JPH08143329A - High purity opaque quartz glass, its production and its use - Google Patents
High purity opaque quartz glass, its production and its useInfo
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- JPH08143329A JPH08143329A JP27166794A JP27166794A JPH08143329A JP H08143329 A JPH08143329 A JP H08143329A JP 27166794 A JP27166794 A JP 27166794A JP 27166794 A JP27166794 A JP 27166794A JP H08143329 A JPH08143329 A JP H08143329A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、熱線遮断効果の高い、
新規な高純度不透明石英ガラス及びその製造方法、また
その用途として、不透明石英ガラスフランジ及び不透明
石英ガラス管、更にそれらの製造方法に関する。特に、
本発明の高純度不透明石英ガラスは熱線遮断性能に優
れ、かつ高純度で汚染の恐れがないことから、半導体製
造において使用されるフランジ、治具、断熱フィン、炉
心管、均熱管、炉心管、薬液精製筒等の構成材料として
利用できる。特に、本発明の高純度不透明石英ガラスか
らなる不透明石英ガラスフランジは、半導体製造におい
て使用される各種の炉心管、例えばシリコンウェーハの
熱処理用の炉心管のフランジ部として有用である。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention has a high heat ray shielding effect,
The present invention relates to a novel high-purity opaque quartz glass and a method for producing the same, and as its use, an opaque quartz glass flange and an opaque quartz glass tube, and methods for producing the same. In particular,
The high-purity opaque quartz glass of the present invention has excellent heat ray blocking performance, and since it is highly pure and has no risk of contamination, it is used in semiconductor manufacturing, such as flanges, jigs, heat-insulating fins, core tubes, soaking tubes, core tubes, It can be used as a constituent material for a chemical purification column and the like. In particular, the opaque quartz glass flange made of the high-purity opaque quartz glass of the present invention is useful as a flange portion of various furnace core tubes used in semiconductor manufacturing, for example, for heat treatment of silicon wafers.
【０００２】[0002]
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】高純度
不透明石英ガラスからなる不透明石英ガラス管及び不透
明石英ガラスフランジは、半導体ウェーハ処理装置内の
炉心管等に使用するのに適する。その様な半導体ウェー
ハ処理装置の代表例を図1 に示す。その装置は、ヒータ
ー1 、炉心管2 、半導体ウェーハ3 、ウェーハ支持ボー
ト4 、保温台5 及び基板6 から構成されている。フラン
ジ21は炉心管2 の下部に完全に接着され、シールリング
7はフランジ21と基板6 との間に設置される。炉心管2
とフランジ21は、通常別々に製造され、融着等により接
合される。BACKGROUND OF THE INVENTION Opaque quartz glass tubes and opaque quartz glass flanges made of high-purity opaque quartz glass are suitable for use as core tubes in semiconductor wafer processing equipment. Figure 1 shows a typical example of such a semiconductor wafer processing system. The apparatus is composed of a heater 1, a core tube 2, a semiconductor wafer 3, a wafer support boat 4, a heat insulating base 5 and a substrate 6. Flange 21 is fully glued to the bottom of core tube 2 and seal ring
7 is installed between the flange 21 and the substrate 6. Core tube 2
The flange 21 and the flange 21 are usually manufactured separately and joined by fusion or the like.
【０００３】このような用途に使用される不透明石英ガ
ラスは、熱線遮断性に優れていることが知られている。
熱線はガラス中に存在する気泡表面で反射されるため、
熱線遮断性は気泡の表面積の大きさに左右され、その表
面積が大きいほど、熱線遮断性能は高くなる。It is known that the opaque quartz glass used for such applications has excellent heat ray-shielding properties.
Since the heat rays are reflected on the surface of the bubbles present in the glass,
The heat ray-shielding property depends on the size of the surface area of bubbles. The larger the surface area, the higher the heat ray-shielding performance.
【０００４】現在使用されている殆ど不透明石英ガラス
は、気泡の平均径が50μｍ以上で、しかも100 μｍを超
える気泡が相当数存在し、気泡の数も1 ×106 個／cm3
以下であり、一般的には1 ×104 〜1 ×105 個／cm3 で
ある。一部には、気泡の平均径が50μｍ以下の不透明石
英ガラスもあるが、そのような不透明石英ガラス中の気
泡の含有量は1 ×106 個／cm3 以下である。また、気泡
の全表面積は1 cm3 当たり50cm2 以下であり、熱線遮断
性に限界がある。Almost opaque quartz glass currently used has an average bubble diameter of 50 μm or more, and there are a considerable number of bubbles exceeding 100 μm, and the number of bubbles is 1 × 10 6 cells / cm 3
It is below, generally 1 × 10 4 to 1 × 10 5 pieces / cm 3 . Some opaque quartz glass has an average diameter of bubbles of 50 μm or less, but the content of bubbles in such opaque quartz glass is 1 × 10 6 cells / cm 3 or less. In addition, the total surface area of bubbles is 50 cm 2 or less per 1 cm 3 , which limits the heat-ray shielding property.
【０００５】熱線遮断性は、光、特に近赤外線の透過率
との関係が深く、透過率が低いほど優れていると考えら
れている。現在使用されている不透明石英ガラスは、厚
さを3 mmとしたときの900 nmの波長の光の直線透過率が
10〜50％程度であり、厚さを1mm としたときの直線透過
率が30〜60％（推定）であり、十分な値ではない。The heat ray blocking property has a deep relationship with the transmittance of light, particularly near infrared rays, and it is considered that the lower the transmittance, the better. The currently used opaque quartz glass has a linear transmittance of 900 nm wavelength light when the thickness is 3 mm.
It is about 10 to 50%, and the linear transmittance is 30 to 60% (estimated) when the thickness is 1 mm, which is not a sufficient value.
【０００６】従来、不透明石英ガラスはケイ石、水晶等
の天然原料を電気炉で溶融する方法や、上記天然原料に
炭酸カルシウム等の発泡剤を加えて火炎又は電気炉で溶
融する方法によって製造されていた。しかしながら、こ
れらの方法によって製造された不透明石英ガラス、並び
にこの不透明石英ガラスからなる不透明石英ガラスフラ
ンジ及び不透明石英ガラス管は、Ｎａ、Ｆｅ等の不純物
を1 ppm 以上含有する。また、それらのガラス中の気泡
は大きな径を有し、かつその分布が広いため、熱線遮断
性が低い。そのため、これらを半導体製造分野等で使用
するのは困難であった。Conventionally, opaque quartz glass is produced by a method of melting natural raw materials such as silica stone and quartz in an electric furnace or a method of adding a foaming agent such as calcium carbonate to the above natural raw materials and melting them in a flame or an electric furnace. Was there. However, the opaque quartz glass manufactured by these methods, and the opaque quartz glass flange and the opaque quartz glass tube made of this opaque quartz glass contain impurities such as Na and Fe in an amount of 1 ppm or more. Moreover, since the bubbles in the glass have a large diameter and the distribution thereof is wide, the heat ray shielding property is low. Therefore, it is difficult to use them in the field of semiconductor manufacturing.
【０００７】また、従来の不透明石英ガラスフランジ
は、バルク材を機械加工によって成型する方法によって
製造されていた。そのため、材料ロスが多く、極めて歩
留まりが悪いため、加工に要するコストが高くなるとい
う問題があった。さらに、フランジのシール面は研磨さ
れているために、洗浄処理等の際に、シール面に露出し
ている気泡が削られ、シール面が一部崩壊するという問
題があった。。Further, the conventional opaque quartz glass flange has been manufactured by a method of molding a bulk material by machining. Therefore, there is a problem that the cost required for processing is high because the material loss is large and the yield is extremely low. Further, since the seal surface of the flange is polished, there is a problem that bubbles exposed on the seal surface are scraped off during the cleaning process and the seal surface is partially collapsed. .
【０００８】さらに、従来の不透明石英ガラス管は、ケ
イ石、水晶などの天然原料を溶融して管引きする方法、
あるいは、上記天然原料を回転溶解炉に入れ、溶融ガラ
スを遠心力で管状に成型する方法によって製造されてい
た。しかしながら、これらの方法では、管引きや遠心力
成型過程等において、溶融ガラスに力が加わり、ガラス
中の気泡が細長く伸びたり、分布が不均一になるため、
著しく機械強度が低下する等の問題があった。Further, the conventional opaque quartz glass tube is a method in which natural raw materials such as silica stone and quartz are melted and drawn.
Alternatively, it was manufactured by a method in which the above-mentioned natural raw material was put into a rotary melting furnace and a molten glass was molded into a tube by centrifugal force. However, in these methods, a force is applied to the molten glass in the tube drawing or centrifugal molding process, and the bubbles in the glass are elongated and elongated, or the distribution becomes uneven,
There was a problem that the mechanical strength was remarkably reduced.
【０００９】従って、本発明の目的は、既存の不透明石
英ガラスよりも、熱線遮断性に優れているとともに純度
の高い不透明石英ガラス及びその製造方法を提供するこ
とである。また、この高純度不透明石英ガラスからなる
平滑性の優れた不透明石英ガラスフランジ及びその製造
方法も、本発明に含まれる。更に、この高純度不透明石
英ガラスからなる不透明石英ガラス管及びその製造方法
も、本発明に含まれる。Therefore, it is an object of the present invention to provide an opaque quartz glass which is more excellent in heat ray blocking property and higher in purity than existing opaque quartz glass, and a method for producing the same. The present invention also includes an opaque quartz glass flange made of this high-purity opaque quartz glass with excellent smoothness and a method for producing the same. Furthermore, an opaque quartz glass tube made of this high-purity opaque quartz glass and a method for producing the same are also included in the present invention.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】上記課題に鑑み鋭意研究
の結果、本発明者等は、微細な高純度アモルファスシリ
カ粉末を成型し、所定の温度で焼成すれば、得られる不
透明石英ガラスの純度が高くなること、またその中に含
まれる独立気泡は微細であるとともに、単位体積当たり
の含有量が大きく、よって熱線遮断性に優れることを見
出した。又、微細な高純度アモルファスシリカ粉末をフ
ランジ形状又は管状に成型して、所定の温度で焼成すれ
ば、得られる不透明石英ガラスからなるフランジ及びガ
ラス管も、純度が高くなること、またその中に含まれる
独立気泡は微細であるとともに、単位体積当たりの含有
量が大きく、よって熱線遮断性に優れることを見出し
た。更に、本発明の高純度不透明石英ガラスは、半導体
分野で使用される部材として広く使用できることも見出
して、本発明を完成するに至った。As a result of earnest research in view of the above problems, the present inventors have found that the fine opaque quartz glass obtained by molding fine high-purity amorphous silica powder and firing it at a predetermined temperature It has been found that the heat resistance is high, the closed cells contained therein are fine, and the content per unit volume is large, so that the heat ray shielding property is excellent. Further, if a fine high-purity amorphous silica powder is molded into a flange shape or a tubular shape and fired at a predetermined temperature, the obtained flange and glass tube made of opaque quartz glass also have high purity. It has been found that the closed cells contained are fine and have a large content per unit volume, and therefore have excellent heat ray shielding properties. Further, they have found that the high-purity opaque quartz glass of the present invention can be widely used as a member used in the semiconductor field, and have completed the present invention.
【００１１】すなわち、本発明の高純度不透明石英ガラ
スと、この高純度不透明石英ガラスからなる不透明石英
ガラスフランジ及び不透明石英ガラス管は、平均径が20
〜40μｍの独立気泡を3 ×106 〜9 ×106 個／cm3 含有
し、100 μｍ以上の径を有する独立気泡が全気泡中に占
める割合が1 ％以下であるとともに、厚さを1mm とした
ときの900nm の波長の光の直線透過率が5 ％以下である
ことを特徴とする。That is, the high-purity opaque quartz glass of the present invention, and the opaque quartz glass flange and the opaque quartz glass tube made of this high-purity opaque quartz glass have an average diameter of 20.
Containing 3 × 10 6 to 9 × 10 6 closed cells / cm 3 ~ 40 μm, the ratio of closed cells with a diameter of 100 μm or more to all the bubbles is 1% or less, and the thickness is 1 mm. The linear transmittance of light having a wavelength of 900 nm is 5% or less.
【００１２】上記高純度不透明石英ガラスを製造する本
発明の方法は、平均粒子径が0.5 〜10μｍの粒子であ
り、かつＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｆｅ、Ｔｉ及びＡｌからなる
群から選ばれた少なくとも一個の不純物の含有量が各々
1 ppm 以下である高純度アモルファスシリカ粉末を成型
した後、得られた成型体を1730〜1850℃で焼成すること
を特徴とする。また、上記高純度不透明石英ガラスフラ
ンジを製造する本発明の方法は、平均粒子径が0.5 〜10
μｍの粒子であり、かつＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｆｅ、Ｔｉ及
びＡｌからなる群から選ばれた少なくとも一個の不純物
の含有量が各々1 ppm 以下である高純度アモルファスシ
リカ粉末をフランジ形状に成型した後、得られた成型体
を1730〜1850℃で焼成することを特徴とする。The method of the present invention for producing the above-mentioned high-purity opaque quartz glass is particles having an average particle size of 0.5 to 10 μm and is selected from the group consisting of Li, Na, K, Fe, Ti and Al. The content of one impurity each
It is characterized in that a high-purity amorphous silica powder having a concentration of 1 ppm or less is molded and then the obtained molded body is fired at 1730 to 1850 ° C. Further, the method of the present invention for producing the high-purity opaque quartz glass flange has an average particle size of 0.5 to 10
High-purity amorphous silica powder having a particle size of μm and containing at least one impurity selected from the group consisting of Li, Na, K, Fe, Ti and Al in an amount of 1 ppm or less was formed into a flange shape. After that, the obtained molded body is fired at 1730 to 1850 ° C.
【００１３】さらに、上記高純度不透明石英ガラス管を
製造する方法において、平均粒子径が0.5 〜10μｍの粒
子であり、かつＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｆｅ、Ｔｉ及びＡｌか
らなる群から選ばれた少なくとも一個の不純物の含有量
が各々1 ppm 以下である高純度アモルファスシリカ粉末
を管状に成型した後、得られた成型体を電気炉又は火炎
を熱源として、1730℃以上で焼成することを特徴とす
る。Further, in the above method for producing a high-purity opaque quartz glass tube, the particles have an average particle size of 0.5 to 10 μm and are selected from the group consisting of Li, Na, K, Fe, Ti and Al. One of the features is that a high-purity amorphous silica powder having an impurity content of 1 ppm or less is molded into a tubular shape, and the obtained molded body is fired at 1730 ° C or higher with an electric furnace or flame as a heat source. .
【００１４】以下本発明を詳細に説明する。[1] 不透明石英ガラス (1) 組成及び形状 本発明の高純度不透明石英ガラスが含有する独立気泡の
平均径は20〜40μｍである。また、独立気泡の含有量は
3 ×106 〜9 ×106 個／cm3 であり、好ましくは、5 ×
106 〜9 ×106 個／cm3 である。このように、微細な独
立気泡が多量に存在することにより、気泡の全表面積は
1 cm3 当たり100 〜200 cm2 程度と非常に大きく、入射
する熱線（光）を反射する割合が高いため、熱線遮断性
に優れる。一方、通常市販品の独立気泡の含有量は1 ×
106 個／cm3 以下で、また、気泡の全表面積は1 cm3 当
たり80cm2 以下であるため、十分な熱線遮断性能が達成
されない。The present invention will be described in detail below. [1] Opaque quartz glass (1) Composition and shape The average diameter of the closed cells contained in the high-purity opaque quartz glass of the present invention is 20 to 40 μm. In addition, the content of closed cells is
3 × 10 6 to 9 × 10 6 pieces / cm 3 , preferably 5 ×
10 6 to 9 × 10 6 pieces / cm 3 . In this way, due to the presence of a large amount of fine closed cells, the total surface area of the bubbles is
It is extremely large, about 100 to 200 cm 2 per 1 cm 3, and has a high rate of reflecting incident heat rays (light), so it has excellent heat ray shielding properties. On the other hand, the content of closed cells in commercial products is usually 1 ×
Since it is 10 6 cells / cm 3 or less, and the total surface area of bubbles is 80 cm 2 or less per 1 cm 3 , sufficient heat ray shielding performance cannot be achieved.
【００１５】また、本発明の高純度不透明石英ガラス
は、100 μｍ以上の大きな気泡をほとんど含有しないこ
とも特徴としている。即ち、100 μｍ以上の大きな気泡
が気泡数量に占める割合は１％以下である。この点も、
通常市販品との著しい相違であり、大きな気泡を含有し
ないことが、気泡全表面積の増加に寄与している。The high-purity opaque quartz glass of the present invention is also characterized by containing almost no large bubbles of 100 μm or more. That is, the ratio of large bubbles of 100 μm or more to the number of bubbles is 1% or less. This point also
This is a marked difference from a commercially available product, and the fact that it does not contain large bubbles contributes to an increase in the total surface area of bubbles.
【００１６】本発明の不透明石英ガラスは、厚さを1mm
としたときの900nm の波長の光の直線透過率が5 ％以
下、好ましくは0.1 〜2 ％である。既述のように、熱線
遮断性は、近赤外線の透過率と深く関係するので、上記
のように低い透過率を有する本発明の不透明石英ガラス
は、非常に優れた熱線遮断性を有することになる。The opaque quartz glass of the present invention has a thickness of 1 mm.
The linear transmittance of light having a wavelength of 900 nm is 5% or less, preferably 0.1 to 2%. As described above, the heat ray-shielding property is deeply related to the transmittance of near infrared rays, so that the opaque quartz glass of the present invention having a low transmittance as described above has a very excellent heat-ray shielding property. Become.
【００１７】なお、上記平均径は、表面を酸水素炎で焼
き仕上げしたガラス試料の光学顕微鏡写真を撮影し、50
個以上の気泡の直径の直径を測定し、平均することによ
り求めたものであり、気泡含有量は、上記写真内の気泡
の総数と光学顕微鏡の焦点深度との関係から求めたもの
である。The above-mentioned average diameter is 50 after taking an optical microscope photograph of a glass sample whose surface is baked and finished with an oxyhydrogen flame.
It is obtained by measuring and averaging the diameters of at least one bubble, and the bubble content is obtained from the relationship between the total number of bubbles in the photograph and the focal depth of the optical microscope.
【００１８】さらに、本発明の高純度不透明石英ガラス
は、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ，Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆ
ｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ及びＡｌを不純物として含
有するが、その中で、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ，Ｔｉ、Ｃ
ｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ及びＡｌからなる群から選ばれた
少なくとも一個の不純物の含有量が各々1 ppm 以下であ
るのが好ましい。又、Ｖ及びＭｎの含有量は、各々につ
いて0.1 ppm 以下であるのが好ましい。Furthermore, the high-purity opaque quartz glass of the present invention comprises Li, Na, K, Mg, Ti, V, Cr, Mn, and F.
e, Co, Ni, Cu, Zn and Al are contained as impurities, of which Li, Na, K, Mg, Ti and C are included.
The content of at least one impurity selected from the group consisting of r, Fe, Ni, Cu and Al is preferably 1 ppm or less. Further, the contents of V and Mn are preferably 0.1 ppm or less for each.
【００１９】(2) 不透明石英ガラスの製造方法 本発明の高純度不透明石英ガラスを製造する方法を以下
説明する。 (2) Method for producing opaque quartz glass The method for producing the high-purity opaque quartz glass of the present invention will be described below.
【００２０】(a) 出発原料 出発原料として高純度であるアモルファスシリカ粉末を
用いる。アモルファスシリカ粉末は、通常はケイ酸ナト
リウムからナトリウム分を除去する方法や、シリコンア
ルコキシドを加水分解する方法や、三塩化ケイ素の熱加
水分解により得ることができるが、高純度である必要が
ある。すなわち、本発明で使用されるアモルファスシリ
カ粉末は、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ａｌからなる
群から選ばれた少なくとも一個の不純物の含有量が各々
1 ppm 以下である。このアモルファスシリカ粉末は、ボ
ールミル粉砕等の工程により、平均粒子径が0.5 〜10μ
ｍ、好ましくは3 〜7 μｍとなるように微粉化する。粒
子径が0.5 μｍ未満とすると、得られる不透明石英ガラ
ス中の気泡の平均径が20μｍ未満となる。一方、粒子径
10μｍを超えると、気泡の平均径が40μｍを超えるとと
もに、生成個数が減少し、十分な熱線遮断性能が得られ
ない。なお、このアモルファスシリカシリカ粉末の平均
径は、レーザー回折散乱法により測定した値である。 (A) Starting Material A high-purity amorphous silica powder is used as a starting material . Amorphous silica powder can be usually obtained by a method of removing sodium from sodium silicate, a method of hydrolyzing a silicon alkoxide, or a thermal hydrolysis of silicon trichloride, but it needs to be highly pure. That is, the amorphous silica powder used in the present invention has a content of at least one impurity selected from the group consisting of Li, Na, K, Fe, Ti, and Al.
Below 1 ppm. This amorphous silica powder has an average particle size of 0.5-10 μm due to a process such as ball milling.
m, preferably 3 to 7 μm. When the particle diameter is less than 0.5 μm, the average diameter of bubbles in the obtained opaque quartz glass is less than 20 μm. On the other hand, particle size
If it exceeds 10 μm, the average diameter of bubbles exceeds 40 μm and the number of generated bubbles decreases, so that sufficient heat ray shielding performance cannot be obtained. The average diameter of this amorphous silica-silica powder is a value measured by a laser diffraction scattering method.
【００２１】(b) 成型 アモルファスシリカ粉末の成型は、通常の湿式又は乾式
成型方法により行う。湿式成型方法としては、例えば、
アモルファスシリカ粉末を純水に分散させ、得られたス
ラリーを石膏型や多孔質性の樹脂型に注入し成型する鋳
込み成型法が用いられる。また、乾式成型法としては、
冷間静水圧プレス法又は金型プレス法が用いられる。 (B) Molding The amorphous silica powder is molded by a usual wet or dry molding method. As a wet molding method, for example,
A cast molding method is used in which amorphous silica powder is dispersed in pure water, and the obtained slurry is poured into a plaster mold or a porous resin mold for molding. Also, as a dry molding method,
A cold isostatic pressing method or a die pressing method is used.
【００２２】(c) 焼成 得られた成型体を電気炉内において、1730〜1850℃、好
ましくは1750〜1800℃で焼成する。1730℃未満とする
と、得られる焼成体の表面に結晶が生成し易く、結晶層
とガラス層の熱膨張係数の違いから、得られるガラスに
割れが生じるおそれがある。一方、1850℃を超えると、
微小な気泡が集合し、粗大化した気泡が生成する。 (C) Firing The obtained molded body is fired in an electric furnace at 1730 to 1850 ° C, preferably 1750 to 1800 ° C. When the temperature is lower than 1730 ° C., crystals are likely to be formed on the surface of the obtained fired body, and the glass obtained may be cracked due to the difference in thermal expansion coefficient between the crystal layer and the glass layer. On the other hand, when it exceeds 1850 ℃,
Micro bubbles aggregate to generate coarse bubbles.
【００２３】焼成時間は、成型体の形状を維持するため
に、1 〜数10分が好ましく、特に5〜10分が好ましい。
その1730〜1850℃の焼成温度への昇温途中で、1400〜16
00℃の温度に２時間以上滞在させることは好ましくな
い。何故ならば、この温度域では結晶化が促進され、17
30℃以上でガラス化するものの、気泡含有量が激減する
ためである。The firing time is preferably 1 to several tens of minutes, and particularly preferably 5 to 10 minutes, in order to maintain the shape of the molded product.
During the heating up to the firing temperature of 1730 to 1850 ℃, 1400 to 16
It is not preferable to stay at a temperature of 00 ° C for 2 hours or more. Because crystallization is accelerated in this temperature range,
This is because although it vitrifies at 30 ° C or higher, the bubble content is drastically reduced.
【００２４】焼成雰囲気は、特に限定されないが、
Ｎ2 、Ａｒ又はこれらの混合ガス等が好ましい。カーボ
ン抵抗加熱炉で焼成を行なう場合には、Ｎ2 等の非酸化
性ガスが好ましい。また、焼成時の圧力は、1 〜2 kgf/
cm2 とするのが好ましく、特に1.2〜1.5 kgf/cm2 とす
るのが好ましい。真空又は減圧下での焼成は気泡を膨張
させる恐れがある。The firing atmosphere is not particularly limited,
N 2 , Ar, a mixed gas thereof, or the like is preferable. When firing in a carbon resistance heating furnace, a non-oxidizing gas such as N 2 is preferable. The pressure during firing is 1-2 kgf /
cm 2 is preferable, and 1.2 to 1.5 kgf / cm 2 is particularly preferable. Firing under vacuum or reduced pressure may cause bubbles to expand.
【００２５】上記焼成により、成型体内のシリカ粒子間
の空隙が独立気泡となる。平均粒子径が0.5 〜10μｍア
モルファスシリカ粉末を使用することにより、その独立
気泡の平均径を20〜40μｍの範囲内に調整することがで
きる。By the above firing, the voids between the silica particles in the molded body become closed cells. By using an amorphous silica powder having an average particle diameter of 0.5 to 10 μm, the average diameter of the closed cells can be adjusted within the range of 20 to 40 μm.
【００２６】[2] 不透明石英ガラスフランジ (1) フランジ 本発明のフランジは、炉芯管等の下端部に設ける環状突
出部等であり、「フランジ形状」とは、管等の鍔形状を
意味する。例えば、図1 の記号21で示されるものであ
る。 [2] Opaque quartz glass flange (1) Flange The flange of the present invention is an annular protrusion or the like provided at the lower end of a furnace core tube or the like, and “flange shape” means a flange shape of the tube or the like. To do. For example, it is shown by symbol 21 in FIG.
【００２７】(2) 組成及び構造 本発明のフランジは、上記[1] で記載される不透明石英
ガラスと同じ高純度の不透明石英ガラスからなる。即
ち、その不透明石英ガラスフランジは、平均径が20〜40
μｍの独立気泡を3 ×106 〜9 ×106 個／cm3 含有し、
100 μｍ以上の径を有する独立気泡が全気泡中に占める
割合が1 ％以下であるとともに、厚さを1mm としたとき
の900nm の波長の光の直線透過率が5 ％以下である。 (2) Composition and Structure The flange of the present invention is made of the same high purity opaque quartz glass as the opaque quartz glass described in [1] above. That is, the opaque quartz glass flange has an average diameter of 20-40.
contains 3 × 10 6 to 9 × 10 6 closed cells / cm 3 ,
The proportion of closed cells having a diameter of 100 μm or more in all the bubbles is 1% or less, and the linear transmittance of light having a wavelength of 900 nm is 5% or less when the thickness is 1 mm.
【００２８】(3) 製造方法 (a) 出発原料 不透明石英ガラスフランジを製造に使用する出発原料
は、[1](2)(a) で記載した高純度アモルファスシリカ粉
末と同じである。即ち、平均粒子径が0.5 〜10μｍであ
り、好ましくは3 〜7 μｍである。また、Ｌｉ、Ｎａ、
Ｋ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ａｌからなる群から選ばれた少なくと
も一個の不純物の含有量が各々1 ppm 以下である。この
アモルファスシリカ粉末の平均粒子径は、成型の容易さ
と密接な関係があり、0.5 μｍ未満の平均粒子径を有す
るシリカ粉末を使用すると、乾燥による収縮が大きく、
割れなどが発生しやすい。一方、平均粒子径が10μｍを
超えると、成型体の強度が乏しく、フランジ形状を維持
するのが困難である。 (3) Manufacturing Method (a) Starting Material The starting material used for manufacturing the opaque quartz glass flange is the same as the high-purity amorphous silica powder described in [1] (2) (a). That is, the average particle diameter is 0.5 to 10 μm, preferably 3 to 7 μm. In addition, Li, Na,
The content of at least one impurity selected from the group consisting of K, Fe, Ti, and Al is 1 ppm or less. The average particle size of this amorphous silica powder is closely related to the ease of molding, and when silica powder having an average particle size of less than 0.5 μm is used, shrinkage due to drying is large,
Cracks are likely to occur. On the other hand, when the average particle diameter exceeds 10 μm, the strength of the molded body is poor and it is difficult to maintain the flange shape.
【００２９】(b) 成型 成形は、アモルファスシリカ粉末を純水に分散させ、得
られたスラリーを型に注入し、フランジ形状に成型する
鋳込み成型法によって行う。使用するスラリーは、上記
アモルファスシリカ粉末を純水に添加し、超音波分散又
はボールミル混合により調製する。この際、一般に使用
する有機系の結合剤や分散剤を添加する必要がないた
め、得られる不透明石英ガラスは、極めて高純度とな
る。アモルファスシリカ粉末の純水に対する添加量は、
50〜75重量％とするのが好ましい。また、ボールミル混
合の場合には、汚染を避けるため、プラスチック、石英
ガラス、メノウ等からなるのボール及びポットを使用す
るのが好ましい。 (B) Molding is performed by a casting method in which amorphous silica powder is dispersed in pure water, the obtained slurry is poured into a mold, and molded into a flange shape. The slurry to be used is prepared by adding the above-mentioned amorphous silica powder to pure water and ultrasonically dispersing or ball-mill mixing. At this time, since it is not necessary to add a commonly used organic binder or dispersant, the obtained opaque quartz glass has extremely high purity. The amount of amorphous silica powder added to pure water is
It is preferably 50 to 75% by weight. Further, in the case of mixing with a ball mill, it is preferable to use balls and pots made of plastic, quartz glass, agate or the like in order to avoid contamination.
【００３０】また、鋳込み成型に使用する型としては、
石膏型、多孔質プラスチック等からなる吸水性の樹脂型
等が用いられる。樹脂材質としては、エポキシ系及びア
クリル系の樹脂が好ましい。石膏型を使用する場合に
は、Ｃａの含有量が2 〜3 ppmと増加するが、Ｃａはフ
ランジの性能に何等影響を及ぼさず、他の有害な不純物
であるＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｎ
ｉ、Ｃｒ及びＡｌからなる群から選ばれた少なくとも一
個の不純物の含有量が各々1 ppm 以下である不透明石英
ガラスフランジが得られる。多孔質の樹脂型を使用する
場合、得られる不透明石英ガラスフランジは、出発原料
のシリカ粉末と同程度の純度となる。As a mold used for casting,
A gypsum mold, a water-absorbent resin mold made of porous plastic or the like is used. The resin material is preferably an epoxy resin or an acrylic resin. When the gypsum mold is used, the content of Ca increases to 2-3 ppm, but Ca does not affect the performance of the flange at all, and other harmful impurities such as Li, Na, K and Mg, Ti, Fe, Cu, N
An opaque quartz glass flange is obtained in which the content of at least one impurity selected from the group consisting of i, Cr and Al is 1 ppm or less. If a porous resin mold is used, the resulting opaque quartz glass flange will be as pure as the starting silica powder.
【００３１】(C) 焼成 まず、1000〜1400℃で1 〜20時間、仮焼するのが好まし
い。この処理により、成型体組織の均一化が図られ、焼
成による収縮が均一に起こり、極めて寸法精度の良い焼
成体が得られる。 (C) Firing First, calcination is preferably performed at 1000 to 1400 ° C. for 1 to 20 hours. By this treatment, the structure of the molded body is made uniform, shrinkage due to firing occurs uniformly, and a fired body with extremely high dimensional accuracy is obtained.
【００３２】次に、仮焼体を1730〜1850℃、好ましくは
1750〜1800℃で焼成する。1730℃未満、例えば、1600℃
では、気泡の平均径は約13μｍであり、気泡の含有量は
7 ×106 個／cm3 程度であるが、十分な不透明性を確保
することができない。また、1600℃以上1730℃未満で
は、しばしば、焼成体の表面上で結晶化が起こり、表面
の結晶層と内部のガラス層との間の熱膨張係数の違いか
ら、ガラスに割れが生じる恐れがある。一方、1850℃を
超えると、高温粘性による変形のため、フランジの形状
を維持することが困難となる。Next, the calcined body is heated at 1730 to 1850 ° C., preferably
Bake at 1750-1800 ℃. Less than 1730 ℃, for example, 1600 ℃
Then, the average diameter of bubbles is about 13 μm, and the content of bubbles is
Although it is about 7 × 10 6 pieces / cm 3 , sufficient opacity cannot be secured. Further, at 1600 ° C or higher and lower than 1730 ° C, crystallization often occurs on the surface of the fired body, and due to the difference in thermal expansion coefficient between the surface crystal layer and the internal glass layer, glass may be cracked. is there. On the other hand, if the temperature exceeds 1850 ° C, it will be difficult to maintain the shape of the flange due to deformation due to high temperature viscosity.
【００３３】1730〜1850℃の焼成時間は、焼成体のフラ
ンジ形状を維持するため、1 〜数10分が好ましく、特に
5 〜10分が好ましい。例えば、1850℃では5 分である。
また、1400℃からの昇温速度は、300 ℃／hr以上が好ま
しく、特に500 〜700 ℃／hrが好ましい。焼成時の雰囲
気及び圧力は、[1](2)(C) に記載の通りである。The firing time of 1730 to 1850 ° C. is preferably 1 to several tens of minutes in order to maintain the flange shape of the fired body, and particularly,
5 to 10 minutes is preferable. For example, it is 5 minutes at 1850 ℃.
The rate of temperature increase from 1400 ° C is preferably 300 ° C / hr or more, and particularly preferably 500 to 700 ° C / hr. The atmosphere and pressure during firing are as described in [1] (2) (C).
【００３４】[3] 不透明石英ガラス管 (1) 組成及び構造 本発明の不透明石英ガラス管は、上記[1] で記載される
不透明石英ガラスと同じ高純度の不透明石英ガラスから
なる。即ち、その不透明石英ガラス管は、平均径が20〜
40μｍの独立気泡を3 ×106 〜9 ×106 個／cm3 含有
し、100 μｍ以上の径を有する独立気泡が全気泡中に占
める割合が1 ％以下であるとともに、厚さを1mm とした
ときの900nm の波長の光の直線透過率が5 ％以下であ
る。 [3] Opaque quartz glass tube (1) Composition and structure The opaque quartz glass tube of the present invention is made of the same high purity opaque quartz glass as the opaque quartz glass described in [1] above. That is, the opaque quartz glass tube has an average diameter of 20 to
It contains 3 × 10 6 to 9 × 10 6 closed cells of 40 μm / cm 3 , and the ratio of closed cells with a diameter of 100 μm or more to all the bubbles is 1% or less and the thickness is 1 mm. The linear transmittance of light with a wavelength of 900 nm is less than 5%.
【００３５】(2) 製造方法 (a) 出発原料 不透明石英ガラス管を製造に使用する出発原料は、[1]
(2)(a) で記載した高純度アモルファスシリカ粉末と同
じである。即ち、平均粒子径が0.5 〜10μｍであり、好
ましくは3 〜7 μｍである。また、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｆ
ｅ、Ｔｉ、Ａｌからなる群から選ばれた少なくとも一個
の不純物の含有量が各々1 ppm 以下である。 (2) Manufacturing method (a) Starting material The starting material used for manufacturing the opaque quartz glass tube is [1]
(2) The same as the high-purity amorphous silica powder described in (a). That is, the average particle diameter is 0.5 to 10 μm, preferably 3 to 7 μm. In addition, Li, Na, K, F
The content of at least one impurity selected from the group consisting of e, Ti, and Al is 1 ppm or less.
【００３６】(b) 成型 粉末を成型する方法として、鋳込み成型法、冷間静水圧
プレス法、金型プレス法等が挙げられるが、本発明の不
透明石英ガラス管の成型には、アモルファスシリカ粉末
を純水に分散させ、得られたスラリーを多孔質の樹脂型
に注入して成型する鋳込み成型法が好ましい。 (B) As a method for molding the molding powder, a casting molding method, a cold isostatic pressing method, a die pressing method and the like can be mentioned. Amorphous silica powder is used for molding the opaque quartz glass tube of the present invention. It is preferable to use a cast molding method in which is dispersed in pure water and the obtained slurry is poured into a porous resin mold for molding.
【００３７】使用するスラリーは、不透明石英ガラスフ
ランジの場合と同様に、上記アモルファスシリカ粉末を
純水に添加し、超音波分散又はボールミル混合により調
製する。この際、一般に使用する有機系の結合剤や分散
剤を添加する必要がないため、得られる不透明石英ガラ
スは、極めて高い純度となる。アモルファスシリカ粉末
の純水に対する添加量は、50〜75重量％とするのが好ま
しい。また、ボールミル混合の場合には、汚染を避ける
ため、プラスチック、石英ガラス、メノウ等からなるの
ボール及びポットを使用するのが好ましい。The slurry to be used is prepared by adding the above-mentioned amorphous silica powder to pure water and performing ultrasonic dispersion or ball mill mixing, as in the case of the opaque quartz glass flange. At this time, since it is not necessary to add a commonly used organic binder or dispersant, the obtained opaque quartz glass has an extremely high purity. The amount of amorphous silica powder added to pure water is preferably 50 to 75% by weight. Further, in the case of mixing with a ball mill, it is preferable to use balls and pots made of plastic, quartz glass, agate or the like in order to avoid contamination.
【００３８】得られたスラリーを多孔質の円筒形樹脂型
に注ぎ込み、多孔質の型を通して水のみを除去し、シリ
カ粉末層を型に着肉させることにより、シリカ粉末を管
状に成型することができる。また、鋳込み成型に使用す
る型としては、石膏型、多孔質プラスチック等からなる
吸水性の樹脂型等が挙げられる。樹脂材質としては、エ
ポキシ系及びアクリル系の樹脂が好ましい。The obtained slurry is poured into a porous cylindrical resin mold, only water is removed through the porous mold, and the silica powder layer is inked into the mold to mold the silica powder into a tubular shape. it can. Examples of the mold used for the casting include a gypsum mold and a water-absorbent resin mold made of porous plastic or the like. The resin material is preferably an epoxy resin or an acrylic resin.
【００３９】不透明石英ガラス管の成型に使用する装置
の例を図2 に示す。この装置は、外側の多孔質の円筒形
樹脂型11、内側の塩化ビニル樹脂製円筒12、円筒形樹脂
型11の上下面にゴムシール13ａ、13ｂを介してセットさ
れた金属製カバー14ａ、14ｂ、円筒形樹脂型11と塩化ビ
ニル樹脂製円筒12と金属製カバー14ａ、14ｂにより定義
されるキャビティー15、そのキャビティー15の上端部と
連結管16により接続され、キャビティー15の下端部と連
結管17により接続される液溜め18からなる。連結管19か
ら1 〜5 kg／cm2 のガス圧をかけながら、アモルファス
シリカ粉末と純水のみからなるスラリー20が、連結管1
6、17の一方を通じて、液溜め18からキャビティー15に
注ぎ込まれる。シリカ粉末層を型へ着肉した後、金属製
カバー14ａ、14ｂ及びゴムシール13ａ、13ｂをはずし
て、余分なスラリーを排出し、成型体を脱離する。An example of an apparatus used for molding an opaque quartz glass tube is shown in FIG. This device comprises a porous cylindrical resin mold 11 on the outside, a vinyl chloride resin cylinder 12 on the inside, metal covers 14a, 14b set on the upper and lower surfaces of the cylindrical resin mold 11 via rubber seals 13a, 13b, A cavity 15 defined by a cylindrical resin mold 11, a vinyl chloride resin cylinder 12, and metal covers 14a and 14b, the upper end of the cavity 15 is connected by a connecting pipe 16, and the lower end of the cavity 15 is connected. It consists of a reservoir 18 connected by a pipe 17. While applying a gas pressure of 1 to 5 kg / cm 2 from the connecting pipe 19, the slurry 20 composed of only the amorphous silica powder and pure water is connected to the connecting pipe 1.
It is poured into the cavity 15 from the liquid reservoir 18 through one of 6 and 17. After the silica powder layer is inked on the mold, the metal covers 14a and 14b and the rubber seals 13a and 13b are removed, excess slurry is discharged, and the molded body is detached.
【００４０】上記の成型方法において、均一に固化した
成型体を得るために、着肉している間、樹脂型10の上下
を一定時間ごとに逆転するのが好ましい。同一方向に樹
脂型10を固定したまま着肉を行った場合には、得られる
管状成形体の上部の肉厚が下部の肉厚より薄くなる。な
お、樹脂型10の上下を逆転するには、例えば、図2 の連
結管16及び17をコックで止めて、逆流を防ぎながら、樹
脂型10の上下を逆転する。In the above molding method, in order to obtain a uniformly solidified molded body, it is preferable to reverse the upper and lower sides of the resin mold 10 at regular intervals during the inking. When the resin mold 10 is fixed in the same direction and the inking is performed, the thickness of the upper portion of the obtained tubular molded body is smaller than that of the lower portion. In order to turn the resin mold 10 upside down, for example, the connecting pipes 16 and 17 shown in FIG. 2 are stopped by a cock to prevent the backflow, and the resin mold 10 is turned upside down.
【００４１】(c) 焼成 得られた成型体の焼成は次に示す二つの焼成方法が好ま
しい。一つの方法は、酸水素火炎により、1730℃以上、
好ましくは1750〜1800℃で加熱してガラス化する方法で
ある。 (C) Firing The following two firing methods are preferable for firing the obtained molded body. One method is by oxyhydrogen flame, 1730 ℃ or more,
It is preferably a method of vitrification by heating at 1750 to 1800 ° C.
【００４２】この方法において、管状成型体をガラス旋
盤に固定し、回転させながら、火炎を管状成型体の内側
あるいは外側又はその両方から当てるのが好ましい。ガ
ラス旋盤への装着を容易にし、また、火炎による熱衝撃
を和らげるため、1730℃以上で焼成する前に、成型体を
1000〜1400℃で1 〜20時間、仮焼するのが好ましい。In this method, it is preferable that the tubular molded body is fixed to a glass lathe and the flame is applied from inside or outside the tubular molded body or both while rotating. To facilitate mounting on a glass lathe and soften the thermal shock due to the flame, the molded body should be
It is preferable to calcine at 1000 to 1400 ° C for 1 to 20 hours.
【００４３】焼成時間は1 〜120 分が好ましく、特に30
〜60分が好ましい。なお、焼成時間とは、1730℃を越え
てからの保持時間及び昇降温に要する時間の総和であ
る。この方法は、300 mm以上の長いガラス管を製造する
のに適する。The firing time is preferably 1 to 120 minutes, and particularly 30
~ 60 minutes is preferred. The firing time is the sum of the holding time after the temperature exceeds 1730 ° C and the time required for raising and lowering the temperature. This method is suitable for producing long glass tubes of 300 mm or more.
【００４４】もう一つの方法は、成型体を電気炉に入
れ、1730〜1850℃で1 〜数10分、好ましくは5 〜10分間
焼成する方法である。1730℃未満とすると、しばしば仮
焼体の表面上で結晶化が起こり、表面の結晶層と内部の
ガラス層との間の熱膨張係数の相違により、ガラスに割
れが生じる恐れがある。一方、1850℃を超えると、高温
粘性による変形のため、形状を維持するのが困難とな
る。Another method is to put the molded body in an electric furnace and fire at 1730 to 1850 ° C. for 1 to several 10 minutes, preferably 5 to 10 minutes. If the temperature is lower than 1730 ° C, crystallization often occurs on the surface of the calcined body, and the glass may be cracked due to the difference in thermal expansion coefficient between the surface crystal layer and the internal glass layer. On the other hand, when the temperature exceeds 1850 ° C, it becomes difficult to maintain the shape because of deformation due to high temperature viscosity.
【００４５】また、熱衝撃を和らげるため、1730〜1850
℃で焼成する前に、成型体を1000〜1400℃で1 〜20時
間、仮焼するのが好ましい。1400℃から上記焼成温度へ
の昇温速度は、300 ℃／hr以上が好ましく、特に500 〜
700 ℃／hrが好ましい。焼成時の雰囲気及び圧力は、
[1](2)(C) に記載の通りである。この方法は、300 mm以
下の比較的短いガラス管を製造するのに適する。Also, in order to soften thermal shock, 1730 to 1850
It is preferable to calcinate the molded body at 1000 to 1400 ° C for 1 to 20 hours before firing at ℃. The rate of temperature increase from 1400 ° C to the above firing temperature is preferably 300 ° C / hr or more, and particularly 500-
700 ° C / hr is preferred. The atmosphere and pressure during firing are
As described in [1] (2) (C). This method is suitable for producing relatively short glass tubes of 300 mm or less.
【００４６】上記二つの焼成方法のいずれによっても、
成型体内のシリカ粒子間の空隙が独立気泡となる。平均
粒子径が0.5 〜10μｍアモルファスシリカ粉末を使用す
ることにより、その独立気泡の平均径を20〜40μｍの範
囲内に調整することができる。By either of the above two firing methods,
The voids between the silica particles in the molded body become closed cells. By using an amorphous silica powder having an average particle diameter of 0.5 to 10 μm, the average diameter of the closed cells can be adjusted within the range of 20 to 40 μm.
【００４７】本発明を以下の実施例により詳細に説明す
るが、本発明はそれらに何等限定されるものではない。The present invention will be described in detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited thereto.
【００４８】実施例1 平均粒子径3.5 μｍの合成アモルファスシリカ粉末（ケ
イ酸ソーダからＮａ分を除去したケイ酸）を冷間静水圧
プレスで2 ｔの圧力で成型し、外径200 mm、高さ50mmの
円柱状の成型体を作成した。その成型体を電気炉に入
れ、常圧（1 kgf/cm2 ) のＮ2 雰囲気中、常温から300
℃／hrの昇温速度で1800℃まで昇温させ、その温度で5
分間保持して焼成した。放冷後に得られたガラスは、白
色不透明であった。 Example 1 Synthetic amorphous silica powder having an average particle diameter of 3.5 μm (silicic acid obtained by removing Na from sodium silicate) was molded with a cold isostatic press at a pressure of 2 t to obtain an outer diameter of 200 mm and a high pressure. A columnar molded body having a size of 50 mm was prepared. The molded body is put into an electric furnace, and it is heated from room temperature to 300 at normal pressure (1 kgf / cm 2 ) in N 2 atmosphere.
The temperature is raised to 1800 ℃ at a heating rate of ℃ / hr and the temperature is raised to 5
It was held for minutes and baked. The glass obtained after cooling was white and opaque.
【００４９】この不透明石英ガラスについて化学分析を
行い、各種不純物の含有量を測定した。結果を表１に示
す。また、不透明石英ガラス中に含まれる独立気泡の平
均径、含有量、全表面積、100 μｍ以上の径を有するも
のの割合及びかさ密度を測定した。さらに、この不透明
石英ガラスを1 mm及び3 mmの厚さに加工し、900 nmの波
長を有する光を透過させて、その直線透過率を測定し
た。なお、かさ密度はアルキメデス法により測定した。
結果を表2 に示す。The opaque quartz glass was chemically analyzed to measure the content of various impurities. The results are shown in Table 1. Further, the average diameter, content, total surface area, proportion of those having a diameter of 100 μm or more, and bulk density of the closed cells contained in the opaque quartz glass were measured. Furthermore, this opaque quartz glass was processed into a thickness of 1 mm and 3 mm, light having a wavelength of 900 nm was transmitted, and its linear transmittance was measured. The bulk density was measured by the Archimedes method.
The results are shown in Table 2.
【００５０】表1 不純物元素 含有量（ＰＰＭ） Ｌｉ 0.2 Ｎａ 0.9 Ｋ 0.5 Ｔｉ 0.08 Ｖ 0.01 Ｃｒ 0.01 Ｍｎ 0.01 Ｆｅ 0.4 Ｃｏ 0.1 Ｎｉ 0.02 Ｃｕ 0.02 Ｚｎ 0.02 Ａｌ 0.5Table 1 Impurity element content (PPM) Li 0.2 Na 0.9 K 0.5 Ti 0.08 V 0.01 Cr 0.01 Mn 0.01 Fe 0.4 Co 0.1 Ni 0.02 Cu 0.02 Zn 0.02 Al 0.5
【００５１】実施例2 平均粒子径5 μｍの合成アモルファスシリカ粉末を水に
分散混合させ、樹脂製の型を用いて鋳込成型を行い、外
径170 mm、内径 90mm 、高さ 40mm のフランジ形状の成
型体を作成した。その成型体を乾燥させた後電気炉に入
れ、Ｎ2 雰囲気中、常圧（1 kgf/cm2 ）で1100℃の温度
を10時間保持した後、1.3 kgf/cm2 の圧力下、600 ℃／
hrの昇温速度で1800℃まで昇温させ、その温度で5 分間
保持して焼成した。放冷後に得られた石英ガラスは白色
不透明であった。 Example 2 A synthetic amorphous silica powder having an average particle diameter of 5 μm was dispersed and mixed in water and cast-molded using a resin mold, and a flange shape having an outer diameter of 170 mm, an inner diameter of 90 mm and a height of 40 mm was formed. The molded body of was created. After drying the molded body, it was put in an electric furnace and kept at a temperature of 1100 ° C for 10 hours at a normal pressure (1 kgf / cm 2 ) in an N 2 atmosphere, then 600 ° C under a pressure of 1.3 kgf / cm 2. /
The temperature was raised to 1800 ° C at a heating rate of hr, and the temperature was maintained for 5 minutes for firing. The quartz glass obtained after cooling was white and opaque.
【００５２】この不透明石英ガラス中に含まれる独立気
泡の平均径、含有量、全表面積、100 μｍ以上の径を有
するものの割合及びかさ密度を測定するとともに、不透
明石英ガラスを1 mm及び3 mmの厚さに加工し、900 nmの
波長を有する光を透過させて、その直線透過率を測定し
た。結果を表2 に示す。また、この不透明石英ガラスの
気泡径分布を図3 に示す。The average diameter, content, total surface area, proportion of those having a diameter of 100 μm or more and the bulk density of the closed cells contained in the opaque quartz glass were measured, and the opaque quartz glass of 1 mm and 3 mm was measured. The film was processed into a thickness, light having a wavelength of 900 nm was transmitted, and its linear transmittance was measured. The results are shown in Table 2. Figure 3 shows the bubble size distribution of this opaque quartz glass.
【００５３】比較例1 〜2 珪石及び珪砂を原料として電気溶融した市販の不透明石
英ガラス（比較例1 ）、及び珪石、珪砂を原料とし、炭
素を発泡剤として電気溶融した市販の不透明石英ガラス
（比較例2 ）について、各ガラス中に含まれる独立気泡
の平均径、含有量、全表面積、100 μｍ以上の径を有す
るものの割合及びかさ密度を測定するとともに、不透明
石英ガラスを1 mm及び3 mmの厚さに加工し、900 nmの波
長を有する光を透過させて、その直線透過率を測定し
た。結果を表2 に示すとともに、各ガラスの気泡径分布
を図4 及び図5 に示す。 Comparative Examples 1 and 2 Commercially available opaque quartz glass fused with silica stone and silica sand as raw materials (Comparative Example 1), and commercially available opaque quartz glass fused with silica as raw material and carbon as a foaming agent ( For Comparative Example 2), the average diameter, the content, the total surface area, the proportion of those having a diameter of 100 μm or more, and the bulk density of the closed cells contained in each glass were measured, and opaque quartz glass was 1 mm and 3 mm Was processed to a thickness of 100 nm, light having a wavelength of 900 nm was transmitted, and its linear transmittance was measured. The results are shown in Table 2 and the bubble size distribution of each glass is shown in Figs.
【００５４】 表2 特性 実施例1 実施例2 比較例1 比較例2 平均気泡径（μｍ） 28 32 113 74 気泡含有量（個／cm3 ） 6.2×106 5.2×106 7.5×104 2.8×105 気泡の全表面積（cm2 / cm3 ) 180 167 30 49 100 μｍ以上の気泡の割合（％） 0 0 66 22 かさ密度(g/cm 3 ) 1.99 2.08 ─ ─ 直線透過率（％ ） 1mm厚 1 1 55(1) 35 (1) 3mm厚 <1 <1 40 11 注(1) ：計算された値 Table 2 Characteristics Example 1 Example 2 Comparative example 1 Comparative example 2 Average cell diameter (μm) 28 32 113 74 Cell content (cells / cm 3 ) 6.2 × 10 6 5.2 × 10 6 7.5 × 10 4 2.8 × 10 5 Total surface area of bubbles (cm 2 / cm 3 ) 180 167 30 49 Percentage of bubbles with 100 μm or more (%) 0 0 66 22 Bulk density (g / cm 3 ) 1.99 2.08 ─ ─ Linear transmittance (% ) 1mm thickness 1 1 55 (1) 35 (1) 3mm thickness <1 <1 40 11 Note (1): Calculated value
【００５５】表1 から明らかなように、実施例1 の不透
明石英ガラスは高純度である。また、表2 及び図3 〜5
から明らかなように、実施例1 及び2 の不透明石英ガラ
スに含まれる独立気泡は、比較例1 及び2 の不透明石英
ガラスに含まれる独立気泡よりも径が微細で、かつ揃っ
ている。また、独立気泡の含有量が大きく、熱線の直線
透過率が低い。As is clear from Table 1, the opaque quartz glass of Example 1 has high purity. In addition, Table 2 and Figures 3-5
As is clear from the above, the closed cells contained in the opaque quartz glass of Examples 1 and 2 have finer diameters and more uniform diameters than the closed cells contained in the opaque quartz glass of Comparative Examples 1 and 2. In addition, the content of closed cells is large and the linear transmittance of heat rays is low.
【００５６】実施例3 平均粒径5 μｍの合成アモルファスシリカ粉末をケイ酸
ソーダ法により調製した。その不純物濃度を測定したと
ころ、表4 に示す通りであった。このアモルファスシリ
カ粉末2500ｇを純水1250ｇに混合し、超音波を印加しな
がら6 時間撹拌した。得られたスラリ−を樹脂製の型に
注入し、圧力3 kg／cm2 を加えて成型し、内径270 mm、
外径390 mm、高さ40mmのフランジ形状の成型体を作成し
た。その成型体を乾燥させた後、電気炉に入れ、窒素雰
囲気中、常圧（1 kgf/cm2 ) で1100℃で10時間仮焼し
た。次いで、1.3 kgf/cm2 の圧力下で、常温から350 ℃
／hr昇温速度で1800℃まで昇温させ、1 分間保持して焼
成した。放冷後に内径240 mm、外径350 mm、高さ35mmの
フランジ形状の不透明石英ガラスを得た。 Example 3 A synthetic amorphous silica powder having an average particle size of 5 μm was prepared by the sodium silicate method. When the impurity concentration was measured, it was as shown in Table 4. 2500 g of this amorphous silica powder was mixed with 1250 g of pure water and stirred for 6 hours while applying ultrasonic waves. The obtained slurry was poured into a resin mold and pressure 3 kg / cm 2 was applied to mold it.
A flange-shaped molded body with an outer diameter of 390 mm and a height of 40 mm was created. After the molded body was dried, it was placed in an electric furnace and calcined at 1100 ° C. for 10 hours in a nitrogen atmosphere at normal pressure (1 kgf / cm 2 ). Then, from room temperature to 350 ° C under a pressure of 1.3 kgf / cm 2.
The temperature was raised to 1800 ° C at a heating rate of 1 hr and the temperature was maintained for 1 minute for firing. After cooling, a flange-shaped opaque quartz glass having an inner diameter of 240 mm, an outer diameter of 350 mm and a height of 35 mm was obtained.
【００５７】得られた不透明石英ガラスフランジについ
て、化学分析を行い、各不純物の含有量を測定した。結
果を表4 に示す。また、得られた不透明石英ガラスフラ
ンジ中にに含まれる独立気泡の平均径、含有量、全表面
積、100 μｍ以上の径を有するものの割合及びかさ密度
を測定するとともに、不透明石英ガラスを1mm の厚さに
加工し、900nm の波長を有する光を透過させて、その直
線透過率を測定した。結果を表5 に示す。さらに、この
不透明石英ガラスフランジをダイヤモンド砥粒によって
加工し、その加工面の表面粗さを測定し、水晶の電気融
解法により製造された従来品と比較した。この二つの最
大表面粗さ( Ｒmax ) を表3 に示す。The obtained opaque quartz glass flange was subjected to a chemical analysis to measure the content of each impurity. The results are shown in Table 4. In addition, the average diameter, content, total surface area, ratio of those having a diameter of 100 μm or more and the bulk density of the closed cells contained in the obtained opaque quartz glass flange were measured, and the opaque quartz glass with a thickness of 1 mm was measured. Then, light having a wavelength of 900 nm was transmitted, and its linear transmittance was measured. The results are shown in Table 5. Further, this opaque quartz glass flange was machined with diamond abrasive grains, the surface roughness of the machined surface was measured, and it was compared with the conventional product manufactured by the electric melting method of quartz. Table 2 shows the two maximum surface roughnesses (R max ).
【００５８】 表3 実施例3 従来品 最大表面粗さ（Ｒmax ） 14.3 30.8 Table 3 Example 3 Conventional product maximum surface roughness (R max ) 14.3 30.8
【００５９】実施例4 実施例3 と同様のスラリーを石膏型に注入し、常圧で成
型を行ない、内径270mm、外径390mm 、高さ40mmのフラ
ンジ形状の成型体を作成した。得られた成型体をカーボ
ン抵抗加熱炉に入れ、窒素雰囲気中、常圧（1 kgf/c
m2 ）で1150℃で15時間仮焼した後、1.3 kgf/cm2 の圧
力下で、350 ℃／hrの昇温速度で1800℃まで昇温させ、
5 分間保持して焼成した。放冷後に内径250mm 、外径36
0mm 、高さ35mmのフランジ形状の不透明石英ガラスを得
た。 Example 4 The same slurry as in Example 3 was poured into a plaster mold and molded under normal pressure to form a flange-shaped molded body having an inner diameter of 270 mm, an outer diameter of 390 mm and a height of 40 mm. The obtained molded body is put into a carbon resistance heating furnace, and is put under a nitrogen atmosphere at normal pressure (1 kgf / c
After calcining at 1150 ° C for 15 hours at m 2 ), the temperature is raised to 1800 ° C at a heating rate of 350 ° C / hr under a pressure of 1.3 kgf / cm 2 .
It was held for 5 minutes and baked. 250 mm inside diameter and 36 outside diameter after cooling
A flange-shaped opaque quartz glass having a size of 0 mm and a height of 35 mm was obtained.
【００６０】実施例1 と同様に、得られた不透明石英ガ
ラスの化学分析を行った。結果を表4 に示す。また実施
例1 と同様に、得られた不透明石英ガラスフランジ中に
に含まれる独立気泡の平均径、含有量、全表面積、100
μｍ以上の径を有するものの割合及びかさ密度を測定す
るとともに、不透明石英ガラスを1 mmの厚さに加工し、
900 nmの波長を有する光を透過させて、その直線透過率
を測定した。結果を表5 に示す。In the same manner as in Example 1, the obtained opaque quartz glass was chemically analyzed. The results are shown in Table 4. Also in the same manner as in Example 1, the average diameter of the closed cells contained in the obtained opaque quartz glass flange, the content, the total surface area, 100
Measure the proportion and bulk density of those with a diameter of μm or more, and process opaque quartz glass to a thickness of 1 mm,
The linear transmittance was measured by transmitting light having a wavelength of 900 nm. The results are shown in Table 5.
【００６１】 表4 不純物元素の 含有量（ｐｐｍ） シリカ粉末 実施例3 実施例4 Ｌｉ 0.1 <0.1 <0.1 Ｎａ 0.3 0.5 0.5 Ｋ 0.1 0.1 0.1 Ｍｇ 0.1 <0.1 <0.1 Ｃａ 0.1 0.1 2.2 Ｔｉ 0.1 0.1 0.1 Ｆｅ 0.7 0.7 0.7 Ｃｕ <0.1 <0.1 <0.1 Ｎｉ <0.1 <0.1 <0.1 Ｃｒ 0.2 0.2 0.2 Ａｌ 0.8 0.7 0.7 Table 4 Impurity elements Content (ppm) Silica powder Example 3 Example 4 Li 0.1 <0.1 <0.1 Na 0.3 0.5 0.5 K 0.1 0.1 0.1 Mg 0.1 <0.1 <0.1 Ca 0.1 0.1 2.2 Ti 0.1 0.1 0.1 Fe 0.7 0.7 0.7 Cu <0.1 <0.1 <0.1 Ni <0.1 <0.1 <0.1 Cr 0.2 0.2 0.2 Al 0.8 0.7 0.7
【００６２】 表5 特性 実施例3 実施例4 平均気泡径（μｍ） 28 32 気泡含有量（個／cm3 ） 6.2×106 5.2×106 気泡の全表面積（cm2 / cm3 ) 180 167 100 μｍ以上の気泡の割合（％） 0 0 かさ密度(g/cm 3 ) 2.06 2.08 直線透過率（％） 2 2 Table 5 Characteristics Example 3 Example 4 Average cell diameter (μm) 28 32 Cell content (cells / cm 3 ) 6.2 × 10 6 5.2 × 10 6 Total cell surface area (cm 2 / cm 3 ) 180 167 Percentage of bubbles above 100 μm (%) 0 0 Bulk density (g / cm 3 ) 2.06 2.08 Linear transmittance (%) 2 2
【００６３】表4 及び5 より明らかなように、実施例3
及び4 の不透明石英ガラスフランジは高純度であり、ま
た、直線透過率が低く、熱線遮断性に優れている。さら
に、表3 より明らかなように、実施例3 の不透明石英ガ
ラスフランジは、加工面の表面粗さが従来品よりも小さ
い。これは、実施例3 の不透明石英ガラスフランジ中の
気泡が微細な独立気泡を含有するためであると推定され
る。As is clear from Tables 4 and 5, Example 3
The opaque quartz glass flanges of 4 and 4 have high purity, low linear transmittance, and excellent heat ray shielding property. Further, as is clear from Table 3, the opaque quartz glass flange of Example 3 has a surface roughness of the processed surface smaller than that of the conventional product. It is presumed that this is because the bubbles in the opaque quartz glass flange of Example 3 contained fine closed cells.
【００６４】実施例5 実施例3 と同様のスラリーを3 kg／cm2 の圧力を加えな
がら、図2 示す内径230mm 、外径300 mm、高さ300 mmの
樹脂型10のキャビティー15内に注ぎ込み、5 分ごとに上
下を逆転させながら、80分間着肉させた。残ったスラリ
−を排出した後、円筒形状成型体を樹脂型10から脱離
し、外径230 mm、内径214 mm、高さ300 mmの成型体を得
た。 Example 5 The same slurry as in Example 3 was applied to the cavity 15 of the resin mold 10 having an inner diameter of 230 mm, an outer diameter of 300 mm and a height of 300 mm, while applying a pressure of 3 kg / cm 2 . It was poured in, and the meat was inoculated for 80 minutes while turning it upside down every 5 minutes. After discharging the remaining slurry, the cylindrical molded body was detached from the resin mold 10 to obtain a molded body having an outer diameter of 230 mm, an inner diameter of 214 mm and a height of 300 mm.
【００６５】得られた成型体を1100℃で10時間仮焼した
後、この仮焼成体をガラス旋盤に固定し、回転させなが
ら、管の外側に２本、内側に１本セットした酸水素炎バ
−ナ−で40分焼成した。放冷後、外径207 mm、内径192
mm、高さ270 mmの不透明石英ガラス管を得た。The obtained molded body was calcined at 1100 ° C. for 10 hours, and then the calcined body was fixed on a glass lathe, and while rotating, two oxyhydrogen flames were set on the outside of the tube and one on the inside. It was baked for 40 minutes with a burner. After cooling down, outer diameter 207 mm, inner diameter 192
An opaque quartz glass tube having a size of mm and a height of 270 mm was obtained.
【００６６】実施例1 と同様に、得られた不透明石英ガ
ラスの化学分析を行った。結果を表6 に示す。また、比
較例として、市販の不透明石英ガラス管（東芝セラミッ
ク社、Ｔ−１００）の分析値（カタログ値）を表6 に示
す。さらに、実施例1 と同様に、得られた不透明石英ガ
ラス管中にに含まれる独立気泡の平均径、含有量、全表
面積、100 μｍ以上の径を有するものの割合及びかさ密
度を測定するとともに、不透明石英ガラスを1 mmの厚さ
に加工し、900 nmの波長を有する光を透過させて、その
直線透過率を測定した。結果を表7 に示す。As in Example 1, the obtained opaque quartz glass was subjected to chemical analysis. The results are shown in Table 6. As a comparative example, Table 6 shows the analytical values (catalog values) of a commercially available opaque quartz glass tube (T-100, Toshiba Ceramic Co., Ltd.). Further, in the same manner as in Example 1, while measuring the average diameter of the closed cells contained in the obtained opaque quartz glass tube, the content, the total surface area, the proportion of those having a diameter of 100 μm or more and the bulk density, Opaque quartz glass was processed to a thickness of 1 mm, light having a wavelength of 900 nm was transmitted, and its linear transmittance was measured. The results are shown in Table 7.
【００６７】実施例6 実施例3 と同様のスラリ−を円筒形石膏型( 外径200 m
m、内径150 mm、高さ400 mm) に注入し、5 分ごとに上
下を逆転させながら、常圧(1kgf/cm2 ) で60分間着肉さ
せた。残ったスラリ−を排出した後、円筒形状成型体を
円筒形石膏型から脱離し、外径150 mm、内径130 mm、高
さ400 mmの成型体を得た。得られた成型体を1200℃で5
時間仮焼した後、実施例5 と同様に酸水素炎バ−ナ−で
焼成し、外径135 mm、内径117 mm、高さ370 mmの不透明
石英ガラス管を得た。 Example 6 A slurry similar to that in Example 3 was used as a cylindrical gypsum mold (outer diameter 200 m
m, inner diameter 150 mm, height 400 mm), and while inversion upside down every 5 minutes, it was inoculated at normal pressure (1 kgf / cm 2 ) for 60 minutes. After discharging the remaining slurry, the cylindrical molded body was detached from the cylindrical gypsum mold to obtain a molded body having an outer diameter of 150 mm, an inner diameter of 130 mm and a height of 400 mm. The obtained molded body is 5 at 1200 ℃
After calcination for a period of time, it was fired with an oxyhydrogen flame burner in the same manner as in Example 5 to obtain an opaque quartz glass tube having an outer diameter of 135 mm, an inner diameter of 117 mm and a height of 370 mm.
【００６８】実施例1 と同様に、得られた不透明石英ガ
ラス管の化学分析を行った。結果を表6 に示す。さら
に、実施例1 と同様に、得られた不透明石英ガラス管中
にに含まれる独立気泡の平均径、含有量、全表面積、10
0 μｍ以上の径を有するものの割合及びかさ密度を測定
するとともに、不透明石英ガラスを1 mmの厚さに加工
し、900 nmの波長を有する光を透過させて、その直線透
過率を測定した。結果を表7 に示す。As in Example 1, the obtained opaque quartz glass tube was subjected to chemical analysis. The results are shown in Table 6. Further, in the same manner as in Example 1, the average diameter of the closed cells contained in the opaque quartz glass tube obtained, the content, the total surface area, 10
The proportion and bulk density of those having a diameter of 0 μm or more were measured, and opaque quartz glass was processed to a thickness of 1 mm, light having a wavelength of 900 nm was transmitted, and its linear transmittance was measured. The results are shown in Table 7.
【００６９】実施例７ 平均粒径3 μｍの合成アモルファスシリカ粉末をケイ酸
ソーダ法により調製した。このアモルファスシリカ粉末
2500ｇを純水1250ｇに混合し、超音波を印加しながら6
時間撹拌した。得られたスラリ−を円筒形石膏型( 外径
400 mm、内径360 mm、高さ100 mm) に注入し、5 分ごと
に上下を逆転させながら、常圧(1kgf/cm2 ) で60分間着
肉させた。残ったスラリ−を排出した後、円筒形状成型
体を円筒形石膏型から脱離し、外径360 mm、内径340 m
m、高さ100 mmの成型体を得た。 Example 7 A synthetic amorphous silica powder having an average particle size of 3 μm was prepared by the sodium silicate method. This amorphous silica powder
Mix 2500g with 1250g of pure water, and apply ultrasonic waves.
Stirred for hours. The obtained slurry was put into a cylindrical gypsum mold (outer diameter
400 mm, inner diameter 360 mm, height 100 mm) was injected, and it was inked at normal pressure (1 kgf / cm 2 ) for 60 minutes while turning upside down every 5 minutes. After discharging the remaining slurry, the cylindrical molded body was detached from the cylindrical plaster mold, and the outer diameter was 360 mm and the inner diameter was 340 m.
A molded body of m and 100 mm in height was obtained.
【００７０】得られた成型体をカ−ボン抵抗加熱炉に入
れ、窒素雰囲気中で、1150℃、15時間焼成した。そのま
ま350 ℃／hrの昇温速度で1800℃に昇温した後、１分保
持した。炉冷後、外径324 mm、内径306 mm、高さ90mmの
不透明石英ガラス管を得た。The obtained molded body was placed in a carbon resistance heating furnace and fired in a nitrogen atmosphere at 1150 ° C. for 15 hours. The temperature was raised to 1800 ° C. at a temperature rising rate of 350 ° C./hr and then held for 1 minute. After furnace cooling, an opaque quartz glass tube having an outer diameter of 324 mm, an inner diameter of 306 mm and a height of 90 mm was obtained.
【００７１】実施例1 と同様に、得られた不透明石英ガ
ラス管の化学分析を行った。結果を表6 に示す。さら
に、実施例1 と同様に、得られた不透明石英ガラス管中
にに含まれる独立気泡の平均径、含有量、全表面積、10
0 μｍ以上の径を有するものの割合及びかさ密度を測定
するとともに、不透明石英ガラスを1 mmの厚さに加工
し、900 nmの波長を有する光を透過させて、その直線透
過率を測定した。結果を表7 に示す。As in Example 1, the obtained opaque quartz glass tube was chemically analyzed. The results are shown in Table 6. Further, in the same manner as in Example 1, the average diameter of the closed cells contained in the opaque quartz glass tube obtained, the content, the total surface area, 10
The proportion and bulk density of those having a diameter of 0 μm or more were measured, and opaque quartz glass was processed to a thickness of 1 mm, light having a wavelength of 900 nm was transmitted, and its linear transmittance was measured. The results are shown in Table 7.
【００７２】 表6 不純物元素の 含有量（ｐｐｍ） シリカ粉末 実施例5 実施例6 実施例7 市販品 (1) Ｌｉ 0.1 <0.1 <0.1 <0.1 ─ Ｎａ 0.3 0.5 0.5 0.5 15 Ｋ 0.1 0.1 0.1 0.1 15 Ｍｇ 0.1 <0.1 <0.1 <0.1 ─ Ｃａ 0.1 0.1 2.2 2.8 ─ Ｔｉ 0.1 0.1 0.1 0.1 ─ Ｆｅ 0.7 0.7 0.7 0.7 30 Ｃｕ <0.1 <0.1 <0.1 <0.1 ─ Ｎｉ <0.1 <0.1 <0.1 <0.1 ─ Ｃｒ 0.2 0.2 0.2 0.2 ─ Ａｌ 0.8 0.7 0.7 0.7 130 注(1) ：カタログ値 Table 6 Content of Impurity Elements (ppm) Silica Powder Example 5 Example 6 Example 7 Commercial Product (1) Li 0.1 <0.1 <0.1 <0.1 ─ Na 0.3 0.5 0.5 0.5 15 K 0.1 0.1 0.1 0.1 15 Mg 0.1 <0.1 <0.1 <0.1 --Ca 0.1 0.1 2.2 2.8 --Ti 0.1 0.1 0.1 0.1 --Fe 0.7 0.7 0.7 0.7 30 Cu <0.1 <0.1 <0.1 <0.1 --Ni <0.1 <0.1 <0.1 <0.1 --Cr 0.2 0.2 0.2 0.2 ─ Al 0.8 0.7 0.7 0.7 130 Note (1): Catalog value
【００７３】 表7 特性 実施例5 実施例6 実施例7 平均気泡径（μｍ） 28 32 33 気泡含有量（個／cm3 ） 6.2×106 5.2×106 3.8×106 気泡の全表面積（cm2 / cm3 ) 180 167 150 100 μｍ以上の気泡の割合（％） 0 0 0 かさ密度(g/cm 3 ) 2.06 2.08 2.08 直線透過率（％） 2 2 4 Table 7 Properties Example 5 Example 6 Example 7 Average cell diameter (μm) 28 32 33 Cell content (cells / cm 3 ) 6.2 × 10 6 5.2 × 10 6 3.8 × 10 6 Total cell surface area ( cm 2 / cm 3 ) 180 167 150 Proportion of bubbles above 100 μm (%) 0 0 0 Bulk density (g / cm 3 ) 2.06 2.08 2.08 Linear transmittance (%) 2 2 4
【００７４】表6 及び7 より明らかなように、実施例5
、6 及び7 の不透明石英ガラス管は高純度であり、ま
た、直線透過率が低く、熱線遮断性に優れている。As is clear from Tables 6 and 7, Example 5
The opaque quartz glass tubes of Nos. 6, 6 and 7 have high purity, low linear transmittance, and excellent heat-ray shielding property.
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の不透明石
英ガラスは、微細な気泡を多量に含有するため、熱線遮
断性に優れており、かつ純度が高いため、特に半導体製
造分野で使用される各種の炉芯管、治具類及びベルジャ
ー等の容器類、例えば、シリコンウェーハ処理用の炉芯
管やそのフランジ部、断熱フィン、薬液精製筒及びシリ
コン溶解用ルツボ等の構成材料として好適である。ま
た、蛍光体等の各種粉体を焼成する容器や、熱線反射板
の分野においても使用することができる。特に、このよ
うな不透明石英ガラスからなるフランジは、微細な独立
気泡を含有するため、従来の問題点( シール面が研磨さ
れている為に、洗浄処理等の際に、シール面に露出して
いる気泡が削られ、フランジのシール面が一部崩壊する
という問題) がなく、加工面の平滑性が良い。さらに、
フランジ形状の粉末成型体を焼成する本発明の製造方法
は、従来の方法と比較して、大幅に加工工程が省略さ
れ、加工コストを著しく削減することができる。As described above in detail, since the opaque quartz glass of the present invention contains a large amount of fine bubbles, it has excellent heat ray-shielding properties and high purity, and thus is particularly used in the semiconductor manufacturing field. Suitable for various furnace core pipes, containers such as jigs and bell jars, for example, silicon wafer processing furnace core pipes and their flanges, heat-insulating fins, chemical liquid purification tubes, and crucibles for melting silicon. Is. It can also be used in the field of containers for burning various powders such as phosphors and heat ray reflectors. In particular, such a flange made of opaque quartz glass contains fine closed cells, which is a problem in the past (because the sealing surface is polished, it is not exposed to the sealing surface during cleaning processing, etc. There is no problem that air bubbles are scraped off and the sealing surface of the flange partly collapses), and the processed surface has good smoothness. further,
The manufacturing method of the present invention, in which a flange-shaped powder compact is fired, can significantly reduce the processing cost by omitting the processing steps, as compared with the conventional method.
【図1 】従来の半導体ウェーハ熱処理装置の断面図であ
る。FIG. 1 is a cross-sectional view of a conventional semiconductor wafer heat treatment apparatus.
【図2 】本発明の石英ガラス管の製造に用いる成型装置
の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of a molding apparatus used for manufacturing the quartz glass tube of the present invention.
【図3 】実施例2 の不透明石英ガラスの気泡径分布を示
すグラフである。FIG. 3 is a graph showing the bubble size distribution of the opaque quartz glass of Example 2.
【図4 】比較例1 の不透明石英ガラスの気泡径分布を示
すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the bubble size distribution of the opaque quartz glass of Comparative Example 1.
【図5 】比較例2 の不透明石英ガラスの気泡径分布を示
すグラフである。FIG. 5 is a graph showing the bubble size distribution of the opaque quartz glass of Comparative Example 2.
1 ヒーター 2 炉芯管 21 フランジ 3 半導体ウェーハ 4 支持ボート 5 保温台 6 基板 7 シールリング 11 円筒形樹脂型 12 塩化ビニル製円筒 13a ゴムシール 13b ゴムシール 14a 金属製カバー 14b 金属製カバー 15 キャビティー 16 連結管 17 連結管 18 液溜め 19 連結管 20 スラリー 1 Heater 2 Furnace core tube 21 Flange 3 Semiconductor wafer 4 Support boat 5 Heat insulation table 6 Substrate 7 Seal ring 11 Cylindrical resin mold 12 Vinyl chloride cylinder 13a Rubber seal 13b Rubber seal 14a Metal cover 14b Metal cover 15 Cavity 16 Connection pipe 17 Connection pipe 18 Liquid reservoir 19 Connection pipe 20 Slurry
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長田 裕也 茨城県土浦市富士崎一丁目18番７号−803 (72)発明者 阿部 恵美子 山形県山形市鈴川町三丁目16番24号 (72)発明者 菊池 義一 山形県寒河江市大字寒河江字鶴田43−７ (72)発明者 船越 良晴 山形県山形市小立四丁目17番17号 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yuya Nagata 1-18-7 Fujisaki, Tsuchiura-shi, Ibaraki-803 (803) Inventor Emiko Abe 3-16-24, Suzukawa-cho, Yamagata-shi, Yamagata (72) Invention Kikuchi Yoshikazu Yamagata Prefectural Sagae City Oita 43 Sagae Tsuruta 43-7 (72) Inventor Yoshiharu Funakoshi 4-17-17 Kodachi Yamagata City Yamagata Prefecture
Claims (13)
6 〜9 ×106 個／cm3 含有し、100 μｍ以上の径を有す
る独立気泡が全気泡中に占める割合が1 ％以下であると
ともに、厚さを1mm としたときの900nm の波長の光の直
線透過率が5 ％以下であることを特徴とする高純度不透
明石英ガラス。1. Closed cells having an average diameter of 20-40 μm are 3 × 10.
Light with a wavelength of 900 nm when containing 6 to 9 × 10 6 cells / cm 3 and the proportion of closed cells with a diameter of 100 μm or more in all bubbles is 1% or less and the thickness is 1 mm. The high-purity opaque quartz glass is characterized by having a linear transmittance of 5% or less.
スにおいて、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｃ
ｕ、Ｎｉ、Ｃｒ及びＡｌからなる群から選ばれた少なく
とも一個の不純物の含有量が各々1 ppm 以下であること
を特徴とする高純度不透明石英ガラス。2. The high-purity opaque quartz glass according to claim 1, wherein Li, Na, K, Mg, Ti, Fe and C are used.
A high-purity opaque quartz glass, wherein the content of at least one impurity selected from the group consisting of u, Ni, Cr, and Al is 1 ppm or less.
スを製造する方法において、平均粒子径が0.5 〜10μｍ
の粒子であり、かつＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｆｅ、Ｔｉ及びＡ
ｌからなる群から選ばれた少なくとも一個の不純物の含
有量が各々1 ppm以下である高純度アモルファスシリカ
粉末を原料とし、前記粉末を成型した後、得られた成型
体を1730〜1850℃で焼成することを特徴とする方法。3. The method for producing a high-purity opaque quartz glass according to claim 1, wherein the average particle size is 0.5 to 10 μm.
Particles of Li, Na, K, Fe, Ti and A
The high-purity amorphous silica powder having a content of at least one impurity selected from the group consisting of 1 ppm or less is used as a raw material, the powder is molded, and the obtained molded body is fired at 1730 to 1850 ° C. A method characterized by:
スからなる不透明石英ガラスフランジ。4. An opaque quartz glass flange made of the high-purity opaque quartz glass according to claim 1.
スフランジを製造する方法において、平均粒子径が0.5
〜10μｍの粒子であり、かつＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｆｅ、Ｔ
ｉ及びＡｌのからなる群から選ばれた少なくとも一個の
不純物の含有量が各々1 ppm 以下である高純度アモルフ
ァスシリカ粉末を原料とし、前記粉末をフランジ形状に
成型した後、得られた成型体を1730〜1850℃で焼成する
ことを特徴とする方法。5. The method for producing a high-purity opaque quartz glass flange according to claim 4, wherein the average particle size is 0.5.
~ 10 μm particles, and Li, Na, K, Fe, T
A high-purity amorphous silica powder having a content of at least one impurity selected from the group consisting of i and Al of 1 ppm or less is used as a raw material, the powder is molded into a flange shape, and the obtained molded body is obtained. A method characterized by firing at 1730 to 1850 ° C.
ンジを製造する方法において、前記アモルファスシリカ
粉末と水のみからなり、有機系の結合剤及び分散剤を全
く含まないスラリーを吸水性のある型に流し込むことに
より、フランジ形状成型体を得ることを特徴とする方
法。6. The method for producing an opaque quartz glass flange according to claim 5, wherein the slurry is made of only the amorphous silica powder and water and does not contain any organic binder and dispersant. A method for producing a flange-shaped molded body by pouring into a flange.
ンジを製造する方法において、1730〜1850℃で焼成を行
う前に、粉末成型体をあらかじめ1000〜1400℃で一定時
間仮焼することを特徴とする方法。7. The method for producing an opaque quartz glass flange according to claim 5, wherein the powder compact is preliminarily calcined at 1000 to 1400 ° C. for a certain period of time before firing at 1730 to 1850 ° C. And how to.
スからなる不透明石英ガラス管。8. An opaque quartz glass tube made of the high-purity opaque quartz glass according to claim 1.
製造する方法において、平均粒子径が0.5 〜10μｍの粒
子であり、かつＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｆｅ、Ｔｉ及びＡｌか
らなる群から選ばれた少なくとも一個の不純物の含有量
が各々1 ppm 以下である高純度アモルファスシリカ粉末
を原料とし、前記粉末を管状に成型した後、得られた成
型体を電気炉又は火炎を熱源として、1730℃以上で焼成
することを特徴とする方法。9. The method for producing an opaque quartz glass tube according to claim 8, wherein the particles have an average particle diameter of 0.5 to 10 μm and are selected from the group consisting of Li, Na, K, Fe, Ti and Al. The content of at least one of the impurities was 1 ppm or less each of high-purity amorphous silica powder as a raw material, and after molding the powder into a tubular shape, the obtained molded body was used as an electric furnace or flame as a heat source, 1730 ° C. A method characterized by firing as described above.
を製造する方法において、前記アモルファスシリカ粉末
と水のみからなるスラリーを円筒形状の型に入れ、型に
着肉させた後、型内の余分なスラリーを排出し、管状成
型体を得ることを特徴とする方法。10. The method for producing an opaque quartz glass tube according to claim 9, wherein the slurry consisting of the amorphous silica powder and water alone is put into a cylindrical mold, and the mold is made A method characterized in that a tubular molded body is obtained by discharging excess slurry.
管を製造する方法において、スラリーを充填した円筒形
状の型を立てて、一定時間ごとに上下を逆転させること
により、着肉を均一に行うことを特徴とする方法。11. The method for producing an opaque quartz glass tube according to claim 10, wherein a slurry-filled cylindrical mold is erected and turned upside down at regular time intervals to achieve uniform inking. A method characterized by the following.
を製造する方法において、1730℃以上で焼成する前に、
粉末成型体をあらかじめ1000〜1400℃で一定時間仮焼す
ることを特徴とする方法。12. The method for producing an opaque quartz glass tube according to claim 9, before firing at 1730 ° C. or higher,
A method characterized by preliminarily calcining a powder compact at 1000 to 1400 ° C for a certain period of time.
を製造する方法において、火炎を熱源として焼成するに
あたり、粉末成型体を旋盤等の回転装置に設置し、管を
回転させながら、管の外側あるいは内側又はその両方か
ら酸水素炎を当て、焼成することを特徴とする方法。13. The method for producing an opaque quartz glass tube according to claim 9, wherein the powder molded body is installed in a rotating device such as a lathe when firing with a flame as a heat source and the tube is rotated. A method characterized by applying an oxyhydrogen flame from the outside or inside or both, and firing.
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