JP2000007349A - 合成石英ガラス光学部材およびその製造方法 - Google Patents
合成石英ガラス光学部材およびその製造方法Info
- Publication number
- JP2000007349A JP2000007349A JP10171746A JP17174698A JP2000007349A JP 2000007349 A JP2000007349 A JP 2000007349A JP 10171746 A JP10171746 A JP 10171746A JP 17174698 A JP17174698 A JP 17174698A JP 2000007349 A JP2000007349 A JP 2000007349A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical member
- quartz glass
- synthetic quartz
- ppm
- glass optical
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B19/00—Other methods of shaping glass
- C03B19/14—Other methods of shaping glass by gas- or vapour- phase reaction processes
- C03B19/1453—Thermal after-treatment of the shaped article, e.g. dehydrating, consolidating, sintering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2201/00—Type of glass produced
- C03B2201/06—Doped silica-based glasses
- C03B2201/07—Impurity concentration specified
- C03B2201/075—Hydroxyl ion (OH)
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2201/00—Type of glass produced
- C03B2201/06—Doped silica-based glasses
- C03B2201/20—Doped silica-based glasses doped with non-metals other than boron or fluorine
- C03B2201/21—Doped silica-based glasses doped with non-metals other than boron or fluorine doped with molecular hydrogen
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
- Y02P40/50—Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping
- Y02P40/57—Improving the yield, e-g- reduction of reject rates
Abstract
(57)【要約】
【課題】エキシマレーザなどの高エネルギー光や放射線
などの照射による透過率の低下や蛍光の発生のない合成
石英ガラス光学部材を得る。 【解決手段】ガラス形成原料を火炎加水分解させて形成
される多孔質石英ガラス体を水蒸気を含んだ非水素雰囲
気中で加熱処理する。
などの照射による透過率の低下や蛍光の発生のない合成
石英ガラス光学部材を得る。 【解決手段】ガラス形成原料を火炎加水分解させて形成
される多孔質石英ガラス体を水蒸気を含んだ非水素雰囲
気中で加熱処理する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、波長４００ｎｍ以
下の紫外線レーザ、特にはＫｒＦもしくはＡｒＦエキシ
マレーザを光源とする装置の光学部材およびその製造方
法に関し、特にレンズ、窓部材、ミラー、プリズム、フ
ィルタその他の紫外線を照射して用いる合成石英ガラス
光学部材の製造方法に関する。
下の紫外線レーザ、特にはＫｒＦもしくはＡｒＦエキシ
マレーザを光源とする装置の光学部材およびその製造方
法に関し、特にレンズ、窓部材、ミラー、プリズム、フ
ィルタその他の紫外線を照射して用いる合成石英ガラス
光学部材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】合成石英ガラスは、近赤外から真空紫外
域にわたる広範囲の波長域にわたって透明な材料である
こと、熱膨張係数が極めて小さく寸法安定性に優れてい
ること、また、金属不純物をほとんど含有しておらず高
純度であることなどの特徴を有しているため、従来のｇ
線、ｉ線を光源として用いた光学装置の光学部材には合
成石英ガラスが主に用いられてきた。
域にわたる広範囲の波長域にわたって透明な材料である
こと、熱膨張係数が極めて小さく寸法安定性に優れてい
ること、また、金属不純物をほとんど含有しておらず高
純度であることなどの特徴を有しているため、従来のｇ
線、ｉ線を光源として用いた光学装置の光学部材には合
成石英ガラスが主に用いられてきた。
【０００３】近年、ＬＳＩの高集積化に伴い、ウエハ上
に集積回路パターンを描画する光リソグラフィ技術にお
いて、より線幅の短い微細な描画技術が要求されてお
り、これに対応するために露光光源の短波長化が進めら
れてきている。すなわち、例えばリソグラフィ用ステッ
パの光源は、従来のｇ線（４３６ｎｍ）、ｉ線（３６５
ｎｍ）から進んで、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎ
ｍ）、もしくはＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）が
用いられようとしており、前記ステッパに用いられる光
学部材には、１９０ｎｍ程度の短波長域までの光透過
性、安定性、耐久性が要求される。
に集積回路パターンを描画する光リソグラフィ技術にお
いて、より線幅の短い微細な描画技術が要求されてお
り、これに対応するために露光光源の短波長化が進めら
れてきている。すなわち、例えばリソグラフィ用ステッ
パの光源は、従来のｇ線（４３６ｎｍ）、ｉ線（３６５
ｎｍ）から進んで、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎ
ｍ）、もしくはＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）が
用いられようとしており、前記ステッパに用いられる光
学部材には、１９０ｎｍ程度の短波長域までの光透過
性、安定性、耐久性が要求される。
【０００４】従来用いられている合成石英ガラスでは、
たとえばＫｒＦ（波長２４８ｎｍ）やＡｒＦ（波長１９
３ｎｍ）などのエキシマレーザの高エネルギー光を照射
すると、紫外線領域に新たな吸収帯を生じ、前記エキシ
マレーザを光源とした光学系を構築する際の光学部材と
しては問題があった。すなわち、前記レーザが長時間照
射されると、いわゆるＥ’センターと呼ばれる略２１５
ｎｍの吸収バンドとＮＢＯＨＣ（非架橋酸素ラジカル）
と呼ばれる略２６０ｎｍの吸収バンドが生成され、透過
率の低下、絶対屈折率の上昇、屈折率分布の変動、蛍光
の発生などの原因になる。
たとえばＫｒＦ（波長２４８ｎｍ）やＡｒＦ（波長１９
３ｎｍ）などのエキシマレーザの高エネルギー光を照射
すると、紫外線領域に新たな吸収帯を生じ、前記エキシ
マレーザを光源とした光学系を構築する際の光学部材と
しては問題があった。すなわち、前記レーザが長時間照
射されると、いわゆるＥ’センターと呼ばれる略２１５
ｎｍの吸収バンドとＮＢＯＨＣ（非架橋酸素ラジカル）
と呼ばれる略２６０ｎｍの吸収バンドが生成され、透過
率の低下、絶対屈折率の上昇、屈折率分布の変動、蛍光
の発生などの原因になる。
【０００５】これらの吸収帯が生成する機構は明確に解
明されていないが、いくつかの機構が考えられており、
≡Ｓｉ−Ｓｉ≡で表される酸素欠乏型欠陥や≡Ｓｉ−Ｏ
−Ｏ−Ｓｉ≡で表される酸素過剰型欠陥による固有欠陥
からレーザ照射により式（１）および式（２）に示すよ
うな光反応が生じ、常磁性欠陥を生成することが考えら
れる。
明されていないが、いくつかの機構が考えられており、
≡Ｓｉ−Ｓｉ≡で表される酸素欠乏型欠陥や≡Ｓｉ−Ｏ
−Ｏ−Ｓｉ≡で表される酸素過剰型欠陥による固有欠陥
からレーザ照射により式（１）および式（２）に示すよ
うな光反応が生じ、常磁性欠陥を生成することが考えら
れる。
【０００６】 ≡Ｓｉ−Ｓｉ≡＋ｈν→２≡Ｓｉ・ 式（１） ≡Ｓｉ−Ｏ−Ｏ−Ｓｉ≡＋ｈν→２≡Ｓｉ−Ｏ・ 式（２）
【０００７】また前記欠陥以外にも、合成石英ガラスは
石英結晶と比較して構造的に不安定な三員環および四員
環のガラス組織を多く含み、レーザ照射により式（３）
に示すようにこれらの不安定なケイ素と酸素との間の結
合が切断され、前記常磁性欠陥を生成することに起因す
るのではないかとも考えられている。
石英結晶と比較して構造的に不安定な三員環および四員
環のガラス組織を多く含み、レーザ照射により式（３）
に示すようにこれらの不安定なケイ素と酸素との間の結
合が切断され、前記常磁性欠陥を生成することに起因す
るのではないかとも考えられている。
【０００８】 ≡Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ≡＋ｈν→≡Ｓｉ−Ｏ・＋≡Ｓｉ・ 式（３）
【０００９】さらに前記欠陥以外にも、合成石英ガラス
中には塩素などの不純物を含有するが、塩素は≡Ｓｉ−
Ｃｌとして合成石英ガラス中に存在し、この結合が式
（４）のようにレーザ照射により切断され、前記常磁性
欠陥が生成することも考えられている。
中には塩素などの不純物を含有するが、塩素は≡Ｓｉ−
Ｃｌとして合成石英ガラス中に存在し、この結合が式
（４）のようにレーザ照射により切断され、前記常磁性
欠陥が生成することも考えられている。
【００１０】 ≡Ｓｉ−Ｃｌ＋ｈν→≡Ｓｉ・＋Ｃｌ・ 式（４）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】常磁性欠陥の発生の問
題を解決するための方法として種々の方法が検討されて
おり、例えば、石英ガラス中に水素分子およびＯＨ基を
含有させる方法が提案されている。水素やＯＨ基がどの
ような機構により耐レーザ性を向上させるのかは明確で
はないが、水素分子およびＯＨ基はレーザ照射により酸
素欠乏型欠陥や酸素過剰型欠陥が開裂し生じた≡Ｓｉ・
や≡Ｓｉ−Ｏ・などの常磁性欠陥を修復するはたらきが
あると考えられている。例えば、特開平３−８８７４２
では、合成石英ガラス中に水素分子を５×１０16分子／
ｃｍ3 以上含有しかつＯＨ基を１００ｐｐｍ以上含有さ
せることにより、耐紫外線レーザ性を高める方法が開示
されている。
題を解決するための方法として種々の方法が検討されて
おり、例えば、石英ガラス中に水素分子およびＯＨ基を
含有させる方法が提案されている。水素やＯＨ基がどの
ような機構により耐レーザ性を向上させるのかは明確で
はないが、水素分子およびＯＨ基はレーザ照射により酸
素欠乏型欠陥や酸素過剰型欠陥が開裂し生じた≡Ｓｉ・
や≡Ｓｉ−Ｏ・などの常磁性欠陥を修復するはたらきが
あると考えられている。例えば、特開平３−８８７４２
では、合成石英ガラス中に水素分子を５×１０16分子／
ｃｍ3 以上含有しかつＯＨ基を１００ｐｐｍ以上含有さ
せることにより、耐紫外線レーザ性を高める方法が開示
されている。
【００１２】しかし、特開平３−８８７４２では、ＯＨ
基を３００ｐｐｍ以上含有させる実施例も記載されてい
るが、これらは全ていわゆるダイレクト法によるもので
ある。ダイレクト法においては、ガラス形成原料を火炎
加水分解させて直接石英ガラス化し、多孔質石英ガラス
体を経ないため、塩素が比較的大量（数十ｐｐｍ以上）
に含有されてしまう。塩素は、前記理由により耐レーザ
性に悪影響を与えるだけでなく、石英ガラスの屈折率に
影響するため、均質な石英ガラスを得る観点では、塩素
を大量に含有することは望ましくない。この問題を解決
する手段として、例えば特開平８−４０７３６において
は、原料にアルコキシシランを用い、ダイレクト法によ
り塩素含有量が１ｐｐｍ以下の石英ガラスを製造する方
法が開示されているが、アルコキシシランは四塩化ケイ
素に比べて高価であり、製造コストが高くなるという問
題点がある。
基を３００ｐｐｍ以上含有させる実施例も記載されてい
るが、これらは全ていわゆるダイレクト法によるもので
ある。ダイレクト法においては、ガラス形成原料を火炎
加水分解させて直接石英ガラス化し、多孔質石英ガラス
体を経ないため、塩素が比較的大量（数十ｐｐｍ以上）
に含有されてしまう。塩素は、前記理由により耐レーザ
性に悪影響を与えるだけでなく、石英ガラスの屈折率に
影響するため、均質な石英ガラスを得る観点では、塩素
を大量に含有することは望ましくない。この問題を解決
する手段として、例えば特開平８−４０７３６において
は、原料にアルコキシシランを用い、ダイレクト法によ
り塩素含有量が１ｐｐｍ以下の石英ガラスを製造する方
法が開示されているが、アルコキシシランは四塩化ケイ
素に比べて高価であり、製造コストが高くなるという問
題点がある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、かかる問
題を解決するため鋭意研究を行った結果、石英ガラスの
前駆体である多孔質石英ガラス体を水蒸気を含んだ非水
素雰囲気下において高温で加熱処理すれば、次式（５）
に従って塩素含有量が低減され、さらに水蒸気含有雰囲
気下でガラス化すれば耐レーザ性改善に効果のあるＯＨ
基を高濃度に含有した石英ガラスを得ることができる。
題を解決するため鋭意研究を行った結果、石英ガラスの
前駆体である多孔質石英ガラス体を水蒸気を含んだ非水
素雰囲気下において高温で加熱処理すれば、次式（５）
に従って塩素含有量が低減され、さらに水蒸気含有雰囲
気下でガラス化すれば耐レーザ性改善に効果のあるＯＨ
基を高濃度に含有した石英ガラスを得ることができる。
【００１４】 ≡Ｓｉ−Ｃｌ＋Ｈ２Ｏ→≡Ｓｉ−ＯＨ＋ＨＣｌ 式（５）
【００１５】従って本発明は、紫外線波長域のレーザ光
を照射して使用される合成石英ガラス光学部材の製造方
法であって、ガラス形成原料を火炎加水分解させて形成
される多孔質石英ガラス体を水蒸気を含んだ非水素雰囲
気中において２００℃以上で加熱処理する工程を含むこ
とを特徴とする合成石英ガラス光学部材の製造方法であ
る。
を照射して使用される合成石英ガラス光学部材の製造方
法であって、ガラス形成原料を火炎加水分解させて形成
される多孔質石英ガラス体を水蒸気を含んだ非水素雰囲
気中において２００℃以上で加熱処理する工程を含むこ
とを特徴とする合成石英ガラス光学部材の製造方法であ
る。
【００１６】さらに本発明は、前記方法により製造され
た合成石英ガラス光学部材を、加熱成形および光学徐冷
後に、水素ガスを１０体積％以上含有する雰囲気下にて
３００〜６００℃の温度にて加熱処理して水素分子を５
×１０16分子／ｃｍ3 以上含有させる工程を含むことを
特徴とする合成石英ガラス光学部材の製造方法である。
た合成石英ガラス光学部材を、加熱成形および光学徐冷
後に、水素ガスを１０体積％以上含有する雰囲気下にて
３００〜６００℃の温度にて加熱処理して水素分子を５
×１０16分子／ｃｍ3 以上含有させる工程を含むことを
特徴とする合成石英ガラス光学部材の製造方法である。
【００１７】さらに本発明は、紫外線波長域のレーザ光
を照射して使用される合成石英ガラス光学部材であっ
て、石英ガラス中の水素分子含有量が５×１０16分子／
ｃｍ3以上、ＯＨ基含有量が８００ｐｐｍ以上かつＯＨ
基含有量の分布が５０ｐｐｍ以下であり、塩素含有量が
１０ｐｐｍ以下であることを特徴とする合成石英ガラス
光学部材を提供する。
を照射して使用される合成石英ガラス光学部材であっ
て、石英ガラス中の水素分子含有量が５×１０16分子／
ｃｍ3以上、ＯＨ基含有量が８００ｐｐｍ以上かつＯＨ
基含有量の分布が５０ｐｐｍ以下であり、塩素含有量が
１０ｐｐｍ以下であることを特徴とする合成石英ガラス
光学部材を提供する。
【００１８】
【発明の実施の態様】本発明において、ガラス形成原料
はガス化が可能な原料であれば限定されない。ＳｉＣｌ
4 、ＳｉＨＣｌ3 、ＳｉＨ2 Ｃｌ2 、Ｓｉ（ＣＨ3 ）Ｃ
ｌ3 、等の塩化物、ＳｉＦ4 、ＳｉＨＦ3 、ＳｉＨ2 Ｆ
2 、等のフッ化物、ＳｉＩ4 、等のヨウ化物、等のハロ
ゲン化ケイ素化合物が、作業性やコストの面から好まし
い。
はガス化が可能な原料であれば限定されない。ＳｉＣｌ
4 、ＳｉＨＣｌ3 、ＳｉＨ2 Ｃｌ2 、Ｓｉ（ＣＨ3 ）Ｃ
ｌ3 、等の塩化物、ＳｉＦ4 、ＳｉＨＦ3 、ＳｉＨ2 Ｆ
2 、等のフッ化物、ＳｉＩ4 、等のヨウ化物、等のハロ
ゲン化ケイ素化合物が、作業性やコストの面から好まし
い。
【００１９】本発明において、水蒸気を含んだ雰囲気中
において加熱処理する温度は２００℃以上であるが好ま
しくは６００℃以上、より好ましくは１４００℃以上に
して同時に多孔質石英ガラス体を透明ガラス化する。こ
の際、水蒸気の導入を確実に行うために、水蒸気は５体
積％、特に１０体積％以上の雰囲気で加熱するのがよ
い。また、この観点で雰囲気の全圧は１気圧以上である
ことが好ましい。
において加熱処理する温度は２００℃以上であるが好ま
しくは６００℃以上、より好ましくは１４００℃以上に
して同時に多孔質石英ガラス体を透明ガラス化する。こ
の際、水蒸気の導入を確実に行うために、水蒸気は５体
積％、特に１０体積％以上の雰囲気で加熱するのがよ
い。また、この観点で雰囲気の全圧は１気圧以上である
ことが好ましい。
【００２０】本発明によれば、塩素含有量の少ない合成
石英ガラスを製造することができ、レーザ照射時に吸収
帯となる欠陥前駆体が少ないために、透過率低下の少な
い耐レーザ性に優れた光学部材が得られる。また水素分
子含有量を５×１０16分子／ｃｍ3 以上にすることによ
りさらに耐レーザ性に優れた光学部材が得られる。
石英ガラスを製造することができ、レーザ照射時に吸収
帯となる欠陥前駆体が少ないために、透過率低下の少な
い耐レーザ性に優れた光学部材が得られる。また水素分
子含有量を５×１０16分子／ｃｍ3 以上にすることによ
りさらに耐レーザ性に優れた光学部材が得られる。
【００２１】さらに本発明においてＯＨ基を高濃度に含
有させれば、不安定な三員環構造や四員環構造も低減す
ることができ、透過率低下がさらに少なく耐レーザ性が
非常に優れた光学部材を得ることができる。また光透過
面におけるＯＨ基含有量の分布を５０ｐｐｍ以下とする
ことにより、屈折率変動の少ない均質な合成石英ガラス
を得ることができ、本発明の合成石英ガラス光学部材を
たとえばレンズ等に用いた場合優れた結像性能を発揮す
る。光透過面におけるＯＨ基含有量の分布を５０ｐｐｍ
以下とすることにより、屈折率変動の少ない均質な合成
石英ガラス光学部材を得ることができる。ここで、光透
過面におけるＯＨ基含有量の分布とは、レーザ光照射面
におけるＯＨ基含有量の最大値と最小値の差である。
有させれば、不安定な三員環構造や四員環構造も低減す
ることができ、透過率低下がさらに少なく耐レーザ性が
非常に優れた光学部材を得ることができる。また光透過
面におけるＯＨ基含有量の分布を５０ｐｐｍ以下とする
ことにより、屈折率変動の少ない均質な合成石英ガラス
を得ることができ、本発明の合成石英ガラス光学部材を
たとえばレンズ等に用いた場合優れた結像性能を発揮す
る。光透過面におけるＯＨ基含有量の分布を５０ｐｐｍ
以下とすることにより、屈折率変動の少ない均質な合成
石英ガラス光学部材を得ることができる。ここで、光透
過面におけるＯＨ基含有量の分布とは、レーザ光照射面
におけるＯＨ基含有量の最大値と最小値の差である。
【００２２】本発明において、水素含有雰囲気下での熱
処理温度は、３００〜６００℃が好ましい。６００℃よ
り温度が高いと、水素処理時に≡Ｓｉ−Ｓｉ≡や≡Ｓｉ
−Ｈなどの還元型欠陥が生じ、耐レーザ性が悪化する。
また３００℃より温度が低いと、石英ガラス内の水素分
子の拡散が遅く、十分な量の水素分子を含有させるため
に必要な処理時間が長くなりすぎるため、生産性が悪化
する。
処理温度は、３００〜６００℃が好ましい。６００℃よ
り温度が高いと、水素処理時に≡Ｓｉ−Ｓｉ≡や≡Ｓｉ
−Ｈなどの還元型欠陥が生じ、耐レーザ性が悪化する。
また３００℃より温度が低いと、石英ガラス内の水素分
子の拡散が遅く、十分な量の水素分子を含有させるため
に必要な処理時間が長くなりすぎるため、生産性が悪化
する。
【００２３】また本発明における合成石英ガラスは、ス
テッパレンズその他の光学部材として用いるために、光
学部材として必要な光学特性を与えるための均質化、成
形、およびアニールなどの各熱処理を行う必要がある。
これらの熱処理には８００〜１８００℃の高温を要す
る。水素分子を含有した石英ガラスを高温で加熱処理す
ると前記の還元型欠陥が生成するため、前記水素処理工
程は光学的熱処理工程の後に行った方がよい。
テッパレンズその他の光学部材として用いるために、光
学部材として必要な光学特性を与えるための均質化、成
形、およびアニールなどの各熱処理を行う必要がある。
これらの熱処理には８００〜１８００℃の高温を要す
る。水素分子を含有した石英ガラスを高温で加熱処理す
ると前記の還元型欠陥が生成するため、前記水素処理工
程は光学的熱処理工程の後に行った方がよい。
【００２４】
【実施例】以下、本発明の詳細についてさらに実施例に
より説明するが、本発明は当然のことながらこれら実施
例により限定されるものではない。
より説明するが、本発明は当然のことながらこれら実施
例により限定されるものではない。
【００２５】（例１）公知の方法により、 ＳｉＣｌ4
を酸水素火炎中で加熱加水分解させて形成された直径３
５ｃｍ、長さ１００ｃｍの多孔質石英ガラス体を室温で
雰囲気制御可能な電気炉に設置した。Ｈｅを９．２リッ
トル／分で、また水蒸気を０．８リットル／分で流しな
がら２０℃／分の速さで１２００℃まで昇温し１２００
℃で２時間保持した後、Ｈｅのみを１０リットル／分の
流量で流しながら１４５０℃まで昇温し、この温度で１
０時間保持した。こうして得られた透明石英ガラスを、
カーボン製発熱体を有する電気炉内で、軟化点以上の１
７５０℃に加熱して自重変形を行わせ、２５０×２５０
×１２０ｍｍのブロック形状に成形した。引き続き、電
気炉内に成形ブロックをセットしたまま電気炉の温度を
１２００℃まで降温させ、以後３０℃／ｈｒの冷却速度
で徐冷を行い、炉内温度が１０００℃になったところで
給電を停止し炉内放冷した。
を酸水素火炎中で加熱加水分解させて形成された直径３
５ｃｍ、長さ１００ｃｍの多孔質石英ガラス体を室温で
雰囲気制御可能な電気炉に設置した。Ｈｅを９．２リッ
トル／分で、また水蒸気を０．８リットル／分で流しな
がら２０℃／分の速さで１２００℃まで昇温し１２００
℃で２時間保持した後、Ｈｅのみを１０リットル／分の
流量で流しながら１４５０℃まで昇温し、この温度で１
０時間保持した。こうして得られた透明石英ガラスを、
カーボン製発熱体を有する電気炉内で、軟化点以上の１
７５０℃に加熱して自重変形を行わせ、２５０×２５０
×１２０ｍｍのブロック形状に成形した。引き続き、電
気炉内に成形ブロックをセットしたまま電気炉の温度を
１２００℃まで降温させ、以後３０℃／ｈｒの冷却速度
で徐冷を行い、炉内温度が１０００℃になったところで
給電を停止し炉内放冷した。
【００２６】（例２、１０、１１）ヘリウムを９．２リ
ットル／分、水蒸気を０．８リットル／分の流量で流し
ながら１４５０℃まで昇温し、この温度で１０時間保持
する以外は、例１と同様の方法により合成石英ガラスを
作製した。得られた合成石英ガラスについて、下記評価
６で述べる方法により屈折率分布を測定し、屈折率分布
の大きさの違いによりグループ分けした。最も分布の小
さなものを例２、次に小さなものを例１０、最も大きな
ものを例１１、とした。
ットル／分、水蒸気を０．８リットル／分の流量で流し
ながら１４５０℃まで昇温し、この温度で１０時間保持
する以外は、例１と同様の方法により合成石英ガラスを
作製した。得られた合成石英ガラスについて、下記評価
６で述べる方法により屈折率分布を測定し、屈折率分布
の大きさの違いによりグループ分けした。最も分布の小
さなものを例２、次に小さなものを例１０、最も大きな
ものを例１１、とした。
【００２７】（例３）Ｈｅをリットル８．８リットル／
分、水蒸気を１．２リットル／分の流量で流しながら１
４５０℃まで昇温し、この温度で１０時間保持する以外
は、例１と同様の方法により合成石英ガラスを作製し
た。
分、水蒸気を１．２リットル／分の流量で流しながら１
４５０℃まで昇温し、この温度で１０時間保持する以外
は、例１と同様の方法により合成石英ガラスを作製し
た。
【００２８】（例４）例１と同様の方法により得られた
２５０×２５０×１２０ｍｍの合成石英ガラス体の中心
部より、２５０×２５０×３０ｍｍの石英ガラスブロッ
クを切り出し、そのブロックを水素１０ａｔｍ、５００
℃の雰囲気下にセットして、２４０時間保持することに
より水素を含有させた。
２５０×２５０×１２０ｍｍの合成石英ガラス体の中心
部より、２５０×２５０×３０ｍｍの石英ガラスブロッ
クを切り出し、そのブロックを水素１０ａｔｍ、５００
℃の雰囲気下にセットして、２４０時間保持することに
より水素を含有させた。
【００２９】（例５）例２と同様の方法により得られた
２５０×２５０×１２０ｍｍの合成石英ガラス体の中心
部より、２５０×２５０×３０ｍｍの石英ガラスブロッ
クを切り出し、そのブロックを水素１０ａｔｍ、５００
℃の雰囲気下にセットして、２４０時間保持することに
より水素を含有させた。
２５０×２５０×１２０ｍｍの合成石英ガラス体の中心
部より、２５０×２５０×３０ｍｍの石英ガラスブロッ
クを切り出し、そのブロックを水素１０ａｔｍ、５００
℃の雰囲気下にセットして、２４０時間保持することに
より水素を含有させた。
【００３０】（例６）例３と同様の方法により得られた
２５０×２５０×１２０ｍｍの合成石英ガラス体の中心
部より、２５０×２５０×３０ｍｍの石英ガラスブロッ
クを切り出し、そのブロックを水素１０ａｔｍ、５００
℃の雰囲気下にセットして、２４０時間保持することに
より水素を含有させた。
２５０×２５０×１２０ｍｍの合成石英ガラス体の中心
部より、２５０×２５０×３０ｍｍの石英ガラスブロッ
クを切り出し、そのブロックを水素１０ａｔｍ、５００
℃の雰囲気下にセットして、２４０時間保持することに
より水素を含有させた。
【００３１】（例７）例３と同様の方法により得られた
２５０×２５０×１２０ｍｍの合成石英ガラス体の中心
部より、２５０×２５０×３０ｍｍの石英ガラスブロッ
クを切り出し、そのブロックを水素１ａｔｍ、５００℃
の雰囲気下にセットして、２４０時間保持することによ
り水素を含有させた。
２５０×２５０×１２０ｍｍの合成石英ガラス体の中心
部より、２５０×２５０×３０ｍｍの石英ガラスブロッ
クを切り出し、そのブロックを水素１ａｔｍ、５００℃
の雰囲気下にセットして、２４０時間保持することによ
り水素を含有させた。
【００３２】（例８）例３と同様の方法により得られた
２５０×２５０×１２０ｍｍの合成石英ガラス体の中心
部より、２５０×２５０×３０ｍｍの石英ガラスブロッ
クを切り出し、そのブロックを水素０．５ａｔｍ、ヘリ
ウム０．５ａｔｍ、５００℃の雰囲気下にセットして、
２４０時間保持することにより水素を含有させた。
２５０×２５０×１２０ｍｍの合成石英ガラス体の中心
部より、２５０×２５０×３０ｍｍの石英ガラスブロッ
クを切り出し、そのブロックを水素０．５ａｔｍ、ヘリ
ウム０．５ａｔｍ、５００℃の雰囲気下にセットして、
２４０時間保持することにより水素を含有させた。
【００３３】（例９）Ｈｅを１０リットル／分流量で流
しながら１４５０℃まで昇温し、この温度で１０時間保
持する以外は、例１と同様の方法により合成石英ガラス
を作製した。
しながら１４５０℃まで昇温し、この温度で１０時間保
持する以外は、例１と同様の方法により合成石英ガラス
を作製した。
【００３４】（評価）こうして得られた石英ガラスブロ
ックの中心部より、２０ｍｍ×２０ｍｍ×１ｍｍの酸素
含有量測定用サンプル、３００ｍｍφ×５０ｍｍの屈折
率分布測定用サンプルおよび６０ｍｍφ×３０ｍｍのそ
の他評価用サンプルを切り出し、研磨加工後、それぞれ
以下の評価を行った。
ックの中心部より、２０ｍｍ×２０ｍｍ×１ｍｍの酸素
含有量測定用サンプル、３００ｍｍφ×５０ｍｍの屈折
率分布測定用サンプルおよび６０ｍｍφ×３０ｍｍのそ
の他評価用サンプルを切り出し、研磨加工後、それぞれ
以下の評価を行った。
【００３５】［評価１］赤外分光光度計による測定を行
い、２．７μｍ波長での吸収ピークからＯＨ基含有量
（ｐｐｍ）を求めた（Ｊ．Ｐ．Ｗｉｉｌｉａｍｓ ｅ
ｔ．ａｌ．，Ｃｅｒａｍｉｃ Ｂｕｌｌｅｔｉｎ，５５
（５），ＰＰ．５２４〜，１９７６））。
い、２．７μｍ波長での吸収ピークからＯＨ基含有量
（ｐｐｍ）を求めた（Ｊ．Ｐ．Ｗｉｉｌｉａｍｓ ｅ
ｔ．ａｌ．，Ｃｅｒａｍｉｃ Ｂｕｌｌｅｔｉｎ，５５
（５），ＰＰ．５２４〜，１９７６））。
【００３６】［評価２］ラマン分光測定を行い、レーザ
ラマンスペクトルの４１３５ｃｍ-1の散乱ピークにより
検出した強度Ｉ4160とケイ素と酸素との間の基本振動で
ある８００ｃｍ-1の散乱ピークの強度Ｉ800 との強度比
（＝Ｉ4160／Ｉ800 ）より、水素分子含有量［分子／ｃ
ｍ3 ］を求めた（Ｖ．Ｓ．Ｋｈｏｔｉｍｃｈｅｎｋｏ，
ｅｔ．ａｌ．，Ｚｈｕｒｎａｌ Ｐｒｉｋｌａｄｎｏｉ
Ｓｐｅｋｔｒｏｓｋｏｐｉｉ，Ｖｏｌ．４６，Ｎｏ．
６，ＰＰ．９８７〜９９７，１９８６）。なお本法によ
る検出限界は５×１０16分子／ｃｍ3 である。
ラマンスペクトルの４１３５ｃｍ-1の散乱ピークにより
検出した強度Ｉ4160とケイ素と酸素との間の基本振動で
ある８００ｃｍ-1の散乱ピークの強度Ｉ800 との強度比
（＝Ｉ4160／Ｉ800 ）より、水素分子含有量［分子／ｃ
ｍ3 ］を求めた（Ｖ．Ｓ．Ｋｈｏｔｉｍｃｈｅｎｋｏ，
ｅｔ．ａｌ．，Ｚｈｕｒｎａｌ Ｐｒｉｋｌａｄｎｏｉ
Ｓｐｅｋｔｒｏｓｋｏｐｉｉ，Ｖｏｌ．４６，Ｎｏ．
６，ＰＰ．９８７〜９９７，１９８６）。なお本法によ
る検出限界は５×１０16分子／ｃｍ3 である。
【００３７】［評価３］Ｃｒのｋα線を用いた蛍光Ｘ線
分析を行い、塩素の特性Ｘ線強度を測定することによ
り、石英ガラス中の塩素含有量を求めた。なお本法によ
る検出限界は５ｐｐｍである。
分析を行い、塩素の特性Ｘ線強度を測定することによ
り、石英ガラス中の塩素含有量を求めた。なお本法によ
る検出限界は５ｐｐｍである。
【００３８】［評価４］ラマン分光測定を行い、得られ
たレーザラマンスペクトルの４９５ｃｍ-1散乱ピーク強
度（Ｉ495 ）および６０６ｃｍ-1散乱ピーク強度（Ｉ
606 ）とケイ素と酸素との何らかの骨格振動に基づく４
４０ｃｍ-1散乱ピーク強度（Ｉ440 ）との強度比Ｒ495
（＝Ｉ495 ／Ｉ440 ）およびＲ606 （＝Ｉ606 ／Ｉ
440 ）を求め、不安定な三員環構造および四員環構造の
濃度を評価した。
たレーザラマンスペクトルの４９５ｃｍ-1散乱ピーク強
度（Ｉ495 ）および６０６ｃｍ-1散乱ピーク強度（Ｉ
606 ）とケイ素と酸素との何らかの骨格振動に基づく４
４０ｃｍ-1散乱ピーク強度（Ｉ440 ）との強度比Ｒ495
（＝Ｉ495 ／Ｉ440 ）およびＲ606 （＝Ｉ606 ／Ｉ
440 ）を求め、不安定な三員環構造および四員環構造の
濃度を評価した。
【００３９】［評価５］ＡｒＦエキシマレーザを１００
ｍＪ／ｃｍ2 ／Ｐｕｌｓｅ，１００Ｈｚ，１×１０6 ｓ
ｈｏｔｓ照射し、照射前後での１９３ｎｍ透過率変化Δ
Ｔ193 （％／ｃｍ）を評価した。ここで、ΔＴ193 はサ
ンプル厚さ１ｃｍの場合に換算した値である。
ｍＪ／ｃｍ2 ／Ｐｕｌｓｅ，１００Ｈｚ，１×１０6 ｓ
ｈｏｔｓ照射し、照射前後での１９３ｎｍ透過率変化Δ
Ｔ193 （％／ｃｍ）を評価した。ここで、ΔＴ193 はサ
ンプル厚さ１ｃｍの場合に換算した値である。
【００４０】［評価６］フィゾー干渉計を用いたオイル
オンプレート法により、Ｈｅ−Ｎｅレーザを使用して屈
折率分布を測定した。次に屈折率分布測定用サンプルか
ら２０ｍｍ×２０ｍｍ×１ｍｍのＯＨ基含有量測定用サ
ンプルを異なる場所８ヶ所から切り出し、評価１と同様
の方法でＯＨ基含有量を測定した。得られたＯＨ基含有
量の最大値と最小値の差（ｐｐｍ）が、ＯＨ基含有量の
分布である。各評価の結果を表１に示す。ＮＤは検出限
界以下であることを示す。例９は比較例であり、塩素が
１０ｐｐｍを超えるとともに、不安定な三員環、四員環
構造が多く含有されている。
オンプレート法により、Ｈｅ−Ｎｅレーザを使用して屈
折率分布を測定した。次に屈折率分布測定用サンプルか
ら２０ｍｍ×２０ｍｍ×１ｍｍのＯＨ基含有量測定用サ
ンプルを異なる場所８ヶ所から切り出し、評価１と同様
の方法でＯＨ基含有量を測定した。得られたＯＨ基含有
量の最大値と最小値の差（ｐｐｍ）が、ＯＨ基含有量の
分布である。各評価の結果を表１に示す。ＮＤは検出限
界以下であることを示す。例９は比較例であり、塩素が
１０ｐｐｍを超えるとともに、不安定な三員環、四員環
構造が多く含有されている。
【００４１】
【表１】
【００４２】
【発明の効果】本発明によれば、エキシマレーザなどの
高エネルギー光や放射線などの照射による透過率の低下
や蛍光の発生のない合成石英ガラス光学部材が得られ
る。
高エネルギー光や放射線などの照射による透過率の低下
や蛍光の発生のない合成石英ガラス光学部材が得られ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 下平 憲昭 神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1150番地 旭硝子株式会社内 Ｆターム(参考） 4G014 AH21 4G062 AA04 BB02 DA08 DB01 DC01 DD01 DE01 DF01 EA01 EA10 EB01 EC01 ED01 EE01 EF01 EG01 FA01 FA10 FB01 FC01 FD01 FE01 FF01 FG01 FH01 FJ01 FK01 FL01 GA01 GA10 GB01 GC01 GD01 GE01 HH01 HH03 HH05 HH07 HH09 HH11 HH13 HH15 HH17 HH20 JJ01 JJ03 JJ05 JJ06 JJ07 JJ10 KK01 KK03 KK05 KK07 KK10 MM02 NN16
Claims (5)
- 【請求項１】紫外線波長域のレーザ光を照射して使用さ
れる合成石英ガラス光学部材の製造方法であって、ガラ
ス形成原料を火炎加水分解させて形成される多孔質石英
ガラス体を水蒸気を含有する非水素雰囲気中において２
００℃以上で加熱処理する工程を含むことを特徴とする
合成石英ガラス光学部材の製造方法。 - 【請求項２】製造された合成石英ガラス光学部材のＯＨ
基含有量が８００ｐｐｍ以上であることを特徴とする請
求項１記載の合成石英ガラス光学部材の製造方法。 - 【請求項３】製造された合成石英ガラス光学部材の塩素
含有量が１０ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項
１または２記載の合成石英ガラス光学部材の製造方法。 - 【請求項４】請求項１、２または３記載の方法で製造さ
れた合成石英ガラス光学部材を、水素ガス含有雰囲気下
にて加熱処理して水素分子を５×１０16分子／ｃｍ3 以
上含有させる工程を含むことを特徴とする合成石英ガラ
ス光学部材の製造方法。 - 【請求項５】石英ガラス中の水素分子含有量が５×１０
16分子／ｃｍ3 以上、ＯＨ基含有量が８００ｐｐｍ以上
かつ光透過面におけるＯＨ基含有量の分布が５０ｐｐｍ
以下であり、塩素含有量が１０ｐｐｍ以下であることを
特徴とする合成石英ガラス光学部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10171746A JP2000007349A (ja) | 1998-06-18 | 1998-06-18 | 合成石英ガラス光学部材およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10171746A JP2000007349A (ja) | 1998-06-18 | 1998-06-18 | 合成石英ガラス光学部材およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000007349A true JP2000007349A (ja) | 2000-01-11 |
Family
ID=15928930
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10171746A Pending JP2000007349A (ja) | 1998-06-18 | 1998-06-18 | 合成石英ガラス光学部材およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000007349A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000064826A1 (fr) * | 1999-04-21 | 2000-11-02 | Nikon Corporation | Element en verre de silice, procede de production et aligneur de projection l'utilisant |
| JP2002053338A (ja) * | 2000-08-08 | 2002-02-19 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 紫外線用石英ガラスおよびその製造方法 |
| US6769273B1 (en) | 1999-07-05 | 2004-08-03 | Nikon Corporation | Method of manufacturing silica glass member and silica glass member obtained by the method |
| JP2006176377A (ja) * | 2004-12-24 | 2006-07-06 | Shinetsu Quartz Prod Co Ltd | Ｏｈ基濃度の制御された合成シリカガラスの製造方法及びシリカガラス体 |
| JP2006188424A (ja) * | 2004-12-29 | 2006-07-20 | Corning Inc | 高透過率合成シリカガラスおよびその製造方法 |
| WO2010138793A2 (en) * | 2009-05-29 | 2010-12-02 | Corning Incorporated | Irradiation treatment of glass |
| CN114516720A (zh) * | 2020-11-18 | 2022-05-20 | 财团法人金属工业研究发展中心 | 生物活性玻璃及生物活性玻璃三维制品的制造方法 |
-
1998
- 1998-06-18 JP JP10171746A patent/JP2000007349A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000064826A1 (fr) * | 1999-04-21 | 2000-11-02 | Nikon Corporation | Element en verre de silice, procede de production et aligneur de projection l'utilisant |
| US6769273B1 (en) | 1999-07-05 | 2004-08-03 | Nikon Corporation | Method of manufacturing silica glass member and silica glass member obtained by the method |
| JP2002053338A (ja) * | 2000-08-08 | 2002-02-19 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 紫外線用石英ガラスおよびその製造方法 |
| JP4485031B2 (ja) * | 2000-08-08 | 2010-06-16 | 株式会社オハラ | 紫外線用石英ガラスおよびその製造方法 |
| JP2006176377A (ja) * | 2004-12-24 | 2006-07-06 | Shinetsu Quartz Prod Co Ltd | Ｏｈ基濃度の制御された合成シリカガラスの製造方法及びシリカガラス体 |
| JP4535497B2 (ja) * | 2004-12-24 | 2010-09-01 | 信越石英株式会社 | Ｏｈ基濃度の制御された合成シリカガラスの製造方法 |
| JP2006188424A (ja) * | 2004-12-29 | 2006-07-20 | Corning Inc | 高透過率合成シリカガラスおよびその製造方法 |
| WO2010138793A2 (en) * | 2009-05-29 | 2010-12-02 | Corning Incorporated | Irradiation treatment of glass |
| WO2010138793A3 (en) * | 2009-05-29 | 2011-03-03 | Corning Incorporated | Irradiation treatment of glass |
| CN102448899A (zh) * | 2009-05-29 | 2012-05-09 | 康宁股份有限公司 | 玻璃的辐射处理 |
| CN114516720A (zh) * | 2020-11-18 | 2022-05-20 | 财团法人金属工业研究发展中心 | 生物活性玻璃及生物活性玻璃三维制品的制造方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7491475B2 (en) | Photomask substrate made of synthetic quartz glass and photomask | |
| JP3893816B2 (ja) | 合成石英ガラスおよびその製造方法 | |
| JP3069562B1 (ja) | エキシマレ―ザ及びエキシマランプ用のシリカガラス光学材料及びその製造方法 | |
| JP4529340B2 (ja) | 合成石英ガラスとその製造方法 | |
| WO2005059972A2 (en) | Synthetic quartz glass for optical member and its production method | |
| JP2008063181A (ja) | エキシマレーザー用合成石英ガラス基板及びその製造方法 | |
| JP4066632B2 (ja) | 合成石英ガラス光学体およびその製造方法 | |
| US8402786B2 (en) | Synthetic silica glass optical component and process for its production | |
| JP2005298330A (ja) | 合成石英ガラスおよびその製造方法 | |
| JP4193358B2 (ja) | 合成石英ガラス光学部材およびその製造方法 | |
| JP2001019465A (ja) | エキシマレーザ用合成石英ガラス部材及びその製造方法 | |
| JP4437886B2 (ja) | 光学部材用石英ガラスブランクおよびその使用 | |
| JP2000007349A (ja) | 合成石英ガラス光学部材およびその製造方法 | |
| JP2879500B2 (ja) | エキシマレーザー用合成石英ガラス光学部材及びその製造方法 | |
| JPH11302025A (ja) | 合成石英ガラス光学部材およびその製造方法 | |
| JP3531870B2 (ja) | 合成石英ガラス | |
| JP3472234B2 (ja) | エキシマレーザ及びエキシマランプ用のシリカガラス光学材料 | |
| JP4051805B2 (ja) | 露光装置およびフォトマスク | |
| JP4085633B2 (ja) | 光学部材用合成石英ガラス | |
| JP4831328B2 (ja) | エキシマレーザ用合成石英ガラス基板の製造方法 | |
| JPH0881225A (ja) | 光透過用合成石英ガラス及びその製造方法 | |
| JPH0742133B2 (ja) | 紫外線レーザー用合成石英ガラス光学部材 | |
| JP3368932B2 (ja) | 透明石英ガラスとその製造方法 | |
| JP4240709B2 (ja) | 合成石英ガラスおよびその製造方法 | |
| JP4228493B2 (ja) | 合成石英ガラス |