JP2003246641A - 光学部材用石英ガラスブランク、その製造方法及びその使用 - Google Patents
光学部材用石英ガラスブランク、その製造方法及びその使用Info
- Publication number
- JP2003246641A JP2003246641A JP2002353982A JP2002353982A JP2003246641A JP 2003246641 A JP2003246641 A JP 2003246641A JP 2002353982 A JP2002353982 A JP 2002353982A JP 2002353982 A JP2002353982 A JP 2002353982A JP 2003246641 A JP2003246641 A JP 2003246641A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- quartz glass
- content
- ppm
- weight
- blank
- 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- Withdrawn
Links
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 192
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 26
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 59
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims abstract description 17
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 40
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 40
- 239000004071 soot Substances 0.000 claims description 40
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 39
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 21
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 17
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 7
- 238000001393 microlithography Methods 0.000 claims description 7
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 claims description 5
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 claims description 5
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 claims description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract description 24
- 238000005056 compaction Methods 0.000 abstract description 16
- 238000007596 consolidation process Methods 0.000 description 35
- 238000004017 vitrification Methods 0.000 description 24
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 description 13
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 9
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 9
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 8
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 208000005156 Dehydration Diseases 0.000 description 6
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 6
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 6
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 6
- 239000005350 fused silica glass Substances 0.000 description 6
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- 206010040925 Skin striae Diseases 0.000 description 4
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 4
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 3
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 3
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 2
- 238000005305 interferometry Methods 0.000 description 2
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000002407 reforming Methods 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 230000007847 structural defect Effects 0.000 description 2
- 206010021143 Hypoxia Diseases 0.000 description 1
- 241000209504 Poaceae Species 0.000 description 1
- 238000003841 Raman measurement Methods 0.000 description 1
- 229910003902 SiCl 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002808 Si–O–Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000002498 deadly effect Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000280 densification Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000011221 initial treatment Methods 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000004949 mass spectrometry Methods 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 238000009738 saturating Methods 0.000 description 1
- 238000004335 scaling law Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 150000004756 silanes Chemical class 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- -1 siloxanes Chemical class 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C4/00—Compositions for glass with special properties
-
- 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
- C03B19/1469—Means for changing or stabilising the shape or form of the shaped article or deposit
-
- 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
- C03B19/1415—Reactant delivery systems
-
- 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
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/04—Glass compositions containing silica
- C03C3/06—Glass compositions containing silica with more than 90% silica by weight, e.g. quartz
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C4/00—Compositions for glass with special properties
- C03C4/0071—Compositions for glass with special properties for laserable glass
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C4/00—Compositions for glass with special properties
- C03C4/0085—Compositions for glass with special properties for UV-transmitting glass
-
- 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
-
- 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
-
- 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
- C03B2201/23—Doped silica-based glasses doped with non-metals other than boron or fluorine doped with hydroxyl groups
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C2201/00—Glass compositions
- C03C2201/06—Doped silica-based glasses
- C03C2201/20—Doped silica-based glasses containing non-metals other than boron or halide
- C03C2201/21—Doped silica-based glasses containing non-metals other than boron or halide containing molecular hydrogen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C2201/00—Glass compositions
- C03C2201/06—Doped silica-based glasses
- C03C2201/20—Doped silica-based glasses containing non-metals other than boron or halide
- C03C2201/23—Doped silica-based glasses containing non-metals other than boron or halide containing hydroxyl groups
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C2203/00—Production processes
- C03C2203/40—Gas-phase processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C2203/00—Production processes
- C03C2203/50—After-treatment
- C03C2203/52—Heat-treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C2203/00—Production processes
- C03C2203/50—After-treatment
- C03C2203/52—Heat-treatment
- C03C2203/54—Heat-treatment in a dopant containing atmosphere
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
- Glass Melting And Manufacturing (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 波長２５０ｎｍ以下の紫外線透過用光学部材
のための石英ガラスブランク、及び波長２５０ｎｍ以下
の紫外線と組み合わせたマイクロリソグラフィーにおけ
る石英ガラスブランクの使用に関する。さらに、石英ガ
ラスブランクの製造方法に関する。 【解決手段】 石英ガラスブランクは、本質的に酸素欠
陥部位のないガラス構造、０．１×１０16分子／ｃｍ3
〜４．０×１０16分子／ｃｍ3のＨ2含有量、１２５重量
ｐｐｍ〜４５０重量ｐｐｍのＯＨ含有量、５×１０16分
子／ｃｍ3未満のＳｉＨ基含有量、２ｐｐｍ未満の屈折
率不均質性Δｎ、及び２ｎｍ／ｃｍ未満のひずみ複屈折
の特性を有する。方法は、２つの石英ガラスの混合によ
って第一および第二の石英ガラスから混合石英ガラスを
生成させることを特徴とする。
のための石英ガラスブランク、及び波長２５０ｎｍ以下
の紫外線と組み合わせたマイクロリソグラフィーにおけ
る石英ガラスブランクの使用に関する。さらに、石英ガ
ラスブランクの製造方法に関する。 【解決手段】 石英ガラスブランクは、本質的に酸素欠
陥部位のないガラス構造、０．１×１０16分子／ｃｍ3
〜４．０×１０16分子／ｃｍ3のＨ2含有量、１２５重量
ｐｐｍ〜４５０重量ｐｐｍのＯＨ含有量、５×１０16分
子／ｃｍ3未満のＳｉＨ基含有量、２ｐｐｍ未満の屈折
率不均質性Δｎ、及び２ｎｍ／ｃｍ未満のひずみ複屈折
の特性を有する。方法は、２つの石英ガラスの混合によ
って第一および第二の石英ガラスから混合石英ガラスを
生成させることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、波長２５０ｎｍ以
下の紫外線透過用光学部材のための石英ガラスブランク
に関する。
下の紫外線透過用光学部材のための石英ガラスブランク
に関する。
【０００２】更に、本発明は、上述の石英ガラスブラン
クの製造方法に関し、珪素含有化合物の火炎加水分解に
よって、第一の石英ガラス及び第二の石英ガラスを製造
することを含み、その際、第一の石英ガラス及び第二の
石英ガラスのＯＨ含有量が異なる。
クの製造方法に関し、珪素含有化合物の火炎加水分解に
よって、第一の石英ガラス及び第二の石英ガラスを製造
することを含み、その際、第一の石英ガラス及び第二の
石英ガラスのＯＨ含有量が異なる。
【０００３】更に、本発明は、波長２５０ｎｍ以下の紫
外線と組み合わせてマイクロリソグラフィーで使用され
る部材を製造するための石英ガラスブランクの使用にも
関する。
外線と組み合わせてマイクロリソグラフィーで使用され
る部材を製造するための石英ガラスブランクの使用にも
関する。
【０００４】石英ガラス製の光学部材は、特に、高エネ
ルギー紫外線レーザ光の透過のために、例えば、光ファ
イバーの形態又は半導体チップの大規模集積回路を製造
するためのマイクロリソグラフィー装置における照射用
光学部材として使用されている。最新のマイクロリソグ
ラフィー装置の照射システムは、波長２４８ｎｍ（Ｋｒ
Ｆレーザ）又は波長１９３ｎｍ（ＡｒＦレーザ）の高エ
ネルギーパルス紫外線を照射するエキシマレーザを具備
している。
ルギー紫外線レーザ光の透過のために、例えば、光ファ
イバーの形態又は半導体チップの大規模集積回路を製造
するためのマイクロリソグラフィー装置における照射用
光学部材として使用されている。最新のマイクロリソグ
ラフィー装置の照射システムは、波長２４８ｎｍ（Ｋｒ
Ｆレーザ）又は波長１９３ｎｍ（ＡｒＦレーザ）の高エ
ネルギーパルス紫外線を照射するエキシマレーザを具備
している。
【０００５】短波長紫外線照射は、合成石英ガラスの光
学部材において、吸収効果を誘発する欠陥を引き起こす
可能性がある。欠陥発生のタイプと程度及び誘発される
吸収は、照射条件の他に、用いられる石英ガラス質に依
存し、それは、主に、密度、屈折率の分布や均質性など
の構造的特性及び化学的組成で決まる。
学部材において、吸収効果を誘発する欠陥を引き起こす
可能性がある。欠陥発生のタイプと程度及び誘発される
吸収は、照射条件の他に、用いられる石英ガラス質に依
存し、それは、主に、密度、屈折率の分布や均質性など
の構造的特性及び化学的組成で決まる。
【０００６】照射条件、材料の特定因子および誘発され
る吸収αinの間の関係は、次のモデル式によって表わさ
れる。 αin＝ａ×εb×Ｐ （１） ここで、ａおよびｂは材料の特定因子であり、εおよび
Ｐはそれぞれ、エネルギー密度およびパルス数を表す。
る吸収αinの間の関係は、次のモデル式によって表わさ
れる。 αin＝ａ×εb×Ｐ （１） ここで、ａおよびｂは材料の特定因子であり、εおよび
Ｐはそれぞれ、エネルギー密度およびパルス数を表す。
【０００７】従って、誘発される構造的欠陥の数および
これらの欠陥によって誘発される吸収は、影響を与える
レーザパルスの数、これらパルスのエネルギー密度およ
び材料の特定因子に依存する。
これらの欠陥によって誘発される吸収は、影響を与える
レーザパルスの数、これらパルスのエネルギー密度およ
び材料の特定因子に依存する。
【０００８】高エネルギー紫外光照射による損傷挙動に
与える石英ガラスの化学組成の影響は、例えば、ＥＰ−
４０１，８４５Ａ１に記載されている。この文献によれ
ば、高純度で、１００〜約１０００重量ｐｐｍのＯＨ含
有量及び５×１０16分子／ｃｍ3（石英ガラス体積）の
比較的高い水素濃度を有する石英ガラスは、高い耐放射
線性を示す。さらに、既知の合成石英ガラスは、５ｎｍ
／ｃｍ未満のひずみ複屈折を有し、ほとんど酸素欠陥部
位がない。
与える石英ガラスの化学組成の影響は、例えば、ＥＰ−
４０１，８４５Ａ１に記載されている。この文献によれ
ば、高純度で、１００〜約１０００重量ｐｐｍのＯＨ含
有量及び５×１０16分子／ｃｍ3（石英ガラス体積）の
比較的高い水素濃度を有する石英ガラスは、高い耐放射
線性を示す。さらに、既知の合成石英ガラスは、５ｎｍ
／ｃｍ未満のひずみ複屈折を有し、ほとんど酸素欠陥部
位がない。
【０００９】さらに、ＥＰ−４０１，８４５Ａ１も、珪
素含有化合物の火炎加水分解によって合成石英ガラスを
製造する方法を記載している。これら方法の特性因子
は、出発物質と堆積したＳｉＯ2粒子のガラス化のタイ
プである。ＳｉＣｌ4は、火炎加水分解によって合成石
英ガラスを製造する際の共通の出発物質である。しかし
ながら、他の物質、例えば、シラン又はシロキサンのよ
うな塩素を含まない珪素含有有機化合物も同様に用いら
れる。どの場合も、この方法は、回転基材上にＳｉＯ2
粒子の層を堆積させることを含む。基材の表面温度が十
分に高い場合、ＳｉＯ2粒子は、堆積過程で直ちにガラ
ス化する（「直接ガラス化」）。これとは対照的に、い
わゆる「スート法（soot procedure）」では、多孔質ス
ート体（sootbody）を形成するために、ＳｉＯ2粒子が
堆積する間の温度が十分低く保たれるので、そこでは、
ＳｉＯ2粒子は全くガラス化されないか、又は僅かだけ
ガラス化される。スート法において、石英ガラス形成過
程でのガラス化は、その後のスート体の焼結によって行
われる。上述のどちらの方法も、緻密で透明な高純度の
石英ガラスを製造できる。スート法の製造コストは、直
接ガラス化法と比べて低い。
素含有化合物の火炎加水分解によって合成石英ガラスを
製造する方法を記載している。これら方法の特性因子
は、出発物質と堆積したＳｉＯ2粒子のガラス化のタイ
プである。ＳｉＣｌ4は、火炎加水分解によって合成石
英ガラスを製造する際の共通の出発物質である。しかし
ながら、他の物質、例えば、シラン又はシロキサンのよ
うな塩素を含まない珪素含有有機化合物も同様に用いら
れる。どの場合も、この方法は、回転基材上にＳｉＯ2
粒子の層を堆積させることを含む。基材の表面温度が十
分に高い場合、ＳｉＯ2粒子は、堆積過程で直ちにガラ
ス化する（「直接ガラス化」）。これとは対照的に、い
わゆる「スート法（soot procedure）」では、多孔質ス
ート体（sootbody）を形成するために、ＳｉＯ2粒子が
堆積する間の温度が十分低く保たれるので、そこでは、
ＳｉＯ2粒子は全くガラス化されないか、又は僅かだけ
ガラス化される。スート法において、石英ガラス形成過
程でのガラス化は、その後のスート体の焼結によって行
われる。上述のどちらの方法も、緻密で透明な高純度の
石英ガラスを製造できる。スート法の製造コストは、直
接ガラス化法と比べて低い。
【００１０】通常、機械的応力を低減し、仮想(fictiv
e)温度を一様に分布させるために、ブランクをアニール
する。ＥＰ−４０１，８４５Ａ１は、ブランクを約１１
００℃の温度に５０時間さらし、次いで２℃／ｈの冷却
速度で９００℃までゆっくり冷却し、最後に閉じた炉の
中で大気温度に冷却する、アニールプログラムを提案し
ている。この提案された温度処理において、成分、特に
水素がブランクから拡散することによって、化学的組成
が局所的に変化し、ブランクの表面領域からその内部領
域の間に濃度勾配が形成される。従って、石英ガラスの
耐放射線性を改善するための水素の有益な欠陥修復特性
を利用するために、ＥＰ−４０１，８４５Ａ１は、その
後に水素雰囲気中で温度を上げて石英ガラスブランクを
水素処理することを薦めている。
e)温度を一様に分布させるために、ブランクをアニール
する。ＥＰ−４０１，８４５Ａ１は、ブランクを約１１
００℃の温度に５０時間さらし、次いで２℃／ｈの冷却
速度で９００℃までゆっくり冷却し、最後に閉じた炉の
中で大気温度に冷却する、アニールプログラムを提案し
ている。この提案された温度処理において、成分、特に
水素がブランクから拡散することによって、化学的組成
が局所的に変化し、ブランクの表面領域からその内部領
域の間に濃度勾配が形成される。従って、石英ガラスの
耐放射線性を改善するための水素の有益な欠陥修復特性
を利用するために、ＥＰ−４０１，８４５Ａ１は、その
後に水素雰囲気中で温度を上げて石英ガラスブランクを
水素処理することを薦めている。
【００１１】文献には、紫外線に長く継続してさらすこ
とによって吸収の増大を引き起こす異なる劣化パターン
の多数の報告がされている。例えば、誘発された吸収
は、直線的に増加するか、又は吸収が最初に増大した後
に飽和を示す。さらに、最初に観察される吸収帯域は、
レーザの使用を止めてから数分後に消え、レーザの使用
の再開で直ぐに、帯域自体が、以前に達したレベルに再
現されることが観察される。この挙動は、「急速損傷過
程（rapid damage process）」（ＲＤＰ）と呼ばれ、水
素分子が石英ガラス内の網状欠陥部位を飽和させること
に起因しており、部材への照射を再開すれば結合が壊れ
る程度に欠陥部位での結合強度は低い。他の既知の損傷
パターンでは、吸収の突然で強い増加に達するように、
構造的欠陥が蓄積して現れる。後者の損傷挙動における
吸収の強い増加は、文献で「ＳＡＴ効果」と呼ばれてい
る。
とによって吸収の増大を引き起こす異なる劣化パターン
の多数の報告がされている。例えば、誘発された吸収
は、直線的に増加するか、又は吸収が最初に増大した後
に飽和を示す。さらに、最初に観察される吸収帯域は、
レーザの使用を止めてから数分後に消え、レーザの使用
の再開で直ぐに、帯域自体が、以前に達したレベルに再
現されることが観察される。この挙動は、「急速損傷過
程（rapid damage process）」（ＲＤＰ）と呼ばれ、水
素分子が石英ガラス内の網状欠陥部位を飽和させること
に起因しており、部材への照射を再開すれば結合が壊れ
る程度に欠陥部位での結合強度は低い。他の既知の損傷
パターンでは、吸収の突然で強い増加に達するように、
構造的欠陥が蓄積して現れる。後者の損傷挙動における
吸収の強い増加は、文献で「ＳＡＴ効果」と呼ばれてい
る。
【００１２】ＥＰ−４０１，８４５Ａ１から分かる石英
ガラスは、紫外線の照射に対して比較的低い吸収の増加
のみを示すので、この石英ガラスは、短波長紫外線に対
する高い耐性によって特徴付けられる。しかしながら、
吸収の誘発又は透過性の低下の他に、蛍光の発生又は屈
折率の変化のような他の損傷機構を導く可能性がある。
ガラスは、紫外線の照射に対して比較的低い吸収の増加
のみを示すので、この石英ガラスは、短波長紫外線に対
する高い耐性によって特徴付けられる。しかしながら、
吸収の誘発又は透過性の低下の他に、蛍光の発生又は屈
折率の変化のような他の損傷機構を導く可能性がある。
【００１３】この状況においてよく知られている現象
は、高エネルギー密度のレーザを照射中または照射後に
起こる、いわゆる「圧密(compaction)」過程である。こ
の作用は、密度の局所的な増加を導き、次いで屈折率の
増加が起こり、従って光学部材の光学特性の低下を引き
起こす。
は、高エネルギー密度のレーザを照射中または照射後に
起こる、いわゆる「圧密(compaction)」過程である。こ
の作用は、密度の局所的な増加を導き、次いで屈折率の
増加が起こり、従って光学部材の光学特性の低下を引き
起こす。
【００１４】しかしながら、光学石英ガラス部材に、低
エネルギー密度、且つ高パルス数のレーザを照射すれ
ば、逆の作用も起こり得る。これらの条件では、「圧密
減少(decompaction)」（文献では「希薄化(rarefactio
n)」とも呼ばれる）は、次いで起こる屈折率の減少とと
もに観察される。この作用も光学特性の低下を引き起こ
す。これは、C.K.Van Peski、 R.MortonおよびZ.Borの
文献（「Behavior of fused silica irradiated by low
level 193 nm excimer laser for tens of billions o
f pulses」J.NonCryst. Solids 265、p.285〜289、（20
00年））で報告されている。
エネルギー密度、且つ高パルス数のレーザを照射すれ
ば、逆の作用も起こり得る。これらの条件では、「圧密
減少(decompaction)」（文献では「希薄化(rarefactio
n)」とも呼ばれる）は、次いで起こる屈折率の減少とと
もに観察される。この作用も光学特性の低下を引き起こ
す。これは、C.K.Van Peski、 R.MortonおよびZ.Borの
文献（「Behavior of fused silica irradiated by low
level 193 nm excimer laser for tens of billions o
f pulses」J.NonCryst. Solids 265、p.285〜289、（20
00年））で報告されている。
【００１５】したがって、圧密および圧密減少は、照射
によって誘発される吸収の増加を必ずしも引き起こすわ
けではなく、光学部材の寿命を縮める可能性のある欠陥
である。
によって誘発される吸収の増加を必ずしも引き起こすわ
けではなく、光学部材の寿命を縮める可能性のある欠陥
である。
【００１６】したがって、本発明の課題は、誘発される
吸収が低く、圧密特性および圧密減少特性について最適
化された、波長２５０ｎｍ以下の紫外線透過用光学部材
のための合成石英ガラスブランクを提供することであ
る。さらに、本発明の課題は、上述のタイプの光学部材
の費用効果の高い製造方法及びそのような部材の好適な
使用を提供することである。
吸収が低く、圧密特性および圧密減少特性について最適
化された、波長２５０ｎｍ以下の紫外線透過用光学部材
のための合成石英ガラスブランクを提供することであ
る。さらに、本発明の課題は、上述のタイプの光学部材
の費用効果の高い製造方法及びそのような部材の好適な
使用を提供することである。
【００１７】提供されるべきブランクに関して、本課題
は、次の特性を有する石英ガラスブランクの本発明の実
施形態によって解決される。 ・本質的に酸素欠陥部位のないガラス構造 ・０．１×１０16分子／ｃｍ3〜４．０×１０16分子／
ｃｍ3のＨ2含有量 ・１２５重量ｐｐｍ〜４５０重量ｐｐｍのＯＨ含有量 ・５×１０16分子／ｃｍ3未満のＳｉＨ基含有量 ・２ｐｐｍ未満の屈折率不均質性Δｎ ・２ｎｍ／ｃｍ未満のひずみ複屈折
は、次の特性を有する石英ガラスブランクの本発明の実
施形態によって解決される。 ・本質的に酸素欠陥部位のないガラス構造 ・０．１×１０16分子／ｃｍ3〜４．０×１０16分子／
ｃｍ3のＨ2含有量 ・１２５重量ｐｐｍ〜４５０重量ｐｐｍのＯＨ含有量 ・５×１０16分子／ｃｍ3未満のＳｉＨ基含有量 ・２ｐｐｍ未満の屈折率不均質性Δｎ ・２ｎｍ／ｃｍ未満のひずみ複屈折
【００１８】本発明において、本質的に酸素欠陥部位の
ないガラス構造とは、酸素欠乏欠陥および酸素過剰欠陥
の濃度がＳｈｅｌｂｙ法の検出限界以下であるガラス構
造を意味する。この検出方法は、「Reaction of hydrog
en with hydroxyl-free vitreous silica」（J. Appl.
Phys.、vol.51、no.5、 p.2589〜2593（1980年5月））
に公表されている。これは、ガラス構造内部に石英ガラ
ス１ｇ当たり約１０17個以下の量の酸素欠乏欠陥および
酸素過剰欠陥があるということを意味する。
ないガラス構造とは、酸素欠乏欠陥および酸素過剰欠陥
の濃度がＳｈｅｌｂｙ法の検出限界以下であるガラス構
造を意味する。この検出方法は、「Reaction of hydrog
en with hydroxyl-free vitreous silica」（J. Appl.
Phys.、vol.51、no.5、 p.2589〜2593（1980年5月））
に公表されている。これは、ガラス構造内部に石英ガラ
ス１ｇ当たり約１０17個以下の量の酸素欠乏欠陥および
酸素過剰欠陥があるということを意味する。
【００１９】理想的には、所定のパラメータは、光学部
材の体積全体に渡って一様に分布する。上記の所定の濃
度は、光学部材の透過体積に関連している。ＯＨ含有量
は、Ｄ．Ｍ．Ｄｏｄｄらの方法（「Optical determinat
ions of OH in fused silica」、J. Appl. Phys.、Vol.
37、p.3911（1966年））に従ってＩＲ吸収を測定するこ
とによって求められる。Ｈ2含有量は、Ｋｈｏｔｉｍｃ
ｈｅｎｋｏらによって初めて提案されたラマン測定
（「Determining the content of hydrogen dissolved
in quartz glass using the methods of Raman scatter
ing and mass spectroscopy」Zhurnal Prikladnoi Spek
troskopii、vol.46、no.6、p.987〜991、（1987年6月）
によって求められる。ＳｉＨ基含有量は、Ｓｈｅｌｂｙ
著の「Reaction of hydrogen with hydroxyl-free vitr
eous Silica」(J.Appl.Phys.、vol.51、no.5、p.2589〜
2593（1980年5月）)によって説明されるように、較正に
次の化学的反応：Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ＋Ｈ2→Ｓｉ−Ｈ＋Ｓ
ｉ−ＯＨを用いるラマン分光分析法によって求められ
る。
材の体積全体に渡って一様に分布する。上記の所定の濃
度は、光学部材の透過体積に関連している。ＯＨ含有量
は、Ｄ．Ｍ．Ｄｏｄｄらの方法（「Optical determinat
ions of OH in fused silica」、J. Appl. Phys.、Vol.
37、p.3911（1966年））に従ってＩＲ吸収を測定するこ
とによって求められる。Ｈ2含有量は、Ｋｈｏｔｉｍｃ
ｈｅｎｋｏらによって初めて提案されたラマン測定
（「Determining the content of hydrogen dissolved
in quartz glass using the methods of Raman scatter
ing and mass spectroscopy」Zhurnal Prikladnoi Spek
troskopii、vol.46、no.6、p.987〜991、（1987年6月）
によって求められる。ＳｉＨ基含有量は、Ｓｈｅｌｂｙ
著の「Reaction of hydrogen with hydroxyl-free vitr
eous Silica」(J.Appl.Phys.、vol.51、no.5、p.2589〜
2593（1980年5月）)によって説明されるように、較正に
次の化学的反応：Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ＋Ｈ2→Ｓｉ−Ｈ＋Ｓ
ｉ−ＯＨを用いるラマン分光分析法によって求められ
る。
【００２０】屈折率の不均質性Δｎは、波長６３３ｎｍ
（Ｈｅ−Ｎｅレーザ）における干渉法によって求めら
れ、Δｎは、「透明開口（clear aperture）」領域（Ｃ
Ａ領域）とも呼ばれ、透過用に用いられる光学部材の領
域全体に渡って測定される屈折率分布の最大値と最小値
との差である。透明開口領域は、透過方向に対して垂直
な面上への透過体積の投影によって求められる。
（Ｈｅ−Ｎｅレーザ）における干渉法によって求めら
れ、Δｎは、「透明開口（clear aperture）」領域（Ｃ
Ａ領域）とも呼ばれ、透過用に用いられる光学部材の領
域全体に渡って測定される屈折率分布の最大値と最小値
との差である。透明開口領域は、透過方向に対して垂直
な面上への透過体積の投影によって求められる。
【００２１】ひずみ複屈折は、「Measurement of the r
esidual birefringence distribution in glass laser
disc by transverse Zeeman laser」（Electronics and
Communication in Japan、Part2、Vol.74、No.5、（19
91年）；電子情報通信学会論文誌、vol.73-C-I、no.1
0、p.652〜657（1990年）から翻訳された)に記載されて
いる方法に従って、波長６３３ｎｍ（Ｈｅ−Ｎｅレー
ザ）における干渉法よって求められる。
esidual birefringence distribution in glass laser
disc by transverse Zeeman laser」（Electronics and
Communication in Japan、Part2、Vol.74、No.5、（19
91年）；電子情報通信学会論文誌、vol.73-C-I、no.1
0、p.652〜657（1990年）から翻訳された)に記載されて
いる方法に従って、波長６３３ｎｍ（Ｈｅ−Ｎｅレー
ザ）における干渉法よって求められる。
【００２２】短波長紫外線に対する高い耐放射線性を目
的とするこれまでの文献に記載された石英ガラス質とは
対照的に、本発明によるブランクの石英ガラス材料は、
比較的低い水素含有量および中程度のＯＨ含有量によっ
て特徴付けられる。これらの特性を示す石英ガラスは、
上述の「スート法」または「直接ガラス化」法のどちら
からも容易に得られない。一般に、直接ガラス化により
生成した石英ガラスは、４５０〜１２００重量ｐｐｍの
ＯＨ含有量および約１×１０18分子／ｃｍ3のＨ2含有量
を有し、一方、スート法によって製造される石英ガラス
の品質は、通常、数重量ｐｐｍ〜２００重量ｐｐｍの低
いＯＨ含有量および検出限界以下のＨ 2含有量を有す
る。
的とするこれまでの文献に記載された石英ガラス質とは
対照的に、本発明によるブランクの石英ガラス材料は、
比較的低い水素含有量および中程度のＯＨ含有量によっ
て特徴付けられる。これらの特性を示す石英ガラスは、
上述の「スート法」または「直接ガラス化」法のどちら
からも容易に得られない。一般に、直接ガラス化により
生成した石英ガラスは、４５０〜１２００重量ｐｐｍの
ＯＨ含有量および約１×１０18分子／ｃｍ3のＨ2含有量
を有し、一方、スート法によって製造される石英ガラス
の品質は、通常、数重量ｐｐｍ〜２００重量ｐｐｍの低
いＯＨ含有量および検出限界以下のＨ 2含有量を有す
る。
【００２３】上述した特性を有する石英ガラスブランク
から製造された光学部材において、圧密および圧密減少
を生ずる損傷機構が避けられるか、または少なくともか
なり低減できることが示されている。さらに、この種の
部材の意図した使用時に、本発明に従ってブランクから
製造された光学部材は、上述した損傷機構によって寿命
を制限されず、屈折率の変化が完全に避けられるか、ま
たは大幅に避けられる。
から製造された光学部材において、圧密および圧密減少
を生ずる損傷機構が避けられるか、または少なくともか
なり低減できることが示されている。さらに、この種の
部材の意図した使用時に、本発明に従ってブランクから
製造された光学部材は、上述した損傷機構によって寿命
を制限されず、屈折率の変化が完全に避けられるか、ま
たは大幅に避けられる。
【００２４】上記の特性の組合せが短波長紫外線損傷に
対する感受性へ与える影響は、以下で詳細に説明される
ように、実験的に立証されている。この実験は、１２５
重量ｐｐｍ以下のＯＨ含有量、即ち、スート法に従って
製造された石英ガラスの典型的なＯＨ含有量は、圧密を
引き起こすのに対して、４５０重量ｐｐｍを超える高い
ＯＨ含有量を有する石英ガラス質は、より高い圧密減少
傾向を示すということを明らかにしている。
対する感受性へ与える影響は、以下で詳細に説明される
ように、実験的に立証されている。この実験は、１２５
重量ｐｐｍ以下のＯＨ含有量、即ち、スート法に従って
製造された石英ガラスの典型的なＯＨ含有量は、圧密を
引き起こすのに対して、４５０重量ｐｐｍを超える高い
ＯＨ含有量を有する石英ガラス質は、より高い圧密減少
傾向を示すということを明らかにしている。
【００２５】ＲＤＰを引き起こす損傷機構は、ＯＨ含有
量が低い（＜４５０重量ｐｐｍ）という条件で、４．０
×１０16分子／ｃｍ3を超えるＨ2含有量で最も顕著であ
る。さらに、この種の石英ガラスは、より高い圧密減少
傾向を示すが、一方で０．１×１０16分子／ｃｍ3以下
のＨ2含有量では、上述した水素の損傷修復効果が小さ
いため、光学部材の意図した使用時に許容できない透過
損失が起こる。
量が低い（＜４５０重量ｐｐｍ）という条件で、４．０
×１０16分子／ｃｍ3を超えるＨ2含有量で最も顕著であ
る。さらに、この種の石英ガラスは、より高い圧密減少
傾向を示すが、一方で０．１×１０16分子／ｃｍ3以下
のＨ2含有量では、上述した水素の損傷修復効果が小さ
いため、光学部材の意図した使用時に許容できない透過
損失が起こる。
【００２６】逆に、本発明によるブランクは、圧密減少
および圧密の両方が最適化され、短波長紫外線に対して
ほとんど誘発された吸収を示さない。この最適化は、光
学特性の均質性に関して厳しい要求のある光学部材にお
いてさえ、スート法に従って製造される石英ガラスの使
用を容易にする。
および圧密の両方が最適化され、短波長紫外線に対して
ほとんど誘発された吸収を示さない。この最適化は、光
学特性の均質性に関して厳しい要求のある光学部材にお
いてさえ、スート法に従って製造される石英ガラスの使
用を容易にする。
【００２７】ブランクのＯＨ含有量が２００重量ｐｐｍ
〜３５０重量ｐｐｍである時に、特に有利であり、この
範囲のＯＨ含有量は、一方では圧密減少と圧密との間の
好ましい妥協となり、他方では急速損傷過程となること
を示している。
〜３５０重量ｐｐｍである時に、特に有利であり、この
範囲のＯＨ含有量は、一方では圧密減少と圧密との間の
好ましい妥協となり、他方では急速損傷過程となること
を示している。
【００２８】Ｈ2含有量は、１×１０16分子／ｃｍ3〜３
×１０16分子／ｃｍ3の範囲にあるのが有利である。こ
の範囲のＨ2含有量を有する石英ガラスブランクは、特
に高いレベルで有益な水素の損傷修復効果を提供するだ
けでなく、圧密減少を大幅に防止する。さらに、この最
適化は、寿命を縮める致命的な効果を含む圧密および圧
密減少の適用において、スート法に従って製造した石英
ガラスの使用を提供する。
×１０16分子／ｃｍ3の範囲にあるのが有利である。こ
の範囲のＨ2含有量を有する石英ガラスブランクは、特
に高いレベルで有益な水素の損傷修復効果を提供するだ
けでなく、圧密減少を大幅に防止する。さらに、この最
適化は、寿命を縮める致命的な効果を含む圧密および圧
密減少の適用において、スート法に従って製造した石英
ガラスの使用を提供する。
【００２９】石英ガラスブランクの製造方法に関して、
第一の石英ガラスと第二の石英ガラスとを混合し、１２
５重量ｐｐｍ〜４５０重量ｐｐｍの平均ＯＨ含有量を有
する混合石英ガラスを生成させる、概要で述べた方法を
基にして本発明により上記の課題を解決する。
第一の石英ガラスと第二の石英ガラスとを混合し、１２
５重量ｐｐｍ〜４５０重量ｐｐｍの平均ＯＨ含有量を有
する混合石英ガラスを生成させる、概要で述べた方法を
基にして本発明により上記の課題を解決する。
【００３０】上記の発明によるガラスブランク特性を有
する石英ガラスは、スート法または直接ガラス化からは
容易に得られないということを述べてきた。これらの製
造方法における困難さは、１２５重量ｐｐｍ〜４５０重
量ｐｐｍの平均ＯＨ含有量の確立と主に関係がある。ス
ート法では、スート体のガラス化過程で泡が形成される
ために、約３００重量ｐｐｍ以上のＯＨ含有量の確立は
問題となるのに対して、約４５０以下のＯＨ含有量は、
直接ガラス化によって形成することは著しく困難であ
る。
する石英ガラスは、スート法または直接ガラス化からは
容易に得られないということを述べてきた。これらの製
造方法における困難さは、１２５重量ｐｐｍ〜４５０重
量ｐｐｍの平均ＯＨ含有量の確立と主に関係がある。ス
ート法では、スート体のガラス化過程で泡が形成される
ために、約３００重量ｐｐｍ以上のＯＨ含有量の確立は
問題となるのに対して、約４５０以下のＯＨ含有量は、
直接ガラス化によって形成することは著しく困難であ
る。
【００３１】従って、本発明による方法では、異なるＯ
Ｈ含有量を有する少なくとも２つの石英ガラス質を混合
することによりブランクが得られる。これらの石英ガラ
ス質は、スート法および／または直接ガラス化法を適用
して得られる。第一の石英ガラスは、確立されるべき平
均ＯＨ含有量よりも低いＯＨ含有量を有し、第二の石英
ガラスは、確立されるべき平均ＯＨ含有量よりも高いＯ
Ｈ含有量を有し、これら２つの石英ガラスを混合して、
混合石英ガラスを生成させる。第一の石英ガラスのＯＨ
含有量と第二の石英ガラス含有量との間の平均ＯＨ含有
量が、第二の石英ガラスに対する第一の石英ガラスの存
在重量比に従って確立される。この方法は、１２５重量
ｐｐｍ〜４５０重量ｐｐｍのＯＨ含有量を有する混合石
英ガラスの費用効果の高い製造を提供する。
Ｈ含有量を有する少なくとも２つの石英ガラス質を混合
することによりブランクが得られる。これらの石英ガラ
ス質は、スート法および／または直接ガラス化法を適用
して得られる。第一の石英ガラスは、確立されるべき平
均ＯＨ含有量よりも低いＯＨ含有量を有し、第二の石英
ガラスは、確立されるべき平均ＯＨ含有量よりも高いＯ
Ｈ含有量を有し、これら２つの石英ガラスを混合して、
混合石英ガラスを生成させる。第一の石英ガラスのＯＨ
含有量と第二の石英ガラス含有量との間の平均ＯＨ含有
量が、第二の石英ガラスに対する第一の石英ガラスの存
在重量比に従って確立される。この方法は、１２５重量
ｐｐｍ〜４５０重量ｐｐｍのＯＨ含有量を有する混合石
英ガラスの費用効果の高い製造を提供する。
【００３２】第一の石英ガラスと第二の石英ガラスの混
合は、ガラスを軟化させ、次いで金型中で均質化する方
法、又は異なる石英ガラス質からなる成形体それぞれを
ひねり及び折り返して均質化する方法のどちらでもよ
い。ひねり及び折り返しによる単一質石英ガラスの均質
化は、ＤＥ−４，２０４，４０６Ｃ２およびＥＰ−６７
３，８８８Ａ１に記載されている。
合は、ガラスを軟化させ、次いで金型中で均質化する方
法、又は異なる石英ガラス質からなる成形体それぞれを
ひねり及び折り返して均質化する方法のどちらでもよ
い。ひねり及び折り返しによる単一質石英ガラスの均質
化は、ＤＥ−４，２０４，４０６Ｃ２およびＥＰ−６７
３，８８８Ａ１に記載されている。
【００３３】石英ガラス質の混合は、本発明のブランク
の他の付随した成分の平均濃度の確立も提供する（これ
は、特にＨ2及びＳｉＨ基の含有量に関係する）。
の他の付随した成分の平均濃度の確立も提供する（これ
は、特にＨ2及びＳｉＨ基の含有量に関係する）。
【００３４】得られる混合石英ガラスの特性は、本発明
によるブランクの特性に対応する（詳しくは、上記の説
明を参照）。
によるブランクの特性に対応する（詳しくは、上記の説
明を参照）。
【００３５】特に好ましい方法において、第一のＯＨ含
有量を有する第一の石英ガラスの調製は、ＳｉＯ2粒子
の形成すること、ＳｉＯ2粒子の層を多孔質スート体の
生成過程で回転担体上に堆積させること、次いでスート
体をガラス化することを含み、第一の石英ガラスと比べ
て異なるＯＨ含有量を有する第二の石英ガラスの調製
は、ＳｉＯ2粒子の形成すること、ガラス化したプリフ
ォームの生成過程で、回転担体上にＳｉＯ2粒子を堆積
させることを含む。第一の石英ガラスは、スート法によ
って調製された石英ガラスであるのに対して、第二の石
英ガラスは、直接ガラス化法によって調製された石英ガ
ラスである。これらの石英ガラス質は、特に、本発明に
よる平均ＯＨ含有量の確立に好適である。スート法によ
り調製されるスート体のガラス化過程における泡の形成
を防止するために、最大で３００重量ｐｐｍの濃度のＯ
Ｈ含有量を確立することが必須である。このため、一般
には乾燥雰囲気中でスート体を脱水処理し、ＯＨ含有量
を数ｐｐｍに低下させておく。次にガラス化し、続いて
均質化し、スート法に従って調製した石英ガラスのＨ2
含有量は、通常、検出下限以下である。これとは逆に、
直接ガラス化法に従って火炎加水分解により調製した石
英ガラスは、この方法の詳細によると、通常、数１００
重量ｐｐｍの比較的高いＯＨ含有量と、１０17分子／ｃ
ｍ3を超える高いＨ2含有量とを有する。適当な量のこれ
ら２つの石英ガラス質を混合することによって、ＯＨ含
有量に関して好ましく最適化される以外に、確立される
べきＨ2含有量に関して最適化された混合石英ガラス
が、費用効果の高い製造方法で得られる。
有量を有する第一の石英ガラスの調製は、ＳｉＯ2粒子
の形成すること、ＳｉＯ2粒子の層を多孔質スート体の
生成過程で回転担体上に堆積させること、次いでスート
体をガラス化することを含み、第一の石英ガラスと比べ
て異なるＯＨ含有量を有する第二の石英ガラスの調製
は、ＳｉＯ2粒子の形成すること、ガラス化したプリフ
ォームの生成過程で、回転担体上にＳｉＯ2粒子を堆積
させることを含む。第一の石英ガラスは、スート法によ
って調製された石英ガラスであるのに対して、第二の石
英ガラスは、直接ガラス化法によって調製された石英ガ
ラスである。これらの石英ガラス質は、特に、本発明に
よる平均ＯＨ含有量の確立に好適である。スート法によ
り調製されるスート体のガラス化過程における泡の形成
を防止するために、最大で３００重量ｐｐｍの濃度のＯ
Ｈ含有量を確立することが必須である。このため、一般
には乾燥雰囲気中でスート体を脱水処理し、ＯＨ含有量
を数ｐｐｍに低下させておく。次にガラス化し、続いて
均質化し、スート法に従って調製した石英ガラスのＨ2
含有量は、通常、検出下限以下である。これとは逆に、
直接ガラス化法に従って火炎加水分解により調製した石
英ガラスは、この方法の詳細によると、通常、数１００
重量ｐｐｍの比較的高いＯＨ含有量と、１０17分子／ｃ
ｍ3を超える高いＨ2含有量とを有する。適当な量のこれ
ら２つの石英ガラス質を混合することによって、ＯＨ含
有量に関して好ましく最適化される以外に、確立される
べきＨ2含有量に関して最適化された混合石英ガラス
が、費用効果の高い製造方法で得られる。
【００３６】特に、直接ガラス化に対してスート法によ
り調製した石英ガラスの化学的組成における典型的な違
いに関しては、上述のように、１０重量ｐｐｍ〜３００
重量ｐｐｍのＯＨ含有量を有する第一の石英ガラスおよ
び４００重量ｐｐｍ〜１３００重量ｐｐｍのＯＨ含有量
を有する第二の石英ガラスが好ましい方法である。これ
に関して、第一の石英ガラスの石英ガラス体に第二の石
英ガラスの石英ガラス体をひねり、次いで得られた配合
物を折り返すことによって石英ガラス質を混合すること
が特に有利であることが分かっている。最も単純な場
合、石英ガラス体は、互いに近接して平行に配置されて
いる間、工程の第一段階で軟化する延伸円柱（チューブ
及び／又は棒）からなり、縦軸に平行に伸びる回転軸の
周りにそれぞれを巻きつける。配置を一回又は複数回折
り返すことによって、回転軸に垂直な面に残る任意の脈
理（striae）が除去される。
り調製した石英ガラスの化学的組成における典型的な違
いに関しては、上述のように、１０重量ｐｐｍ〜３００
重量ｐｐｍのＯＨ含有量を有する第一の石英ガラスおよ
び４００重量ｐｐｍ〜１３００重量ｐｐｍのＯＨ含有量
を有する第二の石英ガラスが好ましい方法である。これ
に関して、第一の石英ガラスの石英ガラス体に第二の石
英ガラスの石英ガラス体をひねり、次いで得られた配合
物を折り返すことによって石英ガラス質を混合すること
が特に有利であることが分かっている。最も単純な場
合、石英ガラス体は、互いに近接して平行に配置されて
いる間、工程の第一段階で軟化する延伸円柱（チューブ
及び／又は棒）からなり、縦軸に平行に伸びる回転軸の
周りにそれぞれを巻きつける。配置を一回又は複数回折
り返すことによって、回転軸に垂直な面に残る任意の脈
理（striae）が除去される。
【００３７】石英ガラスブランクの使用に関しては、少
なくとも０．００５ｍJ／ｃｍ2の所定のパルスエネルギ
ー密度εで波長２５０ｎｍ以下の紫外線で使用するため
に、ＯＨ含有量、ＣOHを有する石英ガラスが選択され、
ＣOHは次の規定式に従うという本発明において、上述の
課題が解決される。 ＣOH［重量ｐｐｍ］＝１７００×ε0.4±５０ （２）
なくとも０．００５ｍJ／ｃｍ2の所定のパルスエネルギ
ー密度εで波長２５０ｎｍ以下の紫外線で使用するため
に、ＯＨ含有量、ＣOHを有する石英ガラスが選択され、
ＣOHは次の規定式に従うという本発明において、上述の
課題が解決される。 ＣOH［重量ｐｐｍ］＝１７００×ε0.4±５０ （２）
【００３８】好ましくは、ＯＨ含有量、ＣOHを有する石
英ガラスが選択され、ＣOHは次の規定式に従う。 ＣOH［重量ｐｐｍ］＝１７００×ε0.4±２５
英ガラスが選択され、ＣOHは次の規定式に従う。 ＣOH［重量ｐｐｍ］＝１７００×ε0.4±２５
【００３９】理想的な場合、圧密も圧密減少も起こらな
い。しかしながら、実際には、照射条件および石英ガラ
スの特性に応じて圧密または圧密減少のいずれかが観察
される。意外にも、規定式（２）に従うＯＨ含有量を有
する石英ガラスは、上述した理想に近いこと、即ち、そ
の石英ガラスを、０．００５ｍＪ／ｃｍ2〜０．１ｍＪ
／ｃｍ2のパルスエネルギー密度εで波長２５０ｎｍ未
満の短波長紫外線にさらす場合、明らかな圧密も実質的
な圧密減少も示さないことがわかった。
い。しかしながら、実際には、照射条件および石英ガラ
スの特性に応じて圧密または圧密減少のいずれかが観察
される。意外にも、規定式（２）に従うＯＨ含有量を有
する石英ガラスは、上述した理想に近いこと、即ち、そ
の石英ガラスを、０．００５ｍＪ／ｃｍ2〜０．１ｍＪ
／ｃｍ2のパルスエネルギー密度εで波長２５０ｎｍ未
満の短波長紫外線にさらす場合、明らかな圧密も実質的
な圧密減少も示さないことがわかった。
【００４０】上記の下限ε＝０．００５ｍＪ／ｃｍ2近
傍のパルスエネルギー密度に対して、１５４重量ｐｐｍ
〜２５４重量ｐｐｍ、好ましくは１７９重量ｐｐｍ〜２
２９重量ｐｐｍの平均ＯＨ含有量が、規定式（２）によ
り計算される。
傍のパルスエネルギー密度に対して、１５４重量ｐｐｍ
〜２５４重量ｐｐｍ、好ましくは１７９重量ｐｐｍ〜２
２９重量ｐｐｍの平均ＯＨ含有量が、規定式（２）によ
り計算される。
【００４１】０．１ｍＪ／ｃｍ2未満、好ましくは０．
０５ｍＪ／ｃｍ2未満のパルスエネルギー密度で、低圧
密および低圧密減少の傾向の両方を提供するためのＯＨ
含有量を決定するのに、規定式（２）が特に有用である
ことが証明された。
０５ｍＪ／ｃｍ2未満のパルスエネルギー密度で、低圧
密および低圧密減少の傾向の両方を提供するためのＯＨ
含有量を決定するのに、規定式（２）が特に有用である
ことが証明された。
【００４２】上限ε＝０．１ｍＪ／ｃｍ2に対して、６
２６重量ｐｐｍ〜７２６重量ｐｐｍのＯＨ含有量が、規
定式（２）により計算される。
２６重量ｐｐｍ〜７２６重量ｐｐｍのＯＨ含有量が、規
定式（２）により計算される。
【００４３】所定のパルス数Ｐで、以下の規定式に従う
最小水素含有量ＣH2minおよび最大水素含有量ＣH2maxを
有する石英ガラスを選択することによって、さらに理想
的な場合に近づく。 ＣH2min［分子／ｃｍ3］＝１．０×１０6ε2Ｐ （３） ＣH2max［分子／ｃｍ3］＝２．０×１０18ε （４） （ε＝パルスエネルギー密度［ｍＪ／ｃｍ2］）
最小水素含有量ＣH2minおよび最大水素含有量ＣH2maxを
有する石英ガラスを選択することによって、さらに理想
的な場合に近づく。 ＣH2min［分子／ｃｍ3］＝１．０×１０6ε2Ｐ （３） ＣH2max［分子／ｃｍ3］＝２．０×１０18ε （４） （ε＝パルスエネルギー密度［ｍＪ／ｃｍ2］）
【００４４】規定式（３）および（４）に従う水素含有
量を確立することによって、石英ガラスは、短波長紫外
線の損傷挙動の観点から最適化される。規定式（３）
は、照射条件（パルスエネルギー密度およびパルス数）
の関数として最小水素濃度を決定し、それ未満では、水
素の損傷修復効果が小さいために、光学部材の意図する
使用時に許容できない透過損失が起こる。逆に、規定式
（４）は、パルスエネルギー密度の関数として水素の上
限を規定し、それを超えると、低ＯＨ含有量（４５０重
量ｐｐｍ未満）でのＲＤＰの増加および／または圧密減
少が起こる。所定の水素濃度は、石英ガラスブランクか
ら製造された光学部材内で最も高い照射の負荷にさらさ
れる石英ガラスブランクの部分に関連する。通常、この
部分は、部材の中心部分、即ち、石英ガラスブランクの
中心部分に相当する。
量を確立することによって、石英ガラスは、短波長紫外
線の損傷挙動の観点から最適化される。規定式（３）
は、照射条件（パルスエネルギー密度およびパルス数）
の関数として最小水素濃度を決定し、それ未満では、水
素の損傷修復効果が小さいために、光学部材の意図する
使用時に許容できない透過損失が起こる。逆に、規定式
（４）は、パルスエネルギー密度の関数として水素の上
限を規定し、それを超えると、低ＯＨ含有量（４５０重
量ｐｐｍ未満）でのＲＤＰの増加および／または圧密減
少が起こる。所定の水素濃度は、石英ガラスブランクか
ら製造された光学部材内で最も高い照射の負荷にさらさ
れる石英ガラスブランクの部分に関連する。通常、この
部分は、部材の中心部分、即ち、石英ガラスブランクの
中心部分に相当する。
【００４５】以下で、本発明は、実施形態および図によ
って詳細に説明される。
って詳細に説明される。
【００４６】図１のグラフは、パルスエネルギー密度ε
（ｍＪ／ｃｍ2；図中、「エネルギー密度」と記載され
る）に対してプロットされるＯＨ含有量ＣOH（重量ｐｐ
ｍ；図中、「ＯＨ含有量」と記載される）を示してい
る。曲線は、ＯＨ含有量の異なる種々の石英ガラス質で
おこなわれた損傷測定に基づく。波長１９３ｎｍ、且つ
レーザパルス長さ２０〜５０ナノ秒のレーザ光で測定を
おこなった。レーザパルス長さは、V.Liberman、 M. Ro
thschild、 J.H.C. Sedlacek、 R.S. Uttaro、 A. Gren
ville著の「Excimer-laser-induced densification of
fused silica: laser-fluence and material-grade eff
ects on scaling law」（Journal Non-Cryst. Solid 24
4、 p.159〜171（1999年））に記載の方法により決定さ
れる。
（ｍＪ／ｃｍ2；図中、「エネルギー密度」と記載され
る）に対してプロットされるＯＨ含有量ＣOH（重量ｐｐ
ｍ；図中、「ＯＨ含有量」と記載される）を示してい
る。曲線は、ＯＨ含有量の異なる種々の石英ガラス質で
おこなわれた損傷測定に基づく。波長１９３ｎｍ、且つ
レーザパルス長さ２０〜５０ナノ秒のレーザ光で測定を
おこなった。レーザパルス長さは、V.Liberman、 M. Ro
thschild、 J.H.C. Sedlacek、 R.S. Uttaro、 A. Gren
ville著の「Excimer-laser-induced densification of
fused silica: laser-fluence and material-grade eff
ects on scaling law」（Journal Non-Cryst. Solid 24
4、 p.159〜171（1999年））に記載の方法により決定さ
れる。
【００４７】所定の条件下で求めた測定値を菱形として
示す。曲線は、圧密も圧密減少も示さない、ＣOH／εデ
ータの対を表す。曲線の上の領域（１）は、圧密領域に
対応し、曲線の下の領域（２）は、圧密減少が観察され
る領域に対応する。曲線は、次の式によって近似的に表
わすことができる。 ＣOH［重量ｐｐｍ］＝１７００×ε[ｍＪ／ｃｍ2］0.4
示す。曲線は、圧密も圧密減少も示さない、ＣOH／εデ
ータの対を表す。曲線の上の領域（１）は、圧密領域に
対応し、曲線の下の領域（２）は、圧密減少が観察され
る領域に対応する。曲線は、次の式によって近似的に表
わすことができる。 ＣOH［重量ｐｐｍ］＝１７００×ε[ｍＪ／ｃｍ2］0.4
【００４８】したがって、曲線および上式によって、０
〜０．１５ｍＪ／ｃｍ3の任意のパルスエネルギー密度
に対して、圧密も圧密減少も示さない石英ガラスの所望
のＯＨ含有量を選択することが可能である。
〜０．１５ｍＪ／ｃｍ3の任意のパルスエネルギー密度
に対して、圧密も圧密減少も示さない石英ガラスの所望
のＯＨ含有量を選択することが可能である。
【００４９】図２は、一定のパルスエネルギー密度０．
０３ｍＪ／ｃｍ2でのパルス数（図中、パルスと表わさ
れるＸ軸）の関数として、圧密または圧密減少の発生を
説明する図である。Ｙ軸は、各例における波長６３３ｎ
ｍの入射光の波長の分割における波面ひずみを示す。波
面ひずみは、入射の結果であり、屈折率の空間的不均質
性によって一様な波面が妨げられる。したがって、波面
ひずみは、圧密または圧密減少の発生の尺度である。図
２中の菱形は、２５０重量ｐｐｍのＯＨ含有量および３
×１０16分子／ｃｍ3のＨ2含有量を有する石英ガラスに
おいて測定した実験値である。圧密の過程が明らかであ
る。
０３ｍＪ／ｃｍ2でのパルス数（図中、パルスと表わさ
れるＸ軸）の関数として、圧密または圧密減少の発生を
説明する図である。Ｙ軸は、各例における波長６３３ｎ
ｍの入射光の波長の分割における波面ひずみを示す。波
面ひずみは、入射の結果であり、屈折率の空間的不均質
性によって一様な波面が妨げられる。したがって、波面
ひずみは、圧密または圧密減少の発生の尺度である。図
２中の菱形は、２５０重量ｐｐｍのＯＨ含有量および３
×１０16分子／ｃｍ3のＨ2含有量を有する石英ガラスに
おいて測定した実験値である。圧密の過程が明らかであ
る。
【００５０】図２中の円は、１２００重量ｐｐｍのＯＨ
含有量および１×１０18分子／ｃｍ 3のＨ2含有量を有す
る石英ガラスにおいて測定した実験値である。圧密減少
の過程が明らかである。
含有量および１×１０18分子／ｃｍ 3のＨ2含有量を有す
る石英ガラスにおいて測定した実験値である。圧密減少
の過程が明らかである。
【００５１】最適化した石英ガラスにおける測定は、中
抜き四角形として示され、圧密も圧密減少も見られな
い。石英ガラスのＯＨ含有量は４２５重量ｐｐｍであ
る。
抜き四角形として示され、圧密も圧密減少も見られな
い。石英ガラスのＯＨ含有量は４２５重量ｐｐｍであ
る。
【００５２】これらのタイプの石英ガラスの例および比
較サンプルを表１に示す。
較サンプルを表１に示す。
【００５３】
【表１】
【００５４】表１は、様々な照射条件下で、化学的組成
の異なる石英ガラスで得られた照射曝露測定の結果を示
す。表の最も右の３つの欄は、個々のブランクにおいて
圧密、圧密減少または誘発された吸収の発生を示す定性
的な入力を含む。
の異なる石英ガラスで得られた照射曝露測定の結果を示
す。表の最も右の３つの欄は、個々のブランクにおいて
圧密、圧密減少または誘発された吸収の発生を示す定性
的な入力を含む。
【００５５】欄２〜８に示した特性は、２４０ｍｍの外
径および６０ｍｍの厚みを有する円筒形石英ガラスブラ
ンクについて求められている。これらのサンプルは、波
長１９３ｎｍのエキシマレーザ照射で作動するマイクロ
リソグラフィー装置用レンズのためのブランクである。
レンズを製造する際に後で除去される僅かな余剰部分を
除去すると、ブランクの寸法は、レンズ寸法に一致す
る。ここで、ブランクから製造されるレンズの透明開口
領域に対応する石英ガラスの体積は、レンズホルダーに
必要な数ｍｍの縁を差し引いたレンズの円形領域および
レンズの厚みによって決定される。表１の「０±」欄に
は、酸素欠陥部位の濃度が示され、「Δn」欄には、透
明開口領域全体を通して求めた屈折率の差が示され、
「Λ」欄には、透明開口領域における最大複屈折が示さ
れている。
径および６０ｍｍの厚みを有する円筒形石英ガラスブラ
ンクについて求められている。これらのサンプルは、波
長１９３ｎｍのエキシマレーザ照射で作動するマイクロ
リソグラフィー装置用レンズのためのブランクである。
レンズを製造する際に後で除去される僅かな余剰部分を
除去すると、ブランクの寸法は、レンズ寸法に一致す
る。ここで、ブランクから製造されるレンズの透明開口
領域に対応する石英ガラスの体積は、レンズホルダーに
必要な数ｍｍの縁を差し引いたレンズの円形領域および
レンズの厚みによって決定される。表１の「０±」欄に
は、酸素欠陥部位の濃度が示され、「Δn」欄には、透
明開口領域全体を通して求めた屈折率の差が示され、
「Λ」欄には、透明開口領域における最大複屈折が示さ
れている。
【００５６】照射試験に関しては、それぞれの石英ガラ
スブランクから２５×２５×２００ｍｍ3の棒状サンプ
ルを得て、試験用サンプルを調製するのに同様の方法を
用いた（反対側の２５×２５ｍｍ2領域の研磨）。
スブランクから２５×２５×２００ｍｍ3の棒状サンプ
ルを得て、試験用サンプルを調製するのに同様の方法を
用いた（反対側の２５×２５ｍｍ2領域の研磨）。
【００５７】圧密または圧密減少の観点からサンプルの
損傷挙動を調べるために、表１の欄８に示すように、様
々なパルスエネルギー密度で、波長１９３ｎｍの紫外線
にサンプルをさらした。それぞれの測定において、５０
億パルス（パルス数）を用いた。
損傷挙動を調べるために、表１の欄８に示すように、様
々なパルスエネルギー密度で、波長１９３ｎｍの紫外線
にサンプルをさらした。それぞれの測定において、５０
億パルス（パルス数）を用いた。
【００５８】「誘発される吸収」欄には、吸収の増加を
もたらす２つの損傷機構、即ち、上述の「吸収の直線的
な増加」および急速損傷過程がまとめられている。誘発
される吸収に関するサンプルの損傷挙動を調べるため
に、同様に、欄８に示されるパルスエネルギー密度で、
波長１９３ｎｍの紫外線にサンプルをさらした。ＲＤＰ
の決定には、合計百万パルス（パルス数）で十分である
のに対して、吸収の直線的な増加の決定には、少なくと
も１０億パルス（パルス数）が必要である。これは、サ
ンプルを通過した後のレーザ光強度の減少を測定して、
サンプルの透過損失を決定することによって行われる。
もたらす２つの損傷機構、即ち、上述の「吸収の直線的
な増加」および急速損傷過程がまとめられている。誘発
される吸収に関するサンプルの損傷挙動を調べるため
に、同様に、欄８に示されるパルスエネルギー密度で、
波長１９３ｎｍの紫外線にサンプルをさらした。ＲＤＰ
の決定には、合計百万パルス（パルス数）で十分である
のに対して、吸収の直線的な増加の決定には、少なくと
も１０億パルス（パルス数）が必要である。これは、サ
ンプルを通過した後のレーザ光強度の減少を測定して、
サンプルの透過損失を決定することによって行われる。
【００５９】照射試験後、市販の干渉計（Ｚｙｇｏ Ｇ
ＰＩ−ＸＰ）用いて、波長６３３ｎｍで、非照射領域と
対比した照射領域の屈折率の相対的な増加または減少を
測定することによって、圧密および圧密減少を決定し
た。
ＰＩ−ＸＰ）用いて、波長６３３ｎｍで、非照射領域と
対比した照射領域の屈折率の相対的な増加または減少を
測定することによって、圧密および圧密減少を決定し
た。
【００６０】測定サンプル１〜９から調製した石英ガラ
スブランクの製造方法を以下の具体的な様式で記載す
る。
スブランクの製造方法を以下の具体的な様式で記載す
る。
【００６１】１．ブランク１〜４
これらの石英ガラスは、スート法に従って調製した。
【００６２】（スート体の調製）４０ｍｍの外径を有す
る酸化アルミニウム担体チューブ上にＳｉＯ2粒子の層
を堆積させるために、酸水素バーナーを用いて、多孔質
スート体を形成した。ガラス出発物質および燃焼物質が
酸水素バーナーに供給され、それぞれの酸水素バーナー
の対応するバーナー炎中で、ＳｉＯ2粒子に転化され
る。堆積過程の間、バーナーは、軸線に沿って、空間的
に固定された２つの反転部の間を、予め決められた１５
ｃｍの振幅動作で連続的に動きながら、担体チューブま
たはスート体の表面上に連続したＳｉＯ2層を堆積さ
せ、スート体の外径が約３００ｍｍに到達するまで形成
した。堆積工程が終了した後、担体チューブを取り除
き、製造方法の技術的な細目により導入される水酸基を
除去するために、得られたスート体を脱水処理した。
る酸化アルミニウム担体チューブ上にＳｉＯ2粒子の層
を堆積させるために、酸水素バーナーを用いて、多孔質
スート体を形成した。ガラス出発物質および燃焼物質が
酸水素バーナーに供給され、それぞれの酸水素バーナー
の対応するバーナー炎中で、ＳｉＯ2粒子に転化され
る。堆積過程の間、バーナーは、軸線に沿って、空間的
に固定された２つの反転部の間を、予め決められた１５
ｃｍの振幅動作で連続的に動きながら、担体チューブま
たはスート体の表面上に連続したＳｉＯ2層を堆積さ
せ、スート体の外径が約３００ｍｍに到達するまで形成
した。堆積工程が終了した後、担体チューブを取り除
き、製造方法の技術的な細目により導入される水酸基を
除去するために、得られたスート体を脱水処理した。
【００６３】（ブランク１〜３の脱水処理）脱水のため
に、減圧容器中で、約８時間、約９００℃の温度で、ス
ートチューブを加熱処理した。この処理によってスート
チューブ体積全体にわたって約２５０重量ｐｐｍの本質
的に均質な水酸基濃度（ＯＨ含有量）が確立された。
に、減圧容器中で、約８時間、約９００℃の温度で、ス
ートチューブを加熱処理した。この処理によってスート
チューブ体積全体にわたって約２５０重量ｐｐｍの本質
的に均質な水酸基濃度（ＯＨ含有量）が確立された。
【００６４】（ブランク４の脱水処理）脱水のために、
スートチューブを鉛直向きで脱水炉に導入し、９００
℃、塩素雰囲気中で一次処理を行った。約８時間処理を
持続した。この熱処理によって１０重量ｐｐｍ未満の水
酸基濃度（ＯＨ含有量）が確立された。
スートチューブを鉛直向きで脱水炉に導入し、９００
℃、塩素雰囲気中で一次処理を行った。約８時間処理を
持続した。この熱処理によって１０重量ｐｐｍ未満の水
酸基濃度（ＯＨ含有量）が確立された。
【００６５】（ブランク１および４に用いるガラス化工
程）その後に、環状の加熱領域にスートチューブを送り
込み、連続的に加熱することによって、鉛直向きの減圧
ガラス化炉中で、処理スートチューブを約１４００℃で
焼結させた。ガラス化工程終了後、焼結させた（ガラス
化した）石英ガラス中に、分子状の水素は全く検出され
なかった（＜１×１０15分子／ｃｍ3）。ＯＨ含有量
は、表１に記載した範囲であった。
程）その後に、環状の加熱領域にスートチューブを送り
込み、連続的に加熱することによって、鉛直向きの減圧
ガラス化炉中で、処理スートチューブを約１４００℃で
焼結させた。ガラス化工程終了後、焼結させた（ガラス
化した）石英ガラス中に、分子状の水素は全く検出され
なかった（＜１×１０15分子／ｃｍ3）。ＯＨ含有量
は、表１に記載した範囲であった。
【００６６】（ブランク２および２ａに用いるガラス化
工程）脱水工程終了後、環状の加熱領域にスートチュー
ブを送り込み、連続的に加熱することによって、鉛直向
きの減圧ガラス化炉中で、処理したスートチューブを約
１４００℃で焼結させた。この工程の間、１０ｍｂａｒ
の水素分圧を有するガラス化炉内部で水素雰囲気を保持
した。この処理の後に、焼結させた（ガラス化した）石
英ガラスチューブは、チューブの外表面およびチューブ
の内表面からチューブの壁の中間に向かって放射状に水
素濃度が減少する不均質な水素分布を示した。この処理
後、壁厚全体にわたる平均Ｈ2含有量は、約４×１０16
分子／ｃｍ3であった。ＯＨ含有量は、表１に記載した
範囲であった。
工程）脱水工程終了後、環状の加熱領域にスートチュー
ブを送り込み、連続的に加熱することによって、鉛直向
きの減圧ガラス化炉中で、処理したスートチューブを約
１４００℃で焼結させた。この工程の間、１０ｍｂａｒ
の水素分圧を有するガラス化炉内部で水素雰囲気を保持
した。この処理の後に、焼結させた（ガラス化した）石
英ガラスチューブは、チューブの外表面およびチューブ
の内表面からチューブの壁の中間に向かって放射状に水
素濃度が減少する不均質な水素分布を示した。この処理
後、壁厚全体にわたる平均Ｈ2含有量は、約４×１０16
分子／ｃｍ3であった。ＯＨ含有量は、表１に記載した
範囲であった。
【００６７】（ブランク３に用いるガラス化工程）次い
で、環状の加熱領域にスートチューブを送り込み、連続
的に加熱することによって、鉛直向きの減圧ガラス化炉
中で、ブランク３の処理スートチューブを約１４００℃
で焼結させた。この工程の間、１５０ｍｂａｒの水素分
圧を有するガラス化炉内部で水素雰囲気を保持した。こ
の処理の後に、焼結させた（ガラス化した）石英ガラス
チューブは、チューブの外表面およびチューブの内表面
からチューブの壁の中間に向かって放射状に水素濃度が
減少する不均質な水素分布を示した。この処理後、壁厚
全体にわたる平均Ｈ2含有量は、約２×１０17分子／ｃ
ｍ3であった。ＯＨ含有量は、表１に記載した範囲であ
った。
で、環状の加熱領域にスートチューブを送り込み、連続
的に加熱することによって、鉛直向きの減圧ガラス化炉
中で、ブランク３の処理スートチューブを約１４００℃
で焼結させた。この工程の間、１５０ｍｂａｒの水素分
圧を有するガラス化炉内部で水素雰囲気を保持した。こ
の処理の後に、焼結させた（ガラス化した）石英ガラス
チューブは、チューブの外表面およびチューブの内表面
からチューブの壁の中間に向かって放射状に水素濃度が
減少する不均質な水素分布を示した。この処理後、壁厚
全体にわたる平均Ｈ2含有量は、約２×１０17分子／ｃ
ｍ3であった。ＯＨ含有量は、表１に記載した範囲であ
った。
【００６８】（ブランク１〜４の再成形工程および均質
化）焼結させた石英ガラスチューブを再成形によって、
外径３００ｍｍおよび長さ１００ｍｍを有する塊状の円
筒に変え、続いて均質化（ひねり及び折り返し）した。
アニール工程において、大気圧の空気雰囲気下でブラン
クを１１００℃に加熱し、この温度で１０時間保持し、
次いで、冷却速度１℃／ｈで冷却した。続いて、ブラン
クからの水素の拡散により形成される水素濃度勾配を除
去するために余剰部分、即ち、半径方向３０ｍｍと軸方
向および両側面２０ｍｍを除去する。ブランクのＯＨ含
有量および水素含有量は、表１に記載した濃度に対応し
ている。ブランク３を除いては、ＳｉＨ基濃度は、５×
１０16分子／ｃｍ3未満（全ての場合において、透明開
口領域の内部で求めた）であった。測定したひずみ複屈
折は、２ｎｍ／ｃｍ未満であり、最大値と最小値との差
が２×１０-6なので屈折率分布は十分に均質であった。
酸素欠陥部位濃度は、ブランク１、２および３のグラム
当たり１×１０17と求められ、一方ブランク４は高い酸
素欠陥部位濃度を示した。均質化工程は、円筒の全体積
にわたって所定成分の均一な分布を提供する。これは、
ブランク２および２ａの水素含有量に関して特に重要で
ある。
化）焼結させた石英ガラスチューブを再成形によって、
外径３００ｍｍおよび長さ１００ｍｍを有する塊状の円
筒に変え、続いて均質化（ひねり及び折り返し）した。
アニール工程において、大気圧の空気雰囲気下でブラン
クを１１００℃に加熱し、この温度で１０時間保持し、
次いで、冷却速度１℃／ｈで冷却した。続いて、ブラン
クからの水素の拡散により形成される水素濃度勾配を除
去するために余剰部分、即ち、半径方向３０ｍｍと軸方
向および両側面２０ｍｍを除去する。ブランクのＯＨ含
有量および水素含有量は、表１に記載した濃度に対応し
ている。ブランク３を除いては、ＳｉＨ基濃度は、５×
１０16分子／ｃｍ3未満（全ての場合において、透明開
口領域の内部で求めた）であった。測定したひずみ複屈
折は、２ｎｍ／ｃｍ未満であり、最大値と最小値との差
が２×１０-6なので屈折率分布は十分に均質であった。
酸素欠陥部位濃度は、ブランク１、２および３のグラム
当たり１×１０17と求められ、一方ブランク４は高い酸
素欠陥部位濃度を示した。均質化工程は、円筒の全体積
にわたって所定成分の均一な分布を提供する。これは、
ブランク２および２ａの水素含有量に関して特に重要で
ある。
【００６９】２．ブランク５および６
これらの石英ガラスは、直接ガラス化法に従って調製し
た。
た。
【００７０】（堆積工程）酸水素バーナーを用いて、中
心軸の周りを回転するディスク状の基材上に微細なＳｉ
Ｏ2粒子を堆積させた。棒状石英ガラスブランクの形成
過程で酸水素炎の熱によりＳｉＯ2粒子を直接ガラス化
させた。ここで用いた出発物質は、実質的に塩素を含ま
ない（塩素含有量が１重量ｐｐｍ以下である）石英ガラ
スブランクを与える。この方法のこの工程での水素含有
量は、１×１０18分子／ｃｍ3とまだ高い。
心軸の周りを回転するディスク状の基材上に微細なＳｉ
Ｏ2粒子を堆積させた。棒状石英ガラスブランクの形成
過程で酸水素炎の熱によりＳｉＯ2粒子を直接ガラス化
させた。ここで用いた出発物質は、実質的に塩素を含ま
ない（塩素含有量が１重量ｐｐｍ以下である）石英ガラ
スブランクを与える。この方法のこの工程での水素含有
量は、１×１０18分子／ｃｍ3とまだ高い。
【００７１】（ブランク５および６のＯＨ含有量調節の
ための測定）表１は、ブランク５および６が、１つの特
性、即ち、ＯＨ含有量だけ異なっていることを示してい
る。酸水素バーナーへの水素および酸素の供給量を増や
したり減らしたりして堆積過程における基材温度を調節
することによって、ＯＨ含有量を規定濃度に調節した。
温度を上げるとＯＨ含有量が高くなり、温度を下げるこ
とによって低ＯＨ含有量が得られる。
ための測定）表１は、ブランク５および６が、１つの特
性、即ち、ＯＨ含有量だけ異なっていることを示してい
る。酸水素バーナーへの水素および酸素の供給量を増や
したり減らしたりして堆積過程における基材温度を調節
することによって、ＯＨ含有量を規定濃度に調節した。
温度を上げるとＯＨ含有量が高くなり、温度を下げるこ
とによって低ＯＨ含有量が得られる。
【００７２】（ブランク５および６の再成形工程および
均質化）均質化のために、石英ガラスブランクを石英ガ
ラスターニング旋盤に押しつけ、約２０００℃の温度ま
で連続的に加熱し、この工程でひねり加工した。この目
的のための好適な均質化工程は、ＥＰ−６７３，８８８
Ａ１に記載されている。ひねり加工を繰り返した後、直
径８０ｍｍおよび長さ約８００ｍｍの、空間の三方向で
脈理のない丸い棒状の石英ガラスブランクが得られる。
次いで、窒素フラッシュ鋳込型を用いて、１７００℃で
丸い棒を加熱再成形することにより、外径３００ｍｍお
よび長さ１００ｍｍを有する丸い石英ガラス円筒に変え
た。アニール工程において、大気圧の空気雰囲気下で石
英ガラス円筒を１１００℃に加熱し、この温度で約１０
０時間保持し、次いで、冷却速度１℃／ｈで冷却した。
続いて、ブランクからの水素の拡散により形成される水
素濃度勾配を除去するために余剰部分、即ち、半径方向
３０ｍｍと軸方向および両側面２０ｍｍを除去する。ブ
ランクの水素含有量は、約２×１０16分子／ｃｍ3であ
り、ＯＨ含有量は、約９００重量ｐｐｍ（ブランク５）
または６００重量ｐｐｍ（ブランク６）であった。測定
したひずみ複屈折は２ｎｍ／ｃｍ未満であり、最大値と
最小値との差が２×１０-6なので屈折率分布は十分に均
質であった。したがって、得られる石英ガラス円筒は、
さらに加工することなく、マイクロリソグラフィー装置
用の光学レンズの製造におけるブランクとして使用する
のにも好適である。
均質化）均質化のために、石英ガラスブランクを石英ガ
ラスターニング旋盤に押しつけ、約２０００℃の温度ま
で連続的に加熱し、この工程でひねり加工した。この目
的のための好適な均質化工程は、ＥＰ−６７３，８８８
Ａ１に記載されている。ひねり加工を繰り返した後、直
径８０ｍｍおよび長さ約８００ｍｍの、空間の三方向で
脈理のない丸い棒状の石英ガラスブランクが得られる。
次いで、窒素フラッシュ鋳込型を用いて、１７００℃で
丸い棒を加熱再成形することにより、外径３００ｍｍお
よび長さ１００ｍｍを有する丸い石英ガラス円筒に変え
た。アニール工程において、大気圧の空気雰囲気下で石
英ガラス円筒を１１００℃に加熱し、この温度で約１０
０時間保持し、次いで、冷却速度１℃／ｈで冷却した。
続いて、ブランクからの水素の拡散により形成される水
素濃度勾配を除去するために余剰部分、即ち、半径方向
３０ｍｍと軸方向および両側面２０ｍｍを除去する。ブ
ランクの水素含有量は、約２×１０16分子／ｃｍ3であ
り、ＯＨ含有量は、約９００重量ｐｐｍ（ブランク５）
または６００重量ｐｐｍ（ブランク６）であった。測定
したひずみ複屈折は２ｎｍ／ｃｍ未満であり、最大値と
最小値との差が２×１０-6なので屈折率分布は十分に均
質であった。したがって、得られる石英ガラス円筒は、
さらに加工することなく、マイクロリソグラフィー装置
用の光学レンズの製造におけるブランクとして使用する
のにも好適である。
【００７３】３．ブランク７〜９
ブランク７〜９は、同じ石英ガラスからなる。この石英
ガラス質は、スート法に従って調製される石英ガラスと
直接ガラス化法に従って生成される石英ガラスとを混合
することによって得られた。
ガラス質は、スート法に従って調製される石英ガラスと
直接ガラス化法に従って生成される石英ガラスとを混合
することによって得られた。
【００７４】この目的のために、ブランク２の石英ガラ
スで調製された石英ガラス棒とブランク６の石英ガラス
で調製された別の石英ガラス棒をそれぞれ作製し、次い
で混合した。紫外線と組み合わせて混合石英ガラスを使
用したり、パルスエネルギーε＝０．０３ｍＪ／ｃｍ3
で波長１９３ｎｍの紫外線に混合石英ガラスをさらした
りする場合、２つの石英ガラス質の相対量は、次の規定
式に従ってＯＨ含有量が確立されるように選択される。 ＣOH［重量ｐｐｍ］＝１７００×ε0.4 （ε［ｍ
Ｊ／ｃｍ2］）
スで調製された石英ガラス棒とブランク６の石英ガラス
で調製された別の石英ガラス棒をそれぞれ作製し、次い
で混合した。紫外線と組み合わせて混合石英ガラスを使
用したり、パルスエネルギーε＝０．０３ｍＪ／ｃｍ3
で波長１９３ｎｍの紫外線に混合石英ガラスをさらした
りする場合、２つの石英ガラス質の相対量は、次の規定
式に従ってＯＨ含有量が確立されるように選択される。 ＣOH［重量ｐｐｍ］＝１７００×ε0.4 （ε［ｍ
Ｊ／ｃｍ2］）
【００７５】したがって、ε＝０．０３ｍＪ／ｃｍ2で
は、混合石英ガラス内に確立されるべきＯＨ含有量は、
規定式により約４２５重量ｐｐｍと計算される（厳密な
計算では４１８重量ｐｐｍである）。
は、混合石英ガラス内に確立されるべきＯＨ含有量は、
規定式により約４２５重量ｐｐｍと計算される（厳密な
計算では４１８重量ｐｐｍである）。
【００７６】ブランク２およびブランク６の石英ガラス
のＯＨ含有量は、それぞれ２５０重量ｐｐｍおよび６０
０重量ｐｐｍであるため、混合石英ガラスのＯＨ含有量
を４２５重量ｐｐｍに調製するのに、同等量の２つの石
英ガラス質が必要である。石英ガラスは、１本８ｋｇの
石英ガラス棒の形態でそれぞれ提供される。２本の石英
ガラス棒を互いにひねるために、先ず、長手方向の表面
が直接接触するように棒を配置し、次いで棒を約２００
０℃の温度に加熱し、長手方向に平行に延びる相互の回
転軸の周りを回転できる程に軟化させて、混合石英ガラ
スを生成させる。続いて、ＥＰ−６７３，８８８Ａ１に
記載されるようにひねり及び折り返しを繰り返すことに
よって、任意の残存する脈理を除去する。
のＯＨ含有量は、それぞれ２５０重量ｐｐｍおよび６０
０重量ｐｐｍであるため、混合石英ガラスのＯＨ含有量
を４２５重量ｐｐｍに調製するのに、同等量の２つの石
英ガラス質が必要である。石英ガラスは、１本８ｋｇの
石英ガラス棒の形態でそれぞれ提供される。２本の石英
ガラス棒を互いにひねるために、先ず、長手方向の表面
が直接接触するように棒を配置し、次いで棒を約２００
０℃の温度に加熱し、長手方向に平行に延びる相互の回
転軸の周りを回転できる程に軟化させて、混合石英ガラ
スを生成させる。続いて、ＥＰ−６７３，８８８Ａ１に
記載されるようにひねり及び折り返しを繰り返すことに
よって、任意の残存する脈理を除去する。
【００７７】窒素フラッシュ鋳込型を用いて、１７００
℃での次の加熱再成形工程により、外径３００ｍｍおよ
び長さ１００ｍｍを有する丸い混合石英ガラス円筒を生
成させる。アニール工程において、大気圧の空気雰囲気
下で石英ガラス円筒を１１００℃に加熱し、この温度で
約５０時間保持し、次いで、冷却速度１℃／ｈで冷却し
た。続いて、ブランクからの水素の拡散により形成され
る水素濃度勾配を除去するために余剰部分、即ち、半径
方向３０ｍｍと軸方向および両側面２０ｍｍを除去す
る。ブランクの水素含有量およびＯＨ含有量はそれぞ
れ、約２×１０16分子／ｃｍ3、約４２５重量ｐｐｍで
あり、これは最初のブランク２および６のＯＨ含有量の
平均値と一致する。測定したひずみ複屈折は２ｎｍ／ｃ
ｍ未満であり、最大値と最小値との差が２×１０-6なの
で屈折率分布は十分に均質であった。したがって、得ら
れる石英ガラスブランクは、さらに加工することなく、
マイクロリソグラフィー装置用の光学レンズの製造にお
けるブランクとして使用するのにも好適である。
℃での次の加熱再成形工程により、外径３００ｍｍおよ
び長さ１００ｍｍを有する丸い混合石英ガラス円筒を生
成させる。アニール工程において、大気圧の空気雰囲気
下で石英ガラス円筒を１１００℃に加熱し、この温度で
約５０時間保持し、次いで、冷却速度１℃／ｈで冷却し
た。続いて、ブランクからの水素の拡散により形成され
る水素濃度勾配を除去するために余剰部分、即ち、半径
方向３０ｍｍと軸方向および両側面２０ｍｍを除去す
る。ブランクの水素含有量およびＯＨ含有量はそれぞ
れ、約２×１０16分子／ｃｍ3、約４２５重量ｐｐｍで
あり、これは最初のブランク２および６のＯＨ含有量の
平均値と一致する。測定したひずみ複屈折は２ｎｍ／ｃ
ｍ未満であり、最大値と最小値との差が２×１０-6なの
で屈折率分布は十分に均質であった。したがって、得ら
れる石英ガラスブランクは、さらに加工することなく、
マイクロリソグラフィー装置用の光学レンズの製造にお
けるブランクとして使用するのにも好適である。
【００７８】（Ｈ2含有量の上限および下限の選択のた
めの測定）Ｈ2含有量の上限および下限の選択は、典型
的なパルスエネルギー密度０．０３ｍＪ／ｃｍ2を用い
る規定式（３）および（４）に基づいている。上述のよ
うな１１００℃でのブランクのアニールによって、予め
決められたＨ2含有量が確立されるが、一方で拡散プロ
セスの原因となる。
めの測定）Ｈ2含有量の上限および下限の選択は、典型
的なパルスエネルギー密度０．０３ｍＪ／ｃｍ2を用い
る規定式（３）および（４）に基づいている。上述のよ
うな１１００℃でのブランクのアニールによって、予め
決められたＨ2含有量が確立されるが、一方で拡散プロ
セスの原因となる。
【００７９】１．４×１０18分子／ｃｍ3のＨ2含有量と
いう結果は、加熱再成形レンズブランク（上記参照）の
アニール時の拡散（拡散によるＨ2損失は約３０％であ
る）を考慮に入れると、次のようなε＝０．０３ｍＪ／
ｃｍ3に対する規定式（３）および（４）によって規定
される限度ＣH2minおよびＣH2max以内である。 ＣH2min［分子／ｃｍ3］＝１．０×１０6×（０．０
３）2Ｐ ＣH2max［分子／ｃｍ3］＝２．０×１０18×（０．０
３） ε＝０．０３ｍＪ／ｃｍ3および１×１０12の最大パル
ス数に対して、石英ガラス内に確立されるべき最小Ｈ2
含有量および最大Ｈ2含有量はそれぞれ、９×１０14分
子／ｃｍ3および６×１０16分子／ｃｍ3と計算される。
いう結果は、加熱再成形レンズブランク（上記参照）の
アニール時の拡散（拡散によるＨ2損失は約３０％であ
る）を考慮に入れると、次のようなε＝０．０３ｍＪ／
ｃｍ3に対する規定式（３）および（４）によって規定
される限度ＣH2minおよびＣH2max以内である。 ＣH2min［分子／ｃｍ3］＝１．０×１０6×（０．０
３）2Ｐ ＣH2max［分子／ｃｍ3］＝２．０×１０18×（０．０
３） ε＝０．０３ｍＪ／ｃｍ3および１×１０12の最大パル
ス数に対して、石英ガラス内に確立されるべき最小Ｈ2
含有量および最大Ｈ2含有量はそれぞれ、９×１０14分
子／ｃｍ3および６×１０16分子／ｃｍ3と計算される。
【００８０】上述のような１１００℃でのブランクのア
ニールによって、予め決められたＨ 2含有量が確立され
るが、一方で拡散プロセスの原因となる。
ニールによって、予め決められたＨ 2含有量が確立され
るが、一方で拡散プロセスの原因となる。
【００８１】均質化のために、石英ガラスブランクを石
英ガラスターニング旋盤に押しつけ、約２０００℃の温
度まで連続的に加熱し、この工程でひねり加工した。こ
の目的のための好適な均質化工程は、ＥＰ−６７３，８
８８Ａ１に記載されている。ひねり加工を繰り返した
後、８０ｍｍの直径および約８００ｍｍの長さを有し、
空間の三方向で脈理のない丸い棒状の石英ガラスブラン
クが得られる。
英ガラスターニング旋盤に押しつけ、約２０００℃の温
度まで連続的に加熱し、この工程でひねり加工した。こ
の目的のための好適な均質化工程は、ＥＰ−６７３，８
８８Ａ１に記載されている。ひねり加工を繰り返した
後、８０ｍｍの直径および約８００ｍｍの長さを有し、
空間の三方向で脈理のない丸い棒状の石英ガラスブラン
クが得られる。
【００８２】次いで、窒素フラッシュ鋳込型を用いて、
１７００℃で丸い棒を加熱再成形することにより、外径
２４０ｍｍおよび長さ８０ｍｍを有する丸い石英ガラス
円筒に変えた。大気圧の空気雰囲気下で石英ガラス円筒
を１１００℃に加熱し、続いて、冷却速度２℃／ｈで９
００℃まで冷却するアニール工程の後、ひずみ複屈折を
測定したところ２ｎｍ／ｃｍ未満であり、最大値と最小
値との差が２×１０-6なので屈折率分布は十分に均質で
あった。水素含有量およびＯＨ含有量がそれぞれ、約２
×１０16分子／ｃｍ3および約４２５重量ｐｐｍの棒状
サンプルが、ブランクの中心部分から得られた。
１７００℃で丸い棒を加熱再成形することにより、外径
２４０ｍｍおよび長さ８０ｍｍを有する丸い石英ガラス
円筒に変えた。大気圧の空気雰囲気下で石英ガラス円筒
を１１００℃に加熱し、続いて、冷却速度２℃／ｈで９
００℃まで冷却するアニール工程の後、ひずみ複屈折を
測定したところ２ｎｍ／ｃｍ未満であり、最大値と最小
値との差が２×１０-6なので屈折率分布は十分に均質で
あった。水素含有量およびＯＨ含有量がそれぞれ、約２
×１０16分子／ｃｍ3および約４２５重量ｐｐｍの棒状
サンプルが、ブランクの中心部分から得られた。
【００８３】（結果の評価）圧密、圧密減少および誘発
される吸収の発生に関して、ブランク２および７それぞ
れが、０．０１ｍＪ／ｃｍ2および０．０３ｍＪ／ｃｍ2
のエネルギー密度において最も良好な結果を示すことが
表１に挙げたデータから分かる。ブランク２と比較して
僅かに高いＨ2含有量を有する２ａは、０．０３ｍＪ／
ｃｍ2のエネルギー密度を有する紫外線にさらすと圧密
を示し（図２参照）、特定の適用次第ではある程度許容
できる。一般に、ブランク６は、０．０７５ｍＪ／ｃｍ
2の比較的高いエネルギー密度の場合にのみ、圧密、圧
密減少および誘発される吸収において良好な結果を示
す。ブランク６の比較的高いＯＨ含有量は、圧密を示す
固有の傾向があるが、スート法に従って調製され、特に
低いＯＨ含有量を特徴とするブランクとの混合に特に好
適であるブランク６を与える。この見解は、ブランク７
で得られる結果によって確認できる。
される吸収の発生に関して、ブランク２および７それぞ
れが、０．０１ｍＪ／ｃｍ2および０．０３ｍＪ／ｃｍ2
のエネルギー密度において最も良好な結果を示すことが
表１に挙げたデータから分かる。ブランク２と比較して
僅かに高いＨ2含有量を有する２ａは、０．０３ｍＪ／
ｃｍ2のエネルギー密度を有する紫外線にさらすと圧密
を示し（図２参照）、特定の適用次第ではある程度許容
できる。一般に、ブランク６は、０．０７５ｍＪ／ｃｍ
2の比較的高いエネルギー密度の場合にのみ、圧密、圧
密減少および誘発される吸収において良好な結果を示
す。ブランク６の比較的高いＯＨ含有量は、圧密を示す
固有の傾向があるが、スート法に従って調製され、特に
低いＯＨ含有量を特徴とするブランクとの混合に特に好
適であるブランク６を与える。この見解は、ブランク７
で得られる結果によって確認できる。
【図１】石英ガラスのＯＨ含有量および照射のパルスエ
ネルギー密度の関数として、圧密または圧密減少の発生
を説明する図。
ネルギー密度の関数として、圧密または圧密減少の発生
を説明する図。
【図２】石英ガラスのＯＨ含有量および一定のパルスエ
ネルギー密度でのパルス数の関数として、圧密または圧
密減少の発生を説明する図。
ネルギー密度でのパルス数の関数として、圧密または圧
密減少の発生を説明する図。
フロントページの続き
(71)出願人 599089712
ヘレウス・クアルツグラース・ゲゼルシャ
フト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツ
ング・ウント・コンパニー・コマンディッ
ト・ゲゼルシャフト
Ｈｅｒａｅｕｓ Ｑｕａｒｚｇｌａｓ Ｇ
ｍｂＨ ＆ Ｃｏ． ＫＧ
ドイツ連邦共和国、63450 ハナウ、クア
ルツシュトラーセ
Ｑｕａｒｚｓｔｒａｓｓｅ， 63450 Ｈ
ａｎａｕ， Ｇｅｒｍａｎｙ
(72)発明者 ボド・キューン
ドイツ連邦共和国、63450 ハナウ、ア
ム・バルプラッツ ７
(72)発明者 ブルーノ・イェビング
ドイツ連邦共和国、63755 アルツェナウ、
ヤーンストラーセ 17
(72)発明者 マルチン・トゥロマー
ドイツ連邦共和国、36381 シュリュヒテ
ルン、フォルストハウスヴェク ３
(72)発明者 シュテファン・オクス
ドイツ連邦共和国、65520 バート・カン
ベルク、ブルクストラーセ 27
(72)発明者 ゲロ・フィッシャー
ドイツ連邦共和国、63839 クラインヴァ
ルスタット、イム・ヴィンケル ２
(72)発明者 ウラ・ホルスト
ドイツ連邦共和国、70197 シュツットガ
ルト、シュヴァプストラーセ 57
Ｆターム(参考） 4G014 AH15 AH21
4G062 AA04 BB02 DA08 DB01 DC01
DD01 DE01 DF01 EA01 EA10
EB01 EC01 ED01 EE01 EF01
EG01 FA01 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 JJ07 JJ10 KK01 KK03
KK05 KK07 KK10 MM02 NN01
NN16
Claims (11)
- 【請求項１】 波長２５０ｎｍ以下の紫外線透過光学部
材のための石英ガラスブランクであって、本質的に酸素
欠陥部位のない構造、０．１×１０16分子／ｃｍ3〜
４．０×１０16分子／ｃｍ3のＨ2含有量、１２５重量ｐ
ｐｍ〜４５０重量ｐｐｍのＯＨ含有量、５×１０16分子
／ｃｍ3未満のＳｉＨ基含有量、２ｐｐｍ未満の屈折率
不均質性Δｎ及び２ｎｍ／ｃｍ未満のひずみ複屈折を特
徴とする石英ガラスブランク。 - 【請求項２】 ＯＨ含有量が、２００重量ｐｐｍ〜３５
０重量ｐｐｍであることを特徴とする請求項１に記載の
石英ガラスブランク。 - 【請求項３】 Ｈ2含有量が、１×１０16分子／ｃｍ3〜
３×１０16分子／ｃｍ3であることを特徴とする請求項
１又は２に記載の石英ガラスブランク。 - 【請求項４】 珪素含有化合物の火炎加水分解によっ
て、ＯＨ含有量の異なる第一及び第二の石英ガラスを製
造することを含む請求項１〜３の何れか一項に記載の石
英ガラスブランクの製造方法であって、第一の石英ガラ
スと第二の石英ガラスとの混合によって、１２５重量ｐ
ｐｍ〜４５０重量ｐｐｍの平均ＯＨ含有量を有する混合
石英ガラスを生成させることを特徴とする石英ガラスブ
ランクの製造方法。 - 【請求項５】 第一のＯＨ含有量を有する第一の石英ガ
ラスの製造は、石英ガラス粒子を形成させ、多孔質スー
ト体の生成過程で、これら石英ガラス粒子の層を回転担
体上に堆積させ、次いでスート体（soot body）をガラ
ス化することを含み、第一の石英ガラスと比較して異な
るＯＨ含有量を有する第二の石英ガラスの製造は、Ｓｉ
Ｏ2粒子を形成させ、ガラス化したプリフォームの生成
過程で、回転担体上にＳｉＯ2粒子を堆積させることを
含むことを特徴とする請求項４に記載の石英ガラスブラ
ンクの製造方法。 - 【請求項６】 第一の石英ガラスが、１０重量ｐｐｍ〜
３００重量ｐｐｍのＯＨ含有量を有し、第二の石英ガラ
スが、４００重量ｐｐｍ〜１３００重量ｐｐｍのＯＨ含
有量を有することを特徴とする請求項４又は５に記載の
石英ガラスブランクの製造方法。 - 【請求項７】 混合工程が、第一の石英ガラスの石英ガ
ラス体と第二の石英ガラスの石英ガラス体とをひねり及
び折り返しすることを含むことを特徴とする請求項６に
記載の石英ガラスブランクの製造方法。 - 【請求項８】 波長２５０ｎｍ以下の紫外線と組み合わ
せてマイクロリソグラフィーで使用される部材を製造す
るための、請求項１〜３の何れか一項に記載の石英ガラ
スブランクの使用であって、少なくとも０．０５ｍＪ／
ｃｍ2の所定のパルスエネルギー密度εの紫外線ととも
に使用するために、以下の規定式： ＣOH［重量ｐｐｍ］＝１．７×１０3ε0.4±５０ （２） に従うＯＨ含有量を有する石英ガラスが選択されること
を特徴とする石英ガラスブランクの使用。 - 【請求項９】 以下の規定式： ＣOH［重量ｐｐｍ］＝１．７×１０3ε0.4±２５ に従うＯＨ含有量を有する石英ガラスが選択されること
を特徴とする請求項８に記載の石英ガラスブランクの使
用。 - 【請求項１０】 パルスエネルギー密度εが、０．１ｍ
Ｊ／ｃｍ2未満、好ましくは０．０５ｍＪ／ｃｍ2未満で
あることを特徴とする請求項８又は９に記載の石英ガラ
スブランクの使用。 - 【請求項１１】 所定のパルス数Ｐのために、以下の規
定式： ＣH2min［分子／ｃｍ3］＝１．０×１０6ε2Ｐ （３）、及び ＣH2max［分子／ｃｍ3］＝２×１０18ε （４） （ε＝パルスエネルギー密度［ｍＪ／ｃｍ2］）に従う
最小水素含有量ＣH2min及び最大水素含有量ＣH2maxを有
する石英ガラスが選択されることを特徴とする請求項８
〜１０の何れか一項に記載の石英ガラスブランクの使
用。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10159962.5 | 2001-12-06 | ||
| DE10159962A DE10159962A1 (de) | 2001-12-06 | 2001-12-06 | Quarzglasrohling für ein optisches Bauteil sowie Verfahren zur Herstellung und Verwendung desselben |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003246641A true JP2003246641A (ja) | 2003-09-02 |
Family
ID=7708267
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002353982A Withdrawn JP2003246641A (ja) | 2001-12-06 | 2002-12-05 | 光学部材用石英ガラスブランク、その製造方法及びその使用 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7082790B2 (ja) |
| EP (1) | EP1327612B1 (ja) |
| JP (1) | JP2003246641A (ja) |
| KR (1) | KR20030047753A (ja) |
| AT (1) | ATE278641T1 (ja) |
| DE (2) | DE10159962A1 (ja) |
| TW (1) | TWI227219B (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003176141A (ja) * | 2001-12-06 | 2003-06-24 | Shinetsu Quartz Prod Co Ltd | 光学機器部品用石英ガラスブランク、その製造方法及びその使用 |
| JP2005179088A (ja) * | 2003-12-17 | 2005-07-07 | Asahi Glass Co Ltd | 光学部材用合成石英ガラスおよびその製造方法 |
| JP2005289801A (ja) * | 2004-04-02 | 2005-10-20 | Heraeus Quarzglas Gmbh & Co Kg | 石英ガラスの光学素子、この光学素子の製造法そしてそれの使用 |
| JP2007523044A (ja) * | 2004-02-23 | 2007-08-16 | コーニング インコーポレイテッド | 合成シリカガラス光学材料およびその製造方法 |
| JP2008544947A (ja) * | 2005-06-30 | 2008-12-11 | コーニング インコーポレイテッド | 低フルエンス依存性透過率を持つ合成シリカ材料およびその製造方法 |
| JP2013500228A (ja) * | 2009-07-23 | 2013-01-07 | コーニング インコーポレイテッド | 飽和誘起吸収石英ガラス及び作製方法 |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2003091175A1 (ja) * | 2002-04-23 | 2005-09-02 | 旭硝子株式会社 | 光学部材用合成石英ガラス、投影露光装置および投影露光方法 |
| US6992753B2 (en) | 2003-12-24 | 2006-01-31 | Carl Zeiss Smt Ag | Projection optical system |
| DE102004018887B4 (de) * | 2004-04-15 | 2009-04-16 | Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg | Verfahren für die Herstellung eines Bauteils aus Quarzglas zum Einsatz mit einer UV-Strahlenquelle und Verfahren für die Eignungsdiagnose eines derartigen Quarzglas-Bauteils |
| DE102004056368B4 (de) * | 2004-11-22 | 2017-02-02 | Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg | Verfahren zur Herstellung eines optischen Bauteils aus Quarzglas |
| DE102005017752B4 (de) | 2005-04-15 | 2016-08-04 | Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg | Optisches Bauteil aus Quarzglas, Verfahren zur Herstellung des Bauteils und Verwendung desselben |
| US20060281623A1 (en) | 2005-06-10 | 2006-12-14 | General Electric Company | Free-formed quartz glass ingots and method for making the same |
| US20070059533A1 (en) * | 2005-09-12 | 2007-03-15 | Burdette Steven R | Thermal reflow of glass and fused silica body |
| DE102006061931B3 (de) * | 2006-12-21 | 2008-04-17 | Institut für Physikalische Hochtechnologie e.V. | Verfahren zur Herstellung von Quarzglas mit geringem OH-Gehalt |
| DE102007017004A1 (de) | 2007-02-27 | 2008-08-28 | Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg | Optisches Bauteil aus synthetischem Quarzglas mit erhöhter Strahlenbeständigkeit, sowie Verfahren zur Herstellung des Bauteils |
| DE102011078885A1 (de) * | 2011-07-08 | 2013-01-10 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen der Absorption in einem Rohling |
| DE102013101687B3 (de) * | 2013-02-20 | 2014-05-22 | Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg | Optisches Bauteil aus Quarzglas zur Verwendung in der ArF-Excimerlaser-Lithographie sowie Verfahren zur Herstellung des Bauteils |
| DE102013215292A1 (de) | 2013-08-02 | 2015-02-05 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Verfahren zum Beladen eines Rohlings aus Quarzglas mit Wasserstoff, Linsenelement und Projektionsobjektiv |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69015453T3 (de) * | 1989-06-09 | 2001-10-11 | Heraeus Quarzglas | Optische Teile und Rohlinge aus synthetischem Siliziumdioxidglas und Verfahren zu ihrer Herstellung. |
| US5364433A (en) * | 1991-06-29 | 1994-11-15 | Shin-Etsu Quartz Products Company Limited | Optical member of synthetic quartz glass for excimer lasers and method for producing same |
| US5326729A (en) | 1992-02-07 | 1994-07-05 | Asahi Glass Company Ltd. | Transparent quartz glass and process for its production |
| DE4204406C2 (de) * | 1992-02-14 | 1995-04-06 | Heraeus Quarzglas | Verfahren zur Herstellung eines homogenen, schlierenfreien Körpers aus Quarzglas oder aus einem hochkieselsäurehaltigen Glas durch Umformen eines stabförmigen Ausgangskörpers |
| JP3194667B2 (ja) * | 1994-03-26 | 2001-07-30 | 信越石英株式会社 | 光学用合成石英ガラス成形体及びその製造方法 |
| US5707908A (en) | 1995-01-06 | 1998-01-13 | Nikon Corporation | Silica glass |
| US6087283A (en) | 1995-01-06 | 2000-07-11 | Nikon Corporation | Silica glass for photolithography |
| US5616159A (en) * | 1995-04-14 | 1997-04-01 | Corning Incorporated | Method of forming high purity fused silica having high resistance to optical damage |
| DE59801180D1 (de) * | 1997-05-15 | 2001-09-13 | Schott Ml Gmbh | Verfahren und vorrichtung zur herstellung einer homogenen, schlierenfreien quarzglasplatte |
| WO1998052879A1 (en) | 1997-05-20 | 1998-11-26 | Heraeus Quarzglas Gmbh | Synthetic silica glass used with uv-rays and method producing the same |
| DE69909983T2 (de) * | 1998-01-30 | 2004-04-15 | Asahi Glass Co., Ltd. | Synthetische, optische quarzglas-elemente und verfahren zur herstellung derselben |
-
2001
- 2001-12-06 DE DE10159962A patent/DE10159962A1/de not_active Withdrawn
-
2002
- 2002-10-24 TW TW091124792A patent/TWI227219B/zh not_active IP Right Cessation
- 2002-12-04 EP EP02027124A patent/EP1327612B1/de not_active Expired - Lifetime
- 2002-12-04 KR KR1020020076625A patent/KR20030047753A/ko not_active Application Discontinuation
- 2002-12-04 DE DE50201207T patent/DE50201207D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2002-12-04 AT AT02027124T patent/ATE278641T1/de not_active IP Right Cessation
- 2002-12-05 JP JP2002353982A patent/JP2003246641A/ja not_active Withdrawn
- 2002-12-05 US US10/310,279 patent/US7082790B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003176141A (ja) * | 2001-12-06 | 2003-06-24 | Shinetsu Quartz Prod Co Ltd | 光学機器部品用石英ガラスブランク、その製造方法及びその使用 |
| JP4565805B2 (ja) * | 2001-12-06 | 2010-10-20 | 信越石英株式会社 | 光学機器部品用石英ガラスブランクの製造方法及びその使用 |
| JP2005179088A (ja) * | 2003-12-17 | 2005-07-07 | Asahi Glass Co Ltd | 光学部材用合成石英ガラスおよびその製造方法 |
| JP2007523044A (ja) * | 2004-02-23 | 2007-08-16 | コーニング インコーポレイテッド | 合成シリカガラス光学材料およびその製造方法 |
| JP2005289801A (ja) * | 2004-04-02 | 2005-10-20 | Heraeus Quarzglas Gmbh & Co Kg | 石英ガラスの光学素子、この光学素子の製造法そしてそれの使用 |
| KR101252229B1 (ko) * | 2004-04-02 | 2013-04-05 | 신에쯔 세끼에이 가부시키가이샤 | 석영유리의 광소자, 광소자의 제조방법 및 그 용도 |
| JP2008544947A (ja) * | 2005-06-30 | 2008-12-11 | コーニング インコーポレイテッド | 低フルエンス依存性透過率を持つ合成シリカ材料およびその製造方法 |
| JP2013500228A (ja) * | 2009-07-23 | 2013-01-07 | コーニング インコーポレイテッド | 飽和誘起吸収石英ガラス及び作製方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1327612A1 (de) | 2003-07-16 |
| TWI227219B (en) | 2005-02-01 |
| US20030115904A1 (en) | 2003-06-26 |
| US7082790B2 (en) | 2006-08-01 |
| DE10159962A1 (de) | 2003-07-03 |
| EP1327612B1 (de) | 2004-10-06 |
| KR20030047753A (ko) | 2003-06-18 |
| ATE278641T1 (de) | 2004-10-15 |
| DE50201207D1 (de) | 2004-11-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4453939B2 (ja) | Ｆ２エキシマレーザー透過用光学シリカガラス部材及びその製造方法 | |
| JP2003246641A (ja) | 光学部材用石英ガラスブランク、その製造方法及びその使用 | |
| JP5202959B2 (ja) | 高屈折率均一性溶融シリカガラスおよびその製造方法 | |
| JP4565805B2 (ja) | 光学機器部品用石英ガラスブランクの製造方法及びその使用 | |
| JP4763877B2 (ja) | Ｆ２エキシマレーザー用合成石英ガラス光学材料及び光学部材 | |
| JP2001114529A (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及びその製造方法 | |
| EP2495220A1 (en) | Optical member for deep ultraviolet and process for producing same | |
| WO2004078663A2 (en) | Optical synthetic quartz glass and method for producing the same | |
| JP3865039B2 (ja) | 合成石英ガラスの製造方法および合成石英ガラス並びに合成石英ガラス基板 | |
| JP4778138B2 (ja) | 光学部品のための石英ガラス体およびその製造法 | |
| JP4170719B2 (ja) | 光学用合成石英ガラス部材の製造方法及び光学用合成石英ガラス部材 | |
| 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 | |
| JP4493060B2 (ja) | エキシマレーザー用光学石英ガラスの製造方法 | |
| JP4437886B2 (ja) | 光学部材用石英ガラスブランクおよびその使用 | |
| JP4011217B2 (ja) | エキシマレーザー用光学石英ガラスの製造方法 | |
| 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 | |
| JP2002524382A (ja) | 石英ガラス製光学部材及びその製法 | |
| JP2835540B2 (ja) | エキシマレーザー用石英ガラス部材の製造方法 | |
| JP2003238195A (ja) | 合成石英ガラス部材 | |
| JP3715163B2 (ja) | 高出力ＡｒＦエキシマレーザー用合成石英ガラス部材およびその製造方法 | |
| JP4177078B2 (ja) | 光学部材用合成石英ガラス材料 | |
| JP2003183034A (ja) | 光学部材用合成石英ガラスおよびその製造方法 | |
| JP4744046B2 (ja) | 合成石英ガラス材料の製造方法 | |
| JP4159852B2 (ja) | 光学部材用合成石英ガラス材料 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050801 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080331 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080729 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20081029 |
|
| A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20081104 |
|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20090108 |