JPH11209134A - 合成石英ガラスおよびその製造方法 - Google Patents
合成石英ガラスおよびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 構造欠陥の発生が抑制され、かつ構造の安定
した合成石英ガラスおよびその製造方法。 【解決手段】 火炎加水分解法により得られた、ＯＨ基
濃度が５００ｐｐｍ以上１３００ｐｐｍ以下で、且つ水
素分子濃度が１×１０16分子／ｃｍ3 以上の石英ガラス
部材１９を、この石英ガラス部材の構造が緩和される温
度で保持する構造緩和工程と、構造が緩和された石英ガ
ラス部材を、１０℃／時間以下の降温速度で第１の温度
まで降温させる工程と、第１の温度まで降温された石英
ガラス部材を、１℃／時間以下の降温速度で第２の温度
まで降温させる工程と、第２の温度まで降温された石英
ガラス部材を、１０℃／時間以下の降温速度で第３の温
度まで降温させる工程とを含んでいる。
した合成石英ガラスおよびその製造方法。 【解決手段】 火炎加水分解法により得られた、ＯＨ基
濃度が５００ｐｐｍ以上１３００ｐｐｍ以下で、且つ水
素分子濃度が１×１０16分子／ｃｍ3 以上の石英ガラス
部材１９を、この石英ガラス部材の構造が緩和される温
度で保持する構造緩和工程と、構造が緩和された石英ガ
ラス部材を、１０℃／時間以下の降温速度で第１の温度
まで降温させる工程と、第１の温度まで降温された石英
ガラス部材を、１℃／時間以下の降温速度で第２の温度
まで降温させる工程と、第２の温度まで降温された石英
ガラス部材を、１０℃／時間以下の降温速度で第３の温
度まで降温させる工程とを含んでいる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、合成石英ガラ
ス、特に４００ｎｍ以下の波長領域における光学部材と
して使用される合成石英ガラスとその製造方法に関す
る。
ス、特に４００ｎｍ以下の波長領域における光学部材と
して使用される合成石英ガラスとその製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、シリコン等のウエハ上に集積回路
の微細パターンを露光・転写する光リソグラフィ技術に
おいては、ステッパと呼ばれる露光装置が用いられる。
このステッパの光源は、近年のＬＳＩの高集積化に伴
い、ｇ線（４３６ｎｍ）からｉ線（３６５ｎｍ）、さら
にはＫｒＦ（２４８ｎｍ）エキシマレーザやＡｒＦ（１
９３ｎｍ）エキシマレーザへと短波長化が進められてい
る。従来既知の光学ガラスはｉ線よりも短い波長領域で
の光透過率が光学部材として使用できないほど低い。そ
のため、一般に、ステッパの照明系あるいは投影レンズ
等の光学部材には、合成石英ガラスが用いられている。
の微細パターンを露光・転写する光リソグラフィ技術に
おいては、ステッパと呼ばれる露光装置が用いられる。
このステッパの光源は、近年のＬＳＩの高集積化に伴
い、ｇ線（４３６ｎｍ）からｉ線（３６５ｎｍ）、さら
にはＫｒＦ（２４８ｎｍ）エキシマレーザやＡｒＦ（１
９３ｎｍ）エキシマレーザへと短波長化が進められてい
る。従来既知の光学ガラスはｉ線よりも短い波長領域で
の光透過率が光学部材として使用できないほど低い。そ
のため、一般に、ステッパの照明系あるいは投影レンズ
等の光学部材には、合成石英ガラスが用いられている。
【０００３】しかしながら、この合成石英ガラスにおい
ても、これを高出力の紫外光やエキシマレーザ光のもと
で長時間使用すると、その光透過率の低下といった光学
的特性の劣化が見られる。
ても、これを高出力の紫外光やエキシマレーザ光のもと
で長時間使用すると、その光透過率の低下といった光学
的特性の劣化が見られる。
【０００４】光透過率の劣化は、紫外線照射によって石
英ガラス内に発生する、例えばＥ’センタやＮＢＯＨＣ
（Non-Bridging Oxygen Hole Center)と呼ばれる構造欠
陥に起因すると考えられている。
英ガラス内に発生する、例えばＥ’センタやＮＢＯＨＣ
（Non-Bridging Oxygen Hole Center)と呼ばれる構造欠
陥に起因すると考えられている。
【０００５】石英ガラスの紫外線耐久性を向上させる方
法として、従来、例えば、水素雰囲気下で石英ガラスに
対して熱処理を行う方法（特開平１−２０１６６４号公
報）や、石英ガラスへ水素分子をドープする方法（特開
平３−１０９２３３号公報）が提案されている。これら
の方法は、構造欠陥部分を水素によって修復することに
より、紫外線耐久性を向上させる手法を採っている。
法として、従来、例えば、水素雰囲気下で石英ガラスに
対して熱処理を行う方法（特開平１−２０１６６４号公
報）や、石英ガラスへ水素分子をドープする方法（特開
平３−１０９２３３号公報）が提案されている。これら
の方法は、構造欠陥部分を水素によって修復することに
より、紫外線耐久性を向上させる手法を採っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、水素を
用いた方法では、構造欠陥部分を修復することはできて
も、構造欠陥の前駆体を石英ガラス中から除去すること
はできない。ここで、前駆体とは、Ｓｉ−Ｏ−Ｏ−Ｓ
ｉ、Ｓｉ−Ｓｉ、Ｓｉ−Ｃｌ等の、石英ガラスの正常な
構造（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）以外の結合部分や、Ｓｉ−Ｏ−
Ｓｉであっても結合に歪みが生じている部分である。こ
のような前駆体が存在する石英ガラスでは、構造欠陥の
修復後に再度紫外線照射を行うと、前駆体が容易に構造
欠陥に変換されてしまう。
用いた方法では、構造欠陥部分を修復することはできて
も、構造欠陥の前駆体を石英ガラス中から除去すること
はできない。ここで、前駆体とは、Ｓｉ−Ｏ−Ｏ−Ｓ
ｉ、Ｓｉ−Ｓｉ、Ｓｉ−Ｃｌ等の、石英ガラスの正常な
構造（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）以外の結合部分や、Ｓｉ−Ｏ−
Ｓｉであっても結合に歪みが生じている部分である。こ
のような前駆体が存在する石英ガラスでは、構造欠陥の
修復後に再度紫外線照射を行うと、前駆体が容易に構造
欠陥に変換されてしまう。
【０００７】このため、構造欠陥の前駆体を低減させる
ことにより、紫外線耐久性に優れた石英ガラス、および
紫外線耐久性を向上させることのできる石英ガラスを製
造する方法の出現が望まれていた。
ことにより、紫外線耐久性に優れた石英ガラス、および
紫外線耐久性を向上させることのできる石英ガラスを製
造する方法の出現が望まれていた。
【０００８】一方、以前、この発明に係る発明者等は、
石英ガラスの構造決定温度が紫外線耐久性に対して大き
く影響することを見出し、これについて別途出願中の発
明に開示している。
石英ガラスの構造決定温度が紫外線耐久性に対して大き
く影響することを見出し、これについて別途出願中の発
明に開示している。
【０００９】構造決定温度は、構造安定性のパラメータ
として用いられる値である。過冷却状態にある液体は、
温度の低下に伴いその粘性率を増大して、ガラス転移点
付近の温度域で、ガラス状態に転移する。このガラス状
態では、石英ガラスの密度・構造がランダムな状態のま
ま凍結されていて、室温下においても、この密度・構造
が保持される。このガラス状態に転移した温度（密度・
構造が凍結された温度）を構造決定温度とする。
として用いられる値である。過冷却状態にある液体は、
温度の低下に伴いその粘性率を増大して、ガラス転移点
付近の温度域で、ガラス状態に転移する。このガラス状
態では、石英ガラスの密度・構造がランダムな状態のま
ま凍結されていて、室温下においても、この密度・構造
が保持される。このガラス状態に転移した温度（密度・
構造が凍結された温度）を構造決定温度とする。
【００１０】上述した構造決定温度が低いほど、石英ガ
ラスの構造安定性は向上し、構造安定性の向上に伴って
石英ガラスの紫外線耐久性も向上することが分かった。
ラスの構造安定性は向上し、構造安定性の向上に伴って
石英ガラスの紫外線耐久性も向上することが分かった。
【００１１】合成される石英ガラスの構造決定温度を下
げるためには、まず、通常の直接法を用いて石英ガラス
を合成する。次に、この合成直後の状態での石英ガラス
の構造決定温度よりも低い温度で、その温度における構
造緩和時間以上、合成した石英ガラスを保持した後、徐
々に冷却すればよい。これにより、凍結されていた石英
ガラスの構造を、合成後の石英ガラスの構造決定温度よ
りも低い温度にして、一旦緩和し、その後の冷却によっ
て石英ガラスの構造が再度凍結した温度を、新たな構造
決定温度とすることができる。
げるためには、まず、通常の直接法を用いて石英ガラス
を合成する。次に、この合成直後の状態での石英ガラス
の構造決定温度よりも低い温度で、その温度における構
造緩和時間以上、合成した石英ガラスを保持した後、徐
々に冷却すればよい。これにより、凍結されていた石英
ガラスの構造を、合成後の石英ガラスの構造決定温度よ
りも低い温度にして、一旦緩和し、その後の冷却によっ
て石英ガラスの構造が再度凍結した温度を、新たな構造
決定温度とすることができる。
【００１２】しかしながら、保持すべき構造緩和時間
は、保持する温度が高温であれば短くてすむが、低温に
なるにしたがって指数関数的に長くなる。このため、石
英ガラスを製造するにあたり、実施可能な時間範囲内
で、より構造決定温度を下げることが望まれている。
は、保持する温度が高温であれば短くてすむが、低温に
なるにしたがって指数関数的に長くなる。このため、石
英ガラスを製造するにあたり、実施可能な時間範囲内
で、より構造決定温度を下げることが望まれている。
【００１３】また、高温状態に石英ガラスを長時間保持
しておくと、構造欠陥の修復に必要な水素の脱離が促進
されてしまう。そのため、水素の脱離を最小限に抑える
ことも望まれている。
しておくと、構造欠陥の修復に必要な水素の脱離が促進
されてしまう。そのため、水素の脱離を最小限に抑える
ことも望まれている。
【００１４】したがって、より紫外線耐久性に優れた合
成石英ガラス、具体的には構造欠陥の発生が抑制され、
かつ構造の安定した合成石英ガラスおよびその製造方法
の出現が望まれていた。
成石英ガラス、具体的には構造欠陥の発生が抑制され、
かつ構造の安定した合成石英ガラスおよびその製造方法
の出現が望まれていた。
【００１５】
【課題を解決するための手段】このため、この発明の合
成石英ガラス製造方法によれば、火炎加水分解法により
得られた、ＯＨ基濃度が５００ｐｐｍ以上１３００ｐｐ
ｍ以下で、且つ水素分子濃度が１×１０16分子／ｃｍ3
以上の石英ガラス部材を、この石英ガラス部材の構造が
緩和される温度で保持する構造緩和工程と、構造が緩和
された石英ガラス部材を、１０℃／時間以下の降温速度
で第１の温度まで降温させる工程と、第１の温度まで降
温された石英ガラス部材を、１℃／時間以下の降温速度
で第２の温度まで降温させる工程と、第２の温度まで降
温された石英ガラス部材を、１０℃／時間以下の降温速
度で第３の温度まで降温させる工程とを含んでいること
を特徴とする。
成石英ガラス製造方法によれば、火炎加水分解法により
得られた、ＯＨ基濃度が５００ｐｐｍ以上１３００ｐｐ
ｍ以下で、且つ水素分子濃度が１×１０16分子／ｃｍ3
以上の石英ガラス部材を、この石英ガラス部材の構造が
緩和される温度で保持する構造緩和工程と、構造が緩和
された石英ガラス部材を、１０℃／時間以下の降温速度
で第１の温度まで降温させる工程と、第１の温度まで降
温された石英ガラス部材を、１℃／時間以下の降温速度
で第２の温度まで降温させる工程と、第２の温度まで降
温された石英ガラス部材を、１０℃／時間以下の降温速
度で第３の温度まで降温させる工程とを含んでいること
を特徴とする。
【００１６】火炎加水分解法を用いて合成された石英ガ
ラス部材を、１２２３Ｋ以上、１３７３Ｋ以下の範囲内
の温度で、かつ２０時間以内のある時間だけ保持して、
この石英ガラス部材を構造が緩和された石英ガラス部材
に変える工程と、構造が緩和された石英ガラス部材の温
度が１２２３Ｋに達するまで、１０Ｋ／時間以下の降温
速度で徐冷する工程と、石英ガラス部材の温度が１０２
３Ｋに達するまで、１Ｋ／時間以下の降温速度で構造緩
和部材を徐冷する工程と、石英ガラス部材の温度が７７
３Ｋに達するまで、１０Ｋ／時間以下の降温速度で徐冷
した後、室温に達するまで放冷して合成石英ガラスを得
る工程とを含んでいる。
ラス部材を、１２２３Ｋ以上、１３７３Ｋ以下の範囲内
の温度で、かつ２０時間以内のある時間だけ保持して、
この石英ガラス部材を構造が緩和された石英ガラス部材
に変える工程と、構造が緩和された石英ガラス部材の温
度が１２２３Ｋに達するまで、１０Ｋ／時間以下の降温
速度で徐冷する工程と、石英ガラス部材の温度が１０２
３Ｋに達するまで、１Ｋ／時間以下の降温速度で構造緩
和部材を徐冷する工程と、石英ガラス部材の温度が７７
３Ｋに達するまで、１０Ｋ／時間以下の降温速度で徐冷
した後、室温に達するまで放冷して合成石英ガラスを得
る工程とを含んでいる。
【００１７】上述した石英ガラス部材は、石英ガラスイ
ンゴットまたはこのインゴットを任意の大きさに切断し
て得られるものとする。また、この石英ガラス部材に対
して加熱処理を行って放冷するという一連の工程を経て
得られる構造体を、ここでは合成石英ガラスと称してい
る。
ンゴットまたはこのインゴットを任意の大きさに切断し
て得られるものとする。また、この石英ガラス部材に対
して加熱処理を行って放冷するという一連の工程を経て
得られる構造体を、ここでは合成石英ガラスと称してい
る。
【００１８】火炎加水分解法で合成された石英ガラス部
材の構造決定温度は、通常、１４００Ｋ〜１５００Ｋ程
度である。この温度よりも低い１２２３Ｋ以上１３７３
Ｋ以下の範囲内の温度に、２０時間以内の時間、より好
ましくは５〜１０時間内の適当な時間にわたり、石英ガ
ラス部材を保持することによって、石英ガラス部材の構
造が緩和して、保持した温度において安定な構造状態の
石英ガラス部材が得られる。ここでいう安定な構造状態
は、その温度での平衡な原子配列が得られている状態の
ことである。なお、構造を緩和させる温度（保持する温
度）を低くしたほうが構造決定温度を下げることができ
る。また、構造を緩和させるのに要する時間（最低限保
持しなければならない時間）を構造緩和時間と称する
が、この構造緩和時間は保持する温度が低いほど長時間
となる。このため、石英ガラス部材からの水素の脱ガス
をできるだけ抑えるためには、保持時間を２０時間以内
の適当な時間にするのが好ましい。また、石英ガラスの
製造時間を考慮すると、保持する温度は、１２２３Ｋ以
上（最低でも１２２３Ｋ）にするのがよい。
材の構造決定温度は、通常、１４００Ｋ〜１５００Ｋ程
度である。この温度よりも低い１２２３Ｋ以上１３７３
Ｋ以下の範囲内の温度に、２０時間以内の時間、より好
ましくは５〜１０時間内の適当な時間にわたり、石英ガ
ラス部材を保持することによって、石英ガラス部材の構
造が緩和して、保持した温度において安定な構造状態の
石英ガラス部材が得られる。ここでいう安定な構造状態
は、その温度での平衡な原子配列が得られている状態の
ことである。なお、構造を緩和させる温度（保持する温
度）を低くしたほうが構造決定温度を下げることができ
る。また、構造を緩和させるのに要する時間（最低限保
持しなければならない時間）を構造緩和時間と称する
が、この構造緩和時間は保持する温度が低いほど長時間
となる。このため、石英ガラス部材からの水素の脱ガス
をできるだけ抑えるためには、保持時間を２０時間以内
の適当な時間にするのが好ましい。また、石英ガラスの
製造時間を考慮すると、保持する温度は、１２２３Ｋ以
上（最低でも１２２３Ｋ）にするのがよい。
【００１９】構造が緩和した石英ガラス部材の温度が、
第１の温度（１２００Ｋ〜１２５０Ｋの範囲内の所定温
度）に達するまで１０Ｋ／時間以下の降温速度で徐冷す
る。石英ガラス部材を第１の温度で保持した場合は、当
然この工程は省略される。また、急激な降温による構造
緩和部材の温度分布の発生を防ぐためには１０Ｋ／時間
以下の降温速度にするのがよい。また、第１の温度まで
は、１０Ｋ／時間という温度変化に対して、石英ガラス
の安定化を追随させて行うことができる。
第１の温度（１２００Ｋ〜１２５０Ｋの範囲内の所定温
度）に達するまで１０Ｋ／時間以下の降温速度で徐冷す
る。石英ガラス部材を第１の温度で保持した場合は、当
然この工程は省略される。また、急激な降温による構造
緩和部材の温度分布の発生を防ぐためには１０Ｋ／時間
以下の降温速度にするのがよい。また、第１の温度まで
は、１０Ｋ／時間という温度変化に対して、石英ガラス
の安定化を追随させて行うことができる。
【００２０】其の後、温度が第１の温度に達した石英ガ
ラス部材を第２の温度（１０００Ｋ〜１０５０Ｋの範囲
内の所定温度）に達するまで、１Ｋ／時間以下の降温速
度で徐冷する。これにより、第１の温度から第２の温度
までの範囲内の温度で、石英ガラス部材の構造が凍結さ
れる。上記温度範囲よりも高い温度では、直ちに平衡に
達し、上記温度範囲よりも低い温度では原子配列は凍結
されたままで緩和は起こらない。このため、できるだけ
低い温度で石英ガラス部材の構造を凍結させるために
は、上記温度範囲での降温速度を遅くして、温度低下に
構造緩和を追随させる必要がある。したがって１Ｋ／時
間以下（最高でも１Ｋ／時間）という降温速度にするの
が好ましい。
ラス部材を第２の温度（１０００Ｋ〜１０５０Ｋの範囲
内の所定温度）に達するまで、１Ｋ／時間以下の降温速
度で徐冷する。これにより、第１の温度から第２の温度
までの範囲内の温度で、石英ガラス部材の構造が凍結さ
れる。上記温度範囲よりも高い温度では、直ちに平衡に
達し、上記温度範囲よりも低い温度では原子配列は凍結
されたままで緩和は起こらない。このため、できるだけ
低い温度で石英ガラス部材の構造を凍結させるために
は、上記温度範囲での降温速度を遅くして、温度低下に
構造緩和を追随させる必要がある。したがって１Ｋ／時
間以下（最高でも１Ｋ／時間）という降温速度にするの
が好ましい。
【００２１】其の後、石英ガラス部材の温度が第３の温
度（８００Ｋ以下の温度）に達するまで、石英ガラス部
材を、１０Ｋ／時間以下の降温速度で徐冷した後、室温
に達するまで放冷する。これにより本発明の合成石英ガ
ラスが得られる。
度（８００Ｋ以下の温度）に達するまで、石英ガラス部
材を、１０Ｋ／時間以下の降温速度で徐冷した後、室温
に達するまで放冷する。これにより本発明の合成石英ガ
ラスが得られる。
【００２２】また、好ましくは、火炎加水分解法に用い
られる石英ガラス製バーナから噴出させる燃焼ガスは、
水素ガスおよび酸素ガスが含有されるガスであって、水
素ガス流量に対する酸素ガス流量比が０．２以上、０．
５以下という範囲内のガス流量比であるのがよい。
られる石英ガラス製バーナから噴出させる燃焼ガスは、
水素ガスおよび酸素ガスが含有されるガスであって、水
素ガス流量に対する酸素ガス流量比が０．２以上、０．
５以下という範囲内のガス流量比であるのがよい。
【００２３】火炎加水分解法は、原料ガスと燃焼ガスと
をバーナから噴出させて火炎を形成して、この火炎内で
の加水分解反応によって生成する溶融石英ガラス微粒子
をターゲットに堆積させて石英ガラスインゴットを製造
する方法である。原料ガスは通常ケイ素化合物およびキ
ャリアガスを含んでいる。また、燃焼ガスは酸素ガスお
よび水素ガスを含んでいる。この燃焼ガス中の水素ガス
流量に対する酸素ガス流量比を０．２以上、０．５以下
という範囲内のガス流量比にすることによって、合成さ
れる石英ガラスインゴット中に含まれるＯＨ基（ヒドロ
キシル基）の濃度を５００ｐｐｍ以上１３００ｐｐｍ以
下という範囲内の濃度にすることができる。
をバーナから噴出させて火炎を形成して、この火炎内で
の加水分解反応によって生成する溶融石英ガラス微粒子
をターゲットに堆積させて石英ガラスインゴットを製造
する方法である。原料ガスは通常ケイ素化合物およびキ
ャリアガスを含んでいる。また、燃焼ガスは酸素ガスお
よび水素ガスを含んでいる。この燃焼ガス中の水素ガス
流量に対する酸素ガス流量比を０．２以上、０．５以下
という範囲内のガス流量比にすることによって、合成さ
れる石英ガラスインゴット中に含まれるＯＨ基（ヒドロ
キシル基）の濃度を５００ｐｐｍ以上１３００ｐｐｍ以
下という範囲内の濃度にすることができる。
【００２４】石英ガラス中のケイ素と酸素との結合角に
は分布が生じている。この結合角分布は、ケイ素と酸素
とでつくられる四面体が互いに架橋し、この架橋によっ
て四面体が歪むことに起因すると考えられる。よって結
合角分布の中には構造的に不安定なものも含まれてい
る。結合の不安定な部分は紫外線照射により結合が切断
されて構造欠陥となるおそれがある。すなわち、構造欠
陥の前駆体である。ＯＨ基は四面体の架橋する反応基と
結合するため、四面体の架橋を防ぐことができる。した
がって、ケイ素と酸素とでつくられる四面体は、不安定
な結合を介して架橋することはなくなって、四面体構造
をを非常に安定させることができる。このため、ＯＨ基
を、石英ガラス中に５００ｐｐｍ以上１３００ｐｐｍ以
下という濃度で含有させることができれば、石英ガラス
の構造を安定させて、構造欠陥の発生を抑制することが
できる。
は分布が生じている。この結合角分布は、ケイ素と酸素
とでつくられる四面体が互いに架橋し、この架橋によっ
て四面体が歪むことに起因すると考えられる。よって結
合角分布の中には構造的に不安定なものも含まれてい
る。結合の不安定な部分は紫外線照射により結合が切断
されて構造欠陥となるおそれがある。すなわち、構造欠
陥の前駆体である。ＯＨ基は四面体の架橋する反応基と
結合するため、四面体の架橋を防ぐことができる。した
がって、ケイ素と酸素とでつくられる四面体は、不安定
な結合を介して架橋することはなくなって、四面体構造
をを非常に安定させることができる。このため、ＯＨ基
を、石英ガラス中に５００ｐｐｍ以上１３００ｐｐｍ以
下という濃度で含有させることができれば、石英ガラス
の構造を安定させて、構造欠陥の発生を抑制することが
できる。
【００２５】また、燃焼ガス中の水素ガス流量に対する
酸素ガス流量比を０．２以上、０．５以下という範囲内
のガス流量比にすることによって、合成される石英ガラ
スインゴット中に水素分子を１×１０18分子／ｃｍ3 以
上（最小でも１×１０18分子／ｃｍ3 ）の濃度に含有さ
せることができる。石英ガラス中に溶存する水素によっ
て、石英ガラスへの紫外線照射により発生する構造欠陥
を修復させることができる。
酸素ガス流量比を０．２以上、０．５以下という範囲内
のガス流量比にすることによって、合成される石英ガラ
スインゴット中に水素分子を１×１０18分子／ｃｍ3 以
上（最小でも１×１０18分子／ｃｍ3 ）の濃度に含有さ
せることができる。石英ガラス中に溶存する水素によっ
て、石英ガラスへの紫外線照射により発生する構造欠陥
を修復させることができる。
【００２６】また、好ましくは、石英ガラス部材は２０
０ｍｍ以上（最小でも２００ｍｍ）の直径を有し、かつ
１００ｍｍ以上（最小でも１００ｍｍ）の厚さを有して
いるのがよい。既に説明したように、ここでは石英ガラ
ス部材を石英ガラスインゴットあるいは石英ガラスイン
ゴットを切断して得られるものとする。このため、石英
ガラスインゴットを切断して得られる円柱状の構造体
を、直径２００ｍｍ以上で、かつ厚さ１００ｍｍ以上と
いう大きさにするためには、合成する石英ガラスインゴ
ットの大きさを、直径２５０ｍｍ以上かつ厚さ３００ｍ
ｍ以上とし、この石英ガラスインゴットを切断して直径
２００ｍｍ以上で、かつ厚さが１００ｍｍ以上の円柱状
の石英ガラス部材を作成し、これを熱処理して本発明の
合成石英ガラスを得る。
０ｍｍ以上（最小でも２００ｍｍ）の直径を有し、かつ
１００ｍｍ以上（最小でも１００ｍｍ）の厚さを有して
いるのがよい。既に説明したように、ここでは石英ガラ
ス部材を石英ガラスインゴットあるいは石英ガラスイン
ゴットを切断して得られるものとする。このため、石英
ガラスインゴットを切断して得られる円柱状の構造体
を、直径２００ｍｍ以上で、かつ厚さ１００ｍｍ以上と
いう大きさにするためには、合成する石英ガラスインゴ
ットの大きさを、直径２５０ｍｍ以上かつ厚さ３００ｍ
ｍ以上とし、この石英ガラスインゴットを切断して直径
２００ｍｍ以上で、かつ厚さが１００ｍｍ以上の円柱状
の石英ガラス部材を作成し、これを熱処理して本発明の
合成石英ガラスを得る。
【００２７】石英ガラス部材を加熱および徐冷する工程
において、石英ガラス部材から水素が脱離していくが、
上記の最小の大きさ以上の大きさを有する石英ガラス部
材であれば、上記工程を経て得られる合成石英ガラス中
に、構造欠陥を修復させるために必要な水素を溶存させ
ることができる。
において、石英ガラス部材から水素が脱離していくが、
上記の最小の大きさ以上の大きさを有する石英ガラス部
材であれば、上記工程を経て得られる合成石英ガラス中
に、構造欠陥を修復させるために必要な水素を溶存させ
ることができる。
【００２８】本発明の合成石英ガラス製造方法によれ
ば、製造された合成石英ガラスの構造決定温度を従来よ
りも低くすることができる。このため、従来よりも安定
した構造を有する合成石英ガラスとなる。安定した構造
の合成石英ガラスにおいては、原子間の不安定な結合の
数が低減されているため、構造欠陥の発生を抑制するこ
とができる。また、合成石英ガラスへの紫外線照射によ
り構造欠陥が発生しても、合成石英ガラス中に溶存する
水素によって欠陥部分が修復される。このため、さらに
合成石英ガラスの紫外線耐久性を向上させることができ
る。
ば、製造された合成石英ガラスの構造決定温度を従来よ
りも低くすることができる。このため、従来よりも安定
した構造を有する合成石英ガラスとなる。安定した構造
の合成石英ガラスにおいては、原子間の不安定な結合の
数が低減されているため、構造欠陥の発生を抑制するこ
とができる。また、合成石英ガラスへの紫外線照射によ
り構造欠陥が発生しても、合成石英ガラス中に溶存する
水素によって欠陥部分が修復される。このため、さらに
合成石英ガラスの紫外線耐久性を向上させることができ
る。
【００２９】
【発明の実施の形態】以下、図を参照してこの発明の実
施の形態につき説明する。
施の形態につき説明する。
【００３０】図１（Ａ）〜（Ｄ）は、合成石英ガラスの
製造における主要な工程段階を概略的に順に示した工程
断面図である。
製造における主要な工程段階を概略的に順に示した工程
断面図である。
【００３１】まず、石英ガラスインゴットを直接法を用
いて合成する。直接法によって合成される石英ガラスに
は構造欠陥の前駆体が、他の方法によって合成される石
英ガラスよりも少なく、また、純度の高い石英ガラスが
得られる。
いて合成する。直接法によって合成される石英ガラスに
は構造欠陥の前駆体が、他の方法によって合成される石
英ガラスよりも少なく、また、純度の高い石英ガラスが
得られる。
【００３２】まず、石英ガラス製バーナ１１を用いて石
英ガラスインゴット１３を合成する。このバーナ１１の
噴出部１１ａには、石英ガラスの原料であるケイ素化合
物とキャリアガスとを噴出させる原料管と、火炎を形成
するための酸素ガスおよび水素ガスを噴出させる燃料管
とを備えられている。噴出部１１ａの燃料管から酸素ガ
スおよび水素ガスを噴出および燃焼させることにより火
炎１５を形成する。同時に原料管からケイ素化合物とキ
ャリアガスとを含む原料ガスを噴出させる。この原料ガ
スは火炎１５中で加水分解反応して、溶融した石英ガラ
ス微粒子（スート）を発生させる。この石英ガラス微粒
子をバーナ１１の噴出部１１ａと対向する位置にある石
英ガラス製ターゲット１７上へ堆積させてガラス化する
ことによって石英ガラスインゴット１３が合成される
（図１（Ａ））。
英ガラスインゴット１３を合成する。このバーナ１１の
噴出部１１ａには、石英ガラスの原料であるケイ素化合
物とキャリアガスとを噴出させる原料管と、火炎を形成
するための酸素ガスおよび水素ガスを噴出させる燃料管
とを備えられている。噴出部１１ａの燃料管から酸素ガ
スおよび水素ガスを噴出および燃焼させることにより火
炎１５を形成する。同時に原料管からケイ素化合物とキ
ャリアガスとを含む原料ガスを噴出させる。この原料ガ
スは火炎１５中で加水分解反応して、溶融した石英ガラ
ス微粒子（スート）を発生させる。この石英ガラス微粒
子をバーナ１１の噴出部１１ａと対向する位置にある石
英ガラス製ターゲット１７上へ堆積させてガラス化する
ことによって石英ガラスインゴット１３が合成される
（図１（Ａ））。
【００３３】ここで、バーナ１１の燃焼管から噴出させ
る燃焼ガスのうち水素ガスのガス流量に対する酸素ガス
のガス流量を０．２以上０．５とする。これにより、合
成される石英ガラスインゴット１３中にＯＨ基（ヒドロ
キシル基）を５００ｐｐｍ以上１３００ｐｐｍ以下の範
囲内の濃度に含有させることができる。また、これによ
り石英ガラスインゴット１３中に水素分子を１×１０18
分子／ｃｍ3 以上の濃度で含有させることができる。
る燃焼ガスのうち水素ガスのガス流量に対する酸素ガス
のガス流量を０．２以上０．５とする。これにより、合
成される石英ガラスインゴット１３中にＯＨ基（ヒドロ
キシル基）を５００ｐｐｍ以上１３００ｐｐｍ以下の範
囲内の濃度に含有させることができる。また、これによ
り石英ガラスインゴット１３中に水素分子を１×１０18
分子／ｃｍ3 以上の濃度で含有させることができる。
【００３４】また、得られる石英ガラスインゴット１３
の中心部分を、インゴット１３の成長方向に対して垂直
な面で切断して得られる断面形状は円状である。この実
施の形態では、この円の直径Ｗ（以下、インゴットの直
径Ｗと称する。）が２５０ｍｍ以上で、かつインゴット
１３の長さＬ（高さＬ）が３００ｍｍ以上となるように
各原料ガスおよび燃焼ガスの流量、ターゲットの回転速
度や引き下げる速度などの合成条件を調整する。直径Ｗ
が２５０ｍｍ以上で、かつ長さＬが３００ｍｍ以上の石
英ガラスインゴット１３が得られれば、このインゴット
１３から直径２００ｍｍ以上、厚さ１００ｍｍ以上の大
きさの石英ガラス部材１９を切り出すことができる（図
１（Ｂ））。この発明において、直径２００ｍｍ以上、
厚さ１００ｍｍ以上の大きさを有する石英ガラス部材１
９が得られれば、後の工程で行われる加熱および徐冷処
理中に石英ガラス部材１９から水素の脱離が起こって
も、得られる石英ガラス中に、構造欠陥を修復するため
に必要な量の水素を溶存させることができる。
の中心部分を、インゴット１３の成長方向に対して垂直
な面で切断して得られる断面形状は円状である。この実
施の形態では、この円の直径Ｗ（以下、インゴットの直
径Ｗと称する。）が２５０ｍｍ以上で、かつインゴット
１３の長さＬ（高さＬ）が３００ｍｍ以上となるように
各原料ガスおよび燃焼ガスの流量、ターゲットの回転速
度や引き下げる速度などの合成条件を調整する。直径Ｗ
が２５０ｍｍ以上で、かつ長さＬが３００ｍｍ以上の石
英ガラスインゴット１３が得られれば、このインゴット
１３から直径２００ｍｍ以上、厚さ１００ｍｍ以上の大
きさの石英ガラス部材１９を切り出すことができる（図
１（Ｂ））。この発明において、直径２００ｍｍ以上、
厚さ１００ｍｍ以上の大きさを有する石英ガラス部材１
９が得られれば、後の工程で行われる加熱および徐冷処
理中に石英ガラス部材１９から水素の脱離が起こって
も、得られる石英ガラス中に、構造欠陥を修復するため
に必要な量の水素を溶存させることができる。
【００３５】上述した方法は直接法の一例である。これ
により石英ガラス部材１９が得られる。
により石英ガラス部材１９が得られる。
【００３６】次に、この石英ガラス部材１９を１２２３
Ｋ以上、１３７３Ｋ以下の範囲内の温度で、２０時間以
内の時間保持する。構造決定温度を下げるためには１３
７３Ｋ以下の温度にするのが好ましく、石英ガラス部材
１９を充分にアニーリングして構造を緩和させるために
は１２２３Ｋ以上にするのがよい。この後の石英ガラス
部材１９の徐冷工程は、１２２３Ｋまで１０Ｋ／時間以
下の降温速度で徐冷し、１２２３Ｋから１０２３Ｋまで
は１Ｋ／時間以下の降温速度で徐冷する。さらに７２３
Ｋまでは１０Ｋ／時間以下の降温速度で徐冷した後、室
温まで放冷する（図１（Ｃ））。
Ｋ以上、１３７３Ｋ以下の範囲内の温度で、２０時間以
内の時間保持する。構造決定温度を下げるためには１３
７３Ｋ以下の温度にするのが好ましく、石英ガラス部材
１９を充分にアニーリングして構造を緩和させるために
は１２２３Ｋ以上にするのがよい。この後の石英ガラス
部材１９の徐冷工程は、１２２３Ｋまで１０Ｋ／時間以
下の降温速度で徐冷し、１２２３Ｋから１０２３Ｋまで
は１Ｋ／時間以下の降温速度で徐冷する。さらに７２３
Ｋまでは１０Ｋ／時間以下の降温速度で徐冷した後、室
温まで放冷する（図１（Ｃ））。
【００３７】この加熱および徐冷工程は、例えば耐火断
熱レンガ製のアニール炉２３を用いて行う。また、この
工程を行う雰囲気は特に限定されず、例えば空気中で行
う。また、圧力に関しても特に限定されず、例えば大気
圧下で行う。
熱レンガ製のアニール炉２３を用いて行う。また、この
工程を行う雰囲気は特に限定されず、例えば空気中で行
う。また、圧力に関しても特に限定されず、例えば大気
圧下で行う。
【００３８】これにより、構造の安定した合成石英ガラ
ス２５が得られる（図１（Ｄ））。
ス２５が得られる（図１（Ｄ））。
【００３９】
【実施例】＜実施例１＞まず、直接法により石英ガラス
製バーナ１１をもちいて石英ガラスインゴット１３を合
成する（図１（Ａ））。この例で用いる石英ガラス製バ
ーナ１１の噴出部１１ａの構造を図２を参照して簡単に
説明する。図２は石英ガラス製バーナ１１の噴出部１１
ａの構造を概略的に示す平面図である。噴出部１１ａの
略中央に内径４．５ｍｍの原料管３１（第１管）を有
し、この原料管３１の外側に同心円状に２重に第２管３
３および第３管３５が配置されている。第１管３１の内
側が原料ガス噴出部３７である。第１管３１と第２管３
３との間の幅１ｍｍの隙間は第１酸素ガス噴出部３９と
なっている。第２管３３と第３管３５との間の幅１ｍｍ
の隙間は第１水素ガス噴出部４１である。第３管３５の
外側に同心円状に第４管４３が配置されているが、この
第３管３５と第４管４３との間の隙間は４５ｍｍであ
り、第２水素ガス噴出部４５となっている。また、この
第２水素ガス噴出部４５内の領域には内径６．０ｍｍの
第５管４７が互いに均等な位置に２２本配置されてい
る。この第５管４７の内側は第２酸素ガス噴出部４９と
なっている。原料ガス噴出部３７からは四フッ化ケイ素
ガスをキャリアガスで希釈したものを原料ガスとして流
量５．２７ｓｌｍで噴出させた。
製バーナ１１をもちいて石英ガラスインゴット１３を合
成する（図１（Ａ））。この例で用いる石英ガラス製バ
ーナ１１の噴出部１１ａの構造を図２を参照して簡単に
説明する。図２は石英ガラス製バーナ１１の噴出部１１
ａの構造を概略的に示す平面図である。噴出部１１ａの
略中央に内径４．５ｍｍの原料管３１（第１管）を有
し、この原料管３１の外側に同心円状に２重に第２管３
３および第３管３５が配置されている。第１管３１の内
側が原料ガス噴出部３７である。第１管３１と第２管３
３との間の幅１ｍｍの隙間は第１酸素ガス噴出部３９と
なっている。第２管３３と第３管３５との間の幅１ｍｍ
の隙間は第１水素ガス噴出部４１である。第３管３５の
外側に同心円状に第４管４３が配置されているが、この
第３管３５と第４管４３との間の隙間は４５ｍｍであ
り、第２水素ガス噴出部４５となっている。また、この
第２水素ガス噴出部４５内の領域には内径６．０ｍｍの
第５管４７が互いに均等な位置に２２本配置されてい
る。この第５管４７の内側は第２酸素ガス噴出部４９と
なっている。原料ガス噴出部３７からは四フッ化ケイ素
ガスをキャリアガスで希釈したものを原料ガスとして流
量５．２７ｓｌｍで噴出させた。
【００４０】なお、ここで用いた四フッ化ケイ素は純度
９９．９９％以上で、かつ金属不純物であるＦｅ濃度が
１０ｐｐｂ以下で、ＮｉおよびＣｒの濃度も２ｐｐｂ以
下という高純度のものである。
９９．９９％以上で、かつ金属不純物であるＦｅ濃度が
１０ｐｐｂ以下で、ＮｉおよびＣｒの濃度も２ｐｐｂ以
下という高純度のものである。
【００４１】また、第１酸素ガス噴出部３９からは酸素
ガスを２２ｓｌｍという流量で噴出させた。また、第１
水素ガス噴出部４１からは水素ガスを７５ｓｌｍという
流量で噴出させた。さらに第２水素ガス噴出部４５から
は水素ガスを噴出させ、２２個の第２酸素ガス噴出部４
９からは酸素ガスをそれぞれ噴出させた。
ガスを２２ｓｌｍという流量で噴出させた。また、第１
水素ガス噴出部４１からは水素ガスを７５ｓｌｍという
流量で噴出させた。さらに第２水素ガス噴出部４５から
は水素ガスを噴出させ、２２個の第２酸素ガス噴出部４
９からは酸素ガスをそれぞれ噴出させた。
【００４２】なお、水素ガスを噴出するすべての管から
噴出される水素ガスの流量を総水素ガス流量とし、酸素
ガスを噴出するすべての管から噴出される酸素ガスの流
量を総酸素ガス流量とすると、実施例１では総水素ガス
流量に対する総酸素ガス流量の比率を０．４とした。な
お、総水素ガス流量は約４００〜５００ｓｌｍとする。
噴出される水素ガスの流量を総水素ガス流量とし、酸素
ガスを噴出するすべての管から噴出される酸素ガスの流
量を総酸素ガス流量とすると、実施例１では総水素ガス
流量に対する総酸素ガス流量の比率を０．４とした。な
お、総水素ガス流量は約４００〜５００ｓｌｍとする。
【００４３】バーナの噴出部１１ａから水素ガスと酸素
ガスとを噴出かつ燃焼させて火炎１５を形成する（図１
（Ａ））。また、同時に原料ガスをこの火炎１５中に噴
出させて加水分解反応させる。これにより、火炎１５の
熱で溶融した石英ガラス微粒子が生成される。この石英
ガラス微粒子を、バーナと対向して設けられているター
ゲット１７に堆積およびガラス化することにより石英ガ
ラスインゴット１３が得られる。
ガスとを噴出かつ燃焼させて火炎１５を形成する（図１
（Ａ））。また、同時に原料ガスをこの火炎１５中に噴
出させて加水分解反応させる。これにより、火炎１５の
熱で溶融した石英ガラス微粒子が生成される。この石英
ガラス微粒子を、バーナと対向して設けられているター
ゲット１７に堆積およびガラス化することにより石英ガ
ラスインゴット１３が得られる。
【００４４】実施例１では、ターゲット１７を直径２０
０ｍｍで厚さが１０ｍｍの石英ガラス製のターゲット１
７とする。また、これを１分間に７回転の速度で回転さ
せ、８０ｍｍの水平移動距離を９０秒の周期で水平に往
復移動させ、かつ石英ガラス微粒子の堆積する面を３．
９３ｍｍ／時間の速さで引き下げている。
０ｍｍで厚さが１０ｍｍの石英ガラス製のターゲット１
７とする。また、これを１分間に７回転の速度で回転さ
せ、８０ｍｍの水平移動距離を９０秒の周期で水平に往
復移動させ、かつ石英ガラス微粒子の堆積する面を３．
９３ｍｍ／時間の速さで引き下げている。
【００４５】また、このターゲット１７とバーナ１１は
合成炉中に対向して設置されている。
合成炉中に対向して設置されている。
【００４６】これにより、直径２５０ｍｍでかつ長さが
４００ｍｍの石英ガラスインゴット１３が得られた。
４００ｍｍの石英ガラスインゴット１３が得られた。
【００４７】次に、この石英ガラスインゴット１３の中
央部分から、直径２００ｍｍでかつ厚さ１００ｍｍの石
英ガラス部材１９を切り出した（図１（Ｂ））。
央部分から、直径２００ｍｍでかつ厚さ１００ｍｍの石
英ガラス部材１９を切り出した（図１（Ｂ））。
【００４８】この後、石英ガラス部材１９を、大気雰囲
気下で１２７３Ｋの温度で１０時間にわたり、アニール
炉２３中で保持した後、１Ｋ／時間の降温速度で温度が
７２３Ｋに達するまで徐冷した（図１（Ｃ））。さらに
温度が室温に達するまで部材１９を放冷させることによ
って、実施例１の合成石英ガラス２５を得た。
気下で１２７３Ｋの温度で１０時間にわたり、アニール
炉２３中で保持した後、１Ｋ／時間の降温速度で温度が
７２３Ｋに達するまで徐冷した（図１（Ｃ））。さらに
温度が室温に達するまで部材１９を放冷させることによ
って、実施例１の合成石英ガラス２５を得た。
【００４９】次に、得られた合成石英ガラス２５の構造
決定温度を求める。
決定温度を求める。
【００５０】まず、直接法で合成した石英ガラスから、
検量線作成用の試験片を複数用意する。この複数の試験
片を、石英ガラス製の大気雰囲気の管状炉内で、１０７
３Ｋ〜１７００Ｋの範囲内のそれぞれ異なる温度（例え
ば１０７３Ｋから１００Ｋずつ高くした温度）で、その
温度における構造緩和時間以上の時間保持する。これに
より、各石英ガラス試験片は保持した温度において構造
が緩和して、構造状態が安定化する。
検量線作成用の試験片を複数用意する。この複数の試験
片を、石英ガラス製の大気雰囲気の管状炉内で、１０７
３Ｋ〜１７００Ｋの範囲内のそれぞれ異なる温度（例え
ば１０７３Ｋから１００Ｋずつ高くした温度）で、その
温度における構造緩和時間以上の時間保持する。これに
より、各石英ガラス試験片は保持した温度において構造
が緩和して、構造状態が安定化する。
【００５１】次に、この試験片を高温の管状炉から０．
２秒以内に液体窒素中に移して、試験片を急冷させる。
これにより、試験片の構造を前工程で安定化させた構造
に固定させることができる。よって、前工程で保持した
温度が各試験片の構造決定温度となる。したがって、１
０７３Ｋ〜１７００Ｋの温度範囲内であって、複数の異
なる構造決定温度を有する石英ガラス試験片が得られ
る。
２秒以内に液体窒素中に移して、試験片を急冷させる。
これにより、試験片の構造を前工程で安定化させた構造
に固定させることができる。よって、前工程で保持した
温度が各試験片の構造決定温度となる。したがって、１
０７３Ｋ〜１７００Ｋの温度範囲内であって、複数の異
なる構造決定温度を有する石英ガラス試験片が得られ
る。
【００５２】この石英ガラス試験片に対してラマン散乱
測定を行う。ここでは、振動数８００ｃｍ-1の線強度に
対する６０６ｃｍ-1の線強度の比を求める。振動数６０
６ｃｍ-1の線強度は石英ガラスのケイ素と酸素との結合
角に依存する値であるため、石英ガラスの構造決定温度
にも依存する値である。また、振動数８００ｃｍ-1の線
強度は、石英ガラスの構造に依存するものではないため
基準光として使用している。
測定を行う。ここでは、振動数８００ｃｍ-1の線強度に
対する６０６ｃｍ-1の線強度の比を求める。振動数６０
６ｃｍ-1の線強度は石英ガラスのケイ素と酸素との結合
角に依存する値であるため、石英ガラスの構造決定温度
にも依存する値である。また、振動数８００ｃｍ-1の線
強度は、石英ガラスの構造に依存するものではないため
基準光として使用している。
【００５３】各試験片に対してラマン散乱測定を行って
線強度比を求めて、例えば横軸を構造決定温度とし、縦
軸を線強度比としたグラフを作成する。これにより得ら
れる特性曲線を検量線とする。
線強度比を求めて、例えば横軸を構造決定温度とし、縦
軸を線強度比としたグラフを作成する。これにより得ら
れる特性曲線を検量線とする。
【００５４】実施例１で得られた合成石英ガラス２５に
対してラマン散乱測定を行い、振動数８００ｃｍ-1にお
ける線強度に対する振動数６０６ｃｍ-1における線強度
の比を求める。この線強度の比の値と検量線を対応させ
て、この石英ガラス２５の構造決定温度を求める。
対してラマン散乱測定を行い、振動数８００ｃｍ-1にお
ける線強度に対する振動数６０６ｃｍ-1における線強度
の比を求める。この線強度の比の値と検量線を対応させ
て、この石英ガラス２５の構造決定温度を求める。
【００５５】この結果、合成石英ガラス２５の構造決定
温度は１０７５Ｋであった。（表１参照。）。
温度は１０７５Ｋであった。（表１参照。）。
【００５６】また、実施例１の合成石英ガラスの紫外線
透過性を調べた。
透過性を調べた。
【００５７】まず、得られた合成石英ガラスから直径６
０ｍｍでかつ厚さ１０ｍｍの試験片を切り出す。この試
験片の対向する２面に対して、平行度１０秒以内、片面
毎の平坦度を示すニュートンリング３本以内、および片
面毎の表面粗さｒｍｓ＝１０Å（オングストローム）と
なるように精密研磨を施す。また、最終的に試験片の厚
さが１０ｍｍ±０．１ｍｍとなるように研磨する。この
後、さらに試験片の表面に研磨剤が残留しないように高
純度のＳｉＯ2 粉を用いて仕上げの研磨加工を行う。
０ｍｍでかつ厚さ１０ｍｍの試験片を切り出す。この試
験片の対向する２面に対して、平行度１０秒以内、片面
毎の平坦度を示すニュートンリング３本以内、および片
面毎の表面粗さｒｍｓ＝１０Å（オングストローム）と
なるように精密研磨を施す。また、最終的に試験片の厚
さが１０ｍｍ±０．１ｍｍとなるように研磨する。この
後、さらに試験片の表面に研磨剤が残留しないように高
純度のＳｉＯ2 粉を用いて仕上げの研磨加工を行う。
【００５８】この試験片の紫外線透過性は内部吸収係数
によって示す。内部吸収係数の値が低いほど透過性に優
れているということがいえる。内部吸収係数は以下に示
す公知の式から算出される。
によって示す。内部吸収係数の値が低いほど透過性に優
れているということがいえる。内部吸収係数は以下に示
す公知の式から算出される。
【００５９】内部吸収係数＝−ｌｎ（内部透過率／理論
透過率）／試験片の厚さ これより、分光光度計を用いて１９３．４ｎｍの波長の
光（ＡｒＦエキシマレーザに対応している。）の試験片
における内部透過率を測定して、得られる値を上記式に
代入して内部吸収係数を得た。なお、理論透過率は内部
吸収損失を０として試験片の表面での反射損失のみを考
慮した透過率の値とする。
透過率）／試験片の厚さ これより、分光光度計を用いて１９３．４ｎｍの波長の
光（ＡｒＦエキシマレーザに対応している。）の試験片
における内部透過率を測定して、得られる値を上記式に
代入して内部吸収係数を得た。なお、理論透過率は内部
吸収損失を０として試験片の表面での反射損失のみを考
慮した透過率の値とする。
【００６０】実施例１の合成石英ガラスの１９３．４ｎ
ｍの波長での内部吸収係数は０．００１ｃｍー1以下とな
り、透過性に優れているといえる。
ｍの波長での内部吸収係数は０．００１ｃｍー1以下とな
り、透過性に優れているといえる。
【００６１】また、合成石英ガラスに含有される不純物
の分析を行った。
の分析を行った。
【００６２】合成石英ガラスから１０ｍｍ×１０ｍｍ×
５ｍｍの試験片を切り出して、この試験片に対して熱中
性子線放射による放射化分析を行ってＮａおよびＫの定
量を行った。
５ｍｍの試験片を切り出して、この試験片に対して熱中
性子線放射による放射化分析を行ってＮａおよびＫの定
量を行った。
【００６３】これによりＮａ濃度は検出下限（１ｐｐ
ｂ）以下であり、Ｋの濃度も検出下限（５０ｐｐｂ）以
下であった。
ｂ）以下であり、Ｋの濃度も検出下限（５０ｐｐｂ）以
下であった。
【００６４】さらに合成石英ガラスから試験片を切り出
した後、誘導結合型プラズマ発光分光法を用いてアルカ
リ土類金属、遷移金属およびＡｌの定量を行った。
した後、誘導結合型プラズマ発光分光法を用いてアルカ
リ土類金属、遷移金属およびＡｌの定量を行った。
【００６５】この結果、アルカリ土類金属のＭｇおよび
Ｃａの濃度はそれぞれ２０ｐｐｂ以下であり、遷移金属
Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ
およびＺｎの濃度はそれぞれ２０ｐｐｂ以下で、Ａｌの
濃度も２０ｐｐｂ以下であった。
Ｃａの濃度はそれぞれ２０ｐｐｂ以下であり、遷移金属
Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ
およびＺｎの濃度はそれぞれ２０ｐｐｂ以下で、Ａｌの
濃度も２０ｐｐｂ以下であった。
【００６６】また、ＯＨ基濃度は赤外吸収分光法（ＯＨ
基の伸縮振動に起因する１．３８μｍの吸収量を測定す
る。）によって得られた。また、水素分子濃度はレーザ
ラマン分光法（水素分子の振動に起因する４１３５ｃｍ
ー1ピーク強度を測定する。）により得られた。この結果
を表１に示す。
基の伸縮振動に起因する１．３８μｍの吸収量を測定す
る。）によって得られた。また、水素分子濃度はレーザ
ラマン分光法（水素分子の振動に起因する４１３５ｃｍ
ー1ピーク強度を測定する。）により得られた。この結果
を表１に示す。
【００６７】
【表１】
【００６８】表１によれば、実施例１の合成石英ガラス
はＯＨ基濃度が９３５ｐｐｍで水素分子濃度が２．２×
１０18分子／ｃｍ3 であった。
はＯＨ基濃度が９３５ｐｐｍで水素分子濃度が２．２×
１０18分子／ｃｍ3 であった。
【００６９】また、合成石英ガラスの紫外線耐久性を調
べた。合成石英ガラスから試験片を切り出して、この試
験片に対してＡｒＦエキシマレーザ光を、ワンパルスエ
ネルギー密度２００ｍＪ／ｃｍ2 ／パルス、パルスの繰
り返し周波数１００Ｈｚという条件で照射した。エキシ
マレーザ光の照射によって生じる石英ガラスの構造欠陥
であるＥ’センタは、ピークの波長が２１５ｎｍの吸収
帯で示される。このため、試験片へ照射するエキシマレ
ーザ光のパルス数の変化に伴う、試験片の波長２１５ｎ
ｍの波長における吸収係数の変化を測定して、図３に示
した。図３は、横軸にエキシマレーザ光のパルス数をと
り、縦軸に波長２１５ｎｍにおける吸収係数をとって示
した紫外線耐久性を示す特性曲線である。なお、吸収係
数の値は、エキシマレーザ光を各パルス数照射してから
２分経過した状態での試験片の内部透過率を測定して得
られる値である。内部透過率からの吸収係数の算出は、
上記で既に説明した方法と同様にして行う。２１５ｎｍ
の波長における吸収係数の値が低いほど、Ｅ’センタが
発生していないことを示している。このため、パルス数
の増加に伴う吸収係数の増加率が低い石英ガラスほど紫
外線耐久性に優れているということが示唆される。図３
の曲線Ａが実施例１の石英ガラスの紫外線耐久性を示す
特性曲線である。
べた。合成石英ガラスから試験片を切り出して、この試
験片に対してＡｒＦエキシマレーザ光を、ワンパルスエ
ネルギー密度２００ｍＪ／ｃｍ2 ／パルス、パルスの繰
り返し周波数１００Ｈｚという条件で照射した。エキシ
マレーザ光の照射によって生じる石英ガラスの構造欠陥
であるＥ’センタは、ピークの波長が２１５ｎｍの吸収
帯で示される。このため、試験片へ照射するエキシマレ
ーザ光のパルス数の変化に伴う、試験片の波長２１５ｎ
ｍの波長における吸収係数の変化を測定して、図３に示
した。図３は、横軸にエキシマレーザ光のパルス数をと
り、縦軸に波長２１５ｎｍにおける吸収係数をとって示
した紫外線耐久性を示す特性曲線である。なお、吸収係
数の値は、エキシマレーザ光を各パルス数照射してから
２分経過した状態での試験片の内部透過率を測定して得
られる値である。内部透過率からの吸収係数の算出は、
上記で既に説明した方法と同様にして行う。２１５ｎｍ
の波長における吸収係数の値が低いほど、Ｅ’センタが
発生していないことを示している。このため、パルス数
の増加に伴う吸収係数の増加率が低い石英ガラスほど紫
外線耐久性に優れているということが示唆される。図３
の曲線Ａが実施例１の石英ガラスの紫外線耐久性を示す
特性曲線である。
【００７０】実施例１の合成石英ガラスにおいては、エ
キシマレーザ光を照射する前の試験片の吸収係数は０．
００１ｃｍー1で、パルス数１．０×１０4 照射後の吸収
係数は０．００１ｃｍ-1、パルス数３．０×１０4 照射
後の吸収係数は０．００２ｃｍ-1となり、パルス数１．
０×１０5 照射後の吸収係数は０．００４ｃｍ-1とな
り、パルス数５．０×１０5 照射後の吸収係数は０．０
１５ｃｍ-1となり、パルス数１．０×１０6 照射後の吸
収係数は０．０２７ｃｍ-1となり、パルス数１．５×１
０6 照射後の吸収係数は０．０３５ｃｍ-1となり、パル
ス数２．０×１０6 照射後の吸収係数は０．０４２ｃｍ
-1となり、パルス数２．５×１０6 照射後の吸収係数は
０．０４８ｃｍ-1となり、パルス数３．０×１０6 照射
後の吸収係数は０．０５１となった。
キシマレーザ光を照射する前の試験片の吸収係数は０．
００１ｃｍー1で、パルス数１．０×１０4 照射後の吸収
係数は０．００１ｃｍ-1、パルス数３．０×１０4 照射
後の吸収係数は０．００２ｃｍ-1となり、パルス数１．
０×１０5 照射後の吸収係数は０．００４ｃｍ-1とな
り、パルス数５．０×１０5 照射後の吸収係数は０．０
１５ｃｍ-1となり、パルス数１．０×１０6 照射後の吸
収係数は０．０２７ｃｍ-1となり、パルス数１．５×１
０6 照射後の吸収係数は０．０３５ｃｍ-1となり、パル
ス数２．０×１０6 照射後の吸収係数は０．０４２ｃｍ
-1となり、パルス数２．５×１０6 照射後の吸収係数は
０．０４８ｃｍ-1となり、パルス数３．０×１０6 照射
後の吸収係数は０．０５１となった。
【００７１】＜比較例１＞実施例１の比較例として、実
施例１と同様に形成して得られた石英ガラスインゴット
から、実施例１と同様に直径２００ｍｍで厚さ１００ｍ
ｍの比較例１用石英ガラス部材を切り出す。
施例１と同様に形成して得られた石英ガラスインゴット
から、実施例１と同様に直径２００ｍｍで厚さ１００ｍ
ｍの比較例１用石英ガラス部材を切り出す。
【００７２】この後、比較例１用石英ガラス部材（以
下、比較例１用部材と称する。）に対して、大気圧雰囲
気下で１２７３Ｋの部材温度で、１０時間保持した後、
１０Ｋ／時間の降温速度で比較例１用部材の温度が７２
３Ｋに達するまで徐冷し、さらに部材の温度が室温に達
するまで放冷させることにより、比較例１の合成石英ガ
ラスを得た。
下、比較例１用部材と称する。）に対して、大気圧雰囲
気下で１２７３Ｋの部材温度で、１０時間保持した後、
１０Ｋ／時間の降温速度で比較例１用部材の温度が７２
３Ｋに達するまで徐冷し、さらに部材の温度が室温に達
するまで放冷させることにより、比較例１の合成石英ガ
ラスを得た。
【００７３】比較例１の合成石英ガラスの諸特性を実施
例１と同様にして調べ、表１および図３に示した。
例１と同様にして調べ、表１および図３に示した。
【００７４】構造決定温度は１１５９Ｋであり、実施例
１の合成石英ガラスよりも８４Ｋも高くなってしまう。
１の合成石英ガラスよりも８４Ｋも高くなってしまう。
【００７５】また、紫外線透過性を示す１９３．４ｎｍ
の波長での内部吸収係数は０．００１ｃｍ-1以下とな
り、実施例１と同様に透過性に優れている。
の波長での内部吸収係数は０．００１ｃｍ-1以下とな
り、実施例１と同様に透過性に優れている。
【００７６】また合成石英ガラス中に含有される金属不
純物も実施例１と同様に十分低い濃度であった。
純物も実施例１と同様に十分低い濃度であった。
【００７７】また、ＯＨ基濃度は９１１ｐｐｍで、水素
分子濃度は２．３×１０18分子／ｃｍ3 となり、比較例
１の合成石英ガラスに含まれるＯＨ基は、実施例１の合
成石英ガラスに含まれるＯＨ基よりも少ないことが示さ
れている。このため、比較例１の合成石英ガラスは、実
施例１の合成石英ガラスよりも構造的に不安定な結合部
分が含まれているおそれがある。
分子濃度は２．３×１０18分子／ｃｍ3 となり、比較例
１の合成石英ガラスに含まれるＯＨ基は、実施例１の合
成石英ガラスに含まれるＯＨ基よりも少ないことが示さ
れている。このため、比較例１の合成石英ガラスは、実
施例１の合成石英ガラスよりも構造的に不安定な結合部
分が含まれているおそれがある。
【００７８】また、紫外線耐久性については、エキシマ
レーザ光を照射する前の吸収係数は０．００１ｃｍ
ー1で、パルス数１．０×１０4 照射後の吸収係数は０．
００１ｃｍ-1、パルス数３．０×１０4 照射後の吸収係
数は０．００２ｃｍ-1となり、パルス数１．０×１０5
照射後の吸収係数は０．００５ｃｍ-1となり、パルス数
５．０×１０5 照射後の吸収係数は０．０１７ｃｍ-1と
なり、パルス数１．０×１０6 照射後の吸収係数は０．
０３０ｃｍ-1となり、パルス数１．５×１０6 照射後の
吸収係数は０．０４０ｃｍ-1となり、パルス数２．０×
１０6 照射後の吸収係数は０．０４９ｃｍ-1となり、パ
ルス数２．５×１０6 照射後の吸収係数は０．０５５ｃ
ｍ-1となり、パルス数３．０×１０6 照射後の吸収係数
は０．０５９となった。図３を参照して実施例１の吸収
係数の特性曲線Ａと比較例１の吸収係数の特性曲線Ｂを
比較すると、比較例１の合成石英ガラスのパルス数の増
加に対する吸収係数の増加率のほうが高くなっているの
が分かる。
レーザ光を照射する前の吸収係数は０．００１ｃｍ
ー1で、パルス数１．０×１０4 照射後の吸収係数は０．
００１ｃｍ-1、パルス数３．０×１０4 照射後の吸収係
数は０．００２ｃｍ-1となり、パルス数１．０×１０5
照射後の吸収係数は０．００５ｃｍ-1となり、パルス数
５．０×１０5 照射後の吸収係数は０．０１７ｃｍ-1と
なり、パルス数１．０×１０6 照射後の吸収係数は０．
０３０ｃｍ-1となり、パルス数１．５×１０6 照射後の
吸収係数は０．０４０ｃｍ-1となり、パルス数２．０×
１０6 照射後の吸収係数は０．０４９ｃｍ-1となり、パ
ルス数２．５×１０6 照射後の吸収係数は０．０５５ｃ
ｍ-1となり、パルス数３．０×１０6 照射後の吸収係数
は０．０５９となった。図３を参照して実施例１の吸収
係数の特性曲線Ａと比較例１の吸収係数の特性曲線Ｂを
比較すると、比較例１の合成石英ガラスのパルス数の増
加に対する吸収係数の増加率のほうが高くなっているの
が分かる。
【００７９】このため、実施例１のように、石英ガラス
部材の温度が１２７３Ｋから７２３Ｋに達するまでの降
温速度を１Ｋ／時間というゆっくりした速度にすると、
得られる合成石英ガラスの紫外線耐久性を向上させるこ
とができる。
部材の温度が１２７３Ｋから７２３Ｋに達するまでの降
温速度を１Ｋ／時間というゆっくりした速度にすると、
得られる合成石英ガラスの紫外線耐久性を向上させるこ
とができる。
【００８０】＜実施例２＞実施例２として、石英ガラス
の原料として、実施例１で用いた四フッ化ケイ素の代わ
りに四塩化ケイ素を用いて石英ガラスを製造する。
の原料として、実施例１で用いた四フッ化ケイ素の代わ
りに四塩化ケイ素を用いて石英ガラスを製造する。
【００８１】以下、実施例１と相違する点につき説明
し、実施例１と同様の点についてはその詳細な説明を省
略する。
し、実施例１と同様の点についてはその詳細な説明を省
略する。
【００８２】実施例１と同様に直接法によって石英ガラ
スインゴットを合成する。このとき四塩化ケイ素の流量
は３０ｇ／分とし、これ以外の合成条件は実施例１と同
じにした。
スインゴットを合成する。このとき四塩化ケイ素の流量
は３０ｇ／分とし、これ以外の合成条件は実施例１と同
じにした。
【００８３】これにより、直径２５０ｍｍでかつ長さが
４００ｍｍの石英ガラスインゴットが得られた。
４００ｍｍの石英ガラスインゴットが得られた。
【００８４】次に、この石英ガラスインゴットの中央部
分から、直径２００ｍｍでかつ厚さ１００ｍｍの石英ガ
ラス部材を切り出した。
分から、直径２００ｍｍでかつ厚さ１００ｍｍの石英ガ
ラス部材を切り出した。
【００８５】この後、実施例１と同様に、この石英ガラ
ス部材に対して大気圧雰囲気下で１２７３Ｋの部材温度
で１０時間保持した後、１Ｋ／時間の降温速度で部材温
度が７２３Ｋに達するまで徐冷する。さらに部材温度が
室温に達するまで部材を放冷することにより、実施例２
の合成石英ガラスが得られる。
ス部材に対して大気圧雰囲気下で１２７３Ｋの部材温度
で１０時間保持した後、１Ｋ／時間の降温速度で部材温
度が７２３Ｋに達するまで徐冷する。さらに部材温度が
室温に達するまで部材を放冷することにより、実施例２
の合成石英ガラスが得られる。
【００８６】この合成石英ガラスの構造決定温度を実施
例１と同様の方法を用いて求めたところ、その温度を１
１１７Ｋにすることができた（表１参照。）。
例１と同様の方法を用いて求めたところ、その温度を１
１１７Ｋにすることができた（表１参照。）。
【００８７】また、実施例２の合成石英ガラスの紫外線
透過性を実施例１と同様にして調べたところ、１９３．
４ｎｍの波長での内部吸収係数は０．００１ｃｍ-1以下
となり、透過性に優れていることが示された。
透過性を実施例１と同様にして調べたところ、１９３．
４ｎｍの波長での内部吸収係数は０．００１ｃｍ-1以下
となり、透過性に優れていることが示された。
【００８８】また、合成石英ガラス中に含有される金属
不純物の濃度も、実施例１と同様十分低い値であった。
不純物の濃度も、実施例１と同様十分低い値であった。
【００８９】また、合成石英ガラス中に含有されるＯＨ
基の濃度は９７６ｐｐｍで、水素分子濃度は２．４×１
０18分子／ｃｍ3 であった（表１参照。）。
基の濃度は９７６ｐｐｍで、水素分子濃度は２．４×１
０18分子／ｃｍ3 であった（表１参照。）。
【００９０】また、紫外線耐久性については、エキシマ
レーザ光を照射する前の吸収係数は０．００１ｃｍ
ー1で、パルス数１．０×１０4 照射後の吸収係数は０．
００２ｃｍ-1、パルス数３．０×１０4 照射後の吸収係
数は０．００３ｃｍ-1となり、パルス数１．０×１０5
照射後の吸収係数は０．００５ｃｍ-1となり、パルス数
５．０×１０5 照射後の吸収係数は０．０１８ｃｍ-1と
なり、パルス数１．０×１０6 照射後の吸収係数は０．
０３０ｃｍ-1となり、パルス数１．５×１０6 照射後の
吸収係数は０．０４２ｃｍ-1となり、パルス数２．０×
１０6 照射後の吸収係数は０．０５３ｃｍ-1となり、パ
ルス数２．５×１０6 照射後の吸収係数は０．０６０ｃ
ｍ-1となり、パルス数３．０×１０6 照射後の吸収係数
は０．０６５となった。図４にエキシマレーザ光のパル
ス数の変化に対する、実施例２の石英ガラス片の２１５
ｎｍの波長における吸収係数の変化を特性曲線Ｃとして
示す。図４において、横軸にエキシマレーザ光のパルス
数をとり、縦軸に波長２１５ｎｍにおける吸収係数をと
って示してある。
レーザ光を照射する前の吸収係数は０．００１ｃｍ
ー1で、パルス数１．０×１０4 照射後の吸収係数は０．
００２ｃｍ-1、パルス数３．０×１０4 照射後の吸収係
数は０．００３ｃｍ-1となり、パルス数１．０×１０5
照射後の吸収係数は０．００５ｃｍ-1となり、パルス数
５．０×１０5 照射後の吸収係数は０．０１８ｃｍ-1と
なり、パルス数１．０×１０6 照射後の吸収係数は０．
０３０ｃｍ-1となり、パルス数１．５×１０6 照射後の
吸収係数は０．０４２ｃｍ-1となり、パルス数２．０×
１０6 照射後の吸収係数は０．０５３ｃｍ-1となり、パ
ルス数２．５×１０6 照射後の吸収係数は０．０６０ｃ
ｍ-1となり、パルス数３．０×１０6 照射後の吸収係数
は０．０６５となった。図４にエキシマレーザ光のパル
ス数の変化に対する、実施例２の石英ガラス片の２１５
ｎｍの波長における吸収係数の変化を特性曲線Ｃとして
示す。図４において、横軸にエキシマレーザ光のパルス
数をとり、縦軸に波長２１５ｎｍにおける吸収係数をと
って示してある。
【００９１】＜比較例２＞実施例２の比較例として、実
施例２と同様にして得られた石英ガラスインゴットか
ら、実施例２と同様に直径２００ｍｍで厚さ１００ｍｍ
の比較例２用石英ガラス部材を切り出す。
施例２と同様にして得られた石英ガラスインゴットか
ら、実施例２と同様に直径２００ｍｍで厚さ１００ｍｍ
の比較例２用石英ガラス部材を切り出す。
【００９２】この後、比較例２用石英ガラス部材（以
下、比較例２用部材と称する。）に対して、大気圧雰囲
気下で１２７３Ｋの部材温度で、１０時間保持した後、
１０Ｋ／時間の降温速度で比較例２用部材の温度が７２
３Ｋに達するまで徐冷し、さらに部材の温度が室温に達
するまで放冷させることにより、比較例２の合成石英ガ
ラスを得た。
下、比較例２用部材と称する。）に対して、大気圧雰囲
気下で１２７３Ｋの部材温度で、１０時間保持した後、
１０Ｋ／時間の降温速度で比較例２用部材の温度が７２
３Ｋに達するまで徐冷し、さらに部材の温度が室温に達
するまで放冷させることにより、比較例２の合成石英ガ
ラスを得た。
【００９３】比較例２の合成石英ガラスの諸特性を実施
例２と同様にして調べて表１に示し、また、エキシマレ
ーザ光のパルス数に対する、比較例２の合成石英ガラス
の２１５ｎｍの波長における吸収係数の変化を示す特性
曲線Ｄを、図４のグラフに実施例２の特性曲線Ｃと対応
させて示した。
例２と同様にして調べて表１に示し、また、エキシマレ
ーザ光のパルス数に対する、比較例２の合成石英ガラス
の２１５ｎｍの波長における吸収係数の変化を示す特性
曲線Ｄを、図４のグラフに実施例２の特性曲線Ｃと対応
させて示した。
【００９４】構造決定温度は１１８８Ｋであり、実施例
２の合成石英ガラスよりも７１Ｋも高くなってしまう。
２の合成石英ガラスよりも７１Ｋも高くなってしまう。
【００９５】また、紫外線透過性を示す１９３．４ｎｍ
の波長での内部吸収係数は０．００１ｃｍ-1以下とな
り、実施例２と同様に透過性に優れている。
の波長での内部吸収係数は０．００１ｃｍ-1以下とな
り、実施例２と同様に透過性に優れている。
【００９６】また合成石英ガラス中に含有される金属不
純物も実施例２と同様に十分低い濃度であった。
純物も実施例２と同様に十分低い濃度であった。
【００９７】また、ＯＨ基濃度は９６８ｐｐｍで、水素
分子濃度は２．４×１０18分子／ｃｍ3 となり、比較例
２の合成石英ガラスに含まれるＯＨ基は実施例２の合成
石英ガラスに含まれるＯＨ基よりも少ないことが示され
ている。このため、比較例２の合成石英ガラスは、実施
例２の合成石英ガラスよりも構造的に不安定な結合部分
が含まれているおそれがある。
分子濃度は２．４×１０18分子／ｃｍ3 となり、比較例
２の合成石英ガラスに含まれるＯＨ基は実施例２の合成
石英ガラスに含まれるＯＨ基よりも少ないことが示され
ている。このため、比較例２の合成石英ガラスは、実施
例２の合成石英ガラスよりも構造的に不安定な結合部分
が含まれているおそれがある。
【００９８】また、紫外線耐久性については、エキシマ
レーザ光を照射する前の吸収係数は０．００１ｃｍ
ー1で、パルス数１．０×１０4 照射後の吸収係数は０．
００２ｃｍ-1、パルス数３．０×１０4 照射後の吸収係
数は０．００３ｃｍ-1となり、パルス数１．０×１０5
照射後の吸収係数は０．００６ｃｍ-1となり、パルス数
５．０×１０5 照射後の吸収係数は０．０１９ｃｍ-1と
なり、パルス数１．０×１０6 照射後の吸収係数は０．
０３４ｃｍ-1となり、パルス数１．５×１０6 照射後の
吸収係数は０．０４７ｃｍ-1となり、パルス数２．０×
１０6 照射後の吸収係数は０．０５８ｃｍ-1となり、パ
ルス数２．５×１０6 照射後の吸収係数は０．０６６ｃ
ｍ-1となり、パルス数３．０×１０6 照射後の吸収係数
は０．０７３となった。図４を参照して実施例２の吸収
係数の特性曲線と比較例２の吸収係数の特性曲線を比較
すると、比較例２の合成石英ガラスのパルス数の増加に
対する吸収係数の増加率が実施例２の特性曲線の増加率
よりも高くなっているのが分かる。
レーザ光を照射する前の吸収係数は０．００１ｃｍ
ー1で、パルス数１．０×１０4 照射後の吸収係数は０．
００２ｃｍ-1、パルス数３．０×１０4 照射後の吸収係
数は０．００３ｃｍ-1となり、パルス数１．０×１０5
照射後の吸収係数は０．００６ｃｍ-1となり、パルス数
５．０×１０5 照射後の吸収係数は０．０１９ｃｍ-1と
なり、パルス数１．０×１０6 照射後の吸収係数は０．
０３４ｃｍ-1となり、パルス数１．５×１０6 照射後の
吸収係数は０．０４７ｃｍ-1となり、パルス数２．０×
１０6 照射後の吸収係数は０．０５８ｃｍ-1となり、パ
ルス数２．５×１０6 照射後の吸収係数は０．０６６ｃ
ｍ-1となり、パルス数３．０×１０6 照射後の吸収係数
は０．０７３となった。図４を参照して実施例２の吸収
係数の特性曲線と比較例２の吸収係数の特性曲線を比較
すると、比較例２の合成石英ガラスのパルス数の増加に
対する吸収係数の増加率が実施例２の特性曲線の増加率
よりも高くなっているのが分かる。
【００９９】このため、実施例２のように、石英ガラス
部材の温度が１２７３Ｋから７２３Ｋに達するまでの降
温速度を１Ｋ／時間というゆっくりした速度にすると、
得られる合成石英ガラスの紫外線耐久性を向上させるこ
とができる。
部材の温度が１２７３Ｋから７２３Ｋに達するまでの降
温速度を１Ｋ／時間というゆっくりした速度にすると、
得られる合成石英ガラスの紫外線耐久性を向上させるこ
とができる。
【０１００】
【発明の効果】上述した説明から明らかなように、この
発明の石英ガラス製造方法によれば、火炎加水分解法に
より得られた、ＯＨ基濃度が５００ｐｐｍ以上１３００
ｐｐｍ以下で、且つ水素分子濃度が１×１０16分子／ｃ
ｍ3 以上の石英ガラス部材を、この石英ガラス部材の構
造が緩和される温度で保持する構造緩和工程と、構造が
緩和された石英ガラス部材を、１０℃／時間以下の降温
速度で第１の温度まで降温させる工程と、第１の温度ま
で降温された石英ガラス部材を、１℃／時間以下の降温
速度で第２の温度まで降温させる工程と、第２の温度ま
で降温された石英ガラス部材を、１０℃／時間以下の降
温速度で第３の温度まで降温させる工程とを含んでいる
ことを特徴とする。
発明の石英ガラス製造方法によれば、火炎加水分解法に
より得られた、ＯＨ基濃度が５００ｐｐｍ以上１３００
ｐｐｍ以下で、且つ水素分子濃度が１×１０16分子／ｃ
ｍ3 以上の石英ガラス部材を、この石英ガラス部材の構
造が緩和される温度で保持する構造緩和工程と、構造が
緩和された石英ガラス部材を、１０℃／時間以下の降温
速度で第１の温度まで降温させる工程と、第１の温度ま
で降温された石英ガラス部材を、１℃／時間以下の降温
速度で第２の温度まで降温させる工程と、第２の温度ま
で降温された石英ガラス部材を、１０℃／時間以下の降
温速度で第３の温度まで降温させる工程とを含んでいる
ことを特徴とする。
【０１０１】これにより、従来よりも紫外線耐久性に優
れた合成石英ガラス、具体的には構造欠陥の発生が抑制
され、かつ構造の安定した合成石英ガラスを得ることが
できる。
れた合成石英ガラス、具体的には構造欠陥の発生が抑制
され、かつ構造の安定した合成石英ガラスを得ることが
できる。
【図１】（Ａ）〜（Ｄ）は、この発明の合成石英ガラス
の製造工程を概略的に示す工程断面図である。
の製造工程を概略的に示す工程断面図である。
【図２】石英ガラスバーナの噴出部の構造である。
【図３】実施例１および比較例１で得られる合成石英ガ
ラスの紫外線耐久性を示す特性図である。
ラスの紫外線耐久性を示す特性図である。
【図４】実施例２および比較例２で得られる合成石英ガ
ラスの紫外線耐久性を示す特性図である。
ラスの紫外線耐久性を示す特性図である。
１１：石英ガラス製バーナ １１ａ：噴出部 １３：石英ガラスインゴット １５：火炎 １７：石英ガラス製ターゲット １９：石英ガラス部材 ２３：アニール炉 ２５：合成石英ガラス ３１：原料管（第１管） ３３：第２管 ３５：第３管 ３７：原料ガス噴出部 ３９：第１酸素ガス噴出部 ４１：第１水素ガス噴出部 ４３：第４管 ４５：第２水素ガス噴出部 ４７：第５管 ４９：第２酸素ガス噴出部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神保 宏樹 東京都千代田区丸の内３丁目２番３号 株 式会社ニコン内
Claims (9)
- 【請求項１】 火炎加水分解法により得られた、ＯＨ基
濃度が５００ｐｐｍ以上１３００ｐｐｍ以下で、且つ水
素分子濃度が１×１０16分子／ｃｍ3 以上の石英ガラス
部材を、該石英ガラス部材の構造が緩和される温度で保
持する構造緩和工程と、 構造が緩和された石英ガラス部材を、１０℃／時間以下
の降温速度で第１の温度まで降温させる工程と、 前記第１の温度まで降温された石英ガラス部材を、１℃
／時間以下の降温速度で第２の温度まで降温させる工程
と、 前記第２の温度まで降温された石英ガラス部材を、１０
℃／時間以下の降温速度で第３の温度まで降温させる工
程とを含んでいることを特徴とする合成石英ガラスの製
造方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の合成石英ガラスの製造
方法において、 前記石英ガラス部材の構造が緩和される温度が、１２２
３Ｋ以上、１３７３Ｋ以下の範囲内の温度であることを
特徴とする合成石英ガラスの製造方法。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２のいずれか一項
に記載の合成石英ガラスの製造方法において、 前記第１の温度が、１２００Ｋ以上、１２５０Ｋ以下の
範囲内の温度であることを特徴とする合成石英ガラスの
製造方法。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか一項に記載の合
成石英ガラスの製造方法において、 前記第２の温度が、１０００Ｋ以上、１０５０Ｋ以下の
範囲内の温度であることを特徴とする合成石英ガラスの
製造方法。 - 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか一項に記載の合
成石英ガラスの製造方法において、前記第３の温度が、
８００Ｋ以下の温度であることを特徴とする合成石英ガ
ラスの製造方法。 - 【請求項６】 請求項１に記載の合成石英ガラスの製造
方法において、 前記第１の温度を１２２３Ｋとし、前記第２の温度を１
０２３Ｋとし、前記第３の温度を７７３Ｋとすることを
特徴とする合成石英ガラスの製造方法。 - 【請求項７】 請求項１に記載の合成石英ガラスの製造
方法において、 前記加水分解法に用いられる石英ガラス製バーナから噴
出させる燃焼ガスは、水素ガスおよび酸素ガスが含有さ
れるガスであって、該水素ガス流量に対する前記酸素ガ
ス流量比が０．２以上、０．５以下の範囲内のガス流量
比であることを特徴とする合成石英ガラスの製造方法。 - 【請求項８】 請求項１に記載の合成石英ガラスの製造
方法において、 前記火炎加水分解法により得られた石英ガラス部材は２
００ｍｍ以上の直径を有し、かつ１００ｍｍ以上の厚さ
を有していることを特徴とする合成石英ガラスの製造方
法。 - 【請求項９】 請求項１に記載の合成石英ガラスの製造
方法によって製造された合成石英ガラス。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10010929A JPH11209134A (ja) | 1998-01-23 | 1998-01-23 | 合成石英ガラスおよびその製造方法 |
| US09/235,409 US6442973B1 (en) | 1995-01-06 | 1999-01-22 | Synthetic silica glass and its manufacturing method |
| EP99101328A EP0943586A3 (en) | 1998-01-23 | 1999-01-25 | Synthetic silica glass and its manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10010929A JPH11209134A (ja) | 1998-01-23 | 1998-01-23 | 合成石英ガラスおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11209134A true JPH11209134A (ja) | 1999-08-03 |
Family
ID=11763934
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10010929A Pending JPH11209134A (ja) | 1995-01-06 | 1998-01-23 | 合成石英ガラスおよびその製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0943586A3 (ja) |
| JP (1) | JPH11209134A (ja) |
Cited By (4)
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| WO2001012566A1 (en) * | 1999-08-12 | 2001-02-22 | Nikon Corporation | Method for preparation of synthetic vitreous silica and apparatus for heat treatment |
| JP2004099377A (ja) * | 2002-09-10 | 2004-04-02 | Shinetsu Quartz Prod Co Ltd | 合成石英ガラス繊維、ストランド、ヤーン及びクロス |
| JP2004339050A (ja) * | 2003-04-26 | 2004-12-02 | Carl-Zeiss-Stiftung | ドープ石英ガラスのガラス体を製造するための火炎加水分解法 |
| CN110655305A (zh) * | 2018-06-28 | 2020-01-07 | 中天科技集团有限公司 | 石英玻璃的热处理方法 |
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|---|---|---|---|---|
| JP2001270731A (ja) * | 2000-03-28 | 2001-10-02 | Nikon Corp | 合成石英ガラス部材及びこれを用いた光リソグラフィー装置 |
| WO2003080525A1 (fr) * | 2002-03-25 | 2003-10-02 | Nikon Corporation | Element de verre de quartz synthetique et procede de production de celui-ci |
| US20050132749A1 (en) * | 2003-12-05 | 2005-06-23 | Shin-Etsu Chmeical Co., Ltd. | Burner and method for the manufacture of synthetic quartz glass |
| EP1690837A1 (de) * | 2005-02-10 | 2006-08-16 | Schott AG | Synthetisches Quarzglas sowie Verfahren zur Herstellung eines Quarzglas-Körpers |
| US9505649B2 (en) | 2013-09-13 | 2016-11-29 | Corning Incorporated | Ultralow expansion glass |
| CN114031274A (zh) * | 2021-12-09 | 2022-02-11 | 中天科技精密材料有限公司 | 连续式低羟基高均匀性石英玻璃的制备方法 |
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| JP2588447B2 (ja) * | 1991-06-29 | 1997-03-05 | 信越石英株式会社 | エキシマレーザー用石英ガラス部材の製造方法 |
| JP2835542B2 (ja) * | 1991-07-31 | 1998-12-14 | 信越石英株式会社 | 光学用合成石英ガラス成形体の熱処理方法 |
| JP3199275B2 (ja) * | 1991-12-26 | 2001-08-13 | 新日鐵化学株式会社 | 石英ガラスの製造方法 |
| JPH07247132A (ja) * | 1994-03-11 | 1995-09-26 | Nikon Corp | 石英ガラスの製造方法 |
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-
1998
- 1998-01-23 JP JP10010929A patent/JPH11209134A/ja active Pending
-
1999
- 1999-01-25 EP EP99101328A patent/EP0943586A3/en not_active Withdrawn
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0943586A3 (en) | 2000-01-19 |
| EP0943586A2 (en) | 1999-09-22 |
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