JP4465974B2 - 石英ガラスの成形装置 - Google Patents
石英ガラスの成形装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4465974B2 JP4465974B2 JP2003103366A JP2003103366A JP4465974B2 JP 4465974 B2 JP4465974 B2 JP 4465974B2 JP 2003103366 A JP2003103366 A JP 2003103366A JP 2003103366 A JP2003103366 A JP 2003103366A JP 4465974 B2 JP4465974 B2 JP 4465974B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- quartz glass
- pressure
- molding
- plate
- pressing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B11/00—Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
- C03B11/06—Construction of plunger or mould
- C03B11/08—Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2215/00—Press-moulding glass
- C03B2215/69—Controlling the pressure applied to the glass via the dies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Glass Melting And Manufacturing (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、石英ガラスをモールド内に収容して加熱加圧することにより、石英ガラスを広い面積の面を有する所定形状に成形するための石英ガラスの成形装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【従来の技術】
i線より長波長の光源を用いた投影露光装置の照明光学系あるいは投影光学系のレンズ、ミラー、レチクル等の光学部材では、材料として石英ガラスが多用されている。この石英ガラスは、例えば、火炎加水分解により透明石英ガラスを製造する直接法などの方法で合成されている。
【０００３】
直接法では、石英ガラス製バーナにて支燃性ガス（酸素含有ガス、例えば酸素ガス）及び可燃性ガス（水素含有ガス、例えば水素ガスあるいは天然ガス）を混合・燃焼させ、前記バーナの中心部から原料ガスとして高純度のケイ素化合物（例えば四塩化ケイ素ガス）をキャリアガス（通常酸素ガス）で希釈して噴出させ、前記原料ガスを周囲の前記酸素ガス及び水素ガスの燃焼により反応（加水分解反応）させて石英ガラス微粒子を発生させ、その前記石英ガラス微粒子を、前記バーナ下方に配置され、回転および揺動および引き下げ運動を行う不透明石英ガラス板からなるターゲット上に堆積させ、同時に前記酸素ガス及び水素ガスの燃焼熱により溶融・ガラス化して石英ガラスインゴットを得ている。
【０００４】
この方法によると、比較的大きな径の石英ガラスインゴットを得易いため、インゴットからブロックを切り出して所望の形状，大きさの光学部材を製造することができる。
【０００５】
また、近年、大型のレンズやレチクル、或いは大型の液晶ディスプレイ等、広い面積の面を有する光学部材を得るため、予め形成されたインゴット等の石英ガラス塊を加熱加圧成形することにより扁平形状にして面積を拡大する成形方法が利用されている。
【０００６】
この成形方法では、石英ガラス塊をモールド内に収容して加熱した状態で、加圧板により加圧することにより広い面積の面を成形する。
【０００７】
このような加熱加圧成形を行うものとして、例えば、グラファイト製のモールド内で、絶対圧が ０．１Ｔｏｒｒ以上大気圧以下へのヘリウムガス雰囲気下に、１７００℃以上の温度に加熱加圧成形し、ついで１１００〜１３００℃まで急冷する方法が知られている。また、石英ガラスとモールドの型材と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のモールドを用いて１６００℃〜１７００℃で加圧成形する方法（下記、特許文献１参照。）や、そのグラファイト製のモールドが２分割以上の縦型構造である成型装置が提案されている（下記、特許文献２及び３参照。）。更には、黒鉛製のモールド内面に石英粉末からなる被覆層を設けて、１５５０℃〜１７００℃で加圧成形する方法（下記、特許文献４参照。）も知られている。
【０００８】
【特許文献１】
特公平４−５４６２６号公報。
【０００９】
【特許文献２】
特開昭５６−１２９６２１号公報。
【００１０】
【特許文献３】
特開昭５７−６７０３１号公報。
【００１１】
【特許文献４】
特開２００２−２２０２０号公報。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年、著しく広い面積の面を有する光学部材の要求が高まっているが、このような光学部材を加熱加圧成形する場合、広い面積の面全体にわたり均質な石英ガラス部材を得ることが容易でないという問題点が明らかになった。
【００１３】
そこで、この発明は、石英ガラスの加熱加圧成形により、広い面積の面を均質に成形することが可能な石英ガラスの成形装置を提供することを課題とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
石英ガラスの加熱加圧成形で広い面積を均質に成形できない原因を調べたところ、グラファイトからなる加圧板が、高温条件下で石英ガラスを高圧で加圧すると変形を生じ、広い面積を均一な圧力で加圧できないことに起因していることが明らかになった。
【００１５】
即ち、広い面積を加圧板により加圧すると、加圧板の加圧面の面積に応じた高い圧力が負荷されることになる。ところが、加圧面の面積が大きい程、その圧力が加圧板の一部に負荷され易くなる。その結果、広い面積の場合には加圧板が変形し易くなるのである。
【００１６】
このような変形を防止するために、加圧板を厚くすることも考えられるが、高圧であるため、加圧板を著しく厚く形成しなければならず、装置全体の高さが著しく高くなるため好ましくない。
【００１７】
そこで、上記のような課題を解決する請求項１に記載の発明は、石英ガラスを収容可能な中空部を有するモールドと、前記中空部の内部に移動可能に配置された加圧板と、前記中空部に収容された前記石英ガラスを加熱する加熱手段と、該加圧板の一部を加圧方向に押圧可能な成形手段とを備え、前記中空部内の石英ガラスを前記加熱手段で加熱しつつ、前記加圧板で加圧して所定形状に成形する装置であって、前記成形手段を複数設け、該複数の成形手段の押圧部位がそれぞれ独立に前記加圧板を加圧可能であることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加え、前記複数の成形手段の前記加圧板の押圧部位の加圧方向の位置を検出する検出手段と、該検出手段の検出値に基づいて前記押圧部位の位置を制御する制御手段とを設けたことを特徴とする。
【００１９】
更に、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加え、前記複数の成形手段の前記加圧板の傾斜を検出する検出手段と、該検出手段の検出値に基づいて前記押圧部位の加圧方向の位置を制御する制御手段とを設けたことを特徴とする。
【００２０】
また、請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の構成に加え、前記制御手段が、前記加圧板により前記石英ガラスを加圧する圧力を調整することにより、前記押圧部位の加圧方向の位置を制御するものであることを特徴とする。
【００２１】
更に、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の構成に加え、前記複数の成形手段は、前記加圧板の一部を押圧するシリンダロッドを有する流体圧シリンダからなり、前記制御手段は、該流体圧シリンダに供給される流体圧力を調整するものであることを特徴とする。
【００２２】
また、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、大きさの異なる複数の前記加圧板と、該複数の加圧板のそれぞれに対応する大きさの複数の前記モールドとを有し、該複数の加圧板及び複数のモールドの中の少なくとも一つを選択して装着することにより、該選択された前記加圧板の大きさに応じた数の前記成形手段で該加圧板が加圧可能に構成されていることを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
［実施の形態１］
以下、この発明の実施の形態について説明する。
【００２４】
図１乃至図３はこの実施の形態の成形装置を示す。
【００２５】
この成形装置１０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して製造される合成石英ガラスのインゴットやその一部、または、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のインゴットやその一部等の石英ガラス塊から、例えば、大型の液晶用マスク、半導体用マスク等のレチクル（フォトマスク）用基板、結像光学系の大型のレンズ材料のように、広い面積の面を有する板状体やその他の大型ガラスブロックを成形するための装置である。特に、この実施の形態では７００ｃｍ２以上、即ち、２６．５ｃｍ×２６．５ｃｍ以上の角形、φ３００ｍｍ以上の丸形等の広い面を成形するのに好適な装置となっている。
【００２６】
この成形装置１０では、金属製の真空チャンバー１１の内壁に、全面にわたって設けられた断熱材１２と、断熱材１２の縦壁内に設けられた加熱手段としてのカーボンヒータ１３とが設けられ、更に、真空チャンバー１１内部の略中央部に中空部２１を有するモールド１５が収容されている。
【００２７】
モールド１５は、底板１６及び受板１７を備えた底部１８と、底部１８の上部に複数の側板１９を組み合わせて筒状に形成された側壁部２０とを備え、この筒状の側壁部２０と底部１８とにより中空部２１が形成されている。
【００２８】
中空部２１には、加圧板としての天板２３が移動可能に配置され、中空部２１内に収容された塊状の石英ガラス２５を天板２３の加圧面２３ａで加圧可能に構成されている。
【００２９】
これらのモールド１５及び天板２３は、石英ガラス２５の成形時の温度及び圧力に対する耐熱性及び強度を有し、且つ、成形時に石英ガラス２５と接触しても不純物を混入し難い材料から形成されており、ここでは全てグラファイトにより形成されている。
【００３０】
また、図３に示すように、側壁部２０の内壁面には、加圧方向に延長する溝２７が設けられ、天板２３には該溝２７に対応した凸部２８が設けられ、この凸部２８が溝２７内を移動することにより天板２３の加圧方向のガイド部となるように構成されている。
【００３１】
この天板２３の押圧面２３ｂ（上面）が、真空チャンバ１１の外部に配設された成形手段としての油圧シリンダのシリンダロッド２６で押圧されるようになっている。このシリンダロッド２６は、先端部分（下端部）が天板２３の押圧部位２６ａであり、５本のシリンダロッド２６の押圧部位２６ａが天板２３の押圧面２３ｂに略均等に分散配置されて、当接した状態となっている。ここでは、シリンダロッド２６が、四角形の天板２３の中央位置と、この中央位置を囲む周辺４箇所に配置されている。
【００３２】
また、シリンダロッド２６の押圧部位２６ａの面積は、著しく小さ過ぎると天板２３の変形が生じやすいため、天板２３の押圧面２３ｂの面積に応じて適宜設定するのが好ましい。
【００３３】
なお、これらのシリンダロッド２６を備えた油圧シリンダは、外部から供給する油圧を調整することにより、それぞれ独立にシリンダロッド２６が加圧されて移動するように構成されているが、詳細な図示は省略されている。
【００３４】
また、この成形装置１０では、各シリンダロッド２６の押圧部位２６ａの加圧方向の位置を検出するためのエンコーダが配設されている。このエンコーダは、シリンダロッド２６の中段の基準となる位置に取付けられたワイヤー２６ｂと、このワイヤー２６ｂの変位量を検出する図示しないワイヤースケールエンコーダ本体とを備えている。このエンコーダで検出される各押圧部位２６ａの位置は天板２３の加圧面２３ａの位置に対応する値であり、この検出値により天板２３の各部位の位置（高さ）が検出可能となっている。
【００３５】
更に、この成形装置１０には、図４に示すように、天板２３の複数の位置の加圧方向の傾斜を検出するための傾斜計２９が、シリンダロッド２６の上部に接続された基準板３１に配設されている。この傾斜計２９は、各シリンダロッド２６間に配置され、天板２３の加圧面２３ａの複数箇所で傾斜を検出可能となっている。なお、基準板３１は、各シリンダロッド２６に取外し可能に接続されている。
【００３６】
そして、このエンコーダ及び傾斜計２９により測定された天板２３の加圧面２３ａの複数箇所の加圧方向の位置及び傾斜は、シリンダロッド２６の押圧動作を制御するために利用可能となっている。例えば、これらの検出値が図示しない演算処理装置に入力され、その演算結果に基づいて各シリンダロッド２６の油圧シリンダに供給する油圧が、独立に調整されるように制御手段が構成されている。
【００３７】
次に、以上のような構成の成形装置１０により、塊状の石英ガラス２５を加熱加圧成形する場合について説明する。まず、真空チャンバ１１内に底板１６、受板１７、及び側板１９を組合わせてモールド１５を形成する。そして、モールド１５の中空部２１内に塊状の石英ガラス２５を配置し、その上部に天板２３を配置し、更に、天板２３の押圧面２３ｂに油圧シリンダのシリンダロッド２６の押圧部位２６ａを当接させてセットする。この実施の形態では、塊状の石英ガラス２５として合成石英ガラスインゴットを用い、モールド１５の中空部２１の中央部分に配置している。
【００３８】
そして、真空チャンバー１１内を不活性ガスで置換し、カーボンヒータ１３により中空部２１内の塊状の石英ガラス２５を加熱して、結晶化温度以上軟化点以下、具体的には１５７０℃〜１６７０℃に昇温して成形を行う。
【００３９】
成形時には、各油圧シリンダの油圧を独立に調整することにより、シリンダロッド２６を下方へ移動させて、各シリンダロッド２６の押圧部位２６ａで天板２３の押圧面２３ｂを押圧する。これにより、天板２３が底部側の加圧方向に移動し、天板２３の加圧面２３ａにより塊状の石英ガラス２５が加圧される。
【００４０】
成形の初期段階では、天板２３の加圧面２３ａの一部（ここでは中央部）が塊状の石英ガラス２５に接触した状態となるため、その部分に対応したシリンダロッド２６に他のシリンダロッド２６より高い圧力を負荷する。特に、石英ガラス２５の粘度が高い場合には、中央部のシリンダロッド２６と周辺位置のシリンダロッド２６との圧力差が大きくなる。この実施の形態では、天板２３の加圧面２３ａが塊状の石英ガラス２５と中央部分で接触し、周辺部分では接触しないため、中央位置に対応するシリンダロッド２６に他の周辺位置のシリンダロッド２６より高い圧力を負荷している。
【００４１】
その後、成形が進行した段階で、各シリンダロッド２６の圧力を増加するとともに、周辺位置のシリンダロッド２６に中央位置のシリンダロッド２６と同等の圧力を負荷し、成形の最終段階で全ての圧力が最も高くなるようにしている。
【００４２】
ここでは、成形初期の段階では天板２３の圧力を小さくし、最終段階で最大加圧力となるようにしている。例えば、初期の段階では天板２３の加圧面２３ａの単位面積当りに換算した圧力を０．３〜１．５Ｋｇ／ｃｍ２とし、成形の最終段階では１．０〜５．０Ｋｇ／ｃｍ２とする。
【００４３】
この成形時には、天板２３の加圧面２３ａの加圧方向の位置と傾斜とに相当する各シリンダロッド２６の押圧部位２６ａの位置と天板２３の傾斜が検出され、これらの検出値に基づいて各シリンダロッド２６の押圧部位２６ａの位置が制御されている。そのため、天板２３の加圧面２３ａが加圧方向に対して垂直となるように制御されている。
【００４４】
この制御においては、各押圧部位２６ａの位置が同じで傾斜が検出されない場合には、各シリンダロッド２６を駆動する油圧シリンダへの供給圧力を維持又は均等に増加して、所定の天板２３の下降速度で成形を続ける。この天板２３の下降速度としては、例えば５〜２０ｃｍ／ｍｉｎとすることができる。
【００４５】
天板２３全体が傾斜したり、一部が変形することにより一部が傾斜し、押圧部位２６ａ間の加圧方向の位置ずれと傾斜とが検出された場合には、この位置ずれ及び傾斜を修正して全てのシリンダロッド２６の押圧部位２６ａの位置が一致するように、各油圧シリンダへの供給圧力を調整する。
【００４６】
また、全ての押圧部位２６ａ間のずれが検出されないで傾斜が検出された場合には、各シリンダロッド２６の油圧シリンダへの供給圧力を減少させる等により天板２３の変形を修正する。
【００４７】
そして、このような制御を行いつつ、成形の最終段階の圧力をシリンダロッド２６に負荷し、塊状の石英ガラス２５が所定形状の板状体に成形された段階で、天板２３による加圧を終了する。その後、冷却して真空チャンバ１１のモールド１５から成形品の板状体を取り出すことにより成形が完了する。
【００４８】
以上のような石英ガラス２５の成形装置１０によれば、天板２３を押圧するシリンダロッド２６が複数設けられ、その押圧部位２６ａがそれぞれ独立に天板２３を加圧できるので、天板２３の異なる位置をそれぞれ別のシリンダロッド２６で、別の圧力で押圧することができる。そのため、天板２３を押圧する圧力を各部位毎に調整することができ、成形の際に天板２３の変形を防止して、広い面積を均一に加圧することが可能となる。そのため、広い面積の面を有する所定の板状の石英ガラス２５を均質に、例えば、板状の石英ガラス２５の厚さのばらつきをできるだけ小さく抑えて成形することが容易になる。
【００４９】
しかも、成形時に天板２３に負荷される力を複数のシリンダロッド２６の押圧部位２６ａに分散するとともに、部分毎に圧力を調整するため、天板２３が変形しにくく、天板２３の厚さを十分に薄くすることができる。そのため、成形装置全体の装置高さを低くすることが可能となり、成形装置１０の小型化が図り易い。
【００５０】
また、複数のシリンダロッド２６の押圧部位２６ａの位置を検出したり、天板２３の傾斜を検出し、その検出値に基づいて各シリンダロッド２６の押圧部位２６ａの位置を制御するようにしたので、天板２３の加圧面２３ａに傾斜や変形が生じた場合に、その量に応じて正確にシリンダロッド２６の押圧部位２６ａの位置を制御することができる。
【００５１】
更に、天板２３で石英ガラス２５を加圧する圧力を制御して調整しているので、天板２３から塊状の石英ガラス２５に過剰な圧力が負荷されにくく、天板２３の変形を防止して、バランスよく天板２３を押圧し易い。
【００５２】
なお、上記の実施の形態１では、板状の石英ガラス２５を成形する例について説明したが、板状体以外の広い面積の面を有する成形体であっても、この発明は適宜適用可能である。
【００５３】
また、上記では、加圧時に天板２３の加圧方向の位置と傾斜との両方を検出して、各シリンダロッド２６の圧力を制御するように制御装置を構成したが、位置だけを検出して制御してもよく、傾斜だけを検出して制御を行うことも可能である。
【００５４】
更に、上記では、天板２３の位置の制御を油圧シリンダに供給する油圧の調整により行ったが、成形手段として機械的に位置を調整可能なエンコーダを用いた装置により、精度良く位置を制御するようにしてもよい。
【００５５】
また、上記では、成形時に結晶化温度以上軟化点温度以下の温度にした例について説明したが、石英ガラス２５の結晶化温度以上であればよく、例えば軟化点より高い温度で成形することも可能である。
【００５６】
［実施の形態２］
次に、図５に示す実施の形態２の成形装置１０について説明する。
【００５７】
この実施の形態２の成形装置１０では、実施の形態１の天板２３と大きさの異なる交換用天板３１と、この交換用天板３１に対応する交換用モールド３２とを、天板２３及びモールド１５の代わりに任意に選択して装着可能に構成し、基準板３１を取外した他は、実施の形態１の成形装置１０と同一である。ここでは、大きさの異なる交換用天板３１と、それに対応する大きさの交換用モールド３２とを複数有していてもよく、更に、複数の交換用天板３１及び交換用モールド３２が同一の大きさであっても、互いに異なる大きさであってもよい。
【００５８】
この交換用天板３１及び交換用モールド３２は、モールド１５及び天板２３を真空チャンバ１１から取り外して装着されており、交換用天板３１の押圧面３１ｂには、押圧面３１ｂの大きさに対応した数の１本のシリンダロッド２６の押圧部位２６ａが当接した状態で配置されている。
【００５９】
この成形装置１０では、交換用モールド３２の中空部３３内に配置された塊状の石英ガラス２５を加熱し、交換用天板３１により加圧すれば、実施の形態１により得られる板状体より小さい所定形状の板状体を成形することができる。
【００６０】
このような成形装置１０によれば、実施の形態１の効果に加え、１つの成形装置１０で異なる大きさの所定形状に石英ガラス２５を成形することが可能となり、しかも、何れの大きさであっても交換用天板３１の変形を防止して均質な面を成形することが可能である。
【００６１】
【実施例】
以下、この発明の実施例について説明する。
【００６２】
実施例１
図１乃至２に示すような成形装置１０を用い、直径５０ｃｍで高さが７０ｃｍの合成石英ガラスインゴットからなる石英ガラス２５から、一辺が１００ｃｍの正方形形状で厚さが１４ｃｍの板状の石英ガラス２５を成形した。
【００６３】
この成形においては、最大荷重５ｔｏｎで、押圧部位の面積が７８ｃｍ２の油圧シリンダを５本用いるとともに、厚さ３ｃｍのグラファイトからなる天板２３を用いた。また、この天板２３及びモールド１５には、図３に示すような凸部２８及び溝２７からなるガイド部を設けた。
【００６４】
成形時には、塊状の石英ガラス２５の温度を１６３０℃に保持した。また、初期段階で、中央位置のシリンダロッド２６の荷重を７００Ｋｇ、周辺位置のシリンダロッド２６の荷重をそれぞれ３００Ｋｇとし、成形の最終段階で、全てのシリンダロッド２６の圧力を３ｔｏｎとした。
【００６５】
更に、成形時には、油圧シリンダに供給する油圧を調整することにより、シリンダロッド２６の押圧部位２６ａの位置を制御した。
【００６６】
成形により得られた板状体を周辺１０ｍｍ、深さ１０ｍｍでテストプレートを採取し、二面研削、研磨し、歪の測定を周辺から３ｍｍの位置で行った。その結果、最大値は２ｎｍ／ｍｍであった。
【００６７】
実施例２
シリンダロッド２６の押圧部位２６ａの位置を、シリンダロッド２６の押圧部位２６ａの絶対位置を調整するように制御した他は、実施例１と同一にして、板状体を得た。
【００６８】
成形により得られた板状体を周辺１０ｍｍ、深さ１０ｍｍでテストプレートを採取し、二面研削、研磨し、歪の測定を周辺から３ｍｍの位置で行った。その結果、最大値は４ｎｍ／ｍｍであった。
【００６９】
実施例３
天板２３及びモールド１５に凸部２８及び溝２７からなるガイド部を設けない他は、実施例１と同一にして成形品を成形した。
【００７０】
成形により得られた板状体を周辺１０ｍｍ、深さ１０ｍｍでテストプレートを採取し、二面研削、研磨し、歪の測定を周辺から３ｍｍの位置で行った。その結果、最大値は７ｎｍ／ｍｍであった。
【００７１】
実施例４
２本のシリンダロッド２６により加圧する交換用天板３１と、この交換用天板３１に対応する交換用モールド３２とを、真空チャンバ１１内に２組配置し、５０ｃｍ×５０ｃｍの正方形で厚さが１５ｃｍの板状体を２枚成形した。交換用天板３１及び交換用モールド３２には、実施例１の凸部２８及び溝２７と同一のガイド部を設けた。
【００７２】
各モールドの成形条件は、２本のシリンダロッド２６の荷重を実施例１の中央位置の荷重と同じにした他は、実施例１と同様にした。
【００７３】
成形により得られた板状体を周辺１０ｍｍ、深さ１０ｍｍでテストプレートを採取し、二面研削、研磨し、歪の測定を周辺から３ｍｍの位置で行った。その結果、最大値は５ｎｍ／ｍｍであった。
【００７４】
実施例５
交換用天板３１及びモールド３２の内壁にガイド部を設けない他は、実施例４と同一にして２枚の成形品を成形した。
【００７５】
成形により得られた板状体を周辺１０ｍｍ、深さ１０ｍｍでテストプレートを採取し、二面研削、研磨し、歪の測定を周辺から３ｍｍの位置で行った。その結果、最大値は９ｎｍ／ｍｍであった。
【００７６】
比較例１
１本のシリンダロッド２６を用いて、成形の最終段階に５ｔｏｎの荷重で加圧する他は、実施例１と同一にして成形を行った。
【００７７】
成形により得られた板状体を周辺１０ｍｍ、深さ１０ｍｍでテストプレートを採取し、二面研削、研磨し、歪の測定を周辺から３ｍｍの位置で行った。その結果、最大値は２０ｎｍ／ｍｍであり、実施例１〜５に比べて、歪量が大きかった。
【００７８】
比較例２
天板２３及びモールド１５に凸部２８及び溝２７を設けない他は、比較例１と同一にして成形を行った。
【００７９】
成形により得られた板状体を周辺１０ｍｍ、深さ１０ｍｍでテストプレートを採取し、二面研削、研磨し、歪の測定を周辺から３ｍｍの位置で行った。その結果、最大値は２５ｎｍ／ｍｍであり、実施例に比べて、更に、歪量が大きくなった。
【００８０】
【発明の効果】
以上詳述の通り、請求項１に記載の発明によれば、加圧板を押圧する成形手段が複数設けられ、その押圧部位がそれぞれ独立に加圧板を加圧可能であるので、加圧板の異なる位置をそれぞれ別々の成形手段の押圧部位により、別々の圧力で押圧することが可能となる。そのため、加圧板の圧力を部分毎に調整することができ、石英ガラスの成形時に加圧板の変形を防止して、広い面積を均一に加圧し易い。その結果、広い面積の面を有する所定形状の石英ガラスを均質に成形し易くなる。
【００８１】
また、請求項２又は３に記載の発明によれば、複数の成形手段の加圧板の押圧部位の位置を検出したり、加圧板の傾斜を検出し、その検出値に基づいて押圧部位の位置を制御するように構成したので、加圧板に傾斜や変形が生じた場合にその量に応じて正確に押圧部位の位置を制御することができ、広い面積をより均一に加圧し易。
【００８２】
更に、請求項４に記載の発明によれば、制御手段が加圧板により石英ガラスを加圧する圧力を調整するものであるので、加圧板から石英ガラスに過剰な圧力が負荷されにくく、加圧板の変形を防止してバランス良く加圧板を押圧し易い。
【００８３】
更に、請求項５に記載の発明によれば、成形手段が加圧板の一部を加圧するシリンダロッドを有する流体圧シリンダからなり、制御手段が流体圧シリンダの流体圧力を制御するものであるので、流体圧シリンダの流体圧力を調整することで石英ガラスを加圧する圧力を調整できるため、圧力の制御が容易である。
【００８４】
また、請求項６に記載の発明によれば、大きさの異なる複数の加圧板と、それに対応する大きさの複数のモールドとの中から少なくとも一つの組を選択して装着することにより、加圧板の大きさに応じた数の成形手段で加圧板を加圧可能に構成されているので、１つの成形装置で異なる大きさに石英ガラスを成形することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１の成形装置の一部を示す概略縦断面図である。
【図２】同実施の形態１の成形装置の一部を示す概略横断面図である。
【図３】同実施の形態１の成形装置のモールド及び天板のガイド部を示す図である。
【図４】同実施の形態１の成形装置の傾斜計の配置を示す配置図である。
【図５】この発明の実施の形態２の成形装置の一部を示す概略縦断面図である。
【符号の説明】
１０ 成形装置
１１ 真空チャンバ
１３ カーボンヒータ
１５ モールド
１８ 底部
２０ 側壁部
２１ 中空部
２３ 天板（加圧板）
２５ 石英ガラス塊
２６ シリンダロッド（成形手段）
【発明の属する技術分野】
この発明は、石英ガラスをモールド内に収容して加熱加圧することにより、石英ガラスを広い面積の面を有する所定形状に成形するための石英ガラスの成形装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【従来の技術】
i線より長波長の光源を用いた投影露光装置の照明光学系あるいは投影光学系のレンズ、ミラー、レチクル等の光学部材では、材料として石英ガラスが多用されている。この石英ガラスは、例えば、火炎加水分解により透明石英ガラスを製造する直接法などの方法で合成されている。
【０００３】
直接法では、石英ガラス製バーナにて支燃性ガス（酸素含有ガス、例えば酸素ガス）及び可燃性ガス（水素含有ガス、例えば水素ガスあるいは天然ガス）を混合・燃焼させ、前記バーナの中心部から原料ガスとして高純度のケイ素化合物（例えば四塩化ケイ素ガス）をキャリアガス（通常酸素ガス）で希釈して噴出させ、前記原料ガスを周囲の前記酸素ガス及び水素ガスの燃焼により反応（加水分解反応）させて石英ガラス微粒子を発生させ、その前記石英ガラス微粒子を、前記バーナ下方に配置され、回転および揺動および引き下げ運動を行う不透明石英ガラス板からなるターゲット上に堆積させ、同時に前記酸素ガス及び水素ガスの燃焼熱により溶融・ガラス化して石英ガラスインゴットを得ている。
【０００４】
この方法によると、比較的大きな径の石英ガラスインゴットを得易いため、インゴットからブロックを切り出して所望の形状，大きさの光学部材を製造することができる。
【０００５】
また、近年、大型のレンズやレチクル、或いは大型の液晶ディスプレイ等、広い面積の面を有する光学部材を得るため、予め形成されたインゴット等の石英ガラス塊を加熱加圧成形することにより扁平形状にして面積を拡大する成形方法が利用されている。
【０００６】
この成形方法では、石英ガラス塊をモールド内に収容して加熱した状態で、加圧板により加圧することにより広い面積の面を成形する。
【０００７】
このような加熱加圧成形を行うものとして、例えば、グラファイト製のモールド内で、絶対圧が ０．１Ｔｏｒｒ以上大気圧以下へのヘリウムガス雰囲気下に、１７００℃以上の温度に加熱加圧成形し、ついで１１００〜１３００℃まで急冷する方法が知られている。また、石英ガラスとモールドの型材と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のモールドを用いて１６００℃〜１７００℃で加圧成形する方法（下記、特許文献１参照。）や、そのグラファイト製のモールドが２分割以上の縦型構造である成型装置が提案されている（下記、特許文献２及び３参照。）。更には、黒鉛製のモールド内面に石英粉末からなる被覆層を設けて、１５５０℃〜１７００℃で加圧成形する方法（下記、特許文献４参照。）も知られている。
【０００８】
【特許文献１】
特公平４−５４６２６号公報。
【０００９】
【特許文献２】
特開昭５６−１２９６２１号公報。
【００１０】
【特許文献３】
特開昭５７−６７０３１号公報。
【００１１】
【特許文献４】
特開２００２−２２０２０号公報。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年、著しく広い面積の面を有する光学部材の要求が高まっているが、このような光学部材を加熱加圧成形する場合、広い面積の面全体にわたり均質な石英ガラス部材を得ることが容易でないという問題点が明らかになった。
【００１３】
そこで、この発明は、石英ガラスの加熱加圧成形により、広い面積の面を均質に成形することが可能な石英ガラスの成形装置を提供することを課題とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
石英ガラスの加熱加圧成形で広い面積を均質に成形できない原因を調べたところ、グラファイトからなる加圧板が、高温条件下で石英ガラスを高圧で加圧すると変形を生じ、広い面積を均一な圧力で加圧できないことに起因していることが明らかになった。
【００１５】
即ち、広い面積を加圧板により加圧すると、加圧板の加圧面の面積に応じた高い圧力が負荷されることになる。ところが、加圧面の面積が大きい程、その圧力が加圧板の一部に負荷され易くなる。その結果、広い面積の場合には加圧板が変形し易くなるのである。
【００１６】
このような変形を防止するために、加圧板を厚くすることも考えられるが、高圧であるため、加圧板を著しく厚く形成しなければならず、装置全体の高さが著しく高くなるため好ましくない。
【００１７】
そこで、上記のような課題を解決する請求項１に記載の発明は、石英ガラスを収容可能な中空部を有するモールドと、前記中空部の内部に移動可能に配置された加圧板と、前記中空部に収容された前記石英ガラスを加熱する加熱手段と、該加圧板の一部を加圧方向に押圧可能な成形手段とを備え、前記中空部内の石英ガラスを前記加熱手段で加熱しつつ、前記加圧板で加圧して所定形状に成形する装置であって、前記成形手段を複数設け、該複数の成形手段の押圧部位がそれぞれ独立に前記加圧板を加圧可能であることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加え、前記複数の成形手段の前記加圧板の押圧部位の加圧方向の位置を検出する検出手段と、該検出手段の検出値に基づいて前記押圧部位の位置を制御する制御手段とを設けたことを特徴とする。
【００１９】
更に、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加え、前記複数の成形手段の前記加圧板の傾斜を検出する検出手段と、該検出手段の検出値に基づいて前記押圧部位の加圧方向の位置を制御する制御手段とを設けたことを特徴とする。
【００２０】
また、請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の構成に加え、前記制御手段が、前記加圧板により前記石英ガラスを加圧する圧力を調整することにより、前記押圧部位の加圧方向の位置を制御するものであることを特徴とする。
【００２１】
更に、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の構成に加え、前記複数の成形手段は、前記加圧板の一部を押圧するシリンダロッドを有する流体圧シリンダからなり、前記制御手段は、該流体圧シリンダに供給される流体圧力を調整するものであることを特徴とする。
【００２２】
また、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、大きさの異なる複数の前記加圧板と、該複数の加圧板のそれぞれに対応する大きさの複数の前記モールドとを有し、該複数の加圧板及び複数のモールドの中の少なくとも一つを選択して装着することにより、該選択された前記加圧板の大きさに応じた数の前記成形手段で該加圧板が加圧可能に構成されていることを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
［実施の形態１］
以下、この発明の実施の形態について説明する。
【００２４】
図１乃至図３はこの実施の形態の成形装置を示す。
【００２５】
この成形装置１０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して製造される合成石英ガラスのインゴットやその一部、または、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のインゴットやその一部等の石英ガラス塊から、例えば、大型の液晶用マスク、半導体用マスク等のレチクル（フォトマスク）用基板、結像光学系の大型のレンズ材料のように、広い面積の面を有する板状体やその他の大型ガラスブロックを成形するための装置である。特に、この実施の形態では７００ｃｍ２以上、即ち、２６．５ｃｍ×２６．５ｃｍ以上の角形、φ３００ｍｍ以上の丸形等の広い面を成形するのに好適な装置となっている。
【００２６】
この成形装置１０では、金属製の真空チャンバー１１の内壁に、全面にわたって設けられた断熱材１２と、断熱材１２の縦壁内に設けられた加熱手段としてのカーボンヒータ１３とが設けられ、更に、真空チャンバー１１内部の略中央部に中空部２１を有するモールド１５が収容されている。
【００２７】
モールド１５は、底板１６及び受板１７を備えた底部１８と、底部１８の上部に複数の側板１９を組み合わせて筒状に形成された側壁部２０とを備え、この筒状の側壁部２０と底部１８とにより中空部２１が形成されている。
【００２８】
中空部２１には、加圧板としての天板２３が移動可能に配置され、中空部２１内に収容された塊状の石英ガラス２５を天板２３の加圧面２３ａで加圧可能に構成されている。
【００２９】
これらのモールド１５及び天板２３は、石英ガラス２５の成形時の温度及び圧力に対する耐熱性及び強度を有し、且つ、成形時に石英ガラス２５と接触しても不純物を混入し難い材料から形成されており、ここでは全てグラファイトにより形成されている。
【００３０】
また、図３に示すように、側壁部２０の内壁面には、加圧方向に延長する溝２７が設けられ、天板２３には該溝２７に対応した凸部２８が設けられ、この凸部２８が溝２７内を移動することにより天板２３の加圧方向のガイド部となるように構成されている。
【００３１】
この天板２３の押圧面２３ｂ（上面）が、真空チャンバ１１の外部に配設された成形手段としての油圧シリンダのシリンダロッド２６で押圧されるようになっている。このシリンダロッド２６は、先端部分（下端部）が天板２３の押圧部位２６ａであり、５本のシリンダロッド２６の押圧部位２６ａが天板２３の押圧面２３ｂに略均等に分散配置されて、当接した状態となっている。ここでは、シリンダロッド２６が、四角形の天板２３の中央位置と、この中央位置を囲む周辺４箇所に配置されている。
【００３２】
また、シリンダロッド２６の押圧部位２６ａの面積は、著しく小さ過ぎると天板２３の変形が生じやすいため、天板２３の押圧面２３ｂの面積に応じて適宜設定するのが好ましい。
【００３３】
なお、これらのシリンダロッド２６を備えた油圧シリンダは、外部から供給する油圧を調整することにより、それぞれ独立にシリンダロッド２６が加圧されて移動するように構成されているが、詳細な図示は省略されている。
【００３４】
また、この成形装置１０では、各シリンダロッド２６の押圧部位２６ａの加圧方向の位置を検出するためのエンコーダが配設されている。このエンコーダは、シリンダロッド２６の中段の基準となる位置に取付けられたワイヤー２６ｂと、このワイヤー２６ｂの変位量を検出する図示しないワイヤースケールエンコーダ本体とを備えている。このエンコーダで検出される各押圧部位２６ａの位置は天板２３の加圧面２３ａの位置に対応する値であり、この検出値により天板２３の各部位の位置（高さ）が検出可能となっている。
【００３５】
更に、この成形装置１０には、図４に示すように、天板２３の複数の位置の加圧方向の傾斜を検出するための傾斜計２９が、シリンダロッド２６の上部に接続された基準板３１に配設されている。この傾斜計２９は、各シリンダロッド２６間に配置され、天板２３の加圧面２３ａの複数箇所で傾斜を検出可能となっている。なお、基準板３１は、各シリンダロッド２６に取外し可能に接続されている。
【００３６】
そして、このエンコーダ及び傾斜計２９により測定された天板２３の加圧面２３ａの複数箇所の加圧方向の位置及び傾斜は、シリンダロッド２６の押圧動作を制御するために利用可能となっている。例えば、これらの検出値が図示しない演算処理装置に入力され、その演算結果に基づいて各シリンダロッド２６の油圧シリンダに供給する油圧が、独立に調整されるように制御手段が構成されている。
【００３７】
次に、以上のような構成の成形装置１０により、塊状の石英ガラス２５を加熱加圧成形する場合について説明する。まず、真空チャンバ１１内に底板１６、受板１７、及び側板１９を組合わせてモールド１５を形成する。そして、モールド１５の中空部２１内に塊状の石英ガラス２５を配置し、その上部に天板２３を配置し、更に、天板２３の押圧面２３ｂに油圧シリンダのシリンダロッド２６の押圧部位２６ａを当接させてセットする。この実施の形態では、塊状の石英ガラス２５として合成石英ガラスインゴットを用い、モールド１５の中空部２１の中央部分に配置している。
【００３８】
そして、真空チャンバー１１内を不活性ガスで置換し、カーボンヒータ１３により中空部２１内の塊状の石英ガラス２５を加熱して、結晶化温度以上軟化点以下、具体的には１５７０℃〜１６７０℃に昇温して成形を行う。
【００３９】
成形時には、各油圧シリンダの油圧を独立に調整することにより、シリンダロッド２６を下方へ移動させて、各シリンダロッド２６の押圧部位２６ａで天板２３の押圧面２３ｂを押圧する。これにより、天板２３が底部側の加圧方向に移動し、天板２３の加圧面２３ａにより塊状の石英ガラス２５が加圧される。
【００４０】
成形の初期段階では、天板２３の加圧面２３ａの一部（ここでは中央部）が塊状の石英ガラス２５に接触した状態となるため、その部分に対応したシリンダロッド２６に他のシリンダロッド２６より高い圧力を負荷する。特に、石英ガラス２５の粘度が高い場合には、中央部のシリンダロッド２６と周辺位置のシリンダロッド２６との圧力差が大きくなる。この実施の形態では、天板２３の加圧面２３ａが塊状の石英ガラス２５と中央部分で接触し、周辺部分では接触しないため、中央位置に対応するシリンダロッド２６に他の周辺位置のシリンダロッド２６より高い圧力を負荷している。
【００４１】
その後、成形が進行した段階で、各シリンダロッド２６の圧力を増加するとともに、周辺位置のシリンダロッド２６に中央位置のシリンダロッド２６と同等の圧力を負荷し、成形の最終段階で全ての圧力が最も高くなるようにしている。
【００４２】
ここでは、成形初期の段階では天板２３の圧力を小さくし、最終段階で最大加圧力となるようにしている。例えば、初期の段階では天板２３の加圧面２３ａの単位面積当りに換算した圧力を０．３〜１．５Ｋｇ／ｃｍ２とし、成形の最終段階では１．０〜５．０Ｋｇ／ｃｍ２とする。
【００４３】
この成形時には、天板２３の加圧面２３ａの加圧方向の位置と傾斜とに相当する各シリンダロッド２６の押圧部位２６ａの位置と天板２３の傾斜が検出され、これらの検出値に基づいて各シリンダロッド２６の押圧部位２６ａの位置が制御されている。そのため、天板２３の加圧面２３ａが加圧方向に対して垂直となるように制御されている。
【００４４】
この制御においては、各押圧部位２６ａの位置が同じで傾斜が検出されない場合には、各シリンダロッド２６を駆動する油圧シリンダへの供給圧力を維持又は均等に増加して、所定の天板２３の下降速度で成形を続ける。この天板２３の下降速度としては、例えば５〜２０ｃｍ／ｍｉｎとすることができる。
【００４５】
天板２３全体が傾斜したり、一部が変形することにより一部が傾斜し、押圧部位２６ａ間の加圧方向の位置ずれと傾斜とが検出された場合には、この位置ずれ及び傾斜を修正して全てのシリンダロッド２６の押圧部位２６ａの位置が一致するように、各油圧シリンダへの供給圧力を調整する。
【００４６】
また、全ての押圧部位２６ａ間のずれが検出されないで傾斜が検出された場合には、各シリンダロッド２６の油圧シリンダへの供給圧力を減少させる等により天板２３の変形を修正する。
【００４７】
そして、このような制御を行いつつ、成形の最終段階の圧力をシリンダロッド２６に負荷し、塊状の石英ガラス２５が所定形状の板状体に成形された段階で、天板２３による加圧を終了する。その後、冷却して真空チャンバ１１のモールド１５から成形品の板状体を取り出すことにより成形が完了する。
【００４８】
以上のような石英ガラス２５の成形装置１０によれば、天板２３を押圧するシリンダロッド２６が複数設けられ、その押圧部位２６ａがそれぞれ独立に天板２３を加圧できるので、天板２３の異なる位置をそれぞれ別のシリンダロッド２６で、別の圧力で押圧することができる。そのため、天板２３を押圧する圧力を各部位毎に調整することができ、成形の際に天板２３の変形を防止して、広い面積を均一に加圧することが可能となる。そのため、広い面積の面を有する所定の板状の石英ガラス２５を均質に、例えば、板状の石英ガラス２５の厚さのばらつきをできるだけ小さく抑えて成形することが容易になる。
【００４９】
しかも、成形時に天板２３に負荷される力を複数のシリンダロッド２６の押圧部位２６ａに分散するとともに、部分毎に圧力を調整するため、天板２３が変形しにくく、天板２３の厚さを十分に薄くすることができる。そのため、成形装置全体の装置高さを低くすることが可能となり、成形装置１０の小型化が図り易い。
【００５０】
また、複数のシリンダロッド２６の押圧部位２６ａの位置を検出したり、天板２３の傾斜を検出し、その検出値に基づいて各シリンダロッド２６の押圧部位２６ａの位置を制御するようにしたので、天板２３の加圧面２３ａに傾斜や変形が生じた場合に、その量に応じて正確にシリンダロッド２６の押圧部位２６ａの位置を制御することができる。
【００５１】
更に、天板２３で石英ガラス２５を加圧する圧力を制御して調整しているので、天板２３から塊状の石英ガラス２５に過剰な圧力が負荷されにくく、天板２３の変形を防止して、バランスよく天板２３を押圧し易い。
【００５２】
なお、上記の実施の形態１では、板状の石英ガラス２５を成形する例について説明したが、板状体以外の広い面積の面を有する成形体であっても、この発明は適宜適用可能である。
【００５３】
また、上記では、加圧時に天板２３の加圧方向の位置と傾斜との両方を検出して、各シリンダロッド２６の圧力を制御するように制御装置を構成したが、位置だけを検出して制御してもよく、傾斜だけを検出して制御を行うことも可能である。
【００５４】
更に、上記では、天板２３の位置の制御を油圧シリンダに供給する油圧の調整により行ったが、成形手段として機械的に位置を調整可能なエンコーダを用いた装置により、精度良く位置を制御するようにしてもよい。
【００５５】
また、上記では、成形時に結晶化温度以上軟化点温度以下の温度にした例について説明したが、石英ガラス２５の結晶化温度以上であればよく、例えば軟化点より高い温度で成形することも可能である。
【００５６】
［実施の形態２］
次に、図５に示す実施の形態２の成形装置１０について説明する。
【００５７】
この実施の形態２の成形装置１０では、実施の形態１の天板２３と大きさの異なる交換用天板３１と、この交換用天板３１に対応する交換用モールド３２とを、天板２３及びモールド１５の代わりに任意に選択して装着可能に構成し、基準板３１を取外した他は、実施の形態１の成形装置１０と同一である。ここでは、大きさの異なる交換用天板３１と、それに対応する大きさの交換用モールド３２とを複数有していてもよく、更に、複数の交換用天板３１及び交換用モールド３２が同一の大きさであっても、互いに異なる大きさであってもよい。
【００５８】
この交換用天板３１及び交換用モールド３２は、モールド１５及び天板２３を真空チャンバ１１から取り外して装着されており、交換用天板３１の押圧面３１ｂには、押圧面３１ｂの大きさに対応した数の１本のシリンダロッド２６の押圧部位２６ａが当接した状態で配置されている。
【００５９】
この成形装置１０では、交換用モールド３２の中空部３３内に配置された塊状の石英ガラス２５を加熱し、交換用天板３１により加圧すれば、実施の形態１により得られる板状体より小さい所定形状の板状体を成形することができる。
【００６０】
このような成形装置１０によれば、実施の形態１の効果に加え、１つの成形装置１０で異なる大きさの所定形状に石英ガラス２５を成形することが可能となり、しかも、何れの大きさであっても交換用天板３１の変形を防止して均質な面を成形することが可能である。
【００６１】
【実施例】
以下、この発明の実施例について説明する。
【００６２】
実施例１
図１乃至２に示すような成形装置１０を用い、直径５０ｃｍで高さが７０ｃｍの合成石英ガラスインゴットからなる石英ガラス２５から、一辺が１００ｃｍの正方形形状で厚さが１４ｃｍの板状の石英ガラス２５を成形した。
【００６３】
この成形においては、最大荷重５ｔｏｎで、押圧部位の面積が７８ｃｍ２の油圧シリンダを５本用いるとともに、厚さ３ｃｍのグラファイトからなる天板２３を用いた。また、この天板２３及びモールド１５には、図３に示すような凸部２８及び溝２７からなるガイド部を設けた。
【００６４】
成形時には、塊状の石英ガラス２５の温度を１６３０℃に保持した。また、初期段階で、中央位置のシリンダロッド２６の荷重を７００Ｋｇ、周辺位置のシリンダロッド２６の荷重をそれぞれ３００Ｋｇとし、成形の最終段階で、全てのシリンダロッド２６の圧力を３ｔｏｎとした。
【００６５】
更に、成形時には、油圧シリンダに供給する油圧を調整することにより、シリンダロッド２６の押圧部位２６ａの位置を制御した。
【００６６】
成形により得られた板状体を周辺１０ｍｍ、深さ１０ｍｍでテストプレートを採取し、二面研削、研磨し、歪の測定を周辺から３ｍｍの位置で行った。その結果、最大値は２ｎｍ／ｍｍであった。
【００６７】
実施例２
シリンダロッド２６の押圧部位２６ａの位置を、シリンダロッド２６の押圧部位２６ａの絶対位置を調整するように制御した他は、実施例１と同一にして、板状体を得た。
【００６８】
成形により得られた板状体を周辺１０ｍｍ、深さ１０ｍｍでテストプレートを採取し、二面研削、研磨し、歪の測定を周辺から３ｍｍの位置で行った。その結果、最大値は４ｎｍ／ｍｍであった。
【００６９】
実施例３
天板２３及びモールド１５に凸部２８及び溝２７からなるガイド部を設けない他は、実施例１と同一にして成形品を成形した。
【００７０】
成形により得られた板状体を周辺１０ｍｍ、深さ１０ｍｍでテストプレートを採取し、二面研削、研磨し、歪の測定を周辺から３ｍｍの位置で行った。その結果、最大値は７ｎｍ／ｍｍであった。
【００７１】
実施例４
２本のシリンダロッド２６により加圧する交換用天板３１と、この交換用天板３１に対応する交換用モールド３２とを、真空チャンバ１１内に２組配置し、５０ｃｍ×５０ｃｍの正方形で厚さが１５ｃｍの板状体を２枚成形した。交換用天板３１及び交換用モールド３２には、実施例１の凸部２８及び溝２７と同一のガイド部を設けた。
【００７２】
各モールドの成形条件は、２本のシリンダロッド２６の荷重を実施例１の中央位置の荷重と同じにした他は、実施例１と同様にした。
【００７３】
成形により得られた板状体を周辺１０ｍｍ、深さ１０ｍｍでテストプレートを採取し、二面研削、研磨し、歪の測定を周辺から３ｍｍの位置で行った。その結果、最大値は５ｎｍ／ｍｍであった。
【００７４】
実施例５
交換用天板３１及びモールド３２の内壁にガイド部を設けない他は、実施例４と同一にして２枚の成形品を成形した。
【００７５】
成形により得られた板状体を周辺１０ｍｍ、深さ１０ｍｍでテストプレートを採取し、二面研削、研磨し、歪の測定を周辺から３ｍｍの位置で行った。その結果、最大値は９ｎｍ／ｍｍであった。
【００７６】
比較例１
１本のシリンダロッド２６を用いて、成形の最終段階に５ｔｏｎの荷重で加圧する他は、実施例１と同一にして成形を行った。
【００７７】
成形により得られた板状体を周辺１０ｍｍ、深さ１０ｍｍでテストプレートを採取し、二面研削、研磨し、歪の測定を周辺から３ｍｍの位置で行った。その結果、最大値は２０ｎｍ／ｍｍであり、実施例１〜５に比べて、歪量が大きかった。
【００７８】
比較例２
天板２３及びモールド１５に凸部２８及び溝２７を設けない他は、比較例１と同一にして成形を行った。
【００７９】
成形により得られた板状体を周辺１０ｍｍ、深さ１０ｍｍでテストプレートを採取し、二面研削、研磨し、歪の測定を周辺から３ｍｍの位置で行った。その結果、最大値は２５ｎｍ／ｍｍであり、実施例に比べて、更に、歪量が大きくなった。
【００８０】
【発明の効果】
以上詳述の通り、請求項１に記載の発明によれば、加圧板を押圧する成形手段が複数設けられ、その押圧部位がそれぞれ独立に加圧板を加圧可能であるので、加圧板の異なる位置をそれぞれ別々の成形手段の押圧部位により、別々の圧力で押圧することが可能となる。そのため、加圧板の圧力を部分毎に調整することができ、石英ガラスの成形時に加圧板の変形を防止して、広い面積を均一に加圧し易い。その結果、広い面積の面を有する所定形状の石英ガラスを均質に成形し易くなる。
【００８１】
また、請求項２又は３に記載の発明によれば、複数の成形手段の加圧板の押圧部位の位置を検出したり、加圧板の傾斜を検出し、その検出値に基づいて押圧部位の位置を制御するように構成したので、加圧板に傾斜や変形が生じた場合にその量に応じて正確に押圧部位の位置を制御することができ、広い面積をより均一に加圧し易。
【００８２】
更に、請求項４に記載の発明によれば、制御手段が加圧板により石英ガラスを加圧する圧力を調整するものであるので、加圧板から石英ガラスに過剰な圧力が負荷されにくく、加圧板の変形を防止してバランス良く加圧板を押圧し易い。
【００８３】
更に、請求項５に記載の発明によれば、成形手段が加圧板の一部を加圧するシリンダロッドを有する流体圧シリンダからなり、制御手段が流体圧シリンダの流体圧力を制御するものであるので、流体圧シリンダの流体圧力を調整することで石英ガラスを加圧する圧力を調整できるため、圧力の制御が容易である。
【００８４】
また、請求項６に記載の発明によれば、大きさの異なる複数の加圧板と、それに対応する大きさの複数のモールドとの中から少なくとも一つの組を選択して装着することにより、加圧板の大きさに応じた数の成形手段で加圧板を加圧可能に構成されているので、１つの成形装置で異なる大きさに石英ガラスを成形することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１の成形装置の一部を示す概略縦断面図である。
【図２】同実施の形態１の成形装置の一部を示す概略横断面図である。
【図３】同実施の形態１の成形装置のモールド及び天板のガイド部を示す図である。
【図４】同実施の形態１の成形装置の傾斜計の配置を示す配置図である。
【図５】この発明の実施の形態２の成形装置の一部を示す概略縦断面図である。
【符号の説明】
１０ 成形装置
１１ 真空チャンバ
１３ カーボンヒータ
１５ モールド
１８ 底部
２０ 側壁部
２１ 中空部
２３ 天板（加圧板）
２５ 石英ガラス塊
２６ シリンダロッド（成形手段）
Claims (6)
- 石英ガラスを収容可能な中空部を有するモールドと、前記中空部の内部に移動可能に配置された加圧板と、前記中空部に収容された前記石英ガラスを加熱する加熱手段と、該加圧板の一部を加圧方向に押圧可能な成形手段とを備え、前記中空部内の石英ガラスを前記加熱手段で加熱しつつ、前記加圧板で加圧して所定形状に成形する装置であって、
前記成形手段を複数設け、該複数の成形手段の押圧部位がそれぞれ独立に前記加圧板を加圧可能であることを特徴とする石英ガラスの成形装置。 - 前記複数の成形手段の前記加圧板の押圧部位の位置を検出する検出手段と、該検出手段の検出値に基づいて前記押圧部位の加圧方向の位置を制御する制御手段とを設けたことを特徴とする請求項１に記載の石英ガラスの成形装置。
- 前記複数の成形手段の前記加圧板の傾斜を検出する検出手段と、該検出手段の検出値に基づいて前記押圧部位の加圧方向の位置を制御する制御手段とを設けたことを特徴とする請求項１に記載の石英ガラスの成形装置。
- 前記制御手段が、前記加圧板により前記石英ガラスを加圧する圧力を調整することにより、前記押圧部位の加圧方向の位置を制御するものであることを特徴とする請求項２又は３に記載の石英ガラスの成形装置。
- 前記複数の成形手段は、前記加圧板の一部を押圧するシリンダロッドを有する流体圧シリンダからなり、前記制御手段は、該流体圧シリンダに供給される流体圧力を調整するものであることを特徴とする請求項４に記載の石英ガラスの成形装置。
- 大きさの異なる複数の前記加圧板と、該複数の加圧板のそれぞれに対応する大きさの複数の前記モールドとを有し、該複数の加圧板及び複数のモールドの中の少なくとも一つを選択して装着することにより、該選択された前記加圧板の大きさに応じた数の前記成形手段で該加圧板が加圧可能に構成されてい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石英ガラスの成形装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003103366A JP4465974B2 (ja) | 2003-04-07 | 2003-04-07 | 石英ガラスの成形装置 |
| KR1020040023657A KR101096477B1 (ko) | 2003-04-07 | 2004-04-07 | 석영 유리의 성형 장치 및 성형 방법 |
| TW093109546A TW200502183A (en) | 2003-04-07 | 2004-04-07 | Molding apparatus and method of quartz glass |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003103366A JP4465974B2 (ja) | 2003-04-07 | 2003-04-07 | 石英ガラスの成形装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004307267A JP2004307267A (ja) | 2004-11-04 |
| JP4465974B2 true JP4465974B2 (ja) | 2010-05-26 |
Family
ID=33466526
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003103366A Expired - Fee Related JP4465974B2 (ja) | 2003-04-07 | 2003-04-07 | 石英ガラスの成形装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4465974B2 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101124179B1 (ko) | 2003-04-09 | 2012-03-27 | 가부시키가이샤 니콘 | 노광 방법 및 장치, 그리고 디바이스 제조 방법 |
| TWI457712B (zh) | 2003-10-28 | 2014-10-21 | 尼康股份有限公司 | 照明光學裝置、投影曝光裝置、曝光方法以及元件製造方法 |
| TWI512335B (zh) | 2003-11-20 | 2015-12-11 | 尼康股份有限公司 | 光束變換元件、光學照明裝置、曝光裝置、以及曝光方法 |
| TWI360837B (en) | 2004-02-06 | 2012-03-21 | Nikon Corp | Polarization changing device, optical illumination |
| EP1881521B1 (en) | 2005-05-12 | 2014-07-23 | Nikon Corporation | Projection optical system, exposure apparatus and exposure method |
| JP5267029B2 (ja) | 2007-10-12 | 2013-08-21 | 株式会社ニコン | 照明光学装置、露光装置及びデバイスの製造方法 |
| US8379187B2 (en) | 2007-10-24 | 2013-02-19 | Nikon Corporation | Optical unit, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method |
| US9116346B2 (en) | 2007-11-06 | 2015-08-25 | Nikon Corporation | Illumination apparatus, illumination method, exposure apparatus, and device manufacturing method |
| JP5824261B2 (ja) * | 2011-07-07 | 2015-11-25 | 東ソー・クォーツ株式会社 | 石英ガラス成形体の製造用型材の組み立て方法 |
| US9027365B2 (en) | 2013-01-08 | 2015-05-12 | Heraeus Quartz America Llc | System and method for forming fused quartz glass |
| CN113264663B (zh) * | 2020-10-20 | 2023-11-17 | 连云港睿晶石英材料有限公司 | 石英玻璃加工用高温成型装置 |
-
2003
- 2003-04-07 JP JP2003103366A patent/JP4465974B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2004307267A (ja) | 2004-11-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4465974B2 (ja) | 石英ガラスの成形装置 | |
| JP4288413B2 (ja) | 石英ガラスの成形方法及び成形装置 | |
| JP4281397B2 (ja) | 石英ガラスの成形装置 | |
| JP4341277B2 (ja) | 石英ガラスの成形方法 | |
| JP4419701B2 (ja) | 石英ガラスの成形装置 | |
| JP4374964B2 (ja) | 石英ガラスの成形方法及び成形装置 | |
| JP4760137B2 (ja) | 石英ガラスの成形方法 | |
| JP4415367B2 (ja) | 石英ガラスの成形方法 | |
| JP5292994B2 (ja) | 石英ガラスの成形方法および成形装置 | |
| JP4835998B2 (ja) | 石英ガラスの成形方法 | |
| KR101096477B1 (ko) | 석영 유리의 성형 장치 및 성형 방법 | |
| JP2007022847A (ja) | 石英ガラスの成形装置、及びそれを用いた石英ガラスの成形方法 | |
| JP2006169033A (ja) | 石英ガラスの成形方法及び成形装置 | |
| JP2000219523A (ja) | 石英ガラスの成形方法、成形装置、及びそれにより得られた石英ガラス | |
| TW201943664A (zh) | 將玻璃成形為曲面形狀的裝置及其方法 | |
| JPS6183638A (ja) | 石英ガラスの成形方法 | |
| JP4409985B2 (ja) | プレス成形装置、プレス成形方法及び成形品 | |
| JP4059008B2 (ja) | プレス成形方法およびプレス成形装置 | |
| JPS632421Y2 (ja) | ||
| JP4655761B2 (ja) | 石英ガラスの前処理方法及び石英ガラスの成形方法 | |
| JP4000349B2 (ja) | ガラス部材の成形装置およびガラス部材の成形方法 | |
| JP5387036B2 (ja) | ガラス成形型およびガラス成形体の製造方法 | |
| JP2002053332A (ja) | 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 | |
| JP2023140708A (ja) | 樹脂シートの製造装置及び製造方法 | |
| JP4443908B2 (ja) | シリカガラス成形方法及びシリカガラス成形製品 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060203 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20081112 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20081118 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090113 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100202 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100215 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4465974 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130305 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130305 Year of fee payment: 3 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130305 Year of fee payment: 3 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130305 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130305 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140305 Year of fee payment: 4 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |