JP2013189321A - 紫外線カットフィルタ用合成石英ガラス及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、不要な紫外線の透過率を充分に低下させ、可視光・近赤外光の透過率は高いまま維持できる紫外線カットフィルタ用合成石英ガラスを提供する。
【解決手段】Ｓｉ化合物を火炎加水分解して得られるＳｉＯ２ガラス微粒子を基材に堆積、成長させて多孔質ＳｉＯ２ガラス体を形成する際に、この多孔質ＳｉＯ２ガラス体に０．０１〜０．５質量％のＣｅをドープし、ＣｅがドープされたＳｉＯ２多孔質ガラスを所定雰囲気下でガラス化温度まで昇温して得られる、ドープされたＣｅのうち９０質量％以上がＣｅ３＋の状態で存在する合成石英ガラス。
【選択図】なし
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【選択図】なし
Description
本発明は、紫外線の透過率は低いものとし、一方、可視光・近赤外光の透過率は高く維持する紫外線カットフィルタ用合成石英ガラス及びその製造方法に係り、特に、高出力レーザー用の紫外線カットフィルタ用合成石英ガラス及びその製造方法に関する。
近年、高出力レーザーを用いた技術は、半導体製造のためのリソグラフィー技術、レーザー加工技術、レーザー核融合技術、医療技術、純粋科学の検証等様々な分野で注目されている。
さらに、高出力レーザーの波長を短波長化し紫外領域の光を使用することでリソグラフィー技術の微細化やレーザー加工の微細化などが進められており、紫外光を使うことで熱による影響を抑えた加工も可能となり、金属やガラスの他にプラスチックなども加工可能となっている。このような高出力の紫外線レーザー光源としては、ＡｒＦ（波長１９３ｎｍ）やＫｒＦ（波長２４８ｎｍ）等のガスレーザーであるエキシマレーザーや固体レーザーであるＹＡＧレーザー、ＹＬＦレーザーなどの第３高調波（３５０ｎｍ付近）、第４高調波（２６５ｎｍ付近）がある。
このような固体レーザーの基本発振波長は１０５０ｎｍ付近の近赤外線であるため、波長変換素子（結晶）を使って高次高調波の紫外線レーザーとしている。しかし、この波長変換素子を使って波長変換を行う場合、変換されたエネルギーの高い紫外線レーザー光の一部がその後の光学系を構成するレンズやミラーにより散乱または反射光として戻り、波長変換前のレーザー光学系部品へダメージを与える場合があった。
ダメージを受けた部品は、その都度交換しなければならないため、操作を停止して製品の製造も一旦止めなければならず、また、部品交換のコストもかかっていたため、高出力レーザー用の光学系部品に対する紫外線によるダメージを低減する技術が求められていた。
なお、従来、高出力レーザー用ではないが、紫外線カットフィルタガラスとしては、ガラスに多層膜を積層して紫外線を透過させないようにしたガラスや、紫外線吸収ドーピング材をドープした石英ガラスにより紫外線を透過させないようにした石英ガラス（特許文献１参照）などの技術が知られている。
しかしながら、ガラスに多層膜を積層したものを高出力レーザー用に用いた場合、例えば、反射型多層膜の場合は多重散乱を引き起こし迷光となり光学部品へ照射されてしまう可能性があり、吸収型多層膜の場合は膜が損傷してしまう問題があった。
また、特許文献１の紫外線吸収ドーピング材をドープした従来の石英ガラスでは、紫外線を充分カットしようとすると、紫外線吸収ドーピング材の濃度を高くしなければならず、そうするとできるだけカットしたくない可視光を吸収して、可視光透過率が低くなってしまい、逆に、紫外線吸収ドーピング材の濃度を低くして、可視光透過率を維持しようとすると、紫外線を十分にカットできないという問題があった。
そこで、本発明は、上記の問題点に着目してなされたもので、不要な紫外線の透過率を充分に低下させ、可視光・近赤外光の透過率は高いまま維持できる、特に、高出力レーザー用に適した紫外線カットフィルタ用合成石英ガラスの提供を目的とする。
本発明者らは、鋭意検討した結果、合成石英ガラス中に電子価数を調節した特定の元素成分を含有させることで上記問題を解決できることを見出し、本発明を完成したものである。
すなわち、本発明の合成石英ガラスは、０．０１〜０．５質量％のＣｅがドープされた合成石英ガラスであって、前記ドープされたＣｅのうち、９０質量％以上がＣｅ３＋の状態で存在することを特徴とする。
また、本発明の合成石英ガラスの製造方法は、原料のＳｉ化合物を火炎加水分解して得られるＳｉＯ２ガラス微粒子を基材に堆積、成長させて多孔質ＳｉＯ２ガラス体を形成する多孔質ガラス体形成工程と、得られた多孔質ＳｉＯ２ガラス体に、Ｃｅ化合物含有溶液を含有させた後、溶剤を除去することによりＣｅをドープするＣｅドープ工程と、ＣｅがドープされたＳｉＯ２多孔質ガラスを、１００Ｐａ未満の減圧下または不活性ガス雰囲気下でガラス化温度まで昇温して、透明ガラス体を得るガラス化工程と、を含むことを特徴とする。
さらに、本発明の他の合成石英ガラスの製造方法は、原料のＳｉ化合物およびＣｅ化合物を火炎加水分解して得られるＳｉＯ２ガラス微粒子を基材に堆積、成長させてＣｅがドープされた多孔質ＳｉＯ２ガラス体を形成するＣｅドープ多孔質ガラス体形成工程と、Ｃｅがドープされた多孔質ＳｉＯ２ガラス体を、１００Ｐａ未満の減圧下または不活性ガス雰囲気下でガラス化温度まで昇温して、透明ガラス体を得るガラス化工程と、を含むことを特徴とする。
本発明の合成石英ガラス及びその製造方法によれば、紫外線の吸収率を向上させ、かつ、可視光・近赤外光の透過率を高いまま維持した合成石英ガラスを提供できる。この合成石英ガラスを高出力レーザー用の光学系に組み込むことで、光学系部品の紫外線によるダメージを抑制し、部品交換の手間、コスト等を削減することができる。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の紫外線カットフィルタ用合成石英ガラスは、上記の通り０．０１〜０．５質量％のＣｅがドープされた合成石英ガラスであって、このドープされたＣｅのうち、９０質量％以上がＣｅ３＋の状態で存在しているものである。
ここで、ドープされたＣｅのうち９０質量％以上がＣｅ３＋の状態で存在させることで、波長３５１ｎｍの紫外線を有効にカットするとともに、波長３７５ｎｍ、波長４００ｎｍ等の光は十分に透過させ、高出力レーザーを用いた装置において、紫外線カットフィルタ用として好ましい特性を有する合成石英ガラスとなる。
具体的には、紫外線カットフィルタ用石英ガラスの厚みを、波長３５１ｎｍの内部透過率が５％となるように調整したとき、波長３７５ｎｍの内部透過率が５０％以上、波長４００ｎｍの内部透過率が９０％以上、かつ波長５００〜１１００ｎｍの領域の内部透過率が９５％以上である合成石英ガラスであることが好ましい。このような特性を有する紫外線カットフィルタは、高出力レーザーからなる装置において光学系部品が紫外線から受けるダメージを効果的に抑制し、かつ、必要な光を十分に透過させることができる。
なお、従来の紫外線カットフィルタ用のガラスにおいても、Ｃｅを紫外線カット機能を付与するための成分として配合しているが、従来のガラスでは、ガラス中に主としてＣｅ４＋の状態（例えば、ＣｅＯ２）で安定的に存在している。この場合、上記した高出力レーザー用途に用いる場合には、波長３５１ｎｍの紫外線をカットする能力が十分とは言えず、これをカットしようとしてＣｅの濃度を上げると、透過させたい波長３７５ｎｍや４００ｎｍの光の透過を妨げてしまい、この用途としては適当なものではなかった。
本発明の合成石英ガラスは、主成分がＳｉＯ２の高純度の石英ガラスであって、典型的には、含有されるアルカリ金属（Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ等）濃度は合量で２０ｐｐｂ以下、アルカリ土類金属（Ｃａ、Ｍｇ等）濃度は合量で１０ｐｐｂ以下、遷移金属（Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ、Ｔｉ等）濃度は合量で１０ｐｐｂ以下である。
本発明において、合成石英ガラス中にドープされたＣｅの濃度（総含有量）はＩＣＰ発光分光分析法、他の不純物濃度は、ＩＣＰ−ＭＳ分光分析法により求められる。
また、ドープされたＣｅのうち、Ｃｅ４＋の濃度は試料を酸分解し、酸化・還元滴定により定量できる。Ｃｅ３＋の濃度はＣｅの総含有量からＣｅ４＋の濃度を差し引くことで求められる。
一方、シリカガラス中のＣｅ３＋とＣｅ４＋はそれぞれ波長３２０ｎｍ付近および２５０ｎｍ付近に吸収があることが知られている。その吸光度からもそれぞれの濃度を算出できる。具体的には、まずＣｅ３＋とＣｅ４＋について、それぞれ単独で存在する場合の透過率スペクトルを測定し、これを吸光スペクトルに変換しそれぞれのモル吸光係数を求める。次いで、サンプルについて波長２００ｎｍ−５００ｎｍの範囲において透過率測定を行い、得られた透過率スペクトルを吸光スペクトルに変換し、Ｃｅ３＋及びＣｅ４＋の吸光スペクトルにピーク分離して、３価及び４価のそれぞれのピーク波長における吸光度から各サンプルのＣｅ３＋とＣｅ４＋の濃度を算出する。
本発明の紫外線カットフィルタ用合成石英ガラスにおいては、５×１０−４個／ｃｍ３以下であることが好ましい。５×１０−４個／ｃｍ３を超えると、例えば４００ｍｍ×４００ｍｍ×１０ｍｍ厚のような大型サイズのガラスで実用上問題となるおそれがあり、大型のフィルタガラス用には適さない。また、このような内部欠陥の少ないものであれば、高出力レーザー光学系への使用に特に適したものとなる。
本明細書において、内部欠陥は輝度２０００ルクス以上の高輝度光源を用いて、ガラス表面を鏡面研磨した状態で目視検査することにより評価する。なお、この評価では、５μｍ以上の大きさの泡や異物を検出できる。
なお、内部欠陥とは泡や金属異物、脈理のことを意味する。泡や異物があると、例えばレーザーなどが照射された場合、泡や異物を起点にダメージを受ける。ひどい場合はガラスが破壊してしまうおそれがある。
次に、本発明の合成石英ガラスの製造方法について説明する。
（１）本発明の合成石英ガラスの製造方法の一例としては、次の工程による製造方法が挙げられる。
（１）本発明の合成石英ガラスの製造方法の一例としては、次の工程による製造方法が挙げられる。
〔多孔質ガラス体成形工程〕
まず、原料のＳｉ化合物を火炎加水分解して得られるＳｉＯ２ガラス微粒子を基材に堆積、成長させて多孔質ＳｉＯ２ガラス体を形成する多孔質ガラス体形成工程を行う。
まず、原料のＳｉ化合物を火炎加水分解して得られるＳｉＯ２ガラス微粒子を基材に堆積、成長させて多孔質ＳｉＯ２ガラス体を形成する多孔質ガラス体形成工程を行う。
この多孔質ガラス体形成工程は、従来用いられている多孔質ＳｉＯ２ガラス体を得る工程そのものであり、公知のＭＣＶＤ法、ＯＶＤ法、およびＶＡＤ法などの多孔質ガラス体を製造する方法であれば特に制限なく用いることができる。
ここで用いられる原料のＳｉ化合物としては、ＳｉＣｌ４、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＨ３Ｃｌなどの塩化物、ＳｉＦ４、ＳｉＨＦ３、ＳｉＨ２Ｆ２などのフッ化物、ＳｉＢｒ４、ＳｉＨＢｒ３などの臭化物、ＳｉＩ４などのヨウ化物といったハロゲン化ケイ素化合物、またＲｎＳｉ（ＯＲ）４−ｎ（ここにＲは炭素数１〜４のアルキル基、ｎは０〜３の整数）で示されるアルコキシシラン等が挙げられる。
〔ドープ工程〕
次に、得られた多孔質ＳｉＯ２ガラス体に、Ｃｅ化合物含有溶液を含有させた後、溶剤を除去することによりＣｅをドープするドープ工程を行う。
次に、得られた多孔質ＳｉＯ２ガラス体に、Ｃｅ化合物含有溶液を含有させた後、溶剤を除去することによりＣｅをドープするドープ工程を行う。
このドープ工程は、多孔質ＳｉＯ２ガラス体中にＣｅ化合物含有溶液を存在させるようにすればよく、例えば、多孔質ＳｉＯ２ガラス体へＣｅ化合物含有溶液を塗布、滴下、噴霧等により接触させたり、Ｃｅ化合物含有溶液中に多孔質ＳｉＯ２ガラス体を浸漬させたりすることにより行われる。
このようにして、多孔質ＳｉＯ２ガラス体にＣｅ化合物含有溶液を含有させておき、溶液中の溶剤を除去することによりＣｅ化合物を有する多孔質ＳｉＯ２ガラス体が得られる。このとき、溶剤の除去は、加熱や減圧、またはその両方を行うことにより溶剤を気化させて除去すればよい。ここで用いる溶剤としては、Ｃｅ化合物を溶解でき、気化による除去が容易なものであることが好ましく、例えば、メタノール、エタノールなどのアルコール類が挙げられる。
また、Ｃｅ化合物としては、セリウムアルコキシド、セリウムアセチルアセトネート、セリウムカルボキシレート等のセリウム有機化合物の他、硝酸塩、塩酸塩、硫酸塩、塩化物等のハロゲン化物を使用することができる。
ドープ工程について、具体的には、特に、塩化セリウム水和物を所定の濃度になるように溶かした溶液に多孔質ＳｉＯ２母材を含浸させた後、母材を１ｋＰａ以下の減圧条件下で３０〜１５０℃の間で加熱して、溶剤を除去する方法が好ましい。
〔ガラス化工程〕
最後に、上記ドープ工程により得られたＣｅがドープされたＳｉＯ２多孔質ガラス体を１００Ｐａ未満の減圧下またはヘリウム雰囲気下でガラス化温度まで昇温して、透明ガラス体とするガラス化工程を行う。
最後に、上記ドープ工程により得られたＣｅがドープされたＳｉＯ２多孔質ガラス体を１００Ｐａ未満の減圧下またはヘリウム雰囲気下でガラス化温度まで昇温して、透明ガラス体とするガラス化工程を行う。
このガラス化工程においては、ＳｉＯ２多孔質ガラス体を還元性の雰囲気下でガラス化させるものであり、このような還元性の雰囲気とすることで、ＳｉＯ２多孔質ガラス体に含まれるＣｅの価数が酸化側であるＣｅ４＋になることを抑制しＣｅ３＋の割合が増加する。
このガラス化は、１００Ｐａ以下の減圧下（好ましくは真空下）で行うか、Ｈｅや窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気下で行われる。ガラス化を酸素が所定量以上存在する状態で行うと、Ｃｅ４＋（例えば、ＣｅＯ２）が安定的に存在してしまい、本願発明の合成石英ガラスは得られない。
このとき、透明ガラス化温度は、１３００〜１５５０℃であることが好ましく、上記の製造方法により合成石英ガラスを製造することで実質的に泡や気泡を含有しない透明ガラス体が得られる。
（２）次に、本発明の合成石英ガラスの製造方法の他の例としては、次の工程による製造方法が挙げられる。
〔Ｃｅドープ多孔質ガラス体形成工程〕
まず、原料のＳｉ化合物およびＣｅ化合物を火炎加水分解して得られるＳｉＯ２ガラス微粒子を基材に堆積、成長させて多孔質ＳｉＯ２ガラス体を形成するＣｅドープ多孔質ガラス体形成工程を行う。
まず、原料のＳｉ化合物およびＣｅ化合物を火炎加水分解して得られるＳｉＯ２ガラス微粒子を基材に堆積、成長させて多孔質ＳｉＯ２ガラス体を形成するＣｅドープ多孔質ガラス体形成工程を行う。
ここでは、Ｓｉ化合物およびＣｅ化合物を同時に火炎加水分解することにより、Ｃｅがドープされた多孔質ガラス成形体を一工程で作成することができる。ＣｅをドープするためにＣｅ化合物を用いている以外は、上記（１）の多孔質ガラス体成形工程と同一の操作により行うものである。
ここで用いられる原料のＳｉ化合物としては、ＳｉＣｌ４、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＨ３Ｃｌなどの塩化物、ＳｉＦ４、ＳｉＨＦ３、ＳｉＨ２Ｆ２などのフッ化物、ＳｉＢｒ４、ＳｉＨＢｒ３などの臭化物、ＳｉＩ４などのヨウ化物といったハロゲン化ケイ素化合物、またＲｎＳｉ（ＯＲ）４−ｎ（ここにＲは炭素数１〜４のアルキル基、ｎは０〜３の整数）で示されるアルコキシシラン等が挙げられる。
ここで用いられる原料のＣｅ化合物としては、セリウムアルコキシド、セリウムアセチルアセトネートが挙げられる。
〔ガラス化工程〕
次に、上記Ｃｅドープ多孔質ガラス体形成工程により得られたＣｅがドープされたＳｉＯ２多孔質ガラス体を１００Ｐａ未満の減圧下またはヘリウム雰囲気下でガラス化温度まで昇温して、透明ガラス体とするガラス化工程を行う。
次に、上記Ｃｅドープ多孔質ガラス体形成工程により得られたＣｅがドープされたＳｉＯ２多孔質ガラス体を１００Ｐａ未満の減圧下またはヘリウム雰囲気下でガラス化温度まで昇温して、透明ガラス体とするガラス化工程を行う。
このガラス化工程においては、ＳｉＯ２多孔質ガラス体を還元性の雰囲気下でガラス化させるものであり、このような還元性の雰囲気とすることで、ＳｉＯ２多孔質ガラス体に含まれるＣｅの価数が酸化側であるＣｅ４＋になることを抑制しＣｅ３＋の割合が増加する。
このガラス化工程は、上記（１）の製造方法におけるガラス化工程と同一の条件で行えばよく、実質的に泡や気泡を含有しない透明ガラス体が得られる。
上記（１）または（２）の製造方法により得られた透明ガラス体を、成形温度まで昇温して所望の形状に成形し、成形ガラス体製品が得られる。ここで、製品とするための成形温度は、１６００〜１８００℃であることが好ましい。得られたガラス体は必要に応じて研磨して、最終製品とする。
以下、本発明を実施例および比較例によりさらに詳細に説明する。
（例１）
公知の火炎加水分解法（ＶＡＤ法）によりＳｉＣｌ4を火炎加水分解して、石英ガラス微粒子を回転させた基材に堆積及び成長させ多孔質合成石英ガラス母材を作成した。
得られた多孔質母材から重量が約１００ｇ程度になるように一部を切り出し、切り出した母材を１ｋＰａ以下程度に減圧出来る容器に入れ１ｋＰａ以下に減圧し、２時間保持した。
公知の火炎加水分解法（ＶＡＤ法）によりＳｉＣｌ4を火炎加水分解して、石英ガラス微粒子を回転させた基材に堆積及び成長させ多孔質合成石英ガラス母材を作成した。
得られた多孔質母材から重量が約１００ｇ程度になるように一部を切り出し、切り出した母材を１ｋＰａ以下程度に減圧出来る容器に入れ１ｋＰａ以下に減圧し、２時間保持した。
次いで、塩化セリウム水和物０．４質量％エタノール溶液を容器に導入し多孔質体を浸漬して２４時間保持し、その内部まで塩化セリウムを浸透させた。その後、母材を取り出し、加熱可能な減圧炉にて減圧に引きつつ４日間かけて３０℃から１５０℃まで昇温させ母材を乾燥させた。
次に、このように処理した多孔質ガラス母材をアルミナ製の雰囲気炉を用いＨｅ雰囲気下で１４５０℃に加熱して透明なガラス体（合成石英ガラス）を製造した。
（例２）
エタノール溶液の塩化セリウム水和物濃度を０．１質量％、透明ガラス化処理時の雰囲気をＨｅ／Ｏ２（８０／２０）とした以外は例１と同じ方法でガラス体（合成石英ガラス）を製造した。
エタノール溶液の塩化セリウム水和物濃度を０．１質量％、透明ガラス化処理時の雰囲気をＨｅ／Ｏ２（８０／２０）とした以外は例１と同じ方法でガラス体（合成石英ガラス）を製造した。
（例３、４）
透明ガラス化処理を、アルミナ製の雰囲気炉をカーボン製の雰囲気炉に替え、１００Ｐａ未満の減圧下とした以外は例１と同じ方法でガラス体（合成石英ガラス）を製造した。
透明ガラス化処理を、アルミナ製の雰囲気炉をカーボン製の雰囲気炉に替え、１００Ｐａ未満の減圧下とした以外は例１と同じ方法でガラス体（合成石英ガラス）を製造した。
（例５）
エタノール溶液の塩化セリウム水和物濃度を１．５質量％とした以外は例３，４と同じ方法でガラス体（合成石英ガラス）を製造した。
エタノール溶液の塩化セリウム水和物濃度を１．５質量％とした以外は例３，４と同じ方法でガラス体（合成石英ガラス）を製造した。
（例６）
エタノール溶液の塩化セリウム水和物濃度を０．２質量％とした以外は例２と同じ方法でガラス体（合成石英ガラス）を製造した。
エタノール溶液の塩化セリウム水和物濃度を０．２質量％とした以外は例２と同じ方法でガラス体（合成石英ガラス）を製造した。
（例７）
エタノール溶液の塩化セリウム水和物濃度を０．２質量％、とした以外は例３，４と同じ方法でガラス体（合成石英ガラス）を製造した。
エタノール溶液の塩化セリウム水和物濃度を０．２質量％、とした以外は例３，４と同じ方法でガラス体（合成石英ガラス）を製造した。
（試験例）
例１〜７で得られた透明ガラス体から１５ｍｍ角のサンプルを切り出し、内部透過率用サンプルを作成した。内部透過率の算出は波長３５１ｎｍの光の内部透過率が５％以下となるように厚みを調整し、そのときの波長３７５ｎｍ、波長４００ｎｍの内部透過率を算出し、その結果を表１に示した。また、同時に例１〜７で得られた透明ガラス体中のＣｅ濃度と、Ｃｅ中のＣｅ３＋の割合を表１に併せて示した。
例１〜７で得られた透明ガラス体から１５ｍｍ角のサンプルを切り出し、内部透過率用サンプルを作成した。内部透過率の算出は波長３５１ｎｍの光の内部透過率が５％以下となるように厚みを調整し、そのときの波長３７５ｎｍ、波長４００ｎｍの内部透過率を算出し、その結果を表１に示した。また、同時に例１〜７で得られた透明ガラス体中のＣｅ濃度と、Ｃｅ中のＣｅ３＋の割合を表１に併せて示した。
＊１ 内部透過率：製造されたガラス体から１５ｍｍ角の任意の２種類の厚みのサンプルを用意し、紫外可視近赤外分光光度計（ＰｅｒｋｉｎｅＬｍｅｒ社製、商品名：ＬＡＭＢＤＡ ９５０）を用いて評価した。波長３５１ｎｍにおける内部透過率が５％以下となるようにサンプル厚みを調整した。このときの厚みを「３５１ｎｍにおいて内部透過率が５％以下となる厚みｔ５（ｍｍ）」として表１に表わし、その厚みにおける各波長での内部透過率（％）を求めた。
具体的には、縦１５ｍｍ×横１５ｍｍ×厚さ１〜１０ｍｍの任意の厚み２種類の両面を光学研磨したガラスサンプルを準備し、測定を行った。厚みｔ１及び厚みｔ２の２種類の試料の３５１ｎｍでの光透過率Ｔ１、Ｔ２を式（１）に適用し、波長３５１ｎｍにおいて内部透過率Ｔλが５％以下となるような厚みｔ５（ｍｍ）を求めた。さらに、上記算出された厚みｔ５（ｍｍ）において、その他の波長の内部透過率Ｔλを式（１）により求めた。
Ｔλ（％／ｔ５ｍｍ）＝
ｅｘｐ（ｌｎ（Ｔ１／Ｔ２）／（ｔ２−ｔ１）×ｔ５）×１００・・（１）
具体的には、縦１５ｍｍ×横１５ｍｍ×厚さ１〜１０ｍｍの任意の厚み２種類の両面を光学研磨したガラスサンプルを準備し、測定を行った。厚みｔ１及び厚みｔ２の２種類の試料の３５１ｎｍでの光透過率Ｔ１、Ｔ２を式（１）に適用し、波長３５１ｎｍにおいて内部透過率Ｔλが５％以下となるような厚みｔ５（ｍｍ）を求めた。さらに、上記算出された厚みｔ５（ｍｍ）において、その他の波長の内部透過率Ｔλを式（１）により求めた。
Ｔλ（％／ｔ５ｍｍ）＝
ｅｘｐ（ｌｎ（Ｔ１／Ｔ２）／（ｔ２−ｔ１）×ｔ５）×１００・・（１）
＊２ Ｃｅ濃度（質量％）：ＩＣＰ発光分光分析法によりＣｅ濃度を算出した。
＊３ Ｃｅ３＋の割合〔Ｃｅ３＋／Ｃｅ〕（％）：上記段落［００２４］に記載した方法により透過率スペクトルの測定からＣｅ３＋及びＣｅ４＋の濃度を算出して、Ｃｅ中のＣｅ３＋の割合を算出した。
＊３ Ｃｅ３＋の割合〔Ｃｅ３＋／Ｃｅ〕（％）：上記段落［００２４］に記載した方法により透過率スペクトルの測定からＣｅ３＋及びＣｅ４＋の濃度を算出して、Ｃｅ中のＣｅ３＋の割合を算出した。
以上に示したように、本発明の紫外線カットフィルタ用合成石英ガラスは、紫外線の遮蔽効果に優れ、それでいて、近赤外光及び可視光の透過率も良好であり、高出力レーザーを用いた半導体製造のためのリソグラフィー技術に好適であることがわかった。
本発明の紫外線カットフィルタ用合成石英ガラスは、高出力レーザーを用いた半導体製造のためのリソグラフィー技術において、光学系部品の紫外線によるダメージ防止に好適に使用できる。また、それ以外に、紫外線カットフィルタ用のガラスとして広く使用することができる。
Claims (7)
- ０．０１〜０．５質量％のＣｅがドープされた合成石英ガラスであって、
前記ドープされたＣｅのうち、９０質量％以上がＣｅ３＋の状態で存在することを特徴とする紫外線カットフィルタ用合成石英ガラス。 - 前記紫外線カットフィルタ用石英ガラスの厚みを、波長３５１ｎｍの内部透過率が５％となるように調整したとき、波長３７５ｎｍの内部透過率が５０％以上、波長４００ｎｍの内部透過率が９０％以上、かつ波長５００〜１１００ｎｍの領域の内部透過率が９５％以上である請求項１記載の紫外線カットフィルタ用合成石英ガラス。
- 前記合成石英ガラスの内部欠陥の密度が５×１０−４個／ｃｍ３以下である請求項１又は２記載の紫外線カットフィルタ用合成石英ガラス。
- 前記紫外線カットフィルタ用合成石英ガラスの厚みが５ｍｍ〜５０ｍｍである請求項１乃至３のいずれか１項記載の紫外線カットフィルタ用合成石英ガラス。
- 前記合成石英ガラスが、高出力レーザーの透過に用いられる請求項１乃至４のいずれか１項記載の紫外線カットフィルタ用合成石英ガラス。
- 原料のＳｉ化合物を火炎加水分解して得られるＳｉＯ２ガラス微粒子を基材に堆積、成長させて多孔質ＳｉＯ２ガラス体を形成する多孔質ガラス体形成工程と、
得られた多孔質ＳｉＯ２ガラス体に、Ｃｅ化合物含有溶液を含有させた後、溶剤を除去することによりＣｅをドープするＣｅドープ工程と、
前記ＣｅがドープされたＳｉＯ２多孔質ガラスを、１００Ｐａ未満の減圧下または不活性ガス雰囲気下でガラス化温度まで昇温して、透明ガラス体を得るガラス化工程と、
を含むことを特徴とする合成石英ガラスの製造方法。 - 原料のＳｉ化合物およびＣｅ化合物を火炎加水分解して得られるＳｉＯ２ガラス微粒子を基材に堆積、成長させてＣｅがドープされた多孔質ＳｉＯ２ガラス体を形成するＣｅドープ多孔質ガラス体形成工程と、
前記Ｃｅがドープされた多孔質ＳｉＯ２ガラス体を、１００Ｐａ未満の減圧下または不活性ガス雰囲気下でガラス化温度まで昇温して、透明ガラス体を得るガラス化工程と、
を含むことを特徴とする合成石英ガラスの製造方法。
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