 후에 외측 용기의 덮개를 열고, 내측 용기를 취출하여, 내측 용기 내의 액체를 여과하여 고형물(즉 미분해의 석영 분말)을 분리하여 질량을 계측했다. 내측 용기에 투입한 석영 분말량(4g)으로부터 계측된 질량을 뺀 값을 분해량으로 하여, 표 2에 나타낸다. 분해량이 많을수록, 석영 시료의 분해 속도가 빨라, 분해가 보다 진행된 것을 의미한다.
Figure pct00002
표 2에 나타내는 결과로부터, 내측 용기에 석영 시료를 액체(불화 수소산)와 함께 넣은 실시예 2∼4에서는, 내측 용기에 액체를 넣지 않은 비교예 2, 3에 비하여 분해가 촉진된 것, 즉 보다 단시간에서의 분해가 가능했던 것을 확인할 수 있다.
[실시예 6∼9, 비교예 4, 5]
분해 대상의 석영 시료로서, 공지의 석영 분말 제조 공정에서 얻어진 석영 도가니 제조용 석영 분말 로트로부터 채취한 석영 분말을 4g 칭량하여, 내측 용기(테프론(등록상표)제 비이커)에 투입했다. 이 내측 용기에 38질량％ 고순도 불화 수소산(불화 수소의 수용액)을 1.0mL 더했다. 외측 용기로서, 폴리프로필렌제 케이스(세로×가로×높이＝10㎝×20㎝×15㎝)를 준비했다. 이 외측 용기 내에 50질량％ 불화 수소산(불화 수소의 수용액) 700ml와 표 3에 나타내는 액량의 98질량％ 황산 수용액을 넣은 후, 즉각 상기 내측 용기를 덮개를 하는 일 없이 외측 용기 내에 넣고, 외측 용기의 덮개를 닫았다. 외측 용기 내에 넣은 불화 수소산과 황산 수용액의 혼합 용액(혼산)이 내측 용기 내에 들어가지 않도록 정치하여 실온인 채 16시간 방치했다.
16시간 후에 외측 용기의 덮개를 열고, 내측 용기를 취출하여, 내측 용기 내의 액체를 여과하여 고형물(즉 미분해의 석영 분말)을 분리하여 질량을 계측했다. 내측 용기에 투입한 석영 분말량(4g)으로부터 계측된 질량을 뺀 값을 분해량으로 하여, 표 2에 나타낸 실시예 2의 결과와 함께 표 3에 나타낸다.
Figure pct00003
표 3에 나타내는 결과로부터, 외측 용기 내의 혼산에 있어서의 황산의 몰 분율이 0.07∼0.40인 범위의 실시예 2, 6∼9에서는, 외측 용기 내의 혼산에 있어서의 몰 분율이 상기 범위 외인 비교예 4, 5와 비교하여 분해가 촉진된 것, 즉 보다 단시간에서의 분해가 가능했던 것을 확인할 수 있다.
[실시예 10∼13]
분해 대상의 석영 시료로서, 공지의 석영 분말 제조 공정에서 얻어진 석영 도가니 제조용 석영 분말 로트로부터 채취한 석영 분말을 4g 칭량하여, 내측 용기(테프론(등록상표)제 비이커)에 투입했다. 이 내측 용기에 순수를 실시예 10∼13에 대해서는 표 4에 나타내는 양으로 더했다.
외측 용기로서, 폴리프로필렌제 케이스(세로×가로×높이＝10㎝×20㎝×15㎝)를 준비했다. 이 외측 용기 내에 50질량％ 불화 수소산(불화 수소의 수용액) 700ml와 표 4에 나타내는 액량의 98질량％ 황산 수용액을 넣은 후, 즉각 상기 내측 용기를 덮개를 하는 일 없이 외측 용기 내에 넣고, 외측 용기의 덮개를 닫았다. 외측 용기 내에 넣은 불화 수소산과 황산 수용액의 혼합 용액(혼산)이 내측 용기 내에 들어가지 않도록 정치하여 실온인 채 16시간 방치했다.
16시간 후에 외측 용기의 덮개를 열고, 내측 용기를 취출하고, 내측 용기 내의 액체를 여과하여 고형물(즉 미분해의 석영 분말)을 분리하여 질량을 계측했다. 내측 용기에 투입한 석영 분말량(4g)으로부터 계측된 질량을 뺀 값을 분해량으로 하여, 비교를 위해 비교예 2, 3의 결과와 함께, 표 4에 나타낸다.
Figure pct00004
표 4에 나타내는 결과로부터, 내측 용기에 석영 시료를 액체(순수)와 함께 넣은 실시예 10∼13에서는, 내측 용기에 액체를 넣지 않았던 비교예 2, 3과 비교하여 분해가 촉진된 것, 즉 보다 단시간에서의 분해가 가능했던 것을 확인할 수 있다.
[분석 감도의 검토]
＜시험 1＞
내측 용기(테프론(등록상표)제 비이커)에 38질량％ 고순도 불화 수소산(불화 수소의 수용액)을 1.0mL 더했다. 내측 용기에는, 석영 시료는 투입하지 않았다.
외측 용기로서, 폴리프로필렌제 케이스(세로×가로×높이＝10㎝×20㎝×15㎝)를 준비했다. 이 외측 용기 내에 50질량％ 불화 수소산(불화 수소의 수용액) 700ml와 98질량％ 황산 수용액 200ml를 넣은 후, 즉각 상기 내측 용기를 덮개를 하는 일 없이 외측 용기 내에 넣고, 외측 용기의 덮개를 닫았다. 외측 용기 내에 넣은 불화 수소산과 황산 수용액의 혼합 용액(혼산)이 내측 용기 내에 들어가지 않도록 정치하여 실온인 채 16시간 방치했다.
16시간 후에 외측 용기의 덮개를 열고, 내측 용기를 핫 플레이트 상(핫 플레이트의 설정 온도: 150℃)에 올려 놓고 내측 용기 내의 액체를 가열에 의해 농축 및 건고했다. 내측 용기 내의 건고물을 회수액(2질량％ 불화 수소산) 중에 넣은 후, 이 회수액을 ICP-MS에 부쳐 금속 성분을 분석했다.
이상의 조작을 6회 행했다. 얻어진 분석 결과를 표 5에 나타낸다.　
＜시험 2(비교 시험)＞
테프론(등록상표)제 비이커에 순수 3mL, 50질량％ 불화 수소산 10mL, 69.5질량％ 질산 수용액 3mL를 넣고 덮개를 닫았다.
상기 테프론(등록상표)제 비이커를 스테인리스제 용기에 넣은 후, 스테인리스제 용기의 덮개를 닫았다. 이 스테인리스제 용기를 140℃로 유지된 항온기에 투입했다. 석영 분말로부터의 반응 가스나, 불화 수소산, 질산 수용액으로부터 발생하는 증기에 의해 스테인리스제 용기 내가 가압된 상태에서, 16시간 방치했다.
16시간 후, 스테인리스제 용기의 덮개를 열고, 테프론(등록상표)제 비이커의 덮개를 열고 테프론(등록상표)제 비이커를 핫 플레이트 상(핫 플레이트의 설정 온도: 150℃)에 올려 놓아 테프론(등록상표)제 비이커 내의 액체를 가열에 의해 농축 및 건고했다. 테프론(등록상표)제 비이커 내의 건고물을 회수액(2 질량％ 불화 수소산) 중에 넣은 후, 이 회수액을 ICP-MS에 부쳐 금속 성분을 분석했다.
이상의 조작을 6회 행했다. 얻어진 분석 결과를 표 5에 나타낸다.
시험 1, 2에서 얻어진 금속 성분의 분석 결과를, 표 5에 나타낸다.
Figure pct00005
종래의 가압 산 분해법에서는, 내압성의 용기인 스테인리스제의 용기가 사용되는 경우가 있다. 그러나, 표 5에 나타내는 바와 같이, 스테인리스제의 용기를 사용한 시험 2에서는, 시험 1과 비교하여 금속 성분의 검출량이 대폭 많았다. 이는 스테인리스제의 용기로부터의 금속 성분의 혼입이 원인이 되어 있다고 생각된다.
이에 대하여, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 분해 방법은, 가압없이 실시할 수 있기 때문에, 스테인리스제의 용기를 사용하지 않고 실시하는 것이 가능하다. 이에 따라 분해물이나 분해물을 포함하는 액체로의 스테인리스제의 용기로부터의 외란(금속 성분의 혼입) 없이, 석영 시료를 분해할 수 있다. 이는, 석영 시료의 금속 오염 분석을, 보다 고감도로 실시하는 것으로 이어져 바람직하다.
본 발명의 일 실시 형태는, 각종 석영 부재의 제조 분야에 있어서 유용하다.

Claims (13)

  1. 분석 대상의 석영 시료의 적어도 일부가 침지한 액체를, 혼산(混酸)으로부터 발생한 가스와 접촉시킴으로써, 상기 석영 시료의 적어도 일부를 분해하는 것을 포함하고,
    상기 액체는 적어도 물을 포함하는 액체이고,
    상기 혼산은 불화 수소와 황산의 혼산이고, 또한 당해 혼산에 있어서의 황산의 몰 분율은 0.07∼0.40의 범위인, 석영 시료의 분해 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 혼산에 있어서의 불화 수소의 몰 분율은 0.27 이상인, 석영 시료의 분해 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 액체는 불화 수소산인, 석영 시료의 분해 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 액체는 순수인, 석영 시료의 분해 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분해를 밀폐 용기 내에서 행하는, 석영 시료의 분해 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 분해를 상기 밀폐 용기 내를 가압하는 일 없이 행하는, 석영 시료의 분해 방법.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 분해를 상기 밀폐 용기 내를 가열하는 일 없이 행하는, 석영 시료의 분해 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 방법에 의해 석영 시료를 분해하는 것, 및
    상기 분해에 의해 얻어진 분해물 중의 금속 성분을 분석하는 것
    을 포함하는, 석영 시료의 금속 오염 분석 방법.
  9. 석영 분말 로트로부터 채취한 석영 분말을 제8항에 기재된 방법에 의해 분석하는 것, 및
    상기 분석에 의해 금속 오염 레벨이 허용 레벨로 판정된 경우, 상기 로트에 포함되는 석영 분말을 이용하여 석영 부재 제조 공정에 있어서 석영 부재를 제작하는 것
    을 포함하는 석영 부재의 제조 방법.
  10. 석영 분말 제조 공정에 있어서 석영 분말 로트를 제작하는 것,
    제작된 석영 분말 로트로부터 채취한 석영 분말을 제8항에 기재된 방법에 의해 분석하는 것,
    상기 분석에 의해 금속 오염 레벨이 비(非)허용 레벨로 판정된 경우, 상기 석영 분말 제조 공정에 금속 오염 저감 처리를 실시하고, 당해 처리 후의 석영 분말 제조 공정에 있어서 석영 분말 로트를 제작하는 것, 및
    제작된 석영 분말 로트에 포함되는 적어도 일부의 석영 분말을 이용하여 석영 부재 제조 공정에 있어서 석영 부재를 제작하는 것
    을 포함하는 석영 부재의 제조 방법.
  11. 석영 부재 제조 공정에 있어서 석영 부재 예비체를 제작하는 것,
    제작된 석영 부재 예비체의 일부를 채취하여 제8항에 기재된 방법에 의해 분석하는 것, 및
    상기 분석에 의해 금속 오염 레벨이 허용 레벨로 판정된 경우, 상기 석영 부재 예비체를 석영 부재로 가공하는 가공 공정에 부치고, 상기 분석에 의해 금속 오염 레벨이 비허용 레벨로 판정된 경우, 상기 석영 부재 예비체를 제작한 석영 부재 제조 공정에 금속 오염 저감 처리를 실시하고, 당해 처리 후의 석영 부재 제조 공정에 있어서 석영 부재 예비체를 제작하고, 제작된 석영 부재 예비체를 석영 부재로 가공하는 가공 공정에 부치는 것
    을 포함하는, 석영 부재의 제조 방법.
  12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 석영 부재는, 석영 도가니인, 석영 부재의 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 석영 도가니는, 실리콘 단결정 잉곳 육성용 도가니인, 석영 부재의 제조 방법.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06160256A (ja) * 1992-07-30 1994-06-07 Toshiba Corp 試料分解方法及びその装置
JPH11183342A (ja) * 1997-12-25 1999-07-09 Toshiba Ceramics Co Ltd 珪素質材料の不純物高精度分析のための試料処理方法及びそれに用いる処理器
JP3274020B2 (ja) * 1993-06-25 2002-04-15 信越石英株式会社 分析方法および分析用分解・乾固装置
JP2012069855A (ja) * 2010-09-27 2012-04-05 Sumco Corp シリコンウェーハ表層部のエッチング方法およびシリコンウェーハの金属汚染分析方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6138547A (ja) * 1984-07-31 1986-02-24 Toshiba Corp 試料分解装置及びそれを用いた試料分解方法
US5968259A (en) * 1997-08-27 1999-10-19 Shin-Etsu Quartz Products Co., Ltd. High-purity quartz glass and method for the preparation thereof
EP1261761B1 (en) * 2000-02-07 2006-05-17 Tokyo Electron Limited Quartz member for semiconductor manufacturing equipment and method for metal analysis in quartz member
JP3790160B2 (ja) * 2001-12-28 2006-06-28 株式会社東芝 試料分解処理装置及びこれを用いた不純物分析方法
WO2004040649A1 (ja) * 2002-11-01 2004-05-13 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. 半導体装置および半導体装置の作製方法
EP2037251A4 (en) * 2006-07-04 2012-10-24 Ngk Insulators Ltd PIEZOELECTRIC / ELECTROSTRICTIVE FILM-TYPE SENSOR
JP2011157260A (ja) * 2010-01-07 2011-08-18 Mitsubishi Materials Corp 合成非晶質シリカ粉末及びその製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06160256A (ja) * 1992-07-30 1994-06-07 Toshiba Corp 試料分解方法及びその装置
JP3274020B2 (ja) * 1993-06-25 2002-04-15 信越石英株式会社 分析方法および分析用分解・乾固装置
JPH11183342A (ja) * 1997-12-25 1999-07-09 Toshiba Ceramics Co Ltd 珪素質材料の不純物高精度分析のための試料処理方法及びそれに用いる処理器
JP2012069855A (ja) * 2010-09-27 2012-04-05 Sumco Corp シリコンウェーハ表層部のエッチング方法およびシリコンウェーハの金属汚染分析方法

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