(57)【要約】【課題】比較的大型形状のシリカガラス製品を安価に、かつ生産性よく製造する方法を提供すること。【解決手段】(A)1μm以下のシリカガラス1次粒子と純水とを混合し、乾燥してシリカガラス顆粒を作成する工程、(B) シリカガラス顆粒を分級後純化処理する工程、(C)純化顆粒を焼結処理して焼結決粉とする工程、（Ｄ）焼結粉を純水と混合し、粉砕して70〜78質量%のスラリーとした後、乾燥してシリカガラス粒子の濃度が80〜85質量%の高濃度スラリーとする工程、(Ｅ)高濃度スラリーを成型に鋳込む工程、及び(Ｆ)成形体を成形型から取り出し、乾燥、純化処理し、さらにガラス化処理する工程、の各工程を清浄雰囲気で行うことを特徴とするシリカガラス製品の製造方法。【選択図】        図３
2006290666.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
(A)1μm以下のシリカガラス1次粒子と純水とを混合し、乾燥してシリカガラス顆粒を作成する工程、(B) シリカガラス顆粒を分級後純化処理する工程、(C)純化顆粒を焼結処理して焼結粉とする工程、（Ｄ）焼結粉を純水と混合し、粉砕して70〜78質量%のスラリーとした後、乾燥してシリカガラス粒子の濃度が80〜85質量%の高濃度スラリーとする工程、(Ｅ)高濃度スラリーを成形型に鋳込む工程、及び(Ｆ)成形体を成形型から取り出し、乾燥、純化処理し、さらにガラス化処理する工程、の各工程を清浄雰囲気で行うことを特徴とするシリカガラス製品の製造方法。
【請求項２】
シリカガラス1次粒子の粒径が10〜500nmであることを特徴とする請求項1記載のシリカガラス製品の製造方法。
【請求項３】
(A)工程において、清浄空気で乾燥しシリカガラス顆粒の水分濃度を5質量%以下、粒径を0.5〜100μmの範囲の顆粒とすることを特徴とする請求項1記載のシリカガラス製品の製造方法。
【請求項４】
(B)工程において、シリカガラス顆粒を粒径100〜1000μmに分級した後、該分級顆粒をHCl含有ガス流量が1L/分以上、温度が1100〜1200℃、スループットが100g/min以下で純化処理することを特徴とする請求項1に記載のシリカガラス製品の製造方法。
【請求項５】
(C)工程において、石英ガラス製容器にシリカガラス顆粒を充填密度0.6g/cm3以上に充填し、充填シリカガラス容器の外側に一回り大きいシリカガラス容器を被せ、清浄空気下で加熱処理することを特徴とする請求項1記載のシリカガラス製品の製造方法。
【請求項６】
(Ｄ)工程において、焼結粉と純水とに加えてさらにシリカガラスボールを混合し、粉砕して70〜78質量%のスラリーとした後、スラリーからシリカガラスボールを取り除き、清浄空気下で乾燥することを特徴とする請求項1記載のシリカガラス製品の製造方法。
【請求項７】
上記乾燥を室温〜50℃の清浄空気下で初期の水分蒸発速度が1kgあたり50g/時間以下、終期の水分蒸発速度が5g/時間以下の勾配ある乾燥で行い、終期にシリカガラス粒子濃度を80〜85質量%とすることを特徴とする請求項６記載のシリカガラス製品の製造方法。
【請求項８】
高濃度スラリー中のシリカガラス粒子の粒度分布が1〜6μm及び15〜40μmに肩をもち、6〜15μmにピークをもつことを特徴とする請求項６又は７記載のシリカガラス製品の製造方法。
【請求項９】
(Ｄ)工程の高濃度スラリー化を内側が高純度のポリウレタン又はシリカガラスで被覆され、中心軸が垂直軸に対し30°〜60°の傾斜をもち、かつ回転速度が1〜100rpmの開放型回転円筒形容器内で行うことを特徴とする請求項1記載のシリカガラス製品の製造方法。
【請求項１０】
(Ｅ)工程において、鋳込みを重力鋳込みで行うことを特徴とする請求項1に記載のシリカガラス製品の製造方法。
【請求項１１】
重力鋳込み時に振動を与えることを特徴とする請求項１０記載のシリカガラス製品の製造方法。
【請求項１２】
(E)工程の成形型が一体成形の上型と下型からなり、上型が1〜５μmの気孔径をもつ高純度多孔体であり、下型が気泡のないゴム弾性体からなることを特徴とする請求項1記載のシリカガラス製品の製造方法。
【請求項１３】
(E)工程の成形型が一体成形の上型と下型からなり、１〜５μmの気孔径をもつ高純度多孔体からなることを特徴とする請求項１記載のシリカガラス製品の製造方法。
【請求項１４】
(Ｆ)工程の成形型から取り出した成形体の乾燥を清浄空気下で行うことを特徴とする請求項1記載のシリカガラス製品の製造方法。
【請求項１５】
(Ｆ)工程の純化処理が、HCl含有ガスを流量0.5L/分以上で流す容器内で、温度900〜1200℃に加熱する処理であることを特徴とする請求項1に記載のシリカガラス製品の製造方法。
【請求項１６】
(Ｆ)工程のガラス化処理において、該処理を最高温度が1600℃までで行い、1200〜1400℃までの処理を10Pa未満の減圧雰囲気下で、1400〜1600℃の処理を不活性ガス雰囲気下、圧力2×105Pa以下で行うことを特徴とする請求項1記載のシリカガラス製品の製造方法。
【請求項１７】
清浄空気下での処理工程をナトリウム、カリウム、リチウム、カルシウム、マグネシウム、アルミニウム、鉄、チタン、銅、ニッケル、ホウ素の各元素が50ng/m3以下である空気下で行うことを特徴とする請求項３、５、７又は1４記載のシリカガラス製品の製造方法
【請求項１８】
(Ｆ)工程のガラス化処理後のシリカガラスバルク体の不純物濃度がナトリウム、カリウム、リチウム、カルシウム、マグネシウム、アルミニウム、鉄、チタン、銅、ニッケル、ホウ素の各元素が0.05ppm以下であることを特徴とする請求項1記載のシリカガラス製品の製造方法
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体産業における熱処理用治具、更に詳しくは高純度が必要とされる半導体装置用のシリカガラス治具の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年半導体装置用に使用されるシリカガラス治具は半導体素子の高集積化に伴い不純物が出来る限り少なくなるよう高純度化が進められてきた。そのため使用する素材として合成シリカガラスを用いて治具を製作する場合があるが素材が高価であり最終的なシリカガラス治具も非常に高価なものとなっていた。
【０００３】
上記問題点を解消し高純度で安価に、かつ生産性よくシリカガラス製品を製造する方法としてシリカガラス粉末を溶液中に分散したスラリーを型に入れて成形する、いわゆる鋳込み成形法が提案された。従来のシリカガラス製品の鋳込み成形法として、例えば特許文献１に示す、平均径が40nmで、直径が10〜500nmのシリカ粉を水と混合し、さらに塩酸またはアンモニア水を導入し固形分0.2〜5質量%の濃度に混練し、高品位スチール開放分割管又はPVC管に型入れし、超音波をかけて気泡を除去し、鋳込み成形したのち、純化処理、熱処理する方法などがある。しかし、前記特許文献1の製造方法では、単純な形状をした製品が製造できるにとどまる上に、高価となる欠点があった。また、特許文献２には、原料のヒュームドシリカと大粒子化シリカとを1:10〜1:1の混合質量比で用い、水およびPVAと共に撹拌し混合した後フッ化アンモニウムと混ぜフッ素樹脂製の型に入れ静置ケル化し、乾燥し、型出し、有機物除去操作を経てHe/Cl雰囲気中でガラス化する光ファイハー用透明シリカチューブの製造方法が提案されている。しかし、この引用文献２に記載の製造方法においても、特許文献1と同様に単純な形状をした製品が製造できるにとどまる上に、高価となる欠点があった。さらに、特許文献３には、シリカガラス粉末を成形し、酸処理し、脱気したのち焼結することで超高純度なシリカガラス原料を用いることなく透明性の高いシリカガラス焼結体を得る方法が提案されている。しかし、この製造方法では高純度のシリカガラス製品が得られると記載するにとどまり、半導体産業で使用する高純度のシリカガラスについては何の記載もない。
【特許文献１】特公平6―76222号公報
【特許文献２】特開平11-171585号公報
【特許文献３】特開平11-189427公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
こうした現状に鑑み、本発明者等は鋭意研究を続けた結果、1μm以下のシリカガラス1次粒子と純水とを混合し、乾燥してシリカガラス顆粒を作製し純化し、焼結した後に、さらに純水と混ぜ粉砕混合し、乾燥して80〜85質量%の高濃度スラリーとしたのち成形型に鋳込み、ガラス化することで、安価に、生産性よく、かつ比較的大型形状のシリカガラス製品が容易に製造できることを見出して本発明を完成したものである。すなわち、
【０００５】
本発明は、高純度のシリカガラス製品を安価に、生産性よく製造できる方法を提供することを目的とする。
【０００６】
また、本発明は、高純度で比較的大型形状のシリカガラス製品を容易に製造する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成する本発明は、(A)1μm以下のシリカガラス1次粒子と純水とを混合し、乾燥してシリカガラス顆粒を作成する工程、(B) シリカガラス顆粒を分級後純化処理する工程、(C)純化顆粒を焼結処理して焼結粉とする工程、（Ｄ）焼結粉を純水と混合し、粉砕して70〜78質量%のスラリーとした後、乾燥してシリカガラス粒子の濃度が80〜85質量%の高濃度スラリーとする工程、(Ｅ)高濃度スラリーを成形型に鋳込む工程、及び(Ｆ)成形体を成形型から取り出し、乾燥、純化処理し、さらにガラス化処理する工程、の各工程を清浄雰囲気で行うことを特徴とするシリカガラス製品の製造方法に係る。
【０００８】
本発明の原料として1μm以下のシリカガラス1次粒子を使用するが、このシリカガラス1次粒子は珪酸エチルを用いたゾルーゲル法、廃シリコン微粒子を熱酸化する方法、四塩化珪素を加水分解する方法などで製造される。いずれの製造方法によってもシリカガラス1次粒子中のナトリウム、カリウム、リチウム、カルシウム、マグネシウム、アルミニウム、鉄、チタン、銅、ニッケル、ホウ素の各元素は０．１ppm以下がよい。また、シリカガラス1次粒子と混合する純水としては1μs未満の電気伝導度をもつ脱イオン水が好適である。
【０００９】
本発明の製造方法では、高純度のシリカガラス1次粒子を用い、それを有機バインダーなどの不純物混合材料を用いることなく、純水と混合するなどして高濃度スラリーを作製したのち、成形型に鋳込みガラス化することで、高純度で比較的大型のシリカガラス製品を安価に、生産性よく製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の製造方法では、上述のとおり1μm以下のシリカガラス1次粒子と純水とを、前記シリカガラス1次粒子の濃度が60〜70質量%となるように給排気が可能な攪拌羽及びスクレーパーをもつ回転式円筒形容器内に導入し10〜20rpmの速度で回転しつつ攪拌し、乾燥してシリカガラス顆粒を作製する。前記撹拌においてシリカガラス1次粒子の濃度が60質量%未満では処理時間が長くかかり好ましくなく、70質量%を越えるとスラリーの抵抗が非常に大きくなり撹拌が不可能となり高価な設備を要する。前記シリカガラス顆粒の乾燥においては、回転式円筒容器に100〜150℃に暖められた清浄な空気を10〜20m3/minの割合で送風して行われるが、ここでいう清浄な空気とはHEPAフィルター等を通すことにより達成される。これによりナトリウム、カリウム、リチウム、カルシウム、マグネシウム、アルミニウム、鉄、チタン、銅、ニッケル、ホウ素の各元素が50ng/m3以下となり、工程中でのパーティクルなどによる汚染が防止される。
【００１１】
また、最終的なスラリーの水分量を5質量%以下、シリカガラス顆粒の粒径を0.5〜5000μmの範囲とする。スラリーの水分量が5質量%を越えると純化工程前に乾燥工程を別途必要としコスト高となる。
【００１２】
上記シリカガラス顆粒は内部に存在する不純物を除去するため純化する。純化はロータリーキルンなど連続処理が可能な炉を使用するが純化に必要な顆粒の適切な流動性を確保し十分に高純度とするため振動ふるい等を使用し100〜1000μmに分級しておく必要がある。この時の顆粒の比表面積は50〜80m2/gの範囲となる。純化処理はロータリーキルン内にHCl含有ガスを流量2L/分以上で流しながら温度1100〜1200℃に加熱し顆粒のスループットを100g/min以下とすることにより効果的に純化を行うことができる。次に上記シリカガラス顆粒に適切な顆粒骨格強度を持たせるため熱処理を施し焼結粉にする。前述の純化工程で収縮した純化顆粒がもつ比表面積は３0〜６0m2/gにとどまるためこの熱処理なしでは顆粒骨格強度が弱く次工程で成形品に割れやクラックが発生する。また、熱処理のコストを低くするため空気中で行われるが、その際、るつぼ等のシリカガラス容器を用いシリカガラス顆粒をその中に充填し、さらに、その充填シリカガラス容器の外側に一回り大きいシリカガラス容器を被せ加熱炉からの汚染を防ぐとともに、シリカガラス顆粒から発生する些少なガスの外気中への発散を行わせる。シリカガラス顆粒の充填密度は0.6g/cm3以上の見かけ密度となるよう充填することが重要である。特に充填に当たり振とうするのがよい。充填密度の不均一又は前記充填密度未満では焼結状態が不均一となり均質な高濃度スラリーが得られない。焼結のための加熱温度は、HEPAフィルターを通した空気中で1220〜1250℃の範囲で加熱するのがよい。焼結温度が前記温度範囲を超えると容器内壁にシリカガラス顆粒が融着し、その解砕に時間がかかり作業効率が悪くなる。さらに、シリカガラス顆粒が非常に硬くなり容器内壁が削られ、粗大粒子がスラリー中に混入することが起こる。その一方、温度が低すぎると顆粒骨格強度が低くなり製品にクラックや割れが生じ易くなる。
【００１３】
上記工程で得られた焼結粉は次いで純水とさらに必要に応じてシリカガラスボールとともに回転円筒形密閉容器に導入される。前記焼結粉の割合は70〜78質量%がよい。また、使用する回転円筒形密閉容器の内壁は高純度のポリウレタンやシリカガラスなどのライニング材で覆い不純物の混入を防ぐのがよい。前記回転円筒形密閉容器は、回転速度は10〜100rpmに調整される。この回転速度によりシリカガラスボールによる過度の衝撃が和らげられ、ライニング被膜の磨耗を防ぎ異物や不純物の混入が防止できる。回転円筒形密閉容器の作業時間はシリカガラス焼結粉の作製量によって異なるが約1〜7日間が採られる。回転円筒形密閉容器に導入されるシリカガラスボールは焼結粉の100質量%以下がよく、直径20〜25mmのシリカガラスボールと直径25〜35mmのシリカガラスボールとを質量比で1:2の割合で混合するのがよい。シリカガラスボールが焼結粉の100質量%を越えるとライニング層に傷がつき不純物の混入が起こる。
【００１４】
上記作業によりシリカガラス顆粒濃度70〜78質量%のスラリーにする。前記スラリー中にシリカガラスボールが存在したままにしておくと、スラリーがその近辺で固化してしまうため、それらを取り除き、次いで中心軸に対し10°〜60°の角度に傾斜した開放型回転容器内に導入し、室温〜50℃のＨＥＰＡフィルターを通した清浄空気中で加温し乾燥させ、さらに高濃度スラリーとする。前記乾燥での水分蒸発速度は初期には1kg当たり50g/時間以下、終期には5g/時間以下と勾配をつけて乾燥するのがよい。水分除去速度が最後まで速いとスラリーの表面近傍で固化が進み不均一なスラリーが形成される。また、最初から遅い場合には所定の水分量に達するまで非常に時間がかかり作業効率が悪い。この乾燥によりスラリー中のシリカガラス粒子濃度が80〜85質量%の高濃度スラリーとなり、シリカガラス粒子の粒度分布は、1〜6μmと15〜40μmに肩を持ち6〜15μmの範囲にピークをもつ図１に示す粒度分布となる。この粒度分布を有することで高濃度スラリーは流動性を保持でき成形型への重力鋳込みが可能となり大型形状の製品を精度よく製造できる。しかし、シリカガラス粒子の粒度分布が図２に示すような単純な1峰型になると鋳込み時に離型が困難であったり割れや泡が生じ精度の高い製品を得ることが難しい。前記乾燥中の開放型回転容器の回転速度は5rpm以下にし、泡の巻き込みを少なくするのがよい。また、開放型回転容器が前記の傾斜を有することで傾きによる応力が高濃度スラリーに付与され、高粘度である高濃度スラリーの流動性が保持され均一なスラリーができる。
【００１５】
シリカガラス粒子濃度が80〜85質量%の高濃度スラリーは次いで成形型に鋳込まれるが、本発明では例えば溝つきリングが作成できるような成形型が用いられる。成形型の上型には型材質の溶出が生じないような高純度の多孔性素材が選ばれる。多孔性素材としてポーラスセラミックス、発泡性プラスチック、ポーラスカーボン等が使用できるが、このときスラリー中のシリカガラス粒子による目詰まりを防止するために気孔径が1〜5μmであることが必要である。特に、製作のし易さ、ハンドリング、コストなどからポーラスセラミックスが好適である。下型にも高純度多孔性素材が選ばれるが、時には気孔が存在しない材料も選ばれる。両方の型が吸湿すると割れが発生することがあるからである。実質的に気孔が存在しない材料としては金属、プラスチック、セラミックス等が挙げられるが型の製作費用や日数、量産性、離型性のよさからシリコーンゴム等のゴム弾性体がよい。硬度の高い材料であると、スラリーが下型に付着し離型に時間がかかる上に、割れが発生することがあり製品の歩留まりが低下する場合がある。また、前記成形型の上型には肉厚が変化する部分、形状変化が大きい部分、または微細な部分に吸湿および圧縮空気吐出兼用口を設け、そこから吸水時に減圧を行い、脱型時に圧縮空気を送るエアーラインを設けるのがよい。
【００１６】
上記高濃度スラリーは非常に高粘度でダイラタンシー特性を持つのでシリカガラス粒子の沈降による密度のバラツキを抑えることができる。この高濃度スラリーの成形型への鋳込み工程では、重力鋳込みとする。鋳込み成形法では通常圧力鋳込みが採用されるが、ダイラタンシー特性を持つものは圧力をかけると途中で詰まってしまい鋳込みを行うことができない。本発明では重量鋳込みにより比較的大型形状をもった型内の微細な部分までスラリーの充填が図られ、硬質な転写性のよい成形体が作成でき、精度の高いシリカガラス製品が製造できる。
【００１７】
成形型から離型した成形体は例えば室温〜200℃まで50℃上昇毎に4時間ずつ静置し乾燥される。このとき雰囲気は清浄な状態となるようにHEPAフィルターに通した空気を用いる。得られた乾燥成形体は純化処理されるが、その条件はHCl含有ガスを0.5L/分以上流すとともに温度を900〜1200℃とする。これにより不純物が特に表層から除去されクラックの発生が防止された高純度な製品が得られる。
【００１８】
乾燥純化された成形体は最高温度1600℃までに加熱されガラス化されるが、1200℃〜1400℃までは10Pa以下の減圧雰囲気で、また、1400〜1600℃の範囲では不活性ガス下、2×105Pa以下の圧力下で加熱される。不活性ガスとしてはHe、N2、Arなどが用いられる。
【００１９】
上記本発明のシリカガラス製品の製造方法の概略プロセスフローを図3に示す。
【００２０】
以下に本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【実施例】
【００２１】
実施例１
四塩化珪素を加水分解して得た平均粒径が100nmのシリカガラス1次粒子130kgと0.5μsの電気伝導度をもつ純水70kgとを、内面が高純度ポリウレタンでライニングされ給排気を備えた回転円筒形容器に導入し撹拌した。撹拌開始から1時間後に、HEPAフィルターを通した清浄で130℃に暖められた空気10m3/minを流し水分を徐々に蒸発した。約30時間後、水分が0.5質量%、粒径範囲が1〜5000μmのシリカガラス顆粒を得た。この時のHEPAフィルターを通す前の空気をフィルター吸収法により補足分析を行ったところ表１に示すとおりであった。
【００２２】
【表１】
2006290666.tif 000003
（単位ng/m3）
【００２３】
さらに、HEPAフィルターを通過後同様に分析を行ったところ表２に示すとおりであった。
【００２４】
【表２】
2006290666.tif 000004
（単位ng/m3）
【００２５】
次に、シリカガラス顆粒をナイロン製の網をもつふるい振とう機に導入し100〜1000μmの粒径をもつ顆粒に分級した後、ロータリーキルンに50g/minのスループットで流した。このときロータリーキルン内は1200℃で加熱しながら1.5L/minの流量でHClを導入した。得られた純化顆粒の純度は全ての元素において表３に示すように0.05ppmであった。
【００２６】
【表３】
2006290666.tif 000005
（単位ppm）
【００２７】
更に純化した顆粒を直径300mmの複数のシリカガラス製るつぼ中に充填し、それらのるつぼより一回り大きいるつぼで蓋をし、大気雰囲気炉内に設置した。充填に当たっては振とう機を用いるつぼを振とうしながら充填密度を0.65g/cm3とした。得られた充填シリカガラス顆粒は1225℃で、10時間加熱し焼結した。そのシリカガラス焼結粉100kgとイオン交換水33kgとを、高純度ポリウレタンでライニングした直径500mm長さ1000mmの回転円筒形密閉容器に入れ、さらにシリカボール80kgを導入し回転数18rpmで５日間操業し、シリカガラス粒子をおよそ75質量%含むスラリーを製造した。シリカガラス粒子の粒度分布は、レーザー回折式の粒度分布測定機器を用いて測定したところ図１に示すように1〜6μmと15〜40μmに肩をもち6μm〜15μmの範囲にピークをもっていた。次にシリカガラスボールを取り除き開放型回転容器にスラリーを移し、そこでさらに25℃のＨＥＰＡを通した清浄空気中で乾燥し、シリカガラス粒子濃度83質量%の固形分をもつ高濃度スラリーとした。この時直径900mm高さ500mmで内側が高純度のポリウレタンで被覆され、中心軸が垂直軸に対し45°の傾斜をもった回転円筒形密閉容器を用いた。
【００２８】
上記乾燥は、水分除去が1kgあたりの初期には40g/時間、終期には4g/時間の勾配をもって乾燥し、この時の回転円筒形密閉容器の回転速度を1rpmとした。次に前記高濃度スラリーを溝付リングを作製するため上型がポーラスカーボン製で下型がシリコーンゴム製の型に導入した。鋳込みは鋳込み口に漏斗を装着し、そこから自然に流し込み充填した後、上型に設けられた減圧口から１×10４Paの減圧下でそのまま１時間放置し、前記減圧口より圧搾空気を吹き込み離型した。得られた成形体をＨＥＰＡを通した空気で室温〜200℃まで50℃上昇毎に4時間静置し乾燥した。乾燥した成形体にHCl含有ガスを1L/分で流し、1200℃で1時間熱処理し、純化を行った。次いで10Paの減圧雰囲気で1200〜1400℃まで100℃上昇毎に2時間保持し、さらに1×105PaのN2ガス雰囲気下で1400〜1500℃に加熱後1500℃で10分保持しガラス化した。得られた溝付リングは形状も良好であり、バルク純度を測定したところ表４に示すように全ての元素濃度が0.05ppm以下であった。
【００２９】
【表４】
2006290666.tif 000006
(単位ppm)
【００３０】
実施例2
実施例1においてシリカガラス粒子を84質量%含有する高濃度スラリーを用い微細な振動を与えながら型に鋳込んだ以外は実施例1と同様にして形状のよい溝付リングを製造した。
【００３１】
比較例1
廃シリコン微粒子を熱酸化して得られた平均粒径が3μmのシリカガラス1次粒子130kgと5μsの電気伝導度をもつ水70kgとを内面が高純度ポリウレタンでライニングされ給排気を備えた回転円筒形容器に入れ、更にシリカガラスボール45ｋgを導入し撹拌した。撹拌開始から1時間後に、130℃に暖められた空気を10m3/minを流し水分を徐々に蒸発した。約30時間後に含有水分が1質量%、粒径範囲が1〜100μmのシリカガラス顆粒を得た。このシリカガラス顆粒を直径300mmの複数のシリカガラス製るつぼ中に振とうしながら120kg充填した。シリカガラス顆粒の充填密度は0.6g/cm3であった。シリカガラス顆粒を充填したるつぼを大気炉内に設置し加熱した。加熱処理は1300℃、10時間保持の条件で行った。次いで得られたシリカガラス焼結粉100kgとイオン交換水33kg、及びシリカガラスボール40kgを高純度ポリウレタンでライニングされ、直径500mm長さ500mmの回転円筒形密閉容器に入れ、回転数18rpmで5日間操業し、シリカガラス粒子をおよそ75質量%含むスラリーを製造した。回転円筒形密閉容器の傾斜は垂直軸に対し４５°であった。このスラリー中のシリカガラス粒子の粒度分布は図2に示す1峰型であった。得られたスラリーを開放型回転容器内で25℃の清浄空気中で加温しつつシリカガラス粒子濃度83質量%の固形分をもつ高濃度スラリーとした。前記水分除去は初期には1kgあたり40g/時間、終期には4g/時間と勾配を持って行った。また、この時の開放型回転容器の回転速度は1rpmであった。
【００３２】
次に高濃度スラリーを溝付リングを作製するため型に導入した。この時上型の材料として石膏を用い、1時間経過後に4kg/cm2の圧縮空気を用いて離型した。高濃度スラリーの成形型への付着が強く離型が困難であった。無理に離型した製品にはクラックが多く発生していた。
【００３３】
比較例２
高濃度スラリーの固形分を75質量%とした以外、実施例1と同様にして溝付リングを製造した。高純度スラリーの成形型への付着が大きく離型が困難であった。乾燥、ガラス化処理後の製品にはクラックが多くみられた。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明の製造方法は、半導体産業で使用される比較的大型形状の熱処理用冶具などのシリカガラス製品を安価に、かつ生産性よく製造し、その価値は工業的に高いものがある。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の高濃度スラリー中のシリカガラス粒子の粒度分布を示す。
【図２】比較例の高濃度スラリー中のシリカガラス粒子の粒度分布を示す。
【図３】本発明のプロセスフロー図である。
【図１】
2006290666.tif 000007
【図２】
2006290666.tif 000008
【図３】
2006290666.tif 000009