[发明专利]具有低OH、OD浓度的无卤化物的玻璃

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求于2008年2月7日提交的美国临时申请第61/063,894号的权益。

技术领域

本发明涉及熔凝石英玻璃。更具体地，本发明涉及其组成和折射率高度均匀 的熔凝石英玻璃。更具体地，本发明涉及具有高度均匀性和低含量掺杂剂的熔凝石 英玻璃。

背景技术

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)来对硅石烟炱“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。

发明内容

本发明通过在至少约50平方厘米的孔面积上提供折射率均匀性小于或等于约 5ppm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(silica soot blank)与一氧化碳接触，降低羟基(即，OH，其中H 是氕(₁¹H)和氘氧基(OD)，其中的D是氘(₁²H))合并浓度，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。

因此，本发明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，本发明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1 平方厘米的面积上的折射率变化PV小于约0.05ppm。

因此，本发明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OH和OD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CO 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OH和OD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CO转化为CO₂；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发明的这些方面以及 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OD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；

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OD浓度随位置 变化的曲线图；

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CO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干涉测量数据的图；

图5b是未用CO干燥的熔凝硅石部分的残余波前数据的图；

图6a是掺杂有OD的经CO干燥的熔凝硅石部分的残余波前数据的图；

图6b是掺杂有OH的经CO干燥的熔凝硅石部分的残余波前数据的图；