JP2825977B2 - 大形高純度石英ガラス板、その製造方法及び製造装置 - Google Patents

大形高純度石英ガラス板、その製造方法及び製造装置

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吉明 伊勢
一男 浅島
信一 大越
博至 木村
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Description

【発明の詳細な説明】 「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」 従来より、ウエーハ等の不純物の付着を嫌う高純度部
材の洗浄用角槽、石英ガラス製の口径の大きい覗き窓や
ランプカバー等は、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
して高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、天然の水晶やケイ石を精製
した粉砕粉を、電気やガスバーナーにより加熱溶融一体
化してブロック状に形成した石英ガラス塊をダイヤモン
ドカッタ等で切り出して板体を造る方法である。
しかしながら、かかる従来技術はブロック体をダイヤ
モンドカ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、特に覗き窓やランプカバー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
融処理によっ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、天然の水晶やケイ石の粉砕粉を
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
スが高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、かかるブ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覗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ブロ
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
モンドカッ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ウエーハ等の大口径化
に対応し切れなくなってきている。
一方、後者の従来技術は、例えば図５に示す如く、石
英ガラス管100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101を形成した後、該持ち手101を保持して前記切
り裂き石英ガラス管100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100aをカーボン台103上でカーボン
こて104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100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100
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、300
×300mm程度が限界であって、しかもその作業は、熟練
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
ーボンこてやカー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
とカーボン台が押し圧接触するので、不純物が接触し残
留しや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、大形で高純度
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1a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第１の特徴とする
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引張り展開
させる事も可能であるが、本発明は、前記加熱体3A、3B
を石英ガラス管１の切欠き始端1b付近に位置設置してお
き、ガラス管１の外周上に沿って周方向に移動させなが
ら、これに追従して前記ガラス管１始端1bを固定させた
引張手段２を該切欠き始端1b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を平板化させるこ
とを第２の特徴としている。
尚、前記加熱体3A、3Bの加熱初期位置は必ずしも切欠
き始端1b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1bを掴持している場合、該切欠き始端1b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1b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が可能となる。
さて前記構成において前記引張手段２が石英ガラス管
１の切欠き始端1bを直接把持する構成を取ることが出来
るが、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高純度の石英ガラス平板の形
成が難しいため、高純度、高耐熱のカーボンやセラミッ
クス材、例えばアルミナ、SiC、ジルコニア、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1b
を把持する事なく、石英ガラス材４を介して連結した状
態で引張するのがよい。
又前記ガラス管１の加熱は、片側より行なってもよい
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3A、3BはSiCやカーボン等から
なる棒状のヒータ、若しくは多数のバーナノズルを列状
に配設したバーナ集積体で構成する事が出来るが、かか
る加熱体3A、3B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の内、一方若しくは両者を管軸
方向に往復移動、好ましくは加熱体3A、3Bを往復動させ
ながら前記ガラス管１を全幅に亙っ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100〜500mmで且つ肉
厚が２〜20mmの透明石英ガラス管が好ましい。
又前記ガラス板は前記したように覗き窓もしくは角槽
として用いるためには高純度で、具体的にはNa,Li,Fe,A
l,Cu,Ca,Ni,B,Mg,Y,Ti,Crの各元素の含有量が100（weig
ht）ppm以下で、より好ましくは拡散のしやすいNa,K,Cu
の各元素や汚染されやすいCaなどの元素は0.5ppm以下の
透明高純度石英ガラス板が好ましい。
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1a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
方向全幅に亙っ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1b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1bより接線方向に引張
させるには、少なくとも切欠き始端1bと対面する切欠き
終端1cが、該始端1bの接線上より退避した位置にある事
が必要であり、従っ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1bを切欠き終端1c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
石営ガラス管１の切欠き始端1bを直接掴持する構成を取
ると加熱軟化時に該掴持部より不純物が侵入し高純度の
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1b
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1c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1cまて平板化しない装置にあっては、前
記切欠き終端1cを高耐熱のカーボンやセラミックス材、
例えばアルミナ、SiC、ジルコニア、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1c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ットすれば、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。
又高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1b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3A、3Bで構成
し、更に前記一対の加熱体3A、3B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1bを接線方向に引張して製造す
るものであるために、少なくとも直径が100mm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、又余りに厚いと均等に加
熱出来ず、従ってその肉厚が２〜20mm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300mm以上でその肉厚も２〜20mm
前後の平板な高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、大形のブロック体
のように気泡や不純物の異物の混入が殆どなく、これか
ら形成される石英ガラス板体は、結果として覗き窓や角
槽に好適な高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Na,Li,Fe,Al,Cu,Ca,Ni,B,Mg,Y,Ti,Crの各元素の含有
量の合計が100（weight）ppm以下、より好ましくは拡散
しやすいNa,K,Cuの各元素や汚染されやすいCaなどの元
素は0.5ppm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覗き窓若しくはウエ
ー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Na,Li,Fe,A
l,Cu,Ca,Ni,B,Mg,Y,Ti,Crの各元素の含有量の合計を200
ppb以下に設定することができる。
そしてこのような高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57、58により支持する
支持機構50と、該支持機構50を平板形成装置10側の所定
位置に搬送する搬送機構60からなる支持搬送装置70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1b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10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60は基台80上に平板形成装置10側に向け水平
に延設した走行用ネジ軸61と、該ネジ軸61に螺合したナ
ット部62を介して駆動モータ63の正逆回転により平板形
成装置10側に進退する水平台64と、該水平台64上に垂直
に立設された垂直塔65からなり、該垂直塔65は、前面に
垂直ガイドレール66を取り付けるともに、前記塔65内に
ガイドレール66と平行に垂直に延設する垂直ネジ軸67
と、該垂直ネジ軸67を正逆回転させる駆動モータ68を配
設する。
そして前記ガイドレール66には前記支持機構50の垂直
ステー部51が固設されたコの字状枠52が昇降自在に嵌合
すると共に、該コの字状枠52をナット部52aを介して前
記垂直ネジ軸67に連結する。
この結果、前記駆動モータ68の駆動を受けて垂直ネジ
軸67を正逆回転させる事によりガイドレール66に沿って
コの字状枠52を介して前記支持機構50が昇降する。
支持機構50は、駆動モータ53及び該駆動モータ53の駆
動を受けて正逆回転する回転ねじ軸54がほぼステー全長
に亙って垂設された垂直ステー51、前記回転ネジ軸54に
ナット部55を螺合し、該回転ネジ軸54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ー56A、5
6Bからなり、そして前記支持ステー56A、56Bを、前記ナ
ット部55が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57、58を
軸支させ、該支持ローラ57、58対間に前記石英ガラス管
１を挟持固定可能に構成する。
この結果、前記下側支持ステー56Aの支持ローラ57対
上に石英ガラス管１を載置した後、駆動モータ53の駆動
によりネジ軸54を正回転させる事により、前記両支持ス
テー56A、56B間が近接し、前記石英ガラス管１を挟持す
る事が出来る。
次に平板形成装置10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21、22を配
設し、該一の支持台22上には回転板24を取り付けた駆動
モータ23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21上の、前記駆動モータ23の軸線の延長
線上に従動回動機構6Bを配設する。
駆動モータ23は、その回動軸23aに石英ガラス管１と
対面配置した円形の回転板24を取付けると共に、該回転
板24に、一端を石英ガラス管１の切欠き終端1cに溶着さ
せる帯状ガラス板８の挟持部材11Aを取付ける。
尚、前記回転板24の中心と挟持部材11A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6Bは他の支持台21上に軸方向に沿っ
て延設させた２本の平行レール25上に沿って移動可能な
移動台26上に取付けられた一対の軸受26A、26Bと、該軸
受26A、26Bに回転可能に軸支され、その軸線を前記駆動
モータ23の回転軸23aと一致させて配設した太径軸部28
と、該軸部28の先端に軸線と直交する方向にアーム29を
延在させると共に、該アーム20の先端に、一端を石英ガ
ラス管１の切欠き終端1cに溶着される帯状ガラス板８の
挟持部材11Bを取付ける。尚、前記軸部28の中心と挟持
部材11Bの挟持位置との間の距離（半径）は石英ガラス
管１の半径と一致されるのは前記回転板24と同様であ
る。
一方、前記駆動モータ23と前記太径軸部28間を結ぶ軸
線と平行に、一の支持台22上に流体シリンダ31を、他の
支持台21上に案内レール32を軸線上に沿って配置し、該
両部材間に一対の加熱体3A、3Bが取付けられた支持体33
を架設する。
前記支持体33は、一端を前記流体シリンダ31の軸部に
固設し、他端を前記案内レール32上に嵌合された垂直片
34に固設し、流体シリンダ31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33と石英ガラス管１切欠き始端1bを挟んで対峙可能に
Ｌ字状に折曲させた副支持体33Bを固設し、該両支持体3
3、33Bに夫々多数のバーナノズルの集積体からなる略平
板状の加熱体3A、3Bを取付ける。
尚前記流体シリンダ31のストローク及び案内レール32
の長さは、前記副支持体33が石英ガラス管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3A、3B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。
引張手段２は図３に示すように、基台80上に垂直に立
設された垂直台40の前面に垂直ガイドレール41を取り付
けるともに、前記垂直台40内にガイドレール41と平行に
垂直に延設する垂直ネジ軸42と、該垂直ネジ軸42を正逆
回転させる駆動モータ43を配設し、そして前記ガイドレ
ール41に、前端に帯状ガラス板４の挟持部材44を取付け
た引張台45が昇降自在に嵌合すると共に、該引張台45を
ナット部46を介して前記垂直ネジ軸42に連結する。
引張台45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44を取
付け、一端を石英ガラス管１の切欠き始端1b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44を取付け
る。
そして前記駆動モータ23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。
外形φ240mm,肉厚4mmの高純度な透明石英ガラス管１
を、長さ500mmで切断し、且つθ：約10〜15゜（約30m
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Na,L
i,Fe,Al,Cu,Ca,Ni,B,Mg,Y,Ti,Crの各元素の含有量の合
計が200ppb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1bが水平線上に、切欠き終端1cが該始端1b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60の下側支持ステー56A、56Bの支持ロー
ラ57、58対上に載置される。
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1b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10〜15゜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51内の駆動モータ53を正転
させる事により下側及び上側支持ステー56A、56B間が接
近する方向にする方向に移動し、上下の支持ローラ57、
58対で前記石英ガラス管１を位置決め挟持する。
そして前記石英ガラス管１を挟持した支持機構50は先
ず垂直塔65内の駆動モータを利用して平板形成装置10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64の走行により平板形成装置10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30の副支持体33と衝接しないよう
に流体シリンダ31のピストン軸31a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1c側の管両
端面に軸方向に平行に溶着させ、夫々回転板24の挟持部
材11Aとアーム先端の挟持部材11Aに挟持させる。
次に前記切欠き始端1b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45の挟持部材44に挟
持させる。
そして前記固定後、垂直ステー51内の駆動モータ53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56A、56Bを離間させた後、前記搬
送機構60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31を退動させて加熱機構30
の副支持体33を石英ガラスガラス管１内に侵入させ、前
記切欠き始端1bを挟んで加熱体3A、3B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が、先ず図２
（Ｃ）に示すように前記加熱体3A、3B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
の際ノズルバーナの集積体で前記加熱体3A、3Bを形成し
た場合は、そのバ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31を利用してバーナ
間隔より僅かに大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1bが加熱軟化し
た後、前記駆動モータ23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1b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
平板形成を行ない、前記石英ガラス管１の切欠き終端1c
が加熱体3A、3Bの加熱位置に達する直前で、加熱体3A、
3Bの加熱、回転手段５の回転、及び引張手段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10より取
外した後、前記平板化されていない切欠き終端1c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ア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Na,Li,Fe,Al,Cu,Ca,Ni,B,M
g,Y,Ti,Crの各元素の含有量の合計が200ppb以下と平板
形成前の不純物濃度とほとんど変化がなかった。
次に肉厚の変化を調べるために、外径φ240mm,肉厚4m
m,長さ500mmで、切欠幅約30mmの前記と同様な透明石英
ガラス管１を、周回速度を60mm/minとし、引張速度をそ
れぞれ50mm/min,60mm/min,65mm/min及び70mm/min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4.8mm,4.0mm,3.7mm,3.4mmと変化させ
る事が出来、且つこの様にして形成さてた平板は表面の
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、ウエー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。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 博至 福井県武生市北府２丁目13番60号 信越 石英株式会社武生工場内 (56)参考文献 特開 平２−30631（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−177325（ＪＰ，Ａ) 特公 昭26−103（ＪＰ，Ｂ１) 実公 昭30−18868（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C03B 20/00 C03B 23/02

Claims (22)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項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、該ガラス管の加熱位置を石英
    ガラス管の切欠き始端の初期位置に設定し、該設定され
    た加熱位置へ向け前記ガラス管を移動させるとともに、
    該ガラス管を前記加熱位置で管周方向に沿って順次、管
    軸方向全幅に亙って線状または帯状に加熱軟化させなが
    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大形石
    英ガラス板の製造方法
  2. 【請求項２】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
  3. 【請求項３】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
  4. 【請求項４】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
  5. 【請求項５】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
  6. 【請求項６】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連結された状態で引張することを
    特徴とする請求項１記載の製造方法
  7. 【請求項７】前記ガラス管の表裏両面側より管軸方向全
    幅に亙っ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１記載の製造方法
  8. 【請求項８】前記加熱部又は石英ガラス管の一方若しく
    は両者を管軸方向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１
    記載の製造方法
  9. 【請求項９】前記石英ガラス管の直径100mm以上で且つ
    肉厚が２〜20mm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
  10. 【請求項１０】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
  11. 【請求項１１】管軸方向に所定幅の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
    に亙っ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
  12. 【請求項１２】加熱体を石英ガラス管の切欠き始端の初
    期位置に設定し、該設定された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11記載の製造装
    置
  13. 【請求項１３】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11記載の製造装置
  14. 【請求項１４】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11記載の製造装置
  15. 【請求項１５】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11記載の製造装置
  16. 【請求項１６】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11記載の製造装置
  17. 【請求項１７】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13記載の製造装置
  18. 【請求項１８】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11記載の製造装置
  19. 【請求項１９】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11記載の製造装置
  20. 【請求項２０】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19記載の製造
    装置
  21. 【請求項２１】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し、該平板の少なくとも長辺が300m
    m以上でその肉厚を20mm以下に設定するとともに、前記
    ガラス板中の金属元素が、Na,Li,Fe,Al,Cu,Ca,Ni,B,Mg,
    Y,Ti,Crの各元素の含有量の合計が100ppm以下で且つNa,
    K,Cu,Ca,の各元素を0.5ppm以下に設定したことを特徴と
    する大形石英ガラス板
  22. 【請求項２２】前記ガラス板中の金属元素が、Na,Li,F
    e,Al,Cu,Ca,Ni,B,Mg,Y,Ti,Crの各元素の含有量の合計を
    200ppb以下に設定した請求項21記載の大形石英ガラス板
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