JP2003081655A - 石英ガラスの成形方法 - Google Patents
石英ガラスの成形方法Info
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- JP2003081655A JP2003081655A JP2001272101A JP2001272101A JP2003081655A JP 2003081655 A JP2003081655 A JP 2003081655A JP 2001272101 A JP2001272101 A JP 2001272101A JP 2001272101 A JP2001272101 A JP 2001272101A JP 2003081655 A JP2003081655 A JP 2003081655A
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- Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】成形インゴット中の気泡の発生や失透を防止で
きる石英ガラスの成形方法を提供するものである。 【解決手段】石英ガラスインゴットを溶融炉に収納され
た成形型に入れ、溶融炉を加熱し、炉内温度９００〜１
３００℃の温度域で炉上部より不活性ガスを導入しなが
ら炉内を減圧させ、しかる後、炉内温度を１５００℃以
上で所定時間キープし、前記石英ガラスインゴットを成
形体に成形すると共に成形体中に含まれる気泡を排除す
る石英ガラスの成形方法である。
きる石英ガラスの成形方法を提供するものである。 【解決手段】石英ガラスインゴットを溶融炉に収納され
た成形型に入れ、溶融炉を加熱し、炉内温度９００〜１
３００℃の温度域で炉上部より不活性ガスを導入しなが
ら炉内を減圧させ、しかる後、炉内温度を１５００℃以
上で所定時間キープし、前記石英ガラスインゴットを成
形体に成形すると共に成形体中に含まれる気泡を排除す
る石英ガラスの成形方法である。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は石英ガラスの成形方
法に係わり、特に石英ガラスインゴットの成形と気泡の
排除を行う石英ガラスの成形方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】石英ガラスは高純度で耐熱性、光透過
性、化学的安定性等に優れているため、半導体産業等に
おいて種々の部材として使用されている。この石英ガラ
スの製造には四塩化珪素を高温の酸水素火炎中で加水分
解して製造する方法が多く用いられている。このように
して製造された石英ガラスインゴットは、Ｈ２等を主体
とする微細な気泡の混入が避けられない。このため無気
泡の石英ガラス成形体を得るには原料の種類、粒度、溶
融速度、温度等を最適条件として可能な限り気泡の混入
を抑制している。 【０００３】一方、上記のようにして製造された石英ガ
ラスインゴットは、成形体（成形インゴット）に成形さ
れて用いられるが、従来最もよく用いられる成形方法
は、上記のような酸水素火炎溶融で製造された石英ガラ
スインゴットをカーボン製の成形型に入れ、１５００℃
の電気溶融炉で溶融させて、成形体を得るものである。
なお、成形体は、スライス等の工程を経て、液晶用基板
やフォトマスク用基板として用いられる。 【０００４】しかしながら、このような従来の石英ガラ
スの成形方法は、成形型や石英ガラスインゴットに含ま
れる水分、不純物を可能な限り除去するために、電気溶
融炉内を減圧状態にし、加熱溶融することで水分、不純
物による気泡発生、失透を防止しているが、この方法で
は、炉内の水分、不純物を十分に除去することができ
ず、成形体の上部、底部に多数の気泡が発生し、成形体
の歩留が低下する等種々の悪影響を及ぼしている。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】そこで成形インゴット
中の気泡の発生や失透を防止できる石英ガラスの成形方
法が要望されており、本発明は上述した事情を考慮して
なされたもので、成形インゴット中の気泡の発生や失透
を防止できる石英ガラスの成形方法を提供することを目
的とする。 【０００６】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の１つの態様によれば、石英ガラスインゴッ
トを溶融炉に収納された成形型に入れ、溶融炉を加熱
し、炉内温度９００〜１３００℃の温度域で炉上部より
不活性ガスを導入しながら炉内を減圧させ、しかる後、
炉内温度を１５００℃以上で所定時間キープし、前記石
英ガラスインゴットを成形体に成形すると共に成形体中
に含まれる気泡を排除することを特徴とする石英ガラス
の成形方法が提供される。これにより、成形体中の気泡
の発生や失透が防止される。 【０００７】 【発明の実施の形態】以下、本発明に係わる石英ガラス
の成形方法の実施形態について添付図面を参照して説明
する。 【０００８】最初に本発明に係わる石英ガラスの成形方
法に用いられる電気溶融炉について説明する。 【０００９】図１は電気溶融炉の断面図である。この電
気溶融炉１は、収納物の出入れが可能に形成された炉本
体２と、この炉本体２を加熱するヒータ３と、回転可能
に設けられた載置台４を有している。さらに、炉本体２
にはその上方に給気管５が設けられており、下方には排
気管６が設けられ、給気管５には給気弁５ａ、排気管６
には排気弁６ａが設けられている。 【００１０】また、炉本体２内の載置台４には成形型７
が載置されており、この成形型７は成形型本体８と内張
９から構成されている。成形型本体８は、多数の貫通孔
８ａが穿設された人造黒鉛質部材を嵌込み式で組立て形
成されている。また、内張９は、例えば密度が０．１〜
０．５ｇ／ｃｍ２で、通気性を有するカーボン成形断熱
材で形成されており、ガスは内張９を通り、支障なく貫
通孔８ａから排出される。 【００１１】次に上記電気溶融炉１を用いた本発明に係
わる石英ガラスの成形方法を図２に示す工程フロー図に
従って説明する。 【００１２】図１に示すように、通常の酸水素火炎溶融
により製造された石英ガラスインゴットＩｇを電気溶融
炉１に収納する（ＳＴ１）。 【００１３】ヒータ３を付勢し、炉内温度を９００〜１
３００℃に加熱し、載置台４を回転させながら石英ガラ
スインゴットＩｇを加熱する（ＳＴ２）。 【００１４】炉内温度が９００〜１３００℃に達した
ら、給気弁５ａを開放し、給気管５を介して炉本体２の
上方から炉内に不活性ガスを導入する（ＳＴ３）。 【００１５】不活性ガスの炉内への導入は、必ず炉内温
度が９００〜１３００℃で行われる。不活性ガス導入温
度が９００℃より低いと成形体の気泡、不純物の除去が
十分に行えない。また、不活性ガス導入温度が１３００
℃を超えると成形体の上下部に多数の気泡が発生し、さ
らに、石英ガラスインゴット内の気泡、不純物による重
量の減少が増大する。 【００１６】また、不活性ガスを炉内に導入しながら、
排気弁６ａを開放して、炉内ガスを排気管６から排気
し、所定の炉内圧まで減圧し、この炉内圧をキープする
（ＳＴ４）。 【００１７】炉内温度域９００〜１３００℃で、成形型
７及び石英ガラスインゴットＩｇ内外部の不純物や水分
は最も多く発生するため、この温度域で排気するのが不
純物や水分を除去するのに最も効果的であり、石英ガラ
スインゴット（成形体）中の気泡及びこれに含まれる不
純物は確実に排除される。これにより成形工程中の石英
ガラスの気泡の発生及び失透が防止される。 【００１８】その後、１５００℃まで炉内温度を所定の
昇温速度で上げ、１５００℃で所定時間キープし、キー
プ後は、自然放冷で降温する（ＳＴ５）。 【００１９】炉内温度が石英ガラスの軟化点である１５
００℃以上にキープされることにより石英ガラスインゴ
ットは成形型により成形体に成形される。 【００２０】 【実施例】試験１（実施例） １００ｋｇの石英ガラスインゴットを一辺４００ｍｍの
正方形のカーボン型に入れ、電気溶融炉内に収納する。
昇温条件は、炉内温度が９００℃に達したところで、炉
内上部よりＡｒガスを５０ｌ／ｍｉｎ導入しながら、５
０Ｔｏｒｒの炉内雰囲気から１０Ｔｏｒｒに減圧させ、
１３００℃まで、５０℃／ｈの昇温速度で炉内温度を上
げ、Ａｒガスの導入を止める。その後、１５００℃まで
炉内温度を５０℃／ｈの昇温速度で上げ、１５００℃で
２０ｈキープし、キープ後は、自然放冷で温度を下げ
た。成形終了後の成形体は、寸法４００×４００×厚さ
２８２ｍｍであった。 【００２１】この成形インゴットの気泡等の観察を行っ
たところ、成形体インゴットには確認できる気泡は存在
しなかった。また、気泡、不純物による重量減は、１％
であった。 【００２２】試験２（比較例１） 実施例と同様の方法を用いる。但し温度条件を次のよう
に変える。 【００２３】 【外１】 【００２４】成形終了後の成形体は、寸法４００×４０
０×厚さ２７０ｍｍであった。成形インゴットの気泡等
の観察を行ったところ、成形体の上下部に気泡が少量見
られた。また、インゴット内の気泡、不純物による重量
減は５％であった。 【００２５】試験３（比較例２） 実施例と同様の方法を用いる。但し温度条件を次のよう
に変える。 【００２６】 【外２】 【００２７】成形終了後の成形体は、寸法４００×４０
０×厚さ２４２ｍｍであった。成形インゴットの気泡等
の観察を行ったところ、成形体の上下部に多数の気泡が
見られた。また、インゴット内の気泡、不純物による重
量減は１５％であった。 【００２８】試験４（比較例３） 実施例と同様の方法を用いる。但し温度条件を次のよう
に変える。 【００２９】 【外３】 【００３０】成形終了後の成形体は、寸法４００×４０
０×厚さ２００ｍｍであった。成形インゴットの気泡等
の観察を行ったところ、成形体の上下部に多数の気泡が
見られた。また、インゴット内の気泡、不純物による重
量減は３０％であった。 【００３１】 【発明の効果】本発明に係わる石英ガラスの成形方法に
よれば、成形インゴット中の気泡の発生や失透を防止で
きる石英ガラスの成形方法を提供することができる。
法に係わり、特に石英ガラスインゴットの成形と気泡の
排除を行う石英ガラスの成形方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】石英ガラスは高純度で耐熱性、光透過
性、化学的安定性等に優れているため、半導体産業等に
おいて種々の部材として使用されている。この石英ガラ
スの製造には四塩化珪素を高温の酸水素火炎中で加水分
解して製造する方法が多く用いられている。このように
して製造された石英ガラスインゴットは、Ｈ２等を主体
とする微細な気泡の混入が避けられない。このため無気
泡の石英ガラス成形体を得るには原料の種類、粒度、溶
融速度、温度等を最適条件として可能な限り気泡の混入
を抑制している。 【０００３】一方、上記のようにして製造された石英ガ
ラスインゴットは、成形体（成形インゴット）に成形さ
れて用いられるが、従来最もよく用いられる成形方法
は、上記のような酸水素火炎溶融で製造された石英ガラ
スインゴットをカーボン製の成形型に入れ、１５００℃
の電気溶融炉で溶融させて、成形体を得るものである。
なお、成形体は、スライス等の工程を経て、液晶用基板
やフォトマスク用基板として用いられる。 【０００４】しかしながら、このような従来の石英ガラ
スの成形方法は、成形型や石英ガラスインゴットに含ま
れる水分、不純物を可能な限り除去するために、電気溶
融炉内を減圧状態にし、加熱溶融することで水分、不純
物による気泡発生、失透を防止しているが、この方法で
は、炉内の水分、不純物を十分に除去することができ
ず、成形体の上部、底部に多数の気泡が発生し、成形体
の歩留が低下する等種々の悪影響を及ぼしている。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】そこで成形インゴット
中の気泡の発生や失透を防止できる石英ガラスの成形方
法が要望されており、本発明は上述した事情を考慮して
なされたもので、成形インゴット中の気泡の発生や失透
を防止できる石英ガラスの成形方法を提供することを目
的とする。 【０００６】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の１つの態様によれば、石英ガラスインゴッ
トを溶融炉に収納された成形型に入れ、溶融炉を加熱
し、炉内温度９００〜１３００℃の温度域で炉上部より
不活性ガスを導入しながら炉内を減圧させ、しかる後、
炉内温度を１５００℃以上で所定時間キープし、前記石
英ガラスインゴットを成形体に成形すると共に成形体中
に含まれる気泡を排除することを特徴とする石英ガラス
の成形方法が提供される。これにより、成形体中の気泡
の発生や失透が防止される。 【０００７】 【発明の実施の形態】以下、本発明に係わる石英ガラス
の成形方法の実施形態について添付図面を参照して説明
する。 【０００８】最初に本発明に係わる石英ガラスの成形方
法に用いられる電気溶融炉について説明する。 【０００９】図１は電気溶融炉の断面図である。この電
気溶融炉１は、収納物の出入れが可能に形成された炉本
体２と、この炉本体２を加熱するヒータ３と、回転可能
に設けられた載置台４を有している。さらに、炉本体２
にはその上方に給気管５が設けられており、下方には排
気管６が設けられ、給気管５には給気弁５ａ、排気管６
には排気弁６ａが設けられている。 【００１０】また、炉本体２内の載置台４には成形型７
が載置されており、この成形型７は成形型本体８と内張
９から構成されている。成形型本体８は、多数の貫通孔
８ａが穿設された人造黒鉛質部材を嵌込み式で組立て形
成されている。また、内張９は、例えば密度が０．１〜
０．５ｇ／ｃｍ２で、通気性を有するカーボン成形断熱
材で形成されており、ガスは内張９を通り、支障なく貫
通孔８ａから排出される。 【００１１】次に上記電気溶融炉１を用いた本発明に係
わる石英ガラスの成形方法を図２に示す工程フロー図に
従って説明する。 【００１２】図１に示すように、通常の酸水素火炎溶融
により製造された石英ガラスインゴットＩｇを電気溶融
炉１に収納する（ＳＴ１）。 【００１３】ヒータ３を付勢し、炉内温度を９００〜１
３００℃に加熱し、載置台４を回転させながら石英ガラ
スインゴットＩｇを加熱する（ＳＴ２）。 【００１４】炉内温度が９００〜１３００℃に達した
ら、給気弁５ａを開放し、給気管５を介して炉本体２の
上方から炉内に不活性ガスを導入する（ＳＴ３）。 【００１５】不活性ガスの炉内への導入は、必ず炉内温
度が９００〜１３００℃で行われる。不活性ガス導入温
度が９００℃より低いと成形体の気泡、不純物の除去が
十分に行えない。また、不活性ガス導入温度が１３００
℃を超えると成形体の上下部に多数の気泡が発生し、さ
らに、石英ガラスインゴット内の気泡、不純物による重
量の減少が増大する。 【００１６】また、不活性ガスを炉内に導入しながら、
排気弁６ａを開放して、炉内ガスを排気管６から排気
し、所定の炉内圧まで減圧し、この炉内圧をキープする
（ＳＴ４）。 【００１７】炉内温度域９００〜１３００℃で、成形型
７及び石英ガラスインゴットＩｇ内外部の不純物や水分
は最も多く発生するため、この温度域で排気するのが不
純物や水分を除去するのに最も効果的であり、石英ガラ
スインゴット（成形体）中の気泡及びこれに含まれる不
純物は確実に排除される。これにより成形工程中の石英
ガラスの気泡の発生及び失透が防止される。 【００１８】その後、１５００℃まで炉内温度を所定の
昇温速度で上げ、１５００℃で所定時間キープし、キー
プ後は、自然放冷で降温する（ＳＴ５）。 【００１９】炉内温度が石英ガラスの軟化点である１５
００℃以上にキープされることにより石英ガラスインゴ
ットは成形型により成形体に成形される。 【００２０】 【実施例】試験１（実施例） １００ｋｇの石英ガラスインゴットを一辺４００ｍｍの
正方形のカーボン型に入れ、電気溶融炉内に収納する。
昇温条件は、炉内温度が９００℃に達したところで、炉
内上部よりＡｒガスを５０ｌ／ｍｉｎ導入しながら、５
０Ｔｏｒｒの炉内雰囲気から１０Ｔｏｒｒに減圧させ、
１３００℃まで、５０℃／ｈの昇温速度で炉内温度を上
げ、Ａｒガスの導入を止める。その後、１５００℃まで
炉内温度を５０℃／ｈの昇温速度で上げ、１５００℃で
２０ｈキープし、キープ後は、自然放冷で温度を下げ
た。成形終了後の成形体は、寸法４００×４００×厚さ
２８２ｍｍであった。 【００２１】この成形インゴットの気泡等の観察を行っ
たところ、成形体インゴットには確認できる気泡は存在
しなかった。また、気泡、不純物による重量減は、１％
であった。 【００２２】試験２（比較例１） 実施例と同様の方法を用いる。但し温度条件を次のよう
に変える。 【００２３】 【外１】 【００２４】成形終了後の成形体は、寸法４００×４０
０×厚さ２７０ｍｍであった。成形インゴットの気泡等
の観察を行ったところ、成形体の上下部に気泡が少量見
られた。また、インゴット内の気泡、不純物による重量
減は５％であった。 【００２５】試験３（比較例２） 実施例と同様の方法を用いる。但し温度条件を次のよう
に変える。 【００２６】 【外２】 【００２７】成形終了後の成形体は、寸法４００×４０
０×厚さ２４２ｍｍであった。成形インゴットの気泡等
の観察を行ったところ、成形体の上下部に多数の気泡が
見られた。また、インゴット内の気泡、不純物による重
量減は１５％であった。 【００２８】試験４（比較例３） 実施例と同様の方法を用いる。但し温度条件を次のよう
に変える。 【００２９】 【外３】 【００３０】成形終了後の成形体は、寸法４００×４０
０×厚さ２００ｍｍであった。成形インゴットの気泡等
の観察を行ったところ、成形体の上下部に多数の気泡が
見られた。また、インゴット内の気泡、不純物による重
量減は３０％であった。 【００３１】 【発明の効果】本発明に係わる石英ガラスの成形方法に
よれば、成形インゴット中の気泡の発生や失透を防止で
きる石英ガラスの成形方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる石英ガラスの成形方法に用いら
れる電気溶融炉断面図。 【図２】本発明に係わる石英ガラスの成形方法の工程フ
ロー図。 【符号の説明】 １ 電気溶融炉 ２ 炉本体 ３ ヒータ ４ 載置台 ５ 給気管 ５ａ 給気弁 ６ 排気管 ６ａ 排気弁 ７ 成形型 ８ 成形型本体 ８ａ 貫通孔 ９ 内張 Ｉｇ インゴット
れる電気溶融炉断面図。 【図２】本発明に係わる石英ガラスの成形方法の工程フ
ロー図。 【符号の説明】 １ 電気溶融炉 ２ 炉本体 ３ ヒータ ４ 載置台 ５ 給気管 ５ａ 給気弁 ６ 排気管 ６ａ 排気弁 ７ 成形型 ８ 成形型本体 ８ａ 貫通孔 ９ 内張 Ｉｇ インゴット
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 石英ガラスインゴットを溶融炉に収納さ
れた成形型に入れ、溶融炉を加熱し、炉内温度９００〜
１３００℃の温度域で炉上部より不活性ガスを導入しな
がら炉内を減圧させ、しかる後、炉内温度を１５００℃
以上で所定時間キープし、前記石英ガラスインゴットを
成形体に成形すると共に成形体中に含まれる気泡を排除
することを特徴とする石英ガラスの成形方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001272101A JP2003081655A (ja) | 2001-09-07 | 2001-09-07 | 石英ガラスの成形方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001272101A JP2003081655A (ja) | 2001-09-07 | 2001-09-07 | 石英ガラスの成形方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003081655A true JP2003081655A (ja) | 2003-03-19 |
Family
ID=19097519
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001272101A Pending JP2003081655A (ja) | 2001-09-07 | 2001-09-07 | 石英ガラスの成形方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003081655A (ja) |
-
2001
- 2001-09-07 JP JP2001272101A patent/JP2003081655A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20070711 |