RU2441840C2 - Деталь из искусственного кварца, способ ее изготовления и включающий ее оптический элемент - Google Patents

Деталь из искусственного кварца, способ ее изготовления и включающий ее оптический элемент Download PDF

Info

Publication number
RU2441840C2
RU2441840C2 RU2009101197/05A RU2009101197A RU2441840C2 RU 2441840 C2 RU2441840 C2 RU 2441840C2 RU 2009101197/05 A RU2009101197/05 A RU 2009101197/05A RU 2009101197 A RU2009101197 A RU 2009101197A RU 2441840 C2 RU2441840 C2 RU 2441840C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
artificial quartz
ppb
laser light
optical element
less
Prior art date
Application number
RU2009101197/05A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2009101197A (ru
Inventor
Нориюки АГАТА (JP)
Нориюки АГАТА
Синя КИКУГАВА (JP)
Синя КИКУГАВА
Ютака СИМИЗУ (JP)
Ютака СИМИЗУ
Казуми ЙОСИДА (JP)
Казуми ЙОСИДА
Масатоси НИСИМОТО (JP)
Масатоси НИСИМОТО
Original Assignee
Токио Денпа Ко., Лтд.
Асахи Гласс Ко., Лтд.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Токио Денпа Ко., Лтд., Асахи Гласс Ко., Лтд. filed Critical Токио Денпа Ко., Лтд.
Publication of RU2009101197A publication Critical patent/RU2009101197A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2441840C2 publication Critical patent/RU2441840C2/ru

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/06—Glass compositions containing silica with more than 90% silica by weight, e.g. quartz
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/16—Oxides
    • C30B29/18—Quartz
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B7/00—Single-crystal growth from solutions using solvents which are liquid at normal temperature, e.g. aqueous solutions
    • C30B7/10—Single-crystal growth from solutions using solvents which are liquid at normal temperature, e.g. aqueous solutions by application of pressure, e.g. hydrothermal processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C03C2201/00—Glass compositions
    • C03C2201/02—Pure silica glass, e.g. pure fused quartz
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C03C2201/00—Glass compositions
    • C03C2201/06—Doped silica-based glasses
    • C03C2201/30—Doped silica-based glasses containing metals
    • C03C2201/32—Doped silica-based glasses containing metals containing aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C03C2201/00—Glass compositions
    • C03C2201/06—Doped silica-based glasses
    • C03C2201/30—Doped silica-based glasses containing metals
    • C03C2201/50—Doped silica-based glasses containing metals containing alkali metals
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T117/00—Single-crystal, oriented-crystal, and epitaxy growth processes; non-coating apparatus therefor
    • Y10T117/10—Apparatus
    • Y10T117/1004—Apparatus with means for measuring, testing, or sensing
    • Y10T117/1008—Apparatus with means for measuring, testing, or sensing with responsive control means

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)

Abstract

Изобретение относится к технологии изготовления детали из искусственного кварца для применения в качестве оптического элемента для ArF-литографии, подлежащего облучению лазерным светом, имеющим длину волны 200 нм или короче. Деталь из искусственного кварца выращена гидротермальным синтезом и содержит алюминий в количестве 200 частей на миллиард (ppb) или менее и натрий в количестве 100 ppb или менее. Технический результат изобретения заключается в создании детали из искусственного кварца с подавленной способностью претерпевать снижение пропускания в области длин волн лазерного света, которое вызывается длительным облучением лазерным светом, имеющим длину волны 200 нм или короче, таким как ArF-эксимерный лазерный свет. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

Description

Область техники
Настоящее изобретение относится к детали из искусственного кварца, подходящей для использования в качестве оптического элемента, подлежащего облучению лазерным светом, имеющим длину волны 200 нм или короче, таким как ArF-эксимерный лазерный свет. Изобретение далее относится к способу изготовления данной детали и к оптическому элементу для ArF-литографии, включающему деталь из искусственного кварца.
Уровень техники
В производстве полупроводниковых интегральных схем широко используются литографические экспонирующие устройства для редуктивного проектирования и переноса тонкого рисунка схемы, начерченного на фотошаблоне, на плату. Учитывая тенденцию к более высоким степеням интеграции и расширению функций схем, схемы становятся мельче, и к литографическим экспонирующим устройствам предъявляются требования формирования изображения рисунка схемы высокого разрешения на поверхности платы с глубоким гипоцентром. Длины волн экспонирующего света становятся короче. ArF-эксимерные лазеры (длина волны 193 нм) используются в качестве источника экспонирующего света вместо g-линии (длина волны 436 нм) и i-линии (длина волны 365 нм), которые использовались прежде.
Недавно получила известность технология иммерсионного экспонирования (ArF-иммерсионная литография), в которой экспонирование с применением литографического экспонирующего устройства проводят, заполняя жидкостью пространство между проекционной линзой литографического экспонирующего устройства и платой, чтобы добиться более высокого разрешения при использовании ArF-эксимерного лазера. Чем короче длина волны экспонирующего света и больше NA (числовая апертура) проекционной линзы, тем выше разрешение литографического экспонирующего устройства. Разрешение может быть представлено следующими выражениями.
Разрешение=[k (процессный коэффициент)×λ (длина волны экспонирующего света)]/NA
NA=n×sinθ
В выражениях n обозначает показатель преломления среды, через которую проходит экспонирующий свет. В обычных технологиях n равен 1,0, поскольку средой является воздух. Однако в иммерсионном экспонировании в качестве среды используют чистую воду, которая имеет n, равный 1,44, и литографическое экспонирующее устройство может, следовательно, достичь еще большего разрешения.
Более того, известна технология поляризационного экспонирования, в которой ослаблены разные типы поляризованного света, которые оказывают неблагоприятное воздействие на разрешение, чтобы тем самым увеличить формирующий изображение контраст и улучшить разрешение в противоположность технологиям экспонирования, применяемым прежде, которые используют экспонирующий свет, состоящий из случайно поляризованных типов света, имеющих разные направления поляризации.
В литографических экспонирующих устройствах для использования в иммерсионном экспонировании, поляризационном экспонировании или обычном экспонировании с применением ArF-эксимерного лазерного света, кварц, который представляет собой двоякопреломляющий кристаллический материал, обладающий высоким пропусканием и превосходной стойкостью к разным типам лазерного света, относительно недорогой и легкообрабатываемый, привлекает внимание в качестве материала для оптических элементов, например оптических элементов, относящихся к поляризации, таких как поляризаторы, деполяризаторы или волновые пластины, и оптических дифракционных элементов, таких как дифракционные линзы.
Однако установлено, что для оптических элементов, изготовленных из кварца, наблюдается ухудшение оптических свойств, например светопропускания, когда их длительно облучают коротковолновым светом, имеющим высокую мощность, таким как эксимерный лазерный свет.
С целью преодоления данной проблемы патентный документ 1 раскрывает следующие детали (1)-(4) из искусственного кварца.
(1) Деталь из искусственного кварца для применения в качестве оптического элемента, подлежащего облучению импульсным лазерным светом, имеющим длину волны короче 1600 нм и длительность импульса короче 100 нс, отличающуюся тем, что, когда кварцевую деталь облучают 5,0×107 импульсами ArF-эксимерного лазерного света, имеющего плотность потока 500 мДж/см2, уменьшение показателя преломления обыкновенного луча или необыкновенного луча, генерированных в облученной части, равно 50 частям на миллион (ppm) или менее.
(2) Деталь из искусственного кварца для применения в качестве оптического элемента, подлежащего облучению импульсным лазерным светом, имеющим длину волны короче 1600 нм и длительность импульса короче 100 нс, отличающуюся тем, что, когда кварцевую деталь облучают 5,0×107 импульсами ArF-эксимерного лазерного света, имеющего плотность потока 500 мДж/см2, высота расширенной облученной части равна 20 нм или менее.
(3) Деталь из искусственного кварца для применения в качестве оптического элемента, подлежащего облучению импульсным лазерным светом, имеющим длину волны короче 1600 нм и длительность импульса короче 100 нс, отличающуюся тем, что, когда кварцевую деталь облучают 5,0×107 импульсами ArF-эксимерного лазерного света, имеющего плотность потока 500 мДж/см2, величина индуцированного двулучепреломления равна 90 нм/см или менее.
(4) Деталь из искусственного кварца для применения в качестве оптического элемента, который пропускает видимый свет и типы света, имеющие более короткие длины волн, чем видимый свет, отличающуюся тем, что гомогенность показателя преломления обыкновенного луча или необыкновенного луча равна 100 ppm или менее.
Однако вышеописанные (1)-(4) лишь показывают оптические свойства, необходимые для того, чтобы детали из искусственного кварца были использованы в качестве оптического элемента, и в указанном документе не указано, какая деталь из искусственного кварца обладает такими оптическими свойствами. Более того, в патентном документе 1 не показан способ производства каждой из деталей (1)-(4) из искусственного кварца, и необходимо выбирать деталь из искусственного кварца, имеющую вышеупомянутые оптические свойства, из множества произведенных деталей из искусственного кварца. Детали из искусственного кварца, которые не были выбраны, уменьшают выход.
Патентный документ 1: JP-A-2005-289693.
Сущность изобретения
Задача изобретения, которое служит для устранения вышеописанных проблем, заключается в том, чтобы предоставить: деталь из искусственного кварца с подавленной способностью претерпевать снижение пропускания в области длин волн лазерного света или в области длин волн не более 800 нм, которое вызывается длительным облучением лазерным светом, имеющим длину волны 200 нм или короче, таким как ArF-эксимерный лазерный свет; и способ изготовления данной детали из искусственного кварца.
Другая задача изобретения заключается в том, чтобы предоставить оптический элемент для ArF-литографии, который включает деталь из искусственного кварца.
Другие задачи и цели настоящего изобретения будут ясны из следующего описания.
Чтобы решить данные задачи, изобретение предоставляет деталь из искусственного кварца для использования в качестве оптического элемента, подлежащего облучению лазерным светом, имеющим длину волны 200 нм или короче, содержащую алюминий в количестве 200 частей на миллиард (ppb) или менее.
Деталь изобретения из искусственного кварца предпочтительно содержит натрий в количестве 100 ppb или менее.
Деталь изобретения из искусственного кварца предпочтительно содержит литий в количестве 150 ppb или менее.
Изобретение далее предоставляет способ изготовления детали изобретения из искусственного кварца, включающий выращивание искусственного кварца из исходного искусственного кварца, который выращен гидротермальным синтезом и необязательно повторением стадии выращивания, что тем самым дает искусственный кварц, содержащий алюминий в количестве 200 ppb или менее.
Изобретение, более того, предоставляет оптический элемент для ArF-литографии, включающий деталь изобретения из искусственного кварца.
В детали изобретения из искусственного кварца уменьшено снижение пропускания в области длин волн лазерного света, которое вызывается длительным облучением лазерным светом, имеющим длину волны 200 нм или короче, таким как ArF-эксимерный лазерный свет. Следовательно, деталь из искусственного кварца подходит для использования в качестве оптической детали для литографических экспонирующих устройств, использующих ArF-эксимерный лазерный свет. В частности, она подходит для использования в качестве оптической детали для ArF-иммерсионной литографии.
Согласно способу изобретения производства детали из искусственного кварца деталь из искусственного кварца, имеющую желаемые оптические свойства, не выбирают из множества изделий из искусственного кварца, но ее можно непосредственно произвести.
Оптический элемент согласно изобретению для ArF-иммерсионной литографии ухудшается незначительно по своим оптическим свойствам, даже когда его длительно облучают лазерным светом, имеющим длину волны 200 нм или короче. Следовательно, цикл замены оптического элемента может быть продлен.
Краткое описание чертежей
На Фиг.1 графически представлена взаимосвязь между областью длин волн и декрементом пропускания относительно оптических элементов примера 1 и сравнительного примера 1.
На Фиг.2 графически представлена взаимосвязь между числом импульсов и декрементом пропускания при длине волны 190 нм.
На Фиг.3 графически представлена взаимосвязь между числом импульсов и декрементом пропускания при длине волны 490 нм.
Предпочтительные варианты осуществления изобретения
Изобретение будет объяснено ниже.
Деталь изобретения из искусственного кварца представляет собой деталь из искусственного кварца для использования в качестве оптического элемента, подлежащего облучению лазерным светом, имеющим длину волны 200 нм или короче, содержащую алюминий в количестве 200 ppb или менее.
Авторы настоящего изобретения провели интенсивные исследования относительно снижения пропускания в области длин волн лазерного света, которое имеет место в случае, когда детали из искусственного кварца подвергаются длительному облучению лазерным светом, имеющим длину волны 200 нм или короче, таким как ArF-эксимерный лазерный свет. В результате авторы пришли к выводу, что алюминий (Al), содержащийся в качестве примеси в деталях из искусственного кварца, представляет собой причину снижения пропускания лазерного света деталями из искусственного кварца.
Подразумевается, что фраза “случай, когда детали из искусственного кварца подвергаются длительному облучению лазерным светом” включает как случай, когда деталь из искусственного кварца непрерывно длительно облучают лазерным светом, так и случай, когда деталь из искусственного кварца периодически и повторно длительно облучают лазерным светом. Способ облучения лазерным светом может представлять собой либо облучение непрерывным светом, либо импульсное облучение.
Механизм, по которому пропускание детали из искусственного кварца в области длин волн лазерного света (длины волн 200 нм или короче) снижается алюминием, содержащимся в ней, представляет собой следующий.
Существуют случаи, где алюминий (Al3+), содержащийся в детали из искусственного кварца, замещает кремний (Si4+) в кристаллической структуре кварца (SiO2) по какой-либо причине. Когда деталь из искусственного кварца, в которой произошло такое замещение алюминием, длительно облучают лазерным светом, имеющим длину волны 200 нм или короче, трехвалентный алюминий (Al3+), введенный в кристаллическую структуру замещением, возбуждается, становясь четырехвалентным алюминием (Al4+). Возбужденный Al4+ абсорбирует световые лучи в широкой области длин волн (например, 190-800 нм). Следовательно, деталь из искусственного кварца, в которой образовался Al4+, обладает пониженным пропусканием в области длин волн лазерного света, то есть при длинах волн 200 нм или короче. В связи с этим, поскольку образование Al4+ приводит к абсорбции световых лучей в вышеназванной широкой области длин волн (покрывающей практически всю область длин волн видимого света), деталь из искусственного кварца приобретает черновато-серую окраску. Образование Al4+, следовательно, может быть установлено визуально.
В случае где Si4+ в искусственном кварце замещен на Al3+, данный искусственный кварц имеет недостаточное количество моновалентного катиона. Чтобы компенсировать данную нехватку, в состав включается моновалентный катион. Необязательно, чтобы моновалентный катион для компенсации заряда представлял собой конкретно определенный катион. Однако, при фактическом росте искусственного кварца, часты случаи, где в кристалл включается литий (Li+), который имеет наименьший ионный радиус среди моновалентных катионов, содержащихся в сырьевом материале искусственного кварца, таких как Li+, Na+ и K+.
Поскольку деталь согласно изобретению из искусственного кварца содержит алюминий в чрезвычайно малом количестве, как 200 ppb или ниже, возможность того, что Al3+, содержащийся в качестве примеси в детали из искусственного кварца, мог бы заместить кремний (Si4+) в кристаллической структуре кварца, значительно уменьшена. В результате подавляется снижение пропускания в области длин волн лазерного света, которое вызывается длительным облучением лазерным светом, имеющим длину волны 200 нм или короче.
Содержание алюминия в детали изобретения из искусственного кварца равно предпочтительно 100 ppb или менее, более предпочтительно 50 ppb или менее.
Предпочтительно, содержание лития в качестве примеси в детали изобретения из искусственного кварца должно составлять 150 ppb или менее, поскольку такое низкое содержание лития является эффективным для уменьшения снижения внутреннего пропускания под воздействием лазерного света. Более предпочтительно, содержание лития в детали из искусственного кварца составляет 100 ppb или менее, еще более предпочтительно 50 ppb или менее, особенно предпочтительно 30 ppb или менее.
В связи с этим, содержание алюминия и содержание лития в детали из искусственного кварца и содержания в ней натрия и других элементов, которые будут описаны ниже, можно определить ICP-масс-спектрометрией.
Предпочтительно, содержание натрия в качестве примеси в детали изобретения из искусственного кварца должно составлять 300 ppb или менее, поскольку такое низкое содержание натрия является эффективным для уменьшения снижения внутреннего пропускания под воздействием лазерного света.
Более предпочтительно, содержание натрия в детали из искусственного кварца составляет 100 ppb или менее, еще более предпочтительно 50 ppb или менее, особенно предпочтительно 30 ppb или менее.
Предпочтительно, содержание примесей, отличных от алюминия, лития и натрия (здесь далее названных как “другие примеси”), в детали изобретения из искусственного кварца должно в сумме составлять 100 ppb или менее. Примеры других примесей включают K, Ni, Cu, Mg, Cr, Zn, Ca, Ce, Mn, Ag, Cd, Pb, Sn, Co, Ge и Fe.
Более предпочтительно, содержание других примесей в детали согласно изобретению из искусственного кварца составляет в сумме 80 ppb или менее, еще более предпочтительно 40 ppb или менее.
Способ изготовления детали изобретения из искусственного кварца объяснен ниже.
В общем, в случае где деталь из искусственного кварца должна быть использована в качестве оптического элемента, искусственный кварц (деталь), выращенный гидротермальным синтезом, использующим природный кварц (lasca) в качестве сырьевого необработанного материала, обрабатывают в желаемую форму и используют в качестве оптического элемента. При изготовлении детали согласно изобретению из искусственного кварца, процедуру, в которой искусственный кварц, выращенный из природного кварца, используют в качестве сырьевого материала для проведения дальнейшего гидротермального синтеза и тем самым выращивания нового искусственного кварца, проводят однократно или повторяют два или более раз. Тем самым содержание алюминия в искусственном кварце доводят до 200 ppb или менее.
Выращиванием нового искусственного кварца с использованием искусственного кварца в качестве сырьевого материала уменьшают содержание примесей в искусственном кварце. Проведением данной процедуры однократно или повторным ее проведением два или более раз содержание алюминия, содержащегося в качестве примеси в искусственном кварце, может быть уменьшено до 200 ppb или менее.
В то время когда искусственный кварц, выращенный из природного кварца в качестве сырьевого материала, использован как сырьевой материал для выращивания нового искусственного кварца, предпочтительно удалять часть искусственного кварца, которая имеет высокое содержание примесей. В искусственном кварце, выращенном гидротермальным синтезом, часть, выросшая в направлении X-оси (+/- X-область), (в общем) имеет большее содержание примесей, чем главная выращенная часть, то есть часть, выросшая в направлении Z-оси (чистая Z-область). Следовательно, когда искусственный кварц, выращенный из природного кварца в качестве сырьевого материала, использован как сырьевой материал для выращивания нового искусственного кварца, предпочтительно использовать кварц, из которого +/- X-область удалена. Таким образом, вновь выращенный искусственный кварц может иметь дополнительно пониженное содержание примесей. В случае где процедуру, в которой искусственный кварц использован в качестве сырьевого материала для выращивания нового искусственного кварца, повторяют два или более раз, предпочтительно использовать кварц, из которого +/- X-область также удалена в то время, когда искусственный кварц, полученный первой операцией, использован как сырьевой материал, чтобы вырастить новый искусственный кварц.
В случае где процедуру выращивания нового искусственного кварца повторяют два или более раз, число повторов процедуры может быть определено на основании любого из следующих положений.
(1) Каждый раз, когда выращен новый искусственный кварц, часть образца отбирают от выращенного искусственного кварца и анализируют состав, чтобы установить содержания примесей в искусственном кварце. В случае где содержание алюминия и содержание лития в искусственном кварце понижено до желаемых значений (например, до содержания алюминия 200 ppb или менее и содержания лития 150 ppb или менее), процедура выращивания искусственного кварца может быть завершена в данный момент времени. С другой стороны, в случае где содержание алюминия и содержание лития в искусственном кварце выше, чем желаемые значения, процедуру выращивания искусственного кристалла продолжают вновь, используя выращенный искусственный кварц в качестве сырьевого материала.
(2) Образец, полученный после проведения процедуры выращивания искусственного кварца один раз, образец, полученный после повторного проведения процедуры дважды, образец, полученный после повторного проведения процедуры трижды, и так далее получают заранее и каждый образец анализируют на состав. Из данного анализа получают информацию о содержании алюминия и содержании лития в искусственном кварце относительно каждого числа повторов процедуры выращивания искусственного кварца. На основе полученной таким образом информации определяют, сколько повторов процедуры выращивания искусственного кварца необходимо провести.
Оптический элемент согласно изобретению получают обработкой детали из искусственного кварца, полученной проведением процедуры, описанной выше, в желаемую форму. Оптический элемент согласно изобретению подходит для использования в качестве оптического элемента, подлежащего облучению лазерным светом, имеющим длину волны 200 нм или короче, например оптического элемента для ArF-эксимерных лазеров. Примеры таких оптических элементов включают оптические элементы, относящиеся к поляризации, такие как поляризаторы, деполяризаторы или волновые пластины, такие как четвертьволновые пластины. Примеры оптических элементов далее включают оптические дифракционные элементы, такие как дифракционные линзы.
Оптический элемент согласно изобретению особенно подходит для использования в качестве оптического элемента для ArF-иммерсионной литографии.
Форму и размер оптического элемента надлежащим образом выбирают в соответствии с типом и применением оптического элемента. В случае оптического элемента, показанного выше в примерах, его размеры в общем составляют 85-150 мм в диаметре и 0,5-2 мм по толщине в оптическом направлении.
Примеры
Настоящее изобретение будет проиллюстрировано более подробно со ссылкой на следующие примеры, однако изобретение не следует истолковывать, как ограниченное ими.
Примеры 1 и 2
Природный кварц (lasca) использовали в качестве сырьевого материала для выращивания кристалла искусственного кварца a гидротермальным синтезом. Кристалл искусственного кварца, из которого была удалена часть, выросшая в направлении X-оси, использовали в качестве сырьевого материала, чтобы вырастить новый кристалл A искусственного кварца. Прямоугольную пластину вырезали из полученного кристалла A искусственного кварца и подвергали тщательному шлифованию и полированию, чтобы получить оптические элементы A и B в виде квадрата со стороной 20 мм и имеющие толщину 20 мм.
Примеры 3 и 4
Оптические элементы C и D в виде квадрата со стороной 20 мм и имеющие толщину 5 мм получали, проводя ту же процедуру, как в примерах 1 и 2.
Примеры 5 и 6
Оптические элементы E и F в виде квадрата со стороной 20 мм и имеющие толщину 10 мм получали, проводя ту же процедуру, как в примерах 1 и 2.
Сравнительный пример 1
Прямоугольную пластину вырезали из кристалла a искусственного кварца, который был выращен из природного кварца в качестве сырьевого материала. Прямоугольную пластину подвергали тщательному шлифованию и полированию, чтобы получить оптический элемент G в виде квадрата со стороной 20 мм и имеющий толщину 20 мм.
Сравнительный пример 2
Прямоугольную пластину вырезали из кристалла a искусственного кварца, который был выращен из природного кварца в качестве сырьевого материала. Прямоугольную пластину подвергали тщательному шлифованию и полированию, чтобы получить оптический элемент H в виде квадрата со стороной 20 мм и имеющий толщину 5 мм.
Полученные оптические элементы A-G подвергали следующему анализу.
Определение содержания примесей
Полученные оптические элементы количественно оценивали на содержание примесей (ppb), используя ICP-масс-спектрометр (SPQ8000H (Seiko Instruments Inc.)). Результаты представлены в таблице 1.
Компонент каждого оптического элемента, отличающийся от примесей, показанных в таблице 1, представляет собой SiO2.
Таблица 1
  Пр. 1 Пр. 2 Пр. 3 Пр. 4 Пр. 5 Пр. 6 Сравн. Пр. 1 Сравн. Пр. 2
Оптический элемент A B C D E F G H
Толщина (мм) 20 мм 20 мм 5 мм 5 мм 10 мм 10 мм 20 мм 5 мм
Al (ppb) 40,8 47,3 32,7 60,8 42,0 39,9 653,0 310,8
Li (ppb) 11,8 14,6 18,5 18,5 12,5 12,1 268,0 81,8
Na (ppb) 16,9 15,4 23,9 27,3 11,9 10,9 302,0 5,6
Ge (ppb) 4,5 7,1 3,2 6,1 5,7 4,5 8,0 54,0
Fe (ppb) 0,8 0,8 не обна-ружено не обна-ружено не обна-ружено 0,8 не обна-ружено не обна-ружено
Ни в одном из оптических элементов не обнаружили K, Ni, Cu, Mg, Cr, Zn, Ca, Ce, Mn, Ag, Cd, Pb, Sn и Co.
Оценка долговечности в ArF-лазерном свете
Оптические элементы A, B и G, каждый, имеющий толщину 20 мм, импульсно облучали ArF-эксимерным лазерным светом (длина волны 193 нм) в следующих условиях.
Литографическое экспонирующее устройство: Novaline A2030 (Lambda Physik AG).
Плотность энергии: 5 мДж/см2/импульс.
Длительность импульса: 28 нсек.
Каждый раз каждый оптический элемент облучали определенным числом импульсов, результирующее снижение пропускания оптического элемента определяли, используя спектрофотометр (Cary 500 (Varian Inc.)). На Фиг.1 показаны декременты пропускания (%/см) в области длин волн 190-790 нм, определенные во время, когда оптические элементы A и G облучали 1×109 импульсами ArF-эксимерного лазерного света. Здесь декремент пропускания показывает степень снижения пропускания оптического элемента во время, когда его облучают определенным числом импульсов ArF-эксимерного лазерного света, относительно пропускания оптического элемента до облучения ArF-эксимерным лазерным светом, которое принято за 100%. В частности, его представляют следующим выражением:
100×{1-exp(-α)}
α: поглощение, индуцированное на единицу длины (1 см)
α=ln(T0/Tx)/t
T0: пропускание (%) до облучения лазерным светом
Tx: пропускание (%) оптического элемента после облучения x-импульсом лазерного света
t: толщина оптического элемента (см)
Как ясно из Фиг.1, оптический элемент G (сравнительный пример 1), который содержал алюминий в количестве 653 ppb, показывал заметное снижение пропускания с центром при длине волны 490 нм. Облученная лазером часть оптического элемента G претерпевала окрашивание до черновато-серого цвета. Напротив, оптический элемент A (пример 1), который содержал алюминий в количестве 40,8 ppb, практически не показывал снижения пропускания в области длин волн 190-490 нм. Более того, облученная лазером часть оптического элемента A не претерпевала окрашивания.
На Фиг.2 показана взаимосвязь между числом импульсов и декрементом пропускания при длине волны 190 нм в отношении оптического элемента A (пример 1), оптического элемента B (пример 2) и оптического элемента G (сравнительный пример 1). На Фиг.3 показана взаимосвязь между числом импульсов и декрементом пропускания при длине волны 490 нм в отношении оптического элемента A (пример 1), оптического элемента B (пример 2) и оптического элемента G (сравнительный пример 1). Как ясно из Фиг.2 и 3, оптический элемент G, который содержал алюминий в количестве, превышающем 200 ppb (653 ppb), показывал заметное снижение пропускания с увеличением числа импульсов. Напротив, в случае оптических элементов A и B, которые содержали алюминий в количествах не более 200 ppb (40,8 ppb в A и 47,3 ppb в B), снижение пропускания находилось на крайне низком уровне, даже когда число импульсов достигло 1×109. В оптическом элементе G окрашивание до черновато-серого цвета наблюдали в облученной лазером части оптического элемента во время, когда число импульсов достигло 1×109. Напротив, в случае оптических элементов A и B в облученной лазером части ни одного из оптических элементов не наблюдалось окрашивание, даже когда число импульсов достигло 1×109.
Промышленная применимость
В детали согласно изобретению из искусственного кварца снижение пропускания в области длин волн лазерного света, которое вызывается длительным облучением лазерным светом, имеющим длину волны 200 нм или короче, таким как ArF-эксимерный лазерный свет, уменьшено. Следовательно, деталь из искусственного кварца подходит для применения в качестве оптической детали для литографических экспонирующих устройств, использующих ArF-эксимерный лазерный свет. В частности, она подходит для применения в качестве оптической детали для ArF-иммерсионной литографии.
Хотя настоящее изобретение описано подробно и со ссылкой на его определенные осуществления, специалисту в данной области будет понятно, что в данное изобретение могут быть внесены разные изменения и модификации в пределах сущности и объема изобретения.
Данная заявка основана на заявке на патент Японии №2006-167890, поданной 16 июня 2006, и ее содержание включено в настоящую заявку посредством ссылки.

Claims (7)

1. Деталь из искусственного кварца, выращенного гидротермальным синтезом, для применения в качестве оптического элемента, подлежащего облучению лазерным светом, имеющим длину волны 200 нм или короче, содержащая алюминий в количестве 200 частей на миллиард (ppb) или менее и содержащая натрий в количестве 100 ppb или менее.
2. Деталь из искусственного кварца по п.1, содержащая литий в количестве 150 ppb или менее.
3. Деталь из искусственного кварца по п.1 или 2, имеющая содержание примесей, отличных от алюминия, натрия и лития, 100 ppb или менее.
4. Деталь из искусственного кварца по п.1 или 2, имеющая содержание примесей, отличных от алюминия, натрия и лития, 80 ppb или менее.
5. Деталь из искусственного кварца по п.1 или 2, имеющая содержание примесей, отличных от алюминия, натрия и лития, 40 ppb или менее.
6. Способ изготовления детали из искусственного кварца по любому из пп.1-5, включающий выращивание искусственного кварца из исходного искусственного кварца, который выращен гидротермальным синтезом и необязательно повторением стадии выращивания, обеспечивая тем самым деталь из искусственного кварца, содержащую алюминий в количестве 200 ppb или менее и содержащую натрий в количестве 100 ppb или менее.
7. Оптический элемент для ArF-литографии, включающий деталь из искусственного кварца по любому из пп.1-5.
RU2009101197/05A 2006-06-16 2007-06-13 Деталь из искусственного кварца, способ ее изготовления и включающий ее оптический элемент RU2441840C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006167890A JP4316589B2 (ja) 2006-06-16 2006-06-16 人工水晶部材およびその製造方法、ならびにそれを用いた光学素子
JP2006-167890 2006-06-16

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009101197A RU2009101197A (ru) 2010-07-27
RU2441840C2 true RU2441840C2 (ru) 2012-02-10

Family

ID=38476978

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009101197/05A RU2441840C2 (ru) 2006-06-16 2007-06-13 Деталь из искусственного кварца, способ ее изготовления и включающий ее оптический элемент

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8257675B2 (ru)
EP (1) EP2038229B1 (ru)
JP (1) JP4316589B2 (ru)
CN (1) CN101479206B (ru)
RU (1) RU2441840C2 (ru)
WO (1) WO2007145369A1 (ru)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5042907B2 (ja) * 2007-11-03 2012-10-03 日本電波工業株式会社 光学部材用人工水晶の製造方法、光学部材用人工水晶、耐放射線人工水晶の製造方法及び耐放射線人工水晶
JP2009137828A (ja) * 2007-11-15 2009-06-25 Nippon Dempa Kogyo Co Ltd 水晶デバイス
US10952942B2 (en) 2015-09-03 2021-03-23 International Business Machines Corporation Plasmonic enhancement of zinc oxide light absorption for sunscreen applications
WO2020012733A1 (ja) * 2018-07-09 2020-01-16 株式会社村田製作所 人工水晶部材及びそれを用いた光学素子

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4956047A (en) * 1988-08-08 1990-09-11 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Process of making high quality single quartz crystal using silica glass nutrient
JP3757476B2 (ja) * 1996-08-05 2006-03-22 株式会社ニコン 石英ガラス光学部材、その製造方法、及び投影露光装置
JP3393063B2 (ja) * 1998-04-21 2003-04-07 信越石英株式会社 不純物金属遮蔽用耐熱性合成シリカガラス及びその製造方法
TW581747B (en) * 1999-02-16 2004-04-01 Nikon Corp Synthetic quartz glass optical member for ultraviolet light
JP2001010897A (ja) 1999-06-28 2001-01-16 Meidensha Corp 人工水晶の製造方法
JP4323319B2 (ja) 2001-12-21 2009-09-02 コーニング インコーポレイテッド アルミニウムを含有する溶融シリカ
US6672111B2 (en) * 2001-12-21 2004-01-06 Corning Incorporated Method and apparatus for adding metals to fused silica
CN100389085C (zh) * 2002-04-23 2008-05-21 旭硝子株式会社 光学构件用合成石英玻璃、投影曝光装置及投影曝光方法
EP1652972B1 (en) * 2003-07-10 2012-05-30 Nikon Corporation Production method for an exposure system
JP4470479B2 (ja) 2003-12-17 2010-06-02 旭硝子株式会社 光学部材用合成石英ガラスおよびその製造方法
WO2007086611A1 (en) 2006-01-30 2007-08-02 Asahi Glass Co., Ltd. Synthetic quartz glass with radial distribution of fast axes of birefringence and process for producing the same
WO2007086617A1 (en) 2006-01-30 2007-08-02 Asahi Glass Co., Ltd. Synthetic quartz glass with fast axes of birefringence distributed in concentric-circle tangent directions and process for producing the same

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
IRVINE R et al, Recent experiment in a silver lined autoclave [quartz growth], "42 nd Annual Frequency Control Symposium", 1988, p.127-137. *

Also Published As

Publication number Publication date
US20090104103A1 (en) 2009-04-23
CN101479206A (zh) 2009-07-08
US8257675B2 (en) 2012-09-04
CN101479206B (zh) 2012-12-19
EP2038229B1 (en) 2011-11-30
WO2007145369A1 (en) 2007-12-21
JP4316589B2 (ja) 2009-08-19
RU2009101197A (ru) 2010-07-27
EP2038229A1 (en) 2009-03-25
JP2007332000A (ja) 2007-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7204942B2 (en) Method of making a fluoride crystalline optical lithography lens element blank
DE60217673T2 (de) Belichtungsvorrichtung mit einem optischen Element aus isometrischem Kristall
EP1394590A1 (en) Method for growing a calcium fluoride crystal
KR100716860B1 (ko) 사진석판 방법, 사진석판 마스크 블랭크 및 그 제조방법
RU2441840C2 (ru) Деталь из искусственного кварца, способ ее изготовления и включающий ее оптический элемент
US6174830B1 (en) Silica glass having superior durability against excimer laser beams and method for manufacturing the same
US8163667B2 (en) Transmitting optical element with low foreign-element contamination
WO2003077007A2 (de) Objektiv mit kristall-linsen
JP4666157B2 (ja) 人工水晶部材、露光装置、及び露光装置の製造方法
JPH0388742A (ja) 合成シリカガラス光学体及びその製造方法
JPH1059799A (ja) 光リソグラフィー装置
JP4380391B2 (ja) 人工水晶部材の選別方法
KR100719640B1 (ko) 하프톤 위상시프트 포토마스크 및 그것을 위한 하프톤위상시프트 포토마스크용 블랭크스 및 이것을 사용한 패턴형성방법
JPH0829960B2 (ja) 紫外線レーザ用光学部材
JP2002012441A (ja) 合成石英ガラスおよびその製造方法
JPH10197701A (ja) 光学素子の製造方法、光学素子の洗浄方法、光学素子およびＡｒＦエキシマレーザ露光装置
JPH01197343A (ja) レーザー光学系の製造素体
JP2652847B2 (ja) レーザ光用光学系部材及びリソグラフィ装置用光学系部材
WO2006074083A1 (en) Synthetic silica having low polarization-induced birefringence, method of making same and lithographic device comprising same
DE102007054287A1 (de) Transmittierendes optisches Element
JPH01197335A (ja) レーザー光学系母材の製造方法
JP2652847C (ru)
US20040200405A1 (en) Crystallization method
JPH0912324A (ja) 紫外線照射による歪が抑制された石英ガラス部材
Kawaguchi et al. Effect of annealing on the tolerance of LiCaAlF6 single crystals against F2 laser irradiation

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20150330

PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20150427