專利名稱：Oh、od含量低的熔凝氧化硅及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熔凝氧化硅和由其制得的制品。更具體地，本發(fā)明涉及具有低羥基 (OH)和氘氧基(OD)濃度的熔凝氧化硅。甚至更具體地，本發(fā)明涉及在無商素環(huán)境下制備具 有低濃度上述基團(tuán)的熔凝氧化硅玻璃的方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體領(lǐng)域，尤其是光刻領(lǐng)域所用的熔凝氧化硅光學(xué)組件對動態(tài)性質(zhì)和靜態(tài)性質(zhì) 都有嚴(yán)格要求。這種組件通常受波長約等于或小于360nm的紫外光輻照，例如準(zhǔn)分子激光 束或其他紫外激光束輻照。隨著光子能量、脈沖能量和脈沖速率的增加，光學(xué)組件的本征 性質(zhì)和非本征性質(zhì)如密度、折射率、誘導(dǎo)吸收、能流依賴性透射(FDT)、激光誘導(dǎo)波前畸變 (LIffFD)和偏振誘導(dǎo)雙折射都要受影響。眾所周知，通過諸如火焰水解法、CVD煙炱再熔法、等離子體CVD法、石英晶體粉末 電熔融法這樣的方法及其他方法制備的高純?nèi)勰趸枞菀资艿郊す獾膿p害。氧化硅中羥 基(其中的氫是指具有天然同位素分布的氫)的存在增強(qiáng)了它對光破壞的抵抗力。此外， 羥基含量可通過用商化物如氟化物或氯化物干燥熔凝氧化硅煙炱坯體來控制。制備用于光 學(xué)組件的熔凝氧化硅的一種方法是形成不含氯的氧化硅煙炱。在煙炱中摻雜水，加熱很長 時間，使OH均勻分布在整個熔凝氧化硅制品中。第二種方法是對煙炱進(jìn)行加工，使熔凝氧 化硅同時包含低含量的水和氯。雖然這些摻雜物的含量低有助于提高均一性，但熔凝氧化 硅內(nèi)的氯和OH的分布難以控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種熔凝氧化硅制品，其中所含羥基(OH)和氘氧基(OD)的合并濃度 小于lOppm，在一個實施方式中小于lppm。所述熔凝氧化硅制品通過在含一氧化碳(CO)的 無鹵素氣氛中干燥煙炱坯體形成。所述干燥的煙炱坯體可任選進(jìn)行摻雜，使OH和OD達(dá)到 目標(biāo)濃度，并提高均勻性。然后，對干燥煙炱坯體進(jìn)行氧化和燒結(jié)，形成制品。本文還描述 了將熔凝氧化硅制品中OH和OD的合并濃度減小至IOppm以下的方法。因此，本發(fā)明一個方面提供了 OH和OD的平均合并濃度小于約IOppm的熔凝氧化 硅制品。所述熔凝氧化硅制品這樣形成提供煙炱坯體；在包含一氧化碳的無鹵素氣氛中 干燥所述煙炱坯體；氧化經(jīng)干燥的煙炱坯體；將所述坯體燒結(jié)形成熔凝氧化硅制品。本發(fā)明的第二個方面提供將熔凝氧化硅制品中OH和OD的合并濃度減小至小于約 IOppm的平均濃度的方法。所述方法包含以下步驟提供煙炱坯體；干燥所述煙炱坯體，將 OH和OD的平均合并濃度減小至小于約lOppm，其中干燥所述煙炱坯體包括在含有一氧化碳 以及含氘物質(zhì)和含氕物質(zhì)中至少一種的無鹵素氣氛中，在約1150°C至約1300°C范圍內(nèi)的溫度下加熱所述煙炱坯體。本發(fā)明的第三個方面提供了 OH和OD的平均合并濃度小于約IOppm的熔凝氧化硅制品。所述熔凝氧化硅制品這樣形成提供煙炱坯體；干燥所述煙炱坯體，其中所述干燥 煙炱坯體的步驟包括在含有一氧化碳以及含氘物質(zhì)和含氕物質(zhì)中至少一種的無商素氣氛 中，在約1150°C至約1300°C范圍內(nèi)的溫度下加熱所述煙炱坯體；在含有惰性氣體和氧氣的 氧化氣氛中，在預(yù)定溫度下氧化所述經(jīng)干燥的煙炱坯體；燒結(jié)所述經(jīng)氧化的煙炱坯體，形成 OH和OD的平均合并濃度小于約IOppm的熔凝氧化硅制品。本發(fā)明的第四個方面提供了準(zhǔn)備熔凝氧化硅制品的方法。所述方法包括以下步驟提供煙炱坯體；在含有一氧化碳的無商素氣氛中干燥所述煙炱坯體；氧化所述經(jīng)干燥 的煙炱坯體；將所述坯體燒結(jié)形成熔凝氧化硅制品。從以下詳細(xì)描述、附圖和權(quán)利要求書中，很容易看出本發(fā)明的上述及其他方面、優(yōu) 點和顯著特征。


圖1是燒結(jié)煙炱坯體中的OH濃度與位置的關(guān)系曲線，所述燒結(jié)煙炱坯體在含 CO的He氣氛中，溫度從1100°C上升至1200°C，干燥3小時。圖2是燒結(jié)煙炱坯體中的OH濃度與位置的關(guān)系曲線，所述燒結(jié)煙炱坯體在含 CO的He氣氛中，溫度為1200°C，干燥2小時。圖3是燒結(jié)煙炱坯體中的OH濃度與位置的關(guān)系曲線，所述燒結(jié)煙炱坯體在含 CO的He氣氛中，溫度為1225°C，干燥16小時。圖4是燒結(jié)煙炱坯體中的OH濃度與位置的關(guān)系曲線，所述燒結(jié)煙炱坯體在含 CO且加1小時氘氣的He氣氛中，溫度為1225°C，干燥16小時。圖5是圖4所示燒結(jié)煙炱坯體中OD濃度與位置的關(guān)系曲線。
具體實施例方式在以下描述中，用相同的標(biāo)記表示附圖所示各視圖中相同或相應(yīng)的部分。還應(yīng)理 解，除非另行指明，“頂部” “底部” “外向” “內(nèi)向”等詞只是方便描述時所用的詞匯，不應(yīng)構(gòu) 成限制性詞匯。此外，當(dāng)將一組事物描述為包含一組組元及其組合中的至少一個時，應(yīng)理 解為，該組可包含所列組元中任何數(shù)目的組元，可以是單獨形式，也可以是其相互組合的形 式。類似地，當(dāng)將一組事物描述為由一組組元或其組合中的至少一個組成時，應(yīng)理解為，該 組可由所列組元中任何數(shù)目的組元組成，可以是單獨形式，也可以是其相互組合的形式。除 非另行指明，若引述了數(shù)值范圍，則它包括該范圍的上下限。從總體上參考附圖，特別是圖1，可以理解，這些圖示僅僅是為了描述本發(fā)明的特 定實施方式，而不是為了將本發(fā)明限制在這些圖示形式。除非另外指出，本文所用術(shù)語“羥基”或OH意指各由一個氧原子和一個氕原子 C1H,本文中稱為“H”)組成的一個基團(tuán)或一組基團(tuán)。氧原子可以是天然存在的任何氧同位
素(160、170或18O)或其任何比例的混合物。本文所用η(0Η)意指一種材料中OH基團(tuán)的總數(shù)目。本文所用術(shù)語“氘氧基”或OD意指各由一個氧原子和一個氘原子C1H或2力，本文中稱為“D”)組成的一個基團(tuán)或一組基團(tuán)。氧原子可以是天然存在的任何氧同位素(160、170 或18O)或其任何比例的混合物。本文所用n(OD)意指一種材料中OD基團(tuán)的總數(shù)目。本發(fā)明提供一種熔凝氧化硅制品，所述制品例如但不限于能在紫外光譜區(qū)工作的 透鏡。熔凝氧化硅制品中羥基(本文中也稱“0H”)和氘氧基(本文中也稱“0D”)的平均 合并濃度小于約IOppm(基于重量)。在一個實施方式中，OH和OD的合并濃度小于約lppm。 本文所用“總濃度”和“合并濃度”意指OD [n (OD)]和0H[n (OH)]的濃度之和，即合并濃度 = n(0D)+n(0H)。在一些實施方式中，氘氧基的含量大于氘的天然同位素豐度；即材料中 η (OD)/[n (OD)+n (OH)]之比大于2Χ10_4。在其他實施方式中，氘氧基的含量等于氘的天然 同位素豐度；即 η (OD)/[n (OD)+n (OH)] = 2 X ΙΟ-4。所述熔凝氧化硅制品這樣形成先提供煙炱坯體，然后在含一氧化碳(CO)的無鹵 素氣氛中干燥煙炱坯體，接著將經(jīng)干燥的煙炱坯體氧化，再將經(jīng)氧化的煙炱坯體燒結(jié)形成 熔凝氧化硅制品。在一個實施方式中，經(jīng)燒結(jié)的坯體形成近似網(wǎng)狀物的熔凝氧化硅制品，例 如透鏡。隨后，用本領(lǐng)域已知的技術(shù)將近似網(wǎng)狀物的成形體切割、研磨或以其他方式加工成 最終形狀。形成用于熔凝氧化硅制品的煙炱坯體的方法是本領(lǐng)域熟知的。煙炱坯體——或預(yù) 成形體——可通過例如沉積法提供，在所述方法中產(chǎn)生了蒸氣形式的含硅化合物的氣流。 將包含含硅化合物的氣流通入燃燒器的火焰中，形成熔凝氧化硅煙炱的無定形粒子。熔凝 氧化硅粒子沉積在載體上，形成熔凝氧化硅煙炱坯體。所述載體可以是支承芯棒(cane)或 心軸，如常用的外氣相沉積法(OVD)、平面煙炱沉積法(PSD)或氣相軸向沉積法(VAD)中的 支承棒或心軸。若采用心軸，則沉積之后可取出心軸，產(chǎn)生柱形空心多孔煙炱體。煙炱粒子一般通過至少一種硅前體化合物的火焰水解提供。硅前體化合物包括但不限于含鹵素的化合物，如SiCl4、SiBr4, SiF4等。硅前體化合物還包括但不限于不含鹵素 的環(huán)硅氧烷化合物，例如聚甲基硅氧烷。這種聚甲基硅氧烷包括六甲基二硅氧烷、聚甲基環(huán) 硅氧烷、八甲基環(huán)四硅氧烷(OMCTS)、十甲基環(huán)五硅氧烷、六甲基環(huán)三硅氧烷、及其組合。如本領(lǐng)域所公知的，煙炱坯體通常形成或“沉淀”在棒或餌棒上。在一個實施方式中，煙炱坯體基本上不含鍺。本文所用“不含鍺”是指不在煙炱坯體中有意加入或引入鍺， 不管是元素形式還是含鍺化合物形式。應(yīng)當(dāng)理解，煙炱坯體可能因污染而在無意中包含少 量鍺。煙炱坯體的大小可在約Ikg至約500kg范圍內(nèi)。在一個實施方式中，煙炱坯體的 質(zhì)量在約Ikg至約50kg范圍內(nèi)。在一個具體的實施方式中，煙炱坯體的質(zhì)量約為4kg。煙 炱坯體的密度在約0. 2g/cm3至約1. 5g/cm3范圍內(nèi)。在一個實施方式中，煙炱坯體的密度在 約0. 3g/cm3至約0. 7g/cm3范圍內(nèi)。在一個具體的實施方式中，所述密度約為0. 45g/cm3。在干燥之前，可將煙炱坯體放在爐子中預(yù)熱，以確保整個坯體處于熱平衡。預(yù)熱在預(yù)定溫度下進(jìn)行預(yù)定時間。在一個實施方式中，預(yù)定的預(yù)熱溫度在約1000°C至約1250°C范 圍內(nèi)。預(yù)熱步驟可進(jìn)行最多約20小時。在一個具體的實施方式中，煙炱坯體在約1225°C預(yù) 熱約2小時。預(yù)熱之后，可用氘氧基交換煙炱坯體中的羥基。在一個實施方式中，在已于室溫下用D2O蒸氣飽和的連續(xù)氦氣流中，在1200°C加熱煙炱坯體約4小時，由此進(jìn)行上述交換反 應(yīng)。D2O蒸氣中的氘以O(shè)D形式置換煙炱坯體中的0H。
一旦形成之后，在包含一氧化碳(CO)且基本上無鹵素的氣氛中干燥煙炱坯體—— 即除去殘余羥基和/或氘氧基。除非另行指明，干燥步驟在氣體連續(xù)流過或“掃過”煙炱坯 體的氣氛中進(jìn)行。本文所用“基本上無鹵素”是指不在熔凝氧化硅中有意加入或為元素形 式或是含鹵素的化合物形式的鹵素(氟、氯、溴和碘)。應(yīng)當(dāng)理解，熔凝氧化硅可能會因污 染而在無意中包含少量鹵素。干燥機(jī)制可能是基于CO與0H(或0D)之間的反應(yīng)，產(chǎn)生氕氣 (或氘氣)和二氧化碳。在干燥步驟，無鹵素氣氛包含約0. 01%至100%—氧化碳。在所述無鹵素氣氛不 只是由CO組成的實施方式中，無鹵素氣氛還包含至少一種惰性或相對非反應(yīng)性的氣體，例 如但不限于氦氣、氬氣、氖氣等。在一個實施方式中，無鹵素氣氛包含約0. 5%至10%—氧 化碳。在一個具體實施方式
中，無鹵素氣氛包含約CO。在干燥步驟，煙炱坯體是在包含一氧化碳但不含鹵素的氣氛中，在約1150°C至約 1300°C范圍溫度加熱，但是干燥步驟也可在明顯低得多的溫度下進(jìn)行。不過，在低于上述范 圍的溫度下干燥煙炱坯體非常慢。在一個實施方式中，干燥煙炱坯體包括在約1200°C至約 1260°C的溫度下加熱煙炱坯體。在一個具體的實施方式中，煙炱坯體是在約1220°C干燥。 干燥步驟進(jìn)行的時間在約2小時至約200小時范圍內(nèi)。在一個實施方式中，干燥步驟進(jìn)行 的時間在約20小時至約40小時范圍內(nèi)。在一個實施方式中，在煙炱坯體中摻入氕或氘，或者同時摻入二者，使0H和0D中 的至少一種達(dá)到預(yù)定或所需的濃度，并改善熔凝氧化硅制品中0D的均一性和/或0D的濃 度。摻雜步驟可與干燥步驟結(jié)合進(jìn)行。在一個實施方式中，煙炱坯體暴露于連續(xù)流動的無鹵 素氣體混合物，所述氣體混合物包含惰性氣體、一氧化碳以及分子形式的氕和氘(即h2、D2 或DH)中的至少一種。CO的濃度可在約0.5%至約10%范圍內(nèi)，而氕和氘的合并濃度或總 濃度在約0. 001 %至約0. 1 %范圍內(nèi)。在一個具體的實施方式中，C0的濃度約為1 %，D2的 濃度約為0. 015%。合并的干燥和摻雜步驟在無鹵素的氣氛中，在約1150°C至約1300°C范 圍的溫度下進(jìn)行。在一個實施方式中，合并的干燥/摻雜步驟包含在約1200°C至約1260°C 范圍內(nèi)的溫度下加熱煙炱坯體。在一個具體的實施方式中，煙炱坯體在1220°C同時進(jìn)行干 燥和摻雜。合并的干燥/摻雜步驟進(jìn)行約2小時至約200小時。在一個實施方式中，干燥 步驟進(jìn)行的時間約為20小時至約40小時。在一個實施方式中，干燥的煙炱坯體在約1000°C至約1225°C范圍內(nèi)的溫度下加 熱，同時用氦氣氣氛“吹掃”(即暴露于連續(xù)流動的氦氣)最多4小時。在一個具體的實施 方式中，干燥的煙炱坯體用氦氣吹掃2小時，同時在1225°C加熱。在氧化步驟，在包含氧氣和惰性氣體(例如但不限于氦氣)的氣氛中，在約1000°C 至約1260°C范圍內(nèi)的溫度下加熱干燥的煙炱坯體。氧氣應(yīng)基本上不含水。在氧化步驟，氧 氣濃度在約0.5%至約5%范圍內(nèi)。在一個具體的實施方式中，在包含2%氧氣的氦氣氣氛 中，在1225 °C加熱干燥的煙炱坯體1小時。一旦氧化，在包含0. 5%至2%氧氣的惰性氣體氣氛中，在最高約1500°C的溫度下 燒結(jié)煙炱坯體，形成熔凝氧化硅制品。燒結(jié)步驟中實際采用的燒結(jié)溫度取決于燒結(jié)爐的構(gòu) 造?？蓪θ勰趸柚破愤M(jìn)行后處理步驟，如成形、研磨、拋光等，形成成品，如光刻系統(tǒng)中 使用的透鏡。燒結(jié)步驟中使用的氧氣應(yīng)基本上不含水。若含氧氣氛中存在痕量水，則煙炱 坯體將在燒結(jié)步驟期間吸收水，導(dǎo)致在燒結(jié)制品邊緣或邊緣附近的0H濃度增大。在一個具體的實施方式中，在連續(xù)流動的含2%氧氣的氦氣氣氛中，在約1500°C加熱經(jīng)氧化的坯體。在整個熔凝氧化硅制品中，0H、0D或二者的分布是均勻的，當(dāng)如上所述在煙炱坯體 中摻雜0H和0D中至少一種時，尤其如此。在熔凝氧化硅制品的任意指定位置上0H和0D 的合并濃度相對于0H和0D的平均合并濃度的變化小于4ppm。在一個實施方式中，在熔凝 氧化硅制品中的任意指定位置，0H和0D的合并濃度相對于0H和0D的平均合并濃度的變 化小于2ppm。在0H和0D的平均合并濃度小于lppm的實施方式中，在熔凝氧化硅制品中 的任意指定位置，0H和0D的合并濃度相對于0H和0D的平均合并濃度的變化小于0. 4ppm ； 而在另一實施方式中，在熔凝氧化硅制品中的任意指定位置，0H和0D的合并濃度相對于0H 和0D的平均合并濃度的變化小于0. 2ppm。本發(fā)明還提供將熔凝氧化硅制品中OH濃度和0D濃度中的至少一種降低到小于 lOppm的方法。所述方法包括如前文所述提供煙炱坯體。在一個實施方式中，所述煙炱坯體 基本上不含鍺。如前文所述，在包含一氧化碳以及分子形式的氕和氘中至少一種的氣氛中， 在約1150°C至約1300°C范圍內(nèi)的溫度下加熱所述煙炱坯體，對所述煙炱坯體進(jìn)行干燥，從 而將0H和0D的合并濃度降至小于約lOppm，在一個實施方式中，降至小于lppm。本發(fā)明還提供制備熔凝氧化硅制品的方法，所述制品中0H和0D的合并濃度小于 約lOppm，在一個實施方式中，小于lppm。首先提供煙炱坯體，然后如前文所述，在包含一氧 化碳的無鹵素氣氛中干燥煙炱坯體，然后進(jìn)行氧化和燒結(jié)。以下實施例說明了本發(fā)明的各種特征和優(yōu)點，但不對本發(fā)明構(gòu)成任何限制。實施例1 在從1100°C至1200°C的升溫過程中干燥利用含CO的He氣氛，在爐子中干燥圓柱形煙炱坯體3小時。爐溫在2小時內(nèi) 從1100°C上升到1200°C。干燥之后，以5mm/min的下行速度——使坯體向下通過立式爐的 速度——對坯體氧化和燒結(jié)。將經(jīng)燒結(jié)的煙炱坯體逐漸變細(xì)的端部除去，測量余下的均勻 圓柱形煙炱坯體的橫截面上的0H濃度。在煙炱坯體中點、煙炱坯體頂部和煙炱坯體底部截 取橫截面樣品，分別測量0H濃度。本文所用“頂部”和“底部”是就煙炱坯體相對于立式爐 的垂直取向而言的。頂部和底部橫截面的截取點分別與煙炱坯體圓柱形部分的相應(yīng)端部的 距離為圓柱形部分總長度的5%。例如，對于長100cm的圓柱形煙炱坯體，頂端橫截面樣品 從距煙炱坯體的圓柱形部分頂端5cm的位點截取。圖1是在燒結(jié)坯體的頂端截面[圖1中 曲線(1)]、中點截面(2)和底端截面(3)上，從該圓柱件中央或芯部開始測量的0H濃度曲 線。所得軸向0H濃度在80ppm至120ppm范圍內(nèi)，徑向0H濃度在80ppm至35ppm范圍內(nèi)。 結(jié)果表明，在低于1200°C的溫度下，C0與0H之間產(chǎn)生氫氣和二氧化碳的反應(yīng)——以及由此 發(fā)生的C0干燥過程——是低效的。實施例2 在1200°C干燥在含C0的He氣氛中，于1200°C，在爐子中干燥圓柱形煙炱坯體2小時；然后 在相同的氣氛中，坯體以5mm/min的下行速度通過立式爐進(jìn)行燒結(jié)，該立式爐中有一個維 持在約1500°C的區(qū)域。如實施例1所述，將煙炱坯體逐漸變細(xì)的端部除去，測量余下的均勻 圓柱形煙炱坯體的橫截面上的0H濃度。圖2是在燒結(jié)坯體頂端截面[圖2中曲線(1)]、 中點截面(2)和底端截面(3)上，從該圓柱件中央或芯部開始測量的0H濃度曲線。在軸向 上，0H濃度從8ppm變化到llppm，而徑向上的0H濃度在llppm至接近0的范圍內(nèi)。因此， 相比于實施例1中觀察到的0H濃度，在高于1200°C的溫度下進(jìn)行C0干燥的效果是將0H濃度降低1至2個數(shù)量級。實施例3在含CO的氦氣氣氛中，在1225°C干燥圓柱形煙炱坯體16小時；在含2%氧氣 的氦氣氣氛中氧化1小時；然后在含2%氧氣的氦氣氣氛中，在1225°C燒結(jié)3-6小時。如實 施例1所述，將煙炱坯體逐漸變細(xì)的端部除去，測量余下的均勻圓柱形煙炱坯體的橫截面 上的0H濃度。圖3是在所得圓柱形熔凝氧化硅件的頂端截面[圖3中曲線(1)]、中點截面 (2)和底端截面(3)上，0H濃度與距該圓柱件中央或芯部的距離的關(guān)系曲線。從芯部中心 向外延伸約20cm的區(qū)域內(nèi)，0H濃度小于約lppm，而靠近熔凝氧化硅件外表面(與芯部的距 離>約22cm)的0H濃度在6ppm至7ppm的范圍內(nèi)，其原因是燒結(jié)過程中存在的痕量水對外 表面的摻雜。實施例4在含CO的氦氣氣氛中，在1225°C干燥圓柱形煙炱坯體16小時。大約在干燥步 驟的中間時段，向干燥氣氛中加1小時的氘氣(D2)。氦氣氣氛中氘氣的濃度為0. 3%。然后， 在含2%氧氣的氦氣氣氛中氧化煙炱坯體1小時；在含2%氧氣的氦氣氣氛中，在1225°C燒 結(jié)3-6小時。如實施例1所述，將煙炱坯體逐漸變細(xì)的端部除去，測量余下的均勻圓柱形煙 炱坯體的橫截面上的0H和0D濃度。圖4是在所得圓柱形熔凝氧化硅件的頂端截面[圖4 中曲線(1)]、中點截面⑵和底端截面⑶上，0H濃度與距該圓柱件中央或芯部的距離的 關(guān)系曲線。從芯部中心向外延伸約22cm的區(qū)域內(nèi)，OH濃度約為0. 5ppm，而靠近熔凝氧化硅 件外表面(與芯部的距離彡約24cm)的0H濃度在約1. 8ppm至約2. 4ppm的范圍內(nèi)，其原因 是燒結(jié)過程中存在的痕量水對外表面的摻雜作用。圖5是在熔凝氧化硅件的頂端截面[圖 4中曲線(1)]、中間截面(2)和底端截面(3)上，0D濃度與距該圓柱件中央或芯部的距離 的關(guān)系曲線。對于本實施例所述的熔凝氧化硅樣品，當(dāng)0D濃度約為2ppm時，波譜噪音蓋過 了 0D在約2700CHT1處的吸收，從而導(dǎo)致0D濃度降至0。雖然出于說明的目的列舉了典型的實施方式，但前面的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對本發(fā) 明范圍的限制。因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以想到各種改進(jìn)形式、調(diào)整形式和替代形式，只 要它們不背離本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
一種熔凝氧化硅制品，所述熔凝氧化硅制品中OH和OD的平均合并濃度小于約10ppm，其中所述熔凝氧化硅制品通過以下步驟形成a.提供煙炱坯體；b.在含一氧化碳的無鹵素氣氛中干燥所述煙炱坯體；c.氧化干燥的煙炱坯體；以及d.燒結(jié)所述坯體，形成熔凝氧化硅制品。
2.如權(quán)利要求1所述的熔凝氧化硅制品，其特征在于，所述干燥的坯體摻雜有氘和氕 中的至少一種。
3.如權(quán)利要求2所述的熔凝氧化硅制品，其特征在于，所述干燥坯體是通過將煙炱坯 體暴露于無商素氣體混合物中進(jìn)行摻雜，所述無商素氣體混合物包含惰性氣體、一氧化碳 以及含氕化合物和含氘化合物中的至少一種。
4.如權(quán)利要求2所述的熔凝氧化硅制品，其特征在于，OH和OD的合并濃度相對于OH 和OD的平均合并濃度的變化小于4ppm。
5.如權(quán)利要求2或4所述的熔凝氧化硅制品，其特征在于，OH和OD的合并濃度相對于 OH和OD的平均合并濃度的變化小于0. 4ppm。
6.如權(quán)利要求2所述的熔凝氧化硅制品，其特征在于，干燥煙炱坯體的步驟和對煙炱 坯體摻雜的步驟同時進(jìn)行。
7.如前述權(quán)利要求中任一項所述的熔凝氧化硅制品，其特征在于，干燥煙炱坯體步驟 包括在約1150°C至約1300°C范圍內(nèi)的溫度下加熱所述煙炱坯體。
8.如前述權(quán)利要求中任一項所述的熔凝氧化硅制品，其特征在于，所述無鹵素氣氛包 含約0. 01%至約100%的一氧化碳。
9.如前述權(quán)利要求中任一項所述的熔凝氧化硅制品，其特征在于，OH和OD的平均合并 濃度小于約lppm。
10.如前述權(quán)利要求中任一項所述的熔凝氧化硅制品，其特征在于，氧化所述干燥煙炱 坯體的步驟包括在含惰性氣體和氧氣的氧化氣氛中，在預(yù)定溫度下加熱所述干燥的煙炱坯 體。
11.如前述權(quán)利要求中任一項所述的熔凝氧化硅制品，其特征在于，所述煙炱坯體基本 上不含鍺。
12.—種制備熔凝氧化硅制品的方法，所述方法包括以下步驟a.提供煙炱坯體；b.在含一氧化碳的無鹵素氣氛中干燥所述煙炱坯體；c.氧化干燥的煙炱坯體；以及d.燒結(jié)所述坯體，形成熔凝氧化硅制品，其中所述熔凝氧化硅制品中OH和OD的平均合 并濃度小于約lOppm。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，干燥煙炱坯體的步驟包括在約1150°C至 約1300°C范圍內(nèi)的溫度下加熱所述煙炱坯體。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述無鹵素氣氛包含約0.至約100% 的一氧化碳。
15.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述無鹵素氣氛包含惰性氣體和約0.5%至約10%的一氧化碳。
16.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，在含一氧化碳的無鹵素氣氛中干燥煙炱 坯體的步驟包括在含惰性氣體、一氧化碳以及含氘物質(zhì)和含氕物質(zhì)中至少一種的無鹵素氣 氛中，在約1150°C至約1300°C范圍內(nèi)的溫度下加熱所述煙炱坯體。
17.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，氧化所述干燥的煙炱坯體的步驟包括在 含惰性氣體和氧氣的氧化氣氛中，在預(yù)定溫度下氧化所述干燥的煙炱坯體。
18.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述氧化氣氛包含約0.5%至約5%的氧氣。
19.如權(quán)利要求12所述的方法，它還包括在干燥所述煙炱坯體的步驟之前，在預(yù)定溫 度下預(yù)加熱所述熔凝氧化硅煙炱坯體預(yù)定時間的步驟。
全文摘要
一種熔凝氧化硅制品，其中羥基(OH)和氘氧基(OD)的合并濃度小于10ppm，在一個實施方式中小于1ppm。所述熔凝氧化硅制品通過在含一氧化碳的無鹵素氣氛中干燥煙炱坯體形成。干燥煙炱坯體可任選摻雜，使熔凝氧化硅制品中的OH和OD濃度達(dá)到目標(biāo)水平，并改善均勻性。然后，氧化和燒結(jié)所述干燥煙炱坯體，形成制品。本發(fā)明還描述了將OH和OD的合并濃度降至小于10ppm的方法。
文檔編號C03C3/06GK101801864SQ200880108221
公開日2010年8月11日 申請日期2008年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月27日
發(fā)明者J·E·廷戈爾, N·勒布隆, R·R·赫拉帕孔 申請人:康寧股份有限公司