JPS62113729A - 石英ガラスの製造方法 - Google Patents

石英ガラスの製造方法

Info

Publication number
JPS62113729A
JPS62113729A JP25524085A JP25524085A JPS62113729A JP S62113729 A JPS62113729 A JP S62113729A JP 25524085 A JP25524085 A JP 25524085A JP 25524085 A JP25524085 A JP 25524085A JP S62113729 A JPS62113729 A JP S62113729A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
quartz glass
glass
cristobalite
compound
heating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP25524085A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH066494B2 (ja
Inventor
Katsuhiko Kenmochi
克彦 剣持
Toshikatsu Matsutani
松谷 利勝
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shin Etsu Quartz Products Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Quartz Products Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shin Etsu Quartz Products Co Ltd filed Critical Shin Etsu Quartz Products Co Ltd
Priority to JP60255240A priority Critical patent/JPH066494B2/ja
Publication of JPS62113729A publication Critical patent/JPS62113729A/ja
Publication of JPH066494B2 publication Critical patent/JPH066494B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B19/00Other methods of shaping glass
    • C03B19/14Other methods of shaping glass by gas- or vapour- phase reaction processes
    • C03B19/1453Thermal after-treatment of the shaped article, e.g. dehydrating, consolidating, sintering
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B19/00Other methods of shaping glass
    • C03B19/14Other methods of shaping glass by gas- or vapour- phase reaction processes
    • C03B19/1415Reactant delivery systems
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B32/00Thermal after-treatment of glass products not provided for in groups C03B19/00, C03B25/00 - C03B31/00 or C03B37/00, e.g. crystallisation, eliminating gas inclusions or other impurities; Hot-pressing vitrified, non-porous, shaped glass products
    • C03B32/02Thermal crystallisation, e.g. for crystallising glass bodies into glass-ceramic articles
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2207/00Glass deposition burners
    • C03B2207/30For glass precursor of non-standard type, e.g. solid SiH3F
    • C03B2207/32Non-halide

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Glass Melting And Manufacturing (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)

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) 本発明は石英ガラスの製造方法、特に半導体製造用治具
として有用とされる高純度の石英ガラスを製造する方法
に関するものである。
(従来の技術) 石英ガラスについては天然に産出する水晶を高温に加熱
してガラス化させた天然石英ガラスと四塩化けい素のよ
うなけい素化合物を酸水素炎やプラズマ炎で酸化させて
ガラス状の二酸化けい素として析出堆積させてなる合成
石英ガラスとに大別される。
しかして、この天然石英ガラスは耐熱性と高純度を兼ね
そなえた材料として半導体製造用冶具に広く使用さ九て
いる6他方1合成石英ガラスは、アワや異物をほとんど
含まず、天然石英ガラスより以上に透光性に秀れている
ことのため、光通信用ファイバ、フォトマスク基板、そ
の他レンズやプリズムのような光学部品用として使用さ
れている。
近年半導体製造用の治具や試薬の高純度化が進められて
いるが、その一つとして石英ガラスの高純度化の要求が
高まっている。半導体毒となる元素すなわち金属元素の
含有量は石英ガラスの方が天然ガラスに比較して格段に
少ないことは広く知られている。しかしながら、合成石
英ガラスの多くは水素(OH基として)、塩素、ふっ素
あるいは酸素欠陥のような半導体毒ではないが耐熱性を
劣化させる効果の大きい不純物や構造欠陥を多量に含ん
でいるため、半導体工業用治具、特に熱処理用治具には
ほとんど用いられていない。
従って、半導体工業用高純度石英ガラスとしては、選別
と純化によって高純度化された天然石英ガラスが主流で
ある。その半導体毒含有量は旧来の数分の−から数十分
の−になってはいるものの合成石英ガラスのそれに較べ
ると依然として極めて多いと云わざるを得ない。
光通信用に用いられている無水合成石英ガラスのいくつ
か、例えば塩素で脱水処理したVAD法による合成石英
ガラスは半導体工業用として使用するに足る耐熱性を持
っているが、コストが高いこと及び低い生産性のために
実用化されるに至っていない。
(発明の構成) 本発明は、半導体工業用、特に熱処理用治具として最適
な、飛躍的に純度が向上し、同時に天然石英ガラスと同
等な耐熱性を有する合成石英ガラスの製造方法に関する
ものであり、これはけい素化合物を気相で酸化させて酸
化けい素をガラス状に堆積させた後に結晶化させ、つい
でこれを高温に加熱してガラス化することを特徴とする
ものである。
すなわち本発明者らは半導体毒含有量が少なく。
高温粘性も高い合成石英ガラスの安価で量産性のある製
造方法について種々検討した結果、けい素化合物の酸化
で得た二酸化けい素を結晶化させてからガラス化すれば
この目的が達成されることを見出すと共に、この結晶化
についてはアルカリ化合物を用いて二酸化けい素をクリ
ストバライト化することがよく、これをガラス化するに
先だって、ハロゲンガスまたはハロゲン化水素とハロゲ
ンガスの混合気流中で加熱するとアルカリ化剤の除去が
容易にかつ完全に行えるし、これから得られた石英ガラ
スは良好な耐熱性を有するということを確認し、この方
法におけるけい素化合物の酸化方法、二酸化けい素の結
晶化方法、そのガラス化方法についての研究を進めて本
発明を完成させた。
本発明方法はまず、けい素化合物を気相で酸化させて二
酸化けい素を生成させるのであるが、この工程は公知の
方法で行えばよい。したがって。
これは一般式RnS x X 4−nで示され、Rは水
素原子または一価炭化水素基、Xはハロゲン原子やアル
コキシ基、nは0または1〜4の整数とされるSiH4
、H5iC1,,5iC14、CH,5iC1,、Sj
 (OCR,)4、CH35i (OCR,)、などで
例示される各種シラン類をガス化し、これを酸水素炎、
プラズマ炎などの火炎中で燃焼させて、その加水分解反
応と共に熱酸化反応させるようにすればよい。 このよ
うにして得られる二酸化けい素は従来法では石英ガラス
、炭素などで作られた耐熱性基体上に直接堆積させた後
に溶融処理によって透明石英ガラス体とされていたので
あるが1本発明の方法ではこの二酸化けい素を一度結晶
体することが必要とされる。
二酸化けい素の常圧での安定結晶相は、水晶(870℃
以下)、トリジマイト(870℃〜1.470℃)、ク
リストバライト(1,470〜1.713℃)であり他
に高圧相としてキースタイトなどが知られている。それ
ぞれの相が安定である温度、圧力条件を設定すれば、す
べての石英ガラスはその結晶相に変態するわけであるが
、本発明の目的には石英ガラスからクリストバライトへ
の変態を用いるのが最も好ましい。なぜならば、この変
態は常圧で生ずる最も変態速度の速いものであるからで
ある。
クリストバライトの安定存在温度範囲である1、470
’C〜1,713℃の間で減圧にしたり、雰囲気をN2
、Ar、H,、H,Oなど種々工夫することによって、
例えば50時間で約1m厚(1,550℃にて)のクリ
ストバライ1−を石英ガラス表面に生成させることが出
来る。この方法は本発明の目的を達成するに充分なもの
ではあるが、工業的に量産する方法としては処理温度が
1.550℃と高温であって設備費が大きく、反応時間
も長いので最適な方法ではない。
本発明者らは石英ガラスを単に加熱するのではなく、加
熱雰囲気としてアルカリ化合物のような結晶化促進剤を
添加すると、1,100〜1.200’Cといった工業
炉で手軽に得られる温度領域で、しかもよりすみやかに
結晶化が起るとの知見をもとにし、この量産技術として
よりすぐれたプロセスを考案し、例えば直径21111
の石英ガラス棒に1%NaOH水溶液を塗布して乾燥し
、これを1,200℃にて12時間加熱するとこのもの
は完全にクリストバライトへと結晶化した。
しかしこの結晶は結晶化促進剤としてのアルカリ元素で
汚染されているので、これを除去するためにはHF、H
CQ、HNO3のような酸で洗浄する方法や、清浄空気
中で1,200℃程度に加熱する方法等によってもよい
が、ハロゲンガス気流中またはハロゲンガスとハロゲン
化水素ガスの混合気流中で、例えば1,100℃で10
時間加熱する方法がよく、これによれば、残存する結晶
化促進剤をQ、05PPffl以下にまで低下させるこ
とができるという有利性も与えられる。
本発明の方法はこのような方法で得られた二酸化けい素
の結晶体をついで高温で処理してガラス化して目的とす
る石英ガラスとするのであるが、これは例えばこの結晶
体をクリストバライトの融点1,713℃以上の温度で
加熱すればよく、これには酸水素炎で加熱するか電気溶
解とすればよい、 本発明の方法は上記したようにけい
素化合物の酸化処理で作成した酸化けい素を一度結晶化
させ、これを熱溶融してガラス化して合成石英ガラスを
得るものであるが、これによれば熱溶融によるガラス化
に先立って酸化けい素が結晶化され、この時、はとんど
化学量論組成の結晶となり、構造欠陥が除かれ通常の合
成石英ガラスに含まれるOH基、塩素、ふっ素のような
粘度低下に寄与する不純物が排出されてしまうため、こ
れから製造された石英ガラスは高粘度のものとなるが、
始発材としてのけい素化合物が蒸溜などによって高純度
のものとして提供されるので、アルカリ化剤を前述のよ
うな方法で除去をした後は、従来にない高純度と耐熱性
を兼ねそなえた、半導体製造用治具として最適の石英ガ
ラスが得られる結果となる。
つぎに本発明の実施例をあげる。
実施例 蒸溜精製をした四塩化けい素を収容した蒸発器内にキャ
リヤーガスとしてのアルゴンガスを吹き込んでアルゴン
ガス2ONQlh中に100g/hの四塩化けい素を含
む原料ガスを作り、これを酸水素火炎中で燃焼させ、こ
−に発生した多孔質シリカ焼結体を合成石英ガラス製の
基板上に堆積させ、このものをlXl0−”)−ルの真
空度で1.100℃に2時間加熱し、さらに1,550
℃に加熱して直径50mm、長さ5001mの合成ガラ
スインゴット(試料1)を作った。
ついでこの合成石英ガラスインゴットを酸水素炎で加熱
して直径2mに延伸してから長さ100Iに切断したの
ち、これを1%のNaOH水溶液に浸漬してから水を切
って120℃の乾燥炉中で乾燥し、この500本を1バ
ツチとして炭化けい素炉芯管を備えた横型円筒炉内で1
,200℃で12時間加熱し、加熱終了後に炉冷したと
ころ、炭化けい素炉芯管中にクリストバライトの粗い結
晶が得られたので、このクリストバライトを石英ガラス
乳鉢を用いて軽く粉砕したところ、このものは容易に粉
砕されたのでナイロン製の100メツシユの篩で粗い粉
を取り除いて1バッチ当り約470gのクリストバライ
ト粉を得た。
このクリストバライト粉についてはクリストバライト化
するために添加したN a OHを除去するために、こ
れを石英ガラス製の炉芯管に収容し、こへに塩素ガスと
塩素水素ガスとの1対4モル比のガスを2ONQ/hの
速度で流通させ、炉芯管を15分に1回転するように回
転させながら1.100℃に10時間加熱して純化させ
た。
つぎにこのクリストバライト粉を酸水素火炎中に供給し
てガラス化し、直径20+nm、長さ20 +m+の合
成石英ガラス塊(試料2)とする(云わゆるベルタイ法
)と共に、このクリストバライト粉を高純度グラファイ
トルツボ中に入れグラファイトヒーターを設けた真空炉
中で10−’トル、最高温度2.OOO’Cで溶融し、
直径301ff4、高す20mの合成石英ガラス塊(試
料3)とした。
ついで上記で得た試料1〜3および別途に天然水晶を酸
水素炎で溶融して得た天然石英ガラス捧(試料4)およ
び天然水晶を真空電気溶融して得た天然石英ガラス捧(
試料5)ならびに光学部品用として市販されている天然
石英ガラス(試料6)について、それぞれ物性と純度を
調べたところ、つぎの第1表に示したとおりの結果が得
られた。
第   1   表 ■0[1基含量・・・赤外線透過率で測定(ppm)■
Na含有量・・・火炎原子吸光光度法で測定(ppm)
■AQ含有量・・・フレームレス原子吸光光度法で測定
(ppo+) ■粒状構造・・・点光源投影法によりam■脈理・・・
・・・・・・ ■粘度・・・・・・・・・1 、250℃における粘度
をビームベンディング法で測定 第1表でみるように、実施例2および3は、純度および
耐熱性を兼ねそなえた、半4体工業用として最適の材料
である。また、予期せざることに。
同様の手法で製造した天然石英ガラスと比較すると(2
と4及び3と5)本発明による製造方法では粒状構造や
脈理のような光学的欠陥も少なくなっている。
ここで述へた実施例では、合成石英ガラスを、後に別の
工程でアルカリ化剤を用いて結晶化させたが、けい素化
合物から二酸化けい素にする工程でアルカリ化剤を添加
しても、同様の結果となった。すなわち1合成石英ガラ
スを製造する反応容器内に、0.5%塩化す1−リウム
水溶液をN2ガスで噴霧しながら堆積させた合成石英ガ
ラスは、冷却中に一部クリストパライト化し、その後1
.200℃で10時間加熱することによって、はとんど
完全にクリストバライト化した。これを原料として前記
実施例と同様の方法で試作した合成石英ガラスの純度と
物性は実施例の場合と同等のものであった。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、けい素化合物を気相で酸化させて酸化けい素をガラ
    ス状に堆積させた後に結晶化させ、ついで、これを高温
    に加熱してガラス化することを特徴とする石英ガラスの
    製造方法。 2、けい素化合物の気相酸化を酸水素炎で行い、堆積さ
    れた石英ガラスをアルカリ化合物の作用でクリストバラ
    イト結晶とし、ついでこれを高温に加熱してガラス化す
    る特許請求の範囲第1項記載の石英ガラスの製造方法。 3、クリストバライト結晶中のアルカリ成分をハロゲン
    化合物として揮発させる特許請求の範囲第2項記載の石
    英ガラスの製造方法。 4、アルカリ化合物の添加を、けい素化合物を気相で酸
    化させる時に、同時に行う特許請求の範囲第2項記載の
    石英ガラスの製造方法。
JP60255240A 1985-11-14 1985-11-14 石英ガラスの製造方法 Expired - Lifetime JPH066494B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60255240A JPH066494B2 (ja) 1985-11-14 1985-11-14 石英ガラスの製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60255240A JPH066494B2 (ja) 1985-11-14 1985-11-14 石英ガラスの製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS62113729A true JPS62113729A (ja) 1987-05-25
JPH066494B2 JPH066494B2 (ja) 1994-01-26

Family

ID=17275980

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60255240A Expired - Lifetime JPH066494B2 (ja) 1985-11-14 1985-11-14 石英ガラスの製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH066494B2 (ja)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4869794A (ja) * 1971-12-24 1973-09-21
JPS5439847A (en) * 1977-09-05 1979-03-27 Hitachi Ltd Relay
JPS59213612A (ja) * 1983-05-13 1984-12-03 モスコフスキイ・ゴスダルストヴエニイ・ユニヴエルシテツト・イメニ・エム・ヴイ・ロモノソヴア 微細結晶α−石英の製造法
JPS60186412A (ja) * 1984-03-05 1985-09-21 Onoda Cement Co Ltd クリストバライトの製造方法
JPS6230633A (ja) * 1985-08-02 1987-02-09 Nippon Sanso Kk ガラスの製造法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4869794A (ja) * 1971-12-24 1973-09-21
JPS5439847A (en) * 1977-09-05 1979-03-27 Hitachi Ltd Relay
JPS59213612A (ja) * 1983-05-13 1984-12-03 モスコフスキイ・ゴスダルストヴエニイ・ユニヴエルシテツト・イメニ・エム・ヴイ・ロモノソヴア 微細結晶α−石英の製造法
JPS60186412A (ja) * 1984-03-05 1985-09-21 Onoda Cement Co Ltd クリストバライトの製造方法
JPS6230633A (ja) * 1985-08-02 1987-02-09 Nippon Sanso Kk ガラスの製造法

Also Published As

Publication number Publication date
JPH066494B2 (ja) 1994-01-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI393689B (zh) 用於半導體製造的石英玻璃組件及其製法
CN101061075B (zh) 用于处理半导体晶片的石英玻璃夹具及其制造方法
RU2103232C1 (ru) Индукционная печь, устройство с использованием этой печи, способ тепловой обработки синтетических кремнийдиоксидных масс и способы получения кремнийдиоксидного стекла
JP2004203736A (ja) 高純度溶融シリカの製造方法
JP7195441B2 (ja) 低ヒドロキシ基高純度石英ガラスの調製方法
JP4181226B2 (ja) 高純度、高耐熱性石英ガラスの製造方法
CN110002747B (zh) 一种不易潮解的高纯硫卤玻璃及其提纯制备方法
JP3128451B2 (ja) 合成石英ガラスの製造方法
JPH111331A (ja) 石英ガラス光学部材の製造方法
JPH07277751A (ja) 合成石英ガラス部材の製造方法
JP3931351B2 (ja) 高純度、高耐熱性シリカガラスの製造方法
DK163658B (da) Fremgangsmaade til fremstilling af et glasraaemne til optiske fibre
JPS62113729A (ja) 石英ガラスの製造方法
JPH03109223A (ja) 石英ガラスおよびその製造方法
JP2522830B2 (ja) 半導体熱処理用石英ガラス材料及びその製造方法
JP2722573B2 (ja) 高純度石英ガラスの製造方法
JPS63166730A (ja) 石英ガラスの製造方法
JP3188517B2 (ja) 石英ガラスの製造方法
JP3187510B2 (ja) 半導体ウエハ熱処理用部材の製造方法
US6763683B2 (en) Method for pure, fused oxide
JPH0324415B2 (ja)
JP3687872B2 (ja) 高純度シリコン等の熱処理用電気炉材の製造方法、及び熱処理用電気炉材
JPS60239339A (ja) 光フアイバ用母材の製造方法
JPH0264027A (ja) 石英ガラスの製造方法
US20040089024A1 (en) Preparation of high purity, low water content fused silica glass