KR102539311B1 - Plasma resistant quartz glass and manufacturing method of the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 금속산화물(MexOy, 여기서 x 및 y는 자연수)이 도핑되어 있는 내플라즈마성 석영유리로서, 상기 금속산화물을 구성하는 금속(Me)은 Al, Ba, Bi, Cd, Cs, Pb, Mg, Sr, Sn, Y, Zr, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, As, Se, Br, Kr, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y 및 Sc로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함하고, 상기 금속산화물은 상기 내플라즈마성 석영유리 내에 1∼30몰% 도핑되어 있는 내플라즈마성 석영유리 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 플라즈마 화염법을 이용하면서 금속염화물(MeaClb(a는 Cl의 원자가, b는 Me의 원자가)), SiCl4 및 산소(O2)가 반응시켜 내플라즈마 특성이 우수한 석영유리를 적은 비용으로 단순 공정을 통해 제조할 수가 있다.The present invention is a plasma-resistant quartz glass doped with a metal oxide (Me x O y , where x and y are natural numbers), wherein the metal (Me) constituting the metal oxide is Al, Ba, Bi, Cd, Cs , Pb, Mg, Sr, Sn, Y, Zr, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, As, Se, Br, Kr, La, Ce , At least one material selected from the group consisting of Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y, and Sc, wherein the metal oxide is It relates to plasma-resistant quartz glass doped with 1 to 30 mol% in quartz glass and a method for manufacturing the same. According to the present invention, quartz having excellent plasma resistance by reacting metal chloride (Me a Cl b (a is the valence of Cl, b is the valence of Me)), SiCl 4 and oxygen (O 2 ) while using the plasma flame method Glass can be manufactured through a simple process at low cost.

Description

내플라즈마성 석영유리 및 그 제조방법{Plasma resistant quartz glass and manufacturing method of the same}Plasma resistant quartz glass and manufacturing method of the same}

본 발명은 석영유리 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내플라즈마 특성이 우수한 석영유리 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to quartz glass and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a quartz glass having excellent plasma resistance and a method for manufacturing the same.

석영유리는 고온 및 열 안정성이 우수하여 반도체, LCD(Liquid crystal display)용 공정부재, 전열 기구, 우주왕복선, 특수 렌즈(Lens) 등에 사용되고 있고, 화학적 안정성도 우수하여 반도체 등의 공정 부재로 사용되고 있다. Due to its excellent high temperature and thermal stability, quartz glass is used as a process member for semiconductors, LCD (Liquid Crystal Display), electric heating devices, space shuttles, and special lenses, and is also used as a process member for semiconductors due to its excellent chemical stability. .

석영유리는 반도체, LCD 공정의 공기와 같은 존재이다. 석영유리는 반도체에서 포토마스크(photomask), 로심관 등으로 절대 필요한 부재이고, LCD에서 1m 이상의 초대형 포토마스크용 부재이다. Quartz glass is like air in semiconductor and LCD processes. Quartz glass is an absolutely necessary member for photomasks, furnace cores, etc. in semiconductors, and is a member for ultra-large photomasks of 1m or more in LCDs.

그러나, 이러한 석영유리는 SiO2가 주성분을 이루며 그 제조에 있어서 난이도가 높은 소재이다. 포토마스크에서 요구하는 조건은 자외선 투과도와 열안정성이나, 석영유리는 초단파장 자외선 투과가 가능한 소재이다. 석영유리에 불순물이 섞이면 자외선 투과 특성이 급격하게 저하되며, 따라서 고순도 제품화 기술이 필수이다. However, such quartz glass has SiO 2 as its main component and is a material with high difficulty in manufacturing. The conditions required for a photomask are ultraviolet transmittance and thermal stability, but quartz glass is a material capable of transmitting ultra-short wavelength ultraviolet rays. When impurities are mixed with quartz glass, the UV transmission properties are rapidly degraded, and therefore, high-purity product production technology is essential.

석영유리 제조를 위한 방법으로 SiCl4 분체, 산소 및 수소를 사용하여 버너의 화염으로 직접 용융(2종, 3종 석영유리) 하거나 소결하여 유리화 하는 방법이 있다. As a method for manufacturing quartz glass, there is a method of directly melting (type 2 or 3 quartz glass) with a burner flame using SiCl 4 powder, oxygen, and hydrogen or sintering to vitrify.

[반응식 1][Scheme 1]

SiCl4 + 2H2 + O2 → SiO2(s) + 4HClSiCl 4 + 2H 2 + O 2 → SiO 2 (s) + 4HCl

고순도의 석영유리를 제조하는데 있어서, SiCl4를 산소수소(산소와 수소) 화염에 의해 산화 반응 후 별도의 소성 공정 처리하는 방법이 매우 유용한 방법으로 인식되고 있다. 그러나, 이 방법은 열원에 있어서 산소수소 화염을 사용하는 근원적인 문제점을 가지고 있기 때문에 합성된 석영유리는 수분에 의한 기계적, 광학적 관점에서 문제점을 포함하고 있으며, 따라서 이 방법은 수분을 제거하기 위한 별도의 공정이 필요하다.In manufacturing high-purity quartz glass, a separate firing process after oxidation of SiCl 4 by an oxyhydrogen (oxygen and hydrogen) flame is recognized as a very useful method. However, since this method has a fundamental problem of using an oxyhydrogen flame as a heat source, the synthesized quartz glass has problems from a mechanical and optical point of view due to moisture. Therefore, this method has a separate method for removing moisture. process is required.

2, 3종 석영유리의 경우, SiCl4와 산소수소 화염에 의해 형성된 SiO2 입자가 합성됨과 동시에 용융되어 유리가 되는 방식으로 제조되는데, 수분이 유리 내부로 혼입되어 열가공 시 유리가 결정화 되는 문제를 지닌다. In the case of 2 and 3 types of quartz glass, SiCl 4 and SiO 2 particles formed by oxyhydrogen flame are synthesized and melted to become glass. However, moisture is mixed into the glass and the glass crystallizes during thermal processing. has

VAD 방식 석영유리의 경우, 2종 석영유리와 같은 방식을 사용하나, 수십 nm 크기의 SiO2 분체의 덩어리(프리폼)을 먼저 만들고 프리폼 중에 혼입된 수분, 염소 등의 성분을 제거하는 소둔 과정과 나노 입자를 소결하여 유리를 만드는 방식으로 제조되는데, 소성 수축이 50% 가까워 대구경의 제품을 제작하기가 쉽지 않다.In the case of VAD-type quartz glass, the same method as the two types of quartz glass is used, but an annealing process and nano It is manufactured by sintering particles to make glass, and it is not easy to manufacture large-diameter products because the firing shrinkage is close to 50%.

또한, 석영유리는 내플라즈마 특성이 낮다는 문제점이 있으며, 이를 해결하기 위한 연구가 필요하다. In addition, quartz glass has a problem of low plasma resistance, and research is needed to solve this problem.

대한민국 등록특허공보 제10-0689889호Republic of Korea Patent Registration No. 10-0689889

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 내플라즈마 특성이 우수한 석영유리 및 그 제조방법을 제공함에 있다. An object of the present invention is to provide a quartz glass having excellent plasma resistance and a manufacturing method thereof.

본 발명은, 금속산화물(MexOy, 여기서 x 및 y는 자연수)이 도핑되어 있는 내플라즈마성 석영유리로서, 상기 금속산화물을 구성하는 금속(Me)은 Al, Ba, Bi, Cd, Cs, Pb, Mg, Sr, Sn, Y, Zr, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, As, Se, Br, Kr, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y 및 Sc로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함하고, 상기 금속산화물은 상기 내플라즈마성 석영유리 내에 1∼30몰% 도핑되어 있는 것을 특징으로 하는 내플라즈마성 석영유리를 제공한다. The present invention is a plasma-resistant quartz glass doped with a metal oxide (Me x O y , where x and y are natural numbers), wherein the metal (Me) constituting the metal oxide is Al, Ba, Bi, Cd, Cs , Pb, Mg, Sr, Sn, Y, Zr, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, As, Se, Br, Kr, La, Ce , At least one material selected from the group consisting of Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y, and Sc, wherein the metal oxide is Provided is a plasma-resistant quartz glass characterized in that it is doped with 1 to 30 mol% in the quartz glass.

금속산화물(MexOy, 여기서 x 및 y는 자연수)이 도핑되어 있는 상기 내플라즈마성 석영유리는 하기의 반응식 1에 따른 플라즈마 화염법에 의해 금속염화물(MeaClb(a는 Cl의 원자가, b는 Me의 원자가)), SiCl4 및 산소(O2)가 반응하여 합성되는 이산화규소 분말이 소성되어 형성된 것이다.The plasma-resistant quartz glass doped with a metal oxide (Me x O y , where x and y are natural numbers) is a metal chloride (Me a Cl b (a is the valence of Cl , b is the valence of Me)), SiCl 4 and oxygen (O 2 ) is formed by firing the silicon dioxide powder synthesized by the reaction.

[반응식 1][Scheme 1]

MeaClb(a는 Cl의 원자가, b는 Me의 원자가) + SiCl4 + nO2(n은 자연수) → MexOy doped SiO2 + nCl2 Me a Cl b (a is the valence of Cl, b is the valence of Me) + SiCl 4 + nO 2 (n is a natural number) → Me x O y doped SiO 2 + nCl 2

또한, 본 발명은, 금속염화물(MeaClb(a는 Cl의 원자가, b는 Me의 원자가)), SiCl4 가스 및 산소(O2) 가스를 포함하는 출발원료를 준비하는 단계와, 불활성 가스를 공급하면서 플라즈마 토치를 통해 플라즈마 화염을 생성하는 단계와, 상기 금속염화물(MeaClb(a는 Cl의 원자가, b는 Me의 원자가)), 상기 SiCl4 가스 및 상기 산소(O2) 가스를 상기 플라즈마 화염쪽으로 공급하는 단계와, 상기 플라즈마 화염으로 공급된 금속염화물(MeaClb(a는 Cl의 원자가, b는 Me의 원자가)), SiCl4 및 산소(O2)가 반응하여 이산화규소 분말이 합성되는 단계 및 합성된 이산화규소 분말을 소성시키고 급냉하여 금속산화물(MexOy, 여기서 x 및 y는 자연수)이 도핑되어 있는 내플라즈마성 석영유리를 형성하는 단계를 포함하며, 상기 금속염화물 및 상기 금속산화물을 구성하는 금속(Me)은 Al, Ba, Bi, Cd, Cs, Pb, Mg, Sr, Sn, Y, Zr, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, As, Se, Br, Kr, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y 및 Sc로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함하고, 상기 금속산화물은 상기 내플라즈마성 석영유리 내에 1∼30몰% 도핑되어 있는 것을 특징으로 하는 내플라즈마성 석영유리의 제조방법을 제공한다. In addition, the present invention includes the steps of preparing a starting material containing a metal chloride (Me a Cl b (a is the valence of Cl, b is the valence of Me)), SiCl 4 gas and oxygen (O 2 ) gas, and Generating a plasma flame through a plasma torch while supplying gas, and the metal chloride (Me a Cl b (a is Cl valence, b is Me valence)), the SiCl 4 gas, and the oxygen (O 2 ) The step of supplying gas to the plasma flame, and the metal chloride (Me a Cl b (a is the valence of Cl, b is the valence of Me)) supplied to the plasma flame, SiCl 4 and oxygen (O 2 ) react to A step of synthesizing silicon dioxide powder and firing and quenching the synthesized silicon dioxide powder to form a plasma-resistant quartz glass doped with a metal oxide (Me x O y , where x and y are natural numbers), The metal (Me) constituting the metal chloride and the metal oxide is Al, Ba, Bi, Cd, Cs, Pb, Mg, Sr, Sn, Y, Zr, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe , Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, As, Se, Br, Kr, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu , Y and at least one material selected from the group consisting of Sc, wherein the metal oxide is doped with 1 to 30 mol% in the plasma resistant quartz glass. do.

금속산화물(MexOy, 여기서 x 및 y는 자연수)이 도핑되어 있는 상기 내플라즈마성 석영유리는 하기의 반응식 1에 따른 플라즈마 화염법에 의해 금속염화물(MeaClb(a는 Cl의 원자가, b는 Me의 원자가)), SiCl4 및 산소(O2)가 반응하여 합성되는 이산화규소 분말이 소성되어 형성된 것이다.The plasma-resistant quartz glass doped with a metal oxide (Me x O y , where x and y are natural numbers) is a metal chloride (Me a Cl b (a is the valence of Cl , b is the valence of Me)), SiCl 4 and oxygen (O 2 ) is formed by firing the silicon dioxide powder synthesized by the reaction.

[반응식 1][Scheme 1]

MeaClb(a는 Cl의 원자가, b는 Me의 원자가) + SiCl4 + nO2(n은 자연수) → MexOy doped SiO2 + nCl2 Me a Cl b (a is the valence of Cl, b is the valence of Me) + SiCl 4 + nO 2 (n is a natural number) → Me x O y doped SiO 2 + nCl 2

상기 내플라즈마성 석영유리를 형성하는 단계는, 합성된 이산화규소 분말을 포집하는 단계와, 포집된 이산화규소 분말을 성형하는 단계와, 성형체를 소성하는 단계 및 소성체를 급냉하여 내플라즈마성 석영유리를 수득하는 단계를 포함할 수 있다.The forming of the plasma-resistant quartz glass includes the steps of collecting the synthesized silicon dioxide powder, molding the collected silicon dioxide powder, firing a molded body, and rapidly cooling the fired body to form a plasma-resistant quartz glass. It may include the step of obtaining.

상기 내플라즈마성 석영유리를 형성하는 단계는, 상기 플라즈마 화염으로 공급된 금속염화물(MeaClb(a는 Cl의 원자가, b는 Me의 원자가)), SiCl4 및 산소(O2)가 반응하여 합성되는 이산화규소 분말이 석영 유리봉을 향하여 경사지게 지향하면서 상기 석영 유리봉에 집적되게 하여 프리폼(Preform)을 형성하는 단계와, 퍼징(Purging)을 통해 프리폼(Preform) 내 수분과 염소(Cl2) 가스를 제거하는 단계와, 수분 및 염소 가스가 제거된 프리폼을 소성하는 단계 및 소성체를 급냉하여 내플라즈마성 석영유리를 수득하는 단계를 포함할 수 있다.In the forming of the plasma-resistant quartz glass, the metal chloride (Me a Cl b (a is the valence of Cl, b is the valence of Me)) supplied to the plasma flame, SiCl 4 and oxygen (O 2 ) react. Forming a preform by directing the synthesized silicon dioxide powder inclined toward the quartz glass rod and accumulating on the quartz glass rod, and purging Moisture and chlorine (Cl 2 in the preform) ) removing the gas, firing the preform from which moisture and chlorine gas are removed, and rapidly cooling the fired body to obtain a plasma-resistant quartz glass.

상기 내플라즈마성 석영유리를 형성하는 단계는, 상기 플라즈마 화염으로 공급된 금속염화물(MeaClb(a는 Cl의 원자가, b는 Me의 원자가)), SiCl4 및 산소(O2)가 반응하여 합성되는 이산화규소 분말을 소성로에 담고 용융소성(Viscous sintering)시키는 단계 및 소성된 결과물을 급냉하여 내플라즈마성 석영유리를 수득하는 단계를 포함할 수 있다.In the forming of the plasma-resistant quartz glass, the metal chloride (Me a Cl b (a is the valence of Cl, b is the valence of Me)) supplied to the plasma flame, SiCl 4 and oxygen (O 2 ) react. It may include the steps of putting the synthesized silicon dioxide powder in a firing furnace and performing viscous sintering, and rapidly cooling the fired product to obtain plasma-resistant quartz glass.

본 발명의 석영유리에 의하면, 내플라즈마 특성이 우수하다. 본 발명의 내플라즈마성 석영유리에 의하면, 석영유리 내에 금속산화물이 1∼30몰% 도핑되어 있으므로 내플라즈마 특성이 우수하다. 플라즈마 환경에서 우수한 내 식각 특성을 나타내며, 따라서 오염 입자가 발생되지 않을 뿐만 아니라 내플라즈마 부재로 사용되더라도 수명이 향상될 수가 있다.According to the quartz glass of the present invention, plasma resistance is excellent. According to the plasma-resistant quartz glass of the present invention, since the metal oxide is doped in the quartz glass by 1 to 30 mol%, the plasma resistance is excellent. It exhibits excellent etching resistance in a plasma environment, and therefore not only does not generate contaminant particles, but also its lifespan can be improved even when used as a plasma-resistant member.

본 발명에 의하면, 내플라즈마 특성이 우수한 석영유리를 제조할 수 있다. 플라즈마 화염법을 이용하면서 금속염화물(MeaClb(a는 Cl의 원자가, b는 Me의 원자가)), SiCl4 및 산소(O2)를 반응시켜 내플라즈마 특성이 우수한 석영유리를 적은 비용으로 단순 공정을 통해 제조할 수가 있다.According to the present invention, quartz glass having excellent plasma resistance can be manufactured. Quartz glass with excellent plasma resistance is produced at a low cost by reacting metal chloride (Me a Cl b (a is the valence of Cl, b is the valence of Me)), SiCl 4 and oxygen (O 2 ) using the plasma flame method. It can be manufactured through a simple process.

도 1은 본 발명에 따른 플라즈마 토치의 일 예를 나타낸 모식도이다.
도 2는 도 1의 플라즈마 토치에 이용되는 반응가스 이송관을 나타낸 모식도이다.
도 3은 도 2의 반응가스 이송관의 단면도이다.
도 4는 반응 챔버의 일 예를 나타낸 모식도이다.
도 5는 도 4의 반응 챔버의 평면도이다.1 is a schematic diagram showing an example of a plasma torch according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a reaction gas transfer pipe used in the plasma torch of FIG. 1 .
FIG. 3 is a cross-sectional view of the reaction gas transfer pipe of FIG. 2 .
4 is a schematic diagram showing an example of a reaction chamber.
5 is a plan view of the reaction chamber of FIG. 4;

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the following embodiments are provided to those skilled in the art to sufficiently understand the present invention, and may be modified in various forms, and the scope of the present invention is limited to the following examples. it is not going to be

발명의 상세한 설명 또는 청구범위에서 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 당해 구성요소만으로 이루어지는 것으로 한정되어 해석되지 아니하며, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것으로 이해되어야 한다.When it is said that any one component "includes" another component in the detailed description or claims of the invention, it is not construed as being limited to only the corresponding component unless otherwise stated, and other components are not further defined. It should be understood that it can include.

본 발명에서 정의하는 무수는 1ppm 이하의 수분 함량을 의미하며, 초 고순도라 함은 금속 불순물과 OH 함량이 100 ppm 이하인 것을 칭한다.Anhydrous as defined in the present invention means a water content of 1 ppm or less, and ultra-high purity refers to a metal impurity and OH content of 100 ppm or less.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내플라즈마성 석영유리는, 금속산화물(MexOy, 여기서 x 및 y는 자연수)이 도핑되어 있는 내플라즈마성 석영유리로서, 상기 금속산화물을 구성하는 금속(Me)은 Al, Ba, Bi, Cd, Cs, Pb, Mg, Sr, Sn, Y, Zr, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, As, Se, Br, Kr, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y 및 Sc로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함하고, 상기 금속산화물은 상기 내플라즈마성 석영유리 내에 1∼30몰% 도핑되어 있다. Plasma-resistant quartz glass according to a preferred embodiment of the present invention is a plasma-resistant quartz glass doped with a metal oxide (Me x O y , where x and y are natural numbers), and the metal constituting the metal oxide (Me ) is Al, Ba, Bi, Cd, Cs, Pb, Mg, Sr, Sn, Y, Zr, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, At least one material selected from the group consisting of As, Se, Br, Kr, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y and Sc Including, the metal oxide is doped 1 to 30 mol% in the plasma-resistant quartz glass.

금속산화물(MexOy, 여기서 x 및 y는 자연수)이 도핑되어 있는 상기 내플라즈마성 석영유리는 하기의 반응식 1에 따른 플라즈마 화염법에 의해 금속염화물(MeaClb(a는 Cl의 원자가, b는 Me의 원자가)), SiCl4 및 산소(O2)가 반응하여 합성되는 이산화규소 분말이 소성되어 형성된 것이다.The plasma-resistant quartz glass doped with a metal oxide (Me x O y , where x and y are natural numbers) is a metal chloride (Me a Cl b (a is the valence of Cl , b is the valence of Me)), SiCl 4 and oxygen (O 2 ) is formed by firing the silicon dioxide powder synthesized by the reaction.

[반응식 1][Scheme 1]

MeaClb(a는 Cl의 원자가, b는 Me의 원자가) + SiCl4 + nO2(n은 자연수) → MexOy doped SiO2 + nCl2 Me a Cl b (a is the valence of Cl, b is the valence of Me) + SiCl 4 + nO 2 (n is a natural number) → Me x O y doped SiO 2 + nCl 2

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내플라즈마성 석영유리의 제조방법은, 금속염화물(MeaClb(a는 Cl의 원자가, b는 Me의 원자가)), SiCl4 가스 및 산소(O2) 가스를 포함하는 출발원료를 준비하는 단계와, 불활성 가스를 공급하면서 플라즈마 토치를 통해 플라즈마 화염을 생성하는 단계와, 상기 금속염화물(MeaClb(a는 Cl의 원자가, b는 Me의 원자가)), 상기 SiCl4 가스 및 상기 산소(O2) 가스를 상기 플라즈마 화염쪽으로 공급하는 단계와, 상기 플라즈마 화염으로 공급된 금속염화물(MeaClb(a는 Cl의 원자가, b는 Me의 원자가)), SiCl4 및 산소(O2)가 반응하여 이산화규소 분말이 합성되는 단계 및 합성된 이산화규소 분말을 소성시키고 급냉하여 금속산화물(MexOy, 여기서 x 및 y는 자연수)이 도핑되어 있는 내플라즈마성 석영유리를 형성하는 단계를 포함하며, 상기 금속염화물 및 상기 금속산화물을 구성하는 금속(Me)은 Al, Ba, Bi, Cd, Cs, Pb, Mg, Sr, Sn, Y, Zr, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, As, Se, Br, Kr, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y 및 Sc로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함하고, 상기 금속산화물은 상기 내플라즈마성 석영유리 내에 1∼30몰% 도핑되어 있다. A method for manufacturing plasma-resistant quartz glass according to a preferred embodiment of the present invention includes metal chloride (Me a Cl b (a is Cl valence, b is Me valence)), SiCl 4 gas and oxygen (O 2 ) gas. Preparing a starting material including, generating a plasma flame through a plasma torch while supplying an inert gas, and the metal chloride (Me a Cl b (a is the valence of Cl, b is the valence of Me)) , supplying the SiCl 4 gas and the oxygen (O 2 ) gas toward the plasma flame, and supplying the metal chloride (Me a Cl b (a is the valence of Cl, b is the valence of Me)) supplied to the plasma flame. , SiCl 4 and oxygen (O 2 ) are reacted to synthesize silicon dioxide powder, and the synthesized silicon dioxide powder is calcined and quenched to form a metal oxide (Me x O y , where x and y are natural numbers) is doped. It includes forming a plasma quartz glass, wherein the metal (Me) constituting the metal chloride and the metal oxide is Al, Ba, Bi, Cd, Cs, Pb, Mg, Sr, Sn, Y, Zr, K , Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, As, Se, Br, Kr, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb , Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y, and Sc, and the metal oxide is doped with 1 to 30 mol% in the plasma-resistant quartz glass.

금속산화물(MexOy, 여기서 x 및 y는 자연수)이 도핑되어 있는 상기 내플라즈마성 석영유리는 하기의 반응식 1에 따른 플라즈마 화염법에 의해 금속염화물(MeaClb(a는 Cl의 원자가, b는 Me의 원자가)), SiCl4 및 산소(O2)가 반응하여 합성되는 이산화규소 분말이 소성되어 형성된 것이다.The plasma-resistant quartz glass doped with a metal oxide (Me x O y , where x and y are natural numbers) is a metal chloride (Me a Cl b (a is the valence of Cl , b is the valence of Me)), SiCl 4 and oxygen (O 2 ) is formed by firing the silicon dioxide powder synthesized by the reaction.

[반응식 1][Scheme 1]

MeaClb(a는 Cl의 원자가, b는 Me의 원자가) + SiCl4 + nO2(n은 자연수) → MexOy doped SiO2 + nCl2 Me a Cl b (a is the valence of Cl, b is the valence of Me) + SiCl 4 + nO 2 (n is a natural number) → Me x O y doped SiO 2 + nCl 2

상기 내플라즈마성 석영유리를 형성하는 단계는, 합성된 이산화규소 분말을 포집하는 단계와, 포집된 이산화규소 분말을 성형하는 단계와, 성형체를 소성하는 단계 및 소성체를 급냉하여 내플라즈마성 석영유리를 수득하는 단계를 포함할 수 있다.The forming of the plasma-resistant quartz glass includes the steps of collecting the synthesized silicon dioxide powder, molding the collected silicon dioxide powder, firing a molded body, and rapidly cooling the fired body to form a plasma-resistant quartz glass. It may include the step of obtaining.

상기 내플라즈마성 석영유리를 형성하는 단계는, 상기 플라즈마 화염으로 공급된 금속염화물(MeaClb(a는 Cl의 원자가, b는 Me의 원자가)), SiCl4 및 산소(O2)가 반응하여 합성되는 이산화규소 분말이 석영 유리봉을 향하여 경사지게 지향하면서 상기 석영 유리봉에 집적되게 하여 프리폼(Preform)을 형성하는 단계와, 퍼징(Purging)을 통해 프리폼(Preform) 내 수분과 염소(Cl2) 가스를 제거하는 단계와, 수분 및 염소 가스가 제거된 프리폼을 소성하는 단계 및 소성체를 급냉하여 내플라즈마성 석영유리를 수득하는 단계를 포함할 수 있다.In the forming of the plasma-resistant quartz glass, the metal chloride (Me a Cl b (a is the valence of Cl, b is the valence of Me)) supplied to the plasma flame, SiCl 4 and oxygen (O 2 ) react. Forming a preform by directing the synthesized silicon dioxide powder inclined toward the quartz glass rod and accumulating on the quartz glass rod, and purging Moisture and chlorine (Cl 2 in the preform) ) removing the gas, firing the preform from which moisture and chlorine gas are removed, and rapidly cooling the fired body to obtain a plasma-resistant quartz glass.

상기 내플라즈마성 석영유리를 형성하는 단계는, 상기 플라즈마 화염으로 공급된 금속염화물(MeaClb(a는 Cl의 원자가, b는 Me의 원자가)), SiCl4 및 산소(O2)가 반응하여 합성되는 이산화규소 분말을 소성로에 담고 용융소성(Viscous singtering)시키는 단계 및 소성된 결과물을 급냉하여 내플라즈마성 석영유리를 수득하는 단계를 포함할 수 있다.In the forming of the plasma-resistant quartz glass, the metal chloride (Me a Cl b (a is the valence of Cl, b is the valence of Me)) supplied to the plasma flame, SiCl 4 and oxygen (O 2 ) react. It may include a step of putting the synthesized silicon dioxide powder in a firing furnace and performing viscous sintering, and rapidly cooling the fired product to obtain plasma-resistant quartz glass.

이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내플라즈마성 석영유리 및 그 제조방법을 더욱 구체적으로 설명한다. Hereinafter, a plasma-resistant quartz glass and a manufacturing method thereof according to a preferred embodiment of the present invention will be described in more detail.

본 발명에 따른 내플라즈마성 석영유리는 후술하는 플라즈마 화염법을 이용하여 제조될 수 있다. 상기 플라즈마 화염법은 플라즈마 화염 또는 플라즈마 열원을 분사하여 분말을 합성하는 방법으로서, 화염을 분사하는 플라즈마 토치를 이용한다. Plasma-resistant quartz glass according to the present invention can be manufactured using a plasma flame method described later. The plasma flame method is a method of synthesizing powder by spraying a plasma flame or a plasma heat source, and uses a plasma torch for spraying flame.

이하에서, 플라즈마 화염법을 이용하여 내플라즈마성 석영유리를 제조하는 방법의 일 예를 설명한다. Hereinafter, an example of a method for manufacturing plasma-resistant quartz glass using a plasma flame method will be described.

금속염화물(MeaClb(a는 Cl의 원자가, b는 Me의 원자가)), SiCl4 가스 및 산소(O2) 가스를 포함하는 출발원료를 준비한다. 상기 금속염화물(MeaClb(a는 Cl의 원자가, b는 Me의 원자가))을 구성하는 금속(Me)은 Al, Ba, Bi, Cd, Cs, Pb, Mg, Sr, Sn, Y, Zr, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, As, Se, Br, Kr, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y 및 Sc로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다. 이러한 금속염화물의 일 예로는 AlCl3, BaCl2, KCl, CaCl2, MgCl2, LaCl3 등을 들 수 있다.Starting materials including metal chloride (Me a Cl b (a is the valence of Cl, b is the valence of Me)), SiCl 4 gas, and oxygen (O 2 ) gas are prepared. The metal (Me) constituting the metal chloride (Me a Cl b (a is the valence of Cl, b is the valence of Me)) is Al, Ba, Bi, Cd, Cs, Pb, Mg, Sr, Sn, Y, Zr, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, As, Se, Br, Kr, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, It may include one or more materials selected from the group consisting of Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y, and Sc. Examples of such metal chlorides include AlCl 3 , BaCl 2 , KCl, CaCl 2 , MgCl 2 , LaCl 3 and the like.

불활성 가스를 공급하면서 플라즈마 토치를 통해 플라즈마 화염을 생성하고, 상기 금속염화물(MeaClb(a는 Cl의 원자가, b는 Me의 원자가)), 상기 SiCl4 가스 및 상기 산소(O2) 가스를 상기 플라즈마 화염쪽으로 공급한다. A plasma flame is generated through a plasma torch while supplying an inert gas, and the metal chloride (Me a Cl b (a is Cl valence, b is Me valence)), the SiCl 4 gas and the oxygen (O 2 ) gas is supplied toward the plasma flame.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내플라즈마성 석영유리는 도 1에 도시된 바와 같은 플라즈마 토치를 이용하여 제조될 수 있으며, 플라즈마 토치는 도 2 및 도 3에 의하여 후술되는 반응가스 이송관(10)과, 고주파 전력을 인가하여 플라즈마를 발생 및 유지하는 플라즈마 형성부를 포함할 수 있다.Plasma-resistant quartz glass according to a preferred embodiment of the present invention can be manufactured using a plasma torch as shown in FIG. 1, and the plasma torch is a reaction gas transfer pipe 10 described later with reference to FIGS. And, it may include a plasma forming unit that generates and maintains plasma by applying high-frequency power.

플라즈마 형성부는 반응가스 이송관(10)을 지지하면서 토치 중앙 가스를 주입하는 주입구(52)가 측면에 형성된 베이스 프레임(50), 베이스 프레임(50)이 장치되며 반응가스 이송관(10)이 삽입되어 연장되는 방향으로 플라즈마 화염(76)이 형성되는 공간을 이루는 토치 실린더(60)가 삽입되고 그의 내측으로 토치 쉬즈(Sheath) 가스를 가이드하도록 토치 실린더(60)와 이격되면서 반응가스 이송관(10)이 연장된 방향으로 소정 길이 연장된 내부 실린더(62)가 삽입되며 토치 실린더(60)와 내부 실린더(62)의 이격된 공간으로 토치 쉬즈 가스를 주입하는 주입구(56)와 토치 냉매를 배출하는 배출구(58)가 형성된 메인 프레임(54), 토치 실린더(60)의 외벽을 따라 토치 냉매를 순환시키고 배출구(58)로 토치 냉매를 배출하는 구조를 가짐으로써 토치 실린더(60)를 냉각시키는 냉각부(64), 냉각부(64)의 외부에 배치되고 고주파 전력이 인가되는 코일(66)이 설치되어서 토치 실린더(60) 내부의 플라즈마 발생을 유도하는 고주파 인가부(68), 고주파 인가부(68)의 외부에 형성되며 메인 프레임(54)과 결합됨으로써 외벽을 이루는 단열벽(70) 및 토치 실린더(60)와 단열벽(70)의 단부에 결합되며 냉각부(64)로 냉매를 공급하는 냉매 주입구(74)가 형성된 분사 프레임(72)을 포함할 수 있다.The plasma formation unit is equipped with a base frame 50 and a base frame 50 having an inlet 52 formed on a side surface for injecting gas in the center of the torch while supporting the reaction gas transfer pipe 10, and the reaction gas transfer tube 10 is inserted. The torch cylinder 60 constituting the space in which the plasma flame 76 is formed in the extending direction is inserted, and the reaction gas transfer pipe 10 is spaced apart from the torch cylinder 60 to guide the torch sheath gas to the inside of the torch cylinder 60. ) The inner cylinder 62 extending a predetermined length in the extended direction is inserted, and the inlet 56 for injecting the torch sheath gas into the spaced space between the torch cylinder 60 and the inner cylinder 62 and the discharge of the torch refrigerant Cooling unit that cools the torch cylinder 60 by having a structure for circulating the torch refrigerant along the outer wall of the main frame 54 with the outlet 58 and the outer wall of the torch cylinder 60 and discharging the torch refrigerant to the outlet 58 (64), a coil 66 disposed outside the cooling unit 64 and to which high frequency power is applied is installed to induce plasma generation inside the torch cylinder 60, a high frequency application unit 68, a high frequency application unit 68 ) Is formed on the outside of the main frame 54 and is coupled to the end of the heat insulating wall 70 and the torch cylinder 60 and the heat insulating wall 70 forming the outer wall by being coupled to the main frame 54, and a refrigerant that supplies refrigerant to the cooling unit 64 It may include a spray frame 72 having an injection port 74 formed thereon.

상술한 바에서 토치 중앙 가스로서 플라즈마 발생을 위한 가스(아르곤이나 헬륨과 같은 불활성 가스)를 공급하고, 토치 쉬즈 가스로서 아르곤이 토치 실린더(60) 내부의 플라즈마 화염(76)이 형성된 변부의 쉬즈 영역에 공급될 수 있으며, 냉매로서 냉각수가 공급될 수 있다.As described above, a gas (inert gas such as argon or helium) for plasma generation is supplied as the central gas of the torch, and argon is used as the torch sheath gas in the sheath area of the edge where the plasma flame 76 is formed inside the torch cylinder 60. may be supplied, and cooling water may be supplied as a refrigerant.

그리고, 플라즈마 형성부에서 냉각부(64), 고주파 인가부(68) 및 단열벽(70)은 토치 실린더(60)와 같이 메인 프레임(54)과 분사 프레임(72) 사이에 이들과 결합되는 구조를 가질 수 있다.And, in the plasma forming unit, the cooling unit 64, the high frequency application unit 68, and the insulating wall 70 are coupled to each other between the main frame 54 and the spray frame 72 like the torch cylinder 60. can have

반응가스 이송관(10)은 제1 유입구(12)를 통하여 공급되는 SiCl4 가스를 이송하는 제1 튜브(20), 제2 유입구(14)를 통하여 공급되는 불활성 가스를 이송하며 상기 제1 튜브(20)를 둘러싸도록 구성된 제2 튜브(22), 및 제3 유입구(16)를 통하여 공급되는 산소(O2) 가스를 이송하며 제2 튜브(22)를 둘러싸도록 구성된 제3 튜브(24)를 포함하는 이송관을 포함할 수 있으며, 제1 유입구 내지 제3 유입구(12,14,16)는 독립적으로 구성될 수 있다. 또한, 금속염화물(MeaClb(a는 Cl의 원자가, b는 Me의 원자가))을 이송하기 위한 튜브(미도시)가 마련되어 독립적으로 구성될 수도 있다.The reaction gas transport pipe 10 transports the first tube 20 for transporting the SiCl 4 gas supplied through the first inlet 12 and the inert gas supplied through the second inlet 14, and transports the first tube A second tube 22 configured to surround the second tube 20, and a third tube 24 configured to surround the second tube 22 while transporting oxygen (O 2 ) gas supplied through the third inlet 16 It may include a transfer pipe including, and the first inlet to the third inlet (12, 14, 16) may be configured independently. In addition, a tube (not shown) for transporting metal chloride (Me a Cl b (a is the valence of Cl, b is the valence of Me)) may be provided and configured independently.

반응가스 이송관(10)을 이루는 제1 내지 제3 튜브(20,22,24)는 석영유리(SiO2) 재질로 형성된 것을 이용함이 바람직하다. 구체적으로 플라즈마 중앙부 온도가 10000°K가 넘기 때문에 플라즈마 주변의 온도도 2000℃를 넘는 온도를 나타내므로, 이에 대한 열충격 및 고온 내열성을 충족시키기 위한 재질의 이용이 필요하며, 이를 충족하기 위하여 본 발명에 따른 실시예는 SiO2 재질로 이송관을 구성하는 것이 바람직하다.The first to third tubes 20 , 22 , and 24 constituting the reaction gas transfer pipe 10 are preferably made of quartz glass (SiO 2 ). Specifically, since the temperature of the central portion of the plasma exceeds 10000 °K, the temperature around the plasma also exceeds 2000 ° C. Therefore, it is necessary to use a material to meet the thermal shock and high-temperature heat resistance, and to meet this, the present invention According to the embodiment, it is preferable to configure the transfer pipe with SiO 2 material.

불활성 가스로는 아르곤(Ar)과 헬륨(He)과 같은 가스가 사용될 수 있다. 헬륨(He)은 초기 플라즈마 발진용으로 이용될 수 있으며 아르곤(Ar) 가스는 플라즈마 유지를 위하여 이용될 수 있다. 또한 헬륨(He)은 원자 단위 크기가 작기 때문에 유리 구조 속에서 빠져나올 수 있어서 유리화 과정에서 잔류 기포의 제거에 이용될 수 있다.Gases such as argon (Ar) and helium (He) may be used as the inert gas. Helium (He) may be used for initial plasma oscillation and argon (Ar) gas may be used for plasma maintenance. In addition, since helium (He) has a small atomic unit size, it can escape from the glass structure and can be used to remove residual bubbles in the vitrification process.

반응가스 이송관(10)은 반응용 금속염화물(MeaClb(a는 Cl의 원자가, b는 Me의 원자가)), SiCl4 가스, 산소(O2) 가스를 공급하기 위한 것이며, 제1 내지 제3 튜브(20,22,24) 중 제3 튜브(24)가 가장 긴 위치까지 연장되고 제1 튜브(20)가 가장 짧은 위치까지 연장되는 구조를 가짐이 바람직하다.The reaction gas transfer pipe 10 is for supplying reaction metal chloride (Me a Cl b (a is the valence of Cl, b is the valence of Me)), SiCl 4 gas, and oxygen (O 2 ) gas, and the first It is preferable to have a structure in which the third tube 24 extends to the longest position and the first tube 20 extends to the shortest position among the third tubes 20, 22, and 24.

SiCl4 가스와 산소(O2) 가스가 직접적으로 접촉되는 경우 급격한 반응이 발생되며 이로 인해 SiO2 반응 생성물이 튜브들의 끝에 매달려서 형성되는 현상이 발생될 수 있다. 상술한 반응을 완충하여 억제하기 위하여 반응가스 이송관(10)은 상술한 바와 같이 각 튜브 별로 연장된 위치가 다르게 구성될 수 있으며, 도 3과 같이 불활성 가스를 SiCl4 가스와 산소(O2) 가스가 공급되는 튜브(20, 24) 사이의 튜브(22)로 공급하는 구성을 가질 수 있다. 금속염화물(MeaClb(a는 Cl의 원자가, b는 Me의 원자가))은 튜브(20)을 통해 SiCl4 가스와 함께 공급될 수도 있고, 튜브(22)를 통해 불활성 가스와 함께 공급될 수도 있으며, 튜브(24)를 통해 산소(O2) 가스와 함께 공급될 수도 있고, 도시되지는 않았지만 별도의 튜브를 마련하고 이 튜브를 통해 공급될 수도 있다. When the SiCl 4 gas and the oxygen (O 2 ) gas are in direct contact, a rapid reaction occurs, and as a result, a phenomenon in which the SiO 2 reaction product is formed hanging from the ends of the tubes may occur. In order to buffer and suppress the above-described reaction, the reaction gas transfer pipe 10 may be configured to have a different extended position for each tube as described above, and as shown in FIG. 3, the inert gas is SiCl 4 gas and oxygen (O 2 ) It may have a configuration in which the gas is supplied to the tube 22 between the tubes 20 and 24 to which it is supplied. Metal chloride (Me a Cl b (a is the valence of Cl, b is the valence of Me)) may be supplied together with SiCl 4 gas through the tube 20 or supplied together with an inert gas through the tube 22. It may also be supplied with oxygen (O 2 ) gas through the tube 24, and although not shown, a separate tube may be provided and supplied through the tube.

그리고, 튜브들 중 중앙의 SiCl4 가스를 공급하는 튜브(20)는 공급 위치를 가변하기 위하여 전후로 슬라이딩하여 이동될 수 있도록 구성됨이 바람직하다. 상기 구성은 원료 물질들이 적절한 온도 구간에서 반응을 일으킬 수 있도록 원료 물질이 공급되는 위치를 조절하기 위한 것이다.Also, among the tubes, the central tube 20 for supplying the SiCl 4 gas is preferably configured to slide back and forth to change the supply position. The configuration is for adjusting the position where the raw materials are supplied so that the raw materials can react in an appropriate temperature range.

상술한 도 2 및 도 3의 반응가스 이송관(10)을 설치한 본 발명에 따른 플라즈마 토치에 의하여 플라즈마 화염(76)이 형성되어서 분사될 수 있으며, 고주파 전력을 인가함에 따른 플라즈마 발생 메카니즘은 공지의 기술이므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.A plasma flame 76 can be formed and sprayed by the plasma torch according to the present invention in which the reaction gas transfer pipe 10 of FIGS. 2 and 3 is installed, and the plasma generation mechanism according to the application of high-frequency power is well known. Since it is a technology of , a detailed description thereof will be omitted.

플라즈마 화염 내에서 금속염화물(MeaClb(a는 Cl의 원자가, b는 Me의 원자가)), SiCl4 및 산소(O2)가 반응하여 생성물(이산화규소)이 합성될 수 있다. 하기 반응식 1과 같은 반응에 의하여 생성물(이산화규소)이 합성될 수 있다.A product (silicon dioxide) may be synthesized by reacting metal chloride (Me a Cl b (a is the valence of Cl, b is the valence of Me)), SiCl 4 and oxygen (O 2 ) in the plasma flame. A product (silicon dioxide) may be synthesized by a reaction shown in Scheme 1 below.

[반응식 1][Scheme 1]

MeaClb(a는 Cl의 원자가, b는 Me의 원자가) + SiCl4 + nO2(n은 자연수) → MexOy doped SiO2(s) + nCl2(g)Me a Cl b (a is the valence of Cl, b is the valence of Me) + SiCl 4 + nO 2 (n is a natural number) → Me x O y doped SiO 2 (s) + nCl 2 (g)

상기 반응식 1에서 (s)는 고체 상태를 의미하며 (g)는 기체 상태를 의미한다. 또한, 'MexOy doped SiO2 '는 금속산화물(MexOy, 여기서 x 및 y는 자연수)이 도핑되어 있는 이산화규소를 의미한다. 반응식 1에서 금속염화물(MeaClb)은 이산화규소 내에 도핑되는 금속산화물(MexOy)의 소스물질로 작용한다. SiCl4는 합성되는 이산화규소의 소스물질로 작용한다. In Scheme 1, (s) means a solid state and (g) means a gaseous state. In addition, 'Me x O y doped SiO 2 ' means silicon dioxide doped with a metal oxide (Me x O y , where x and y are natural numbers). In Scheme 1, a metal chloride (Me a Cl b ) serves as a source material for a metal oxide (Me x O y ) doped in silicon dioxide. SiCl 4 acts as a source material for synthesized silicon dioxide.

상기 반응식 1에 따라 합성되는 이산화규소는 금속산화물(MexOy, 여기서 x 및 y는 자연수)이 도핑되어 있는 내플라즈마성 이산화규소이다. 상기 금속산화물을 구성하는 금속(Me)은 Al, Ba, Bi, Cd, Cs, Pb, Mg, Sr, Sn, Y, Zr, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, As, Se, Br, Kr, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y 및 Sc로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다. 상기 금속산화물은 상기 내플라즈마성 이산화규소 내에 1∼30몰% 도핑되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 금속산화물의 예로는 Al2O3, BaO, K2O, CaO, MgO, La2O3 등을 들 수 있다. The silicon dioxide synthesized according to Scheme 1 is plasma-resistant silicon dioxide doped with a metal oxide (Me x O y , where x and y are natural numbers). The metal (Me) constituting the metal oxide is Al, Ba, Bi, Cd, Cs, Pb, Mg, Sr, Sn, Y, Zr, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni , Cu, Zn, Ga, Ge, As, Se, Br, Kr, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y and Sc It may include one or more materials selected from the group consisting of. Preferably, the metal oxide is doped in an amount of 1 to 30 mol% in the plasma-resistant silicon dioxide. Examples of such metal oxides include Al 2 O 3 , BaO, K 2 O, CaO, MgO, La 2 O 3 and the like.

참고로, 반응가스 이송관(10)의 유입구(12,14,16) 및 플라즈마 토치를 통하여 유입되는 가스는 99.9％ 이상의 고순도 가스가 이용됨이 바람직하며, 추가적인 필터를 통하여 가스들이 이송관 내부로 유입됨으로써 불순물 등에 대응하여 고 순도를 유지함이 바람직하다. 그리고, 불활성 가스, 산소(O2), 금속염화물(MeaClb(a는 Cl의 원자가, b는 Me의 원자가)) 및 SiCl4 가스는 유입되는 양이 개별적으로 조절될 수 있으며, 산소(O2) 및 SiCl4 가스를 포함하는 반응 가스의 양이 많아지면 플라즈마의 온도 저하가 발생되므로 적절한 양으로 조절됨이 바람직하다.For reference, it is preferable to use high-purity gas of 99.9% or more as the gas introduced through the inlets 12, 14, and 16 of the reaction gas transport pipe 10 and the plasma torch, and the gases flow into the transport pipe through an additional filter. Accordingly, it is desirable to maintain high purity in response to impurities and the like. In addition, the inert gas, oxygen (O 2 ), metal chloride (Me a Cl b (a is the valence of Cl, b is the valence of Me)) and SiCl 4 gas can be individually adjusted in the amount introduced, and oxygen ( O 2 ) and SiCl 4 When the amount of the reactive gas including the gas increases, the temperature of the plasma decreases, so it is preferable to adjust the amount appropriately.

도 4에 도시된 플라즈마 토치(100)에서 반응가스 이송관(10)은 서로 직경이 다른 튜브가 중첩된 삼중 튜브 구조를 가질 수 있으며, SiCl4 가스와 산소(O2) 가스를 중간에 위치한 튜브를 통하여 공급되는 불활성 가스에 의하여 분리하여 배송하며, 플라즈마 토치(100)는 고주파 전력에 의하여 내부에 형성된 플라즈마를 단부에서 상기 플라즈마 화염으로 방출하는 구조를 가질 수 있다.In the plasma torch 100 shown in FIG. 4, the reaction gas transport tube 10 may have a triple tube structure in which tubes having different diameters are overlapped, and SiCl 4 gas and oxygen (O 2 ) gas are disposed in the middle. It is separated and delivered by an inert gas supplied through, and the plasma torch 100 may have a structure in which plasma formed inside by high frequency power is discharged from an end to the plasma flame.

상술한 플라즈마 토치(100)에 의하여 반응되어 생성되는 이산화규소는 무수의 초 고순도 생성물이다.Silicon dioxide produced by the reaction by the above-described plasma torch 100 is an ultra-high purity product.

상술한 플라즈마 화염법에 의해 금속염화물(MeaClb(a는 Cl의 원자가, b는 Me의 원자가)), SiCl4 및 산소(O2)가 반응하여 합성되는 이산화규소 분말은 금속산화물(MexOy, 여기서 x 및 y는 자연수)이 도핑되어 있는 내플라즈마성 이산화규소이다. 합성된 이산화규소 분말은 백필터(Bag filter) 또는 사이클론(cyclone) 등을 이용하여 다양한 방법으로 포집이 가능하다. Silicon dioxide powder synthesized by the reaction of metal chloride (Me a Cl b (a is the valence of Cl, b is the valence of Me)), SiCl 4 and oxygen (O 2 ) by the above-described plasma flame method is a metal oxide (Me x O y , where x and y are natural numbers) is plasma-resistant silicon dioxide doped. The synthesized silicon dioxide powder can be collected in various ways using a bag filter or a cyclone.

이렇게 포집된 이산화규소 분말을 이용하여 성형과 소성 과정을 거쳐 유리 덩어리(유리 기판)로 만들 수가 있다. Using the collected silicon dioxide powder, it can be made into a glass lump (glass substrate) through molding and firing processes.

포집된 이산화규소 분말을 금형 등의 성형기에 장입하고 성형한다. 상기 성형은 알반적으로 알려져 있는 프레스 성형, 정수가압성형(Cold Isostatic Press) 등의 다양한 방법을 이용할 수 있다.The collected silicon dioxide powder is charged into a molding machine such as a mold and molded. For the molding, various methods such as commonly known press molding and cold isostatic press may be used.

성형된 결과물을 소성한다. 이하에서, 소성 공정을 구체적으로 설명한다.Fire the molded product. In the following, the firing process will be described in detail.

성형된 결과물을 전기로와 같은 퍼니스(furnace)에 장입하고 소성 공정을 수행한다. 상기 소성 공정은 이산화규소 분말의 용융온도보다 낮은 1000∼1600℃ 정도의 온도에서 10분∼48시간 정도 수행하는 것이 바람직하다. 상기 소성은 상압 소성, 가압 소성, 열간 가압(Hot press) 소성(Hot Press), 열간 정수압(Hot Isostatic Press) 소성 등의 다양한 방법을 이용할 수 있다. The molded product is charged into a furnace such as an electric furnace, and a firing process is performed. The firing process is preferably performed at a temperature of about 1000 to 1600 ° C. lower than the melting temperature of the silicon dioxide powder for about 10 minutes to about 48 hours. The firing may use various methods such as normal pressure firing, pressure firing, hot press firing (Hot Press), hot isostatic press firing, and the like.

상기 소성온도까지는 1∼50℃/min의 승온속도로 상승시키는 것이 바람직한데, 승온 속도가 너무 느린 경우에는 시간이 오래 걸려 생산성이 떨어지고 승온 속도가 너무 빠른 경우에는 급격한 온도 상승에 의해 열적 스트레스가 가해질 수 있으므로 상기 범위의 승온 속도로 온도를 올리는 것이 바람직하다.It is preferable to raise the temperature up to the firing temperature at a rate of 1 to 50 ° C./min. If the rate of temperature increase is too slow, it takes a long time, resulting in low productivity. Therefore, it is preferable to raise the temperature at a temperature increase rate within the above range.

상기 소성은 소성온도에서 10분∼48시간 동안 유지하는 것이 바람직하다. 소성 시간이 너무 긴 경우에는 에너지의 소모가 많으므로 비경제적일 뿐만 아니라 더 이상의 소성 효과를 기대하기 어려우며, 소성 시간이 작은 경우에는 불완전한 소성으로 인해 석영유리의 물성이 좋지 않을 수 있다.The firing is preferably maintained at a firing temperature for 10 minutes to 48 hours. When the firing time is too long, energy is consumed, so it is uneconomical and it is difficult to expect further firing effects. When the firing time is too short, physical properties of quartz glass may be poor due to incomplete firing.

소성 공정을 수행한 후, 퍼니스 온도를 하강시켜 급냉시키고 언로딩(unloading) 하여 석영유리 덩어리(또는 석영유리 기판)을 수득한다. After performing the firing process, the furnace temperature is lowered to rapidly cool, and unloading is performed to obtain a quartz glass lump (or a quartz glass substrate).

상술한 플라즈마 화염법을 이용하여 다음과 같은 방법으로 석영유리 덩어리(또는 석영유리 기판)를 제조할 수도 있다. A quartz glass lump (or a quartz glass substrate) may be manufactured by the following method using the above-described plasma flame method.

상술한 본 발명에 따른 플라즈마 토치를 도 4와 같이 반응 챔버에 구성한다.The plasma torch according to the present invention described above is configured in a reaction chamber as shown in FIG.

반응 챔버는 챔버(30)와 플라즈마 토치(100)를 포함하며, 챔버(30)는 상부에 상부 커버(32)와 하부 커버(34)가 구성되고, 하부 커버(34)는 챔버(30)의 상단에 상부쪽으로 오픈된 구조를 갖도록 결합된 것이며, 상부 커버(32)는 챔버(30)와 하부 커버(34)의 사이에 조립되도록 구성되면서 중앙에 후술되는 석영 유리봉(36)이 설치될 수 있는 기구물(도 5의 39)이 구성될 수 있다. 여기에서 상부 커버(32)와 하부 커버(34)를 갖는 구조로 본 발명이 실시된 것은 커버가 쉽게 분리될 수 있어서 조립 및 청소가 용이하도록 하기 위한 것이다.The reaction chamber includes a chamber 30 and a plasma torch 100, and the chamber 30 has an upper cover 32 and a lower cover 34 on the top, and the lower cover 34 is the upper part of the chamber 30. It is coupled to have an open structure at the top, and the upper cover 32 is configured to be assembled between the chamber 30 and the lower cover 34, and a quartz glass rod 36 described later may be installed in the center. A mechanism (39 in FIG. 5) may be configured. Here, the present invention is implemented in a structure having an upper cover 32 and a lower cover 34 so that the cover can be easily separated to facilitate assembly and cleaning.

그리고, 챔버(30)의 내부에는 생성물인 석영 유리가 집적되는 시드 역할을 하는 석영 유리봉(36)이 상부 커버(32)에 구성되는 기구물(39)에 설치될 수 있으며, 석영 유리봉(36)은 수직 방향으로 하측을 지향하도록 설치될 수 있다. 그리고, 챔버(30)의 저부에는 내부의 폐가스를 배출하기 위한 배출 장치가 설치되며, 상부에는 쿨링 가스의 유입을 위한 쿨링 가스 유입구(42, 44)가 구성될 수 있다. 그리고, 챔버(30)의 하측 또는 임의의 위치에는 추가적인 반응 가스의 유입이 가능하도록 반응 가스 유입구(46)가 더 구성될 수 있다.And, inside the chamber 30, a quartz glass rod 36 serving as a seed in which the product, quartz glass, is integrated may be installed on the instrument 39 constituted by the upper cover 32, and the quartz glass rod 36 ) may be installed to direct downward in the vertical direction. In addition, a discharge device for discharging waste gas therein may be installed at the bottom of the chamber 30, and cooling gas inlets 42 and 44 for introducing cooling gas may be formed at the top. In addition, a reaction gas inlet 46 may be further configured at a lower side of the chamber 30 or at an arbitrary position to allow an additional reaction gas to flow.

상술한 바와 같이 구성되는 챔버(30)에 플라즈마 토치(100)가 하측에 설치될 수 있으며, 플라즈마 토치(100)는 석영 유리봉(36)을 향하여 45° 각도로 경사지게 지향하도록 설치됨이 바람직하다. 또한 플라즈마 토치(100)는 이격 거리 조절 장치를 더 포함할 수 있으며, 그에 따라서 플라즈마 토치(100)가 석영 유리봉(36)과 이격된 거리가 조절될 수 있다. 여기에서 이격 거리 조절 장치는 도면에 도시하지 않았으나, 플라즈마 토치(100)와 챔버(30) 간의 기밀을 유지하면서 챔버(30) 내에 플라즈마 토치가 삽입되는 정도를 조절할 수 있는 공지의 장치로 구성될 수 있으므로 이에 대한 구체적인 도시는 생략한다.The plasma torch 100 may be installed on the lower side of the chamber 30 configured as described above, and the plasma torch 100 is preferably installed to be inclined at an angle of 45 ° toward the quartz glass rod 36. In addition, the plasma torch 100 may further include a separation distance adjusting device, and accordingly, the separation distance between the plasma torch 100 and the quartz glass rod 36 may be adjusted. Here, the separation distance adjusting device is not shown in the drawing, but may be composed of a known device capable of adjusting the degree of insertion of the plasma torch into the chamber 30 while maintaining airtightness between the plasma torch 100 and the chamber 30. Therefore, a detailed illustration thereof is omitted.

상술한 바와 같이 챔버(30) 내에 석영 유리봉(36)을 향하여 45° 각도로 경사지게 지향하도록 플라즈마 토치(100)가 구성됨에 따라서 플라즈마 토치(100)에서 분사되는 플라즈마 화염에 의하여 석영 유리봉(36)에 생성물이 집적되어 프리폼(Preform)이 형성될 수 있다.As described above, as the plasma torch 100 is configured to be inclined at an angle of 45° toward the quartz glass rod 36 in the chamber 30, the quartz glass rod 36 is generated by the plasma flame sprayed from the plasma torch 100. ), the product may be integrated to form a preform.

그리고, 퍼징(Purging) 등을 통하여 프리폼(Preform) 내 수분과 염소(Cl2) 가스를 제거할 수 있다. 챔버(30) 내부의 플라즈마 토치(100)의 플라즈마 화염에 의하여 발생되는 폐가스는 배출 장치(40)에 의하여 배출될 수 있고, 배출 장치(40)는 외부의 스크러버와 같은 장치와 연결될 수 있으며, 그에 따라서 배기 가스가 친환경적으로 처리될 수 있다. In addition, moisture and chlorine (Cl 2 ) gas in the preform may be removed through purging or the like. Waste gas generated by the plasma flame of the plasma torch 100 inside the chamber 30 may be discharged by the discharge device 40, and the discharge device 40 may be connected to an external device such as a scrubber, thereby Therefore, the exhaust gas can be treated in an environmentally friendly manner.

수분, 염소 가스 등이 제거된 프리폼을 소성하고 급냉하여 석영유리 덩어리를 수득한다. 상기 소성은 진공 분위기에서 수행하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 소성은 1400~1600℃ 정도의 온도에서 수행하는 것이 바람직하다. The preform from which moisture, chlorine gas, etc. are removed is fired and rapidly cooled to obtain a quartz glass lump. The firing is preferably performed in a vacuum atmosphere. In addition, the firing is preferably carried out at a temperature of about 1400 ~ 1600 ℃.

상술한 플라즈마 화염법을 이용하여 다음과 같은 방법으로 석영유리 덩어리를 제조할 수도 있다. A quartz glass lump may be manufactured by the following method using the above-described plasma flame method.

플라즈마 화염법에 의해 합성되는 이산화규소 분말을 소성로에 담고 고온(예컨대, 2000℃ 이상)에서 용융소성(Viscous sintering) 시키고 급냉하여 석영유리 덩어리를 형성한다. 이 방법은 플라즈마 화염법에 의해 합성되는 이산화규소 분말이 직접적으로 소성로에 포집되게 함으로써 백필터나 사이클론 등의 포집기가 필요없는 장점이 있고, 제조공정이 단순하여 대량생산에 유리하다는 장점이 있다.The silicon dioxide powder synthesized by the plasma flame method is placed in a firing furnace, subjected to viscous sintering at a high temperature (eg, 2000 ° C. or higher), and rapidly cooled to form a quartz glass lump. This method has the advantage that the silicon dioxide powder synthesized by the plasma flame method is directly collected in the firing furnace, so that a collector such as a bag filter or a cyclone is not required, and the manufacturing process is simple, which is advantageous for mass production.

이렇게 제조된 내플라즈마성 석영유리는 금속산화물(MexOy, 여기서 x 및 y는 자연수)이 도핑되어 있는 내플라즈마성 석영유리로서, 상기 금속산화물을 구성하는 금속(Me)은 Al, Ba, Bi, Cd, Cs, Pb, Mg, Sr, Sn, Y, Zr, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, As, Se, Br, Kr, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y 및 Sc로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함하고, 상기 금속산화물은 상기 내플라즈마성 석영유리 내에 1∼30몰% 도핑되어 있다. The plasma-resistant quartz glass prepared in this way is a plasma-resistant quartz glass doped with a metal oxide (Me x O y , where x and y are natural numbers), and the metal (Me) constituting the metal oxide is Al, Ba, Bi, Cd, Cs, Pb, Mg, Sr, Sn, Y, Zr, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, As, Se, Br, one or more materials selected from the group consisting of Kr, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y, and Sc, wherein the metal An oxide is doped in 1 to 30 mol% in the plasma-resistant quartz glass.

금속산화물(MexOy, 여기서 x 및 y는 자연수)이 도핑되어 있는 상기 내플라즈마성 석영유리는 하기의 반응식 1에 따른 플라즈마 화염법에 의해 금속염화물(MeaClb(a는 Cl의 원자가, b는 Me의 원자가)), SiCl4 및 산소(O2)가 반응하여 합성되는 이산화규소 분말이 소성되어 형성된 것이다.The plasma-resistant quartz glass doped with a metal oxide (Me x O y , where x and y are natural numbers) is a metal chloride (Me a Cl b (a is the valence of Cl , b is the valence of Me)), SiCl 4 and oxygen (O 2 ) is formed by firing the silicon dioxide powder synthesized by the reaction.

[반응식 1][Scheme 1]

MeaClb(a는 Cl의 원자가, b는 Me의 원자가) + SiCl4 + nO2(n은 자연수) → MexOy doped SiO2 + nCl2 Me a Cl b (a is the valence of Cl, b is the valence of Me) + SiCl 4 + nO 2 (n is a natural number) → Me x O y doped SiO 2 + nCl 2

이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.In the above, the preferred embodiment of the present invention has been described in detail, but the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible by those skilled in the art.

10 : 반응가스 이송관
12 , 14 , 16 : 유입구
18 : 플라즈마 발생부
20 , 22 , 24 : 튜브
30 : 챔버
32 : 상부 커버
34 : 하부 커버
36 : 석영 유리봉
40 : 배기장치
42 , 44 : 쿨링 가스 유입구
46 : 반응 가스 유입구
100 : 플라즈마 토치10: reaction gas transfer pipe
12, 14, 16: inlet
18: Plasma generator
20, 22, 24: tube
30: chamber
32: upper cover
34: lower cover
36: quartz glass rod
40: exhaust system
42, 44: cooling gas inlet
46: reaction gas inlet
100: plasma torch

Claims (7)

금속산화물(MexOy, 여기서 x 및 y는 자연수)이 도핑되어 있는 내플라즈마성 석영유리로서,
상기 금속산화물을 구성하는 금속(Me)은 Bi, Cd, Pb, Sn, Zr, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, As, Se, Br 및 Kr로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함하고,
상기 금속산화물은 상기 내플라즈마성 석영유리 내에 1∼30몰% 도핑되어 있는 것을 특징으로 하는 내플라즈마성 석영유리.
A plasma-resistant quartz glass doped with a metal oxide (Me x O y , where x and y are natural numbers),
The metal (Me) constituting the metal oxide is Bi, Cd, Pb, Sn, Zr, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, As, Se, Br and Kr Including one or more materials selected from the group consisting of,
Plasma-resistant quartz glass, characterized in that the metal oxide is doped 1 to 30 mol% in the plasma-resistant quartz glass.
 제1항에 있어서, 금속산화물(MexOy, 여기서 x 및 y는 자연수)이 도핑되어 있는 상기 내플라즈마성 석영유리는 하기의 반응식 1에 따른 플라즈마 화염법에 의해 금속염화물(MeaClb(a는 Cl의 원자가, b는 Me의 원자가)), SiCl4 및 산소(O2)가 반응하여 합성되는 이산화규소 분말이 소성되어 형성된 것을 특징으로 하는 내플라즈마성 석영유리.
[반응식 1]
MeaClb(a는 Cl의 원자가, b는 Me의 원자가) + SiCl4 + nO2(n은 자연수) → MexOy doped SiO2 + nCl2
The method of claim 1, wherein the plasma-resistant quartz glass doped with a metal oxide (Me x O y , where x and y are natural numbers) is a metal chloride (Me a Cl b) by a plasma flame method according to the following reaction formula 1 (a is the valence of Cl, b is the valence of Me)), SiCl 4 and oxygen (O 2 ) are reacted and synthesized silicon dioxide powder is formed by firing the plasma-resistant quartz glass.
[Scheme 1]
Me a Cl b (a is the valence of Cl, b is the valence of Me) + SiCl 4 + nO 2 (n is a natural number) → Me x O y doped SiO 2 + nCl 2
금속염화물(MeaClb(a는 Cl의 원자가, b는 Me의 원자가)), SiCl4 가스 및 산소(O2) 가스를 포함하는 출발원료를 준비하는 단계;
불활성 가스를 공급하면서 플라즈마 토치를 통해 플라즈마 화염을 생성하는 단계;
상기 금속염화물(MeaClb(a는 Cl의 원자가, b는 Me의 원자가)), 상기 SiCl4 가스 및 상기 산소(O2) 가스를 상기 플라즈마 화염쪽으로 공급하는 단계;
상기 플라즈마 화염으로 공급된 금속염화물(MeaClb(a는 Cl의 원자가, b는 Me의 원자가)), SiCl4 및 산소(O2)가 반응하여 이산화규소 분말이 합성되는 단계; 및
합성된 이산화규소 분말을 소성시키고 급냉하여 금속산화물(MexOy, 여기서 x 및 y는 자연수)이 도핑되어 있는 내플라즈마성 석영유리를 형성하는 단계를 포함하며,
상기 금속염화물 및 상기 금속산화물을 구성하는 금속(Me)은 Bi, Cd, Pb, Sn, Zr, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, As, Se, Br 및 Kr로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함하고,
상기 금속산화물은 상기 내플라즈마성 석영유리 내에 1∼30몰% 도핑되어 있는 것을 특징으로 하는 내플라즈마성 석영유리의 제조방법.
Preparing a starting material including a metal chloride (Me a Cl b (a is the valence of Cl, b is the valence of Me)), SiCl 4 gas, and oxygen (O 2 ) gas;
generating a plasma flame through a plasma torch while supplying an inert gas;
supplying the metal chloride (Me a Cl b (a is the valence of Cl, b is the valence of Me)), the SiCl 4 gas, and the oxygen (O 2 ) gas toward the plasma flame;
synthesizing silicon dioxide powder by reacting metal chloride (Me a Cl b (a is Cl's valence, b is Me's valence)) supplied to the plasma flame, SiCl 4 and oxygen (O 2 ); and
Calcining and quenching the synthesized silicon dioxide powder to form a plasma-resistant quartz glass doped with a metal oxide (Me x O y , where x and y are natural numbers),
The metal (Me) constituting the metal chloride and the metal oxide is Bi, Cd, Pb, Sn, Zr, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, As, Se , including at least one material selected from the group consisting of Br and Kr,
The method for producing a plasma-resistant quartz glass, characterized in that the metal oxide is doped 1 to 30 mol% in the plasma-resistant quartz glass.
 제3항에 있어서, 금속산화물(MexOy, 여기서 x 및 y는 자연수)이 도핑되어 있는 상기 내플라즈마성 석영유리는 하기의 반응식 1에 따른 플라즈마 화염법에 의해 금속염화물(MeaClb(a는 Cl의 원자가, b는 Me의 원자가)), SiCl4 및 산소(O2)가 반응하여 합성되는 이산화규소 분말이 소성되어 형성된 것을 특징으로 하는 내플라즈마성 석영유리의 제조방법.
[반응식 1]
MeaClb(a는 Cl의 원자가, b는 Me의 원자가) + SiCl4 + nO2(n은 자연수) → MexOy doped SiO2 + nCl2
The method of claim 3, wherein the plasma-resistant quartz glass doped with a metal oxide (Me x O y , where x and y are natural numbers) is a metal chloride (Me a Cl b) by a plasma flame method according to the following reaction formula 1 (a is the valence of Cl, b is the valence of Me)), SiCl 4 and oxygen (O 2 ) A method for producing a plasma-resistant quartz glass, characterized in that formed by firing the silicon dioxide powder synthesized by the reaction.
[Scheme 1]
Me a Cl b (a is the valence of Cl, b is the valence of Me) + SiCl 4 + nO 2 (n is a natural number) → Me x O y doped SiO 2 + nCl 2
제3항에 있어서, 상기 내플라즈마성 석영유리를 형성하는 단계는,
합성된 이산화규소 분말을 포집하는 단계;
포집된 이산화규소 분말을 성형하는 단계;
성형체를 소성하는 단계; 및
소성체를 급냉하여 내플라즈마성 석영유리를 수득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 내플라즈마성 석영유리의 제조방법.
The method of claim 3, wherein the forming of the plasma-resistant quartz glass comprises:
collecting the synthesized silicon dioxide powder;
molding the collected silicon dioxide powder;
Firing the molded body; and
A method for producing a plasma-resistant quartz glass comprising the step of rapidly cooling the fired body to obtain a plasma-resistant quartz glass.
 제3항에 있어서, 상기 내플라즈마성 석영유리를 형성하는 단계는,
상기 플라즈마 화염으로 공급된 금속염화물(MeaClb(a는 Cl의 원자가, b는 Me의 원자가)), SiCl4 및 산소(O2)가 반응하여 합성되는 이산화규소 분말이 석영 유리봉을 향하여 경사지게 지향하면서 상기 석영 유리봉에 집적되게 하여 프리폼(Preform)을 형성하는 단계;
퍼징(Purging)을 통해 프리폼(Preform) 내 수분과 염소(Cl2) 가스를 제거하는 단계;
수분 및 염소 가스가 제거된 프리폼을 소성하는 단계; 및
소성체를 급냉하여 내플라즈마성 석영유리를 수득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 내플라즈마성 석영유리의 제조방법.
The method of claim 3, wherein the forming of the plasma-resistant quartz glass comprises:
Silicon dioxide powder synthesized by the reaction of metal chloride (Me a Cl b (a is the valence of Cl, b is the valence of Me)) supplied to the plasma flame, SiCl 4 and oxygen (O 2 ) moves toward the quartz glass rod. Forming a preform by being inclined and integrated on the quartz glass rod;
Removing moisture and chlorine (Cl 2 ) gas in the preform through purging;
firing the preform from which moisture and chlorine gas have been removed; and
A method for producing a plasma-resistant quartz glass comprising the step of rapidly cooling the fired body to obtain a plasma-resistant quartz glass.
 제3항에 있어서, 상기 내플라즈마성 석영유리를 형성하는 단계는,
상기 플라즈마 화염으로 공급된 금속염화물(MeaClb(a는 Cl의 원자가, b는 Me의 원자가)), SiCl4 및 산소(O2)가 반응하여 합성되는 이산화규소 분말을 소성로에 담고 용융소성(Viscous sintering) 시키는 단계; 및
소성된 결과물을 급냉하여 내플라즈마성 석영유리를 수득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 내플라즈마성 석영유리의 제조방법.The method of claim 3, wherein the forming of the plasma-resistant quartz glass comprises:
Metal chloride (Me a Cl b (a is the valence of Cl, b is the valence of Me)) supplied to the plasma flame, SiCl 4 and oxygen (O 2 ) are reacted to synthesize silicon dioxide powder, which is put in a sintering furnace and melted (Viscous sintering); and
A method for producing a plasma-resistant quartz glass comprising the step of rapidly cooling the calcined product to obtain a plasma-resistant quartz glass.
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