(57)【要約】【課題】問題を生じるフェルトライナーを使用せずに、高純度溶融シリカガラス製品を形成するための容器を構成する耐火物を提供する。【解決手段】その中においてガラス製品が高温で形成される容器を構成するための耐火物３０１であって、高温でガラスと接触すべき、バイア３０７および表面溝３０５を含む、複数のガス抜き通路をその表面３０３に有する。ガス抜き通路が０．５から５ｍｍの間の直径を持つバイア３０７を含み、表面の接触面積のバイア密度が、平方インチ当たり約１から１００バイア（平方メートル当たり１．５５×１０3から１．５５×１０5バイア）である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
その中においてガラス製品が高温で形成される容器を構成するための耐火物であって、高温でガラスと接触すべき、バイア、表面溝またはその両方を含む、複数のガス抜き通路をその表面に有する耐火物。
【請求項２】
前記ガス抜き通路が０．５から５ｍｍの間の直径を持つバイアを含み、表面の接触面積のバイア密度が、平方インチ当たり約１から１００バイア（平方メートル当たり１．５５×１０3から１．５５×１０5バイア）であることを特徴とする請求項１記載の耐火物。
【請求項３】
前記ガス抜き通路が、０．５から３ｍｍの幅、および０．５から２ｍｍの深さを持つ表面溝を含むことを特徴とする請求項１または２記載の耐火物。
【請求項４】
前記ガス抜き通路が、ガスが自由に抜けるように、前記耐火物と前記ガラス製品との間の界面の境界を超えて延在する表面溝を有することを特徴とする請求項１記載の耐火物。
【請求項５】
前記ガス抜き通路が、表面溝とバイアの両方を含み、該バイアの少なくとも一部が該溝内に位置していることを特徴とする請求項１または４記載の耐火物。
【請求項６】
グラファイト、ＢＮおよびＳｉＣからなる群より選択される材料から製造されることを特徴とする請求項１または４記載の耐火物。
【請求項７】
５質量ｐｐｍ未満のナトリウム濃度を有することを特徴とする請求項６記載の耐火物。
【請求項８】
請求項１または４記載の耐火物から構成され、その中においてガラス製品を高温で形成するための容器。
【請求項９】
組み合わさった縁部を持つ耐火物により形成されることを特徴とする請求項８記載の容器。
【請求項１０】
請求項８または９記載の耐火性容器内においてガラスを高温で熱的に還流する方法。
【請求項１１】
前記ガラスが高純度溶融シリカであることを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記ガラスおよび前記容器を、還流中に１７５０〜１９００℃に加熱する工程を含むことを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記容器および前記ガラスを、洗浄ガスを含む雰囲気にさらす工程を含むことを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記洗浄ガスがＣｌ2であることを特徴とする請求項１３記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温でガラス製品を成形するための耐火物および耐火性容器に関する。本発明は、特に、高温で高純度ガラス製品を成形するための、表面にテキスチャーを有するまたは孔の開いた耐火物およびそのような耐火物から構成された通気性容器に関する。本発明は、例えば、高純度の溶融シリカ材料を成形する上で有用である。
【背景技術】
【０００２】
高純度の合成溶融シリカ材料は、光学的性質および他の物理的性質が優れているために、様々な高精度の光学機器における光学素子に最適な材料である。例えば、超大規模集積回路（「ＶＬＳＩ」）を製造するために、深紫外線および真空紫外線領域で動作するリソグラフィー装置の光学素子の製造に用いられてきた。リソグラフィー機器の性能が益々高まってきたために、純度が非常に高いシリカガラスが要求されている。例えば、最新技術のＡｒＦステッパ装置では、屈折素子の製造に用いられる溶融シリカガラスは、質量ｐｐｂの規模の金属イオン濃度を有する必要がある。
【０００３】
そのような高純度の溶融シリカガラスを製造するために、これまで、様々な方法が開発されてきた。有望な手法は、いわゆるスート・トゥ・ガラス(soot-to-glass)・プロセスである。このプロセスと他のプロセスでは、高温での固結されたシリカガラスの加工が必要とされ、この加工によりガラスが所望の形状に二次成形される。溶融シリカガラスの二次成形は典型的に、高温および／または長時間を要する。実際的な期間で溶融シリカガラスを二次成形するためには、温度は、望ましくは、約１６５０℃のガラスの軟化温度より高いべきである。加工時間を短くするために、粘度がいっそう低いガラスが好ましい。これは、ガラスを、さらに高い温度、ときには約１９００℃までの温度に加熱する必要があることを意味する。二次成形がその上または中で行われる容器または支持体の構成に、耐高温の耐火性材料を使用しなければならない。
【０００４】
１６５０℃より高いような高温において、シリカガラスと耐火性材料との間で複雑な化学反応が生じるかもしれない。さらに、シリカと耐火材は、そのような高温で著しく蒸発するまたは解離するかもしれない。これらの反応において気体が生成される。これや他の理由のために、本願の発明者等は、従来のデザインによる従来の耐火性材料から製造された容器内または支持体上でシリカガラスを二次成形すると、許容できない品質の製品が得られることを発見した。とりわけ、そのように製造されたガラス製品は、二次成形中に形成された気泡のために、ガラス製品と耐火材との間の界面近くで大きな空洞に悩まされる傾向にある。さらに、生成された気体が、二次成形されたシリカガラス製品中に広がり、光学性能が低下してしまうかもしれない。
【０００５】
特許文献１には、気体を逃す経路を提供するために、耐火材とシリカガラスとの間にガス透過率の高い弾性部材を使用することが開示されている。そのような弾性部材は、実質的に、高温用フェルトライナーである。フェルトライナーの例として、この文献には、炭素繊維またはセラミック繊維の織物または不織布が開示されている。
【０００６】
しかしながら、高純度溶融シリカガラスの製造にそのようなフェルトライナーを使用することには重大な欠点が数多くある。耐火材とシリカガラスとの間のこれらの追加の材料は、汚染物の重大な供給源を構成し得る。シリカガラス製品が形成される高温で、フェルトライナー中に捕捉された金属イオンは容易に移動化される。金属イオン、特にナトリウムは、そのような高温で、シリカガラス中において拡散率が非常に高いので、それらのイオンは、高純度溶融シリカガラスを急速に汚染し得る。したがって、常に、これらのフェルトライナーは、使用前に非常に低い汚染物レベルまで浄化する必要がある。フェルトライナーの表面積は大きいので、繊維は、フェルトライナーの機械的健全性が著しく減少し、またジルコン製フェルトライナーの場合のような極端な場合には、繊維が粉々に砕けるかもしれない程度まで、浄化剤と反応する傾向にある。脆くなったフェルトライナーは、有効なフェルトとして機能できず、容器表面を完全に被覆している状態を維持できず、またシリカガラスを耐火材から効果的に断熱できないかもしれない。さらに、フェルトライナーは、特に、垂直壁や複雑な幾何学形状の壁には、使用するのに不都合である。それらを容器表面に固定するには、クランプやネジなどを必要とすることが多く、容器のデザインと取付けの複雑さ、メンテナンスの費用および追加の汚染物が導入される可能性が加わってしまう。炭素繊維のフェルトライナーの場合には、そのような高い成形温度でのシリカガラスとの反応により（グラファイトと同様に）、高表面積によりライナーが急速に消耗し、ライナーに穴が形成され、それゆえ、シリカガラス塊と耐火材とが直接接触し、断熱ライナーとしての効力が損なわれてしまう。さらに、Ｃｌ2などの洗浄ガスの存在下において高温でシリカガラス製品を形成するのが望ましいこともある。フェルトライナーとそのような洗浄ガスとの反応により、フェルトライナーの材料の性質を損ねたり、性質の低下を加速させたりして、フェルトライナーが使用できなくなることがある。
【特許文献１】米国特許第６５０５４８３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
それゆえ、特に、高純度溶融シリカガラス製品を形成するために、無機材料の二次成形にフェルトライナーを使用する必要なく、耐火性材料の設計や耐火性容器の設計が本当に必要とされている。本発明はこの必要性を満たすものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様によれば、中でガラス製品が高温で形成される容器を構成するための耐火物であって、高温でガラスと接触すべき表面に複数のガス抜き通路を有する耐火物が提供される。本発明の耐火物のある実施の形態において、ガス抜き通路は、バイア(via)または表面溝、もしくはその両方を含む。好ましい実施の形態において、ガス抜き通路は、０．５から５ｍｍ、好ましくは０．５から３ｍｍの直径を持つバイアを含み、表面のバイア密度は、平方インチ当たり約１から１００バイア（平方メートル当たり１．５５×１０3から１．５５×１０5バイア）、好ましくは平方インチ当たり約１から５０バイア（平方メートル当たり１．５５×１０3から７．７５×１０4バイア）である。別の好ましい実施の形態において、ガス抜き通路は、０．５から３ｍｍ、好ましくは０．８から２ｍｍの幅と、約０．５から２ｍｍ、好ましくは１〜２ｍｍの深さを持つ表面溝を含む。さらに別の好ましい実施の形態において、ガス抜き通路は、耐火物およびガラス製品の間の界面の境界を超えて延在する表面溝を含み、それゆえ、ガス抜きが自由に行える。さらに別の好ましい実施の形態において、ガス抜き通路は、表面溝とバイアの両方を含み、バイアの少なくともいつくかは溝内に位置している。さらに別の好ましい実施の形態において、ガス抜き通路は、互いに実質的に平行な表面溝を含む。ガス抜き通路が、交差して溝の網状構造を形成する表面溝を含むことがより好ましい。本発明の耐火物の好ましい実施の形態において、グラファイト、ＢＮおよびＳｉＣからなる群より選択される材料から製造されることが好ましく、グラファイトから製造されることがより好ましい。高純度溶融シリカに関して使用するためには、耐火物のなりと有無濃度は、５質量ｐｐｍ未満、好ましくは１ｐｐｍ未満、より好ましくは５００ｐｐｂ未満、さらにより好ましくは１００ｐｐｂ未満である。本発明の耐火物は様々な形態をとってよい。好ましい実施の形態において、耐火物は板である。
【０００９】
本発明の第２の態様によれば、先に概要を説明し、以下により詳しく説明される耐火物から構成された、高温でガラス製品を形成するために容器が提供される。容器の好ましい実施の形態において、その容器は、バイアを持つ少なくとも１つの壁を含む。容器の別の好ましい実施の形態において、容器は、表面溝をその内面に持つ少なくとも１つの壁を含む。さらに別の好ましい実施の形態において、容器は、交差した内面を持つ多数の壁を含み、それらの交差した内面は、隣接した表面溝を含む。本発明の容器のさらに別の好ましい実施の形態において、容器は、相互に組み合った縁部を持つ耐火物により形成される。
【００１０】
本発明の第３の態様は、先に概要を説明し、以下の詳細に説明される耐火性容器における、ガラスを高温で熱的に還流させる方法に関する。本発明の方法の好ましい実施の形態において、ガラスは溶融シリカガラス、より好ましくは高純度溶融シリカである。本発明の方法の別の好ましい実施の形態において、この方法は、還流中に１７５０〜１９００℃までガラスと容器を加熱する工程を含む。本発明の方法に用いられる耐火性容器はグラファイトから構成されることが好ましい。耐火性容器のためのグラファイトのナトリウム濃度は、約５質量ｐｐｍ未満、好ましくは１ｐｐｍ未満、より好ましくは約５００ｐｐｂ未満、さらにより好ましくは１００ｐｐｂ未満である。本発明の好ましい実施の形態において、その方法は、耐火性容器およびガラスを、洗浄ガスを含む雰囲気にさらす工程を含む。特に耐火性容器がグラファイトから構成される場合、洗浄ガスがＣｌ2であることが好ましい。
【００１１】
本発明の追加の特徴および利点は、以下の詳細な説明に述べられており、一部は、その説明から当業者にとっては容易に明らかであるか、または説明と特許請求の範囲並びに添付の図面に示された本発明を実施することによって認識されるであろう。
【００１２】
先の一般的な説明および以下の詳細な説明は、本発明の単なる例示であり、特許請求の範囲に述べられた発明の性質と特徴を理解する上での概要または構成を提供することが意図されているのが理解されよう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面に示す実施の形態を参照して、本発明をより詳しく説明する。
【００１４】
添付の図面は、本発明をさらに理解するために含まれており、この明細書に包含され、その一部を構成する。
【００１５】
ここで用いているように、「耐火物」とは、以下に限られないが、平らでも湾曲していてもよいプレート、ドーム形、環などを含むある幾何学形状の耐火性材料の固体塊を意味する。耐火物は、固体材料の単独の一体片、または複数の単独一体片の組合せであってよい。耐火物は、例えば、耐火性材料のブロックを所望の形状と寸法に機械加工することによって製造してよい。
【００１６】
ここで用いているように、「通路」という用語は、ガス流路を意味する。
【００１７】
ここで用いているように、「表面溝」という用語は、ガラスにより覆われているが塞がれていない場合に、耐火物の表面とガラスとの界面でガスを抜くことができる、耐火物の表面に形成され、その表面に沿って延在する通路を意味する。
【００１８】
ここで用いているように、「バイア」という用語は、塞がれていない場合に、耐火物の表面とガラスとの界面でガスを抜くことができる、耐火物の表面に形成され、耐火物の壁厚に亘って延在する通路を意味する。
【００１９】
ここで用いているように、「洗浄ガス」は、耐火物またはガラス、もしくはその両方と反応して、それらから特に金属汚染物を浄化できるガスである。洗浄ガスは、Ｆ2、Ｃｌ2、Ｂｒ2、ハロゲン含有化合物、およびそれらの相溶性混合物であってよい。ハロゲン含有化合物は、ＨＸ、ＣＨ4およびＳＸ6であってよく、ここで、Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒおよびそれらの組合せから選択される。洗浄ガスがＣｌ2であることが好ましい。
【００２０】
ここで用いているように、「表面領域」という用語は、製品の厚さの２０％以内、またはその表面から１５ｍｍの深さ以内のいずれか大きいほうの耐火物の領域を意味する。本願に記載された表面領域における特定の元素の濃度は、製品の表面領域の平均濃度を意味する。
【００２１】
ガラス製品、特に、高純度溶融シリカガラス製品の製造は、約１７００℃から約１９００℃の温度範囲で運転される二次成形プロセスを含むことがある。高温条件下では、ガラス片を収容するための容器を構成する耐火性材料の選択肢は限られることが知られている。グラファイトが好ましい耐火性材料である。何故ならば、塩素処理を用いて、グラファイトを洗浄して、ＵＶ光学用途に必要とされるレベルまで金属汚染物を除去できるからである。しかしながら、グラファイトは、二次成形温度でシリカと反応して、おそらく、特に以下の反応：
Ｃ（固体）＋ＳｉＯ2（固体）  →  ＣＯ（気体）＋ＳｉＯ（気体）
にしたがって、ガラス／グラファイト界面でＳｉＣ、ＳｉＯおよびＣＯｘを形成する傾向にある。
【００２２】
さらに、１９００℃辺りおよび１９００℃より高い温度で、ＳｉＯ2の固体は、解離し、著しく昇華する傾向にある：
ＳｉＯ2（固体）  →  ＳｉＯ（気体）＋1/2Ｏ2（気体）
【００２３】
両方の反応により、ガラスとグラファイトの界面で気体が形成される。界面が滑らかで非通気性であり、またガラスがそのような高温でグラファイト容器の表面を被覆している場合、ＣＯｘおよびＳｉＯは捕捉され、界面近くに気泡を形成し得ることが分かった。そのような高温では、気泡はガラス中に拡散し、ガラスの組成を変えてしまうかもしれない。気泡がガラス中に浸透しない場合でさえも、それらの気泡は、ガラスの性質の均質性、それゆえその利用に悪影響を及ぼす空洞を形成し得る。反応の大きさは温度と共に増大し、１９００℃では激しくなる。他の耐火性材料は、同様に高い加工温度で、それ自体またはガラスとの気体生成反応を経るであろう。例えば、ＢＮは、シリカガラスを二次成形するための坩堝材料として使用される場合、界面でＮ2を生成することが知られている。上述したように、他の研究者（例えば、米国特許第６５０５４８４Ｂ１号明細書）は、反応ガスを逃がす経路を提供するために耐火材とガラスとの間に耐火性フェルトなどの高気孔率材料を用いてきた。しかしながら、この手法は、別の汚染物供給源を導入し、ガラスの流動中に機械的に弱いフェルトにより耐火材を完全に被覆した状態を維持することに依存している。この手法はまた、上述した他の欠点も被る。
【００２４】
本発明は、ガス抜きのために表面に通路を持つ高温容器を構成するための耐火物を提供することによって、この問題を解決するものである。
【００２５】
本願の発明者等は、ガラスが高温で接触すべき耐火物に溝付き表面、または耐火物の壁を貫通するバイアを設けることによって、そうしなければ耐火材とガラスの間の界面に捕捉されるであろう気体を流路に通して逃がすことができることを発見した。ガラスと容器の耐火壁とが直接接触することを防ぐために断熱フェルトを使用する従来技術の手法とは異なり、本発明によれば、ガラスと容器の耐火壁は、互いに直接接触している。それゆえ、耐火材とガラスとの反応により気体が生成されるであろう。それにもかかわらず、溝および／またはバイアの流路機能によって、気体の圧力は蓄積しない。したがって、相当なサイズを持つ気泡の形成を阻害できる。
【００２６】
本発明の耐火物のある実施の形態において、耐火物はテキスチャーを有する表面を有する。図１は、本発明の耐火物のある実施の形態の表面デザインを示している。この耐火物１０１のある表面１０３上に、溝１０５が形成されている。溝１０５は、互いに実質的に平行である。図２は、本発明の耐火物の別の実施の形態の表面デザインを示している。この耐火物２０１のある表面２０３上に、複数の溝２０５が形成されている。溝２０５は交差して、ガス抜き溝の網状構造を形成している。このクロス・ハッチの溝デザインは、気体が多数の方向に抜けるという点で、耐火材とガラスの界面に存在するガスを抜くのに効果的である。溶融ガラスによってある方向が塞がれた場合、それでも気体は、溝の網状構造における他の相互に連絡した溝を通して抜ける。そのパターンと寸法を含む溝デザインは、特定のガラス流動パターンと、気体を排出しなければならない距離に依存する。ガラスの高温成形について、図２に示したようなクロス・ハッチの溝デザインによるテキスチャーを有する表面が好ましい。図２に示されたクロス・ハッチは、約９０°の角度を持つ。クロス・ハッチが９０°ではないことも可能であり、実際には、特に、ガラスが加工中に非常に低粘度である場合、または加工時間が非常に長い場合、そのことが望ましいであろう。図２に示した単純なクロス・ハッチは、互いに交差する平行な溝の２つのグループしか持たない。実際の耐火性ブロックは、多数のグループの平行溝により形成された溝の網状構造を含んでいてよい。これはおそらく、より高温では、ガラスはより低い粘度を有する傾向があり、それゆえ、溝内を早まって充填する傾向が高く、気体通路を塞ぐ可能性が高いからである。図１の通路デザインは、その単純さと製造の容易さのために、通路の閉塞が起こりにくい比較的低温で使用されることが有利であろう。
【００２７】
ガラス製品の成形条件下で、気体がガラスと耐火材の間の界面に捕捉されるほど、ガラスが、表面にある通路の端部を塞ぐように流動しないことが非常に望ましい。通路の幅と深さは、上述した表面のテキスチャーに加えて、本発明の耐火物および耐火性容器を設計する上で考慮する必要がある要因である。一般に、通路幅は、約０．５から３ｍｍの間、好ましくは０．５から２ｍｍの間であり、通路深さは、０．５から２ｍｍ、好ましくは１〜２ｍｍである。このことは、約１７００℃より高い温度で溶融シリカガラスを加工することについて特に当てはまる。一般に、溶融シリカガラスの加工について、加工が、ガラスを１７００〜１９００℃の間の温度まで加熱する工程を含む場合、通路幅は約１ｍｍ未満であるが、それでも通路の深さは０．５〜２．０ｍｍの範囲にあることが非常に望ましい。
【００２８】
本発明の耐火物のさらに別の実施の形態において、耐火物は、耐火物の壁の厚さを貫通する複数のバイアを含む。上述した表面の溝の機能と同様に、これらのバイアは、気泡が形成される程度まで圧力が蓄積しないようにガラスと耐火材の界面に存在する気体を効果的に流路に通して逃がすことができる。バイアのサイズと、耐火物の表面の単位面積当たりのバイアの数に関する密度は、所望のガス抜き機能を達成するために重要な要因である。一般に、バイアの直径が大きすぎると、ガラスは容易に流れ込み、通路を塞ぎ、バイアの内部にピンを形成する傾向にある。長い／大きいピンが形成されると、ガラス製品および／または耐火物を破壊せずにまたは破損せずに、耐火物からガラス製品を解放するのが難しくなるであろう。しかしながら、耐火物が再利用できることが好ましい。バイアの直径が小さ過ぎると、同様に容易に流動するガラスによって塞がれる傾向にある。一般に、バイアが表面により密に多くあるほど、バイアがガス抜きにより効果的になる。したがって、一般に、また、特に１７００〜１９００℃の高温で溶融シリカガラスを加工するために、バイアが０．５〜５ｍｍ、好ましくは０．５〜３ｍｍの直径、および平方インチ当たり約１から１００バイア（平方メートル当たり１．５５×１０3から１．５５×１０5バイア）、好ましくは平方インチ当たり約１から５０バイア（平方メートル当たり１．５５×１０3から７．７５×１０4バイア）の密度を有することが望ましい。典型的に、加工温度が高いほどおよび／または加工時間が長いほど、所望のバイア密度は高い。このことはおそらく、より高い温度およびより長い加工時間の両方により、流動するガラスによって通路が塞がる可能性が高いからである。バイアは、ガス抜きに極めて効果的であることが分かった。それゆえ、１８００℃を超える温度で溶融シリカガラスを還流することなどの、高温でのガラスの還流の場合、バイアを、ガラスと接触すべき耐火性ブロックの壁に形成することが望ましい。
【００２９】
本発明の耐火物の別の実施の形態において、耐火物は、表面溝および耐火性容器の他の表面溝およびバイアの両方を含む。相当な量の気体が生成されることが予測される場合、またはガス抜き通路が閉塞されることが高い可能性で予測される場合（高温、低いガラス粘度、長い加工時間などの）、もしくはその両方の場合、表面溝とバイアの両方の組合せを使用することが都合よい。表面溝とバイアの両方を形成する場合、バイアを溝の内部に形成することが望ましい（それゆえ、溝の幅よりもバイアの直径は小さい）。このデザインにおいて、バイアは、通路を画成する隆起部に位置する場合よりも、流れるガラスにより塞がれにくくなる。図３は、この実施の形態の通路デザインを示している。この実施の形態において、耐火物３０１の表面３０３に、複数の表面溝３０５が形成されている。それに加え、複数のバイア３０７が通路３０５に開けられている。
【００３０】
本発明の耐火物に表面溝およびバイアを形成することは、従来の方法および装置によって行うことができる。
【００３１】
本発明の耐火物の耐火性材料は、加工条件下で加工すべきガラスに適したどのような耐火材であってもよい。１７００〜１９００℃の間の温度で高純度溶融シリカガラス製品を形成することに関しては、そのような耐火性材料は、グラファイト、ＳｉＣ、ＢＮなどであってよい。グラファイトおよびＢＮの両方は、これらの条件下でシリカに対して非湿潤性であり、そこそこの純度で入手できる機械加工可能な材料である。それにもかかわらず、グラファイトは、その耐火特性、非常に高い純度での入手可能性および金属汚染物が非常に低いレベルとなるように純化できる能力のために、最も好ましい耐火性材料である。使用されるグラファイト材料は、Ｃｌ2などの洗浄ガスに対して透過性であることが好ましく、したがって、使用前に完全に純化できるか、またはガラス還流プロセス中にさらに純化してもよい。耐火物を所望の外形に機械加工した後であるが、本発明の耐火性容器に組み立てられる前に、耐火物を完全な洗浄および純化に施すことが好ましい。そのような洗浄および純化としては、以下に限られないが、酸洗浄、熱的ベークアウトおよびハロゲンまたはハロゲン含有化合物による高温処理が挙げられる。耐火物は、耐火性容器に組み立てられる前に、約５質量ｐｐｍ未満、好ましくは１質量ｐｐｍ未満、より好ましくは５００質量ｐｐｂ未満、さらにより好ましくは１００質量ｐｐｂ未満の低いナトリウム濃度を有することが好ましい。
【００３２】
本発明の耐火物は様々な形状をとってよい。例えば、耐火物は、平らまたは湾曲した板、ドーム、環などであってよい。耐火物は、耐火性モノリスの単一片を機械加工することによって製造することが好ましい。本発明の耐火物が板であることが好ましい。
【００３３】
本発明の第２の態様は、上述した本発明の耐火物から構成された、ガラス製品をその中において高温で形成するための耐火性容器である。ガラスを高温で加工するときにガラスが接触する本発明の耐火性容器の壁の内面は、表面溝および／またはバイアなどの、ガス抜き通路を含む。それゆえ、耐火性容器の底部の上面は、ガス抜きのための表面溝および／またはバイアを含む。
【００３４】
本発明の耐火性容器は、耐火性モノリスの単一片を機械加工することによって製造された単一の耐火性ブロックであってよい。ほとんどの場合、本発明の耐火性容器は、例えば、ネジ、融解、溶接、および他の固定手段によって、耐火物の別々の／分離可能な個別片から組み立てられる。耐火物の個別片が、他の材料を使用せずに容器を形成できるような縁部の組み合ったデザインを有することが好ましい。単一材料から製造されたそのような耐火性容器は、加工前と加工中の容器の浄化が比較的容易であるので、高純度溶融シリカガラスなどの高純度のガラス材料を加工するために特に望ましい。
【００３５】
本発明の耐火性容器の表面の少なくとも１つは、上述したバイアを含むことが望ましい。耐火性容器の２つの交差する壁が表面溝を含む場合、溝の少なくともいくつかが隣接しており、したがって、それらの交差する壁の通路が連結して、連続したガス抜き通路を形成することが非常に望ましい。
【００３６】
本発明の第３の態様は、上述したような本発明の耐火性容器内で高温でガラス材料を還流させる方法である。本発明の方法は、高純度溶融シリカガラスを高温で還流させるのに都合よく使用できる。本発明の方法は、還流中にシリカガラスを約１７００〜１９００℃の間の温度まで加熱する場合に特に有用である。高純度の溶融シリカガラスを本発明の方法において還流する場合、耐火性容器がグラファイトから構成されていることが非常に望ましい。高純度溶融シリカガラスが、深紫外線または真空紫外線リソグラフィーにおける光学部材の製造に使用される場合、容器を構成するグラファイト物体は、約５質量ｐｐｍ未満、好ましくは約１ｐｐｍ未満、より好ましくは約５００ｐｐｂ未満、さらにより好ましくは１００ｐｐｂ未満の低いナトリウム濃度を有することが好ましい。
【００３７】
本発明の方法の好ましい実施の形態において、高純度溶融シリカガラスなどの高純度ガラスは、上述したような洗浄ガスを含む雰囲気の存在下で還流される。洗浄ガスはＣｌ2であることが好ましい。
【００３８】
本発明には単純さの利点がある。本発明は、耐火性ライナーを必要とせずに、耐火物の形成し易い表面デザインによって、気泡形成の問題を解決する。表面溝および／またはバイアが存在すると、還流および／または高温での他の処理の後、坩堝から還流したガラスの分離が容易になる。
【００３９】
以下の非限定的実施例は、特許請求の範囲に記載された本発明をさらに説明するものである。
【実施例】
【００４０】
以下の具体例において、高純度溶融シリカガラスをグラファイト坩堝内で１８５０℃辺りの温度で還流させた。
【００４１】
具体例１（比較例）
この具体例において、坩堝は、表面溝もバイアもない滑らかな表面のグラファイト板により構成した。還流したガラスを、室温まで冷却した後に写真に撮った。その写真が図４の左側に示されている。この写真が明らかに示すように、複数の大きな気泡が、明らかに気体の捕捉のために、ガラスとグラファイトの界面に形成された。このガラスは酷く変形している。高純度溶融シリカのそのような変形によって、組成と性質の不均一性が多くの意図する用途に許容できなくなり得ることが分かった。
【００４２】
具体例２（本発明）
この具体例において、坩堝は、図２に示したパターンを持つ表面溝を有するグラファイト板から構成した。還流したガラスの写真を、室温まで冷却した後に撮った。その写真が図４の右側に示されている。ガラスとグラファイトの界面には、明らかに見える気泡はない。これは、還流プロセス中に生成された気体が通路を通して抜かれたことを示している。溝付き耐火材表面と接触した還流ガラスの表面にはテキスチャーが付いているが（グラファイト表面のパターンに対応するクロス・ハッチパターンをもつ）、そのようなテキスチャー層は、厚くはなく、還流ガラスをそれほど犠牲にせずに除去できる。
【００４３】
具体例３（本発明）
この具体例において、坩堝は、壁を通して形成されたバイアを持つグラファイト板により構成した。ガラスとグラファイトの界面には明らかに見える気泡はなかった。これは、還流プロセス中に生成された気体が通路を通して抜かれたことを示している。さらに、グラファイトと接触した還流ガラスの表面は、実質的に滑らかであり、膨れがなかった。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の耐火物の実施の形態の表面溝のデザインの平面図
【図２】本発明の耐火物の別の実施の形態の表面溝のデザインの平面図
【図３】表面溝およびバイアの両方を持つ本発明の耐火物の別の実施の形態の表面通路のデザインの平面図
【図４】２つの異なるグラファイト坩堝内で加熱され還流された溶融シリカガラスの２つの小片の外観を比較した写真。左側の試料は、滑らかな内面を持つ坩堝内で加熱され、右側の試料は、本発明による図２に示した表面溝を持つ坩堝内で加熱された。
【符号の説明】
【００４５】
１０１，２０１，３０１    耐火物
１０３，２０３，３０３    表面
１０５，２０５，３０５    溝
３０７    バイア
【図１】
2007077014.tif 000003
【図２】
2007077014.tif 000004
【図３】
2007077014.tif 000005
【図４】
2007077014.tif 000006