JPS6144732A - 基板用ガラス - Google Patents

基板用ガラス

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JPS6144732A
JPS6144732A JP16441284A JP16441284A JPS6144732A JP S6144732 A JPS6144732 A JP S6144732A JP 16441284 A JP16441284 A JP 16441284A JP 16441284 A JP16441284 A JP 16441284A JP S6144732 A JPS6144732 A JP S6144732A
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JP
Japan
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glass
mol
substrate
zro2
heat resistance
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JP16441284A
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Masaru Shinpo
新保 優
Kiyoshi Fukuda
潔 福田
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL 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
    • C03C3/00Glass compositions
    • C03C3/04Glass compositions containing silica
    • C03C3/076Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/083Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound
    • C03C3/085Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound containing an oxide of a divalent metal
    • C03C3/087Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound containing an oxide of a divalent metal containing calcium oxide, e.g. common sheet or container glass

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は半導体、金属等の各種の膜形成がなされる基板
に用いるガラスに関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
各種の半導体、金属1M電体の薄膜は現在、電子部品の
ほとんどあらゆる分野に使われている。
これら簿膜は適当な基板に加熱蒸着、スパッタリングな
どの物理的方法や熱分解、光分解などの化学的方法で形
成される。こうした薄膜をオプトエレクトロニクスやデ
ィスプレイなどに使用する場合、基板は透明であること
が必要であり、安価。
入手が簡単などの理由からガラス基板が多用されている
ところで、基板用ガラスは薄膜素子の厳しい要求に対応
して以下に示す高度な特性が必要となってきている。
■ アルカリを含まないこと。基板ガラス中にアルカリ
が含まれていると、そのイオンが形成した薄膜中に拡散
して特性を劣化させる。      ′■ 耐熱性が高
いこと。基板上に結晶が良好で特性の優れた薄膜を形成
するには高い蒸着温度で行うことが必要である。また、
高温での熱処理工程を行う場合もある。しかるに、現在
、入手できる基板用ガラスの耐熱性は500〜600℃
が限界であり、例えばシリコン薄膜トランジスタのよう
に800℃程度の熱処理を必要とするものには不適当で
ある。
■ 耐薬品性に優れていること。基板上に形成された薄
膜はフォトリソグラフィなどの手段でエツチングされて
目的とする素子に作られるが、このパターニング工程で
は強酸やアルカリなどの腐蝕性の高い薬品が使われ、こ
の時基板自体が腐蝕(エツチング)されてはならない。
上述した種々の要求を満たすガラスとしては、従来より
石英ガラスかが知られている。しかしながら、石英ガラ
スは特殊な製法を必要とするため、極めて高価である。
また、低熱膨張という特性を有するが、例えば異種材料
との接合や封着を必要とするデバイスの場合は欠点にな
り易い。
高耐熱性ガラスの公知例として、たとえば特開昭56−
54252号公報のアルミノ硅酸塩ガラス組成及び特開
昭56−169148号公報のRO−zno−Al10
3−8 i 02系組成などがある。しかしながらこれ
ら公知例においても、耐熱性の目安であるガラス転移温
度(TQ)は高々700℃であり、800℃を越えるも
のはない。
〔発明の目的〕
本発明は耐熱性、耐薬品性が共に優れた、量産的な無ア
ルカリの基板用ガラスを提供するものである。
〔発明の概要〕
本発明は5iO245〜60モル%、八β○y20〜3
5モル%、ZrO21〜5モル%。
MQ010〜25モル%、RO(但しRはCa。
Ba、Srのうちの少なくとも一種)2〜10モル%、
R’O,/ (但しR′はAs、、Sbうちの少なくと
も一種)4X104〜4X10−3モル%及び0.5〜
5モル%のPbO,ZnO又はBOの少なくとも一種を
含むものである。なお、スは高アルミナ質のアルカリ土
類−アルミノシリケートに属し、ZrO2の配合により
耐熱性と耐薬品性の向上がなされ、更にAS203゜3
b203の少なくとも一種の配合により脱泡清澄化がな
される。ざらに015〜5モル%のPbO,ZnO又は
B20ヨを加える事により、耐熱性や耐薬品性を損わず
に溶融性を向上させ、脱泡をより容易にする事ができる
次に、上記各成分の作用及びその配合割合の限定理由に
ついて説明する。
(I)SiO2 S i 02はガラスの主成分をなずものである。
3 i Q 2の配合割合を45モル%未満にすると耐
薬品性が低下し、例えば濃塩酸を水で1=1の割合で希
釈した希塩酸中で煮沸すると、表面が曇る。
一方、SiO2が60モル%を越えると、高温粘性が顕
著に増加し、1600℃以下で溶融できなくなり、生産
上の障害となる。
(II)AβOB A (l OM  もガラスの主成分をなすものである
ガラスの粘性が高くなり、脱泡が事実上不可能ときなく
なる。
(I[[)Zr02 ZrO2はガラスの耐熱性の向上に寄与する。
例えばS i 02−AflOy   MQO−CaO
系ガラス及びこれにZn0(Ilf化亜鉛亜鉛どを加え
た低膨張、耐熱性のガラスは公知であるが、実用的な組
成範囲ではガラス転移温度(Tg)が800℃に達しな
い。しかし、上記成分系にZrO2を添加することで、
ガラスの溶融性を損わずにTc+を800℃以上にする
ことができた。
また、ZrO2は耐薬品性の向上にも寄与する。
こうしたZrO2の配合割合を1モル%未満にすると、
その効果を充分に達成できず、かといって5モル%をを
越えると、ガラスが失透し易くなる。
(IV)MgO MQOは耐熱性等の向上の点で重要な成分である。MQ
Oの配合割合を10モル%未満にすると、その効果を充
分に発揮できず、かといって25モル%を越えると、ガ
ラスが失透し易くなる。
(V)RO ROはCab、Bad、S i 02のうちの少なくと
も一種からなるもので、MQOの補助成分であり、溶融
性の向上に寄与する。均質かつ安定なガラスを得るには
これら成分を2モル%以上配合することが必要であり、
かといってその量が10モル%を越えると、ガラスの耐
熱性が劣りTp=800℃以上にならなくなる。なお、
ROととして特にCaOは上記特性の向上の点で最も有
益である。
(Vl)R’  Oy 少なくとも一種からなり、これらの配合割合は脱泡、清
澄により均質なガラスを得る上で4×10−’〜4X1
0’モル%の範囲にすることが必要である。
(旧ZnO,P bO9Boy これらの成分は、ガラスの溶解温度を下げ、脱泡を容易
にする成分である。その効果は0.5モル%以上で顕著
になるが、5モル%を越えると耐熱性を低下させ、本発
明の目的からはずれてしまう。
本発明にかかるガラスにおいて、充分な耐熱性を得ルタ
メニハ、S i O2+ A (l Oy  +ZrO
2の和が重要である。この和は少なくとも70モル%以
上を占める必要がある。しかしながら一方、この和が大
きすぎると、ガラスの溶融温度が高くなり、均質化がき
わめて困難になる。その限界は86モル%程度の所にあ
る。
なお、前述した各種の酸化物は通常のガラス原料をその
まま使用できる。即ち、精製珪砂、水酸化アルミニウム
、マグネシア、ジルコニア、炭酸カルシウム、炭酸バリ
ウム、亜鉛華、鉛丹、ホウ酸などを目標組成に調合し、
電気炉などで溶融。
均質化させる。亜砒酸、酸化アンチモンなどの消。
泡剤を使う場合は、常法どおり成分の一部を硝酸塩の形
で用い、酸化性にする。こうして得られたガラスはロー
ル法、プレス法などで成形し、研磨して基板用ガラスと
する。
〔発明の効果〕
本発明によれば、Tgが800℃以上と耐熱性にすぐれ
、かつ耐薬品性も良好で、更に1600℃以下で均質に
溶解でき、半導体、金属、誘電体等の薄膜の蒸着に適し
た安価で高性能の基板用ガラスを提供できる。
〔発明の実施例〕
次に本発明の詳細な説明する。
まず、精製珪砂、水酸化アルミニウム、酸化ジルコニウ
ム、酸化マグネシウム、硝酸マグネシウム、炭酸カルシ
ウム、炭酸ストロンチウム、炭酸バリウム、亜砒酸、三
酸化アンチモン、亜鉛華。
亜丹及びホウ酸を原料とし、これらを調合して下記第1
表に示す試料N011〜10の組成のガラスを作った。
なお、A320Bは低濃度であるため、これらを除いた
酸化物の総量を100とし、これに添加しである。得ら
れたガラスの量は夫々的2Kgで、これらを白金ルツボ
に収容し、酸素−都市ガス炉で1450〜1550℃で
溶解した。脱泡に要した時間は約6時間である。つづい
て、ガラスを鉄板上でプレスして約100aφの円板と
し、850℃から徐冷した。
得られた10種の円板ガラスについて熱膨張率。
ガラス転移点、屈伏温度、及び耐薬品性を調べた。
その結果を第2表に示した。なお、熱膨張率は円板ガラ
スを一部切り取り、干渉膨張計により測定した。また、
耐薬品性は表面を研磨、した円板ガラスをコンク塩酸を
水で1=1となるように希釈した希塩酸中で2時間沸騰
し、表面の変質を観察することにより評価した。また、
溶融性及び脱泡性については得られたガラス板中の残留
泡や脈理の観察から判断した。
上記第2表から明らかな如く、本発明のガラスはいずれ
も耐熱性の目安であるガラス転移温度が800℃以上で
あり、かつ耐薬品性も充分であることがわかる。
また、得られた各ガラスを100sφX 1 mmtの
大きさに研磨し、化学蒸着法によりシリコン薄膜を形成
した。この時、基板(ガラス)湿度を800℃にして蒸
着したが、基板の変質もなく、その上にμmオーダの結
晶粒からなる良好な電気特性を有するシリコン薄膜を形
成できた。
出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 手続補正書 rsm  !”−188 特許庁長官 宇 賀 道 部 殿 1、事件の表示 特願昭59−164412号 2、発明の名称 基板用ガラス 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 (307)株式会社 東芝 4、代理人 東京都港区虎ノ門1丁目26番5号 第17森ビル7、
補正の内容 (1) 特許請求の範囲を別紙の通り訂正する。
(2) 明細書第5頁第1行の「015〜5モル%」を
「0.5〜5モル%」と訂正する。
(3) 同第7頁第19行〜20行の[5モル%を超え
ると耐熱性を低下させ、」をrZno。
PbOについては5モル%を超えると耐熱性を低下させ
、BO3/2  については3モル%を超えると脈理が
多くなって不均質になり、」と訂正する。
2、特許請求の範囲 S i 0245〜60 モル%、 A 1037□2
0〜35モル%、Zr021〜5モル%、MO010〜
25モル%、RO(但しRはCa、Ba、Srのうちの
少なくとも一種)2〜10モル%。
R−03/2(但しR′はAS、3bのうちの少なくと
も一種)4X10−’〜4X10−3モル%。
1L笈弘111含み、S i 02 +AffiOH+
ZrO2の和が、70〜86モル%の範囲にある基板用
ガラス。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. SiO_245〜60モル%、AlO_3_/_220
    〜35モル%、ZrO_21〜5モル%、MgO10〜
    25モル%、RO(但しRはCa、Ba、Srのうちの
    少なくとも一種)2〜10モル%、R′O_3_/_2
    (但しR′はAs、Sbうちの少なくとも一種)4×1
    0^−^4〜4×10^−^3モル%及び0.5〜5モ
    ル%のPbO、ZnO又はBO_3_/_2の少なくと
    も一種を含み、SiO_2+AlO_3_/_2+Zr
    O_2の和が、70〜86モル%の範囲にある基板用ガ
    ラス。
JP16441284A 1984-08-06 1984-08-06 基板用ガラス Granted JPS6144732A (ja)

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JPH0372022B2 JPH0372022B2 (ja) 1991-11-15

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1081540A (ja) * 1996-09-04 1998-03-31 Hoya Corp 情報記録媒体用基板に用いる材料、この材料を用いた情報記録媒体用基板及び磁気ディスク、並びにその製造方法
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