(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｆｅ、Ｎａ、Ｋの各不純物含有量が０．０５〜０．３ｐｐｍの範囲、ＯＨ基含有量が０〜３ｐｐｍの範囲にあり、かつ含有されるＦｅ不純物のうち、価数が＋０の金属鉄含有量が０．１ｐｐｍ以下であり、９００〜１４００℃の温度に２０〜６６時間保持しても、可視短波長域の透過率が低下せず、波長４００ｎｍでの吸光係数が０．００９以上にならず、着色が認められないことを特徴とする高純度透明石英ガラス。
【請求項２】
請求項１に記載の高純度透明石英ガラスにおいて、形状がリング状である高純度透明石英ガラスリング。
【請求項３】
黒鉛質モールドから構成された空間にシリカ粉末を充填し、１７００℃以上に加熱溶融してシリカガラスを得る方法において、黒鉛質モールドとシリカ粉末の接触面に嵩密度０．１〜１．５ｇ／ｃｍ３であり、Ｎａ，Ｋ，Ｆｅ及びＴｉの各不純物が１ｐｐｍ以下の高純度黒鉛からなる多孔質層を介在させ、加熱溶融することを特徴とする請求項１に記載の高純度石英ガラスの製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の高純度透明石英ガラスの製造方法において、黒鉛質モールドから構成された空間がリング状であることを特徴とする高純度透明石英ガラスリングの製造方法。
【請求項５】
シリカ粉末として、Ｎａ，Ｋ及びＦｅの各不純物の含有量が１ｐｐｍ以下の高純度結晶質石英粉末、または、高純度非結晶質シリカ粉末を用いることを特徴とする請求項３に記載の高純度透明石英ガラス又は請求項４に記載の高純度透明石英ガラスリングの製造方法。
【請求項６】
黒鉛質モールド中のＮａ，Ｋ，Ｆｅ及びＴｉの各不純物の含有量が１ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項３に記載の高純度透明石英ガラス又は請求項４に記載の高純度透明石英ガラスリングの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＦｅ、Ｎａ、Ｋの各不純物含有量が０．０１〜０．３ｐｐｍの範囲にあり、ＯＨ基含有量が０〜３ｐｐｍの範囲にあり、かつ含有されるＦｅ不純物のうち価数状態が＋０の金属鉄含有量が０．１ｐｐｍ以下であり、９００〜１４００℃の温度に２０時間以上保持しても、可視短波長域の透過率が低下せず、波長４００ｎｍでの吸光係数が０．００９以上にならず、着色が認められないことを特徴とする高純度透明石英ガラス及びその形状の一つである高純度透明石英ガラスリング、並びにそれらの高純度透明石英ガラスの製造方法に関する。
【０００２】
これらの高純度透明石英ガラスは半導体用耐熱治具及び各種フランジ類、炉心管部品などに応用できる。
【０００３】
【従来の技術】
近年、半導体集積回路の集積度はますます上昇し、それらの半導体集積回路の性能に悪影響を与えるナトリウム元素またはカリウム元素を不純物として含まない石英ガラスが、半導体製造用治具の材料として求められている。例えば特開昭５９−１２９４２１では半導体熱処理用部材中のＮａ、Ｋ、Ｌｉをそれぞれ０．０５ｐｐｍ以下としている。また同様に半導体の性質に悪影響を与える鉄元素の不純物濃度も減少させることが求められてきている。例えば、特開平８−１６５１３４、特開平８−１７５８４０では石英ガラス中の鉄元素含有量が０．８ｐｐｍ未満であるとしている。
【０００４】
しかし、半導体製造用治具の材料としての透明石英ガラスに求められている性質はその純度ばかりではない。半導体集積回路基板用ウェハー径は年々大きくなってきており、それに伴って半導体熱処理用石英ガラス製治具の大きさも大きくなってきている。従って半導体熱処理用石英ガラス製治具の材料には高温における高い粘性も要求させる。一般に高温において高い粘性を持つ透明石英ガラスは天然の結晶質石英粉末を溶融することによって作成されている。
【０００５】
石英ガラスリングの製造方法としては、耐熱金属から構成されたリング状空間に結晶質石英粉末を充填し、１７００℃以上に加熱溶融して石英ガラスリングを製造する方法が既に特公昭３５−７９１に記載されており、また、最近、特開平９−２０２６３１、特開平９−２０２６３２及び特開平９−１８３６２３には、黒鉛材からなる容器とシリカ粉末の接触面に石英ガラスを介在させ、加熱溶融して石英ガラスを製造する方法が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
天然石英粉末を溶融するのに耐熱性金属容器やカーボン製容器を用いた場合、高温で容器を酸化損傷しないようにするために容器のまわりの雰囲気を真空としている。この場合に黒鉛質モールドに普通グレードの黒鉛質を用いると溶融された透明石英ガラスが褐色に着色するという問題が起きた。また、溶融直後には着色していなくても、これらの透明石英ガラスを、製品とするための融着等の加工を行なった後に９００〜１４００℃の温度で２０時間程度、熱歪を取るためのアニール処理を行なうと、アニール処理後に透明石英ガラスが褐色に着色しているという問題が起きた。着色を起こした透明石英ガラスは製品としての価値を失い問題である。透明石英ガラスが着色を起こすか、起こさないかは必ずしも透明石英ガラス中の不純物濃度と一対一で対応せず、原因が完全に明らかになっていたわけではなかった。
【０００７】
また、特公昭３５−７９１では、モールドとして、耐熱金属であるＭｏを用いているが、この方法ではＭｏが高温酸化を受け、ガスとして得られる石英ガラスに侵入して汚染するという問題があった。
【０００８】
また、モールドとして黒鉛材を用いた場合、ＣとＳｉＯ2との高温反応によってモールドと石英ガラスが融着し、相互に損傷したり、融着を避け得た場合でもモールドの耐久性は著しく低い等の問題があった。更に、一般の黒鉛材には１ｐｐｍを遥かに越えるＦｅやＣａなどが含まれており、これらの不純物が高温でガス化し、ガラスに侵入し高純度が保てないという問題もあった。  特開平９−２０２６３１、特開平９−２０２６３２及び特開平９−１８３６２３に開示されている黒鉛材からなる容器とシリカ粉末の接触面に石英ガラスを介在させることにより、上記の問題を解決する方法が開示されている。しかし、この方法は介在させる石英ガラスの加工製造に手間を要し、かつ、石英ガラスは高価であるため、経済性に優れた方法とは言い難い。
【０００９】
【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した結果、黒鉛モールドとシリカ粉末の間に多孔質黒鉛層を介在させ、モールドとシリカガラスの融着を防ぐと伴に、用いる原料粉末及び黒鉛材料を高純度にすることにより、Ｆｅ、Ｎａ、Ｋの各不純物含有量が０．０１〜０．３ｐｐｍの範囲にあり、ＯＨ基含有量が０〜３ｐｐｍの範囲にあり、かつ含有させるＦｅ不純物のうち、価数が＋０の金属鉄含有量が０．１ｐｐｍ以下であり、９００〜１４００℃の温度に２０時間以上保持しても、可視短波長域の透過率が低下せず、波長４００ｎｍでの吸光係数が０．００９以上にならないという極めて優れた透明性維持特性を有しており、半導体用耐熱治具及び各種フランジ類、炉心管部品などに好適に適用が可能である。すなわち本願発明は、透明石英ガラス中のＦｅ、Ｎａ、Ｋの各不純物含有量が０．０１〜０．３ｐｐｍの範囲にあり、かつ含有されるＦｅ不純物のうち価数が＋０の金属鉄の含有量が０．１ｐｐｍ以下であり、９００〜１４００℃の温度に２０時間以上保持しても、可視短波長域の透過率が低下せず、波長４００ｎｍでの吸光係数が０．００９以上にならず、着色が認められないことを特徴とする透明石英ガラス及びその製造方法として黒鉛質モールドから構成された空間にシリカ粉末を充填し、１７００℃以上に加熱溶融して透明石英ガラスを得る方法において、黒鉛質モールドとシリカ粉末の接触面に嵩密度０．１〜１．５ｇ／ｃｍ3であり、Ｎａ，Ｋ，Ｆｅ及びＴｉの各不純物が１ｐｐｍ以下の高純度黒鉛からなる多孔質層を介在させ、加熱溶融する方法に関する。
【００１０】
以下、本願発明をさらに詳細に説明する。
【００１１】
本発明にかかる透明石英ガラスの製造方法について述べる。まず、Ｆｅ、Ｎａ、Ｋの各不純物含有量が０．３ｐｐｍ以下の高純度結晶質石英、または高純度非晶質シリカ粉末を高純度合成石英ガラス製の容器に入れ、雰囲気を制御できる電気炉内に設置する。電気炉内に酸素割合を増加させた酸化ガスを流す。酸化ガスの組成は特に規定はしないが、例えば酸素と窒素の割合が１：１の気体や純酸素ガスとする。電気炉内の温度を８００〜１０００℃に昇温し２〜４時間保持した後に炉中で冷却する。
【００１２】
次に、塩素等を用いてＦｅ、Ｎａ、Ｋ、Ｔｉの各不純物が１ｐｐｍ以下になるように高純度化した黒鉛質モールドを用い、この黒鉛質モールドの内側の空間に先ほど酸化雰囲気中で熱処理を行った高純度結晶質石英、または高純度非晶質シリカ粉末を充填する。ただし、粉末を充填する前に黒鉛質モールドと粉末の接触面の間に嵩密度０．１〜１．５ｇ／ｃｍ3、Ｎａ、Ｋ、Ｆｅ、Ｔｉの各不純物が１ｐｐｍ以下の高純度黒鉛からなる多孔質層を介在させる。この多孔質の役割は３つある。第１点は、モールド黒鉛と石英又はシリカ粉末との直接反応によるモールドの損耗を防ぐことであり、第２点は、モールド黒鉛と得られた石英ガラスの熱膨張差のため、冷却過程でモールドの破損を緩和材として防ぐことであり、第３点は、多孔質層黒鉛自身と石英又はシリカ粉末との高温反応で発生するガスを系外に効率よく逃がし、ガス滞留によるガラス内気泡の発生を防ぐことである。嵩密度０．１〜１．５ｇ／ｃｍ3の高純度黒鉛からなる多孔質層としては、高純度処理した黒鉛フェルト、黒鉛シート、黒鉛粉末を堆積したものなどを用いることができる。黒鉛フェルトとしては、カーボン繊維を成形織物とした、嵩密度０．１〜０．４ｇ／ｃｍ3のものが市販されており、厚さ２〜１０ｍｍのものを用いることが好ましい。
【００１３】
黒鉛シートとしては、カーボン繊維を成形織物とした、嵩密度０．８〜１．２ｇ／ｃｍ3のものが市販されており、厚さ２〜１０ｍｍのものを用いることが好ましい。黒鉛粉末としては、粒度０．１〜１ｍｍの高純度処理したものが好ましい。黒鉛フェルト、黒鉛シート、黒鉛粉末堆積物は、いずれも伸縮性と通気性を有するものであり、モールドの破損を防止すると同時に、発生ガスの逃散路を与える役割を果たす。黒鉛フェルトは黒鉛シートに比較して、伸縮性及び通気性とも優れた物であり、上記役割を果たすにはより適している。しかし、ＳｉＯ2との反応による消失量は多く、接触するガラス面の平坦部が保てないという欠点がある。一方、黒鉛シートはＳｉＯ2との反応による消失量は少なく、また、面が平滑であるため、ガラス面の平坦度を出すに適している。従って、これら多孔質材料は、その適性により、使い分けることが好ましい。例えば、好適な構成として、得られる石英ガラスの内外側面には黒鉛フェルト、石英ガラスの底面には黒鉛シートとするものが挙げられる。
【００１４】
黒鉛質モールド全体を電気炉内に設置し、電気炉内を減圧する。電気炉内を１７００℃以上の温度で加熱し、黒鉛質モールド内の高純度結晶質石英、または高純度非晶質シリカ粉末を溶融する。黒鉛質モールド内から取り出した透明石英ガラスの分析方法は特には規定しないが、透明石英ガラスをフッ化水素酸で処理した後にＩＣＰ測定もしくは原子吸光光度法によって行なった。本発明にかかる透明石英ガラスのＦｅ、Ｎａ、Ｋの各不純物濃度は０．０１〜０．３ｐｐｍの範囲であった。
【００１５】
透明石英ガラス中のＯＨ基の濃度は、透明石英ガラスから１０ｍｍの厚さの両面を光学研磨した試料を作成し、赤外吸収スペクトル中に現れる吸収から算出した。次に算出式を示す。透明石英ガラス中のＯＨ基の濃度をＡ［ｐｐｍ］、波長２．５μｍにおける試料の透過率をＩ1［％］、波長２．７３μｍにおける試料の透過率をＩ2［％］とする。Ａ［ｐｐｍ］＝０．０１・ｌｏｇ10（Ｉ1［％］／Ｉ2［％］）上式においてＯＨ濃度を算出した。試料中のＯＨ基濃度は０〜３ｐｐｍであった。
【００１６】
透明石英ガラス中のＦｅの価数はＥＳＲスペクトルの観察によって決定した。ＥＳＲスペクトルの測定法についてはとくには限定しないが、例えば次のように行なった。透明石英ガラスから７ｍｍ×７ｍｍ×１０ｍｍの直方体の試料を切り出す。試料の重量は約１ｇである。この試料についてＥＳＲスペクトルを測定した。ＥＳＲスペクトル中にはｇ＝２近傍に大きな吸収が、ｇ＝４．２近傍に小さな吸収が観測された。
【００１７】
ｇ＝２近傍の吸収が透明石英ガラス中の価数＋０の金属鉄からの強磁性共鳴による吸収であることをGriscom らとＦｒｉｔｓｃｈらが同定した(D. L. Griscom, E. J. Friebele and D. B. Shinn, J. Appl. Phys. 50(3) 2402-2404 (1979),  E. Fritsch and G. Clas, Non-Cryst. Solid.)。ｇ＝４．２近傍の吸収は透明石英ガラス中の価数＋３の鉄イオンによる吸収であると同定された（D. R. Uhlmann and N. J. Kreidl, Glass Science and Technology, Academic Press, inc., (1990) Chapter 3）。
【００１８】
価数＋０の金属鉄の定量方法についてさらに詳しく述べる。Ｆｅ元素の含有量が０．０１ｐｐｍ以下である合成シリカ粉末を超純水中に分散し、その中へＦｅＣｌ3をＦｅ重量換算で０．１、０．２、０．５、０．７、１、５、１０ｐｐｍ添加する。これらのスラリーを８０℃の温度において良く攪拌した後に水を蒸発させて取り除く。得られた粉末を水素気流中、４００〜８００℃の温度で４時間程度熱処理することによって、粉末中のＦｅを価数＋０の金属鉄に還元する。
【００１９】
これらの粉末のＥＳＲスペクトルを測定し、ｇ＝２近傍に現われる強磁性共鳴吸収の積分強度を計測して価数＋０の金属鉄含有量と積分強度の検量線を作成する。この検量線を用いて透明石英ガラス中の価数＋０の金属鉄の量を定量化した。積分強度の定量化のための一次標準試料としてＴＥＭＰＯＬ（4-Hydroxy-2,2,6,6-tetramethyl-piperidine-oxyl ）のベンゼン溶液を用い、二次標準試料としてルビー結晶（Ｃｒ+3を含むα−Ａｌ2Ｏ3）を用いた。
【００２０】
我々の作成した透明石英ガラスはＥＳＲスペクトルを使っての解析の結果、透明石英ガラス中のＦｅ不純物のうち、価数が＋０の金属鉄の含有量が０．１ｐｐｍ以下であることが判明した。さらに、透明石英ガラス中に価数が＋０の金属鉄が０．２ｐｐｍより多く含まれる場合はその透明石英ガラスは、後に述べる９００〜１４００℃での再加熱によって着色を起こすこともわかった。我々の作成した透明石英ガラスを９００〜１４００℃の温度に２０時間以上保持したが、可視−紫外スペクトル中の可視短波長域での透過率は低下せず、波長４００ｎｍでの吸光係数は０．００９以下であり、着色は認められなかった。
【００２１】
以下実施例によって、本発明をさらに説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
【００２２】
【実施例】
実施例１
表１に示した高純度の天然水晶粉を原料に用いた。この原料粉末６．４ｋｇを外枠直径４１０ｍｍ、内枠直径３８０ｍｍ、深さ７５ｍｍのリング状空間を持つ高純度黒鉛質モールド内に充填する。外枠の内壁には厚さ５ｍｍの高純度黒鉛質フェルトを張り、内枠の外壁には厚さ２mmの高純度黒鉛質フェルトを張る。リング状空間の底には厚さ０．４ｍｍの高純度黒鉛質シートを敷いた。高純度黒鉛質フェルトおよび高純度黒鉛質シートの純度も表１に示した。
【００２３】
透明石英ガラス化条件としては、真空中で室温から１６００℃まで５℃／分で昇温し、その後１６００℃から１８５０℃まで２℃／分で昇温する。１８５０℃において真空中１５分間加熱した後、圧力１．７ｋｇｆ／ｃｍ2の窒素雰囲気中で５分間加熱する。その後炉冷する。
【００２４】
作成した透明石英ガラスを湿式により組成分析した結果を表１の下段に示す。Ｆｅ、Ｎａ、Ｋの各不純物濃度が０．０１〜０．３ｐｐｍの範囲にあることがわかった。
【００２５】
【表１】
0004256955.tif 000002
【００２６】
透明石英ガラスから厚さ１０ｍｍの試験片を切り出し、両面を光学研磨し、赤外吸収スペクトルを測定した。波長２．５μｍにおける透過率は８７．５％であり、波長２．７３μｍにおける透過率は８６．０％であり、これらから算出される透明石英ガラス中のＯＨ基濃度は０．７５ｐｐｍである。
【００２７】
透明石英ガラスを空気中、１１５０℃の温度に６６時間保持した。１１５０℃に６６時間保持した後の透明石英ガラスは目視観察でも着色は認められない。図１および図２に可視光吸収スペクトルを示した。この可視光吸収スペクトル中で、波長４００ｎｍにおける吸収係数は０．００３であった。
【００２８】
作成した直後と、空気中１１５０℃で６６時間保持したあとの両方の透明石英ガラスから、７ｍｍ×７ｍｍ×１０ｍｍの直方体試料を切り出し、ＥＳＲスペクトルを測定した。ｇ＝２近傍に観測された共鳴吸収の積分強度から算出された、透明石英ガラス中の価数＋０の金属鉄の濃度は０．１ｐｐｍ以下だった。
【００２９】
比較例１
以下の表２に示した純度の天然水晶粉末を原料に用いる。
【００３０】
【表２】
0004256955.tif 000003
【００３１】
この原料粉末２．３ｋｇを、外枠直径２５５ｍｍ、内枠直径１００ｍｍ、深さ４７．５ｍｍのリング状空間を持つ黒鉛質モールド内に充填する。外枠の内壁には厚さ５ｍｍの黒鉛質フェルトを張り、内枠の外壁には厚さ５ｍｍの黒鉛質フェルトを張る。リング状空間の底には厚さ０．４ｍｍの黒鉛質シートを敷く。黒鉛質フェルトおよび黒鉛質シートの純度も表２に示す。
【００３２】
透明石英ガラス化条件としては、真空中で室温から１６００℃まで５℃／分で昇温し、その後１６００℃から１８５０℃まで２℃／分で昇温する。１８５０℃において真空中１５分間加熱した後、圧力１．７ｋｇｆ／ｃｍ2の窒素雰囲気中で５分間加熱し、その後炉冷する。
【００３３】
作成した透明石英ガラスを湿式による組成分析をした結果を表２の下段に示す。透明石英ガラスから厚さ１０ｍｍの試料片を切出し、両面を光学研磨し、赤外吸収スペクトルを測定した。波長２．５μｍにおける透過率は８６．６％であり、波長２．７３μｍにおける透過率は８５．４％であり、これから算出される透明石英ガラス中のＯＨ基濃度は０．６２ｐｐｍである。
【００３４】
この透明石英ガラスを空気中、１１５０℃の温度に２０時間保持した。１１５０℃に２０時間保持した後の透明石英ガラスは目視観察で着色が認められた。図１に可視光吸収スペクトルを示す。この可視光吸収スペクトル中で波長４００ｎｍにおける吸収係数は０．２９８であった。
【００３５】
空気中１１５０℃で２０時間保持した後の着色を起こした透明石英ガラスから７ｍｍ×７ｍｍ×１０ｍｍの直方体の試料を切り出し、ＥＳＲスペクトルを測定した。ｇ＝２近傍にはブロードで大きな共鳴吸収ピークが観測された。ピークの積分強度から算出された透明石英ガラス中の価数＋０の金属鉄の濃度は４ｐｐｍだった。
【００３６】
比較例２
以下の表３に示した純度の天然水晶粉末を原料に用いた。
【００３７】
【表３】
0004256955.tif 000004
【００３８】
この原料粉末２．３ｋｇを外枠直径２５５ｍｍ、内枠直径１００ｍｍ、深さ４７．５ｍｍのリング状空間を持つ高純度黒鉛質モールド内に充填する。外枠の内壁には厚さ５ｍｍの高純度黒鉛質フェルトを張り、内枠の外壁には厚さ２mmの高純度黒鉛質フェルトを張る。リング状空間の底には厚さ０．４ｍｍの高純度黒鉛質シートを敷いた。高純度黒鉛質フェルトおよび高純度黒鉛質シートの純度も表３に示した。
【００３９】
透明石英ガラス化条件としては、真空中で室温から１６００℃まで５℃／分で昇温し、その後１６００℃から１８５０℃まで２℃／分で昇温する。１８５０℃において真空中１５分間加熱した後、圧力１．７ｋｇｆ／ｃｍ2の窒素雰囲気中で５分間加熱する。その後炉冷する。
【００４０】
作成した透明石英ガラスを湿式により組成分析した結果を表３の下段に示す。Ｆｅ、Ｎａ、Ｋの各不純物濃度が０．０１〜０．３ｐｐｍの範囲にあることがわかった。
【００４１】
透明石英ガラスから厚さ１０ｍｍの試験片を切り出し、両面を光学研磨し、赤外吸収スペクトルを測定した。波長２．５μｍにおける透過率は８８．５％であり、波長２．７３μｍにおける透過率は８５．４％であり、これらから算出される透明石英ガラス中のＯＨ基濃度は１．５ｐｐｍである。
【００４２】
透明石英ガラスを空気中、１３００℃の温度で２０時間保持した。１３００℃に２０時間保持した後の透明石英ガラスは目視観察で軽い着色が認められた。図２中に可視光吸収スペクトルを示す。この可視光吸収スペクトル中で、波長４００ｎｍにおける吸収係数は０．０１２であった。空気中１３００℃で２０時間保持した後の着色を起こした透明石英ガラスから７ｍｍ×７ｍｍ×１０ｍｍの直方体の試料を切り出し、ＥＳＲスペクトルを測定した。ｇ＝２近傍にはブロードな共鳴吸収ピークが観測された。ピークの積分強度から算出された透明石英ガラス中の価数＋０の金属鉄の濃度は０．２ｐｐｍだった。
【００４３】
実施例２
石英ガラスリングの製造実験に用いた黒鉛モールド／黒鉛多孔質層／石英粉末の構成の内、数種類を図３に示す。
【００４４】
実験に用いた石英粉末、高純度黒鉛モールド、高純度黒鉛フェルト、高純度黒鉛シート及び高純度黒鉛粉末の純度をそれぞれ表４〜８に示す。
【００４５】
【表４】
0004256955.tif 000005
【００４６】
【表５】
0004256955.tif 000006
【００４７】
【表６】
0004256955.tif 000007
【００４８】
【表７】
0004256955.tif 000008
【００４９】
【表８】
0004256955.tif 000009
【００５０】
密度１．７ｇ／ｃｍ3の高純度黒鉛からなる、図３（ａ）〜（ｃ）に示した形状のモールド（リング外径４００ｍｍ、内径２４０ｍｍ、高さ７０ｍｍ）を用意した。図３の（ａ）の場合、モールド底面、内側面及び外側面すべてに厚さ５ｍｍ、嵩密度０．２ｇ／ｃｍ3の高純度黒鉛フェルトを設置し、結晶質石英粉末（平均粒径０．２ｍｍ）を高さ５０ｍｍになるように充填し、上面に同様のフェルトを被せた後、高純度黒鉛荷重リング（高さ５０ｍｍ）を載せた。図３の（ｂ）の場合、モールド底面に厚さ０．４ｍｍ、嵩密度１．０ｇ／ｃｍ3の高純度黒鉛シートを敷く以外は、（ａ）と同様の構成とした。また図３の（ｃ）の場合、フェルトの設置は（ａ）と同様にしたが、荷重リングは乗せず、高純度黒鉛外周リングをモールド枠に取り付けた。
【００５１】
以上の３種類をカーボン抵抗加熱電気炉に入れ、真空に排気した状態で室温から１８５０℃まで８時間で昇温し、３０分間保持した後、真空解除し、窒素を導入し放冷した。
【００５２】
得られた３種類の透明石英ガラスリングの形状及びサイズを図４に示すが、３種類とも気泡が少ない透明石英ガラスリングが得られ、特に、（ｂ）では底面の平坦度がよい透明石英ガラスリングが得られ、また、（ｃ）では外周に段差のあるフランジ形状のリングが得られた。
【００５３】
得られた３種類の透明石英ガラスリングの不純物の分析結果を以下の表９に示すが、原料の純度がほぼ保たれていることが判った。
【００５４】
【表９】
0004256955.tif 000010
【００５５】
【発明の効果】
本発明の方法によって得られた透明石英ガラスは、高純度であり、ＯＨ濃度が低いために高温での粘性が高く、半導体製造用治具の材料として優れた特性を有している。また価数状態＋０の金属鉄の濃度を０．１ｐｐｍ以下に抑えることにより、９００〜１４００℃の温度での長時間の再加熱によっても着色を起こさない特徴を持ち、有用な半導体熱処理用透明石英ガラス部材を供することができる。
【００５６】
また、本発明の方法によって得られた透明石英ガラスリングは、高純度であり、また外径３００〜５５０ｍｍ、高さ１００ｍｍ程度の大型サイズが可能である。従来行われていた石英ガラスブロックから機械加工する方法と比較すると、極めて材料収率が優れた方法であり、高純度黒鉛モールドの耐久性も向上し、経済的にも有利な方法となる。特に、半導体製造に使用される石英ガラス治工具類、例えば反応管のフランジ、エッチング装置の反応室ライナー、枚葉式装置部品として有用となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１と比較例１での可視吸収スペクトルの比較を示す図である。
【図２】実施例１と比較例２での可視吸収スペクトルの比較を示す図である。
【図３】実施例２で使用した黒鉛モールド、黒鉛多孔質層、石英粉末の構成の内、３種類の断面構造を示す。
【符号の説明】
▲１▼：高純度黒鉛モールド
▲２▼：高純度黒鉛荷重
▲３▼：石英原料粉末
▲４▼：高純度黒鉛フェルト
▲５▼：高純度黒鉛シート
▲６▼：高純度黒鉛外周リング
【図４】実施例２で得られた透明石英ガラスリングの形状及びサイズを示す。
【図１】
0004256955.tif 000011
【図２】
0004256955.tif 000012
【図３】
0004256955.tif 000013
【図４】
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