JP2002226216A

JP2002226216A - 石英ガラス合成用バーナー及び合成石英ガラスの製造方法

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Publication number: JP2002226216A
Application number: JP2001021058A
Authority: JP
Inventors: Shoji Yajima; 昭司矢島
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2001-01-30
Filing date: 2001-01-30
Publication date: 2002-08-14

Abstract

(57)【要約】【課題】高い解像度を得ることが可能な合成石英ガラ
スを安定して製造するのに適した石英ガラス合成用バー
ナーを提供する。【解決手段】原料用中央円状管３１及び該原料用中央
円状管３１の周囲に同心円状に配置された複数のリング
状管３２…を有する多重管部２４と、該多重管部２４を
取り囲む最外周円状管２５と、該最外周円状管２５及び
前記多重管部２４の間に配置された複数の円状細管２
７，２８とを有する石英ガラス合成用バーナー１２にお
いて、前記多重管部２４の各管３１…の内外径の寸法公
差が、外径の３％以下で、かつ外径から内径を引いた肉
厚の値のばらつきが、長さ方向のどの部位をとっても±
０．５mm以下である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、石英ガラスの製
造に使用される石英ガラス合成用バーナー及び、この石
英ガラス合成用バーナーを使用して製造する石英ガラス
の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、シリコン等のウエハ状に集積回路
の微細パターンを露光・転写する光リソグラフィ技術に
おいては、ステッパーと呼ばれる露光装置が用いられ
る。

【０００３】このステッパーの光源は、近年のＬＳＩの
高集積化に伴ってｇ線（４３６ｎｍ）からｉ線（３６５
ｎｍ），さらにはＫｒＦ（２４８ｎｍ）やＡｒＦ（１９
３ｎｍ）エキシマレーザーへと短波長化が進められてい
る。

【０００４】ＬＳＩの一種であるＶＬＳＩ（超ＬＳＩ）
のうちでＤＲＡＭを例に挙げれば、ＬＳＩからＶＬＳＩ
へと展開されていくにつれ１Ｋ→２５６Ｋ→１Ｍ→４Ｍ
→１６Ｍ→６４Ｍ→２５６Ｍ→１Ｇと容量が増大してゆ
く。このような容量の増大に伴い、パターンの加工線幅
がそれぞれ１０μｍ→２μｍ→１μｍ→０．８μｍ→
０．５μｍ→０．３５μｍ→０．２５μｍ→０．１８μ
ｍと微細な幅線が露光可能なステッパが要求されるよう
になってきた。

【０００５】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必要とされる。一般に、ステ
ッパの照明系あるいは投影レンズとして用いられるレン
ズ素材はｉ線では主に高透過率化した多成分の光学ガラ
スが、ＫｒＦ及びＡｒＦエキシマレーザーでは従来の光
学ガラスにかえて合成石英ガラスやＣａＦ_２（蛍石）等
のフッ化物単結晶が用いられている。

【０００６】特に１６Ｍ以上の大容量のＶＲＡＭ、０．
２５μｍメモリ素子等の量産ラインには、エキシマレー
ザーを用いたステッパが導入されている。このような微
細な線幅の露光が可能なステッパーに用いられる紫外線
リソグラフィー用光学素子（照明あるいは投影光学系に
用いられるレンズ素材）としては、紫外域での高透過率
を達成するために、高純度な合成石英ガラスが用いられ
る。

【０００７】この合成石英ガラスの有用な製法の一つと
して火炎加水分解法が知られている。

【０００８】火炎加水分解法は、合成石英ガラスの原料
となるケイ素化合物をバーナーからの火炎内へ酸水素炎
と共に供給し、加水分解反応させシリカ微粒子を合成、
堆積させると同時に溶融ガラス化する合成方法である。

【０００９】この合成方法を実現する石英ガラスの製造
装置は、いわゆるベルヌーイ炉に類似した構造で、石英
ガラスを１０００℃以上の高温に保ちながら合成を行う
ものである。この方法で製造された合成石英ガラスは、
１０００℃以上の高温領域から常温まで放冷される。こ
の後、インゴットとして取り出された合成石英ガラス
は、切断加工後丸め加工が施され、アニール工程を経て
インゴットの成長方向に垂直な面で切り出された円柱状
のブロック材となる。このブロック材は、径方向の屈折
率均質性を検査後、レンズ形状に加工され、コート処理
等を経て、紫外線リソグラフィー用光学素子として使用
可能な光学ガラスとなる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】近年においては、ステ
ッパではウェハ面上により微細なマスクパターン像を転
写する、すなわち解像度を向上させるために、光源の波
長を短くすることが提案されている。

【００１１】例えば、これまでのｇ線（４３６ｎｍ）や
ｉ線（３６５ｎｍ）から、ＫｒＦ（２４８ｎｍ）やＡｒ
Ｆ（１９３ｎｍ）エキシマレーザへと短波長化が進めら
れているが、このような短波長化のエキシマレーザを用
いた投影露光においては、より微細なマスクパターンを
得ることを目的としているため、透過率や屈折率の均質
性について、より高い特性を持つ材料が用いられてい
る。

【００１２】しかしながら、そのような高い特性を持つ
材料であっても、光学系に組み上げたとき、所望の解像
度が得られないことがあった。

【００１３】そこで、本発明は、第一に高い解像度を得
ることが可能な合成石英ガラスを安定して製造するのに
適した石英ガラス合成用バーナーを提供することを課題
とする。

【００１４】第二に、このバーナーを用い光学特性に優
れた石英ガラスを製造する方法を提供することを課題と
する。

【００１５】

【課題を解決するための手段】かかる課題を達成するた
めに、本発明は、光学部材の径方向の屈折率均質性に多
大の影響を与える要因として、石英ガラス合成用バーナ
ーに着目した。

【００１６】石英ガラス合成用バーナーの作製時に使用
される石英管の内外径寸法及び、長さ方向の肉厚は、石
英管を溶融し、引き延ばしなどの加工工程を経て来るこ
とで寸法差が生じる。

【００１７】これにより、各バーナ毎に差が生じ、この
バーナー毎の差が製造される石英ガラスの光学特性に影
響を与えることに着目した。なお、多重管部の各管にお
ける芯ずれや中心対象性などを合わせることに着目した
ものも提案されているが、石英管自体の内外径寸法に違
いがあればバーナー毎に構造は異なってくる。

【００１８】そこで、本発明者らは使用する管自体に着
目した。通常は、多重管部や円状細管等を組み合わせた
構造等が代表的である。

【００１９】これらの管から出てくる酸水素ガスの混合
状態により、反応熱量や温度分布（以下「温度特性」と
称す）に影響が生じてくる。これにより、温度特性が各
バーナー毎に異なってしまうと、合成面の温度に違いが
生じ、製造された合成石英ガラスの屈折率均質性や歪み
などに差（以下「品質差」と称す）が生じることを見い
出した。

【００２０】そこで、本発明では、石英ガラス合成用バ
ーナーによる温度特性の差を無くすため、使用する石英
ガラス管を研磨等することで、製造された合成石英ガラ
スの品質差を減少させ、収率を向上させることを可能と
している。

【００２１】すなわち、請求項１に記載の発明は、原料
用中央円状管及び該原料用中央円状管の周囲に同心円状
に配置された複数のリング状管を有する多重管部と、該
多重管部を取り囲む最外周円状管と、該最外周円状管及
び前記多重管部の間に配置された複数の円状細管とを有
する石英ガラス合成用バーナーにおいて、前記多重管部
の各管の内外径の寸法公差が、外径の３％以下で、かつ
外径から内径を引いた肉厚の値のばらつきが、長さ方向
のどの部位をとっても±０．５mm以下である石英ガラス
合成用バーナーとしたことを特徴とする。

【００２２】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の構成に加え、前記多重管部以外の管も内外径の寸法公
差を、外径の３％以下としたことを特徴とする。

【００２３】請求項３に記載の発明は、原料用中央円状
管及び該原料用中央円状管の周囲に同心円状に配置され
た複数のリング状管を有する多重管部と、該多重管部を
取り囲む最外周円状管と、該最外周円状管及び前記多重
管部の間に配置された複数の円状細管とを有する石英ガ
ラス合成用バーナーにおいて、前記多重管部の各管は、
表面仕上げされた石英ガラス合成用バーナーとしたこと
を特徴とする。

【００２４】請求項４に記載の発明は、原料用中央円状
管及び該原料用中央円状管の周囲に同心円状に配置され
た複数のリング状管を有する多重管部と、該多重管部を
取り囲む最外周円状管と、該最外周円状管及び前記多重
管部の間に配置された複数の円状細管とを有する石英ガ
ラス合成用バーナーにおいて、前記多重管部の各管の寸
法公差が内外径ともに±０．３mm以下である石英ガラス
合成用バーナーとしたことを特徴とする。

【００２５】請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４
の何れかに記載の石英ガラス合成用バーナーから原料で
あるシリカ化合物及び燃焼ガスを噴出させ、火炎中で原
料を加水分解させてシリカ微粒子を得、該シリカを溶融
してガラス化されて成形された合成石英ガラスの製造方
法であって、異なる前記石英ガラス合成用バーナーによ
り製造される合成石英ガラスの径方向の屈折率均質性△
ｎのばらつきを４．０×１０^−６未満とした石英ガラス
の製造方法としたことを特徴とする。

【００２６】請求項６に記載の発明は、請求項１乃至４
の何れかに記載の石英ガラス合成用バーナーから原料で
あるシリカ化合物及び燃焼ガスを噴出させ、火炎中で原
料を加水分解させてシリカ微粒子を得、該シリカを溶融
してガラス化されて成形された合成石英ガラスの製造方
法であって、異なる前記石英ガラス合成用バーナーによ
り製造される合成石英ガラスの径方向の屈折率均質性△
ｎのばらつきを２．０×１０^−６以下とした石英ガラス
の製造方法としたことを特徴とする。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、この発明を実施の形態に基
づいて説明する。

【００２８】図１乃至図３は、この発明の実施の形態を
示す図である。

【００２９】まず構成を説明すると、図３中符号１１は
合成石英ガラス製造装置で、この装置１１にこの発明の
石英ガラス合成用バーナー１２が配設されている。

【００３０】この合成石英ガラス製造装置１１は、金属
製の炉枠１４の内側に耐火物１５が配設されると共に、
これら炉枠１４及び耐火物１５の上面部に前記石英ガラ
ス合成用バーナー１２が貫通された状態で下方に向けて
配設されている。

【００３１】そのバーナー１２により、試料台１６に載
置されたターゲット１７上に石英ガラスインゴット１８
を成形するようにしており、その試料台１６は回転軸１
９の上端部に固定され、この回転軸１９は回転用モータ
２０により回転されると共に、揺動用モータ２１により
一軸方向又は二軸方向に揺動するように構成されてい
る。

【００３２】また、この発明にかかる石英ガラス合成用
バーナー１２は、複数の石英管で形成され、図１に示す
ように、多重管部２４と、この多重管部２４を取り囲む
最外周円状管２５と、この最外周円状管２５及び前記多
重管部２４の間に配置された中間円状管２６と、この中
間円状管２６及び多重管部２４の間に配置された複数の
円状細管２７と、この中間円状管２６及び最外周円状管
２５の間に配置された複数の円状細管２８とを有してい
る。

【００３３】その多重管部２４は、図２に拡大して示す
ように、原料用中央円状管３１及びこの原料用中央円状
管３１の周囲に同心円状に配置された複数のリング状管
３２，３３，３４，３５を有している。

【００３４】そして、この多重管部２４は、各管３１，
３２，３３，３４，３５の内面及び外面が研磨等の表面
仕上げをされることにより、内外径の寸法公差が、外径
の３％以下で、かつ外径から内径を引いた肉厚の値のば
らつきが、長さ方向のどの部位においても±０．５mm以
下に形成されている。ここで、「内外径の寸法公差が、
外径の３％以下」とは、例えば図２中リング状管２５の
外径Ｄ１が１００ｍｍ、内径Ｄ２が９０ｍｍであるとす
ると、外径の３％は３ｍｍであり、外径の寸法公差は、
９７ｍｍから１０３ｍｍとなり、内径の寸法公差は、８
７ｍｍから９３ｍｍとなる。

【００３５】また、多重管部２４の各管３１，３２，３
３，３４，３５の寸法公差を内外径ともに±０．３mm以
下とすることもできる。

【００３６】さらに、その多重管部２４以外の管２５，
２６，２７，２８も内外径の寸法公差が、外径の３％以
下とされている。

【００３７】次に、上記のような構成の石英ガラス合成
用バーナー１２を有する製造装置１１を用いて石英ガラ
スインゴット１８を成形する場合について説明する。

【００３８】石英ガラス合成用バーナー１２の多重管部
２４の原料用中央円状管３１の噴出口３１ａから、シリ
カ化合物（原料）をキャリアガス（酸素ガス）で希釈し
て噴出させると共に、他のリング状管噴出口３２ａ，３
３ａ，３４ａ，３５ａ、最外周円状管噴出口２５ａ、中
間円状管噴出口２６ａ、円状細管噴出口２７ａから水素
ガス及び酸素ガスを噴出して混合・燃焼させることによ
り、火炎中で原料を加水分解させてシリカ微粒子を得
て、これをターゲット１７上に堆積、溶融させて石英ガ
ラスインゴット１８を得た。

【００３９】その際には、インゴット１８の上面（合成
面）は火炎に覆われるようにし、ターゲット１７を一定
周期で回転及び揺動させつつ、成長速度と同様の降下速
度で降下を行う。

【００４０】次いで、得られたインゴット１８からＡｒ
Ｆエキシマレーザビーム照射用試験片を製作し、これを
耐火断熱レンガ製のアニール炉の中に配置し、昇温速度
で室温から保持温度に加熱し、保持時間経過後、所定の
徐冷速度で、保持温度から徐冷終了温度に降温し、その
後は室温まで自然放冷させた。

【００４１】この実施の形態によれば、石英ガラス合成
用バーナー１２の多重管部２４等を研磨等により表面処
理して、寸法公差等を上記のように設定することによ
り、各バーナー１２間による品質差を低減させることが
可能となり、投影露光装置としての所望の性能を十分に
満たす合成石英ガラスを得るための安定性を向上させる
ことができるようになった。

【００４２】すなわち、図２は図１の多重管部２４を拡
大したものであり、これから解るように、各々の管３
１，３２，３３，３４，３５における内外径の違いが、
ガスが吹き出される噴出口３２ａ…の面積を変化させる
構造となっている。

【００４３】そして、成形される合成石英ガラスの成形
バラ付きは、石英ガラス合成用バーナー１２の各管２
５，２６，２７，２８…の芯ずれや中心対称性も燃焼状
態に起因するが、上記の噴出口３２ａ…の面積も影響を
与え、形成される合成面温度も変化することに着目し
た。

【００４４】これは、ガス量を同じ条件とし、噴出口３
２ａの吹き出し面積が広い場合、ガス流速は遅くなり酸
水素の燃焼反応は吹き出しから短い距離で最も効率的に
行われる。逆に、噴出口３２ａの吹き出し面積が狭い場
合、反応を効率的に行うためには、吹き出しから長い距
離が必要となる。

【００４５】しかし、これれは、あくまでも相対的な内
容であって、実際に石英ガラスを合成する場合の合成面
までの距離は、各々最適な距離と吹き出し面積により制
御される。また、合成面温度は、ガス量を変更すること
でも制御することができる。

【００４６】よって、合成面温度を制御するパラメータ
は、吹き出しから合成面までの距離、多重管部２４の吹
き出し面積、ガス量である。しかし、これらのパラメー
タは、各管２５…等の組み合わせや他の多数の条件によ
って異なり、この発明に限ったことではない。

【００４７】そこで、この発明では、上記パラメータの
内、石英ガラス合成用バーナ１２の噴出口３２ａ等の面
積のばらつきを各バーナー１２毎において小さくして、
品質差を低減させることにより、投影露光装置としての
所望の性能を十分に満たす合成石英ガラスを得るための
安定性を向上させるようにしている。

【００４８】さらに、前記多重管部２４以外の管２５，
２６，２７，２８等も内外径の寸法公差を、外径の３％
以下とすることにより、品質差を低減させることができ
る。

【００４９】以下、実施例を用いて本発明を詳細に説明
する。

【００５０】［実施例１］以下、本発明における石英ガ
ラス合成用バーナー１２を３本（Ａ，Ｂ，Ｃバーナーと
する）使用した合成石英ガラスの製造方法について図３
を用いて説明する。

【００５１】この実施例１では、多重管部２４の各管３
１，３２，３３，３４，３５の、内外径寸法公差が±
０．１ｍｍで、且つ、外径から内径を引いた肉厚の値の
ばらつきが、長さ方向のどの部位をとっても±０．５mm
以下となるように研磨されたＡ，Ｂ，Ｃの３本のバーナ
ー１２を用いて実験を行った。

【００５２】かかる石英ガラス合成用バーナー１２を合
成石英ガラス製造装置１１に装備し、上述した方法で、
φ３２０ｍｍの大きさのターゲット１７上に石英ガラス
インゴット１８を堆積させる。

【００５３】このような合成石英ガラス製造装置１１に
おいて合成された石英ガラスインゴット１８からブロッ
クを採取し、１０００℃、１０時間保持、１０℃／ｈ降
温、５００℃放冷にてアニールを行った後、径方向にお
ける屈折率均質性測定を干渉計によるオイルオンプレー
ト法により行った。

【００５４】そして、上記寸法公差が±０．１ｍｍの各
バーナー１２を用いて同じ条件で成形を行った合成石英
ガラスブロックの屈折率均質性パターンを図４乃至図６
のグラフ図に示す。これら各グラフ図では、各石英ガラ
スインゴット１８からそれぞれ３つのブロックを採取し
たものを測定しており、それぞれ実線，一点鎖線，点線
で示している。

【００５５】Ａのバーナー１２を用いて成形された合成
石英ガラスブロックは、図４に示すように、径方向の屈
折率均質性△ｎが０．６〜１．３×１０^−６、Ｂのバー
ナー１２を用いて成形された合成石英ガラスブロック
は、径方向の屈折率均質性△ｎが０．４〜０．９×１０
^−６、更に、Ｃのバーナー１２を用いて成形された合成
石英ガラスブロックは、径方向の屈折率均質性△ｎが
０．５〜１．２×１０^−６であり、又、パターンとして
は凸型で類似したものとなっている。

【００５６】してみれば、Ａ，Ｂ，Ｃのいずれのバーナ
ー１２で成形したものでも、一定した品質の合成石英ガ
ラスを安定して成形でき、且つ、絶対値的にも投影露光
装置に使用する場合の所望の値が得られていることが分
かる。

【００５７】［実施例２］この実施例２では、多重管部
２４の各管３１，３２，３３，３４，３５の、内外径寸
法公差が±０．３ｍｍで、且つ、外径から内径を引いた
肉厚の値のばらつきが、長さ方向のどの部位をとっても
±０．５mm以下となるように研磨されたＤ，Ｅ，Ｆの３
本のバーナー１２を用いて実験を行った。

【００５８】かかる石英ガラス合成用バーナー１２を実
施例１と同様な合成石英ガラス製造装置１１に装備し、
上述した方法で、ターゲット１７上に石英ガラスインゴ
ット１８を堆積させる。

【００５９】このような合成石英ガラス製造装置１１に
おいて合成された石英ガラスインゴット１８からブロッ
クを採取し、実施例１と同様に条件でアニールを行った
後、径方向における屈折率均質性測定を干渉計によるオ
イルオンプレート法により行った。

【００６０】そして、上記寸法公差が±０．３ｍｍの各
バーナー１２を用いて同じ条件で成形を行った合成石英
ガラスブロックの屈折率均質性パターンを図７乃至図９
のグラフ図に示す。これら各グラフ図では、各石英ガラ
スインゴット１８からそれぞれ３つのブロックを採取し
たものを測定しており、それぞれ実線，一点鎖線，点線
で示している。

【００６１】Ｄのバーナー１２を用いて成形された合成
石英ガラスブロックは、図７に示すように、径方向の屈
折率均質性△ｎが１．４〜１．６×１０^−６、Ｅのバー
ナー１２を用いて成形された合成石英ガラスブロック
は、径方向の屈折率均質性△ｎが０．５〜１．２×１０
^−６、更に、Ｆのバーナー１２を用いて成形された合成
石英ガラスブロックは、径方向の屈折率均質性△ｎが
１．５〜２．２×１０^−６であり、又、パターンとして
凸型で類似したものとなっている。

【００６２】してみれば、Ｄ，Ｅ，Ｆのいずれのバーナ
ー１２で成形したものでも、一定した品質の合成石英ガ
ラスを安定して成形でき、且つ、絶対値的にも投影露光
装置に使用する場合の所望の値が得られていることが分
かる。但し、実施例１の±０．１ｍｍの内外径公差で研
磨されたバーナー１２ほどばらつきが小さくなく、かつ
良好ではない。

【００６３】［実施例３］この実施例３では、内外径寸
法公差が±０．３ｍｍで、且つ、外径から内径を引いた
肉厚の値のばらつきが、長さ方向のどの部位をとっても
±０．５mm以下となる石英管を選別し、これを多重管部
２４の各管３１，３２，３３，３４，３５として使用
し、Ｇ，Ｈ，Ｉの３本のバーナー１２を用いて実験を行
った。

【００６４】かかる石英ガラス合成用バーナー１２を実
施例１と同様な合成石英ガラス製造装置１１に装備し、
上述した方法で、ターゲット１７上に石英ガラスインゴ
ット１８を堆積させる。

【００６５】このような合成石英ガラス製造装置１１に
おいて合成された石英ガラスインゴット１８からブロッ
クを採取し、実施例１と同様に条件でアニールを行った
後、径方向における屈折率均質性測定を干渉計によるオ
イルオンプレート法により行った。

【００６６】そして、上記寸法公差が±０．３ｍｍの各
バーナー１２を用いて同じ条件で成形を行った合成石英
ガラスブロックの屈折率均質性パターンを図１０乃至図
１２のグラフ図に示す。これら各グラフ図では、各石英
ガラスインゴット１８からそれぞれ３つのブロックを採
取したものを測定しており、それぞれ実線，一点鎖線，
点線で示している。

【００６７】Ｇのバーナー１２を用いて成形された合成
石英ガラスブロックは、図１０に示すように、径方向の
屈折率均質性△ｎが２．０〜３．２×１０^−６、Ｈのバ
ーナー１２を用いて成形された合成石英ガラスブロック
は、径方向の屈折率均質性△ｎが０．７〜２．４×１０
^−６、更に、Ｉのバーナー１２を用いて成形された合成
石英ガラスブロックは、径方向の屈折率均質性△ｎが
１．６〜３．５×１０⁻ ^６であり、又、パターンとして
凸型で類似したものとなっている。

【００６８】してみれば、Ｇ，Ｈ，Ｉのいずれのバーナ
ー１２で成形したものでも、一定した品質の石英ガラス
が安定して成形できていることが分かる。但し、上記各
実施例１，２のように研磨されたバーナー１２ほどばら
つきが小さくなく、かつ良好ではない。

【００６９】［比較例］実施例１の装置を用いて、実施
例１，２のように研磨されておらず、又、実施例３のよ
うに選別もされていない通常仕様の石英管により作製さ
れた石英ガラス合成用バーナーを３本（Ｊ，Ｋ，Ｌバー
ナーとする）使用して石英ガラスを成形し、上記実施例
と同様に径方向における屈折率均質性測定を干渉計によ
るオイルオンプレート法により行った。

【００７０】そして、上記各バーナーを用いて同じ条件
で成形を行った合成石英ガラスブロックの屈折率均質性
パターンを図１３乃至図１５のグラフ図に示す。これら
各グラフ図では、各石英ガラスインゴットからそれぞれ
３つのブロックを採取したものを測定しており、それぞ
れ実線，一点鎖線，点線で示している。

【００７１】Ｊのバーナーを用いて成形された合成石英
ガラスブロックは、図１３に示すように、径方向の屈折
率均質性△ｎが０．８〜２．４×１０^−６、Ｋのバーナ
ーを用いて成形された石英ガラスブロックは、径方向の
屈折率均質性△ｎが４．２〜４．８×１０^−６、更に、
Ｌのバーナーを用いて成形された石英ガラスブロック
は、径方向の屈折率均質性△ｎが２．１〜３．６×１０
^−６であり、又、パターンの形状も各々特徴を持った形
状となっている。

【００７２】してみれば、一定した品質の石英ガラスが
安定して成形できないことが分かる。

【００７３】このように、上記各実施例によれば、本発
明におけるバーナー１２を使用した品質差としては、内
外径寸法公差が±０．１ｍｍでは径方向の屈折率均質性
△ｎ＝０．４〜１．３×１０^−６でありばらつきを０．
９×１０^−６以下に抑えることができ、又、内外径寸法
公差が±０．３ｍｍでは径方向の屈折率均質性△ｎ＝
０．５〜２．２×１０^−６でありばらつきを１．７×１
０^−６以下に抑えることができる。

【００７４】この際、寸法公差の精度向上はμｍ単位ま
で研磨可能であるが、コスト的に高価となるため、本発
明の実施例１，実施例２程度が最も総合的に有利といえ
る。

【００７５】また、実施例３のように研磨加工すること
なく選別するだけでも径方向の屈折率均質性△ｎ＝０．
７〜３．５×１０^−６にでき、ばらつきを２．８×１０
^−６まで減少することも可能である。

【００７６】してみれば、いずれも所望の性能を十分に
満たす合成石英ガラスが得られるが、要求されるスペッ
クにより精度を決め、バーナー１２を作成後に合成石英
ガラスを製造することができるため、総合的に効率よく
合成石英ガラスを得ることができる。

【００７７】また、上記比較例によれば、通常のバーナ
ーを使用した品質差として、径方向の屈折率均質性△ｎ
＝０．８〜４．８×１０^−６となり、ばらつきが４．０
×１０^−６となり、所望の性能を十分に満たす合成石英
ガラスを得られないこともあった。

【００７８】このように、本発明によるバーナー１２を
使用した場合、一本のインゴット１８から採取される各
ブロック、及び各々のバーナー１２いわゆる各インゴッ
ト１８での品質差を減少させることが出来る。

【００７９】ところで、測定された径方向の屈折率均質
性を合成時にフィードバックする場合、多重管部２４の
ガス量をパラメータとして使用するが、その方向性を決
定するのに、今までは実物のバーナーを使用した温度測
定を行わなければならなかった。

【００８０】これは各々のバーナーで内外径や肉厚等に
ばらつきがあったため、同様のガス量でもそれにより形
成される温度分布に違いがあるからであり、本発明によ
る研磨等されたバーナー１２の場合、これらのばらつき
が殆どない。このため、実際に合成中のバーナー１２と
同様なタイプのバーナー１２を使用し温度分布を測定す
ることで、実際に合成中のバーナー１２とほぼ同様な温
度分布が測定できる。

【００８１】従って、合成中であっても品質結果に伴っ
た屈折率均質性の制御が、ガス量を変更する方法により
行うことが可能となるため、これによる合成中のインゴ
ットの品質へのフィードバックを行うことが可能とな
る。

【００８２】してみれば、ステッパ光源の短波長化に伴
い、紫外線リソグラフィー用光学素子として使用可能な
径方向の屈折率均質性に優れた合成石英ガラスを効率よ
く製造することが可能となる。

【００８３】

【発明の効果】以上説明してきたように、請求項１に記
載の発明によれば、多重管部の各管の内外径の寸法公差
が、外径の３％以下で、かつ外径から内径を引いた肉厚
の値が、長さ方向のどの部位をとっても±０．５mm以下
である石英ガラス合成用バーナーとすることにより、各
バーナー間による品質差を低減させることが可能とな
り、投影露光装置としての所望の性能を十分に満たす合
成石英ガラスを得るための安定性を向上させることがで
きる。

【００８４】請求項２に記載の発明によれば、上記効果
に加え、多重管部以外の管も内外径の寸法公差を、外径
の３％以下とすることにより、各バーナー間による品質
差をより低減させることができる。

【００８５】請求項３に記載の発明によれば、多重管部
の各管を表面仕上げすることにより、各バーナー間によ
る品質差を低減させることが可能となり、投影露光装置
としての所望の性能を十分に満たす合成石英ガラスを得
るための安定性を向上させることができる。

【００８６】請求項４に記載の発明によれば、多重管部
の各管の寸法公差を内外径ともに±０．３mm以下とする
ことにより、各バーナー間による品質差を低減させるこ
とが可能となり、投影露光装置としての所望の性能を十
分に満たす合成石英ガラスを得るための安定性を向上さ
せることができる。

【００８７】請求項５に記載の発明によれば、請求項１
乃至４の何れかに記載の石英ガラス合成用バーナーを用
いることで、異なる石英ガラス合成用バーナーにより製
造される合成石英ガラスの径方向の屈折率均質性△ｎの
ばらつきを４．０×１０^−６未満とすることにより、投
影露光装置としての所望の性能を十分に満たす合成石英
ガラスを得るための安定性を向上させることができる。

【００８８】請求項６に記載の発明によれば、請求項１
乃至４の何れかに記載の石英ガラス合成用バーナーを用
いることで、異なる石英ガラス合成用バーナーにより製
造される合成石英ガラスの径方向の屈折率均質性△ｎの
ばらつきを２．０×１０^−６以下とすることにより、投
影露光装置としての所望の性能を十分に満たす合成石英
ガラスを得るための安定性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態を示す石英ガラス合成用
バーナーの吹出し面側の断面図である。

【図２】同実施の形態を示す石英ガラス合成用バーナー
の多重管部の拡大した断面図である。

【図３】同実施の形態を示す合成石英ガラス製造装置の
模式図である。

【図４】実施例１のＡのバーナーを用いて製造された合
成石英ガラスの径方向屈折率均質性の特性曲線を示すグ
ラフ図である。

【図５】実施例１のＢのバーナーを用いて製造された合
成石英ガラスの径方向屈折率均質性の特性曲線を示すグ
ラフ図である。

【図６】実施例１のＣのバーナーを用いて製造された合
成石英ガラスの径方向屈折率均質性の特性曲線を示すグ
ラフ図である。

【図７】実施例２のＤのバーナーを用いて製造された合
成石英ガラスの径方向屈折率均質性の特性曲線を示すグ
ラフ図である。

【図８】実施例２のＥのバーナーを用いて製造された合
成石英ガラスの径方向屈折率均質性の特性曲線を示すグ
ラフ図である。

【図９】実施例２のＦのバーナーを用いて製造された合
成石英ガラスの径方向屈折率均質性の特性曲線を示すグ
ラフ図である。

【図１０】実施例３のＧのバーナーを用いて製造された
合成石英ガラスの径方向屈折率均質性の特性曲線を示す
グラフ図である。

【図１１】実施例３のＨのバーナーを用いて製造された
合成石英ガラスの径方向屈折率均質性の特性曲線を示す
グラフ図である。

【図１２】実施例３のＩのバーナーを用いて製造された
合成石英ガラスの径方向屈折率均質性の特性曲線を示す
グラフ図である。

【図１３】比較例のＪのバーナーを用いて製造された合
成石英ガラスの径方向屈折率均質性の特性曲線を示すグ
ラフ図である。

【図１４】比較例のＫのバーナーを用いて製造された合
成石英ガラスの径方向屈折率均質性の特性曲線を示すグ
ラフ図である。

【図１５】比較例のＬのバーナーを用いて製造された合
成石英ガラスの径方向屈折率均質性の特性曲線を示すグ
ラフ図である。

【符号の説明】

12 石英ガラス合成用バーナー 24 多重管部 25 最外周円状管 26 中間円状管 27,28 円状細管 31 原料用中央円状管 32,33,34,35 リング状管

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】原料用中央円状管及び該原料用中央円状管
の周囲に同心円状に配置された複数のリング状管を有す
る多重管部と、該多重管部を取り囲む最外周円状管と、
該最外周円状管及び前記多重管部の間に配置された複数
の円状細管とを有する石英ガラス合成用バーナーにおい
て、前記多重管部の各管の内外径の寸法公差が、外径の３％
以下で、かつ外径から内径を引いた肉厚の値のばらつき
が、長さ方向のどの部位をとっても±０．５mm以下であ
ることを特徴とする石英ガラス合成用バーナー。
【請求項２】前記多重管部以外の管も内外径の寸法公差
を、外径の３％以下としたことを特徴とする請求項１に
記載の石英ガラス合成用バーナー。
【請求項３】原料用中央円状管及び該原料用中央円状管
の周囲に同心円状に配置された複数のリング状管を有す
る多重管部と、該多重管部を取り囲む最外周円状管と、
該最外周円状管及び前記多重管部の間に配置された複数
の円状細管とを有する石英ガラス合成用バーナーにおい
て、前記多重管部の各管は、表面仕上げされたことを特徴と
する石英ガラス合成用バーナー。
【請求項４】原料用中央円状管及び該原料用中央円状管
の周囲に同心円状に配置された複数のリング状管を有す
る多重管部と、該多重管部を取り囲む最外周円状管と、
該最外周円状管及び前記多重管部の間に配置された複数
の円状細管とを有する石英ガラス合成用バーナーにおい
て、前記多重管部の各管の寸法公差が内外径ともに±０．３
mm以下であることを特徴とする石英ガラス合成用バーナ
ー。
【請求項５】請求項１乃至４の何れかに記載の石英ガラ
ス合成用バーナーから原料であるシリカ化合物及び燃焼
ガスを噴出させ、火炎中で原料を加水分解させてシリカ
微粒子を得、該シリカを溶融してガラス化されて成形さ
れた合成石英ガラスの製造方法であって、異なる前記石
英ガラス合成用バーナーにより製造される合成石英ガラ
スの径方向の屈折率均質性△ｎのばらつきを４．０×１
０^−６未満としたことを特徴とする石英ガラスの製造方
法。
【請求項６】請求項１乃至４の何れかに記載の石英ガラ
ス合成用バーナーから原料であるシリカ化合物及び燃焼
ガスを噴出させ、火炎中で原料を加水分解させてシリカ
微粒子を得、該シリカを溶融してガラス化されて成形さ
れた合成石英ガラスの製造方法であって、異なる前記石
英ガラス合成用バーナーにより製造される合成石英ガラ
スの径方向の屈折率均質性△ｎのばらつきを２．０×１
０^−６以下としたことを特徴とする石英ガラスの製造方
法。