JP5208677B2

JP5208677B2 - ＡｒＦエキシマレーザーリソグラフィー用合成石英ガラス部材の製造方法

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Publication number: JP5208677B2
Application number: JP2008282991A
Authority: JP
Inventors: 朗藤ノ木; 隆之大嶋; 裕幸西村; 康之柳沼
Original assignee: Shin Etsu Quartz Products Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Quartz Products Co Ltd
Priority date: 2008-11-04
Filing date: 2008-11-04
Publication date: 2013-06-12
Anticipated expiration: 2019-03-04
Also published as: JP2009078968A

Description

本発明は、内部透過率の高いＡｒＦエキシマレーザーリソグラフィー用合成石英ガラス部材の製造方法、さらに詳しくはエキシマレーザーリソグラフィー装置のレンズ、プリズム、ビームスプリッター等の照明系、投影系に好適に使用できる内部透過率の高いＡｒＦエキシマレーザーリソグラフィー用合成石英ガラス部材の製造方法に関するものである。

近年、ＬＳＩの高集積化とともに、ウェーハ上に描く集積回路のパターンも微細化の一途をたどり、クオーターミクロン（０．２５μｍ）以下の超微細パターンが描画された超ＬＳＩの量産化が始まりだしている。このような超微細パターンを得るには、それを描画する露光光源も短波長化する必要があり、エキシマレーザーを光源とするステッパーが開発され、既にＫｒＦエキシマレーザー（波長２４８ｎｍ）を光源とするステッパーが実用化され、さらに次世代のステッパーとしてＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）を光源とするステッパーが注目を集めている。このＫｒＦエキシマレーザーやＡｒＦエキシマレーザーのような短波長領域においても十分な透過性を示す硝材としては石英ガラスや蛍石等が挙げられるが、中でも高純度の珪素化合物等を火炎加水分解し、透明ガラス化して得た合成石英ガラスは、２６０ｎｍ以下の波長領域でも高い透過性を示すところから、エキシマレーザーを光源とするリソグラフィー用光学材料として好適である。特にＡｒＦエキシマレーザーリソグラフィー装置の光学材料として合成石英ガラスを使用する場合には、特許文献１に記載するように波長１９３．４ｎｍの内部透過率が９９．８％を許容限度とするという。そのため同特許文献ではＮａ濃度を２０ｐｐｂ以下と規定する。このＮａ濃度が２０ｐｐｂ以下の合成石英ガラスは、均質化処理等の二次加熱処理によるＮａ汚染を防ぐため石英ガラスの合成条件を厳しく管理した製造方法で製造されている（特許文献１参照段）。このように合成石英ガラスの製造条件を厳しく設定することで得られたインゴットの縦方向（光学軸）の均質性を高くすることはできるが、これと垂直方向（以下横方向という）の均質性を高くすることは困難である。さらに困難なのは横方向の脈理の除去である。これは成長中の条件が少しでも変わると発生し、極めて厳しい製造条件下で合成石英ガラスインゴットを製造する必要がある。そして回避不可能なのが横方向の成長縞である。これは合成石英ガラスインゴットの成長方向に規則的に現れる現象で、通常ｌａｙｅｒ又は層状構造と呼ばれ、成長方向と垂直な方向から光を透過させたときに観測される干渉縞の周期的な細かいギザギザとして認識される。この層状構造は、スートを堆積するターゲットを回転しスート又はガラスを成長させる際にできる微細な周期的な構造変動であり、濃い、薄いの差はあるが製造条件の設定だけで完全に除去することは不可能である。そしてこの層状構造は、例えばビームスプリッター等の投影系として合成石英ガラスを使用する場合大きな障害となる（非特許文献１）。このように、特許文献１記載の合成石英ガラスは、均質性の点においてエキシマレーザーリソグラフィー用合成石英ガラス部材、特に大型が要求される投影系の合成石英ガラス部材として十分満足して使用できるものではなかった。そのため、前記特許文献１記載の合成石英ガラスにあってもそこでいう二次熱処理は不可欠である。ところが、前記均質化処理工程や成型工程では処理温度が１８００℃を超える非常に高い温度で実施され、また、除歪処理工程も処理温度が１１００℃程度と比較的低い温度ではあるが、処理に長時間を要する。そのため前記二次熱処理の間に炉材、坩堝、雰囲気からＮａの熱拡散が起こり部材が汚染され、透過率が低下することになる。このＮａの熱拡散により石英ガラスは外表面から内部に向ってＮａの濃度勾配が生じ、その外表面近傍でＮａ濃度が高く、内部では低くなる。このＮａの濃度勾配により石英ガラスの透過率分布がもたらされ、例えば前記合成石英ガラス部材でレンズを作成すると、外周部が中央部に対して透過率が低下し、その結果、一様な透過光強度が得られないばかりでなく、光吸収による屈折率分布が生じ、ＡｒＦエキシマレーザーリソグラフィー用露光装置の光学材料としての使用が困難となる。

また、この合成石英ガラス部材をＡｒＦエキシマレーザーリソグラフィー等の露光装置の透過材料として好適に使用するには、耐レーザー性、すなわち高透過性及び高均質性を長期に渡って安定に維持することが重要である。一般的に、石英ガラスにエキシマレーザーを照射すると、Ｅ’ｃｅｎｔｅｒやＮＢＯＨＣと呼ばれる常磁性欠陥が生成し、これらの欠陥が紫外線領域に吸収帯を持つため、紫外線領域の透過率が低下する。また、レーザーコンパクションと呼ばれている、レーザー照射に伴う石英ガラスの収縮もみられ、この収縮のため屈折率が上昇し、露光装置のレンズ材の結像特性が悪化する。
特開平１０−５３４３２号公報ＡＰＰＬＩＥＤＯＰＴＩＣＳＶｏｌ．３１，Ｎｏ．３１，ｐ６６５８〜６６６１特開平７−２６７６６２号公報

こうした現状に鑑み、本発明者等は、鋭意研究を続けた結果、高純度の珪素化合物を用いて製造した合成石英ガラスインゴットを均質化処理工程、成型工程及び除歪処理工程の各工程を経てＮａ濃度を２５〜６０ｐｐｂとした合成石英ガラス部材に、波長２６０ｎｍ以下の連続紫外線を照射することで、ＡｒＦエキシマレーザーに対する内部透過率で高い上に、均質性に優れ、かつ耐レーザー性にも優れた合成石英ガラス部材が製造できることを見出して、本発明を完成したものである。すなわち、

本発明は、高い均質性を有するとともにＡｒＦエキシマレーザーに対する内部透過率が高く、かつ耐レーザー性にも優れたＡｒＦエキシマレーザーリソグラフィー用合成石英ガラス部材の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明は、高純度の合成石英ガラスを均質化処理工程、成型工程及び除歪処理工程を経て合成石英ガラス部材に形成した後、波長２６０ｎｍ以下の連続紫外線を５０時間以上照射し波長１９３．４ｎｍに対する内部透過率を９９.８％以上とすることを特徴とすることをＡｒＦエキシマレーザーリソグラフィー用合成石英ガラス部材の製造方法に係る。

上記高純度の合成石英ガラスとは、高純度の珪素化合物、例えば四塩化珪素、メチルトリメトキシシラン、テトラメトキシシラン等を火炎加水分解して製造したシリカ微粒子をターゲットに堆積すると同時に溶融ガラス化する直接火炎加水分解法、またはシリカ微粒子を一端ターゲット上に堆積したのち、電気炉内で加熱溶融してガラス化するスート法等で製造される高純度の合成石英ガラスをいう。そしてこの合成石英ガラスに均質化処理を施すことで層状構造、３方向の膜理が熱的、機械的に除去されるとともに、光学軸と直交する面内の屈折率分布Δｎが１×１０^−６以下、光学軸と平行な面内の屈折率分布Δｎが５×１０^−６以下、複屈折量が２ｎｍ／ｃｍ以下の高均質性が付与される。前記均質化処理は耐火炉中で１８００℃以上の高温に長時間保持するのが一般的であるが、該均質化処理では炉材、治具及び雰囲気からの不純物による汚染が起こり、特にＡｒＦエキシマレーザーの透過率を著しく低下するＮａ濃度が３０ｐｐｂ以上となる。そのため炉材を使用しない例えば特許文献２に記載の均質化処理方法を使用するのが好ましい。前記均質化処理は、合成石英ガラスインゴットの長手方向の両端を支持部材で支持し、その支持端を結ぶ軸を中心に回転させながら、合成石英ガラスインゴットにバーナーで溶融帯域を形成し、支持軸方向に加圧し溶融帯域で外方に突き出させ、次いでその側面を支持体に支持したのち、バーナーで加熱軟化する均質化処理で層状構造、３方向の脈理を熱的、機械的に除去する方法である。この方法で、合成石英ガラス部材に含有するＮａ濃度を２０ｐｐｂ以下にまで低減することができる。

上記均質化処理に続いて、光学用部材に形成するため成型工程が採られるが、該工程では合成石英ガラスの自重または強制力により用途に応じた角型、円柱型、角柱型等に形成されるが、この成型でも１９００℃以上の高温処理が用いられＮａ汚染は避けられない。仮令、Ｎａ濃度の灰分が１０ｐｐｂ以下のグラファイト炉を使用しても合成石英ガラス中のＮａ濃度は１０ｐｐｂ以上となる。得られた合成石英ガラス部材は内部歪みを除去するための除歪処理工程に供されるが、この処理は１１００℃以上と比較的低い温度ではあるが、処理時間が長く純度９９％以上のアルミナ炉材を用いても合成石英ガラス中のＮａ濃度は１０ｐｐｂ以上となる。このように合成石英ガラス部材に均質化処理、成型及び除歪処理を行うことで少なくとも２５ｐｐｂ程度のＮａが含有することになる。実際にはＮａはグラファイトや外部の雰囲気から汚染されるためその接触部分や部材の表面近傍に局在している。すなわち、表面近傍でのＮａ濃度は２５〜６０ｐｐｂと高く、部材の内部に向ってＮａ濃度は減少する、といった濃度分布が存在している。そして、このＮａ濃度が２５〜６０ｐｐｂの合成石英ガラス部材に波長２６０ｎｍ以下の連続紫外線を照射すると、部材の外表面に近い部分程照度の強い紫外線が照射され内部に向って照度が低減するところから、Ｎａ濃度分布が相殺される形で透過率が改善され部材全体として透過率が向上し、内部透過率を９９．８％以上にできる。この処理によって、直径２００ｍｍ以上の円筒状または少なくとも１面の対角線の長さが２００ｍｍ以上の角柱状の大型の部材であっても内部透過率を前記範囲まで改善できる。

上記連続紫外線を照射するランプとしては、主波長２５３．７ｎｍ及び１８４．９ｎｍの低圧水銀ランプ、波長１７２ｎｍのＸｅ_２エキシマランプ、或は波長２２２ｎｍのＫｒＣｌエキシマランプが挙げられる。また紫外線を照射する合成石英ガラス部材の表面粗さＲｍａｘは３０μｍ以下がよく、表面粗さが３０μｍを越えると紫外線の散乱が多くなり処理効果の向上が望めない。さらに、紫外線の照度は少なくとも１ｍＷ／ｃｍ^３、照射時間は５０時間以上とするのがよい。照度が前記範囲未満では照射効果がなく、また照射時間が前記範囲未満では目的とする内部透過率まで向上させることができない。

本発明で得られたＡｒＦエキシマレーザーリソグラフィー用合成石英ガラス部材は、長期使用においても安定性が維持できるように水素分子を含ませておくのがよい。前記水素分子濃度は２×１０^１７分子／ｃｍ^３以上が好ましい。前記水素分子濃度の含有は、直接火炎加水分解法によって製造された石英ガラスの場合では、インゴットの成長条件を最適化することによって行うことができるが、さらに必要に応じて石英ガラス体を高圧水素処理炉中で１気圧以上の圧力、温度６００〜１２００℃で処理するのがよい。また、スート法の場合、焼成時や焼成後であっても、石英ガラス体を前記高圧水素処理炉中で１気圧以上の圧力、温度６００〜１２００℃で処理することで前記範囲の水素分子を含有させることができる。前記範囲の水素分子を含有することで本発明のＡｒＦエキシマレーザーリソグラフィー用合成石英ガラス部材はＡｒＦエキシマレーザー光の長時間の照射に対しても安定でコンパクションや誘起吸引を起すことがない。

本発明は、均質性に優れる上に、ＡｒＦエキシマレーザーに対して高い内部透過率を有し、かつ耐レーザー性にも優れ、ＡｒＦエキシマレーザーステッパー用光学材料として好適な部材を提供できる。特に２００ｍｍを越える大型の部材であって均質性が高い上にＡｒＦエキシマレーザー光に対する透過率が高い部材を製造できることからステッパー用のレンズやビームスプリッター等の素材として有用である。

次に本発明の実施例について述べるがこれによって本発明はなんら限定されるものではない。

なお、以下の実施例及び比較例の物性値は以下の測定方法で求めた値である。
ｉ）屈折率分布：フィゾー型干渉計による測定法（波長６３２．８ｎｍにて測定）。
ｉｉ）複屈折量：直交ニコル法における標準検板との目視観察による比較法。
ｉｉｉ）脈理：目視。
ｉｖ）１９３ｎｍ内部透過率：１９３ｎｍにおける石英ガラスの理論透過率９０．８６％からレイリー散乱におけるロスとして知れる０．１８％を減じた９０．６８％を用いて、厚さ１０ｍｍにおける見掛け透過率Ｔ％に対し、（Ｔ／９０．６８）×１００より求めた測定値。
ｖ）Ｎａ濃度：フレームレス原子吸光分析法による測定法
ｖｉ）水素分子濃度：Ｖ．Ｓ．Ｋｈｏｔｉｍｃｈｅｎｋｏｅｔａｌ，．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃ．，４６．６３２〜６３５（１９８７）に記載の測定法。

実施例１
気化させた高純度メチルトリメトキシシランを酸水素火炎中に導入し、すす状シリカを生成し、回転する基体上に溶融堆積させる直接火炎加水分解法にて、外径１００ｍｍ、長さ６００ｍｍの合成石英ガラスインゴットを作成した。このインゴットの両端を石英ガラス加工旋盤のチャックに把持された石英ガラス製の支持棒に溶接し、合成石英ガラスインゴットを回転させた。回転しているインゴットをバーナーで局部加熱して溶融帯域を形成し、チャックの回転方向及び回転数を独立に変動させ、溶融帯域に応力を発生させ、インゴットの脈理除去及び均質化を図った。その後石英ガラス加工用旋盤のチャック間を狭め、合成ガラスインゴットを押圧しボール状の合成石英ガラスに変形し、ボール状合成石英ガラスを切り離し、切り離し面を上下にして合成石英ガラスインゴットを支持台の支持棒に取り付け回転しながらバーナーで加熱軟化させ、再度均質化して棒状合成石英ガラスインゴットを製造した。得られたインゴットには３方向で脈理や層状構造は認められなかった。前記合成石英ガラスインゴットを所望の形状に成型するために、Ｎａの灰分２０ｐｐｍ以下のグラファイトルツボ中にインゴットを入れ、ルツボ内を窒素雰囲気で置換したのち炉内温度を１９００℃に保温し、１０分間保持し成型した。得られた外径２００ｍｍ、厚さ１３５ｍｍの石英ガラス部材を純度９９％以上のアルミナを炉材とする電気炉内に設置し、１１５０℃で５０時間保持したのち、３℃／ｈｒの冷却速度で６００℃まで徐冷し、ついで自然冷却して、除歪操作を行った。この合成石英ガラス部材の光学特性を調べたところ、光学軸と直交する面内の屈折率分布Δｎは０．８×１０^−６、光学軸と平行な面内の屈折率分布Δｎは３×１０^−６、複屈折量は１ｎｍ／ｃｍ以下であった。また、測定された水素分子濃度は６．５０×１０^１７分子／ｃｍ^３であり、金属不純物分析の結果、Ｌｉ、Ｋ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉなどの不純物濃度は５ｐｐｂ以下、Ｎａの濃度は４５ｐｐｂであった。この石英ガラス部材に照度２０ｍＷ／ｃｍ２の低圧水銀ランプによる紫外線を７２時間照射した。紫外線照射後に、外径６０ｍｍ、厚さ１０ｍｍの透過率測定用サンプルを切り出して透過率測定を行ったところ、波長１９３．４ｎｍにおける内部透過率は９９．８２％と良好な透過性を示した。なお、紫外線照射前の透過率測定用サンプルの内部透過率は９９．６５％であった。

実施例２
実施例１において、除歪処理を１１５０℃で５０時間保持したのち、５℃／ｈｒの冷却速度で６００℃まで徐冷したのち、自然冷却を行った以外、実施例１と同様の操作で合成石英ガラス部材を作成した。得られた合成石英ガラス部材には３方向の脈理や層状構造がみれなかった。この合成石英ガラス部材の光学特性を調べたところ、光学軸と直交する面内の屈折率分布Δｎは１×１０^−６、光学軸と平行な面内の屈折率分布Δｎは４×１０^−６、複屈折量は１ｎｍ／ｃｍ以下であった。また、測定された水素分子濃度は９．６０×１０^１７分子／ｃｍ^３であり、金属不純物分析の結果、Ｌｉ、Ｋ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉなどの不純物濃度は５ｐｐｂ以下、Ｎａの濃度は３５ｐｐｂであった。この石英ガラス部材に実施例１と同様に照度２０ｍＷ／ｃｍ^２の低圧水銀ランプによる紫外線照射を７２時間行い、該紫外線照射後に、外径６０ｍｍ、厚さ１０ｍｍの透過率測定用サンプルを切り出して透過率測定を行った。その結果、波長１９３．４ｎｍにおける内部透過率は９９．８５％と良好な透過性を示した。なお、紫外線照射前の透過率測定用サンプルの内部透過率は９９．７０％であった。

実施例３
気化させた高純度四塩化珪素を酸水素火炎中に導入し、すす状シリカを生成し、回転する基体上に溶融堆積させる直接火炎加水分解法にて、外径１１０ｍｍ、長さ５５０ｍｍの合成石英ガラスインゴットを作成した。このインゴットに実施例１と同様な条件で均質化処理を施し、層状構造、３方向の脈理及び内部歪を熱的、機械的に除去した。前記合成石英ガラスインゴットを所望の形状に成型するために、実施例１と同様に成型を行った。得られた外径２００ｍｍ、厚さ１４０ｍｍの石英ガラス部材を純度９９％以上のアルミナを炉材とする電気炉内に設置し、１１５０℃で５０時間保持したのち、６℃／ｈｒの冷却速度で６００℃まで徐冷し、ついで自然冷却して、除歪操作を行った。この合成石英ガラス部材の光学特性を調べたところ、光学軸と直交する面内の屈折率分布Δｎは１×１０^−６、光学軸と平行な面内の屈折率分布Δｎは４×１０^−６、複屈折量は１ｎｍ／ｃｍ以下であった。また、測定された水素分子濃度は１．２０×１０^１８分子／ｃｍ^３であり、金属不純物分析の結果、Ｌｉ、Ｋ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉなどの不純物濃度は５ｐｐｂ以下、塩素濃度は６０ｐｐｍ，Ｎａ濃度は２５ｐｐｂであった。この石英ガラス部材に照度２０ｍＷ／ｃｍ^２の低圧水銀ランプによる紫外線を７２時間照射した。紫外線照射後に、外径６０ｍｍ、厚さ１０ｍｍの透過率測定用サンプルを切り出して透過率測定を行ったところ、波長１９３．４ｎｍにおける内部透過率は９９．８０％と良好な透過性を示した。なお、紫外線照射前の透過率測定用サンプルの内部透過率は９９．４２％であった。

実施例４
気化させた高純度四塩化珪素を酸素ガスをキャリアガスとして、酸水素火炎中に導入し、生成したすす状シリカを回転する基体上に堆積させ、直径約２００ｍｍ、長さ約４００ｍｍの多孔質シリカ母材（スート）を作成した。このスートの嵩密度は約１．２ｇ／ｃｍ^３であった。前記スートを石英製炉芯管中で温度１４５０℃、Ｈｅガスの雰囲気中で透明ガラス化し、外径１４０ｍｍ、長さ約３００ｍｍの透明石英ガラスインゴットを得た。次いで実施例１と同様な条件で均質化処理を行い、層状構造、３方向の脈理及び内部歪を熱的、機械的に除去した。前記合成石英ガラスインゴットを所望の形状に成型するために、実施例１と同様な成型を行った。得られた外径１８０ｍｍ、厚さ１６０ｍｍの石英ガラス体を純度９９％以上のアルミナを炉材とする電気炉内に設置し、１１５０℃で５０時間保持したのち、６℃／ｈｒの冷却速度で６００℃まで徐冷し、その後自然冷却して、除歪操作を行った。この合成石英ガラス体から外径１８０ｍｍ、厚さ３０ｍｍの石英ガラス部材を切り出し、１気圧の水素ガス中にて、温度６５０℃で約２００時間熱処理し、水素分子を含有させた。この石英ガラス部材の光学特性を調べたところ、光学軸と直交する面内の屈折率分布Δｎは１×１０^−６、光学軸と平行な面内の屈折率分布Δｎは３×１０^−６、複屈折量は１ｎｍ／ｃｍ以下であった。また、測定された水素分子濃度は３．３×１０^１７分子／ｃｍ^３であり、金属不純物分析の結果、Ｌｉ、Ｋ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉなどの不純物濃度は５ｐｐｂ以下、Ｎａ濃度は４５ｐｐｂであった。前記石英ガラス部材に実施例１と同様な条件で紫外線を照射した。紫外線照射後に、外径６０ｍｍ、厚さ１０ｍｍの透過率測定用サンプルを切り出して透過率測定を行ったところ、波長１９３．４ｎｍにおける内部透過率は９９．８０％と良好な透過性を示した。なお、紫外線照射前の透過率測定用サンプルの内部透過率は９９．６４％であった。

比較例１
実施例１と同様に、気化させた高純度メチルトリメトキシシランを酸水素火炎中に導入し、すす状シリカを生成し、回転する基体上に溶融堆積させる直接火炎加水分解法にて、外径１８０ｍｍ、長さ２５０ｍｍの合成石英ガラスインゴットを作成した。前記インゴットを熱的、機械的に層状構造、脈理及び内部歪みを除去する均質化処理することなく、１１５０℃で７０時間保持したのち、２℃／ｈｒの冷却速度で６００℃まで徐冷し、ついで自然冷却した。得られた合成石英ガラス体の光学特性を調べたところ、光学軸と直交する面内の屈折率分布Δｎは３．０×１０^−６、光学軸と平行な面内の屈折率分布Δｎは５×１０^−６、複屈折量は１ｎｍ／ｃｍ以下であった。しかしながら、光学軸と平行な面内を目視で観察したところ、顕著な脈理状の層状構造が観察された。また、測定された水素分子濃度は３．８×１０^１７分子／ｃｍ^３であり、金属不純物分析の結果、Ｌｉ、Ｋ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉなどの不純物濃度は５ｐｐｂ以下、Ｎａの濃度は３０ｐｐｂであった。この石英ガラス体に実施例１と同様に照度２０ｍＷ／ｃｍ^２の低圧水銀ランプによる紫外線を７２時間照射した。紫外線照射後に、外径６０ｍｍ、厚さ１０ｍｍの透過率測定用サンプルを切り出して透過率測定を行ったところ、波長１９３．４ｎｍにおける内部透過率は９９．９０％と非常に良好な透過性を示したが、脈理状の層状構造が存在しＡｒＦエキシマレーザー用光学部材としては不適当なものであった。なお、紫外線照射前の透過率測定用サンプルの内部透過率は９９．７８％であった。

比較例２
実施例１において、除歪処理を１１５０℃で７０時間保持したのち、２℃／ｈｒの冷却速度で６００℃まで徐冷し、その後自然冷却を行った以外、実施例１と同様の操作で合成石英ガラス体を作成した。得られた合成石英ガラス体には３方向の脈理や層状構造がみれなかった。この合成石英ガラス部材の光学特性を調べたところ、光学軸と直交する面内の屈折率分布Δｎは１×１０^−６、光学軸と平行な面内の屈折率分布Δｎは３×１０^−６、複屈折量は１ｎｍ／ｃｍ以下であった。また、測定された水素分子濃度は２．８０×１０^１７分子／ｃｍ^３であり、金属不純物分析の結果、Ｌｉ、Ｋ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉなどの不純物濃度は５ｐｐｂ以下、Ｎａの濃度は６５ｐｐｂであった。この石英ガラス部材に実施例１と同様に照度２０ｍＷ／ｃｍ^２の低圧水銀ランプによる紫外線を７２時間照射した。紫外線照射後に、外径６０ｍｍ、厚さ１０ｍｍの透過率測定用サンプルを切り出して透過率測定を行ったところ、波長１９３．４ｎｍにおける内部透過率は９９．７２％と、ＡｒＦエキシマレーザー用の光学部材として幾分透過性が不足していた。なお、紫外線照射前の透過率測定用サンプルの内部透過率は９９．５２％であった。

本発明では、均質性に優れる上に、ＡｒＦエキシマレーザーに対して高い内部透過率を有し、かつ耐レーザーにも優れ、エキシマレーザーリソグラフィー装置のレンズ、プリズム、ビームスプリッター等の照明系、投影系等の光学材料が良好に製造できる。

Claims

高純度の合成石英ガラスインゴットの長手方向の両端を支持部材で支持し、その支持端を結ぶ軸を中心に回転させながら、合成石英ガラスインゴットにバーナーで溶融帯域を形成し、支持軸方向に加圧し溶融帯域で外方に突き出させ、次いでその側面を支持体に支持したのち、バーナーで加熱軟化する均質化処理で層状構造、３方向の脈理を熱的、機械的に除去し、成型工程を経たのち、さらに除歪処理を行って内部歪を除去し、Ｎａ濃度が２５〜６０ｐｐｂの合成石英ガラス部材に波長２６０ｎｍ以下の連続紫外線を５０時間以上照射し波長１９３．４ｎｍに対する内部透過率を99.8％以上とすることを特徴とするＡｒＦエキシマレーザーリソグラフィー用合成石英ガラス部材の製造方法。
合成石英ガラス部材の表面粗さＲ_maxを３０μm以下とすることを特徴とする請求項１記載のＡｒＦエキシマレーザーリソグラフィー用合成石英ガラス部材の製造方法。
合成石英ガラス部材の光学軸と直交する面内の屈折率分布Δｎが１×１０−６以下、光学軸と平行な面内の屈折率分布Δｎが５×１０−６以下、複屈折量が２ｎｍ／ｃｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２記載のＡｒＦエキシマレーザーリソグラフィー用合成石英ガラス部材の製造方法。
合成石英ガラス部材を１気圧以上、温度６００〜１２００℃で処理し含有する水素分子濃度を２×１０^１７分子／ｃｍ^３以上とすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載のＡｒＦエキシマレーザーリソグラフィー用合成石英ガラス部材の製造方法。
合成石英ガラス部材が直径２００ｍｍ以上の円筒状または少なくとも１面の対角線の長さが２００ｍｍ以上の角柱状の部材であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載のＡｒＦエキシマレーザーリソグラフィー用合成石英ガラス部材の製造方法。