JPH0755835B2 - シリカガラスの製造方法 - Google Patents
シリカガラスの製造方法Info
- Publication number
- JPH0755835B2 JPH0755835B2 JP11014286A JP11014286A JPH0755835B2 JP H0755835 B2 JPH0755835 B2 JP H0755835B2 JP 11014286 A JP11014286 A JP 11014286A JP 11014286 A JP11014286 A JP 11014286A JP H0755835 B2 JPH0755835 B2 JP H0755835B2
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- Japan
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- gel
- silica glass
- cracks
- silica
- dried
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C1/00—Ingredients generally applicable to manufacture of glasses, glazes, or vitreous enamels
- C03C1/006—Ingredients generally applicable to manufacture of glasses, glazes, or vitreous enamels to produce glass through wet route
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Glass Melting And Manufacturing (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
- Catalysts (AREA)
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
等に使用されるクラツクや割れ等のないシリカガラスの
製造方法に関する。
等に使用されるクラツクや割れ等のないシリカガラスの
製造方法に関する。
（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製造に欠かせない重要な材料であ
り，さらには光フアイバやIC製造用フオトマスク基板,T
FT基板（薄膜トランジスタ）などに使用され，その用途
はますます拡大されている。
ていることから半導体製造に欠かせない重要な材料であ
り，さらには光フアイバやIC製造用フオトマスク基板,T
FT基板（薄膜トランジスタ）などに使用され，その用途
はますます拡大されている。
従来のシリカガラスの製造法には天然石英を電気炉また
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2,000℃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，また製造時にそのような高温に耐える材料が必要
であり，また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つている。
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2,000℃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，また製造時にそのような高温に耐える材料が必要
であり，また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つている。
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。その概要を簡
単に述べる。
を低温で合成する方法が注目されている。その概要を簡
単に述べる。
一般式Si(OR)4（但しＲはアルキル基を示す）で示され
るシリコンアルコキシド及び／又はその重縮合物（例え
ば(RO)3Si(OSi(OR)2)n・OSi(OR)3,n＝０〜8,Rはアルキル
基）に水（アルカリ，酸などの触媒を添加してもよい）
を加えて加水分解し，シリカヒドロゾル（以下シリカゾ
ル）とする。この時，シリコンアルコキシドと水が均一
な系となる様に適当な溶媒（例えばアルコール等）を加
えてもよい。このシリカゾルを静置，昇温ゲル化剤添加
等によりゲル化させる。さらにゲルを蒸発乾燥すること
により乾燥ゲルとする。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ものである。
るシリコンアルコキシド及び／又はその重縮合物（例え
ば(RO)3Si(OSi(OR)2)n・OSi(OR)3,n＝０〜8,Rはアルキル
基）に水（アルカリ，酸などの触媒を添加してもよい）
を加えて加水分解し，シリカヒドロゾル（以下シリカゾ
ル）とする。この時，シリコンアルコキシドと水が均一
な系となる様に適当な溶媒（例えばアルコール等）を加
えてもよい。このシリカゾルを静置，昇温ゲル化剤添加
等によりゲル化させる。さらにゲルを蒸発乾燥すること
により乾燥ゲルとする。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ものである。
（発明が解決しようとする問題点） しかしゾル−ゲル法によるシリカガラスの製造にはまた
未解決の問題が残されている。特にゲルを乾燥していく
過程でゲルにクラツクや割れが発生し易く，クラツクや
割れのないモノリシツクな大形の乾燥ゲルを歩留り良く
製造することが困難となることである。
未解決の問題が残されている。特にゲルを乾燥していく
過程でゲルにクラツクや割れが発生し易く，クラツクや
割れのないモノリシツクな大形の乾燥ゲルを歩留り良く
製造することが困難となることである。
ゲル化，乾燥収縮過程でのクラツクや割れはゲルの内部
構造と乾燥条件に負うことが大きい。従来，シリコンア
ルコキシドを加水分解してゲル化させる場合にアンモニ
アを触媒として用いることが多く行なわれている。しか
しながら，アンモニアを触媒に用いると加水分解速度に
比較して重縮合速度が著しく速いため，得られた乾燥ゲ
ルは粒子の大きい粗な構造をとり，粒子間の結合力が弱
いため直径2cm以上の乾燥ゲルは発表されていない。
構造と乾燥条件に負うことが大きい。従来，シリコンア
ルコキシドを加水分解してゲル化させる場合にアンモニ
アを触媒として用いることが多く行なわれている。しか
しながら，アンモニアを触媒に用いると加水分解速度に
比較して重縮合速度が著しく速いため，得られた乾燥ゲ
ルは粒子の大きい粗な構造をとり，粒子間の結合力が弱
いため直径2cm以上の乾燥ゲルは発表されていない。
本発明の目的はゲル乾燥過程においてクラツクや割れを
発生することなくモノリシツクな大形の乾燥ゲルを得
て，これを焼結することによりシリカガラスを製造する
方法を提供することにある。
発生することなくモノリシツクな大形の乾燥ゲルを得
て，これを焼結することによりシリカガラスを製造する
方法を提供することにある。
（問題点を解決するための手段） 本発明者らは，アンモニアに代えて塩基性の強いアミン
を用いることにより，ゲル構造の強度を向上させ，ゲル
のクラツクや割れを防止し得ることを見出し本発明を完
成するに至つた。
を用いることにより，ゲル構造の強度を向上させ，ゲル
のクラツクや割れを防止し得ることを見出し本発明を完
成するに至つた。
本発明は，一般式Si(OR)4（但しＲはアルキル基を示
す）で示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し，次いでゲル化し
乾燥及び焼結するシリカガラスの製造方法において前記
加水分解の触媒としてアミンを用いるシリカガラスの製
造法に関する。
す）で示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し，次いでゲル化し
乾燥及び焼結するシリカガラスの製造方法において前記
加水分解の触媒としてアミンを用いるシリカガラスの製
造法に関する。
本発明において，シリコンアルコキシド及び／又はその
重縮合物のアルキル基については特に制限はない。シリ
コンアルコキド及び／又はその重縮合物に水及びアルコ
ールを加えて加水分解してシリカゾルを生成させる際
に，該水に触媒としてアミンを加える。アミンは，メチ
ルアミン，エチルアミン等の第一アミン，ジメチルアミ
ン，ジエチルアミン等の第二アミン，トリメチルアミ
ン，トリエチルアミン等の第三アミン，エチレンジアミ
ン，トリメチレンジアミン等をあげることができ，これ
らのアミンの使用は単独でも複数でもよい。アミンのシ
リコンアルコキシド及び／又はその重縮合物に対する濃
度は，シリコンアルコキシド及び／又はその重縮合物の
種類，加水分解の速度等により適宜選定する。用いるア
ルコールはシリコンアルコキシド及び／又はその重縮合
物の種類によつて選べばよく，特に制限はなく，一種類
でも複数でも差し支えない。
重縮合物のアルキル基については特に制限はない。シリ
コンアルコキド及び／又はその重縮合物に水及びアルコ
ールを加えて加水分解してシリカゾルを生成させる際
に，該水に触媒としてアミンを加える。アミンは，メチ
ルアミン，エチルアミン等の第一アミン，ジメチルアミ
ン，ジエチルアミン等の第二アミン，トリメチルアミ
ン，トリエチルアミン等の第三アミン，エチレンジアミ
ン，トリメチレンジアミン等をあげることができ，これ
らのアミンの使用は単独でも複数でもよい。アミンのシ
リコンアルコキシド及び／又はその重縮合物に対する濃
度は，シリコンアルコキシド及び／又はその重縮合物の
種類，加水分解の速度等により適宜選定する。用いるア
ルコールはシリコンアルコキシド及び／又はその重縮合
物の種類によつて選べばよく，特に制限はなく，一種類
でも複数でも差し支えない。
シリカガラスは，上記のようにして生成したシリカゾル
をシヤーレ等の容器に移し，室温〜70℃に保つてゲル化
し，次いで室温以上の温度で乾燥して乾燥ゲルとし，更
に公知の方法で焼結して得られる。
をシヤーレ等の容器に移し，室温〜70℃に保つてゲル化
し，次いで室温以上の温度で乾燥して乾燥ゲルとし，更
に公知の方法で焼結して得られる。
（作用） アンモニアより塩基性の強いアミンを用いると，ゲル構
造の強度が向上し，ゲルのクラツクや割れが防止され
る。
造の強度が向上し，ゲルのクラツクや割れが防止され
る。
（実施例） 次に本発明の実施例を説明する。
実施例１ １モルのシリコンテトラメトキシド(Si(OCH3)4に対し,
4.5モルのメチルアルコールを加えよく混合した。この
溶液に１×10-4mol/lのエチレンジアミン水溶液４モル
を加え，充分に混合しシリカゾルとした。これを直径90
mmのテフロンでコーテイングしたガラス製シヤーレに入
れ，密封し室温でゲル化した。その後蓋に穴を開け,50
℃の恒温槽で７日間乾燥し，その後120℃の恒温槽に移
して１日乾燥して直径59mmの乾燥ゲルを得た。こうして
得られた乾燥ゲルのかさ密度は1.2g/cm3であり，クラツ
クや割れは全くなかつた。
4.5モルのメチルアルコールを加えよく混合した。この
溶液に１×10-4mol/lのエチレンジアミン水溶液４モル
を加え，充分に混合しシリカゾルとした。これを直径90
mmのテフロンでコーテイングしたガラス製シヤーレに入
れ，密封し室温でゲル化した。その後蓋に穴を開け,50
℃の恒温槽で７日間乾燥し，その後120℃の恒温槽に移
して１日乾燥して直径59mmの乾燥ゲルを得た。こうして
得られた乾燥ゲルのかさ密度は1.2g/cm3であり，クラツ
クや割れは全くなかつた。
この乾燥ゲルを1,250℃まで加熱焼結したところ直径35m
m×厚さ4mmのクラツクや割れのない透明なシリカガラス
が得られた。このシリカガラスを分析の結果，その特性
は市販のシリカガラスと一致した。
m×厚さ4mmのクラツクや割れのない透明なシリカガラス
が得られた。このシリカガラスを分析の結果，その特性
は市販のシリカガラスと一致した。
実施例２ 実施例１におけるエチレンジアミン水溶液に代えて0.01
mol/lのジエチルアミン水溶液を４モルとした以外は実
施例１と同様の操作を行つて乾燥ゲルを得た。この乾燥
ゲルにはクラツクや割れは全く見られなかつた。
mol/lのジエチルアミン水溶液を４モルとした以外は実
施例１と同様の操作を行つて乾燥ゲルを得た。この乾燥
ゲルにはクラツクや割れは全く見られなかつた。
実施例３ 実施例１におけるエチレンジアミン水溶液に代えて0.01
mol/lのトリエチルアミン水溶液を４モルとした以外は
実施例１と同様の操作を行つて乾燥ゲルを得た。該乾燥
ゲルにはクラツクや割れは全く認められなかつた。
mol/lのトリエチルアミン水溶液を４モルとした以外は
実施例１と同様の操作を行つて乾燥ゲルを得た。該乾燥
ゲルにはクラツクや割れは全く認められなかつた。
（発明の効果） 本発明によれば大形のシリカガラスをゾル−ゲル法によ
りクラツクや割れを発生することなく容易に製造が可能
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，管状等のいずれでも製造できる。又，本発明
によりシリカガラスは従来のものよりも安価に製造でき
るため，従来から使用されてきたIC製造用フオトマスク
基材等の分野はもちろん液晶表示用基材等にも応用が拡
大できる。
りクラツクや割れを発生することなく容易に製造が可能
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，管状等のいずれでも製造できる。又，本発明
によりシリカガラスは従来のものよりも安価に製造でき
るため，従来から使用されてきたIC製造用フオトマスク
基材等の分野はもちろん液晶表示用基材等にも応用が拡
大できる。
Claims (1)
- 【請求項１】一般式Si(OR)4（但しＲはアルキル基を示
す）で示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し，次いでゲル化し
乾燥及び焼結するシリカガラスの製造方法において，前
記加水分解の触媒としてアミンを用いることを特徴とす
るシリカガラスの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11014286A JPH0755835B2 (ja) | 1986-05-14 | 1986-05-14 | シリカガラスの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11014286A JPH0755835B2 (ja) | 1986-05-14 | 1986-05-14 | シリカガラスの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62265129A JPS62265129A (ja) | 1987-11-18 |
| JPH0755835B2 true JPH0755835B2 (ja) | 1995-06-14 |
Family
ID=14528100
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11014286A Expired - Lifetime JPH0755835B2 (ja) | 1986-05-14 | 1986-05-14 | シリカガラスの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0755835B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0328715B1 (en) * | 1988-02-19 | 1992-08-05 | Tohru Yamamoto | A catalyst for sol-gel method using metal alkoxide and sol-gel method using the same |
| JPH01257138A (ja) * | 1988-04-07 | 1989-10-13 | Koroido Res:Kk | シリカ系ガラスの製造方法 |
| US5116637A (en) * | 1990-06-04 | 1992-05-26 | Dow Corning Corporation | Amine catalysts for the low temperature conversion of silica precursors to silica |
| IT1318617B1 (it) * | 2000-07-10 | 2003-08-27 | Novara Technology Srl | Processo sol-gel per la produzione di geli secchi di grandidimensioni e vetri derivati. |
| US20050215713A1 (en) * | 2004-03-26 | 2005-09-29 | Hessell Edward T | Method of producing a crosslinked coating in the manufacture of integrated circuits |
-
1986
- 1986-05-14 JP JP11014286A patent/JPH0755835B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62265129A (ja) | 1987-11-18 |
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