JPH07206451A - 合成石英ガラスの製造方法 - Google Patents
合成石英ガラスの製造方法Info
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- JPH07206451A JPH07206451A JP35287893A JP35287893A JPH07206451A JP H07206451 A JPH07206451 A JP H07206451A JP 35287893 A JP35287893 A JP 35287893A JP 35287893 A JP35287893 A JP 35287893A JP H07206451 A JPH07206451 A JP H07206451A
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- silica
- gel
- quartz glass
- silicon alkoxide
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- Glass Melting And Manufacturing (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 集積回路用投影露光装置のレンズ、液晶ディ
スプレイ用ＴＦＴ基板、プリズム、ビームスプリッタ、
分光器などの光学部品に有用な合成石英ガラスの製造方
法を提供する。 【構成】 シリコンアルコキシドを塩基性溶液中で加水
分解して、残留炭素量が０．０５重量％以下のシリカ粒
子が分散した、シリカゾルを合成し、該シリカゾル及び
シリコンアルコキシドの混合溶液を酸性触媒下でゲル化
させてウエットゲルを作成し、該ウエットゲルを乾燥し
てドライゲルを得、該ドライゲルを酸素雰囲気下、ある
いは酸素中と、減圧下での焼成を交互に行いながら処理
して、透明石英ガラス体を得る。 【効果】 ゾルーゲル法による石英ガラスの製造におい
て、残留炭素量を低減化した原料を用い、また、石英ガ
ラスの前駆体であるシリカゲルから効果的に炭素を除去
する事により、精密光学ガラス、半導体用石英ガラスな
どに有用な、合成石英ガラスを製造することができる。
スプレイ用ＴＦＴ基板、プリズム、ビームスプリッタ、
分光器などの光学部品に有用な合成石英ガラスの製造方
法を提供する。 【構成】 シリコンアルコキシドを塩基性溶液中で加水
分解して、残留炭素量が０．０５重量％以下のシリカ粒
子が分散した、シリカゾルを合成し、該シリカゾル及び
シリコンアルコキシドの混合溶液を酸性触媒下でゲル化
させてウエットゲルを作成し、該ウエットゲルを乾燥し
てドライゲルを得、該ドライゲルを酸素雰囲気下、ある
いは酸素中と、減圧下での焼成を交互に行いながら処理
して、透明石英ガラス体を得る。 【効果】 ゾルーゲル法による石英ガラスの製造におい
て、残留炭素量を低減化した原料を用い、また、石英ガ
ラスの前駆体であるシリカゲルから効果的に炭素を除去
する事により、精密光学ガラス、半導体用石英ガラスな
どに有用な、合成石英ガラスを製造することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光学特性に優れた合成
石英ガラスをゾルーゲル法により製造する方法に関す
る。
石英ガラスをゾルーゲル法により製造する方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】合成石英ガラスの製造方法の一つとし
て、ゾルーゲル法が知られている。この従来のゾルーゲ
ル法としては、例えばシリカ粒子及びシリコンアルコキ
シドの加水分解物を分散せしめたシリカゾルをゲル化さ
せてウエットゲルを得、これを乾燥してドライゲルと
し、該ドライゲルを焼成して透明石英ガラス体を得る方
法が知られている（特開昭６０−２１５５３２公報）。
て、ゾルーゲル法が知られている。この従来のゾルーゲ
ル法としては、例えばシリカ粒子及びシリコンアルコキ
シドの加水分解物を分散せしめたシリカゾルをゲル化さ
せてウエットゲルを得、これを乾燥してドライゲルと
し、該ドライゲルを焼成して透明石英ガラス体を得る方
法が知られている（特開昭６０−２１５５３２公報）。
【０００３】従来のゾルーゲル法によると、原料である
シリカゾル、前駆体であるウエットゲル及びドライゲル
中には、これらを５００℃で２時間加熱処理した後でも
残留炭素が０．１〜１重量％存在する。炭素の残留する
原料及び前駆体より石英ガラスを作成すると、炭素に起
因すると考えられる気泡の発生や黒粒の発生並びに残留
炭素など有機残渣による構造欠陥が発生し、品質上の問
題点を生じていた。
シリカゾル、前駆体であるウエットゲル及びドライゲル
中には、これらを５００℃で２時間加熱処理した後でも
残留炭素が０．１〜１重量％存在する。炭素の残留する
原料及び前駆体より石英ガラスを作成すると、炭素に起
因すると考えられる気泡の発生や黒粒の発生並びに残留
炭素など有機残渣による構造欠陥が発生し、品質上の問
題点を生じていた。
【０００４】シリカゾルあるいはシリカゲル中に残留す
る炭素の起源としては、未加水分解のシリコンアルコキ
シドと、シリカ粒子表面に吸着した溶液中のアルコール
がある。ゾルーゲル法で光学石英ガラスを作成するには
１３００℃以上の高温で処理するために、２００〜３０
０℃で分解する後者の吸着アルコールは蒸発し除去され
るが、前者の未加水分解アルコキシドは粒子内部に閉じ
込められるため、除去され難い。また、一旦ガラス化し
た後に、残留炭素を取り除こうとしても、ガラス中のガ
スの拡散速度が遅いために、有効な処理を短時間に行う
ことが難しい。
る炭素の起源としては、未加水分解のシリコンアルコキ
シドと、シリカ粒子表面に吸着した溶液中のアルコール
がある。ゾルーゲル法で光学石英ガラスを作成するには
１３００℃以上の高温で処理するために、２００〜３０
０℃で分解する後者の吸着アルコールは蒸発し除去され
るが、前者の未加水分解アルコキシドは粒子内部に閉じ
込められるため、除去され難い。また、一旦ガラス化し
た後に、残留炭素を取り除こうとしても、ガラス中のガ
スの拡散速度が遅いために、有効な処理を短時間に行う
ことが難しい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
はゾルーゲル法による石英ガラスの製造において、原料
中の残留炭素量を低減化することあるいは石英ガラスの
前駆体であるシリカゲルから効果的に残留炭素を除去す
ることにより、光学ガラス、半導体用石英ガラスなどに
有用な合成石英ガラスの製造方法を提供することにあ
る。
はゾルーゲル法による石英ガラスの製造において、原料
中の残留炭素量を低減化することあるいは石英ガラスの
前駆体であるシリカゲルから効果的に残留炭素を除去す
ることにより、光学ガラス、半導体用石英ガラスなどに
有用な合成石英ガラスの製造方法を提供することにあ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、水、アルコー
ル及びアンモニアの混合溶液に、シリコンアルコキシド
を滴下して加水分解するに当たり、加水分解反応で消費
される水の少なくとも一部をシリコンアルコキシドの滴
下と並行して滴下し、残留炭素量が０．０５重量％以下
のシリカ粒子が分散したシリカゾルを合成し、該シリカ
ゾルにシリコンアルコキシドを添加混合し、酸性触媒下
でゲル化させてウエットゲルを作成し、該ウエットゲル
を乾燥してドライゲルとした後に、該ドライゲルを焼成
して透明石英ガラスを得ることを特徴とする合成石英ガ
ラスの製造方法であり、また、シリコンアルコキシドを
塩基性触媒下で加水分解して合成したシリカゾルを乾燥
してシリカ粒子の粉末とし、該シリカ粒子を酸素含有ガ
ス雰囲気下で、５００℃〜１０００℃で熱処理して得た
残留炭素量が０．０５重量％以下のシリカ粒子を水に再
分散させて形成したシリカゾルにシリコンアルコキシド
を添加混合し、酸性触媒下でゲル化させてウエットゲル
を作成し、該ウエットゲルを乾燥してドライゲルとした
後に、該ドライゲルを焼成して透明石英ガラスを得るこ
とを特徴とする合成石英ガラスの製造方法である。
ル及びアンモニアの混合溶液に、シリコンアルコキシド
を滴下して加水分解するに当たり、加水分解反応で消費
される水の少なくとも一部をシリコンアルコキシドの滴
下と並行して滴下し、残留炭素量が０．０５重量％以下
のシリカ粒子が分散したシリカゾルを合成し、該シリカ
ゾルにシリコンアルコキシドを添加混合し、酸性触媒下
でゲル化させてウエットゲルを作成し、該ウエットゲル
を乾燥してドライゲルとした後に、該ドライゲルを焼成
して透明石英ガラスを得ることを特徴とする合成石英ガ
ラスの製造方法であり、また、シリコンアルコキシドを
塩基性触媒下で加水分解して合成したシリカゾルを乾燥
してシリカ粒子の粉末とし、該シリカ粒子を酸素含有ガ
ス雰囲気下で、５００℃〜１０００℃で熱処理して得た
残留炭素量が０．０５重量％以下のシリカ粒子を水に再
分散させて形成したシリカゾルにシリコンアルコキシド
を添加混合し、酸性触媒下でゲル化させてウエットゲル
を作成し、該ウエットゲルを乾燥してドライゲルとした
後に、該ドライゲルを焼成して透明石英ガラスを得るこ
とを特徴とする合成石英ガラスの製造方法である。
【０００７】本発明は、シリコンアルコキシドと混合す
るシリカゾルとして、水、アルコール及びアンモニア
の混合溶液に、シリコンアルコキシドを滴下して加水分
解するに当たり、加水分解反応で消費される水の少なく
とも一部をシリコンアルコキシドの滴下と並行して滴下
し、残留炭素量が０．０５重量％以下のシリカ粒子が分
散したシリカゾル、又はシリコンアルコキシドを塩基
性触媒下で加水分解して合成したシリカゾルを乾燥して
シリカ粒子の粉末とし、該シリカ粒子を酸素雰囲気下
で、５００℃〜１０００℃で熱処理して得た残留炭素量
が０．０５重量％以下のシリカ粒子を水に再分散させて
形成したシリカゾルである。
るシリカゾルとして、水、アルコール及びアンモニア
の混合溶液に、シリコンアルコキシドを滴下して加水分
解するに当たり、加水分解反応で消費される水の少なく
とも一部をシリコンアルコキシドの滴下と並行して滴下
し、残留炭素量が０．０５重量％以下のシリカ粒子が分
散したシリカゾル、又はシリコンアルコキシドを塩基
性触媒下で加水分解して合成したシリカゾルを乾燥して
シリカ粒子の粉末とし、該シリカ粒子を酸素雰囲気下
で、５００℃〜１０００℃で熱処理して得た残留炭素量
が０．０５重量％以下のシリカ粒子を水に再分散させて
形成したシリカゾルである。
【０００８】本発明において、原料として使用するシリ
コンアルコキシドとしては、テトラメトキシシラン、テ
トラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトラ
ブトキシシラン等を挙げることができるが、好ましくは
テトラメトキシシランである。
コンアルコキシドとしては、テトラメトキシシラン、テ
トラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトラ
ブトキシシラン等を挙げることができるが、好ましくは
テトラメトキシシランである。
【０００９】本発明において、シリコンアルコキシドを
加水分解するための塩基性触媒を含む溶液として、水、
アルコール、アンモニアの混合溶液を使用することがで
きる。この混合溶液中にシリコンアルコキシドを滴下す
る際に、シリコンアルコキシドの加水分解反応によって
消費される水の少なくとも一部を、シリコンアルコキシ
ドと並行して滴下して加水分解してシリカゾルを得るこ
とにより、シリカゾル中の残留炭素量を低減化すること
ができる。シリコンアルコキシドと並行して滴下する水
の量は、シリコンアルコキシド１モルに対し２〜７モル
の範囲がよい。そして、上記条件を保持し、水、アルコ
−ル、アンモニアの量等を適当な範囲に保持することに
より、残留炭素量が０．０５重量％以下のシリカ粒子が
分散したシリカゾルが得られるので、これをシリコンア
ルコキシドと混合して、混合液とすることができる。ま
た、必要により、次に述べるような乾燥、熱処理したの
ち、水に再分散させて、再びシリカゾルとし、これをシ
リコンアルコキシドと混合して、混合液としてもよい。
加水分解するための塩基性触媒を含む溶液として、水、
アルコール、アンモニアの混合溶液を使用することがで
きる。この混合溶液中にシリコンアルコキシドを滴下す
る際に、シリコンアルコキシドの加水分解反応によって
消費される水の少なくとも一部を、シリコンアルコキシ
ドと並行して滴下して加水分解してシリカゾルを得るこ
とにより、シリカゾル中の残留炭素量を低減化すること
ができる。シリコンアルコキシドと並行して滴下する水
の量は、シリコンアルコキシド１モルに対し２〜７モル
の範囲がよい。そして、上記条件を保持し、水、アルコ
−ル、アンモニアの量等を適当な範囲に保持することに
より、残留炭素量が０．０５重量％以下のシリカ粒子が
分散したシリカゾルが得られるので、これをシリコンア
ルコキシドと混合して、混合液とすることができる。ま
た、必要により、次に述べるような乾燥、熱処理したの
ち、水に再分散させて、再びシリカゾルとし、これをシ
リコンアルコキシドと混合して、混合液としてもよい。
【００１０】上記のような条件を保持しないで、シリコ
ンアルコキシドを塩基性触媒下で加水分解すると、残留
炭素量が０．０５重量％以下のシリカ粒子が分散したシ
リカゾルを得ることは困難であるが、このようなシリカ
ゾルの場合、これを常圧下に加熱（１００℃〜２００℃
程度）するか、あるいは減圧下に加熱して乾燥させて一
旦シリカ粉を作成し、このシリカ粉を酸素含有ガス雰囲
気中（酸素ガス中のみならず、酸素ガスと窒素、ヘリウ
ム、アルゴンなどの不活性ガスとの任意の割合の混合ガ
ス雰囲気中を含む）で熱処理したのち、該シリカ粉を水
に再分散させることにより、残留炭素量が０．０５重量
％以下のシリカ粒子が分散したシリカゾルとすることが
できる。上記熱処理の際のシリカ粉の加熱温度は、５０
０〜１０００℃であり、また、この際の処理時間は２〜
２０時間程度でよい。
ンアルコキシドを塩基性触媒下で加水分解すると、残留
炭素量が０．０５重量％以下のシリカ粒子が分散したシ
リカゾルを得ることは困難であるが、このようなシリカ
ゾルの場合、これを常圧下に加熱（１００℃〜２００℃
程度）するか、あるいは減圧下に加熱して乾燥させて一
旦シリカ粉を作成し、このシリカ粉を酸素含有ガス雰囲
気中（酸素ガス中のみならず、酸素ガスと窒素、ヘリウ
ム、アルゴンなどの不活性ガスとの任意の割合の混合ガ
ス雰囲気中を含む）で熱処理したのち、該シリカ粉を水
に再分散させることにより、残留炭素量が０．０５重量
％以下のシリカ粒子が分散したシリカゾルとすることが
できる。上記熱処理の際のシリカ粉の加熱温度は、５０
０〜１０００℃であり、また、この際の処理時間は２〜
２０時間程度でよい。
【００１１】残留炭素量を低減化するために行う上記シ
リカ粉の熱処理は、酸素含有ガス雰囲気下で行えばよい
が、この熱処理の際にシリカ粉細孔中に発生したＣＯや
ＣＯ2 等を効果的に取り除くために、更に減圧下、例え
ば＜１０-3Torrの減圧下で脱気しながら熱処理を施して
もよい。この減圧下での熱処理は、酸素含有ガス雰囲気
下での熱処理後に行うのが効果的であるが、これら処理
を交互に少なくとも１回以上行うと効果的である。減圧
下で熱処理を行う時間は、長時間であるほど残留炭素量
は減少するので、少なくとも１０時間以上処理すること
が望ましい。
リカ粉の熱処理は、酸素含有ガス雰囲気下で行えばよい
が、この熱処理の際にシリカ粉細孔中に発生したＣＯや
ＣＯ2 等を効果的に取り除くために、更に減圧下、例え
ば＜１０-3Torrの減圧下で脱気しながら熱処理を施して
もよい。この減圧下での熱処理は、酸素含有ガス雰囲気
下での熱処理後に行うのが効果的であるが、これら処理
を交互に少なくとも１回以上行うと効果的である。減圧
下で熱処理を行う時間は、長時間であるほど残留炭素量
は減少するので、少なくとも１０時間以上処理すること
が望ましい。
【００１２】このように熱処理してシリカ粒子中の残留
炭素量が０．０５重量％以下（非酸化性ガス雰囲気中
で、５００℃で２時間処理したときの値）に低減された
シリカ粒子は、水に分散させて、再度シリカゾルとす
る。
炭素量が０．０５重量％以下（非酸化性ガス雰囲気中
で、５００℃で２時間処理したときの値）に低減された
シリカ粒子は、水に分散させて、再度シリカゾルとす
る。
【００１３】このようにして得たシリカゾル又は熱処理
によりシリカ粒子中の残留炭素量が０．０５重量％以下
とされたシリカゾルに、酸を添加して、酸性にし、酸触
媒下条件とし、これにシリコンアルコキシドを加えて、
ゲル化させる。好ましくは、酸性水溶液にてｐＨ２程度
に調節し、これにシリコンアルコキシドを加え、添加し
たシリコンアルコキシドを酸触媒によって加水分解す
る。この際に添加するシリコンアルコキシドの量は、シ
リカゾル中のシリカ１モルに対し、１／４〜１モル程度
がよい。この際の加水分解反応は撹拌条件下で行うこと
が望ましく、その後、塩基性水溶液でｐＨを４〜５に調
節して混合溶液をゲル化することが望ましい。ｐＨ調節
した後の混合液を適当な容器に注ぎ、室温で保持する
と、数時間でゲル化し、ウエットゲルを生成する。この
ウエットゲルを適当な時間をかけて乾燥すると、脱水縮
重合反応により水を放出したドライゲルが得られる。こ
の段階でのドライゲルは多孔質であり、数１０〜１００
０ｍ2 ／ｇの比表面積を有している。
によりシリカ粒子中の残留炭素量が０．０５重量％以下
とされたシリカゾルに、酸を添加して、酸性にし、酸触
媒下条件とし、これにシリコンアルコキシドを加えて、
ゲル化させる。好ましくは、酸性水溶液にてｐＨ２程度
に調節し、これにシリコンアルコキシドを加え、添加し
たシリコンアルコキシドを酸触媒によって加水分解す
る。この際に添加するシリコンアルコキシドの量は、シ
リカゾル中のシリカ１モルに対し、１／４〜１モル程度
がよい。この際の加水分解反応は撹拌条件下で行うこと
が望ましく、その後、塩基性水溶液でｐＨを４〜５に調
節して混合溶液をゲル化することが望ましい。ｐＨ調節
した後の混合液を適当な容器に注ぎ、室温で保持する
と、数時間でゲル化し、ウエットゲルを生成する。この
ウエットゲルを適当な時間をかけて乾燥すると、脱水縮
重合反応により水を放出したドライゲルが得られる。こ
の段階でのドライゲルは多孔質であり、数１０〜１００
０ｍ2 ／ｇの比表面積を有している。
【００１４】上記したように、このシリカゾルをゲル化
する際に添加したシリコンアルコキシドの未加水分解物
も、シリカゲル、ひいては最終的に得られる石英ガラス
中の残留炭素量を増大する原因となる。しかしながら、
シリカゾルのゲル化を行う際のシリカゾル中へのシリコ
ンアルコキシドの添加量を上記した程度とし、シリカゾ
ルからのＳｉＯ2 量がシリコンアルコキシドからのＳｉ
Ｏ2 量よりも多くなるように調節することにより、全残
留炭素量に対する、後工程で添加したシリコンアルコキ
シドに起因する残留炭素の割合を、殆ど影響ない程度の
割合とすることができるが、より効果的に残留炭素を取
り除くために透明石英ガラスを得るドライゲルの焼成を
行うに当たり、以下の熱処理を行うことが効果的であ
る。
する際に添加したシリコンアルコキシドの未加水分解物
も、シリカゲル、ひいては最終的に得られる石英ガラス
中の残留炭素量を増大する原因となる。しかしながら、
シリカゾルのゲル化を行う際のシリカゾル中へのシリコ
ンアルコキシドの添加量を上記した程度とし、シリカゾ
ルからのＳｉＯ2 量がシリコンアルコキシドからのＳｉ
Ｏ2 量よりも多くなるように調節することにより、全残
留炭素量に対する、後工程で添加したシリコンアルコキ
シドに起因する残留炭素の割合を、殆ど影響ない程度の
割合とすることができるが、より効果的に残留炭素を取
り除くために透明石英ガラスを得るドライゲルの焼成を
行うに当たり、以下の熱処理を行うことが効果的であ
る。
【００１５】上記のようにして得たドライゲルを、１８
００℃まで段階的に加熱して透明石英ガラスを得る焼成
プロセスの途中の５００℃〜１２００℃の温度域での熱
処理を石英製容器あるいは石英炉心管など、シリカゲル
への不純物混入の虞れのない材料よりなる容器に入れ、
酸素含有ガス雰囲気下で焼成する方法である。好ましく
は、酸素含有ガス雰囲気下でのみの焼成の他に、ゲル細
孔中に発生したＣＯやＣＯ2 等を効果的に取り除くため
に、酸素含有ガス雰囲気下で焼成したのち、更に、減圧
下、例えば＜１０-3Torrの減圧下で脱気しながら焼成処
理を施すことがよい。この減圧下での焼成は酸素含有ガ
ス雰囲気下での焼成後に行うのが効果的であるが、これ
ら処理を交互に少なくとも１回以上行うことにより、効
果的な処理ができる。この５００℃〜１２００℃の温度
域での熱処理を行う時間は、長時間であるほど残留炭素
量は減少し、少なくとも１０時間以上処理することが望
ましい。そして引き続いて１３００℃以上で焼成してガ
ラス化する。
００℃まで段階的に加熱して透明石英ガラスを得る焼成
プロセスの途中の５００℃〜１２００℃の温度域での熱
処理を石英製容器あるいは石英炉心管など、シリカゲル
への不純物混入の虞れのない材料よりなる容器に入れ、
酸素含有ガス雰囲気下で焼成する方法である。好ましく
は、酸素含有ガス雰囲気下でのみの焼成の他に、ゲル細
孔中に発生したＣＯやＣＯ2 等を効果的に取り除くため
に、酸素含有ガス雰囲気下で焼成したのち、更に、減圧
下、例えば＜１０-3Torrの減圧下で脱気しながら焼成処
理を施すことがよい。この減圧下での焼成は酸素含有ガ
ス雰囲気下での焼成後に行うのが効果的であるが、これ
ら処理を交互に少なくとも１回以上行うことにより、効
果的な処理ができる。この５００℃〜１２００℃の温度
域での熱処理を行う時間は、長時間であるほど残留炭素
量は減少し、少なくとも１０時間以上処理することが望
ましい。そして引き続いて１３００℃以上で焼成してガ
ラス化する。
【００１６】このようにして得たドライゲル又はこれを
５００℃〜１２００℃で上記の熱処理したものを、引き
続いて１３００〜１８００℃で不活性ガス雰囲気下で焼
成すると透明な石英ガラスが得られる。本発明のゾルー
ゲル法によって得られる合成石英ガラスは、エキシマレ
ーザー等の紫外線用レンズ、プリズム等の光学材料とし
て有用な優れた合成石英ガラスである。
５００℃〜１２００℃で上記の熱処理したものを、引き
続いて１３００〜１８００℃で不活性ガス雰囲気下で焼
成すると透明な石英ガラスが得られる。本発明のゾルー
ゲル法によって得られる合成石英ガラスは、エキシマレ
ーザー等の紫外線用レンズ、プリズム等の光学材料とし
て有用な優れた合成石英ガラスである。
【００１７】
【作用】ゾルーゲル法による石英ガラスの製造におい
て、石英ガラスの原料であるシリカゾル又はシリカゲル
中のシリカ粒子内部に残留する炭素量を低減したため、
石英ガラスの構造欠陥の発生を抑制することができるも
のと考えられる。
て、石英ガラスの原料であるシリカゾル又はシリカゲル
中のシリカ粒子内部に残留する炭素量を低減したため、
石英ガラスの構造欠陥の発生を抑制することができるも
のと考えられる。
【００１８】
【実施例】以下、実施例及び比較例に基づいて本発明を
具体的に説明する。
具体的に説明する。
【００１９】実施例１ 水１５モル／リットル、アンモニア１．５モル／リット
ル組成のメタノール溶液中に撹拌条件下で、前記メタノ
ール溶液１リットルに対し、テトラメトキシシラン１モ
ル、水５．３モルを、それぞれ５．０ｃｃ／min.、２．
８ｃｃ／min.の速度で滴下してシリカゾルを得た。この
シリカ粒子中の残留炭素量は０．０３重量％以下であっ
た。
ル組成のメタノール溶液中に撹拌条件下で、前記メタノ
ール溶液１リットルに対し、テトラメトキシシラン１モ
ル、水５．３モルを、それぞれ５．０ｃｃ／min.、２．
８ｃｃ／min.の速度で滴下してシリカゾルを得た。この
シリカ粒子中の残留炭素量は０．０３重量％以下であっ
た。
【００２０】上記シリカゾル溶媒中のアルコールを超純
水と全量置換し、シリカ分が３０重量％のシリカゾルを
調製し、このシリカゾル１kgに塩酸を加えてｐＨ２に調
整した後、撹拌条件下で、テトラメトキシシランを２．
１モル加えて加水分解した。その後、アンモニア水溶液
を加え、ｐＨ５に調整して室温で１０時間保持してウェ
ットゲルを得た。このウェットゲルを常圧の空気中で２
００℃で乾燥してドライゲルとした後、９００℃まで段
階的に昇温しながら加熱処理し、更に１３００℃まで昇
温して焼結した後に、不活性ガス雰囲気中１８００℃で
焼成して透明な合成石英ガラスを作成した。
水と全量置換し、シリカ分が３０重量％のシリカゾルを
調製し、このシリカゾル１kgに塩酸を加えてｐＨ２に調
整した後、撹拌条件下で、テトラメトキシシランを２．
１モル加えて加水分解した。その後、アンモニア水溶液
を加え、ｐＨ５に調整して室温で１０時間保持してウェ
ットゲルを得た。このウェットゲルを常圧の空気中で２
００℃で乾燥してドライゲルとした後、９００℃まで段
階的に昇温しながら加熱処理し、更に１３００℃まで昇
温して焼結した後に、不活性ガス雰囲気中１８００℃で
焼成して透明な合成石英ガラスを作成した。
【００２１】石英ガラスの光学特性を評価するために、
１２ｍｍ×１２ｍｍ×２０ｍｍの角柱に光学研磨した。
紫外線の透過率を評価するために、ガラス１ｃｍ厚みで
の２４８ｎｍにおける内部透過率を算出し、表１に示し
た。ゾルおよびゲル中に炭素が多く存在していると、ガ
ラスの構造欠陥を引き起こし、これによる発光が観測さ
れる。そこで、２４８ｎｍの紫外線を励起光とした３９
０ｎｍ付近の発光強度を蛍光分光測定器により測定し、
表１に示した。また、合成した原料となるシリカゾルの
シリカ粒子中の残留炭素量、ドライゲル中の残留炭素量
を、シリカを酸素気流中略２０００℃に加熱して、シリ
カ中の全炭素と反応して生成した一酸化炭素及び二酸化
炭素の量を定量することにより調べ、表１に示した。
１２ｍｍ×１２ｍｍ×２０ｍｍの角柱に光学研磨した。
紫外線の透過率を評価するために、ガラス１ｃｍ厚みで
の２４８ｎｍにおける内部透過率を算出し、表１に示し
た。ゾルおよびゲル中に炭素が多く存在していると、ガ
ラスの構造欠陥を引き起こし、これによる発光が観測さ
れる。そこで、２４８ｎｍの紫外線を励起光とした３９
０ｎｍ付近の発光強度を蛍光分光測定器により測定し、
表１に示した。また、合成した原料となるシリカゾルの
シリカ粒子中の残留炭素量、ドライゲル中の残留炭素量
を、シリカを酸素気流中略２０００℃に加熱して、シリ
カ中の全炭素と反応して生成した一酸化炭素及び二酸化
炭素の量を定量することにより調べ、表１に示した。
【００２２】
【表１】
【００２３】実施例２ 水５モル／リットル、アンモニア１．５モル／リットル
組成のメタノール溶液中に撹拌条件下で、テトラメトキ
シシランを前記メタノール溶液１リットルに対し、１モ
ルを５ｃｃ／min.の速度で滴下してシリカゾルを作成し
た。このシリカゾルを２００℃で乾燥させ、シリカ乾燥
粉とした後に、石英製容器に入れ、酸素ガスを２リット
ル／min.の速度で流通させながら８００℃で１０時間処
理した後、このシリカ粉を水に分散させ、シリカ分が３
０重量％のシリカゾルを調製した。このシリカゾル１kg
に塩酸を加えてｐＨ２に調整した後、撹拌条件下でテト
ラメトキシシラン２．１モルを加え加水分解した。その
後、アンモニア水溶液を加え、ｐＨ５に調整しゲル化さ
せた。
組成のメタノール溶液中に撹拌条件下で、テトラメトキ
シシランを前記メタノール溶液１リットルに対し、１モ
ルを５ｃｃ／min.の速度で滴下してシリカゾルを作成し
た。このシリカゾルを２００℃で乾燥させ、シリカ乾燥
粉とした後に、石英製容器に入れ、酸素ガスを２リット
ル／min.の速度で流通させながら８００℃で１０時間処
理した後、このシリカ粉を水に分散させ、シリカ分が３
０重量％のシリカゾルを調製した。このシリカゾル１kg
に塩酸を加えてｐＨ２に調整した後、撹拌条件下でテト
ラメトキシシラン２．１モルを加え加水分解した。その
後、アンモニア水溶液を加え、ｐＨ５に調整しゲル化さ
せた。
【００２４】このゲルを実施例１と同様に乾燥させ、有
機物除去処理、焼結、焼成を行い、合成石英ガラスを作
成した。得られた石英ガラスの光学特性を評価した結果
を表１に示した。また、原料となるシリカ粒子の残留炭
素量、シリカゲル中の残留炭素量を表１に示した。
機物除去処理、焼結、焼成を行い、合成石英ガラスを作
成した。得られた石英ガラスの光学特性を評価した結果
を表１に示した。また、原料となるシリカ粒子の残留炭
素量、シリカゲル中の残留炭素量を表１に示した。
【００２５】実施例３ 水５モル／リットル、アンモニア１．５モル／リットル
組成のメタノール溶液中に撹拌条件下で、テトラメトキ
シシランを前記メタノール溶液１リットルに対し、１モ
ルを５ｃｃ／min.の速度で滴下してシリカゾルを作成し
た。このシリカゾルを２００℃で乾燥させ、シリカ乾燥
粉とした後に、石英製容器に入れ、酸素ガスを２リット
ル／min.の速度で流通させながら８００℃で２時間熱処
理した後、同温度で真空下２時間処理し、これら酸素熱
処理と真空熱処理をさらに２回ずつ繰り返した。得られ
たシリカ粉を水に分散させ、シリカ分が３０重量％のシ
リカゾルを調製した。このシリカゾル１kgに塩酸を加え
ｐＨ２に調整した後、撹拌条件下でテトラメトキシシラ
ン２．１モルを加え加水分解した。その後アンモニア水
溶液を加え、ｐＨ５に調整しゲル化させた。
組成のメタノール溶液中に撹拌条件下で、テトラメトキ
シシランを前記メタノール溶液１リットルに対し、１モ
ルを５ｃｃ／min.の速度で滴下してシリカゾルを作成し
た。このシリカゾルを２００℃で乾燥させ、シリカ乾燥
粉とした後に、石英製容器に入れ、酸素ガスを２リット
ル／min.の速度で流通させながら８００℃で２時間熱処
理した後、同温度で真空下２時間処理し、これら酸素熱
処理と真空熱処理をさらに２回ずつ繰り返した。得られ
たシリカ粉を水に分散させ、シリカ分が３０重量％のシ
リカゾルを調製した。このシリカゾル１kgに塩酸を加え
ｐＨ２に調整した後、撹拌条件下でテトラメトキシシラ
ン２．１モルを加え加水分解した。その後アンモニア水
溶液を加え、ｐＨ５に調整しゲル化させた。
【００２６】このゲルを実施例１と同様に乾燥させ、有
機物除去処理、焼結、焼成を行い、合成石英ガラスを作
成した。得られた石英ガラスの光学特性を評価した結果
を表１に示した。また、原料となるシリカ粒子の残留炭
素量、シリカゲル中の残留炭素量を表１に示した。
機物除去処理、焼結、焼成を行い、合成石英ガラスを作
成した。得られた石英ガラスの光学特性を評価した結果
を表１に示した。また、原料となるシリカ粒子の残留炭
素量、シリカゲル中の残留炭素量を表１に示した。
【００２７】実施例４ 水５モル／リットル、アンモニア１．５モル／リットル
組成のメタノール溶液中に撹拌条件下で、テトラメトキ
シシランを前記メタノール溶液１リットルに対し、１モ
ルを５ｃｃ／min.の速度で滴下して、シリカゾルを作成
した。このシリカゾルを２００℃で乾燥させ、シリカ乾
燥粉とした後に、石英製容器に入れ、酸素ガスを２リッ
トル／min.の速度で流通させながら８００℃で１０時間
処理した後、このシリカ粉を水に分散させ、シリカ分が
３０重量％のシリカゾルを調製した。このシリカゾル１
kgに塩酸を加えｐＨ２に調整した後、撹拌条件下でテト
ラメトキシシラン２．１モルを加え加水分解した。その
後、アンモニア水溶液を加え、ｐＨ５に調整しゲル化さ
せた。
組成のメタノール溶液中に撹拌条件下で、テトラメトキ
シシランを前記メタノール溶液１リットルに対し、１モ
ルを５ｃｃ／min.の速度で滴下して、シリカゾルを作成
した。このシリカゾルを２００℃で乾燥させ、シリカ乾
燥粉とした後に、石英製容器に入れ、酸素ガスを２リッ
トル／min.の速度で流通させながら８００℃で１０時間
処理した後、このシリカ粉を水に分散させ、シリカ分が
３０重量％のシリカゾルを調製した。このシリカゾル１
kgに塩酸を加えｐＨ２に調整した後、撹拌条件下でテト
ラメトキシシラン２．１モルを加え加水分解した。その
後、アンモニア水溶液を加え、ｐＨ５に調整しゲル化さ
せた。
【００２８】このゲルを２００℃で乾燥してドライゲル
とした後、９００℃まで段階的に昇温しながら酸素含有
ガス中で前焼成し、その後、石英製容器に入れ、酸素ガ
スを２リットル／分の速度で流通させながら１０００℃
で２時間処理した後、同温度で真空下２時間処理し、こ
れら酸素処理と真空処理をさらに２回ずつ繰り返した。
その後、１３００℃まで焼結し、緻密化した後、不活性
ガス雰囲気中１８００℃で焼成して合成石英ガラスを作
成した。得られた石英ガラスの光学特性を評価した結果
を表１に示した。また、原料となるシリカ粒子の残留炭
素量、シリカゲル中の残留炭素量を表１に示した。
とした後、９００℃まで段階的に昇温しながら酸素含有
ガス中で前焼成し、その後、石英製容器に入れ、酸素ガ
スを２リットル／分の速度で流通させながら１０００℃
で２時間処理した後、同温度で真空下２時間処理し、こ
れら酸素処理と真空処理をさらに２回ずつ繰り返した。
その後、１３００℃まで焼結し、緻密化した後、不活性
ガス雰囲気中１８００℃で焼成して合成石英ガラスを作
成した。得られた石英ガラスの光学特性を評価した結果
を表１に示した。また、原料となるシリカ粒子の残留炭
素量、シリカゲル中の残留炭素量を表１に示した。
【００２９】比較例１ 水５モル／リットル、アンモニア１．５モル／リットル
組成のメタノール溶液中に撹拌条件下、テトラメトキシ
シランをアルコール溶液１リットルに対し、１モルを５
ｃｃ／min.の速度で滴下しシリカゾルを作成した。該ゾ
ル溶液の溶媒をアルコールから水に置換し、シリカ分が
３０重量％のシリカゾルを調製した後、このシリカゾル
１kgに塩酸を加えｐＨ２に調整し、撹拌条件下でテトラ
メトキシシラン２．１モルを加え加水分解した。
組成のメタノール溶液中に撹拌条件下、テトラメトキシ
シランをアルコール溶液１リットルに対し、１モルを５
ｃｃ／min.の速度で滴下しシリカゾルを作成した。該ゾ
ル溶液の溶媒をアルコールから水に置換し、シリカ分が
３０重量％のシリカゾルを調製した後、このシリカゾル
１kgに塩酸を加えｐＨ２に調整し、撹拌条件下でテトラ
メトキシシラン２．１モルを加え加水分解した。
【００３０】更に、アンモニア水溶液を加え、ｐＨ５に
調整しゲル化させた。このゲルを実施例１と同様に乾燥
させ、有機物除去処理、焼結、焼成を行い、合成石英ガ
ラスを作成した。得られた石英ガラスの光学特性を評価
した結果を表１に示した。また、原料となるシリカ粒子
中の残留炭素量、シリカゲル中の残留炭素量を、表１に
示した。
調整しゲル化させた。このゲルを実施例１と同様に乾燥
させ、有機物除去処理、焼結、焼成を行い、合成石英ガ
ラスを作成した。得られた石英ガラスの光学特性を評価
した結果を表１に示した。また、原料となるシリカ粒子
中の残留炭素量、シリカゲル中の残留炭素量を、表１に
示した。
【００３１】
【発明の効果】本発明によれば、ゾルーゲル法による石
英ガラスの製造において、原料中の残留炭素量を低減化
し、また、石英ガラスの前駆体であるシリカゲル中から
効果的に炭素を除去することにより、光学石英ガラス、
半導体用石英ガラスなどに有用な合成石英ガラスを製造
することができる。
英ガラスの製造において、原料中の残留炭素量を低減化
し、また、石英ガラスの前駆体であるシリカゲル中から
効果的に炭素を除去することにより、光学石英ガラス、
半導体用石英ガラスなどに有用な合成石英ガラスを製造
することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鍬崎 尚哉 神奈川県川崎市中原区井田1618番地 新日 本製鐵株式会社先端技術研究所内 (72)発明者 片山 英孝 福岡県北九州市小倉南区新路寺701 (72)発明者 竹内 哲彦 長野県諏訪市大和３−３−５ セイコ−エ プソン株式会社内
Claims (4)
- 【請求項１】 水、アルコール及びアンモニアの混合溶
液に、シリコンアルコキシドを滴下して加水分解するに
当たり、加水分解反応で消費される水の少なくとも一部
をシリコンアルコキシドの滴下と並行して滴下し、残留
炭素量が０．０５重量％以下のシリカ粒子が分散したシ
リカゾルを合成し、該シリカゾルにシリコンアルコキシ
ドを添加混合し、酸性触媒下でゲル化させてウエットゲ
ルを作成し、該ウエットゲルを乾燥してドライゲルとし
た後に、該ドライゲルを焼成して透明石英ガラスを得る
ことを特徴とする合成石英ガラスの製造方法。 - 【請求項２】 シリコンアルコキシドを塩基性触媒下で
加水分解して合成したシリカゾルを乾燥してシリカ粒子
の粉末とし、該シリカ粒子を酸素含有ガス雰囲気下で、
５００℃〜１０００℃で熱処理して得た残留炭素量が
０．０５重量％以下のシリカ粒子を水に再分散させて形
成したシリカゾルにシリコンアルコキシドを添加混合
し、酸性触媒下でゲル化させてウエットゲルを作成し、
該ウエットゲルを乾燥してドライゲルとした後に、該ド
ライゲルを焼成して透明石英ガラスを得ることを特徴と
する合成石英ガラスの製造方法。 - 【請求項３】 シリコンアルコキシドを塩基性触媒下で
加水分解して合成したシリカゾルを乾燥してシリカ粒子
とし、該シリカ粉末を酸素含有ガス雰囲気下および減圧
下で５００〜１０００℃で熱処理を交互に少なくとも１
回ずつ以上行って得た残留炭素量が０．０５重量％以下
のシリカ粒子を水に再分散させて形成したシリカゾルに
シリコンアルコキシドを添加混合し、酸性触媒下でゲル
化させてウエットゲルを作成し、該ウエットゲルを乾燥
してドライゲルとした後に、該ドライゲルを焼成して透
明石英ガラスを得ることを特徴とする合成石英ガラスの
製造方法。 - 【請求項４】 ドライゲルの焼成を行うに当たり、５０
０〜１２００℃の温度域で、酸素含有ガス雰囲気下およ
び減圧下の熱処理を交互に少なくとも１回ずつ以上行う
工程を１３００℃以上に昇温させる前に設ける請求項１
〜３いずれか１つに記載の合成石英ガラスの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35287893A JPH07206451A (ja) | 1993-12-29 | 1993-12-29 | 合成石英ガラスの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35287893A JPH07206451A (ja) | 1993-12-29 | 1993-12-29 | 合成石英ガラスの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07206451A true JPH07206451A (ja) | 1995-08-08 |
Family
ID=18427072
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35287893A Withdrawn JPH07206451A (ja) | 1993-12-29 | 1993-12-29 | 合成石英ガラスの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07206451A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005146220A (ja) * | 2003-11-19 | 2005-06-09 | Central Glass Co Ltd | 有機無機ハイブリッドガラス状物質とその製造方法 |
| JP2007308372A (ja) * | 2007-09-03 | 2007-11-29 | Mitsubishi Chemicals Corp | シリカゲルの製造方法 |
| WO2010125739A1 (ja) | 2009-04-28 | 2010-11-04 | 信越石英株式会社 | シリカ容器及びその製造方法 |
| WO2010137221A1 (ja) | 2009-05-26 | 2010-12-02 | 信越石英株式会社 | シリカ容器及びその製造方法 |
| WO2011007491A1 (ja) | 2009-07-15 | 2011-01-20 | 信越石英株式会社 | シリカ容器及びその製造方法 |
| WO2011016177A1 (ja) | 2009-08-05 | 2011-02-10 | 信越石英株式会社 | シリカ容器及びその製造方法 |
| WO2011045888A1 (ja) | 2009-10-14 | 2011-04-21 | 信越石英株式会社 | シリカ粉及びシリカ容器並びにそれらの製造方法 |
| WO2013088617A1 (ja) | 2011-12-12 | 2013-06-20 | 信越石英株式会社 | 単結晶シリコン引き上げ用シリカ容器及びその製造方法 |
| WO2017022552A1 (ja) * | 2015-07-31 | 2017-02-09 | 株式会社フジミインコーポレーテッド | シリカゾルの製造方法 |
| US10184069B2 (en) | 2016-12-02 | 2019-01-22 | Jgc Catalysts And Chemicals Ltd. | Silica-based polishing particle and abrasive |
| US10190023B2 (en) | 2016-11-07 | 2019-01-29 | Jgc Catalysts And Chemicals Ltd. | Silica-based polishing particle and abrasive |
-
1993
- 1993-12-29 JP JP35287893A patent/JPH07206451A/ja not_active Withdrawn
Cited By (28)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005146220A (ja) * | 2003-11-19 | 2005-06-09 | Central Glass Co Ltd | 有機無機ハイブリッドガラス状物質とその製造方法 |
| JP2007308372A (ja) * | 2007-09-03 | 2007-11-29 | Mitsubishi Chemicals Corp | シリカゲルの製造方法 |
| WO2010125739A1 (ja) | 2009-04-28 | 2010-11-04 | 信越石英株式会社 | シリカ容器及びその製造方法 |
| US8915097B2 (en) | 2009-04-28 | 2014-12-23 | Shin-Etsu Quartz Products Co., Ltd | Silica container and method for producing the same |
| US8420191B2 (en) | 2009-04-28 | 2013-04-16 | Shin-Etsu Quartz Products Co., Ltd. | Silica container and method for producing the same |
| US8420192B2 (en) | 2009-05-26 | 2013-04-16 | Shin-Etsu Quartz Products Co., Ltd. | Silica container and method for producing the same |
| US8915096B2 (en) | 2009-05-26 | 2014-12-23 | Shin-Etsu Quartz Products Co., Ltd. | Silica container and method for producing the same |
| WO2010137221A1 (ja) | 2009-05-26 | 2010-12-02 | 信越石英株式会社 | シリカ容器及びその製造方法 |
| WO2011007491A1 (ja) | 2009-07-15 | 2011-01-20 | 信越石英株式会社 | シリカ容器及びその製造方法 |
| KR101268483B1 (ko) * | 2009-07-15 | 2013-06-04 | 신에쯔 세끼에이 가부시키가이샤 | 실리카 용기 및 그 제조방법 |
| US8733127B2 (en) | 2009-07-15 | 2014-05-27 | Shin-Etsu Quartz Products Co., Ltd. | Silica container and method for producing the same |
| US9145325B2 (en) | 2009-08-05 | 2015-09-29 | Shin-Etsu Quartz Products Co., Ltd. | Silica container and method for producing the same |
| WO2011016177A1 (ja) | 2009-08-05 | 2011-02-10 | 信越石英株式会社 | シリカ容器及びその製造方法 |
| US8815403B2 (en) | 2009-08-05 | 2014-08-26 | Shin-Etsu Quartz Products Co., Ltd. | Silica container and method for producing the same |
| WO2011045888A1 (ja) | 2009-10-14 | 2011-04-21 | 信越石英株式会社 | シリカ粉及びシリカ容器並びにそれらの製造方法 |
| US9382640B2 (en) | 2011-12-12 | 2016-07-05 | Shin-Etsu Quartz Products Co., Ltd. | Single crystal silicon pulling silica container and manufacturing method thereof |
| WO2013088617A1 (ja) | 2011-12-12 | 2013-06-20 | 信越石英株式会社 | 単結晶シリコン引き上げ用シリカ容器及びその製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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