JP2003511339A - 光学的に均一かつストリークを含まない大口径石英ガラス体の製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 熔融装置 (12) 内に向かい合う２つの開口部 (13, 13') を有する内部空間 (16) を備え、光学的に均一かつストリークを含まない大口径石英ガラス体 (11) を火炎加水分解により製造するための装置 (10) であって、前記向かい合う開口部の一方 (13) には少なくとも１つのバーナー (14)、他方 (13') には製造されるガラス体 (11) が可動的に配置されている。石英ガラス体 (11) の製造の際にはバーナー (14) と石英ガラス体 (11) との間で軸方向および半径方向の相対運動により、バーナー (14) と石英ガラス体の X-X 軸との距離が増大するにつれてバーナー出口開口部 (15) と石英ガラス体 (11) との距離が減少するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明は、特許請求の範囲の項に示した種類の、光学的に均一かつストリーク
を含まない大口径石英ガラス体の製造装置に関する。本発明によれば、屈折率分
布、透過率、蛍光性などの光学的性質が高度に均一で特に 250 nm 以下の波長で
の利用に適した合成石英ガラス体を製造することができる。

【０００２】 紫外線領域、たとえば 250 nm 以下の波長でエキシマーレーザー、マイクロリ
ソグラフィーなどに使用するために必要な高い透過率と耐放射線性を得るために
は、石英ガラス体の純度が極めて高くなければならない。このような高純度は通
常気相を介した製造方法により保証される。火炎加水分解法は気相の原料 Si 化
合物を酸素および燃焼ガスと火炎中で反応させて SiO₂ 粒子を生成させ、これを
バーナーで加熱された石英ガラス体上にガラス状に析出させる方法である。

【０００３】

【従来の技術】

マイクロリソグラフィーにおいては開口度（numerischen Apertur）の増大、
および使用される光学部品の均一性の向上の要求が強まっており、このため大型
の原料石英ガラス体が製造されるようになっている。しかし、熔融面に対して固
定された単独のバーナーを用いる従来法で製造される石英ガラス円筒では実現可
能な最大直径に限界がある。この方法で製造されたガラス円筒を、より大きな直
径の円盤に変形するには1700℃以上の温度が必要であり、技術的に面倒であるば
かりでなく、材質の好ましくない変質により透過率やレーザー光への耐性が悪影
響を被る危険がある。希望する最終形態に直接析出させようとすれば析出領域の
拡大が必要であり、これを達成する公知の方法としては、複数個のバーナーを使
用する方法、バーナーと石英ガラス体を石英ガラス体の軸に垂直な面内で相対的
に運動させる方法、あるいは両者を組み合わせた方法がある。この場合、石英ガ
ラス体の径の増大に伴い表面積が著しく拡大しても、光学的性質の均一性を維持
しなければならないため技術的には厳しい要求がなされる。従来マイクロリソグ
ラフィーに用いられている水銀蒸気ランプの波長（365 nm の i 線および 436 n
m の G 線）においては、このことは特に屈折率分布の均一性にあてはまる。

【０００４】 しかし 250 nm 以下では、光学的に利用可能な面積全体にわたって常に高い透
過率を確保すると同時に、その面積において優れた損傷特性をも保証することが
必要である。このような短波長はガラスの吸収帯の端に近く、したがってガラス
内部で製造条件に起因する構造や濃度の僅かな変動による吸収端の移動があって
も、200 nm 以下では透過率の変動がマイクロリソグラフィーに影響のある 0.00
1 cm^-1（10進吸収率として）ないしそれ以上の程度に達する。光分散がλ⁴ に比
例して増大することから、石英ガラスの分散の構造による変動も 0.001 cm^-1 の
程度に達する。さらに合成石英ガラスには Cl 侵入原子、OH 基、酸素空孔など
、150〜250 nm に吸収帯を有する多くの固有欠陥が存在することが知られている
。このように 250 nm 以下の透過率は材質に大きく依存するため、従来技術によ
る石英ガラス体内部には透過率の著しい局部的変動が生ずる。

【０００５】 JP 01-024032 には回転円筒状容器に石英ガラスを析出させ、気体 Si 化合物
および燃焼ガスの供給に使用されるバーナーに回転または直線運動を行わせる方
法が記載されている。また別の実施態様においては、燃料ガスのみを用いる第２
のバーナーを用いて追加的な加熱を行う。このプロセスにおいては容器中に SiO ₂ 粒子が堆積するにつれて必然的に流動条件、したがって析出条件が変化するた
め、成長方向に実質的に垂直方向の顕著なストリークが発生する。

【０００６】 JP 06-234531 においては、O₂, H₂ および Si 化合物を供給するバーナーが、
生成する石英ガラスインゴットに対して、インゴット上部で測定された温度分布
に従って平面内を運動する。温度分布は赤外線カメラからコンピュータに入力さ
れ、インゴットを受ける x,y テーブルを制御する。

【０００７】 EP 0 735 006 においては、合成石英ガラスの成長方向と垂直に、石英ガラス
インゴットを x 方向および y 方向に運動させている。得られた石英ガラスは成
長方向に対して実質的に垂直な方向のストリークを含む。

【０００８】 US 5,696,038 には SiO₂ 粒子源と生成する石英ガラス体を相対的に振動運動
させる方法が記載されている。運動はガラス体の厚さ方向に垂直に一定の周期で
行われる。一定時間内に特定の最小厚さを達成するための周期、一定の最小持続
時間を有する周期、螺旋状軌道を描く周期、あるいはストリークの形成を抑制し
得る周期などが詳細に説明されている。SiO₂ の析出は平面状容器になされ、容
器は炉の上部に固定された数個のバーナーで加熱される。得られた製品は成長方
向に垂直なストリークを有する。

【０００９】 EP 0 850 199 は、US 5,696,038 による装置において石英ガラス体の運動によ
り発生する気流に関連して、振動運動を行いつつ成長する石英ガラス体の周囲の
空気流を制御し一定に保つ方法と装置の特許を請求している。SiO₂ の析出は US
5,696,038 におけると同様に、数個の固定バーナーにより上から加熱される平
面状容器内でなされる。択られた製品は同じく成長方向に垂直なストリークを有
する。

【００１０】 さらに以上述べた先行技術はいずれも流動条件が好ましくないため、製品には
ストリークと並んで微小構造的な欠陥あるいは気泡が生ずる危険がある。

【００１１】 EP 0 720 970 は構造温度 1200 K 以下、OH 含有量が少なくとも 1000 ppm、1
93 nm に対する純透過率が少なくとも 99.6% の石英ガラスを開示しているが、
面内の透過率の均一性については言及していない。

【００１２】 US 5,696,624 は、直径 150 mm 以上にわたり、ArF レーザーによる106回のパ
ルス照射の前後で試料の厚さ 1 cm に対する純透過率が 99.9% 以上の石英ガラ
スの特許を請求している。紫外線に対する純透過率の正確な測定には大きな困難
が伴うことは公知であり、表面の不純物や欠陥（たとえば研磨による）はいかな
るものであっても紫外線透過率を著しく低下させ、その程度は透明度の高い物質
では純透過率の測定時の影響の数倍にも達するため、試料の洗浄が極めて重要で
あるが、前記公報にはこれについて全く言及されていない。表面の影響は原則的
には厚さを変えた一連の測定を行うことで除去することが可能である。US 5,696
,624 に記載の測定方法では、長さ 2 mm および 12 mm の２つの試料と２ビーム
式分光光度計が用いられているが、技術の現状において必要とされる、紫外域に
吸収帯を持たないパージガス、たとえば N₂ による分光計のパージについては言
及されていない。このパージを行わないと、酸素の紫外吸収により透過率の測定
値が高い方にずれることになる。ここでは便宜的に 365 nm における透過率を10
0%として、それに対する 193 nm における透過率を測定しているが、この方法で
は 99.9% cm^-1 以上と記されている純透過率の値には物理的な意味がなく、した
がって許容し得ないものであることは明らかである。US 5,696,624 において純
透過率は通常どおり分光透過率の測定値から表面反射損失を差し引いた値と定義
されている。周知のとおり、紫外線領域では波長の４乗に比例する散乱損失が純
透過率に大きく影響する。たとえば前記 EP 0 720 970 では分散による透過率の
損失は少なくとも 1 cm あたり 0.18% となり、Liberman et al., Opt. Lett.,
Vol.24 (1999), p.58-60 においては10進体積分散係数 0.0008 cm^-1 の値が挙げ
られ、1 cm あたりの透過率損失に換算すれば同じく 0.18% となる。したがって
この波長領域では、前述の吸収帯の端付近の吸収の寄与や固有布純物の影響がな
いとしても、上記分散損失のみによって既に無視できない程度の影響があり、物
理的には無意味な透過率 100% 以上の結果が得られることにもなる。

【００１３】 WO 98/40319 には、均一な光学的性質、高い透過率、低い蛍光発生、高いレー
ザー光耐性を達成できる、水平方式の熔融装置が記載されている。同装置は本質
的に回転対称に形成され、その内面と熔融される石英ガラス体頂部との間に適切
な距離を保ち、装置の熱収支上好ましい幾何学的形状を有する。製造されるプリ
フォームは層構造は示さないが量が比較的少なく、より大きな最終製品を得るた
めにはプリフォームを熱的に変形する手間が必要となる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】 したがって本発明の目的は、プリフォームからストリークのない大口径（望ま
しくは >180 mm）の、かつ径全体にわたって微小構造的な欠陥がなく光学的性質
（屈折率分布、透過率、蛍光発生）の均一性の高い石英ガラスを製造し得る装置
を提供することである。ここでストリークまたは層状構造とは、視覚的に、ある
いは陰影法または類似の方法によって検出し得るような屈折率の局部的変動すべ
てを指す。ストリークを含まないとは、ガラス中の少なくとも１つの方向、望ま
しくは石英ガラス体の中心を成長方向に走る光学軸に平行な方向について言う。

【００１５】

【課題を解決するための手段】

本発明によれば、この目的は請求項１に示した特徴によって達成される。本発
明により火炎加水分解法により大口径の合成石英ガラスプリフォームの製造が可
能となり、石英ガラス体の断面積の僅かな周縁部分を除く全体にわたって極めて
均一な屈折率と均一かつ高い透過率が得られる。本発明におけるバーナーと石英
ガラス体の相対運動は、両者が関与するものとすることができる。この相対運動
が専らバーナーに伝達されれば、熔融装置（マッフル）の内側輪郭を希望するガ
ラスの輪郭に極めてよく適合させることができる。バーナー出口開口部（SiO₂
源）との距離はプリフォームの半径が大きくなるにつれて逓減させるが、最も簡
単な場合はこの距離をプリフォームの回転軸と火炎到達点との距離に対して直線
的に減少させる。ただし外周部で到達される半径方向距離の最終値は中央部の軸
付近における距離の 65% を下回ってはならない。これにより形成途中の石英ガ
ラス体の外周部における異なった熱的条件および析出条件を考慮することができ
る。このような差異に対応して、石英ガラス体の内側部分と外側部分とで異なっ
たプロセス条件を使用する。このためにはバーナー出口開口部とガラス体との距
離の逓減が決定的に重要である。

【００１６】 本発明の完成のため、下記の検討を行った。 − レーザードップラー法圧力測定による火炎内部の速度場の測定 − ラマン分光法による火炎内部の温度場の測定 − Rayleigh 放射による火炎内部の粒子分布の測定

【００１７】 これら測定量は絶対値においても、またその分布においても、バーナー出口開
口部と熔融表面との距離の関数として広い範囲において変化し、したがって目的
とする成長過程の制御に利用できることが判明した。さらにラマン分光と化学平
衡の計算とから得られたバーナー火炎の局所的組成に関する情報により、固有不
純物、たとえば Si-OH 基や Si-Cl 基などの濃度は、石英ガラス体の製造の段階
ですでに好ましい値に調節できる可能性が開かれた。このようにして好ましくな
い温度分布や流れ特性、したがってストリークや層構造の出現を半径または稜長
15 cm 以上の断面全体にわたって防止することができる。バーナーとガラス体
との相対運動と同時に、バーナーの軸とガラス体の軸との角度を調整し、あるい
は変化させれば、石英ガラス体の外側ないし外周部分の光学的均一性および透過
率が向上する。この場合両軸は熔融装置内において燃焼ガスの流出方向に対して
互いに傾斜するようにするが、交点を持つ必要はない。あるいは互いに傾いた方
向にあり共通平面を持たないようにしてもよい。石英ガラス体の外周部の急勾配
の部分では、ガラス体の軸に対するバーナー軸の角度位置を通じてのみ、バーナ
ーとガラス体との距離の逓減を必要な程度に実現することが可能となる。前記の
角度変化は 0°〜60°の範囲にあることが好ましい。本発明の望ましい実施態様
においては、バーナーの軸と石英ガラス体の光学的軸との角度は、火炎到達点と
石英ガラス体の軸との距離が増大するとともに単調一様に増大する。望ましくは
円筒状のプリフォームが回転運動し、この回転運動がバーナーの軌道運動に統合
されるならば、調整装置や制御技術の複雑さが軽減され、本発明の目的にとって
有益である。バーナーの運動の制御には適切に形成されたリンク装置を用いるこ
とができる。しかしロボットまたはコンピュータ制御のスライド機構を用いた制
御が一層好適であり、これによってバーナーの三次元的運動が可能になる。さら
にバーナーはその軸に平行にスライド機構またはロボットアームに調節可能なよ
うに装着する。

【００１８】 熔融過程において好ましくない熱損失を避けるため、バーナーにはマッフルに
対して調節可能なシャッターを取り付けてそれぞれのマッフル開口部を覆うよう
にする。マッフル開口部に複数のシャッターを取り付け、一斉に、あるいは個別
に使用できるようにしてもよい。

【００１９】 製造された石英ガラス体の冷却段階や、必要に応じて設けられるテンパリング
工程（Temperprozessen）においては、拡散のため前記の不純物の濃度に顕著な
変化が生ずるので、最終製品において実質的に均一な分布を得るため、後の拡散
による濃度変化を予め考慮して熔融面における濃度分布を維持することが望まし
い。本発明のために行った実験の結果、生成する石英ガラス体の光学的性質を均
一化するためには、火炎到達領域における温度および流量条件、ならびに火炎の
化学量論組成を適正化することにより、希望する構造効果を組み込んだ成長条件
の制御が必要であることが示された。これらすべてのパラメータを動じに最適化
するためには、望ましくは円筒形に形成される石英ガラス体の軸方向にバーナー
（SiO₂ 源）が、その半径方向の位置に応じて運動する本発明の装置は特に適し
ている。

【００２０】 本発明の装置により製造された石英ガラス体は、180〜500 mm の直径の少なく
とも 50% にわたり、<±1 ppmの屈折率均一性を有する。また波長 λ = 193 nm
において厚さ 1 cm に対する純透過率は 0.995 以上である。

【００２１】

【発明の実施の形態】

以下５種の実施例の断面図を用いて本発明をさらに説明する。 図１は光学的に均一でストリークを含まない石英ガラス体 11（円筒）を製造
するための装置 10 と、軸 X-X の周りに回転可能に配置された熔融面ないし成
長表面 11' の一部とを示す。石英ガラス体 11 は、部分的に示したマッフル（
熔融炉）12 と、出口開口部 15 を有するバーナー 14 のための開口部 13 に囲
まれており、バーナーの長軸は Y-Y で示されている。回転軸 X-X と長軸 Y-Y
とは互いに平行であり、その間の距離は可変である。軸 Y-Y は成長表面 11' と
点 30 で交わり、この点がすなわちバーナー火炎の到達点となる。石英ガラス体
11 を向くバーナーの出口開口部 15 と同石英ガラス体との距離も同じく可変で
ある。

【００２２】 熔融の過程では、バーナー 14 およびこれに属する SiO₂ 源により、OH 基、C
l 基、あるいは場合によってその他の成分を所定量含む SiO₂ が常時回転してい
る石英ガラス体 11 上に析出熔融する。石英ガラス体 11 の回転速度は 5 min^-1 であり、バーナー 14 が軸に近く石英ガラス体からは遠い末端位置と石英ガラ
ス体に近い外側の末端位置 14' との間を往復する周期は 100 s である。軸に近
い末端位置でのバーナー開口部 15 と石英ガラス体 11 との距離は 250 mm、外
側末端位置での距離は 200 mm である。言うまでもなく、これらの距離の数値は
一例にすぎない。

【００２３】 図１の装置においては、SiO₂ 源 14 と石英ガラス体 11 の成長表面 11' との
距離が平均して外周部分でより短いため、バーナーノズルの幾何学的形状および
各ノズルにおけるガス流量を適切に選ぶならば、火炎到達点においてより高い最
高温度が得られ、外周部におけるより大きい熱放射が補償される。さらに火炎が
短いためガス流の衝撃力が大きく、したがってマッフル 12 に近い石英ガラス体
11 の外周部で特に大きい、制御されない流動条件に起因する気泡やストリーク
の発生の危険を低減させることができる。石英ガラス体 11 の典型的な外郭線に
おいては、断面形は外周部で丸みを有し、このため従来の装置ではこの部分でバ
ーナーとの距離が短くならずむしろ実質的には遠くなるため、光学的性質の好ま
しくない周辺効果が強まる。前記のようにバーナー軸 Y-Y に沿って石英ガラス
表面 11' との相対位置を変化させれば、この問題を回避することができる。

【００２４】 屈折率分布およびその周辺効果の正確な特徴づけのためには、干渉計により測
定した屈折率分布の多項式展開を用いる。これにより n 次の回転対称項と角度
依存項（たとえばコマや非点収差に反映する）が得られる。多項式の次数が高ま
るにつれて個々の対称要素の極点の数が増加し、次第に小さくなる空間内の局部
的屈折率変化が表現される。多項式の各項の結像性に対する影響は個々の場合に
より異なるので、それらの規定も異なったものとなる。屈折率分布の周辺効果の
影響は各項の係数に直接反映される。

【００２５】 図２においては、バーナー 14 の軸 Y-Y が石英ガラス体 11 の軸 X-X に対し
て 0〜45°の範囲にある角度αだけ傾いて、他の点では同様な態様である。バー
ナー開口部 15 と石英ガラス表面 11' との距離はバーナー 14 が軸 X-X から離
れるに従って減少する。バーナー軸 Y-Y と石英ガラス体 11 の軸 X-X との角度
αは、流出する燃焼ガスの方向にあってバーナー軸 Y-Y が回転軸 X-X と交わる
点、あるいは両軸が傾いた位置にある場合はその距離が最小になる点である頂点
S で規定される。

【００２６】 後述する望ましい実施態様においては、角αは火炎到達点が石英ガラス体の軸
から遠ざかるについれて 0°から 60°まで単調に増大する。この場合、バーナ
ーと石英ガラス体との相対的運動を同時にバーナー軸 Y-Y と回転軸 X-X との角
度の変化と組み合わせれば、外周部の均一性と透過率を高めるのに有効である。

【００２７】 SiO₂ 源 14 と石英ガラス体 11 の熔融表面 11' との相対運動の間に生ずるマ
ッフル内空間 16 における流動条件の変化を最小限に保つため、図１および図２
に示すように、Si0₂ 源すなわちバーナー 14 自体を運動させるのが望ましい。
これによってマッフル 12 の内面を石英ガラス体 11 の外郭線に適合させること
ができ、たとえばガラス体 11 を運動させる場合のような余分の空間は不要であ
る。さらに大きな質量を運動させる必要がないため、そのための複雑な調整機構
も不要となる。このことは調整速度の増大にもつながり、装置全体の固有振動の
危険をも低減することができる。

【００２８】 本発明の実施態様としては更に、石英ガラス体 11 の一定の回転速度を制御プ
ログラムによりバーナー 14 の運動に結合するのみならず、石英ガラス体の回転
数を火炎到達点の半径方向の位置に応じて変化させることもできる。この場合、
石英ガラス体 11 の回転速度は一般に、火炎到達点が軸 X-X から半径方向に最
も遠い点で最小となり、火炎到達点と軸 X-X との距離が最小のときに最大とな
るようにする。回転速度はたとえば最小 2 min^-1 から最大 30 min^-1 の範囲で
制御プログラムにより変化させることが望ましい。石英ガラス体 11 を回転させ
る必要がないようにバーナー 14 の軌道運動を制御することも可能である（図４
、図５参照）。これにより調整ユニットおよび制御技術を更に単純化することが
できる。

【００２９】 バーナー、マッフル、および石英ガラス体の軸を実質的に水平に配置すれば、
石英ガラス円筒の支持と回転（ガラス体を回転させる場合）に通常の旋盤を利用
できるので、本発明による装置としてコスト的に有利なものが得られる。

【００３０】 図３には光学的に均一でストリークを含まない石英ガラス体 11 をマッフル 1
2 の内部空間 16 で製造するための、軸 X-X のまわりに回転し軸 X-X と平行に
移動し得るプレート 17 を有する装置 10 を示す。矢印 21 で示したプレート 1
7 の移動は石英ガラス体 11 の成長に伴って行われる。マッフル 12 は一方にお
いて開口部 13 を有し、これを通じてロッド 19 を介して開口部 15 を有する少
なくとも１個のバーナー 14 または１個以上のノズルを有するバーナーがリンク
機構 18 の制御により摺動可能である。マッフル 12 は他方において開口部 13'
を有し、これを通じて開口部 13 より大きくこれに向かい合っている石英ガラ
ス体をマッフルから引き出すことができる。リンク機構 18 は、火炎到達点 30
の軸 X-X からの距離が 0 cm から 15 cm まで変化するとき、軸 X-X と軸 Y-Y
とのなす角αを 0°から 35°まで、バーナー開口部 15 と火炎到達点 30 との
距離を 30 cm から 18.5 cm まで変化させる。Si 化合物と燃焼ガスを供給する
移動可能なバーナー 14 にはシャッター 20 が設けられ、開口部 13 においてバ
ーナー 14 に占められない部分を覆うことにより好ましくない熱放射を大幅に減
少させる。開口部 3 とリンク機構 18 は石英ガラス体 11 の全体、すなわち図
３の軸 X-X の両側にわたってもよい。これ以外の点では前記の記述が有効であ
る。

【００３１】 図４には本発明による装置 10 の一種の本質的な部分を示す。開口部 13 を有
する熔融装置 12 の内部空間 16 に、熔融装置 12 の幾何学的軸と一致する軸 X
-X を有するプリフォーム 11 が配置され、プリフォーム 11 は溶融装置 12 か
らの熔融量に応じて熔融装置 12 から軸 X-X に平行に引き出すことができるよ
うに配置されている。熔融装置 12 の外側にはスライド機構 23, 24 の少なくと
も１つのホルダー 22 が設けられ、これにより支持スライド 23 は紙面に平行に
、被支持スライド 24 は紙面に垂直に、ドライブ 25, 26 により移動し得るよう
に配置されている。被支持スライド 24 にはバーナー 14 の搖動装置 27 が、こ
れに更に縦方向調節装置 28 が固定され、バーナー 14 の軸 Y-Y を軸 X-X に対
して傾けることができ、また開口部 15 と熔融表面 11' との距離を調節するこ
とができる。この距離 a は正確にはバーナー開口部 15 と火炎到達点 30 との
距離を意味する。この距離は火炎到達点と軸 X-X との距離が大きいほど小さく
なる。この実施例ではバーナー開口部 15 からの距離 a は、火炎到達点 30 が
軸 X-X から最も離れたとき 0.6a となり、そのときの角度αは 35°である。ス
ライド機構のドライブ 25, 26、搖動装置 27、縦方向調節装置 28 はそれぞれの
動作に対応するケーブルで制御装置 29 に接続されており、個々の駆動手段を互
いに独立にコンピュータ制御することができる。

【００３２】 コンピュータを内蔵した制御装置 29 は、石英ガラス体 11 の軸 X-X のまわ
りの回転とバーナー 14 の運動との統合を可能にするのみならず、屈折率の不均
一性の原因となる周期的構造の発生を避けるためにも必須である。このためには
例えば前記のバーナー 14 の軸 X-X に垂直な面内の運動に、コンピュータ内の
適当なプログラムにより平均して非周期的・統計的な運動を重ね合わせることが
できる。

【００３３】 図５では、図４のスライド機構 23, 24 の代わりに３部分からなるロボットア
ーム 31 およびそのための制御装置 32 を設けてすべての運動を実現している。
アームの部分 311, 312, 313 はそれぞれ両方向矢印 331, 332, 333 で示したよ
うに相互に搖動可能である。ロボットアーム 31 はホルダー 34 に結合され、こ
れにより両方向矢印 341 の方向に軸 Z-Z のまわりに回転可能なように保持され
ており、望ましくは石英ガラス体 11 の軸 X-X と平行に配置されている。ガラ
ス体 11 を実質上同軸的に囲む形でマッフル 12 が配置され、その開口部 13 を
通じてロボットアーム 31 の自由端に中間ピース 35 を介して関節様に結合され
たバーナー 14 が移動することができる。たとえばロボットアームが位置 31'
をとることによって達成されるバーナー 14 の周辺的位置 14' への移動は、一
方ではアーム部分 311, 312, 313 の搖動により、他方ではバーナー 14 を両方
向矢印 141 の方向に搖動可能かつ両方向矢印 142 の方向に直線的に移動可能な
ようにロボットアーム 31 の自由端に配置することで行われる。バーナーの調節
によりガラス体 11 との距離が明らかに減少するとともに、軸 Y-Y の軸 X-X に
対する角度も明瞭に変化する。見易さのため図示を省略した、熱放射損失防止用
のシャッターを中間ピース 35 に結合して共に移動し得るようにすることも可能
である。図５に示した装置では調節装置および制御技術を一層単純化することが
できる。

【００３４】 スライド機構 23, 24 またはロボット 31 は、ガラス体の回転を実現するため
にコストがやや上昇するにも関わらず、これによる石英ガラス体 11 の熔融表面
11' の均一化の技術的利点を活用しようとする場合にも利用できる。

【００３５】 本発明に従って、回転する石英ガラス体に対するバーナーの運動を半径方向の
移動（たとえば図３のような）により行うときは、マッフル 12 の開口部 13 が
狭いスリット状となるため、運転方法が適切であればシャッターを設けなくても
問題になるような熱放射は生じない。

【００３６】 熱および SiO₂ の収支を改善するため、本発明による装置に複数個のバーナー
を備えることも可能であり、それらを相互の位置関係を固定して一斉に移動させ
ることも、あるいは壮途に独立に運動させることも可能である。

【００３７】 以上の説明、特許請求範囲および図面に表現された諸特徴は個別的にも、ある
いは任意の組み合わせにおいても、本発明にとって本質的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は本発明による第１の装置の、本発明にとって本質的な部分を示す。

【図２】 図２は本発明による第２の装置の、本発明にとって本質的な部分を示す。

【図３】 図３はリンクガイドを用いた本発明による第３の装置を示す。

【図４】 図４はスライド機構を用いた本発明による第４の装置を示す。

【図５】 図５はロボットを備えた本発明による第５の装置を示す。

【符号の説明】

10 本発明による装置 11 石英ガラス体、プリフォーム 11' 熔融表面 12 マッフル、熔融装置 13, 13' 開口部 14 バーナー 15 バーナー開口部 16 内部空間 17 プレート 18 リンク機構 19 ロッド 20 シャッター 21 矢印 22 ホルダー 23, 24 スライド 25, 26 ドライブ 27 搖動装置 28 縦方向調節装置 29 制御装置 30 火炎到達点 31, 31' ロボットアーム 32 制御装置 34 ホルダー 35 中間ピース 141, 142, 331, 332, 333, 341 両方向矢印 311, 312, 313 アームの部分 a 15 と 30 との距離

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 メンツェル，アンドレアス ドイツ連邦共和国 07745 イエナ グリ ューネ アウエ 44 (72)発明者 リューディガー，フランク ドイツ連邦共和国 07745 イエナ ブラ ウンスドルファー シュトラーセ 125 (72)発明者 シンデルベック，トーマス ドイツ連邦共和国 55131 マインツ ゲ ッテルマン シュトラーセ 42ベェー (72)発明者 シュミット，マティアス ドイツ連邦共和国 07749 イエナ グレ ジッツァシュトラーセ 23 (72)発明者 ショルツ，ローラント ドイツ連邦共和国 07745 イエナ ヴァ ンダースレーブシュトラーセ 19 (72)発明者 フォイチュ，アンドレアス ドイツ連邦共和国 07745 イエナ ヨハ ン−フリードリヒ−シュトラーセ 25 Ｆターム(参考） 4G014 AH15 AH16

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部空間 (16) に互いに対向する開口部 (13, 13') を有す
   る熔融装置 (12) を備え、前記開口部の一方 (13) を通じてバーナー (14)、他
   方 (13') を通じては生成する石英ガラス体 (11) が移動可能に配置される、光
   学的に均一であってストリークを含まない大口径の石英ガラス体 (11) を製造す
   るための装置 (10) であって、製造の過程においてバーナー (14) の石英ガラス
   体 (11) の軸 X-X からの距離の増加に伴いバーナー (14)と石英ガラス体 (11)
   との距離が減少するように、バーナー (14) と石英ガラス体 (11) とを軸方向お
   よび半径方向に相対的に運動させることを特徴とする装置。
2. 【請求項２】 バーナー (14) の軸 Y-Y と石英ガラス体 (11) の軸 X-X と
   が熔融装置 (12) 内において互いに傾いた位置にあることを特徴とする、請求項
   １に記載の装置。
3. 【請求項３】 バーナー (14) の傾きが、石英ガラス体 (11) の軸 X-X か
   らの火炎到達点 (30) の距離とともに増大することを特徴とする、請求項２に記
   載の装置。
4. 【請求項４】 バーナー (14) の制御のためにリンク機構 (18) を備えるこ
   とを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の装置。
5. 【請求項５】 バーナー (14) の軸 X-X に垂直な運動を行わせるためにス
   ライド機構 (23, 24) を備えることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記
   載の装置。
6. 【請求項６】 スライド機構 (23, 24) にバーナー (16) のための搖動装置
   (27) および縦方向調節装置 (28) を備えることを特徴とする、請求項５の装置
   。
7. 【請求項７】 バーナー (16) の運動を制御するための、コンピュータを内
   蔵した制御装置 (29) を備えることを特徴とする、請求項４〜６のいずれかに記
   載の装置。
8. 【請求項８】 バーナー (14) の制御のためにロボットを備えることを特徴
   とする、請求項１〜３のいずれかに記載の装置。
9. 【請求項９】 石英ガラス体 (11) をその軸 X-X の周りに回転可能に配置
   することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
10. 【請求項１０】 開口部 (13, 13') の一つ (13) を覆うシャッター (20)
    をバーナー (16) に固定することを特徴とする、前記請求項のいずれかに記載の
    装置。
11. 【請求項１１】 同時に、あるいは相互に独立して運動し得る複数個のバー
    ナーを備えることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
12. 【請求項１２】 少なくとも熔融工程中において軸 X-X が水平位置をとる
    ことを特徴とする、請求項１に記載の装置。