JP2000169163A - Synthetic quartz glass powder containing aluminum, synthetic quartz glass formed body containing aluminum, and production of the same - Google Patents
Synthetic quartz glass powder containing aluminum, synthetic quartz glass formed body containing aluminum, and production of the sameInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体分野、特に
１０００℃以上の高温度領域で使用される半導体製造用
石英ガラス用、或いは光ファイバー等の製造時に高温処
理されるプロセスを有する光学用として好適な合成石英
粉末、石英ガラス製品に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is suitable for use in the field of semiconductors, particularly for quartz glass for semiconductor production used in a high temperature region of 1000 DEG C. or higher, or for optical use having a process which is subjected to a high temperature treatment when producing optical fibers and the like. The present invention relates to a synthetic quartz powder and a quartz glass product.
【０００２】[0002]
【従来技術】近年、半導体産業分野に使用される石英ガ
ラス製品については、その純度に関し非常に厳しい管理
が行われている。この様な高純度のガラスを得るに際
し、従来天然石英を精製、粉砕して得た天然石英粉を溶
融することにより製造されていたが、半導体の高集積
化、歩留まりの向上の要求が厳しくなるにつれ、精製技
術についてもコストの高いものが要求されるようになっ
てきている。一方これとは別に、高純度の石英ガラスを
得る方法として、四塩化珪素を原料とした気相法による
ものがあるが、多くのエネルギーを要し、効率が悪いと
いう欠点を有している。これらの問題点を解決する方法
として、例えばシリコンアルコキシド等の有機珪素化合
物を原料として液相反応によりシリカゲルとし、更に乾
燥、粉砕、焼成等の工程を経てガラスとする、いわゆる
ゾルゲル法による合成石英粉末を得、これを溶融成形し
て石英ガラス製品とする方法がある。2. Description of the Related Art In recent years, quartz glass products used in the semiconductor industry have been very strictly controlled with respect to their purity. In order to obtain such high-purity glass, it has been conventionally produced by melting natural quartz powder obtained by purifying and pulverizing natural quartz.However, demands for high integration of semiconductors and improvement in yield become severe. With this trend, high-cost purification technology is required. On the other hand, as another method for obtaining high-purity quartz glass, there is a method using a gas phase method using silicon tetrachloride as a raw material, but it has a disadvantage that it requires a lot of energy and is inefficient. As a method for solving these problems, for example, an organic silicon compound such as silicon alkoxide is used as a raw material to produce a silica gel by a liquid phase reaction, and further, a glass is produced through a process such as drying, pulverization, and firing. Then, there is a method in which this is melt-molded to obtain a quartz glass product.
【０００３】しかしながら、合成石英粉を溶融成形して
得られた石英ガラス製品は一般に、天然石英粉を原料と
したものと比較して高温粘性が低いため、単独で高温用
途に用いられる例は少なく、例えば、外側を天然石英、
内側を合成石英とした二重構造のルツボを作製し、高温
強度を確保する工夫がなされている（特開平３−４０９
８９号公報）。また、合成石英ガラス自体の高温粘性を
向上させる手法として、ガラス中にアルミニウムを微量
添加する方法が知られている（特開昭６１−２３６６１
９号公報、特開平３−４５５３０号公報）。アルミニウ
ム添加による高温粘性向上のメカニズムの詳細は未だ判
明してはいないが、（１）Ｎａ、Ｋ、ＯＨ等のガラス修
飾酸化物（末端基）として存在し、高温粘性を低下させ
るようなイオンをトラップさせる、（２）高融点のアル
ミナがガラスの粘性流動を阻害する、等の説が有力であ
る。However, quartz glass products obtained by melt-molding synthetic quartz powder generally have lower high-temperature viscosity than those made from natural quartz powder, so that there are few examples of them being used alone for high-temperature applications. For example, natural quartz on the outside,
A crucible having a double structure in which the inside is made of synthetic quartz is manufactured to ensure high-temperature strength (Japanese Patent Laid-Open No. 3-409).
No. 89). Further, as a method for improving the high-temperature viscosity of synthetic quartz glass itself, a method of adding a small amount of aluminum to glass is known (Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-23661).
No. 9, JP-A-3-45530). Although the details of the mechanism of improving the high-temperature viscosity by adding aluminum have not been elucidated yet, (1) ions that exist as glass-modified oxides (terminal groups) such as Na, K, and OH and reduce the high-temperature viscosity are removed. Theories such as trapping, (2) high melting point alumina hinders the viscous flow of glass are prevailing.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】合成石英ガラスの用途
として特にシリコン単結晶引き上げ用ルツボは、１４０
０〜１５００℃という高温で長時間使用される。特に近
年、連続的に原料シリコンを投入しながら行う連続引き
上げ法が実施されるようになり、更にルツボの使用時間
が長時間化してきている。ルツボの形態であるガラス相
（非晶質）は準安定相であるため、前述の温度領域で長
時間保持すると、安定相である結晶質（クリストバライ
ト）へ転移しようとする。特に、金属不純物等が存在す
るとこれが結晶核となって、より結晶化を促進する。単
結晶引き上げ中に、この現象（一般に失透と呼ばれてい
る）が生じると、ルツボ内壁部分に生成した結晶質部分
が分離して、シリコン融液中に混入し、単結晶化を妨害
する事となる（ＵＣＳ半導体基盤技術研究会編集「シリ
コンの科学」，１９９６）。また、シリコンウエハーの
熱処理等に用いられる炉心管についても、その使用温度
は低いものの、長時間使用することにより失透が生じる
と、加熱・冷却の繰り返しにより、結晶質と非晶質の部
分で熱膨張率が異なるため、強度低下、破損の要因とな
る。これらの問題点に対して、合成石英ガラスは金属不
純物含有量が天然水晶粉と比較して極めて低いレベルに
あり、失透しにくい。In particular, a crucible for pulling a silicon single crystal is used as a synthetic quartz glass.
It is used for a long time at a high temperature of 0 to 1500 ° C. In particular, in recent years, a continuous pulling method in which raw silicon is continuously charged has been performed, and the use time of the crucible has been prolonged. Since the glass phase (amorphous) in the form of a crucible is a metastable phase, when it is kept in the above-mentioned temperature range for a long time, it tends to transform into crystalline (cristobalite) which is a stable phase. In particular, when metal impurities and the like are present, they become crystal nuclei, which further promotes crystallization. If this phenomenon (generally called devitrification) occurs during the pulling of a single crystal, the crystalline portion formed on the inner wall portion of the crucible is separated and mixed into the silicon melt to hinder single crystallization. (UCS Semiconductor Technology Research Association, edited by "Science of Silicon", 1996). In addition, although furnace core tubes used for heat treatment of silicon wafers have low operating temperatures, if devitrification occurs due to long-term use, heating and cooling are repeated, and crystalline and amorphous parts are formed. The difference in the thermal expansion coefficient causes a decrease in strength and breakage. In view of these problems, synthetic quartz glass has a metal impurity content at an extremely low level as compared with natural quartz powder, and is hardly devitrified.
【０００５】上述のように、合成石英ガラスの高温粘性
向上には、アルミニウムの微量添加が効果があるとされ
ているが、その一方で、アルミニウムの添加により、失
透現象が発現しやすくなることが、本発明者らの検討に
より明らかとなった。石英ガラス製品の表面にアルミニ
ウムを塗布して焼き付けることで高粘性を図ることが行
われており、この方法では石英ガラス製品の表面が失透
しやすい。つまり、アルミニウムの存在により失透を引
き起こすことは知られている。これに対しては、アルミ
ニウムの添加時期として、ガラス中に分子レベルで均一
に分散させるためにはゾルゲル法を採用し、その加水分
解時に添加することが考えられる。実際、ゾルゲル法に
関する上記各公知技術ではアルミニウムのアルコキシド
を珪素アルコキシドの加水分解液に添加している。As described above, the addition of a small amount of aluminum is said to be effective in improving the high-temperature viscosity of synthetic quartz glass, but on the other hand, the addition of aluminum tends to cause the devitrification phenomenon. Has been clarified by the study of the present inventors. A high viscosity is achieved by applying and baking aluminum to the surface of a quartz glass product, and in this method, the surface of the quartz glass product is easily devitrified. That is, it is known that the presence of aluminum causes devitrification. In order to cope with this, it is conceivable that aluminum is added at the time of hydrolysis by adopting a sol-gel method in order to uniformly disperse aluminum at the molecular level in glass. In fact, in each of the above-mentioned known techniques relating to the sol-gel method, an aluminum alkoxide is added to a silicon alkoxide hydrolyzate.
【０００６】しかしながら、こうして得られたアルミニ
ウム含有合成石英ガラス粉を用いて溶融成形すると、で
きあがった成形体中には多くの泡が発生する問題が生じ
ることがあった。本発明者らは先に、アルミニウム含有
合成石英ガラスの発泡現象を抑えるため、ゾルゲル法で
の原料段階でアルミニウム化合物を添加することを提案
している（特開平１０−２８７４１７号公報、特開平１
０−２８７４１８号公報）。しかしながら、こうして発
泡現象が抑えられたアルミニウム含有合成石英粉を用い
て溶融成形したところ、出来上がったインゴット中には
多くの失透スポットが発生する事があった。これは、ア
ルミニウムが局所的に高濃度で存在する部分があるため
と推測される。つまり、一般に原料を均一分散しうると
考えられるゾルゲル法を採用してガラス化以前にアルミ
ニウム化合物を添加してもなお、失透現象を防止できる
ほどのアルミニウムの分散の均一性が達成できてはいな
いことが推測された。[0008] However, when the aluminum-containing synthetic quartz glass powder thus obtained is melt-molded, there is a problem that a large number of bubbles are generated in the formed compact. The present inventors have previously proposed to add an aluminum compound at the raw material stage in the sol-gel method in order to suppress the foaming phenomenon of the aluminum-containing synthetic quartz glass (JP-A-10-287417, JP-A-10-287417).
0-287418). However, when melt molding is performed using the aluminum-containing synthetic quartz powder in which the foaming phenomenon is suppressed in this way, many devitrification spots may be generated in the completed ingot. This is presumably because there is a portion where aluminum is locally present at a high concentration. In other words, even if an aluminum compound is added before vitrification by adopting a sol-gel method which is generally considered to be capable of uniformly dispersing the raw material, the uniformity of aluminum dispersion that can prevent the devitrification phenomenon can be achieved. It was speculated that no.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するため鋭意検討を重ねた結果、特定の評価方法
で評価した物性値が一定の基準内にあるアルミニウム含
有合成石英ガラス粉は、溶融成形した際の失透現象の発
生を防止できることを見出した。そして、このようなア
ルミニウム含有合成石英ガラス粉は、ゾルゲル法におい
て特定の手段をとることにより得ることができることを
も見出した。すなわち、本発明は、アルミニウムを含有
する合成石英ガラス粉であって、１７８０〜１８００℃
で真空溶融してインゴットとし、１６３０℃において５
時間保持した場合、該インゴット中に発生する２０μｍ
φ以上の大きさの失透スポットが１０個／５０ｇ以下で
あることを特徴とするアルミニウム含有合成石英ガラス
粉、アルミニウムを含有する合成石英ガラス粉を、１７
００℃以上で且つ３０分以上保持する工程を含むことを
特徴とするアルミニウム含有石英ガラス成形体等に存す
る。本発明のアルミニウム含有合成石英ガラス粉を溶融
成形すると失透スポットの発生が抑えられるメカニズム
は明らかではないが、おそらくアルミニウムが高度に分
散しており、このことからアルミニウムが局所的に高濃
度で存在せず、失透スポットの発生が防止できていると
考えられる。Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, have found that the aluminum-containing synthetic quartz glass powder whose physical property value evaluated by a specific evaluation method is within a certain standard. Have found that the occurrence of the devitrification phenomenon during melt molding can be prevented. It has also been found that such an aluminum-containing synthetic quartz glass powder can be obtained by taking specific means in the sol-gel method. That is, the present invention relates to a synthetic quartz glass powder containing aluminum at 1780 to 1800 ° C.
Melted into an ingot by vacuum melting at 1630 ° C.
20 μm generated in the ingot when held for a time
A synthetic quartz glass powder containing aluminum and a synthetic quartz glass powder containing aluminum, wherein the number of devitrification spots having a size of φ or more is 10 pieces / 50 g or less,
An aluminum-containing quartz glass molded article or the like characterized by including a step of maintaining the temperature at 00 ° C. or higher for 30 minutes or longer. Although the mechanism by which the occurrence of devitrification spots is suppressed when the aluminum-containing synthetic quartz glass powder of the present invention is melt-molded is not clear, it is supposed that aluminum is highly dispersed and aluminum is locally present at a high concentration. It is considered that the occurrence of the devitrification spot could be prevented without performing.
【０００８】[0008]
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明を満足するようなアルミニウム含有合成石英ガラ
ス粉の製造方法として最も好ましくは、シリコンアルコ
キシドの加水分解・ゲル化等によりシリカゲルを得、こ
れをガラス化するゾルゲル法によって行う方法がある。
ここでシリカゲルを得る方法は限定されないが、代表的
にはシリコンアルコキシドと水を反応させて加水分解、
ゲル化、乾燥してシリカゲルとする方法がある。シリコ
ンアルコキシドとしては、特に限定されるものではない
が、得られるアルミニウム含有合成石英ガラス粉へのカ
ーボンの残存を容易に防止できる点から珪素に結合して
いる基の全てが加水分解可能な基であるものが好まし
く、特に塩素等の残存も防止できる点からテトラアルコ
キシシランが特に好ましい。テトラアルコキシシランと
してはＣ１〜Ｃ４の低級アルコキシシラン、或いはその
低縮合物であるオリゴマーが、加水分解が容易でありシ
リカゲル中への炭素残存が少ない点から好ましい。特に
価格の安価な点からはテトラメトキシシランが望まし
い。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The most preferable method for producing an aluminum-containing synthetic quartz glass powder that satisfies the present invention is a method in which silica gel is obtained by hydrolysis and gelation of silicon alkoxide and the like, followed by vitrification by a sol-gel method.
Here, the method for obtaining silica gel is not limited, but typically, silicon alkoxide is reacted with water to undergo hydrolysis,
There is a method of gelling and drying to obtain silica gel. As the silicon alkoxide, although not particularly limited, all of the groups bonded to silicon are hydrolyzable groups in that carbon remaining in the obtained aluminum-containing synthetic quartz glass powder can be easily prevented. Certain ones are preferred, and tetraalkoxysilanes are particularly preferred because they can also prevent residual chlorine and the like. As the tetraalkoxysilane, a C1 to C4 lower alkoxysilane or an oligomer which is a low condensate thereof is preferable because hydrolysis is easy and carbon residue in the silica gel is small. Particularly, tetramethoxysilane is desirable from the viewpoint of low cost.
【０００９】これらシリコンアルコキシドを水と反応さ
せて加水分解、ゲル化、乾燥してシリカゲルとするので
あるが、アルミニウム源を添加することによりアルミニ
ウム含有シリカゲルとする。最終ガラス製品の高温粘性
を向上させるためのアルミニウム含有量としては０．５
〜５０ｐｐｍ程度あれば十分であり、これ以上添加され
ても高温粘性向上の効果はほとんど変わらず、また、半
導体に対して不純物となるアルミニウム濃度が、あまり
高くなることは好ましくない場合がある。一方、上記範
囲よりアルミニウム添加量が少ないと、１０００℃以上
の高温使用に十分耐え得るだけの粘性向上効果が不十分
となる。アルミニウムの含有量としては０．１〜１００
ｐｐｍ、通常は０．５〜５０ｐｐｍである。These silicon alkoxides are hydrolyzed, gelled and dried by reacting them with water to obtain silica gel. By adding an aluminum source, an aluminum-containing silica gel is obtained. The aluminum content for improving the high temperature viscosity of the final glass product is 0.5
About 50 ppm is sufficient, and even if it is added more than that, the effect of improving the viscosity at high temperature hardly changes, and it may not be preferable that the concentration of aluminum, which is an impurity in the semiconductor, becomes too high. On the other hand, if the amount of aluminum added is less than the above range, the effect of improving the viscosity to sufficiently withstand high-temperature use of 1000 ° C. or more becomes insufficient. The content of aluminum is 0.1 to 100
ppm, usually 0.5 to 50 ppm.
【００１０】用いることのできるアルミニウム源は特に
限定されないが、シリコンアルコキシドと相溶性のある
アルミニウム化合物が好ましく、具体的にはアルミニウ
ムのキレート化合物を用いるのが特に望ましい。アルミ
ニウムのキレート化合物としては特に限定されず、例え
ばアルミニウムトリス（エチルアセトナート）、アルミ
ニウムモノアセチルアセトナートビス（エチルアセトア
セテート）、アルミニウムトリス（アセチルアセトナー
ト）（アルミニウムアセチルアセトナートともいう）が
挙げられる。その中でも特に、シリコンアルコキシドと
加水分解速度が近く、相溶性も高いことからアルミニウ
ムアセチルアセトナートが好適に用いられる。この、ア
ルミニウムキレート化合物を、最終ガラス製品中に上記
濃度となるよう添加するのであるが、添加時期としては
ゲル化前の段階、特にシリコンアルコキシドに水を添加
する前が、本発明のアルミニウム含有合成石英ガラス粉
を得るには好ましいことが本発明者らの検討により明ら
かとなった。添加方法としては、最終製品中の目標濃度
が低いため、予めアルミニウム濃度が対ＳｉＯ2 換算で
６０〜１５００ｐｐｍ、好ましくは８０〜１２００ｐｐ
ｍ程度の濃厚溶液を調整し、これを後述するように放置
した後、シリコンアルコキシドを追加して使用する方が
アルミニウム濃度調整の精度がよく、また効率的であ
る。The aluminum source that can be used is not particularly limited, but an aluminum compound compatible with silicon alkoxide is preferable, and specifically, a chelate compound of aluminum is particularly preferable. The chelating compound of aluminum is not particularly limited, and examples thereof include aluminum tris (ethylacetonate), aluminum monoacetylacetonate bis (ethylacetoacetate), and aluminum tris (acetylacetonate) (also referred to as aluminum acetylacetonate). . Among them, aluminum acetylacetonate is particularly preferably used because of its close hydrolysis rate and high compatibility with silicon alkoxide. The aluminum chelate compound is added to the final glass product so as to have the above-mentioned concentration. The addition time is determined before the gelation, particularly before the addition of water to the silicon alkoxide. It has been clarified by the present inventors that it is preferable to obtain quartz glass powder. As an addition method, since the target concentration in the final product is low, the aluminum concentration is previously 60 to 1500 ppm, preferably 80 to 1200 pp in terms of SiO 2.
It is more efficient and more efficient to adjust the aluminum concentration by adjusting a concentrated solution of about m and leaving it to stand as described later, and then adding and using silicon alkoxide.
【００１１】さて、このアルミニウムキレート化合物を
シリコンアルコキシド中に添加した後、すぐに加水分解
反応を開始すると、ゲル化、粉砕、乾燥後に得られた乾
燥ゲルは、通常のシリコンアルコキシドのみで反応して
得られたゲルと比較して、比表面積が小さく、焼成時に
未燃カーボンに由来する黒色異物が発生し、溶融した際
に発泡の多いものとなることが本発明者らにより見出さ
れており、これを回避するため、以下に述べるようにア
ルミニウム化合物を添加したシリコンアルコキシドを５
時間〜１日放置することを先に提案している（特開平１
０−２８７４１７号公報、特開平１０−２８７４１８号
公報）。しかしながら、この程度の放置では、発泡は抑
えられるものの、失透は充分に抑えられないことが判明
した。失透防止には、少なくとも２日以上放置すること
が効果的であることが本発明者らにより見いだされた。When the hydrolysis reaction is started immediately after the addition of the aluminum chelate compound to the silicon alkoxide, the dried gel obtained after gelling, pulverizing and drying is reacted only with ordinary silicon alkoxide. Compared to the obtained gel, the present inventors have found that the specific surface area is small, black foreign matter derived from unburned carbon is generated at the time of sintering, and the foam becomes more foamed when melted. In order to avoid this, silicon alkoxide to which an aluminum compound is added is used as described below.
It has been previously proposed to leave it for a period of time to one day.
0-287417, JP-A-10-287418). However, it has been found that the foaming can be suppressed, but the devitrification cannot be sufficiently suppressed by leaving to such a degree. The present inventors have found that it is effective to leave at least two days for devitrification prevention.
【００１２】このように長時間放置することにより失透
が防止できるメカニズムは明らかではないが、おそらく
以下のことが考えられる。均一混合を達成するには加水
分解速度の面からアルミニウム含有化合物としてアルミ
ニウムキレート化合物を用いるのが望ましいと考えられ
ることは上述のとおりであるが、アルミニウムキレート
化合物は一般に数個のアルミニウム含有単位が会合した
多量体として存在するが、テトラアルコキシシラン等の
ケイ素化合物に混合された後、次第に会合状態が解放さ
れて、単分子レベルで分散していくと考えられ、失透ス
ポットの発現を引き起こさない程度の均一分散性を得る
には、通常予測されうる時間より大幅に長時間を要して
いるものと推測される。つまり、アルミニウムキレート
化合物はシリコンアルコキシドへの溶解度は大きく、添
加すれば速やかに溶解することから、アルミニウムキレ
ート化合物が溶解した時点では既にアルミニウムの均一
分散性として充分であると考えるのが通常であるが、そ
のような予測に反して、単に溶解させただけでは失透防
止には十分でなく、アルミニウム化合物が何らかの経時
変化を経て、しかる後に加水分解されることが、失透防
止に寄与しているのではないかと推測される。この経時
変化のメカニズムは明らかではないものの、加熱により
変化が促進されると考えられることから、室温では少な
くとも２日以上の放置が適当であるが、加熱下では、よ
り短時間でも充分であると考えられる。The mechanism by which devitrification can be prevented by leaving the apparatus to stand for a long time is not clear, but the following may be considered. As described above, it is considered that it is preferable to use an aluminum chelate compound as the aluminum-containing compound from the viewpoint of the hydrolysis rate in order to achieve uniform mixing, but the aluminum chelate compound generally has several aluminum-containing units associated with each other. Although it exists as a multimer, it is thought that after being mixed with a silicon compound such as tetraalkoxysilane, the association state is gradually released, and it is thought that the compound is dispersed at a single molecule level, and the expression of a devitrification spot is not caused. It is presumed that it takes much longer time to obtain a uniform dispersibility than can normally be expected. That is, since the aluminum chelate compound has a high solubility in silicon alkoxide and dissolves quickly when added, it is usually considered that the aluminum chelate compound is already sufficient as a uniform dispersibility of aluminum when the aluminum chelate compound is dissolved. Contrary to such a prediction, simply dissolving is not enough to prevent devitrification, and the aluminum compound undergoes some time-dependent change, and is then hydrolyzed, which contributes to the prevention of devitrification. It is speculated that it might be. Although the mechanism of this change with time is not clear, it is considered that the change is accelerated by heating, so that it is appropriate to leave at least two days at room temperature, but it is sufficient if a shorter time is sufficient under heating. Conceivable.
【００１３】放置を行わず又は放置が不十分な段階で後
述の加水分解反応を実施すると、最終的に得られる成形
体中の失透明スポットが増加する。放置時には、単に放
置するのみではなく混合、撹拌、加熱等を行ってもよい
が、一般にアルミニウムキレート化合物のシリコンアル
コキシドへの溶解度は大きく、添加すればすみやかに溶
解し、添加後単に放置すれば本発明の効果は十分であ
る。すなわち如何なる機構によるものかは不明である
が、意外にも添加後２日以上加水分解に要する水を添加
せずにおくという簡単な要件を満たすことにより、本発
明のアルミニウム含有合成石英ガラス粉、さらには本発
明のアルミニウム含有石英ガラス成形体を得ることがで
きるのである。When the hydrolysis reaction described below is carried out without standing or at a stage where the standing is insufficient, the number of opaque spots in the finally obtained molded article increases. At the time of standing, mixing, stirring, heating, etc. may be performed instead of simply standing.However, in general, the solubility of the aluminum chelate compound in silicon alkoxide is large. The effect of the invention is sufficient. That is, it is unknown what mechanism is used, but surprisingly, by satisfying the simple requirement of not adding water required for hydrolysis for 2 days or more after addition, the aluminum-containing synthetic quartz glass powder of the present invention, Further, the aluminum-containing quartz glass molded article of the present invention can be obtained.
【００１４】このように、特定時間放置したシリコンア
ルコキシド中のアルミニウム濃度が最終ガラス製品の目
標濃度を超えている場合は、最終的なアルミニウムの濃
度に応じてシリコンアルコキシドを追加してアルミニウ
ム濃度を希釈してから水を加えて加水分解反応を開始す
る。このシリコンアルコキシドでの希釈後は、直ちに加
水分解反応を開始させてもその効果は妨げられない。な
お、加える水の量としては、通常、反応に必要な１倍当
量以上１０倍当量以下である。また、加水分解時に必要
に応じてアルコキシドと水双方に相溶性のあるアルコー
ル類や、エーテル類、ケトン類等の有機溶媒を混合して
も良い。アルコールとしては、メタノール、エタノー
ル、プロパノール等が、エーテル類としてはジエチルエ
ーテル等が、ケトン類としてはアセトン等が挙げられ
る。但し、加水分解反応の進行につれてアルコキシドに
結合していたアルコキシ基がアルコールとして遊離する
ため、ゲル化する以前に反応液が均一な状態となる場
合、すなわち、加水分解速度の大きいアルコキシ基（例
えばメトキシ基）を有するような原料の場合、アルコー
ルの添加を行わなくとも実際上支障無く運転できる。な
お、これらの原料液は、当然ながら全て高純度とする。As described above, when the aluminum concentration in the silicon alkoxide left for a specific time exceeds the target concentration of the final glass product, the silicon alkoxide is added in accordance with the final aluminum concentration to dilute the aluminum concentration. Then water is added to initiate the hydrolysis reaction. After the dilution with the silicon alkoxide, the effect is not hindered even if the hydrolysis reaction is immediately started. The amount of water to be added is usually 1 equivalent to 10 equivalents required for the reaction. Further, an organic solvent such as alcohols, ethers, and ketones compatible with both the alkoxide and water may be mixed as needed during the hydrolysis. Examples of the alcohol include methanol, ethanol, and propanol, ethers include diethyl ether, and ketones include acetone. However, since the alkoxy group bonded to the alkoxide is liberated as alcohol as the hydrolysis reaction proceeds, the reaction solution becomes uniform before gelation, that is, an alkoxy group having a high hydrolysis rate (for example, methoxy group). In the case of the raw material having the group (1), the operation can be practically performed without adding the alcohol. It should be noted that all of these raw material liquids are of high purity.
【００１５】加水分解反応は、アルコキシドと水との均
一溶液が形成された時点以降にほぼ終了する。次いで均
一相になった後は、溶液がゲル化するまで静置すればよ
い。加水分解反応及びゲル化の条件は用いられる原料に
よって異なるが、通常２０〜８０℃の温度下、常圧の圧
力条件下で２０分〜１０時間程度である。加水分解物を
ゲル化させるには、加熱すれば直ちにゲルを得ることが
出来るが、常温で放置しても数時間でゲル化するので、
加熱の温度を調節することによって、ゲル化時間を調整
することが出来る。ゲルの比表面積は限定されないが、
窒素吸着法により測定した比表面積が４００ｍ2 ／ｇ以
上、さらには５００ｍ2 ／ｇ以上のものとすることによ
り、残存炭素に由来すると考えられる石英ガラス成形体
中の発泡を抑えるのには効果的である。このようにして
得られたゲルは、通常水分を７０重量％以上含有するウ
ェットゲルである。[0015] The hydrolysis reaction is substantially completed after the formation of a homogeneous solution of the alkoxide and water. Next, after a homogeneous phase is formed, the solution may be allowed to stand until the solution gels. The conditions of the hydrolysis reaction and the gelation vary depending on the raw materials used, but are usually about 20 minutes to 10 hours under a normal pressure at a temperature of 20 to 80 ° C. In order to gel the hydrolyzate, a gel can be obtained immediately by heating, but it gels in a few hours even if left at room temperature,
By adjusting the heating temperature, the gelation time can be adjusted. Although the specific surface area of the gel is not limited,
When the specific surface area measured by the nitrogen adsorption method is 400 m 2 / g or more, and more preferably 500 m 2 / g or more, it is effective for suppressing foaming in the quartz glass molded article considered to be derived from residual carbon. It is. The gel thus obtained is a wet gel containing usually 70% by weight or more of water.
【００１６】こうして得られたシリカゲルを必要に応じ
て粉砕等により細分化し、シリカゲル粉末とする。ま
た、一般には後述する焼成に先駆けてシリカゲルを乾燥
する。この場合、ゲルを細分化してから乾燥しても良い
し、乾燥してから細分化しても良い。いずれにしても、
乾燥後の粒径が、１０〜１０００μｍ、好ましくは１０
０〜６００μｍとなるよう細分化を行い、平均粒径を１
５０〜３００μｍとする。得られたウェットゲルは、粉
砕により任意の粒度に調整される。この時、目的とする
最終製品の粒度分布を得るため、乾燥、焼成による収縮
分を考慮してウェットゲルの最適粒度を決めればよい。
通常は、最終製品として５０〜１０００μｍの範囲の粒
度に調整される。The silica gel thus obtained is subdivided by grinding or the like, if necessary, to obtain a silica gel powder. In general, the silica gel is dried prior to baking described below. In this case, the gel may be finely divided and then dried, or may be dried and then finely divided. In any case,
The particle size after drying is 10-1000 μm, preferably 10
Subdivision is performed to a size of 0 to 600 μm, and the average particle size is 1
It is 50 to 300 μm. The obtained wet gel is adjusted to an arbitrary particle size by pulverization. At this time, in order to obtain the target particle size distribution of the final product, the optimum particle size of the wet gel may be determined in consideration of the shrinkage due to drying and baking.
Usually, the final product is adjusted to a particle size in the range of 50 to 1000 μm.
【００１７】粉砕されたウェットゲルは、乾燥後、焼成
して合成石英粉末とする。ここで、乾燥は、通常５０〜
２００℃の温度で実施され、ウェットゲル中の遊離水及
び遊離メタノールを除去し、ドライゲルとする。乾燥は
常圧下でも減圧下でも良く、加熱温度は条件によっても
異なるが、通常５０〜２００℃である。また、操作は回
分、連続のいずれによっても行うことが出来る。乾燥の
程度は、通常、水の含有量で１〜３０重量％まで行われ
る。このようにして得られた乾燥シリカゲル粉末は、最
終的に、１０００〜１３００℃の温度領域で加熱し無孔
化させて合成石英粉とするが、３００〜６００℃の温度
領域での保持時間を長くし、吸着アルコール或いはアル
コキシ基に由来するカーボン成分を、ゲルの封孔が生じ
る前に十分に除去してやる方が溶融時の発泡を抑制する
上で好ましい。The pulverized wet gel is dried and calcined to obtain a synthetic quartz powder. Here, drying is usually 50 to
The test is carried out at a temperature of 200 ° C. to remove free water and free methanol in the wet gel to obtain a dry gel. Drying may be carried out under normal pressure or reduced pressure. The heating temperature varies depending on the conditions, but is usually 50 to 200 ° C. The operation can be performed either batchwise or continuously. The degree of drying is usually from 1 to 30% by weight in terms of water content. The dried silica gel powder thus obtained is finally heated in a temperature range of 1000 to 1300 ° C. and made nonporous to obtain a synthetic quartz powder, but the holding time in the temperature range of 300 to 600 ° C. It is preferable from the viewpoint of suppressing foaming during melting that the carbon component derived from the adsorbed alcohol or alkoxy group be sufficiently removed before the gel is sealed.
【００１８】これは、ドライゲル中に残存しているカー
ボン成分（大部分がアルコキシ基）を、ゲルの無孔化が
進行する前に充分に除去してやる事が、得られた合成石
英粉末溶融時の発泡を抑制するために重要であり、この
ため、酸素含有雰囲気中で、特にアルコキシ基の脱離温
度である３００〜６００℃の温度領域に於いて、昇温勾
配を緩やかにしたり、保持を設けたりする工夫を行うこ
とが効果的である。しかしながら、この際、焼成前のシ
リカゲル粉末の比表面積が４００ｍ2 ／ｇ未満である
と、前記の様な焼成条件の工夫を行っても、黒色異物の
発生を問題のない範囲に抑える事が難しくなる。従っ
て、この焼成前のシリカゲル粉末の段階に於いて、少な
くとも４００ｍ2 ／ｇ以上、好ましくは５００ｍ2 ／ｇ
以上としておくのが望ましい。このように、比表面積の
大きなゲルを製造する方法としては、例えば、前述した
ようにアルミニウム化合物とシリコンアルコキシド混合
溶液を放置することで達成できる。This is because the carbon component (mostly an alkoxy group) remaining in the dry gel can be sufficiently removed before the gel becomes nonporous. It is important to suppress foaming. For this reason, in an oxygen-containing atmosphere, particularly in a temperature range of 300 to 600 ° C., which is the desorption temperature of an alkoxy group, a temperature rising gradient is moderated or provided. It is effective to take some measures. However, at this time, if the specific surface area of the silica gel powder before firing is less than 400 m 2 / g, it is difficult to suppress the generation of black foreign matter within a range where there is no problem even if the above firing conditions are devised. Become. Therefore, at the stage of the silica gel powder before the calcination, at least 400 m 2 / g or more, preferably 500 m 2 / g.
It is desirable to keep the above. As described above, a method for producing a gel having a large specific surface area can be achieved, for example, by leaving a mixed solution of an aluminum compound and a silicon alkoxide as described above.
【００１９】一方、最終的に得られる合成石英ガラス粉
の用途が１０００℃以上の高温領域で使用される石英ガ
ラス部材である場合は、焼成後のシラノール基残存量が
低い方が高温粘性が高いので好ましく、通常、残存シラ
ノール濃度としては、１００ｐｐｍ以下、好ましくは６
０ｐｐｍ以下のものが好ましい。シラノール濃度を効率
的に下げるには、雰囲気ガスの露点は低い方が良く、露
点−２０℃以下、好ましくは−４０℃以下であることが
好ましい。焼成最高温度としては、高い方がシラノール
の拡散速度が速くなるため、より短時間で目的のシラノ
ール濃度のものを得ることが出来るが、粒子同士の焼
結、焼成容器の耐熱性の問題等から、通常１０００〜１
３００℃の範囲で実施される。On the other hand, when the final use of the synthetic quartz glass powder is a quartz glass member used in a high temperature region of 1000 ° C. or higher, the lower the residual amount of the silanol group after firing, the higher the high temperature viscosity. Usually, the residual silanol concentration is 100 ppm or less, preferably 6 ppm.
Those having 0 ppm or less are preferred. In order to lower the silanol concentration efficiently, the dew point of the atmosphere gas is preferably low, and the dew point is preferably -20 ° C or lower, more preferably -40 ° C or lower. As the maximum firing temperature, the higher the temperature, the higher the diffusion rate of the silanol, so that the target silanol concentration can be obtained in a shorter time.However, sintering of particles, heat resistance of the firing vessel, etc. , Usually 1000-1
It is performed in the range of 300 ° C.
【００２０】また、焼成の雰囲気としては、少なくとも
６００℃付近までは酸素含有雰囲気とすることが好まし
い。更に、シラノール基の含有量の低い石英ガラス粉末
を得るためには、水分含有量の低いガス、具体的には、
露点−２０℃以下、好ましくは露点−４０℃以下のガス
を系内に導入しながら焼成を行う。この時に導入するガ
スについては、金属ミスト等の不純物が系内に入らない
よう、予めフィルターにより濾過したものを使用する。
フィルターの能力としては、１μｍ以上、好ましくは
０．５μｍ以上の粒子を除去できる性能のものを選択す
る。また、フィルターの材質としては、高純度の有機高
分子系、具体的には、ポリプロピレン、テフロン製のも
のが好適に用いられる。有機高分子系であっても、灰分
量の高いもの、特にアルカリ、アルカリ土類系金属含有
量の高いものは好ましくない。焼成の最高温度における
保持時間は、温度によりシラノール基の減少速度が異な
るため、保持時間もおのずと異なってくるが、通常１０
〜１００Ｈｒの範囲である。The firing atmosphere is preferably an oxygen-containing atmosphere up to at least about 600 ° C. Further, in order to obtain a silica glass powder having a low content of silanol groups, a gas having a low water content, specifically,
The baking is performed while introducing a gas having a dew point of −20 ° C. or less, preferably a dew point of −40 ° C. or less into the system. As the gas introduced at this time, a gas previously filtered by a filter is used so that impurities such as metal mist do not enter the system.
As the capacity of the filter, a filter capable of removing particles of 1 μm or more, preferably 0.5 μm or more is selected. As the material of the filter, a high-purity organic polymer system, specifically, one made of polypropylene or Teflon is preferably used. Even among organic polymers, those having a high ash content, particularly those having a high alkali or alkaline earth metal content are not preferred. The holding time at the maximum temperature of firing is naturally different because the rate of reduction of silanol groups varies depending on the temperature.
１００100Hr.
【００２１】本発明のアルミニウム含有合成石英ガラス
粉は例えば以上述べた方法によって得ることができる
が、これに限定されない。アルミニウムを含有する合成
石英ガラス粉であって、１７８０〜１８００℃で真空溶
融してインゴットとし、これを１６３０℃で５時間保持
した場合、このインゴット中に発生している２０μｍφ
以上の大きさの失透スポットが１０個／５０ｇ以下のも
のであればよい。この失透明スポットは以下のようにし
て測定するものである。すなわち、合成石英ガラス粉５
０ｇをルツボ等の耐熱容器に入れ、１７８０〜１８００
℃の温度で真空溶融、冷却しインゴットを作製する。こ
のインゴットを、１６３０℃の範囲に加熱し５時間保持
し、冷却する。このインゴットの中を観察すると、数十
〜１ｍｍ程度の白色球状に変化したものが観察されるこ
とがあるが、これが問題となる「失透スポット」であ
る。本発明者らが研究を重ねた結果、この「失透スポッ
ト」の発現数と、最終製品に成型しこれを使用時に発生
する結晶化との間に、大きな相関のあることが判り、２
０μｍφ以上の大きさの失透スポットが１０個／５０ｇ
以下、好ましくは５個／５０ｇ以下、特に好ましくは２
個／５０ｇ以下である様なアルミニウム含有合成石英ガ
ラス粉を用いて、シリコン単結晶引き上げ用ルツボ等、
高温で使用する石英ガラス部材を製造すれば、この石英
ガラス部材を通常の条件下で使用しても問題となるよう
なガラスの結晶化現象が生じないことが判明した。そし
て、従来、失透スポットが発現しやすかったアルミニウ
ム含有合成石英ガラス粉において、実際に失透スポット
の発現を極めて低レベルに抑えたものを得ることに成功
したのである。The aluminum-containing synthetic quartz glass powder of the present invention can be obtained, for example, by the method described above, but is not limited thereto. A synthetic quartz glass powder containing aluminum, which is vacuum-melted at 1780 to 1800 ° C. to form an ingot, and when the ingot is kept at 1630 ° C. for 5 hours, 20 μmφ generated in the ingot is generated.
What is necessary is just to have 10 or less 50 g of devitrification spots of the above size. This spot with no transparency is measured as follows. That is, synthetic quartz glass powder 5
0g in a heat-resistant container such as a crucible, 1780-1800
Vacuum melting and cooling at a temperature of ° C to produce an ingot. The ingot is heated to a range of 1630 ° C., held for 5 hours, and cooled. When observing the inside of the ingot, a white sphere of about several tens to 1 mm may be observed, which is a problematic “devitrification spot”. As a result of repeated studies by the present inventors, it has been found that there is a great correlation between the number of occurrences of this “devitrification spot” and the crystallization that occurs when the final product is molded and used.
10 devitrification spots with a size of 0 μmφ or more / 50 g
Or less, preferably 5/50 g or less, particularly preferably 2
Using an aluminum-containing synthetic quartz glass powder having a particle size of 50 g or less, a crucible for pulling a silicon single crystal, etc.
It has been found that, when a quartz glass member used at a high temperature is manufactured, the crystallization phenomenon of glass that causes a problem does not occur even when the quartz glass member is used under normal conditions. The inventors succeeded in obtaining an aluminum-containing synthetic quartz glass powder, in which devitrification spots were easily generated in the past, in which the devitrification spots were actually suppressed to an extremely low level.
【００２２】失透スポットの大きさは、例えば光学顕微
鏡等を用いて拡大して測定することができる。失透スポ
ットの形状がほぼ球形であれば、その直径をもって大き
さを規定する。失透スポットの形状は必ずしも球形でな
いこともあるが、その場合は、長径で大きさを規定す
る。なお、失透スポットの発生する機構は複雑であると
考えられ未だ明らかではないが、アルミニウムの局所的
な高濃度での存在が核形成物質として働き、高温使用時
に結晶化を生じることが考えられる。そして、上述の方
法で原料段階での長時間放置という手段により、核形成
物質として働くような形態でのアルミニウムの存在が抑
えられ、失透防止に効果的なのではないかと推測され
る。このように、アルミニウムが局所的な高濃度での存
在が失透を引き起こすことが推測されることから、アル
ミニウムの局所的な高濃度での存在を防止するため、ガ
ラス化した後に１７００℃以上で保持することにより、
合成石英ガラス中でアルミニウムを高分散化させる処理
が効果的である。このような処理により、アルミニウム
含有石英ガラス成形体中での失透スポットを低減させる
ことができる。この場合、上述したように、アルミニウ
ム含有合成石英ガラス粉としてテトラアルコキシシラン
の加水分解、乾燥、焼成によって得たものを用い、さら
にアルミニウムの添加をガラス化以前の段階で行うの
が、よりアルミニウムの分散状態の均一性と失透防止の
観点からは好ましい。The size of the devitrification spot can be measured by enlarging it using, for example, an optical microscope. If the shape of the devitrification spot is substantially spherical, the size is defined by its diameter. The shape of the devitrification spot may not always be spherical, but in that case, the size is defined by the long diameter. Although the mechanism of devitrification spot generation is considered to be complicated and not yet clarified, it is considered that local presence of aluminum at a high concentration acts as a nucleating substance and causes crystallization when used at a high temperature. . Then, it is presumed that the presence of aluminum in a form that acts as a nucleating substance is suppressed by means of leaving the material at the raw material stage for a long time in the above-described method, which is effective in preventing devitrification. As described above, it is assumed that the presence of aluminum at a high concentration locally causes devitrification. Therefore, in order to prevent the presence of aluminum at a high concentration locally, at a temperature of 1700 ° C. or more after vitrification, By holding
A treatment for highly dispersing aluminum in synthetic quartz glass is effective. By such a treatment, the devitrification spot in the aluminum-containing quartz glass molded body can be reduced. In this case, as described above, the aluminum-containing synthetic quartz glass powder obtained by hydrolysis, drying, and calcination of tetraalkoxysilane is used, and the addition of aluminum is performed at a stage before vitrification. It is preferable from the viewpoint of uniformity of the dispersion state and prevention of devitrification.
【００２３】この様にして得られたアルミニウム含有合
成石英粉末を用いて溶融成形して石英ガラス成形体とし
て各種のガラス部材することにより、その耐熱性につい
ても、従来のアルミニウム無添加合成石英ガラス部材と
比較して高いものを得ることができる上、成形体におけ
る結晶化を防止することができる。より具体的には、ア
ークメルト法、ベルヌーイ法の真空溶融法等種々の成形
法により、シリコン単結晶引き上げ用ルツボ、拡散炉の
チュープや治具等の半導体製造用石英ガラス部材等、高
温強度の要求される高純度石英ガラス部材として特に好
適である。勿論、光ファイバー、ＩＣ封止材等、高温で
の使用以外の用途に使用しても差し支えない。以下、実
施例により、更に詳細に説明する。The aluminum-containing synthetic quartz powder thus obtained is melt-molded to form various glass members as quartz glass compacts. And a crystallization in a molded article can be prevented. More specifically, by a variety of forming methods such as an arc melt method and a vacuum melting method of a Bernoulli method, a crucible for pulling a silicon single crystal, a quartz glass member for semiconductor manufacturing such as a tube or a jig of a diffusion furnace, and a high-temperature-strength material. It is particularly suitable as a required high-purity quartz glass member. Of course, it may be used for applications other than those used at high temperatures, such as optical fibers and IC sealing materials. Hereinafter, an example will be described in more detail.
【００２４】（実施例１）アルミニウムアセチルアセト
ナート粉末：１２．０ｇをテトラメトキシシラン：１０
００ｇに溶解させて、１リットルのポリ容器にいれ、密
栓状態で４８時間、室温で放置した（これを溶液Ａと称
す）。次に、５リットルのジャケット付きセパラブルフ
ラスコ中に、テトラメトキシシラン：２０００ｇと、上
記の溶液Ａ：４ｇを仕込み、撹拌しながら水：１１８４
ｇを添加して加水分解反応を開始させた。なお、この反
応時のジャケット温度は５０℃とした。最初はエマルジ
ョン状態で溶液は白濁していたが、約２０分後に透明均
一相となった。更に３分後、反応容器下部より反応液を
５リットルポリ容器に移し変えて、静置・ゲル化させ
た。ゲル化したものを、開口径９００μｍのナイロン網
を通過させながら粉砕し、２００℃で１０時間真空乾燥
を行い、ドライゲル粉末とし、１００〜５００μｍの範
囲に分級を行った。その後、このドライゲル粉末を２リ
ットルの角型石英ガラス容器に入れ、電気炉にセットし
た。仕込み粉体表面には露点−４０℃の脱湿空気を流通
させながら、５００℃まで２時間で昇温、５００℃で１
０時間保持、１２００℃まで４時間で昇温、１２００℃
で４０時間して焼成を行った。また、分析の結果、粉体
中のアルミニウム含有量は４．８ｐｐｍと、ほぼ計算値
通りにアルミニウムがドープされていることが確認され
た。(Example 1) 12.0 g of aluminum acetylacetonate powder was added to tetramethoxysilane: 10
The solution was dissolved in 00 g, placed in a 1-liter plastic container, and allowed to stand at room temperature for 48 hours in a sealed state (this is referred to as solution A). Next, in a 5-liter separable flask with a jacket, 2000 g of tetramethoxysilane and 4 g of the above solution A were charged, and water: 1184 was stirred.
g was added to initiate the hydrolysis reaction. The jacket temperature during this reaction was 50 ° C. At first, the solution was cloudy in an emulsion state, but became a transparent homogeneous phase after about 20 minutes. After a further 3 minutes, the reaction solution was transferred from the lower part of the reaction container to a 5-liter plastic container and allowed to stand and gel. The gelled product was pulverized while passing through a nylon net having an opening diameter of 900 μm, vacuum dried at 200 ° C. for 10 hours to obtain a dry gel powder, and classified into a range of 100 to 500 μm. Thereafter, the dry gel powder was placed in a 2 liter square quartz glass container and set in an electric furnace. The temperature was raised to 500 ° C. in 2 hours while flowing dehumidified air having a dew point of −40 ° C. over the surface of the charged powder.
Hold for 0 hours, raise temperature to 1200 ° C in 4 hours, 1200 ° C
For 40 hours. As a result of the analysis, it was confirmed that the aluminum content in the powder was 4.8 ppm, and that the aluminum was doped substantially as calculated.
【００２５】得られた粉体であるアルミニウム含有合成
石英ガラス粉を取り出し、このうち５０ｇを黒鉛製のル
ツボに入れ、１８００℃で真空溶融し、インゴットを作
製した。このインゴットを、Ａｒガス雰囲気中で１６３
０℃で５Ｈｒ保持し、冷却後、得られたインゴットの内
部を顕微鏡で観察したところ、２０μｍφ以上の大きさ
の失透スポットは見られなかった。The obtained powdered aluminum-containing synthetic quartz glass powder was taken out, and 50 g of the powder was put into a graphite crucible and melted under vacuum at 1800 ° C. to produce an ingot. This ingot was placed in an Ar gas atmosphere at 163
After maintaining at 0 ° C. for 5 hours and cooling, the inside of the obtained ingot was observed with a microscope, and no devitrification spot having a size of 20 μmφ or more was observed.
【００２６】（比較例１）アルミニウムアセチルアセト
ナート粉末をテトラメトキシシランに溶解させ、ポリ容
器に移した後の密栓状態での放置時間を４８時間に変え
て２４時間とした以外は、実施例１と同様の操作を行っ
た。５０ｇのインゴット中、失透スポットは１００個観
察された。(Comparative Example 1) Example 1 was repeated except that aluminum acetylacetonate powder was dissolved in tetramethoxysilane, and the standing time in a sealed state after being transferred to a plastic container was changed to 48 hours to 24 hours. The same operation as described above was performed. In 50 g of ingot, 100 devitrification spots were observed.
【００２７】[0027]
【発明の効果】本発明により、高温使用時に結晶化の抑
えられたアルミニウム含有石英ガラス成形体を得ること
ができる。According to the present invention, it is possible to obtain an aluminum-containing quartz glass compact in which crystallization is suppressed when used at a high temperature.
Claims (10)
であって、１７８０〜１８００℃で真空溶融してインゴ
ットとし、これを１６３０℃において５時間保持した場
合、該インゴット中に発生する２０μｍφ以上の大きさ
の失透スポットが１０個／５０ｇ以下であることを特徴
とするアルミニウム含有合成石英ガラス粉。1. A synthetic quartz glass powder containing aluminum, which is vacuum-melted at 1780 to 1800 ° C. to form an ingot, and when the ingot is kept at 1630 ° C. for 5 hours, a size of 20 μmφ or more generated in the ingot. An aluminum-containing synthetic quartz glass powder, wherein the number of devitrification spots is 10/50 g or less.
大きさの失透スポットが５個／５０ｇ以下である請求項
１記載のアルミニウム含有合成石英ガラス粉。2. The aluminum-containing synthetic quartz glass powder according to claim 1, wherein the number of devitrification spots having a size of not less than 20 μmφ generated in the ingot is 5/50 g or less.
ある請求項１又は２記載のアルミニウム含有合成石英ガ
ラス粉。3. The synthetic quartz glass powder containing aluminum according to claim 1, wherein the aluminum concentration is 0.5 to 50 ppm.
あって、焼成してアルミニウム含有合成石英ガラス粉と
し、１７８０〜１８００℃で真空溶融してインゴットと
し、更に１６３０℃で５時間保持した場合、そのインゴ
ット中に発生する２０μｍφ以上の大きさの失透スポッ
トが１０個／５０ｇ以下であるアルミニウム含有シリカ
ゲル粉末。4. A silica gel powder containing aluminum, which is calcined to obtain an aluminum-containing synthetic quartz glass powder, melted in a vacuum at 1780 to 1800 ° C. to form an ingot, and further kept at 1630 ° C. for 5 hours. Aluminum-containing silica gel powder having 10/50 g or less devitrification spots having a size of 20 μmφ or more generated therein.
ル粉末を焼成してなるアルミニウム含有合成石英ガラス
粉。5. An aluminum-containing synthetic quartz glass powder obtained by firing the aluminum-containing silica gel powder according to claim 4.
を、１７００℃以上で且つ３０分以上保持する工程を含
むことを特徴とするアルミニウム含有石英ガラス成形体
の製造方法。6. A method for producing an aluminum-containing quartz glass compact, comprising the step of holding aluminum-containing synthetic quartz glass powder at 1700 ° C. or more for 30 minutes or more.
が、テトラアルコキシシランの加水分解、乾燥、焼成に
よって得られたものである請求項６記載のアルミニウム
含有石英ガラス成形体の製造方法。7. The method of claim 6, wherein the synthetic quartz glass powder containing aluminum is obtained by hydrolysis, drying and calcination of tetraalkoxysilane.
ム含有合成石英ガラス粉を、溶融成形することを特徴と
するアルミニウム含有石英ガラス成形体の製造方法。8. A method for producing an aluminum-containing quartz glass molded body, comprising subjecting the aluminum-containing synthetic quartz glass powder according to claim 1, 2, 3 or 5 to melt molding.
により得られたアルミニウム含有石英ガラス成形体。9. An aluminum-containing quartz glass molded article obtained by the production method according to claim 6.
０ｐｐｍである請求項９記載のアルミニウム含有石英ガ
ラス成形体。10. An aluminum content of 0.1-10.
The aluminum-containing quartz glass compact according to claim 9, wherein the content is 0 ppm.
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-
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Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1188722A1 (en) * | 2000-08-23 | 2002-03-20 | Heraeus Quarzglas GmbH & Co. KG | Article comprising a body made of quartz glass having improved resistance against plasma corrosion, and method for production thereof |
| SG90270A1 (en) * | 2000-12-22 | 2002-07-23 | Shinetsu Quartz Prod | Quartz glass and quartz glass jig having excellent resistance against plasma corrosion, and method for producing the same |
| WO2003057637A1 (en) * | 2001-12-21 | 2003-07-17 | Corning Incorporated | Fused silica containing aluminum |
| WO2003059833A1 (en) * | 2001-12-21 | 2003-07-24 | Corning Incorporated | Fused silica having improved index homogeneity |
| WO2003062161A1 (en) * | 2001-12-21 | 2003-07-31 | Corning Incorporated | Fused silica containing aluminum |
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| US6689706B2 (en) | 2001-12-21 | 2004-02-10 | Corning Incorporated | Fused silica containing aluminum |
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