DE60033481T2

DE60033481T2 - Optischer Werkstoff aus Quarzglas für Excimer Laser und Excimer Lampe, und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE60033481T2
Application number: DE60033481T
Authority: DE
Inventors: Dr. Shigeru Narashino-shi Yamagata
Original assignee: Heraeus Quarzglas GmbH and Co KG; Shin Etsu Quartz Products Co Ltd
Current assignee: Heraeus Quarzglas GmbH and Co KG; Shin Etsu Quartz Products Co Ltd
Priority date: 1999-10-19
Filing date: 2000-10-13
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2020-10-14
Also published as: US6451719B1; JP3069562B1; KR20010039472A; TW593191B; EP1094040B8; EP1094040A2; EP1094040B1; DE60033481D1; ATE354548T1; KR100359947B1; JP2001114529A; EP1094040A3

Description

Industrielles Anwendungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft optisches Material aus Quarzglas sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben; insbesondere geht es um ein optisches Material aus Quarzglas für die Verwendung mit einer Wellenlänge von 155 nm bis 195 nm unter Einsatz eines Excimerlasers oder einer Excimerlampe als Lichtquelle, sowie um ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen optischen Quarzglases.
Stand der Technik
Das oben genannte Quarzglas wird in Form von Linsen, Prismen, Fenstern, Reflektoren, Photomasken, Rohren und dergleichen verwendet, welche in ein optisches Bestrahlungsgerät für optische Reinigungszwecke, Aligner für die Herstellung integrierter Schaltungen (photolithographische Einrichtung) und dergleichen eingesetzt werden, und die mit einer Excimerlaser-Einrichtung oder einer Excimerlampe ausgestattet sind, die Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 155 bis 195 nm abgeben.
Konventionell wurde für die Herstellung von Strukturen für integrierte Schaltungen auf einem Siliciumwafer ultraviolette Strahlung, wie etwa g-Linienstrahlung oder i-Linienstrahlung einer Quecksilberdampflampe verwendet, die als Lichtquelle einer photolithographischen Einrichtung dient. Mit abnehmender Strukturbreite stößt die oben erwähnte g- und i-Linienstrahlung jedoch an Auflösungsgrenzen. Dementsprechend lag ein besonderes Augenmerk auf Excimerlasern, die Strahlung einer kürzeren Wellenlänge emittieren, so dass mit KrF-Excimerlasern (248 nm) ausgestattete photolithographische Einrichtungen entwickelt und auch in der Praxis eingesetzt wurden.
Jedoch ist für die nahe Zukunft ein noch höherer Integrationsgrad für Halbleitereinrichtungen zu erwarten, was eine Lichtquelle erfordert, die zur Herstellung feiner Strukturen mit einer Linienbreite von 0,1 μm oder noch feiner geeignet ist.
Als Lichtquellen, die diese Anforderungen erfüllen, sind hochenergetische Strahler für Vakuum-UV zu nennen, die Strahlung einer Wellenlänge im Bereich zwischen 155 nm und 195 nm abgeben. Demzufolge wurden in erster Linie Anstrengungen zur Entwicklung eines ArF-Excimerlasers (193 nm) unternommen, und danach für einen ArCl-Excimerlaser (175 nm), einen F₂-Excimerlaser (157 nm) und so weiter. Da jedoch die hochenergiereiche Vakuum-UV-Strahlung im Vergleich zu der konventionell in photolithographischen Einrichtungen eingesetzten Strahlung eine weitaus höhere Leistung besitzt, unterliegen der dieser Strahlung ausgesetzten optischen Materialien plötzlichen Schädigungen, wie etwa einem Abfall der optischen Transmission, einer Zunahme des Brechungsindex, einer Ausbildung von mechanischen Spannungen, einer Entstehung von Fluoreszenz, einer gelegentlichen Entstehung von Mikrorissen und dergleichen, wodurch das Material praktisch unbenutzbar wird.
Darüber hinaus wurde ein Prozess für eine Trockenreinigung von Halbleitereinrichtungen unter Einwirkung hochenergetischer Vakuum-UV-Strahlung einer Wellenlänge im Bereich zwischen 155 nm und 195 nm entwickelt, wie etwa unter Einsatz eines ArF-Excimerlasers (193 nm), eines F₂-Excimerlasers (157 nm), einer Xe₂-Excimerlampe (172 nm), eines ArCl-Excimerlasers (175 nm), und so weiter. Die Einrichtungen zur Durchführung der Reinigungsbehandlung erfordern jedoch große optische Bauteile für Fenster und Rohre. Mit zunehmender Größe der optischen Bauteile nimmt die Gefahr einer Schädigung durch die hochenergiereiche Vakuum-UV-Strahlung zu, wonach sie als optisches Material nicht länger brauchbar sind.
In Anbetracht dieser Umstände ist die Entwicklung eines optischen Materials äußerst wünschenswert, das unter Einwirkung hochenergiereicher Vakuum-UV-Strahlung der oben erwähnten, von einem Excimerlaser oder einer Excimerlampe emittierten, hochenergiereichen Vakuum-UV-Strahlung, einer geringeren Schädigung unterliegt.
Mittels der Erfindung zu lösende Probleme
Aus dem japanischen Patent JP 227827/1994 ist ein Material bekannt, das die oben erwähnten Anforderungen erfüllen kann. Insbesondere ist in der genannten Veröffentlichung ein transparentes Quarzglas offenbart, welches durch Erhitzen eines porösen Quarzglaskörpers erhalten wird, der mittels Abscheidung feiner, durch Flammenhydrolyse und Wachstum erzeugter Quarzglaspartikel erzeugt wird, und der dadurch gekennzeichnet ist, dass das transparente Quarzglas 10 ppm oder weniger an OH, 400 ppm oder mehr an Halogen sowie Wasserstoff enthält.
In der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 48734/1994 wird ein optisches Material für den Einsatz mit Laserstrahlung vorgeschlagen, welches eine Konzentration an gasförmigem Wasserstoff von mindestens 5 × 10¹⁶ (Molekülen/cm³) und eine OH-Gruppenkonzentration von 10 Gew.-ppm aufweist. Weiterhin wird in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 27013/1994 ein optisches Bauteil aus synthetischem Quarzglas vorgeschlagen, das eine Wasserstoffgas-Konzentration von mindestens 5 × 10¹⁶ (Moleküle/cm³) oder mehr, eine OH-Gruppenkonzentration von 50 Gew.-ppm oder mehr aufweist, und das im Wesentlichen frei von Brechungsindex-Fluktuationen ist, indem die Verteilung des Brechungsindex infolge der Konzentrationsverteilung von OH-Gruppen durch die Fluktuationsverteilung des Brechungsindex infolge der fiktiven Temperatur kompensiert wird.
Wenn jedoch das optische Material in einem großvolumigen optischen Bauteil, wie beispielsweise in einem optischen Bauteil mit einem Durchmesser von mehr als 200 mm und einer Dicke von 30 mm, eingesetzt wird, kann leicht eine inhomogene Verteilung der Konzentration von Wasserstoffmolekülen, OH-Gruppen und Halogenen auftreten, was zu minderwertigen optischen Eigenschaften führt, die mit einer Änderung der optischen Transmission und des Brechungsindex unter Bestrahlung mit Excimerlaser oder Excimerlampe einhergehen. Sofern OH-Gruppen im Quarzglas des optischen Materials in derart hohen Konzentrationen, wie 100 Gew.-ppm oder mehr enthalten sind, wird die Beständigkeit infolge eines Abfalls der anfänglichen optischen Transmission im Vakuum-Ultraviolettbereich schlechter. Daher zeigt das in dieser Patentveröffentlichung vorgeschlagene optische Material Probleme hinsichtlich der anfänglichen Transmission im Wellenlängenbereich von 155 bis 195 nm und eine unzureichende Beständigkeit. Das in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 227827/1994 offenbarte optische Material enthält Halogene, wobei jedoch unter den Halogenen Chlor und ähnliches dazu neigen, bei Bestrahlung mit Ultraviolettstrahlung Defekte zu generieren, so dass dieses optische Material einem schwerwiegenden Problem hinsichtlich seiner Performance, beispielsweise der optischen Transmission im vorgegebenen Wellenlängenbereich unterliegt.
Die JP 09 235134 A offenbart ein synthetisches Quarzglas für optische Zwecke, gekennzeichnet durch eine Zusammensetzung die 10 bis 400 Gew.-ppm OH-Gruppen, im Bereich von 1 × 10¹⁶ bis 1 × 10²⁰ Moleküle/cm³ an H₂, eine Konzentration an Sauerstoff-Unterschussdefekten von 5 × 10¹⁶/cm³ oder weniger, eine Freisetzung von Kohlendioxidgas unter Vakuum bei 1000 °C von weniger als 5 × 10¹⁵/cm³, und eine Konzentration an freigesetztem Dampf von weniger als 5 × 10¹⁷/cm³ sowie weniger als 5 × 10¹⁴/cm³ an Sauerstoff-Freisetzung.
Die EP 0 691 312 A1 offenbart ein Quarzglas für ein optisches Bauteil zum Einsatz mit Licht im Vakuum UV-Wellenlängenbereich, dass durch eine Zusammensetzung gekennzeichnet ist, welche OH-Gruppen, Fluor und Wasserstoff enthält. Das Quarzglas wird durch Herstellung einer Sootvorform erhalten, die in einer Fluor enthaltenden Atmosphäre erhitzt wird, danach die Fluor enthaltende Sootvorform konsolidiert wird und die dass konsolidierte, Fluor enthaltende Quarzglas in einer Wasserstoff enthaltenden Atmosphäre erhitzt wird.
Im Lichte der oben genannten Umstände hat es sich gezeigt, dass ein optisches Material aus synthetischem Quarzglas erhalten werden kann, das hervorragend hinsichtlich der Langzeitbeständigkeit bei Bestrahlung mit Excimerlaser oder Excimerlampe ist, und das eine hohe optische Durchlässigkeit und eine geringe Fluktuation im Brechungsindex, Δn, aufweist, indem die Reinheit des optischen Materials im Vergleich zu den veröffentlichten Patentanmeldungen verbessert wird, indem die Konzentration an OH-Gruppen und der Wasserstoffmoleküle in einem bestimmten Bereich gehalten wird, und indem die Konzentrationsverteilung derselben homogenisiert wird, und indem gleichzeitig insbesondere Fluor unter den Halogenen ausgewählt und dessen Konzentration in einem spezifischen Bereich gehalten wird, der enger ist als in der konventionellen Technologie. Außerdem wurde gefunden, dass durch Einhalten der Konzentration an OH-Gruppen und der Wasserstoffmoleküle im synthetischen Quarzglas des optischen Materials in einem Bereich, der enger als der oben beschriebene ist, das Material eine hohe anfängliche optische Transmission erhalten kann, insbesondere im Hinblick auf Excimerlaser-Bestrahlung im Wellenlängenbereich von 155 bis 195 nm, und dass die Beständigkeit auch auf einem hohen Level gehalten werden kann. Die vorliegende Erfindung wurde auf Basis dieser Erkenntnisse vollendet.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein optisches Material aus Quarzglas bereitzustellen, das eine hohe anfängliche optische Transmission im Hinblick auf Excimerlaser und Excimerlampen aufweist, welche eine Strahlung im Wellenlängenbereich von 155 bis 195 nm abgeben, und das eine geringe Fluktuation im Brechungsindex aufweist und das sich weiterhin durch eine exzellente Langzeitbeständigkeit gegenüber der Strahlung auszeichnet.
Mittel zur Lösung der Aufgabe
Die oben genannten Probleme können mittels eine der im Folgenden unter (1) bis (13) genannten Maßnahmen gelöst werden.

(1) Optisches Quarzglasmaterial für die Übertragung von Licht einer Wellenlänge im Bereich von 155 bis 195 nm, welches von einem Excimerlaser oder einer Excimerlampe emittiert wird, wobei das Quarzglasmaterial hochrein ist, zwischen 1 bis 100 Gew.-ppm OH-Gruppen, zwischen 5 × 1016 bis 5 × 1019 Moleküle/cm3 H2 und im Bereich von 10 bis 10.000 Gew.-ppm F enthält, aber im Wesentlichen frei ist von anderen Halogenen als F, und dass es eine Fluktuation im Brechungsindex, Δn, im Bereich von 3 × 10–6 bis 3 × 10–7 aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Quarzglasmaterial eine Fluktuation in der H2-Konzentration, ΔH2, im Bereich von 3 × 1017 Moleküle/cm3 oder weniger aufweist, und dass es Verunreinigungen an Li, Na und K von jeweils 5 Gew.-ppb oder weniger, an Ca und Mg von jeweils 1 Gew.-ppb oder weniger und an jeweils Cr, Fe, Ni, Mo und W weniger als 0,1 Gew.-ppb enthält.
(2) Quarzglasmaterial gemäß (1) die Fluktuation in der OH-Gruppenkonzentration, ΔOH, 30 Gew.-ppm oder weniger beträgt.
(3) Quarzglasmaterial gemäß (1) oder (2), wobei es zwischen 12 bis 100 Gew.-ppm an OH-Gruppen und im Bereich von 3 × 10¹⁷ bis 1 × 10¹⁹ Moleküle/cm³ von H₂ enthält.
(4) Quarzglasmaterial gemäß einer der Maßnahmen (1) bis (3), wobei das Material im Bereich zwischen 10 bis 380 Gew.-ppm F enthält.
(5) Quarzglasmaterial gemäß einer der Maßnahmen (1) bis (4), wobei die Konzentration an Sauerstoffunterschussdefekten, die eine Absorptionsbande bei 7,6 eV erzeugen 1 × 10¹⁷ Defekte/cm³ oder weniger beträgt.
(6) Quarzglasmaterial gemäß einer der Maßnahmen (1) bis (5), wobei das Material 10 Gew.-ppm oder weniger an Cl enthält.
(7) Quarzglasmaterial gemäß einer der Maßnahmen (1) bis (6), wobei das Material in einem optischen Gerät verwendet wird, das eine optische Wegstrecke eines Excimerlasers oder einer Excimerlampe von 30 mm oder länger aufweist.
(8) Verfahren zur Herstellung eines optischen Quarzglasmaterials, umfassend die Herstellung eines weißen, OH-Gruppen enthaltenden Sootkörpers mittels Flammenhydrolyse einer Siliziumverbindung, Unterziehen des erhaltenen Sootkörpers einer Fluor-Dotierungsbehandlung mittels einer Heizbehandlung in einer Fluor enthaltenden Gasatmosphäre unter Bildung eines weißen Sootkörpers der OH-Gruppen und Fluor enthält, Verglasen des so erhaltenen Körpers unter Bildung eines transparenten Körpers, Ausbilden eines stabförmigen transparenten Quarzglaskörpers durch Heißverformen mittels einer Flamme, Unterwerten des so erhaltenen Körpers einer Zonenschmelz- und Verdrillungsbehandlung unter Erhitzen mittels Flamme, wodurch eine Homogenisierung der Verteilung der Konzentration von OH-Gruppen und Fluor erzielt wird, Entfernen von Spannungen mittels einer Temperbehandlung, und abschließend Durchführung einer Dotierung mit gasförmigem Wasserstoff durch Anwenden einer Heizbehandlung in einer Wasserstoffmoleküle enthaltenden Gasatmosphäre.
(9) Verfahren zur Herstellung eines optischen Quarzglasmaterials gemäß (8), wobei die Temperbehandlung einer Wasserstoffmoleküle enthaltenden Gasatmosphäre durchgeführt wird, wodurch die Temperbehandlung und die Wasserstoff Dotierbehandlung gleichzeitig ausgeführt werden.

Ausführungsbeispiel für die Erfindung
Durch vorliegende Erfindung wurden weitere Verbesserungen hinsichtlich der Beständigkeit gegen Excimerlaser-Strahlung und der Beständigkeit gegen Strahlung einer Excimerlampe, sowie auch hinsichtlich der Präzision beim Verfahrensprozess unter Einsatz eines Excimerlasers oder einer Excimerlampe erreicht, in dem die Kombination von fünf Eigenschaften des Materials optimiert wurden, welche sind: ultrahohe Reinheit, Gehalt an OH-Gruppen, Gehalt an Fluor (F), gelöste Wasserstoffmoleküle, und die Fluktuation des Brechungsindex Δn.
Die Gründe für die Notwendigkeit der Einstellung der Kombination der oben genannten fünf Eigenschaften sind die folgenden.
Hinsichtlich der ultrahohen Reinheit kann eine erhöhte optische Transmission und eine reduzierte Energieabsorption im Wellenlängenbereich des Vakuum-Ultravioletten erreicht werden, wenn die Konzentration von metallischen Verunreinigungen im Quarzglas reduziert wird. Es wird verlangt, dass die Konzentrationen an Li, Na, und K jeweils kleiner als 5 Gew.-ppb sind und dass diejenigen an Ca und Mg jeweils 1 Gew.-ppm oder weniger, und diejenigen von Cr, Fe, Ni, Mo und W jeweils 0,1 Gew.-ppb oder geringer sind. Li, Na, K, Ca und Mg sind als Verunreinigungen in verschiedenen Arten von temperaturbeständigen Keramiken enthalten, und sie neigen dazu als kontaminierende Elemente bei der Herstellung von Quarzglas zu wirken. Cr, Fe, Ni, Mo, und W sind Komponenten die Konstruktionswerkstoffen von Fabrikationsanlagen eingesetzt werden. Insbesondere werden Mo und W als temperaturresistente Metalle eingesetzt, und diese neigen auch dazu als Kontaminationen zu wirken.
Die Fluktuation der Konzentration an H₂, ΔH₂, beträgt 1 × 10¹⁷ Moleküle/cm₃ oder weniger.
Die OH-Gruppen bilden endständige Gruppen der Netzwerkstruktur von Glas. Indem sie in einer geeigneten Menge hinzugefügt sind, kann die Struktur relaxiert werden und der Si-O-Si-Bindungswinkel kann nahe an einen stabilen Wert gebracht werden. Wenn jedoch OH-Gruppen in einer hohen Konzentration eingebaut werden, führen diese zu einem Abfall der Transmission im Vakuum-Ultraviolettbereich. Daher sollen OH-Gruppen in einer Konzentration im Bereich von 1 bis 100 Gew.-ppm enthalten sein, bevorzugt im Bereich von 12 bis 100 Gew.-ppm, insbesondere für den Fall, dass das Material mit Excimerlasern, welche Strahlung im Wellenlängenbereich von 155 bis 195 nm abgeben, wie sie bei höchsten Anforderungen an die Bestrahlungsenergiedichte pro Oberflächeneinheit verwendet werden, eingesetzt werden soll.
Ähnlich wie OH-Gruppen bildet auch F endständige Gruppen der Netzwerkstruktur von Glas. Außerdem, im Unterschied zu anderen Halogenen, erzeugt eingebautes F in hoher Konzentration jedoch keine Verschlechterung in der optischen Transmission im Vakuum-Ultraviolettbereich. Wenn jedoch F allein in hoher Konzentration und in Abwesenheit von OH-Gruppen eingebaut ist, unterliegt das Glas einer Zersetzung während der Heißbehandlung, indem sich gasförmiges F₂ bildet, oder es entsteht eine Absorptionsbande bei 7,6 eV (ca. 165 nm) die der Bildung von Sauerstoffunterschussdefekten zugeschrieben wird. Dementsprechend besteht die Lösung darin, F und OH-Gruppen gleichzeitig einzubauen, um eine thermische Zersetzung des Glases und die Bildung von Sauerstoffunterschussdefekten zu vermeiden.
Im Hinblick darauf ist es besonders bevorzugt, wenn die Werte a und b so gewählt sind, dass sie die Gleichung erfüllen, wonach a und b insgesamt 100 Gew.-ppm oder mehr ergibt, und das Verhältnis b/a im Bereich von 1 bis 1000 liegt, wobei a den Gehalt an OH-Gruppen und b den Gehalt an F repräsentiert. Insbesondere liegt das Verhältnis b/a vorzugsweise im Bereich von 10 bis 100.
In diesem Fall ist es besonders bevorzugt, dass die Konzentration an OH-Gruppen im Bereich von 1 bis 100 Gew.-ppm, insbesondere im Bereich von 12 bis 100 ppm liegt, und diejenige von F im Bereich von 50 bis 10.000 Gew.-ppm und insbesondere im Bereich von 50 bis 380 Gew.-ppm.
Das optische Material gemäß der vorliegenden Erfindung enthält vorzugsweise im Wesentlichen keine anderen Halogene als F. Da Cl einen Abfall in der optischen Durchlässigkeit von Glas im Vakuum-Ultraviolettbereich erzeugt (also im Wellenlängenbereich der Excimer-Strahlung), ist es bevorzugt, dass der Gehalt davon bei 10 Gew.-ppm oder weniger liegt.
Der gelöste gasförmige Wasserstoff, also die innerhalb des optischen Materials eingeschlossenen Wasserstoffmoleküle H₂, unterdrücken die Ausbildung eines E'-Zentrums (auch bezeichnet als „E prime center", welches eine Absorptionsbande bei ungefähr 215 nm erzeugt) oder ein NBOH-Zentrum (auch bezeichnet als „Non-Bridging Oxygen Hole center", das eine Absorptionsbande bei ungefähr 260 nm und bei ungefähr 360 nm erzeugt) (siehe hierzu, S. Yamagata, Mineralogical Journal, Vol. 15, No. 8 (1991), pp. 333–342), so dass dessen Gehalt vorzugsweise im Bereich von 5 × 10¹⁶ to 5 × 10¹⁹ Moleküle/cm³, und besonders bevorzugt im Bereich von 3 × 10¹⁷ bis 1 × 10¹⁹ Moleküle/cm³ liegt.
Für den Fall, dass das optische Material in so dünner Form eingesetzt wird, wie es der Dicke einer Fotomaske entspricht, wie sie in der oben erwähnten japanischen Offenlegungsschrift Nr. 227827/1994 offenbart ist, dass also der optische Pfad für die Laserstrahlung kurz ist und im Bereich von 2 bis 3 mm liegt, besteht kein besonderes Problem. Andererseits besteht in dem Fall, dass das Produkt beispielsweise eine Linse mit einer Dicke von 30 mm oder mehr bildet, wie sie in optischen Einrichtungen eingesetzt wird, die Gefahr, dass die Präzision der Technik unter Einsatz des Produktes durch eine große Fluktuation im Brechungsindex, Δn, verschlechtert wird. Demzufolge wird Δn so klein wie möglich gehalten. Wie oben beschrieben wurde andererseits neuerdings gefunden, dass Δn insbesondere im Fall einer hohen F-Dotierungskonzentration infolge einer Konzentrationsverteilung größer wird. Demzufolge wird in einem optischen Material gemäß der vorliegenden Erfindung, die Fluktuation des Brechungsindex Δn, auf einen geringen Wert im Bereich von 3 × 10^–6 bis 3 × 10^–7 mittels einer weiter unten anhand der Herstellungsmethode noch beschriebenen Behandlung eingestellt.
Die Tatsache, dass Δn auf einen so geringen Wert eingestellt wird, bedeutet, dass auch die Fluktuation in der Dichte des Materials minimiert ist. Das hat zu Folge, dass auch die Aufnahme von gasförmigem Wasserstoff in homogener Konzentration erfolgen kann. Ein Wert für Δn von 3 × 10^–6 oder weniger erfordert ein Material, das in einer Richtung schlierenfrei ist. Ein Glas, das einen hohen Wert an Δn aufweist, enthält OH-Gruppen und F in einer nichthomogenen Konzentrationsverteilung, wobei vermutlich auch die Sättigungskonzentration an gasförmigem Wasserstoff durch die Konzentration derartiger OH-Gruppen und F beeinflusst wird.
Aufgrund der oben genannten Gegebenheiten hat das optische Material gemäß der vorliegenden Erfindung vorzugsweise eine Fluktuation in der Konzentration an OH-Gruppen, ΔnOH, von 30 Gew.-ppm oder weniger, und eine Fluktuation in der Konzentration an F, ΔF, von 50 Gew.-ppm oder weniger. Die Konzentration an Sauerstoffdefizitdefekten, die eine Absorptionsbande bei 7,6 eV generieren, ist vorzugsweise nicht höher als 1 × 10¹⁷ Defekte/cm³.
Das Verfahren zur Herstellung des oben genannten optischen Materials aus Quarzglas entsprechend der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden beschrieben.
Zur Herstellung von optischem Material aus Quarzglas entsprechend der vorliegenden Erfindung wird ein weißer Sootkörper, der OH-Gruppen enthält, mittels Flammenhydrolyse unter Einsatz einer Siliziumverbindung als Ausgangsmaterial synthetisiert. Als entsprechende Siliziumverbindung können z.B. SiCl₄, SiHCl₃, SiH₂Cl₂, SiCH₃Cl₃, Si(CH₃)₂Cl₂, SiF₄, SiHF₃, SiH₂F₂ und dergleichen eingesetzt werden. Als Flamme kann eine Knallgasflamme, eine Propansauerstoffflamme und dergleichen verwendet werden.
Der OH-Gruppen enthaltende weiße Sootkörper wird einer Fluor-Dotierbehandlung unterzogen, indem eine Heißbehandlung in einer Fluor enthaltenden Gasatmosphäre durchgeführt wird. Als Fluor enthaltendes Gas wird vorzugsweise ein Gas eingesetzt, dass zwischen 0,1 bis 10 Vol.-% an SiF₄, CHF₃, SF₆ und dergleichen enthält. Die Behandlung wird vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich von 400 bis 1200 °C unter einem Druck im Bereich von 0,1 bis 10 kgf/cm² (ungefähr 0,01 MPa to 1 MPa, exakt 1 kgf/cm² = 0,0980665 MPa) ausgeführt.
Der danach erhaltene weiße Sootkörper wird anschließend einer Verglasungsbehandlung unterzogen, um einen transparenten Körper zu erzeugen. Diese Behandlung wird vorzugsweise in einer Atmosphäre (die Helium enthalten kann) bei reduziertem Druck von 0,1 kgf/cm² (etwa 0,01 MPa) oder weniger, und bei einer Temperatur im Bereich von 1400 bis 1600 °C ausgeführt.
Danach wird der so erhaltene Körper in einen stabähnlichen Körper aus transparentem Quarzglas durch Erhitzen mittels einer Flamme umgeformt, und er wird einer zonenweisen Schmelzrotations-Rührbehandlung unterzogen. Die oben genannten Behandlungen können unter Einsatz von Methoden ausgeführt werden, wie beispielsweise in der US-A 2,904,713, US-A 3,128 166, US-A 3,128,169, US-A 3,483,613, usw. offenbart. Wie oben beschrieben, werden die Behandlungen besonders sorgfältig durchgeführt, so dass die Fluktuation im Brechungsindex, Δn, in den Bereich von 3 × 10^–6 bis 3 × 10^–7 fallen sollte.
Um Spannungen zu entfernen, wird der so erhaltene Körper einer Temperbehandlung unterzogen. Die Behandlung wird grundsätzlich unter atmosphärischer Luft ausgeführt, wobei auch unterschiedliche Arten von Inertgasatmosphären üblich sind. Die Behandlung wird ausgeführt, indem der Körper bei einer Temperatur im Bereich von 900 bis 1200 °C während einer Haltezeit im Bereich von 1 bis 100 Stunden gehalten wird, wobei die Temperatur allmählich bis 500 °C oder weniger mit einer Abkühlrate von 1 °C/h bis 10 °C/h abgekühlt wird.
Zuletzt wird eine Dotierbehandlung unter gasförmigem Wasserstoff ausgeführt, indem eine Heizbehandlung in einer Atmosphäre die Wasserstoffmoleküle enthält, durchgeführt wird. Als Wasserstoffmoleküle enthaltende Atmosphäre wird vorzugsweise eine Atmosphäre eingesetzt, die 100 % gasförmigen Wasserstoff enthält oder eine Mischgasatmosphäre mit einem Edelgas, wie zum Beispiel Ar, und gasförmigen Wasserstoff. Vorzugsweise wird die Behandlung bei einer Temperatur im Bereich von 100 bis 800 °C durchgeführt und besonders bevorzugt bei 200 bis 400 °C. Falls die Temperatur bei höherer Temperatur als dem oben spezifizierten Bereich ausgeführt wird, wird die reduzierende Wirkung zu intensiv, so dass Defekte vom Sauerstoffunterschusstyp entstehen. Wenn auf der anderen Seite die Temperatur niedriger ist als im oben spezifizierten Bereich, dauert es zu lange für den gasförmigen Wasserstoff einzudiffundieren und sich in dem transparenten Quarzglaskörper zu verteilen.
Vorzugsweise liegt der Druck während der Behandlung im Bereich von ungefähr 1 kgf/cm² bis 100 kgf/cm² (ungefähr 0,1 MPa bis 10 MPa). Unter einer Atmosphäre aus 100 % gasförmigem Wasserstoff und einem Druck von 1 kgf/cm² liegt die Sättigungskonzentration von gasförmigem Wasserstoff im transparenten Glaskörper im Bereich von ungefähr 1 x 10¹⁷ bis 4 × 10¹⁷ Moleküle/cm³; unter einem Druck von 10 kgf/cm² und 100 kgf/cm² (ungefähr 1 MPa bis 10 MP) liegt die Sättigungskonzentration zwischen 1 × 10¹⁸ bis 4 × 10¹⁸ beziehungsweise zwischen 1 × 10¹⁹ bis 4 × 10¹⁹ Moleküle/cm³.
Das so erhaltene Material wird durch Schleifen der Außenoberfläche in die gewünschte Form gebracht.
Beispiele
Ein weißer, OH-Gruppen enthaltender Sootkörper wurde durch Hydrolyse unter Einsatz einer Knallgasflamme und mit Siliziumtetrachlorid SiCl₄ als Ausgangsmaterial synthetisch hergestellt.
Der so erhaltene weiße, OH-Gruppen enthaltende Sootkörper wurde einer Fluordotierbehandlung in einer Gasatmosphäre unter einem Druck von 1 kg/cm² unterzogen, die 50 % SiF₄ enthält (etwa atmosphärischer Druck, ungefähr 0,1 MPa) und zwar im Temperaturbereich von 700 bis 1200 °C. Die Konzentrationen an OH-Gruppen und F im optischen Material aus Quarzglas wurden in den Beispielen und in den Vergleichsbeispielen variiert, wie dies in den Tabellen 1 und 2 gezeigt ist, indem die Temperatur und die Haltedauer der Heizbehandlung verändert wurden.
Jeder der so erhaltenen weißen Sootkörper wurde unter Vakuum (oder in einer Atmosphäre unter reduziertem Druck) von nicht mehr als 0,001 kgf/cm² (ungefähr 100 Pa) im Temperaturbereich von 1400 bis 1600 °C unter Bildung eines transparenten Glaskörpers erhitzt.
Dann wurde das so erhaltene Material durch Flammenbeheizung unter Einsatz von Propangas erhitzt. Auf diese Weise wurde stabähnliches Material mit ungefähr kreisförmigem Querschnitt erhalten. Die Länge des stabähnlichen Materials war ungefähr 2 m, und der Durchmesser war ungefähr 60 mm. An beiden Enden gelagert wurde das stabähnliche Material mittels einer Heizflamme unter Einsatz von Propan lokal erhitzt und dabei verdrillt. Auf diese Weise wurde die Zonenschmelz- und Rotationsrührbehandlung durchgeführt. In diesem Fall wurde das Erhitzen so ausgeführt, dass die Temperatur des Materials dabei etwa 2000 °C betrug. Mittels der Zonenschmelz- und Rotationsrührbehandlung wurde bei jedem der transparenten Körper eine Schlierenfreiheit in eine Richtung erreicht. Das entsprechend Vergleichsbeispiel 3 erhaltene Material hat dieselbe Zusammensetzung und dergleichen wie dasjenige nach Beispiel 3 erhaltene, mit der Ausnahme, dass die Zonenschmelz- und Rotationsrührbehandlung hierbei nicht angewandt wurde.
Daraufhin wurden die transparenten Glaskörper erhitzt und in stabähnliche Körper mit jeweils einem Durchmesser von 300 mm und einer Länge von ungefähr 70 mm umgeformt, und sie wurden in einen elektrischen Ofen eingebracht. Darin wurden die stabähnlichen Körper bei 1150 °C während einer Haltezeit von 20 Stunden gehalten, und sie wurden mit einer Abkühlrate von 4 °C/h auf 800 °C abgekühlt, wobei bei dieser Temperatur die Stromversorgung des elektrischen Ofens abgeschaltet wurde und die Körper der freien Abkühlung überlassen wurden.
Daraufhin wurden die transparenten Glaskörper in einen elektrischen Ofen eingesetzt, der mit einem Mantelrohr aus Edelstahl und einem elektrischen Heizelement aus Wolfram ausgerüstet war. Darin wurden die Körper mit gasförmigem Wasserstoff in einer Atmosphäre unter Überdruck und 100 % Wasserstoff bei 400 °C dotiert. Der Druck wurde auf 1 kgf/cm² oder 10 kgf/cm² (ungefähr 0,1 MPa bis 1 MPa) geändert, um den Gehalt an gelöstem Wasserstoff bei jedem der Materialien zu variieren, wie dies in der Tabelle dargestellt ist.
Schließlich wurde die Außenoberfläche des transparenten Glaskörpers unter Bildung zylindrischer Proben für die Beispiele und die Vergleichsbeispiele mit jeweils 250 mm Durchmesser und 50 mm Länge gesägt.
Bei Vergleichsbeispiel 1 wurde die Probe erhalten, indem zunächst ein weißer, OH-Gruppen enthaltender Sootkörper unter den gleichen Bedingungen wie bei Beispiel 1 synthetisiert wurde, und dieser anschließend einer F-Dotierbehandlung unter Ausschluss von OH-Gruppen unterzogen wurde, indem er einer Heizbehandlung in einer Gasatmosphäre aus 100 % SiF₄ unter einem Druck von 1 kgf/cm² (ungefähr 0,1 MPa) und bei einer Temperatur von 1100 °C unterzogen wurde. Die Rotationsrührbehandlung und die Wasserstoffdotierbehandlung wurden unter den gleichen Bedingungen wie bei den Beispielen 1 und 2 durchgeführt.
Bei Vergleichsbeispiel 2 wurde die Probe in gleicher Weise erhalten wie bei den Beispielen 3 und 4, mit Ausnahme, dass eine Dotierbehandlung für Wasserstoffgas nicht durchgeführt wurde. Das so erhaltene Glas enthielt keinen gelösten, gasförmigen Wasserstoff.
Bei Vergleichsbeispiel 3 wurde die Probe unter ähnlichen Bedingungen wie bei derjenigen von Vergleichsbeispiel 2 erhalten, mit der Ausnahme, dass eine Rotationsrührbehandlung nicht durchgeführt wurde.
Bei der Vergleichsprobe 4 wurde die Probe unter ähnlichen Bedingungen wie bei der Vergleichsprobe 2 erhalten, jedoch wurde eine Fluor-Dotierbehandlung nicht ausgeführt, sondern eine Dotierung mit Cl unter einer Atmosphäre mit 100 % gasförmigem Cl. Das so erhaltene Glas enthielt 900 Gew.-ppm an Cl.
Beim Vergleichsbeispiel 5 wurde die Probe unter ähnlichen Bedingungen wie bei den Beispielen erhalten, mit der Ausnahme, dass eine F-Dotierbehandlung nicht ausgeführt wurde. Es zeigte sich, dass das so erhaltene Glas 300 Gew.-ppm OH-Gruppen enthielt.
Die gemäß den Beispielen und Vergleichsbeispielen erhaltenen Proben wurden Messungen unterzogen, um die Konzentration an OH-Gruppen, die Fluktuation in der Konzentration an OH-Gruppen (ΔOH), die Fluktuation in der Konzentration an F (ΔF), die Chlorkonzentration, die Konzentration an gelöstem Wasserstoff, die Fluktuation in der Konzentration an gelöstem Wasserstoff (ΔH₂), die Konzentration an Defekten des Sauerstoffunterschusstyps, die Fluktuation im Brechungsindex (Δn), und das Ausmaß innerer Spannungen, sowie auch die optische Transmission vor und nach der Bestrahlung mittels eines Lasers und einer Lampe, und die Homogenität des Material nach der Bestrahlung mittels einer Lasers und einer Lampe, das bedeutet, der Wert für Δn beziehungsweise das Maß an Spannungen, zu ermitteln. Die Ergebnisse sind in den Tabellen wiedergegeben. Die Menge an Verunreinigungen der Glasproben für die Beispiele 1, 2, 4, 5 und den Vergleichsbeispielen 3 sind in der Tabelle 5 angegeben.
Die physikalischen Eigenschaften und dergleichen der Proben gemäß den Beispielen und Vergleichsbeispielen wurden anhand der folgenden Methoden ermittelt.
(i) Messung der Konzentration an OH-Gruppen
Die Messung wurde anhand der Methode ausgeführt, wie sie beschrieben ist in „D.M. Dodd and D.B. Fraser, Optical determination of OH in fused silica, Journal of Applied Physics, Vol. 37(1966), p. 3911."
(ii) Messung der Fluktuation der Konzentration an OH-Gruppen und des Mittelwertes davon
In einem zylinderförmigen Quarzglasmaterial mit einem Durchmesser von 250 mm und mit einer Länge von 50 mm wird die Konzentration an OH-Gruppen an 25 Punkten im Intervallabstand von 10 mm von der Rotationssymmetrieachse aus gesehen in Richtung des Durchmessers gemessen.
Die Fluktuation der Konzentration an OH-Gruppen (ΔOH) für das gesamte optische Material ergibt sich aus dem Maximalwert und dem Minimalwert der OH-Gruppen-Konzentration an den 25 Messpunkten. Die mittlere Konzentration an OH-Gruppen wird als arithmetischer Mittelwert aus den 25 Messwerten der OH-Gruppenkonzentration erhalten.
(iii) Messung der Konzentration an Wasserstoffmolekülen
Die Messung wurde anhand der Methode durchgeführt, wie sie in beschreiben ist in "V.K. Khotimchenko et al., Determining the content of hydrogen dissolved in quartz glass using the methods of Raman scattering and mass spectrometry", Journal of Applied Spectroscopy, Vol. 46, No. 6(1987), pp. 632–635."
(iv) Messung der Fluktuation der Konzentration an Wasserstoffmolekülen und Mittelwert davon
In einem zylinderförmigen Quarzglasmaterial mit einem Durchmesser von 250 mm und mit einer Länge von 50 mm wird die Konzentration an H₂-Molekülen an 25 Punkten im Intervallabstand von 10 mm von der Rotationssymmetrieachse aus gesehen in Richtung des Durchmessers gemessen. Die Fluktuation der Konzentration an H₂ (ΔH₂) für das gesamte optische Material ergibt sich aus dem Maximalwert und dem Minimalwert der H₂-Konzentration an den 25 Messpunkten. Die mittlere Konzentration an H₂ wird als arithmetischer Mittelwert aus den 25 Messwerten der H₂-Konzentration erhalten.
(v) Messung der Chlor-Konzentration
Die Messung wurde ausgeführt, indem die Messprobe in wässriger HF-Lösung aufgelöst und die so erhaltene Lösung nach Zusatz von AgNO₃ einer nephelometrischen Analyse unterzogen wurde.
(vi) Messung der Fluor-Konzentration
Die Messung wurde ausgeführt, indem die Messprobe in wässriger NaOH-Lösung aufgelöst und die F-Konzentration mittels Ionen-Elektrodenmethode ermittelt wurde.
(vii) Messung der Fluktuation der Fluor-Konzentration und Mittelwert davon
In einem zylinderförmigen Quarzglasmaterial mit einem Durchmesser von 250 mm und mit einer Länge von 50 mm wird die F-Konzentration an 25 Punkten im Intervallabstand von 10 mm von der Rotationssymmetrieachse aus gesehen in Richtung des Durchmessers gemessen. Die Fluktuation der Konzentration an F (ΔF) für das gesamte optische Material ergibt sich aus dem Maximalwert und dem Minimalwert der F-Konzentration an den 25 Messpunkten. Die mittlere F-Konzentration wird als arithmetischer Mittelwert aus den 25 Messwerten der F-Konzentration erhalten.
(viii) Messung der im Quarzglas enthaltenen Verunreinigungen
Für Na, K, Mg, Ca, Fe wurde Atom-Absorptionsspektroskopie eingesetzt, und für die Ermittlung von Li, Cr, Ni, Mo und W die induktionsgekoppelte Plasmamassenspektroskopie (ICP-MS).
(ix) Messung of the fluctuation in refractive index (Δn)
Die Messung wurde mittels optischem Interferenzverfahren unter Einsatz eines He-Ne-Lasers (Wellenlänge von 633 nm) als Lichtquelle durchgeführt Die Messwerte beziehen sich auf eine Messfläche mit einem Durchmesser von 230 mm.
(x) Messung der Doppelbrechung (Maß für die Spannung)
Eine Retardierungsmessmethode unter Einsatz einer Polarisationsspannungsmessgerätes wurde verwendet. Die Messwerte beziehen sich auf eine Messfläche mit einem Durchmesser von 230 mm.
(xi) Messung der optischen Transmission für Strahlung einer Wellenlänge von 193 nm nach Bestrahlung mit einem ArF-Excimerlaser
Eine Messprobe mit einer Dicke von 10 mm und beidseitig spiegelpolierten Planflächen einer Größe von 30 × 20 mm² wurde einer Laserbestrahlung einer Wellenlänge von 193 nm und einer halben Bandenbreite von 3 nm und einer halben Pulslänge 17 ns, einer Energiedichte von 30 mJ/cm²/Puls bei einer Frequenz von 200 Hz und mit einer Bestrahlungswiederholungsrate von 1 × 10⁶ Pulsen unterzogen, wobei 3 Minuten nach der Bestrahlung die optische Durchlässigkeit für Licht einer Wellenlänge von 193 nm gemessen wurde.
(xii) Messung der optischen Transmission für Strahlung einer Wellenlänge von 172 nm nach Bestrahlung mit einer Xe₂-Excimerlampe
Eine Messprobe mit einer Dicke von 10 mm und beidseitig spiegelpolierten Planflächen einer Größe von 30 × 20 mm² wurde der Strahlung einer Lampe mit Wellenlänge von 172 nm bei einer haben Bandenbreite von 14 nm, mit einer Lampenenergiedichte von 10 mW/cm² und einer Bestrahlungsdauer von 14 Tagen unterzogen, wobei 3 Minuten nach der Bestrahlung die optische Durchlässigkeit für Licht einer Wellenlänge von 172 nm gemessen wurde.
(xiii) Messung of the Konzentration of oxygen deficient type defects
Die Messung wurde gemäß der Methode ausgeführt, wie sie beschrieben ist in "H. Hosono et al., Experimental evidence for the Si-Si bond model of the 7.6 eV band in SiO₂ glass", Physical Review B, Vol. 44, No. 21 (1991), pp. 12043–12045."
Tabelle 1 (Beispiele)
Tabelle 2 (Beispiele)
Tabelle 3 (Vergleichsbeispiele)
Tabelle 4 (Vergleichsbeispiele)
Tabelle 5 (Analyse der Verunreinigungen)
Aus der Tabelle ist klar ersichtlich, dass die Beispiele 2, 3 und 4 besonders überlegen hinsichtlich der Beständigkeit gegen ArF-Excimerlaser-Strahlung sind; und das weiterhin diese Beispiele 2, 3 und 4 auch ein überlegenes Strahlungsverhalten gegenüber der von einer Xe₂-Lampe abgegebenen Strahlung aufweisen.
Das entsprechend den Beispielen 1 bis 6 erhaltene Glas zeigt sogar nach Bestrahlung mit Excimerlaser-Strahlen eine hohe Homogenität, wie aus den Werten für Δn von 3 × 10^–6 oder weniger und einer Spannung von 1 nm/cm oder weniger ersichtlich.
Auf der anderen Seite war das gemäß Vergleichsbeispiel 1 erhaltene Quarzglas frei von OH-Gruppen, es enthielt jedoch 1600 Gew.-ppm an F. Das so erhaltene Glas zeigte eine unterlegene Strahlenbeständigkeit gegen Excimerlaser-Strahlung, da es sich während der Durchführung verschiedener Arten von Heizbehandlungen zersetzte und gasförmiges F₂ erzeugte, was wiederum in der Bildung von Sauerstoffunterschussdefekten mit einer Absorptionsbande bei 7,6 eV zeigte.
Das gemäß Vergleichsbeispiel 2 erhaltene Glas war frei von gelöstem Wasserstoff und zeigte ebenfalls eine unterlegene Strahlenbeständigkeit gegen Excimerlaser-Strahlung.
Bei dem Glas gemäß Vergleichsbeispiel 3 wurde ein Zonenschmelz-Rotationsrührverfahren nicht angewandt. Dementsprechend zeigte dieses Glas einen relativ hohen Wert für ΔOH, ΔF und ΔH₂. Weiterhin erwies sich auch der Wert für Δn als groß. Es zeigte sich außerdem, dass bei diesem Glas die Beständigkeit gegenüber Laserstrahlung von einem Bereich auf den anderen Bereich variierte.
Bei Vergleichsbeispiel 4 ist das Glas frei von Fluor, es enthält jedoch 900 Gew.-ppm an Cl. Dadurch wurde die optische Transmission merklich beeinträchtigt.
Beim Vergleichsbeispiel 5 ist das Glas frei an F und Cl, es enthält aber OH-Gruppen von mehr als 300 Gew.-ppm. Dementsprechend wurde gefunden, dass die Absorptionskante im ultravioletten Bereich zu längeren Wellenlängen hin verschoben wurde, und das Glas eine mindere Strahlenbeständigkeit gegen Excimerlaaser-Strahlung zeigte.
Beim Vergleichsbeispiel 6 hat der Wert a + b einen unzureichend niedrigen Wert von 55 Gew.-ppm. Daher zeigte das Glas eine niedrige Strahlenbeständigkeit gegen Excimer-Strahlung und hohe innere Spannungen.
Beim Glas, welches gemäß Vergleichsbeispiel 7 erhalten wurde, ergab sich ein extrem niedriger Wert b/a von 0,3. Daher zeigte es eine besonders geringe Beständigkeit gegen Bestrahlung einer Xe₂-Lampe.
Die Wirkungen des optischen Quarzglasmaterials entsprechend der vorliegenden Erfindung sind anhand der oben beschriebenen Umstände leicht verständlich.

Claims

Optisches Quarzglasmaterial für die Übertragung von Licht einer Wellenlänge im Bereich von 155 bis 195 nm, welches von einem Excimerlaser oder einer Excimerlampe emittiert wird, wobei das Quarzglasmaterial hochrein ist, zwischen 1 bis 100 Gew.-ppm OH-Gruppen, zwischen 5 × 10¹⁶ bis 5 × 10¹⁹ Moleküle/cm³ H₂ und im Bereich von 10 bis 10.000 Gew.-ppm F enthält, aber im Wesentlichen frei ist von anderen Halogenen als F, und dass es eine Fluktuation im Brechungsindex, Δn, im Bereich von 3 × 10^–6 bis 3 × 10^–7 aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Quarzglasmaterial eine Fluktuation in der H₂-Konzentration, ΔH₂, im Bereich von 3 × 10¹⁷ Moleküle/cm³ oder weniger aufweist, und dass es Verunreinigungen an Li, Na und K von jeweils 5 Gew.-ppb oder weniger, an Ca und Mg von jeweils 1 Gew.-ppb oder weniger und an jeweils Cr, Fe, Ni, Mo und W weniger als 0,1 Gew.-ppb enthält.
Quarzglasmaterial, wobeibdie Fluktuation in der OH-Gruppenkonzentration, ΔOH, 30 Gew.-ppm oder weniger beträgt.
Optisches Quarzglasmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass es zwischen 12 bis 100 Gew.-ppm an OH-Gruppen und im Bereich von 3 × 10¹⁷ bis 1 × 10¹⁹ Moleküle/cm³ von H₂ enthält.
Quarzglasmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass das Material im Bereich zwischen 10 bis 380 Gew.-ppm an F enthält.
Quarzglasmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration an Sauerstoffunterschussdefekten, die eine Absorptionsbande bei 7,6 eV erzeugen 1 × 10¹⁷ Defekte/cm³ oder weniger beträgt.
Material nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Material 10 Gew.-ppm oder weniger an Cl enthält.
Verwendung eines Quarzglasmaterials nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Material in einem optischen Gerät verwendet wird, das eine optische Wegstrecke eines Excimerlasers oder einer Excimerlampe von 30 mm oder länger aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines optischen Quarzglasmaterials, umfassend die Herstellung eines weißen, OH-Gruppen enthaltenden Sootkörpers mittels Flammenhydrolyse einer Siliziumverbindung, Unterziehen des erhaltenen Sootkörpers einer Fluor-Dotierungsbehandlung mittels einer Heizbehandlung in einer Fluor enthaltenden Gasatmosphäre unter Bildung eines weißen Sootkörpers der OH-Gruppen und Fluor enthält, Verglasen des so erhaltenen Körpers unter Bildung eines transparenten Körpers, Ausbilden eines stabförmigen transparenten Quarzglaskörpers durch Heißverformen mittels einer Flamme, Unterwerten des so erhaltenen Körpers einer Zonenschmelz- und Verdrillungsbehandlung unter Erhitzen mittels Flamme, wodurch eine Homogenisierung der Verteilung der Konzentration von OH-Gruppen und Fluor erzielt wird, Entfernen von Spannungen mittels einer Temperbehandlung, und abschließend Durchführung einer Dotierung mit gasförmigem Wasserstoff durch Anwenden einer Heizbehandlung in einer Wasserstoffmoleküle enthaltenden Gasatmosphäre.
Verfahren zur Herstellung eines optischen Quarzglasmaterials nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperbehandlung einer Wasserstoffmoleküle enthaltenden Gasatmosphäre durchgeführt wird, wodurch die Temperbehandlung und die Wasserstoff-Dotierbehandlung gleichzeitig ausgeführt werden.