特許 7486446 ガラス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-05-09

(45)【発行日】2024-05-17

(54)【発明の名称】ガラス

(51)【国際特許分類】

   C03C 3/085 20060101AFI20240510BHJP

   C03C 3/087 20060101ALI20240510BHJP

   C03C 3/091 20060101ALI20240510BHJP

【ＦＩ】

C03C3/085

C03C3/087

C03C3/091

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2021014161

(22)【出願日】2021-02-01

(62)【分割の表示】P 2017510249の分割

【原出願日】2016-04-01

(65)【公開番号】P2021063010

(43)【公開日】2021-04-22

【審査請求日】2021-02-01

【審判番号】

【審判請求日】2022-10-28

(31)【優先権主張番号】P 2015076615

(32)【優先日】2015-04-03

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(31)【優先権主張番号】P 2015164475

(32)【優先日】2015-08-24

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000232243

【氏名又は名称】日本電気硝子株式会社

(72)【発明者】

【氏名】斉藤 敦己

【合議体】

【審判長】宮澤 尚之

【審判官】立木 林

【審判官】後藤 政博

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１２／０６３６４３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００２－３２４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－４１２１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１－１２６２３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】山根正之 他、ガラス工学ハンドブック、初版第４刷、２００７年３月３０日、株式会社朝倉書店、１１２ページ

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

C03C 1/00-14/00

INTERGLAD

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ガラス組成として、モル％で、ＳｉＯ_２ ５５～８０％、Ａｌ_２Ｏ_３ １３～３０％、Ｂ_２Ｏ_３ ０～３％、Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ ０～３％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ ５～３５％、ＭｇＯ １～１５％、ＣａＯ ０～１５％、ＢａＯ ２．５～１５％、Ｐ _２ Ｏ _５ ０～０．５％を含有し、３０～３８０℃の温度範囲における熱膨張係数が４０×１０^－７／℃以上であり、且つ歪点が７００℃より高いことを特徴とするガラス。

【請求項2】

Ｂ_２Ｏ_３の含有量が１モル％未満であることを特徴とする請求項１に記載のガラス。

【請求項3】

Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏの含有量が０．２モル％以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のガラス。

【請求項4】

モル比（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）／Ａｌ_２Ｏ_３が０．５～５であることを特徴とする請求項１～３の何れかに記載のガラス。

【請求項5】

モル比ＭｇＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）が０．５未満であることを特徴とする請求項１～４の何れかに記載のガラス。

【請求項6】

３０～３８０℃の温度範囲における熱膨張係数が４６×１０^－７／℃以上であることを特徴とする請求項１～５の何れかに記載のガラス。

【請求項7】

歪点が８００℃以上であることを特徴とする請求項１～６の何れかに記載のガラス。

【請求項8】

（１０^２．５ｄＰａ・ｓにおける温度－歪点）が９００℃以下であることを特徴とする請求項１～７の何れかに記載のガラス。

【請求項9】

１０^２．５ｄＰａ・ｓの粘度における温度が１７５０℃以下であることを特徴とする請求項１～８の何れかに記載のガラス。

【請求項10】

平板形状であることを特徴とする請求項１～９の何れかに記載のガラス。

【請求項11】

半導体結晶を作製するための基板に用いることを特徴とする請求項１～１０の何れかに記載のガラス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、高耐熱性のガラスに関し、例えばＬＥＤ用半導体結晶を高温で作製するためのガラス基板に関する。

【背景技術】

【0002】

ＬＥＤ等に用いられる半導体結晶は、高温で成膜する程、半導体特性が向上することが知られている。

【0003】

この用途では、高耐熱性のサファイア基板が一般的に用いられている。その他の用途でも、半導体結晶を高温（例えば７００℃以上）で成膜する場合、サファイア基板が用いられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開平１１－２４３２２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、近年では、大面積の半導体結晶を成膜する技術が活発に検討されている。この技術は、大型ディスプレイの面発光光源としても有望であると考えられている。

【0006】

しかし、サファイア基板は、大面積化が難しく、上記用途には不向きである。

【0007】

サファイア基板に代わって、ガラス基板を用いると、基板を大面積化し得ると考えられるが、従来のガラス基板は、耐熱性が不十分であるため、高温の熱処理で熱変形が生じ易い。

【0008】

そして、従来のガラス基板の耐熱性を高めようとすると、ガラス基板の熱膨張係数が不当に低下して、半導体結晶の熱膨張係数に整合し難くなり、半導体結晶を作製した後に、ガラス基板が反り易くなったり、半導体膜にクラックが生じ易くなる。更に、ガラス基板の耐熱性を高めようとすると、耐失透性が低下して、平板形状のガラス基板に成形し難くなる。

【0009】

本発明は、上記事情に鑑み成されたものであり、その技術的課題は、耐熱性と熱膨張係数が高く、しかも平板形状に成形可能なガラスを創案することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明者は、種々の実験を繰り返した結果、ガラス組成を所定範囲に規制することにより、上記技術的課題を解決できることを見出し、本発明として、提案するものである。すなわち、本発明のガラスは、ガラス組成として、モル％で、ＳｉＯ_２ ５５～８０％、Ａｌ_２Ｏ_３ １１～３０％、Ｂ_２Ｏ_３ ０～３％、Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ ０～３％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ ５～３５％を含有し、且つ歪点が７００℃より高いことを特徴とする。ここで、「Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ」は、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ及びＫ_２Ｏの合量を指す。「ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ」は、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの合量を指す。ここで、「歪点」は、ＡＳＴＭＣ３３６の方法に基づいて測定した値を指す。

【0011】

本発明のガラスは、ガラス組成中にＡｌ_２Ｏ_３を１１モル％以上、Ｂ_２Ｏ_３の含有量を３モル％以下、且つＬｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏの含有量を３モル％以下に規制している。このようにすれば、歪点が顕著に上昇して、ガラス基板の耐熱性を大幅に高めることができる。

【0012】

また本発明のガラスは、ガラス組成中にＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯを５～２５モル％含む。このようにすれば、熱膨張係数を上昇させつつ、耐失透性を高めることができる。

【0013】

第二に、本発明のガラスは、Ｂ_２Ｏ_３の含有量が１モル％未満であることが好ましい。

【0014】

第三に、本発明のガラスは、Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏの含有量が０．２モル％以下であることが好ましい。

【0015】

第四に、本発明のガラスは、モル比（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）／Ａｌ_２Ｏ_３が０．５～５であることが好ましい。ここで、「（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）／Ａｌ_２Ｏ_３」は、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの合量をＡｌ_２Ｏ_３の含有量で割った値である。

【0016】

第五に、本発明のガラスは、モル比ＭｇＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）が０．５未満であることが好ましい。ここで、「ＭｇＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）」は、ＭｇＯの含有量をＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの合量で割った値である。

【0017】

第六に、本発明のガラスは、３０～３８０℃の温度範囲における熱膨張係数が４０×１０^－７／℃以上であることが好ましい。ここで、「３０～３８０℃の温度範囲における熱膨張係数」は、ディラトメーターで測定した平均値を指す。

【0018】

第七に、本発明のガラスは、歪点が８００℃以上であることが好ましい。

【0019】

第八に、本発明のガラスは、（１０^２．５ｄＰａ・ｓにおける温度－歪点）が９００℃以下であることが好ましい。ここで、「高温粘度１０^２．５ｄＰａ・ｓにおける温度」は、白金球引き上げ法で測定した値を指す。

【0020】

第九に、本発明のガラスは、１０^２．５ｄＰａ・ｓの粘度における温度が１７５０℃以下であることが好ましい。

【0021】

第十に、本発明のガラスは、平板形状であることが好ましい。

【0022】

第十一に、本発明のガラスは、半導体結晶を成長させるための基板に用いることが好ましい。

【発明を実施するための形態】

【0023】

本発明のガラスは、ガラス組成として、モル％で、ＳｉＯ_２ ５５～８０％、Ａｌ_２Ｏ_３ １１～３０％、Ｂ_２Ｏ_３ ０～３％、Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ ０～３％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ ５～３５％を含有する。上記のように、各成分の含有量を規制した理由を以下に説明する。なお、各成分の説明において、下記の％表示は、モル％を指す。

【0024】

ＳｉＯ_２の好適な下限範囲は５５％以上、５８％以上、６０％以上、６５％以上、特に６８％以上であり、好適な上限範囲は好ましくは８０％以下、７５％以下、７３％以下、７２％以下、７１％以下、特に７０％以下である。ＳｉＯ_２の含有量が少な過ぎると、Ａｌ_２Ｏ_３を含む失透結晶による欠陥が生じ易くなると共に、歪点が低下し易くなる。また高温粘度が低下して、液相粘度が低下し易くなる。一方、ＳｉＯ_２の含有量が多過ぎると、熱膨張係数が不当に低下することに加えて、高温粘度が高くなって、溶融性の低下、更にはＳｉＯ_２を含む失透結晶等が生じ易くなる。

【0025】

Ａｌ_２Ｏ_３の好適な下限範囲は１１％以上、１２％以上、１３％以上、１４％以上、特に１５％以上であり、好適な上限範囲は３０％以下、２５％以下、２０％以下、１８％以下、１７％以下、特に１６％以下である。Ａｌ_２Ｏ_３の含有量が少な過ぎると、歪点が低下し易くなったり、高温粘性が高くなり溶融性が低下し易くなる。一方、Ａｌ_２Ｏ_３の含有量が多過ぎると、Ａｌ_２Ｏ_３を含む失透結晶が生じ易くなる。

【0026】

モル比ＳｉＯ_２／Ａｌ_２Ｏ_３は、高歪点と高耐失透性を両立する観点から、好ましくは、２～６、３～５．５、３．５～５．５、４～５．５、４．５～５．５、特に４．５～５である。なお、「ＳｉＯ_２／Ａｌ_２Ｏ_３」は、ＳｉＯ_２の含有量をＡｌ_２Ｏ_３の含有量で割った値である。

【0027】

Ｂ_２Ｏ_３の好適な上限範囲は３％以下、１％以下、１％未満、特に０．１％以下である。Ｂ_２Ｏ_３の含有量が多過ぎると、歪点が大幅に低下する虞がある。

【0028】

Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏの好適な上限範囲は３％以下、１％以下、１％未満、０．５％以下、特に０．２％以下である。Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏの含有量が多過ぎると、ガラス上に形成される半導体結晶の特性が劣化する虞がある。なお、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ及びＫ_２Ｏの好適な上限範囲は、それぞれ３％以下、１％以下、１％未満、０．５％以下、０．３％以下、特に０．２％以下である。

【0029】

ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯの好適な下限範囲は５％以上、７％以上、９％以上、１１％以上、１３％以上、特に１４％以上であり、好適な上限範囲は３５％以下、３０％以下、２５％以下、２０％以下、１８％以下、１７％以下、特に１６％以下である。ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯの含有量が少な過ぎると、液相温度が大幅に上昇して、ガラス中に失透結晶が生じ易くなったり、高温粘性が高くなって溶融性が低下し易くなる。一方、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯの含有量が多過ぎると、歪点が低下し易くなり、またアルカリ土類元素を含む失透結晶が生じ易くなる。

【0030】

ＭｇＯの好適な下限範囲は０％以上、１％以上、２％以上、３％以上、４％以上、特に５％以上であり、好適な上限範囲は１５％以下、１０％以下、８％以下、特に７％以下である。ＭｇＯの含有量が少な過ぎると、溶融性が低下し易くなったり、アルカリ土類元素を含む結晶の失透性が高くなり易い。一方、ＭｇＯの含有量が多過ぎると、Ａｌ２Ｏ３を含む失透結晶の析出を助長して液相粘度が低下してしまったり、歪点が大幅に低下してしまう。なお、ＭｇＯは、熱膨張係数を上昇させる効果を有するが、アルカリ土類酸化物の中ではその効果は最も小さい。

【0031】

ＣａＯの好適な下限範囲は２％以上、３％以上、４％以上、５％以上、６％以上、特に７％以上であり、好適な上限範囲は２０％以下、１５％以下、１２％以下、１１％以下、１０％以下、特に９％以下である。ＣａＯの含有量が少な過ぎると、溶融性が低下し易くなる。一方、ＣａＯの含有量が多過ぎると、液相温度が上昇して、ガラス中に失透結晶が生じ易くなる。なお、ＣａＯは、他のアルカリ土類酸化物と比較して、歪点を低下させずに液相粘度を改善する効果や溶融性を高める効果が大きく、またＭｇＯよりも熱膨張係数を上昇させる効果が大きい。

【0032】

ＳｒＯの好適な下限範囲は０％以上、１％以上、特に２％以上であり、好適な上限範囲は１０％以下、８％以下、７％以下、６％以下、５％以下、特に４％以下である。ＳｒＯの含有量が少な過ぎると、歪点が低下し易くなる。一方、ＳｒＯの含有量が多過ぎると、液相温度が上昇して、ガラス中に失透結晶が生じ易くなり、また溶融性が低下し易くなる。更にＣａＯとの共存下でＳｒＯの含有量が多くなると、耐失透性が低下する傾向がある。なお、ＳｒＯは、ＭｇＯやＣａＯよりも熱膨張係数を上昇させる効果が大きい。

【0033】

ＢａＯの好適な下限範囲は０％以上、３％以上、４％以上、５％以上、６％以上、７％以上、特に８％以上であり、好適な上限範囲は１５％以下、１２％以下、１１％以下、特に１０％以下である。ＢａＯの含有量が少な過ぎると、歪点や熱膨張係数が低下し易くなる。一方、ＢａＯの含有量が多過ぎると、液相温度が上昇して、ガラス中に失透結晶が生じ易くなる。また溶融性が低下し易くなる。なお、ＢａＯは、アルカリ土類金属酸化物の中では熱膨張係数や歪点を上昇させる効果が最も大きい。

【0034】

耐失透性を高める観点から、モル比ＭｇＯ／ＣａＯの下限範囲は、好ましくは０．１以上、０．２以上、０．３以上、特に０．４以上であり、上限範囲は、好ましくは２以下、１以下、０．８以下、０．７以下、特に０．６以下である。なお、「ＭｇＯ／ＣａＯ」は、ＭｇＯの含有量をＣａＯの含有量で割った値を指す。

【0035】

耐失透性を高める観点から、モル比ＢａＯ／ＣａＯの下限範囲は、好ましくは０．２以上、０．５以上、０．６以上、０．７以上、特に０．８以上であり、上限範囲は、好ましくは５以下、４．５以下、３以下、２．５以下、特に２以下である。なお、「ＢａＯ／ＣａＯ」は、ＢａＯの含有量をＣａＯの含有量で割った値を指す。

【0036】

歪点と溶融性のバランスを鑑みると、モル比（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）／Ａｌ_２Ｏ_３の下限範囲は、好ましくは０．５以上、０．６以上、０．７以上、特に０．８以上であり、上限範囲は、好ましくは５．０以下、４．０以下、３．０以下、２．０以下、１．５以下、１．２以下、特に１．１以下である。

【0037】

モル比ＭｇＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）は、好ましくは０．６以下、０．５未満、０．４以下、０．３以下、０．２以下、特に０．１以下である。ＭｇＯは、歪点を大幅に低下させる成分であり、ＭｇＯの含有量が少ない領域では、歪点を低下させる効果が顕著である。よって、アルカリ土類金属酸化物の中でＭｇＯの含有割合は少ない方が好ましい。

【0038】

７×［ＭｇＯ］＋５×［ＣａＯ］＋４×［ＳｒＯ］＋４×［ＢａＯ］は、好ましくは１００％以下、９０％以下、８０％以下、７０％以下、６５％以下、特に６０％以下である。アルカリ土類金属元素は、何れも歪点を低下させる効果を有するが、その影響はイオン半径が小さい元素ほど大きくなる。よって、イオン半径が小さなアルカリ土類元素の割合が大きくならないように、７×［ＭｇＯ］＋５×［ＣａＯ］＋４×［ＳｒＯ］＋４×［ＢａＯ］の上限範囲を規制すると、歪点を優先的に高めることができる。なお、［ＭｇＯ］はＭｇＯの含有量、［ＣａＯ］はＣａＯの含有量、［ＳｒＯ］はＳｒＯの含有量、［ＢａＯ］はＢａＯの含有量をそれぞれ指す。そして、「７×［ＭｇＯ］＋５×［ＣａＯ］＋４×［ＳｒＯ］＋４×［ＢａＯ］」は、７倍の［ＭｇＯ］、５倍の［ＣａＯ］、４倍の［ＳｒＯ］及び４倍の［ＢａＯ］の合量を指す。

【0039】

２１×［ＭｇＯ］＋２０×［ＣａＯ］＋１５×［ＳｒＯ］＋１２×［ＢａＯ］は、好ましくは２００％以上、２１０％以上、２２０％以上、２３０％以上、２４０％以上、２５０％以上、特に３００～１０００％である。アルカリ土類金属元素は、何れも溶融性を高める効果があるが、その影響はイオン半径が小さい元素ほど大きくなる。よって、イオン半径が小さなアルカリ土類元素の割合が大きくなるように、２１×［ＭｇＯ］＋２０×［ＣａＯ］＋１５×［ＳｒＯ］＋１２×［ＢａＯ］の下限範囲を規制すると、溶融性を優先的に高めることができる。但し、２１×［ＭｇＯ］＋２０×［ＣａＯ］＋１５×［ＳｒＯ］＋１２×［ＢａＯ］が大き過ぎると、歪点が低下する虞がある。なお、「２１×［ＭｇＯ］＋２０×［ＣａＯ］＋１５×［ＳｒＯ］＋１２×［ＢａＯ］」は、２１倍の［ＭｇＯ］、２０倍の［ＣａＯ］、１５倍の［ＳｒＯ］及び１２倍の［ＢａＯ］の合量を指す。

【0040】

上記成分以外にも、以下の成分をガラス組成中に導入してもよい。

【0041】

ＺｎＯは、溶融性を高める成分であるが、ガラス組成中に多量に含有させると、ガラスが失透し易くなり、また歪点が低下し易くなる。よって、ＺｎＯの含有量は、好ましくは０～５％、０～３％、０～０．５％、０～０．３％、特に０～０．１％である。

【0042】

ＺｒＯ_２は、ヤング率を高める成分である。ＺｒＯ_２の含有量は、好ましくは０～５％、０～３％、０～０．５％、０～０．２％、特に０～０．０２％である。ＺｒＯ_２の含有量が多過ぎると、液相温度が上昇して、ジルコンの失透結晶が析出し易くなる。

【0043】

ＴｉＯ_２は、高温粘性を下げて、溶融性を高める成分であると共に、ソラリゼーションを抑制する成分であるが、ガラス組成中に多く含有させると、ガラスが着色し易くなる。よって、ＴｉＯ_２の含有量は、好ましくは０～５％、０～３％、０～１％、０～０．１％、特に０～０．０２％である。

【0044】

Ｐ_２Ｏ_５は、耐失透性を高める成分であるが、ガラス組成中に多量に含有させると、ガラスが分相、乳白し易くなり、また耐水性が大幅に低下する虞がある。よって、Ｐ_２Ｏ_５の含有量は、好ましくは０～５％、０～４％、０～３％、０～２％未満、０～１％、０～０．５％、特に０～０．１％である。

【0045】

ＳｎＯ_２は、高温域で良好な清澄作用を有する成分であると共に、高温粘性を低下させる成分である。ＳｎＯ_２の含有量は、好ましくは０～１％、０．０１～０．５％、０．０１～０．３％、特に０．０４～０．１％である。ＳｎＯ_２の含有量が多過ぎると、ＳｎＯ_２の失透結晶が析出し易くなる。

【0046】

上記の通り、本発明のガラスは、清澄剤として、ＳｎＯ_２の添加が好適であるが、ガラス特性を損なわない限り、清澄剤として、ＣｅＯ_２、ＳＯ_３、Ｃ、金属粉末（例えばＡｌ、Ｓｉ等）を１％まで添加してもよい。

【0047】

Ａｓ_２Ｏ_３、Ｓｂ_２Ｏ_３、Ｆ、Ｃｌも清澄剤として有効に作用し、本発明のガラスは、これらの成分の含有を排除するものではないが、環境的観点から、これらの成分の含有量はそれぞれ０．１％未満、特に０．０５％未満が好ましい。

【0048】

ＳｎＯ_２を０．０１～０．５％含む場合、Ｒｈ_２Ｏ_３の含有量が多過ぎると、ガラスが着色し易くなる。なお、Ｒｈ２Ｏ３は、白金の製造容器から混入する可能性がある。Ｒｈ_２Ｏ_３の含有量は、好ましくは０～０．０００５％、より好ましくは０．００００１～０．０００１％である。

【0049】

ＳＯ_３は、不純物として、原料から混入する成分であるが、ＳＯ３の含有量が多過ぎると、溶融や成形中に、リボイルと呼ばれる泡を発生させて、ガラス中に欠陥を生じさせる虞がある。ＳＯ_３の好適な下限範囲は０．０００１％以上であり、好適な上限範囲は０．００５％以下、０．００３％以下、０．００２％以下、特に０．００１％以下である。

【0050】

希土類酸化物（Ｓｃ，Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ等の酸化物）の含有量は、好ましくは２％未満、１％以下、０．５％未満、特に０．１％未満である。特に、Ｌａ_２Ｏ_３＋Ｙ_２Ｏ_３の含有量は、好ましくは２％未満、１％未満、０．５％未満、特に０．１％未満である。Ｌａ_２Ｏ_３の含有量は、好ましくは２％未満、１％未満、０．５％未満、特に０．１％未満である。希土類酸化物の含有量が多過ぎると、バッチコストが増加し易くなる。なお、「Ｙ_２Ｏ_３＋Ｌａ_２Ｏ_３」は、Ｙ_２Ｏ_３とＬａ_２Ｏ_３の合量である。

【0051】

本発明のガラスは、以下の特性を有することが好ましい。

【0052】

密度は、好ましくは３．２０ｇ／ｃｍ^３以下、３．００ｇ／ｃｍ^３以下、２．９０ｇ／ｃｍ^３以下、特に２．８０ｇ／ｃｍ^３以下である。密度が高過ぎると、電子デバイスの軽量化を達成し難くなる。

【0053】

３０～３８０℃の温度範囲における熱膨張係数は、好ましくは４０×１０^－７／℃以上、４２×１０^－７／℃以上、４４×１０^－７／℃以上、４６×１０^－７／℃以上、特に４８×１０^－７～８０×１０^－７／℃が好ましい。３０～３８０℃の温度範囲における熱膨張係数が低過ぎると、半導体結晶（例えば窒化物半導体結晶）とガラス基板の熱膨張係数が整合せず、ガラス基板が反り易くなったり、半導体結晶にクラックが発生し易くなる。

【0054】

歪点は、好ましくは７００℃超、７５０℃以上、７８０℃以上、８００℃以上、８１０℃以上、８２０℃以上、特に８３０～１０００℃が好ましい。歪点が低過ぎると、熱処理温度を高温化することができず、半導体結晶の半導体特性を高めることが困難になる。

【0055】

本発明に係るＳｉＯ_２－Ａｌ_２Ｏ_３－ＲＯ（ＲＯはアルカリ土類金属酸化物を指す）系ガラスは、一般的に、溶融し難い。このため、溶融性の向上が課題になる。溶融性を高めると、泡、異物等による不良率が軽減されるため、高品質のガラス基板を大量、且つ安価に供給することができる。一方、高温粘度が高過ぎると、溶融工程で脱泡が促進され難くなる。よって、高温粘度１０^２．５ｄＰａ・ｓにおける温度は、好ましくは１７５０℃以下、１７００℃以下、１６８０℃以下、１６７０℃以下、１６５０℃以下、特に１６３０℃以下である。なお、高温粘度１０^２．５ｄＰａ・ｓにおける温度は、溶融温度に相当し、この温度が低い程、溶融性に優れている。

【0056】

（１０^２．５ｄＰａ・ｓにおける温度－歪点）は、高歪点と低溶融温度を両立させる観点から、好ましくは９００℃以下、８５０℃以下、特に８００℃以下である。

【0057】

平板形状に成形する場合、耐失透性が重要になる。本発明に係るＳｉＯ_２－Ａｌ_２Ｏ_３－ＲＯ系ガラスの成形温度を考慮すると、液相温度は、好ましくは１４５０℃以下、１４００℃以下、特に１３００℃以下である。また、液相粘度は、好ましくは１０^３．０ｄＰａ・ｓ以上、１０^３．５ｄＰａ・s以上、特に１０^４．０ｄＰａ・s以上である。なお、「液相温度」は、標準篩３０メッシュ（５００μｍ）を通過し、５０メッシュ（３００μｍ）に残るガラス粉末を白金ボートに入れ、温度勾配炉中に２４時間保持して、結晶の析出する温度を測定した値を指す。「液相粘度」は、液相温度におけるガラスの粘度を白金球引き上げ法で測定した値を指す。

【0058】

本発明のガラスは、種々の成形方法で成形可能である。例えば、オーバーフローダウンドロー法、スロットダウンドロー法、リドロー法、フロート法、ロールアウト法等でガラス基板を成形することが可能である。なお、オーバーフローダウンドロー法でガラス基板を成形すれば、表面平滑性が高いガラス基板を作製し易くなる。

【0059】

本発明のガラスは、平板形状である場合、その板厚は、好ましくは１．０ｍｍ以下、０．７ｍｍ以下、０．５ｍｍ以下、特に０．４ｍｍ以下である。板厚が小さい程、電子デバイスを軽量化し易くなる。一方、板厚が小さい程、ガラス基板が撓み易くなるが、本発明のガラスは、ヤング率や比ヤング率が高いため、撓みに起因する不具合が生じ難い。なお、板厚は、成形時の流量や板引き速度等で調整可能である。

【0060】

本発明のガラスにおいて、β－ＯＨ値を低下させると、歪点を高めることができる。β－ＯＨ値は、好ましくは０．４５／ｍｍ以下、０．４０／ｍｍ以下、０．３５／ｍｍ以下、０．３０／ｍｍ以下、０．２５／ｍｍ以下、０．２０／ｍｍ以下、特に０．１５／ｍｍ以下である。β－ＯＨ値が大き過ぎると、歪点が低下し易くなる。なお、β－ＯＨ値が小さ過ぎると、溶融性が低下し易くなる。よって、β－ＯＨ値は、好ましくは０．０１/ｍｍ以上、特に０．０５/ｍｍ以上である。

【0061】

β－ＯＨ値を低下させる方法として、以下の方法が挙げられる。（１）含水量の低い原料を選択する。（２）ガラス中の水分量を減少させる成分（Ｃｌ、ＳＯ３等）を添加する。（３）炉内雰囲気中の水分量を低下させる。（４）溶融ガラス中でＮ２バブリングを行う。（５）小型溶融炉を採用する。（６）溶融ガラスの流量を速くする。（７）電気溶融法を採用する。

【0062】

ここで、「β－ＯＨ値」は、ＦＴ－ＩＲを用いてガラスの透過率を測定し、下記の式を用いて求めた値を指す。
β－ＯＨ値 ＝ （１／Ｘ）ｌｏｇ（Ｔ_１／Ｔ_２）
Ｘ：ガラス肉厚（ｍｍ）
Ｔ_１：参照波長３８４６ｃｍ^－１における透過率（％）
Ｔ_２：水酸基吸収波長３６００ｃｍ^－１付近における最小透過率（％）

【実施例】

【0063】

以下、実施例に基づいて、本発明を詳細に説明する。なお、以下の実施例は単なる例示
である。本発明は以下の実施例に何ら限定されない。

【0064】

表１～４は、本発明の実施例（試料Ｎｏ．１～６３）を示している。

【0065】

【表1】

【0066】

【表2】

【0067】

【表3】

【0068】

【表4】

【0069】

次のように、各試料を作製した。まず表中のガラス組成になるように、ガラス原料を調合したガラスバッチを白金坩堝に入れ、１６００～１７５０℃で２４時間溶融した。ガラスバッチの溶解に際しては、白金スターラーを用いて攪拌し、均質化を行った。次いで、溶融ガラスをカーボン板上に流し出し、平板形状に成形した。得られた各試料について、密度ρ、熱膨張係数α、歪点Ｐｓ、徐冷点Ｔａ、軟化点Ｔｓ、高温粘度１０^４．０ｄＰａ・ｓにおける温度、高温粘度１０^３．０ｄＰａ・ｓにおける温度、高温粘度１０^２．５ｄＰａ・ｓにおける温度、液相温度ＴＬ、液相粘度ｌｏｇηＴＬを評価した。

【0070】

密度ρは、周知のアルキメデス法によって測定した値である。

【0071】

熱膨張係数αは、３０～３８０℃の温度範囲において、ディラトメーターで測定した平均値である。

【0072】

歪点Ｐｓ、徐冷点Ｔａ、軟化点Ｔｓは、ＡＳＴＭ Ｃ３３６又はＡＳＴＭ Ｃ３３８に準拠して測定した値である。

【0073】

高温粘度１０^４．０ｄＰａ・ｓにおける温度、高温粘度１０^３．０ｄＰａ・ｓにおける温度、高温粘度１０^２．５ｄＰａ・ｓにおける温度は、白金球引き上げ法で測定した値である。

【0074】

液相温度ＴＬは、各試料を粉砕し、標準篩３０メッシュ（５００μｍ）を通過し、５０メッシュ（３００μｍ）に残るガラス粉末を白金ボートに入れて、温度勾配炉中に２４時間保持した後、白金ボートを取り出し、ガラス中に失透（失透結晶）が認められた温度である。液相粘度ｌｏｇηＴＬは、液相温度ＴＬにおけるガラスの粘度を白金球引き上げ法で測定した値である。

【0075】

β－ＯＨ値は、上記式により算出した値である。

【0076】

表１～４から明らかなように、試料Ｎｏ．１～６３は、歪点と熱膨張係数が高く、平板形状に成形可能な耐失透性を備えている。よって、試料Ｎｏ．１～６３は、半導体結晶（例えば窒化物半導体結晶、特に窒化ガリウム系半導体結晶）を高温で結晶成長させるための基板として好適であると考えられる。

【産業上の利用可能性】

【0077】

本発明のガラスは、歪点と熱膨張係数が高く、良好な耐失透性を備えている。よって、本発明のガラスは、半導体結晶を高温で作製するための基板以外にも、ＯＬＥＤディスプレイ、液晶ディスプレイ等のディスプレイ用基板にも好適であり、特にＬＴＰＳ、酸化物ＴＦＴで駆動するディスプレイ用基板として好適である。