JPH10330120A - エキシマレ−ザ耐性を向上した石英ガラスの製造方法及び石英ガラス部材 - Google Patents
エキシマレ−ザ耐性を向上した石英ガラスの製造方法及び石英ガラス部材Info
- Publication number
- JPH10330120A JPH10330120A JP9336755A JP33675597A JPH10330120A JP H10330120 A JPH10330120 A JP H10330120A JP 9336755 A JP9336755 A JP 9336755A JP 33675597 A JP33675597 A JP 33675597A JP H10330120 A JPH10330120 A JP H10330120A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来の２光子吸収過程を抑制した石英ガラス
であっても、これを用いて装置を構成したとき、充分な
結像性能やスループットが得られないという問題があっ
た。 【解決手段】 溶存する水素分子濃度が５×１０18（分
子／ｃｍ3）以下であり、エキシマレーザを照射したと
きの１光子吸収及び２光子吸収の前駆体となる欠陥が実
質的にない石英ガラス部材を提案する。
であっても、これを用いて装置を構成したとき、充分な
結像性能やスループットが得られないという問題があっ
た。 【解決手段】 溶存する水素分子濃度が５×１０18（分
子／ｃｍ3）以下であり、エキシマレーザを照射したと
きの１光子吸収及び２光子吸収の前駆体となる欠陥が実
質的にない石英ガラス部材を提案する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光リソグラフィー
技術において４００ｎｍ以下、好ましくは３００ｎｍ以
下の特定波長帯域で、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石英ガラスの製造方法及びこ
れにより得られた石英ガラス光学部材に関する。
技術において４００ｎｍ以下、好ましくは３００ｎｍ以
下の特定波長帯域で、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石英ガラスの製造方法及びこ
れにより得られた石英ガラス光学部材に関する。
【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。
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。
【０００３】ＶＬＳＩの中でＤＲＡＭを例に挙げれば、
ＬＳＩからＶＬＳＩへと展開されて１Ｍ→４Ｍ→１６Ｍ
→６４Ｍ→２５６Ｍ→１Ｇと容量が増大してゆくにつ
れ、加工線幅がそれぞれ１μｍ→０．８μｍ→０．５μ
ｍ→０．３５μｍ→０．２５μｍ→０．１８μｍと微細
加工可能な光リソグラフィ−装置が要求される。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からＶＬＳＩへと展開されて１Ｍ→４Ｍ→１６Ｍ
→６４Ｍ→２５６Ｍ→１Ｇと容量が増大してゆくにつ
れ、加工線幅がそれぞれ１μｍ→０．８μｍ→０．５μ
ｍ→０．３５μｍ→０．２５μｍ→０．１８μｍと微細
加工可能な光リソグラフィ−装置が要求される。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（４３６
ｎｍ）からｉ線（３６５ｎｍ）へ、さらにＫｒＦ（２４
８ｎｍ）やＡｒＦ（１９３ｎｍ）エキシマレーザへと短
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（４３６
ｎｍ）からｉ線（３６５ｎｍ）へ、さらにＫｒＦ（２４
８ｎｍ）やＡｒＦ（１９３ｎｍ）エキシマレーザへと短
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損失が小さくと
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。そのため、４００ｎｍよ
りも短い波長帯域では短波長化及び光学部材の組み合わ
せによる透過損失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が用いられる。
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損失が小さくと
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。そのため、４００ｎｍよ
りも短い波長帯域では短波長化及び光学部材の組み合わ
せによる透過損失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が用いられる。
【０００６】つまり、光リソグラフィー技術等に使用さ
れる光学部材の物性において、像のコントラストを低下
させる原因の一つが透過損失である。透過損失は、光学
部材における光吸収、光散乱が主な原因である。光吸収
とは、光学部材に入射した光子エネルギーによる電子遷
移に起因する現象である。光学部材に光吸収が起こる
と、そのエネルギーは主に熱エネルギ−に変換され、光
学部材が膨張したり、屈折率や面状態が変化し、結果と
して解像度が得られなくなる。
れる光学部材の物性において、像のコントラストを低下
させる原因の一つが透過損失である。透過損失は、光学
部材における光吸収、光散乱が主な原因である。光吸収
とは、光学部材に入射した光子エネルギーによる電子遷
移に起因する現象である。光学部材に光吸収が起こる
と、そのエネルギーは主に熱エネルギ−に変換され、光
学部材が膨張したり、屈折率や面状態が変化し、結果と
して解像度が得られなくなる。
【０００７】石英ガラス、特にＳｉＣｌ4を原料とし酸
素水素火炎加水分解法にて製造される合成石英ガラスは
不純物金属が極めて少なく、遠紫外域透過率が良いとい
う特徴がある。一方、光リソグラフィ−用投影レンズ、
照明系レンズ等の精密機器の光学系に使用される、石英
ガラスの透過率の仕様は内部吸収０．１（％／ｃｍ）以
下であることが要求される。
素水素火炎加水分解法にて製造される合成石英ガラスは
不純物金属が極めて少なく、遠紫外域透過率が良いとい
う特徴がある。一方、光リソグラフィ−用投影レンズ、
照明系レンズ等の精密機器の光学系に使用される、石英
ガラスの透過率の仕様は内部吸収０．１（％／ｃｍ）以
下であることが要求される。
【０００８】そのため、短期的にも、長期的にも使用す
るレンズ素材には、いわゆるソラリゼ−ションと呼ばれ
る光照射による透過率低下を、０．１％／ｃｍ以下にす
る事が要求される。
るレンズ素材には、いわゆるソラリゼ−ションと呼ばれ
る光照射による透過率低下を、０．１％／ｃｍ以下にす
る事が要求される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】石英ガラスは、特にＡ
ｒＦエキシマレ−ザを照射した際、欠陥前駆体（≡Ｓｉ
−Ｓｉ≡、≡Ｓｉ−Ｏ−Ｏ−Ｓｉ≡）、及びＳｉＯ2本
質構造（≡Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ≡）から、２光子過程を経
て、≡Ｓｉ・（Ｅ’センタ−）、≡Ｓｉ−Ｏ・（ＮＢＯ
ＨＣ）などのカラ−センタ−を生成し、使用波長の透過
率低下の原因となる。この２光子吸収に関しては、ガラ
ス中の溶存水素分子を高めることで石英ガラスのレーザ
照射に対する耐久性を向上することが提案されている。
ｒＦエキシマレ−ザを照射した際、欠陥前駆体（≡Ｓｉ
−Ｓｉ≡、≡Ｓｉ−Ｏ−Ｏ−Ｓｉ≡）、及びＳｉＯ2本
質構造（≡Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ≡）から、２光子過程を経
て、≡Ｓｉ・（Ｅ’センタ−）、≡Ｓｉ−Ｏ・（ＮＢＯ
ＨＣ）などのカラ−センタ−を生成し、使用波長の透過
率低下の原因となる。この２光子吸収に関しては、ガラ
ス中の溶存水素分子を高めることで石英ガラスのレーザ
照射に対する耐久性を向上することが提案されている。
【００１０】しかしながら、従来の２光子吸収過程を抑
制した石英ガラスであっても、これを用いて装置を構成
したとき、充分な結像性能やスループットが得られない
という問題があった。そこで、本発明は、従来の問題を
解決し、充分な結像性能やスループットを得ることが可
能な石英ガラスを提供することを目的とする。
制した石英ガラスであっても、これを用いて装置を構成
したとき、充分な結像性能やスループットが得られない
という問題があった。そこで、本発明は、従来の問題を
解決し、充分な結像性能やスループットを得ることが可
能な石英ガラスを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、様々な条
件で製造された石英ガラスのＡｒＦエキシマレ−ザ照射
特性を鋭意研究した。その結果、以下の事実をつきとめ
た。 水素分子溶存量が、特に５×１０18（分子／ｃｍ3）
以上になるような水素過剰条件下で合成した石英ガラス
は、１光子過程で吸収が生成しやすい。また、熱処理し
ても完全には吸収の生成を抑制することはできない。 従来行われないような長時間アニ−ルすることで、水
素溶存量が〜５×１０18（分子／ｃｍ3）以下の濃度で
あれば、１光子過程で生成する吸収を抑制可能である。
件で製造された石英ガラスのＡｒＦエキシマレ−ザ照射
特性を鋭意研究した。その結果、以下の事実をつきとめ
た。 水素分子溶存量が、特に５×１０18（分子／ｃｍ3）
以上になるような水素過剰条件下で合成した石英ガラス
は、１光子過程で吸収が生成しやすい。また、熱処理し
ても完全には吸収の生成を抑制することはできない。 従来行われないような長時間アニ−ルすることで、水
素溶存量が〜５×１０18（分子／ｃｍ3）以下の濃度で
あれば、１光子過程で生成する吸収を抑制可能である。
【００１２】すなわち、従来、２光子吸収を低減するた
めに水素過剰の条件で合成して水素溶存量を高めた石英
ガラスは、不安定な≡Ｓｉ−Ｈ構造が原因と推測される
１光子吸収過程による、≡Ｓｉ・（Ｅ’センタ−）が生
成しやすい事を見い出した。つまり、従来の２光子吸収
による欠陥生成を抑制するために水素過剰の合成条件で
製造された石英ガラスには、１光子吸収、つまり弱いエ
ネルギ−でも光励起されやすい欠陥前駆体が存在するこ
とを意味する。
めに水素過剰の条件で合成して水素溶存量を高めた石英
ガラスは、不安定な≡Ｓｉ−Ｈ構造が原因と推測される
１光子吸収過程による、≡Ｓｉ・（Ｅ’センタ−）が生
成しやすい事を見い出した。つまり、従来の２光子吸収
による欠陥生成を抑制するために水素過剰の合成条件で
製造された石英ガラスには、１光子吸収、つまり弱いエ
ネルギ−でも光励起されやすい欠陥前駆体が存在するこ
とを意味する。
【００１３】そこで、本発明はまず、溶存する水素分子
濃度が５×１０18（分子／ｃｍ3）以下であり、エキシ
マレーザを照射したときの１光子吸収及び２光子吸収の
前駆体となる欠陥が実質的にないことを特徴とする石英
ガラス部材を提案する。また、このような石英ガラス部
材を得る製造方法として、溶存する水素分子濃度が５×
１０18（分子／ｃｍ3）以下の石英ガラスを、１０００
℃以上１０時間以上保持した後、１０℃／ｈｒ以下の徐
冷速度で５００℃まで徐冷後、放冷することを提案す
る。
濃度が５×１０18（分子／ｃｍ3）以下であり、エキシ
マレーザを照射したときの１光子吸収及び２光子吸収の
前駆体となる欠陥が実質的にないことを特徴とする石英
ガラス部材を提案する。また、このような石英ガラス部
材を得る製造方法として、溶存する水素分子濃度が５×
１０18（分子／ｃｍ3）以下の石英ガラスを、１０００
℃以上１０時間以上保持した後、１０℃／ｈｒ以下の徐
冷速度で５００℃まで徐冷後、放冷することを提案す
る。
【００１４】
【発明の実施の形態】まず、石英ガラスにエキシマレー
ザを照射したときの１光子、２光子吸収過程の分類につ
いて説明する。分類は、エネルギ−密度依存性を調べる
事で判断できる。つまり、生成する吸収量がエネルギ−
密度に対して１乗に比例すれば１光子過程、２乗に比例
すれば２光子過程となる。
ザを照射したときの１光子、２光子吸収過程の分類につ
いて説明する。分類は、エネルギ−密度依存性を調べる
事で判断できる。つまり、生成する吸収量がエネルギ−
密度に対して１乗に比例すれば１光子過程、２乗に比例
すれば２光子過程となる。
【００１５】このうち、１光子吸収の生成は、加速試験
などで、５０〜４００ｍＪ／ｃｍ2／パルスの高エネル
ギ−照射した際、〜１０5パルス照射程度で最大とな
り、その後徐々にフォトブリーチする（光をあてると吸
収が減少する）特性を持つため、従来はその存在を見逃
されていた。 そのため、エキシマ耐久性を向上するた
めに、水素過剰な条件で合成された石英ガラスが開発さ
れていた。
などで、５０〜４００ｍＪ／ｃｍ2／パルスの高エネル
ギ−照射した際、〜１０5パルス照射程度で最大とな
り、その後徐々にフォトブリーチする（光をあてると吸
収が減少する）特性を持つため、従来はその存在を見逃
されていた。 そのため、エキシマ耐久性を向上するた
めに、水素過剰な条件で合成された石英ガラスが開発さ
れていた。
【００１６】この、吸収の存在は、５０〜４００ｍＪ／
ｃｍ2／パルスの高エネルギ−照射した際には、フォト
ブリーチでほとんど消失するため、一見問題ないように
も考えられるが、実は、光リソグラフィ−装置として
は、深刻な問題である。実際の光リソグラフィ−装置が
稼働時、投影レンズに照射されるＡｒＦエキシマレ−ザ
のエネルギ−密度は１ｍＪ／ｃｍ2／パルス以下の部分
がほとんどであることから、１光子過程で吸収を生成し
やすい石英ガラスを使用してしまった装置は、稼働開始
後、直ちに吸収が生成しその結像性能や、スル−プット
に多大な影響を及ぼすことがわかってきた。
ｃｍ2／パルスの高エネルギ−照射した際には、フォト
ブリーチでほとんど消失するため、一見問題ないように
も考えられるが、実は、光リソグラフィ−装置として
は、深刻な問題である。実際の光リソグラフィ−装置が
稼働時、投影レンズに照射されるＡｒＦエキシマレ−ザ
のエネルギ−密度は１ｍＪ／ｃｍ2／パルス以下の部分
がほとんどであることから、１光子過程で吸収を生成し
やすい石英ガラスを使用してしまった装置は、稼働開始
後、直ちに吸収が生成しその結像性能や、スル−プット
に多大な影響を及ぼすことがわかってきた。
【００１７】本発明では、合成石英ガラスのエキシマレ
−ザ照射初期に、１光子過程で生成するＥ’センタ−等
の欠陥前駆体を低減することで、短期的にも、長期間良
好な透過特性を保つ１９３．４ｎｍ透過率の良好な石英
ガラスを提供することが可能となる。本発明は、石英ガ
ラスの合成条件及び熱処理条件を最適化することで石英
ガラスの１光子過程で生成する構造的な欠陥種を低減し
た。熱処理は、生産効率を落とさない範囲で長時間行う
ことが好ましく、１０００℃以上１０時間以上保持した
後、１０℃／ｈｒ以下の徐冷速度で５００℃まで徐冷
後、放冷を行う。特に放冷温度は欠陥生成に影響を及ぼ
すため、さらに好ましくは２００℃以下まで徐冷後、放
冷を行う。
−ザ照射初期に、１光子過程で生成するＥ’センタ−等
の欠陥前駆体を低減することで、短期的にも、長期間良
好な透過特性を保つ１９３．４ｎｍ透過率の良好な石英
ガラスを提供することが可能となる。本発明は、石英ガ
ラスの合成条件及び熱処理条件を最適化することで石英
ガラスの１光子過程で生成する構造的な欠陥種を低減し
た。熱処理は、生産効率を落とさない範囲で長時間行う
ことが好ましく、１０００℃以上１０時間以上保持した
後、１０℃／ｈｒ以下の徐冷速度で５００℃まで徐冷
後、放冷を行う。特に放冷温度は欠陥生成に影響を及ぼ
すため、さらに好ましくは２００℃以下まで徐冷後、放
冷を行う。
【００１８】
【実施例】以下に、本発明の実施例及び比較例を示す。 （実施例１）ＳｉＣｌ4を原料とし酸素水素火炎加水分
解法にて製造される合成石英ガラスにおいて、燃焼ガス
の酸素／水素ガス比を０．４４の条件でφ３００×ｔ８
００ｍｍのインゴットを得た。そのインゴットからφ２
００×ｔ５０の部材を切り出し、本発明において採用さ
れるアニ−ル条件：１０００℃１００時間保持、１℃／
Ｈｒで８００℃まで徐冷後、再度１０℃／Ｈｒで２００
℃迄、徐冷の後、室温に放冷した。
解法にて製造される合成石英ガラスにおいて、燃焼ガス
の酸素／水素ガス比を０．４４の条件でφ３００×ｔ８
００ｍｍのインゴットを得た。そのインゴットからφ２
００×ｔ５０の部材を切り出し、本発明において採用さ
れるアニ−ル条件：１０００℃１００時間保持、１℃／
Ｈｒで８００℃まで徐冷後、再度１０℃／Ｈｒで２００
℃迄、徐冷の後、室温に放冷した。
【００１９】８００℃で冷却速度を変えているのは、１
光子吸収の原因を、他の品質を劣化せずに効果的に低減
できるのが８００〜１０００℃付近であるからである。
処理後、その部材から、φ６０×ｔ１０ｍｍの形状の評
価サンプルを切り出し精密研磨、精密洗浄しＡｒＦエキ
シマ照射し、吸収の生成挙動を調べた。ＡｒＦエキシマ
照射前の１９３．４ｎｍ反射損失込み透過率は約９０．
７％／ｃｍであった。吸収・散乱損失がなく、反射損失
だけと仮定したときの理論透過率が９０．８７％／ｃｍ
で、また内部散乱は約０．１５％／ｃｍであるので、内
部吸収は約０．０２％／ｃｍ以下と見積もれる。
光子吸収の原因を、他の品質を劣化せずに効果的に低減
できるのが８００〜１０００℃付近であるからである。
処理後、その部材から、φ６０×ｔ１０ｍｍの形状の評
価サンプルを切り出し精密研磨、精密洗浄しＡｒＦエキ
シマ照射し、吸収の生成挙動を調べた。ＡｒＦエキシマ
照射前の１９３．４ｎｍ反射損失込み透過率は約９０．
７％／ｃｍであった。吸収・散乱損失がなく、反射損失
だけと仮定したときの理論透過率が９０．８７％／ｃｍ
で、また内部散乱は約０．１５％／ｃｍであるので、内
部吸収は約０．０２％／ｃｍ以下と見積もれる。
【００２０】また、溶存している水素分子濃度を、レ−
ザラマン法にて測定したところ、約２×１０18分子／ｃ
ｍであった。サンプル表層の約１０ｍｍは、水素分子が
放出される。その為、アニ−ル時は、製品最終形状より
１０ｍｍ以上にしておく必要がある。また、水素雰囲気
中でアニ−ルすればガス放出の影響を低減することがで
きる。さらに、８００℃以上の水素雰囲気処理では、か
えってサンプル表層に、還元種を生成させたり、不純物
例えばＮａの拡散を促進する恐れがある。そのため、８
００℃以上では、大気中、不活性ガス中で処理し、８０
０℃以下の低温域で、水素雰囲気に切り替えることが望
ましい。ただし、３００℃以下では実質上、拡散係数が
低くなりガラス中に水素ガスが拡散しなくなるため、水
素雰囲気処理温度は３００℃以上である必要がある。
ザラマン法にて測定したところ、約２×１０18分子／ｃ
ｍであった。サンプル表層の約１０ｍｍは、水素分子が
放出される。その為、アニ−ル時は、製品最終形状より
１０ｍｍ以上にしておく必要がある。また、水素雰囲気
中でアニ−ルすればガス放出の影響を低減することがで
きる。さらに、８００℃以上の水素雰囲気処理では、か
えってサンプル表層に、還元種を生成させたり、不純物
例えばＮａの拡散を促進する恐れがある。そのため、８
００℃以上では、大気中、不活性ガス中で処理し、８０
０℃以下の低温域で、水素雰囲気に切り替えることが望
ましい。ただし、３００℃以下では実質上、拡散係数が
低くなりガラス中に水素ガスが拡散しなくなるため、水
素雰囲気処理温度は３００℃以上である必要がある。
【００２１】そして、実際にサンプルにＡｒＦエキシマ
照射し、吸収の生成挙動を調べた。照射条件は、１ｍＪ
／ｃｍ2／パルス、１００Ｈｚで、〜５×１０6パルス迄
行った。ＡｒＦエキシマ照射による透過率変化を図１に
示す。この製法では、照射初期吸収が０．０５％／ｃｍ
以下と極めて小さい。この様な石英ガラスを、光リソグ
ラフィ−用の光学部品に用いれば、光学系全体の透過損
失が小さく、解像度、スル−プットなどの設計性能を確
実に得ることができる。投影系、照明系ともに、各光学
部品の内部吸収は、少なくとも０．２％／ｃｍ以下であ
ることが望ましい。
照射し、吸収の生成挙動を調べた。照射条件は、１ｍＪ
／ｃｍ2／パルス、１００Ｈｚで、〜５×１０6パルス迄
行った。ＡｒＦエキシマ照射による透過率変化を図１に
示す。この製法では、照射初期吸収が０．０５％／ｃｍ
以下と極めて小さい。この様な石英ガラスを、光リソグ
ラフィ−用の光学部品に用いれば、光学系全体の透過損
失が小さく、解像度、スル−プットなどの設計性能を確
実に得ることができる。投影系、照明系ともに、各光学
部品の内部吸収は、少なくとも０．２％／ｃｍ以下であ
ることが望ましい。
【００２２】また、ＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシロキサ
ン）を原料とした合成石英ガラスでも同様の効果が得ら
れた。さらに、ＨＭＤＳの様な有機ケイ素化合物には、
Ｃｌが含まれないため、合成された石英ガラスには≡Ｓ
ｉ−Ｃｌ構造が実質的に含有されない。従って、２光子
吸収で生成するＳｉＥ’に起因する２１５ｎｍ吸収帯の
抑制効果による長期的な耐久性の向上も期待できる。 （実施例２）ＳｉＣｌ4を原料とし酸素水素火炎加水分
解法にて製造される合成石英ガラスにおいて、燃焼ガス
の酸素／水素ガス比を０．６の条件でφ３００×ｔ８０
０ｍｍのインゴットを得た。そのインゴットからφ２０
０×ｔ５０の部材を切り出し． 本発明において採用さ
れるアニ−ル条件：１０００℃１００時間保持、１℃／
Ｈｒで８００℃まで徐冷後、再度１０℃／Ｈｒで５００
℃迄、徐冷の後、室温に放冷した。
ン）を原料とした合成石英ガラスでも同様の効果が得ら
れた。さらに、ＨＭＤＳの様な有機ケイ素化合物には、
Ｃｌが含まれないため、合成された石英ガラスには≡Ｓ
ｉ−Ｃｌ構造が実質的に含有されない。従って、２光子
吸収で生成するＳｉＥ’に起因する２１５ｎｍ吸収帯の
抑制効果による長期的な耐久性の向上も期待できる。 （実施例２）ＳｉＣｌ4を原料とし酸素水素火炎加水分
解法にて製造される合成石英ガラスにおいて、燃焼ガス
の酸素／水素ガス比を０．６の条件でφ３００×ｔ８０
０ｍｍのインゴットを得た。そのインゴットからφ２０
０×ｔ５０の部材を切り出し． 本発明において採用さ
れるアニ−ル条件：１０００℃１００時間保持、１℃／
Ｈｒで８００℃まで徐冷後、再度１０℃／Ｈｒで５００
℃迄、徐冷の後、室温に放冷した。
【００２３】８００℃で冷却速度を変えているのは、１
光子吸収の原因を、他の品質を劣化せずに効果的に低減
できるのが８００〜１０００℃付近であるからである。
処理後、その部材から、φ６０×ｔ１０ｍｍの形状の評
価サンプルを切り出し精密研磨、精密洗浄しＡｒＦエキ
シマ照射し、吸収の生成挙動を調べた。ＡｒＦエキシマ
照射前の１９３．４ｎｍ反射損失込み透過率は約９０．
７％／ｃｍであった。吸収・散乱損失がなく、反射損失
だけと仮定したときの理論透過率が９０．８７％／ｃｍ
で、また内部散乱は約０．１５％／ｃｍであるので、内
部吸収は約０．０２％／ｃｍ以下と見積もれる。
光子吸収の原因を、他の品質を劣化せずに効果的に低減
できるのが８００〜１０００℃付近であるからである。
処理後、その部材から、φ６０×ｔ１０ｍｍの形状の評
価サンプルを切り出し精密研磨、精密洗浄しＡｒＦエキ
シマ照射し、吸収の生成挙動を調べた。ＡｒＦエキシマ
照射前の１９３．４ｎｍ反射損失込み透過率は約９０．
７％／ｃｍであった。吸収・散乱損失がなく、反射損失
だけと仮定したときの理論透過率が９０．８７％／ｃｍ
で、また内部散乱は約０．１５％／ｃｍであるので、内
部吸収は約０．０２％／ｃｍ以下と見積もれる。
【００２４】そして、実際にサンプルにＡｒＦエキシマ
照射し、吸収の生成挙動を調べた。照射条件は、１ｍＪ
／ｃｍ2／パルス、１００Ｈｚで、〜５×１０6パルス迄
行った。ＡｒＦエキシマ照射による透過率変化を図１に
示す。この製法では、照射初期吸収が約０．１％／ｃｍ
で比較的小さい。この様な石英ガラスであれば、光リソ
グラフィ−用の光学部品に用いても、光学系全体の透過
損失が仕様以下で、解像度、スル−プットなどの設計性
能を得ることができる。投影系、照明系ともに、各光学
部品の内部吸収は、少なくとも０．２％／ｃｍ以下であ
ることが望ましい。 （実施例３）ＳｉＣｌ4を原料とし酸素水素火炎加水分
解法にて製造される合成石英ガラスにおいて、燃焼ガス
の酸素／水素ガス比を０．４４の条件でφ３００×ｔ８
００ｍｍのインゴットを得た。そのインゴットからφ２
００×ｔ５０の部材を切り出し、本発明において採用さ
れるアニ−ル条件：１０００℃１０時間保持、１０℃／
Ｈｒで５００℃迄、徐冷の後、室温に放冷した。
照射し、吸収の生成挙動を調べた。照射条件は、１ｍＪ
／ｃｍ2／パルス、１００Ｈｚで、〜５×１０6パルス迄
行った。ＡｒＦエキシマ照射による透過率変化を図１に
示す。この製法では、照射初期吸収が約０．１％／ｃｍ
で比較的小さい。この様な石英ガラスであれば、光リソ
グラフィ−用の光学部品に用いても、光学系全体の透過
損失が仕様以下で、解像度、スル−プットなどの設計性
能を得ることができる。投影系、照明系ともに、各光学
部品の内部吸収は、少なくとも０．２％／ｃｍ以下であ
ることが望ましい。 （実施例３）ＳｉＣｌ4を原料とし酸素水素火炎加水分
解法にて製造される合成石英ガラスにおいて、燃焼ガス
の酸素／水素ガス比を０．４４の条件でφ３００×ｔ８
００ｍｍのインゴットを得た。そのインゴットからφ２
００×ｔ５０の部材を切り出し、本発明において採用さ
れるアニ−ル条件：１０００℃１０時間保持、１０℃／
Ｈｒで５００℃迄、徐冷の後、室温に放冷した。
【００２５】処理後、その部材から、φ６０×ｔ１０ｍ
ｍの形状の評価サンプルを切り出し精密研磨、精密洗浄
しＡｒＦエキシマ照射し、吸収の生成挙動を調べた。Ａ
ｒＦエキシマ照射前の１９３．４ｎｍ反射損失込み透過
率は約９０．７％／ｃｍであった。吸収・散乱損失がな
く、反射損失だけと仮定したときの理論透過率が９０．
８７％／ｃｍで、また内部散乱は約０．１５％／ｃｍで
あるので、内部吸収は約０．０２％／ｃｍ以下と見積も
れる。
ｍの形状の評価サンプルを切り出し精密研磨、精密洗浄
しＡｒＦエキシマ照射し、吸収の生成挙動を調べた。Ａ
ｒＦエキシマ照射前の１９３．４ｎｍ反射損失込み透過
率は約９０．７％／ｃｍであった。吸収・散乱損失がな
く、反射損失だけと仮定したときの理論透過率が９０．
８７％／ｃｍで、また内部散乱は約０．１５％／ｃｍで
あるので、内部吸収は約０．０２％／ｃｍ以下と見積も
れる。
【００２６】そして、実際にサンプルにＡｒＦエキシマ
照射し、吸収の生成挙動を調べた。照射条件は、１ｍＪ
／ｃｍ2／パルス、１００Ｈｚで、〜５×１０6パルス迄
行った。ＡｒＦエキシマ照射による透過率変化を図１に
示す。この製法では、照射初期吸収が約０．１％／ｃｍ
で比較的小さい。この様な石英ガラスであれば、光リソ
グラフィ−用の光学部品に用いても、光学系全体の透過
損失が仕様以下で、解像度、スル−プットなどの設計性
能を得ることができる。投影系、照明系ともに、各光学
部品の内部吸収は、少なくとも０．２％／ｃｍ以下であ
ることが望ましい。 （比較例）ＳｉＣｌ4を原料とし酸素水素火炎加水分解
法にて製造される合成石英ガラスにおいて、燃焼ガスの
酸素／水素ガス比を０．８の条件でφ３００×ｔ８００
ｍｍのインゴットを得た。そのインゴットからφ２００
×ｔ５０の部材を切り出し、 アニ−ル条件：１０００
℃１０時間保持、２０℃／Ｈｒで５００℃迄徐冷の後、
室温に放冷した。処理後、その部材から、φ６０×ｔ１
０ｍｍの形状の評価サンプルを切り出し精密研磨、精密
洗浄して透過率を測定した。
照射し、吸収の生成挙動を調べた。照射条件は、１ｍＪ
／ｃｍ2／パルス、１００Ｈｚで、〜５×１０6パルス迄
行った。ＡｒＦエキシマ照射による透過率変化を図１に
示す。この製法では、照射初期吸収が約０．１％／ｃｍ
で比較的小さい。この様な石英ガラスであれば、光リソ
グラフィ−用の光学部品に用いても、光学系全体の透過
損失が仕様以下で、解像度、スル−プットなどの設計性
能を得ることができる。投影系、照明系ともに、各光学
部品の内部吸収は、少なくとも０．２％／ｃｍ以下であ
ることが望ましい。 （比較例）ＳｉＣｌ4を原料とし酸素水素火炎加水分解
法にて製造される合成石英ガラスにおいて、燃焼ガスの
酸素／水素ガス比を０．８の条件でφ３００×ｔ８００
ｍｍのインゴットを得た。そのインゴットからφ２００
×ｔ５０の部材を切り出し、 アニ−ル条件：１０００
℃１０時間保持、２０℃／Ｈｒで５００℃迄徐冷の後、
室温に放冷した。処理後、その部材から、φ６０×ｔ１
０ｍｍの形状の評価サンプルを切り出し精密研磨、精密
洗浄して透過率を測定した。
【００２７】ＡｒＦエキシマ照射前の１９３．４ｎｍ反
射損失込み透過率は約９０．７％／ｃｍであった。吸収
・散乱損失がなく、反射損失だけと仮定したときの理論
透過率が９０．８７％／ｃｍで、また内部散乱は約０．
１５％／ｃｍであるので、内部吸収は約０．０２％／ｃ
ｍ以下と見積もれる。そして、実際にサンプルにＡｒＦ
エキシマ照射し、吸収の生成挙動を調べた。照射条件
は、１ｍＪ／ｃｍ2／パルス、１００Ｈｚで、〜５×１
０6パルス迄行った。ＡｒＦエキシマ照射による透過率
変化を図１に示す。この製法では、照射初期吸収が約１
％／ｃｍと極めて大きい。この様な石英ガラスを、光リ
ソグラフィ−用の光学部品に用いると、光学系全体の透
過損失が大きくなり、解像度、スル−プットなどの設計
性能を得ることができない。投影系、照明系ともに、各
光学部品の内部吸収は、少なくとも０．２％／ｃｍ以下
であることが望ましい。
射損失込み透過率は約９０．７％／ｃｍであった。吸収
・散乱損失がなく、反射損失だけと仮定したときの理論
透過率が９０．８７％／ｃｍで、また内部散乱は約０．
１５％／ｃｍであるので、内部吸収は約０．０２％／ｃ
ｍ以下と見積もれる。そして、実際にサンプルにＡｒＦ
エキシマ照射し、吸収の生成挙動を調べた。照射条件
は、１ｍＪ／ｃｍ2／パルス、１００Ｈｚで、〜５×１
０6パルス迄行った。ＡｒＦエキシマ照射による透過率
変化を図１に示す。この製法では、照射初期吸収が約１
％／ｃｍと極めて大きい。この様な石英ガラスを、光リ
ソグラフィ−用の光学部品に用いると、光学系全体の透
過損失が大きくなり、解像度、スル−プットなどの設計
性能を得ることができない。投影系、照明系ともに、各
光学部品の内部吸収は、少なくとも０．２％／ｃｍ以下
であることが望ましい。
【００２８】
【発明の効果】本発明によれば、ＡｒＦエキシマ照射に
よる石英ガラスの１光子吸収の生成を抑制し、１９３．
４ｎｍにおける透過率を低下することないレンズ素材を
安定して供給する事ができる。
よる石英ガラスの１光子吸収の生成を抑制し、１９３．
４ｎｍにおける透過率を低下することないレンズ素材を
安定して供給する事ができる。
【図１】 本発明の実施例及び比較例におけるＡｒＦエ
キシマレーザ照射による石英ガラスの透過率変化を示し
たグラフである。
キシマレーザ照射による石英ガラスの透過率変化を示し
たグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 守屋 明子 東京都千代田区丸の内３丁目２番３号 株 式会社ニコン内
Claims (4)
- 【請求項１】エキシマレーザ光を光源とする光学系にお
いて使用される石英ガラス部材において、溶存する水素
分子濃度が５×１０18（分子／ｃｍ3）以下であり、エ
キシマレーザを照射したときの１光子吸収及び２光子吸
収の前駆体となる欠陥が実質的にないことを特徴とする
石英ガラス部材。 - 【請求項２】溶存する水素分子濃度が５×１０18（分子
／ｃｍ3）以下の石英ガラスを、１０００℃以上１０時
間以上保持した後、１０℃／ｈｒ以下の徐冷速度で５０
０℃まで徐冷後、放冷し、エキシマレーザを照射したと
きの１光子吸収の生成を抑制したことを特徴とする石英
ガラスの製造方法。 - 【請求項３】溶存する水素分子濃度が５×１０18（分子
／ｃｍ3）以下の石英ガラスを、１０００℃以上１０時
間以上保持した後、１０℃／ｈｒ以下の徐冷速度で５０
０℃以上７００℃以下まで徐冷後、１０℃／ｈｒ以上の
徐冷速度で２００℃以下で放冷し、エキシマレーザを照
射したときの１光子吸収の生成を抑制したことを特徴と
する石英ガラスの製造方法。 - 【請求項４】溶存する水素分子濃度が５×１０18（分子
／ｃｍ3）以下の石英ガラスを、大気中または不活性ガ
ス雰囲気中で１０００℃以上１０時間以上保持した後、
１０℃／ｈｒ以下の徐冷速度で８００℃以下まで徐冷
後、３００℃以上８００℃以下で雰囲気を水素に置換
し、石英ガラス中の水素分子の放出を抑制し且つ水素分
子濃度の均質化処理し、５００℃以下で室温まで放冷
し、エキシマレーザを照射したときの１光子吸収の生成
を抑制したことを特徴とする石英ガラスの製造方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9336755A JPH10330120A (ja) | 1997-04-01 | 1997-12-08 | エキシマレ−ザ耐性を向上した石英ガラスの製造方法及び石英ガラス部材 |
| KR1019980038730A KR100554091B1 (ko) | 1997-12-08 | 1998-09-18 | 엑시머레이저내성을향상시킨석영글래스의제조방법및석영글래스부재 |
| US09/161,754 US6174830B1 (en) | 1997-12-08 | 1998-09-29 | Silica glass having superior durability against excimer laser beams and method for manufacturing the same |
| CN98120822A CN1219515A (zh) | 1997-12-08 | 1998-09-30 | 耐受激准分子激光的石英玻璃制造方法和石英玻璃部件 |
| EP98118575A EP0921104A1 (en) | 1997-12-08 | 1998-10-01 | Silica glass having superior durability against excimer laser beams and method for manufacturing the same |
| US09/736,279 US6339033B2 (en) | 1997-12-08 | 2000-12-15 | Silica glass having superior durability against excimer laser beams and method for manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8315297 | 1997-04-01 | ||
| JP9-83152 | 1997-04-01 | ||
| JP9336755A JPH10330120A (ja) | 1997-04-01 | 1997-12-08 | エキシマレ−ザ耐性を向上した石英ガラスの製造方法及び石英ガラス部材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10330120A true JPH10330120A (ja) | 1998-12-15 |
Family
ID=26424208
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9336755A Pending JPH10330120A (ja) | 1997-04-01 | 1997-12-08 | エキシマレ−ザ耐性を向上した石英ガラスの製造方法及び石英ガラス部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10330120A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000039038A1 (en) * | 1998-12-25 | 2000-07-06 | Fujinoki, Akira | Method for producing optical quartz glass for excimer lasers |
| WO2000048953A1 (fr) * | 1999-02-16 | 2000-08-24 | Nikon Corporation | Element optique en verre de quartz synthetique pour lumiere ultraviolette et systeme d'exposition a reduction projection l'utilisant |
| JP2003503223A (ja) * | 1999-06-25 | 2003-01-28 | コーニング インコーポレイテッド | 酸化セリウムを用いる微細リソグラフィ用フッ化物結晶光学レンズ及びプリフォームの研磨 |
| US6627468B2 (en) | 2000-06-16 | 2003-09-30 | Canon Kabushiki Kaisha | Method for manufacturing optical element, optical element, optical system using optical element, optical apparatus and exposure apparatus using optical system, and method for manufacturing device |
| JP2004511092A (ja) * | 2000-10-03 | 2004-04-08 | コーニング インコーポレイテッド | フォトリソグラフィの方法およびフォトリソグラフィ装置 |
| CN111018329A (zh) * | 2019-12-23 | 2020-04-17 | 中国工程物理研究院核物理与化学研究所 | 一种光学元器件/光学材料色心的制备固化方法 |
-
1997
- 1997-12-08 JP JP9336755A patent/JPH10330120A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000039038A1 (en) * | 1998-12-25 | 2000-07-06 | Fujinoki, Akira | Method for producing optical quartz glass for excimer lasers |
| WO2000048953A1 (fr) * | 1999-02-16 | 2000-08-24 | Nikon Corporation | Element optique en verre de quartz synthetique pour lumiere ultraviolette et systeme d'exposition a reduction projection l'utilisant |
| US6587262B1 (en) | 1999-02-16 | 2003-07-01 | Nikon Corporation | UV synthetic silica glass optical member and reduction projection exposure apparatus using the same |
| KR100516338B1 (ko) * | 1999-02-16 | 2005-09-22 | 가부시키가이샤 니콘 | 자외광용 합성 석영유리제 광학부재 및 그것을 사용한축소 투영 노광장치 |
| JP2003503223A (ja) * | 1999-06-25 | 2003-01-28 | コーニング インコーポレイテッド | 酸化セリウムを用いる微細リソグラフィ用フッ化物結晶光学レンズ及びプリフォームの研磨 |
| US6627468B2 (en) | 2000-06-16 | 2003-09-30 | Canon Kabushiki Kaisha | Method for manufacturing optical element, optical element, optical system using optical element, optical apparatus and exposure apparatus using optical system, and method for manufacturing device |
| JP2004511092A (ja) * | 2000-10-03 | 2004-04-08 | コーニング インコーポレイテッド | フォトリソグラフィの方法およびフォトリソグラフィ装置 |
| CN111018329A (zh) * | 2019-12-23 | 2020-04-17 | 中国工程物理研究院核物理与化学研究所 | 一种光学元器件/光学材料色心的制备固化方法 |
| CN111018329B (zh) * | 2019-12-23 | 2022-09-23 | 中国工程物理研究院核物理与化学研究所 | 一种光学元器件/光学材料色心的制备固化方法 |
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