JP2789501B2 - 光学用シリカガラスの製造方法 - Google Patents
光学用シリカガラスの製造方法Info
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B32/00—Thermal after-treatment of glass products not provided for in groups C03B19/00, C03B25/00 - C03B31/00 or C03B37/00, e.g. crystallisation, eliminating gas inclusions or other impurities; Hot-pressing vitrified, non-porous, shaped glass products
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- Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高屈折率化光学用シリ
カガラスの製造方法に係り、特に紫外線用高屈折率レン
ズ材料、紫外線用色消しレンズ材料、若しくはエキシマ
レーザ光その他の高出力レーザに使用される光学ガラス
材料として適用可能な光学用シリカガラスの製造方法に
関する。
カガラスの製造方法に係り、特に紫外線用高屈折率レン
ズ材料、紫外線用色消しレンズ材料、若しくはエキシマ
レーザ光その他の高出力レーザに使用される光学ガラス
材料として適用可能な光学用シリカガラスの製造方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】近年におけるＬＳＩの高集積化の進展は
極めて著しく既に４Ｍビット及び１６ＭビットのＤＲＡ
Ｍが実用化され、更に近い将来において６４Ｍビットの
ＤＲＡＭの実用化が検討されている。そしてこの様な高
集積化に伴ない前記ＬＳＩチップを製造するためのウエ
ハ上に集積回路パターンを描画するリソグラフィ技術に
おいてもパターン線巾がサブミクロン単位の、より微細
な線幅が描画可能な描画技術の開発も急務とされてい
る。このような超微細描画技術を開発する上で最も重要
な点が露光光源の一層の短波長化であり、この為従来の
ｇ線からｉ線（365nm）更には３００nm以下の短波長紫
外線を露光光源に用いる技術が種々提案されている。
極めて著しく既に４Ｍビット及び１６ＭビットのＤＲＡ
Ｍが実用化され、更に近い将来において６４Ｍビットの
ＤＲＡＭの実用化が検討されている。そしてこの様な高
集積化に伴ない前記ＬＳＩチップを製造するためのウエ
ハ上に集積回路パターンを描画するリソグラフィ技術に
おいてもパターン線巾がサブミクロン単位の、より微細
な線幅が描画可能な描画技術の開発も急務とされてい
る。このような超微細描画技術を開発する上で最も重要
な点が露光光源の一層の短波長化であり、この為従来の
ｇ線からｉ線（365nm）更には３００nm以下の短波長紫
外線を露光光源に用いる技術が種々提案されている。
【０００３】しかしながら露光光源の短波長化を図る為
に、紫外線を用いた場合は、従来の光学ガラスを用いた
レンズでは使用波長が３６５ｎｍ（i線）付近より光透
過率が急激に低下して、光吸収と発熱が生じ、該レンズ
の焦点位置やその他の特性を狂わせることになる。
に、紫外線を用いた場合は、従来の光学ガラスを用いた
レンズでは使用波長が３６５ｎｍ（i線）付近より光透
過率が急激に低下して、光吸収と発熱が生じ、該レンズ
の焦点位置やその他の特性を狂わせることになる。
【０００４】かかる欠点を解消する為に、レンズ材料を
従来の光学ガラスからシリカガラスに代える事が提案さ
れているが、シリカガラスは従来の光学ガラスに比較し
て屈折率が大幅に低く、この為該シリカガラスを利用し
てレンズ形成した場合、所望の焦点距離ｆ値若しくは集
束性能を得るために、レンズの厚さや曲率を大きくしな
ければならず、この事は曲面収差が大きくなる等の光学
的悪影響が生じてしまう。
従来の光学ガラスからシリカガラスに代える事が提案さ
れているが、シリカガラスは従来の光学ガラスに比較し
て屈折率が大幅に低く、この為該シリカガラスを利用し
てレンズ形成した場合、所望の焦点距離ｆ値若しくは集
束性能を得るために、レンズの厚さや曲率を大きくしな
ければならず、この事は曲面収差が大きくなる等の光学
的悪影響が生じてしまう。
【０００５】又、前記シリカガラスは他の光学ガラスの
様に屈折率を自由に調整できない為に、色消しレンズの
製造が極めて困難であり、この為で前記光リソグラフィ
ー技術に係る従来装置（以下ステッパ装置と云う）にお
いては、露光光源としてスペクトル巾の狭い紫外線レー
ザを用いているが、かかるレーザビームにおいてもスペ
クトル巾が１〜３ｎｍ程度存在し、色収差の発生を完全
に防止できない。
様に屈折率を自由に調整できない為に、色消しレンズの
製造が極めて困難であり、この為で前記光リソグラフィ
ー技術に係る従来装置（以下ステッパ装置と云う）にお
いては、露光光源としてスペクトル巾の狭い紫外線レー
ザを用いているが、かかるレーザビームにおいてもスペ
クトル巾が１〜３ｎｍ程度存在し、色収差の発生を完全
に防止できない。
【０００６】この為、前記従来装置においてはエタロン
板を用いて前記スペクトル巾を大幅に狭小化させている
が、この様な構成を取るとエタロン板透過後のビーム強
度が大幅に低減し、この為高出力な光源を用いなけれな
ならない等の装置構成が煩雑化且つ大型化する。
板を用いて前記スペクトル巾を大幅に狭小化させている
が、この様な構成を取るとエタロン板透過後のビーム強
度が大幅に低減し、この為高出力な光源を用いなけれな
ならない等の装置構成が煩雑化且つ大型化する。
【０００７】かかる欠点はいずれもシリカガラスの屈折
率が低い事に起因するものであり、この為本発明者は屈
折率の向上を図るべく種々の技術を提案している。例え
ば、先願に係る特願昭２ー２９２４８４号において、塊
状の高純度透明合成シリカガラス（ｎｄ：１．４５８）
を、２０００ａｔｍ前後の高圧稀ガス雰囲気下で約１６
００〜２０００℃前後の温度に加熱して再溶融し、該再
溶融状態を所定時間維持した後、少なくとも歪点に至る
まで加圧雰囲気下で徐冷する事により前記シリカガラス
中の絶対屈折率ｎｄを１．４６０前後に向上させた技術
が開示されている。
率が低い事に起因するものであり、この為本発明者は屈
折率の向上を図るべく種々の技術を提案している。例え
ば、先願に係る特願昭２ー２９２４８４号において、塊
状の高純度透明合成シリカガラス（ｎｄ：１．４５８）
を、２０００ａｔｍ前後の高圧稀ガス雰囲気下で約１６
００〜２０００℃前後の温度に加熱して再溶融し、該再
溶融状態を所定時間維持した後、少なくとも歪点に至る
まで加圧雰囲気下で徐冷する事により前記シリカガラス
中の絶対屈折率ｎｄを１．４６０前後に向上させた技術
が開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
技術においては屈折率の向上は僅かに０．００２と極め
て微小であり、この様な屈折率の向上ではガラス構造の
高密度化には機能するが、レンズ材としての高屈折率化
には何等機能しないのみならず、特に前記レンズ材を色
消しレンズ（屈折率の異なる複数のレンズの組合せ）に
使用する場合には、少なくとも両レンズ間の屈折率差が
０．０２以上、より好ましくは０．０５以上必要であ
り、従って前記先願技術では、既存のシリカガラス（ｎ
ｄ：１．４５８）より０．０２〜０．０５以上高い屈折
率（ｎｄ：１．４８〜１．５１以上）を有するシリカガ
ラスの製造は不可能である。
技術においては屈折率の向上は僅かに０．００２と極め
て微小であり、この様な屈折率の向上ではガラス構造の
高密度化には機能するが、レンズ材としての高屈折率化
には何等機能しないのみならず、特に前記レンズ材を色
消しレンズ（屈折率の異なる複数のレンズの組合せ）に
使用する場合には、少なくとも両レンズ間の屈折率差が
０．０２以上、より好ましくは０．０５以上必要であ
り、従って前記先願技術では、既存のシリカガラス（ｎ
ｄ：１．４５８）より０．０２〜０．０５以上高い屈折
率（ｎｄ：１．４８〜１．５１以上）を有するシリカガ
ラスの製造は不可能である。
【０００９】又、公知の技術としてシリカガラス中に金
属元素をドープする事により、高屈折率化を図る技術は
多々存在するが、金属元素をドープさせる事は紫外線波
長域での光透過性を大幅に低下させ、光学部材として適
さない。
属元素をドープする事により、高屈折率化を図る技術は
多々存在するが、金属元素をドープさせる事は紫外線波
長域での光透過性を大幅に低下させ、光学部材として適
さない。
【００１０】又「塩素がシリカガラスの屈折率に与える
影響の研究報告」(K.Susa,et.al,Journal of Nou-Cysta
llive Solids,Vol.79,pp165〜176，1986）の文献におい
て、各種塩素濃度のシリカガラスの屈折率を測定した
所、Ｃｌ１wt.％当り屈折率が１×１０-3上昇する事が
明らかにされたと開示されている。
影響の研究報告」(K.Susa,et.al,Journal of Nou-Cysta
llive Solids,Vol.79,pp165〜176，1986）の文献におい
て、各種塩素濃度のシリカガラスの屈折率を測定した
所、Ｃｌ１wt.％当り屈折率が１×１０-3上昇する事が
明らかにされたと開示されている。
【００１１】しかしながらＣｌを１ｗｔ．％以上も含有
させる事は当然に耐紫外線性を低下させるのみならず、
この方法で例えＣｌを５ｗｔ．％含有させることが出来
たとしても、屈折率は０．００５しか上昇させることが
出来ず、前記先願技術と同様に目に見える形での高屈折
率化を達成し得ない。
させる事は当然に耐紫外線性を低下させるのみならず、
この方法で例えＣｌを５ｗｔ．％含有させることが出来
たとしても、屈折率は０．００５しか上昇させることが
出来ず、前記先願技術と同様に目に見える形での高屈折
率化を達成し得ない。
【００１２】本発明はかかる従来技術の欠点に鑑み、レ
ンズ材としての高屈折率化のみならず、既存のシリカガ
ラスとの組合せにおいて色消しレンズとしても適用可能
な光学用シリカガラスの製造方法を提供する事を目的と
する。又本発明の他の目的は高屈折率とともに歪のない
且つ光学部材として好適な透明度を維持し得る光学用シ
リカガラスの製造方法を提供する事を目的とする。又本
発明は、金属元素や多量のＣｌを含有させる事なく、而
も高純度で且つ高透明な状態を維持して高屈折率化を達
成し得る光学用シリカガラスの製造方法を提供する事を
目的とする。
ンズ材としての高屈折率化のみならず、既存のシリカガ
ラスとの組合せにおいて色消しレンズとしても適用可能
な光学用シリカガラスの製造方法を提供する事を目的と
する。又本発明の他の目的は高屈折率とともに歪のない
且つ光学部材として好適な透明度を維持し得る光学用シ
リカガラスの製造方法を提供する事を目的とする。又本
発明は、金属元素や多量のＣｌを含有させる事なく、而
も高純度で且つ高透明な状態を維持して高屈折率化を達
成し得る光学用シリカガラスの製造方法を提供する事を
目的とする。
【００１３】
【課題を解決する為の手段】本発明は出発母材に合成シ
リカガラス、特に塊状の透明合成シリカガラスを用いる
事を前提とするものである。けだし、前記したように本
発明は紫外線域においても良好な光学特性を得るため金
属元素や多量のＣｌを含有させる事なく、高純度で且つ
高透明な状態を維持して高屈折率化を達成し得る必要が
ある。
リカガラス、特に塊状の透明合成シリカガラスを用いる
事を前提とするものである。けだし、前記したように本
発明は紫外線域においても良好な光学特性を得るため金
属元素や多量のＣｌを含有させる事なく、高純度で且つ
高透明な状態を維持して高屈折率化を達成し得る必要が
ある。
【００１４】それには先ず出発母材が金属元素を極力低
減させた高純度高均質且つ透明である事が必要であり、
そしてこのような高純度高均質且つ透明である条件は合
成シリカガラス以外達成し得ない。而も出発母材に例え
ば天然石英ガラスを用いるとガラス構造が必ずしも均質
でないための後記するような熱処理を行っても必ずしも
光学部材として好ましい光透過性能を達成し得ない。
減させた高純度高均質且つ透明である事が必要であり、
そしてこのような高純度高均質且つ透明である条件は合
成シリカガラス以外達成し得ない。而も出発母材に例え
ば天然石英ガラスを用いるとガラス構造が必ずしも均質
でないための後記するような熱処理を行っても必ずしも
光学部材として好ましい光透過性能を達成し得ない。
【００１５】尚前記出発母材には、金属元素の含有量が
微量である事が前提となるが、０Ｈ基については逆に高
濃度含有させた方が好ましく（特願平１ー４５２２６他
参照）、又Ｃｌについては２００ｗｔ．ｐｐｍ以下の低
濃度であれば悪影響を及ぼさないと思慮される。
微量である事が前提となるが、０Ｈ基については逆に高
濃度含有させた方が好ましく（特願平１ー４５２２６他
参照）、又Ｃｌについては２００ｗｔ．ｐｐｍ以下の低
濃度であれば悪影響を及ぼさないと思慮される。
【００１６】次に第２の特徴とするところは、前記先願
技術と同様に軟化点以上の温度（合成シリカガラスの場
合１６００℃）で高圧加熱する点は前記従来技術と同様
であるが、本発明は前記加圧力を２０００（Ｋｇｆ／ｃ
ｍ2）から更に高い１００００〜３００００（Ｋｇｆ／
ｃｍ2）の等方性加圧下にて熱処理する事にある。そし
てこのような温度と圧力で熱処理する事によりガラス構
造密度が高まり、波長５８８（ｎｍ）における絶対屈折
率ｎｄが１．４６８〜１．５５８のシリカガラスの製造
が可能となった。これにより既存のシリカガラス（ｎ
ｄ：１．４５８）より高い屈折率を有するシリカガラス
の製造が可能となり、これにより、レンズ材としての高
屈折率化のみならず、既存のシリカガラスとの組合せで
色消しレンズを製造する事も容易である。
技術と同様に軟化点以上の温度（合成シリカガラスの場
合１６００℃）で高圧加熱する点は前記従来技術と同様
であるが、本発明は前記加圧力を２０００（Ｋｇｆ／ｃ
ｍ2）から更に高い１００００〜３００００（Ｋｇｆ／
ｃｍ2）の等方性加圧下にて熱処理する事にある。そし
てこのような温度と圧力で熱処理する事によりガラス構
造密度が高まり、波長５８８（ｎｍ）における絶対屈折
率ｎｄが１．４６８〜１．５５８のシリカガラスの製造
が可能となった。これにより既存のシリカガラス（ｎ
ｄ：１．４５８）より高い屈折率を有するシリカガラス
の製造が可能となり、これにより、レンズ材としての高
屈折率化のみならず、既存のシリカガラスとの組合せで
色消しレンズを製造する事も容易である。
【００１７】さて前記の熱処理により高屈折率化が可能
となったが、降温降圧工程時に前記加圧力を前記シリカ
ガラスの歪点（１０２０℃）より低い温度、より具体的
には５００℃以下になるまで前記圧力を維持しておかな
ければ、前記シリカガラス体の密度、言換えれば屈折率
が元に戻ってしまう事も併せて知見された。即ち本発明
は前記先願技術の様に、降温と降圧を並行して行うので
はなく、前記熱処理後の温度が歪点に達するまで、より
具体的には５００℃以下になるまでは前記熱処理圧力を
維持する点にある。
となったが、降温降圧工程時に前記加圧力を前記シリカ
ガラスの歪点（１０２０℃）より低い温度、より具体的
には５００℃以下になるまで前記圧力を維持しておかな
ければ、前記シリカガラス体の密度、言換えれば屈折率
が元に戻ってしまう事も併せて知見された。即ち本発明
は前記先願技術の様に、降温と降圧を並行して行うので
はなく、前記熱処理後の温度が歪点に達するまで、より
具体的には５００℃以下になるまでは前記熱処理圧力を
維持する点にある。
【００１８】さて前記シリカガラスが光学部材として適
用可能であるには、少なくとも熱処理後のガラス体が透
明でなければならない。しかしながら本発明の様に超高
圧下で熱処理を行った後、前記先願技術の様に徐冷を行
うと失透してしまい、光学部材としての用をなさなくな
ってしまうことが確認された。即ち、本発明はガラスサ
ンプル厚さ１ｍｍの２００ｎｍ透過率が８７％以上、絶
対屈折率ｎｄが１．４７８〜１．５４０である光学用シ
リカガラスを得るための製造方法にある。
用可能であるには、少なくとも熱処理後のガラス体が透
明でなければならない。しかしながら本発明の様に超高
圧下で熱処理を行った後、前記先願技術の様に徐冷を行
うと失透してしまい、光学部材としての用をなさなくな
ってしまうことが確認された。即ち、本発明はガラスサ
ンプル厚さ１ｍｍの２００ｎｍ透過率が８７％以上、絶
対屈折率ｎｄが１．４７８〜１．５４０である光学用シ
リカガラスを得るための製造方法にある。
【００１９】そこで本発明者は更に検討を加えた結果、
前記熱処理後徐冷点（１１２０℃）付近まで急冷する事
により失透を防止しつつ、歪点（１０２０℃）以下の温
度になるまでアニール処理を行う事により、前記熱処理
及び急冷時に生じる歪除去を行うようにした。即ち、Ｏ
Ｈ基が１００ｐｐｍ以上で且つＣｌ（塩素）２００ｐｐ
ｍ以下の高純度透明合成シリカガラス体を、１６００℃
以上の温度で、１０，０００〜３０，０００ｋｇｆ／ｃ
ｍ２の等方性加圧圧力下で１０分以上処理した後、５０
０℃以下に降温するまで１０，０００ｋｇｆ／ｃｍ２以
上の圧力を保持しつつ、１１２０℃付近まで３０℃／ｍ
ｉｎ以上の降温速度で急冷し、次いで１０２０℃付近ま
で１０℃／ｍｉｎ以下の降温速度で徐冷し、さらに任意
の降温速度で５００℃以下まで冷却することを特徴とし
ている。即ち、本発明は、紫外線レーザリソグラフィー
レンズ用高屈折率シリカガラスの製造方法において、Ｏ
Ｈ基が１００ｐｐｍ以上で且つＣｌ（塩素）２００ｐｐ
ｍ以下の高純度透明合成シリカガラス体を、１６００℃
以上の温度で、１０，０００〜３０，０００ｋｇｆ／ｃ
ｍ２の等方性加圧圧力下で１０分以上処理した後、５０
０℃以下に降温するまで１０，０００ｋｇｆ／ｃｍ２以
上の圧力を保持しつつ、１１２０℃付近まで３０℃／ｍ
ｉｎ以上の降温速度で急冷し、次いで１０２０℃付近ま
で１０℃／ｍｉｎ以下の降温速度で徐冷し、さらに任意
の降温速度で５００℃以下まで冷却して、ガラスサンプ
ル厚さ１ｍｍの２００ｎｍ透過率が８７％以上、絶対屈
折率ｎｄが１．４７８〜１．５４０である光学用シリカ
ガラスを得ることを特徴とする光学用シリカガラスの製
造方法にある。
前記熱処理後徐冷点（１１２０℃）付近まで急冷する事
により失透を防止しつつ、歪点（１０２０℃）以下の温
度になるまでアニール処理を行う事により、前記熱処理
及び急冷時に生じる歪除去を行うようにした。即ち、Ｏ
Ｈ基が１００ｐｐｍ以上で且つＣｌ（塩素）２００ｐｐ
ｍ以下の高純度透明合成シリカガラス体を、１６００℃
以上の温度で、１０，０００〜３０，０００ｋｇｆ／ｃ
ｍ２の等方性加圧圧力下で１０分以上処理した後、５０
０℃以下に降温するまで１０，０００ｋｇｆ／ｃｍ２以
上の圧力を保持しつつ、１１２０℃付近まで３０℃／ｍ
ｉｎ以上の降温速度で急冷し、次いで１０２０℃付近ま
で１０℃／ｍｉｎ以下の降温速度で徐冷し、さらに任意
の降温速度で５００℃以下まで冷却することを特徴とし
ている。即ち、本発明は、紫外線レーザリソグラフィー
レンズ用高屈折率シリカガラスの製造方法において、Ｏ
Ｈ基が１００ｐｐｍ以上で且つＣｌ（塩素）２００ｐｐ
ｍ以下の高純度透明合成シリカガラス体を、１６００℃
以上の温度で、１０，０００〜３０，０００ｋｇｆ／ｃ
ｍ２の等方性加圧圧力下で１０分以上処理した後、５０
０℃以下に降温するまで１０，０００ｋｇｆ／ｃｍ２以
上の圧力を保持しつつ、１１２０℃付近まで３０℃／ｍ
ｉｎ以上の降温速度で急冷し、次いで１０２０℃付近ま
で１０℃／ｍｉｎ以下の降温速度で徐冷し、さらに任意
の降温速度で５００℃以下まで冷却して、ガラスサンプ
ル厚さ１ｍｍの２００ｎｍ透過率が８７％以上、絶対屈
折率ｎｄが１．４７８〜１．５４０である光学用シリカ
ガラスを得ることを特徴とする光学用シリカガラスの製
造方法にある。
【００２０】
【実施例】原料四塩化ケイ素を蒸留処理して不純物を除
去させた高純度の四塩化ケイ素(SiCl4)を原料とし、酸
水素炎加水分解法の直接火炎法（以下ダイレクト法）に
て高純度合成シリカガラスを作成した。（母材Ａ） また、天然水晶粉を原料とし酸水素炎加熱溶融法（以下
ベルヌイ法）にて天然シリカガラスを作成した。（母材
Ｂ）
去させた高純度の四塩化ケイ素(SiCl4)を原料とし、酸
水素炎加水分解法の直接火炎法（以下ダイレクト法）に
て高純度合成シリカガラスを作成した。（母材Ａ） また、天然水晶粉を原料とし酸水素炎加熱溶融法（以下
ベルヌイ法）にて天然シリカガラスを作成した。（母材
Ｂ）
【００２１】次に、前記母材Ａ及びＢから、寸法２０×
２０×t１０ｍｍの０Ｈ基測定用サンプル１ケと、複数
の超高圧処理用出発体を切出した。
２０×t１０ｍｍの０Ｈ基測定用サンプル１ケと、複数
の超高圧処理用出発体を切出した。
【００２２】次にこの母材Ａ及びＢの各サンプルについ
て０Ｈ基濃度を赤外吸収法により測定してみたところ、
ダイレクト法によるガラスでは７３０ｐｐｍであり、ベ
ルヌイ法によるガラスでは２３０ｐｐｍといずれも特願
平１ー４５２２６に示す基準濃度である１００ｐｐｍ以
上と高濃度であった。又屈折率について、顕微鏡を使っ
た薬液法により光の波長５８８ｍｍにおける屈折率測定
を行った所、いずれもｎｄ：１.４５８であった。
て０Ｈ基濃度を赤外吸収法により測定してみたところ、
ダイレクト法によるガラスでは７３０ｐｐｍであり、ベ
ルヌイ法によるガラスでは２３０ｐｐｍといずれも特願
平１ー４５２２６に示す基準濃度である１００ｐｐｍ以
上と高濃度であった。又屈折率について、顕微鏡を使っ
た薬液法により光の波長５８８ｍｍにおける屈折率測定
を行った所、いずれもｎｄ：１.４５８であった。
【００２３】次に母材Ａをタンタル（Ｔａ）製カプセル
に封入し、その周囲に圧力媒体としての高ケイ酸ガラ
ス、カツ石を充填し、その外側にヒーターとしてのグラ
ファイトを配置し、それらを、ステンレススチール製ピ
ストンシリンダー型超高圧加圧装置に設置した。
に封入し、その周囲に圧力媒体としての高ケイ酸ガラ
ス、カツ石を充填し、その外側にヒーターとしてのグラ
ファイトを配置し、それらを、ステンレススチール製ピ
ストンシリンダー型超高圧加圧装置に設置した。
【００２４】次に図１に示す加圧及び加温カーブに基づ
いて、昇温速度を３０(℃／ｍｉｎ)とし１８００℃まで
昇温すると共に、該１８００℃に昇温時点でに１５００
０ｋｇｆ／ｃｍ2の圧力になるように加圧を行ない、該
加圧温度と加熱温度を１０ｍｉｎ維持して熱処理を行っ
た後、降温工程に移行する。
いて、昇温速度を３０(℃／ｍｉｎ)とし１８００℃まで
昇温すると共に、該１８００℃に昇温時点でに１５００
０ｋｇｆ／ｃｍ2の圧力になるように加圧を行ない、該
加圧温度と加熱温度を１０ｍｉｎ維持して熱処理を行っ
た後、降温工程に移行する。
【００２５】降温工程では徐冷点付近の１１００℃の温
度まで３０(℃／ｍｉｎ)の降温速度で急冷した後、８０
０℃の温度まで１０(℃／ｍｉｎ)の降温速度で徐冷しな
がらアニール処理を行う。その後自然放冷を行うわけで
あるが、前記加圧力は前記温度が５００℃まで降温する
ま１５０００ｋｇｆ／ｃｍ2の圧力を維持して徐冷し、
その後前記圧力を徐々に開放しながら後常圧まで降圧し
た後、ガラスの入ったタンタルカプセルの取り出しを行
なった。（実施例１）
度まで３０(℃／ｍｉｎ)の降温速度で急冷した後、８０
０℃の温度まで１０(℃／ｍｉｎ)の降温速度で徐冷しな
がらアニール処理を行う。その後自然放冷を行うわけで
あるが、前記加圧力は前記温度が５００℃まで降温する
ま１５０００ｋｇｆ／ｃｍ2の圧力を維持して徐冷し、
その後前記圧力を徐々に開放しながら後常圧まで降圧し
た後、ガラスの入ったタンタルカプセルの取り出しを行
なった。（実施例１）
【００２６】次に、前記加圧圧力を夫々２００００（ｋ
ｇｆ／ｃｍ2）、３００００（ｋｇｆ／ｃｍ2）、５００
０（ｋｇｆ／ｃｍ2）、及び２０００（ｋｇｆ／ｃｍ2）
にした他は前記実施例と同一条件で熱処理を行った。
（実施例２、３、比較例１、２） 次に、前記熱処理後の各試料について、タンタルカプセ
ルごとガラスの切断、研磨を行ない厚さt１ｍｍの透過
率測定用サンプルを作成して、光の波長２００(ｎｍ)に
おける見かけの透過率測定を行なったところ、実施例１
については８９％、実施例２及び３については８７％、
比較例１及び２については８９％といずれも光学部材と
して満足する数値を示した。
ｇｆ／ｃｍ2）、３００００（ｋｇｆ／ｃｍ2）、５００
０（ｋｇｆ／ｃｍ2）、及び２０００（ｋｇｆ／ｃｍ2）
にした他は前記実施例と同一条件で熱処理を行った。
（実施例２、３、比較例１、２） 次に、前記熱処理後の各試料について、タンタルカプセ
ルごとガラスの切断、研磨を行ない厚さt１ｍｍの透過
率測定用サンプルを作成して、光の波長２００(ｎｍ)に
おける見かけの透過率測定を行なったところ、実施例１
については８９％、実施例２及び３については８７％、
比較例１及び２については８９％といずれも光学部材と
して満足する数値を示した。
【００２７】次に残りのガラス片について、顕微鏡を使
った浸液法により光の波長５８８ｍｍにおける屈折率測
定を行った所、実施例１についてはｎｄ：１．４９５、
実施例２についてはｎｄ：１．５２５及び実施例３につ
いてはｎｄ：１．５４０と、いずれも高圧加圧処理前の
ガラスの屈折率（１.４５８）に対し、約０.０３以上の
上昇が見られ、本発明の効果が円滑に達成された事が理
解できた。しかしながら比較例１及び２についてはｎ
ｄ：１.４６０（比較例１）、ｎｄ：１.４６１(比較例
２)と、処理前後で１０-2オーダーでの変化は確認され
なかった。
った浸液法により光の波長５８８ｍｍにおける屈折率測
定を行った所、実施例１についてはｎｄ：１．４９５、
実施例２についてはｎｄ：１．５２５及び実施例３につ
いてはｎｄ：１．５４０と、いずれも高圧加圧処理前の
ガラスの屈折率（１.４５８）に対し、約０.０３以上の
上昇が見られ、本発明の効果が円滑に達成された事が理
解できた。しかしながら比較例１及び２についてはｎ
ｄ：１.４６０（比較例１）、ｎｄ：１.４６１(比較例
２)と、処理前後で１０-2オーダーでの変化は確認され
なかった。
【００２８】従って上記実験結果より加圧圧力は１５０
００ｋｇｆ／ｃｍ2以上あれば充分である事が確認され
たが、１５０００ｋｇｆ／ｃｍ2で０．０４程度の屈折
率の上昇がある事から前記加圧力は１００００ｋｇｆ／
ｃｍ2以上でも既存のシリカガラス（ｎｄ：１．４５
８）より０．０２程度高い屈折率の向上が得られるもの
と推定される。
００ｋｇｆ／ｃｍ2以上あれば充分である事が確認され
たが、１５０００ｋｇｆ／ｃｍ2で０．０４程度の屈折
率の上昇がある事から前記加圧力は１００００ｋｇｆ／
ｃｍ2以上でも既存のシリカガラス（ｎｄ：１．４５
８）より０．０２程度高い屈折率の向上が得られるもの
と推定される。
【００２９】次に降温工程における屈折率等の影響を調
べるために、実施例１と同様な昇温昇圧条件で、１８０
０℃と１５０００ｋｇｆ／ｃｍ2に加熱／加圧を行な
い、該加圧温度と加熱温度を１０ｍｉｎ維持して熱処理
を行った後、図２に示すように加圧圧力については更に
１５０００ｋｇｆ／ｃｍ2の圧力を維持した状態で、加
熱温度のみ１８００℃から８００℃の温度まで５(℃／
ｍｉｎ)の降温速度で連続的に徐冷した後自然放冷を行
ったもの（比較例３）、及び前記加圧温度と加熱温度に
て実施例１と同様な熱処理を行った後、図３に示すよう
に１５０００ｋｇｆ／ｃｍ2の圧力を、５００（ｋｇｆ
／ｃｍ2）／ｍｉｎの降圧速度で降圧させながら、歪点
付近の１１００℃の温度まで３０(℃／ｍｉｎ)の降温速
度で急冷した後、８００℃の温度まで１０(℃／ｍｉｎ)
の降温速度で徐冷しながらアニール処理を行った（比較
例４）試料を作成した所、比較例３については目視にて
分る失透が見られ、又比較例４については屈折率がｎ
ｄ：１．４６０と元に戻っている事が確認された。
べるために、実施例１と同様な昇温昇圧条件で、１８０
０℃と１５０００ｋｇｆ／ｃｍ2に加熱／加圧を行な
い、該加圧温度と加熱温度を１０ｍｉｎ維持して熱処理
を行った後、図２に示すように加圧圧力については更に
１５０００ｋｇｆ／ｃｍ2の圧力を維持した状態で、加
熱温度のみ１８００℃から８００℃の温度まで５(℃／
ｍｉｎ)の降温速度で連続的に徐冷した後自然放冷を行
ったもの（比較例３）、及び前記加圧温度と加熱温度に
て実施例１と同様な熱処理を行った後、図３に示すよう
に１５０００ｋｇｆ／ｃｍ2の圧力を、５００（ｋｇｆ
／ｃｍ2）／ｍｉｎの降圧速度で降圧させながら、歪点
付近の１１００℃の温度まで３０(℃／ｍｉｎ)の降温速
度で急冷した後、８００℃の温度まで１０(℃／ｍｉｎ)
の降温速度で徐冷しながらアニール処理を行った（比較
例４）試料を作成した所、比較例３については目視にて
分る失透が見られ、又比較例４については屈折率がｎ
ｄ：１．４６０と元に戻っている事が確認された。
【００３０】
【発明の効果】以上記載した如く本発明によれば、短波
長紫外線においても充分なる光透過性と少なくともｎ
ｄ：０．０２以上の屈折率の向上を可能とするために、
レンズ材としての高屈折率化のみならず、既存のシリカ
ガラスとの組合せにおいて色消しレンズとしても適用可
能である。又本発明は前記透過率と高屈折率化のみなら
ず、歪も生じさせる事がないために、光学部材として一
層好適である。さらに本発明は、金属元素や多量のＣｌ
を含有させる事なく、而も高純度で且つ高透明な状態を
維持して高屈折率化を達成し得る為に、短波長のＫｒＦ
エキシマレーザ（428nm）、ＫｒＦエキシマレーザ（193
nm）などの紫外線レーザ用ガラス材として有効に利用で
きる。等の種々の著効を有す。
長紫外線においても充分なる光透過性と少なくともｎ
ｄ：０．０２以上の屈折率の向上を可能とするために、
レンズ材としての高屈折率化のみならず、既存のシリカ
ガラスとの組合せにおいて色消しレンズとしても適用可
能である。又本発明は前記透過率と高屈折率化のみなら
ず、歪も生じさせる事がないために、光学部材として一
層好適である。さらに本発明は、金属元素や多量のＣｌ
を含有させる事なく、而も高純度で且つ高透明な状態を
維持して高屈折率化を達成し得る為に、短波長のＫｒＦ
エキシマレーザ（428nm）、ＫｒＦエキシマレーザ（193
nm）などの紫外線レーザ用ガラス材として有効に利用で
きる。等の種々の著効を有す。
【図１】本発明の実施例における熱処理状態を示す温度
と圧力の時系列曲線図である。
と圧力の時系列曲線図である。
【図２】本発明の比較例３における熱処理状態を示す温
度と圧力の時系列曲線図である。
度と圧力の時系列曲線図である。
【図３】本発明の比較例４における熱処理状態を示す温
度と圧力の時系列曲線図である。
度と圧力の時系列曲線図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C03B 20/00 C03B 8/00 C03B 32/00 C03C 3/06
Claims (1)
- 【請求項１】 紫外線レーザリソグラフィーレンズ用高
屈折率シリカガラスの製造方法において、 ＯＨ基が１００ｐｐｍ以上で且つＣｌ（塩素）２００ｐ
ｐｍ以下の高純度透明合成シリカガラス体を、１６００
℃以上の温度で、１０，０００〜３０，０００ｋｇｆ／
ｃｍ２の等方性加圧圧力下で１０分以上処理した後、 ５００℃以下に降温するまで１０．０００ｋｇｆ／ｃｍ
２以上の圧力を保持しつつ、 １１２０℃付近まで３０℃／ｍｉｎ以上の降温速度で急
冷し、次いで１０２０℃付近まで１０℃／ｍｉｎ以下の
降温速度で徐冷し、さらに任意の降温速度で５００℃以
下まで冷却して、 ガラスサンプル厚さ１ｍｍの２００ｎｍ透過率が８７％
以上、絶対屈折率ｎｄが１．４７８〜１．５４０である
光学用シリカガラスを得ることを特徴とする光学用シリ
カガラスの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3074418A JP2789501B2 (ja) | 1991-02-21 | 1991-03-15 | 光学用シリカガラスの製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4892291 | 1991-02-21 | ||
| JP3-48922 | 1991-02-21 | ||
| JP3074418A JP2789501B2 (ja) | 1991-02-21 | 1991-03-15 | 光学用シリカガラスの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH054830A JPH054830A (ja) | 1993-01-14 |
| JP2789501B2 true JP2789501B2 (ja) | 1998-08-20 |
Family
ID=26389271
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3074418A Expired - Fee Related JP2789501B2 (ja) | 1991-02-21 | 1991-03-15 | 光学用シリカガラスの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2789501B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010097899A1 (ja) * | 2009-02-25 | 2010-09-02 | セイコーインスツル株式会社 | パッケージ製品の製造方法、圧電振動子の製造方法、発振器、電子機器および電波時計 |
| JP5550373B2 (ja) * | 2010-02-05 | 2014-07-16 | セイコーインスツル株式会社 | パッケージの製造方法 |
| JP2012019108A (ja) * | 2010-07-08 | 2012-01-26 | Seiko Instruments Inc | ガラス基板の製造方法及び電子部品の製造方法 |
| CN105473518B (zh) * | 2013-08-15 | 2019-11-05 | Ａｇｃ株式会社 | 低散射石英玻璃和石英玻璃的热处理方法 |
-
1991
- 1991-03-15 JP JP3074418A patent/JP2789501B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 「圧力場を利用した先端的高機能ガラスの創製に関する調査研究報告書」 （平成２年３月） 通産省工業技術院 大阪工業技術試験所 Ｐ．１０〜１２，２−２ 密度変化 の項 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH054830A (ja) | 1993-01-14 |
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