[发明专利]OH、OD含量低的熔凝氧化硅及其制备方法

说明书

相关申请交叉参考

本申请要求2007年7月27日提交的美国临时申请系列第11/881599号的优先权。

技术领域

本发明涉及熔凝氧化硅和由其制得的制品。更具体地，本发明涉及具有低羟基(OH)和氘氧基(OD)浓度的熔凝氧化硅。甚至更具体地，本发明涉及在无卤素环境下制备具有低浓度上述基团的熔凝氧化硅玻璃的方法。

背景技术

半导体领域，尤其是光刻领域所用的熔凝氧化硅光学组件对动态性质和静态性质都有严格要求。这种组件通常受波长约等于或小于360nm的紫外光辐照，例如准分子激光束或其他紫外激光束辐照。随着光子能量、脉冲能量和脉冲速率的增加，光学组件的本征性质和非本征性质如密度、折射率、诱导吸收、能流依赖性透射(FDT)、激光诱导波前畸变(LIWFD)和偏振诱导双折射都要受影响。

众所周知，通过诸如火焰水解法、CVD烟炱再熔法、等离子体CVD法、石英晶体粉末电熔融法这样的方法及其他方法制备的高纯熔凝氧化硅容易受到激光的损害。氧化硅中羟基(其中的氢是指具有天然同位素分布的氢)的存在增强了它对光破坏的抵抗力。此外，羟基含量可通过用卤化物如氟化物或氯化物干燥熔凝氧化硅烟炱坯体来控制。制备用于光学组件的熔凝氧化硅的一种方法是形成不含氯的氧化硅烟炱。在烟炱中掺杂水，加热很长时间，使OH均匀分布在整个熔凝氧化硅制品中。第二种方法是对烟炱进行加工，使熔凝氧化硅同时包含低含量的水和氯。虽然这些掺杂物的含量低有助于提高均一性，但熔凝氧化硅内的氯和OH的分布难以控制。

发明内容

本发明提供一种熔凝氧化硅制品，其中所含羟基(OH)和氘氧基(OD)的合并浓度小于10ppm，在一个实施方式中小于1ppm。所述熔凝氧化硅制品通过在含一氧化碳(CO)的无卤素气氛中干燥烟炱坯体形成。所述干燥的烟炱坯体可任选进行掺杂，使OH和OD达到目标浓度，并提高均匀性。然后，对干燥烟炱坯体进行氧化和烧结，形成制品。本文还描述了将熔凝氧化硅制品中OH和OD的合并浓度减小至10ppm以下的方法。

因此，本发明一个方面提供了OH和OD的平均合并浓度小于约10ppm的熔凝氧化硅制品。所述熔凝氧化硅制品这样形成：提供烟炱坯体；在包含一氧化碳的无卤素气氛中干燥所述烟炱坯体；氧化经干燥的烟炱坯体；将所述坯体烧结形成熔凝氧化硅制品。

本发明的第二个方面提供将熔凝氧化硅制品中OH和OD的合并浓度减小至小于约10ppm的平均浓度的方法。所述方法包含以下步骤：提供烟炱坯体；干燥所述烟炱坯体，将OH和OD的平均合并浓度减小至小于约10ppm，其中干燥所述烟炱坯体包括在含有一氧化碳以及含氘物质和含氕物质中至少一种的无卤素气氛中，在约1150℃至约1300℃范围内的温度下加热所述烟炱坯体。

本发明的第三个方面提供了OH和OD的平均合并浓度小于约10ppm的熔凝氧化硅制品。所述熔凝氧化硅制品这样形成：提供烟炱坯体；干燥所述烟炱坯体，其中所述干燥烟炱坯体的步骤包括在含有一氧化碳以及含氘物质和含氕物质中至少一种的无卤素气氛中，在约1150℃至约1300℃范围内的温度下加热所述烟炱坯体；在含有惰性气体和氧气的氧化气氛中，在预定温度下氧化所述经干燥的烟炱坯体；烧结所述经氧化的烟炱坯体，形成OH和OD的平均合并浓度小于约10ppm的熔凝氧化硅制品。

本发明的第四个方面提供了准备熔凝氧化硅制品的方法。所述方法包括以下步骤：提供烟炱坯体；在含有一氧化碳的无卤素气氛中干燥所述烟炱坯体；氧化所述经干燥的烟炱坯体；将所述坯体烧结形成熔凝氧化硅制品。

从以下详细描述、附图和权利要求书中，很容易看出本发明的上述及其他方面、优点和显著特征。

附图说明

图1是烧结烟炱坯体中的OH浓度与位置的关系曲线，所述烧结烟炱坯体在含1％CO的He气氛中，温度从1100℃上升至1200℃，干燥3小时。

图2是烧结烟炱坯体中的OH浓度与位置的关系曲线，所述烧结烟炱坯体在含1％CO的He气氛中，温度为1200℃，干燥2小时。

图3是烧结烟炱坯体中的OH浓度与位置的关系曲线，所述烧结烟炱坯体在含1％CO的He气氛中，温度为1225℃，干燥16小时。

图4是烧结烟炱坯体中的OH浓度与位置的关系曲线，所述烧结烟炱坯体在含1％CO且加1小时氘气的He气氛中，温度为1225℃，干燥16小时。

图5是图4所示烧结烟炱坯体中OD浓度与位置的关系曲线。

具体实施方式