JPH11171561A - Apparatus for producing synthetic quartz glass - Google Patents

Apparatus for producing synthetic quartz glass

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JPH11171561A
JPH11171561A JP9347719A JP34771997A JPH11171561A JP H11171561 A JPH11171561 A JP H11171561A JP 9347719 A JP9347719 A JP 9347719A JP 34771997 A JP34771997 A JP 34771997A JP H11171561 A JPH11171561 A JP H11171561A
Authority
JP
Japan
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quartz glass
rotation axis
stage
synthetic quartz
respect
Prior art date
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Pending
Application number
JP9347719A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shoji Yajima
昭司 矢島
Norio Komine
典男 小峯
Hiroki Jinbo
宏樹 神保
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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Publication of JPH11171561A publication Critical patent/JPH11171561A/en
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B19/00Other methods of shaping glass
    • C03B19/14Other methods of shaping glass by gas- or vapour- phase reaction processes
    • C03B19/1415Reactant delivery systems
    • C03B19/1423Reactant deposition burners
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B19/00Other methods of shaping glass
    • C03B19/14Other methods of shaping glass by gas- or vapour- phase reaction processes
    • C03B19/1484Means for supporting, rotating or translating the article being formed
    • C03B19/1492Deposition substrates, e.g. targets

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an apparatus for producing synthetic quartz glass capable of producing an ingot of synthetic quartz glass having quality stable from the beginning to the end of synthesis and lessening the state change during synthesis. SOLUTION: A revolving shaft 22 is supported by a revolving shaft supporting member 27 held on a freely liftable stage 30. This revolving shaft supporting member 27 is so formed that the angle of inclination of the revolving shaft supporting member 27 with respect to the stage 30 may be adjusted by turning upper adjusting screws 36a, 26b... by upper inclination controllers 25a, 25b.... The adjustment of the angle of inclination is executed in accordance with the angle of inclination of the revolving shaft 22. The detection of the angle of inclination is executed by irradiating a mirror 28 mounted at the revolving shaft 22 with a laser emitted from a laser irradiation device 19 and detecting the position of the reflected laser beam by a two-dimensional position detector 29.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光リソグラフィ技
術において400nm以下、好ましくは300nm以下
の特定波長帯域でレンズやミラー等の光学系に使用され
る紫外線リソグラフィー用石英ガラス光学部材を製造す
るための合成石英ガラス製造装置に関する。
The present invention relates to a method for producing a quartz glass optical member for ultraviolet lithography used in an optical system such as a lens or a mirror in a specific wavelength band of 400 nm or less, preferably 300 nm or less in an optical lithography technique. The present invention relates to a synthetic quartz glass manufacturing apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、シリコン等のウエハ上に集積回路
の微細パターンを露光・転写する光リソグラフィ技術に
おいては、ステッパと呼ばれる露光装置が用いられる。
このステッパの光源は、近年のLSIの高集積化に伴っ
てg線(436nm)からi線(365nm)、さらに
はKrF(248nm)やArF(193nm)エキシ
マレーザ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 on a wafer such as silicon, an exposure apparatus called a stepper is used.
The light source of this stepper has been shortened in wavelength from g-line (436 nm) to i-line (365 nm) and further to KrF (248 nm) and ArF (193 nm) excimer lasers with the recent high integration of LSIs. I have.

【0003】LSIの一種であるVLSI(超LSI)
のうちでDRAMを例に挙げれば、LSIからVLSI
へと展開されていくにつれ、1K→256K→1M→4
M→16M→64M→256M→1Gと容量が増大して
いく。このような容量の増大に伴い、パターンの加工線
幅がそれぞれ10μm→2μm→1μm→0.8μm→
0.5μm→0.35μm→0.25μm→0.18μmと
微細な線幅の露光が可能なステッパが要求されるように
なってきた。
VLSI (ultra LSI) which is a kind of LSI
Among them, DRAM is an example, LSI to VLSI
1K → 256K → 1M → 4
The capacity increases in the order of M → 16M → 64M → 256M → 1G. With such an increase in capacitance, the processing line width of the pattern is 10 μm → 2 μm → 1 μm → 0.8 μm →
There has been a demand for a stepper capable of exposing a fine line width of 0.5 μm → 0.35 μm → 0.25 μm → 0.18 μm.

【0004】このため、ステッパの投影レンズには、高
い解像度と深い焦点深度とが必要とされる。一般に、ス
テッパの照明あるいは投影光学系に用いられるレンズ素
材は、i線では主に高透過率化した多成分の光学ガラス
が用いられ、KrF及びArFエキシマレーザを光源と
するステッパでは従来の光学ガラスに代えて合成石英ガ
ラスやCaF2(蛍石)等のフッ化物単結晶が用いられ
ている。
For this reason, a projection lens of a stepper requires a high resolution and a large depth of focus. In general, a multi-component optical glass having a high transmittance is mainly used for i-line as a lens material used for illumination or a projection optical system of a stepper, and a conventional optical glass is used for a stepper using a KrF or ArF excimer laser as a light source. Instead, a single crystal of fluoride such as synthetic quartz glass or CaF 2 (fluorite) is used.

【0005】特に16M以上の大容量のVRAMとして
用いられるマクロプロセッサ等の量産ラインには、0.
25μmの線幅の露光が可能なエキシマレーザを用いた
ステッパが導入されている。このような微細な線幅の露
光が可能なステッパに用いられる紫外線リソグラフィー
用光学素子(照明あるいは投影光学系に用いられるレン
ズ素材)としては、紫外域での高透過率を達成するため
に高純度な合成石英ガラスが用いられる。
[0005] In particular, a mass production line for a macro processor or the like used as a large-capacity VRAM of 16 M or more has a capacity of 0.3.
A stepper using an excimer laser capable of performing exposure with a line width of 25 μm has been introduced. Ultraviolet lithography optical elements (lens materials used for illumination or projection optics) used in steppers capable of such fine line width exposure require high purity in order to achieve high transmittance in the ultraviolet region. Synthetic quartz glass is used.

【0006】この合成石英ガラスの有用な製法の一つと
して、火炎加水分解法が知られている。火炎加水分解法
は、合成石英ガラスの原料となるケイ素化合物を燃焼用
バーナからの火炎内へ酸水素炎と共に供給し、加水分解
反応させシリカ微粒子を合成、堆積させると同時に溶融
ガラス化する合成方法である。
[0006] As one of useful methods for producing this synthetic quartz glass, a flame hydrolysis method is known. The flame hydrolysis method is a synthesis method in which a silicon compound, which is a raw material of synthetic quartz glass, is supplied together with an oxyhydrogen flame into a flame from a combustion burner, and a hydrolysis reaction is performed to synthesize and deposit silica fine particles, and at the same time, a fusion vitrification is performed. It is.

【0007】この合成方法を実現する合成石英ガラス製
造装置は、いわゆるベルヌーイ炉に類似した構造であ
り、熱を逃さないように外壁を二重壁にして排気を通
し、炉内温度を1000℃以上の高温に保ちながら合成
を行うものである。この製造装置は、炉(炉枠)内部に
耐火物(耐火部材)を組むことによって構成され、これ
らに設置されたインゴット形成用のターゲットと、この
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
のバーナとを有している。
The apparatus for producing synthetic quartz glass which realizes this synthesis method has a structure similar to a so-called Bernoulli furnace, in which the outer wall is double-walled so that heat is not released, the exhaust is passed, and the furnace temperature is set to 1000 ° C. or higher. The synthesis is carried out while maintaining the temperature at a high level. This manufacturing apparatus is configured by assembling a refractory (refractory member) inside a furnace (furnace frame), and a target for forming an ingot installed on the refractory (a refractory member). And a burner.

【0008】ターゲットは鉛直方向に昇降自在に形成さ
れたステージに配設されており、石英ガラスの成長速度
と同じ速度でステージを降下させることによりバーナと
石英ガラスの合成面との距離を一定に保つようになって
いる。また、バーナからの火炎温度(供給熱量)を均質
に石英ガラスの合成面に供給するため、石英ガラスの合
成時にはターゲットを回転させるとともに揺動させるよ
うに構成されている。
The target is provided on a stage which is vertically movable in a vertical direction, and the stage is lowered at the same speed as the growth speed of the quartz glass to keep the distance between the burner and the synthetic surface of the quartz glass constant. To keep it. Further, in order to uniformly supply the flame temperature (heat supply amount) from the burner to the synthetic surface of the quartz glass, the target is rotated and rocked during the synthesis of the quartz glass.

【0009】このように構成された合成石英ガラス製造
装置を用いて合成される石英ガラスは、様々な合成条件
のもとで製造されるが、このような合成条件としては、
供給ガス量、原料供給量、ターゲットの揺動パターンお
よび回転速度等がある。そして、石英ガラスを合成する
場合には、過去の実績に基づいて求められた最適な合成
条件で合成を開始する。そして、合成中も合成開始時の
合成条件を維持することが紫外線リソグラフィー用光学
素子として使用可能な光学ガラスを得るための重要な要
素となる。
[0009] Quartz glass synthesized using the synthetic quartz glass manufacturing apparatus configured as described above is manufactured under various synthesizing conditions.
There are a supply gas amount, a raw material supply amount, a target swing pattern, a rotation speed, and the like. Then, when synthesizing quartz glass, the synthesis is started under the optimum synthesis conditions obtained based on past results. Maintaining the synthesis conditions at the start of synthesis during synthesis is an important factor for obtaining an optical glass usable as an optical element for ultraviolet lithography.

【0010】合成石英ガラス製造装置は、炉と昇降系と
からなり、炉と昇降系とは分離可能に構成されて各々別
個に床上に設置される。昇降系は、ステージを昇降自在
に支持しており、ターゲットはこの昇降系におけるステ
ージに回転自在に配設されている。このため、合成開始
時には炉と昇降系のアライメントを行い、合成の諸条件
が最適な状態となるように設定して、合成される石英ガ
ラスに屈折率の不均質が生じないようにしている。
[0010] The synthetic quartz glass manufacturing apparatus comprises a furnace and an elevating system, and the furnace and the elevating system are configured to be separable and are separately installed on the floor. The lifting system supports the stage so as to be able to move up and down, and the target is rotatably arranged on the stage in the lifting system. For this reason, at the start of the synthesis, the furnace and the elevating system are aligned, and various conditions for the synthesis are set to be in an optimum state, so that the quartz glass to be synthesized does not have a non-uniform refractive index.

【0011】ここで、合成石英ガラス製造装置において
は、石英ガラスの合成後に炉と昇降系とを分離させてメ
ンテナンスを行う場合があるが、このように分離した後
は再度炉と昇降系のアライメントを行う必要がある。こ
のため、再度のアライメントを容易に行うことができる
ように、昇降系を支持する支持脚が載置可能なV溝を形
成した受け皿を床面に固着させ、この受け皿上に支持脚
を載置することにより炉と昇降系のアライメントを行う
ようにしている。
In the synthetic quartz glass manufacturing apparatus, maintenance may be performed by separating the furnace and the elevating system after synthesizing the quartz glass, but after such separation, alignment of the furnace and the elevating system is performed again. Need to do. For this reason, in order to easily perform the re-alignment, a tray having a V-shaped groove on which the support legs for supporting the lifting / lowering system can be placed is fixed to the floor surface, and the support legs are placed on the tray. By doing so, the furnace and the elevating system are aligned.

【0012】そして、このようなアライメントをより適
切、且つ迅速に行うとともに、回転軸の鉛直方向のアラ
イメントを容易に行うことができるように、本出願人は
特開平7−53226号公報に開示されているような石
英ガラスの製造装置を提案した。この石英ガラスの製造
装置は、バーナとターゲットの回転軸とのアライメント
を正確に行うために、バーナに固定されたミラーにレー
ザを照射し、反射したレーザの位置を計測することによ
りバーナの位置を調整するようにしたり、炉を支持する
床に固定されたレーザの光軸を用いてバーナとターゲッ
トの回転軸との位置合わせを行うようにしている。
The applicant has been disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-53226 so that such alignment can be performed more appropriately and promptly, and the vertical alignment of the rotating shaft can be easily performed. The proposed apparatus for manufacturing quartz glass is as follows. In order to accurately align the burner with the target rotation axis, this quartz glass manufacturing device irradiates a laser to a mirror fixed to the burner and measures the position of the reflected laser to determine the position of the burner. The burner and the rotation axis of the target are aligned using an optical axis of a laser fixed to a floor supporting the furnace.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、石英ガ
ラス合成時には、合成石英ガラスが堆積してゆくにつれ
てインゴットIGの重量変化(重量の増加)がある。図
3に示すように、ステージ30を昇降系8に対して片側
で支持するように構成した場合には、合成開始時と合成
終了時とではインゴットに生じた重量の差異によりステ
ージ30のたわみ量ωが変化する。このため、回転軸2
2の倒れ角δが変化し、回転軸22の回転軸が合成開始
時と同軸上ではなくなってしまうため、水平方向のバー
ナ7とインゴットIGとの相対位置関係がずれてしま
う。
However, during the synthesis of quartz glass, the weight of the ingot IG changes (increases in weight) as the synthetic quartz glass is deposited. As shown in FIG. 3, when the stage 30 is configured to be supported on one side with respect to the elevating system 8, the amount of deflection of the stage 30 due to the difference in weight generated in the ingot between the start of synthesis and the end of synthesis. ω changes. For this reason, the rotating shaft 2
2 changes, and the rotation axis of the rotation shaft 22 is no longer coaxial with the start of the synthesis, so that the relative positional relationship between the burner 7 and the ingot IG in the horizontal direction is shifted.

【0014】このようにステージ30を片側で保持する
ように構成した合成石英ガラス製造装置においては、荷
重をWとし、材料のヤング率をEとし、端点から荷重点
までの距離をLとし、材料の断面二次モーメントをIと
した場合、たわみ量ωは、ω=WL3/24EIとな
る。また、回転軸(ターゲット)22の倒れ角度δは、
δ=WL2/8EIとなる。
In the synthetic quartz glass manufacturing apparatus configured to hold the stage 30 on one side as described above, the load is set to W, the Young's modulus of the material is set to E, the distance from the end point to the load point is set to L, Is the second moment of area of I, the deflection amount ω is ω = WL 3 / 24EI. The tilt angle δ of the rotation axis (target) 22 is
δ = WL 2 / 8EI.

【0015】すなわち、片側支持でのδの大きさは荷重
Wに比例するため、インゴットの重量が増加すると回転
軸22の倒れ角度δが増加し、合成開始時にバーナとタ
ーゲットの水平方向の相対位置を最適条件に整えても、
後半では違った条件で合成を行うこととなり、合成され
たインゴットの上部と下部とで屈折率均質性に変化が生
じるという問題があった。
That is, since the magnitude of δ in one-sided support is proportional to the load W, the inclination angle δ of the rotating shaft 22 increases as the weight of the ingot increases, and the relative position of the burner and the target in the horizontal direction at the start of the synthesis is increased. Even if is adjusted to optimal conditions,
In the latter half, synthesis was performed under different conditions, and there was a problem that the refractive index homogeneity was changed between the upper and lower portions of the synthesized ingot.

【0016】本発明は、このような問題および状況に鑑
みてなされたものであり、石英ガラスの合成条件の再現
性があり、合成の開始から終了までに渡って安定した品
質の合成石英ガラスのインゴットを製造することができ
るとともに、合成中の状態変化を少なくすることができ
る合成石英ガラス製造装置を提供することを目的として
いる。
The present invention has been made in view of such problems and circumstances, and has reproducibility of conditions for synthesizing quartz glass, and provides a synthetic quartz glass of stable quality from the start to the end of synthesis. It is an object of the present invention to provide a synthetic quartz glass manufacturing apparatus capable of manufacturing an ingot and reducing a change in state during synthesis.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明に係る合成石英ガラス製造装置は、炉
と、合成石英ガラス製造用のターゲットと、このターゲ
ットを水平回転自在に保持する回転軸と、石英ガラス合
成用のバーナと、昇降機構とを有して構成されている。
ターゲットは昇降ステージに保持されて炉の内側空間内
に位置し、回転軸は鉛直方向に伸びて昇降ステージに回
転自在に支持され、石英ガラス合成用のバーナは噴出口
がターゲットに向けて設置されている。また、昇降機構
は昇降ステージを昇降させることによってバーナに対し
てターゲットを鉛直方向に昇降させるようになってい
る。
In order to achieve the above object, a synthetic quartz glass manufacturing apparatus according to the present invention comprises a furnace, a target for manufacturing a synthetic quartz glass, and a horizontally rotatable target. And a burner for synthesizing quartz glass, and a lifting mechanism.
The target is held by the elevating stage and located in the space inside the furnace, the rotating shaft extends vertically and is rotatably supported by the elevating stage, and the burner for synthesizing quartz glass is installed with the spout facing the target. ing. The lifting mechanism raises and lowers the lifting stage to raise and lower the target with respect to the burner in the vertical direction.

【0018】さらに、合成石英ガラス製造装置には、位
置合わせ機構が設けられており、昇降機構の鉛直方向に
対する傾斜角の調整および昇降ステージに対する回転軸
の傾斜角度の調整を行ってバーナの中心軸と回転軸の中
心軸との位置合わせを行うようになっている。なお、こ
の位置合わせは、回転軸傾斜検出器によって検出された
鉛直方向に対する回転軸の傾斜角に基づいて行うように
なっている。
Further, the synthetic quartz glass manufacturing apparatus is provided with a positioning mechanism, which adjusts the inclination angle of the elevating mechanism with respect to the vertical direction and the inclination angle of the rotating shaft with respect to the elevating stage, thereby controlling the center axis of the burner. And the center axis of the rotary shaft. Note that this alignment is performed based on the inclination angle of the rotation axis with respect to the vertical direction detected by the rotation axis inclination detector.

【0019】このように構成された合成石英ガラス製造
装置によれば、昇降ステージにたわみ等が生じることに
より昇降ステージとともに回転軸が傾斜してしまった場
合には、昇降ステージに対して回転軸の傾斜角を調整す
れば、回転軸を鉛直に維持させることができる。
According to the synthetic quartz glass manufacturing apparatus configured as described above, when the rotating shaft is inclined together with the elevating stage due to the bending and the like of the elevating stage, the rotating shaft is moved with respect to the elevating stage. By adjusting the inclination angle, the rotation axis can be maintained vertically.

【0020】なお、本発明に係る合成石英ガラス製造装
置においては、回転軸傾斜機構を設けて昇降ステージの
傾斜の如何に拘らず回転軸が常時鉛直方向に伸びるよう
に、傾斜角検出器の検出値に基づいて昇降ステージに対
して回転軸を傾斜させるように構成することが好まし
い。このような構成とした場合には、合成開始時に昇降
機構の鉛直方向の調整を行っておけば、合成中に昇降ス
テージがたわんでしまった場合でも回転軸傾斜機構によ
って昇降ステージに対する回転軸の傾斜角が調整される
ため、合成中でも常時回転軸を垂直に維持させてバーナ
と合成面との相対位置関係を一定に維持させることがで
きる。
In the apparatus for manufacturing synthetic quartz glass according to the present invention, a rotation axis tilting mechanism is provided to detect the tilt angle detector so that the rotation axis always extends in the vertical direction regardless of the tilt of the elevating stage. It is preferable that the rotation axis is inclined with respect to the lifting stage based on the value. In such a configuration, if the vertical movement of the elevating mechanism is adjusted at the start of the synthesis, even if the elevating stage is bent during the synthesis, the rotation axis tilt mechanism tilts the rotating shaft with respect to the elevating stage. Since the angle is adjusted, it is possible to always keep the rotation axis vertical during the synthesis and maintain the relative positional relationship between the burner and the synthesis surface constant.

【0021】なお、上記の合成石英ガラス製造装置にお
いては、レーザ照射器と、レーザ照射器から照射された
レーザ光を反射させる反射鏡と、この反射鏡によって反
射されたレーザ光を受光する受光位置検出器とから構成
された回転軸傾斜検出器を用いて鉛直方向に対する回転
軸の傾斜角を検出するようにすることが好ましい。ここ
で、レーザ照射器は鉛直方向にレーザ光を照射するよう
になっており、反射鏡は回転軸に固定されてレーザ光を
反射するようになっている。そして、受光位置検出器
は、受光したレーザ光の二次元位置の変位を検出して回
転軸の傾斜角の検出を行うようになっている。
In the above synthetic quartz glass manufacturing apparatus, the laser irradiator, the reflecting mirror for reflecting the laser light emitted from the laser irradiator, and the light receiving position for receiving the laser light reflected by the reflecting mirror are provided. It is preferable to detect the inclination angle of the rotation axis with respect to the vertical direction using a rotation axis inclination detector constituted by a detector. Here, the laser irradiator irradiates the laser beam in the vertical direction, and the reflecting mirror is fixed to the rotation axis and reflects the laser beam. The light receiving position detector detects the displacement of the two-dimensional position of the received laser light to detect the inclination angle of the rotation axis.

【0022】このように構成された回転軸傾斜検出器を
用いることにより、回転軸に対して非接触で回転軸の傾
斜角の検出を行うことができるため、昇降系の昇降作動
によって回転軸が昇降している場合でも正確な回転軸の
傾斜角の検出を行うことができる。
By using the rotary shaft tilt detector having the above-described structure, the tilt angle of the rotary shaft can be detected without contact with the rotary shaft. Even in the case of ascending and descending, accurate detection of the inclination angle of the rotating shaft can be performed.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、本発明の合成石英ガラス製
造装置の好ましい実施形態について図2を参照して説明
する。この合成石英ガラス製造装置1は、炉枠3と、こ
の炉枠3内に設けられた耐火物4と、炉枠3および耐火
物4が載置される炉床板2とからなる炉を有して構成さ
れている。耐火物4の内部には、インゴットIG形成用
のターゲット5と、このターゲット5に噴出口6を向け
て設置された石英ガラス合成用のバーナ7とを有してお
り、ターゲット5上に石英ガラスを合成して堆積させる
ようになっている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A preferred embodiment of the synthetic quartz glass manufacturing apparatus of the present invention will be described below with reference to FIG. The synthetic quartz glass manufacturing apparatus 1 has a furnace including a furnace frame 3, a refractory 4 provided in the furnace frame 3, and a hearth plate 2 on which the furnace frame 3 and the refractory 4 are placed. It is configured. Inside the refractory 4, a target 5 for forming an ingot IG and a burner 7 for synthesizing quartz glass which is installed with the ejection port 6 facing the target 5 are provided. Are synthesized and deposited.

【0024】また、炉枠3には、石英ガラスの合成時に
炉枠3の内周空間11において発生する排ガスを外部に
排出させるための排気口12が形成され、この排気口1
2には排気管13が接続されている。排気管13には、
スクラバー等の除害装置、排気ファン(共に図示せず)
が設けられており、排ガスを大気へ放出するように構成
されている。
The furnace frame 3 is provided with an exhaust port 12 for discharging exhaust gas generated in the inner peripheral space 11 of the furnace frame 3 during synthesis of quartz glass to the outside.
An exhaust pipe 13 is connected to 2. In the exhaust pipe 13,
Scrubber and other abatement equipment, exhaust fan (both not shown)
And is configured to discharge exhaust gas to the atmosphere.

【0025】さらに、この耐火物4および炉枠3には、
外部から内周空間11内を観察するための炉内監視用窓
41が形成されている。炉内監視用窓41の外方には炉
内の温度を低下させないように維持することができる隙
間を有して耐熱ガラス42が取り付けられている。さら
に、この耐熱ガラス42の後方(外方)にはCCDカメ
ラ等の炉内監視用カメラ14が設けられており内周空間
11の撮影、特にバーナ7と合成石英ガラスの合成面と
の距離を把握することができる撮影が可能な構成となっ
ている。
Further, the refractory 4 and the furnace frame 3 include:
A furnace monitoring window 41 for observing the inside of the inner peripheral space 11 from outside is formed. Outside the furnace monitoring window 41, a heat-resistant glass 42 is attached with a gap that can maintain the temperature inside the furnace so as not to decrease. Further, a furnace monitoring camera 14 such as a CCD camera is provided behind (outside) the heat-resistant glass 42 so as to capture an image of the inner peripheral space 11, in particular, a distance between the burner 7 and a synthetic surface of synthetic quartz glass. It is configured so that it is possible to take a picture that can be grasped.

【0026】ターゲット5は、昇降系(昇降機構)8に
よって昇降作動(合成中は降下のみ)がなされるが、こ
の昇降系8は、前記の炉とは別個に形成されて炉に対し
て分離可能に構成されている。昇降系8は、ベース25
上に鉛直方向(上下方向)に伸びて配設された支柱23
と、この支柱23に取り付けられた2本のレール部材か
らなるレール16と、このレール16によって昇降自在
に配設された昇降部材33とを有して構成されている。
The target 5 is raised / lowered (only lowered during synthesis) by a lifting / lowering system (raising / lowering mechanism) 8. This lifting / lowering system 8 is formed separately from the furnace and separated from the furnace. It is configured to be possible. The elevating system 8 includes a base 25
A pillar 23 extending vertically (up and down) above
And a rail 16 composed of two rail members attached to the column 23, and an elevating member 33 arranged to be vertically movable by the rail 16.

【0027】昇降部材33は、レール16の中心軸(2
本のレール部材の間)に設置された精密ボールネジ17
を回転させることによって昇降可能に構成されており、
この精密ボールネジ17の回転駆動は支柱23に取り付
けられた昇降用モータ18によってなされる。
The elevating member 33 is connected to the center axis (2
Precision ball screw 17 installed between two rail members)
It is configured to be able to move up and down by rotating
The precision ball screw 17 is rotationally driven by a lifting / lowering motor 18 attached to a column 23.

【0028】また、昇降系8においては、傾斜角の調整
が可能に構成されている。この調整は、ベース25に対
して上下方向に伸縮自在に構成された下部調整ネジ(支
持脚)21a,21b…を上下方向に移動させてベース
25の傾斜角を調整することによってなされる。この下
部調整ネジ21a,21b…は、下部傾斜コントローラ
24a,24b…によって回動され、この回動によって
ベース25に対して伸縮作動を行うようになっている。
The lifting system 8 is configured so that the inclination angle can be adjusted. This adjustment is performed by adjusting the inclination angle of the base 25 by moving the lower adjustment screws (support legs) 21a, 21b,... The lower adjustment screws 21a, 21b are rotated by lower inclination controllers 24a, 24b.

【0029】なお、下部調整ネジ21a,21b…は、
ベース25の前後左右に4箇所配設されて、図示しない
床上に取り付けられた受け皿20…上に設置されるが、
図2においては説明の便宜上、ベース25の片側に配設
された下部調整ネジ21a,21bおよび受け皿20,
20のみを表している。そして、この下部調整ネジ21
a,21bは、下部傾斜コントローラ24a,24bに
よって回動され、ベース25に対して伸縮作動がなされ
る。
The lower adjustment screws 21a, 21b,.
It is arranged at four places in front, back, left and right of the base 25, and is set on a tray 20 ... mounted on a floor (not shown),
In FIG. 2, for convenience of explanation, lower adjustment screws 21 a and 21 b and tray 20,
Only 20 is shown. And this lower adjustment screw 21
The a and 21b are rotated by the lower tilt controllers 24a and 24b, and extend and retract with respect to the base 25.

【0030】昇降系8における昇降部材33にはステー
ジ(昇降ステージ)30が配設される。ステージ30に
は回転軸22が回転、揺動およびX−Y方向の水平移動
が自在に配設されており、回転軸22の回転は回転用モ
ータ9によりなされるとともに、揺動は揺動用モータ1
0によってなされる。なお、回転軸22は、上下方向に
おいて2点以上で回転用ベアリング(図示せず)によっ
て支持され、回転用モータ9により回転数が制御されて
回転する。
A stage (elevation stage) 30 is disposed on the elevating member 33 in the elevating system 8. The rotating shaft 22 is provided on the stage 30 so as to freely rotate, swing and move horizontally in the X and Y directions. The rotating shaft 22 is rotated by the rotating motor 9 and the swing is performed by the swing motor. 1
Done by 0. The rotating shaft 22 is supported by a rotating bearing (not shown) at two or more points in the vertical direction, and is rotated with the number of rotations controlled by the rotating motor 9.

【0031】さらに、この回転軸22はステージ30に
対する傾斜角度を変えることができるようになってい
る。ステージ30の上面には、図1に示すように上部調
整ネジ26a,26b…によって支持された回転軸支持
部材27が配設されている。この上部調整ネジ26a,
26b…も、上部傾斜コントローラ25a,25b…に
よって回動させることにより回転軸支持部材27に対し
て伸縮する。従って、上部傾斜コントローラ25a,2
5b…による各上部調整ネジ26a,26b…の伸縮制
御を行うことにより、ステージ30に対する回転軸支持
部材27の傾斜角度の調整を行うことができるようにな
っている。
Further, the rotation axis 22 can change the inclination angle with respect to the stage 30. On the upper surface of the stage 30, a rotating shaft support member 27 supported by upper adjustment screws 26a, 26b. This upper adjustment screw 26a,
26b also extend and contract with respect to the rotating shaft support member 27 by being rotated by the upper tilt controllers 25a, 25b. Therefore, the upper tilt controllers 25a, 25
By controlling the expansion and contraction of each of the upper adjustment screws 26a, 26b,... By 5b, the inclination angle of the rotation shaft support member 27 with respect to the stage 30 can be adjusted.

【0032】そして、回転軸支持部材27の中心には回
転軸保持穴27aが形成されており、この回転軸保持穴
27aには回転軸22が貫通保持されている。このた
め、ステージ30に対して回転軸支持部材27の傾斜角
度を変えることにより、ステージ30に対する回転軸2
2の倒れ角度を変えることができる。
A rotary shaft holding hole 27a is formed at the center of the rotary shaft support member 27, and the rotary shaft 22 is held through the rotary shaft holding hole 27a. Therefore, by changing the inclination angle of the rotation shaft support member 27 with respect to the stage 30, the rotation shaft 2 with respect to the stage 30 is changed.
2 can change the falling angle.

【0033】なお、上部調整ネジ26a,26b…は、
回転軸支持部材27の前後左右に4箇所配設されている
が、図1においては説明の便宜上、回転軸支持部材27
の片側に配設された上部調整ネジ26a,26bのみを
表し、上部傾斜コントローラ25a,25b…も対応す
る上部傾斜コントローラ25a,25bのみを表してい
る。
The upper adjustment screws 26a, 26b...
The rotary shaft support member 27 is provided at four positions in front, back, left and right of the rotary shaft support member 27. However, in FIG.
, Only the upper adjustment screws 26a, 26b provided on one side of the upper tilt controller 25a, and the upper tilt controllers 25a, 25b... Also represent only the corresponding upper tilt controllers 25a, 25b.

【0034】このように構成された昇降系8において
は、回転軸22等の鉛直方向のアライメント(バーナ7
の中心軸と回転軸22の中心軸との位置合わせ)を行
う。このアライメントは、まず上方から重り(図示せ
ず)を鉛直に垂らした状態において、この重りと平行に
なるようにHe−Neレーザ照射器(以下、「レーザ照
射器」と称する)19からレーザ光を照射して鉛直基準
を設定する。そして、このレーザ照射器19からのレー
ザ光が、ターゲット5および円板22aの中心に設けら
れた貫通孔22cの中心を通過するように昇降系8の傾
斜角を調整する。
In the lifting system 8 configured as described above, the vertical alignment of the rotary shaft 22 and the like (burner 7
Of the rotating shaft 22 with the center axis of the rotating shaft 22). In this alignment, first, a weight (not shown) is vertically dropped from above, and a laser beam is emitted from a He-Ne laser irradiator (hereinafter, referred to as “laser irradiator”) 19 so as to be parallel to the weight. To set the vertical reference. The tilt angle of the lifting system 8 is adjusted so that the laser beam from the laser irradiator 19 passes through the center of the target 5 and the center of the through-hole 22c provided at the center of the disk 22a.

【0035】昇降系8の傾斜角の調整は、ベース25に
対して上下方向に伸縮自在に構成された下部調整ネジ2
1a,21b…を上下方向に移動させてベース25の傾
斜角を調整することによってなされる。すなわち、レー
ザ照射器19から照射されるレーザ光が、ターゲット5
および円板22aの中心に設けられた貫通孔22cの中
心を通過するように下部傾斜コントローラ24a,24
b…の作動制御を行ってベース25の傾斜角の調整を行
う。
The adjustment of the inclination angle of the lifting system 8 is performed by adjusting the lower adjustment screw 2 which is configured to be vertically expandable and contractable with respect to the base 25.
.. Are moved in the vertical direction to adjust the inclination angle of the base 25. That is, the laser beam emitted from the laser irradiator 19 is
And lower tilt controllers 24a, 24a so as to pass through the center of a through hole 22c provided at the center of the disk 22a.
.. are performed to adjust the inclination angle of the base 25.

【0036】また、回転軸22の回転中心はステージ3
0上に設けられた調整ネジ35により回転軸22をX−
Y方向に移動させてアライメントを行う。さらに、レー
ザ照射器19からのレーザ光により、バーナ7の中心管
である原料を噴射する直管も同様にして同軸上で鉛直に
なるようにアライメントを施す。このように、各アライ
メントを行うことで、合成石英ガラスの堆積に伴ってタ
ーゲット5を鉛直に降下させることが可能となる。
The center of rotation of the rotating shaft 22 is the stage 3
The rotation shaft 22 is adjusted to X-
The alignment is performed by moving in the Y direction. Further, the laser beam from the laser irradiator 19 is used to align the central pipe of the burner 7, which is a straight pipe for injecting the raw material, so as to be coaxial and vertical. As described above, by performing each alignment, the target 5 can be vertically lowered with the deposition of the synthetic quartz glass.

【0037】このように構成された合成石英ガラス製造
装置1においては、石英ガラスの原料となるSi化合物
ガスと加熱のための燃焼ガスとをバーナ7の噴出口から
噴出させることにより火炎内でターゲット5上に石英ガ
ラスを合成させて堆積させることができる。ここで、石
英ガラスの合成時には、ターゲット5を回転、揺動させ
るとともに、ステージ30全体を降下させることにより
ターゲット5を降下させる。
In the synthetic quartz glass manufacturing apparatus 1 configured as described above, the Si compound gas as the raw material of the quartz glass and the combustion gas for heating are ejected from the ejection port of the burner 7 to thereby set the target in the flame. 5 can be synthesized and deposited on quartz glass. Here, at the time of synthesizing the quartz glass, the target 5 is lowered by rotating and swinging the target 5 and lowering the entire stage 30.

【0038】このような石英ガラス合成時には、前記の
ように合成石英ガラスが堆積してゆくにつれてインゴッ
トIGの重量の増加があるため、回転軸22の倒れ角δ
が変化し、水平方向のバーナ7とインゴットIGとの相
対位置関係がずれてしまう。そこで、合成石英ガラス製
造装置1においては、図1に示すように回転軸22の上
端部に形成された円板部22aの裏側にミラー(反射
鏡)28を配設し、このミラー28にレーザ照射器19
からレーザ光を照射して反射光の位置を二次元位置検出
器(受光位置検出器)29によって検出することによ
り、回転軸22の倒れ角δの検出を行うようにしてい
る。
At the time of synthesizing such quartz glass, the weight of the ingot IG increases as the synthetic quartz glass accumulates as described above.
Changes, and the relative positional relationship between the burner 7 and the ingot IG in the horizontal direction shifts. Therefore, in the synthetic quartz glass manufacturing apparatus 1, as shown in FIG. 1, a mirror (reflecting mirror) 28 is disposed behind a disk portion 22a formed at the upper end of the rotating shaft 22, and the mirror 28 is provided with a laser. Irradiator 19
The two-dimensional position detector (light receiving position detector) 29 detects the position of the reflected light by irradiating a laser beam from the laser beam to detect the tilt angle δ of the rotating shaft 22.

【0039】ミラー28は、いわゆるハーフミラーが用
いられており、レーザ照射器19から照射されたレーザ
光の半分はこのミラー28を透過してバーナ7の中心管
に到達し、後の半分は反射して二次元位置検出器29に
到達するようになっている。この二次元位置検出器29
としては、半導体位置検出器(PSD)や、4分割フォ
トダイオード等が用いられ、入射したレーザ光の二次元
的な位置を検出することができるようになっている。ま
た、ハーフミラーの傾き角度≒0であり、さらに厚さが
非常に薄いため、透過光のずれ分は誤差の領域に入り直
線光であるとみなすことができる。
As the mirror 28, a so-called half mirror is used. Half of the laser light emitted from the laser irradiator 19 passes through the mirror 28 and reaches the central tube of the burner 7, and the other half is reflected. Then, it reaches the two-dimensional position detector 29. This two-dimensional position detector 29
For example, a semiconductor position detector (PSD), a four-division photodiode, or the like is used to detect a two-dimensional position of incident laser light. Further, since the inclination angle of the half mirror is ≒ 0 and the thickness is very thin, the shift of the transmitted light enters the error region and can be regarded as linear light.

【0040】レーザ照射器19から照射されるレーザ光
は、バーナ7および昇降系8のアライメントを行うた
め、回転軸22を軸方向に貫通して形成された貫通孔2
2cを通過して上方に向かって垂直に照射される。ま
た、ミラー28は、反射するレーザ光が二次元位置検出
器29に向かうように反射面が斜めに向いて配設されて
おり、昇降系8自体の鉛直方向のアライメントおよび昇
降系8に対する回転軸22の鉛直方向のアライメントを
行った状態で反射光が到達するようになっている。
The laser beam emitted from the laser irradiator 19 is used to align the burner 7 and the elevating system 8 with each other.
It is irradiated vertically upward through 2c. The mirror 28 has a reflecting surface obliquely disposed so that the reflected laser beam is directed to the two-dimensional position detector 29. The mirror 28 is vertically aligned and the rotation axis with respect to the lifting system 8. The reflected light arrives in a state where the alignment in the vertical direction 22 is performed.

【0041】ここで、回転軸22が傾くとミラー28に
対するレーザ光の入射角および反射角が変化して、二次
元位置検出器29におけるレーザ光の入射位置が変化す
る。従って、昇降系8自体の鉛直方向のアライメントお
よび昇降系8に対する回転軸22の鉛直方向のアライメ
ントを行った後に石英ガラスを合成しているときに、二
次元位置検出器29におけるレーザ光の入射位置が変化
した場合には、合成されたインゴットIGの重量によっ
てステージ30がたわんで回転軸22が傾斜した(倒れ
た)と判断することができる。
Here, when the rotation axis 22 is inclined, the incident angle and the reflection angle of the laser light with respect to the mirror 28 change, and the incident position of the laser light on the two-dimensional position detector 29 changes. Therefore, when the quartz glass is synthesized after the vertical alignment of the lifting / lowering system 8 itself and the vertical alignment of the rotary shaft 22 with respect to the lifting / lowering system 8, the incident position of the laser beam on the two-dimensional position detector 29 is obtained. Is changed, it can be determined that the stage 30 bends due to the weight of the combined ingot IG and the rotary shaft 22 is tilted (falls down).

【0042】このように回転軸22が傾斜すると、石英
ガラスの合成条件が変化するため合成される石英ガラス
の品質に差異を生じてしまう。このため、合成石英ガラ
ス製造装置1においては、合成時の二次元位置検出器2
9におけるレーザ光の入射位置が、アライメント調整時
の入射位置(原点)から変位した場合には、再度原点に
入射するように回転軸22の傾斜角度を調整する。
When the rotating shaft 22 is tilted in this manner, the conditions for synthesizing the quartz glass change, which causes a difference in the quality of the quartz glass to be synthesized. For this reason, in the synthetic quartz glass manufacturing apparatus 1, the two-dimensional position detector 2 during synthesis is used.
When the incident position of the laser beam in 9 is displaced from the incident position (origin) at the time of alignment adjustment, the inclination angle of the rotating shaft 22 is adjusted so that the incident light is again incident on the origin.

【0043】この傾斜角度の調整は、ステージ30に対
して回転軸支持部材27の傾斜角度の調整を行うことに
よってなされる。この傾斜角度調整は、前記のように各
上部調整ネジ26a,26b…の伸縮制御を行うことに
よりなされるわけであるが、これら各上部調整ネジ26
a,26b…を伸縮させるための上部傾斜コントローラ
25a,25b…の作動制御は、二次元位置検出器29
による反射光の検出位置(入射位置)に基づいてなされ
る。
The adjustment of the tilt angle is performed by adjusting the tilt angle of the rotary shaft support member 27 with respect to the stage 30. This inclination angle adjustment is performed by controlling the expansion and contraction of each of the upper adjustment screws 26a, 26b... As described above.
The operation control of the upper tilt controllers 25a, 25b... for expanding and contracting the a, 26b.
This is performed based on the detection position (incident position) of the reflected light due to.

【0044】例えば、図1においてステージ30が右下
がりにたわむことによって回転軸22が右に倒れた場合
には、左側の上部傾斜コントローラ25aを作動させて
左側の上部調整ネジ26aを縮小作動させて、ステージ
30と回転軸支持部材27との距離Haを短くしたり、
右側の上部傾斜コントローラ25bを作動させて右側の
上部調整ネジ26bを伸長作動させて、ステージ30と
回転軸支持部材27との距離Hbを長くしたりすること
により回転軸支持部材27の傾斜角を調整して、反射光
が二次元位置検出器29における原点に位置するように
回転軸22を鉛直に戻し、回転軸22が常時鉛直方向に
伸びるようにする。
For example, in FIG. 1, when the rotary shaft 22 falls to the right due to the stage 30 bending downward to the right, the left upper tilt controller 25a is operated to reduce the left upper adjustment screw 26a. , Shortening the distance Ha between the stage 30 and the rotating shaft support member 27,
By operating the right upper tilt controller 25b to extend the right upper adjusting screw 26b to increase the distance Hb between the stage 30 and the rotary shaft support member 27, the tilt angle of the rotary shaft support member 27 is increased. After the adjustment, the rotating shaft 22 is returned vertically so that the reflected light is located at the origin of the two-dimensional position detector 29, and the rotating shaft 22 always extends in the vertical direction.

【0045】なお、合成石英ガラス製造装置1において
は、揺動用モータ10によって回転軸支持部材27を揺
動させることにより、合成時に回転軸22を揺動させる
ように構成しているが、この揺動速度は低速であり、ま
た、図1においては説明の便宜上回転軸22に形成され
ている貫通孔22cを誇張して示しているが、この貫通
孔22cはいわゆるピンホールであるため、回転軸22
が揺動していてもこの回転軸22の傾きを検出すること
ができる。
In the synthetic quartz glass manufacturing apparatus 1, the rotation shaft 22 is rocked during the synthesis by rocking the rotation shaft support member 27 by the rocking motor 10. The dynamic speed is low, and in FIG. 1, the through-hole 22c formed in the rotary shaft 22 is exaggerated for convenience of explanation. However, since the through-hole 22c is a so-called pinhole, 22
The inclination of the rotating shaft 22 can be detected even if the oscillating motion occurs.

【0046】なお、上記の合成石英ガラス製造装置1に
おいては、二次元位置検出器29をステージ30の昇降
移動に伴って昇降するように配設した場合には、二次元
位置検出器29における入射光の原点からの変位をその
まま回転軸22の傾斜角として求めることができる。ま
た、二次元位置検出器29を床等のステージ30の昇降
移動に伴って昇降することがない場所に取り付けた場合
には、回転軸22が傾斜していなくてもステージ30の
昇降移動に伴って受光位置が変化するため、予めこの変
位を求めておき、この変位とのずれに基づいて回転軸2
2の傾斜角を求めるようにすればよい。
In the synthetic quartz glass manufacturing apparatus 1 described above, when the two-dimensional position detector 29 is arranged so as to move up and down as the stage 30 moves up and down, the incident light at the two-dimensional position detector 29 is increased. The displacement of the light from the origin can be directly obtained as the inclination angle of the rotating shaft 22. Further, when the two-dimensional position detector 29 is mounted on a place such as a floor that does not move up and down with the up and down movement of the stage 30, the two-dimensional position detector 29 is moved with the up and down movement of the stage 30 even if the rotating shaft 22 is not inclined. Since the light receiving position changes, the displacement is determined in advance, and the rotation axis 2 is determined based on the deviation from the displacement.
What is necessary is just to obtain the inclination angle of 2.

【0047】なお、上記の実施形態においては、レーザ
照射器19、ミラー28および二次元位置検出器29が
請求の範囲に記載の回転軸傾斜検出器を構成している。
また、上部調整ネジ26a,26b…および上部傾斜コ
ントローラ25a,25b…が、請求の範囲に記載の回
転軸傾斜機構を構成し、この回転軸傾斜機構と下部調整
ネジ21a,21b…および下部傾斜コントローラ24
a,24b…とが請求の範囲に記載の位置合わせ機構を
構成する。
In the above embodiment, the laser irradiator 19, the mirror 28 and the two-dimensional position detector 29 constitute a rotation axis tilt detector described in claims.
The upper adjustment screws 26a, 26b,... And the upper tilt controllers 25a, 25b,... Constitute a rotating shaft tilting mechanism described in the claims, and the rotating shaft tilting mechanism, the lower adjusting screws 21a, 21b. 24
a, 24b,... constitute a positioning mechanism described in the claims.

【0048】従って、本発明に係る合成石英ガラス製造
装置においては、必ずしもレーザ光を用いた回転軸傾斜
検出器を用いる必要はなく、重りによってポテンショメ
ータを作動させるような、いわゆる重力式の傾斜角検出
器等を用いてもよい。また、必ずしも昇降ステージ30
の昇降作動時に、常時回転軸傾斜機構によって回転軸2
2の傾斜角の調整を行う必要はない。例えば、ステージ
30が単なるたわみではなく、昇降系8に対して永久変
形して回転軸22が傾斜してしまったような場合には、
合成開始前のアライメント時にのみステージ30に対す
る回転軸22の傾斜角の調整を行えばよい。
Therefore, in the apparatus for manufacturing synthetic quartz glass according to the present invention, it is not always necessary to use a rotation axis tilt detector using laser light, but a so-called gravity type tilt angle detection in which a potentiometer is operated by a weight. A container or the like may be used. Also, the lift stage 30 is not necessarily required.
The rotating shaft 2 is always rotated by the rotating shaft
There is no need to adjust the tilt angle of 2. For example, in a case where the stage 30 is not merely a flexure but is permanently deformed with respect to the elevating system 8 and the rotating shaft 22 is inclined,
The adjustment of the inclination angle of the rotary shaft 22 with respect to the stage 30 may be performed only at the time of alignment before the start of the synthesis.

【0049】[0049]

【実施例】以下、本発明に係る合成石英ガラス製造装置
1の好ましい実施例について再度図1、図2を用いて説
明する。この合成石英ガラス製造装置1においては、原
料となるSi化合物としてSiCl4を使用し、このS
i化合物ガスを送り出すためのキャリアガスとしてはO
2ガスおよびH2ガスが用いられている。これらをアルミ
ナ99.9%以上の材質によって形成された耐火物4内
で燃焼させて昇温し、耐火物4内に位置するターゲット
5上に合成石英ガラスを堆積させる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A preferred embodiment of a synthetic quartz glass manufacturing apparatus 1 according to the present invention will be described below with reference to FIGS. In the synthetic quartz glass manufacturing apparatus 1, SiCl 4 is used as a Si compound as a raw material.
O is used as a carrier gas for sending out the i-compound gas.
2 gas and H 2 gas is used. These are burned in a refractory 4 made of a material of 99.9% or more of alumina and heated to deposit synthetic quartz glass on a target 5 located in the refractory 4.

【0050】なお、炉枠3および耐火物4共にターゲッ
ト5が昇降する下面の開口部は円形に形成されて開放し
ている。また、ターゲット5は、合成石英ガラス内への
不純物の混入を避けるため、耐火物4と同様にアルミナ
99.9%以上の耐火材により直径が320mmの円板
状に形成したものを複数積み上げることによって形成さ
れ、回転軸22の上端部に形成された円板部22a上に
載置され、回転軸22においてその荷重を受けることが
できるようになっている。
The openings on the lower surface of the furnace frame 3 and the refractory 4 on which the target 5 moves up and down are formed in a circular shape and are open. Further, in order to avoid contamination of the synthetic quartz glass with impurities, a plurality of discs having a diameter of 320 mm and made of a refractory material of 99.9% or more alumina are used as in the case of the refractory 4. And is mounted on a disk portion 22 a formed at the upper end of the rotating shaft 22 so that the rotating shaft 22 can receive the load.

【0051】そして、下部調整ネジ21a,21b…お
よび上部調整ネジ26a,26b…を伸縮させることに
よって昇降系8自体の鉛直方向のアライメントおよび昇
降系8に対する回転軸22の鉛直方向のアライメントを
行った後、ステージ30に配設された回転用モータ9に
より、回転軸22を回転させながら揺動用モータ10に
より一軸方向に所定の幅で揺動を行うとともに、ターゲ
ット5を石英ガラスの合成速度と同一の速度で下降させ
る。
The vertical adjustment of the lifting / lowering system 8 itself and the vertical alignment of the rotating shaft 22 with respect to the lifting / lowering system 8 are performed by expanding and contracting the lower adjusting screws 21a, 21b... And the upper adjusting screws 26a, 26b. Thereafter, while the rotation shaft 22 is rotated by the rotation motor 9 disposed on the stage 30, the swing motor 10 swings in a predetermined width in one axial direction, and the target 5 is rotated at the same speed as the synthetic speed of quartz glass. Lower at the speed of.

【0052】その後、炉内監視窓41から合成面の位置
を確認し、この状況によりバーナ7からのガス量を変化
させて合成面位置を一定に制御することにより石英ガラ
スの合成を行う。このとき、合成した石英ガラスの重量
によってステージ30がたわんで回転軸22が傾斜した
場合には、前記のように上部調整ネジ26a,26b…
を伸縮させて回転軸22の鉛直方向のアライメントを行
い、合成条件が一定となるようにする。
Thereafter, the position of the synthetic surface is confirmed from the furnace monitoring window 41, and the amount of gas from the burner 7 is changed to control the position of the synthetic surface to be constant, thereby synthesizing quartz glass. At this time, when the stage 30 is bent due to the weight of the synthesized quartz glass and the rotating shaft 22 is inclined, the upper adjustment screws 26a, 26b,.
Is expanded and contracted to perform vertical alignment of the rotating shaft 22 so that the synthesizing conditions are constant.

【0053】このようにして合成中も回転軸22のアラ
イメントを行うことによって合成された石英ガラスのイ
ンゴットIGにおいては、合成後にサンプルを採取して
オイルオンプレート法によって均質性測定を行ったとこ
ろ、インゴットIGの下部と上部とにおいて径方向での
均質性分布は、Δn(屈折率の差)=1.4〜1.6×1
-6であり、差異はほとんど生じていなかった。
In the quartz glass ingot IG synthesized by performing the alignment of the rotating shaft 22 even during the synthesis as described above, a sample was taken after the synthesis and the homogeneity was measured by the oil-on-plate method. The homogeneity distribution in the radial direction between the lower part and the upper part of the ingot IG is Δn (difference in refractive index) = 1.4 to 1.6 × 1.
0 -6 , with little difference.

【0054】また、合成されたインゴットIGを取外
し、再度各アライメントを行った後に、再度合成を行っ
たインゴットIGにおいて前記と同様に均質性測定を行
ったところ、Δn=1.5〜1.8×10-6であった。従
って、本発明に係る合成石英ガラス製造装置1を用いれ
ば、紫外線リソグラフィー用光学素子として用いること
ができる石英ガラスを安定して合成させることができ
る。
Also, after removing the synthesized ingot IG and performing each alignment again, the homogeneity of the synthesized ingot IG was measured in the same manner as described above. As a result, Δn = 1.5 to 1.8. × 10 -6 . Therefore, if the synthetic quartz glass manufacturing apparatus 1 according to the present invention is used, quartz glass that can be used as an optical element for ultraviolet lithography can be stably synthesized.

【0055】なおΔnは、インゴットIGから切り出し
た円柱形状の部材、あるいはこの円柱形状の部材をさら
に加工して得られるレンズ形状の光学部材を、光軸方向
(インゴットIGの成長方向)から見たときの径方向の
屈折率のばらつきを、その最大値と最小値との差で示し
たものである。
Note that Δn indicates a cylindrical member cut out from the ingot IG, or a lens-shaped optical member obtained by further processing the cylindrical member, viewed from the optical axis direction (growth direction of the ingot IG). The variation of the refractive index in the radial direction at that time is indicated by the difference between the maximum value and the minimum value.

【0056】[0056]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の合
成石英ガラス製造装置は、回転軸傾斜検出器によって検
出された鉛直方向に対する回転軸の傾斜角に基づいて、
位置合わせ機構によって昇降機構の鉛直方向に対する傾
斜角の調整および、昇降ステージに対する回転軸の傾斜
角度の調整を行ってバーナの中心軸と回転軸の中心軸と
の位置合わせを行うようになっている。
As described above in detail, the apparatus for manufacturing synthetic quartz glass of the present invention uses the rotation axis inclination angle with respect to the vertical direction detected by the rotation axis inclination detector.
The alignment mechanism adjusts the inclination angle of the lifting mechanism with respect to the vertical direction, and adjusts the inclination angle of the rotating shaft with respect to the lifting stage, thereby aligning the center axis of the burner with the center axis of the rotating shaft. .

【0057】これにより、合成されたインゴットの重量
によって昇降ステージにたわみ等が生じて昇降ステージ
とともに回転軸が傾斜してしまった場合には、昇降ステ
ージに対して回転軸の傾斜角を調整すれば、回転軸を鉛
直に戻すことができる。従って、バーナとターゲットの
回転軸との位置合わせ精度を向上させることができるた
め、石英ガラスの合成後に炉と昇降系とを分離させた後
の位置合わせの再現性を向上させることができることか
ら、均質性の良い、安定した高品質の合成石英ガラスを
繰り返し効率よく製造することができる。
Thus, when the weight of the combined ingot causes deflection or the like in the elevating stage and the rotating shaft is tilted together with the elevating stage, the tilt angle of the rotating shaft with respect to the elevating stage is adjusted. , The axis of rotation can be returned vertically. Therefore, since the alignment accuracy between the burner and the rotation axis of the target can be improved, the reproducibility of the alignment after separating the furnace and the elevating system after the synthesis of quartz glass can be improved, It is possible to repeatedly and efficiently produce stable, high-quality synthetic quartz glass having good homogeneity.

【0058】なお、本発明に係る合成石英ガラス製造装
置においては、回転軸傾斜機構を設けて昇降ステージの
傾斜の如何に拘らず回転軸が常時鉛直方向に伸びるよう
に、昇降ステージに対して回転軸を傾斜させるように構
成することが好ましい。このような構成とした場合に
は、合成開始時に昇降機構の鉛直方向の調整を行ってお
けば、合成中に昇降ステージがたわんでしまった場合で
も回転軸傾斜機構によって昇降ステージに対する回転軸
の傾斜角が調整されるため、合成中でも常時回転軸を垂
直に維持させてバーナと合成面との相対位置関係を一定
に維持させることができる。従って、合成されるインゴ
ットの上部と下部とにおける均質性の差を小さくするこ
とができる。
In the synthetic quartz glass manufacturing apparatus according to the present invention, a rotating shaft tilting mechanism is provided so that the rotating shaft always extends in the vertical direction regardless of the tilt of the lifting stage. It is preferable that the shaft is inclined. In such a configuration, if the vertical movement of the elevating mechanism is adjusted at the start of the synthesis, even if the elevating stage is bent during the synthesis, the rotation axis tilt mechanism tilts the rotating shaft with respect to the elevating stage. Since the angle is adjusted, it is possible to always keep the rotation axis vertical during the synthesis and maintain the relative positional relationship between the burner and the synthesis surface constant. Therefore, the difference in homogeneity between the upper and lower portions of the synthesized ingot can be reduced.

【0059】なお、上記の合成石英ガラス製造装置にお
いては、回転軸傾斜検出器を、鉛直方向にレーザ光を照
射するレーザ照射器と、回転軸に固定されて照射された
レーザ光を反射させる反射鏡と、この反射鏡によって反
射されたレーザ光を受光する受光位置検出器とから構成
し、受光位置検出器において、受光したレーザ光の二次
元位置の変位を検出して回転軸の傾斜角の検出を行うよ
うにすることが好ましい。このような構成とすることに
より、回転軸に対して非接触で回転軸の傾斜角の検出を
行うことができるため、昇降系の昇降作動によって回転
軸を昇降させた場合でも正確な回転軸の傾斜角の検出を
行うことができ、熱による検出誤差の発生を防止するこ
とができる。
In the above synthetic quartz glass manufacturing apparatus, the rotation axis tilt detector is provided with a laser irradiator for irradiating laser light in the vertical direction, and a reflection means for fixing the rotation axis to reflect the irradiated laser light. A mirror and a light-receiving position detector that receives the laser light reflected by the reflecting mirror. The light-receiving position detector detects displacement of the two-dimensional position of the received laser light and detects the displacement angle of the rotation axis. Preferably, the detection is performed. With this configuration, it is possible to detect the inclination angle of the rotating shaft without contact with the rotating shaft, so that even when the rotating shaft is moved up and down by the elevating operation of the elevating system, accurate rotation of the rotating shaft can be performed. The inclination angle can be detected, and the occurrence of a detection error due to heat can be prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の合成石英ガラス製造装置の昇降系にお
ける回転軸近傍を示す部分拡大図である。
FIG. 1 is a partially enlarged view showing the vicinity of a rotation axis in an elevating system of a synthetic quartz glass manufacturing apparatus of the present invention.

【図2】上記合成石英ガラス製造装置の全体を示す模式
図である。
FIG. 2 is a schematic view showing the whole of the synthetic quartz glass manufacturing apparatus.

【図3】上記合成石英ガラス製造装置の昇降系を示す模
式図である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing an elevating system of the synthetic quartz glass manufacturing apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 合成石英ガラス製造装置 3 炉枠 4 耐火物 5 ターゲット 7 バーナ 8 昇降系 20 受け皿 21 下部調整ネジ 22 回転軸 26 上部調整ネジ 30 ステージ 33 昇降部材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Synthetic quartz glass manufacturing apparatus 3 Furnace frame 4 Refractory 5 Target 7 Burner 8 Lifting system 20 Receiving tray 21 Lower adjusting screw 22 Rotating shaft 26 Upper adjusting screw 30 Stage 33 Lifting member

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 炉と、 この炉の内側空間内に位置する合成石英ガラス製造用の
ターゲットと、 鉛直方向に伸びて昇降ステージに回転自在に支持され、
前記ターゲットを水平回転自在に保持した回転軸と、 噴出口が前記ターゲットに向けて設置された石英ガラス
合成用のバーナと、 前記昇降ステージを昇降させて前記バーナに対して前記
ターゲットを鉛直方向に昇降させる昇降機構と、 鉛直方向に対する前記回転軸の傾斜角を検出する回転軸
傾斜検出器と、 前記回転軸傾斜検出器の検出結果に基づいて前記昇降機
構の鉛直方向に対する傾斜角の調整および前記昇降ステ
ージに対する前記回転軸の傾斜角度の調整を行う位置合
わせ機構とを有することを特徴とする合成石英ガラス製
造装置。
A furnace, a target for producing synthetic quartz glass located in an inner space of the furnace, and a rotatably supported by an elevating stage extending in a vertical direction,
A rotating shaft that holds the target so that it can rotate horizontally, a burner for synthesizing quartz glass with a spout installed toward the target, and a vertical stage that moves the target vertically with respect to the burner by moving the lifting stage up and down. An elevating mechanism for raising and lowering, a rotation axis inclination detector for detecting an inclination angle of the rotation axis with respect to a vertical direction, and adjusting an inclination angle of the elevation mechanism with respect to the vertical direction based on a detection result of the rotation axis inclination detector; A synthetic quartz glass manufacturing apparatus, comprising: a positioning mechanism for adjusting an inclination angle of the rotation shaft with respect to a lifting stage.
【請求項2】 前記昇降ステージの傾斜の如何に拘らず
前記回転軸が常時鉛直方向に伸びるように前記回転軸傾
斜検出器の検出値に基づいて前記昇降ステージに対して
前記回転軸を傾斜させる回転軸傾斜機構を有することを
特徴とする請求項1に記載の合成石英ガラス製造装置。
2. The rotation axis is tilted with respect to the lift stage based on a detection value of the rotation axis tilt detector so that the rotation axis always extends in a vertical direction regardless of the tilt of the lift stage. The synthetic quartz glass manufacturing apparatus according to claim 1, further comprising a rotating shaft tilting mechanism.
【請求項3】 前記回転軸傾斜検出器が、 鉛直方向にレーザ光を照射するレーザ照射器と、 前記回転軸に固定されて前記レーザ照射器から照射され
たレーザ光を反射させる反射鏡と、 この反射鏡によって反射されたレーザ光を受光し、受光
したレーザ光の二次元位置の変位を検出して前記回転軸
の傾斜角を検出する受光位置検出器とを有して構成され
ていることを特徴とする請求項1もしくは請求項2に記
載の合成石英ガラス製造装置。
3. A laser irradiator that irradiates a laser beam in a vertical direction, wherein the rotation axis inclination detector includes: a laser irradiator that is fixed to the rotation axis and reflects a laser beam emitted from the laser irradiator; A light receiving position detector for receiving the laser light reflected by the reflecting mirror, detecting a displacement of a two-dimensional position of the received laser light, and detecting an inclination angle of the rotation axis. The synthetic quartz glass manufacturing apparatus according to claim 1 or 2, wherein:
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