JP4504835B2 - 低熱膨張性ガラスセラミック - Google Patents
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Description
平均CTEは常に一定の温度差に対して考慮されるが、この温度差はガラスセラミックの使用温度周辺において選択される。使用温度周辺の温度差における平均CTEが十分に低い場合にのみ、使用温度範囲内での加熱に際して予定された寸法安定性を確保することができる。
それゆえ調理板あるいは暖炉の窓としての使用が意図されたガラスセラミックの組成は約700°Cまでの温度範囲内において低熱膨張性であるように調整されている。例えば、市販の暖炉の窓用ガラスセラミックである例えばケラライト(登録商標)(欧州特許EP437228に記載)(Corning製)あるいはロバックス(登録商標)(SCHOTT Glas製)の平均熱膨張率は20°Cないし700°Cの温度範囲内において0±0.3×10-6/Kである。しかしながら、0ないし50°Cの温度範囲内での前記平均CTEの数値は、ロバックス(登録商標)の場合は僅か約−0.57×10-6/Kであり、またケラライト(登録商標)の場合は約−0.4×10-6/Kである。
膨張等級2 CTE(0;+50°C) 0±0.10×10-6/K
膨張等級1 CTE(0;+50°C) 0±0.05×10-6/K
膨張等級0 CTE(0;+50°C) 0±0.02×10-6/K
選択された0ないし50°Cの温度範囲は、例えば、ミラー支持体の製造温度範囲を意味する。
EUVリソグラフィとの関連で言える例として、平均CTEは19ないし25°Cの範囲内で5ppb/K、すなわち0.005×10-6/Kを超えてはならないというSEMI規準P37規格に従ったマスク基板についての膨張性規格がある。
ゼロデュール(登録商標)はCTEの調整容易性ゆえにEUVリソグラフィ用基板として特に適することが現在分かっているが、このガラスセラミックには基板に要求される加工性の面で多少欠点がある。
従って、新規なガラスセラミックを用いる場合、それらガラスセラミックには単に低熱膨張性が備わっているだけでなく、この熱膨張性を異なる用途ごとに制御された方式で調整可能であることも要求され、また微細表面形状誤差、MSFR、及び特にHSFRとの関連においてさらに良好な表面品質を得るため、良好な加工性も同時に得られなければならない。
特に、下記組成(酸化物として表した重量%)から成るガラスセラミックが提供される。
SiO2 50−70
Al2O3 17−32
P2O5 3−12
Li2O 2.5−5
Na2O 0−2
K2O 0−2
MgO 0−2
CaO 0.1−4
BaO 0−<1
SrO 0−2
ZnO 0−4
TiO2 1.5−5
ZrO2 0−2.5
上記に関し、用語「低平均CTE」は、製造温度TAの周辺温度範囲において、特に平均CTE[TA−100°C;TA+100°C]、より好ましくは平均CTE[TA−50°C;TA+50°C]、最も好ましくは平均CTE[TA−25°C;TA+25°C]、例えば平均CTE[0;50]として測定された数値が多くても0±0.5×10-6/K、好ましくは多くても0±0.3×10-6/K、より好ましくは多くても0±0.1×10-6/K、最も好ましくは多くても0±0.05×10-6/Kである平均CTEを意味する。
CaOが含まれる割合は0.1〜0.4重量%の範囲内である。本発明に従ったガラスセラミックにはCaOは好ましくは多くても3重量%、より好ましくは多くても2重量%含まれる。また、本発明に従ったガラスセラミックにはCaOが少なくとも0.5重量%、より好ましくは少なくとも1重量%含まれる。驚くべきことに、CaOには例えばIBF法による研磨性によい影響があることが見出された。CaO含量が少なくとも1重量%である場合には研磨性に特によい影響が与えられる。
本発明に従ったガラスセラミックにはMgOが多くても2重量%、好ましくは多くても1重量%、特に好ましくは0.9重量%未満の割合で含まれてもよい。
少量のMgOであってもゼロ交点におけるCTE−T曲線の勾配に有利な影響を与えること、すなわち本発明に係るガラスセラミックのゼロ交点におけるCTE−T曲線の勾配は通常低いことが確認されている。従って、このようにゼロ交点においてCTE−T曲線に低い勾配値が望まれる用途においては、本発明に従ったガラスセラミックには好ましくは少なくとも0.1重量%、より好ましくは少なくとも0.2重量%の割合でMgOが含まれる。
本発明に従ったガラスセラミックが光学部品として使用される場合、該ガラスセラミックのCTEは好ましくは該光学部品の使用温度へ合わされる。特に、CTE−T曲線はTA±10K、好ましくはTA±5Kの範囲内に少なくとも1つのゼロ交点をもつことができる。前記温度TAは、好ましくは0〜50°C、より好ましくは10〜40°C、特に好ましくは19〜35°Cの範囲内である。
光学部品表面を多くても0.5nm rms、好ましくは多くても0.3nm rmsの表面粗さHSFRまで超研磨する工程と、
前記超研磨された表面をビーム処理法によって多くても0.5nm rms、好ましくは多くても0.3nm rmsの微細表面形状誤差、及び多くても0.5nm rms、好ましくは多くても0.3nm rmsの表面粗さHSFRとなるように処理する工程から構成され、
本方法においては、前記表面粗さHSFRは前記処理工程の終了後においても実質的に低下せず、特に多くても0.5nm rms、好ましくは多くても0.3nm rmsに維持される。
ガラスセラミックの場合、平均CTEは通常温度範囲を条件として決まり、下記式(1)を用いて測定することができる。
CTE[to;t]=(1/lo)×(lt−lo)/(t−to)=Δl/(lo×Δt) (1)
式中、toは開始温度、tは測定温度、loは開始温度toにおけるサンプル体の長さ、ltは測定温度tにおけるサンプル体の長さ、及びΔlは温度変化Δtに対するサンプル体の補正長さ変化を表す。
CTEは、この測定方法では温度の関数として測定される。(縦の)熱膨張係数CTEあるいはαは次に下記式(2)に従って定義される。
CTE(T)=(1/lo)×(∂l/∂T) (2)
上記測定は、例えば、膨張計による方法、または例えばファブリー・ペロー法等の干渉計による方法によって、すなわち材料中へ照射されたレーザビームの共振ピーク変動の数値を求めることによって実施することが可能である。
ついで選択された多項式を微分することによってCTE―T曲線が得られる。得られたCTE‐T曲線から同曲線のゼロ交点及び同曲線のゼロ交点における勾配を決定することができる。
表1に列挙されたガラス組成物を市販の酸化物、炭酸塩、及び窒化物等の原料を用いて標準的製造方法によって溶融した。
表1に従って調製されたすべての未加工ガラスをまず最高温度770°C下で5日間セラミック化した。このセラミック化によって得られたCTE値を表2に示す。
表4に示したセラミック化条件下で実施例1及び実施例3ないし6のガラスセラミックについて得られたCTE−T曲線のゼロ交点をそれぞれ表4に示す。これらガラスセラミックに関しては、特にゼロ交点を、例えばEUVリソグラフィ用部品としての使用を可能とする室温周辺の温度範囲(19〜35°C)へ調整することできる。
次に実施例1ないし実施例6に従ったガラスセラミック標品を超研磨処理した。これにより約0.14ないし0.23nm rmsの良好な表面粗さが得られた。続いて前記標品に対し最終加工のため標準化されたイオンビーム形状化法による処理を行った。後続のAFMを用いて測定された粗さHSFRを表5に示す。
Claims (13)
- 下記組成(酸化物として表された重量%)から成ることを特徴とする、0°Cないし50°Cの温度範囲内において多くても0±0.5×10-6/Kの熱膨張係数(CTE)を有するガラスセラミック:
SiO2 50−70
Al2O3 17−32
P2O5 3−12
Li2O 2.5−5
Na2O 0−2
K2O 0−2
MgO 0−2
CaO 0.1−4
BaO 0−<1
SrO 0−2
ZnO 0−4
TiO2 1.5−5
ZrO2 0−2.5 - CTE(0;+50)が多くても0±0.3×10-6/Kであることを特徴とする請求項1項記載のガラスセラミック。
- 前記ガラスセラミックがCaOを少なくとも0.5重量%の割合で含むことを特徴とする請求項1項または2項記載のガラスセラミック。
- 前記ガラスセラミックがBaOを多くても0.5重量%未満の割合で含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のガラスセラミック。
- BaO及びP2O5の総和が多くても7.5重量%未満であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のガラスセラミック。
- ガラスセラミックのCTE−T曲線が15°Cないし35°Cの温度範囲内で少なくとも1つのゼロ交点を有することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のガラスセラミック。
- ガラスセラミックのCTE−T曲線が前記ゼロ交点において5ppb/K2以下の勾配をもつことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のガラスセラミック。
- 鉛、砒素、及び/またはバリウムのいずれも含まないことを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のガラスセラミック。
- 請求項1〜8のいずれかに記載のガラスセラミックのリソグラフィ、マイクロリソグラフィ、天文技術、計測技術における精密部品あるいは分光器としての使用。
- 請求項1〜8のいずれかに記載のガラスセラミックを含む基体から構成される光学部品。
- 前記光学部品がミラー、特に垂直入射ミラーあるいは輝線入射ミラーであることを特徴とする請求項10項記載の光学部品。
- 前記光学部品が網線マスクであることを特徴とする請求項10項記載の光学部品。
- 前記光学部品がEUVリソグラフィ用のX線光学部品であることを特徴とする請求項10〜12のいずれかに記載の光学部品。
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