JPS63112434A - 石英ガラスの製造方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ゾル−ゲル法による石英ガラスの製造方法に
関する。

〔従来の技術〕

ゾル−ゲル法により、得られたガラス市ｆ駆体を１５０
０”Ｃ〜２２００″Ｃに加熱処理することにより、イン
クルーシコンの全く存在しない、光学的に優れた高品質
の石英ガラスを製造することができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ガラス前駆体は、焼結で （１）　　室温〜１００℃・・・脱水縮合（２）　１０
０〜３００℃・・・物理吸着水放出（３）３００〜５０
０℃・・・Ｃ＋０□→Ｃ○２（マイクロポーラス形成お
よび無孔化） （４１７００〜１２００℃・・・−ＯＨ→−０−＋Ｈ２
０（大きなポーラスの無孔化） のようなプロセスを経て、１５００〜２２００９Ｃの高
温処理することにより石英ガラスが得られる。この前記
（１）、（２）、（３）、（４）のうち、ガラス前駆体
からガラスになる間の収縮率の９割以上が、前記（４）
の間に起こる。単に、ガラス前駆体を一定の昇温割合で
焼結してしまうと、（４）でのが不完全のまま、無孔化
してし まい、■、０は内部に取り込まれ、１５００’０〜２２
００℃の高温処理の際に、発泡してしまうという現象が
起こる。また、焼結プログラムで、昇温−保持一昇温一
保持・・・のパターンでは、保持の間は良いとしても、
昇温時でのガラス前駆体に対して、少なくとも温度シコ
ックはあるはずで、このために、クラックの発生、ある
いは、不均一な焼結のため気泡が発生するなどの問題点
を存していた。

そこで本発明は１．このような問題点を解決するもので
、その目的とするところは、気泡の全く存在しない光学
的に優れた高品質の石英ガラスを、ゾル−ゲル法を用い
て製造するところにある。

〔聞届を解決するだめの手段〕

本発明は、上記問題点を解決するために、少なくとも、
アルキルシリケートおよび微粉末シリカを原料とし、ゾ
ル−ゲル法で作成した、ガラス前駆体を１５００〜２２
００℃に加熱し、一定時間保持する石英ガラス合成にお
いて、９００゜Ｃ−１２００℃の間の昇温において、温
度勾配を小さくすることを特徴とする。

ガラス前駆体を焼結する際には、１２００’　Ｃまでは
石英ガラス中で行なうのが望ましく、できれば、Ｈｅ雰
囲気あるいは、減圧雰囲気がよい。

炉自体からの不純物の拡散を防ぐために石英容器を使用
し、Ｉ］Ｃあるいは減圧雰囲気は、水分やを機残基の除
去を促進させるためである。

〔作用〕

アルキルシリケートおよび微粉末シリカを原料として作
製したドライゲルは、７００℃〜１２００℃の間で、最
も内部措造の変化が著るしく、最終的な品質に影ワする
。この温度域で、曲の温度域と同等の熱処理をすると、
−〇Ｈ→−０−＋８２０　（大きなポーラスの無孔化）
が不十分のまま焼結が進み、１５００〜２２００℃の高
温処理段階で気泡がガラス内部に発生する。７００゜０
〜１２００℃の温度域を特に昇温時間を小さくシ、さら
にこの温度域での経過時間を長くすることにより、上記
−ＯＨ−−ｏ　−＋Ｈ２０が十分行なわれ、高温処理に
よって気泡が発生することはなく、高品質の石英ガラス
が製造できる。

〔実施例〕

実施例 エタルシリケート５．Ｏｌと０．０５規定塩酸水溶液５
．ＯＩを混合し、激しく撹拌し、無色透明の均一溶液を
得た。そこに超微粉末シリカ（Ｃａｂ−ｏ−ｓ　ｉ　Ｉ
　　Ｌ−９０）１．５ｋｇを徐々に添加し、充分に撹拌
した。このゾルを２５℃に保ちながら２．４ＫＨ２の超
音波を３時間照射し、更に１５００Ｇの遠心力を１０分
間がけた後４０μのフィルターを通過させた。

得られた均質性の良いゾルを、０．１規定アンモニア水
１Ｂ液でｐＨ４，０となるように添加してから、３００
ｍｍ０Ｘ　１００ｍｍ’のポリエチレン製容器に１゜０
１注入し密閉した後に室温で一昼夜静置した。

その後に、開孔率１％となるようにフタに穴を開け、６
０℃で１０日間乾燥させたところ、２１０ｍｍロー、　
Ｘ７ｍｍ’　　の板状のドライゲルが作成できた。電気
炉内に石英容器で思った形にしてドライゲルを入れ、以
下のような焼結プログラムで１２００”Ｃまで処理をし
た。

１）室温→３００’　Ｃ（ＧＯ℃／時）３００℃保持５
時間 ２）３００℃→５００℃（００”　Ｃ／時）５００″Ｃ
保持５時間 ３）５００→７００℃（ＧＯ’　Ｃ／時）７００℃保持
５時間 ／１）７００℃−１２００℃（１０’Ｃ／時）５　）　
１２００　’　Ｃ＋室’ＩＱ　（炉１’（放冷）※）５
００℃から、イ１莢容器内にＩＩ　ｃガスを２１／分の
割合で流入した。

この処理後、取り出したところ、１５５ｍｍ’コＸ５ｍ
ｍ’の板状の焼結ゲルが得られた。若干白色不透明であ
った。

？ｊｌられた板状の焼結ゲルを１８００℃の黒り；）発
熱炉内に投入し、２０分間保持した。１２０ｏ＠ｃまで
１０００℃／時の速度で昇温し、それ以降３００℃／時
で１８００”Ｃまで昇温。

その後は１００℃／時で室温まて降温した。得られたガ
ラスは、無色透明で、１５３ｍｍ口Ｘ４．４ｍｍ’の大
きさであった。また、比重は２，２ｏであった。

得られたガラスを１５２ｍｍ０Ｘ２．７ｍｍ’に光学研
摩をし、暗室にて１００００ルクスの光をあてたが、光
点は全く見られずに極めて透明度の高い石英ガラスが得
られた。また赤外吸収により含水率を測定したところ３
００ｐｐｍであった。

また紫外域での透過率を測定したところ２００ｎｍで８
５％、それ以上の波長域では特定の吸収は見られなかっ
た。

比較例 実施例と同様にして得られたドライゲル（２１０ｍｍ０
Ｘ　７ｍｍつ　を、１２００”　Ｃまで電気炉内に、石
英容器が思った形にして処理をした。昇温速度は一律に
６０℃／時とし、３００℃，５００゜Ｃ１７００℃でそ
れぞれ５時間、８００℃。

９００’　Ｃ，１０００℃，１１００”　Ｃ，１２００
℃でそれぞれ１０時間保持をし、室温まで炉内放冷をし
た。また実施例と同様に５００℃からはＩ−１ｃガスを
２１／分の割合で流入した。取り出したところ、１５５
ｍｒｎ０Ｘ５ｍｍ’　の板状のが６結ゲルはできたもの
の、コーナ一部にクラックが数カ所見られた。

得られた焼結ゲルを、実施例と同様に１８００℃で２０
分間保持した。得られたガラスは、焼結ゲルでのクラッ
クが原因と思われる割れが発生していた。この一部を一
６０ｍｍロＸ２．９ｍｍ’に光学倹１学し、暗室にて１
００００ルクスの光をあてたところ、光点が点在してお
り、これを、光学顕微鏡で１．００倍にて観察すると、
１０μ〜１００μの気泡であった。また赤外吸収で含水
率を測定したら、１５００ｐｐｍであった。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、少な（とも、アル
キルシリケートおよび微粉末シリカを原料とし、ゾル−
ゲル法で作製したガラス前駆体を１５００〜２２００℃
に加熱し、一定時間保持する石英ガラス合成で、７００
℃〜１２００’Ｃ間の昇温において温度勾配を小さくす
ることにより、焼結で割れることなく、かつ気泡の全く
存在しない光学的に優れた石英ガラスを製造することが
できた。

本発明によりＩＣマスク用石英基板への応用が可能とな
った。

以　　上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも、アルキルシリケートおよび微粉末シ
   リカを原料とし、ゾル−ゲル法で作製したガラス前駆体
   を１５００℃〜２２００℃に加熱し、一定時間保持する
   石英ガラス合成において、７００℃〜１２００℃間の昇
   温におい て、温度勾配を小さくすることを特徴とする石英ガラス
   の製造方法。