JPH08262201A - 光リソグラフィー用光学部材 - Google Patents
光リソグラフィー用光学部材Info
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- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
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- G—PHYSICS
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- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
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- G03F7/70216—Mask projection systems
- G03F7/70241—Optical aspects of refractive lens systems, i.e. comprising only refractive elements
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- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B19/00—Other methods of shaping glass
- C03B19/14—Other methods of shaping glass by gas- or vapour- phase reaction processes
- C03B19/1415—Reactant delivery systems
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- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 脈理の存在により光学性能の低下することの
ない光リソグラフィ用光学部材、及びこれに適した合成
石英ガラスの製造方法を提供する。 【構成】 脈理が平面状あるいは直線状に分布した光学
部材により、その分布をレンズの使用方向（光軸）に対
して垂直に用いることで、紫外線リソグラフィー技術に
おいて４００nm以下、好ましくは３００nm以下の特定波
長領域で、レンズやミラー等の光学系に使用可能な、光
リソグラフィー用光学部材が得られる。
ない光リソグラフィ用光学部材、及びこれに適した合成
石英ガラスの製造方法を提供する。 【構成】 脈理が平面状あるいは直線状に分布した光学
部材により、その分布をレンズの使用方向（光軸）に対
して垂直に用いることで、紫外線リソグラフィー技術に
おいて４００nm以下、好ましくは３００nm以下の特定波
長領域で、レンズやミラー等の光学系に使用可能な、光
リソグラフィー用光学部材が得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、紫外線リソグラフィー
技術において４００nm以下、好ましくは３００nm以下の
特定波長領域で、レンズやミラー等の光学系に使用され
る光リソグラフィー用光学部材に関する。また、本発明
は、光リソグラフィー用光学部材として用いるのに適し
た合成石英ガラスの製造方法に関する。
技術において４００nm以下、好ましくは３００nm以下の
特定波長領域で、レンズやミラー等の光学系に使用され
る光リソグラフィー用光学部材に関する。また、本発明
は、光リソグラフィー用光学部材として用いるのに適し
た合成石英ガラスの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年において、VLSIは、ますます高集積
化、高機能化され、論理VLSIの分野ではチップ上により
大きなシステムが盛り込まれるシステムオンチップ化が
進行している。これに伴い、その基板となるシリコン等
のウエハ上において、微細加工化及び高集積化が要求さ
れている。シリコン等のウエハ上に集積回路の微細パタ
ーンを露光・転写する光リソグラフィー技術において
は、ステッパと呼ばれる露光装置が用いられている。
化、高機能化され、論理VLSIの分野ではチップ上により
大きなシステムが盛り込まれるシステムオンチップ化が
進行している。これに伴い、その基板となるシリコン等
のウエハ上において、微細加工化及び高集積化が要求さ
れている。シリコン等のウエハ上に集積回路の微細パタ
ーンを露光・転写する光リソグラフィー技術において
は、ステッパと呼ばれる露光装置が用いられている。
【０００３】VLSIの中でDRAMを例に挙げれば、LSIからV
LSIへと展開されて 1K →256K→1M→4M→16M と容量が
増大してゆくにつれ、加工線幅がそれぞれ 10μm →2μ
m→1μm →0.8μm →0.5μm と微細なステッパが要求さ
れる。このため、ステッパの投影レンズには、高い解像
度と深い焦点深度が要求されている。この解像度と焦点
深度は、露光に使う光の波長とレンズのＮ．Ａ．（開口
数）によって決まる。
LSIへと展開されて 1K →256K→1M→4M→16M と容量が
増大してゆくにつれ、加工線幅がそれぞれ 10μm →2μ
m→1μm →0.8μm →0.5μm と微細なステッパが要求さ
れる。このため、ステッパの投影レンズには、高い解像
度と深い焦点深度が要求されている。この解像度と焦点
深度は、露光に使う光の波長とレンズのＮ．Ａ．（開口
数）によって決まる。
【０００４】細かいパターンほど回折光の角度が大きく
なり、レンズのＮ．Ａ．が大きくなければ回折光を取り
込めなくなる。また、露光波長λが短いほど同じパター
ンでの回折光の度は小さくなり、従ってＮ．Ａ．は小さ
くてよいことになる。解像度と焦点深度は、次式のよう
に表される。 解像度＝k1・λ／Ｎ．Ａ． 焦点深度＝k2・λ／Ｎ．Ａ．2 （但し、k1、k2は比例定数である。）解像度を向上させ
るためには、Ｎ．Ａ．を大きくするか、λを短くするか
のどちらかであるが、上式からも明らかなように、λを
短くするほうが深度の点で有利である。このような観点
から、光源の波長は、ｇ線（436nm）からｉ線（365nm）
へ、さらにＫｒＦ（248nm）やＡｒＦ（193nm）エキシマ
レーザーへと短波長化が進められている。
なり、レンズのＮ．Ａ．が大きくなければ回折光を取り
込めなくなる。また、露光波長λが短いほど同じパター
ンでの回折光の度は小さくなり、従ってＮ．Ａ．は小さ
くてよいことになる。解像度と焦点深度は、次式のよう
に表される。 解像度＝k1・λ／Ｎ．Ａ． 焦点深度＝k2・λ／Ｎ．Ａ．2 （但し、k1、k2は比例定数である。）解像度を向上させ
るためには、Ｎ．Ａ．を大きくするか、λを短くするか
のどちらかであるが、上式からも明らかなように、λを
短くするほうが深度の点で有利である。このような観点
から、光源の波長は、ｇ線（436nm）からｉ線（365nm）
へ、さらにＫｒＦ（248nm）やＡｒＦ（193nm）エキシマ
レーザーへと短波長化が進められている。
【０００５】また、ステッパに搭載される光学系は、多
数のレンズ等の光学部材の組み合わせにより構成されて
おり、たとえレンズ一枚当たりの透過率低下量が小さく
とも、それが使用レンズ枚数分だけ積算されてしまい、
照射面での光量の低下につながるため、光学部材に対し
て高透過率化が要求されている。そこで、４００nmより
も短い波長領域では短波長化及び光学部材の組み合わせ
による透過率の低下を考慮した特殊な製法の光学ガラス
を用いる。さらに３００nm以下では合成石英ガラスやＣ
ａＦ2（蛍石）等のフッ化物単結晶を用いることが提案
されている。
数のレンズ等の光学部材の組み合わせにより構成されて
おり、たとえレンズ一枚当たりの透過率低下量が小さく
とも、それが使用レンズ枚数分だけ積算されてしまい、
照射面での光量の低下につながるため、光学部材に対し
て高透過率化が要求されている。そこで、４００nmより
も短い波長領域では短波長化及び光学部材の組み合わせ
による透過率の低下を考慮した特殊な製法の光学ガラス
を用いる。さらに３００nm以下では合成石英ガラスやＣ
ａＦ2（蛍石）等のフッ化物単結晶を用いることが提案
されている。
【０００６】一方、投影レンズとしてより微細な線幅を
実現し、微細かつ鮮明な露光・転写パターンを得るため
には屈折率の均質性の高い（測定領域内の屈折率のばら
つきの小さい）光学部材を得ることが不可欠である。し
かし、最近の半導体のウエハサイズの大型化に伴う露光
面積の拡大により、これらの材料の口径や厚さは拡大
し、その品質を得ることがますます困難になっている。
実現し、微細かつ鮮明な露光・転写パターンを得るため
には屈折率の均質性の高い（測定領域内の屈折率のばら
つきの小さい）光学部材を得ることが不可欠である。し
かし、最近の半導体のウエハサイズの大型化に伴う露光
面積の拡大により、これらの材料の口径や厚さは拡大
し、その品質を得ることがますます困難になっている。
【０００７】紫外光の高透過性を実現するためには、石
英ガラス中の不純物濃度を抑えることが必要となる。そ
こで、この様な石英ガラスを製造する方法として、原料
ガスとなるＳｉ化合物ガスとＳｉ化合物ガスを送るキャ
リアガス（例えば、Ｈ2、Ｏ2ガス等）、および加熱のた
めの燃焼ガスをバーナーから噴出し、火炎内で石英ガラ
スをターゲットに堆積させる火炎加水分解法が一般的に
用いられている。
英ガラス中の不純物濃度を抑えることが必要となる。そ
こで、この様な石英ガラスを製造する方法として、原料
ガスとなるＳｉ化合物ガスとＳｉ化合物ガスを送るキャ
リアガス（例えば、Ｈ2、Ｏ2ガス等）、および加熱のた
めの燃焼ガスをバーナーから噴出し、火炎内で石英ガラ
スをターゲットに堆積させる火炎加水分解法が一般的に
用いられている。
【０００８】この方法は、原料ガスおよび燃焼ガスの不
純物を抑えることが容易なため、高純度な石英ガラスが
得られることが知られているが、紫外線リソグラフィー
用光学部材としての石英ガラスは、高均質な屈折率分布
を持つことも不可欠である。石英ガラスの屈折率分布を
不均質にする主な原因は、石英ガラスを合成する際に生
じるさまざまな条件のゆらぎ、例えば、火炎による合成
面の温度分布の変化、火炎加水分解反応あるいは熱分解
・熱酸化反応、ガラスへの不純物の拡散状態の変化等で
ある。これらの条件のゆらぎは、結果的に石英ガラス内
に脈理と呼ばれる成長縞や径方向の屈折率に分布をもた
らすことが知られている。
純物を抑えることが容易なため、高純度な石英ガラスが
得られることが知られているが、紫外線リソグラフィー
用光学部材としての石英ガラスは、高均質な屈折率分布
を持つことも不可欠である。石英ガラスの屈折率分布を
不均質にする主な原因は、石英ガラスを合成する際に生
じるさまざまな条件のゆらぎ、例えば、火炎による合成
面の温度分布の変化、火炎加水分解反応あるいは熱分解
・熱酸化反応、ガラスへの不純物の拡散状態の変化等で
ある。これらの条件のゆらぎは、結果的に石英ガラス内
に脈理と呼ばれる成長縞や径方向の屈折率に分布をもた
らすことが知られている。
【０００９】
【発明の解決すべき課題】脈理は、合成石英ガラスに存
在する筋状あるいは層状の、光学的に不均質な部分であ
る。これは、製造時の温度揺らぎによる、ＯＨ基、Ｓｉ
Ｏ2ネットワーク構造の乱れによって生じるものである
と考えられている。従って、脈理を少なくするには、製
造時の温度揺らぎを小さくすることが考えられる。しか
し、温度揺らぎを制御するためには、多くの設備とコス
トを要する。
在する筋状あるいは層状の、光学的に不均質な部分であ
る。これは、製造時の温度揺らぎによる、ＯＨ基、Ｓｉ
Ｏ2ネットワーク構造の乱れによって生じるものである
と考えられている。従って、脈理を少なくするには、製
造時の温度揺らぎを小さくすることが考えられる。しか
し、温度揺らぎを制御するためには、多くの設備とコス
トを要する。
【００１０】また、合成によって生じた脈理は、高温の
熱処理によっても除去することができない。そこで、従
来は、脈理のない部分を切り出して光学部材としてい
る。このため、大口径の光学部材が得られず、また歩留
まりも悪い。本発明は、上記のような問題を解決するこ
とを目的とし、脈理の存在により光学性能の低下するこ
とのない光リソグラフィ用光学部材、及びこれに適した
合成石英ガラスの製造方法を提供するものである。
熱処理によっても除去することができない。そこで、従
来は、脈理のない部分を切り出して光学部材としてい
る。このため、大口径の光学部材が得られず、また歩留
まりも悪い。本発明は、上記のような問題を解決するこ
とを目的とし、脈理の存在により光学性能の低下するこ
とのない光リソグラフィ用光学部材、及びこれに適した
合成石英ガラスの製造方法を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、脈理が光
学性能に及ぼす影響について、鋭意研究を行った。そし
て、脈理が存在していても、それが光学部材として使用
する際の光軸と垂直な平面に含まれる平面状あるいは直
線状のものであれば、光学性能を低下させることなく、
高い解像度が得られることがわかった。
学性能に及ぼす影響について、鋭意研究を行った。そし
て、脈理が存在していても、それが光学部材として使用
する際の光軸と垂直な平面に含まれる平面状あるいは直
線状のものであれば、光学性能を低下させることなく、
高い解像度が得られることがわかった。
【００１２】そこで、本発明は、脈理の分布が光学系の
光軸に垂直な平面に含まれるものであることを特徴とす
る光リソグラフィー用光学部材を提供する。さらに、そ
のような光学部材に適した合成石英ガラスとして、脈理
の分布が平面状または直線状であるものを得るために、
さらに研究した。その結果、ターゲット上に石英ガラス
粉を堆積させる際、合成面が平面の部分は屈折率分布が
その面に水平な分布を有し、したがって脈理も平面状に
形成されることがわかった。
光軸に垂直な平面に含まれるものであることを特徴とす
る光リソグラフィー用光学部材を提供する。さらに、そ
のような光学部材に適した合成石英ガラスとして、脈理
の分布が平面状または直線状であるものを得るために、
さらに研究した。その結果、ターゲット上に石英ガラス
粉を堆積させる際、合成面が平面の部分は屈折率分布が
その面に水平な分布を有し、したがって脈理も平面状に
形成されることがわかった。
【００１３】また、脈理が曲面の分布を有するインゴッ
トの場合は、その一部を曲面に沿って湾曲の形状を持つ
様に切り出し、これを加熱処理により平面に成形するこ
とにより、平面状の脈理とすることができることがわか
った。
トの場合は、その一部を曲面に沿って湾曲の形状を持つ
様に切り出し、これを加熱処理により平面に成形するこ
とにより、平面状の脈理とすることができることがわか
った。
【００１４】
【作用】脈理の測定は、日本光学硝子工業会規格１１の
光学ガラスの脈理の測定方法に従い、大きさが５０×５
０×２０ｍｍで、５０×２０ｍｍの両面をそれぞれ平行
に研磨された試料と標準試料を目視により比較して行
う。この方法は、脈理の部分の歪を利用して、偏光板を
通して複屈折として測定する方法と比較して、弱い脈理
でも測定することが可能である。
光学ガラスの脈理の測定方法に従い、大きさが５０×５
０×２０ｍｍで、５０×２０ｍｍの両面をそれぞれ平行
に研磨された試料と標準試料を目視により比較して行
う。この方法は、脈理の部分の歪を利用して、偏光板を
通して複屈折として測定する方法と比較して、弱い脈理
でも測定することが可能である。
【００１５】脈理が光軸と垂直な平面に含まれる平面状
あるいは直線状のものであれば、光学性能を低下させる
ことなく高い解像度が得られる理由は、以下のように推
測される。レンズには様々な角度を持った光線が入射す
るが、脈理の様な屈折率の異なる層をこのような光線が
通過した場合、脈理と垂直に近い角度で入射した場合
が、最も解像度への影響が小さい。逆に脈理と光線が平
行に近づくに従い、長い距離の脈理の層を光線が通過す
るため、解像度への悪影響が大きくなる。
あるいは直線状のものであれば、光学性能を低下させる
ことなく高い解像度が得られる理由は、以下のように推
測される。レンズには様々な角度を持った光線が入射す
るが、脈理の様な屈折率の異なる層をこのような光線が
通過した場合、脈理と垂直に近い角度で入射した場合
が、最も解像度への影響が小さい。逆に脈理と光線が平
行に近づくに従い、長い距離の脈理の層を光線が通過す
るため、解像度への悪影響が大きくなる。
【００１６】また、上記のように脈理が光軸と垂直な平
面に含まれる平面状あるいは直線状のものであっても、
脈理が強ければ解像度への影響が大きくなる。脈理を屈
折率分布として定量的に把握することができれば、光学
シミュレーションが可能になるが、計測は困難である
（１０-7〜１０-5オーダーの屈折率差と考えられる）。
このため、実際に強さの異なる脈理を含むレンズを作製
し、光学系を構成し光学性能の評価を行った結果、日本
光学硝子工業会規格１１で規定された標準試料Ｂ程度
（Ｂ級または２級）までの脈理ならば、光学性能を低下
させることなく、高い解像度が得られることが確認でき
た。
面に含まれる平面状あるいは直線状のものであっても、
脈理が強ければ解像度への影響が大きくなる。脈理を屈
折率分布として定量的に把握することができれば、光学
シミュレーションが可能になるが、計測は困難である
（１０-7〜１０-5オーダーの屈折率差と考えられる）。
このため、実際に強さの異なる脈理を含むレンズを作製
し、光学系を構成し光学性能の評価を行った結果、日本
光学硝子工業会規格１１で規定された標準試料Ｂ程度
（Ｂ級または２級）までの脈理ならば、光学性能を低下
させることなく、高い解像度が得られることが確認でき
た。
【００１７】脈理の形状は石英ガラスの合成方法に起因
する。火炎加水分解法においては、合成の際の様々な条
件の揺らぎが時間的に変化する。これに応じて合成面で
は、光学的な物性が異なった石英ガラスが曲面の積層面
を形成して堆積される。そのため、その分布には規則性
があるが、合成されたインゴットを光学部材として切り
出す際の切断方向によっては、様々な形状となる。
する。火炎加水分解法においては、合成の際の様々な条
件の揺らぎが時間的に変化する。これに応じて合成面で
は、光学的な物性が異なった石英ガラスが曲面の積層面
を形成して堆積される。そのため、その分布には規則性
があるが、合成されたインゴットを光学部材として切り
出す際の切断方向によっては、様々な形状となる。
【００１８】火炎加水分解法で得られる合成石英ガラス
の脈理の分布は、堆積速度（原料供給量、排気速度およ
び熱効率等）と、インゴット合成面の形状を決定する合
成面の温度に依存すると考えられる。これらは、インゴ
ットの合成面の形状に反映されている。そこで、インゴ
ットの合成面の形状を平面とすることにより脈理の分布
を平面状とし、これと水平な面で切断することにより脈
理の分布が平行な二面に沿って平面状（直線状）である
合成石英を得ることができる。
の脈理の分布は、堆積速度（原料供給量、排気速度およ
び熱効率等）と、インゴット合成面の形状を決定する合
成面の温度に依存すると考えられる。これらは、インゴ
ットの合成面の形状に反映されている。そこで、インゴ
ットの合成面の形状を平面とすることにより脈理の分布
を平面状とし、これと水平な面で切断することにより脈
理の分布が平行な二面に沿って平面状（直線状）である
合成石英を得ることができる。
【００１９】また、火炎加水分解法で得られる合成石英
ガラスの脈理の分布は規則的なものである。従って、こ
の形状に合わせて湾曲した形状の合成石英ガラスを切り
出し、これを平面になる様に熱処理することにより、脈
理が平面状、あるいは直線状である合成石英ガラスを得
ることができる。以下、実施例により本発明を具体的に
説明する。
ガラスの脈理の分布は規則的なものである。従って、こ
の形状に合わせて湾曲した形状の合成石英ガラスを切り
出し、これを平面になる様に熱処理することにより、脈
理が平面状、あるいは直線状である合成石英ガラスを得
ることができる。以下、実施例により本発明を具体的に
説明する。
【００２０】
［比較例］通常の合成方法、すなわち、インゴットの合
成面の形状を制御することなく合成したインゴットか
ら、日本光学硝子工業会規格１１の光学ガラスの脈理の
測定方法に従い、大きさが５０×５０×２０ｍｍの測定
試料を作製した。ただし、平行研磨を施す５０×２０ｍ
ｍの両面がインゴットの中心軸に対して平行となるよう
にする。得られた試料と標準試料を目視により比較した
ところ、成長方向に凸状の規則的な分布を持つ脈理が認
められた。脈理の強さは日本光学硝子工業会規格１１の
標準資料Ｃより強いものだった（Ｃ級または３級以
下）。また、脈理の形状は曲面状であり、光軸と垂直な
平面１０mm幅に対し５mm湾曲していた（以下５mm／１０
mmと表示する）。
成面の形状を制御することなく合成したインゴットか
ら、日本光学硝子工業会規格１１の光学ガラスの脈理の
測定方法に従い、大きさが５０×５０×２０ｍｍの測定
試料を作製した。ただし、平行研磨を施す５０×２０ｍ
ｍの両面がインゴットの中心軸に対して平行となるよう
にする。得られた試料と標準試料を目視により比較した
ところ、成長方向に凸状の規則的な分布を持つ脈理が認
められた。脈理の強さは日本光学硝子工業会規格１１の
標準資料Ｃより強いものだった（Ｃ級または３級以
下）。また、脈理の形状は曲面状であり、光軸と垂直な
平面１０mm幅に対し５mm湾曲していた（以下５mm／１０
mmと表示する）。
【００２１】このインゴットから、径 250mmの円柱状の
光学部材が得られた。この光学部材の脈理が光軸に対し
て垂直に近づくようにレンズを作製し、光学系を構成し
たところ解像度が低く、所望の光学設計の性能を満足す
ることができなかった。 ［実施例１］高純度合成石英ガラスインゴットは、原料
として高純度の四塩化珪素ガスを石英ガラス製多重管バ
ーナ１にて酸素ガス及び水素ガスを燃焼させ、中心部か
ら原料ガスをキャリアガスで希釈して噴出させる、いわ
ゆるダイレクト法(Direct Method)と呼ばれる方法によ
り合成した。合成石英ガラス製造装置の概略図を図３に
示す。合成は石英ガラス粉を堆積する不透明石英ガラス
板からなるターゲット３を一定周期で回転およびＸ軸方
向に揺動させ、更に堆積速度に合わせ降下を同時に行う
ことにより、インゴット７の合成面の中心位置を常時バ
ーナから同距離に保ち、合成を行う。これらの運動に加
えて、インゴットの合成面の温度分布をＩＴＶカメラ９
で計測し、合成面形状が平面になるようにバーナとイン
ゴットをＸ−Ｙ平面上を連続的に移動させながら合成を
行った。これにより、バーナの形状や種々のガス量等に
起因するインゴットの合成面の温度分布と、バーナとイ
ンゴットとの相対的な移動に起因する温度分布を組み合
わせることができ、得られる石英ガラスの屈折率の均質
性および脈理の分布を最適化することができる。
光学部材が得られた。この光学部材の脈理が光軸に対し
て垂直に近づくようにレンズを作製し、光学系を構成し
たところ解像度が低く、所望の光学設計の性能を満足す
ることができなかった。 ［実施例１］高純度合成石英ガラスインゴットは、原料
として高純度の四塩化珪素ガスを石英ガラス製多重管バ
ーナ１にて酸素ガス及び水素ガスを燃焼させ、中心部か
ら原料ガスをキャリアガスで希釈して噴出させる、いわ
ゆるダイレクト法(Direct Method)と呼ばれる方法によ
り合成した。合成石英ガラス製造装置の概略図を図３に
示す。合成は石英ガラス粉を堆積する不透明石英ガラス
板からなるターゲット３を一定周期で回転およびＸ軸方
向に揺動させ、更に堆積速度に合わせ降下を同時に行う
ことにより、インゴット７の合成面の中心位置を常時バ
ーナから同距離に保ち、合成を行う。これらの運動に加
えて、インゴットの合成面の温度分布をＩＴＶカメラ９
で計測し、合成面形状が平面になるようにバーナとイン
ゴットをＸ−Ｙ平面上を連続的に移動させながら合成を
行った。これにより、バーナの形状や種々のガス量等に
起因するインゴットの合成面の温度分布と、バーナとイ
ンゴットとの相対的な移動に起因する温度分布を組み合
わせることができ、得られる石英ガラスの屈折率の均質
性および脈理の分布を最適化することができる。
【００２２】ターゲットは、インゴットの合成面の中心
がバーナの中心から離れるにしたがってターゲットの滞
留する時間が長くなる、図４（Ｂ）に示すようなパター
ンにより、Ｘ−Ｙ平面上を移動させた。インゴットの合
成面の形状は、前記のようにＩＴＶカメラにより常時監
視し、インゴットの合成面の形状が平面からのズレを±
１mm／２０mm以下になるようにした。
がバーナの中心から離れるにしたがってターゲットの滞
留する時間が長くなる、図４（Ｂ）に示すようなパター
ンにより、Ｘ−Ｙ平面上を移動させた。インゴットの合
成面の形状は、前記のようにＩＴＶカメラにより常時監
視し、インゴットの合成面の形状が平面からのズレを±
１mm／２０mm以下になるようにした。
【００２３】合成したインゴットから日本光学硝子工業
会規格１１の光学ガラスの脈理の測定方法に従い、大き
さが５０×５０×２０ｍｍの測定試料を作製した。ただ
し、平行研磨を施す５０×２０ｍｍの両面がインゴット
の合成面に対して水平となるようにする。得られた試料
と標準試料を目視により比較したところ、測定方向では
脈理が認められなかった。
会規格１１の光学ガラスの脈理の測定方法に従い、大き
さが５０×５０×２０ｍｍの測定試料を作製した。ただ
し、平行研磨を施す５０×２０ｍｍの両面がインゴット
の合成面に対して水平となるようにする。得られた試料
と標準試料を目視により比較したところ、測定方向では
脈理が認められなかった。
【００２４】さらに、インゴットの合成面に対して垂直
な平行研磨面を持つ試料を作製し、同様に脈理の測定を
行った結果、脈理の分布の規則性は曲面（曲線）状では
なく、研磨面に対して垂直な平面（直線）状であった。
脈理の強さは日本光学硝子工業会規格１１の標準資料Ｂ
と同程度（Ｂ級または２級）だった。そこで、図１に示
すように、前記インゴットから水平に部材を切り出し、
脈理が光軸に対して垂直になるようにレンズを作製し、
光学系を構成したところ、所望の光学設計の性能を満足
することが確認できた。 ［実施例２］高純度合成石英ガラスインゴットは、いわ
ゆるダイレクト法(Direct Method)と呼ばれる方法によ
り合成した。合成は石英ガラス粉を堆積する不透明石英
ガラス板からなるターゲット３を一定周期で回転させ、
更に堆積速度に合わせ降下を同時に行うことにより、イ
ンゴット７の合成面の中心位置を常時バーナから同距離
に保ち、合成を行う。これらの運動に加えて、インゴッ
トの合成面の温度分布をＩＲカメラ９で計測し、得られ
た温度分布に応じて合成面の温度分布が以下に示すイン
ゴットの合成面の形状となるようにバーナ中央のリング
状管への酸水素ガス流量と変化させた。これはガス流量
を増加させると合成面の中央部が凹型になり、減少させ
ると凸型になるためである。これにより、バーナの形状
や種々のガス量等に起因するインゴットの合成面の温度
分布と、バーナから流出するガス流量に起因する温度分
布を組み合わせることができ、得られる石英ガラスの屈
折率の均質性および脈理の分布を最適化することができ
る。
な平行研磨面を持つ試料を作製し、同様に脈理の測定を
行った結果、脈理の分布の規則性は曲面（曲線）状では
なく、研磨面に対して垂直な平面（直線）状であった。
脈理の強さは日本光学硝子工業会規格１１の標準資料Ｂ
と同程度（Ｂ級または２級）だった。そこで、図１に示
すように、前記インゴットから水平に部材を切り出し、
脈理が光軸に対して垂直になるようにレンズを作製し、
光学系を構成したところ、所望の光学設計の性能を満足
することが確認できた。 ［実施例２］高純度合成石英ガラスインゴットは、いわ
ゆるダイレクト法(Direct Method)と呼ばれる方法によ
り合成した。合成は石英ガラス粉を堆積する不透明石英
ガラス板からなるターゲット３を一定周期で回転させ、
更に堆積速度に合わせ降下を同時に行うことにより、イ
ンゴット７の合成面の中心位置を常時バーナから同距離
に保ち、合成を行う。これらの運動に加えて、インゴッ
トの合成面の温度分布をＩＲカメラ９で計測し、得られ
た温度分布に応じて合成面の温度分布が以下に示すイン
ゴットの合成面の形状となるようにバーナ中央のリング
状管への酸水素ガス流量と変化させた。これはガス流量
を増加させると合成面の中央部が凹型になり、減少させ
ると凸型になるためである。これにより、バーナの形状
や種々のガス量等に起因するインゴットの合成面の温度
分布と、バーナから流出するガス流量に起因する温度分
布を組み合わせることができ、得られる石英ガラスの屈
折率の均質性および脈理の分布を最適化することができ
る。
【００２５】インゴットの合成面の形状は、前記のよう
にＩＴＶカメラにより常時監視し、ガス流量を制御する
マスフローコントローラへの信号を制御することによ
り、インゴットの合成面の形状が平面からのズレを±１
mm／２０mm以下になるようにした。合成したインゴット
から日本光学硝子工業会規格１１の光学ガラスの脈理の
測定方法に従い、大きさが５０×５０×２０ｍｍの測定
試料を作製した。ただし、平行研磨を施す５０×２０ｍ
ｍの両面がインゴットの合成面に対して水平となるよう
にする。得られた試料と標準試料を目視により比較した
ところ、測定方向では脈理が認められなかった。
にＩＴＶカメラにより常時監視し、ガス流量を制御する
マスフローコントローラへの信号を制御することによ
り、インゴットの合成面の形状が平面からのズレを±１
mm／２０mm以下になるようにした。合成したインゴット
から日本光学硝子工業会規格１１の光学ガラスの脈理の
測定方法に従い、大きさが５０×５０×２０ｍｍの測定
試料を作製した。ただし、平行研磨を施す５０×２０ｍ
ｍの両面がインゴットの合成面に対して水平となるよう
にする。得られた試料と標準試料を目視により比較した
ところ、測定方向では脈理が認められなかった。
【００２６】さらに、インゴットの合成面に対して垂直
な平行研磨面を持つ試料を作製し、同様に脈理の測定を
行った結果、脈理の分布の規則性は曲面（曲線）状では
なく、研磨面に対して垂直な平面（直線）状であった。
脈理の強さは日本光学硝子工業会規格１１の標準資料Ｂ
と同程度（Ｂ級または２級）だった。そこで、前記イン
ゴットから、水平に部材を切り出し、脈理が光軸に対し
て垂直になるようにレンズを作製し、光学系を構成した
ところ、所望の光学設計の性能を満足することが確認で
きた。 ［実施例３］通常の合成方法、すなわち、インゴットの
合成面の形状を制御することなく合成したインゴットか
ら、日本光学硝子工業会規格１１の光学ガラスの脈理の
測定方法に従い、大きさが５０×５０×２０ｍｍの測定
試料を作製した。ただし、平行研磨を施す５０×２０ｍ
ｍの両面がインゴットの中心軸に対して平行となるよう
にする。得られた試料と標準試料を目視により比較した
ところ、成長方向に凸曲面状の規則的な分布を持つ脈理
が認められた。
な平行研磨面を持つ試料を作製し、同様に脈理の測定を
行った結果、脈理の分布の規則性は曲面（曲線）状では
なく、研磨面に対して垂直な平面（直線）状であった。
脈理の強さは日本光学硝子工業会規格１１の標準資料Ｂ
と同程度（Ｂ級または２級）だった。そこで、前記イン
ゴットから、水平に部材を切り出し、脈理が光軸に対し
て垂直になるようにレンズを作製し、光学系を構成した
ところ、所望の光学設計の性能を満足することが確認で
きた。 ［実施例３］通常の合成方法、すなわち、インゴットの
合成面の形状を制御することなく合成したインゴットか
ら、日本光学硝子工業会規格１１の光学ガラスの脈理の
測定方法に従い、大きさが５０×５０×２０ｍｍの測定
試料を作製した。ただし、平行研磨を施す５０×２０ｍ
ｍの両面がインゴットの中心軸に対して平行となるよう
にする。得られた試料と標準試料を目視により比較した
ところ、成長方向に凸曲面状の規則的な分布を持つ脈理
が認められた。
【００２７】そこで、図２に示すように、インゴットか
ら脈理の分布に対応させ凸状に湾曲した形状の石英ガラ
スを切り出し、以下の熱処理装置を用いて、高温で円柱
状に変形させた。図５に熱処理装置を示す。２重構造の
雰囲気加熱炉で、 Al2O3製のマッフルで仕切られてい
る。この Al2O3製外型の中に、母型材料としてゾル−ゲ
ル合成石英粉を充填した。充填後、1900℃，不活性ガス
雰囲気下で熱処理を行い、石英ガラスの塊を得た。この
石英ガラス塊を円筒形に加工することにより、外径 350
mm、内径 300mm、厚さ 120mmのシリカ母型を作った。こ
の母型の内部から径 250mmの円筒形を切り抜き、カーボ
ン製外型の内側にセットした。
ら脈理の分布に対応させ凸状に湾曲した形状の石英ガラ
スを切り出し、以下の熱処理装置を用いて、高温で円柱
状に変形させた。図５に熱処理装置を示す。２重構造の
雰囲気加熱炉で、 Al2O3製のマッフルで仕切られてい
る。この Al2O3製外型の中に、母型材料としてゾル−ゲ
ル合成石英粉を充填した。充填後、1900℃，不活性ガス
雰囲気下で熱処理を行い、石英ガラスの塊を得た。この
石英ガラス塊を円筒形に加工することにより、外径 350
mm、内径 300mm、厚さ 120mmのシリカ母型を作った。こ
の母型の内部から径 250mmの円筒形を切り抜き、カーボ
ン製外型の内側にセットした。
【００２８】このような熱処理装置に前記の試料、径 2
50mm、厚さ 100mmを設置した。試料上下部にはシリカ板
を設置して試料表面を完全にカバーし、カーボンヒータ
を用いた加熱炉で、カーボン製外型を窒素雰囲気、 5.0
kg/cm2加圧下で昇温、1900℃で２時間保持した後、50℃
/hで降温して熱処理を行った。その結果、径 300mmの円
柱状の光学部材が得られた。
50mm、厚さ 100mmを設置した。試料上下部にはシリカ板
を設置して試料表面を完全にカバーし、カーボンヒータ
を用いた加熱炉で、カーボン製外型を窒素雰囲気、 5.0
kg/cm2加圧下で昇温、1900℃で２時間保持した後、50℃
/hで降温して熱処理を行った。その結果、径 300mmの円
柱状の光学部材が得られた。
【００２９】脈理を再度測定したところ、形状は１mm／
１０mm以下の平面（直線）状であった。脈理の強さは日
本光学硝子工業会規格１１の標準資料Ｂと同程度（Ｂ級
または２級）だった。この光学部材の脈理が光軸に対し
て垂直になるようにレンズを作製し、光学系を構成した
ところ、所望の光学設計の性能を満足することが確認で
きた。
１０mm以下の平面（直線）状であった。脈理の強さは日
本光学硝子工業会規格１１の標準資料Ｂと同程度（Ｂ級
または２級）だった。この光学部材の脈理が光軸に対し
て垂直になるようにレンズを作製し、光学系を構成した
ところ、所望の光学設計の性能を満足することが確認で
きた。
【００３０】
【効果】本発明によれば、脈理が平面状あるいは直線状
に分布した光学部材を得ることができ、その分布をレン
ズの使用方向（光軸）に対して垂直に用いることで、紫
外線リソグラフィー技術において４００nm以下、好まし
くは３００nm以下の特定波長領域で、レンズやミラー等
の光学系に使用可能な、光リソグラフィー用光学部材が
得られる。
に分布した光学部材を得ることができ、その分布をレン
ズの使用方向（光軸）に対して垂直に用いることで、紫
外線リソグラフィー技術において４００nm以下、好まし
くは３００nm以下の特定波長領域で、レンズやミラー等
の光学系に使用可能な、光リソグラフィー用光学部材が
得られる。
【図１】本発明により製造された合成石英ガラスのイン
ゴットから光リソグラフィー用光学部材を切り出す方法
を示す概念図である。
ゴットから光リソグラフィー用光学部材を切り出す方法
を示す概念図である。
【図２】従来方法により製造された合成石英ガラスのイ
ンゴットから本発明に係る光リソグラフィー用光学部材
を切り出す方法を示す概念図である。
ンゴットから本発明に係る光リソグラフィー用光学部材
を切り出す方法を示す概念図である。
【図３】合成石英ガラスの製造装置の概略図である。
【図４】ターゲットのＸＹステージの移動パターンを示
す図である。
す図である。
【図５】熱処理装置の概略斜視図である。
１０１、２０１ インゴット １０２ 素材切り出し位置 １０３、２０２ 切断された素材 ２０３ 熱処理された素材 １０４、２０４ 部材（加工されたレンズ） １０５、２０５ 光軸 ３０１ バーナ ３０２ 炉 ３０３ ターゲット ３０４ 観察用窓 ３０５ ＩＴＶカメラ観察用窓 ３０６ 排気孔 ３０７ インゴット ３０８ ＸＹステージ ３０９ ＩＴＶカメラ ３１０ コンピュータ ３１１ Ｘ軸サーボモータ ３１２ Ｙ軸サーボモータ ５０１ 不活性ガス ５０２ マッフル ５０３ 熱処理炉 ５０４ 発熱体 ５０５ 外型 ５０６ シリカガラス母型 ５０７ 石英ガラス素材
Claims (7)
- 【請求項１】合成石英ガラスを用いた光リソグラフィー
用光学部材において、脈理の分布が光軸に垂直な平面に
含まれるものであることを特徴とする光リソグラフィー
用光学部材。 - 【請求項２】請求項１に記載の光リソグラフィー用光学
部材において、脈理の強さがＢ級であることを特徴とす
る光リソグラフィー用光学部材。 - 【請求項３】原料ガスと酸素ガスと水素ガスとをバーナ
から噴出し、ターゲット上に石英ガラス粉を堆積しガラ
ス化させ、インゴットを形成する合成石英ガラスの製造
方法において、前記インゴットの合成面の少なくとも一
部を平面とすることを特徴とする合成石英ガラスの製造
方法。 - 【請求項４】請求項３に記載の合成石英ガラスの製造方
法において、前記バーナと前記ターゲットとを相対的に
移動させることにより前記インゴットの合成面の少なく
とも一部を平面とすることを特徴とする合成石英ガラス
の製造方法。 - 【請求項５】請求項４に記載の合成石英ガラスの製造方
法において、前記ターゲットをＸ−Ｙステージ上で移動
させることにより前記インゴットの合成面の少なくとも
一部を平面とすることを特徴とする合成石英ガラスの製
造方法。 - 【請求項６】請求項３記載の合成石英ガラスの製造方法
において、前記原料ガスの流量を調整することにより前
記インゴットの合成面の少なくとも一部を平面とするこ
とを特徴とする合成石英ガラスの製造方法。 - 【請求項７】原料ガスと酸素ガスと水素ガスとをバーナ
から噴出し、ターゲット上に石英ガラス粉を堆積しガラ
ス化させ、インゴットを形成する合成石英ガラスの製造
方法において、前記インゴットから、その一部を該イン
ゴットの脈理の分布の曲面に応じた曲面で切り出し、加
熱変形させて脈理の分布を平面状（又は直線状）とする
ことを特徴とする合成石英ガラスの製造方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7070165A JP3064857B2 (ja) | 1995-03-28 | 1995-03-28 | 光リソグラフィー用光学部材および合成石英ガラスの製造方法 |
| KR1019960007490A KR960035164A (ko) | 1995-03-28 | 1996-03-20 | 광 리소그래피용 광학부재 및 그 제조 방법 |
| EP99118092A EP0968969B1 (en) | 1995-03-28 | 1996-03-28 | Process of producing silica glass products used for photolithography and optical members produced by the process |
| US08/623,601 US6189339B1 (en) | 1995-03-28 | 1996-03-28 | Method for producing silica glass used for photolithography |
| DE69611004T DE69611004T2 (de) | 1995-03-28 | 1996-03-28 | Verfahren zur Herstellung von Silicaglas für Photolithographie |
| EP96104958A EP0735006B1 (en) | 1995-03-28 | 1996-03-28 | Method for producing silica glass used for photolithography |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7070165A JP3064857B2 (ja) | 1995-03-28 | 1995-03-28 | 光リソグラフィー用光学部材および合成石英ガラスの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08262201A true JPH08262201A (ja) | 1996-10-11 |
| JP3064857B2 JP3064857B2 (ja) | 2000-07-12 |
Family
ID=13423672
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7070165A Expired - Lifetime JP3064857B2 (ja) | 1995-03-28 | 1995-03-28 | 光リソグラフィー用光学部材および合成石英ガラスの製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6189339B1 (ja) |
| EP (2) | EP0735006B1 (ja) |
| JP (1) | JP3064857B2 (ja) |
| KR (1) | KR960035164A (ja) |
| DE (1) | DE69611004T2 (ja) |
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