DE19841932A1 - UV transmitting optical component, e.g. a microlithography component used in chip production, consists of flame hydrolyzed and directly vitrified quartz glass of extremely low hydrogen content - Google Patents

UV transmitting optical component, e.g. a microlithography component used in chip production, consists of flame hydrolyzed and directly vitrified quartz glass of extremely low hydrogen content

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Abstract

An UV transmitting optical component consists of a flame hydrolysis deposited and directly vitrified quartz glass of extremely low hydrogen content. An optical component for transmitting UV radiation of <= 250 nm wavelength consists of quartz glass formed by direct vitrification of fine grained SiO2 deposited on a substrate by flame hydrolysis of a chlorine-free silicon compound. The quartz glass has a hydrogen content of less than 5\*10<16> molecules/cm<3>. An Independent claim is also included for production of the above optical component, the quartz glass being subjected to a hydrogen content reduction treatment. Preferred Features: The hydrogen content reduction treatment comprises treatment in vacuum and/or a chemically reactive atmosphere.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches Bauteil für die Übertragung ultravioletter Strah­ lung einer Wellenlänge von 250 nm und kürzer, aus synthetischem Quarzglas, das erhalten wird, indem feinkörniges SiO2 durch Flammenhydrolyse einer chlorfreien Siliciumverbindung gebildet, auf einem Substrat abgeschieden und direkt verglast wird.The present invention relates to an optical component for the transmission of ultraviolet radiation with a wavelength of 250 nm and shorter, made of synthetic quartz glass which is obtained by forming fine-grained SiO 2 by flame hydrolysis of a chlorine-free silicon compound, deposited on a substrate and directly glazed.

Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Bauteils aus syn­ thetischem Quarzglas für die Übertragung ultravioletter Strahlung einer Wellenlänge von 250 nm und kürzer, umfassend die Herstellung von synthetischem, wasserstoffhaltigem Quarzglas, durch Synthese von feinkörnigem SiO2 mittels Flammenhydrolyse einer chlorfreien Siliciumverbindung, sowie Abscheiden und direktes Verglasen des feinkörnigen SiO2 auf ei­ nem Substrat unter Bildung des wasserstoffhaltigen Quarzglases.Furthermore, the invention relates to a method for producing an optical component from synthetic quartz glass for the transmission of ultraviolet radiation of a wavelength of 250 nm and shorter, comprising the production of synthetic, hydrogen-containing quartz glass, by synthesis of fine-grained SiO 2 by means of flame hydrolysis of a chlorine-free silicon compound, and Deposition and direct vitrification of the fine-grained SiO 2 on a substrate to form the hydrogen-containing quartz glass.

Derartige optische Bauteile aus synthetischem Quarzglas werden insbesondere für die Übertra­ gung energiereicher, ultravioletter Laserstrahlung eingesetzt, beispielsweise in Form von opti­ schen Fasern oder in Form von Belichtungsoptiken in Mikrolithographiegeräten für die Herstel­ lung hochintegrierter Schaltungen in Halbleiterchips. Die Belichtungssysteme moderner Mikro­ lithographiegeräte sind mit Excimerlasern bestückt, die energiereiche, gepulste UV-Strahlung einer Wellenlänge von 248 nm (KrF-Laser) oder von 193 nm (ArF-Laser) abgeben. Es ist be­ kannt, daß derartige kurzwellige UV-Strahlung in den optischen Bauteilen Defekte und damit einhergehend Absorptionen induzieren kann, die für Art und Qualität des jeweiligen Quarzgla­ ses charakteristisch sind. So werden beispielsweise Schädigungsverhalten beobachtet, bei de­ nen bei andauernder UV-Bestrahlung die induzierte Absorption linear ansteigt, oder bei der sie nach einem anfänglichen Anstieg in eine Sättigung mündet, oder bei der sich die induzierten Defekte derart akkumulieren, daß sie sich in einer plötzlichen und starken Zunahme der Ab­ sorption äußern. Der starke Anstieg der Absorption bei dem zuletzt beschriebenen Schädi­ gungsverhalten wird in der Literatur als SAT-Effekt bezeichnet. Such optical components made of synthetic quartz glass are used in particular for transmissions High-energy, ultraviolet laser radiation used, for example in the form of opti fibers or in the form of exposure optics in microlithography devices for manufacturers development of highly integrated circuits in semiconductor chips. The exposure systems of modern micro Lithography devices are equipped with excimer lasers, the high-energy, pulsed UV radiation emit a wavelength of 248 nm (KrF laser) or 193 nm (ArF laser). It's be knows that such short-wave UV radiation in the optical components defects and thus accompanying absorptions can induce the type and quality of each quartz glass are characteristic. For example, damage behavior is observed at de with sustained UV radiation, the induced absorption increases linearly, or at which it after an initial increase, saturation, or induced Defects accumulate in such a way that they result in a sudden and strong increase in Ab express sorption. The strong increase in absorption in the last described skull in the literature is called the SAT effect.  

Die Strahlenbeständigkeit eines Quarzglases kann von seinen strukturellen Eigenschaften, wie Dichte, Brechungszahlverlauf und Homogenität, oder von seiner chemischen Zusammenset­ zung abhängen. Der Einfluß der chemischen Zusammensetzung des Quarzglases auf das Schädigungsverhalten bei der Bestrahlung mit energiereichem UV-Licht ist beispielsweise in der EP-A1 401 845 beschrieben. Eine hohe Strahlenbeständigkeit wurde demnach bei einem hochreinen Quarzglas gefunden, das einen relativ hohen OH-Gehalt im Bereich von 100 bis ca. 1000 Gew.-ppm und gleichzeitig eine relativ hohe Wasserstoffkonzentration von minde­ stens 5 × 1016 Molekülen pro cm3 (bezogen auf das Volumen des Quarzglases) aufweist. Der günstige Einfluß des Wasserstoffes auf die Strahlenbeständigkeit läßt sich dadurch erklären, daß dieser zu einem Ausheilen von Defekten, und damit zu einem langsameren Anstieg der strahleninduzierten Absorption beitragen kann. Aufgrund dieser Wirkung des Wasserstoffes wird in der EP-A1 401 845 empfohlen, optische Bauteile, an die hohe Anforderungen hinsicht­ lich der Strahlenbeständigkeit gestellt werden, mit Wasserstoff zu beladen.The radiation resistance of a quartz glass can depend on its structural properties, such as density, refractive index and homogeneity, or on its chemical composition. The influence of the chemical composition of the quartz glass on the damage behavior when irradiated with high-energy UV light is described, for example, in EP-A1 401 845. A high radiation resistance was accordingly found in a high-purity quartz glass, which has a relatively high OH content in the range from 100 to approx. 1000 ppm by weight and at the same time a relatively high hydrogen concentration of at least 5 × 10 16 molecules per cm 3 (based on the volume of the quartz glass). The favorable influence of hydrogen on radiation resistance can be explained by the fact that it can contribute to the healing of defects and thus to a slower increase in radiation-induced absorption. Because of this effect of hydrogen, EP-A1 401 845 recommends loading optical components with high requirements with regard to radiation resistance with hydrogen.

Es hat sich aber gezeigt, daß trotz ähnlicher chemischer oder struktureller Eigenschaften des Quarzglases das Schädigungsverhalten von optischen Bauteilen verschieden sein kann, wenn das Quarzglas nach unterschiedlichen Herstellungsverfahren erhalten worden ist, oder, daß zwar chemische oder strukturelle Unterschiede vorhanden sein mögen, diese aber nicht ein­ deutig Ursache für die beobachteten Unterschiede im Schädigungsverhalten sind. Aus diesen Gründen läßt sich das optische Bauteil gemäß der vorliegenden Erfindung am besten durch sein Herstellungsverfahren kennzeichnen.However, it has been shown that despite similar chemical or structural properties of the Quartz glass the damage behavior of optical components can be different if the quartz glass has been obtained by different manufacturing processes, or that chemical or structural differences may exist, but not one are clearly the cause of the observed differences in damage behavior. From these For reasons, the optical component according to the present invention is best through characterize his manufacturing process.

Die Herstellungsverfahren von synthetischem Quarzglas durch Flammenhydrolyse siliciumhal­ tiger Verbindungen kann man anhand der Ausgangssubstanzen sowie anhand der Art und Weise der Verglasung der abgeschiedenen SiO2-Partikel unterscheiden. Eine häufig einge­ setzte Ausgangssubstanz bei der Herstellung von synthetischem Quarzglas durch Flammen­ hydrolyse ist SiCl4. Es werden aber auch siliciumhaltige organische Verbindungen verwendet, wie Silane oder Siloxane. Die Herstellung von Quarzglas unter Verwendung von Alkoxysilanen ist in der EP-A1 525 984 beschrieben; die Herstellung von Quarzglas unter Verwendung von Siloxanen in der EP-A1 463 045. Aufgrund dieser Ausgangssubstanzen kann praktisch chlor­ freies Quarzglas erzeugt werden.The production processes of synthetic quartz glass by flame hydrolysis of silicon-containing compounds can be differentiated on the basis of the starting substances and on the way in which the deposited SiO 2 particles are glazed. SiCl 4 is a frequently used starting material in the production of synthetic quartz glass by flame hydrolysis. However, silicon-containing organic compounds are also used, such as silanes or siloxanes. The production of quartz glass using alkoxysilanes is described in EP-A1 525 984; the production of quartz glass using siloxanes in EP-A1 463 045. Because of these starting substances, practically chlorine-free quartz glass can be produced.

Das Verglasen der SiO2-Partikel kann direkt, während der Abscheidung auf dem Substrat er­ folgen, was im folgenden als "direkte Verglasung" bezeichnet wird. Im Unterschied dazu wird bei dem sogenannten "Soot-Verfahren" die Temperatur während der Abscheidung der SiO2-Partikel so niedrig gehalten, daß ein poröser Sootkörper gebildet wird, aber keine oder nur eine geringe Verglasung der SiO2-Partikel eintritt. Das Verglasen unter Bildung von Quarz­ glas erfordert ein nachträgliches Sintern des Sootkörpers. Beide Herstellungsverfahren führen zu einem dichten, transparenten, hochreinen Quarzglas.The vitrification of the SiO 2 particles can follow directly during the deposition on the substrate, which is referred to below as "direct vitrification". In contrast to this, in the so-called "soot process", the temperature during the deposition of the SiO 2 particles is kept so low that a porous soot body is formed, but no or only slight glazing of the SiO 2 particles occurs. Glazing to form quartz glass requires subsequent sintering of the soot body. Both manufacturing processes lead to a dense, transparent, high-purity quartz glass.

Ein gattungsgemäßes optisches Bauteil für die Übertragung von UV-Strahlung einer Wellen­ länge von weniger als 300 nm, und ein Verfahren für seine Herstellung sind aus der EP-A1 780 345 bekannt. Das darin beschriebene Bauteil wird erhalten, indem synthetisches Quarzglas durch Flammenhydrolyse einer chlorfreien Polymethylsiloxan-Verbindung in Form von SiO2-Partikeln auf einem Substrat abgeschieden und direkt verglast wird.A generic optical component for the transmission of UV radiation of a wavelength of less than 300 nm, and a method for its production are known from EP-A1 780 345. The component described therein is obtained by depositing synthetic quartz glass on a substrate by flame hydrolysis of a chlorine-free polymethylsiloxane compound in the form of SiO 2 particles and vitrifying it directly.

Das so hergestellte optische Bauteil zeigt bei Bestrahlung mit gepulstem Excimerlaser (Wel­ lenlänge: 248 nm; Intensität 360 mJ/cm2) ein Schädigungsverhalten, das im Vergleich zu ei­ nem Standardbauteil durch ein Ausbleiben des sogenannten SAT-Effektes gekennzeichnet ist. Das Standardbauteil besteht ebenfalls aus synthetischem Quarzglas, bei dessen Herstellung aber ein chlorhaltiges Ausgangsmaterial - nämlich SiCl4 - eingesetzt wurde. Der beobachtete Effekt ist bei dem bekannten optischen Bauteil daher möglicherweise auf dessen niedrigen Chlor-Gehalt zurückzuführen, der mit kleiner 3 ppm angegeben wird.When irradiated with a pulsed excimer laser (wavelength: 248 nm; intensity 360 mJ / cm 2 ), the optical component produced in this way shows a damage behavior which, in comparison to a standard component, is characterized by the absence of the so-called SAT effect. The standard component also consists of synthetic quartz glass, but a chlorine-containing starting material - namely SiCl 4 - was used in its manufacture. The observed effect in the known optical component may therefore be due to its low chlorine content, which is given as less than 3 ppm.

Die strahlungsinduzierte Absorption bei dem nach dem oben beschriebenen Verfahren herge­ stellten, bekannten optischen Bauteil zeigt zwar keinen SAT-Effekt, sondern einen relativ fla­ chen Anstieg. Es ist aber nicht ersichtlich, daß der Anstieg in eine Sättigung münden könnte und welches Sättigungsniveau sich gegebenenfalls einstellen würde. Für Anwendungen opti­ scher Bauteile, bei denen die Langzeitstabilität im Vordergrund steht, ist häufig aber nicht der anfängliche Anstieg der Absorption entscheidend, sondern das Erreichen eines Sättigungs­ wertes und dessen absolutes Niveau.The radiation-induced absorption in the case of the method described above posed, known optical component shows no SAT effect, but a relatively fla Chen increase. However, it is not evident that the increase could lead to saturation and which saturation level would arise if necessary. For opti applications But components that focus on long-term stability are often not initial increase in absorption is critical but reaching saturation worth and its absolute level.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein optisches Bauteil bereitzu­ stellen, das für die Übertragung ultravioletter Strahlung einer Wellenlänge von 250 nm und kürzer eine hohe Langzeitstabilität aufweist, und das insbesondere ein Schädigungsverhalten zeigt, bei dem die induzierte Absorption in eine Sättigung auf niedrigem Niveau einmündet. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines derar­ tigen optischen Bauteils anzugeben.The present invention is therefore based on the object of providing an optical component set that for the transmission of ultraviolet radiation of a wavelength of 250 nm and shorter long-term stability, and in particular damage behavior shows, in which the induced absorption leads to saturation at a low level. The invention is also based on the object of a method for producing one of these specified optical component.

Hinsichtlich des optischen Bauteils wird diese Aufgabe ausgehend von dem eingangs angege­ benen optischen Bauteil erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Quarzglas einen Wasser­ stoffgehalt von weniger als 5 × 1016 Molekülen/cm3 aufweist. With regard to the optical component, this object is achieved on the basis of the above-mentioned optical component according to the invention in that the quartz glass has a hydrogen content of less than 5 × 10 16 molecules / cm 3 .

Das optische Bauteil gemäß der Erfindung zeichnet sich durch eine Kombination von Merkma­ len aus, die sich wie folgt zusammenfassen lassen: Das Bauteil besteht aus synthetisch her­ gestelltem Quarzglas, das Quarzglas wird durch Flammenhydrolyse von chlorfreien Ausgangs­ stoffen synthetisiert, das Quarzglas wird bei der Abscheidung direkt verglast, und der Wasser­ stoffgehalt des Quarzglases wird auf maximal 5 × 1016 Moleküle/cm3 (bezogen auf das Volumen des Quarzglases) eingestellt.The optical component according to the invention is characterized by a combination of features, which can be summarized as follows: the component consists of synthetically produced quartz glass, the quartz glass is synthesized by flame hydrolysis of chlorine-free starting materials, the quartz glass is directly deposited glazed, and the hydrogen content of the quartz glass is set to a maximum of 5 × 10 16 molecules / cm 3 (based on the volume of the quartz glass).

Das charakteristische Schädigungsverhalten des so hergestellten optischen Bauteils gegen­ über energiereicher UV-Strahlung zeigt sich darin, daß die induzierte Absorption zwar zu­ nächst rasch ansteigt, jedoch anschließend schnell in eine Sättigung auf niedrigem Niveau einmündet. Dieses charakteristisches Schädigungsverhalten ist deutlich abhängig von den oben angegebenen Herstellungsbedingungen. Es verändert sich, sobald einer der Parameter bei der Herstellung des Bauteils geändert wird, indem beispielsweise für die Synthese des Quarzglases anstelle der direkten Verglasung ein Sootprozeß eingesetzt wird. Besonders überraschend ist, daß der Wasserstoffgehalt des Quarzglases weniger als 5 × 1016 Moleküle/cm3 betragen muß, damit sich die gewünschte Strahlenbeständigkeit ergibt. Eine Er­ klärung dafür wäre, daß der Wasserstoff nicht nur zur Ausheilung strahleninduzierter Defekte beiträgt, sondern auch selbst Defekte erzeugt, die sich insbesondere bei Langzeit-Bestrahlun­ gen bemerkbar machen. Es hat sich gezeigt, daß durch den niedrigen Wasserstoffgehalt von weniger als 5 × 1016 Molekülen/cm3 nicht nur eine Sättigung der strahlungsinduzierten Absorpti­ on erzielt wird, sondern auch, daß das Sättigungsniveau im Vergleich mit einem Quarzglas mit höherem Wasserstoffgehalt vergleichsweise niedrig ist.The characteristic damage behavior of the optical component produced in this way against high-energy UV radiation can be seen in the fact that the induced absorption initially rises rapidly, but then quickly leads to saturation at a low level. This characteristic damage behavior is clearly dependent on the manufacturing conditions specified above. It changes as soon as one of the parameters in the manufacture of the component is changed, for example by using a soot process for the synthesis of the quartz glass instead of the direct glazing. It is particularly surprising that the hydrogen content of the quartz glass must be less than 5 × 10 16 molecules / cm 3 in order to achieve the desired radiation resistance. An explanation would be that the hydrogen not only contributes to the healing of radiation-induced defects, but also generates defects that are particularly noticeable in long-term irradiation. It has been shown that the low hydrogen content of less than 5 × 10 16 molecules / cm 3 not only saturates the radiation-induced absorption, but also that the saturation level is comparatively low in comparison with a quartz glass with a higher hydrogen content.

Dabei ist zu beachten, daß bedingt durch die Gegenwart von Wasserstoff beim Herstellungs­ verfahren des optischen Bauteils, das Quarzglas nach dem Verglasen Wasserstoff enthält, und zwar in einer Konzentration, die oberhalb der oben genannten Maximalgrenze von 5 × 1016 Molekülen/cm3 liegen kann. Gegebenenfalls ist es erforderlich, den Wasserstoff aus dem Bau­ teil auszutreiben.It should be noted that due to the presence of hydrogen in the manufacturing process of the optical component, the quartz glass contains hydrogen after vitrification, in a concentration that can be above the above-mentioned maximum limit of 5 × 10 16 molecules / cm 3 . It may be necessary to drive off the hydrogen from the construction part.

Unter dem Wasserstoffgehalt wird hier und im folgenden ein über das Volumen des optischen Bauteils gemittelter Wasserstoffgehalt verstanden (arithmetisches Mittel von mindestens drei über das Bauteil gleichmäßig verteilten Meßstellen), wobei davon ausgegangen wird, daß das gesamte Bauteil für die Übertragung der UV-Strahlung beansprucht wird. Bei optischen Bautei­ len, bei denen diese Voraussetzung nicht erfüllt ist, genügt es, wenn mindestens im optisch beanspruchten Volumenbereich der mittlere Wasserstoffgehalt unterhalb des oben genannten Maximalwertes liegt. Here and below, the hydrogen content is used to indicate the volume of the optical Component averaged hydrogen content understood (arithmetic mean of at least three measuring points evenly distributed over the component), assuming that the entire component is used for the transmission of UV radiation. With optical components len, where this requirement is not fulfilled, it is sufficient if at least optically claimed volume range the average hydrogen content below the above Maximum value.  

Der Wasserstoffgehalt wird aufgrund einer Raman-Messung ermittelt, die von Khotimchenko et al., "Determining the Content of Hydrogen Dissolved in Quartz Glass Using the Methods of Raman Scattering and Mass Spectrometry" in "Zhurnal Prikladnoi Spektroskopii", Vol 46, No. 6, (1987), Seiten 987 bis 991 beschrieben worden ist.The hydrogen content is determined based on a Raman measurement by Khotimchenko et al., "Determining the Content of Hydrogen Dissolved in Quartz Glass Using the Methods of Raman Scattering and Mass Spectrometry "in" Zhurnal Prikladnoi Spectoskopii ", Vol 46, No. 6, (1987), pages 987 to 991.

Die Nachweisgrenze für Wasserstoff liegt bei dieser Meßmethode derzeit bei ca. 2 × 1016 Molekülen/cm3. Als besonders vorteilhaft hat sich ein optisches Bauteil erwiesen, bei dem das Quarzglas einen Wasserstoffgehalt von weniger als 2 × 1016 Molekülen/cm3 aufweist, der Was­ serstoffgehalt also unterhalb der derzeitigen Nachweisgrenze liegt. Ein derartiges Bauteil zeichnet sich durch eine besonders gute Langzeitstabilität gegenüber energiereicher UV- Strahlung und ein besonders niedriges Sättigungsniveau der durch die UV-Strahlung induzier­ ten Absorption aus.The detection limit for hydrogen with this measuring method is currently approx. 2 × 10 16 molecules / cm 3 . An optical component has proven to be particularly advantageous in which the quartz glass has a hydrogen content of less than 2 × 10 16 molecules / cm 3 , which means that the hydrogen content is below the current detection limit. Such a component is characterized by a particularly good long-term stability against high-energy UV radiation and a particularly low saturation level of the absorption induced by the UV radiation.

Ein besonders günstiges Schädigungsverhalten zeigt ein optisches Bauteil, bei dem das Quarzglas einen OH-Gehalt von mindestens 400 ppm aufweist. Der OH-Gehalt bezieht sich, entsprechend dem Wasserstoff-Gehalt, auf einen über das Quarzglas-Volumen gemittelten Wert. Er wird spektroskopisch ermittelt.An especially favorable damage behavior shows an optical component, in which the Quartz glass has an OH content of at least 400 ppm. The OH content refers corresponding to the hydrogen content, to an average over the quartz glass volume Value. It is determined spectroscopically.

Hinsichtlich des Verfahrens wird die oben angegebene technische Aufgabe ausgehend von dem eingangs genannten Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das wasserstoff­ haltige Quarzglas einer Wasserstoff-Reduktionsbehandlung unterzogen wird, in der sein Was­ serstoffgehalt auf einen Wert unterhalb von 5 × 1016 Molekülen/cm3eingestellt wird.With regard to the method, the technical problem specified above is achieved, based on the method mentioned at the outset, in that the hydrogen-containing quartz glass is subjected to a hydrogen reduction treatment in which its hydrogen content is adjusted to a value below 5 × 10 16 molecules / cm 3 becomes.

Bezüglich der Charakteristika des Schädigungsverhaltens beim erfindungsgemäß herzustel­ lenden optischen Bauteil sowie hinsichtlich der Bedeutung des Ausdruckes "Wasserstoffge­ halt" wird auf die obigen Erläuterungen verwiesen. Beim Verfahren zur Herstellung des opti­ schen Bauteils ist es wesentlich, daß der Wasserstoffgehalt des Quarzglases mittels einer Wasserstoff-Reduktionsbehandlung auf einen Wert unterhalb von 5 × 1016 Molekülen/cm3 ein­ gestellt wird. Mittels der Wasserstoff-Reduktionsbehandlung läßt sich der Wasserstoff-Gehalt ausgehend von einer ersten, hohen Konzentration, in definierter Art und Weise und daher re­ produzierbar auf eine zweite Konzentration unterhalb von 5 × 1016 Molekülen/cm3 einstellen. Die so hergestellten optischen Bauteile zeigen daher ein reproduzierbares Schädigungsverhalten.With regard to the characteristics of the damage behavior in the optical component to be produced according to the invention and with regard to the meaning of the expression “hydrogen content”, reference is made to the above explanations. In the process for producing the optical component's, it is essential that the hydrogen content of the quartz glass is adjusted to a value below 5 × 10 16 molecules / cm 3 by means of a hydrogen reduction treatment. By means of the hydrogen reduction treatment, the hydrogen content can be set from a first, high concentration in a defined manner and therefore reproducibly to a second concentration below 5 × 10 16 molecules / cm 3 . The optical components produced in this way therefore show reproducible damage behavior.

Gemäß einer bevorzugten Verfahrensvariante wird der Wasserstoffgehalt des Quarzglases in der Wasserstoff-Reduktionsbehandlung unterhalb von 2 × 1016 Molekülen/cm3 gebracht, also auf eine Konzentration, die unterhalb der derzeitigen Nachweisgrenze der Raman-Methode liegt. Ein so hergestelltes Bauteil zeichnet sich durch eine besonders gute Langzeitstabilität gegenüber energiereicher UV-Strahlung und ein besonders niedriges Sättigungsniveau der strahlungsinduzierten Absorption aus.According to a preferred method variant, the hydrogen content of the quartz glass in the hydrogen reduction treatment is brought below 2 × 10 16 molecules / cm 3 , that is to say to a concentration which is below the current detection limit of the Raman method. A component manufactured in this way is characterized by particularly good long-term stability against high-energy UV radiation and a particularly low saturation level of the radiation-induced absorption.

Die Wasserstoff-Reduktionsbehandlung umfaßt vorteilhafterweise eine thermische Behand­ lung des Quarzglases, eine Behandlung unter Vakuum, und/oder eine Behandlung in einer chemisch reaktiven Atmosphäre. Die genannten Behandlungsvarianten können alternativ oder kumulativ angewandt werden. Als besonders wirksam erweist sich jedoch eine thermische Be­ handlung (im folgenden als Tempern bezeichnet) in einer wasserstoff-freien Atmosphäre, zum Beispiel unter Inertgas oder im Vakuum, um den Wasserstoffgehalt des Quarzglases einzu­ stellen. Dies gilt für Quarzglas, das nach dem Verglasen und gegebenenfalls erforderlichen Nachbehandlungsschritten, wie beispielsweise einem Heißverformungs- oder einem Homoge­ nisierungs-Schritt, einen zu hohen Wasserstoffgehalt aufweist. Durch das Tempern diffundiert Wasserstoff aus dem Quarzglas-Rohling heraus, wobei die oberflächennahen Bereiche zuerst an Wasserstoff verarmen und erst später die zentralen Bereiche des Rohlings. Es ist deshalb darauf zu achten, daß der Wasserstoffgehalt insbesondere in demjenigen Bereich ausrei­ chend entfernt wird, der beim bestimmungsgemäßen Einsatz des daraus hergestellten Bau­ teils am stärksten optisch belastet wird; das sind im allgemeinen gerade die zentralen Bereiche des Rohlings. Beim Austreiben des Wasserstoffes durch Tempern sind die Temperatur, die Temperzeit und die Temper-Atmosphäre unter Berücksichtigung der Wandstärke oder Dicke des zu tempernden Quarzglas-Rohlings so einzustellen, daß der Wasserstoff in ausreichen­ dem Maße entfernt wird. Das Tempern von Quarzglas für optische Bauteile ist ein häufig ange­ wandter Verfahrensschritt, der üblicherweise zum Abbau mechanischer Spannungen dient, die die optischen Eigenschaften des Glases beeinträchtigen. In der Zielsetzung und im Ergebnis unterscheidet sich das hier zum Entfernen von Wasserstoff vorgeschlagene Tempern von den bekannten Temperverfahren darin, daß erfindungsgemäß ein Quarzglas mit einem mittleren Wasserstoffgehalt von weniger als 5 × 1016 Molekülen/cm3, und bevorzugt von weniger 2 × 1016 Molekülen/cm3 eingestellt wird.The hydrogen reduction treatment advantageously comprises a thermal treatment of the quartz glass, a treatment under vacuum, and / or a treatment in a chemically reactive atmosphere. The treatment variants mentioned can be used alternatively or cumulatively. However, thermal treatment (hereinafter referred to as tempering) in a hydrogen-free atmosphere, for example under inert gas or in a vacuum, has proven to be particularly effective in order to adjust the hydrogen content of the quartz glass. This applies to quartz glass which, after vitrification and any post-treatment steps that may be required, such as a hot deformation or a homogenization step, has an excessively high hydrogen content. Annealing causes hydrogen to diffuse out of the quartz glass blank, the areas near the surface first becoming poor in hydrogen and only later the central areas of the blank. It is therefore important to ensure that the hydrogen content is sufficiently removed, particularly in the area that is most visually strained when the construction made from it is used as intended; these are generally the central areas of the blank. When the hydrogen is expelled by tempering, the temperature, the tempering time and the tempering atmosphere, taking into account the wall thickness or thickness of the quartz glass blank to be tempered, must be set so that the hydrogen is removed to a sufficient extent. The annealing of quartz glass for optical components is a frequently used process step, which is usually used to reduce mechanical stresses that impair the optical properties of the glass. In the objective and in the result, the tempering proposed here for removing hydrogen differs from the known tempering methods in that, according to the invention, a quartz glass with an average hydrogen content of less than 5 × 10 16 molecules / cm 3 , and preferably less than 2 × 10 16 Molecules / cm 3 is set.

Besonders effektiv gestaltet sich das Verfahren, wenn das wasserstoffhaltige Quarzglas zu ei­ nem Zwischenprodukt geformt wird, dessen kleinste laterale Abmessung 100 mm, vorzugswei­ se 80 mm, nicht übersteigt, wobei die Wasserstoff-Reduktionsbehandlung teilweise oder voll­ ständig an dem Zwischenprodukt vollzogen wird. Die Wasserstoff-Reduktionsbehandlung er­ fordert beruht auf Diffusionsvorgängen in Quarzglas, beispielsweise dem Ausdiffundieren von Wasserstoff beim Tempern. Die erforderlichen Diffusionszeiten hängen entscheidend von der relevanten Schichtdicke ab. Optische Bauteile können jedoch in sehr großen Schichtdicken vorliegen. Beispielsweise können Linsen für Mikrolithographiegeräte Durchmesser um 250 mm und gleichzeitig Dicken um 100 mm aufweisen. Die dafür benötigten Quarzglasrohlinge haben Durchmesser um 300 mm und Dicken über 100 mm. Eine ausreichende Wasserstoff-Redukti­ onsbehandlung würde bei derartigen Bauteilen extrem lange Behandlungszeiten erfordern, die wirtschaftlich nicht mehr vertretbar wären. Zwar lassen sich Diffusionsvorgänge durch Tempe­ raturerhöhung beschleunigen; allerdings sind einer Temperaturerhöhung ebenfalls Grenzen gesetzt, da diese mit unerwünschter plastischer Verformung oder anderen thermisch beding­ ten Beschädigungen des Bauteils einhergehen kann. Zur Lösung dieses Problems wird aus dem wasserstoffhaltigen Quarzglas ein Zwischenprodukt geformt, dessen geometrische Ab­ messungen so gewählt sind, daß dich der Wasserstoff leicht austreiben läßt. Unter der klein­ sten lateralen Abmessung wird beispielsweise der Außendurchmesser bei einem stabförmi­ gen, die Wandstärke bei einem rohrförmigen, oder die Dicke bei einem plattenförmigen Zwi­ schenprodukt verstanden. Eine derartiges Zwischenprodukt erlaubt die Durchführung der Wasserstoff-Reduktionsbehandlung in wirtschaftlich vertretbaren Zeitspannen. Dabei kann es ausreichen, den Wasserstoffgehalt im Zwischenprodukt nur zu reduzieren, ohne daß die oben genannten Maximalwerte unterschritten werden, wenn die weitere Behandlung des Quarzgla­ ses eine vollständige Wasserstoffreduktion im Sinne der vorliegenden Erfindung erlaubt. Aus dem Zwischenprodukt wird in einem nachfolgenden Formschritt das Bauteil gebildet.The process is particularly effective when the hydrogen-containing quartz glass is egg Nem intermediate product is formed, the smallest lateral dimension 100 mm, preferably two se 80 mm, does not exceed, the hydrogen reduction treatment partially or fully is continuously carried out on the intermediate product. The hydrogen reduction treatment requires based on diffusion processes in quartz glass, for example the diffusion of Hydrogen when tempering. The required diffusion times depend crucially on the relevant layer thickness. However, optical components can be made in very large layer thicknesses available. For example, lenses for microlithography devices can have diameters of around 250 mm  and at the same time have thicknesses of around 100 mm. Have the quartz glass blanks required for this Diameters around 300 mm and thicknesses over 100 mm. A sufficient hydrogen reducti ons treatment would require extremely long treatment times for such components would no longer be economically viable. Diffusion processes can be caused by Tempe accelerate temperature increase; however, there are limits to an increase in temperature set, as this with undesired plastic deformation or other thermal conditions damage to the component can go hand in hand. To solve this problem is out an intermediate product formed from the hydrogen-containing quartz glass, the geometric Ab measurements are chosen so that the hydrogen can easily drive you out. Under the small The most lateral dimension is, for example, the outer diameter in the case of a rod gene, the wall thickness for a tubular, or the thickness for a plate-shaped Zwi product understood. Such an intermediate product allows the implementation of Hydrogen reduction treatment in economically justifiable periods of time. It can suffice to reduce the hydrogen content in the intermediate only without the above below the maximum values mentioned, if the further treatment of the quartz glass ses allows a complete hydrogen reduction in the sense of the present invention. Out the intermediate product is formed in a subsequent molding step.

Als günstig hat es sich erwiesen, das Quarzglas unter Bildung des Zwischenproduktes zu ho­ mogenisieren. Häufig ist eine Homogenisierungsbehandlung des Quarzglases erforderlich, um vorhandene Schlieren zu entfernen. Für die Homogenisierung wird das Quarzglas plastisch verformt. Es bietet sich an, im Rahmen einer solchen Homogenisierung das Zwischenprodukt zu formen, das dann anschließend der Wasserstoff-Reduktionsbehandlung unterzogen wird.It has proven to be favorable to ho the quartz glass to form the intermediate product mogenize. Homogenization treatment of the quartz glass is often required in order to remove existing streaks. The quartz glass becomes plastic for homogenization deformed. It is advisable to use the intermediate as part of such a homogenization to form, which is then subjected to the hydrogen reduction treatment.

Nachfolgend werden das optische Bauteil und das Verfahren gemäß der Erfindung anhand ei­ nes Ausführungsbeispiels und einer Patentzeichnung näher beschrieben. Die einzige Figur der Patentzeichnung (Fig. 1) zeigt ein Diagramm mit zwei Absorptionskurven, von denen die eine das Schädigungsverhalten eines erfindungsgemäßen optischen Bauteils wiedergibt und die andere das Schädigungsverhalten eines optischen Bauteils nach dem Stand der Technik. Auf der x-Achse des Diagramms nach Fig. 1 ist eine Anzahl an Laserpulsen aufgetragen, auf der y-Achse der Absorptionskoeffizient in der Einheit 1/cm.The optical component and the method according to the invention are described in more detail below with the aid of an exemplary embodiment and a patent drawing. The only figure in the patent drawing ( FIG. 1) shows a diagram with two absorption curves, one of which represents the damage behavior of an optical component according to the invention and the other the damage behavior of an optical component according to the prior art. A number of laser pulses is plotted on the x-axis of the diagram according to FIG. 1, and the absorption coefficient in the unit 1 / cm on the y-axis.

Im folgenden wird die Herstellung eines erfindungsgemäßen optischen Bauteils anhand eines Beispiels beschrieben:The following is the production of an optical component according to the invention using a Described as an example:

Ein scheibenförmiges Substrat wird so angeordnet, daß es mit einer seiner Flachseiten senk­ recht nach unten weist. Unterhalb des Substrates ist ein Abscheidebrenner angeordnet, der einer Mitteldüse aufweist, die von vier Ringdüsen koaxial umgeben ist. Der Abscheidebrenner ist auf das Substrat gerichtet, das um seine Mittelachse rotiert. Der Mitteldüse des Abscheide­ brenners wird mittels einem Trägergases (Stickstoff) Methyltrimethoxysilan zugeführt, den ande­ ren Düsen (in der Reihenfolge von innen nach außen) ein Trenngas (Stickstoff), Sauerstoff und ganz außen Wasserstoff. Sauerstoff und Wasserstoff reagieren unter Bildung einer Knall­ gasflamme miteinander, in der das aus der Mitteldüse ausströmende Methyltrimethoxysilan hy­ drolisiert und in Form von feinteiligem SiO2 auf dem Substrat abgeschieden wird. Das auf dem Substrat abgeschiedene SiO2 wird unmittelbar durch die Hitze der Knallgasflamme unter Bil­ dung eines stabförmigen Quarzglasrohlings verglast. Aufgrund der verwendeten Ausgangs­ substanzen ist der Quarzglas-Rohling praktisch chlorfrei.A disk-shaped substrate is arranged so that it faces vertically downwards with one of its flat sides. A deposition burner is arranged below the substrate and has a center nozzle which is coaxially surrounded by four ring nozzles. The deposition burner is aimed at the substrate, which rotates about its central axis. The center nozzle of the separator burner is fed with a carrier gas (nitrogen) methyltrimethoxysilane, the other nozzles (in order from the inside out) a separating gas (nitrogen), oxygen and the very outside hydrogen. Oxygen and hydrogen react with one another to form an oxyhydrogen gas flame in which the methyltrimethoxysilane flowing out of the central nozzle is hydrolyzed and is deposited on the substrate in the form of finely divided SiO 2 . The SiO 2 deposited on the substrate is glazed directly by the heat of the oxyhydrogen flame, forming a rod-shaped quartz glass blank. Due to the starting substances used, the quartz glass blank is practically chlorine-free.

Zum Homogenisieren wird der Quarzglasrohling anschließend in eine Quarzglas-Drehbank eingespannt, zonenweise auf eine Temperatur von ca. 2000°C erhitzt und dabei verdrillt. Nach mehrmaligem Verdrillen liegt ein Quarzglaskörper in Form eines Rundstabes mit einem Durchmesser von 80 mm und einer Länge von ca. 800 mm vor, der in drei Richtungen schlie­ renfrei und der über sein Volumen gemittelt eine Wasserstoffkonzentration von ca. 5 × 1017 Molekülen/cm3 und einen OH-Gehalt von ca. 900 Gew.-ppm aufweist. Der Rundstab wird an­ schließend einer Wasserstoff-Reduktionsbehandlung unterzogen, indem er unter Vakuum bei 1100°C über eine Dauer von 50 h getempert wird. Danach liegt die mittlere Wasserstoffkon­ zentration des Rundstabes bei ca. 3 × 1016 Molekülen/cm3.For homogenization, the quartz glass blank is then clamped in a quartz glass lathe, zone by zone heated to a temperature of approx. 2000 ° C and twisted. After repeated twisting, there is a quartz glass body in the form of a round rod with a diameter of 80 mm and a length of approx. 800 mm, which is lock-free in three directions and which, averaged over its volume, has a hydrogen concentration of approx. 5 × 10 17 molecules / cm 3 and has an OH content of about 900 ppm by weight. The round rod is then subjected to a hydrogen reduction treatment by being annealed under vacuum at 1100 ° C. for 50 hours. The mean hydrogen concentration of the round rod is then approx. 3 × 10 16 molecules / cm 3 .

Durch eine Heißverformung bei einer Temperatur von 1700°C und unter Verwendung einer stickstoffgespülten Schmelzform wird daraus ein kreisrunder Quarzglas-Block mit einem Au­ ßendurchmesser von 240 mm und einer Dicke von Länge 90 mm gebildet.By hot working at a temperature of 1700 ° C and using a nitrogen-swept enamel mold becomes a circular block of quartz glass with an Au Outside diameter of 240 mm and a thickness of 90 mm in length.

Nach einem weiteren Tempervorgang, bei der der Quarzglas-Block unter Luft und Atmosphä­ rendruck auf 1100°C erhitzt und anschließend mit einer Abkühlrate von 1°C/h abgekühlt wird, wird lediglich noch eine Spannungsdoppelbrechung von 2 nm/cm gemessen, und die Brech­ zahlverteilung ist derart homogen, daß der Unterschied zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert unterhalb von 1 × 10-6 liegt. Der Wasserstoffgehalt des Quarzglas-Blocks ist mittels der Raman-Methode nicht mehr nachweisbar und liegt somit unterhalb von 2 × 1016 Moleküle/cm3; sein mittlerer OH-Gehalt liegt unverändert bei ca. 900 Gew.-ppm. Der so herge­ stellte Quarzglas-Block ist als Rohling für die Herstellung einer optischen Linse für ein Mikroli­ thographiegerät unmittelbar geeignet.After a further tempering process, in which the quartz glass block is heated to 1100 ° C under air and atmospheric pressure and then cooled at a cooling rate of 1 ° C / h, only a stress birefringence of 2 nm / cm is measured, and the refraction The number distribution is so homogeneous that the difference between the maximum value and the minimum value is less than 1 × 10 -6 . The hydrogen content of the quartz glass block can no longer be detected using the Raman method and is therefore below 2 × 10 16 molecules / cm 3 ; its average OH content remains unchanged at approx. 900 ppm by weight. The quartz glass block produced in this way is directly suitable as a blank for the production of an optical lens for a microli thography device.

Anhand einer Verfahrensvariante wurden die Meßproben hergestellt, deren Schädigungsver­ halten in Fig. 1 dargestellt ist. Bei dieser Verfahrensvariante wurde der nach dem Verdrillen vorliegende Rundstab ohne vorherige Wasserstoff-Reduktionsbehandlung durch Tempern un­ mittelbar zu dem Quarzglas-Block geformt. Aus dem Quarzglas-Block wurden zwei zylindri­ sche Meßproben A und B mit den Abmessungen 10 mm × 10 mm × 40 mm geschnitten, und deren vier lange Seiten jeweils poliert.Using a process variant, the test samples were produced, the damage behavior of which is shown in FIG. 1. In this variant of the method, the round rod present after the twisting was formed directly into the quartz glass block without annealing by means of a previous hydrogen reduction treatment. From the block of quartz glass, two cylindrical measuring samples A and B with the dimensions 10 mm × 10 mm × 40 mm were cut, and the four long sides were each polished.

Die Meßprobe B wurde anschließend einem üblichen Temperprogramm unterworfen, das ein Heizen bei einer Temperatur von 800°C während einer Dauer von 50 Stunden in Luft umfaßt. Der mittlere Wasserstoffgehalt der Meßprobe B lag nach dieser Temper-Behandlung bei 1 × 1017 Molekülen/cm3; und der mittlere OH-Gehalt bei 900 Gew.-ppm.The test sample B was then subjected to a conventional tempering program, which comprises heating at a temperature of 800 ° C. for 50 hours in air. The average hydrogen content of sample B after this tempering treatment was 1 × 10 17 molecules / cm 3 ; and the average OH content at 900 ppm by weight.

Die Meßprobe A wurde einer Wasserstoff-Reduktionsbehandlung unterworfen, die ähnlich dem Temperprogramm für Meßprobe B ein Heizen bei einer Temperatur von 800°C in Luft umfaßt, dies jedoch während einer Dauer von 200 Stunden. Der mittlere Wasserstoffgehalt der Meßprobe A lag nach dieser Temper- und Wasserstoff-Reduktionsbehandlung bei ca. 2 × 1016 Molekülen/cm3; und der mittlere OH-Gehalt bei 900 Gew.-ppm.Measurement sample A was subjected to a hydrogen reduction treatment which, similar to the tempering program for measurement sample B, comprises heating in air at a temperature of 800 ° C., but for a period of 200 hours. The average hydrogen content of sample A after this tempering and hydrogen reduction treatment was approximately 2 × 10 16 molecules / cm 3 ; and the average OH content at 900 ppm by weight.

Die Meßproben A und B wurden anschließend mit einem UV-Excimerlaser bestrahlt (Wellen­ länge λ = 193 nm, Impulsenergie = 100 mJ/cm2, Pulswiederholungsrate = 200 Hz), wobei gleichzeitig die Transmission bei einer Wellenlänge λ = 193 nm gemessen wurde. Dabei wur­ de für Meßprobe A die in Fig. 1 mit "A" bezeichnete Absorptionskurve, und für Meßprobe B die mit "B" bezeichnete Absorptionskurve erhalten.The test samples A and B were then irradiated with a UV excimer laser (wavelength λ = 193 nm, pulse energy = 100 mJ / cm 2 , pulse repetition rate = 200 Hz), the transmission being measured at a wavelength λ = 193 nm. The absorption curve designated "A" in FIG. 1 was obtained for measurement sample A, and the absorption curve designated "B" for measurement sample B.

Aus den Absorptionskurven lassen sich folgende Schädigungsverhalten entnehmen:The following damage behavior can be seen from the absorption curves:

Die Absorptionskurve "A" für das erfindungsgemäß hergestellte optische Bauteil entsprechend der Meßprobe A zeigt zunächst einen schnellen Anstieg, was also eine rasch einsetzende Schädigung des Quarzglases anzeigt, der aber nach einer Impulszahl von etwa 1 000 000 in eine Sättigung bei einem Absolutwert des Absorptionskoeffizienten von ca. 0,12 einmündet, was unter diesen Bedingungen ein überraschend niedriges Sättigungsniveau bedeutet.The absorption curve "A" for the optical component produced according to the invention accordingly Sample A initially shows a rapid increase, which is a rapid onset Damage to the quartz glass indicates, but after a pulse number of about 1,000,000 in saturation leads to an absolute value of the absorption coefficient of approximately 0.12, which means a surprisingly low saturation level under these conditions.

Die Absorptionskurve "B", für ein optisches Bauteil nach dem Stand der Technik, entspre­ chend der Meßprobe B zeigt demgegenüber einen deutlich langsameren Anstieg mit etwa kon­ stanter Steigung. Bei der Meßprobe B ist bis zu einer Impulszahl von 15 000 000 noch keine Sättigung der induzierten Absorption erkennbar. Bei einer Impulszahl von ca. 5 000 000 schneiden sich die Absorptionskurven "A", "B". Das bedeutet, daß die Transmission des erfin­ dungsgemäßen optischen Bauteils bei höheren Impulszahlen besser ist, als die des anderen optischen Bauteils. Dies zeigt, daß das erfindungsgemäße optische Bauteil in bezug auf die Langzeitstabilität eine günstigeres Schädigungsverhalten aufweist.The absorption curve "B", for an optical component according to the prior art, corresponds On the other hand, measurement sample B shows a significantly slower increase with approximately con constant slope. In sample B there is still no pulse count of up to 15,000,000 Saturation of the induced absorption can be seen. With a pulse number of approx. 5,000,000 the absorption curves "A", "B" intersect. This means that the transmission of the invented optical component according to the invention is better at higher pulse numbers than that of the other  optical component. This shows that the optical component according to the invention with respect to the Long-term stability has a more favorable damage behavior.

Claims (8)

1. Optisches Bauteil für die Übertragung ultravioletter Strahlung einer Wellenlänge von 250 nm und kürzer, aus synthetischem Quarzglas, das durch Flammenhydrolyse einer chlorfreien Siliciumverbindung in Form von feinkörnigem SiO2 gebildet, auf einem Substrat abgeschieden und direkt verglast wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Quarzglas einen Wasserstoffgehalt von weniger als 5 × 1016 Molekülen/cm3 aufweist.1. Optical component for the transmission of ultraviolet radiation of a wavelength of 250 nm and shorter, made of synthetic quartz glass, which is formed by flame hydrolysis of a chlorine-free silicon compound in the form of fine-grained SiO 2 , deposited on a substrate and directly glazed, characterized in that the quartz glass has a hydrogen content of less than 5 × 10 16 molecules / cm 3 . 2. Optisches Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Quarzglas einen Wasserstoffgehalt von weniger als 2 × 1016 Molekülen/cm3 aufweist.2. Optical component according to claim 1, characterized in that the quartz glass has a hydrogen content of less than 2 × 10 16 molecules / cm 3 . 3. Optisches Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Quarzglas einen OH-Gehalt von mindestens 400 ppm aufweist.3. Optical component according to claim 1 or 2, characterized in that the quartz glass has an OH content of at least 400 ppm. 4. Verfahren zur Herstellung eines optischen Bauteils aus synthetischem Quarzglas für die Übertragung ultravioletter Strahlung einer Wellenlänge von 250 nm und kürzer, umfas­ send die Herstellung von synthetischem, wasserstoffhaltigem Quarzglas, durch Synthese von feinkörnigem SiO2 mittels Flammenhydrolyse einer chlorfreien Siliciumverbindung, sowie Abscheiden und Verglasen des feinkörnigen SiO2 auf einem Substrat unter Bil­ dung des wasserstoffhaltigen Quarzglases, dadurch gekennzeichnet, daß das wasser­ stoffhaltige Quarzglas einer Wasserstoff-Reduktionsbehandlung unterzogen wird, in der sein Wasserstoffgehalt auf einen Wert unterhalb von 5 × 1016 Molekülen/cm3 eingestellt wird.4. A method for producing an optical component made of synthetic quartz glass for the transmission of ultraviolet radiation of a wavelength of 250 nm and shorter, comprising the production of synthetic, hydrogen-containing quartz glass, by synthesis of fine-grained SiO 2 by means of flame hydrolysis of a chlorine-free silicon compound, and deposition and vitrification the fine-grained SiO 2 on a substrate with formation of the hydrogen-containing quartz glass, characterized in that the hydrogen-containing quartz glass is subjected to a hydrogen reduction treatment in which its hydrogen content is adjusted to a value below 5 × 10 16 molecules / cm 3 . 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserstoffgehalt des Quarzglases in der Wasserstoff-Reduktionsbehandlung auf einen Wert unterhalb von 2 × 1016 Molekülen/cm3 eingestellt wird. 5. The method according to claim 4, characterized in that the hydrogen content of the quartz glass in the hydrogen reduction treatment is set to a value below 2 × 10 16 molecules / cm 3 . 6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserstoff-Re­ duktionsbehandlung eine thermische Behandlung des Quarzglases, eine Behandlung unter Vakuum, und/oder eine Behandlung in einer chemisch reaktiven Atmosphäre umfaßt.6. The method according to claim 4 or 5, characterized in that the hydrogen Re production treatment a thermal treatment of the quartz glass, a treatment under vacuum, and / or treatment in a chemically reactive atmosphere includes. 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das wasserstoffhaltige Quarzglas zu einem Zwischenprodukt geformt wird, dessen klein­ ste laterale Abmessung 100 mm, vorzugsweise 80 mm, nicht übersteigt, und daß die Wasserstoff-Reduktionsbehandlung teilweise oder vollständig an dem Zwischenprodukt vollzogen wird.7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the hydrogen-containing quartz glass is formed into an intermediate, the small of which ste lateral dimension does not exceed 100 mm, preferably 80 mm, and that the Hydrogen reduction treatment partially or completely on the intermediate is carried out. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Quarzglas unter Bildung des Zwischenproduktes homogenisiert wird.8. The method according to claim 7, characterized in that the quartz glass with formation the intermediate is homogenized.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10142893A1 (en) * 2001-09-03 2003-10-30 Heraeus Quarzglas Blank for quartz glass optical component has thickened region surrounding outer edge with distance between lower and upper sides greater than that of distance in area near center axis
DE102004015766A1 (en) * 2004-03-23 2005-10-13 Schott Ag SiO2-TiO2 glass with increased radiation resistance
DE102004024808A1 (en) * 2004-05-17 2005-12-15 Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg Quartz glass blank and method of making the same
WO2006104178A1 (en) * 2005-03-29 2006-10-05 Asahi Glass Company, Limited Quartz-type glass and process for its production
WO2012069382A1 (en) 2010-11-26 2012-05-31 J-Fiber Gmbh Method for producing a radiation-resistant quartz glass material, and quartz glass bodies produced according to said method
DE102013215292A1 (en) 2013-08-02 2015-02-05 Carl Zeiss Smt Gmbh Method for loading a quartz glass blank with hydrogen, lens element and projection objective
EP2684851A3 (en) * 2012-07-10 2015-08-05 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Synthetic quartz glass for forming nanoimprint molds and method of making the glass by flame hydrolysis

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19850736C2 (en) 1998-11-04 2003-04-17 Heraeus Tenevo Ag Core glass for a preform for an optical fiber, preform produced using the core glass, and method for producing the core glass of a preform for an optical fiber
US7534733B2 (en) 2004-02-23 2009-05-19 Corning Incorporated Synthetic silica glass optical material having high resistance to laser induced damage

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8905966D0 (en) * 1989-03-15 1989-04-26 Tsl Group Plc Improved vitreous silica products
DE69015453T3 (en) * 1989-06-09 2001-10-11 Heraeus Quarzglas Optical parts and blanks made of synthetic silicon dioxide glass and process for their production.
JP2588447B2 (en) * 1991-06-29 1997-03-05 信越石英株式会社 Method of manufacturing quartz glass member for excimer laser
JP2784708B2 (en) * 1992-12-28 1998-08-06 信越石英株式会社 Optical quartz glass member for excimer laser and method for producing the same
JP3705501B2 (en) * 1994-08-03 2005-10-12 信越化学工業株式会社 Method for producing synthetic quartz glass member for excimer laser optical material
US5707908A (en) * 1995-01-06 1998-01-13 Nikon Corporation Silica glass
EP0780345A1 (en) * 1995-12-22 1997-06-25 Corning Incorporated Optical element for UV transmission
JP2980094B2 (en) * 1997-05-16 1999-11-22 住友電気工業株式会社 Quartz glass article and method for producing the same

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10142893B4 (en) * 2001-09-03 2005-07-07 Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg Process for annealing a blank for a quartz glass optical component
DE10142893A1 (en) * 2001-09-03 2003-10-30 Heraeus Quarzglas Blank for quartz glass optical component has thickened region surrounding outer edge with distance between lower and upper sides greater than that of distance in area near center axis
US7172983B2 (en) 2004-03-23 2007-02-06 Schott Ag SiO2-TIO2 Glass body with improved resistance to radiation
DE102004015766A1 (en) * 2004-03-23 2005-10-13 Schott Ag SiO2-TiO2 glass with increased radiation resistance
DE102004015766B4 (en) * 2004-03-23 2016-05-12 Asahi Glass Co., Ltd. Use of a SiO 2 -tiO 2 glass as a radiation-resistant substrate
DE102004024808A1 (en) * 2004-05-17 2005-12-15 Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg Quartz glass blank and method of making the same
DE102004024808B4 (en) * 2004-05-17 2006-11-09 Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg Quartz glass blank for an optical component for transmitting extremely short-wave ultraviolet radiation
US7981824B2 (en) 2004-05-17 2011-07-19 Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg Quartz glass blank and method for producing said blank
WO2006104178A1 (en) * 2005-03-29 2006-10-05 Asahi Glass Company, Limited Quartz-type glass and process for its production
WO2012069382A1 (en) 2010-11-26 2012-05-31 J-Fiber Gmbh Method for producing a radiation-resistant quartz glass material, and quartz glass bodies produced according to said method
DE102010052685A1 (en) 2010-11-26 2012-05-31 J-Fiber Gmbh Process for the production of radiation-resistant quartz glass material and quartz glass body produced therefrom
EP2684851A3 (en) * 2012-07-10 2015-08-05 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Synthetic quartz glass for forming nanoimprint molds and method of making the glass by flame hydrolysis
DE102013215292A1 (en) 2013-08-02 2015-02-05 Carl Zeiss Smt Gmbh Method for loading a quartz glass blank with hydrogen, lens element and projection objective
US10427965B2 (en) 2013-08-02 2019-10-01 Carl Zeiss Smt Gmbh Method for loading a blank composed of fused silica with hydrogen, lens element and projection lens

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