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JPH11228160A - Quartz glass substrate - Google Patents

Quartz glass substrate

Info

Publication number
JPH11228160A
JPH11228160A JP3824598A JP3824598A JPH11228160A JP H11228160 A JPH11228160 A JP H11228160A JP 3824598 A JP3824598 A JP 3824598A JP 3824598 A JP3824598 A JP 3824598A JP H11228160 A JPH11228160 A JP H11228160A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
quartz glass
ppm
tft
content
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP3824598A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tetsuyuki Nakamura
哲之 中村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ohara Quarz Co Ltd
Original Assignee
Sumikin Quartz Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumikin Quartz Co Ltd filed Critical Sumikin Quartz Co Ltd
Priority to JP3824598A priority Critical patent/JPH11228160A/en
Publication of JPH11228160A publication Critical patent/JPH11228160A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Glass Melting And Manufacturing (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a substrate having excellent performance for a thin film transistor(TFT) circuit in addition to a property which must be provided as a substrate for a high temp. polycrystalline Si TFT by specifying the difference between the virtual temp. before and after thermal oxidation and the content of impurity elements, eliminating the presence of striae and controlling strain to equal to or below a specific value. SOLUTION: In the quartz glass substrate for TFT obtained by patterning the polycrystalline silicon film on a pre-heated quartz glass substrate and thermally oxidizing, the content of the impurity elements such as Al, Fe, Ca, Ti, Zn, Cr, Mn, Mg, Ni, V, Cu, Co is respectively <=3 ppb, the content of Cl is <=0.5 ppm, the max. content of OH group is 10-150 ppm, the striae is not recognized, the strain is <=20 nm/cm and formula I to formula III are satisfied. In the formula, FT0 represents the virtual temp. of a quartz glass ingot, FTa1 represents the virtual temp. of the preheated quartz glass substrate and FTA2 represents the virtual temp. of the quartz glass substrate after the patterning of the polycrystalline silicon and the thermal oxidation.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶ディスプレイ
のアクティブマトリックス方式の薄膜トランジスター
(Thin Film Transistor、以下、これを「TFT」と記
載する)に使用される石英ガラス基板、特に高温多結晶
シリコン型TFTに使用される石英ガラス基板に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a quartz glass substrate used for an active matrix type thin film transistor (hereinafter referred to as "TFT") of a liquid crystal display, and more particularly to a high-temperature polycrystalline silicon type. The present invention relates to a quartz glass substrate used for a TFT.

【0002】[0002]

【従来の技術】TFT方式の液晶ディスプレイは、アモ
ルファスシリコン(a・Si)型と多結晶シリコン(p・Si)
型(以下、これをp・Si-TFTと記載する)がある。p・S
i-TFTは、製造時の加熱処理温度によって高温p・Si-
TFTと低温p・Si-TFTとがあり、高温p・Si-TFT用
基板には厳しい品質が要求されるため石英ガラス基板が
使用されている。
2. Description of the Related Art TFT-type liquid crystal displays are composed of amorphous silicon (a-Si) type and polycrystalline silicon (p-Si).
Type (hereinafter referred to as p-Si-TFT). p ・ S
i-TFT has high temperature p-Si-
There are a TFT and a low-temperature p-Si-TFT, and strict quality is required for a substrate for a high-temperature p-Si-TFT, so a quartz glass substrate is used.

【0003】石英ガラス基板は、一例として表1に示す
ような工程によって製造される。たとえば、四塩化ケイ
素(SiCl4)を約100℃に加熱し、気化したSiCl4ガスを酸
水素火炎中で加水分解反応によって石英ガラス微粒子
(スート)を合成する(工程A)。そのスートを堆積さ
せ、円柱状のスート体を作成する(工程B)。得られたス
ート体を不活性雰囲気中で加熱し、透明体のプリフォー
ムとする(工程C)。プリフォームをホットプレス炉な
どで加圧・成形してインゴットとした(工程D)後、ア
ニールする(工程E)。そのインゴットを切断、研磨し
て基板とする(工程F)。
A quartz glass substrate is manufactured, for example, by the steps shown in Table 1. For example, quartz glass fine particles (soot) are synthesized by heating silicon tetrachloride (SiCl 4 ) to about 100 ° C. and subjecting the vaporized SiCl 4 gas to a hydrolysis reaction in an oxyhydrogen flame (step A). The soot is deposited to form a columnar soot body (step B). The obtained soot body is heated in an inert atmosphere to obtain a transparent preform (step C). The preform is pressed and molded in a hot press furnace or the like to form an ingot (Step D), and then annealed (Step E). The ingot is cut and polished to obtain a substrate (step F).

【0004】[0004]

【表1】 [Table 1]

【0005】p・Si-TFTは、上記の基板を使用して一
例として表2に示す1から13までの工程によって製造さ
れる。たとえば、p・Si-TFTは、基板の表面に多結晶S
i膜をパターニング後熱酸化処理した後、ゲート・アド
レス線をパターニングし、りんイオンの打ち込み、層間
絶縁膜、アニール、コンタクトホールのパターニング、
ITOの堆積、画素電極・信号線をパターニングして完成
される。なお、基板の予備加熱処理(工程1)は、TF
T製造メーカーによって実施する場合と実施しない場合
がある。
[0005] A p-Si-TFT is manufactured by using the above-described substrate by the steps 1 to 13 shown in Table 2 as an example. For example, p-Si-TFT has a polycrystalline S
After patterning the i-film and subjecting it to thermal oxidation, pattern the gate and address lines, implant phosphorus ions, inter-layer insulating film, anneal, pattern contact holes,
This is completed by depositing ITO and patterning pixel electrodes and signal lines. Note that the substrate preheating treatment (step 1) is performed using TF
Depending on the T manufacturer, this may or may not be performed.

【0006】[0006]

【表2】 [Table 2]

【0007】高温p・Si-TFT用基板(以下、これを単
に「基板」と記載する)に要求される品質特性は、次の
主要な3項目が挙げられる。この他に気泡または異物が
存在しないこと、外形精度が良いこと、表面の研磨状態
が良いことなども要求される。
Quality characteristics required for a substrate for a high-temperature p-Si-TFT (hereinafter simply referred to as a “substrate”) include the following three main items. In addition, it is also required that no bubbles or foreign substances exist, that the outer shape accuracy is good, and that the surface is polished well.

【0008】耐熱性が高いこと(熱酸化処理などを施
した後に反り・収縮が小さいこと)、 純度が高いこと、 光学的均質性が高いこと。
High heat resistance (low warpage and shrinkage after thermal oxidation treatment), high purity, and high optical homogeneity.

【0009】基板の耐熱性について:高温p・Si-TFT
を製造するには、表2に示すように、多結晶Si形成パタ
ーニング(工程3)とゲート・アドレス線用パターニン
グ(工程5および6)との間で900〜1150℃の温度に加
熱してゲート絶縁膜を形成する熱酸化処理(工程4)が
施される。この熱酸化処理によって基板が反りまたは収
縮を起こすと、TFT製品の品質を低下させる。
Heat resistance of substrate: High temperature p-Si-TFT
As shown in Table 2, the gate is heated to a temperature of 900 to 1150 ° C. between the polycrystalline Si formation patterning (step 3) and the gate address line patterning (steps 5 and 6), as shown in Table 2. A thermal oxidation process (step 4) for forming an insulating film is performed. If the substrate is warped or shrunk by this thermal oxidation treatment, the quality of the TFT product is degraded.

【0010】基板の反りは、TFTを製造するときの予
備加熱処理または熱酸化処理(900〜1150℃)などの高
温処理工程で生じる。基板に大きい反りが発生すると、
TFT回路に反りに起因するストレスを生じて、絶縁性
低下などの電気的特性の低下を招き、またTFT回路を
形成した基板をTFTパネルに組立てる工程で液晶を注
入する際に、TFT基板と裏面側のガラス基板との間で
シールが不十分となり、液晶が漏れるなどの故障の原因
となるといわれている。
[0010] The warpage of the substrate occurs in a high-temperature treatment step such as a preheating treatment or a thermal oxidation treatment (900 to 1150 ° C) when manufacturing a TFT. When a large warp occurs on the substrate,
The warpage of the TFT circuit causes stress, resulting in a decrease in electrical characteristics such as a decrease in insulation. In addition, when injecting liquid crystal during the process of assembling the substrate on which the TFT circuit is formed into the TFT panel, the TFT substrate and the back surface may be used. It is said that the sealing with the glass substrate on the side becomes insufficient and causes troubles such as leakage of liquid crystal.

【0011】従来、高温加熱処理した後の基板の反りを
耐熱性としてとらまえ、この耐熱性を改善する方法につ
いてのいくつかの提案がなされている。
Heretofore, several proposals have been made regarding the method of improving the heat resistance by regarding the warpage of the substrate after the high-temperature heat treatment as heat resistance.

【0012】一般に、石英ガラスの耐熱性に影響を及ぼ
す要因は、仮想温度(Fictive Temperature)と不純物
元素の含有(純度)である。
Generally, factors affecting the heat resistance of quartz glass are a fictive temperature and the content (purity) of an impurity element.

【0013】石英ガラスの耐熱性に及ぼす仮想温度の影
響については、仮想温度が1000〜1400℃の範囲では、そ
の温度が低いほど耐熱性が優れていることが、G.Hether
ingtonらの報告(Physics and Chemistry of Glasses,
vol.5,NO.5 (1964) p.130〜136)に示唆されている。
[0013] Regarding the effect of the fictive temperature on the heat resistance of quartz glass, the lower the fictive temperature is from 1000 to 1400 ° C, the better the heat resistance is.
tonington et al. (Physics and Chemistry of Glasses,
vol.5, NO.5 (1964), p.130-136).

【0014】仮想温度とは、ガラスを極めて迅速にある
温度に変化させたとき、ガラスの構造が平衡になる温度
のことであり、言いかえると過冷却あるいは過昇温さ
れ、ある温度で平衡状態となるような構造のガラスとな
ったときの温度を仮想温度と称する(A.Q.Tool J.Am.C
er.Soc.,29,240(1946)、参照)。その温度に応じた密
度、屈折率、粘性、応力緩和、弾性率などの特性値を有
し、その状態を総称しているものとも解釈される。
The fictive temperature is a temperature at which the structure of the glass becomes equilibrium when the glass is extremely quickly changed to a certain temperature. In other words, the glass is supercooled or overheated and becomes equilibrium at a certain temperature. The temperature at which the glass has such a structure as is called the virtual temperature (AQTool J.Am.C
er. Soc., 29, 240 (1946)). It has characteristic values such as density, refractive index, viscosity, stress relaxation, and elastic modulus according to the temperature, and is interpreted as a general term for the state.

【0015】耐熱性を向上させる不純物元素は、たとえ
ばアルミニウム(Al)、窒素(N)などであり、逆に低下さ
せるものとしてはOH基、塩素(Cl)、フッ素(F)などが知
られている。
Impurity elements for improving heat resistance are, for example, aluminum (Al), nitrogen (N), etc. On the contrary, OH groups, chlorine (Cl), fluorine (F) and the like are known as elements for decreasing heat resistance. I have.

【0016】Alを添加した石英ガラスについては、たと
えば、メチルシリケートにアルミニウムアルコキシドを
添加し、これをアンモニアの存在下に加水分解してアル
ミニウム含有シリカ粒子を作り、これを脱水、脱炭、焼
結して合成石英ガラスインゴットとし、これを粉砕した
粉を溶融成形することにより、アルミニウムを0.1〜100
0ppm含有せしめた高粘度合成石英ガラス部材とその製造
方法が提案されている(特開平8-40737号公報、参
照)。
With respect to quartz glass to which Al has been added, for example, aluminum alkoxide is added to methyl silicate, and this is hydrolyzed in the presence of ammonia to produce aluminum-containing silica particles, which are then dehydrated, decarburized, and sintered. To a synthetic quartz glass ingot, and the powder obtained by crushing this is melt-molded to reduce aluminum to 0.1 to 100.
A high-viscosity synthetic quartz glass member containing 0 ppm and a method for producing the same have been proposed (see JP-A-8-40737).

【0017】Nを添加した石英ガラスについては、過去
に種々の報告がなされている(たとえば、T.H.Elmer
(1988) Glastech.Ber. Vol.61 Nr.1 p.24〜28)。
Various reports have been made in the past on quartz glass doped with N (eg, THElmer).
(1988) Glastech. Ber. Vol. 61 Nr. 1 pp. 24-28).

【0018】一方、耐熱性を低下させる不純物は、OH
基、ClおよびFである。しかし、Fは合成石英ガラスに
はほとんど存在しないため、本発明の改善の対象にはな
らない。OH基とClは、合成石英ガラスの製造条件によっ
て増減するため、極力少量にするか、望ましくは含有し
ない方がよいといわれている。例えば、特開平8-40737
号公報および特開平8-48532号公報には、OH基とClのい
ずれの含有量を1ppm以下、特開平9-40434号公報には、
OH基を5ppm以下、Clを1ppm以下とする石英ガラスとそ
の製造方法が提案されている。
On the other hand, impurities that lower the heat resistance are OH
Groups, Cl and F. However, since F is hardly present in synthetic quartz glass, it is not an object of the present invention. It is said that the OH group and Cl increase or decrease depending on the production conditions of the synthetic quartz glass, so that it is better to make them as small as possible or desirably not to contain them. For example, JP-A-8-40737
JP-A 8-48532 and JP-A-8-48532, the content of any of the OH group and Cl is 1 ppm or less, JP-A-9-40434,
Quartz glass having an OH group of 5 ppm or less and Cl of 1 ppm or less and a method for producing the same have been proposed.

【0019】さらに、石英ガラス基板のOH基含有量を50
ppm以下とすることにより、1000℃以上に加熱した後の
「反り」の発生を抑制し、塩素(Cl)を含有するとトラン
ジスター特性に問題が生じ、TFTのオン、オフ時の内
部抵抗を低下させるので、塩素を含有させない基板とす
る。さらに、金属不純物、特にアルカリ金属イオンが存
在すると膜付けが不均一になったり、TFTの素子に電
気的な悪影響を及ぼすので、これを1ppm以下とする石
英ガラス基板が提案されている(特開平6-67198号公
報、参照)。
Further, the OH group content of the quartz glass substrate is set to 50
By controlling the content to less than ppm, the generation of "warp" after heating to 1000 ° C or more is suppressed, and when chlorine (Cl) is contained, a problem occurs in the transistor characteristics, and the internal resistance of the TFT when the TFT is turned on and off is reduced. Therefore, a substrate containing no chlorine is used. Further, the presence of metal impurities, particularly alkali metal ions, causes non-uniform film formation or an adverse electrical effect on the TFT element. 6-67198 gazette).

【0020】高温p・Si-TFTを製造するには、表2に
示すように、多結晶Si形成パターニング(工程3)を施
した後、900〜1150℃の温度に加熱処理してゲート絶縁
膜を形成するため熱酸化処理(工程4)が施される。こ
の熱酸化処理によって基板が収縮を起こすと、その後に
施されるゲート・アドレス線の間隔が変化し、TFT回
路の性能が低下する。その線幅は1〜3μmであるた
め、熱酸化処理後の縮み量を10ppm以下にする必要があ
る。
In order to manufacture a high-temperature p-Si-TFT, as shown in Table 2, after performing polycrystalline Si formation patterning (step 3), heat treatment is performed at a temperature of 900 to 1150 ° C. to form a gate insulating film. Is subjected to a thermal oxidation treatment (step 4). When the substrate is shrunk by this thermal oxidation treatment, the distance between the gate and address lines to be subsequently applied changes, and the performance of the TFT circuit is reduced. Since the line width is 1 to 3 μm, the shrinkage amount after the thermal oxidation treatment needs to be 10 ppm or less.

【0021】高温加熱処理を施した後に「反り」および
「収縮」の小さい石英ガラス基板およびそれを得る方法
は、特開平8-87032号公報に開示された発明がある。こ
れは、精製した四塩化珪素等の珪素化合物を酸水素炎中
で加水分解させシリカ多孔質体を形成させ、次いで水素
含有雰囲気下で加熱処理することにより脱OH基した後、
さらに高温雰囲気下で加熱することにより透明ガラス化
して得られた石英ガラスを素材とすることによって、縮
み量が10ppm以下である多結晶Si薄膜トランジスター型L
CD基板とその製造方法である。
A quartz glass substrate having small "warp" and "shrinkage" after high-temperature heat treatment and a method for obtaining the same are disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-87032. This is because a purified silicon compound such as silicon tetrachloride is hydrolyzed in an oxyhydrogen flame to form a porous silica material, and then subjected to a heat treatment under a hydrogen-containing atmosphere to remove OH groups.
Furthermore, by using quartz glass obtained by heating in a high-temperature atmosphere to form a transparent glass, the polycrystalline Si thin film transistor type L whose shrinkage is 10 ppm or less is used.
CD substrate and its manufacturing method.

【0022】その他、基板ガラスには脈理と呼ばれる光
学的不均質部や歪みが存在すると、TFT方式のように
基板ガラス中を偏光された光が透過する際に、光学的不
均質部の局所的偏光面の回転によって、TFT画像の濃
淡むらができるという問題が生じる。従って、基板ガラ
ス中の脈理や歪については、TFT画像に影響を及ぼさ
ないレベル(たとえば、脈理ではMIL規格で定められた
グレードA、歪み量では20nm/cm以下)のものが要求さ
れている(「高純度シリカの応用技術」(1991)シーエ
ムシー社発行 p.173、参照)。
In addition, if there is an optically inhomogeneous portion or strain called striae in the substrate glass, the localization of the optically inhomogeneous portion occurs when polarized light is transmitted through the substrate glass as in the TFT method. A problem arises in that the rotation of the objective polarization plane causes shading of the TFT image. Accordingly, the striae and strain in the substrate glass are required to have a level that does not affect the TFT image (for example, a grade A defined by the MIL standard for striae and a strain amount of 20 nm / cm or less). (See “Application Technology of High-Purity Silica” (1991), p.173, published by CMC Corporation).

【0023】[0023]

【発明が解決しようとする課題】前述したように、石英
ガラス基板の耐熱性を向上させるには、Al、Nなどの元
素を添加すれば可能であるが、TFT用基板としては使
用できない。また、石英ガラスのOH基を5ppm以下にす
るには、製造段階で、真空下での水分除去、またはハロ
ゲンガスなどを用いた脱水処理を行う必要がある。その
結果、石英ガラス素地のガラス構造であるSiとO(酸
素)との四面体配位構造の一部が崩れて、Oの一部が四
面体配位からはずれ(−Si・Si−)のような構造欠陥を
生成することとなる。この(−Si・Si−)の構造欠陥を
多量に含んだ石英ガラス基板は、TFTとしてバックラ
イト光源のような強い光を照射すると、青色または緑色
の蛍光を発生しやすくなる。さらに、仮想温度を1000〜
1400℃の範囲で低くすると耐熱性は向上するが、TFT
回路の性能が低下するという現象が生じる。
As described above, the heat resistance of a quartz glass substrate can be improved by adding elements such as Al and N, but cannot be used as a TFT substrate. Further, in order to reduce the OH group of the quartz glass to 5 ppm or less, it is necessary to remove water under vacuum or to perform a dehydration treatment using a halogen gas or the like at a manufacturing stage. As a result, a part of the tetrahedral coordination structure of Si and O (oxygen), which is the glass structure of the quartz glass substrate, collapses, and a part of O deviates from the tetrahedral coordination (-Si.Si-). Such a structural defect is generated. When a quartz glass substrate containing a large amount of (-Si.Si-) structural defects is irradiated with strong light such as a backlight light source as a TFT, blue or green fluorescence is likely to be generated. In addition, the virtual temperature can be 1000 ~
When the temperature is lowered in the range of 1400 ° C, the heat resistance improves, but TFT
A phenomenon occurs in which the performance of the circuit is reduced.

【0024】前記特開平8-87032号公報に開示された発
明は、1150℃の温度で30分間加熱処理した後の縮み量が
10ppm以下となるように製造された基板である。しか
し、このような基板であっても実際のTFT製造ライン
に乗せると、TFT回路の性能が低下するという現象が
生じることがあった。
The invention disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-87032 discloses that the shrinkage after heat treatment at a temperature of 1150 ° C. for 30 minutes is reduced.
This is a substrate manufactured to be 10 ppm or less. However, even when such a substrate is put on an actual TFT production line, a phenomenon that the performance of the TFT circuit is reduced may occur.

【0025】本発明の目的は、上記の問題を解消し、高
温p・SiTFT用の石英ガラス基板が具備すべき特性(耐
熱性、純度および光学的安定性)の他にTFT回路の性
能に優れた石英ガラス基板を提供することにある。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to excel in the performance of a TFT circuit in addition to the characteristics (heat resistance, purity and optical stability) that a quartz glass substrate for a high temperature p-Si TFT should have. To provide a quartz glass substrate.

【0026】[0026]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、TFT回
路の性能低下をもたらす原因について研究を行い、次の
知見を得た。
Means for Solving the Problems The present inventors have studied the causes of the performance degradation of the TFT circuit and obtained the following knowledge.

【0027】1150℃の温度で30分間加熱処理した後の
縮み量が10ppm以下である基板であっても、実際のTF
T製造ラインでの処理設備では容量(容積、熱源容量、
設備を構成する材料等)が異なるため、加熱処理した後
の縮み量が10ppm以上になることがある。
Even if the substrate has a shrinkage of 10 ppm or less after heat treatment at a temperature of 1150 ° C. for 30 minutes, the actual TF
The capacity (volume, heat source capacity,
Since the materials that make up the equipment are different, the amount of shrinkage after the heat treatment may be 10 ppm or more.

【0028】容量の異なる設備で石英ガラス基板を加
熱処理を行うと、反りと縮みの他に膨張することもあ
る。
When a quartz glass substrate is subjected to heat treatment in equipment having different capacities, it may expand in addition to warpage and shrinkage.

【0029】この膨張・収縮を寸法安定性として、基
板の寸法変化量を元の寸法で除した指数を寸法変化率と
定義すると、寸法変化率と熱酸化処理前後の仮想温度の
差の絶対値との間に相関関係がある。ここでは、仮想温
度の差の絶対値を単に「仮想温度の差」と記載する。
When the expansion / contraction is defined as dimensional stability and an index obtained by dividing the dimensional change of the substrate by the original size is defined as the dimensional change, the absolute value of the difference between the dimensional change and the virtual temperature before and after the thermal oxidation treatment is defined. There is a correlation between Here, the absolute value of the virtual temperature difference is simply referred to as “virtual temperature difference”.

【0030】本発明は、石英ガラスの不純物、光学的均
質性を規定することと上記の知見に基づき完成され、そ
の要旨は下記(1)および(2)に示す石英ガラス基板にあ
る。
The present invention has been completed based on the above-mentioned knowledge and the definition of impurities and optical homogeneity of quartz glass, and the gist lies in the quartz glass substrates shown in the following (1) and (2).

【0031】(1)予備加熱処理を施した石英ガラス基板
上に多結晶シリコン膜をパターニングし、熱酸化処理を
施して製造される薄膜トランジスター用の石英ガラス基
板であって、不純物元素(Al、Fe、Ca、Ti、Zn、Cr、Mn、Mg、N
i、V、Cu、Co、P、W、Pb、Ta、Zr、B、Na、K、Li)の含有量が
それぞれ3ppb以下、Clの含有量が0.5ppm以下、OH基の最
大含有量が10〜150ppm、脈理が認められず、歪みの最大
値が20nm/cm以下であり、かつ下記〜式を満たす石
英ガラス基板。
(1) A quartz glass substrate for a thin film transistor manufactured by patterning a polycrystalline silicon film on a quartz glass substrate that has been subjected to a preheating treatment and performing a thermal oxidation treatment, wherein the impurity element (Al, Fe, Ca, Ti, Zn, Cr, Mn, Mg, N
i, V, Cu, Co, P, W, Pb, Ta, Zr, B, Na, K, Li) content is 3 ppb or less, Cl content is 0.5 ppm or less, and the maximum OH group content is A quartz glass substrate having 10 to 150 ppm, no striae, a maximum value of distortion of 20 nm / cm or less, and satisfying the following formulas:

【0032】|(FT0)−(FTa1)|≦100℃ ・・・・ |(FTa1)−(FTa2)|≦ 50℃ ・・・・ |(FT0)−(FTa2)|≦150℃ ・・・・ ここで、(FT0)は石英ガラスインゴットの仮想温度、(FT
a1)は予備加熱処理後の石英ガラス基板の仮想温度、(FT
a2)は多結晶シリコン膜をパターニングしてから熱酸化
処理を施した後の石英ガラス基板の仮想温度である。
| (FT 0 ) − (FTa 1 ) | ≦ 100 ° C. | (FTa 1 ) − (FTa 2 ) | ≦ 50 ° C. | (FT 0 ) − (FTa 2 ) | ≦ 150 ° C where (FT 0 ) is the fictive temperature of the quartz glass ingot, and (FT 0 )
a 1 ) is the hypothetical temperature of the quartz glass substrate after the preheating treatment, (FT
a 2 ) is the virtual temperature of the quartz glass substrate after the polycrystalline silicon film is patterned and then subjected to a thermal oxidation treatment.

【0033】(2)予備加熱処理を施さない石英ガラス基
板上に多結晶シリコン膜をパターニングし、熱酸化処理
を施して製造される薄膜トランジスター用の石英ガラス
基板であって、不純物元素(Al、Fe、Ca、Ti、Zn、Cr、Mn、Mg、
Ni、V、Cu、Co、P、W、Pb、Ta、Zr、B、Na、K、Li)の含有量が
それぞれ3ppb以下、Clの含有量が0.5ppm以下、OH基の最
大含有量が5〜150ppm、脈理が認められず、歪みの最大
値が20nm/cm以下であり、かつ下記式を満たす石英ガ
ラス基板。
(2) A quartz glass substrate for a thin film transistor manufactured by patterning a polycrystalline silicon film on a quartz glass substrate not subjected to a preheating treatment and performing a thermal oxidation treatment, wherein the impurity element (Al, Fe, Ca, Ti, Zn, Cr, Mn, Mg,
Ni, V, Cu, Co, P, W, Pb, Ta, Zr, B, Na, K, Li) content of 3 ppb or less, Cl content of 0.5 ppm or less, maximum content of OH group A quartz glass substrate having 5-150 ppm, no striae, a maximum value of distortion of 20 nm / cm or less, and satisfying the following expression.

【0034】|(FT0)−(FTb2)|≦50℃ ・・・・ ここで、(FTb2)は多結晶シリコン膜をパターニングして
から熱酸化処理を施した後の石英ガラス基板の仮想温度
である。
| (FT 0 ) − (FTb 2 ) | ≦ 50 ° C. Here, (FTb 2 ) is the surface of the quartz glass substrate after the polycrystalline silicon film is patterned and then subjected to a thermal oxidation treatment. It is a virtual temperature.

【0035】[0035]

【発明の実施の形態】本発明の基板は、石英ガラスイン
ゴットの仮想温度、およびTFT製造において施される
熱酸化処理前後における基板の仮想温度の差を規定する
ことにより、基板の寸法変化率を10ppm以下に抑えるこ
とができる。また、基板の不純物元素(Al、Fe、Ca、T
i、Zn、Cr、Mn、Mg、Ni、V、Cu、Co、P、W、Pb、T
a、Zr、B、Na、K、Li)の含有量をそれぞれ3ppb以
下、Cl含有量を0.5ppm以下、OH基の最大含有量を10〜15
0ppmとすることによって、TFT回路のリーク電流の発
生、腐食などの電気系統のトラブルおよびTFT回路の
断線などを解消し、バックライト光または紫外線を照射
したとき蛍光の発生が抑制できる。さらに、基板に脈理
が認められず、かつ歪みを20nm/cm以下とすることによ
り、濃淡むらのないTFT画像が得られる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The substrate of the present invention regulates the dimensional change rate of a substrate by defining the virtual temperature of a quartz glass ingot and the virtual temperature of the substrate before and after a thermal oxidation treatment performed in TFT production. It can be suppressed to 10 ppm or less. In addition, the impurity elements (Al, Fe, Ca, T
i, Zn, Cr, Mn, Mg, Ni, V, Cu, Co, P, W, Pb, T
a, Zr, B, Na, K, Li) content of 3 ppb or less, Cl content of 0.5 ppm or less, and maximum OH group content of 10 to 15
By setting the concentration to 0 ppm, it is possible to eliminate the occurrence of a leak current in a TFT circuit, a trouble in an electric system such as corrosion, a disconnection of the TFT circuit, and the like, and suppress the generation of fluorescence when irradiated with backlight or ultraviolet light. Further, a TFT image without unevenness in density can be obtained by suppressing striae on the substrate and setting the distortion to 20 nm / cm or less.

【0036】基板の仮想温度について:前述したよう
に、石英ガラスの仮想温度(FT0)が1000〜1400℃の間で
は、その温度が低いほど耐熱性は優れている。しかし、
このような石英ガラス基板であってもTFT基板とした
とき、寸法安定性を損なうことがある。そこで、本発明
者は、製造条件を変化させて製造した石英ガラス基板を
加熱処理する前後の仮想温度と寸法変化とを測定し、両
者の間に相関関係があることを確認した。
Regarding the virtual temperature of the substrate: As described above, when the virtual temperature (FT 0 ) of quartz glass is between 1000 ° C. and 1400 ° C., the lower the temperature, the better the heat resistance. But,
Even if such a quartz glass substrate is used as a TFT substrate, dimensional stability may be impaired. The inventor measured the virtual temperature and the dimensional change before and after the heat treatment of the quartz glass substrate manufactured by changing the manufacturing conditions, and confirmed that there was a correlation between the two.

【0037】仮想温度の測定は、F.L.Galeneerが提唱し
た方法、レーザーラマン分光計(日本分光株式会社製 N
R-1100)を用いて492cm-1および606cm-1波数の欠陥ピー
クの面積強度比を比較する方法によって行った(Non-Cr
ys. Solids, vol.58, No.6(1986) P.363〜365、参
照)。
The measurement of the virtual temperature is performed by a method proposed by FL Galeneer, a laser Raman spectrometer (Nippon Bunko Co., Ltd.
R-1100) to compare the area intensity ratio of defect peaks at 492 cm -1 and 606 cm -1 (Non-Cr
ys. Solids, vol. 58, No. 6 (1986) pp. 363-365).

【0038】基板の寸法安定性は、TFTを製造する工
程(表2)によって異なり、予備加熱処理(工程1)を
行う場合と、行わない場合とで異なるので、これを分け
て説明する。
The dimensional stability of the substrate differs depending on the TFT manufacturing process (Table 2), and differs between the case where the preheating treatment (step 1) is performed and the case where the preheating treatment is not performed.

【0039】(a)予備加熱処理を施す場合:石英ガラス
インゴットの仮想温度(FT0)、予備加熱処理を施した
後の基板の仮想温度(FTa1)、熱酸化処理を施した後の
基板の仮想温度(FTa2)を、上記のレーザーラマン分光
計を用いて測定した。また、予備加熱処理した後(FT
a1)および熱酸化処理した後(FTa2)の基板の寸法変化
をパターニングの線幅の変化として0.1μm単位まで顕
微鏡によって測定した。
(A) In the case of performing the preheating treatment: the virtual temperature (FT 0 ) of the quartz glass ingot, the virtual temperature (FTa 1 ) of the substrate after the preheating treatment, and the substrate after the thermal oxidation treatment the fictive temperature (FTa 2), were measured using a laser Raman spectrometer described above. Also, after pre-heating treatment (FT
The dimensional change of the substrate after a 1 ) and after the thermal oxidation treatment (FTa 2 ) was measured by a microscope to 0.1 μm unit as a change in pattern line width.

【0040】図1は、予備加熱処理を施したときの仮想
温度の差と寸法変化率との関係を示す図である。図1
は、後述する実施例の結果を示すものである。同図から
基板の寸法変化率を10ppm以下にするには、下記の〜
式を満足する必要があることがわかる。
FIG. 1 is a diagram showing the relationship between the difference in virtual temperature and the rate of dimensional change when preheating is performed. FIG.
Shows the results of the examples described below. From the figure, to reduce the dimensional change rate of the substrate to 10 ppm or less,
It turns out that it is necessary to satisfy the expression.

【0041】|(FT0)−(FTa1)|≦100℃ ・・・・ |(FTa1)−(FTa2)|≦ 50℃ ・・・・ |(FT0)−(FTa2)|≦150℃ ・・・・ (b)予備加熱処理を施さない場合:石英ガラスインゴッ
トの仮想温度(FT0)、熱酸化処理した後の基板の仮想
温度(FTb2)、ならびに(FT0)および(FTb2)時点で
の基板の寸法変化を、前記(a)と同様の方法で測定し
た。それらの結果を図2に示す。
| (FT 0 ) − (FTa 1 ) | ≦ 100 ° C. | (FTa 1 ) − (FTa 2 ) | ≦ 50 ° C. | (FT 0 ) − (FTa 2 ) | ≦ 150 ° C. ··· (b) Without pre-heating treatment: fictive temperature of quartz glass ingot (FT 0 ), fictive temperature of substrate after thermal oxidation treatment (FTb 2 ), and (FT 0 ) The dimensional change of the substrate at (FTb 2 ) was measured in the same manner as in (a) above. The results are shown in FIG.

【0042】図2は、予備加熱処理を施さないときの仮
想温度の差と寸法変化率との関係を示す図である。図2
は、後述する実施例の結果を示すものである。同図から
基板の寸法変化率を10ppm以下にするには、下記の式
を満足する必要があることがわかる。
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the difference in virtual temperature and the dimensional change rate when no preheating treatment is performed. FIG.
Shows the results of the examples described below. From the figure, it can be seen that in order to reduce the dimensional change of the substrate to 10 ppm or less, it is necessary to satisfy the following expression.

【0043】|(FT0)−(FTb2)|≦50℃ ・・・・ 上記〜式において、仮想温度差の絶対値で示す理由
を次ぎに説明する。
| (FT 0 ) − (FTb 2 ) | ≦ 50 ° C. In the above formulas, the reason indicated by the absolute value of the virtual temperature difference will be described below.

【0044】仮想温度が約1500℃以下の温度域では、T
FT製造工程の進行とともに仮想温度が低下すると基板
は膨張し、上昇すると収縮する。一方、約1500℃以上の
温度域では逆の傾向が見られる。いずれの場合も膨張ま
たは収縮の寸法変化率と仮想温度差との間に相関関係が
あるので、仮想温度差の絶対値で規定することにした。
In a temperature range where the virtual temperature is about 1500 ° C. or less, T
The substrate expands when the virtual temperature decreases with the progress of the FT manufacturing process, and contracts when the virtual temperature increases. On the other hand, the opposite tendency is observed in the temperature range of about 1500 ° C. or higher. In any case, since there is a correlation between the dimensional change rate of expansion or contraction and the virtual temperature difference, the absolute value of the virtual temperature difference is determined.

【0045】基板の純度について:石英ガラス基板の
TFT性能を低下させる不純物としては、金属不純物元
素、OH基およびClである。
Regarding substrate purity: Impurities that degrade the TFT performance of the quartz glass substrate include metal impurity elements, OH groups, and Cl.

【0046】不純物元素(M元素):石英ガラスの金属
不純物元素は、Al、Fe、Ca、Ti、Zn、Cr、Mn、Mg、Ni、
V、Cu、Co、P、W、Pb、Ta、Zr、B、Na、K、Liが挙
げられる。これらの不純物元素のそれぞれの含有量が3
ppbを超えると、その基板を用いたTFT製品は、TF
T回路のリーク電流発生、または回路の断線などの品質
欠陥が発生する。特に、Na、KおよびLiのアルカリ元素
がそれぞれ3ppbを超えると、その傾向が顕著となる。
したがって、これらの不純物元素は少ない方が望ましい
が、許容できる含有量はそれぞれ3ppb以下である。
Impurity element (M element): The metal impurity elements of quartz glass are Al, Fe, Ca, Ti, Zn, Cr, Mn, Mg, Ni,
V, Cu, Co, P, W, Pb, Ta, Zr, B, Na, K, and Li. The content of each of these impurity elements is 3
Above ppb, TFT products using the substrate
A quality defect such as generation of a leak current in the T circuit or disconnection of the circuit occurs. In particular, when the alkali elements of Na, K and Li each exceed 3 ppb, the tendency becomes remarkable.
Therefore, it is desirable that these impurity elements be small, but the allowable contents are respectively 3 ppb or less.

【0047】OH基:OH基は、含有量に比例して石英ガラ
スの粘性を低下させるため、過大に含有するとTFT製
造工程での熱酸化処理工程などの高温処理で熱変形によ
る基板の「反り」が顕著になり、TFTパネル組立工程
で液晶漏れを生じるなどの欠陥を発生させる原因とな
る。その最大含有量が150ppmを超えると熱変形による
「反り」が過大となり製品不良が発生する。また、OH基
が10ppm未満では(−Si・Si−)の構造欠陥(Siのホモボ
ンドの構造欠陥)が内在することになり、TFT製品と
した後、強い光を照射すると基板から蛍光を発する。し
たがって、OH基の最大含有量を10〜150ppmとした。
OH group: The OH group decreases the viscosity of the quartz glass in proportion to the content. Therefore, if the OH group is excessively contained, the substrate may be warped due to thermal deformation in a high-temperature treatment such as a thermal oxidation process in a TFT manufacturing process. "In the TFT panel assembly process, which causes defects such as leakage of liquid crystal. If the maximum content exceeds 150 ppm, "warpage" due to thermal deformation becomes excessive and product defects occur. If the OH group is less than 10 ppm, structural defects of (-Si.Si-) (structural defects of homobond of Si) are inherent, and the substrate emits fluorescence when irradiated with strong light after the TFT product. Therefore, the maximum content of OH groups is set to 10 to 150 ppm.

【0048】上記の(−Si・Si−)の構造欠陥は、基板
を真空紫外分光光度計を用いて真空紫外光域の透過率を
測定すると、(−Si・Si−)の構造欠陥には、波長163nm
に吸収ピークをもつため約170nm以下の波長域の透過率
が低くなる特徴がある。
When the transmittance of the substrate in the vacuum ultraviolet light region is measured using a vacuum ultraviolet spectrophotometer, the structural defect of (-Si.Si-) is found to be (-Si.Si-). , Wavelength 163nm
It has the characteristic that the transmittance in the wavelength region of about 170 nm or less is reduced due to its absorption peak.

【0049】Cl:TFT基板にClが高濃度に含有する
と、TFT回路のオン・オフ時の内部抵抗比を低下さ
せ、TFTの素子に電気的悪影響を及ぼす。したがっ
て、Cl含有量は少ない方が望ましく、許容できる含有量
は測定下限の0.5ppm以下である。
Cl: When Cl is contained in the TFT substrate at a high concentration, the internal resistance ratio at the time of turning on / off the TFT circuit is reduced, and this adversely affects the TFT element. Therefore, it is desirable that the Cl content is small, and the allowable content is 0.5 ppm or less, which is the lower limit of measurement.

【0050】基板の脈理および歪み:基板に脈理が認
められるか、または歪み量が大きくなると、TFTとし
たとき画像に濃淡が現れる。脈理が認められず、かつ歪
み量が20nm/cm以下であれば、TFTとしたとき画像に
濃淡は認められない。したがって、本発明では、脈理
は、MIL-G-174に規定する方法で測定してグレードA
(認められず)、歪み量は20nm/cm以下とした。
Striae and distortion of the substrate: If striae is observed on the substrate or if the amount of distortion is large, shading appears in the image when a TFT is used. If no striae is observed and the amount of distortion is 20 nm / cm or less, no shading is observed in the image when the TFT is used. Therefore, in the present invention, the striae is measured by the method specified in MIL-G-174, and the grade A
(Not recognized), the amount of distortion was 20 nm / cm or less.

【0051】[0051]

【実施例】石英ガラスインゴットを表1に示すAからE
までの工程で作製した。
EXAMPLE A quartz glass ingot was prepared by using A to E shown in Table 1.
Up to the process.

【0052】試験体1〜8、10および11は、四塩化ケイ
素(SiCl4)を約100℃に加熱し、気化したSiCl4ガスを酸
水素火炎中で加水分解反応によって石英ガラス微粒子
(スート)を合成し(工程A)、そのスートを堆積させ、
円柱状のスート体S1を作製した(工程B)。試験体9は、
スートを堆積させる工程Bを微量の不純物を含む雰囲気
で円柱状のスート体S2を作製した。
Specimens 1 to 8, 10 and 11 were prepared by heating silicon tetrachloride (SiCl 4 ) to about 100 ° C. and subjecting the vaporized SiCl 4 gas to a hydrolysis reaction in an oxyhydrogen flame to produce fine quartz glass particles (soot). (Step A), the soot is deposited,
A cylindrical soot body S1 was produced (step B). Specimen 9 is
In step B of soot deposition, a columnar soot body S2 was produced in an atmosphere containing a small amount of impurities.

【0053】得られたスート体からプリフォームとする
工程C、インゴットとする工程D、アニールする工程E
を表3に示す条件で行った。
Step C for forming a preform from the soot body obtained, Step D for forming an ingot, Step E for annealing
Was performed under the conditions shown in Table 3.

【0054】[0054]

【表3】 [Table 3]

【0055】得られたインゴットから仮想温度、不純
物、脈理および歪み量の測定を行った。
From the obtained ingot, the fictive temperature, impurities, striae and strain were measured.

【0056】仮想温度の測定は、F.L.Galeneerが提唱し
たレーザーラマン分光計(日本分光株式会社製 NR-110
0)を用いて行った。
The measurement of the fictive temperature was performed using a laser Raman spectrometer (NR-110 manufactured by JASCO Corporation) proposed by FL Galeneer.
0).

【0057】不純物の測定は、フレームレス原子吸光光
度計およびIPC-Mass計を用いた湿式成分分析法によって
行った。
The impurities were measured by a wet component analysis method using a flameless atomic absorption spectrometer and an IPC-Mass meter.

【0058】脈理は、米国陸軍規格(MIL-G-174)によっ
て測定した。
[0058] Striae was measured according to the United States Army standard (MIL-G-174).

【0059】歪みの測定は、複屈折計を用いて行った。The distortion was measured using a birefringence meter.

【0060】これらのインゴットを切断、研磨して円板
状の基板とし、予備加熱処理を施す場合と、予備加熱処
理を施さない場合について、熱酸化処理前後の仮想温
度、熱酸化処理後の寸法変化および熱酸化処理後の熱変
形(反り)を測定した。
The ingots were cut and polished to obtain a disc-shaped substrate, and the pre-heating treatment and the non-pre-heating treatment were performed at the fictive temperature before and after the thermal oxidation treatment and the dimensions after the thermal oxidation treatment. The change and the thermal deformation (warpage) after the thermal oxidation treatment were measured.

【0061】寸法変化の測定は、熱酸化処理前後のパタ
ーニング線幅の変化として0.1μm単位まで顕微鏡によ
って行った。
The measurement of the dimensional change was carried out by a microscope to 0.1 μm unit as the change of the patterning line width before and after the thermal oxidation treatment.

【0062】熱変形(反り)の測定は、コニカ社製フラ
ットネステスター計によって行った。
The measurement of the thermal deformation (warpage) was performed by a flatness tester manufactured by Konica Corporation.

【0063】(発明例1)発明例の試験体1は、清浄な
スート体S1を用いて炉内圧が約20paの真空下で1350℃の
温度に加熱した後、1500℃に加熱して直径150mm、長さ1
200mmの石英ガラス透明体(プリフォーム)とした。得
られたプリフォームを高純度カーボン製モールド内に装
入し、一軸加圧のホットプレス炉用い、Arガス雰囲気下
で1700℃に加熱し、直径210mm、長さ600mmとし、6時間
かけて冷却して石英ガラス成形体(インゴット)とし
た。次に、アニール炉を用い、N2ガス雰囲気下で1150℃
に加熱し、10時間保持した後、40時間かけて徐冷した。
(Invention Example 1) The specimen 1 of the invention example was heated at a temperature of 1350 ° C. under a vacuum of about 20 pa using a clean soot body S1, and then heated to 1500 ° C. to obtain a 150 mm diameter. , Length 1
A 200 mm quartz glass transparent body (preform) was used. The obtained preform was placed in a high-purity carbon mold, and heated to 1700 ° C. in an Ar gas atmosphere using a uniaxially pressurized hot press furnace to a diameter of 210 mm and a length of 600 mm, and cooled for 6 hours. Then, a quartz glass molded body (ingot) was obtained. Next, using an annealing furnace, at 1150 ° C. in an N 2 gas atmosphere
And kept for 10 hours, then slowly cooled over 40 hours.

【0064】得られたインゴットから仮想温度、不純
物、脈理および歪み量の測定を行い、それらの結果を表
4および表5に示す。
From the obtained ingot, the fictive temperature, impurities, striae and strain were measured, and the results are shown in Tables 4 and 5.

【0065】[0065]

【表4】 [Table 4]

【0066】[0066]

【表5】 [Table 5]

【0067】表4から明らかなように、試験体1の仮想
温度(FT0)は1050℃、不純物元素の(M元素、即ちA
l、Fe、Ca、Ti、Zn、Cr、Mn、Mg、Ni、V、Cu、Co、
P、W、Pb、Ta、Zr、B、Na、K、Li)含有量はすべて
3ppb以下、Cl含有量は測定限界の0.5ppm以下、OH基の
最大含有量は100ppmであった。また、表5から明らかな
ように、試験体1の脈理はMIL規格のグレードA(脈理
が認められない)、歪み量は最大10nm/cmであった。
As is apparent from Table 4, the fictive temperature (FT0) of the test piece 1 is 1050 ° C., and the impurity element (M element, that is, A
l, Fe, Ca, Ti, Zn, Cr, Mn, Mg, Ni, V, Cu, Co,
The contents of P, W, Pb, Ta, Zr, B, Na, K, and Li) were all 3 ppb or less, the Cl content was 0.5 ppm or less as the measurement limit, and the maximum OH group content was 100 ppm. Further, as is clear from Table 5, the striae of the test sample 1 was grade A (no striae was recognized) according to the MIL standard, and the maximum amount of strain was 10 nm / cm.

【0068】インゴットを切断、研磨して直径200mm、
厚さ1mmの石英ガラス基板(No.1)とした。この基板を予
備加熱処理(表1に示す工程1、1050℃)を施す場合
と、予備加熱処理を施さない場合について、熱酸化処理
(表1に示す工程4、1050℃)前後の基板の仮想温度、
熱酸化処理後の寸法変化および熱酸化処理後の熱変形
(反り)を測定した。
The ingot was cut and polished to a diameter of 200 mm,
A 1 mm thick quartz glass substrate (No. 1) was used. The hypothesis of the substrate before and after the thermal oxidation treatment (step 4, 1050 ° C. shown in Table 1) was obtained for the case where this substrate was subjected to the pre-heating treatment (step 1, 1050 ° C. shown in Table 1) and the case where the pre-heating treatment was not performed. temperature,
The dimensional change after the thermal oxidation treatment and the thermal deformation (warpage) after the thermal oxidation treatment were measured.

【0069】寸法変化は、熱酸化処理前の基板の変化
量、すなわち表2に示す工程6のパターニング(マスク
2)の後、工程3のパターニング(マスク1)との組み
合わせによるパターニング線幅の変化量を顕微鏡で読み
とる方法で測定した。熱変形(反り)は、コニカ製フラ
ットネステスター計によって測定した。それらの結果を
表4および表5に示した。
The dimensional change is the amount of change in the substrate before the thermal oxidation treatment, that is, the change in the patterning line width due to the combination of the patterning (mask 2) in step 6 and the patterning (mask 1) in step 3 shown in Table 2. The amount was determined by microscopic reading. Thermal deformation (warpage) was measured by a Konica flatness tester. The results are shown in Tables 4 and 5.

【0070】予備加熱処理を施す場合:表4から明らか
なように、発明例の試験体1のインゴットで製造した基
板(No.1)は、インゴットの仮想温度(FT0)が1050℃、そ
のインゴットから製造した予備加熱処理後の基板の仮想
温度(FTa1)が1080℃、熱酸化処理後の基板の仮想温度(F
Ta2)が1100℃であり、仮想温度の差が、 |(FT0)−(FTa1)|=|1050℃−1080℃|=30℃、 |(FTa1)−(FTa2)|=|1080℃−1100℃|=20℃、 |(FT0)−(FTa2)|=|1050℃−1100℃|=50℃と、
いずれも本発明で定める範囲内にある。そのため、熱酸
化処理後の基板の寸法変化率が3ppmと小さく、良好で
ある。
In the case of performing the preheating treatment: As is clear from Table 4, the substrate (No. 1) manufactured from the ingot of the test piece 1 of the invention example had an ingot fictive temperature (FT 0 ) of 1050 ° C. The virtual temperature (FTa 1 ) of the substrate after pre-heating treatment manufactured from the ingot is 1080 ° C, and the virtual temperature (F
Ta 2 ) is 1100 ° C., and the difference between the virtual temperatures is | (FT 0 ) − (FTa 1 ) | = | 1050 ° C.−1080 ° C. = 30 ° C., | (FTa 1 ) − (FTa 2 ) | = | 1080 ° C-1100 ° C | = 20 ° C, | (FT 0 ) − (FTa 2 ) | = | 1050 ° C-1100 ° C | = 50 ° C.
Both are within the range defined by the present invention. Therefore, the dimensional change rate of the substrate after the thermal oxidation treatment is as small as 3 ppm, which is good.

【0071】予備加熱処理を施さない場合:インゴット
の仮想温度(FT0)が1050℃、そのインゴットから製造し
た基板の熱酸化処理後の仮想温度(FTb2)が1100℃であ
り、仮想温度の差が|(FT0)−(FTb2)|=|1050℃−1
100℃|=50℃と本発明で定める範囲内にある。したが
って、熱酸化処理後の基板の寸法変化率が10ppmと良好
である。
When the preheating treatment is not performed: the virtual temperature (FT 0 ) of the ingot is 1050 ° C., the virtual temperature (FTb 2 ) of the substrate manufactured from the ingot after thermal oxidation is 1100 ° C. The difference is | (FT 0 ) − (FTb 2 ) | = | 1050 ° C.−1
100 ° C. | = 50 ° C., which is within the range defined by the present invention. Therefore, the dimensional change of the substrate after the thermal oxidation treatment is as good as 10 ppm.

【0072】熱変形(反り)は、予備加熱処理を施す場
合40μm、予備加熱処理を施さない場合30μmと小さく
良好である。これは、Cl含有量が測定限界の0.5ppm以
下、OH基の最大含有量が100ppmであり、また、不純物元
素(M元素)含有量がすべて3ppb以下であるためであ
る。
The thermal deformation (warpage) is as small as 40 μm when the pre-heating treatment is performed and 30 μm when the pre-heating treatment is not performed, which is good. This is because the Cl content is 0.5 ppm or less, which is the measurement limit, the maximum OH group content is 100 ppm, and the impurity element (M element) content is all 3 ppb or less.

【0073】基板(No.1)を用いて製作したTFT製品に
ついて、電気的特性、液晶の漏れ、蛍光の発生について
調べ、それらの結果を表5に併記した。
With respect to the TFT product manufactured using the substrate (No. 1), electrical characteristics, leakage of liquid crystal, and generation of fluorescence were examined. The results are also shown in Table 5.

【0074】表5から明らかなように、基板(No.1)を用
いたTFT製品は、いずれの仮想温度の差も本発明で定
める範囲内にあり、基板の寸法安定性がよく、純度が高
いため電気的特性が良好である。また、不純物も本発明
で定める範囲内にあり、熱変形(反り)が小さいため液
晶の漏れがなく、蛍光の発生も認められなかった。さら
に、脈理が認められず、歪みが最大10nm/cmであるた
め、TFT画像の濃淡もみられず、すべての要求品質を
満足する優れた性能のTFT製品であった。
As is clear from Table 5, in the TFT products using the substrate (No. 1), the difference of any virtual temperature is within the range defined by the present invention, the dimensional stability of the substrate is good, and the purity is low. Since it is high, the electrical characteristics are good. Further, impurities were also within the range defined by the present invention, and there was no leakage of liquid crystal due to small thermal deformation (warpage), and no generation of fluorescence was observed. Furthermore, since no striae was observed and the distortion was 10 nm / cm at the maximum, no shading of the TFT image was observed, and the TFT product was an excellent product satisfying all required quality.

【0075】(発明例2)発明例の試験体2は、上記の
スート体S1を用いてHe:70容積%、N2:30容積%の混
合ガス気流中で1300℃に加熱した後、1480℃に加熱して
直径140mm、長さ1350mmのプリフォームとした。その
後、実施例1と同様に加圧成形して直径160mm、長さ103
0mmのインゴットとした。次に、アニール炉を用いて、
2ガス雰囲気下で1250℃に加熱し、10時間保持した
後、40時間かけて徐冷した。
(Invention Example 2) The test piece 2 of the invention example was heated to 1300 ° C. in a mixed gas flow of He: 70% by volume and N 2 : 30% by volume using the soot body S1 described above, and then 1480 C. to obtain a preform having a diameter of 140 mm and a length of 1350 mm. Thereafter, it was pressed and molded in the same manner as in Example 1 to have a diameter of 160 mm,
It was a 0 mm ingot. Next, using an annealing furnace,
The mixture was heated to 1250 ° C. in an N 2 gas atmosphere, maintained for 10 hours, and then gradually cooled for 40 hours.

【0076】得られたインゴットから試験体1と同様に
仮想温度、不純物元素、脈理および歪み量の測定を行
い、それらの結果を表4および表5に併記した。
From the obtained ingot, the fictive temperature, the impurity element, the striae and the amount of strain were measured in the same manner as in the case of the test piece 1. The results are shown in Tables 4 and 5.

【0077】表4および表5から明らかなように、試験
体2のインゴットの仮想温度(FT0)は1150℃、OH基の
最大含有量は150ppm、歪み量は最大12nm/cmであった
が、不純物元素含有量、Cl含有量および脈理は試験体1
に等しい。
As is clear from Tables 4 and 5, the fictive temperature (FT0) of the ingot of the specimen 2 was 1150 ° C., the maximum content of OH groups was 150 ppm, and the strain was 12 nm / cm at maximum. Specimen 1 for impurity element content, Cl content and stria
be equivalent to.

【0078】インゴットを切断、研磨して直径150mm、
厚さ1mmの石英ガラス基板(No.2)とした。この基板を予
備加熱処理(表2に示す工程1、1100℃)をする場合
と、予備加熱処理をしない場合について、熱酸化処理温
度を1100℃として、実施例1と同様の方法で調査した。
それらの結果を表5に併記した。
The ingot was cut and polished to a diameter of 150 mm,
A quartz glass substrate (No. 2) having a thickness of 1 mm was used. In the case where the substrate was subjected to the preheating treatment (step 1 shown in Table 2, 1100 ° C.) and the case where the preheating treatment was not performed, the thermal oxidation treatment temperature was set to 1100 ° C., and the same method as in Example 1 was examined.
The results are shown in Table 5.

【0079】予備加熱処理を施す場合:表4から明らか
なように、試験体2から得られた基板は、予備加熱処理
後の基板の仮想温度(FTa1)が1110℃、熱酸化処理後の基
板の仮想温度(FTa2)が1100℃であり、仮想温度の差が
40℃、が10℃、が50℃と、いずれも本発明で定める
範囲内にある。そのため、熱酸化処理後の基板の寸法変
化率が2ppmと小さく、良好である。
In the case of performing the preheating treatment: As is clear from Table 4, the substrate obtained from the test piece 2 has a fictive temperature (FTa 1 ) of the substrate after the preheating treatment of 1110 ° C. and the substrate after the thermal oxidation treatment. The virtual temperature (FTa 2 ) of the substrate is 1100 ° C, and the difference between the virtual temperatures is
40 ° C., 10 ° C., and 50 ° C. are all within the range defined by the present invention. Therefore, the dimensional change of the substrate after the thermal oxidation treatment is as small as 2 ppm, which is excellent.

【0080】予備加熱処理を施さない場合:インゴット
の仮想温度(FT0)が1150℃、熱酸化処理後の仮想温度(FT
b2)が1100℃であり、仮想温度の差が50℃と本発明で
定める範囲内にある。したがって、熱酸化処理後の基板
の寸法変化率が10ppmと小さく良好である。
In the case where the preheating treatment is not performed: the virtual temperature (FT 0 ) of the ingot is 1150 ° C., and the virtual temperature (FT
b 2 ) is 1100 ° C., and the difference between the virtual temperatures is 50 ° C., which is within the range defined by the present invention. Therefore, the dimensional change of the substrate after the thermal oxidation treatment is as small as 10 ppm, which is favorable.

【0081】熱変形(反り)は、予備加熱処理を施す場
合50μm、予備加熱処理を施さない場合40μmと小さく
良好である。これは、CL含有量が測定限界の0.5ppm以
下、OH基の最大含有量が150ppmであり、不純物元素(M
元素)含有量がすべて3ppb以下のためである。
The thermal deformation (warpage) is as small as 50 μm when the preheating treatment is performed and 40 μm when the preheating treatment is not performed. This is because the CL content is below the measurement limit of 0.5 ppm, the maximum OH group content is 150 ppm, and the impurity element (M
Element) content is 3 ppb or less.

【0082】基板(No.2)を用いて製作したTFT製品に
ついて、電気的特性、液晶の漏れ、蛍光の発生について
調べ、それらの結果を表5に併記した。
With respect to the TFT product manufactured using the substrate (No. 2), electrical characteristics, leakage of liquid crystal, and generation of fluorescence were examined. The results are also shown in Table 5.

【0083】表5から明らかなように、基板(No.2)を用
いたTFT製品は、基板の寸法安定性がよく、純度が高
いため電気的特性が良好で、熱変形(反り)が小さいた
め液晶の漏れがなく、蛍光の発生も認められなかった。
また、脈理が認められず、歪みが最大12nm/cmであるた
め、TFT画像の濃淡もみられず、すべての要求品質を
満足する優れた性能のTFT製品であった。
As is clear from Table 5, the TFT product using the substrate (No. 2) has good dimensional stability of the substrate, good electrical characteristics due to high purity, and small thermal deformation (warpage). Therefore, there was no leakage of the liquid crystal, and no generation of fluorescence was observed.
In addition, since no striae was observed and the distortion was 12 nm / cm at the maximum, no shading of the TFT image was observed, and the TFT product had excellent performance and satisfied all the required qualities.

【0084】(発明例3)発明例の試験体3は、スート
体の加熱温度を1200℃としてOH基の最大含有量を10ppm
とする以外は試験体2と同条件で製作し、試験体2と同
様に性能を調査した。それらの結果を表4および表5に
併記した。
(Invention Example 3) The specimen 3 of the invention example has a soot body heating temperature of 1200 ° C. and a maximum OH group content of 10 ppm.
The test piece 2 was manufactured under the same conditions as those of the test piece 2 except for the above. The results are shown in Tables 4 and 5.

【0085】表4から明らかなように、試験体3のイン
ゴットの仮想温度(FT0)は1150℃、不純物元素(M元
素、即ちAl、Fe、Ca、Ti、Zn、Cr、Mn、Mg、Ni、V、C
u、Co、P、W、Pb、Ta、Zr、B、Na、K、Li)含有量
はすべて3ppb以下、Cl含有量は測定限界の0.5ppm以
下、OH基の最大含有量は10ppmであった。また、表5に
示すように、脈理はグレードA、歪み量は最大12nm/cm
であった。
As is apparent from Table 4, the fictive temperature (FT0) of the ingot of the test piece 3 is 1150 ° C., and the impurity elements (M elements, ie, Al, Fe, Ca, Ti, Zn, Cr, Mn, Mg, Ni) , V, C
The contents of u, Co, P, W, Pb, Ta, Zr, B, Na, K, and Li) are all 3 ppb or less, the Cl content is 0.5 ppm or less of the measurement limit, and the maximum OH group content is 10 ppm. Was. Further, as shown in Table 5, the striae were grade A, and the amount of strain was 12 nm / cm at maximum.
Met.

【0086】インゴットを切断、研磨して直径150mm、
厚さ1mmの石英ガラス基板(No.3)とした。この基板を
予備加熱処理(表2に示す工程1、1100℃)をする場合
と、予備加熱処理をしない場合について、熱酸化処理温
度を1100℃として実施例1と同様の方法で調査した。そ
れらの結果を表5に併記した。
The ingot was cut and polished to a diameter of 150 mm,
A quartz glass substrate (No. 3) having a thickness of 1 mm was used. The case where the substrate was subjected to the preheating treatment (step 1 shown in Table 2, 1100 ° C.) and the case where the preheating treatment was not carried out were investigated in the same manner as in Example 1 by setting the thermal oxidation treatment temperature to 1100 ° C. The results are shown in Table 5.

【0087】予備加熱処理を施す場合:表4から明らか
なように、試験体3から得られた基板は、予備加熱処理
後の仮想温度(FTa1)が1110℃、熱酸化処理後の仮想温度
(FTa2)が1100℃であり、仮想温度の差が10℃、が40
℃、が50℃と、いずれも本発明で定める範囲内にあ
る。そのため、熱酸化処理後の基板の寸法変化率が2pp
mと小さく、良好である。
When preheating treatment is performed: As is clear from Table 4, the substrate obtained from the test piece 3 has a fictive temperature (FTa 1 ) after the preheating treatment of 1110 ° C. and a fictive temperature after the thermal oxidation treatment.
(FTa 2 ) is 1100 ° C, fictive temperature difference is 10 ° C, and
° C and 50 ° C, both within the range defined by the present invention. Therefore, the dimensional change rate of the substrate after the thermal oxidation treatment is 2 pp.
m and small, good.

【0088】予備加熱処理を施さない場合:インゴット
の仮想温度(FT0)が1150℃、熱酸化処理後の仮想温度(FT
b2)が1100℃であり、仮想温度の差が50℃と本発明で
定める範囲内にある。したがって、熱酸化処理後の基板
の寸法変化率が10ppmと小さく良好である。
In the case where the preheating treatment is not performed: the virtual temperature (FT 0 ) of the ingot is 1150 ° C., and the virtual temperature (FT
b 2 ) is 1100 ° C., and the difference between the virtual temperatures is 50 ° C., which is within the range defined by the present invention. Therefore, the dimensional change of the substrate after the thermal oxidation treatment is as small as 10 ppm, which is favorable.

【0089】熱変形(反り)は、予備加熱処理を施す場
合20μm、予備加熱処理を施さない場合15μmと小さく
良好である。これは、Cl含有量が測定限界の0.5ppm以
下、OH基の最大含有量が10ppmであり、不純物元素(M
元素)含有量がすべて3ppb以下のためである。
The thermal deformation (warpage) is as good as 20 μm when the pre-heating treatment is performed and 15 μm when the pre-heating treatment is not performed. This is because the Cl content is below the measurement limit of 0.5 ppm, the maximum OH group content is 10 ppm, and the impurity element (M
Element) content is 3 ppb or less.

【0090】基板(No.3)を用いて製作したTFT製品に
ついて、電気的特性、液晶の漏れ、蛍光の発生について
調べ、それらの結果を表5に併記した。
With respect to the TFT product manufactured using the substrate (No. 3), electrical characteristics, leakage of liquid crystal, and generation of fluorescence were examined. The results are also shown in Table 5.

【0091】表5から明らかなように、基板(No.3)を用
いたTFT製品は、基板の寸法安定性と純度が高いため
電気的特性が良好で、熱変形(反り)が小さいため液晶
の漏れがなく、蛍光の発生も認められなかった。また、
脈理が認められず、歪みが最大12nm/cmであるため、T
FT画像の濃淡もみられず、すべての要求品質を満足す
る優れた性能のTFT製品であった。
As is clear from Table 5, the TFT product using the substrate (No. 3) has good electrical characteristics due to the high dimensional stability and purity of the substrate, and has a small thermal deformation (warpage) due to the liquid crystal. And no fluorescence was observed. Also,
No striae was observed and the strain was up to 12 nm / cm.
No shading of the FT image was observed, and the TFT product had excellent performance and satisfied all required quality.

【0092】(発明例4)実施例1と同様にスート体S1
を製作した後、真空加熱炉を用いて炉内圧1〜3Paの真
空下で1250℃の温度に加熱した後、1550℃に加熱して直
径160mm、長さ1000mmのプリフォームとした。このあと
一軸加圧のホットプレス炉を用いて、実施例1と同様に
加圧成形して直径210mm、長さ560mmのインゴットとし
た。
(Invention Example 4) Soot body S1 as in Example 1
Was prepared and heated to 1250 ° C. under a vacuum of 1 to 3 Pa using a vacuum heating furnace, and then heated to 1550 ° C. to obtain a preform having a diameter of 160 mm and a length of 1000 mm. Thereafter, using a uniaxial pressing hot press furnace, pressure molding was performed in the same manner as in Example 1 to obtain an ingot having a diameter of 210 mm and a length of 560 mm.

【0093】得られたインゴットから仮想温度、不純物
元素、脈理および歪み量の測定を行い、それらの結果を
表4および表5に併記した。
From the obtained ingot, the fictive temperature, impurity element, striae, and strain were measured, and the results are shown in Tables 4 and 5.

【0094】表4に示すように、試験体4のインゴット
の仮想温度(FT0)は1500℃、不純物元素(M元素、即
ちAl、Fe、Ca、Ti、Zn、Cr、Mn、Mg、Ni、V、Cu、Co、
P、W、Pb、Ta、Zr、B、Na、K、Li)含有量はすべて
3ppb以下、Cl含有量は測定限界の0.5ppm以下、OH基の
最大含有量は50ppmであった。また、表5に示すよう
に、脈理はグレードA、歪み量は最大18nm/cmであっ
た。
As shown in Table 4, the fictive temperature (FT0) of the ingot of the test piece 4 was 1500 ° C., and the impurity elements (M elements, ie, Al, Fe, Ca, Ti, Zn, Cr, Mn, Mg, Ni, V, Cu, Co,
The contents of P, W, Pb, Ta, Zr, B, Na, K, and Li) were all 3 ppb or less, the Cl content was 0.5 ppm or less of the measurement limit, and the maximum OH group content was 50 ppm. In addition, as shown in Table 5, the stria was grade A, and the maximum amount of strain was 18 nm / cm.

【0095】インゴットを切断、研磨して直径200mm、
厚さ1mmの石英ガラス基板(No.4)とした。この基板を予
備加熱処理(1150℃)を施した後、熱酸化処理温度を11
50℃として実施例1と同様の方法で調査した。それらの
結果を表4および表5に併記した。
The ingot was cut and polished to a diameter of 200 mm,
A quartz glass substrate (No. 4) having a thickness of 1 mm was used. After pre-heating (1150 ° C) this substrate, the thermal oxidation
Investigation was carried out in the same manner as in Example 1 at 50 ° C. The results are shown in Tables 4 and 5.

【0096】表4から明らかなように、基板(No.4)は、
予備加熱処理後の仮想温度(FTa1)が1420℃、熱酸化処理
後の仮想温度(FTa2)が1380℃であり、仮想温度の差が
80℃、が40℃、が120℃と、いずれも本発明で定め
る範囲内にある。そのため、熱酸化処理後の基板の寸法
変化率が8ppmと小さく、良好である。また、Cl含有量
が測定限界の0.5ppm以下、OH基の最大含有量が50ppmで
あり、不純物元素(M元素)含有量がすべて3ppb以下
のため、熱変形(反り)が表5に示すように小さく良好
である。しかし、予備加熱処理をしない場合は、基板の
寸法変化率が10ppmを超えそうなので試験を行わなかっ
た。
As is clear from Table 4, the substrate (No. 4)
The fictive temperature (FTa 1 ) after the preheating treatment is 1420 ° C., and the fictive temperature (FTa 2 ) after the thermal oxidation treatment is 1380 ° C.
80 ° C., 40 ° C., and 120 ° C. are all within the range defined by the present invention. Therefore, the dimensional change rate of the substrate after the thermal oxidation treatment is as small as 8 ppm, which is good. Further, since the Cl content is 0.5 ppm or less of the measurement limit, the maximum content of OH group is 50 ppm, and the impurity element (M element) content is all 3 ppb or less, the thermal deformation (warpage) is as shown in Table 5. Small and good. However, when the preheating treatment was not performed, the test was not performed because the dimensional change rate of the substrate was likely to exceed 10 ppm.

【0097】基板(No.4)を用いて製作したTFT製品に
ついて、電気的特性、液晶の漏れ、蛍光の発生について
調べ、それらの結果を表5に併記した。
With respect to the TFT product manufactured using the substrate (No. 4), electrical characteristics, leakage of liquid crystal, and generation of fluorescence were examined. The results are also shown in Table 5.

【0098】表5から明らかなように、基板(No.4)を用
いたTFT製品は、基板の寸法安定性と純度が高いため
電気的特性が良好で、熱的変形(反り)が小さいため液
晶の漏れがなく、蛍光の発生が認められなかった。ま
た、脈理がなく歪みが18nm/cmと小さいためTFT画像
の濃淡もみられず、すべての要求品質を満足する優れた
性能のTFT製品であった。
As is clear from Table 5, the TFT product using the substrate (No. 4) has good electrical characteristics due to high dimensional stability and high purity of the substrate, and small thermal deformation (warpage). There was no leakage of liquid crystal and no generation of fluorescence was observed. In addition, since there was no striae and the distortion was as small as 18 nm / cm, no shading of the TFT image was observed, and the TFT product had excellent performance and satisfied all required quality.

【0099】(比較例5)比較例の試験体5は、OH基の
最大含有量を5ppmとするためプリフォームの加熱温度
を1250℃とする以外は試験体2と同条件で製作し、また
試験体2と同様に性能を調査した。それらの結果を表4
および表5に併記した。
Comparative Example 5 Specimen 5 of Comparative Example was manufactured under the same conditions as Specimen 2 except that the preform heating temperature was 1250 ° C. in order to make the maximum content of OH groups 5 ppm. The performance was examined in the same manner as the test body 2. Table 4 shows the results.
And Table 5 together.

【0100】表4および表5から明らかなように、OH基
の最大含有量が5ppmである以外は、すべて発明例2と
同様であった。したがって、基板(No.5)を用いたTFT
製品は、OH基の最大含有量が5ppmであるため、蛍光の
発生が認められた。
As is evident from Tables 4 and 5, all were the same as Inventive Example 2 except that the maximum OH group content was 5 ppm. Therefore, TFT using substrate (No.5)
Since the product had a maximum OH group content of 5 ppm, generation of fluorescence was observed.

【0101】(比較例6)スート体S1を用い実施例1と
同様な条件で、プリフォームからインゴットまでを作製
したが、アニール処理の徐冷時間を実施例1に比較して
50%長く(60時間)した。得られたインゴットおよび基
板について、実施例1と同様に調査し、それらの結果を
表4および表5に併記した。
Comparative Example 6 A preform to an ingot were produced under the same conditions as in Example 1 using the soot body S1, but the annealing time of the annealing treatment was compared with that in Example 1.
50% longer (60 hours). The obtained ingot and substrate were examined in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Tables 4 and 5.

【0102】表4から明らかなように、試験体6のイン
ゴットの性能は、実施例1と比較すると仮想温度(FT0)
がいずれも870℃と異なっているが、不純物元素、Clお
よびOH基の含有量、脈理ならびに歪み量はいずれも等し
い。しかし、表5から明らかなように、基板(No.6)は、
仮想温度の差が100℃、が230℃と、いずれも本発明
で定める範囲よりも大きい。そのため、基板の寸法変化
率は18ppmと大きい。また、予備加熱処理を行わない場
合には、仮想温度の差が230℃と本発明で定める範囲
よりも大きい。そのため、基板の寸法変化率は40ppmと
大きい。
As is evident from Table 4, the performance of the ingot of the test piece 6 was higher than the fictive temperature (FT0) in comparison with Example 1.
Are different from each other at 870 ° C., but the content of impurity elements, Cl and OH groups, striae and strain are all the same. However, as is clear from Table 5, the substrate (No. 6)
The difference between the virtual temperatures is 100 ° C. and 230 ° C., both of which are larger than the range defined by the present invention. Therefore, the dimensional change rate of the substrate is as large as 18 ppm. When the preheating treatment is not performed, the difference between the virtual temperatures is 230 ° C., which is larger than the range defined in the present invention. Therefore, the dimensional change rate of the substrate is as large as 40 ppm.

【0103】表5から明らかなように、基板(No.6)を用
いたTFT製品は、仮想温度の差、およびのいず
れも本発明で定める範囲を外れるため、熱酸化処理後の
寸法変化率が18ppmおよび40ppmと大きく、電気的特性が
不良となった。
As is clear from Table 5, the TFT product using the substrate (No. 6) had a difference in virtual temperature, and both fell outside the range defined by the present invention. Was as large as 18 ppm and 40 ppm, and the electrical characteristics were poor.

【0104】(比較例7)スート体S1を用い実施例2と
同様な条件で、プリフォーム、インゴットを作製した
が、アニール処理の徐冷時間を実施例2に比較して50%
短く(20時間)した。得られたインゴットおよび基板に
ついて、実施例2と同様に調査し、それらの結果を表4
および表5に併記した。
(Comparative Example 7) A preform and an ingot were produced using the soot body S1 under the same conditions as in Example 2, but the annealing time for annealing was 50% less than that in Example 2.
Short (20 hours). The obtained ingot and substrate were examined in the same manner as in Example 2, and the results were shown in Table 4.
And Table 5 together.

【0105】表4から明らかなように、試験体5のイン
ゴットの性能は、実施例2と比較すると仮想温度(FT0)
が1300℃と異なっているが、不純物元素、ClおよびOH基
の含有量、脈理ならびに歪み量はいずれも等しい。しか
し、表4から明らかなように仮想温度の差が80℃、
が200℃と、いずれも本発明で定める範囲よりも大き
い。そのため、基板の熱酸化処理後の寸法変化率は15pp
mと大きい。また、予備加熱処理を行わない場合には、
仮想温度の差が200℃と本発明で定める範囲よりも大
きい。そのため、基板の熱酸化処理後の寸法変化率は34
ppmと大きい。
As is clear from Table 4, the performance of the ingot of the test piece 5 was different from that of the second example in the fictive temperature (FT0).
Is different from 1300 ° C., but the content of impurity elements, Cl and OH groups, striae and strain are all the same. However, as is apparent from Table 4, the difference of the virtual temperature is 80 ° C.
Is 200 ° C., which is larger than the range defined by the present invention. Therefore, the dimensional change rate after thermal oxidation of the substrate is 15pp
m and big. If the pre-heating treatment is not performed,
The difference between the virtual temperatures is 200 ° C., which is larger than the range defined by the present invention. Therefore, the dimensional change rate of the substrate after thermal oxidation treatment is 34
It is as large as ppm.

【0106】表4に示すように、基板(No.7)を用いたT
FT製品は、仮想温度の差、およびのいずれも本
発明で定める範囲を外れるため、熱酸化処理後の寸法変
化率が15ppmおよび34ppmと大きく、表5から明らかなよ
うに、電気的特性が不良となった。
As shown in Table 4, T using the substrate (No. 7)
The FT product has a difference in fictive temperature, and both are out of the range defined in the present invention. Therefore, the dimensional change rate after the thermal oxidation treatment is as large as 15 ppm and 34 ppm, and as is apparent from Table 5, the electrical characteristics are poor. It became.

【0107】(比較例8)スート体S1を用い実施例4と
同様な条件で、プリフォームを作製した。次に、実施例
4と同様に加圧・成形した後の冷却時間のみを実施例4
よりも20%短縮(4.8時間)して実施例4と同じサイズ
のインゴット(試験体8)とした。得られたインゴット
および基板について、実施例4と同様に調査し、それら
の結果を表4および表5に併記した。
(Comparative Example 8) A preform was produced using the soot body S1 under the same conditions as in Example 4. Next, in the same manner as in Example 4, only the cooling time after pressing and molding was performed.
The ingot was shortened by 20% (4.8 hours) to obtain an ingot (test body 8) having the same size as that of Example 4. The obtained ingot and substrate were examined in the same manner as in Example 4, and the results are shown in Tables 4 and 5.

【0108】表4から明らかなように、試験体8のイン
ゴットの性能は、実施例4と比較すると、不純物元素
(M元素)、ClおよびOH基の含有量が等しいが、仮想温
度(FT0)が1530℃、脈理がMIL規格のグレードBおよび歪
み量は最大30nm/cmと異なっている。このため、基板(N
o.8)を用いたTFT製品には、TFT画像に曇り状の偏
光した像が生じた。
As is clear from Table 4, the performance of the ingot of the test piece 8 was the same as that of Example 4 in that the content of the impurity element (M element), Cl and OH groups were equal, but the fictive temperature (FT0) Is 1530 ° C., the striae are grade B of the MIL standard, and the strain amount is different at a maximum of 30 nm / cm. Therefore, the substrate (N
In the TFT product using o.8), a cloudy polarized image was generated in the TFT image.

【0109】(比較例9)スート体S2を用い実施例1と
同じ条件でプリフォームからインゴット(試験体9)と
し、アニール処理を行った。得られたインゴットおよび
基板について、実施例1と同様に調査し、それらの結果
を表4および表5に併記した。
(Comparative Example 9) Using the soot body S2, the preform was converted into an ingot (test body 9) under the same conditions as in Example 1 and annealed. The obtained ingot and substrate were examined in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Tables 4 and 5.

【0110】スート体S2に不純物を含むため、試験体9
のインゴットの性能は、不純物元素(Fe、Ca、Ni、Na、
K、Mn、Mg)含有量がすべて5ppb、他の不純物元素(A
l、Ti、Zn、Cr、V、Cu、Co、P、W、Pb、Ta、Zr、
B、Li)含有量がすべて4ppbであった。しかし、Cl含
有量、OH基含有量、脈理および歪み量は実施例1と等し
い。したがって、試験体9を基板としたTFT製品は、
基板の不純物元素の含有量が本発明で定める範囲を超え
るため、成膜精度が悪く、リーク電流も発生するなど基
板の不純物汚染に起因する不良が発生した。
Since the soot body S2 contains impurities, the specimen 9
The performance of the ingot is based on impurity elements (Fe, Ca, Ni, Na,
K, Mn, Mg content is all 5ppb, other impurity elements (A
l, Ti, Zn, Cr, V, Cu, Co, P, W, Pb, Ta, Zr,
B, Li) content was all 4 ppb. However, the Cl content, the OH group content, the striae, and the strain amount are the same as in Example 1. Therefore, a TFT product using the test body 9 as a substrate
Since the content of the impurity element in the substrate exceeds the range defined in the present invention, defects due to impurity contamination of the substrate such as poor film formation accuracy and leakage current occurred.

【0111】(比較例10)スート体S1を用い炉内圧約10
0Paの真空下で1350℃の温度に加熱した後、1500℃に加
熱して直径150mm、長さ1200mmのプリフォームとした。
その後、加圧成形して直径210mm、長さ600mmのインゴッ
ト(試験体10)とした。次に、実施例1と同様にアニー
ル処理を施した。得られたインゴットおよび基板につい
て、実施例1と同様に調査し、それらの結果を表4およ
び表5に併記した。
(Comparative Example 10) A furnace pressure of about 10
After heating to a temperature of 1350 ° C under a vacuum of 0 Pa, the preform was heated to 1500 ° C to obtain a preform having a diameter of 150 mm and a length of 1200 mm.
Then, it was press-formed to form an ingot (test body 10) having a diameter of 210 mm and a length of 600 mm. Next, an annealing treatment was performed in the same manner as in Example 1. The obtained ingot and substrate were examined in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Tables 4 and 5.

【0112】試験体10のインゴットの性能は、表4に示
すようにプリフォーム製作時の炉の真空度が悪いためCl
含有量が10ppm、OH基の含有量が140ppmであった。しか
し、その他の性能は試験体1に等しい。したがって、基
板(No.10)を用いたTFT製品は、基板のCl含有量が10p
pmと多いため、TFT回路に絶縁不良が発生した。
As shown in Table 4, the performance of the ingot of the test piece 10 was Cl
The content was 10 ppm and the content of OH groups was 140 ppm. However, other performances are the same as the test piece 1. Therefore, for TFT products using the substrate (No. 10), the Cl content of the substrate is 10p.
Due to the large number of pm, insulation failure occurred in the TFT circuit.

【0113】(比較例11)塩素を含有しない珪素化合物
(テトラメトキシシラン[Si(OCH3)4])を加熱気化し
たガスを原料として、投入熱量を増大した酸水素火炎中
で加水分解反応によってスートを合成すると同時に堆積
させ、直ちに透明ガラス化(直接合成法、[石英ガラス
業界ではCVD法ともいう])させ、直径150mm、長さ1
200mmのプリフォームを製作した。その後、一軸加圧の
ホットプレス炉を用いて、実施例1と同様に直径210m
m、長さ600mmのインゴット(試験体11)とし、さらにア
ニール炉を用いて加熱、徐冷した。得られたインゴット
および基板について、実施例1と同様に調査し、それら
の結果を表4および表5に併記した。
(Comparative Example 11) A gas obtained by heating and vaporizing a silicon compound containing no chlorine (tetramethoxysilane [Si (OCH 3 ) 4 ]) was subjected to a hydrolysis reaction in an oxyhydrogen flame with an increased heat input. The soot is synthesized and deposited at the same time, and is immediately vitrified (direct synthesis, [also known as CVD in the quartz glass industry]) with a diameter of 150 mm and a length of 1
A 200mm preform was manufactured. Then, using a uniaxial pressing hot press furnace, the diameter was 210 m as in Example 1.
An ingot (test body 11) having a length of m and a length of 600 mm was further heated and gradually cooled using an annealing furnace. The obtained ingot and substrate were examined in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Tables 4 and 5.

【0114】試験体11のインゴットの性能は、表4に示
すように不純物元素(M元素)含有量がすべて5ppm、Cl
を含有せず、OH基の最大含有量が1200ppmであった。し
かし、その他の性能は試験体1に等しい。したがって、
基板(No.11)を用いたTFT製品は、基板の純度が悪い
ため、リーク電流の増加による電気的欠陥と基板の熱変
形による反りが大きくなり、液晶の漏れが発生した。
As shown in Table 4, the performance of the ingot of the test piece 11 was such that the content of the impurity element (M element) was
And the maximum content of OH groups was 1200 ppm. However, other performances are the same as the test piece 1. Therefore,
In the TFT product using the substrate (No. 11), since the purity of the substrate was poor, electric defects due to an increase in leak current and warpage due to thermal deformation of the substrate increased, resulting in leakage of liquid crystal.

【0115】[0115]

【発明の効果】本発明の基板は、熱酸化処理の前後での
仮想温度の差を規定することによって基板の寸法変化を
抑制し、不純物元素の含有量を調整することによって、
リーク電流の発生、電気系統のトラブルおよび断線など
が解消され、紫外線を照射したとき発生する蛍光を抑制
できる。さらに、基板に脈理が存在せず、歪みを20nm/c
m以下とすることにより、濃淡むらのないTFT画像が
得られる基板が得られる。
The substrate according to the present invention is characterized in that the dimensional change of the substrate is suppressed by defining the difference between the virtual temperatures before and after the thermal oxidation treatment, and the content of the impurity element is adjusted.
Occurrence of leakage current, trouble in the electric system, disconnection, and the like are eliminated, and fluorescence generated when irradiating ultraviolet rays can be suppressed. Furthermore, there is no stria on the substrate, and the distortion is 20 nm / c.
By setting the value to m or less, a substrate from which a TFT image without uneven shading can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】予備加熱処理を施したときの仮想温度の差と寸
法変化率との関係を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a relationship between a difference in virtual temperature and a dimensional change rate when a preheating treatment is performed.

【図2】予備加熱処理を施さないときの仮想温度の差と
寸法変化率との関係を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a difference in virtual temperature and a dimensional change rate when a preheating treatment is not performed.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】予備加熱処理を施した石英ガラス基板上に
多結晶シリコン膜をパターニングし、熱酸化処理を施し
て製造される薄膜トランジスター用の石英ガラス基板で
あって、不純物元素(Al、Fe、Ca、Ti、Zn、Cr、Mn、Mg、Ni、V、
Cu、Co、P、W、Pb、Ta、Zr、B、Na、K、Li)の含有量がそれぞ
れ3ppb以下、Clの含有量が0.5ppm以下、OH基の最大含有
量が10〜150ppm、脈理が認められず、歪みの最大値が20
nm/cm以下であり、かつ下記〜式を満たすことを特
徴とする石英ガラス基板。 |(FT0)−(FTa1)| ≦100℃ ・・・・ |(FTa1)−(FTa2)|≦ 50℃ ・・・・ |(FT0)−(FTa2)| ≦150℃ ・・・・ ここで、(FT0)は石英ガラスインゴットの仮想温度、(FT
a1)は予備加熱処理後の石英ガラス基板の仮想温度、(FT
a2)は多結晶シリコン膜をパターニングしてから熱酸化
処理を施した後の石英ガラス基板の仮想温度である。
1. A quartz glass substrate for a thin film transistor manufactured by patterning a polycrystalline silicon film on a quartz glass substrate that has been subjected to a pre-heating treatment and performing a thermal oxidation treatment, wherein the impurity element (Al, Fe , Ca, Ti, Zn, Cr, Mn, Mg, Ni, V,
The contents of Cu, Co, P, W, Pb, Ta, Zr, B, Na, K, and Li) are each 3 ppb or less, the content of Cl is 0.5 ppm or less, and the maximum content of OH groups is 10 to 150 ppm. No striae, maximum strain 20
A quartz glass substrate having a diameter of not more than nm / cm and satisfying the following expressions: | (FT 0 ) − (FTa 1 ) | ≦ 100 ° C… | (FTa 1 ) − (FTa 2 ) | ≦ 50 ° C… | (FT 0 ) − (FTa 2 ) | ≦ 150 ° C ... where (FT 0 ) is the virtual temperature of the quartz glass ingot and (FT 0 )
a 1 ) is the hypothetical temperature of the quartz glass substrate after the preheating treatment, (FT
a 2 ) is the virtual temperature of the quartz glass substrate after the polycrystalline silicon film is patterned and then subjected to a thermal oxidation treatment.
【請求項2】予備加熱処理を施さない石英ガラス基板上
に多結晶シリコン膜をパターニングし、熱酸化処理を施
して製造される薄膜トランジスター用の石英ガラス基板
であって、不純物元素(Al、Fe、Ca、Ti、Zn、Cr、Mn、Mg、Ni、
V、Cu、Co、P、W、Pb、Ta、Zr、B、Na、K、Li)の含有量がそ
れぞれ3ppb以下、Clの含有量が0.5ppm以下、OH基の最大
含有量が10〜150ppm、脈理が認められず、歪みの最大値
が20nm/cm以下であり、かつ下記式を満たすことを特
徴とする石英ガラス基板。 |(FT0)−(FTb2)|≦50℃ ・・・・ ここで、(FTb2)は多結晶シリコン膜をパターニングして
から熱酸化処理を施した後の石英ガラス基板の仮想温度
である。
2. A quartz glass substrate for a thin film transistor manufactured by patterning a polycrystalline silicon film on a quartz glass substrate not subjected to a preheating treatment and performing a thermal oxidation treatment, wherein the impurity element (Al, Fe , Ca, Ti, Zn, Cr, Mn, Mg, Ni,
The contents of V, Cu, Co, P, W, Pb, Ta, Zr, B, Na, K, and Li) are each 3 ppb or less, the Cl content is 0.5 ppm or less, and the maximum OH group content is 10 to 10 ppm. A quartz glass substrate characterized by being 150 ppm, having no striae, having a maximum strain of 20 nm / cm or less, and satisfying the following expression. | (FT 0 ) − (FTb 2 ) | ≦ 50 ° C. Here, (FTb 2 ) is the virtual temperature of the quartz glass substrate after the polycrystalline silicon film is patterned and then subjected to thermal oxidation treatment. is there.
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