JP2004307267A

JP2004307267A - Molding apparatus of quartz glass

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Publication number: JP2004307267A
Application number: JP2003103366A
Authority: JP
Inventors: Shoji Yajima; 昭司矢島; Tetsuya Abe; 哲也阿邊
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2003-04-07
Filing date: 2003-04-07
Publication date: 2004-11-04
Anticipated expiration: 2023-04-07
Also published as: JP4465974B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a molding apparatus for a quartz glass which is capable of homogeneously molding the quartz glass having a wide surface by the heating, pressing and molding of the quartz glass. <P>SOLUTION: The molding apparatus 10 for the quartz glass is provided with a mold 15 having a hollow part 21 capable of housing the quartz glass 25, a pressing plate 23 arranged movably inside the hollow part 21, a heating means 13 for heating the quartz glass 25 housed in the hollow part 21 and a molding means 26 capable of pressing a part of the pressing plate 23 in the pressing direction and is for molding the quartz glass 25 inside the hollow part 21 into a desired shape by pressing with the pressing plate 23 while heating with the heating means 13. A plurality of the molding means 26 are provided and the respective pressing parts 26a of a plurality of the molding means 26 independently press the pressing plate 23. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

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７００ｃｍ^２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／ｃｍ^２とし、成形の最終段階では１．０〜５．０Ｋｇ／ｃｍ^２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７８ｃｍ^２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）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a quartz glass forming apparatus for forming quartz glass into a predetermined shape having a wide area by heating and pressurizing quartz glass in a mold.
[0002]
[Prior art]
[Prior art]
For an illumination optical system of a projection exposure apparatus using a light source having a wavelength longer than i-line or an optical member of a projection optical system such as a lens, a mirror, and a reticle, quartz glass is frequently used as a material. This quartz glass is synthesized by a method such as a direct method of producing transparent quartz glass by flame hydrolysis.
[0003]
In the direct method, a combustible gas (oxygen-containing gas, for example, oxygen gas) and a combustible gas (hydrogen-containing gas, for example, hydrogen gas or natural gas) are mixed and burned in a quartz glass burner, and the center of the burner is burned. A high-purity silicon compound (for example, silicon tetrachloride gas) is diluted with a carrier gas (usually oxygen gas) as a raw material gas and ejected, and the raw material gas is reacted (hydrolyzed) by burning the surrounding oxygen gas and hydrogen gas. Reaction) to generate quartz glass fine particles, and the quartz glass fine particles are deposited on a target formed of an opaque quartz glass plate which is arranged below the burner and rotates, swings and pulls down, and simultaneously the oxygen gas In addition, a quartz glass ingot is obtained by melting and vitrification by the heat of combustion of hydrogen gas.
[0004]
According to this method, since a quartz glass ingot having a relatively large diameter is easily obtained, an optical member having a desired shape and size can be manufactured by cutting a block from the ingot.
[0005]
In recent years, in order to obtain an optical member having a large area, such as a large lens or reticle, or a large liquid crystal display, a preformed quartz glass block such as an ingot is formed into a flat shape by heating and pressing. A molding method for enlarging the area is used.
[0006]
In this forming method, a large area surface is formed by pressing a quartz glass lump in a mold in a heated state with a pressing plate.
[0007]
As a method for performing such heat and pressure molding, for example, heat and pressure molding is performed to a temperature of 1700 ° C. or more in a helium gas atmosphere having an absolute pressure of 0.1 Torr or more and an atmospheric pressure or less in a graphite mold. Then, a method of rapidly cooling to 1100 to 1300 ° C is known. In addition, a method of press-molding at 1600 ° C. to 1700 ° C. using a graphite mold having a structure for relaxing stress caused by a difference in thermal expansion coefficient between quartz glass and a mold material of the mold (see Patent Document 1 below). ) Or a molding apparatus in which the graphite mold has a vertical structure of two or more divisions (see Patent Documents 2 and 3 below). Furthermore, there is also known a method in which a coating layer made of quartz powder is provided on the inner surface of a graphite mold and pressed at 1550 ° C. to 1700 ° C. (see Patent Document 4 below).
[0008]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Publication No. 4-54626.
[0009]
[Patent Document 2]
JP-A-56-129621.
[0010]
[Patent Document 3]
JP-A-57-67031.
[0011]
[Patent Document 4]
JP-A-2002-22020.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, in recent years, there has been an increasing demand for an optical member having a surface with a remarkably large area. When such an optical member is formed by heating and pressing, it is easy to obtain a uniform quartz glass member over the entire surface with a large area. The problem that is not clear became clear.
[0013]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a quartz glass forming apparatus capable of uniformly forming a wide area surface by heating and pressing the quartz glass.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
Investigating the reason why a large area could not be formed uniformly by heating and pressing of quartz glass, the pressing plate made of graphite deformed when the quartz glass was pressed at high pressure under high temperature conditions, and the large area was pressed uniformly. It became clear that this was due to the inability to pressurize.
[0015]
That is, when a large area is pressed by the pressing plate, a high pressure corresponding to the area of the pressing surface of the pressing plate is applied. However, as the area of the pressing surface is larger, the pressure is more likely to be applied to a part of the pressing plate. As a result, in the case of a large area, the pressing plate is easily deformed.
[0016]
In order to prevent such deformation, it is conceivable to increase the thickness of the pressure plate. However, since the pressure is high, the pressure plate must be formed extremely thick, which is not preferable because the height of the entire apparatus is significantly increased. .
[0017]
Therefore, the invention according to claim 1, which solves the above-described problem, includes a mold having a hollow portion capable of accommodating quartz glass, a pressing plate movably disposed inside the hollow portion, and the hollow plate. Heating means for heating the quartz glass housed in the portion, and forming means capable of pressing a part of the pressing plate in a pressing direction, while heating the quartz glass in the hollow portion by the heating means, An apparatus for forming into a predetermined shape by pressing with the pressing plate, wherein a plurality of the forming means are provided, and pressing portions of the plurality of forming means can press the pressing plate independently of each other. .
[0018]
According to a second aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect, a detecting means for detecting a position of a pressing portion of the plurality of forming means on the pressing plate and a detection value of the detecting means. And control means for controlling the position of the pressing portion.
[0019]
Further, according to a third aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect, detecting means for detecting the inclination of the pressing plate of the plurality of forming means, and the pressing based on a detection value of the detecting means. Control means for controlling the position of the part.
[0020]
According to a fourth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the second or third aspect, the control means adjusts a pressure for pressing the quartz glass by the pressing plate. .
[0021]
Further, according to a fifth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the fourth aspect, the plurality of forming means comprises a fluid pressure cylinder having a cylinder rod for pressing a part of the pressure plate, and the control means Is characterized by adjusting a fluid pressure supplied to the fluid pressure cylinder.
[0022]
According to a sixth aspect of the present invention, in addition to the configuration according to any one of the first to fifth aspects, a plurality of the pressure plates having different sizes and a size corresponding to each of the plurality of the pressure plates are provided. A plurality of the molds, and by selecting and mounting at least one of the plurality of press plates and the plurality of molds, a number corresponding to the size of the selected press plate. The pressure plate is configured to be pressurizable by the molding means.
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[Embodiment 1]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
[0024]
1 to 3 show a molding apparatus according to this embodiment.
[0025]
The molding apparatus 10 is a synthetic quartz glass ingot manufactured from silicon compounds such as silicon tetrachloride, silane, and organosilicon, and a part thereof, or a refractive index of Ge, Ti, B, F, Al, or the like. From ingots of synthetic quartz glass added with components that change the size of the ingots and quartz glass chunks such as a part thereof, for example, a substrate for a reticle (photomask) such as a large-sized liquid crystal mask or a semiconductor mask, and a large-sized imaging optical system. This is an apparatus for forming a plate-like body having a large area surface or another large glass block like the lens material of (1). In particular, in this embodiment, the apparatus is suitable for forming a wide surface such as a square having a size of 700 cm ² or more, that is, a square having a size of 26.5 cm × 26.5 cm or more and a round shape having a diameter of 300 mm or more.
[0026]
In the forming apparatus 10, a heat insulating material 12 provided over the entire surface of an inner wall of a metal vacuum chamber 11 and a carbon heater 13 as heating means provided in a vertical wall of the heat insulating material 12 are provided. A mold 15 having a hollow portion 21 is housed at a substantially central portion inside the vacuum chamber 11.
[0027]
The mold 15 includes a bottom portion 18 having a bottom plate 16 and a receiving plate 17, and a side wall portion 20 formed in a cylindrical shape by combining a plurality of side plates 19 on the bottom portion 18. A hollow portion 21 is formed by the bottom portion 18.
[0028]
A top plate 23 as a pressing plate is movably disposed in the hollow portion 21, and the massive quartz glass 25 housed in the hollow portion 21 can be pressed by a pressing surface 23 a of the top plate 23. .
[0029]
The mold 15 and the top plate 23 are formed of a material having heat resistance and strength against the temperature and pressure at the time of molding the quartz glass 25 and hardly mixing impurities even when the quartz glass 25 contacts the quartz glass 25 at the time of molding. Here, all are made of graphite.
[0030]
As shown in FIG. 3, a groove 27 extending in the pressing direction is provided on the inner wall surface of the side wall 20, and a convex portion 28 corresponding to the groove 27 is provided on the top plate 23. The portion 28 moves in the groove 27 so as to serve as a guide portion of the top plate 23 in the pressing direction.
[0031]
The pressing surface 23b (upper surface) of the top plate 23 is pressed by a cylinder rod 26 of a hydraulic cylinder as a forming means provided outside the vacuum chamber 11. In the cylinder rod 26, the tip portion (lower end portion) is a pressing portion 26 a of the top plate 23, and the pressing portions 26 a of the five cylinder rods 26 are substantially uniformly distributed on the pressing surface 23 b of the top plate 23. It is in contact. Here, the cylinder rods 26 are arranged at the central position of the square top plate 23 and at four places around the central position.
[0032]
If the area of the pressing portion 26a of the cylinder rod 26 is extremely small, the top plate 23 is likely to be deformed. Therefore, it is preferable to appropriately set the area according to the area of the pressing surface 23b of the top plate 23.
[0033]
The hydraulic cylinders provided with these cylinder rods 26 are configured such that the cylinder rods 26 are independently pressurized and moved by adjusting the hydraulic pressure supplied from the outside. Omitted.
[0034]
Further, in the molding apparatus 10, an encoder for detecting the position of the pressing portion 26a of each cylinder rod 26 in the pressing direction is provided. The encoder includes a wire 26b attached to a reference position in the middle of the cylinder rod 26, and a wire scale encoder body (not shown) for detecting the displacement of the wire 26b. The position of each pressed portion 26a detected by this encoder is a value corresponding to the position of the pressing surface 23a of the top plate 23, and the position (height) of each portion of the top plate 23 can be detected from the detected value. ing.
[0035]
Further, as shown in FIG. 4, the molding apparatus 10 includes an inclinometer 29 for detecting inclinations of the top plate 23 at a plurality of positions in the pressing direction, and a reference plate connected to an upper portion of the cylinder rod 26. 31. The inclinometer 29 is arranged between the cylinder rods 26, and can detect inclination at a plurality of positions on the pressing surface 23a of the top plate 23. The reference plate 31 is detachably connected to each cylinder rod 26.
[0036]
The positions and inclinations of the pressing surface 23 a of the top plate 23 in the pressing direction measured by the encoder and the inclinometer 29 can be used to control the pressing operation of the cylinder rod 26. For example, the control means is configured such that these detected values are input to an arithmetic processing device (not shown), and the hydraulic pressure supplied to the hydraulic cylinder of each cylinder rod 26 is independently adjusted based on the calculation results.
[0037]
Next, a case where the bulky quartz glass 25 is heated and pressed by the forming apparatus 10 having the above-described configuration will be described. First, the mold 15 is formed by combining the bottom plate 16, the receiving plate 17, and the side plate 19 in the vacuum chamber 11. Then, a massive quartz glass 25 is disposed in the hollow portion 21 of the mold 15, a top plate 23 is disposed thereon, and a pressing portion 26 a of a cylinder rod 26 of a hydraulic cylinder is further disposed on a pressing surface 23 b of the top plate 23. Set it in contact. In this embodiment, a synthetic quartz glass ingot is used as the bulk quartz glass 25, and is disposed at the center of the hollow portion 21 of the mold 15.
[0038]
Then, the inside of the vacuum chamber 11 is replaced with an inert gas, and the massive quartz glass 25 in the hollow portion 21 is heated by the carbon heater 13 so that the crystallization temperature is higher than the crystallization temperature and lower than the softening point, specifically, 1570 ° C. to 1670 ° C. The temperature is raised to perform molding.
[0039]
During molding, the cylinder rod 26 is moved downward by independently adjusting the hydraulic pressure of each hydraulic cylinder, and the pressing surface 26b of the top plate 23 is pressed by the pressing portion 26a of each cylinder rod 26. As a result, the top plate 23 moves in the pressing direction on the bottom side, and the massive quartz glass 25 is pressed by the pressing surface 23a of the top plate 23.
[0040]
In the initial stage of the molding, a part (here, the center part) of the pressing surface 23a of the top plate 23 comes into contact with the massive quartz glass 25, so that the cylinder rod 26 corresponding to the part has another cylinder rod 26. Apply higher pressure. In particular, when the viscosity of the quartz glass 25 is high, the pressure difference between the cylinder rod 26 at the center and the cylinder rod 26 at the peripheral position increases. In this embodiment, since the pressing surface 23a of the top plate 23 contacts the massive quartz glass 25 at the central portion and does not contact at the peripheral portion, the cylinder rod 26 corresponding to the central position is connected to the cylinder rod 26 at another peripheral position. Applying higher pressure.
[0041]
Thereafter, at the stage where the molding has progressed, the pressure of each cylinder rod 26 is increased, and a pressure equivalent to that of the cylinder rod 26 at the center position is applied to the cylinder rod 26 at the peripheral position. I try to be the highest.
[0042]
Here, the pressure of the top plate 23 is reduced in the early stage of molding, and is set to the maximum pressing force in the final stage. For example, in the initial stage, the pressure per unit area of the pressing surface 23a of the top plate 23 is set to 0.3 to 1.5 kg / cm ^2, and in the final stage of molding, it is 1.0 to 5.0 kg / cm ² . I do.
[0043]
During this molding, the position of the pressing portion 26a of each cylinder rod 26 corresponding to the position and the inclination of the pressing surface 23a of the top plate 23 in the pressing direction and the inclination of the top plate 23 are detected, and based on these detected values, The position of the pressing portion 26a of each cylinder rod 26 is controlled. Therefore, control is performed so that the pressing surface 23a of the top plate 23 is perpendicular to the pressing direction.
[0044]
In this control, when the position of each pressing portion 26a is the same and the inclination is not detected, the supply pressure to the hydraulic cylinder driving each cylinder rod 26 is maintained or uniformly increased, and the predetermined top plate 23 Continue molding at the descending speed. The lowering speed of the top plate 23 can be, for example, 5 to 20 cm / min.
[0045]
When the entire top plate 23 is inclined or partially deformed, a part of the top plate 23 is inclined, and when the positional deviation and the inclination in the pressing direction between the pressing portions 26a are detected, the positional deviation and the inclination are detected. The pressure to be supplied to each hydraulic cylinder is adjusted so that the positions of the pressing portions 26a of all the cylinder rods 26 coincide with each other.
[0046]
When the inclination is detected without detecting the displacement between all the pressing portions 26a, the deformation of the top plate 23 is corrected by reducing the supply pressure of each cylinder rod 26 to the hydraulic cylinder.
[0047]
Then, while performing such control, the pressure of the final stage of the molding is applied to the cylinder rod 26, and the pressing by the top plate 23 is performed at the stage where the massive quartz glass 25 is formed into a plate having a predetermined shape. finish. Thereafter, the molding is completed by cooling and taking out the plate-like body of the molded product from the mold 15 of the vacuum chamber 11.
[0048]
According to the above-described quartz glass 25 forming apparatus 10, a plurality of cylinder rods 26 for pressing the top plate 23 are provided, and the pressing portions 26a can independently press the top plate 23. Different positions can be pressed by different cylinder rods 26 with different pressures. Therefore, the pressure for pressing the top plate 23 can be adjusted for each part, and deformation of the top plate 23 during molding can be prevented, and a wide area can be uniformly pressed. Therefore, it becomes easy to form the predetermined plate-shaped quartz glass 25 having a wide area surface uniformly, for example, with the thickness variation of the plate-shaped quartz glass 25 kept as small as possible.
[0049]
Moreover, since the force applied to the top plate 23 during molding is distributed to the pressing portions 26a of the plurality of cylinder rods 26 and the pressure is adjusted for each part, the top plate 23 is not easily deformed, and the thickness of the top plate 23 is small. Can be made sufficiently thin. Therefore, the height of the entire molding apparatus can be reduced, and the molding apparatus 10 can be easily reduced in size.
[0050]
Further, since the positions of the pressing parts 26a of the plurality of cylinder rods 26 are detected, the inclination of the top plate 23 is detected, and the positions of the pressing parts 26a of the cylinder rods 26 are controlled based on the detected values. When the pressing surface 23a of the top plate 23 is inclined or deformed, the position of the pressing portion 26a of the cylinder rod 26 can be accurately controlled according to the amount.
[0051]
Further, since the pressure for pressing the quartz glass 25 by the top plate 23 is controlled and adjusted, excessive pressure is hardly applied from the top plate 23 to the massive quartz glass 25, and the top plate 23 is prevented from being deformed. It is easy to press the top plate 23 in a well-balanced manner.
[0052]
In the above-described first embodiment, the example in which the plate-shaped quartz glass 25 is formed has been described. However, the present invention can be appropriately applied to a formed body having a surface with a large area other than the plate-shaped body. is there.
[0053]
In the above description, the control device is configured to detect both the position and the inclination of the top plate 23 in the pressing direction and control the pressure of each cylinder rod 26 at the time of pressing, but only the position is detected. Alternatively, the control may be performed by detecting only the inclination.
[0054]
Further, in the above description, the position of the top plate 23 is controlled by adjusting the hydraulic pressure supplied to the hydraulic cylinder. However, the position is controlled with high precision by a device using an encoder capable of mechanically adjusting the position as a forming unit. You may do so.
[0055]
Further, in the above description, an example was described in which the temperature was set to be equal to or higher than the crystallization temperature and equal to or lower than the softening point at the time of molding. It is.
[0056]
[Embodiment 2]
Next, the molding apparatus 10 according to the second embodiment shown in FIG. 5 will be described.
[0057]
In the molding apparatus 10 of the second embodiment, a replacement top plate 31 having a different size from the top plate 23 of the first embodiment and a replacement mold 32 corresponding to the replacement top plate 31 are combined with the top plate 23. The molding apparatus 10 is the same as the molding apparatus 10 of the first embodiment except that it is configured to be arbitrarily selectable and mountable instead of the mold 15 and the reference plate 31 is removed. Here, a plurality of replacement top plates 31 having different sizes and a plurality of replacement molds 32 having corresponding sizes may be provided, and the plurality of replacement top plates 31 and the replacement molds 32 may be the same. Or different sizes from each other.
[0058]
The replacement top plate 31 and the replacement mold 32 are mounted by removing the mold 15 and the top plate 23 from the vacuum chamber 11, and the pressing surface 31b of the replacement top plate 31 has the size of the pressing surface 31b. The pressing portions 26a of the corresponding number of one cylinder rod 26 are arranged in contact with each other.
[0059]
In this forming apparatus 10, if the massive quartz glass 25 arranged in the hollow portion 33 of the replacement mold 32 is heated and pressed by the replacement top plate 31, the plate-like body obtained in the first embodiment can be obtained. A small plate-shaped body having a predetermined shape can be formed.
[0060]
According to such a forming apparatus 10, in addition to the effect of the first embodiment, it is possible to form the quartz glass 25 into a predetermined shape having a different size with one forming apparatus 10, and furthermore, in any size. Even with this, it is possible to prevent the deformation of the replacement top plate 31 and form a uniform surface.
[0061]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
[0062]
Example 1
A quartz glass 25 made of a synthetic quartz glass ingot having a diameter of 50 cm and a height of 70 cm using a molding apparatus 10 as shown in FIGS. 25 was molded.
[0063]
In this molding, five hydraulic cylinders with a maximum load of 5 ton and a pressing area of 78 cm ² were used, and a top plate 23 made of graphite having a thickness of 3 cm was used. Further, the top plate 23 and the mold 15 were provided with a guide portion including a convex portion 28 and a groove 27 as shown in FIG.
[0064]
During molding, the temperature of the massive quartz glass 25 was maintained at 1630 ° C. In the initial stage, the load on the cylinder rod 26 at the center position was set at 700 kg, and the load on the cylinder rod 26 at the peripheral position was set at 300 kg, and the pressure on all the cylinder rods 26 was set at 3 ton at the final stage of molding.
[0065]
Further, at the time of molding, the position of the pressing portion 26a of the cylinder rod 26 was controlled by adjusting the hydraulic pressure supplied to the hydraulic cylinder.
[0066]
A test plate was sampled from the plate obtained by molding at a periphery of 10 mm and a depth of 10 mm, and two surfaces were ground and polished, and strain was measured at a position of 3 mm from the periphery. As a result, the maximum value was 2 nm / mm.
[0067]
Example 2
A plate-like body was obtained in the same manner as in Example 1 except that the position of the pressing portion 26a of the cylinder rod 26 was controlled to adjust the absolute position of the pressing portion 26a of the cylinder rod 26.
[0068]
A test plate was sampled from the plate obtained by molding at a periphery of 10 mm and a depth of 10 mm, and two surfaces were ground and polished, and strain was measured at a position of 3 mm from the periphery. As a result, the maximum value was 4 nm / mm.
[0069]
Example 3
A molded product was formed in the same manner as in Example 1 except that the top plate 23 and the mold 15 were not provided with a guide portion including the convex portion 28 and the groove 27.
[0070]
A test plate was sampled from the plate obtained by molding at a periphery of 10 mm and a depth of 10 mm, and two surfaces were ground and polished, and strain was measured at a position of 3 mm from the periphery. As a result, the maximum value was 7 nm / mm.
[0071]
Example 4
Two sets of a replacement top plate 31 pressurized by two cylinder rods 26 and a replacement mold 32 corresponding to the replacement top plate 31 are arranged in the vacuum chamber 11 and have a square shape of 50 cm × 50 cm. Were formed into two plate-like bodies having a size of 15 cm. The replacement top plate 31 and the replacement mold 32 were provided with the same guide portions as the protrusions 28 and the grooves 27 of the first embodiment.
[0072]
The molding conditions for each mold were the same as in Example 1 except that the load on the two cylinder rods 26 was the same as the load at the center position in Example 1.
[0073]
A test plate was sampled from the plate obtained by molding at a periphery of 10 mm and a depth of 10 mm, and two surfaces were ground and polished, and strain was measured at a position of 3 mm from the periphery. As a result, the maximum value was 5 nm / mm.
[0074]
Example 5
Two molded articles were formed in the same manner as in Example 4 except that the guide part was not provided on the replacement ceiling plate 31 and the inner wall of the mold 32.
[0075]
A test plate was sampled from the plate obtained by molding at a periphery of 10 mm and a depth of 10 mm, and two surfaces were ground and polished, and strain was measured at a position of 3 mm from the periphery. As a result, the maximum value was 9 nm / mm.
[0076]
Comparative Example 1
The molding was performed in the same manner as in Example 1 except that a single cylinder rod 26 was used to apply a pressure of 5 ton at the final stage of molding.
[0077]
A test plate was sampled from the plate obtained by molding at a periphery of 10 mm and a depth of 10 mm, and two surfaces were ground and polished, and strain was measured at a position of 3 mm from the periphery. As a result, the maximum value was 20 nm / mm, and the strain amount was larger than in Examples 1 to 5.
[0078]
Comparative Example 2
The molding was performed in the same manner as in Comparative Example 1 except that the convex portion 28 and the groove 27 were not provided on the top plate 23 and the mold 15.
[0079]
A test plate was sampled from the plate obtained by molding at a periphery of 10 mm and a depth of 10 mm, and two surfaces were ground and polished, and strain was measured at a position of 3 mm from the periphery. As a result, the maximum value was 25 nm / mm, and the strain amount was further increased as compared with the example.
[0080]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the first aspect of the present invention, a plurality of forming means for pressing the pressing plate are provided, and the pressing portions can press the pressing plate independently of each other. The positions can be pressed with different pressures by the pressing portions of the respective different molding means. Therefore, the pressure of the pressing plate can be adjusted for each part, and the pressing plate can be prevented from being deformed during the formation of quartz glass, so that a large area can be easily pressed uniformly. As a result, it becomes easier to uniformly form quartz glass having a predetermined area and a surface having a large area.
[0081]
According to the second or third aspect of the present invention, the position of the pressing portion of the pressing plate of the plurality of forming means is detected, or the inclination of the pressing plate is detected, and the position of the pressing portion is determined based on the detected value. When the pressure plate is inclined or deformed, the position of the pressed portion can be accurately controlled in accordance with the amount of the pressure plate, so that a large area can be pressed more uniformly.
[0082]
Furthermore, according to the invention as set forth in claim 4, since the control means adjusts the pressure for pressing the quartz glass by the pressing plate, excessive pressure is hardly applied to the quartz glass from the pressing plate, and It is easy to press the pressure plate with good balance by preventing deformation.
[0083]
Further, according to the fifth aspect of the present invention, the forming means comprises a fluid pressure cylinder having a cylinder rod for pressurizing a part of the pressure plate, and the control means controls the fluid pressure of the fluid pressure cylinder. Since the pressure for pressing the quartz glass can be adjusted by adjusting the fluid pressure of the fluid pressure cylinder, the pressure can be easily controlled.
[0084]
According to the sixth aspect of the present invention, at least one set is selected from a plurality of pressing plates having different sizes and a plurality of molds having a size corresponding to the pressing plates. Since the pressing plate is configured to be pressurizable by a number of forming means corresponding to the size of the pressing plate, it is possible to form quartz glass into different sizes with one forming device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view showing a part of a molding apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a schematic transverse sectional view showing a part of the molding apparatus according to the first embodiment.
FIG. 3 is a diagram showing a guide portion of a mold and a top plate of the molding apparatus according to the first embodiment.
FIG. 4 is an arrangement diagram showing an arrangement of an inclinometer of the molding apparatus according to the first embodiment.
FIG. 5 is a schematic longitudinal sectional view showing a part of a molding apparatus according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Forming apparatus 11 Vacuum chamber 13 Carbon heater 15 Mold 18 Bottom part 20 Side wall part 21 Hollow part 23 Top plate (pressure plate)
25 Quartz glass block 26 Cylinder rod (forming means)

Claims

A mold having a hollow portion capable of accommodating quartz glass, a pressing plate movably disposed inside the hollow portion, a heating unit for heating the quartz glass accommodated in the hollow portion, An apparatus for forming a predetermined shape by pressurizing the quartz glass in the hollow portion with the heating means, while pressing the quartz glass in the hollow portion with the heating means,
An apparatus for forming quartz glass, wherein a plurality of the forming means are provided, and pressing portions of the plurality of forming means can independently press the pressing plate.

A detecting means for detecting a position of a pressed part of the pressing plate of the plurality of forming means, and a control means for controlling a position of the pressed part based on a detection value of the detecting means are provided. Item 4. A quartz glass forming apparatus according to Item 1.

2. The apparatus according to claim 1, further comprising: a detection unit configured to detect an inclination of the pressure plate of the plurality of forming units; and a control unit configured to control a position of the pressed portion based on a detection value of the detection unit. 3. The quartz glass molding apparatus according to the above.

The quartz glass forming apparatus according to claim 2, wherein the control unit adjusts a pressure at which the quartz glass is pressed by the pressure plate.

The plurality of forming means include a fluid pressure cylinder having a cylinder rod for pressing a part of the pressure plate, and the control means adjusts fluid pressure supplied to the fluid pressure cylinder. The quartz glass forming apparatus according to claim 4, wherein:

A plurality of pressure plates having different sizes and a plurality of molds having sizes corresponding to the plurality of pressure plates, respectively, and at least one of the plurality of pressure plates and the plurality of molds is selected. 6. The pressure plate according to claim 1, wherein the pressure plate is configured to be pressurized by a number of the forming means corresponding to the size of the selected pressure plate. An apparatus for forming quartz glass according to any one of the preceding claims.