JPH11255522A

JPH11255522A - 合成石英ガラス製造方法

Info

Publication number: JPH11255522A
Application number: JP10059579A
Authority: JP
Inventors: Masashi Fujiwara; 誠志藤原; Toshitsugu Suwa; 俊嗣諏訪; Hiroki Jinbo; 宏樹神保
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1998-03-11
Filing date: 1998-03-11
Publication date: 1999-09-21
Anticipated expiration: 2018-03-11
Also published as: EP0941971B1; JP4038866B2; EP0941971A3; EP0941971A2; DE69941916D1

Abstract

(57)【要約】【課題】液体マスフローメータにおける原料液の流量
制御の精度の向上。【解決手段】発泡装置２２としての逆止弁に原料液１
０を通すことによって原料液の気体の溶解度を低下させ
て気泡を発生させる発泡工程と、気泡を発生させた原料
液を脱泡装置２４としての、外側を減圧した多孔質テフ
ロンチューブの内側に通すことによって気泡を除去する
脱泡工程とを経た後、原料液を液体マスフローメータに
導入して原料液の流量制御を行う。

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
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体装置の製造過程で半導体基
板等に集積回路の微細パターンを露光・転写する光リソ
グラフィー技術において、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には、近
年、大規模集積回路（ＬＳＩ）の高集積化に伴って可視
光よりも波長の短い紫外域の光が用いられるようになっ
た。このため、露光装置の光学系も、従来の光学ガラス
に代えて、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。紫外域の光の透過率の高い光学材料とし
ては、例えば、石英ガラスが知られている。

【０００３】また、露光装置の光学系は、収差補正のた
めにレンズ等の多数の光学部材で構成されている。この
ため、露光装置の光学系全体の透過率を高くするために
は、個々の光学部材の透過率を高くすることが必要であ
る。石英ガラスの透過率を高くするためには、石英ガラ
スを高純度にす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（「直
接法」または「直接火炎加水分解法」とも称する。）が
知られている。

【０００４】火炎加水分解法では、四塩化ケイ素（Ｓｉ
Ｃｌ₄ ）などの高純度のケイ素化合物を原料に用いる。
そして、この原料と、加熱および加水分解反応のための
支燃ガス（例えば酸素ガス）および可燃性ガス（例えば
水素ガス）とを、製造装置の合成炉内のターゲットに向
けて、バーナーから噴射する。このターゲットは、合成
炉内で回転、揺動、引き下げを行なっている。バーナー
から噴射された原料は、酸素水素火炎で加水分解されて
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。

【０００５】ところで、合成石英ガラス中の含有塩素濃
度が高くなるほど、合成石英ガラスの紫外線に対する耐
久性が低下する。このため、合成石英ガラス中の塩素濃
度を低くするためには、合成石英ガラスの原料として、
塩素化合物でないケイ素化合物を用いることが望まし
い。

【０００６】また、塩素を含有しているケイ素化合物を
原料として用いると、合成炉において、腐食性ガスであ
る塩化水素が発生する。このため、塩化水素を発生させ
ないためにも、合成石英ガラスの原料として、塩素を含
有していないケイ素化合物を用いることが望ましい。

【０００７】この塩素を含有していないケイ素化合物と
して、有機ケイ素化合物を合成石英ガラスの原料として
用いる技術の一例が、文献：「特開平４−２７０１３０
号公報」に開示されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＳｉＣ
ｌ₄ の沸点が５８〜５９℃であるのに対して、多くの有
機ケイ素化合物の沸点は、分子量が大きいために１００
℃以上となる。これに対して、ガスに用いられる市販の
マスフローメータ（ガスマスフローメータ）の耐熱温度
は、耐熱仕様のものでも高々８０℃程度である。このた
め、一般に沸点温度の高いケイ素化合物の原料ガスの合
成炉への導入量をガスマスフローメータを用いて制御す
ることは困難であった。

【０００９】そこで、この出願に係る発明者は、「特願
平９−２７７０２１号」において、液体マスフローメー
タを用いて合成石英ガラスを製造する技術を提案してい
る。この技術によれば、ケイ素化合物を液体の原料とし
て液体マスフローメータに導入して、流量制御を行った
後、原料液を気化させて合成炉への導入を行うことがで
きる。

【００１０】ところで、原料ボンベから原料液を液体マ
スフローメータを経て炉内まで圧送するため、原料液に
は、ヘリウムガスなどの圧送ガスによって圧力が印加さ
れる。このため、原料液にガス成分が溶解することは不
可避である。そして、原料液に溶解したガス成分は、例
えば配管内での圧力変動等の原因により溶解度が低下し
て、液体の原料中に気泡を発生させることがある。原料
液中に気泡が発生すると、液体マスフローメータによる
原料液の流量制御が困難になる。

【００１１】原料液の流量制御ができなくなると、その
原料液を気化して得られる原料ガスの温度や合成炉への
導入量が不安定となる。その結果、合成炉における合成
石英ガラスの合成条件が不安定となる。このため、合成
石英ガラスの品質が不均一となって低下する。

【００１２】従って、この発明の目的は、原料液を安定
して気化器に供給することが可能な合成石英ガラスの製
造方法の提供にある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この出願に係る発明者
は、種々の検討を重ねた結果、原料液中の気泡を除去し
た上で原料液を液体マスフローメータに導けば、液体原
料の流量制御の精度が向上し、原料液を安定して気化器
に供給できることに想到した。

【００１４】ところが、種々の実験の結果、単に原料液
中に既に発生していた気泡を除去しただけでは、流量制
御の精度の向上が不十分であることが判明した。そこ
で、この発明者は、さらに検討を重ねた結果、原料液に
溶解しているガス成分の気泡を強制的に発生させてから
気泡を除去すれば、原料液の供給量が安定することを見
出した。

【００１５】そこで、この発明の合成石英ガラス製造方
法によれば、ケイ素化合物から成る原料液を気化器に導
入し、この気化器において原料液を気化して得られた原
料ガスを合成炉に導入して合成石英ガラスを製造するに
あたり、原料液中に含有されている気体の溶解度を低下
させて、当該原料液に溶解していたガス成分の気泡を発
生させる発泡工程と、気泡を原料液から除去する脱泡工
程とを含むことを特徴とする。

【００１６】このように、この発明の合成石英ガラス製
造方法によれば、発泡工程および脱泡工程を経て気泡が
除去された原料液の流量制御を液体マスフローメータに
よって行う。その結果、原料液をその供給量を安定させ
て気化器に供給することができる。

【００１７】また、この発明の合成石英ガラス製造方法
において、好ましくは、脱泡工程の後に、気泡が除去さ
れた原料液の気化器への導入量を液体マスフローメータ
で制御する流量制御工程をさらに含むのが良い。

【００１８】このようにすれば、液体マスフローメータ
における流量制御の精度の向上を図ることができる。

【００１９】また、この発明の合成石英ガラス製造方法
において、好ましくは、発泡工程として、原料液に印加
される圧力を低下させるのが良い。

【００２０】液体マスフローメータに導入される原料液
には、原料ボンベから原料液を液体マスフローメータに
圧送するため、圧送ガスにより圧力が印加されている。
そこで、この原料液に印加される圧力を低下させれば、
原料液中の気体の溶解度を低下させることができる。そ
の結果、原料液中に溶解していた気体を気化させて気泡
を発生させることができる。

【００２１】また、この発明の合成石英ガラス製造方法
の実施にあたり、好ましくは、原料液に印加される圧力
を低下させるにあたり、原料を流す配管の途中に逆止弁
を設けておき、この逆止弁に原料液を流すと良い。

【００２２】原料液を流す配管の途中に逆止弁を設けて
おけば、この逆止弁によって配管中の流路が一時的に狭
められる。その結果、原料液に圧力損失が生じるため、
逆止弁通過後の原料液に印加される圧力は、逆止弁通過
前の原料液に印加される圧力よりも低下する。このた
め、原料液中の気体の溶解度を低下させることができ
る。その結果、原料液中に溶解していた気体を気化させ
て気泡を発生させることができる。

【００２３】また、この発明の合成石英ガラス製造方法
の実施にあたり、好ましくは、原料液に印加される圧力
を低下させるにあたり、原料を流す配管の途中に多孔質
フィルタを設けておき、この多孔質フィルタに原料液を
流すと良い。

【００２４】原料液を流す配管の途中に多孔質フィルタ
を設けておけば、この多孔質フィルタによって配管中の
流路が一時的に狭められる。その結果、原料液に圧力損
失が生じるため、この多孔質フィルタ通過後の原料液に
印加される圧力は、多孔質フィルタ通過前の原料液に印
加される圧力よりも低下する。このため、原料液中の気
体の溶解度を低下させることができる。その結果、原料
液中に溶解していた気体を気化させて気泡を発生させる
ことができる。

【００２５】また、この発明の合成石英ガラス製造方法
において、好ましくは、発泡工程として、原料液を加熱
するのが良い。

【００２６】このように、原料液を加熱して原料液の温
度を上昇させれば、原料液中の気体の溶解度を低下させ
ることができる。その結果、原料液中に溶解していた気
体を気化させて気泡を発生させることができる。ただ
し、原料ガスを加熱するにあたっては、原料液の温度を
液体マスフローメータの耐熱温度以下とすると良い。

【００２７】また、この発明の合成石英ガラス製造方法
の実施にあたり、好ましくは、脱泡工程として、ガス成
分を透過し、かつ、ケイ素化合物を透過しない半透膜を
用いて原料液から気泡を除去するのが良い。

【００２８】このように、半透膜を用いれば、原料液中
の気泡を原料液から除去することができる。

【００２９】また、この発明の合成石英ガラス製造方法
の実施にあたり、好ましくは、半透膜の原料液側（内
側）の圧力を、当該半透膜の原料液側の反対側（外側）
の圧力よりも高くするのが良い。

【００３０】このように、半透膜の両側に、半透膜の外
側が負圧となるように圧力差を与えれば、炭酸水中の気
泡の如く発生した気泡を原料液から効率的に除去するこ
とができる。

【００３１】また、この発明の実施にあたり、好ましく
は、半透膜の反対側を真空ポンプで吸引するのが良い。

【００３２】このように、真空ポンプを用いれば、半透
膜の外側を容易に負圧とすることができる。

【００３３】また、この発明の実施にあたり、好ましく
は、半透膜として、多孔質のチューブを用い、当該チュ
ーブの内側に原料液を流すのが良い。

【００３４】このように、多孔質のチューブを用いれ
ば、チューブの長さを長くすることにより、半透膜の面
積を容易に大きくすることができる。その結果、効率的
に気泡を除去することができる。

【００３５】また、この発明の合成石英ガラス製造方法
の実施にあたり、好ましくは、ケイ素化合物として、有
機ケイ素化合物を用いるのが良い。

【００３６】また、この発明の実施にあたり、好ましく
は、有機ケイ素化合物として、アルコキシシラン、アル
キルシクロシロキサンおよびアルキルシロキサンのうち
のいずれかを用いるのが良い。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、図を参照して、この発明の
合成石英ガラス製造方法の例について説明する。尚、参
照する図は、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、以下に説明する数値的条件は単なる
例示にすぎないことを理解されたい。

【００３８】先ず、図１を参照して、この発明の合成石
英ガラス製造方法に用いる合成石英ガラス製造装置の構
成について説明する。図１は、この実施の形態の合成石
英ガラス製造方法に用いる合成石英ガラス製造装置の説
明に供するブロック図である。

【００３９】この合成石英ガラス製造装置は、原料液１
０の入った原料ボンベ１２と気化器１４と合成炉１６と
を具えている。そして、原料ボンベ１２には、圧送ガス
用配管１８が接続されている。

【００４０】また、原料ボンベ１２と気化器１４との間
を、原料液用配管２０でつないである。そして、この原
料液用配管２０の途中には、原料ボンベ１２側から順
に、発泡装置２２、脱泡装置２４および液体マスフロー
メータ２６を設けてある。

【００４１】この実施の形態では、発泡装置２２とし
て、逆止弁や多孔質フィルタまたは加熱手段を設けると
良い。多孔質フィルタとしては、例えば、多孔質の孔の
直径が０．２μｍ程度のミリポアフィルター（商品名）
を用いると良い。また、加熱手段は、例えば、原料液用
配管２０に、ラバーヒータや高周波誘導コイルを巻き付
けて構成すると良い。また、発泡装置２２には、例え
ば、逆止弁、多孔質フィルタおよび加熱手段のうちの２
つ以上を組み合わせて用いても良い。

【００４２】また、この実施の形態では、脱泡装置２４
を多孔質のテフロン（商品名）のチューブ（不図示）を
もって構成している。このチューブの内径は１ｍｍ程
度、肉厚は、０．５ｍｍ程度である。そして、このチュ
ーブは、真空チャンバ（不図示）内に設置されている。

【００４３】また、液体マスフローメータ２６として、
ここでは、日本アエラ株式会社製のＬＸ−１２００（製
品名）を用いる。

【００４４】また、気化器１４には、キャリアガス用配
管２８も接続されている。キャリアガス用配管２８の途
中には、ガスマスフローメータ３０を設けてある。

【００４５】また、気化器１４と合成炉１６との間は、
原料ガス用配管３２でつながれている。この原料ガス用
配管３２の合成炉１６側の一端は、合成炉１６のバーナ
ー３４に接続している。また、この合成炉１６は、耐火
物３６で囲われている。

【００４６】尚、図１においては、原料ガス以外の支燃
性ガス（例えば酸素）や可燃性ガス（例えば水素）を合
成炉１６に供給するための構造（例えば配管）の図示を
省略する。

【００４７】そして、合成石英ガラスの製造にあたり、
先ず、ケイ素化合物から成る原料液１０を原料ボンベ１
２から気化器１４へ導入する。そのため、原料液１０が
貯蔵された原料ボンベ１２に、圧送ガス用配管１８から
圧送ガスを送り込んで、原料液１０に圧力を印加する。

【００４８】ここでは、この原料液１０を液体の有機ケ
イ素化合物とする。また、この有機ケイ素化合物の沸点
は、５０℃以上１４０℃以下のものを用いると良い。よ
り好ましくは、ケイ素化合物の沸点は、７０℃〜１３０
℃以下であることが望ましい。

【００４９】また、圧送ガスには、原料液１０に溶けに
くいガスを用いるのが好ましい。ここでは、圧送ガスと
してヘリウムガスを用いる。

【００５０】そして、原料ボンベ１２に圧送ガスが送り
込まれると、原料液１０は、原料ボンベ１２から押し出
される。押し出された原料液１０は、発泡装置２２、脱
泡装置２４および液体マスフローメータ２６を順次に通
って、気化器１４に供給される。

【００５１】原料ボンベ１２から送り出された原料液１
０は、先ず、発泡装置２２に導入される。発泡装置２２
においては、原料液１０中の気体の溶解度を低下させ
て、当該原料液１０に溶解していたガス成分の気泡を発
生させる（発泡工程）。

【００５２】溶解度を低下させるには、例えば、原料液
に印加される圧力を低下させる方法と、原料液を加熱し
て原料液の温度を上昇させる方法とがある。

【００５３】このうち、原料に印加される圧力を低下さ
せる一つの方法としては、例えば、発泡装置２２とし
て、原料液用配管２０の途中に逆止弁（不図示）を設
け、この逆止弁に原料液を通すと良い。逆止弁を通過し
た原料液には、圧力損失が生じる。このため、この逆止
弁通過後の原料液に印加される圧力は、逆止弁通過前の
原料液に印加される圧力よりも低下する。このため、原
料液中の気体の溶解度を低下させることができる。

【００５４】また、原料に印加される圧力を低下させる
他の方法としては、例えば、発泡装置２２として、原料
液用配管２０の途中に多孔質フィルタ（不図示）を設
け、この多孔質フィルタに原料液を通すと良い。多孔質
フィルタを通過した原料液には、圧力損失が生じる。こ
のため、この多孔質フィルタ通過後の原料液に印加され
る圧力は、多孔質フィルタ通過前の原料液に印加される
圧力よりも低下する。このため、原料液中の気体の溶解
度を低下させることができる。

【００５５】また、原料液を加熱する場合には、例え
ば、原料液用配管２０に、ラバーヒータや高周波誘導コ
イルを巻き付けて発泡装置２２を構成すると良い。この
ように、原料液を加熱して原料液の温度を上昇させれ
ば、原料液中の気体の溶解度を低下させることができ
る。その結果、原料液中に溶解していた気体を気化させ
て気泡を発生させることができる。ただし、原料ガスを
加熱するにあたり、原料液の温度は、液体マスフローメ
ータの耐熱温度（例えば８０℃程度）以下とすると良
い。

【００５６】次に、発泡装置２２を通過した原料液１０
は、脱泡装置２４に導入される。脱泡装置２４において
は、原料液１０中に発生した気泡を除去する（脱泡工
程）。

【００５７】気泡の除去にあたっては、この実施の形態
では、真空チャンバ内に設置した多孔質のテフロンチュ
ーブ内に原料液１０を流す。そして、真空チャンバ内を
真空ポンプ（例えばロータリーポンプ）で吸引して、テ
フロンチューブの内外で３ｋｇｆ／ｍ² 程度の圧力差を
生じさせる。その結果、テフロンチューブの外側の圧力
は内側の圧力よりも低くなる。この多孔質のテフロンチ
ューブは、ガス成分を透過し、かつ、ケイ素化合物を透
過しない半透膜として働くので、テフロンチューブ内を
通る原料液１０から気泡を効率的に除去することができ
る。

【００５８】次に、脱泡装置２４を通過した原料液１０
は、液体マスフローメータ２６に導入される。そして、
液体マスフローメータ２６において、原料液１０の流量
を制御する。原料液１０は、発泡工程および脱泡工程を
経て気泡が除去されているので、液体マスフローメータ
における流量制御の精度の向上を図ることができる。原
料液１０の温度は、沸点よりも低い室温程度であるの
で、通常の液体マスフローメータを用いて十分に制御す
ることができる。

【００５９】続いて、気化器１４において原料液１０を
気化させて原料ガスを生成する。原料ガスの生成にあた
っては、気化器１４において、霧状にした原料液１０を
キャリアガスと混合して加熱することにより、原料ガス
を生成する。キャリアガスとしては、不活性ガス（窒素
ガスを含む）を用いると良い。ここでは、キャリアガス
としてヘリウムガスを用いる。尚、圧送ガスの種類とキ
ャリアガスの種類とを一致させる必要はない。また、キ
ャリアガスは、例えば、１．５〜２．０ＳＬＭ（スタン
ダード・リットル・パー・ミニッツ）程度供給すると良
い。このキャリアガスの供給量は、ガスマスフローメー
タ３０で制御される。

【００６０】また、この気化器１４において、原料ガス
を有機ケイ素化合物の沸点よりも１０℃以上高い温度に
加熱すると良い。この加熱には、例えばラバーヒータを
用いると良い。また、この加熱には、例えば高周波誘導
コイルを用いても良い。

【００６１】続いて、この発明では、原料ガスを合成炉
１６に導入する。気化器１４で生成された原料ガスは、
キャリアガスと共に、合成炉１６のバーナー３４に供給
される。バーナー３４に供給された原料ガスは、このバ
ーナー３４から合成炉１６内のターゲット３８上に形成
されている合成石英ガラスのインゴット４０に向けて噴
射される。

【００６２】

【実施例】次に、この発明の合成石英ガラス製造方法を
用いて、原料として種々の有機ケイ素化合物を用いて合
成石英ガラスを製造した例について、実施例１〜４に説
明する。

【００６３】尚、各実施例とも、合成石英ガラスの製造
にあたっては、支燃性ガスとしての酸素ガス（Ｏ₂ ）お
よび可燃性ガスとしての水素ガス（Ｈ₂ ）を流速２．６
〜５０ｍ／ｓでバーナー３４のそれぞれの噴射口から噴
射する。ガスの流量は、噴射口毎に異なる。また、酸素
ガス／水素ガスの流量の比率は、バーナー全体で、０．
３５とする。

【００６４】バーナー３４から噴射された原料ガスは、
スートを形成する。そして、このスートは、合成石英ガ
ラスのインゴット４０の合成面に堆積する。また、石英
ガラスの合成時には、インゴット４０の合成面の温度を
均一化するために、インゴット４０を載せたターゲット
３８を一定周期で回転および揺動させる。また、インゴ
ット４０の合成面とバーナー３４の先端との距離を一定
に保つため、ターゲット３８を徐々に降下させる。この
ようにして、直径約２４０ｍｍ、長さ約６００ｍｍの合
成石英ガラスのインゴットを得た。

【００６５】下記の表１に、実施例１〜４および比較例
１および２の測定結果の一覧を示す。そして、各実施例
および比較例について順次に説明する。

【００６６】

【表１】

【００６７】（実施例１）実施例１においては、原料と
して、アルコキシシランの一種であるテトラメトキシシ
ラン（ＴＭＯＳ）を用いる。ＴＭＯＳの沸点は１３２℃
である。そして、原料ボンベ１２から気化器１４への、
原料液のＴＭＯＳの供給量を、液体マスフローメータ２
６で制御する。実施例１では、原料液の供給量を５ｇ／
分に制御する。この供給量は、例えば四塩化ケイ素（Ｓ
ｉＣｌ₄ ）の１２〜１３ｇ／分程度の流量に相当する。

【００６８】そして、気化器１４に導入された原料液を
気化器１４において、原料の沸点よりも１８℃高い１５
０℃の温度に加熱する。そして、気化した原料ガスを合
成炉１６に供給する。

【００６９】実施例１において製造されたインゴットを
目視により観察したところ、インゴット中に泡は発見さ
れなかった。

【００７０】また、実施例１において製造されたインゴ
ット中の不純物である炭素の含有量を、従来周知の燃焼
法を用いて測定したところ、炭素含有量（残存炭素濃
度）は、検出限界未満の１０ｐｐｍ未満であった。

【００７１】また、実施例１において製造されたインゴ
ットの、波長１９３ｎｍの紫外線の透過率を測定したと
ころ、透過率は９９．９％以上であった。従って、この
インゴットから得られる光学素子は、紫外線用の光学素
子として用いて好適であることが分かった。

【００７２】（実施例２）次に、実施例２においては、
原料として、アルキルシクロシロキサンの一種であるヘ
キサメチルジシロキサン（ＨＭＤＳ）を用いる。ＨＭＤ
Ｓの沸点は９９℃である。そして、原料ボンベ１２から
気化器１４への、原料液のＨＭＤＳの供給量を、液体マ
スフローメータ２６で制御する。実施例２では、原料液
の供給量を５ｇ／分に制御する。

【００７３】そして、気化器１４に導入された原料液を
気化器１４において、沸点よりも１６℃高い１１５℃の
温度に加熱する。そして、気化した原料ガスを合成炉１
６に供給する。

【００７４】実施例２において製造されたインゴットを
目視により観察したところ、インゴット中の泡は発見さ
れなかった。また、このインゴットの炭素含有量（残存
炭素濃度）は、検出限界未満の１０ｐｐｍ未満であっ
た。また、波長１９３ｎｍの紫外線に対するこのインゴ
ットの透過率は９９．９％よりも高かった。従って、こ
のインゴットから得られる光学素子は、紫外線用の光学
素子として用いて好適であることが分かった。

【００７５】尚、ヘキサメチルジシロキサンをはじめと
するジシロキサンは、１分子あたりシリコン（Ｓｉ）原
子を２原子含んでいるので、合成石英ガラスの原料とし
て用いて好適である。

【００７６】（実施例３）次に、実施例３においては、
原料として、アルコキシシランの一種であるメチルトリ
メトキシシラン（ＭＴＭＳ）を用いる。ＭＴＭＳの沸点
は１０３℃である。そして、原料ボンベ１２から気化器
１４への、原料液のＭＴＭＳの供給量を、液体マスフロ
ーメータ２６で制御する。実施例３では、原料液の供給
量を５ｇ／分に制御する。

【００７７】そして、気化器１４に導入された原料液を
気化器１４において、沸点よりも１２℃高い１１５℃の
温度に加熱される。そして、気化した原料ガスを合成炉
１６に導入する。

【００７８】実施例３において製造されたインゴットを
目視により観察したところ、インゴット中に泡は発見さ
れなかった。また、インゴット中の炭素含有量（残存炭
素濃度）は、検出限界未満の１０ｐｐｍ未満であった。
また、このインゴットの波長１９３ｎｍの紫外線の透過
率を測定しところ、透過率は９９．９％よりも高かっ
た。従って、このインゴットから得られる光学素子は、
紫外線用の光学素子として用いて好適であることが分か
った。

【００７９】（実施例４）実施例４においては、原料と
して、アルキルシロキサンの一種である２，４，６，８
テトラメチルシクロテトラシロキサン（ＴＭＣＴＳ）を
用いる。ＴＭＣＴＳの沸点は１３５℃である。そして、
原料ボンベ１２から気化器１４への、原料液のＴＭＣＴ
Ｓの供給量を、液体マスフローメータ２６で制御する。
実施例４では、原料液の供給量を５ｇ／分に制御する。

【００８０】そして、気化器１４に導入された原料液を
気化器１４において、沸点よりも１０℃高い１４５℃の
温度に加熱する。そして、気化した原料ガスを合成炉１
６に供給する。

【００８１】実施例４において製造されたインゴットを
目視により観察したところ、インゴット中に泡は発見さ
れなかった。また、このインゴット中の炭素含有量（残
存炭素濃度）は、検出限界未満の１０ｐｐｍ未満であっ
た。また、波長１９３ｎｍの紫外線に対するこのインゴ
ットの透過率を測定しところ、透過率は９９．９％より
も高かった。従って、このインゴットから得られる光学
素子は、紫外線用の光学素子として用いて好適であるこ
とが分かった。

【００８２】次に、比較例について説明する。比較例に
おいては、原料の種類および加熱温度を除いては、上述
の各実施例と同一の条件で合成石英ガラスを製造する。

【００８３】（比較例１）比較例１においては、原料と
して、アルキルシクロシロキサンの一種であるヘキサメ
チルジシロキサン（ＨＭＤＳ）を用いる。ＨＭＤＳの沸
点は９９℃である。そして、原料ボンベ１２から気化器
１４への、原料液のＨＭＤＳの供給量を、液体マスフロ
ーメータ２６で制御する。比較例１では、原料液の供給
量を５ｇ／分に制御する。ただし、比較例１では、発泡
工程を省略して、脱泡工程のみを経た原料液を液体マス
フローメータに導入した。また、脱泡工程を経た原料液
中には、気泡が若干残留していた。

【００８４】そして、比較例１では、気化器１４に導入
された原料液を気化器１４において、沸点と同程度の１
００℃の温度に加熱した。そして、気化した原料ガスを
合成炉１６へ供給する。

【００８５】比較例１において製造されたインゴットを
目視により観察したところ、インゴット中に多数の泡が
発見された。また、比較例１において製造されたインゴ
ット中の残存炭素濃度は、５０ｐｐｍ程度であった。ま
た、波長１９３ｎｍの紫外線に対するこのインゴットの
透過率は９８．５％であった。

【００８６】このように、比較例１において、得られた
合成石英ガラスの品質が低下した理由は、脱泡工程だけ
では、原料液中のガス成分の除去が不十分であり、この
ため液体マスフローメータにおける流量制御の精度が低
下したためと考えられる。一方、気化器で、原料液を気
化するために供給される熱量は、一定である。従って、
原料液の流量が変動すると、気化器で原料液を気化して
得られらる原料ガスの温度が変動する。さらに、原料液
中にガス成分が含まれていると、このガス成分に気化器
からの熱が奪われて、原料液に供給される熱量が減少す
ることになる。その結果、比較例１では、気化器におけ
る原料液の気化が不十分なまま、原料ガスが合成炉１６
に供給されたものと考えられる。このため、得られたイ
ンゴット中に多数の泡が含まれ、かつ、残存炭素濃度が
高くなったと考えられる。そして、残存炭素濃度が高く
なった結果、インゴットの透過率が低下したものと考え
られる。

【００８７】（比較例２）次に、比較例２においては、
原料として、アルコキシシランの一種であるテトラエト
キシシラン（ＴＥＯＳ）を用いる。ＴＥＯＳの沸点は１
６８℃である。そして、原料ボンベ１２から気化器１４
への、原料液のＴＥＯＳの供給量を、液体マスフローメ
ータ２６で制御する。比較例２では、原料液の供給量を
５ｇ／分に制御する。ただし、比較例１では、発泡工程
を省略して、脱泡工程のみを経た原料液を液体マスフロ
ーメータに導入した。また、脱泡工程を経た原料液中に
は、気泡が若干残留していた。

【００８８】そして、気化器１４に導入された原料液を
気化器１４において、沸点よりも１２℃高い１８０℃の
温度に加熱される。そして、気化した原料ガスを合成炉
１６に供給する。

【００８９】比較例２において製造されたインゴットを
目視により観察したところ、インゴット中に多数の泡が
発見された。また、このインゴット中の残存炭素濃度
は、１００ｐｐｍ程度であった。また、波長１９３ｎｍ
の紫外線に対するこのインゴットの透過率は９７．５％
であった。

【００９０】このように、比較例２において、得られた
合成石英ガラスの品質が低下した理由は、比較例１の場
合と同様に、脱泡工程だけでは、原料液中のガス成分の
除去が不十分であり、このため液体マスフローメータに
おける流量制御の精度が低下したためと考えられる。そ
して、流量が変動した結果、原料液の気化が不十分とな
ったと考えられる。特に、比較例２の原料液はその沸点
が１６８℃と高いため、原料ガスが原料ガス用配管３２
内部で再液化した可能性がある。このため、得られたイ
ンゴット中に多数の泡が含まれ、かつ、残存炭素濃度が
高くなったと考えられる。そして、残存炭素濃度が高く
なった結果、インゴットの透過率が低下したものと考え
られる。

【００９１】上述した実施の形態および実施例では、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
例についてのみ説明したが、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
の形態および実施例では、原料液を霧状にした後にキャ
リアガスと混合したが、この発明では、原料ガスを霧状
にする前にキャリアガスと混合しても良い。

【００９２】また、上述した実施の形態および実施例で
は、脱泡工程として、チューブ状の半透膜を用いたが、
この発明では、半透膜の形状はチューブ状に限定されな
い。例えば、シート状の半透膜を用いて、原料液から気
泡を除去しても良い。

【００９３】

【発明の効果】この発明の合成石英ガラス製造方法によ
れば、発泡工程および脱泡工程を経て気泡が除去された
原料液を気化器に供給することにより、安定した供給が
可能となる。また、発泡工程及び脱泡工程を経て気泡が
除去された原料液の流量を液体マスフローメータにより
制御することにより、液体マスフローメータにおける原
料液の流量制御の精度の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態の合成石英ガラス製造方法に用いる
合成石英ガラス製造装置の構成の説明に供するブロック
図である。

【符号の説明】

１０：原料液１２：原料ボンベ１４：気化器１６：合成炉１８：圧送ガス用配管２０：原料液用配管２２：発泡装置２４：脱泡装置２６：液体マスフローメータ２８：キャリアガス用配管３０：ガスマスフローメータ３２：原料ガス用配管３４：バーナー３６：耐火物３８：ターゲット４０：インゴット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ケイ素化合物から成る原料液を気化器に
導入し、該気化器において前記原料液を気化して得られ
た原料ガスを合成炉に導入して合成石英ガラスを製造す
るにあたり、前記原料液に含有される気体の溶解度を低下させて、当
該原料液に溶解するガス成分の気泡を発生させる発泡工
程と、前記気泡を前記原料液から除去する脱泡工程とを含むこ
とを特徴とする合成石英ガラス製造方法。
【請求項２】請求項１に記載の合成石英ガラス製造方
法において、前記発泡工程の後に、前記気泡が除去された原料液の前
記気化器への導入量を液体マスフローメータで制御する
流量制御工程をさらに含むことを特徴とする合成石英ガ
ラス製造方法。
【請求項３】請求項１または請求項２に記載の合成石
英ガラス製造方法において、前記発泡工程において、前記原料液に印加される圧力を
低下させることを特徴とする合成石英ガラス製造方法。
【請求項４】請求項１または請求項２に記載の合成石
英ガラス製造方法において、前記発泡工程として、前記原料液を加熱することを特徴
とする合成石英ガラス製造方法。
【請求項５】請求項１〜請求項４のいずれか１つの請
求項に記載の合成石英ガラス製造方法において、前記脱泡工程として、前記気泡を透過し、かつ、前記ケ
イ素化合物を透過しない半透膜を用いて前記原料液から
前記気泡を除去することを特徴とする合成石英ガラス製
造方法。
【請求項６】請求項５に記載の合成石英ガラス製造方
法において、前記半透膜の原料液側の圧力を、当該半透膜の原料液側
と反対側の圧力よりも高くすることを特徴とする合成石
英ガラス製造方法。
【請求項７】請求項１から請求項６のいずれか１つの
請求項に記載の合成石英ガラス製造方法において、前記ケイ素化合物として、有機ケイ素化合物を用いるこ
とを特徴とする合成石英ガラス製造方法。