JPS62235223A - 高珪酸ガラス部材の製造方法および製造装置 - Google Patents

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】 り皇ユＪυｕ１立Ｉ− この発明は、たとえばコイル支持板などに使用される大
型の高珪酸ガラス部材の製造方法および製造装置に関す
るものである。

良股二炎１ 従来、大型高珪酸ガラス板の製造方法は次のとおりであ
る。すなわち、酸水素炎等で上部から高珪酸ガラス原料
粉末を少しづつ落下させながら溶融し、ブロック状の高
珪酸間を製造し、その塊をスライスして所定数枚の板を
溶接によってはり合わせることで大型高珪酸ガラス板を
製造していた。

あるいは、高珪酸ガラスバイブを長さ方向に切断し、酸
水素炎で加熱して開き、同様に数枚の板を溶接して大型
の高珪酸ガラス板を製造していた。

′シ　　　　　　と　　　　　ｐ 前者の従来方法によれば、高珪酸ガラスの熱伝導率が小
さいことから、均熱加熱がむずかしく、未溶融部が残っ
たり、溶融体の粘性のバラツキから形状を維持すること
ができず、大型のブロックを製造することが不可能であ
った。

また、スライスした板を多数枚溶接するとかなりのコス
トアップとなること、および、溶接部とその他の部分と
の強度のバラツキもあった。

一方、後者のバイブを切断し、酸水素炎で加熱して板に
開〈従来方法では、酸水素バーナによる均一な高温加熱
がむずかしく、肉厚のバイブを開くことができず、溶接
によって製造した大型の高珪酸ガラス板は肉薄となり、
機械的強度が小さく使用に耐えるものではない。

また従来の方法では、溶接部に歪が残るため、さらに熱
処理を施さなければならなかった。

ところで、半導体工業では年々、ウェハーが大口径化の
傾向にあり、その製造装置に使用される部材も大型のも
のが要求されてきている。このため、高珪酸ガラス板に
おいても例外ではなく、大型で均質、高粘性が要求され
ている。

立」し１月」工 この発明は、安価で大型の高珪酸ガラスの部材を大是に
供給することができる高珪酸ガラス部材の製造方法およ
び製造装置を提供することを目的としたものである。

ｌ１悲１１ 第１発明は、管状或いは坩堝状の高珪酸ガラス母材を長
さ方向で分割して複数個の被加熱体とし、該被加熱体を
平滑な面上に載置し、上部からヒータの輻射熱で加熱す
ることを特徴とする高珪酸ガラス部材の製造方法を要旨
としている。

第２発明は、高珪酸ガラスの被加熱体を載置した台の導
入・排出用脚を有し、炉内がカーボン材で内張りされ、
炉内上部にカーボン製の輻射熱式ヒータを配置し、炉内
に非酸化性ガス導入口を有することを特徴とする高珪酸
ガラス部材の製造装置を要旨としている。

問題点を解決するための手段 訂１発明の高珪酸ガラス部材の製造方法は、第１図を参
照すると、管状或いは坩堝状の大型高珪酸ガラス母材（
図示せず）を長さ方向で分割して複数の被加熱体として
の分割体１３を作る。この分割体１３は、台１２の平滑
面１２ａ上に載置する。そして、類１内において上部か
らヒータ３の輻射熱で加熱する。

第２発明の高珪酸ガラス部材の製造装置は、第１発明の
方法を実施するための装置である。

第１図を参照すると、被加熱体としての分割体１３を載
置した台１２の導入・排出用脚を有し、類１内がカーボ
ン材で内張すされている。この類１内の上部にカーボン
製の輻射熱式ヒータ３が配置しであるとともに、非酸化
性ガスの導入口４．５を有している。

なお、この方法と装置では、被加熱体としての分割体を
炉内に導入して単結晶育成用ボート類などの石英ガラス
部材（高珪酸ガラス部材）をも製造できる。

色−１ 台１２上の分割体１３は、ヒータ３の輻射熱により加熱
されて、分割体１３の向上によりたれてくる原理により
、分割体１３は無理なく平滑な板になる。

以下、この発明の製造装置とその製造方法を説明する。

第１図はこの発明の製造装置の実施例を示している。

炉１の炉壁２は、全てカーボン材料で作られている。す
なわち、炉１の内面全部がカーボンで内張すしである。

類１内には、その上部に輻射熱式のヒータ３が設けられ
ている。

このヒータ３はカーボン製である。

炉壁２には、非酸化性ガスの導入口４，５が設けである
。非酸化性ガスは、たとえば窒素ガスである。この導入
口４，５から類１内に非酸化性ガス好ましくは窒素ガス
を常に流し、カーボン製の炉壁２とヒータ３の酸化を抑
えるようにしである。

炉１の前端側には、入口６がある。この人口６には＠７
が支持部７ａを介して開閉自在に設けである。また、炉
１の後端側には出口８がある。この出口８には扉９が支
持部８ａを介して開閉自在に設けである。この両扉７゜
９は耐熱レンガで内張すされている。

この炉１の特徴はカーボン材料を使用している炉であり
ながら、連続炉であることである。炉１は、カーボンの
酸化により寿命が短かいと思われるが、実際には窒素ガ
スの影響で、炉壁２の酸化は、おどろく程微量である。

すなわち、後掲の表−１で示すように、稼動している炉
１の炉壁２における酸化消耗深さは、３０日経過しても
わずかに４．５ｍｍ程度である。

炉１の前には支持台１０が設置しである。

また炉１の後には支持台１１が設置しである。

支持台１０の上にはすでにカーボン製の台１２が載せで
ある。この台１２は平滑な面１２ａを有し、石英ガラス
母材の分割体１３（被加熱体）が載せである。高珪酸ガ
ラスとは高純度の珪酸ガラスのことであり、高珪酸ガラ
ス母材として石英ガラス母材を用いている。

分割体１３は、大型高珪酸ガラス母材であるルツボ（図
示せず）を半分以下の径で長さ方向に切断（好ましくは
２分割）したものである。このルツボはたとえば肉厚が
２０１１１１１１〜５Ｑｍｍで外径が１００Ｏｎ＋ｍで
ありアーク炎により製造したものである。

支持台１０の前にはブツシャ−１４が設定しである。プ
ッシャー１４のロッド１５は、支持台１０上の台１２を
押して台１２を入口６から類１内に導入し、処理後に台
１２を炉１の出口８から排出するようになっている。

すなわち、炉１はブツシャ一式の炉である。

次に上述した製造装置により大型の石英ガラスの板を製
造する方法を説明する。

台１２には石英ガラス母材の分割体１３を載置しである
。扉９は閉めである。炉１のヒータ３は発熱している。

扉７を開け、ブツシャ−１４のロッド１５を伸長して、
台１２と分割体１３を移動し類１内に挿入する。ロッド
１５を収縮して扉７を閉めたあと、ヒータ３の輻射熱に
より好ましくは１６００℃で分割体１３を上部から加熱
する。

これにより、分割体１３は挿入してから約３分で軟化を
始め、約２０分後には台１２の平滑面１２ａに沿った平
滑な大型の石英ガラス板となる。

この大型石英ガラス板ができたら、＃７を開けてブツシ
ャ−１４のロッド１５を伸長しかつ騨９を開けて、台１
２とともに石英ガラス板を支持台１１側に排出する。

平滑な石英ガラス板の製造は、石英ガラスの自重によっ
て、たれてくる原理を応用したもので、無理なく板にす
ることができる。それ由にこの方法によって、製造され
た板には、歪が存在しない。

なお、分割体１３は高温でカーボン製の台１２の平滑部
１２ａに接触するため、Ｓ１０ガス等を発生する。好ま
しくは台１２の平滑部１２ａに多数の貫通孔を設けて、
ＳｉＯガス等を平滑部１２ａと分割体１３の間から外部
ににがすようにすればよい。さらに好ましくはＳｉＯガ
ス等を炉１の外に排気する。

このようにすることで、面１２ａに分割体１３がより密
着しやすく平滑な石英ガラス部材が得られる。

また、分割体１３を、前処理として、１０００℃〜１０
９０℃でアニールし、この炉１によって板にすれば、表
−２から明らかなように、極端に粘性の高い特性を有す
る板が製造できる。この原因は、まだ詳しくは解明され
ていないが、ガラスの構造の変化によるものであろう。

この炉１は、カーボン材料の熱容量の太きさから、連続
炉であっても炉内温度がほぼ一定になる。

第２図ケ参照゛すると、台１２と分割体１３の挿入、排
出がくり返されても、炉内温度が１５５０℃以下に下が
るようなことはない。

このため分割体１３を効率よく加熱できる。

なお、大型珪酸ガラス母材は坩堝状（ルツボ状）でも管
状でもよい。

ところでこの発明の製造方法と装置は、大型の高珪酸ガ
ラス板の製造だけでなく、極端にＯＨ基が少ない石英ガ
ラス部材を製造する手段としても応用できる。たとえば
、各種半導体化合物の引上げ、又は熱処理用部材は、高
粘性でかつＯＨＭのない石英ガラス部材を必要としてい
る。

そこでアーク炎で管状又は坩堝状の高珪酸ガラス（石英
ガラス）母材をたとえば２分割して被加熱体く分割体）
を作り、アニール処理する。その後被加熱体を台にのせ
て炉内に導入し、カーボン製のヒータを上部に配置した
炉の中で加熱しながらプレス成型することによって、粘
性が高く、ＯＨ含有量が少ない石英ガラス部材を製造す
ることができる。特に、Ｑａ　ＡｓやＧａ　Ｐ等の単結
晶育成用ボート類などとして使用する石英ガラス部材の
製造に適している。

この発明は上述した実施例に限定されない。

ａＪＪと死】− この発明の製造方法及び製造装置によれば、管状或いは
坩堝状の大型高珪酸ガラス母材から均質で高粘性の大型
の高珪酸ガラスの部材（板）を大間かつ安価に供給する
ことができる。しかもこの部材は肉厚を大きくでき機械
的強度が大きい。

また、この発明の製造方法及び製造装置によれば、高珪
酸ガラス母材から単結晶育成用ボート類などとして使用
する高珪酸ガラス部材（石英ガラス部材）を製造できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の製造装置を示す図、第２図は炉内温
度の変化を示すグラフである。 １・・・炉 ２・・・炉　壁 ３・・・ヒータ ４．５・・・非酸化性ガスの導入ロ ア、８・・・扉 １３・・・分割体 １４・・・プッシャー 表−１ 表−２ 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）管状或いは坩堝状の大型高珪酸ガラ ス母材を長さ方向で分割して複数個の被加熱体とし、該
   被加熱体を平滑な面上に載置し、上部からヒータの輻射
   熱で加熱することを特徴とする高珪酸ガラス部材の製造
   方法。
2. （２）高珪酸ガラスの被加熱体を載置した 台の導入・排出用扉を有し、炉内がカーボン材で内張り
   され、炉内上部にカーボン製の輻射熱式ヒータを配置し
   、炉内に非酸化性ガス導入口を有することを特徴とする
   高珪酸ガラス部材の製造装置。