JP2000256019A - Quartz glass and its production - Google Patents

Quartz glass and its production

Info

Publication number
JP2000256019A
JP2000256019A JP11063258A JP6325899A JP2000256019A JP 2000256019 A JP2000256019 A JP 2000256019A JP 11063258 A JP11063258 A JP 11063258A JP 6325899 A JP6325899 A JP 6325899A JP 2000256019 A JP2000256019 A JP 2000256019A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
quartz glass
tube
gas
flow rate
less
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.)
Withdrawn
Application number
JP11063258A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Norio Komine
典男 小峯
Masashi Fujiwara
誠志 藤原
Akiko Yoshida
明子 吉田
Hiroki Jinbo
宏樹 神保
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP11063258A priority Critical patent/JP2000256019A/en
Priority to US09/520,190 priority patent/US6649268B1/en
Priority to EP00104522A priority patent/EP1035078B1/en
Priority to DE60027942T priority patent/DE60027942T2/en
Publication of JP2000256019A publication Critical patent/JP2000256019A/en
Priority to US10/614,200 priority patent/US20040095566A1/en
Priority to US11/168,851 priority patent/US20050284177A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B19/00Other methods of shaping glass
    • C03B19/14Other methods of shaping glass by gas- or vapour- phase reaction processes
    • C03B19/1415Reactant delivery systems
    • C03B19/1423Reactant deposition burners
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2207/00Glass deposition burners
    • C03B2207/04Multi-nested ports
    • C03B2207/06Concentric circular ports
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2207/00Glass deposition burners
    • C03B2207/04Multi-nested ports
    • C03B2207/12Nozzle or orifice plates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2207/00Glass deposition burners
    • C03B2207/20Specific substances in specified ports, e.g. all gas flows specified
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2207/00Glass deposition burners
    • C03B2207/30For glass precursor of non-standard type, e.g. solid SiH3F
    • C03B2207/32Non-halide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2207/00Glass deposition burners
    • C03B2207/36Fuel or oxidant details, e.g. flow rate, flow rate ratio, fuel additives

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Glass Melting And Manufacturing (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide quartz glass which is used as a lens material for the image formation optical system of ultraviolet laser for excimer laser lithography or the like, and to provide a method for producing the same. SOLUTION: In quartz glass synthesized by the direct method using raw materials comprising organosilicon compounds, the quartz glass having an internal absorption coefficient of <=0.001 cm-1 in the wavelength region of >=190 nm is obtained by suppressing the concentration of formyl radicals formed in the inside of the quartz glass by X-ray irradiation to be not more than 2×1014 radical/cm3.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はエキシマレーザリソ
グラフィなどの紫外線レーザの結像光学系のレンズ材料
として使用される石英ガラスおよびその製造方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a quartz glass used as a lens material of an image forming optical system of an ultraviolet laser such as an excimer laser lithography and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】IC、LSI等の集積回路パターン転写
には、主に縮小投影露光装置(または光リソグラフィ装
置)が用いられる。この装置に用いられる投影光学系に
は、集積回路の高集積化に伴い、広い露光領域と、その
露光領域全体にわたっての、より高い解像力が要求され
る。投影光学系の解像力の向上については、露光波長を
より短くするか、あるいは投影光学系の開口数(NA)
を大きくすることが考えられる。
2. Description of the Related Art A reduction projection exposure apparatus (or an optical lithography apparatus) is mainly used for transferring an integrated circuit pattern such as an IC or LSI. A projection optical system used in this apparatus is required to have a large exposure area and a higher resolution over the entire exposure area with the increase in integration of integrated circuits. To improve the resolution of the projection optical system, shorten the exposure wavelength or increase the numerical aperture (NA) of the projection optical system.
May be increased.

【0003】露光波長については、g線(436nm)から
i線(365nm)、さらにはKrF(248nm)やArF(19
3nm)エキシマレーザへと短波長化が進められている。
一般に、i線より長波長の光源を用いた縮小投影露光装
置の照明光学系あるいは投影光学系のレンズ部材として
用いられる光学ガラスは、i線よりも短い波長領域では
光透過率が急激に低下し、特に250nm以下の波長領域で
はほとんどの光学ガラスでは透過しなくなってしまう。
そのため、エキシマレーザを光源とした縮小投影露光装
置の光学系を構成するレンズの材料には、石英ガラスと
フッ化カルシウム結晶のみが使用可能である。この2つ
の材料はエキシマレーザの結像光学系で色収差補正を行
う上で不可欠な材料である。このエキシマレーザの結像
光学系、特に投影光学系においては、そのレンズ素材の
内部吸収損失係数として0.001cm-1(=厚さ1c
m当たりの光吸収量が0.1%)以下という、極めて低
損失な材料が要求される。このような低吸収損失を達成
する石英ガラスは従来直接法と呼ばれる気相合成法によ
って製造されてきた。この製造方法は、石英ガラス製バ
ーナにて酸素ガス及び水素ガスを混合・燃焼させ、前記
バーナの中心部から原料ガスとして高純度の四塩化ケイ
素ガスをキャリアガス(通常酸素ガス)で希釈して噴出
させ、前記原料ガスを周囲の前記酸素ガス及び水素ガス
の燃焼により生成する水と反応(加水分解反応)させて
石英ガラス微粒子を発生させ、その前記石英ガラス微粒
子を前記バーナ下方にあり、回転および揺動および引き
下げ運動を行っている不透明石英ガラス板からなるター
ゲット上に堆積させ、同時に前記酸素ガス及び水素ガス
の燃焼熱により溶融・ガラス化して石英ガラスインゴッ
トを得る方法である。
[0003] Exposure wavelengths are g-line (436 nm) to i-line (365 nm), as well as KrF (248 nm) and ArF (19 nm).
3nm) Excimer lasers are being shortened.
In general, optical glass used as an illumination optical system of a reduction projection exposure apparatus or a lens member of a projection optical system using a light source having a wavelength longer than the i-line has a sharp decrease in light transmittance in a wavelength region shorter than the i-line. In particular, in the wavelength region of 250 nm or less, almost no optical glass transmits light.
Therefore, only quartz glass and calcium fluoride crystal can be used as a material of a lens constituting an optical system of a reduction projection exposure apparatus using an excimer laser as a light source. These two materials are indispensable materials for performing chromatic aberration correction in an imaging optical system of an excimer laser. In the imaging optical system of the excimer laser, particularly in the projection optical system, the internal absorption loss coefficient of the lens material is 0.001 cm -1 (= thickness 1c).
An extremely low-loss material with a light absorption of 0.1% or less per m) is required. Quartz glass that achieves such a low absorption loss has conventionally been produced by a gas phase synthesis method called a direct method. In this production method, oxygen gas and hydrogen gas are mixed and burned in a burner made of quartz glass, and high purity silicon tetrachloride gas is diluted with a carrier gas (usually oxygen gas) as a raw material gas from the center of the burner. The raw material gas is ejected and reacted (hydrolysis reaction) with water generated by the combustion of the surrounding oxygen gas and hydrogen gas to generate fine silica glass particles, and the fine silica glass particles are located below the burner and are rotated. And a method of depositing on a target made of an opaque quartz glass plate that is oscillating and pulling down, and simultaneously fusing and vitrifying by the combustion heat of the oxygen gas and hydrogen gas to obtain a quartz glass ingot.

【0004】近年、直接法で製造された石英ガラスのエ
キシマレーザ光の照射に対する耐久性を向上させるこ
と、製造装置から排出される塩酸を低減することを目的
として、塩素を実質的に含有しない、有機ケイ素化合物
を原料として石英ガラスを製造することが試みられてい
る。有機ケイ素化合物としては、アルコキシシラン類と
して、テトラエトキシシラン(化学式:Si(OC25)
4、略字:TEOS)、テトラメトキシシラン(化学
式:Si(OCH3)4、略字:TMOS)、メチルトリメ
トキシシラン(化学式:CH3Si(OCH3)3、略字:
MTMS)、シロキサン類として、オクタメチルシクロ
テトラシロキサン(化学式:(SiO(CH324、略
字:OMCTS)、ヘキサメチルジシロキサン(化学
式:(CH33SiOSi(CH3)3、略字:HMD
S)、テトラメチルシクロテトラシロキサン(化学式:
(SiCH3OH)4、略字:TMCTS)、ドデカメチ
ルシクロヘキサシロキサン(化学式:(Si(CH3)
2O)6、略字:TMCTS)などが主に用いられてい
る。
In recent years, for the purpose of improving the durability of quartz glass manufactured by the direct method with respect to irradiation with excimer laser light and reducing hydrochloric acid discharged from the manufacturing apparatus, the quartz glass is substantially free of chlorine. Attempts have been made to produce quartz glass from organosilicon compounds. As the organosilicon compound, as an alkoxysilane, tetraethoxysilane (chemical formula: Si (OC 2 H 5 ))
4, abbreviations: TEOS), tetramethoxysilane (chemical formula: Si (OCH 3) 4, abbreviation: TMOS), methyltrimethoxysilane (Formula: CH 3 Si (OCH 3) 3, abbreviations:
MTMS), siloxanes such as octamethylcyclotetrasiloxane (chemical formula: (SiO (CH 3 ) 2 ) 4 , abbreviation: OMCTS), hexamethyldisiloxane (chemical formula: (CH 3 ) 3 SiOSi (CH 3 ) 3 , abbreviation : HMD
S), tetramethylcyclotetrasiloxane (chemical formula:
(SiCH 3 OH) 4 , abbreviation: TMCTS), dodecamethylcyclohexasiloxane (chemical formula: (Si (CH 3 ))
2 O) 6 (abbreviation: TMCTS) and the like are mainly used.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら有機ケイ
素化合物を原料ガスとして直接法で合成された石英ガラ
スでは、約210nm以下の波長領域で内部吸収係数が
0.001cm-1以上になってしまうという問題点があ
った。すなわち、ArFエキシマレーザの波長である1
93.4nmにおいても内部吸収係数が0.001cm
-1以上になってしまい、ArFエキシマレーザステッパ
の投影レンズ光学部材としての仕様を満たせなかった。
したがって、有機ケイ素化合物を原料ガスとして直接法
で合成された石英ガラスにおいて、190nm以上の波
長領域での内部吸収係数が0.001cm-1以下という
低損失を達成した石英ガラスが望まれていた。
However, quartz glass synthesized by a direct method using an organosilicon compound as a raw material gas has a problem that the internal absorption coefficient becomes 0.001 cm -1 or more in a wavelength region of about 210 nm or less. There was a point. That is, the wavelength of the ArF excimer laser is 1
0.001 cm internal absorption coefficient even at 93.4 nm
-1 or more, and could not meet the specifications of the ArF excimer laser stepper as an optical member of the projection lens.
Therefore, there has been a demand for a quartz glass synthesized by a direct method using an organosilicon compound as a raw material gas and having a low loss of an internal absorption coefficient of 0.001 cm -1 or less in a wavelength region of 190 nm or more.

【0006】そこで本発明は、有機ケイ素化合物を原料
ガスとして直接法で合成された石英ガラスにおいて、1
90nm以上の波長領域での内部吸収係数が0.001
cm -1以下という極めて低損失で、優れた光透過特性を
有する石英ガラスを提供することを目的とする。
[0006] Accordingly, the present invention provides an organosilicon compound as a raw material.
In quartz glass synthesized by a direct method as a gas, 1
0.001 internal absorption coefficient in the wavelength region of 90 nm or more
cm -1Excellent light transmission characteristics with extremely low loss of
It is an object to provide a quartz glass having the same.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明者らは前述の問題
点を解決するために、本発明者らは有機ケイ素化合物か
らなる原料ガスを用いて直接法によって合成された石英
ガラス中の残留カーボン濃度に着目した。そして、鋭意
研究を行った結果、有機ケイ素化合物からなる原料ガス
を用いて直接法によって合成された石英ガラスにおい
て、X線を照射したときに石英ガラス内部に生成するホ
ルミルラジカルの濃度を2×1014個/cm3以下とす
ることにより、190nm以上の波長領域において内部
吸収係数が0.001cm-1以下を達成した石英ガラス
を提供できることを見いだした。ホルミルラジカルは、
以下の式によって表される。
Means for Solving the Problems In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have studied the method of producing residual gas in quartz glass synthesized by a direct method using a raw material gas comprising an organosilicon compound. We focused on carbon concentration. As a result of diligent research, the concentration of formyl radicals generated inside quartz glass when irradiated with X-rays was 2 × 10 2 in quartz glass synthesized by a direct method using a raw material gas composed of an organosilicon compound. It has been found that by setting the number to 14 / cm 3 or less, it is possible to provide quartz glass having an internal absorption coefficient of 0.001 cm −1 or less in a wavelength region of 190 nm or more. The formyl radical
It is represented by the following equation.

【0008】[0008]

【化1】 Embedded image

【0009】そこで本発明の石英ガラスは、請求項1に
記載したように、有機ケイ素化合物からなる原料ガスを
用いて直接法によって合成された石英ガラスであって、
X線を照射したときに内部に生成するホルミルラジカル
濃度が2×1014個/cm3以下であることを特徴とし
ている。このとき、照射に用いるX線は電圧50kV、
電流2mAを印加したロジウム管球より放射されるX線
であることが望ましい。
Therefore, the quartz glass of the present invention is a quartz glass synthesized by a direct method using a raw material gas comprising an organosilicon compound, as described in claim 1,
The method is characterized in that the concentration of formyl radicals generated inside when irradiated with X-rays is 2 × 10 14 / cm 3 or less. At this time, the X-ray used for the irradiation has a voltage of 50 kV,
It is preferable that the X-rays are emitted from a rhodium tube to which a current of 2 mA is applied.

【0010】また、本発明の石英ガラスは合成時の原料
ガスが有機ケイ素化合物であることから、得られる石英
ガラス中に塩素は実質的に含有せず、その濃度は0.1
ppm以下であることを特徴とする。またさらに、本発
明の石英ガラスはOH基濃度が800ppm以上130
0ppm以下、水素分子濃度が1×1016個/cm3
上4×1018個/cm3以下であることを特徴としてい
る。
Further, the quartz glass of the present invention contains substantially no chlorine in the quartz glass obtained since the raw material gas at the time of synthesis is an organosilicon compound, and its concentration is 0.1%.
ppm or less. Furthermore, the quartz glass of the present invention has an OH group concentration of 800 ppm or more and 130 ppm or more.
0 ppm or less, and the hydrogen molecule concentration is 1 × 10 16 / cm 3 or more and 4 × 10 18 / cm 3 or less.

【0011】本発明の石英ガラスは直接法による製造時
において以下のような条件にすることにより製造するこ
とができる。すなわち、本発明によれば、請求項9に記
載したように、中心部に配置されかつ有機ケイ素化合物
の原料ガスおよびキャリアガスを噴出するための第一の
管と、該第一の管の周囲に同心円状に配置されかつ第1
の水素ガスを噴出するための第二の管と、該第二の管の
周囲に同心円状に配置されかつ第1の酸素ガスを噴出す
るための第三の管と、該第三の管の周囲に同心円状に配
置されかつ第2の水素ガスを噴出するための第四の管
と、該第三の管の外周と該第四の管の内側との間に配置
されかつ第2の酸素ガスを噴出するための複数の第五の
管と、該第四の管の周囲に同心円状に配置されかつ第3
の水素ガスを噴出するための第六の管と、該第四の管の
外周と該第六の管の内周との間に配置されかつ第3の酸
素ガスを噴出するための複数の第七の管と、を備えたバ
ーナを用いた直接法による紫外用合成石英ガラスの製造
方法において、酸素ガス1の噴出流量と水素ガス1の噴
出流量との比を0.7以上2.0以下とし、酸素ガス2
の噴出流量と水素ガス2の噴出流量との比を共に0.5
以上1.0以下とし、酸素ガス3の噴出流量と水素ガス
3の噴出流量との比を0.2以上0.5以下に設定する
ことにより、X線を照射したときに内部に生成するホル
ミルラジカル濃度を2×1014個/cm3以下にするこ
とができ、190nm以上の波長領域において内部吸収
係数が0.001cm-1以下を達成した石英ガラスを提
供できる。
The quartz glass of the present invention can be produced under the following conditions during the production by the direct method. That is, according to the present invention, as described in claim 9, a first tube for discharging a source gas and a carrier gas of an organosilicon compound, which is disposed at a central portion, and a periphery of the first tube. Concentrically arranged on the first
A second tube for ejecting hydrogen gas, a third tube arranged concentrically around the second tube and ejecting the first oxygen gas, and a third tube for ejecting the first oxygen gas. A fourth tube concentrically disposed therearound for ejecting a second hydrogen gas, and a second oxygen gas disposed between the outer periphery of the third tube and the inside of the fourth tube; A plurality of fifth tubes for ejecting gas, a third tube disposed concentrically around the fourth tube and a third tube;
A sixth pipe for ejecting hydrogen gas, and a plurality of first pipes arranged between the outer circumference of the fourth pipe and the inner circumference of the sixth pipe for ejecting the third oxygen gas. In a method for producing a synthetic quartz glass for ultraviolet light by a direct method using a burner provided with a seven pipe, a ratio of an ejection flow rate of oxygen gas 1 to an ejection flow rate of hydrogen gas 1 is 0.7 to 2.0. And oxygen gas 2
The ratio of the ejection flow rate of hydrogen to the ejection flow rate of hydrogen gas 2 is 0.5
By setting the ratio of the ejection flow rate of the oxygen gas 3 to the ejection flow rate of the hydrogen gas 3 to 0.2 to 0.5, the formyl generated inside when X-rays are irradiated A quartz glass having a radical concentration of 2 × 10 14 / cm 3 or less and having an internal absorption coefficient of 0.001 cm -1 or less in a wavelength region of 190 nm or more can be provided.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】従来の直接法による石英ガラスの
製造条件では、水素分子を高濃度化するために、酸素ガ
ス、水素ガスの供給流量比率を水素過剰条件に、すなわ
ち、酸素ガス流量/水素ガス流量を0.5以下に設定し
ていた。これは、四塩化ケイ素を原料ガスとして石英ガ
ラスを合成していた従来技術においては、四塩化ケイ素
原料から石英ガラスが製造される反応過程が酸素水素火
炎中での加水分解反応に支配されていたため、何らの問
題も生じなかった。しかしながら、有機ケイ素化合物を
原料ガスとして直接法によって合成石英ガラスを製造す
る場合、石英ガラスに至る反応過程は加水分解反応では
なく酸化反応である。したがって、四塩化ケイ素原料の
ときと同様の酸素ガス、水素ガス流量設定では、酸化反
応に必要な酸素が絶対的に不足してしまうのである。こ
のことは有機ケイ素化合物原料ガスを用いた石英ガラス
の製造においては非常に重大な問題を引き起こす。すな
わち、有機ケイ素化合物原料ガスが不完全燃焼状態にな
り、得られた石英ガラス中に多量の炭素化合物を残留さ
せてしまうのである。本発明者らは、この石英ガラス中
に残留してしまった炭素化合物が、X線を照射したとき
にホルミルラジカルを多量に発生させる原因であること
を突き止めた。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Under the conventional conditions for producing quartz glass by the direct method, in order to increase the concentration of hydrogen molecules, the supply flow ratio of oxygen gas and hydrogen gas is set to an excess hydrogen condition, that is, the oxygen gas flow rate / The hydrogen gas flow rate was set to 0.5 or less. This is because, in the prior art in which quartz glass was synthesized using silicon tetrachloride as a raw material gas, the reaction process of producing quartz glass from the silicon tetrachloride raw material was governed by a hydrolysis reaction in an oxygen-hydrogen flame. No problems occurred. However, when synthetic quartz glass is produced by a direct method using an organosilicon compound as a raw material gas, the reaction process leading to quartz glass is not a hydrolysis reaction but an oxidation reaction. Therefore, if the flow rates of oxygen gas and hydrogen gas are set in the same manner as in the case of the silicon tetrachloride raw material, oxygen required for the oxidation reaction is absolutely insufficient. This causes a very serious problem in the production of quartz glass using the organosilicon compound raw material gas. That is, the raw material gas of the organosilicon compound is in an incompletely combusted state, and a large amount of a carbon compound remains in the obtained quartz glass. The present inventors have found that the carbon compound remaining in the quartz glass is a cause of generating a large amount of formyl radical when irradiated with X-rays.

【0013】多量の炭素化合物とは、従来の四塩化ケイ
素を原料として製造された石英ガラスに比較して多量に
炭素化合物が含有しているという意味であり、濃度的に
見ると、残留炭素濃度は1ppm以下であると本発明者
らは予想した。したがって、通常炭素含有量の分析手法
として用いられる燃焼・赤外分光分析法や荷電粒子放射
化分析法では、石英ガラス中の炭素濃度を定量すること
は困難であった。もちろん、ICP−AES(誘導結合
型プラズマ発光分光分析法)、ICP−MS(誘導結合
型プラズマ質量分析法)でも検出・定量は困難であっ
た。実際に、これらの従来の分析方法では、石英ガラス
中の炭素含有量として有効な数値を得ることはできなか
った。最終的に本発明者らは、X線照射によって生成す
るホルミルラジカル濃度を電子スピン共鳴分析装置(El
ectron Spin Resonance Spectrometer、略称:ESR)
で検出・定量する手段が、炭素濃度全量こそ定量はでき
ないが、石英ガラス中の炭素濃度の知見を得るのに非常
に有効な手段であることを見いだした。
[0013] The large amount of carbon compound means that the carbon compound is contained in a large amount as compared with the conventional quartz glass produced using silicon tetrachloride as a raw material. The present inventors expected that is 1 ppm or less. Therefore, it has been difficult to quantify the carbon concentration in quartz glass by combustion / infrared spectroscopy or charged particle activation analysis, which is usually used as a method for analyzing carbon content. Of course, it was difficult to detect and quantify even ICP-AES (inductively coupled plasma emission spectroscopy) and ICP-MS (inductively coupled plasma mass spectrometry). In fact, these conventional analytical methods could not obtain an effective numerical value as the carbon content in quartz glass. Finally, the present inventors determined the concentration of formyl radical generated by X-ray irradiation using an electron spin resonance analyzer (El
ectron Spin Resonance Spectrometer (abbreviation: ESR)
Although the method of detecting and quantifying by using the method cannot determine only the total carbon concentration, it has been found that it is a very effective means for obtaining knowledge of the carbon concentration in quartz glass.

【0014】X線照射によるホルミルラジカルの生成の
機構は明確ではないが、
Although the mechanism of the formation of formyl radical by X-ray irradiation is not clear,

【0015】[0015]

【化2】 Embedded image

【0016】という石英ガラス内部での反応によって生
じていると考えられる。このとき、ホルミルラジカルの
前駆体(プリカーサ)がCOで、これが合成時に残留し
た炭素化合物の一つである。この反応におけるH0の供
給源としては以下の反応が考えられる。
It is considered that the reaction is caused by a reaction inside the quartz glass. At this time, the precursor (precursor) of the formyl radical is CO, which is one of the carbon compounds remaining during the synthesis. The following reaction is considered as a supply source of H 0 in this reaction.

【0017】[0017]

【化3】 Embedded image

【0018】[0018]

【化4】 Embedded image

【0019】このとき、上記反応はX線の照射では生じ
るが、ArF・KrFエキシマレーザ光の照射では生じ
なかった。すなわちArF・KrFエキシマレーザ光の
照射ではホルミルラジカルは生成しなかった。次に、有
機ケイ素化合物からなる原料ガスを用いて直接法によっ
て合成された石英ガラス中の炭素化合物を低減するため
の方法を説明する。
At this time, the above reaction was caused by X-ray irradiation, but not by ArF.KrF excimer laser light irradiation. That is, no formyl radical was generated by irradiation with ArF.KrF excimer laser light. Next, a method for reducing a carbon compound in quartz glass synthesized by a direct method using a raw material gas composed of an organosilicon compound will be described.

【0020】図2には直接法による石英ガラス製造装置
の概略図を示した。また、図3にはバーナ先端部のガス
噴出口の構造の一例を示した。このバーナは、中心部に
配置されかつ有機ケイ素化合物の原料ガスおよびキャリ
アガスを噴出するための第一の管と、該第一の管の周囲
に同心円状に配置されかつ水素ガス1(第1の水素ガ
ス)を噴出するための第二の管と、該第二の管の周囲に
同心円状に配置されかつ酸素ガス1(第1の酸素ガス)
を噴出するための第三の管と、該第三の管の周囲に同心
円状に配置されかつ水素ガス2(第2の水素ガス)を噴
出するための第四の管と、該第三の管の外周と該第四の
管の内側との間に配置されかつ酸素ガス2(第2の酸素
ガス)を噴出するための複数の第五の管と、該第四の管
の周囲に同心円状に配置されかつ水素ガス3(第3の水
素ガス)を噴出するための第六の管と、該第四の管の外
周と該第六の管の内周との間に配置されかつ酸素ガス3
(第3の酸素ガス)を噴出するための複数の第七の管と
を備えている。本発明者らは、上記のバーナを用いて、
いろいろな合成条件で石英ガラスを作製し、作製された
石英ガラス中のX線照射によって発生するホルミルラジ
カル濃度と合成条件とを詳細に調査した。
FIG. 2 is a schematic view of a quartz glass manufacturing apparatus by a direct method. FIG. 3 shows an example of the structure of the gas outlet at the tip of the burner. The burner is provided at a central portion, and is provided with a first tube for ejecting a source gas and a carrier gas of an organosilicon compound, and is disposed concentrically around the first tube and has a hydrogen gas 1 (first gas). A second pipe for ejecting hydrogen gas), and an oxygen gas 1 (first oxygen gas) which is arranged concentrically around the second pipe and
A third tube for ejecting hydrogen gas, a fourth tube arranged concentrically around the third tube and ejecting hydrogen gas 2 (second hydrogen gas), A plurality of fifth tubes disposed between the outer periphery of the tube and the inside of the fourth tube for ejecting oxygen gas 2 (second oxygen gas), and concentric circles around the fourth tube A sixth pipe for ejecting hydrogen gas 3 (third hydrogen gas), disposed between the outer circumference of the fourth pipe and the inner circumference of the sixth pipe; Gas 3
And a plurality of seventh tubes for ejecting (third oxygen gas). The present inventors have used the above burner,
Quartz glass was produced under various synthesis conditions, and the formyl radical concentration generated by X-ray irradiation in the produced quartz glass and the synthesis conditions were investigated in detail.

【0021】その結果、酸素ガス1の噴出流量と水素ガ
ス1の噴出流量との比を0.7以上2.0以下とし、酸
素ガス2の噴出流量と水素ガス2の噴出流量との比を共
に0.5以上1.0以下とし、酸素ガス3の噴出流量と
水素ガス3の噴出流量との比を0.2以上0.5以下に
設定して石英ガラスを合成することにより、X線を照射
したときに石英ガラス内部に生成するホルミルラジカル
濃度を2×1014個/cm3以下にすることができるこ
とを見いだした。
As a result, the ratio of the flow rate of the oxygen gas 1 to the flow rate of the hydrogen gas 1 is set to 0.7 to 2.0, and the ratio of the flow rate of the oxygen gas 2 to the flow rate of the hydrogen gas 2 is set. X-rays are synthesized by synthesizing quartz glass by setting the ratio between the ejection flow rate of the oxygen gas 3 and the ejection flow rate of the hydrogen gas 3 to 0.2 or more and 0.5 or less. It was found that the concentration of formyl radicals generated inside the quartz glass when irradiated with γ was not more than 2 × 10 14 / cm 3 .

【0022】そしてさらに、ホルミルラジカル濃度と1
93.4nm吸収係数との相関関係を調べたところ、図
1のように非常に良い相関を得ることができた。すなわ
ち、従来技術では、ホルミルラジカル濃度をどうしても
2×1014個/cm3以下にすることができず、結果的
に波長193.4nmでの吸収係数を0.001cm -1
以下の石英ガラスが得られなかったが、本発明の方法に
より、ホルミルラジカル濃度を2×1014個/cm3
下にでき、結果的に、波長193.4nmでの吸収係数
を0.001cm-1以下という非常に低損失な石英ガラ
スを得ることがきた。
Further, the formyl radical concentration and 1
When the correlation with the 93.4 nm absorption coefficient was examined, FIG.
A very good correlation like 1 was obtained. Sand
In the prior art, the formyl radical concentration is
2 × 1014Pieces / cmThreeCannot be less than
Has an absorption coefficient of 0.001 cm at a wavelength of 193.4 nm. -1
Although the following quartz glass could not be obtained, the method of the present invention
From the formyl radical concentration of 2 × 1014Pieces / cmThreeLess than
Below, resulting in an absorption coefficient at a wavelength of 193.4 nm.
0.001cm-1Very low loss quartz glass
You've got to get

【0023】なお、表2中で累乗の表記を「E」とし
た。例えば「1.7E+14」は、「1.7×1014
のことを表す。以上のように、本発明によれば、有機ケ
イ素化合物からなる原料ガスを用いて直接法によって合
成された石英ガラスにおいて、X線を照射したときに石
英ガラス内部に生成するホルミルラジカル濃度を2×1
14個/cm3以下とすることにより、190nm以上
の波長領域における内部吸収係数を0.001cm-1
下にすることができる。
The power notation in Table 2 is represented by "E". For example, “1.7E + 14” becomes “1.7 × 10 14
Represents that. As described above, according to the present invention, in a quartz glass synthesized by a direct method using a raw material gas composed of an organosilicon compound, the concentration of formyl radical generated inside the quartz glass when irradiated with X-rays is 2 × 1
With 0 14 / cm 3 or less, it is possible to make the internal absorption coefficient in the above wavelength region 190nm to 0.001 cm -1 or less.

【0024】[0024]

【実施例】【Example】

【0025】[0025]

【表1】 [Table 1]

【0026】実施例、比較例の石英ガラスインゴット
は、図2に示した、直接法による合成石英ガラス製造装
置を用いて作製した。石英ガラス製バーナ7の先端部噴
出口6から酸素ガス及び水素ガスを噴出させ、混合・燃
焼させ、原料として高純度(純度99.99%以上で、
金属不純物Fe濃度が10ppb以下、Ni、Cr濃度
が2ppb以下。)の有機ケイ素化合物ガスをキャリア
ガス(窒素ガス:流量3.5slm)で希釈して、バー
ナ先端の中心管21から、原料流量を表1に示した設定
流量で噴出させ、燃焼火炎中で酸化反応により石英ガラ
ス微粒子(スート)を発生させ、それを1分間に7回転
の速度で回転し、80mmの移動距離、90秒周期で揺
動し、表1に示した降下速度で引き下げを行っているφ
200mmの石英ガラス製ターゲット5の上部に堆積さ
せ、同時に火炎の熱によって溶融して、合成石英ガラス
インゴットIGを合成した。表1に示した各条件により
直径150〜250mm、長さ300〜600mmのイ
ンゴットを得た。
The quartz glass ingots of the examples and comparative examples were produced by using a synthetic quartz glass manufacturing apparatus by a direct method shown in FIG. Oxygen gas and hydrogen gas are spouted from the spout 6 at the tip of the quartz glass burner 7, mixed and burned, and high purity (purity of 99.99% or more,
The metal impurity Fe concentration is 10 ppb or less, and the Ni and Cr concentrations are 2 ppb or less. ) Is diluted with a carrier gas (nitrogen gas: flow rate 3.5 slm), and the raw material flow rate is spouted from the central pipe 21 at the burner tip at a set flow rate shown in Table 1, and oxidized in a combustion flame. The reaction generates quartz glass fine particles (soot), which are rotated at a speed of 7 rotations per minute, oscillated at a moving distance of 80 mm, at a cycle of 90 seconds, and lowered at a descent speed shown in Table 1. Φ
The synthetic quartz glass ingot IG was synthesized by being deposited on the upper part of a 200 mm quartz glass target 5 and simultaneously melted by the heat of the flame. Under the conditions shown in Table 1, an ingot having a diameter of 150 to 250 mm and a length of 300 to 600 mm was obtained.

【0027】バーナ先端部のガス噴出口の構成を図3に
示した。このバーナは、中心部に配置されかつ有機ケイ
素化合物の原料ガスおよびキャリアガスを噴出するため
の内径4.0mmの第一の管21と、該第一の管の周囲
に同心円状に配置されかつ水素ガス1を噴出するための
第二の管22と、該第二の管の周囲に同心円状に配置さ
れかつ酸素ガス1を噴出するための第三の管23と、該
第三の管の周囲に同心円状に配置されかつ水素ガス2を
噴出するための第四の管24と、該第三の管の外周と該
第四の管の内側との間に配置されかつ酸素ガス2を噴出
するための複数の第五の管25と、該第四の管の周囲に
同心円状に配置されかつ水素ガス3を噴出するための第
六の管26と、該第四の管の外周と該第六の管の内周と
の間に配置されかつ酸素ガス3を噴出するための複数の
第七の管27とを備えたバーナである。各管の寸法(m
m)は以下の通りである。
FIG. 3 shows the configuration of the gas outlet at the tip of the burner. The burner is disposed at the center and is provided with a first pipe 21 having an inner diameter of 4.0 mm for ejecting a source gas and a carrier gas of an organosilicon compound, and is disposed concentrically around the first pipe. A second tube 22 for ejecting hydrogen gas 1, a third tube 23 arranged concentrically around the second tube and ejecting oxygen gas 1, A fourth tube 24 concentrically disposed around the periphery of the fourth tube 24 for ejecting hydrogen gas 2, and disposed between the outer periphery of the third tube and the inside of the fourth tube and ejecting oxygen gas 2; A plurality of fifth pipes 25, a sixth pipe 26 disposed concentrically around the fourth pipe and ejecting the hydrogen gas 3, an outer periphery of the fourth pipe and the A plurality of seventh pipes 27 disposed between the inner circumference of the sixth pipe and ejecting the oxygen gas 3. Is Na. Dimension of each pipe (m
m) is as follows.

【0028】 以上のような合成石英ガラス製造装置およびバーナを用
いて実施例、比較例の石英ガラスインゴットを作製し
た。
[0028] Using the synthetic quartz glass manufacturing apparatus and the burner as described above, quartz glass ingots of Examples and Comparative Examples were produced.

【0029】実施例、比較例の石英ガラスインゴット作
製時の、原料の種類、流量、インゴット降下速度、水素
ガス1〜3の流量、酸素ガス1〜3の流量、酸素ガス1
の噴出流量と水素ガス1の噴出流量との比(=酸素ガス
1流量/水素ガス1流量)、酸素ガス2の噴出流量と水
素ガス2の噴出流量との比(=酸素ガス2流量/水素ガ
ス2流量)、酸素ガス3の噴出流量と水素ガス3の噴出
流量との比(=酸素ガス3流量/水素ガス3流量)の各
設定条件を表1に示した。有機ケイ素化合物原料ガスと
しては、シロキサン類として、ヘキサメチルジシロキサ
ン(化学式:(CH33SiOSi(CH3)3、略字:H
MDS)、オクタメチルシクロテトラシロキサン(化学
式:(Si(CH32O)4、略字:OMCTS)を用
い、アルコキシシラン類として、メチルトリメトキシシ
ラン(化学式:CH3Si(OCH3) 3、略字:MTM
S)を用いた。表1に示したように、実施例のガス流量
は、酸素ガス1の噴出流量と水素ガス1の噴出流量との
比を0.7以上2.0以下、酸素ガス2の噴出流量と水
素ガス2の噴出流量との比を共に0.5以上1.0以
下、酸素ガス3の噴出流量と水素ガス3の噴出流量との
比を0.2以上0.5以下の条件を満たすように設定し
た。また、比較例のガス流量は、実施例の流量比の条件
を満たさないような条件に設定して合成した。
Working Examples and Comparative Examples
Raw material type, flow rate, ingot descent speed, hydrogen during production
Flow rate of gas 1-3, flow rate of oxygen gas 1-3, oxygen gas 1
Ratio of the flow rate of hydrogen gas to the flow rate of hydrogen gas 1 (= oxygen gas
1 flow rate / 1 flow rate of hydrogen gas), jet flow rate of oxygen gas 2 and water
Ratio to the flow rate of raw gas 2 (= flow rate of oxygen gas 2 / hydrogen gas 2)
2 flow rate), the flow rate of oxygen gas 3 and the flow rate of hydrogen gas 3
Each ratio with the flow rate (= 3 flow rates of oxygen gas / 3 flow rates of hydrogen gas)
Table 1 shows the setting conditions. Organic silicon compound raw material gas
As siloxanes, hexamethyldisiloxa
(Chemical formula: (CHThree)ThreeSiOSi (CHThree)Three, Abbreviation: H
MDS), octamethylcyclotetrasiloxane (chemical
Formula: (Si (CHThree)TwoO)Four, Abbreviation: OMCTS)
Methyltrimethoxysilane as alkoxysilanes
Orchid (chemical formula: CHThreeSi (OCHThree) Three, Abbreviation: MTM
S) was used. As shown in Table 1, the gas flow rate of the embodiment
Is the difference between the jet flow rate of oxygen gas 1 and the jet flow rate of hydrogen gas 1.
The ratio is 0.7 or more and 2.0 or less, and the ejection flow rate of oxygen gas 2 and water
Both the ratio to the flow rate of the raw gas 2 to be injected is 0.5 or more and 1.0 or less
Below, the flow rate of the oxygen gas 3 and the flow rate of the hydrogen gas 3
The ratio is set to satisfy the condition of 0.2 or more and 0.5 or less.
Was. The gas flow rate of the comparative example is the same as the flow rate condition of the example.
Were set under conditions that did not satisfy

【0030】次に、各成分濃度、吸収係数の測定方法を
以下に記す。各インゴットの径方向中心部、最上面(イ
ンゴットヘッド)から100mm内部のところから、直
径60mm、厚さ10mmの形状を持つ試料を各インゴ
ットにつき1個づつ切り出した。これらの試験片を透過
率評価用の試験片とした。これらの試験片のそれぞれ向
かい合う2面に平行度が10秒以内、片面ごとの平坦度
がニュートンリング3本以内、片面ごとの表面粗さがr
ms=10オングストローム以下になるように精密研磨
を施し、最終的に試験片の厚さが10±0.1mmとな
るように研磨した。さらに、表面に研磨剤が残留しない
ように、高純度SiO2粉による仕上げ研磨加工を施し
た。このようにして得られた試験片の波長190〜40
0nmの領域での内部損失係数を、特願平5−2112
17および特願平10−9846の方法で調整された分
光光度計を用いて測定した。内部吸収係数は、内部損失
係数から内部散乱係数を引くことによって算出した。A
rFエキシマレーザの発振波長である193.4nmに
おける合成石英ガラスの内部損失係数は0.0015c
-1と求められており、表1に示した各試験片の19
3.4nm吸収係数は内部損失係数からその内部散乱損
失値を引いた値である。
Next, the method of measuring the concentration of each component and the absorption coefficient will be described below. A sample having a shape with a diameter of 60 mm and a thickness of 10 mm was cut out from the center of the ingot in the radial direction, 100 mm from the uppermost surface (ingot head), one by one for each ingot. These test pieces were used as test pieces for transmittance evaluation. The parallelism of each of the two opposing surfaces is within 10 seconds, the flatness of each surface is within three Newton rings, and the surface roughness of each surface is r.
Precision polishing was performed so that ms = 10 angstroms or less, and finally polishing was performed so that the thickness of the test piece was 10 ± 0.1 mm. Further, a finish polishing process using high-purity SiO 2 powder was performed so that no abrasive remained on the surface. The wavelength of the test piece thus obtained is 190 to 40.
The internal loss coefficient in the region of 0 nm is calculated as disclosed in Japanese Patent Application No. 5-2112.
17 and a spectrophotometer adjusted by the method of Japanese Patent Application No. 10-9846. The internal absorption coefficient was calculated by subtracting the internal scattering coefficient from the internal loss coefficient. A
The internal loss coefficient of the synthetic quartz glass at the oscillation wavelength of the rF excimer laser of 193.4 nm is 0.0015 c.
m −1, and 19 of each test piece shown in Table 1.
The 3.4 nm absorption coefficient is a value obtained by subtracting the internal scattering loss value from the internal loss coefficient.

【0031】各インゴットの透過率試験片の直近部か
ら、10×2.7×2.3mmの形状を持つホルミルラ
ジカル定量用の試験片を切り出した。表面は全て精研削
仕上がりとした。これらの試験片に、以下の条件でX線
を照射した。 X線照射装置:蛍光X線分析装置(理学電機製:RIX
3000) X線管球:ロジウム(Rh)管球 管電圧:50kV 管電流:2mA X線照射時間:22秒 なお、この条件での試料に照射されるX線照射線量(ド
ーズ量)は約0.01Mrad(メガラッド)であっ
た。X線照射後1分以内に試験片を液体窒素入りのデュ
ワー瓶に投入して、試験片を液体窒素温度(77K)に
冷却したのち、以下の条件でESR(電子スピン共鳴)測
定を行い、ホルミルラジカル濃度を定量した。 装置:電子スピン共鳴装置(日本電子製:JES−RE
2X) 試料温度:77K マイクロ波周波数:9.2GHz マイクロ波パワー:1mW 標準試料:硫酸銅・5水和物 次に、OH基濃度は透過率評価用試験片をそのまま用い
て、OH基による1.38μmの吸収量を測定すること
によって定量した。また、水素分子濃度の測定は、レー
ザラマン分光光度計により行った。波長488nmのア
ルゴンイオンレーザ(出力 400mW)を試験片に入
射させ、入射光方向と直角方向に放射されるラマン散乱
光のうち800cm-1(石英ガラスの基本構造の振動に
起因するピーク:参照光)と4135cm-1(水素分子
の振動に起因するピーク)の強度を測定し、その強度比
をとることにより行った。
A test specimen having a shape of 10.times.2.7.times.2.3 mm for determining formyl radical was cut out from the vicinity of the transmittance test specimen of each ingot. All surfaces were finished with fine grinding. These test pieces were irradiated with X-rays under the following conditions. X-ray irradiator: X-ray fluorescence analyzer (Rigaku Denki: RIX)
3000) X-ray tube: Rhodium (Rh) tube Tube voltage: 50 kV Tube current: 2 mA X-ray irradiation time: 22 seconds The X-ray irradiation dose (dose) applied to the sample under these conditions is about 0. .01 Mrad (Megarad). Within 1 minute after the X-ray irradiation, the test piece was placed in a dewar containing liquid nitrogen, and the test piece was cooled to a temperature of liquid nitrogen (77 K). Then, ESR (electron spin resonance) measurement was performed under the following conditions. The formyl radical concentration was determined. Apparatus: Electron spin resonance apparatus (JEOL: JES-RE)
2X) Sample temperature: 77K Microwave frequency: 9.2 GHz Microwave power: 1 mW Standard sample: Copper sulfate pentahydrate Next, the OH group concentration was determined by using the test piece for transmittance evaluation as it was, Quantified by measuring the absorption at .38 μm. The measurement of the hydrogen molecule concentration was performed by a laser Raman spectrophotometer. An argon ion laser (output: 400 mW) having a wavelength of 488 nm is incident on the test piece, and 800 cm -1 of the Raman scattered light emitted in the direction perpendicular to the incident light direction (peak caused by vibration of the basic structure of quartz glass: reference light) ) And 4135 cm −1 (peak due to vibration of hydrogen molecules) were measured, and the intensity ratio was determined.

【0032】次に、各透過率評価用試験片に隣接した部
分から10mm×10mm×5mmのCl、Na、K分
析用試料を切り出した。これらの不純物濃度の定量は熱
中性子線照射による放射化分析によって行った。また、
それらの試料に隣接する場所から、アルカリ土類金属、
遷移金属およびAlの元素分析用の試料を切り出した。
各元素の定量は誘導結合型プラズマ発光分光法によって
行った。Na濃度の値は表1に示した。実施例のNa濃
度はいずれも0.002ppm以下であり、193.4
nmの吸収損失に何らの影響も与えないことを確認し
た。さらに、全ての試験片でCl濃度は検出下限(0.
1ppm)以下であり、有機ケイ素化合物を原料ガスと
して作製した合成石英ガラスの特徴である塩素フリー化
が達成されていた。さらに、全ての試験片でK濃度は検
出下限(50ppb)以下であった。また、アルカリ土
類金属のMg、Ca、遷移金属のSc、Ti、V、C
r、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、そしてAl
の各元素濃度も実施例、比較例全ての試料において20
ppb以下であった。
Next, a 10 mm × 10 mm × 5 mm Cl, Na, K analysis sample was cut out from a portion adjacent to each transmittance evaluation test piece. Quantification of these impurity concentrations was performed by activation analysis using thermal neutron irradiation. Also,
From locations adjacent to those samples, alkaline earth metals,
Samples for elemental analysis of transition metals and Al were cut out.
Quantification of each element was performed by inductively coupled plasma emission spectroscopy. Table 1 shows the values of the Na concentration. The Na concentration in each of the examples was 0.002 ppm or less, and 193.4.
It was confirmed that there was no effect on the absorption loss in nm. Further, the Cl concentration was lower than the lower limit of detection (0.
1 ppm) or less, and chlorine-free, which is a feature of synthetic quartz glass produced using an organosilicon compound as a raw material gas, has been achieved. Furthermore, the K concentration was below the lower limit of detection (50 ppb) in all the test pieces. Also, alkaline earth metals Mg, Ca, transition metals Sc, Ti, V, C
r, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, and Al
Of each element in Examples and Comparative Examples was 20
ppb or less.

【0033】以上のように、作製した合成石英ガラスイ
ンゴットから各分析用試験片を切り出し、分析を行っ
た。表2に、各試験片のOH基濃度、水素分子濃度、ナ
トリウム(Na)濃度、ホルミルラジカル濃度、波長1
93.4nmにおける吸収係数を示した。なお、表2中
で累乗の表記を「E」とした。例えば「1.7E+1
4」は、「1.7×1014」のことを表す。
As described above, test pieces for analysis were cut out from the produced synthetic quartz glass ingot and analyzed. Table 2 shows the OH group concentration, hydrogen molecule concentration, sodium (Na) concentration, formyl radical concentration, wavelength 1
The absorption coefficient at 93.4 nm is shown. In Table 2, the notation of the power is "E". For example, "1.7E + 1
“4” represents “1.7 × 10 14 ”.

【0034】[0034]

【表2】 [Table 2]

【0035】表2に示したように、酸素ガス1の噴出流
量と水素ガス1の噴出流量との比を0.7以上2.0以
下、酸素ガス2の噴出流量と水素ガス2の噴出流量との
比を共に0.5以上1.0以下、酸素ガス3の噴出流量
と水素ガス3の噴出流量との比を0.2以上0.5以下
というような条件を満たすようにガス流量を設定して合
成した実施例1〜6の合成石英ガラスは、有機ケイ素化
合物からなる原料ガスを用いて直接法によって合成され
た石英ガラスであるにもかかわらず、X線を照射したと
きに内部に生成するホルミルラジカル濃度を2×1014
個/cm3以下にすることができた。これにより、Ar
Fエキシマレーザの波長である193.4nmにおける
吸収係数が0.001cm-1以下を達成した。表1の実
施例、比較例のホルミルラジカル濃度、193.4nm
吸収係数のデータをグラフ化したものを図1に示した。
As shown in Table 2, the ratio of the jet flow rate of oxygen gas 1 to the jet flow rate of hydrogen gas 1 is 0.7 or more and 2.0 or less, the jet flow rate of oxygen gas 2 and the jet flow rate of hydrogen gas 2 And the gas flow rate so as to satisfy the condition that the ratio of the jet flow rate of the oxygen gas 3 to the jet flow rate of the hydrogen gas 3 is 0.2 to 0.5. The synthetic quartz glass of Examples 1 to 6 which were set and synthesized were quartz glass synthesized by a direct method using a raw material gas composed of an organosilicon compound. The concentration of formyl radical generated is 2 × 10 14
Pieces / cm 3 or less. Thereby, Ar
The absorption coefficient at 193.4 nm which is the wavelength of the F excimer laser achieved 0.001 cm -1 or less. Formyl radical concentration of Examples and Comparative Examples in Table 1, 193.4 nm
FIG. 1 shows a graph of the absorption coefficient data.

【0036】本発明によれば、有機ケイ素化合物からな
る原料ガスを用いて直接法によって合成された石英ガラ
スにおいて、X線を照射したときに石英ガラス内部に生
成するホルミルラジカル濃度を2×1014個/cm3
下とすることにより、190nm以上の波長領域におい
て内部吸収係数が0.001cm-1以下という極めて低
損失を達成した石英ガラスを提供することが可能になっ
た。
According to the present invention, in a quartz glass synthesized by a direct method using a raw material gas composed of an organosilicon compound, the concentration of formyl radical generated in the quartz glass when irradiated with X-rays is 2 × 10 14 By making the number per piece / cm 3 or less, it has become possible to provide a quartz glass having an extremely low loss of an internal absorption coefficient of 0.001 cm −1 or less in a wavelength region of 190 nm or more.

【0037】本発明の特徴を有する合成石英ガラス光学
部材のうち、最大口径250mm、厚さ70mmの、エ
キシマレーザ照射領域内での最大屈折率差が△n≦2×
10 -6であり、最大複屈折率が2nm/cm以下であ
り、さらに部材全域にわたって、アルカリ土類金属のM
g、Ca、Al、遷移金属のSc、Ti、V、Cr、M
n、Fe、Co、Ni、Cu、Znの各元素濃度がそれ
ぞれ20ppb以下、アルカリ金属のNa濃度が2pp
b以下、K不純物濃度が50ppb以下の特性を有する
部材を用いて、ArFエキシマレーザステッパ投影レン
ズを作製した。そして、得られた投影光学系の解像度は
ラインアンドスペースで0.19μmを達成し、ArFエキ
シマレーザステッパとして良好な結像性能を得ることが
できた。
Synthetic silica glass optics having features of the present invention
Of the members, the maximum diameter is 250 mm and the thickness is 70 mm.
The maximum refractive index difference in the irradiation region of the xima laser is Δn ≦ 2 ×
10 -6And the maximum birefringence is 2 nm / cm or less.
And alkaline earth metal M
g, Ca, Al, transition metal Sc, Ti, V, Cr, M
n, Fe, Co, Ni, Cu, Zn
20 ppb or less each, Na concentration of alkali metal is 2 pp
b and K impurity concentration is 50 ppb or less
ArF excimer laser stepper projection lens
Was produced. And the resolution of the obtained projection optical system is
Achieved 0.19μm in line and space,
Obtaining good imaging performance as a Shima laser stepper
did it.

【0038】[0038]

【発明の効果】本発明により、有機ケイ素化合物を原料
ガスとして直接法で合成された石英ガラスにおいて、1
90nm以上の波長領域での内部吸収係数が0.001
cm-1以下という極めて低損失で、優れた光透過特性を
有する石英ガラスを提供することが可能になった。
According to the present invention, in a quartz glass synthesized by a direct method using an organosilicon compound as a raw material gas, 1
0.001 internal absorption coefficient in the wavelength region of 90 nm or more
It has become possible to provide quartz glass having an extremely low loss of not more than cm -1 and excellent light transmission characteristics.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】ホルミルラジカル濃度と193.4nm吸収係
数との相関を示した図である。
FIG. 1 is a diagram showing a correlation between a formyl radical concentration and a 193.4 nm absorption coefficient.

【図2】合成石英ガラス製造装置の構成を示した図であ
る。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a synthetic quartz glass manufacturing apparatus.

【図3】バーナ先端のガス噴出部の構造である。FIG. 3 shows a structure of a gas ejection portion at a tip of a burner.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:合成石英ガラス製造装置 4:耐火物 5:ターゲット 6:ガス噴出口 7:バーナ IG:合成石英ガラスインゴット 21:第一の管 22:第二の管 23:第三の管 24:第四の管 25:第五の管 26:第六の管 27:第七の管 1: Synthetic quartz glass manufacturing apparatus 4: Refractory 5: Target 6: Gas outlet 7: Burner IG: Synthetic quartz glass ingot 21: First tube 22: Second tube 23: Third tube 24: Fourth Tube 25: Fifth Tube 26: Sixth Tube 27: Seventh Tube

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C03C 4/00 C03C 4/00 (72)発明者 神保 宏樹 東京都千代田区丸の内3丁目2番3号 株 式会社ニコン内 Fターム(参考) 4G014 AH16 4G062 AA04 BB02 DA08 DB01 DB02 DC01 DD01 DE01 DE02 DF01 EA01 EA10 EB01 EB02 EC01 EC02 ED01 ED02 EE01 EE02 EF01 EG01 FA01 FA10 FB01 FB02 FC01 FD01 FE01 FF01 FF02 FG01 FH01 FJ01 FK01 FL01 GA01 GA10 GB01 GC01 GD01 GE01 HH01 HH03 HH04 HH05 HH07 HH08 HH09 HH10 HH12 HH13 HH15 HH17 HH18 JJ01 JJ03 JJ06 JJ07 KK01 KK03 KK05 KK07 KK10 MM02 NN01 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) C03C 4/00 C03C 4/00 (72) Inventor Hiroki Jimbo 3-2-3 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo 4G014 AH16 4G062 AA04 BB02 DA08 DB01 DB02 DC01 DD01 DE01 DE02 DF01 EA01 EA10 EB01 EB02 EC01 EC02 ED01 ED02 EE01 EE02 EF01 EG01 FA01 FA10 FB01 FF01 FG01 F01 FG01 F01 FF01 GB01 GC01 GD01 GE01 HH01 HH03 HH04 HH05 HH07 HH08 HH09 HH10 HH12 HH13 HH15 HH17 HH18 JJ01 JJ03 JJ06 JJ07 KK01 KK03 KK05 KK07 KK10 MM02 NN01

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】有機ケイ素化合物からなる原料ガスを用い
て直接法によって合成された石英ガラスであって、X線
を照射したときに生成するホルミルラジカル濃度が、2
×1014個/cm3以下であることを特徴とする石英ガ
ラス。
1. A quartz glass synthesized by a direct method using a raw material gas comprising an organosilicon compound, wherein the formyl radical generated when irradiated with X-rays has a concentration of 2%.
× 10 14 pieces / cm 3 or less.
【請求項2】請求項1に記載のX線が、電圧50kV、
電流2mAを印加したロジウム管球より放射されるX線
であり、照射線量(ドーズ量)が0.01Mrad(メガ
ラッド)以上1Mrad(メガラッド)以下あることを特
徴とする、請求項1に記載の石英ガラス。
2. The X-ray according to claim 1, wherein the X-ray has a voltage of 50 kV,
The quartz according to claim 1, wherein the X-rays are emitted from a rhodium tube to which a current of 2 mA is applied, and the irradiation dose (dose) is 0.01 Mrad (megarad) or more and 1 Mrad (megarad) or less. Glass.
【請求項3】請求項1に記載の石英ガラスの内部の塩素
濃度が0.1ppm以下、OH基濃度が800ppm以
上1300ppm以下、水素分子濃度が1×1016個/
cm 3以上4×1018個/cm3以下であることを特徴と
する石英ガラス。
3. Chlorine in the quartz glass according to claim 1.
Concentration is 0.1 ppm or less, OH group concentration is 800 ppm or less
1300ppm or less, hydrogen molecule concentration is 1 × 1016Pieces/
cm Three4 × 10 or more18Pieces / cmThreeIt is characterized by the following
Quartz glass.
【請求項4】請求項1または請求項2に記載の石英ガラ
スにおいて、190nm以上の波長領域での内部吸収係
数が0.001cm-1以下であることを特徴とする石英
ガラス。
4. The quartz glass according to claim 1, wherein an internal absorption coefficient in a wavelength region of 190 nm or more is 0.001 cm -1 or less.
【請求項5】請求項1に記載の石英ガラスにおいて、有
機ケイ素化合物がアルコキシシラン類であることを特徴
とする石英ガラス。
5. The quartz glass according to claim 1, wherein the organosilicon compound is an alkoxysilane.
【請求項6】請求項1に記載の石英ガラスにおいて、有
機ケイ素化合物がシロキサン類であることを特徴とする
石英ガラス。
6. The quartz glass according to claim 1, wherein the organosilicon compound is a siloxane.
【請求項7】請求項5に記載の石英ガラスにおいて、ア
ルコキシシラン類がテトラエトキシシランまたはテトラ
メトキシシランまたはメチルトリメトキシシランである
ことを特徴とする石英ガラス。
7. The quartz glass according to claim 5, wherein the alkoxysilane is tetraethoxysilane, tetramethoxysilane, or methyltrimethoxysilane.
【請求項8】請求項6に記載の石英ガラスにおいて、シ
ロキサン類がヘキサメチルジシロキサンまたはオクタメ
チルシクロテトラシロキサンまたはドデカメチルシクロ
ヘキサシロキサンまたはテトラメチルシクロテトラシロ
キサンであることを特徴とする石英ガラス。
8. The quartz glass according to claim 6, wherein the siloxane is hexamethyldisiloxane, octamethylcyclotetrasiloxane, dodecamethylcyclohexasiloxane, or tetramethylcyclotetrasiloxane.
【請求項9】中心部に配置されかつ有機ケイ素化合物の
原料ガスおよびキャリアガスを噴出するための第一の管
と、該第一の管の周囲に同心円状に配置されかつ第1の
水素ガスを噴出するための第二の管と、該第二の管の周
囲に同心円状に配置されかつ第1の酸素ガスを噴出する
ための第三の管と、該第三の管の周囲に同心円状に配置
されかつ第2の水素ガスを噴出するための第四の管と、
該第三の管の外周と該第四の管の内側との間に配置され
かつ第2の酸素ガスを噴出するための複数の第五の管
と、該第四の管の周囲に同心円状に配置されかつ第3の
水素ガスを噴出するための第六の管と、該第四の管の外
周と該第六の管の内周との間に配置されかつ第3の酸素
ガスを噴出するための複数の第七の管と、を備えたバー
ナを用いた直接法による紫外用合成石英ガラスの製造方
法において、第1の酸素ガスの噴出流量と第1の水素ガ
スの噴出流量との比を0.7以上2.0以下とし、第2
の酸素ガスの噴出流量と第2の水素ガスの噴出流量との
比を共に0.5以上1.0以下とし、第3の酸素ガスの
噴出流量と第3の水素ガスの噴出流量との比を0.2以
上0.5以下に設定したことを特徴とする、請求項1に
記載の石英ガラスの製造方法。
9. A first tube disposed at a central portion for ejecting a raw material gas and a carrier gas of an organosilicon compound, and a first hydrogen gas disposed concentrically around the first tube. A second tube for ejecting oxygen gas, a third tube arranged concentrically around the second tube and ejecting the first oxygen gas, and a concentric circle around the third tube. A fourth tube arranged in a shape and ejecting a second hydrogen gas;
A plurality of fifth tubes arranged between the outer periphery of the third tube and the inside of the fourth tube for ejecting a second oxygen gas, and concentrically around the fourth tube; A sixth pipe for ejecting a third hydrogen gas, and a third oxygen gas arranged between the outer circumference of the fourth pipe and the inner circumference of the sixth pipe. A plurality of seventh tubes for producing a synthetic quartz glass for ultraviolet by a direct method using a burner provided with a plurality of seventh tubes, wherein the flow rate of the first oxygen gas and the flow rate of the first hydrogen gas are different. The ratio is 0.7 or more and 2.0 or less, and the second
The ratio of the jet flow rate of the oxygen gas to the jet flow rate of the second hydrogen gas is set to be 0.5 to 1.0, and the ratio of the jet flow rate of the third oxygen gas to the jet flow rate of the third hydrogen gas. 2. The method for producing quartz glass according to claim 1, wherein is set to 0.2 or more and 0.5 or less.
JP11063258A 1999-03-10 1999-03-10 Quartz glass and its production Withdrawn JP2000256019A (en)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11063258A JP2000256019A (en) 1999-03-10 1999-03-10 Quartz glass and its production
US09/520,190 US6649268B1 (en) 1999-03-10 2000-03-07 Optical member made of silica glass, method for manufacturing silica glass, and reduction projection exposure apparatus using the optical member
EP00104522A EP1035078B1 (en) 1999-03-10 2000-03-10 Method for manufacturing silica glass
DE60027942T DE60027942T2 (en) 1999-03-10 2000-03-10 Method for producing quartz glass
US10/614,200 US20040095566A1 (en) 1999-03-10 2003-07-08 Optical member made of silica glass, method for manufacturing silica glass, and reduction projection exposure apparatus using the optical member
US11/168,851 US20050284177A1 (en) 1999-03-10 2005-06-29 Optical member made of silica glass, method for manufacturing silica glass, and reduction projection exposure apparatus using the optical member

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11063258A JP2000256019A (en) 1999-03-10 1999-03-10 Quartz glass and its production

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000256019A true JP2000256019A (en) 2000-09-19

Family

ID=13224075

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11063258A Withdrawn JP2000256019A (en) 1999-03-10 1999-03-10 Quartz glass and its production

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2000256019A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021534068A (en) * 2018-08-21 2021-12-09 コーニング インコーポレイテッド How to make a suit

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021534068A (en) * 2018-08-21 2021-12-09 コーニング インコーポレイテッド How to make a suit
JP7419345B2 (en) 2018-08-21 2024-01-22 コーニング インコーポレイテッド How to make soot
US12006246B2 (en) 2018-08-21 2024-06-11 Corning Incorporated Method of producing soot

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20050284177A1 (en) Optical member made of silica glass, method for manufacturing silica glass, and reduction projection exposure apparatus using the optical member
JPH1192153A (en) Quartz glass and its production
JPH0959034A (en) Synthetic quartz glass material and its production
JP2001010833A (en) Quartz glass member
JPWO2003091175A1 (en) Synthetic quartz glass for optical members, projection exposure apparatus and projection exposure method
TW580486B (en) Preform for optical fiber and methods for manufacturing core glass and optical fiber
JP2001089182A (en) Quartz glass and measurement of its co gas concentration
JP3336761B2 (en) Method for producing synthetic quartz glass for light transmission
JP2000256019A (en) Quartz glass and its production
US6946416B2 (en) Fused silica having improved index homogeneity
US6630418B2 (en) Fused silica containing aluminum
JP3705501B2 (en) Method for producing synthetic quartz glass member for excimer laser optical material
JPH0831723A (en) Synthetic quartz mask substrate for arf excimer laser lithography and manufacture thereof
JPH1067521A (en) Fluorine containing quartz glass, production of the same, and projection recording system
JPH11116248A (en) Synthetic quartz glass member
JPH0912323A (en) Quartz glass member suppressed from becoming dense due to irradiation of uv ray
JPWO2002085808A1 (en) Quartz glass member and projection exposure apparatus
JP2566151B2 (en) Method for manufacturing laser optical system base material
JP3834114B2 (en) Test method of optical material for excimer laser
JPH1129331A (en) Production of optical member of synthetic quartz glass, and optical member
JP2002053331A (en) SYNTHETIC QUARTZ GLASS FOR ArF EXCIMER LASER, ITS MANUFACTURING METHOD AND USE THEREOF
JP4166456B2 (en) Synthetic quartz glass for vacuum ultraviolet light, manufacturing method thereof, and mask substrate for vacuum ultraviolet light using the same
JPH0825773B2 (en) Manufacturing body of laser optical system
JP4093393B2 (en) Highly homogeneous synthetic quartz glass for vacuum ultraviolet light, method for producing the same, and mask substrate for vacuum ultraviolet light using the same
JP2000143259A (en) Synthetic quartz glass optical member and its production

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20051207

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20081016

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20081021

A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20081219