JPH0753242A - 石英ガラスの酸窒化方法および表面処理方法 - Google Patents
石英ガラスの酸窒化方法および表面処理方法Info
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- JPH0753242A JPH0753242A JP5217086A JP21708693A JPH0753242A JP H0753242 A JPH0753242 A JP H0753242A JP 5217086 A JP5217086 A JP 5217086A JP 21708693 A JP21708693 A JP 21708693A JP H0753242 A JPH0753242 A JP H0753242A
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- C03C2218/10—Deposition methods
- C03C2218/15—Deposition methods from the vapour phase
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 比較的低い温度下で容易かつ迅速に表面の酸
窒化処理を行うことができ、しかも繰り返しの熱サイク
ルに対し表面層が剥離するおそれのない石英ガラスの酸
窒化方法および表面処理方法を提供する。 【構成】 アンモニアと炭化水素の混合ガス雰囲気中、
または固体カーボンの存在下にあるアンモニアガス雰囲
気中に被処理対象である石英ガラスを配置して７００〜
１２００℃の温度下で加熱処理することにより、石英ガ
ラスの表面に酸窒化珪素膜を形成する。また、このよう
にして酸窒化処理した石英ガラスの表面に、例えばＣＶ
Ｄ法を用いて窒化珪素膜をコーティングする。
窒化処理を行うことができ、しかも繰り返しの熱サイク
ルに対し表面層が剥離するおそれのない石英ガラスの酸
窒化方法および表面処理方法を提供する。 【構成】 アンモニアと炭化水素の混合ガス雰囲気中、
または固体カーボンの存在下にあるアンモニアガス雰囲
気中に被処理対象である石英ガラスを配置して７００〜
１２００℃の温度下で加熱処理することにより、石英ガ
ラスの表面に酸窒化珪素膜を形成する。また、このよう
にして酸窒化処理した石英ガラスの表面に、例えばＣＶ
Ｄ法を用いて窒化珪素膜をコーティングする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、石英ガラスの耐熱性向
上および不純物の拡散防止を図るため、石英ガラスの表
面を酸窒化処理する方法に関する。
上および不純物の拡散防止を図るため、石英ガラスの表
面を酸窒化処理する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】石英ガラスは一般に高純度化が容易であ
り、高い耐熱性を有することから、半導体製造用の各種
治具に広く用いられている。しかし、近年、半導体の高
集積化にともない、石英ガラスに含まれる不純物の拡散
が無視できないものとなり、より一層の高純度化が石英
ガラスに要求されるようになってきた。一方、純度が高
くなるほど石英ガラスの耐熱温度は低下する。したがっ
て、耐熱性を大幅に向上させなければ半導体製造用の治
具としては使用に耐え得ないという問題が生じている。
従来、石英ガラスに関し耐熱性の向上もしくは不純物の
拡散防止を図る方法として、高温下にあるアンモニア雰
囲気中に石英ガラスを配置し、石英ガラスの表面を窒化
処理する方法（例えば、特開昭６０−２４６２８１号公
報、特開平４−５９６３３号公報参照）や、プラズマＣ
ＶＤ法等の表面処理技術を使用し、石英ガラスの表面に
窒化硼素（ＢＮ）または窒化アルミニウム（ＡｌＮ）の
コーティング層を形成する方法（例えば、特開昭５９−
２２７８００号公報参照）が知られている。
り、高い耐熱性を有することから、半導体製造用の各種
治具に広く用いられている。しかし、近年、半導体の高
集積化にともない、石英ガラスに含まれる不純物の拡散
が無視できないものとなり、より一層の高純度化が石英
ガラスに要求されるようになってきた。一方、純度が高
くなるほど石英ガラスの耐熱温度は低下する。したがっ
て、耐熱性を大幅に向上させなければ半導体製造用の治
具としては使用に耐え得ないという問題が生じている。
従来、石英ガラスに関し耐熱性の向上もしくは不純物の
拡散防止を図る方法として、高温下にあるアンモニア雰
囲気中に石英ガラスを配置し、石英ガラスの表面を窒化
処理する方法（例えば、特開昭６０−２４６２８１号公
報、特開平４−５９６３３号公報参照）や、プラズマＣ
ＶＤ法等の表面処理技術を使用し、石英ガラスの表面に
窒化硼素（ＢＮ）または窒化アルミニウム（ＡｌＮ）の
コーティング層を形成する方法（例えば、特開昭５９−
２２７８００号公報参照）が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の方法はそれぞれ次のような問題を有していた。
すなわち、アンモニア雰囲気中に石英ガラスを配置する
ことにより石英ガラスの表面を窒化する方法では、例え
ば１２００℃という高温下に石英ガラスを配置しなけれ
ば窒化速度が遅く、実質的に窒化処理を行えない。とこ
ろが、１２００℃以上という高温下に石英ガラスを配置
した場合、石英ガラスが熱により変形してしまうおそれ
があった。このため、アンモニア雰囲気中での窒化処理
方法は、すす状の微粒子石英材料に適用範囲が限られて
おり、半導体製造用治具等の製品に成形したのち、後処
理として窒化処理することができなかった。
た従来の方法はそれぞれ次のような問題を有していた。
すなわち、アンモニア雰囲気中に石英ガラスを配置する
ことにより石英ガラスの表面を窒化する方法では、例え
ば１２００℃という高温下に石英ガラスを配置しなけれ
ば窒化速度が遅く、実質的に窒化処理を行えない。とこ
ろが、１２００℃以上という高温下に石英ガラスを配置
した場合、石英ガラスが熱により変形してしまうおそれ
があった。このため、アンモニア雰囲気中での窒化処理
方法は、すす状の微粒子石英材料に適用範囲が限られて
おり、半導体製造用治具等の製品に成形したのち、後処
理として窒化処理することができなかった。
【０００４】また、石英ガラスの表面にＢＮやＡｌＮの
コーティング層を形成する方法では、石英ガラスとコー
ティング層との間に大きな熱膨張差があるため、半導体
製造工程にみられるように、室温から１０００℃以上の
範囲で繰り返される熱サイクルを受けた場合、コーティ
ング層が石英ガラスから剥離するおそれがあった。この
ため、特開昭５９−２２７８００号公報に開示された方
法では、石英ガラスとＢＮまたはＡｌＮコーティング層
との間に、窒化珪素、炭化珪素、または窒化アルミニウ
ムからなる中間層を形成している。しかし、これら中間
層を形成する材料は、ＢＮやＡｌＮと石英ガラスとの間
の熱膨張率を有するものの、いまだ石英ガラスとの間の
熱膨張率差が大きく、剥離の問題は解決できなかった。
本発明はこのような従来技術の問題に鑑みなされたもの
で、比較的低い温度下で容易かつ迅速に酸窒化処理を行
うことができ、しかも処理層が剥離するおそれのない石
英ガラスの酸窒化方法および表面処理方法の提供を目的
とする。
コーティング層を形成する方法では、石英ガラスとコー
ティング層との間に大きな熱膨張差があるため、半導体
製造工程にみられるように、室温から１０００℃以上の
範囲で繰り返される熱サイクルを受けた場合、コーティ
ング層が石英ガラスから剥離するおそれがあった。この
ため、特開昭５９−２２７８００号公報に開示された方
法では、石英ガラスとＢＮまたはＡｌＮコーティング層
との間に、窒化珪素、炭化珪素、または窒化アルミニウ
ムからなる中間層を形成している。しかし、これら中間
層を形成する材料は、ＢＮやＡｌＮと石英ガラスとの間
の熱膨張率を有するものの、いまだ石英ガラスとの間の
熱膨張率差が大きく、剥離の問題は解決できなかった。
本発明はこのような従来技術の問題に鑑みなされたもの
で、比較的低い温度下で容易かつ迅速に酸窒化処理を行
うことができ、しかも処理層が剥離するおそれのない石
英ガラスの酸窒化方法および表面処理方法の提供を目的
とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の石英ガラス酸窒化方法は、アンモニアと炭化
水素の混合ガス雰囲気中に被処理対象である石英ガラス
を配置して加熱処理することを特徴としている。また、
固体カーボンの存在下にあるアンモニアガス雰囲気中に
被処理対象である石英ガラスを配置して加熱処理するこ
とを特徴としている。さらに、本発明の石英ガラス表面
処理方法は、アンモニアと炭化水素の混合ガス雰囲気
中、または固体カーボンの存在下にあるアンモニアガス
雰囲気中に被処理対象である石英ガラスを配置して加熱
処理する工程と、前記加熱処理した石英ガラスの表面に
窒化珪素膜を形成する工程とを含むことを特徴としてい
る。
に本発明の石英ガラス酸窒化方法は、アンモニアと炭化
水素の混合ガス雰囲気中に被処理対象である石英ガラス
を配置して加熱処理することを特徴としている。また、
固体カーボンの存在下にあるアンモニアガス雰囲気中に
被処理対象である石英ガラスを配置して加熱処理するこ
とを特徴としている。さらに、本発明の石英ガラス表面
処理方法は、アンモニアと炭化水素の混合ガス雰囲気
中、または固体カーボンの存在下にあるアンモニアガス
雰囲気中に被処理対象である石英ガラスを配置して加熱
処理する工程と、前記加熱処理した石英ガラスの表面に
窒化珪素膜を形成する工程とを含むことを特徴としてい
る。
【０００６】
【作用】すなわち、本発明の石英ガラス酸窒化方法は、
アンモニアガスによる石英ガラスの酸窒化処理を炭化水
素ガスまたは固体カーボンの存在下で行って、その処理
速度を飛躍的に向上させるものである。一般に、アンモ
ニアガス雰囲気中での石英ガラス（ＳｉＯ2 ）の窒化反
応は、２００℃程度の温度から進行するが、実用的な反
応速度になるのは９００〜１２００℃まで加熱処理した
ときである。また、１２００℃よりも高温となった場
合、ＳｉＯの発生が多くなり、Ｓｉ2 Ｎ2 Ｏが減少して
しまう。したがって、アンモニアガス雰囲気中でのＳｉ
Ｏ2 の窒化は１２００℃付近の温度で行うのが効率的と
なるが、石英ガラスは１２００℃という高温域におかれ
た場合に変形を生じるおそれがある。
アンモニアガスによる石英ガラスの酸窒化処理を炭化水
素ガスまたは固体カーボンの存在下で行って、その処理
速度を飛躍的に向上させるものである。一般に、アンモ
ニアガス雰囲気中での石英ガラス（ＳｉＯ2 ）の窒化反
応は、２００℃程度の温度から進行するが、実用的な反
応速度になるのは９００〜１２００℃まで加熱処理した
ときである。また、１２００℃よりも高温となった場
合、ＳｉＯの発生が多くなり、Ｓｉ2 Ｎ2 Ｏが減少して
しまう。したがって、アンモニアガス雰囲気中でのＳｉ
Ｏ2 の窒化は１２００℃付近の温度で行うのが効率的と
なるが、石英ガラスは１２００℃という高温域におかれ
た場合に変形を生じるおそれがある。
【０００７】本発明者らはアンモニアガス雰囲気中での
石英ガラスの窒化処理に際して生ずるこのような問題を
解消すべく鋭意検討した結果、アンモニアガスと石英ガ
ラスとの反応速度が、炭化水素ガスまたは固体カーボン
の存在下において大きく促進されることを見いだした。
すなわち、アンモニアガスによる石英ガラスの酸窒化反
応は次式で示される。 ２ＳｉＯ2 ＋２ＮＨ3 →Ｓｉ2 Ｎ2 Ｏ＋３Ｈ2 Ｏ ここで、炭化水素を起源とするカーボンまたは固体カー
ボンが存在した場合、右辺のＨ2 Ｏと次のような反応を
起こす。 ３Ｈ2 Ｏ＋３Ｃ→３Ｈ2 ＋３ＣＯ これにより反応系内のＨ2 Ｏの分圧が下がるため、左辺
から右辺への反応速度が促進される。このように反応速
度が促進する結果、７００〜１２００℃の温度範囲にお
いても効率的に窒化処理を行うことができる。したがっ
て、熱ひずみによる変形を生じるおそれがなく、しかも
石英ガラスを半導体製造用治具等の部材に成形し、その
後処理として窒化処理することができるので作業性がよ
い。
石英ガラスの窒化処理に際して生ずるこのような問題を
解消すべく鋭意検討した結果、アンモニアガスと石英ガ
ラスとの反応速度が、炭化水素ガスまたは固体カーボン
の存在下において大きく促進されることを見いだした。
すなわち、アンモニアガスによる石英ガラスの酸窒化反
応は次式で示される。 ２ＳｉＯ2 ＋２ＮＨ3 →Ｓｉ2 Ｎ2 Ｏ＋３Ｈ2 Ｏ ここで、炭化水素を起源とするカーボンまたは固体カー
ボンが存在した場合、右辺のＨ2 Ｏと次のような反応を
起こす。 ３Ｈ2 Ｏ＋３Ｃ→３Ｈ2 ＋３ＣＯ これにより反応系内のＨ2 Ｏの分圧が下がるため、左辺
から右辺への反応速度が促進される。このように反応速
度が促進する結果、７００〜１２００℃の温度範囲にお
いても効率的に窒化処理を行うことができる。したがっ
て、熱ひずみによる変形を生じるおそれがなく、しかも
石英ガラスを半導体製造用治具等の部材に成形し、その
後処理として窒化処理することができるので作業性がよ
い。
【０００８】また、本発明方法では石英ガラスの表面か
ら酸窒化が始まり、徐々に内部へと酸窒化領域が拡散し
ていくので、表面の窒素含有率がもっとも高く、内部に
向かって徐々に窒素含有率が減少するような分布状態と
なる。したがって、熱膨張率も表面から内部に向かって
連続的に変化するため、熱サイクルによる表面剥離のお
それがない。アンモニアガス中へ炭化水素ガスを混合さ
せて石英ガラスの窒化処理を行う場合には、アンモニア
ガスに対する炭化水素の混合率を１〜７０％とし、好ま
しくは３〜１０％に設定する。同混合率が１％未満であ
ると上述した反応速度の促進がほとんどみられず、また
同混合率が７０％を越えた場合にはアンモニアガスが炭
化水素の分解に消費されてしまい窒化速度が著しく低下
するという傾向がみられたからである。なお、本発明方
法は、高純度石英ガラスに限らず、ＳｉＯ2 を主成分と
する種々のガラス、例えば高ケイ酸ガラスやバイコール
ガラスの窒化処理にも応用することができる。また、ア
ンモニアと炭化水素の混合ガス雰囲気、または固体カー
ボンの存在下にあるアンモニアガス雰囲気中に、窒素ガ
スや水素ガスをはじめ、各種不活性ガス等を混合するこ
ともできる。
ら酸窒化が始まり、徐々に内部へと酸窒化領域が拡散し
ていくので、表面の窒素含有率がもっとも高く、内部に
向かって徐々に窒素含有率が減少するような分布状態と
なる。したがって、熱膨張率も表面から内部に向かって
連続的に変化するため、熱サイクルによる表面剥離のお
それがない。アンモニアガス中へ炭化水素ガスを混合さ
せて石英ガラスの窒化処理を行う場合には、アンモニア
ガスに対する炭化水素の混合率を１〜７０％とし、好ま
しくは３〜１０％に設定する。同混合率が１％未満であ
ると上述した反応速度の促進がほとんどみられず、また
同混合率が７０％を越えた場合にはアンモニアガスが炭
化水素の分解に消費されてしまい窒化速度が著しく低下
するという傾向がみられたからである。なお、本発明方
法は、高純度石英ガラスに限らず、ＳｉＯ2 を主成分と
する種々のガラス、例えば高ケイ酸ガラスやバイコール
ガラスの窒化処理にも応用することができる。また、ア
ンモニアと炭化水素の混合ガス雰囲気、または固体カー
ボンの存在下にあるアンモニアガス雰囲気中に、窒素ガ
スや水素ガスをはじめ、各種不活性ガス等を混合するこ
ともできる。
【０００９】本発明の石英ガラス表面処理方法は、上述
の方法により酸窒化処理する工程を経た後、さらに石英
ガラスの表面に窒化珪素膜を形成する工程を付加するも
のである。これにより石英ガラスの表面は、酸窒化珪素
膜を中間層として、その外表面に窒化珪素膜を有する二
層構造となり、表面剥離の防止とともに耐熱性を一層向
上させることができる。すなわち、酸窒化珪素（Ｓｉ2
ＯＮ2 ）の熱膨張率は、石英ガラスと窒化珪素の各熱膨
張率の中間にあるため、熱サイクルが繰り返されても石
英ガラスおよび窒化珪素膜のそれぞれから剥離するおそ
れがない。また、本発明方法により表面処理された石英
ガラスは、外表面に緻密な窒化珪素膜が形成されるた
め、耐熱性も向上する。ここで、窒化珪素膜の形成は、
例えばＣＶＤ法を用いて行うことができる。また、形成
する窒化珪素膜は、非晶質，結晶質のいずれでもよい
が、結晶質の場合、ＣＶＤによる処理温度が１２００℃
を越えてしまい、石英ガラスに熱変形を生じるおそれが
あるため、好ましくは非晶質のほうがよい。なお、ＣＶ
Ｄによる処理の初期段階で炉内温度を１２００℃以下と
することにより、まず非晶質の窒化珪素膜を析出させ、
次いで炉内温度を上昇させて結晶質の窒化珪素膜を析出
させてもよい。
の方法により酸窒化処理する工程を経た後、さらに石英
ガラスの表面に窒化珪素膜を形成する工程を付加するも
のである。これにより石英ガラスの表面は、酸窒化珪素
膜を中間層として、その外表面に窒化珪素膜を有する二
層構造となり、表面剥離の防止とともに耐熱性を一層向
上させることができる。すなわち、酸窒化珪素（Ｓｉ2
ＯＮ2 ）の熱膨張率は、石英ガラスと窒化珪素の各熱膨
張率の中間にあるため、熱サイクルが繰り返されても石
英ガラスおよび窒化珪素膜のそれぞれから剥離するおそ
れがない。また、本発明方法により表面処理された石英
ガラスは、外表面に緻密な窒化珪素膜が形成されるた
め、耐熱性も向上する。ここで、窒化珪素膜の形成は、
例えばＣＶＤ法を用いて行うことができる。また、形成
する窒化珪素膜は、非晶質，結晶質のいずれでもよい
が、結晶質の場合、ＣＶＤによる処理温度が１２００℃
を越えてしまい、石英ガラスに熱変形を生じるおそれが
あるため、好ましくは非晶質のほうがよい。なお、ＣＶ
Ｄによる処理の初期段階で炉内温度を１２００℃以下と
することにより、まず非晶質の窒化珪素膜を析出させ、
次いで炉内温度を上昇させて結晶質の窒化珪素膜を析出
させてもよい。
【００１０】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づき詳細に説明す
る。但し、本発明は下記実施例により制限されるもので
はない。 実施例１および比較例１ 石英ガラスをアンモニアガスと炭化水素ガスの混合ガス
中で酸窒化処理した。アンモニアガスに対する炭化水素
ガスの混合率は５％とし、処理温度は１０００℃に設定
し、処理時間を４８時間とした。酸窒化処理後の石英ガ
ラスのＩＲスペクトルを図１に示す（実施例１）。ま
た、酸窒化処理を行っていない石英ガラスのＩＲスペク
トルを図２に示す（比較例１）。図１と図２の比較から
明らかなように、１１００ｃｍ-1付近のＳｉ−Ｏ−Ｓｉ
による吸収が低波長側にふくらんでいる。これはＳｉＯ
2 のＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合中にＮが固溶しているからであ
り、これにより酸窒化処理が適正になされていることが
裏付けられる。
る。但し、本発明は下記実施例により制限されるもので
はない。 実施例１および比較例１ 石英ガラスをアンモニアガスと炭化水素ガスの混合ガス
中で酸窒化処理した。アンモニアガスに対する炭化水素
ガスの混合率は５％とし、処理温度は１０００℃に設定
し、処理時間を４８時間とした。酸窒化処理後の石英ガ
ラスのＩＲスペクトルを図１に示す（実施例１）。ま
た、酸窒化処理を行っていない石英ガラスのＩＲスペク
トルを図２に示す（比較例１）。図１と図２の比較から
明らかなように、１１００ｃｍ-1付近のＳｉ−Ｏ−Ｓｉ
による吸収が低波長側にふくらんでいる。これはＳｉＯ
2 のＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合中にＮが固溶しているからであ
り、これにより酸窒化処理が適正になされていることが
裏付けられる。
【００１１】実施例２〜５および比較例２〜３ 厚さ２ｍｍ、幅５ｍｍ、長さ５０ｍｍの石英ガラス部材
を酸窒化処理した。処理時間はいずれも２４時間とし、
アンモニアガスに対する炭化水素ガスの混合率は５％と
した。処理温度は７００℃（実施例２）、８００℃（同
３）、１０００℃（同４）、１１００℃（同５）のそれ
ぞれに設定した。図３に示すように、上記条件により酸
窒化処理した各石英ガラス部材１の一端を支持台２に溶
接して片持ち梁を形成し、１３５０℃の温度で１時間加
熱した。このとき石英ガラス部材１に生じた熱変形によ
る先端のたわみ量Ｌの測定結果を表１に示す。一方、酸
窒化処理していない石英ガラス部材（形状は上記実施例
と同じ）を用意し、上記実施例と同様の方法でたわみＬ
を測定した（比較例２）。さらに、形状は同じ石英ガラ
ス部材を、アンモニアガスのみが存在する雰囲気下に配
置し、１０００℃の処理温度で２４時間の窒化処理をし
た。この石英ガラス部材についても上記実施例と同様の
方法でたわみＬを測定した（比較例３）。これら各比較
例２、３の測定結果を表１に併せて示す。表１から明ら
かなように、窒化処理しない場合（比較例２）やアンモ
ニアガスのみの雰囲気中で行った窒化処理に比べ、アン
モニアガスに炭化水素ガスを混合してなる雰囲気中で酸
窒化処理した場合の方が、熱ひずみが少なく耐熱性が向
上した。
を酸窒化処理した。処理時間はいずれも２４時間とし、
アンモニアガスに対する炭化水素ガスの混合率は５％と
した。処理温度は７００℃（実施例２）、８００℃（同
３）、１０００℃（同４）、１１００℃（同５）のそれ
ぞれに設定した。図３に示すように、上記条件により酸
窒化処理した各石英ガラス部材１の一端を支持台２に溶
接して片持ち梁を形成し、１３５０℃の温度で１時間加
熱した。このとき石英ガラス部材１に生じた熱変形によ
る先端のたわみ量Ｌの測定結果を表１に示す。一方、酸
窒化処理していない石英ガラス部材（形状は上記実施例
と同じ）を用意し、上記実施例と同様の方法でたわみＬ
を測定した（比較例２）。さらに、形状は同じ石英ガラ
ス部材を、アンモニアガスのみが存在する雰囲気下に配
置し、１０００℃の処理温度で２４時間の窒化処理をし
た。この石英ガラス部材についても上記実施例と同様の
方法でたわみＬを測定した（比較例３）。これら各比較
例２、３の測定結果を表１に併せて示す。表１から明ら
かなように、窒化処理しない場合（比較例２）やアンモ
ニアガスのみの雰囲気中で行った窒化処理に比べ、アン
モニアガスに炭化水素ガスを混合してなる雰囲気中で酸
窒化処理した場合の方が、熱ひずみが少なく耐熱性が向
上した。
【００１２】
【表１】
【００１３】実施例６および比較例４〜５ 厚さ２ｍｍ、幅５ｍｍ、長さ５０ｍｍの石英ガラス部材
を５％のＬＰＧを含むアンモニアガス中で酸窒化処理し
た。処理時間は２４時間、処理温度は１０００℃とし
た。次いで、同石英ガラス部材上に２ｌ／ｍｉｎのＨ2
ガスをキャリアガスとして、それぞれＳｉＣｌ4 とＮＨ
3 ガスを２００ｃｃ／ｍｉｎづつ供給しながら、１１０
０℃の温度で加熱処理して窒化珪素膜のコーティング層
を形成した。なお、炉内の真空度は５．０Ｔｏｒｒとし
た。図３に示すように、上記の条件により表面処理した
石英ガラス部材１の一端を支持台２に溶接して片持ち梁
を形成し、１３５０℃の温度で１時間加熱した。このと
き石英ガラス１に生じた熱変形による先端のたわみ量Ｌ
の測定結果を表２に示す（実施例６）。一方、なんら表
面処理を施していない石英ガラス部材（形状は上記実施
例と同じ）を用意し、上記実施例と同様の方法でたわみ
Ｌを測定した（比較例４）。さらに、上記実施例と同様
の条件で酸窒化処理のみを施し、窒化珪素膜は有しない
石英ガラス部材（形状は上記実施例と同じ）を形成し、
この石英ガラス部材についても上記実施例と同様の方法
でたわみＬを測定した（比較例５）。これら各比較例
４、５の測定結果を表２に併せて示す。表１からわかる
ように、なんら表面処理をしていない石英ガラス（比較
例４）、および表面に酸窒化処理のみを施した石英ガラ
ス（比較例５）と比較して、本実施例（実施例６）のよ
うに、表面を酸窒化処理し、さらに窒化珪素の膜を形成
した石英ガラス部材は、熱ひずみが少なく耐熱性が向上
した。
を５％のＬＰＧを含むアンモニアガス中で酸窒化処理し
た。処理時間は２４時間、処理温度は１０００℃とし
た。次いで、同石英ガラス部材上に２ｌ／ｍｉｎのＨ2
ガスをキャリアガスとして、それぞれＳｉＣｌ4 とＮＨ
3 ガスを２００ｃｃ／ｍｉｎづつ供給しながら、１１０
０℃の温度で加熱処理して窒化珪素膜のコーティング層
を形成した。なお、炉内の真空度は５．０Ｔｏｒｒとし
た。図３に示すように、上記の条件により表面処理した
石英ガラス部材１の一端を支持台２に溶接して片持ち梁
を形成し、１３５０℃の温度で１時間加熱した。このと
き石英ガラス１に生じた熱変形による先端のたわみ量Ｌ
の測定結果を表２に示す（実施例６）。一方、なんら表
面処理を施していない石英ガラス部材（形状は上記実施
例と同じ）を用意し、上記実施例と同様の方法でたわみ
Ｌを測定した（比較例４）。さらに、上記実施例と同様
の条件で酸窒化処理のみを施し、窒化珪素膜は有しない
石英ガラス部材（形状は上記実施例と同じ）を形成し、
この石英ガラス部材についても上記実施例と同様の方法
でたわみＬを測定した（比較例５）。これら各比較例
４、５の測定結果を表２に併せて示す。表１からわかる
ように、なんら表面処理をしていない石英ガラス（比較
例４）、および表面に酸窒化処理のみを施した石英ガラ
ス（比較例５）と比較して、本実施例（実施例６）のよ
うに、表面を酸窒化処理し、さらに窒化珪素の膜を形成
した石英ガラス部材は、熱ひずみが少なく耐熱性が向上
した。
【００１４】
【表２】
【００１５】実施例７および比較例６ 上記実施例６で形成した酸窒化処理後の表面に窒化珪素
膜をコーティングしてなる石英ガラス部材と、酸窒化処
理をすることなく表面に窒化珪素膜をコーティングした
石英ガラス部材のそれぞれについて耐久性を調べた。実
験は昇温速度２０℃／ｍｉｎの炉で室温から１３００℃
まで昇温したのち自然冷却し、室温まで下がったら再び
昇温する、という熱サイクルを繰り返し、表面膜が剥離
するまでの回数を測定した。その結果、酸窒化処理をす
ることなく表面に窒化珪素膜をコーティングした石英ガ
ラス部材は、４サイクルで表面の窒化珪素膜が剥離した
（比較例６）のに対し、酸窒化処理後の表面に窒化珪素
膜をコーティングしてなる石英ガラス部材は１０サイク
ルを越えても剥離することがなかった（実施例７）。
膜をコーティングしてなる石英ガラス部材と、酸窒化処
理をすることなく表面に窒化珪素膜をコーティングした
石英ガラス部材のそれぞれについて耐久性を調べた。実
験は昇温速度２０℃／ｍｉｎの炉で室温から１３００℃
まで昇温したのち自然冷却し、室温まで下がったら再び
昇温する、という熱サイクルを繰り返し、表面膜が剥離
するまでの回数を測定した。その結果、酸窒化処理をす
ることなく表面に窒化珪素膜をコーティングした石英ガ
ラス部材は、４サイクルで表面の窒化珪素膜が剥離した
（比較例６）のに対し、酸窒化処理後の表面に窒化珪素
膜をコーティングしてなる石英ガラス部材は１０サイク
ルを越えても剥離することがなかった（実施例７）。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように本発明方法によれ
ば、比較的低い温度下で容易かつ迅速に石英ガラスの酸
窒化処理を行うことができるので、石英ガラス製の成形
品に対し熱ひずみによる変形を生じることなく耐熱性の
向上を図ることができる。しかも、熱サイクルの繰り返
しに対し処理層が剥離しにくいという効果をも奏する。
ば、比較的低い温度下で容易かつ迅速に石英ガラスの酸
窒化処理を行うことができるので、石英ガラス製の成形
品に対し熱ひずみによる変形を生じることなく耐熱性の
向上を図ることができる。しかも、熱サイクルの繰り返
しに対し処理層が剥離しにくいという効果をも奏する。
【図１】本発明の実施例１に係るＩＲスペクトルであ
る。
る。
【図２】本発明の比較例１に係るＩＲスペクトルであ
る。
る。
【図３】本発明の実施例２〜５および比較例２〜３で使
用したたわみ測定構造を示す構成図である。
用したたわみ測定構造を示す構成図である。
１ 石英ガラス部材 ２ 支持台 Ｌ たわみ量
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松尾 秀逸 神奈川県秦野市曽屋30番地 東芝セラミッ クス株式会社開発研究所内 (72)発明者 相庭 吉郎 神奈川県秦野市曽屋30番地 東芝セラミッ クス株式会社秦野事業所内
Claims (3)
- 【請求項１】 アンモニアと炭化水素の混合ガス雰囲気
中に被処理対象である石英ガラスを配置して加熱処理す
ることを特徴とした石英ガラスの酸窒化方法。 - 【請求項２】 固体カーボンの存在下にあるアンモニア
ガス雰囲気中に被処理対象である石英ガラスを配置して
加熱処理することを特徴とした石英ガラスの酸窒化方
法。 - 【請求項３】 アンモニアと炭化水素の混合ガス雰囲気
中、または固体カーボンの存在下にあるアンモニアガス
雰囲気中に被処理対象である石英ガラスを配置して加熱
処理する工程と、 前記加熱処理した石英ガラスの表面に窒化珪素膜を形成
する工程と、 を含む石英ガラスの表面処理方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5217086A JP2531572B2 (ja) | 1993-08-09 | 1993-08-09 | 石英ガラスの酸窒化方法および表面処理方法 |
| US08/281,107 US5554204A (en) | 1993-08-09 | 1994-07-28 | Surface treatment method for quartz material |
| DE4428015A DE4428015C2 (de) | 1993-08-09 | 1994-08-08 | Oberflächenbehandlungsverfahren für Quarzmaterialien |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5217086A JP2531572B2 (ja) | 1993-08-09 | 1993-08-09 | 石英ガラスの酸窒化方法および表面処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0753242A true JPH0753242A (ja) | 1995-02-28 |
| JP2531572B2 JP2531572B2 (ja) | 1996-09-04 |
Family
ID=16698617
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5217086A Expired - Fee Related JP2531572B2 (ja) | 1993-08-09 | 1993-08-09 | 石英ガラスの酸窒化方法および表面処理方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5554204A (ja) |
| JP (1) | JP2531572B2 (ja) |
| DE (1) | DE4428015C2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6221478B1 (en) | 1997-07-24 | 2001-04-24 | James Kammeyer | Surface converted graphite components and methods of making same |
| US6350397B1 (en) | 1999-03-10 | 2002-02-26 | Aspen Research Corporation | Optical member with layer having a coating geometry and composition that enhance cleaning properties |
| US7067176B2 (en) * | 2000-10-03 | 2006-06-27 | Cree, Inc. | Method of fabricating an oxide layer on a silicon carbide layer utilizing an anneal in a hydrogen environment |
| US7727904B2 (en) * | 2005-09-16 | 2010-06-01 | Cree, Inc. | Methods of forming SiC MOSFETs with high inversion layer mobility |
| DE102007033338B4 (de) * | 2007-07-16 | 2010-06-02 | Schott Ag | Hartstoffbeschichteter Glas- oder Glaskeramik-Artikel und Verfahren zu dessen Herstellung sowie Verwendung des Glas- oder Glaskeramik-Artikels |
| US9984894B2 (en) | 2011-08-03 | 2018-05-29 | Cree, Inc. | Forming SiC MOSFETs with high channel mobility by treating the oxide interface with cesium ions |
| US9695081B2 (en) * | 2014-05-15 | 2017-07-04 | Corning Incorporated | Surface nitrided alkali-free glasses |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1957952A1 (de) * | 1969-11-18 | 1971-05-27 | Siemens Ag | Siliciumnitridbeschichtung an Quarzwaenden fuer Diffusions- und Oxydationsreaktoren |
| US4565711A (en) * | 1984-06-29 | 1986-01-21 | Wedtech Corp. | Method of and apparatus for the coating of quartz crucibles with protective layers |
| US4741925A (en) * | 1987-09-14 | 1988-05-03 | Gte Products Corporation | Method of forming silicon nitride coating |
| US5234606A (en) * | 1991-10-09 | 1993-08-10 | Nec Environment Engineering Ltd. | Method and system for recovering wastewater |
-
1993
- 1993-08-09 JP JP5217086A patent/JP2531572B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-07-28 US US08/281,107 patent/US5554204A/en not_active Expired - Fee Related
- 1994-08-08 DE DE4428015A patent/DE4428015C2/de not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE4428015A1 (de) | 1995-02-16 |
| JP2531572B2 (ja) | 1996-09-04 |
| US5554204A (en) | 1996-09-10 |
| DE4428015C2 (de) | 2001-07-26 |
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