(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心を有するシリカ含有素地を形成する方法であって、
（a）スート粒子を与える工程、
（b）このスート粒子を捕集して、素地を形成する工程、
（c）前記中心に対して半径方向に流れる結果として前記素地が形成されるとき、この素地から形成されたブランクが、２００ミリメートル以上のブランクサイズについて、その均質性（Δｎ値）が、式：Δｎ＝（λ・ＰＶ）／ｔb（λ：干渉計によって使用された光の波長、ＰＶ：位相プロットの最高ピークと最低谷との間の差、ｔb：ブランクの厚さ）で表わされ、該均質性（Δｎ値）が０．２５×１０-6以下になるように、前記素地が混合を受ける工程を有してなる方法。
【請求項２】
中心を有するシリカ含有素地を形成する方法であって、
（a）スート粒子を与える工程、
（b）このスート粒子を捕集して、素地を形成する工程、
（c）前記中心に対して半径方向に流れる結果として前記素地が形成されるとき、この素地から形成されたブランクが、１２５ミリメートル以上のブランクサイズについて、その均質性（Δｎ値）が、式：Δｎ＝（λ・ＰＶ）／ｔb（λ：干渉計によって使用された光の波長、ＰＶ：位相プロットの最高ピークと最低谷との間の差、ｔb：ブランクの厚さ）で表わされ、該均質性（Δｎ値）が１．０×１０-6以下になるように、前記素地が混合を受ける工程を有してなる方法であって、
工程（c）が、前記素地がそれ自身の重量の下でガラスの５．０ミリメートル以下のヘッド高さで半径方向に流れるように十分に高い温度で、前記素地を維持することを含むことを特徴とする方法。
【請求項３】
前記素地がそれ自身の重量の下でガラスの３．２ミリメートル以下のヘッド高さで半径方向に流れるように十分に高い温度で前記素地を維持することを特徴とする請求の範囲第２項記載の方法。
【請求項４】
中心を有するシリカ含有素地を形成する方法であって、
（a）スート粒子を与える工程、
（b）このスート粒子を捕集して、素地を形成する工程、
（c）前記中心に対して半径方向に流れる結果として前記素地が形成されるとき、この素地から形成されたブランクが、１２５ミリメートル以上のブランクサイズについて、その均質性（Δｎ値）が、式：Δｎ＝（λ・ＰＶ）／ｔb（λ：干渉計によって使用された光の波長、ＰＶ：位相プロットの最高ピークと最低谷との間の差、ｔb：ブランクの厚さ）で表わされ、該均質性（Δｎ値）が１．０×１０-6以下になるように、前記素地が混合を受ける工程を有してなる方法であって、
前記スート粒子を、前記素地が形成されるとき該素地と接触する少なくとも１個の閉じ込め壁を有する、中心を備えた閉じ込め容器内に捕集し、該壁の垂直高さが、前記容器の中心からの距離が増加するにつれて、３以下の比率で増加することを特徴とする方法。
【請求項５】
前記比率が２以下であることを特徴とする請求の範囲第４項記載の方法。
【請求項６】
中心を有するシリカ含有素地を形成する方法であって、
（a）スート粒子を与える工程、
（b）このスート粒子を捕集して、素地を形成する工程、
（c）前記中心に対して半径方向に流れる結果として前記素地が形成されるとき、この素地から形成されたブランクが、１２５ミリメートル以上のブランクサイズについて、その均質性（Δｎ値）が、式：Δｎ＝（λ・ＰＶ）／ｔb（λ：干渉計によって使用された光の波長、ＰＶ：位相プロットの最高ピークと最低谷との間の差、ｔb：ブランクの厚さ）で表わされ、該均質性（Δｎ値）が１．０×１０-6以下になるように、前記素地が混合を受ける工程を有してなる方法であって、
前記スート粒子を複数個のバーナーによって与え、該複数個のバーナーが中心を有し、該バーナーの最も外側のものが該中心から半径ｒbの位置にあり、
このスート粒子を、底及び少なくとも１個の閉じ込め壁を有する閉じ込め容器内に捕集し、前記閉じ込め壁の最も内側の点と前記底の中心との間の距離がｒvであり、そして
ｒvのｒbに対する比が少なくとも１．１であることを特徴とする方法。
【請求項７】
ｒvとｒbとの間の差が１３５ミリメートル以上であることを特徴とする請求の範囲第６項記載の方法。
【請求項８】
前記素地が形成されるとき、少なくとも１個の閉じ込め壁が前記素地と接触し、そして、
この壁の垂直高さが、前記底の中心からの距離が増加するにつれて３以下の比率で増加することを特徴とする請求の範囲第６項記載の方法。
【請求項９】
工程（c）が、前記素地がそれ自身の重量の下でガラスの５．０ミリメートル以下のヘッド高さで半径方向に流れるように十分に高い温度で、前記素地を維持することを含むことを特徴とする請求の範囲第６項記載の方法。
【請求項１０】
工程（c）が、前記素地がそれ自身の重量の下でガラスの５．０ミリメートル以下のヘッド高さで半径方向に流れるように十分に高い温度で、前記素地を維持することを含むことを特徴とする請求の範囲第８項記載の方法。
【請求項１１】
中心を有するシリカ含有素地を形成する方法であって、
（a）スート粒子を与える工程、
（b）このスート粒子を捕集して、素地を形成する工程、
（c）前記中心に対して半径方向に流れる結果として前記素地が形成されるとき、この素地から形成されたブランクが、２００ミリメートル以上のブランクサイズについて、その均質性（Δｎ値）が、式：Δｎ＝（λ・ＰＶ）／ｔb（λ：干渉計によって使用された光の波長、ＰＶ：位相プロットの最高ピークと最低谷との間の差、ｔb：ブランクの厚さ）で表わされ、該均質性（Δｎ値）が０．２５×１０-6以下になるように、前記素地が混合を受ける工程を有してなる方法によって製造されたシリカ含有素地から製造されたブランクであって、
前記ブランクが２００ミリメートル以上のブランクサイズについて０．２５×１０-6以下である均質性（Δｎ）を有することを特徴とするブランク。
【請求項１２】
請求の範囲第１１項記載のブランクから製造された光学要素。
【請求項１３】
シリカ含有素地を形成する際に使用する閉じ込め容器であって、ベイトサンドによって覆われている底と素地が形成されるときに該素地と接触する少なくとも１個の閉じ込め壁を有してなり、該壁の垂直高さが、前記容器の中心からの距離が増加するにつれて３以下の比率で増加することを特徴とする閉じ込め容器。
【請求項１４】
前記比率が２以下であることを特徴とする請求の範囲第１３項記載の閉じ込め容器。
【請求項１５】
（a）スート粒子を製造するための複数個のバーナーであって、該複数個のバーナーは中心を有し、該バーナーの最も外側のものは該中心から半径ｒbの位置に存在する複数個のバーナー、及び
（b）スート粒子を捕集して素地を形成するための閉じ込め容器であって、該容器は底及び少なくとも１個の閉じ込め壁を有し、該底は中心を有すると共にベイトサンドによって覆われており、前記底の中心と前記閉じ込め壁の最も内側の点との間の距離がｒvである閉じ込め容器、
を備えてなるシリカ含有素地を製造するための炉であって、ｒvがｒbよりも、半径方向の流れの結果として素地が形成されるとき該素地が混合を受けることが可能な程度大きく、ｒvのｒbに対する比が少なくとも１．１であることを特徴とする炉。
【請求項１６】
ｒvとｒbとの間の差が１３５ミリメートル以上であることを特徴とする請求の範囲第１５項記載の炉。
【請求項１７】
前記素地が形成されるとき少なくとも１個の閉じ込め壁が該素地と接触し、そして、
前記壁の垂直高さが、前記底の中心からの距離が増加するにつれて３以下の比率で増加することを特徴とする請求の範囲第１５項記載の炉。
【請求項１８】
２００ミリメートル以上のブランクサイズについて０．２５×１０-6以下である均質性（Δｎ）を有することを特徴とする溶融シリカブランク。
【請求項１９】
請求の範囲第１８項記載のブランクから製造された光学要素。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は、溶融シリカガラスの製造、特に、このようなガラスの均質性を改良するための、即ち、ガラスの屈折率に於ける変動を減少させるための方法及び装置に関する。
技術の説明
図１は、溶融シリカガラスを製造するための先行技術の炉１０を示す。概説すると、ケイ素含有ガス分子は火炎中で反応して、ＳｉＯ2スート粒子を形成する。これらの粒子は回転する素地の熱い表面上に付着し、そこでこれらは非常に粘稠な流体に圧密（consolidate）され、これは後でガラス（固体）状態まで冷却される。当該技術分野に於いて、この形式のガラス製造方法は、蒸気相加水分解／酸化方法又は単に火炎加水分解方法として知られている。付着した粒子によって形成された素地は、しばしば「ブール（boule）」と呼ばれ、この用語を本明細書で使用し、この用語には、火炎加水分解方法によって形成された全てのシリカ含有素地が含まれることが理解される。
炉１０には、多数の付着バーナー１４を有するクラウン１２、このクラウンを支持するリング壁１６及びｘ−ｙ振動テーブル２０の上に装着された回転可能なベース１８が含まれている。クラウン、リング壁及びベースはそれぞれ、耐火材料から製造されている。本発明の実施で使用することができるｘ−ｙ振動テーブル２０の運動の好ましいパターンは、同一人に譲渡された、John E.Maxonの名前で1995年9月12日付けで出願された米国特許出願第60/003,596号、発明の名称「溶融シリカガラスを製造するためのブール振動パターン」に記載されている。
耐火ブロック２２がベース１８の上に装着されて、閉じ込め容器（containment vessel）１３を形成している。このブロックはこの容器の閉じ込め壁を形成し、この壁によって取り囲まれたベース１８の部分（容器の底）は、初期のスート粒子を集める高純度のベイトサンド（bait sand）２４で覆われている。この容器の頂部とクラウンとの間の空間（即ち、プレナム２６）は、リング壁１６の頂部の、クラウンとのその接合部に形成された複数個のベント２８によって通気されている。このベントは、プレナム中に負圧を作る導管によって適当な排気システムに接続されている。負圧によって、空気が、リング壁と閉じ込め容器との間の環状の隙間３０を通って上方に流される。閉じ込め容器の周りの空気流に於ける変動を制御し、本発明の実施で使用することができる炉システムは、同一人に譲渡された、Paul M.Schermerhornの名前で1995年9月12日付けで出願された米国特許出願第60/003,595号、発明の名称「溶融シリカガラスを製造するための炉」に記載されている。
耐火ブロック２２は、外側のアルミナベースのブロック２２ａ及び例えば、ジルコニア又はジルコンから製造された内側ライナー２２ｂからなっていてよい。勿論、所望により、他の耐火材料及び構造物を使用することができる。ライナーがブール１９の中に内側に落ちないことを確保するために、先行技術に於いては、ベースブロックの内側表面は、図１に示されるように、垂直に対して約１０°（即ち、約１０°から約１５°までの範囲）の角度で切断されている。この１０°の角度は、５．５より大きい（１５°については３．５より大きい）、容器の中心からの距離の増加に伴う、閉じ込め壁の高さの変化の割合に相当する。即ち、外側に１ミリメートル進む毎に、閉じ込め壁の表面は５．５ミリメートルより多く（１５°については、３．５ミリメートルより多く）上方に進む。また、図１に示されるように、先行技術に於いては、閉じ込め容器の底の内半径ｒvは、付着バーナー１４の最も外側のものの半径ｒbに実質的に等しかった。
商業的に実施するとき、略５フィート（１．５メートル）の直径及び略５〜８インチ（１３〜２０ｃｍ）の厚さを有するブールが、図１に示す形式の炉を使用して製造することができる。多数のブランクがこのようなブールから切断され、レンズ（マイクロリソグラフイーシステム用のレンズを含む）、プリズム等々のような光学要素を含む種々の製品を製造するために使用される。このブランクは一般的に、炉１０内でのブールの回転軸に平行である方向で切断され、このようなブランクから製造されたレンズ要素の光学軸も一般的に、ブールの回転軸に平行である。参照を容易にするために、本明細書に於いて、この方法を「ｚ方向」又は「ｚ軸」と言う。
許容できるブランクの屈折率に於ける変動の量は、ブランクから製造されるべき製品に依存する。ブランク又は光学要素の均質性は、通常、干渉計技術を使用して測定される。大きい部品を製造しなくてはならないとき、大アパーチャー干渉計、例えば、１８インチ（４６ｃｍ）のアパーチャーを有する干渉計が使用される。
図２は、本発明により製造した溶融シリカブールについての１８インチ（４６ｃｍ）干渉計プロット（位相プロット(phase plot)）を示す。このブールは、（１）図１に示す形式の炉、（２）その内側壁が垂直に対して３０°の角度で傾斜している閉じ込め容器及び（３）前記参照した特許出願、発明の名称「溶融シリカガラスを製造するためのブール振動パターン」に「プロセス１」として参照されている振動パターンを使用して製造した。
定量的に、ブランクのｚ方向均質性はそのΔｎ値として表わされ、これは、式：
Δｎ＝（λ・ＰＶ）／ｔb              （１）
（但し、λは干渉計によって使用された光の波長であり、ＰＶは位相プロットの最高ピークと最低谷との間の差であり、そしてｔbはブランクの厚さである）を使用して干渉計プロットから計算される。ブランクの均質性はまた、ブランクの異なった点の間のｎに於ける変動の尺度を与える、位相プロットの二乗平均（ＲＭＳ）偏差の項でのような他の方法で表すこともできる。例えば、1994年11月4日公開の特開平6-308717号を参照されたい。
非常に低いΔｎの値（例えば、１２５ｍｍ以上の直径を有するブランクについて１．０×１０-6以下、好ましくは０．５×１０-6以下のΔｎ値）を必要とする溶融シリカブランクの用途は、マイクロリソグラフイーシステムのための光学要素の製造にある。
マイクロリソグラフィーシステムは、集積回路を製造するために使用され、これには般的に、深(deep)ＵＶレーザー光源、照射レンズシステム及び投映（画像形成）レンズシステムが含まれる。例えば、Pfau他、「回折制限深紫外画像形成に於ける石英不均質性効果（Quartz inhomogeneity effects in diffraction-limited deep ultraviolet imaging）」、Applied Optics、31巻、31号、6658-6661頁（1992年11月1日）を参照されたい。この照射レンズシステムは、レーザービームを拡大し、その強度を均質化する。投映レンズシステムはレジストカバーしたＩＣウエーハの上にマスクの非常に高い解像度の画像を投映する。
回折効果は、ＩＣウエーハで作られる線幅を制限し、そうしてウエーハの上に書くことができる回路の密度を制限する。特に、ウエーハでの解像度（Ｒ）は、
Ｒ＝Ｋ・λL／ＮＡ             （２）
（但し、Ｋは、その値が、使用される特定のシステム及び方法に依存する定数であり、λLはレーザー光源の作動波長であり、そしてＮＡは投映レンズシステムの開口数である）
によって与えられる。
それで、レーザー光の波長を短くすることによって、解像度が改良され、ウエーハの上により細い線を書くことが可能になる。従って、近年に於いては、より短い波長のレーザー、例えば、４００ｎｍ以下の波長を有するレーザーが、マイクロリソグラフィーシステムで使用されるようになってきている。このようなレーザーの例には、それぞれ２４８ｎｍ及び１９３ｎｍで作動するＫｒＦ及びＡｒＦエキシマーレーザーが含まれる。
これらの短い（ＵＶ）波長で、標準的光学ガラスは、その高い吸収のためにこのシステムの光学要素用に使用することができない。他方、溶融シリカガラスはＵＶ範囲で透過性であり、それでこの応用のための選択材料になってきた。
ミクロリソグラフィーシステムの目標は、サブミクロン範囲内の解像度を有する画像を作ることであるので、このようなシステムで使用されるレンズ要素及びそれでこのレンズ要素を製造するために使用されるレンズブランクは、最高品質のものでなくてはならない。他の性質の中で、このようなレンズブランクは、例えば、１センチメートル当たり約９９．８％±０．１％を越える高い内部透過値、介在物の低いレベル、小さい複屈折、小さい蛍光及びＵＶ波長でのレーザー損傷に対する高い耐性を有していなくてはならない。
ｎに於ける制御されない変動は、ＩＣウエーハで作られる画像に於ける修正不可能な収差として表れるので、非常に重要なものはブランクのΔｎ値である。更に、前記の式（２）から、高解像度を得るために、大きいＮＡ値が必要である。続いて、大きいＮＡは大きいレンズ要素を意味する。従って、Δｎは小さくなくてはならないのみならず、これは大きいブランクサイズについて小さくなくてはならない。
低いΔｎ値と大きいブランクサイズとのこの組合せを達成するために、種々の努力がなされてきた。例えば、Yamagata他の米国特許第5,086,352号、1993年1月7日公開のＰＣＴ公開第WO 93/00307号、1993年4月20日公開の特開平5-97452号、1993年5月14日公開の特開平5-116969号、1994年7月14日公開の特開平6-166527号、1994年8月23日公開の特開平6-234530号及び1994年8月23日公開の特開平6-234531号を参照されたい。これらの努力にも拘わらず、この分野での改良についての要求がなお存在している。本発明は、この要求を取り扱う。
発明の要約
前記のことに鑑みて、本発明の目的は、火炎加水分解方法によってシリカ含有ブールを製造するための改良された方法及び装置を提供することである。特に、本発明の目的は、このようなブールの均質性を改良し、そうしてブランク及びそれから製造された光学要素の均質性を改良することである。本発明の別の目的は、高い均質性及び大きいサイズを有するブランク及び光学要素を提供することである。
本発明により、ブールの均質性並びにそれでブランク及びこれから製造された光学要素の均質性を、ブールをその形成の間に、十分な半径方向の流れを受けるようにさせて、ブールの形成の間に異なった堆積条件、例えば、異なったＳｉＯ2付着量、異なった付着温度、プレナム中の異なった空気流等々を受けたかもしれないブールの異なった部分の少なくとも幾らかの混合を達成させることによって、顕著に改良することができることが見出された。
この半径方向の流れは、下記のこと、即ち、
（１）ブール形成工程の間に十分に高いブール温度を維持して、ブールがそれ自身の重量の下で、最小のヘッド高さで、特に、ガラスの約５．０ｍｍ以下、好ましくは約０．１２５インチ（３．２ｍｍ）以下のヘッド高さで半径方向に流れるようにすること、
（２）その内半径ｒvが、ブールを形成するために使用される付着バーナーの最も外側のものの半径ｒbよりも実質的に大きい、例えば、ｒvのｒbに対する比が少なくとも約１．１である閉じ込め容器内で、ブールを形成すること、及び／又は
（３）その垂直高さｈが、容器の中心からの距離ｄが増加すると共に、約３以下である比率Δｈ／Δｄで増加する、内側閉じ込め壁又は壁群を有する閉じ込め容器内でブールを形成すること
の一つ又は組合せによって達成される。
好ましくは、半径方向流れを得るための三つのアプローチ全てが、組み合わせて使用される。
本発明の手段により、１２５ｍｍ以上、好ましくは１５０ｍｍ以上、最も好ましくは２００ｍｍ以上のブランク（要素）サイズ（例えば、円筒形ブランクについて直径）について、１．０×１０-6以下、好ましくは０．５×１０-6以下、最も好ましくは０．２５×１０-6以下の均質性値（Δｎ値）を有するブランク及び光学要素を製造することができる。使用する試験装置の能力に依存して、Δｎ規準の満足度は、全体としてブランク若しくは要素を試験することにより又はそれらの代表的断面を試験することによって決定することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、火炎加水分解方法を使用して溶融シリカブールを製造するために使用された先行技術の炉の概略線図である。
図２は、本発明によって製造した溶融シリカブールの断面についての、１８インチ（４６ｃｍ）干渉計位相プロットを示す。この位相プロットは、ブールのｚ軸に沿ってとった。
図３は、溶融シリカブールを製造するための先行技術の閉じ込め容器の概略線図である。
図４は、本発明によって構築された、溶融シリカブールを製造するための閉じ込め容器の概略線図である。
図５は、比較例の試験を実施するために使用された閉じ込め容器の概略線図である。
図６は、本発明によって製造した溶融シリカブランクについての、８．５インチ（２１．５ｃｍ）干渉計位相プロットを示す。この位相プロットは、ブランクのｚ軸に沿ってとり、２００ミリメートルより大きいブランクサイズについての０．２５×１０-6未満のΔｎ値の達成を示す。この位相プロットは、波ではなくてフリンジの項目であり、波毎に２個のフリンジが存在する。
図２及び６のプロットは、原位相プロットデータマイナスＰＳＴ及びＴＬＴ成分を表わしている（ＺＹＧＯ用語、Zygo Corporation、コネチカット州、Middle field）。
明細書に含められ、そして明細書の構成部分である上記の図面は、本発明の好ましい態様を示し、この説明と共に、本発明の原理を説明する役割を果たす。勿論、図面及び説明の両方は例示であるのみであり、本発明を制限するものではないことが理解されるべきである。図１及び３〜５の図面は、そこに示される要素の目盛又は相対比率を示すことを意図しない。類似の参照符号は、種々の図に於ける類似の又は対応する部分を指す。
好ましい態様の説明
前記のように、本発明は、蒸着技術によって製造されたシリカ含有素地の均質性を改良するための方法及び装置に関する。このシリカ含有素地は、実質的に純粋な溶融シリカであってよく又は所望により１種又は２種以上のドーパントを含有してもよく、例えば、この素地は、ガラスの熱膨張係数を低下させるチタンドーパントを含有することができる。低レベルの汚染物質が、この素地中に存在してもよい。
類似の参照符号が、種々の図に於ける類似の又は対応する部分を指す図を参照して、図４は、本発明により構築された閉じ込め容器１３を示す。この容器は、その垂直高さｈが、容器の中心からの距離ｄが増加すると共に、約３以下である比率Δｈ／Δｄで増加する、閉じ込め壁２２を有する。特に、図４に示されるように、閉じ込め壁２２は、そのΔｈ／Δｄ比が約１．７であるように、垂直に対して３０°の角度で向けられている。即ち、そのΔｈ／Δｄ比は、好ましくは約２より小さい。
閉じ込め壁２２の内側表面は、図４に示されるように典型的に平らであるけれども、壁のガラス接触表面が、Δｈ／Δｄ比が約３未満であるという必要条件を満足する限り、他の形状、例えば、凹面のカップ状形状を、所望により使用することができる。
作用のどのような特定の理論にも拘束されることを望むものではないけれども、約３未満のΔｈ／Δｄ比を有する閉じ込め壁を使用することには、ブールの縁で生じるロールアップ効果、即ち、ブール形成工程でほぼ同時に付着したガラスが、中心に於けるよりもブールの縁付近でより高い高さになり、ブールの厚さが増加するとき、高さの違いが大きくなる傾向があると言う効果を補償することを助けるものと考えられる。この現象は、ｚ方向で測定したとき、ガラスの屈折率に於ける低下した均質性をもたらすものと考えられる。
本発明の閉じ込め容器の緩やかな外方向の傾斜は、この効果を補償することを助け、同様に、ブールの厚さが増加したとき、より大きい半径方向の流れ及び混合のための余地を与えると考えられ、これはまた均質性に於けるロールアップの効果を低下させる上で有利であると考えられる。
その緩やかに傾斜した壁に加えて、図４の閉じ込め容器はまた、クラウン１２によって保持されているバーナー１４の最も外側のものの半径ｒbよりも実質的に大きい底半径ｒvを有する。バーナー１４は、クラウンの周りに分布されており、そうしてブール表面の均一な適用範囲を作っている。例えば、バーナーは、下記の式：
ｒn＝（ｎＡb／π）
（但し、ｎはバーナー数であり、ｒnはｎ番目のバーナーの半径位置であり、そしてＡbは個々のバーナーによってカバーされるブールの面積である）
によって与えられる、クラウンの中心からの半径距離を有していてよい。Ａbについての適当な値は、８０平方インチ（５１６ｃｍ2）である。
本発明により、ｒvは、ｒnの最大値よりも少なくとも約１０％大きい、即ち、ｒvは、ｒbよりも少なくとも約１０％大きく、そうして、半径方向の流れの結果としてブールが形成されたとき、ブールは混合を受け得る。好ましくは、ｒvは、ｒbよりも少なくとも約１３５ミリメートル大きく、そうしてこのような流れのための適当な余地を提供する。約７５０ｍｍのｒb値について、これは約１．２のｒv対ｒb比に相当する。
先行技術の閉じ込め容器は、ある場合にはｒbよりも僅かに大きいが、少なくとも１０％ほどではなく、半径方向の流れを通した改良された均質性をもたらすほど十分ではないｒv値を有していた。実際に、先行技術に於いては、ｒvがｒbに本質的に等しい結果として、ブールは多くの場合ブロック２２の頂部の上に載っていた。本発明により、閉じ込め容器は、このような上に載ることが起きないように、十分に大きく作られている。
スート粒子を製造することに加えて、バーナー１４はまた、その形成の間にブール１９を加熱する役割を果たす。本発明により、ブールの温度は、ブールが最小のヘッド高さでそれ自身の重量の下で半径方向に流れるように、十分に高く維持される。好ましくは、この温度は、ブールがガラスの約０．１２５インチ（３．２ｍｍ）以下のように小さいヘッド高さで流れるように、十分に高い。ブールが製造された方法、例えば、それが回転する速度に依存して、遠心力も半径方向の流れで役割を演じるであろう。
本発明の手段により、均質性に於ける顕著な改良が達成される。例えば、１．５３メートル以下の直径を有するブールが製造され、３６０ミリメートル以下の直径及び０．５×１０-6未満のΔｎ値を有するブランクを製造するために使用される。このようなブランクは、例えば、ＫｒＦレーザーを使用するマイクロリソグラフィーシステムのための光学要素を製造するために使用することができる。更に、下記に示す「超高均質性実施例」によって例示されるように、本発明によってまた、それから２０３ｍｍ（８インチ）以下の直径及び０．２５×１０-6未満のΔｎ値を有するブランクが製造された、１．５３メートル以下の直径を有するブールが製造された。
如何なる方法によってもそれを限定することを意図しないで、本発明を下記の実施例によって更に十分に説明する。
比較例
この実験に於いて、垂直に対する容器の閉じ込め壁の配向の、均質性への影響を試験するために特別に構築された閉じ込め容器を使用して、溶融シリカのブールを形成した。
試験容器の構造を、図５に示す。この図からわかるように、この容器の底の内側半径は一定（特に、２９インチ（７３．７ｃｍ）に）保持されていたが、容器の閉じ込め壁の半分は先行技術の１０°角度を使用し、他の半分は本発明により３０°角度を使用した。
この試験容器は、通常の運転条件下で５２インチ（１３２ｃｍ）直径のブールを製造するために使用した。アニーリングし、そして粉砕した後、ブールの異なった部分から７個のサンプルを採り、１８インチ（４６ｃｍ）干渉計で試験した。特定のサンプルをブールの２個の半体と関係付けるために、基準マークを使用した。
この実験の結果を表１に示す。表１に示されるように、より大きい壁角度で製造したブール半体は、先行技術の角度を使用して製造した半体よりも良好な均質性指数を有していた。更に、波面は、より良いＲＭＳ値を生じるより少ないバンディング(banding)を示すことが見出された。この表はまた、０．５×１０-6及び１．０×１０-6の両方の均質性指数レベルでブールから取り出すことができるブランクの直径が、ブールの３０°側で顕著に大きかったことを示している。
均質性指数に影響を与える全ての他の変数は一定であったので、このデータは明らかに、容器壁の２個の半体のΔｈ／Δｎが、均質性指数に於ける差の原因であったことを示している。
超高均質性サンプル
この実施例は、それから、２００ミリメートルより大きいブランクサイズについて０．２５×１０-6未満のΔｎ値を有するブランクを製造することができる、溶融シリカブールの製造を示す。
このブールは約５フィート（１．５ｍ）の直径を有し、図１に示される形式の炉、その内側壁が垂直に対して３０°の角度で傾斜している閉じ込め容器及び前記のプロセス条件を使用して製造した。このブールを製造するために使用したｘ−ｙ振動テーブル２０についての振動パターンは、下記の式：
ｘ（ｔ）＝ｒ1ｓｉｎ２πω1ｔ＋ｒ2ｓｉｎ２πω2ｔ
ｙ（ｔ）＝ｒ1ｃｏｓ２πω1ｔ＋ｒ2ｃｏｓ２πω2ｔ
ｒ1＝１．２インチ（３０．５ｍｍ）
ｒ2＝２．３インチ（５８．４ｍｍ）
ω1＝５．３４ｒｐｍ
ω2＝５．７８６ｒｐｍ
（但し、ｘ（ｔ）及びｙ（ｔ）は、時間（ｔ）の関数としてのブールの中心の座標を表わし、時間が分で測定される）によって与えられた。このｘ−ｙ振動パターンは好ましくは、４．９８ｒｐｍの総ブール回転速度（ω3）と組み合わせて使用された。このパターンは、同一人に譲渡された、David R.Fladd及びStephen J.Rieksの名前で1995年9月12日付けで出願された米国特許出願第60/003,607号、発明の名称「脈理の検出方法」の方法によって測定したとき、相対的に高いレベルのオフ軸脈理をもたらす傾向がある。多くの応用について、オフ軸脈理の存在は、溶融シリカガラスからなる光学要素の性能に影響を与えない。また、所望により、オフ軸脈理のレベルは、前記参照した特許出願、発明の名称「溶融シリカガラスを製造するための炉」に記載されている炉システムを使用することによって低下させることができる。
図６は、このブールから得られたブランクについての８．５インチ（２１．５ｃｍ）干渉計位相プロットを示す。このブランクは、２００ミリメートルより大きいブランクサイズについて０．２５×１０-6未満のΔｎ値を有していた。
本発明の好ましい及びその他の態様を本明細書に記載したけれども、追加の態様が、当業者によって、下記の請求の範囲によって定義されるような本発明の範囲から逸脱することなく認識されるであろう。
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【図１】
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【図３】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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