(57)【要約】  【課題】  合成中に合成用バーナの周囲にシリカ微粒子が付着し難く、インゴットの品質を低下し難い合成用バーナを提供する。  【解決手段】  原料ガスを噴出可能な原料ガス管２１と、原料ガス管２１の周囲を囲むように配置され、可燃性ガス及び支燃性ガスを噴出可能な燃焼用ガス管２２〜２７、３１、３３と、燃焼用ガス管２２〜２７、３１、３３の周囲を囲むように配置され、原料ガス及び燃焼用ガスに対して活性の低いシール用ガスを噴出可能な外周リング状管４０とを備えた石英ガラス合成用バーナ１５であって、外周リング状管４０の先端に、シール用ガスの噴出口４０ｂが設けられ、外周リング状管４０が噴出口４０ｂに向かって拡開するように形成されている。【選択図】  図２
2006016292.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料ガスを噴出可能な原料ガス管と、該原料ガス管の周囲を囲むように配置され、可燃性ガス及び支燃性ガスを噴出可能な燃焼用ガス管と、前記燃焼用ガス管の周囲を囲むように配置され、前記原料ガス及び前記燃焼用ガスに対して活性の低いシール用ガスを噴出可能な外周リング状管とを備えた石英ガラス合成用バーナであって、
前記外周リング状管の先端に、前記シール用ガスの噴出口が設けられ、前記外周リング状管が前記噴出口に向かって拡開するように形成されていることを特徴とする石英ガラス合成用バーナ。
【請求項２】
前記外周リング状管は、前記原料ガス管に沿う同心円筒状の本体部と、前記噴出口を有する噴出部とを有し、
前記噴出部は、前記本体部に対して１５°〜４５°の角度で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の石英ガラス合成用バーナ。
【請求項３】
前記外周リング状管の先端は、前記燃焼用ガス管の先端よりも噴出方向に突出して設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の石英ガラス合成用バーナ。
【請求項４】
原料ガスを噴出可能な原料ガス管と、該原料ガス管の周囲を囲むように配置され、可燃性ガス及び支燃性ガスを噴出可能な燃焼用ガス管と、前記燃焼用ガス管の周囲を囲むように配置され、前記原料ガス及び前記燃焼用ガスに対して活性の低いシール用ガスを噴出可能な外周リング状管とを備えた石英ガラス合成用バーナであって、
前記外周リング状管の先端に、前記シール用ガスの噴出口が設けられ、該外周リング状管の先端が前記燃焼用ガス管の先端よりも噴出方向に突出して設けられていることを特徴とする石英ガラス合成用バーナ。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか一つに記載の石英ガラス合成用バーナを用い、前記原料ガス管から原料ガスを噴出すると共に、前記燃焼用ガス管から支燃性ガス及び可燃性ガスからなる燃焼用ガスを噴出し、且つ、前記外周リング状管から前記原料ガス及び前記燃焼用ガスに対して活性の低いシール用ガスを噴出することにより石英ガラスを合成する方法であって、
前記外周リング状管に接する前記燃焼用ガス管から噴出させる前記燃焼用ガスより分子量の大きいシール用ガスを、前記外周リング状管から噴出させることを特徴とする石英ガラスの合成方法。
【請求項６】
請求項１乃至４の何れか一つに記載の石英ガラス合成用バーナを用い、前記原料ガス管から原料ガスを噴出する共に、前記燃焼用ガス管から支燃性ガス及び可燃性ガスからなる燃焼用ガスを噴出し、且つ、前記外周リング状管から前記原料ガス及び前記燃焼用ガスに対して活性の低いシール性ガスを噴出することにより石英ガラスを合成する方法であって、
前記外周リング状管から噴出させるシール用ガスの流速を、前記外周リング状管に接する前記燃焼用ガス管から噴出させる前記燃焼用ガスの流速より速く噴出させることを特徴とする石英ガラスの合成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、高均質性が要求される合成石英ガラス部材を必要とする分野、例えば光リソグラフィー、高精度分光器、レーザーなどの精密光学機器に有用とされる高均質な光学用の合成石英ガラスの合成用バーナと、この合成用バーナを用いた石英ガラスの合成方法に関するものである
【背景技術】
【０００２】
従来、シリコンなどのウエハ上に集積回路の微細なパターンを露光・転写する光リソグラフィー技術においては、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）エキシマレーザーへと短波長化が進められている。
【０００３】
一般に、ステッパーの照明系あるいは投影レンズとして用いられる光学ガラスは、ｉ線よりも短い波長領域では光透過率が低下するため、従来の光学ガラスにかえて合成石英ガラス等を用いることが提案されている。この紫外線リソグラフィー用の光学素子として用いられる石英ガラスには、紫外域の高透過性と屈折率の高均質性が要求されている。
【０００４】
紫外域の高透過性を実現するためには、石英ガラス中の不純物濃度を抑える必要がある。そこで、石英ガラスの原料となるＳｉ化合物ガスを含む原料ガス（Ｓｉ化合物ガスを送り出すためのキャリアガスが同時に用いられる）と、加熱、反応のための燃焼用ガス（Ｏ２ガスとＨ２ガス）とを合成用バーナから噴出させて火炎を形成し、この火炎内でシリカ微粒子を生成して堆積させる火炎加水合成法が一般的に用いられている。
【０００５】
図５は、火炎加水分解法による従来の石英ガラスの合成装置を示している。
【０００６】
この合成装置１０は、合成炉１１と、この合成炉１１の中央に設置されたターゲット１３と、ターゲット１３に先端を向けて設置され、原料ガス及び燃焼用ガスを噴出して火炎を形成する合成用バーナ１５と、合成用バーナ１５の火炎の燃焼後の排気ガスを排出する排気手段１７とを備えている。
【０００７】
このような合成装置１０では、合成用バーナ１５の火炎内でシリカ微粒子が生成され、このシリカ微粒子がターゲット１３上に堆積することにより、ターゲット１３上にインゴット１９が形成されるようになっている。ここでは、石英ガラスの粘性が高いため、形状保持のための容器を使用することなく、ターゲット１３上にインゴット１９の形状が自己保持される。又、ターゲット１３上に堆積されなかった石英ガラス粉は、燃焼後の排気ガスと共に、排気手段１７により合成炉１１外に排出される。
【０００８】
このような合成装置１０に用いられる合成用バーナ１５は、中心部に配置されて原料ガスとしてのＳｉ化合物ガスを噴出する原料ガス管１５ａと、その周囲を囲むように配置されて燃焼用ガスを噴出する燃焼用ガス管１５ｂとを有している。燃焼用ガス管１５ｂは、Ｈ２ガス等の可燃性ガスを噴出する可燃性ガス管１５ｃと、Ｏ２ガスなどの支燃性ガスを噴出する支燃性ガス管１５ｄとを備えた多重管構造となっている。
【０００９】
さらに、このような合成用バーナ１５としては、先端部の外周囲にリング部を装着したものが使用されることがあった。又、下記特許文献１には、合成用バーナ１５の最外周を２重管状にして、燃焼用ガス管の周囲からイナート・シーリングガスを噴出可能に構成したものが提案されている。
【特許文献１】特開昭６０−２１５５１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来の合成用バーナ１５を用いた合成炉１１では、インゴット１９に堆積されなかった石英ガラス粉の多くは、合成炉１１の内壁に設けた排気口、スクラバー等を含む排気手段１７により合成炉１１の外部に排出されるが、図５中の矢印Ａで示すように、一部が合成用バーナ１５の加熱により生する上昇気流と共に合成炉１１の内壁に沿って上昇することがあり、このシリカ微粒子が、合成炉１１の内壁面に付着する他、合成用バーナ１５の側面側にまで達することがある。
【００１１】
そして、このように合成用バーナ１５の側面側までシリカ微粒子が達すると、合成用バーナ１５から噴出される可燃性ガスの一部が、図５中の矢印Ｂで示すように、噴出直後に側面側に上昇して、周囲の気体と燃焼反応を起こすため、その熱によりシリカ微粒子が加熱され、その結果、合成用バーナ１５の先端部付近で焼結を重ね、図５中に二点鎖線Ｃで示すようなツララ状の付着物に成長し、ついには直下に位置するインゴット１９上部の合成面１９ａに落下することがあった。
【００１２】
そして、このような付着物が合成中にインゴット１９の合成面１９ａに落下すると、その箇所に向かってガスが拡散し、インゴット１９に混入して泡を生じ、屈折率の不均質等のインゴット１９の品質を低下するという問題点があった。
【００１３】
又、上記特許文献１のように、イナート・シーリングガスを噴出させる合成用バーナを用いた合成炉１１では、合成用バーナ１５の外管内側にシリカ微粒子が付着することを防止するため、イナート・シーリングガスを合成用バーナ１５の中心側（斜め内側）に向けて噴出させるので、合成用バーナ１５の側面側に石英ガラスが上昇して先端部付近でツララ状に成長することは抑制し難く、又、合成用バーナ１５により形成される火炎が細くなり易いため、大型のインゴット１９を形成する際、インゴット１９の合成面１９ａを均一に加熱し難いという問題点があった。
【００１４】
そこで、この発明は、合成中に合成用バーナの側面側に上昇したシリカ微粒子が合成用バーナの先端部付近で成長することを抑制し易く、より均質なインゴットを得易い合成用バーナを提供すると共に、石英ガラスの合成方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために、この発明の発明者らは、合成用バーナのリング部分を二重にして、拡開する方向に隙間からガスを噴出できる機構を設けることにより、石英ガラス粉の焼結の原因となる可燃性ガスの合成用バーナの側面側への上昇を防いで、リング部の側面側に上昇した石英ガラス粉が可燃性ガスにより焼結されないようにすることを着想し、これにより、ツララ状の付着物に成長することを防止して、ツララ状の付着物が合成面に落下することにより生じるインゴット内への泡の混入や屈折率不均質化を抑えることができることを見出した。
【００１６】
即ち、上記課題を解決する請求項１に記載の石英ガラス合成用バーナは、原料ガスを噴出可能な原料ガス管と、該原料ガス管の周囲を囲むように配置され、可燃性ガス及び支燃性ガスを噴出可能な燃焼用ガス管と、前記燃焼用ガス管の周囲を囲むように配置され、前記原料ガス及び前記燃焼用ガスに対して活性の低いシール用ガスを噴出可能な外周リング状管とを備えた石英ガラス合成用バーナであって、前記外周リング状管の先端に、前記シール用ガスの噴出口が設けられ、前記外周リング状管が前記噴出口に向かって拡開するように形成されていることを特徴とする。
【００１７】
請求項２に記載の石英ガラス合成用バーナは、請求項１に記載の構成に加え、前記外周リング状管は、前記原料ガス管に沿う同心円筒状の本体部と、前記噴出口を有する噴出部とを有し、前記噴出部は、前記本体部に対して１５°〜４５°の角度で形成されていることを特徴とする。
【００１８】
請求項３に記載の石英ガラス合成用バーナは、請求項１又は２に記載の構成に加え、前記外周リング状管の先端は、前記燃焼用ガス管の先端よりも噴出方向に突出して設けられていることを特徴とする。
【００１９】
請求項４に記載の石英ガラス合成用バーナは、原料ガスを噴出可能な原料ガス管と、該原料ガス管の周囲を囲むように配置され、可燃性ガス及び支燃性ガスを噴出可能な燃焼用ガス管と、前記燃焼用ガス管の周囲を囲むように配置され、前記原料ガス及び前記燃焼用ガスに対して活性の低いシール用ガスを噴出可能な外周リング状管とを備えた石英ガラス合成用バーナであって、前記外周リング状管の先端に、前記シール用ガスの噴出口が設けられ、該外周リング状管の先端が前記燃焼用ガス管の先端よりも噴出方向に突出して設けられていることを特徴とする。
【００２０】
請求項５に記載の石英ガラスの合成方法は、請求項１乃至４の何れか一つに記載の石英ガラス合成用バーナを用い、前記原料ガス管から原料ガスを噴出すると共に、前記燃焼用ガス管から支燃性ガス及び可燃性ガスからなる燃焼用ガスを噴出し、且つ、前記外周リング状管から前記原料ガス及び前記燃焼用ガスに対して活性の低いシール用ガスを噴出することにより石英ガラスを合成する方法であって、前記外周リング状管に接する前記燃焼用ガス管から噴出させる前記燃焼用ガスより分子量の大きいシール用ガスを、前記外周リング状管から噴出させることを特徴とする。
【００２１】
請求項６に記載の石英ガラスの合成方法は、請求項１乃至４の何れか一つに記載の石英ガラス合成用バーナを用い、前記原料ガス管から原料ガスを噴出する共に、前記燃焼用ガス管から支燃性ガス及び可燃性ガスからなる燃焼用ガスを噴出し、且つ、前記外周リング状管から前記原料ガス及び前記燃焼用ガスに対して活性の低いシール性ガスを噴出することにより石英ガラスを合成する方法であって、前記外周リング状管から噴出させるシール用ガスの流速を、前記外周リング状管に接する前記燃焼用ガス管から噴出させる前記燃焼用ガスの流速より速く噴出させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１に記載の発明によれば、シール用ガスを噴出可能な外周リング状管が、原料ガス管及び燃焼用ガス管の周囲を囲むように配置され、先端の噴出口に向かって拡開するように形成されているので、原料ガス及び燃焼用ガスに対して活性の低いシール用ガスを、原料ガス及び燃焼用ガスの周囲に、拡開するように噴出させることができる。
【００２３】
そのため、合成用バーナを装着した合成炉内に噴出された燃焼用ガスが、噴出直後に噴出口の近傍から合成用バーナの側面側に上昇することを十分に抑制することができ、合成炉内のインゴットの合成面に捕捉されずに合成用バーナの側面側にまで上昇したシリカ微粒子が、燃焼用ガスにより加熱されて合成用バーナの先端部付近に付着して成長することを効果的に抑制することができる。また、火炎中で形成されたシリカ微粒子が炉内の上昇気流により合成用バーナの側面側に上昇することも抑制できる。
【００２４】
又、外周リング状管からシール用ガスを拡開方向に噴出させるため、合成用バーナにより形成される火炎をより広い範囲に形成することができ、火炎によりインゴットの合成面をより広い範囲で加熱することが可能で、より大きなインゴットを、より均質に形成し易い。
【００２５】
請求項２に記載の発明によれば、外周リング状管が原料ガス管に沿う同心円筒状の本体部と、噴出口を有する噴出部とを有し、噴出部が本体部に対して１５°〜４５°の角度で形成されているので、合成用バーナの外形形状を大型化するこなく、シール用ガスを広く拡開する方向に噴出させることが可能である。
【００２６】
請求項３及び４に記載の発明によれば、外周リング状管の先端が燃焼用ガス管の先端よりも噴出方向に突出して設けられているので、燃焼用ガスが噴出直後に合成用バーナの外周縁の近傍から側面側に上昇することをより抑制し易いと共に、シール用ガスを合成用バーナからより離れた位置まで到達させ易く、火炎内で生成されたシリカ微粒子や燃焼用ガスが合成炉内で上昇することをより抑制し易い。
【００２７】
請求項５に記載の発明によれば、前記のような合成用バーナを用いて石英ガラスを合成する際、外周リング状管に接する燃焼用ガス管から噴出させる燃焼用ガスより分子量の大きいシール用ガスを外周リング状管から噴出させるので、シール用ガスが燃焼用ガスより重く、より大きな運動量を与えやすい。そのため、燃焼用ガスが合成炉内で上昇することをより抑制し易い。
【００２８】
請求項６に記載の発明によれば、前記のような合成用バーナを用いて石英ガラスを合成する際、外周リング状管から噴出させるシール用ガスの流速を、外周リング状管に接する燃焼用ガス管から噴出させる燃焼用ガスの流速より速く噴出させるので、シール用ガスに、より大きな運動量を与えることができ、燃焼用ガスが合成炉内で上昇することをより抑制し易い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、この発明の実施の形態について説明する。図１乃至図３は、この実施の形態の石英ガラスの合成装置及び合成用バーナを示す。
【００３０】
この実施の形態の合成装置１０は、図１に示すように、合成炉１１と、この合成炉１１内の頂部近傍に突出して設けられた石英ガラス製の合成用バーナ１５と、この合成用バーナ１５に対向して合成炉１１の中央に設置され、合成用バーナ１５の火炎中で生成されるシリカ微粒子を堆積してインゴットを形成可能なターゲット１３と、ターゲット１３上に堆積されない石英ガラス粉を含む燃焼後の排気ガスを排気する排気手段１７とを備えている。
【００３１】
この合成装置１０に用いられる合成用バーナ１５は、図２及び図３に示すように、多重管構造を有しており、中心部に配置された原料管としての１重管２１と、この１重管２１と同心円状に内外に連続して配置された燃焼用ガス管としての２重管２２乃至５重管２５と、５重管２５の外側の周囲に、蓮状に周方向に等間隔で配置された燃焼用ガス管としての内側細管３１と、内側細管３１の外側を囲んで５重管２５と同心円状に配置された燃焼用ガス管としての大径の６重管２６と、６重管２６の外側に、蓮状に周方向に等間隔で二重に配列された燃焼用ガス管としての外側細管３３と、外側細管３３の外側を囲んで６重管２６と同心円状に配置された外周リング状管４０とを備えている。この外周リング状管４０は内側管４１と外側管４２とから構成されている。そして、内側管４１の６重管２６と対向する部分が燃焼用ガス管としての７重管２７となっている。
【００３２】
この合成用バーナ１５では、まず、１重管２１から原料ガスとして、ＳｉＣｌ４ガスが噴出可能となっている。又、２重管２２、５重管２５、６重管２６、及び、７重管２７から燃焼用ガスの可燃性ガスとして、Ｈ２ガスが噴出可能となっている。さらに、３重管２３、４重管２４、内側細管３１、外側細管３３から燃焼用ガスの支燃性ガスとして、Ｏ２ガスが噴出可能となっている。又、外周リング状管４０からは、前記のような原料ガス及び燃焼用ガス、即ち、ＳｉＣｌ４ガス、Ｈ２ガス及びＯ２ガスに対して活性の低いシール用ガスとして、Ｎ２ガスが噴出可能となっている。
【００３３】
ここでは、外周リング状管４０から噴出させるＮ２ガスが、外周リング状管４０に接する位置、即ち、７重管２７から噴出させるＨ２ガスより分子量が大きいガスとなっている。
【００３４】
なお、原料ガスとしては、ＳｉＣｌ４ガスの他、ＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシロキサン）やＯＭＣＴＳ（オクタメチルシクロテトラシロキサン）等のＳｉ化合物ガスを用いることができる。また、可燃性ガスとしては、Ｈ２ガスの他、ＣＨ４ガスなどを用いることができる。更に、シール用ガスとしては、Ｎ２ガスの他、ＡｒガスやＨｅガスなどを用いることができる。
【００３５】
この合成用バーナ１５では、外周リング状管４０が１重管２１に略平行に沿う同心円筒状の本体部４０ａと、この本体部４０ａから連続して形成され、外周リング状管４０の先端の噴出口４０ｂを有する噴出部４０ｃとを備えている。この噴出部４０ｃが噴出口４０ｂに向かって拡開するように形成されており、合成用バーナ１５の中心軸を通る任意の縦断面において、本体部４０ａの延長方向に対する角度θが０°より大きく形成され、好ましくは、１５°〜４５°の角度で傾斜しているのが好適である。この範囲であれば、後述するシール用ガスによる効果を顕著に得易いからである。
【００３６】
ここでは、１重管２１乃至７重管２７、内側細管３１、及び外側細管３３が、それぞれ略平行に配置されており、ＳｉＣｌ４ガス、Ｈ２ガス、及びＯ２ガスが略平行に噴出されるようになっている。そのため、外周リング状管４０から噴出されるＮ２ガスがＳｉＣｌ４ガス、Ｈ２ガス、及びＯ２ガスの噴出方向に対して拡開方向に噴出されるようになっている。
【００３７】
又、この外周リング状管４０の噴出部４０ｃは、１重管２１乃至７重管２７、内側細管３１、及び外側細管３３の噴出口２９より噴出方向に突出して設けられている。このＳｉＣｌ４ガス、Ｈ２ガス、及びＯ２ガスの噴出方向に沿う突出量Ｌは適宜設定することが可能であるが、例えば、１０ｍｍ〜５０ｍｍとしてもよい。この範囲であれば、合成用バーナ１５周辺のガス流を大きく乱すことなくシール用ガスによる効果を得ることができて好ましい。
【００３８】
さらに、Ｈ２ガスの流量に対するＮ２ガスの流量の割合は、０．１〜０．５倍とするのが好適である。
【００３９】
又、Ｎ２ガスの流速を、７重管２７から噴出させるＨ２ガスの流速より速い流速とするのが好ましく、Ｈ２ガスの流速に対してＮ２ガスの流速が１．５〜３倍となるのが好適である。このような流速であれば、Ｎ２ガスにより大きな運動量を与えることができ、火炎内で生成されたシリカ微粒子、Ｈ２ガス、Ｏ２ガスが合成炉１１内で上昇することをさらに抑制し易くできる。
【００４０】
以上のような合成用バーナ１５を用いて石英ガラスを合成するには、図１に示すように、合成炉１１内に合成用バーナ１５を装着し、１重管２１からＳｉＣｌ４ガスを噴出させ、２重管２２、５重管２５、６重管２６、及び、７重管２７からＨ２ガスを噴出させ、３重管２３、４重管２４、内側細管３１、外側細管３３からＯ２ガスを噴出させ、これらにより火炎を形成すると共に、外周リング状管４０からＮ２ガスを噴出させる。そして、火炎内で生成されたシリカ微粒子をターゲット１３上に堆積させると共に、シリカ微粒子が堆積される合成面１９ａを火炎によりさらに加熱溶融して、インゴット１９を形成することにより行うことができる。
【００４１】
以上のような合成用バーナ１５を用いて石英ガラスを合成すれば、外周リング状管４０が、ＳｉＣｌ４ガス、Ｈ２ガス及びＯ２ガスを噴出する１重管２１乃至７重管２７、内側細管３１、及び外側細管３３の全体の周囲を囲むように配置され、噴出口４０ｂに向かって拡開するように形成されているので、Ｎ２ガスを、ＳｉＣｌ４ガス、Ｈ２ガス及びＯ２ガスの周囲に、拡開するようにスカート状に噴出させることができる。
【００４２】
そのため、合成炉１１内に噴出されたＳｉＣｌ４ガス、Ｈ２ガス及びＯ２ガスや火炎中で生成されたシリカ微粒子が、合成炉１１内の上昇気流により合成用バーナ１５の側面側にまで上昇し難い。ここでは、特に、Ｈ２ガスが、噴出直後に噴出口２９の近傍から合成用バーナ１５の側面側に上昇することを効果的に抑制でき、インゴット１９の合成面１９ａに捕捉されずに合成用バーナ１５の側面側にまでシリカ微粒子が上昇し、この側面側でＨ２ガスが周辺ガスと燃焼反応を起こすことにより加熱され、合成用バーナ１５の先端部付近に付着して、ツララ状に成長することを効果的に抑制できる。
【００４３】
又、このような合成用バーナ１５によれば、外周リング状管４０からＮ２ガスが拡開方向に噴出されるため、合成用バーナ１５により形成する火炎を、より広い範囲、即ち、噴出方向と直交する面においてより広い面積に形成することが可能であり、インゴット１９の合成面１９ａをより広い範囲で加熱することが可能である。そのため、より直径の大きなインゴット１９であっても、合成面１９ａのより広い面積を火炎により同時に形成することができ、インゴット１９をより均質に形成することが可能である。
【００４４】
さらに、外周リング状管４０が１重管２１に沿う同心円筒状の本体部４０ａと、噴出口４０ｂを有する噴出部４０ｃとを有し、噴出部４０ｃが本体部に対して拡開するように形成されているので、合成用バーナ１５の外形形状を大型化することなく、Ｎ２ガスを十分に拡開させる方向に噴出させることが可能である。
【００４５】
又、外周リング状管４０の先端の噴出口４０ａが、１重管２１乃至７重管２７、内側細管３１、及び外側細管３３の先端の噴出口２９よりも噴出方向に突出して設けられているので、噴出直後に噴出口２９の外周縁の近傍から合成用バーナ１５の側面側に上昇することをより抑制し易い。それと同時に、合成用バーナ１５からより離れた位置までＮ２ガスが到達し易く、Ｎ２ガスにより、火炎内で生成されたシリカ微粒子、Ｈ２ガス、或いは、Ｏ２ガスが合成炉１１内で上昇することをより抑制することが可能である。
【００４６】
さらに、外周リング状管４０から噴出させるＮ２ガスが、外周リング状管４０に接する位置、即ち、７重管２７から噴出させるＨ２ガスよりＮ２ガスの分子量が大きく、重いため、より大きな運動量を与え易い。合成炉１１内において、Ｎ２ガスによる火炎内で生成されたシリカ微粒子、Ｈ２ガス、或いは、Ｏ２ガスの上昇をより抑制し易い。
【実施例】
【００４７】
以下、この発明の実施例について説明する。
［実施例１］
【００４８】
図１に示す合成炉１１において、図２及び図３に示すような構成を有し、表１に示す噴出面積を有する合成用バーナを用い、各管から表１に示すガスを同表に示す流量で噴出させることにより、石英ガラスの合成を３０日間行い、２００ｋｇのインゴット１９を作製した。
【００４９】
このインゴット１９の円形の横断面の面積は６５ｃｍ２であり、合成用バーナ１５のＳｉＣｌ４ガス、Ｈ２ガス及びＯ２ガスを噴出する全噴出口２９の噴出面積は２０００ｃｍ２であった。
【００５０】
又、用いた合成用バーナ１５の外周リング状管４０の噴出部４０ｃの角度θは３０°、他の管の噴出口２９からの突出量Ｌは２０ｍｍであった。
【００５１】
さらに、合成用バーナ１５の７重管２７から噴出させたＨ２ガスの流速は３ｍ／ｓであり、外周リング状管４０から噴出させたＮ２ガスの流速は６ｍ／ｓであった。
【００５２】
以上のような合成を３回行い、それぞれ得られたインゴット１９中の泡の数と、合成後の合成用バーナ１５の周囲に形成されたツララの数を測定し、結果を表１に示した。
［比較例１］
【００５３】
外周リング状管４０からＮ２ガスを噴出させない他は、実施例１と同一にして、３回合成を行い、泡の数及びツララの数を測定し、表１に示した。
【００５４】
【表１】
2006016292.tif 000003
【００５５】
表１の結果から明らかなように、外周リング管４０から拡開方向にＮ２ガスを噴出させた実施例１では、外周リング管４０からＮ２ガスを噴出させない比較例１に比べ、インゴット１９内に生じる泡の数、及び合成用バーナ１５に付着するツララの数が大幅に少ないことが確認できた。
［実施例２乃至４］
【００５６】
合成用バーナ１５の外周リング管４０の噴出部４０ｃの拡開角度を表２示すように異ならせる他は、実施例１と同一にして石英ガラスの合成を行った。
【００５７】
泡の数及びツララの数を表２に示すと共に、図４のグラフに示した。
［比較例２］
【００５８】
外周リング管４０の噴出部４０ｃを本体部４０ａから拡開させることなく、即ち、噴出部４０ｃの角度が０°で、噴出口４０ｂからのＮ２ガスの噴出方向が他の管の噴出口２９の噴出方向と略平行にすると共に、外周リング状管４０の噴出口４０ｂの位置を他の管の噴出口２９と略同一面に設けた合成用バーナ１５を用いる他は、実施例１と同一にして、石英ガラスを合成した。
【００５９】
泡の数及びツララの数を表２に示すと共に、図４のグラフに示した。
【００６０】
【表２】
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【００６１】
表２及び図４から明らかなように、外周リング状管４０の噴出部４０ｃを０°より大きくして、噴出部４０ｃを拡開させると、泡およびツララの数両方が減少し、又、噴出部４０ｃの角度が大き過ぎると泡の数及びツララの数が増加する傾向が生じることが確認できた。そして、噴出部４０ｃの本体部４０ａに対する角度が１５°以上４５°以下であると、特に優れた効果が得られることが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】この発明の実施の形態の合成用バーナを装着した合成炉の断面図である。
【図２】同実施の形態の合成用バーナの断面図である。
【図３】同実施の形態の合成用バーナを先端から見た断面図である。
【図４】実施例２乃至４及び比較例１の結果を示すグラフである。
【図５】従来の合成用バーナを装着した合成炉の断面図である。
【符号の説明】
【００６３】
１０  合成装置
１１  合成炉
１３  ターゲット
１５  合成用バーナ
２１  １重管（原料ガス管）
２２乃至２７  ２重管乃至７重管（燃焼用ガス管）
２９  噴出口
３１  内側細管（燃焼用ガス管）
３３  外側細管（燃焼用ガス管）
４０  外周リング状管
４０ａ  本体部
４０ｂ  噴出口
４０ｃ  噴出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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