(57)【要約】本発明は、合成石英ガラス治具の処理方法及び得られた合成石英ガラス治具並びにその使用方法を提供することを目的とし、該処理方法は表面を平滑化した合成石英ガラス治具をＨＦ溶液でその表層から３０μｍ以上をエッチング除去した後、４００℃〜１３００℃の高温雰囲気で処理し含有する金属不純物を除去する方法、該処理方法で得られた合成石英ガラス治具並並びにその合成石英ガラス治具をＳｉウエーハの熱処理等で使用する方法である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面を平滑化した合成石英ガラス治具をＨＦ溶液でその表層から３０μｍ以上をエッチング除去した後、４００℃〜１３００℃の高温雰囲気で処理し含有する金属不純物を除去することを特徴とする合成石英ガラス冶具の処理方法。
【請求項２】
金属不純物が１０００℃での拡散係数が１×１０−１０ｃｍ２／sec以上のアルカリ金属であることを特徴とする請求の範囲１記載の合成石英ガラス冶具の処理方法。
【請求項３】
高温雰囲気がハロゲン元素を含有する還元性雰囲気であることを特徴とする請求の範囲１又は２記載の合成石英ガラス冶具の処理方法。
【請求項４】
ハロゲン元素を含有する雰囲気がＨＣｌ又はＣｌ2を含有する雰囲気であることを特徴とする請求の範囲３記載の合成石英ガラス冶具の処理方法。
【請求項５】
表面を平滑化した合成石英ガラス治具が使用済み治具又は製造時に汚染された治具であることを特徴とする請求の範囲１ないし４のいずれか１記載の合成石英ガラス冶具の処理方法。
【請求項６】
合成石英ガラス治具を石英ガラスで囲われた容器中で加熱処理することを特徴とする請求の範囲１ないし５記載の合成石英ガラス治具の処理方法。
【請求項７】
請求の範囲１ないし６記載の処理方法で得られた合成石英ガラス治具。
【請求項８】
合成石英ガラス治具を１０００℃以上のＳｉウエーハのアニール処理工程で使用される特徴とする請求の範囲７記載の合成石英ガラス治具の使用方法。
【請求項９】
合成石英ガラス治具をプラズマで活性化されたガスで表面が曝される工程に使用されることを特徴とする請求の範囲７記載の合成石英ガラス治具の使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合成石英ガラス冶具の処理方法及び該処理方法で得られた合成石英ガラス冶具並びに前記合成石英ガラス治具の使用方法に係り、さらに詳しくは高温での半導体デバイスの製造時に使用するチューブやボート、或はシリコンウェーハの洗浄などに使用する洗浄槽やタンク等の合成石英ガラス冶具の処理方法、及び該処理方法で得られた合成石英ガラス治具並びに前記合成石英ガラス治具の使用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
合成石英ガラスは非常に高純度であり、それを用いた石英ガラス治具の製造を高純度の雰囲気で行う限り合成石英ガラスの高純度が維持され、金属不純物などによるシリコンウエーハへの影響はほとんど無かった。しかし、近年、シリコンウェーハ表面での金属不純物分析の感度が向上し僅かな金属不純物でも感知できるようになった上に、シリコンウエーハで作成したデバイス自体も高品質化し、僅かな金属不純物によっても大きな影響がでるようになってきた。そのため従来の高純度石英ガラス冶具では金属不純物のシリコンウエーハへの汚染が十分に阻止できず問題となっていた。この問題を解決する方法として、ＨＦ溶液での洗浄を長時間行い表面及び表層に含有される金属不純物を除去する方法があるが、この純化方法では治具の深い領域まで入り込んだ金属不純物までも完全に除去できず、深層部の金属不純物がシリコンウエーハの高温熱処理時に拡散しシリコンウエーハを汚染する欠点があった。そこで、石英ガラス部材をＣｌを含むガス雰囲気中で加熱処理し、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ等の金属不純物の深層部での濃度を低レベルとする純化方法が特許文献１で提案されている。しかし、この特許文献１の純化方法では、石英ガラス部材中のＬｉ濃度を０．２ppm以下とする必要があり、そのための工程を必要とし経費が嵩むことから、より簡便な方法で石英ガラス治具中の金属不純物を除去する方法が熱望されていた。
【特許文献１】特開２００６−３１５８８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
こうした現状に鑑み、本発明者等は、合成石英ガラス冶具表面及び表層に含有される金属不純物の挙動について鋭意研究を重ねた結果、ＨＦ溶液で表層をエッチング処理した後に、さらに高温雰囲気で処理することで深層部の金属不純物までも十分に除去できることを見出して本発明を完成した。すなわち、【０００４】
本発明は、合成石英ガラス治具の深層部までの金属不純物を高度に除去できる処理方法を提供することを目的とする。  【０００５】
また、本発明は、上記処理方法で得た合成石英ガラス治具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成する本発明は、表面を平滑化した合成石英ガラス治具をＨＦ溶液でその表層から３０μｍ以上をエッチング除去した後、４００℃〜１３００℃の高温雰囲気で処理し含有する金属不純物を除去することを特徴とする合成石英ガラス冶具の処理方法及び該処理方法で得られた合成石英ガラス治具に係る。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の処理方法では、表面を平滑化した合成石英ガラス治具をＨＦ溶液でその表層から３０μｍ以上をエッチング除去した後、特定の高温雰囲気で処理するという簡便な方法で治具の深層部の金属不純物も容易に除去でき、それを用いたシリコンウエーハの熱処理治においても金属不純物による汚染が少なく、高品質のシリコンウエーハが得られるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は石英ガラス治具を用いて熱処理したシリコンウエーハの酸化膜中の不純物含有量を棒グラフで示す図である。図１において、白棒は、表４の合成石英ガラス素材を使用して、通常の合成シリカガラス治具を作成し、これを用いたときの不純物含有量を示し、、横線棒は、本発明の合成石英ガラス治具を用いたときの不純物含有量を示し、黒棒は、表４の天然石英ガラス素材を使用して、天然石英ガラス治具を作成し、これを用いたときの不純物含有量を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の処理方法では、表面を平滑化した合成石英ガラス治具の表面を３０μｍ以上ＨＦ溶液でエッチングすることが肝要である。エッチングの深さが３０μｍ以下では、拡散の遅い金属不純物を完全に除去することができない。このＨＦ溶液の濃度やエッチング時間については、特に規定はしないが、５〜５０重量％のＨＦ濃度で、１〜５０時間の処理が好ましい。ＨＦ濃度が低い場合、例えば５重量％のＨＦ濃度では、処理時間を３０〜４０時間とする必要があるが、高濃度の場合、例えば４９重量％のＨＦ濃度では、処理時間は約１時間で十分である。前記ＨＦ溶液でのエッチング処理は、合成石英ガラス治具の表面粗さを０．１μｍ以下の平滑にした合成石英ガラス治具に施すのがよい。治具の表面に凹凸が発生していると、その表面にマイクロクラックが開放していなくとも、マイクロクラックが表層付近に存在し、このマイクロクラックを伝って金属不純物の拡散が早くなる。また、表層がエッチングされるとマイクロクラックが合成石英ガラス治具内表面に開放する不具合を発生する。平滑化はＯＨ基濃度が多い雰囲気下でのアニール処理やＯＨ基を含有する火炎での加熱処理がよい。前記加熱処理で治具の極表層に歪層も形成される。治具表面の粗さが前記範囲でかつ極表層に歪層が形成されていることで、拡散の速いアルカリ金属元素（Ｎａ、Ｋ、Ｌｉ）や重金属（Ｃｕ等）の一部がトラップされ深さ方向に拡散しにくくなり、その除去が容易となる。その反面、表面粗さが前記範囲を超えると、ＨＦ溶液によるエッチングでさらに進化し疎面化が進み金属不純物の除去が困難となる。【００１０】
本発明の処理方法での高温雰囲気は、還元性雰囲気で４００℃〜１３００℃の温度がよい。還元性雰囲気としては、ＨＣｌ、Ｃｌ２を含有する雰囲気が挙げられる。高温雰囲気を還元性とすることで合成石英ガラス中に含まれる金属不純物の表面での酸化が防止され、金属不純物の外方拡散が容易となり除去しやすくなる。雰囲気温度はより好ましくは１０００℃以上がよい。この温度では合成石英ガラス中に含有されるアルカリ金属などの拡散の早い金属元素の外方拡散が特に良好となる。具体的には拡散係数が１×１０−１０(1E-１０)ｃｍ２／ｓｅｃの金属元素は、前記温度で少なくとも４時間、拡散係数が１×１０−９(1E-９)ｍ２／ｓｅｃの金属元素は、少なくとも２０分以上、拡散係数が１×１０−８（１Ｅ−８）ｃｍ２／ｓｅｃの金属元素は、２〜３分の加熱処理で外方拡散させることができる。好ましくは計算した処理時間より長めの時間を採用するのがよい。しかし、長時間の高温処理では石英ガラス表面からＳｉＯ２成分がガス状となって昇華し、石英ガラス表面が荒れるので、この荒れの発生する前に熱処理をとめるのがよい。  【００１１】
以下に本発明の実施例をあげて説明するが、これらの実施例は例示的に示されるもので限定的に解釈されるべきでないことはいうまでもない。【００１２】
実施例１
表１に示す合成石英ガラスの素材を使用して合成石英ガラスのチューブを製造した。チューブ製造の最終工程では、表面の平滑化及び極表層の歪層形成のために酸素と水素の火炎にて十分な焼き仕上げを行った。この合成石英ガラスチューブの内表面にＨＦ溶液を滴下して、表面の１μｍ、３０μｍ及び９０μｍの深さでの金属不純物含有量を測定した。その結果を表１に示す。この合成石英ガラスチューブを４９重量％のＨＦ溶液で１時間エッチングして、表面から３０μｍをエッチング除去し、さらに、ＨＣｌを含有する雰囲気下の１１００℃で１時間加熱処理した。この雰囲気処理後の治具表面の１μｍの深さまでの金属不純物含有量を測定した。その結果を表１に実施例製品として示す。表１から明らかなように本発明の処理方法では、製品中のアルカリ金属元素、Ｃｕ、Ａｌ、Ｆｅ等の金属不純物を深層部まで低減でき、それを用いてシリコンウエーハを熱処理しても金属不純物による悪影響が認められなかった。  【００１３】
【表１】
2009072513.tif 000002
【００１４】
比較例１
表２に示す合成石英ガラスの素材を使用して合成石英ガラスのチューブを製造した。チューブ製造の最終工程で、治具表面の平滑化及び極表層の歪層形成処理のために酸素と水素の火炎にて焼き仕上げを行った。  この合成石英ガラスチューブの内表面にＨＦ溶液を滴下して、表面の１μｍ、３０μｍ及び９０μｍの深さまでの金属不純物濃度を測定した。その結果を表２に示す。さらに、この合成石英ガラスチューブを４９重量％のＨＦ溶液で３時間エッチングして、表面から９０μｍをエッチングした。その後、表面の１μｍの深さまでの金属不純物濃度を測定した。その結果を表２に示す。表２に示すように深層部での金属不純物濃度を小さくすることができず、シリコンウエーハの高温処理において金属不純物による汚染が少し見られた。【００１５】
【表２】
2009072513.tif 000003
【００１６】
比較例２
表３に示す合成石英ガラスの素材を使用して合成石英ガラスのチューブを製造した。チューブ製造の最終工程では、平滑化及び極表層の歪層形成処理のために酸素と水素の火炎にて焼き仕上げを行った。  この合成石英ガラスチューブの内表面にＨＦ溶液を滴下して、表面の１μｍ、３０μｍ及び９０μｍの深さまでの不純物濃度を測定した。さらに、この合成石英ガラスチューブを５重量％ＨＦ溶液で１時間エッチングして、表面から１μｍをエッチング除去した後、ＨＣｌを含有する雰囲気下で１１００℃で１時間の加熱を行った。雰囲気処理後の表面の１μｍの深さまでの金属不純物濃度を測定した。それらの結果を表３に示す。表３に示すように深層部での金属不純物濃度を小さくすることができず、シリコンウエーハの高温処理において金属不純物による汚染が少し見られた。  【００１７】
【表３】
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【００１８】
実施例２
表４に示す合成石英ガラスの素材を使用して合成石英ガラスのチューブ及びボートを各２セットを作成した。１セットは、本発明の処理方法である４９重量％のＨＦ溶液で５０μmエッチング後、ＨＣlを含有する雰囲気で１１００℃で１時間加熱処理を行った。さらに、表４に示す天然石英ガラスの素材を使用して天然石英ガラスのチューブ及びボートを各１セットを作成した。前記チューブ及びボートの各セットを用いて、１１００℃で１時間、酸素雰囲気中でＳｉウエーハを加熱処理し、ウエーハ表面に１００ｎｍの酸化膜を形成した。得られた各酸化膜中の不純物含有量をＩＣＰ−ＭＳ分析器で測定した。その結果を図１に示す。図１に示すように、本発明の処理を得た合成石英ガラス治具を用いて形成した酸化膜中の不純物含有量は該処理を行わない合成石英ガラス治具や天然石英ガラス治具を用いて形成した酸化膜中の不純物含有量に比べ低い値であった。【００１９】
【表４】
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【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明の処理方法では高純度の石英ガラス治具が簡便な方法で得られ、得られた石英ガラス治具を用いてシリコンウエーハを高温処理しても金属不純物による汚染が少なく、半導体ウエーハの熱処理用治具として有用である。
【図１】
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【国際調査報告】
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