JP3230346B2 - Apparatus and method for manufacturing quartz glass - Google Patents
Apparatus and method for manufacturing quartz glassInfo
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- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B19/00—Other methods of shaping glass
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、石英ガラスの製造装置
および製造方法に関するものであり、特に高均質性が要
求される石英ガラス部材を必要とする分野、例えば光リ
ソグラフィー、高精度分光器、レーザー等の精密光学機
器に有用とされる高均質な石英ガラスの製造装置および
製造方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus and a method for manufacturing quartz glass, and particularly to a field requiring a quartz glass member requiring high homogeneity, such as optical lithography, a high-precision spectroscope, and the like. The present invention relates to a manufacturing apparatus and a manufacturing method of highly uniform quartz glass useful for precision optical instruments such as lasers.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、シリコン等のウエハー上に集積回
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)、さらにはKrF(248nm)やArF(193
nm)エキシマレーザーへと短波長化が進められてい
る。2. Description of the Related Art Conventionally, in an optical lithography technique for exposing and transferring a fine pattern of an integrated circuit onto a wafer such as silicon, an exposure apparatus called a stepper is used. The light source of this stepper has been changed from g-line (436 nm) to i-line (365n) with the recent high integration of LSI.
m), KrF (248 nm) and ArF (193 nm).
nm) Excimer lasers are being shortened in wavelength.
【0003】一般にステッパーの照明系あるいは投影レ
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CaF 2 (蛍石)等のフッ化
物単結晶を用いることが提案されている。このようなス
テッパーの光学系に用いられる合成石英ガラスは、大口
径、紫外域の高透過性、屈折率の高均質性が求められ
る。In general, optical glass used as an illumination system or a projection lens of a stepper has a low light transmittance in a wavelength region shorter than the i-line, so that synthetic quartz glass or CaF 2 (fluorite) is used instead of the conventional optical glass. It has been proposed to use a fluoride single crystal such as Synthetic quartz glass used for the optical system of such a stepper is required to have a large diameter, high transmittance in the ultraviolet region, and high homogeneity in refractive index.
【0004】合成石英ガラスの製造方法のひとつとし
て、石英ガラスの原料となる四塩化珪素などの珪素化合
物(珪素化合物を送り出すキャリアガスが同時に用いら
れる)と加熱・反応のための燃焼ガス(酸素ガスと水素
ガス)とをバーナーから流出してSiO 2 微粒子を形成
させ、これをターゲット上に堆積させると同時に火炎内
で熔融ガラス化することにより合成石英ガラスを得る、
いわゆる気相反応合成法(火炎加水合成法ともいう)が
採用されている。As one method of producing synthetic quartz glass, a silicon compound such as silicon tetrachloride (a carrier gas for sending out a silicon compound is used at the same time) as a raw material of quartz glass and a combustion gas (oxygen gas) for heating and reacting. And hydrogen gas) flow out of the burner to form SiO 2 fine particles, deposit them on a target, and at the same time melt vitrify in a flame to obtain synthetic quartz glass.
The so-called gas phase reaction synthesis method (also called flame hydrolysis synthesis method) is employed.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
気相反応合成法による石英ガラスの製造装置において
は、石英ガラスの屈折率の均質性が未だ充分でなく、さ
らに向上したものが要求される。本発明の目的は、屈折
率の均質性が良好な石英ガラスを安定に製造することに
ある。However, in a conventional apparatus for producing quartz glass by a gas phase reaction synthesis method, the homogeneity of the refractive index of quartz glass is not yet sufficient, and a further improvement is required. An object of the present invention is to stably produce quartz glass having a good refractive index homogeneity.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】均質性の高い石英ガラス
を製造するためには、製造装置のバーナーとターゲット
それぞれの中心軸と、炉との位置がすべて揃っているこ
とが理想的である。この理由は、以下のように考えられ
る。炉内、あるいはバーナーによる燃焼火炎内には、反
応物質であるSiCl 4 、H 2 、O 2 および反応生成物
であるSiO 2 、H 2 O、HCl、さらには反応途中の
中間体等の大きな濃度分布が存在し、温度分布も大き
い。したがって、バーナー、ターゲット、炉の位置関係
が異なれば濃度、温度が異なる環境で合成が行われるこ
とになり、たとえ他の条件を同一としても合成される石
英ガラスの品質、特に均質性が異なってくるのは当然の
ことである。In order to produce quartz glass having high homogeneity, it is ideal that all the central axes of the burner and the target of the production apparatus and the furnace are aligned. The reason is considered as follows. In a furnace or in a combustion flame by a burner, a large concentration of reactants SiCl 4 , H 2 , O 2 and reaction products SiO 2 , H 2 O, HCl, and intermediates during the reaction, etc. There is a distribution and the temperature distribution is large. Therefore, if the positional relationship between the burner, target and furnace is different, synthesis will be performed in an environment with different concentrations and temperatures, and even if the other conditions are the same, the quality, especially homogeneity, of the synthesized quartz glass will be different. It is natural to come.
【0007】にもかかわらず、本発明者らがこれらの位
置関係を調べたところ、従来の製造装置においてはバー
ナー、ターゲットの中心軸と炉との位置を目視で合せて
いるために毎回の製造によって位置関係がまちまちであ
り、これが屈折率の均質性を悪化させる原因のひとつと
なっていることがわかった。従来の製造装置の位置合わ
せ精度は、±5mm程度であった。Nevertheless, the present inventors have examined the positional relationship between them, and found that, in the conventional manufacturing apparatus, the positions of the center axis of the burner and the target and the furnace were visually adjusted, so that the manufacturing was performed every time. Thus, it was found that the positional relationship was varied, and this was one of the causes of the deterioration of the uniformity of the refractive index. The alignment accuracy of the conventional manufacturing apparatus was about ± 5 mm.
【0008】また、先に出願した特願平5ー22294号のよ
うに、均質性を良化させるためにバーナー、ターゲッ
ト、炉の位置関係の制御を行う場合にも元となる基準位
置が必要となる。さらに、製造前に位置決めをしておい
ても製造中にその位置関係が保持されているとは限ら
ず、温度変化によるバーナーの支持部分の膨張等により
位置合わせ精度が低下する場合があった。[0008] Further, as in Japanese Patent Application No. 5-22294 filed earlier, a reference position is required for controlling the positional relationship between a burner, a target and a furnace in order to improve homogeneity. Becomes Furthermore, even if positioning is performed before manufacturing, the positional relationship is not always maintained during manufacturing, and the positioning accuracy may decrease due to expansion of the support portion of the burner due to temperature change and the like.
【0009】そこで、毎回の製造ごとに位置関係を再現
し、製造中の位置関係を保持して屈折率の均質性の良好
な石英ガラスを安定に製造するためにさらに研究を進め
た結果、製造装置にバーナーとターゲットそれぞれの中
心軸と炉との位置合わせの基準となる位置決め手段を設
けることにより、毎回の製造ごとの位置関係を再現でき
ることを見い出した。[0009] Therefore, as a result of further research to reproduce the positional relationship for each production and to stably produce quartz glass having good refractive index homogeneity while maintaining the positional relationship during production, It has been found that by providing the apparatus with positioning means serving as a reference for aligning the center axis of each of the burner and the target with the furnace, it is possible to reproduce the positional relationship for each production.
【0010】よって、本発明は、炉と、該炉内部に設置
されたインゴット形成用のターゲットと、該ターゲット
に先端を向けて設置された石英ガラス合成用のバーナー
とからなる石英ガラスの製造装置において、ターゲット
とバーナーそれぞれの中心軸と、炉との位置合わせのた
めの位置決め手段を有することを特徴とする石英ガラス
の製造装置を提供する。Therefore, the present invention provides an apparatus for producing quartz glass comprising a furnace, a target for forming an ingot installed inside the furnace, and a burner for synthesizing quartz glass which is installed with its tip facing the target. , A positioning apparatus for positioning the center axis of each of the target and the burner with the furnace is provided.
【0011】本発明の位置決め手段として、例えば炉内
の床に固定されたレーザー光の光軸を用いることによ
り、毎回の製造ごとの位置関係を再現することの可能な
絶対的な基準軸を得ることができる。また、製造中の位
置決め手段として、例えばバーナーに固定されたミラー
にレーザー光をあてて反射光の位置を計測し、それに応
じてバーナーの位置を調整することにより、製造中の位
置関係を保持できる。As the positioning means of the present invention, for example, by using an optical axis of a laser beam fixed to a floor in a furnace, an absolute reference axis capable of reproducing a positional relationship for each production is obtained. be able to. Further, as a positioning means during manufacturing, for example, a mirror fixed to the burner is irradiated with laser light to measure the position of the reflected light, and the position of the burner is adjusted accordingly, whereby the positional relationship during manufacturing can be maintained. .
【0012】[0012]
【作用】従来の石英ガラスの製造装置においては、バー
ナーは炉(耐火物)のバーナー孔に目視により位置合わ
せをして取り付けられていたため、例えば火炎の方向が
一定ではなく再現性が低かった。本発明の石英ガラスの
製造装置においては、位置合わせのための基準軸として
床に固定されたレーザーの光軸を用いることにより毎回
の製造ごとにずれたりすることなく再現性よく石英ガラ
スを製造できる。In the conventional quartz glass manufacturing apparatus, since the burner is mounted in the burner hole of the furnace (refractory) by visual alignment, the direction of the flame is not constant and the reproducibility is low. In the quartz glass manufacturing apparatus of the present invention, the quartz glass can be manufactured with good reproducibility without being shifted every time by using the optical axis of the laser fixed to the floor as a reference axis for alignment. .
【0013】また、石英ガラスの製造中は炉、バーナ
ー、ターゲットは非常に高温にさらされるため、合成前
に炉、バーナー、ターゲットの中心軸の位置を調整した
場合でも製造中に位置が保持されていることは保証され
ず、ずれている可能性があった。 本発明の石英ガラス
の製造装置においては、バーナーにミラーを固定し、こ
のミラーにレーザー光をあて、反射したレーザー光の位
置を計測し、それに応じてバーナーの位置を調整するこ
とにより製造中の位置関係を保持する。Further, since the furnace, burner and target are exposed to extremely high temperatures during the production of quartz glass, the positions are maintained during the production even if the center axes of the furnace, burner and target are adjusted before synthesis. Was not guaranteed and could have shifted. In the apparatus for manufacturing quartz glass of the present invention, a mirror is fixed to a burner, a laser beam is applied to the mirror, the position of the reflected laser beam is measured, and the position of the burner is adjusted accordingly. Maintain the positional relationship.
【0014】本発明によれば、従来は±5mm程度であっ
た位置合わせ精度が、1mm以下と向上される。本発明の
石英ガラスの製造装置により製造された屈折率の均質性
の向上した石英ガラスは、主としてレンズ、プリズム、
反射板等の光学素子の母材として用いられる。製造され
た石英ガラスの外周部分は削り取られ、必要に応じて切
断、再成形されて任意の形状に加工される。そして、内
部歪をなくすためにアニール(熱処理)された後、研
磨、コーティング工程を経て光学素子となる。According to the present invention, the positioning accuracy which was conventionally about ± 5 mm is improved to 1 mm or less. Quartz glass with improved refractive index homogeneity produced by the quartz glass production apparatus of the present invention is mainly a lens, a prism,
It is used as a base material of an optical element such as a reflector. The outer peripheral portion of the manufactured quartz glass is cut off, cut and reshaped as required, and processed into an arbitrary shape. After being annealed (heat-treated) to eliminate internal strain, the optical element becomes an optical element through polishing and coating steps.
【0015】[0015]
【実施例1】He−Neレーザーあるいは半導体レーザ
ーの出射口にコリメート用の光学系を設置して、ビーム
径2.0mm、拡がり角0.5mrad以下のレーザー
光を得た。これらのレーザー光学系を合成炉室内の床に
固定することにより毎回の合成において位置の変動しな
い基準光軸を得た。この基準光軸が中心軸になるように
合成炉を配置し、また、バーナーの中心管及び基板回転
軸に設けた中心孔をレーザー光が通るようにバーナーと
ターゲットの中心軸を配置した。(図1)これにより、
目視では±数mmだった精度が、±0.2mmまで向上
した。Example 1 An optical system for collimation was installed at the exit of a He-Ne laser or a semiconductor laser to obtain a laser beam having a beam diameter of 2.0 mm and a divergence angle of 0.5 mrad or less. By fixing these laser optical systems to the floor in the synthesis furnace room, a reference optical axis whose position did not fluctuate in each synthesis was obtained. The synthesis furnace was arranged so that the reference optical axis was the center axis, and the burner and the center axis of the target were arranged so that the laser light passed through the center tube provided in the center tube of the burner and the substrate rotation axis. (Figure 1)
The accuracy, which was visually ± several mm, has been improved to ± 0.2 mm.
【0016】[0016]
【実施例2】図2のようにバーナーにミラーを固定し、
炉室内に設置したHe−Neレーザーあるいは半導体レ
ーザー光をミラーにあて、反射光の位置を2次元位置検
出器で検出した。合成前に調整した位置を原点とし、合
成中に反射光の位置が原点からずれた場合、反射光位置
原点に戻るようにバーナーの傾きをコントローラにより
調整した。Embodiment 2 A mirror is fixed to a burner as shown in FIG.
He-Ne laser or semiconductor laser light installed in the furnace chamber was applied to a mirror, and the position of the reflected light was detected by a two-dimensional position detector. The position adjusted before the combining was set as the origin, and when the position of the reflected light deviated from the origin during the combining, the inclination of the burner was adjusted by the controller so as to return to the reflected light position origin.
【0017】[0017]
【発明の効果】本発明によれば、バーナーとターゲット
の中心軸と、炉との位置合わせ精度、再現性が向上し、
さらに、製造中の位置関係が保持されるので、優れた特
性、例えば良好な均質性を有する石英ガラスを再現性良
く、安定に製造することができる。According to the present invention, the positioning accuracy and reproducibility between the center axis of the burner and the target and the furnace are improved,
Further, since the positional relationship during manufacture is maintained, quartz glass having excellent characteristics, for example, good homogeneity can be stably manufactured with good reproducibility.
【図1】 本発明の第一の実施例の概念図である。FIG. 1 is a conceptual diagram of a first embodiment of the present invention.
【図2】 本発明の第二の実施例の概念図である。FIG. 2 is a conceptual diagram of a second embodiment of the present invention.
フロントページの続き (72)発明者 平岩 弘之 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 審査官 近野 光知 (56)参考文献 特開 昭61−186241(JP,A) 特開 昭59−174537(JP,A) 特開 昭59−169950(JP,A) 特開 昭56−96740(JP,A) 実開 昭58−121337(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C03B 8/04 C03B 37/018 Continuation of the front page (72) Inventor Hiroyuki Hiraiwa 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Examiner, Nikon Corporation Mitsuchi Chino (56) References JP-A-61-186241 (JP, A) JP-A Sho 59-174537 (JP, A) JP-A-59-169950 (JP, A) JP-A-56-96740 (JP, A) Japanese Utility Model Laid-Open No. 58-121337 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7, DB name) C03B 8/04 C03B 37/018
Claims (6)
ット形成用のターゲットと、該ターゲットに先端を向け
て設置された石英ガラス合成用のバーナーとからなる石
英ガラスの製造装置において、炉室内の床にレーザー光
学系を固定し、該レーザー光学系からのレーザー光を基
準光軸としてターゲット及びバーナーそれぞれの中心軸
と、炉室中心との位置合わせを行うことを特徴とする石
英ガラスの製造装置。And 1. A furnace chamber, and the target for ingot formation installed inside the furnace chamber, the apparatus for manufacturing a quartz glass comprising a burner for installation quartz glass synthesis toward the tip to the target, Laser light on floor in furnace chamber
The optical system is fixed, and the laser light from the laser
Central axes of target and burner as quasi-optical axes
And a center of the furnace chamber .
において、バーナーにレーザー光学系からのレーザー光
を反射するミラーを固定し、反射されたレーザー光の位
置を計測することにより前記位置合わせを行うことを特
徴とする石英ガラスの製造装置。2. A quartz glass manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the burner emits laser light from a laser optical system.
Fix the mirror that reflects the light, and adjust the position of the reflected laser light.
A quartz glass manufacturing apparatus, wherein the alignment is performed by measuring the position .
ラスの製造装置において、前記位置合わせの精度が±1
mm以下であることを特徴とする石英ガラスの製造装置。3. The quartz glass manufacturing apparatus according to claim 1 , wherein the positioning accuracy is ± 1.
An apparatus for manufacturing quartz glass, characterized in that the diameter is equal to or less than mm.
ット形成用のターゲットと、該ターゲットに先端を向け
て設置された石英ガラス合成用のバーナーとからなる石
英ガラスの製造装置を用いて、前記バーナーから珪素化
合物ガスと酸素ガスと水素ガスとを噴出して燃焼させ、
ターゲット上に石英ガラスを堆積しインゴットを形成す
る石英ガラスの製造方法において、炉室内の床にレーザ
ー光学系を固定し、石英ガラスの製造前に、該レーザー
光学系からのレーザー光を基準光軸としてターゲット及
びバーナーそれぞれの中心軸と、炉室中心との位置合わ
せを行うことを特徴とする石英ガラスの製造方法。 4. A furnace chamber and an ingot installed inside the furnace chamber.
And a tip for forming the target
Composed of a quartz glass burner and a stone burner
Using a British glass manufacturing equipment, siliconization from the burner
Compound gas, oxygen gas and hydrogen gas are spouted and burned,
Deposit quartz glass on target to form ingot
Laser glass on the floor in the furnace chamber
-Fix the optics and apply the laser
The laser beam from the optical system is
And the center axis of each burner and the center of the furnace chamber
A method for producing quartz glass.
において、バーナーにレーザー光学系からのレーザー光
を反射するミラーを固定し、石英ガラスの製造中に、ミ
ラーにより反射されたレーザー光の位置を計測し、該計
測値に応じてバーナーの位置を調整することにより位置
合わせを行うことを特徴とする石英ガラスの製造方法。 5. The method for producing quartz glass according to claim 4, wherein the burner emits laser light from a laser optical system.
Fix the mirror that reflects light, and
Measuring the position of the laser beam reflected by the
By adjusting the position of the burner according to the measured value
A method for producing quartz glass, which comprises performing alignment.
ラスの製造方法において、前記位置合わせの精度が±1
mm以下であることを特徴とする石英ガラスの製造方法。6. The method for manufacturing quartz glass according to claim 4 , wherein the accuracy of the alignment is ± 1.
A method for producing quartz glass, which is not more than mm.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP20134493A JP3230346B2 (en) | 1993-08-13 | 1993-08-13 | Apparatus and method for manufacturing quartz glass |
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JP20134493A JP3230346B2 (en) | 1993-08-13 | 1993-08-13 | Apparatus and method for manufacturing quartz glass |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH0753226A JPH0753226A (en) | 1995-02-28 |
JP3230346B2 true JP3230346B2 (en) | 2001-11-19 |
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Family Applications (1)
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JP20134493A Expired - Lifetime JP3230346B2 (en) | 1993-08-13 | 1993-08-13 | Apparatus and method for manufacturing quartz glass |
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CN114702233B (en) * | 2022-05-12 | 2023-12-22 | 江苏亨芯石英科技有限公司 | Quartz deposition device and method |
-
1993
- 1993-08-13 JP JP20134493A patent/JP3230346B2/en not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
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