JP2004143011A

JP2004143011A - 光学部材用合成石英ガラス材料

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Publication number: JP2004143011A
Application number: JP2002311908A
Authority: JP
Inventors: Akira Fujinoki; 藤ノ木　朗; Hiroyuki Nishimura; 西村　裕幸
Original assignee: Shin Etsu Quartz Products Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Quartz Products Co Ltd
Priority date: 2002-10-25
Filing date: 2002-10-25
Publication date: 2004-05-20
Anticipated expiration: 2022-10-25
Also published as: JP4159852B2

Abstract

【課題】ＡｒＦエキシマレーザー光学部材用合成石英ガラス材料において必要なレーザー照射初期及び長期の透過率低下の問題や低いエネルギー密度の照射によって生じるレアファクションの問題を解決した、ＡｒＦエキシマレーザーを光源とする露光機の光学系を構成するに最適な光学特性を有する合成石英ガラス材料を提供する。
【解決手段】パルス当たりエネルギー密度が０．０３ｍＪ／ｃｍ^２以下のエネルギー密度領域に使用されるＡｒＦエキシマレーザー光学部材用合成石英ガラス材料であって、ＡｒＦエキシマレーザーをパルス当たりエネルギー密度２０ｍＪ／ｃｍ^２、発振周波数２００Ｈｚで１×１０^４パルス照射した時のＡｒＦエキシマレーザー光に対する透過率低下が光路長１ｃｍ当たり１％以上２％以下、同照射条件で２×１０^６パルス照射した時のＡｒＦエキシマレーザー光に対する透過率低下が光路長１ｃｍ当たり０．５％以上１％以下であるようにした。
【選択図】　図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学部材用合成石英ガラス材料に関し、詳しくは、ＡｒＦエキシマレーザーを光源とするディープＵＶリソグラフィーの露光装置に使用される光学系に用いられる、三方向に脈理がなく高均質で低複屈折性を有し、紫外線に対して高い透過性を有すると共に、その照射に対して安定な光学部材用の合成石英ガラス材料に関するものであり、特に照射エネルギー密度の少ない領域により好適に使用される合成石英ガラスに関する。したがって、本発明による光学部材用石英ガラス材料はエキシマレーザー露光装置の光学系を構成する、例えばレンズ、プリズム、ビームスプリッター等の合成石英ガラス光学部材用として好適に用いられるものである。
【０００２】
【関連技術】
半導体素子の高集積化は止まることなく、ウエハー上に描くパターンは微細化の一途をたどり、近年ではクォータミクロン（０．２５μｍ）以下の超微細パターンが描画されたＵＬＳＩが量産として製造されている。特に最先端では０．２μｍ以下の微細パターンが描画されたＵＬＳＩも製造されつつある。このような微細化を達成していくために、パターンを描画する露光装置も年々改良が進められており、特に露光光源の短波長化や超解像技術の駆使などにより超微細パターンの形成が達成されている。露光光源の短波長化は、従来、水銀ランプのｉ線（３６５ｎｍ）が用いられてきたものが、近年ではＫｒＦエキシマレーザー（２４８ｎｍ）が主流となり、更に波長の短いＡｒＦエキシマレーザー（１９３ｎｍ）の量産への導入が進められている。このような厳しい微細化の要求やそれに伴う露光光源の短波長化は、露光装置のレンズやビームスプリッターなどの光学材料に対しても従来とは比較にならないほど高品質であることが要求されている。例えば、クリアーな超微細パターンを形成するために露光装置のレンズ材料はあらゆる光学的な収差を小さくする必要があり、レンズ材料に対しても非常に高い屈折率均質性や低い複屈折特性が要求されている。また、露光装置光源の短波長化により、紫外線領域の高透過性、更には耐紫外線性が求められている。一般的に光は短波長になるほど光子エネルギーが高いため、石英ガラスなどの透過材料に対して光学的なダメージを与えやすくなる。したがって、ｉ線よりもＫｒＦ、更にはＡｒＦとより短波長になるほど高い紫外線耐性が要求される。
【０００３】
エキシマレーザー照射による石英ガラスの光学的ダメージ（以降レーザーダメージ）は当初、エキシマレーザー露光機における最大の課題とされ、１９９０年代初めから盛んに研究が行われてきた。
【０００４】
レーザーダメージの代表的な現象として、極めてエネルギーの強いレーザー光の吸収により石英ガラスの構造が破壊され、Ｅ’センター（イープライムセンター）と呼ばれる波長２１５ｎｍに吸収ピークを有する常磁性欠陥が生成することにより紫外線透過率が低下する現象、及びレーザー光の透過に伴い、石英ガラス構造の緻密化が生じ（レーザーコンパクション）、屈折率が上昇する現象等が有名であるが、これらはそのまま露光時の結像特性に影響を与えるばかりでなく、光学素子自体の寿命を決定するために、これらダメージの解決に向けて盛んに研究が行われてきた。
【０００５】
このような研究の結果、Ｅ’センターの抑制とレーザーコンパクションに対して極めて有効な手段が発明され、エキシマレーザー露光の実現に大きく貢献した。即ち、特許文献１（主としてＫｒＦレーザー耐久性を課題としている）、特許文献２及び３（主としてＡｒＦレーザー耐久性を課題としている）にそれぞれ示される様に、レーザーの種類に応じてある濃度以上の水素分子を石英ガラス中に存在させることで、石英ガラスのレーザーダメージを大幅に改善するという技術である。
【０００６】
この水素分子の石英ガラスに対するレーザーダメージ抑制効果は非常に有効なものであり、水素分子を適当量石英ガラスに含有させることで全てのレーザーダメージが克服されたかのように思われた時期もあった。しかしながら、実際の操業条件を模して、より詳細にレーザーダメージの挙動を評価してみると、事態はそれ程単純ではなく、幾つかの細かな問題が新しく提起されてきている。
【０００７】
第１の問題は、照射初期の透過率低下の問題である。水素分子は例えばＡｒＦエキシマレーザーを２０ｍＪ／ｃｍ^２程度のエネルギー密度で１，０００，０００パルス以上照射したような、比較的長期にわたるエキシマレーザーの照射に対しては飛躍的な安定性を石英ガラスに与えるものであるが、レーザー照射初期、例えば同じ照射条件で１０，０００パルス程度照射するような短時間の照射段階においては一時的に透過率を低下させる場合があることが判った。この現象はその後の研究により水素により石英ガラスの構造が一部還元され還元性欠陥を生じるためであることが判り、これを避けるために石英ガラスを製造する際の成長速度を著しく遅くする（特許文献４）、あるいは石英ガラス中に含まれる水素を完全に除去した後、還元性欠陥を生じないような比較的低温（３００℃〜６００℃）の温度範囲で水素分子を再ドープする方法（特許文献５）、スート法により作成した多孔質シリカを高真空で透明化した合成石英ガラスを還元性欠陥を生じないような比較的低温（３００℃〜６００℃）の温度範囲で水素分子をドープする（特許文献６）等の発明がなされている。
【０００８】
しかしながら、これらの技術はいずれも製造に時間がかかったり、あるいは水素ドープの工程に多大な時間がかかったりするために、大きな部材を作ることが困難で、また製造コストが高くなる等の問題があった。
【０００９】
例えば、直径３００ｍｍ、厚み８０ｍｍ程度の比較的大きなレンズを形成するために必要な合成石英ガラスブランクスの場合、５００℃の処理温度では水素を十分に拡散させるためには１５００時間以上の拡散時間が必要で、工業的には非常にコストと時間のかかる工程となってしまう。
【００１０】
第２の問題は、低エネルギーのレーザー光の長時間照射による屈折率の低下現象（レーザーレアファクション）である。これは石英ガラスに非常に低いエネルギー密度（例えば０．１ｍＪ／ｃｍ^２）のＡｒＦエキシマレーザーを１０^１０パルス以上照射した場合、従来観察されてきたような緻密化（コンパクション）とは逆の疎密化（レアファクション）が生じるというものである（非特許文献１）。
【００１１】
このレーザーレアファクション現象は発見されてから今だ数年しか経っていないことと、評価に時間がかかるために、現在、詳細な研究がなされている最中であるが、現象が生じるエネルギー密度が実際に露光機において石英ガラス光学部材が被曝するエネルギー密度に相当するために深刻な問題として捉えられている。
【００１２】
【特許文献１】
特開平３−８８７４２号公報
【特許文献２】
特開平１１−２９２５５１号公報
【特許文献３】
特開２０００−２５８６０１号公報
【特許文献４】
特開平７−６１８２３号公報
【特許文献５】
特開平６−１６６５２８号公報
【特許文献６】
特開平６−１６６５２２号公報
【特許文献７】
特開平１１−２４０７２８号公報
【特許文献８】
特開平５−１８６２３４号公報
【特許文献９】
特開平７−２６７６６２号公報
【非特許文献１】
Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　ＳＰＩＥ　Ｖｏｌ．　４０００　（２０００）　ｐｐ４９６〜５１０
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ＡｒＦエキシマレーザー光学部材用合成石英ガラス材料において必要なレーザー照射初期及び長期の透過率低下の問題、及び低いエネルギー密度の照射によって生じるレアファクションの問題の解決を課題とし、ＡｒＦエキシマレーザーを光源とする露光機の光学系を構成するに最適な光学特性を有する合成石英ガラス材料を与えるものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の光学部材用合成石英ガラス材料は、３方向に脈理を有せず、屈折率の均質性Δｎが１×１０^−６以下で、使用方向における最大複屈折量０．３ｎｍ／ｃｍ以下、波長１９３ｎｍの紫外線に対する内部透過率が９９．７％以上である、含有する水素分子濃度が２×１０^１６分子／ｃｍ^３以上、６×１０^１６分子／ｃｍ^３以下、ＯＨ基濃度が０．１ｐｐｍ以上３００ｐｐｍ以下、仮想温度が８５０℃以上１０００℃以下の、パルス当たりエネルギー密度が０．０３ｍＪ／ｃｍ^２以下のエネルギー密度領域に使用されるＡｒＦエキシマレーザーを光源とする露光機に用いられる石英ガラス光学部材用の合成石英ガラス材料であって、ＡｒＦエキシマレーザーをパルス当たりエネルギー密度２０ｍＪ／ｃｍ^２、発振周波数２００Ｈｚで１０，０００パルス照射した時のＡｒＦエキシマレーザー光に対する透過率低下が光路長１ｃｍ当たり１％以上２％以下、同照射条件で２，０００，０００パルス照射した時のＡｒＦエキシマレーザー光に対する透過率低下が光路長１ｃｍ当たり０．５％以上１％以下であることを特徴とする。なお、本発明において透過率低下及び透過率変化とは、レーザー照射前もしくは照射開始直後の透過率を１００％として換算した値を意味するものである。
【００１５】
本発明の合成石英ガラス材料は、揮発性珪素化合物を原料として、煤状シリカを基体上に堆積させた後ガラス化を行う、スート法により作成された合成石英ガラスであって、かつ含有される水素が、６００℃以上１０００℃以下の温度で石英ガラス中にドープされたものであることが好ましい。
【００１６】
本発明の合成石英ガラス材料においては、脈理特性及び屈折率の均質性を、機械的撹拌を伴う均質化操作により達成させることが好適である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、以下、例を挙げて説明するが、本発明は、以下の説明及び例示によって、何等制限されるものではない。
【００１８】
長期的なレーザー耐久性を高めるためには合成石英ガラスに必要量以上の水素分子を含有させる必要がある。水素分子濃度の必要量としては、ＡｒＦエキシマレーザーの場合には上記特許文献２あるいは上記特許文献３によると最低でも２×１０^１７分子／ｃｍ^３の濃度が必要であるとされる。これらの水素濃度の必要量は実際にはレーザー照射によって生じる欠陥を補修するといった意味合いを含んでいるので、当然、ダメージの入り方によっては必要量自体増減するべきものであったが、水素分子が合成石英ガラスのレーザー耐久性に悪い働きを及ぼすという認識があまりなかったため、実際にはより少量の水素分子濃度で十分な場合においても、保険的な意味合いから必要以上の水素分子濃度を含ませるということが行われてきた。
【００１９】
しかしながら、関連技術において問題点として示した如く、水素分子が逆にレーザーダメージを促進させる場合があることが判ってきた。この典型的な例が、水素がシリカ構造をアタックして還元性欠陥を生成し、これがレーザー照射時に初期的なダメージとして合成石英ガラスの透過率を低下させるという現象である。
【００２０】
これを回避する方法は、水素を、還元反応を生じないような低温でドープすることであるが、この場合、拡散に時間がかかる大きなブランクスの場合は工業的に不利益を伴うことは前述した通りである。また、合成石英ガラスインゴットの成長時間を非常に遅くすることにより欠陥を回避する場合も大きなブランクスの製法として向かないことは同様である。
【００２１】
還元性欠陥を回避するための方法に伴うこのような工業生産上の障害は、大きな体積の光学部材を構成するための大きな石英ガラス材料で特に大きいが、そのような大きな光学部材はほとんどの場合、レーザーの照射面積が広い、即ち、レーザービームが拡大されている領域に用いられるため、透過するレーザーエネルギー密度が相対的に小さいと考えることが出来る。このような低エネルギー密度の領域では発生するダメージが少ないため、長期的なレーザーダメージを抑制するための水素分子の最低必要量は低下することになるから、必要最低量を把握して余分な水素分子を含ませないことにより、水素によってもたらされる還元性欠陥の量を低減することが出来る。この結果、水素分子濃度を低減することにより、より高いドープ温度を選択しても、還元性欠陥の生成量が抑制され、このために、より高い温度での水素ドープが可能となった。これにより、大きな合成石英ガラス部材を製造する際の障害であった、水素ドープ処理時間を短縮することが出来るようになった。
【００２２】
また、低エネルギー密度のＡｒＦエキシマレーザーの長時間照射により生じるレアファクションの問題についても、水素分子濃度が少ない方が発生しにくいために、水素分子を低減することがこの問題の解決にも効果的であることが判った。
【００２３】
発明者等はこのような観点から、より製造に時間がかかり、結果的に工業的な経済性の不利益が大きい、サイズの大きな合成石英ガラス材料用として、使用されるＡｒＦエキシマレーザーのエネルギー密度を０．０３ｍＪ／ｃｍ^２以下の領域に限定した上で、長期耐性を保証するために必要な水素分子濃度を正確に見積もると同時に、過剰な水素分子を排除することで、水素がもたらす弊害である短期的なレーザー耐久性と長期的なレーザー耐久性の両立を図り最適な素材特性の組合せを見出すと同時に、水素ドープ処理のための温度をより高温に設定することが可能となる。さらに、大型の合成石英ガラスを製造する際の処理時間を大幅に短縮することが出来るようになった。
【００２４】
【実施例】
以下に本発明を実施例をあげてさらに具体的に説明する。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。
【００２５】
（実験例１）
まず、長期的なレーザー耐久性を確保するために必要な水素分子濃度をＡｒＦエキシマレーザー照射に伴う水素分子の消費という観点から調査を行った。
【００２６】
この調査の結果、エキシマレーザー照射に伴う水素分子の消費量は、素材依存性及びレーザー照射によって生じる欠陥の量と密接な関係があることが判った。
【００２７】
素材の物性との関係で見ると、ＯＨ基濃度が少ないほどエキシマレーザー照射に伴う水素分子の消費量は少なくなるが、全く無い（０ｐｐｍ）と照射初期に急激なＥ’センターの増加が生じることがあり、これを補修するための水素分子の消費が大きくなることがある。ＯＨ基濃度が少しでも観察されればこのような現象は認められないので、ＯＨ基濃度の最低値としては０．１ｐｐｍあれば十分である。一方、後述する図１に示すように、ＯＨ基濃度の最大値は３００ｐｐｍ以下でないと水素分子の消費量が相対的に大きく、後述する初期特性によって規定される水素分子量の上限値を上回る水素分子が必要であることが判った。
【００２８】
このような低濃度のＯＨ基を有する合成石英ガラスを製造するには、原料珪素化合物を酸水素火炎に導入して生成した微粒子をそのまま透明化して合成石英ガラスを製造するいわゆる直接法によるよりも、一度多孔質体（スート体）を経由した後に透明化して合成石英ガラスを得るスート法による方が好ましいことも判った。
【００２９】
塩素濃度は少ない方が良いが、１０ｐｐｍ以下であればほとんど影響がない。
【００３０】
不純物濃度は他の物性ともあわせて少ないほど好ましいが、特にアルカリ金属についてはＮａが２０ｐｐｂ以下、Ｋ、Ｌｉが各々１０ｐｐｂ以下、アルカリ土類金属、Ｃａ、Ｍｇは各々５ｐｐｂ以下、Ｆｅ、Ｃｕ、ＴＩ等の金属元素は各々５ｐｐｂ以下、及びＡｌは１０ｐｐｂ以下であることが望ましい。これらの不純物濃度は特に１９３ｎｍにおける紫外線透過率を確保するために重要である。
【００３１】
次いで長期耐性を確保する上で重要な水素分子の必要最低量についての見積もりを行った。合成石英ガラス中の水素分子はＡｒＦエキシマレーザーの照射と共に減少し、消費されていく。この水素分子が消費された分はＡｒＦエキシマレーザーの照射によって生じるＥ’センターの補修に充てられると考えられる。つまり、水素分子の消費量はＡｒＦエキシマレーザー照射によって生じる紫外域の透過率変化量により決定されるため、その透過率変化が適切な値になっていることが重要である。
【００３２】
今、ＡｒＦエキシマレーザーをパルス当たりエネルギー密度２０ｍＪ／ｃｍ^２、発振周波数２００Ｈｚで２，０００，０００パルス照射した時の透過率低下が光路長１ｃｍ当たり１％以内である場合、レーザー照射によって生じた吸光係数の増加量は、後述する式（２）によって０．００４３６と計算される。但し、この場合は変化量に着目しているので、便宜的にＴに９９（％）を、Ｔ_０に１００（％）を代入することにより吸光係数の増加量（Δα_１９３）を求めている。
【００３３】
次いで、後述する式（３）を用いて、Ｉに２０ｍＪ／ｃｍ^２を、ｎに２，０００，０００パルスを代入してＣについて解くと、Ｃ値として、５．４５×１０^−１２（ｃｍ^４／ｍＪ^２）を得る。ここで実使用におけるパルス当たりエネルギー密度を０．０３ｍＪ／ｃｍ^２、照射パルス数として１０^１１パルスを代入すると、予想されるΔα_１９３は４．９１×１０^−４となり、これは実際の透過率低下に換算して０．１１％となるので問題がない領域である。
【００３４】
一方、ＡｒＦエキシマレーザーをパルス当たりエネルギー密度２０ｍＪ／ｃｍ^２で２，０００，０００パルス照射した時の透過率低下が光路長１ｃｍ当たり０．５％未満とするためには、より過剰の水素分子濃度が必要になり、過剰な水素分子がもたらす弊害が無視できなくなるため好ましくない。
【００３５】
従って、具体的には発振周波数２００Ｈｚ、パルス当たりエネルギー密度２０ｍＪ／ｃｍ^２のＡｒＦエキシマレーザー光を２，０００，０００パルス照射した時のＡｒＦエキシマレーザー光に対する透過率低下が光路長１ｃｍ当たり０．５％から１％の間にあれば良いことが判明した。
【００３６】
（実験例２）
各種のＯＨ基濃度の合成石英ガラスにＡｒＦエキシマレーザーを照射した際の水素分子消費量を調べた。
【００３７】
ＯＨ基濃度を変化させた実験を行うために、スート法および直接法により合成石英ガラスを試作した。スート法による場合、スート密度、脱水条件、ガラス化条件を変化させてＯＨ基濃度５０ｐｐｍから３００ｐｐｍまでの合成石英ガラスを作成した。即ち、ＯＨ基濃度５０ｐｐｍのものは真空で熱処理を行い、脱水を行ういわゆる真空脱水により作成したもので、処理中の真空度、処理時間および温度を変えることによりＯＨ基濃度を制御する。真空度が高くなるとＯＨ基濃度は低下し、また処理時間が長くてもＯＨ基濃度は低下することを利用している。
【００３８】
ＯＨ基濃度が２００ｐｐｍ及び３００ｐｐｍの合成石英ガラスはスート体を特に処理せず１５００℃以上の高温で、Ｈｅ雰囲気中で透明ガラス化することにより得られる。
【００３９】
さらにＯＨ基濃度が９００ｐｐｍの高濃度合成石英ガラスは直接法にて得られる。直接法で石英ガラスを成長する際、水素ガスと酸素ガス比を制御することによりＯＨ基濃度を制御できる。即ち、水素ガスの割合を高くすれば高濃度のＯＨ基が、酸素ガスの割合を高くすれば低い濃度のＯＨ基を導入することができる。
【００４０】
上記のようにして作成した合成石英ガラスについて、レーザーラマン分光光度法により測定を行い、レーザー照射前と照射後の水素分子量を比較し、その差を水素分子消費量とした。
【００４１】
結果を表１及び図１に示す。図１は、実験例２より得られる、ＯＨ基濃度と１ユニバーサルドーズ量当たりの水素分子消費量との関係を示すグラフである。なお、ユニバーサルドーズ量（単位ｍＪ^２／ｃｍ^４、ＵＤ）は、（エネルギー密度（単位：ｍＪ／ｃｍ^２））^２×照射パルス数で求められる量である。図１に示した如く、ＯＨ基濃度と水素分子消費量はほぼ比例関係にあるが、ＯＨ基濃度が３００ｐｐｍの場合の水素分子消費量は８×１０^７分子／ｃｍ^３／ＵＤ（即ち、８×１０^７分子・ｃｍ／ｍＪ^２）である。水素分子消費量は、８×１０^７分子／ｃｍ^３／ＵＤ以下であることが好ましい。従って、水素分子消費量を８×１０^７分子／ｃｍ^３／ＵＤ以下に抑える為には、ＯＨ基濃度を３００ｐｐｍ以下とすればよいことが判った。
【００４２】
【表１】

【００４３】
ＯＨ基濃度が３００ｐｐｍ以下の合成石英ガラスにおいては、１ユニバーサルドーズ当たりの水素分子消費量が８×１０^７分子／ｃｍ^３／ＵＤ以下に抑制されるために、長期の安定性、一般的には露光装置の寿命照射数として０．０３ｍＪ／ｃｍ^２のエネルギー密度で１０^１１パルスを照射した場合（即ち、９×１０^７ユニバーサルドーズ量）でも消費される水素分子濃度は、７．２×１０^１５分子／ｃｍ^３と予想される。測定精度を考慮に入れてこれを多めに見積もって１×１０^１６分子／ｃｍ^３として、照射終了後、水素濃度が半分位残っている必要があることを考慮すると、最低値として２×１０^１６分子／ｃｍ^３の水素分子濃度とすることで、従来必要とされていた濃度の１／１０程度に低減することが可能であることを見出した。なお、照射数として想定した１０^１１パルスとは１ＫＨｚのレーザーを２４時間休みなく稼動させた場合の３年強に相当する量であり、照射数としては十分な想定である。
【００４４】
（実験例３）
一方で、レーザー照射初期におけるレーザー耐久性についても詳細な検討を行ったところ、次のような条件▲１▼〜▲３▼が重要であることを見出した。
▲１▼水素分子濃度がある程度低いこと
▲２▼石英ガラスの構造中に還元性欠陥が生じていないこと
▲３▼石英ガラスの物性及び構造が適切に設定されていること
【００４５】
水素分子濃度はレーザー照射初期の急激な透過率低下に密接な関係がある。例えば水素分子を全く含有しない合成石英ガラスにおいてはこのようなレーザー照射初期に見られる透過率の急激な変化は観察されない。レーザー照射初期の急激な透過率低下はＯＨ基濃度、塩素濃度、仮想温度等石英ガラスの物性に大きく依存するものであるが、これら物性が一定であるとすると、後述する表５及び図５に示すように、水素分子濃度が低いほど初期の急激な透過率変化は小さくなる。
【００４６】
このような観点から水素分子濃度の上限値を決定すると、６×１０^１６分子／ｃｍ^３以下であることが重要であることが判明した。このようなことから水素分子濃度の範囲としては２×１０^１６分子／ｃｍ^３以上６×１０^１６分子／ｃｍ^３以下であって、好ましくは３×１０^１６分子／ｃｍ^３以上５×１０^１６分子／ｃｍ^３以下である。
【００４７】
また、水素分子濃度と同様に非常に重要なパラメーターとして、石英ガラス中に還元性欠陥が生じていないことが挙げられる。このような還元性欠陥の構造は厳密には同定されていない。一般的にはＳｉＨであると言われているが、現実にＳｉＨ濃度を測定する手段があまりない上、測定する有力な方法であるラマンスペクトルにおいてはその検出感度が低い上、キャリブレーションが出来ないためにレーザー照射初期に生じる吸収を抑制するための最低濃度を決定することがなかなか出来ない。特許文献７では還元性欠陥として酸素欠損（Ｓｉ−Ｓｉ）及びＳｉＨ基を挙げているが、特にＳｉＨ基の濃度を特定するために、ＳｉＨ基のレーザーラマンスペクトルの２２５０ｃｍ^−１における散乱強度Ｉ_２２５０に対するシリカのＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合の８００ｃｍ^−１における散乱強度Ｉ_８００の比で特定している。しかし、この比の数値は、実際にはＩ_２２５０の強度としてＳｉＨの検出下限値である１×１０^−４以下として設定されていているものの、ＳｉＨのレーザーラマンにおける検出感度がかなり悪いため、実用上問題となる程度のレーザー照射における初期吸収が観察される場合であっても、レーザーラマンスペクトル測定ではＳｉＨの散乱ピークとして検出されないことがままあって、実際に許容されるＳｉＨ基の濃度の下限値はおそらくもっと低い数値であると考えられる。
【００４８】
この石英ガラスに含まれる還元性欠陥を抑制する最も有効な手段は、特許文献５に示される様に合成石英ガラス中に存在する還元性欠陥を完全に除去した後、比較的低温で水素分子をドープすることであるが、この方法では水素の拡散に多大な時間がかかり、大きなサイズの合成石英ガラス材料を製造することは工業的に不利である。
【００４９】
尚、スート法によった合成石英ガラスの場合は水素が無い状態では問題となる還元性欠陥を含まないので、特許文献５の方法による場合には直接法に比べて有利である。
【００５０】
発明者等はこの点に鑑み鋭意研究を重ねた結果、特許文献８、特許文献５あるいは特許文献６等に示される方法で不利益が生じる大きなサイズの合成石英ガラス材料について、使用するＡｒＦエキシマレーザーのエネルギー密度が０．０３ｍＪ／ｃｍ^２に特定した場合、実用上問題無い程度の吸収量を設定することにより、かかる不利益を回避する方法を見出した。
【００５１】
今、発振周波数２００Ｈｚ、パルス当たりエネルギー密度２０ｍＪ／ｃｍ^２のＡｒＦエキシマレーザー光で１０，０００パルス照射時のＡｒＦエキシマレーザー光に対する透過率低下（照射初期の透過率変化）が光路長１ｃｍ当たり２％以内である場合について考察する。後述する表３，４及び図３，４に示すように、照射初期の透過率変化は、その吸光係数の増加が照射エネルギー密度及び発振周波数に比例することから、異なる照射条件における吸光係数の変化に換算することが可能である。パルス当たりエネルギー密度２０ｍＪ／ｃｍ^２のＡｒＦエキシマレーザー光で１０，０００パルス照射時のＡｒＦエキシマレーザー光に対する透過率低下が光路長１ｃｍ当たり２％ということは、後述する式（２）のＴに９８（％）を、Ｔ_０に１００（％）を代入することにより吸光係数の増加量（Δα_１９３）として求めることができ、その値は８．７７×１０^−３である。
【００５２】
これを実際の使用条件として、発振周波数２０００Ｈｚ、パルス当たりエネルギー密度０．０３ｍＪ／ｃｍ^２を想定し、吸光係数の変化を計算すると、０．０３ｍＪ／ｃｍ^２・２ＫＨｚ時の吸光係数変化Δα^＊ _１９３＝２０ｍＪ／ｃｍ^２・２００Ｈｚ時の吸光係数変化Δα_１９３×（０．０３／２０）×（２０００／２００）＝１．３２×１０^−４となる。この値は透過率に換算して９９．９７％となり問題のない量であることが判る。
【００５３】
一方で、照射初期の透過率変化が１％未満にするためには、水素分子濃度をより低減しなくてはならず、またＯＨ基濃度や仮想温度等物性の設定も極めて困難な領域に入ってくるのに対して、照射初期の透過率変化が１％未満の領域と１％〜２％の領域間の透過率差は実用上無視できるレベルなので、工業的損失を考えると１％未満にする必要はない。
【００５４】
即ち、発振周波数２００Ｈｚ、パルス当たりエネルギー密度２０ｍＪ／ｃｍ^２のＡｒＦエキシマレーザー光で１０，０００パルス照射時のＡｒＦエキシマレーザー光に対する透過率低下が光路長１ｃｍ当たり１％以上２％以内の領域であれば、実際の使用条件である、エネルギー密度０．０３ｍＪ／ｃｍ^２以下の範囲では実質的に問題を生じないことが判明した。
【００５５】
このため、水素分子のドーピングは６００℃〜１０００℃というかなりの高温域でのドーピングが可能となり、上記したような不利益を解消することが出来た。
【００５６】
実際、φ３００×８０ｍｍの石英ガラス円盤を５００℃と１０００℃で水素ドープを行った場合の処理時間を比較すると前者は１５００時間以上かかるのに対し、後者は僅か１００時間前後で処理が可能となり、経済的な効果を含め多大な有利性を見出すことが出来る。
【００５７】
同様に重要なことは石英ガラスの物性、構造が適切に設定されていることである。レーザー照射初期の急激な透過率低下に影響を与える石英ガラスの物性的、構造的因子を列挙すると、まず、物性としてはＯＨ基濃度、塩素濃度、金属不純物は低い方が好ましい。これらの量はレーザー長期耐性を決定する因子として先に規定しているが、同じ条件を満たしていれば好ましい状態となる。
【００５８】
次いで構造的な因子であるが、レーザー照射初期の透過率低下はかなりはっきりとした仮想温度依存性を示す。後記する図６は縦軸が１９３ｎｍ吸光係数、横軸に仮想温度値を示すものであるが、図６から明らかなように、仮想温度は１０００℃以下であることが好ましい。一方で仮想温度をあまり低く設定すると長時間の徐冷操作が必要となり、金属不純物の増加や紫外域での透過率の低下といった不具合も生じるので、仮想温度の下限値は８５０℃程度が好ましい。
【００５９】
また、発明者等が研究を行った結果、石英ガラスを物理的に撹拌することにより、このレーザー照射初期の透過率低下をかなり改善出来ることを見出した。この石英ガラスの物理的撹拌とは実施例に示すように石英ガラスを局部的に軟化点温度以上に加熱して、その部分を機械的に撹拌する方法で、一般的には帯域溶融法と呼ばれ、石英ガラス中のＯＨ基濃度、不純物を均質化し屈折率の均質性を向上させたり、脈理を除去するための操作であるが、この操作を行うことにより、測定上得られる物性は全く同一であっても、レーザー照射初期の透過率低下を低減できることが判明した。
【００６０】
（実験例４）
（レアファクション特性を向上させるための合成石英ガラス物性の特定）
従来、石英ガラスのエキシマレーザーに対する耐久試験は５ｍＪ／ｃｍ^２以上のエネルギー密度で行うのが一般的であった。これは加速試験的な意味合いが強く、生じる光学的変化を迅速にかつ正確に測定するためである。しかしながら、エキシマレーザー露光装置の光学部品として使用される場合、石英ガラス光学部品として実際に照射されるエネルギー密度はこれら評価のためのエネルギー密度の数分の一で、一般的には０．１ｍＪ／ｃｍ^２程度である。
【００６１】
このような実際の使用条件を想定した低いエネルギー密度で石英ガラスにＡｒＦエキシマレーザーを照射してみると、それまで知られていた現象と全く逆の挙動を示すことが判ってきた。即ち、従来石英ガラスはＡｒＦエキシマレーザーの照射により緻密化するレーザーコンパクションを起こすのに対し、０．５ｍＪ／ｃｍ^２以下という低いエネルギー密度のレーザー照射では逆に疎密化し、レーザーレアファクションという現象を生じることが判った。
【００６２】
この現象は発見され、正式に報告されたのが２０００年のことであり（非特許文献１）、また、現象が観察されるまでに１×１０^９パルスという膨大な照射数を必要とするために詳細には調べられていない。しかしながら、発明者等が実験を行った結果、このレーザーレアファクションは水素分子濃度と密接な関係があって、その濃度が２×１０^１８分子／ｃｍ^２を超えると急激に大きくなることが判った。このようなことから、レアファクションの観点からは石英ガラスに含まれる水素分子濃度は２×１０^１８分子／ｃｍ^２以下なら問題ないことが判明した。よって、水素分子濃度６×１０^１６分子／ｃｍ^２以下は上記条件を満たすものである。
【００６３】
（実施例１）
１．合成石英インゴットの作成
四塩化珪素を酸水素火炎中に導入し、回転する基体上に堆積し多孔質石英ガラス体（スート体）を得た。これを１．３３×１０^−３ＫＰａの真空下１１００℃で２０時間加熱後、徐々に温度を上げ、最終的に１５００℃で１０時間保持して直径１００ｍｍ長さ１０００ｍｍの透明合成石英ガラスインゴットを作成した。得られた合成石英ガラスインゴットからサンプルを切り出してＯＨ基濃度を測定したところ、最大値が１８０ｐｐｍ、最小値が１５０ｐｐｍであった。また、水素分子濃度をラマン分光光度法にて測定したところ、水素分子は検出されず、検出下限値である１×１０^１５分子／ｃｍ^３未満であることが判った。
【００６４】
２．水素ドープ処理
この合成石英ガラスインゴットを水素２気圧の加圧下、８００℃で１３０時間保持して水素分子を含侵させた。得られたインゴットの水素分子濃度は外周部で８×１０^１７分子／ｃｍ^３、中央部で８×１０^１６分子／ｃｍ^３、平均値で４×１０^１７分子／ｃｍ^３であった。
【００６５】
３．均質化工程
得られた合成石英ガラスインゴットについて機械的撹拌を伴う、脈理除去、均質化処理を行った。この処理は、特許文献９に示される帯域溶融法と呼ばれる方法で、合成石英ガラスインゴットの長手方向の両端を支持部材で支持し、その支持端を結ぶ軸を中心に回転させながら、合成石英ガラスインゴットの一部をバーナーで加熱して溶融帯域を形成した後、両支持軸を逆方向に回転させ、溶融帯域内を機械的に撹拌しつつ、バーナーを移動させることにより溶融帯域をインゴット全体に移動させてインゴット内を均質化する方法である。
【００６６】
スート体の場合、インゴットの軸方向のみの均質化で３方向に脈理が認められない、所謂脈理フリーの石英ガラス隗が得られることもあるが、より好ましくは上記均質化処理をインゴットの軸と垂直な方向に対しても行い、完全に脈理を除去し、完全な脈理フリーな石英ガラス隗とする。
【００６７】
インゴットの軸と垂直な方向に均質化処理を行うためには１方向に均質化処理の終わったインゴットを旋盤上で押し潰し、球状に成型した後、これを支持部材から切り離し、元の軸と垂直な方向に支持部材を付け直して、引き出して棒状に成型して、１方向目と同様の溶融帯域法による均質化処理を施せば良い。
【００６８】
このように３方向に均質化処理を行うことによって、目視では認められないような微細な欠陥を除去することが出来るので、レーザー照射初期における透過率の急速な低下の度合いを低減することが出来る。
【００６９】
また、均質化処理を施す場合、石英ガラス体が高温に保持される時間が非常に長いため、外部からの汚染には特に注意を払わなければならない。本実施例ではこれらの旋盤作業をクラス１０００のクリーンルーム内で行い、インゴットの有する高純度性を維持している。この時クリーンルームに使用されるヘパフィルターに一般的なガラスフィルターを用いると雰囲気中にホウ素やＮａが混入することがあり、処理された合成石英ガラスにこれらの元素が混入し、合成石英ガラスの透過率が低下してしまうことがあるので、やや高価ではあるが、樹脂系のへパフィルターを用いることが肝要である。
【００７０】
４．成型工程
次いで、３方向に均質化した石英ガラス体を高純度グラファイト型内に設置して、型ごと窒素雰囲気炉に入れ、全体を１８００℃に加熱して石英ガラス体を自重変形せしめて直径３２０ｍｍ厚さ１００ｍｍの合成石英ガラス成型体を得た。得られた合成石英ガラス成型体の外周及び上下面をグラファイトとの汚染を除去するためにそれぞれ１０ｍｍカットして外径３００ｍｍ厚さ８０ｍｍの石英ガラス成型体を得た。
【００７１】
５．徐冷操作
合成石英ガラス成型体を合成石英ガラスで出来た容器内に収容して、全体を電気炉内で１１５０℃に５０時間保持後、毎時２℃の徐冷速度でゆっくりと９００℃まで徐冷後、炉の通電を停止し、室温まで冷却した。
【００７２】
このようにして作成した合成石英ガラス成型体の屈折率の均質性、複屈折をそれぞれ干渉計及び複屈折計にて測定したが、屈折率の均質性Δｎが１×１０^−６、複屈折は最大値０．３ｎｍ／ｃｍであった。更に合成石英ガラス成型体から直径６０ｍｍ、厚さ１０ｍｍのサンプルを切り出し高精度に研磨を行い波長１９３ｎｍの紫外線に対する透過率を紫外分光光度法にて測定を行った結果、見掛け透過率が９０．６６％であり、内部透過率は９９．７８％と極めて良好な数字を示した。内部透過率とは、分光光度計で測定した見掛け透過率をサンプルの反射損失を除いた理論透過率で除した数字である。本実施例では理論透過率として９０．８５８％を用いた。
【００７３】
また、ＯＨ基濃度は１７０ｐｐｍ±５ｐｐｍで均質化処理により非常に均質化されていることが判った。一方、水素分子濃度は成型体中心で５×１０^１６分子／ｃｍ^３、外周部より１０ｍｍ内側で３×１０^１６分子／ｃｍ^３であった。更に成型体の仮想温度をラマン分光光度法にて測定したところ、中心部分で９２０℃、外周部分で９００℃であった。
【００７４】
更に得られた合成石英ガラス成型体について金属不純物濃度をＩＣＰ−ＡＥＳ法（ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ　ｃｏｕｐｌｅｄ　ｐｌａｓｍａ　ａｔｏｍｉｃ　ｅｍｉｓｓｉｏｎ　ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）にて純度分析を行った。表２に純度分析表を示す。
【００７５】
【表２】

【００７６】
６．サンプリング
得られた合成石英ガラス成型体から２０ｍｍ×２０ｍｍ×６０ｍｍのサンプルを切り出してレーザー照射試験を行った。
【００７７】
照射試験を行ったサンプルのＯＨ基濃度、水素分子濃度、仮想温度はそれぞれ１７０ｐｐｍ、３．９×１０^１６分子／ｃｍ^３、９１０℃であった。
【００７８】
７．レーザー照射試験
（初期段階）
まず、合成石英ガラスサンプルに対し、ＡｒＦエキシマレーザー光をパルス当たりエネルギー密度２０ｍＪ／ｃｍ^２、発振周波数２００Ｈｚにて１０，０００パルス照射した。エキシマレーザー光に対する透過率の測定図を図２に示す。図２に示した如く、レーザービームを矢印の向きで照射するエキシマレーザー光照射の際、合成石英ガラスサンプル１０の前後にそれぞれ１枚のビームスプリッター（ビームスプリッター１２ａ，ビームスプリッター−１２ｂ）を配置し、これにより切り出された光をセンサー（センサー１４ａ，センサー１４ｂ）によって検知し、下記式（１）で示すように、入射側の強度Ｉ_ｉｎで出射側の強度Ｉ_ｏｕｔを除すことにより合成石英ガラスサンプルの透過率を連続的に測定するものである。
【００７９】
【数１】

【００８０】
上記式（１）において、Ｔはサンプルのレーザー透過率、Ｉ_ｉｎはセンサー１４ａで検出される入射側の光エネルギー、Ｉ_ｏｕｔはセンサー１４ｂで検出される出射側の光エネルギーをそれぞれ示す。
【００８１】
更に、１０，０００パルス照射した際の透過率変化とは、このように測定したエキシマレーザー透過率について、照射開始直後の透過率で１０，０００パルス照射時の透過率を割った値である。言い換えると照射開始直後の透過率を１００％としたときの、１０，０００パルス照射時の透過率の相対値を示したものである。これは厳密には透過率の定義とは異なるが、透過率変化に着目した場合には結果は正しく、簡便法としてよく利用される方法である。本発明において、透過率は、照射前もしくは照射開始直後の透過率を１００％として換算した透過率を意味するものとする。
【００８２】
その結果、レーザー照射初期段階（１０，０００パルス照射後）の透過率は光路長１ｃｍ当たりに換算して９８．４９％であり、透過率低下量は光路長１ｃｍ当たり１．５１％であった。下記式（２）を用いて吸光係数の変化量を求めると、レーザー照射初期段階の波長１９３ｎｍにおける吸光係数の変化量は、６．６０×１０^−３であった。
【００８３】
（長期段階）
更に、同様の条件にて照射を継続し、２，０００，０００パルスまで連続照射を行った。この結果、合成石英ガラスサンプルのレーザー光に対する透過率は、１０，０００パルス照射後は徐々に回復して約５０，０００パルス照射程度で殆ど照射前の透過率まで回復した後漸増して、最終的には光路長１ｃｍ当たり透過率９９．３％になった。
【００８４】
更に照射後のサンプルの水素分子濃度を測定したところ、２×１０^１６分子／ｃｍ^３であり、まだ水素分子が残っていることが判った。
【００８５】
これらの照射結果から、実際にエネルギー密度０．０３ｍＪ／ｃｍ^２での透過率変化を予測した。
【００８６】
（照射初期の透過率変化）
照射初期の透過率変化に関して、ＡｒＦエキシマレーザー光をパルス当たりエネルギー密度２０ｍＪ／ｃｍ^２にて発振周波数を変化させて照射した場合、並びに発振周波数２００Ｈｚにてエネルギー密度を変化させて照射した場合について照射初期の透過率変化を調査したところ、照射時の吸光係数の変化量がエネルギー密度及び発振周波数に比例して変化することが判った。エネルギー密度と照射時の吸光係数の変化量との関係を表３及び図３に、この発振周波数と照射時の吸光係数の変化量との関係を表４及び図４にそれぞれ示す。
【００８７】
【表３】

【００８８】
【表４】

【００８９】
得られた比例関係を利用して照射実験の結果を換算すると、本実施例１のサンプルに関してはエネルギー密度０．０３ｍＪ／ｃｍ^２、発振周波数２ＫＨｚでの使用において生じる吸光係数は９．８×１０^−５で、これを透過率に換算すると光路長１ｃｍ当たり９９．９８％と、問題のないレベルであることが判る。
【００９０】
（長期照射における透過率変化）
石英ガラスのレーザー照射に伴う一般的なダメージの挙動はユニバーサルドーズ量により把握できることが知られている。即ち、レーザー照射により生じるコンパクションや誘起されるＥ’センター濃度はユニバーサルドーズを用いてエネルギー密度や照射数の換算が可能である。
【００９１】
Ｅ’センター濃度は波長２１５ｎｍの吸光係数に比例するが、波長１９３ｎｍの吸光係数も波長２１５ｎｍの吸光係数に比例するため、結果的には波長１９３ｎｍの吸光係数はユニバーサルドーズ量を用いて照射数、エネルギー密度の換算ができる。
【００９２】
即ち、長期照射において、波長１９３ｎｍにおける吸光係数の変化量をΔα_１９３として下記式（２）及び（３）が成立する。
【００９３】
【数２】

【００９４】
ここにＴは測定時の１９３ｎｍにおける見掛け透過率、Ｔ_０は照射前の１９３ｎｍにおける見掛け透過率を表わす。但し、Ｔ_０が理論透過率に近い値である場合、便宜的にＴ_０を１００％として計算しても問題ないものである。
【００９５】
【数３】
Δα_１９３＝Ｃ×Ｉ^２×ｎ　　　　　　　　　　　　　　・・・（３）
【００９６】
ここにＣは比例定数、Ｉはエネルギー密度（ｍＪ／ｃｍ^２）、ｎは照射パルス数である。
【００９７】
上記式（２）及び（３）に本実施例１の結果（即ち、Ｔ＝９９．３（％）、Ｔ_０＝１００（％））を当てはめてＣを求めると３．８１×１０^−１２となるので、本実施例１の合成石英ガラスの吸光係数の変化量は下記式（４）で示される。
【００９８】
【数４】
Δα_１９３＝３．８１×１０^−１２×Ｉ^２×ｎ　　　　　　・・・（４）
【００９９】
ここにエネルギー密度を０．０３ｍＪ／ｃｍ^２として、照射パルス数を１０^１１パルスと想定した場合、Ｉ^２×ｎの値としては９×１０^７ｍＪ^２／ｃｍ^４となり、この場合の波長１９３ｎｍにおける吸光係数の変化量は上記式（４）にこれらの数値を代入して、３．４３×１０^−４となる。これは透過率に換算すると光路長１ｃｍ当たり９９．９２％であり、問題のない値であることが判った。
【０１００】
尚、照射数として想定した１０^１１パルスとは１ＫＨｚのレーザーを２４時間休みなく稼動させた場合の３年強に相当する量であり、照射数としては十分な想定である。
【０１０１】
（実施例２、３及び比較例１，２）
実施例１と水素ドープ処理における水素圧力を表５の如く変えた以外は全く同様に合成石英ガラス成型体を作成した。
【０１０２】
これらのサンプルにＡｒＦエキシマレーザーをパルス当たりエネルギー密度２０ｍＪ／ｃｍ^２、２００Ｈｚで１０，０００パルス照射してレーザー光（波長１９３ｎｍ）の透過率変化及び吸光係数の変化量を調べた。得られた結果を実施例１のサンプルの結果と共に表５及び図５に示す。尚、表中の１９３ｎｍ透過率低下量とはレーザー照射前の透過率と照射後の透過率の差を示している。
【０１０３】
水素ドープ処理における条件の差異は表５中に記す。この結果、得られた合成石英ガラスサンプルにおいては、水素分子濃度がそれぞれ異なっており、水素分子濃度が低い程、初期の急激な透過率変化が小さくなることが判った。
【０１０４】
【表５】

【０１０５】
（実施例４及び比較例３，４）
徐冷時の冷却速度及び徐冷最終温度を表６の如く変えた以外は実施例１と同様に合成石英ガラス成型体を作成した。得られた合成石英ガラスサンプルの水素分子濃度、仮想温度、レーザー照射初期（１０，０００パルス照射後）の１９３ｎｍ吸収係数の変化化量及び透過率の変化量を実施例１のサンプルの結果と共に表６に示す。レーザー照射初期（１０，０００パルス照射後）の１９３ｎｍ吸収係数の変化量と仮想温度の関係を図６に示す。
【０１０６】
【表６】

【０１０７】
なお、徐冷無しとは石英ガラス成型体を１１５０℃に５０時間保持後、そのまま炉中で自然冷却することを意味する。
【０１０８】
図６に示されている“水素濃度による補正値”とは、純粋に仮想温度の寄与を確認するために、水素濃度とレーザー照射初期の透過率低下量が比例すると仮定して、実測値された透過率低下量に対する水素分子濃度の寄与を削除して、補正計算をした値である。この結果、仮想温度が１０００℃を超えると仮想温度の寄与によるレーザー照射初期の吸収が現れることが分かった。
【０１０９】
【発明の効果】
以上述べた如く、本発明によれば、ＡｒＦエキシマレーザー光学部材用合成石英ガラス材料において必要なレーザー照射初期及び長期の透過率低下の問題、及び低いエネルギー密度の照射によって生じるレアファクションの問題を解消した、ＡｒＦエキシマレーザーを光源とする露光機の光学系を構成するに最適な光学特性を有する合成石英ガラス材料を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実験例２の結果を示すグラフである。
【図２】実施例１で用いた装置を示す概略模式図である。
【図３】実施例１におけるレーザー照射初期の１９３ｎｍ吸光係数の変化量とエネルギー密度の関係を示すグラフである。
【図４】実施例１におけるレーザー照射初期の１９３ｎｍ吸光係数の変化量と発振周波数の関係を示すグラフである。
【図５】実施例１〜３、及び比較例１、２におけるレーザー照射初期の１９３ｎｍ吸光係数の変化量と水素分子濃度の関係を示すグラフである。
【図６】実施例１、４及び比較例３、４におけるレーザー照射初期の１９３ｎｍ吸光係数の変化量と仮想温度の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１０：合成石英ガラスサンプル、１２ａ：ビームスプリッター−１、１２ｂ：ビームスプリッター−２、１４ａ：センサー−１、１４ｂ：センサー−２。

Claims

３方向に脈理を有せず、屈折率の均質性Δｎが１×１０^−６以下で、使用方向における最大複屈折量０．３ｎｍ／ｃｍ以下、波長１９３ｎｍの紫外線に対する内部透過率が９９．７％以上である、含有する水素分子濃度が２×１０^１６分子／ｃｍ^３以上、６×１０^１６分子／ｃｍ^３以下、ＯＨ基濃度が０．１ｐｐｍ以上３００ｐｐｍ以下、仮想温度が８５０℃以上１０００℃以下の、パルス当たりエネルギー密度が０．０３ｍＪ／ｃｍ^２以下のエネルギー密度領域に使用されるＡｒＦエキシマレーザーを光源とする露光機に用いられる石英ガラス光学部材用の合成石英ガラス材料であって、ＡｒＦエキシマレーザーをパルス当たりエネルギー密度２０ｍＪ／ｃｍ^２、発振周波数２００Ｈｚで１０，０００パルス照射した時のＡｒＦエキシマレーザー光に対する透過率低下が光路長１ｃｍ当たり１％以上２％以下、同照射条件で２，０００，０００パルス照射した時のＡｒＦエキシマレーザー光に対する透過率低下が光路長１ｃｍ当たり０．５％以上１％以下であることを特徴とする光学部材用合成石英ガラス材料。
前記合成石英ガラス材料が、揮発性珪素化合物を原料として、煤状シリカを基体上に堆積させた後ガラス化を行う、スート法により作成された合成石英ガラスであって、かつ含有される水素が、６００℃以上１０００℃以下の温度で石英ガラス中にドープされたものであることを特徴とする請求項１記載の光学部材用合成石英ガラス材料。
脈理特性及び屈折率の均質性が、機械的撹拌を伴う均質化操作により達成されたものであることを特徴とする請求項１又は２記載の光学部材用合成石英ガラス材料。