High-Purity Quartz (US)

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高純度石英（HPQ）は微量金属不純物が極めて低いレベルまで精製された二酸化ケイ素（SiO₂）であり——一般的には全不純物が10ppm未満、重要用途では1ppm未満に達する。この純度レベルでは、石英は例外的な光学的透明性と寸法安定性を持つ溶融シリカ（非晶質SiO₂）ガラスへの溶融、または汚染リスクが最小限の石英プロセスチューブへの成形が可能となる。 ノースカロライナ州アパラチア山脈のスプルース・パイン採掘地区には、光学的純度の高い熱水石英の世界最大の既知鉱床がある。2社がここで操業している：シベルコ（ベルギー）とザ・クォーツ・コープ（ノルウェー・フランス合弁）。鉄・アルミニウムなどの金属不純物を最小化する特定の圧力・温度条件下で形成されたスプルース・パイン石英の地質的独自性から、光学グレードの溶融シリカブランクスへの世界需要の約70%を供給している。 半導体製造において、溶融シリカには2つの主要な用途がある。第一に、カール・ツァイスSMTが製造するレンズ素子やビームステアリング光学部品を含むASMLのEUV・DUVリソグラフィシステムの屈折・反射光学素子には、サブナノメートルの表面品質を持つ溶融シリカまたは特殊ガラスセラミックスが必要である。鉄や金属汚染があると深紫外波長での吸収が生じ、解像度が低下する。第二に、石英プロセスチューブや坩堝は拡散炉・LPCVD装置・シリコン結晶成長（チョクラルスキー法）に広く使用されており、熱的安定性と純度が最重要となる。 2008年、ハリケーン・フェイによる洪水がスプルース・パイン鉱山に被害を与え、供給が一時的に途絶し、世界的に高純度石英のスポット不足が生じた。この事故は、この重要原料の極度な地理的集中を明らかにした。ブラジルやノルウェーに代替産地は存在するが、最も要求の厳しい用途ではスプルース・パイン産材料の純度プロファイルに及ぶものはない。半導体業界はそれ以降バッファ在庫の積み増しに取り組んでいるが、一地点への依存は認識された系統的リスクとして残っている。