JP7029567B1 - シリカ熱反射板 - Google Patents
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Abstract
【課題】反射面積率をより多く確保でき、熱容量が小さく省エネルギー化可能、高反射率、炉内の汚染抑制、長寿命のシリカ熱反射板を提供する。【解決手段】シリカ熱反射板１００は、シリカ板１とシリカ板の内部に配置された赤外線を反射する反射体５とを有する。シリカ板は、第１シリカ板１ａと第２シリカ板１ｂとが対向して配置されて周縁部同士が周縁に沿って環状に連続して接合された合わせ板の構造をする。合わせ板の構造は、密閉されているキャビティ１２とキャビティ内に収容された第３シリカ板９とを有する。反射体は、薄膜、板又は箔であり、反射体の少なくとも反射面を含む表面層は、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ又はＭｏからなるか又はＩｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ及びＭｏから選ばれる少なくともいずれか１種を含む合金からなる。【選択図】図２
Description
本開示は、例えば、半導体・電子部品の分野で、ウエハ、基板等を高温で熱処理する種々の熱処理装置の熱反射板として利用でき、高反射率を有することから熱処理装置の省エネルギー化が可能であり、また、汚染を抑制することが可能なシリカ熱反射板に関する。
半導体ウエハの製造または処理工程においては、半導体ウエハに各種の性質を付与するため熱処理作業が行われている。例えば、半導体ウエハを高純度石英製の炉芯管に収納し、炉芯管内の雰囲気を制御して、熱処理作業が行われる。この熱処理工程に使用される熱処理装置では、炉内の高温維持と炉床部への熱放散を防止するため、炉内と炉床との間に炉開口部を塞ぐように保温体（蓋体）が設けられている。
このような保温体としては、熱処理室の開口部を閉塞し、互いに離間して積層され、かつ熱処理室に露出する石英板を有する保温体があり、石英板は表面が平滑で気泡がなく、石英板の内部に金薄膜が形成されていて、金薄膜は、金蒸着により形成されたという特徴がある（例えば、特許文献１を参照。）。
また、石英管を中心に通すための孔及び石英ロッドを通すための孔を有する石英板の上に、白金（Ｐｔ）及び酸化物（ＳｉＯやＰｂＯなど）の混合物に有機物を加えてペースト状にしたものをスクリーン印刷により塗布し、これを焼き固めることにより抵抗発熱体よりなる例えば厚さ５～１０ミクロンの反射面を形成する技術の開示がある（例えば、特許文献２を参照。）。
縦型熱処理炉の断熱構造体が、複数本の支柱と、これら支柱に上下方向に所定間隔で設けられた複数枚の反射性を有する遮熱板とから構成されている技術の開示がある（例えば、特許文献３を参照。）。特許文献３によれば、遮熱板は、反射膜と、この反射膜の表面を被覆する透明石英層とから形成されている。この遮熱板を形成する一つの方法としては、透明石英層を形成する円形の一対の透明石英板を用い、その一方の透明石英板の片方の面に反射膜を設け、この反射膜をもう一方の透明石英板との間で挟み込み、両透明石英板の周縁部を溶接して密封および一体化する方法がある。
特許文献１では反射膜として金薄膜が用いられているが、金の融点は１０６４℃であり、１５００℃以上の熱処理時に、溶融したり、膜がめくれあがったり、縮小したりする問題があり、実用上耐熱性に問題があった。
特許文献２では、反射板兼ヒーターとしての利用のため、中央に石英管でヒーター導通箇所を設けているが、当構造によって一部輻射熱を遮蔽しきれない箇所が発生する。より高い省エネルギー化のためには、反射面積率を多く取り、尚且つ反射板をより薄くし、熱容量を下げる必要がある。
特許文献３では、石英板で挟み込み、溶接を行う手法がとられているが、熱の影響を受けるため、薄膜で実施する際には膜が剥がれてしまう問題が生じる。さらに内部を真空に保つことは難しく、高温使用時の内圧上昇によって薄膜が破損するリスクは避けられない。また透明石英を流し込み作製する手法においても、金属薄膜に実施する場合は熱的、物理的ダメージを避けることはできない。
本開示は、従来手法よりも反射面積率をより多く確保することができ、熱容量が小さく省エネルギー化が可能で、高反射率を有し、炉内の汚染が抑制され、長寿命のシリカ熱反射板を提供することを目的とする。
本発明者らは、鋭意検討した結果、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ又はＭｏを含む表面層を反射面とする反射体を、第１シリカ板と第２シリカ板による合わせ板の構造を有するシリカ板に設けたキャビティ内に配置するとともに、前記合わせ板とは別の第３シリカ板を前記キャビティ内に配置することによって上記課題が解決されることを見出し、本発明を完成させた。すなわち、本発明に係るシリカ熱反射板は、シリカ板と、該シリカ板の内部に配置されて該シリカ板によって外周囲が完全に覆われてなり、かつ、該シリカ板の一方の表面に入射した赤外線を反射する反射体と、を有するシリカ熱反射板であって、前記シリカ板は、第１シリカ板と第２シリカ板とが対向して配置されて周縁部同士が周縁に沿って環状に連続して接合された合わせ板の構造を有し、前記第１シリカ板及び前記第２シリカ板の外側板面は全面にわたって平坦面であり、該合わせ板の構造は、前記第１シリカ板及び前記第２シリカ板の対向し合う面の間に設けられ、かつ、前記第１シリカ板側及び前記第２シリカ板側の少なくとも一方に前記周縁部同士の接合部によって密閉されているキャビティと、該キャビティ内に収容された第３シリカ板と、を有し、前記反射体は、薄膜、板又は箔であり、かつ、該反射体の周縁に囲まれる全面が反射面であり、前記反射体の少なくとも反射面を含む表面層は、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ又はＭｏからなるか、又は、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ及びＭｏから選ばれる少なくともいずれか１種を含む合金からなることを特徴とする。
本発明に係るシリカ熱反射板では、前記第３シリカ板は、前記第１シリカ板の表面と向かい合わせとなる表面又は前記第２シリカ板の表面と向かい合わせとなる表面のうち少なくとも一方の表面上に前記反射体として形成した薄膜を有し、該薄膜は、前記第３シリカ板の表面側から順に、下地膜と、前記反射面を含む表面層としての反射膜と、を有する積層膜であり、前記下地膜は、Ｔａ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｏ又はＮｉからなるか、又は、Ｔａ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｏ及びＮｉから選ばれる少なくともいずれか１種を含む合金からなり、前記反射膜は、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ又はＭｏからなるか、又は、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ及びＭｏから選ばれる少なくともいずれか１種を含む合金からなり、前記下地膜と前記反射膜とが異なる組成を有していることが好ましい。第３シリカ板に積層膜が成膜されることで、接合工程中に反射膜へ不純物が入ることを抑制することができ、反射体をシリカ板内に簡易に配置することができ、生産性に優れたシリカ熱反射板とすることができる。また、第３シリカ板の両面に積層膜が成膜されていると、シリカ熱反射板の表裏を気にすることなく使用することができる。
本発明に係るシリカ熱反射板では、前記第１シリカ板の前記キャビティ内の表面上又は前記第２シリカ板の前記キャビティ内の表面上に前記反射体として形成した薄膜を有し、該薄膜は、前記第１シリカ板の前記キャビティ内の表面側又は前記第２シリカ板の前記キャビティ内の表面側から順に、下地膜と、前記反射面を含む表面層としての反射膜と、を有する積層膜であり、前記下地膜は、Ｔａ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｏ又はＮｉからなるか、又は、Ｔａ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｏ及びＮｉから選ばれる少なくともいずれか１種を含む合金からなり、前記反射膜は、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ又はＭｏからなるか、又は、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ及びＭｏから選ばれる少なくともいずれか１種を含む合金からなり、前記下地膜と前記反射膜とが異なる組成を有していることが好ましい。前記第１シリカ板のキャビティ内の表面上又は前記第２シリカ板のキャビティ内の表面上に反射体を形成しているため、薄膜周縁からの膜の腐食及び膜の剥がれが生じにくい。
本発明に係るシリカ熱反射板では、前記第１シリカ板の前記キャビティ内の表面と前記第３シリカ板の表面とに挟まれる位置又は前記第２シリカ板の前記キャビティ内の表面と前記第３シリカ板の表面とに挟まれる位置の少なくともいずれか一方の位置に、前記反射体が配置されており、該反射体が、板又は箔であり、かつ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ又はＭｏからなるか、又は、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ及びＭｏから選ばれる少なくともいずれか１種を含む合金からなることが好ましい。キャビティ内に反射体としての板又は箔が収容された状態となっており、板又は箔の腐食が生じにくい。さらに、周縁部同士の接合部に、板又は箔に起因する剥がす方向の応力がかかりにくい。
本発明に係るシリカ熱反射板では、前記第１シリカ板及び前記第２シリカ板は、前記第３シリカ板に対して肉厚方向に圧縮応力をかけていることが好ましい。反射体を対向する第１シリカ板、第２シリカ板又は第３シリカ板に密着させることができ、反射膜とシリカ板が部分的に接触することで発生する干渉縞をより抑制することができる。また、昇降温に伴う反射膜の剥離を物理的に抑制することができ、反射板を長持ちさせることができる。
本発明に係るシリカ熱反射板では、前記第３シリカ板は、前記第１シリカ板の表面と向かい合わせとなる表面又は前記第２シリカ板の表面と向かい合わせとなる表面のうち少なくとも一方の表面上に前記反射体として形成した薄膜を有し、該薄膜は、Ｍｏ膜又はＭｏを５０質量％以上含む合金膜であることが好ましい。Ｍｏ膜又はＭｏを５０質量％以上含む合金膜であるときは、反射体として形成した薄膜が単層膜であってもよい。
本発明に係るシリカ熱反射板では、前記第１シリカ板の前記キャビティ内の表面上又は前記第２シリカ板の前記キャビティ内の表面上に前記反射体として形成した薄膜を有し、該薄膜は、Ｍｏ膜又はＭｏを５０質量％以上含む合金膜であることが好ましい。Ｍｏ膜又はＭｏを５０質量％以上含む合金膜であるときは、反射体として形成した薄膜が単層膜であってもよい。
本発明に係るシリカ熱反射板では、前記反射体の厚さは、０．０１μｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましい。反射体による輻射熱の反射効率を保持しつつ、シリカ熱反射板の熱容量を小さくすることができる。
本発明に係るシリカ熱反射板では、前記周縁部同士の接合部は、表面活性化接合部であることが好ましい。一般的な溶接手法よりも接合幅を短くすることで、より輻射熱を炉内へ反射させることができる。また、反射体である薄膜が接合プロセスによる熱的、物理的ダメージを受けにくい。また、接合部における接合強度が高められており、シリカ熱反射板はより長寿命となり、また耐食性が高まり、炉への汚染が抑制される。
本開示によれば、従来手法よりも反射面積率をより多く確保することで高反射率を有し、熱容量が小さく省エネルギー化が可能で、高反射率を有し、炉内の汚染が抑制されており、長寿命のシリカ熱反射板を提供することができる。
以降、本発明について実施形態を示して詳細に説明するが本発明はこれらの記載に限定して解釈されない。本発明の効果を奏する限り、実施形態は種々の変形をしてもよい。
［反射体が薄膜である形態］
図１、図２及び図３を参照して、本実施形態に係るシリカ熱反射板について説明する。本実施形態に係るシリカ熱反射板１００は、シリカ板１と、シリカ板１の内部に配置されてシリカ板１によって外周囲が完全に覆われてなり、かつ、シリカ板１の一方の表面に入射した赤外線を反射する反射体５とを有する。図２においては、上から下に向かう方向が赤外線の入射方向である。シリカ板１は、第１シリカ板１ａと第２シリカ板１ｂとが対向して配置されて周縁部同士が周縁に沿って環状に連続して接合された合わせ板の構造を有し、合わせ板の構造は、第１シリカ板１ａ及び第２シリカ板１ｂの対向し合う面の間に設けられ、かつ、第１シリカ板１ａ側に周縁部同士の接合部２によって密閉されているキャビティ１２と、キャビティ１２内に収容された第３シリカ板９と、を有し、反射体５は、薄膜であり、反射体５の少なくとも反射面を含む表面層は、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ又はＭｏからなるか、又は、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ及びＭｏから選ばれる少なくともいずれか１種を含む合金からなる。図２では、反射体５が積層膜である形態が示されており、下地膜３の上に反射面を含む表面層としての反射膜４が形成されている。
図１、図２及び図３を参照して、本実施形態に係るシリカ熱反射板について説明する。本実施形態に係るシリカ熱反射板１００は、シリカ板１と、シリカ板１の内部に配置されてシリカ板１によって外周囲が完全に覆われてなり、かつ、シリカ板１の一方の表面に入射した赤外線を反射する反射体５とを有する。図２においては、上から下に向かう方向が赤外線の入射方向である。シリカ板１は、第１シリカ板１ａと第２シリカ板１ｂとが対向して配置されて周縁部同士が周縁に沿って環状に連続して接合された合わせ板の構造を有し、合わせ板の構造は、第１シリカ板１ａ及び第２シリカ板１ｂの対向し合う面の間に設けられ、かつ、第１シリカ板１ａ側に周縁部同士の接合部２によって密閉されているキャビティ１２と、キャビティ１２内に収容された第３シリカ板９と、を有し、反射体５は、薄膜であり、反射体５の少なくとも反射面を含む表面層は、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ又はＭｏからなるか、又は、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ及びＭｏから選ばれる少なくともいずれか１種を含む合金からなる。図２では、反射体５が積層膜である形態が示されており、下地膜３の上に反射面を含む表面層としての反射膜４が形成されている。
図２及び図３において、第１シリカ板１ａと第２シリカ板１ｂとは、周縁部同士の接合部２によって、合わせ板の構造を形成している。周縁部同士の接合部２は、図１に示すように、シリカ板１の周縁に沿って環状に連続している。図１では、周縁部同士の接合部２は、第２シリカ板１ｂを透視して第１シリカ板１ａと第２シリカ板１ｂとの境界部としてみることができ、グレーの領域として図示した。合わせ板の構造とすることで、シリカ板１を薄くできるので、熱容量を小さくすることができる。
反射体５を正面に見たシリカ板１の形状は、例えば、円形、楕円形、長方形又は正方形であり、円形が好ましい。円形の直径は、例えば、５～５０ｃｍである。周縁部同士の接合部２の環状形状の幅は、例えば０．５～２０ｍｍである。シリカ板１の肉厚は０．１～２０ｍｍであることが好ましく、０．２～１０ｍｍであることがより好ましい。第１シリカ板１ａの肉厚は０．０５～１０ｍｍであることが好ましく、０．５～１．５ｍｍであることがより好ましい。第２シリカ板１ｂの肉厚は０．０５～１０ｍｍであることが好ましく、０．５～１．５ｍｍであることがより好ましい。
シリカ板１は、結晶性シリカ板又は非晶質シリカ板である形態を包含する。シリカ板１の不純物濃度は、１００ｐｐｍ以下、好ましくは９０ｐｐｍ以下である。
キャビティ１２は、第１シリカ板１ａ側に設けられた形態、第１シリカ板１ａ側及び第２シリカ板１ｂ側の両側に設けられた形態及び第２シリカ板１ｂ側に設けられた形態がある。図２及び図３ではキャビティ１２が、第１シリカ板１ａ側に設けられた形態を示している。この形態では、第１シリカ板１ａの一方の表面に凹部が設けられており、第２シリカ板１ｂは凹部がない平板であり、第１シリカ板１ａ及び第２シリカ板１ｂの合わせ板の構造とすることで、キャビティ１２は、第１シリカ板１ａ側のみに設けられる。その結果、キャビティ１２は、第１シリカ板１ａ及び第２シリカ板１ｂの対向し合う面の間に設けられ、かつ、第１シリカ板１ａ側に周縁部同士の接合部２によって密閉されている。図４～図１１に示した形態についても、キャビティ１２は、第１シリカ板１ａ側のみに設けられている。
図１２及び図１３では、キャビティ１２が、第１シリカ板１ａ側及び第２シリカ板１ｂ側の両側にわたって設けられた形態を示している。この形態では、第１シリカ板１ａの一方の表面に凹部が設けられており、第２シリカ板１ｂの一方の表面に凹部が設けられており、凹部同士が合わさるように、第１シリカ板１ａ及び第２シリカ板１ｂの合わせ板の構造とする。その結果、キャビティ１２は、第１シリカ板１ａ側及び第２シリカ板１ｂ側の両方に設けられる。図１４～図１７に示した形態についても、キャビティ１２は、第１シリカ板１ａ側及び第２シリカ板１ｂ側の両方に設けられる。
キャビティ１２が、第２シリカ板１ｂ側に設けられた形態は図示していないが、例えば、図４～図７に示す形態において、第１シリカ板１ａ側に設けたキャビティ１２の代わりに、第２シリカ板１ｂ側にキャビティ１２を設け、反射体５として積層膜が成膜された第３ガラス板３を図４～図７に示す形態と同じ向きでキャビティ１２内に収容した形態が例示される。この形態では、第１シリカ板１ａは凹部がない平板であり、第２シリカ板１ｂの一方の表面に凹部が設けられており、第１シリカ板１ａ及び第２シリカ板１ｂの合わせ板の構造とすることで、キャビティ１２は、第２シリカ板１ｂ側のみに設けられる。その結果、キャビティ１２は、第１シリカ板１ａ及び第２シリカ板１ｂの対向し合う面の間に設けられ、かつ、第２シリカ板１ｂ側に周縁部同士の接合部２によって密閉されている。
キャビティ１２の高さ（図２及び図３では、上下方向の長さ）は、０．１μｍ～５ｍｍであることが好ましく、０．１μｍ～１ｍｍであることがより好ましい。キャビティ１２は、第１シリカ板１ａ側にのみ凹部を設ける形態、第１シリカ板１ａ側及び第２シリカ板１ｂ側の両方に凹部を設ける形態及び第２シリカ板１ｂ側にのみ凹部を設ける形態の３態様がある。いずれの形態でも、凹部によって、第１シリカ板１ａの周縁部及び／又は第２シリカ板１ｂの周縁部に土手部１１が形成される。図２～図１１、図１８、図１９の形態では、第１シリカ板１ａに形成された土手部１１の天面は、向い合せに配置される第２シリカ板１ｂの平板部分と接合され、周縁部同士の接合部２が形成される。図１２～図１７、図２０、図２１の形態では、第１シリカ板１ａと第２シリカ板１ｂの土手部１１の天面同士が接合され、周縁部同士の接合部２が形成される。また、第２シリカ板１ｂに形成された土手部１１の天面は、向い合せに配置される第１シリカ板１ａの平板部分と接合され、周縁部同士の接合部２が形成されてもよい。凹部は、例えばエッチング法などによって形成することができる。
本実施形態に係るシリカ熱反射板１００では、図２及び図３に示すように、第１シリカ板１ａは、周縁部に設けられた土手部１１と土手部１１で取り囲まれてキャビティ１２を構成する凹部とを有し、第２シリカ板１ｂは、平板状であることが好ましい。第１シリカ板１ａのみに凹部を設けることで、シリカ板内にキャビティ１２を簡易な構造で設けることができる。このような形態を有するシリカ熱反射板は、図２及び図３の他、図４～図１１に例示されたシリカ熱反射板１０１～１０４がある。
本実施形態に係るシリカ熱反射板１００では、図２及び図３に示すように、第３シリカ板９は、キャビティ１２内に収容される。反射体５が密閉空間であるキャビティ１２内にあるため、炉内の汚染がさらに抑制され、また、炉からの反応ガスの影響を受けにくくすることができる。さらに、周縁部同士の接合部２に、反射体５に起因する剥がす方向の応力がかかりにくい。
反射体５を正面に見た第３シリカ板９の形状は、例えば、円形、楕円形、長方形又は正方形であり、円形が好ましい。円形の直径は、例えば、４～４９ｃｍである。第３シリカ板９の輪郭の形状は、キャビティ１２と合同又は相似の形状であることが好ましい。第３シリカ板９の肉厚は０．０１～５ｍｍであることが好ましく、０．１～１．５ｍｍであることがより好ましい。第３シリカ板９は、表裏面が平行関係にある平板であることが好ましい。
第３シリカ板９は、結晶性シリカ板又は非晶質シリカ板である形態を包含する。第３シリカ板９の不純物濃度は、１００ｐｐｍ以下、好ましくは９０ｐｐｍ以下である。
（第３シリカ板に反射体としての薄膜が形成されている形態）
図２及び図３、又は、図１２及び図１３に示すように、第３シリカ板９は、第２シリカ板１ｂの表面と向かい合わせとなる表面上に反射体５として形成した薄膜を有し、薄膜は、第３シリカ板９の表面側から順に、下地膜３と、反射面を含む表面層としての反射膜４と、を有する積層膜であり、下地膜３は、Ｔａ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｏ又はＮｉからなるか、又は、Ｔａ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｏ及びＮｉから選ばれる少なくともいずれか１種を含む合金からなり、反射膜４は、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ又はＭｏからなるか、又は、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ及びＭｏから選ばれる少なくともいずれか１種を含む合金からなり、前記下地膜と前記反射膜とが異なる組成を有していることが好ましい。なお、第２シリカ板１ｂの表面とは、合わせ板の構造の合わせ面側の表面である。図２及び図３では、キャビティ１２を第１シリカ板１ａ側のみに設けた形態を図示し、図１２及び図１３では、キャビティ１２を第１シリカ板１ａ側及び第２シリカ板１ｂ側の両方に設けた形態を図示したが、キャビティ１２を第２シリカ板１ｂ側のみに設けた形態としてもよい（不図示。）
図２及び図３、又は、図１２及び図１３に示すように、第３シリカ板９は、第２シリカ板１ｂの表面と向かい合わせとなる表面上に反射体５として形成した薄膜を有し、薄膜は、第３シリカ板９の表面側から順に、下地膜３と、反射面を含む表面層としての反射膜４と、を有する積層膜であり、下地膜３は、Ｔａ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｏ又はＮｉからなるか、又は、Ｔａ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｏ及びＮｉから選ばれる少なくともいずれか１種を含む合金からなり、反射膜４は、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ又はＭｏからなるか、又は、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ及びＭｏから選ばれる少なくともいずれか１種を含む合金からなり、前記下地膜と前記反射膜とが異なる組成を有していることが好ましい。なお、第２シリカ板１ｂの表面とは、合わせ板の構造の合わせ面側の表面である。図２及び図３では、キャビティ１２を第１シリカ板１ａ側のみに設けた形態を図示し、図１２及び図１３では、キャビティ１２を第１シリカ板１ａ側及び第２シリカ板１ｂ側の両方に設けた形態を図示したが、キャビティ１２を第２シリカ板１ｂ側のみに設けた形態としてもよい（不図示。）
図２及び図３では、第３シリカ板９が第２シリカ板１ｂの表面と向かい合わせとなる表面上に反射体５として形成した薄膜を有する形態を示したが、図４及び図５に示すように、第３シリカ板９が第１シリカ板１ａの表面と向かい合わせとなる表面上に反射体５として形成した薄膜を有する形態であってもよい。なお、第１シリカ板１ａの表面とは、合わせ板の構造の合わせ面側の表面である。第３シリカ板９に積層膜が成膜されることで、反射体５をシリカ板１内に簡易に配置することができ、生産性に優れたシリカ熱反射板とすることができる。図４及び図５では、キャビティ１２を第１シリカ板１ａ側のみに設けた形態を図示したが、キャビティ１２を第１シリカ板１ａ側及び第２シリカ板１ｂ側の両方に設けた形態、又は、キャビティ１２を第２シリカ板１ｂ側のみに設けた形態としてもよい（いずれも不図示。）
また、図６及び図７、又は、図１４及び図１５に示すように、第３シリカ板９が第１シリカ板１ａの表面と向かい合わせとなる表面上及び第２シリカ板１ｂの表面と向かい合わせとなる表面上の両方に反射体５として形成した薄膜を有する形態であってもよい。第３シリカ板９の両面に積層膜が成膜されていると、シリカ熱反射板の表裏を気にすることなく使用することができる。図６及び図７では、キャビティ１２を第１シリカ板１ａ側のみに設けた形態を図示し、図１４及び図１５では、キャビティ１２を第１シリカ板１ａ側及び第２シリカ板１ｂ側の両方に設けた形態を図示したが、キャビティ１２を第２シリカ板１ｂ側のみに設けた形態としてもよい（不図示。）
反射体５が薄膜であり、薄膜が積層膜である場合は、反射体５の少なくとも反射面を含む表面層は、反射膜４に対応する。積層膜である反射体５は、第３シリカ板９の少なくとも一方の表面に形成されている。積層膜である反射体５は、第３シリカ板９の表裏面の一方の面の表面積に対して５０～１００％の面積で形成されていることが好ましく、８０～１００％の面積で形成されていることがより好ましい。反射体５の膜厚は、１０～１５００ｎｍであることが好ましく、２０～４００ｎｍであることがより好ましい。
下地膜３は、Ｔａ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｏ又はＮｉからなるか、又は、Ｔａ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｏ及びＮｉから選ばれる少なくともいずれか１種を含む合金からなることが好ましい。このような金属又は合金は、融点が高く、かつ、シリカ板との密着性に優れている。下地膜３は、例えば、スパッタ膜、塗布膜、ＣＶＤ、蒸着等で得られる薄膜であることが好ましい。Ｔａ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｏ及びＮｉから選ばれる少なくともいずれか１種を含む合金としては、これらの元素のいずれか一種を最多質量にて含む合金であることが好ましく、より好ましくはＴａ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｏ又はＮｉを５０質量％以上含有する合金、さらに好ましくは６０質量％以上含有する合金、最も好ましくは７０質量％以上含有する合金であり、例えば、Ｔａ‐Ｍｏ系合金、Ｔａ‐Ｃｒ系合金又はＣｒ‐Ｃｏ系合金である。下地膜３の膜厚は、５～５００ｎｍであることが好ましく、１０～１００ｎｍであることがより好ましい。下地膜３は反射膜４の密着性を向上させる。
反射膜４は下地膜３の表面に堆積していることが好ましい。反射膜４は、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ又はＭｏからなるか、又は、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ及びＭｏから選ばれる少なくともいずれか１種を含む合金からなることが好ましい。このような金属又は合金は、融点が高く、かつ、赤外線の反射率が高い。また下地膜３との反応性が少ない。反射膜４は、例えば、スパッタ膜、塗布膜、ＣＶＤ、蒸着等で得られる薄膜であることが好ましい。Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ及びＭｏから選ばれる少なくともいずれか１種を含む合金としては、これらの元素のいずれか一種を最多質量にて含む合金であることが好ましく、より好ましくはＩｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ又はＭｏを５０質量％以上含有する合金、さらに好ましくは６０質量％以上含有する合金、最も好ましくは７０質量％以上含有する合金であり、例えば、Ｉｒ‐Ｐｔ系合金、Ｉｒ‐Ｒｈ系合金又はＰｔ‐Ｒｕ系合金である。反射膜４の膜厚は、５～１０００ｎｍであることが好ましく、１０～３００ｎｍであることがより好ましい。
積層膜としたときの下地膜３と反射膜４の好適な組み合わせとしては、下地膜３／反射膜４は、Ｔａ膜／Ｉｒ膜、Ｍｏ膜／Ｉｒ膜などである。積層膜の膜厚は、１０～１５００ｎｍであることが好ましく、２０～４００ｎｍであることがより好ましい。
（第１シリカ板又は第２シリカ板に反射体としての薄膜が形成されている形態）
本実施形態に係るシリカ熱反射板１０４，１０７では、図１０及び図１１、又は、図１６及び図１７に示すように、第１シリカ板１ａのキャビティ１２内の表面上に反射体５として形成した薄膜を有し、薄膜は、第１シリカ板１ａのキャビティ１２内の表面側から順に、下地膜３と、反射面を含む表面層としての反射膜４と、を有する積層膜であり、下地膜３は、Ｔａ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｏ又はＮｉからなるか、又は、Ｔａ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｏ及びＮｉから選ばれる少なくともいずれか１種を含む合金からなり、反射膜４は、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ又はＭｏからなるか、又は、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ及びＭｏから選ばれる少なくともいずれか１種を含む合金からなり、前記下地膜と前記反射膜とが異なる組成を有していることが好ましい。第１シリカ板のキャビティ内の表面上に反射体を形成しているため、薄膜周縁からの膜の腐食及び膜の剥がれが生じにくい。
本実施形態に係るシリカ熱反射板１０４，１０７では、図１０及び図１１、又は、図１６及び図１７に示すように、第１シリカ板１ａのキャビティ１２内の表面上に反射体５として形成した薄膜を有し、薄膜は、第１シリカ板１ａのキャビティ１２内の表面側から順に、下地膜３と、反射面を含む表面層としての反射膜４と、を有する積層膜であり、下地膜３は、Ｔａ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｏ又はＮｉからなるか、又は、Ｔａ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｏ及びＮｉから選ばれる少なくともいずれか１種を含む合金からなり、反射膜４は、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ又はＭｏからなるか、又は、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ及びＭｏから選ばれる少なくともいずれか１種を含む合金からなり、前記下地膜と前記反射膜とが異なる組成を有していることが好ましい。第１シリカ板のキャビティ内の表面上に反射体を形成しているため、薄膜周縁からの膜の腐食及び膜の剥がれが生じにくい。
図１０及び図１１では、第１シリカ板１ａが凹部を有し、第２シリカ板１ｂが平板であり、キャビティ１２が、第１シリカ板１ａ側のみに形成されている形態を示した。また、図１６及び図１７では、第１シリカ板１ａ及び第２シリカ板１ｂが凹部を有し、キャビティ１２が、第１シリカ板１ａ側と第２シリカ板１ｂ側の両側にわたって形成されている形態を示した。
図１０及び図１１、又は、図１６及び図１７では、第１シリカ板１ａのキャビティ１２内の表面上に反射体５として薄膜を形成した形態を示したが、図８及び図９に示すように、キャビティ１２内の第２シリカ板１ｂの表面上に反射体５として薄膜を形成してもよい。この形態では、平板状の第２シリカ板１ｂの表面上に反射体を形成しているため、薄膜の形成が容易であり、生産性に優れる。
本実施形態では、反射体５としての薄膜は、キャビティ１２内の第１シリカ板１ａの表面上及び第２シリカ板１ｂの表面上の両方に形成すべきではない。両方に反射体５としての薄膜を形成すると、シリカ熱反射板の表面及び裏面の両方ともに下地膜３側が外側に配置されるため、反射率を高めることが難しい場合がある。
第１シリカ板又は第２シリカ板に反射体としての薄膜が形成されている形態において、反射体５としての薄膜については、第３シリカ板に反射体としての薄膜が形成されている形態の反射体と同様である。
［反射体としての板が中板と共にキャビティに配置されている形態］
本実施形態に係るシリカ熱反射板１０８では、図１８及び図１９に示すように、キャビティ１２内の、第１シリカ板１ａの表面と第３シリカ板９の表面とに挟まれる位置及び第２シリカ板１ｂの表面と第３シリカ板９の表面とに挟まれる位置の両方に、反射体８がそれぞれ配置されており、反射体８が、板であり、かつ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ又はＭｏからなるか、又は、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ及びＭｏから選ばれる少なくともいずれか１種を含む合金からなることが好ましい。なお、第１シリカ板１ａの表面とは、合わせ板の構造の合わせ面側の表面である。第２シリカ板１ｂの表面とは、合わせ板の構造の合わせ面側の表面である。キャビティ１２内に反射体８としての板が収容された状態となっており、板の腐食が生じにくい。さらに、周縁部同士の接合部２に、板に起因する剥がす方向の応力がかかりにくい。
本実施形態に係るシリカ熱反射板１０８では、図１８及び図１９に示すように、キャビティ１２内の、第１シリカ板１ａの表面と第３シリカ板９の表面とに挟まれる位置及び第２シリカ板１ｂの表面と第３シリカ板９の表面とに挟まれる位置の両方に、反射体８がそれぞれ配置されており、反射体８が、板であり、かつ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ又はＭｏからなるか、又は、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ及びＭｏから選ばれる少なくともいずれか１種を含む合金からなることが好ましい。なお、第１シリカ板１ａの表面とは、合わせ板の構造の合わせ面側の表面である。第２シリカ板１ｂの表面とは、合わせ板の構造の合わせ面側の表面である。キャビティ１２内に反射体８としての板が収容された状態となっており、板の腐食が生じにくい。さらに、周縁部同士の接合部２に、板に起因する剥がす方向の応力がかかりにくい。
図１８及び図１９では、反射体８が、キャビティ１２内の、第１シリカ板１ａの表面と第３シリカ板９の表面とに挟まれる位置及び第２シリカ板１ｂの表面と第３シリカ板９の表面とに挟まれる位置の両方にそれぞれ配置された形態を示したが、キャビティ１２内の、第１シリカ板１ａの表面と第３シリカ板９の表面とに挟まれる位置だけに配置された形態又は第２シリカ板１ｂの表面と第３シリカ板９の表面とに挟まれる位置だけに配置された形態であってもよい。
図１８及び図１９では、キャビティ１２を第１シリカ板１ａ側のみに設けた形態を図示したが、図２０及び図２１に示すように、キャビティ１２を第１シリカ板１ａ側及び第２シリカ板１ｂ側の両方に設けた形態であってもよい。さらに、キャビティ１２を第２シリカ板１ｂ側のみに設けた形態としてもよい（不図示。）
板である反射体８は、凹部の底面の全面積に対して５０～１００％の面積で形成されていることが好ましく、８０～１００％の面積で形成されていることがより好ましい。
［反射体としての箔が中板と共にキャビティに配置されている形態］
反射体としての板が中板と共にキャビティに配置されている形態において、板の代わりに箔を配置してもよい。箔は、複数の破片を重ねて反射面積を確保してもよい。
反射体としての板が中板と共にキャビティに配置されている形態において、板の代わりに箔を配置してもよい。箔は、複数の破片を重ねて反射面積を確保してもよい。
反射体が薄膜、板又は箔のいずれの形態においても、本実施形態に係るシリカ熱反射板１００～１０９では、第１シリカ板及び第２シリカ板は、第３シリカ板に対して肉厚方向に圧縮応力をかけていることが好ましい。反射体の表面を、対向する第１シリカ板、第２シリカ板又は第３シリカ板に密着させることができ、反射膜とシリカ板が部分的に接触することで発生する干渉縞をより抑制することができる。また、昇降温に伴う反射膜の剥離を物理的に抑制することができ、反射板を長持ちさせることができる。圧縮応力は、例えば、第３シリカ板の厚さをキャビティの厚さよりも厚くすることで、発生させることができる。キャビティの厚さに対して、第３シリカ板の厚さを１００％超１０１％以下とすることが好ましく、１００％超１００．０２％以下とすることがより好ましい。なお、本実施形態では、上記の圧縮応力がかかっていない形態も包含する。このような形態としては、例えば、キャビティの高さ（キャビティの底面から天面までの距離、例えば図２で説明すると上下方向の長さ）から第３シリカ板の厚さと反射体の厚さの合計厚さを差し引いた値、すなわちキャビティ内の高さ方向の隙間がある形態である。この隙間は２００μｍ以下であることが好ましく、１００μｍ以下であることがより好ましい。キャビティ内の高さ方向の隙間が２００μｍを超えると、大気圧によるシリカ板の変形が大きくなり、その結果、接合部付近に掛かる応力が大きくなり、結合部の割れが生じるおそれがある。
［反射体として形成した薄膜がＭｏ膜又はＭｏを含む合金膜である形態１］
本実施形態に係るシリカ熱反射板では、前記第３シリカ板は、前記第１シリカ板の表面と向かい合わせとなる表面又は前記第２シリカ板の表面と向かい合わせとなる表面のうち少なくとも一方の表面上に前記反射体として形成した薄膜を有し、該薄膜は、Ｍｏ膜又はＭｏを５０質量％以上含む合金膜であることが好ましい。Ｍｏ膜又はＭｏを５０質量％以上含む合金膜であるときは、反射体として形成した薄膜が単層膜であってもよい。本実施形態に係るシリカ熱反射板は、図２、図４、図６、図１２又は図１４において、積層膜である反射体５をＭｏ膜又はＭｏを５０質量％以上含む合金膜に置換した構造を有する。なお、本実施形態に係るシリカ熱反射板の赤外線の入射方向は、上から下に向かう方向又は下から上に向かう方向のいずれでもよい。
本実施形態に係るシリカ熱反射板では、前記第３シリカ板は、前記第１シリカ板の表面と向かい合わせとなる表面又は前記第２シリカ板の表面と向かい合わせとなる表面のうち少なくとも一方の表面上に前記反射体として形成した薄膜を有し、該薄膜は、Ｍｏ膜又はＭｏを５０質量％以上含む合金膜であることが好ましい。Ｍｏ膜又はＭｏを５０質量％以上含む合金膜であるときは、反射体として形成した薄膜が単層膜であってもよい。本実施形態に係るシリカ熱反射板は、図２、図４、図６、図１２又は図１４において、積層膜である反射体５をＭｏ膜又はＭｏを５０質量％以上含む合金膜に置換した構造を有する。なお、本実施形態に係るシリカ熱反射板の赤外線の入射方向は、上から下に向かう方向又は下から上に向かう方向のいずれでもよい。
［反射体として形成した薄膜がＭｏ膜又はＭｏを含む合金膜である形態２］
本実施形態に係るシリカ熱反射板では、前記第１シリカ板の前記キャビティ内の表面上又は前記第２シリカ板の前記キャビティ内の表面上に前記反射体として形成した薄膜を有し、該薄膜は、Ｍｏ膜又はＭｏを５０質量％以上含む合金膜であることが好ましい。Ｍｏ膜又はＭｏを５０質量％以上含む合金膜であるときは、反射体として形成した薄膜が単層膜であってもよい。本実施形態に係るシリカ熱反射板は、図８、図１０又は図１６において、積層膜である反射体５をＭｏ膜又はＭｏを５０質量％以上含む合金膜に置換した構造を有する。なお、本実施形態に係るシリカ熱反射板の赤外線の入射方向は、上から下に向かう方向又は下から上に向かう方向のいずれでもよい。
本実施形態に係るシリカ熱反射板では、前記第１シリカ板の前記キャビティ内の表面上又は前記第２シリカ板の前記キャビティ内の表面上に前記反射体として形成した薄膜を有し、該薄膜は、Ｍｏ膜又はＭｏを５０質量％以上含む合金膜であることが好ましい。Ｍｏ膜又はＭｏを５０質量％以上含む合金膜であるときは、反射体として形成した薄膜が単層膜であってもよい。本実施形態に係るシリカ熱反射板は、図８、図１０又は図１６において、積層膜である反射体５をＭｏ膜又はＭｏを５０質量％以上含む合金膜に置換した構造を有する。なお、本実施形態に係るシリカ熱反射板の赤外線の入射方向は、上から下に向かう方向又は下から上に向かう方向のいずれでもよい。
本実施形態に係るシリカ熱反射板１００～１０９では、反射体の厚さは、０．０１μｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましく、０．０２μｍ以上２ｍｍ以下であることがより好ましい。反射体による高い反射効率を保持しつつ、シリカ熱反射板１００～１０９の熱容量を小さくすることができる。反射体の厚さが０．０１μｍ未満であると反射効率の保持が難しくなり、５ｍｍを超えると反射体の熱量が大きくなりすぎる場合がある。そして、反射体が薄膜である場合、積層膜の膜厚は１０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下であることが好ましく、２０ｎｍ以上４００ｎｍ以下であることがより好ましい。反射体が板である場合、板厚は０．５ｍｍ以上５．０ｍｍ以下であることが好ましく、０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であることがより好ましい。反射体が箔である場合、箔の厚さは３μｍ以上２．０ｍｍ以下であることが好ましく、８μｍ以上１．０ｍｍ以下であることがより好ましい。
本実施形態に係るシリカ熱反射板１００～１０９では、周縁部同士の接合部２は、表面活性化接合部であることが好ましい。比較的低温での接合が可能な為、反射膜に熱的、物理的ダメージが無く接合することが可能であり、また、内部を真空に保ったまま接合することで接合部における接合強度が高められており、シリカ熱反射板１００～１０９はより長寿命となり、また耐食性が高まり、炉内の汚染が抑制される。表面活性化接合部とは、接合し合う部位の少なくとも一方を表面活性化状態とした後、接合部位同士を、押圧をかけて合わせることにより原子レベルで表面組織を一体化して接合した部位をいう。接合し合う部位の両方を表面活性化状態とした後、接合部位同士を、押圧をかけて合わせることがより好ましい。シリカ板同士の接合では、シリコン皮膜を製膜した後、表面活性化状態とし、その後、接合部位同士を、押圧をかけて合わせることとしてもよい。表面活性化接合部には、常温活性化接合部とプラズマ活性化接合部とがある。常温活性化接合部には、例えば、高速原子ビームを用いて表面活性化して接合した接合部、Ｓｉ等の活性金属を用いてナノ密着層を形成して表面活性化して接合した接合部、イオンビームを用いて表面活性化して接合した接合部がある。プラズマ活性化接合部には、例えば、酸素プラズマを用いて表面活性化して接合した接合部、窒素プラズマを用いて表面活性化して接合した接合部がある。周縁部同士の接合部２を表面活性化接合部とすることで、接合部におけるリークを低減でき、例えば、キャビティ内を真空に保つことで高温時の内圧上昇によるシリカ板の破損を防ぐことができる。表面活性化接合部を形成する方法については、例えば、特許文献４～６を参照できる。
本実施形態に係るシリカ熱反射板１００～１０９では、キャビティ１２内の圧力は、大気圧未満の減圧となっていることが好ましい。キャビティ１２内の圧力は、１０－２Ｐａ以下であることがより好ましい。熱処理時にキャビティ１２の内圧が高まることを抑制することができ、炉内の汚染をより抑制することができる。また、高温時の反射膜の劣化を抑制できる。
図２、図１０、図１２及び図１６においては、赤外線の入射方向は上から下に向かう方向である。図４及び図８においては、赤外線の入射方向は下から上に向かう方向である。図６、図１４、図１８及び図２０においては、赤外線の入射方向は上から下に向かう方向又は下から上に向かう方向のいずれでもよい。
以下、実施例を示しながら本発明についてさらに詳細に説明するが、本発明は実施例に限定して解釈されない。
（実施例１）
図１０に示したシリカ熱反射板を作製する。まず、外周３００ｍｍ、厚み１．２ｍｍのシリカ板２枚を準備し、それぞれ第１シリカ板、第２シリカ板とした。また、外周２８４．５ｍｍ、厚み０．３ｍｍのシリカ板を1枚準備し、第３シリカ板とした。次に、第１シリカ板の外周から幅７．７５ｍｍを第２シリカ板との接合部として残し、それ以外の箇所についてはエッチングを行い、深さ１μｍのキャビティのための凹部を設けた。次に、第１シリカ板の凹部の底面に下地膜としてＴａをスパッタリング法によって５０ｎｍ成膜し、下地膜の上に反射膜としてＩｒをスパッタリング法によって１５０ｎｍ成膜し、反射体を形成した。次に、紫外可視分光光度計（(株)島津製作所製 型式：ＵＶ－３１００ＰＣ）を用いて反射体の反射率を測定した。測定した結果を図２２に示す。測定は、反射体の表面に測定のための光を直接当てて行った。また、（数１）を用いて１０００℃における物質が放射する黒体放射の波長と放射量の関係を算出した。算出結果を図２３に示す。
但し、ｈはプランク定数（６．６２６０７０１５×１０－３４Ｊ・ｓ）、ｋＢはボルツマン定数（１．３８０６４９×１０－２３Ｊ／Ｋ）、ｃは光速度（２９９７９２４５８ｍ／ｓ）、λは波長（ｎｍ）である。図２３の結果、１０００℃において輻射熱を反射することが必要であり、波長が２０００ｎｍ～２６００ｎｍで放射量が多いことが確認できる。また、図２２の結果、１０００℃のときに本実施例における反射体では２０００ｎｍ以上の波長において９０％以上の反射率を有することが確認できた。次に、反射体を形成した第１シリカ板の凹部に第３シリカ板を設置し、第３シリカ板を第１シリカ板の凹部に設置した状態を保ちながら第１シリカ板と平板状の第２シリカ板を接合するために、真空度１０－２Ｐａ以下の真空中で、高速原子ビームを第１シリカ板の接合部に照射して表面活性化し、第１シリカ板に第２シリカ板を押し付けることでシリカ熱反射板を作製した。
図１０に示したシリカ熱反射板を作製する。まず、外周３００ｍｍ、厚み１．２ｍｍのシリカ板２枚を準備し、それぞれ第１シリカ板、第２シリカ板とした。また、外周２８４．５ｍｍ、厚み０．３ｍｍのシリカ板を1枚準備し、第３シリカ板とした。次に、第１シリカ板の外周から幅７．７５ｍｍを第２シリカ板との接合部として残し、それ以外の箇所についてはエッチングを行い、深さ１μｍのキャビティのための凹部を設けた。次に、第１シリカ板の凹部の底面に下地膜としてＴａをスパッタリング法によって５０ｎｍ成膜し、下地膜の上に反射膜としてＩｒをスパッタリング法によって１５０ｎｍ成膜し、反射体を形成した。次に、紫外可視分光光度計（(株)島津製作所製 型式：ＵＶ－３１００ＰＣ）を用いて反射体の反射率を測定した。測定した結果を図２２に示す。測定は、反射体の表面に測定のための光を直接当てて行った。また、（数１）を用いて１０００℃における物質が放射する黒体放射の波長と放射量の関係を算出した。算出結果を図２３に示す。
（実施例２）
図１０に示したシリカ熱反射板の変形例として、第１シリカ板１ａの凹部の底面に下地膜３を成膜せずに、直接、Ｍｏ膜を成膜したシリカ熱反射板を作製する。まず、外周３００ｍｍ、厚み１．２ｍｍのシリカ板２枚を準備し、それぞれ第１シリカ板、第２シリカ板とした。また、外周２８４．５ｍｍ、厚み０．３ｍｍのシリカ板を1枚準備し、第３シリカ板とした。次に、第１シリカ板の外周から幅７．７５ｍｍを第２シリカ板との接合部として残し、それ以外の箇所についてはエッチングを行い、深さ１μｍのキャビティのための凹部を設けた。次に、第１シリカ板の凹部の底面にＭｏをスパッタリング法によって２００ｎｍ成膜し、反射体を形成した。次に、紫外可視分光光度計（(株)島津製作所製 型式：ＵＶ－３１００ＰＣ）を用いて反射体の反射率を測定した。測定した結果を図２４に示す。測定は、反射体の表面に測定のための光を直接当てて行った。また、図２４の結果、１０００℃のときに本実施例における反射体では２０００ｎｍ以上の波長において８０％以上の反射率を有することが確認できた。次に、反射体を形成した第１シリカ板の凹部に第３シリカ板を設置し、第３シリカ板を第１シリカ板の凹部に設置した状態を保ちながら第１シリカ板と平板状の第２シリカ板を接合するために、真空度１０－２Ｐａ以下の真空中で、高速原子ビームを第１シリカ板の接合部に照射して表面活性化し、第１シリカ板に第２シリカ板を押し付けることでシリカ熱反射板を作製した。
図１０に示したシリカ熱反射板の変形例として、第１シリカ板１ａの凹部の底面に下地膜３を成膜せずに、直接、Ｍｏ膜を成膜したシリカ熱反射板を作製する。まず、外周３００ｍｍ、厚み１．２ｍｍのシリカ板２枚を準備し、それぞれ第１シリカ板、第２シリカ板とした。また、外周２８４．５ｍｍ、厚み０．３ｍｍのシリカ板を1枚準備し、第３シリカ板とした。次に、第１シリカ板の外周から幅７．７５ｍｍを第２シリカ板との接合部として残し、それ以外の箇所についてはエッチングを行い、深さ１μｍのキャビティのための凹部を設けた。次に、第１シリカ板の凹部の底面にＭｏをスパッタリング法によって２００ｎｍ成膜し、反射体を形成した。次に、紫外可視分光光度計（(株)島津製作所製 型式：ＵＶ－３１００ＰＣ）を用いて反射体の反射率を測定した。測定した結果を図２４に示す。測定は、反射体の表面に測定のための光を直接当てて行った。また、図２４の結果、１０００℃のときに本実施例における反射体では２０００ｎｍ以上の波長において８０％以上の反射率を有することが確認できた。次に、反射体を形成した第１シリカ板の凹部に第３シリカ板を設置し、第３シリカ板を第１シリカ板の凹部に設置した状態を保ちながら第１シリカ板と平板状の第２シリカ板を接合するために、真空度１０－２Ｐａ以下の真空中で、高速原子ビームを第１シリカ板の接合部に照射して表面活性化し、第１シリカ板に第２シリカ板を押し付けることでシリカ熱反射板を作製した。
（実施例３）
（反射体がＰｔ箔である形態）
図１８に示したシリカ熱反射板の変形例として、第２シリカ板１ｂと第３シリカ板９との間には反射体としてＰｔ箔を配置せず、第１シリカ板１ａと第３シリカ板９との間にのみＰｔ箔を配置したシリカ熱反射板を作製する。まず、外周３００ｍｍ、厚み１．２ｍｍのシリカ板２枚を準備し、それぞれ第１シリカ板、第２シリカ板とした。また、外周２８４．５ｍｍ、厚み０．３ｍｍのシリカ板を１枚準備し、第３シリカ板とした。次に、第１シリカ板の外周から幅７．７５ｍｍを第２シリカ板との接合部として残し、それ以外の箇所については切削加工を行い、深さ０．５ｍｍのキャビティのための凹部を設けた。次に、第１シリカ板の凹部の底面に、外周２８４ｍｍ、厚み１００μｍのＰｔ箔を配置し、反射体を形成した。次に、紫外可視分光光度計（(株)島津製作所製 型式：ＵＶ－３１００ＰＣ）を用いて反射体の反射率を測定した。測定した結果を図２５に示す。測定は、反射体の表面に測定のための光を直接当てて行った。また、図２５の結果、１０００℃のときに本実施例における反射体では２０００ｎｍ以上の波長において８０％以上の反射率を有することが確認できた。次に、反射体を配置した第１シリカ板の凹部に第３シリカ板を設置し、第３シリカ板を第１シリカ板の凹部に設置した状態を保ちながら第１シリカ板と平板状の第２シリカ板を接合するために、真空度１０－２Ｐａ以下の真空中で、高速原子ビームを第１シリカ板の接合部に照射して表面活性化し、第１シリカ板に第２シリカ板を押し付けることでシリカ熱反射板を作製した。
（反射体がＰｔ箔である形態）
図１８に示したシリカ熱反射板の変形例として、第２シリカ板１ｂと第３シリカ板９との間には反射体としてＰｔ箔を配置せず、第１シリカ板１ａと第３シリカ板９との間にのみＰｔ箔を配置したシリカ熱反射板を作製する。まず、外周３００ｍｍ、厚み１．２ｍｍのシリカ板２枚を準備し、それぞれ第１シリカ板、第２シリカ板とした。また、外周２８４．５ｍｍ、厚み０．３ｍｍのシリカ板を１枚準備し、第３シリカ板とした。次に、第１シリカ板の外周から幅７．７５ｍｍを第２シリカ板との接合部として残し、それ以外の箇所については切削加工を行い、深さ０．５ｍｍのキャビティのための凹部を設けた。次に、第１シリカ板の凹部の底面に、外周２８４ｍｍ、厚み１００μｍのＰｔ箔を配置し、反射体を形成した。次に、紫外可視分光光度計（(株)島津製作所製 型式：ＵＶ－３１００ＰＣ）を用いて反射体の反射率を測定した。測定した結果を図２５に示す。測定は、反射体の表面に測定のための光を直接当てて行った。また、図２５の結果、１０００℃のときに本実施例における反射体では２０００ｎｍ以上の波長において８０％以上の反射率を有することが確認できた。次に、反射体を配置した第１シリカ板の凹部に第３シリカ板を設置し、第３シリカ板を第１シリカ板の凹部に設置した状態を保ちながら第１シリカ板と平板状の第２シリカ板を接合するために、真空度１０－２Ｐａ以下の真空中で、高速原子ビームを第１シリカ板の接合部に照射して表面活性化し、第１シリカ板に第２シリカ板を押し付けることでシリカ熱反射板を作製した。
１００～１０９ シリカ熱反射板
１ シリカ板
１ａ 第１シリカ板
１ｂ 第２シリカ板
２ 周縁部同士の接合部
３ 下地膜
４ 反射膜
５ 反射体
６ 支柱部
７ 支柱部を含む接合部
８ 反射体
９ 第３シリカ板
１１ 土手部
１２ キャビティ
１ シリカ板
１ａ 第１シリカ板
１ｂ 第２シリカ板
２ 周縁部同士の接合部
３ 下地膜
４ 反射膜
５ 反射体
６ 支柱部
７ 支柱部を含む接合部
８ 反射体
９ 第３シリカ板
１１ 土手部
１２ キャビティ
Claims (9)
- シリカ板と、
該シリカ板の内部に配置されて該シリカ板によって外周囲が完全に覆われてなり、かつ、該シリカ板の一方の表面に入射した赤外線を反射する反射体と、を有するシリカ熱反射板であって、
前記シリカ板は、第１シリカ板と第２シリカ板とが対向して配置されて周縁部同士が周縁に沿って環状に連続して接合された合わせ板の構造を有し、前記第１シリカ板及び前記第２シリカ板の外側板面は全面にわたって平坦面であり、
該合わせ板の構造は、前記第１シリカ板及び前記第２シリカ板の対向し合う面の間に設けられ、かつ、前記第１シリカ板側及び前記第２シリカ板側の少なくとも一方に前記周縁部同士の接合部によって密閉されているキャビティと、該キャビティ内に収容された第３シリカ板と、を有し、
前記反射体は、薄膜、板又は箔であり、かつ、該反射体の周縁に囲まれる全面が反射面であり、
前記反射体の少なくとも反射面を含む表面層は、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ又はＭｏからなるか、又は、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ及びＭｏから選ばれる少なくともいずれか１種を含む合金からなることを特徴とするシリカ熱反射板。 - 前記第３シリカ板は、前記第１シリカ板の表面と向かい合わせとなる表面又は前記第２シリカ板の表面と向かい合わせとなる表面のうち少なくとも一方の表面上に前記反射体として形成した薄膜を有し、
該薄膜は、前記第３シリカ板の表面側から順に、下地膜と、前記反射面を含む表面層としての反射膜と、を有する積層膜であり、
前記下地膜は、Ｔａ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｏ又はＮｉからなるか、又は、Ｔａ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｏ及びＮｉから選ばれる少なくともいずれか１種を含む合金からなり、
前記反射膜は、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ又はＭｏからなるか、又は、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ及びＭｏから選ばれる少なくともいずれか１種を含む合金からなり、前記下地膜と前記反射膜とが異なる組成を有していることを特徴とする請求項１に記載のシリカ熱反射板。 - 前記第１シリカ板の前記キャビティ内の表面上又は前記第２シリカ板の前記キャビティ内の表面上に前記反射体として形成した薄膜を有し、
該薄膜は、前記第１シリカ板の前記キャビティ内の表面側又は前記第２シリカ板の前記キャビティ内の表面側から順に、下地膜と、前記反射面を含む表面層としての反射膜と、を有する積層膜であり、
前記下地膜は、Ｔａ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｏ又はＮｉからなるか、又は、Ｔａ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｏ及びＮｉから選ばれる少なくともいずれか１種を含む合金からなり、
前記反射膜は、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ又はＭｏからなるか、又は、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ及びＭｏから選ばれる少なくともいずれか１種を含む合金からなり、前記下地膜と前記反射膜とが異なる組成を有していることを特徴とする請求項１に記載のシリカ熱反射板。 - 前記第１シリカ板の前記キャビティ内の表面と前記第３シリカ板の表面とに挟まれる位置又は前記第２シリカ板の前記キャビティ内の表面と前記第３シリカ板の表面とに挟まれる位置の少なくともいずれか一方の位置に、前記反射体が配置されており、
該反射体が、板又は箔であり、かつ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ又はＭｏからなるか、又は、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ及びＭｏから選ばれる少なくともいずれか１種を含む合金からなることを特徴とする請求項１に記載のシリカ熱反射板。 - 前記第１シリカ板及び前記第２シリカ板は、前記第３シリカ板に対して肉厚方向に圧縮応力をかけていることを特徴とする請求項１～４のいずれか一つに記載のシリカ熱反射板。
- 前記第３シリカ板は、前記第１シリカ板の表面と向かい合わせとなる表面又は前記第２シリカ板の表面と向かい合わせとなる表面のうち少なくとも一方の表面上に前記反射体として形成した薄膜を有し、
該薄膜は、Ｍｏ膜又はＭｏを５０質量％以上含む合金膜であることを特徴とする請求項１に記載のシリカ熱反射板。 - 前記第１シリカ板の前記キャビティ内の表面上又は前記第２シリカ板の前記キャビティ内の表面上に前記反射体として形成した薄膜を有し、
該薄膜は、Ｍｏ膜又はＭｏを５０質量％以上含む合金膜であることを特徴とする請求項１に記載のシリカ熱反射板。 - 前記反射体の厚さは、０．０１μｍ以上５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１～７のいずれか一つに記載のシリカ熱反射板。
- 前記周縁部同士の接合部は、表面活性化接合部であることを特徴とする請求項１～８のいずれか一つに記載のシリカ熱反射板。
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