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JP7128156B2 - Synthetic silica glass manufacturing apparatus and synthetic silica glass manufacturing method using this apparatus - Google Patents
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Synthetic silica glass manufacturing apparatus and synthetic silica glass manufacturing method using this apparatus Download PDF

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Description

本発明は、合成シリカガラス製造装置および合成シリカガラスの製造方法に関し、特に、炉内の内壁にシリカガラス微粒子が付着し難い合成シリカガラスの製造装置、およびこの装置を用いた合成シリカガラスの製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a synthetic silica glass manufacturing apparatus and a synthetic silica glass manufacturing method, and more particularly, to a synthetic silica glass manufacturing apparatus in which silica glass fine particles are less likely to adhere to the inner wall of a furnace, and to manufacture synthetic silica glass using this apparatus. Regarding the method.

光学用途向け合成シリカガラスのインゴットは、古くから、四塩化ケイ素等のシリカ原料を石英製のバーナから耐火物製の炉内に噴出し、これらを加水分解反応させ、生成したシリカガラス微粒子をターゲット上に堆積させることで、製造されてきた。 Synthetic silica glass ingots for optical applications have long been made by ejecting silica raw materials such as silicon tetrachloride from a quartz burner into a refractory furnace, hydrolyzing them, and producing silica glass fine particles as targets. It has been manufactured by depositing on

このような製造装置では、バーナ近傍あるいは炉内の内壁に、インゴットの形成に使われなかったシリカガラス微粒子が付着し、インゴット生成中に、この付着したシリカガラス微粒子がインゴットに落下、付着し、インゴットの品質低下、また製造装置の耐久性の劣化、という問題を抱えていた。 In such a manufacturing apparatus, silica glass fine particles that have not been used to form an ingot adhere to the vicinity of the burner or to the inner wall of the furnace. We had problems with quality deterioration of ingots and deterioration of durability of production equipment.

上記課題の解決方法として、例えば、特許文献1において石英ガラスの製造装置が提案されている。この石英ガラスの製造装置20の概略構成を図7に示すと共に、図7に基づいて、その概略構成を説明する。
この図7において、この石英ガラスの製造装置20は、径が40cm程度で、壁厚10cm程度の溶融用炉21を備え、この溶融用炉21の下端部には排気口22を有する。
この溶融用炉21の炉壁の上部には接続部材24が設けられ、この接続部材24の挿通孔に、合成用バーナ23の先端が溶融用炉1内に臨むように取り付けられている。
この接続部材24の内壁面の中心線平均粗さ(Ra)は2×10-11m以下に設定されると共に、この接続部材24の内部には、合成用バーナ23の外周領域の温度を750℃以上に維持する加熱手段26が設けられている。
As a solution to the above problem, for example, Patent Document 1 proposes a manufacturing apparatus for quartz glass. FIG. 7 shows a schematic configuration of this quartz glass manufacturing apparatus 20, and the schematic configuration will be described based on FIG.
In FIG. 7, this quartz glass manufacturing apparatus 20 has a melting furnace 21 with a diameter of about 40 cm and a wall thickness of about 10 cm.
A connecting member 24 is provided on the upper part of the furnace wall of the melting furnace 21 , and a synthesizing burner 23 is attached to an insertion hole of the connecting member 24 so that the tip of the synthesis burner 23 faces the interior of the melting furnace 1 .
The center line average roughness (Ra) of the inner wall surface of this connection member 24 is set to 2×10 −11 m or less, and inside this connection member 24, the temperature of the outer peripheral region of the synthesis burner 23 is set to 750 A heating means 26 is provided to maintain the temperature above 0°C.

前記接続部材24は、合成石英ガラスからなり、溶融用炉21の炉壁の上部を構成する、径20cm程度厚さ2cm程度の円板状の部材である。そして、接続部材24は、溶融用炉1の炉壁の上部を閉塞するように設置されている。
また溶融用炉21内に、前記合成用バーナ23に対峙して、回転型インゴット形成用ターゲット25が設けられている。この回転型インゴット形成用ターゲット25の上に、ガラス粒子を堆積・溶融化させることにより、先端が半球状で、透明ガラスのインゴットIが生成される。
The connecting member 24 is made of synthetic quartz glass, and is a disk-shaped member having a diameter of about 20 cm and a thickness of about 2 cm, which constitutes the upper portion of the furnace wall of the melting furnace 21 . The connecting member 24 is installed so as to close the upper part of the furnace wall of the melting furnace 1 .
A rotary ingot forming target 25 is provided in the melting furnace 21 so as to face the synthesizing burner 23 . By depositing and melting glass particles on the rotary ingot forming target 25, a transparent glass ingot I having a hemispherical tip is produced.

この石英ガラスの製造装置20にあっては、火炎加水分解手段において、溶融用炉21内の上壁面(合成用バーナ23が開口する領域)、換言すると、溶融用炉21と合成用バーナ23との間の接続部材24の内壁面の表面粗さ、および溶融用炉21と合成用バーナ23との接続部材(接続領域部)の温度を適度に制御するものである。
これにより、この領域部におけるシリカガラス粒子の堆積・付着が制約・制御され、シリカガラス粒子の堆積・付着を効果的に防止することができる。
In this quartz glass manufacturing apparatus 20, the flame hydrolysis means includes the upper wall surface in the melting furnace 21 (the area where the synthesis burner 23 opens), in other words, the melting furnace 21 and the synthesis burner 23. The surface roughness of the inner wall surface of the connection member 24 between and the temperature of the connection member (connection region) between the melting furnace 21 and the synthesis burner 23 are appropriately controlled.
As a result, deposition and adhesion of silica glass particles in this region are restricted and controlled, and deposition and adhesion of silica glass particles can be effectively prevented.

また上記課題の解決方法として、例えば、特許文献2において合成シリカガラスの製造装置が提案されている。この石英ガラスの製造装置30の概略構成を図8に示すと共に、その概略構成を説明する。 As a solution to the above problem, for example, Patent Document 2 proposes an apparatus for producing synthetic silica glass. FIG. 8 shows a schematic configuration of this quartz glass manufacturing apparatus 30, and the schematic configuration will be described.

図8に示すように、この合成シリカガラス製造装置30は、耐火物製の炉31と、該炉内部に設置されたインゴット形成用のターゲット(図示せず)と、前記炉内に原料ガスと支燃性ガスと可燃性ガスを導出して火炎流を形成するシリカガラス合成用のバーナ32を備えている。
このシリカガラス合成用のバーナ32は、少なくとも原料ガスを導出するバーナ内筒管32aと、少なくとも可燃性あるいは支燃性ガスを導出するバーナ外筒管32bを備えている。
As shown in FIG. 8, this synthetic silica glass manufacturing apparatus 30 includes a refractory furnace 31, an ingot forming target (not shown) installed in the furnace, and raw material gas in the furnace. It is equipped with a burner 32 for synthesizing silica glass that draws out a combustion-supporting gas and a combustible gas to form a flame stream.
The burner 32 for synthesizing silica glass includes a burner inner cylindrical tube 32a for leading out at least raw material gas, and a burner outer cylindrical tube 32b for leading out at least combustible or combustion-supporting gas.

前記バーナ外筒管32bからのガスの導出によって、バーナ内筒管32aの外周面に沿って下方向に向かう第1の火炎流F1が形成される。
前記炉31は、耐火物製の円筒状の側壁部31aと、前記側壁部31aの上部を閉塞する耐火物製の天井部31bとから構成されている。
この天井部31bには複数のガス導出孔31b1が設けられると共に、前記ガス導出孔31b1からのガスの導出によって、ガス導出孔31b1から垂直下方向に向かう第2の火炎流F2が形成される。
A first flame flow F1 directed downward along the outer peripheral surface of the burner inner cylindrical tube 32a is formed by the discharge of the gas from the burner outer cylindrical tube 32b.
The furnace 31 is composed of a refractory cylindrical side wall 31a and a refractory ceiling 31b closing the upper part of the side wall 31a.
A plurality of gas outlet holes 31b1 are provided in the ceiling portion 31b, and the gas is led out from the gas outlet holes 31b1 to form a second flame flow F2 directed vertically downward from the gas outlet holes 31b1.

このように、合成用のバーナ32によって炉の下方向に向かう第1の火炎流F1が形成されると共に、天井部31bの複数のガス導出孔31b1によって炉の垂直下方向に向かう第2の火炎流F2が形成されるため、炉の側壁31a、天井部31b、合成用のバーナ32等へのシリカ微粒子の付着が抑制される。
その結果、浮遊シリカ微粒子のインゴット合成面(溶融シリカ付着面)への付着が抑制され、脈理及び内部欠陥が抑制された合成シリカガラスを製造できる。
In this manner, the synthesizing burner 32 forms the first flame flow F1 directed downward in the furnace, and the plurality of gas outlet holes 31b1 in the ceiling portion 31b form the second flame flow directed vertically downward in the furnace. Since the flow F2 is formed, silica fine particles are suppressed from adhering to the side wall 31a, the ceiling 31b, the synthesis burner 32, and the like of the furnace.
As a result, the adhesion of the suspended silica fine particles to the ingot synthesis surface (fused silica adhesion surface) is suppressed, and synthetic silica glass in which striae and internal defects are suppressed can be produced.

特開2002-201031号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-201031 特開2012-41231号公報JP 2012-41231 A

ところで、特許文献1に示された石英ガラスの製造装置にあっては、接続部材内に加熱手段を設ける必要があり、また特許文献2に示された石英ガラスの製造装置にあっては、天井部には複数のガス導出孔を設ける必要があった。そのため、特許文献1、2に示された石英ガラスの製造装置の製作に費用が嵩み、合成シリカガラスインゴットの製造コストを押し上げる一因となっていた。 By the way, in the quartz glass manufacturing apparatus disclosed in Patent Document 1, it is necessary to provide a heating means in the connection member, and in the quartz glass manufacturing apparatus disclosed in Patent Document 2, the ceiling It was necessary to provide a plurality of gas outlet holes in the part. As a result, the cost of manufacturing the quartz glass manufacturing apparatus disclosed in Patent Documents 1 and 2 is high, which has been a factor in increasing the manufacturing cost of synthetic silica glass ingots.

本発明者らは、石英ガラスの製造装置の構造が簡単で、バーナ近傍あるいは炉内の内壁に、シリカガラス微粒子がより付着し難い、合成シリカガラス製造装置について鋭意研究した。
そして、円筒状の炉の側壁部(マッフル)の上端部と前記側壁部の上部を閉塞する天井部とを特定の構成にすることにより、側壁部と天井部の境界領域(接続領域)に付着するシリカガラス微粒子をより抑制できることを知見し、本発明を想到するに至った。
The present inventors diligently studied a synthetic silica glass manufacturing apparatus which has a simple structure and which makes it more difficult for silica glass fine particles to adhere to the vicinity of the burner or the inner wall of the furnace.
Then, by making the upper end of the side wall (muffle) of the cylindrical furnace and the ceiling that closes the upper part of the side wall in a specific configuration, The present inventors have found that the silica glass fine particles generated by the method can be further suppressed, and have conceived the present invention.

本発明は、上記情況のものとなされたものであり、簡易な構造で、高品質のシリカガラスインゴットを得ることができる合成シリカガラス製造装置、及びこの合成シリカガラス製造装置を用いた合成シリカガラスの製造方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made under the circumstances described above, and provides a synthetic silica glass manufacturing apparatus capable of obtaining a silica glass ingot of high quality with a simple structure, and a synthetic silica glass using this synthetic silica glass manufacturing apparatus. It aims at providing the manufacturing method of.

本発明にかかる合成シリカガラス製造装置は、炉体と、前記炉体の上部に設置されたシリカガラス合成用のバーナと、前記炉体内に設置されたインゴット形成用のターゲットと、を備え、前記炉体は、筒状のマッフルと、前記マッフルの上端面に載置され前記バーナが挿入される貫通孔が設けられたシリカガラス製の天板と、を有し、前記マッフルは、前記天板と接触するシリカガラスからなる環状部と、前記環状部が上端部に設けられる、耐火物からなる基体部とを備え、前記炉体内における前記環状部と前記基体部との境界が、前記天板と接触しない前記マッフルの側壁にあり、かつ、前記境界は、前記環状部の上端面から前記炉体の鉛直方向下方に向って10mm以上60mm以下の範囲にあることを特徴としている。 A synthetic silica glass manufacturing apparatus according to the present invention includes a furnace body, a silica glass synthesis burner installed in the upper part of the furnace body, and an ingot forming target installed in the furnace body, The furnace body has a cylindrical muffle and a top plate made of silica glass, which is placed on the upper end surface of the muffle and provided with a through hole into which the burner is inserted, and the muffle is the top plate. and a base portion made of a refractory material on which the annular portion is provided at the upper end, and the boundary between the annular portion and the base portion in the furnace body is the top plate and the boundary is in the range of 10 mm or more and 60 mm or less from the upper end surface of the annular portion downward in the vertical direction of the furnace body .

かかる構成とすることで、天板全域に亘って、シリカガラス微粒子が付着し難く、また、付着したシリカガラス微粒子等がインゴットに落下し難く、簡易な構造の製造装置でありながら、高品質な合成シリカガラスを製造できる。 With such a configuration, silica glass fine particles are less likely to adhere to the entire top plate, and adhered silica glass fine particles and the like are less likely to fall into the ingot. Synthetic silica glass can be manufactured.

また、上記合成シリカガラス製造装置を用いた、合成シリカガラスの製造方法であることが望ましい。 Moreover, it is desirable that the synthetic silica glass manufacturing method uses the synthetic silica glass manufacturing apparatus.

本発明は、簡易な構造で、高品質のシリカガラスインゴットを得ることができる合成シリカガラス製造装置、及びこの合成シリカガラス製造装置を用いた合成シリカガラスの製造方法を得ることができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention provides a synthetic silica glass manufacturing apparatus capable of obtaining high-quality silica glass ingots with a simple structure, and a synthetic silica glass manufacturing method using this synthetic silica glass manufacturing apparatus.

本発明にかかる合成シリカガラス製造装置の一実施形態を示す模式図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The schematic diagram which shows one Embodiment of the synthetic silica glass manufacturing apparatus concerning this invention. 環状部の厚さを説明する模式図。Schematic diagram for explaining the thickness of an annular portion. 本発明にかかる合成シリカガラス製造装置の変形例を示す模式図。The schematic diagram which shows the modification of the synthetic silica glass manufacturing apparatus concerning this invention. 合成シリカガラス製造装置の第1の比較例を示す断面模式図。The cross-sectional schematic diagram which shows the 1st comparative example of a synthetic silica glass manufacturing apparatus. 合成シリカガラス製造装置の第2の比較例を示す断面模式図。The cross-sectional schematic diagram which shows the 2nd comparative example of a synthetic silica glass manufacturing apparatus. 合成シリカガラス製造装置の第3の比較例を示す断面模式図。The cross-sectional schematic diagram which shows the 3rd comparative example of a synthetic silica glass manufacturing apparatus. 従来の合成シリカガラス製造装置示す模式図。The schematic diagram which shows the conventional synthetic silica glass manufacturing apparatus. 従来の合成シリカガラス製造装置示す模式図。The schematic diagram which shows the conventional synthetic silica glass manufacturing apparatus.

以下、本発明にかかる一実施形態を、図1に基づいて説明する。尚、図面は、説明のために形状を模式的に表したものであり、図示した形状、寸法等に本発明が限定されるものではない。また、本発明の説明に不要な、その他の装置や部材は図示していない。 An embodiment according to the present invention will be described below with reference to FIG. The drawings schematically show the shape for explanation, and the present invention is not limited to the illustrated shape, dimensions, and the like. Also, other devices and members that are not necessary for explaining the present invention are not shown.

図1は、本発明にかかる合成シリカガラス製造装置の一実施形態を示す断面模式図である。この合成シリカカラス製造装置1は、シリカガラス合成用のバーナ2と、筒状のマッフル4と、天板3とを備えている。
また、前記筒状のマッフル4と天板3によって、合成シリカガラス製造装置1の炉体が構成されている。またこの炉体4内には、ターゲット5が配置されている。前記天板3はシリカガラスからなり、バーナ2が挿入される貫通孔3aが設けられ、前記バーナ2がこの貫通穴3aに嵌合して取り付けられる。尚、ターゲット5上には、インゴットIが堆積するように構成されている。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing one embodiment of a synthetic silica glass manufacturing apparatus according to the present invention. This synthetic silica glass manufacturing apparatus 1 includes a burner 2 for synthesizing silica glass, a cylindrical muffle 4 and a top plate 3 .
Further, the cylindrical muffle 4 and the top plate 3 constitute a furnace body of the synthetic silica glass manufacturing apparatus 1 . A target 5 is arranged in the furnace body 4 . The top plate 3 is made of silica glass and is provided with a through hole 3a into which the burner 2 is inserted, and the burner 2 is fitted into the through hole 3a. It should be noted that the ingot I is deposited on the target 5 .

本発明は、天板3とマッフル4との接触部の構成に特徴を有するものであるが、それ以外の構成要素、さらには図示しないその他の部材については、格別の制限なく、広く公知の態様で実施することができる。 The present invention is characterized by the configuration of the contact portion between the top plate 3 and the muffle 4, but other components and other members (not shown) are widely known without particular limitations. can be implemented in

前記マッフル4は、天板3と接触するシリカガラスからなる環状部4bと、前記環状部4bが上端部に設けられる、耐火物からなる円筒状の基体部4aとを備えている。
このマッフル4は、環状部4b以外は耐火物で構成されているが、この耐火物には、一般的な合成シリカガラス製造装置に用いられる公知の材料が広く適用できる。一例として、アルミナ、又は、アルミナを主成分とするセラミックスである。
The muffle 4 includes an annular portion 4b made of silica glass that contacts the top plate 3, and a cylindrical base portion 4a made of a refractory and having the annular portion 4b provided at its upper end.
The muffle 4 is made of a refractory except for the annular portion 4b, and known materials used in general synthetic silica glass manufacturing equipment can be widely applied to the refractory. One example is alumina or ceramics containing alumina as a main component.

またマッフル4は、天板3と接触する領域(箇所)が、シリカガラスからなる環状(リング状)の環状部4bである点に特徴を有する。
天板3と接触する領域(箇所)Yを、耐火物ではなく天板3と同じ材料のシリカガラスとすることで、熱膨張係数が同一の材料同士が接する態様とすることができる。
その結果、両者の熱膨張係数の差がほとんどない事によって、天板3と環状部4bの境界領域Yに付着したシリカガラス粒子の落下を抑制できる。
The muffle 4 is also characterized in that the area (location) that contacts the top plate 3 is an annular (ring-shaped) annular portion 4b made of silica glass.
By using silica glass of the same material as the top plate 3 instead of a refractory material for the area (location) Y that contacts the top plate 3, materials having the same thermal expansion coefficient can be brought into contact with each other.
As a result, since there is almost no difference between the thermal expansion coefficients of the two, it is possible to prevent silica glass particles adhering to the boundary region Y between the top plate 3 and the annular portion 4b from falling.

この環状部4bは、筒状の基体部4aの上端面部に設けられる。
この環状部4bは、天板3全体を均等かつ略水平に保持すること、炉体の外部からの外気の流入を防止すること、等を達成する形状として、環状であることが好ましい。
The annular portion 4b is provided on the upper end face portion of the cylindrical base portion 4a.
The annular portion 4b preferably has an annular shape so as to hold the entire top plate 3 evenly and substantially horizontally and to prevent the inflow of outside air from the outside of the furnace body.

前記環状部4bの外径および内径は、合成シリカガラス製造装置1の仕様、さらには、マッフル4の形状に応じて適時設計できるが、その厚さについては、後述する通りの好ましい範囲がある。
また、環状部4bは、環状の一体物が好ましいが、複数の分割体を組み合わせ、環状体としたものでもよい。
The outer diameter and inner diameter of the annular portion 4b can be appropriately designed according to the specifications of the synthetic silica glass manufacturing apparatus 1 and the shape of the muffle 4, but the thickness thereof has a preferable range as described later.
Further, the annular portion 4b is preferably an annular integral body, but may be an annular body formed by combining a plurality of divided bodies.

この合成シリカガラス製造装置1では、炉体内における環状部4bと基体部4aとの境界Xが、天板3と接触しないマッフル4の側壁に位置している。
このように、この境界Xが天板3のような水平面にではなく、マッフル4の側壁4a1の垂直面に形成されている。
一方、炉内の気流は側壁4a1に沿って流れる。そのため、境界X及びその近傍に、シリカガラス粒子の付着を抑制でき、また付着したシリカガラス粒子が塊状になるのを抑制できる。
仮に、側壁4a1に塊状のシリカガラス粒子が形成され、これが剥離しても、壁に沿って落下するものが大半であり、インゴットIへ混入する度合いは、天板3(水平面)に付着し、そこから落下した場合と比べて、相対的に小さいものである。
In this synthetic silica glass manufacturing apparatus 1 , the boundary X between the annular portion 4 b and the base portion 4 a in the furnace body is positioned on the side wall of the muffle 4 that does not contact the top plate 3 .
Thus, the boundary X is formed not on the horizontal plane like the top plate 3 but on the vertical plane of the side wall 4a1 of the muffle 4. As shown in FIG.
On the other hand, the air current inside the furnace flows along the side wall 4a1. Therefore, it is possible to suppress the silica glass particles from adhering to the boundary X and its vicinity, and to suppress the adhering silica glass particles from becoming clumps.
Even if agglomerated silica glass particles are formed on the side wall 4a1 and peeled off, most of them fall along the wall, and the degree of mixing into the ingot I depends on the degree of adhering to the top plate 3 (horizontal surface), It is relatively small compared to when it falls from there.

尚、マッフル4aの側壁4a1の垂直面についても、水平面と垂直な鉛直方向を基準として多少傾いていてもよく、最大で20°位の傾斜までは許容される。 The vertical plane of the side wall 4a1 of the muffle 4a may also be slightly inclined with respect to the vertical direction perpendicular to the horizontal plane, and a maximum inclination of about 20° is allowed.

また、前記境界Xは、環状部4bの上端面から炉体の鉛直方向下方に向って、好ましくは、10mm以上60mm以下の範囲にある。
この10mm以上60mm以下の範囲、即ち、「環状部21の上端面から炉体10の鉛直方向下方」の寸法Lの値は、図2に示すように、環状部4bと天板3とが接触する領域(箇所)Yから環状部4bと基体部4aとの接触する領域(箇所)Xまでの長さ寸法になる。具体的には、「環状部21の上端面から炉体10の鉛直方向下方」の寸法Lの値は、環状部4bの厚さ寸法であり、例えば、環状部21の内周を等間隔で4か所選択して測定した平均値で表すことができる。
Further, the boundary X is preferably within a range of 10 mm or more and 60 mm or less from the upper end surface of the annular portion 4b downward in the vertical direction of the furnace body.
The range of 10 mm or more and 60 mm or less, that is, the value of the dimension L "vertical direction downward of the furnace body 10 from the upper end surface of the annular part 21" is, as shown in FIG. The length dimension is from the area (location) Y where the contact area (location) is to the area (location) X where the annular portion 4b and the base portion 4a contact each other. Specifically, the value of the dimension L "from the upper end surface of the annular portion 21 to the vertical direction downward of the furnace body 10" is the thickness dimension of the annular portion 4b. It can be expressed as an average value measured at four selected locations.

ここで、寸法Lが10mmより小さいと、境界Xがコーナー部(境界Y)に接近しすぎるので、コーナー部に発生する乱流の影響が境界Xにも及び、本発明の効果が十分発揮されない。
また寸法Lが60mmより大きいと、天板3より下方の炉体の高温領域にシリカガラスからなる環状部4bが晒されることになる。そのため、環状部4bが高熱で軟化して、天板3がぐらつき、バーナ2からの火炎流が乱れる、あるいは、天板3またはその周辺のマッフル4が損傷する、等の不具合が懸念される。
Here, if the dimension L is smaller than 10 mm, the boundary X is too close to the corner (boundary Y), so that the boundary X is also affected by the turbulent flow generated at the corner, and the effect of the present invention is not sufficiently exhibited. .
If the dimension L is larger than 60 mm, the annular portion 4b made of silica glass is exposed to the high-temperature region of the furnace body below the top plate 3. As shown in FIG. Therefore, there is concern that the annular portion 4b will be softened by high heat, causing the top plate 3 to wobble, disturbing the flame flow from the burner 2, or damaging the top plate 3 or the muffle 4 around it.

なお、寸法Lは、炉体10内部に露出した面が上記した厚さを有していればよい。従って、図2に示すように、マッフル4の外側(外周部)まで完全に環状部4bで形成する必要はない。 Note that the dimension L may be such that the surface exposed to the inside of the furnace body 10 has the thickness described above. Therefore, as shown in FIG. 2, it is not necessary to completely form the annular portion 4b up to the outside (peripheral portion) of the muffle 4. FIG.

また、境界Xについては、環状部4bとマッフル4との間(環状部4bの内周面とマッフル4の内周面との間)に、径方向に1~2mm程度の段差が生じていても、本発明の効果が得られる。
しかしながら、この段差があまりに大きいと、その近傍で乱流を発生させるので、あまり好ましいものとは言えない。
As for the boundary X, there is a step of about 1 to 2 mm in the radial direction between the annular portion 4b and the muffle 4 (between the inner peripheral surface of the annular portion 4b and the inner peripheral surface of the muffle 4). Also, the effects of the present invention can be obtained.
However, if the step is too large, turbulence will be generated in the vicinity of the step, which is not very desirable.

また、天板3は、図1では天板3は平面で示したが、必ずしも平面であることを要せず、図3に示すように、湾曲形状でもよい。また、天板3の一部にシリカガラス同士の継ぎ目が存在していても、本発明においては特に問題ない。 Although the top plate 3 is shown as a plane in FIG. 1, the top plate 3 does not necessarily have to be a plane, and may have a curved shape as shown in FIG. Further, even if the top plate 3 has joints between silica glass sheets, there is no particular problem in the present invention.

次に、好ましくない例として、天板3とマッフル4との接触部(境界X)が、天板3の水平面に露出している場合を図4に示す。
合成シリカガラス製造装置1内では、炉体の内部で発生したシリカガラス粒子が、バーナ2からの火炎流等で巻き上げられ、炉体の内表面全体に付着する。また、マッフル4は熱衝撃や劣化によって亀裂や欠けが発生する頻度が高く、これにより、天板3を保持する近辺に隙間ができ、そこから外気が流入して炉体内の気流が乱れ、付着したシリカガラスが剥離しやすくなる。
Next, as an unfavorable example, FIG. 4 shows a case where the contact portion (boundary X) between the top plate 3 and the muffle 4 is exposed on the horizontal surface of the top plate 3 .
In the synthetic silica glass manufacturing apparatus 1, silica glass particles generated inside the furnace body are swirled up by the flame flow or the like from the burner 2 and adhere to the entire inner surface of the furnace body. In addition, the muffle 4 has a high frequency of cracking and chipping due to thermal shock and deterioration. The silica glass that has been coated becomes easy to peel off.

特に、図4に示すように、境界Xが、天板部の水平面に位置していると、炉体内で発生した上昇気流は、天板3に対してほぼ垂直に当たる。従って、シリカガラス粒子の付着量及び剥離量が、面に対して水平に気流が接触する場合に比べて、相対的に大きい。
しかも、熱膨張係数が異なる耐火物とシリカガラスが接して形成されている境界Xにおいて、脆い耐火物は、比較的大きな塊の状態で剥離するシリカガラス粒子に付随して落下する。これがインゴット2に混入し、その品質を著しく損なう。
In particular, as shown in FIG. 4, if the boundary X is positioned on the horizontal plane of the top plate portion, the rising air current generated in the furnace body hits the top plate 3 substantially perpendicularly. Therefore, the amount of adhered silica glass particles and the amount of peeled off silica glass particles are relatively large compared to the case where the airflow contacts the surface horizontally.
Moreover, at the boundary X where the refractory and silica glass having different coefficients of thermal expansion are in contact with each other, the brittle refractory falls in the form of a relatively large lump accompanying the peeled silica glass particles. This mixes into the ingot 2 and significantly impairs its quality.

このように、前記境界Xが炉体10内の上部に位置する水平面内に存在すると、付着したシリカガラス粒子とマッフル4(耐火物)が一体となり、落下することがある。
この落下物は、シリカガラス粒子のみからなる集合体よりも大きく、インゴット2に混入した場合には、その品質を著しく損なう。
Thus, if the boundary X exists in the upper horizontal plane within the furnace body 10, the adhering silica glass particles and the muffle 4 (refractory material) may come together and fall.
These falling objects are larger than aggregates consisting of only silica glass particles, and when mixed with the ingot 2, the quality thereof is significantly impaired.

上記した現象は、図5、図6に示すような、天板3とマッフル4が垂直、あるいはこれに近い角度で交差するコーナー部に境界Xが位置する場合も、同様である。
特に、コーナー部では、気流が大きく乱れた状態になり、シリカガラス粉の付着が顕著になることが懸念されるため、好ましくない。
The phenomenon described above is the same when the boundary X is located at the corner where the top plate 3 and the muffle 4 intersect perpendicularly or at an angle close to it, as shown in FIGS.
In particular, the corners are not preferable because the airflow is greatly disturbed and there is concern that the silica glass powder will adhere to the corners.

また、本発明の合成シリカガラス製造装置1を用いた、合成シリカガラスの製造方法により、従来よりも異物の少ないインゴットが得られ、さらに、これから製造された、異物の混入が少ない高品質の合成シリカガラス基板を得ることができる。 In addition, by the synthetic silica glass manufacturing method using the synthetic silica glass manufacturing apparatus 1 of the present invention, an ingot with less foreign matter than conventional ingots can be obtained, and furthermore, high-quality synthesis with less foreign matter mixed in can be obtained. A silica glass substrate can be obtained.

以下、本発明を実施例に基づき説明するが、本発明は下記実施例で制限されない。
(実施例1)
図1に示す合成シリカガラス製造装置を用いた。マッフル4の基体部4aの上端部の開口部に沿って、幅50mm、深さ30mmの座繰りを形成し、その座繰り部分に外径270mm×内径170mm×厚さ30mmのシリカガラス製のリング(環状部4b)をはめ込んだ。
そして、天板3の中央に貫通孔を設けてバーナ2を取り付けた。このようにした天板3を、マッフル4の環状部4bに載せて炉体を形成し、インゴットIを製造した。
バーナは一般的なシリカガラス製の多重管構造、マッフルは高さ800mm、直胴部700mmのアルミナ製とした。
EXAMPLES The present invention will be described below based on examples, but the present invention is not limited to the following examples.
(Example 1)
A synthetic silica glass manufacturing apparatus shown in FIG. 1 was used. A counterbore having a width of 50 mm and a depth of 30 mm is formed along the opening of the upper end of the base portion 4a of the muffle 4, and a ring made of silica glass having an outer diameter of 270 mm, an inner diameter of 170 mm, and a thickness of 30 mm is formed in the counterbore. (annular portion 4b) was fitted.
A through hole was provided in the center of the top plate 3 and the burner 2 was attached. The top plate 3 thus formed was placed on the annular portion 4b of the muffle 4 to form a furnace body, and an ingot I was manufactured.
The burner had a general multi-tube structure made of silica glass, and the muffle was made of alumina with a height of 800 mm and a straight body of 700 mm.

また、インゴットの製造条件として、インゴット形成時の温度は、1400℃前後となるように調整した。ガス条件はSiCl4を50g/min+O2ガスを10リットル/minを、O2ガスを150リットル/minを、H2ガスを300リットル/minを、それぞれ炉内に導入した。O2ガス/H2ガス比は0.5とした。そして、外径φ500mm、重量1000kgのインゴットを製造した。 In addition, as ingot manufacturing conditions, the temperature during ingot formation was adjusted to be around 1400°C. As for the gas conditions, 50 g/min of SiCl 4 +10 liter/min of O 2 gas, 150 liter/min of O 2 gas, and 300 liter/min of H 2 gas were introduced into the furnace. The O 2 gas/H 2 gas ratio was set to 0.5. Then, an ingot having an outer diameter of φ500 mm and a weight of 1000 kg was manufactured.

(実施例2)
座繰りの深さとリングの厚さ(環状部3の厚さ寸法L)を10mmとした以外は、実施例1と同様にした。
(Example 2)
The same procedure as in Example 1 was performed except that the depth of the counterbore and the thickness of the ring (thickness dimension L of the annular portion 3) were set to 10 mm.

(実施例3)
座繰りの深さとリングの厚さ(環状部3の厚さ寸法L)を60mmとした以外は、実施例1と同様にした。
(Example 3)
The same procedure as in Example 1 was carried out except that the depth of the counterbore and the thickness of the ring (thickness dimension L of the annular portion 3) were set to 60 mm.

(比較例1)
図4に示す合成シリカガラス製造装置を用いた。マッフル4の上端部の開口部を直径170mmとし、厚さ5mmの耐火物で開口部中心方向に5mmのつばを設け、開口部を160mmとした。
そして、径170mmのシリカガラスからなる天板の片面に5mmの座繰りを設け、つばの部分と咬み合わせた。天板3の中央には、貫通孔を設けてバーナ2を取り付けた。このようにした天板3を、マッフル4の上端面部の開口部に載せて、インゴット2を製造した。その他の条件は、実施例1と同様にした。
(Comparative example 1)
A synthetic silica glass manufacturing apparatus shown in FIG. 4 was used. The opening at the upper end of the muffle 4 had a diameter of 170 mm, and a refractory material having a thickness of 5 mm was provided with a flange of 5 mm in the center direction of the opening so that the opening had a diameter of 160 mm.
Then, a counterbore of 5 mm was provided on one side of a top plate made of silica glass with a diameter of 170 mm, and was engaged with the brim portion. A burner 2 was attached to the center of the top plate 3 by providing a through hole. The top plate 3 made in this way was placed on the opening of the upper end face of the muffle 4 to manufacture the ingot 2 . Other conditions were the same as in Example 1.

(比較例2)
図6に示す合成シリカガラス製造装置を用いた。直径200mmのシリカガラスからなる天板の中央を貫通してバーナを取り付けたものを、マッフルの上端面部の開口部に載せて、インゴットを製造した。その他の条件は、実施例1と同様にした。
(Comparative example 2)
A synthetic silica glass manufacturing apparatus shown in FIG. 6 was used. A top plate made of silica glass with a diameter of 200 mm and having a burner installed through the center thereof was placed on the opening of the upper end face of the muffle to produce an ingot. Other conditions were the same as in Example 1.

(比較例3)
座繰りの深さとリングの厚さ(環状部3の厚さ寸法L)を5mmとした以外は、実施例1と同様にした。
(Comparative Example 3)
The same procedure as in Example 1 was performed except that the depth of the counterbore and the thickness of the ring (thickness dimension L of the annular portion 3) were set to 5 mm.

(比較例4)
座繰りの深さとリングの厚さ(環状部3の厚さ寸法L)を70mmとした以外は、実施例1と同様にした。
(Comparative Example 4)
The same procedure as in Example 1 was performed except that the depth of the counterbore and the thickness of the ring (thickness dimension L of the annular portion 3) were set to 70 mm.

(評価~混入した異物の確認)
得られたインゴットをスライスし、その後表面研削して、1本のインゴット当たり100枚の基板を得た。そして、これらの基板に対して、自然光による目視検査及びレーザー光によるカメラ観測で異物を観察した。
そして、サイズ30μm以上の異物が観察されたらを不良として、検査枚数当たりの不良枚数で不良率を表し、5%以上を不合格とした。以上の結果を表1に示す。
(Evaluation - Confirmation of mixed foreign matter)
The obtained ingot was sliced and then surface ground to obtain 100 substrates per ingot. Foreign matter was observed on these substrates by visual inspection using natural light and camera observation using laser light.
When a foreign substance having a size of 30 μm or more was observed, it was regarded as defective. Table 1 shows the above results.

Figure 0007128156000001
Figure 0007128156000001

表1の結果から明らかなように、本発明を適用したものは、そうでないものと比べて、明らかに異物が少ない。
このことから、本発明により、天板とマッフルとの境界Xから発生する剥離物に起因する、インゴットへの異物混入を大幅に低減することが可能であることが分かった。
As is clear from the results in Table 1, the samples to which the present invention was applied clearly contained less foreign matter than the samples to which the present invention was not applied.
From this, it was found that according to the present invention, it is possible to greatly reduce the contamination of the ingot with foreign matter caused by the exfoliated material generated from the boundary X between the top plate and the muffle.

参考まで、各実施例、および、各比較例の基板の合格品は、例えば、所定の波長光の透過率、各種金属元素濃度、UV蛍光発生の有無、OH濃度、水素濃度、等の、フォトマスク用基板に要求される各特性については、いずれも有意差の無い良好なものであった。 For reference, the acceptable products of the substrates of each example and each comparative example are, for example, the transmittance of light of a predetermined wavelength, the concentration of various metal elements, the presence or absence of UV fluorescence generation, the OH concentration, the hydrogen concentration, etc. Each characteristic required for the mask substrate was good with no significant difference.

また、インゴット合成終了後、炉体を開放して下方から覗いて観察したところ、環状部4bとマッフル4の基体部4bとの境界Xには、実施例1~3では、欠け、剥がれ等は見られなかった。一方、比較例1~4では、マッフルを構成する耐火物の一部が、数か所で欠けていた。 Further, after the ingot synthesis was completed, the furnace body was opened and observed from below. was not seen. On the other hand, in Comparative Examples 1 to 4, a part of the refractory constituting the muffle was chipped in several places.

1 合成シリカガラス製造装置
2 シリカガラス合成用のバーナ
3 天板
4 マッフル
4a 基体部
4b 環状部
5 ターゲット
I インゴット
X 境界
REFERENCE SIGNS LIST 1 synthetic silica glass manufacturing apparatus 2 burner for silica glass synthesis 3 top plate 4 muffle 4a base portion 4b annular portion 5 target I ingot X boundary

Claims (2)

炉体と、前記炉体の上部に設置されたシリカガラス合成用のバーナと、前記炉体内に設置されたインゴット形成用のターゲットと、
を備え、
前記炉体は、筒状のマッフルと、前記マッフルの上端面に載置され前記バーナが挿入される貫通孔が設けられたシリカガラス製の天板と、
を有し、
前記マッフルは、前記天板と接触するシリカガラスからなる環状部と、前記環状部が上端部に設けられる、耐火物からなる基体部とを備え、
前記炉体内における前記環状部と前記基体部との境界が、前記天板と接触しない前記マッフルの側壁にあり、
かつ、前記境界は、前記環状部の上端面から前記炉体の鉛直方向下方に向って10mm以上60mm以下の範囲にあることを特徴とする合成シリカガラス製造装置。
A furnace body, a silica glass synthesis burner installed in the upper part of the furnace body, an ingot forming target installed in the furnace body,
with
The furnace body includes a cylindrical muffle, a silica glass top plate placed on the upper end surface of the muffle and provided with a through hole into which the burner is inserted,
has
The muffle includes an annular portion made of silica glass in contact with the top plate, and a base portion made of a refractory material, the annular portion being provided at the upper end,
a boundary between the annular portion and the base portion in the furnace body is on a side wall of the muffle that does not contact the top plate;
Further, the synthetic silica glass manufacturing apparatus is characterized in that the boundary is in the range of 10 mm or more and 60 mm or less from the upper end surface of the annular portion downward in the vertical direction of the furnace body .
請求項1記載の合成シリカガラス製造装置を用いた、合成シリカガラスの製造方法。 A method for producing synthetic silica glass using the apparatus for producing synthetic silica glass according to claim 1 .
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002201031A (en) 2000-12-27 2002-07-16 Tokuyama Toshiba Ceramics Co Ltd Apparatus for manufacturing quartz glass
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10167735A (en) * 1996-12-09 1998-06-23 Nikon Corp Synthetic quartz glass manufacturing equipment
JPH10194765A (en) * 1996-12-27 1998-07-28 Nikon Corp Synthetic quartz glass manufacturing equipment

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002201031A (en) 2000-12-27 2002-07-16 Tokuyama Toshiba Ceramics Co Ltd Apparatus for manufacturing quartz glass
JP2009067660A (en) 2007-09-18 2009-04-02 Covalent Materials Tokuyama Corp Synthetic silica glass production apparatus and synthetic silica glass production method using the same
JP2009132551A (en) 2007-11-29 2009-06-18 Covalent Materials Corp Synthetic silica glass production equipment
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