JPH0122206B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明はフオトマスク石英ガラス成形体の脱
泡方法の改良に関するものである。

従来の技術 近年急速に発達してその実用化が期待されてい
るフオトマスク石英ガラス成形体は、不純物を極
力低減させた高純度の石英ガラスで作つている。
従来、フオトマスク石英ガラス成形体を製造する
場合、不純物の低減は各製造工程において精製処
理することによつて解決していた。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、一般に石英ガラス成形体の製造
方法として知られているベルヌーイ法や電気溶融
法等によつては長径30〜3000μｍ程度の気泡の混
入が避けられなかつた。無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
ていた。しかもブロツクから気泡の混入した部分
を切除する等の処理によつて得ていた。その当然
の結果として、原料の歩留は極端に低いものとな
つていた。

特に、フオトマスク石英ガラス成形体の製造に
あたつては、フオトマスク石英ガラス成形体の形
状を製造工程の途中で変形させることが望ましく
ないため、石英ガラス中の気泡の排除が実際上極
めて困難であつた。

発明の目的 この発明は前述のような従来技術の欠点を解消
して、石英ガラス成形体の形状を変形させること
なく石英ガラス中の気泡を効果的に排除すること
の出来るフオトマスク石英ガラス成形体の脱泡方
法を提供することを目的としている。

発明の要旨 前述の目的を達成するために、この発明は加熱
源を有する圧力容器内にフオトマスク石英ガラス
成形体を装填し、流体を加圧媒体として約100〜
300MPaに前記フオトマスク石英ガラス成形体を
加圧するとともに加熱して前記フオトマスク石英
ガラス成形体の形状を変形させない程度に軟化さ
せ、前記フオトマスク石英ガラス成形体中の気泡
を排除して気泡の寸法を10μｍ以下にするととも
に気泡数を100ml中10数個以下とすることを特徴
とするフオトマスク石英ガラス成形体の脱泡方法
を要旨としている。

問題点を解決するための手段 この発明の方法においては、従来の方法に比較
して非常に高い圧力すなわち約100〜300MPaに
フオトマスク石英ガラス成形体を加圧するととも
にフオトマスク石英ガラス成形体を加熱する。し
かも、フオトマスク石英ガラス成形体の形状が変
形しない程度にフオートを加熱して軟化させるの
である。

作 用 流体を加熱媒体として約100〜300MPaにフオ
トマスク石英ガラス成形体を加圧するとともに加
熱してフオトマスク石英ガラス成形体の形状が変
形しない程度に軟化させるため、フオトマスク石
英ガラス成形体として予め成形された石英ガラス
成形体がその形状を保持しつつ、望ましい程度に
石英ガラス中の気泡が排除される。流体を加圧媒
体としているため、フオトマスク石英ガラス成形
体の表面から均一に圧力を加えることになり、そ
のとき石英ガラス成形体の形状は何ら変形しない
にもかかわらず、ある程度までは加熱軟化されて
いるため、全表面から均一の圧力がかかることに
より石英ガラス成形体中の気泡は効果的に排除さ
れるのである。

実施例 以下、図面を参照して、この発明によるフオト
マスク石英ガラス成形体の脱泡方法を実施するた
めの装置の一例を説明する。

高張力鋼による圧力容器１は多孔溶融石英質の
耐火物２によつて裏張り断熱されている。この耐
火物２は高純度のものを使用している。その耐火
物２の内部空間に管状カーボン製のヒータ３が配
置してあり、さらにそのヒータ３の内部にモリブ
デン製のフオトマスク石英ガラス成形体収容容器
４が配置してある。被処理物であるフオトマスク
石英ガラス成形体５はそのフオトマスク石英ガラ
ス成形体収容容器４の内部に配置してある。この
フオトマスク石英ガラス成形体５は比較的大きな
気泡を有する石英ガラス成形体である。たとえ
ば、フオトマスク石英ガラス成形体５はベルヌー
イ法で製造した板状の成形体で、長径が30〜
3000μｍ程度の気泡を有し、しかもそのような気
泡が石英ガラス100mlあたり数個〜数十個存在す
る。

前述のようなフオトマスク石英ガラス成形体５
中の気泡を排除するために、まずヒータ３に通電
して炉内を1400℃まで昇温する。そのように1400
℃に昇温した後、圧搾機（図示せず）を使用して
炉内をアルゴンガスによつて100MPaに加圧す
る。このような高温加圧状態を１時間維持した後
にフオトマスク石英ガラス成形体５を取り出して
冷却する。

その結果、フオトマスク石英ガラス成形体５中
の気泡は実質的に10μｍ以下のものばかりとな
り、その気泡数も石英ガラス成形体の100ml中10
数個以下となる。脱泡処理条件をコントロールす
ることにより、完全な無泡状態とすることも出来
る。

前述のような脱泡処理時および処理後におい
て、フオトマスク石英ガラス成形体５の形状は処
理前のものと全く同一である。

フオトマスク石英ガラス成形体５は前述の実施
例のようにベルヌーイ法によるだけでなく、他の
適当な溶融方法によつても処理することが出来
る。

フオトマスク石英ガラス成形体５の加圧操作
は、フオトマスク石英ガラス成形体５の冷間時に
おいては泡および泡付近のガラスの破壊を起こし
やすい。それゆえ、フオトマスク石英ガラス成形
体５はある程度加熱した後に加圧操作を行なつた
方がよい。しかしながら、フオトマスク石英ガラ
ス成形体５の形状を保持することが重要であるの
で、フオトマスク石英ガラス成形体５を加熱しす
ぎて、フオトマスク石英ガラス成形体５の形状が
変形する程度に石英ガラス成形体を軟化させては
ならない。フオトマスク石英ガラス成形体５の加
熱速度、処理温度、処理圧力、処理時間等の条件
はフオトマスク石英ガラス成形体５の性質、形
状、寸法、炉の構造、処理方式などによつて異な
るが、少なくとも圧力は約100〜300MPaとし、
加熱温度は約100〜300MPaの圧力下で石英ガラ
ス成形体が少し流動性を帯びる温度（たとえば材
質により1000〜2000℃）とする。この場合に注意
すべきことは、約100〜300MPaの圧力の下でフ
オトマスク石英ガラス成形体５の形成が変化しな
い程度の温度でしかもある程度の流動性を帯びる
温度にフオトマスク石英ガラス成形体５を加熱す
ることが極めて重要であるということである。い
いかえれば、約100〜300MPaの圧力下でフオト
マスク石英ガラス成形体５を加熱軟化させるが、
その際にフオトマスク石英ガラス成形体５の形状
を変化させてはならないということである。した
がつて、フオトマスク石英ガラス成形体５を加熱
し過ぎてフオトマスク石英ガラス成形体５を溶融
させることは絶対に避けなければならない。高純
度の石英ガラス成形体の場合に、このような条件
を満たす一例を述べれば、標準的には1400℃、
100MPa、処理時間１時間である。ただし、ホウ
素やリン等を添加した軟質の石英ガラス成形体に
おいては、これよりも比較的低温低圧とするのが
好ましい。また、無水石英ガラスの場合には、軟
化温度が高くなるため、処理条件をそれぞれ前述
の条件よりも高めに設定した方がよい。

フオトマスク石英ガラス成形体５の加熱温度が
低すぎると、石英ガラス成形体が全く軟化せず、
その場合は加圧時に石英ガラス中の気泡または気
泡付近の石英ガラスの破壊を招く。また、フオト
マスク石英ガラス成形体５の加熱温度が高すぎる
と、石英ガラス成形体が軟化しすぎて、その自重
のために変形し、極端な場合には溶融してしま
う。ときには、石英ガラスが揮散したり、炉の構
造材と反応したりして、悪影響をフオトマスク石
英ガラス成形体５に及ぼす。

この発明においてフオトマスク石英ガラス成形
体５中の気泡が排除される点にかんする理論はい
まだ明確になつていないが、おそらく石英ガラス
成形体が加熱軟化されるも、その形状が保持され
ている状態にあつては、アルゴンガス等の流体に
よつて石英ガラス成形体の表面から均一に加圧さ
れ、そのため石英ガラス成形体中の気泡がしだい
に収縮し、除冷点以上の温度であると気泡周辺の
石英ガラスに応力が集中することなく（したがつ
て気泡は破壊されることなく）、しだいに小さな
気泡となり、そのように気泡が小さくなると、気
泡表面の曲率が大きくなり、表面張力も極めて大
きくなり、それに加圧媒体による圧力が追加さ
れ、最終的に気泡が消滅するものと考えられる。
この場合、気泡内に包含される気体の成分は気体
の種類にもよるが、気泡の存在した周辺の石英ガ
ラス中に溶解し、更にはガラス中を拡散して最終
的には加圧媒体ガス中に含まれる気泡成分ガスの
分圧との関係で加圧媒体ガス中に拡散されるもの
と考えられる。

また、気泡の消滅によつて生じる石英ガラス表
面の微妙な変形は、流体を加圧媒体として気泡周
辺の石英ガラスに対する等圧的な作用によるもの
であるため、一方向加圧の場合と比較して極端に
小さく、また処理前の石英ガラス成形体に含まれ
る気泡の含有量は体積比で数10ppm以下であろう
と推測されるため、処理による変形の総量もその
範囲内に止められ、ほとんど無視できるものであ
る。

この発明においては、加圧力は約100〜
300MPaであるが、この加圧力よりも小さくする
と、石英ガラス中の気泡の排除が困難となり、ま
た約300MPaよりも大きくすると加圧装置の製造
コストが著しく高くなり、実用的ではない。

この発明における流体は前述の実施例に示すご
とくアルゴンガスのように石英ガラスと反応せず
被処理物に対し各方向から均一に加圧出来るもの
が望ましいが、仮に石英ガラスと接触しても反応
しない粉粒体を使用して石英ガラス成形体を粉粒
体中に埋めてからアルゴンガス等で加圧すること
も出来る。

また、この発明方法において使用し得る圧力容
器、ヒータ等の構造材料は高温において石英ガラ
スと反応しないもの、たとえばモリブデン、タン
グステン、白金、炭素、ジルコニア、窒化ホウ素
等にするのが望ましい。

また、微量の存在でも石英ガラスに悪影響を与
えるアルカリ金属の存在は好ましくないので、圧
力容器や構造材料はもちろんのこと、アルミナ
質、ジルコニア質、石英ガラス質、炭化珪素質、
窒化ホウ素質等から成る断熱材等のアルカリ金属
の含有率を酸化物換算で0.1％以下の高純度とす
るのが望ましい。

発明の効果 この発明の方法によれば、フオトマスク石英ガ
ラス成形体をその形状を変化させない程度の温度
に加熱した状態で均一に加圧処理するため、フオ
トマスク石英ガラス成形体の形状を保持したまま
その石英ガラス成形体中の気泡を効果的に排除す
ることができる。それゆえ、この発明によれば、
従来の無泡石英ガラスの製造方法に比較して、出
発原料および溶融条件の選択が著しく容易とな
り、しかも気泡の混入部分を切除する必要もな
く、生産効率が格段に向上する。

また、アルゴンガス等の流体を使用してフオト
マスク石英ガラス成形体５の表面から均一に加圧
するので、石英ガラス中の気泡を効果的に排除で
きる。しかも、フオトマスク石英ガラス成形体５
の形状が変形しないという効果も得やすい。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明の方法を実施するための装置の一
例を示す概略断面図である。 １……圧力容器、２……耐火物、３……ヒー
タ、４……フオトマスク石英ガラス成形体収容容
器、５……フオトマスク石英ガラス成形体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 加熱源を有する圧力容器内にフオトマスク石
   英ガラス成形体を装填し、流体を加圧媒体として
   約100〜300MPaに前記フオトマスク石英ガラス
   成形体を加圧するとともに加熱して前記フオトマ
   スク石英ガラス成形体の形状を変形させない程度
   に軟化させ、前記フオトマスク石英ガラス成形体
   中の気泡を排除して気泡の寸法を10μｍ以下にす
   るとともに気泡数を100ml中10数個以下とするこ
   とを特徴とするフオトマスク石英ガラス成形体の
   脱泡方法。