JP3965734B2 - 石英ガラスおよびその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、塩素（Ｃｌ）を実質的に含まない、耐紫外線特性に優れた石英ガラスおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光リソグラフィ技術を用いて、シリコン等のウエハ上に集積回路パターンを露光・転写するために、ステッパと呼ばれる縮小投影型露光装置が多用されている。
【０００３】
このステッパ（縮小投影型露光装置）の光学系は、照明光学系と、投影光学系とで以て主として構成されている。この照明光学系は、基本的に光源の光を集積回路パターンが描かれたレチクル上に均一に照明するために使用されており、また投影光学系は、このレチクルの集積回路パターンを縮小しつつウエハ上に投影、転写するために使用されている。
【０００４】
そして、近年のＬＳＩの高集積化に伴って、このウエハ上の転写パターンの解像度をより高くする必要が生じている。そこで、ステッパの光源として、ｇ線（４３６ｎｍ）からｉ線（３６５ｎｍ）、さらにはＫｒＦ（２４８ｎｍ）やＡｒＦ（１９３ｎｍ）のエキシマレーザへと短波長化が進められている。
【０００５】
ところで、これらの照明光学系あるいは投影光学系のレンズとして用いられる光学ガラスは、ｉ線よりも短い波長領域では光透過率が低いという問題がある。そのため、これらレンズの材料として近年は従来の光学ガラスにかえて合成した石英ガラスが用いられている。
【０００６】
この石英ガラスは、例えば直接法と呼ばれる気相合成法で製造（合成）することができる。この直接法は、一例として、以下の工程から構成されている。
【０００７】
（１）石英ガラス製バーナから、原料としてのケイ素化合物ガスと、酸素ガスと、水素ガスとをそれぞれ噴出させる工程。
【０００８】
なお、一般に、ケイ素化合物ガスは、キャリアガス（例えば、酸素ガス）で希釈した後噴出させている。
【０００９】
（２）ケイ素化合物ガスと、上記酸素ガスおよび水素ガスの反応生成物である水とを反応させて石英ガラス微粒子（スート）を発生させる工程。
【００１０】
（３）石英ガラス微粒子をターゲット上に堆積させる工程。
【００１１】
（４）ターゲット上に堆積した石英ガラス微粒子を、溶融・ガラス化して石英ガラス（塊）とする工程。
【００１２】
そして、このような製造方法で、しかもケイ素化合物ガスとして、四フッ化ケイ素ガスを原料として製造された石英ガラスは、四塩化ケイ素を原料として製造された石英ガラスと比較して、石英ガラス中に塩素を実質的に含有せず、高い耐紫外線特性が得られることが確認されている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、四フッ化ケイ素ガス（ＳｉＦ₄ ）を原料として石英ガラスを合成した場合、高い紫外線耐久性が得られる代わりに新たな問題が生じる。それは、得られた石英ガラスにおける屈折率の均質性が低下しやすいという問題である。
【００１４】
この原因の一つは、石英ガラスを直接法で合成する際の製造条件にばらつきがあるためと推定されている。例えば、火炎による合成面（ターゲット面）の温度分布のばらつき、火炎加水分解反応あるいは熱分解・熱酸化反応のばらつき、石英ガラスへの不純物（例えばＯＨ基や塩素など）の拡散のばらつきのことである。そして、これらの製造条件のばらつき（ゆらぎ）が、石英ガラス内に脈理と呼ばれる成長縞や径方向の屈折率に影響して、結果として石英ガラスの屈折率の均質性を低下させるものと考えられている。また、このように石英ガラスの屈折率の均質性が低下する現象は、石英ガラス合成時の原料として四フッ化ケイ素ガスを用いた場合に、特に生じやすいことが判明している。
【００１５】
そこで、発明者らは、さらに鋭意検討した結果、四フッ化ケイ素ガスを原料として石英ガラスを合成した場合に、この合成された石英ガラスの屈折率の均質性を低下させる原因を突き止めた。その原因は、石英ガラスを合成する際の上記製造条件がばらつく結果、加水分解反応しきれなかった未反応の四フッ化ケイ素が石英ガラス中に入り込み、そのため、石英ガラス中のフッ素濃度（分布）が過剰に増加したり、あるいはフッ素濃度（分布）のばらつきが生じることにある。
【００１６】
したがって、発明者らは、四フッ化ケイ素を原料として石英ガラスを合成した場合において、この石英ガラスにおける屈折率の均質性を得るためには、石英ガラス中のフッ素濃度を一定範囲に制御して、このフッ素濃度（分布）を均一にすることが重要であることを見い出し、この発明を完成させたものである。
【００１７】
すなわち、この発明の目的は、耐紫外線特性および屈折率の均質性の両方の特性に優れた石英ガラスおよびその製造方法を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、塩素（Ｃｌ）を実質的に含まない石英ガラスにおいて、石英ガラス中のフッ素（Ｆ）濃度を１００〜４５０ｐｐｍの範囲内の値とし、石英ガラスにおける最大屈折率と最小屈折率との差（Δｎ）を１．０×１０^-7〜１．０×１０^-5の範囲内の値とすることを特徴とする。
【００１９】
したがって、石英ガラスにおける屈折率の均質性がより良好な観点から、石英ガラス中のフッ素濃度としては、１２０〜３００ｐｐｍの範囲内の値がより好ましく、最適には、１４０〜２００ｐｐｍの範囲内の値である。
【００２０】
また、この発明において、石英ガラス中の水酸基（ＯＨ）濃度を６００〜１３００ｐｐｍの範囲内の値とするのが好ましい。
【００２１】
このような範囲に石英ガラス中の水酸基濃度を制御すると、石英ガラス中の一定量の構造欠陥（酸素欠落）を水酸基（ＯＨ）が補って、安定な結晶構造を作るためと思われるが、より耐紫外線特性に優れた石英ガラスを得ることができる。
【００２２】
なお、石英ガラスの耐紫外線特性がより良好な観点から、石英ガラス中の水酸基濃度としては、９００〜１２００ｐｐｍの範囲内の値がより好ましい。
【００２３】
また、この発明において、石英ガラス中のＭｇ（マグネシウム）、Ｃａ（カルシウム）、Ｓｃ（スカンジウム）、Ｔｉ（チタン）、Ｖ（バナジウム）、Ｃｒ（クロム）、Ｍｎ（マンガン）、Ｆｅ（鉄）、Ｃｏ（コバルト）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｕ（銅）、Ｚｎ（亜鉛）およびＡｌ（アルミニウム）のいずれかの金属元素を含む場合に、該当する金属元素、すなわち石英ガラス中に含まれているその金属元素濃度をそれぞれ２０ｐｐｂ以下の値とするのが好ましい。
【００２４】
これらの各金属元素は石英ガラスの耐エキシマ性を低下させることが判明しており、そのため、これらの金属元素濃度をそれぞれ２０ｐｐｂ以下とすることにより、耐エキシマ性に優れた石英ガラスを得ることができるためである。
【００２５】
また、この発明の別な態様は石英ガラスの製造方法であって、少なくとも、塩素（Ｃｌ）を実質的に含まない石英ガラスの製造方法において、石英ガラス製バーナから四フッ化ケイ素（ＳｉＦ₄ ）ガスと、支燃性ガスとして例えば酸素（Ｏ₂ ）ガスと、可燃性ガスとして例えば水素ガス（Ｈ₂ ）とをそれぞれ噴出させる工程と、
この四フッ化ケイ素ガスと、支燃性ガス（酸素ガス）および可燃性ガス（水素ガス）の反応生成物である水とを反応させて石英ガラス微粒子（スート）を発生させる工程と、
この石英ガラス微粒子をターゲット上に堆積させる工程と、
ターゲット上に堆積した石英ガラス微粒子を、溶融・ガラス化して石英ガラスとする工程とを含み、
かつ、四フッ化ケイ素ガスの噴出速度を、９〜２０ｓｌｍ／ｃｍ² の範囲内の値とすることを特徴とする。
【００２６】
四フッ化ケイ素ガスの噴出速度が石英ガラス中に含まれるフッ素濃度等に影響することを見い出し、このように石英ガラスを製造することにより、この石英ガラス中に塩素を実質的に含ませることなく、一方で、この石英ガラス中のフッ素濃度を、容易に１００〜４５０ｐｐｍの範囲内の値とし、かつ石英ガラスにおける最大屈折率と最小屈折率との差（Δｎ）を１．０×１０^-7〜１．０×１０^-5の範囲内の値に容易に制御できるためである。
【００２７】
したがって、石英ガラス中のフッ素濃度、塩素濃度、および石英ガラスにおける最大屈折率と最小屈折率との差（Δｎ）をより容易に制御することができる点から、四フッ化ケイ素ガスの噴出速度を、９．２〜１９．０ｓｌｍ／ｃｍ² の範囲内の値とすることがより良い。
【００２８】
また、この発明の石英ガラスの製造方法を実施するにあたり、四フッ化ケイ素（ＳｉＦ₄ ）ガスの噴出速度をマスフローコントローラを用いて制御するのが好ましい。
【００２９】
マスフローコントローラを用いることにより、四フッ化ケイ素ガスの噴出速度をより正確に制御して、結果として、石英ガラス中のフッ素濃度、塩素濃度、および石英ガラスにおける最大屈折率と最小屈折率との差（Δｎ）をより容易に制御することができるためである。
【００３０】
なお、マスフローコントローラとは、質量流量計の一種であり、このマスフローコントローラを通過する流体、この場合は、四フッ化ケイ素ガス等の原料ガスを気体状態で、あるいは原料ガスの温度を低下させて液体状態にしてからその質量を測定（モニタ）し、その測定（モニタ）した質量から原料ガスの流量を制御することができる流量計と定義される。
【００３１】
また、この発明の石英ガラスの製造方法を実施するにあたり、インゴット上面とバーナとの位置を一定距離に保つため、ターゲットを０．５〜２．３５ｍｍ／ｈｒの範囲内の速度（降下速度）で引き下げながら、このターゲット上に石英ガラス微粒子（スート）を堆積させるのが好ましい。
【００３２】
ターゲットの降下速度をこのような範囲に制御することにより、石英ガラス中のフッ素濃度、塩素濃度、および石英ガラスにおける最大屈折率と最小屈折率との差（Δｎ）をより容易に制御することができるためである。
【００３３】
また、この発明の石英ガラスの製造方法において、石英ガラス中のフッ素（Ｆ）濃度を１００〜４５０ｐｐｍの範囲内の値とし、かつ、石英ガラスにおける最大屈折率と最小屈折率との差（Δｎ）を１．０×１０^-7〜１．０×１０^-5の範囲内の値とするのが良い。
【００３４】
このような範囲に石英ガラス中のフッ素濃度および石英ガラスにおける最大屈折率と最小屈折率との差（Δｎ）を制御することにより、耐紫外線特性および屈折率の均質性に優れた石英ガラスを得ることができるためである。
【００３５】
したがって、耐紫外線特性および屈折率の均質性により優れた石英ガラスを得ることができ、また、製造工程管理や原材料の品質管理がより容易となる観点から、石英ガラスにおける最大屈折率と最小屈折率との差（Δｎ）を５．０×１０^-7〜６．０×１０^-6の範囲内の値とするのが最適である。
【００３６】
また、この発明の石英ガラスの製造方法を実施するにあたり、支燃性ガスとして例えば酸素ガス（Ｏ₂ ）流量と、可燃性ガスとして例えば水素ガス（Ｈ₂ ）流量との比（酸素ガス流量／水素ガス流量）を、０．２〜０．５の範囲内の値とするのが良い。
【００３７】
このような範囲に支燃性ガス流量と可燃性ガス流量との比の値を制御することにより、石英ガラス中の水酸基（ＯＨ）濃度を６００〜１３００ｐｐｍの範囲内の値により容易に制御することができるためである。
【００３８】
なお、ここで支燃性ガス流量というときは支燃性ガス（例えば酸素ガス）の総流量を意味し、噴出管を分けて噴出させている場合には、それぞれの噴出管における支燃性ガス流量の和を意味し、さらに、四フッ化ケイ素ガスのキャリアガスとして、同じ支燃性ガスを用いている場合には、その支燃性ガス流量も、ここでいう支燃性ガス流量に含める。また、同様に、可燃性ガス（例えば水素ガス）流量というときは可燃性ガスの総流量を意味し、噴出管を分けて噴出させている場合には、それぞれの噴出管における可燃性ガス流量の和を意味している。
【００３９】
【実施例】
以下、この発明の石英ガラスおよびその製造方法について、実施例によってより詳細に説明する。ただし、この発明の石英ガラスおよびその製造方法は、以下の記載に特に理由なく限定されるものではない。
【００４０】
（実施例１）
（石英ガラスの製造）
以下に示すように、この発明の製造方法に基づいて、石英ガラスを製造（合成）した。
【００４１】
（１）石英ガラス製バーナを用いて、四フッ化ケイ素（ＳｉＦ₄ ）ガスと、酸素（Ｏ₂ ）ガスと、水素ガス（Ｈ₂ ）とを、それぞれ所定流量で噴出させて供給した。
【００４２】
すなわち、四フッ化ケイ素ガスをキャリアガス（酸素ガス：流量１．８ｓｌｍ）で希釈しつつ、表１に示すように石英ガラス製バーナの中心管から、マスフローコントローラを用いて制御しつつ設定流量１．５０ｓｌｍで噴出させた。なお、用いた四フッ化ケイ素ガスは、純度９９．９９％以上で、金属不純物としてのＦｅ濃度が１０ｐｐｂ以下、Ｎｉ濃度およびＣｒ濃度がそれぞれ２ｐｐｂ以下であった。
【００４３】
ここで、使用した石英ガラス製バーナについて、図１を参照して簡単に説明する。図１は使用した石英ガラス製バーナの噴出口１０の断面図である。そして、この石英ガラス製バーナにおける噴出口１０は、中心に原料を噴出させる内径４．５ｍｍの原料管１２（中心管あるいは第１の管と称する場合がある。）が設けてある。図１中、原料管１２の内径を記号ｔ０で示してある。
【００４４】
また、この原料管１２の外側には同心円状に第２の管１４が配置されている。そして、この原料管１２と第２の管１４との隙間（１．０ｍｍ）２４から酸素ガスを２２ｓｌｍで以て噴出させて供給した。なお、この原料管１２と第２の管１４との隙間の大きさを図１中、記号ｔ１で示してある。
【００４５】
また、第２の管１４の外側には同心円状に第３の管１６が配置され、第２の管１４と第３の管１６との隙間２６は１．０ｍｍとしてある。すなわち、図１中、第２の管１４と第３の管１６との隙間２６の大きさ（距離）を記号ｔ２で示してあり、このｔ２と前述したｔ１とは値を等しくしてある。そして、この第２の管１４と第３の管１６との隙間２６からは、水素ガスを７５ｓｌｍで以て噴出させて供給した。
【００４６】
また、第３の管１６の外側には４５ｍｍの間隔をおいて第４の管１８が、第１の管（原料管）１２〜第３の管１６と同心円状に配置されている。そして、この第３の管１６と第４の管１８との隙間（４５ｍｍ）２８には、２２本の内径６．０ｍｍの第５の管２０が適当な間隔で以て配列してある。すなわち、図１中、記号ｔ３で大きさ（距離）を示してある第３の管１６と第４の管１８との間隙２８から、水素ガスを噴出させて供給する一方、この第５の管２０からは、酸素ガスを噴出させて供給した。このように、酸素ガスおよび水素ガスを、噴出管を分けて（例えば、酸素ガスに関して言えば、第２の管１４と第３の管１６との隙間２６および第５の管２０）噴出させているのは、より均一に酸素ガスおよび水素ガスを反応させるためである。
【００４７】
なお、酸素ガス流量と水素ガス流量との比が、できた石英ガラス中のフッ素（Ｆ）濃度や水酸基（ＯＨ）濃度に影響するため、この実施例１では、かかる酸素ガス流量と水素ガス流量との比（酸素ガス流量／水素ガス流量）を、０．４と設定してある。
【００４８】
そして、四フッ化ケイ素（ＳｉＦ₄ ）ガスの石英ガラス製バーナの中心管から噴出されるときの速度（噴出速度あるいは原料流速と称する場合もある。）が石英ガラス中のフッ素（Ｆ）濃度に最も影響すると推量されている。そして、この四フッ化ケイ素（ＳｉＦ₄ ）ガスの噴出速度は、原料としての四フッ化ケイ素ガスの流量を石英ガラス製バーナにおける原料管の先端部の面積で割ることによって得られる。したがって、原料管の内径が一定の場合には、バーナ先端における原料の噴出速度は四フッ化ケイ素の原料流量に比例する。この実施例１では、表１に示すように、四フッ化ケイ素（ＳｉＦ₄ ）ガスの噴出速度をマスフローコントローラを用いて正確に制御しつつ、９．４ｓｌｍ／ｃｍ² という一定値としてある。
【００４９】
（２）次に、供給された四フッ化ケイ素（ＳｉＦ₄ ）ガスと、酸素ガスおよび水素ガスの反応生成物である水とを反応させて石英ガラス微粒子（スート）を発生させた。
【００５０】
すなわち、石英ガラス製バーナにて酸素ガス及び水素ガスを混合、燃焼させ、燃焼火炎中で下式（１）に示す加水分解反応により、ＳｉＯ₂ からなる石英ガラス微粒子およびフッ化水素（ＨＦ）を発生させた。
【００５１】
なお、この加水分解反応は、ターゲットにおける石英ガラス微粒子の堆積面（積層面）に至るまでの間に生じていると考えられる。そして、ほとんどの四フッ化ケイ素ガスは加水分解されて石英ガラス微粒子の原料となるが、加水分解されなかった四フッ化ケイ素ガスの一部は、石英ガラス微粒子中に取り込まれる。したがって、この加水分解されずに石英ガラス微粒子中に取り込まれた四フッ化ケイ素（ガス）がフッ素濃度を増加させ、この石英ガラス微粒子の屈折率の均質性を低下させる原因の一つと考えられている。
【００５２】
ＳｉＦ₄ ＋２Ｈ₂ Ｏ → ＳｉＯ₂ ＋ ４ＨＦ （１）
（３）次に、石英ガラス微粒子（スート）をターゲット上に堆積させた。
【００５３】
なお、石英ガラス微粒子（スート）をターゲット上に堆積させるにあたり、このターゲットを一定速度で降下させて、石英ガラス微粒子の堆積面（積層面）の位置と石英ガラス製バーナとの距離が実質的に一定となるようにしてある。この実施例１では、表１に示すように、ターゲットの降下速度を１．００ｍｍ／ｈｒとしてあり、また、堆積面（積層面）の位置と、石英ガラス製バーナとの距離を約３００ｍｍとしてある。
【００５４】
そして、この実施例１では、石英ガラス微粒子をターゲット上に均一に堆積させるため、ターゲットは、一例として、１分間に７回の割合で回転させ、さらには、８０ｍｍの移動距離において、９０秒の周期で揺動させている。
【００５５】
（４）最後に、ターゲット上に堆積した石英ガラス微粒子（スート）を、ターゲット上にて加熱し、溶融・ガラス化して石英ガラスとした。
【００５６】
この石英ガラス微粒子を溶融・ガラス化する際の熱としては、石英ガラス製バーナから噴出される酸素ガス及び水素ガスの燃焼によるものである。
【００５７】
また、ターゲットの周囲には、純度９９％のアルミナ（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）製の耐火物が、縦６００ｍｍ×横８００ｍｍ×高さ８００ｍｍの内面形状になるように配置されている。この実施例１では、ターゲットを回転させながら、このターゲット上に石英ガラスを堆積しており、堆積した石英ガラスは直径１８０ｍｍ〜２４０ｍｍのインゴット状物の形態をなしている。
【００５８】
このように、直接法による合成石英ガラスの製造において、火炎加水分解反応により生じた石英ガラス微粒子は、ターゲットに到達すると同時に溶融ガラス化されて、石英ガラスインゴットを形成していく。
【００５９】
なお、本発明でいう石英ガラスとは、インゴット、このインゴットから切り出される石英ガラス素材（半製品）および、この石英ガラス素材を加工して得られる石英ガラス部材（レンズ等）を含む。
【００６０】
（石英ガラスの特性評価）
（１）屈折率の測定
まず、石英ガラス（インゴット）の中央部付近から、この石英ガラスにおける最大屈折率と最小屈折率との差（Δｎ）を測定するための試験片（一例として、直径１５０ｍｍ、厚さ５０ｍｍ、以下、屈折率測定用試験片）を７個切り出した。
【００６１】
次に、合成時の残留歪みを除去する目的で、切り出した屈折率測定用試験片を加熱炉に入れ、大気中、１０００℃の条件で１０時間保持した。その後、屈折率測定用試験片に対して、１０℃／時間の降温速度で５００℃まで降温し、さらに自然空冷し室温に戻した。
【００６２】
次に、上記熱処理を施した屈折率測定用試験片の屈折率を、Ｈｅ−Ｎｅレーザを光源としたフィゾー干渉計を用いて測定した。そして、残りの６個の屈折率測定用試験片についても同様の測定を行い、得られた屈折率の最大値と最小値から屈折率差（Δｎ）を算出した。その結果を表１に示す。
【００６３】
表１から理解できるように、実施例１の石英ガラス（インゴット）の屈折率の均質性を示すΔｎの値は４．３×１０^-6であり、これは、Δｎの最適範囲内（５．０×１０^-7〜６．０×１０^-6）の値であることを示す。よってエキシマレーザリソグラフィ装置の光学系の光学部材として使用可能な屈折率差（Δｎ）としての品質特性（１．０×１０^-7〜１．０×１０^-5）を達成することができた。
【００６４】
そして、図２に後述する他の実施例２、３および比較例２〜４の屈折率差（Δｎ）のデータを併せて示す。すなわち、図２は、四フッ化ケイ素（ＳｉＦ₄ ）ガスの噴出速度と屈折率差（Δｎ）との関係を示したものであり、横軸に、四フッ化ケイ素ガスの原料流速（噴出速度）（ｓｌｍ／ｃｍ² ）を取って示してあり、縦軸に、屈折率差（Δｎ）を取って示してある。
【００６５】
図２から容易に理解できるように、四フッ化ケイ素ガスの噴出速度が大きくなればなる程、屈折率差（Δｎ）が大きくなる傾向がある。そして、この噴出速度が９〜２２ｓｌｍ／ｃｍ² の範囲内の値であれば、石英ガラスにおける最大と最小の屈折率差（Δｎ）が、１．０×１０^-5以下となる。したがって、このように屈折率差（Δｎ）が１．０×１０^-5以下の値となれば、エキシマレーザリソグラフィ装置の光学系の光学部材として使用可能な、屈折率としての品質（均質性）を達成することができる。
【００６６】
（２）フッ素（Ｆ）濃度の測定
石英ガラス（インゴット）の中心付近から直方体状（縦２０ｍｍ×横２０ｍｍ×厚さ１０ｍｍ）のフッ素（Ｆ）濃度測定用試験片を切り出した。次に、そのフッ素（Ｆ）濃度測定用試験片を炭酸ナトリウムで溶融して一定量にした後、イオンクロマトグラフ分析によって石英ガラス中のフッ素濃度の定量を行った。
【００６７】
その結果を表１に示す。この表１から理解されるように、実施例１の石英ガラス（インゴット）中のフッ素濃度は２００ｐｐｍ以下であり、以下に示す比較例に比べてフッ素濃度の値が低く、好ましいフッ素濃度の範囲内（１００〜４５０ｐｐｍ）に入っていることが確認された。
【００６８】
よって、実施例１の製造方法によれば、一定のフッ素濃度が得られ、石英ガラス（インゴット）の屈折率の均質性を保持しつつ、石英ガラスの耐紫外線特性を向上させているものと推定される。
【００６９】
（３）水酸（ＯＨ）基濃度の測定
石英ガラス（インゴット）の中心付近から直方体状（縦２０ｍｍ×横２０ｍｍ×厚さ１０ｍｍ）の水酸（ＯＨ）基濃度測定用試験片を切り出した。次に、その水酸基濃度測定用試験片の両面をそれぞれ光学研磨を施した後、赤外吸収分光法（ＯＨ基による波長１．３８μｍの赤外線吸収量を測定する）によって水酸基濃度を測定した。
【００７０】
その結果を表１に示すが、この表１から理解されるように、実施例１の石英ガラス（インゴット）中の水酸基濃度は９８０ｐｐｍであり、石英ガラスにおける好ましい水酸基濃度範囲（６００〜１３００ｐｐｍ）に含まれている。よって、実施例１の製造方法によれば、好ましい水酸基濃度が得られ、石英ガラスの耐紫外線特性を向上させているものと推定される。
【００７１】
（４）金属元素濃度の測定
石英ガラス（インゴット）の中心付近から直方体状（縦２０ｍｍ×横２０ｍｍ×厚さ１０ｍｍ）の金属元素濃度測定用試験片を切り出した。次に、その金属元素濃度測定用試験片に対して、誘導結合型プラズマ発光分光法によって、各金属元素（Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｌ）濃度の測定を行った。
【００７２】
その結果を表２に示すが、この表２から理解されるように、実施例１の石英ガラス（インゴット）中の各金属元素濃度は２０ｐｐｂ以下と極めて低かった。
【００７３】
すなわち、実施例１の製造方法によれば、耐エキシマ性に悪影響を及ぼすといわれている、この石英ガラス中の各金属元素（Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｌ）濃度を極めて低くすることができることが確認された。よって、実施例１の製造方法によれば、各金属元素濃度をそれぞれ低下させて、耐エキシマ性を向上させているものと推定される。
【００７４】
（５）塩素、ＮａおよびＫ濃度の測定
石英ガラス（インゴット）の中心付近から直方体状（縦２０ｍｍ×横２０ｍｍ×厚さ５ｍｍ）の塩素、ＮａおよびＫ濃度測定用試験片を切り出した。次に、その塩素、ＮａおよびＫ濃度測定用試験片に対して、熱中性子線照射による放射化分析によって、塩素、ＮａおよびＫ濃度の測定を行った。
【００７５】
その結果を表２に示すが、表２から理解されるように、実施例１の石英ガラス（インゴット）中の塩素（Ｃｌ）濃度は検出下限（０．１ｐｐｍ）以下であり、Ｎａ濃度は検出下限（１ｐｐｂ）以下であり、Ｋ濃度も検出下限（５０ｐｐｂ）以下であった。
【００７６】
すなわち、実施例１の製造方法によれば、石英ガラスの屈折率に影響するといわれている、この石英ガラス中の塩素、ＮａおよびＫ濃度を極めて低くすることができることが確認された。よって、実施例１の製造方法によれば、塩素、ＮａおよびＫ濃度を低下させて、耐エキシマ性を向上させているものと推定される。
【００７７】
（６）耐紫外線特性の測定
石英ガラス（インゴット）の中心付近から円柱状（直径６０ｍｍ、厚さ１０ｍｍ）の耐紫外線（ＡｒＦエキシマレーザ）特性測定用試験片を切り出した。
【００７８】
そして、この試験片におけるそれぞれ向かい合う２面（円）に対して、平行度が１０秒以内、平坦度がニュートンリング３本以内、表面粗さがｒｍｓ＝１０Å以下になるように精密研磨を施し、最終的に試験片の厚さが１０±０．１ｍｍとなるように研磨剤を用いつつ、研磨材により精密研磨した。なお、研磨表面に研磨剤が残留しないように、高純度ＳｉＯ₂ 粉による仕上げ研磨加工を施した。
【００７９】
このようにして得られた耐紫外線特性測定用試験片の内部透過率を、ＡｒＦエキシマレーザ光の照射前に分光光度計を用いて測定した。
【００８０】
その結果を表１に示す。そして、表１から容易に理解されるように、波長１９３ｎｍにおける内部吸収係数は０．００１ｃｍ^-1以下となり、内部透過率に換算すると１ｃｍ当たり９９．９％以上という非常に良好な値が得られた。なお、内部吸収係数は、下式（２）に基づいて算出した。
【００８１】
内部吸収係数 ＝−ｌｎ（透過率／理論透過率）／試験片厚さ （２）
ここで、理論透過率とは透過する光の内部吸収損失がゼロで、試験片における表面の反射損失および内部散乱損失で決まる透過率のことである。
【００８２】
次に、石英ガラスの耐紫外線特性を明確に測定するため、試験片（７個）に対して脱水素ガス処理を施した。内径１１０ｍｍ、長さ１０００ｍｍの無水（ＯＨ基を含有していない）石英ガラス管から構成された熱処理炉内に各試験片（７個）を放置し、この熱処理炉を拡散ポンプを用いて１０^-5Ｔｏｒｒまで減圧した後、各試験片（７個）を温度７００℃、６０時間の条件で熱処理炉内に保持して（真空アニール）、石英ガラス中の溶存水素を除去した。その後、熱処理炉および試験片（７個）を室温まで冷却して、試験片（７個）に対する脱水素ガス処理を終了した。
【００８３】
なお、溶存水素濃度の測定は、レーザラマン分光光度計により行った。そして、溶存水素濃度は、いずれの試験片（７個）においても、上記検出限界（１×１０¹⁶分子／ｃｍ³ ）以下であり、すべての試験片（７個）に対して、十分に脱水素ガス処理が行われたことが確認された。
【００８４】
また、脱水素ガス処理によって、いずれの試験片の波長６０６ｃｍ^-1におけるラマン光線強度は変化していなかった。したがって、この脱水素ガス処理により、石英ガラス中の溶存水素のみが除去され、石英ガラス構造自体は変化していないものと推定される。
【００８５】
そして、上記脱水素ガス処理を施した耐紫外線特性測定用試験片に対して、ＡｒＦエキシマレーザ光をワンパルスエネルギー密度：２００ｍｊ／ｃｍ² ／ｐｕｌｓｅ、パルスの繰り返し周波数：１００Ｈｚ、パルス数：約３×１０⁵ 〜５×１０⁶ 条件で照射し、飽和点における透過率および内部吸収係数を測定した。
【００８６】
その結果、表１に示すように飽和点における波長１９３ｎｍでの透過率は、８１．０％となり、およびそのときの内部吸収係数は、０．１１５ｃｍ^-1となった。この結果から、実施例１の石英ガラスは、過酷な条件下を経た後（上記脱水素ガス処理）でも、優れた耐紫外線特性を有していることが確認された。
【００８７】
なお、上記脱水素ガス処理を行なわない、すなわち、溶存水素を一部含んでいる状態の石英ガラスに対して、ＡｒＦエキシマレーザ光をワンパルスエネルギー密度：２００ｍｊ／ｃｍ² ／ｐｕｌｓｅ、パルスの繰り返し周波数：１００Ｈｚ、パルス数：約１×１０⁶ の条件で照射したところ、波長１９３ｎｍでの内部透過率は、９９．０％となり、およびそのときの内部吸収係数は、０．０１ｃｍ^-1となった。
【００８８】
【表１】

【００８９】
【表２】

【００９０】
（実施例２）
（石英ガラスの製造）
実施例２においては、実施例１における、四フッ化ケイ素（ＳｉＦ₄ ）ガスの流量を１．５０ｓｌｍから、２．６４ｓｌｍに増大した（それに伴って、四フッ化ケイ素ガスの噴出速度も９．４ｓｌｍ／ｃｍ² から、１６．６ｓｌｍ／ｃｍ² に増大した。）ほかは、同様の条件で石英ガラスを製造（合成）した。
【００９１】
（石英ガラスの特性評価）
実施例２においても、実施例１と同様の条件で、（１）屈折率の測定、（２）フッ素（Ｆ）濃度の測定、（３）水酸（ＯＨ）基濃度の測定、（４）金属元素濃度の測定、（５）塩素、ＮａおよびＫ濃度の測定、（６）耐紫外線特性の測定をそれぞれ行った。
【００９２】
そして、それぞれの結果を表１および表２に示す。表１から理解できるように、実施例２の石英ガラス（インゴット）の屈折率の均質性を示すΔｎの値は５．３×１０^-6であり、エキシマレーザリソグラフィ装置の光学系の光学部材として使用可能な、屈折率差としての品質特性（１．０×１０^-5）を達成することができた。すなわち、実施例２の製造方法によれば、屈折率の均質性に優れた石英ガラスを作製できることが確認された。
【００９３】
また、表１から理解できるように、実施例２の石英ガラス中のフッ素濃度は１６０ｐｐｍであり、実施例１の石英ガラスよりもフッ素濃度が若干大きいことが確認された。よって、実施例２の製造方法によると、好ましい範囲のフッ素（Ｆ）濃度が容易に得られ、石英ガラス（インゴット）の屈折率の均質性を保持しつつ、石英ガラスの耐紫外線特性を向上させているものと推定される。
【００９４】
また、表１から理解できるように、実施例２の石英ガラス（インゴット）中の水酸基濃度は１１８０ｐｐｍであった。
【００９５】
また、実施例２の石英ガラス中の各金属元素（Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｌ）濃度は、表２に示すようにそれぞれ２０ｐｐｂ以下と極めて低かった。
【００９６】
よって、実施例２の製造方法によれば、各金属元素濃度を低下させて、石英ガラスの屈折率をより均質性に優れたものにしているものと推定される。
【００９７】
また、表２に示すように、実施例２の石英ガラス中の塩素（Ｃｌ）濃度は検出下限（０．１ｐｐｍ）以下であり、Ｎａ濃度も検出下限（１ｐｐｂ）以下であり、Ｋ濃度も検出下限（５０ｐｐｂ）以下であった。
【００９８】
また、表１に示すように、実施例２の石英ガラス（インゴット）のＡｒＦエキシマレーザ光照射前の内部吸収係数（初期内部吸収係数）は０．００１ｃｍ^-1以下、内部透過率（初期内部透過率）は９９．９％以上という非常に良好な値が得られた。
【００９９】
そして、実施例１と同様の脱水素ガス処理を施した実施例２の石英ガラスにおける、ＡｒＦエキシマレーザ光照射後の内部吸収係数（飽和点内部吸収係数）は０．１２１ｃｍ^-1、内部透過率（飽和点透過率）は８０．６％という値が得られた。すなわち、実施例２の石英ガラスは、過酷な条件下を経た後（上記脱水素ガス処理）でも、優れた耐紫外線特性を有していることが確認された。
【０１００】
（実施例３）
（石英ガラスの製造）
実施例３においては、実施例１における四フッ化ケイ素（ＳｉＦ₄ ）ガスの流量を１．５０ｓｌｍから、３．００ｓｌｍに増大し（それに伴って、四フッ化ケイ素ガスの噴出速度も９．４ｓｌｍ／ｃｍ² から、１８．９ｓｌｍ／ｃｍ² に増大した。）、実施例１における石英ガラスのインゴット径を１８０ｍｍから２００ｍｍに変えたほかは、実施例１と同様の条件で石英ガラスを製造（合成）した。
【０１０１】
（石英ガラスの特性評価）
実施例３においても、実施例１と同様の条件で、（１）屈折率の測定、（２）フッ素（Ｆ）濃度の測定、（３）水酸（ＯＨ）基濃度の測定、（４）金属元素濃度の測定、（５）塩素、ＮａおよびＫ濃度の測定、（６）耐紫外線特性の測定をそれぞれ行った。
【０１０２】
そして、その結果を表１および２に示す。表１から理解できるように、実施例３の石英ガラス（インゴット）の屈折率の均質性を示すΔｎの値は５．８×１０^-6であり、エキシマレーザリソグラフィ装置の光学系の光学部材として使用可能な、屈折率としての品質（均質性）を達成することができた。すなわち、実施例３の製造方法によれば、均質性に優れた屈折率を示す石英ガラスを作製できることが確認された。
【０１０３】
また、表１に示すように、実施例３の石英ガラス中のフッ素濃度は、１９０ｐｐｍであることが確認された。よって、実施例２の製造方法によると、一定範囲のフッ素（Ｆ）濃度が容易に得られ、上記屈折率の結果を合わせれば、石英ガラスの屈折率の均質性を保持しつつ、石英ガラスの耐紫外線特性を向上させることができる。
【０１０４】
また、表１に示すように、実施例３の石英ガラス中の水酸基濃度は１０２０ｐｐｍであった。よって、実施例３の製造方法によれば、好ましい範囲の水酸基濃度が得られる。
【０１０５】
また、表２に示すように、実施例３の石英ガラス中の各金属元素（Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｌ）濃度は、それぞれ２０ｐｐｂ以下と極めて低かった。
【０１０６】
また、表２に示すように、実施例３の石英ガラス中の塩素（Ｃｌ）濃度は検出下限（０．１ｐｐｍ）以下であり、Ｎａ濃度も検出下限（１ｐｐｂ）以下であり、Ｋ濃度も検出下限（５０ｐｐｂ）以下であった。
【０１０７】
また、表１に示すように、実施例３の石英ガラスの、ＡｒＦエキシマレーザ光照射前の内部吸収係数（初期内部吸収係数）は０．００１ｃｍ^-1以下、内部透過率（初期内部透過率）は９９．９％以上という非常に良好な値が得られた。
【０１０８】
そして、実施例１と同様の脱水素ガス処理を施した実施例３の石英ガラスにおける、ＡｒＦエキシマレーザ光照射後の内部吸収係数（飽和点内部吸収係数）は０．１１７ｃｍ^-1、飽和点透過率は８０．８％という値が得られた。すなわち、実施例３の石英ガラスは、過酷な条件下を経た後（上記脱水素ガス処理）でも、優れた耐紫外線特性を有していることが確認された。
【０１０９】
（比較例１）
（石英ガラスの製造）
比較例１においては、実施例１における四フッ化ケイ素（ＳｉＦ₄ ）ガスの流量を１．５０ｓｌｍから、１．３２ｓｌｍに低下し（それに伴って、四フッ化ケイ素ガスの噴出速度を９．４ｓｌｍ／ｃｍ² から、８．３ｓｌｍ／ｃｍ² に低下した。）たほかは、実施例１と同様の条件で石英ガラスを製造（合成）した。
【０１１０】
しかしながら、比較例１の製造条件では、ターゲット上に石英ガラスを成長させて、インゴットとして取り出すことはできなかった。したがって、屈折率の測定等の石英ガラスの特性評価を行うことができなかった。
【０１１１】
（比較例２）
（石英ガラスの製造）
比較例２においては、実施例１における四フッ化ケイ素（ＳｉＦ₄ ）ガスの流量を１．５０ｓｌｍから、３．９５ｓｌｍに増大し（それに伴って、四フッ化ケイ素ガスの噴出速度を９．４ｓｌｍ／ｃｍ² から、２４．８ｓｌｍ／ｃｍ² に増大した。）、実施例１における石英ガラスのインゴット径を１８０ｍｍから２４０ｍｍに変えたほかは、実施例１と同様の条件で石英ガラスを製造（合成）した。
【０１１２】
（石英ガラスの特性評価）
比較例２においても、実施例１と同様の条件で、上記（１）屈折率の測定、（２）フッ素（Ｆ）濃度の測定、（３）水酸（ＯＨ）基濃度の測定、（６）耐紫外線特性の測定をそれぞれ行った。
【０１１３】
そして、その結果を表１に示す。表１から理解できるように、比較例２の石英ガラス（インゴット）の屈折率の均質性を示すΔｎの値は１．５×１０^-5であり、エキシマレーザリソグラフィ装置の光学系の光学部材として使用可能な屈折率差の品質特性としては不十分なものであった。
【０１１４】
また、表１に示すように、比較例２の石英ガラス中のフッ素濃度は、５００ｐｐｍであることが確認された。よって、比較例２の製造方法によると、好ましい範囲のフッ素（Ｆ）濃度（１００〜４５０ｐｐｍ）を超えてしまい、石英ガラスの屈折率が不均質になるものと推定される。
【０１１５】
また、同様に表１に示すように、比較例２の石英ガラス中の水酸（ＯＨ）基濃度は９００ｐｐｍであった。よって、水酸基濃度としては若干低いが、比較例２の製造方法によっても、所定範囲（６００〜１３００ｐｐｍ）の水酸基濃度を有する石英ガラスが得られることが判明した。
【０１１６】
また、比較例２の石英ガラス（インゴット）の、ＡｒＦエキシマレーザ光照射前の内部吸収係数（初期内部吸収係数）は０．００１ｃｍ^-1以下、内部透過率（初期内部透過率）は９９．９％以上という非常に良好な値が得られた。
【０１１７】
そして、実施例１と同様の脱水素ガス処理を施した比較例２の石英ガラスにおける、ＡｒＦエキシマレーザ光照射後の内部吸収係数（飽和点内部吸収係数）は０．１１３ｃｍ^-1、飽和点透過率は８１．２％という値が得られた。すなわち、比較例２の石英ガラスは、耐紫外線特性については、実施例１〜３の石英ガラス（インゴット）と同等の特性を示すことが確認された。
【０１１８】
（比較例３）
（石英ガラスの製造）
比較例３においては、実施例１における四フッ化ケイ素（ＳｉＦ₄ ）ガスの流量を１．５０ｓｌｍから、４．５０ｓｌｍに増大し（それに伴って、四フッ化ケイ素ガスの噴出速度を９．４ｓｌｍ／ｃｍ² から、２８．３ｓｌｍ／ｃｍ² に増大した。）、実施例１における石英ガラスのインゴット径を１８０ｍｍから２２０ｍｍに変えたほかは、実施例１と同様の条件で石英ガラスを製造（合成）した。
【０１１９】
（石英ガラスの特性評価）
比較例３においても、実施例１と同様の条件で、上記（１）屈折率の測定、（２）フッ素（Ｆ）濃度の測定、（３）水酸（ＯＨ）基濃度の測定、（６）耐紫外線特性の測定をそれぞれ行った。
【０１２０】
そして、その結果を表１に示す。表１から理解できるように、比較例３の石英ガラス（インゴット）の屈折率の均質性を示すΔｎの値は３．０×１０^-5であった。したがって、比較例３の石英ガラスは、エキシマレーザリソグラフィ装置の光学系（光学部材）の屈折率の品質特性としては不十分なものであった。
【０１２１】
また、表１に示すように、比較例３の石英ガラス中のフッ素濃度は、７５０ｐｐｍであることが確認された。よって、比較例３の製造方法によると、好ましいフッ素（Ｆ）濃度範囲（１００〜４５０ｐｐｍ）を超えてしまい、石英ガラスの屈折率が不均質になるものと推定される。
【０１２２】
また、表１に示すように、比較例３の石英ガラス中の水酸基濃度は１１３０ｐｐｍであった。よって、水酸基濃度としては、比較例３の製造方法によっても、所定範囲の水酸基濃度（６００〜１３００ｐｐｍ）を有する石英ガラスが得られることが判明した。
【０１２３】
また、比較例３の石英ガラス（インゴット）のＡｒＦエキシマレーザ光照射前の内部吸収係数（初期内部吸収係数）は０．００１ｃｍ^-1以下、内部透過率（初期内部透過率）は９９．９％以上という非常に良好な値が得られ、実施例１〜３の値と顕著な差は見られなかった。
【０１２４】
そして、実施例１と同様の脱水素ガス処理を施した比較例３の石英ガラス（インゴット）における、ＡｒＦエキシマレーザ光照射後の内部吸収係数（飽和点内部吸収係数）は０．１１６ｃｍ^-1、飽和点透過率は８０．９％という値が得られた。すなわち、比較例３の石英ガラスは、耐紫外線特性については、実施例１〜３の石英ガラス（インゴット）と同等の特性を示すことが確認された。
【０１２５】
（比較例４）
（石英ガラスの製造）
比較例４においては、実施例１における四フッ化ケイ素（ＳｉＦ₄ ）ガスの流量を１．５０ｓｌｍから、５．２７ｓｌｍに増大し（それに伴って、四フッ化ケイ素ガスの噴出速度も９．４ｓｌｍ／ｃｍ² から、３３．１ｓｌｍ／ｃｍ² に増大した。）、実施例１における石英ガラスのインゴット径を１８０ｍｍから２１０ｍｍに変えたほかは、実施例１と同様の条件で石英ガラスを製造（合成）した。
【０１２６】
（石英ガラスの特性評価）
比較例４においても、実施例１と同様の条件で、上記（１）屈折率の測定、（２）フッ素（Ｆ）濃度の測定、（３）水酸（ＯＨ）基濃度の測定、（６）耐紫外線特性の測定をそれぞれ行った。
【０１２７】
そして、その結果を表１に示す。表１から理解できるように、比較例４の石英ガラス（インゴット）の屈折率の均質性を示すΔｎの値は５．０×１０^-5であった。したがって、比較例４の石英ガラスは、エキシマレーザリソグラフィ装置の光学系（光学部材）の屈折率の品質（均質性）としては不十分なものであった。
【０１２８】
また、表１に示すように、比較例４の石英ガラス中のフッ素濃度は、１１５０ｐｐｍであることが確認された。よって、比較例４の製造方法によると、好ましいフッ素（Ｆ）濃度範囲（１００〜４５０ｐｐｍ）を超えてしまい、石英ガラス（インゴット）の屈折率が不均質になるものと推定される。
【０１２９】
また、表１に示すように、比較例４の石英ガラス中の水酸（ＯＨ）基濃度は１０００ｐｐｍであった。よって、水酸基濃度としては、比較例４の製造方法によっても、所望範囲の水酸基濃度（６００〜１３００ｐｐｍ）を有する石英ガラス（インゴット）が得られることが判明した。
【０１３０】
また、比較例４の石英ガラス（インゴット）の、ＡｒＦエキシマレーザ光照射前の内部吸収係数（初期内部吸収係数）は０．００１ｃｍ^-1以下、内部透過率（初期内部透過率）は９９．９％以上という非常に良好な値が得られ、実施例１〜３の値と顕著な差は見られなかった。
【０１３１】
そして、実施例１と同様の脱水素ガス処理を施した比較例４の石英ガラス（インゴット）における、ＡｒＦエキシマレーザ光照射後の内部吸収係数（飽和点内部吸収係数）は０．１１１ｃｍ^-1、飽和点透過率は８１．３％という値が得られた。すなわち、比較例４の石英ガラスは、耐紫外線特性については、実施例１〜３の石英ガラス（インゴット）と同等の特性を示すことが確認された。
【０１３２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の塩素（Ｃｌ）を実質的に含まない石英ガラスにおいて、石英ガラス中のフッ素（Ｆ）濃度を１００〜４５０ｐｐｍの範囲内の値とし、石英ガラスにおける最大屈折率と最小屈折率との差（Δｎ）を１．０×１０^-7〜１．０×１０^-5の範囲内の値とすることにより、四フッ化ケイ素ガスを原料として石英ガラスを合成した場合に屈折率が不均質になりやすいという問題を解消し、かつ、ＡｒＦエキシマレーザなどの３００ｎｍ以下の紫外線レーザを光源とした光リソグラフィ装置の光学系（光学部材）のように、高い耐紫外線性が要求される光学系（光学部材）に適した石英ガラスを得ることが可能になった。
【０１３３】
また、この発明の塩素（Ｃｌ）を実質的に含まない石英ガラスの製造方法において、少なくとも、石英ガラス製バーナから四フッ化ケイ素（ＳｉＦ₄ ）ガスと、酸素ガスと、水素ガスとをそれぞれ噴出させる工程と、この四フッ化ケイ素ガスと、酸素ガスおよび水素ガスの反応生成物である水とを反応させて石英ガラス微粒子を発生させる工程と、この石英ガラス微粒子をターゲット上に堆積させる工程と、このターゲット上に堆積した石英ガラス微粒子を、溶融・ガラス化して石英ガラスとする工程とを含み、かつ、四フッ化ケイ素ガスの噴出速度を、９〜２０ｓｌｍ／ｃｍ² の範囲内の値とすることにより、石英ガラス中のフッ素（Ｆ）濃度を１００〜４５０ｐｐｍの範囲内の値とし、石英ガラスにおける最大屈折率と最小屈折率との差（Δｎ）を１．０×１０^-7〜１．０×１０^-5の範囲内の値に容易に制御することができ、上述した四フッ化ケイ素ガスを原料として石英ガラスを合成した場合の屈折率が不均質になりやすいという問題を解消し、かつ、ＡｒＦエキシマレーザなどの３００ｎｍ以下の紫外線レーザを光源とした光リソグラフィ装置の結像光学系の光学部材のように、高い耐紫外線性が要求される光学部材に適した石英ガラスを容易かつ安定して得ることが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】石英ガラス製ガスバーナにおける噴出口の断面図である。
【図２】四フッ化ケイ素（ＳｉＦ₄ ）ガスの噴出速度と屈折率差（Δｎ）との関係を示す図である。
【符号の説明】
１０：噴出口
１２：原料管（第１の管）
１４：第２の管
１６：第３の管
１８：第４の管
２０：第５の管
２２、２４、２６、２８、３０：間隙（噴出口）

Claims (8)

1. 塩素（Ｃｌ）を実質的に含まない石英ガラスにおいて、
   該石英ガラス中のフッ素（Ｆ）濃度を１００〜４５０ｐｐｍの範囲内の値とし、
   該石英ガラスにおける最大屈折率と最小屈折率との差（Δｎ）を１．０×１０^-7〜１．０×１０^-5の範囲内の値とすること
   を特徴とする石英ガラス。
2. 請求項１に記載の石英ガラスにおいて、前記石英ガラス中の水酸（ＯＨ）基濃度を６００〜１３００ｐｐｍの範囲内の値とすることを特徴とする石英ガラス。
3. 請求項１または２に記載の石英ガラスにおいて、前記石英ガラス中にＭｇ、Ｃａ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、ＺｎおよびＡｌのいずれかの金属元素を含む場合には、該当する各金属元素濃度をそれぞれ２０ｐｐｂ以下とすることを特徴とする石英ガラス。
4. 塩素（Ｃｌ）を実質的に含まない石英ガラスの製造方法において、
   石英ガラス製バーナから四フッ化ケイ素（ＳｉＦ₄ ）ガスと、支燃性ガスと、可燃性ガスとをそれぞれ噴出させる工程と、
   該四フッ化ケイ素ガスと、前記支燃性ガスおよび前記可燃性ガスの反応生成物である水とを反応させて石英ガラス微粒子を発生させる工程と、
   該石英ガラス微粒子をターゲット上に堆積させる工程と、
   該ターゲット上に堆積した前記石英ガラス微粒子を、溶融・ガラス化して石英ガラスとする工程とを含み、
   かつ、前記四フッ化ケイ素ガスの噴出速度を９〜２０ｓｌｍ／ｃｍ² の範囲内の値とすることを特徴とする石英ガラスの製造方法。
5. 請求項４に記載の石英ガラスの製造方法において、前記四フッ化ケイ素（ＳｉＦ₄ ）ガスの噴出速度を、マスフローコントローラを用いて制御することを特徴とする石英ガラスの製造方法。
6. 請求項４または５に記載の石英ガラスの製造方法において、前記ターゲットを０．５〜２．３５ｍｍ／ｈｒの範囲内の速度で引き下げながら、該ターゲット上に前記石英ガラス微粒子を堆積させることを特徴とする石英ガラスの製造方法。
7. 請求項４〜６のいずれか１項に記載の石英ガラスの製造方法において、
   前記石英ガラス中のフッ素（Ｆ）濃度を１００〜４５０ｐｐｍの範囲内の値とし、
   かつ、該石英ガラスにおける最大屈折率と最小屈折率との差を１．０×１０^-7〜１．０×１０^-5の範囲内の値とすることを特徴とする石英ガラスの製造方法。
8. 請求項４〜７のいずれか１項に記載の石英ガラスの製造方法において、前記支燃性ガスの流量と可燃性ガスの流量との比（支燃性ガス流量／可燃性ガス流量）を、０．２〜０．５の範囲内の値とすることを特徴とする石英ガラスの製造方法。

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