(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）６０重量％より多いポリアルキルシロキサンＤ４を含む液体ＳｉＯ２フィードストック材（１０５）を供給する工程、
（Ｂ）気体ＳｉＯ２フィードストック蒸気（１０７）を生成するために、前記液体ＳｉＯ２フィードストック材（１０５）を蒸発させる工程、
（Ｃ）気体ＴｉＯ２フィードストック蒸気（２０７）を生成するために、液体ＴｉＯ２フィードストック材（２０５）を蒸発させる工程、
（Ｄ）前記ＳｉＯ２フィードストック蒸気（１０７）及び前記ＴｉＯ２フィードストック蒸気を、それぞれＳｉＯ２粒子及びＴｉＯ２粒子に変える工程；
（Ｅ）堆積面（１６０）上に前記ＳｉＯ２粒子及び前記ＴｉＯ２粒子を堆積して、チタンドープＳｉＯ２スート体（２００）を形成する工程、
（Ｆ）前記チタンドープＳｉＯ２スート体をガラス化して、ＴｉＯ２濃度が５重量％〜１１重量％である合成石英ガラスを形成する工程、
を含むチタンドープ合成石英ガラスの製造方法であって、
前記液体ＳｉＯ２フィードストック材（１０５）が、重量分率ｍＤ３を有するポリアルキルシロキサンＤ３から構成される少なくとも１つの追加成分と、重量分率ｍＤ５を有するポリアルキルシロキサンＤ５から構成される少なくとも１つの追加成分とを、重量比ｍＤ３／ｍＤ５が０．０１〜１となる範囲で含み、
前記供給される液体ＳｉＯ２フィードストック材（１０５）が、前記重量比ｍＤ３／ｍＤ５を維持して蒸発し、少なくともその９９重量％が蒸発して前記気体ＳｉＯ２フィードストック蒸気（１０７）を形成することを特徴とする、チタンドープ合成石英ガラスの製造方法。
【請求項２】
少なくとも９９．９５重量％の前記ＴｉＯ２フィードストック材（２０５）が、減圧及び／又は分圧の低下により前記ＴｉＯ２フィードストック蒸気（２０７）に転移することを特徴とする、請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記合成石英ガラスのＴｉＯ２濃度が７重量％〜１０重量％であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記合成石英ガラスのＴｉ３＋濃度が１ｐｐｍ〜２００ｐｐｍであることを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載の製造方法。
【請求項５】
光学用途の表面での前記合成石英ガラスのＴｉ３＋濃度の偏差ΔＴｉ３＋／Ｔｉ３＋が０．８以下であることを特徴とする、請求項１〜４の何れか１項に記載の製造方法。
【請求項６】
４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長域における経路長１ｍｍでの内部伝送が少なくとも８０％であることを特徴とする、請求項１〜５の何れか１項に記載の製造方法。
【請求項７】
前記合成石英ガラスの仮想温度が最大１，０５０℃であることを特徴とする、請求項１〜６の何れか１項に記載の製造方法。
【請求項８】
前記合成石英ガラスの０℃〜１００℃の温度ウィンドウにおける熱膨張係数が最大０±１５０ｐｐｂ／℃であることを特徴とする、請求項１〜７の何れか１項に記載の製造方法。
【請求項９】
前記チタンドープＳｉＯ２スート体がフッ素ドープされていることを特徴とする、請求項１〜８の何れか１項に記載の製造方法。
【請求項１０】
前記合成石英ガラスのフッ素濃度が少なくとも１００重量ｐｐｍであることを特徴とする、請求項９に記載の製造方法。
【請求項１１】
重量分率ｍＤ３を有する前記ポリアルキルシロキサンＤ３及び重量分率ｍＴｉＯ２を有する前記液体ＴｉＯ２フィードストック材（２０５）が、重量比ｍＴｉＯ２／ｍＤ３が０．１〜１０となる範囲で蒸発されることを特徴とする、請求項１〜１０の何れか１項に記載の製造方法。
【請求項１２】
前記液体ＴｉＯ２フィードストック材（２０５）が、少なくとも８０重量％のチタンイソプロポキシド（Ｔｉ｛ＯＣＨ（ＣＨ３）２｝４）を含むことを特徴とする、請求項１〜１１の何れか１項に記載の製造方法。
【請求項１３】
ＥＵＶミラー基板を製造するための、請求項１〜１２の何れか１項に記載の製造方法に従って製造される合成石英ガラスの使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チタンドープ合成石英ガラスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
商業用の合成石英ガラスの製造では、加水分解及び／又は酸化の後、支持体上へのこれらの析出によるＣＶＤ（化学気相堆積）手順において、ケイ素含有出発物質からＳｉＯ２粒子を生成するのが慣用的である。その方法は、内付堆積法と、外付堆積法と（ｅｘｔｅｒｎａｌ  ａｎｄ  ｉｎｔｅｒｎａｌ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｍｅｔｈｏｄｓ）に分けることができる。外付堆積の方法において、ＳｉＯ２粒子は回転支持体の外側において適用される。挙げられる例には、ＯＶＤ法（外側気相堆積）、ＶＡＤ法（気相軸堆積）、又はＰＥＣＶＤ法（プラズマ強化化学気相堆積）を含む。内付堆積法の最も代表的な例は、ＳｉＯ２粒子が外側から加熱された管の内壁に堆積する、ＭＣＶＤ法（変形化学気相堆積）である。本願明細書においては、化合物（例えば「ＳｉＯ２」）及び分子式（例えば「ＳｉＯ２」）の簡略化した化学表記法が同一であり、ほとんど同義で使用されることに留意されたい。
【０００３】
反射光学系及びＥＵＶリソグラフィ（超紫外線）に使用されるマスクには、２０℃〜５０℃の温度範囲において、顕著な熱膨張がないか、極僅かに熱膨張を示す基板材料が必要である。この要件は、チタンドープ石英ガラスで満たされる。そのようなチタンドープ合成石英ガラス（ＵＬＥガラスとも呼ばれる）の製造方法は、米国特許公報第５  ９７０  ７５１（Ａ）号に記載されている。
【０００４】
米国特許公報第５  ９７０  ７５１（Ａ）号では、二酸化チタンドープ石英ガラスを製造するための、ポリアルキルシロキサン（略して「シロキサン」とも呼ばれる）の使用が記載されている。以下、本願明細書の発明の詳細な説明において、二酸化チタンドープ石英ガラスは、チタンドープ石英ガラスとも呼ばれる。
【０００５】
ポリアルキルシロキサンは、合成石英ガラスの製造におけるその使用の経済性に寄与する、重量分率に対する特に高いケイ素分率を有することで特徴づけられる。シロキサンの物質群は、開鎖及び閉鎖ポリアルキルシロキサンに細分することができる。ポリアルキルシロキサンの一般的な分子式は、ＳｉｐＯｐ（Ｒ）２Ｐであり、Ｐは２以上の整数である。残基「Ｒ」は、アルキル基であり、すなわち、最も単純な場合はメチル基である。高純度で商業的な量の利用ができるため、オクタメチルシクロテトラシロキサン（ＯＭＣＴＳ）が現在好適に使用されている。Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｉｎｃ．により導入された表記法によれば、その物質は、「Ｄ４」とも呼ばれ、「Ｄ」は、［（ＣＨ３）２Ｓｉ］−Ｏ−基を表している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、相対的に高い沸点、及びヘキサメチルシクロトリシロキサン（Ｄ３）、デカメチルシクロペンタシロキサン（Ｄ５）、ドデカメチルシクロヘキサシロキサン（Ｄ６）、及びテトラデカメチルシクロヘプタシロキサン（Ｄ７）のような他のポリアルキルシクロシロキサンとの化学的類似性のため、Ｄ４の精製は、時間及びコストのかかる蒸留手順を必要とする。これに関しては、米国特許公報第５，８７９，６４９（Ａ）号を参照されたい。
【０００７】
先行技術に記載の製造方法では、３００ｍｍより大きい外径を有する大容積の筒型スート体において、例えば、ヒドロキシ基の軸方向、径方向、又は方位角による変動、又はチタン濃度若しくは粘度値の点で、不均質性をもたらす。
【０００８】
前述の不利益が回避される、材料の高い均質性により特徴付けられるチタンドープ合成石英ガラスのための、ＳｉＯ２スート体の製造方法を提供すること、特に、材料の高い均質性により特徴付けられる、ＳｉＯ２−ＴｉＯ２スート体、特に、チタンドープ合成石英ガラスのための、３００ｍｍより大きい外径を有する大容積の筒型スート体の製造を可能にする方法を提供することが、本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
特許請求の範囲に記載の請求項１の特徴を有する製造方法は、前述の目的を満たすために提案される。従属項は、それぞれ好ましい構成を特定する。
【００１０】
本発明は：
（Ａ）６０重量％より多いポリアルキルシロキサンＤ４を含む液体ＳｉＯ２フィードストック材を供給する工程；
（Ｂ）気体ＳｉＯ２フィードストック蒸気を生成するために、液体ＳｉＯ２フィードストック材を蒸発させる工程；
（Ｃ）気体ＴｉＯ２フィードストック蒸気を生成するために、液体ＴｉＯ２フィードストック材を蒸発させる工程；
（Ｄ）ＳｉＯ２フィードストック蒸気及びＴｉＯ２フィードストック蒸気を、それぞれＳｉＯ２粒子及びＴｉＯ２粒子に変える工程；
（Ｅ）堆積面上にＳｉＯ２粒子及びＴｉＯ２粒子を堆積して、チタンドープＳｉＯ２スート体を形成する工程；
（Ｆ）チタンドープＳｉＯ２スート体をガラス化して、ＴｉＯ２濃度が５重量％〜１１重量％である合成石英ガラスを形成する工程
を含むチタンドープ合成石英ガラスの製造方法に関する。
【００１１】
本発明の範囲によれば、液体ＳｉＯ２フィードストック材は、重量分率ｍＤ３を有するポリアルキルシロキサンＤ３から構成される少なくとも１つの追加成分（ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）と、重量分率ｍＤ５を有するポリアルキルシロキサンＤ５から構成される少なくとも１つの追加成分とを、重量比ｍＤ３／ｍＤ５が０．０１〜１となる範囲で含み、提供される液体ＳｉＯ２フィードストック材は、重量比ｍＤ３／ｍＤ５を維持して蒸発し、少なくともその９９重量％が蒸発して、気体ＳｉＯ２フィードストック蒸気を形成する。
【００１２】
可能な限り高純度である、単一の決められたケイ素化合物からなるフィードストック材を用いる公知の方法と対照的に、本発明は、異なるポリアルキルシロキサンの混合物として存在するＳｉＯ２フィードストック材を提案する。オクタメチルシクロテトラシロキサン（本願明細書において、Ｄ４とも呼ばれる）がその混合物の主成分である。Ｄ４に加えて、その混合物は、化学的に類似するポリアルキルシロキサン、すなわち、Ｄ４（Ｄ３を包含している）より分子量が小さいもの、及びＤ４（Ｄ５を包含している）より分子量が大きいものを含む。従って、用語「追加成分」により要約されるフィードストック材の追加の構成要素（ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ  ｉｎｇｒｅｄｉｅｎｔｓ）は、Ｄ４の相対分子量（約２９７ｇ／ｍｏｌ）及びＤ４の沸点（約１７５℃）に対して、高い値又は低い値の何れかで差がある分子量及び沸点を有する。
【００１３】
基本的に、本発明に係る製造方法は、同時に作用する３つの特徴に特徴付けられる。第１の特徴は、液体ＳｉＯ２フィードストック材（以下でフィードストック材とも呼ばれる）が主成分Ｄ４だけでなく、２種のさらなるポリアルキルシロキサンも含有することを含む。これらは、追加成分Ｄ３及びＤ５である。液体ＳｉＯ２フィードストック材におけるＤ３及びＤ５の重量比は、任意ではなく、むしろ予め定義された範囲内で選択される。本発明に係る製造方法の第２の本質的な特徴では、液体ＳｉＯ２フィードストック材（従って、重量分率ｍＤ３及びｍＤ５も同様に）完全に、気相への転移を必要とする。従って、その液体は、Ｄ５に対するＤ３の予め定められた、狭く限定された比を含むだけではなく、同じことが気体ＳｉＯ２フィードストック蒸気（以下でフィードストック蒸気とも呼ばれる）にも当てはまる。
【００１４】
第３の特徴は、ＴｉＯ２フィードストック材（以下でドーピング材とも呼ばれる）の使用を含む。本発明に係る製造方法は、材料の特に高い同質性及び現在の一般的な基準を超えるＴｉＯ２同質性を備える、ＳｉＯ２スート体及びＥＵＶ石英ガラス体を製造するために使用することができる。
【００１５】
本発明の範囲において、用語「重量分率」は、対応する追加成分の重量を、液体ＳｉＯ２フィードストック材の総重量で除算して得られた相対的なパラメータに関する。それゆえ、追加成分の２つの重量分率の重量比ｍＤ３／ｍＤ５は、２つの相対的な重量分率を除算することによって決定され得る単位が存在しないパラメータである。
【００１６】
本発明の範囲において、用語「露点」は、液体の凝集と蒸発とが平衡状態にある温度に関する。
【００１７】
本発明の範囲において、「重量比を維持して」蒸発が進行するとは、液体ＳｉＯ２フィードストック材の重量比Ｇ＿ｌｉｑｕｉｄ＝ｍＤ３／ｍＤ５と、気体ＳｉＯ２フィードストック蒸気の重量比Ｇ＿ｖａｐｏｒ＝ｍＤ３／ｍＤ５との比τの値が±５００百万分率以下（以下においてｐｐｍ）、好ましくは±２５０ｐｐｍ以下、特に好ましくは±１００ｐｐｍ以下、特に±５０ｐｐｍ以下であることを意味する。本願明細書において、比τは、以下の通り計算される。
τ＝（Ｇ＿ｌｉｑｕｉｄ−Ｇ＿ｖａｐｏｒ）／Ｇ＿ｌｉｑｕｉｄ
【００１８】
従って、重量比、すなわちＤ５の重量に対するＤ３の重量の比は、蒸発により、±５００ｐｐｍより大きな範囲、好ましくは±２５０ｐｐｍより大きな範囲、特に好ましくは±１００ｐｐｍより大きな範囲で変化すべきではない。
【００１９】
本発明の範囲において、ＳｉＯ２粒子及びＴｉＯ２粒子が堆積されているとは、ＳｉＯ２−ＴｉＯ２粒子、特に、連結した物質としての共堆積（ｊｏｉｎｔ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を意味する。純粋なＳｉＯ２粒子及び純粋なＴｉＯ２粒子が分離して形成され、堆積することが起こりえないというは、当該技術分野の専門家には明らかである。むしろ、炎の中で、ＴｉＯ２ドーピングを含むＳｉＯ２一次粒子が形成される。これらのＳｉＯ２一次粒子は、炎の中で、添加されたＴｉＯ２を含有するＳｉＯ２凝集粒子に変わる。
【００２０】
本発明の範囲において、「少なくとも９９重量％の液体ＳｉＯ２フィードストック材が蒸発して気体ＳｉＯ２フィードストック蒸気を形成する」とは、蒸発プロセスに流入した少なくとも９９重量％の液体ＳｉＯ２フィードストック材が気相に転移することを意味する。本発明に係る製造方法の目的によれば、液体フィードストック材の気相への転移を、それが完全となるように実施する。次いで、このようにして得られた気体ＳｉＯ２フィードストック蒸気は、酸化、及び／又は熱分解、及び／又は加水分解することにより、ＳｉＯ２粒子へと変化する。完全に、すなわち、少なくとも９９重量％（ｗｔ％とも呼ばれる）のフィードストック材がフィードストック蒸気へと転移されることによって、Ｄ５に対するＤ３の重量比もまた、液相から気相に転移する。これによって、ＳｉＯ２フィードストック蒸気がＤ５に対するＤ３の所定の重量比を有することを確実にする。ＳｉＯ２スート体であって、特に高い均質性により特徴付けられる石英ガラスは、重量比ｍＤ３／ｍＤ５が所定の範囲内である場合のみ製造され得る。特許請求の範囲に記載の範囲とは異なるＤ３及びＤ５の重量分率を含むポリアルキルシロキサンの任意に混合された混合物では、同様の特別な同質性を有する石英ガラスを製造することができない。実施形態の特に好ましい変形例は、液体ＳｉＯ２フィードストック材が、２０ｐｐｍ未満、好ましくは１０ｐｐｍ未満、特に好ましくは５ｐｐｍ未満の残部を除いて、ＳｉＯ２フィードストック蒸気に転移することを特徴とする。その実施形態の変形例は、本願明細書に開示される蒸発方法により実施されてもよい。前述の蒸発方法（特に減圧による蒸発と、露点の低下による蒸発との組合せ）は、液体状で蒸発器内に導入されるＳｉＯ２フィードストック材の極僅かな部分（２０ｐｐｍ未満、好ましくは１０ｐｐｍ未満、特に好ましくは５ｐｐｍ未満）のみが蒸発しないようにする。一度の実験においては、ＳｉＯ２フィードストック材の非蒸発部分を２．５ｐｐｍ未満まで減少することができた。
【００２１】
本発明の範囲において、「少なくとも９９重量％の液体ＴｉＯ２フィードストック材が蒸発して気体ＴｉＯ２フィードストック蒸気を形成する」とは、蒸発プロセスに流入した少なくとも９９重量％の液体ＴｉＯ２フィードストック材が気相に転移することを意味する。本発明に係る製造方法の目的によれば、液体ＴｉＯ２フィードストック材の気相への転移を、それが完全となるように実施する。次いで、このようにして得られた気体ＴｉＯ２フィードストック蒸気は、酸化、及び／又は熱分解、及び／又は加水分解することにより、ＴｉＯ２粒子へと変化する。実施形態の特に好ましい変形例は、液体ＴｉＯ２フィードストック材が、２０ｐｐｍ未満、好ましくは１０ｐｐｍ未満、特に好ましくは５ｐｐｍ未満の残部を除いて、ＴｉＯ２フィードストック蒸気に転移することを特徴とする。実施形態のその変形例は、本願明細書に開示される蒸発方法により実施されてもよい。その蒸発方法（特に減圧による蒸発と、露点の低下による蒸発との組合せ）は、液体状で蒸発器内に導入されるＴｉＯ２フィードストック材の極僅かな部分（２０ｐｐｍ未満、好ましくは１０ｐｐｍ未満、特に好ましくは５ｐｐｍ未満）のみが蒸発しないようにする。
【００２２】
本発明の範囲において、用語「ポリアルキルシロキサン」は、直鎖状及び環状の双方の分子構造を含む。しかしながら、ＳｉＯ２フィードストック材のポリアルキルシロキサンは、好ましくは、ヘキサメチルシクロトリシロキサン（Ｄ３）、オクタメチルシクロテトラシロキサン（Ｄ４）、デカメチルシクロペンタシロキサン（Ｄ５）、及びドデカメチルシクロヘキサシロキサン（Ｄ６）の群から選択される、少なくとも３種のポリメチルシクロシロキサンを含む。専門用語Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５は、Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｉｎｃ．により導入された専門用語に由来し、「Ｄ」は、［（ＣＨ３）２Ｓｉ］−Ｏ−基を表す。好ましい変形例において、Ｄ４はポリアルキルシロキサン基体物質の主成分である。従って、ポリアルキルシロキサン基体物質のＤ４部分は、少なくとも７０重量％、特に少なくとも８０重量％、好ましくは少なくとも９０重量％、特に好ましくは少なくとも９４重量％である。
【００２３】
本発明の範囲において、用語「希釈剤」及び「キャリアガス」は、同義的に使用される。
【００２４】
本方法の１つの精製は、ｍＤ３／ｍＤ５比が０．１〜０．５の範囲であることを特徴とする。測定で、驚いたことに、主にＤ４を含有するＳｉＯ２フィードストック材にＤ３及びＤ５を添加することで、Ｄ３及びＤ５の比較的狭い範囲に限り、チタンドープ合成石英ガラスの密度における不均質性が有意に減少したことを確認できた。いくつかの測定では、特に、それから製造された、追加成分のｍＤ５に対する質量比ｍＤ３が０．１〜０．５で、スート体であって、チタンドープ石英ガラスは、特に僅かな不均質性を含んだことを示した。
【００２５】
ＳｉＯ２フィードストック材が、Ｄ４より小さい相対分子量を有する少なくとも１つの追加成分と、より大きい相対分子量を有する少なくとも１つの追加成分とを含有することが、本発明に係る製造方法において必要である。ポリアルキルシロキサンの加水分解又は熱分解の間、酸化攻撃の活性化エネルギー又は開裂に必要な熱エネルギーは、分子量の増加と共に増加することが推定される。追加成分が添加されたＳｉＯ２フィードストック材は、ガスとして反応領域に供給され、酸化、及び／又は加水分解、及び／又は熱分解を通して、このプロセスの過程で分解されて、ＳｉＯ２を形成する。その反応領域は、例えば、トーチ火炎又はプラズマである。その反応領域において、ポリアルキルシロキサン分子は、酸化の手段により徐々に分解されてＳｉＯ２を形成し、それにより、ＳｉＯ２一次粒子は、気相からさらなるＳｉＯ又はＳｉＯ２分子が付着される。その付着のプロセスは、凝集又は集合したＳｉＯ２粒子が、未分解分子がもはや存在しない領域に入ったら直ちに、反応領域を通って堆積面に向かう途中で終了する。
【００２６】
これらの開裂、酸化、及び付着プロセス（以下「粒子形成プロセス」という）は、ポリアルキルシロキサン分子の分子量及び大きさに依存して、異なる反応速度及び異なる温度で進行する。これらのプロセスの結果として、比較的広い粒径分布を有し、様々な大きさの凝集体及び集合体が、反応領域において形成される。本発明に係る製造方法が用いられる際に、粒子形成プロセスは変わる。形成されたＳｉＯ２粒子の粒度分布は広くなり、従って、スート体構造は純粋なＤ４の使用と比べて変わる。この粒径分布の広幅化について考えられる説明は、気相における異なる反応速度により、気相からさらなるＳｉＯ２分子が付着することで、さらなる成長が起こり得るＳｉＯ２一次粒子の形成に関して、異なる反応速度がさらに得られることである。別の考えられる説明は、ポリアルキルシロキサン分子のケイ素原子の数及び配置の関数として、すでに、ＳｉＯ２一次粒子の大きさ、及び一次粒子から形成されたＳｉＯ２粒子の大きさ、並びに反応領域におけるその濃度が、加水分解又は熱分解の間、変化し得ることである。
【００２７】
本発明に係る方法は、２つの主要な要件を含む。１つは、少なくとも９９重量％の供給される液体ＳｉＯ２フィードストック材は、気相に転移されなければならない。他方、その蒸発は、ｍＤ５に対するｍＤ３の重量比を維持してＳｉＯ２フィードストック材が蒸発するように、実行されなければならない。従って、本発明において、液相及び気相における２種の追加成分の質量比は、実質的に同一となる。本願明細書において、液体ＳｉＯ２フィードストック材の重量比Ｇ＿ｌｉｑｕｉｄ＝ｍＤ３／ｍＤ５と、気体ＳｉＯ２フィードストック材の重量比Ｇ＿ｖａｐｏｒ＝ｍＤ３／ｍＤ５との比τの数値が最大±５００ｐｐｍ、好ましくは最大±２５０ｐｐｍ、特に好ましくは最大±１００ｐｐｍであることが有利であると証明され、その比は以下の通り計算される。
τ＝（Ｇ＿ｌｉｑｕｉｄ−Ｇ＿ｖａｐｏｒ）／Ｇ＿ｌｉｑｕｉｄ
【００２８】
ＳｉＯ２フィードストック材の主成分Ｄ４に２種のさらなるポリアルキルシロキサンＤ３及びＤ５を加えることで、粒径分布が広幅化することが明らかとなった。
【００２９】
実施形態の変形例の範囲において、本発明は、完全に気体ＳｉＯ２フィードストック蒸気に転移する液体ＳｉＯ２フィードストック材を供給する。その公知の蒸発システムにおいて、蒸発させられる液体は高温面に接触させられる。蒸発器の高温面は、ＳｉＯ２フィードストック材の安定性において影響を及ぼし得る。その不利益を克服するために、本発明に係る蒸発工程のさらに有利な変形例は、蒸発が以下の工程を含むことで達成される：
ＳｉＯ２フィードストック材を加熱する工程、及び
減圧により、ＳｉＯ２フィードストック材の少なくとも第一の部分が蒸発するように、膨張室に加熱したＳｉＯ２フィードストック材を導入する工程。
【００３０】
上記変形例の範囲には、ＳｉＯ２フィードストック材を加熱する工程が含まれる。ＳｉＯ２フィードストック材の温度は、本願明細書において、１５０〜２３０℃であることが求められる。減圧により前述の蒸発が実施されるのが、ＳｉＯ２フィードストック材において、特に容易（ｇｅｎｔｌｅ）であることが分かっている。この目的のために、ＳｉＯ２フィードストック材は、例えば、超臨界状態の液体として加熱されてもよい。要求圧力のみの加熱設備への導入で、ＳｉＯ２フィードストック材の沸騰を避ける。膨張室の内部で膨張する際、ＳｉＯ２フィードストック材は気相に転移するように緩和する。１．８〜５ｂａｒの減圧は有利であることが分かった。
【００３１】
別の有利な本発明に係る蒸発方法の変形例は、以下の工程：
ＳｉＯ２フィードストック材を加熱する工程；
膨張室に、加熱したＳｉＯ２フィードストック材を導入する工程；
露点の低下により、ＳｉＯ２フィードストック材の少なくとも第二の部分が蒸発するように、加熱した希釈剤とＳｉＯ２フィードストック材を混合する工程
を含む蒸発させる工程によるものである。
【００３２】
前述した実施形態の変形例の範囲において、希釈剤は、フィードストック材の蒸発に利用される。希釈剤は、有利には、膨張室を通過するキャリアガスである。このため、用語「希釈剤」及び「キャリアガス」は、以下において同義であると見なす。
【００３３】
ＳｉＯ２フィードストック材は、対応するパイプラインを通って膨張室内へ導入され、噴霧器ノズルにより、その中に噴霧及び／又はスプレーされる。ＳｉＯ２フィードストック材のＳｉＯ２フィードストック蒸気への転移を可能な限り均質に実施するために、窒素のような希釈剤が膨張室内に導入されるべきである。液体ＳｉＯ２フィードストック材の第二の部分は、液体ＳｉＯ２フィードストック材の分圧がその膨張室内において低下するため、膨張室に入る際に蒸発し、それゆえ、その露点も同様に低下する。その方法の特別な特徴は、その分圧の低下が、液体ＳｉＯ２フィードストック材が気相へと転移する温度も低下させることである。窒素とは別に、アルゴン又はヘリウムも、キャリアガス及び／又は希釈剤として有用であると証明されている。
【００３４】
本発明に係る製造方法の実施形態の別の変形例は、少なくとも９９重量％、特に９９．９５重量％、特に好ましくは９９．９９９５重量％のＳｉＯ２フィードストック材が、減圧及び／又は分圧の低下によりＳｉＯ２フィードストック蒸気に転移することを特徴とする。完全変換するため、液体ＳｉＯ２フィードストック材は非常に微細な液滴で噴霧されることが有利であると証明されている。本願明細書において、液滴の平均径は、５μｍ未満、好ましくは２μｍ未満、特に好ましくは１μｍ未満とすべきである。液体を小さい液滴に変えるのをサポートするため、超音波の効果によりＳｉＯ２フィードストック材を均一かつ微細に分散させる超音波分散機を使用することが有利であると証明されている。本発明の範囲において、超音波は、人により知覚される範囲を超えた周波数の音を意味する。
【００３５】
本発明に係る製造方法の実施形態の別の変形例は、液体ＴｉＯ２フィードストック材を噴霧器ノズルにおいて、室温かつ所定の圧力（例えば１〜５ｂａｒ）で、ほんの数マイクロメーターサイズの非常に小さい液滴に変えることを特徴とする。キャリアガス（希釈ガス）は、初めに熱交換器により加熱され、主に、蒸発が高温面においてではなく気相において実施されるような適切な方法で、液滴と混合される。この方法は、液体ＴｉＯ２フィードストック材を予熱する必要がないように、適切に計画されてもよい。この変形例において、キャリアガスと液体ＴｉＯ２フィードストック材との混合は、実際に液滴を噴霧するより前に行う。
【００３６】
実施形態の変形例の範囲において、本発明は、完全に、気体ＴｉＯ２フィードストック蒸気に転移される液体ＴｉＯ２フィードストック材を提供する。公知の蒸発システムにおいて、蒸発される液体を、高温面に接触させる。蒸発器におけるその表面は、ＴｉＯ２フィードストック材の安定性に影響を及ぼし得る。その不利益を克服するために、本発明に係る蒸発プロセスの、さらに有利な結果となる変形例は、蒸発される工程が以下の工程：
ＴｉＯ２フィードストック材を加熱する工程、
減圧により、ＴｉＯ２フィードストック材の少なくとも第一の部分が蒸発するように、膨張室に加熱したＴｉＯ２フィードストック材を導入する工程
を含む場合において達成される。
【００３７】
前述の変形例の範囲には、ＴｉＯ２フィードストック材の加熱が含まれる。ＴｉＯ２フィードストック材の温度は、本願明細書において、１５０〜２３０℃が求められる。ＴｉＯ２フィードストック材が、オイルのようなさらなる液体によって加熱される、液体／液体加熱システムを用いることに利点があると証明されている。液体−液体熱交換器は、電熱線（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｈｅａｔｉｎｇ  ｗｉｒｅｓ）を用いる場合のような、特に熱い領域が形成されることのない、ＴｉＯ２フィードストック材の均一な一定の加熱が得られる。減圧により前述の蒸発が実施されるのが、ＴｉＯ２フィードストック材において、特に容易であることが分かっている。この目的のために、ＴｉＯ２フィードストック材は、例えば、超臨界状態の液体として加熱されてもよい。要求圧力のみの加熱設備への導入で、ＴｉＯ２フィードストック材の沸騰を避ける。膨張室の内部で膨張する際、ＴｉＯ２フィードストック材は気相に転移するように緩和する。１．８〜５ｂａｒの減圧は有利であることが分かった。
【００３８】
別の有利な本発明に係る蒸発方法の変形例は、以下の工程：
ＴｉＯ２フィードストック材を加熱する工程；
膨張室に、加熱したＴｉＯ２フィードストック材を導入する工程；
露点の低下により、ＴｉＯ２フィードストック材の少なくとも第二の部分が蒸発するように、加熱した希釈剤とＴｉＯ２フィードストック材を混合する工程
を含む蒸発させる工程によるものである。
【００３９】
前述した実施形態の変形例の範囲において、希釈剤は、フィードストック材の蒸発に利用される。希釈剤は、有利なことに、膨張室を通過するキャリアガスである。このため、用語「希釈剤」及び「キャリアガス」は、以下において同義であると見なす。
【００４０】
実施形態の前述の変形例の範囲には、ＴｉＯ２フィードストック材の加熱も含まれる。先に説明したように、加熱が熱交換器により実施され、１２０〜２３０℃の範囲の温度にＴｉＯ２フィードストック材を加熱することが有利であると証明されている。ＴｉＯ２フィードストック材は、対応するパイプラインを通って膨張室内へ導入され、噴霧器ノズルにより、その中に噴霧及び／又はスプレーされる。ＴｉＯ２フィードストック材のＴｉＯ２フィードストック蒸気への転移を可能な限り均質に実施するために、特に、ＴｉＯ２フィードストック材がスプレーされる方向に対して、窒素のような希釈剤が膨張室内に導入されるべきである。液体ＴｉＯ２フィードストック材の第二の部分は、液体ＴｉＯ２フィードストック材の分圧がその膨張室内において低下するため、膨張室に入る際に蒸発し、それゆえ、その露点も同様に低下する。この方法の特別な特徴は、その分圧の低下が、液体ＴｉＯ２フィードストック材が気相へと転移する温度も低下させることである。ＴｉＯ２フィードストック材の露点は、加熱したキャリアガスの添加量の関数として３０℃まで減少される。従って、その供給において、ＴｉＯ２フィードストック材の強力な加熱は必要ではない。窒素とは別に、アルゴン又はヘリウムも、キャリアガス及び／又は希釈剤として有用であると証明されている。
【００４１】
本発明に係る製造方法の実施形態の別の変形例は、少なくとも９９重量％、特に９９．９５重量％、特に好ましくは９９．９９９５重量％のＴｉＯ２フィードストック材が、減圧及び／又は分圧の低下によりＴｉＯ２フィードストック蒸気に転移することを特徴とする。この実施形態の代替案としては、加熱及び加圧されたＴｉＯ２フィードストック材が膨張室に入る際、気相への液体ＴｉＯ２フィードストック材の転移が、減圧のみにより実施される。本願明細書において、完全変換するため、液体ＴｉＯ２フィードストック材は非常に微細な液滴で噴霧されることが有利であると証明されている。本願明細書において、液滴の平均径は、５μｍ未満、好ましくは２μｍ未満、特に好ましくは１μｍ未満とすべきである。
【００４２】
液体ＴｉＯ２フィードストック材を小さい液滴に変えるのをサポートするため、超音波の効果によりＴｉＯ２フィードストック材を均一かつ微細に噴霧させる超音波噴霧器を使用することが有利であると証明されている。本発明の範囲において、超音波は、人により知覚される範囲を超えた周波数の音を意味する。第二の代替案の範囲において、気相への液体ＴｉＯ２フィードストック材の転移は、分圧の低下により、もっぱらキャリアガスの利用のみで実施される。これに関して、十分な量の希釈剤／キャリアガスは膨張室を通る必要があり、こうして、液体ＴｉＯ２フィードストック材の蒸発をもたらす。本発明に係る製造方法の実施形態の前述の変形例の第三の代替案は、減圧及び分圧の低下の双方の利用により実施する液体フィードストック材の蒸発を提供する。減圧による蒸発と、露点の低下による蒸発との前述の組合せは、液体状で蒸発器内に導入されるＴｉＯ２フィードストック材の極僅かな部分（２０ｐｐｍ未満、好ましくは１０ｐｐｍ未満、特に好ましくは５ｐｐｍ未満）のみが蒸発しないようにする。一度の実験においては、ＴｉＯ２フィードストック材の非蒸発部分を２．５ｐｐｍ未満まで減少することができた。
【００４３】
液体ＴｉＯ２フィードストック材は、何れの場合も、蒸発される個々の量が小さく、大きい表面を有している場合に、より容易かつより均質に気相に転移させることができる。これは、液体ＴｉＯ２フィードストック材が微細な液滴に噴霧されることで、最適に達成させることができる。次いで、噴霧された液滴を、減圧、及び／又は加熱された希釈剤／キャリアガスとの混合により、気相に転移することができる。１５０℃〜２３０℃の範囲の温度で保たれた膨張室において、微細な液滴を熱いキャリアガスに接触させることが有利であると証明されている。１５０℃未満の温度では、液体が、粒子形成プロセスにおける不均質性、及び気泡のようなスート体構造における欠陥を引き起こす反応領域へと運ばれるような、液滴が完全に蒸発しない一定のリスクが存在する。２３０℃より高い温度では、別様でエネルギー的に抑制され、再現性のない望ましくない反応生成物を伴う反応、特に分解及び重合反応が起こりやすくなる。
【００４４】
本発明に係る製造方法の実施形態の別の変形例は、液体ＴｉＯ２フィードストック材を噴霧器ノズルにおいて、室温かつ所定の圧力（例えば１〜５ｂａｒ）で、ほんの数マイクロメーターサイズの非常に小さい液滴に変えることを特徴とする。キャリアガス（希釈ガス）は、初めに熱交換器により加熱され、主に、蒸発が高温面においてではなく気相において実施されるような適切な方法により、液滴と混合される。この方法は、液体ＴｉＯ２フィードストック材を予熱する必要がないように、適切に計画されてもよい。この変形例において、キャリアガスと液体ＴｉＯ２フィードストック材との混合は、実際に液滴を噴霧するより前に行う。
【００４５】
本発明に係る製造方法の実施形態の別の変形例は、少なくとも９９重量％の液体ＴｉＯ２フィードストック材が蒸発されて、気体ＴｉＯ２フィードストック蒸気を形成することを特徴とする。さらに、本発明に係る製造方法の実施形態の変形例は、重量分率ｍＤ３を有するポリアルキルシロキサンＤ３及び重量分率ｍＴｉＯ２を有する液体ＴｉＯ２フィードストック材が、重量比ｍＴｉＯ２／ｍＤ３が０．１〜１０となる範囲で蒸発されることを特徴とする。
【００４６】
本発明に係る製造方法の実施形態の別の変形例は、液体ＴｉＯ２フィードストック材が２重量ｐｐｍ未満の水を含むことを特徴とする。これは、均一な石英ガラス体の形成をサポートする。本発明に係る製造方法の実施形態の別の変形例は、液体ＴｉＯ２フィードストック材が、少なくとも８０重量％のチタンイソプロポキシド（Ｔｉ｛ＯＣＨ（ＣＨ３）２｝４）を含むことを特徴とする。
【００４７】
本発明に係る製造方法の実施形態の別の有利な変形例は、追加成分Ｄ３及び／又は追加成分Ｄ５が、液体ＳｉＯ２フィードストック材の総重量に対して０．５重量％〜３０重量％となること、特に、重量分率ｍＤ３及びｍＤ５の総計が１〜１５重量％、好ましくは１〜３重量％の範囲であることを特徴とする。驚くべきことに、測定結果は、追加成分Ｄ３及びＤ５の量が、ＳｉＯ２フィードストック材において優勢でなくてもよいことを示している。むしろ、混合物の、最大３分の１の総重量であれば、ＳｉＯ２粒子として堆積される際、粒径が広がり、従って、このようにして製造されるスート体の均質性を高める、本発明に係るＳｉＯ２フィードストック材を製造するのに十分である。従って、大多数の測定結果は、驚くべきことに、追加成分Ｄ３及びＤ５の重量分率が１〜３重量％でも十分であることを示している。これらの比較的少量の追加成分Ｄ３及びＤ５でさえも、完全に気相へ転移することにより、スート体に存在する可能性がある密度の変動を、ＳｉＯ２蒸気の異なる粒径により相殺させ、それによって、まとめると、かなりより均質なスート体及び／又は石英ガラス体が生成される。
【００４８】
先行技術に従って製造されるスート体は、石英ガラスの密度に対して、２５〜３２％の密度を有する。本願明細書においては、スート体は３〜４％の密度の相対的な変動を示す。また、前述の密度の変動は、ガラス化の間、石英ガラス体へと変化させる。これは、ヒドロキシル基又は塩素の濃度の径方向、方位角、及び軸方向の変化を生じさせ、筒型石英ガラス、及びそれから製造されるＥＵＶミラー基板に望ましくない特性をもたらし得る。本発明に係る製造方法は、スート体における公知の密度の変動を低下させることを特徴とする。前述の密度の変動の低下が筒型石英ガラスの質に直接的な影響を及ぼすため、その結果より質の高い、より均質な筒型石英ガラス、が製造された。これは、例えば、ＥＵＶミラー基板の製造する場合等の筒型石英ガラスの後の利用が、スクラップ発生の低減に関係している点で有利である。
【００４９】
多くの測定結果は、ポリアルキルシロキサンの分解に必要な活性化エネルギーが、ポリアルキルシロキサンＤ３の場合、Ｄ４と比べて低く、ポリアルキルシロキサンＤ５の場合、Ｄ４と比べて高いということを示している。ポリアルキルシロキサンＤ３の活性化エネルギーは、分子の環張力（ｒｉｎｇ  ｔｅｎｓｉｏｎ）がより高いため、より低くなる。従って、環は、より安定なＤ４の場合により容易に開環され得る。対照的に、分子の熱開裂（ｔｈｅｒｍａｌ  ｃｌｅａｖａｇｅ）を開始するために、ポリアルキルシロキサンＤ５はＤ４より高い活性化エネルギーを必要とすることが明らかとなっている。まとめると、Ｄ４とＤ３との間のエネルギー差がＤ４とＤ５との間のエネルギー差より大きいことが明らかとなっている。このため、そしてＤ３が重合反応を起こす強い傾向を有するため、追加成分Ｄ３の量が追加成分Ｄ５の量より少ないことが有利であると証明されている。従って、本発明に係る製造方法の実施形態の有利な変形例は、追加成分が以下の量のポリアルキルシロキサン及びそれらの線形同族体を含むことを特徴とする。
ヘキサメチルシクロトリシロキサン（Ｄ３）：０．０２重量％〜１重量％の範囲の重量分率ｍＤ３
デカメチルシクロペンタシロキサン（Ｄ５）：０．５重量％〜５重量％の範囲の重量分率ｍＤ５
【００５０】
驚くべきことに、測定結果から、前述した通りの量の追加成分が使用された場合、スート体中での密度の変動が０．４％未満であったことを確認した。追加成分に以下の量のポリアルキルシロキサン及びそれらの線形同族体が含まれた場合、スート体の密度の変動は、さらに改良された。
ヘキサメチルシクロトリシロキサン（Ｄ３）：０．０２重量％〜２重量％の範囲の重量分率ｍＤ３
デカメチルシクロペンタシロキサン（Ｄ５）：０．５重量％〜１０重量％の範囲の重量分率ｍＤ５
【００５１】
測定のいくつかにおいて、Ｄ６もまた、０．０１重量％〜０．７５重量％の範囲の重量分率ｍＤ６で添加された。これは、共通して、対応する量のＤ５を置き換えることにより行った。しかしながら、その大きい分子量に起因して、ドデカメチルシクロペンタシロキサン及びその線形同族体は、Ｄ６の重量分率が好ましくは１００重量ｐｐｍ以下であるような、Ｄ４と比べて低濃度で、反応領域及び粒子形成プロセスの顕著な変化をもたらす。
【００５２】
本発明に係る製造方法の実施形態の別の有利な変形例は、合成石英ガラスのＴｉＯ２濃度が７重量％〜１０重量％、特に７．８重量％〜８．９重量％であることを特徴とする。これはＥＵＶミラーに必要な熱膨張係数のために適切な量である。或いは又はさらに、本発明に係る製造方法の実施形態のさらに有利な変形例は、合成石英ガラスのＴｉ３＋濃度が１ｐｐｍ〜２００ｐｐｍ、特に１ｐｐｍ〜５０ｐｐｍ、特に１ｐｐｍ〜２０ｐｐｍであることを特徴とする。このパラメータもまた、熱膨張係数を調整するために有用である。
【００５３】
本発明に係る製造方法の実施形態のさらに有利な変形例は、光学用に使用される表面での合成石英ガラスのＴｉ３＋濃度の偏差ΔＴｉ３＋／Ｔｉ３＋は、０．８以下、特に０．０００２〜０．５であることを特徴とする。本発明に係る製造方法の実施形態のさらに有利な変形例は、４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長域における経路長１ｍｍでの内部伝送が少なくとも８０％、特に少なくとも９０％であることを特徴とする。本発明に係る製造方法の実施形態のさらに有利な変形例は、合成石英ガラスの仮想温度が最大１，０５０℃、特に最大１，０００℃、特に好ましくは最大９５０℃であることを特徴とする。
【００５４】
本発明に係る製造方法の実施形態のさらに有利な変形例は、０℃〜１００℃の温度ウィンドウにおける熱膨張係数が最大０±１５０ｐｐｂ／℃、特に最大０±１００ｐｐｂ／℃、好ましくは最大０±７５ｐｐｂ／℃であることを特徴とする。
【００５５】
本発明に係る製造方法の実施形態のさらに有利な変形例は、チタンドープＳｉＯ２スート体がフッ素ドープされていることを特徴とする。この目的のために、チタンドープＳｉＯ２スート体は、ドーピング加熱炉（ｄｏｐｉｎｇ  ｆｕｒｎａｃｅ）に置かれ、ドーピング加熱炉においてフッ素含有雰囲気に曝されてもよい。
【００５６】
本発明に係る製造方法の実施形態の別の有利な変形例は、製造方法が以下の工程：
液体フッ素フィードストック材を気体フッ素フィードストック蒸気に転移させる工程；
フッ素フィードストック蒸気をフッ素粒子に変える工程；
堆積面上に、ＳｉＯ２粒子及びＴｉＯ２粒子と共にフッ素粒子を適用し、チタン及びフッ素ドープＳｉＯ２スート体を形成する工程
を含むことを特徴とする。
【００５７】
フッ素はスート体内でのチタンドーピングの同質性に有益な効果を有することが明らかとなっている。このため、本発明に係る製造方法の実施形態のさらに有利な変形例は、合成石英ガラスのフッ素濃度が少なくとも１００重量ｐｐｍであることを特徴とする。
【００５８】
本発明は、本願明細書に開示される製造方法に従って製造された合成石英ガラスの使用も特許請求の範囲であり、それによって、合成石英ガラスがＥＵＶミラー基板を製造するために使用される（本願明細書において、ＥＵＶは「極紫外線」、すなわち１０ｎｍ〜１２１ｎｍのスペクトル域を意味する）。本願明細書に開示される製造方法は、非常に高品質な石英ガラスの製造を可能にする。スート体の密度の変動が小さいため、ＥＵＶミラー基板に好適に使用される高品質な石英ガラスを製造するのに適している。
【００５９】
本発明のさらなる利点、特徴、及び詳細は、従属請求項と、本発明の１つの実施形態が図面を参照して詳細に説明されている、以下の詳細な説明とから明らかである。本願明細書において、特許請求の範囲及び詳細な説明において言及される特徴は、本発明単独又は本発明の任意の組合せに不可欠であり得る。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】ＳｉＯ２スート体を製造するための本発明に係る製造方法を実施するための装置の概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００６１】
先行技術によると、ポリアルキルシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン（Ｄ４）を用いて石英ガラスを製造することが公知である。しかしながら、その公知の製造方法は、特定の層状構造を含む合成石英ガラスを製造するのに使用できるのみである。チタンドープ石英ガラスの製造における不利益（密度及び／又は化学組成の局所領域のばらつき）を克服するのが本発明の目的の１つである。本願明細書において、本発明に係る製造方法は、主成分としてＤ４を含有するＳｉＯ２フィードストック蒸気１０７、及びＴｉＯ２フィードストック蒸気２０７からのガスフローの形成に基づく。ガスフローは、反応領域に供給され、そこでＳｉＯ２フィードストック蒸気及びＴｉＯ２フィードストック蒸気は、熱分解、酸化、又は加水分解されることにより、チタンドープＳｉＯ２１４８に変化され、非晶質のチタンドープＳｉＯ２粒子を形成する。
【００６２】
その後、堆積面１６０上の非晶質のＳｉＯ２粒子を堆積することで、ガラス化によって合成チタンドープ石英ガラスを形成する多孔質のチタンドープＳｉＯ２スート体２００を形成する。本願明細書において、３００ｍｍより大きい外径を有し、材料の均質性が改良された大容量の筒型スート体２００の製造を可能にするために、本発明は、出発物質Ｄ４が２種のさらなるポリアルキルシロキサンの形態で、少なくとも２種の追加成分を含むことを開示する。これらは、任意のポリアルキルシロキサンではなく、Ｄ４の参照分子量（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｍａｓｓ）よりも低い分子量を有するポリアルキルシロキサン、及びＤ４の参照分子量よりも高い分子量を有するポリアルキルシロキサンである。測定結果は、驚くべきことに、より重いポリアルキルシロキサンとより軽いポリアルキルシロキサンとをＤ４基材と組み合わせて用いることでＳｉＯ２一次粒子の粒径分布を広幅化できることを示している。加えて、粒径分布の幅の変量は、比較できる合成石英ガラス、特に、例えば、もっぱらＤ４又はＳｉＣｌ４のみを用いるチタンドープ合成石英ガラスの製造方法よりも少ない。
【００６３】
図１に示す装置は、チタンドープＳｉＯ２スート体２００を製造するのに供される。一列に配置された複数の火炎加水分解トーチ１４０は、酸化アルミニウム製の支管１６０に沿って配列される。より高い生産性を得ることを目指した方法の改良において、単一のトーチ１４０ではなく複数の堆積トーチが使用され、スート堆積のために回転支持体に沿って前後移動される。それによって、各トーチ火炎は、支管１６０の全長の一部をさっと通るに過ぎない。
【００６４】
本発明に係る、追加成分に富んだＳｉＯ２フィードストック材１０５が、反応領域に気体として供給され、酸化、及び／又は加水分解、及び／又は熱分解によるプロセスの間で分解されて、ＳｉＯ２を形成する。その反応領域は、例えば、トーチ火炎又はプラズマである。ＳｉＯ２粒子１４８は、反応領域において生成され、層状に堆積面１６０上に堆積して、ＳｉＯ２スート体を形成する。ＳｉＯ２粒子１４８は、それ自体が、ナノメーター級の粒径であるＳｉＯ２一次粒子の凝集体又は集合体の形態で存在する。
【００６５】
ＴｉＯ２フィードストック材２０５は、反応領域に気体として供給され、酸化、及び／又は加水分解、及び／又は熱分解によるプロセスの間で分解されて、ＴｉＯ２を形成する。その反応領域は、例えば、トーチ火炎又はプラズマである。ＴｉＯ２粒子１４８は、反応領域において生成され、堆積面１６０上に堆積して、チタンドープＳｉＯ２スート体を形成する。
【００６６】
火炎加水分解トーチ１４０は、支管１６０の縦軸１６１と平行して、縦軸１６１に対して固定された２つの折り返し点の間で前後移動する連結トーチブロック１４１上に導入され、このトーチブロックは、方向指示矢印１４２により示されるように、この配列に対して垂直移動できる。トーチ１４０は、石英ガラス製であり、これらの中心間の距離は１０〜１８ｃｍである。
【００６７】
火炎加水分解トーチ１４０は、割り当てられたトーチ火炎１４３をそれぞれに有し、本発明の範囲において、それぞれが反応領域を表す。反応領域において、ＴｉＯ２及び／又はＳｉＯ２粒子は、その縦軸１６１の周りに回転する支管１６０のシリンダジャケット（ｃｙｌｉｎｄｅｒ  ｊａｃｋｅｔ）表面に、外径３５０ｍｍのスート体６が一層ずつ形成されるように、形成及び堆積される。堆積プロセスの間、スート体表面２００は、約１，２００℃の温度となる。
【００６８】
酸素及び水素は、火炎加水分解トーチ１４０のそれぞれに、トーチガス（ｔｏｒｃｈ  ｇａｓｅｓ）として供給され、ＳｉＯ２フィードストック蒸気１０７はＳｉＯ２粒子を形成するためのフィードストック材として供給され、ＴｉＯ２フィードストック蒸気２０７はＴｉＯ２粒子を形成するためのフィードストック材として供給される。
【００６９】
ポリアルキルシロキサンの混合物を用いたＳｉＯ２フィードストック蒸気１０７の製造は、液体混合物用の貯留容器１１０、液体ポンプ１２２、及び液体用の流量計１２３を含む蒸発器システム１２０によって行われる。貯留容器１１０、ポンプ１２２、及び噴霧器１２８は、可撓性の金属線により互いに連結される。貯留容器１１０は、１７０℃の温度に加熱され、加熱された液体がポンプ１２２により蒸発器１２０に供給される。ＴｉＯ２フィードストック蒸気２０７もまた、液体ＴｉＯ２混合物用の貯留容器２１０、液体ポンプ２２２、及び流量計２２３を含む蒸発器システム２２０により製造される。
【００７０】
蒸発器１２０は、液体の微細な液滴が直ちに蒸発されるように１９５℃の内部温度を有し、その蒸気流は、据付の分流器に供給され、断熱性かつ可撓性の媒体供給ラインを経由して個別の堆積トーチ１４０に分割される。
【００７１】
堆積プロセスの終了後、多孔質のチタンドープＳｉＯ２スートから構成される中空の筒体（スートチューブ）が得られ、コンピューター断層撮影検査（ＣＴ検査）にかけられる。スートチューブ２００は、その長さ全体にわたってＸ線で照射される。このようにして得られた画像は、スート筒体２００の軸方向及び径方向における層構造の強度及び均質性に関する量的及び質的な説明を可能にする。
【００７２】
液体フッ素フィードストック材を気体フッ素フィードストック蒸気に転移させる工程、
ＳｉＯ２フィードストック蒸気（１０７）、ＴｉＯ２フィードストック蒸気、及びフッ素フィードストック蒸気を、ＳｉＯ２粒子、ＴｉＯ２粒子、及びフッ素粒子に変える工程、
堆積面上に、ＳｉＯ２粒子、ＴｉＯ２粒子、及びフッ素粒子を堆積して、チタン及びフッ素ドープＳｉＯ２スート体（２００）を形成する工程、及び
チタン及びフッ素ドープＳｉＯ２スート体をガラス化して、合成石英ガラスのフッ素濃度が少なくとも１００重量ｐｐｍである、合成石英ガラスを製造する工程により、
フッ素がチタンドーピングの均質性に有益な効果を有することが明らかとなっている。
【００７３】
先に説明したように、複数種のポリアルキルシロキサンよりなる液体ＳｉＯ２フィードストック材を気相へ完全に転移し、このプロセスの間、追加成分Ｄ３及びＤ５の重量比を維持することが本発明に係る製造方法の目的である。我々の驚くべき洞察によれば、Ｄ４液体は、追加成分Ｄ３及びＤ５の追加により、特に均質なチタンドープＳｉＯ２スート体を形成できるＳｉＯ２フィードストック材となる。有利なことに、本願明細書において、出発物質Ｄ４は、不純物（特に、Ｄ３、Ｄ４、又はＤ５以外の全てのポリアルキルシロキサンが不純物と見なされる）を５００ｐｐｍ未満含む。
【符号の説明】
【００７４】
１００    システム
１０５    ＳｉＯ２フィードストック材
１０７    ＳｉＯ２フィードストック蒸気
１１０    貯留タンク／貯留容器（ＯＭＣＴＳ）
１１５    予熱機構（ＳｉＯ２）
１２０    蒸発器／蒸発器システム（ＳｉＯ２）
１２２    液体ポンプ（ＳｉＯ２）
１２３    流量計（ＳｉＯ２）
１４０    トーチ／火炎加水分解トーチ
１４１    トーチブロック
１４２    １４０の動作
１４３    トーチ火炎
１４５    供給路
１４８    ＳｉＯ２及びＴｉＯ２スート
１５２    希釈剤
１６０    堆積面／支管
１６１    １６０の長手方向の軸
２００    スート体
２０５    ＴｉＯ２フィードストック材
２０７    ＴｉＯ２フィードストック蒸気
２１０    貯留タンク／貯留容器（ＴｉＯ２）
２１５    予熱機構（ＴｉＯ２）
２２０    蒸発器／蒸発器システム（ＴｉＯ２）
２２２    液体ポンプ（ＴｉＯ２）
２２３    流量計（ＴｉＯ２）
【図１】
0006000477.tif 000002