(57)【要約】  光学用セラミック材料の熱処理装置は、熱処理すべき光学用セラミック材料を内部に収容する炉体と、熱処理すべき光学用セラミック材料を降温する際に、降温速度を制御するために発熱させる降温制御ヒーターと、炉体の内部に冷媒を流動させるために冷媒を導入する冷媒導入部と、降温速度を制御するための制御部と、を有し、降温制御ヒーターは、炉体の内部または／および前記冷媒導入部に配置され、制御部は、降温制御ヒーターの発熱量と、炉体の内部における冷媒の流量の少なくとも一方を制御して、熱処理すべき光学用セラミック材料またはその近傍における降温速度を予め定められたパターンに保つように制御する。
2012118175.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学用セラミック材料の熱処理装置であって、
熱処理すべき光学用セラミック材料を内部に収容する炉体と、
前記熱処理すべき光学用セラミック材料を降温する際に、降温速度を制御するために発熱させる降温制御ヒーターと、
前記炉体の内部に冷媒を流動させるために前記冷媒を導入する冷媒導入部と、
前記降温速度を制御するための制御部と、を有し、
前記降温制御ヒーターは、前記炉体の内部または／および前記冷媒導入部に配置され、
前記制御部は、前記降温制御ヒーターの発熱量と、前記炉体の内部における前記冷媒の流量の少なくとも一方を制御して、前記熱処理すべき光学用セラミック材料またはその近傍における降温速度を予め定められたパターンに保つように制御する光学用セラミック材料の熱処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光学用セラミック材料の熱処理装置であって、
前記制御部は、前記降温制御ヒーターの発熱量と、前記炉体の内部における前記冷媒の流量の両方を制御する光学用セラミック材料の熱処理装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の光学用セラミック材料の熱処理装置であって、
前記炉体の内部における前記冷媒の流量を制御する流量制御部をさらに有する光学用セラミック材料の熱処理装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学用セラミック材料の熱処理装置であって、
前記降温制御ヒーターは前記炉体の内部に設けられ、前記熱処理すべき光学用セラミック材料を昇温する際の昇温ヒーターとしても用いる光学用セラミック材料の熱処理装置。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学用セラミック材料の熱処理装置であって、
前記降温制御ヒーターは前記冷媒導入部に備えられ、前記炉体内には前記熱処理すべき光学用セラミック材料を昇温する際の昇温ヒーターが設けられている光学用セラミック材料の熱処理装置。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学用セラミック材料の熱処理装置であって、
前記炉体は、鉛直方向または水平方向に接して配置された第１炉体と第２炉体とからなり、
前記降温制御ヒーターは第２炉体の内部に設けられ、
前記冷媒導入部は前記第２炉体に設けられ、
前記昇温ヒーターは前記第１炉体の内部に設けられ、
前記第１炉体の内部には、前記熱処理すべき光学用セラミック材料を昇温する際のヒーターが設けられている光学用セラミック材料の熱処理装置。
【請求項７】
請求項５に記載の光学用セラミック材料の熱処理装置であって、
前記炉体は、鉛直方向または水平方向に接して配置された第１炉体と第２炉体とからなり、
前記冷媒導入部は前記第２炉体に設けられ、
前記昇温ヒーターは前記第１炉体の内部に設けられている光学用セラミック材料の熱処理装置。
【請求項８】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の光学用セラミック材料の熱処理装置であって、
前記炉体の内部を内側空間と外側空間に仕切る壁部をさらに有し、前記熱処理すべき光学用セラミック材料は前記内側空間に配置される光学用セラミック材料の熱処理装置。
【請求項９】
請求項６または７に記載の光学用セラミック材料の熱処理装置であって、
前記第２炉体の内部を内側空間と外側空間に仕切る壁部をさらに有し、前記熱処理すべき光学用セラミック材料は前記内側空間に配置される光学用セラミック材料の熱処理装置。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の光学用セラミック材料の熱処理装置であって、
前記降温制御ヒーターは前記内側空間に配置される光学用セラミック材料の熱処理装置。
【請求項１１】
請求項８または９に記載の光学用セラミック材料の熱処理装置であって、
前記壁部は略鉛直方向に伸びる光学用セラミック材料の熱処理装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の光学用セラミック材料の熱処理装置であって、
前記冷媒は、空気、窒素ガス、または不活性ガスのうちの１種類または２種類以上を混合したものである光学用セラミック材料の熱処理装置。
【請求項１３】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の光学用セラミック材料の熱処理装置であって、
前記冷媒は液体である光学用セラミック材料の熱処理装置。
【請求項１４】
請求項８または９に記載の光学用セラミック材料の熱処理装置であって、
前記冷媒導入部は前記炉体の下部に配置される光学用セラミック材料の熱処理装置。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか一項に記載の光学用セラミック材料の熱処理装置であって、前記光学用セラミック材料は非晶質材料または単結晶材料である光学用セラミック材料の熱処理装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の光学用セラミック材料の熱処理装置であって、前記非晶質材料は合成石英ガラスである光学用セラミック材料の熱処理装置。
【請求項１７】
請求項１〜１４のいずれか一項に記載の光学用セラミック材料の熱処理装置を用いた光学用セラミック材料の熱処理方法であって、
熱処理すべき光学用セラミック材料を第１の温度範囲の所定温度に加熱して所定の時間保持した後、所定の降温速度より大きい降温速度で冷却することで熱処理を行う光学用セラミック材料の熱処理方法。
【請求項１８】
請求項１６に記載の光学用セラミック材料の熱処理装置を用いた合成石英ガラスの熱処理方法であって、
熱処理すべき合成石英ガラスを１０００〜１２００℃の間の所定の温度に加熱して所定の時間保持した後、７０℃／時より大きい降温速度で冷却することで熱処理を行う合成石英ガラスの熱処理方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の合成石英ガラスの熱処理方法であって、
熱処理された合成石英ガラスの複屈折の最大値は５ｎｍ／ｃｍより大きい合成石英ガラスの熱処理方法。
【請求項２０】
光学系の製造方法であって、
請求項１９に記載の合成石英ガラスの熱処理方法により、複屈折の最大値が５ｎｍ／ｃｍより大きい合成石英ガラスを得て、該合成石英ガラスを加工して光学要素となし、該光学要素を含む複数の光学要素からなる光学系を構成する光学系の製造方法。
【請求項２１】
露光装置の製造方法であって、
請求項２０に記載の光学系の製造方法により製造した照明光学系および／または投影光学系を製造し、前記照明光学系および／または前記投影光学系を組み込んで前記露光装置を構成する露光装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学用セラミック材料の熱処理装置、光学用セラミック材料の熱処理方法、合成石英ガラスの熱処理方法、光学系の製造方法および露光装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
露光装置の光学系を構成する光学要素に用いられる合成石英ガラスやフッ化カルシウム、フッ化バリウム等の光学用セラミック材料は、露光装置の光源の短波長化が進むにつれて非常に高い光透過率が求められるようになっている。このような高い光透過率を必要とする光学用セラミック材料は、化学的に合成された高純度の原料を使用して製造される。【０００３】
しかし、製造された光学用セラミック材料の内部には、製造時の熱履歴に由来する様々な応力が残留しているため、これを低減するためにアニール処理と呼ばれる熱処理を行って残留応力を低下させて屈折率の均質性を向上させるとともに複屈折を低減させることがなされている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】日本国特開２００５−２２９２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記したような光学用セラミック材料を加工して得られた複数の光学要素を、複屈折が互いに相殺するように組み合わせて露光装置の光学系を構成すれば、光学系全体としての複屈折を低減することができる。しかし、このように光学系を構成するには、大きな複屈折を有する光学要素（レンズ等）が必要となり、そのような光学要素の材料として大きな複屈折を有する光学用セラミック材料が必要となる。【０００６】
本発明者は、所望の複屈折を有する光学用セラミック材料を得るには、光学用セラミック材料を熱処理する際に、降温速度を予め定められたパターンに保つことが必要であることを見出し、本発明をなすに至った。すなわち、本発明は、大きな複屈折値を有し、かつ、設定した複屈折値に対する誤差が小さい光学用セラミック材料を製造することができる光学用セラミック材料の熱処理装置および光学用セラミック材料の熱処理方法を提供することを目的とする。【０００７】
また、大きな複屈折値を有し、かつ、設定した複屈折値に対する誤差が小さい合成石英ガラスを製造することができる合成石英ガラスの熱処理方法を提供することを目的とする。【０００８】
また、上記の合成石英ガラスの熱処理方法により製造された合成石英ガラス材料を加工して得られた光学要素を用いた光学系の製造方法を提供することを目的とする。【０００９】
また、上記の光学系の製造方法を用いて照明光学系および／または投影光学系を製造して組み込んで露光装置を構成する露光装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
かかる課題を解決するために、本発明の第１の態様によれば、光学用セラミック材料の熱処理装置は、熱処理すべき光学用セラミック材料を内部に収容する炉体と、熱処理すべき光学用セラミック材料を降温する際に、降温速度を制御するために発熱させる降温制御ヒーターと、炉体の内部に冷媒を流動させるために冷媒を導入する冷媒導入部と、降温速度を制御するための制御部と、を有し、降温制御ヒーターは、炉体の内部または／および冷媒導入部に配置され、制御部は、降温制御ヒーターの発熱量と、炉体の内部における冷媒の流量の少なくとも一方を制御して、熱処理すべき光学用セラミック材料またはその近傍における降温速度を予め定められたパターンに保つように制御する。【００１１】
本発明の第２の態様によれば、第１の態様の光学用セラミック材料の熱処理装置において、制御部は、降温制御ヒーターの発熱量と、炉体の内部における冷媒の流量の両方を制御することが好ましい。【００１２】
本発明の第３の態様によれば、第１または第２の態様の光学用セラミック材料の熱処理装置において、炉体の内部における冷媒の流量を制御する流量制御部をさらに有することが好ましい。【００１３】
本発明の第４の態様によれば、第１〜第３のいずれか一つの態様の光学用セラミック材料の熱処理装置において、降温制御ヒーターは前記炉体の内部に設けられ、熱処理すべき光学用セラミック材料を昇温する際の昇温ヒーターとしても用いることが好ましい。【００１４】
本発明の第５の態様によれば、第１〜第３のいずれか一つの態様の光学用セラミック材料の熱処理装置において、降温制御ヒーターは前記冷媒導入部に備えられ、炉体内には熱処理すべき光学用セラミック材料を昇温する際の昇温ヒーターを設けることが好ましい。【００１５】
本発明の第６の態様によれば、第１〜第３のいずれか一つの態様の光学用セラミック材料の熱処理装置において、炉体は、鉛直方向または水平方向に接して配置された第１炉体と第２炉体とからなり、降温制御ヒーターは第２炉体の内部に設けられ、冷媒導入部は前記第２炉体に設けられ、昇温ヒーターは前記第１炉体の内部に設けられ、第１炉体の内部には、熱処理すべき光学用セラミック材料を昇温する際のヒーターが設けられることが好ましい。【００１６】
本発明の第７の態様によれば、第５の態様の光学用セラミック材料の熱処理装置において、炉体は、鉛直方向または水平方向に接して配置された第１炉体と第２炉体とからなり、冷媒導入部は第２炉体に設けられ、昇温ヒーターは第１炉体の内部に設けられることが好ましい。【００１７】
本発明の第８の態様によれば、第１〜第５のいずれか一つの態様の光学用セラミック材料の熱処理装置において、炉体の内部を内側空間と外側空間に仕切る壁部をさらに有し、熱処理すべき光学用セラミック材料は内側空間に配置されることが好ましい。【００１８】
本発明の第９の態様によれば、第６または第７の態様の光学用セラミック材料の熱処理装置において、第２炉体の内部を内側空間と外側空間に仕切る壁部をさらに有し、熱処理すべき光学用セラミック材料は内側空間に配置されることが好ましい。【００１９】
本発明の第１０の態様によれば、第８または第９の態様の光学用セラミック材料の熱処理装置において、降温制御ヒーターは前記内側空間に配置されることが好ましい。【００２０】
本発明の第１１の態様によれば、第８または第９の態様の光学用セラミック材料の熱処理装置において、壁部は略鉛直方向に伸びることが好ましい。【００２１】
本発明の第１２の態様によれば、第１〜第１１のいずれか一つの態様の光学用セラミック材料の熱処理装置において、冷媒は、空気、窒素ガス、または不活性ガスのうちの１種類または２種類以上を混合したものであることが好ましい。【００２２】
本発明の第１３の態様によれば、第１〜第１１のいずれか一つの態様の光学用セラミック材料の熱処理装置において、冷媒は液体であることが好ましい。【００２３】
本発明の第１４の態様によれば、第８または第９の態様の光学用セラミック材料の熱処理装置において、冷媒導入部は前記炉体の下部に配置される。【００２４】
本発明の第１５の態様によれば、第１〜第１４のいずれか一つの態様の光学用セラミック材料の熱処理装置において、光学用セラミック材料は非晶質材料または単結晶材料であることが好ましい。【００２５】
本発明の第１６の態様によれば、第１５の態様の光学用セラミック材料の熱処理装置において、非晶質材料は合成石英ガラスであることが好ましい。【００２６】
本発明の第１７の態様によれば、光学用セラミック材料の熱処理方法は、第１〜第１４のいずれか一つの態様の光学用セラミック材料の熱処理装置を用い、熱処理すべき光学用セラミック材料を第１の温度範囲の所定温度に加熱して所定の時間保持した後、所定の降温速度より大きい降温速度で冷却することで熱処理を行う。【００２７】
本発明の第１８の態様によれば、合成石英ガラスの熱処理方法は、第１６の態様の光学用セラミック材料の熱処理装置を用い、熱処理すべき合成石英ガラスを１０００〜１２００℃の間の所定の温度に加熱して所定の時間保持した後、７０℃／時より大きい降温速度で冷却することで熱処理を行う。【００２８】
本発明の第１９の態様によれば、第１８の態様の合成石英ガラスの熱処理方法において、熱処理された合成石英ガラスの複屈折の最大値は５ｎｍ／ｃｍより大きいことが好ましい。【００２９】
本発明の第２０の態様によれば、光学系の製造方法は、第１９の態様の合成石英ガラスの熱処理方法により、複屈折の最大値が５ｎｍ／ｃｍより大きい合成石英ガラスを得て、その合成石英ガラスを加工して光学要素となし、その光学要素を含む複数の光学要素からなる光学系を構成する。【００３０】
本発明の第２１の態様によれば、露光装置の製造方法は、第２０の態様の光学系の製造方法により製造した照明光学系および／または投影光学系を製造し、その照明光学系および／または投影光学系を組み込んで露光装置を構成する。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、熱処理すべき光学用セラミック材料またはその近傍における降温速度を予め定められたパターンに保つように制御できる光学用セラミック材料の熱処理装置を提供することができ、それを用いて熱処理を行うことで、大きな複屈折値を有し、かつ、設定した複屈折値に対する誤差が小さい光学用セラミック材料を製造することができる。また、上記熱処理を行った光学用セラミック材料を用いて光学系および露光装置を製造することで、より優れた性能を有する光学系および露光装置を製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、本発明の実施形態１−１に係る光学用セラミック材料の熱処理装置を示す断面図である。
【図２】図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態１−２に係る光学用セラミック材料の熱処理装置の断面図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態１−３に係る光学用セラミック材料の熱処理装置の断面図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態１−３に係る光学用セラミック材料の熱処理装置の別の構成形態を示す断面図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態１−４に係る光学用セラミック材料の熱処理装置の断面図である。
【図７】図７は、本発明の実施形態１−５に係る光学用セラミック材料の熱処理装置の断面図である。
【図８】図８は、本発明の実施形態１−５に係る光学用セラミック材料の熱処理装置の別の構成形態を示す断面図である。
【図９】図９は、本発明の第３実施形態に係る露光装置の光学系を示す概略構成図である。
【図１０】図１０は、本発明の第２実施形態に係る合成石英ガラスの熱処理方法における合成石英ガラス塊Ｓ近傍の温度変化の実測値を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
[第１実施形態：熱処理装置]
以下、本発明を実施するための第１実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、熱処理される光学用セラミックス材料は合成石英ガラスとして説明するが、合成石英ガラス以外の光学用セラミック材料に関しても同様である。
【００３４】
（実施形態１−１）
図１は、本発明の実施形態１−１の熱処理装置１００の断面図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。
【００３５】
本発明の実施形態１−１の熱処理装置１００は、気相合成法によって製造された合成石英ガラス塊Ｓを加熱して所定温度に保持した後に、所定の降温速度より大きい降温速度で急冷して熱処理を行う。それにより、大きな複屈折を有する合成石英ガラス塊Ｓを製造する。
【００３６】
熱処理装置１００は、図１および図２に示すように、ステンレス鋼板等で外壁が構成された略円筒形状の炉体１０１を有している。炉体１０１の内壁のほぼ全面は、アルミナ耐火レンガで構成された断熱材１０２で覆われており、炉体１０１内部の温度が炉体１０１外部の温度による影響を受け難くなっている。なお、第１の実施形態に係る熱処理装置としては、炉体１０１の内径が約１ｍのものを例に説明する。
【００３７】
熱処理装置１００には、合成石英ガラス塊Ｓを炉体１０１の内部に配置するための耐火煉瓦製のステージ１０５および石英ガラス製のリング型治具１０６が設けられている。また、ステージ１０５の下方には、回転機構１２１および昇降機構１２６を有するステージ移動装置１２０が配置されている。このような構成により、ステージ１０５の上に設けられたリング型治具１０６に載せられた熱処理すべき合成石英ガラス塊Ｓは、炉体１０１の内部の略中央部に配置される。
【００３８】
ステージ移動装置１２０のうち、回転機構１２１は、熱処理時に、合成石英ガラス塊Ｓを回転させる。この回転機構１２１は、回転する軸部１２２と、当該軸部１２２に固定された第１かさ歯歯車１２３と、第１かさ歯歯車１２３とかみ合う第２かさ歯歯車１２４と、第２かさ歯歯車１２４を回転させるためのモーター１２５とを有している。軸部１２２は、ステージ１０５の下部に固定されて下方向に延び、ステージ１０５と共に回転する。モーター１２５の軸が回転すると、第２かさ歯歯車１２４および第１かさ歯歯車１２３を介して軸部１２２とステージ１０５が一体で回転し、これによりステージ１０５上に配置された合成石英ガラス塊Ｓが回転する。
【００３９】
ステージ移動装置１２０において、昇降機構１２６は、リンク機構で構成されており、炉体１０１の外部下方でステージ１０５上のリング型治具１０６に載せられた合成石英ガラス塊Ｓを炉体１０１の内部まで上昇させ、また、熱処理が終了した合成石英ガラス塊Ｓを炉体１０１の下方外側に降下させる。
【００４０】
炉体１０１の内部には、合成石英ガラス塊Ｓを昇温するための昇温ヒーター１０７が配置されている。実施形態１−１の熱処理装置においては、昇温ヒーター１０７は、合成石英ガラス塊Ｓを降温させる際の降温速度を制御するための降温制御ヒーター１１７としても機能する。実施形態１−１の熱処理装置においては、昇温ヒーター１０７および降温制御ヒーターとしてＳｉＣヒーターを用いる。図２に示すように、ＳｉＣヒーターは炉体１０１と中心を共有する仮想の円筒面上に等間隔で８個配置されている。
【００４１】
炉体１０１の下方には、炉体１０１の内部空間に、空気（外気）、窒素ガス、または不活性ガス、あるいはこれらの混合物等の冷媒を導入するための冷媒導入部１３０が設けられている。この冷媒導入部１３０は、熱処理装置１００の外部または冷媒保存タンク（図示省略）等から、冷媒導入開閉弁１３１を経由して、炉体１０１の内部空間に冷媒を導入する。冷媒は、例えば図１に矢印Ｒで示すように炉体１０１の内部を流動する。冷媒の導入量は、冷媒導入開閉弁１３１の開度を調整することで制御することができる。なお、本発明の実施形態１−１では、図２に示すように、熱処理装置１００の外部から冷媒として外気を導入するために、炉体１０１下部の炉体１０１と中心を共有する仮想の円周上に等間隔に４個の冷媒導入部１３０が配置されている。
【００４２】
冷媒導入部１３０から導入された冷媒は、炉体１０１の内部を上方に流れた後、炉体１０１の上部に設けられた冷媒排出口１０８から炉体１０１の外部に排出される。炉体１０１の内部から冷媒排出口１０８に通じる流路には、上下動可能な棒状部材１１０の下方先端部に固定された冷媒排出開閉弁１０９が設けられており、この冷媒排出開閉弁１０９の開度により冷媒の排出量を調整することができる。冷媒排出開閉弁１０９が開放状態となっているときには、図１に示した矢印Ｒに沿って冷媒が排出される。本発明の実施形態１−１の熱処理装置においては、冷媒導入開閉弁１３１と冷媒排出開閉弁１０９とを連動して制御することで、炉体１０１内部を流れる冷媒の流量を調整する。
【００４３】
熱処理装置１００には、合成石英ガラス塊Ｓの近傍の温度を検出するための熱電対１０４が設けられている。熱電対１０４の先端は、炉体１０１内部に配置される合成石英ガラス塊Ｓの近傍に達するように配置されている。熱処理装置１００は、炉体１０１の外部に、炉体１０１内部を流動する冷媒の流量を制御するための流量制御部１４１と、降温制御ヒーター１１７の発熱量を制御する発熱制御部１４２を有する制御部１４０を有している。制御部１４０は、熱電対１０４により検出された合成石英ガラス塊Ｓの近傍の温度に基づいて、流量制御部１４１と発熱制御部１４２の少なくとも一方に制御信号を出力する。それに基づいて、冷媒導入開閉弁１３１および／または冷媒排出開閉弁１０９の開度（すなわち冷媒の流量）、および、降温制御ヒーター１１７の発熱量のうちの少なくとも一方を調節することにより、合成石英ガラス塊Ｓの降温速度を予め定められたパターンに保つ。
【００４４】
なお、合成石英ガラス塊Ｓの降温速度をより正確に制御するには、制御部１４０が流量制御部１４１と発熱制御部１４２とを共に制御して、冷媒の流量と降温制御ヒーター１１７の発熱量を同時に調節することがより好ましい。
【００４５】
（実施形態１−２）
次に、本発明の実施形態１−２の光学用セラミック材料の熱処理装置について、図面を参照しながら説明する。図３は、本発明の実施形態１−２の光学用セラミック材料の熱処理装置２００の断面図である。なお、実施形態１−１の光学用セラミック材料の熱処理装置１００と同様の構成については図１で用いたものと同じ番号を用いる。
【００４６】
光学用セラミック材料の熱処理装置２００は、実施形態１−１の光学用セラミック材料の熱処理装置１００と比べて、炉体２０１の内部を内側空間２１１と外側空間２１２とに仕切るように鉛直方向に伸びた壁部２０３が底壁に設けられていることが異なる。壁部２０３の高さは約１００ｍｍであり、石英ガラス繊維等を含むガラス繊維耐火物からなっている。内側空間２１１と外側空間２１２は壁部２０３の上方で互いに通じている。また、壁部２０３を通して、内側空間２１１と外側空間２１２の間で熱が伝わる。
【００４７】
合成石英ガラス塊Ｓは、ステージ１０５上のリング型治具１０５に載せられて、ステージ移動装置１２０により炉体２０１の内部の内側空間２１１の略中央部に配置される。内側空間２１１の内側には、合成石英ガラス塊Ｓを昇温するための昇温ヒーター１０７が炉体２０１と中心を共有する仮想の円筒面上に等間隔で８個配置されている。実施形態１−１の光学用セラミック材料の熱処理装置１００と同様に、昇温ヒーター１０７は、合成石英ガラスを降温させる際の降温速度を制御するための降温制御ヒーター１１７としても機能する。
【００４８】
光学用セラミック材料の熱処理装置２００においても、実施形態１−１の光学用セラミック材料の熱処理装置１００と同様に、冷媒導入部１３０は外部空間２１２の下方に炉体２０１と中心を共有する仮想の円周上に等間隔で４個設けられている。これらの冷媒導入部１３０から炉体２０１の内部に、空気（外気）、窒素ガス、不活性ガス、あるいはこれらの混合物等の冷媒を導入する。
【００４９】
冷媒導入部１３０により炉体２０１内部に導入された冷媒は外部空間２１２を流動し、炉体２０１上方に設けられた冷媒排出口１０８から排出される。冷媒の導入量の調整方法は実施形態１−１の光学用セラミック材料の熱処理装置１００における方法と同様である。
【００５０】
光学用セラミック材料の熱処理装置２００には熱電対１０４が設けられている。熱電対１０４の先端は、炉体１０１内部の内側空間２１１内に配置される合成石英ガラス塊Ｓの近傍に達するように配置されている。
【００５１】
光学用セラミック材料の熱処理装置２００も、実施形態１−１の光学用セラミック材料の熱処理装置１００と同様に、炉体２０１の内部を流動する冷媒の流量を制御するための流量制御部１４１と、降温制御ヒーター１１７の発熱量を制御する発熱制御部１４２を有する制御部１４０を有している。制御部１４０は、熱電対１０４により検出された合成石英ガラス塊Ｓの近傍の温度に基づいて、流量制御部１４１と発熱制御部１４２の少なくとも一方に制御信号を出力する。それに基づいて、冷媒導入開閉弁１３１および／または冷媒排出開閉弁１０９の開度（すなわち冷媒の流量）、および、降温制御ヒーター１１７の発熱量のうちの少なくとも一方を調節することにより、合成石英ガラス塊Ｓの降温速度を予め定められたパターンに保つ。
【００５２】
光学用セラミック材料の熱処理装置２００においては、壁部２０３が設けられていることにより、冷媒導入部１３０から導入された冷媒が合成石英ガラス塊Ｓに直接当たることがない。合成石英ガラス塊Ｓの熱は内側空間２１１を通して壁部２０３に伝わり、さらに壁部２０３の内部を経て外側空間２１２に伝わり、冷媒によって炉体２０１の外部に排出される。このような作用により、合成石英ガラス塊Ｓの降温制御をより正確に行うことができる。
【００５３】
なお、合成石英ガラス塊Ｓの降温速度をさらに正確に制御するには、制御部１４０が流量制御部１４１と発熱制御部１４２とを共に制御すること、すなわち、冷媒の流量と降温制御ヒーター１１７の発熱量を同時に調節することが好ましい。
【００５４】
（実施形態１−３）
次に、本発明の実施形態１−３の光学用セラミック材料の熱処理装置態様について、図面を参照しながら説明する。図４は、本発明の実施形態１−３の光学用セラミック材料の熱処理装置３００の断面図である。なお、実施形態１−１の光学用セラミック材料の熱処理装置１００と同様の構成については図１で用いたものと同じ番号を用いる。
【００５５】
光学用セラミック材料の熱処理装置３００は、実施形態１−１の光学用セラミック材料の熱処理装置１００と比べて、冷媒を導入する冷媒導入部に降温制御ヒーター１１７が備えられていることが異なる。従って、光学用セラミック材料の熱処理装置３００においては、昇温ヒーター１０７は、合成石英ガラスの昇温時にのみ機能し、降温時には機能しない。すなわち昇温ヒーター１０７は降温制御ヒーターとしては機能しない。
【００５６】
合成石英ガラス塊Ｓは、ステージ１０５上のリング型治具１０５に載せられて、ステージ移動装置１２０により炉体３０１内部の略中央部に配置される。炉体３０１の内側には、合成石英ガラス塊Ｓを昇温するための昇温ヒーター１０７が炉体３０１と中心を共有する仮想の円筒面上に等間隔で８個配置されている。
【００５７】
冷媒導入部１３０は炉体３０１の下方に炉体３０１と中心を共有する仮想の円周上に等間隔で４個設けられている。冷媒導入部１３０には上記の通り、降温制御ヒーター１１７が備えられている。実施形態１−３の光学用セラミック材料の熱処理装置３００においては、降温制御ヒーター１１７は冷媒導入開閉弁１３１の上流側に備えられているが、降温制御ヒーター１１７の位置は炉体３０１の上流側であればよい。例えば、冷媒導入開閉弁１３１と炉体３０１の間であってもよい。冷媒導入部１３０から炉体３０１の内部に、空気（外気）、窒素ガス、不活性ガス、あるいはこれらの混合物等の冷媒を導入するが、その際、冷媒は降温制御ヒーター１１７により加熱されて炉体３０１の内部に導入される。なお、冷媒の導入量の調整方法は実施形態１−１の光学用セラミック材料の熱処理装置１００における方法と同様である。
【００５８】
光学用セラミック材料の熱処理装置３００には熱電対１０４が設けられている。熱電対１０４の先端は、合成石英ガラス塊Ｓの近傍に達するように配置されている。
【００５９】
光学用セラミック材料の熱処理装置３００は、昇温ヒーター１０７の発熱量を制御する昇温時発熱制御部３４３、炉体３０１の内部を流動する冷媒の流量を制御するための流量制御部３４１、および、降温制御ヒーター１１７の発熱量を制御する降温時発熱制御部３４２を有する制御部３４０を有している。制御部３４０は、熱電対１０４により検出された合成石英ガラス塊Ｓの近傍の温度に基づいて、流量制御部３４１と発熱制御部３４２の少なくとも一方に制御信号を出力する。それに基づいて、冷媒導入開閉弁１３１および／または冷媒排出開閉弁１０９の開度（すなわち冷媒の流量）と、降温制御ヒーター１１７の発熱量のうちの少なくとも一方を調節することにより、合成石英ガラス塊Ｓの降温速度を予め定められたパターンに保つ。
【００６０】
光学用セラミック材料の熱処理装置３００においては、合成石英ガラス塊Ｓの降温速度を制御するための冷媒の加熱と流量の少なくとも一方を制御することで、合成石英ガラス塊Ｓの降温制御を行う。これにより、合成石英ガラス塊Ｓの降温制御を正確に行うことができる。
【００６１】
なお、合成石英ガラス塊Ｓの降温速度をより正確に制御するには、制御部３４０が流量制御部３４１と発熱制御部３４２とを共に制御すること、すなわち、冷媒の流量と冷媒を加熱する降温制御ヒーター１１７の発熱量を同時に制御することが好ましい。
【００６２】
また、光学用セラミック材料の熱処理装置３００の炉体３０２の内部に、実施形態１−２の光学用セラミック材料の熱処理装置２００における壁部２０３と同様の壁部３０３を設けた構成形態としてもよい。この構成形態を図５に示す。このような構成とすることで、実施形態１−２の光学用セラミック材料の熱処理装置２００の場合と同様に、冷媒導入部１３０から導入された冷媒が合成石英ガラス塊Ｓに直接当たることを防止できるので、合成石英ガラス塊Ｓの降温制御をより正確に行うことができる。
【００６３】
（実施形態１−４）
次に、本発明の実施形態１−４の光学用セラミック材料の熱処理装置について、図面を参照しながら説明する。図６は、本発明の第１の態様における第４構成形態の光学用セラミック材料の熱処理装置４００の断面図である。なお、実施形態１−１の光学用セラミック材料の熱処理装置１００と同様の構成については図１で用いたものと同じ番号を用いる。
【００６４】
光学用セラミック材料の熱処理装置４００は冷媒として水を用いる。そのために、炉体４０１には、冷媒導入部４３０と冷媒排出部４４０が設けられ、炉体４０１の内部にはこれらをつなぐ配管４５０が配置される。冷媒は、冷媒導入部４３０から導入されて、炉体４０１内部の配管を流動した後、冷媒排出部４４０から炉体４０１の外部に排出される。冷媒導入部４３０には冷媒導入開閉弁４３１が設けられ、その開度により冷媒の導入量を調節する。配管４５０の周囲は石英ガラス繊維等を含むガラス繊維耐火物４６０により覆われている。冷媒導入部４３０と冷媒排出部４４０は炉体４０１の下部に交互に２個、合計４個が仮想の円周上に等間隔で設けられている。
【００６５】
炉体４０１に関する上記構成以外の構成は、実施形態１−１の光学用セラミック材料の熱処理装置１００と同様である。すなわち、炉体４０１はステンレス鋼板で外壁が構成されており、その内壁はアルミナ耐火煉瓦でほぼ全面が覆われている。ステージ移動機構１２０も実施形態１−１の光学用セラミック材料の熱処理装置１００のものと同様である。
【００６６】
合成石英ガラス塊Ｓは、ステージ１０５上のリング型治具１０６に載せられて、ステージ移動装置１２０により炉体４０１内部の略中央部に配置される。冷媒の配管４５０の内側には、石英ガラスを昇温するための昇温ヒーター１０７が炉体４０１と中心を共有する仮想の円筒面上に等間隔で８個配置されている。実施形態１−１の光学用セラミック材料の熱処理装置１００と同様に、昇温ヒーター１０７は、合成石英ガラス塊Ｓを降温させる際の降温速度を制御するための降温制御ヒーター１１７としても機能する。
【００６７】
光学用セラミック材料の熱処理装置４００には熱電対１０４が設けられている。熱電対１０４の先端は、炉体４０１内部に配置される合成石英ガラス塊の近傍に達するように配置されている。
【００６８】
光学用セラミック材料の熱処理装置４００も、実施形態１−１の光学用セラミック材料の熱処理装置１００と同様に、炉体４０１の内部を流動する冷媒の流量を制御するための流量制御部１４１と、降温制御ヒーター１１７の発熱量を制御する発熱制御部１４２を有する制御部１４０を有している。制御部１４０は、熱電対１０４により検出された合成石英ガラス塊Ｓの近傍の温度に基づいて、流量制御部１４１と発熱制御部１４２の少なくとも一方に制御信号を出力する。それに基づいて、冷媒導入開閉弁１３１の開度（すなわち冷媒の流量）、および、降温制御ヒーター１１７の発熱量のうちの少なくとも一方を調節することにより、合成石英ガラス塊Ｓの降温速度を予め定められたパターンに保つ。
【００６９】
光学用セラミック材料の熱処理装置４００においては、冷媒として水を用いることにより、熱交換が効率的に行われ合成石英ガラスの降温制御を正確に行うことができる。冷媒としては水以外にも不燃性の油や、また、これらに適当な添加物を混合したものも使用可能である。
【００７０】
なお、合成石英ガラス塊Ｓの降温速度をより正確に制御するには、制御部１４０が流量制御部１４１と発熱制御部１４２とを共に制御すること、すなわち、冷媒の流量と降温制御ヒーター１１７の発熱量を同時に調節することが好ましい。
【００７１】
（実施形態１−５）
次に、本発明の実施形態１−５の光学用セラミック材料の熱処理装置について、図面を参照しながら説明する。図７は、本発明の実施形態１−５の光学用セラミック材料の熱処理装置５００の断面図である。なお、実施形態１−１の光学用セラミック材料の熱処理装置１００と同様の構成については図１で用いたものと同じ番号を用いる。
【００７２】
光学用セラミック材料の熱処理装置５００は、炉体５０１が第１炉体５１１と第２炉体５１２からなっている。第１炉体５１１と第２炉体５１２は鉛直方向に重なっており、これらの間は隔壁５１３で仕切られている。隔壁５１３にはステージが通過できる開閉可能な開口部が設けられている。
【００７３】
第１炉体５０１の内部には昇温ヒーター１０７が炉体５０１と中心を共有する仮想の円筒面上に等間隔で８個配置されている。第２炉体５０２の内部には降温制御ヒーター１１７が炉体５０１と中心を共有する仮想の円筒面上に等間隔で８個配置されている。
【００７４】
光学用セラミック材料の熱処理装置５００においては、冷媒導入部１３０は第２炉体５０２の下方に炉体５０１と中心を共有する仮想の円周上に等間隔で４個設けられている。これらの冷媒導入部１３０から第２炉体５０２の内部に、空気（外気）、窒素ガス、不活性ガス、あるいはこれらの混合物等の冷媒を導入する。
【００７５】
冷媒導入部１３０により第２炉体５０２の内部に導入された冷媒は第２炉体５０２の内部を流動し、第２炉体５０２の比較的上部に設けられた冷媒排出口１０８から排出される。冷媒の導入量の調整方法は実施形態１−１の光学用セラミック材料の熱処理装置１００における方法と同様である。
【００７６】
光学用セラミック材料の熱処理装置５００において、第１炉体５０１と第２炉体５０２には、熱電対１０４がそれぞれ設けられている。熱電対１０４の先端は、それぞれ第１炉体５０１および第２炉体５０１の内部に配置された際の合成石英ガラス塊Ｓの近傍に達するように配置されている。
【００７７】
光学用セラミック材料の熱処理装置５００は、第１炉体に設けられた昇温ヒーター１０７の発熱量を制御する昇温時発熱制御部５４３、第２炉体５０２の内部を流動する冷媒の流量を制御するための流量制御部５４１、および、第２炉体５０２に設けられた降温制御ヒーター１１７の発熱量を制御する降温時発熱制御部５４２を有する制御部５４０を有している。第２炉体５０２に設けられた熱電対１０４により検出された合成石英ガラス塊Ｓの近傍の温度に基づき、制御部５４０が流量制御部５４１と降温時発熱制御部５４２の少なくとも一方に制御信号を出力し、それに基づいて、冷媒の流量と降温制御ヒーター１１７の発熱量のうちの少なくとも一方を調節することにより、合成石英ガラス塊Ｓの降温速度を予め定められたパターンに保つ。
【００７８】
光学用セラミック材料の熱処理装置５００においては、合成石英ガラス塊Ｓを昇温して所定温度に保持する場合には、熱処理すべき合成石英ガラスを第１炉体５０１の内部に配置して、昇温時発熱制御部５４３により温度を制御する。また、合成石英ガラス塊Ｓを所定の降温速度より大きい降温速度で降温させる場合には、熱処理すべき合成石英ガラス塊Ｓを第１炉体５０１から第２炉体５０２に移動させて、流量制御部５４１と降温時発熱制御部５４２の少なくとも一方により制御を行う。すなわち、冷媒の流量と降温制御ヒーター１１７の発熱量のうちの少なくとも一方を調節することにより、合成石英ガラス塊Ｓの降温速度を予め定められたパターンに保つ。このような作用により、合成石英ガラス塊Ｓの降温制御をより正確に行うことができる。
【００７９】
なお、合成石英ガラス塊Ｓの降温速度をより正確に制御するには、制御部５４０が流量制御部５４１と発熱制御部５４２とを共に制御すること、すなわち、冷媒の流量と降温制御ヒーター１１７の発熱量を同時に調節することが好ましい。
【００８０】
また、光学用セラミック材料の熱処理装置５００の第２炉体５０２の内部に、実施形態１−２の壁部２０３と同様の壁部５０３を設けた構成形態としてもよい。この構成形態を図８に示す。このような構成とすることで、実施形態１−２の光学用セラミック材料の熱処理装置２００の場合と同様に、冷媒導入部１３０から導入された冷媒が合成石英ガラス塊Ｓに直接当たることを防止できるので、合成石英ガラス塊Ｓの降温制御をより正確に行うことができる。
【００８１】
[第２実施形態：合成石英ガラスの熱処理方法]
次に、本発明を実施するための第２実施形態について説明する。
【００８２】
本実施形態においては実施形態１−１の光学用セラミック材料の熱処理装置１００を用いる。ステージ移動装置１２０の昇降機構１２６によりステージ１０５を炉体１０１の下方外部まで降下させる。次に、熱処理すべき光学用セラミック材料として合成石英ガラス塊Ｓを、ステージ１０５上のリング型治具１０６の上にセットする。
【００８３】
次に、昇降機構１２６によりステージ１０５を上昇させて合成石英ガラス塊Ｓを炉体１０１内部に収納する。その状態で回転機構１２１によりステージ１０５を回転させて合成石英ガラス塊Ｓを回転させる。この状態で、熱電対１０４で検出された合成石英ガラス塊Ｓ近傍の温度に基づいて昇温ヒーター１０７の発熱量を制御しながら合成石英ガラス塊Ｓを加熱し、石英ガラス近傍の温度が、合成石英ガラスの歪点より高い１１００℃〜１２００℃の間の所定温度（第２の態様においては１１００℃）まで昇温させ、その状態で一定時間保持する。なお、保温性を高めるため、昇温および保持工程においては、冷媒導入開閉弁１３１および冷媒排出開閉弁１０９は閉じた状態にしておく。すなわち、冷媒は炉体１０１の内部に導入しない。
【００８４】
１１００℃で一定時間保持した後、冷却工程に移行する。冷却工程においては、熱電対１０４により検出した合成石英ガラス塊Ｓの近傍の温度に基づいて、冷媒の流量と降温制御ヒーター１１７の発熱量のうち、少なくともいずれか一方を制御することで、降温温度を予め定められたパターンに保ちながら合成石英ガラス塊Ｓの降温速度を予め定められたパターンに保つ。冷却工程においては冷媒導入開閉弁１３１および冷媒排出開閉弁１０９を開放して、冷媒を冷媒導入部１３０から炉体１０１内に導入する。炉体１０１内に導入された冷媒は、炉体１０１の内部を下方から上方に流動して冷媒排出口１０８から排出される。これにより、炉体１０１内部の温度を下げることで合成石英ガラス塊Ｓを冷却する。なお、第２の実施形態においては、制御部１４０の流量制御部１４１と発熱制御部１４２によって、１１００℃から７００℃までの温度域において降温速度を７０℃／時以上に維持しつつ冷却するように制御を行う。
【００８５】
上記冷却工程においては、発熱制御部１４２による降温制御ヒーター１１７の発熱量の制御と流量制御部１４１による冷媒の流量制御を同時に行うことで、合成石英ガラス塊Ｓの近傍における降温速度をより高精度に制御できる。なお、昇温ヒーター１０７は、降温時に出力制御する降温制御ヒーター１１７と兼用される。
【００８６】
具体的な降温速度の制御を次に説明する。制御部１４０に予め定められた降温速度パターンに基づいて所定時間毎の設定温度を記憶させておき、その所定時間毎に熱電対１０４で検出された合成石英ガラス塊Ｓの近傍の温度と比較し、設定温度より検出された温度の方が高い場合には、制御部１４０は、次の（１）〜（３）のうちのいずれかの制御を選択して行う。
【００８７】
（１）発熱制御部１４２は降温制御ヒーター１１７の出力を下げるように制御を行い、流量制御部１４１は冷媒の流量を増やすように制御を行う。（２）流量制御部１４１は冷媒の流量を一定に保つように制御を行い、発熱制御部１４２は降温制御ヒーター１１７の出力を下げるように制御を行う。（３）発熱制御部１４２は降温制御ヒーター１１７の出力を一定に保つように制御を行い、流量制御部１４１は冷媒の流量を増やすように制御を行う。
【００８８】
一方、設定温度より検出された温度の方が低い場合には、制御部１４０は、次の（４）〜（６）のうちのいずれかの制御を選択して行う。
【００８９】
（４）発熱制御部１４２は降温制御ヒーター１１７の出力を上げるように制御を行い、流量制御部１４１は冷媒の流量を減らすように制御を行う。（５）流量制御部１４１は冷媒の流量を一定に保つように制御を行い、発熱制御部１４２は降温制御ヒーター１１７の出力を上げるように調整を行う。（６）発熱制御部１４２は降温制御ヒーター１１７の出力を一定に保つように制御を行い、流量制御部１４１は冷媒の流量を減らすように制御を行う。
【００９０】
冷却工程が完了した後、回転機構１２１によるステージ１０５の回転を停止させ、昇降機構１２６によりステージ１０５を降下させて、合成石英ガラス塊Ｓを炉体１０１の下方から取り出す。以上の工程により、複屈折の最大値が５ｎｍ／ｃｍ以上の合成石英ガラス塊Ｓを得る。
【００９１】
実施形態１−１以外の実施形態１−２〜１−５の光学用セラミック材料の熱処理装置によっても、上記と同様に、降温温度を予め定められたパターンに保ちながら合成石英ガラス塊Ｓの熱処理を行うことができる。例えば、合成石英ガラス塊を、１１００℃から７００℃までの温度域において降温速度を７０℃／時以上に維持しつつ冷却するように制御しながら熱処理を行うことができる。これにより、複屈折値の最大値が５ｎｍ／ｃｍより大きい合成石英ガラス塊Ｓを得る。
【００９２】
[第３実施形態：光学系の製造方法および露光装置の製造方法]
第２実施形態として説明した合成石英ガラスの熱処理方法を用いることによって得られた合成石英ガラス塊Ｓに対し、所定のサイズのレンズを得るために、研削加工、スライス加工、面取り加工、研磨加工等の加工を適宜行う。このようにして製造されたレンズの複屈折最大値は５ｎｍ／ｃｍより大きい。
【００９３】
複屈折最大値が大きいレンズと複屈折最大値が小さいレンズを組み合わせて露光装置の光学系を製造する方法について図９を用いて説明する。図９は露光装置の構成を示している。レンズ３１は複屈折が大きく、これ以外の複屈折が比較的小さいレンズと組み合わせて投影光学系３０を構成するが、その際、各レンズの複屈折の方向と大きさを考慮して複屈折が相殺されるように組み合わせる。その結果、投影光学系３０全体としての複屈折を低減することができる。このように構成された投影光学系３０を組み込んで露光装置１０を製造する。
【００９４】
次に、複屈折の相殺について具体的に説明する。本発明の第２実施形態の合成石英ガラスの熱処理方法により熱処理された合成石英ガラスを加工して得られた光学要素を含む複数の光学要素の符号付複屈折値の分布を求める。これらの値に基づいて光学系全体の符号付複屈折の分布を算出し、所定の値を超えないように各光学要素の符号付複屈折値の分布と各光学要素の組み合わせを定めて、露光装置の投影光学系を構成する。このような投影光学系および露光装置の製造方法としては、例えば国際公開００／０４１２２６号パンフレットに記載されている方法を採用することができる。
【００９５】
以下、前記した光学系の製造方法を用いて製造された投影光学系３０を備えた露光装置１０の概要について、図９を用いて説明する。
【００９６】
本実施の形態における露光装置１０は、図９に示すように、ウェハに対してマスク２０のパターンを露光する装置であり、光源１１、ビームエキスパンダー１２、折り曲げミラー１３、回折光学素子１４、アフォーカルズームレンズ１５、回折光学素子１６、ズームレンズ１７、インテグレータ光学系１８、コンデンサー光学系１９、マスク２０、投影光学系３０、光学基材３等を有している。
【００９７】
このような露光装置１０の中で、投影光学系３０は、マスク２０のパターンを透過した光束を集光して、ウェハ３上にマスクパターンの像を形成する役割を担っている。投影光学系３０の光軸ＡＸと直交する平面（ＸＹ平面）内においてウェハ３を二次元的に駆動制御しながらマスクパターンの像をウェハ３に一括露光またはスキャン露光を行うことにより、ウェハ３上の露光領域にマスク２０のパターンが転写される。
【００９８】
以上説明した通り、本発明に係る光学用セラミック材料の熱処理装置、光学用セラミック材料の熱処理方法、および合成石英ガラスの熱処理方法によれば、降温制御ヒーターの発熱量と、炉体の内部における冷媒の流量の少なくとも一方を制御して熱処理すべき光学用セラミック材料またはその近傍における降温制御の制御をより正確に行うことができる。
【００９９】
上記説明の装置および方法によって得られた合成石英ガラス等の光学用セラミック材料を用いて光学系３０および露光装置１０を製造することで、より優れた性能を有する光学系３０および露光装置１０を製造することが可能となる。
【０１００】
上記説明は、露光装置の投影光学系の製造方法および、それを用いた露光装置の製造方法に関するものであるが、本発明の第３の態様に係る光学系の製造方法は投影光学系に限らず、照明光学系に対しても適用できる。照明光学系は、露光装置１０において光源１１とマスク２０の間の光学系である。近年では、光源の短波長化に伴って、照明光学系を構成するレンズ等の光学要素の材料としてフッ化カルシウム単結晶が用いられることがある。フッ化カルシウム単結晶を材料とするレンズは特定の符号付複屈折を有する。本発明の第２実施態様の合成石英ガラスの熱処理方法により製造された合成石英ガラスは、フッ化カルシウム単結晶が有する複屈折とは異なる符号となるため、これらを組み合わせることで複屈折を相殺することが可能となる。このようにして照明光学系を構成して、露光装置に組み込むことで、露光装置の性能を向上させることができる。
【０１０１】
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するものではない。
【０１０２】
前記した実施の形態では、光学用セラミック材料として合成石英ガラスを例に挙げて説明したが、この合成石英ガラスの中には、フッ素をドープしたもの等、所定の処理を施した合成石英ガラスも含まれる。
【０１０３】
また、本発明において熱処理する光学用セラミック材料としては、合成石英ガラス以外の非晶質材料でも良く、単結晶材料でも良い。これらの例としては、一般の光学ガラスの他、フッ化カルシウム、フッ化バリウム、サファイア、各種の立方晶グラナタイト、立方晶スピネル、立方晶ペロブスカイトなどが挙げられる。
【０１０４】
また、本発明の第１実施形態として説明した光学用セラミック材料の熱処理装置は、炉体が略円筒形状であるが、本発明の熱処理装置はこれに限るものではなく、直方体等の他の形状のものであっても良い。
【０１０５】
また、実施形態１−２として説明した光学用セラミック材料の熱処理装置において、炉体の内部を内側空間と外側空間とに仕切る壁部は、石英ガラス繊維等を含むガラス繊維耐火物からなっているが、本発明はこれに限るものではなく、壁部は他の耐火物で構成されていても良い。
【０１０６】
また、本発明の第１実施形態として説明した光学用セラミック材料の熱処理装置において、昇温ヒーターおよび降温制御ヒーターとしてＳｉＣヒーターを用いているが、本発明はこれに限るものではなく、他の種類のヒーターを用いても良い。
【０１０７】
また、本発明の第１実施形態として説明した光学用セラミック材料の熱処理装置において、炉体の内部に配置した昇温ヒーターおよび降温制御ヒーターは、炉体と中心を共有する仮想の円筒面上に等間隔に配置されているが、本発明はこれに限るものではなく、適用な位置に適当な数を配置すれば良い。また、本発明の実施形態１−２として説明した、壁部を有するタイプの光学用セラミック材料の熱処理装置においては、昇温ヒーターおよび／または降温制御ヒーターは内側空間ではなく外側空間に配置してもよい。
【０１０８】
また、本発明の第１実施形態として説明した光学用セラミック材料の熱処理装置においては、冷媒導入部は炉体の下方に配置されているが、冷媒導入部の位置は限定されない。例えば、冷媒導入部は炉体の側方や上方にあっても良く、それに合わせて、冷媒排出口１０８も炉体の側面等に配置されても良い。また、炉体は密閉されるタイプでも良いし、あるいは、炉体は密閉されずに炉体の隙間から冷媒が排出可能なタイプでも良い。密閉されないタイプでは、冷媒排出口を設けない構成としても良い。
【０１０９】
また、本発明の実施形態１−２においては、壁部は底壁に固定されて内側空間を隙間なく覆うように構成され、その上方で内側空間と外側空間が通じる構成となっている。しかし、本発明はこれに限るものではなく、壁部は隙間を有していても良い。また、内側空間と外側空間が壁部により完全に分離された構成でも良い。
【０１１０】
また、本発明の第１実施形態として説明した光学用セラミック材料の熱処理装置において、窒素ガスや不活性ガスを使用する場合には、冷媒保存タンク等から炉体の内部に冷媒を供給する配管を伴った構成となる。
【０１１１】
また、本発明の第１実施形態として説明した光学用セラミック材料の熱処理装置においては、温度検出用のセンサとして熱電対を用いているが、本発明はこれに限るものではなく、種々の条件に応じて、熱処理すべき光学用セラミック材料の温度を直接的または間接的に検出可能な温度センサであれば良い。
【０１１２】
（実施形態２−１）
以下、図１に示した本発明の実施形態１−１として説明した光学用セラミック材料の熱処理装置１００を用いて行った合成石英ガラスの熱処理方法の実施例について説明する。
【０１１３】
まず、石英ガラス製のリング型治具１０６上に熱処理すべき合成石英ガラス塊Ｓを置き、１１００℃まで１２時間かけて昇温させた後、１１００℃で１０時間保持した。次に、冷媒排出開閉弁１０９と冷媒導入開閉弁１３１を同時に開放し、冷媒としての空気を炉体１０１の外部から内部に導入しながら、制御部１４０による降温速度の制御を開始した。すなわち、予め設定した一定の降温速度となるように、降温制御ヒーター１１７の発熱量と炉体の内部における冷媒の流量を制御した。炉体１０１の内部に導入された空気は下方から上方に流動し、冷媒排出口１０８から連続的に排出された。熱電対による合成石英ガラス塊Ｓ近傍の検出温度が７００℃になったところで制御部１４０による制御を停止して、熱電対による合成石英ガラス塊Ｓ近傍の検出温度が略室温となるまで冷却した後、合成石英ガラス塊Ｓを炉体１０１から取り出した。
【０１１４】
降温速度の制御については既に説明した通り、制御部１４０に予め定められた降温速度パターンに基づいて所定時間毎の設定温度を記憶させておき、その所定時間毎に熱電対１０４により検出した合成石英ガラス塊Ｓの近傍の温度と比較して制御を行う。熱電対１０４で検出された温度が、所定時間毎の設定温度に対して±５℃の範囲内に制御されることが望ましい。
【０１１５】
図１０は、実施形態２−１における降温時の合成石英ガラス塊Ｓの近傍の温度変化の実測値である。（Ａ）は降温速度を１００℃／時に設定した場合、（Ｂ）は降温速度を３００℃／時に設定した場合の結果を示す。いずれの降温速度の場合でも、合成石英ガラスの複屈折に影響する１１００℃から７００℃の温度範囲において、降温速度が正確に制御されていることが判る。熱処理後の合成石英ガラス塊Ｓの複屈折最大値は５ｎｍ／ｃｍ以上であった。
【０１１６】
本発明の第１実施形態の光学用セラミック材料の熱処理装置によれば、１１００℃から７００℃の温度範囲において７０℃／時以上の降温速度で熱処理することができ、それにより複屈折の最大値が５ｎｍ／ｃｍ以上の合成石英ガラス塊を得ることができる。このような合成石英ガラス塊を加工することにより、複屈折最大値の大きなレンズ等の光学要素を得ることが可能となる。また、１１００℃から７００℃の温度範囲において１００℃／時を越える大きな降温速度で熱処理することにより、５ｎｍ／ｃｍより大きな、例えば１０ｎｍ／ｃｍ以上、さらには２０ｎｍ／ｃｍ以上の、より大きな複屈折最大値を有する合成石英ガラス塊を得ることが可能となる。また、降温速度が大きな領域でも、降温速度を予め設定した値に正確に制御することができるので、設定した複屈折値に対して誤差の小さな合成石英ガラス塊を製造することが可能となる。
【０１１７】
上記の通り、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。
【０１１８】
次の優先権基礎出願の開示内容は引用文としてここに組み込まれる。
日本国出願２０１１年第０４４７６３号（２０１１年３月２日）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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