JP2002053332A

JP2002053332A - 合成石英ガラスの成形方法及び合成石英ガラス成形装置

Info

Publication number: JP2002053332A
Application number: JP2000242638A
Authority: JP
Inventors: Masashi Fujiwara; 誠志藤原; Hiroki Jinbo; 宏樹神保
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2000-08-10
Filing date: 2000-08-10
Publication date: 2002-02-19

Abstract

(57)【要約】【課題】合成石英ガラスを所望の良好な形状に成形で
きる合成石英ガラスの成形方法及び成形装置を提供す
る。【解決手段】グラファイト製成形容器１０内に合成石
英バルク５０を収容し、高温条件のもとで、押圧部材と
しての重石４０により、前記合成石英バルク５０を押圧
して、前記成形容器１０と前記重石４０で形成される空
間形状に適合した形状の合成石英ガラスを成形する方法
において、前記重石４０と前記合成石英バルク５０との
間に通気性を有する弾性部材３０Ａを介在させると共
に、該弾性部材３０Ａの少なくとも周縁部を前記重石４
０に密着させる「密着手段」を設け、前記押圧時には、
前記重石４０と前記弾性部材３０Ａとが密着された状態
で、前記合成石英バルクを押圧するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、合成石英バルク
を加熱・押圧することにより所望の形状の合成石英ガラ
スに成形する方法及びその成形装置に関するものであ
る。

【０００２】特に、この発明は四塩化ケイ素、シラン、
有機ケイ素等のケイ素化合物を原料として製造される合
成石英バルクや、更にＧｅ，Ｔｉ，Ｂ，Ｆ，Ａｌ等の屈
折率を変化させる成分を添加した合成石英バルクを押圧
成形して、例えばレチクル（フォトマスク）基板や結像
光学系等の光学部材に適する合成石英ガラスを所望の形
状に成形する方法及び合成石英ガラス成形装置に関する
ものである。

【０００３】

【従来の技術】従来からＩＣ，ＬＳＩ等の集積回路パタ
ーン転写には、主に縮小投影露光装置（又は光リソグラ
フィ装置）が用いられている。この装置に用いられる投
影光学系には、集積回路の高集積化に伴って広い露光領
域と、その露光領域全体に渡るより高い解像力が要求さ
れている。この投影光学系の解像力の向上については、
露光波長をより短くするか、あるいは投影光学系の開口
数（ＮＡ）を大きくすることが考えられる。

【０００４】露光波長については、ｇ線（４３６ｎｍ）
からｉ線（３６５ｎｍ）、更には、ＫｒＦ（２４８ｎ
ｍ）エキシマレーザやＡｒＦ（１９３ｎｍ）エキシマレ
ーザへと短波長化が進められている。また、更に集積回
路の高集積化を進めるに当たって、現在、Ｆ_２（１５７
ｎｍ）エキシマレーザ、Ｘ線、電子線を光源に用いる方
法が検討されている。この中で、これまでの設計思想を
生かして作製することが可能なＦ_２エキシマレーザを用
いた縮小投影露光装置が、にわかに脚光を浴びてきてい
る。

【０００５】一般に、ｉ線より長波長の光源を用いた縮
小投影露光装置の照明光学系あるいは投影光学系の光学
部材として用いられる光学ガラスは、ｉ線よりも短い波
長領域では光透過率が急激に低下し、特に２５０ｎｍ以
下の波長領域ではほとんどの光学ガラスで透過しなくな
ってしまう。

【０００６】そのため、エキシマレーザを光源とした縮
小投影露光装置の光学系を構成するレンズの材料には、
合成石英ガラス、又は、フッ化カルシウム若しくはフッ
化バリウム等のフッ化物単結晶が使用可能である。これ
らの材料はエキシマレーザの結像光学系で色収差補正を
行う上で不可欠な材料である。

【０００７】縮小投影露光装置では、ウェハー上に回路
を焼き付けるためのもう一つの重要な要素としてレチク
ルが挙げられる。このレチクルに用いられる材料として
は、エキシマレーザ耐久性等の透過特性はもとより、基
板の発熱による熱膨張が大きな問題になるため、透過特
性が良好で、尚かつ熱膨張係数の小さい合成石英ガラス
が用いられている。また、レチクルに使用される材料
は、製造プロセスの観点からその耐薬品性、耐エッチン
グ特性も重要である。

【０００８】直接法と呼ばれる合成石英ガラスの製造方
法は、合成石英ガラス製バーナにて支燃性ガス（一般に
酸素ガス）及び可燃性ガス（水素ガス或いは天然ガス）
を混合・燃焼させ、バーナから原料ガスとして高純度の
四塩化ケイ素ガスをキャリアガス（酸素ガス、水素ガ
ス、不活性ガス等）で希釈して噴出させ、原料ガスを周
囲の酸素ガス及び水素ガスの燃焼により生成する水と反
応（加水分解反応）させて合成石英ガラス微粒子を発生
させ、その合成石英ガラス微粒子をバーナ下方にあり、
回転、揺動及び引き下げ運動を行っている合成石英ガラ
ス板等からなるターゲット上に推積させ、同時に酸素ガ
ス及び水素ガスの燃焼熱により溶融し、更にガラス化し
て合成石英ガラスインゴットを得る方法である。この方
法によると、比較的大きな径の合成石英ガラスインゴッ
トを得ることが可能である。

【０００９】また、直接法以外の合成石英ガラスインゴ
ットの製造方法としては、光ファイバーの製造に用いら
れる技術を応用したＶＡＤ(vapor-phase axial deposit
ion)法がある。これは多孔質合成石英ガラス母材を雰囲
気加熱処理にて透明化する方法である。

【００１０】上記のような製造方法により製造される合
成石英ガラスインゴットは、更に切り出されて所定の大
きさと形状とを有するガラスブロック（合成石英バル
ク）とし、レンズ等の光学部材として使用される。さら
に、この形状で大きさが不足な場合等は必要に応じて合
成石英バルクをグラファイト製の成形容器などを使用し
て高温で成形し、所望の形状及び大きさの合成石英ガラ
スとしてレチクル等の光学部材として使用する。

【００１１】このような合成石英ガラスの成形方法とし
ては、グラファイト製成形容器内で、絶対圧が０．１〜
７６０Ｔｏｒｒのヘリウムガス雰囲気下、１７００℃以
上の温度のもとで成形し、次いで１１００〜１３００℃
まで急冷する成形方法が特開昭５６−１２９６２１号公
報に開示されている。また、グラファイト製成形容器が
２分割以上の縦型構造である成形方法が特開昭５７−６
７０３１号公報に開示されている。更に、合成石英ガラ
スと成形容器の熱膨張率差に起因する応力を緩和する構
造を有するグラファイト製成形容器を用いて１６００〜
１７００℃で成形する方法が特開平４−５４６２６号公
報に開示されている。

【００１２】しかし、上記従来の成形方法では、高温で
押圧成形を行っている最中に合成石英バルク内に気泡が
発生し、この気泡が成形後の合成石英ガラス内に多量に
残存してしまう、という問題があった。このように多量
の気泡が内部に残存する合成石英ガラスは光学部材とし
て使用できない。

【００１３】また、一般に合成石英バルクを成形容器に
て押圧成形する場合には、高温で成形した後に室温まで
冷却する際に、合成石英バルクと成形容器の構成材料と
がそれぞれ大きく異なる熱膨張係数を有しているため、
合成石英バルクと成形容器との間に大きな収縮量の差が
発生する。そのため、従来の方法では、合成石英バルク
及び成形容器に不必要な応力が加わり、押圧成形した合
成石英ガラスのひび割れや、成形容器の破損をも招くこ
とがあった。

【００１４】さらに、高温では合成石英バルクと成形容
器の構成材料が反応を起こしてしまうという問題もあ
る。例えば、成形容器としてグラファイト製成形容器を
使用した場合には、高温のもとで合成石英バルクとグラ
ファイトが反応して炭化ケイ素が生成してしまい、又、
１４００〜１６００℃程度では結晶化が起こる。そのた
め、成形後の合成石英ガラスの表面は、成形温度によっ
て表面に凹凸が生じ、そこから亀裂が生じることもあっ
た。

【００１５】さらには、処理中の合成石英ガラス内の温
度が必ずしも一定になっておらず、特に屈折率を変化さ
せる成分を導入したガラスの場合、局部的に泡の発生が
見られることがあった。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、合成石
英バルクと成形容器との間に圧力を吸収するような弾性
部材を挿入することで、上記問題点を解決できることを
見い出しているが、それでも、なお不十分であることが
あった。

【００１７】このための解決策について、鋭意検討を行
った結果、合成石英バルクの上面に使用されている弾性
部材（カーボン繊維からなる板状のフェルト材）の撓み
の有無により、不十分な結果が生じることを見いだし
た。すなわち、処理時に合成石英バルクの上面に設置し
ている弾性部材が、周縁部側が垂れ下がるように撓む
と、この弾性部材の周縁部側と、その合成石英バルクを
押圧している重石との間に、大きな空間が発生してしま
う。この状態で、重石の重量により、合成石英バルクが
変形するのに伴って、重石及び弾性部材が下降してくる
と、その空間が処理終了時まで保持されることがあり、
合成石英バルクを所望の良好な形状に成形できないので
ある。

【００１８】そこで、この発明は、四塩化ケイ素、シラ
ン、有機ケイ素等のケイ素化合物を原料として製造され
る合成石英ガラス、又は、Ｇｅ，Ｔｉ，Ｂ，Ｆ，Ａｌ等
の屈折率を変化させる成分を添加した合成石英ガラスを
加熱押圧成形して、レチクル（フォトマスク）基板や結
像光学系のレンズ材料等に適する合成石英ガラスを、所
望の良好な形状に成形できる合成石英ガラスの成形方法
及び成形装置を提供することを課題としている。

【００１９】

【課題を解決するための手段】かかる課題を達成するた
めに、請求項１に記載の発明は、成形容器内に合成石英
バルクを収容し、高温条件のもとで、押圧部材により、
前記合成石英バルクを押圧して、前記成形容器と前記押
圧部材で形成される空間形状に適合した形状の合成石英
ガラスを成形する方法において、前記押圧部材と前記合
成石英バルクとの間に通気性を有する弾性部材を介在さ
せると共に、該弾性部材の少なくとも周縁部を前記押圧
部材に密着させる密着手段を設け、前記押圧時には、前
記押圧部材と前記弾性部材とが密着された状態で、前記
合成石英バルクを押圧するようにした合成石英ガラスの
成形方法としたことを特徴とする。

【００２０】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の構成に加え、前記密着手段は、前記押圧部材に形成さ
れた係止部と、前記弾性部材に形成されて前記係止部が
係止される被係止部とを有し、該被係止部と前記係止部
との係止により前記押圧部材に前記弾性部材が密着され
るようにしたことを特徴とする。

【００２１】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
の構成に加え、前記密着手段は、前記押圧部材と前記弾
性部材とを同じ材質で形成し、該弾性部材を前記押圧部
材に熱融着して密着させるように構成したことを特徴と
する。

【００２２】請求項４に記載の発明は、請求項２に記載
の構成に加え、前記係止部はＬ字状を呈し、前記被係止
部は前記Ｌ字状の係止部が係止される溝形状を呈してい
ることを特徴とする。

【００２３】請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４
の何れか一つに記載の構成に加え、前記弾性部材は、カ
ーボン繊維からなる板状のフェルト材を使用したことを
特徴とする。

【００２４】請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５
の何れか一つに記載の構成に加え、前記押圧部材は、前
記合成石英バルクの上面を押圧する重石であることを特
徴とする。

【００２５】請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６
の何れか一つに記載の構成に加え、成形時の雰囲気が大
気圧以上の不活性ガス雰囲気中であることを特徴とす
る。

【００２６】請求項８に記載の発明は、合成石英バルク
を収容する成形容器と、前記成形容器を加熱する加熱器
と、高温条件のもとで、前記合成石英バルクを押圧する
押圧部材とを有し、前記成形容器と前記押圧部材で形成
される空間形状に適合した形状の合成石英ガラスを成形
する合成石英ガラス成形装置において、前記押圧部材と
前記合成石英バルクとの間に通気性を有する弾性部材を
介在させると共に、該弾性部材の少なくとも周縁部を前
記押圧部材に密着させる密着手段を設け、前記押圧時に
は、前記押圧部材と前記弾性部材とが密着された状態
で、前記合成石英バルクを押圧するようにしたことを特
徴とする。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態に基
づいて、本発明の合成石英ガラスの成形方法及び合成石
英ガラス成形装置について説明する。

【００２８】図１乃至図４は、この発明の実施の形態を
示す図である。

【００２９】まず構成を説明すると、この発明の実施の
形態の合成石英ガラス成形装置は、主としてグラファイ
ト製成形容器１０と、「押圧部材」としての重石４０
と、通気性を有する弾性部材３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ
と、「加熱器」としての電気炉２０とを有している。

【００３０】グラファイト製成形容器１０は、グラファ
イト製の筒体１１の上面と下面に天板１２及び底板１４
がはめ込まれた中空構造に形成され、この内部に合成石
英バルク５０を収納してこれを押圧成型するためのもの
である。グラファイト製成形容器１０の形状は、押圧成
形後の合成石英バルク５０の形状に応じて選択される。
例えば、円形であってもよく、矩形であってもよい。

【００３１】その底板１４上には、通気性を有する弾性
部材３０Ｂが敷設され、この弾性部材３０Ｂ上には、合
成石英バルク５０が載置されるようになっている。

【００３２】そして、この合成石英バルク５０の上側に
は、通気性を有する弾性部材３０Ａを介して重石４０が
配設されると共に、筒体１１の下部側に内面には、通気
性を有する弾性部材３０Ｃが配置されている。

【００３３】その弾性部材３０Ａ及び３０Ｂの形状及び
大きさは、グラファイト製成形容器１０の形状に応じて
適宜選択される。また、弾性部材３０Ｃは、リング形状
の断面を有する連続環状体であり、そのリング形状は、
グラファイト製成形容器１０の筒体１１の内側面の断面
形状に応じて適宜選択される。また、弾性部材３０Ｃの
内側面の断面形状は、押圧成形後の合成石英バルク（石
英バルク成形体）５０の形状に応じて選択される。更
に、弾性部材３０Ｃの幅（図１のＷ３０Ｃ参照）は、成
形後の合成石英バルク５０の厚み（図２のＴ５０参照）
以下に予め設定されている。

【００３４】そして、それら弾性部材３０Ａ、３０Ｂ、
３０Ｃの構成材料は、高温でも十分な弾性と気孔率（通
気性）を有し、押圧成形の際に合成石英バルク５０とグ
ラファイト製成形容器１０との間に生じる収縮の差によ
る圧縮応力及び引張応力を十分に吸収できる媒体として
機能する材料であれば特に限定されないが、カーボン繊
維から成る板状のフェルト材、カーボン繊維の織布又は
不織布、セラミック繊維の織布又は不織布が好ましく使
用される。特に、カーボン繊維から成る板状のフェルト
材は耐熱性の点で最適である。

【００３５】また、弾性部材３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ
は、かさ密度が０．１〜０．５ｇ／ｃｍ^３の範囲内で
あり、それぞれの厚みが１〜３０ｍｍの範囲内のものが
使用される。更に、厚さ調整の為、２枚以上の弾性部材
を重ねて使用することも可能である。

【００３６】さらに、前記重石４０は、例えば、カーボ
ングラファイト、セラミックス等を構成材料として短円
柱形状に形成され、合成石英バルク５０を高温のもとで
押圧することにより、この合成石英バルク５０をグライ
ファイト製成型容器１０及び重石４０により形成される
空間形状に適合した形状に成形するようになっている。

【００３７】そして、その重石４０には、図１，図３及
び図４に示すように、下部の周縁部に係止部４１が計５
箇所等間隔に形成されている。この係止部４１は鉛直部
４１ａと水平部４１ｂとから略Ｌ字状に形成され、その
水平部４１ｂが、前記弾性部材３０Ａの周縁部に形成さ
れた、溝状の被係止部３１に挿入係止されることによ
り、重石４０の底面に弾性部材３０Ｃが密着された状態
で装着されている。この係止部４１と被係止部３１とで
「密着手段」が構成されている。

【００３８】一方、前記電気炉２０は、ヒータ２２と、
このヒータ２２の出力を制御する温度制御部２４とを備
えていると共に、内部に不活性ガスを押圧して導入でき
る構造になっている。更に、電気炉２０は、回転可能な
設置台（図示せず）を備えており、この設置台の上に設
置されるグラファイト製成形容器１０を回転させること
ができるように構成されている。

【００３９】ここで、成形時の合成石英バルク５０に対
して設置台の回転が及ぼす影響を良好にするために、設
置台上にグラファイト製成形容器１０を設置する時に設
置台の回転軸ＡＸが合成石英バルク５０の重心を通過す
るようにすることが望ましい。

【００４０】また、温度制御部２４は、合成石英バルク
５０の押圧成形を行う際に、電気炉２０内を所望の温度
範囲に保つためのものであり、電気炉２０内の温度をモ
ニタしてヒータ２２の出力を制御するようになってい
る。また、温度制御部２４は、押圧成形を行う時間を所
望の時間範囲に制御するプログラムを自由に設定できる
機能を備えている。

【００４１】以下に、図１及び図２等に基づいて本発明
の合成石英ガラスの成形方法の一例を説明する。

【００４２】先ず、直接法或いはＶＡＤ法により合成石
英ガラスインゴットを製造し、更に、これを切り出して
所定の大きさと形状とを有する合成石英バルク５０とす
る。次に、図１に示すように、その合成石英バルク５０
を底板１４をはめ込んだグラファイト製成形容器１０内
に設置する。ここで、グラファイト製成形容器１０内に
合成石英バルク５０を配置する際には、通気性を有する
弾性部材３０Ｂ、３０Ｃが図１に示すように配置され
る。

【００４３】その弾性部材３０Ａは予め重石４０に被係
止部３１と係止部４１との係止により装着されており、
グラファイト製成形容器１０内に合成石英バルク５０を
配置した後、この合成石英バルク５０上に、弾性部材３
０Ａが装着された重石４０を乗せる。そして、天板１２
をはめ込み、次に、図１に示すようにグラファイト製成
形容器１０を電気炉２０内に設置する。

【００４４】次いで、電気炉２０内に大気圧以上に加圧
した不活性ガスを導入して、この電気炉２０内を加圧し
た不活性ガスで置換する。ここで、使用される不活性ガ
スは特に限定されるものではなく、押圧成形の温度条件
において合成石英バルク５０、グラファイト製成形容器
１０、及び通気性を有する弾性部材３０Ａ、３０Ｂ、３
０Ｃと反応しないガスが適宜選択される。例えば、
Ｎ_２、Ａｒ、Ｈｅ、Ｈ_２が使用される。また、不活性ガ
スの電気炉２０内における分圧は０．０５〜１．０ＭＰ
ａであることが好ましい。不活性ガスの電気炉２０内に
おける分圧が、０．０５ＭＰａ未満であると、合成石英
ガラスが揮発し易くなり合成石英バルク内に気泡が発生
する不具合を招く傾向が大きくなり、一方、不活性ガス
の電気炉２０内における分圧が、１．０ＭＰａを超える
と、合成石英バルク５０やグラファイト製成形容器１０
等が破損する不具合を招く傾向が大きくなる。

【００４５】次に、電気炉２０を作動させ、合成石英バ
ルブ５０の成形を行う。ここで、成形の昇温、保温、降
温の工程は予め電気炉２０の制御部２４に設定した所定
のプログラムのもとに行う。また、成形を行う際の昇温
時、保温時、降温時のいずれの工程においてもグラファ
イト製成形容器１０の回転を行う。

【００４６】合成石英バルク５０は、電気炉２０内にお
いて自重及び重石４０の重量により熱変形を起こし、グ
ラファイト製成形容器１０内の弾性部材３０Ａ、３０
Ｂ、３０Ｃによって決められる形状に応じて成形され
る。

【００４７】かかる押圧成形の際に合成石英バルク５０
の内部に発生する気泡は、合成石英バルク５０とグラフ
ァイト製成形容器１０の間に挿入されている通気性を有
する弾性部材３０Ａ〜３０Ｃにより、合成石英バルク５
０の外部に速やかに逸散させられる。そのため、成形後
の合成石英バルク５０の内部に残存する気泡の量は十分
に抑制される。また、通気性を有する弾性部材３０Ａ〜
３０Ｃは、合成石英バルク５０とグラファルト製成形容
器１０との間に生じる圧縮応力及び引張応力の吸収媒体
として機能するので、押圧成形後の冷却過程で両者間に
生じる応力の発生を十分に抑制する。そのため、成形後
の合成石英バルク５０とグラファイト製成形容器１０に
はひび割れや破損が生じない。

【００４８】以下、表１に示す、実施例等を用いて本発
明の合成石英ガラスの成形方法及びその成形装置につい
て詳細に説明する。なお、便宜上、以下の説明において
は、図１に示した構成要素と同一又は相当する部分につ
いては同一の符号を付すことにする。

【表１】

【００４９】［実施例１］この実施例１は、グラファイ
ト製成形容器１０の坩堝形状がφ２２０ｍｍの円筒形状
を呈し、この発明による係止部４１及び被係止部３１が
設けられているものを使用した。また、そのグラファイ
ト製成形容器１０内には、カーボン繊維の弾性部材（日
本カーボン株式会社製、商品名「カーボロンフェル
ト」、「カーボロン」は登録商標）３０Ａ、３０Ｂ、３
０Ｃが図１と同様にそれぞれ配置されている。

【００５０】また、カーボン繊維製の弾性部材３０Ｂ、
３０Ｃの厚みは、それぞれ２〜３ｍｍ、１０ｍｍであ
り、かさ密度はすべて０．１ｇ／ｃｍ^３とした。なお、
弾性部材３０Ａについては、弾性部材３０Ｂと同様のも
のを２枚重ねて使用した。すなわち、弾性部材３０Ａの
厚みは、４〜６ｍｍとした。

【００５１】次に、図１と同様の状態で円筒型の合成石
英バルク５０をグラファイト製成形容器１０内に収納し
た。その後、カーボン繊維製の弾性部材３０Ａとグラフ
ァイト製の重石（総重量；５ｋｇ）４０を載置し、更に
グラファイト製成形容器１０に天板１２をはめ込んだ。
次に、円筒形の合成石英バルク５０を収納したグラファ
イト製成形容器１０を、図１と同様の状態で電気炉２０
内の回転可能な設置台に設置した。

【００５２】次に、電気炉２０内に不活性ガスとしてＮ
_２（０．４ＭＰａ）を導入して電気炉２０内の空気をＮ
_２で置換した。その後、電気炉２０内の設置台を回転速
度を１ｒｐｍに保持して回転させながら、昇温速度を１
０℃／ｍｉｎとして温度が１８００℃に到達するまで電
気炉２０内を加熱した。電気炉２０内が１８００℃に到
達した後、この温度で３０分保持し、グラファイト製成
形容器１０内の合成石英バルク５０を処理圧力が０．４
Ｍｐａで押圧成形を行った。３０分経過後、降温速度を
４℃／ｍｉｎとして室温にまで冷却した。冷却後、グラ
ファイト製成形容器１０内より押圧成形を施した円柱状
の合成石英ガラス（直径２２０ｍｍ×高さ３０ｍｍ）を
取り出した。

【００５３】［実施例２］この実施例２は、処理圧力を
０．６Ｍｐａ、温度を１７７５℃、保持時間を６０分と
した以外は実施例１と同様にして押圧成形を施して合成
石英ガラスを得た。

【００５４】［実施例３］この実施例３は、グラファイ
ト製成形容器１０の坩堝形状をロ１６０ｍｍ、処理圧力
を０．２Ｍｐａとした以外は実施例１と同様にして押圧
成形を施して合成石英ガラスを得た。

【００５５】［実施例４］この実施例４は、グラファイ
ト製成形容器１０の坩堝形状をロ１６０ｍｍ、処理圧力
を０．５Ｍｐａ、温度を１７７５℃、保持時間を６０分
とした以外は実施例１と同様にして押圧成形を施して合
成石英ガラスを得た。

【００５６】［比較例１］これは、本発明の係止部４１
及び被係止部３１を設けず、処理圧力を０．２Ｍｐａ、
温度を１８２５℃とした以外は実施例１と同様に押圧成
形を施して合成石英ガラスを得た。

【００５７】［比較例２］これは、本発明の係止部４１
及び被係止部３１を設けなかったこと以外は実施例２と
同様に押圧成形を施して合成石英ガラスを得た。

【００５８】［比較例３］これは、本発明の係止部４１
及び被係止部３１を設けなかったこと、処理圧力を０．
６Ｍｐａとしたこと以外は実施例４と同様に押圧成形を
施して合成石英ガラスを得た。

【００５９】＜評価＞ここで、実施例１〜４と比較例１
〜３とを比較すると、本発明の係止部４１及び被係止部
３１が設けられた実施例１〜４では、熱成形の可否が
「○」であり、所望の良好な形状の合成石英ガラスを得
ることができた。これに対して、本発明の係止部４１及
び被係止部３１が設けられていない比較例１〜３では、
熱成形の可否が「×」であり、所望の形状の合成石英ガ
ラスを得ることができなかった。

【００６０】このことは、重石４０の係止部４１を弾性
部材３０Ａの被係止部３１に係止することで、重石４０
と弾性部材３０Ａとを密着させることにより、両者の間
に空間が発生していないため、実施例１〜４では、所望
の良好な形状の合成石英ガラスを得ることができた。

【００６１】また、弾性部材３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃを
配設することにより、成形された合成石英ガラスは、内
部に残存する気泡の量を十分に抑制でき、合成石英ガラ
スを歩留まりよく製造できることが確認された。

【００６２】さらに、通気性を有する弾性部材３０Ｃを
合成石英バルク５０の側面に配置することにより、成形
後の成形容器１０の状態も、ひび割れや破損がないこと
が確認され、合成石英ガラスをより高い生産性のもとで
製造できることが確認された。

【００６３】なお、上記実施の形態では、「密着手段」
として係止部４１と被係止部３１とを設けているが、こ
れに限らず、「密着手段」は、押圧部材と弾性部材とを
同じ材質で形成し、この弾性部材を押圧部材に熱融着し
て密着させるようにすることもできる。例えば、カーボ
ン製の重石４０にカーボン繊維の弾性部材３０Ａを熱融
着することにより、弾性部材３０Ａの撓みを防止でき
て、重石４０と弾性部材３０Ａとの間の空間の発生を防
止することができる。

【００６４】また、「係止部」として略Ｌ字状のものを
複数設けたが、これに限らず、図５及び図６に示す変形
例のように断面が略Ｌ字状の連続した係止部４２を重石
４０に設け、この係止部４２が係止される連続したリン
グ状の被係止部３２を弾性部材３０Ａに設けることもで
きる。勿論、係止部や被係止部の形状等は上記実施の形
態に限らず、種々のものが考えられる。

【００６５】さらに、上記実施の形態では、「押圧部
材」として重石４０を設けたが、これに限らず、合成石
英バルクを押圧して所定の形状に変形させるものであれ
ば、他のものでも良い。例えば、図７に示す変形例のよ
うに、「押圧部材」としての押圧板６０に押圧軸６１を
固定して、その押圧板６０で弾性部材３０Ａを介して合
成石英バルク５０を押圧するようにすることもできる。
押圧軸６１を上下動させる手段は油圧式或いは機械式等
どのようなものでもよい。ここでは、この押圧板６０に
略Ｌ字状の係止部６２が形成され、この係止部６２が弾
性部材３０Ａの被係止部３１に挿入係止されるようにな
っている。

【００６６】さらにまた、成形容器として、グラファイ
ト製成形容器１０を例に説明したが、成形容器の構成材
料は押圧成形の温度及び圧力条件の下での使用に耐え得
るものであれば特に限定されるものではなく、グラファ
イト以外のカーボン材料やセラミック材料も使用可能で
ある。

【００６７】

【発明の効果】以上説明してきたように、各請求項に記
載の発明によれば、弾性部材の少なくとも周縁部を押圧
部材に密着させる密着手段を設けたため、弾性部材の撓
みを防止できて、弾性部材と押圧部材との間の空間の発
生を防止できるため、合成石英ガラスを所望の良好な形
状に成形できる。

【００６８】また、通気性を有する弾性部材を配設する
ことにより、成形後の合成石英ガラスの内部に残存する
気泡の量を十分に抑制することができる。また、成形後
の冷却過程で合成石英バルクと成形容器との間に生じる
応力の発生を十分に抑制することが可能になる。

【００６９】従って、四塩化ケイ素、シラン、有機ケイ
素等のケイ素化合物を原料として製造される合成石英ガ
ラスや、更にはＧｅ、Ｔｉ、Ｂ、Ｆ、Ａｌ等の屈折率を
変化させる成分を添加した合成石英ガラスを押圧成形し
て、例えばレチクル基板や結像光学系等の光学部材に適
した気泡の残存やひび割れのない優れた光学特性を有す
る合成石英ガラスを歩留まりよく製造することができる
方法、及びそのための成形装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態を示す合成石英ガラス成
形装置の模式断面図である。

【図２】同実施の形態を示す合成石英ガラス成形装置を
使用して合成石英バルクを押圧成形した状態の模式断面
図である。

【図３】同実施の形態を示す重石と弾性部材とを示す斜
視図である。

【図４】同実施の形態を示す図３の底面図である。

【図５】同実施の形態の変形例を示す図３に相当する斜
視図である。

【図６】同実施の形態の変形例を示す図５の底面図であ
る。

【図７】同実施の形態の他の変形例を示す図１に相当す
る合成石英ガラス成形装置の模式断面図である。

【符号の説明】

10 グラファイト製成形容器 20 電気炉（加熱器） 30A 弾性部材 31,32 被係止部 40 重石（押圧部材） 41,42 係止部 50 合成石英バルク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】成形容器内に合成石英バルクを収容し、
高温条件のもとで、押圧部材により、前記合成石英バル
クを押圧して、前記成形容器と前記押圧部材で形成され
る空間形状に適合した形状の合成石英ガラスを成形する
方法において、前記押圧部材と前記合成石英バルクとの間に通気性を有
する弾性部材を介在させると共に、該弾性部材の少なく
とも周縁部を前記押圧部材に密着させる密着手段を設
け、前記押圧時には、前記押圧部材と前記弾性部材とが
密着された状態で、前記合成石英バルクを押圧するよう
にしたことを特徴とする合成石英ガラスの成形方法。
【請求項２】前記密着手段は、前記押圧部材に形成さ
れた係止部と、前記弾性部材に形成されて前記係止部が
係止される被係止部とを有し、該被係止部と前記係止部
との係止により前記押圧部材に前記弾性部材が密着され
るようにしたことを特徴とする請求項１記載の合成石英
ガラスの成形方法。
【請求項３】前記密着手段は、前記押圧部材と前記弾
性部材とを同じ材質で形成し、該弾性部材を前記押圧部
材に熱融着して密着させるように構成したことを特徴と
する請求項１記載の合成石英ガラスの成形方法。
【請求項４】前記係止部はＬ字状を呈し、前記被係止
部は前記Ｌ字状の係止部が係止される溝形状を呈してい
ることを特徴とする請求項２記載の合成石英ガラスの成
形方法。
【請求項５】前記弾性部材は、カーボン繊維からなる
板状のフェルト材を使用したことを特徴とする請求項１
乃至４の何れか一つに記載の合成石英ガラスの成形方
法。
【請求項６】前記押圧部材は、前記合成石英バルクの
上面を押圧する重石であることを特徴とする請求項１乃
至５の何れか一つに記載の合成石英ガラスの成形方法。
【請求項７】成形時の雰囲気が大気圧以上の不活性ガ
ス雰囲気中であることを特徴とする請求項１乃至６の何
れか一つに記載の合成石英ガラスの成形方法。
【請求項８】合成石英バルクを収容する成形容器と、
前記成形容器を加熱する加熱器と、高温条件のもとで、
前記合成石英バルクを押圧する押圧部材とを有し、前記
成形容器と前記押圧部材で形成される空間形状に適合し
た形状の合成石英ガラスを成形する合成石英ガラス成形
装置において、前記押圧部材と前記合成石英バルクとの間に通気性を有
する弾性部材を介在させると共に、該弾性部材の少なく
とも周縁部を前記押圧部材に密着させる密着手段を設
け、前記押圧時には、前記押圧部材と前記弾性部材とが
密着された状態で、前記合成石英バルクを押圧するよう
にしたことを特徴とする合成石英ガラス成形装置。