(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
遷移金属類としてＣｕ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｆｅの総和が３０ｐｐｂ以下、アルカリ金属は総量５０ｐｐｂ以下、アルカリ土類金属不純物の総量が８０ｐｐｂ以下に低減させてＦ2エキシマレーザー発振波長である１５７ｎｍにおける内部透過率が７０％以上に設定するとともに、ＯＨ基濃度が５ｐｐｍ以下、フッ素濃度が０．１〜２ｍｏｌ％であり、更に波長６３３ｎｍで測定したときの複屈折量が０．５ｎｍ／ｃｍ以下であることを特徴とするＦ2エキシマレーザー光学部材用合成石英ガラス材料。
【請求項２】
遷移金属類としてＣｕ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｆｅの総和が３０ｐｐｂ以下、アルカリ金属は総量５０ｐｐｂ以下、アルカリ土類金属不純物の総量が８０ｐｐｂ以下に低減させて１６３ｎｍにおける内部透過率が９０％以上に設定するとともに、ＯＨ基濃度が５ｐｐｍ以下、フッ素濃度が０．１〜２ｍｏｌ％、であり、更に波長６３３ｎｍで測定したときの複屈折量が０．５ｎｍ／ｃｍ以下であることを特徴とするＦ2エキシマレーザー光学部材用合成石英ガラス材料。
【請求項３】
Ｆ2エキシマレーザーをパルス当たりのエネルギー密度１０ｍＪ／ｃｍ2で３×１０5パルス照射後の波長１５７ｎｍにおける透過率低下が１０ｍｍ当たり５％以下であることを特徴とする請求項１若しくは２記載のＦ2エキシマレーザー光学部材用合成石英ガラス材料。
【請求項４】
屈折率の最大値と最小値の差Δｎが２×１０−５以下であることを特徴とする請求項１、２若しくは３記載のＦ2エキシマレーザー光学部材用合成石英ガラス材料。
【請求項５】
遷移金属類としてＣｕ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｆｅの総和が３０ｐｐｂ以下、アルカリ金属は総量５０ｐｐｂ以下、アルカリ土類金属不純物の総量が８０ｐｐｂ以下に低減させてＦ2エキシマレーザー発振波長である１５７ｎｍにおける内部透過率が７０％以上に設定するとともに、ＯＨ基濃度が５ｐｐｍ以下、フッ素濃度が０．１〜２ｍｏｌ％、であり、更に波長６３３ｎｍで測定したときの複屈折量が０．５ｎｍ／ｃｍ以下であることを特徴とするＦ2エキシマレーザー光学部材。
【請求項６】
遷移金属類としてＣｕ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｆｅの総和が３０ｐｐｂ以下、アルカリ金属は総量５０ｐｐｂ以下、アルカリ土類金属不純物の総量が８０ｐｐｂ以下に低減させて１６３ｎｍにおける内部透過率が９０％以上に設定するとともに、ＯＨ基濃度が５ｐｐｍ以下、フッ素濃度が０．１〜２ｍｏｌ％、であり、更に波長６３３ｎｍで測定したときの複屈折量が０．５ｎｍ／ｃｍ以下であることを特徴とするＦ2エキシマレーザー光学部材。
【請求項７】
Ｆ2エキシマレーザーをパルス当たりのエネルギー密度１０ｍＪ／ｃｍ2で３×１０5パルス照射後の波長１５７ｎｍにおける透過率低下が１０ｍｍ当たり５％以下であることを特徴とする請求項５若しくは６記載のＦ２エキシマレーザー光学部材。
【請求項８】
屈折率の最大値と最小値の差Δｎが２×１０−５以下であることを特徴とする請求項５、６若しくは７記載のＦ2エキシマレーザー光学部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レンズ、ウインドウ、フィルター、ビームスプリッター、フォトマスク等のＦ2エキシマレーザーに使用することができるＦ2エキシマレーザー光学部材用合成石英ガラス材料及び光学部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、光を用いてマスク上のパターンをウエーハ上に転写する光リソグラフィ技術は電子線やＸ線を用いる他の技術に比較してコスト面で優れていることから集積回路を製造するための露光装置として広く用いられている。
【０００３】
近年、ＬＳＩの微細化、集積化に伴い、光源である光の短波長化が進められており、従来は、線幅０．５〜０．４μｍのパターン形成を可能にする波長３６５ｎｍのｉ線や、線幅０．２５〜０．３５μｍのパターン形成を可能にする波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザーを用いた露光装置が実用的に使われてきた。そして最近では、線幅０．１３〜０．２０μｍのパターン形成を可能にする波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザーを用いた露光装置も開発され始めている。
【０００４】
さらに、ＡｒＦの次世代のリソグラフィ技術として、電子ビーム直描技術、Ｘ線等倍露光技術、Ｆ2エキシマレーザー露光技術等が検討されており、この中で電子ビーム直描技術はそのスループットに、Ｘ線等倍露光技術にはマスク作製にクリティカルな課題があり、Ｆ2レーザー露光技術はＡｒＦ露光技術の延長にある点で次世代の露光技術として最も注目されている。
【０００５】
従来のＫｒＦ、ＡｒＦ等のエキシマレーザー用の光学材料としては、透過率、耐レーザー性、均質性等の観点から石英ガラス、特に高純度の合成石英ガラスが用いられている。ＫｒＦ、ＡｒＦの波長領域では石英ガラスは高い光透過性を示し、耐レーザー性は製造条件の最適化によって高められ、エキシマレーザー用の光学材料、特に投影レンズとしても使用可能なものが得られている。
【０００６】
しかしながら、Ｆ2エキシマレーザー用の光学材料としては、その発振波長が１５７ｎｍとＡｒＦよりもさらに短いため、ＫｒＦ、ＡｒＦ用の従来の合成石英ガラスでは、十分な透過率が得られず使用できなかった。このため使用できる光学材料は螢石しかなく、装置設計上の大きな制約となっていた。
【０００７】
一方、石英ガラスの１５７ｎｍに対する透過率の向上にはフッ素を石英ガラスに中にドープすることで大幅に改善されることが知られている。特開平４−１９５１０１号には石英ガラスにフッ素をドープすることにより、１５５〜４００ｎｍの波長域において欠陥吸収を軽減もしくは失わせ、かつ高エネルギー紫外線を長期にわたって照射しても欠陥を起こさなくする方法が示されている。
【０００８】
また特開平８−６７５３０号には石英ガラスにフッ素を１ｍｏｌ％以上およびＯＨ基濃度１０ｐｐｍ以上ドープすることでＡｒＦエキシマレーザーに対する安定性を向上せしめる技術が開示されているが、同公報には同時にＦ2エキシマレーザー波長領域である１５７ｎｍ付近の紫外線透過率が大幅に改善されている事が示されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
確かに、石英ガラスにフッ素を含有させる事でＡｒＦエキシマレーザーに対する光学的な安定性は増加するが、照射する紫外線レーザーをより短波長のＦ2エキシマレーザーにした場合には、それだけではエキシマレーザーの照射に伴い欠陥の生成が十分に抑制されない事が判った。
【００１０】
本発明の発明者は、特に照射する紫外線をＦ2エキシマレーザーにした場合、Ｆ2エキシマレーザー照射時の石英ガラスの物性とダメージ挙動を検討した結果、Ｆ2エキシマレーザー用石英ガラスとしてふさわしいガラス特性を見出して本発明に至ったものである。
【００１１】
即ち、本発明は、Ｆ2エキシマレーザーの発振波長である１５７ｎｍでの光透過率が高く、Ｆ2エキシマレーザー照射に対する耐レーザー性が高いＦ2エキシマレーザー用光学石英ガラスを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、Ｆ2エキシマレーザー用の光学石英ガラスに関し、ＯＨ基濃度が５ｐｐｍ以下、フッ素を０．１〜２ｍｏｌ％含有したことを要旨とする。
【００１３】
石英ガラス中には、酸素過剰型の欠陥であるパーオキシリンケージ（Ｓｉ−Ｏ−Ｏ−Ｓｉ）や溶存酸素分子、酸素欠乏欠陥であるＳｉ−Ｓｉ結合や酸素空孔（Ｓｉ…Ｓｉ）、その他ＯＨ基、Ｈ2Ｏ等が存在し、これらの影響でＦ2エキシマレーザーの発振波長である１５７ｎｍという短波長領域では透過率が低下するが、フッ素をドープさせることにより、石英ガラス中の構造欠陥を終端することでＡｒＦエキシマレーザーなどの高エネルギー紫外線レーザーに対する安定性を向上させ、１５７ｎｍの透過率が向上する。
【００１４】
しかしながら、そのような石英ガラスにおいてもＦ2エキシマレーザー照射によってＥ’センター（イープライムセンター）が誘起され、このＥ’センター生成による光吸収は紫外吸収端にまで影響し、１５７ｎｍの光透過率をも低下させ、ひいてはＦ2エキシマレーザー照射に対するレーザー耐性を低下させる原因となることが確認された。このＥ’センターの生成抑制にはフッ素を適切な濃度ドープすると同時に７．６ｅＶ（１６３ｎｍ）に吸収を有する酸素欠乏欠陥を十分に低減する必要があることが判明した。
【００１５】
本発明は広範なフッ素濃度についてその影響を検討した結果であって、フッ素の含有量を０．１ｍｏｌ％〜２ｍｏｌ％としたことが特徴である。含有させるフッ素量が、０．１ｍｏｌ％未満ではそれらの効果が十分でなく、また２ｍｏｌ％を超える量をドープした場合酸素欠乏欠陥を誘起しやすいので、０．１〜２ｍｏｌ％の範囲が好適で、０．７ｍｏｌ％から１．５ｍｏｌ％の範囲が特に望ましいからである。
【００１６】
なお、フッ素濃度の表示には当業者間でｍｏｌ％表示と重量％表示の２通りでなされているが、これらの関係は以下の式で与えられ相互の比較をすることができる。
ＭＯＬ％＝０．３２×重量％
【００１７】
一方、ＯＨ基は従来ＡｒＦエキシマレーザーに対する安定性を増すと考えられてきたが、限度を超えたＯＨ基が存在すると、Ｆ2エキシマレーザー照射によってＮＢＯＨＣ（Non-Bridged Oxygen Hole Center）が生成するので、Ｆ2エキシマレーザー照射による欠陥生成の原因となることが考えられた。
【００１８】
そこで本発明の更なる特徴は、ＯＨ基濃度の限界を５ｐｐｍ以下としたことである。実際にＯＨ基を１０ｐｐｍ以上含有する石英ガラスにＦ2エキシマレーザーを照射した場合、２１５ｎｍ吸収ピークのＥ’センターの生成と同時に強烈な２６０ｎｍ吸収ピークのＮＢＯＨＣの生成が確認された。それと同時にＯＨ基の３６８０ｃｍ-1における赤外吸収ピークは約２６ｃｍ-1低波数側にシフトし、そのピーク強度も約６％減少した。
【００１９】
これは、従来のＫｒＦ、ＡｒＦ照射の時には見られなかった現象であり、従来のＫｒＦ（５．０ｅＶ）、ＡｒＦ（６．４ｅＶ）程度のエネルギーではほとんど影響を受けなかったのが、Ｆ2（７．９ｅＶ）の高エネルギー線によって、Ｓｉ−ＯＨのＯ−Ｈ間の結合が影響を受け、ＮＢＯＨＣが生成したためと考えられる。従って、ＯＨ基濃度は５ｐｐｍ以下、好ましくは１ｐｐｍ以下がよい。
【００２０】
本発明は前記したごとく、本発明の石英ガラス材料及び光学部材中の水素濃度が５×１０１６分子／ｃｍ３以下であることである。
一般に水素分子は石英ガラスのエキシマレーザー耐久性を向上させることが知られている。特許第２１３４６２４号、特許１８９８０３１号、特許２１４０７６８号には石英ガラスに水素を５×１０１６分子／ｃｍ３以上含有させることでＫｒＦエキシマレーザー、ＡｒＦエキシマレーザーに対する耐久性を向上する技術が示されているし、Ｆ２エキシマレーザーに関しては特開平８−７５９０１号、特開平１０−６５２１号においてもフッ素と水素分子を同じに石英ガラス中に含有せしめることにより石英ガラスのＦ２に対する耐久性が向上している旨の記載がある。しかし発明者等はＯＨ基が５ｐｐｍ以下、Ｆ濃度が０．１〜２ｍｏｌ％の範囲の石英ガラスにおいては、水素分子はむしろＦ２エキシマレーザーに対する耐久性を低下させることを見出した。
【００２１】
また、本発明の有効な手段として、遷移金属類としてＣｕ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｆｅの総和が３０ｐｐｂ以下、アルカリ金属は総量５０ｐｐｂ以下、アルカリ土類金属不純物の総量が８０ｐｐｂ以下に低減させてＦ2エキシマレーザー発振波長である１５７ｎｍにおける内部透過率が７０％以上に設定することを特徴とする。
【００２２】
これは、フッ素濃度、ＯＨ基濃度、酸素欠乏欠陥の抑制を適正に行うことが必要であり、吸収端を長波長側にシフトさせる効果がある金属不純物を極力低減させることで得ることができる。
このような透過率を達成するには、遷移金属類としてＣｕ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｆｅの総和が３０ｐｐｂ以下、アルカリ金属は総量５０ｐｐｂ以下、アルカリ土類金属不純物の総量が８０ｐｐｂ以下に低減することが必要である。
【００２３】
さらに溶存ガスの影響を大きく受けるために、酸素ガス、オゾンガスがシリカ中に存在すると紫外領域の吸収の原因となり、吸収端を長波長側にシフトさせると同時にＮＢＯＨＣの生成の重要な原因となる。
よって、１５７ｎｍの透過率はレーザーに対する安定性に対してはそれ自体が重要な尺度であり、これが内部透過率として７０％以上、好ましくは８０％以上である事が必要である。
【００２４】
さらに、本発明の有効な手段として、遷移金属類としてＣｕ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｆｅの総和が３０ｐｐｂ以下、アルカリ金属は総量５０ｐｐｂ以下、アルカリ土類金属不純物の総量が８０ｐｐｂ以下に低減させて１６３ｎｍにおける内部透過率が９０％以上に設定することを特徴とする。
酸素欠損型欠陥は１６３ｎｍにもエキシマレーザー照射により容易にＥ’センターを形成するが、表１に示すように、この波長における内部透過率が９０％以上であれば実質的に問題がないことがわかった。
【００２５】
更に、本発明の有効な手段として、Ｆ2エキシマレーザーをパルス当たりのエネルギー密度１０ｍＪ／ｃｍ2で３×１０5パルス照射後の波長１５７ｎｍにおける透過率低下が１０ｍｍ当たり５％以下であるように構成することを特徴とする。
【００２６】
光学材料として実用的な安定性を保証するためには、本発明のＦ2エキシマレーザー透過用光学石英ガラスは、Ｆ2エキシマレーザーを１０ｍＪ/ｃｍ2のエネルギー密度で３×１０5パルス照射後の波長１５７ｎｍにおける透過率低下が厚さ１０ｍｍあたり５％以下であることが必要である。
これは実際の使用における透過エネルギーが０．１ｍＪ／ｃｍ2であると想定した場合、３×１０7パルス〜３×１０9パルスの間の透過率低下に相当し、交換可能な光学部品としては満足できる耐久性を保証するためである。
【００２７】
更に、本発明は本発明の石英ガラス材料内、若しくはそれにより作成される光学部材内における屈折率の分布の均一性において、最小値と最大値の差Δｎが２×１０−５以下であることを特徴とする。これは、本発明の目的用途に適う光学部材である以上、備えることが好ましい要件である。
【００２８】
また、波長６３３ｎｍで測定したときの複屈折量が０．５ｎｍ／ｃｍ以下で構成することも本発明の有効な手段である。
精密な複屈折測定は、Ｈｅ／Ｎｅレーザー（波長６３３ｎｍ）を用いたエリプソメーター等を用いて複屈折による偏光の光路差であるリタデーション（Δｎｄ）を測定し、例えば、厚さ５ｃｍの試料でリタデーションが１０ｎｍと計測された場合は、複屈折量はリタデーションを厚さで割って２ｎｍ／ｃｍと計算される。
【００２９】
このような場合、１０ｎｍのリタデーションは測定波長である６３３ｎｍとの関係から１０／６３３＝０．０１５８λとなり、使用波長が１５７ｎｍの場合には０．０６３λと４倍以上になり、問題が生じる範囲となる。また光弾性定数が波長依存性があるために、６３３ｎｍで計測される複屈折量が１５７ｎｍの光に対してはより大きな複屈折を与える事になる。この意味でＦ2エキシマレーザー用光学材料は６３３ｎｍの波長に対する複屈折量としては従来の１／４の０．５ｎｍ／ｃｍ以下である事が重要である。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態を例示的に詳しく説明する。但しこの実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がないかぎりは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００３１】
以下の比較例及び実施例に記載の石英ガラス中のF含有量はラーザーラマン分光法により測定される。(J.Material Sci. 28(1993)2738-2744)
本発明にいう内部透過率Ｔは、厚さ１０ｍｍあたりの内部透過率を指し、厚さ１０ｍｍあたりの試料の見掛け透過率Ｄ及び理論透過率Ｔ0を用いて算出される。即ち、Ｒ：反射率及びｎ：屈折率とすると、
Ｒ=（ｎ−１）2／（ｎ＋１）2      ・・・・（１）
Ｔ0＝（１−Ｒ）2                ・・・・（２）
Ｔ＝Ｄ／Ｔ0                    ・・・・（３）
で求められる。
【００３２】
Ｆを含む石英ガラスの屈折率はＦ濃度により屈折率が変わるために、内部透過率の算出にはその都度屈折率を測定する必要があるが、１５７ｎｍ領域の屈折率の正確な測定は非常に困難である。このため本発明においてはＦ濃度が０．１ｍｏｌ％〜２．０ｍｏｌ％の範囲にある石英ガラスの屈折率を、それぞれ１．６８９〜１．６７７の範囲とし、これを用いて内部透過率の計算を行った。
実際上は厚さ１０ｍｍの試料を非常に精密に研磨し、この見掛け透過率が６１．１％以上、好ましくは６９．８％以上であれば良い。
【００３３】
さらに、本発明の目的に適う光学部材として使用するには複屈折が重要な要素である。
一般に、精密な複屈折測定はＨｅ／Ｎｅレーザー（波長６３３ｎｍ）を用いたエリプソメーター等を用いてリタデーション（Δｎｄ）が計測される。
そして、複屈折量Ｓは
Ｓ＝（Δｎｄ）／試料の厚さ・・・・（４）
で計算される。
リタデーション（Δｎｄ）とは複屈折による偏光の光路差であるが、厚さ５ｃｍの試料でリタデーションが１０ｎｍと計測された場合は、複屈折量Ｓはリタデーションを厚さで割って２ｎｍ／ｃｍと計算される。
【００３４】
このような場合、１０ｎｍのリタデーションは測定波長である６３３ｎｍとの関係から１０／６３３＝０．０１５８λとなり、光学的にはあまり問題の無い量であるが、使用波長が１５７ｎｍの場合には０．０６３λと４倍以上になり、問題が生じる範囲となる。
また光弾性定数が波長依存性があるために、６３３ｎｍで計測される複屈折量が１５７ｎｍの光に対してはより大きな複屈折を与える事があり、問題が深刻化する。
この意味でＦ2エキシマレーザー用光学材料は６３３ｎｍの波長に対する複屈折量としては従来の１／４の０．５ｎｍ／ｃｍ以下である事が重要である。このような低い複屈折量を達成するにはアニール工程における徐冷点（１１５０℃）からの冷却速度を５℃／時間以下に設定し、なおかつ徐冷の終点温度を６００℃以下に設定する必要がある。
【００３５】
［実施例１］
高純度ＳｉＣｌ4を酸水素火炎加水分解して生成するシリカ微粒子を回転する基体上に堆積し、白色不透明のスート体に形成した。得られたスート体の重量は２ｋｇ、嵩密度は０．２５ｇ／ｃｍ3であった。それを電気炉にて１０００×５時間、塩素と酸素（混合体積比Ｃｌ2／Ｏ2＝２０／８０）の混合雰囲気下で処理した後、ＳｉＦ4とＨｅ（混合体積比ＳｉＦ4／Ｈｅ＝５／９５）の混合雰囲気下で、１１００℃×１５時間熱処理し、引き続きＨｅガス１ａｔｍの雰囲気中を、最高温度１４６０℃に設定し炉内をゆっくりと引き上げて透明ガラス化して石英ガラスインゴットを製造した。
【００３６】
さらにこの石英ガラスインゴットを電気炉内でアニール処理を行った。アニール処理は石英ガラスインゴットから切り出した石英ガラス円盤を１１５０℃に２０時間保持した後冷却速度１℃／時間で５５０℃までゆっくりと冷却した。またアニール中の酸素の混入を防ぐ目的で雰囲気は窒素の大気圧雰囲気にし、また金属不純物の混入を防止する目的で合成石英のチャンバーに入れて行った。この合成石英ガラスで作られたチャンバーにはしばしば水素分子を含有していることがあるために、アニール中にチャンバーからの水素分子の拡散を防ぐ目的で、アニールに先立ち８００℃以上の温度で１０時間程度の空焼きを行ない、チャンバーに含有されている水素分子を外部拡散させたものを使用した。
得られた石英ガラスのＦ2レーザー照射前後での波長λに対する見掛け透過率Ｄを測定し、見掛け透過率Ｄを縦軸、波長λを横軸としてその関係を図１及び図３のごとくプロットした。
また、吸光度を縦軸に、光エネルギ（ｅＶ）を横軸にとり、その関係を図２のごとくプロットした。
【００３７】
なお、Ｆ2エキシマレーザー照射は、パルス当たりエネルギー密度８ｍＪ／ｃｍ2で３．５×１０5ショットを４００Ｈｚの繰り返し周波数で光路を窒素で置換して行った。さらに試料の透過率測定はφ３０ｍｍ×１０ｍｍの試料両面を高精度光学研磨で仕上げ（表面粗さＲＭＳで３Ａ以下）、日本分光製真空紫外分光光度計を用い測定チャンバー内を真空にした後、Ｈｅ置換して測定した。
【００３８】
そして、前記（３）式及び（４）式を用い、得られた石英ガラスの１６３ｎｍの内部透過率、Ｆ2レーザー照射前後での１５７ｎｍの内部透過率、６３３ｎｍで測定した複屈折量Ｓ、ＯＨ基含有量、及びレーザーラマン分光光度法で測定したＦ含有量に関するデータを表１に示す。更にレーザーラマン分光光度法で測定したＨ２含有量に関するデータを表３に示す。
【００３９】
【表１】
0003654500.tif 000002
【００４０】
［実施例２］
実施例１の熱処理時のＳｉＦ4とＨｅの混合比を（混合体積比ＳｉＦ4／Ｈｅ＝１／９９）にする以外は同様の条件で石英ガラスインゴットを製造するとともに、石英ガラスインゴットから切り出した石英ガラス円盤を熱処理した。
そして、前記（３）式及び（４）式を用い、得られた石英ガラスの１６３ｎｍの内部透過率、Ｆ2レーザー照射前後での１５７ｎｍの内部透過率、６３３ｎｍで測定した複屈折量Ｓ、ＯＨ基含有量、及びＦ含有量に関するデータを表１に示す。
【００４１】
［比較例１］
高純度ＳｉＣｌ4を酸水素火炎加水分解して白色不透明のスート体に形成し、それを電気炉にて１０００×５時間、塩素と酸素（混合体積比Ｃｌ2／Ｏ2＝２０／８０）の混合雰囲気下で処理した後、温度を上げて１１００℃×１５時間熱処理し、引き続きＨｅ１ａｔｍの雰囲気中を、最高温度１４８０℃に設定し炉内をゆっくりと引き上げて透明ガラス化して石英ガラスインゴットを製造した。
得られた石英ガラスのＦ2レーザー照射前後での波長λに対する見掛け透過率Ｄを測定し、見掛け透過率Ｄを縦軸、波長λを横軸としてその関係を図１のごとくプロットした。
また、吸光度を縦軸に、光エネルギ（ｅＶ）を横軸にとり、その関係を図２のごとくプロットした。
そして、前記（３）式及び（４）式を用い、得られた石英ガラスの１６３ｎｍの内部透過率、Ｆ2レーザー照射前後での１５７ｎｍの内部透過率、６３３ｎｍで測定した複屈折量Ｓ、ＯＨ基含有量、及びＦ含有量に関するデータを表１に示す。
【００４２】
［比較例２］
高純度ＳｉＣｌ4を酸水素火炎加水分解して白色不透明のスート体に形成し、それを電気炉にて真空雰囲気下１４８０℃で透明ガラス化して石英ガラスインゴットを製造した。
得られた石英ガラスのＦ2レーザー照射前後での波長λに対する見掛け透過率Ｄを測定し、見掛け透過率Ｄを縦軸、波長λを横軸としてその関係を図１のごとくプロットした。
また、吸光度を縦軸に、光エネルギ（ｅＶ）を横軸にとり、その関係を図２のごとくプロットした。
そして、前記（３）式及び（４）式を用い、得られた石英ガラスの１６３ｎｍの内部透過率、Ｆ2レーザー照射前後での１５７ｎｍの内部透過率、６３３ｎｍで測定した複屈折量Ｓ、ＯＨ基含有量、及びＦ含有量に関するデータを表１に示す。
【００４３】
［比較例３］
実施例１で得られた石英ガラス体を純度９６％のアルミナ製の炉材を有する電気炉中で合成石英ガラスのチャンバーを使用せずに、そのまま実施例１と同じ条件でアニール処理を行った。
そして、前記（３）式及び（４）式を用い、得られた石英ガラスの１６３ｎｍの内部透過率、Ｆ2レーザー照射前後での１５７ｎｍの内部透過率、６３３ｎｍで測定した複屈折量Ｓ、ＯＨ基含有量、及びＦ含有量に関するデータを表１に示す。
【００４４】
［比較例４］
実施例１で得られた石英ガラスインゴットから切り出した石英ガラス円盤を電気炉内で実施例１と同様に石英ガラス製のチャンバーに入れアニールを行なった。アニールは窒素の大気雰囲気で１１５０℃に２０時間保持した後、冷却速度１℃／時間で５５０℃に維持して、窒素と水素の１：１の混合ガスを導入し２０時間熱処理を行なった。熱処理後炉の通電を停止し自然冷却した。
【００４５】
得られた石英ガラスのＦ２レーザー照射前後での波長λに対する見掛け透過率Ｄを測定し、見掛け透過率Ｄを縦軸、波長λを横軸としてその関係を図３のごとくプロットした。
【００４６】
そして、前記（３）式及び（４）式を用い、得られた石英ガラスの１６３ｎｍの内部透過率、Ｆ２レーザー照射前後での１５７ｎｍの内部透過率、６３３ｎｍで測定した水素分子含有量、及びＦ含有量に関するデータを表３に示す。
【００４７】
尚、表２に実施例１と比較例３とのＩＣＰマススペクトル法による石英ガラスの分析結果を示す。表中の金属５元素の総和はＣｕ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｆｅの総和をさす。
【００４８】
【表２】
0003654500.tif 000003
【００４９】
【表３】
0003654500.tif 000004
【００５０】
以上のデータからＦ2エキシマレーザー照射後において、実施例１は見掛け透過率が低下しないが、比較例１および２は見掛け透過率が大きく低下することがわかる。
そして、ＯＨ基濃度が１ｐｐｍ以下、フッ素濃度が１．０ｍｏｌ％において、波長１６３ｎｍの内部透過率が９２％、レーザ照射前後の波長１５７ｎｍの内部透過率が８９％と高く、また、波長６３３ｎｍで測定したときの複屈折量が０．５ｎｍ／ｃｍ以下であり、従来の１／４以下であることが理解される。
【００５１】
【発明の効果】
本発明によれば、石英ガラス中のＯＨ基濃度を５ｐｐｍ以下、フッ素濃度を０．１〜２ｍｏｌ％、１５７ｎｍの内部透過率を７０％以上と規定することにより、Ｆ2エキシマレーザーの発振波長である１５７ｎｍでの光透過率が高く、Ｆ2エキシマレーザー照射に対する耐レーザー性が高いＦ2エキシマレーザー透過用光学石英ガラスが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施例１、比較例１、２のサンプルのＦ2エキシマレーザー照射前後の真空紫外スペクトルチャートである。
【図２】  実施例１、比較例１、２のサンプルのＦ2エキシマレーザー照射前後の真空紫外の吸収バンド（差スペクトル）である。
【図３】  実施例１、比較例４のサンプルのＦ2エキシマレーザー照射後の真空紫外スペクトルチャートである。
【符号の説明】
Ｔ      内部透過率
Ｄ      見掛け透過率
Ｒ      反射率
ｎ      屈折率
λ      波長
【図１】
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【図２】
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【図３】
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