JPH0948623A - 石英ガラスの製造方法 - Google Patents
石英ガラスの製造方法Info
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- JPH0948623A JPH0948623A JP19745395A JP19745395A JPH0948623A JP H0948623 A JPH0948623 A JP H0948623A JP 19745395 A JP19745395 A JP 19745395A JP 19745395 A JP19745395 A JP 19745395A JP H0948623 A JPH0948623 A JP H0948623A
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- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B19/00—Other methods of shaping glass
- C03B19/06—Other methods of shaping glass by sintering, e.g. by cold isostatic pressing of powders and subsequent sintering, by hot pressing of powders, by sintering slurries or dispersions not undergoing a liquid phase reaction
-
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- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
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- C03B19/066—Other methods of shaping glass by sintering, e.g. by cold isostatic pressing of powders and subsequent sintering, by hot pressing of powders, by sintering slurries or dispersions not undergoing a liquid phase reaction for the production of quartz or fused silica articles
-
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- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B20/00—Processes specially adapted for the production of quartz or fused silica articles, not otherwise provided for
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2201/00—Type of glass produced
- C03B2201/02—Pure silica glass, e.g. pure fused quartz
- C03B2201/03—Impurity concentration specified
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明の目的は、プレス成形に適した非晶質
シリカ粉末を使用し、半導体製造用治具及び液晶基板等
に有効な高純度透明石英ガラスを製造する方法を提供す
る。 【解決手段】 シリカ粉末のプレス成形体を焼成して石
英ガラスを製造する方法において、シリカ粉末として、
平均粒径が０．５〜１０μｍの範囲にあり、Ｎａ、Ｋ、
Ｆｅ、Ｔｉ、Ａｌの各不純物が１ｐｐｍ以下である非晶
質シリカ粉末に、ガラス転移点が−５０℃〜０℃以下で
ある水溶性アクリル系樹脂を０．１〜１０重量％添加し
て造粒した粉末を用いる。
シリカ粉末を使用し、半導体製造用治具及び液晶基板等
に有効な高純度透明石英ガラスを製造する方法を提供す
る。 【解決手段】 シリカ粉末のプレス成形体を焼成して石
英ガラスを製造する方法において、シリカ粉末として、
平均粒径が０．５〜１０μｍの範囲にあり、Ｎａ、Ｋ、
Ｆｅ、Ｔｉ、Ａｌの各不純物が１ｐｐｍ以下である非晶
質シリカ粉末に、ガラス転移点が−５０℃〜０℃以下で
ある水溶性アクリル系樹脂を０．１〜１０重量％添加し
て造粒した粉末を用いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造用治工
具、ならびに液晶基板などに利用可能な高純度透明石英
ガラスの製造方法に関するものである。
具、ならびに液晶基板などに利用可能な高純度透明石英
ガラスの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、石英ガラスは、天然水晶を原料と
して真空炉で電気溶融して製造するか、あるいは酸水素
炎でベルヌーイ溶融するなどの方法で製造されている。
また、近年、ＳｉＣｌ4 などの合成原料を火炎加水分解
し、ガラスとして堆積する方法や一旦多孔質体として堆
積した後、焼結によりガラス化する方法も工業化されて
いる。
して真空炉で電気溶融して製造するか、あるいは酸水素
炎でベルヌーイ溶融するなどの方法で製造されている。
また、近年、ＳｉＣｌ4 などの合成原料を火炎加水分解
し、ガラスとして堆積する方法や一旦多孔質体として堆
積した後、焼結によりガラス化する方法も工業化されて
いる。
【０００３】さらに、開発段階では、シリカ粉末を各種
湿式成形法やプレスなどの乾式成形法で成形し焼結して
ガラス化することも行われている。
湿式成形法やプレスなどの乾式成形法で成形し焼結して
ガラス化することも行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】現在工業化されている
製造方法はいずれも、コラムあるいはスラブ状の石英ガ
ラス塊を製造する方法であり、所望の形状を与えるため
には、切断、研削などの機械加工や溶融加工を必要とす
る。
製造方法はいずれも、コラムあるいはスラブ状の石英ガ
ラス塊を製造する方法であり、所望の形状を与えるため
には、切断、研削などの機械加工や溶融加工を必要とす
る。
【０００５】一方、この加工労力を短縮するために、シ
リカ粉末を予め各種成形方法により所望の形状にした
後、焼成して石英ガラスを製造する方法が研究されてお
り、特に、乾式プレス成形を用いた場合、板状などの形
状を面精度よく製造できる可能性がある。しかし、現状
では、プレス成形体にラミネーションや欠けが発生しや
すい、焼成時にクラックが発生する、あるいは、製造さ
れた石英ガラスに大きな気泡が残存するなど種々の問題
があるために工業化に至っていない。
リカ粉末を予め各種成形方法により所望の形状にした
後、焼成して石英ガラスを製造する方法が研究されてお
り、特に、乾式プレス成形を用いた場合、板状などの形
状を面精度よく製造できる可能性がある。しかし、現状
では、プレス成形体にラミネーションや欠けが発生しや
すい、焼成時にクラックが発生する、あるいは、製造さ
れた石英ガラスに大きな気泡が残存するなど種々の問題
があるために工業化に至っていない。
【０００６】本発明はこれらの課題を解決することを目
的としてなされたものであり、特に工業的に有利なプレ
ス成形体を焼成してガラス化する方法における従来の問
題の多くはプレス成形の工程にその起因があり、したが
って成形に適したシリカ粉末を用いることで上記問題を
解決できることに着目して本発明をなすに至ったもので
ある。
的としてなされたものであり、特に工業的に有利なプレ
ス成形体を焼成してガラス化する方法における従来の問
題の多くはプレス成形の工程にその起因があり、したが
って成形に適したシリカ粉末を用いることで上記問題を
解決できることに着目して本発明をなすに至ったもので
ある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するため鋭意検討した結果本発明に到達した。す
なわち、本発明の石英ガラスの製造方法の特徴の一つ
は、シリカ粉末のプレス成形体を焼成して石英ガラスを
製造する方法において、平均粒径が０．５〜１０μｍの
範囲にあり、Ｎａ、Ｋ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ａｌの各不純物が
１ｐｐｍ以下である非晶質シリカ粉末に、ガラス転移点
が−５０℃〜０℃である水溶性アクリル系樹脂を０．１
〜１０重量％添加して造粒し、これを造粒した造粒粉末
を用いて上記プレス成形体を形成するようにしたところ
にある。
を解決するため鋭意検討した結果本発明に到達した。す
なわち、本発明の石英ガラスの製造方法の特徴の一つ
は、シリカ粉末のプレス成形体を焼成して石英ガラスを
製造する方法において、平均粒径が０．５〜１０μｍの
範囲にあり、Ｎａ、Ｋ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ａｌの各不純物が
１ｐｐｍ以下である非晶質シリカ粉末に、ガラス転移点
が−５０℃〜０℃である水溶性アクリル系樹脂を０．１
〜１０重量％添加して造粒し、これを造粒した造粒粉末
を用いて上記プレス成形体を形成するようにしたところ
にある。
【０００８】上記方法においては、ガラス転移点が−５
０℃〜０℃である水溶性アクリル系樹脂を０．１〜１０
重量％添加して造粒した造粒粉末を用いて成形したプレ
ス成形体を用いて石英ガラスを製造するにあたり、この
プレス成形体を、５００〜１３００℃の温度で加熱して
含有する水溶性アクリル系樹脂を分解除去した後、真空
雰囲気下１３００〜１６００℃の温度で加熱焼結する緻
密化処理を行い、ついで窒素ガスあるいはアルゴンガス
の不活性ガス雰囲気下１７００〜１８５０℃の温度で加
熱溶融後、放冷してガラス化することが好ましく、また
用いる非晶質シリカ粉末としては、アルカリ金属ケイ酸
塩水溶液と酸とを反応させて得た非晶質シリカ粉末が好
ましく用いられる。
０℃〜０℃である水溶性アクリル系樹脂を０．１〜１０
重量％添加して造粒した造粒粉末を用いて成形したプレ
ス成形体を用いて石英ガラスを製造するにあたり、この
プレス成形体を、５００〜１３００℃の温度で加熱して
含有する水溶性アクリル系樹脂を分解除去した後、真空
雰囲気下１３００〜１６００℃の温度で加熱焼結する緻
密化処理を行い、ついで窒素ガスあるいはアルゴンガス
の不活性ガス雰囲気下１７００〜１８５０℃の温度で加
熱溶融後、放冷してガラス化することが好ましく、また
用いる非晶質シリカ粉末としては、アルカリ金属ケイ酸
塩水溶液と酸とを反応させて得た非晶質シリカ粉末が好
ましく用いられる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明をさらに詳細に説明
する。
する。
【００１０】本発明で使用されるシリカ粉末は、平均粒
径０．５〜１０μｍの範囲にあり、かつＮａ、Ｋ、Ｆ
ｅ、Ｔｉ、Ａｌの各不純物が１ｐｐｍ以下である微細な
高純度粉末であることが必要である。平均粒径が上記範
囲とされる理由は、粉末成形を可能とするためであり、
この範囲外の平均粒径をもつシリカ粉末ではプレス成形
が不可能ないし困難となる。ここでいう「平均粒径」
は、例えば粉末を液体に十分分散させて光散乱から測定
される一次粒子の粒子径の平均値をいい、造粒操作によ
って得られる二次粒子を対象とするものではない。
径０．５〜１０μｍの範囲にあり、かつＮａ、Ｋ、Ｆ
ｅ、Ｔｉ、Ａｌの各不純物が１ｐｐｍ以下である微細な
高純度粉末であることが必要である。平均粒径が上記範
囲とされる理由は、粉末成形を可能とするためであり、
この範囲外の平均粒径をもつシリカ粉末ではプレス成形
が不可能ないし困難となる。ここでいう「平均粒径」
は、例えば粉末を液体に十分分散させて光散乱から測定
される一次粒子の粒子径の平均値をいい、造粒操作によ
って得られる二次粒子を対象とするものではない。
【００１１】また、含有されるＮａ、Ｋ、Ｆｅ、Ｔｉ、
Ａｌの各不純物は１ｐｐｍ以下であることが必要であ
り、これらの各不純物が１ｐｐｍを越えるシリカ粉末を
用いると、紫外線領域の光透過率が低下する傾向が大き
くなって、半導体製造にこの高純度透明ガラスを使用す
る場合には、製造が適当に行えないという不具合を招く
ために好ましくない。このような高純度粉末は、通常、
合成法により得られる。合成法としては、アルカリ金属
ケイ酸水溶液（水ガラス）を酸と反応させることにより
アルカリ金属を除去してシリカを得る方法、ＳｉＣｌ4
を加水分解してシリカとする方法、シリコンアルコキシ
ドを加水分解してシリカとする方法が挙げられるが、工
業的規模の生産には、ナトリウム，カリウム，リチウム
等のアルカリ金属と二酸化珪素からなるアルカリ金属ケ
イ酸塩水溶液（水ガラス）を硫酸，硝酸，塩酸等の無機
酸と反応させる方法で得られるものが好適である。
Ａｌの各不純物は１ｐｐｍ以下であることが必要であ
り、これらの各不純物が１ｐｐｍを越えるシリカ粉末を
用いると、紫外線領域の光透過率が低下する傾向が大き
くなって、半導体製造にこの高純度透明ガラスを使用す
る場合には、製造が適当に行えないという不具合を招く
ために好ましくない。このような高純度粉末は、通常、
合成法により得られる。合成法としては、アルカリ金属
ケイ酸水溶液（水ガラス）を酸と反応させることにより
アルカリ金属を除去してシリカを得る方法、ＳｉＣｌ4
を加水分解してシリカとする方法、シリコンアルコキシ
ドを加水分解してシリカとする方法が挙げられるが、工
業的規模の生産には、ナトリウム，カリウム，リチウム
等のアルカリ金属と二酸化珪素からなるアルカリ金属ケ
イ酸塩水溶液（水ガラス）を硫酸，硝酸，塩酸等の無機
酸と反応させる方法で得られるものが好適である。
【００１２】本発明においては、プレス成形性を良好と
するために、上記非晶質シリカ粉末には、ガラス転移点
が−５０℃〜０℃の水溶性アクリル系樹脂が０．１〜１
０重量％（いずれも乾燥状態での重量比）の割合になる
ように添加される。添加材として水溶性アクリル系樹脂
が選択されるのは、粉末の造粒のためにシリカ粉末を水
に分散させスラリー化する必要があり、このスラリー化
の際に水溶性のアクリル系樹脂はシリカスラリーとの均
一な混合が容易なためである。このような水溶性アクリ
ル系樹脂としては、ポリアクリル酸エステル，ポリメタ
クリル酸エステル，メトキシメチルメタクリレートとア
クリル酸との重合体等が例示される。
するために、上記非晶質シリカ粉末には、ガラス転移点
が−５０℃〜０℃の水溶性アクリル系樹脂が０．１〜１
０重量％（いずれも乾燥状態での重量比）の割合になる
ように添加される。添加材として水溶性アクリル系樹脂
が選択されるのは、粉末の造粒のためにシリカ粉末を水
に分散させスラリー化する必要があり、このスラリー化
の際に水溶性のアクリル系樹脂はシリカスラリーとの均
一な混合が容易なためである。このような水溶性アクリ
ル系樹脂としては、ポリアクリル酸エステル，ポリメタ
クリル酸エステル，メトキシメチルメタクリレートとア
クリル酸との重合体等が例示される。
【００１３】また、添加される水溶性アクリル系樹脂が
そのガラス転移点を上記範囲とされるのは、プレス成形
体の密度が、最終的に得られるガラスの性状に大きく影
響を及ぼすことに原因する。すなわち、成形体密度が低
いと１００μｍ径以上の大きな気泡が多数生じたり、ガ
ラス全体が大きく歪んでしまうが、成形体密度を高める
とこのような現象を避けることができるからである。他
方、ガラス転移点が常温あるいはそれ以上の温度である
水溶性アクリル系樹脂をシリカ粉末に添加すると、無添
加の場合に比べて、クラックなどの欠陥の発生を抑え、
密度の高いプレス成形体を得ることは可能ではあるが、
得られるガラスにおける気泡、変形の発生を抑制するに
は十分ではない。本発明においては常温よりも十分に低
い−５０℃〜０℃のガラス転移点の水溶性アクリル系樹
脂を用いるので、樹脂自身が大きく塑性変形するため成
形体の密度はより大幅に向上し、このような成形体を焼
成することにより良質のガラスを得ることができる。こ
れらの理由から、本発明においてはガラス転移点が上記
範囲の水溶性アクリル系樹脂が好ましく用いられる。
そのガラス転移点を上記範囲とされるのは、プレス成形
体の密度が、最終的に得られるガラスの性状に大きく影
響を及ぼすことに原因する。すなわち、成形体密度が低
いと１００μｍ径以上の大きな気泡が多数生じたり、ガ
ラス全体が大きく歪んでしまうが、成形体密度を高める
とこのような現象を避けることができるからである。他
方、ガラス転移点が常温あるいはそれ以上の温度である
水溶性アクリル系樹脂をシリカ粉末に添加すると、無添
加の場合に比べて、クラックなどの欠陥の発生を抑え、
密度の高いプレス成形体を得ることは可能ではあるが、
得られるガラスにおける気泡、変形の発生を抑制するに
は十分ではない。本発明においては常温よりも十分に低
い−５０℃〜０℃のガラス転移点の水溶性アクリル系樹
脂を用いるので、樹脂自身が大きく塑性変形するため成
形体の密度はより大幅に向上し、このような成形体を焼
成することにより良質のガラスを得ることができる。こ
れらの理由から、本発明においてはガラス転移点が上記
範囲の水溶性アクリル系樹脂が好ましく用いられる。
【００１４】添加量は、１０重量％よりも多い場合には
プレス成形後の脱樹脂のための加熱において成形体にク
ラックが発生したり、得られたガラスに無数の大きな気
泡が発生する問題を招き、他方、添加量が０．１重量％
未満では効果が不十分であるため、上記の範囲とされ
る。
プレス成形後の脱樹脂のための加熱において成形体にク
ラックが発生したり、得られたガラスに無数の大きな気
泡が発生する問題を招き、他方、添加量が０．１重量％
未満では効果が不十分であるため、上記の範囲とされ
る。
【００１５】上記のシリカ粉末と水溶性アクリル系樹脂
を混合したスラリーは、限定されるものではないがスプ
レードライヤー等の造粒装置を用いて二次粒子に造粒さ
れて造粒粉末とされる。二次粒子に造粒するのは、粉末
の流動性を高めることによって、例えばプレス成形金型
への充填を容易とし、より高い密度の成形体が得られる
ようにするためであり、造粒粉末の粒子径（二次粒子
径）は一般に３０〜２００μｍとされるのが好ましい場
合が多い。
を混合したスラリーは、限定されるものではないがスプ
レードライヤー等の造粒装置を用いて二次粒子に造粒さ
れて造粒粉末とされる。二次粒子に造粒するのは、粉末
の流動性を高めることによって、例えばプレス成形金型
への充填を容易とし、より高い密度の成形体が得られる
ようにするためであり、造粒粉末の粒子径（二次粒子
径）は一般に３０〜２００μｍとされるのが好ましい場
合が多い。
【００１６】造粒された二次粒子の粉末（造粒粉末）
は、適宜の金型等の成形型に充填されて所定形状のプレ
ス成形体に成形される。成形圧は限定されるものではな
いが一般的には２００〜２０００ｋｇ／ｃｍ2 、好まし
くは５００〜１０００ｋｇ／ｃｍ2 程度とされるのがよ
い。
は、適宜の金型等の成形型に充填されて所定形状のプレ
ス成形体に成形される。成形圧は限定されるものではな
いが一般的には２００〜２０００ｋｇ／ｃｍ2 、好まし
くは５００〜１０００ｋｇ／ｃｍ2 程度とされるのがよ
い。
【００１７】成形体は、プレス成形後５００〜１３００
℃にて加熱し、含まれているアクリル系樹脂を除去する
脱樹脂処理が行われる。この脱樹脂処理時の雰囲気は大
気中とすることが良い。焼成後の成形体にアクリル系樹
脂が残存すると、最終的に得られるガラスに炭素分が残
り黒点となって現れ、また気泡発生の原因になるため該
脱樹脂処理は必要十分に行われることが望ましく、上記
温度範囲において通常２〜２０時間、好ましくは５〜１
０時間保持される。
℃にて加熱し、含まれているアクリル系樹脂を除去する
脱樹脂処理が行われる。この脱樹脂処理時の雰囲気は大
気中とすることが良い。焼成後の成形体にアクリル系樹
脂が残存すると、最終的に得られるガラスに炭素分が残
り黒点となって現れ、また気泡発生の原因になるため該
脱樹脂処理は必要十分に行われることが望ましく、上記
温度範囲において通常２〜２０時間、好ましくは５〜１
０時間保持される。
【００１８】脱樹脂処理された成形体をガラス化するた
めの熱処理は、該成形体を平坦度の高いカーボン製平板
の上に置いて行われる。室温から１３００〜１６００℃
まで真空雰囲気中で加熱して緻密化させた後、引き続い
て窒素ガスあるいはアルゴンガスの不活性ガス雰囲気下
で１７００〜１８５０℃まで昇温して緻密化した成形体
を加熱溶融し、一定時間保持した後、放冷することによ
り目的とする透明石英ガラスを得ることができる。緻密
化のための熱処理は、１３００〜１６００℃で１〜５時
間実施することが好ましい。また溶融のための熱処理
は、１７００〜１８５０℃で好ましくは３０分以内、よ
り好ましく５〜２０分の間、保持することが好ましい。
この溶融温度の範囲を規定するのは、１７００℃より低
温では、しばしば結晶化による亀裂が発生し、他方、１
８５０℃より高温では、溶融状態での粘性が大きく低下
するため、所望の形状のガラスを得ることが困難になる
からである。
めの熱処理は、該成形体を平坦度の高いカーボン製平板
の上に置いて行われる。室温から１３００〜１６００℃
まで真空雰囲気中で加熱して緻密化させた後、引き続い
て窒素ガスあるいはアルゴンガスの不活性ガス雰囲気下
で１７００〜１８５０℃まで昇温して緻密化した成形体
を加熱溶融し、一定時間保持した後、放冷することによ
り目的とする透明石英ガラスを得ることができる。緻密
化のための熱処理は、１３００〜１６００℃で１〜５時
間実施することが好ましい。また溶融のための熱処理
は、１７００〜１８５０℃で好ましくは３０分以内、よ
り好ましく５〜２０分の間、保持することが好ましい。
この溶融温度の範囲を規定するのは、１７００℃より低
温では、しばしば結晶化による亀裂が発生し、他方、１
８５０℃より高温では、溶融状態での粘性が大きく低下
するため、所望の形状のガラスを得ることが困難になる
からである。
【００１９】
【実施例】以下の実施例により、本発明を具体的に説明
するが、本発明はこれらの実施例により、何等限定され
るものでない。
するが、本発明はこれらの実施例により、何等限定され
るものでない。
【００２０】実施例１ ケイ酸ソーダと酸を反応させた後、加熱処理、粉砕して
平均粒径１．６μｍに調製した非晶質シリカ粉末（日東
化学工業製、商品名シリカエースＡ、含有不純物の分析
結果は下記表１に示す）を水に分散させ、５０重量％の
スラリーを調製した。
平均粒径１．６μｍに調製した非晶質シリカ粉末（日東
化学工業製、商品名シリカエースＡ、含有不純物の分析
結果は下記表１に示す）を水に分散させ、５０重量％の
スラリーを調製した。
【００２１】
【表１】
【００２２】このスラリーに、ガラス転移点が−８℃で
あるアクリル共重合樹脂水溶液（中央理化工業製、商品
名リカボンドＳＡ−２００）を、アクリル共重合樹脂が
シリカ粉末中に２重量％（乾燥重量比：以下同様）含ま
れるように添加し、十分に撹拌した。
あるアクリル共重合樹脂水溶液（中央理化工業製、商品
名リカボンドＳＡ−２００）を、アクリル共重合樹脂が
シリカ粉末中に２重量％（乾燥重量比：以下同様）含ま
れるように添加し、十分に撹拌した。
【００２３】撹拌後、スプレードライヤーを用いて造粒
し（平均造粒粒子径：７０μｍ）、プレス成形用の二次
粉末（造粒粉末）を得た。この粉末を金型に充填し、一
軸プレス機で５００ｋｇ／ｃｍ2 の圧力を印加して、２
００×２００×１．５ｍｍ（厚さ）の大きさの成形体を
得た。成形体を目視観察したところ周辺部のクラックは
認められなかった。
し（平均造粒粒子径：７０μｍ）、プレス成形用の二次
粉末（造粒粉末）を得た。この粉末を金型に充填し、一
軸プレス機で５００ｋｇ／ｃｍ2 の圧力を印加して、２
００×２００×１．５ｍｍ（厚さ）の大きさの成形体を
得た。成形体を目視観察したところ周辺部のクラックは
認められなかった。
【００２４】この成形体を大気中、１０５０℃に１０時
間保持して成形体中のアクリル共重合樹脂を脱樹脂し
た。なお、脱樹脂後の成形体の密度は１．３５ｇ／ｃｍ
3 であった。これをカーボン平板（２２５×２２５×５
ｍｍ（厚さ）：東洋炭素社製，Ｅ２５２で作製）上に載
せて電気炉に入れ、真空中１４５０℃まで１００℃／ｈ
ｒで昇温して５時間保持した後、炉内を窒素ガス雰囲気
とし、１８００℃まで３００℃／ｈｒで昇温して５分間
保持し、石英ガラスを得た。
間保持して成形体中のアクリル共重合樹脂を脱樹脂し
た。なお、脱樹脂後の成形体の密度は１．３５ｇ／ｃｍ
3 であった。これをカーボン平板（２２５×２２５×５
ｍｍ（厚さ）：東洋炭素社製，Ｅ２５２で作製）上に載
せて電気炉に入れ、真空中１４５０℃まで１００℃／ｈ
ｒで昇温して５時間保持した後、炉内を窒素ガス雰囲気
とし、１８００℃まで３００℃／ｈｒで昇温して５分間
保持し、石英ガラスを得た。
【００２５】得られたガラス（サイズ：１８０×１８０
×１．２５ｍｍ（厚さ））について、平坦度、厚さむら
を測定した結果を表２に示す。
×１．２５ｍｍ（厚さ））について、平坦度、厚さむら
を測定した結果を表２に示す。
【００２６】
【表２】
【００２７】なお、ここでいう平坦度とは、表面粗さ、
反りおよびうねりの３つの量で表され、反りとはガラス
板内に１〜２回現れる大きな周期の変形、うねりとは反
りよりも短い周期の凹凸、表面粗さとはうねりよりもさ
らに短い周期の表面の凹凸であり、それらの値は１周期
内の高さの最大値と最小値の差で定義される。厚さむら
とは、ガラス板指定点５点以上で厚さを測定した時の最
大値と最小値の差で定義される。また、ガラス中の不純
物分析を行い、表３の結果を得た。また、気泡を目視検
査したところ、１００μｍ径の気泡が１個観察されたの
みであった。
反りおよびうねりの３つの量で表され、反りとはガラス
板内に１〜２回現れる大きな周期の変形、うねりとは反
りよりも短い周期の凹凸、表面粗さとはうねりよりもさ
らに短い周期の表面の凹凸であり、それらの値は１周期
内の高さの最大値と最小値の差で定義される。厚さむら
とは、ガラス板指定点５点以上で厚さを測定した時の最
大値と最小値の差で定義される。また、ガラス中の不純
物分析を行い、表３の結果を得た。また、気泡を目視検
査したところ、１００μｍ径の気泡が１個観察されたの
みであった。
【００２８】
【表３】
【００２９】実施例２ 実施例１と同様の手法で調製した平均粒径５μｍの非晶
質シリカ粉末（日東化学工業製、商品名シリカエース
Ａ、含有不純物の分析結果は下記表１に示す）に実施例
１と同様の操作を施して、実施例１で用いたアクリル共
重合樹脂が２重量％含有されたプレス成形用の二次粉末
（造粒粒子径：１５０μｍ）を得た。この粉末を金型に
充填し、一軸プレス機で５００ｋｇ／ｃｍ2 の圧力を印
加して、２００×２００×１．５ｍｍ（厚さ）の大きさ
の成形体を得た。成形体を目視観察したところ周辺部の
クラックは認められなかった。
質シリカ粉末（日東化学工業製、商品名シリカエース
Ａ、含有不純物の分析結果は下記表１に示す）に実施例
１と同様の操作を施して、実施例１で用いたアクリル共
重合樹脂が２重量％含有されたプレス成形用の二次粉末
（造粒粒子径：１５０μｍ）を得た。この粉末を金型に
充填し、一軸プレス機で５００ｋｇ／ｃｍ2 の圧力を印
加して、２００×２００×１．５ｍｍ（厚さ）の大きさ
の成形体を得た。成形体を目視観察したところ周辺部の
クラックは認められなかった。
【００３０】この成形体を大気中、１０５０℃に１０時
間保持して成形体中のアクリル共重合樹脂を脱樹脂し
た。なお、脱樹脂後の成形体密度は１．３２ｇ／ｃｍ3
であった。
間保持して成形体中のアクリル共重合樹脂を脱樹脂し
た。なお、脱樹脂後の成形体密度は１．３２ｇ／ｃｍ3
であった。
【００３１】次いでこの成形体に実施例１と同じ操作を
施して石英ガラスを得た。得られたガラス（サイズ：１
８０×１８０×１．２５ｍｍ（厚さ））について、平坦
度、厚さむらを測定した結果を表２に示す。また、ガラ
ス中の不純物分析を行い、表３の結果を得た。
施して石英ガラスを得た。得られたガラス（サイズ：１
８０×１８０×１．２５ｍｍ（厚さ））について、平坦
度、厚さむらを測定した結果を表２に示す。また、ガラ
ス中の不純物分析を行い、表３の結果を得た。
【００３２】また、気泡を目視検査したところ、１５０
μｍ径の気泡が１個観察されたのみであった。
μｍ径の気泡が１個観察されたのみであった。
【００３３】実施例３ 実施例１で調製したプレス成形用の二次粉末を、金型に
充填し、一軸プレス機で５００ｋｇ／ｃｍ2 の圧力を印
加し、金型から成形体を取り出した。さらにこの成形体
をゴム製の袋に装填して、冷間静水圧プレスで２０００
ｋｇ／ｃｍ2 の圧力を印加し、２００×２００×１０．
０ｍｍ（厚さ）の大きさの成形体を得た。成形体を目視
観察したところ周辺部のクラックは認められなかった。
充填し、一軸プレス機で５００ｋｇ／ｃｍ2 の圧力を印
加し、金型から成形体を取り出した。さらにこの成形体
をゴム製の袋に装填して、冷間静水圧プレスで２０００
ｋｇ／ｃｍ2 の圧力を印加し、２００×２００×１０．
０ｍｍ（厚さ）の大きさの成形体を得た。成形体を目視
観察したところ周辺部のクラックは認められなかった。
【００３４】この成形体を大気中、１０５０℃に１０時
間保持して成形体中のアクリル共重合樹脂を脱樹脂し
た。なお、脱樹脂後の成形体密度は１．４０ｇ／ｃｍ3
であった。
間保持して成形体中のアクリル共重合樹脂を脱樹脂し
た。なお、脱樹脂後の成形体密度は１．４０ｇ／ｃｍ3
であった。
【００３５】これに実施例１と同じ操作を施して石英ガ
ラスを得た。得られたガラス（サイズ１８３×１８３×
８．３０ｍｍ（厚さ））について、平坦度、厚さむらを
測定した結果を表２に示す。また、ガラス中の不純物分
析を行い、表３の結果を得た。また、気泡を目視検査し
たところ、５０μｍ径の気泡が１個観察されたのみであ
った。
ラスを得た。得られたガラス（サイズ１８３×１８３×
８．３０ｍｍ（厚さ））について、平坦度、厚さむらを
測定した結果を表２に示す。また、ガラス中の不純物分
析を行い、表３の結果を得た。また、気泡を目視検査し
たところ、５０μｍ径の気泡が１個観察されたのみであ
った。
【００３６】比較例１ 実施例１と同一の非晶質シリカ粉末を水に分散させ、５
０重量％のスラリーを調製した。このスラリーに、ガラ
ス転移点が１７℃であるアクリル共重合樹脂水溶液（中
央理化工業製、商品名リカボンドＳＡ−２０３）を、乾
燥時においてアクリル共重合樹脂がシリカ粉末中に２重
量％含まれるように添加し、十分に撹拌した。撹拌後、
スプレードライヤーを用いて造粒し（平均造粒粒子径：
７０μｍ）、プレス成形用の二次粉末を得た。この粉末
を金型に充填し、一軸プレス機で５００ｋｇ／ｃｍ2 の
圧力を印加して、２００×２００×１．５ｍｍ（厚さ）
の大きさの成形体を得た。この成形体を大気中、１０５
０℃に１０時間保持して成形体中のアクリル共重合樹脂
を脱樹脂した。なお、脱樹脂後の成形体密度は１．１５
ｇ／ｃｍ3 であった。
０重量％のスラリーを調製した。このスラリーに、ガラ
ス転移点が１７℃であるアクリル共重合樹脂水溶液（中
央理化工業製、商品名リカボンドＳＡ−２０３）を、乾
燥時においてアクリル共重合樹脂がシリカ粉末中に２重
量％含まれるように添加し、十分に撹拌した。撹拌後、
スプレードライヤーを用いて造粒し（平均造粒粒子径：
７０μｍ）、プレス成形用の二次粉末を得た。この粉末
を金型に充填し、一軸プレス機で５００ｋｇ／ｃｍ2 の
圧力を印加して、２００×２００×１．５ｍｍ（厚さ）
の大きさの成形体を得た。この成形体を大気中、１０５
０℃に１０時間保持して成形体中のアクリル共重合樹脂
を脱樹脂した。なお、脱樹脂後の成形体密度は１．１５
ｇ／ｃｍ3 であった。
【００３７】これに実施例１と同じ操作を施して石英ガ
ラスを得た。得られたガラス（サイズ：１８０×１８０
×１．２５ｍｍ（厚さ））について、平坦度、厚さむら
を測定した結果を表２に示す。また、気泡を目視検査し
たところ、１００μｍ径以上の気泡が５００個観察され
た。
ラスを得た。得られたガラス（サイズ：１８０×１８０
×１．２５ｍｍ（厚さ））について、平坦度、厚さむら
を測定した結果を表２に示す。また、気泡を目視検査し
たところ、１００μｍ径以上の気泡が５００個観察され
た。
【００３８】比較例２ 実施例１と同一の非晶質シリカ粉末を水に分散させ、５
０重量％のスラリーを調製した。このスラリーをスプレ
ードライヤーを用いて造粒し（平均造粒粒子径：７０μ
ｍ）、プレス成形用の二次粉末を得た。この粉末を金型
に充填し、一軸プレス機で５００ｋｇ／ｃｍ2 の圧力を
印加して、２００×２００×１．５ｍｍ（厚さ）の大き
さの成形体を得た。得られた成形体の周辺部には細かな
クラックが多数発生していた。この成形体を大気中、１
０５０℃に１０時間保持した。なお、焼成後の成形体密
度は１．１２ｇ／ｃｍ3 であった。
０重量％のスラリーを調製した。このスラリーをスプレ
ードライヤーを用いて造粒し（平均造粒粒子径：７０μ
ｍ）、プレス成形用の二次粉末を得た。この粉末を金型
に充填し、一軸プレス機で５００ｋｇ／ｃｍ2 の圧力を
印加して、２００×２００×１．５ｍｍ（厚さ）の大き
さの成形体を得た。得られた成形体の周辺部には細かな
クラックが多数発生していた。この成形体を大気中、１
０５０℃に１０時間保持した。なお、焼成後の成形体密
度は１．１２ｇ／ｃｍ3 であった。
【００３９】これに実施例１と同じ操作を施して石英ガ
ラスを得た。得られたガラス（サイズ：１８０×１８０
×１．２５ｍｍ（厚さ））について、平坦度、厚さむら
を測定した結果を表２に示す。また、気泡を目視検査し
たところ、１００μｍ径以上の気泡が６００個観察され
た。
ラスを得た。得られたガラス（サイズ：１８０×１８０
×１．２５ｍｍ（厚さ））について、平坦度、厚さむら
を測定した結果を表２に示す。また、気泡を目視検査し
たところ、１００μｍ径以上の気泡が６００個観察され
た。
【００４０】実施例４ 実施例１及び２で得られたガラス板を各々１０枚研磨
し、厚さ１．１ｍｍの基板ガラスを作製した。得られた
基板ガラスは表面粗さ０．００５μｍ、うねり１３μ
ｍ、厚さむら５０μｍであった。比較のため、比較例１
及び比較例２によるガラス板を同様の面精度まで研磨し
たところ、約２倍の研磨工程が必要であった。
し、厚さ１．１ｍｍの基板ガラスを作製した。得られた
基板ガラスは表面粗さ０．００５μｍ、うねり１３μ
ｍ、厚さむら５０μｍであった。比較のため、比較例１
及び比較例２によるガラス板を同様の面精度まで研磨し
たところ、約２倍の研磨工程が必要であった。
【００４１】
【発明の効果】以上のように本発明の製造方法によれ
ば、工業生産的に有利であるプレス成形法を用いて気泡
量、変形量が極めて少ない透明石英ガラスを作製するこ
とができるという効果が得られる。
ば、工業生産的に有利であるプレス成形法を用いて気泡
量、変形量が極めて少ない透明石英ガラスを作製するこ
とができるという効果が得られる。
【００４２】したがって、各種半導体製造用治具の構成
材料、ポリシリコンＴＦＴ用やカラーフィルター用など
の液晶表示用基板、フォトマスクなどに利用できる透明
石英ガラスを安価に提供することが可能となる。
材料、ポリシリコンＴＦＴ用やカラーフィルター用など
の液晶表示用基板、フォトマスクなどに利用できる透明
石英ガラスを安価に提供することが可能となる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原 幸伸 青森県八戸市江陽三丁目１番109号 日東 化学工業株式会社内 (72)発明者 長田 裕也 茨城県土浦市富士崎１−18−７ (72)発明者 工藤 正行 茨城県稲敷郡江戸崎町月出里447−22 (72)発明者 加茂 賢治 茨城県つくば市天久保２丁目４−17 (72)発明者 岡村 敏彦 茨城県つくば市天久保２丁目４−17 (72)発明者 津久間 孝次 茨城県土浦市富士崎１−18−７−901 (72)発明者 須藤 一 山形県山形市十日町２丁目４−７ (72)発明者 菊地 義一 山形県寒河江市大字寒河江字鶴田43−７
Claims (3)
- 【請求項１】 シリカ粉末のプレス成形体を焼成して石
英ガラスを製造する方法において、平均粒径が０．５〜
１０μｍの範囲にあり、かつＮａ、Ｋ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ａ
ｌの各不純物が１ｐｐｍ以下である非晶質シリカ粉末
に、ガラス転移点が−５０℃〜０℃である水溶性アクリ
ル系樹脂を０．１〜１０重量％添加し、これを造粒した
造粒粉末を用いて上記プレス成形体を形成することを特
徴とする石英ガラスの製造方法。 - 【請求項２】 請求項１において、水溶性アクリル系樹
脂を０．１〜１０重量％含有する造粒粉末により形成し
た上記プレス成形体を、５００〜１３００℃の温度で加
熱して含有する水溶性アクリル系樹脂を分解除去した
後、真空雰囲気下１３００〜１６００℃の温度で加熱焼
結する緻密化処理を行い、ついで窒素ガスあるいはアル
ゴンガスの不活性ガス雰囲気下１７００〜１８５０℃の
温度で加熱溶融後、放冷してガラス化することを特徴と
する石英ガラスの製造方法。 - 【請求項３】 請求項１又は２において、非晶質シリカ
粉末は、アルカリ金属ケイ酸塩水溶液と酸とを反応させ
て得た非晶質シリカ粉末であることを特徴とする石英ガ
ラスの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19745395A JPH0948623A (ja) | 1995-08-02 | 1995-08-02 | 石英ガラスの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19745395A JPH0948623A (ja) | 1995-08-02 | 1995-08-02 | 石英ガラスの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0948623A true JPH0948623A (ja) | 1997-02-18 |
Family
ID=16374769
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19745395A Pending JPH0948623A (ja) | 1995-08-02 | 1995-08-02 | 石英ガラスの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0948623A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003037807A1 (fr) * | 2001-10-30 | 2003-05-08 | Nippon Sheet Glass Co., Ltd. | Procede de production de verre de silice |
| JP2007070201A (ja) * | 2005-09-09 | 2007-03-22 | Yokohama National Univ | 透明シリカ焼結体とその製造方法 |
| EP2070883A4 (en) * | 2006-09-11 | 2012-09-12 | Tosoh Corp | QUARTZ GLASS AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR |
| JP2018002526A (ja) * | 2016-06-30 | 2018-01-11 | クアーズテック株式会社 | シリカ焼結体 |
| JP2020169103A (ja) * | 2019-04-01 | 2020-10-15 | 信越化学工業株式会社 | 成型可能な透明シリカガラス用組成物、透明シリカガラス及びその製造方法 |
| JP2022052419A (ja) * | 2020-09-23 | 2022-04-04 | 三菱ケミカル株式会社 | 透明ガラスの製造方法 |
| KR20230064208A (ko) * | 2021-11-03 | 2023-05-10 | 목포대학교산학협력단 | 비정질 실리카 나노 분말을 이용한 투명한 실리카 소결체의 제조방법 |
-
1995
- 1995-08-02 JP JP19745395A patent/JPH0948623A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003037807A1 (fr) * | 2001-10-30 | 2003-05-08 | Nippon Sheet Glass Co., Ltd. | Procede de production de verre de silice |
| GB2398564A (en) * | 2001-10-30 | 2004-08-25 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | Method for producing silica glass |
| GB2398564B (en) * | 2001-10-30 | 2005-07-20 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | Method for producing silica glass |
| JP2007070201A (ja) * | 2005-09-09 | 2007-03-22 | Yokohama National Univ | 透明シリカ焼結体とその製造方法 |
| EP2070883A4 (en) * | 2006-09-11 | 2012-09-12 | Tosoh Corp | QUARTZ GLASS AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR |
| JP2018002526A (ja) * | 2016-06-30 | 2018-01-11 | クアーズテック株式会社 | シリカ焼結体 |
| JP2020169103A (ja) * | 2019-04-01 | 2020-10-15 | 信越化学工業株式会社 | 成型可能な透明シリカガラス用組成物、透明シリカガラス及びその製造方法 |
| JP2022052419A (ja) * | 2020-09-23 | 2022-04-04 | 三菱ケミカル株式会社 | 透明ガラスの製造方法 |
| KR20230064208A (ko) * | 2021-11-03 | 2023-05-10 | 목포대학교산학협력단 | 비정질 실리카 나노 분말을 이용한 투명한 실리카 소결체의 제조방법 |
| WO2023080306A1 (ko) * | 2021-11-03 | 2023-05-11 | 목포대학교산학협력단 | 비정질 실리카 나노 분말을 이용한 투명한 실리카 소결체의 제조방법 |
| JP2024539762A (ja) * | 2021-11-03 | 2024-10-30 | モッポ ナショナル ユニバーシティ インダストリー－アカデミア コーオペレイション グループ | 非晶質シリカナノ粉末を用いた透明なシリカ焼結体の製造方法 |
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