JPH11335140A - 光学用合成石英ガラスの製造方法 - Google Patents
光学用合成石英ガラスの製造方法Info
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- JPH11335140A JPH11335140A JP16139798A JP16139798A JPH11335140A JP H11335140 A JPH11335140 A JP H11335140A JP 16139798 A JP16139798 A JP 16139798A JP 16139798 A JP16139798 A JP 16139798A JP H11335140 A JPH11335140 A JP H11335140A
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- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C19/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by mechanical means
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- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＡｒＦエキシマレーザ光線、フッ素レーザ光
線等の短波長紫外線照射に対する透過性に優れ、特に２
１０ｎｍ以下の短波長領域紫外線に対する吸収が少な
く、該紫外線波長領域に於いて高い光透過性を安定して
保持する短波長領域紫外線の高透過率性に優れた光学用
合成石英ガラスの製造方法を提供する。 【解決手段】 鏡面研磨した合成石英ガラスを９００乃
至１２００℃で熱処理後、該熱処理後のガラス表面を
０．５μｍ以上エッチング除去する光学用合成石英ガラ
ス、また鏡面研磨した合成石英ガラスの表面を、メカノ
ケミカル研磨により、更に５μｍ以上研磨除去する光学
用合成石英ガラスの製造方法である。
線等の短波長紫外線照射に対する透過性に優れ、特に２
１０ｎｍ以下の短波長領域紫外線に対する吸収が少な
く、該紫外線波長領域に於いて高い光透過性を安定して
保持する短波長領域紫外線の高透過率性に優れた光学用
合成石英ガラスの製造方法を提供する。 【解決手段】 鏡面研磨した合成石英ガラスを９００乃
至１２００℃で熱処理後、該熱処理後のガラス表面を
０．５μｍ以上エッチング除去する光学用合成石英ガラ
ス、また鏡面研磨した合成石英ガラスの表面を、メカノ
ケミカル研磨により、更に５μｍ以上研磨除去する光学
用合成石英ガラスの製造方法である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光学用合成石英ガラ
スの製造方法に関し、より詳細には、ＡｒＦエキシマレ
ーザ光線、フッ素レーザ光線等の短波長紫外線照射に対
する透過性に優れ、特に２１０ｎｍ以下の短波長領域紫
外線に対する吸収が少なく、該紫外線波長領域において
高い光透過性を安定して保持する短波長領域紫外線の高
透過率性に優れた光学用合成石英ガラスの製造方法に関
する。
スの製造方法に関し、より詳細には、ＡｒＦエキシマレ
ーザ光線、フッ素レーザ光線等の短波長紫外線照射に対
する透過性に優れ、特に２１０ｎｍ以下の短波長領域紫
外線に対する吸収が少なく、該紫外線波長領域において
高い光透過性を安定して保持する短波長領域紫外線の高
透過率性に優れた光学用合成石英ガラスの製造方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】ＡｒＦエキシマレーザやフッ素レーザ等
の２５０ｎｍ付近乃至それ以下の波長の短波長紫外線レ
ーザは、近年広い応用分野が開拓されつつある。特に半
導体産業分野においては、集積回路素子の更なる高集積
度化に伴い、回路パターン線幅０．１５μｍ以下の設計
ルールを用いる超微細集積回路製造用リソグラフィ装置
のステッパ光源としての使用が予定されている。リソグ
ラフィ装置には、その光学系を構成する窓、鏡、レンズ
及びプリズム等の部材として、多数の石英ガラス部材が
使用される。中でも合成石英ガラスは、通常の光学ガラ
スに対しては勿論、水晶等から製造された天然石英ガラ
スに比較しても短波長紫外線に対し高い透過率を有する
点で優れた材料である。
の２５０ｎｍ付近乃至それ以下の波長の短波長紫外線レ
ーザは、近年広い応用分野が開拓されつつある。特に半
導体産業分野においては、集積回路素子の更なる高集積
度化に伴い、回路パターン線幅０．１５μｍ以下の設計
ルールを用いる超微細集積回路製造用リソグラフィ装置
のステッパ光源としての使用が予定されている。リソグ
ラフィ装置には、その光学系を構成する窓、鏡、レンズ
及びプリズム等の部材として、多数の石英ガラス部材が
使用される。中でも合成石英ガラスは、通常の光学ガラ
スに対しては勿論、水晶等から製造された天然石英ガラ
スに比較しても短波長紫外線に対し高い透過率を有する
点で優れた材料である。
【０００３】ところが、最近、この合成石英ガラスが、
２１０ｎｍより短波長の紫外線波長領域では、透過率が
理論値に比べて低く、可成りの吸収を生ずることが知ら
れるに至った。このような吸収を有するガラスを、例え
ば、エキシマレーザ露光機のフォトマスクに使用した場
合には、露光光量に変動をもたらし、露光条件の的確な
設定に支障を来す。また、光吸収に伴う発熱により温度
が上昇し、これによりマスクが膨張するため倍率の変化
や焦点距離の狂い、位置ずれ等を起こしてしまう。
２１０ｎｍより短波長の紫外線波長領域では、透過率が
理論値に比べて低く、可成りの吸収を生ずることが知ら
れるに至った。このような吸収を有するガラスを、例え
ば、エキシマレーザ露光機のフォトマスクに使用した場
合には、露光光量に変動をもたらし、露光条件の的確な
設定に支障を来す。また、光吸収に伴う発熱により温度
が上昇し、これによりマスクが膨張するため倍率の変化
や焦点距離の狂い、位置ずれ等を起こしてしまう。
【０００４】２６０ｎｍ付近から２１５ｎｍ付近迄の波
長領域で生ずる石英ガラスの短波長紫外線吸収に関して
は、例えば、ガラス中に存在するナトリウムイオン等の
微量の金属不純物の濃度、ガラス中のＯＨ基の濃度、Ｓ
ｉーＳｉ結合構造やＳｉーＯ−Ｏ−Ｓｉ結合構造等の酸
素欠落、酸素過剰構造による固有欠陥が光反応によって
引き起こす常磁性欠陥の存在個数（濃度）等が、その吸
収に影響を及ぼすことが従来から既に知られ、このよう
な波長域の紫外線吸収を低減させた光学用合成石英ガラ
ス及びその製造方法も既に提案されている。
長領域で生ずる石英ガラスの短波長紫外線吸収に関して
は、例えば、ガラス中に存在するナトリウムイオン等の
微量の金属不純物の濃度、ガラス中のＯＨ基の濃度、Ｓ
ｉーＳｉ結合構造やＳｉーＯ−Ｏ−Ｓｉ結合構造等の酸
素欠落、酸素過剰構造による固有欠陥が光反応によって
引き起こす常磁性欠陥の存在個数（濃度）等が、その吸
収に影響を及ぼすことが従来から既に知られ、このよう
な波長域の紫外線吸収を低減させた光学用合成石英ガラ
ス及びその製造方法も既に提案されている。
【０００５】例えば、特開平６−１６４４９号公報に
は、高純度微粒子シリカを基体上に推積させて得た多孔
質シリカ母材を、高真空下、１４００℃以上で加熱脱
水、脱ガスし、均質化処理した後に成形し、得られた合
成石英ガラス成形体を、更にアニール処理して得られ
た、ＯＨ基含有率１０乃至１００ｐｐｍ、塩素含有率２
００ｐｐｍ以下、水素分子含有率１×１０16分子数／ｃ
ｍ3 以下、Δｎで５×１０-6以下の屈折率分布均質性及
び５ｎｍ／ｃｍ以下の複屈折を有する合成石英ガラス製
のエキシマレーザ用光学部材及びその製造方法が開示さ
れている。
は、高純度微粒子シリカを基体上に推積させて得た多孔
質シリカ母材を、高真空下、１４００℃以上で加熱脱
水、脱ガスし、均質化処理した後に成形し、得られた合
成石英ガラス成形体を、更にアニール処理して得られ
た、ＯＨ基含有率１０乃至１００ｐｐｍ、塩素含有率２
００ｐｐｍ以下、水素分子含有率１×１０16分子数／ｃ
ｍ3 以下、Δｎで５×１０-6以下の屈折率分布均質性及
び５ｎｍ／ｃｍ以下の複屈折を有する合成石英ガラス製
のエキシマレーザ用光学部材及びその製造方法が開示さ
れている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な原因に基づく合成石英ガラスの紫外線吸収は、例え
ば、測定試料の厚さが薄くなればそれに対応して当然少
なくなるはずである。ところが、前記した２１０ｎｍよ
り短波長域の紫外線吸収（透過率低下）現象は、波長２
６０ｎｍ付近から２１５ｎｍ付近迄の領域で生ずる石英
ガラスの短波長紫外線吸収とは異なり、金属不純物や構
造欠陥等の濃度に依存せず、測定試料の厚さを変えても
変化しないという特異な性質を有することが判明した。
この吸収の原因が、上記の既知の光吸収要因に基づくも
のでないことは明らかであるが、その真の原因は未だ解
明されていない。
な原因に基づく合成石英ガラスの紫外線吸収は、例え
ば、測定試料の厚さが薄くなればそれに対応して当然少
なくなるはずである。ところが、前記した２１０ｎｍよ
り短波長域の紫外線吸収（透過率低下）現象は、波長２
６０ｎｍ付近から２１５ｎｍ付近迄の領域で生ずる石英
ガラスの短波長紫外線吸収とは異なり、金属不純物や構
造欠陥等の濃度に依存せず、測定試料の厚さを変えても
変化しないという特異な性質を有することが判明した。
この吸収の原因が、上記の既知の光吸収要因に基づくも
のでないことは明らかであるが、その真の原因は未だ解
明されていない。
【０００７】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであり、未だその原因が解明されていない上記２
１０ｎｍより短波長域の紫外線吸収が低減され、該波長
域の紫外線透過性に優れた光学用合成石英ガラスの製造
方法を提供することを目的とする。
たものであり、未だその原因が解明されていない上記２
１０ｎｍより短波長域の紫外線吸収が低減され、該波長
域の紫外線透過性に優れた光学用合成石英ガラスの製造
方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、鏡面研
磨した合成石英ガラスを９００乃至１２００℃で熱処理
後、該熱処理後のガラス表面を０．５μｍ以上エッチン
グ除去する光学用合成石英ガラスの製造方法が提供され
る。また本発明によれば、鏡面研磨した合成石英ガラス
の表面を、メカノケミカル研磨により、更に５μｍ以上
研磨除去する光学用合成石英ガラスの製造方法が提供さ
れる。上記第１及び第２の態様の本発明にかかる光学用
合成石英ガラスの製造方法は、いずれも鏡面研磨した光
学用合成石英ガラスの表面層を特定の処理により除去し
ている点が特徴であって、この表面層を除去した本発明
の光学用合成石英ガラスは、表面層を除去していない光
学用合成石英ガラスに比較して、２１０ｎｍより短波長
域の紫外線吸収が顕著に低減され、理論値に近い透過率
を示す。
磨した合成石英ガラスを９００乃至１２００℃で熱処理
後、該熱処理後のガラス表面を０．５μｍ以上エッチン
グ除去する光学用合成石英ガラスの製造方法が提供され
る。また本発明によれば、鏡面研磨した合成石英ガラス
の表面を、メカノケミカル研磨により、更に５μｍ以上
研磨除去する光学用合成石英ガラスの製造方法が提供さ
れる。上記第１及び第２の態様の本発明にかかる光学用
合成石英ガラスの製造方法は、いずれも鏡面研磨した光
学用合成石英ガラスの表面層を特定の処理により除去し
ている点が特徴であって、この表面層を除去した本発明
の光学用合成石英ガラスは、表面層を除去していない光
学用合成石英ガラスに比較して、２１０ｎｍより短波長
域の紫外線吸収が顕著に低減され、理論値に近い透過率
を示す。
【０００９】本発明者等は、前記した、鏡面研磨された
光学用合成石英ガラスの試料厚さに依存しない、２１０
ｎｍ以下の短波長紫外線透過率の低下の原因を探求する
と共に、この波長領域の紫外線吸収が低減され、理論値
に近い透過率を示す光学用合成石英ガラスを得るべく種
々の実験を重ねた結果、この特異な吸収が、石英ガラス
面を鏡面に仕上げるために実施する研磨加工処理に関係
することを見出すと共にこの研磨面表層を、（ａ） ９
００乃至１２００℃で熱処理後、該表層を０．５μｍ以
上エッチング処理して除去する（第１態様処理）、また
は、（ｂ） メカノケミカル研磨により、５μｍ以上研
磨除去する（第２態様処理）ことにより、上記吸収のな
い光学用合成石英ガラスを得ることができることを知得
し、上記２発明を完成するに至ったものである。
光学用合成石英ガラスの試料厚さに依存しない、２１０
ｎｍ以下の短波長紫外線透過率の低下の原因を探求する
と共に、この波長領域の紫外線吸収が低減され、理論値
に近い透過率を示す光学用合成石英ガラスを得るべく種
々の実験を重ねた結果、この特異な吸収が、石英ガラス
面を鏡面に仕上げるために実施する研磨加工処理に関係
することを見出すと共にこの研磨面表層を、（ａ） ９
００乃至１２００℃で熱処理後、該表層を０．５μｍ以
上エッチング処理して除去する（第１態様処理）、また
は、（ｂ） メカノケミカル研磨により、５μｍ以上研
磨除去する（第２態様処理）ことにより、上記吸収のな
い光学用合成石英ガラスを得ることができることを知得
し、上記２発明を完成するに至ったものである。
【００１０】即ち、後述する実施例に具体的に示されて
いるように、鏡面研磨を施した光学用高純度合成石英ガ
ラスは、図１の紫外線波長領域の光透過率線図における
曲線（２）に示されているような光透過率特性を示し、
２１０ｎｍから１７５ｎｍの波長領域の間に紫外線吸収
を有し、石英ガラスの理論透過率曲線（１）から偏奇し
た透過率特性を示す。例えば、Ｎａ、Ｋ、Ｃａなどのア
ルカリ金属とアルカリ土類金属の含有量が２００ｐｐｂ
以下、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｔｉなどの遷移金属含
有量が１０ｐｐｂ以下の高純度高透明性光学用合成石英
ガラス試料を用意し、このガラスを通常の研磨法で研磨
加工して１０ｍｍ厚さに鏡面仕上げした試料の場合、図
１の曲線（２）と同じ光透過率特性曲線を示す。また、
上記と同じ石英ガラスを同様の研磨法で、厚さを２ｍｍ
とし、同様に紫外線透過率を測定しても曲線（２）と同
じ透過率曲線が得られる。更に、上記の研磨ガラス試料
を、９００乃至１２００℃の温度で、例えば１時間空気
雰囲気中で熱処理し、同様に紫外線透過率測定してもや
はり曲線（２）と同じ透過率曲線が得られる。
いるように、鏡面研磨を施した光学用高純度合成石英ガ
ラスは、図１の紫外線波長領域の光透過率線図における
曲線（２）に示されているような光透過率特性を示し、
２１０ｎｍから１７５ｎｍの波長領域の間に紫外線吸収
を有し、石英ガラスの理論透過率曲線（１）から偏奇し
た透過率特性を示す。例えば、Ｎａ、Ｋ、Ｃａなどのア
ルカリ金属とアルカリ土類金属の含有量が２００ｐｐｂ
以下、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｔｉなどの遷移金属含
有量が１０ｐｐｂ以下の高純度高透明性光学用合成石英
ガラス試料を用意し、このガラスを通常の研磨法で研磨
加工して１０ｍｍ厚さに鏡面仕上げした試料の場合、図
１の曲線（２）と同じ光透過率特性曲線を示す。また、
上記と同じ石英ガラスを同様の研磨法で、厚さを２ｍｍ
とし、同様に紫外線透過率を測定しても曲線（２）と同
じ透過率曲線が得られる。更に、上記の研磨ガラス試料
を、９００乃至１２００℃の温度で、例えば１時間空気
雰囲気中で熱処理し、同様に紫外線透過率測定してもや
はり曲線（２）と同じ透過率曲線が得られる。
【００１１】これに対し、９００乃至１２００℃の温度
範囲で熱処理した上記合成石英ガラス試料をフッ酸を用
いて表面を少しずつエッチングし、その都度透過率を測
定してエッチング厚さと波長１９０ｎｍに於ける透過率
の理論値との差を調べると、後記実施例の表１に示され
ているように、エッチング処理前の試料の透過率が理論
透過率値に対し２．０％低下する。これに対し、わずか
０．５μｍの表面層エッチングで該理論透過率値に対す
る透過率低下が、熱処理温度に応じ若干変動するが、何
れも１．１乃至１．３％と顕著に低減される。また、表
面層エッチング深さを５μｍにした場合には該透過率の
低下は０．１乃至０．２％と理論値に非常に近づき、１
０μｍ以上では透過率低下は無くなりほぼ理論透過率値
に一致する。
範囲で熱処理した上記合成石英ガラス試料をフッ酸を用
いて表面を少しずつエッチングし、その都度透過率を測
定してエッチング厚さと波長１９０ｎｍに於ける透過率
の理論値との差を調べると、後記実施例の表１に示され
ているように、エッチング処理前の試料の透過率が理論
透過率値に対し２．０％低下する。これに対し、わずか
０．５μｍの表面層エッチングで該理論透過率値に対す
る透過率低下が、熱処理温度に応じ若干変動するが、何
れも１．１乃至１．３％と顕著に低減される。また、表
面層エッチング深さを５μｍにした場合には該透過率の
低下は０．１乃至０．２％と理論値に非常に近づき、１
０μｍ以上では透過率低下は無くなりほぼ理論透過率値
に一致する。
【００１２】このように、鏡面研磨した合成石英ガラス
を９００乃至１２００℃の特定温度範囲内で熱処理し、
その後、ガラス表面層を特定厚さ以上エッチング除去す
るという本発明の第１態様の発明により処理した場合に
は、２１０ｎｍより短波長域の紫外線吸収が低減された
光学用合成石英ガラスが得られ、例え、上記範囲内の温
度で熱処理しても、熱処理だけでは目的とする効果は全
く得られない。
を９００乃至１２００℃の特定温度範囲内で熱処理し、
その後、ガラス表面層を特定厚さ以上エッチング除去す
るという本発明の第１態様の発明により処理した場合に
は、２１０ｎｍより短波長域の紫外線吸収が低減された
光学用合成石英ガラスが得られ、例え、上記範囲内の温
度で熱処理しても、熱処理だけでは目的とする効果は全
く得られない。
【００１３】また、後記実施例の表１に示されているよ
うに上記範囲を越える温度で熱処理した場合は、上記範
囲内の温度で熱処理した場合と、同じ深さエッチング除
去した際の効果を比較すると劣っており、特に、その表
面層を１０μｍ以上エッチング除去しても理論透過率に
十分に近づくことができず、９００℃以下で熱処理した
場合（熱処理しない場合を含む）はエッチング処理によ
り石英ガラス表面が曇って、全体の透明性（透過率）が
低下してしまう。しかも、本発明のこの処理による効果
の度合いは、除去する表面層の深さ（０．５乃至５μ
ｍ）に対しても極めて臨界的である。
うに上記範囲を越える温度で熱処理した場合は、上記範
囲内の温度で熱処理した場合と、同じ深さエッチング除
去した際の効果を比較すると劣っており、特に、その表
面層を１０μｍ以上エッチング除去しても理論透過率に
十分に近づくことができず、９００℃以下で熱処理した
場合（熱処理しない場合を含む）はエッチング処理によ
り石英ガラス表面が曇って、全体の透明性（透過率）が
低下してしまう。しかも、本発明のこの処理による効果
の度合いは、除去する表面層の深さ（０．５乃至５μ
ｍ）に対しても極めて臨界的である。
【００１４】一方、種々の探索の結果、上記とは別に鏡
面研磨合成石英ガラスをメカノケミカル研磨により５μ
ｍ以上該表面層を研磨除去する本発明の第２態様の処理
によっても、上記第１態様の発明により処理した場合と
同様の効果が得られる（実施例２表２参照）。この場合
においては、その理由は必ずしも明らかでないが、表層
を５μｍ以上除去することが重要で、除去層厚さが５μ
ｍ未満では、充分に目的とする効果を得ることができな
い。
面研磨合成石英ガラスをメカノケミカル研磨により５μ
ｍ以上該表面層を研磨除去する本発明の第２態様の処理
によっても、上記第１態様の発明により処理した場合と
同様の効果が得られる（実施例２表２参照）。この場合
においては、その理由は必ずしも明らかでないが、表層
を５μｍ以上除去することが重要で、除去層厚さが５μ
ｍ未満では、充分に目的とする効果を得ることができな
い。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明において、素材として用い
る合成石英ガラスは光学用高純度石英ガラスが用いら
れ、例えば、Ｎａ、Ｋ、Ｃａなどのアルカリ金属とアル
カリ土類金属の含有量が２００ｐｐｂ以下、Ｎｉ、Ｃ
ｕ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｔｉなどの遷移金属含有量が１０ｐｐ
ｂ以下、塩素、フッ素等の他の非金属不純物をほとんど
含まず、かつ、２４５ｎｍより長波長の紫外線領域に於
ける内部透過率が９０％以上、より好ましくは９８％以
上、２１５乃至２４５ｎｍでの内部透過率が９０％以上
有り、脈理の殆ど無い複屈折の小さい屈折率均質性の良
好な合成石英ガラス素材を用いることが好ましい。この
ようなガラス素材は、高純度の珪素化合物を酸水素炎中
で火炎加水分解し、溶融堆積させて得られた合成石英ガ
ラスや、高純度の珪素化合物を酸水素火炎加水分解し、
多孔質ガラスを作りそれを加熱溶融して得られた合成石
英ガラスを所定形状に成形し、成形後必要に応じてアニ
ーリング処理により歪を除去する等の方法で調製するこ
とができる。
る合成石英ガラスは光学用高純度石英ガラスが用いら
れ、例えば、Ｎａ、Ｋ、Ｃａなどのアルカリ金属とアル
カリ土類金属の含有量が２００ｐｐｂ以下、Ｎｉ、Ｃ
ｕ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｔｉなどの遷移金属含有量が１０ｐｐ
ｂ以下、塩素、フッ素等の他の非金属不純物をほとんど
含まず、かつ、２４５ｎｍより長波長の紫外線領域に於
ける内部透過率が９０％以上、より好ましくは９８％以
上、２１５乃至２４５ｎｍでの内部透過率が９０％以上
有り、脈理の殆ど無い複屈折の小さい屈折率均質性の良
好な合成石英ガラス素材を用いることが好ましい。この
ようなガラス素材は、高純度の珪素化合物を酸水素炎中
で火炎加水分解し、溶融堆積させて得られた合成石英ガ
ラスや、高純度の珪素化合物を酸水素火炎加水分解し、
多孔質ガラスを作りそれを加熱溶融して得られた合成石
英ガラスを所定形状に成形し、成形後必要に応じてアニ
ーリング処理により歪を除去する等の方法で調製するこ
とができる。
【００１６】本発明においては、この素材の表面に鏡面
研磨を施し、この鏡面研磨した合成石英ガラスを本発明
の被処理用合成石英ガラス部材として用いる。鏡面加工
処理の方法としては、通常の光学部材用研磨仕上げ方法
を用いて良く、例えば、具体的には、市販の研磨装置を
用い、漸次粒度の小さいダイヤモンド砥粒等の研磨材で
表面をラップし、最終的に酸化セリウムの研磨材で仕上
げる等の方法を挙げることができる。前記第１態様の本
発明の場合においては、上記の鏡面仕上げ加工された合
成石英ガラスを、９００乃至１２００℃の温度で３０分
乃至４時間、通常１時間前後熱処理する。熱処理雰囲気
は特に限定されないが空気雰囲気中が好ましい。熱処理
後、該ガラス表面を、例えば、フッ酸、フッ酸と硝酸、
フッ酸と塩酸の混酸等より成るエッチング薬剤で表面エ
ッチング処理する。
研磨を施し、この鏡面研磨した合成石英ガラスを本発明
の被処理用合成石英ガラス部材として用いる。鏡面加工
処理の方法としては、通常の光学部材用研磨仕上げ方法
を用いて良く、例えば、具体的には、市販の研磨装置を
用い、漸次粒度の小さいダイヤモンド砥粒等の研磨材で
表面をラップし、最終的に酸化セリウムの研磨材で仕上
げる等の方法を挙げることができる。前記第１態様の本
発明の場合においては、上記の鏡面仕上げ加工された合
成石英ガラスを、９００乃至１２００℃の温度で３０分
乃至４時間、通常１時間前後熱処理する。熱処理雰囲気
は特に限定されないが空気雰囲気中が好ましい。熱処理
後、該ガラス表面を、例えば、フッ酸、フッ酸と硝酸、
フッ酸と塩酸の混酸等より成るエッチング薬剤で表面エ
ッチング処理する。
【００１７】表面からのエッチング深さは、少なくとも
０．５μｍ以上、より好ましくは５μｍ以上、特に好ま
しくは１０μｍ以上である。上記エッチング深さは、前
記熱処理温度等の処理条件に応じて若干変化させること
が好ましく、高温で熱処理した場合ほど、深くエッチン
グする。例えば、熱処理温度が９００℃〜１１００℃で
は深さ５μｍのエッチングで充分で、ほぼ完全に本発明
の目的を達成できるが、１２００℃の場合には１０μｍ
程度までエッチングする方が好ましい。エッチング深さ
の調整は、エッチング薬剤濃度、処理温度（室温から１
００℃）、処理時間等により適宜調節する。
０．５μｍ以上、より好ましくは５μｍ以上、特に好ま
しくは１０μｍ以上である。上記エッチング深さは、前
記熱処理温度等の処理条件に応じて若干変化させること
が好ましく、高温で熱処理した場合ほど、深くエッチン
グする。例えば、熱処理温度が９００℃〜１１００℃で
は深さ５μｍのエッチングで充分で、ほぼ完全に本発明
の目的を達成できるが、１２００℃の場合には１０μｍ
程度までエッチングする方が好ましい。エッチング深さ
の調整は、エッチング薬剤濃度、処理温度（室温から１
００℃）、処理時間等により適宜調節する。
【００１８】次に、本発明の前記第２態様の発明の場合
においては、前記鏡面仕上げ加工された合成石英ガラス
表面を、メカノケミカル研磨により、更に５μｍ以上研
磨除去する。具体的には、シリコンウエハの最終研磨に
用いられる研磨用スラリーを用いて前記鏡面研磨合成石
英ガラスの表面を更に研磨し直す。この研磨用スラリー
は、コロイダルシリカ研磨剤をアルカリ性の水性溶剤に
分散させたものであって、上記目的に用いる好適な研磨
用スラリーとして、例えば、コロイダルシリカ固形分含
有率３０乃至７０重量％、ｐＨ１０前後のコロイダルシ
リカ分散液に分散剤、粘度調整剤としてエチレングリコ
ール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコ
ール、グリセリン等を５乃至３０重量％程度添加して成
るスラリー研磨液を挙げることができる。
においては、前記鏡面仕上げ加工された合成石英ガラス
表面を、メカノケミカル研磨により、更に５μｍ以上研
磨除去する。具体的には、シリコンウエハの最終研磨に
用いられる研磨用スラリーを用いて前記鏡面研磨合成石
英ガラスの表面を更に研磨し直す。この研磨用スラリー
は、コロイダルシリカ研磨剤をアルカリ性の水性溶剤に
分散させたものであって、上記目的に用いる好適な研磨
用スラリーとして、例えば、コロイダルシリカ固形分含
有率３０乃至７０重量％、ｐＨ１０前後のコロイダルシ
リカ分散液に分散剤、粘度調整剤としてエチレングリコ
ール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコ
ール、グリセリン等を５乃至３０重量％程度添加して成
るスラリー研磨液を挙げることができる。
【００１９】この研磨用スラリーを用いた再研磨では、
表面から少なくとも５μｍは該鏡面表層を研磨除去する
ことが必要で、除去厚さが５μｍ未満では本発明の目的
とする効果を得ることができない。該鏡面表層を１０μ
ｍ以上再研磨除去することが特に好ましい。このよう
に、前記コロイダルシリカアルカリ性水性溶剤分散スラ
リー等の研磨用スラリーを用いて合成石英ガラス鏡面層
を更に深さ５μｍ以上メカノケミカル研磨した本発明の
第２態様によって得られる光学用合成石英ガラスは、前
記第１態様の石英ガラス製品と同様の２１０μｍ以下の
短波長領域紫外線照射に対する吸収がほとんど無い高透
過率性に優れた光学用合成石英ガラスとなる。また、こ
の方法による処理は、前記鏡面仕上げにおいて、酸化セ
リウムに依る磨き研磨を行わない、ラップ上がりの石英
ガラスについても同様の効果を発揮する。また本発明の
第１態様と第２態様を組み合わせて行ってもよい。
表面から少なくとも５μｍは該鏡面表層を研磨除去する
ことが必要で、除去厚さが５μｍ未満では本発明の目的
とする効果を得ることができない。該鏡面表層を１０μ
ｍ以上再研磨除去することが特に好ましい。このよう
に、前記コロイダルシリカアルカリ性水性溶剤分散スラ
リー等の研磨用スラリーを用いて合成石英ガラス鏡面層
を更に深さ５μｍ以上メカノケミカル研磨した本発明の
第２態様によって得られる光学用合成石英ガラスは、前
記第１態様の石英ガラス製品と同様の２１０μｍ以下の
短波長領域紫外線照射に対する吸収がほとんど無い高透
過率性に優れた光学用合成石英ガラスとなる。また、こ
の方法による処理は、前記鏡面仕上げにおいて、酸化セ
リウムに依る磨き研磨を行わない、ラップ上がりの石英
ガラスについても同様の効果を発揮する。また本発明の
第１態様と第２態様を組み合わせて行ってもよい。
【００２０】
【実施例】「実施例１」Ｎａ、Ｋ、Ｃａなどのアルカリ
金属とアルカリ土類金属の含有量が２００ｐｐｂ以下、
Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｔｉなどの遷移金属含有量が
１０ｐｐｂ以下の高純度合成石英ガラスを用意し、この
ガラス表面を市販の研磨装置を用い、漸次粒度を細かく
したダイヤモンド砥粒研磨剤でラップし、最終的に酸化
セリウム研磨剤で仕上げて厚さ１０ｍｍの鏡面研磨試料
（試料Ａ）を得た。次いで、この鏡面研磨試料の紫外線
透過率を測定し、図１の曲線（２）で示した紫外線透過
率曲線を得た。また、上記と同じガラスを用い上記と同
様の研磨法で表面を研磨した厚さ２ｍｍの鏡面研磨試料
（試料Ｂ）を作製し、上記と同様に紫外線透過率を測定
した。更に、上記試料Ａ，Ｂと同様の試料を各複数枚用
意し、これ等の試料を８００、９００、１０００，１１
００、１２００℃及び１３００℃の各温度で１時間、空
気中で熱処理した試料熱処理試料（試料Ｃ（各温度熱処
理品：厚さ１０ｍｍ６枚、２ｍｍ６枚））を得た。これ
等熱処理試料の各々についても上記と同様にして紫外線
透過率を測定した。
金属とアルカリ土類金属の含有量が２００ｐｐｂ以下、
Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｔｉなどの遷移金属含有量が
１０ｐｐｂ以下の高純度合成石英ガラスを用意し、この
ガラス表面を市販の研磨装置を用い、漸次粒度を細かく
したダイヤモンド砥粒研磨剤でラップし、最終的に酸化
セリウム研磨剤で仕上げて厚さ１０ｍｍの鏡面研磨試料
（試料Ａ）を得た。次いで、この鏡面研磨試料の紫外線
透過率を測定し、図１の曲線（２）で示した紫外線透過
率曲線を得た。また、上記と同じガラスを用い上記と同
様の研磨法で表面を研磨した厚さ２ｍｍの鏡面研磨試料
（試料Ｂ）を作製し、上記と同様に紫外線透過率を測定
した。更に、上記試料Ａ，Ｂと同様の試料を各複数枚用
意し、これ等の試料を８００、９００、１０００，１１
００、１２００℃及び１３００℃の各温度で１時間、空
気中で熱処理した試料熱処理試料（試料Ｃ（各温度熱処
理品：厚さ１０ｍｍ６枚、２ｍｍ６枚））を得た。これ
等熱処理試料の各々についても上記と同様にして紫外線
透過率を測定した。
【００２１】上記試料Ｂ，Ｃ（熱処理品１２枚）の各試
料の紫外線透過率曲線は、全て図１の曲線（２）で示さ
れた試料Ａの紫外線透過率曲線にほぼ一致する透過率曲
線パターンを示し、何れも透過率曲線の波長２１０乃至
１７５ｎｍの短波長紫外部領域に吸収を有することが確
認された。
料の紫外線透過率曲線は、全て図１の曲線（２）で示さ
れた試料Ａの紫外線透過率曲線にほぼ一致する透過率曲
線パターンを示し、何れも透過率曲線の波長２１０乃至
１７５ｎｍの短波長紫外部領域に吸収を有することが確
認された。
【００２２】次に、試料Ｃ（各温度熱処理品：厚さ１０
ｍｍ×６枚）について、各試料をフッ酸エッチング液
（フッ酸濃度１５％）を用いて常温にて表面を少しずつ
エッチングし、その都度透過率（波長１９０ｎｍを中心
とした波長域）を測定して、この操作の繰り返しによ
り、エッチング深さと波長１９０ｎｍにおける透過率の
理論値との差（理論値からの透過率低下量）を調べた。
結果を表１に示す。なお、エッチング前の試料の１９０
ｎｍの紫外線透過率は夫々理論値より２．０％低い値を
示していた。
ｍｍ×６枚）について、各試料をフッ酸エッチング液
（フッ酸濃度１５％）を用いて常温にて表面を少しずつ
エッチングし、その都度透過率（波長１９０ｎｍを中心
とした波長域）を測定して、この操作の繰り返しによ
り、エッチング深さと波長１９０ｎｍにおける透過率の
理論値との差（理論値からの透過率低下量）を調べた。
結果を表１に示す。なお、エッチング前の試料の１９０
ｎｍの紫外線透過率は夫々理論値より２．０％低い値を
示していた。
【００２３】
【表１】
【００２４】表１の結果から、９００乃至１２００℃の
熱処理温度範囲で熱処理すると共にエッチング処理によ
り、該熱処理ガラス表層を０．５μｍ以上除去した本発
明にかかる合成石英ガラスは、波長２１０μｍ以上の短
波長領域紫外線の吸収が少なく理論透過率値に近い透明
性を有することが認められた。特に深さ５μｍ以上エッ
チングしたものは、ほとんど理論透過率値からの低下が
無く極めて優れた短波長紫外線透過性を有する。また、
８００℃で熱処理を行ったものはエッチング処理により
石英ガラス表面が曇ってしまい、透過率を測定すること
ができなかった。
熱処理温度範囲で熱処理すると共にエッチング処理によ
り、該熱処理ガラス表層を０．５μｍ以上除去した本発
明にかかる合成石英ガラスは、波長２１０μｍ以上の短
波長領域紫外線の吸収が少なく理論透過率値に近い透明
性を有することが認められた。特に深さ５μｍ以上エッ
チングしたものは、ほとんど理論透過率値からの低下が
無く極めて優れた短波長紫外線透過性を有する。また、
８００℃で熱処理を行ったものはエッチング処理により
石英ガラス表面が曇ってしまい、透過率を測定すること
ができなかった。
【００２５】「実施例２」実施例１で用いた試料Ａの鏡
面研磨合成石英ガラス試料と同様の試料を複数用意し、
この鏡面を、更に、シリコーンウエハの最終研磨に用い
るスラリー研磨剤（コロイダルシリカ分散アルカリ性水
性溶液：コロイダルシリカ（固形分換算）４５％、ＰＨ
１０、グリセリン分散剤８％含有）を用いて表２に示し
た各深さ（ガラス表面からの距離）だけメカノケミカル
研磨により除去した。尚、研磨除去した厚さは研磨前後
のガラスの重量差から求めた。得られた各試料につい
て、実施例１と同様の方法で紫外線透過率を測定し紫外
線透過率曲線を得た。この各試料の波長１９０ｎｍの紫
外線透過率と理論透過率との差を実施例１と同様にして
評価した。結果を表２に示す。
面研磨合成石英ガラス試料と同様の試料を複数用意し、
この鏡面を、更に、シリコーンウエハの最終研磨に用い
るスラリー研磨剤（コロイダルシリカ分散アルカリ性水
性溶液：コロイダルシリカ（固形分換算）４５％、ＰＨ
１０、グリセリン分散剤８％含有）を用いて表２に示し
た各深さ（ガラス表面からの距離）だけメカノケミカル
研磨により除去した。尚、研磨除去した厚さは研磨前後
のガラスの重量差から求めた。得られた各試料につい
て、実施例１と同様の方法で紫外線透過率を測定し紫外
線透過率曲線を得た。この各試料の波長１９０ｎｍの紫
外線透過率と理論透過率との差を実施例１と同様にして
評価した。結果を表２に示す。
【００２６】
【表２】
【００２７】
【発明の効果】上記の通り、本発明にかかる光学用石英
ガラスの製造方法によれば、波長２１０ｎｍより短い短
波長紫外線領域で理論透過率に近い透明性を有する光学
用石英ガラスが得られる。また、本発明によって得られ
る光学用石英ガラスは、ＡｒＦエキシマレーザやフッ素
レーザ等を用いる紫外線光学装置用部材として好適に使
用することができる。
ガラスの製造方法によれば、波長２１０ｎｍより短い短
波長紫外線領域で理論透過率に近い透明性を有する光学
用石英ガラスが得られる。また、本発明によって得られ
る光学用石英ガラスは、ＡｒＦエキシマレーザやフッ素
レーザ等を用いる紫外線光学装置用部材として好適に使
用することができる。
【図１】図１は、合成石英ガラスの理論紫外線透過率曲
線と試料及び本発明にかかる光学用石英ガラスの紫外線
透過率曲線とを示したスペクトル図である。
線と試料及び本発明にかかる光学用石英ガラスの紫外線
透過率曲線とを示したスペクトル図である。
１ 理論透過率曲線及び本発明にかかる光学用石英ガ
ラスの透過率曲線 ２ 従来の光学用石英ガラスの透過率曲線
ラスの透過率曲線 ２ 従来の光学用石英ガラスの透過率曲線
Claims (5)
- 【請求項１】 鏡面研磨した合成石英ガラスを９００乃
至１２００℃で熱処理後、該熱処理後のガラス表面を
０．５μｍ以上エッチング除去することを特徴とする光
学用合成石英ガラスの製造方法。 - 【請求項２】 前記熱処理後の合成石英ガラス表面を５
μｍ以上エッチング除去することを特徴とする請求項１
に記載された光学用合成石英ガラスの製造方法。 - 【請求項３】 前記熱処理温度が９００乃至１１００℃
の範囲である請求項１または請求項２に記載された光学
用合成石英ガラスの製造方法。 - 【請求項４】 鏡面研磨した合成石英ガラスの表面を、
メカノケミカル研磨により、更に５μｍ以上研磨除去す
ることを特徴とする光学用合成石英ガラスの製造方法。 - 【請求項５】 前記メカノケミカル研磨に用いられる研
磨剤が、コロイダルシリカ含有アルカリ性水性スラリー
より成る研磨液であることを特徴とする請求項４に記載
された光学用合成石英ガラスの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16139798A JP3827446B2 (ja) | 1998-05-26 | 1998-05-26 | 光学用合成石英ガラスの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16139798A JP3827446B2 (ja) | 1998-05-26 | 1998-05-26 | 光学用合成石英ガラスの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11335140A true JPH11335140A (ja) | 1999-12-07 |
| JP3827446B2 JP3827446B2 (ja) | 2006-09-27 |
Family
ID=15734326
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16139798A Expired - Fee Related JP3827446B2 (ja) | 1998-05-26 | 1998-05-26 | 光学用合成石英ガラスの製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3827446B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1219575A1 (en) * | 2000-12-27 | 2002-07-03 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Silica glass substrates and their selection |
| JPWO2004050266A1 (ja) * | 2002-12-03 | 2006-03-30 | 株式会社ニコン | 汚染物質除去方法及び装置、並びに露光方法及び装置 |
| JP2011150186A (ja) * | 2010-01-22 | 2011-08-04 | Ricoh Optical Industries Co Ltd | 反射防止光学素子およびレーザ光源装置 |
| US20150260877A1 (en) * | 2014-03-17 | 2015-09-17 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Methods for working and sensing synthetic quartz glass substrate |
| CN107244812A (zh) * | 2017-05-05 | 2017-10-13 | 东莞市圆美精密电子有限公司 | 一种二强钢化玻璃膜及其制造方法 |
| CN118256159A (zh) * | 2024-05-30 | 2024-06-28 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种熔融石英玻璃抛光用抛光液及其制备方法和应用 |
-
1998
- 1998-05-26 JP JP16139798A patent/JP3827446B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1219575A1 (en) * | 2000-12-27 | 2002-07-03 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Silica glass substrates and their selection |
| US6928837B2 (en) | 2000-12-27 | 2005-08-16 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Silica glass substrates and their selection |
| JP4591844B2 (ja) * | 2002-12-03 | 2010-12-01 | 株式会社ニコン | 汚染物質除去方法及び露光方法 |
| JP2009027195A (ja) * | 2002-12-03 | 2009-02-05 | Nikon Corp | 汚染物質除去方法及び露光方法 |
| JP2009027196A (ja) * | 2002-12-03 | 2009-02-05 | Nikon Corp | 汚染物質除去方法及び露光方法 |
| JP4591843B2 (ja) * | 2002-12-03 | 2010-12-01 | 株式会社ニコン | 汚染物質除去方法及び露光方法 |
| JPWO2004050266A1 (ja) * | 2002-12-03 | 2006-03-30 | 株式会社ニコン | 汚染物質除去方法及び装置、並びに露光方法及び装置 |
| US8920569B2 (en) | 2002-12-03 | 2014-12-30 | Nikon Corporation | Pollutant removal method and apparatus, and exposure method and apparatus |
| JP2011150186A (ja) * | 2010-01-22 | 2011-08-04 | Ricoh Optical Industries Co Ltd | 反射防止光学素子およびレーザ光源装置 |
| US20150260877A1 (en) * | 2014-03-17 | 2015-09-17 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Methods for working and sensing synthetic quartz glass substrate |
| US9599746B2 (en) * | 2014-03-17 | 2017-03-21 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Methods for working and sensing synthetic quartz glass substrate |
| US10281612B2 (en) | 2014-03-17 | 2019-05-07 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Methods for working and sensing synthetic quartz glass substrate |
| CN107244812A (zh) * | 2017-05-05 | 2017-10-13 | 东莞市圆美精密电子有限公司 | 一种二强钢化玻璃膜及其制造方法 |
| CN118256159A (zh) * | 2024-05-30 | 2024-06-28 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种熔融石英玻璃抛光用抛光液及其制备方法和应用 |
| CN118256159B (zh) * | 2024-05-30 | 2024-09-20 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种熔融石英玻璃抛光用抛光液及其制备方法和应用 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3827446B2 (ja) | 2006-09-27 |
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