JP2001010833A - 石英ガラス部材 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光リソグラフィ−用投影レンズ等の精密機器
の光学系に使用される石英ガラスは３方向脈理フリーで
あることが要求され、通常の光学グレードの石英ガラス
と比較して非常に高価となり、近年の投影レンズの大口
径化においては投影レンズ製造における材料費のコスト
アップが深刻な問題となっていた。 【解決手段】 特定方向以外の方向に脈理を有する石英
ガラス部材であっても、その脈理の強さを屈折率差で２
×１０-6以下とすることにより、光リソグラフィー用途
でも所望の性能が得られる。
の光学系に使用される石英ガラスは３方向脈理フリーで
あることが要求され、通常の光学グレードの石英ガラス
と比較して非常に高価となり、近年の投影レンズの大口
径化においては投影レンズ製造における材料費のコスト
アップが深刻な問題となっていた。 【解決手段】 特定方向以外の方向に脈理を有する石英
ガラス部材であっても、その脈理の強さを屈折率差で２
×１０-6以下とすることにより、光リソグラフィー用途
でも所望の性能が得られる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光リソグラフィー
技術において４００ｎｍ以下、好ましくは３００ｎｍ以
下の特定波長帯域で、レンズやミラー等の光学系に使用
される光リソグラフィー用石英ガラス部材に関する。
技術において４００ｎｍ以下、好ましくは３００ｎｍ以
下の特定波長帯域で、レンズやミラー等の光学系に使用
される光リソグラフィー用石英ガラス部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年において、ＶＬＳＩは、ますます高
集積化、高機能化され、論理ＶＬＳＩの分野ではチップ
上により大きなシステムが盛り込まれるシステムオンチ
ップ化が進行している。これに伴い、その基板となるシ
リコン等のウエハ上において、微細加工化及び高集積化
が要求されている。シリコン等のウエハ上に集積回路の
微細パターンを露光・転写する光リソグラフィー技術に
おいては、ステッパと呼ばれる露光装置が用いられてい
る。
集積化、高機能化され、論理ＶＬＳＩの分野ではチップ
上により大きなシステムが盛り込まれるシステムオンチ
ップ化が進行している。これに伴い、その基板となるシ
リコン等のウエハ上において、微細加工化及び高集積化
が要求されている。シリコン等のウエハ上に集積回路の
微細パターンを露光・転写する光リソグラフィー技術に
おいては、ステッパと呼ばれる露光装置が用いられてい
る。
【０００３】ＶＬＳＩの中でＤＲＡＭを例に挙げれば、
ＬＳＩからＶＬＳＩへと展開されて１Ｍ→４Ｍ→１６Ｍ
→６４Ｍ→２５６Ｍ→１Ｇと容量が増大してゆくにつ
れ、加工線幅がそれぞれ１μｍ→０．８μｍ→０．５μ
ｍ→０．３５μｍ→０．２５μｍ→０．１８μｍと微細
加工可能な光リソグラフィ−装置が要求される。このた
め、ステッパの投影レンズには、高い解像度と深い焦点
深度が要求されている。この解像度と焦点深度は、露光
に使う光の波長とレンズのＮ．Ａ．（開口数）によって
決まる。
ＬＳＩからＶＬＳＩへと展開されて１Ｍ→４Ｍ→１６Ｍ
→６４Ｍ→２５６Ｍ→１Ｇと容量が増大してゆくにつ
れ、加工線幅がそれぞれ１μｍ→０．８μｍ→０．５μ
ｍ→０．３５μｍ→０．２５μｍ→０．１８μｍと微細
加工可能な光リソグラフィ−装置が要求される。このた
め、ステッパの投影レンズには、高い解像度と深い焦点
深度が要求されている。この解像度と焦点深度は、露光
に使う光の波長とレンズのＮ．Ａ．（開口数）によって
決まる。
【０００４】細かいパターンほど回折光の角度が大きく
なり、レンズのＮ．Ａ．が大きくなければ回折光を取り
込めなくなる。また、露光波長λが短いほど同じパター
ンでの回折光の度は小さくなり、従ってＮ．Ａ．は小さ
くてよいことになる。解像度と焦点深度は、次式のよう
に表される。 解像度＝ｋ1・λ／Ｎ．Ａ． 焦点深度＝ｋ2・λ／Ｎ．Ａ．2 （但し、k1、k2は比例定数である。） 解像度を向上させるためには、Ｎ．Ａ．を大きくする
か、λを短くするかのどちらかであるが、上式からも明
らかなように、λを短くするほうが深度の点で有利であ
る。このような観点から、光源の波長は、ｇ線（４３６
ｎｍ）からｉ線（３６５ｎｍ）へ、さらにＫｒＦ（２４
８ｎｍ）やＡｒＦ（１９３ｎｍ）エキシマレーザへと短
波長化が進められている。
なり、レンズのＮ．Ａ．が大きくなければ回折光を取り
込めなくなる。また、露光波長λが短いほど同じパター
ンでの回折光の度は小さくなり、従ってＮ．Ａ．は小さ
くてよいことになる。解像度と焦点深度は、次式のよう
に表される。 解像度＝ｋ1・λ／Ｎ．Ａ． 焦点深度＝ｋ2・λ／Ｎ．Ａ．2 （但し、k1、k2は比例定数である。） 解像度を向上させるためには、Ｎ．Ａ．を大きくする
か、λを短くするかのどちらかであるが、上式からも明
らかなように、λを短くするほうが深度の点で有利であ
る。このような観点から、光源の波長は、ｇ線（４３６
ｎｍ）からｉ線（３６５ｎｍ）へ、さらにＫｒＦ（２４
８ｎｍ）やＡｒＦ（１９３ｎｍ）エキシマレーザへと短
波長化が進められている。
【０００５】石英ガラス、特にＳｉＣｌ4を原料とし酸
素水素火炎加水分解法にて製造される合成石英ガラス
は、不純物金属が極めて少なく遠紫外域透過率が良いと
いう特徴がある。一方、光リソグラフィ−用投影レンズ
等の精密機器の光学系に使用される石英ガラスの脈理
は、３方向において検出されないことが要求されてい
た。そのため、使用される石英ガラスは脈理除去工程が
必要であったり、合成時に特殊な技術を導入したり、歩
留まりが悪い選別を実施することが必要とされていた。
そのため、通常の光学グレードの石英ガラスと比較して
非常に高価となり、近年の投影レンズの大口径化におい
ては投影レンズ製造における材料費のコストアップが深
刻な問題となっていた。
素水素火炎加水分解法にて製造される合成石英ガラス
は、不純物金属が極めて少なく遠紫外域透過率が良いと
いう特徴がある。一方、光リソグラフィ−用投影レンズ
等の精密機器の光学系に使用される石英ガラスの脈理
は、３方向において検出されないことが要求されてい
た。そのため、使用される石英ガラスは脈理除去工程が
必要であったり、合成時に特殊な技術を導入したり、歩
留まりが悪い選別を実施することが必要とされていた。
そのため、通常の光学グレードの石英ガラスと比較して
非常に高価となり、近年の投影レンズの大口径化におい
ては投影レンズ製造における材料費のコストアップが深
刻な問題となっていた。
【０００６】脈理は、例えば図１に示すようピンホール
法と呼ばれる投影装置で観察した際、スクリーンに映し
出されるものである。特に、酸水素火炎分解法によって
得られる石英ガラスは、ターゲットまたは容器内にＳｉ
Ｏ2粉を堆積・溶融してガラス化させるという製造方法
であるため脈理がスジ状に形成され、ピンホール法によ
り観察するとスジ状のコントラストとしてスクリーン上
に検出される。
法と呼ばれる投影装置で観察した際、スクリーンに映し
出されるものである。特に、酸水素火炎分解法によって
得られる石英ガラスは、ターゲットまたは容器内にＳｉ
Ｏ2粉を堆積・溶融してガラス化させるという製造方法
であるため脈理がスジ状に形成され、ピンホール法によ
り観察するとスジ状のコントラストとしてスクリーン上
に検出される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の問題
を解決し、従来の結像性能を劣化させることなく安価な
石英ガラス部材を提供することを目的とする。
を解決し、従来の結像性能を劣化させることなく安価な
石英ガラス部材を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、様々な条
件で製造された石英ガラスの脈理特性とそれが結像性能
に与える影響を鋭意研究した。その結果、以下の事実を
つきとめた。まず、ＫｒＦエキシマレーザの波長（２４
８ｎｍ）であれば、脈理の強さが屈折率差で約０．８×
１０-6以下とすれば投影レンズの総合波面収差へ影響が
小さくなり、波面収差の悪化を規格以内におさめること
ができることがわかった。
件で製造された石英ガラスの脈理特性とそれが結像性能
に与える影響を鋭意研究した。その結果、以下の事実を
つきとめた。まず、ＫｒＦエキシマレーザの波長（２４
８ｎｍ）であれば、脈理の強さが屈折率差で約０．８×
１０-6以下とすれば投影レンズの総合波面収差へ影響が
小さくなり、波面収差の悪化を規格以内におさめること
ができることがわかった。
【０００９】この脈理の強さが総合波面収差に及ぼす影
響は波長比で大きくなるため、光源の波長により脈理の
強さの許容値が変わってくる。すなわち、波長が短くな
る程、脈理の強さの影響が大きくなることがわかった。
さらに、脈理と脈理との間隔が狭い程、波面収差への低
次成分の影響を抑制できることが分かった。この間隔が
２ｍｍ以内であれば、一般的な紫外線光学系において、
波面収差の悪化を規格以内に納めることができる。
響は波長比で大きくなるため、光源の波長により脈理の
強さの許容値が変わってくる。すなわち、波長が短くな
る程、脈理の強さの影響が大きくなることがわかった。
さらに、脈理と脈理との間隔が狭い程、波面収差への低
次成分の影響を抑制できることが分かった。この間隔が
２ｍｍ以内であれば、一般的な紫外線光学系において、
波面収差の悪化を規格以内に納めることができる。
【００１０】以上の事実から、本発明は第１に、４００
ｎｍ以下の波長の光を光源とする光学系で使用される石
英ガラス部材において、特定方向以外の方向に脈理を有
し、その脈理の強さが屈折率差で２×１０-6以下である
ことを特徴とする石英ガラス部材を提供するに至った。
脈理の強さの波面収差に及ぼす影響が波長比で大きくな
ることを考慮すると、本発明においてその脈理の強さは
屈折率差で２×１０-6×使用波長／６３２．８（ｎｍ）
以下であることが好ましい。
ｎｍ以下の波長の光を光源とする光学系で使用される石
英ガラス部材において、特定方向以外の方向に脈理を有
し、その脈理の強さが屈折率差で２×１０-6以下である
ことを特徴とする石英ガラス部材を提供するに至った。
脈理の強さの波面収差に及ぼす影響が波長比で大きくな
ることを考慮すると、本発明においてその脈理の強さは
屈折率差で２×１０-6×使用波長／６３２．８（ｎｍ）
以下であることが好ましい。
【００１１】また、本発明においては、上記のように脈
理の強さを規定した石英ガラス部材において、脈理と脈
理の間隔を２ｍｍ以下とすることにより、さらに波面収
差に及ぼす影響を低減することができる。さらに、本発
明においては、ＯＨ基濃度のばらつきを５０ppm以下と
することが好ましい。石英ガラス中のＯＨ基濃度が１pp
m多くなると、屈折率が１０-7程度低くなることが知ら
れており、これが脈理の原因ともなるからである。
理の強さを規定した石英ガラス部材において、脈理と脈
理の間隔を２ｍｍ以下とすることにより、さらに波面収
差に及ぼす影響を低減することができる。さらに、本発
明においては、ＯＨ基濃度のばらつきを５０ppm以下と
することが好ましい。石英ガラス中のＯＨ基濃度が１pp
m多くなると、屈折率が１０-7程度低くなることが知ら
れており、これが脈理の原因ともなるからである。
【００１２】以上のように、本発明においては、特定方
向以外の方向に脈理を有する石英ガラスであってもその
波面収差に及ぼす影響を低減することを実現するもので
ある。このため、投影レンズ等の光学部材の性能を変え
ることなく光学材料費のコストダウンが可能となる。
向以外の方向に脈理を有する石英ガラスであってもその
波面収差に及ぼす影響を低減することを実現するもので
ある。このため、投影レンズ等の光学部材の性能を変え
ることなく光学材料費のコストダウンが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明は、特定方向以外に脈理を
有する石英ガラスを用いることを第１の特徴とする。特
定方向とは、例えば石英ガラス部材を光学系に組み込ん
だときの光学系の光軸方向である。特に、スジ状の脈理
が光学系の光軸に対して垂直であれば、波面収差に対す
る脈理の影響が最も少なくなると考えられる。
有する石英ガラスを用いることを第１の特徴とする。特
定方向とは、例えば石英ガラス部材を光学系に組み込ん
だときの光学系の光軸方向である。特に、スジ状の脈理
が光学系の光軸に対して垂直であれば、波面収差に対す
る脈理の影響が最も少なくなると考えられる。
【００１４】上述したように、火炎加水分解法により得
られる石英ガラスの脈理は、ピンホール法により観察す
ると、スジ状にスクリーンに映し出される。ここで観察
されるコントラストは、石英ガラス内部の屈折率分布に
応じて光源からの光が屈折するためにこの様なパターン
となる。このコントラストの強弱が脈理の強さであり、
脈理の屈折率差に応じて変化する。この様な脈理の屈折
率差は、干渉計にてオイルオンプレート法を用いれば定
量できる。
られる石英ガラスの脈理は、ピンホール法により観察す
ると、スジ状にスクリーンに映し出される。ここで観察
されるコントラストは、石英ガラス内部の屈折率分布に
応じて光源からの光が屈折するためにこの様なパターン
となる。このコントラストの強弱が脈理の強さであり、
脈理の屈折率差に応じて変化する。この様な脈理の屈折
率差は、干渉計にてオイルオンプレート法を用いれば定
量できる。
【００１５】本発明の第２の特徴とするところは、脈理
の強さを一定値以下に規定したことである。通常の４０
０ｎｍ以下の波長の光を光源とする光学系で使用される
石英ガラス部材の屈折率の均質性は、１０ー5から１０ー6
のオーダーであるが、脈理とは、屈折率が急変している
部分であるため、均質性よりも１桁か２桁大きい屈折率
差、すなわち１０-4から１０-5のオーダーであると考え
られる。
の強さを一定値以下に規定したことである。通常の４０
０ｎｍ以下の波長の光を光源とする光学系で使用される
石英ガラス部材の屈折率の均質性は、１０ー5から１０ー6
のオーダーであるが、脈理とは、屈折率が急変している
部分であるため、均質性よりも１桁か２桁大きい屈折率
差、すなわち１０-4から１０-5のオーダーであると考え
られる。
【００１６】本発明においては、この脈理の強さを２×
１０ー6以下に規定することにより、脈理が存在する石英
ガラス部材であっても、紫外域の光学系で使用できるも
のとする。脈理の強さの波面収差に及ぼす影響が波長比
で大きくなることを考慮すると、例えばＫｒＦエキシマ
レーザの波長域では０．８×１０ー6以下、ＡｒＦエキシ
マレーザの波長域では０．６×１０ー6以下とすることが
好ましい。
１０ー6以下に規定することにより、脈理が存在する石英
ガラス部材であっても、紫外域の光学系で使用できるも
のとする。脈理の強さの波面収差に及ぼす影響が波長比
で大きくなることを考慮すると、例えばＫｒＦエキシマ
レーザの波長域では０．８×１０ー6以下、ＡｒＦエキシ
マレーザの波長域では０．６×１０ー6以下とすることが
好ましい。
【００１７】本発明の石英ガラス部材は特定方向以外の
方向に脈理を有し、その脈理の強さが屈折率差で２×１
０-6以下の石英ガラス部材であって、好ましくは脈理と
脈理の間隔を２ｍｍ以下とする。光リソグラフィー用の
投影光学系において、石英ガラス部材に入射される光
は、部材表面に対して必ずしも垂直ではなく、斜め方向
から入射した場合、脈理の影響が大きくなると考えられ
る。本発明においては脈理の間隔を狭くすることによ
り、石英ガラス内の脈理部分と通常部分との屈折率差が
入射光、特に斜め入射光に与える波面収差の影響を少な
くすることが出来るものと推定される。
方向に脈理を有し、その脈理の強さが屈折率差で２×１
０-6以下の石英ガラス部材であって、好ましくは脈理と
脈理の間隔を２ｍｍ以下とする。光リソグラフィー用の
投影光学系において、石英ガラス部材に入射される光
は、部材表面に対して必ずしも垂直ではなく、斜め方向
から入射した場合、脈理の影響が大きくなると考えられ
る。本発明においては脈理の間隔を狭くすることによ
り、石英ガラス内の脈理部分と通常部分との屈折率差が
入射光、特に斜め入射光に与える波面収差の影響を少な
くすることが出来るものと推定される。
【００１８】以下に、火炎加水分解法（直接法とも呼ば
れる）により、本発明の石英ガラス部材を得る方法を説
明する。図２に、本発明において用いられる石英ガラス
を合成するための合成炉を示す。バーナ２１は石英ガラ
ス製の多重管構造のものであって、炉の上部からターゲ
ット２２にその先端部を向けて設置されている。炉壁は
耐火物２３により構成されており、観察用の窓、ＩＲカ
メラ監視用窓２５、及び排気系２６が設けられている。
炉の下部には、インゴット２７形成用のターゲット２２
が配設されており、ターゲット２２は、支持軸２８を介
して炉の外にあるＸＹステージに接続されている。支持
軸はモータにより回転可能とされており、ＸＹステージ
はＸ軸サーボモータおよびＹ軸サーボモータによりＸ方
向およびＹ方向に２次元的に移動可能とされている。Ｘ
軸サーボモータおよびＹ軸サーボモータはコンピュータ
によりその駆動が制御されている。
れる）により、本発明の石英ガラス部材を得る方法を説
明する。図２に、本発明において用いられる石英ガラス
を合成するための合成炉を示す。バーナ２１は石英ガラ
ス製の多重管構造のものであって、炉の上部からターゲ
ット２２にその先端部を向けて設置されている。炉壁は
耐火物２３により構成されており、観察用の窓、ＩＲカ
メラ監視用窓２５、及び排気系２６が設けられている。
炉の下部には、インゴット２７形成用のターゲット２２
が配設されており、ターゲット２２は、支持軸２８を介
して炉の外にあるＸＹステージに接続されている。支持
軸はモータにより回転可能とされており、ＸＹステージ
はＸ軸サーボモータおよびＹ軸サーボモータによりＸ方
向およびＹ方向に２次元的に移動可能とされている。Ｘ
軸サーボモータおよびＹ軸サーボモータはコンピュータ
によりその駆動が制御されている。
【００１９】バーナ２１から酸素含有ガス、水素含有ガ
スが噴出され、これが混合され火炎を形成する。この火
炎中に原料のケイ素化合物をキャリアガスで希釈してバ
ーナの中心部から噴出させると、原料が加水分解されて
石英ガラス微粒子（スート）が発生する。これを、回
転、揺動するターゲット上に堆積させ、これと同時に溶
融・ガラス化することにより、透明石英ガラスのインゴ
ットが得られる。このとき、インゴット上部は火炎に覆
われており、インゴット上部の合成面の位置を常にバー
ナから等距離に保つようにターゲットがＺ方向に引き下
げられる。
スが噴出され、これが混合され火炎を形成する。この火
炎中に原料のケイ素化合物をキャリアガスで希釈してバ
ーナの中心部から噴出させると、原料が加水分解されて
石英ガラス微粒子（スート）が発生する。これを、回
転、揺動するターゲット上に堆積させ、これと同時に溶
融・ガラス化することにより、透明石英ガラスのインゴ
ットが得られる。このとき、インゴット上部は火炎に覆
われており、インゴット上部の合成面の位置を常にバー
ナから等距離に保つようにターゲットがＺ方向に引き下
げられる。
【００２０】バーナ１の中心部から噴出させる原料とし
ては、四塩化ケイ素を用いることが多いが、この他に
も、ヘキサメチルジシロキサン、オクタメチルシクロテ
トラシロキサン、テトラメチルシクロテトラシロキサン
等のシロキサン類、メチルトリメトキシシラン、テトラ
エトキシシラン、テトラメトキシシラン等のシラン類な
どの有機ケイ素、ＳｉＦ4、Ｓｉ2Ｆ6等のフッ化ケイ
素、その他ＳｉＨ4、Ｓｉ2Ｈ6などが用いられる。
ては、四塩化ケイ素を用いることが多いが、この他に
も、ヘキサメチルジシロキサン、オクタメチルシクロテ
トラシロキサン、テトラメチルシクロテトラシロキサン
等のシロキサン類、メチルトリメトキシシラン、テトラ
エトキシシラン、テトラメトキシシラン等のシラン類な
どの有機ケイ素、ＳｉＦ4、Ｓｉ2Ｆ6等のフッ化ケイ
素、その他ＳｉＨ4、Ｓｉ2Ｈ6などが用いられる。
【００２１】有機ケイ素を原料として石英ガラスを合成
する場合、金属不純物が石英ガラス中に残存しやすい傾
向にあるので、特に不純物の合成雰囲気からの混入に留
意する。有機ケイ素を原料として製造された石英ガラス
は、塩素濃度が１ｐｐｍ以下であって、紫外線耐久性に
優れたものである。ケイ素のフッ化物を原料として石英
ガラスを合成する場合、バーナ１の中心部の円状管ある
いはそれに隣接したリング状管からケイ素のフッ化物を
噴出させる。合成される石英ガラスのフッ素含有量は、
０．０１ｗｔ．％以上０．５ｗｔ．％以下が好ましい。
フッ素含有量を０．５ｗｔ．％より多くすると、石英ガ
ラス中のフッ素がＳｉ−Ｆの形態のみならずフッ素分子
の形態で石英ガラス中に存在してしまい、その結果紫外
域にフッ素分子による吸収が生じ初期透過率が低下して
しまう。ケイ素のフッ化物を原料として製造された石英
ガラスは、塩素濃度が１ｐｐｍ以下であって、初期透過
率が高く、且つ紫外線耐久性に優れたものである。特に
紫外線耐久性に着目すると、フッ素を含有する石英ガラ
スは、紫外線照射による透過率低下が飽和したときの透
過率が高い。これは、フッ素を含有する石英ガラスは、
フッ素を含有しないものに比べて欠陥生成の前駆体やこ
れに準ずる構造が少ないためだと考えられる。
する場合、金属不純物が石英ガラス中に残存しやすい傾
向にあるので、特に不純物の合成雰囲気からの混入に留
意する。有機ケイ素を原料として製造された石英ガラス
は、塩素濃度が１ｐｐｍ以下であって、紫外線耐久性に
優れたものである。ケイ素のフッ化物を原料として石英
ガラスを合成する場合、バーナ１の中心部の円状管ある
いはそれに隣接したリング状管からケイ素のフッ化物を
噴出させる。合成される石英ガラスのフッ素含有量は、
０．０１ｗｔ．％以上０．５ｗｔ．％以下が好ましい。
フッ素含有量を０．５ｗｔ．％より多くすると、石英ガ
ラス中のフッ素がＳｉ−Ｆの形態のみならずフッ素分子
の形態で石英ガラス中に存在してしまい、その結果紫外
域にフッ素分子による吸収が生じ初期透過率が低下して
しまう。ケイ素のフッ化物を原料として製造された石英
ガラスは、塩素濃度が１ｐｐｍ以下であって、初期透過
率が高く、且つ紫外線耐久性に優れたものである。特に
紫外線耐久性に着目すると、フッ素を含有する石英ガラ
スは、紫外線照射による透過率低下が飽和したときの透
過率が高い。これは、フッ素を含有する石英ガラスは、
フッ素を含有しないものに比べて欠陥生成の前駆体やこ
れに準ずる構造が少ないためだと考えられる。
【００２２】直接法により得られる合成石英ガラスは通
常、ＯＨ基を８００〜１２００ppm程度含有している。
ＯＨ基をこのように多量に含有する石英ガラスは光照射
による透過率低下や屈折率変化を起こしにくいという点
で紫外域の光学部材として適しているが、合成時にイン
ゴットの成長方向に垂直な面状の脈理が発生しやすい。
常、ＯＨ基を８００〜１２００ppm程度含有している。
ＯＨ基をこのように多量に含有する石英ガラスは光照射
による透過率低下や屈折率変化を起こしにくいという点
で紫外域の光学部材として適しているが、合成時にイン
ゴットの成長方向に垂直な面状の脈理が発生しやすい。
【００２３】本発明の石英ガラス部材を製造する際に
は、強い脈理が生成しないよう合成条件を設定する必要
がある。合成時の炉内あるいは合成面の温度変化は脈理
を生じる原因となるので、排気量の制御、また炉内温度
を測定し、合成条件（バーナーからのガス流量、炉の下
部の開口部の開口面積）にフィードバックすることが好
ましい。
は、強い脈理が生成しないよう合成条件を設定する必要
がある。合成時の炉内あるいは合成面の温度変化は脈理
を生じる原因となるので、排気量の制御、また炉内温度
を測定し、合成条件（バーナーからのガス流量、炉の下
部の開口部の開口面積）にフィードバックすることが好
ましい。
【００２４】また、インゴットの合成面の温度を高くす
ることにより、脈理が生じてもこれが溶融されて緩和さ
れるため、好ましい。インゴットの合成面の温度を上げ
るには、補助バーナを用いること、あるいは原料に有機
ケイ素を用いることが有効である。また、火炎を大きく
して炉内温度の変化の影響を受けにくくするには、原料
ガス及び燃焼ガスの噴出面積の大きいバーナを用いるこ
とが好ましい。このときの多重管バーナの構造は、例え
ば、中心部の原料用円状管と、これと同心円状に設けら
れた複数のリング状管と、その外側に内部に複数の細管
を有するリング状管を配置したものである。あるいは、
複数のバーナを組み合わせて１つのインゴットを形成す
ることも有効である。
ることにより、脈理が生じてもこれが溶融されて緩和さ
れるため、好ましい。インゴットの合成面の温度を上げ
るには、補助バーナを用いること、あるいは原料に有機
ケイ素を用いることが有効である。また、火炎を大きく
して炉内温度の変化の影響を受けにくくするには、原料
ガス及び燃焼ガスの噴出面積の大きいバーナを用いるこ
とが好ましい。このときの多重管バーナの構造は、例え
ば、中心部の原料用円状管と、これと同心円状に設けら
れた複数のリング状管と、その外側に内部に複数の細管
を有するリング状管を配置したものである。あるいは、
複数のバーナを組み合わせて１つのインゴットを形成す
ることも有効である。
【００２５】火炎の酸素と水素の比率Ｈ2／Ｏ2が化学量
論比に近いと高温の火炎となる傾向がある。このため、
バーナから供給される酸素含有ガス及び水素含有ガスの
比率も化学量論比に近く設定するが、炉下部の開口部か
らの空気の導入を考慮して、バーナから供給されるガス
の酸水素比は、四塩化ケイ素等のハロゲン化ケイ素を原
料とした場合、Ｈ2／Ｏ2を０．３５以上０．４５以下と
することが好ましい。
論比に近いと高温の火炎となる傾向がある。このため、
バーナから供給される酸素含有ガス及び水素含有ガスの
比率も化学量論比に近く設定するが、炉下部の開口部か
らの空気の導入を考慮して、バーナから供給されるガス
の酸水素比は、四塩化ケイ素等のハロゲン化ケイ素を原
料とした場合、Ｈ2／Ｏ2を０．３５以上０．４５以下と
することが好ましい。
【００２６】原料を有機ケイ素とした場合には、酸素が
原料との反応により消費されるため、Ｈ2／Ｏ2を０．４
５以上０．５５以下とすることが好ましい。インゴット
を合成後、脈理を測定して規定値以上であった場合、熱
処理によって脈理の強さを緩和することも可能である。
この場合には、１６００℃以上の保持温度まで石英ガラ
スを昇温して保持した後、徐々に冷却する通常の脈理除
去の処理と同様であるが、保持時間は短時間で良い。
原料との反応により消費されるため、Ｈ2／Ｏ2を０．４
５以上０．５５以下とすることが好ましい。インゴット
を合成後、脈理を測定して規定値以上であった場合、熱
処理によって脈理の強さを緩和することも可能である。
この場合には、１６００℃以上の保持温度まで石英ガラ
スを昇温して保持した後、徐々に冷却する通常の脈理除
去の処理と同様であるが、保持時間は短時間で良い。
【００２７】直接法による石英ガラスの製造において、
脈理の間隔を２ｍｍ以下とするには、合成時のインゴッ
トの堆積速度を遅く、例えば２ｍｍ／時以下に設定す
る。また、石英ガラスインゴットを堆積させるためのタ
ーゲットの揺動パターンを大きくして、インゴットを大
口径化することも、結果的に堆積速度を遅くすることと
なり、脈理の間隔は狭くなる。
脈理の間隔を２ｍｍ以下とするには、合成時のインゴッ
トの堆積速度を遅く、例えば２ｍｍ／時以下に設定す
る。また、石英ガラスインゴットを堆積させるためのタ
ーゲットの揺動パターンを大きくして、インゴットを大
口径化することも、結果的に堆積速度を遅くすることと
なり、脈理の間隔は狭くなる。
【００２８】ＯＨ基の分布は、特にインゴットの成長方
向に５０ppm以内の分布であることが望ましい。インゴ
ットの成長方向のＯＨ基分布を一定にするには、インゴ
ットとバーナとの相対位置を制御することにより達成さ
れる。すなわちインゴットとターゲットの位置が常に一
定になるように、インゴットの引き下げを行う。以下
に、本発明の実施例及び比較例を示す。 （実施例１）ＳｉＣｌ4を原料とし、図２に示す合成炉
を用いて酸素水素火炎加水分解法にて合成石英ガラスイ
ンゴットを合成した。燃焼ガスの酸素／水素ガス比は
０．４４としてバーナから原料及び酸素、水素ガスを噴
出し、ターゲット上にφ３００×ｔ８００ｍｍのインゴ
ットを得た。このインゴットの成長方向のＯＨ基分布を
測定したところ、光学部材を切り出す部分において５０
ppm以下であった。
向に５０ppm以内の分布であることが望ましい。インゴ
ットの成長方向のＯＨ基分布を一定にするには、インゴ
ットとバーナとの相対位置を制御することにより達成さ
れる。すなわちインゴットとターゲットの位置が常に一
定になるように、インゴットの引き下げを行う。以下
に、本発明の実施例及び比較例を示す。 （実施例１）ＳｉＣｌ4を原料とし、図２に示す合成炉
を用いて酸素水素火炎加水分解法にて合成石英ガラスイ
ンゴットを合成した。燃焼ガスの酸素／水素ガス比は
０．４４としてバーナから原料及び酸素、水素ガスを噴
出し、ターゲット上にφ３００×ｔ８００ｍｍのインゴ
ットを得た。このインゴットの成長方向のＯＨ基分布を
測定したところ、光学部材を切り出す部分において５０
ppm以下であった。
【００２９】このインゴットから部材を切り出し、所定
の寸法の石英ガラスの脈理を観察して、屈折率差が０．
８×１０ー6以下でその間隔が２ｍｍ以下であることを確
認した。この部材であれば、ＫｒＦエキシマリソグラフ
ィー用の投影レンズとして所望の性能が得られる。 （実施例２）ＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシロキサン）を
原料とし、図２に示す合成炉を用いて酸素水素火炎加水
分解法にて合成石英ガラスを合成した。燃焼ガスの酸素
／水素ガス比を０．５３としてバーナから原料及び酸
素、水素ガスを噴出し、ターゲット上にφ３００×ｔ８
００ｍｍのインゴットを得た。このインゴットの成長方
向のＯＨ基分布を測定したところ、光学部材を切り出す
部分において５０ppm以下であった。
の寸法の石英ガラスの脈理を観察して、屈折率差が０．
８×１０ー6以下でその間隔が２ｍｍ以下であることを確
認した。この部材であれば、ＫｒＦエキシマリソグラフ
ィー用の投影レンズとして所望の性能が得られる。 （実施例２）ＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシロキサン）を
原料とし、図２に示す合成炉を用いて酸素水素火炎加水
分解法にて合成石英ガラスを合成した。燃焼ガスの酸素
／水素ガス比を０．５３としてバーナから原料及び酸
素、水素ガスを噴出し、ターゲット上にφ３００×ｔ８
００ｍｍのインゴットを得た。このインゴットの成長方
向のＯＨ基分布を測定したところ、光学部材を切り出す
部分において５０ppm以下であった。
【００３０】このインゴットから部材を切り出し、所定
の寸法の石英ガラスの脈理を観察して、屈折率差が０．
６×１０ー6以下でその間隔が２ｍｍ以下であることを確
認した。この部材であれば、ＡｒＦエキシマリソグラフ
ィー用の投影レンズとして所望の性能が得られる。
の寸法の石英ガラスの脈理を観察して、屈折率差が０．
６×１０ー6以下でその間隔が２ｍｍ以下であることを確
認した。この部材であれば、ＡｒＦエキシマリソグラフ
ィー用の投影レンズとして所望の性能が得られる。
【００３１】
【発明の効果】以上のように本発明においては、特定方
向以外の方向に脈理を有する石英ガラスであってもその
波面収差に及ぼす影響を低減することを実現するもので
ある。このため、投影レンズ等の光学部材の性能を変え
ることなく光学材料費のコストダウンが可能となる。
向以外の方向に脈理を有する石英ガラスであってもその
波面収差に及ぼす影響を低減することを実現するもので
ある。このため、投影レンズ等の光学部材の性能を変え
ることなく光学材料費のコストダウンが可能となる。
【図１】 脈理の観察方法について説明した図である。
【図２】 合成石英ガラスを製造する際に用いられる合
成炉の概念図である。
成炉の概念図である。
１ 光源 ２ スリット ３ サンプル ４ スクリーン ２１ バーナ ２２ ターゲット ２３ 耐火物 ２４ 炉枠 ２５ ＩＲカメラ用窓 ２６ 排気系 ２７ 石英ガラスインゴット ２８ 支持軸
Claims (4)
- 【請求項１】４００ｎｍ以下の波長の光を光源とする光
学系で使用される石英ガラス部材において、特定方向以
外の方向に脈理を有し、その脈理の強さが屈折率差で２
×１０-6以下であることを特徴とする石英ガラス部材。 - 【請求項２】４００ｎｍ以下の波長の光を光源とする光
学系で使用される石英ガラス部材において、特定方向以
外の方向に脈理を有し、その脈理の強さが屈折率差で２
×１０-6×使用波長／６３２．８（ｎｍ）以下であるこ
とを特徴とする石英ガラス部材。 - 【請求項３】請求項１または請求項２に記載の石英ガラ
ス部材において、脈理と脈理の間隔が２ｍｍ以下である
ことを特徴とする石英ガラス部材。 - 【請求項４】請求項１から請求項３のいずれかに記載の
石英ガラス部材において、ＯＨ基濃度のばらつきが５０
ppm以下であることを特徴とする石英ガラス部材。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11174239A JP2001010833A (ja) | 1999-06-21 | 1999-06-21 | 石英ガラス部材 |
| US09/597,093 US6473226B1 (en) | 1999-06-21 | 2000-06-20 | Silica glass member |
| EP00113033A EP1063203A1 (en) | 1999-06-21 | 2000-06-21 | Silica glass member |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11174239A JP2001010833A (ja) | 1999-06-21 | 1999-06-21 | 石英ガラス部材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001010833A true JP2001010833A (ja) | 2001-01-16 |
Family
ID=15975158
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11174239A Pending JP2001010833A (ja) | 1999-06-21 | 1999-06-21 | 石英ガラス部材 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6473226B1 (ja) |
| EP (1) | EP1063203A1 (ja) |
| JP (1) | JP2001010833A (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| US6649268B1 (en) * | 1999-03-10 | 2003-11-18 | Nikon Corporation | Optical member made of silica glass, method for manufacturing silica glass, and reduction projection exposure apparatus using the optical member |
| JP2001019465A (ja) | 1999-07-07 | 2001-01-23 | Shin Etsu Chem Co Ltd | エキシマレーザ用合成石英ガラス部材及びその製造方法 |
| JP2001342026A (ja) † | 2000-05-30 | 2001-12-11 | Tosoh Quartz Corp | 石英ガラスの製造方法及び製造装置 |
| US6698247B2 (en) | 2001-05-04 | 2004-03-02 | Corning Incorporated | Method and feedstock for making silica by flame combustion |
| JP4158009B2 (ja) * | 2001-12-11 | 2008-10-01 | 信越化学工業株式会社 | 合成石英ガラスインゴット及び合成石英ガラスの製造方法 |
| US6761951B2 (en) | 2001-12-11 | 2004-07-13 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Synthetic quartz glass blank |
| JP4370581B2 (ja) * | 2003-02-17 | 2009-11-25 | 株式会社ニコン | 露光装置及び露光装置用光学部材 |
| EP1471038A3 (de) * | 2003-04-26 | 2005-11-23 | Schott Ag | Verfahren zur Herstellung von Glaskörpern aus dotiertem Quarzglas |
| DE10318935A1 (de) * | 2003-04-26 | 2004-11-18 | Schott Glas | Verfahren zur Herstellung von Glaskörpern aus dotiertem Quarzglas |
| JP5035516B2 (ja) | 2005-12-08 | 2012-09-26 | 信越化学工業株式会社 | フォトマスク用チタニアドープ石英ガラスの製造方法 |
| DE102011121153B3 (de) * | 2011-12-15 | 2013-03-21 | Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg | Verfahren zur Herstellung von synthetischem Quarzglas sowie Quarzglas für den Einsatz als Mantelmaterial einer optischen Faser |
| DE102012000418A1 (de) * | 2011-12-23 | 2013-06-27 | J-Plasma Gmbh | Verfahren zum Herstellen von Stablinsen und Vorrichtung hierfür |
| US9513214B2 (en) * | 2013-07-02 | 2016-12-06 | Corning Incorporated | Skewed sectional measurement of striated glass |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69219445T2 (de) * | 1991-06-29 | 1997-08-07 | Shinetsu Quartz Prod | Synthetisches optisches element aus quarzglas für excimer-laser und seine herstellung |
| JP3064857B2 (ja) | 1995-03-28 | 2000-07-12 | 株式会社ニコン | 光リソグラフィー用光学部材および合成石英ガラスの製造方法 |
| WO1997010182A1 (en) | 1995-09-12 | 1997-03-20 | Corning Incorporated | Furnace, method of use, and optical product made by furnace in producing fused silica glass |
| EP0850202B1 (en) * | 1995-09-12 | 2005-04-27 | Corning Incorporated | Boule oscillation patterns for producing fused silica glass |
| JP3968801B2 (ja) | 1996-09-11 | 2007-08-29 | 株式会社ニコン | 石英ガラスの製造装置 |
| JPH10160627A (ja) | 1996-11-27 | 1998-06-19 | Nikon Corp | 光学ガラスの内部不均質の検査方法 |
| JP3832008B2 (ja) | 1997-02-28 | 2006-10-11 | 株式会社ニコン | 石英ガラスの製造装置 |
| TW440548B (en) | 1997-05-14 | 2001-06-16 | Nippon Kogaku Kk | Synthetic silica glass optical member and method of manufacturing the same |
-
1999
- 1999-06-21 JP JP11174239A patent/JP2001010833A/ja active Pending
-
2000
- 2000-06-20 US US09/597,093 patent/US6473226B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-06-21 EP EP00113033A patent/EP1063203A1/en not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6473226B1 (en) | 2002-10-29 |
| EP1063203A1 (en) | 2000-12-27 |
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