JPS6316347B2

JPS6316347B2 -

Info

Publication number: JPS6316347B2
Application number: JP15049483A
Authority: JP
Inventors: Masaru Shinho; Kyoshi Fukuda
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1983-08-18
Filing date: 1983-08-18
Publication date: 1988-04-08
Also published as: JPS6042246A

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、誘電体などの薄膜は現
在、電子部品のほとんどあらゆる分野に使われて
いる。これら薄膜は適当な基板に加熱蒸着、スパ
ツ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イ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つ
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。基板上に結晶性が良好
で、特性の優れた薄膜を形成するには高い蒸着
温度で行なうことが必要である。また、高温で
の熱処理工程を行なう場合もある。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
れた薄膜はフオトリソグラフイなどの手段でエ
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
の腐食性の高い薬品が使われ、この時基板自体
が腐食（エツチング）されてはならない。上述した種々の要求を満すガラスとしては、従
来より石英ガラスが知られている。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。〔発明の目的〕本発明は耐熱性、耐薬品性が共に優れ、量産的
な無アルカリの基板用ガラスを提供しようとする
ものである。〔発明の概要〕本発明はSiO₂ 45〜60モル％、AlO_3/2 20〜35
モル％、ZrO₂ １〜５モル％、MgO 10〜25モル
％、RO（但し、ＲはCa、Ba、Srのうちの少なく
とも１種）２〜10モル％、R′₂O₃（但し、R′はAs、
Sbのうちの少なくとも１種）２×10^-4〜２×10^-3
モル％からなるものである。こうした組成のガラ
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As₂O₃、Sb₂O₃の少な
くとも一種の配合により脱泡清澄化がなされる。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 SiO₂はガラスの主成分をなすものである。
SiO₂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) AlO_3/2 AlO_3/2もガラスの主成分をなすものである。
AlO_3/2の配合割合を20モル％未満にすると、ガ
ラスの粘性が高くなり、脱泡が事実上不可能と
なる。一方、AlO_3/2が35モル％を越えると、ガ
ラスが結晶し易くなり、通常の成形法が適用で
きなくなる。 (iii) ZrO₂ ZrO₂はガラスの耐熱性の向上に寄与する。
例えばSiO₂―Al₂O₃―MgO―Ca系ガラス及び
これにZnO（酸化亜鉛）などを加えた低膨張、
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なわずにTg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、かといつて５モル％を越え
ると、ガラスが失透し易くなる。 (iv) MgO MgOは耐熱性等の向上の点で重要な成分で
ある。MgO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、かといつて
25モル％を越えると、ガラスが失透し易くな
る。 (v) RO ROはCaO、BaO、SrOのうちの少なくとも
１種からなるもので、MgO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、かといつてその量が10モ
ル％を越えると、ガラスの耐熱性が劣りTg＝
800℃以上にならなくなる。なお、ROとして
特にCaOは上記特性の向上の点で最も有益であ
る。 (vi) R′O R′OはAs₂O₃、Sb₂O₃のうちの少なくとも一
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２×10^-4〜２×
10^-3モル％の範囲にすることが必要である。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、マグネシヤ、ジルコニア、炭酸
カルシウム、炭酸バリウム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。〔発明の実施例〕次に、本発明の実施例を説明する。実施例１〜８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、硝酸マグネジウ
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、三酸化アンチモンを原料と
し、これらを調合して下記第１表に示す組成のガ
ラスを作つた。なお、As₂O₃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
れに添加してある。得られたガラスの量は夫々約
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100mmφの円板とし、850℃か
ら徐冷した。しかして、得られた８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時間煮沸し、表面の
変質を観察することにより評価した。

【表】

〔発明の効果〕

以上詳述した如く、本発明によれば、Tgが800
℃以上と耐熱性に優れ、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。

Claims

【特許請求の範囲】

１ SiO₂ 45〜60モル％、AlO_3/2 20〜35モル％、
ZrO₂ １〜５モル％、MgO 10〜25モル％、RO
（但しＲはCa、Ba、Srのうちの少なくとも１種）
２〜10モル％、R′₂O₃（但しR′はAs、Sbのうちの
少なくとも１種）２×10^-4〜２×10^-3モル％から
なる基板用ガラス。