JP2019099415A - Silica glass sheet and method for reducing birefringence of silica glass sheet - Google Patents

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Abstract

To provide a silica glass sheet used in optical lithography and having birefringence amount of a silica glass surface vertical to a transmission direction of a light simply controlled to 2.0 nm/cm or less, and a method for reducing birefringence of the silica glass sheet.SOLUTION: The silica glass sheet is a silica glass used in an optical lithography process with a vacuum ultraviolet light as a light source, content of fluorine is 1 wt.% to 5 wt.%, birefringence amount of a silica glass surface (utilized surface) vertical to a transmission direction of a light is simply controlled to 2.0 nm/cm or less when irradiated with an ultraviolet light with 193 nm as exposure wavelength of optical lithography, and birefringence when the silica glass surface in parallel to the transmission direction of the light is irradiated with a light vertically is larger than birefringence of the vertical silica glass surface.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、シリカガラス板及びシリカガラス板の複屈折低減方法、例えば、真空紫外波長領域での光リソグラフィーに用いることができるフォトマスク用のシリカガラス板及びシリカガラス板の複屈折低減方法に関する。   The present invention relates to a method of reducing birefringence of a silica glass plate and a silica glass plate, for example, a method of reducing birefringence of a silica glass plate for a photomask and a silica glass plate that can be used for photolithography in the vacuum ultraviolet wavelength region.

近年、リソグラフィー技術においては、半導体デバイスの微細化の要求がますます高まってきており、露光波長の短波長化や、レンズとウェーハの間に純水等を浸した液浸露光技術により、露光に用いるレンズの開口数を大きくする方法が採用されている。   In recent years, in lithography technology, the demand for miniaturization of semiconductor devices has been increasing more and more, exposure has been shortened by shortening the exposure wavelength, or by immersion exposure technology in which pure water or the like is immersed between the lens and the wafer. A method of increasing the numerical aperture of the lens to be used is adopted.

光リソグラフィーにおける解像度Rは、露光光の波長をλ、露光装置のレンズ性能を表す開口数をNA、プロセス定数をk1とすると、R=k1λ/NAという式で表すことができ、露光波長λを短く、開口数NAを大きく、プロセス定数k1を小さくすることで解像度を向上させることができる。   Assuming that the wavelength of exposure light is λ, the numerical aperture representing the lens performance of the exposure apparatus is NA, and the process constant is k1, the resolution R in photolithography can be expressed by the equation R = k1λ / NA. The resolution can be improved by reducing the process constant k1 while shortening the numerical aperture NA.

ここで、露光波長λについては、水銀ランプのg線(436nm)から始まり、これまでi線(365nm)、KrFエキシマレーザー(248nm)、ArFエキシマレーザー(193nm)が使用され、光源の短波長化が進められてきた。   Here, the exposure wavelength λ starts from the g-line (436 nm) of a mercury lamp, and so far i-line (365 nm), KrF excimer laser (248 nm) and ArF excimer laser (193 nm) are used to shorten the light source Has been advanced.

開口数NAは、レンズの大きさを幾何学的に表したものであり、レンズで露光光が絞られウェーハ面で結像する場合に、NA=n・sinθ(nはレンズとウェーハ間の媒質の屈折率、θは光線の開き角を表す。)という式で表される。   The numerical aperture NA geometrically represents the size of the lens, and when the exposure light is narrowed by the lens and imaged on the wafer surface, NA = n · sin θ (n is a medium between the lens and the wafer The refractive index of, θ represents the opening angle of the light beam.

ここで、レンズとウェーハ間の媒質が空気の場合は屈折率n=1.0であるが、この媒質を純水に変えた場合はArFエキシマレーザー波長に対する水の屈折率は1.44であることからNAは最大で1.44の値をとる。
現実的には開き角は0度ではないため、NAはおよそ1.35の値をとることができる。klファクターは光学系やレジスト性能によって決まるプロセス定数と呼ばれるものであり、理論限界は0.25である。
したがって、露光光波長を193nmのArFエキシマレーザーを用い、かつ液浸露光技術を使用することで開口数を1.35としてklファクターが0.3の場合は43nmの解像度を達成できる。
Here, when the medium between the lens and the wafer is air, the refractive index n = 1.0, but when this medium is changed to pure water, the refractive index of water to the ArF excimer laser wavelength is 1.44. Therefore, NA takes a value of 1.44 at the maximum.
In reality, the opening angle is not 0 degree, so NA can take a value of about 1.35. The kl factor is called a process constant determined by the optical system and resist performance, and the theoretical limit is 0.25.
Therefore, by using an ArF excimer laser with an exposure light wavelength of 193 nm and using an immersion exposure technique, it is possible to achieve a resolution of 43 nm with a numerical aperture of 1.35 and a kl factor of 0.3.

そして、このArFエキシマレーザーを使用した光リソグラフィー用の部材には、低熱膨張性と光透過性に優れていることから、シリカガラス板が好適に用いられる。   And, as a member for photolithography using this ArF excimer laser, a silica glass plate is suitably used because it is excellent in low thermal expansion and light transmission.

シリカガラス板に要求される性能としては、ArFエキシマレーザーを用いる場合、高エネルギー光に晒されても光透過性が悪化しない耐光性等が挙げられる。
また、液浸露光を行う場合、レンズとウェーハ間に存在する純水の屈折率とレジストの屈折率との差が小さくなることから光線の開き角が大きくなり、偏光の効果が問題となる。
このため、シリカガラス板は低複屈折であることが求められる。シリカガラス板が複屈折を持つと、透過した露光光が偏光変化を生じて、結像性能が悪化することがあるためである。
As the performance required for the silica glass plate, in the case of using an ArF excimer laser, light resistance and the like in which the light transmittance is not deteriorated even when exposed to high energy light can be mentioned.
In addition, when immersion exposure is performed, the difference between the refractive index of pure water existing between the lens and the wafer and the refractive index of the resist is reduced, so that the opening angle of the light beam is increased, and the polarization effect becomes a problem.
For this reason, the silica glass plate is required to have low birefringence. When the silica glass plate has birefringence, the transmitted exposure light may cause polarization change, which may deteriorate the imaging performance.

この複屈折を低下させる方法としては、シリカガラスを1000℃〜1200℃の温度範囲で保持し、熱歪を低減し、ゆっくりした降温速度で冷却(アニール処理)することで、ガラス中に残存する歪が除去され、複屈折が低減される。
例えば、特許文献1には、アニール処理によって、フッ素含有量が1000wtppmのシリカガラスにおいて、波長633nmで複屈折量5nm/cm以下とすることが示されている。
As a method of reducing this birefringence, silica glass is maintained in a temperature range of 1000 ° C. to 1200 ° C., thermal strain is reduced, and it remains in the glass by cooling (annealing treatment) at a slow temperature lowering rate Distortion is removed and birefringence is reduced.
For example, Patent Document 1 shows that, in a silica glass having a fluorine content of 1000 wt ppm, the birefringence is set to 5 nm / cm or less at a wavelength of 633 nm by annealing.

また、特許文献2には、アニール処理によって、フッ素含有量が100ppm〜1000ppmの範囲のシリカガラスにおいて、波長200nm以下で複屈折量2nm/cm以下とすることが知られている。更に、この特許文献2の実施例には、透明石英ガラスインゴットに残留する熱歪を除去するために、大気炉にて室温から1100℃まで3時間で昇温した後に10時間保持し、その後1℃/hrの降温速度にて950℃まで冷却し、電源を落として大気中で放冷することが記載されている。そして、得られた合成石英ガラスブロックの複屈折が、おおよそ1nm/cmであり、アニールにより歪が除去されていることが記載されている。   Moreover, it is known that patent document 2 sets the birefringence amount to 2 nm / cm or less at a wavelength of 200 nm or less in silica glass having a fluorine content of 100 ppm to 1000 ppm by annealing treatment. Furthermore, in the embodiment of this patent document 2, in order to remove the thermal strain remaining in the transparent quartz glass ingot, the temperature is raised from room temperature to 1100 ° C. for 3 hours in an air furnace and then held for 10 hours. It is described to cool to 950 ° C. at a temperature drop rate of 0 ° C./hr, to turn off the power and to cool in the air. And, it is described that the birefringence of the obtained synthetic quartz glass block is approximately 1 nm / cm, and the strain is removed by annealing.

特開2002−60227号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-60227 特開2000−264671号公報JP 2000-264671 A

ところで、シリカガラスは不規則なアモルファス構造をとるために、アニール処理しても複屈折量が2.0nm/cm以下とするシリカガラス中の歪の除去は難しく、例えば、特許文献2に示すように、一般的には、均一な温度分布を持つ電気炉などを使用して、シリカガラス部材全体を加温し、均一な温度分布を維持したまま緩やかな徐冷を行うことで低複屈折化を達成していた。
しかしながら、この長時間のアニール処理は、処理中にシリカガラス中のSi−F結合が熱で切断され、外周部にフッ素含有量が変化した変質層が生成される。この場合には、変質層はフッ素濃度が異なることから粘性が異なり、複屈折を生成する歪の起因となり悪影響を与えるため、長時間のアニール処理は好ましくない。
By the way, since silica glass has an irregular amorphous structure, it is difficult to remove strain in silica glass having an amount of birefringence of 2.0 nm / cm or less even by annealing, as shown in, for example, Patent Document 2 Generally, by using an electric furnace or the like having a uniform temperature distribution, the entire silica glass member is heated, and low birefringence is achieved by performing gradual slow cooling while maintaining a uniform temperature distribution. Was achieved.
However, in this long-time annealing process, Si—F bonds in silica glass are thermally broken during the process, and a denatured layer having a changed fluorine content is generated in the outer peripheral portion. In this case, the degenerated layer has different viscosity because it has a different fluorine concentration, which causes distortion to generate birefringence and exerts an adverse effect, so long-time annealing is not preferable.

このような状況下で、本発明者は、複屈折量が2.0nm/cm以下のシリカガラス板及び複屈折低減方法について鋭意研究した。
この研究に際し、本発明者は、リソグラフィーで使用するシリカガラスにあっては、真空紫外光を稼働面であるシリカガラス面に入射した際の複屈折が重要であるとの認識に基づき、従来のアニール処理の方法を検討した。
Under these circumstances, the present inventor has intensively studied a silica glass plate having a birefringence of 2.0 nm / cm or less and a method of reducing birefringence.
In this research, based on the recognition that the inventors of the present invention have importance in the case of silica glass used in lithography, birefringence when vacuum ultraviolet light is incident on the surface of silica glass which is a working surface is important. We examined the method of annealing treatment.

即ち、前記したように、従来のアニール処理は、シリカガラス部材全体を均一に加温、徐冷を行うことから、シリカガラス部材を3次元の物体と考えると、結果的に光の透過方向に対して平行方向(Z方向)、垂直方向(X,Y方向)の3方向の全ての方向で複屈折が低いガラスを作製するものであった。
そこで、本発明者は、リソグラフィーで使用するシリカガラスにおいて重要な面である、真空紫外光の入射面における垂直方向の複屈折量を2.0nm/cm以下とするために、2次元的にアモルファス構造のバラツキを制御することを試みた。
具体的には、真空紫外光を稼働面(入射面)に照射した際の複屈折量を、前記入射面と垂直な面に照射した際の複屈折量と異ならしめる(入射面に照射した際の複屈折量が垂直な面に照射した際の複屈折量より小さい)ことにより、光の透過方向に対して垂直面の複屈折を非常に低くできることを知見し、本発明を想到するに至った。
That is, as described above, since the conventional annealing treatment uniformly heats and gradually cools the entire silica glass member, in the light transmission direction as a result when the silica glass member is considered as a three-dimensional object On the other hand, a glass having low birefringence in all directions of three directions, that is, the parallel direction (Z direction) and the vertical direction (X and Y directions) was produced.
Therefore, in order to make the amount of birefringence in the vertical direction on the plane of incidence of vacuum ultraviolet light, which is an important surface in silica glass used in lithography, to be 2.0 nm / cm or less, the present inventor It tried to control the variation of the structure.
Specifically, the amount of birefringence when irradiating the working surface (incident surface) with vacuum ultraviolet light is made different from the amount of birefringence when irradiating a surface perpendicular to the incident surface (when irradiating the incident surface) It is found that the birefringence of the surface perpendicular to the light transmission direction can be made very low by making the birefringence amount of the light smaller than the birefringence amount when irradiated to the surface perpendicular to the present invention. The

本発明は、上記技術的課題を解決するためになされたものであり、ソグラフィーで使用するシリカガラス板において、光を稼働面から入射した際の複屈折量が、稼働面と垂直に交わる面からから入射した際の複屈折量より小さく2.0nm/cm以下のシリカガラス板及びシリカガラス板の複屈折低減方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above technical problems, and in a silica glass plate used in sography, a surface where the amount of birefringence when light is incident from the working surface intersects the working surface perpendicularly. It is an object of the present invention to provide a silica glass plate having a birefringence amount smaller than the birefringence amount when light is incident from the above and a wavelength of 2.0 nm / cm or less and a method for reducing birefringence of the silica glass plate.

上記技術的課題を解決するためになされた本発明にかかるシリカガラス板は、真空紫外光を光源とする光リソグラフィー工程に使用されるシリカガラスであって、フッ素の含有量が1wt%以上5wt%以下で、光リソグラフィーの露光波長である193nmの紫外光を照射したときに、光の透過方向に垂直なシリカガラス面(稼働面)の複屈折量が2.0nm/cm以下であり、かつ前記光の透過方向と平行なシリカガラス面に対して垂直に光を照射したときの複屈折量が、前記垂直なシリカガラス面の複屈折量よりも大きいことを特徴とするものである。本出願では、フッ素量1wt%は、1.0wt%を、フッ素5wt%は5.0wt%を意味する。   The silica glass plate according to the present invention, which was made to solve the above technical problems, is a silica glass used in a photolithographic process using vacuum ultraviolet light as a light source, and contains 1 wt% to 5 wt% of fluorine In the following, when ultraviolet light of 193 nm, which is the exposure wavelength of photolithography, is irradiated, the birefringence of the silica glass surface (working surface) perpendicular to the light transmission direction is 2.0 nm / cm or less, and The amount of birefringence when light is irradiated perpendicularly to the silica glass surface parallel to the light transmission direction is characterized by being larger than the birefringence amount of the perpendicular silica glass surface. In the present application, 1 wt% of fluorine means 1.0 wt% and 5 wt% of fluorine means 5.0 wt%.

このように、本発明にあっては、光ソグラフィーで使用するシリカガラスは真空紫外光の稼働面である入射面からの複屈折量を2.0nm/cm以下とするために、光の透過方向に垂直なシリカガラス面のアモルファス構造のバラツキを制御するものである。
一方、光の透過方向と平行なシリカガラス面のアモルファス構造のバラツキを精密に制御しないため、平行なシリカガラス面に光を照射した際の複屈折は、前記垂直なシリカガラス面の複屈折よりも大きくなるが、光リソグラフィー工程の使用においてその影響は少ない。
As described above, in the present invention, the silica glass used in the optical lithography transmits light in order to make the birefringence amount from the incident surface which is the working surface of the vacuum ultraviolet light be 2.0 nm / cm or less. It controls the variation of the amorphous structure of the silica glass surface perpendicular to the direction.
On the other hand, since the dispersion of the amorphous structure of the silica glass surface parallel to the light transmission direction is not precisely controlled, the birefringence when irradiating the parallel silica glass surface is the birefringence of the perpendicular silica glass surface. However, the effect is small in the use of the photolithographic process.

また、光の透過方向に垂直なシリカガラス面のアモルファス構造のバラツキを制御するようになされるため、従来のような真空紫外光の入射面に対する垂直面及び平行面の結晶構造のバラツキを制御する場合に比べて、容易に、時間を抑制したアニール処理によって達成することができる。
その結果、真空紫外光を光源とする光リソグラフィー工程に使用されるシリカガラス板として、従来のシリカガラス板と遜色のないシリカガラス板を得ることができる。
In addition, since the dispersion of the amorphous structure of the silica glass surface perpendicular to the light transmission direction is controlled, the dispersion of the crystal structure of the vertical plane and the parallel plane with respect to the conventional vacuum ultraviolet light incident plane is controlled. Compared to the case, it can be easily achieved by a time-suppressed annealing process.
As a result, as a silica glass plate used for the photolithographic process which uses vacuum ultraviolet light as a light source, a silica glass plate comparable to the conventional silica glass plate can be obtained.

また、フッ素含有量が1wt%以上5wt%以下であるため、粘性をより低下させることで1000℃未満でのアニール処理を行うことができ、その結果Si−F結合の切断・再結合を回避できる。
このSi−F結合の切断が生じ難いことから、アニール処理中でのフッ素含有量のシリカガラス中の分布は変化せず、均質なフッ素含有量を維持できることから、ガラス中の粘性も均一なままアニール処理ができる。つまり、フッ素含有量が変化したことによる変質層が生じ難く、光リソグラフィーの露光波長である193nmの光を照射した際に、光の透過方向に垂直なシリカガラス面の複屈折量を2nm/cm以下にすることができる。
In addition, since the fluorine content is 1 wt% or more and 5 wt% or less, annealing can be performed at less than 1000 ° C. by further reducing the viscosity, and as a result, breakage and recombination of Si-F bonds can be avoided. .
Since this Si-F bond is less likely to be broken, the distribution of fluorine content in silica glass during annealing does not change, and homogeneous fluorine content can be maintained, so the viscosity in the glass remains uniform. It can be annealed. That is, it is difficult to form a denatured layer due to a change in the fluorine content, and when the 193 nm light which is the exposure wavelength of photolithography is irradiated, the birefringence of the silica glass surface perpendicular to the light transmission direction is 2 nm / cm. It can be

ここで、フッ素の含有量が1wt%未満の場合には、ガラスの粘性が高くなりアニールを1000℃以上で実施する必要が生じ、そのため、Si−F結合の切断が生じフッ素含有量が変化した変質層を生じることになり、好ましくない。
一方、フッ素の含有量が5wt%を超える場合には、1000℃以下の低温であってもわずかにSi−F結合の切断が生じ、いわゆる変質層が生じやすくなることから、好ましくない。好ましくは、フッ素の含有量が1.5wt%以上5wt%以下である。
Here, when the content of fluorine is less than 1 wt%, the viscosity of the glass becomes high, and it becomes necessary to carry out annealing at 1000 ° C. or higher, so that breakage of Si-F bond occurs and the content of fluorine changes. Unfavorable results in the formation of altered layers.
On the other hand, when the content of fluorine exceeds 5 wt%, it is not preferable because cleavage of Si-F bond slightly occurs even at a low temperature of 1000 ° C. or less and a so-called altered layer is easily formed. Preferably, the content of fluorine is 1.5 wt% or more and 5 wt% or less.

ここで、OH基濃度が50ppm以下であることが望ましい。
ガラス中のフッ素はOH基と交換されるのであるから、OH基濃度が高ければ、フッ素含有量は小さくなるという、トレードオフの関係にある。そのため、OH基濃度が50ppm超である場合、フッ素濃度を1wt%以上にすることが困難な場合が生じるため、好ましくない。より好ましくは、OH基濃度は10ppm以下である。
Here, the OH group concentration is desirably 50 ppm or less.
Since fluorine in glass is exchanged with OH groups, there is a trade-off relationship that the higher the OH group concentration, the lower the fluorine content. Therefore, when the OH group concentration is more than 50 ppm, it may be difficult to make the fluorine concentration 1 wt% or more, which is not preferable. More preferably, the OH group concentration is 10 ppm or less.

また、上記技術的課題を解決するためになされた本発明にかかるシリカガラス板の複屈折低減方法は、フッ素の含有量が1wt%以上5wt%以下、かつ10mm以下の厚みのシリカガラスにおいて、光の透過方向に垂直なシリカガラス面(すなわち稼働面)を特定し、前記垂直なシリカガラス面に対して、シリカガラスの厚さの1/3以下の距離からヒータで加熱することを特徴としている。
このように、光の透過方向に垂直なシリカガラス面を特定し、前記垂直なシリカガラス面をヒータで加熱することによってアニール処理を行うため、容易にアニール処理を行うことができる。
The method for reducing birefringence of a silica glass plate according to the present invention, which was made to solve the above technical problems, relates to a method for reducing light in silica glass having a fluorine content of 1 wt% to 5 wt% and a thickness of 10 mm or less. The surface of silica glass (that is, the working surface) perpendicular to the direction of transmission of the light is specified, and heating is performed with a heater from a distance of 1/3 or less of the thickness of the silica glass with respect to the surface of the normal silica glass. .
As described above, the annealing process can be easily performed because the annealing process is performed by specifying the silica glass surface perpendicular to the light transmission direction and heating the perpendicular silica glass surface with a heater.

本発明によれば、ソグラフィーで使用するシリカガラス板において、光の透過方向に垂直なシリカガラス面(稼働面)の複屈折量が2.0nm/cm以下であり、かつ前記光の透過方向と平行なシリカガラス面に対して垂直に光を照射したときの複屈折量が、前記垂直なシリカガラス面の複屈折量よりも大きいシリカガラス板を得ることができる。また、本発明にかかるシリカガラス板の複屈折量低減方法を実施することにより、光の透過方向と垂直なシリカガラス面の複屈折量が2.0nm/cm以下のシリカガラス板を容易に得ることができる。   According to the present invention, in the silica glass plate used in the sography, the birefringence amount of the silica glass surface (working surface) perpendicular to the light transmission direction is 2.0 nm / cm or less, and the light transmission direction It is possible to obtain a silica glass plate in which the amount of birefringence when irradiated with light perpendicular to the surface of silica glass parallel to the above is larger than the amount of birefringence of the surface of the normal silica glass. Further, by implementing the method for reducing the amount of birefringence of a silica glass plate according to the present invention, a silica glass plate having a birefringence amount of 2.0 nm / cm or less perpendicular to the light transmission direction can be easily obtained. be able to.

本発明のシリカガラス板は、真空紫外光を光源とする光リソグラフィー工程に使用されるシリカガラスであって、フッ素の含有量が1wt%以上5wt%以下で、光リソグラフィーの露光波長である193nmの紫外光を照射したときに、光の透過方向に垂直なシリカガラス面(稼働面)の複屈折量が2.0nm/cm以下であり、かつ前記光の透過方向と平行なシリカガラス面に対して垂直に光を照射したときの複屈折量が、前記垂直なシリカガラス面の複屈折量よりも大きいことを特徴とする。
特に、本発明は、光リソグラフィーで使用するシリカガラスは真空紫外光の入射方向に対する垂直面における複屈折量を2.0nm/cm以下とし、一方、入射方向に対して平行面における複屈折は、前記垂直面における複屈折よりも大きく、複屈折量を2.0nm/cm以下としていない点に特徴がある。
尚、前記平行面における複屈折量は2.5nm/cm以上であっても良いが、好ましくは、前記平行面における複屈折量は2.5nm/cm以下が好ましい。
The silica glass plate of the present invention is a silica glass used in a photolithography process using vacuum ultraviolet light as a light source, and has a fluorine content of 1 wt% or more and 5 wt% or less and 193 nm as an exposure wavelength of photolithography. When ultraviolet light is irradiated, the birefringence amount of the silica glass surface (working surface) perpendicular to the light transmission direction is 2.0 nm / cm or less and with respect to the silica glass surface parallel to the light transmission direction It is characterized in that the amount of birefringence when vertically irradiated with light is larger than the amount of birefringence of the perpendicular silica glass surface.
In particular, according to the present invention, silica glass used in photolithography has an amount of birefringence of 2.0 nm / cm or less in a plane perpendicular to the incident direction of vacuum ultraviolet light, while birefringence in the plane parallel to the incident direction is It is characterized in that it is larger than the birefringence in the vertical plane, and the amount of birefringence is not set to 2.0 nm / cm or less.
The amount of birefringence in the parallel plane may be 2.5 nm / cm or more, but preferably, the amount of birefringence in the parallel plane is 2.5 nm / cm or less.

本発明の特徴について、更に述べれば、光の透過方向に垂直なシリカガラス面の結晶構造のバラツキを制御し、垂直なシリカガラス面の複屈折量を2.0nm/cm以下する、一方、光の透過方向と平行なシリカガラス面のアモルファス構造のバラツキを制御せず、平行なシリカガラス面の複屈折量は、前記垂直なシリカガラス面の複屈折量よりも大きく形成される。
このように、光の透過方向に平行なシリカガラス面の複屈折量が、前記垂直なシリカガラス面の複屈折量よりも大きい場合にも、光リソグラフィー工程の使用においてその影響は少なく、従来のシリカガラス部材と同様に遜色なく、使用できる点に特徴がある。
Further describing the features of the present invention, the variation of the crystal structure of the silica glass surface perpendicular to the light transmission direction is controlled to make the birefringence amount of the perpendicular silica glass surface 2.0 nm / cm or less, The birefringence amount of the parallel silica glass surface is formed to be larger than the birefringence amount of the perpendicular silica glass surface without controlling the dispersion of the amorphous structure of the silica glass surface parallel to the transmission direction.
As described above, even when the birefringence amount of the silica glass surface parallel to the light transmission direction is larger than the birefringence amount of the perpendicular silica glass surface, the influence thereof in the use of the photolithography process is small, and Similar to silica glass members, they are characterized in that they can be used without deterioration.

しかも、光の透過方向に平行なシリカガラス面のアモルファス構造のバラツキを制御しないため、従来のようなアニール処理に比べて、容易にかつ時間を短縮して実施することができる。
具体的には、シリカガラス板の上下面を加熱し、アニール処理することにより、光の透過方向に垂直なシリカガラス面の複屈折量を2.0nm/cm以下にすることができる。
In addition, since the variation in the amorphous structure of the silica glass surface parallel to the light transmission direction is not controlled, it can be carried out easily and with a shorter time as compared with the conventional annealing process.
Specifically, by heating and annealing the upper and lower surfaces of the silica glass plate, the birefringence of the silica glass surface perpendicular to the light transmission direction can be 2.0 nm / cm or less.

また、このシリカガラスはフッ素の含有量が1wt%以上5wt%以下である。
前記したように、シリカガラスのアニール処理はシリカガラス内の熱応力による歪などを除去するために行われる。その方法として、シリカガラスの徐冷点以上で一定時間加熱し、歪点以下まで徐冷することによってなされる。
Moreover, this silica glass has a fluorine content of 1 wt% or more and 5 wt% or less.
As described above, the annealing treatment of the silica glass is performed to remove the strain and the like due to the thermal stress in the silica glass. As the method, it is made by heating for a fixed time above the annealing point of silica glass and annealing to the distortion point or less.

ここで、歪点とは、シリカガラスの粘度が1014.5dPasとなる温度であり、この温度では粘性流動が事実上起こらず、この温度以下ではガラス中の歪を除去できない。また、徐冷点は粘度が1013dPasとなる温度であり、ガラス加工で生じた内部歪を除去するのに適した温度とされている。 Here, the strain point is a temperature at which the viscosity of the silica glass is 10 14.5 dPas, at which temperature viscous flow virtually does not occur, and below this temperature strain in the glass can not be removed. Further, the annealing point is a temperature at which the viscosity is 10 13 dPas, which is a temperature suitable for removing the internal strain generated by the glass processing.

シリカガラスの粘性は、フッ素含有量によって変化することが知れられており、フッ素含有量が高いと粘性は低下し、逆にフッ素含有量が低い個所は、相対的に粘性は高い。
本発明にあっては、フッ素含有量を1wt%〜5wt%とすることで、さらに粘性を低下させることで1000℃未満でのアニール処理を可能として、その結果Si−F結合の切断・再結合が生じることを回避したものである。
即ち、フッ素含有量を1wt%〜5wt%とすることで粘性を低下させ、より低い温度でアニール処理を行うことができる。しかも、より低い温度でアニール処理を行うため、Si−F結合の切断が生じ難く、アニール処理中、フッ素含有量のシリカガラス中の分布は変化せず、均質なフッ素含有量を維持できる。その結果、フッ素含有量が変化することで生じる変質層が生じ難い。好ましくは、フッ素の含有量が1.5wt%以上5wt%以下である。
尚、フッ素含有量が1wt%以上5wt%以下であることが好ましいことは、本出願人が、先に出願した特願2017−172645号に記載されている。
It is known that the viscosity of silica glass changes depending on the fluorine content, and the viscosity decreases when the fluorine content is high, and conversely, the viscosity is relatively high at a portion where the fluorine content is low.
In the present invention, by setting the fluorine content to 1 wt% to 5 wt%, the viscosity can be further reduced to enable annealing at less than 1000 ° C., and as a result, the Si—F bond is broken and recombined. To avoid the occurrence of
That is, by setting the fluorine content to 1 wt% to 5 wt%, the viscosity can be reduced, and annealing can be performed at a lower temperature. Moreover, since the annealing treatment is performed at a lower temperature, breaking of the Si-F bond is unlikely to occur, and during the annealing treatment, the distribution of the fluorine content in the silica glass does not change, and the homogeneous fluorine content can be maintained. As a result, it is hard to produce the degenerating layer which arises by changing fluorine content. Preferably, the content of fluorine is 1.5 wt% or more and 5 wt% or less.
The fact that the fluorine content is preferably 1 wt% or more and 5 wt% or less is described in Japanese Patent Application No. 2017-172645 previously filed by the present applicant.

またOH基濃度は50ppm以下であることが望ましい。
OH基濃度が50ppm超であるとフッ素のみならずOH基の分布による粘性への影響が生じ、均一なアニール処理を困難にする。
また、ガラス中のフッ素はOH基と交換されるのであるから、OH基濃度が高ければ、フッ素含有量は小さくなるという、トレードオフの関係にある。そのため、OH基濃度が50ppm超である場合、フッ素濃度を1wt%以上にすることが困難な場合が生じるため、好ましくない。
なお、フッ素を含まないガラスのOH基濃度は一般的に1000〜1300ppm程度であることが知られている。
The OH group concentration is preferably 50 ppm or less.
If the OH group concentration is more than 50 ppm, the viscosity is influenced by the distribution of not only fluorine but also OH groups, making uniform annealing difficult.
Further, since fluorine in glass is exchanged with OH groups, there is a trade-off relationship that the fluorine content decreases as the OH group concentration increases. Therefore, when the OH group concentration is more than 50 ppm, it may be difficult to make the fluorine concentration 1 wt% or more, which is not preferable.
In addition, it is known that the OH group concentration of the glass which does not contain fluorine is generally about 1000-1300 ppm.

次に、上記シリカガラス板は、以下に説明する製造方法によって製造される。
本発明では、フッ素濃度を1.0wt%以上5.0wt%以下を持つシリカガラスは、いわゆるVAD法と呼ばれる気相法またはゾルゲル法と呼ばれる液相法で作製することができる。
尚、多孔質シリカ母材の形成方法に、支燃性ガス及び可燃性ガスによる火炎中にシリカ製造原料ガスとフッ素化合物ガスを導入して反応させ、ターゲット上にシリカガラス微粒子を堆積させると同時にガラス化させる、いわゆるダイレクト法があるが、シリカガラス微粒子をターゲット上に堆積させる際に生じるフッ素の含有量分布の不均一となり易く、好ましくない。
しかしながら、ダイレクト法であっても、シリカガラス微粒子をターゲット上に堆積させる際に生じるフッ素の含有量分布の不均一が緩和されたものであれば、本発明にかかるシリカガラスの製造方法を適用することができる。
Next, the said silica glass board is manufactured by the manufacturing method demonstrated below.
In the present invention, silica glass having a fluorine concentration of 1.0 wt% or more and 5.0 wt% or less can be produced by a liquid phase method called a so-called vapor phase method called sol-gel method or a so-called VAD method.
In the method of forming a porous silica base material, a raw material gas for producing silica and a fluorine compound gas are introduced into a flame from a combustion supporting gas and a flammable gas and reacted to deposit silica glass fine particles on a target. Although there is a so-called direct method of vitrifying, it is not preferable because the distribution of fluorine content generated when depositing silica glass particles on the target tends to be uneven.
However, even if the direct method is used, the method for producing silica glass according to the present invention is applied, as long as the nonuniformity of the content distribution of fluorine generated when depositing the silica glass fine particles on the target is alleviated. be able to.

前記VAD法では、四塩化珪素を原料とするガスの加水分解反応を起こさせ、スートと呼ばれるシリカ多孔質母材を形成する。その後、四フッ化ケイ素ガスに代表されるフッ素ガス雰囲気下で、フッ素添加処理、緻密化処理を行う。   In the VAD method, a hydrolysis reaction of a gas using silicon tetrachloride as a raw material is caused to form a porous silica base material called soot. Thereafter, a fluorine addition treatment and a densification treatment are performed in a fluorine gas atmosphere represented by silicon tetrafluoride gas.

前記多孔質シリカ母材(スート)を形成後になされる、前記フッ素ドープにおけるフッ素ガス雰囲気はフッ素ガスとHeガスの混合ガスによって形成され、混合ガス中のフッ素濃度(SiFガスの濃度割合)は、5vol%超〜35vol%が好ましく、10vol%〜35vol%がより好ましく、25vol%〜35vol%が特に好ましい。
また、混合ガスの導入温度は1000℃〜1300℃が好ましく、1100℃〜1200℃がより好ましい。導入温度が1000℃未満ではフッ素のガラス構造中への拡散が遅く、十分にドープされないことがある。一方、1300℃を超えると、スートの焼結が始まり、フッ素のガラス構造中への拡散が阻害されることがある。
The fluorine gas atmosphere in the fluorine doping, which is performed after forming the porous silica matrix (soot), is formed of a mixed gas of fluorine gas and He gas, and the fluorine concentration in the mixed gas (concentration ratio of SiF 4 gas) is More than 5 vol% to 35 vol% is preferable, 10 vol% to 35 vol% is more preferable, and 25 vol% to 35 vol% is particularly preferable.
Moreover, 1000 degreeC-1300 degreeC are preferable, and, as for introduction | transduction temperature of mixed gas, 1100 degreeC-1200 degreeC is more preferable. When the introduction temperature is less than 1000 ° C., diffusion of fluorine into the glass structure may be slow and not sufficiently doped. On the other hand, if the temperature is higher than 1300 ° C., sintering of soot may start, and diffusion of fluorine into the glass structure may be inhibited.

尚、前記混合ガス中のSiF4ガスの濃度割合と、焼成温度とを調整することで、得られるシリカガラス部材中のフッ素濃度を1wt%以上5wt%以下にすることができる。
このとき、OH基濃度は50ppm以下になる。OH基濃度が50ppm超である場合、フッ素濃度を1wt%以上にすることが困難な場合がある。
これは、フッ素はOH基と交換されやすく、OH基濃度が高ければ、フッ素濃度は小さくなるという、トレードオフの関係にあることに起因している。そのため、混合ガス中のSiF4ガスの濃度割合と、焼成温度とを調整し、OH基濃度を50ppm以下にする。
The fluorine concentration in the obtained silica glass member can be made 1 wt% or more and 5 wt% or less by adjusting the concentration ratio of the SiF 4 gas in the mixed gas and the firing temperature.
At this time, the OH group concentration is 50 ppm or less. When the OH group concentration is over 50 ppm, it may be difficult to make the fluorine concentration 1 wt% or more.
This is due to the trade-off relationship that fluorine is easily exchanged with OH groups, and the concentration of fluorine decreases as the concentration of OH groups increases. Therefore, the concentration ratio of SiF 4 gas in the mixed gas and the firing temperature are adjusted to make the OH group concentration 50 ppm or less.

また、ゾルゲル法では、シリコンアルコキシドに代表されるテトラエトキシシラン、テトラメトキシシランなどを原料として加水分解反応を起こさせゲル化、乾燥を経てシリカ多孔体を形成する。
フッ素添加には加水分解反応の促進に用いる触媒にフッ化物を用いることも可能であり、またはゲル体にフルオロアルコールなどのフッ素化合物を含浸させることでも達成できる。さらに真空やヘリウム雰囲気で焼成することで緻密化処理を行う。例えば、触媒として用いるフッ化物にフッ酸を使用した場合は、テトラエトキシシラン1モルに対して、フッ酸0.05モルから0.3モルとすることでガラス中のフッ素濃度を1wt%以上5wt%以下とすることができる。また、フルオロアルコールを使用する場合は、2,2,2−トリフルオロエタノールなどが使用でき、60wt%〜80wt%にエタノールで希釈した溶液を60℃で5時間から40時間含侵させることでガラス中のフッ素濃度を1wt%以上5wt%以下とすることができる。
In the sol-gel method, hydrolysis reaction is caused using tetraethoxysilane represented by silicon alkoxide, tetramethoxysilane or the like as a raw material to gelate and dry to form a porous silica.
For the addition of fluorine, it is also possible to use a fluoride for the catalyst used to accelerate the hydrolysis reaction, or it can be achieved by impregnating the gel with a fluorine compound such as fluoroalcohol. Further, densification is performed by firing in a vacuum or helium atmosphere. For example, when hydrofluoric acid is used as the fluoride used as a catalyst, the fluorine concentration in the glass is 1 wt% or more and 5 wt% by setting 0.05 mol to 0.3 mol of hydrofluoric acid with respect to 1 mol of tetraethoxysilane. It can be less than%. Moreover, when using fluoro alcohol, a 2,2,2- trifluoro ethanol etc. can be used and it is glass by impregnating the solution diluted with ethanol to 60 wt%-80 wt% for 5 to 40 hours at 60 degreeC. The concentration of fluorine in the medium can be 1 wt% or more and 5 wt% or less.

このようにして得たシリカガラスは、必要に応じて板状に加工した後、光の透過方向に対して垂直な面を明らかにした上で、電気炉などでアニール処理を行う。
電気炉は、上下に加熱用の平面ヒータが配置されている。即ち、光の透過方向に対して垂直な面(上下面)を平面ヒータによって、直接加熱するように構成されている。この平面ヒータとしてカーボンヒータを用いることができる。なお、ヒータの加熱面は、シリカガラスの被加熱面に対して十分な広さを有し、被加熱面全体を均一に加熱で決めようにする。
The silica glass thus obtained is processed into a plate shape if necessary, and after clarifying a plane perpendicular to the light transmission direction, annealing is performed in an electric furnace or the like.
In the electric furnace, flat heaters for heating are disposed at the top and bottom. That is, a plane heater directly heats the surface (upper and lower surfaces) perpendicular to the light transmission direction. A carbon heater can be used as this flat heater. The heating surface of the heater has a sufficient width with respect to the surface to be heated of silica glass, and the entire surface to be heated is uniformly determined by heating.

このアニール処理は、1000℃未満でかつ粘性率が1014.5dPa・s以下の範囲で行うことが必要である。アニール温度は、シリカガラスの持つ温度特性によって決定される。例えば、フッ素濃度が1wt%以上5wt%以下のシリカガラスの歪点は1000℃未満であることから、アニール温度は、通常1000℃未満、好ましくは800℃以下、より好ましくは600℃から400℃の間で行う。 This annealing treatment needs to be performed at a temperature of less than 1000 ° C. and a viscosity of 10 14.5 dPa · s or less. The annealing temperature is determined by the temperature characteristics of silica glass. For example, since the strain point of silica glass having a fluorine concentration of 1 wt% or more and 5 wt% or less is less than 1000 ° C., the annealing temperature is usually less than 1000 ° C., preferably 800 ° C. or less, more preferably 600 ° C. to 400 ° C. Do between.

冷却後のシリカガラスをヒータなどで加熱して、例えば400℃の温度で50時間程度保持するアニール処理をすることで、シリカガラスは、低密度状態を維持したまま、局所的な歪みを解消することが可能となる。400℃を下回る温度ではアニールの効果は望めない。
なお、歪点とは1014.5dPa・sの粘性率となる温度であり、シリカガラスの粘性流動が事実上起り得ない温度であり、徐冷域における下限温度に相当する。
したがって、本発明のシリカガラス板の1000℃での粘性率は、1014.5dPa・s以下であることが好ましく、1013.0dPa・s以下であることがより好ましい。
By heating the cooled silica glass with a heater or the like and holding it at, for example, a temperature of 400 ° C. for about 50 hours, the silica glass eliminates local distortion while maintaining the low density state. It becomes possible. At temperatures below 400 ° C., the effect of annealing can not be expected.
The strain point is a temperature at which the viscosity becomes 10 14.5 dPa · s, a temperature at which viscous flow of the silica glass can not practically occur, and corresponds to the lower limit temperature in the slow cooling zone.
Therefore, the viscosity at 1000 ° C. of the silica glass plate of the present invention is preferably 10 14.5 dPa · s or less, more preferably 10 13.0 dPa · s or less.

このようにして得られるシリカガラス板はフッ素含有量が1wt%以上5wt%以下であって、光の透過方向に対して垂直な面における複屈折量は2nm/cm以下となる。   The silica glass plate obtained in this manner has a fluorine content of 1 wt% or more and 5 wt% or less, and the birefringence amount in a plane perpendicular to the light transmission direction is 2 nm / cm or less.

このアニール処理において、この電気炉の上下ヒータ(加熱面)は、光の透過方向に垂直な面に接している、または近い距離にあることが望ましい。
また、シリカガラス板とヒータの加熱面との距離はシリカガラス板の厚みをtとした場合に、t/3以下とすることが望ましい。
加熱面とシリカガラス板の稼働面の距離がt/3を超える場合には、シリカガラス板が3次元的に均熱に加熱されることになり、好ましくない。
In this annealing process, it is desirable that the upper and lower heaters (heating surfaces) of the electric furnace be in contact with or close to a plane perpendicular to the light transmission direction.
The distance between the silica glass plate and the heating surface of the heater is preferably t / 3 or less, where t is the thickness of the silica glass plate.
When the distance between the heating surface and the working surface of the silica glass plate exceeds t / 3, the silica glass plate is three-dimensionally heated to uniform heat, which is not preferable.

このようにして、ヒータと接しているまたは近い距離にある面が加熱、徐冷処理がされて複屈折量が低減し2.0nm/cm以下の低複屈折とすることができる。
一方、他の面(稼働面に垂直な面)は加熱が十分でなく複屈折量の低減がされずに2.0nm/cm超の高い複屈折をもつ。例えば、2.5nm/cm以上の複屈折量となり、これは稼働面であれば、リソグラフィー工程に用いるには、十分な結像性能を発揮できないレベルである。
In this way, the surface in a distance in contact with or close to the heater is heated and gradually cooled to reduce the amount of birefringence, whereby a low birefringence of 2.0 nm / cm or less can be achieved.
On the other hand, the other surface (surface perpendicular to the working surface) has a high birefringence of more than 2.0 nm / cm without sufficient heating and no reduction in the amount of birefringence. For example, the amount of birefringence is 2.5 nm / cm or more, and this is a level at which sufficient imaging performance can not be exhibited for use in the lithography process if it is a working surface.

以下、本発明を実施例に基づき具体的に説明するが、本発明は下記に示す実施例により制限されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described based on examples, but the present invention is not limited by the examples shown below.

[実施例1]
ガラス成形原料としてのSiCl4を酸水素火炎中で加水分解させ、生成したシリカ微粒子を石英ガラス製のターゲットに堆積させて、直径250mm、長さ450mmの多孔質シリカ母材(スート)を得た。
次いで、前記多孔質シリカ母材(スート)を炉に入れ、流量20L/minのHeガス雰囲気中、400℃/hの昇温速度で1200℃まで昇温した後、雰囲気ガスをSiF430vol%+He 70vol%の混合ガスに切り換え(流量15L/min)、1200℃で2時間保持してフッ素ドープ処理を行った。
前記フッ素ドープ処理終了後、雰囲気はそのままとして、300℃/hの昇温速度で1450℃まで昇温し、1450℃で3時間保持して透明化処理を行って、直径150mm、長さ200mmのシリカガラスインゴットを得た。
インゴットを一旦常温に戻して、角状成型、スライスして厚さ6.4mmの薄板にした後、可動式の上下面ヒータを持つ電気炉に挿入し、ヒータとシリカガラス板の距離を2mmとした
その後、1100℃まで3時間かけて昇温し、その後30分保持した後に400℃まで20時間かけて降温した。その後、自然放冷し薄板を回収した。
Example 1
SiCl 4 as a glass forming material was hydrolyzed in an oxyhydrogen flame, and the formed silica fine particles were deposited on a target made of quartz glass to obtain a porous silica matrix (soot) having a diameter of 250 mm and a length of 450 mm. .
Then, the porous put silica preform material (soot) in the furnace, in He gas atmosphere flow rate 20L / min, the temperature was elevated up to 1200 ° C. at a heating rate of 400 ° C. / h, the atmospheric gas SiF 4 30 vol% It switched to the mixed gas of + He 70 vol% (flow volume 15 L / min), and it hold | maintained at 1200 degreeC for 2 hours, and performed the fluorine dope process.
After completion of the fluorine doping treatment, the atmosphere is kept as it is, the temperature is raised to 1450 ° C. at a temperature rising rate of 300 ° C./h, and held for 1 hour at 1450 ° C. A silica glass ingot was obtained.
The ingot is once cooled to room temperature, square-shaped and sliced to form a thin plate of 6.4 mm thick, and then inserted into an electric furnace having movable upper and lower surface heaters so that the distance between the heater and the silica glass plate is 2 mm. Thereafter, the temperature was raised to 1100 ° C. over 3 hours, and after holding for 30 minutes, the temperature was lowered to 400 ° C. over 20 hours. After that, it was naturally cooled and the thin plate was recovered.

得られたガラス中のフッ素含有量を評価したところ3.0wt%であった。
得られたシリカガラス板を鏡面研磨した後に、光学計測機器(HINDS Exicor DUV)を用いて波長193nmでの複屈折を測定した。
その結果、リソグラフィー露光時に光の透過方向に垂直なシリカガラス面の複屈折量は1.5nm/cmであった。一方、光の透過方向に平行なシリカガラス面の複屈折量は2.7nm/cmであった。また、鏡面研磨したガラスのOH基を、赤外分光光度計を用いて測定したところ、4ppmであった。
It was 3.0 wt% when the fluorine content in the obtained glass was evaluated.
After mirror polishing the obtained silica glass plate, birefringence at a wavelength of 193 nm was measured using an optical measurement device (HINDS Exicor DUV).
As a result, the birefringence amount of the silica glass surface perpendicular to the light transmission direction at the time of lithography exposure was 1.5 nm / cm. On the other hand, the birefringence of the silica glass surface parallel to the light transmission direction was 2.7 nm / cm. Moreover, it was 4 ppm when OH group of the mirror-polished glass was measured using the infrared spectrophotometer.

[実施例2]
テトラエトキシシラン1モル、水5モル、エタノール3モル、フッ酸0.15モルを混合し撹拌後、15℃の室内で加水分解を進行させ、その後溶液がゲル化した後に70℃の乾燥器でゲル強度の向上を行った。
さらに、得られたゲルを80℃で7日間かけて乾燥させることで、直径100mm、長さ100mmの多孔質シリカ体を得た。その後、ヘリウム雰囲気中1300℃で焼成することでシリカガラス部材を得た。
得られたガラスをスライスして厚さ6.4mmの薄板にした後、可動式の上下面ヒータを持つ電気炉に挿入し、ヒータとシリカガラス板の距離を1mmとした
その後、1150℃まで4時間かけて昇温し、その後30分保持した後に400℃まで25時間かけて降温した。その後、自然放冷し薄板を回収した。
Example 2
After mixing and stirring 1 mole of tetraethoxysilane, 5 moles of water, 3 moles of ethanol, and 0.15 moles of hydrofluoric acid, hydrolysis is allowed to proceed in a room at 15 ° C., and then the solution is gelled and then dried in a dryer at 70 ° C. The gel strength was improved.
Furthermore, the obtained gel was dried at 80 ° C. for 7 days to obtain a porous silica body having a diameter of 100 mm and a length of 100 mm. Then, the silica glass member was obtained by baking at 1300 degreeC in helium atmosphere.
The obtained glass is sliced into a thin plate of 6.4 mm thick and inserted into an electric furnace having movable upper and lower surface heaters, and the distance between the heater and the silica glass plate is set to 1 mm. The temperature was raised over time, and after holding for 30 minutes, the temperature was lowered to 400 ° C. over 25 hours. After that, it was naturally cooled and the thin plate was recovered.

得られたガラス中のフッ素含有量を評価したところ2.5wt%であった。
得られたシリカガラス板を鏡面研磨した後に、光学計測機器(HINDS Exicor DUV)を用いて波長193nmでの複屈折を測定した。
その結果、リソグラフィー露光時に光の透過方向に垂直なシリカガラス面の複屈折量は1.8nm/cmであった。一方、光の透過方向に平行なシリカガラス面の複屈折量は3.0nm/cmであった。また、鏡面研磨したガラスOH基を、赤外分光光度計を用いて測定したところ、15ppmであった。
It was 2.5 wt% when the fluorine content in the obtained glass was evaluated.
After mirror polishing the obtained silica glass plate, birefringence at a wavelength of 193 nm was measured using an optical measurement device (HINDS Exicor DUV).
As a result, the birefringence amount of the silica glass surface perpendicular to the light transmission direction at the time of lithography exposure was 1.8 nm / cm. On the other hand, the birefringence of the silica glass surface parallel to the light transmission direction was 3.0 nm / cm. Moreover, it was 15 ppm when the glass OH group mirror-polished was measured using the infrared spectrophotometer.

[比較例1]
実施例1と同様の方法で、直径150mm、長さ200mmのシリカガラスインゴットを得た。インゴットを一旦常温に戻して、角状成型、スライスして厚さ6.4mm、鉄クロム線ヒータをもつ卓上電気炉に挿入した。ヒータとシリカガラス板の距離を50mmとした
その後、1100℃まで3時間かけて昇温し、その後30分保持した後に400℃まで20時間かけて降温した。その後、自然放冷し薄板を回収した。
得られたガラス中のフッ素含有量を評価したところ3.0wt%であった。
得られたシリカガラス板を鏡面研磨した後に、光学計測機器(HINDS Exicor DUV)を用いて波長193nmでの複屈折を測定した。
その結果、リソグラフィー露光時に光の透過方向に垂直なシリカガラス面の複屈折は3.2nm/cmであった。一方、光の透過方向に平行なシリカガラス面の複屈折は3.6nm/cmであった。また、鏡面研磨したガラスのOH基を、赤外分光光度計を用いて測定したところ、5ppmであった。
Comparative Example 1
In the same manner as in Example 1, a silica glass ingot having a diameter of 150 mm and a length of 200 mm was obtained. The ingot was temporarily cooled to room temperature, square-shaped, sliced, and inserted into a table-top electric furnace having a 6.4 mm thick iron-chromium wire heater. After setting the distance between the heater and the silica glass plate to 50 mm, the temperature was raised to 1100 ° C. over 3 hours, and after holding for 30 minutes, the temperature was lowered to 400 ° C. over 20 hours. After that, it was naturally cooled and the thin plate was recovered.
It was 3.0 wt% when the fluorine content in the obtained glass was evaluated.
After mirror polishing the obtained silica glass plate, birefringence at a wavelength of 193 nm was measured using an optical measurement device (HINDS Exicor DUV).
As a result, the birefringence of the silica glass surface perpendicular to the light transmission direction during lithography exposure was 3.2 nm / cm. On the other hand, the birefringence of the silica glass surface parallel to the light transmission direction was 3.6 nm / cm. Moreover, it was 5 ppm when OH group of the mirror-polished glass was measured using an infrared spectrophotometer.

[比較例2]
実施例1の工程と同様にガラスを作製し、シリカガラス体を得た。可動式の上下面ヒータを持つ電気炉に挿入し、ヒータとシリカガラス板の距離を10mmとした
その後、1100℃まで3時間かけて昇温し、その後30分保持した後に400℃まで230時間かけて降温した。その後、自然放冷し薄板を回収した。
Comparative Example 2
A glass was produced in the same manner as in the process of Example 1 to obtain a silica glass body. Insert into an electric furnace with a movable upper and lower surface heater, and set the distance between the heater and the silica glass plate to 10 mm. Then raise the temperature to 1100 ° C over 3 hours, hold for 30 minutes and then take 230 hours to 400 ° C. The temperature dropped. After that, it was naturally cooled and the thin plate was recovered.

得られたガラス中のフッ素含有量を評価したところ2.9wt%であった。
得られたシリカガラス板を鏡面研磨した後に、光学計測機器(HINDS Exicor DUV)を用いて波長193nmでの複屈折を測定した。
その結果、リソグラフィー露光時に光の透過方向に垂直なシリカガラス面の複屈折量は2.4nm/cmであった。一方、光の透過方向に平行なシリカガラス面の複屈折は3.7nm/cmであった。また、鏡面研磨したガラスのOH基を、赤外分光光度計を用いて測定したところ、6ppmであった。
It was 2.9 wt% when the fluorine content in the obtained glass was evaluated.
After mirror polishing the obtained silica glass plate, birefringence at a wavelength of 193 nm was measured using an optical measurement device (HINDS Exicor DUV).
As a result, the birefringence amount of the silica glass surface perpendicular to the light transmission direction at the time of lithography exposure was 2.4 nm / cm. On the other hand, the birefringence of the silica glass surface parallel to the light transmission direction was 3.7 nm / cm. Moreover, it was 6 ppm when OH group of the mirror-polished glass was measured using an infrared spectrophotometer.

このように、本発明の実施例では、光の透過方向に垂直なシリカガラス面の複屈折量が1.5nm/cm、1.8nm/cmのシリカガラス板を短時間で得ることができた。このとき、平行なシリカガラス面の複屈折量は2.7nm/cm、3.0nm/cmであった。
このシリカガス部材をリソグラフィー露光時に用いても、特に問題はなかった。
Thus, in the example of the present invention, a silica glass plate having a birefringence amount of 1.5 nm / cm and 1.8 nm / cm perpendicular to the light transmission direction can be obtained in a short time. . At this time, the birefringence amount of the parallel silica glass surface was 2.7 nm / cm and 3.0 nm / cm.
There was no particular problem even if this silica gas member was used during lithographic exposure.

本発明のシリカガラス板は、真空紫外光を光源とする光リソグラフィーに好適に使用することができる。特に、ArFエキシマレーザー(193nm)を光源としたマルチパターニング露光工程に用いられるフォトマスク基板として優れている。   The silica glass plate of the present invention can be suitably used for photolithography using vacuum ultraviolet light as a light source. In particular, it is excellent as a photomask substrate used in a multi-patterning exposure process using an ArF excimer laser (193 nm) as a light source.

Claims (3)

真空紫外光を光源とする光リソグラフィー工程に使用されるシリカガラスであり、
フッ素の含有量が1wt%以上5wt%以下で、
光リソグラフィーの露光波長である193nmの紫外光を照射したときに、
光の透過方向に垂直なシリカガラス面(稼働面)の複屈折量が2.0nm/cm以下であり、かつ前記光の透過方向と平行なシリカガラス面に対して垂直に光を照射したときの複屈折量が、前記垂直なシリカガラス面の複屈折量よりも大きいことを特徴とするシリカガラス板。
Silica glass used in photolithography processes using vacuum ultraviolet light as a light source,
At a fluorine content of 1 wt% to 5 wt%,
When irradiated with ultraviolet light of 193 nm, which is the exposure wavelength of photolithography,
When the birefringence of the silica glass surface (working surface) perpendicular to the light transmission direction is 2.0 nm / cm or less and light is irradiated perpendicularly to the silica glass surface parallel to the light transmission direction A silica glass plate characterized in that the birefringence amount of is larger than the birefringence amount of the perpendicular silica glass surface.
OH基濃度が50ppm以下であることを特徴とする請求項1に記載のシリカガラス板。   An OH group concentration is 50 ppm or less, The silica glass board of Claim 1 characterized by the above-mentioned. フッ素の含有量が1wt%以上5wt%以下、かつ10mm以下の厚みのシリカガラス板において、
光の透過方向に垂直なシリカガラス面を特定し、
前記垂直なシリカガラス面に対して、シリカガラスの厚さの1/3以下の距離からヒータで加熱することを特徴とするシリカガラス板の複屈折低減方法。
In a silica glass sheet having a fluorine content of 1 wt% or more and 5 wt% or less and a thickness of 10 mm or less,
Identify the silica glass surface perpendicular to the light transmission direction,
A method for reducing birefringence of a silica glass plate, comprising heating with a heater from a distance of 1/3 or less of the thickness of the silica glass with respect to the vertical silica glass surface.
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