JP2022105255A

JP2022105255A - シリカ熱反射板

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Publication number: JP2022105255A
Application number: JP2021098989A
Authority: JP
Inventors: 智弘丸子; Toshihiro Maruko; 好裕石黒; Yoshihiro Ishiguro; 尊信松村; Takanobu Matsumura; 裕也大川; Yuya Okawa
Original assignee: Furuya Metal Co Ltd
Current assignee: Furuya Metal Co Ltd
Priority date: 2020-12-28
Filing date: 2021-06-14
Publication date: 2022-07-13
Anticipated expiration: 2041-06-14
Also published as: JP7096409B1

Abstract

【課題】本開示は、高反射率を有し、炉内への汚染が抑制されており、長寿命のシリカ熱反射板を提供することを目的とする。【解決手段】本開示に係るシリカ熱反射板は、シリカ板１と、シリカ板１の内部に配置されてシリカ板１によって外周囲が完全に覆われてなり、かつ、シリカ板１の一方の表面に入射した赤外線を反射する反射体５と、を有するシリカ熱反射板１００であって、反射体５は、薄膜、板又は箔であり、反射体５の少なくとも反射面を含む表面層は、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ又はＨｆからなるか、又は、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ及びＭｏから選ばれる少なくともいずれか１種を含む合金からなる。【選択図】図２

Description

本開示は、例えば、半導体・電子部品の分野で、ウエハ、基板等を高温で熱処理する種々の熱処理装置の熱反射板として利用でき、高反射率を有することから熱処理装置の省エネルギー化が可能であり、また、汚染を抑制することが可能なシリカ熱反射板に関する。

半導体ウエハの製造または処理工程においては、半導体ウエハに各種の性質を付与するため熱処理作業が行われている。例えば、半導体ウエハを高純度石英製の炉芯管に収納し、炉芯管内の雰囲気を制御して、熱処理作業が行われる。この熱処理工程に使用される熱処理装置では、炉内の高温維持と炉床部への熱放散を防止するため、炉内と炉床との間に炉開口部を塞ぐように保温体（蓋体）が設けられている。

このような保温体としては、熱処理室の開口部を閉塞し、互いに離間して積層され、かつ熱処理室に露出する石英板を有する保温体があり、石英板は表面が平滑で気泡がなく、石英板の内部に金薄膜が形成されていて、金薄膜は、金蒸着により形成されたという特徴がある（例えば、特許文献１を参照。）。

また、石英管を中心に通すための孔及び石英ロッドを通すための孔を有する石英板の上に、白金（Ｐｔ）及び酸化物（ＳｉＯやＰｂＯなど）の混合物に有機物を加えてペースト状にしたものをスクリーン印刷により塗布し、これを焼き固めることにより抵抗発熱体よりなる例えば厚さ５～１０ミクロンの反射面を形成する技術の開示がある（例えば、特許文献２を参照。）。

縦型熱処理炉の断熱構造体が、複数本の支柱と、これら支柱に上下方向に所定間隔で設けられた複数枚の反射性を有する遮熱板とから構成されている技術の開示がある（例えば、特許文献３を参照。）。特許文献３によれば、遮熱板は、反射膜と、この反射膜の表面を被覆する透明石英層とから形成されている。この遮熱板を形成する一つの方法としては、透明石英層を形成する円形の一対の透明石英板を用い、その一方の透明石英板の片方の面に反射膜を設け、この反射膜をもう一方の透明石英板との間で挟み込み、両透明石英板の周縁部を溶接して密封および一体化する方法がある。

特開２００１‐１０２３１９号公報特開平９‐１４８３１５号公報特開平１１‐９７３６０号公報特開２０１９‐２１７５３０号公報特許４１７２８０６号公報特許６０３２６６７号公報

特許文献１では反射膜として金薄膜が用いられているが、金の融点は１０６４℃であり、１５００℃以上の熱処理時に、溶融したり、膜がめくれあがったり、縮小したりする問題があり、実用上耐熱性に問題があった。

特許文献２では、反射板兼ヒーターとしての利用のため、中央に石英管でヒーター導通箇所を設けているが、当構造によって一部輻射熱を遮蔽しきれない箇所が発生する。より高い省エネルギー化のためには、反射面積率を多く取り、尚且つ反射板をより薄くし、熱容量を下げる必要がある。

特許文献３では、石英板で挟み込み、溶接を行う手法がとられているが、熱の影響を受けるため、薄膜で実施する際には膜が剥がれてしまう問題が生じる。さらに内部を真空に保つことは難しく、高温使用時の内圧上昇によって薄膜が破損するリスクは避けられない。また透明石英を流し込み作製する手法においても、金属薄膜に実施する場合は熱的、物理的ダメージを避けることはできない。

本開示は、従来手法よりも反射面積率をより多く確保することができ、熱容量が小さく省エネルギー化が可能で、高反射率を有し、炉内の汚染が抑制され、長寿命のシリカ熱反射板を提供することを目的とする。

本発明者らは、鋭意検討した結果、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ又はＭｏを含む表面層を反射面とする反射体を、シリカ板の内部に配置することによって上記課題が解決されることを見出し、本発明を完成させた。すなわち、本発明に係るシリカ熱反射板は、シリカ板と、該シリカ板の内部に配置されて該シリカ板によって外周囲が完全に覆われてなり、かつ、該シリカ板の一方の表面に入射した赤外線を反射する反射体と、を有するシリカ熱反射板であって、前記反射体は、薄膜、板又は箔であり、前記反射体の少なくとも反射面を含む表面層は、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ又はＭｏからなるか、又は、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ及びＭｏから選ばれる少なくともいずれか１種を含む合金からなることを特徴とする。

本発明に係るシリカ熱反射板では、前記シリカ板は、第１シリカ板と第２シリカ板とが対向して配置されて周縁部同士が周縁に沿って環状に連続して接合された合わせ板の構造を有することが好ましい。シリカ板及び反射体を薄くできるので、熱容量を小さくすることができる。

本発明に係るシリカ熱反射板では、前記合わせ板の構造は、前記第１シリカ板及び前記第２シリカ板の対向し合う面の間に設けられ、かつ、前記第１シリカ板側及び前記第２シリカ板側の少なくとも一方に前記周縁部同士の接合部によって密閉されているキャビティを有し、該キャビティ内に前記反射体が配置されていることが好ましい。反射体が密閉空間であるキャビティ内にあるため、周縁部同士の接合部に、反射体に起因する剥がす方向の応力がかかりにくく、反射体の破損による炉内の汚染を抑制することができる。さらにシリカ板と反射体の熱膨張差による破損を回避できる。

本発明に係るシリカ熱反射板では、前記キャビティを少なくとも前記第１シリカ板側に有し、前記第１シリカ板の前記キャビティ内の表面上に前記反射体として形成した薄膜を有し、該薄膜は、前記第１シリカ板の前記キャビティ内の表面側から順に、下地膜と、前記反射面を含む表面層としての反射膜と、を有する積層膜であり、前記下地膜は、Ｔａ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｏ又はＮｉからなるか、又は、Ｔａ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｏ及びＮｉから選ばれる少なくともいずれか１種を含む合金からなり、前記反射膜は、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ又はＭｏからなるか、又は、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ及びＭｏから選ばれる少なくともいずれか１種を含む合金からなり、前記下地膜と前記反射膜とが異なる組成を有していることが好ましい。第１シリカ板のキャビティ内の表面上に反射体を形成しているため、周縁部同士の接合部に、反射体に起因する剥がす方向の応力がかかりにくく、反射体の破損による炉内の汚染を抑制することができる。さらにシリカ板と反射体の熱膨張差による破損を回避できる。

本発明に係るシリカ熱反射板では、前記第１シリカ板が平板であり、前記キャビティを前記第２シリカ板側に有し、前記第１シリカ板の表面上に前記反射体として形成した薄膜を有し、該薄膜は、前記第１シリカ板の表面側から順に、下地膜と、前記反射面を含む表面層としての反射膜と、を有する積層膜であり、前記下地膜は、Ｔａ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｏ又はＮｉからなるか、又は、Ｔａ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｏ及びＮｉから選ばれる少なくともいずれか１種を含む合金からなり、前記反射膜は、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ又はＭｏからなるか、又は、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ及びＭｏから選ばれる少なくともいずれか１種を含む合金からなり、前記下地膜と前記反射膜とが異なる組成を有していることが好ましい。平板である第１シリカ板に反射体としての薄膜を形成するため、生産性に優れたシリカ熱反射板とすることができる。

本発明に係るシリカ熱反射板では、前記反射体が、板又は箔であり、かつ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ又はＭｏからなるか、又は、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ及びＭｏから選ばれる少なくともいずれか１種を含む合金からなることが好ましい。キャビティ内に反射体としての板又は箔が収容された状態となっており、板又は箔の腐食が生じにくい。さらに、周縁部同士の接合部に、板又は箔に起因する剥がす方向の応力がかかりにくい。

本発明に係るシリカ熱反射板では、前記キャビティ内の圧力は、大気圧未満の減圧となっていることが好ましい。熱処理時にキャビティの内圧が高まることを抑制することができ、炉内の汚染をより抑制することができる。

本発明に係るシリカ熱反射板では、（１）前記第１シリカ板は、前記周縁部に設けられた土手部と該土手部で取り囲まれて前記キャビティを構成する凹部とを有し、前記第２シリカ板は、平板状であるか、又は、（２）前記第１シリカ板は、平板状であり、前記第２シリカ板は、前記周縁部に設けられた土手部と該土手部で取り囲まれて前記キャビティを構成する凹部とを有することが好ましい。第１シリカ板に凹部を設けることで、シリカ板内にキャビティを簡易な構造で設けることができる。あるいは、第２シリカ板に凹部を設けることで、シリカ板内にキャビティを簡易な構造で設けることができる。

本発明に係るシリカ熱反射板では、前記シリカ熱反射板は、前記キャビティ内で前記合わせ板の構造の対向する面同士の間を立設する少なくとも１本の支柱部を有することが好ましい。支柱部によって合わせ板構造の接合強度を高めることができる。

本発明に係るシリカ熱反射板では、前記支柱部が、柱状又は筒状である形態を含む。柱状又は筒状とすることで、接合強度を高めつつ、反射体の面積を広くとることが出来る。

本発明に係るシリカ熱反射板では、前記シリカ熱反射板は、前記支柱部を複数有し、該支柱部は筒状であり、かつ、各支柱部は互いに筒壁の一部を共有した３次元空間充填構造を有することが好ましい。３次元空間充填構造とすることで接合強度を高めつつ、反射体の面積を広くとることが出来、さらに反射板そのものの強度を高めることができる。

本発明に係るシリカ熱反射板では、前記３次元空間充填構造は、ハニカム構造、矩形格子構造、方形格子構造又はひし形格子構造である形態を包含する。

本発明に係るシリカ熱反射板では、前記第１シリカ板及び前記第２シリカ板の対向し合う面は互いに平坦面であり、前記反射体は、前記第２シリカ板側の前記第１シリカ板の表面のうち前記周縁部同士の環状の接合部の内側の領域に形成された薄膜であり、該薄膜は、前記第１シリカ板の表面側から順に、下地膜と、前記反射面を含む表面層としての反射膜と、を有する積層膜であり、前記下地膜は、Ｔａ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｏ又はＮｉからなるか、又は、Ｔａ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｏ及びＮｉから選ばれる少なくともいずれか１種を含む合金からなり、前記反射膜は、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ又はＭｏからなるか、又は、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ及びＭｏから選ばれる少なくともいずれか１種を含む合金からなり、前記下地膜と前記反射膜とが異なる組成を有していることが好ましい。反射体と第２シリカ板の部分接触により生じる干渉縞をより抑制することができる。

本発明に係るシリカ熱反射板では、前記キャビティを少なくとも前記第１シリカ板側に有し、前記第１シリカ板の前記キャビティ内の表面上に前記反射体として形成した薄膜を有し、該薄膜は、Ｍｏ膜又はＭｏを５０質量％以上含む合金膜であることが好ましい。Ｍｏ膜又はＭｏを５０質量％以上含む合金膜であるときは、反射体として形成した薄膜が単層膜であってもよい。

本発明に係るシリカ熱反射板では、前記第１シリカ板が平板であり、前記キャビティを前記第２シリカ板側に有し、前記第１シリカ板の表面上に前記反射体として形成した薄膜を有し、該薄膜は、Ｍｏ膜又はＭｏを５０質量％以上含む合金膜であることが好ましい。Ｍｏ膜又はＭｏを５０質量％以上含む合金膜であるときは、反射体として形成した薄膜が単層膜であってもよい。

本発明に係るシリカ熱反射板では、前記第１シリカ板及び前記第２シリカ板の対向し合う面は互いに平坦面であり、前記反射体は、前記第２シリカ板側の前記第１シリカ板の表面のうち前記周縁部同士の環状の接合部の内側の領域に形成された薄膜であり、該薄膜は、Ｍｏ膜又はＭｏを５０質量％以上含む合金膜であることが好ましい。Ｍｏ膜又はＭｏを５０質量％以上含む合金膜であるときは、反射体として形成した薄膜が単層膜であってもよい。

本発明に係るシリカ熱反射板では、前記キャビティを前記第１シリカ板側及び前記第２シリカ板側に有し、前記第１シリカ板の前記キャビティ内の表面上に前記反射体として形成した薄膜を有し、該薄膜は、Ｍｏ膜又はＭｏを５０質量％以上含む合金膜であることが好ましい。Ｍｏ膜又はＭｏを５０質量％以上含む合金膜であるときは、反射体として形成した薄膜が単層膜であってもよい。

本発明に係るシリカ熱反射板では、前記反射体の厚さは、０．０１μｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましい。反射体による輻射熱の反射効率を保持しつつ、シリカ熱反射板の熱容量を小さくすることができる。

本発明に係るシリカ熱反射板では、前記周縁部同士の接合部は、表面活性化接合部であることが好ましい。一般的な溶接手法よりも接合幅を短くすることで、より輻射熱を炉内へ反射させることができる。また、反射体である薄膜が接合プロセスによる熱的、物理的ダメージを受けにくい。また、接合部における接合強度が高められており、シリカ熱反射板はより長寿命となり、また耐食性が高まり、炉内の汚染が抑制される。

本開示によれば、従来手法よりも反射面積率をより多く確保することで高反射率を有し、熱容量が小さく省エネルギー化が可能で、炉内への汚染が抑制されており、長寿命のシリカ熱反射板を提供することができる。

本実施形態に係るシリカ熱反射板の一例を示す平面概略図である。Ａ－Ａ断面の第１例を示す概略図である。Ａ－Ａ断面の第２例を示す概略図である。Ａ－Ａ断面の第３例を示す概略図である。Ａ－Ａ断面の第４例を示す概略図である。Ａ－Ａ断面の第５例を示す概略図である。Ａ－Ａ断面の第６例を示す概略図である。Ａ－Ａ断面の第７例を示す概略図である。支柱部がハニカム構造を有する形態の例を示す図である。Ａ－Ａ断面の第８例を示す概略図である。Ａ－Ａ断面の第９例を示す概略図である。Ａ－Ａ断面の第１０例を示す概略図である。Ａ－Ａ断面の第１１例を示す概略図である。Ａ－Ａ断面の第１２例を示す概略図である。Ａ－Ａ断面の第１３例を示す概略図である。実施例１の反射体の反射率を示すグラフである。１０００℃における物質が放射する黒体放射の波長と放射量との関係を示すグラフである。実施例５の反射体の反射率を示すグラフである。実施例６の反射体の反射率を示すグラフである。Ａ－Ａ断面の第１４例を示す概略図である。

以降、本発明について実施形態を示して詳細に説明するが本発明はこれらの記載に限定して解釈されない。本発明の効果を奏する限り、実施形態は種々の変形をしてもよい。

（反射体が薄膜である形態）
図１及び図２を参照して、本実施形態に係るシリカ熱反射板について説明する。本実施形態に係るシリカ熱反射板１００は、シリカ板１と、シリカ板１の内部に配置されてシリカ板１によって外周囲が完全に覆われてなり、かつ、シリカ板１の一方の表面に入射した赤外線を反射する反射体５と、を有する。図１においては、紙面に向かう方向が赤外線の入射方向である。図２においては、上から下に向かう方向が赤外線の入射方向である。反射体５は薄膜であり、反射体５の少なくとも反射面を含む表面層は、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ又はＭｏからなるか、又は、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ及びＭｏから選ばれる少なくともいずれか１種を含む合金からなる。図２では、反射体５が積層膜である形態が示されており、下地膜３の上に反射面を含む表面層としての反射膜４が形成されている。

シリカ熱反射板１００では、シリカ板１は、第１シリカ板１ａと第２シリカ板１ｂとが対向して配置されて周縁部同士が周縁に沿って環状に連続して接合された合わせ板の構造を有することが好ましい。図２において、第１シリカ板１ａと第２シリカ板１ｂとは、周縁部同士の接合部２によって、合わせ板の構造を形成している。周縁部同士の接合部２は、図１に示すように、シリカ板１の周縁に沿って環状に連続している。図１では、周縁部同士の接合部２は、第２シリカ板１ｂを透視して第１シリカ板１ａと第２シリカ板１ｂとの境界部としてみることができ、グレーの領域として図示した。合わせ板の構造とすることで、シリカ板を薄くできるので、熱容量を小さくすることができる。

反射体５を正面に見たシリカ板１の形状は、例えば、円形、楕円形、長方形又は正方形であり、円形が好ましい。円形の直径は、例えば、５～５０ｃｍである。周縁部同士の接合部２の環状形状の幅は、例えば０．５～２０ｍｍである。シリカ板１の肉厚は０．１～２０ｍｍであることが好ましく、０．２～１０ｍｍであることがより好ましい。第１シリカ板１ａの肉厚は０．０５～１０ｍｍであることが好ましく、０．５～１．５ｍｍであることがより好ましい。第２シリカ板１ｂの肉厚は０．０５～１０ｍｍであることが好ましく、０．５～１．５ｍｍであることがより好ましい。

シリカ板１は、結晶性シリカ板又は非晶質シリカ板である形態を包含する。シリカ板１の不純物濃度は、１００ｐｐｍ以下、好ましくは９０ｐｐｍ以下である。

シリカ熱反射板１００では、合わせ板の構造は、第１シリカ板１ａ及び第２シリカ板１ｂの対向し合う面の間に設けられ、かつ、第１シリカ板１ａ側及び第２シリカ板１ｂ側の少なくとも一方に周縁部同士の接合部２によって密閉されているキャビティ１２を有し、キャビティ１２内に反射体５が配置されていることが好ましい。キャビティ１２は、第１シリカ板１ａ側に設けられた形態、第１シリカ板１ａ側及び第２シリカ板１ｂ側の両側に設けられた形態及び第２シリカ板１ｂ側に設けられた形態がある。図２ではキャビティ１２が、第１シリカ板１ａ側に設けられた形態を示している。この形態では、第１シリカ板１ａの一方の表面に凹部が設けられており、第２シリカ板１ｂは凹部がない平板であり、第１シリカ板１ａ及び第２シリカ板１ｂの合わせ板の構造とすることで、キャビティ１２は、第１シリカ板１ａ側に設けられる。その結果、キャビティ１２は、第１シリカ板１ａ及び第２シリカ板１ｂの対向し合う面の第１シリカ板１ａ側のみに設けられ、かつ、周縁部同士の接合部２によって密閉されている。反射体５が密閉空間であるキャビティ１２内にあるため、周縁部同士の接合部に、反射体に起因する剥がす方向の応力がかかりにくく、反射体の破損による炉内の汚染を抑制することができる。さらにシリカ板と反射体の熱膨張差による破損を回避できる。

図３では、キャビティ１２が、第１シリカ板１ａ側及び第２シリカ板１ｂ側の両側にわたって設けられた形態を示している。この形態では、第１シリカ板１ａの一方の表面に凹部が設けられており、第２シリカ板１ｂの一方の表面に凹部が設けられており、凹部同士が合わさるように、第１シリカ板１ａ及び第２シリカ板１ｂの合わせ板の構造とする。その結果、キャビティ１２は、第１シリカ板１ａ及び第２シリカ板１ｂの対向し合う面の第１シリカ板１ａ側及び第２シリカ板１ｂ側の両方に設けられる。

図４では、キャビティ１２が、第２シリカ板１ｂ側に設けられた形態を示している。この形態では、第１シリカ板１ａは凹部がない平板であり、第２シリカ板１ｂの一方の表面に凹部が設けられており、第１シリカ板１ａ及び第２シリカ板１ｂの合わせ板の構造とすることで、キャビティ１２は、第２シリカ板１ｂ側に設けられる。その結果、キャビティ１２は、第１シリカ板１ａ及び第２シリカ板１ｂの対向し合う面の第２シリカ板１ｂ側のみに設けられる。

キャビティ１２の高さ（図２では、上下方向の長さ）は、０．１μｍ～５ｍｍであることが好ましく、０．１μｍ～１ｍｍであることがより好ましい。キャビティ１２は、第１シリカ板１ａ側にのみ凹部を設ける形態、第１シリカ板１ａ側及び第２シリカ板１ｂ側の両方に凹部を設ける形態及び第２シリカ板１ｂ側にのみ凹部を設ける形態の３態様があるが、いずれの形態でも、凹部によって、第１シリカ板１ａの周縁部及び／又は第２シリカ板１ｂの周縁部に土手部１１が形成される。図２の形態では、第１シリカ板１ａに形成された土手部１１の天面は、向い合せに配置される第２シリカ板１ｂの平板部分と接合され、周縁部同士の接合部２が形成される。図３の形態では、第１シリカ板１ａと第２シリカ板１ｂの土手部１１の天面同士が接合され、周縁部同士の接合部２が形成される。また、図４の形態では、第２シリカ板１ｂに形成された土手部１１の天面は、向い合せに配置される第１シリカ板１ａの平板部分と接合され、周縁部同士の接合部２が形成される。凹部は、例えばエッチング法などによって形成することができる。

本実施形態に係るシリカ熱反射板１００では、図２に示すように、第１シリカ板１ａは、周縁部に設けられた土手部１１と土手部１１で取り囲まれてキャビティ１２を構成する凹部とを有し、第２シリカ板１ｂは、平板状であることが好ましい。第１シリカ板１ａのみに凹部を設けることで、シリカ板内にキャビティ１２を簡易な構造で設けることができる。このような形態を有するシリカ熱反射板は、図２の他、図５、図８、図１２又は図１５に例示されたシリカ熱反射板１０３，１０６，１０９，１１２がある。

本実施形態に係るシリカ熱反射板１０２では、図４に示すように、第１シリカ板１ａは、平板状であり、第２シリカ板１ｂは、周縁部に設けられた土手部１１と土手部１１で取り囲まれてキャビティ１２を構成する凹部とを有することが好ましい。第２シリカ板１ｂのみに凹部を設けることで、シリカ板内にキャビティ１２を簡易な構造で設けることができる。このような形態を有するシリカ熱反射板は、図４の他、図７、図１１又は図１４に例示されたシリカ熱反射板１０５，１０８，１１１がある。

図２又は図３に示すように、本実施形態に係るシリカ熱反射板１００，１０１では、キャビティ１２を少なくとも第１シリカ板１ａ側に有し、第１シリカ板１ａのキャビティ１２内の表面上に反射体５として形成した薄膜を有し、薄膜は、第１シリカ板１ａのキャビティ１２内の表面側から順に、下地膜３と、反射面を含む表面層としての反射膜４と、を有する積層膜であり、下地膜３は、Ｔａ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｏ又はＮｉからなるか、又は、Ｔａ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｏ及びＮｉから選ばれる少なくともいずれか１種を含む合金からなり、反射膜４は、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ又はＭｏからなるか、又は、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ及びＭｏから選ばれる少なくともいずれか１種を含む合金からなり、下地膜３と反射膜４とが異なる組成を有していることが好ましい。第１シリカ板のキャビティ内の表面上に反射体を形成しているため、周縁部同士の接合部に、反射体に起因する剥がす方向の応力がかかりにくく、反射体の破損による炉内の汚染を抑制することができる。さらにシリカ板と反射体の熱膨張差による破損を回避できる。反射体５が薄膜であり、薄膜が積層膜である場合は、反射体５の少なくとも反射面を含む表面層は、反射膜４に対応する。積層膜である反射体５は、第１シリカ板１ａのキャビティ１２内の表面、すなわち、凹部の底面に形成されている。積層膜である反射体５は、凹部の底面の全面積に対して５０～１００％の面積で形成されていることが好ましく、８０～１００％の面積で形成されていることがより好ましい。反射体５の膜厚は、１０～１５００ｎｍであることが好ましく、２０～４００ｎｍであることがより好ましい。

下地膜３は、Ｔａ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｏ又はＮｉからなるか、又は、Ｔａ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｏ及びＮｉから選ばれる少なくともいずれか１種を含む合金からなることが好ましい。このような金属又は合金は、融点が高く、かつ、シリカ板との密着性に優れている。下地膜３は、例えば、スパッタ膜、塗布膜、ＣＶＤ、蒸着等で得られる薄膜であることが好ましい。Ｔａ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｏ及びＮｉから選ばれる少なくともいずれか１種を含む合金としては、これらの元素のいずれか一種を最多質量にて含む合金であることが好ましく、より好ましくはＴａ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｏ又はＮｉを５０質量％以上含有する合金、さらに好ましくは６０質量％以上含有する合金、最も好ましくは７０質量％以上含有する合金であり、例えば、Ｔａ‐Ｍｏ系合金、Ｔａ‐Ｃｒ系合金又はＣｒ‐Ｃｏ系合金である。下地膜３の膜厚は、５～５００ｎｍであることが好ましく、１０～１００ｎｍであることがより好ましい。下地膜３は反射膜４の密着性を向上させる。

反射膜４は下地膜３の表面に堆積していることが好ましい。反射膜４は、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ又はＭｏからなるか、又は、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ及びＭｏから選ばれる少なくともいずれか１種を含む合金からなることが好ましい。このような金属又は合金は、融点が高く、かつ、赤外線の反射率が高い。また下地膜との反応性が少ない。反射膜４は、例えば、スパッタ膜、塗布膜、ＣＶＤ、蒸着等で得られる薄膜であることが好ましい。Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ及びＭｏから選ばれる少なくともいずれか１種を含む合金としては、これらの元素のいずれか一種を最多質量にて含む合金であることが好ましく、より好ましくはＩｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ又はＭｏを５０質量％以上含有する合金、さらに好ましくは６０質量％以上含有する合金、最も好ましくは７０質量％以上含有する合金であり、例えば、Ｉｒ‐Ｐｔ系合金、Ｉｒ‐Ｒｈ系合金又はＰｔ‐Ｒｕ系合金である。反射膜４の膜厚は、５～１０００ｎｍであることが好ましく、１０～３００ｎｍであることがより好ましい。

積層膜としたときの下地膜３と反射膜４の好適な組み合わせとしては、下地膜３／反射膜４は、Ｔａ膜／Ｉｒ膜、Ｍｏ膜／Ｉｒ膜などである。積層膜の膜厚は、１０～１５００ｎｍであることが好ましく、２０～４００ｎｍであることがより好ましい。

図５又は図６に示すように、反射体５の厚さがキャビティ１２の高さと等しい、すなわち、反射膜４が第２シリカ板１ｂの表面に接触している形態であってもよい。反射膜４と第２シリカ板が部分的に接触することで発生する干渉縞が低減される。下地膜３は、第１シリカ板１ａのキャビティ１２内の表面（凹部の底面）に堆積していることが好ましく、反射膜４は下地膜３の表面に堆積していることが好ましい。反射膜４は第２シリカ板１ｂの表面に接触しているが、第２シリカ板１ｂの表面に形成されていない、すなわち堆積したものではないことが好ましい。

図４に示すように、本実施形態に係るシリカ熱反射板１０２では、第１シリカ板１ａが平板であり、キャビティ１２を第２シリカ板１ｂ側に有し、第１シリカ板１ａの表面上に反射体５として形成した薄膜を有し、薄膜は、第１シリカ板１ａの表面側から順に、下地膜３と、反射面を含む表面層としての反射膜４と、を有する積層膜であり、下地膜３は、Ｔａ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｏ又はＮｉからなるか、又は、Ｔａ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｏ及びＮｉから選ばれる少なくともいずれか１種を含む合金からなり、反射膜４は、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ又はＭｏからなるか、又は、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ及びＭｏから選ばれる少なくともいずれか１種を含む合金からなることが好ましい。図４に示した形態は、第１シリカ板１ａが平板であり、キャビティ１２を第２シリカ板１ｂ側に有する点が、図２又は図３に示した形態と異なるが、他は同様である。平板である第１シリカ板１ａに反射体としての薄膜を形成するため、生産性に優れたシリカ熱反射板とすることができる。

図７に示すように、反射体５の厚さがキャビティ１２の高さと等しい、すなわち、反射膜４が第２シリカ板１ｂの表面（凹部の底面）に接触している形態であってもよい。反射膜４と第２シリカ板が部分的に接触することで発生する干渉縞が低減される。下地膜３は、第１シリカ板１ａの表面に堆積していることが好ましく、反射膜４は下地膜３の表面に堆積していることが好ましい。図７に示した形態は、第１シリカ板１ａが平板であり、キャビティ１２を第２シリカ板１ｂ側に有する点が、図５又は図６に示した形態と異なるが、他は同様である。平板である第１シリカ板１ａに反射体としての薄膜を形成するため、生産性に優れたシリカ熱反射板とすることができる。

図８、図１０～図１４に示すように、本実施形態に係るシリカ熱反射板１０６～１１１は、キャビティ１２内で合わせ板の構造の対向する面同士の間を立設する少なくとも１本の支柱部６を有することが好ましい。支柱部６によって合わせ板の構造の接合強度を高めることができる。支柱部６としては、例えば、図８又は図１２に示すように、第１シリカ板１ａの凹部の底面から延び、支柱部６の天面が平板状の第２シリカ板１ｂの表面と接合された形態がある。支柱部６が第１シリカ板１ａの凹部の底面のみから延びる形態とするためには、例えば、第１シリカ板１ａのみについてエッチングによって凹部を形成することで土手部１１を形成するが、このとき、土手部１１を非エッチング箇所とするのと同様に支柱部６を非エッチング箇所とすることによって形成することができる。また支柱部６としては、例えば、図１０又は図１３に示すように、第１シリカ板１ａの凹部の底面から延び、かつ、第２シリカ板１ｂの凹部の底面から延び、支柱部６の天面同士が接合された形態がある。支柱部６が第１シリカ板１ａの凹部の底面及び第２シリカ板１ｂの凹部の底面の両方から延びる形態とするためには、例えば、第１シリカ板１ａ及び第２シリカ板１ｂについてエッチングによって凹部を形成することで土手部１１を形成するが、このとき、土手部１１を非エッチング箇所とするのと同様に支柱部６を非エッチング箇所とすることによって形成することができる。さらに支柱部６としては、例えば、図１１又は図１４に示すように、第２シリカ板１ｂの凹部の底面から延び、支柱部６の天面が平板状の第１シリカ板１ａの表面と接合された形態がある。支柱部６が第２シリカ板１ｂの凹部の底面のみから延びる形態とするためには、例えば、第２シリカ板１ｂのみについてエッチングによって凹部を形成することで土手部１１を形成し、このとき支柱部６を非エッチング箇所とすることによって形成することができる。図中、支柱部６と第１シリカ板１ａ若しくは第２シリカ板１ｂとの接合部、又は支柱部６同士の接合部を接合部７で示した。

図８、図１０～図１４に示したシリカ熱反射板１０６～１１１について、反射体５については、図２～図７に示したシリカ熱反射板１００～１０５と同様である。

次に支柱部６の形状について説明する。本実施形態に係るシリカ熱反射板１０６～１１１では、支柱部６が、柱状又は筒状である形態を含む。支柱部６の主軸の横断面の形状は、円形、楕円形又は三角形以上の多角形であることが好ましい。三角形以上の多角形では正方形又は正六角形であることが好ましい。さらに、シリカ熱反射板は、図９に示すように、支柱部６を複数有し、支柱部６は筒状であり、かつ、各支柱部６は互いに筒壁の一部を共有した３次元空間充填構造を有することが好ましい。３次元空間充填構造とすることで接合強度を高めつつ、反射体の面積を広くとることが出来、さらに反射板そのものの強度を高めることが可能である。３次元空間充填構造は、ハニカム構造、矩形格子構造、方形格子構造又はひし形格子構造である形態を包含する。図９では、ハニカム構造の支柱部を有するシリカ熱反射板１００を図示している。ハニカム構造は、六角筒形を隙間なく並べた構造、好ましくは正六角筒形を隙間なく並べた構造である。矩形格子構造は断面長方形の角筒形を隙間なく並べた構造である。方形格子構造は断面正方形の角筒形を隙間なく並べた構造である。ひし形格子構造は断面ひし形の角筒形を隙間なく並べた構造である。

本実施形態に係るシリカ熱反射板では、図２０に示すように、第１シリカ板１ａ及び第２シリカ板１ｂの対向し合う面は互いに平坦面であり、反射体５は、第２シリカ板１ｂ側の第１シリカ板１ａの表面のうち周縁部同士の環状の接合部２の内側の領域に形成された薄膜であり、薄膜は、第１シリカ板１ａの表面側から順に、下地膜と、反射面を含む表面層としての反射膜と、を有する積層膜であり、下地膜は、Ｔａ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｏ又はＮｉからなるか、又は、Ｔａ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｏ及びＮｉから選ばれる少なくともいずれか１種を含む合金からなり、反射膜は、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ又はＭｏからなるか、又は、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ及びＭｏから選ばれる少なくともいずれか１種を含む合金からなり、下地膜と反射膜とが異なる組成を有していることが好ましい。なお、図２０において、反射体５が積層膜である形態の図示は省略した。下地膜は、第１シリカ板の表面に堆積していることが好ましく、反射膜は下地膜の表面に堆積していることが好ましい。反射膜は第２シリカ板の表面に接触しているが、第２シリカ板の表面に形成されていない、すなわち堆積したものではないことが好ましい。このような構造とすることで、生産性に優れたシリカ熱反射板とすることができる。また、反射体を第２シリカ板により密着させることができ、干渉縞をより抑制することができる。積層膜の膜厚は１０～５００ｎｍであることが好ましい。積層膜の膜厚を小さくすることで、キャビティ１２を設けていなくても、第１シリカ板及び第２シリカ板の応力変形によって周縁部同士の環状の接合部を設けることができ、積層膜がシリカ板内によって外周囲が完全に覆われることが可能となる。反射体５の金属又は合金の選定理由は、図２～図７に示したシリカ熱反射板１００～１０５と同様である。

（反射体として形成した薄膜がＭｏ膜又はＭｏを含む合金膜である形態１）
本実施形態に係るシリカ熱反射板では、キャビティを少なくとも第１シリカ板側に有し、第１シリカ板のキャビティ内の表面上に反射体として形成した薄膜を有し、薄膜は、Ｍｏ膜又はＭｏを５０質量％以上含む合金膜であることが好ましい。Ｍｏ膜又はＭｏを５０質量％以上含む合金膜であるときは、反射体として形成した薄膜が単層膜であってもよい。本実施形態に係るシリカ熱反射板は、図２、図５、図８又は図１２において、積層膜である反射体５をＭｏ膜又はＭｏを５０質量％以上含む合金膜に置換した構造を有する。また、図３、図６、図１０又は図１３のシリカ板１のように、キャビティ１２が、第１シリカ板１ａ側及び第２シリカ板１ｂ側の両側にわたって設けられた形態であってもよい。この形態では、第１シリカ板１ａの一方の表面に凹部が設けられており、第２シリカ板１ｂの一方の表面に凹部が設けられており、凹部同士が合わさるように、第１シリカ板１ａ及び第２シリカ板１ｂの合わせ板の構造とする。その結果、キャビティ１２は、第１シリカ板１ａ及び第２シリカ板１ｂの対向し合う面の第１シリカ板１ａ側及び第２シリカ板１ｂ側の両方に設けられる。なお、本実施形態に係るシリカ熱反射板の赤外線の入射方向は、上から下に向かう方向又は下から上に向かう方向のいずれでもよい。

（反射体として形成した薄膜がＭｏ膜又はＭｏを含む合金膜である形態２）
本実施形態に係るシリカ熱反射板では、第１シリカ板が平板であり、キャビティを第２シリカ板側に有し、第１シリカ板の表面上に反射体として形成した薄膜を有し、薄膜は、Ｍｏ膜又はＭｏを５０質量％以上含む合金膜であることが好ましい。Ｍｏ膜又はＭｏを５０質量％以上含む合金膜であるときは、反射体として形成した薄膜が単層膜であってもよい。本実施形態に係るシリカ熱反射板は、図４、図７、図１１又は図１４において、積層膜である反射体５をＭｏ膜又はＭｏを５０質量％以上含む合金膜に置換した構造を有する。なお、本実施形態に係るシリカ熱反射板の赤外線の入射方向は、上から下に向かう方向又は下から上に向かう方向のいずれでもよい。

（反射体として形成した薄膜がＭｏ膜又はＭｏを含む合金膜である形態３）
本実施形態に係るシリカ熱反射板では、第１シリカ板及び第２シリカ板の対向し合う面は互いに平坦面であり、反射体は、第２シリカ板側の第１シリカ板の表面のうち周縁部同士の環状の接合部の内側の領域に形成された薄膜であり、薄膜は、Ｍｏ膜又はＭｏを５０質量％以上含む合金膜であることが好ましい。Ｍｏ膜又はＭｏを５０質量％以上含む合金膜であるときは、反射体として形成した薄膜が単層膜であってもよい。本実施形態に係るシリカ熱反射板は、図２０において、反射体５をＭｏ膜又はＭｏを５０質量％以上含む合金膜に置換した構造を有する。なお、本実施形態に係るシリカ熱反射板の赤外線の入射方向は、上から下に向かう方向又は下から上に向かう方向のいずれでもよい。

（反射体として形成した薄膜がＭｏ膜又はＭｏを含む合金膜である形態４）
本実施形態に係るシリカ熱反射板では、キャビティを第１シリカ板側及び第２シリカ板側に有し、第１シリカ板のキャビティ内の表面上に反射体として形成した薄膜を有し、薄膜は、Ｍｏ膜又はＭｏを５０質量％以上含む合金膜であることが好ましい。Ｍｏ膜又はＭｏを５０質量％以上含む合金膜であるときは、反射体として形成した薄膜が単層膜であってもよい。本実施形態に係るシリカ熱反射板は、図３、図６、図１０又は図１３において、積層膜である反射体５をＭｏ膜又はＭｏを５０質量％以上含む合金膜に置換した構造を有する。なお、本実施形態に係るシリカ熱反射板の赤外線の入射方向は、上から下に向かう方向又は下から上に向かう方向のいずれでもよい。

形態１～４において、Ｍｏを含む合金膜のＭｏの含有率は、５０質量％以上であることが好ましいが、６０質量％以上であることがより好ましく、７０質量％以上であることがさらに好ましい。Ｍｏ膜又はＭｏを５０質量％以上含む合金膜は、積層膜である反射体５と同様の膜厚で形成されることが好ましく、また、凹部の底面への薄膜の形成の面積比率は、積層膜である反射体５と同様の範囲で形成されることが好ましい。

本実施形態に係るシリカ熱反射板では、周縁部同士の接合部２は、表面活性化接合部であることが好ましい。さらに支柱部６を含む接合部７は表面活性化接合部であることが好ましい。比較的低温での接合が可能な為、反射膜に熱的、物理的ダメージが無く接合することが可能であり、また、内部を真空に保ったまま接合することで接合部における接合強度が高められており、シリカ熱反射板はより長寿命となり、また耐食性が高まり、炉内の汚染が抑制される。表面活性化接合部とは、接合し合う部位の少なくとも一方を表面活性化状態とした後、接合部位同士を、押圧をかけて合わせることにより原子レベルで表面組織を一体化して接合した部位をいう。接合し合う部位の両方を表面活性化状態とした後、接合部位同士を、押圧をかけて合わせることがより好ましい。シリカ板同士の接合では、シリコン皮膜を製膜した後、表面活性化状態とし、その後、接合部位同士を、押圧をかけて合わせることとしてもよい。表面活性化接合部には、常温活性化接合部とプラズマ活性化接合部とがある。常温活性化接合部には、例えば、高速原子ビームを用いて表面活性化して接合した接合部、Ｓｉ等の活性金属を用いてナノ密着層を形成して表面活性化して接合した接合部、イオンビームを用いて表面活性化して接合した接合部がある。プラズマ活性化接合部には、例えば、酸素プラズマを用いて表面活性化して接合した接合部、窒素プラズマを用いて表面活性化して接合した接合部がある。周縁部同士の接合部２を表面活性化接合部とすることで、接合部におけるリークを低減でき、例えば、キャビティ内を真空に保つことで高温時の内圧上昇によるシリカ板の破損を防ぐことができる。表面活性化接合部を形成する方法については、例えば、特許文献４～６を参照できる。

本実施形態に係るシリカ熱反射板では、キャビティ１２内の圧力は、大気圧未満の減圧となっていることが好ましい。キャビティ１２内の圧力は、１０^－２Ｐａ以下であることがより好ましい。熱処理時にキャビティ１２の内圧が高まることを抑制することができ、炉内の汚染をより抑制することができる。また、高温時の反射膜の劣化を抑制できる。

（反射体が板である形態）
本実施形態に係るシリカ熱反射板１１２では、図１５に示すように、反射体８が板であり、かつ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ又はＭｏからなるか、又は、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ及びＭｏから選ばれる少なくともいずれか１種を含む合金からなることが好ましい。Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ及びＭｏから選ばれる少なくともいずれか１種を含む合金としては、これらの元素のいずれか一種を最多質量にて含む合金であることが好ましく、より好ましくはＩｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ又はＭｏを５０質量％以上含有する合金、さらに好ましくは６０質量％以上含有する合金、最も好ましくは７０質量％以上含有する合金であり、例えば、Ｉｒ‐Ｐｔ系合金、Ｉｒ‐Ｒｈ系合金又はＰｔ‐Ｒｕ系合金である。キャビティ１２内に反射体としての板が収容された状態となっており、板の腐食が生じにくい。さらに、周縁部同士の接合部に、板に起因する剥がす方向の応力がかかりにくい。板である反射体８は、凹部の底面の全面積に対して５０～１００％の面積で形成されていることが好ましく、８０～１００％の面積で形成されていることがより好ましい。

（反射体が箔である形態）
本実施形態に係るシリカ熱反射板では、反射体が箔であり、かつ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ又はＭｏからなるか、又は、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ及びＭｏから選ばれる少なくともいずれか１種を含む合金からなることが好ましい（不図示）。Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ及びＭｏから選ばれる少なくともいずれか１種を含む合金としては、これらの元素のいずれか一種を最多質量にて含む合金であることが好ましく、より好ましくはＩｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ又はＭｏを５０質量％以上含有する合金、より好ましくは６０質量％以上含有する合金、最も好ましくは７０質量％以上含有する合金であり、例えば、Ｉｒ‐Ｐｔ系合金、Ｉｒ‐Ｒｈ系合金又はＰｔ‐Ｒｕ系合金である。図１５において、反射体８が板である代わりに箔がキャビティ１２内に収容された状態となっており、箔の腐食が生じにくい。さらに、周縁部同士の接合部に、箔に起因する剥がす方向の応力がかかりにくい。箔である反射体は、凹部の底面の全面積に対して５０～１００％の面積で形成されていることが好ましく、８０～１００％の面積で形成されていることがより好ましい。

本実施形態に係るシリカ熱反射板では、反射体の厚さは０．０１μｍ～５ｍｍであることが好ましく、０．０２μｍ～２ｍｍであることがより好ましい。反射体による高い反射効率を保持しつつ、シリカ熱反射板の熱容量を小さくすることができる。反射体の厚さが０．０１μｍ未満であると反射効率の保持が難しくなり、５ｍｍを超えると反射体の熱量が大きくなりすぎる場合がある。そして、反射体が薄膜である場合、積層膜の膜厚は１０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下であることが好ましく、２０ｎｍ以上４００ｎｍ以下であることがより好ましい。反射体が板である場合、板厚は０．５ｍｍ以上５．０ｍｍ以下であることが好ましく、０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であることがより好ましい。反射体が箔である場合、箔の厚さは３μｍ以上２．０ｍｍ以下であることが好ましく、８μｍ以上１．０ｍｍ以下であることがより好ましい。

本実施形態では、キャビティを有するとき、キャビティの高さ（図２では、上下方向の長さ）から反射体の厚さを差し引いた値、すなわちキャビティ内の高さ方向の隙間が２００μｍ以下であることが好ましく、１００μｍ以下であることがより好ましい。キャビティ内の高さ方向の隙間が２００μｍを超えると、大気圧によるシリカ板の変形が大きくなり、その結果、接合部付近に掛かる応力が大きくなり、結合部の割れが生じるおそれがある。

図２～図８、図１０～図１４においては、赤外線の入射方向は上から下に向かう方向である。図１５においては、赤外線の入射方向は上から下に向かう方向又は下から上に向かう方向のいずれでもよい。

以下、実施例を示しながら本発明についてさらに詳細に説明するが、本発明は実施例に限定して解釈されない。

（実施例１）
（反射体が積層膜である形態）
図２に示したシリカ熱反射板を作製する。まず、外周３００ｍｍ、厚み１．２ｍｍのシリカ板２枚を準備し、それぞれ第１シリカ板、第２シリカ板とした。次に、第１シリカ板の外周から幅１０ｍｍを第２シリカ板との接合部として残し、それ以外の箇所についてはエッチングを行い、深さ１μｍのキャビティのための凹部を設けた。次に、第１シリカ板の凹部の底面に下地膜としてＴａをスパッタリング法によって５０ｎｍ成膜し、下地膜の上に反射膜としてＩｒをスパッタリング法によって１５０ｎｍ成膜し、反射体を形成した。次に、紫外可視分光光度計（(株)島津製作所製型式：ＵＶ－３１００ＰＣ）を用いて反射体の反射率を測定した。測定した反射率の結果を図１６に示す。測定は、反射体の表面に測定のための光を直接当てて行った。また、（数１）を用いて１０００℃における物質が放射する黒体放射の波長と放射量の関係を算出した。算出結果を図１７に示す。

但し、ｈはプランク定数（６．６２６０７０１５×１０^－３４Ｊ・ｓ）、ｋ_Ｂはボルツマン定数（１．３８０６４９×１０^－２３Ｊ／Ｋ）、ｃは光速度（２９９７９２４５８ｍ／ｓ）、λは波長（ｎｍ）である。図１７の結果、１０００℃において輻射熱を反射することが必要であり、波長が２０００ｎｍ～２６００ｎｍで放射量が多いことが確認できる。また、図１６の結果、１０００℃のときに本実施例における反射体では２０００ｎｍ以上の波長において９０％以上の反射率を有することが確認できた。次に、反射体を形成した第１シリカ板と平板状の第２シリカ板を接合するために、真空度１０^-２Ｐａ以下の真空中で、高速原子ビームを第１シリカ板の接合部に照射して表面活性化し、第１シリカ板に第２シリカ板を押し付けることでシリカ熱反射板を作製した。

（実施例２）
（反射体が積層膜である形態）
まず、外周３００ｍｍ、厚み１．２ｍｍのシリカ板２枚を準備し、それぞれ第１シリカ板、第２シリカ板とした。次に、第１シリカ板の外周から幅５ｍｍ分を第２シリカ板との接合部としてマスキングした。次に、マスキングした第１シリカ板の面に下地膜としてＴａをスパッタリング法によって５０ｎｍ成膜し、下地膜の上に反射膜としてＩｒをスパッタリング法によって１５０ｎｍ成膜し、反射体を形成した。次に、マスキングを除去した。反射体は実施例１の反射体と同じであり、図１６に示した反射特性と同じ特性を有していた。次に、反射体を形成した平板状の第１シリカ板と平板状の第２シリカ板を接合するために、真空度１０^-２Ｐａ以下の真空中で、高速原子ビームを第１シリカ板の接合部に照射して表面活性化し、第１シリカ板に第２シリカ板を押し付けることでシリカ熱反射板を作製した。

（実施例３）
（反射体が積層膜である形態）
まず、外周３００ｍｍ、厚み１．２ｍｍのシリカ板２枚を準備し、それぞれ第１シリカ板、第２シリカ板とした。次に、第１シリカ板の外周から幅５ｍｍ分を第２シリカ板との接合部としてマスキングした。次に、マスキングした第１シリカ板の面に下地膜としてＴａをスパッタリング法によって５０ｎｍ成膜し、前記下地膜の上に反射膜としてＩｒをスパッタリング法によって１５０ｎｍ成膜し、反射体を形成した。次に、マスキングを除去した。反射体は実施例１の反射体と同じであり、図１６に示した反射特性と同じ特性を有していた。次に、反射体を形成した平板状の第１シリカ板と平板状の第２シリカ板を接合するために、酸素プラズマを第１シリカ板の接合部に接触させて表面活性化し、第１シリカ板に第２シリカ板を押し付けることでシリカ熱反射板を作製した。

（実施例４）
（反射体が積層膜であり、ハニカム形状の支柱部がある形態）
図１２に示したシリカ熱反射板を作製する。まず、外周３００ｍｍ、厚み１．２ｍｍのシリカ板２枚を準備し、それぞれ第１シリカ板、第２シリカ板とした。次に、第１シリカ板の外周から幅１０ｍｍ分をマスキングし、その後、それ以外の箇所で、正六角形の幅１０ｍｍ（１辺の長さは５．７７ｍｍ）、壁柱厚み０．３ｍｍのハニカム形状の支柱部に相当する箇所にマスキングをした後、エッチングを行い、深さ１μｍのキャビティのための凹部を設けた。次に、マスキングした第１シリカ板の凹部の底面に下地膜としてＴａをスパッタリング法によって５０ｎｍ成膜し、下地膜の上に反射膜としてＩｒをスパッタリング法によって１５０ｎｍ成膜し、反射体を形成した。次に、マスキングを除去した。本実施例の反射体は実施例１の反射体に対してハニカム構造を持たせたものである。図１６に示した反射率は、全面が反射膜である形態の値を示しているところ、本実施例のハニカム構造を有する反射膜は、全面に対して反射膜部分の面積比率が９４.３４％であるため、本実施例の反射特性は図１６に示す反射率に対して、０．９４３４を乗じた反射率を有するものと考えられる。次に、反射体を形成した第１シリカ板と平板状の第２シリカ板を接合するために、真空度１０^-２Ｐａ以下の真空中で、高速原子ビームを第１シリカ板の接合部２及び支柱部に照射して表面活性化し、第１シリカ板に第２シリカ板を押し付けることで接合し、シリカ熱反射板を作製した。

（実施例５）
（反射体がＰｔ箔である形態）
図１５に示したシリカ熱反射板を作製する。まず、外周３００ｍｍ、厚み１．２ｍｍのシリカ板２枚を準備し、それぞれ第１シリカ板、第２シリカ板とした。次に、第１シリカ板の外周から幅７ｍｍを第２シリカ板との接合部として残し、それ以外の箇所については切削加工を行い、深さ０．２ｍｍのキャビティのための凹部を設けた。次に、第１シリカ板の凹部の底面に、外周２８４ｍｍ、厚み１００μｍのＰｔ箔を配置し、反射体を形成した。次に、紫外可視分光光度計（(株)島津製作所製型式：ＵＶ－３１００ＰＣ）を用いて前記反射体の反射率を測定した。測定した反射率を図１８に示す。測定は、反射体の表面に測定のための光を直接当てて行った。図１８の結果、１０００℃のときに本実施例における反射体では２０００ｎｍ以上の波長において８０％以上の反射率を有することが確認できた。次に、反射体を配置した第１シリカ板と平板状の第２シリカ板を接合するために、真空度１０^-２Ｐａ以下の真空中で、高速原子ビームを第１シリカ板の接合部に照射して表面活性化し、第１シリカ板に第２シリカ板を押し付けることで接合し、シリカ熱反射板を作製した。

（実施例６）
（反射体がＭｏ膜である形態）
まず、外周３００ｍｍ、厚み１．２ｍｍのシリカ板２枚を準備し、それぞれ第１シリカ板、第２シリカ板とした。次に、第１シリカ板の外周から幅５ｍｍ分を第２シリカ板との接合部としてマスキングした。次に、マスキングした第１シリカ板の面に反射体としてＭｏをスパッタリング法によって２００ｎｍ成膜した。次に、マスキングを除去した。次に、紫外可視分光光度計（（株））島津製作所製型式：ＵＶ－３１００ＰＣ）を用いて反射体の反射率を測定した。測定した反射率の結果を図１９に示す。測定は、反射体の表面に測定のための光を直接当てて行った。また、図１９の結果、１０００℃のときに本実施例における反射体では２０００ｎｍ以上の波長において８０％以上の反射率を有することが確認できた。次に、反射体を形成した第１シリカ板と平板状の第２シリカ板を接合するために、真空度１０^‐２Ｐａ以下の真空中で、高速原子ビームを第１シリカ板の接合部に照射して表面活性化し、第１シリカ板に第２シリカ板を押し付けることでシリカ熱反射板を作製した。

１００～１１２シリカ熱反射板
１シリカ板
１ａ第１シリカ板
１ｂ第２シリカ板
２周縁部同士の接合部
３下地膜
４反射膜
５反射体
６支柱部
７支柱部を含む接合部
８反射体
１１土手部
１２キャビティ

本発明者らは、鋭意検討した結果、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ又はＭｏを含む表面層を反射面とする反射体を、シリカ板の内部に配置することによって上記課題が解決されることを見出し、本発明を完成させた。すなわち、本発明に係るシリカ熱反射板は、シリカ板と、該シリカ板の内部に配置されて該シリカ板によって外周囲が完全に覆われてなり、かつ、該シリカ板の一方の表面に入射した赤外線を反射する反射体と、を有するシリカ熱反射板であって、前記シリカ板は、第１シリカ板と第２シリカ板とが対向して配置されて周縁部同士が周縁に沿って環状に連続して接合された合わせ板の構造を有し、前記第１シリカ板及び前記第２シリカ板の外側板面は全面にわたって平坦面であり、前記反射体は、薄膜、板又は箔であり、かつ、該反射体の周縁に囲まれる全面が反射面であり、前記反射体の少なくとも反射面を含む表面層は、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ又はＭｏからなるか、又は、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ及びＭｏから選ばれる少なくともいずれか１種を含む合金からなることを特徴とする。合わせ板の構造を有することで、シリカ板及び反射体を薄くできるので、熱容量を小さくすることができる。

本発明者らは、鋭意検討した結果、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ又はＭｏを含む表面層を反射面とする反射体を、シリカ板の内部に配置することによって上記課題が解決されることを見出し、本発明を完成させた。すなわち、本発明に係るシリカ熱反射板は、シリカ板と、該シリカ板の内部に配置されて該シリカ板によって外周囲が完全に覆われてなり、かつ、該シリカ板の一方の表面に入射した赤外線を反射する反射体と、を有するシリカ熱反射板であって、前記シリカ板は、第１シリカ板と第２シリカ板とが対向して配置されて周縁部同士が周縁に沿って環状に連続して接合された周縁部同士の接合部を有する合わせ板の構造を有し、前記第１シリカ板及び前記第２シリカ板の外側板面は全面にわたって平坦面であり、前記反射体は、薄膜、板又は箔であり、かつ、該反射体の周縁に囲まれる全面が反射面であり、前記反射体の少なくとも反射面を含む表面層は、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ又はＭｏからなるか、又は、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ及びＭｏから選ばれる少なくともいずれか１種を含む合金からなり、前記周縁部同士の接合部は、表面活性化接合部であることを特徴とする。合わせ板の構造を有することで、シリカ板及び反射体を薄くできるので、熱容量を小さくすることができる。

本開示によれば、従来手法よりも反射面積率をより多く確保することで高反射率を有し、熱容量が小さく省エネルギー化が可能で、炉内への汚染が抑制されており、長寿命のシリカ熱反射板を提供することができる。そして、周縁部同士の接合部は、表面活性化接合部であることで次の効果が得られる。すなわち、一般的な溶接手法よりも接合幅を短くすることで、より輻射熱を炉内へ反射させることができる。また、反射体である薄膜が接合プロセスによる熱的、物理的ダメージを受けにくい。また、接合部における接合強度が高められており、シリカ熱反射板はより長寿命となり、また耐食性が高まり、炉内の汚染が抑制される。

Claims

シリカ板と、
該シリカ板の内部に配置されて該シリカ板によって外周囲が完全に覆われてなり、かつ、該シリカ板の一方の表面に入射した赤外線を反射する反射体と、を有するシリカ熱反射板であって、
前記反射体は、薄膜、板又は箔であり、
前記反射体の少なくとも反射面を含む表面層は、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ又はＭｏからなるか、又は、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ及びＭｏから選ばれる少なくともいずれか１種を含む合金からなることを特徴とするシリカ熱反射板。
前記シリカ板は、第１シリカ板と第２シリカ板とが対向して配置されて周縁部同士が周縁に沿って環状に連続して接合された合わせ板の構造を有することを特徴とする請求項１に記載のシリカ熱反射板。
前記合わせ板の構造は、前記第１シリカ板及び前記第２シリカ板の対向し合う面の間に設けられ、かつ、前記第１シリカ板側及び前記第２シリカ板側の少なくとも一方に前記周縁部同士の接合部によって密閉されているキャビティを有し、
該キャビティ内に前記反射体が配置されていることを特徴とする請求項２に記載のシリカ熱反射板。
前記キャビティを少なくとも前記第１シリカ板側に有し、
前記第１シリカ板の前記キャビティ内の表面上に前記反射体として形成した薄膜を有し、
該薄膜は、前記第１シリカ板の前記キャビティ内の表面側から順に、下地膜と、前記反射面を含む表面層としての反射膜と、を有する積層膜であり、
前記下地膜は、Ｔａ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｏ又はＮｉからなるか、又は、Ｔａ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｏ及びＮｉから選ばれる少なくともいずれか１種を含む合金からなり、
前記反射膜は、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ又はＭｏからなるか、又は、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ及びＭｏから選ばれる少なくともいずれか１種を含む合金からなり、
前記下地膜と前記反射膜とが異なる組成を有していることを特徴とする請求項３に記載のシリカ熱反射板。
前記第１シリカ板が平板であり、
前記キャビティを前記第２シリカ板側に有し、
前記第１シリカ板の表面上に前記反射体として形成した薄膜を有し、
該薄膜は、前記第１シリカ板の表面側から順に、下地膜と、前記反射面を含む表面層としての反射膜と、を有する積層膜であり、
前記下地膜は、Ｔａ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｏ又はＮｉからなるか、又は、Ｔａ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｏ及びＮｉから選ばれる少なくともいずれか１種を含む合金からなり、
前記反射膜は、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ又はＭｏからなるか、又は、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ及びＭｏから選ばれる少なくともいずれか１種を含む合金からなり、
前記下地膜と前記反射膜とが異なる組成を有していることを特徴とする請求項３に記載のシリカ熱反射板。
前記反射体が、板又は箔であり、かつ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ又はＭｏからなるか、又は、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ及びＭｏから選ばれる少なくともいずれか１種を含む合金からなることを特徴とする請求項３に記載のシリカ熱反射板。
前記キャビティ内の圧力は、大気圧未満の減圧となっていることを特徴とする請求項３～６のいずれか一つに記載のシリカ熱反射板。
（１）前記第１シリカ板は、前記周縁部に設けられた土手部と該土手部で取り囲まれて前記キャビティを構成する凹部とを有し、前記第２シリカ板は、平板状であるか、又は、
（２）前記第１シリカ板は、平板状であり、前記第２シリカ板は、前記周縁部に設けられた土手部と該土手部で取り囲まれて前記キャビティを構成する凹部とを有することを特徴とする請求項３～７のいずれか一つに記載のシリカ熱反射板。
前記シリカ熱反射板は、前記キャビティ内で前記合わせ板の構造の対向する面同士の間を立設する少なくとも１本の支柱部を有することを特徴とする請求項３～８の少なくとも１つに記載のシリカ熱反射板。
前記支柱部が、柱状又は筒状であることを特徴とする請求項９に記載のシリカ熱反射板。
前記シリカ熱反射板は、前記支柱部を複数有し、
該支柱部は筒状であり、かつ、各支柱部は互いに筒壁の一部を共有した３次元空間充填構造を有することを特徴とする請求項１０に記載のシリカ熱反射板。
前記３次元空間充填構造は、ハニカム構造、矩形格子構造、方形格子構造又はひし形格子構造であることを特徴とする請求項１１に記載のシリカ熱反射板。
前記第１シリカ板及び前記第２シリカ板の対向し合う面は互いに平坦面であり、
前記反射体は、前記第２シリカ板側の前記第１シリカ板の表面のうち前記周縁部同士の環状の接合部の内側の領域に形成された薄膜であり、
該薄膜は、前記第１シリカ板の表面側から順に、下地膜と、前記反射面を含む表面層としての反射膜と、を有する積層膜であり、
前記下地膜は、Ｔａ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｏ又はＮｉからなるか、又は、Ｔａ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｏ及びＮｉから選ばれる少なくともいずれか１種を含む合金からなり、
前記反射膜は、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ又はＭｏからなるか、又は、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｈｆ及びＭｏから選ばれる少なくともいずれか１種を含む合金からなり、
前記下地膜と前記反射膜とが異なる組成を有していることを特徴とする請求項２に記載のシリカ熱反射板。
前記キャビティを少なくとも前記第１シリカ板側に有し、
前記第１シリカ板の前記キャビティ内の表面上に前記反射体として形成した薄膜を有し、
該薄膜は、Ｍｏ膜又はＭｏを５０質量％以上含む合金膜であることを特徴とする請求項３に記載のシリカ熱反射板。
前記第１シリカ板が平板であり、
前記キャビティを前記第２シリカ板側に有し、
前記第１シリカ板の表面上に前記反射体として形成した薄膜を有し、
該薄膜は、Ｍｏ膜又はＭｏを５０質量％以上含む合金膜であることを特徴とする請求項３に記載のシリカ熱反射板。
前記第１シリカ板及び前記第２シリカ板の対向し合う面は互いに平坦面であり、
前記反射体は、前記第２シリカ板側の前記第１シリカ板の表面のうち前記周縁部同士の環状の接合部の内側の領域に形成された薄膜であり、
該薄膜は、Ｍｏ膜又はＭｏを５０質量％以上含む合金膜であることを特徴とする請求項２に記載のシリカ熱反射板。
前記キャビティを前記第１シリカ板側及び前記第２シリカ板側に有し、
前記第１シリカ板の前記キャビティ内の表面上に前記反射体として形成した薄膜を有し、
該薄膜は、Ｍｏ膜又はＭｏを５０質量％以上含む合金膜であることを特徴とする請求項３に記載のシリカ熱反射板。
前記反射体の厚さは、０．０１μｍ以上５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１～１７のいずれか一つに記載のシリカ熱反射板。
前記周縁部同士の接合部は、表面活性化接合部であることを特徴とする請求項３～１８のいずれか一つに記載のシリカ熱反射板。