토소쿼츠주식회사

석영유리란

석영유리는 이름 그대로 유리의 일종이지만, 다른 유리가 여러가지 성분으로 되어 있는 데 반해, 석영유리는 거의 SiO2만으로 되어 있습니다. 석영유리에 포함되는 금속 불순물의 양은 극히 적으며, 많아도 수10ppm (10만 분의 1), 적은 것이 10ppb(1억분의 1) 이하입니다. 이처럼 순도가 매우 높다는 점이 다른 유리에서는 볼 수 없는 석영유리만의 뛰어난 특징을 가져 옵니다.

석영유리의 주요 특징

석영유리소재에 대해

당사에서는 관련 회사인 토소SGM 주식회사가 제조하는 석영유리소재 중에서 고객의 요구품질 · 사양에 대해서 최적인 소재를 선택하여 제품을 제조합니다. 본 홈페이지에서는 당사가 사용하는 석영유리 소재의 라인업과 각종 특성을 소개하고 있습니다만, 소재의 상세 데이터에 대해서는 아래의 토소주식회사 웹사이트를 참조하시기 바랍니다.

토소 웹사이트는 이쪽

석영유리소재 라인업

분류 제조방법 그레이드명 특징
용융석영 산수소용융 N 기포가 적은 반도체용 표준그레이드
NP N의 고순도품
S 광투과성이 뛰어난 초고순도 용융석영유리
OP-1 반도체용 백색불투명 석영
OP-3 반도체용 백색불투명 석영의 고순도품
OP-3HD OP-3의 표면평활성을 높인 그레이드
전기용융 HR 내열성이 뛰어난 반도체용 표준그레이드
HRP HR의 고순도품
합성석영 화염가수분해
(직접법) 		ES 범용광학용
ESL-1 1방향 맥리프리
ESL-1000 1방향 맥리프리, 엑시머레이저 대응
ESL-2 3방향 맥리프리
ESL-2000 3방향 맥리프리, 엑시머레이저 대응
화염가수분해
(VAD법) 		ED-H 3방향 맥리프리의 유수그레이드
ED-C 완전무수그레이드 (OH기농도 < 1ppm)

순도

용융석영유리는 주로 천연수정을, 합성석영유리는 주로 사염화규소를 원료로 제조되고 있습니다. 함유하는 불순물은 용융석영유리에서 ppm, 합성석영유리에서 ppb레벨정도 일 뿐입니다.

◎대표적인 석영유리 소재의 화학분석 예
단위：ppm
종별 그레이드 Al Ca Cu Fe Na K Li Mg OH
용융 투명 N 8 0.6 <0.01 0.2 0.6 0.1 <0.01 0.04 200
NP 7 0.5 <0.01 0.1 0.1 0.03 <0.01 0.02 200
S 0.7 <0.01 <0.01 0.05 0.3 <0.01 <0.01 <0.01 160
HR 15 0.6 0.02 0.2 0.8 0.6 0.5 0.1 10
HRP 15 0.6 0.01 0.2 0.2 0.6 0.2 0.1 10
불투명 OP-1 8 0.7 <0.01 0.2 0.5 0.3 0.07 0.04 160
OP-3 7 0.6 <0.01 0.07 0.06 0.03 0.07 0.02 160
OP-3HD 7 0.6 <0.01 0.07 0.06 0.03 0.07 0.02 160
합성 투명 ES*1 <0.01 <0.01 <0.01 <0.01 <0.01 <0.01 <0.01 <0.01 1000
ED-C <0.01 <0.01 <0.01 <0.01 <0.01 <0.01 <0.01 <0.01 <1
ED-H <0.01 <0.01 <0.01 <0.01 <0.01 <0.01 <0.01 <0.01 <100

(수치는 대표치이며, 보증치가 아닙니다.)

*1:ESL-1, ESL-2, ESL-1000, ESL-2000의 순도는 ES와 동등.

화학적 특성

뛰어난 내약품성을 가진 석영유리는 각종 용제나 산용액의 증류 및 각종 물질의 용해 · 세정용기로서 최적입니다. 다만 불산, 인산, 알칼리 · 알칼리금속화합물의 용액 및 그러한 분위기에서는 석영유리의 에칭과 표면실투가 생기기 때문에 장시간 사용에는 주의가 필요합니다.

◎석영유리의 반응성 (산, 알칼리)
용액 조건 감량 (g / m2)
농도 (%) 온도 (℃) 시간 (Hr)
알칼리용액 NH4OH 10 20 100 0.19
NaOH 1 20 100 0.31
10 20 100 0.095
5 100 10 15
8 100 10 12.1
KOH 1 20 100 0.19
30 100 10 0.27
10 10 100 11.3
Na2CO3 5 20 100 0.015
10 100 10 3.7
산용액 H2SO4 98 205 24 0.06
98 20 240 0.016
HNO3 65 115 24 0.11
65 20 240 0.06
HCl 37 66 24 0.14
37 20 240 0.18

(수치는 대표치이며, 보증치가 아닙니다.)

◎석영유리의 반응성 (금속·기타)
금속 Al, Mg 700-800℃에서 신속히 반응
Au, Ag, Pt 반응 안 함
Zn, Sn, Pb 반응 안 함
Si 용융상태에서 간신히 반응
Ge 900℃에서 반응 안 함
Mo, W 반응 안 함
산화물 Al2O3 900℃ 이상에서 서서히 반응
CaO 900℃ 이상에서 반응
CuO 800℃ 이상에서 반응
Fe2O3 900℃ 이상에서 반응
PbO 용융시 격렬히 반응
MgO 900℃ 이상에서 간신히 반응
ZnO 420℃ (Zn의 융점) 이상에서 반응
가스 CO, SO2 반응 안 함
N2, O2 반응 안 함
Cl2 반응 안 함
F2 건조 분위기 300℃ 이하에서 반응 안 함
H2 반응 안 함
HCl 반응 안 함
소금 BaCl2 용융시 반응
BaSO4 700℃ 이상에서 반응
CaCl2 800℃ (CaCl2의 융점)에서 간신히 반응
KCl 고온에서 실투 촉진
KF 용융시 격렬히 반응
NaCl 800℃ 이상에서 반응이 현저함
Na2SO4 반응 안 함

광학적 특성

광학용 소재로서 ES시리즈와 ED시리즈를 라인업 하였습니다. 어느 것이건 고순도 SiCl4를 원료로 한 합성석영유리로 불순물, 기포·이물을 거의 포함하지 않으며, 진공 자외~적외 영역의 폭넓은 파장 영역에서 뛰어난 광투과성을 가지고 있습니다.

◎대표적 석영유리소재의 광학적 특성
그레이드 맥리*1 균질성*2
Δn（x10-6） 		왜곡
（nm/cm） 		엑시머 내성 적용 파장*3
（nm）
ES 불문 불문 1～20 불문 180～2,100
ESL-1 1D 3～10（유효：φ300mm） 1～10 불문 180～2,100
ESL-1000 1D 3～10（유효：φ300mm） 1～10 상담대응*4 180～2,100
ESL-2 3D <10（유효：φ300mm） 1～10 불문 180～2,100
ESL-2000 3D <10（유효：φ300mm） 1～10 상담대응*4 180～2,100
ED-H 3D 5～10（유효：φ180mm） 1～10 불문 170～2,600
ED-C 불문 불문 1～10 불문 180～3,400

(수치는 대표치이며, 보증치가 아닙니다.)

*1：맥리사양은 다음과 같이 정의한다. 1D: 1방향 맥리없음, 3D: 3방향 맥리없음

*2：굴절율의 균질성을 의미하며, 유효영역에 대한 Δn(PV)치의 대표값.
더욱 높은 고균질재, 사이즈, 보증치는 별도 협의.

*3：본 적용파장이란 외부투과율이 80%/cm이상인 파장을 의미한다.

*4：토소SGM(주)가 정하는 KrF 및 ArF 엑시머레이저 내성시험을 베이스로 별도 협의.

◎대표적 광학용 석영유리소재의 광투과 특성

대표적 광학용 석영유리소재의 광투과 특성

석영유리는 다른 물질에서는 볼 수 없는 특이한 성질을 가지고 있습니다. 예를 들면, 강성율, 인장강도, 굴곡강도 등은 온도 상승과 함께 높아지지만, 800~1000℃에서 최고에 달하며, 그 이상의 온도에서는 점성저하 등의 영향으로 급격히 저하합니다.

◎대표적 석영유리 소재의 각종특성
항목 단위 ES*1 ED-C ED-H N, NP HR, HRP S OP-1,3 OP-3HD
기
계
특
성		 밀도 g / cm3 2.2 2.2 2.2 2.2 2.2 2.2 2.02 2.1
영율 GPa 74 74 74 74 74 74 — —
강성율 GPa 31 31 31 31 31 31 — —
푸아송비 　 0.18 0.18 0.18 0.17 0.17 0.17 — —
굴곡강도*2 MPa 94.3 94.3 94.3 94.3 94.3 94.3 60 67
압축강도 MPa 1,128 1,128 1,128 1,128 1,128 1,128 — —
인장강도*2 MPa 49 49 49 49 49 49 — —
비틀림강도 MPa 29 29 29 29 29 29 — —
비커즈경도 MPa 8,900 8,900 8,900 8,900 8,900 8,900 8,900 8,900
열
특
성		 왜곡점
(η=1014.5)		 ℃ 970 970 1,060 1,070 1,120 1,060 1,050 1,050
서냉점
(η=1013)		 ℃ 1,080 1,080 1,170 1,180 1,220 1,165 1,170 1,170
연화점
(η=107.6)*3		 ℃ (1,720) (1,720) (1,720) (1,720) (1,720) (1,720) (1,720) (1,720)
평균선열팽창률
30～600℃		 x10-7/ ℃ 4.7 4.7 4.7 5.9 5.9 5.9 6.9 6.9
비열
20℃		 J / kg・K 749 749 749 749 749 749 749 749
열확산율
20℃		 x10-7m2/ s 8.5 8.5 8.5 8.3 8.3 8.3 8.4 8.5
열전도율
20℃		 W / mK 1.38 1.38 1.38 1.38 1.38 1.38 1.24 1.33
점도
(logη)1200℃		 Poise 10.60 10.60 11.37 11.72 12.18 12.10 11.72 11.72
전
기
특
성		 비유전율 
500MHz		 　 3.9 3.9 3.9 3.9 3.9 3.9 3.7 3.8
유전체손실
500MHz		 x10-3 <1 <1 <1 <1 <1 <1 <1 <1
체적저항 Ω 5×1015 8×1015 8×1015 3×1015 8×1015 4×1015 — —
체적저항율 Ω・cm 1ｘ1017 1ｘ1017 1ｘ1017 5ｘ1016 1ｘ1017 7ｘ1016 — —

(수치는 대표치이며, 보증치가 아닙니다.)

*1：ESL-1, ESL-2, ESL-1000, ESL-2000의 기계, 열, 전기 특성은 ES와 동등.

*2：굴곡강도, 인장강도는 유리 표면 상태의 영향(표면조도, 상처 등)을 크게 받습니다.

*3：측정치에서의 외삽치

※특별한 명기가 없는 한, 표에 나온 수치는 25℃에서의 대표값.