具有低OH、OD浓度的无卤化物的玻璃制造技术

本发明专利技术涉及具有低ＯＨ、ＯＤ浓度的无卤化物的玻璃。提供一种在至少约５０平方厘米的孔面积上具有小于或等于约５ｐｐｍ的折射率均匀性的熔凝石英玻璃。所述熔凝石英玻璃还基本不含卤素，并具有小于约１６０纳米的吸附边缘。该玻璃通过以下方式干燥，在固结前使硅石烟炱毛坯与一氧化碳接触，降低羟基（即，ＯＨ，其中Ｈ是氕（↑［１］↓［１］Ｈ）和氘氧基（ＯＤ），其中，Ｄ是氘（↑［２］↓［１］Ｈ））的总浓度，在一个实施方式中降低至小于约２０重量ｐｐｍ，在另一个实施方式中降低至小于５重量ｐｐｍ，在第三实施方式中降低至小于约１重量ｐｐｍ。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及熔凝石英玻璃。更具体地，本专利技术涉及其组成和折射率高度均匀 的熔凝石英玻璃。更具体地，本专利技术涉及具有高度均匀性和低含量惨杂剂的熔凝石 英玻璃。
技术介绍
高纯度熔凝石英玻璃可用于制造在辐射光谱的紫外光(UV)区工作的精密透 镜。这类透镜可用于半导体领域，特别可用在步进式光刻机或扫描式光刻机的投影 光学系统中。在这种应用中，玻璃必须具有高纯度、均匀性极高的折射率(本文中也称作"折射率")以及高度透明性和稳定性，能耐受uv光谱区中的光所引发的变化。熔凝石英玻璃的纯度、稳定性、高透明度以及折射率均匀性都取决于玻璃中的掺杂剂的含量。这些掺杂剂可能是在各加工步骤中引入的。例如，羟基(OH)掺杂 剂通常是在火焰水解形成硅石烟炱(silica soot)的过程中引入的。使用卤素(氟、 氯、溴、碘)来对硅石烟贫"干燥"或从中除去水和OH。在处理过程中有目的地向熔 凝硅石添加其他掺杂剂，例如分子氢(包括富含一些同位素的分子氢，如氘)以及氘 氧基(OD)。熔凝石英玻璃的动态性质和静态性质都受到这些掺杂剂浓度的影响。预期未来用于光刻的光学器件将要求进一步降低这类掺杂剂在熔凝石英玻璃 光学元件中的浓度，还将要求更高的折射率均匀性。
技术实现思路
本专利技术通过在至少约50平方厘米的孔面积上提供折射率均匀性小于或等于约 5 ppm的熔凝石英玻璃而满足了这些要求和其他要求。所述熔凝石英玻璃还基本不 含卣素，并具有小于约160纳米的吸附边缘。该玻璃通过以下方式干燥在固结前使硅石烟炱毛坯(silica soot blank)与一氧化碳接触，降低羟基(g卩，0H，其中H 是氕(!H)和氘氧基(OD)，其中的D是氘(;H))合并浓度，在一个实施方式中降低 至小于约20重量卯m，在另一个实施方式中降低至小于5重量卯m，在第三实施方 式中降低至小于约l重量ppm。因此，本专利技术一个方面提供一种熔凝硅石制品。该熔凝硅石制品在至少约50 平方厘米的孔面积上沿至少一个通过该制品的方向的折射率均匀性小于或等于5 ppm。该熔凝硅石制品的吸附边缘小于约160纳米，氟、氯和溴的合并浓度小于约 5重量ppm。因此，本专利技术第二方面提供一种熔凝硅石制品。该熔凝硅石制品在其孔内i平方厘米的面积上的折射率变化PV小于约0. 05卯m。因此，本专利技术第三方面提供制造熔凝硅石制品的方法。该方法包括以下步骤 提供包含0H和0D中至少一种的硅石烟炱毛坯；通过使该熔凝硅石烟炱毛坯与C0 接触从而对该硅石烟炱毛坯进行干燥，使该熔凝硅石烟炱中的0H和0D的合并浓度 降低至小于预定水平；使干燥的熔凝硅石烟炱毛坯与分子氧接触，在接触过程中分 子氧将C0转化为C02;使干燥的硅石烟炱毛坯固结，形成熔凝硅石制品，该熔凝硅 石制品的吸附边缘小于约160纳米。由以下详细描述、附图和权利要求书能更清楚地了解本专利技术的这些方面以及 其他方面，和显著特征。附图说明图1示出经过干燥和掺杂氟的氟掺杂的熔凝石英玻璃以及通过与co接触进行干燥并加入氢的熔凝石英玻璃的两个样品的真空紫外(VUV)透射光谱；图2a示出掺杂有0D的CO干燥的熔凝石英玻璃部分在633纳米处获得的干涉 测量数据；图2b是图2a所示干涉测量数据的三维视图3是在图2a和2b所示的熔凝硅石部分中用红外光谱测定的0D浓度随位置 变化的曲线图4是用于比较激光对以下两个部分造成损害的曲线图1)没有使用C0进行 干燥的熔凝硅石部分；和2)经CO干燥的熔凝石英玻璃；图5a是未用CO干燥的熔凝硅石部分的千涉测量数据的图； 图5b是未用C0干燥的熔凝硅石部分的残余波前数据的图；图6a是掺杂有0D的经CO干燥的熔凝硅石部分的残余波前数据的图6b是掺杂有0H的经CO干燥的熔凝硅石部分的残余波前数据的图； 图7是以下各种玻璃的诱导吸收(200-400纳米)光谱的图经C0干燥的、无 卤素、低0H、低OD的熔凝石英玻璃，未用CO干燥的含约IOO重量ppmOH的石英 玻璃，含5000重量ppm F的氟干燥的熔凝石英玻璃；图8是以下各种玻璃在220 纳米处的诱导吸收随脉冲计数而变化的图本专利技术的经CO干燥的、无卤素、低0H、 低0D的熔凝石英玻璃，含约100重量ppm 0H并含5000重量卯m F的氟干燥的熔 凝石英玻璃；图9是熔凝石英玻璃的诱导吸收随0H或0D浓度变化的图； 图10是以下各种玻璃的诱导吸收(150-220纳米)光谱本专利技术的经CO干燥的、 无卤素、低0H、低OD的熔凝石英玻璃，未使用CO干燥的经氟干燥的OH浓度约为 100重量ppm的熔凝石英玻璃，以及含5000重量ppm F的氟干燥的熔凝石英玻璃； 和图11是以下各种玻璃的VUV透射测量结果的图本专利技术的经CO干燥的、无 卤素的熔凝石英玻璃以及未使用C0进行干燥的掺杂F或0H，以及0D的熔凝石英玻璃。具体实施例方式在以下描述中，类似的附图标记表示所有附图中类似或相应的部分。还应理 解，除非另外指出，术语如"顶部"，"底部"，"向外"，"向内"等是常用词语，不构 成对术语的限制。此外，应理解，描述一个基团为包含元素的基团和它们的组合中 的至少一个时，该基团可包含许多所列元素，或单独的或相互的组合。类似地，应 理解，描述一个基团为包含元素的基团和它们的组合中的至少一个时，该基团可包 含许多所列的元素，或单独的或相互的组合。除非另外指出，列举的数值的范围包 括该范围的上下限。参见所有附图，并具体参见图1，应理解为描述本专利技术的具体实施方式进行的 说明，这些说明不构成对本专利技术的限制。如本文所用，"氕"表示质量数为1的氢同位素，其包含单独一个质子和电子。 除非特别指出，符号"H"和"H2"分别表示氕(!H)的原子和分子。如本文所用，术语n(H)和n(H2)分别表示材料中氕原子以及分子的总数。除非特别指出，如本文所用，术语"羟基"或OH表示由氧原子和気原子(;H， 本文中称作"H")组成的部分或部分中的基团。如本文所用，n(0H)表示材料中0H或羟基部分的总数。如本文所用，"氘"表示在其核中有一个质子和一个中子的氢同位素，其原子 量为2.0144。除非特别指出，符号"D"和"D2"分别表示氖(；H)的原子和分子。如本 文所用，术语n(D)和n(D2)分别表示材料中氘原子以及分子的总数。除非特别指出，如本文所用，术语"気氧基"或0D表示由氧原子和気原子(；H或 ^D，本文中称作"D")组成的部分或部分中的基团。如本文所用，n(0D)表示材料中0D部分的总数。当羟基和氘氧基按照它们天然的同位素丰度而存在时，该材料的 n(0D)/(n(0D)+n(0H))比值等于2 x 10—4。除非特别指出，"氢"和"分子氢"表示天然生成的氕和氘分子和原子的混 合物(99. 98%気和0. 02%気)。如本文所用，术语"氢物质"表示天然生成的氢同位素的任意组合。除非特别 指出，氢物质包括例如天然生成的氕和氘原子和分子的混合物；氕和氘原子、分 子的其他混合物，以及它们的混合物；纯的氕和気原子、分子，以及它们的混合物。除非特别指出，当参考氢以外的其他元素时，应理解该元素以其天然生成态 存在；即，该元素的同位素丰度是天然生成的，并且该元素并不富集在任何一种同 位素中。高纯度熔凝石英玻璃可用于制造在辐射光谱的紫外光(uv)区中工作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种熔凝硅石制品，该制品在至少约５０平方厘米的孔面积上沿至少一个通过该熔凝硅石制品的方向具有小于或等于约５ｐｐｍ的折射率均匀性，其中，该熔凝硅石制品的吸收边缘小于约１６０纳米，并且该熔凝硅石制品所具有的氟、氯和溴的总浓度小于约５重量ｐｐｍ。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：RM菲亚克，KE贺迪纳，RR赫拉帕孔，LA摩尔，CM史密斯，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]