JP2000063128A - Method and apparatus for producing synthetic quartz glass - Google Patents

Method and apparatus for producing synthetic quartz glass

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JP2000063128A
JP2000063128A JP10228832A JP22883298A JP2000063128A JP 2000063128 A JP2000063128 A JP 2000063128A JP 10228832 A JP10228832 A JP 10228832A JP 22883298 A JP22883298 A JP 22883298A JP 2000063128 A JP2000063128 A JP 2000063128A
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quartz glass
furnace
synthetic quartz
ingot
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Michiaki Yamaguchi
倫央 山口
Shoji Yajima
昭司 矢島
Hiroki Jinbo
宏樹 神保
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Nikon Corp
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    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
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    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and an apparatus for producing a synthetic quartz glass by which a high homogeneity of the ingot is kept and the yield is improved. SOLUTION: A raw material gas, a combustion-supporting gas and combustible gas are ejected from a burner 7 installed in the upper part of a furnace 2 to produce flame. A synthetic quartz glass ingot IG is formed at the upper part of a target 5 installed in the space of the furnace 2. The gas jetting angle of the burner 7 is changed periodically in the prescribed plane. The flame is regulated so as to strike the synthetic face S of the ingot IG thoroughly to uniform the temperature profile on the synthetic face S.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光リソグラフフィ
ー技術において400nm以下、好ましくは300nm
以下の特定波長帯域で、レンズやミラーなどの光学系に
使用される合成石英ガラスの製造方法及び装置に関す
る。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a photolithography technique of 400 nm or less, preferably 300 nm.
The present invention relates to a method and an apparatus for producing synthetic quartz glass used in optical systems such as lenses and mirrors in the following specific wavelength bands.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、シリコン等のウエハ上に集積回路
の微細パターンを露光・転写する光リソグラフィー技術
においては、ステッパーと呼ばれる露光装置が用いられ
ている。このステッパーの光源は、近年のLSIの高集
積化に伴ってg線(436nm)からi線(365n
m)、更にはKrF(248nm)やArF(193n
m)エキシマレーザへと短波長化が進められている。こ
のようなエキシマレーザステッパーの照明系或いは投影
レンズとして用いられる光学ガラスは、i線よりも短い
波長領域では光透過率が低下するため、従来の光学ガラ
スに代えて合成石英ガラスや蛍石(CaF2 )等のフッ
化物単結晶を用いることが提案されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, an exposure apparatus called a stepper has been used in an optical lithography technique for exposing and transferring a fine pattern of an integrated circuit on a wafer such as silicon. The light source of this stepper is a g-line (436 nm) to an i-line (365 n) with the recent high integration of LSI.
m), and further KrF (248 nm) and ArF (193n)
m) Shorter wavelengths are being promoted to excimer lasers. Optical glass used as an illumination system or a projection lens of such an excimer laser stepper has a low light transmittance in a wavelength region shorter than the i-line. Therefore, synthetic quartz glass or fluorite (CaF It has been proposed to use fluoride single crystals such as 2 ).

【0003】この紫外線リソグラフフィー用の光学素子
として用いられる石英ガラスには、紫外線の高透過率性
と屈折率の高均質性及び大口径化が要求されている。合
成石英ガラスの製造には一般に、噴出口をターゲットの
上面に向けて設置したバーナーより珪素化合物ガス及び
支燃性ガス・可燃性ガスを噴出させて火炎を生成し、タ
ーゲット上面に合成石英ガラスインゴットを堆積形成さ
せる火炎加水分解法が用いられている。そしてこのよう
な火炎加水分解法において高均質な屈折率を有するイン
ゴットを形成させるには合成面の温度分布を均一にする
必要がある。このため合成中にインゴットをバーナー中
心軸に垂直な平面内で揺動させ、火炎が合成面に万遍な
く当たるようにすることが一般に行われている。
Quartz glass used as an optical element for this ultraviolet lithography is required to have a high transmittance of ultraviolet rays, a high homogeneity of a refractive index, and a large diameter. Generally, in the production of synthetic quartz glass, a silicon compound gas and a combustion-supporting gas / combustible gas are ejected from a burner installed with the ejection port facing the upper surface of the target to generate a flame, and the synthetic quartz glass ingot is formed on the upper surface of the target. The flame hydrolysis method of depositing and forming is used. Further, in order to form an ingot having a highly uniform refractive index in such a flame hydrolysis method, it is necessary to make the temperature distribution on the synthesis surface uniform. For this reason, it is common practice to swing the ingot in a plane perpendicular to the central axis of the burner during synthesis so that the flame hits the synthesis surface evenly.

【0004】また、合成中にはインゴットの形成に取り
込まれずに炉内に飛散したSiO2粉が炉の内壁に付着
して成長するため、インゴットと炉の内壁との距離は次
第に狭まっていく。上記のようにインゴットを揺動させ
る場合にはその距離は一層狭まるが、両者の干渉を防止
するには合成の途中で炉内の温度を下げて付着物を落す
作業(手作業)を行う必要がある。
Further, during synthesis, the SiO 2 powder which is not taken in by the formation of the ingot and is scattered in the furnace adheres to the inner wall of the furnace and grows, so that the distance between the ingot and the inner wall of the furnace gradually decreases. When swinging the ingot as described above, the distance is further reduced, but in order to prevent interference between the two, it is necessary to lower the temperature in the furnace during the synthesis to drop the deposits (manual work). There is.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、合成の
途中で付着物落しを行った場合には、途中で合成条件が
変化するためインゴットの屈折率の均質性が悪化する虞
があった。また、付着物落しの作業により炉内に飛散し
た付着物の粉は合成面上に落下して泡になることが多
く、このような泡を含んだ部分はレンズの硝材として使
用することはできなくなるため、インゴットの良品率を
低下させていた。
However, when the deposits are removed during the synthesis, the homogeneity of the refractive index of the ingot may be deteriorated because the synthesis conditions change during the synthesis. In addition, the powder of the deposits scattered in the furnace due to the work of removing the deposits often falls on the synthetic surface to form bubbles, and the part containing such bubbles cannot be used as the glass material of the lens. Since it disappeared, the yield rate of ingots was reduced.

【0006】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たものであり、インゴットの高均質性を保つとともに良
品率を向上させることができる合成石英ガラスの製造方
法及び装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a synthetic quartz glass manufacturing method and apparatus capable of maintaining a high homogeneity of an ingot and improving a good product rate. And

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係る合成石英ガラスの製造方法は、炉の
上部に設置したバーナーより炉内の空間に配設されたタ
ーゲットに向けて珪素化合物ガス、支燃性ガス及び可燃
性ガスを噴出させて火炎を生成し、ターゲットの上面に
合成石英ガラスのインゴットを形成させる合成石英ガラ
スの製造方法において、バーナーのガス噴出角度を変化
させながらインゴットを形成させる。ここで、バーナー
のガス噴出角度は所定平面(例えば、実施形態における
傾動面)内で変化させるようにすればよいが、この所定
平面の傾斜角が任意に設定可能であれば更に好ましい。
In order to achieve the above object, a method of manufacturing synthetic quartz glass according to the present invention is directed from a burner installed at the top of a furnace toward a target arranged in a space inside the furnace. In the method for producing synthetic quartz glass, in which a silicon compound gas, a combustion-supporting gas, and a flammable gas are ejected to generate a flame, and a synthetic quartz glass ingot is formed on the upper surface of the target, the gas ejection angle of the burner is changed. While forming the ingot. Here, the gas ejection angle of the burner may be changed within a predetermined plane (for example, the tilting plane in the embodiment), but it is more preferable if the tilt angle of this predetermined plane can be set arbitrarily.

【0008】また、上記方法を行うための装置は、炉
と、この炉内の空間(例えば、実施形態における炉内空
間3)に配設されたターゲットと、炉の上部に支持され
てガス噴出口がターゲットに向けられたバーナーとを有
し、バーナーから珪素化合物ガス、支燃性ガス及び可燃
性ガスを噴出させて火炎を生成し、ターゲットの上面に
合成石英ガラスのインゴットを形成させる合成石英ガラ
スの製造装置において、炉の上部に取り付けられてバー
ナーを支持するとともにバーナーのガス噴出角度を変化
させるバーナー支持手段(例えば、実施形態におけるバ
ーナー支持装置6)を備える。
The apparatus for carrying out the above method includes a furnace, a target arranged in a space inside the furnace (for example, the furnace inner space 3 in the embodiment), and a gas jet supported by an upper portion of the furnace. A synthetic quartz that has a burner whose outlet is directed to a target, ejects a silicon compound gas, a combustion-supporting gas, and a flammable gas from the burner to generate a flame, and forms an ingot of synthetic quartz glass on the upper surface of the target. A glass manufacturing apparatus includes burner supporting means (for example, the burner supporting apparatus 6 in the embodiment) that is attached to an upper portion of a furnace to support a burner and change a gas ejection angle of the burner.

【0009】このような方法及び装置によれば、バーナ
ーのガス噴出角度を周期的に変化させてバーナーから噴
出されるガスにより生成される火炎を合成面に万遍なく
当てることにより合成面の温度分布を均一にすることが
できるので、従来のようにインゴットを揺動させること
なく均質性の高い屈折率を有するインゴットを形成させ
ることができる。このようにインゴットを揺動させる必
要がないので、インゴットと炉の内壁に着いた付着物と
の距離を充分に保つことができ、付着物落としの作業が
不要となる。これにより炉内の温度を下げることがなく
なり、合成の途中で合成条件が変化することがないの
で、インゴットの均質性を向上させることができる。ま
た、付着物落しの作業そのものが不要となるので合成を
中断する必要がなくなり作業性が向上するとともに、付
着物の粉を飛散させてインゴットを不良にしてしまうこ
とがないので、インゴットの良品率が向上する。なお、
バーナーのガス噴出角度を変化させながらターゲットを
水平面内で回転させるようにすれば、合成面の温度分布
を均一にする効果が向上して好ましい。
According to such a method and apparatus, the temperature of the composite surface is controlled by periodically changing the gas ejection angle of the burner and uniformly applying the flame generated by the gas ejected from the burner to the composite surface. Since the distribution can be made uniform, it is possible to form an ingot having a highly uniform refractive index without rocking the ingot as in the conventional case. Since there is no need to swing the ingot in this way, the distance between the ingot and the deposit on the inner wall of the furnace can be maintained sufficiently, and the work of removing the deposit is unnecessary. As a result, the temperature in the furnace is not lowered and the synthesis conditions do not change during the synthesis, so that the homogeneity of the ingot can be improved. Also, since the work of removing the adhered material itself is not required, there is no need to interrupt the synthesis, improving workability, and since the powder of the adhered material is not scattered and the ingot is not defective, the yield rate of the ingot is good. Is improved. In addition,
It is preferable to rotate the target in the horizontal plane while changing the gas ejection angle of the burner because the effect of making the temperature distribution on the combined surface uniform is improved.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の好
ましい実施形態について説明する。図1に本発明に係る
合成石英ガラス製造装置(以下、単に製造装置と称す
る)1を示す。この製造装置1の炉2は、炉枠2aとそ
の内方に取り付けられた耐火壁2bとを有して構成され
ており、耐火壁2bに囲まれた炉内空間3は上下に延び
た円筒状をなしている。この円筒状の炉内空間3の内部
には上下に延びた支持棒4aとこの支持棒4aの上端に
取り付けられた水平円盤4bからなる回転台4が設けら
れるが、支持棒4aは炉内空間3の中心軸AXにほぼ一
致するように取り付けられる。支持棒4aを軸周りに回
転させることにより、水平円盤4bを水平面内で回転さ
せることができる。水平円盤4bの上面には上下方向に
延びたセラミック製の円柱が上下に数個積み重ねられて
なるターゲット5が載置される。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a synthetic quartz glass manufacturing apparatus (hereinafter simply referred to as a manufacturing apparatus) 1 according to the present invention. The furnace 2 of the manufacturing apparatus 1 is configured to have a furnace frame 2a and a fireproof wall 2b attached to the inside thereof, and a furnace space 3 surrounded by the fireproof wall 2b is a cylinder extending vertically. I am in a shape. Inside the cylindrical furnace space 3, there is provided a turntable 4 including a vertically extending support rod 4a and a horizontal disk 4b attached to the upper end of the support rod 4a. It is attached so as to substantially coincide with the central axis AX of 3. By rotating the support bar 4a around the axis, the horizontal disk 4b can be rotated in the horizontal plane. On the upper surface of the horizontal disc 4b is placed a target 5 which is made by vertically stacking several vertically extending ceramic cylinders.

【0011】炉2の上方にはバーナー支持装置6が設け
られており、このバーナー支持装置6によりバーナー7
がガス噴出口を炉内空間3に向けて支持されている。バ
ーナー7は図示しないが同心円状の複数の噴出口を備え
た多重管構造をなしており、その中心に位置する原料噴
出管からは原料となる四塩化珪素(SiCl4 )及びこ
れを希釈するためのキャリヤガス(通常、酸素ガス)を
含んだ珪素化合物ガスを噴出させ、原料噴出管の外側に
位置する複数の噴出管からは支燃性ガス(例えば酸素ガ
ス)及び可燃性ガス(例えば水素ガス)を噴出するよう
になっている。
A burner support device 6 is provided above the furnace 2, and the burner support device 6 causes the burner 7 to operate.
Are supported with the gas ejection port facing the furnace interior space 3. Although not shown, the burner 7 has a multi-tube structure having a plurality of concentric circular ejection ports. The raw material ejection pipe located at the center of the burner 7 dilutes the raw material silicon tetrachloride (SiCl 4 ). A silicon compound gas containing a carrier gas (usually oxygen gas) is ejected, and a combustion-supporting gas (eg oxygen gas) and a flammable gas (eg hydrogen gas) are emitted from a plurality of ejection pipes located outside the raw material ejection pipe. ) Is to be spouted.

【0012】バーナー支持装置6は、図2及び図3に示
すように炉2の上方に取り付けられたスライダ支持部1
0と、スライダ支持部10の上方に設けられた下スライ
ダ20び上スライダ30とを有して構成されている。半
球状のスライダ支持部10は炉枠2aの上部に固設され
ており、その外周面11は炉内空間3中の定点Pを中心
とする球面状に形成されている(このためスライダ支持
部10の中心軸は炉内空間3の中心軸AX上にある)。
またスライダ支持部10は上下方向に円筒形状の貫通穴
12を有しており(この貫通穴12は炉2をも貫通して
いる)、外周面11には互いに平行な二本の曲線状のレ
ール13が外周面11上の頂点を通る円弧を挟んだ対称
な位置に設けられている(但しレール13は貫通穴12
により途中で分断されている)。
The burner supporting device 6 comprises a slider supporting portion 1 mounted above a furnace 2 as shown in FIGS.
0, and a lower slider 20 and an upper slider 30 provided above the slider supporting portion 10. The hemispherical slider support portion 10 is fixed to the upper portion of the furnace frame 2a, and the outer peripheral surface 11 is formed in a spherical shape centered on a fixed point P in the furnace space 3 (therefore, the slider support portion). The central axis of 10 is on the central axis AX of the furnace space 3).
Further, the slider support portion 10 has a vertical through hole 12 (the through hole 12 also penetrates the furnace 2) in the vertical direction, and the outer peripheral surface 11 has two curved parallel shapes. The rails 13 are provided at symmetrical positions with an arc passing through the apex on the outer peripheral surface 11 interposed therebetween (however, the rails 13 have through holes 12).
Has been divided by the middle).

【0013】下スライダ20は、その内周面21及び外
周面22が定点Pを中心とする球面状に形成されてお
り、外周面22上の頂点を通る円弧上に表裏を貫通して
形成された長穴23を有している。外周面22には互い
に平行な二本の曲線状のレール24が長穴23を挟んだ
対称な位置に設けられており、一方内周面21にはレー
ル24に直交するように、互いに平行な二本の曲線状の
レール溝25が内周面21上の頂点を通る円弧を挟んだ
対称な位置に形成されている(但しレール溝25は長穴
23により途中で分断されている)。下スライダ20は
レール溝25をスライダ支持部10のレール13に嵌合
させて取り付けられており、図示しないサーボ機構によ
り駆動されてスライダ支持部10のレール13に沿って
スライド移動できるようになっている。
The lower slider 20 has an inner peripheral surface 21 and an outer peripheral surface 22 formed in a spherical shape having a fixed point P as a center, and is formed in a circular arc passing through the apex of the outer peripheral surface 22 so as to penetrate the front and back surfaces. It has a long hole 23. Two curved rails 24 parallel to each other are provided on the outer peripheral surface 22 at symmetrical positions with the elongated hole 23 interposed therebetween, while on the inner peripheral surface 21, the rails 24 are parallel to each other so as to be orthogonal to the rail 24. Two curved rail grooves 25 are formed at symmetrical positions across an arc passing through the apex of the inner peripheral surface 21 (however, the rail groove 25 is divided in the middle by the elongated hole 23). The lower slider 20 is attached by fitting the rail groove 25 to the rail 13 of the slider support portion 10, and can be slid along the rail 13 of the slider support portion 10 by being driven by a servo mechanism (not shown). There is.

【0014】上スライダ30は、その内周面31及び外
周面32が定点Pを中心とする球面状に形成されてお
り、その内周面31には互いに平行な二本の曲線状のレ
ール溝33が内周面31上の頂点を通る円弧を挟んだ対
称な位置に形成されている。上スライダ30はレール溝
33を下スライダ20のレール24に嵌合させて取り付
けられており、図示しないサーボ機構により駆動されて
下スライダ20のレール24に沿ってスライド移動でき
るようになっている(このため、上スライダ30のスラ
イド移動軌跡は下スライダ20のスライド移動軌跡と常
に直交する)。
The upper slider 30 has an inner peripheral surface 31 and an outer peripheral surface 32 formed in a spherical shape centered on a fixed point P. The inner peripheral surface 31 has two curved rail grooves parallel to each other. 33 are formed at symmetrical positions with an arc passing through the apex on the inner peripheral surface 31 being sandwiched. The upper slider 30 is attached by fitting the rail groove 33 to the rail 24 of the lower slider 20, and can be slid along the rail 24 of the lower slider 20 by being driven by a servo mechanism (not shown) ( Therefore, the slide movement locus of the upper slider 30 is always orthogonal to the slide movement locus of the lower slider 20).

【0015】バーナー7は上スライダ30に貫通取り付
けされており、下スライダ20の長穴23及びスライダ
支持部10の貫通孔12をそれぞれ貫通して噴出口を炉
内空間3に向けて設置されている。ここでバーナー7の
中心軸7aは上スライダ30の外周面32(若しくは内
周面31)に対して直角となるように取り付けられてい
るので、中心軸7aは下スライダ20及び上スライダ3
0の位置に関わりなく常に定点Pを通るようになってい
る。
The burner 7 is attached to the upper slider 30 so as to penetrate therethrough. There is. Since the central axis 7a of the burner 7 is attached so as to be perpendicular to the outer peripheral surface 32 (or the inner peripheral surface 31) of the upper slider 30, the central axis 7a is attached to the lower slider 20 and the upper slider 3.
It always passes through the fixed point P regardless of the position of 0.

【0016】下スライダ20は中立位置から任意の傾動
角にスライド移動させることができるようになってお
り、また上スライダ30は中立位置を中心に任意の傾動
角で往復スライド運動させることができるようになって
いる。ここで下スライダ20の中立位置とは、下スライ
ダ20の中心軸が炉内の中心軸AXと一致する位置であ
り、また上スライダ30の中立位置とは、下スライダ2
0の位置に関わりなく、バーナー7の中心軸7aが鉛直
面内に位置する位置である。このため下スライダ20を
所定の傾動角までスライド移動させて固定し、この状態
で上スライダ30を所定の傾動角で往復スライド運動さ
せることにより、バーナー7のガス噴出方向を常に定点
Pを含む所定の平面(以下、傾動面と称する)内で周期
的に傾動変化させることが可能である。また傾動面の傾
斜角は、下スライダ20の傾動角を変更して任意の角度
に設定することが可能である。
The lower slider 20 can be slid from the neutral position to any tilt angle, and the upper slider 30 can be reciprocally slid around the neutral position at any tilt angle. It has become. Here, the neutral position of the lower slider 20 is a position where the central axis of the lower slider 20 coincides with the central axis AX in the furnace, and the neutral position of the upper slider 30 is the lower slider 2.
Regardless of the position of 0, the center axis 7a of the burner 7 is located in the vertical plane. Therefore, the lower slider 20 is slid to a predetermined tilt angle and fixed, and in this state, the upper slider 30 is reciprocally slid at a predetermined tilt angle so that the gas ejection direction of the burner 7 always includes a fixed point P. It is possible to periodically change the tilt in a plane (hereinafter referred to as a tilting surface). Further, the tilt angle of the tilt surface can be set to an arbitrary angle by changing the tilt angle of the lower slider 20.

【0017】なお、上スライダ30及び下スライダ20
の傾動角の範囲はスライダ支持部10及び上下スライダ
20、30の形状等によって異なるが、本実施例では、
下スライダ20の傾動角が(下スライダ20の)中立位
置から片側20度ずつ(図1に図示。紙面内の変位)、
また上スライダ30の傾動角が(上スライダ30の)中
立位置から片側20度ずつ(図示しないが、図1におい
ては紙面に垂直な面内に変位)になるように構成されて
いる。図3は上スライダ30の傾動角を0度とし、下ス
ライダ20を傾動角20度まで傾動させた状態を示した
ものである。
The upper slider 30 and the lower slider 20
Although the range of the tilting angle depends on the shapes of the slider support portion 10 and the upper and lower sliders 20 and 30, etc., in the present embodiment,
The tilt angle of the lower slider 20 is 20 degrees on each side from the neutral position (of the lower slider 20) (shown in FIG. 1, displacement in the plane of the drawing),
Further, the tilt angle of the upper slider 30 is configured to be 20 degrees on each side from the neutral position (of the upper slider 30) (not shown, but displaced in a plane perpendicular to the paper surface in FIG. 1). FIG. 3 shows a state in which the tilt angle of the upper slider 30 is 0 degree and the lower slider 20 is tilted to a tilt angle of 20 degrees.

【0018】以上の構成の製造装置1を用いて合成石英
ガラスを製造する場合には、バーナー7からターゲット
5上面に向けて珪素化合物ガス、支燃性ガス及び可燃性
ガスを噴出させて火炎を生成し、加水分解反応を起こさ
せてターゲット5の上面に合成石英ガラスのインゴット
IGを形成させる。ここで、下スライダ20を任意の傾
動角(但し下スライダ20の中立位置から片側20度以
内)までスライド移動させて固定するとともに上スライ
ダ30を任意の所定の傾動角(但し上スライダ30の中
立位置から片側20度以内)で往復スライド運動させ、
バーナー7のガス噴出角度を周期的に変化させるように
する。なお、インゴットIGの形成中、回転台4は水平
面内に一定の速さで回転されるとともに、インゴットI
Gの上下方向形成量に見合う速度で下方へ引き下げられ
る。
When the synthetic quartz glass is manufactured using the manufacturing apparatus 1 having the above-mentioned structure, the silicon compound gas, the combustion-supporting gas and the combustible gas are jetted from the burner 7 toward the upper surface of the target 5 to generate a flame. A synthetic quartz glass ingot IG is formed on the upper surface of the target 5 by generating and causing a hydrolysis reaction. Here, the lower slider 20 is slid and fixed to an arbitrary tilt angle (however, within 20 degrees from one side of the neutral position of the lower slider 20) and fixed, and the upper slider 30 is tilted to an arbitrary predetermined tilt angle (however, the neutral position of the upper slider 30 is neutral). Make a reciprocating slide motion within 20 degrees from one side)
The gas ejection angle of the burner 7 is periodically changed. During the formation of the ingot IG, the turntable 4 is rotated in the horizontal plane at a constant speed, and the ingot I
It is pulled down at a speed commensurate with the amount of G formed in the vertical direction.

【0019】上記のようにバーナー7のガス噴出角度
(中心軸7aの傾動角度)を周期的に変化させることに
より、バーナー7から噴出されるガスにより生成される
火炎は合成面Sに万遍なく当たるようになって合成面S
の温度分布を均一にすることができる。このため従来の
ようにインゴットIGを揺動させることなく、均質性の
高い屈折率を有するインゴットIGを得ることができ
る。本発明ではこのようにインゴットIGを揺動させる
必要がないので、インゴットIGと炉2内の耐火壁2b
に着いた付着物8との距離を充分に保つことができ、付
着物落しの作業が不要となる。これにより炉2内の温度
を下げることがなくなり、合成の途中で合成条件が変化
することがないので、インゴットIGの均質性を向上さ
せることができる。また、付着物落しの作業そのものが
不要となるので合成を中断する必要がなくなり作業性が
向上するとともに、付着物8の粉を飛散させてインゴッ
トIGを不良にしてしまうことがないので、インゴット
IGの良品率が向上する。なお、上述したように、バー
ナー7のガス噴出角度を変化させながらターゲット5を
水平面内で回転させれば、合成面Sの温度分布を均一に
する効果が向上して好ましい。
By periodically changing the gas ejection angle of the burner 7 (the tilt angle of the central axis 7a) as described above, the flame produced by the gas ejected from the burner 7 is evenly distributed on the synthetic surface S. As it hits, the composite surface S
The temperature distribution can be made uniform. Therefore, an ingot IG having a highly uniform refractive index can be obtained without rocking the ingot IG as in the conventional case. In the present invention, since it is not necessary to swing the ingot IG in this way, the ingot IG and the refractory wall 2b in the furnace 2 are
It is possible to keep a sufficient distance from the adhered matter 8 that has reached the surface, and the work of removing the adhered matter is unnecessary. As a result, the temperature in the furnace 2 is not lowered and the synthesis conditions do not change during the synthesis, so that the homogeneity of the ingot IG can be improved. Further, since the work of removing the adhered matter itself is not required, it is not necessary to interrupt the synthesis, the workability is improved, and the powder of the adhered matter 8 is not scattered to cause the ingot IG to be defective. The rate of non-defective products is improved. As described above, it is preferable to rotate the target 5 in the horizontal plane while changing the gas ejection angle of the burner 7 because the effect of making the temperature distribution of the combined surface S uniform can be improved.

【0020】なお、上述した製造装置1は下スライダ2
0と上スライダ30の二つのスライダを有しているた
め、バーナー7の傾動面の傾斜角を任意の角度に設定す
ることが可能であるが、例えば下スライダ20が設けら
れておらず、バーナー7の傾動面が固定されたものであ
っても特に構わない。
The above-described manufacturing apparatus 1 has the lower slider 2
Since there are two sliders, 0 and the upper slider 30, it is possible to set the inclination angle of the tilting surface of the burner 7 to any angle, but for example, the lower slider 20 is not provided and the burner is not provided. It does not matter even if the tilting surface of 7 is fixed.

【0021】次に、本発明に係る製造方法を用いて合成
石英ガラスインゴットIGを形成させた実施例を示し、
併せて従来の製造方法を用いた場合の比較例を示す。こ
れら実施例及び比較例から、本発明により良品率が向上
していることがわかる。なお、実施例と比較例ではとも
に上記の製造装置1を用いているが、比較例においては
バーナー7の中心軸7aを炉内空間3の中心軸AX(鉛
直軸)に一致させて固定するとともに回転台4を水平方
向に揺動可能とし、従来の製造装置相当のものに設定し
て用いた。
Next, an example in which a synthetic quartz glass ingot IG is formed by using the manufacturing method according to the present invention will be described.
A comparative example using the conventional manufacturing method is also shown. From these examples and comparative examples, it is understood that the non-defective product rate is improved by the present invention. The manufacturing apparatus 1 described above is used in both the example and the comparative example, but in the comparative example, the central axis 7a of the burner 7 is aligned with the central axis AX (vertical axis) of the furnace space 3 and fixed. The rotary table 4 was made swingable in the horizontal direction, and the rotary table 4 was set to be equivalent to a conventional manufacturing apparatus.

【0022】[0022]

【実施例】炉内空間3の内径が600mmである製造装
置1において、回転台4の支持棒4aの中心軸を炉内空
間3の中心軸AXに一致させ、下スライダ20をその中
立位置から傾動角3.4度でスライド移動させて固定し
た状態で、上スライダ30を中立位置を中心に傾動角±
13.5度、1周期90秒で往復スライド運動させ、バ
ーナー7の噴出方向を周期的に変化させながら火炎加水
分解法による石英ガラスインゴットIGの合成を行っ
た。その結果、直径400mm、長さ500mmの合成
石英ガラスインゴットIGが形成され、合成終了後にお
けるインゴットIGと耐火壁2bの付着物8との距離は
最短で100mmであった。なお、合成開始から終了ま
での間で付着物落し作業は1回も行う必要がなかった。
インゴットIG長さに対する良品率は68.0%であっ
た。
EXAMPLE In the manufacturing apparatus 1 in which the inner diameter of the furnace space 3 is 600 mm, the central axis of the support rod 4a of the turntable 4 is aligned with the central axis AX of the furnace space 3, and the lower slider 20 is moved from its neutral position. In a state where the upper slider 30 is slid at a tilt angle of 3.4 degrees and is fixed, the upper slider 30 is tilted with a tilt angle of ± from the neutral position.
The silica glass ingot IG was synthesized by the flame hydrolysis method while performing reciprocal sliding movement at 13.5 degrees for one cycle of 90 seconds and periodically changing the ejection direction of the burner 7. As a result, a synthetic quartz glass ingot IG having a diameter of 400 mm and a length of 500 mm was formed, and the distance between the ingot IG and the deposit 8 on the fireproof wall 2b after the synthesis was 100 mm at the shortest. It should be noted that it was not necessary to perform the work of removing the adhering substances once from the start to the end of synthesis.
The yield rate of the ingot IG was 68.0%.

【0023】[0023]

【比較例】上記実施例と同じ製造装置1において(炉内
空間3の内径600mm)、バーナー7の中心軸7aを
炉内空間3の中心軸AXに一致させて固定し、回転台4
の支持棒4aの中心軸をバーナー7の中心軸7aとずれ
量(オフセット量)15mmだけずらして設置した。そ
してターゲット5を揺動幅120mm、揺動周期90秒
で揺動させながら火炎加水分解法による石英ガラスイン
ゴットIGの合成を行った。その結果、直径400m
m、長さ500mmの合成石英ガラスインゴットIGが
形成され、合成終了後におけるインゴットIGと耐火壁
2bの付着物8との距離は最短で38mmであった。な
お、合成開始から石英ガラスが182mm成長したとこ
ろで1回目の付着物落しを行い、次いで365mm成長
したところで2回目の付着物落しを行った。ここで付着
物落しは、インゴットIGと付着物との距離が約5mm
となった時に行った。この2回の付着物落しで混入した
泡や強い脈理により、合計168mmの長さの石英ガラ
スが不良となり、インゴットIG長に対する良品率は3
4.4%であった。
[Comparative Example] In the same manufacturing apparatus 1 as the above embodiment (inner diameter of the furnace space 3 is 600 mm), the central axis 7a of the burner 7 is fixed to the central axis AX of the furnace space 3 and fixed, and the rotary table 4
The center axis of the support rod 4a was set to be offset from the center axis 7a of the burner 7 by an offset amount (offset amount) of 15 mm. Then, the quartz glass ingot IG was synthesized by the flame hydrolysis method while swinging the target 5 with a swing width of 120 mm and a swing cycle of 90 seconds. As a result, the diameter is 400m
A synthetic quartz glass ingot IG having a length of m and a length of 500 mm was formed, and the distance between the ingot IG and the deposit 8 on the fireproof wall 2b after the synthesis was 38 mm at the shortest. It should be noted that the first deposit removal was performed when the quartz glass had grown 182 mm from the start of the synthesis, and then the second deposit removal was performed when the quartz glass had grown 365 mm. In this case, the distance between the ingot IG and the deposit is about 5 mm.
I went when. The silica glass with a total length of 168 mm became defective due to bubbles and strong striae that were mixed in the two times of dropping the adhered material, and the non-defective product ratio for the ingot IG length was 3
It was 4.4%.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る合成
石英ガラスの製造方法及び装置によれば、バーナーのガ
ス噴出角度を周期的に変化させてバーナーから噴出され
るガスにより生成される火炎を合成面に万遍なく当てる
ことにより合成面の温度分布を均一にすることができる
ので、従来のようにインゴットを揺動させることなく均
質性の高い屈折率を有するインゴットを形成させること
ができる。このようにインゴットを揺動させる必要がな
いので、インゴットと炉の内壁に着いた付着物との距離
を充分に保つことができ、付着物落としの作業が不要と
なる。これにより炉内の温度を下げることがなくなり、
合成の途中で合成条件が変化することがないので、イン
ゴットの均質性を向上させることができる。また、付着
物落しの作業そのものが不要となるので合成を中断する
必要がなくなり作業性が向上するとともに、付着物の粉
を飛散させてインゴットを不良にしてしまうことがない
ので、インゴットの良品率が向上する。なお、バーナー
のガス噴出角度を変化させながらターゲットを水平面内
で回転させるようにすれば、合成面の温度分布を均一に
する効果が向上して好ましい。
As described above, according to the method and apparatus for manufacturing synthetic quartz glass according to the present invention, the flame generated by the gas ejected from the burner by periodically changing the gas ejection angle of the burner. Since the temperature distribution on the composite surface can be made uniform by evenly applying to the composite surface, it is possible to form an ingot having a highly uniform refractive index without swinging the ingot as in the conventional case. . Since there is no need to swing the ingot in this way, the distance between the ingot and the deposit on the inner wall of the furnace can be maintained sufficiently, and the work of removing the deposit is unnecessary. This will not lower the temperature in the furnace,
Since the synthesis conditions do not change during the synthesis, the homogeneity of the ingot can be improved. Also, since the work of removing the adhered material itself is not required, there is no need to interrupt the synthesis, improving workability, and since the powder of the adhered material is not scattered and the ingot is not defective, the yield rate of the ingot is good. Is improved. It is preferable to rotate the target in the horizontal plane while changing the gas ejection angle of the burner because the effect of making the temperature distribution on the combined surface uniform can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る合成石英ガラスの製造装置の構成
を示す模式的な断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a synthetic quartz glass manufacturing apparatus according to the present invention.

【図2】バーナー支持装置の構成を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing a configuration of a burner support device.

【図3】下スライダをスライド移動させてバーナーを傾
動させた状態を示すバーナー支持装置近傍の略断面図で
ある。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the vicinity of a burner support device showing a state where the lower slider is slid to tilt the burner.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 合成石英ガラス製造装置 2 炉 3 炉内空間 4 回転台 5 ターゲット 6 バーナー支持装置(バーナー支持手段) 7 バーナー IG インゴット 1 Synthetic quartz glass manufacturing equipment 2 furnaces 3 In-furnace space 4 turntable 5 targets 6 Burner support device (burner support means) 7 burners IG Ingot

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神保 宏樹 東京都千代田区丸の内3丁目2番3号 株 式会社ニコン内 Fターム(参考) 4G014 AH15    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Hiroki Jimbo             Marunouchi 3 2-3 No. 3 shares, Chiyoda-ku, Tokyo             Ceremony Company Nikon F-term (reference) 4G014 AH15

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 炉の上部に設置したバーナーより前記炉
内の空間に配設されたターゲットに向けて珪素化合物ガ
ス、支燃性ガス及び可燃性ガスを噴出させて火炎を生成
し、前記ターゲットの上面に合成石英ガラスのインゴッ
トを形成させる合成石英ガラスの製造方法において、 前記バーナーのガス噴出角度を変化させながら前記イン
ゴットを形成させることを特徴とする合成石英ガラスの
製造方法。
1. A target produced by injecting a silicon compound gas, a combustion-supporting gas and a combustible gas from a burner installed in the upper part of a furnace toward a target arranged in the space inside the furnace to generate a flame. A method for producing synthetic quartz glass, which comprises forming an ingot of synthetic quartz glass on an upper surface of the substrate, wherein the ingot is formed while changing a gas ejection angle of the burner.
【請求項2】 前記バーナーのガス噴出角度を所定平面
内で変化させることを特徴とする請求項1記載の合成石
英ガラスの製造方法。
2. The method for producing synthetic quartz glass according to claim 1, wherein the gas ejection angle of the burner is changed within a predetermined plane.
【請求項3】 前記所定平面の傾斜角が任意に設定可能
であることを特徴とする請求項2記載の合成石英ガラス
の製造方法。
3. The method for producing synthetic quartz glass according to claim 2, wherein the inclination angle of the predetermined plane can be set arbitrarily.
【請求項4】 前記ターゲットを水平面内で回転させる
ことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載
の合成石英ガラスの製造方法。
4. The method for producing synthetic quartz glass according to claim 1, wherein the target is rotated in a horizontal plane.
【請求項5】 炉と、この炉内の空間に配設されたター
ゲットと、前記炉の上部に支持されて噴出口が前記ター
ゲットに向けられたバーナーとを有し、前記バーナーか
ら珪素化合物ガス、支燃性ガス及び可燃性ガスを噴出さ
せて火炎を生成し、前記ターゲットの上面に合成石英ガ
ラスのインゴットを形成させる合成石英ガラスの製造装
置において、 前記炉の上部に取り付けられて前記バーナーを支持する
とともに前記バーナーのガス噴出角度を変化させるバー
ナー支持手段を備えたことを特徴とする合成石英ガラス
の製造装置。
5. A furnace comprising a furnace, a target disposed in a space inside the furnace, and a burner supported by an upper portion of the furnace and having an ejection port directed toward the target. In a synthetic quartz glass manufacturing apparatus for generating a flame by ejecting a combustion-supporting gas and a combustible gas, and forming an ingot of synthetic quartz glass on the upper surface of the target, the burner attached to the upper portion of the furnace An apparatus for producing synthetic quartz glass, comprising burner supporting means for supporting and changing a gas ejection angle of the burner.
【請求項6】 前記ターゲットを水平面内で回転させる
ことを特徴とする請求項5に記載の合成石英ガラスの製
造装置。
6. The apparatus for manufacturing synthetic quartz glass according to claim 5, wherein the target is rotated in a horizontal plane.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL1025963C2 (en) * 2003-04-30 2004-12-30 Schott Glas Device for melting quartz glass rods.
US11370692B2 (en) * 2017-10-13 2022-06-28 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Fabrication method and fabrication apparatus for porous glass base material for optical fiber
CN114702233A (en) * 2022-05-12 2022-07-05 江苏亨芯石英科技有限公司 Quartz deposition device and method

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