CN101511744B - 熔融石英玻璃及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种熔融石英玻璃，其对于波长245nm的紫外光，在10mm厚度内的内透过率为95％以上，OH含量为5ppm以下，Li、Na、K、Mg、Ca、Cu的含量各自为不足0.1ppm。优选该熔融石英玻璃在1215℃下的粘度系数为10^11.5Pa·s以上，另外，1050℃下在大气中放置24小时的、在距表面的深度超过20μm起至100μm的区域中的Cu离子的扩散系数为1×10^-10cm²/秒以下。该熔融石英玻璃通过将原料硅石粉末方英石化后在非还原性气氛中熔融而制造。该熔融石英玻璃具有紫外线、可见光、红外线的透射率高、高纯度且耐热性高以及金属杂质的扩散速度小的特性，适合作为各种光学材料、半导体制造用部件、液晶制造用部件等。

Description

熔融石英玻璃及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种熔融石英玻璃及其制造方法，所述熔融石英玻璃的紫外线、可见光、红外线的透射率高、高纯度且耐热性高、Cu等金属杂质的扩散速度小。

本发明的熔融石英玻璃可以用作各种光学材料、半导体制造用部件、液晶制造用部件、MEMS(Micro Electro MechanicalSystems，微电子机械系统)制造用部件、液晶用玻璃基板等。尤其适合用作在半导体热处理工序或CVD工序中使用的芯管(core pipe)。

背景技术

在各种光学材料、半导体制造用部件、液晶制造用部件、MEMS制造用部件、液晶用玻璃基板等用途中，期望紫外线、可见光、红外线的透射率高、高纯度且耐热性高的石英玻璃。

另外，在半导体、液晶或MEMS制造领域中，石英玻璃制的检视区(viewpoint)多用于蚀刻的终点检测等中，期望从紫外区域至可见区域、红外区域都具有良好的光透过性且能以低成本制造的石英玻璃。

此外，近年来在半导体热处理工序中，存在Cu导致的污染问题。该问题是从热处理用石英管(芯管)外部的加热器等产生的Cu在热处理用石英管内扩散，而污染安装在石英管内部的晶圆，因此期望铜等金属杂质扩散系数小的石英玻璃。

通常，石英玻璃大致分为熔融石英玻璃和合成石英玻璃。

熔融石英玻璃通过将作为原料的硅石粉末在氢氧火焰、等离子弧、真空电炉等中熔融而制造，与下述合成石英玻璃相比，具有制造成本低廉的优点。其中，使用天然硅石粉末末作为二氧化硅原料，通过等离子弧或真空电熔融等不会增加OH基量的熔融方法而制造的石英玻璃，其高温粘性高，耐热性优异，因此在半导体热处理工序或CVD工序中广泛使用。

然而，使用天然硅石原料的熔融石英玻璃含有0.1～0.5ppm左右的半导体制造中需规避的Li、K、Na、Ca元素等，无法在要求高纯度的用途(例如，晶圆的高温退火等)中使用。另外，由于通常在紫外区域(200nm～240nm)中具有吸收带，因此作为紫外线用光学材料(例如，终点检测用窗口材料(windowmaterials)等)特性也不足。此外，存在Cu等金属杂质的扩散速度很快这样的问题。

因此，对于要求高纯度的用途，已知有使用无定形高纯度合成硅石粉末作为二氧化硅原料的方法(例如，参考专利文献1、2)。然而，无定形合成硅石粉末通常通过溶胶凝胶法等湿式工艺制备，因此，在由无定形合成硅石粉末制造的石英玻璃中，残留着数十ppm左右的OH基。石英玻璃中的残留OH基不仅会引起红外区域的光学吸收，还有可能使高温粘性恶化，进而促进Cu等金属杂质的扩散。

因此，已知有将作为原料的无定形合成硅石粉末预先结晶来降低OH基的方法(例如，参考专利文献3、4)。然而，专利文献3的方法中杂质含量的降低不够充分，期望能进一步降低。另外，专利文献3中公开的熔融方法由于在强还原气氛下进行玻璃化，因此有可能在245nm附近出现推定是由于缺乏氧所引起的吸收峰。此外，专利文献4中既没有关于玻璃化时的氛围的记载，也没有关于获得何种石英玻璃的任何记载或启示。

另一方面，合成石英玻璃通过将高度纯化的四氯化硅等挥发性的二氧化硅原料在氢氧火焰等之下进行高温水解而制造，具有纯度非常高的优点。然而，已知合成石英玻璃通常在高温区域的粘度系数较低。作为适合于要求耐热性用途的合成石英玻璃的制造方法，已知有将挥发性二氧化硅原料加热水解，使由此生成的二氧化硅微粉堆积成的多孔石英玻璃体(烟尘体，soot-body)中含有Al，对其进行加热、烧结从而制成透明玻璃体的方法(例如，参考专利文献5)，或者在还原气氛中对烟尘体进行加热处理，降低OH量，然后对其进行加热、烧结，从而制成透明玻璃体的方法(例如，参考专利文献6)。然而，所有方法的工艺均较为复杂，因此所得玻璃非常昂贵。

此外，专利文献5中记载的合成石英玻璃在制造过程中没有降低OH量的工序，因此有可能引起红外区域的光学吸收，降低高温粘性，进而促进Cu等金属杂质的扩散。

另外，专利文献6中记载的方法中，降低了OH基量的石英玻璃中有可能产生氧缺乏缺陷，在245nm附近出现吸收峰。

专利文献1：日本特开平7-81971号公报(第3页)

专利文献2：日本特开2006-8452号公报(第1页)

专利文献3：日本特开平8-119664号公报(第2页)

专利文献4：日本特开平4-238808号公报(第2页)

专利文献5：日本特开平3-83833号公报(权利要求书)

专利文献6：日本特开平3-109223号公报(第1页)

发明内容

发明要解决的问题

本发明的目的在于克服上述问题，廉价地提供一种石英玻璃，其适合用于利用紫外线、可见光、红外线的各种光学材料、半导体制造用部件、液晶制造用部件、MEMS制造用部件、液晶用玻璃基板中，紫外线、可见光、红外线的透射率高、高纯度且耐热性高，Cu离子等金属杂质的扩散慢。

本发明人等为解决上述问题进行了精心的研究，结果发现一种石英玻璃，其对于波长245nm的紫外光，10mm厚度时的内透过率为95％以上、更优选为98％以上，且OH含量为5ppm以下，Li、Na、K、Mg、Ca、Cu的含量各自为不足0.1ppm、优选为0.05ppm以下，该玻璃在1215℃下的粘度系数显示为10^11.5Pa·s以上，此外，含有以重量比计为3ppm以下的Al，由此粘度系数为10^12.0Pa·s以上，另外，1050℃下在大气中放置24小时时的铜离子的热扩散中，在距表面深度为20μm～100μm的区域中的Cu离子的扩散系数为1×10^-10cm²/秒以下，从而能解决上述课题。另外发现，该石英玻璃通过将原料硅石粉末预先方英石化后，在非还原性气氛中进行熔融，更优选通过等离子弧法进行熔融而能在工业上方便地制造。基于这些认识而完成了本发明。

用于解决问题的方法

本发明一方面提供一种熔融石英玻璃，其特征在于，对于波长245nm的紫外光，10mm厚度时的内透过率为95％以上，优选为98％以上，且OH含量为5ppm以下，Li、Na、K、Mg、Ca、Cu的含量各自为不足0.1ppm，优选为0.05ppm以下。

此外，本发明提供一种熔融石英玻璃，其特征在于，除了具有上述特性以外，其1215℃下的粘度系数为10^11.5Pa·s以上，特别优选含有以重量比计为3ppm以下的Al，1215℃下的粘度系数为10^12.0Pa·s以上。

此外，本发明提供一种熔融石英玻璃，其特征在于，除了具有上述特性以外，1050℃下在大气中放置24小时时的铜离子的热扩散中，从距表面的深度超过20μm起至100μm的区域中的Cu离子扩散系数为1×10^-10cm²/秒以下。

本发明的另一方面是提供一种上述熔融石英玻璃的制造方法，其特征在于，将原料硅石粉末方英石化后，在非还原性气氛中熔融。

发明的效果

本发明的熔融石英玻璃，由于在紫外～可见～红外区域基本没有特异性吸收，因此可以优选用作期望高透射率的各种光学材料，尤其是蚀刻终点检测等的窗口材料。此外，本发明的熔融石英玻璃由于高纯度，高温粘性优异，Cu等金属杂质的扩散速度慢，因此还可以优选用作半导体热处理/制造用炉材、夹具等半导体制造装置用部件或MEMS制造装置用夹具等，还优选用作紫外线用透镜和灯、液晶用玻璃基板等。

根据本发明的制造方法，能够廉价地获得具有上述特性的熔融石英玻璃。

附图说明

图1是表示各实施例和比较例中获得的石英玻璃相对于波长的直线透射率的图。

图2是表示实施例1、3和8以及比较例1和4中获得的石英玻璃深度方向的Cu离子浓度分布的图。

图3是表示对于实施例3和比较例4中获得的石英玻璃，在厚度方向上至更深部分测定Cu离子浓度分布的结果的图。

具体实施方式

以下对本发明进行详细说明。

本发明的熔融石英玻璃对于波长245nm的紫外光，在10mm试样厚度内，显示出95％以上、更优选为98％以上的内透过率。本发明中所谓的“内透过率”，是指除去玻璃表面的反射、吸收和散射的影响，换算成10mm试样厚度的透射率。可以认为内透过率达到如此高的值等同于石英玻璃中氧缺乏缺陷的形成已被抑制。

此外，熔融石英玻璃的OH含量为5ppm以下，优选为2ppm以下。通过显著降低OH含量，能避免高温下的粘性降低而不抑制红外区域的特异性吸收，此外，还能抑制Cu离子的扩散。因此，适合在半导体热处理用夹具等中使用。本发明中所谓的“OH含量”，是指由波长2730nm的吸收峰强度算出的、玻璃中所含的OH量。OH量的检测极限为1ppm。

此外，在本发明的熔融石英玻璃中，按照金属计(重量比)，Li、Na、K、Mg、Ca、Cu的含量各自为不足0.1ppm，优选各自为0.05ppm以下，更优选各自为0.01ppm以下。通过降低这些元素的含量，从而能保持紫外光线的透射率高，此外，可以更适合用作需避免杂质混入的半导体制造装置用部件中。另外，本发明熔融石英玻璃中金属成分的含量通过ICP发射光谱法测定，其检测极限为0.01ppm。

本发明的熔融石英玻璃具有高耐热性，具体地说，1215℃下的粘度系数优选为10^11.5Pa·s以上，通常在10^11.5～10^12.0Pa·s的范围内。

本发明的熔融石英玻璃由于其粘性提高，因此可以含有铝(Al)。Al的含量以金属Al(重量比)计，优选为0.1～3ppm，更优选为0.2～2ppm。含有Al的熔融石英玻璃在1215℃下的粘度系数显示为10^12.0Pa·s以上，更具体地说，显示为10^12.0～10^12.5Pa·s的高粘性。

此外，本发明熔融石英玻璃杂质的扩散速度慢，例如，1050℃下在大气中放置24小时时的铜离子的热扩散中，从距表面的深度超过20μm起至100μm的区域中的Cu离子扩散系数优选为1×10^-10cm²/秒以下，更优选为3.5×10^-11cm²/秒以下。

具有上述特性的本发明熔融石英玻璃即使在热加工或应力去除(退火)时，Cu、Na等金属杂质也不会从玻璃表面沿其厚度方向扩散到深处。此外，在用作半导体制造中的热处理工序或CVD工序的芯管时，具有能抑制来自体系外的Cu等金属杂质的透过、扩散，减少对存在于芯管内部的晶圆的污染的优点。

以下，对本发明熔融石英玻璃的制造方法进行详细描述。

本发明的熔融石英玻璃可以通过将原料硅石粉末预先方英石化后在非还原性气氛中熔融而制造。

作为原料硅石粉末，可以使用例如无定形硅石粉末。优选使用Li、Na、K、Mg、Ca、Cu的含量各自为0.05ppm以下，更优选为0.01ppm以下的高纯度无定形硅石粉末。由此，可以获得在半导体制造等中使用的高纯度的石英玻璃，还能保持紫外区域的透射率较高。

作为这样的无定形硅石，可以使用例如在盐酸或氨催化下水解硅醇盐而获得二氧化硅凝胶，将其干燥并烧成而获得的高纯度无定形硅石；和将由碱金属硅酸盐水溶液和酸反应获得的二氧化硅凝胶纯化、烧成而获得的高纯度无定形硅石等。其中，由硅醇盐制备的高纯度无定形硅石容易获得高纯度的产品，因此是特别优选的。

作为将原料硅石粉末预先方英石化的方法，可以列举各种方法。例如，在不产生污染的适当环境下，对高纯度的无定形硅石粉末在高温下长时间烧成，从而能获得高纯度的方英石粉末。

此外，通过提高烧成工序的处理量和通过长时间烧成以降低来自烧成炉等的杂质污染，因此在原料硅石粉末中添加结晶化促进剂进行烧成也是非常有效的。

作为结晶化促进剂，优选例如方英石或氧化铝的微粉等。结晶化促进剂可以单独使用1种，也可以将2种以上混合使用。方英石可以在需要避免玻璃中存在Al的用途中使用。其添加量相对于无定形硅石，优选为0.1～10重量％。另一方面，氧化铝以金属铝计，添加约0.1ppm以上即可看到结晶化促进效果，同时还能看到石英玻璃的耐热性得到提高。Al在半导体制造中的氟类干法清洗工序中，会生成氟化物的颗粒，因此优选将该添加量控制为较低。已知添加氧化铝所带来的耐热性提高效果以金属Al计在2～3ppm左右即出现饱和倾向，因此在避免生成颗粒的用途中，Al添加量优选为0.1～3ppm，更优选为0.2～2ppm。

烧成温度优选为1200～1700℃，烧成时间优选为1～100小时。烧成优选在真空中或在氮气、氩气、氦气或氧气的气氛中进行。

在通过上述方法将原料粉末方英石化后进行烧成，通常能降低原料硅石粉末中所含的OH基量，然后，在非还原性气氛中熔融，从而能工业化地获得本发明的熔融石英玻璃。另外，原料硅石粉末方英石化的比例(结晶率)优选基本上为100％，通常，至少70％以上方英石化即可。方英石的转化比例可以通过例如X射线衍射法确定。更详细地说，例如可以由表示无定形硅石存在的宽的晕(halo)图案和表示方英石存在的陡峰的面积比来计算。

接着将方英石化的粉末熔融。为了抑制氧气缺乏缺陷的产生，熔融在非还原性气氛中进行。在还原性气氛中熔融的话，则会产生氧气缺乏缺陷，容易在245nm附近产生吸收峰，因此是不优选的。作为非还原性气氛，可以使用例如He、N₂、Ar、O₂气氛等。

此外，作为熔融方法，为了不使已被降低的OH基量增加，必须在加热源中不使用火焰，优选例如电熔融法或等离子弧熔融法等。尤其是等离子弧熔融法无需使用容器就能制造坯料，因此在没有来自容器污染的观点上看，其是优选的。

在所得玻璃中的气泡成为问题的情况下，可以通过热等静压(HIP)处理完全除去气泡。通过该HIP处理会在玻璃中产生双折射(应变)，但可以进行1200℃左右的退火处理除去应变。

实施例

以下，示出实施例对本发明进行更详细的说明。本发明并不受这些实施例任何限制。

另外，玻璃的评价方法如下所示。

<杂质分析>

将玻璃试样溶解于氢氟酸，通过ICP发射光谱法测定玻璃中所含的杂质量。

<245nm内透过率>

从坯料切出小片，在相对的2个面上进行光学研磨，制成厚度10mm的透射率测定用试验片。测定波长245nm下包含反射损失在内的直线透射率，根据下述1式，求出试样厚度10mm内的内透过率(Ti)。反射率R对于全部试样，以4％计算。

$T=\frac{{(1-R)}^2{T}_i}{1-R^2{T_i}^2}---\left(1\right)$

其中，T表示包括反射损失在内的直线透射率，R表示反射率，Ti表示内透过率。

<OH含量>

按照与245nm内透过率测定用试样相同的方法制备试验片，测定入射光波长2.73μm和2.63μm下的透射率。使用下述2式，计算出玻璃中所含的OH量(C)。

$C=\frac{997}{t}\&times;{\log }_{10}\left(\frac{T_{2.63}}{T_{2.73}}\right)---\left(2\right)$

其中，C表示OH基含量[ppm]，T_2.63表示波长2.63μm下的透射率，T_2.73表示波长2.73μm下的透射率、t表示试样厚度[mm]。

<粘度系数>

从玻璃切出3mm×5mm×110mm的试验片，在一端固定的状态下，在1215℃下保持10小时。由热处理后试验片的变形量，使用3式计算出粘度系数(η)。

$\mathrm{\&eta;}=\frac{\mathrm{\&rho;g\&Delta;}{\mathrm{ta}}^4}{2b^{2}h}---\left(3\right)$

其中，η表示粘度系数，ρ表示玻璃密度，g表示重力加速度、Δt表示保持时间、a表示试样的悬置长度、b表示试样厚度、h表示变形量。

<Cu离子扩散>

从玻璃切出50mm×50mm×1mm的试验片，放置在高纯度石英玻璃制匣钵(带盖)内。在该匣钵中加入0.4gCuO粉末，并使其不与该试验片直接接触，盖上盖子，在以石英玻璃管为芯管的电炉内，在大气中，以300℃/小时的速度，从室温升温至1050℃，在1050℃下加热24小时。将加热后的试验片用氢氟酸-硝酸混合溶液从表面依次溶解，使用原子吸收法分析溶解液，计算出深度方向的Cu离子浓度。此外，使用适用于半无限固体(semi-infinite solid)中的扩散的扩散方程式即下述4式，计算出扩散系数。此时，除去实验误差大的从表面至深度20μm的区域，对于在深度超过20μm起至100μm的区域中测定的各Cu离子浓度的至少5个点，使用最小二乘法，代入4式的系数，计算出扩散系数。

此外，为了测量出更深区域的Cu扩散行为，使Cu从厚20mm的试验片的一侧进行扩散，进行同样评价。

$C=C_0(1-\mathrm{erf}\left(\frac{x}{2\sqrt{\mathrm{Dt}}}\right))---\left(4\right)$

其中，C表示距表面的距离x下的浓度[ppm]，C₀表示初始浓度、x表示距表面的距离[cm]，D表示扩散系数[cm²/秒]、t表示扩散时间[秒]、erf(z)：表示误差函数、

$\mathrm{erf}\left(\frac{x}{2\sqrt{\mathrm{Dt}}}\right)$ 表示由 $\frac{2}{\sqrt{\mathrm{\&pi;}}}{\&Integral;}_0^{\frac{x}{2\sqrt{\mathrm{Dt}}}}{e}^{-y^2}\mathrm{dy}$ 定义的特性值。

实施例1

在Li、Na、K、Mg、Ca、Cu的含量各自为0.01ppm以下，OH含量为40ppm，粒径为约200μm的高纯度无定形合成硅石粉末中，混合0.1重量％的方英石粉末，在1500℃下烧成60小时，从而获得结晶化率为约100％的方英石粉末。

将所得方英石粉末在氩气气氛下，在输入功率：590A/160V，原料供应速度：4.5kg/hr的条件下，通过等离子弧进行熔融，获得玻璃坯料。对所得坯料施加HIP处理，然后进行退火处理除去应变。

所得熔融石英玻璃中的杂质如表1中所示。此外，相对于波长245nm紫外线的内透过率、1215℃下的粘度系数如表2中所示。实施例1的石英玻璃在紫外区域和红外区域没有特异性吸收，为高纯度、高粘性的。

此外，以CuO为扩散源、在大气中进行1050℃、24小时的Cu离子扩散试验，显示出如图2中所示的浓度分布。在距表面深度超过20μm至100μm的区域中的Cu离子浓度分布中，代入扩散方程式，计算出扩散系数为3.44×10^-11cm²/秒。

实施例2

除了熔融方法为在氮气中的电熔融法，熔融条件为1800℃，1小时以外，按照与实施例1相同的方法制造熔融石英玻璃，杂质、内透过率、粘度系数如表1和表2中所示。实施例2的石英玻璃在紫外区域和红外区域没有特异性吸收，为高纯度、高粘性。

实施例3

除了在实施例1中使用的无定形合成硅石粉末中，混合以重量比计Al为1ppm的氧化铝粉末，并使用在与实施例1相同条件下烧成而获得的结晶化率为约100％的方英石粉末以外，按照与实施例1相同的方法制造熔融石英玻璃，杂质、内透过率、粘度系数如表1和表2中所示。实施例3的石英玻璃在紫外区域和红外区域没有特异性吸收，为高纯度、高粘性。

此外，以CuO为扩散源，在大气中进行1050℃、24小时的Cu离子扩散试验，显示出如图2中所示的浓度分布。在距表面深度超过20μm至100μm的区域中的Cu离子浓度分布中，代入扩散方程式，计算出扩散系数为4.92×10^-11cm²/秒。

此外，在图3中示出更深区域的Cu离子浓度分布。如图3中所示，判断实施例3的石英玻璃的Cu离子扩散仅限于玻璃的最表面。

实施例4

除了等离子熔融时原料供应速度为4.0kg/hr以外，按照与实施例3相同的方法制造熔融石英玻璃，杂质、内透过率、粘度系数如表1和表2中所示。实施例4的石英玻璃在紫外区域和红外区域没有特异性吸收，为高纯度、高粘性。

比较例1

除了没有将实施例1中使用的高纯度无定形硅石粉末方英石化而是直接使用以外，按照与实施例1相同的方法制造熔融石英玻璃，杂质、内透过率、粘度系数如表1和表2中所示。比较例1的石英玻璃245nm的内透过率高，但含有大量OH量，因此粘度值低。

此外，以CuO为扩散源，在大气中进行1050℃、24小时的Cu离子扩散试验，显示出如图2中所示的浓度分布。在距表面深度超过20μm至100μm的区域中的Cu离子浓度分布中，代入扩散方程式，计算出扩散系数为1.07×10^-10cm²/秒。

比较例2

除了熔融方法为真空电熔融法以外，按照与实施例1相同的方法制造熔融石英玻璃，杂质、内透过率、粘度系数如表1和表2中所示。比较例2的石英玻璃残留OH基的浓度低，粘度系数高，但出现推定由于氧缺乏缺陷引起的吸收峰，245nm的内透过率低。

比较例3

通过氢氧火焰熔融天然硅石，制造熔融石英玻璃，杂质、内透过率、粘度系数如表1和表2中所示。比较例3的石英玻璃含有大量Li、Na、K、Mg、Ca，245nm的内透过率也低。

比较例4

通过等离子弧熔融天然硅石，由此制造熔融石英玻璃，杂质、内透过率、粘度系数如表1和表2中所示。比较例4的石英玻璃残留OH基少，高温粘性高，但含有大量Li、Na、K、Mg、Ca，245nm的内透过率也低。

此外，以CuO为扩散源，在大气中进行1050℃、24小时的Cu离子扩散试验中，显示出如图2中所示的浓度分布。在距表面深度超过20μm至100μm的区域中的Cu离子浓度分布中，代入扩散方程式，计算出扩散系数为1.53×10^-10cm²/秒。

此外，在图3中示出更深区域的Cu离子浓度分布。对于比较例4的石英玻璃，Cu离子在厚度方向上扩散到很深处，判断将贯穿通常作为半导体热处理用芯管厚度即5mm左右的玻璃。

比较例5

除了使用在硅石原料中含有0.01ppm以下的Li、0.12ppm的Na、0.05ppm的K，0.05ppm的Mg、0.22ppm的Ca、0.01ppm以下Cu的无定形合成硅石粉末以外，按照与实施例3相同的方法制造熔融石英玻璃，杂质、内透过率、粘度系数如表1和表2中所示。比较例5的石英玻璃残留OH基少，高温粘性高，但含有大量Li、Na、K、Mg、Ca，245nm的内透过率也低。

比较例6

对用氢氧火焰将四氯化硅加热水解而形成的多孔石英玻璃体(烟尘体)，在还原气氛中加热处理，然后烧结，从而制造石英玻璃，杂质、内透过率、粘度系数如表1和表2中所示。比较例6的石英玻璃残留OH基少，纯度高，但245nm的内透过率低，推定产生了氧缺乏缺陷。此外，由于制造工序繁琐，所得石英玻璃的成本非常高。

实施例5～8

除了改变氧化铝的添加量以外，按照与实施例1相同的方法制造玻璃，OH含量和粘度系数如表3所示(实施例1没有添加氧化铝)。通过添加氧化铝，粘性值上升，判断Al含量为2ppm左右则粘度值饱和。

此外，对于实施例8的玻璃，以CuO为扩散源，在大气中进行1050℃、24小时的Cu离子扩散试验，显示出如图2中所示的浓度分布。在距表面深度超过20μm至100μm的区域中的Cu离子浓度分布中，代入扩散方程式，计算出扩散系数为1.50×10^{- 10}cm²/秒。

表1

表2

表3

产业上的可利用性

本发明的熔融石英玻璃由于在紫外～可见～红外区域基本没有特异性吸收，因此适合用作期望高透射率的各种光学材料，尤其可以用作蚀刻终点检测等的窗口材料。此外，本发明的熔融石英玻璃由于高纯度、高温粘性优异且Cu等金属杂质的扩散速度慢，因此还适合用作半导体热处理/制造用的炉材、夹具等半导体制造装置用部件或MEMS制造装置用夹具等，还适合用作紫外线用透镜和灯、液晶用玻璃基板等。

Claims (7)

1.一种熔融石英玻璃，其特征在于，对于波长245nm的紫外光，10mm厚度时的内透过率为95％以上，且OH含量为5ppm以下，Li、Na、K、Mg、Ca、Cu的含量各自为不足0.1ppm，1215℃下的粘度系数为10^11.5Pa·s以上，Al添加量为0.1～3ppm，1050℃下在大气中放置24小时时的铜离子的热扩散中，在距表面的深度超过20μm起至100μm的区域中的Cu离子的扩散系数为1×10^-10cm²/秒以下。

2.根据权利要求1所述的熔融石英玻璃，其特征在于，对于波长245nm的紫外光，10mm厚度时的内透过率为98％以上。

3.根据权利要求1或2所述的熔融石英玻璃，其特征在于，1215℃下的粘度系数为10^12.0Pa·s以上。

4.一种权利要求1～3中任意一项所述的熔融石英玻璃的制造方法，其特征在于，将原料硅石粉末方英石化后在非还原性气氛中熔融。

5.根据权利要求4所述的熔融石英玻璃的制造方法，其特征在于，通过等离子弧熔融法在非还原性气氛中进行熔融。

6.一种半导体制造装置用部件，其特征在于，由权利要求1～3中任意一项所述的熔融石英玻璃形成。

7.一种液晶制造装置用部件，其特征在于，包含权利要求1～3中任意一项所述的熔融石英玻璃。

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