JPH03247515A

JPH03247515A - シリカガラスの製造法

Info

Publication number: JPH03247515A
Application number: JP4504490A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Machii; 洋一町井; Fusaji Hayashi; 林　房司; Koichi Takei; 康一武井; Toshikatsu Shimazaki; 俊勝嶋崎
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 1990-02-26
Filing date: 1990-02-26
Publication date: 1991-11-05

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は光学用、半導体工業用、電子工業用、理化学用
等に使用されるシリカガラスの製造法に関する。

［従来の技術］シリカガラスは耐熱性、耐食性および光学的性質に優れ
ていることから、半導体の製造に欠かせない重要な材料
であり、さらには光ファイバーやＩＣ製造用フォトマス
ク基板、ＴＰＴ基板などに使用され、その用途はますま
す拡大している。

従来のシリカガラスの製造法には、天然石英を電気炉又
は酸水素炎により溶解する方法、あるいは四塩化ケイ素
を酸水素炎又はプラズマ炎中で高温酸化し溶解する方法
があるが、いずれの方法も製造工程に２０００℃あるい
はそれ以上の高温を必要とするため、大量のエネルギー
を消費し、又製造時にそのような高温に耐える材料が必
要であり、又高純度のものが得にくいなど経済的、品質
的にいくつかの問題点をもっている。

これに対し、近年ゾル−ゲル法と呼ばれるシリカガラス
を低温で合成する方法が注目されている。

その概要は次の通りである。

一般式５ｉ（ＯＲ）＋（ただしＲはアルキル基を示す）
で表されるシリコンアルコキシド及び／又はその重縮合
物を加水分解してシリカゾルとする。このとき、シリコ
ンアルコキシドと水が均一な系となるように、メタノー
ル、エタノール等のアルコールが添加されるのが一般的
である。次いでシリカゾルを静置、昇温、ゲル化剤の添
加等によってゲル化させる。その後、ゲルを蒸発、乾燥
することによりシリカ乾燥ゲルとする。この乾燥ゲルを
適当な雰囲気中で焼結することによりシリカガラスを得
る。

［発明が解決しようとする課題］上記のゾル−ゲル法は、従来の方法に比べ低温でガラス
を合成できるため、エネルギーを節約でき低コストであ
ることと、原料が液体であるので原料の精製が容易であ
り、従って高純度のシリカガラスが得られる利点がある
。

しかし、ゲルを乾燥する過程でクラックや割れが生じた
り、ガラス中に欠陥（空孔）を生じ、寸法の大きなシリ
カガラスが得られにくいという問題点もある。

本発明は、乾燥過程でのクラックや割れ、及びガラス中
に空孔を発生しないシリカガラスの製造法を提供するこ
とを目的とする。

［課題を解決するための手段］本発明は、シリコンアルコキシドの１量８量体のうちの
少なくとも２以上を含むシリコンアルコキシド混合物を
加水分解してシリカゾルとし、これを乾燥させて乾燥ゲ
ルとし、焼結させるシリカガラスの製造法において、上
記シリコンアルコキシド混合物がシリコンアルコキシド
２量体を２０重量％以上を含むものであることを特徴と
するシリカガラスの製造法に関する。

本発明において、使用するシリコンアルコキシドの２量
体は一般式５ｉ（ＯＲ）４（ただしＲはアルキル基を示
す）で表されるシリコンアルコキシドが二分子重縮合し
たもので（ＯＲ）　３Ｓ　ｉ　−０−８ｉ（ＯＲ）３で
表される。ここで、Ｒはメチル、エチル、ｎ−プロピル
、１ｓｏ−プロピル、ｎ−ブチル、１ｓｏ−ブチル等の
低級アルキル基又は分岐状アルキル基を示す。これらは
一種に限定されるものではなく複数でもよい。

シリコンアルコキシド混合物中のシリコンアルコキシド
２量体の含量は２０重量％以上である。

シリコンアルコキシド２量体の含量が２０重量％未満で
は、ゲルを乾燥する過程でクラックや割れが生じたり、
ガラス中に空孔を生じるため、好ましくない。

シリコンアルコキシド２量体の含量が２０重量％以上の
シリコンアルコキシド混合物は、例えばシリコンアルコ
キシド単量体にアルコール、水及び酸を添加し、加水分
解重縮合反応させて得られる。必要があれば、生成した
ポリアルキルシロキサンを減圧下に分留して、シリコン
アルコキシド２量体を分取し、上記シリコンアルコキシ
ド混合物中のシリコンアルコキシド２量体の含量を調整
することができる。

シリコンアルコキシド混合物の加水分解のために水と共
に加える触媒は酸又は塩基のいずれでもよいが、ゲル化
時間及び得られる乾燥ゲルの焼結のし易さの点から塩基
の方が好ましい。

水と共に加える有機溶媒としては、水及びアルコキシド
の両者に対する溶解性を考慮し、メタノール、エタノー
ル、テトラヒドロフリルアルコール、フルフリルアルコ
ール、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、モルホリン、Ｎ−
エチルモルホリン、２−メトキシエタノール、２−エト
キシエタノール、２−ブトキシェタノール、２−プロポ
キシエタノール、Ｎ、Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ。

Ｎ−ジメチルホルムアミド、ジアセトンアルコール等が
用いられる。これらを２種類以上を用いてもよい。

シリコンアルコキシド、有機溶媒及び水は生成するゾル
をできる限り均一なものとするために、スターシーなど
を用いてよく混合する。また、超音波を照射してもよい
。ゾル調製時にシリカの微粒子あるいはポリ酢酸ビニル
、ヒドロキシプロピルセルロース又はポリエチレングリ
コール等の有機物を加えてもよい。

シリカガラスは、上記のように調製したシリカゾルをシ
ャーレ等の容器に移し、蓋をし、０〜１００℃で数分な
いしは数十臼保ち、蓋を穴のあいた蓋に代えて、室温〜
１５０℃で数時間ないしは数十臼保ち、乾燥ゲルとし、
更に公知の方法、例えば空気中で１０００〜１４００℃
に昇温して焼結することにより得られる。

［実施例］実施例１原料のシリコンアルコキシド混合物として、シリコンメ
トキシド単量体２％、同２量体２９％、同３量体２８％
、同４量体１３％、同５量体６％、同６量体３％、その
他１９％（いずれも重量％）を用いた。上記のシリコン
アルコキシド混合物、１０ｍＭのアンモニア水、メタノ
ール及びポリビニル酢酸ビニルを重量比で１：４：６：
１１：１となるように量りとり、それらを混合してゾル
を調製した。これをポリフッ化エチレンでコーティング
した直径１５０ｍｍのガラス製シャーレに深さ１０ｍｍ
まで入れアルミ箔で蓋をした。その後室温に７日間保ち
ゲル化させ、蓋を穴をあけたアルミ箔に代え、１２０℃
で１日乾燥して乾燥ゲルを得た。この乾燥ゲルにはクラ
ックや割れは見られなかった。この乾燥ゲルを空気中、
１３００℃で２時間焼成し、シリカガラスを得た。この
シリカガラスには失透や気泡はなかった。

実施例２原料のシリコンアルコキシド混合物として、シリコンメ
トキシド単量体３％、同２量体３８％、同３量体２６％
、同４量体１２％、同５量体５％、同６量体２％、その
他１４％（いずれも重量％）を用いるほかは、実施例１
と同様に行った。

乾燥ゲルにはクラックや割れは見られず、この乾燥ゲル
を焼成して得たシリカガラスにも失透や気泡はなかった
。

実施例３原料のシリコンアルコキシド混合物として、シリコンメ
トキシド単量体１％、同２量体８０％、同３量体７％、
同４量体５％、同５量体２％、同６量体１％、その他４
％（いずれも重量％）を用いるほかは、実施例１と同様
に行った。

比較例原料のシリコンアルコキシド混合物として、シリコンメ
トキシド単量体５％、同２量体１５％、同３量体２７％
、同４量体１４％、同５量体７％、同６量体４％、その
他２８％（いずれも重量％）を用い、実施例１と同様に
行ったところ、乾燥ゲルにクラックが生じた。

［発明の効果］本発明によれば、クラックや割れがなく、又空孔等の欠
陥の少ない大形のシリカガラスをゲル−ゾル法により容
易に製造可能となる。その大きさは基本的には制約がな
く、形状も板状、棒状、管状等のいずれも製造できる。

又、本発明によればシリカガラスは、従来よりも安価に
製造できるため、従来がら使用されてきたＩＣ製造用フ
ォトマスク基材等の分野はもちろん、液晶表示基材等に
も応用が拡大できる。

Claims

【特許請求の範囲】

１、シリコンアルコキシドの１〜８量体のうちの少なく
とも２以上を含むシリコンアルコキシド混合物を加水分
解してシリカゾルとし、これを乾燥させて乾燥ゲルとし
、焼結させるシリカガラスの製造法において、上記シリ
コンアルコキシド混合物がシリコンアルコキシド２量体
を２０重量％以上を含むものであることを特徴とするシ
リカガラスの製造法。