JP2001322819A - 合成石英ガラス及びその製造方法 - Google Patents
合成石英ガラス及びその製造方法Info
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- 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
- C03B2201/08—Doped silica-based glasses doped with boron or fluorine or other refractive index decreasing dopant
- C03B2201/12—Doped silica-based glasses doped with boron or fluorine or other refractive index decreasing dopant doped with fluorine
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【解決手段】 酸素ガス、水素ガス及びシリカ製造原料
ガスをバーナーから反応域に供給し、この反応域におい
てシリカ製造原料ガスの火炎加水分解によりシリカ微粒
子を生成させると共に、上記反応域に回転可能に配置さ
れた基材に上記シリカ微粒子を堆積させて多孔質シリカ
母材を作製し、この母材をガラス化して石英ガラスを得
る合成石英ガラスの製造方法において、ガラス化工程
が、多孔質シリカ母材をフッ素化合物ガス又はフッ素化
合物ガスと不活性ガスとの混合雰囲気下で緻密化する第
一の工程と、第一の工程で緻密化した母材を真空又は不
活性ガス雰囲気下で溶融ガラス化する第二の工程からな
り、かつ第一工程終了後の多孔質シリカ母材のかさ密度
を第一工程前のかさ密度の１．５〜３倍とすることを特
徴とする合成石英ガラスの製造方法。 【効果】 真空紫外領域において高い透過性を有する合
成石英ガラスを従来よりも低コストで製造することがで
きる。
ガスをバーナーから反応域に供給し、この反応域におい
てシリカ製造原料ガスの火炎加水分解によりシリカ微粒
子を生成させると共に、上記反応域に回転可能に配置さ
れた基材に上記シリカ微粒子を堆積させて多孔質シリカ
母材を作製し、この母材をガラス化して石英ガラスを得
る合成石英ガラスの製造方法において、ガラス化工程
が、多孔質シリカ母材をフッ素化合物ガス又はフッ素化
合物ガスと不活性ガスとの混合雰囲気下で緻密化する第
一の工程と、第一の工程で緻密化した母材を真空又は不
活性ガス雰囲気下で溶融ガラス化する第二の工程からな
り、かつ第一工程終了後の多孔質シリカ母材のかさ密度
を第一工程前のかさ密度の１．５〜３倍とすることを特
徴とする合成石英ガラスの製造方法。 【効果】 真空紫外領域において高い透過性を有する合
成石英ガラスを従来よりも低コストで製造することがで
きる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エキシマレーザー
光のような短波長の紫外線に対して高い透過性を示す、
特に真空紫外領域での透過性が良好である合成石英ガラ
ス及びこれを製造する方法に関するものである。
光のような短波長の紫外線に対して高い透過性を示す、
特に真空紫外領域での透過性が良好である合成石英ガラ
ス及びこれを製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】合成石
英ガラスは、その特徴である低熱膨張性及び高純度品質
により、以前から半導体製造においてシリコンウエーハ
の酸化・拡散工程で用いられる熱処理用炉芯管などに使
用されてきた。また、上記特性に加えて紫外線の高透過
性により、ＬＳＩ製造時のリソグラフィー装置材料とし
て欠かせないものとなっている。
英ガラスは、その特徴である低熱膨張性及び高純度品質
により、以前から半導体製造においてシリコンウエーハ
の酸化・拡散工程で用いられる熱処理用炉芯管などに使
用されてきた。また、上記特性に加えて紫外線の高透過
性により、ＬＳＩ製造時のリソグラフィー装置材料とし
て欠かせないものとなっている。
【０００３】リソグラフィー装置における合成石英ガラ
スの役割は、シリコンウエーハ上への回路パターンの露
光、転写工程で用いられるステッパー用レンズ材料やレ
チクル（フォトマスク）基板材料である。
スの役割は、シリコンウエーハ上への回路パターンの露
光、転写工程で用いられるステッパー用レンズ材料やレ
チクル（フォトマスク）基板材料である。
【０００４】ステッパー装置は、照明系部、投影レンズ
部、ウエーハ駆動部から構成されており、光源から出た
光を照明系が均一な照度の光としてレチクル上に供給
し、投影レンズ部がレチクル上の回路パターンを正確に
かつ縮小してウエーハ上に結像させる役割をもってい
る。これら照明・投影系の素材に要求される品質は、第
一に光源からの光の透過性の高いことである。
部、ウエーハ駆動部から構成されており、光源から出た
光を照明系が均一な照度の光としてレチクル上に供給
し、投影レンズ部がレチクル上の回路パターンを正確に
かつ縮小してウエーハ上に結像させる役割をもってい
る。これら照明・投影系の素材に要求される品質は、第
一に光源からの光の透過性の高いことである。
【０００５】近年、ＬＳＩはますます多機能、高性能化
しており、ウエーハ上の素子の高集積化技術が研究開発
されている。素子の高集積化のためには、微細なパター
ンの転写が可能な高い解像度を得る必要があり、それは
光源の短波長化により可能となる。
しており、ウエーハ上の素子の高集積化技術が研究開発
されている。素子の高集積化のためには、微細なパター
ンの転写が可能な高い解像度を得る必要があり、それは
光源の短波長化により可能となる。
【０００６】現在、光源として利用されている紫外線の
波長は２４８ｎｍ（ＫｒＦ）が主流であるが、１９３ｎ
ｍ（ＡｒＦ）への移行が急がれており、また将来的には
１５７ｎｍ（Ｆ2）への移行が有力視されている。
波長は２４８ｎｍ（ＫｒＦ）が主流であるが、１９３ｎ
ｍ（ＡｒＦ）への移行が急がれており、また将来的には
１５７ｎｍ（Ｆ2）への移行が有力視されている。
【０００７】２００ｎｍ以下の波長の真空紫外域に使用
する素材としては、透過性のみであればフッ化カルシウ
ム単結晶も使用可能と考えられるが、素材強度、熱膨張
率、レンズとして使用するための表面研磨技術等、実用
レベルで克服すべき問題が多い。このため、合成石英ガ
ラスは、将来的にもステッパーを構成する素材として非
常に重要な役割を担うと考えられる。
する素材としては、透過性のみであればフッ化カルシウ
ム単結晶も使用可能と考えられるが、素材強度、熱膨張
率、レンズとして使用するための表面研磨技術等、実用
レベルで克服すべき問題が多い。このため、合成石英ガ
ラスは、将来的にもステッパーを構成する素材として非
常に重要な役割を担うと考えられる。
【０００８】しかしながら、高い紫外線透過性を有して
いる石英ガラスであっても、２００ｎｍ以下の真空紫外
域では透過性が次第に低下していき、石英ガラスの本質
的な構造による吸収領域である１４０ｎｍ付近になると
光を通さなくなる。
いる石英ガラスであっても、２００ｎｍ以下の真空紫外
域では透過性が次第に低下していき、石英ガラスの本質
的な構造による吸収領域である１４０ｎｍ付近になると
光を通さなくなる。
【０００９】この領域までの範囲では、石英ガラス内の
欠陥構造に起因する吸収帯が存在するため、欠陥構造の
種類や生成の度合いにより透過性に大きな差が生じる。
欠陥構造に起因する吸収帯が存在するため、欠陥構造の
種類や生成の度合いにより透過性に大きな差が生じる。
【００１０】リソグラフィー装置で使用される紫外線の
透過性が低い場合、吸収された紫外線が石英ガラス中で
熱エネルギーに変換されるため、照射にしたがってガラ
ス内部で部分的な緻密化、いわゆるコンパクションが発
生する。コンパクションが発生すると、屈折率の均一性
が失われるだけでなく、高精度に研磨された表面の状態
も変化してしまい、もはやステッパーとして設計した性
能を発揮できなくなる。
透過性が低い場合、吸収された紫外線が石英ガラス中で
熱エネルギーに変換されるため、照射にしたがってガラ
ス内部で部分的な緻密化、いわゆるコンパクションが発
生する。コンパクションが発生すると、屈折率の均一性
が失われるだけでなく、高精度に研磨された表面の状態
も変化してしまい、もはやステッパーとして設計した性
能を発揮できなくなる。
【００１１】このため、石英ガラス中の欠陥構造は、そ
れが使用波長付近に強い吸収を持つものであれば、装置
材料としての透過性の低下のみならず、耐久性の低下も
引き起こすことになる。
れが使用波長付近に強い吸収を持つものであれば、装置
材料としての透過性の低下のみならず、耐久性の低下も
引き起こすことになる。
【００１２】石英ガラス中の代表的な欠陥構造には、Ｓ
ｉ−Ｓｉ結合とＳｉ−Ｏ−Ｏ−Ｓｉ結合があり、Ｓｉ−
Ｓｉ結合は酸素欠損型欠陥といわれ、１６３ｎｍ及び２
４５ｎｍに吸収帯を示す。
ｉ−Ｓｉ結合とＳｉ−Ｏ−Ｏ−Ｓｉ結合があり、Ｓｉ−
Ｓｉ結合は酸素欠損型欠陥といわれ、１６３ｎｍ及び２
４５ｎｍに吸収帯を示す。
【００１３】この酸素欠損型欠陥は、２１５ｎｍに吸収
帯を示すＳｉ・欠陥構造（Ｅ’センター）の前駆体でも
あるため、Ｆ2（１５７ｎｍ）ではもちろんのこと、Ｋ
ｒＦ（２４８ｎｍ）やＡｒＦ（１９３ｎｍ）を光源とす
る場合にも非常に問題となる。
帯を示すＳｉ・欠陥構造（Ｅ’センター）の前駆体でも
あるため、Ｆ2（１５７ｎｍ）ではもちろんのこと、Ｋ
ｒＦ（２４８ｎｍ）やＡｒＦ（１９３ｎｍ）を光源とす
る場合にも非常に問題となる。
【００１４】一方、Ｓｉ−Ｏ−Ｏ−Ｓｉ結合は酸素過剰
型欠陥といわれ、３２５ｎｍに吸収帯を示すものであ
る。
型欠陥といわれ、３２５ｎｍに吸収帯を示すものであ
る。
【００１５】その他に、Ｓｉ−ＯＨ結合やＳｉ−Ｃｌ結
合も１６０ｎｍ付近に吸収帯を示すため、真空紫外域で
高い透過性を有する石英ガラスを製造するには、酸素欠
損型欠陥の抑制に加えて、ＯＨやＣｌ濃度を低濃度に制
御することが重要となる。
合も１６０ｎｍ付近に吸収帯を示すため、真空紫外域で
高い透過性を有する石英ガラスを製造するには、酸素欠
損型欠陥の抑制に加えて、ＯＨやＣｌ濃度を低濃度に制
御することが重要となる。
【００１６】以上のような知見から、真空紫外用の石英
ガラスの製造は、Ｓｉ−ＯＨを低減できるスート法、つ
まり多孔質シリカ母材を作製してこれを溶融ガラス化す
る方法が好ましい。
ガラスの製造は、Ｓｉ−ＯＨを低減できるスート法、つ
まり多孔質シリカ母材を作製してこれを溶融ガラス化す
る方法が好ましい。
【００１７】しかしながら、単純にスート法で合成石英
ガラスを製造してみると、ＯＨ基濃度が数ｐｐｍレベル
になるとＳｉ−Ｓｉ結合が多く生成し、１６３ｎｍ付近
において極めて大きな吸収を示すようになる。
ガラスを製造してみると、ＯＨ基濃度が数ｐｐｍレベル
になるとＳｉ−Ｓｉ結合が多く生成し、１６３ｎｍ付近
において極めて大きな吸収を示すようになる。
【００１８】これを解決する従来の方法として、スート
法により多孔質シリカ母材を作製し、これをフッ素化合
物ガス雰囲気下で溶融ガラス化する方法が知られてい
る。これは、ガラス化時にフッ素化合物をドープして結
合エネルギーの高いＳｉ−Ｆ結合を形成させ、耐紫外線
の良好な石英ガラスを得る方法である。Ｓｉ−Ｆ結合の
生成に伴って、Ｓｉ−Ｓｉ結合の生成も抑制される。
法により多孔質シリカ母材を作製し、これをフッ素化合
物ガス雰囲気下で溶融ガラス化する方法が知られてい
る。これは、ガラス化時にフッ素化合物をドープして結
合エネルギーの高いＳｉ−Ｆ結合を形成させ、耐紫外線
の良好な石英ガラスを得る方法である。Ｓｉ−Ｆ結合の
生成に伴って、Ｓｉ−Ｓｉ結合の生成も抑制される。
【００１９】しかしながら、この方法では、ＳｉＦ4の
ような高価なフッ素化合物ガスを昇温時からガラス化終
了までの長時間、高温下で使用するため、製造コスト面
から問題となる。
ような高価なフッ素化合物ガスを昇温時からガラス化終
了までの長時間、高温下で使用するため、製造コスト面
から問題となる。
【００２０】他の方法では、生成したＳｉ−Ｓｉ結合を
水素アニールなどの後工程で処理し、Ｓｉ−Ｈ結合等に
変換する方法がとられているが、この方法は高圧下の水
素雰囲気で行われるため、装置的に複雑になる。
水素アニールなどの後工程で処理し、Ｓｉ−Ｈ結合等に
変換する方法がとられているが、この方法は高圧下の水
素雰囲気で行われるため、装置的に複雑になる。
【００２１】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、合成石英ガラス製造工程において、多孔質シリカ母
材のガラス化時にＳｉ−Ｓｉ結合が生成されにくく、そ
の結果として真空紫外領域において高い透過性を有する
合成石英ガラス及びかかる合成石英ガラスを従来よりも
低コストで製造する方法を提供することを目的とする。
で、合成石英ガラス製造工程において、多孔質シリカ母
材のガラス化時にＳｉ−Ｓｉ結合が生成されにくく、そ
の結果として真空紫外領域において高い透過性を有する
合成石英ガラス及びかかる合成石英ガラスを従来よりも
低コストで製造する方法を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】本
発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を行った
結果、合成石英ガラス製造工程において、多孔質シリカ
母材をフッ素化合物ガス又はフッ素化合物ガスと不活性
ガスとの混合雰囲気下で緻密化することによりＳｉ−Ｆ
結合が生成され、後工程での真空又は不活性ガス雰囲気
下におけるガラス化によりＳｉ−Ｓｉ結合の生成が抑制
されることを知見した。
発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を行った
結果、合成石英ガラス製造工程において、多孔質シリカ
母材をフッ素化合物ガス又はフッ素化合物ガスと不活性
ガスとの混合雰囲気下で緻密化することによりＳｉ−Ｆ
結合が生成され、後工程での真空又は不活性ガス雰囲気
下におけるガラス化によりＳｉ−Ｓｉ結合の生成が抑制
されることを知見した。
【００２３】その結果、溶融ガラス化時にフッ素化合物
ガスを使用する必要がなくなり、真空紫外領域において
高い透過性を有する合成石英ガラスを従来よりも低コス
トで製造する方法としての本発明をなすに至ったもので
ある。
ガスを使用する必要がなくなり、真空紫外領域において
高い透過性を有する合成石英ガラスを従来よりも低コス
トで製造する方法としての本発明をなすに至ったもので
ある。
【００２４】即ち、本発明は、（１）酸素ガス、水素ガ
ス及びシリカ製造原料ガスをバーナーから反応域に供給
し、この反応域においてシリカ製造原料ガスの火炎加水
分解によりシリカ微粒子を生成させると共に、上記反応
域に回転可能に配置された基材に上記シリカ微粒子を堆
積させて多孔質シリカ母材を作製し、この母材をガラス
化して石英ガラスを得る合成石英ガラスの製造方法にお
いて、ガラス化工程が、多孔質シリカ母材をフッ素化合
物ガス又はフッ素化合物ガスと不活性ガスとの混合雰囲
気下で緻密化する第一の工程と、第一の工程で緻密化し
た母材を真空又は不活性ガス雰囲気下で溶融ガラス化す
る第二の工程からなり、かつ第一工程終了後の多孔質シ
リカ母材のかさ密度を第一工程前のかさ密度の１．５〜
３倍とすることを特徴とする合成石英ガラスの製造方
法、（２）第一の工程における緻密化温度を８００℃以
上１３００℃未満とすることを特徴とする（１）記載の
合成石英ガラスの製造方法、（３）第二の工程における
ガラス化温度を１３００℃以上とすることを特徴とする
（１）又は（２）記載の合成石英ガラスの製造方法、
（４）多孔質シリカ母材製造時にバーナーの原料ガス供
給部から原料ガスと共にフッ素化合物ガスを供給し、フ
ッ素含有多孔質シリカ母材を作製し、これを緻密化した
後、ガラス化することを特徴とする（１）乃至（３）の
いずれか１項記載の合成石英ガラスの製造方法、（５）
（１）乃至（４）のいずれか１項記載の方法により得ら
れ、ＯＨ基濃度が２０ｐｐｍ以下、フッ素原子濃度が５
００ｐｐｍ以上であることを特徴とする合成石英ガラス
を提供する。
ス及びシリカ製造原料ガスをバーナーから反応域に供給
し、この反応域においてシリカ製造原料ガスの火炎加水
分解によりシリカ微粒子を生成させると共に、上記反応
域に回転可能に配置された基材に上記シリカ微粒子を堆
積させて多孔質シリカ母材を作製し、この母材をガラス
化して石英ガラスを得る合成石英ガラスの製造方法にお
いて、ガラス化工程が、多孔質シリカ母材をフッ素化合
物ガス又はフッ素化合物ガスと不活性ガスとの混合雰囲
気下で緻密化する第一の工程と、第一の工程で緻密化し
た母材を真空又は不活性ガス雰囲気下で溶融ガラス化す
る第二の工程からなり、かつ第一工程終了後の多孔質シ
リカ母材のかさ密度を第一工程前のかさ密度の１．５〜
３倍とすることを特徴とする合成石英ガラスの製造方
法、（２）第一の工程における緻密化温度を８００℃以
上１３００℃未満とすることを特徴とする（１）記載の
合成石英ガラスの製造方法、（３）第二の工程における
ガラス化温度を１３００℃以上とすることを特徴とする
（１）又は（２）記載の合成石英ガラスの製造方法、
（４）多孔質シリカ母材製造時にバーナーの原料ガス供
給部から原料ガスと共にフッ素化合物ガスを供給し、フ
ッ素含有多孔質シリカ母材を作製し、これを緻密化した
後、ガラス化することを特徴とする（１）乃至（３）の
いずれか１項記載の合成石英ガラスの製造方法、（５）
（１）乃至（４）のいずれか１項記載の方法により得ら
れ、ＯＨ基濃度が２０ｐｐｍ以下、フッ素原子濃度が５
００ｐｐｍ以上であることを特徴とする合成石英ガラス
を提供する。
【００２５】本発明によれば、上記の方法を利用するこ
とにより、石英ガラス中のＳｉ−Ｓｉ結合の生成を抑制
し、真空紫外領域において高い透過性を有する合成石英
ガラスを低コストで製造することができるようになった
ものである。
とにより、石英ガラス中のＳｉ−Ｓｉ結合の生成を抑制
し、真空紫外領域において高い透過性を有する合成石英
ガラスを低コストで製造することができるようになった
ものである。
【００２６】以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明は、合成石英ガラスの製造に係るものであり、本
発明における合成石英ガラスの製造方法は、酸素ガス、
水素ガス及びシリカ製造原料ガスをバーナーから反応域
に供給し、この反応域においてシリカ製造原料ガスの火
炎加水分解によりシリカ微粒子を生成させると共に、上
記反応域に回転可能に配置された基材に上記シリカ微粒
子を堆積させて多孔質シリカ母材を作製し、次いでガラ
ス化工程としてこの母材を緻密化した後、溶融ガラス化
させて石英ガラスを得るものである。
本発明は、合成石英ガラスの製造に係るものであり、本
発明における合成石英ガラスの製造方法は、酸素ガス、
水素ガス及びシリカ製造原料ガスをバーナーから反応域
に供給し、この反応域においてシリカ製造原料ガスの火
炎加水分解によりシリカ微粒子を生成させると共に、上
記反応域に回転可能に配置された基材に上記シリカ微粒
子を堆積させて多孔質シリカ母材を作製し、次いでガラ
ス化工程としてこの母材を緻密化した後、溶融ガラス化
させて石英ガラスを得るものである。
【００２７】上記において、多孔質シリカ母材を製造す
る方法自体は公知の方法、条件を採用し得、例えば酸素
ガス、水素ガス、シリカ製造原料ガスの流量などは、通
常の流量範囲を選択し得る。なお、シリカ製造原料ガス
としては、四塩化ケイ素などのクロロシランやテトラメ
トキシシラン等のアルコキシシランなどの公知のケイ素
化合物が使用されるが、Ｓｉ−Ｃｌ結合の紫外線吸収を
考慮すると、Ｃｌを含まないアルコキシシランが好まし
い。
る方法自体は公知の方法、条件を採用し得、例えば酸素
ガス、水素ガス、シリカ製造原料ガスの流量などは、通
常の流量範囲を選択し得る。なお、シリカ製造原料ガス
としては、四塩化ケイ素などのクロロシランやテトラメ
トキシシラン等のアルコキシシランなどの公知のケイ素
化合物が使用されるが、Ｓｉ−Ｃｌ結合の紫外線吸収を
考慮すると、Ｃｌを含まないアルコキシシランが好まし
い。
【００２８】また、この多孔質シリカ母材を製造する際
に、ＣＨＦ3、ＣＦ4などのフッ素化合物ガスを供給し
て、多孔質シリカ母材にフッ素を導入することができ
る。
に、ＣＨＦ3、ＣＦ4などのフッ素化合物ガスを供給し
て、多孔質シリカ母材にフッ素を導入することができ
る。
【００２９】本発明においては、上記の方法で製造され
た多孔質シリカ母材に対し、ガラス化工程の第一の工程
で緻密化を行う。
た多孔質シリカ母材に対し、ガラス化工程の第一の工程
で緻密化を行う。
【００３０】ここでは、フッ素化合物ガス又はフッ素化
合物ガスと不活性ガスの混合雰囲気下で母材を８００℃
以上１３００℃未満の範囲で加熱し、緻密化する。好ま
しくは１０００℃以上１３００℃未満の範囲であり、１
３００℃以上であると母材の一部又は全部がガラス化す
るおそれがある。フッ素化合物ガスにはＳｉＦ4、ＣＨ
Ｆ3、ＣＦ4などが選択され、不活性ガスにはヘリウム、
アルゴンなどが選択され得る。この場合、この緻密化工
程は、通常１〜１０時間、特に１〜５時間が好ましい。
合物ガスと不活性ガスの混合雰囲気下で母材を８００℃
以上１３００℃未満の範囲で加熱し、緻密化する。好ま
しくは１０００℃以上１３００℃未満の範囲であり、１
３００℃以上であると母材の一部又は全部がガラス化す
るおそれがある。フッ素化合物ガスにはＳｉＦ4、ＣＨ
Ｆ3、ＣＦ4などが選択され、不活性ガスにはヘリウム、
アルゴンなどが選択され得る。この場合、この緻密化工
程は、通常１〜１０時間、特に１〜５時間が好ましい。
【００３１】緻密化の度合いは、多孔質シリカ母材の単
位体積あたりの質量を表すかさ密度の変化で評価する。
第一工程終了後のかさ密度は、第一工程前の１．５〜３
倍、好ましくは２倍程度とする。かさ密度の変化が１．
５倍未満であると母材内へのフッ素ドープが不十分とな
り、ガラス化時にＳｉ−Ｓｉ結合が生成し易くなり、３
倍を超えると母材表面がガラス化してしまうので、第二
の工程におけるガラス化が不完全となり、内部に不透明
部分が残り易くなるおそれがある。
位体積あたりの質量を表すかさ密度の変化で評価する。
第一工程終了後のかさ密度は、第一工程前の１．５〜３
倍、好ましくは２倍程度とする。かさ密度の変化が１．
５倍未満であると母材内へのフッ素ドープが不十分とな
り、ガラス化時にＳｉ−Ｓｉ結合が生成し易くなり、３
倍を超えると母材表面がガラス化してしまうので、第二
の工程におけるガラス化が不完全となり、内部に不透明
部分が残り易くなるおそれがある。
【００３２】次いで、第一の工程で緻密化された多孔質
シリカ母材は、第二の工程で、１３００℃以上、好まし
くは１３００〜１７００℃、更に好ましくは１３００〜
１６００℃、特には１４００〜１６００℃の温度でガラ
ス化されるが、炉内の雰囲気は真空又はヘリウムやアル
ゴンなどの不活性ガス雰囲気とする。
シリカ母材は、第二の工程で、１３００℃以上、好まし
くは１３００〜１７００℃、更に好ましくは１３００〜
１６００℃、特には１４００〜１６００℃の温度でガラ
ス化されるが、炉内の雰囲気は真空又はヘリウムやアル
ゴンなどの不活性ガス雰囲気とする。
【００３３】なお、第一の工程と第二の工程を同一の炉
にて連続して行っても良い。ガラス化後は同炉内にて急
冷もしくは放冷にて室温まで冷却される。
にて連続して行っても良い。ガラス化後は同炉内にて急
冷もしくは放冷にて室温まで冷却される。
【００３４】このようにして得られた合成石英ガラス
は、ＯＨ基含有量を２０ｐｐｍ以下とすることが好まし
い。２０ｐｐｍを超えると、１６０ｎｍ付近に吸収をも
つＳｉ−ＯＨ結合の影響が大きくなるおそれがある。
は、ＯＨ基含有量を２０ｐｐｍ以下とすることが好まし
い。２０ｐｐｍを超えると、１６０ｎｍ付近に吸収をも
つＳｉ−ＯＨ結合の影響が大きくなるおそれがある。
【００３５】また、得られた合成石英ガラス中のフッ素
元素含有量は５００ｐｐｍ以上が好ましく、より好まし
くは１０００ｐｐｍ以上、更に好ましくは３０００ｐｐ
ｍ以上である。
元素含有量は５００ｐｐｍ以上が好ましく、より好まし
くは１０００ｐｐｍ以上、更に好ましくは３０００ｐｐ
ｍ以上である。
【００３６】
【実施例】以下、実施例と比較例を示し、本発明を具体
的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるも
のではない。また、この実施例に記載されている多孔質
シリカ母材の処理温度などの条件は、この発明をその範
囲に限定することを意味しない。
的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるも
のではない。また、この実施例に記載されている多孔質
シリカ母材の処理温度などの条件は、この発明をその範
囲に限定することを意味しない。
【００３７】［実施例１］Ｈ2ガスを３．０ｍ3／Ｈｒ、
Ｏ2ガスを５．５ｍ3／Ｈｒ、原料としてのテトラメトキ
シシランを９００ｇ／Ｈｒのガス条件で、多孔質シリカ
母材を酸水素火炎での加水分解により製造し、得られた
多孔質シリカ母材を１０００℃で３時間加熱処理した。
Ｏ2ガスを５．５ｍ3／Ｈｒ、原料としてのテトラメトキ
シシランを９００ｇ／Ｈｒのガス条件で、多孔質シリカ
母材を酸水素火炎での加水分解により製造し、得られた
多孔質シリカ母材を１０００℃で３時間加熱処理した。
【００３８】炉内の雰囲気はＳｉＦ4／Ｈｅ（１：１）
雰囲気として、混合ガスを１．０Ｌ／ｍｉｎの流量で炉
内に導入した。
雰囲気として、混合ガスを１．０Ｌ／ｍｉｎの流量で炉
内に導入した。
【００３９】上記加熱処理後に炉内から母材を取り出し
てかさ密度を測ったところ、熱処理前後でかさ密度が
２．４倍に増加した。
てかさ密度を測ったところ、熱処理前後でかさ密度が
２．４倍に増加した。
【００４０】次に、上記母材をＨｅ雰囲気下で１５００
℃まで昇温して合成石英ガラスを得た。ガラス化には１
５時間を要した。
℃まで昇温して合成石英ガラスを得た。ガラス化には１
５時間を要した。
【００４１】ＯＨ基及びフッ素原子濃度を測定したとこ
ろ、それぞれ６ｐｐｍ、３０００ｐｐｍであった。
ろ、それぞれ６ｐｐｍ、３０００ｐｐｍであった。
【００４２】真空紫外領域の透過率を測定したところ、
１６０ｎｍから２４０ｎｍの範囲での吸収は非常に弱
く、１５７．６ｎｍで７５．６％と高い透過性を示し
た。
１６０ｎｍから２４０ｎｍの範囲での吸収は非常に弱
く、１５７．６ｎｍで７５．６％と高い透過性を示し
た。
【００４３】多孔質シリカ母材の緻密化によるかさ比の
変化及び得られた合成石英ガラス物性値及びＳｉＦ4消
費量を表１に、透過率曲線を図１にそれぞれ示す。
変化及び得られた合成石英ガラス物性値及びＳｉＦ4消
費量を表１に、透過率曲線を図１にそれぞれ示す。
【００４４】［実施例２］Ｈ2ガスを３．０ｍ3／Ｈｒ、
Ｏ2ガスを５．５ｍ3／Ｈｒ、原料としてのテトラメトキ
シシランを９００ｇ／Ｈｒ、テトラフルオロシランを
３．０Ｌ／Ｈｒのガス条件で、多孔質シリカ母材を酸水
素火炎での加水分解により製造し、得られた多孔質シリ
カ母材を１０００℃で１時間加熱処理した。
Ｏ2ガスを５．５ｍ3／Ｈｒ、原料としてのテトラメトキ
シシランを９００ｇ／Ｈｒ、テトラフルオロシランを
３．０Ｌ／Ｈｒのガス条件で、多孔質シリカ母材を酸水
素火炎での加水分解により製造し、得られた多孔質シリ
カ母材を１０００℃で１時間加熱処理した。
【００４５】炉内の雰囲気はＳｉＦ4／Ｈｅ（１：１）
雰囲気として、混合ガスを２．０Ｌ／ｍｉｎの流量で炉
内に導入した。
雰囲気として、混合ガスを２．０Ｌ／ｍｉｎの流量で炉
内に導入した。
【００４６】上記加熱処理後に炉内から母材を取り出し
てかさ密度を測ったところ、熱処理前後でかさ密度が
２．０倍に増加した。
てかさ密度を測ったところ、熱処理前後でかさ密度が
２．０倍に増加した。
【００４７】次に、上記母材を真空下で１５００℃まで
昇温して合成石英ガラスを得た。ガラス化には１５時間
を要した。
昇温して合成石英ガラスを得た。ガラス化には１５時間
を要した。
【００４８】ＯＨ基及びフッ素原子濃度を測定したとこ
ろ、それぞれ８ｐｐｍ、３４００ｐｐｍであった。
ろ、それぞれ８ｐｐｍ、３４００ｐｐｍであった。
【００４９】真空紫外領域の透過率を測定したところ、
１６０ｎｍから２４０ｎｍの範囲での吸収は非常に弱
く、１５７．６ｎｍで７８．３％と高い透過性を示し
た。
１６０ｎｍから２４０ｎｍの範囲での吸収は非常に弱
く、１５７．６ｎｍで７８．３％と高い透過性を示し
た。
【００５０】多孔質シリカ母材の緻密化によるかさ比の
変化及び得られた合成石英ガラス物性値及びＳｉＦ4消
費量を表１に、透過率曲線を図１にそれぞれ示す。
変化及び得られた合成石英ガラス物性値及びＳｉＦ4消
費量を表１に、透過率曲線を図１にそれぞれ示す。
【００５１】［比較例１］実施例１と同じガス条件で多
孔質シリカ母材を酸水素火炎での加水分解により製造
し、得られた多孔質シリカ母材を５００℃で３時間加熱
処理した。
孔質シリカ母材を酸水素火炎での加水分解により製造
し、得られた多孔質シリカ母材を５００℃で３時間加熱
処理した。
【００５２】炉内の雰囲気はＳｉＦ4／Ｈｅ（１：１）
雰囲気として、混合ガスを１．０Ｌ／ｍｉｎの流量で炉
内に導入した。
雰囲気として、混合ガスを１．０Ｌ／ｍｉｎの流量で炉
内に導入した。
【００５３】上記加熱処理後に炉内から母材を取り出し
てかさ密度を測ったところ、熱処理前後でかさ密度はほ
とんど変化しなかった。
てかさ密度を測ったところ、熱処理前後でかさ密度はほ
とんど変化しなかった。
【００５４】次に、上記母材をＨｅ雰囲気下で１５００
℃まで昇温して合成石英ガラスを得た。ガラス化には２
０時間を要した。
℃まで昇温して合成石英ガラスを得た。ガラス化には２
０時間を要した。
【００５５】ＯＨ基及びフッ素原子濃度を測定したとこ
ろ、それぞれ５ｐｐｍ、１０２０ｐｐｍであった。
ろ、それぞれ５ｐｐｍ、１０２０ｐｐｍであった。
【００５６】真空紫外領域の透過率を測定したところ、
１６３ｎｍ付近に強い吸収が見られた。１５７．６ｎｍ
で透過率は５１．９％に低下した。
１６３ｎｍ付近に強い吸収が見られた。１５７．６ｎｍ
で透過率は５１．９％に低下した。
【００５７】多孔質シリカ母材の緻密化によるかさ比の
変化及び得られた合成石英ガラス物性値及びＳｉＦ4消
費量を表１に、透過率曲線を図１にそれぞれ示す。
変化及び得られた合成石英ガラス物性値及びＳｉＦ4消
費量を表１に、透過率曲線を図１にそれぞれ示す。
【００５８】［比較例２］実施例１と同じガス条件で多
孔質シリカ母材を酸水素火炎での加水分解により製造
し、得られた多孔質シリカ母材を６００℃で３時間加熱
処理した。
孔質シリカ母材を酸水素火炎での加水分解により製造
し、得られた多孔質シリカ母材を６００℃で３時間加熱
処理した。
【００５９】炉内の雰囲気はＳｉＦ4／Ｈｅ（１：１）
雰囲気として、混合ガスを１．０Ｌ／ｍｉｎの流量で炉
内に導入した。
雰囲気として、混合ガスを１．０Ｌ／ｍｉｎの流量で炉
内に導入した。
【００６０】上記加熱処理後に炉内から母材を取り出し
てかさ密度を測ったところ、熱処理前後でかさ密度はほ
とんど変化しなかった。
てかさ密度を測ったところ、熱処理前後でかさ密度はほ
とんど変化しなかった。
【００６１】次に、上記母材をＨｅ雰囲気下で１５００
℃まで昇温して合成石英ガラスを得た。ガラス化には１
５時間を要した。
℃まで昇温して合成石英ガラスを得た。ガラス化には１
５時間を要した。
【００６２】ＯＨ基及びフッ素原子濃度を測定したとこ
ろ、それぞれ１０ｐｐｍ、１５００ｐｐｍであった。
ろ、それぞれ１０ｐｐｍ、１５００ｐｐｍであった。
【００６３】真空紫外領域の透過率を測定したところ、
１６３ｎｍ付近に強い吸収が見られた。１５７．６ｎｍ
で透過率は５８．５％に低下した。
１６３ｎｍ付近に強い吸収が見られた。１５７．６ｎｍ
で透過率は５８．５％に低下した。
【００６４】多孔質シリカ母材の緻密化によるかさ比の
変化及び得られた合成石英ガラス物性値及びＳｉＦ4消
費量を表１に、透過率曲線を図１にそれぞれ示す。
変化及び得られた合成石英ガラス物性値及びＳｉＦ4消
費量を表１に、透過率曲線を図１にそれぞれ示す。
【００６５】［比較例３］実施例１と同じガス条件で多
孔質シリカ母材を酸水素火炎での加水分解により製造
し、得られた多孔質シリカ母材をＳｉＦ4雰囲気下１５
００℃で１０時間かけガラス化した。炉内はＳｉＦ4／
Ｈｅ（１：１）雰囲気として、混合ガスを１．０Ｌ／ｍ
ｉｎの流量で導入した。
孔質シリカ母材を酸水素火炎での加水分解により製造
し、得られた多孔質シリカ母材をＳｉＦ4雰囲気下１５
００℃で１０時間かけガラス化した。炉内はＳｉＦ4／
Ｈｅ（１：１）雰囲気として、混合ガスを１．０Ｌ／ｍ
ｉｎの流量で導入した。
【００６６】得られたＯＨ基及びフッ素原子濃度を測定
したところ、それぞれ４ｐｐｍ、３５００ｐｐｍであっ
た。
したところ、それぞれ４ｐｐｍ、３５００ｐｐｍであっ
た。
【００６７】真空紫外領域の透過率を測定したところ、
１５７．６ｎｍでの透過率は７６．０％であった。合成
石英ガラス物性値及びＳｉＦ4消費量を表１に示す。
１５７．６ｎｍでの透過率は７６．０％であった。合成
石英ガラス物性値及びＳｉＦ4消費量を表１に示す。
【００６８】
【表１】 ＊ ガラス化時 ＊＊ 第一工程終了後のかさ密度／第一工程前のかさ密
度 ＊＊＊ １５７．６ｎｍでの透過率（サンプル厚さは
６．３±０．１ｍｍ）
度 ＊＊＊ １５７．６ｎｍでの透過率（サンプル厚さは
６．３±０．１ｍｍ）
【００６９】
【発明の効果】本発明によれば、合成石英ガラス製造工
程において、多孔質シリカ母材をフッ素化合物ガス又は
フッ素化合物ガスと不活性ガスの混合雰囲気下で緻密化
することにより、後工程でのガラス化においてＳｉ−Ｓ
ｉ結合の生成を抑制し、真空紫外領域において高い透過
性を有する合成石英ガラスを従来よりも低コストで製造
することができる。
程において、多孔質シリカ母材をフッ素化合物ガス又は
フッ素化合物ガスと不活性ガスの混合雰囲気下で緻密化
することにより、後工程でのガラス化においてＳｉ−Ｓ
ｉ結合の生成を抑制し、真空紫外領域において高い透過
性を有する合成石英ガラスを従来よりも低コストで製造
することができる。
【図１】実施例１，２及び比較例１，２の条件で製造し
た合成石英ガラスの真空紫外透過率曲線（透過率曲線測
定時のサンプル厚さは６．３±０．１ｍｍ）を示す。
た合成石英ガラスの真空紫外透過率曲線（透過率曲線測
定時のサンプル厚さは６．３±０．１ｍｍ）を示す。
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｇ０３Ｆ 7/20 ５０２ Ｇ０３Ｆ 7/20 ５０２ (72)発明者 代田 和雄 新潟県中頸城郡頸城村大字西福島28−１ 信越化学工業株式会社精密機能材料研究所 内 (72)発明者 毎田 繁 新潟県中頸城郡頸城村大字西福島28−１ 信越化学工業株式会社精密機能材料研究所 内 Ｆターム(参考） 2H095 BA02 BA07 BC27 2H097 BA10 CA13 GB01 LA10 4G014 AH14 AH21
Claims (5)
- 【請求項１】 酸素ガス、水素ガス及びシリカ製造原料
ガスをバーナーから反応域に供給し、この反応域におい
てシリカ製造原料ガスの火炎加水分解によりシリカ微粒
子を生成させると共に、上記反応域に回転可能に配置さ
れた基材に上記シリカ微粒子を堆積させて多孔質シリカ
母材を作製し、この母材をガラス化して石英ガラスを得
る合成石英ガラスの製造方法において、ガラス化工程
が、多孔質シリカ母材をフッ素化合物ガス又はフッ素化
合物ガスと不活性ガスとの混合雰囲気下で緻密化する第
一の工程と、第一の工程で緻密化した母材を真空又は不
活性ガス雰囲気下で溶融ガラス化する第二の工程からな
り、かつ第一工程終了後の多孔質シリカ母材のかさ密度
を第一工程前のかさ密度の１．５〜３倍とすることを特
徴とする合成石英ガラスの製造方法。 - 【請求項２】 第一の工程における緻密化温度を８００
℃以上１３００℃未満とすることを特徴とする請求項１
記載の合成石英ガラスの製造方法。 - 【請求項３】 第二の工程におけるガラス化温度を１３
００℃以上とすることを特徴とする請求項１又は２記載
の合成石英ガラスの製造方法。 - 【請求項４】 多孔質シリカ母材製造時にバーナーの原
料ガス供給部から原料ガスと共にフッ素化合物ガスを供
給し、フッ素含有多孔質シリカ母材を作製し、これを緻
密化した後、ガラス化することを特徴とする請求項１乃
至３のいずれか１項記載の合成石英ガラスの製造方法。 - 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれか１項記載の方
法により得られ、ＯＨ基濃度が２０ｐｐｍ以下、フッ素
原子濃度が５００ｐｐｍ以上であることを特徴とする合
成石英ガラス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000383140A JP2001322819A (ja) | 2000-03-10 | 2000-12-18 | 合成石英ガラス及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000067601 | 2000-03-10 | ||
| JP2000-67601 | 2000-03-10 | ||
| JP2000383140A JP2001322819A (ja) | 2000-03-10 | 2000-12-18 | 合成石英ガラス及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001322819A true JP2001322819A (ja) | 2001-11-20 |
Family
ID=26587245
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000383140A Pending JP2001322819A (ja) | 2000-03-10 | 2000-12-18 | 合成石英ガラス及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001322819A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018140922A (ja) * | 2016-06-03 | 2018-09-13 | クアーズテック株式会社 | シリカガラス部材 |
-
2000
- 2000-12-18 JP JP2000383140A patent/JP2001322819A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018140922A (ja) * | 2016-06-03 | 2018-09-13 | クアーズテック株式会社 | シリカガラス部材 |
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|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060607 |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20061011 |