JP2003104746A

JP2003104746A - 合成石英ガラス材料の製造方法及び合成石英ガラス材料

Info

Publication number: JP2003104746A
Application number: JP2001299925A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Nishimura; 裕幸西村; Akira Fujinoki; 朗藤ノ木; Masaatsu Kataoka; 正篤片岡; Takayuki Shimakawa; 貴行島川
Original assignee: Shin Etsu Quartz Products Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Quartz Products Co Ltd
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2003-04-09
Anticipated expiration: 2021-09-28
Also published as: JP4744046B2

Abstract

(57)【要約】【課題】特に大口径・大重量の形状を得るために加熱変
形により形成され、Ｎａの混入を抑制し、高い紫外線レ
ーザー透過性を維持しつつ、高い均質性、低い複屈折と
いった光学特性を兼ね備え、特に半導体露光装置に好適
に用いられる紫外線レーザー用合成石英ガラス材料の製
造方法及び合成石英ガラス材料を提供する。【解決手段】合成石英ガラス体に対して耐熱性の型枠を
用いて加熱変形を伴う熱処理を施した後に、該合成石英
ガラス体の表面から深さ５ｍｍ以上の領域を全表面にわ
たって取り除く工程を含むようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、紫外線レーザー光
の照射に対して優れた光透過性を有する光学用合成石英
ガラス材料の製造方法及び合成石英ガラス材料に関し、
具体的には、特に半導体チップ製造用のＫｒＦ、ＡｒＦ
エキシマレーザーを用いたリソグラフィー用の露光装置
のレンズやその他の光学部品、また、その他エキシマレ
ーザー光に使用される光学部材、レンズ、ビームスプリ
ッター、プリズム、などに好適に使用される合成石英ガ
ラス材料の製造方法及び合成石英ガラス材料に関する。

【０００２】

【関連技術】ＬＳＩの高集積度化に伴い、シリコンウエ
ハー上に集積回路パターンを描画する光リソグラフィー
技術においてもサブミクロン単位の描画技術が要求され
てきている。大容量ＤＲＡＭ製造や高速のマイクロプロ
セッサーを製造するためには、半導体チップの回路パタ
ーンの描画をより微細に形成することが必要であり、こ
のため、パターン描画用の露光装置も年々改良が加えら
れている。例えば、超解像技術の導入や露光機光源の短
波長化といった改良が加えられてきた。

【０００３】最近では短波長光源としてＫｒＦレーザー
やＡｒＦレーザーといった紫外線エキシマレーザーが用
いられている。光源がエキシマレーザーに変わることに
よって、露光装置に用いられるレンズなどの光学部品に
は従来のものより品質の高いものが要求されている。具
体的には、光源の短波長化とともに、より優れた紫外線
の光透過性、均質性、低い複屈折といった特性が強く要
求されるようになってきた。

【０００４】特に光透過性は重要な特性であり、透過性
が低いと、レジストを感光させる十分な光量が得られな
いためにスループットが低下したり、光吸収によるレン
ズの発熱によって、レンズの焦点距離やその他の特性を
狂わせる要因となったり、といった深刻な問題が生じ
る。したがって、露光装置用の光学部材には非常に高い
透過性が要求されている。また、これらの光学的な品質
が長期的に安定していることも必要である。

【０００５】通常、ＫｒＦやＡｒＦレーザーを光源とし
て用いた半導体製造用露光機のほとんどの光学部品に
は、合成石英ガラスや弗化カルシウム結晶が使用されて
いる。特に１９３．４ｎｍのＡｒＦ露光機の場合、一般
的には紫外線の透過性が高いと考えられている合成石英
であるが、どのようなタイプのものでも良いというわけ
ではなく、細心の注意を払った製造方法によって作成さ
れたものでなければ、要求されている透過率を満足する
ことはできない。

【０００６】これまで、１９３．４ｎｍの透過性を満足
させるために、製造方法の改良が行われてきた。石英ガ
ラスの紫外線領域の透過性を低下させる原因は、主にＮ
ａなどの金属不純物による光吸収や、熱処理が不充分な
ために生じる構造欠陥に起因する吸収、散乱による損失
である。

【０００７】特にＮａによる吸収増加を抑制するため
に、石英ガラスの製造過程でのＮａ混入を防止する製造
方法についてのいくつかの提案がなされている。例え
ば、特開平１０−５３４３２号公報は、石英ガラスの合
成過程におけるＮａ混入の抑制方法が示されており、Ｎ
ａ濃度を２０ｐｐｂに抑えつつ、合わせてＡｌを微量混
入させることにより、紫外線領域の高透過性を維持する
石英ガラスの製造方法を提案している。また、特開平１
０−２７９３２２号公報では、合成後の熱処理工程時に
Ｎａが混入することを防ぐ方法が開示されている。

【０００８】通常、半導体製造用露光機に用いられる石
英ガラスでは、高透過性だけではなく、同時に非常に高
い均質性や低複屈折という光学特性が要求されるため、
均質化や除歪のための長時間の熱処理を施すことが一般
的である。上記特開平１０−２７９３２２号公報は該熱
処理時に混入するＮａを効果的に抑制する方法を教示
し、石英ガラスのマッフル中で熱処理することが示され
ている。

【０００９】このように紫外線、特にＡｒＦレーザーの
波長領域の透過性を高く維持するためにはＮａを極力混
入させないようにする必要があり、これまで、前記した
ような高純度の石英ガラスの製造方法が提案されてき
た。

【００１０】しかしながら、上記特開平１０−２７９３
２２号公報記載の方法は、石英ガラスの熱アニール処理
時に外部雰囲気からＮａが拡散混入するのを防ぐことが
目的であり、この場合、熱アニール処理前の石英ガラス
体にはＮａが混入していないことが前提となっている。
処理前の石英ガラス中にＮａが混在していると、熱アニ
ール処理によってそれらのＮａが石英ガラス中にも熱拡
散してしまい、結果的に透過率が悪化してしまうからで
ある。

【００１１】一般的に紫外線レーザーリソグラフィー装
置のレンズ材料となる石英ガラスは、四塩化珪素などの
高純度珪素化合物から合成されている。特開平１０−５
３４３２号公報の図１に示されている石英ガラス合成装
置に基本的に類似した装置で合成されており、上記珪素
化合物を原料として、これを酸素・水素火炎中に導入
し、得られたシリカガラス体を耐熱性ターゲット上に堆
積・加熱溶融させて、大きな石英ガラスインゴットを成
長させる。

【００１２】この方法はバーナーで生成したシリカ微粒
子を堆積しつつ、同時に酸素・水素火炎による熱量によ
って溶融させることから、直接火炎加水分解法（直接
法）と呼ばれており、高純度な石英ガラスインゴットを
得ることができる。

【００１３】他の方法として間接火炎加水分解法（スー
ト法）と呼ばれる方法があり、代表的なものはＶＡＤ法
がある。これは四塩化珪素などの原料を酸素・水素バー
ナー火炎中に導入してシリカ微粒子を耐熱性ターゲット
上に堆積させるが、酸素・水素の火炎を調整して堆積面
の温度を低く設定し、スートという多孔質の母材を一旦
形成し、これを電気炉などで高温度に保持して透明ガラ
ス化を行う方法で、主に光ファイバーのプリフォームを
製造するときに用いられている。

【００１４】スート法の特徴は、多孔質母材の段階で各
種の雰囲気処理を施すことによって、さまざまな物性を
付加することができ、機能性の高い石英ガラス材料が得
られることである。いずれにしても、このような方法で
得られた石英ガラスインゴットは長い円柱状をしてお
り、得られる外径と長さはバーナーから供給される熱量
や装置のサイズによって制限される。

【００１５】もちろん装置を大型化することにより、大
口径の石英ガラスインゴットも形状としては得られる
が、前記特開平１０−２７９３２２号公報にも記載され
ているように、露光装置用レンズ材料は初期透過率、均
質性、歪などの光学特性の仕様も極めて厳しく、これら
の仕様を全て満たす大きなサイズの石英インゴットを合
成時に得ることは非常に困難である。

【００１６】特に最近では高い解像度を得るためにレン
ズの開口数（ＮＡ）を大きく設定する設計となってお
り、微細化要求の厳しい最新の露光機のＮＡは年々大き
く、それに伴ってレンズの口径も大きくなってきてい
る。

【００１７】このように大口径・大重量のものを得るた
めには、前記の合成された石英ガラスインゴットをカー
ボンなどの耐熱性の型枠に入れて加熱変形（成型）させ
て所望の形状を得ることが一般的である。このときの加
熱温度は、石英ガラスを変形させるために軟化させる必
要があるために、通常、１６００℃以上の高温度で処理
されることが多く、処理温度は前記特開平１０−２７９
３２２号公報に示されている均質化などの熱アニール処
理温度と比べてかなり高い。

【００１８】また、直接カーボンなどの型枠と石英ガラ
スが接触するために、金属不純物によって表面が汚染さ
れることが多い。もちろん、高純度カーボンを使用して
Ｎａ汚染をできるだけ低減する試みがなされているが、
今のところ、露光装置に用いることのできる低Ｎａ濃度
の石英ガラス体を得るには至っていない。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】前述したように、半導
体露光装置用に用いることのできる光学特性を備えた大
口径の石英ガラス材料を、直接インゴット合成時に得る
ことは非常に困難である。したがって、大口径・大重量
の半導体露光装置用の石英ガラス材を得るために、カー
ボンなどの耐熱性持具を型枠として過熱成型することが
一般的であるが、成型時に型枠に接触していた表面近傍
に高い濃度でＮａが混入してしまう。これを外部の汚染
源から遮断された高純度の雰囲気で熱アニール処理を施
しても、石英ガラスの表面近傍のＮａは内部に拡散して
しまい、結果的にガラス体内部の透過率の低下を引き起
こし、半導体露光装置用の石英ガラス材料として用いる
ことができなくなる。

【００２０】本発明は、上記した問題点に鑑みなされた
もので、特に大口径・大重量の形状を得るために加熱変
形により形成され、Ｎａの混入を抑制し、高い紫外線レ
ーザー透過性を維持しつつ、高い均質性、低い複屈折と
いった光学特性を兼ね備え、特に半導体露光装置に好適
に用いられる紫外線レーザー用合成石英ガラス材料の製
造方法及び合成石英ガラス材料を提供することを目的と
する。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の合成石英ガラス材料の製造方法は、合成石
英ガラス体に対して耐熱性の型枠を用いて加熱変形を伴
う熱処理を施した後に、該合成石英ガラス体の表面から
深さ５ｍｍ以上の領域を全表面にわたって取り除く工程
を含むことを特徴とする。

【００２２】特に型枠と接触している合成石英ガラス体
の表面近傍のＮａ混入量は著しく高いため、この汚染部
分をあらかじめ取り除いておくことにより、その後の均
質化のための熱アニール処理を施してもＮａが石英ガラ
ス体中内部に拡散することなく、高純度・高透過性の光
学用石英ガラス体を得ることができる。このようにして
得られた石英ガラス体のＮａ含有量は１０ｐｐｂ以下と
なる。

【００２３】また、上記工程で得られた合成石英ガラス
材料を、光学的な均質性を向上させるために８００〜１
３００℃の温度範囲で、高純度を維持した炉中で熱アニ
ール処理を施すことにより、高透過性、高均質性、低複
屈折といった優れた光学特性を備えた大口径・大重量の
紫外線レーザー用光学合成石英ガラス材料を得ることが
できる。

【００２４】上記した本発明方法を適用することによっ
て、直径が２５０ｍｍを超える口径であっても、６３
２．８ｎｍにおける屈折率の均質性が２Ｅ−６以下、複
屈折が１ｎｍ／ｃｍ以下、厚さ１０ｍｍにおける１９
３．４ｎｍの内部透過率が９９．７％以上、Ｎａの含有
量が１０ｐｐｂ以下である石英ガラス材料を得ることが
できる。

【００２５】このような合成石英ガラス材料は、紫外線
レーザーを用いたＮＡの大きな高解像度向けの半導体露
光装置のレンズ材として好適に用いることができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下に本発明方法の実施の形態を
添付図面中、図１に基づいて説明するが、図示例は例示
的に示されるもので、本発明の技術思想から逸脱しない
限り種々の変形が可能なことはいうまでもない。

【００２７】図１は本発明の合成石英ガラス材料の製造
方法の工程順の１例を示すフローチャートである。同図
に示したように、まず本発明方法を適用する合成石英ガ
ラス体を準備する（ステップ１００）。この合成石英ガ
ラス体に対して型枠を用いて加熱変形熱処理を施す（ス
テップ１０２）。この型枠の材質としては高純度カーボ
ンが好適である。加熱変形熱処理の条件としては、石英
ガラス体が加熱によって変形すればよく、例えばＨｅ雰
囲気中で１８２０℃まで加熱し、１８２０℃で一時間ホ
ールドする。この熱処理を施され成形された石英ガラス
体は冷却後型枠から取り出される（ステップ１０４）。
この成形された合成石英ガラス体はその表面から深さ５
ｍｍ以上の領域が全表面にわたって除去される（ステッ
プ１０６）。さらに、所望により、光学的な均質性を向
上させるために、前記表面から深さ５ｍｍ以上の領域を
全表面にわたって除去した合成石英ガラス体を８００℃
〜１３００℃の温度範囲で熱処理する（ステップ１０
８）。この熱処理の雰囲気としては、例えば大気を用い
ればよい。このようにして、本発明の合成石英ガラス材
料を得ることができる（ステップ１１０）。

【００２８】続いて、後記する実施例１において用いら
れる合成石英ガラスインゴットの製造装置を図２に基づ
いて説明する。この製造装置１０は、チャンバー１１を
有し、該チャンバー１１の下部には、原料ガス、酸素ガ
ス及び水素ガスを導入するガス導入管１５が設けられて
いる。該ガス導入管１５の先端には該チャンバー１１内
に位置する石英ガラス製バーナー１３が取り付けられて
いる。例えば、原料として高純度の四塩化珪素を用い、
これを酸素・水素火炎（バーナー火炎）１２中に導入
し、シリカ微粒子を生成し、回転する耐熱性ターゲット
１６上に溶融・堆積させることによって、合成石英ガラ
スインゴットを製造する。なお、図２において、１４は
排気管である。

【００２９】さらに、後記する実施例３において用いら
れる合成石英ガラスインゴットの製造装置を図３に基づ
いて説明する。この製造装置２０は、チャンバー２１を
有し、該チャンバー２１の下部には、原料ガス、酸素ガ
ス及び水素ガスを導入するガス導入管２５が設けられて
いる。該ガス導入管２５の先端には石英ガラス製バーナ
ー２３が取り付けられ、該石英ガラス製バーナー２３の
先端部は該チャンバー２１内に位置している。例えば、
原料として四塩化珪素を用い、これを酸素・水素火炎
（バーナー火炎）２２中に導入し、シリカ微粒子をター
ゲット上に堆積させ、間接火炎加水分解法により、スー
ト２６を形成する。このスート２６を高温で透明ガラス
化を行い、石英ガラスインゴットとする。なお、図３に
おいて、２４は排気管である。

【００３０】

【実施例】以下に実施例をあげて本発明をさらに具体的
に説明するが、これらの実施例は例示的に示されるもの
で限定的に解釈されるべきでないことはいうまでもな
い。

【００３１】下記の実施例１〜３及び比較例１、２にお
けるＮａの分析、透過率、均質性、複屈折といった各種
物性値の評価方法を以下にまとめておく。１）Ｎａ濃度の分析ＩＣＰ−ＡＥＳによる湿式分析

【００３２】２）初期透過率直径６０ｍｍ、厚さ１０ｍｍのサンプルをＶａｒｉａｎ
Ｃａｒｙ４Ｅ分光光度計にて測定する。サンプルの両
面は高精度の光学研磨を施し、超純水、ＩＰＡを用いて
表面を洗浄し、表面汚染をなくしたものである。光学研
磨の精度は研磨面の面粗さが５オングストローム（ＲＭ
Ｓ）以下、平行度は１０秒以内である。内部透過率は分
光透過率計で測定された透過率（見かけ透過率）を理論
透過率で除算した値を用いる。なお、厚さ１０ｍｍの場
合、２面の反射損失を考慮して、理論透過率を９０．８
７％に設定する。従って、内部透過率は、内部透過率（％）＝見かけ透過率（％）／９０．８７×
１００で算出される。

【００３３】３）均質性の測定屈折率の均質性はフィゾー型干渉計（商品名：Ｚｙｇｏ
ＭａｒｋＩＶ）を用いて測定する。均質性は屈折率
の最も高い部分と最も低い部分の差（Δｎ）を算出し、
評価する。

【００３４】４）複屈折測定装置オーク製作所製ＡＤＲ−２００自動複屈折測定装置を使
用した。

【００３５】（実施例１）本実施例における実験手順及
び各手順における合成石英ガラス体の形状を示す模式図
をそれぞれ図４及び図５に示し、それらの図面とともに
本実施例を説明する。図２に示した製造装置により、直
径１８０ｍｍ、長さ３００ｍｍの石英ガラスインゴット
を作成した。原料は高純度の四塩化珪素を用い、これを
酸素・水素火炎中に導入し、シリカ微粒子を生成し、回
転する石英ガラスターゲット上に溶融・堆積をさせて上
記石英ガラスインゴットＡ₁作成した。この石英ガラス
インゴットＡ₁の端部からサンプルを切り出し、Ｎａ濃
度を分析したところ５ｐｐｂ以下で、高純度な石英ガラ
スであることが確認された〔図４のステップ２００及び
図５（ａ）〕。次に、上記石英ガラスインゴットＡ₁を
内径３００ｍｍの高純度カーボン製の円柱形型枠Ｂ中に
設置し、Ｈｅ雰囲気中にて１８２０℃まで加熱、１８２
０℃で１時間ホールドし、加熱変形させて、直径３００
ｍｍ、高さ１００ｍｍの円盤状の成型石英ガラス体Ａ₂
を得た〔図４のステップ２０２及び図５（ｂ）〕。

【００３６】その後、得られた石英ガラス体を成型枠Ｂ
から取り出し〔図４のステップ２０４及び図５
（ｃ）〕、その上下面及び側面から１０ｍｍの深さまで
カットし、取り除き、表面部分を取り除いて残った成型
石英ガラス体Ａ₃を得た〔図４のステップ２０６及び図
５（ｄ）〕。取り除いた石英ガラス部分のＮａ濃度を分
析したところ、３０ｐｐｂ以上検出され、特に表面近傍
で著しいＮａ汚染があったことがわかった（図４のステ
ップ２０８）。表面部分を取り除いて残った成型石英ガ
ラス体Ａ₃を、高純度の雰囲気を有する加熱炉中で、均
質性を向上させるために、熱アニールを施し、熱アニー
ル石英ガラス体Ａ₄を得た〔図４のステップ２１０及び
図５（ｅ）〕。アニール条件は、１１００℃まで２時間
で昇温し、１１００℃で５０時間ホールドし、その後、
２℃／ｍｉｎ．の冷却速度で９００℃まで降温した。な
お、アニール雰囲気は大気である。

【００３７】得られた石英ガラス体Ａ₄の屈折率分布、
複屈折を測定したところ、屈折率の均質性はΔｎで１．
５Ｅ−６以下であり、また、複屈折も１ｎｍ／ｃｍ以下
であった（図４のステップ２１２）。この石英ガラス体
Ａ₄ら透過率測定用及び分析用のサンプルを切り出し、
測定を行ったところ、１９３．４ｎｍにおける初期透過
率は、内部透過率で９９．７５％、また、Ｎａ濃度は５
ｐｐｂ以下であった（図４のステップ２１２）。

【００３８】以上に示したように、高純度で高透過性を
備えた、高均質、低複屈折の合成石英ガラス材料が得ら
れ、半導体製造用露光機のレンズ材料として好適に用い
られることがわかる。なお、実施例１〜３及び比較例
１、２における処理条件及び得られた石英ガラス体の各
種物性値の測定結果を表１に示した。

【００３９】

【表１】

【００４０】（実施例２）図２で示した製造装置によっ
て直径２００ｍｍ、長さ３５０ｍｍの石英ガラスインゴ
ットを作成した。なお、原料は四塩化珪素ではなく、テ
トラメトキシシラン〔Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₄〕を用いた。こ
の原料を実施例１と同様、酸素・水素火炎中に導入し、
シリカ微粒子を生成し、回転する石英ガラスターゲット
上に溶融・堆積をさせた。

【００４１】この石英ガラスインゴットの端部からサン
プルを切り出し、Ｎａ濃度を分析したところ、５ｐｐｂ
以下で、高純度な石英ガラスであることが確認された。
次に、上記石英ガラスインゴットを内径３５０ｍｍの高
純度カーボン製の円柱形型枠中に設置し、実施例１と同
様の条件で加熱変形させ、直径３５０ｍｍ、高さ１００
ｍｍの円盤状の成型石英ガラス体を得た。

【００４２】その後、得られた石英ガラス体の上下面及
び側面から５ｍｍの深さまでカットし、取り除いた。取
り除いた石英ガラス部分のＮａ濃度を分析したところ、
４０ｐｐｂ以上検出された。表面部分を取り除いて残っ
た成型石英ガラス体部分を、実施例１と同様の条件で熱
アニールを施した。得られた石英ガラス体の屈折率分
布、複屈折を測定したところ、屈折率の均質性はΔｎで
２．０Ｅ−６以下、複屈折も１ｎｍ／ｃｍ以下であっ
た。

【００４３】また、１９３．４ｎｍにおける初期透過率
は、内部透過率で９９．７０％、Ｎａ濃度は１０ｐｐｂ
以下であった。以上に示したように、高純度で高透過性
を備えた、高均質、低複屈折のガラス材料が得られ、こ
のような材料はリソグラフィー用のレンズ材料として好
適に用いられることがわかる。

【００４４】（実施例３）図３に示した製造装置によ
り、四塩化珪素を原料として、間接火炎加水分解法によ
り、直径２５０ｍｍ、長さ４５０ｍｍの多孔質スート母
材を形成した。これをゾーンメルト加熱炉を用いて、温
度１６００℃、真空中にて透明ガラス化を行い、直径１
５０ｍｍ、長さ３５０ｍｍの石英ガラスインゴットを得
た。実施例１及び２と同様に、この石英ガラスインゴッ
トのＮａ分析を行ったところ、５ｐｐｂ以下であった。

【００４５】次に、上記石英ガラスインゴットを内径２
５０ｍｍの高純度カーボン製の円柱形型枠中に設置し、
実施例１と同様の条件で加熱変形させ、直径２５０ｍ
ｍ、高さ１２０ｍｍの円盤状の成型石英ガラス体を得
た。その後、得られた石英ガラス体の上下面及び側面か
ら１０ｍｍの深さまでカットし、取り除いた。取り除い
た石英ガラス部分のＮａ濃度を分析したところ、３０ｐ
ｐｂ以上検出された。表面部分を取り除いて残った成型
石英ガラス体部分を、実施例１と同様の条件で熱アニー
ルを施した。得られた石英ガラス体の屈折率分布、複屈
折を測定したところ、屈折率の均質性はΔｎで１．０Ｅ
−６以下、複屈折も１ｎｍ／ｃｍ以下であった。また、
１９３．４ｎｍにおける初期透過率は、内部透過率で９
９．７５％、Ｎａ濃度は５ｐｐｂ以下であった。

【００４６】（比較例１）実施例１と同様の合成石英ガ
ラスインゴットを四塩化珪素原料から作成した。これを
加熱変形後に表面をまったく取り除くことなく、実施例
１と同じ処理を行い、直径３００ｍｍ、厚さ１００ｍｍ
の石英ガラス体を得た。前記ガラス体は除歪の熱アニー
ル処理を施しているため、均質性はΔｎで１．５Ｅ−６
以下、複屈折も１ｎｍ／ｃｍ以下と優れた光学特性を示
したが、初期透過率は９９．５０％と非常に低い値であ
った。Ｎａ濃度を分析してみると、特に表面近傍で４０
ｐｐｂ以上、また内部でも３０ｐｐｂ程度の濃度が検出
され、ガラス体内部まで顕著な汚染が進んでいることが
確認され、透過率の低下を引き起こしていることがわか
った。

【００４７】このように、加熱変形した後に、外表面の
汚染層を取り除かなかったため、熱アニールによってＮ
ａが内部まで拡散し、ひいては透過率の低下を引き起こ
すこととなり、紫外線レーザー用の光学材料として使用
するには不適格なものであった。

【００４８】（比較例２）加熱変形の熱処理後に、表面
から取り除く深さを３ｍｍにした以外、実施例１とまっ
たく同じ方法で石英ガラス体を作成した。取り除いた表
面３ｍｍの部分のＮａ濃度を分析したところ、６０ｐｐ
ｂ以上という高い濃度で検出された。すなわち加熱変形
処理中にカーボン型に直接接触している部分で、極めて
高濃度のＮａ汚染が観測されることがわかった。また、
内部も２５ｐｐｂのＮａが検出されており、その結果、
１９３．４ｎｍにおける初期透過率も９９．６０％と低
い値であった。均質性及び複屈折はそれぞれ１．５Ｅ−
６、１ｎｍ／ｃｍ以下と優れた光学特性を示したが、初
期透過率が悪く、紫外線レーザー用の光学材料としては
不適当なものとなった。

【００４９】

【発明の効果】以上述べたごとく、本発明によれば、石
英ガラスを加熱変形させるために、カーボンなどの耐熱
性型枠に直接接触するような方法で行っても、熱処理後
直ちにガラス体の全表面を少なくとも５ｍｍ以上の深さ
で取り除くことによって、表面近傍に局在していたＮａ
がガラス内部に拡散していくことを効果的に抑制できる
ため、高い初期透過率を有する石英材料を得ることがで
きる。

【００５０】また、本発明によれば、特に紫外線レーザ
ーを用いた半導体露光装置用の石英ガラスは高い均質
性、低い複屈折といった特性が厳しく要求されているた
め、均質化のための熱処理が不可欠であり、最近の大口
径・大重量の材料を製造するために、カーボンなどの耐
熱性を持つ型枠中で所望の大きさのガラス体を得るため
に加熱変形させたものであっても、全表面を深さ５ｍｍ
以上取り除くことによって、均質化のための熱アニール
を施しても、Ｎａが内部に拡散することないため、高い
透過性を有する大型の石英ガラス材料を得ることができ
る。

【００５１】このようにして得られた本発明の合成石英
ガラス材料は、高い透過性を維持しつつ、高均質で低複
屈折を有する多面、特に紫外線レーザーを用いる半導体
露光装置の石英ガラスとして好適に用いることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法の工程順の１例を示すフローチャ
ートである。

【図２】実施例１において用いられる合成石英ガラス
インゴットの製造装置の概略説明図である。

【図３】実施例３において用いられる合成石英ガラス
インゴットの製造装置の概略説明図である。

【図４】実施例１における実験手順を示すフローチャ
ートである。

【図５】実施例１の各手順における合成石英ガラス体
の形状を示す模式図である。

【符号の説明】

１０，２０：製造装置、１１，２１：チャンバー、１
３，２３：石英ガラス製バーナー、１４，２４：排気
管、１５，２５：ガス導入管、１６：耐熱性ターゲッ
ト、２６：スート、Ａ₁〜Ａ₄：石英ガラス体、Ｂ：成型
枠。

フロントページの続き (72)発明者片岡正篤福井県武生市北府２丁目13番60号信越石英株式会社武生工場内 (72)発明者島川貴行福井県武生市北府２丁目13番60号信越石英株式会社武生工場内Ｆターム(参考） 4G014 AH00 4G062 AA04 BB02 CC01 DA08 MM02 NN01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】合成石英ガラス体に対して耐熱性の型枠
を用いて加熱変形を伴う熱処理を施した後に、該合成石
英ガラス体の表面から深さ５ｍｍ以上の領域を全表面に
わたって取り除く工程を含むことを特徴とする合成石英
ガラス材料の製造方法。
【請求項２】前記工程を施した後に、光学的な均質性
を向上させるために前記合成ガラス体を８００℃〜１３
００℃の温度範囲で熱処理することを特徴とする請求項
１記載の合成石英ガラス材料の製造方法。
【請求項３】請求項２記載の方法で製造されたことを
特徴とする合成石英ガラス材料。
【請求項４】請求項１又は２記載の方法で製造された
合成石英ガラス材料であって、６３２．８ｎｍにおける
屈折率の均質性が２Ｅ−６以下、複屈折が１ｎｍ／ｃｍ
以下、厚さ１０ｍｍにおける１９３．４ｎｍの内部透過
率が９９．７％以上、Ｎａの含有量が１０ｐｐｂ以下で
あることを特徴とする合成石英ガラス材料。