JPH0446020A - 高耐熱性合成石英ガラス - Google Patents

高耐熱性合成石英ガラス

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JPH0446020A
JPH0446020A JP15160190A JP15160190A JPH0446020A JP H0446020 A JPH0446020 A JP H0446020A JP 15160190 A JP15160190 A JP 15160190A JP 15160190 A JP15160190 A JP 15160190A JP H0446020 A JPH0446020 A JP H0446020A
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八馬 進
Yukinori Ota
大田 幸則
Kazuo Hirano
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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〕 本発明は高耐熱性合成石英ガラスの製造方法に関するも
のである。
[従来の技術1 近年、半導体の高集積化は急速に進行している。これに
伴い集積度の高い半導体製造工程中の高温度の工程、例
えば酸化、アニール、活性化等の工程で使用されるプロ
セスチューブ、ボートなどの石英ガラス部材に求められ
る特性として不純物が歩留り低下の原因になることから
、高純度な石英ガラスが要求されている。従来の溶融石
英ガラスはその原料および製造工程由来による不純物が
多く高集積化された半導体製造工程での使用に適さない
。また、従来の合成石英ガラスは純度の面からは申し分
無いが、製造方法に由来する水分が多くOH基として数
百ppm含んでいる事から、従来の合成石英ガラスの徐
冷点を溶融石英ガラスの徐冷点と比較すると、約150
℃低いのが現状であり、高集積化された半導体製造の高
温工程での部材としては使用不可能であった。
〔発明の解決しようとする課題j 本発明の目的は、従来の合成石英ガラスの有していた前
述の欠点を解決しようとするものである。
[課題を解決するための手段1 本発明は、前述の問題点を解決すべ(なされたものであ
り、ガラス形成原料としてハロゲンを含む珪素化合物を
用いこれを加熱・加水分解し得られるシリカ微粒子を経
由して合成される石英ガラスの製造方法においてアルミ
ニウムを5〜40ppm ドープすることを特徴とする
高耐熱性合成石英ガラスの製造方法を提供するものであ
る。
以下、本発明の詳細について説明する。本発明において
アルミニウムのドープ量は5〜40ppmが望ましく、
5 ppm未満では耐熱性を向上させる効果が小さく、
また、40ppmを超えるとガラス内部に泡、ブツ等の
欠点が生成しやすくなり機械的強度等の低下や外観の不
良をきたすため好ましくない。
アルミニウムをドープする方法としては、種々あるが、
その第一は、ハロゲン化珪素等を火炎中で加熱・加水分
解してシリカ微粒子を生成する工程や、火炎加水分解し
てシリカ微粒子の集合体を生成する工程中において、こ
れと同時に、塩化アルミニウム等の原料を窒素ガスをキ
ャリアガスとして前記火炎中に供給して導入する方法で
ある。この場合ガラス中のアルミニウム濃度の制御は塩
化アルミニウム蒸気発生器の温度、キャリアガス流量、
ハロゲン化珪素化合物供給量により行われる。ここで塩
化アルミニウムの供給配管は塩化アルミニウム蒸発器よ
り若干温度を高く制菌する事がガラス中のアルミニウム
濃度を安定化する上で重要である。このようにして得ら
t’Llシリカ微粒子は例えば所望の形状に成型加工さ
れたのち焼結ガラス化することより透明な石英ガ、ラス
体とする。あるいは、前記アルミニウムドープされたシ
リカ微粒子が多孔質体等の集合体として得られる場合に
は例えばこれを約1400”cで露点−65℃の乾燥へ
υラムガス雰囲気中で透明ガラス化することにより水分
をOH基として30ppH1以下に低減される。第二の
ドープ方法としては、ハロゲン化珪素等を酸水素炎中で
加熱加水分解し多孔質体とした後に透明ガラス化しない
温度領域(1250〜1350℃)で加熱処理した多孔
質体に、所定濃度の塩化アルミニウムのアルコール溶液
等を含浸し比較的低温で水蒸気を含む雰囲気中で処理し
たのち、1400℃程度の温度域で乾燥ヘリュームガス
雰囲気中、透明ガラス化して透明石英ガラス体とする。
このようなドープ材料は以上説明したものに限定される
ものではなく、アルミニウムのハロゲン化物や各種塩類
、有機アルミニウム等を使用することが可能である。さ
らに第三のドープ方法としては、ハロゲン化珪素等を加
水分解して得られるシリカ微粒子を捕集後通常の方法で
成型した多孔質体にも同様な方法でアルミニウムがドー
プされる。ここで、ガラス中のアルミニウムドープ量の
制御は、塩化アルミニウムの濃度、多孔質体の気孔率で
決定される。以上の様な方法により合成されたアルミニ
ウムを5〜40 ppI11含む石英ガラスは徐冷点が
]220℃以上の高耐熱性合成石英ガラスであり、ハロ
ゲンを含む珪素化合物を出発原料として用いることから
、その純度を高めることにより、アルミニウム以外の重
金属およびアルカリ金属の含有量を1 ppm以下とす
ることが可能である。
[作用] 本発明において、アルミニウムが耐熱性を高める作用は
必ずしも明確ではないが、アルミニウムが石英ガラス中
のシリコンと置換して融点の高い酸化アルミニウムが生
成し粘度を高めると考えられる。
[実施例1 以下、本発明の実施例について説明する。
試薬四塩化珪素を酸水素火炎中で加熱・加水分解・堆積
させて形成させた多孔質体を空気中で1330℃、1時
間加熱処理し得られた嵩密度0、5 gr/ mQの多
孔質体を直径60mm長さ150n+mに切り出し、各
濃度の試薬1級無水塩化アルミニュームの試薬特級エチ
ルアルコール溶液を通常の方法で減圧含浸した。次に内
径80mmの不透明石英ガラス製炉心管を持つ管状炉に
セットし室温の飽和蒸気圧の水分を含んだ空気組成の窒
素、酸素混合ガスを毎分6ρ供給しながら100℃で5
時間処理後1350℃まで2時間で昇温し併給ガスを露
点−65℃以下の乾燥ヘリュームガスに切り替えさらに
1400℃に昇温しその温度で2時間保持した。冷却後
取り出したところ直径35mm長さ約100mmのアル
ミニウムドープ透明石英ガラスが得られた。この石英ガ
ラスから厚み2.5mm幅5.11長さ60.2mmの
テストピースを切り出し透明石英ガラスチューブ内で空
気組成混合ガス雰囲気下1300℃で20分加熱処理後
1000℃まで毎分8℃で冷却したテストピースをさら
に、1000番の研磨剤で厚み2.4mm幅5.0mm
長さ60.0mmに研磨仕上げした。これをビームベン
ディング法により徐冷点(粘度10”poiseの温度
)を測定した。さらに測定後のテストピースをフッ酸洗
浄後フッ酸分解し原子吸光法によりアルミニウム濃度と
さらに金属不純物を測定した。第1表に、石英ガラス中
のアルミニウム濃度、徐冷点および代表的な不純物量を
示す。
さらに比較例としてアルミニウムを含まないエチルアル
コールを用いて同様に処理した石英ガラスの特性を示す
。又、これ等の石英ガラスは、F丁−IR法による水分
測定の結果いずれもOH基が30pp111以下であっ
た。
第1表 [発明の効果] 本発明は、従来の合成石英ガラスでは達成できなかった
低水分透明溜融石英ガラスと同等の徐冷点を持つ高耐熱
性合成石英ガラスを製造可能とする。
鵠へ 主’17.713 栂村繁、mm’を名 一一一 I −1′〕

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、ガラス形成原料としてハロゲンを含む珪素化合物を
    用いこれを加熱・加水分解し得られるシリカ微粒子を経
    由して合成される石英ガラスの製造方法において、アル
    ミニウムを 5〜40ppmドープすることを特徴とする高耐熱性合
    成石英ガラスの製造方法。 2、アルミニウムのドープを、ハロゲンを含む珪素化合
    物を加水分解する工程と同時に行なうことを特徴とする
    請求項1記載の高耐熱性合成石英ガラスの製造方法。 3、アルミニウムをドープする工程が、ハロゲンを含む
    珪素化合物を加熱加水分解し得られるシリカ微粒子を堆
    積させて得られるシリカガラス多孔質体にドープする工
    程であることを特徴とする請求項1記載の高耐熱性合成
    石英ガラスの製造方法。 4、アルミニウムをドープする工程が、ハロゲンを含む
    珪素化合物を加熱加水分解して生成したシリカ微粒子を
    成型して得られる集合体にドープする工程であることを
    特徴とする請求項1記載の高耐熱性合成石英ガラスの製
    造方法。 5、徐冷点が1220℃以上であることを特徴とする請
    求項1〜4のうちいずれか1項記載の 高耐熱性合成石英ガラス。 6、石英ガラス中の水分量がOH基として 30ppm以下であることを特徴とする請求項5記載の
    高耐熱性合成石英ガラス。 7、アルミニウム以外の重金属およびアルカリ金属類の
    含有量の総計が1ppm以下であることを特徴とする請
    求項5記載の高耐熱性合成石英ガラス。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0627390A1 (en) * 1993-06-01 1994-12-07 General Electric Company Viscosity tailoring of fused silica
US7082789B2 (en) 2001-12-05 2006-08-01 Toshiba Ceramics Co., Ltd. Silica glass member for semiconductor and production method thereof

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EP0627390A1 (en) * 1993-06-01 1994-12-07 General Electric Company Viscosity tailoring of fused silica
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