JPH101330A - 紫外域透過の良いガラス - Google Patents

紫外域透過の良いガラス

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JPH101330A
JPH101330A JP17053596A JP17053596A JPH101330A JP H101330 A JPH101330 A JP H101330A JP 17053596 A JP17053596 A JP 17053596A JP 17053596 A JP17053596 A JP 17053596A JP H101330 A JPH101330 A JP H101330A
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JP
Japan
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glass
transmittance
range
amount
naf
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JP17053596A
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English (en)
Inventor
Muneo Nakahara
宗雄 中原
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Ohara Inc
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Ohara Inc
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL 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
    • C03C3/00Glass compositions
    • C03C3/12Silica-free oxide glass compositions
    • C03C3/23Silica-free oxide glass compositions containing halogen and at least one oxide, e.g. oxide of boron
    • C03C3/247Silica-free oxide glass compositions containing halogen and at least one oxide, e.g. oxide of boron containing fluorine and phosphorus

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  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 塩化物の導入や水酸基の強制的導入を行うこ
となく、更に、高価な高純度原料も用いることなしに、
紫外線透過率が良好で、耐失透性に優れ、安定した品質
のガラスを製造することにある。 【解決手段】 モル%で、NH4F・HFを0.01〜
1%、好ましくは0.01〜0.5%含有させることに
より上記目標を十分に満足するガラスを得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、短波長領域、特に
概ね350nm以下の紫外線において優れた透過性を示
す光学ガラスに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、LSI等の半導体素子の高集積化
の進展は著しく、その製造にあたっては素子の微細化が
これに伴って急速に進展している。このように素子の微
細化を可能にしているのは、光リソグラフィ技術であ
り、これら半導体露光装置に用いられる光の波長はg線
(405nm)からi線(365nm)へと短波長側へ
移行してきた。最近では更に短波長であるKrFエキシ
マレーザも用いられつつある。i線用のガラスについて
は、(株)オハラ発行のi線用ガラスカタログ(199
1年発行)に示されているように、細かな目的に応じた
各種組成のガラスによって高い透過性が付与されてお
り、これらが活用されている。しかし、KrFエキシマ
レーザについては、これらのガラスにおいてさえもほと
んど透過せず、わずかに合成石英やアルカリまたはアル
カリ土類のハロゲン化物結晶にのみ、非常に良い透過性
を有するものがあるものの、ハロゲン化物の結晶は均質
性があまり良好でない。したがって石英のみで光学系が
組まれているが、これについても収差の問題を抱えてい
る。
【0003】従来、紫外域透過性が比較的良好なガラス
として弗燐酸塩系ガラスが知られているが、これについ
ても300nm以下の波長の光に対して十分な透過性を
付与することは困難であった。現在、KrFエキシマレ
ーザ光の透過性が良好な弗燐酸塩ガラスとしては、例え
ば特開平2−283635号公報記載の少量燐酸含有弗
化物ガラスにBaCl2を0.5〜16.5モル%含有
させたもの、および特開平8−104538号公報記載
の燐酸塩ガラスにOHイオンを導入するものが知られて
いるにすぎない。ところが特開平2−283635号公
報記載のガラスは安定性向上のため大量の塩素イオンを
導入しており、このために350nm以下の紫外線域で
は十分な透過性が得られない。また、特開平8−104
538号公報記載のガラスは水蒸気または水酸化物の形
でOHイオンを導入しているが、水蒸気を導入する場合
は化学的耐久性を損ね易く、水酸基の導入は原料中の遷
移金属の除去がし難いために、十分な透過性が得にくか
ったり、高価な原料を使う必要がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は従来技術に見
られる、酸化物の導入による透過性低下の問題や水酸基
の強制的導入を伴わず、更にこれらのガラスを製造する
ために用いられる高価な高純度原料による原料費の増加
を生じることなく、これらの方法による製品と同等もし
くはそれ以上の効果を有する製品を得ることにある。即
ち、従来と同等な原料を使用しながらも、従来製品より
短波長まで光透過性の優れたガラスに与えることにあ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明者は鋭意研究を重ねた結果、特許請求範囲に
記載のNH4F・HFを含有させることにより、意外に
もより短波長までの紫外域の透過率を良くすることを見
いだし本発明をなすに至った。
【0006】即ち、請求項1に記載の発明は、必須成分
として、NH4F・HFをモル%で、0.01〜1%含
有することを特徴とする弗燐酸塩ガラスであり、請求項
2に記載の発明は、モル%で、 P25 0.2〜25%、 Al23 0〜10%、 AlF3 0〜40%、 MgF2 0〜15%、 CaF2 0〜30%、 SrF2 0〜30%、 BaF2 0〜25%、 ZnF2 0〜 5%、 YF3 0〜15%、 LiF 0〜 5%、 NaF 0〜 5%、 KF 0〜 5%、 NH4F・HF 0.01〜 1%、 SiF4 0〜 2%、 PF5 0〜 5%、 MgO 0〜 5%、 CaO 0〜 5%、 SrO 0〜 5%、 BaO 0〜 5%、 ZnO 0〜 5%、 Y23 0〜15%、 Li2O 0〜 2%、 Na2O 0〜 2%、 K2O 0〜 2%、 の組成を有し、更にO/Fの原子比が0.01〜2であ
ることを特徴とする、請求項1に記載の弗燐酸塩ガラス
であり、請求項3に記載の発明は、モル%で、 P25 1〜20%、 Al23 0.2〜 7%、 AlF3 7〜35%、 MgF2 5〜10%、 CaF2 15〜30%、 SrF2 12〜25%、 BaF2 5〜25%、 YF3 0〜10%、 NaF 0〜 2%、 KF 0〜 3%、 NH4F・HF 0.01〜0.5%、 SiF4 0〜 1%、 PF5 0〜 3%、 MgO 0〜 2%、 CaO 0〜 2%、 SrO 0〜 2%、 BaO 0〜 2%、 Y23 0〜 8%、 Na2O 0〜 2%、 K2O 0〜 2%、 の組成を有し、更にO/Fの原子比が0.01〜1であ
ることを特徴とする、請求項2に記載の弗燐酸塩ガラス
であり、請求項4に記載の発明は、モル%で、 P25 1〜20%、 Al23 0.2〜 7%、 AlF3 7〜35%、 MgF2 5〜10%、 CaF2 15〜30%、 SrF2 12〜25%、 BaF2 5〜25%、 YF3 0〜10%、 NaF 0〜 2%、 KF 0.1〜 2%、 NH4F・HF 0.01〜0.5%、 SiF4 0〜 1%、 PF5 0.1〜 2%、 MgO 0〜 2%、 CaO 0〜 2%、 SrO 0〜 2%、 BaO 0〜 2%、 Y23 0〜 8%、 Na2O 0〜 2%、 K2O 0〜 2%、 の組成を有することを特徴とする、請求項3に記載の弗
燐酸塩ガラスである。
【0007】本発明による紫外透過の良いガラスにおい
て、上記組成に限定した理由を以下に述べる。
【0008】NH4F・HFはガラスの酸化を抑制し、
溶融容器成分の溶出防止に効果があるが、その量が0.
01%未満ではその効果は不十分であり、また1%を越
えると還元作用が過剰となり過ぎ、溶融容器を損傷する
恐れがある。したがってNH4F・HFは0.01〜1
%の範囲に限定される。特に好ましいNH4F・HF量
は0.01〜0.5%の範囲である。
【0009】P25成分はガラス形成酸化物としてガラ
スの構造を作る必須成分であり、本発明のような弗燐酸
塩系ガラスにおいてはガラスの安定性に大きく寄与する
成分である。P25の他にも、他の成分の各種の燐酸塩
(例えば、Mg(PO32、Ca(PO32やAl(P
33等の原料)をP25原料として用いることができ
る。ここでP25の量が0.2%未満であると失透を生
じやすく、また、25%を越えると紫外線透過性が低下
し、本発明の目標とする紫外線透過率が得られない。し
たがって失透せず、紫外線透過率の良好なガラスを得る
ためには、P25量は0.2〜25%に限定される。特
に1〜20%の範囲にあることが好ましい。
【0010】Al23成分はメタ燐酸塩、正燐酸塩、ピ
ロ燐酸塩等の各種の燐酸塩や酸化物等で用いられ、ガラ
スの化学的耐久性や耐失透性を向上させるのに有効であ
る。しかし、その量が10%を越えるとかえって耐失透
性が低下し、均質なガラスが得難くなる。耐失透性およ
び化学的安定性を考慮するとAl23量は0〜10%に
限定される。特に0.2〜7%の範囲にあることが好ま
しい。
【0011】AlF3成分はガラスのアッベ数(νd)
を高め、失透傾向を防止するのに効果があるが、その量
が40%を越えるとかえって耐失透性が低下し好ましく
ない。したがって、AlF3量は0〜40%に限定され
る。特に7〜35%の範囲にあることが好ましい。
【0012】MgF2、CaF2、SrF2およびBaF2
の各成分もガラスの耐失透性を向上させるのに効果があ
るが、それぞれMgF2は15%、CaF2は30%を、
SrF2は30%を、およびBaF2は25%を越える
と、かえって耐失透性が低下し好ましくない。したがっ
てMgF2は0〜15%、CaF2は0〜30%、SrF
2は0〜30%、BaF2は0〜25%に限定される。特
にMgF2は5〜10%、CaF2は15〜30%、Sr
2は12〜25%、BaF2は5〜25%の範囲にある
ことが好ましい。
【0013】ZnF2成分もガラスの耐失透性を改善す
るために任意に添加し得るが、その量が5%を越えると
かえってガラスが不安定になりやすい。したがって、Z
nF2量は0〜5%に限定される。
【0014】YF3成分もガラスの耐失透性を改善する
のに効果があるが、その量が15%を越えるとこの効果
はもはや見られなくなる。したがって、YF3量は0〜
15%に限定される。特に0〜10%の範囲にあること
が好ましい。
【0015】LiF、NaFおよびKFは原料の溶融性
を改善するのに有効な成分であるが、その量がそれぞれ
5%を越えると、溶融中での揮発量が大きくなり均質な
ガラスが得難くなったり、失透を生じやすくなって好ま
しくない。したがって、これら各成分はそれぞれ0〜5
%の範囲に限定される。特にNaF量は0〜2%、KF
量は0〜3%の範囲にあることが好ましい。更に好まし
いKF量は0.1〜2%の範囲である。
【0016】SiF4はガラスに低分散性を付与するの
に有効であるが、その量が2%を越えると失透傾向が著
しく増加し好ましくない。したがって、SiF4量は0
〜2%の範囲に限定される。特に0〜1%の範囲にある
ことが好ましい。
【0017】PF5成分はアルカリ金属等の弗化物との
複塩として用いることができ、ガラス化範囲の拡大に非
常に有効な成分である。しかし、その量が5%を越える
と溶融中での揮発量の増大により均質化が困難となり、
また失透傾向も著しく増大する。したがって、PF5
は0〜5%の範囲に限定される。特に0〜3%の範囲が
好ましく、更に好ましくは0.1〜2%の範囲である。
【0018】MgO、CaO、SrO、BaOおよびZ
nOは弗化物の一部または全部をそれぞれ0〜5%の範
囲に限定される。更に好ましくは0〜2%の範囲まで置
換して用いる。特に好ましくはMgO、CaO、SrO
およびBaOのみを0〜2%の範囲で置換して用いる。
【0019】Y23はYF3の一部または全部を0〜1
5%の範囲まで置換して用いることができる。光学性
能、安定性等を考慮すると好ましくは0〜8%の範囲で
ある。
【0020】Li2O、Na2O、およびK2OはLi
F、NaFおよびKFからそれぞれ0〜2%の範囲まで
置換して使用できる。特に好ましくはNa2OおよびK2
Oのみを0〜2%の範囲で置換して使用する。
【0021】O/Fの原子比については、紫外線透過率
を高めるためには原子半径の小さいFを多く含有する必
要があるが、全量弗化物塩ではガラス化範囲が非常に狭
いため失透し易くなり、またO/Fが2以上ではF原子
が不足し紫外線透過率を向上させることはできない。し
たがってO/Fの原子比は、0.01〜2の範囲にある
ことが好ましい。その他、光学恒数の調整や溶融特性改
善のために、LaF3やNH4F等を添加しても良い。
【0022】
【実施例】次に本発明の実施例を表1〜2に示す。特に
表1はNH4F・HFを含む組成系と含まない組成系の
ガラスについて、ガラスの組成、両面研磨した厚さ10
mmのガラス試料の分光透過率曲線における透過率80
%の光線波長、ガラスの屈折率(nd)およびアッベ数
(νd)について、比較した結果を示す。また、図1は
NH4F・HFの含有量と80%透過液の代表的な例を
示す。
【0023】
【表1】
【0024】表1に示すように、本発明の実施例No.
1〜4に比較し、NH4F・HFを含有しない比較例N
o.1〜4はいずれも80%透過波長が長波長傾向にな
っており、紫外透過性に対するNH4・HFの効果がわ
かる。
【0025】
【図1】
【0026】図1に示すように、NH4F・HFを少量
添加することにより、添加しないものよりも紫外線透過
率が格段に向上する。一方、1%添加付近ではその添加
量に対する透過率の向上が鈍くなってきている。
【0027】更に表2に本発明に係る光学ガラスの組
成、80%透過波長、ndおよびνdの実施例を示す。
【0028】
【表2】
【表2】
【表2】
【表2】
【表2】
【表2】
【表2】
【表2】
【表2】
【0029】表1、表2および図1からわかるように、
本発明の弗燐酸塩ガラスは短波長域まで紫外線をよく透
過する。
【0030】本発明のガラスは、いずれも燐酸塩、酸化
物、弗化物、炭酸塩、硝酸塩などの通常の光学ガラス原
料を用いて、秤量、混合し、これを白金坩堝、石英坩堝
または炭素坩堝等により約850〜1150℃でおおよ
そ1〜5時間溶融、攪拌、清澄して均質化後、金型等に
鋳込み、冷却することによって、容易に製造することが
できる。
【0031】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の弗燐酸塩ガ
ラスは、短波長領域まで紫外線透過性が良好なものであ
る。
【手続補正書】
【提出日】平成8年8月6日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】追加
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は、NH4F・HFの含有量と80%透過
波長の関係の代表的な例を示す図である。 ─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成8年8月7日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0022
【補正方法】変更
【補正内容】
【0022】
【実施例】次に本発明の実施例を表1〜2に示す。特に
表1はNH・HFを含む組成系と含まない組成系のガ
ラスについて、ガラスの組成、両面研磨した厚さ10m
mのガラス試料の分光透過率曲線における透過率80%
光線透過波長、ガラスの屈折率(nd)およびアッベ数
(νd)について、比較した結果を示す。また、図1は
NH・HFの含有量と80%透過波長の代表的な例を
示す。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0028
【補正方法】変更
【補正内容】
【0028】
【表2】
【表2】
【表2】
【表2】
【表2】
【表2】
【表2】
【表2】

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 必須成分として、NH4F・HFをモル
    %で、0.01〜1%含有することを特徴とする弗燐酸
    塩ガラス。
  2. 【請求項2】 モル%で、 P25 0.2〜25%、 Al23 0〜10%、 AlF3 0〜40%、 MgF2 0〜15%、 CaF2 0〜30%、 SrF2 0〜30%、 BaF2 0〜25%、 ZnF2 0〜 5%、 YF3 0〜15%、 LiF 0〜 5%、 NaF 0〜 5%、 KF 0〜 5%、 NH4F・HF 0.01〜 1%、 SiF4 0〜 2%、 PF5 0〜 5%、 MgO 0〜 5%、 CaO 0〜 5%、 SrO 0〜 5%、 BaO 0〜 5%、 ZnO 0〜 5%、 Y23 0〜15%、 Li2O 0〜 2%、 Na2O 0〜 2%、 K2O 0〜 2%、 の組成を有し、更にO/Fの原子比が0.01〜2であ
    ることを特徴とする、請求項1に記載の弗燐酸塩ガラ
    ス。
  3. 【請求項3】 モル%で、 P25 1〜20%、 Al23 0.2〜 7%、 AlF3 7〜35%、 MgF2 5〜10%、 CaF2 15〜30%、 SrF2 12〜25%、 BaF2 5〜25%、 YF3 0〜10%、 NaF 0〜 2%、 KF 0〜 3%、 NH4F・HF 0.01〜0.5%、 SiF4 0〜 1%、 PF5 0〜 3%、 MgO 0〜 2%、 CaO 0〜 2%、 SrO 0〜 2%、 BaO 0〜 2%、 Y23 0〜 8%、 Na2O 0〜 2%、 K2O 0〜 2%、 の組成を有し、更にO/Fの原子比が0.01〜1であ
    ることを特徴とする、請求項2に記載の弗燐酸塩ガラ
    ス。
  4. 【請求項4】 モル%で、 P25 1〜20%、 Al23 0.2〜 7%、 AlF3 7〜35%、 MgF2 5〜10%、 CaF2 15〜30%、 SrF2 12〜25%、 BaF2 5〜25%、 YF3 0〜10%、 NaF 0〜 2%、 KF 0.1〜 2%、 NH4F・HF 0.01〜0.5%、 SiF4 0〜 1%、 PF5 0.1〜 2%、 MgO 0〜 2%、 CaO 0〜 2%、 SrO 0〜 2%、 BaO 0〜 2%、 Y23 0〜 8%、 Na2O 0〜 2%、 K2O 0〜 2%、 の組成を有することを特徴とする、請求項3に記載の弗
    燐酸塩ガラス。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011251903A (ja) * 2000-06-05 2011-12-15 Ohara Inc 光照射による屈折率変化の小さい光学ガラス
JP2021178769A (ja) * 2020-05-11 2021-11-18 株式会社オハラ 薄板モールドプレス成形用フツリン酸光学ガラス、マルチプレス用フツリン酸光学ガラス、光学素子、プリフォーム及びレンズ

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