JP3979666B2 - 溶融シリカガラスの製造に於ける、炉、その使用方法及び炉によって製造された光学製品 - Google Patents

Description

発明の分野
本発明は、溶融シリカガラスの製造、特に、このようなガラスの均質性を改良するための、即ち、ガラスの屈折率に於ける変動を減少させるための方法及び装置に関する。
技術の説明
図１は、溶融シリカガラスを製造するための先行技術の炉１０を示す。概説すると、ケイ素含有ガス分子は火炎中で反応して、ＳｉＯ₂スート粒子を形成する。これらの粒子は回転する素地の熱い表面上に付着し、そこでこれらは非常に粘稠な流体に圧密（consolidate）され、これは後でガラス（固体）状態まで冷却される。当該技術分野に於いて、この形式のガラス製造方法は、蒸気相加水分解／酸化方法又は単に火炎加水分解方法として知られている。付着した粒子によって形成された素地は、しばしば「ブール（boule）」と呼ばれ、この用語を本明細書で使用し、この用語には、火炎加水分解方法によって形成された全てのシリカ含有素地が含まれることが理解される。
炉１０には、多数の付着バーナー１４を有するクラウン１２、このクラウンを支持するリング壁１６及びｘ−ｙ振動テーブル２０の上に装着された回転可能なベース１８が含まれている。クラウン、リング壁及びベースはそれぞれ、耐火材料から製造されている。本発明の実施で使用することができるｘ−ｙ振動テーブル２０の運動の好ましいパターンは、同一人に譲渡された、John E. Maxonの名前で1995年9月12日付けで出願された米国特許出願第60/003,596号、発明の名称「溶融シリカガラスを製造するためのブール振動パターン」に記載されている。
耐火ブロック２２がベース１８の上に装着されて、閉じ込め容器（containment vessel）１３を形成している。このブロックはこの容器の閉じ込め壁を形成し、この壁によって取り囲まれたベース１８の部分（容器の底）は、初期のスート粒子を集める高純度のベイトサンド（bait sand）２４で覆われている。耐火ブロック２２は、外側のアルミナベースのブロック２２ａ及び例えば、ジルコニア又はジルコンから製造された内側ライナー２２ｂからなっていてよい。勿論、所望により、他の耐火材料及び構造物を使用することができる。本発明で使用するために適している、閉じ込め容器１３のための好ましい構造物は、同一人に譲渡された、John E. Maxonの名前で1995年9月12日付けで出願された米国特許出願第60/003,608号、発明の名称「溶融シリカガラスを製造するための閉じ込め容器」に記載されている。
閉じ込め容器１３の頂部とクラウン１２との間の空間２６（本明細書に於いては、「プレナム」と言う）は、リング壁１６の頂部の、クラウンとのその接合部に形成された複数個のベント２８によって通気されている。このベントは、プレナム中に負圧を作る導管によって適当な排気システムに接続されている。
負圧によって、空気が、リング壁と閉じ込め容器との間の環状の隙間３０を通って上方に流される。本発明により、壁１６に対するテーブル２０と閉じ込め容器１３との振動運動によって、隙間３０を通過する空気流内に変動が生じることが見出された。更に、この変動は均質性に悪影響を与え、これは「脈理」（下記参照）として当該技術分野で知られている不均質性になることが見出された。本発明は、本質的に完全にこの不均質性を除去する炉構造物を提供する。
商業的に実施するとき、略５フィート（１．５メートル）の直径及び略５〜８インチ（１３〜２０ｃｍ）の厚さを有するブールが、図１に示す形式の炉を使用して製造することができる。多数のブランクがこのようなブールから切断され、レンズ（マイクロリソグラフィーシステム用のレンズを含む）、プリズム等々のような光学要素を含む種々の製品を製造するために使用される。このブランクは一般的に、炉１０内でのブールの回転軸に平行である方向で切断され、このようなブランクから製造されたレンズ要素の光学軸も一般的に、ブールの回転軸に平行である。参照を容易にするために、本明細書に於いて、この方法を「ｚ方向」又は「ｚ軸」と言う。ｚ軸に対して垂直の方向で行った不均質性の測定は、「オフ軸」測定と言う。
許容できるブランクの屈折率に於ける変動の量は、ブランクから製造されるべき製品に依存する。ブランク又は光学要素の均質性は、通常、干渉計技術を使用して測定される。大きい部品を製造しなくてはならないとき、大アパーチャー干渉計、例えば、１８インチ（４６ｃｍ）のアパーチャーを有する干渉計が使用される。
図２は、本発明により製造した溶融シリカブールについての１０．５８インチ（２６．９ｃｍ）干渉計プロット（相プロット（phase plot））を示す。このブールは、（１）図４に示す形式の炉、（２）その内側壁が垂直に対して１０°の角度で傾斜している閉じ込め容器及び（３）前記参照した特許出願、発明の名称「溶融シリカガラスを製造するためのブール振動パターン」に「プロセス３」として参照されている振動パターンを使用して製造した。
定量的に、ブランクのｚ方向均質性はそのΔｎ値として表わされ、これは、式：
Δｎ＝（λ・ＰＶ）／ｔ_b （１）
（但し、λは干渉計によって使用された光の波長であり、ＰＶは相プロットの最高ピークと最低谷との間の差であり、そしてｔ_bはブランクの厚さである）
を使用して干渉計プロットから計算される。ブランクの均質性はまた、ブランクの異なった点の間のｎに於ける変動の尺度を与える、相プロットの根平均二乗（ＲＭＳ）偏差の項でのような他の方法で表わすこともできる。例えば、1994年11月4日公開の特開平6-308717号を参照されたい。
非常に低いΔｎの値（例えば、１２５ｍｍ以上の直径を有するブランクについて１．０×１０^-6以下、好ましくは０．５×１０^-6以下のΔｎ値）を必要とする溶融シリカブランクの用途は、マイクロリソグラフィーシステムのための光学要素の製造にある。
マイクロリソグラフィーシステムは、集積回路を製造するために使用され、これには一般的に、深（deep）ＵＶレーザー光源、照射レンズシステム及び投映（画像形成）レンズシステムが含まれる。例えば、Pfau他、「回折制限深紫外画像形成に於ける石英不均質性効果（Quartz inhomogeneity effects in diffraction-limited deep ultraviolet imaging）」、Applied Optics、31巻、31号、6658-6661頁（1992年11月1日）を参照されたい。この照射レンズシステムは、レーザービームを拡大し、その強度を均質化する。投映レンズシステムはレジストカバーしたＩＣウエーハの上にマスクの非常に高い解像度の画像を投映する。
回折効果は、ＩＣウエーハで作られる線幅を制限し、そうしてウエーハの上に書くことができる回路の密度を制限する。特に、ウエーハでの解像度（Ｒ）は、
Ｒ＝Ｋ・λ_L／ＮＡ （２）
（但し、Ｋは、その値が、使用される特定のシステム及び方法に依存する定数であり、λ_Lはレーザー光源の作動波長であり、そしてＮＡは投映レンズシステムの開口数である）
によって与えられる。
それで、レーザー光の波長を短くすることによって、解像度が改良され、ウエーハの上により細い線を書くことが可能になる。従って、近年に於いては、より短い波長のレーザー、例えば、４００ｎｍ以下の波長を有するレーザーが、マイクロリソグラフィーシステムで使用されるようになってきている。このようなレーザーの例には、それぞれ２４８ｎｍ及び１９３ｎｍで作動するＫｒＦ及びＡｒＦエキシマーレーザーが含まれる。
これらの短い（ＵＶ）波長で、標準的光学ガラスは、その高い吸収のためにこのシステムの光学要素用に使用することができない。他方、溶融シリカガラスはＵＶ範囲で透過性であり、それでこの応用のための選択材料になってきた。
ミクロリソグラフィーシステムの目標は、サブミクロン範囲内の解像度を有する画像を作ることであるので、このようなシステムで使用されるレンズ要素及びそれでこのレンズ要素を製造するために使用されるレンズブランクは、最高品質のものでなくてはならない。他の性質の中で、このようなレンズブランクは、例えば、１センチメートル当たり約９９．８％±０．１％を越える高い内部透過値、介在物の低いレベル、小さい複屈折、小さい蛍光及びＵＶ波長でのレーザー損傷に対する高い耐性を有していなくてはならない。
ｎに於ける制御されない変動は、ＩＣウエーハで作られる画像に於ける修正不可能な収差として表われるので、非常に重要なものはブランクのΔｎ値である。更に、前記の式（２）から、高解像度を得るために、大きいＮＡ値が必要である。続いて、大きいＮＡは大きいレンズ要素を意味する。従って、Δｎは小さくなくてはならないのみならず、これは大きいブランクサイズについて小さくなくてはならない。
低いΔｎ値と大きいブランクサイズとのこの組合せを達成するためになされてきた努力の例には、Yamagata他の米国特許第5,086,352号、1993年1月7日公開のＰＣＴ公開第WO 93/00307号、1993年5月14日公開の特開平5-116969号、1994年7月14日公開の特開平6-166527号、1994年8月23日公開の特開平6-234530号及び1994年8月23日公開の特開平6-234531号が含まれる。
大きいブランクサイズのための小さいΔｎ値に加えて、マイクロリソグラフィーシステムで使用される光学要素は、再び大きいブランクサイズについて、高いオフ軸均質性を有する必要がある。例えば、三方向での均質性の必要性を述べている、1993年4月20日公開の特開平5-97452号を参照されたい。このことは、このようなシステムで使用されるプリズム要素のために特に重要であり、この場合、光学平面はブランクのｚ方向に対して角度を付けて形成されている。（前記引用したPfau他の論文で、ミクロリソグラフィーシステム以外の応用で使用されるプリズム及びその他の光学要素について、オフ軸均質性も重要であることが指摘されていることを参照されたい。）
オフ軸均質性は、点光源からの発散光をサンプルに通過させ、得られる像を観察スクリーン上で観察する、シャドーグラムを使用することによるもの及びコリメートされた光をサンプルに通過させ、遠視野回折像を長焦点レンズのフーリエ変換平面で観察する回折基準法（「溶融シリカの脈理についてのコーニング試験（Corning Tests for Striae in Fused Silica）」、Laser Focus World、110頁、1993年8月を参照されたい）によるものを含む、種々の方法で観察及び／又は測定することができる。
オフ軸不均質性を測定するための好ましい方法は、対象の不均質性を検出するために十分に微細な空間解像度、例えば、１８〜２０ピクセル／ガラスのｍｍの空間解像度を有する干渉計／カメラシステムの手段によるものである。このような解像度は、高解像度のカメラを使用することにより又は干渉計とサンプルの間に配置されたビームレデューサー（beam reducer）を使用することにより得ることができるが、この後者のアプローチは、一度にブランク又は光学要素の小部分しか試験できないと言う欠点を有している。オフ軸不均質性をノイズから区別するために、干渉計信号の処理を、同一人に譲渡された、David R. Fladd及びStephen J. Rieksの名前で1995年9月12日付けで出願された米国特許出願第60/003,607号、発明の名称「脈理の検出方法」に記載されている方法に従って実施することができる。
前記の形式の方法を使用して、周期的（シヌソイド）脈理の形でのオフ軸不均質性が、図１に示される形式の炉を使用して製造されたブランクについて観察された。定量的に、このような脈理は、１０×１０^-8付近のδｎ値を有することが見出された。ここで、
δｎ＝（λ・ＰＶ）／ＰＬ （３）
（但し、λは干渉計によって使用された光の波長であり、ＰＶは脈理について干渉計によって作られた、相プロットの最高ピークと最低谷との間の差であり、そしてＰＬはブランクを通過するオフ軸路長である）
である。
図３は、図１に示される形式の炉を使用して製造されたブランクについてのオフ軸相プロットである。図２及び図３に於ける垂直目盛は、水平目盛と同様に異なっており、特に図３は、図２に比較して垂直方向及び水平方向の両方で拡大した目盛を有することに注目すべきである。
前記参照した特許出願、発明の名称「溶融シリカガラスを製造するためのブール振動パターン」で十分に検討されているように、オフ軸脈理の平均ピーク〜ピーク周期（間隔）（Δｚ_striae）を増加させるために並びにそれらの平均ピーク〜谷の大きさ（Δｎ_striae）を少なくともある程度まで減少させるために、ｘ−ｙ振動テーブル２０の振動パターンを使用することができる。この方法に於いて、これらの平均値の比、即ち、Δｎ_striae／Δｚ_striae比を減少させることができ、それは脈理の光学的効果を低下させる。図３のプロットは、前記参照した特許出願の好ましい振動パターンを使用する。
しかしながら、脈理の本質的に完全な除去は、この方法では達成されなかった。本発明は、脈理の問題点を処理するための追加のアプローチを提供し、このアプローチは、大きいブランクサイズ及び低いΔｎ値についてオフ軸脈理を減少させるために、単独で又は振動パターンアプローチと組み合わせて使用することができる。
発明の要約
前記のことに鑑みて、本発明の目的は、火炎加水分解方法によってシリカ含有ブールを製造するための改良された方法及び装置を提供することである。特に、本発明の目的は、このようなブールのオフ軸均質性を改良し、そうしてブランク並びにそれから製造されたプリズム及びレンズ要素を含む、光学要素のオフ軸均質性を改良することである。本発明の別の目的は、高いオフ軸均質性、高いｚ軸均質性及び大きいサイズを有するブランク及び光学要素を提供することである。
本発明により、ブールのオフ軸均質性並びにそれでブランク及びこれから製造された光学要素のオフ軸均質性を、その形成の間のブールの周りの空気の流れを制御することによって顕著に改良することができることが見出された。特に、その形成の間にブールの振動からもたらされるブールの周りの空気流中の変動を実質的に除去することによって、オフ軸脈理を本質的に完全に除去することができることが見出された。作用のどのような特別の理論によっても結び付けられることを望むものではないけれども、空気流の制御によって、成長しつつあるブールの近傍の温度変動、圧力変動及び／又はレドックス状態の１個又は２個以上の制御に至ると信じられる。
本発明の手段により、１２５ｍｍ以上、好ましくは１５０ｍｍ以上、最も好ましくは２００ｍｍ以上のブランク（要素）サイズ（例えば、円筒形ブランクについて直径）について、約１．１×１０^-8ｍｍ^-1以下のΔｎ_striae／Δｚ_striae値及び１．０×１０^-6以下、好ましくは０．５×１０^-6以下のｚ軸均質性値（Δｎ値）を有するブランク及び光学要素を製造することができる。使用する試験装置の能力に依存して、Δｎ_striae／Δｚ_striae及びΔｎ規準の満足度は、全体としてブランク若しくは要素を試験することにより又はそれらの代表的断面を試験することによって決定することができる。Δｎ_striae／Δｚ_striae比についての値は、相プロット又は好ましくはそれから誘導されるプロフィール線を使用し、手動で又はコンピュータにより自動的に決定することができる。前記参照した特許出願、発明の名称「脈理の検出方法」、特にこの特許出願の図１１の検討を参照されたい。
【図面の簡単な説明】
図１は、火炎加水分解方法を使用して溶融シリカブールを製造するために使用された先行技術の炉の概略線図である。
図２は、本発明によって製造した溶融シリカブールの断面についての、１０．５８インチ（２６．９ｃｍ）干渉計相プロットを示す。この相プロットは、ブールのｚ軸に沿ってとった。図示されるように、ＰＳＴ、ＴＬＴ及びＰＷＲ成分は、元の生データから除去されている（ＺＹＧＯ用語、Zygo Corporation、コネチカット州、Middlefield）。
図３は、図１に示される形式の先行技術の炉を使用して製造したブランクについてのオフ軸相プロットである。この相プロットは、干渉計とサンプルの間にビームレデューサーを使用して作成し、それで僅かに約１３ｍｍのアパーチャーを有する。前記参照した特許出願、発明の名称「脈理の検出方法」のデータ解析方法は、このプロットの作成では使用しなかった。図示されるように、ＰＳＴ及びＴＬＴ成分は、元の生データから除去されている。
図４は、本発明により構築された炉の概略線図である。
図５は、図４に示される形式の炉を使用して製造したブランクについてのオフ軸相プロットである。図３と同様に、このプロットは、アパーチャーが僅かに約１３ｍｍであるように、干渉計とサンプルの間のビームレデューサーを使用して作成した。このプロットの弱いオフ軸脈理の出現を増強するために、前記参照した特許出願、発明の名称「脈理の検出方法」に記載されているようなゼルナイク多項式適合（Zernike polynomial fit）を使用して、高パスフィルタリング（high pass filtering）を実施した。図示されるように、ＰＳＴ、ＴＬＴ、ＰＷＲ及びＡＳＴ成分は、元の生データから除去されている。同じブランクからとった全ての他の相プロットが、この図に示されるものよりも低いレベルのオフ軸脈理を示したことで、図５はより悪い場合のプロットであることに注目すべきである。
図６Ａ及び６Ｂは、図４の炉（図６Ａ）及び図１の炉（図６Ｂ）について、時間の関数として排気ポート温度の変動を比較する。
図７Ａ及び７Ｂは、図４の炉（図７Ａ）及び図１の炉（図７Ｂ）について、時間の関数としてクラウン温度の変動を比較する。
明細書に含められ、そして明細書の構成部分である上記の図面は、本発明の好ましい態様を示し、この説明と共に、本発明の原理を説明する役割を果たす。勿論、図面及び説明の両方は例示であるのみであり、本発明を制限するものではないことが理解されるべきである。
図１及び図４の図面は、そこに示される要素の目盛又は相対比率を示すことを意図しない。類似の参照符号は、種々の図に於ける類似の又は対応する部分を指す。
好ましい態様の説明
前記のように、本発明は、蒸着技術によって製造されたシリカ含有素地の均質性を改良するための方法及び装置に関する。このシリカ含有素地は、実質的に純粋な溶融シリカであってよく又は所望により１種又は２種以上のドーパントを含有してもよく、例えば、この素地は、ガラスの熱膨張係数を低下させるチタンドーパントを含有することができる。低レベルの汚染物質が、この素地中に存在してもよい。
本発明により、時間と共に振動する空気流とは反対に、このブールの領域内で炉内に実質的に一定の空気流を与えることによって、改良されたオフ軸均質性が達成される。先行技術の炉に於ける空気流変動の起源は、図１を参照して理解することができる。
閉じ込め容器１３が振動するとき、隙間３０のサイズは局部的に増加し、リング壁１６の周辺の周りで減少する。これらの変化は、プレナム２６から引き出されるガスの量に於ける局部的変動を起こす。次いで、これは、（１）ブールの頂部を横切る温度分布及び（２）ブール表面でプレナム内の局在領域内の酸化／還元状態に於ける変化を起こす。また、ブールからの放射損失は、隙間サイズが変化すると共に局部的に変動する。
本発明により、これらの影響の組合せによって、ブールのＯＨ含有量に於ける局部的変動及びそれで屈折率に於ける局部的変動がもたらされることが見出された。当該技術分野で公知のように、１重量ｐｐｍのＯＨ含有量が増加すると、約０．１ｐｐｍの屈折率の低下に至る。例えば、Hetherington他、「石英ガラス中の水（Water in Vitreous Silica）」、Phys. Chem. Glasses、1962年、3:129-133及びYamagata, S、「石英ガラスの屈折率の分布へのＯＨ基の影響（Effects of OH-Group on Distribution of Refractive Index in Silica Glass）」、J. Cer. Soc. Japan、1992年、100:337-341を参照されたい。屈折率に於けるこれらの変動は、本発明が除去するために機能する、望ましくない脈理として表われる。
図４は、本発明により構築される炉１００を示す。図１の炉に於けるように、炉１００には、バーナー１４によって形成されたスート粒子を捕集する閉じ込め容器１３が含まれている。容器１３の底を形成するベース１８は、ブール１９が形成されるとき回転し、また、ｘ−ｙ振動テーブル２０へのその結合によって振動する。
閉じ込め容器１３の閉じ込め壁２２を取り囲んで、空気流壁１３０が存在している。空気流壁１３０は、脚１４０の手段により、例えば、空気流壁の周囲の周りの等間隔になっている４個の脚によって、ｘ−ｙ振動テーブル２０の上に装着されている。振動テーブルに空気流壁を装着するための他の手段を、所望により使用することができる。一般的に、この装着手段には、閉じ込め壁２２と空気流壁１３０との間の空間１７５に空気を進入させるための空間が含まれていなくてはならない。
空気流壁１３０を取り囲んで、クラウン１２を支持する固定壁１６０が存在している。固定壁と空気流壁との間に、運動順応シールが形成されている。図４に示されるように、このシールは、固定壁１６０内の環状溝１７０内に載っている（内でスライドする）環状板１５０からなる。環状溝１７０は、固定壁の底を形成するＣ字形環状金属板からなっていてよい。所望により、例えば、ベローズの形であってよい、可撓性の金属又は耐火性布から構成された可撓性シールを含む、運動順応シールの他の形を使用することができる。
図４に示される炉構成は、ブール１９の周りの空気流の変動を最少にする。図１に於けるように、閉じ込め容器２２の周りの単一の隙間３０を使用する代わりに、図４の炉では、閉じ込め容器の周りに２個の隙間が使用され、隙間の一方、即ち隙間１７５は、一定の寸法を有し、そして空気をプレナム２６の方に送り、隙間の他方、即ち隙間１９５は、ｘ−ｙテーブル２０の振動からもたらされる変動する寸法を有するが、運動順応シール１５５を使用する結果として、実質的な量の空気を送らない。この方法で、ブール１９の周りの空気流は、ブールが形成されるとき実質的に一定なままで留まり、そうして脈理の形成を抑制する。
前記のように、空気流に依存性であることに加えて、脈理形成はまた、ブール形成の間に使用される振動パターンに依存性である。約５フィート（１．５ｍ）の直径を有するブールを製造する際に使用するためのｘ−ｙ振動テーブル２０についての好ましいパターンは下記：
ｘ（ｔ）＝ｒ₁ｓｉｎ２πω₁ｔ＋ｒ₂ｓｉｎ２πω₂ｔ
ｙ（ｔ）＝ｒ₁ｃｏｓ２πω₁ｔ＋ｒ₂ｃｏｓ２πω₂ｔ
ｒ₁＝０．６インチ（１５．２ｍｍ）
ｒ₂＝１．９インチ（４８．３ｍｍ）
ω₁＝０．１０ｒｐｍ
ω₂＝０．４１ｒｐｍ
（但し、ｘ（ｔ）及びｙ（ｔ）は、時間（ｔ）の関数としてのブールの中心の座標を表わし、時間が分で測定される）の通りである。このｘ−ｙ振動パターンは好ましくは、６．９ｒｐｍの総ブール回転速度（ω₃）と組み合わせて使用される。このブールの総回転は、図１及び４に於いて参照数字３によって示される。図２、３及び５の相プロットは、ブールについて、この好ましい振動パターン及び好ましい総回転速度を使用して作られる。これらのパラメーター値は、前記参照した特許出願、発明の名称「溶融シリカガラスを製造するためのブール振動パターン」に於いて「プロセス３」として参照されている。脈理形成への振動パターンの影響の十分な検討は、この特許出願に見出すことができる。
本発明の手段によって、均質性、特にオフ軸均質性に於ける顕著な改良が達成された。例えば、図４の構造を有する炉並びに上記の好ましいブール回転速度及び振動パターンを使用して、１．５３メートル以下の直径を有するブールを製造することができ、２７５ミリメートル以下の直径、０．５×１０^-6未満のΔｎ値及び１．１×１０^-8ｍｍ^-1未満のΔｎ_striae／Δｚ_striae値を有するブランクを製造するために使用することができる。このようなブランクは、例えば、ＫｒＦレーザーを使用するマイクロリソグラフィーシステムのための光学要素を製造するために使用することができる。
定量的に、図５は、このようなブランクについてのオフ軸相プロットを示す。このプロットを、同じ振動パターン及びブール回転速度を使用するが、図１に示される形式の炉で形成した図３のものと比較すると、本発明の手段により達成された均質性に於ける顕著な改良が明瞭に示される。図３及び５についてのΔｎ_striae／Δｚ_striae値は、それぞれ１．３７×１０^-8ｍｍ^-1及び１．０８×１０^-8ｍｍ^-1である。
図６及び７は、本発明の空気流制御システムによって達成された内部炉環境の均質性を示す。
図６では、時間の関数としての排気ポート温度（即ち、図１に於けるポート２８及び図４に於けるポート２８０の近傍の温度）に於ける変動が比較されている。図６Ａは、図４の炉について測定された結果を示し、他方、図６Ｂは、図１に示される形式の先行技術の炉についての結果を示す。両方の炉は、前記の好ましい振動パターン及びブール回転速度を使用して運転された。この図で理解できるように、隙間１７５を通過する空気流の不変性によって、時間と共の排気ポート温度の変動に於ける顕著な減少がもたらされる。
図７Ａ及び７Ｂでは、図４の炉（図７Ａ）及び図１の炉（図７Ｂ）についての時間の関数としてのクラウン温度の変動が比較されている。クラウン温度は、クラウンの中心から約１２インチ（３０．５ｃｍ）の位置で測定した。この実験のために使用した振動及び回転パラメーターは下記の通りであった。
ｒ₁＝１．２インチ（３０．５ｍｍ）
ｒ₂＝２．３インチ（５８．４ｍｍ）
ω₁＝５．３４ｒｐｍ
ω₂＝５．８７６ｒｐｍ
ω₃＝４．９８ｒｐｍ
これらの値は、前記の好ましい値よりも大きくさえある、炉内の内部変動を作る傾向があり、それで本発明の能力の一層極端な試験と考えられる。図７に示されるように、本発明の炉は、先行技術の炉によってもたらされるものよりも実質的に小さい、クラウン温度に於ける変動をもたらした。このデータはまた、最適パターンよりも小さくても、炉内の均一な内部環境が得られるので、本発明が、振動及び回転パターンの選択に於いてより大きな自由度を与えることを示している。
前記の利点に加えて、本発明が、平均で約７％ほど付着効率を上昇させることが見出された。この上昇は、特にプレナム内での減少した乱れのために、炉内での一層均一な状態の結果である。
プレナム内の減少した乱れは、追加の利点を有する。例えば、これによってベイトサンド２４をより小さい粒子から構成されるようにすることが可能である。より小さい粒子は、より純粋な砂は典型的により小さい粒子から構成されているので、より純粋な砂を使用できることを意味している。次いで、より純粋な砂は、ブールがより熱く流れ、それによってガス含有（泡）の発生を減少させ、そして流れを改良し、その両者が一層均質なブランクに寄与することを意味している。減少した乱れによってまた、バーナー孔の縁でのバーナー火炎の衝突がより少ないので、クラウンのバーナー孔のより少ない劣化になる。
本発明の好ましい及びその他の態様を本明細書に記載したけれども、追加の態様が、当業者によって、下記の請求の範囲によって定義されるような本発明の範囲から逸脱することなく認識されるであろう。

Claims (19)

1. (a)スート粒子を与えること、
   (b)このスート粒子を捕集して、素地を形成すること、
   (c)前記スート粒子を捕集するとき前記素地を振動させること、及び
   (d)前記スート粒子を捕集するとき前記素地の周りに空気を流し、該空気流は、前記素地を振動させるとき実質的に一定であること、
   からなるシリカ含有素地を形成する方法であって、
   前記スート粒子を、閉じ込め壁を有する閉じ込め容器の中に捕集し、
   この閉じ込め壁を、（ｉ）該閉じ込め壁から間隔をあけ、そして（ｉｉ）前記素地と共に振動する空気流壁によって取り囲み、そして
   この流れる空気をして、前記閉じ込め壁と前記空気流壁との間を通過せしめることを特徴とする方法。
2. 前記素地から形成されるブランクが実質的に脈理を有しないように、空気流の一定性が十分であることを特徴とする請求の範囲第１項記載の方法。
3. 空気流の一定性が、前記素地から形成されるブランクが１．１×１０^-8ｍｍ^-1以下であるΔｎ_striae／Δｚ_striae値（但し、Δｎ_striae及びΔｚ_striaeは、それぞれ、ブランクのオフ軸脈理の、平均ピーク〜谷の大きさ及び平均ピーク〜ピーク周期である）を有するようにするのに十分であることを特徴とする請求の範囲第１項記載の方法。
4. 前記ブランクが、１２５ミリメートル以上のブランクサイズについて１．０×１０^-6以下であるｚ軸均質性Δｎを有することを特徴とする請求の範囲第３項記載の方法。
5. 前記ブランクが、１２５ミリメートル以上のブランクサイズについて０．５×１０^-6以下であるｚ軸均質性Δｎを有することを特徴とする請求の範囲第３項記載の方法。
6. 前記ブランクサイズが、１５０ミリメートル以上であることを特徴とする請求の範囲第４項又は第５項記載の方法。
7. 前記ブランクサイズが、２００ミリメートル以上であることを特徴とする請求の範囲第４項又は第５項記載の方法。
8. 請求の範囲第１項記載の方法によって製造された溶融シリカブランクであって、
   前記ブランクが、
   (a)１．１×１０^-8ｍｍ^-1以下であるΔｎ_striae／Δｚ_striae値（但し、Δｎ_striae及びΔｚ_striaeは、それぞれ、ブランクのオフ軸脈理の、平均ピーク〜谷の大きさ及び平均ピーク〜ピーク周期である）、及び
   (b)１２５ミリメートル以上のブランクサイズについて１．０×１０^-6以下であるｚ軸均質性Δｎを有することを特徴とする溶融シリカブランク。
9. 前記ブランクにドーパントが含有されていることを特徴とする請求の範囲第８項記載の溶融シリカブランク。
10. 請求の範囲第８項記載のブランクから製造された光学要素。
11. シリカ含有素地を形成する際に使用する炉において、
    (a)スート粒子を与える手段、
    (b)このスート粒子を捕集して、素地を形成する手段であって、閉じ込め壁を有する閉じ込め容器からなる手段、
    (c)前記スート粒子を捕集するとき前記素地を振動させる手段、及び
    (d)前記スート粒子を捕集しそして前記素地を振動させるとき、該素地の周りに実質的に一定の空気流を与える手段であって、
    （ｉ）前記閉じ込め壁を取り囲み、（ｉｉ）該閉じ込め壁から間隔があけられ、そして（ｉｉｉ）前記素地と共に振動する空気流壁、及び
    前記閉じ込め壁と前記空気流壁との間に空気を流す手段を備えてなる手段、からなることを特徴とする炉。
12. 前記実質的に一定の空気流を与える手段が、更に、
    （ｉ）前記空気流壁を取り囲み、そして（ｉｉ）前記空気流壁から間隔があけられている固定外側壁、及び
    前記外側壁と前記空気流壁との間の空気の流れを実質的に阻止する、前記外側壁と前記空気流壁との間の運動順応シール
    を有することを特徴とする請求の範囲第１１項記載の炉。
13. (a)１．１×１０^-8ｍｍ^-1以下であるΔｎ_striae／Δｚ_striae値（但し、Δｎ_striae及びΔｚ_striaeは、それぞれ、ブランクのオフ軸脈理の、平均ピーク〜谷の大きさ及び平均ピーク〜ピーク周期である）、及び
    (b)１２５ミリメートル以上のブランクサイズについて１．０×１０^-6以下であるｚ軸均質性Δｎ
    を有することを特徴とする溶融シリカブランク。
14. 前記ブランクが、１２５ミリメートル以上のブランクサイズについて０．５×１０^-6以下であるｚ軸均質性Δｎを有することを特徴とする請求の範囲第１３項記載の溶融シリカブランク。
15. ブランクサイズが１５０ミリメートル以上であることを特徴とする請求の範囲第１３項又は第１４項記載の溶融シリカブランク。
16. ブランクサイズが２００ミリメートル以上であることを特徴とする請求の範囲第１３項又は第１４項記載の溶融シリカブランク。
17. 請求の範囲第１３項記載のブランクから製造された光学要素。
18. 請求の範囲第１３項記載のブランクから製造されたレンズ要素。
19. 請求の範囲第１３項記載のブランクから製造されたプリズム。

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