JP4473653B2 - Manufacturing method of high purity quartz glass - Google Patents
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Description
本発明は、石英ガラスの製造方法に関し、さらに詳細には、高純度非晶質シリカ粉末、特に、アルカリ等の不純物の含有量が少ない高純度非晶質シリカ粉末を、酸水素炎を用いて加熱溶融して高純度の石英ガラスを製造する方法に関する。 The present invention relates to a method for producing quartz glass, and more specifically, a high-purity amorphous silica powder, in particular, a high-purity amorphous silica powder with a low content of impurities such as alkali, using an oxyhydrogen flame. The present invention relates to a method for producing high-purity quartz glass by heating and melting.
本発明によれば、厚さ１０ｍｍ、波長１７０ｎｍでの透過率が６０％以上であり、低圧水銀ランプの照射により蛍光を示さない高純度石英ガラスを製造することができる。本発明の高純度石英ガラスは、さらに、ＯＨ基の含有量が４０ｐｐｍ以上であり、気泡も少ないことから、半導体分野や紫外域用のレンズ及びランプや液晶用ガラス基板等として特に有用である。 According to the present invention, a high-purity quartz glass having a thickness of 10 mm and a transmittance of 60% or more at a wavelength of 170 nm and exhibiting no fluorescence when irradiated with a low-pressure mercury lamp can be produced. Further, the high-purity quartz glass of the present invention has an OH group content of 40 ppm or more and has few bubbles, so that it is particularly useful as a lens and lamp for a semiconductor field, an ultraviolet region, a glass substrate for liquid crystal, or the like.
従来の石英ガラスの製造方法として、例えば、水晶粉末を、加熱炉を用いて真空溶融させて製造する方法、水晶粉末を酸水素火炎によって溶融させる方法などが知られている。この方法で得られる石英ガラスは耐熱性に優れている。しかし、水晶粉末としては天然水晶の粉末が使用されており、不純物含有量が多いことから、ＬＳＩの高集積化に伴う周辺材料の高純度化の厳しい要求に応じることができなくなっているという問題が生じていた。また、得られる石英ガラスは、気泡が多く、かつ紫外線照射によって蛍光を示すという問題もあり、光学材として使用するのも困難であった。そこで、天然水晶粉末を高純度化して原料として使用することも試みられている。しかし、天然水晶粉末を用いる限り、高純度化に影響するすべての不純物を０．５ｐｐｍ以下に押さえることは未だ困難な状況である。 As a conventional method for producing quartz glass, for example, a method of producing quartz powder by vacuum melting using a heating furnace, a method of melting quartz powder by an oxyhydrogen flame, and the like are known. Quartz glass obtained by this method is excellent in heat resistance. However, natural quartz powder is used as the quartz powder, and because it contains a large amount of impurities, it is difficult to meet the strict demands for high purity of peripheral materials due to high integration of LSI. Has occurred. Further, the obtained quartz glass has many bubbles and has a problem that it exhibits fluorescence when irradiated with ultraviolet rays, and it is difficult to use it as an optical material. Therefore, attempts have been made to use natural quartz powder as a raw material with high purity. However, as long as natural quartz powder is used, it is still difficult to suppress all impurities that affect the purification to 0.5 ppm or less.
一方、合成原料を使用する方法として、四塩化珪素を酸水素火炎中で溶融させる石英ガラスの製造方法が知られている。しかし、この方法は、製造コストが高く、かつＯＨ基の含有量が多いために、１８０ｎｍ以下の紫外光の透過性に劣る等の問題があった。 On the other hand, as a method of using a synthetic raw material, a method for producing quartz glass in which silicon tetrachloride is melted in an oxyhydrogen flame is known. However, this method has problems such as inferior ultraviolet light transmittance of 180 nm or less due to high production cost and a large content of OH groups.
これらの問題を解決することを目的として、高純度の非晶質シリカ粉末を加熱溶融させて高純度の石英ガラスを製造する方法が提案されている（特開２００１−３４２０２６号公報）。しかし、この方法においても、依然として石英ガラスの紫外光の透過率の低下や紫外線の照射により蛍光を発生する場合があった。
高純度が要求される半導体製造装置冶具、紫外線を利用する各種光学材料、液晶用ガラス基板などの用途には、高純度で、紫外光の透過率が高く、紫外線の照射により蛍光を発生しない石英ガラスが望まれている。さらには、気泡が極めて少ないことも望まれている。しかし、上記従来の方法では、これらの物性の全てを満たす高純度の石英ガラスを製造することはできなかった。 For high-purity semiconductor manufacturing equipment jigs, various optical materials that use ultraviolet rays, glass substrates for liquid crystals, etc. Glass is desired. Furthermore, it is also desired that there are very few bubbles. However, the conventional method described above cannot produce high-purity quartz glass that satisfies all of these physical properties.
そこで本発明の目的は、上記従来技術の問題点を克服し、紫外線を利用する各種光学材料、液晶用ガラス基板などの用途、また高純度が要求される半導体製造装置冶具などの用途に適用可能な、紫外光の透過性に優れ、かつ紫外線照射によって蛍光を示さない、気泡が極めて少ない高純度石英ガラスの製造方法を提供することにある。 Therefore, the object of the present invention is applicable to applications such as various optical materials using ultraviolet rays, glass substrates for liquid crystals, and semiconductor manufacturing equipment jigs that require high purity, overcoming the problems of the prior art. Another object of the present invention is to provide a method for producing high-purity quartz glass that has excellent ultraviolet light transparency and does not exhibit fluorescence when irradiated with ultraviolet light, and has very few bubbles.
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を行った。その結果、高純度の原料を用いた場合、石英ガラスに含まれる不純物は、炉材からのコンタミが顕著になり、その結果、製造した石英ガラスに含まれる不純物量が多くなること、さらには、高純度非晶質シリカ粉末を溶融するに当たり、不純物含有量の少ない炉材である耐熱レンガを使用することにより、紫外光の透過性に優れ、紫外線照射により蛍光を示さない高純度石英ガラスを得ることを見出して、本発明を完成させた。 The present inventors have intensively studied to solve the above problems. As a result, when high-purity raw materials are used, the impurities contained in the quartz glass are significantly contaminated from the furnace material, and as a result, the amount of impurities contained in the produced quartz glass is increased. When melting high-purity amorphous silica powder, by using heat-resistant bricks, which are furnace materials with a low impurity content, high-purity quartz glass that has excellent ultraviolet light transmission and does not exhibit fluorescence when irradiated with ultraviolet light is obtained. As a result, the present invention has been completed.
すなわち本発明は、以下のとおりである。
（１）非晶質シリカ粉末を酸水素炎内で加熱溶融し、炉内に堆積させることを含む石英ガラスの製造方法であって、
前記非晶質シリカ粉末は、Ｔｉ、Ｎａ、Ｋ、及びＬｉの含有量が各々独立して０．５ｐｐｍ以下であり、
前記炉を構成し、堆積する石英ガラスと接触する耐火レンガは、Ｔｉ、Ｎａ、Ｋ、及びＬｉの含有量が各々独立して0.5ｗｔ％以下であるＳｉＣ−Ｓｉ３Ｎ４系レンガまたはジルコニア系レンガであり、
前記石英ガラスは、ＯＨ基の含有量が、１００ｐｐｍ以上であり、かつＴｉ、Ｎａ、Ｋ、及びＬｉの含有量が各々独立して０．５ｐｐｍ以下である
ことを特徴とする前記製造方法。
（２）前記石英ガラスは、厚さ１０ｍｍでの波長１７０ｎｍの紫外線の透過率が６０％以上であり、かつ低圧水銀ランプの照射により蛍光を示さない（１）または（１）に記載の製造方法。
（３）前記非晶質シリカ粉末は、Ａｌ、Ｃａ、Ｃｕ、及びＦｅの含有量が各々０．５ｐｐｍ以下であり、
前記耐火レンガは、Ｃａ、Ｃｕ、Ｆｅ、及びＭｇの含有量が0.5ｗｔ％以下であり、
前記石英ガラスは、Ａｌ、Ｃａ、Ｃｕ、Ｆｅ、及びＭｇの含有量が各々独立して０．５ｐｐｍ以下である
（１）〜（２）のいずれかに記載の製造方法。
（４）前記石英ガラスは、波長２４０ｎｍ付近に吸収波長が実質的に存在しない、
（１）〜（３）のいずれかに記載の製造方法。
（５）前記石英ガラスは、気泡含有量が１００ｃｍ3当たり０．２個以下であり、
気泡総断面積が１００ｃｍ3当たり０．０２ｍｍ2以下であり、且つ、
均質性（Δｎ）が７×１０-6未満である（１）〜（４）のいずれかに記載の製造方法。
（６）前記石英ガラスを熱間静水圧プレス処理して気泡を減少させる（１）〜（５）のいずれかに記載の製造方法。
（７）前記熱間静水圧プレス処理は、５００〜２０００℃の温度範囲で５０〜２００ＭＰａの不活性ガスによる圧力を作用させることで行う（６）に記載の製造方法。
（８）前記熱間静水圧プレス処理は、前記石英ガラスの気泡含有量が１００ｃｍ3当たり０．２個より多い場合に行う（６）または（７）に記載の製造方法。
（９）（１）〜（８）のいずれかに記載の製造方法により石英ガラスを得、得られた石英ガラスを鋳型に入れ、減圧又は不活性ガス雰囲気中で１０００〜２０００℃に加熱し成型することを含む、石英ガラス成形体の製造方法。
That is, the present invention is as follows.
(1) A method for producing quartz glass, comprising heating and melting amorphous silica powder in an oxyhydrogen flame and depositing it in a furnace,
In the amorphous silica powder, the contents of Ti, Na, K, and Li are each independently 0.5 ppm or less,
Constitutes the furnace, the refractory bricks in contact with the quartz glass deposited, Ti, Na, K, and Li content each independently at 0.5 wt% or less der Ru SiC-Si3 N4 based bricks or zirconia bricks Yes ,
The manufacturing method according to claim 1, wherein the quartz glass has an OH group content of 100 ppm or more, and each of Ti, Na, K, and Li contents is independently 0.5 ppm or less.
(2) The manufacturing method according to (1) or ( 1 ), wherein the quartz glass has a transmittance of 60% or more at a wavelength of 170 nm at a thickness of 10 mm and does not exhibit fluorescence when irradiated with a low-pressure mercury lamp. .
( 3 ) The amorphous silica powder has a content of Al, Ca, Cu, and Fe of 0.5 ppm or less,
The refractory brick has a content of Ca, Cu, Fe, and Mg of 0.5 wt% or less,
The said quartz glass is a manufacturing method in any one of (1)-( 2 ) whose content of Al, Ca, Cu, Fe, and Mg is 0.5 ppm or less each independently.
(4) the quartz glass has absorption wavelength is substantially absent in the vicinity of wavelength 240 nm,
(1) The manufacturing method in any one of ( 3 ).
( 5 ) The quartz glass has a bubble content of 0.2 or less per 100 cm 3 ,
The total cross-sectional area of the bubbles is 0.02 mm 2 or less per 100 cm 3 , and
The production method according to any one of (1) to ( 4 ), wherein the homogeneity (Δn) is less than 7 × 10 −6 .
( 6 ) The manufacturing method according to any one of (1) to ( 5 ), wherein the quartz glass is subjected to hot isostatic pressing to reduce bubbles.
( 7 ) The manufacturing method according to ( 6 ), wherein the hot isostatic pressing is performed by applying a pressure of an inert gas of 50 to 200 MPa in a temperature range of 500 to 2000 ° C.
( 8 ) The production method according to ( 6 ) or ( 7 ), wherein the hot isostatic pressing is performed when the quartz glass has a bubble content of more than 0.2 per 100 cm 3 .
( 9 ) Quartz glass is obtained by the production method according to any one of (1) to ( 8 ), and the obtained quartz glass is put into a mold and heated to 1000 to 2000 ° C. in a reduced pressure or inert gas atmosphere and molded. A method for producing a quartz glass molded body.
本発明の製造方法によれば、高純度合成シリカ粉末を純度の良い耐熱レンガを使用して加熱溶融することにより高純度で気泡が少なく、紫外域の透過率が極めて高い石英ガラスが製造でき、熱間静水圧プレス処理により気泡を極めて少なくすることができ、また、伸展成型することで所望形状にすることができる。したがって、気泡の多さや紫外域透過率の低さにより従来利用できなかった光透過性を必要とする用途、例えばプリズム、レンズ、液晶基板等各種光学材料として利用できる。また、高純度を要求される半導体製造装置冶具の材料としても利用できる。 According to the production method of the present invention, high-purity synthetic silica powder can be produced by heating and melting high-purity heat-resistant bricks to produce quartz glass with high purity, few bubbles, and extremely high transmittance in the ultraviolet region, Bubbles can be extremely reduced by hot isostatic pressing, and a desired shape can be obtained by extension molding. Therefore, it can be used as various optical materials such as prisms, lenses, liquid crystal substrates and the like that require light transmittance, which could not be conventionally used due to the large number of bubbles and low ultraviolet transmittance. It can also be used as a material for semiconductor manufacturing equipment jigs that require high purity.
本発明は、非晶質シリカ粉末を酸水素炎内で加熱溶融し、炉内に堆積させることを含む石英ガラスの製造方法である。この方法は、スラブ法として知られた方法であり、加熱溶融条件や炉内への堆積方法等は、従来の方法、条件をそのまま採用することができる。 The present invention is a method for producing quartz glass, comprising heating and melting an amorphous silica powder in an oxyhydrogen flame and depositing the amorphous silica powder in a furnace. This method is known as a slab method, and conventional methods and conditions can be employed as they are for the heat-melting conditions, the deposition method in the furnace, and the like.
本発明においては、非晶質シリカ粉末として、Ｔｉ、Ｎａ、Ｋ、及びＬｉの含有量が各々独立して０．５ｐｐｍ以下である非晶質シリカ粉末を用いる。さらに、炉を構成し、堆積する石英ガラスと接触する耐火レンガとして、Ｔｉ、Ｎａ、Ｋ、及びＬｉの含有量が各々独立して0.5ｗｔ％以下である耐火レンガを用いる。さらには、このような非晶質シリカ粉末及び耐火レンガを用いることにより、本発明では、Ｔｉ、Ｎａ、Ｋ、及びＬｉの含有量が各々独立して０．５ｐｐｍ以下である石英ガラスを得る。 In the present invention, an amorphous silica powder in which the contents of Ti, Na, K, and Li are each independently 0.5 ppm or less is used as the amorphous silica powder. Furthermore, a refractory brick having a content of Ti, Na, K, and Li, each independently 0.5 wt% or less, is used as the refractory brick that constitutes the furnace and contacts the deposited quartz glass. Furthermore, by using such amorphous silica powder and refractory brick, in the present invention, quartz glass in which the contents of Ti, Na, K, and Li are each independently 0.5 ppm or less is obtained.
本発明の目的が，紫外光の透過率が高く、紫外線の照射により蛍光を発生しない石英ガラスの提供であり、上記条件を満たすことにより、ＯＨ基の含有量が４０ｐｐｍ以上であり、厚さ１０ｍｍでの波長１７０ｎｍの紫外線の透過率が６０％以上であり、かつ低圧水銀ランプの照射により蛍光を示さない石英ガラスを得ることができる。 An object of the present invention is to provide quartz glass that has a high ultraviolet light transmittance and does not generate fluorescence when irradiated with ultraviolet light. By satisfying the above conditions, the OH group content is 40 ppm or more, and the thickness is 10 mm. Quartz glass having a transmittance of 60% or more at a wavelength of 170 nm and exhibiting no fluorescence upon irradiation with a low-pressure mercury lamp can be obtained.
原料として使用する非晶質シリカ粉末は、Ｔｉ、Ｎａ、Ｋ、及びＬｉの含有量が各々独立して０．５ｐｐｍ以下である。さらに、各不純物の含有量は各々独立して０．３ｐｐｍ以下であることが好ましく、更には、０．１ｐｐｍ以下であることがより好ましい。 The amorphous silica powder used as a raw material has Ti, Na, K, and Li contents of 0.5 ppm or less each independently. Furthermore, the content of each impurity is preferably independently 0.3 ppm or less, and more preferably 0.1 ppm or less.
さらに原料として使用する非晶質シリカ粉末は、Ａｌ、Ｃａ、Ｃｕ、及びＦｅの含有量も各々０．５ｐｐｍ以下であることが好ましい。上記不純物に加えてこれらの不純物の含有量が少ないことで、半導体製造工程における不純物汚染によるトラブルを抑制する材料を提供できるという利点がある。さらに、各不純物の含有量は各々独立して０．３ｐｐｍ以下であることが好ましく、更には、０．１ｐｐｍ以下であることがより好ましい。 Further, the amorphous silica powder used as a raw material preferably has an Al, Ca, Cu, and Fe content of 0.5 ppm or less. Since the content of these impurities in addition to the impurities is small, there is an advantage that a material that suppresses troubles due to impurity contamination in the semiconductor manufacturing process can be provided. Furthermore, the content of each impurity is preferably independently 0.3 ppm or less, and more preferably 0.1 ppm or less.
上記不純物の含有量が所定の範囲の非晶質シリカ粉末を用いることで、高純度が要求される半導体製造装置冶具として適した、紫外光の透過率も良好な石英ガラスが得られる。 By using amorphous silica powder having the impurity content in a predetermined range, quartz glass suitable for a semiconductor manufacturing equipment jig that requires high purity and having a good ultraviolet light transmittance can be obtained.
この様な不純物の少ない非晶質シリカ粉末は、例えばシリコンアルコキシドを塩酸あるいはアンモニア触媒下で加水分解して得られたシリカを焼成して製造する方法（特開平５−１７１２３号公報）、又はアルカリ金属ケイ酸水溶液と酸とを反応させて得たシリカを精製し、焼成して製造する方法（特開昭６２−２８３８１０号公報）等により、製造することができる。 Such amorphous silica powder with few impurities is produced by, for example, a method of calcining silica obtained by hydrolyzing silicon alkoxide in the presence of hydrochloric acid or an ammonia catalyst (JP-A-5-17123), or an alkali. The silica obtained by reacting an aqueous metal silicate solution with an acid can be purified by a method of purifying and calcining (Japanese Patent Laid-Open No. 62-283810) or the like.
また、非晶質シリカ粉末は、粒度を４４μｍ未満が３０％以下、１，０００μｍより大きい粒子が３０％以下に調整することが好ましく、４４μｍ未満の粒子が１５％以下、４２０μｍより大きい粒子が１５％以下に調整することが好ましく、さらに４４μｍ未満の粒子が１０％以下、４２０μｍより大きい粒子が３％以下に調整することが好ましい。４４μｍ未満の粒子が少ないことで、溶融する時に、粉末の流動性を良好に維持でき非晶質シリカのフィードを良好に行うことができる。また、４２０μｍを超える粒子が少なくすることで、製造時の気泡の発生を抑制できるという利点がある。 The amorphous silica powder preferably has a particle size adjusted to be 30% or less when the particle size is less than 44 μm and 30% or less for particles larger than 1,000 μm, 15% or less for particles smaller than 44 μm, and 15 particles larger than 420 μm. It is preferable that the particle size is less than 44%, and the particle size less than 44 μm is preferably adjusted to 10% or less and the particle size greater than 420 μm is adjusted to 3% or less. When the number of particles less than 44 μm is small, the fluidity of the powder can be maintained well when it is melted, and the amorphous silica can be fed well. Further, by reducing the number of particles exceeding 420 μm, there is an advantage that the generation of bubbles during production can be suppressed.
本発明の方法において、高純度石英ガラスを製造する工程は、出発原料である上記非晶質シリカ粉末を酸水素火炎溶融法により加熱溶融し石英ガラスを製造するものである。この方法では、回転する炉の上部から非晶質シリカ粉末を酸水素火炎バーナーで溶融させ炉底中央部に堆積させ、炉の外周方向に伸展させて石英ガラスを製造する。 In the method of the present invention, the step of producing high-purity quartz glass is to produce quartz glass by heating and melting the amorphous silica powder as a starting material by an oxyhydrogen flame melting method. In this method, an amorphous silica powder is melted with an oxyhydrogen flame burner from the top of a rotating furnace, deposited on the center of the furnace bottom, and extended in the outer peripheral direction of the furnace to produce quartz glass.
本発明では、炉を構成し、堆積する石英ガラスと接触する耐火レンガとして、Ｔｉ、Ｎａ、Ｋ、及びＬｉの含有量が各々独立して0.5ｗｔ％以下である耐火レンガを用いる。炉材である耐熱レンガの純度が悪いと、得られる石英ガラスの純度が悪くなり、紫外線の透過率が低くなったり、紫外線の照射により蛍光を示すようになる。耐火レンガのＴｉ、Ｎａ、Ｋ、及びＬｉの含有量は、好ましくは各々独立して0.3ｗｔ％以下であり、より好ましくは各々独立して0.1ｗｔ％以下である。 In the present invention, a refractory brick having a content of Ti, Na, K, and Li, each independently 0.5 wt% or less, is used as the refractory brick that constitutes the furnace and contacts the deposited quartz glass. When the purity of the heat-resistant brick as the furnace material is poor, the purity of the resulting quartz glass is deteriorated, the transmittance of ultraviolet rays is lowered, and fluorescence is exhibited by irradiation with ultraviolet rays. The contents of Ti, Na, K, and Li in the refractory brick are preferably each independently 0.3 wt% or less, and more preferably each independently 0.1 wt% or less.
さらに上記耐火レンガは、上記不純物加えて、Ｃａ、Ｃｕ、Ｆｅ、及びＭｇの含有量も0.5ｗｔ％以下であることが好ましい。上記不純物に加えてこれらの不純物の含有量が少ないことで、半導体製造工程における不純物汚染によるトラブルを抑制することができる材料を提供できるという利点がある。さらに、各不純物の含有量は各々独立して0.3ｗｔ以下であることが好ましく、更には、0.1ｗｔ％以下であることがより好ましい。 Further, the refractory brick preferably has a Ca, Cu, Fe, and Mg contents of 0.5 wt% or less in addition to the impurities. Since the content of these impurities in addition to the impurities is small, there is an advantage that a material capable of suppressing trouble due to impurity contamination in the semiconductor manufacturing process can be provided. Furthermore, the content of each impurity is preferably independently 0.3 wt% or less, and more preferably 0.1 wt% or less.
本発明ではこのように、少なくとも堆積する石英ガラスと接触する耐火レンガとして、純度の良い耐熱レンガを使用する。このような耐火レンガとしては、例えば、ＳｉＣ−Ｓｉ３Ｎ４系レンガやジルコニア系レンガ等を挙げることができる。この耐火レンガについてさらに説明する。 In the present invention, heat-resistant bricks with high purity are used as refractory bricks that come into contact with at least deposited quartz glass. Examples of such refractory bricks include SiC-Si3N4 bricks and zirconia bricks. This firebrick will be further described.
この耐火レンガは、上記説明のように高純度石英ガラスが得られるように、不純物量を少なくしなければならない。通常このような耐熱レンガは、セラミックス粒子、バインダー、酸化防止剤を混合し、鋳込み成型法やプレス成型法で成型した後、焼成することにより製造する。このとき使用するセラミックス粒子、バインダー、酸化防止剤の不純物量を少なくすることや、焼成炉からのコンタミを避けることにより純度の良い耐火レンガを得ることができる。 This refractory brick must have a small amount of impurities so that high-purity quartz glass can be obtained as described above. Usually, such a heat-resistant brick is manufactured by mixing ceramic particles, a binder, and an antioxidant, forming the mixture by a casting molding method or a press molding method, and then firing it. A refractory brick with high purity can be obtained by reducing the amount of impurities in the ceramic particles, binder, and antioxidant used at this time, and avoiding contamination from the firing furnace.
本発明の製造方法によれば、Ｔｉ、Ｎａ、Ｋ、及びＬｉの含有量が各々独立して０．５ｐｐｍ以下である石英ガラスが製造できる。本発明の石英ガラスは、上記不純物の含有量が各々独立して０．３ｐｐｍ以下であることが好ましく、０．１ｐｐｍ以下であることがより好ましい。
また、上記不純物に加えて、Ａｌ、Ｃａ、Ｃｕ、Ｆｅ、及びＭｇの含有量が各々独立して０．５ｐｐｍ以下であることが好ましい。これら不純物の含有量は、より好ましくは０．３ｐｐｍ以下であり、更に好ましくは０．１ｐｐｍ以下である。
According to the production method of the present invention, it is possible to produce quartz glass in which the contents of Ti, Na, K, and Li are each independently 0.5 ppm or less. In the quartz glass of the present invention, the content of the impurities is preferably independently 0.3 ppm or less, and more preferably 0.1 ppm or less.
Moreover, in addition to the said impurity, it is preferable that content of Al, Ca, Cu, Fe, and Mg is respectively independently 0.5 ppm or less. The content of these impurities is more preferably 0.3 ppm or less, still more preferably 0.1 ppm or less.
所謂、真空溶融法で石英ガラスを製造すると、前述のように、ＯＨ基量が４０ｐｐｍより少なくなることにより、石英ガラス中に酸素欠陥が増え、紫外光の透過率が低下する、低圧水銀ランプ照射により蛍光を発する等の問題がある。それに対して、本発明の方法より得られる石英ガラスは、Ｔｉ、Ｎａ、Ｋ、及びＬｉの含有量が各々独立して０．５ｐｐｍ以下であるため、ＯＨ基が４０ｐｐｍ以上であるため、紫外光の透過率が高く、低圧水銀ランプ照射により蛍光を発しない。 When quartz glass is produced by the so-called vacuum melting method, as described above, the amount of OH groups is less than 40 ppm, so that oxygen defects increase in the quartz glass and the transmittance of ultraviolet light is reduced. There is a problem such as emitting fluorescence. On the other hand, the quartz glass obtained by the method of the present invention has Ti, Na, K, and Li contents of 0.5 ppm or less independently, so that OH groups are 40 ppm or more. The transmittance is high and does not emit fluorescence when irradiated with a low-pressure mercury lamp.
ＯＨ基量が４０ｐｐｍ未満では、石英ガラス中に酸素欠陥量が多くなり紫外線を照射した時に、ガラスが蛍光を示すために好ましくない。さらに、ＯＨ基量は、４０〜５００ｐｐｍが好ましく、更に、５０〜３００ｐｐｍが好ましい。ＯＨ基が１０００ｐｐｍを超えると、波長１８０ｎｍ以下の透過率が低下するため好ましくない。特に、本発明の製造方法により得られる石英ガラスは、ＯＨ基の含有量が１００ｐｐｍ以上であり、波長２４０ｎｍ付近に吸収波長が実質的に存在しないものであることが好ましい。 If the amount of OH groups is less than 40 ppm, the amount of oxygen defects in the quartz glass increases, and the glass exhibits fluorescence when irradiated with ultraviolet rays. Furthermore, the amount of OH groups is preferably 40 to 500 ppm, and more preferably 50 to 300 ppm. When the OH group exceeds 1000 ppm, the transmittance at a wavelength of 180 nm or less is not preferable. In particular, the quartz glass obtained by the production method of the present invention preferably has an OH group content of 100 ppm or more and an absorption wavelength substantially not present in the vicinity of a wavelength of 240 nm.
また、本発明の石英ガラスは、厚さ１０ｍｍ、波長１７０ｎｍの透過率が６０％以上であることが好ましい。この透過率は、好ましくは、６５％以上、更に好ましくは７０％以上である。さらに、本発明の石英ガラスは、低圧水銀ランプの照射により蛍光を示さないものである。低圧水銀ランプの照射による蛍光の検出方法は、後述の実施例で具体的に説明する。 The quartz glass of the present invention preferably has a transmittance of 60% or more at a thickness of 10 mm and a wavelength of 170 nm. This transmittance is preferably 65% or more, and more preferably 70% or more. Furthermore, the quartz glass of the present invention does not exhibit fluorescence when irradiated with a low-pressure mercury lamp. A method for detecting fluorescence by irradiation with a low-pressure mercury lamp will be specifically described in the examples described later.
本発明の製造方法により製造した石英ガラスは、気泡含有量が１００ｃｍ3当たり０．２個以下、且つ、気泡総断面積が１００ｃｍ3当たり０．０２ｍｍ2以下である。 The quartz glass produced by the production method of the present invention has a bubble content of 0.2 or less per 100 cm 3 and a total bubble cross-sectional area of 0.02 mm 2 or less per 100 cm 3 .
本発明の製造方法により製造した石英ガラスは、通常、上記範囲の気泡含有量及び気泡総断面積を有するものである。但し、原料である非晶質シリカ粉末に１０００μｍ以上の大きな粒子が多く含まれている場合や溶融する時の原料のフィード速度が一時的に速くなったりする場合など、条件によっては、上記範囲の気泡含有量及び気泡総断面積を有さない場合がある。また、上記範囲の気泡含有量及び気泡総断面積を有するが、さらに、改善したい場合もある。このように、石英ガラス中の気泡を更に減少させる場合は、石英ガラスを熱間静水圧プレス処理することが好ましい。熱間静水圧プレス処理の温度条件は、例えば、５００〜２０００℃の温度範囲である。温度が５００℃以上であれば、ガラスに流動性が出て気泡を減少させることができる。温度が２０００℃以下であれば、経済性及び処理装置運転上のトラブル発生やガラスの結晶化などなく、均質な高純度石英ガラスを得られる。 The quartz glass produced by the production method of the present invention usually has a bubble content and a total cross-sectional area of bubbles in the above ranges. However, depending on conditions such as when the raw material amorphous silica powder contains many large particles of 1000 μm or more, or when the feed rate of the raw material during melting temporarily increases, It may not have bubble content and total bubble cross section. Moreover, although it has the bubble content and bubble total cross-sectional area of the said range, it may want to improve further. Thus, when further reducing the bubbles in the quartz glass, it is preferable to subject the quartz glass to hot isostatic pressing. The temperature condition of the hot isostatic pressing process is, for example, a temperature range of 500 to 2000 ° C. If temperature is 500 degreeC or more, fluidity | liquidity will come out to glass and it can reduce a bubble. If the temperature is 2000 ° C. or less, a homogeneous high-purity quartz glass can be obtained without causing troubles in economic and processing apparatus operation or crystallization of the glass.
不活性ガスを用いて加圧する際の圧力条件は、例えば、５０〜２００ＭＰａである。圧力条件が５０ＭＰａ以上であれば、気泡を減少させることができる。圧力条件が２００ＭＰａ以下であれば、経済性、処理装置運転上のトラブル発生もなく好ましい。 The pressure condition when pressurizing using an inert gas is, for example, 50 to 200 MPa. If the pressure condition is 50 MPa or more, bubbles can be reduced. If the pressure condition is 200 MPa or less, it is preferable that there is no problem in economical efficiency and operation of the processing apparatus.
熱間静水圧プレス処理おいて加圧するために用いられる不活性ガスとしては、本発明の目的である高純度石英ガラスを製造することができるものであれば特に制限なく用いることができ、Ａｒ、窒素、Ｈｅ等の不活性ガスを例示することができるが、経済性、気密性、不活性ガスの熱伝導率などを考慮して、Ａｒ、窒素が好ましい。 The inert gas used for pressurization in the hot isostatic pressing can be used without particular limitation as long as it can produce the high-purity quartz glass that is the object of the present invention, Ar, Inert gases such as nitrogen and He can be exemplified, but Ar and nitrogen are preferable in consideration of economy, airtightness, thermal conductivity of the inert gas, and the like.
石英ガラスの気泡を減少させることで、光透過性を利用する各種光学材料、液晶用ガラス基板などの用途に適用可能性が広がる。このような観点から、気泡量としては実施例にもみられるように１００ｃｍ3当たりの気泡数及び総断面積の値として表される。その具体的な数値としては、高純度石英ガラス中に、０．２個／１００ｃｍ3未満、０．０２ｍｍ2／１００ｃｍ3未満であることが好ましく、０．１個／１００ｃｍ3未満、０．０１ｍｍ2／１００ｃｍ3にすることが更に好ましく、０．０５個／１００ｃｍ3未満、０．００５ｍｍ2／１００ｃｍ3にすることが更に好ましい。 By reducing the bubbles in quartz glass, the applicability can be expanded to various optical materials utilizing light transmittance, glass substrates for liquid crystals, and the like. From this point of view, the amount of bubbles is expressed as the number of bubbles per 100 cm 3 and the total cross-sectional area as seen in the examples. As specific numerical values, the high-purity quartz glass, less than 0.2 pieces / 100 cm 3, preferably less than 0.02 mm 2/100 cm 3, less than 0.1 or / 100 cm 3, 0.01 mm more preferably to 2/100 cm 3, less than 0.05 pieces / 100 cm 3, it is further preferable that the 0.005mm 2 / 100cm 3.
本発明の製造方法により製造した石英ガラスは、均質性（Δｎ）が７×１０-6未満である。ここで均質性（Δｎ）とは、石英ガラス中の屈折率の分布を意味する。本発明の製造方法により製造した石英ガラスは、通常、上記範囲の均質性（Δｎ）を有する。本発明で得られる高純度石英ガラスの均質性（Δｎ）は、更に６×１０-6未満であることが好ましい。このことにより、各種光学材として使用可能にすることができる。 The quartz glass produced by the production method of the present invention has a homogeneity (Δn) of less than 7 × 10 −6 . Here, the homogeneity (Δn) means a refractive index distribution in quartz glass. The quartz glass produced by the production method of the present invention usually has a homogeneity (Δn) in the above range. The homogeneity (Δn) of the high purity quartz glass obtained in the present invention is preferably less than 6 × 10 −6 . This can be used as various optical materials.
所望の製品に近い形状にするために、成型工程を採用することが好ましい。成型工程における温度条件は、１０００〜２０００℃である。１０００℃以上であれば、ガラスを所望形状に成型することができ、２０００℃以下であれば、ガラスと容器との反応も抑制できる。更に好ましくは、１５００〜１８００℃である。処理温度での保持時間は、０．５〜１０時間が好ましい。成型工程で用いる鋳型の材質は、特に限定されないが、経済性、石英ガラスとの反応性を考慮して、カーボン製の鋳型が好ましい。成型工程での雰囲気として、減圧又は不活性ガス雰囲気が好ましい。また、炉を昇温中１０００℃までを減圧にして１０００℃より高温を不活性ガス雰囲気にするなども可能である。成型工程において用いられる不活性ガスとしては、本発明の目的である高純度石英ガラスを製造することができるものであれば特に制限なく用いることができ、Ａｒ、窒素、Ｈｅ等の不活性ガスを例示することができるが、経済性、気密性、不活性ガスの熱伝導率などを考慮して、Ａｒ、窒素が好ましい。成型工程において成型する形状は、大型多角形、大型円柱、凸型、凹型等を例示することができる。 In order to obtain a shape close to a desired product, it is preferable to employ a molding process. The temperature condition in the molding process is 1000 to 2000 ° C. If it is 1000 degreeC or more, glass can be shape | molded in a desired shape, and if it is 2000 degrees C or less, reaction with glass and a container can also be suppressed. More preferably, it is 1500-1800 degreeC. The holding time at the treatment temperature is preferably 0.5 to 10 hours. The material of the mold used in the molding process is not particularly limited, but a carbon mold is preferable in consideration of economy and reactivity with quartz glass. The atmosphere in the molding process is preferably a reduced pressure or an inert gas atmosphere. It is also possible to depressurize the furnace up to 1000 ° C. while raising the temperature to make the temperature higher than 1000 ° C. an inert gas atmosphere. As the inert gas used in the molding process, any inert gas such as Ar, nitrogen, and He can be used as long as it can produce the high-purity quartz glass that is the object of the present invention. As examples, Ar and nitrogen are preferable in view of economy, airtightness, thermal conductivity of inert gas, and the like. Examples of the shape to be molded in the molding process include a large polygon, a large cylinder, a convex shape, and a concave shape.
本発明を以下の実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお不純物の分析等は以下により行った。 The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited thereto. Impurity analysis and the like were performed as follows.
〜不純物の分析〜
市販品の非晶質シリカ粉末及び切断機を使用して石英ガラスをφ３０×１０ｍｍ（厚み）としサンプルとした。これを、公知の方法であるＩＣＰ発光分析法により分析した。
~ Analysis of impurities ~
Using commercially available amorphous silica powder and a cutting machine, quartz glass was made to have a diameter of 30 × 10 mm (thickness) and used as a sample. This was analyzed by ICP emission analysis which is a known method.
〜非晶質シリカ粉末の粒度〜
非晶質シリカ粉末の粒度測定は、ＪＩＳふるい法で行った。
~ Particle size of amorphous silica powder ~
The particle size of the amorphous silica powder was measured by the JIS sieving method.
〜ＯＨ基含有量〜
シリカガラスを切断機と研磨装置を用いてφ３０ｍｍ×１０ｍｍ（厚さ）の大きさに鏡面研磨し測定用サンプルとした。これを分光光度計（島津製作所社製、型式：ＵＶ−３１００ＰＣ）を使用し、２２１０ｎｍの波長でのＯＨ基吸収スペクトルにより定量した。
~ OH group content ~
Silica glass was mirror-polished to a size of φ30 mm × 10 mm (thickness) using a cutting machine and a polishing apparatus to obtain a measurement sample. This was quantified by using a spectrophotometer (manufactured by Shimadzu Corporation, model: UV-3100PC) by an OH group absorption spectrum at a wavelength of 2210 nm.
〜透過率〜
シリカガラスを切断機と研磨装置を用いてφ３０ｍｍ×１０ｍｍ（厚さ）の大きさに鏡面研磨し測定用サンプルとした。これを真空紫外分光光度計（分光計器社製、型式：ＶＵ−２０１）を使用し波長１７０ｎｍの透過率を測定した。
~ Transmissivity ~
Silica glass was mirror-polished to a size of φ30 mm × 10 mm (thickness) using a cutting machine and a polishing apparatus to obtain a measurement sample. This was measured for transmittance at a wavelength of 170 nm using a vacuum ultraviolet spectrophotometer (manufactured by Spectrometer Co., Ltd., model: VU-201).
〜蛍光〜
シリカガラスを切断機と研磨装置を用いてφ３０ｍｍ×１０ｍｍ（厚さ）の大きさに鏡面研磨し測定用サンプルとした。これに低圧水銀ランプ（波長：２５４ｎｍ）を照射して、蛍光の有無を目視で確認した。
~fluorescence~
Silica glass was mirror-polished to a size of φ30 mm × 10 mm (thickness) using a cutting machine and a polishing apparatus to obtain a measurement sample. This was irradiated with a low-pressure mercury lamp (wavelength: 254 nm), and the presence or absence of fluorescence was visually confirmed.
〜気泡径、気泡量、気泡断面積〜
石英ガラスブロックを研磨装置を用いて４面を鏡面研磨した。これを上面からランプを当て（上面の照度：７５万ルクス）、側面から気泡量を観察した。気泡量については、１００ｃｍ3当たりの個数（個／１００ｃｍ3）として求め、気泡断面積は、１００ｃｍ3当たりの気泡総断面積（ｃｍ2／１００ｃｍ3）として求めた。また、気泡径は上面からルーペを用いて測定した。
-Bubble diameter, bubble volume, bubble cross-sectional area-
Four surfaces of the quartz glass block were mirror-polished using a polishing apparatus. A lamp was applied from the top (illuminance on the top: 750,000 lux), and the amount of bubbles was observed from the side. The amount of bubbles, calculated as the number per 100 cm 3 (number / 100 cm 3), the bubble sectional area was determined as a total bubble sectional area per 100cm 3 (cm 2 / 100cm 3 ). The bubble diameter was measured from the top using a loupe.
〜均質性（Δｎ）の測定〜
シリカガラスを切断機と研削装置を用いてφ１５０ｍｍ×５０ｍｍ（厚み）に研削し測定サンプルとした。これを干渉計（ＺＹＧＯ社製、機種：ＭａｒｋII）を用いて均質性を測定した。
~ Measurement of homogeneity (Δn) ~
Silica glass was ground to φ150 mm × 50 mm (thickness) using a cutting machine and a grinding device to obtain a measurement sample. This was measured for homogeneity using an interferometer (ZYGO, model: Mark II).
実施例１
市販品の非晶質シリカ粉末を出発原料とした。この非晶質シリカ粉末は４４μｍ未満の粒子が８％で４２０μｍより大きな粒子は０．５％であった。この粉末の不純物を分析した結果は表１に示す。
Example 1
Commercially available amorphous silica powder was used as a starting material. This amorphous silica powder had 8% of particles less than 44 μm and 0.5% of particles larger than 420 μm. Table 1 shows the results of analyzing impurities in the powder.
この粉末を回転する炉の上部から酸水素火炎バーナーで溶融させ炉底中央部に堆積させ、炉の外周方向に伸展させて５８０ｍｍ×５８０ｍｍ×２５０ｍｍ（高さ）の石英ガラスを製造した。この時使用した石英ガラスと接触する耐熱レンガは、不純物量が少ないセラミックス粒子から製造したＳｉＣ−Ｓｉ3Ｎ４系レンガであり、その不純物量を表2に示す。 This powder was melted from the top of the rotating furnace with an oxyhydrogen flame burner, deposited on the center of the furnace bottom, and extended in the outer peripheral direction of the furnace to produce quartz glass of 580 mm × 580 mm × 250 mm (height). The heat-resistant brick in contact with the quartz glass used at this time is a SiC-Si3N4 brick manufactured from ceramic particles having a small amount of impurities. Table 2 shows the amount of impurities.
この方法により得られた石英ガラスの不純物を、上記記載の方法より分析し、その結果を表3に示す。 The impurities in the quartz glass obtained by this method were analyzed by the method described above, and the results are shown in Table 3.
得られた石英ガラスを４００ｍｍ×４００ｍｍ×２２０ｍｍ（高さ）に切断し石英ガラスブロックにし、上記記載の方法より気泡径、気泡量、気泡断面積を測定し、その結果を表4に示す。 The obtained quartz glass was cut into 400 mm × 400 mm × 220 mm (height) to form a quartz glass block, and the bubble diameter, bubble amount, and bubble cross-sectional area were measured by the methods described above, and the results are shown in Table 4.
この石英ガラスブロックを上記記載方法より厚さ１０ｍｍ，波長１７０ｎｍの透過率を測定した結果と、上記記載方法よりＯＨ基量を測定した結果と、上記記載方法により蛍光を確認した結果と、上記記載方法により均質性（Δｎ）を測定した結果を表5に示す。尚、石英ガラスブロックの透過率スペクトルは、天然水晶の透過率スペクトルとともに、図1に示す。 As a result of measuring the transmittance of the quartz glass block having a thickness of 10 mm and a wavelength of 170 nm from the above described method, the result of measuring the amount of OH groups from the above described method, the result of confirming the fluorescence by the above described method, and the above described The results of measuring the homogeneity (Δn) by the method are shown in Table 5. The transmittance spectrum of the quartz glass block is shown in FIG. 1 together with the transmittance spectrum of natural quartz.
実施例２
実施例１で使用したのと同じ非晶質シリカ粉末を使用し、この粉末を回転する炉の上部から酸水素火炎バーナーで溶融させ炉底中央部に堆積させ、炉の外周方向に伸展させて８００ｍｍ×８００ｍｍ×１８０ｍｍ（高さ）の石英ガラスを製造した。この時使用した石英ガラスと接触する耐熱レンガは実施例1と同じ耐熱レンガを使用した。この石英ガラスを上記記載の方法より不純物を分析し、その結果を表３に示す。
Example 2
The same amorphous silica powder as used in Example 1 was used, and this powder was melted with an oxyhydrogen flame burner from the top of the rotating furnace, deposited on the center of the furnace bottom, and extended in the outer peripheral direction of the furnace. A quartz glass of 800 mm × 800 mm × 180 mm (height) was manufactured. The heat-resistant brick that was in contact with the quartz glass used at this time was the same heat-resistant brick as in Example 1. This quartz glass was analyzed for impurities by the method described above, and the results are shown in Table 3.
この石英ガラスを７５０ｍｍ×７５０ｍｍ×１５０ｍｍ（高さ）に切断し、熱間静水圧プレス装置に入れ、Ａｒガスを圧力媒体として、２００℃／時間の昇温速度で１３００℃まで上げ、圧力１４０ＭＰａをかけた状態で２時間保持した。このガラスを所望形状にするために、カーボン鋳型に入れ、カーボン抵抗加熱炉に設置し、真空度を１０-2Ｔｏｒｒまで減圧し、５００℃／時間の昇温速度で１１００℃まで昇温し、３０分保持した後、減圧を解除し、窒素ガスを０．３ｋｇｆ／ｃｍ2（ゲージ圧）となるまで導入し、３００℃／時間の昇温速度で１８００℃まで昇温し、３時間保持させて成型して９８０ｍｍ×８４０ｍｍ×１００ｍｍ（高さ）の石英ガラスとした。 This quartz glass is cut into 750 mm × 750 mm × 150 mm (height), placed in a hot isostatic press, Ar gas is used as a pressure medium, the temperature is increased to 1300 ° C. at a temperature increase rate of 200 ° C./hour, and a pressure of 140 MPa is applied. Hold for 2 hours. In order to make this glass into a desired shape, it is placed in a carbon mold, placed in a carbon resistance heating furnace, the vacuum degree is reduced to 10 −2 Torr, the temperature is raised to 1100 ° C. at a heating rate of 500 ° C./hour, After holding for 30 minutes, the decompression is released, nitrogen gas is introduced until the pressure reaches 0.3 kgf / cm 2 (gauge pressure), the temperature is raised to 1800 ° C. at a temperature rising rate of 300 ° C./hour, and held for 3 hours. And formed into quartz glass of 980 mm × 840 mm × 100 mm (height).
このガラス中の気泡径、気泡量、気泡断面積を上記記載の方法より測定し、その結果を上記表４に示した。 The bubble diameter, bubble volume, and bubble cross-sectional area in this glass were measured by the method described above, and the results are shown in Table 4 above.
この石英ガラスブロックを上記記載方法より厚さ１０ｍｍ，波長１７０ｎｍの透過率を測定した結果と、上記記載方法よりＯＨ基量を測定した結果と、上記記載方法により蛍光を確認した結果及び上記記載方法により均質性（Δｎ）を測定した結果を上記表５に示した。 As a result of measuring the transmittance of the quartz glass block having a thickness of 10 mm and a wavelength of 170 nm from the above described method, the result of measuring the OH group amount from the above described method, the result of confirming the fluorescence by the above described method, and the above described method Table 5 shows the results of measuring the homogeneity (Δn).
実施例３
実施例１で使用したのと同じ非晶質シリカ粉末を使用し、この粉末を回転する炉の上部から酸水素火炎バーナーで溶融させ炉底中央部に堆積させ、炉の外周方向に伸展させて１０００ｍｍ×１０００ｍｍ×１８０ｍｍ（高さ）の石英ガラスを製造した。この時使用した石英ガラスと接触する耐熱レンガは不純物量の少ないジルコニア粒子から製造したジルコニア系レンガであり、その不純物量を表２に示す。
Example 3
The same amorphous silica powder as used in Example 1 was used, and this powder was melted with an oxyhydrogen flame burner from the top of the rotating furnace, deposited on the center of the furnace bottom, and extended in the outer peripheral direction of the furnace. A quartz glass of 1000 mm × 1000 mm × 180 mm (height) was manufactured. The heat-resistant brick that is in contact with the quartz glass used at this time is a zirconia-based brick manufactured from zirconia particles with a small amount of impurities. Table 2 shows the amount of impurities.
この方法により得られた石英ガラスの不純物を上記記載の方法より分析し、その結果を表３に示す。 Impurities of quartz glass obtained by this method were analyzed by the above-described method, and the results are shown in Table 3.
この石英ガラスを９００ｍｍ×９００ｍｍ×１５０ｍｍ（高さ）に切断し、このガラスを所望形状にするために、カーボン鋳型に入れ、カーボン抵抗加熱炉に設置し、真空度を１０-2 Ｔｏｒｒまで減圧し、５００℃／時間の昇温速度で１１００℃まで昇温し、３０分保持した後、減圧を解除し、窒素ガスを０．３ｋｇｆ／ｃｍ２（ゲージ圧）となるまで導入し、３００℃／時間の昇温速度で１８００℃まで昇温し、３時間保持させて成型して１８５０ｍｍ×１５５０ｍｍ×４２ｍｍ（高さ）の石英ガラスとした。 This quartz glass is cut into 900 mm × 900 mm × 150 mm (height), and in order to make this glass into a desired shape, it is placed in a carbon mold and placed in a carbon resistance heating furnace, and the vacuum is reduced to 10 −2 Torr. The temperature was raised to 1100 ° C. at a heating rate of 500 ° C./hour, held for 30 minutes, the decompression was released, and nitrogen gas was introduced until the pressure reached 0.3 kgf / cm 2 (gauge pressure), 300 ° C./hour. The temperature was increased to 1800 ° C. at a temperature increase rate of 1,800 ° C., held for 3 hours, and molded to obtain quartz glass of 1850 mm × 1550 mm × 42 mm (height).
この石英ガラス中の気泡径、気泡量、気泡断面積を上記記載の方法により測定し、その結果を表４に示す。 The bubble diameter, bubble amount, and bubble cross-sectional area in this quartz glass were measured by the method described above, and the results are shown in Table 4.
この石英ガラスブロックを上記記載方法より厚さ１０ｍｍ、波長１７０ｎｍの透過率を測定した結果と、上記記載方法よりＯＨ基量を測定した結果と、上記記載方法により蛍光を確認した結果及び上記記載方法により均質性（Δｎ）を測定した結果を表５に示す。 As a result of measuring the transmittance of the quartz glass block having a thickness of 10 mm and a wavelength of 170 nm from the above described method, the result of measuring the OH group amount from the above described method, the result of confirming the fluorescence by the above described method, and the above described method Table 5 shows the results of measuring the homogeneity (Δn).
比較例１
実施例1で使用した粉末を、回転する炉の上部から酸水素火炎バーナーで溶融させ炉底中央部に堆積させ、炉の外周方向に伸展させて５８０ｍｍ×５８０ｍｍ×２５０ｍｍ（高さ）の石英ガラスを製造した。この時使用した耐熱レンガは、不純物量の多いセラミックス粒子を使用し製造されたアルミナ系レンガであり、実施例１で使用した耐熱レンガより不純物量が多く、その不純物量を以下の表６に示す。
Comparative Example 1
The powder used in Example 1 was melted with an oxyhydrogen flame burner from the top of the rotating furnace, deposited on the center of the furnace bottom, and extended in the outer peripheral direction of the furnace to be 580 mm × 580 mm × 250 mm (height) quartz glass. Manufactured. The heat-resistant brick used at this time is an alumina brick manufactured using ceramic particles having a large amount of impurities, which has a larger amount of impurities than the heat-resistant brick used in Example 1, and the amount of impurities is shown in Table 6 below. .
上記方法で得られた石英ガラスの不純物の分析結果を表7に示す。
この石英ガラスを４００ｍｍ×４００ｍｍ×２２０ｍｍ（高さ）に切断し石英ガラスブロックにし、上記記載の方法より不純物を分析し、その結果を表７に示した。また、上記記載の方法より厚さ１０ｍｍ、波長１７０ｎｍの透過率を測定し、蛍光を確認し、その結果を表８に示した。
Table 7 shows the analysis results of the impurities of the quartz glass obtained by the above method.
This quartz glass was cut into 400 mm × 400 mm × 220 mm (height) to form a quartz glass block, and impurities were analyzed by the method described above. The results are shown in Table 7. Moreover, the transmittance | permeability of thickness 10mm and wavelength 170nm was measured from the said description, the fluorescence was confirmed, and the result was shown in Table 8.
この結果から高純度非晶質シリカ粉末を使用し、純度の悪い耐熱レンガを使用し加熱溶融させた石英ガラスは、純度が悪く、１７０ｎｍの透過率が低く、低圧水銀ランプの照射により蛍光を示すことが判った。 From this result, quartz glass using high-purity amorphous silica powder, heat-melted brick with poor purity and heated and melted has poor purity, low transmittance at 170 nm, and shows fluorescence when irradiated with a low-pressure mercury lamp. I found out.
本発明によれば、半導体分野や紫外域用のレンズ及びランプや液晶用ガラス基板等として有用な高純度石英ガラスを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the high purity quartz glass useful as a lens and lamp | ramp for semiconductor fields or an ultraviolet region, a glass substrate for liquid crystals, etc. can be provided.
Claims (9)
前記非晶質シリカ粉末は、Ｔｉ、Ｎａ、Ｋ、及びＬｉの含有量が各々独立して０．５ｐｐｍ以下であり、
前記炉を構成し、堆積する石英ガラスと接触する耐火レンガは、Ｔｉ、Ｎａ、Ｋ、及びＬｉの含有量が各々独立して0.5ｗｔ％以下であるＳｉＣ−Ｓｉ３Ｎ４系レンガまたはジルコニア系レンガであり、
前記石英ガラスは、ＯＨ基の含有量が、１００ｐｐｍ以上であり、かつＴｉ、Ｎａ、Ｋ、及びＬｉの含有量が各々独立して０．５ｐｐｍ以下である
ことを特徴とする前記製造方法。 A method for producing quartz glass comprising heating and melting an amorphous silica powder in an oxyhydrogen flame and depositing it in a furnace,
In the amorphous silica powder, the contents of Ti, Na, K, and Li are each independently 0.5 ppm or less,
Constitutes the furnace, the refractory bricks in contact with the quartz glass deposited, Ti, Na, K, and Li content each independently at 0.5 wt% or less der Ru SiC-Si3 N4 based bricks or zirconia bricks Yes ,
The manufacturing method according to claim 1, wherein the quartz glass has an OH group content of 100 ppm or more, and each of Ti, Na, K, and Li contents is independently 0.5 ppm or less.
前記耐火レンガは、Ｃａ、Ｃｕ、Ｆｅ、及びＭｇの含有量が0.5ｗｔ％以下であり、
前記石英ガラスは、Ａｌ、Ｃａ、Ｃｕ、Ｆｅ、及びＭｇの含有量が各々独立して０．５ｐｐｍ以下である
請求項１〜２のいずれか１項に記載の製造方法。 The amorphous silica powder has a content of Al, Ca, Cu, and Fe of 0.5 ppm or less,
The refractory brick has a content of Ca, Cu, Fe, and Mg of 0.5 wt% or less,
The said quartz glass is a manufacturing method of any one of Claims 1-2 whose content of Al, Ca, Cu, Fe, and Mg is 0.5 ppm or less each independently.
気泡総断面積が１００ｃｍ3当たり０．０２ｍｍ2以下であり、且つ、
均質性（Δｎ）が７×１０-6未満である請求項１〜４のいずれか１項に記載の製造方法。 The quartz glass has a bubble content of 0.2 or less per 100 cm 3 ,
The total cross-sectional area of the bubbles is 0.02 mm 2 or less per 100 cm 3 , and
The method according to homogeneity ([Delta] n) is less than 7 × 10 -6 to any one of claims 1-4.
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