JP2003183037A - 光学部材用石英ガラスブランクおよびその使用 - Google Patents
光学部材用石英ガラスブランクおよびその使用Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ２５０ｎｍ以下の波長の紫外線透過用光学部
材のための石英ガラスのブランク、および、２５０ｎｍ
以下の波長の紫外線に関連するマイクロリソグラフィー
におけるそのブランクの使用を提供すること。 【解決手段】 本発明による石英ガラスブランクは以下
の特性を有する。本質的に酸素欠損がないガラス構造、
３×１０17分子／ｃｍ3〜２．０×１０18分子／ｃｍ3の
範囲のＨ2含有量、５００重量ｐｐｍ〜１０００重量ｐ
ｐｍの範囲のＯＨ含有量、２×１０17分子／ｃｍ3未満
のＳｉＨ基含有量、２ｐｐｍ未満の屈折率の不均質性△
ｎ、２ｎｍ／ｃｍ未満のひずみ複屈折。
材のための石英ガラスのブランク、および、２５０ｎｍ
以下の波長の紫外線に関連するマイクロリソグラフィー
におけるそのブランクの使用を提供すること。 【解決手段】 本発明による石英ガラスブランクは以下
の特性を有する。本質的に酸素欠損がないガラス構造、
３×１０17分子／ｃｍ3〜２．０×１０18分子／ｃｍ3の
範囲のＨ2含有量、５００重量ｐｐｍ〜１０００重量ｐ
ｐｍの範囲のＯＨ含有量、２×１０17分子／ｃｍ3未満
のＳｉＨ基含有量、２ｐｐｍ未満の屈折率の不均質性△
ｎ、２ｎｍ／ｃｍ未満のひずみ複屈折。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、２５０ｎｍ以下の
波長の紫外線透過用光学部材のための石英ガラスブラン
クに関する。
波長の紫外線透過用光学部材のための石英ガラスブラン
クに関する。
【０００２】さらに、本発明は、２５０ｎｍ以下の波長
の紫外線と組み合わせてマイクロリソグラフィーに使用
される部材を製造するための、石英ガラスブランクの使
用に関する。
の紫外線と組み合わせてマイクロリソグラフィーに使用
される部材を製造するための、石英ガラスブランクの使
用に関する。
【０００３】
【従来の技術】石英ガラスの光学部材は、とりわけ、高
エネルギー紫外線レーザ照射光の透過のために、たとえ
ば、光ファイバとして、または半導体チップの大規模集
積回路を製造するためのマイクロリソグラフィーシステ
ムの照射用光学デバイスの形態で使用されている。最新
のマイクロリソグラフィーシステムの照射システムは、
波長２４８ｎｍ（ＫｒＦレーザ）または１９３ｎｍ（Ａ
ｒＦレーザ）の波長の高エネルギーパルスの紫外線を照
射するエキシマレーザを具備している。
エネルギー紫外線レーザ照射光の透過のために、たとえ
ば、光ファイバとして、または半導体チップの大規模集
積回路を製造するためのマイクロリソグラフィーシステ
ムの照射用光学デバイスの形態で使用されている。最新
のマイクロリソグラフィーシステムの照射システムは、
波長２４８ｎｍ（ＫｒＦレーザ）または１９３ｎｍ（Ａ
ｒＦレーザ）の波長の高エネルギーパルスの紫外線を照
射するエキシマレーザを具備している。
【０００４】合成石英ガラスの光学部材において、短波
長紫外線照射は、吸収を生ずる損傷を引き起こす可能性
がある。損傷のタイプと程度および損傷によって誘発さ
れる吸収は、照射条件のみでなく、密度、屈折率の勾配
および均質性などのような構造的特性によって、また化
学的組成によって主に規定される個々の石英ガラスの品
質によって決まる。
長紫外線照射は、吸収を生ずる損傷を引き起こす可能性
がある。損傷のタイプと程度および損傷によって誘発さ
れる吸収は、照射条件のみでなく、密度、屈折率の勾配
および均質性などのような構造的特性によって、また化
学的組成によって主に規定される個々の石英ガラスの品
質によって決まる。
【０００５】モデル式は、照射条件、材料因子および誘
発される吸収αinの間の関係を以下のように記述する。 αin＝ａ×εb×Ｐ （１） ここで、ａおよびｂは材料因子であり、εおよびＰはエ
ネルギー密度およびパルス数をそれぞれ表す。
発される吸収αinの間の関係を以下のように記述する。 αin＝ａ×εb×Ｐ （１） ここで、ａおよびｂは材料因子であり、εおよびＰはエ
ネルギー密度およびパルス数をそれぞれ表す。
【０００６】したがって、誘発される構造的損傷の数お
よび損傷によって誘発される吸収は、効力を生ずるレー
ザパルスの数およびそのエネルギー密度によって、また
材料因子によって決まる。
よび損傷によって誘発される吸収は、効力を生ずるレー
ザパルスの数およびそのエネルギー密度によって、また
材料因子によって決まる。
【０００７】高エネルギー紫外光による照射でのダメー
ジ挙動に対する石英ガラスの化学的組成の影響は、たと
えば、ＥＰ−Ａ１ ４０１ ８４５に記載されている。
上述の特許公報によれば、（石英ガラスの体積に関し
て）少なくとも５×１０16分子／ｃｍ3の水素濃度とと
もに、１００〜約１０００重量ｐｐｍの範囲のＯＨ含有
量を有する高純度の石英ガラスは、高い耐放射線性を示
す。さらに、既知の合成石英ガラスは、５ｎｍ／ｃｍ未
満のひずみ複屈折を有し、本質的に酸素欠損がない。
ジ挙動に対する石英ガラスの化学的組成の影響は、たと
えば、ＥＰ−Ａ１ ４０１ ８４５に記載されている。
上述の特許公報によれば、（石英ガラスの体積に関し
て）少なくとも５×１０16分子／ｃｍ3の水素濃度とと
もに、１００〜約１０００重量ｐｐｍの範囲のＯＨ含有
量を有する高純度の石英ガラスは、高い耐放射線性を示
す。さらに、既知の合成石英ガラスは、５ｎｍ／ｃｍ未
満のひずみ複屈折を有し、本質的に酸素欠損がない。
【０００８】さらに、EP-A1 401 845 は、珪素化合物の
火炎加水分解によって合成石英ガラスを製造する方法を
記載している。これらの化合物は、開始物質および析出
されたＳｉＯ2粒子のガラス化のタイプに基づいて区別
することができる。火炎加水分解によって合成石英ガラ
スを製造する時、ＳｉＣｌ4がしばしば原料物質として
使用される。別法として、他の、たとえば塩素を含まな
い珪素含有有機化合物、たとえば、水素化シリコン(hyd
rosilicon)またはシロキサンが使用される。いずれの場
合でも、ＳｉＯ2粒子が回転基材上の層に析出される。
基材の表面上の十分に高い温度によって、ＳｉＯ2粒子
の直接ガラス化が起こる（「直接的ガラス化」）。しか
し、いわゆる「スート法（soot method）」において
は、ＳｉＯ2粒子の析出中の温度が低く保たれるため
に、ＳｉＯ2粒子がガラス化されないか、または低い程
度にガラス化された多孔質スート体が形成される。スー
ト法を用いると、その後でのスート体の焼結によって、
石英ガラス形成下でのガラス化が起こる。両方の方法に
よって、緻密で、透明で、高純度の石英ガラスが製造さ
れ、直接ガラス化に比べてスート法については製造コス
トも低い。
火炎加水分解によって合成石英ガラスを製造する方法を
記載している。これらの化合物は、開始物質および析出
されたＳｉＯ2粒子のガラス化のタイプに基づいて区別
することができる。火炎加水分解によって合成石英ガラ
スを製造する時、ＳｉＣｌ4がしばしば原料物質として
使用される。別法として、他の、たとえば塩素を含まな
い珪素含有有機化合物、たとえば、水素化シリコン(hyd
rosilicon)またはシロキサンが使用される。いずれの場
合でも、ＳｉＯ2粒子が回転基材上の層に析出される。
基材の表面上の十分に高い温度によって、ＳｉＯ2粒子
の直接ガラス化が起こる（「直接的ガラス化」）。しか
し、いわゆる「スート法（soot method）」において
は、ＳｉＯ2粒子の析出中の温度が低く保たれるため
に、ＳｉＯ2粒子がガラス化されないか、または低い程
度にガラス化された多孔質スート体が形成される。スー
ト法を用いると、その後でのスート体の焼結によって、
石英ガラス形成下でのガラス化が起こる。両方の方法に
よって、緻密で、透明で、高純度の石英ガラスが製造さ
れ、直接ガラス化に比べてスート法については製造コス
トも低い。
【０００９】ブランク内の機械的応力を低減し、仮想温
度(fictive temperature)を一様に分布させるために、
ブランクは、通常アニールされる。EP-A1 401 845 にお
いて、ブランクは約１１００℃で５０時間の保持期間に
さらされ、その後、２℃／ｈの冷却速度で９００℃まで
徐冷され、次に、閉じた炉の中で大気温度に冷却され
る、アニールプログラムが提案されている。この温度処
理を用いると、成分、とりわけ水素の外方拡散によっ
て、化学的組成に局所的な変化が生じ、ブランクの表面
領域からその内部に向かって延在する濃度勾配を得るこ
とができる。水素の損傷修復作用を通して石英ガラスの
耐放射線性を改善するために、EP-A1 401 845 は次に、
水素雰囲気中で温度を上げて処理することによって、ア
ニールされた石英ガラスブランクに水素を荷載（loadin
g）することを薦めている。
度(fictive temperature)を一様に分布させるために、
ブランクは、通常アニールされる。EP-A1 401 845 にお
いて、ブランクは約１１００℃で５０時間の保持期間に
さらされ、その後、２℃／ｈの冷却速度で９００℃まで
徐冷され、次に、閉じた炉の中で大気温度に冷却され
る、アニールプログラムが提案されている。この温度処
理を用いると、成分、とりわけ水素の外方拡散によっ
て、化学的組成に局所的な変化が生じ、ブランクの表面
領域からその内部に向かって延在する濃度勾配を得るこ
とができる。水素の損傷修復作用を通して石英ガラスの
耐放射線性を改善するために、EP-A1 401 845 は次に、
水素雰囲気中で温度を上げて処理することによって、ア
ニールされた石英ガラスブランクに水素を荷載（loadin
g）することを薦めている。
【００１０】文献には持続する紫外線照射によって吸収
の増加が起こる場合の多数の劣化パターンが記載されて
いる。誘発された吸収は、たとえば、直線的な増加を示
すか、または吸収が最初に増大した後に飽和が生ずる。
さらに、最初に示された吸収バンドは、レーザのスイッ
チが切られてから数分後に消え、照射の再開で、バンド
自体が、以前に達したレベルに急速に再確立されること
が観察される。この挙動は、「急速ダメージプロセス」
（ＲＤＰ）と呼ばれる。この挙動の背景は、水素分子が
石英ガラス内で網状損傷を飽和させるという事実にあ
り、損傷の場所での結合は低く、これらの損傷は、成分
に対する照射を再開すると再び現れるであろう。さら
に、構造上の損傷が、外見上、突然で急激な吸収の増大
が生ずる程度にまで蓄積するように見える、損傷挙動が
知られている。後者のダメージ挙動における吸収の強い
増加は、文献上ではＳＡＴ効果と呼ばれている。
の増加が起こる場合の多数の劣化パターンが記載されて
いる。誘発された吸収は、たとえば、直線的な増加を示
すか、または吸収が最初に増大した後に飽和が生ずる。
さらに、最初に示された吸収バンドは、レーザのスイッ
チが切られてから数分後に消え、照射の再開で、バンド
自体が、以前に達したレベルに急速に再確立されること
が観察される。この挙動は、「急速ダメージプロセス」
（ＲＤＰ）と呼ばれる。この挙動の背景は、水素分子が
石英ガラス内で網状損傷を飽和させるという事実にあ
り、損傷の場所での結合は低く、これらの損傷は、成分
に対する照射を再開すると再び現れるであろう。さら
に、構造上の損傷が、外見上、突然で急激な吸収の増大
が生ずる程度にまで蓄積するように見える、損傷挙動が
知られている。後者のダメージ挙動における吸収の強い
増加は、文献上ではＳＡＴ効果と呼ばれている。
【００１１】EP-A1 401 845 からわかっている石英ガラ
スでは、紫外線照射によって、比較的低い吸収の増加が
生じるため、この石英ガラスは、短波長紫外線に対する
高い耐性で特徴付けられる。しかし、吸収および／また
は透過低下のほかに、蛍光の生成、または屈折率の変化
において明らかになるであろう他の損傷機構が同様に効
力を表す可能性がある。
スでは、紫外線照射によって、比較的低い吸収の増加が
生じるため、この石英ガラスは、短波長紫外線に対する
高い耐性で特徴付けられる。しかし、吸収および／また
は透過低下のほかに、蛍光の生成、または屈折率の変化
において明らかになるであろう他の損傷機構が同様に効
力を表す可能性がある。
【００１２】この状況においてよく知られている現象
は、高エネルギー密度を有するレーザの照射中または照
射後に起こる、いわゆる「圧密化(compaction)」であ
る。この作用は、密度の局所的な増加において明らかに
なり、屈折率の増加、したがって、光学部材の画像化特
性の劣化を生ずる。しかし、光学石英ガラス部材が低エ
ネルギー密度で、かつ高パルス数のレーザ照射にさらさ
れると、同様に逆の作用も起こる可能性がある。こうし
た状況では、いわゆる、「圧密減少(de-compaction)」
（英語の文献では「希薄化(rarefaction)」とも呼ばれ
る）が観察され、この圧密減少は、屈折率の減少ととも
に見出されるはずである。このことによって、画像化特
性の劣化が生ずる。この損傷機構は、C. K. Van Peski,
R. MortonおよびZ. Bor（「Behavior of Fused Silica
Irradiated by Low Level 193 nm Eximer Laser for T
ens of Billions of Pulses」J. Non-Cryst. Solids 26
5, p285〜289, 2000）によって説明されている。
は、高エネルギー密度を有するレーザの照射中または照
射後に起こる、いわゆる「圧密化(compaction)」であ
る。この作用は、密度の局所的な増加において明らかに
なり、屈折率の増加、したがって、光学部材の画像化特
性の劣化を生ずる。しかし、光学石英ガラス部材が低エ
ネルギー密度で、かつ高パルス数のレーザ照射にさらさ
れると、同様に逆の作用も起こる可能性がある。こうし
た状況では、いわゆる、「圧密減少(de-compaction)」
（英語の文献では「希薄化(rarefaction)」とも呼ばれ
る）が観察され、この圧密減少は、屈折率の減少ととも
に見出されるはずである。このことによって、画像化特
性の劣化が生ずる。この損傷機構は、C. K. Van Peski,
R. MortonおよびZ. Bor（「Behavior of Fused Silica
Irradiated by Low Level 193 nm Eximer Laser for T
ens of Billions of Pulses」J. Non-Cryst. Solids 26
5, p285〜289, 2000）によって説明されている。
【００１３】したがって、圧密化および圧密減少は、必
ずしも、照射によって誘発される吸収の増加で明らかに
はなるわけではないが、光学部材の寿命を縮める可能性
がある欠損または損傷である。
ずしも、照射によって誘発される吸収の増加で明らかに
はなるわけではないが、光学部材の寿命を縮める可能性
がある欠損または損傷である。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明
は、圧密化および圧密減少について最適化される一方
で、誘発される吸収が低い、２５０ｎｍ以下の波長の紫
外線透過用光学部材のための合成石英ガラスのブランク
を提供する課題に基づく。さらに本発明は、このブラン
クの適切な使用を提供する課題に基づく。
は、圧密化および圧密減少について最適化される一方
で、誘発される吸収が低い、２５０ｎｍ以下の波長の紫
外線透過用光学部材のための合成石英ガラスのブランク
を提供する課題に基づく。さらに本発明は、このブラン
クの適切な使用を提供する課題に基づく。
【００１５】
【課題を解決するための手段】ブランクに関して、本課
題は、以下の特性を組み合わせた石英ガラスブランクの
実施形態による本発明によって対処される： ・本質的に酸素欠損がないガラス構造、 ・３×１０17分子／ｃｍ3〜２．０×１０18分子／ｃｍ3
の範囲のＨ2含有量、 ・５００重量ｐｐｍ〜１０００重量ｐｐｍの範囲のＯＨ
含有量、 ・２×１０17分子／ｃｍ3未満のＳｉＨ基含有量、 ・２ｐｐｍ未満の屈折率の不均質性△ｎ、 ・２ｎｍ／ｃｍ未満のひずみ複屈折。 このような関係において、実質的に酸素欠損部位がない
ガラス構造とは、酸素不足欠損及び酸素過剰欠損の濃度
がシェルビー法の検出限界以下であるガラス構造を意味
する。この検出法は“水素とヒドロキシル−フリーガラ
ス質シリカとの反応(Reaction of hydrogen with hydro
xyl-free vitreous silica)"(J.Appl.Phys．５１巻、５
号、１９８０年５月、２５８９−２５９３ページ）に発
表されている。定量的意味では、これは石英ガラス１グ
ラムあたりのガラス構造内に酸素不足欠損及び酸素過剰
欠損が約１０17以下しかないことを意味する。
題は、以下の特性を組み合わせた石英ガラスブランクの
実施形態による本発明によって対処される： ・本質的に酸素欠損がないガラス構造、 ・３×１０17分子／ｃｍ3〜２．０×１０18分子／ｃｍ3
の範囲のＨ2含有量、 ・５００重量ｐｐｍ〜１０００重量ｐｐｍの範囲のＯＨ
含有量、 ・２×１０17分子／ｃｍ3未満のＳｉＨ基含有量、 ・２ｐｐｍ未満の屈折率の不均質性△ｎ、 ・２ｎｍ／ｃｍ未満のひずみ複屈折。 このような関係において、実質的に酸素欠損部位がない
ガラス構造とは、酸素不足欠損及び酸素過剰欠損の濃度
がシェルビー法の検出限界以下であるガラス構造を意味
する。この検出法は“水素とヒドロキシル−フリーガラ
ス質シリカとの反応(Reaction of hydrogen with hydro
xyl-free vitreous silica)"(J.Appl.Phys．５１巻、５
号、１９８０年５月、２５８９−２５９３ページ）に発
表されている。定量的意味では、これは石英ガラス１グ
ラムあたりのガラス構造内に酸素不足欠損及び酸素過剰
欠損が約１０17以下しかないことを意味する。
【００１６】理想的には、上記のパラメータは、光学部
材のボリューム（volume）上に一様に分布する。ここ
で、所定の濃度データは、光学的に利用される部材の部
分に属する。
材のボリューム（volume）上に一様に分布する。ここ
で、所定の濃度データは、光学的に利用される部材の部
分に属する。
【００１７】ＯＨ含有量は、Ｄ．Ｍ．Ｄｏｄｄ等の方法
（「Optical Determination of OHin Fused Suilica」,
J.Appl.Phys.,Vol.37,p.3911,1966）に従ってＩＲ吸収
を測定することによって求められる。水素含有量は、Ｋ
ｈｏｔｉｍｃｈｅｎｋｏ等によって初めて提案されたラ
マン測定（「Determining the Content of HydrogenDis
solved in Quartz Glass Using the Methods of Raman
Scattering and MassSpectroscopy」Zhurnal Prikladno
i Spektroskopii,vol.46,no.6,p.987〜991,June 1987）
によって求められる。ＳｉＨ基含有量は、Shelbyの著
「Reaction ofHydrogen with OH-free Vitreous Silic
a」(J.Appl.Phys.,vol.51,no.5,p.2589〜2593)によって
説明されるように、水素との化学的反応すなわち、Ｓｉ
−Ｏ−Ｓｉ＋Ｈ2→Ｓｉ−Ｈ＋Ｓｉ−ＯＨ によって較正
が起こるラマン分光測定法によって求められる。石英ガ
ラスの塩素含有量は、塩化銀として、またはイオン選択
性電極の利用の下で、塩素を析出させることによって求
められる。
（「Optical Determination of OHin Fused Suilica」,
J.Appl.Phys.,Vol.37,p.3911,1966）に従ってＩＲ吸収
を測定することによって求められる。水素含有量は、Ｋ
ｈｏｔｉｍｃｈｅｎｋｏ等によって初めて提案されたラ
マン測定（「Determining the Content of HydrogenDis
solved in Quartz Glass Using the Methods of Raman
Scattering and MassSpectroscopy」Zhurnal Prikladno
i Spektroskopii,vol.46,no.6,p.987〜991,June 1987）
によって求められる。ＳｉＨ基含有量は、Shelbyの著
「Reaction ofHydrogen with OH-free Vitreous Silic
a」(J.Appl.Phys.,vol.51,no.5,p.2589〜2593)によって
説明されるように、水素との化学的反応すなわち、Ｓｉ
−Ｏ−Ｓｉ＋Ｈ2→Ｓｉ−Ｈ＋Ｓｉ−ＯＨ によって較正
が起こるラマン分光測定法によって求められる。石英ガ
ラスの塩素含有量は、塩化銀として、またはイオン選択
性電極の利用の下で、塩素を析出させることによって求
められる。
【００１８】屈折率の不均質性、△ｎ、は波長６３３ｎ
ｍ（Ｈｅ−Ｎｅレーザ）で干渉測定法によって測定す
る。△ｎは、透過のために使用する光学機器部品の断面
（“透明開口 (clear aperture) ”領域（ＣＡ領域）と
も呼ばれる）を通って測定される屈折率分布の最大値と
最小値との差である。透明開口領域は透過方向に垂直な
平面上への透過量の投影によって測定される。
ｍ（Ｈｅ−Ｎｅレーザ）で干渉測定法によって測定す
る。△ｎは、透過のために使用する光学機器部品の断面
（“透明開口 (clear aperture) ”領域（ＣＡ領域）と
も呼ばれる）を通って測定される屈折率分布の最大値と
最小値との差である。透明開口領域は透過方向に垂直な
平面上への透過量の投影によって測定される。
【００１９】ひずみ複屈折は、“ガラスレーザディスク
中の残留複屈折分布の、横断ゼーマン レーザによる測
定 (Measurement of the residual birefringence dist
ribution in glass laser disk by transverse Zeeman
laser)"(Electronics and Communications in Japan、
２部、７４巻、５号、１９９１；電子情報通信学会論文
誌７３−Ｃ−１巻、１０号、１９９０、６５２−６５７
から翻訳）に記載された方法によって６３３ｎｍの波長
で（Ｈｅ−Ｎｅ−レーザ）干渉測定法によって測定す
る。
中の残留複屈折分布の、横断ゼーマン レーザによる測
定 (Measurement of the residual birefringence dist
ribution in glass laser disk by transverse Zeeman
laser)"(Electronics and Communications in Japan、
２部、７４巻、５号、１９９１；電子情報通信学会論文
誌７３−Ｃ−１巻、１０号、１９９０、６５２−６５７
から翻訳）に記載された方法によって６３３ｎｍの波長
で（Ｈｅ−Ｎｅ−レーザ）干渉測定法によって測定す
る。
【００２０】短波長紫外線に対する高い耐放射線性の観
点で設計されている、上述の文献に記載される石英ガラ
スの品質とは対照的に、本発明によるブランクの石英ガ
ラスは、とりわけ、一方では、比較的高いＨ2およびＯ
Ｈ含有量と、他方では、６０重量ｐｐｍと１２０重量ｐ
ｐｍの間の同等に狭い範囲の濃度を有する塩素濃度とに
よって特徴付けられる。
点で設計されている、上述の文献に記載される石英ガラ
スの品質とは対照的に、本発明によるブランクの石英ガ
ラスは、とりわけ、一方では、比較的高いＨ2およびＯ
Ｈ含有量と、他方では、６０重量ｐｐｍと１２０重量ｐ
ｐｍの間の同等に狭い範囲の濃度を有する塩素濃度とに
よって特徴付けられる。
【００２１】スート法によって製造された石英ガラス
は、通常、低い重量ｐｐｍから２００重量ｐｐｍまでの
範囲のＯＨ含有量、石英ガラスのガラス化および均質化
時の温度処理の結果として、一般的に検出可能性限界未
満であるＨ2含有量を有するため、上述した「スート
法」による、こうした石英ガラスの製造は、問題がない
わけではない。逆に、直接ガラス化によって製造される
石英ガラスは、一般的に、４５０〜１２００重量ｐｐｍ
のＯＨ含有量および約１×１０18分子／ｃｍ3のＨ2含有
量を有する。こうした石英ガラスに関して、塩素が６０
重量ｐｐｍ〜１２０重量ｐｐｍの間の狭い濃度範囲に存
在する場合、塩素が耐放射線性に対して肯定的な効果を
有することは驚くべきことである。６０重量ｐｐｍ未満
の塩素含有量は圧密減少作用に対して否定的な効果を有
するが、１２０重量ｐｐｍを超える塩素含有量によっ
て、損傷中心の生成時に、塩素ラジカルの干渉によって
誘発された吸収が増加するのが観察される（ＳｉＯＳｉ
＋Ｃｌ*→ＳｉＣｌ＋ＳｉＯ*→（Ｈ2＋ｈν）ＳｉＯＨ
＋ＳｉＨ＋Ｃｌ*）。６０重量ｐｐｍ未満の塩素含有量
は、圧密減少挙動にネガティブな効果を有する。
は、通常、低い重量ｐｐｍから２００重量ｐｐｍまでの
範囲のＯＨ含有量、石英ガラスのガラス化および均質化
時の温度処理の結果として、一般的に検出可能性限界未
満であるＨ2含有量を有するため、上述した「スート
法」による、こうした石英ガラスの製造は、問題がない
わけではない。逆に、直接ガラス化によって製造される
石英ガラスは、一般的に、４５０〜１２００重量ｐｐｍ
のＯＨ含有量および約１×１０18分子／ｃｍ3のＨ2含有
量を有する。こうした石英ガラスに関して、塩素が６０
重量ｐｐｍ〜１２０重量ｐｐｍの間の狭い濃度範囲に存
在する場合、塩素が耐放射線性に対して肯定的な効果を
有することは驚くべきことである。６０重量ｐｐｍ未満
の塩素含有量は圧密減少作用に対して否定的な効果を有
するが、１２０重量ｐｐｍを超える塩素含有量によっ
て、損傷中心の生成時に、塩素ラジカルの干渉によって
誘発された吸収が増加するのが観察される（ＳｉＯＳｉ
＋Ｃｌ*→ＳｉＣｌ＋ＳｉＯ*→（Ｈ2＋ｈν）ＳｉＯＨ
＋ＳｉＨ＋Ｃｌ*）。６０重量ｐｐｍ未満の塩素含有量
は、圧密減少挙動にネガティブな効果を有する。
【００２２】上述した特性を有する石英ガラスブランク
から製造された光学部材において、圧密化および圧密減
少を生ずる損傷機構が避けられるか、または少なくとも
かなり低減できることが示されている。こうした部材の
意図した使用の過程において、屈折率の変化は、完全
に、または大幅に避けられ、上述した損傷機構は、本発
明に従ってブランクから製造された光学部材の寿命を制
限しないであろう。
から製造された光学部材において、圧密化および圧密減
少を生ずる損傷機構が避けられるか、または少なくとも
かなり低減できることが示されている。こうした部材の
意図した使用の過程において、屈折率の変化は、完全
に、または大幅に避けられ、上述した損傷機構は、本発
明に従ってブランクから製造された光学部材の寿命を制
限しないであろう。
【００２３】０．０５ｍＪ／ｃｍ2を超えるエネルギー
密度を有する短波長紫外線照射に関して、上述した特性
の組合せの損傷挙動に対するこの影響は、以下で詳細に
説明されるように、経験的に立証されてきた。この関係
で、こうしたエネルギー密度に関して、５００重量ｐｐ
ｍ未満のＯＨ含有量が圧密化をもたらすこともまた明ら
かになった。１０００重量ｐｐｍを超えるＯＨ含有量を
有する石英ガラスは、より顕著な圧密減少傾向を示す。
密度を有する短波長紫外線照射に関して、上述した特性
の組合せの損傷挙動に対するこの影響は、以下で詳細に
説明されるように、経験的に立証されてきた。この関係
で、こうしたエネルギー密度に関して、５００重量ｐｐ
ｍ未満のＯＨ含有量が圧密化をもたらすこともまた明ら
かになった。１０００重量ｐｐｍを超えるＯＨ含有量を
有する石英ガラスは、より顕著な圧密減少傾向を示す。
【００２４】２．０×１０18分子／ｃｍ3を超えるＨ2含
有量に関して、ＲＤＰをもたらす損傷機構が特に大きな
効果を生ずる。しかし、３×１０17分子／ｃｍ3未満の
Ｈ2含有量について、０．０５ｍＪ／ｃｍ2を超えるエネ
ルギー密度を有する短波長紫外線照射に関連する、上述
した水素の損傷修復機構が小さいため、光学部材の意図
した使用中に、許容できない透過損失が起こる。
有量に関して、ＲＤＰをもたらす損傷機構が特に大きな
効果を生ずる。しかし、３×１０17分子／ｃｍ3未満の
Ｈ2含有量について、０．０５ｍＪ／ｃｍ2を超えるエネ
ルギー密度を有する短波長紫外線照射に関連する、上述
した水素の損傷修復機構が小さいため、光学部材の意図
した使用中に、許容できない透過損失が起こる。
【００２５】逆に、本発明によるブランクの石英ガラス
は、圧密減少と同様に圧密化の点で最適化されると同時
に、短波長紫外線照射に対してほとんど誘発された吸収
を示さない。
は、圧密減少と同様に圧密化の点で最適化されると同時
に、短波長紫外線照射に対してほとんど誘発された吸収
を示さない。
【００２６】ブランクのＯＨ含有量が６００重量ｐｐｍ
〜９００重量ｐｐｍの範囲、特に、７５０重量ｐｐｍと
９００重量ｐｐｍの間にある時に、特に有利であること
がわかった。この範囲のＯＨ含有量は、石英ガラスが、
０．０５ｍＪ／ｃｍ2を越えるエネルギー密度によって
使用される場合、一方では、圧密減少と圧密化の間の好
ましい調和となり、他方で、ＲＤＰとなる。
〜９００重量ｐｐｍの範囲、特に、７５０重量ｐｐｍと
９００重量ｐｐｍの間にある時に、特に有利であること
がわかった。この範囲のＯＨ含有量は、石英ガラスが、
０．０５ｍＪ／ｃｍ2を越えるエネルギー密度によって
使用される場合、一方では、圧密減少と圧密化の間の好
ましい調和となり、他方で、ＲＤＰとなる。
【００２７】この点において、Ｈ2含有量は、５×１０
17分子／ｃｍ3〜１×１０18分子／ｃｍ3の範囲にあるの
が有利である。この範囲のＨ2含有量を有する石英ガラ
スブランクに関して、好ましい水素の損傷修復機能が特
に大きく存在し、同時に圧密減少が大幅に避けられる。
17分子／ｃｍ3〜１×１０18分子／ｃｍ3の範囲にあるの
が有利である。この範囲のＨ2含有量を有する石英ガラ
スブランクに関して、好ましい水素の損傷修復機能が特
に大きく存在し、同時に圧密減少が大幅に避けられる。
【００２８】石英ガラスブランクは、８０重量ｐｐｍ〜
１００重量ｐｐの範囲の塩素含有量を有するのが好まし
い。これら狭い濃度限度内の塩素含有量に関して、とり
わけ、石英ガラスブランクが０．０５ｍＪ／ｃｍ2を超
える高いエネルギー密度の紫外線照射と関連して使用さ
れる時、低い圧密減少と誘発された吸収が得られる。
１００重量ｐｐの範囲の塩素含有量を有するのが好まし
い。これら狭い濃度限度内の塩素含有量に関して、とり
わけ、石英ガラスブランクが０．０５ｍＪ／ｃｍ2を超
える高いエネルギー密度の紫外線照射と関連して使用さ
れる時、低い圧密減少と誘発された吸収が得られる。
【００２９】石英ガラスブランクの利用の観点から、最
小として０．０５ｍＪ／ｃｍ2の所定のパルスエネルギ
ー密度を有し、かつ所定のパルス数Ｐに対する紫外線と
ともに使用するために、以下の規定式に従う、最小水素
含有量ＣH2minおよび最大水素含有量ＣH2maxを有する石
英ガラスを選択することによる本発明によって、上述の
課題が対処される。 ＣH2min（分子／ｃｍ3）＝１．０×１０8ε2Ｐ （２） ＣH2man（分子／ｃｍ3）＝２×１０19ε （３）
小として０．０５ｍＪ／ｃｍ2の所定のパルスエネルギ
ー密度を有し、かつ所定のパルス数Ｐに対する紫外線と
ともに使用するために、以下の規定式に従う、最小水素
含有量ＣH2minおよび最大水素含有量ＣH2maxを有する石
英ガラスを選択することによる本発明によって、上述の
課題が対処される。 ＣH2min（分子／ｃｍ3）＝１．０×１０8ε2Ｐ （２） ＣH2man（分子／ｃｍ3）＝２×１０19ε （３）
【００３０】規定式（２）および（３）に従う水素含有
量を調整することによって、石英ガラスは、短波長紫外
線照射に対する損傷作用に関してさらに最適化される。
規定式（２）から、それ未満では、水素の損傷修復機能
が低いために光学部材の意図する使用中に、許容できな
い透過損失が起こる、照射条件（パルスエネルギー密度
およびパルス数）に依存する最小水素濃度が得られる。
規定式（３）は、それを超えると、ＲＤＰおよび／また
は圧密減少がかなりの程度で起こる、パルスエネルギー
密度に依存する水素の上限を規定する。いずれの場合
も、所定の水素濃度は、透過に使用される石英ガラスブ
ランク内の領域（ＣＡ領域）について言う。通常、これ
は、石英ガラスブランクの光学部材の中心領域である。
量を調整することによって、石英ガラスは、短波長紫外
線照射に対する損傷作用に関してさらに最適化される。
規定式（２）から、それ未満では、水素の損傷修復機能
が低いために光学部材の意図する使用中に、許容できな
い透過損失が起こる、照射条件（パルスエネルギー密度
およびパルス数）に依存する最小水素濃度が得られる。
規定式（３）は、それを超えると、ＲＤＰおよび／また
は圧密減少がかなりの程度で起こる、パルスエネルギー
密度に依存する水素の上限を規定する。いずれの場合
も、所定の水素濃度は、透過に使用される石英ガラスブ
ランク内の領域（ＣＡ領域）について言う。通常、これ
は、石英ガラスブランクの光学部材の中心領域である。
【００３１】以下の規定式を満たす範囲のＯＨ含有量Ｃ
OHを有する石英ガラスが選択されるのが好ましい。 ＣOH（重量ｐｐｍ）＝１７００ε（ｍＪ／ｃｍ2）0.4±５０ （４） 理想的には、圧密化も圧密減少もないであろう。しか
し、実際には、照射条件および石英ガラスの特性に依存
して圧密化または圧密減少のいずれかが観察される。意
外にも、規定式（４）に従うＯＨ含有量を有する石英ガ
ラスは、上述した理想に近いこと、言い換えれば、その
石英ガラスは、０．０５ｍＪ／ｃｍ2を超えるパルスエ
ネルギー密度εを有する、＜２５０ｎｍの波長の短波長
紫外線照射に対する暴露で、顕著な圧密化も大きな圧密
減少も示さないことがわかった。
OHを有する石英ガラスが選択されるのが好ましい。 ＣOH（重量ｐｐｍ）＝１７００ε（ｍＪ／ｃｍ2）0.4±５０ （４） 理想的には、圧密化も圧密減少もないであろう。しか
し、実際には、照射条件および石英ガラスの特性に依存
して圧密化または圧密減少のいずれかが観察される。意
外にも、規定式（４）に従うＯＨ含有量を有する石英ガ
ラスは、上述した理想に近いこと、言い換えれば、その
石英ガラスは、０．０５ｍＪ／ｃｍ2を超えるパルスエ
ネルギー密度εを有する、＜２５０ｎｍの波長の短波長
紫外線照射に対する暴露で、顕著な圧密化も大きな圧密
減少も示さないことがわかった。
【００３２】上述した下限ε＝０．０５ｍＪ／ｃｍ2の
範囲のパルスエネルギー密度に対して、規定式（４）に
よれば、５１３重量ｐｐｍのＯＨ含有量となる。規定式
（４）は、０．３ｍＪ／ｃｍ2未満の、好ましくは０．
１５ｍＪ／ｃｍ2未満のパルスエネルギー密度に関し
て、低圧密化と同時に低圧密減少の観点からＯＨ含有量
の決定に対して特に有用であることが証明された。
範囲のパルスエネルギー密度に対して、規定式（４）に
よれば、５１３重量ｐｐｍのＯＨ含有量となる。規定式
（４）は、０．３ｍＪ／ｃｍ2未満の、好ましくは０．
１５ｍＪ／ｃｍ2未満のパルスエネルギー密度に関し
て、低圧密化と同時に低圧密減少の観点からＯＨ含有量
の決定に対して特に有用であることが証明された。
【００３３】上限ε＝０．３ｍＪ／ｃｍ2に対して、規
定式（４）に従うＯＨ含有量は、１０００重量ｐｐｍと
１１００重量ｐｐｍの間である。
定式（４）に従うＯＨ含有量は、１０００重量ｐｐｍと
１１００重量ｐｐｍの間である。
【００３４】以下において、本発明は、実施形態および
図により説明される。
図により説明される。
【００３５】
【発明の実施の形態】図１のグラフにおいて、重量ｐｐ
ｍでのＯＨ含有量ＣOH（図において、「ＯＨ含有量」と
して示される）は、ｍＪ／ｃｍ2でのパルスエネルギー
密度ε（図において、「エネルギー密度」として示され
る）に対して描かれている。示される曲線は、種々のＯ
Ｈ含有量を有する種々の石英ガラス特性で測定された損
傷に基づいている。波長１９３ｎｍで、かつ２０と５０
ｎｓの間のレーザパルス持続期間を有するレーザ照射下
で測定が行なわれた。レーザパルス持続期間は、V.Libe
rman, M. Rothschild, J.H.C. Sedlacek, R.S. Uttaro,
A. Grenville の著「Excimer-laser-Induced Densific
ation of Fused Silica:Laser-Fluence and Material-G
rade Effects on Scaling Law」（Journal Non-Cryst.
Solid 244(1999),p.159〜171）に記載の方法に従って規
定される。
ｍでのＯＨ含有量ＣOH（図において、「ＯＨ含有量」と
して示される）は、ｍＪ／ｃｍ2でのパルスエネルギー
密度ε（図において、「エネルギー密度」として示され
る）に対して描かれている。示される曲線は、種々のＯ
Ｈ含有量を有する種々の石英ガラス特性で測定された損
傷に基づいている。波長１９３ｎｍで、かつ２０と５０
ｎｓの間のレーザパルス持続期間を有するレーザ照射下
で測定が行なわれた。レーザパルス持続期間は、V.Libe
rman, M. Rothschild, J.H.C. Sedlacek, R.S. Uttaro,
A. Grenville の著「Excimer-laser-Induced Densific
ation of Fused Silica:Laser-Fluence and Material-G
rade Effects on Scaling Law」（Journal Non-Cryst.
Solid 244(1999),p.159〜171）に記載の方法に従って規
定される。
【００３６】上に示した条件下で求められた測定値は、
菱形形状で示される。曲線は、圧密化も圧密減少も観察
されない、ＣOH／εのペアを表す。曲線の上方の領域
（１）は、圧密化が起こる領域を表し、曲線の下方の領
域（２）は、圧密減少が起こる領域を表す。
菱形形状で示される。曲線は、圧密化も圧密減少も観察
されない、ＣOH／εのペアを表す。曲線の上方の領域
（１）は、圧密化が起こる領域を表し、曲線の下方の領
域（２）は、圧密減少が起こる領域を表す。
【００３７】曲線の近似行路を、式（４）によって記述
できる。 ＣOH（重量ｐｐｍ）＝１７００ε（ｍＪ／ｃｍ2）0.4±５０ （４） したがって、曲線または式（４）によって、０．０５と
０．３ｍＪ／ｃｍ3の間の全てのパルスエネルギー密度
に対して、圧密化も圧密減少も示さないように石英ガラ
スが要求するＯＨ含有量を選択することが可能である。
できる。 ＣOH（重量ｐｐｍ）＝１７００ε（ｍＪ／ｃｍ2）0.4±５０ （４） したがって、曲線または式（４）によって、０．０５と
０．３ｍＪ／ｃｍ3の間の全てのパルスエネルギー密度
に対して、圧密化も圧密減少も示さないように石英ガラ
スが要求するＯＨ含有量を選択することが可能である。
【００３８】
【実施例】表１に、こうした石英ガラスの例および比較
のための例を示す。
のための例を示す。
【００３９】
【表１】
【００４０】表１は、種々の化学的組成の石英ガラス
を、種々の照射条件によって照射測定した結果を示す。
表の最後の３つの欄において、それぞれのブランクが圧
密化、圧密減少または誘発された吸収を示すかどうかの
品質が示されている。
を、種々の照射条件によって照射測定した結果を示す。
表の最後の３つの欄において、それぞれのブランクが圧
密化、圧密減少または誘発された吸収を示すかどうかの
品質が示されている。
【００４１】欄２〜８に示した特性は、２４０ｍｍの外
径および６０ｍｍの厚みを有する円筒形石英ガラスブラ
ンクについて求められており、こうしたブランクは、１
９３ｎｍの波長を有するエキシマレーザ照射によって作
動するマイクロリソグラフィー装置用のレンズとして使
用されることが意図される。レンズを製造する時に除去
されるべく残っているわずかな過剰部を除くと、ブラン
クの寸法は、レンズ寸法に一致する。ここで、石英ガラ
スから製造されるレンズのＣＡ領域に対応する石英ガラ
スボリュ−ムは、レンズ取り付け用の数ｍｍの境界を差
し引いたレンズの円形領域およびレンズの厚みによって
画定される。表１の欄「Ｏ±」には、酸素損傷を有する
場所の濃度が示され、欄「△ｎ」にはＣＡ領域を通して
の屈折率が示されており、欄「Λ」にはＣＡ領域におけ
る最大複屈折が示されている。
径および６０ｍｍの厚みを有する円筒形石英ガラスブラ
ンクについて求められており、こうしたブランクは、１
９３ｎｍの波長を有するエキシマレーザ照射によって作
動するマイクロリソグラフィー装置用のレンズとして使
用されることが意図される。レンズを製造する時に除去
されるべく残っているわずかな過剰部を除くと、ブラン
クの寸法は、レンズ寸法に一致する。ここで、石英ガラ
スから製造されるレンズのＣＡ領域に対応する石英ガラ
スボリュ−ムは、レンズ取り付け用の数ｍｍの境界を差
し引いたレンズの円形領域およびレンズの厚みによって
画定される。表１の欄「Ｏ±」には、酸素損傷を有する
場所の濃度が示され、欄「△ｎ」にはＣＡ領域を通して
の屈折率が示されており、欄「Λ」にはＣＡ領域におけ
る最大複屈折が示されている。
【００４２】照射テストに対しては、２５×２５×２０
０ｍｍ3の棒状サンプルをそれぞれの石英ガラスブラン
クから取り出し、同じように処理した（すなわち、対向
する２５×２５ｍｍ2領域が研磨された）。
０ｍｍ3の棒状サンプルをそれぞれの石英ガラスブラン
クから取り出し、同じように処理した（すなわち、対向
する２５×２５ｍｍ2領域が研磨された）。
【００４３】圧密化または圧密減少に関するサンプルの
損傷作用を明確にするために、表１の欄８に示すよう
に、サンプルは、パルスエネルギー密度を変えて、１９
３ｎｍの波長の紫外線照射を受けた。これら照射テスト
のそれぞれにおいて、パルス数は５０億であった。
損傷作用を明確にするために、表１の欄８に示すよう
に、サンプルは、パルスエネルギー密度を変えて、１９
３ｎｍの波長の紫外線照射を受けた。これら照射テスト
のそれぞれにおいて、パルス数は５０億であった。
【００４４】欄「誘発された吸収」には、２つの損傷機
構が組み合わさっており、それは、吸収の増加、すなわ
ち、吸収の線形増加および始めに述べたＲＤＰから明ら
かでる。誘発された吸収に関するサンプルの損傷作用を
明確にするために、サンプルは、同様に、１９３ｎｍの
波長で、欄８に示されるパルスエネルギー密度の紫外線
照射を受ける。ＲＤＰの確定には、百万パルスのパルス
数で十分であり、吸収の線形増加の確定には、１０億パ
ルスの最小パルス数が必要である。この目的のために、
サンプルの透過損失は、照射中に、サンプルを通過した
後の利用されたレーザビームの強度損失を決定すること
によって求められた。
構が組み合わさっており、それは、吸収の増加、すなわ
ち、吸収の線形増加および始めに述べたＲＤＰから明ら
かでる。誘発された吸収に関するサンプルの損傷作用を
明確にするために、サンプルは、同様に、１９３ｎｍの
波長で、欄８に示されるパルスエネルギー密度の紫外線
照射を受ける。ＲＤＰの確定には、百万パルスのパルス
数で十分であり、吸収の線形増加の確定には、１０億パ
ルスの最小パルス数が必要である。この目的のために、
サンプルの透過損失は、照射中に、サンプルを通過した
後の利用されたレーザビームの強度損失を決定すること
によって求められた。
【００４５】照射テスト後、６３３ｎｍの波長で市販の
干渉計（Ｚｙｇｏ ＧＰＩ−ＸＰ）によって、非照射領
域と比較した照射領域の屈折率の相対的な増加または減
少を測定することによって、圧密化および圧密減少が求
められた。
干渉計（Ｚｙｇｏ ＧＰＩ−ＸＰ）によって、非照射領
域と比較した照射領域の屈折率の相対的な増加または減
少を測定することによって、圧密化および圧密減少が求
められた。
【００４６】石英ガラスブランクは、１９３ｎｍの波長
の紫外線照射とともに使用するマイクロリソグラフィー
装置用の光学レンズの製造用に考えられており、その意
図する使用中に、光学構成部品は、一般的に、約０．１
ｍＪ／ｃｍ2のエネルギー密度の照射にさらされる。一
般的なパルス数は、１０11と１０12の間である。
の紫外線照射とともに使用するマイクロリソグラフィー
装置用の光学レンズの製造用に考えられており、その意
図する使用中に、光学構成部品は、一般的に、約０．１
ｍＪ／ｃｍ2のエネルギー密度の照射にさらされる。一
般的なパルス数は、１０11と１０12の間である。
【００４７】表１におけるブランク１〜４は、以下のよ
うにして製造された。
うにして製造された。
【００４８】これらは、直接ガラス化法によって製造さ
れた石英ガラスである。その中心軸のまわりに回転する
円形基材上で、微粒状ＳｉＯ2が酸水素バーナによって
析出され、棒状石英ガラスブランクの形成下で、そのＳ
ｉＯ2が酸水素炎の熱によって直接ガラス化される。こ
の処理ステップにおいて、水素含有量は、まだ約２×１
０18分子／ｃｍ3である。
れた石英ガラスである。その中心軸のまわりに回転する
円形基材上で、微粒状ＳｉＯ2が酸水素バーナによって
析出され、棒状石英ガラスブランクの形成下で、そのＳ
ｉＯ2が酸水素炎の熱によって直接ガラス化される。こ
の処理ステップにおいて、水素含有量は、まだ約２×１
０18分子／ｃｍ3である。
【００４９】表１からわかるように、ブランク１〜４
は、塩素含有量のみが異なる。Ｃｌ含有量は、Ｈ2、Ｏ2
およびＳｉＯ2に対する流量を設定することによって調
整される。
は、塩素含有量のみが異なる。Ｃｌ含有量は、Ｈ2、Ｏ2
およびＳｉＯ2に対する流量を設定することによって調
整される。
【００５０】さらに、規定式（４）によって、使用する
一般的なパルスエネルギー密度、すなわち、０．１ｍＪ
／ｃｍ2に関連して設定されるはずの、ＯＨ含有量が求
められる。ＯＨ含有量は、個々の媒体（Ｈ2、Ｏ2および
ＳｉＣｌ4）の流量により同様に設定される。これによ
って、約７００重量ｐｐｍｍのＯＨ含有量が得られ、し
たがって、それは、以下のように、ε＝０．１ｍＪ／ｃ
ｍ2に対して、規定式（４）によって指定された範囲内
である。 ＣOH（重量ｐｐｍ）＝１７００ε（ｍＪ／ｃｍ2）0.4±
５０→６７７±５０重量ｐｐｍ
一般的なパルスエネルギー密度、すなわち、０．１ｍＪ
／ｃｍ2に関連して設定されるはずの、ＯＨ含有量が求
められる。ＯＨ含有量は、個々の媒体（Ｈ2、Ｏ2および
ＳｉＣｌ4）の流量により同様に設定される。これによ
って、約７００重量ｐｐｍｍのＯＨ含有量が得られ、し
たがって、それは、以下のように、ε＝０．１ｍＪ／ｃ
ｍ2に対して、規定式（４）によって指定された範囲内
である。 ＣOH（重量ｐｐｍ）＝１７００ε（ｍＪ／ｃｍ2）0.4±
５０→６７７±５０重量ｐｐｍ
【００５１】さらに、水素含有量は、使用する一般的な
パルスエネルギー密度、すなわち、０．１ｍＪ／ｃｍ2
について必要とされる設定に対応して、規定式（２）お
よび（３）に従って求められる。設定されたＨ2含有量
は、１１００℃でブランクをアニールすることによって
調整される。
パルスエネルギー密度、すなわち、０．１ｍＪ／ｃｍ2
について必要とされる設定に対応して、規定式（２）お
よび（３）に従って求められる。設定されたＨ2含有量
は、１１００℃でブランクをアニールすることによって
調整される。
【００５２】これによって、１．４×１０18分子／ｃｍ
3のＨ2含有量が得られ、それは、熱間成形レンズブラン
クのアニール中の外方拡散を考慮すると（以下を参照）
（外方拡散によるＨ2損失約３０％）、ε＝０．１ｍＪ
／ｃｍ2に対して、規定式（２）および（３）に続いて
指定された限度ＣH2minおよびＣＨ2maxの範囲内であ
る。 ＣH2min（分子／ｃｍ3）＝１．０×１０8（０．１）2Ｐ ＣH2max（分子／ｃｍ3）＝２．０×１０19（０．１）
3のＨ2含有量が得られ、それは、熱間成形レンズブラン
クのアニール中の外方拡散を考慮すると（以下を参照）
（外方拡散によるＨ2損失約３０％）、ε＝０．１ｍＪ
／ｃｍ2に対して、規定式（２）および（３）に続いて
指定された限度ＣH2minおよびＣＨ2maxの範囲内であ
る。 ＣH2min（分子／ｃｍ3）＝１．０×１０8（０．１）2Ｐ ＣH2max（分子／ｃｍ3）＝２．０×１０19（０．１）
【００５３】この規定式により、またε＝０．１ｍＪ／
ｃｍ2によって、石英ガラスで設定されるべき最小Ｈ2含
有量は、パルス数に依存して、１×１０17分子／ｃｍ3
および１０×１０17分子／ｃｍ3として求められ、最大
Ｈ2含有量は、２×１０18分子／ｃｍ3として求められ
る。
ｃｍ2によって、石英ガラスで設定されるべき最小Ｈ2含
有量は、パルス数に依存して、１×１０17分子／ｃｍ3
および１０×１０17分子／ｃｍ3として求められ、最大
Ｈ2含有量は、２×１０18分子／ｃｍ3として求められ
る。
【００５４】均質化のため、次に、石英ガラスは、約２
０００℃の温度までゾーンを加熱された石英ガラス旋盤
にクランプで固定され、ねじられる。適当な均質化法
は、ＥＰ−Ａ１ ６７３ ８８８に記載されている。繰
り返しねじった後、８０ｍｍの直径で約８００ｍｍの長
さの丸い棒の形態で、３方向に脈理（ream）のない石英
ガラス本体が得られる。
０００℃の温度までゾーンを加熱された石英ガラス旋盤
にクランプで固定され、ねじられる。適当な均質化法
は、ＥＰ−Ａ１ ６７３ ８８８に記載されている。繰
り返しねじった後、８０ｍｍの直径で約８００ｍｍの長
さの丸い棒の形態で、３方向に脈理（ream）のない石英
ガラス本体が得られる。
【００５５】約１７００℃の温度での熱間成形によっ
て、また、窒素気流下の型を利用して、２４０ｍｍの外
径と８０ｍｍの長さを有する円形石英ガラス円筒が、上
述した石英ガラス本体から形成される。石英ガラス円筒
が空気および大気圧下で１１００℃に加熱され、その
後、２℃／時間の冷却速度で９００℃に冷却される、別
のアニール処理後、わずか最大が２ｎｍ／ｃｍである
（ＣＡ領域の）ひずみ複屈折が測定され、屈折率の分布
が均質であるため、最大値と最小値の間の差は、２×１
０-6未満である。ブランクの中心から、約１×１０16分
子／ｃｍ3のＨ2含有量および約７００重量ｐｐｍのＯＨ
を有する、２５×２５×２００ｍｍ3の棒状サンプルが
取り出される。ブランク１〜４のように、ブランク５〜
７は、個々の媒体の流量を変えることによって製造され
る。得られるブランクのＨ2含有量は、アニールプログ
ラムの持続期間を選択することにより、また、熱間成形
された石英ガラス円筒のアニールによるＨ2の拡散を考
慮して設定される。
て、また、窒素気流下の型を利用して、２４０ｍｍの外
径と８０ｍｍの長さを有する円形石英ガラス円筒が、上
述した石英ガラス本体から形成される。石英ガラス円筒
が空気および大気圧下で１１００℃に加熱され、その
後、２℃／時間の冷却速度で９００℃に冷却される、別
のアニール処理後、わずか最大が２ｎｍ／ｃｍである
（ＣＡ領域の）ひずみ複屈折が測定され、屈折率の分布
が均質であるため、最大値と最小値の間の差は、２×１
０-6未満である。ブランクの中心から、約１×１０16分
子／ｃｍ3のＨ2含有量および約７００重量ｐｐｍのＯＨ
を有する、２５×２５×２００ｍｍ3の棒状サンプルが
取り出される。ブランク１〜４のように、ブランク５〜
７は、個々の媒体の流量を変えることによって製造され
る。得られるブランクのＨ2含有量は、アニールプログ
ラムの持続期間を選択することにより、また、熱間成形
された石英ガラス円筒のアニールによるＨ2の拡散を考
慮して設定される。
【００５６】結果の評価
表１によれば、圧密化、圧密減少および誘発された吸収
の発生に関しては、０．１、０．２、または０．０５ｍ
Ｊ／ｃｍ2のエネルギー密度を有するブランク１、５お
よび７は、最良の結果を示す。ブランク２は、０．３ｍ
Ｊ／ｃｍ2の比較的高いエネルギー密度を有する、紫外
線の影響下での圧密化を示すが、個別の場合にはある限
度内で許容可能である可能性がある。
の発生に関しては、０．１、０．２、または０．０５ｍ
Ｊ／ｃｍ2のエネルギー密度を有するブランク１、５お
よび７は、最良の結果を示す。ブランク２は、０．３ｍ
Ｊ／ｃｍ2の比較的高いエネルギー密度を有する、紫外
線の影響下での圧密化を示すが、個別の場合にはある限
度内で許容可能である可能性がある。
【図１】石英ガラスのＯＨ含有量と照射のパルスエネル
ギー密度に依存する圧密化または圧密減少の発生を説明
する図。
ギー密度に依存する圧密化または圧密減少の発生を説明
する図。
フロントページの続き
(71)出願人 599089712
ヘレウス・クアルツグラース・ゲゼルシャ
フト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツ
ング・ウント・コンパニー・コマンディッ
ト・ゲゼルシャフト
Ｈｅｒａｅｕｓ Ｑｕａｒｚｇｌａｓ Ｇ
ｍｂＨ ＆ Ｃｏ． ＫＧ
ドイツ連邦共和国、63450 ハナウ、クア
ルツシュトラーセ
Ｑｕａｒｚｓｔｒａｓｓｅ， 63450 Ｈ
ａｎａｕ， Ｇｅｒｍａｎｙ
(72)発明者 ブルーノ・イェビング
ドイツ連邦共和国、63755 アルツェナウ、
ヤーンストラーセ 17
(72)発明者 ボド・キューン
ドイツ連邦共和国、63450 ハナウ、ア
ム・バルプラッツ ７
Ｆターム(参考） 4G014 AH00 AH15
4G062 AA04 BB02 DA08 DB01 DC01
DD01 DE01 DF01 EA01 EB01
EC01 ED01 EE01 EF01 EG01
FA01 FB01 FC01 FD01 FE01
FF01 FG01 FH01 FJ01 FK01
FL01 GA01 GB01 GC01 GD01
GE01 HH01 HH03 HH05 HH07
HH09 HH11 HH13 HH15 HH17
HH20 JJ01 JJ03 JJ05 JJ06
JJ07 JJ10 KK01 KK03 KK05
KK07 KK10 MM02 NN01 NN13
NN35
Claims (7)
- 【請求項１】 ２５０ｎｍ以下の波長の紫外線透過用光
学部材のための石英ガラスブランクであって、実質的に
酸素欠損部位の無いガラス構造を有し、Ｈ2含有量が３
×１０17分子／ｃｍ3〜２．０×１０18分子／ｃｍ3の範
囲であり、ＯＨ含有量が５００重量ｐｐｍ〜１０００重
量ｐｐｍの範囲であり、ＳｉＨ基含有量が２×１０17分
子／ｃｍ3未満であり、塩素含有量６０重量ｐｐｍ〜１
２０重量ｐｐｍの範囲であり、屈折率の不均質性△ｎが
２ｐｐｍ未満であり、ひずみ複屈折が２ｎｍ／ｃｍ未満
である、石英ガラスブランク。 - 【請求項２】 前記ＯＨ含有量は６００重量ｐｐｍ〜９
００重量ｐｐｍの範囲で、好ましくは、７５０重量ｐｐ
ｍ〜９００重量ｐｐｍの範囲であることを特徴とする、
請求項１に記載の石英ガラスブランク。 - 【請求項３】 前記Ｈ2含有量は５×１０17分子／ｃｍ3
〜１×１０18分子／ｃｍ3の範囲であることを特徴とす
る、請求項１または２に記載の石英ガラスブランク。 - 【請求項４】 前記塩素含有量は８０重量ｐｐｍ〜１０
０重量ｐｐｍの範囲あることを特徴とする、請求項１に
記載の石英ガラスブランク。 - 【請求項５】 ２５０ｎｍ以下の波長の紫外線透過と組
み合わせてマイクロリソグラフィーで使用される部材を
製造するための、請求項１〜４のいずれか１項に記載の
石英ガラスブランクの利用方法であって、少なくとも
０．０５ｍＪ／ｃｍ2の所定のパルスエネルギー密度
で、かつ所定のパルス幅Ｐの紫外線照射とともに使用す
るために、以下の規定式： ＣH2min（分子／ｃｍ3）＝１．０×１０8ε2Ｐ （２）、および、 ＣH2max（分子／ｃｍ3）＝２×１０19ε （３） に従う、最小水素含有量ＣH2minおよび最大水素含有量
ＣH2maxを有する石英ガラスが選択されることを特徴と
する、石英ガラスブランクの使用。 - 【請求項６】 以下の規定式： ＣOH（重量ｐｐｍ）＝１７００ε（ｍＪ／ｃｍ2）0.4±５０ （４） に従う、ＯＨ含有量ＣOHを有する石英ガラスが選択され
ることを特徴とする、請求項５に記載の石英ガラスブラ
ンクの利用。 - 【請求項７】 パルスエネルギー密度εは０．３ｍＪ／
ｃｍ2未満で、特に、０．１５ｍＪ／ｃｍ2より小さいこ
とを特徴とする、請求項５に記載の石英ガラスブランク
の利用。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10159959A DE10159959A1 (de) | 2001-12-06 | 2001-12-06 | Quarzglasrohling für ein optisches Bauteil und Verwendung desselben |
| DE10159959.5 | 2001-12-06 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003183037A true JP2003183037A (ja) | 2003-07-03 |
| JP2003183037A5 JP2003183037A5 (ja) | 2005-10-27 |
| JP4437886B2 JP4437886B2 (ja) | 2010-03-24 |
Family
ID=7708264
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002353980A Expired - Lifetime JP4437886B2 (ja) | 2001-12-06 | 2002-12-05 | 光学部材用石英ガラスブランクおよびその使用 |
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|---|---|
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| EP (1) | EP1327613B1 (ja) |
| JP (1) | JP4437886B2 (ja) |
| KR (1) | KR20030047751A (ja) |
| AT (1) | ATE278642T1 (ja) |
| DE (2) | DE10159959A1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013500228A (ja) * | 2009-07-23 | 2013-01-07 | コーニング インコーポレイテッド | 飽和誘起吸収石英ガラス及び作製方法 |
| JP2014039890A (ja) * | 2012-08-21 | 2014-03-06 | Iwasaki Electric Co Ltd | 紫外線水処理装置 |
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|---|---|---|---|---|
| CN100509669C (zh) * | 2002-11-29 | 2009-07-08 | 信越石英株式会社 | 合成石英玻璃的制造方法及合成石英玻璃体 |
| US6992753B2 (en) * | 2003-12-24 | 2006-01-31 | Carl Zeiss Smt Ag | Projection optical system |
| DE102004017031B4 (de) * | 2004-04-02 | 2008-10-23 | Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg | Optisches Bauteil aus Quarzglas, Verfahren zur Herstellung des Bauteils und Verwendung desselben |
| DE102004018887B4 (de) * | 2004-04-15 | 2009-04-16 | Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg | Verfahren für die Herstellung eines Bauteils aus Quarzglas zum Einsatz mit einer UV-Strahlenquelle und Verfahren für die Eignungsdiagnose eines derartigen Quarzglas-Bauteils |
| KR100677382B1 (ko) * | 2004-11-09 | 2007-02-02 | 엘지전자 주식회사 | 휴대단말기에서의 화면전환 방법 |
| DE102005017752B4 (de) | 2005-04-15 | 2016-08-04 | Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg | Optisches Bauteil aus Quarzglas, Verfahren zur Herstellung des Bauteils und Verwendung desselben |
| DE102011120412B4 (de) | 2011-12-08 | 2018-03-08 | Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg | Excimerlampe mit Emissionsfenster aus Quarzglas mit einem bestimmten Gehalt an Hydroxylgruppen, Wasserstoff und Chlor |
| DE102012109209B4 (de) * | 2012-09-28 | 2017-05-11 | Osram Oled Gmbh | Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements und optoelektronisches Bauelement |
| DE102013215292A1 (de) | 2013-08-02 | 2015-02-05 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Verfahren zum Beladen eines Rohlings aus Quarzglas mit Wasserstoff, Linsenelement und Projektionsobjektiv |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69015453T3 (de) * | 1989-06-09 | 2001-10-11 | Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg | Optische Teile und Rohlinge aus synthetischem Siliziumdioxidglas und Verfahren zu ihrer Herstellung. |
| EP0546196B1 (en) * | 1991-06-29 | 1997-05-02 | Shin-Etsu Quartz Products Co., Ltd. | Synthetic quartz glass optical member for excimer laser and production thereof |
| US5326729A (en) * | 1992-02-07 | 1994-07-05 | Asahi Glass Company Ltd. | Transparent quartz glass and process for its production |
| JP2879500B2 (ja) * | 1992-06-29 | 1999-04-05 | 信越石英株式会社 | エキシマレーザー用合成石英ガラス光学部材及びその製造方法 |
| JP3194667B2 (ja) | 1994-03-26 | 2001-07-30 | 信越石英株式会社 | 光学用合成石英ガラス成形体及びその製造方法 |
| US6087283A (en) * | 1995-01-06 | 2000-07-11 | Nikon Corporation | Silica glass for photolithography |
| US5707908A (en) * | 1995-01-06 | 1998-01-13 | Nikon Corporation | Silica glass |
| DE69816758T2 (de) * | 1997-05-20 | 2004-06-03 | Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg | Synthetisches quarzglas zur verwendung in uv-strahlung und verfahren zu seiner herstellung |
| DE69909983T2 (de) | 1998-01-30 | 2004-04-15 | Asahi Glass Co., Ltd. | Synthetische, optische quarzglas-elemente und verfahren zur herstellung derselben |
| DE19962451C1 (de) * | 1999-12-22 | 2001-08-30 | Heraeus Quarzglas | Verfahren für die Herstellung von opakem Quarzglas und für die Durchführung des Verfahrens geeignetes Si0¶2¶-Granulat |
| DE10159961C2 (de) * | 2001-12-06 | 2003-12-24 | Heraeus Quarzglas | Quarzglasrohling für ein optisches Bauteil sowie Verfahren zur Herstellung und Verwendung desselben |
-
2001
- 2001-12-06 DE DE10159959A patent/DE10159959A1/de not_active Withdrawn
-
2002
- 2002-12-04 KR KR1020020076621A patent/KR20030047751A/ko not_active Application Discontinuation
- 2002-12-04 DE DE50201208T patent/DE50201208D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2002-12-04 EP EP02027127A patent/EP1327613B1/de not_active Expired - Lifetime
- 2002-12-04 AT AT02027127T patent/ATE278642T1/de not_active IP Right Cessation
- 2002-12-05 US US10/310,276 patent/US7064093B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-12-05 JP JP2002353980A patent/JP4437886B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| US7064093B2 (en) | 2006-06-20 |
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| DE50201208D1 (de) | 2004-11-11 |
| JP4437886B2 (ja) | 2010-03-24 |
| DE10159959A1 (de) | 2003-06-26 |
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