JPS6335411A - 高純度合成石英の製造方法 - 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】 発明の技術分野 本発明は、高純度合成石英の製造方法に関し、ざらに詳
しくは、アルコキシシランの加水分解によりゲルを調製
し、このゲルを加熱脱水させた後、焼成して高純度合成
石英を製造するに際して、背られる合成石英に黒色異物
が生成することがないような高純度合成石英の製造方法
に関づる。

発明の技雨的背崇ならびにその問題点 従来、石英粉末は、良質の天然石英（水晶）をボールミ
ルなどによって粉砕することによって製造されていた。

ところが近年天然石英は、その産地か隔在しているとと
もに枯渇化傾向がおるという資源的制約に加えて、電子
部品用特に半導体超ＬＳＩの封止用樹脂組成物の充填剤
として用いられる石英粉末ならびに半導体単結晶引上げ
ルツボ製造用石英としては、その純度が低いという問題
があった。

すなわち天然産の石英粉末には、各種の甫金屈不純物が
含まれており、これらの不純物は、電子部品の特性を低
下させることが知られており、特にＬＳＩの封止剤用充
填物としては、充填物中に含まれる＠１ウランあるいは
トリウムから放射されるα線が、デバイスの作動誤差を
引き起す原因となることが認められている。このためウ
ランあるいはトリ［クムの含有量の低い高純度石英粉末
が要望され、特に超ＬＳＩ用封止剤の充填物としては、
不純物であるウランの１１度が１　ｐｐｂ以下の高純度
品が必要とされてきている。

このような情況のもとで、石英粉末を、天然産の石英か
ら製造するのではなく、化学的に合成しようとする試み
がなされている。たとえばＳ　ｉ　Ｃ１４などのケイ素
化合物を酸水素炎によって酸化した後、得られるシリカ
を焼結する方法、あるいはアルコキシシラン５ｉ（ＯＲ
＞４を酸または塩基触媒の存在下に加水分：ｆ？シ、得
られるゲルを焼成する方法などが提案されてきた。

このうちアルコキシシランを加水分解してゲルとし、こ
のゲルを焼成する方法により合成石英を製造する方法は
、焼成温度を低温化することができるとともに出発原料
としてのアルコキシシランを蒸留などによってその純度
を高めることができるという利点がおるため、研究が盛
んに進められている。

ところで、アルコキシシランを出発原料とする合成石英
の製造は、具体的にはまず、テトラアルコキシシランに
水および触媒としてのＭなどを加えて加水分解させると
ともに縮合重合させてゲルを調製し、得られたゲルを乾
燥した後、一般に１２００°Ｃ前後の温度で焼成するこ
とによって行なわれてきた。この際アルコキシシランの
加水分解・縮合重合により得られたゲル中には、加水分
解によって生成したアルコールが多量に含まれているが
、このアルコールをゲルから完全に除去しないで焼成す
ると、アルコールの炭素原子がカーボン化し、このため
得られる合成石英中に黒色異物が生成することがあると
いう問題点が生じてしまう。

このような問題点を解決するため、前記ゲルを急激に加
熱して焼成するのではなく、段階的に徐々に昇温させて
焼成し、焼成の途中でアルコールなどの含炭素原子化合
物を徐々に燕発させる方法が提案されている。ところが
、この方法では、焼成炉の選択に制約が生ずるとともに
、焼成時間か長くなるという新たな問題点が生じてしま
う。

また前記ゲルを焼成前に充分に水洗する方法も提案され
ているが、この方法ではゲルを水洗して得られる洗浄水
中のアルコール濃度が低いため、洗）ｐ水中からアルコ
ールを回収することが困難で必った。

発明の目的 本発明は、上記のような従来技術に伴なう問題点を解決
しようとするものであって、アルコキシシランの加水分
解・縮合重合によって得られたゲル中からアルコールな
どの炭素化合物を充分に除去することかでさるためゲル
を焼成して得られる合成石英中に黒色異物が生成するこ
とがなく、しかもゲル中に存在したアルコールをも容易
に回収することができるようなアルコキシシランからの
高純度合成石英の製造方法を提供することを目的として
いる。

発明の＋Ｒ要 本発明に係る高純度合成石英の製造方法は、テトラアル
コキシシランを加水分１１ｆｌｃＨよび縮合重合させて
１７られるゲルを乾燥および焼成することによって合成
石英を製造するに際して、前記ゲルを１５０℃以上の過
熱水蒸気と接触させた侵、乾燥および焼成することによ
って合成石英を製造することをｔｈｔａとしている。

本発明では、テトラアルコキシシランの７Ｊ０水分解お
よび縮合重合により得られるゲルを、１５０°Ｃ以上の
過熱水蒸気と接触させているため、ゲル中に含まれるア
ルコールを完全に除去することがてぎるため１ｑられる
合成石英中に黒色異物が生成づることかなく、またゲル
と接触後の過熱水蒸気を冷却することによって高温度の
アルコールを含む濃縮液とすることかでき、この濶、酪
液から容易にアルコールを回収することができる。

発明の詳細な説明 以下本発明に係る高純度合成石英の製造方法について具
体的に説明する。

まり゛、テトラアルコキシシランからの一般的な合成石
英の製造方法について説明すると、出発原料であるテト
ラアルコキシシランに水および触媒としての酸あるいは
塩基を加えて、テトラアルコキシシランを７１１水分解
および縮合重合させてゲルを調製する。

出発原料であるテトラアルコキシシランとしては、テト
ラメチルオルソシリケート、テトラエチルオルソシリケ
ートなどが用いられる。またテトラアルコキシシランと
水との混合割合は、テトラアルコキシシラン１重量部に
対して、水は通常０．２〜２犯量部である。

テトラアルコキシシランの加水分解および縮合重合のた
めの触媒としては、ギ酸、酢酸など酸あるいはアンモニ
アなどの塩基が用いられる。

このようにして調製されたゲルは、通常、ゲル中に含ま
れるアルコールが除去された後、乾燥次いで焼成されて
合成石英とされる。ゲルの焼成は、一般に１０００〜１
２００℃で２〜４時間行なわれる。焼成後粉砕すること
によって合成石英粉末を得ることかできる。

本発明は、上記のようなテトラアルコキシシランの一般
的な１３．Ｓ方法において、テトラアルコキシシランの
ハ０水分解および縮合重合によって得られたゲルを、１
５０℃以上好ましくは２００℃以上の過熱水蒸気と接触
させることを特徴としている。

上記のようなゲルと１５０℃以上の過熱水蒸気とを接触
させると、まずゲル中に含まれているアルコールが主と
して分離され、次いでゲル中に取込まれ−（いる水が主
として分離される。すなわちゲルとたとえば２５０°Ｃ
の過熱水蒸気とを接触させると、第１図に示すようにゲ
ルの温度は上冒してアルコールが分離してくるが、図中
Ａで承り点でアルコールの分離がほぼ終了する。引続い
てゲルと過熱水蒸気とを接触させ続けると、ゲル中に取
込まれている水が分離してくるが、図中Ｂで示す点でゲ
ル中に取込まれている水の分離かほぼ終了する。このよ
うにしてゲルと接触された後の過熱水蒸気の温度を検知
すれば、脱アルコールの終了点および脱水の終了点を容
易に判断することかできる。

ゲルから分離されたアルコールを効率よく回収するため
には、第１図に示すような脱アルコールの終了点に至る
までの、ゲルと接触された過熱水蒸気を冷却・凝縮すれ
ば、過熱水蒸気中の水が凝縮分離されて、アルコールを
５〜３０重屯％もの高濃度で含む濃縮）疫が得られる。

この濃縮液からアルコールを常法により容易に回収する
ことかできる。　ゲルと過熱水蒸気との接触は、たとえ
ば、ゲルをドラムなどの筒体に入れ、この筒体の下部か
ら過熱水蒸気を常圧下または加圧下で連続的に供給する
ことによって行なうことができる。

このようにして過熱水蒸気で処理されたゲルは、次いで
窒素カスなどの不活性ガスと接触せしめられて乾燥され
た後、上述のようにして焼成され、必要に応じて粉砕さ
れて合成石英粉末とされる。

本発明により過熱水蒸気で処理されたゲルは、いかなる
条件下で焼成しても、得られる合成石英粉末中に黒色異
物が生成することはない。

発明の効果 本発明では、テトラアルコキシシランの加水分解および
縮合重合により得られるゲルを、１５０°Ｃ以上の過熱
水蒸気と接触さゼているため、ゲル中に含まれるアルコ
ールを完全に除去することができるため得られる合成石
英中に黒色異物か生成することがなく、またゲルと接触
後の過熱水蒸気を冷却することによって高濃度のアルコ
ールを含むｉａ縮液とすることができ、この）農縮液か
ら公知方法たとえば蒸留などにより容易にアルコールを
回収することができる。

以下本発明を実施例により説明するが、本発明はこれら
実施例に限定されるものではない。

実施例コ デ；−ラメチルＡルソシリケートと、１％酢酸水溶液と
を混合しく重量比２／１　）　、加水分解および縮重合
して１ｑたゲル４００ＫＩを、内容積１ＴｒＬ３のドラ
ムに入れ、このドラムの下方より２５０℃の過熱水蒸気
を１．３トン／時で供給通気ざぜた。

出口での過熱水蒸気の蒸気温度が９５°Ｃに達り′るま
での出口蒸気を冷却・凝縮して回収した。得られた凝お
ｈ液のメタノールは８，９重量％の濃度であった。この
凝縮液からはメタノールを容易に分離回収することかで
きる。過熱水蒸気の供給は、出口での過熱水蒸気温度が
１８０℃に達するまで２時間続け、引続き、窒素ガスで
数分間パージした。

得られた乾燥ゲルを電気炉で１１００℃で焼成したとこ
ろ、得られた合成石英には炭化による黒色物のイ」着は
見られなかった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ゲルと過熱水蒸気とを接触させた際の、接触
時間と接触後の過熱水蒸気の温度との関係を示す図であ
る。 代理人　　弁理士　　鈴　木　俊一部 第　　１　　図 ゲルと過熱水蒸気との接触時間

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）テトラアルコキシシランを加水分解および縮合重合
   させて得られるゲルを乾燥および焼成することによつて
   合成石英を製造するに際して、前記ゲルを１５０℃以上
   の過熱水蒸気と接触させた後、乾燥および焼成すること
   によって合成石英を製造することを特徴とする高純度合
   成石英の製造方法。 ２）ゲル中に含まれるアルコールの分離がほぼ終了する
   までの、ゲルと接触された過熱水蒸気を冷却・凝縮させ
   て、高濃度にアルコールを含む濃縮物とし、この濃縮物
   からアルコールを回収する特許請求の範囲第１項に記載
   の方法。