JPH07291635A - 合成石英ガラス部材の製造方法 - Google Patents
合成石英ガラス部材の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 本発明はＯＨ基を 50ppm以上、フッ素を1,00
0ppm以上含有することからＡｒＦエキシマレーザーを光
源とする紫外線領域の光学素材用途に使用することがで
き、放射線などのファイバーに有用とされる合成石英ガ
ラス部材の製造方法の提供を目的とするものである。 【構成】 本発明による合成石英ガラス部材の製造方法
は、塩素を含有しないシラン化合物の少なくとも１種と
塩素を含有しないフッ素化合物の少なくとも１種の混合
物を、酸水素火炎中に導入して多孔質シリカ焼結体を形
成し、これを真空中または不活性ガス雰囲気中で加熱溶
融してガラス化するフッ素含有合成石英ガラス部材の製
造方法において、供給するシラン化合物とフッ素化合物
との混合比をフッ素原子／（けい素原子＋フッ素原子）
比で10〜40モル％の範囲とし、シリカ焼結体形成時に生
成するシリカ粒子の単位重量部当りの受熱量が単位時間
当り20kcal/g・時以上となるようにすることを特徴とす
るものである。
0ppm以上含有することからＡｒＦエキシマレーザーを光
源とする紫外線領域の光学素材用途に使用することがで
き、放射線などのファイバーに有用とされる合成石英ガ
ラス部材の製造方法の提供を目的とするものである。 【構成】 本発明による合成石英ガラス部材の製造方法
は、塩素を含有しないシラン化合物の少なくとも１種と
塩素を含有しないフッ素化合物の少なくとも１種の混合
物を、酸水素火炎中に導入して多孔質シリカ焼結体を形
成し、これを真空中または不活性ガス雰囲気中で加熱溶
融してガラス化するフッ素含有合成石英ガラス部材の製
造方法において、供給するシラン化合物とフッ素化合物
との混合比をフッ素原子／（けい素原子＋フッ素原子）
比で10〜40モル％の範囲とし、シリカ焼結体形成時に生
成するシリカ粒子の単位重量部当りの受熱量が単位時間
当り20kcal/g・時以上となるようにすることを特徴とす
るものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は合成石英ガラス部材の製
造方法、特にはＯＨ基、フッ素原子を適宜に含有するＡ
ｒＦエキシマレーザーあるいはγ線照射用レンズ素材と
して有用とされる合成石英ガラス部材の製造方法に関す
るものである。
造方法、特にはＯＨ基、フッ素原子を適宜に含有するＡ
ｒＦエキシマレーザーあるいはγ線照射用レンズ素材と
して有用とされる合成石英ガラス部材の製造方法に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、エキシマレーザーなどの紫外線領
域あるいはγ線などの放射線用の光学用部材としては、
高ＯＨ基含有品を得る直接火炎法あるいはシリカ焼結体
の溶融からなるスート法で製造された合成石英ガラス部
材が使用されているが、光源の波長がより短波長化に進
むにつれて、例えばＡｒＦエキシマレーザー(193nm) の
ように高エネルギーを有する光源を上記合成石英ガラス
部材に照射すると、エネルギー密度が高いためにレーザ
ー光の透過率が数％低下したり、構造欠陥などのために
本質的なダメージが生ずるという問題点があり、したが
ってこれについてはＡｒＦエキシマレーザーなどの高エ
ネルギー光を照射しても大幅な透過率低下を起さない素
材の提供が求められている。
域あるいはγ線などの放射線用の光学用部材としては、
高ＯＨ基含有品を得る直接火炎法あるいはシリカ焼結体
の溶融からなるスート法で製造された合成石英ガラス部
材が使用されているが、光源の波長がより短波長化に進
むにつれて、例えばＡｒＦエキシマレーザー(193nm) の
ように高エネルギーを有する光源を上記合成石英ガラス
部材に照射すると、エネルギー密度が高いためにレーザ
ー光の透過率が数％低下したり、構造欠陥などのために
本質的なダメージが生ずるという問題点があり、したが
ってこれについてはＡｒＦエキシマレーザーなどの高エ
ネルギー光を照射しても大幅な透過率低下を起さない素
材の提供が求められている。
【０００３】そのため、この合成石英ガラスの構造を強
固なものとするということから、これにフッ素を導入す
る方法が提案されており、このものは≡Ｓｉ−Ｏ結合と
同程度の強い結合力を有する≡Ｓｉ−Ｆを有しており、
γ線などの放射線照射をしても構造的に安定であり、≡
Ｓｉ−Ｆ＋γ線→≡Ｓｉ・＋Ｆの反応は生じないのでこ
のものは真空で紫外線を照射しても高い透過率を示すと
いわれている（K.Awazu et al, J.Appl. Phys. 69(8),1
5 April 1991）。
固なものとするということから、これにフッ素を導入す
る方法が提案されており、このものは≡Ｓｉ−Ｏ結合と
同程度の強い結合力を有する≡Ｓｉ−Ｆを有しており、
γ線などの放射線照射をしても構造的に安定であり、≡
Ｓｉ−Ｆ＋γ線→≡Ｓｉ・＋Ｆの反応は生じないのでこ
のものは真空で紫外線を照射しても高い透過率を示すと
いわれている（K.Awazu et al, J.Appl. Phys. 69(8),1
5 April 1991）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このフッ素を合成石英
ガラス中に導入する方法としては四塩化けい素を酸水素
火炎中で火炎加水分解させて多孔質シリカ焼結体を形成
し、これを石英ガラス製炉芯管内で不活性ガスなどで希
釈されたフッ素化合物、例えばSiF4、CF4 、SF6、C3F8
などの中で 1,200℃程度で熱処理したのち、さらに 1,6
00℃まで昇温して透明ガラス化する方法が知られている
が、この方法では１）四塩化けい素が塩素を含有してお
り、ガラス中に塩素が残存するため、塩素脱水処理が必
要となる、２）石英製炉心管内の高温でフッ素処理する
ために、石英製炉心管がフッ素によりエッチングされて
消耗頻度が激しくなる、という不利がある。
ガラス中に導入する方法としては四塩化けい素を酸水素
火炎中で火炎加水分解させて多孔質シリカ焼結体を形成
し、これを石英ガラス製炉芯管内で不活性ガスなどで希
釈されたフッ素化合物、例えばSiF4、CF4 、SF6、C3F8
などの中で 1,200℃程度で熱処理したのち、さらに 1,6
00℃まで昇温して透明ガラス化する方法が知られている
が、この方法では１）四塩化けい素が塩素を含有してお
り、ガラス中に塩素が残存するため、塩素脱水処理が必
要となる、２）石英製炉心管内の高温でフッ素処理する
ために、石英製炉心管がフッ素によりエッチングされて
消耗頻度が激しくなる、という不利がある。
【０００５】また、これについては塩素を含有しないシ
ラン化合物と塩素を含まないフッ素化合物を混合し、こ
れを酸水素火炎中に導入して多孔質シリカ焼結体を形成
し、透明ガラス化してフッ素をドープするという方法も
提案されている（特公昭 62-9536号公報参照）が、この
方法では１）ガラス中のＯＨ基含有量を０ppm とするこ
とが目的とされているために、フッ素をＳｉ化合物のＳ
ｉとの供給比で８〜13モル％ドープするとＯＨ基含有量
が０〜 50ppm程度の範囲に制御されるために、これを 5
0ppm以上含有させることが非常に困難になり、２）ＯＨ
基含有量が０〜50ppm程度となると、波長 245nmで酸素
欠陥≡Ｓｉ−Ｓｉ≡よる吸収が生じてしまい、３）大口
径サイズのものが得られなくなるという不利があり、こ
れはまた耐レーザ性、耐放射線性の弱いものになるとい
う欠点がある。
ラン化合物と塩素を含まないフッ素化合物を混合し、こ
れを酸水素火炎中に導入して多孔質シリカ焼結体を形成
し、透明ガラス化してフッ素をドープするという方法も
提案されている（特公昭 62-9536号公報参照）が、この
方法では１）ガラス中のＯＨ基含有量を０ppm とするこ
とが目的とされているために、フッ素をＳｉ化合物のＳ
ｉとの供給比で８〜13モル％ドープするとＯＨ基含有量
が０〜 50ppm程度の範囲に制御されるために、これを 5
0ppm以上含有させることが非常に困難になり、２）ＯＨ
基含有量が０〜50ppm程度となると、波長 245nmで酸素
欠陥≡Ｓｉ−Ｓｉ≡よる吸収が生じてしまい、３）大口
径サイズのものが得られなくなるという不利があり、こ
れはまた耐レーザ性、耐放射線性の弱いものになるとい
う欠点がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような不
利、問題点を解決した合成石英ガラス部材の製造方法に
関するもので、これは塩素を含まないシラン化合物と塩
素を含まないフッ素化合物の混合物を、酸水素火炎中に
導入して多孔質シリカ焼結体を形成し、これを真空中ま
たは不活性ガス雰囲気中で加熱溶融してガラス化するフ
ッ素含有合成石英ガラス部材の製造方法において、供給
するシラン化合物とフッ素化合物との混合比をフッ素原
子／（けい素原子＋フッ素原子）比で10〜40モル％の範
囲とし、シリカ焼結体形成時に生成するシリカ粒子の単
位重量部当りの受熱量が単位時間当り20kcal/g・時以上
となるようにすることを特徴とするものである。
利、問題点を解決した合成石英ガラス部材の製造方法に
関するもので、これは塩素を含まないシラン化合物と塩
素を含まないフッ素化合物の混合物を、酸水素火炎中に
導入して多孔質シリカ焼結体を形成し、これを真空中ま
たは不活性ガス雰囲気中で加熱溶融してガラス化するフ
ッ素含有合成石英ガラス部材の製造方法において、供給
するシラン化合物とフッ素化合物との混合比をフッ素原
子／（けい素原子＋フッ素原子）比で10〜40モル％の範
囲とし、シリカ焼結体形成時に生成するシリカ粒子の単
位重量部当りの受熱量が単位時間当り20kcal/g・時以上
となるようにすることを特徴とするものである。
【０００７】すなわち、本願発明者らは耐エキシマレー
ザー性、耐放射線性などの耐性のすぐれた合成石英ガラ
スについてはＯＨ基含有量が 50ppm以上、好ましくは10
0ppm以上、フッ素含有量が1,000ppm以上、好ましくは1,
500ppm以上のものとすることがよく、このものは耐性
（透過率の低下）が良好になるという知見に基づいて、
この種の合成石英ガラス部材の製造方法について種々検
討した結果、これについては公知の塩素を含まないシラ
ン化合物と塩素を含まないフッ素化合物との混合物を酸
水素火炎中に導入して多孔質シリカ焼結体を形成させ、
これを真空中または不活性ガス雰囲気下で加熱溶融して
ガラス化するフッ素含有合成石英ガラスの製造方法にお
いて、供給するシラン化合物とフッ素化合物との混合比
がフッ素原子／（けい素原子＋フッ素原子）比で10〜40
モル％の範囲とすると得られる合成石英ガラス中のフッ
素含有量を1,000ppm以上とすることができるし、ＯＨ基
含有量も 50ppm以上とすることができ、また、シリカ焼
結体形成時に生成するシリカ粒子の単位重量部当りの受
熱量が単位時間当り20kcal/g・時未満になるようにする
とフッ素の脱水効果によってＯＨ基含有量が０ppm にな
り易いが、これを20kcal/g・時以上、好ましくは25〜35
kcal/g・時とすると得られる合成石英ガラス中のフッ素
含有量は1,000ppm以上で、ＯＨ基含有量を 50ppm以上と
することができることを見出して本発明を完成させた。
以下にこれをさらに詳述する。
ザー性、耐放射線性などの耐性のすぐれた合成石英ガラ
スについてはＯＨ基含有量が 50ppm以上、好ましくは10
0ppm以上、フッ素含有量が1,000ppm以上、好ましくは1,
500ppm以上のものとすることがよく、このものは耐性
（透過率の低下）が良好になるという知見に基づいて、
この種の合成石英ガラス部材の製造方法について種々検
討した結果、これについては公知の塩素を含まないシラ
ン化合物と塩素を含まないフッ素化合物との混合物を酸
水素火炎中に導入して多孔質シリカ焼結体を形成させ、
これを真空中または不活性ガス雰囲気下で加熱溶融して
ガラス化するフッ素含有合成石英ガラスの製造方法にお
いて、供給するシラン化合物とフッ素化合物との混合比
がフッ素原子／（けい素原子＋フッ素原子）比で10〜40
モル％の範囲とすると得られる合成石英ガラス中のフッ
素含有量を1,000ppm以上とすることができるし、ＯＨ基
含有量も 50ppm以上とすることができ、また、シリカ焼
結体形成時に生成するシリカ粒子の単位重量部当りの受
熱量が単位時間当り20kcal/g・時未満になるようにする
とフッ素の脱水効果によってＯＨ基含有量が０ppm にな
り易いが、これを20kcal/g・時以上、好ましくは25〜35
kcal/g・時とすると得られる合成石英ガラス中のフッ素
含有量は1,000ppm以上で、ＯＨ基含有量を 50ppm以上と
することができることを見出して本発明を完成させた。
以下にこれをさらに詳述する。
【０００８】
【作用】本発明は合成石英ガラス部材の製造方法、特に
はエキシマレーザーや放射線などの透過率が良好な合成
石英ガラス部材の製造方法に関するものであり、これは
塩素を含有しないシラン化合物と塩素を含まないフッ素
化合物との混合物を酸水素火炎中に導入して多孔質シリ
カ焼結体を形成させ、これを真空中または不活性ガス雰
囲気中で加熱溶融してガラス化するフッ素含有合成石英
ガラス部材の製造方法において、供給するシラン化合物
とフッ素化合物との混合比をフッ素原子／（けい素原子
＋フッ素原子）比で10〜40モル％の範囲とすると共に、
シリカ焼結体形成時に生成するシリカ粒子の単位重量部
当りの受熱量を単位時間当り20kcal/g・時以上とするこ
とを特徴とするものであるが、これによればフッ素含有
量が1,000ppm以上であり、ＯＨ基含有量が 50ppm以上で
ある合成石英ガラス部材が容易に得られるので、このも
のを耐レーザー特性、特にはＡｒＦエキシマレーザー性
や放射線の照射にも透過率が低下することがないものと
することができるという有利性が与えられる。
はエキシマレーザーや放射線などの透過率が良好な合成
石英ガラス部材の製造方法に関するものであり、これは
塩素を含有しないシラン化合物と塩素を含まないフッ素
化合物との混合物を酸水素火炎中に導入して多孔質シリ
カ焼結体を形成させ、これを真空中または不活性ガス雰
囲気中で加熱溶融してガラス化するフッ素含有合成石英
ガラス部材の製造方法において、供給するシラン化合物
とフッ素化合物との混合比をフッ素原子／（けい素原子
＋フッ素原子）比で10〜40モル％の範囲とすると共に、
シリカ焼結体形成時に生成するシリカ粒子の単位重量部
当りの受熱量を単位時間当り20kcal/g・時以上とするこ
とを特徴とするものであるが、これによればフッ素含有
量が1,000ppm以上であり、ＯＨ基含有量が 50ppm以上で
ある合成石英ガラス部材が容易に得られるので、このも
のを耐レーザー特性、特にはＡｒＦエキシマレーザー性
や放射線の照射にも透過率が低下することがないものと
することができるという有利性が与えられる。
【０００９】本発明で使用される塩素を含まないシラン
化合物は一般式 R1 nSi(OR2)4-nで示され、このＲ1 、Ｒ
2 はメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などの
炭素数１〜４のアルキル基、ｎは０〜４の整数であるも
の、例えばテトラメトキシシラン、メチルトリメトキシ
シラン、テトラエトキシシランなどとされる。また、こ
こに使用される塩素を含まないフッ素化合物は一般式Ca
HbFcで示され、ａ、ｂ、ｃが１≦ａ≦３、０≦ｂ≦７、
１≦ｃ≦８である、例えば CF4、CHF3、C2F6、C3F8など
とされる。
化合物は一般式 R1 nSi(OR2)4-nで示され、このＲ1 、Ｒ
2 はメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などの
炭素数１〜４のアルキル基、ｎは０〜４の整数であるも
の、例えばテトラメトキシシラン、メチルトリメトキシ
シラン、テトラエトキシシランなどとされる。また、こ
こに使用される塩素を含まないフッ素化合物は一般式Ca
HbFcで示され、ａ、ｂ、ｃが１≦ａ≦３、０≦ｂ≦７、
１≦ｃ≦８である、例えば CF4、CHF3、C2F6、C3F8など
とされる。
【００１０】このシラン化合物とフッ素化合物とは予め
混合され、この混合物が酸水素火炎中に導入され、この
酸水素火炎中での火炎加水分解で発生したフッ素を含有
するシリカ微粒子が耐熱性担体上に堆積されて多孔質シ
リカ焼結体とされるのであるが、この混合物中における
シリカ化合物とフッ素化合物との混合比をフッ素原子／
（けい素原子＋フッ素原子）比でこれが10モル％以下で
あると得られる合成石英ガラス中のフッ素含有量が1,00
0ppm未満となり、これが40モル％を越えると得られる合
成石英ガラス中のＯＨ基含有量が 50ppm未満となってし
まうので、これは10〜40モル％の範囲とする必要があ
る。
混合され、この混合物が酸水素火炎中に導入され、この
酸水素火炎中での火炎加水分解で発生したフッ素を含有
するシリカ微粒子が耐熱性担体上に堆積されて多孔質シ
リカ焼結体とされるのであるが、この混合物中における
シリカ化合物とフッ素化合物との混合比をフッ素原子／
（けい素原子＋フッ素原子）比でこれが10モル％以下で
あると得られる合成石英ガラス中のフッ素含有量が1,00
0ppm未満となり、これが40モル％を越えると得られる合
成石英ガラス中のＯＨ基含有量が 50ppm未満となってし
まうので、これは10〜40モル％の範囲とする必要があ
る。
【００１１】また、この場合にはこの混合物の酸水素火
炎中で発生したフッ素を含むシリカ微粒子の堆積により
多孔質シリカ焼結体が形成されるが、このシリカ粒子に
ついてはその単位重量部当りの受熱量が単位時間当り20
kcal/g・時未満であると焼結温度が低下するためにフッ
素が固定化し易くなり、フッ素の脱水効果によって≡Ｓ
ｉ−Ｆ結合の生成量が増加してフッ素の固定率が上昇
し、このフッ素の脱水効果によって得られる合成石英ガ
ラス中のＯＨ基含有量が０ppm になり易く、これを 50p
pm以上とすることが非常に難しくなるので、これはその
受熱量を単位時間当り20kcal/g・時以上とすることが必
要とされる。
炎中で発生したフッ素を含むシリカ微粒子の堆積により
多孔質シリカ焼結体が形成されるが、このシリカ粒子に
ついてはその単位重量部当りの受熱量が単位時間当り20
kcal/g・時未満であると焼結温度が低下するためにフッ
素が固定化し易くなり、フッ素の脱水効果によって≡Ｓ
ｉ−Ｆ結合の生成量が増加してフッ素の固定率が上昇
し、このフッ素の脱水効果によって得られる合成石英ガ
ラス中のＯＨ基含有量が０ppm になり易く、これを 50p
pm以上とすることが非常に難しくなるので、これはその
受熱量を単位時間当り20kcal/g・時以上とすることが必
要とされる。
【００１２】したがって、この本発明によれば得られる
合成石英ガラスをフッ素の含有量が1,000ppm以上でＯＨ
基含有量が 50ppm以上のものとすることができるので、
この合成石英ガラス部材はＡｒＦエキシマレーザーやγ
線などの放射線を照射したときでも耐性のすぐれたもの
となり、照射時に透過率が低下することもなくなるの
で、このものはエキシマレーザー、特にＡｒＦエキシマ
レーザー用光学用レンズ、種々の光学用石英マスク基
板、耐紫外線、または耐放射線用ファイバーなどに有用
な素材になるという有利性が与えられる。
合成石英ガラスをフッ素の含有量が1,000ppm以上でＯＨ
基含有量が 50ppm以上のものとすることができるので、
この合成石英ガラス部材はＡｒＦエキシマレーザーやγ
線などの放射線を照射したときでも耐性のすぐれたもの
となり、照射時に透過率が低下することもなくなるの
で、このものはエキシマレーザー、特にＡｒＦエキシマ
レーザー用光学用レンズ、種々の光学用石英マスク基
板、耐紫外線、または耐放射線用ファイバーなどに有用
な素材になるという有利性が与えられる。
【００１３】つぎに本発明による合成石英ガラス部材の
製造方法を図面に基づいて説明する。図１は本発明によ
る合成石英ガラス部材を製造するための多孔質ガラス焼
結体製造装置の縦断面図を示したものであるが、これは
図１に示されているように酸水素火炎形成用石英製バー
ナー１のノズル２に水素10、酸素９、11などの可燃性ガ
スと支燃性ガスを供給して酸水素火炎３を形成させる。
この酸水素火炎３の中に原料であるシラン化合物として
のアルコキシシラン４とフッ素化合物５を導入してフッ
素原子を含有するシラン微粒子６を生成させ、これを回
転している石英製あるいはカーボン製などの耐熱性担体
７の上に堆積させ、これを軸方向に連続的に引き上げて
多孔質シリカ焼結体を製造する。
製造方法を図面に基づいて説明する。図１は本発明によ
る合成石英ガラス部材を製造するための多孔質ガラス焼
結体製造装置の縦断面図を示したものであるが、これは
図１に示されているように酸水素火炎形成用石英製バー
ナー１のノズル２に水素10、酸素９、11などの可燃性ガ
スと支燃性ガスを供給して酸水素火炎３を形成させる。
この酸水素火炎３の中に原料であるシラン化合物として
のアルコキシシラン４とフッ素化合物５を導入してフッ
素原子を含有するシラン微粒子６を生成させ、これを回
転している石英製あるいはカーボン製などの耐熱性担体
７の上に堆積させ、これを軸方向に連続的に引き上げて
多孔質シリカ焼結体を製造する。
【００１４】また、このときのシラン化合物とフッ素化
合物との混合比はフッ素原子／（けい素原子＋フッ素原
子）比で前記したように10〜40モル％とされ、このシラ
ン粒子の単位重量部当りの受熱量はこれを単位時間当り
20kcal/g・時以上、好ましくは25〜35kcal/g・時とする
ために、原料シラン化合物、フッ素化合物などの原料ガ
スと水素などの燃料ガスの燃焼熱量を計算より求め、所
望の熱量となるように原料ガスと燃焼ガスの流量が調整
された状態において供給される。
合物との混合比はフッ素原子／（けい素原子＋フッ素原
子）比で前記したように10〜40モル％とされ、このシラ
ン粒子の単位重量部当りの受熱量はこれを単位時間当り
20kcal/g・時以上、好ましくは25〜35kcal/g・時とする
ために、原料シラン化合物、フッ素化合物などの原料ガ
スと水素などの燃料ガスの燃焼熱量を計算より求め、所
望の熱量となるように原料ガスと燃焼ガスの流量が調整
された状態において供給される。
【００１５】このようにして作られたフッ素を含有する
多孔質シリカ焼結体は 300mmφ×500mmLで嵩密度が 0.4
0g/cm3以上のものとなるが、このものは真空溶解炉中に
耐熱体担体の上端部をカーボン製治具などで固定して設
置し、0.01Torrの真空下またはアルゴンガスなどの不活
性ガス雰囲気下での大気圧または減圧下に、 1,200〜1,
300℃まで昇温して５時間以上保持したのち、さらに 1,
450〜 1,550℃まで昇温して１時間程度保持することに
よって、 200mmφ×300mmLの透明な合成石英ガラス部材
とされるが、このものは石英ガラス中におけるＯＨ基含
有量が 50ppm以上、フッ素含有量が1,000ppm以上のもの
となるので、このものは例えばＡｒＦエキシマレーザー
を光源とする紫外線領域の光学素材用途、放射線などの
ファイバ用に有用とされる。
多孔質シリカ焼結体は 300mmφ×500mmLで嵩密度が 0.4
0g/cm3以上のものとなるが、このものは真空溶解炉中に
耐熱体担体の上端部をカーボン製治具などで固定して設
置し、0.01Torrの真空下またはアルゴンガスなどの不活
性ガス雰囲気下での大気圧または減圧下に、 1,200〜1,
300℃まで昇温して５時間以上保持したのち、さらに 1,
450〜 1,550℃まで昇温して１時間程度保持することに
よって、 200mmφ×300mmLの透明な合成石英ガラス部材
とされるが、このものは石英ガラス中におけるＯＨ基含
有量が 50ppm以上、フッ素含有量が1,000ppm以上のもの
となるので、このものは例えばＡｒＦエキシマレーザー
を光源とする紫外線領域の光学素材用途、放射線などの
ファイバ用に有用とされる。
【００１６】
【実施例】つぎに本発明の実施例、比較例をあげる。 実施例１〜３ 図１の装置を用いて原料シラン化合物としてのメチルト
リメトキシシラン[CH3Si(OCH3)3] 2,000g/時をフッ素化
合物としてのCHF3・フロン23［昭和電工（株）製商品
名］の表１に示した量、36L/時または 220L/時と混合
（Ｆ混合比10または40モル％）し、これを水素ガス５Nm
3/時と酸素６Nm3/時で石英製多重管バーナーに導入して
形成した酸水素火炎中に供給してフッ素を含有したシリ
カ微粒子を生成させ、これを 20rpmで回転している石英
製担体上に吹き付けて堆積させて軸方向に一定速度で引
き上げたところ、大きさが 300mmφ×500mmLである多孔
質シリカ焼結体が得られ、このときのシリカ微粒子１g
当りの燃焼熱量は原料ガスと燃焼ガスの燃焼熱量より計
算していずれも26kcal/g・時であった。
リメトキシシラン[CH3Si(OCH3)3] 2,000g/時をフッ素化
合物としてのCHF3・フロン23［昭和電工（株）製商品
名］の表１に示した量、36L/時または 220L/時と混合
（Ｆ混合比10または40モル％）し、これを水素ガス５Nm
3/時と酸素６Nm3/時で石英製多重管バーナーに導入して
形成した酸水素火炎中に供給してフッ素を含有したシリ
カ微粒子を生成させ、これを 20rpmで回転している石英
製担体上に吹き付けて堆積させて軸方向に一定速度で引
き上げたところ、大きさが 300mmφ×500mmLである多孔
質シリカ焼結体が得られ、このときのシリカ微粒子１g
当りの燃焼熱量は原料ガスと燃焼ガスの燃焼熱量より計
算していずれも26kcal/g・時であった。
【００１７】ついで、この多孔質シリカ焼結体を真空溶
解炉中に設置し、炉内を0.01Torrとして室温から 1,250
℃まで10℃／分の昇温速度で昇温して10時間保持してか
ら、1,500℃まで３℃／分の昇温速度で昇温して透明ガ
ラス化したところ、大きさが200mmφ×300mmLで重さが1
8kgの透明石英ガラス部材が得られたので、これを厚さ
10mmtに切断して赤外分光光度計で 2.7μｍの波長での
吸収ピークからＯＨ基含有量を求め、またフッ素含有量
についてはこのガラスを切断して粉砕したのち、放射化
分析（原子炉：TRIGA-II型、武蔵工業大学原子力研究所
所有）により熱中性子を２分間照射してＧｅ検出器によ
り定量したところ、表１に併記したとおりの結果が得ら
れ、けい素原子とフッ素原子との混合比とガラス中のＯ
Ｈ基含有量とフッ素原子含有量との関係について図２に
示したとおりの結果が得られた。
解炉中に設置し、炉内を0.01Torrとして室温から 1,250
℃まで10℃／分の昇温速度で昇温して10時間保持してか
ら、1,500℃まで３℃／分の昇温速度で昇温して透明ガ
ラス化したところ、大きさが200mmφ×300mmLで重さが1
8kgの透明石英ガラス部材が得られたので、これを厚さ
10mmtに切断して赤外分光光度計で 2.7μｍの波長での
吸収ピークからＯＨ基含有量を求め、またフッ素含有量
についてはこのガラスを切断して粉砕したのち、放射化
分析（原子炉：TRIGA-II型、武蔵工業大学原子力研究所
所有）により熱中性子を２分間照射してＧｅ検出器によ
り定量したところ、表１に併記したとおりの結果が得ら
れ、けい素原子とフッ素原子との混合比とガラス中のＯ
Ｈ基含有量とフッ素原子含有量との関係について図２に
示したとおりの結果が得られた。
【００１８】比較例１〜３ 実施例におけるCHF3・フロン23（前出）の供給量を表１
に示したように10、36、 400L/時とし、フッ素原子混合
比を３、10、55とし、シリカ１g の受熱量を15または36
kcal/g・時としたほかは実施例と同様に処理して多孔質
シリカ焼結体を製作し、これを実施例と同様に処理して
合成石英ガラス部材を作ったところ、このＯＨ基含有
量、フッ素含有量について表１に併記したとおりの結果
が得られた。
に示したように10、36、 400L/時とし、フッ素原子混合
比を３、10、55とし、シリカ１g の受熱量を15または36
kcal/g・時としたほかは実施例と同様に処理して多孔質
シリカ焼結体を製作し、これを実施例と同様に処理して
合成石英ガラス部材を作ったところ、このＯＨ基含有
量、フッ素含有量について表１に併記したとおりの結果
が得られた。
【００１９】
【表１】
【００２０】
【発明の効果】本発明は合成石英ガラス部材の製造方法
に関するものであり、これは前記したように塩素を含有
しないシラン化合物と塩素を含まないフッ素化合物との
混合物を酸水素火炎中に導入して多孔質シリカ焼結体を
形成し、これを真空中または不活性ガス雰囲気中で加熱
溶融してガラス化するフッ素含有合成石英ガラス部材の
製造方法において、供給するシラン化合物とフッ素化合
物との混合比を10〜40モル％の範囲とし、シリカ焼結体
形成時に生成するシリカ粒子の単位重量部当りの受熱量
が単位時間当り20kcal/g・時以上となるようにすること
を特徴とするものであるが、これによればＯＨ基含有量
が 50ppm以上でフッ素含有量が1,000ppm以上であり、し
たがってＡｒＦエキシマレーザーを光源とする紫外線領
域の光学素材用途に使用することができ、放射線などの
ファイバーに有用とされる合成石英ガラス部材を容易
に、かつ安価に得ることができるという有利性が与えら
れる。
に関するものであり、これは前記したように塩素を含有
しないシラン化合物と塩素を含まないフッ素化合物との
混合物を酸水素火炎中に導入して多孔質シリカ焼結体を
形成し、これを真空中または不活性ガス雰囲気中で加熱
溶融してガラス化するフッ素含有合成石英ガラス部材の
製造方法において、供給するシラン化合物とフッ素化合
物との混合比を10〜40モル％の範囲とし、シリカ焼結体
形成時に生成するシリカ粒子の単位重量部当りの受熱量
が単位時間当り20kcal/g・時以上となるようにすること
を特徴とするものであるが、これによればＯＨ基含有量
が 50ppm以上でフッ素含有量が1,000ppm以上であり、し
たがってＡｒＦエキシマレーザーを光源とする紫外線領
域の光学素材用途に使用することができ、放射線などの
ファイバーに有用とされる合成石英ガラス部材を容易
に、かつ安価に得ることができるという有利性が与えら
れる。
【図１】本発明の合成石英ガラス部材を製造するための
多孔質シリカ焼結体製造装置の縦断面図を示したもので
ある。
多孔質シリカ焼結体製造装置の縦断面図を示したもので
ある。
【図２】本発明で製造された合成石英ガラス部材の製造
時における供給フッ素化合物の混合比と得られた合成石
英ガラス中のＯＨ基量とフッ素含有量との関係図を示し
たものである。
時における供給フッ素化合物の混合比と得られた合成石
英ガラス中のＯＨ基量とフッ素含有量との関係図を示し
たものである。
１…酸水素火炎形成用石英製バーナー ２…バーナーノズル ３…酸水素火炎 ４…シラン化合物 ５…フッ素化合物 ６…シリカ微粒子 ７…耐熱性担体 ８…多孔質シリカ焼結体 ９…酸素 10…水素 11…酸素 12…キャリヤーガス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 滝田 政俊 新潟県中頸城郡頸城村大字西福島28番地の １ 信越化学工業株式会社合成技術研究所 内
Claims (6)
- 【請求項１】 塩素を含有しないシラン化合物の少なく
とも１種と塩素を含有しないフッ素化合物の少なくとも
１種の混合物を、酸水素火炎中に導入して多孔質シリカ
焼結体を形成し、これを真空中または不活性ガス雰囲気
中で加熱溶融してガラス化するフッ素含有合成石英ガラ
ス部材の製造方法において、供給するシラン化合物とフ
ッ素化合物との混合比をフッ素原子／（けい素原子＋フ
ッ素原子）比で10〜40モル％の範囲とし、シリカ焼結体
形成時に生成するシリカ粒子の単位重量部当りの受熱量
が単位時間当り20kcal/g・時以上となるようにすること
を特徴とする合成石英ガラス部材の製造方法。 - 【請求項２】 シラン化合物が一般式 R1 nSi(OR2)
4-n（ここにＲ1 、Ｒ2 は炭素数１〜４のアルキル基、
ｎは０〜４の整数）で示されるものである請求項１に記
載した合成石英ガラス部材の製造方法。 - 【請求項３】 フッ素化合物が一般式CaHbFc（ここに
ａ、ｂ、ｃは１≦ａ≦３、０≦ｂ≦７、１≦ｃ≦８）で
示されるものである請求項１に記載した合成石英ガラス
部材の製造方法。 - 【請求項４】 合成石英ガラス部材がＯＨ基含有量 50p
pm以上、フッ素含有量1,000ppm以上、塩素がフリーであ
る請求項１に記載した合成石英ガラス部材の製造方法。 - 【請求項５】 合成石英ガラス部材がエキシマレーザー
ステッパーなどのレンズ素材、光学用ガラス基板に用い
られるものである請求項１に記載した合成石英ガラス部
材の製造方法。 - 【請求項６】 合成石英ガラス基板が紫外線用および放
射線用ファイバーに用いられるものである請求項１に記
載した合成石英ガラス部材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9155594A JP3470983B2 (ja) | 1994-04-28 | 1994-04-28 | 合成石英ガラス部材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9155594A JP3470983B2 (ja) | 1994-04-28 | 1994-04-28 | 合成石英ガラス部材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07291635A true JPH07291635A (ja) | 1995-11-07 |
| JP3470983B2 JP3470983B2 (ja) | 2003-11-25 |
Family
ID=14029759
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9155594A Expired - Lifetime JP3470983B2 (ja) | 1994-04-28 | 1994-04-28 | 合成石英ガラス部材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3470983B2 (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1067521A (ja) * | 1996-08-22 | 1998-03-10 | Nikon Corp | フッ素含有石英ガラス、その製造方法、及び投影露光装置 |
| EP0835848A3 (en) * | 1996-08-21 | 1998-06-10 | Nikon Corporation | Fluorine-containing silica glass, its method of manufacture and a projection exposure apparatus comprising the glass |
| EP0878451A1 (en) * | 1997-05-14 | 1998-11-18 | Nikon Corporation | Synthetic silica glass optical member and method of manufacturing the same |
| EP0901989A1 (en) * | 1997-09-11 | 1999-03-17 | Nikon Corporation | Silica glass and its manufacturing method |
| EP1035084A2 (en) * | 1999-03-12 | 2000-09-13 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Synthetic fused silica glass member |
| EP1084995A1 (en) * | 1999-09-16 | 2001-03-21 | Heraeus Quarzglas GmbH & Co. KG | Optical member of silica glass for transmitting fluorine excimer laser radiation and method for producing the same |
| JP2001247317A (ja) * | 1999-12-27 | 2001-09-11 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 合成石英ガラス及びその製造方法 |
| US6291377B1 (en) | 1997-08-21 | 2001-09-18 | Nikon Corporation | Silica glass and its manufacturing method |
| JP2002060248A (ja) * | 2000-08-10 | 2002-02-26 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | 石英系光ファイバ |
| US6682859B2 (en) | 1999-02-12 | 2004-01-27 | Corning Incorporated | Vacuum ultraviolet trasmitting silicon oxyfluoride lithography glass |
| US6782716B2 (en) | 1999-02-12 | 2004-08-31 | Corning Incorporated | Vacuum ultraviolet transmitting silicon oxyfluoride lithography glass |
| JP2005056692A (ja) * | 2003-08-05 | 2005-03-03 | Ushio Inc | ショートアーク型水銀蒸気放電ランプ |
-
1994
- 1994-04-28 JP JP9155594A patent/JP3470983B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6374639B2 (en) | 1996-08-21 | 2002-04-23 | Nikon Corporation | Silica glass and its manufacturing method |
| EP0835848A3 (en) * | 1996-08-21 | 1998-06-10 | Nikon Corporation | Fluorine-containing silica glass, its method of manufacture and a projection exposure apparatus comprising the glass |
| US5958809A (en) * | 1996-08-21 | 1999-09-28 | Nikon Corporation | Fluorine-containing silica glass |
| JPH1067521A (ja) * | 1996-08-22 | 1998-03-10 | Nikon Corp | フッ素含有石英ガラス、その製造方法、及び投影露光装置 |
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| US6291377B1 (en) | 1997-08-21 | 2001-09-18 | Nikon Corporation | Silica glass and its manufacturing method |
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| US6782716B2 (en) | 1999-02-12 | 2004-08-31 | Corning Incorporated | Vacuum ultraviolet transmitting silicon oxyfluoride lithography glass |
| US6333284B1 (en) | 1999-03-12 | 2001-12-25 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Synthetic fused silica member |
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| JP2001247317A (ja) * | 1999-12-27 | 2001-09-11 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 合成石英ガラス及びその製造方法 |
| JP4496421B2 (ja) * | 1999-12-27 | 2010-07-07 | 信越化学工業株式会社 | 合成石英ガラスの製造方法 |
| JP2002060248A (ja) * | 2000-08-10 | 2002-02-26 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | 石英系光ファイバ |
| JP2005056692A (ja) * | 2003-08-05 | 2005-03-03 | Ushio Inc | ショートアーク型水銀蒸気放電ランプ |
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|---|---|
| JP3470983B2 (ja) | 2003-11-25 |
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