JPH10167735A

JPH10167735A - 合成石英ガラス製造装置

Info

Publication number: JPH10167735A
Application number: JP8328284A
Authority: JP
Inventors: Michihisa Yamaguchi; 倫央山口; Kazuhiro Nakagawa; 和博中川; Hiroki Jinbo; 宏樹神保
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1996-12-09
Filing date: 1996-12-09
Publication date: 1998-06-23

Abstract

(57)【要約】【課題】高品質の合成石英ガラスが得られる合成石英
ガラス製造装置の提供。【解決手段】合成石英ガラス製造装置の合成炉１０の
炉壁を構成する耐火物１２は、Ａｌ₂ Ｏ₃ を重量比で９
５％以上含有し、グラスライニングにより形成した厚さ
１．１ｍｍのＳｉＯ₂ の表面層１２ａを具えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、合成石英ガラス
製造装置、特にその耐火物に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、大規模集積回路（ＬＳＩ）の高集
積化に伴い、半導体装置の製造において半導体基板等に
集積回路の微細パターンを露光・転写する光リソグラフ
ィーに用いられる光源の短波長化が進んでいる。その結
果、光リソグラフィーに紫外域の光が用いられるように
なった。

【０００３】その結果、光リソグラフィーに用いられる
ステッパと呼ばれる露光装置の光学系も、紫外域の光を
透過する材料で構成することが必要となった。特に、露
光装置の光学系は、収差補正のために多数のレンズ等の
光学部材で構成される。このため、光学系全体の透過率
を高くするためには、個々の光学部材には、高い透過率
が要求される。

【０００４】紫外域の光の透過率が高い光学材料として
は、石英ガラスが知られている。特に、高い透過率を得
るためには、不純物濃度が低い、高純度の石英ガラスで
あることが必要である。高純度の石英ガラスが得られる
製造方法としては、火炎加水分解法が知られている。

【０００５】火炎加水分解法（フレームスプレー法また
は直接法とも称する）では、四塩化ケイ素などの高純度
のケイ素化合物を原料に用いる。そして、この原料を、
製造装置の合成炉内で回転、引き下げを行っているター
ゲット上に、燃焼ガスの酸素水素と共にバーナーから噴
射する。噴射された原料は、酸素水素火炎で加水分解し
て石英ガラス微粒子（スート）を形成する。スートは、
ターゲット上で一気に堆積、溶融、透明化して石英ガラ
スのインゴットを形成する。このようにして得られた石
英ガラスは合成石英ガラスと呼ばれる。

【０００６】合成石英ガラス製造装置の合成炉の炉壁を
構成する耐火物には、例えば、Ａｌ₂ Ｏ₃ およびＳｉＯ
₂ を含み、耐火度（ＳＫ）が３８程度のシリマナイト質
や、Ａｌ₂ Ｏ₃ を含み、耐火度（ＳＫ）が３５〜４０の
いわゆる高アルミナ質の材料が用いられている。また、
この他にも種々の耐火物やその製造方法が提案されてお
り、例えば、文献：「特開昭６２−３６０６３号公報」
には、「断熱質耐火物の製造方法」が開示されている。
この文献に開示の技術によれば、ＳｉＯ₂ 系骨材５０〜
９５％および金属シリコン５〜５０％からなる溶射材を
火炎溶射することによって断熱質耐火物を製造する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ステッパの
光学系に用いる合成石英ガラスには、紫外域の高い透過
性だけでなく、屈折率分布の均質性等、高品質が要求さ
れる。例えば、エキシマレーザを光源とするステッパで
は、光学系の屈折率の均質性として、光軸方向（インゴ
ットの成長方向）の屈折率均質性Δｎが４×１０^-6以下
であることが要求される。ここで、屈折率均質性とは、
インゴットから切り出された円柱形状あるいはこの円柱
形状をさらに加工して得られた光学部材を、光軸方向
（一般にインゴットの成長方向と一致する。）から見た
径方向（光軸方向に直交する。）の屈折率分布（ばらつ
き）をいう。

【０００８】さらに、このステッパの光学系に用いる合
成石英ガラスには、光学部材をレンズ形状に加工した
際、光軸方向から見た屈折率分布が光軸を中心とした中
心対称性を有し、さらに波面収差の非回転対称成分のＲ
ＭＳ（二乗平方根）値が例えば０．００４０λ以下、あ
るいは波面収差の回転対称成分をパワー（２次）成分補
正し、さらに２次および４次成分補正したときのＲＭＳ
値が例えば０．００５λ以下といった値が要求される。

【０００９】ところが、火炎加水分解法によって合成石
英ガラスを製造する際には、さまざまな条件のゆらぎが
生じる。例えば、熱源としている燃焼ガスの火炎のゆら
ぎによる合成面の温度分布の変化、火炎加水分解反応、
熱分解・熱酸化反応、ガラスへの不純物の拡散状態の変
化といった条件ゆらぎが生じる。尚、合成面とは、バー
ナーから噴射されたスートがインゴットの上部に到達し
て堆積する場所である。

【００１０】これらの条件の揺らぎは、結果的に合成石
英ガラス内に脈理とよばれる成長縞やインゴットの径方
向の屈折率の不均質な分布をもたらすことが知られてい
る。このため、条件のゆらぎを抑制して高品質の合成石
英ガラスを製造するための種々の合成条件が研究されて
いる。

【００１１】しかしながら、理論的には高品質の合成石
英ガラスが得られる合成条件にもかかわらず、数か月間
にも及ぶ合成石英ガラスの製造においては、製造した合
成石英ガラスの品質にばらつきが生じてしまう。

【００１２】このため、この発明の目的は、高品質の合
成石英ガラスの製造が可能な合成石英ガラス製造装置の
提供にある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この出願に係る発明者は
種々の検討および実験を重ねた結果、合成石英ガラスの
合成を開始してから数ケ月が経過すると、合成ガラスの
品質が一層安定して来ることに気がついた。

【００１４】そこで、その理由を調べてみると、合成石
英ガラスの合成を開始すると、合成炉の炉壁には、バー
ナーから噴射されたスートのうち、合成石英ガラスのイ
ンゴットに堆積しなかったものが、ガスの流れに沿って
徐々に付着することが分かった。さらに、このスートが
付着した耐火物をＸ線回折によって分析したところ、使
用開始から１〜２週間程度の短期間では耐火物の極表面
にスートが付着しているだけであるが、使用開始から３
〜４ケ月経過した耐火物では、クリストバライト結晶相
およびムライト結晶相らしきものが、耐火物の内部へ数
ｍｍの深さまで成長していることが分かった。また、Ｓ
ｉＯ₂ の輻射率は、一般に０．７〜０．８程度であり、
Ａｌ₂ Ｏ₃ の輻射率０．５〜０．６程度よりも高い。し
たがって、炉壁の内側表面をＳｉＯ₂ で覆えば、炉壁の
輻射率が向上する。

【００１５】そこで、この出願に係る発明者は、合成石
英ガラス製造装置の使用を開始する前から、耐火物の表
面にＳｉＯ₂ を含有する表面層を設けて、炉壁の輻射率
を高くしておけば、合成石英ガラスの合成面の温度分布
が最適化されて屈折率が均一に分布した高品質の合成石
英ガラスを製造することができると考えた。

【００１６】そこで、この発明の合成石英ガラス製造装
置によれば、Ａｌ₂ Ｏ₃ を主成分とする耐火物を以って
炉壁が構成された合成炉を有する合成石英ガラス製造装
置において、耐火物は、炉内側の表面にＳｉＯ₂ を含有
する表面層を有することを特徴とする。

【００１７】このように、耐火物を、炉内側の表面に、
ＳｉＯ₂ を含有する表面層を有する耐火物を以って炉壁
を構成することにより、合成炉の使用開始時から炉壁の
保温性および炉壁の輻射率の向上を図ることができる。
その結果、合成石英ガラスの合成面の温度分布を最適化
することができる。このため、この耐火物を以って炉壁
を構成した合成石英ガラス製造装置を用いて合成石英ガ
ラスを製造することにより、屈折率の均質な分布の高品
質の合成石英ガラスが安定して得られる。

【００１８】また、表面層のＳｉＯ₂ の含有率が重量比
で１０％以上であることが好ましい。ＳｉＯ₂ の含有率
を１０％以上にすれば、輻射率をより高くすることがで
きる。

【００１９】ところで、火炎加水分解法で合成石英ガラ
スを製造する際には、合成炉の内部の温度は、１０００
℃以上の高温となる。また、開放型の合成炉において
は、スポーリング（熱衝撃）が発生し易い。その上、合
成を開始する際には、合成炉の温度を急激に上昇させ
る。また、合成を終了する際には、製造した合成石英ガ
ラスの失透を防ぐために、合成炉の温度を急激に低下さ
せる。このように、合成石英ガラスは、耐火物にとって
過酷な条件の下で合成される。

【００２０】このため、合成炉で繰返し合成石英ガラス
を製造していると、耐火物を構成する表面層とこの表面
層以外の部分（基材）との熱膨張率の違いのため、表面
層が剥離してしまうおそれがある。また、表面層が部分
的に剥離すると、炉内の輻射が均等でなくなる。その結
果、合成面の温度分布が不均一となって、合成石英ガラ
スの品質が低下するおそれがある。このため、耐火物
は、表面層の剥離のおそれの少ない、耐久性の優れたも
のであることが望ましい。

【００２１】そこで、この発明の合成石英ガラス製造装
置において、好ましくは、耐火物は、ＳｉＯ₂ の含有率
が炉内側から炉外側に向かって連続的に減少するよう
に、炉内側からＳｉＯ₂ を含浸してあると良い。

【００２２】このように、ＳｉＯ₂ の含有率を炉内側か
ら炉外側に向かって連続的に変化させれば、熱膨張率も
連続的に変化させることができる。このため、表面層の
剥離を抑制して耐久性の優れた合成炉とすることができ
る。その結果、高品質の合成石英ガラスを安定して製造
することができる。尚、この場合は、表面付近のＳｉＯ
₂ の含有率が比較的高い部分が、表面層に相当する。

【００２３】また、この発明の合成石英ガラス製造装置
において、好ましくは、耐火物は、ＳｉＯ₂ の含有率が
炉内側から炉外側に向かって段階的に減少するように積
層された、ＳｉＯ₂ の含有率が互いに異なる複数の層を
以って構成されていると良い。

【００２４】このように、耐火物を、ＳｉＯ₂ の含有率
が段階的に減少するように積層された複数の層を以って
構成すれば、隣接する各層間の熱膨張率の差を、単に一
層の表面層を設けただけの場合に比べて小さくすること
ができる。このため、表面層の剥離を抑制して耐久性の
優れた合成炉とすることができる。その結果、高品質の
合成石英ガラスを安定して製造することができる。尚、
この場合は、炉内側の最表面の層またはＳｉＯ₂ を含有
する炉内側の複数の層が表面層に相当する。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の合成石英ガラス製造装置の実施の形態について説明す
る。尚、参照する図面は、この発明が理解できる程度
に、各構成成分の大きさ、形状および配置関係を概略的
に示してあるに過ぎない。従って、この発明は、図示例
にのみ限定されるものではない。また、図では、断面を
表すハッチングを省略して示す。

【００２６】（第１の実施の形態）図１を参照して、こ
の発明の合成石英ガラス製造装置の第１の実施の形態に
ついて説明する。図１は、第１の実施の形態の合成石英
ガラス製造装置の説明に供する概略図であり、合成炉部
分の縦断面図である。この合成炉は、縦６００ｍｍ×横
８００ｍｍ×高さ８００ｍｍの内寸を有する。

【００２７】第１の実施の形態においては、合成石英ガ
ラス製造装置の合成炉１０の炉壁を構成する耐火物１２
は、Ａｌ₂ Ｏ₃ を重量比で９５％以上含有し、グラスラ
イニング（ガラス溶着）で形成した厚さ１．１ｍｍのＳ
ｉＯ₂ の表面層１２ａを有している。また、この表面層
１２ａの代わりに石英ガラス板を用いても同様の効果が
得られる。

【００２８】そして、この耐火物１２で以って炉壁が構
成された合成炉を有する合成石英ガラス製造装置を用い
て火炎加水分解法によって合成石英ガラスを製造した。
この実施の形態の火炎加水分解法においては、原料とし
て、高純度（純度９９．９９５以上で、金属不純物Ｆｅ
濃度が１０ｐｐｂ以下、Ｎｉ、Ｃｒ濃度が２ｐｐｂ以
下）の四塩化ケイ素を用いる。この原料をキャリアガス
（通常、酸素ガス）で希釈して、バーナー１４から流量
３０ｇ／分で合成炉内へ噴射する。また、この時の水素
ガス流量は約５００ｓｌｍで、酸素ガス流量と水素ガス
流量との比率を０₂ ／Ｈ₂ ＝０．４と設定する。

【００２９】バーナー１４から噴射した原料は石英ガラ
ス粉（スート）を形成する。そして、このスートを合成
炉１０内の直径２００ｍｍのターゲット１６に堆積し溶
融して石英ガラスを合成する。このターゲット１６は、
不透明石英ガラス板からなり、１分間に７回転すると共
に、９０秒周期で１６０ｍｍの移動距離を揺動する。そ
して、このターゲット１６を、堆積速度に合わせて１時
間あたり数ｍｍの速度で引き下げることにより、石英ガ
ラスのインゴット１８の合成面１８ａの中心位置をバー
ナーから常に一定距離に保つ。また、この合成では、合
成炉の耐火物から、合成面（積層点）１８ａまでの距離
を最短で２００ｍｍとなるようにして合成した。

【００３０】その結果、インゴット１８のうちの合成を
開始してから約１ケ月後の位置から切り出した、直径２
００ｍｍ×厚さ５０ｍｍの寸法の評価用サンプルの品質
は、屈折率均質性Δｎが１．８×１０^-6以下であった。
また、この評価用サンプルをピンホール法で観察したと
ころ、脈理は観察されなかった。

【００３１】また、評価用サンプルの屈折率分布は中心
対称性を有し、波面収差の非回転対称成分のＲＭＳ（二
乗平均平方根）値は０．００３０λ、波面収差の回転対
称成分をパワー（２次）成分補正し、さらに２次および
４次成分補正したときのＲＭＳ値は０．０００８λであ
った。したがって、この実施の形態の装置において製造
した合成石英ガラスは、前述の紫外域の光を用いる光リ
ソグラフィー投影レンズ用石英ガラスの厳しい仕様を十
分に満たすことが分かった。

【００３２】（第２の実施の形態）次に、図２を参照し
て、この発明の合成石英ガラス製造装置の第２の実施の
形態について説明する。図２は、第２の実施の形態の合
成石英ガラス製造装置の説明に供する概略図であり、合
成炉部分の縦断面図である。

【００３３】第２の実施の形態においては、合成石英ガ
ラス製造装置の合成炉１０の炉壁を重量比でＡｌ₂ Ｏ₃
を９５％以上含有する厚さ１２０ｍｍの耐火物２０を以
って構成し、さらに、この耐火物２０には、ＳｉＯ₂ の
含有率が炉内側から炉外側に向かって連続的に減少する
ように、炉内側から重量比で２３％のＳｉＯ₂ を含浸さ
せて焼成してある。ＳｉＯ₂ の含有率は、ＳｉＯ₂ の溶
液に耐火物を漬けておく時間およびＳｉＯ₂ の溶液の濃
度を適当に調節することにより、比較的容易に調節する
ことができる。尚、図２においては、耐火物中のＳｉＯ
₂ の分布を耐火物の断面部分に付したドットの密度で模
式的に表している。

【００３４】そして、この耐火物２０を以って構成され
た合成炉１０を有する合成石英ガラス製造装置を用い
て、上記の第１の実施の形態の条件と同じ条件で合成石
英ガラスを製造した。その結果、インゴット１８のうち
の合成を開始してから約１ケ月後の位置から切り出した
評価用サンプルの品質は、屈折率均質性Δｎが１．５×
１０^-6以下であった。また、この評価用サンプルをピン
ホール法で観察したところ、脈理は観察されなかった。

【００３５】また、この評価用サンプルの屈折率分布は
中心対称性を有し、波面収差の非回転対称成分のＲＭＳ
（二乗平均平方根）値は０．００２０λ、波面収差の回
転対称成分をパワー（２次）成分補正し、さらに２次お
よび４次成分補正したときのＲＭＳ値は０．００１８λ
であった。これは、紫外域の光を用いる光リソグラフィ
ー投影レンズに用いる光学ガラスに要求される仕様を十
分に満たすものである。

【００３６】このように、ＳｉＯ₂ の含有率を炉内側か
ら炉外側に向かって連続的に変化させれば、熱膨張率も
連続的に変化させることができる。このため、表面層の
剥離を抑制して耐久性の優れた合成炉とすることができ
る。その結果、高品質の合成石英ガラスを安定して製造
することができる。

【００３７】（第３の実施の形態）次に、この発明の合
成石英ガラス製造装置の第３の実施の形態について説明
する。第３の実施の形態の合成石英ガラス製造装置の構
成は、図２に示す構成と同様である。

【００３８】第３の実施の形態においては、合成石英ガ
ラス製造装置の合成炉の炉壁を重量比でＡｌ₂ Ｏ₃ が実
質１００％の厚さ１２０ｍｍの耐火物を以って構成し、
さらに、この耐火物２０には、ＳｉＯ₂ の含有率が炉内
側から炉外側に向かって連続的に減少するように、炉内
側からＳｉＯ₂ を含浸させて焼成してある。ここでは、
含浸処理により、この耐火物の炉内側の表面である表面
層の組成を、重量比で、Ａｌ₂ Ｏ₃ ：ＳｉＯ₂ ＝５：５
に設定した。

【００３９】そして、この耐火物を用いた合成炉におい
て、上述の第１の実施の形態と同じ条件で、合成石英ガ
ラスを製造している時の合成面の温度を赤外線カメラを
用いて測定したところ、直径２５０ｍｍの範囲にわたっ
て、１９５０〜２０５０℃の範囲でなだらかな温度分布
をしていることが分かった。

【００４０】また、製造した合成石英ガラスから切り出
した評価用サンプルの品質は、２００ｍｍ以上の直径で
屈折率均質性Δｎが１×１０^-6以下であった。また、こ
の評価用サンプルをピンホール法で観察したところ、脈
理は観察されなかった。

【００４１】（比較例）次に、比較例として、ＳｉＯ₂
を含浸させなかった耐火物を用いた合成炉において合成
石英ガラスを製造している時の合成面の温度を測定し
た。尚、比較例では、耐火物に表面層を設けていない点
を除いては、第３の実施の形態と同一の条件で合成石英
ガラスを合成した。そして、合成石英ガラスを製造して
いる時の合成面の温度を測定したところ、比較例では、
直径２５０ｍｍの範囲にわたって、１８５０〜２０２０
℃の範囲で温度が分布しており、特に、周辺部で温度が
低下していることが分かった。

【００４２】また、比較例で、製造した合成石英ガラス
から切り出した評価用サンプルの品質は、２００ｍｍ以
上の直径で屈折率均質性Δｎが５×１０^-6であった。ま
た、この評価用サンプルをピンホール法で観察したとこ
ろ、脈理が観察された。

【００４３】この比較例と第３の実施の形態との比較か
ら、耐火物の炉内側の表面にＳｉＯ₂ を含有する表面層
を設けることによって、高品質の合成石英ガラスを製造
できることが分かる。尚、表面層のＳｉＯ₂ の含有率を
高くする程、合成炉の炉壁の保温性および輻射率が向上
するため、屈折率均質性Δｎのより向上した高品質の合
成石英ガラスを製造することができる。但し、実用上
は、ＳｉＯ₂ の含浸量は、耐火物の重量が２０〜２５％
増加する程度で十分である。

【００４４】（第４の実施の形態）次に、図３を参照し
て、この発明の合成石英ガラス製造装置の第４の実施の
形態について説明する。図３は、第４の実施の形態の合
成石英ガラス製造装置の説明に供する概略図であり、合
成炉部分の縦断面図である。

【００４５】第４の実施の形態においては、合成石英ガ
ラス製造装置の合成炉の炉壁を構成する耐火物２２を、
ＳｉＯ₂ の含有率が炉内側から炉外側に向かって段階的
に減少するように積層された、ＳｉＯ₂ の含有率が互い
に異なる６つの層を以って構成する。

【００４６】耐火物２２を構成する６つの層のうちの最
も炉内側の第１層２２ａは、ＳｉＯ₂ とＡｌ₂ Ｏ₃ とを
９０：１０の重量比で混ぜた原料で製造する。また、第
１層２２ａの外側の第２層２２ｂは、ＳｉＯ₂ とＡｌ₂
Ｏ₃ とを７５：２５の重量比で混ぜた原料で製造する。
また、第２層２２ｂの外側の第３層２２ｃは、ＳｉＯ₂
とＡｌ₂ Ｏ₃ とを５０：５０の重量比で混ぜた原料で製
造する。また、第３層２２ｃの外側の第４層２２ｄは、
ＳｉＯ₂ とＡｌ₂ Ｏ₃ とを２５：７５の重量比で混ぜた
原料で製造する。また、第４層２２ｄの外側の第５層２
２ｅは、ＳｉＯ₂ とＡｌ₂ Ｏ₃ とを１０：９０の重量比
で混ぜた原料で製造する。そして、最も炉外側の第６層
２２ｆは、ＳｉＯ₂ を含まずＡｌ₂ Ｏ₃ のみからなる。
尚、第１層２２ａ〜第５層２２ｅの原料を合計したＳｉ
Ｏ₂ とＡｌ₂ Ｏ₃ との重量比は５０：５０となる。

【００４７】また、表面層に相当する第１層２２ａ〜第
５層２２ｅの厚さはいずれも５ｍｍである。また、第６
層２２ｆの厚さは１００ｍｍである。

【００４８】そして、この耐火物２２を用いた合成炉１
０を有する合成石英ガラス製造装置を用いて、上記の第
１の実施の形態の条件と同じ条件で合成石英ガラスを製
造した。その結果、インゴット１８のうちの合成を開始
してから約１ケ月後の位置から切り出した評価用サンプ
ルの品質は、屈折率均質性Δｎが１．５×１０^-6以下で
あった。また、この評価用サンプルをピンホール法で観
察したところ、脈理は観察されなかった。

【００４９】また、この評価用サンプルの屈折率分布は
中心対称性を有し、波面収差の非回転対称成分のＲＭＳ
（二乗平均平方根）値は０．００２０λ、波面収差の回
転対称成分をパワー（２次）成分補正し、さらに２次お
よび４次成分補正したときのＲＭＳ値は０．００１０λ
であった。これは、紫外域の光を用いる光リソグラフィ
ー投影レンズに用いる光学ガラスに要求される仕様を十
分に満たすものである。

【００５０】このように、ＳｉＯ₂ の含有率を炉内側か
ら炉外側に向かって段階的に変化させれば、熱膨張率も
段階的に変化させることができる。このため、表面層の
剥離を抑制して耐久性の優れた合成炉とすることができ
る。その結果、高品質の合成石英ガラスを安定して製造
することができる。

【００５１】また、第４の実施の形態では、耐火物の表
面に後から表面層を形成したり、ＳｉＯ₂ を含浸させる
必要がない。このため、第４の実施の形態の場合は、炉
壁の製造コストが、第１〜３の実施の形態の場合の半分
程度となる。

【００５２】上述した各実施の形態では、これらの発明
を特定の材料を用い、特定の条件で構成した例について
説明したが、これらの発明は多くの変更および変形を行
うことができる。例えば、上述した実施の形態において
は、特定の原料および条件の下で合成石英ガラスを合成
したが、この発明では、合成石英ガラスの原料や合成条
件はこれに限定されるものではなく、理論的に高品質が
得られる任意好適な原料および条件で合成石英ガラスを
合成することができる。

【００５３】また、上述した第４の実施の形態において
は、ＳｉＯ₂ の含有率が炉内側から炉外側に向かって段
階的に単調に減少する構成としたが、この発明では、Ｓ
ｉＯ₂ の含有率は、必ずしも単調に減少する必要はな
い。また、第４の実施の形態では、表面層として５つの
層を設けたが、表面層の層の数および各層のＳｉＯ₂ の
含有率は、第４の実施の形態で説明した値に限定する必
要はない。

【００５４】

【発明の効果】この発明の合成石英ガラス製造装置によ
れば、耐火物を、炉内側の表面に、ＳｉＯ₂ を含有する
表面層を有する耐火物を以って炉壁を構成することによ
り、合成炉の使用開始時から炉壁の保温性および炉壁の
輻射率の向上を図ることができる。その結果、合成石英
ガラスの合成面の温度分布を最適化することができる。
このため、この耐火物を以って炉壁を構成した合成石英
ガラス製造装置を用いて合成石英ガラスを製造すことに
より、屈折率の均質な分布の高品質の合成石英ガラスが
安定して得られる。

【００５５】また、表面層のＳｉＯ₂ の含有率が重量比
で１０％以上であることが好ましい。ＳｉＯ₂ の含有率
を１０％以上にすれば、輻射率をより高くすることがで
きる。

【００５６】また、ＳｉＯ₂ の含有率を炉内側から炉外
側に向かって連続的に変化させれば、熱膨張率も連続的
に変化させることができる。このため、表面層の剥離を
抑制して耐久性の優れた合成炉とすることができる。そ
の結果、高品質の合成石英ガラスを安定して製造するこ
とができる。尚、この場合は、表面付近のＳｉＯ₂ の含
有率が比較的高い部分が、表面層に相当する。

【００５７】また、ＳｉＯ₂ の含有率が段階的に減少す
るように積層された複数の層を以って耐火物を構成すれ
ば、隣接する各層間の熱膨張率の差を、単に一層の表面
層を設けただけの場合に比べて小さくすることができ
る。このため、表面層の剥離を抑制して耐久性の優れた
合成炉とすることができる。その結果、高品質の合成石
英ガラスを安定して製造することができる。尚、この場
合は、炉内側の最表面の層またはＳｉＯ₂ を含有する炉
内側の複数の層が表面層に相当する。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態の合成石英ガラス製造装置の
説明に供する概略図であり、合成炉部分の縦断面図であ
る。

【図２】第２の実施の形態の合成石英ガラス製造装置の
説明に供する概略図であり、合成炉部分の縦断面図であ
る。

【図３】第４の実施の形態の合成石英ガラス製造装置の
説明に供する概略図であり、合成炉部分の縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１０：合成炉１２：耐火物１４：バーナー１６：ターゲット１８：インゴット１８ａ：合成面２０：耐火物２２：耐火物２２ａ：第１層２２ｂ：第２層２２ｃ：第３層２２ｄ：第４層２２ｅ：第５層２２ｆ：第６層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ａｌ₂ Ｏ₃ を主成分とする耐火物を以っ
て炉壁が構成された合成炉を有する合成石英ガラス製造
装置において、前記耐火物は、炉内側の表面にＳｉＯ₂ を含有する表面
層を有することを特徴とする合成石英ガラス製造装置。
【請求項２】請求項１に記載の合成石英ガラス製造装
置において、前記表面層のＳｉＯ₂ の含有率が重量比で１０％以上で
あることを特徴とする合成石英ガラス製造装置。
【請求項３】請求項１に記載の合成石英ガラス製造装
置において前記耐火物は、ＳｉＯ₂ の含有率が炉内側から炉外側に
向かって連続的に減少するように、炉内側からＳｉＯ₂
を含浸してなることを特徴とする合成石英ガラス製造装
置。
【請求項４】請求項１に記載の合成石英ガラス製造装
置において、前記耐火物は、ＳｉＯ₂ の含有率が炉内側から炉外側に
向かって段階的に減少するように積層された、ＳｉＯ₂
の含有率が互いに異なる複数の層を以って構成されてな
ることを特徴とする合成石英ガラス製造装置。