JPH01126238A - 石英ガラス炉芯管 - Google Patents
石英ガラス炉芯管Info
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- JPH01126238A JPH01126238A JP28252887A JP28252887A JPH01126238A JP H01126238 A JPH01126238 A JP H01126238A JP 28252887 A JP28252887 A JP 28252887A JP 28252887 A JP28252887 A JP 28252887A JP H01126238 A JPH01126238 A JP H01126238A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/04—Glass compositions containing silica
- C03C3/06—Glass compositions containing silica with more than 90% silica by weight, e.g. quartz
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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】
（産業上の利用分野）
本発明は石英ガラス部材、特には半導体工業用に用いら
れる石英ガラス製の炉芯管、ペルジャーなどとして有用
とされる半導体ウェーハの熱処理工程でもたわみ、変形
、そりを低減することのできる石英ガラス部材に関する
ものである。
れる石英ガラス製の炉芯管、ペルジャーなどとして有用
とされる半導体ウェーハの熱処理工程でもたわみ、変形
、そりを低減することのできる石英ガラス部材に関する
ものである。
（従来の技術）
半導体ウェーハの熱処理用治具としては高純度で高温に
耐えるということから石英ガラス部材が汎用されている
が、これについてはその使用中における変形、たわみ、
そりなどを防止する目的において石英ガラス部材の外表
面をクリストバライト層で被覆するということが提案さ
れている（特公昭４７−１４７７号公報、同４７−１８
８３号公報参照）。
耐えるということから石英ガラス部材が汎用されている
が、これについてはその使用中における変形、たわみ、
そりなどを防止する目的において石英ガラス部材の外表
面をクリストバライト層で被覆するということが提案さ
れている（特公昭４７−１４７７号公報、同４７−１８
８３号公報参照）。
しかし、このクリストバライト層を有する石英ガラス管
の製造は、石英ガラス管上に粉末状の純粋なりリストパ
ル石をスプレーしたのち、これを火焔処理するかあるい
は炉中で加熱してこのクリストバル石を石英ガラス管表
面に焼付け、これを微細結晶層に成長させるように高温
下に長時間加熱するという工程で行われるために、処理
時間が長く、この工程中に石英ガラス管がつぶれるとい
う不利があるし、このようにして得られた石英ガラス管
にはこのクリストバライト層がダストの原因となるため
にクリーンルーム内で使用することができないという欠
点もある。
の製造は、石英ガラス管上に粉末状の純粋なりリストパ
ル石をスプレーしたのち、これを火焔処理するかあるい
は炉中で加熱してこのクリストバル石を石英ガラス管表
面に焼付け、これを微細結晶層に成長させるように高温
下に長時間加熱するという工程で行われるために、処理
時間が長く、この工程中に石英ガラス管がつぶれるとい
う不利があるし、このようにして得られた石英ガラス管
にはこのクリストバライト層がダストの原因となるため
にクリーンルーム内で使用することができないという欠
点もある。
（発明の構成）
本発明はこのような不利を解決した石英ガラス部材に関
するもので、これはガラス層中に高温下でクリストバラ
イト結晶に成長し得る、大きさが５〜１＋ ＯＯＯｇｍ
のひずみ核を多数存在せしめてなることを特徴とするも
のである。
するもので、これはガラス層中に高温下でクリストバラ
イト結晶に成長し得る、大きさが５〜１＋ ＯＯＯｇｍ
のひずみ核を多数存在せしめてなることを特徴とするも
のである。
すなわち、本発明者は半導体工業用に使用される石英ガ
ラス製品の加熱使用時における変形、たわみ、そりなど
に伴う事故を防止する方法について種々検討した結果、
石英ガラス層中にひずみ核を形成し、これを半導体工業
用に高温下で使用するとこのひずみ核が比較的すみやか
にクリストバライト結晶に成長するのでこの石英ガラス
部材は機械的強度の大きいものになり、高温使用時にお
いても変形、たわみ、そりなどが生じなくなるというこ
とを見出し、このひずみ核の形成方法、ひずみ核の好ま
しい態様などについての研究を進めて本発明を完成させ
た。
ラス製品の加熱使用時における変形、たわみ、そりなど
に伴う事故を防止する方法について種々検討した結果、
石英ガラス層中にひずみ核を形成し、これを半導体工業
用に高温下で使用するとこのひずみ核が比較的すみやか
にクリストバライト結晶に成長するのでこの石英ガラス
部材は機械的強度の大きいものになり、高温使用時にお
いても変形、たわみ、そりなどが生じなくなるというこ
とを見出し、このひずみ核の形成方法、ひずみ核の好ま
しい態様などについての研究を進めて本発明を完成させ
た。
本発明の石英ガラス部材は従来公知の方法で作られた石
英ガラス製品を始発材として用いればよい、したがって
、これは天然水晶の溶融、またはけい素化合物の加水分
解、熱分解などで得た石英ガラス母材を加熱成形するこ
とによって作ったものとすればよく、これはまた透明あ
るいは微細気泡入りの半透明のいずれでもよい。なお、
通常このものは透明のものとされるが、微細気泡入り半
透明のものは気泡によって半透明となっているだけで純
度が低いものではなく、これはＮａ、Ｋ。
英ガラス製品を始発材として用いればよい、したがって
、これは天然水晶の溶融、またはけい素化合物の加水分
解、熱分解などで得た石英ガラス母材を加熱成形するこ
とによって作ったものとすればよく、これはまた透明あ
るいは微細気泡入りの半透明のいずれでもよい。なお、
通常このものは透明のものとされるが、微細気泡入り半
透明のものは気泡によって半透明となっているだけで純
度が低いものではなく、これはＮａ、Ｋ。
Ｌｉなどのアルカリ金属含有量はそれぞれｔｐｐｍ以下
のものである。また、このものは微細気泡によって加熱
時の均熱効果を高めるという効果をもっており、さらに
この気泡が楕円球状のものであるものはその配位方向に
よってその均熱効果をさらに高めるものであるので、こ
れを使用してもよいがこの泡の大きさは楕円球状のもの
については長径が１５〜１，０００１ＩＭのもの、真球
であれば直径が１０〜１００即のものとすればよい。
のものである。また、このものは微細気泡によって加熱
時の均熱効果を高めるという効果をもっており、さらに
この気泡が楕円球状のものであるものはその配位方向に
よってその均熱効果をさらに高めるものであるので、こ
れを使用してもよいがこの泡の大きさは楕円球状のもの
については長径が１５〜１，０００１ＩＭのもの、真球
であれば直径が１０〜１００即のものとすればよい。
この石英ガラス部材にひずみ核を形成させるには例えば
石英ガラス成形品の表面に核形成剤を付着させて加熱処
理すればよい、このひずみ核形成剤としては例えば亜鉛
、マグネシウム、カルシウム、ジルコニウム、すす、は
う素、アルミニウム、りん、２アンチモンおよび／また
はこれらの元素の一つの化合物が適しているが、これは
その添加量が少なすぎると植成形が少なくなり、多すぎ
ると石英ガラス部材の表面が失透する。
石英ガラス成形品の表面に核形成剤を付着させて加熱処
理すればよい、このひずみ核形成剤としては例えば亜鉛
、マグネシウム、カルシウム、ジルコニウム、すす、は
う素、アルミニウム、りん、２アンチモンおよび／また
はこれらの元素の一つの化合物が適しているが、これは
その添加量が少なすぎると植成形が少なくなり、多すぎ
ると石英ガラス部材の表面が失透する。
また、この加熱処理はこの石英ガラス部材を直接火焔で
加熱するか電気炉中で加熱すればよいが、この加熱温度
は１，０００℃以下では核形成が行われないので１．Ｏ
ＯＯ’Ｃ以上、好ましくは１．２００〜１，３００℃ト
シ、コノ温度で１０分〜１０時間加熱するようにすれば
よく、この成形品が管状体で高温加熱によって管がつぶ
れるおそれがある場合にはこの成形品を適宜回転させる
ことがよい。
加熱するか電気炉中で加熱すればよいが、この加熱温度
は１，０００℃以下では核形成が行われないので１．Ｏ
ＯＯ’Ｃ以上、好ましくは１．２００〜１，３００℃ト
シ、コノ温度で１０分〜１０時間加熱するようにすれば
よく、この成形品が管状体で高温加熱によって管がつぶ
れるおそれがある場合にはこの成形品を適宜回転させる
ことがよい。
このように処理された石英ガラス部材はその表面に付着
した核形成剤がガラス層内に浸透し、加熱によってガラ
ス層内に核が形成されるのであるが、このひずみ核はそ
の大きさが５μ霧以下のものではクリストバライト結晶
に成長するのに長時間を要するので効果がない、一方、
１．ＯＯＯＩｌｍよりも大きくなるともはや本発明が目
的とするひずみ核ではなく、すでにクリストバライト結
晶層をもった石英ガラス部材製品となってしまうので、
本発明におけるひずみ核は１，００ｏＩＩ１１以下のも
のとされる。
した核形成剤がガラス層内に浸透し、加熱によってガラ
ス層内に核が形成されるのであるが、このひずみ核はそ
の大きさが５μ霧以下のものではクリストバライト結晶
に成長するのに長時間を要するので効果がない、一方、
１．ＯＯＯＩｌｍよりも大きくなるともはや本発明が目
的とするひずみ核ではなく、すでにクリストバライト結
晶層をもった石英ガラス部材製品となってしまうので、
本発明におけるひずみ核は１，００ｏＩＩ１１以下のも
のとされる。
このひずみ核を含有する石英ガラス部材は高温時におけ
る機械的強度の大きいものになるのであるが、そのひず
み核は外表面から１００μ−の深さのところに存在して
いればよい。ひずみ核の存在数についてはこれが核とな
ってクリストバライト結晶が成長されるものであること
がら、あまり少なくては効果が薄くなり、１０，０００
個／ＩＩａ３以上とすると外表面までクリストバライト
となってしまってダストの原因となり、クリーンルーム
内で使用することができなくなるので、ｌｌ１Ｉ１１３
当り１０〜１０，０００個、好ましくは１００〜５，０
００個の範囲となるようにすることがよい。
る機械的強度の大きいものになるのであるが、そのひず
み核は外表面から１００μ−の深さのところに存在して
いればよい。ひずみ核の存在数についてはこれが核とな
ってクリストバライト結晶が成長されるものであること
がら、あまり少なくては効果が薄くなり、１０，０００
個／ＩＩａ３以上とすると外表面までクリストバライト
となってしまってダストの原因となり、クリーンルーム
内で使用することができなくなるので、ｌｌ１Ｉ１１３
当り１０〜１０，０００個、好ましくは１００〜５，０
００個の範囲となるようにすることがよい。
（発明の効果）
本発明の石英ガラス部材はそのガラス層中に高温下でク
リストバライト結晶に成長するひずみ核を含有している
ので、これを半導体工業におけるウェーハ処理用などに
使用するとこの処理が比較的高温で行われることからこ
のガラス層中にクリストバライト結晶が比較的すみやか
に成長し、これによって機械的強度の大きいものとなる
ので、これが使用中にたわんだり、変形したり、そると
いうことがなくなるという有利性をもつものである。
リストバライト結晶に成長するひずみ核を含有している
ので、これを半導体工業におけるウェーハ処理用などに
使用するとこの処理が比較的高温で行われることからこ
のガラス層中にクリストバライト結晶が比較的すみやか
に成長し、これによって機械的強度の大きいものとなる
ので、これが使用中にたわんだり、変形したり、そると
いうことがなくなるという有利性をもつものである。
（実施例）
つぎに本発明の実施例、比較例をあげる６実施例１〜５
、比較例１〜４ 天然水晶を酸水素火焔で溶融して外径２０２ｍ。
、比較例１〜４ 天然水晶を酸水素火焔で溶融して外径２０２ｍ。
厚さ６■の透明石英ガラス製炉芯管１を作り、また天然
石英を電気溶融して微細気泡入りの半透明な石英ガラス
製炉芯管２を作った。一方、上記と同様にして作った炉
芯管１および２についてこれらの外表面にアルミニウム
イオンを含む酸性溶液を塗布し、ついで加熱処理するこ
とにより、外表面から７５．のどころのアルミニウム平
均濃度が２００ｐｐｍである透明石英ガラス製炉芯管３
１、および微細気泡入り半透明の石英ガラス製炉芯管４
を作った。
石英を電気溶融して微細気泡入りの半透明な石英ガラス
製炉芯管２を作った。一方、上記と同様にして作った炉
芯管１および２についてこれらの外表面にアルミニウム
イオンを含む酸性溶液を塗布し、ついで加熱処理するこ
とにより、外表面から７５．のどころのアルミニウム平
均濃度が２００ｐｐｍである透明石英ガラス製炉芯管３
１、および微細気泡入り半透明の石英ガラス製炉芯管４
を作った。
つぎに、この炉心管３．４から長さ２０ｍのリングを切
り出してリングＩ、リング■を作り、このリングを箱型
電気炉内の石英ガラス炉床板上に横向きに置き、１，２
５０”Ｃで１０時間または１．３００℃で３０分間加熱
してから取り出し冷却したものについてこれらのリング
中に存在するひずみ核の平均濃度、ひずみ核の大きさを
測定し、外観をしらべると共に、これらのリングについ
てはこれを箱型電気炉中に立てＮ入れ１，２００℃で１
２０時間加熱したときのリングのつぶれ量を測定したと
ころ、第１表に示したとおりの結果が得られた。
り出してリングＩ、リング■を作り、このリングを箱型
電気炉内の石英ガラス炉床板上に横向きに置き、１，２
５０”Ｃで１０時間または１．３００℃で３０分間加熱
してから取り出し冷却したものについてこれらのリング
中に存在するひずみ核の平均濃度、ひずみ核の大きさを
測定し、外観をしらべると共に、これらのリングについ
てはこれを箱型電気炉中に立てＮ入れ１，２００℃で１
２０時間加熱したときのリングのつぶれ量を測定したと
ころ、第１表に示したとおりの結果が得られた。
つぎに比較のために上記における透明石英ガラス製炉芯
管３から得られたリング■を加熱処理しないもの（比較
例１）、リング■を箱型電気炉中に横向きにおいて１，
３５０℃で２４時間加熱したもの（比較例２）について
、そのリング中に存在しているひずみ核の平均濃度、ひ
ずみ核の大きさ、外観をしらべると共に、上記と同じ加
熱条件におけるリングのつぶれ量を測定したところ、第
１表に併記したとおりの結果が得られた。
管３から得られたリング■を加熱処理しないもの（比較
例１）、リング■を箱型電気炉中に横向きにおいて１，
３５０℃で２４時間加熱したもの（比較例２）について
、そのリング中に存在しているひずみ核の平均濃度、ひ
ずみ核の大きさ、外観をしらべると共に、上記と同じ加
熱条件におけるリングのつぶれ量を測定したところ、第
１表に併記したとおりの結果が得られた。
また、横型管状炉に装着し、この炉内で半導体シリコー
ンウェーへの熱処理を１，２００℃で２．０００時間行
なったところ、第２表に示したように１，２５０℃で１
０時間熱処理したもの（実施例３，４）はひずみ核の発
生が適性であり、したがってクリストバライト結晶の成
長も適度であり、これによって機械的強度が大きくなっ
ているのでウェーハ処理中にたわみ、変形、そりなどが
生じなかったが、ひずみ核を発生させていない炉芯管３
（比較例３）はクリストバライト結晶の成長が始まる前
の速い時期につぶれてしまい。
ンウェーへの熱処理を１，２００℃で２．０００時間行
なったところ、第２表に示したように１，２５０℃で１
０時間熱処理したもの（実施例３，４）はひずみ核の発
生が適性であり、したがってクリストバライト結晶の成
長も適度であり、これによって機械的強度が大きくなっ
ているのでウェーハ処理中にたわみ、変形、そりなどが
生じなかったが、ひずみ核を発生させていない炉芯管３
（比較例３）はクリストバライト結晶の成長が始まる前
の速い時期につぶれてしまい。
１．３５０”Ｃで２４°時間処理したもの（比較例４）
は横型管状炉に装着する前に外表面がクリストバライト
層になっていたために、装着時にこれがダストの原因と
なり、ウェーへの歩留りが低下した。
は横型管状炉に装着する前に外表面がクリストバライト
層になっていたために、装着時にこれがダストの原因と
なり、ウェーへの歩留りが低下した。
なお、上記で得た透明石英炉芯管１の外表面に塩化アル
ミニウムの１０重量％溶液を塗布し、さらにバーナーで
焼き仕上げをした炉芯管から長さ２０ｍｍのリングを切
り出し、箱型電気炉内において１，２５０℃で１０時間
加熱したのち、大気中で冷却し、このリングの外表面か
ら低速カッターを用いて厚さ１００ｐのガラス片を切り
出して、このものについての偏光顕微鏡写真をオリンパ
ス社製の実体顕微鏡の偏光装置を用いて倍率４０倍で撮
影したところ、このひずみ核について第１図に示したと
おりの′結果が得られ、この箱型電気炉における加熱を
１，２００℃で５時間としたものについては第２図に示
したとおりの結果が得られた。
ミニウムの１０重量％溶液を塗布し、さらにバーナーで
焼き仕上げをした炉芯管から長さ２０ｍｍのリングを切
り出し、箱型電気炉内において１，２５０℃で１０時間
加熱したのち、大気中で冷却し、このリングの外表面か
ら低速カッターを用いて厚さ１００ｐのガラス片を切り
出して、このものについての偏光顕微鏡写真をオリンパ
ス社製の実体顕微鏡の偏光装置を用いて倍率４０倍で撮
影したところ、このひずみ核について第１図に示したと
おりの′結果が得られ、この箱型電気炉における加熱を
１，２００℃で５時間としたものについては第２図に示
したとおりの結果が得られた。
第１図は実施例における透明石英炉芯管の外表面に塩化
アルミニウム溶液を塗布し、焼き上げてから切り出した
リングを１，２５０℃で１０時間加熱処理したものから
切り出したガラス片の偏光顕微鏡写真を示したものであ
り、第２図はこの加熱を１，２００℃で５時間としたガ
ラス片の偏光顕微鏡写真を示したものである。
アルミニウム溶液を塗布し、焼き上げてから切り出した
リングを１，２５０℃で１０時間加熱処理したものから
切り出したガラス片の偏光顕微鏡写真を示したものであ
り、第２図はこの加熱を１，２００℃で５時間としたガ
ラス片の偏光顕微鏡写真を示したものである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ガラス層中に高温下でクリストバライト結晶に成長
し得る、大きさが５〜１，０００μｍのひずみ核を多数
存在せしめてなることを特徴とする石英ガラス部材。 ２、ひずみ核が外表面から１００μｍまでのガラス層中
に１ｍｍ＾３当り１０〜１０，０００個存在する特許請
求の範囲第１項記載の石英ガラス部材。 ３、石英ガラス部材が透明もしくは微細気泡入りの半透
明な炉芯管である特許請求の範囲第１項または第２項記
載の石英ガラス部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28252887A JPH01126238A (ja) | 1987-11-09 | 1987-11-09 | 石英ガラス炉芯管 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28252887A JPH01126238A (ja) | 1987-11-09 | 1987-11-09 | 石英ガラス炉芯管 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01126238A true JPH01126238A (ja) | 1989-05-18 |
| JPH0460934B2 JPH0460934B2 (ja) | 1992-09-29 |
Family
ID=17653631
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28252887A Granted JPH01126238A (ja) | 1987-11-09 | 1987-11-09 | 石英ガラス炉芯管 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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