(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素欠損部位を実質上含まず、Ｈ2含有量が０．１×１０16分子／ｃｍ3〜４．０×１０16分子／ｃｍ3の範囲であり、ＯＨ含有量が１２５重量ｐｐｍ〜４５０重量ｐｐｍの範囲であり、ＳｉＨ基含有量が５×１０16分子／ｃｍ3未満であり、屈折率不均質性Δｎが２ｐｐｍ未満、ひずみ複屈折が２ｎｍ／ｃｍ未満であり、圧密及び圧密減少が最適化されたガラス構造を有し、波長２５０ｎｍ以下の紫外線を透過する光学機器部品用石英ガラスブランクの製造方法であって、
この製造方法は、珪素含有化合物を火炎加水分解し、それによってＳｉＯ2粒子が形成され、このＳｉＯ2粒子を回転する担体上に層状に沈着させ、多孔性スート体を生成し、このスート体をその後ガラス化し、全体的に不均一なＨ2プロフィールを有する少なくとも一つの第一のシリンダ形石英ガラスプレフォームを製造することを含み、
第一石英ガラスプレフォームと第二石英ガラスプレフォームとを混合して平均ＯＨ含有量が１２５重量ｐｐｍ〜４５０重量ｐｐｍの範囲である混合石英ガラスを生成することを含む均質化処理によって、径方向のＨ2濃度プロフィールは、０．１×１０16分子／ｃｍ3〜４．０×１０16分子／ｃｍ3の平均値からの最大偏差が２５％を超えないように確立されることを特徴とする石英ガラスブランクの製造方法。
【請求項２】
均質化処理によって、平均値からの最大偏差が１５％を示す径方向Ｈ2濃度プロフィールが確立されることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
石英ガラスプレフォームがＨ2含有気体中でスート体をガラス化することによって製造されることを特徴とする請求項１または２に記載の製造方法。
【請求項４】
ガラス化に用いられるＨ2含有気体がＨ2／Ｈｅ気体またはＨ2／Ｎ2気体またはＨ2／Ｈ2Ｏ気体であることを特徴とする請求項３に記載の製造方法。
【請求項５】
石英ガラスプレフォームを水素含有量低下−アニール処理にかけることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項６】
均質化処理が前記石英ガラスプレフォームのねじり及び折り返し段階を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項７】
平均ＯＨ含有量が２００重量ｐｐｍ〜３５０重量ｐｐｍの範囲である混合石英ガラスを生成することを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項８】
第二石英ガラスプレフォームの製造がＳｉＯ2粒子の形成及び回転する担体上への前記粒子の沈着、及びその後の直接ガラス化を含むことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項９】
第一石英ガラスプレフォームが１０重量ｐｐｍ〜３００重量ｐｐｍの範囲のＯＨ含有量を有し、第二石英ガラスプレフォームが４００重量ｐｐｍ〜１３００重量ｐｐｍの範囲のＯＨ含有量を有することを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項１０】
波長２５０ｎｍ以下の紫外線と組み合わせてマイクロリトグラフィーに使用する部品を製造するための、波長２５０ｎｍ以下の紫外線を透過する光学機器部品用石英ガラスブランクの使用であって、
酸素欠損部位を実質上含まず、Ｈ2含有量が０．１×１０16分子／ｃｍ3〜４．０×１０16分子／ｃｍ3の範囲であり、ＯＨ含有量が１２５重量ｐｐｍ〜４５０重量ｐｐｍの範囲であり、ＳｉＨ基含有量が５×１０16分子／ｃｍ3未満であり、屈折率不均質性Δｎが２ｐｐｍ未満、ひずみ複屈折が２ｎｍ／ｃｍ未満であり、圧密及び圧密減少が最適化されたガラス構造を有し、パルス数Ｐでパルスエネルギー密度εが少なくとも０．００５ｍＪ／ｃｍ2である紫外線照射に使用するために、最小水素含有量ＣH2min、最大水素含有量ＣH2max及びＯＨ含有量ＣOHを有し、それらが下記の規定式に従う石英ガラスが選択されることを特徴とする石英ガラスブランクの使用。
ＣH2min［分子／ｃｍ3］＝１．０×１０6ε2Ｐ
ＣH2max［分子／ｃｍ3］＝２．０×１０18ε
ＣOH［重量ｐｐｍ］＝１．７×１０3×ε0.4±５０
（ε＝パルスエネルギー密度、ｍＪ／ｃｍ2）
【請求項１１】
エネルギー密度εが０．０３ｍＪ／ｃｍ2未満であることを特徴とする請求項１０に記載の使用。
【請求項１２】
エネルギー密度εが０．０１ｍＪ／ｃｍ2未満であることを特徴とする請求項１０または１１に記載の使用。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は２５０ｎｍ以下の波長を有する紫外線を透過する光学機器部品用石英ガラスブランクに関するものである。
【０００２】
さらに本発明はＳｉ含有化合物の火炎加水分解によって少なくとも一つの第一シリンダ形石英ガラスプレフォームを製造することを含んでなる前記石英ガラスブランクの製造方法に関する。その際ＳｉＯ2粒子が形成され、回転する担体上に層となって沈着して多孔性スート体 (soot body) を形成する；前記スート体はその後ガラス化され、その容量全体を通じて不均一なＨ2濃度プロフィールを示す石英ガラスプレフォームを生成する。
【０００３】
さらに本発明は２５０ｎｍ以下の波長の紫外線と共にマイクロリトグラフィーに使用するための部品の製造に石英ガラスブランクを使用することにも関係する。
【０００４】
【従来の技術】
石英ガラスから作られる光学機器部品は、特に半導体チップの高度集積回路の製造のために使用されるマイクロリトグラフィー装置において例えば光学的ファイバーの形で、または照明用光学部品として、高エネルギー紫外線レーザの透過のために使用されている。近代的マイクロリトグラフィー装置の照明系は波長２４８ｎｍ（ＫｒＦレーザ）または１９３ｎｍ（ＡｒＦレーザ）の高エネルギーパルスＵＶ線を発生するエキシマレーザを備えている。
【０００５】
短波長ＵＶ線は合成石英ガラスから作られる光学機器部品に欠損を生じ、吸収作用をもたらすかも知れない。照射条件とは別に、欠損生成のタイプ及び程度、及びこれによって生じる吸収効果は、使用した石英ガラスの質（これは主として、密度、屈折率プロフィール及び均一性等の構造特性、並びに化学的組成の関数である）に依存する。
【０００６】
照射条件と一つには材料特異的因子との関係、また照射条件と誘導される吸収、αin、との関係は次のモデル式によってあらわすことができる：
αin＝ａ×εb×Ｐ      （１）
【０００７】
上記式中、ａ及びｂは材料特異的因子であり、ε及びＰはそれぞれエネルギー密度及びパルス数をあらわす。
【０００８】
このように、誘起される構造欠損の数及びこれらの欠損によって生じる吸収は、衝突するレーザパルス数、これらのパルスのエネルギー密度及び材料特異的因子に依存する。
【０００９】
高エネルギーＵＶ光照射の際のダメージ挙動に石英ガラスの化学的組成が影響を与えることは、既に例えばＥＰ−Ａ１  ４０１  ８４５に述べられている。この特許公報によると、照射ダメージに対する高い抵抗は、高純度、１００ないし約１０００ｗｔ−ｐｐｍのＯＨ−含有量、及び１ｃｍ3（石英ガラスの体積）あたり５×１０16分子以上という比較的高い水素濃度を特徴とする石英ガラスによって実現する。さらに、公知の合成石英ガラスは５ｎｍ／ｃｍ未満のひずみ複屈折を有し、酸素欠損部位がほとんどない。
【００１０】
ＥＰ−Ａ１  ４０１  ８４５も珪素含有化合物の火炎加水分解による合成石英ガラスの製造方法を記載している。これらの方法の特徴的要因は出発原料物質と、沈着したＳｉＯ2粒子のガラス化のタイプである。ＳｉＣｌ4が火炎加水分解による合成石英ガラスの製造における一般的出発原料物質である。しかし、その他の物質類、例えばシランまたはシロキサン等の塩素フリー珪素含有有機化合物も一般的に使われる。いずれにせよ、この方法は回転する物質上へＳｉＯ2層を沈着させることを含んでなる。上記物質の表面温度が十分高ければ、ＳｉＯ2粒子は沈着した際直接ガラス質に変化する（直接ガラス化）。これに対していわゆる“スート法 (soot procedure) ”では、ＳｉＯ2粒子の沈着中、温度は十分低く保たれ、多孔性スート体が形成される。多孔性スート体ではＳｉＯ2は全くガラス化しないか、またはわずかにガラス化するに過ぎない。石英ガラス生成下におけるガラス化は、スート法ではその後のスート体の焼結によって実現する。上に述べた製造方法は両方共、高純度の密度の高い透明な石英ガラスを製造する。スート法の製造コストは直接ガラス化法に比較して低い。
【００１１】
通常、上記ブランクはアニール段階を受ける。このアニール段階は機械的応力を減らし、仮想温度 (fictive temperature) を均一に分布させる。ＥＰ−Ａ１４０１  ８４５はアニールプログラムを提案している。上記プログラムではブランクを約１１００℃の温度に５０時間さらし、その後２℃／ｈの冷却速度でゆっくりと９００℃まで冷却し、最後に密閉炉中で室温まで冷却する。提案の温度領域では、成分類、特に水素のブランクからの拡散がブランクの化学的組成の局所的変化を起こし、ブランクの表面領域とより内部の領域との間に濃度勾配を形成する。そこで、水素の好ましい欠損回復特性を利用して上記石英ガラスの放射線抵抗性を改善するために、ＥＰ−Ａ１  ４０１８４５は、引き続き水素含有環境中で高温で石英ガラスブランクを水素処理することを勧めている。
【００１２】
文献には長期間ＵＶ線にさらして吸収を増加させる種々のダメージパターンに関する多数の報告がある。例えば、誘起性吸収は直線的に増加するかも知れず、または最初の増加後飽和を示すかも知れない。また別の研究結果では、観察された吸収バンドは先ず最初にレーザ不活化後数分以内に消失し、レーザの再活性化で速やかに再出現し、前のレベルに戻ることである。この挙動は“急速ダメージプロセス”（ＲＤＰ）と呼ばれ、石英ガラスの網目構造の欠損部位を飽和する水素分子に基づく、ただし欠損部位における結合強度は非常に低く、その成分が放射線に再被曝するときには直ちに壊れる。もう一つの公知のダメージパターンでは、構造欠損は蓄積し、吸収が突然強く増加した際に最高に達するようにみえる。後者のダメージ挙動における吸収の強い増加は上記文献では“ＳＡＴ効果”と呼ばれている。
【００１３】
ＥＰ−Ａ１  ４０１８４５から公知の石英ガラスはＵＶ照射への被曝に反応して比較的小さい吸収増加を示し、したがってこの石英ガラスは短波長ＵＶ照射に対する高度の抵抗性が特徴である。しかし、吸収の誘導または低下した透過性とは別に、例えば蛍光発生や屈折率の変化等に導くその他のダメージメカニズムが存在するかも知れない。
【００１４】
これに関連した公知の現象は、高エネルギー密度のレーザ光にさらしたとき、またはその後に起こるいわゆる“圧密（compaction）”プロセスである。この効果は密度の局所的増加及びそれに続く屈折率の増加に導き、これにより上記光学機器部品の光学特性を悪化させる。
【００１５】
しかし反対の効果も起こり得る；すなわち光学機器石英ガラス部品を、低エネルギー密度ではあるが高パルス数のレーザ光にさらす場合である。これらの条件下では“圧密減少(decompaction)”が認められ（文献では“rarefaction”とも呼ばれている）、これは屈折率のその後の減少を伴う。この効果も光学的特性を悪化させる。これはヴァン  ペスキ(C.K.Van Peski)、モートン（R.Morton）、及びボル（Z.Bor）による文献に報告されている（“数百億パルスの低レベル１９３ｎｍエキシマレーザによって照射したヒューズドシリカの挙動(Behaviour of fused silica irradiated by low level 193 nm eximer laser for tens od billions of pulses)"、J.Non-Cryst.Solids 265巻（２０００）、２８５−２８９ページ）。
こうして圧密及び圧密減少は、必ずしも放射線誘導性吸収を増加させない欠損であるが、むしろ光学機器部品の使用寿命を制限するかもしれない。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
こうして本発明の課題は、低い程度の誘起性吸収を示し、同時にその圧密及び圧密減少特性に関して最適化された、波長２５０ｎｍ以下の紫外線を透過する光学機器部品用合成石英ガラスブランクを提供することである。上記のタイプの光学機器部品の費用効果の高い製造方法及びそのような部品の適切な使用を提供することも本発明の課題である。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
提供すべきブランクに関して、この課題は本発明において諸特性の下記の組み合わせを有するブランクの実施態様によって解決する：
・酸素欠損部位がほとんどないガラス構造、
・０．１×１０16分子／ｃｍ3ないし４．０×１０16分子／ｃｍ3の範囲のＨ2−含有量、
・１２５ｗｔ−ｐｐｍないし４５０ｗｔ−ｐｐｍの範囲のＯＨ−含有量、
・５×１０16分子／ｃｍ3未満のＳｉＨ基−含有量、
・２ｐｐｍ未満の屈折率不均質性、△ｎ、
・２ｎｍ／ｃｍ未満のひずみ複屈折。
【００１８】
このような関係において、酸素欠損部位がほとんどないガラス構造とは、酸素不足欠損及び酸素過剰欠損の濃度がシェルビー法の検出限界以下であるガラス構造を意味する。この検出法は“水素とヒドロキシル−フリーガラス質シリカとの反応(Reaction of hydrogen with hydroxyl-free vitreous silica)"(J.Appl.Phys．５１巻、５号、１９８０年５月、２５８９−２５９３ページ）に発表された。定量的意味では、これは石英ガラス１グラムあたりのガラス構造内に酸素不足欠損及び酸素過剰欠損が約１０17以下しかないことを意味する。
【００１９】
理想的条件下では、上記のパラメータ類は上記光学機器部品の全体に均一に分布している。上記の濃度は上記光学機器部品の透過量に関係する。ＯＨ−含有量はドッド（D.M.Dodd）らの方法によるＩＲ吸収の測定によって決定される（“ヒューズドシリカ中のＯＨの光学的測定 (Optical determinations of OH in fused silica)"、J.Appl.Phys．３７巻（１９６６）、３９１１ページ）。Ｈ2−含有量は最初にコチムチェンコ(Khotimchenko)らによって提案されたラマン法によって測定される（“ラマン散乱及び質量測定法を使用する石英ガラスに溶解している水素含有量の測定(Determination the content of hydrogen dissolved in quartz glass using the methods of Raman scattering and mass spectrometry)"、Zhurnal Prikladnoi Spektroskopii、４６巻、６号、１９８７年６月、９８７−９９１ページ）。ＳｉＨ基の含有量は、較正のために下記のシェルビー（Ｓｈｅｌｂｙ）の化学反応を用い、ラマンスペクトル法によって測定する：Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ＋Ｈ2→Ｓｉ−Ｈ＋Ｓｉ−ＯＨ（“水素とヒドロキシル−フリーガラス質シリカとの反応”、J.Appl.Phys．５１巻、５号、１９８０年５月、２５８９−２５９３ページ）。
【００２０】
屈折率の不均質性、△ｎ、は波長６３３ｎｍ（Ｈｅ−Ｎｅレーザ）で干渉測定法によって測定する。△ｎは、透過のために使用する光学機器部品の断面（“透明開口 (clear aperture) ”領域（ＣＡ領域）とも呼ばれる）を通って測定される屈折率分布の最大値と最小値との差である。透明開口領域は透過方向に垂直な平面上への透過量の投影によって測定される。
【００２１】
ひずみ複屈折は、“ガラスレーザディスク中の残留複屈折分布の、横断ゼーマン  レーザによる測定 (Measurement of the residual birefringence distribution in glass laser disk by transverse Zeeman laser)"(Electronics and Communications in Japan、２部、７４巻、５号、１９９１；電子情報通信学会論文誌７３−Ｃ−１巻、１０号、１９９０、６５２−６５７から翻訳）に記載された方法によって６３３ｎｍの波長で（Ｈｅ−Ｎｅ−レーザ）干渉測定法によって測定する。
【００２２】
主として短波長ＵＶ線に対する高度の抵抗に焦点を置いた今日までの文献中の石英ガラスの質に比較して、本発明によるブランクを作る石英ガラス材料は比較的低い水素含有量と中程度のＯＨ−含有量とを特徴とする。これらの特性を示す石英ガラスは前記の“スート法”または“直接ガラス化”のいずれによっても容易に得られない。通常、直接ガラス化はＯＨ−含有量４５０ないし１２００ｗｔ−ｐｐｍ、Ｈ2−含有量約１×１０18分子／ｃｍ3を有する石英ガラスを生成するが、スート法による石英ガラスの製造方法では、数ｗｔ−ｐｐｍから２００ｗｔ−ｐｐｍまでの低いＯＨ−含有量を示す品質となるのが一般的である。
【００２３】
上記の特性を有する石英ガラスブランクから作られる光学機器部品では圧密及び圧密減少に至るダメージメカニズムが排除されるかまたは少なくとも劇的に減少することが判明した。その上、この種の部品類を適切に使用する際の屈折率の変化が完全に排除されるかまたは大きく回避される結果、本発明によるブランクから作られる光学機器部品の使用寿命が上記のダメージメカニズムによって制限されることはない。
【００２４】
このような上記諸特性の組み合わせが短波長ＵＶ線ダメージの受けやすさに及ぼす影響が実験的に証明された。これを以下に詳細に説明する。これらの実験の結果、１２５ｗｔ−ｐｐｍ未満の低ＯＨ−含有量、すなわちスート法により製造された石英ガラスの典型的ＯＨ−含有量は圧密に導き、他方、４５０ｗｔ−ｐｐｍより高いＯＨ−含有量を有する石英ガラス質は圧密減少傾向の上昇、及び（−上記スート材料に水素が含まれる場合には−）急速ダメージプロセス（ＲＤＰ）と呼ばれるダメージ挙動を示すことが明らかになった。
【００２５】
ＲＤＰに導くダメージメカニズムは４．０×１０16分子／ｃｍ3を超えるＨ2−含有量で最も顕著である。その上この種の石英ガラスは高い圧密減少傾向を示し、他方０．１×１０16分子／ｃｍ3未満のＨ2−含有量では水素の欠損修復効果（上記）は非常に小さく、その結果、上記光学機器部品の適切な使用中に許容できない透過ロスが起こる。
【００２６】
これに対して、本発明によるブランクは圧密及び圧密減少両方に関して最適化され、短波長ＵＶ線の誘起性吸収をほとんど示さない。この最適化により、光学特性の均一性が厳しく要求される光学機器部品においてさえ、スート法により製造された石英ガラスの使用が容易になる。
【００２７】
上記ブランクのＯＨ−含有量を２００ｗｔ−ｐｐｍないし３５０ｗｔ−ｐｐｍの範囲にすることが特に好都合であることが判明した、なぜならばこのＯＨ−含有量は一方では圧密減少と圧密との間の好ましい調和を示し、他方圧密減少と急速ダメージプロセスとの好ましい調和を示すからである。
【００２８】
Ｈ2−含有量は１×１０16分子／ｃｍ3ないし３×１０16分子／ｃｍ3の範囲内であるのが好ましい。上記範囲内のＨ2−含有量を有する石英ガラスブランクは水素の好ましい欠損修復効果を特に高レベルで提供するだけでなく、圧密減少も著しく防止する。その上この最適化は、スート法によって作られた石英ガラスを、圧密及び圧密減少が使用寿命を制限する重大な影響をもたらすような用途に使用することを可能にした。
【００２９】
【発明の実施の形態】
石英ガラスブランクの製造方法に関して上記の課題は、本発明において冒頭に記載した方法に基づいて石英ガラスプレフォームを均質化処理にかけることによって解決する；上記均質化処理において、平均値からの最大偏差２５％を有する径方向のＨ2濃度プロフィールが確立され、上記平均値は０．１×１０16分子／ｃｍ3ないし４．０×１０16分子／ｃｍ3の範囲内である。
【００３０】
本発明による方法において、０．１×１０16分子／ｃｍ3ないし４．０×１０16分子／ｃｍ3の範囲内の平均Ｈ2濃度が確立される。急速ダメージプロセスに導くダメージメカニズムは４．０×１０16分子／ｃｍ3を超えるＨ2−含有量において特に顕著であり、他方０．１×１０16分子／ｃｍ3未満のＨ2濃度においては水素の欠損修復効果（上記）は非常に小さくなり、上記光学機器部品の適切な使用中に許容できない透過ロスが起こる。
【００３１】
スート体はこの製造プロセスの技術的面からの結果として水素を含む。スート体からガラス化法によって作られる石英ガラスプレフォームは通常、その容量全体に不均一なＨ2濃度プロフィールを示す。Ｈ2濃度プロフィールが不均一であるのはガラス化の際のスート体の温度処理の結果である。石英ガラスにおける水素の拡散速度は高いため、スート体または石英ガラスプレフォームの表面に近い領域では、中心により近い領域に比べて、ガラス化時の水素の消失は速い。本発明による方法ではその後の均一化処理段階によってこの濃度勾配は完全にまたは大きく除去される。この段階は石英ガラスプレフォームに、平均値から最大２５％偏る径方向のＨ2濃度プロフィールを確立する。
【００３２】
上に記載した公知の方法とは異なり、本発明による方法は先ず最初に石英ガラスプレフォームの水素含有量を要求されるレベル（径方向のＨ2−濃度勾配を許容するレベル）に確定し、その後均質化処理段階によって上記水素を石英ガラスプレフォーム全体に均一に分布させる。均質化処理段階中に上に指定した範囲内の平均Ｈ2−含有量が確立できるように、均質化処理前には石英ガラスプレフォームに十分量の水素が存在することが必要である。この目的で、均質化処理前に、上記石英ガラスプレフォームの容量平均−Ｈ2−含有量は、Ｈ2レベルが少なくともＨ2−濃度の所望平均値になるように決められる。以後、均質化処理前の石英ガラスプレフォームの水素含有量を“初期水素含有量”と呼ぶことにする。
【００３３】
均質化処理は、石英ガラスプレフォーム中の最初は大きかった径方向Ｈ2濃度勾配を効果的に除去し、または減らす。
【００３４】
水素が石英ガラスプレフォームの容量全体に、より均一に分布すればするほど、上記石英ガラスプレフォームから作られた光学機器部品または光学機器部品類の光学的特性はより良くなる。これに関連して、均質化処理が、平均値からの最大偏差が１５％である径方向Ｈ2−濃度プロフィールをもたらすような方法が好ましい。
【００３５】
上に説明した石英ガラスプレフォームの初期水素含有量を確立する目的で、Ｈ2−含有−気体のもとでスート体をガラス化することによって石英ガラスプレフォームを製造するのが好都合であることが判明した。上記スート体を取り巻く気体中の水素の分圧により、水素のスート体からの拡散は減り、スート体の自由表面と内部領域との径方向Ｈ2−濃度勾配は、水素含有気体が存在しない場合に比べて小さくなる。これはその後の均質化処理中における均一な径方向Ｈ2−濃度プロフィールの確立を容易にする。しかし水素分圧が高いと、石英ガラスプレフォームへの水素の追加的取り込みが若干起こるかもしれない。これは外側（表面）のより高い濃度と内側のより低い濃度との間にＨ2−濃度勾配を形成させるかもしれない。この勾配もその後の均質化処理によって除去されまたは減少する。
【００３６】
ガラス化において使用されるＨ2−含有気体は、Ｈ2／Ｈｅ気体またはＨ2／Ｎ2気体またはＨ2／Ｈ2Ｏ気体であるのが好ましい。Ｈ2／Ｈ2Ｏ気体は、例えばスート体に含まれる水が、ガラス化炉のグラファイト元素に由来する炭素と反応したときに形成される。
【００３７】
これに引き続き、または別個に、必要な初期水素含有量を確立する処理段階を行うことが好ましい。この段階では石英ガラスプレフォームを、水素含有量を減らす温度処理にかける。石英ガラスプレフォームからの水素の拡散は初期水素含有量を微調整する特に適した手段である。
【００３８】
好ましい処理段階において、均質化処理は石英ガラスプレフォームをねじったり折り返したりすることによって行われる。これは石英ガラスプレフォームに含まれる水素を立体的あらゆる方向に均一に分布することができる。石英ガラスプレフォームを一度または数回折り返すことは、脈理が回転軸に垂直な平面に留まることを阻止する（プレフォームをねじるだけならば、脈理は上記平面に留まる）。石英ガラスのねじり及び折り返しによる均質化はＤＥ４２０４４０６Ｃ２及びＥＰ−Ａ１６７３８８８に記載されている。本発明による上記のブランクの諸特性を有する石英ガラスは“スート法”または“直接ガラス化”からは容易に得られないことは前に述べた。これらの製造方法の難しさは主として平均ＯＨ−含有量を１２５ｗｔ−ｐｐｍから４５０ｗｔ−ｐｐｍの範囲にすることと関係する。約３００ｗｔ−ｐｐｍより高いＯＨ−含有量の確立は、スート法ではスート体のガラス化中の泡の生成のために問題であり、一方約３００ｗｔ−ｐｐｍ未満のＯＨ−含有量は直接ガラス化によっては実質的に達成不可能である。
【００３９】
この点において本発明はもう一つの改良を提案する；すなわち均質化処理が第一の石英ガラスプレフォームと第二の石英ガラスプレフォームとを混合して平均ＯＨ−含有量が１２５ｗｔ−ｐｐｍないし４５０ｗｔ−ｐｐｍ、特に２００ｗｔ−ｐｐｍないし３５０ｗｔ−ｐｐｍの範囲内にある混合石英ガラスを形成する段階を含む。
【００４０】
例えば、本発明による方法において、ブランクは異なるＯＨ−含有量を有する少なくとも二種類の石英ガラス質を混合することによって得られ、その際第一の石英ガラスプレフォーム（以後“第一石英ガラス”と呼ぶ）は確立すべき平均ＯＨ−含有量に比較して低いＯＨ−含有量を有し、第二の石英ガラスプレフォーム（以後は“第二石英ガラス”と呼ぶ）は確立すべき平均ＯＨ−含有量に比較してより高いＯＨ−含有量を有する。その後均質化段階により、混合石英ガラスを生成する。ここでは第二石英ガラスに対する第一石英ガラスの選択された質量比によって、第一石英ガラスのＯＨ−含有量と第二石英ガラスのＯＨ−含有量との平均ＯＨ−含有量が確立される。この方法は１２５ｗｔ−ｐｐｍないし４５０ｗｔ−ｐｐｍの範囲のＯＨ−含有量を有する混合石英ガラスの対費用効果のある製造方法である。
【００４１】
第一及び第二石英ガラスを、上記ガラス類を軟化させ、その後型中で均質化するか、または異なる石英ガラス質から作られた成形体（form bodies）を互いにねじり回し、その後折り返しによって均質化するというやり方で混合する。
【００４２】
石英ガラス質の混合は、本発明によるブランクのその他の成分のそれぞれの平均濃度も確立する−これは特にＨ2及びＳｉＨ基の含有量に関して言える。
【００４３】
上記混合石英ガラスで得られた諸特性は本発明によるブランクの諸特性に対応する；詳細は上記の説明を参照されたい。
【００４４】
第二石英ガラスプレフォームの特に好ましい製造方法において、ＳｉＯ2粒子を形成し、回転担体に沈着させ、その後直接ガラス化する。この場合、石英ガラスの複数の質が混合される。そのうち少なくとも一つはスート法によって生成し、他の少なくとも一つは直接ガラス化法によって生成する。これらの石英ガラス質は本発明による平均ＯＨ−含有量を確立するのに特に適する。スート法によって作られるスート体のガラス化中の泡の発生を阻止するために、最大３００ｗｔ−ｐｐｍレベルのＯＨ−含有量を確立することが必要である。この目的で、スート体を乾燥気体中で脱水処理するのが普通である。これによりＯＨ−含有量をｐｐｂレベルに低下させることができる。ガラス化及びその後の均質化後、スート法によって作った石英ガラスのＨ2−含有量は通常、検出限界１×１０15分子／ｃｍ3より低い。これに対して、直接ガラス化法により火炎加水分解によって作られる石英ガラスは、その処理の詳細によると、数百ｗｔ−ｐｐｍの比較的高いＯＨ−含有量と１０17分子／ｃｍ3を超える高いＨ2−含有量を有するのが普通である。これら２種類の石英ガラス質の適切量の混合によって、設定されるＨ2−含有量に関して最適化され、好ましくはＯＨ−含有量に関しても最適化された混合石英ガラスが費用効果的な方法で得られる。
【００４５】
特に上に説明したように、スート法によって製造された石英ガラスの化学的組成に対する直接ガラス化法によって製造された石英ガラスの化学的組成の典型的差に関しては、第一石英ガラスが１０ｗｔ−ｐｐｍないし３００ｗｔ−ｐｐｍの範囲のＯＨ−含有量を有し、第二石英ガラスが４００ｗｔ−ｐｐｍないし１３００ｗｔ−ｐｐｍの範囲のＯＨ−含有量を有するような処理法が好ましい。
【００４６】
これに関して、第一石英ガラスの一石英ガラス体を第二石英ガラスの一石英ガラス体の回りに巻き付け、生成した配列を折り返すことによって石英ガラス質を混合することが特に好都合であることが証明された。最も簡単な事例シナリオにおいて、上記石英ガラス体類は；処理の第一段階で軟化し、互いに隣接して平行に置かれ、縦方向軸に平行な回転軸の回りに互いにねじり巻きつく長いシリンダー類（チューブおよび／または棒）からなる。回転軸に垂直な平面に残る脈理はこの配列を一回または数回折り返すことによって全て除去される。
【００４７】
石英ガラスブランクの使用に関して、上記の課題は本発明によって、与えられたパルス数、Ｐ、で石英ガラスを選択することによって解決する。この石英ガラスは最小水素含有量、ＣH2min、及び最大水素含有量、ＣH2maxを有する（これらは以下の規定式にしたがう）：
ＣH2min［分子／ｃｍ3］＝１．０×１０6ε2Ｐ    （２）
ＣH2max［分子／ｃｍ3］＝２．０×１０18ε      （３）
（ε＝パルスエネルギー密度、ｍＪ／ｃｍ2）
【００４８】
規定式（２）及び（３）にしたがう水素含有量の確立は短波長ＵＶ線ダメージ挙動に対して石英ガラスを最適化する。規定式（２）は最小水素濃度を照射条件（パルスエネルギー密度及びパルス数）の関数とする；この最小水素濃度未満では水素の欠損−修復効果は非常に小さく、光学機器部品の適切な使用中に許容できない透過ロスがある。これに対して、規定式（３）は水素含有量の上限を照射条件（パルスエネルギー密度及びパルス数）の関数として決める。これを超えるとＲＤＰに導くダメージメカニズム効果が顕著になる。上記の水素濃度は石英ガラスブランクから作られる光学機器部品における最高の照射負荷にさらされる石英ガラスブランクの断面に関する。通常、この断面は部品の中心、すなわち石英ガラスブランクの中心に相当する。
【００４９】
もしもパルスエネルギー密度εが最低０．００５ｍＪ／ｃｍ2で、下記の規定式に従うＯＨ−含有量、ＣOH、が選択されれば、理想的状態にさらにより近づく：
ＣOH［ｗｔ−ｐｐｍ］＝１．７００×ε0.4 ± ５０      （４）
【００５０】
理想的状態においては圧密も圧密減少も起きない。しかし実際的条件のもとでは実際的照射条件及び石英ガラスの特性によって、圧密か圧密減少かいずれかが認められる。驚いたことに、ＯＨ−含有量が規定式（４）にしたがう石英ガラスは上記の理想的状態に極めて近いことが見いだされた。すなわち０．００５ｍＪ／ｃｍ2ないし０．１ｍＪ／ｃｍ2のパルスエネルギー密度、ε、において２５０ｎｍ未満の短波長のＵＶ線にさらされたとき、上記石英ガラスは明白な圧密も実質的圧密減少も示さない。
【００５１】
上記の下限ε＝０．００５ｍＪ／ｃｍ2に近いパルスエネルギー密度では、規定式（４）にしたがい、平均ＯＨ−含有量は１５４ｗｔ−ｐｐｍないし２５４ｗｔ−ｐｐｍと計算される。
【００５２】
規定式（４）は、０．０３ｍＪ／ｃｍ2未満のパルスエネルギー密度、より好ましくは０．０１ｍＪ／ｃｍ2未満のパルスエネルギー密度で低い圧密及び低い圧密減少両方をもたらすＯＨ−含有量を決める際に特に有用であることが判明した。ε＝０．０１ｍＪ／ｃｍ2という上限では、規定式（４）にしたがいＯＨ−含有量は２１９ｗｔ−ｐｐｍないし３１９ｗｔ−ｐｐｍの範囲と計算される。
【００５３】
【実施例】
次に本発明を実施の形態及び図面によって詳細に説明する。
図１の線図はパルスエネルギー密度、ε（ｍＪ／ｃｍ2；図では“エネルギー密度”と記される）、に対してプロットしたＯＨ−含有量、ＣＯＨ（ｗｔ−ｐｐｍ；図では“ＯＨ−含有量”と記される）を示す。示された曲線はＯＨ−含有量の異なる種々の石英ガラス質で行われたダメージ測定に基づく。この測定は波長１９３ｎｍの波長のレーザ光及び２０ないし５０ナノ秒のレーザパルス長さで行われる。レーザパルス長さはリバーマン（V.Liberman）、ロスシルド（M.Rothscild）、セドラセク（J.H.C.Sedlacek）、ウッタロ（R.S.Uttaro）、グレンヴィル（A.Grenville）の報告“ヒューズドシリカのエキシマレーザ誘起性−高密度化；スケーリング法則に与えるレーザ誘起性及び材料等級による影響（Excimer-laser-induced densification of fused silica:laser-fluence and material-agrade effects on scaling law)"(Journal Non-Cryst.Solids  ２４４巻（１９９９）１５９−１７１ページ）に記載された方法によって測定する。
【００５４】
上記の条件下で測定する測定点は菱形として示される。曲線は圧密も圧密減少も示さないＣOH／εの一組をあらわす。曲線の上の領域（１）は圧密領域に相当し、曲線下の領域（２）は圧密減少が認められる領域に対応する。この曲線は下記の式によって近似的に描くことができる：
ＣOH［ｗｔ−ｐｐｍ］＝１，７００×ε［ｍＪ／ｃｍ2］0.4
こうして上記曲線及びこの等式を使って、０ないし０．１５ｍＪ／ｃｍ2のいかなるエネルギーパルス密度においても、圧密も圧密減少も示さない石英ガラスの要求されるＯＨ−含有量を選択することができる。
【００５５】
図２は、一定のパルスエネルギー密度、０．０３ｍＪ／ｃｍ2、において圧密及び圧密減少の発生をパルス数（図では“パルス”と記されるＸ軸）の関数として描いたものである。Ｙ軸はこの特定の実施例における入射光の波長６３３ｎｍの波長部分の波面ひずみ（wavefront distortion）を示す。波面ひずみは、入射の結果であり、平らな波面が屈折率の空間的不均質性によって妨害される。このため波面ひずみは圧密または圧密減少の発生の尺度である。図２の菱形はＯＨ−含有量２５０ｗｔ−ｐｐｍ、Ｈ2−含有量３×１０16分子／ｃｍ3を有する石英ガラスで測定した実験値に相当する。圧密過程は明らかである。図２の丸印はＯＨ−含有量１２００ｗｔ−ｐｐｍ、Ｈ2−含有量１×１０18分子／ｃｍ3を有する石英ガラスで測定した実験値に相当する。圧密減少過程が明らかである。
白い四角形として示される最適化された石英ガラスにおける測定値では、圧密も圧密減少も見られない。この石英ガラスのＯＨ−含有量は４２５ｗｔ−ｐｐｍである。
【００５６】
これらのタイプの石英ガラス及び比較サンプルの実施例を表１に列挙する。
【００５７】
【表１】
0004565805.tif 000002
【００５８】
表１は化学組成の異なる石英ガラスブランクで得られた、種々の照射条件下における照射測定結果を示す。表の右側からの３カラムは個々のブランクの圧密、圧密減少または吸収の発生を示す質的記載である。
【００５９】
カラム２から７までに列挙される特性は、外径２４０ｍｍ、厚さ６０ｍｍのシリンダ形石英ガラスブランクで測定する。これらのサンプルは波長１９３ｎｍのエキシマレーザ照射で操作するマイクロリトグラフィー装置のレンズを製造するためのブランクである。レンズ製造中、後になって除去すべき若干の剰余分を除けば、ブランクの寸法はレンズ寸法に一致する。このブランクから作られたレンズの透明開口面積は、レンズの円形面積からレンズホールダーによって取られる数ミリメートルの端と厚さとを引くことによって決定される。表１のカラム“０±”は酸素欠損部位の濃度を示し、カラム“△ｎ”は透明開口領域全体で測定された屈折率の差を示し、カラム“Λ”は透明開口領域における最大複屈折を示す。
【００６０】
照射実験では、２５×２５×２００ｍｍ3の棒状サンプルをそれぞれの石英ガラスブランクから生成し、同じ方法を用いて実験用サンプル（対置する２５×２５ｍｍ2の面積を磨く）を製造した。
【００６１】
圧密または圧密減少に関するサンプル類のダメージ挙動を調べるために、上記サンプル類を波長１９３ｎｍのＵＶ線にさらした。その際表１、カラム８、に記載したようにパルスエネルギー密度を変化させた。これらの各実験においては５０億パルス（パルス数）を使用した。
【００６２】
カラム“誘起性吸収”は、吸収増加に導く二つのダメージメカニズム、すなわち“吸収の直線的増加”と上記の急速ダメージプロセスとをまとめたものである。誘起性吸収に関してサンプルのダメージ挙動を研究するために、サンプルをここでもカラム８に記載したパルスエネルギー密度で１９３ｎｍの波長のＵＶ照射にさらした。合計１００万パルス（パルス数）でＲＤＰを十分測定できる。一方、吸収の直線的増加を測定するためには最低１０億のパルス（パルス数）が必要である。この測定は、サンプル透過後のレーザ光の密度の減少を測定してサンプルの透過ロスを決定するという方法で行われる。
【００６３】
圧密及び圧密減少は、照射実験後に、波長６３３ｎｍで、照射領域対非照射領域の屈折率の相対的増加または減少を市販の干渉計（Ｚｙｇｏ  ＧＰ１−ＸＰ）を使用して測定するというやり方で測定した。
【００６４】
被検サンプル１から９までを製造した石英ガラスブランクの製造方法を次に具体的に述べる：
【００６５】
１．ブランク１から４まで
これらの石英ガラスはスート法によって製造される。
【００６６】
スート体の製造方法
酸素−水素バーナーを使用してＳｉＯ2粒子を外径４０ｍｍの酸化アルミニウム担体チューブに沈着させ、多孔性スート体を形成する。上記酸素−水素バーナーにガラス原料と燃焼物質とを供給する。これらは各酸素−水素バーナーのそれぞれのバーナー炎でＳｉＯ2に変化する。沈着過程中、バーナーは縦方向軸に沿って、空間的に固定された反転する２点間を振幅１５ｃｍで所定のように連続的に移動し、これによって連続的ＳｉＯ2層が担体チューブ上に、またはこうして形成されたスート体の表面に沈着する。スート体の外径が約３００ｍｍになるまでこれを続ける。
【００６７】
沈着操作が終わり、担体チューブを除去した後、得られたスート体を脱水処理にかけ、製造方法の技術的細部によって導入されたヒドロキシル基を除去する。
【００６８】
ブランク１からブランク３までの脱水処理
脱水の目的で、スートチューブを減圧室内で約８時間約９００℃の温度で加熱処理する。この処理はスートチューブ全体に約２５０ｗｔ−ｐｐｍの実質的に均一なヒドロキシル基濃度（ＯＨ−含有量）を確立する。
【００６９】
ブランク４の脱水処理
脱水の目的で上記スートチューブを垂直に置かれた脱水炉に入れ、９００度の塩素含有ガス中で最初の処理にかける。処理持続時間は約８時間である。この加熱処理はヒドロキシル基濃度（ＯＨ−含有量）を１０ｗｔ−ｐｐｍ未満のレベルにする。
【００７０】
ブランク１及びブランク４に使用したガラス化プロセス
その後、処理したスートチューブを垂直に置かれている温度約１，４００℃の減圧ガラス化炉中で焼結する。その際スートチューブはリング形の加熱ゾーンに入れられ、その後加熱される。ガラス化プロセスが終わると、分子水素は焼結した（ガラス化した）石英ガラスチューブにもはや検出されない（＜１×１０15分子／ｃｍ3）。ＯＨ−含有量は表１に記載された範囲である。
【００７１】
ブランク２及び２ａに使用したガラス化プロセス
脱水処理の終了後、処理したスートチューブを約１，４００℃の温度で垂直に置かれている減圧ガラス化炉中で焼結する。その際スートチューブはリング形の加熱ゾーンに入れられ、その後加熱される。この段階中、水素含有ガスがガラス化炉内に保持される。上記ガスの水素分圧は１０ｍｂａｒである。この処理後、焼結（ガラス化）石英ガラスチューブはその壁を横切って不均一な水素プロフィールを示す；すなわち水素濃度はチューブの外側表面及びチューブの内側表面のレベルからチューブ壁の中心のレベルにと放射状に減少する。この処理後、壁の厚さを横切る平均Ｈ2−含有量は約４×１０16分子／ｃｍ3である。ＯＨ−含有量は表１に記載した範囲である。
【００７２】
ブランク３に使用したガラス化プロセス
ブランク３の処理ずみスートチューブをその後温度約１，４００℃の、垂直に置かれた減圧ガラス化炉中で焼結する。その際スートチューブはリング形の加熱ゾーンに入れられ、その後加熱される。この段階中、水素含有ガスがガラス化炉内に保持される。その水素分圧は１５０ｍｂａｒである。この処理後、焼結（ガラス化）石英ガラスチューブはその壁を横切って不均一な水素プロフィールを示す；すなわち水素濃度はチューブの外側表面及びチューブの内側表面のレベルからチューブの壁の中心のレベルにと放射状に減少する。この処理後、壁の厚さを横切る平均Ｈ2−含有量は約２×１０17分子／ｃｍ3である。ＯＨ−含有量は表１に記載した範囲である。
【００７３】
ブランク１からブランク４までの再成形プロセス及び均質化
焼結（ガラス化）石英ガラスチューブを再成形及び均質化処理（ねじり及び折り返し）によって外径３００ｍｍ、長さ１００ｍｍを有する大きいシリンダに変える。上記ブランクをアニール段階で大気圧の空気中で１，１００℃に加熱し、この温度に約１０時間保ち、１℃／ｈの冷却速度で冷やす。その後余剰量、すなわち半径３０ｍｍ及び軸の両側２０ｍｍを除去し、ブランクからの水素の拡散の結果形成される水素濃度勾配を取り除く。ブランクのＯＨ−含有量及び水素含有量は表１に記載したレベルに一致する。ブランク３を除いて、ＳｉＨ基の濃度は５×１０16分子／ｃｍ3未満である（全ての場合で透明開口領域内を測定）。ひずみ複屈折は２ｎｍ／ｃｍ未満と測定され、屈折率分布は十分に均一で、その最大値と最小値との差は２×１０-6未満である。酸素欠損部位の濃度は１、２及び３のブランクでは１ｇあたり１×１０17未満であることが確認されるが、ブランク４はより高い濃度の酸素欠損部位を示す。
【００７４】
均質化段段階によってシリンダの全容量における上記成分類の分布は均一になる。これはブランク２及び２ａの水素含有量に関して特に重要である。
【００７５】
２．ブランク５及び６
これらの石英ガラスは直接ガラス化法によって製造される。
【００７６】
沈着プロセス
酸素−水素バーナーを使用して、中心軸の周囲に回転しているディスク型基板上に微細ＳｉＯ2粒子を沈着させる。上記ＳｉＯ2粒子は酸素−水素炎の熱によって、棒状石英ガラスブランクを形成しながら直接ガラス化される。使用した出発原料は塩素を実質的に含まない（塩素含有量は１ｗｔ−ｐｐｍ未満）石英ガラスブランクになる。この方法のこの段階では水素含有量はまだ１×１０18分子／ｃｍ3と高い。
【００７７】
ブランク５及び６のＯＨ−含有量の調節手段
表１は、ブランク５と６とでは一特性、すなわちそれらのＯＨ−含有量だけが異なることを示している。ＯＨ−含有量は、沈着過程における基板温度の調節によって、酸素−水素バーナーへの水素及び酸素の供給を増加または減少させることによって一定レベルに調節される。温度上昇はＯＨ−含有量をより高くし、一方より低いＯＨ−含有量は温度を下げることによって得られる。
【００７８】
ブランク５及び６の再成形プロセス及び均質化
均質化の目的で、石英ガラスブランクをその後石英ガラス旋盤で砕き、続いて約２，０００℃の温度に加熱し、この過程でねじる。この目的に適した均質化法はＥＰ−Ａ１６７３８８８に記載されている。ねじりを繰り返した後、立体的三方向に脈理のない、直径８０ｍｍ、長さ約８００ｍｍの丸い棒状の石英ガラスブランクが生成する。上記丸い棒をその後窒素気流下で注型用金型を用いて温度１，７００℃で加熱再成形することによって、外径３００ｍｍ及び長さ１００ｍｍを有する円形石英ガラスシリンダにする。上記石英ガラスシリンダを大気圧の空気中のアニール段階で１，１００℃に加熱し、この温度に約１００時間保持し、その後１℃／ｈの冷却速度で冷やす。その後余剰量を、すなわち半径３０ｍｍ及び軸方向の両端２０ｍｍを除去し、ブランクから水素が拡散する結果形成させる水素濃度勾配を取り除く。ブランクの水素含有量は約２×１０16分子／ｃｍ3で、ＯＨ−含有量は約９００ｗｔ−ｐｐｍ（ブランク５）または６００ｗｔ−ｐｐｍ（ブランク６）である。ひずみ複屈折は最大２ｎｍ／ｃｍ未満と測定され、屈折率分布は十分均一で、その最大及び最小値間の差は２×１０-6未満である。
こうして得られた石英ガラスシリンダも、これ以上処理することなくマイクロリトグラフィー装置の光学レンズの製造のためのブランクとして適切に使用できる。
【００７９】
３．ブランク７からブランク９まで
ブランク７からブランク９までは同じ石英ガラスからなる。この石英ガラス質はスート法によって生成した石英ガラスと直接ガラス化法によって生成した石英ガラスとの混合によって得られる。
【００８０】
この目的のために、ブランク２または２ａの石英ガラスから作られる石英ガラス棒及びブランク６の石英ガラスから作られるもう一つの石英ガラス棒を別々に作り、その後混合する。上記２種類の石英ガラス質の相対的量は、上記混合石英ガラスに波長１９３ｎｍのＵＶ線をパルスエネルギーε＝０．０３ｍＪ／ｃｍ2で照射した際にＯＨ−含有量が次の規定式にしたがって決まるように、選択される。
ＣOH［ｗｔ−ｐｐｍ］＝１７００×ε0.4
（εの単位はｍＪ／ｃｍ2）
例えば、ε＝０．０３ｍＪ／ｃｍ2では、混合石英ガラス中に確立されるＯＨ−含有量は上の規定式にしたがって約４２５ｗｔ−ｐｐｍと計算される（正確な計算では４１８ｗｔ−ｐｐｍとなる）。
【００８１】
ブランク２（またはブランク２ａ）及びブランク６の石英ガラスのＯＨ−含有量はそれぞれ２５０ｗｔ−ｐｐｍ及び６００ｗｔ−ｐｐｍであるから、混合石英ガラスのＯＨ−含有量を４２５ｗｔ−ｐｐｍのレベルに調節するにはこの２種類の石英ガラス質の同量が必要である。これらの石英ガラスは１本８ｋｇの石英ガラス棒の形で提供される。上記２種類の石英ガラス棒を互いにねじるためには、これらの棒を先ず最初にそれらの縦方向面が直接接触するように置き、それから棒を約２０００℃の温度に加熱する。棒は軟化し、相互回転軸の回りに回転し、縦方向軸に平行に延び、混合石英ガラスが生成する。ＥＰ−Ａ１６７３８８８に記載のようにねじり及び折り返しを繰り返すことによって残っていた脈理は完全に除去される。
【００８２】
外径３００ｍｍ、長さ１００ｍｍを有する円形混合石英ガラスシリンダはその後、窒素気流下の注型用金型を用いる温度１，７００℃の加熱再成形段階によって形成される。上記石英ガラスシリンダは大気圧の空気中におけるアニール段階で１，１００℃に加熱され、この温度に約５０時間保持され、それから１℃／ｈの冷却速度で冷やされる。その後余剰量を、すなわち半径３０ｍｍ及び軸方向の両端２０ｍｍを除去し、ブランクから水素が拡散する結果形成させる水素濃度勾配を取り除く。上記ブランクの水素含有量及びＯＨ−含有量はそれぞれ約２×１０16分子／ｃｍ3及び約４２５ｗｔ−ｐｐｍであり、それは原料ブランク２及び６のＯＨ−含有量の平均値に相当する。ひずみ複屈折は最大２ｎｍ／ｃｍ未満で、屈折率分布はその最大値と最小値との差が２×１０-6未満であり、十分均一である。
【００８３】
こうして得られた石英ガラスブランクはそれ以上処理せずとも、マイクロリトグラフィー装置の光学レンズの製造におけるブランクとして適切に使用できる。
【００８４】
Ｈ2−含有量の上限及び下限の選択手段
Ｈ2−含有量の上限及び下限の選択は典型的パルスエネルギー密度０．０３ｍＪ／ｃｍ2を使用した規定式（２）及び（３）に基づく。
ＣH2min［分子／ｃｍ3］＝１．０×１０6×（０．０３）2Ｐ    （２）
ＣH2max［分子／ｃｍ3］＝２．０×１０18×（０．０３）      （３）
ε＝０．０３ｍＪ／ｃｍ2及び最大パルス数１×１０12では、石英ガラスに確立される最小Ｈ2−含有量及び最大Ｈ2−含有量はそれぞれ９×１０14分子／ｃｍ3及び６×１０16分子／ｃｍ3と計算される。
【００８５】
所定のＨ2−含有量は、上記のようにブランクを１，１００℃でアニール、その間拡散プロセスを考慮することによって確立される。
【００８６】
均質化の目的で、石英ガラスブランクをその後石英ガラス旋盤で砕き、続いて約２，０００℃の温度に加熱し、その過程でねじる。この目的に適した均質化法はＥＰ−Ａ１６７３８８８に記載されている。ねじりを繰り返した後、立体的三方向に脈理のない、直径８０ｍｍ、長さ約８００ｍｍの丸い棒状の石英ガラスブランクが生成する。
【００８７】
上記丸い棒をその後、窒素気流下で注型用金型を用いて温度１，７００℃で加熱再形成することによって、外径２４０ｍｍ及び長さ８０ｍｍを有する円形石英ガラスシリンダにする。石英ガラスシリンダを大気圧下の空気中で１，１００℃に加熱し、その後２℃／ｈの冷却速度で９００℃に冷やすという追加的アニール段階後、ひずみ複屈折は２ｎｍ／ｃｍ未満と測定され、屈折率分布は、その最大値と最小値の差が２×１０-6未満で、十分に均質である。Ｈ2−及びＯＨ−含有量がそれぞれ約２×１０16分子／ｃｍ3及び約４２５ｗｔ−ｐｐｍである２５×２５×２００ｍｍ3の棒状サンプルがブランクの中心部分から得られる。
【００８８】
結果の評価
圧密、圧密減少及び誘起性吸収の発生に関して、表１に列挙したデータはブランク２及び７がそれぞれ０．０１及び０．０３ｍＪ／ｃｍ2のエネルギー密度で最も良い結果を与えることを示している。ブランク２と比較して若干より高いＨ2−含有量を有するブランク２ａはエネルギー密度０．０３ｍＪ／ｃｍ2で紫外線照射した際に圧密を示す（図２参照）；これは特殊の用途によっては或る程度許容されるかも知れない。概してブランク６は、０．０７５ｍＪ／ｃｍ2と比較的高いエネルギー密度ではあったが、圧密、圧密減少、及び誘起性吸収に関してよい結果を示す。ブランク６の比較的高いＯＨ−含有量は、圧密を示す固有の傾向に導くものであるとはいえ、ブランク６はその比較的高いＯＨ−含有量のために、スート法によって製造された比較的低いＯＨ−含有量を特徴とするブランクと混合するのに特に適する。
【図面の簡単な説明】
【図１】圧密または圧密減少の発生を、石英ガラスのＯＨ−含有量及び照射のパルスエネルギー密度の関数としてあらわす線図である。
【図２】圧密または圧密減少の発生を、石英ガラスのＯＨ−含有量及び一定のパルスエネルギー密度におけるパルス数の関数として説明する線図である。
【図１】
0004565805.tif 000003
【図２】
0004565805.tif 000004