JPS62246827A - ガラスの製造方法 - Google Patents

ガラスの製造方法

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JPS62246827A
JPS62246827A JP8763186A JP8763186A JPS62246827A JP S62246827 A JPS62246827 A JP S62246827A JP 8763186 A JP8763186 A JP 8763186A JP 8763186 A JP8763186 A JP 8763186A JP S62246827 A JPS62246827 A JP S62246827A
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悟 宮下
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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、ゾルmゲμ法によるガラスの製造方法に関す
る。
〔従来の技術〕
従来からゾルーゲμ法による石英ガラス)0製造方法が
何例か報告されている。((1)計上、中介らJour
nal  of Non−Crystalline 5
olids。
37.191  (1980)  (2)フビーノビッ
ヒら、Journal  of Non−Crysta
llLne 5olLda。
47.455(1982)  (3)土岐ら 特願昭5
8−257577)なかでも土岐らの方法は、金属アル
コキシドの加水分解溶液中に1超微粉末シリカを均一に
分散させ、該分散液のpH値を3〜6に調製したゾルを
用いて作製した多孔性のドフイゲルを焼結するという工
程を有しており、他の2例では作製困難な大型の石英ガ
ラス(例えば15X15×α5α)を歩留りよく作製で
き、ゾルmゲ〃法による石英ガラスの製造方法としては
最もすぐれていると言える。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、従来の土岐らの製造方法では、焼結後得られた
石英ガラス中に、金属イオン等の不純私結晶、気泡、不
定形状の異物が含まれやすく、例えば、光フアイバ用母
材やIC用フォトマスク基板等の特に高品質を要求され
る用途に使用する場合、品質的に問題がおった。
そこで、本発明は従来のこのような品質上の問題点を解
決するもので、その目的は、金属イオン等の不純物、結
晶、気泡、不定形状の異物のない均質でM品質なガラス
を製造する方法を提供するところにある。
〔問題を解決するための手段〕
本発明の方法は、アルキルシリケートを主原料とするゾ
〜−ゲμ法によるガラスの製造において(リ アルキル
シリケートの塩基性触媒下での加水分解反応生成物であ
るシリカ微粒子が分散した溶液(以後第1液と記す)と
、アルキルシリケートの酸性触媒による加水分解反応溶
液(以後第2液と記す)とを所定割合にて混合し調製し
たゾルをゲル化させてウェットゲルを作製する工程、前
記ウェットゲ〜を乾燥してドライヴyを作製する工程、
および、前記ウェットゲ/Vを焼結し透明ガラス体を作
製する工程からなシ、第1液と第2液を所定割合にて混
合し調製したゾルをゲル化させてウェットゲpを作製す
る工程において以下の条件を有することを特徴とする。
a、第1液および第2液の原料として、蒸留、濾過(孔
径(15μm以下のフィルター)等により精製した高純
度で微小なゴミ、異物のないものを使用する。
b、第1液中のシリカ微粒子の平均粒子径が、o、00
5〜1.0μmの範囲にあること。
c、第1液中のシリカ微粒子の濃度がo、 o s g
/WL1以上であること。
d、第1液と第2g1を各液中のシリコン比で、0:1
00〜100:0の範囲、さらに望ましくは、20 :
 80〜95:5の範囲の所定割合にて混合すること。
e、ゾル中の有効シリカ分がα10g/−以上であるこ
と。
f、ゾルのpH1lを5以上の所定の値に調整した後ゲ
ル化させること。
g、ゾルを所定形状の容器に移した後、管間状態にてゲ
ル化させ10〜50℃にて保持し、ウェットゲルの熟成
を行ない、ウェットゲルがある程度、望ましくは線収縮
率で5%以上収縮してから乾燥を開始すること。
h、第1液に50〜20000Gの遠心力をかけた後、
その上澄液を用いて第2液と混合すること。
i、第1液を孔径100μm以下のフィルターにて少な
くとも1回は濾過した後、第2液と混合すること。
j、第2gを孔径100μm以下のフィルターにて少な
くとも1回は濾過した後、第1液と混合すること。
k、ゾルに対し、50〜20000Gの遠心力をかけ、
その上澄液を用いること。
l、ゾルを所定の容器に注入し、50〜1000Gの遠
心力下でゲル化させること。
m、ゾルを孔径100μm以下のフィルターにて、少な
くとも1回は濾過した後、所定の容器に注入すること。
n、ゾルに対し、ゲル化前の工程中で少なくとも1度、
減圧処理すること。
o、第1液、第2液およびゾ/I/調製を清浄な雰囲気
(清浄度クラス100以下)内で行なうこと。
p、調製ゾルに対し超音波を照射すること。
(2)  前記(1)中のウエットゲp′(+−乾燥し
てドライヴyを作製する工程において以下の条件を有す
ることを特徴とする。
a、ウェットゲルの乾燥を10%以下の開孔率をもった
容器中で行なうこと。
b、ウェットゲルの乾燥過程中、減率乾燥期の初期ある
いは、流率乾燥期の末期に乾燥容器の開孔率を小さくす
ること。
c、乾燥容器のゾルとの接触面を疎水性の材質あるいは
、ゾルの表面張力より小さい臨界表面張力である材質と
すること。
d、乾燥容器のゾルとの接触面が平滑であることO e、ウェットゲルの乾燥を室温から昇温速度120℃/
hr以下で40〜16ocの範囲の温度まで昇温し行な
うこと。
f、[5]において40〜160’Cの範囲の一定温度
に保持しウェットゲルの乾燥を行なうこと。
g、[5]において一定温度に保持した後、ウェットゲ
ルの乾燥過程中、減率乾燥期の初期あるいは、流率乾燥
期の初期に、3〜3(IC降温し以後この温変に保持し
乾燥を行なうこと。
〔作用〕
本発明によれば、原料として高純度な液体原料を選べる
ので金属イオン等の不純物や、ゴミ、チリ、その他の異
物がなく、本質的に高品質なガラスを作製することがで
きる。更に詳細まで言及すると、問題点を解決するため
の手段第1項記載のb−gおよび同第2項は、乾燥工程
で割れにくい組成のウェットゲ/L/f′¥1″製、焼
結工程で割れにくい組成のウェットゲル作製、焼結工程
で割れにくい多孔性のドフィゲlvf′F、製、歩留り
よくドフイゲμを作製する熟成および乾燥方法などの条
件であり、これらによシ、大きなサイズのガラスまで歩
留りよく経済的に作製できる。また、問題点を解決する
ための手段第1項記載のa、h−pにより、従来のもの
よシ、金属イオン等の不純物、結晶、気泡、不定形状の
異物が極めて少ない。例えば、IC用フォトマスク基板
等の特に尚品質化を要求される用途に用いることが可能
でるる高品質なガラスを容易に作製できる。したがって
、これら問題点を解決するだめの手段第1〜2項の条件
を併用することにより、極めて高品質なガラスをさらに
安定して歩留りよく製造できるものである。
〔実施例〕
種々の条件下における数多くの実施例があるがここでは
典型的な例を挙げる。
■ 第1液の調製 蒸留精製したエチμシリケート、蒸留精製したエタノ−
μ、蒸留精製した水、および孔径0.2μmのメングラ
ンフィルグーにより濾過した市販電子工業用の最高グレ
ードの29%アンモニア水ヲ、表1に示し7?1.組成
で混合し、4時間激しく攪拌した後冷賭所にて一晩静置
し、クリカ微粒子を成長させた。このシリカ微粒子分散
液を濃縮した後、安定化のため、pH値を調整し、孔径
10μmのメンブランフィルタ−によシ濾過し、第1液
を調製した。
表  1 なお、得られた第1液A、B、C中のクリ力微粒子の平
均粒径は、光透過式の遠心沈降粒度分巾測定装置で測定
したところ、それぞれQ、15μm1125μm1 α
40μmであった0 ■ 第2液の調整 蒸留精製したエチルンリケート1 a91と孔径α2μ
mのメンブランフィルタ−により濾過したα02規定の
塩酸6.151とを混合し、激しく攪拌し、加水分解反
応を行ない、第2液とした0なお、第2液は同様にして
合計3バッチ調、整した。
■   ゾルシル踊整 第1液Aと第2液の1バツチを混合し、その後孔11[
18μmのメンブランフィルタ−により濾過し、ゾlv
Aを調製した。
同様にして第1液Bと第2液の1バツチを混合し、その
後、孔径2.Oμmのメンブランフィルタ−により濾過
し、ゾ/l/Bを調製した。
同様にして第1液Cと第2液の1バツチを混合し、その
後、孔径50μmのメンブランフィルタ−により濾過し
、ゾルCを調整した。
なお上記のゾルA、B、CのpH値と液温は、いずれも
ほぼ等しく、それぞれ4.5.20℃であった0 なお、■〜■は清浄度クラス100のクリーンル−ム内
で行なった。
■ゲル化〜乾燥 次に前記ゾ/L/Aを50個のポリプロピレン製の容器
(内寸で300X300X100’lK)に900dず
つ注入し、フタ金して密閉状頭でゲル化させ50個のウ
ェットゲルを作製した。
同様にして前記ゾ/I/Bとゾ/L/Cから、各50個
のウエットゲμを作製した。
次に得られた150個のウェットゲルを密閉状態のまま
で30℃にて3日間熟成し、その後α4%の開孔率をも
つフタにとりかえ室温から65℃に!′I−湿し、以後
この温度に保持し乾燥したところ10〜14日間で、大
気中に放置しても割れない安定なドライゲルが表2に示
した歩留りで得られた0 表  2 ■ 焼結 前記3棟のドライゲ〃を焼結炉に投入し、昇温速度30
℃/ h rで30℃から200℃まで加熱し、このO
jL度にて5時間保持した後、500℃まで加熱し5時
間保持し脱吸着水処理を行なった。
続いて昇昌速!!60℃/hrで500℃から700℃
まで加熱し、この温度にて20時間保持した後件温速度
30℃/ h rで700℃から900℃まで加熱し、
この温度にて10時間保持し、!+温速度3り℃/hr
で900℃から1000℃まで加熱し、この温度で10
時間保持して脱炭素、脱塩化アンモニウム処理、脱水縮
合反応の促進処理を。
行なった。
この後、炉内にHeガスを流しなから昇温速度50℃/
hrで1250℃まで加熱し、この温度で2時間保持し
て閉孔化処理を行なった。
その債、昇温速度60℃/hrで1400℃まで加熱し
、この温度で1時曲保持したところ熊孔化し、歩留り1
00%で透明ガラス体が得られたこのガラス体の諸物性
分析の結果は全て石英ガラスのものと一致した。
ここで得られた石英ガラスの両面を研磨し150x15
0x2(u+)の石英ガラス板とした。
本実施例によりi製した石英ガラス板中には、気泡など
の異物がなく極めて高品質であった。
また、紫外、可視域での分光特性も、フフットであり、
IC製造に用いられるフオFマスク基板として使用可能
な品質でおった。
〔発明の効果〕
このようにして本発明により製造されるガラスは、アル
キルシリケートの塩基性触媒下での加水分解反応生成物
であるシリカ微粒子が分散した溶液と、アルキルシリケ
ートの酸性触媒による加水分解反応溶液とを所定割合に
て混合し調製した高純度なゾルをゲル化させてウェット
ゲルを作製し該ウェットゲルを乾燥して多孔性のドライ
ゲルとした後焼結し透明ガラスとするため、金属イオン
等の不純物、結晶、気泡、不定形状の異物の極めて少な
い高品質のガラスが作製でき、ゴミ、異物等の混入を防
ぐ手段、およびそれらを取り除く手段を併用することに
より、前記の極めて高品質のガラスを安定して高歩留り
にて製造することができる。またAA’ tT i *
Ge +Na tca tMg+Li、Teなどの諸元
素を、ゾ/L/fA製時に添加することにより、種々の
組成の多成分系で高品質なガラスの製造も容易である。
以  上

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)アルキルシリケートを主原料とするゾル−ゲル法
    によるガラスの製造において、アルキルシリケートの塩
    基性触媒下での加水分解反応生成物であるシリカ微粒子
    が分散した溶液(以後第1液と記す)と、アルキルシリ
    ケートの酸性触媒による加水分解反応溶液(以後第2液
    と記す)とを所定割合にて混合し調製したゾルをゲル化
    させてウェットゲルを作製する工程、前記ウェットゲル
    を乾燥してドライゲルを作製する工程、および、前記ド
    ライゲルを焼結し透明ガラス体を作製する工程、以上3
    工程により構成され、これらの第1工程である第1液と
    第2液を所定割合にて混合し、調製したゾルをゲル化さ
    せて、ウェットゲルを作製する工程において以下の条件
    を少なくとも1つは有することを特徴とするガラスの製
    造方法。 a、第1液および第2液の原料として、蒸留、濾過(孔
    径0.5μm以下のフィルター)等により精製した高純
    度で微小なゴミ、異物のないものを使用する。 b、第1液中のシリカ微粒子の平均粒子径が、0.00
    5〜1.0μmの範囲にあること。 c、第1液中のシリカ微粒子の濃度が、0.05g/m
    l以上であること。 d、第1液と第2液を各液中のシリコン比で、0:10
    0〜100:0の範囲、さらに望ましくは20:80〜
    95:5の範囲の所定割合にて混合すること。 e、ゾル中の有効シリカ分が0.10g/ml以上であ
    ること。 f、ゾルのpH値を5以上の所定の値に調整した後ゲル
    化させること。 g、ゾルを所定形状の容器に移した後、密閉状態にてゲ
    ル化させ、10〜50℃にて保持しウェットゲルの熟成
    を行ない、ウェットゲルがある程度、望ましくは線収縮
    率で5%以上収縮してから乾燥を開始すること。 h、第1液に50〜20000Gの遠心力をかけた後、
    その上澄を用いて第2液を混合すること。 i、第1液を孔径100μm以下のフィルターにて少な
    くとも1回は濾過した後第2液と混合すること。 j、第2液を孔径100μm以下のフィルターにて少な
    くとも1回は濾過した後第1液と混合すること。 k、ゾルに対し、50〜20000Gの遠心力をかけ、
    その上澄液を用いること。 l、ゾルを所定の容器に注入し、50〜10000Gの
    遠心力下でゲル化させること。 m、ゾルを孔径100μm以下のフィルターにて少なく
    とも1回は濾過した後、所定の容器に注入すること。 n、ゾルに対し、ゲル化前の工程中で少なくとも1度、
    減圧処理すること。 o、第1液、第2液およびゾル調製を清浄な雰囲気(清
    浄度クラス100以下)内で行なうこと。 p、調製ゾルに対し、超音波を照射すること。
  2. (2)ウェットゲルを乾燥してドライゲルを作製する工
    程において、以下の条件を少なくとも1つは有すること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載のガラス製造方
    法。 a、ウェットゲルの乾燥を10%以下の開孔率をもった
    容器中で行なうこと。 b、ウェットゲルの乾燥過程中、減率乾燥期の初期ある
    いは、恒率乾燥期の末期に乾燥容器の開孔率を小さくす
    ること。 c、乾燥容器のゾルとの接触面を疎水性の材質あるいは
    、ゾルの表面張力より小さい臨界表面張力である材質と
    すること。 d、乾燥容器のゾルとの接触面が平滑であること。 e、ウェットゲルの乾燥を室温から昇温速度120℃/
    hr以下で40〜160℃の範囲の温度まで昇温し行な
    うこと。 f、[5]において40〜160℃の範囲の一定温度に
    保持しウェットゲルの乾燥を行なうこと。 g、[6]において一定温度に保持した後、ウェットゲ
    ルの乾燥過程中、減率乾燥期の初期あるいは、恒率乾燥
    期の初期に、3〜30℃降温し以後この温度に保持し乾
    燥を行なうこと。
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