WO1994003404A1 - Plaque en verre de quartz de grandes dimensions et a haute purete, et procede et appareil de fabrication - Google Patents

Plaque en verre de quartz de grandes dimensions et a haute purete, et procede et appareil de fabrication Download PDF

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Yosiaki Ise
Kazuo Asajima
Shinichi Okosi
Hiroyuki Kimura
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Shin Etsu Quartz Products Co Ltd
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Definitions

  • the present invention relates to a large-sized quartz glass plate, a method of manufacturing the same, and a manufacturing apparatus thereof, and more particularly, to a transparent and high-purity flat large-sized quartz glass plate, a manufacturing method and a manufacturing apparatus thereof.
  • ⁇ I do not like the adhesion of impurities such as wafers.
  • ⁇ Square tank for cleaning purity materials, large diameter quartz glass windows, lamp covers, etc. are made of high-purity and transparent large flat quartz glass. Manufactured using plates.
  • Quartz glass used in these materials has a high viscosity even at low temperatures compared to other glasses, and is difficult to mold or cast in a molten state, so that it is difficult to obtain a plate material.
  • Quartz glass is a material with excellent transparency and light transmittance. Especially for applications such as open windows and lamp covers, it is required to have almost optically good transparency. Rough and non-transparent plate materials need to be transparentized by, for example, rough polishing, followed by mirror polishing with abrasive grains or surface melting treatment with a flame, but this transparent processing is extremely troublesome. In addition to requiring labor and time, impurities and metal elements that become semiconductor poisons are liable to be mixed during polishing by the abrasive grains, and cracking due to thermal strain occurs in the surface melting treatment by flame, so that it is industrially required. Markedly unsatisfactory It is profitable.
  • the block body is manufactured by melting and integrating a ground powder of natural quartzite in a predetermined mold, impurities or reaction gas generated from the mold body and residual gas in the central portion of the melt are reduced. Bubbles are likely to remain in the viscous quartz glass melt, and this tendency is more remarkable as the block becomes larger. Therefore, foreign substances and bubbles naturally appear in the large plate cut out from the block. It is difficult to apply this product to products requiring high transparency, such as open windows and lamp covers made of quartz glass, using this plate material.
  • the size of a block that can be formed is substantially limited due to lack of mechanical strength and heat resistance of a mold used for fusion and integration.
  • a large amount of expensive quartz glass is lost as a large cutting margin because the thickness of the diamond cutter is necessary, and only an uneconomical plate that is extremely disadvantageous industrially can be obtained. Therefore, it is also difficult to manufacture large quartz glass plates.
  • the size of the cleaning square tank that can be formed from such a quartz glass plate is also limited, and it is becoming impossible to cope with an increase in the diameter of the semiconductor or wafer to be cleaned.
  • a quartz glass tube 100 is cut out in the axial direction or cut into two, and a quartz glass rod is welded to the center of the periphery.
  • the handle 101 is held and the dissected quartz glass tube 100 is heated and softened as a whole.
  • the softened portion 100a was pressed and flattened using a carbon trowel I04 or the like on a forceps table 103 while heating and softening a portion of the portion, and the above operation was repeated and the handle was repeated.
  • the other part While changing the welding position of 101, the other part is gradually flattened to form a quartz glass plate, or the quartz glass tube 100, which is entirely opened in the once bent plate shape, is heated.
  • the thickness and size of the flattened quartz glass are necessarily limited.
  • the maximum size is, for example, 300 x 300
  • the limit is about mm, and the work requires labor and effort.
  • the flattening is performed while pressing a carbon trowel or a carbon flat plate. Because of flattening, scratches due to contact with carbon trowels and carbon flat plates, irregularities on the carbon surface remain, and the surface becomes rough, and undulations due to unevenness of the flattening occur. In addition, the flattening and flattening are inferior, and the carbon iron or carbon flat plate comes into pressure contact with the upper surface of the quartz glass plate. It is. In addition, the residual impurities not only act as semiconductor poisons but also promote crystallization of the quartz glass itself, causing opacity (devitrification) due to the occurrence of microcracks due to local crystallization, and transparency. There was also a serious problem for applications requiring high performance.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned drawbacks of the related art, and has as its object to provide a large, low-purity quartz glass plate free of bubbles, a method for producing the same, and a production apparatus therefor.
  • Another object of the present invention is to provide a quartz glass plate which has no undulation on its surface, is smooth and has high flatness, and a method and apparatus for manufacturing the same.
  • a quartz glass tube 1 having a notch 1a, preferably a band, cut out over a predetermined width in the tube axis direction is prepared. From the predetermined portion of the tube 1 along the circumferential direction of the tube, while being heated and softened in a strip shape over the entire width in the axial direction of the tube, the glass tube is pulled from the predetermined portion substantially tangentially to the circumference of the glass tube. It is characterized by flattening the glass tube 1.
  • the glass tube 1 is fixed, and while the heating element to be heated and softened in a belt shape over the entire width in the axial direction of the tube is circulated in the circumferential direction, the tension member is spirally circulated following the heating member.
  • the heating elements 3 A and 3 B are fixed in position near the notch start end 1 b of the quartz glass tube 1.
  • the pulling means 2 which fixes the glass tube 1 start end 1 b, follows the glass tube 1 in a substantially tangential direction from the notch start end 1 b. It is preferable that the glass tube 1 is stretched in a straight line, thereby flattening the glass tube 1.
  • the initial heating position of the heating elements 3A and 3B does not necessarily need to be set at the notch start end 1b, for example, the pulling means 2 grips the notch start end 1b.
  • the notch start end 1b may not be directly heated.
  • the notch start end 1b which is separated from the gripping portion, starts heating slightly upward. You may.
  • the peripheral speed of the glass tube 1 and the pulling speed of the pulling means 2 do not necessarily need to be the same speed, and the thickness of the formed flat plate can be determined with respect to the thickness of the glass tube 1 by appropriately determining. However, it is possible to make the thickness thicker or thinner.
  • a thin large flat glass plate can be formed.
  • the tension means 2 force s a force capable of directly gripping the notch start end 1 b of the quartz glass tube 1
  • the grip portion is a metal
  • impurities are generated from the grip portion by heat during heating and softening. Since it is difficult to form a quartz glass plate with high purity due to intrusion, it is desirable to grip with high purity and heat resistant carbon and ceramic materials such as alumina, SiC, zirconia, and silicon nitride. It is very difficult to completely eliminate impurity contamination in the vicinity from the part.
  • the notch start end 1b is not directly gripped by the gripping portion, but is pulled in a state of being quickly connected via the quartz glass material 4.
  • the heating of the glass tube 1 may be performed from one side. However, if a temperature difference occurs between the front and back sides, it becomes difficult to perform uniform pulling.
  • quartz glass tube 1 it is more preferable to heat the quartz glass tube 1 from both the front and back surfaces over the entire width in the tube axis direction.
  • the heating elements 3 A and 38 are rod-shaped heaters made of 3 iC, carbon, or the like, or a heating element that can be constituted by a panner assembly in which a number of burner nozzles are arranged in a row.
  • 3A and 3B in order to eliminate the variation in the amount of heat supplied in the axial direction of the quartz glass tube, relative movement between the heating section and the quartz glass tube 1 is relatively reciprocated in the axial direction of the tube.
  • the glass tube 1 is softened linearly or in a strip shape over the entire width while the heating elements 3A and 3B are reciprocated.
  • a heating source is arranged inside the tube. Therefore, it is difficult to use a material having a very small diameter, and a transparent quartz glass tube having a diameter of 100 to 500 mm and a thickness of 2 to 20 mm is practically preferable.
  • the glass plate is of high purity for use as a window or a square tank, and specifically, Na, Li, Fe, A1, Cu, Ca, Ni,
  • the content of each element of B, Mg, Y, Ti, and Cr is less than or equal to i00 (weight) ppm, and it is more preferable that the elements of Na, K, and Cu have low diffusion and are easily contaminated.
  • the element such as Ca is preferably a transparent high-purity quartz glass plate of 0.5 ppm or less.
  • the above invention is a method of forming a flat plate member from the quartz glass tube 1.
  • a large flat plate-like quartz glass plate is prepared, and the glass plate is placed at one end from the other end. It is also possible to form a curved glass plate by successively stretching the wire having a linear shape across the entire width from the one end to a predetermined shape while heating and softening it in a belt shape.
  • the second invention of the present invention provides an apparatus suitable for carrying out the manufacturing method, and is characterized by a preferably band-shaped notch cut out over a predetermined width in the pipe axis direction.
  • a quartz glass tube 1 having 1a; a means 5 for rotating the glass tube 1 about the tube axis; and a full width of the glass tube 1 in the tube axis direction! :
  • the present invention provides a supporting means 6 for supporting the quartz glass tube 1 on the peripheral surface, and the supporting means 6 and the rotating means 5 so that the axis of the rotating means 5 and the axis of the quartz glass tube 1 can coincide with each other.
  • a supporting means 6 for supporting the quartz glass tube 1 on the peripheral surface, and the supporting means 6 and the rotating means 5 so that the axis of the rotating means 5 and the axis of the quartz glass tube 1 can coincide with each other.
  • the initial support position of the quartz glass tube 1 by the support means can be set at a position where the notch start end 1b is located farther from the notch end 1c in the radial direction than the center of the tube axis. Is preferred.
  • the rotating means 5 is also configured to directly grip the notch start end 1b of the quartz glass tube 1 using a gripping member or the like, impurities may enter the gripping portion during heating and softening, resulting in low purity.
  • the rotating means 5 is constituted by a rotating plate or an arm member rotatable about a rotating shaft without directly gripping the notch start end 1b by the gripping portion. It is preferable that the quartz glass tube 1 is rotatable following the rotation of the arm member after the gap between the notch ends 1 c of the glass tube 1 is welded with the quartz glass material 8.
  • the notch end 1c is held by a heat-resistant carbon or ceramic material such as alumina, SiC, zirconia, or silicon nitride.
  • a heat-resistant carbon or ceramic material such as alumina, SiC, zirconia, or silicon nitride.
  • the thickness of the flat plate to be formed can be appropriately adjusted. Therefore, it is preferable to provide a speed changing means or the like so that the peripheral speed of the quartz glass tube 1 rotated by the rotating means 5 and the pulling speed of the pulling means 2 can be relatively shifted.
  • the heating means is constituted by a pair of rod-shaped heaters or burners and other heating elements 3 A and 3 B which are arranged to face each other with the glass tube 1 interposed therebetween. It is preferable that the glass tube 1 is uniformly softened in a strip shape over the entire width while the pair of heating members 3A and 3B are reciprocated in the tube axis direction.
  • the diameter may be at least 100 mm or more. is necessary. If the wall thickness is too small, it will be deformed during softening by heating, and it will not be possible to heat evenly with a too large thickness. Therefore, the wall thickness is preferably about 2 to 20 mm.
  • the flat plate manufactured using the quartz glass tube 1 can be formed as a high-purity transparent quartz glass plate having a long side of at least 300 mm and a thickness of about 2 to 20 mm.
  • the quartz glass tube 1 is formed from a relatively small lump of quartz glass (ingot), there is almost no mixed input of air bubbles and foreign substances such as impurities like a large block body, and the quartz glass tube to be formed is As a result, the plate body has a high purity and a high transparency suitable for a window or a square tank.
  • the glass plate is made of Na, Li, Fe, A1, Cu, Ca, Ni
  • the sum of the contents of each element of B, Mg, Y, Ti, and Cr is 100 (weight) ppm or less, and more preferably, each element of Na, K, and Cu, which is easily diffused, and Ca, which is easily contaminated.
  • Such elements can form a transparent quartz glass plate set at 0.5 ppm or less, and can be suitably used as a cleaning window for a single-crystal pulling apparatus, such as a window or a wafer. .
  • the Na, Li, Fe, A1, Cu, Ca, Ni, B, Mg The sum of the content of each element of Y, Ti, and Cr can be set to 200 ppb or less.
  • FIG. 1 is a basic configuration diagram showing the manufacturing apparatus of the present invention
  • FIG. 2 is an operation diagram showing the manufacturing procedure
  • FIG. 3 is a front view showing the overall configuration of the apparatus
  • FIG. 4 is a perspective view showing the main configuration of the apparatus. is there.
  • FIG. 5 shows a process of flattening a quartz glass tube according to the prior art.
  • FIG. 3 shows an overall configuration diagram of a flat plate manufacturing system according to an embodiment of the present invention, and a support mechanism for supporting a quartz glass tube 1 cut in a band shape in the tube axis direction by a pair of upper and lower support rollers 57, 58. 50, a support and transport device 70 including a transport mechanism 60 for transporting the support mechanism 50 to a predetermined position on the flat plate forming apparatus 10 side;
  • It consists of a combination of a flat plate forming apparatus 10 comprising a pulling means 2 for pulling linearly in a substantially tangential direction from a notch starting end 1 b.
  • the transport mechanism 60 is provided on a base 80 via a traveling screw shaft 61 extending horizontally toward the flat plate forming apparatus 10 side, and a nut portion 62 screwed to the screw shaft 61. It comprises a horizontal table 64 that moves toward and away from the flat plate forming apparatus 10 by the forward and reverse rotation of the drive motor 63, and a vertical tower 65 that stands vertically on the horizontal table 64, and the vertical tower 65.
  • a vertical screw rail 67 is attached to the front, a vertical screw shaft 67 extending vertically in the tower 65 in parallel with the guide rail 66, and a drive for rotating the vertical screw shaft 67 forward and reverse.
  • Install motor 68 is provided on a base 80 via a traveling screw shaft 61 extending horizontally toward the flat plate forming apparatus 10 side, and a nut portion 62 screwed to the screw shaft 61. It comprises a horizontal table 64 that moves toward and away from the flat plate forming apparatus 10 by the forward and reverse rotation of the drive motor 63, and a vertical tower 65 that stands
  • the support mechanism 50 includes a drive motor 53 and a vertical stay 51 having a rotary screw shaft 54 that rotates forward and reverse in response to the drive of the drive motor 53, and extends vertically over substantially the entire length of the stay.
  • a nut portion 55 is screwed onto the rotary screw shaft 54, and a pair of support stays 56A and 56B are moved up and down in a direction in which the rotary screw shaft 54 comes in contact with and separate from each other by forward and reverse rotation of the rotary screw shaft 54.
  • the support stays 56 A and 56 B are horizontally extended from the base side where the nut portion 55 is attached, and a pair of support rollers 57 and 5 are respectively provided on the upper surface and the lower surface facing each other.
  • the rotation means 5 is provided with supports 21 and 22 on both sides in the axial direction of the glass tube 1 arrangement space in which the quartz glass tube 1 is provided, respectively, and is rotated on the one support 22.
  • the drive motor 23 to which the plate 24 is attached is driven and rotated on an extension of the axis of the drive motor 23 on the support base 21 on the opposite side of the glass tube 1 installation space.
  • Install mechanism 6B is provided with supports 21 and 22 on both sides in the axial direction of the glass tube 1 arrangement space in which the quartz glass tube 1 is provided, respectively, and is rotated on the one support 22.
  • the drive motor 23 has a rotating shaft 23a on which a circular rotating plate 24 facing the quartz glass tube 1 is attached, and one end of the rotating plate 24 having a cutout end of the quartz glass tube 1. 1 Hold the holding member 11A of the glass strip 8 to be welded to c.
  • the distance (radius) between the center of the rotary plate 24 and the holding position of the holding member 11A is made to match the radius of the quartz glass tube 1.
  • the driven rotary mechanism 6B is a pair of movable bases 26 mounted on a movable base 26 movable along two parallel rails 25 extended in the axial direction on another support base 21.
  • Large diameter bearings 26 A and 26 B which are rotatably supported by the bearings 26 A and 26 B, and whose axis is aligned with the rotation shaft 23 a of the drive motor 23.
  • the arm 29 extends in the direction orthogonal to the axis at the tip of the shaft 28, and the notch end of the quartz glass tube 1 has one end at the tip of the arm 20.
  • the distance (radius) between the center of the shaft portion 28 and the holding position of the holding member 11B is made to match the radius of the quartz glass tube 1 as in the case of the rotary plate 24.
  • the fluid cylinder 31 on one support 22 and the guide rail 3 on the other support 21 2 is disposed along the axis, and a support 33 attached with a pair of heating elements 3A and 3B is mounted between the two members.
  • the support 33 has one end fixed to the shaft of the fluid cylinder 31 and the other end fixed to a vertical piece 34 fitted on the guide rail 32,
  • the holder 31 is configured to be able to reciprocate along the axis by the reciprocating motion, and is bent in an L-shape so that it can face the support 33 and the quartz glass tube 1 notch start end 1 b in the middle position.
  • the sub-support 3 3 B thus fixed is fixed, and a substantially flat heating element 3 composed of a large number of panner nozzles is fixed to each of the supports 33 and 33 B.
  • the stroke of the fluid cylinder 31 and the length of the guide rail 32 are set to a length that can be retracted from the position where the auxiliary support member 33 and the quartz glass tube 1 are disposed.
  • the heating elements 3 ⁇ and 3 ⁇ are configured by connecting a number of burner nozzles, each having an injection hole facing the quartz glass tube 1 side, so as to be capable of ejecting propane or oxyhydrogen flame. Set the length slightly larger than the axis width of the glass tube.
  • the bow extension means 2 has a vertical guide rail 41 attached to the front of a vertical base 40 vertically erected on a base 80, and a guide rail inside the vertical base 40.
  • a vertical screw shaft 4 2 extending vertically in parallel with 4 1 and a drive motor 4 3 for rotating the vertical screw shaft 4 2 forward and reverse are disposed, and the guide rail 4 1 is attached to the front end of the glass ribbon.
  • a tension table 45 to which the holding member 44 of the plate 4 is attached is fitted so as to be able to move up and down freely, and the tension table 45 is connected to the vertical screw shaft 42 via a nut 46.
  • the pulling table 45 has arms extending on both sides thereof toward the quartz glass tube 1 side, and a clamping member 44 is attached to the end of the arm, and one end is cut out of the quartz glass tube 1. Attach the holding member 4 4 of the band-shaped glass plate 4 welded to the start end 1 b and pulled down vertically.
  • the drive motor 23 incorporates a transmission so that its rotation speed can be adjusted arbitrarily.
  • a pure quartz glass tube 1 with an outer diameter of 0 240 mm and a wall thickness of 4 mm is cut at a length of 500 mm, and ⁇ : about 10 to 15 ° (about 30 mm)
  • a notched quartz glass tube 1 cut into a band with a notch width is prepared.
  • the content of impurities in the glass tube 1 is determined by the Na, Li, Fe, A1, Cu, Ca, Ni,
  • the quartz glass tube 1 is set so that the notch start end 1 is on a horizontal line and the notch end 1 c is retracted inside the start end 1 b by a distance h.
  • the transfer mechanism 60 is placed on the pair of support rollers 57, 58 of the lower support stays 56A, 56B.
  • the distance h is sufficient if it is retracted to the extent that it does not hinder the welding of a glass strip 4 for pulling the glass tube 1 to the notch start end 1b, which will be described later.
  • the angle ⁇ may be set arbitrarily in the range of 10 to 15 °.
  • the drive motor 53 in the vertical stay 51 is rotated forward to approach the lower and upper support stays 56 A, 56 B.
  • the quartz glass tube 1 is positioned and clamped by a pair of upper and lower support rollers 57, 58.
  • the supporting mechanism 50 holding the quartz glass tube 1 was first raised to a height coinciding with the axis of the rotating means 5 of the flat plate forming apparatus 10 using a driving motor in the vertical column 6 ⁇ .
  • the horizontal table 64 is moved horizontally by the traveling of the horizontal platform 64 to a position coinciding with the axis of the rotating means 5 on the flat plate forming apparatus 10 side.
  • the piston shaft 31a of the fluid cylinder 31 is extended so as not to come into contact with the sub support 33 of the heating mechanism 30.
  • a strip-shaped quartz glass plate 8 made of synthetic quartz glass with high purity was welded in parallel to the both end surfaces of the notched end 1c side in the axial direction, and the rotating plates 24 Between the holding member 11A and the holding member 11A at the end of the arm.
  • the band-shaped quartz glass plates 4 are similarly welded to the left and right sides of the end face of the notch start end 1 b so as to hang vertically downward along the tangential direction, and the lower ends thereof are fixed to the holding members 4 4 of the pulling table 45. Let it be pinched.
  • the drive motor 53 in the vertical stay 51 is inverted to separate the lower and upper support stays 56 A and 56 B that have positioned and supported the quartz glass tube 1.
  • the transport mechanism 60 is retracted from the support position and returned to the original position.
  • the fluid cylinder 31 is retracted to allow the sub support 33 of the heating mechanism 30 to enter the quartz glass tube 1, and the heating elements 3A and 3B are sandwiched by the notch start end 1h. It is configured to be able to confront.
  • the heating elements 3A and 3B are blown horizontally and the combustion gas is blown from both sides of the pipe to the full width of the pipe axis. I do.
  • the heating elements 3A and 3B are formed by an integrated nozzle burner, linear heating tends to be non-uniform due to the spacing between the panners. By reciprocating at stroke intervals slightly smaller than the interval, uniform heating is possible.
  • the notch start end 1 b force is thermally softened by the linear heating, the rotation of the quartz glass tube 1 by the driving motor 23 and the lowering of the notch start end 1 b by the pulling means 2 are started simultaneously.
  • a flat plate having the same thickness can be formed if the pulling speed is completely matched with the orbiting speed of the entire period, and a flat plate thinner than the quartz glass tube 1 can be obtained by setting the pulling speed slightly higher. . Conversely, by slightly lowering the pulling speed, a flat plate thicker than the glass tube 1 can be obtained.
  • a flat plate is formed up to the position shown in FIG. 2 (D) as described above, and immediately before the notch end 1c of the quartz glass tube 1 reaches the heating position of the heating elements 3A and 3B. Then, the heating of the heating bodies 3A and 3B, the rotation of the rotating means 5, and the pulling of the bowing means 2 are stopped.
  • the flattened quartz glass plate is cut from the welded band-shaped quartz glass glass plate and removed from the forming apparatus 10, and then the unflattened notch end 1 c side portion is cut. A flat plate is formed.
  • the flat plate is subjected to predetermined post-processing such as washing and annealing, and then shipped as a product.
  • the quartz glass plate thus extended in a flat shape is cooled and formed into a large transparent quartz glass plate.
  • the flat plate thus formed has no surface waviness, and has an impurity content of Na, Li, Fe, A1, Cu, Ca, Ni, B, Mg, Y,
  • the total content of each element of T i and Cr was less than 200 ppb, and there was almost no change from the impurity concentration before the plate was formed.
  • a transparent quartz glass tube with an outer diameter of i 6 240 mm, a wall thickness of 4 mm, a length of 500 mm, and a notch width of about 30 mm was used.
  • the quartz glass plate was manufactured according to the same procedure as above, with the revolving speed being 6 Omm / min and the tensile speed being changed to 50 mm / mi ⁇ , 0 mmmin, 65 mm / min and 70 mmmin, respectively.
  • the thickness can be changed to 4.8 mm, 4.Omm, 3.7 mm, and 3.4 mm, respectively, and the flat plate thus formed can form a good flat plate without surface undulation.
  • a quartz glass plate which is large, high-purity, free of bubbles, and has a smooth and flat surface without undulation can be obtained easily and effectively. Therefore, it is extremely advantageous for manufacturing a square tank for wafer cleaning or a reflector made of quartz glass.

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Description

明 糸田 大形髙純度石英ガラス板、 その製造方法及び製造装置
「技術分野」
本発明は大形石英ガラス板、 その製造方法及び製造装置に係り、 特に 透明且つ高純度の平板状の大形石英ガラス板、 その製造方法及び製造装 置関する。
「背景技術」
従来よリ、 ゥエーハ等の不純物の付着を嫌う髙純度部材の洗浄用角槽、 石英ガラス製の口径の大きい ¾き窓やランプカバ一等は、 高純度で且つ 透明な平板状の大形石英ガラス板を用いて製造している。
これらに用いられる石英ガラスは、 他のガラスに比較して髙温におい ても粘度が高く、 溶融状態での成型や流し込み等が困難な為、 板材が得 られにくい材質である。
そしてこのような石英ガラス板を形成する方法には一般に石英ガラス のブロックを薄層板状に切断して形成する方法と石英ガラス管を開いて 形成する方法の 2つの方法が存在する。
前者の従来技術としては、 天然の水晶ゃケィ石を精製した粉砕粉を、 電気やガスバーナーにより加熱溶融一体化してプロック状に形成した石 英ガラス塊をダイヤモンドカツタ等で切り出して板体を造る方法である。 しかしながら、 かかる従来技術はプロック体をダイャモンド力ッタ等 を用いて切り出しを行うものである為に、 該切り出しにより得られる板 材の表面は粗となり、 特別に研磨等による表面平滑化処理をほどこさな ければ透明ではない。
一方石英ガラスは透明性、 光透過性に優れた材料であり、 特に覼き窓 やランプカバ一等の用途においては殆ど光学的に透明性の良好なものが 要求されるので、 前記のように表面が粗な透明でない板材は、 表面を、 例えば、 粗研磨した後に砥粒による鏡面研磨や火炎による表面溶融処理 によつて透明化を行う必要があるが、 この透明化処理は極めて厄介であ り、 労力と時間を要するのみならず、 前記砥粒による研磨中に半導体毒 となる不純物や金属元素が混入され易く、 また火炎による表面溶融処理 においては熱歪によりクラッキングを発生するために工業的に著しく不 利である。
又前記ブロック体は、 天然の水晶ゃケィ石の粉砕粉を所定の型内で溶 融一体化して製造するために、 型体から発生する不純物または反応ガス や溶融物中央部の残留ガスが髙粘度の石英ガラス溶融物中に気泡となり 残留しやすく、 この傾向はブロック体が大形になればなるほど顕著であ るため、 かかるプロック体から切り出した大形の板材には当然に異物や 泡が混入されており、 この板材を用いて石英ガラス製の覼き窓やランプ カバー等の高透明度を必要とする製品への適用が困難であった。
又かかる従来技術は、 溶融一体化の際に使用する型体の機械的な強度 や耐熱性の不足によって形成し得るプロック体の大きさが実質的に制限 され、 さらに大形のブロック体から大形の板材を得ようとすると、 その 分ダイヤモンドカツタの厚みが必要となるため大きな切り代として大量 の高価な石英ガラスを損失し、 工業的に著しく不利な不経済な板材しか 得ることが出来ないため、 やはり大形の石英ガラス板の製造が困難であ る。 この為かかる石英ガラス板から形成し得る洗浄用角槽もその大きさ に制限を受け、 被洗浄物たる半導体ゥエーハ等の大口径化に対応し切れ なくなってきている。
—方、 後者の従来技術は、 例えば図 5に示す如く、 石英ガラス管 1 0 0を軸方向に切り欠き、 或は二つに切り裂いて、 その辺縁中央部に石英 ガラス棒を溶接して操作用持ち手 1 0 1を形成した後、 該持ち手 1 0 1 を保持して前記切り裂き石英ガラス管 1 0 0を全体的に加熱軟化させ、 一旦、 曲折した板状に全体を開き、 次に一部を加熱軟化させながら該軟 化部分 1 0 0 aを力一ボン台 1 0 3上でカーボンこて I 0 4等を用いて 押し圧、 平板化し、 以下前記動作を繰り返し及び持ち手 1 0 1の熔接位 置を変えながら他の部分を順次段階的に平板化し石英ガラス板を作成し たり、 該一旦曲折した板状に全体が開かれた石英ガラス管 1 0 0を、 加 熱軟化させながらカーボン平板に挟み平板化する方法がある。
しかしながら、 この作業はすべて手作業によるため、 平板化される石 英ガラスの板厚や板の大きさが必然的に制限され、 一般に、 その最大の サイズは、 例えば、 3 0 0 X 3 0 0 m m程度が限度であって、 しかもそ の作業は、 突練と労力を要する。
又、 前記平板化は、 カーボンこてまたはカーボン平板を押し圧しなが ら平板化をはかるものであるために、 カーボンこてや力一ボン平板の接 触による傷やカーボン表面の凹凸が残留し表面が粗になるだけでなく平 板化の不均一によるうねりも発生し平滑化、 平面化も劣り、 又石英ガラ ス板の上面よりカーボンこてまたはカーボン平板と力一ボン台が押し圧 接触するので、 不純物が接触し残留しゃすく高純度の平板の製造が困難 である。 また、 前記残留不純物は、 半導体毒となるだけでなく石英ガラ ス自体の結晶化を促進するために、 局部的な結晶化によるマイクロクラ ックの発生による不透明化 （失透） がおこり、 透明性の要求される用途 に対しても甚だ問題があった。
本発明はかかる従来技術の欠点に鑑み、 大形で髙純度でしかも泡の混 入のない石英ガラス板、 その製造方法及び製造装置を提供することを目 的とする。
又本発明は表面にうねりがなく、 しかも平滑で且つ平面度の高い石英 ガラス板、 その製造方法及び製造装置を提供することを目的とする。
「発明の開示」
本発明においては、 図 1及び図 2に示すように、 管軸方向に所定幅に 亙って切り欠いた、 好ましくは帯状の切欠き部 1 aを有する石英ガラス 管 1を用意し、 該ガラス管 1の所定部位より管周方向に沿って順次、 管 軸方向全幅に亙って帯状に加熱軟化させながら該所定部位より該ガラス 管円周に対して略接線方向に引張させ、 これにより前記ガラス管 1を平 板化させることを特徴とするものである。
この場合前記ガラス管 1を固定しておき、 管軸方向全幅に亙って帯状 に加熱軟化させる加熱体を円周方向に周回させながら、 これに追従して 引張手段を螺旋状に周回させながら結果として略接線方向に直線状に弓 1 張り展開させる事も可能であるが、 好ましくは、 前記加熱体 3 A、 3 B を石英ガラス管 1の切欠き始端 1 b付近に位置固定しておき、 ガラス管 1の外周上に沿って周方向に回動させながら、 これに追従して前記ガラ ス管 1始端 1 bを固定させた引張手段 2を該切欠き始端 1 bより略接線 方向に直線状に引張させ、 これにより前記ガラス管 1を平板化させるの がよい。
尚、 前記加熱体 3 A、 3 Bの加熱初期位置は必ずしも切欠き始端 1 b に設定する必要はなく、 例えば引張手段 2が前記切欠き始端 1 bを掴持 している場合、 該切欠き始端 1 bを直接加熱出来ない場合があるために、 この様な場合は、 前記把持部から外れた切欠き始端 1 bの僅かに上方位 置より加熱を開始してもよい。
又、 前記ガラス管 1の周速と引張手段 2の引張速度は必ずしも同速に する必要はなく、 適宜決定する事により、 形成された平板の肉厚を、 ガ ラス管 1の肉厚に対し、 厚い肉厚にしたり薄い肉厚にしたりする事が可 能となる。
例えば前記石英ガラス管 1の周速より前記引張速度を大に設定するこ とにより、 薄肉の大形平板ガラス板を形成することが可能となり、 又、 前記石英ガラス管 1の周速より前記引張速度を小に設定することにより、 厚肉の大形平板ガラス板を形成すること力 s可能となる。
さて前記構成において前記引張手段 2力 s石英ガラス管 1の切欠き始端 1 bを直接把持する構成を取ることが出来る力 該把持部が金属である と加熱軟化時に熱により該把持部より不純物が侵入し髙純度の石英ガラ ス平板の形成が難しいため、 髙純度、 髙耐熱のカーボンやセラミックス 材、 例えばアルミナ、 S i C、 ジルコニァ、 窒化珪素等を介して把持す ることが望ましいが、 把持部からの近傍への不純物汚染を完全に無くす ることはなかなか困難である。
そこで好ましくは前記把持部により直接切欠き始端 1 bを把持する事 なく、 石英ガラス材 4を介して速結した状態で引張するのがよい。
又前記ガラス管 1の加熱は、 片側より行なつてもよいが、 表裏両面側 で温度差が生じると均一な引張りが困難になる。
そこでより好ましくは石英ガラス管 1の表裏両面側より管軸方向全幅 に亙って加熱するのがよい。
この場合、 前記加熱体 3 A、 3 8は3 i Cやカーボン等からなる棒状 のヒータ、 若しくは多数のバ一ナノズルを列状に配設したパーナ集積体 で構成する事が出来る力 かかる加熱体 3 A、 3 Bを用いる場合におい ても石英ガラス管 1軸方向に供給熱量のバラツキを解消させる意味で、 前記加熱部と石英ガラス管 1間を管軸方向に相対的に往復移動、 より好 ましくは加熱体 3 A、 3 Bを往復動ざせながら前記ガラス管 1を全幅に 亙つて線状または帯状に軟化させるのがよい。
本発明の出発母材たる石英ガラス管 1は、 加熱源を管内側に配置する ことがあるため、 あまり小径のものは用いることが難しく、 実用的には 直径 1 00~500mmで且つ肉厚が 2~20mmの透明石英ガラス管 力好ましい。
又前記ガラス板は前記したように覼き窓もしくは角槽として用いるた めには髙純度で、 具体的には N a， L i , F e, A 1 , C u, C a, N i， B， M g, Y， T i， C rの各元素の含有量が i 00 (we i g h t) p pm以下で、 より好ましくは拡散のしゃすい N a, K, Cuの各 元素や汚染されやすい C aなどの元素は 0. 5 p pm以下の透明髙純度 石英ガラス板が好ましい。
尚、 前記発明は石英ガラス管 1より平板部材を形成する方法であるが、 前記と逆に大形の平板状石英ガラス板を用意し、 該ガラス板を一側端よ リ他側端側に順次、 全幅に互つて線状あるレ、は帯状に加熱軟化させなが ら該一側端より所定形状に湾曲させる方向に引張させ、 これにより曲面 状ガラス板を形成することも可能である。
本発明の第 2の発明は前記製造方法を実施する為に好適な装置を提供 するもので、 その特徴とするところは管軸方向に所定幅に亙って切り欠 いた好ましくは帯状切欠き部 1 aを有する石英ガラス管 1と、 該ガラス 管 1を管軸を中心として回転させる手段 5と、 該ガラス管 1を管軸方向 全幅に！:つて帯状に加熱軟化させながら前記ガラス管 1切欠き始端 1 b より略接線方向に直線状に引張する手段 2からなる事を特徴とする。 この場合、 前記石英ガラス管 1を管軸を中心として精度よく回転させ るのは該ガラス管 1が中空である為に、 中々困難である。
そこで本発明は、 石英ガラス管 1を周面で支持する支持手段 6を設け、 前記回転手段 5の軸心と石英ガラス管 1の軸心と一致可能に、 前記支持 手段 6と前記回転手段 5をガラス管の断面方向に相対移動可能に構成し ている。
又前記ガラス管 1を切欠き始端 1 bより接線方向に引張させるには、 少なくとも切欠き始端 1 bと対面する切欠き終端 1 c力 該始端 1 bの 接線上より退避した位置にある事が必要であり、 従つて前記支持手段に よる石英ガラス管 1の支持初期位置が切欠き始端 1 bを切欠き終端 1 c に対し、 管軸中心より半径方向に遠ざかる位置にセッティング可能に構 成するのが好ましい。 一方前記回転手段 5についても掴持部材等を利用して石英ガラス管 1 の切欠き始端 1 bを直接掴持する構成を取ると加熱軟化時に該掴持部よ リ不純物が侵入し髙純度の石英ガラス製平板が形成しにくい場合がある。 そこで好ましくは前記掴持部により直接切欠き始端 1 bを掴持する事 なく、 前記回転手段 5を回転軸を中心として回転可能な回転板やアーム 部材で構成すると共に、 該アーム部材等と前記ガラス管 1の切欠き終端 1 c側間を石英ガラス材 8で溶着した後、 前記アーム部材の回転に追従 して前記石英ガラス管 1を回転可能に構成するのがよい。
又切欠き終端 1 cまで平板化しない装置にあっては、 前記切欠き終端 1 cを髙耐熱のカーボンやセラミックス材、 例えばアルミナ、 S i C、 ジルコニァ、 窒化珪素等を介して把持する把持部材を前記ガラス管 1の 切欠き終端 1 c側を挟持固定した後、 前記アーム部材の回転に追従して 前記石英ガラス管 1を回転するようにしてもよく、 そして前記平板形成 後に前記把持部分をカツ卜すれば、 高純度石英ガラス板の形成が可能と なる。
この場合も同様に石英ガラス板の周速と引張手段 2における引張速度 を相対的に制御する事により、 形成される平板の厚みを適宜調整できる。 従って前記回転手段 5により回転する石英ガラス管 1の周速と、 前記 引張手段 2における引張速度を、 相対的に変速可能に変速手段等を設け るのが好ましい。
又髙純度化を達成するために、 前記引張手段 2と石英ガラス管 1の切 欠き始端 1 bとの間を石英ガラスを介して連結するのがよい事は前記し た通りであり、 又前記ガラス管 1を表裏両面から加熱可能にするために、 加熱手段を、 前記ガラス管 1を挟んで対向配置される一対の棒状ヒータ 若しくはバーナ部材その他の加熱体 3 A、 3 Bで構成し、 更に前記一対 の加熱体 3 A、 3 Bを管軸方向に往復動させながら前記ガラス管 1を全 幅に亙って均等に帯状軟化させるのがよい。
そして前記の装置により製造し得る石英ガラス管 1は前記のように切 欠き始端 1 bを接線方向に引張して製作するものであるために、 少なく とも直径が 1 0 0 m m以上である事が必要である。 又その肉厚について も余りに薄いと加熱軟化時に変形してしまい、 又余りに厚'レ、と均等に加 熱出来ず、 従ってその肉厚が 2 ~ 2 0 m m前後がよい。 そして前記石英ガラス管 1を用いて製作される平板は、 少なくとも長 辺が 300 mm以上でその肉厚も 2~20 m m前後の平板な髙純度透明 石英ガラス板が形成できる。
又前記石英ガラス管 1は、 比較的小型の石英ガラス塊 （インゴット） から形成されるため、 大形のプロック体のように気泡や不純物の異物の 混入力'殆どなく、 これから形成される石英ガラス板体は、 結果として靦 き窓や角槽に好適な髙純度で透明性の高いものとなる。
又前記製造法では製造過程で不純物が混入される要素を極力少なくし ているために、 ガラス板は前記したように N a， L i， Fe, A 1 , C u， C a, N i , B, Mg， Y, T i， C rの各元素の含有量の合計が 100 (we i g h t) p pm以下、 より好ましくは拡散しやすい N a, K, Cuの各元素や汚染されやすい C aなどの元素は 0. 5 p pm以下 に設定した透明石英ガラス板の形成が可能となり、 単結晶引き上げ装置 用の覼き窓若しくはゥェ一ハ等の洗浄角槽として好適に用いる事が出来 る。
そして更に前記石英ガラス管 1に合成石英ガラスを用いる事により、 該ガラス板中に含まれる前記 N a， L i , F e, A 1 , C u, C a, N i， B, M g, Y, T i , C rの各元素の含有量の合計を 200 p p b 以下に設定することができる。
そしてこのような髙純度の透明な石英ガラス板の製造は前記製造工程 で石英ガラス管 1に極力石英ガラス以外の治具を接触させない事により 始めて達成し得る。
「図面の簡単な説明」
図 1は本発明の製造装置を示す基本構成図、 図 2はその製造手順を示 す作用図、 図 3は装置の全体構成を示す正面図、 図 4はその要部構成を 示す斜視図である。 図 5は従来技術にかかる石英ガラス管を平板化する 工程を示す。
「発明を実施するための最良の形態」 以下、 図面に基づいて本発明の実施例を例示的に詳しく説明する。 但し この実施例に記載されている構成部品の寸法、 材質、 形状、 その相対配 置などは特に特定的な記載がない限りは、 この発明の範囲をそれのみに 限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。 図 3は本発明の実施例にかかる平板製造システムの全体構成図を示し、 管軸方向に帯状に切り欠いた石英ガラス管 1を上下各一対の支持ローラ 5 7、 5 8により支持する支持機構 5 0と、 該支持機構 5 0を平板形成 装置 1 0側の所定位置に搬送する搬送機構 6 0からなる支持搬送装置 7 0と、
石英ガラス管 1を管軸を中心として回転させる回転手段 5と、 該ガラ ス管 1を管軸方向全幅に亙って帯状に加熱軟化させる加熱手段 3と、 加 熱軟化したガラス管 1を切欠き始端 1 bより略接線方向に直線状に引張 する引張手段 2からなる平板形成装置 1 0の組合せからなる。
次の夫々の装置について詳細に説明する。
搬送機構 6 0は基台 8 0上に平板形成装置 1 0側に向け水平に延設し た走行用ネジ軸 6 1と、 該ネジ軸 6 1に螺合したナツ ト部 6 2を介して 駆動モータ 6 3の正逆回転により平板形成装置 1 0側に進退する水平台 6 4と、 該水平台 6 4上に垂直に立設された垂直塔 6 5からなり、 該垂 直塔 6 5は、 前面に垂直ガイ ドレール 6 6を取り付けるともに、 前記塔 6 5内にガイドレール 6 6と平行に垂直に延設する垂直ネジ軸 6 7と、 該垂直ネジ軸 6 7を正逆回転させる駆動モータ 6 8を配設する。
そして前記ガイ ドレール 6 6には前記支持機構 5 0の垂直ステ一部 5 1が固設されたコの字状枠 5 2が昇降自在に嵌合すると共に、 該コの字 状枠 5 2をナット部 5 2 aを介して前記垂直ネジ軸 6 7に連結する。 この結果、 前記駆動モータ 6 8の駆動を受けて垂直ネジ軸 6 7を正逆 回転させる事によりガイドレール 6 6に沿ってコの字状枠 5 2を介して 前記支持機構 5 0力昇降する。
支持機構 5 0は、 駆動モータ 5 3及び該駆動モータ 5 3の駆励を受け て正逆回転する回転ネジ軸 5 4がほぼステ一全長に亙って垂設された垂 直ステ一 5 1と、 前記回転ネジ軸 5 4にナツト部 5 5を螺合し、 該回転 ネジ軸 5 4の正逆回転により互いに接離する方向に昇降する一対の支持 ステ一 5 6 A、 5 6 Bからなり、 そして前記支持ステ一 5 6 A、 5 6 B を、 前記ナット部 5 5力取り付けられた基側より水平に延設し、 互いに 対向する上面と下面に夫々一対の支持ローラ 5 7、 5 8を軸支させ、 該 支持ローラ 5 7、 5 8対間に前記石英ガラス管〗を挟持固定可能に構成 する。 この結果、 前記下側支持ステ一 5 6 Aの支持ローラ 5 7対上に石英ガ ラス管 1を戯遛した後、 駆動モータ 5 3の駆動によりネジ軸 5 4を正回 転させる事により、 前記両支持ステ一 5 6 A、 5 6 B間が近接し、 前記 石英ガラス管 1を挾持する事が出来る。
次に平板形成装置 1 0の構成について図 4に基づいて説明する。
先ず回転手段 5は、 石英ガラス管 1が配設されるガラス管 1配置空間 の軸方向両側に、 夫々支持台 2 1 、 2 2を配設し、 該一の支持台 2 2上 には回転板 2 4を取り付けた駆動モータ 2 3を、 又、 前記ガラス管 1配 設空間を挟んでその反対側の支持台 2 1上の、 前記駆動モータ 2 3の軸 線の延長線上に従動回動機構 6 Bを配設する。
駆動モータ 2 3は、 その回転軸 2 3 aに石英ガラス管 1と対面配置し た円形の回転板 2 4を取付けると共に、 該回転板 2 4に、 一端を石英ガ ラス管 1の切欠き終端 1 cに溶着させる帯状ガラス板 8の挾持部材 1 1 Aを取付ける。
尚、 前記回転板 2 4の中心と挾持部材 1 1 Aの挟持位置との間の距離 (半径） は石英ガラス管 1の半径と一致させる。
一方従動回転機構 6 Bは他の支持台 2 1上に軸方向に沿って延設させ た 2本の平行レール 2 5上に沿って移動可能な移動台 2 6上に取付けら れた一対の軸受 2 6 A、 2 6 Bと、 該軸受 2 6 A、 2 6 Bに回転可能に 軸支され、 その軸線を前記駆動モータ 2 3の回転軸 2 3 aと一致させて 配設した太径軸部 2 8と、 該軸部 2 8の先端に軸線と直交する方向にァ ーム 2 9を延在させると共に、 該アーム 2 0の先端に、 一端を石英ガラ ス管 1の切欠き終端 1 cに溶着させる帯状ガラス板 8の挾持部材 1 1 B を取付ける。 尚、 前記軸部 2 8の中心と挾持部材 1 1 Bの挾持位置との 間の距離 （半径） は石英ガラス管 1の半径と一致させるのは前記回転板 2 4と同様である。
—方、 前記駆動モータ 2 3と前記太径軸部 2 8間を結ぶ軸線と平行に、 一の支持台 2 2上に流体シリンダ 3 1を、 他の支持台 2 1上に案内レー ル 3 2を軸線上に沿って配置し、 該両部材問に一対の加熱体 3 A、 3 B 力取付けられた支持体 3 3を架設する。
前記支持体 3 3は、 一端を前記流体シリンダ 3 1の軸部に固設し、 他 端を前記案内レール 3 2上に嵌合された垂直片 3 4に固設し、 流体シリ ンダ 3 1の進退動作により軸線に沿って往復動可能に構成すると共に、 その途中位置で支持体 3 3と石英ガラス管 1切欠き始端 1 bを挾んで対 峙可能に L字状に折曲させた副支持体 3 3 Bを固設し、 該両支持体 3 3、 3 3 Bに夫々多数のパーナノズルの集積体からなる略平板状の加熱体 3
A、 3 Bを取付ける。
尚前記流体シリンダ 3 1のストローク及び案内レール 3 2の長さは、 前記副支持体 3 3力石英ガラス管 1の配設位置より退避可能な長さに設 定する。
又前記加熱体 3 Α、 3 Βは、 噴射孔を石英ガラス管 1側に向け配設し た多数のバーナノズルを連設して構成され、 プロパン若しくは酸水素炎 を噴出可能に構成するとともに、 石英ガラス管の軸幅より僅かに大なる 長さに設定する。
弓 ί張手段 2は図 3に示すように、 基台 8 0上に垂直に立設された垂直 台 4 0の前面に垂直ガイドレール 4 1を取り付けるともに、 前記垂直台 4 0内にガイドレール 4 1と平行に垂直に延設する垂直ネジ軸 4 2と、 該垂直ネジ軸 4 2を正逆回転させる駆動モータ 4 3を配設し、 そして前 記ガイドレール 4 1に、 前端に帯状ガラス板 4の挟持部材 4 4を取付け た引張台 4 5が昇降自在に嵌合すると共に、 該引張台 4 5をナツト部 4 6を介して前記垂直ネジ軸 4 2に連結する。
引張台 4 5は図 4に示すように、 その両側に石英ガラス管 1側に向け 腕部を延設し、 該腕部端に挟持部材 4 4を取付け、 一端を石英ガラス管 1の切欠き始端 1 bに溶着させ垂直に引下ろした帯状ガラス板 4の挟持 部材 4 4を取付ける。
そして前記駆動モータ 2 3はその回転速度を任意に調整可能に変速機 を内蔵させる。
次にかかる実施例に基づく平板の製造方法について説明する。
外径 0 2 4 0 m m , 肉厚 4 m mの髙純度な透明石英ガラス管 1を、 長 さ 5 0 0 m mで切断し、 且つ Θ ：約 1 0 ~ 1 5 ° (約 3 0 m m ) の切欠 き幅で帯状に切り欠いた切欠石英ガラス管 1を用意する。 尚該ガラス管 1の不純物含有量は前記 N a , L i , F e， A 1 , C u , C a , N i ,
B , M g , Y , T i , C rの各元素の含有量の合計が 2 0 0 p p b以下 であった。 次に前記石英ガラス管 1を図 2 (A) に示すように切欠き始端 1 が 水平線上に、 切欠き終端 1 cが該始端 1 bより内側に hの距離だけ退避 した位置にセッティングされるように搬送機構 6 0の下側支持ステー 5 6 A、 5 6 Bの支持ローラ 5 7、 5 8対上に載置させる。
尚、 前記 hの距離は後記する該ガラス管 1を引張させる為の帯状ガラ ス板 4を前記切欠き始端 1 bに溶着する際に妨げにならない程度に退避 されていればよく、 前記切欠き角度 Θもこれに併せて 1 0〜 1 5 ° の範 囲で任意に設定すればよい。
そして前記石英ガラス管 1を前記した所定位置にセッティングした後、 垂直ステー 5 1内の駆動モータ 5 3を正転させる事により下側及び上側 支持ステー 5 6 A、 5 6 B間力 ί接近する方向にする方向に移動し、 上下 の支持ローラ 5 7、 5 8対で前記石英ガラス管 1を位置決め挾持する。 そして前記石英ガラス管 1を挾持した支持機構 5 0は先ず垂直搭 6 δ 内の駆動モ一タを利用して平板形成装置 1 0側の回転手段 5の軸線と一 致する高さまで上昇させた後、 水平台 6 4の走行により平板形成装置 1 0側の回転手段 5の軸線と一致する位置に水平移動させる。
この際前記加熱機構 3 0の副支持体 3 3と衝接しないように流体シリ ンダ 3 1のピストン軸 3 1 aを伸長させておく。
次に図 2 ( B ) に示すように純度の高い合成石英ガラスからなる帯状 石英ガラス板 8を切欠き終端 1 c側の管両端面に軸方向に平行に溶着さ せ、 夫々回転板 2 4の挟持部材 1 1 Aとアーム先端の挟持部材 1 1 Aに 挟持させる。
次に前記切欠き始端 1 bの端面の左右両側に同様に帯状石英ガラス板 4を、 接線方向に沿って垂直下方に垂下する如く溶着させ、 その下端を 引張台 4 5の挟持部材 4 4に挟持させる。
そして前記固定後、 垂直ステー 5 1内の駆動モータ 5 3を反転させて 該石英ガラス管 1を位置決め支持していた下側及び上側支持ステー 5 6 A、 5 6 Bを離間させた後、 前記搬送機構 6 0を前記支持位置から退避 させて元の位置に復帰させる。
その後、 前記流体シリンダ 3 1を退動させて加熱機構 3 0の副支持体 3 3を石英ガラスガラス管 1内に侵入させ、 前記切欠き始端 1 hを挟ん で加熱体 3 A、 3 Bが対峙可能に構成する。 次に、 平板化操作を行なうわけである力 先ず図 2 ( C ) に示すよう に前記加熱体 3 A、 3 Bを、 管表裏両面から管軸幅一杯に水平方向に燃 焼ガスを対向噴出する。 この際ノズルバ一ナの集積体で前記加熱体 3 A、 3 Bを形成した場合は、 そのパーナ間の間隔により線状加熱が不均一に なり易いので、 前記流体シリンダ 3 1を利用してパーナ間隔より僅かに 犬なるストローク間隔で往復動させる事により均一加熱が可能となる。 そして前記線状加熱により切欠き始端 1 b力 Π熱軟化した後、 前記駆 動モータ 2 3による石英ガラス管 1の回転と引張手段 2による切欠き始 端 1 bの下降を同時に開始する。
この場合引張速度を全期間の周回速度と完全に一致させれば同一厚の 平板が形成でき、 又引張速度を僅かに大に設定する事により前記石英ガ ラス管 1より肉薄の平板が得られる。 また逆に引張速度を僅かに遅くす る事により、 前記ガラス管 1より厚肉の平板が得られる。
そして前記のようにして図 2の （D ) に示す位置まで平板形成を行な レ、、 前記石英ガラス管 1の切欠き終端 1 cが加熱体 3 A、 3 Bの加熱位 置に達する直前で、 加熱体 3 A、 3 Bの加熱、 回転手段 5の回転、 及び 弓【張手段 2の引張を夫々停止する。
そして前記平板化された石英ガラス板は前記溶着した帯状石英ガラス ガラス板を切断して該形成装置 1 0より取外した後、 前記平板化されて いない切欠き終端 1 c側の部分を切断して平板が形成される。
そして前記平板は洗浄及びァニール等の所定の後処理を行なった後、 製品として出荷される。
そしてこの様にして形成された平板の純度を調べてみるといずれも の場合、 下方に取引案内機構を組み合わせることが好ましい。
このようにして平板状に延ばされた石英ガラス板は、 冷却され、 大形 透明石英ガラス板に形成される。
そしてこの様にして形成された平板は表面のうねりもなく、 又不純物 含有量も前記 N a， L i , F e， A 1 , C u , C a , N i , B， M g , Y , T i , C rの各元素の含有量の合計が 2 0 0 p p b以下と平板形成 前の不純物濃度とほとんど変化がなかつた。
次に肉厚の変化を調べるために、 外径 i6 2 4 0 m m， 肉厚 4 m m， 長 さ 5 0 0 m mで、 切欠幅約 3 0 m mの前記と同様な透明石英ガラス管 1 を、 周回速度を 6 Omm/m i nとし、 引張速度をそれぞれ 50 mm/ m i η , り 0 mm m i n , 65 mm/m i n及び 70 m m m i nに 変化させて、 前記同様な手順に従って石英ガラス板を製造した所、 夫々 厚さが 4. 8 mm, 4. Omm, 3. 7 mm, 3. 4mmと変化させる 事が出来、 且つこの様にして形成された平板は表面のうねりもなく良好 な平板が形成できた。
「産業上の利用性」
以上記載した如く、 本発明によれば、 大形で高純度で而も泡の混入の ない、 更には表面にうねりがなく平滑で且つ平面度の高い石英ガラス板、 容易且つ効果的に得られる為に、 ゥェ一ハ洗浄用の角槽若しくは石英ガ ラス製反射板の製作に極めて有利である。

Claims

言青求の範囲
1 ) 管軸方向に所定幅に亙って切欠き部を有する石英ガラス管を用意し、 該ガラス管を所定部位より管周方向に沿つて順次、 管軸方向全幅に亙つ て線状または帯状に加熱軟化させながら該所定部位より管円周に対し略 接線方向に引張させ、 これにより前記ガラス管を平板化させることを特 徴とする大形石英ガラス板の製造方法
2 ) 前記加熱位置を石英ガラス管の切欠き始端の初期位置に固定させる とともに、 該固定加熱位置へ向け石英ガラス管を周回させながら前記切 欠き始端より略接線方向に引張させ、 これにより前記ガラス管を平板化 させることを特徴とする請求項 1記載の大形石英ガラス板の製造方法
3 ) 前記石英ガラス管の周速と、 前記引張速度をほぼ同速度に設定しな がら引張することを特徴とする請求項 1記載の製造方法
4 ) 前記石英ガラス管の周速より前記引張速度を大に設定し、 薄肉の大 形平板ガラス板を形成することを特徴とする請求項 1記載の製造方法
5 ) 前記石英ガラス管の周速より前記引張速度を小に設定し、 厚肉の大 形平板ガラス板を形成することを特徴とする請求項 1記載の製造方法
6 ) 前記石英ガラス管が引張治具及び回転治具のいずれにも非接触の状 態で周回且つ引張される事を特徴とする請求項 1記載の製造方法
7 ) 前記石英ガラス管の切欠き始端を石英ガラスを介して引張治具に迹 結させた状態で引張することを特徴とする請求項 2記載の製造方法
8 ) 前記ガラス管の表裏両面側よリ管軸方向全幅に！:つて帯状に加熱し ながら該切欠き始端より略接線方向に直線状に引張させ、 大形平板ガラ ス板を形成することを特徴とする請求項 2記載の製造方法
9 ) 前記加熱部と石英ガラス管間を管軸方向に相対的に往復移動させな がら前記ガラス管を全幅に亙って均一に軟化させる事を特徴とする請求 項 2記載の製造方法
1 0 ) 前記石英ガラス管の直径 1 0 0 m m以上で且つ肉厚が 2 ~ 2 0 m mの石英ガラス管である請求項 1記載の大形石英ガラス板の製造方法
1 1 ) 前記石英ガラス管が透明合成石英ガラス管である請求項 1記載の 大形石英ガラス板の製造方法
1 2 ) 大形の平板状石英ガラス板を用意し、 該ガラス板を一側端より他 側端側に順次、 全幅に亙って帯状に加熱軟化させながら該一側端より所 定形状に湾曲させる方向に引張させ、 これにより曲面状ガラス板を形成 することを特徴とする大形石英ガラス板の製造方法
1 3 ) 管軸方向に所定幅に亙って切り欠いた切欠き部を有する石英ガラ ス管と、 該ガラス管を管軸を中心として回転させる手段と、 該ガラス管 を管軸方向全幅に亙つて線状または帯状に加熱軟化させながら前記ガラ ス管を所定部位より略接線方向に引張する手段からなる事を特徴とする 大形石英ガラス板の製造装置
1 4 ) 加熱体を石英ガラス管の切欠き始端の初期位置に固定させ、 該固 定加熱位置へ向け石英ガラス管を周回させる回転手段と、 前記切欠き始 端より略接線方向に引張させる手段からなる請求項 1 3記載の製造装置
1 5 ) 前記石英ガラス管を周面で支持する支持手段を設け、 前記回転手 段の軸心と石英ガラス管の軸心と一致可能に、 前記支持手段と前記回転 手段が石英ガラス管の軸心を直交する断面方向に相対移動可能に構成し た事を特徴とする請求項 1 3記載の製造装置
1 6 ) 前記支持手段による石英ガラス管の支持初期位置が切欠き始端を 切欠き終端に対し、 管軸中心より半径方向に外側にセッティング可能に 構成した事を特徴とする請求項 1 3記載の製造装置
1 7 ) 前記回転手段を石英ガラス管の管軸を中心として回転可能な回転 部材で構成すると共に、 該回転部材と前記ガラス管の切欠き終端側間を 石英ガラス部材で溶着した後、 前記回転部材の回転に追従して前記石英 ガラス管を回転可能に構成した請求項 1 3記載の製造装置
1 8 ) 前記回転手段により回転する石英ガラス管の周速と、 前記引張手 段 2における引張速度を同速度に設定した請求項 1 3記載の製造装置
1 9 ) 前記回転手段により回転する石英ガラス管の周速と、 前記引張手 段における引張速度を、 相対的に変速可能に構成した請求項 1 3記載の
2 0 ) 前記引張手段と石英ガラス管の切欠き始端との間を石英ガラスを 介して連結したことを特徴とする請求項 1 3記載の製造装置
2 1 ) 前記ガラス管を管軸方向全幅に亙って帯状に加熱軟化させる加熱 手段を、 前記ガラス管を挟んで対向配置される一対のバーナ部材若しく は棒状ヒータから構成した請求項 1 3記載の製造装置
2 2 ) 前記一対の加熱手段を管軸方向に往復動させながら前記ガラス管 を全幅に亙って均一に線状または帯状に軟化させる事を特徴とする請求 項 2 1記載の製造装置
23) 石英ガラス管を管軸方向に所定幅に亙って切り欠いたガラス管を 帯状に周方向に沿って加熱軟化しながら平板を形成すると共に、 該平板 の少なくとも長辺が 300 mm以上でその肉厚を 20 mm以下に設定し た事を特徴とする大形石英ガラス板
24) 前記ガラス板中の金属元素が、 Na, L i , F e, A 1 , Cu, C a, N i , B， Mg, Y， T i， C rの各元素の含有量の合計が 10 O p pm以下で且つ Na, K, Cu、 C a, の各元素を 0. 5 p pm以 下に設定した請求項 23記載の大形石英ガラス板
25) 前記ガラス板中の金属元素が、 N a, L i， F e, A 1 , Cu, C a, N i , B， Mg, Y， T i , C rの各元素の含有量の合計を 20 0 P P b以下に設定した請求項 23記載の大形石英ガラス板
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