JP3230346B2 - 石英ガラスの製造装置および製造方法 - Google Patents
石英ガラスの製造装置および製造方法Info
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- JP3230346B2 JP3230346B2 JP20134493A JP20134493A JP3230346B2 JP 3230346 B2 JP3230346 B2 JP 3230346B2 JP 20134493 A JP20134493 A JP 20134493A JP 20134493 A JP20134493 A JP 20134493A JP 3230346 B2 JP3230346 B2 JP 3230346B2
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- quartz glass
- burner
- laser
- furnace chamber
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B19/00—Other methods of shaping glass
- C03B19/14—Other methods of shaping glass by gas- or vapour- phase reaction processes
- C03B19/1484—Means for supporting, rotating or translating the article being formed
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B19/00—Other methods of shaping glass
- C03B19/14—Other methods of shaping glass by gas- or vapour- phase reaction processes
- C03B19/1415—Reactant delivery systems
- C03B19/1423—Reactant deposition burners
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Glass Melting And Manufacturing (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、石英ガラスの製造装置
および製造方法に関するものであり、特に高均質性が要
求される石英ガラス部材を必要とする分野、例えば光リ
ソグラフィー、高精度分光器、レーザー等の精密光学機
器に有用とされる高均質な石英ガラスの製造装置および
製造方法に関するものである。
および製造方法に関するものであり、特に高均質性が要
求される石英ガラス部材を必要とする分野、例えば光リ
ソグラフィー、高精度分光器、レーザー等の精密光学機
器に有用とされる高均質な石英ガラスの製造装置および
製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、シリコン等のウエハー上に集積回
路の微細パターンを露光・転写する光リソグラフィー技
術においては、ステッパーと呼ばれる露光装置が用いら
れている。このステッパーの光源は、近年のＬＳＩの高
集積化に伴ってｇ線（４３６ｎｍ）からｉ線（３６５ｎ
ｍ）、さらにはＫｒＦ（２４８ｎｍ）やＡｒＦ（１９３
ｎｍ）エキシマレーザーへと短波長化が進められてい
る。
路の微細パターンを露光・転写する光リソグラフィー技
術においては、ステッパーと呼ばれる露光装置が用いら
れている。このステッパーの光源は、近年のＬＳＩの高
集積化に伴ってｇ線（４３６ｎｍ）からｉ線（３６５ｎ
ｍ）、さらにはＫｒＦ（２４８ｎｍ）やＡｒＦ（１９３
ｎｍ）エキシマレーザーへと短波長化が進められてい
る。
【０００３】一般にステッパーの照明系あるいは投影レ
ンズ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低下するため、従来の光学ガラス
に代えて合成石英ガラスやＣａＦ 2 （蛍石）等のフッ化
物単結晶を用いることが提案されている。このようなス
テッパーの光学系に用いられる合成石英ガラスは、大口
径、紫外域の高透過性、屈折率の高均質性が求められ
る。
ンズ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低下するため、従来の光学ガラス
に代えて合成石英ガラスやＣａＦ 2 （蛍石）等のフッ化
物単結晶を用いることが提案されている。このようなス
テッパーの光学系に用いられる合成石英ガラスは、大口
径、紫外域の高透過性、屈折率の高均質性が求められ
る。
【０００４】合成石英ガラスの製造方法のひとつとし
て、石英ガラスの原料となる四塩化珪素などの珪素化合
物（珪素化合物を送り出すキャリアガスが同時に用いら
れる）と加熱・反応のための燃焼ガス（酸素ガスと水素
ガス）とをバーナーから流出してＳｉＯ 2 微粒子を形成
させ、これをターゲット上に堆積させると同時に火炎内
で熔融ガラス化することにより合成石英ガラスを得る、
いわゆる気相反応合成法（火炎加水合成法ともいう）が
採用されている。
て、石英ガラスの原料となる四塩化珪素などの珪素化合
物（珪素化合物を送り出すキャリアガスが同時に用いら
れる）と加熱・反応のための燃焼ガス（酸素ガスと水素
ガス）とをバーナーから流出してＳｉＯ 2 微粒子を形成
させ、これをターゲット上に堆積させると同時に火炎内
で熔融ガラス化することにより合成石英ガラスを得る、
いわゆる気相反応合成法（火炎加水合成法ともいう）が
採用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
気相反応合成法による石英ガラスの製造装置において
は、石英ガラスの屈折率の均質性が未だ充分でなく、さ
らに向上したものが要求される。本発明の目的は、屈折
率の均質性が良好な石英ガラスを安定に製造することに
ある。
気相反応合成法による石英ガラスの製造装置において
は、石英ガラスの屈折率の均質性が未だ充分でなく、さ
らに向上したものが要求される。本発明の目的は、屈折
率の均質性が良好な石英ガラスを安定に製造することに
ある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】均質性の高い石英ガラス
を製造するためには、製造装置のバーナーとターゲット
それぞれの中心軸と、炉との位置がすべて揃っているこ
とが理想的である。この理由は、以下のように考えられ
る。炉内、あるいはバーナーによる燃焼火炎内には、反
応物質であるＳｉＣｌ 4 、Ｈ 2 、Ｏ 2 および反応生成物
であるＳｉＯ 2 、Ｈ 2 Ｏ、ＨＣｌ、さらには反応途中の
中間体等の大きな濃度分布が存在し、温度分布も大き
い。したがって、バーナー、ターゲット、炉の位置関係
が異なれば濃度、温度が異なる環境で合成が行われるこ
とになり、たとえ他の条件を同一としても合成される石
英ガラスの品質、特に均質性が異なってくるのは当然の
ことである。
を製造するためには、製造装置のバーナーとターゲット
それぞれの中心軸と、炉との位置がすべて揃っているこ
とが理想的である。この理由は、以下のように考えられ
る。炉内、あるいはバーナーによる燃焼火炎内には、反
応物質であるＳｉＣｌ 4 、Ｈ 2 、Ｏ 2 および反応生成物
であるＳｉＯ 2 、Ｈ 2 Ｏ、ＨＣｌ、さらには反応途中の
中間体等の大きな濃度分布が存在し、温度分布も大き
い。したがって、バーナー、ターゲット、炉の位置関係
が異なれば濃度、温度が異なる環境で合成が行われるこ
とになり、たとえ他の条件を同一としても合成される石
英ガラスの品質、特に均質性が異なってくるのは当然の
ことである。
【０００７】にもかかわらず、本発明者らがこれらの位
置関係を調べたところ、従来の製造装置においてはバー
ナー、ターゲットの中心軸と炉との位置を目視で合せて
いるために毎回の製造によって位置関係がまちまちであ
り、これが屈折率の均質性を悪化させる原因のひとつと
なっていることがわかった。従来の製造装置の位置合わ
せ精度は、±５mm程度であった。
置関係を調べたところ、従来の製造装置においてはバー
ナー、ターゲットの中心軸と炉との位置を目視で合せて
いるために毎回の製造によって位置関係がまちまちであ
り、これが屈折率の均質性を悪化させる原因のひとつと
なっていることがわかった。従来の製造装置の位置合わ
せ精度は、±５mm程度であった。
【０００８】また、先に出願した特願平5ー22294号のよ
うに、均質性を良化させるためにバーナー、ターゲッ
ト、炉の位置関係の制御を行う場合にも元となる基準位
置が必要となる。さらに、製造前に位置決めをしておい
ても製造中にその位置関係が保持されているとは限ら
ず、温度変化によるバーナーの支持部分の膨張等により
位置合わせ精度が低下する場合があった。
うに、均質性を良化させるためにバーナー、ターゲッ
ト、炉の位置関係の制御を行う場合にも元となる基準位
置が必要となる。さらに、製造前に位置決めをしておい
ても製造中にその位置関係が保持されているとは限ら
ず、温度変化によるバーナーの支持部分の膨張等により
位置合わせ精度が低下する場合があった。
【０００９】そこで、毎回の製造ごとに位置関係を再現
し、製造中の位置関係を保持して屈折率の均質性の良好
な石英ガラスを安定に製造するためにさらに研究を進め
た結果、製造装置にバーナーとターゲットそれぞれの中
心軸と炉との位置合わせの基準となる位置決め手段を設
けることにより、毎回の製造ごとの位置関係を再現でき
ることを見い出した。
し、製造中の位置関係を保持して屈折率の均質性の良好
な石英ガラスを安定に製造するためにさらに研究を進め
た結果、製造装置にバーナーとターゲットそれぞれの中
心軸と炉との位置合わせの基準となる位置決め手段を設
けることにより、毎回の製造ごとの位置関係を再現でき
ることを見い出した。
【００１０】よって、本発明は、炉と、該炉内部に設置
されたインゴット形成用のターゲットと、該ターゲット
に先端を向けて設置された石英ガラス合成用のバーナー
とからなる石英ガラスの製造装置において、ターゲット
とバーナーそれぞれの中心軸と、炉との位置合わせのた
めの位置決め手段を有することを特徴とする石英ガラス
の製造装置を提供する。
されたインゴット形成用のターゲットと、該ターゲット
に先端を向けて設置された石英ガラス合成用のバーナー
とからなる石英ガラスの製造装置において、ターゲット
とバーナーそれぞれの中心軸と、炉との位置合わせのた
めの位置決め手段を有することを特徴とする石英ガラス
の製造装置を提供する。
【００１１】本発明の位置決め手段として、例えば炉内
の床に固定されたレーザー光の光軸を用いることによ
り、毎回の製造ごとの位置関係を再現することの可能な
絶対的な基準軸を得ることができる。また、製造中の位
置決め手段として、例えばバーナーに固定されたミラー
にレーザー光をあてて反射光の位置を計測し、それに応
じてバーナーの位置を調整することにより、製造中の位
置関係を保持できる。
の床に固定されたレーザー光の光軸を用いることによ
り、毎回の製造ごとの位置関係を再現することの可能な
絶対的な基準軸を得ることができる。また、製造中の位
置決め手段として、例えばバーナーに固定されたミラー
にレーザー光をあてて反射光の位置を計測し、それに応
じてバーナーの位置を調整することにより、製造中の位
置関係を保持できる。
【００１２】
【作用】従来の石英ガラスの製造装置においては、バー
ナーは炉（耐火物）のバーナー孔に目視により位置合わ
せをして取り付けられていたため、例えば火炎の方向が
一定ではなく再現性が低かった。本発明の石英ガラスの
製造装置においては、位置合わせのための基準軸として
床に固定されたレーザーの光軸を用いることにより毎回
の製造ごとにずれたりすることなく再現性よく石英ガラ
スを製造できる。
ナーは炉（耐火物）のバーナー孔に目視により位置合わ
せをして取り付けられていたため、例えば火炎の方向が
一定ではなく再現性が低かった。本発明の石英ガラスの
製造装置においては、位置合わせのための基準軸として
床に固定されたレーザーの光軸を用いることにより毎回
の製造ごとにずれたりすることなく再現性よく石英ガラ
スを製造できる。
【００１３】また、石英ガラスの製造中は炉、バーナ
ー、ターゲットは非常に高温にさらされるため、合成前
に炉、バーナー、ターゲットの中心軸の位置を調整した
場合でも製造中に位置が保持されていることは保証され
ず、ずれている可能性があった。 本発明の石英ガラス
の製造装置においては、バーナーにミラーを固定し、こ
のミラーにレーザー光をあて、反射したレーザー光の位
置を計測し、それに応じてバーナーの位置を調整するこ
とにより製造中の位置関係を保持する。
ー、ターゲットは非常に高温にさらされるため、合成前
に炉、バーナー、ターゲットの中心軸の位置を調整した
場合でも製造中に位置が保持されていることは保証され
ず、ずれている可能性があった。 本発明の石英ガラス
の製造装置においては、バーナーにミラーを固定し、こ
のミラーにレーザー光をあて、反射したレーザー光の位
置を計測し、それに応じてバーナーの位置を調整するこ
とにより製造中の位置関係を保持する。
【００１４】本発明によれば、従来は±５mm程度であっ
た位置合わせ精度が、１mm以下と向上される。本発明の
石英ガラスの製造装置により製造された屈折率の均質性
の向上した石英ガラスは、主としてレンズ、プリズム、
反射板等の光学素子の母材として用いられる。製造され
た石英ガラスの外周部分は削り取られ、必要に応じて切
断、再成形されて任意の形状に加工される。そして、内
部歪をなくすためにアニール（熱処理）された後、研
磨、コーティング工程を経て光学素子となる。
た位置合わせ精度が、１mm以下と向上される。本発明の
石英ガラスの製造装置により製造された屈折率の均質性
の向上した石英ガラスは、主としてレンズ、プリズム、
反射板等の光学素子の母材として用いられる。製造され
た石英ガラスの外周部分は削り取られ、必要に応じて切
断、再成形されて任意の形状に加工される。そして、内
部歪をなくすためにアニール（熱処理）された後、研
磨、コーティング工程を経て光学素子となる。
【００１５】
【実施例１】Ｈｅ−Ｎｅレーザーあるいは半導体レーザ
ーの出射口にコリメート用の光学系を設置して、ビーム
径２．０ｍｍ、拡がり角０．５ｍｒａｄ以下のレーザー
光を得た。これらのレーザー光学系を合成炉室内の床に
固定することにより毎回の合成において位置の変動しな
い基準光軸を得た。この基準光軸が中心軸になるように
合成炉を配置し、また、バーナーの中心管及び基板回転
軸に設けた中心孔をレーザー光が通るようにバーナーと
ターゲットの中心軸を配置した。（図１）これにより、
目視では±数ｍｍだった精度が、±０．２ｍｍまで向上
した。
ーの出射口にコリメート用の光学系を設置して、ビーム
径２．０ｍｍ、拡がり角０．５ｍｒａｄ以下のレーザー
光を得た。これらのレーザー光学系を合成炉室内の床に
固定することにより毎回の合成において位置の変動しな
い基準光軸を得た。この基準光軸が中心軸になるように
合成炉を配置し、また、バーナーの中心管及び基板回転
軸に設けた中心孔をレーザー光が通るようにバーナーと
ターゲットの中心軸を配置した。（図１）これにより、
目視では±数ｍｍだった精度が、±０．２ｍｍまで向上
した。
【００１６】
【実施例２】図２のようにバーナーにミラーを固定し、
炉室内に設置したＨｅ−Ｎｅレーザーあるいは半導体レ
ーザー光をミラーにあて、反射光の位置を２次元位置検
出器で検出した。合成前に調整した位置を原点とし、合
成中に反射光の位置が原点からずれた場合、反射光位置
原点に戻るようにバーナーの傾きをコントローラにより
調整した。
炉室内に設置したＨｅ−Ｎｅレーザーあるいは半導体レ
ーザー光をミラーにあて、反射光の位置を２次元位置検
出器で検出した。合成前に調整した位置を原点とし、合
成中に反射光の位置が原点からずれた場合、反射光位置
原点に戻るようにバーナーの傾きをコントローラにより
調整した。
【００１７】
【発明の効果】本発明によれば、バーナーとターゲット
の中心軸と、炉との位置合わせ精度、再現性が向上し、
さらに、製造中の位置関係が保持されるので、優れた特
性、例えば良好な均質性を有する石英ガラスを再現性良
く、安定に製造することができる。
の中心軸と、炉との位置合わせ精度、再現性が向上し、
さらに、製造中の位置関係が保持されるので、優れた特
性、例えば良好な均質性を有する石英ガラスを再現性良
く、安定に製造することができる。
【図１】 本発明の第一の実施例の概念図である。
【図２】 本発明の第二の実施例の概念図である。
フロントページの続き (72)発明者 平岩 弘之 東京都千代田区丸の内３丁目２番３号 株式会社ニコン内 審査官 近野 光知 (56)参考文献 特開 昭61−186241（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−174537（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−169950（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−96740（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−121337（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C03B 8/04 C03B 37/018
Claims (6)
- 【請求項１】 炉室と、該炉室内部に設置されたインゴ
ット形成用のターゲットと、該ターゲットに先端を向け
て設置された石英ガラス合成用のバーナーとからなる石
英ガラスの製造装置において、炉室内の床にレーザー光
学系を固定し、該レーザー光学系からのレーザー光を基
準光軸としてターゲット及びバーナーそれぞれの中心軸
と、炉室中心との位置合わせを行うことを特徴とする石
英ガラスの製造装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の石英ガラスの製造装置
において、バーナーにレーザー光学系からのレーザー光
を反射するミラーを固定し、反射されたレーザー光の位
置を計測することにより前記位置合わせを行うことを特
徴とする石英ガラスの製造装置。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の石英ガ
ラスの製造装置において、前記位置合わせの精度が±１
mm以下であることを特徴とする石英ガラスの製造装置。 - 【請求項４】 炉室と、該炉室内部に設置されたインゴ
ット形成用のターゲットと、該ターゲットに先端を向け
て設置された石英ガラス合成用のバーナーとからなる石
英ガラスの製造装置を用いて、前記バーナーから珪素化
合物ガスと酸素ガスと水素ガスとを噴出して燃焼させ、
ターゲット上に石英ガラスを堆積しインゴットを形成す
る石英ガラスの製造方法において、炉室内の床にレーザ
ー光学系を固定し、石英ガラスの製造前に、該レーザー
光学系からのレーザー光を基準光軸としてターゲット及
びバーナーそれぞれの中心軸と、炉室中心との位置合わ
せを行うことを特徴とする石英ガラスの製造方法。 - 【請求項５】 請求項４に記載の石英ガラスの製造方法
において、バーナーにレーザー光学系からのレーザー光
を反射するミラーを固定し、石英ガラスの製造中に、ミ
ラーにより反射されたレーザー光の位置を計測し、該計
測値に応じてバーナーの位置を調整することにより位置
合わせを行うことを特徴とする石英ガラスの製造方法。 - 【請求項６】 請求項４または請求項５に記載の石英ガ
ラスの製造方法において、前記位置合わせの精度が±１
mm以下であることを特徴とする石英ガラスの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20134493A JP3230346B2 (ja) | 1993-08-13 | 1993-08-13 | 石英ガラスの製造装置および製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20134493A JP3230346B2 (ja) | 1993-08-13 | 1993-08-13 | 石英ガラスの製造装置および製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0753226A JPH0753226A (ja) | 1995-02-28 |
| JP3230346B2 true JP3230346B2 (ja) | 2001-11-19 |
Family
ID=16439481
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20134493A Expired - Lifetime JP3230346B2 (ja) | 1993-08-13 | 1993-08-13 | 石英ガラスの製造装置および製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3230346B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114702233B (zh) * | 2022-05-12 | 2023-12-22 | 江苏亨芯石英科技有限公司 | 一种石英沉积装置及方法 |
-
1993
- 1993-08-13 JP JP20134493A patent/JP3230346B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0753226A (ja) | 1995-02-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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