[发明专利]一种耐辐照石英玻璃的制备方法及制备用坩埚和料架

说明书

本发明提供了一种耐辐照石英玻璃的制备方法及制备用坩埚和料架,目的是解决现有石英玻璃无法经受激光的多频次长周期照射而出现损伤破坏的技术问题。耐辐照石英玻璃的制备方法，包括如下步骤：S1，槽沉锭料预处理；S2，调节槽沉炉内至微正压氢气氛围，槽沉锭料置于槽沉炉内高温摊铺成摊成光学石英玻璃毛坯，同步预氢化处理；S3，维持炉内微正压氢气氛围，将光学石英玻璃毛坯随炉降温至一定温度；S4，增大氢气供给，提高炉内压力至一定压力后，对光学石英玻璃毛坯进行保温保压氢化处理；S5，维持氢气氛围，光学石英玻璃毛坯随炉慢降温，开炉得到成品。本发明提升了材料内部氢分子浓度，有效提高石英玻璃材料的耐辐照性能。

技术领域

本发明涉及石英玻璃制备技术领域，尤其是涉及一种耐辐照石英玻璃的制备方法及用于耐辐照石英玻璃的制备方法的坩埚和料架。

背景技术

高NA光刻机是目前最为精密（微小像差）的光学系统，光刻物镜的系统波像差为工作波长（193nm）的百分之一，其中光学元件的面形加工精度达到了0.2-0.3nm的水平，如此高精度的光学面形要求对光学材料也提出了非常苛刻的要求。同时为了提高产率，激光器的功率和脉冲频率也有了很大的提高，这都对投影物镜光学材料合成石英提出了更加苛刻的要求。

根据目前光学设计的公差分配，物镜光学元件的要求极高，各项指标都达到了目前光学制造的极限，因此对材料也提出了极为苛刻的要求。投影物镜光学材料最关键的一项指标就其耐辐照性能，材料需保证在经过500亿次脉冲长时间辐照后，材料吸收系数、折射率均匀性和应力双折射引入极小的变化。

然而，现有石英玻璃无法经受激光的多频次、长周期照射而出现损伤、破坏等现象。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷，本发明提供了一种耐辐照石英玻璃制备方法，以提高石英玻璃材料内部氢分子浓度，提高石英玻璃材料激光辐照的稳定性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种耐辐照石英玻璃的制备方法，包括以下步骤：

步骤S1，槽沉锭料预处理；

步骤S2，调节槽沉炉内至微正压氢气氛围，槽沉锭料置于槽沉炉内高温摊铺成光学石英玻璃毛坯，同步预氢化处理；

步骤S3，维持炉内微正压氢气氛围，将光学石英玻璃毛坯随炉降温至一定温度；

步骤S4，增大氢气供给，提高炉内压力至一定压力后，对光学石英玻璃毛坯进行保温保压氢化处理；

步骤S5，维持氢气氛围，光学石英玻璃毛坯随炉慢降温，开炉得到成品。

本发明通过将石英玻璃置于一种特殊的槽沉炉内，首先在炉内高温微正压氢气气氛下石英玻璃锭料摊成光学石英玻璃毛坯，且过程中同步进行预氢化处理；然后采用适宜的温度制度在高温高压气氛下退火，实现材料氢分子浓度达到指标要求并调节均匀，从而提升材料内部氢分子浓度，进而提高石英玻璃材料的耐辐照性，石英玻璃在经受激光的多频次长周期照射也不会出现损伤破坏。

可选的，所述步骤S1中，槽沉锭料预处理时采用5%氢氟酸洗涤。

可选的，所述步骤S2中包含以下流程：

步骤S11，槽沉锭料置于槽沉炉内的坩埚内；

步骤S12，槽沉炉内抽真空，并梯度升温至1600℃；

步骤S13，继续升温至1700~1900℃，并通入氢气至炉内压力0.015MPa，保温保压，槽沉锭料摊铺并进行预氢化。

可选的，所述步骤S12中，槽沉炉内抽真空时，先抽真空至5Pa以下，然后向槽沉炉内充入氮气至0.015MPa 后，停止氮气充入，继续抽真空至5Pa。