(57)【要約】石英ガラス部材の製造方法は、所定条件下でＦ２レーザーを石英ガラス母材からのサンプルに照射して、Ｈ２ラマン散乱光のピーク強度が、Ｆ２レーザ照射していないサンプルのＨ２ラマン散乱光のピーク強度に比較して８０％以上減少するか否かを判断する。Ｈ２ラマン散乱光のピーク強度の減少が８０％未満である場合、石英ガラス母材のレーザー耐性が十分なものと判断して、母材から合成石英ガラス部材を加工する。サンプルのコンパクションもまた測定される。
2003080525.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空紫外光が照射される合成石英ガラス部材であって、
１０ｍＪ／ｃｍ２のフルエンスを有するＦ２レーザー光を２×１０６パルス照射したときに、合成石英ガラス部材中に含まれるＯＨ基の増加が１００ｗｔ．ｐｐｍ未満であり、且つコンパクションが２ｐｐｍ以下である合成石英ガラス部材。
【請求項２】
１０ｍＪ／ｃｍ２のフルエンスを有するＦ２レーザー光を２×１０６パルス照射したときに、ＯＨ伸縮振動に基づく赤外吸収帯の積分強度の増加が１０％未満である請求項１に記載の合成石英ガラス部材。
【請求項３】
真空紫外光が照射される合成石英ガラス部材であって、
１０ｍＪ／ｃｍ２のフルエンスを有するＦ２レーザー光を２×１０６パルス照射したとき、合成石英ガラス部材中に含まれるＨ２分子の減少が１×１０１８／ｃｍ３未満であり、且つコンパクションが２ｐｐｍ以下である合成石英ガラス部材。
【請求項４】
１０ｍＪ／ｃｍ２のフルエンスを有するＦ２レーザー光を２×１０６パルス照射したとき、Ｈ２分子の伸縮振動に基づくラマン散乱ピークの減少が８０％未満である請求項３に記載の合成石英ガラス部材。
【請求項５】
合成石英ガラス部材中に含まれる水素分子の濃度が２×１０１７個／ｃｍ３以上である請求項１〜４のいずれか一項に記載の合成石英ガラス部材。
【請求項６】
合成石英ガラス部材中に含まれるＯＨ基濃度が５００ｗｔ．ｐｐｍ〜１３００ｗｔ．ｐｐｍである請求項１〜４のいずれか一項に記載の合成石英ガラス部材。
【請求項７】
合成石英ガラス部材中に含まれるフッ素濃度が３００ｗｔ．ｐｐｍ以上である請求項１〜４のいずれか一項に記載の合成石英ガラス部材。
【請求項８】
１０ｍＪ／ｃｍ２のフルエンスを有するＦ２レーザー光を２×１０６パルス照射した後の光軸に垂直な方向の内部透過率（λ＝１５７ｎｍ）が、厚さ１／４インチ当たり９０％以上であり、かつ、照射領域内において、最大値と最小値の差が１．０％以内である請求項１〜４のいずれか一項に記載の合成石英ガラス部材。
【請求項９】
前記合成石英ガラス部材が、露光装置に用いられるマスクである請求項１〜４のいずれか一項に記載の合成石英ガラス部材。
【請求項１０】
合成石英ガラスの母材を製造する工程と、
前記母材の一部をサンプリングする工程と、
サンプリングした前記母材の一部に、１０ｍＪ／ｃｍ２のフルエンスを有するＦ２レーザー光を２×１０６パルス照射した場合に、前記母材の一部に含まれるＯＨ基の増加が１００ｗｔ．ｐｐｍ未満であり且つコンパクションが２ｐｐｍ以下であるとき、前記母材を加工して合成石英ガラス部材とする工程とを含む合成石英ガラス部材の製造方法。
【請求項１１】
ＯＨ伸縮振動に基づく赤外吸収帯の積分強度の増加によりＯＨ基の増加を求める請求項１０に記載の合成石英ガラス部材の製造方法。
【請求項１２】
ＯＨ伸縮振動に基づく赤外吸収帯の積分強度の増加が１０％未満である請求項１１に記載の合成石英ガラス部材の製造方法。
【請求項１３】
合成石英ガラスの母材を製造する工程と、
前記母材の一部をサンプリングする工程と、
サンプリングした前記母材の一部に、１０ｍＪ／ｃｍ２のフルエンスを有するＦ２レーザー光を２×１０６パルス照射した場合に、前記母材の一部に含まれるＨ２分子の減少が１×１０１８個／ｃｍ３未満であり且つコンパクションが２ｐｐｍ以下であるとき、前記母材を加工して合成石英ガラス部材とする工程とを備える合成石英ガラス部材の製造方法。
【請求項１４】
Ｈ２分子の伸縮振動に基づくラマン散乱スペクトルを観測することによってＨ２分子の減少を求める請求項１３に記載の合成石英ガラス部材の製造方法。
【請求項１５】
Ｈ２分子の伸縮振動に基づくラマン散乱スペクトルのピークの減少が８０％未満である請求項１４に記載の合成石英ガラス部材の製造方法。
【請求項１６】
マスク上に形成されたパターンを基板上に転写する露光装置であって、
真空紫外光を発生する光源と；
光源からの光で上記マスクを照明するための照明光学系と；
照明されたマスクのパターンを基板上に投影するための投影光学系と；を備え、
照明光学系及び投影光学系の少なくとも一方が、請求項１に記載の合成石英ガラス部材を有する露光装置。
【請求項１７】
前記光源が、ＡｒＦレーザーである請求項１６に記載の露光装置。
【請求項１８】
マスク上に形成されたパターンを基板上に転写する露光装置であって、
真空紫外光を発生する光源と；
光源からの光で上記マスクを照明するための照明光学系と；
照明されたマスクのパターンを基板上に投影するための投影光学系と；を備え、
照明光学系及び投影光学系の少なくとも一方が、請求項３に記載の合成石英ガラス部材を有する露光装置。
【請求項１９】
前記光源が、ＡｒＦレーザーである請求項１８に記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、エキシマレーザーリソグラフィ等に用いられる紫外線レーザー用のレンズやプリズム、又は集積回路の回路パターンの原版としてのレチクル（フォトマスク）基板等の合成石英ガラス部材及びその製造方法に関する。
背景技術
ＩＣ、ＬＳＩ等の集積回路パターンの転写には、主に縮小投影露光装置（または光リソグラフィ装置）が用いられる。この装置に組み込まれる投影光学系には、集積回路の高集積化に伴い、広い露光領域を確保することが要求されると共に、その露光領域全体にわたってより高い解像力が要求される。投影光学系の解像力の向上については、露光波長をより短くするか、あるいは投影光学系の開口数（ＮＡ）を大きくすることが考えられる。
露光波長については、現在、主に半導体露光装置用光源として用いられているＫｒＦ（２４８ｎｍ）エキシマレーザーから、真空紫外光源であるＡｒＦ（１９３ｎｍ）エキシマレーザーへと短波長化が進められている。また、高集積化を更に進めるに当たって、現在、Ｆ２（１５７ｎｍ）レーザーも検討されている。
従来のＫｒＦエキシマレーザー用石英ガラス部材に関しては、Ｓｉ−Ｓｉ結合に代表される還元型（あるいは酸素欠乏型）欠陥構造が製造工程段階で混入し、それらが前駆体となってレーザー照射による光学特性の劣化が生じることが報告されている。例えば、Ｓｉ−Ｓｉ結合が光分解しＥ’中心（Ｓｉ・（「・」は孤立電子を意味する））を生成する。このＥ’中心は、レーザー波長付近の２１５ｎｍに光学吸収帯を形成するので、石英ガラス部材の透過特性を著しく低下させる。その他、不純物ＳｉＯＨ、ＳｉＣｌや金属イオンなども、石英ガラス部材の透過特性を著しく低下させる重要な要因である。
一方、ＡｒＦエキシマレーザーやＦ２レーザーは、ＫｒＦエキシマレーザーと比較すると１光子が持つエネルギーが高いので、石英ガラスに与える損傷が大きい上、ＫｒＦエキシマレーザーとは異なる過程での光学特性の劣化が顕著になる。例えば、Ｓｉ−Ｈ結合が光分解してＥ’中心を形成したり、歪んだＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合が光分解しＮＢＯＨＣ（Ｓｉ−Ｏ・）を生成したりする。Ｅ’中心は２１５ｎｍに、ＮＢＯＨＣは２６０ｎｍに光学吸収帯を形成するので、これらの欠陥が生成されている露光装置用石英ガラス部材の紫外から真空紫外域での光透過性能は顕著に低下する。
この歪んだＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合は、通常のＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合角（〜１４５°±１０°）の分布から大きくはずれた結合角を有するものと考えられており、石英ガラスの本質的なバンド端近傍下部に光学吸収帯を呈すると推測されている。また、その結合エネルギーは通常のものに比べて小さく化学的に不安定な結合であるという説がある。最近、露光光源への応用が構想されているＦ２レーザー光の波長は１５７ｎｍと極めて短く、従来のエキシマレーザーとは異なり石英ガラスの本質的なバンド端を一光子過程で直接励起させることができる。従って、Ｆ２レーザーを照射光源として用いたときには、歪んだＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合が激しく反応するものと予想される。このことは、本発明者がＯＰＴＩＣＳ  ＬＥＴＴＥＲＳ  Ｖｏｌ．２４，Ｎｏ．１３  Ｊｕｌｙ  １，１９９９  ｐｐ８６３−８６５で報告した。この論文において、発明者は、Ｈ２が溶存している市販の石英ガラスに波長１５７ｎｍのＦ２エキシマレーザーを所定強度で所定期間照射してＳｉＯＨの赤外吸収スペクトルの変化とＨ２のラマンスペクトルの変化を観測した。この論文は、Ｆ２エキシマレーザーの照射により、ＳｉＯＨの赤外吸収スペクトルバンドがレッドシフトするとともに積分強度が７３％増加することを報告している。Ｈ２のラマンスペクトルについては、４１３３ｃｍ−１付近のＨ２に基づくバンドの強度が１／４に低下することを報告している。この結果は、下記式（１）に示したように、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合のＦ２エキシマレーザーの照射による励起に基づくと考えられる。特に、歪んだＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合ではこの反応が起こり易いことを発明者はこの論文で示唆した。
Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ  ＋  Ｈ２  →  Ｓｉ−Ｏ−Ｈ  ＋  Ｈ−Ｓｉ  ・・・（１）
ところで、投影露光装置に用いるための合成石英ガラス部材に関しては、石英ガラス中に生成されるＥ’中心濃度、石英ガラス中の不純物濃度等を規定した技術が開示されている（特開平７−２９１６４４（特許３１５８８５４号）、特開平１０−５３４３２等）。例えば、特開平７−２９１６４４では、レーザーを照射したときの照射パルス数に対応する２１５ｎｍでの吸収係数の変化量がレーザーの繰り返し周波数にかかわらず一定である場合に、Ｅ’中心が発生しにくい耐レーザー性を有する石英ガラス部材であると判定し、４００ｎｍ以下の特定波長領域で使用する高出力パルスレーザー用の光学系に使用することとしている。また、特開平１０−５３４３２では、石英ガラス中に含まれるＮａの濃度を２０ｗｔ．ｐｐｍ以下として、波長２２０ｎｍ以下の真空紫外領域で透過率を高めている。
しかしながら、上記のような特許文献においては、還元型欠陥やＳｉＯＨといった非本質的な欠陥あるいは不純物濃度を規定しているだけであり、ガラス構造に本質的に存在する歪み結合の量に着目してレーザー耐性を有する合成石英ガラス部材を製造してはいない。ＡｒＦエキシマレーザーの照射やＦ２レーザーの照射が極めて長時間にわたる場合、上記のような歪み結合の存在は無視できるものではなくなり、ガラスの透過性の劣化に至る可能性がある。さらに、発明者の報告したＯＰＴＩＣＳ  ＬＥＴＴＥＲＳ  Ｖｏｌ．２４，Ｎｏ．１３では、Ｈ２及びＳｉＯＨのスペクトル変化から歪み結合量の変化を示唆しているが、より直接的な石英ガラス自体の物理的特性の変化を観測しているわけではない。
従って、ＡｒＦ（１９３ｎｍ）やＦ２（１５７ｎｍ）などの真空紫外レーザー光に対して高い耐性を有する石英ガラスを判定するための正確で、直接的且つ簡便な方法が要望されている。
発明の開示
本発明の第１の目的は、真空紫外露光装置に用いられるレーザー耐性の優れた合成石英ガラス部材及びその製造方法を提供することである。本発明の第２の目的は、真空紫外露光装置用の結像光学系レンズ部材やレチクル（フォトマスク）基板として用いられる歪み結合が少ない合成石英ガラス部材を提供することである。本発明の第３の目的は、ＡｒＦレーザーのような高エネルギー真空紫外光源を用いた場合であっても、長期間に渡って良好な透過率を維持することができる光学部材を有する照明光学系または投影光学系を備えた露光装置を提供することである。
本発明の第１の態様に従えば、真空紫外光が照射される合成石英ガラス部材であって、１０ｍＪ／ｃｍ２のフルエンスを有するＦ２レーザー光を２×１０６パルス照射したときに、合成石英ガラス部材中に含まれるＯＨ基の増加が１００ｗｔ．ｐｐｍ未満であり、且つコンパクションが２ｐｐｍ以下であることを特徴とする合成石英ガラス部材が提供される。
本発明者らは、石英ガラス中に存在する歪んだＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合（以下、適宜、歪み結合ともいう）の量を比較的短時間で見積もるために、１光子吸収過程で歪み結合を光分解させると考えられるＦ２レーザーを合成石英ガラス部材に照射した。上記条件下でＦ２レーザー光を照射した後のＯＨ基の増加が１００ｗｔ．ｐｐｍ未満であるという第１の要件は、歪み結合が下記式（２）に従って反応することから導かれる。
Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ（歪み結合）  ＋  Ｈ２  →  Ｓｉ−Ｏ−Ｈ  ＋  Ｈ−Ｓｉ
・・・（２）
すなわち、歪み結合が石英ガラス中に存在すると、Ｆ２レーザー光の下で石英ガラス中に存在する水素（Ｈ２）と反応してＳｉ−Ｏ−Ｈを生じる。この反応からすれば、Ｆ２レーザー光を照射してもＯＨ基の増加が１００ｗｔ．ｐｐｍ未満と少ない場合には、石英ガラス中にはもともと歪み結合が少なかったことになる。このような材料はＦ２レーザー光の照射後に形成されるＳｉ−Ｏ−Ｈが少ないので、歪み結合の反応に起因すると考えられる真空紫外域での透過率低下が防止される。それゆえ、Ｆ２レーザー光を照射してＯＨ基の増加を測定することによって良好な石英ガラスが選定され、そのような石英ガラスからレンズやレチクルなどの真空紫外用の石英ガラス部材が製造される。
さらに、本発明者は、第１の要件が満たされている場合には、上記条件でＦ２レーザー光を照射したときでもコンパクションが所定の範囲内にあるという第２の要件を概ね満たしていることを見出した。このことは、歪み結合がエネルギー的に不安定な結合構造であり、Ｆ２レーザーの照射に伴って、その歪んだＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合角度の平均値がより安定な小さい角度になるためにコンパクションの変化という物理的特性として現れると考えられる。なお、本明細書において、「コンパクション」とは、石英ガラスの高屈折率化を意味し、Ｆ２レーザー光を照射した部分と照射していない部分との光路長差をレーザー干渉計を用いて測定し、その光路長差を試料の厚さで割った値として表される。コンパクションが２ｐｐｍ以下であれば、歪み結合が少ないためにレーザー耐性に優れた石英ガラス部材となり得る。コンパクションは、好ましくは１．８ｐｐｍ以下であり、特に好ましくは１ｐｐｍ以下である。第１及び第２の要件を具備する石英ガラス部材は、ＡｒＦやＦ２レーザーのような真空紫外光に対して透過率低下等の特性劣化が確実に抑制されているので、そのような真空紫外光を光源とする露光装置の光学系に好適である。
本発明において、ＯＨ基の増加は、赤外分光またはラマン分光から求めることができ、例えば、上記条件でＦ２レーザー光を照射した後のＯＨ伸縮振動に基づく赤外吸収帯の積分強度の増加を観測することで求められる。特に、歪み結合が石英ガラス中に存在すると、３６６０ｃｍ−１付近に現れるＳｉＯＨの赤外吸収帯の強度がＦ２レーザー光の照射により明瞭に変化するために、その積分強度変化量を観測することができる。例えば、３６６０ｃｍ−１付近に現れるＳｉＯＨの赤外吸収帯の積分強度の変化が１０％未満であると、ＯＨ基の増加が１００ｗｔ．ｐｐｍ未満になり得る。このような方法により求められたＯＨ基の量、即ち、歪み結合の量は石英ガラスのレーザー耐性と強く相関していることが後述する実施例で分った。
本発明の第２の態様に従えば、真空紫外光が照射される合成石英ガラス部材であって、１０ｍＪ／ｃｍ２のフルエンスを有するＦ２レーザー光を２×１０６パルス照射したとき、合成石英ガラス部材中に含まれるＨ２分子の減少が１×１０１８個／ｃｍ３未満であり、且つコンパクションが２ｐｐｍ以下である合成石英ガラス部材が提供される。
上記条件でＦ２レーザー光を照射した後に石英ガラス中に溶存したＨ２分子の減少が１×１０１８個／ｃｍ３未満であるという第３の要件は、歪み結合が上式（２）に従って反応することから導かれる。すなわち、歪み結合が石英ガラス中に存在すると、Ｆ２レーザー光の下で石英ガラス中のＨ２と反応してＨ２の量が減少する。このため、Ｆ２レーザー光を照射してもＨ２分子の減少が１×１０１８個／ｃｍ３未満と少ない場合には、石英ガラス中にもともと歪み結合が少なかったことが分る。それゆえ、Ｆ２レーザー光を照射した後にＨ２分子の減少を測定することで良好な石英ガラスが選定される。さらに、本発明者は、第３の要件が満たされている場合に、上記条件でＦ２レーザー光を照射した後に、石英ガラスのコンパクションが２ｐｐｍ以下であるという第２の要件を概ね満たしていることを見出した。このことは、歪み結合の結合角度が小さくなるために屈折率の変化という物理的特性として現れると考えられる。第２及び第３の要件を具備する石英ガラス部材は、ＡｒＦやＦ２レーザーのような真空紫外光に対して耐久性を有する。
本発明において、Ｈ２分子の減少は、赤外分光またはラマン分光から求めることができ、例えば、上記条件でＦ２レーザー光を照射したときに、Ｈ２分子の伸縮振動に基づくラマン散乱ピークを観測することで求められる。特に、４１４０ｃｍ−１付近のＨ２伸縮振動に基づくラマン散乱ピークは、Ｆ２レーザー光照射により明瞭に変化するために、このピークの積分強度の減少が８０％未満であることは、Ｈ２分子の減少が１×１０１８個／ｃｍ３未満に相当することが発明者の実験により明らかとなった。
本発明の合成石英ガラス部材は、真空紫外域での耐レーザ性を向上させるために、合成石英ガラス部材中に水素を水素分子濃度で２×１０１７個／ｃｍ３以上含むことが好ましい。
また、本発明の合成石英ガラス部材は、ＯＨ基を５００ｗｔ．ｐｐｍ〜１３００ｗｔ．ｐｐｍ含み得る。ＯＨ基はガラス粘度を適度に低下させ、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合への構造的負荷を低減させるので、ＯＨ基が上記濃度範囲で含まれていると歪み結合の発生を抑制することができる。
また、本発明の合成石英ガラス部材は、フッ素を３００ｗｔ．ｐｐｍ以上含有することが好ましい。フッ素がガラス粘度を低下させ、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合の構造的負荷を低減させるので、フッ素を３００ｗｔ．ｐｐｍ以上含有すると歪み結合の発生を有効に抑制することができる。
また、本発明の合成石英ガラス部材は、１０ｍＪ／ｃｍ２のフルエンスを有するＦ２レーザー光を２×１０６パルス照射した後に光軸に垂直な方向の内部透過率が、厚さ１／４インチ（約０．６４ｃｍ）当たり９０％以上であり、かつ、照射領域内における内部透過率の最大値と最小値の差が１．０％以内であることが好ましい。この場合、歪み結合の反応に起因すると考えられる真空紫外域での透過率低下がほとんど発生せず、透過率の均一性が維持されるので、優れたレーザー耐性の真空紫外用合成石英ガラス部材を提供することができる。
本発明の第３の態様に従えば、合成石英ガラスの母材を製造する工程と、前記母材の一部をサンプリングする工程と、サンプリングした前記母材の一部に対し、１０ｍＪ／ｃｍ２のフルエンスを有するＦ２レーザー光を２×１０６パルス照射した場合に、前記母材の一部中に含まれるＯＨ基の増加が１００ｗｔ．ｐｐｍ未満であり且つコンパクションが２ｐｐｍ以下であるとき、前記母材を加工して合成石英ガラス部材とする工程を含む合成石英ガラス部材の製造方法が提供される。本発明の方法では、上記条件でＦ２レーザー光を母材の一部に照射してＯＨ基の増加及びコンパクションを検出することで、真空紫外光用に好適な石英母材を選定することができる。
本発明の方法において、ＯＨ基の増加は、赤外またはラマン分光により求めることができ、例えば、ＯＨ伸縮振動に基づく赤外吸収帯の積分強度の増加により求め得る。ＯＨ基の増加が１００ｗｔ．ｐｐｍ未満になるようにするには、３６６０ｃｍ−１付近に現れるＯＨ伸縮振動に基づくＳｉＯＨの赤外吸収帯の積分強度の増加が１０％未満であることが好ましい。
本発明の第４の態様に従えば、合成石英ガラスの母材を製造する工程と、前記母材の一部をサンプリングする工程と、サンプリングした前記母材の一部に、１０ｍＪ／ｃｍ２のフルエンスを有するＦ２レーザー光を２×１０６パルス照射した場合に、前記母材の一部に含まれるＨ２分子の減少が１×１０１８個／ｃｍ３未満であり且つコンパクションが２ｐｐｍ以下であるとき、前記母材を加工して合成石英ガラス部材とする工程とを含む合成石英ガラス部材の製造方法が提供される。本発明の方法では、上記条件でＦ２レーザー光を母材の一部に照射してＨ２分子の減少及びコンパクションを検出することで、真空紫外光用に好適な石英ガラス部材を選定することができる。
ＡｒＦレーザー用の石英ガラスは、通常、ＯＨ基を多量に含んでおり、波長１５７ｎｍのＦ２レーザー光をほとんど透過しない。このため、石英ガラスに直接ＡｒＦレーザーを照射して耐久試験を行っても、長時間を要するとともに正確な判断は期待できない。本発明では、Ｆ２レーザー光を光源としてＨ２分子の減少を観測することにより、歪み結合を正確に且つ短時間で観測することができ、これにより透過率特性が良好なＡｒＦレーザー用の石英ガラス母材を容易に得ることができた。
本発明の方法において、Ｈ２分子の減少は赤外分光またはラマン分光によって求めることができ、例えば、４１４０ｃｍ−１付近のＨ２分子の伸縮振動に基づくラマン散乱スペクトルを観測することによって石英ガラス中に溶存したＨ２分子の減少を求め得る。この場合、４１４０ｃｍ−１付近のピークの減少が８０％未満であると、Ｈ２分子の減少が１×１０１８個／ｃｍ３未満であると判断することができる。
発明の最適な実施形態
図１は、合成石英ガラスを製造するための合成炉の概略を示す図である。この合成炉は、火炎を噴出させて原料を加水分解するバーナ２と、加水分解によって形成したインゴットＩＮを保持する石英ガラス製のターゲット４と、ターゲット４を軸回りに回転等させる駆動装置６と、バーナ２に四塩化ケイ素等の原料を供給する原料供給装置８と、バーナ２に水素ガスを供給する燃料供給装置１０と、バーナ２に酸素ガスを供給する酸素供給装置１２とを備える。
バーナ２は、炉室１４の上部に、ターゲット４にその先端を向けて設置されている。なお、図示を省略しているが、炉室１４の側壁には、燃焼後の排気ガスを炉室１４外に排出するための排気管等が設けられている。
ターゲット４は、駆動装置６に駆動されて垂直軸の回りに適当な速度で回転し、更に紙面に沿って左右方向に揺動する。また、ターゲット４は、インゴットの成長に伴って駆動装置６により徐々に降下する。
原料供給装置８は、流量調節部８ａを備え、原料である高純度の四塩化ケイ素をキャリアガスと共に、バーナ２の中心管から噴出させる。なお、原料に四フッ化ケイ素を用いるとフッ素ドープタイプの石英ガラスを得ることができる。
燃料供給装置１０は、流量調節部１０ａを備え、燃料である水素をバーナ２の外側管に供給する。また、酸素供給装置１２も流量調節部１２ａを備え、燃料と混合すべき酸素をバーナ２の外側管に供給する。
図１の合成炉を用いた合成石英ガラスの製造について説明すると、このバーナ２にて酸素ガス及び水素ガスを混合、燃焼させ火炎を形成する。同時に、原料としてキャリアガスと共に、四塩化ケイ素をバーナ２から噴出させる。バーナ２先端の火炎中で原料が加水分解することにより、石英ガラス微粒子（スート）が発生する。これを、適当な速度で回転し、水平方向に揺動し、適当な速度で降下するターゲット板上に堆積、溶融してインゴットＩＮを合成する。このように、合成時に一定周期でターゲット４を回転、揺動、降下させることによって、屈折率の均質性が高い石英ガラスインゴットが得られる。なお、石英ガラスインゴットは、合成後に適宜アニール処理され、内部歪みの緩和等によって特性が改善される。
図２は、図１の合成炉で得られた合成石英ガラスに試験用のＦ２レーザーパルスを照射するレーザー照射装置の構成を説明するブロック図である。このレーザー照射装置は、合成石英ガラス中の歪みＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合の量を比較的短期間で見積もるための加速試験装置であり、Ｆ２レーザー光を発生するレーザー光源２２と、レーザー光源２２からのレーザーパルスをインゴットＩＮから切り出したサンプルＳＡに均一に照射するための照射光学系２４と、サンプルＳＡをレーザー光源２２や照射光学系２４に対して保持するホルダ２６と、レーザー光源２２の動作を制御する制御装置２８とを備える。
レーザー光源２２からは、１５７ｎｍの真空紫外域のレーザーパルスが出力される。レーザー光源２２から出射させるレーザーパルスの強度は、制御装置２８からの制御信号に基づいて調節される。照射光学系２４は、サンプルＳＡに入射させるレーザーパルスのエネルギー密度やビーム形状を調節する。
制御装置２８は、レーザー光源２２に制御信号を出力し、サンプルＳＡに照射するレーザーパルスのフルエンスを１０ｍＪ／ｃｍ２に調節する。１０ｍＪ／ｃｍ２としたのは、市販のＦ２レーザー装置から出射された直後のレーザー光の最大パワーだからである。また、制御装置２８は、パルス数をカウントすることにより、サンプルＳＡに照射するレーザーパルス数を２×１０６に調節することができる。レーザーパルス数を２×１０６に設定したのは、前述の式（２）の反応が明確に現れるのに必要な期間だからである。すなわち、上記レーザーパワー（フルエンス）及びパルス数はＦ２レーザーを用いた加速試験を有効に実行するために選定した値である。
以下、図２のレーザー照射装置を用いたレーザー光の照射操作について説明する。まず、図１の合成炉で得られた合成石英ガラスのインゴットＩＮの一部を切り出すことによってφ６０ｍｍのサンプルＳＡを準備し、ホルダ２６にセットする。次に、制御装置２８からの制御信号に基づいてレーザー光源２２を動作させて、フルエンスが１０ｍＪ／ｃｍ２のＦ２レーザーパルスを２×１０６パルスだけサンプルＳＡに入射させる。
図３は、図２のレーザー照射装置でダメージを与えたサンプルＳＡのラマン散乱特性を測定するためのラマン散乱分光測定装置を示すブロック図である。このラマン散乱分光測定装置は、計測に必要な励起光を発生する光源３２と、光源３２からのレーザーパルスをサンプルＳＡに均一に入射させる照射光学系３４と、サンプルＳＡから出射した光を集める集光光学系３６と、集光光学系３６で集めた透過光の波長分布を計測する分光器３８と、分光器３８の動作を制御する制御装置３９とを備える。
ここで、光源３２は、Ｈ２のラマン散乱を誘起する励起用レーザー発振装置（Ａｒガスレーザ）を有しており、波長５１４ｎｍの励起光を適当な強度で出力する。また、照射光学系３４は、サンプルＳＡに入射させる励起光のエネルギー密度やビーム形状を調節する。また、集光光学系３６は、サンプルＳＡで発生したラマン散乱光を集めて分光器３８に入射させる。また、分光器３８は、集光光学系３６で集められたラマン散乱光を検出し、そのスペクトル成分強度を測定する。さらに、制御装置３９は、分光器３８に制御信号を出力し、サンプルＳＡから出射するラマン散乱光の分光強度を測定させるとともに、それらのピーク強度を決定する。
図４は、図２のレーザー照射装置でダメージを与えたサンプルＳＡの赤外吸収特性を測定するための赤外光透過分光測定装置を示すブロック図である。この赤外光透過分光測定装置は、計測に必要な照明光を発生する光源３２と、光源３２から出射される照明光から特定波長の光を選択して出力する分光器３３と、サンプルＳＡを透過した分光器３３からの照明光の強度を計測する検出器３５と、分光器３３や検出器３５の動作を制御する制御装置３７とを備える。
ここで、光源３２は、赤外照明光源装置であるハロゲンランプを有しており、ＯＨ基による吸収帯を含む波長２．５〜２．９μｍの赤外照明光を適当な強度で出力する。また、分光器３３は、サンプルＳＡに供給すべき赤外照明光の波長を連続的に切り換える。また、検出器３５は、サンプルＳＡを経た透過光の強度を測定する。さらに、制御装置３７は、分光器３３及び検出器３５に制御信号を出力し、サンプルＳＡについて透過光の分光強度を測定させてその積分強度を決定する。
次にコンパクションの測定方法について説明する。コンパクション量は市販のフィゾー式レーザー干渉計により計測した。光源としてＨｅ−Ｎｅレーザー（波長６３３ｎｍ）を用いた。光源からのレーザービームを、発散レンズ、ビームスプリッター及びコリメーターレンズを通過させて平行光とし、基準板と呼ばれる高精度に研磨された平面ガラス板に到達させた。一部の光は基準板の参照面で反射し、残りの光は試料を透過し、試料背面に設置されたミラーに到達して反射する。参照面からの反射光とミラーからの反射光は元の光路を逆行し、干渉してビームスプリッターにより撮像素子（ＣＣＤ）へと導かれ，干渉縞画像が得られる。干渉縞はフリンジスキャン法により画像解析され、試料の光路長（ｎＬ）分布を得た。ここで、ｎは屈折率、Ｌは試料の厚みである。コンパクションが発生すると試料の屈折率がわずかに上昇する（Δｎ）。非照射部では光路長は変化しないから、照射部と非照射部の光路長の差はΔｎＬである。これを試料の厚さで割ることで、コンパクション量Δｎを得た。
図５は、図１〜図４の装置を用いた合成石英ガラス部材の製造方法を説明するためのフローチャートである。
まず、図１の合成炉を用いて合成石英ガラスのインゴットＩＮを製造する（ステップＳ１０）。即ち、バーナ２から噴射される火炎中で原料を加水分解することにより、ターゲット４上にインゴットＩＮを形成する。
次に、ステップＳ１０で得たインゴットＩＮから試験片を切り出して、サンプルＳＡとする（ステップＳ１１）。
次に、図２のレーザー照射装置を用いてサンプルＳＡにＦ２レーザーの加速照射試験を行う（ステップＳ１２）。即ち、フルエンスが１０ｍＪ／ｃｍ２のＦ２レーザーパルスを２×１０６パルスだけサンプルＳＡに入射させる。
次に、図３の分析装置を用いてサンプルＳＡのＨ２によるラマン散乱特性を測定するとともに、図４の分析装置を用いてサンプルＳＡのＯＨによる吸収特性を測定する（ステップＳ１３）。即ち、サンプルＳＡに励起光を照射して波長約２．４μｍ（波数約４１４０ｃｍ−１）のラマン散乱光のピーク強度を評価する。また、サンプルＳＡに適当な照明光を照射して波長約２．７μｍ（波数約３６６０ｃｍ−１）の吸収帯の積分強度を評価する。さらに、サンプルＳＡについて、レーザ干渉計を用いてコンパクションを測定する。
この場合、図２の装置で処理したサンプルＳＡと図２の装置で処理しないサンプルＳＡとを一対用意して、図３及び図４の分析装置による測定を並行して行うことにより、ラマン散乱光のピーク強度や赤外吸収帯の積分強度の変化を見積もることができる。また、処理前のサンプルＳＡについてラマン散乱光のピーク強度や赤外吸収帯の積分強度を測定し、同じサンプルＳＡに対して図２の装置で処理し、この処理後のサンプルＳＡに対してラマン散乱光のピーク強度や赤外吸収帯の積分強度を順次測定することもできる。この場合、ラマン散乱光のピーク強度や赤外吸収帯の積分強度の変化を同一のサンプルで直接的に測定することができる。
次に、ステップＳ１３で得たＨ２ラマン散乱光の強度、ＯＨ赤外吸収帯の積分強度、及びコンパクションの値が所定の性能条件を満足するか否かを判断する（ステップＳ１４）。具体的には、図２のレーザー照射装置による処理後のサンプルＳＡでのＨ２ラマン散乱光のピーク強度が図２の装置で処理していないサンプルＳＡでのＨ２ラマン散乱光のピーク強度に比較して８０％以上減少するか否かが判断される。なお、別の化学的分析法を用いて、サンプル中に溶存したＨ２分子の減少が１×１０１８個／ｃｍ３未満であるか否かを判断してもよい。
また、図２の装置による処理後のサンプルＳＡでのＯＨ赤外吸収帯の積分強度が図２の装置で処理していないサンプルＳＡでのＯＨ赤外吸収帯の積分強度に比較して１０％以上増加するか否かが判断される。なお、別の化学的分析法を用いて、サンプル中のＯＨ基の増加が１００ｗｔ．ｐｐｍ未満であるか否かを判断してもよい。最後にレーザー干渉計を用いてレーザー照射装置による処理後のサンプルＳＡと未処理のサンプルＳＡについて光路長を測定してコンパクションを算出し、コンパクションの値が２ｐｐｍ以下であるかを判断した。
Ｈ２ラマン散乱光のピーク強度が８０％以上減少する場合（サンプル中に溶存したＨ２分子の減少が１×１０１８／ｃｍ３以上である場合）、ＯＨ赤外吸収帯の積分強度が１０％以上増加する場合（サンプル中に溶存したＨ２分子の減少が１×１０１８個／ｃｍ３以上である場合）、或いはコンパクションが２ｐｐｍを超える場合、ステップＳ１０で得られたインゴットＩＮのレーザー耐性が不十分なものと考えて、処理を終了する。他方、Ｈ２ラマン散乱光のピーク強度の減少が８０％未満の場合（サンプル中に溶存したＨ２分子の減少が１×１０１８個／ｃｍ３未満である場合）、ＯＨ赤外吸収帯の積分強度の増加が１０％未満である場合（サンプル中に溶存したＨ２分子の減少が１×１０１８個／ｃｍ３未満である場合）、或いはコンパクションが２ｐｐｍ以下である場合、ステップＳ１０で得られたインゴットＩＮのレーザー耐性が十分なものと考えて、次のステップＳ１５に進む。
ステップＳ１５では、ステップＳ１０で得たインゴットＩＮから光学材料用のガラス片を切り出す。つまり、インゴットＩＮから、レンズやプリズム等の目的とする光学部材の形状に対応する複数のブロックを切り出す。
次に、ステップＳ１５で得たブロックを加工研磨する（ステップＳ１６）。具体的には、ステップＳ１５で切り出した複数のブロックのそれぞれについて、研削や光学面の研磨を行い、必要な場合には、光学面にコーティングを施して光学部材を得る。
最後に、得られた光学部材を鏡筒等の保持部材の適所に固定して、縮小投影レンズ等の合成石英ガラス部材を完成する（ステップＳ１７）。
〔実施例１〕
（１）サンプルの作製
まず、図１の合成炉で得た石英ガラスインゴットから、φ２５０ｍｍ×６０ｍｍ厚の光学部材用の大ブロックを切り出した。このブロックを空気中、９５０℃で１００時間アニールした。アニールしたブロックの直上部位から１５ｍｍ厚の円板を切り出した。円板のうち中心及び外周付近からφ６５ｍｍの複数の小ブロックを得た。これらの小ブロックを精研削ならびに研磨加工して検査用のサンプルを得た。サンプルの最終形状は、φ６０ｍｍ×１０ｍｍ厚である。これらのサンプルについて、後述する光学透過測定、ラマン散乱測定及び屈折率均質性測定によって、その透過率、水素濃度、ＯＨ基濃度及びコンパクションの値を評価する。サンプルの透過率等の物性値（分布）は、光学部材用の大ブロックの物性値（分布）とみなすことができる。
（２）ラマン散乱スペクトルの観測
得られた各サンプルは、ラマン分光により、ＯＨ基を１０００ｗｔ．ｐｐｍ、水素分子を１×１０１８個／ｃｍ３含んでいることを確認した。室温にて、このサンプルの表面上φ６０ｍｍの領域に、垂直に、Ｆ２レーザーをフルエンス１０ｍＪ／ｃｍ２で２×１０６パルス照射した。Ｆ２レーザー照射後のサンプルのラマン散乱スペクトルを観測した。Ｆ２レーザー照射前後のサンプルのラマン散乱スペクトルを図６Ａに示す。図６Ａに示すように、４１４０ｃｍ−１付近に観察される水素分子のラマン散乱帯強度は照射後に２０％減少していることが分る。なお、Ｆ２レーザー照射前後の水素分子のラマン散乱帯強度は、８００ｃｍ−１付近に観察されるＳｉ−Ｏによるラマン散乱ピークでそれぞれ規格化されている。ラマン散乱帯の積分強度から、Ｆ２レーザー照射後のサンプルは、ＯＨを１０１３ｗｔ．ｐｐｍ、水素分子を０．８×１０１８個／ｃｍ３含んでいることが分った。すなわち、Ｆ２レーザー照射によりＯＨが１３ｗｔ．ｐｐｍ増加し、水素分子が０．２×１０１８個／ｃｍ３減少していた。
（３）透過率（λ＝１９３ｎｍ）の測定
室温にて、Ｆ２レーザーを照射していない他のサンプルの表面上φ６０ｍｍの領域に垂直に、ＡｒＦエキシマレーザー（λ＝１９３ｎｍ）を１０ｍＪ／ｃｍ２で１×１０８パルス照射した。照射前９０．７０％であった１９３ｎｍにおける透過率（反射損失込み）は、照射部において９０．６７％に変化した。このように透過率が殆ど低下していないことから、この実施例のサンプルはＡｒＦエキシマレーザー用ガラスとしては良好なレーザー耐性を有することを確認できた。
（４）コンパクションの測定
Ｆ２レーザーを上記条件で照射したサンプルについて、以下のようにしてコンパクションを測定した。まず、試料を置かずに基準板の光路長分布をフィゾー式レーザー干渉計にて測定した。その後、６０ｍｍφ×１０ｍｍ試料を基準板で挟んで光路長分布を測定した。その際、試料と基準板の間の接触面で発生する反射を抑制するために石英ガラスの屈折率と同じ屈折率を持ったオイルを基準板と試料の接触面間に浸透させた。試料を挟んで測定された光路長から試料を挟まず測定された光路長の差を求めて試料の光路長分布を見積もった。また、コンパクション量Δｎは、照射部と非照射部の光路長の差ΔｎＬを試料の厚さで割ることで得た。その結果、Ｆ２レーザー照射部において、コンパクション量は１．８ｐｐｍであった。
〔比較例１〕
サンプルを実施例１と同様に合成したが、後のアニール工程において、空気中１２００℃で１０時間アニールを施した比較サンプルを作製し、実施例１と同様の評価を行った。
この比較サンプルは、ラマン散乱スペクトルの測定によりＯＨを１０００ｗｔ．ｐｐｍ、水素分子を１×１０１８個／ｃｍ３含んでいることが分った。室温にて、この比較サンプルの表面上φ６０ｍｍの領域に垂直に、Ｆ２レーザーをフルエンス１０ｍＪ／ｃｍ２で２×１０６パルス照射した。Ｆ２レーザー照射後のサンプルのラマン散乱スペクトルを観測した。Ｆ２レーザー照射前後のサンプルのラマン散乱スペクトルを図６Ｂに示す。図６Ｂに示すように、４１４０ｃｍ−１付近に観察される水素分子のラマン散乱強度は照射部（照射後）において８０％減少した。なお、Ｆ２レーザー照射後のサンプルは、ラマン散乱の積分強度から、ＯＨを１０５０ｗｔ．ｐｐｍ、水素分子を０．２×１０１８個／ｃｍ３含んでいることが分った。すなわち、Ｆ２レーザー照射によりＯＨが５０ｗｔ．ｐｐｍ増加し、水素分子が０．８×１０１８個／ｃｍ３減少していた。
比較サンプルのコンパクションを実施例１と同様にして測定したところ、５ｐｐｍであった。
また、室温にて、Ｆ２レーザーを照射していない他の比較サンプルの表面上φ６０ｍｍの領域に垂直に、ＡｒＦエキシマレーザーを１０ｍＪ／ｃｍ２で１×１０８パルス照射した。照射前９０．６８％であった１９３ｎｍにおける透過率が照射部において８９．５０％に減少した。この結果より、この比較サンプルは、ＡｒＦエキシマレーザー用ガラスとして十分なレーザー耐性を有していないことが分る。
〔実施例２〕
サンプルを、実施例１とほぼ同様の方法によって作製した。ただし、フッ素のドープや成分の調節等によって、サンプルがＯＨ基を実質的に含有せず、水素分子を１×１０１８個／ｃｍ３含み、フッ素を３０００ｗｔ．ｐｐｍ含むようにした。このサンプルの成分及び組成はラマン散乱スペクトル及び赤外吸収スペクトルから確認した。室温にて、このサンプルの表面上φ６０ｍｍの領域に垂直に、Ｆ２レーザーをフルエンス１０ｍＪ／ｃｍ２で２×１０６パルス照射した。Ｆ２レーザー照射後のサンプルのラマン散乱スペクトルを観測した。Ｆ２レーザー照射前後のサンプルの赤外吸収スペクトルを図７Ａに示す。図７Ａに示すように、３６６０ｃｍ−１付近にＳｉＯＨの赤外吸収帯が出現した。ＳｉＯＨの赤外吸収帯における積分強度を求めたところ２２／ｃｍ２であり、この積分強度からＯＨ基の濃度は１０ｗｔ．ｐｐｍと見積もられた。また、ラマン散乱の積分強度から、水素分子を０．８×１０１８個／ｃｍ３含んでおり、水素分子が０．２×１０１８個／ｃｍ３減少していた。
このＦ２レーザーが照射されたサンプルの１５７ｎｍでの透過率を測定したところ、７９．３％（反射込み）であり、照射前のサンプルの透過率７９．８％と比較して約０．５％減少したが、Ｆ２レーザー用石英ガラスとしては良好なレーザー耐性を得ることができた。
さらに、Ｆ２レーザーが照射されたサンプルと照射されていないサンプルについて実施例１と同様にしてコンパクションを測定した。この結果、１．０ｐｐｍであった。
〔比較例２〕
サンプルを、上記実施例２と同様に合成したが、フッ素をドープしない比較サンプルを作製し、実施例２と同様の評価を行った。
この比較サンプルは、ＯＨを実質的に含有せず、水素分子を１×１０１８個／ｃｍ３含んでいた。室温にて、この比較サンプルの表面上φ６０ｍｍの領域に垂直に、Ｆ２レーザーをフルエンス１０ｍＪ／ｃｍ２で２×１０６パルス照射したところ、図７Ｂに示すように、ＳｉＯＨの赤外吸収帯が出現した。この赤外吸収帯の積分強度は、２２０／ｃｍ２であり、この積分強度から求めたＯＨの濃度は１００ｗｔ．ｐｐｍであった。また、水素分子のラマン散乱帯は観測されず、このことから水素分子が１×１０１８個／ｃｍ３減少したことが分る。
さらに、Ｆ２レーザーが照射された比較サンプルと照射されていない比較サンプルについて実施例１と同様にしてコンパクションを測定した。この結果、２．５ｐｐｍであった。
このＦ２レーザーが照射された比較サンプルの波長１５７ｎｍでの透過率を測定したところ、６９．０％（反射込み）であり、照射前の７８．２％（反射込み）と比較して約９．２％減少した。このことは、Ｆ２レーザー用石英ガラスとしてレーザー耐性が不十分であることを意味する。
〔実施例３〕
実施例２と同じ組成（フッ素３０００ｗｔ．ｐｐｍドープ）の合成石英ガラスブロックを準備して、一辺が１４０（ｍｍ）で厚みが１／４（インチ）厚のレチクル基板を作製した。室温にて、基板の全面に、Ｆ２レーザーを１０ｍＪ／ｃｍ２で２×１０６パルス照射した。照射後、サンプルの中心付近では透過率（λ＝１５７ｎｍ）は１．０％減少し、１４０ｍｍ×１４０ｍｍの面内において透過率の最大値と最小値の差は０．８％であった。Ｆ２レーザー用レチクル基板としては良好なレーザー耐性と均一な透過性を有していた。
さらに、上記と同様に作製したサンプル基板について、Ｆ２レーザーが照射された部分のコンパクション量を、実施例１と同様にして測定した。この結果、照射部のコンパクション量は１．０ｐｐｍだった。
〔比較例３〕
サンプルを実施例３と同様に合成したが、フッ素をドープしない比較基板を作製し、実施例３と同様の評価を行った。室温にて、基板の全面に、Ｆ２レーザーを１０ｍＪ／ｃｍ２で２×１０６パルス照射した。照射後、サンプルの中心付近では１５７ｎｍの透過率は１０％減少し、１４０ｍｍ×１４０ｍｍの面内において透過率の最大値と最小値の差は３％であった。Ｆ２レーザー用レチクル基板としては、良好なレーザー耐性を有するといえない。さらに、上記と同様に作製したサンプル基板について、Ｆ２レーザーが照射された部分のコンパクション量を、実施例１と同様にして測定した。この結果、照射部のコンパクション量は２．５ｐｐｍだった。
〔実施例４〕
次に、本発明の露光装置の一例を説明する。図８は、実施例１で製造した石英ガラス部材をレンズとして用いたステッパーと呼ばれる投影露光装置の概略構造を示す。この装置はフォトレジストでコートされたウエハＷ上にレチクル（マスク）Ｒのパターンの像を投影する。図８に示すように、この露光装置６００は、主に、露光光を供給するための光源１００と、レチクルＲが置かれるレチクルステージ２０１と、ウエハＷが置かれるウエハステージ３０１と、レチクルＲを照明するための照明光学系１０１と、投影光学系５００とを含む。ウエハステージ３０１の表面３０１ａには、感光剤７０１を塗布した基板８０１（ウエハＷ）が載置される。光源１００は、ＡｒＦレーザ（１９３ｎｍ）を用いている。これに代えて、Ｆ２レーザー（波長１５７ｎｍ）などの真空紫外光を出射するレーザを用い得る。投影光学系５００は、レチクルＲの表面Ｐ１（物体面）の像を、Ｐ１と共役関係にある基板Ｗの表面Ｐ２（像面）に投影する。照明光学系１０１は、レチクルＲとウエハＷとの間の相対位置を調節するためのアライメント光学系１１０を備えている。レチクル交換系２００は、レチクルステージ２０１にセットされたレチクル（マスクＲ）を交換し運搬する。レチクル交換系２００はウエハステージ３０１の表面３０１ａに対してレチクルステージ２０１を平行に移動するためのステージドライバ（不図示）を含んでいる。ウエハステージ３０１はステージ制御系により制御されて投影光学系５００に対して移動して、ウエハＷ上のレチクルパターンが転写される領域を変更する。なお、光源１００、レチクル交換系２００及びステージ制御系３００は、主制御部４００により管理される。
照明光学系１０１内の光学レンズ９０と投影光学系５００内の光学レンズ９２は、それぞれ、上記実施例１で製造された石英ガラス部材が用いられている。このため、光源１００からのＡｒＦレーザ光に対する耐性に優れ、長期間に渡って良好な透過率を維持する。それゆえ、露光装置を長寿命化することができ、また半導体回路や液晶基板などを製造するスループット向上にもつながる。また、レチクルＲもまた実施例で製造した石英ガラス基板を用いて製造されている。それゆえ、露光動作の間に透過率低下が十分抑制されており、高精度なレチクルパターンが劣化することが防止されている。
産業上の利用可能性
本発明の合成石英ガラス部材は、歪んだＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合の反応に起因すると考えられる真空紫外域での透過率低下等の特性劣化が抑制されているので、ＡｒＦエキシマレーザーやＦ２レーザーに対して優れたレーザー耐性を有する素子、例えば、レンズ、プリズム、レチクルとして好適である。また、本発明の合成石英ガラス部材の製造方法により真空紫外域でのレーザー耐性に優れた光学素子及びそれを備える露光装置を提供することができる。本発明の露光装置は、本発明の合成石英ガラス部材を備えるのでＡｒＦのような真空紫外光源を用いても、透過率低下によるパターン像の劣化を長期間に渡って抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、合成石英ガラスを製造するための合成炉の概略を示すブロック図である。
図２は、図１の合成炉で得られた合成石英ガラスに試験用のＦ２レーザーパルスを入射させるレーザー照射装置の構成を説明するブロック図である。
図３は、図２のレーザー照射装置でダメージを与えたサンプルＳＡの光学的特性を測定するラマン散乱分光測定装置の構成を説明するブロック図である。
図４は、図２のレーザー照射装置でダメージを与えたサンプルＳＡの光学的特性を測定する赤外光透過分光測定装置の構成を説明するブロック図である。
図５は、図１〜図４の装置を用いた合成石英ガラス部材の製造方法を説明するフローチャートである。
図６Ａは、サンプルのＨ２ラマン散乱ピークの変化を示すグラフであり、図６Ｂは、比較サンプルのＨ２ラマン散乱ピークの変化を示すグラフである。
図７Ａは、サンプルのＯＨ赤外吸収を示すグラフであり、図７Ｂは、比較サンプルのＯＨ赤外吸収の変化を示すグラフである。
図８は、本発明の露光装置の構造を概略的に示す図である。
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【国際調査報告】
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