CN108892370A - 光学用陶瓷材料的热处理装置和热处理方法 - Google Patents

光学用陶瓷材料的热处理装置和热处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明的光学用陶瓷材料的热处理装置具有：炉体，在内部收纳应进行热处理的光学用陶瓷材料；降温控制加热器，在使应进行热处理的光学用陶瓷材料降温时发热，以控制降温速度；冷媒导入部，导入冷媒，以使冷媒在炉体的内部流动；和控制部，用来控制降温速度；降温控制加热器配置在炉体的内部或/及所述冷媒导入部，控制部控制降温控制加热器的发热量、和炉体内部的冷媒的流量中的至少一者，且以将应进行热处理的光学用陶瓷材料或其附近的降温速度保持为预先决定的模式的方式进行控制。

Description

光学用陶瓷材料的热处理装置和热处理方法
本申请是申请日为2012年03月02日、申请号为201280011368.7、发明名称为“光学用陶瓷材料的热处理装置、光学用陶瓷材料的热处理方法、合成石英玻璃的热处理方法、光学***的制造方法、及曝光装置的制造方法”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种光学用陶瓷材料的热处理装置、光学用陶瓷材料的热处理方法、合成石英玻璃的热处理方法、光学***的制造方法及曝光装置的制造方法。
背景技术
构成曝光装置的光学***的光学要素中所使用的合成石英玻璃或氟化钙、氟化钡等光学用陶瓷材料随着曝光装置的光源的短波长化不断发展，而要求非常高的透光率。这种需要高透光率的光学用陶瓷材料是使用经化学合成的高纯度的原料而制造。
但是，因为在所制造的光学用陶瓷材料的内部，残留着来源于制造时的热历程的各种应力，所以，为了降低该应力，而进行称为退火处理的热处理，从而使残留应力下降，使折射率的均匀性提升，并且使双折射降低(参照专利文献1)。
背景技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2005-22921号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
如果以双折射相互抵消的方式组合对如上所述的光学用陶瓷材料进行加工所得的多个光学要素，来构成曝光装置的光学***，则可降低光学***整体的双折射。但是，为了以此方式构成光学***，需要具有大双折射的光学要素(透镜等)，作为这种光学要素的材料，需要具有大双折射的光学用陶瓷材料。
本发明人发现为了获得具有所期望的双折射的光学用陶瓷材料，必须在对光学用陶瓷材料进行热处理时，将降温速度保持为预先决定的模式，而完成本发明。也就是，本发明的目的在于提供一种光学用陶瓷材料的热处理装置及光学用陶瓷材料的热处理方法，可制造具有大双折射值、且相对于所设定的双折射值的误差小的光学用陶瓷材料。
而且，本发明的目的在于提供一种合成石英玻璃的热处理方法，可制造具有大双折射值、且相对于所设定的双折射值的误差小的合成石英玻璃。
而且，本发明的目的在于提供一种光学***的制造方法，其使用对利用所述合成石英玻璃的热处理方法制造的合成石英玻璃材料进行加工所得的光学要素。
而且，本发明的目的在于提供一种曝光装置的制造方法，其利用所述光学***的制造方法，制造并组装照明光学***及/或投影光学***，而构成曝光装置。
[解决问题的技术手段]
为了解决所述课题，根据本发明的第一形态，光学用陶瓷材料的热处理装置具有：炉体，在内部收纳应进行热处理的光学用陶瓷材料；降温控制加热器，在使应进行热处理的光学用陶瓷材料降温时发热，以控制降温速度；冷媒导入部，导入冷媒，以使冷媒在炉体的内部流动；和控制部，用来控制降温速度；降温控制加热器配置在炉体的内部或/及冷媒导入部，控制部控制降温控制加热器的发热量、和炉体内部的冷媒的流量中的至少一者，且以将应进行热处理的光学用陶瓷材料或其附近的降温速度保持为预先决定的模式的方式进行控制。
根据本发明的第二形态，在第一形态的光学用陶瓷材料的热处理装置中，优选控制部控制降温控制加热器的发热量、和炉体内部的冷媒的流量这两者。
根据本发明的第三形态，在第一或第二形态的光学用陶瓷材料的热处理装置中，优选还包括控制炉体内部的冷媒的流量的流量控制部。
根据本发明的第四形态，在第一至第三形态中任一形态的光学用陶瓷材料的热处理装置中，优选降温控制加热器设置在所述炉体的内部，且也用作使应进行热处理的光学用陶瓷材料升温时的升温加热器。
根据本发明的第五形态，在第一至第三形态中任一形态的光学用陶瓷材料的热处理装置中，优选降温控制加热器由所述冷媒导入部所具备，在炉体内设置有使应进行热处理的光学用陶瓷材料升温时的升温加热器。
根据本发明的第六形态，在第一至第三形态中任一形态的光学用陶瓷材料的热处理装置中，优选炉体由在铅垂方向或水平方向上相邻配置的第一炉体与第二炉体构成，降温控制加热器设置在第二炉体的内部，冷媒导入部设置在所述第二炉体，升温加热器设置在所述第一炉体的内部，在第一炉体的内部，设置有使应进行热处理的光学用陶瓷材料升温时的加热器。
根据本发明的第七形态，在第五形态的光学用陶瓷材料的热处理装置中，优选炉体由在铅垂方向或水平方向上相邻配置的第一炉体与第二炉体构成，冷媒导入部设置在第二炉体，升温加热器设置在第一炉体的内部。
根据本发明的第八形态，在第一至第五形态中任一形态的光学用陶瓷材料的热处理装置中，优选还包括将炉体的内部隔成内侧空间与外侧空间的壁部，应进行热处理的光学用陶瓷材料配置在内侧空间。
根据本发明的第九形态，在第六或第七形态的光学用陶瓷材料的热处理装置中，优选还包括将第二炉体的内部隔成内侧空间与外侧空间的壁部，应进行热处理的光学用陶瓷材料配置在内侧空间。
根据本发明的第十形态，在第八或第九形态的光学用陶瓷材料的热处理装置中，优选降温控制加热器配置在所述内侧空间。
根据本发明的第十一形态，在第八或第九形态的光学用陶瓷材料的热处理装置中，优选壁部沿大致铅垂方向延伸。
根据本发明的第十二形态，在第一至第十一形态中任一形态的光学用陶瓷材料的热处理装置中，优选冷媒是空气、氮气、或惰性气体中的1种或混合2种以上而成。
根据本发明的第十三形态，在第一至第十一形态中任一形态的光学用陶瓷材料的热处理装置中，优选冷媒为液体。
根据本发明的第十四形态，在第八或第九形态的光学用陶瓷材料的热处理装置中，优选冷媒导入部配置在所述炉体的下部。
根据本发明的第十五形态，在第一至第十四形态中任一形态的光学用陶瓷材料的热处理装置中，优选光学用陶瓷材料为非晶质材料或单晶材料。
根据本发明的第十六形态，在第十五形态的光学用陶瓷材料的热处理装置中，优选非晶质材料为合成石英玻璃。
根据本发明的第十七形态，光学用陶瓷材料的热处理方法使用第一至第十四形态中任一形态的光学用陶瓷材料的热处理装置，将应进行热处理的光学用陶瓷材料加热至第一温度范围的规定温度并保持规定时间后，以比规定的降温速度大的降温速度进行冷却，由此进行热处理。
根据本发明的第十八形态，合成石英玻璃的热处理方法使用第十六形态的光学用陶瓷材料的热处理装置，将应进行热处理的合成石英玻璃加热至1000～1200℃之间的规定温度并保持规定时间后，以大于70℃/小时的降温速度进行冷却，由此进行热处理。
根据本发明的第十九形态，在第十八形态的合成石英玻璃的热处理方法中，优选经热处理的合成石英玻璃的双折射的最大值大于5nm/cm。
根据本发明的第二十形态，光学***的制造方法利用第十九形态的合成石英玻璃的热处理方法，获得双折射的最大值大于5nm/cm的合成石英玻璃，加工该合成石英玻璃而形成光学要素，从而构成由包含该光学要素的多个光学要素构成的光学***。
根据本发明的第二十一形态，曝光装置的制造方法制造利用第二十形态的光学***的制造方法制造的照明光学***及/或投影光学***，组装该照明光学***及/或投影光学***，而构成曝光装置。
[发明的效果]
根据本发明，可提供一种能够以将应进行热处理的光学用陶瓷材料或其附近的降温速度保持为预先决定的模式的方式进行控制的光学用陶瓷材料的热处理装置，通过使用该光学用陶瓷材料的热处理装置进行热处理，可制造具有大双折射值、且相对于所设定的双折射值的误差小的光学用陶瓷材料。而且，通过使用进行所述热处理后的光学用陶瓷材料，制造光学***及曝光装置，可制造具有更优异的性能的光学***及曝光装置。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1-1的光学用陶瓷材料的热处理装置的剖视图。
图2是图1的A-A剖视图。
图3是本发明的实施方式1-2的光学用陶瓷材料的热处理装置的剖视图。
图4是本发明的实施方式1-3的光学用陶瓷材料的热处理装置的剖视图。
图5是表示本发明的实施方式1-3的光学用陶瓷材料的热处理装置的其他构成形态的剖视图。
图6是本发明的实施方式1-4的光学用陶瓷材料的热处理装置的剖视图。
图7是本发明的实施方式1-5的光学用陶瓷材料的热处理装置的剖视图。
图8是表示本发明的实施方式1-5的光学用陶瓷材料的热处理装置的其他构成形态的剖视图。
图9是表示本发明的第三实施方式的曝光装置的光学***的概略构成图。
图10是表示本发明的第二实施方式的合成石英玻璃的热处理方法中的合成石英玻璃块S附近的温度变化的实际测量值的曲线。
具体实施方式
[第一实施方式：热处理装置]
以下，参照附图对用来实施本发明的第一实施方式进行说明。另外，将要被热处理的光学用陶瓷材料作为合成石英玻璃来说明，不过除合成石英玻璃以外的光学用陶瓷材料也相同。
(实施方式1-1)
图1是本发明的实施方式1-1的热处理装置100的剖视图。图2是图1的A-A剖视图。
本发明的实施方式1-1的热处理装置100是加热利用气相合成法制造的合成石英玻璃块S，且保持为规定温度后，以比规定的降温速度大的降温速度进行急冷，而进行热处理。由此，制造具有大双折射的合成石英玻璃块S。
如图1和图2所示，热处理装置100具有外壁由不锈钢板等构成的大致圆筒形状的炉体101。炉体101的内壁的大致整个面被由氧化铝耐火砖构成的隔热材料102所覆盖，从而炉体101内部的温度不易受到炉体101外部的温度的影响。另外，作为第一实施方式的热处理装置，以炉体101的内径约为1m的热处理装置为例进行说明。
在热处理装置100中，设置有用来将合成石英玻璃块S配置在炉体101内部的耐火砖制平台105和石英玻璃制环形夹具106。而且，在平台105的下方，配置有具有旋转机构121和升降机构126的平台移动装置120。根据这种构成，设置在平台105上的环形夹具106上载置的应进行热处理的合成石英玻璃块S可以配置在炉体101的内部的大致中央部。
平台移动装置120中的旋转机构121在进行热处理时使合成石英玻璃块S旋转。该旋转机构121具有旋转的轴部122、固定在该轴部122的第一圆锥齿轮123、与第一圆锥齿轮123啮合的第二圆锥齿轮124、和用来使第二圆锥齿轮124旋转的马达125。轴部122固定在平台105的下部，向下方延伸，且与平台105一起旋转。如果马达125的轴旋转，则经由第二圆锥齿轮124和第一圆锥齿轮123，而轴部122与平台105一体地旋转，由此，配置在平台105上的合成石英玻璃块S旋转。
在平台移动装置120中，升降机构126由链接机构所构成，在炉体101的外部下方，使平台105上的环形夹具106上载置的合成石英玻璃块S上升至炉体101的内部，而且，使热处理结束的合成石英玻璃块S下降至炉体101的下方外侧。
在炉体101的内部，配置有用来使合成石英玻璃块S升温的升温加热器107。在实施方式1-1的热处理装置中，升温加热器107也作为用来控制使合成石英玻璃块S降温时的降温速度的降温控制加热器117发挥功能。在实施方式1-1的热处理装置中，使用SiC加热器作为升温加热器107和降温控制加热器。如图2所示，SiC加热器是在与炉体101共有同一中心的假想的圆筒面上，以等间隔配置有8个。
在炉体101的下方，设置有冷媒导入部130，用来将空气(外部气体)、氮气、或惰性气体、或者它们的混合物等冷媒导入至炉体101的内部空间。该冷媒导入部130将冷媒从热处理装置100的外部或冷媒保存槽(省略图示)等，经由冷媒导入开闭阀131而导入至炉体101的内部空间。冷媒例如像图1中以箭头R所示那样在炉体101的内部流动。冷媒的导入量可通过调整冷媒导入开闭阀131的开度来控制。另外，在本发明的实施方式1-1中，如图2所示，为了从热处理装置100的外部导入作为冷媒的外部气体，而在炉体101下部的与炉体101共有同一中心的假想的圆周上，等间隔地配置有4个冷媒导入部130。
从冷媒导入部130导入的冷媒在炉体101的内部流到上方后，从设置在炉体101的上部的冷媒排出口108排出至炉体101的外部。在从炉体101的内部通向冷媒排出口108的流路中，设置有固定在可上下移动的棒状构件110的下方前端部的冷媒排出开闭阀109，可通过该冷媒排出开闭阀109的开度调整冷媒的排出量。当冷媒排出开闭阀109成为打开状态时，沿图1所示的箭头R排出冷媒。在本发明的实施方式1-1的热处理装置中，通过连动地控制冷媒导入开闭阀131和冷媒排出开闭阀109，来调整在炉体101内部流动的冷媒的流量。
在热处理装置100中，设置有用来检测合成石英玻璃块S附近的温度的热电偶104。热电偶104的前端以到达配置在炉体101内部的合成石英玻璃块S附近的方式配置。热处理装置100在炉体101的外部具有控制部140，该控制部140具有用来控制在炉体101内部流动的冷媒的流量的流量控制部141、和控制降温控制加热器117的发热量的发热控制部142。控制部140根据由热电偶104检测到的合成石英玻璃块S附近的温度，将控制信号输出至流量控制部141和发热控制部142中的至少一者。根据该控制信号，来调节冷媒导入开闭阀131及/或冷媒排出开闭阀109的开度(即冷媒的流量)、和降温控制加热器117的发热量中的至少一者，由此，将合成石英玻璃块S的降温速度保持为预先决定的模式。
另外，为了更正确地控制合成石英玻璃块S的降温速度，更优选的是控制部140一起控制流量控制部141和发热控制部142，同时调节冷媒的流量和降温控制加热器117的发热量。
(实施方式1-2)
接下来，参照附图对本发明的实施方式1-2的光学用陶瓷材料的热处理装置进行说明。图3是本发明的实施方式1-2的光学用陶瓷材料的热处理装置200的剖视图。另外，对与实施方式1-1的光学用陶瓷材料的热处理装置100相同的构成，使用与图1中使用的编号相同的编号。
光学用陶瓷材料的热处理装置200与实施方式1-1的光学用陶瓷材料的热处理装置100相比，不同的是在底壁设置有壁部203，该壁部203以将炉体201的内部隔成内侧空间211与外侧空间212的方式沿铅垂方向延伸。壁部203的高度约为100mm，且由包含石英玻璃纤维等的玻璃纤维耐火物构成。内侧空间211与外侧空间212在壁部203的上方相互相通。而且，经过壁部203，而在内侧空间211与外侧空间212之间传递热。
合成石英玻璃块S载置在平台105上的环形夹具105上，通过平台移动装置120而可以配置在炉体201内部的内侧空间211的大致中央部。在内侧空间211的内侧，用来使合成石英玻璃块S升温的升温加热器107在与炉体201共有同一中心的假想的圆筒面上，以等间隔配置有8个。与实施方式1-1的光学用陶瓷材料的热处理装置100同样地，升温加热器107也作为用来控制使合成石英玻璃降温时的降温速度的降温控制加热器117发挥功能。
在光学用陶瓷材料的热处理装置200中，与实施方式1-1的光学用陶瓷材料的热处理装置100同样地，冷媒导入部130也是在外部空间212的下方，在与炉体201共有同一中心的假想的圆周上，以等间隔设有4个。将空气(外部气体)、氮气、惰性气体、或者它们的混合物等冷媒从这些冷媒导入部130导入至炉体201的内部。
由冷媒导入部130导入至炉体201内部的冷媒在外部空间212流动，且从设置在炉体201上方的冷媒排出口108排出。冷媒的导入量的调整方法与实施方式1-1的光学用陶瓷材料的热处理装置100中的方法相同。
在光学用陶瓷材料的热处理装置200中设置有热电偶104。热电偶104的前端以到达配置在炉体101内部的内侧空间211内的合成石英玻璃块S附近的方式配置。
光学用陶瓷材料的热处理装置200也与实施方式1-1的光学用陶瓷材料的热处理装置100同样地，具有控制部140，该控制部140具有用来控制在炉体201的内部流动的冷媒的流量的流量控制部141、和控制降温控制加热器117的发热量的发热控制部142。控制部140根据由热电偶104检测到的合成石英玻璃块S附近的温度，将控制信号输出至流量控制部141和发热控制部142中的至少一者。根据该控制信号，来调节冷媒导入开闭阀131及/或冷媒排出开闭阀109的开度(即冷媒的流量)、和降温控制加热器117的发热量中的至少一者，由此，将合成石英玻璃块S的降温速度保持为预先决定的模式。
在光学用陶瓷材料的热处理装置200中，通过设置壁部203，从冷媒导入部130导入的冷媒不会直接接触于合成石英玻璃块S。合成石英玻璃块S的热经过内侧空间211而传递至壁部203，进一步经过壁部203的内部而传递至外侧空间212，且利用冷媒而排出至炉体201的外部。通过这种作用，能够更正确地进行合成石英玻璃块S的降温控制。
另外，为了进一步正确地控制合成石英玻璃块S的降温速度，优选控制部140一起控制流量控制部141和发热控制部142，也就是，同时调节冷媒的流量和降温控制加热器117的发热量。
(实施方式1-3)
接下来，参照附图对本发明的实施方式1-3的光学用陶瓷材料的热处理装置的实施例进行说明。图4是本发明的实施方式1-3的光学用陶瓷材料的热处理装置300的剖视图。另外，对与实施方式1-1的光学用陶瓷材料的热处理装置100相同的构成，使用与图1中使用的编号相同的编号。
光学用陶瓷材料的热处理装置300与实施方式1-1的光学用陶瓷材料的热处理装置100相比，不同的是导入冷媒的冷媒导入部具有降温控制加热器117。因此，在光学用陶瓷材料的热处理装置300中，升温加热器107仅在合成石英玻璃升温时发挥功能，在降温时不发挥功能。也就是，升温加热器107不作为降温控制加热器发挥功能。
合成石英玻璃块S载置在平台105上的环形夹具105上，通过平台移动装置120而可以配置在炉体301内部的大致中央部。在炉体301的内侧，用来使合成石英玻璃块S升温的升温加热器107在与炉体301共有同一中心的假想的圆筒面上，以等间隔配置有8个。
冷媒导入部130是在炉体301的下方，在与炉体301共有同一中心的假想的圆周上，以等间隔设有4个。如上所述，冷媒导入部130具备降温控制加热器117。在实施方式1-3的光学用陶瓷材料的热处理装置300中，降温控制加热器117是设置在冷媒导入开闭阀131的上游侧，不过降温控制加热器117的位置只要为炉体301的上游侧即可。例如降温控制加热器117的位置也可为冷媒导入开闭阀131与炉体301之间。将空气(外部气体)、氮气、惰性气体、或者它们的混合物等冷媒从冷媒导入部130导入至炉体301的内部，这时，冷媒是经降温控制加热器117加热后被导入至炉体301的内部。另外，冷媒的导入量的调整方法与实施方式1-1的光学用陶瓷材料的热处理装置100中的方法相同。
在光学用陶瓷材料的热处理装置300中设置有热电偶104。热电偶104的前端以到达合成石英玻璃块S附近的方式配置。
光学用陶瓷材料的热处理装置300具有控制部340，该控制部340具有控制升温加热器107的发热量的升温时发热控制部343、用来控制在炉体301的内部流动的冷媒的流量的流量控制部341、和控制降温控制加热器117的发热量的降温时发热控制部342。控制部340根据由热电偶104检测到的合成石英玻璃块S附近的温度，将控制信号输出至流量控制部341和发热控制部342中的至少一者。根据该控制信号，来调节冷媒导入开闭阀131及/或冷媒排出开闭阀109的开度(即冷媒的流量)、和降温控制加热器117的发热量中的至少一者，由此，将合成石英玻璃块S的降温速度保持为预先决定的模式。
在光学用陶瓷材料的热处理装置300中，通过控制用来控制合成石英玻璃块S的降温速度的冷媒的加热和流量中的至少一者，而进行合成石英玻璃块S的降温控制。由此，可正确地进行合成石英玻璃块S的降温控制。
另外，为了更正确地控制合成石英玻璃块S的降温速度，优选控制部340一起控制流量控制部341和发热控制部342，也就是，同时控制冷媒的流量和加热冷媒的降温控制加热器117的发热量。
而且，也可为以下构成形态，也就是，在光学用陶瓷材料的热处理装置300的炉体302内部，设置有与实施方式1-2的光学用陶瓷材料的热处理装置200中的壁部203相同的壁部303。将该构成形态表示在图5中。通过设为这种构成，可与实施方式1-2的光学用陶瓷材料的热处理装置200的情况同样地，防止从冷媒导入部130导入的冷媒直接接触于合成石英玻璃块S，因此，可更正确地进行合成石英玻璃块S的降温控制。
(实施方式1-4)
接下来，参照附图对本发明的实施方式1-4的光学用陶瓷材料的热处理装置进行说明。图6是本发明的第一实施例中的第四构成形态的光学用陶瓷材料的热处理装置400的剖视图。另外，对与实施方式1-1的光学用陶瓷材料的热处理装置100相同的构成，使用与图1中使用的编号相同的编号。
光学用陶瓷材料的热处理装置400是使用水作为冷媒。为此，在炉体401设置冷媒导入部430和冷媒排出部440，在炉体401的内部配置将冷媒导入部430与冷媒排出部440连接的配管450。冷媒从冷媒导入部430被导入，在炉体401内部的配管中流动后，从冷媒排出部440排出至炉体401的外部。在冷媒导入部430设置冷媒导入开闭阀431，通过冷媒导入开闭阀431的开度来调节冷媒的导入量。配管450的周围由包含石英玻璃纤维等的玻璃纤维耐火物460覆盖。冷媒导入部430和冷媒排出部440在炉体401的下部，在假想的圆周上以等间隔交替地各设有2个、共4个。
关于炉体401的除所述构成以外的构成与实施方式1-1的光学用陶瓷材料的热处理装置100相同。也就是，炉体401的外壁由不锈钢板构成，内壁的大致整个面由氧化铝耐火砖覆盖。平台移动机构120也与实施方式1-1的光学用陶瓷材料的热处理装置100的平台移动机构相同。
合成石英玻璃块S载置在平台105上的环形夹具106上，通过平台移动装置120而可以配置在炉体401内部的大致中央部。在冷媒的配管450的内侧，用来使石英玻璃升温的升温加热器107在与炉体401共有同一中心的假想的圆筒面上，以等间隔配置有8个。与实施方式1-1的光学用陶瓷材料的热处理装置100同样地，升温加热器107也作为用来控制使合成石英玻璃块S降温时的降温速度的降温控制加热器117发挥功能。
在光学用陶瓷材料的热处理装置400中设置有热电偶104。热电偶104的前端以到达配置在炉体401内部的合成石英玻璃块附近的方式配置。
光学用陶瓷材料的热处理装置400也与实施方式1-1的光学用陶瓷材料的热处理装置100同样地，具有控制部140，该控制部140具有用来控制在炉体401的内部流动的冷媒的流量的流量控制部141、和控制降温控制加热器117的发热量的发热控制部142。控制部140根据由热电偶104检测到的合成石英玻璃块S附近的温度，将控制信号输出至流量控制部141和发热控制部142中的至少一者。根据该控制信号，来调节冷媒导入开闭阀131的开度(即冷媒的流量)、和降温控制加热器117的发热量中的至少一者，由此，将合成石英玻璃块S的降温速度保持为预先决定的模式。
在光学用陶瓷材料的热处理装置400中，通过使用水作为冷媒，可高效地进行热交换，从而正确地进行合成石英玻璃的降温控制。作为冷媒，除了水以外，也可使用不燃性油、或者向水或不燃性油中混合适当的添加物所得的液体。
另外，为了更正确地控制合成石英玻璃块S的降温速度，优选控制部140一起控制流量控制部141和发热控制部142，也就是，同时调节冷媒的流量和降温控制加热器117的发热量。
(实施方式1-5)
接下来，参照附图对本发明的实施方式1-5的光学用陶瓷材料的热处理装置进行说明。图7是本发明的实施方式1-5的光学用陶瓷材料的热处理装置500的剖视图。另外，对与实施方式1-1的光学用陶瓷材料的热处理装置100相同的构成，使用与图1中使用的编号相同的编号。
光学用陶瓷材料的热处理装置500的炉体501由第一炉体511与第二炉体512构成。第一炉体511和第二炉体512在铅垂方向上重合，它们之间由隔壁513隔开。在隔壁513设置有平台可通过的可开闭的开口部。
在第一炉体501的内部，升温加热器107在与炉体501共有同一中心的假想的圆筒面上，以等间隔配置有8个。在第二炉体502的内部，降温控制加热器117在与炉体501共有同一中心的假想的圆筒面上，以等间隔配置有8个。
在光学用陶瓷材料的热处理装置500中，冷媒导入部130在第二炉体502的下方，在与炉体501共有同一中心的假想的圆周上，以等间隔设有4个。将空气(外部气体)、氮气、惰性气体、或者它们的混合物等冷媒从这些冷媒导入部130导入至第二炉体502的内部。
由冷媒导入部130导入至第二炉体502的内部的冷媒在第二炉体502的内部流动，且从相对来说设置在第二炉体502上部的冷媒排出口108排出。冷媒的导入量的调整方法与实施方式1-1的光学用陶瓷材料的热处理装置100中的方法相同。
在光学用陶瓷材料的热处理装置500中，在第一炉体501和第二炉体502，分别设置有热电偶104。热电偶104的前端分别以到达配置在第一炉体501和第二炉体501的内部时的合成石英玻璃块S附近的方式配置。
光学用陶瓷材料的热处理装置500具有控制部540，该控制部540具有控制设置在第一炉体中的升温加热器107的发热量的升温时发热控制部543、用来控制在第二炉体502的内部流动的冷媒的流量的流量控制部541、和控制设置在第二炉体502中的降温控制加热器117的发热量的降温时发热控制部542。根据由设置在第二炉体502的热电偶104检测到的合成石英玻璃块S附近的温度，控制部540将控制信号输出至流量控制部541和降温时发热控制部542中的至少一者，根据该控制信号，调节冷媒的流量和降温控制加热器117的发热量中的至少一者，由此，将合成石英玻璃块S的降温速度保持为预先决定的模式。
在光学用陶瓷材料的热处理装置500中，在使合成石英玻璃块S升温且保持为规定温度的情况下，将应进行热处理的合成石英玻璃配置在第一炉体501的内部，利用升温时发热控制部543来控制温度。而且，在使合成石英玻璃块S以比规定的降温速度大的降温速度降温的情况下，使应进行热处理的合成石英玻璃块S从第一炉体501移动至第二炉体502，利用流量控制部541和降温时发热控制部542中的至少一者进行控制。也就是，通过调节冷媒的流量和降温控制加热器117的发热量中的至少一者，而将合成石英玻璃块S的降温速度保持为预先决定的模式。通过这种作用，可更正确地进行合成石英玻璃块S的降温控制。
另外，为了更正确地控制合成石英玻璃块S的降温速度，优选控制部540一起控制流量控制部541和发热控制部542，也就是，同时调节冷媒的流量和降温控制加热器117的发热量。
而且，也可为以下构成形态，也就是，在光学用陶瓷材料的热处理装置500的第二炉体502的内部，设置有与实施方式1-2的壁部203相同的壁部503。将该构成形态表示在图8中。通过设为这种构成，可与实施方式1-2的光学用陶瓷材料的热处理装置200的情况同样地，防止从冷媒导入部130导入的冷媒直接接触于合成石英玻璃块S，因此，可更正确地进行合成石英玻璃块S的降温控制。
[第二实施方式：合成石英玻璃的热处理方法]
接下来，对用来实施本发明的第二实施方式进行说明。
本实施方式中是使用实施方式1-1的光学用陶瓷材料的热处理装置100。利用平台移动装置120的升降机构126，使平台105下降至炉体101的下方外部。接下来，将作为应进行热处理的光学用陶瓷材料的合成石英玻璃块S安装至平台105上的环形夹具106上。
接下来，利用升降机构126使平台105上升，而将合成石英玻璃块S收纳在炉体101内部。在该状态下，利用旋转机构121使平台105旋转，而使合成石英玻璃块S旋转。在该状态下，一边根据由热电偶104检测到的合成石英玻璃块S附近的温度，控制升温加热器107的发热量，一边加热合成石英玻璃块S，使石英玻璃附近的温度升温至比合成石英玻璃的应变点高的1100℃～1200℃之间的规定温度(第二实施例中为1100℃)，在该状态下保持固定时间。另外，为了提高保温性，在升温和保持步骤中，预先设定成冷媒导入开闭阀131和冷媒排出开闭阀109关闭的状态。也就是，冷媒未导入至炉体101的内部。
在1100℃下保持固定时间后，转移至冷却步骤。在冷却步骤中，根据由热电偶104检测到的合成石英玻璃块S附近的温度，控制冷媒的流量和降温控制加热器117的发热量中的至少任一者，由此，一边将降温温度保持为预先决定的模式，一边将合成石英玻璃块S的降温速度保持为预先决定的模式。在冷却步骤中，打开冷媒导入开闭阀131和冷媒排出开闭阀109，而将冷媒从冷媒导入部130导入至炉体101内。导入至炉体101内的冷媒在炉体101的内部从下方流动至上方，且从冷媒排出口108排出。由此，通过降低炉体101内部的温度，而冷却合成石英玻璃块S。另外，在第二实施方式中，利用控制部140的流量控制部141和发热控制部142，以在1100℃至700℃的温度范围内，一边将降温速度维持为70℃/小时以上一边进行冷却的方式进行控制。
在所述冷却步骤中，通过同时进行发热控制部142对降温控制加热器117的发热量的控制和流量控制部141对冷媒的流量控制，可进一步高精度地控制合成石英玻璃块S附近的降温速度。另外，升温加热器107兼用作降温时进行输出控制的降温控制加热器117。
接下来说明具体的降温速度的控制。根据预先决定的降温速度模式，预先使控制部140存储每规定时间的设定温度，与在该每规定时间内由热电偶104检测到的合成石英玻璃块S附近的温度进行对比，在检测到的温度高于设定温度的情况下，控制部140选择性地进行以下(1)～(3)中的任一控制。
(1)发热控制部142以降低降温控制加热器117的输出的方式进行控制，流量控制部141以增加冷媒的流量的方式进行控制。(2)流量控制部141以将冷媒的流量保持为固定的方式进行控制，发热控制部142以降低降温控制加热器117的输出的方式进行控制。(3)发热控制部142以将降温控制加热器117的输出保持为固定的方式进行控制，流量控制部141以增加冷媒的流量的方式进行控制。
另一方面，在检测到的温度低于设定温度的情况下，控制部140选择性地进行以下(4)～(6)中的任一控制。
(4)发热控制部142以提高降温控制加热器117的输出的方式进行控制，流量控制部141以减少冷媒的流量的方式进行控制。(5)流量控制部141以将冷媒的流量保持为固定的方式进行控制，发热控制部142以提高降温控制加热器117的输出的方式进行调整。(6)发热控制部142以将降温控制加热器117的输出保持为固定的方式进行控制，流量控制部141以减少冷媒的流量的方式进行控制。
冷却步骤结束后，使利用旋转机构121实现的平台105的旋转停止，利用升降机构126使平台105下降，而从炉体101的下方取出合成石英玻璃块S。通过以上步骤，而获得双折射的最大值为5nm/cm以上的合成石英玻璃块S。
利用除实施方式1-1以外的实施方式1-2～1-5的光学用陶瓷材料的热处理装置，也可与所述同样地，一边将降温温度保持为预先决定的模式，一边进行合成石英玻璃块S的热处理。例如可在1100℃至700℃的温度范围内，以一边将降温速度维持为70℃/小时以上一边进行冷却的方式进行控制，而对合成石英玻璃块进行热处理。由此，获得双折射值的最大值大于5nm/cm的合成石英玻璃块S。
[第三实施方式：光学***的制造方法及曝光装置的制造方法]
对通过使用设为第二实施方式来说明的合成石英玻璃的热处理方法所获得的合成石英玻璃块S，适当进行研削加工、切片加工、倒角加工、研磨加工等加工，以获得规定尺寸的透镜。以此方式制造的透镜的双折射最大值大于5nm/cm。
利用图9对组合双折射最大值大的透镜和双折射最大值小的透镜来制造曝光装置的光学***的方法进行说明。图9表示曝光装置的构成。透镜31的双折射大，且与除透镜31以外的双折射相对较小的透镜组合，而构成投影光学***30，这时，考虑各透镜的双折射的方向和大小，以抵消双折射的方式进行组合。其结果，可降低投影光学***30整体的双折射。组装以此方式构成的投影光学***30，而制造曝光装置10。
接下来，对双折射的抵消具体地进行说明。求出多个光学要素的带符号的双折射值的分布，该多个光学要素包含对经本发明的第二实施方式的合成石英玻璃的热处理方法热处理过的合成石英玻璃进行加工所得的光学要素。根据这些值，算出光学***整体的带符号的双折射的分布，以不超过规定值的方式决定各光学要素的带符号的双折射值的分布和各光学要素的组合，而构成曝光装置的投影光学***。作为这种投影光学***及曝光装置的制造方法，例如可采用国际公开00/041226号说明书中所记载的方法。
以下，利用图9，对具备利用所述光学***的制造方法制造的投影光学***30的曝光装置10的概要进行说明。
如图9所示，本实施方式中的曝光装置10是对晶片曝光遮罩20的图案的装置，且具有光源11、光束扩展器(beam expander)12、折叠式反射镜(folding mirror)13、衍射光学元件14、远焦变倍透镜(afocal zoom lens)15、衍射光学元件16、变焦透镜(zoom lens)17、积分器光学***18、聚光光学***19、遮罩20、投影光学***30、光学基材3等。
在这种曝光装置10中，投影光学***30承担以下作用：使透过遮罩20的图案的光束聚光，而将遮罩图案的影像形成在晶片3上。通过一边在与投影光学***30的光轴AX正交的平面(XY平面)内，二维地对晶片3进行驱动控制，一边对晶片3一次性地进行遮罩图案的影像的曝光或扫描曝光，而将遮罩20的图案转印至晶片3上的曝光区域。
像以上所说明那样，根据本发明的光学用陶瓷材料的热处理装置、光学用陶瓷材料的热处理方法、和合成石英玻璃的热处理方法，可控制降温控制加热器的发热量、和炉体内部的冷媒的流量中的至少一者，从而更正确地进行应进行热处理的光学用陶瓷材料或其附近的降温控制的控制。
通过使用利用以上所说明的装置及方法获得的合成石英玻璃等光学用陶瓷材料，来制造光学***30和曝光装置10，可制造具有更优异的性能的光学***30和曝光装置10。
所述说明是关于曝光装置的投影光学***的制造方法、和使用该投影光学***的制造方法的曝光装置的制造方法，不过本发明的第三实施例的光学***的制造方法并不限于投影光学***，也可应用于照明光学***。照明光学***在曝光装置10中是光源11与遮罩20之间的光学***。近年来，伴随光源的短波长化，有时使用氟化钙单晶作为构成照明光学***的透镜等光学要素的材料。以氟化钙单晶为材料的透镜具有带规定符号的双折射。因为利用本发明的第二实施方式的合成石英玻璃的热处理方法制造的合成石英玻璃成为与氟化钙单晶所具有的双折射不同的符号，所以可通过将它们加以组合，来抵消双折射。通过以此方式构成照明光学***，且组装至曝光装置，可使曝光装置的性能提升。
以上所说明的实施方式是为了容易理解本发明而叙述的，并不限定本发明。
所述实施方式中，作为光学用陶瓷材料，以合成石英玻璃为例进行了说明，不过该合成石英玻璃中，也包含掺杂有氟的合成石英玻璃等实施规定处理后的合成石英玻璃。
而且，在本发明中将要进行热处理的光学用陶瓷材料既可为除合成石英玻璃以外的非晶质材料，也可为单晶材料。作为它们的例子，除了一般的光学玻璃以外，还可列举氟化钙、氟化钡、蓝宝石、各种立方晶黑云花岗岩(Granitite)、立方晶尖晶石、立方晶钙钛矿等。
而且，设为本发明的第一实施方式来说明的光学用陶瓷材料的热处理装置是炉体为大致圆筒形状，不过本发明的热处理装置并不限定于此，也可为长方体等其他形状的炉体。
而且，在设为实施方式1-2来说明的光学用陶瓷材料的热处理装置中，将炉体的内部隔成内侧空间与外侧空间的壁部由包含石英玻璃纤维等的玻璃纤维耐火物构成，不过本发明并不限定于此，壁部也可由其他耐火物构成。
而且，在设为本发明的第一实施方式来说明的光学用陶瓷材料的热处理装置中，使用SiC加热器作为升温加热器和降温控制加热器，不过本发明并不限定于此，也可使用其他种类的加热器。
而且，在设为本发明的第一实施方式来说明的光学用陶瓷材料的热处理装置中，配置在炉体的内部的升温加热器和降温控制加热器是在与炉体共有同一中心的假想的圆筒面上等间隔地配置，不过本发明并不限定于此，在适用的位置配置适当的数量即可。而且，在设为本发明的实施方式1-2来说明的具有壁部这一类型的光学用陶瓷材料的热处理装置中，升温加热器及/或降温控制加热器也可配置在外侧空间而不是内侧空间。
而且，在设为本发明的第一实施方式来说明的光学用陶瓷材料的热处理装置中，冷媒导入部是配置在炉体的下方，不过冷媒导入部的位置并无限定。例如冷媒导入部也可位于炉体的一侧或上方，配合着这种情况，冷媒排出口108也可配置在炉体的侧面等。而且，炉体既可为密闭型，或者也可为炉体未密闭且可从炉体的间隙排出冷媒的类型。未密闭的类型也可为未设置冷媒排出口的构成。
而且，在本发明的实施方式1-2中，壁部是构成为固定在底壁，且不留间隙地覆盖内侧空间，且为内侧空间与外侧空间在壁部的上方相通的构成。但是，本发明并不限定于此，壁部也可具有间隙。而且，也可为利用壁部将内侧空间与外侧空间完全分离的构成。
而且，在设为本发明的第一实施方式来说明的光学用陶瓷材料的热处理装置中，在使用氮气或惰性气体的情况下，成为伴有将冷媒从冷媒保存槽等供给至炉体内部的配管的构成。
而且，在设为本发明的第一实施方式来说明的光学用陶瓷材料的热处理装置中，使用热电偶作为温度检测用的传感器，不过本发明并不限定于此，只要为可根据各种条件，直接或间接地检测应进行热处理的光学用陶瓷材料的温度的温度传感器即可。
(实施方式2-1)
以下，对使用图1所示的设为本发明的实施方式1-1来说明的光学用陶瓷材料的热处理装置100进行的合成石英玻璃的热处理方法的实施例进行说明。
首先，在石英玻璃制的环形夹具106上放置应进行热处理的合成石英玻璃块S，花费12小时使合成石英玻璃块S升温至1100℃后，在1100℃下保持10小时。接下来，同时打开冷媒排出开闭阀109和冷媒导入开闭阀131，一边将作为冷媒的空气从炉体101的外部导入至内部，一边开始利用控制部140控制降温速度。也就是，以成为预先设定的固定的降温速度的方式，控制降温控制加热器117的发热量和炉体内部的冷媒的流量。导入至炉体101内部的空气从下方流动至上方，且从冷媒排出口108连续排出。利用热电偶获得的合成石英玻璃块S附近的检测温度刚成为700℃时，停止控制部140的控制，冷却至利用热电偶获得的合成石英玻璃块S附近的检测温度成为大致室温为止，之后，从炉体101中取出合成石英玻璃块S。
关于降温速度的控制，像已说明的那样，根据预先决定的降温速度模式，预先使控制部140存储每规定时间的设定温度，与在该每规定时间内由热电偶104检测到的合成石英玻璃块S附近的温度进行对比，而进行控制。理想的是将由热电偶104检测到的温度控制在相对于每规定时间的设定温度为±5℃的范围内。
图10是实施方式2-1中的降温时的合成石英玻璃块S附近的温度变化的实际测量值。(A)表示将降温速度设定为100℃/小时的情况下的结果，(B)表示将降温速度设定为300℃/小时的情况下的结果。判断出在任一降温速度的情况下，在对合成石英玻璃的双折射造成影响的1100℃至700℃的温度范围内，降温速度得到正确地控制。热处理后的合成石英玻璃块S的双折射最大值为5nm/cm以上。
根据本发明的第一实施方式的光学用陶瓷材料的热处理装置，能够在1100℃至700℃的温度范围内，以70℃/小时以上的降温速度进行热处理，由此，可获得双折射的最大值为5nm/cm以上的合成石英玻璃块。可通过加工这种合成石英玻璃块，来获得比双折射最大值较大的透镜等光学要素。而且，通过在1100℃至700℃的温度范围内，以超过100℃/小时的大的降温速度进行热处理，可获得具有比5nm/cm大的例如10nm/cm以上、进而20nm/cm以上的更大双折射最大值的合成石英玻璃块。而且，因为在降温速度大的区域，也可将降温速度正确地控制为预先设定的值，所以可制造相对于所设定的双折射值来说误差小的合成石英玻璃块。
如上所述，对各种实施方式和变形例进行了说明，不过本发明并不限定于这些内容。
将以下优先权基础申请案的公开内容作为引用文并入本文。
日本申请案2011年第044763号(2011年3月2日)。

Claims (19)

1.一种光学用陶瓷材料的热处理装置，其特征在于：
具有
炉体，在内部收纳应进行热处理的光学用陶瓷材料；
降温控制加热器，在使所述应进行热处理的光学用陶瓷材料降温时发热，以控制降温速度；
冷媒导入部，导入所述冷媒，以使冷媒在所述炉体的内部流动；和
控制部，用来控制所述降温速度；
载台，载置所述光学用陶瓷材料；
载台移动装置，具有旋转机构与升降机构，可移动所述载台；
所述降温控制加热器配置在所述炉体的内部或/及所述冷媒导入部，
所述控制部控制所述降温控制加热器的发热量、和所述炉体的内部的所述冷媒的流量中的至少一者，且以将所述应进行热处理的光学用陶瓷材料或其附近的降温速度保持为预先决定的模式的方式进行控制；
所述光学用陶瓷材料的热处理装置还包括壁部，所述壁部将所述炉体的内部隔成内侧空间与外侧空间，所述应进行热处理的光学用陶瓷材料配置在所述内侧空间，所述外侧空间形成将所述冷媒导入部与排出所述冷媒之冷媒排出部连接的配管；
所述光学用陶瓷材料的热经过所述内侧空间而传递至所述壁部，进一步经过所述壁部的内部而传递至所述外侧空间，且利用所述冷媒而排出至所述炉体的外部。
2.根据权利要求1所述的光学用陶瓷材料的热处理装置，其特征在于：
所述控制部控制所述降温控制加热器的发热量、和所述炉体的内部的所述冷媒的流量这两者。
3.根据权利要求1或2所述的光学用陶瓷材料的热处理装置，其特征在于：
还包括流量控制部，所述流量控制部对所述炉体的内部的所述冷媒的流量进行控制。
4.根据权利要求1或2所述的光学用陶瓷材料的热处理装置，其特征在于：
所述降温控制加热器设置在所述炉体的内部，也用作使所述应进行热处理的光学用陶瓷材料升温时的升温加热器。
5.根据权利要求1或2所述的光学用陶瓷材料的热处理装置，其特征在于：
所述降温控制加热器由所述冷媒导入部所具备，在所述炉体内设置有使所述应进行热处理的光学用陶瓷材料升温时的升温加热器。
6.根据权利要求1或2所述的光学用陶瓷材料的热处理装置，其特征在于：
所述炉体由在铅垂方向或水平方向上相邻配置的第一炉体与第二炉体构成，
所述降温控制加热器设置在第二炉体的内部，
所述冷媒导入部设置在所述第二炉体，
在所述第一炉体的内部，设置有使所述应进行热处理的光学用陶瓷材料升温时的升温加热器，
所述壁部设置在所述第二炉体的内部。
7.根据权利要求5所述的光学用陶瓷材料的热处理装置，其特征在于：
所述炉体由在铅垂方向或水平方向上相邻配置的第一炉体与第二炉体构成，
所述冷媒导入部设置在所述第二炉体，
所述升温加热器设置在所述第一炉体的内部。
8.根据权利要求1或2所述的光学用陶瓷材料的热处理装置，其特征在于：
所述降温控制加热器配置在所述内侧空间。
9.根据权利要求1或2所述的光学用陶瓷材料的热处理装置，其特征在于：
所述壁部沿大致铅垂方向延伸。
10.根据权利要求1或2所述的光学用陶瓷材料的热处理装置，其特征在于：
所述冷媒是空气、氮气、或惰性气体中的1种或混合2种以上而成。
11.根据权利要求1或2所述的光学用陶瓷材料的热处理装置，其特征在于：
所述冷媒为液体。
12.根据权利要求1或2所述的光学用陶瓷材料的热处理装置，其特征在于：
所述冷媒导入部配置在所述炉体的下部。
13.根据权利要求1或2所述的光学用陶瓷材料的热处理装置，其特征在于：
所述光学用陶瓷材料为非晶质材料或单晶材料。
14.根据权利要求13所述的光学用陶瓷材料的热处理装置，其特征在于：
所述非晶质材料为合成石英玻璃。
15.一种光学用陶瓷材料的热处理方法，其使用根据权利要求1至12中任一项所述的光学用陶瓷材料的热处理装置，其特征在于：
将应进行热处理的光学用陶瓷材料加热至第一温度范围的规定温度并保持规定时间后，以比规定的降温速度大的降温速度进行冷却，由此进行热处理。
16.一种合成石英玻璃的热处理方法，其使用根据权利要求14所述的光学用陶瓷材料的热处理装置，其特征在于：
将应进行热处理的合成石英玻璃加热至1000～1200℃之间的规定温度并保持规定时间后，以大于70℃/小时的降温速度进行冷却，由此进行热处理。
17.根据权利要求16所述的合成石英玻璃的热处理方法，其特征在于：
经热处理的合成石英玻璃的双折射的最大值大于5nm/cm。
18.一种光学***的制造方法，其特征在于：
利用根据权利要求17所述的合成石英玻璃的热处理方法，获得双折射的最大值大于5nm/cm的合成石英玻璃，加工该合成石英玻璃而形成光学要素，从而构成由包含该光学要素的多个光学要素构成的光学***。
19.一种曝光装置的制造方法，其特征在于：
制造利用根据权利要求18所述的光学***的制造方法制造的照明光学***及/或投影光学***，组装所述照明光学***及/或所述投影光学***，而构成所述曝光装置。
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