JPH01160834A - 石英ガラス及びその製造方法 - Google Patents

石英ガラス及びその製造方法

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JPH01160834A
JPH01160834A JP62317720A JP31772087A JPH01160834A JP H01160834 A JPH01160834 A JP H01160834A JP 62317720 A JP62317720 A JP 62317720A JP 31772087 A JP31772087 A JP 31772087A JP H01160834 A JPH01160834 A JP H01160834A
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JP
Japan
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glass
striae
quartz glass
gel
precursor
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Pending
Application number
JP62317720A
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English (en)
Inventor
Satoru Miyashita
悟 宮下
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B19/00Other methods of shaping glass
    • C03B19/12Other methods of shaping glass by liquid-phase reaction processes

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Glass Melting And Manufacturing (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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は集積回路用投影露光装置のレンズ、液晶デイス
プレィ用TPT基板や、プリズム、ビームスプリッタ−
1分光器等の光学部品に応用=r能な石英ガラス、及び
その製造方法に関する。
〔従来の技術〕
石英ガラスは溶融方法、使用される原料により表1に示
すようなI型、■型、■型、■型に区分されている。
表   1 ■型、■型は半導体用炉芯管や治具等に使われている。
■型はICマスク基板や、光学用プリズム、レンズ、セ
ル等に使われ、■型は一部の光学用途に使われている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし従来の方法は、4種類とも基本的に溶融法であり
、本質的に脈理が発生する製造方法である。その為、光
学用途に用いる際には脈理のない局所的な部分を選別し
て使用していた。しかし大型のレンズ用途になると、一
方向脈理なしをいう条件の石英ガラスを、やむなく使用
しているのが現状である。
石英ガラスはその高純度、耐熱性ゆえ、半導体用炉芯管
や治具等りこ使われてきた。また紫外域における吸収が
ないためICマスク基板に使われてきた。更には脱水処
理して通信用光ファイバー等へも応用されるようになっ
た。以上の用途に共通していることは、脈理があまり問
題とならない点にある。唯一光学部品にだけは脈理なし
が求められたが、量が少ない為前述したように選別した
石英ガラスを、通常の10倍近い価格で提供していた。
今後、脈理のない石英ガラスの需要が増加していく状況
にある0例えば投影露光装置を用いIC1LSI等の集
積回路のパターンをシリコンウェハーに焼付ける為の投
影レンズは、波長150nn〜400r+nの光源を用
いるようになると、石英ガラスと一部の結晶しか使えな
い、非常に高い解像力が要求される投影レンズには、脈
理があってはならず、150市φX30nmtという大
型のサイズも同時に求められている。また、液晶デイス
プレィ用T P T基板も偏光板を通して表示する為、
脈理があってはならない。やはり3001WI×300
市といった大型基板が求められている。ビームスプリッ
タ−等の光学部品は、今後大きな市場になると予測され
ている。
今までは、大型で三方向脈理なしの石英ガラスは存在し
なかった。また、脈理の発生しない石英ガラスの製造方
法も確立されていなかった。
そこで本発明は集積回路用投影露光装置のレンズ、液晶
デイスプレィ用TPT基板や各種光学部品に応用可能な
、三方向脈理なしの石英ガラスを提供することを目的と
し、その石英ガラスの製造方法を提供することを目的と
するものである。
〔問題点を解決するための手段〕
面一目的を達成するため、本発明の石英ガラスは、三方
向脈理がないことを特徴とする。
また、本発明の石英ガラスの製造方法は少なくとも以下
に示す工程を一つ以上含むことを特徴とする。
a) アルキルシリケートを、酸性触媒を用いて加水分
解させる工程。
b) 加水分解液にシリカ微粒子を゛分散させる工程。
C) シリカ分散液をpH3・−6の範囲に調整する工
程。
d) 該ゾルをゲル化、乾燥させドライゲルとする工程
e) ドライゲルを加熱し、減圧またはヘリウム雰囲気
で閉孔化させガラス体あるいはガラス前駆体とする工程
f) 前記ガラス体あるいはガラス前駆体を、1500
℃〜2200℃に加熱して一定時間保持する工程。
〔作 用〕
一般に脈理は原料の溶融性が悪い時、耐火物が侵食され
て融液に溶は込んだ時、成形時に温度の不均質状態が生
じた時などに生成する。上記の原因による脈理はそれぞ
れ溶解筋、耐火物筋、成形筋と呼ばれている。
石英ガラスの素材は1700℃以上に融点を持つ二酸化
ゲイ素であり、溶融しにくく粘性が高いなめ溶解筋の発
生はさけられない。また高純度雰囲気の高温状態が得に
くいため、耐火物筋の発生もさけ難い。更に、石英ガラ
スは固相に溶融相を積み重ねていく製法で脱泡している
為、温度の不均質状態もさけられない。通常の製造方法
では、本質的に脈理が発生してしまう由縁である。
それに対し、ゾルゲル法は均質なゾル状態がゲル化によ
り固定化され、そのまま均一な加熱によりガラス化する
ため脈理が発生しない、ガラス化は通常1300℃以下
、最高でも1500℃で達成され、高純度の雰囲気が管
理可能である。このようにゾルゲル法は本質的に脈理が
発生しない製法であるが、大型のガラス体が得られない
と応用が極めて限られてしまうし、脈理の測定さえおぼ
つかない。数紙でも脈理標準試料の50X50X20閣
の大きさは必要である。
アルキルシリケートを酸性触媒を用いて加水分解した溶
液にシリカ微粒子を分散させると、乾燥や焼結で割れな
い多孔質のドライゲルを作製することができる。ゾルを
pH3〜6の範囲に調整すると、加水分解生成物である
テトラヒドロキシシランの重合速度が促進されて網目構
造を強化し、更に割れにくい強固な構造をとる。
多孔質体であるドライゲルの閉孔化を、減圧またはヘリ
ウム雰囲気で行なうと、閉孔は焼結により消失し気泡が
残存しない、更に1500〜2200℃に加熱して一定
時間保持すると、粒界、結晶、気泡、異物が完全に除去
でき、光学的に極めて高品質なものとなる。
〔実 施 例〕
実施例 1゜ エチルシリケートに重量比で1:1になるように0.0
2規定の塩酸を加え、水冷しながら約2時間撹拌するこ
とにより加水分解溶液を調製した。
そこに超微粉末シリカ(Aerosil  0X−50
)を、エチルシリケートに対しモル比で1:1になるよ
うに徐々に添加し、充分に撹拌した。
このゾルを20℃に保ちながら28kHzの超音波を2
時間照射し、更に1500Gの遠心力を10分間かけた
後1μmのフィルターを通過させた。
このゾルのpH値を0.4規定のアンモニア水を用いて
4.5に調整し、約2時間かけてゲル化させた。
開口率0.3%程度の乾燥容器に、このゲル体を移し入
れ、約60℃に保たれた恒温乾燥機を用いて約2週間で
乾燥し、空気中に放置しても割れない多孔質なドライゲ
ルを得た。
この多孔質体を酸素/窒素雰囲気中で一旦1000℃ま
で加熱し、縮合反応の促進、脱水、脱有機物等の各種処
理を行なった。真空炉を用いて減圧度をITorr以下
に保ちながら、最高1400℃まで加熱してガラス化さ
せた。
こうして得られたガラス体は透明性の高い無色の魂状体
であり、大型化については300X30OX 50 +
n+程度のインゴットが作製可能であった。
脈理測定のため、50 X 50 X 20 +mの試
料を切り出し平行に研磨した0日本光学硝子工業会規格
に定められた方法で、三方向について脈理を測定したが
全く認められず、すべての方向について1級であった。
また、300X300X5+m+のサイズに研磨加工し
、バックライトを当てながら平行にはさんだ偏光板を回
転させてみたが、筋状あるいは層状の不均質な部分は検
出できなかった。
実施例 2゜ エチルシリゲート、エタノール、水、アンモニア水(2
9%)を1モル比で1ニア、6:4:0゜08の割合に
なるように混合し約5時間撹拌した後、室温で数日間熟
成し、減圧濃縮することにより、分散性の良いシリカ微
粒子溶液を調製した。
次に先のエチルシリゲートの2倍量のエチルシリケート
を用意し、重量比で1:1になるように0.02規定の
塩酸を加え、水冷しながら約2時間撹拌することにより
加水分解液を調製した。
シリカ微粒子溶液のPH値を2規定の塩酸を用いて4.
5に調整した後、加水分解液を混合し、均質な溶液とな
るまで十分撹拌した。その後、この溶液のpH値を0.
4規定のアンモニア水を用いて5.0に調整し、約50
分かけてゲル化させた。
このゲル体をポリプロピレン製の乾燥容器(開口率0.
3%程度)に移し入れ、約60℃に保たれた恒温乾燥機
を用いて約2週間で乾燥し、空気中に放置しても割れな
い多孔質ゲル体を得た。
このゲル体を酸素/窒素雰囲気中で一旦800℃まで加
熱し、縮合反応の促進、脱水、親有機物等の各種処理を
行なった後、炉内をヘリウム雰囲気に変え、最高135
0℃まで加熱してガラス化させた。更に窒素雰囲気中で
1750℃まで昇温し、10分間保持して急冷した後、
アニール炉で除歪を行なった。
こうして得られたガラス体は透明性の高い無色の塊状体
であり、大型化については300X300X50m程度
のインゴットが作製可能であった。
実施例1と同様の方法で脈理の測定を行なったが、三方
向とも脈理が検出されなかった。
実施例 3゜ まず実施例2と同様の方法により、シリカ微粒子溶液を
調整した。次に4倍量のエチルシリゲートから同様に加
水分解液を調整した。
以下実施例2と全く同様の方法でゾルの混合、pH値調
整、ゲル化、乾燥を行ない、空気中に放置しても割れな
い多孔質ゲル体を得た。
このゲル体を酸素/窒素雰囲気中で一旦800℃まで加
熱した後、石英ガラス治具で炉からの汚染が防げるよう
になっている真空炉内にセットシた。減圧度を0.IT
orr以下に保ちながら最高1300℃まで加熱したと
ころ、完全には透明化していないものの、閉孔化の終了
している乳白色のガラス前駆体が得られた。次に窒素雰
囲気中で1720℃まで昇温し、30分間保持して急冷
し透明度の高いガラス体を得た。更にアニール炉で十分
な除歪を行なった。
こうして得られたガラス体を、実施例1に示した脈理測
定法で調べてみたが、三方向とも脈理は検出されなかっ
た。
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明によれば、三方向脈理のないこ
とにより、石英ガラスが集積回路用投影露光装置のレン
ズ、液晶デイスプレィ用TPT基板や各種光学部品に応
用可能となった。
また少なくとも以下に示す工程を一つ以上含むことによ
り、前記の条件を満足する三方向脈理がない石英ガラス
の製造方法を提供できた。
a) アルキルシリケートを、酸性触媒を用いて加水分
解させる工程。
b) 加水分解液にシリカ微粒子を分散させる工程。
C) シリカ分散液をpH3〜6の範囲に調整する工程
d) 該ゾルをゲル化、乾燥させドライゲルとする工程
e) ドライゲルを加熱し、減圧またはヘリウム雰囲気
で閉孔化させガラス体あるいはガラス前駆体とする工程
f) 前記ガラス体あるいはガラス前駆体を、1500
℃〜2200℃に加熱して一定時間保持する工程。
以  上 出願人 セイコーエプソン株式会社

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)三方向脈理がないことを特徴とする石英ガラス。
  2. (2)少なくとも以下に示す工程を一つ以上含むことを
    特徴とする石英ガラスの製造方法。 a)アルキルシリケートを、酸性触媒を用いて加水分解
    させる工程。 b)加水分解液にシリカ微粒子を分散させる工程。 c)シリカ分散液をpH3〜6の範囲に調整する工程。 d)該ゾルをゲル化、乾燥させドライゲルとする工程。 e)ドライゲルを加熱し、減圧またはヘリウム雰囲気で
    閉孔化させガラス体あるいはガ ラス前駆体とする工程。 f)前記ガラス体あるいはガラス前駆体を、1500℃
    〜2200℃に加熱して一定時 間保持する工程。
JP62317720A 1987-12-16 1987-12-16 石英ガラス及びその製造方法 Pending JPH01160834A (ja)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6296333A (ja) * 1985-10-22 1987-05-02 Seiko Epson Corp 石英ガラスの製造方法
JPS62158121A (ja) * 1985-12-27 1987-07-14 Shinetsu Sekiei Kk 石英ガラスの均質化方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS6296333A (ja) * 1985-10-22 1987-05-02 Seiko Epson Corp 石英ガラスの製造方法
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