(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２５０ｎｍ未満、特に２００ｎｍ未満の動作波長を持つ光学系用の、Ｈ２含有量を増加させた合成石英ガラスのレンズを製造するための方法であって、
外周境界表面と、向かい合う側に２つの基部表面とを備え、特に２×１０１５分子／ｃｍ３未満の第１のＨ２含有量を有する合成石英ガラスの前駆体製品を準備する工程であって、前記基部表面の少なくとも１つの部分表面は曲面を有する工程と、
前記第１のＨ２含有量に関して増加された第２のＨ２含有量、特に１０１６分子／ｃｍ３を超える第２のＨ２含有量を持つ合成石英ガラスの前駆体製品を作成するために、Ｈ２含有雰囲気中で前記前駆体製品を処理する工程と、
前記第２のＨ２含有量を持つ前記前駆体製品の少なくとも１つの光学特性を測定する工程と、
を含む方法。
【請求項２】
前記少なくとも１つの光学特性は、均一性、応力誘発複屈折、透過率の１つである請求項１に記載の方法。
【請求項３】
合成石英ガラスの前記前駆体製品は、実質的に円柱形のブランクから切り出される請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
合成石英ガラスの前記前駆体製品は、力の作用により、特に鋳造、プレス、重力の効果、ラムの圧力、または、ガス流によりかけられる力により、加熱状態において形成される請求項１または２に記載の方法。
【請求項５】
前記前駆体製品の形状は、前記前駆体製品が、前記前駆体製品から製造されるレンズの形状に実質的に適合するように選択されている請求項１から４のいずれか一項に記載方法。
【請求項６】
前記前駆体製品の形状は、Ｈ２含有雰囲気中での前記前駆体製品の前記処理においてＨ２濃度の特定の分布が前記前駆体製品中に作成されるように選択されている請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記前駆体製品の前記処理は、Ｈ２含有不活性ガス雰囲気中で行われ、前記不活性ガス雰囲気の前記Ｈ２含有量は、５％から２５％の範囲内に設定されている請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記前駆体製品の前記処理は、６００℃未満、特に５００℃未満の温度において、かつ、１ｂａｒから１０ｂａｒの圧力において行われる請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
Ｈ２含有雰囲気中での前記処理の前の前記前駆体製品のＨ２含有量は２×１０１５分子／ｃｍ３未満である一方、Ｈ２含有雰囲気中での前記処理の後では、少なくとも５×１０１５分子／ｃｍ３である請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
Ｈ２含有雰囲気中での前記処理の後のＨ２含有量は、少なくとも１×１０１６分子／ｃｍ３、特に５×１０１６分子／ｃｍ３である請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記前駆体製品の前記外周境界表面には、Ｈ２含有雰囲気中での前記処理の前に、斜端および／または溝が設けられる請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記光学系のパラメータを考慮して、前記前駆体製品から製造される前記レンズに対する最低Ｈ２含有量を決定する追加の工程を含む請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
Ｈ２含有雰囲気下での前記処理中に発生する前記前駆体製品の内部でのＨ２の拡散および／またはＳｉＨの形成をシミュレートし、かつ、前記シミュレートされた拡散および／または形成に基づき、Ｈ２含有不活性ガス雰囲気中での前記前駆体製品の前記処理に対する温度および／または圧力を決定する追加の工程を含む請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記シミュレーションにおいて追加として、Ｈ２含有量が増加された前記前駆体製品からのレンズを製造する際に発生するＨ２の損失を考慮する請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記前駆体製品は、重量に比例して１５０ｐｐｍ未満のＯＨ含有量、および、２×１０−３／ｃｍ未満の十進法の吸光係数ｋを有する請求項１から１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記前駆体製品は、重量に比例して、７０ｐｐｍ未満、特に３０ｐｐｍ未満のＯＨ含有量を有する請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
Ｈ２含有雰囲気下での前記処理中に、合成石英のサンプル小板により汚染試験が行われ、前記汚染試験は、質量スペクトル法、蛍光スペクトル法、化学分析、または、紫外放射線、特に１９３ｎｍの波長を持つ紫外放射線に対する透過率の測定により行われる請求項１から１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記Ｈ２含有雰囲気下での前記処理の後に最終的なレンズ形状を作成するように、前記前駆体製品の前記基部表面の少なくとも１つの少なくとも一部を加工する追加の工程を含む請求項１から１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
加工する前記追加の工程は、特定の表面形状に前記前駆体製品を研削、ラップ仕上げ、非球面化、または、研磨する工程の少なくとも１つを含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
加工する前記追加の工程は、前記基部表面の１つの少なくとも一部から少なくとも０．０５ｍｍから少なくとも２ｍｍの厚さの表面層を除去する工程を含む請求項１８または１９に記載の方法。
【請求項２１】
除去される前記表面層は、０．０５ｍｍから２ｍｍの最低厚さを持つ一定していない厚さを有する請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記基部表面の１つの前記少なくとも一部は、前記レンズの光学的使用部分に対応している請求項２０または２１に記載の方法。
【請求項２３】
最終的なレンズ表面を作成するように、前記前駆体製品を仕上げる追加の工程を含む請求項１から２２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
前記仕上げの工程は、前記前駆体製品を特定の表面粗さに研磨する工程、イオン・ビーム整形もしくはＭＲＦにより材料を微小除去する工程、または、反射防止コーティングを塗布する工程の少なくとも１つを含む請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
２５０ｎｍ未満、特に２００ｎｍ未満の動作波長を持つ光学系用の、Ｈ２含有量を増加させた合成石英ガラスのレンズを製造するための方法であって、
外周境界表面と、向かい合う側に２つの基部表面とを備え、特に２×１０１５分子／ｃｍ３未満の第１のＨ２含有量を有する合成石英ガラスの前駆体製品を準備する工程であって、前記基部表面の少なくとも１つの部分表面は曲面を有する工程と、
前記第１のＨ２含有量に関して増加された第２のＨ２含有量、特に１０１６分子／ｃｍ３を超える第２のＨ２含有量を持つ合成石英ガラスの前駆体製品を作成するために、Ｈ２含有雰囲気中で前記前駆体製品を処理する工程と、
前記Ｈ２含有雰囲気下での前記処理の工程の後に最終的なレンズ形状を作成するように、前記前駆体製品の前記基部表面の少なくとも１つの少なくとも一部を加工する工程と、
を含む方法。
【請求項２６】
加工する前記工程は、特定の表面形状に前記前駆体製品を研削、ラップ仕上げ、非球面化、または、研磨する工程の少なくとも１つを含む請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
加工する前記工程は、前記基部表面の１つの少なくとも一部から少なくとも０．０５ｍｍから少なくとも２ｍｍの厚さの表面層を除去する工程を含む請求項２５または２６に記載の方法。
【請求項２８】
除去される前記表面層は、０．０５ｍｍから２ｍｍの最低厚さを持つ一定していない厚さを有する請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記基部表面の少なくとも１つの前記少なくとも一部は、前記レンズの光学的使用部分に対応している請求項２７または２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記第２のＨ２含有量を持つ前記前駆体製品の少なくとも１つの光学特性を測定する追加の工程を含む請求項２５から２９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３１】
前記少なくとも１つの光学特性は、均一性、応力誘発複屈折、透過率の１つである請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
合成石英ガラスの前記前駆体製品は、実質的に円柱形のブランクから切り出される請求項２５から３１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３３】
合成石英ガラスの前記前駆体製品は、力の作用により、特に鋳造、プレス、重力の効果、ラムの圧力、または、ガス流によりかけられる力により、加熱状態において形成される請求項２５から３１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３４】
前記前駆体製品の形状は、前記前駆体製品が、前記前駆体製品から製造されるレンズの形状に実質的に適合するように選択されている請求項２５から３３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３５】
前記前駆体製品の形状は、Ｈ２含有雰囲気中での前記前駆体製品の前記処理においてＨ２濃度の特定の分布が前記前駆体製品中に作成されるように選択されている請求項２５から３３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３６】
前記前駆体製品の前記処理は、Ｈ２含有不活性ガス雰囲気中で行われ、前記不活性ガス雰囲気の前記Ｈ２含有量は、５％から２５％の範囲内に設定されている請求項２５から３５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３７】
前記前駆体製品の前記処理は、６００℃未満、特に５００℃未満の温度において、かつ、１ｂａｒから１０ｂａｒの圧力において行われる請求項２５から３６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３８】
Ｈ２含有雰囲気中での前記処理の前の前記前駆体製品のＨ２含有量は２×１０１５分子／ｃｍ３未満である一方、Ｈ２含有雰囲気中での前記処理の後では、少なくとも５×１０１５分子／ｃｍ３である請求項２５から３７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３９】
Ｈ２含有雰囲気中での前記処理の後のＨ２含有量は、少なくとも１×１０１６分子／ｃｍ３、特に５×１０１６分子／ｃｍ３である請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記前駆体製品の前記外周境界表面には、Ｈ２含有雰囲気中での前記処理の前に、斜端および／または溝が設けられる請求項２５から３９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４１】
前記光学系のパラメータを考慮して、前記前駆体製品から製造される前記レンズに対する最低Ｈ２含有量を決定する追加の工程を含む請求項２５から４０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４２】
Ｈ２含有雰囲気下での前記処理中に発生する前記前駆体製品の内部でのＨ２の拡散および／またはＳｉＨの形成をシミュレートし、かつ、前記シミュレートされた拡散および／または形成に基づき、Ｈ２含有不活性ガス雰囲気中での前記前駆体製品の前記処理に対する温度および／または圧力を決定する追加の工程を含む請求項２５から４１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４３】
前記シミュレーションにおいて追加して、Ｈ２含有量が増加された前記前駆体製品からのレンズを製造する際に発生するＨ２の損失を考慮する請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記前駆体製品は、重量に比例して１５０ｐｐｍ未満のＯＨ含有量、および、２×１０−３／ｃｍ未満の十進法の吸光係数ｋを有する請求項２５から４３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４５】
前記前駆体製品は、重量に比例して、７０ｐｐｍ未満、特に３０ｐｐｍ未満のＯＨ含有量を有する請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
Ｈ２含有雰囲気下での前記処理中に、合成石英のサンプル小板により汚染試験が行われ、前記汚染試験は、質量スペクトル法、蛍光スペクトル法、化学分析、または、紫外放射線、特に１９３ｎｍの波長を持つ紫外放射線に対する透過率の測定により行われる請求項２５から４３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４７】
除去されるべき前記層の厚さは、前記汚染試験の結果に基づき決定される請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】
最終的なレンズ表面を作成するように、前記前駆体製品を仕上げる追加の工程を含む請求項２５から４７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４９】
前記仕上げの工程は、前記前駆体製品を特定の表面形状と粗さに仕上げ研削する工程、ラップ仕上げする工程、非球面化する工程、または、研磨する工程と、
イオン・ビーム整形もしくはＭＲＦにより材料を微小除去する工程と、あるいは、
反射防止コーティングを塗布する工程とのうちの少なくとも１つを含む請求項４８に記載の方法。
【請求項５０】
２５０ｎｍ未満、特に２００ｎｍ未満の動作波長を持つ光学系用のレンズを製造するための合成石英ガラスの前駆体製品であって、前記前駆体製品は、少なくとも１つの外周境界表面と、互いに向かい合って位置する２つの基部表面とを有し、前記基部表面の少なくとも１つの少なくとも一部分表面は曲面を有し、かつ、前記前駆体製品はＨ２濃度の三次元分布を有し、前記分布は少なくとも１つの局所最小値を有し、前記少なくとも１つの局所最小値におけるＨ２濃度は少なくとも０．８×１０１５分子／ｃｍ３である前駆体製品。
【請求項５１】
２５０ｎｍ未満、特に２００ｎｍ未満の動作波長を持つ光学系用のレンズを製造するための合成石英ガラスの前駆体製品であって、前記前駆体製品は、少なくとも１つの外周境界表面と、互いに向かい合って位置する２つの基部表面とを有し、前記基部表面の少なくとも１つの少なくとも１つの部分表面は曲面を有し、かつ、前記前駆体製品はＨ２濃度の三次元分布を有し、一定したＨ２濃度の各表面は、前記各表面の個別に最も近い基部表面に実質的に平行に、かつ／または、前記各表面の最も近い外周境界表面に実質的に平行に、層をなしており、ならびに、前記前駆体製品の最大２ｍｍまでの深さの表面領域における金属不純物の濃度は、１０ｐｐｍ未満、特に２ｐｐｍ未満である前駆体製品。
【請求項５２】
金属不純物Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、または、Ｔｉの少なくとも１つの濃度が０．０１ｐｐｍ未満である請求項５１に記載の前駆体製品。
【請求項５３】
前記前駆体製品は、前記少なくとも１つの局所最小値の位置において、少なくとも２×１０１６分子／ｃｍ３、特に少なくとも５×１０１５分子／ｃｍ３のＨ２濃度を有する請求項５０から５２のいずれか一項に記載の前駆体製品。
【請求項５４】
前記Ｈ２濃度の前記分布は、一定したＨ２濃度の各表面に最も近い前記基部表面と実質的に同じ曲率を有する一定したＨ２濃度の各表面を有する請求項５０から５３のいずれか一項に記載の前駆体製品。
【請求項５５】
Ｈ２濃度の局所最小値は、前記前駆体製品の中線面の領域に存在する請求項５０から５４のいずれか一項に記載の前駆体製品。
【請求項５６】
双方の基部表面は、同じ方向で、かつ、ほぼ同じ曲率半径を持つ曲面を有する請求項５０から５５のいずれか一項に記載の前駆体製品。
【請求項５７】
前記基部表面は、それぞれ反対の向きの曲面を有する請求項５０から５６のいずれか一項に記載の前駆体製品。
【請求項５８】
前記前駆体製品は凹面形状を有し、前記前駆体製品の中央部分におけるＨ２濃度は、前記前駆体製品の外周における外側部分における濃度よりも高い請求項５７に記載の前駆体製品。
【請求項５９】
前記前駆体製品は、境界領域において、少なくとも１つの外周溝および／または少なくとも１つの斜端を有する請求項５０から５８のいずれか一項に記載の前駆体製品。
【請求項６０】
請求項５０から５９の一項に記載の前駆体製品から作られた合成石英ガラスのレンズ。
【請求項６１】
２５０ｎｍ未満、特に２００ｎｍ未満の動作波長を持つ光学系用の合成石英ガラスのレンズであって、前記レンズは、少なくとも１つの外周境界表面と、互いに向かい合って位置する２つの基部表面とを有し、前記基部表面の少なくとも１つの少なくとも１つの部分表面は曲面を有し、かつ、前記レンズは、Ｈ２濃度の三次元分布を有し、一定したＨ２濃度の表面は、前記表面のそれぞれ最も近い基部表面に実質的に平行に、かつ／または、前記表面の最も近い外周境界表面に実質的に平行に層をなしており、かつ、前記レンズの最大２ｍｍの深さの表面領域における金属不純物の濃度は１０ｐｐｍ未満、特に２ｐｐｍ未満であるレンズ。
【請求項６２】
金属不純物Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、または、Ｔｉの少なくとも１つの濃度が０．０１ｐｐｍ未満である請求項６１に記載の前駆体製品。
【請求項６３】
前記Ｈ２濃度の前記三次元分布は少なくとも１つの局所最小値を有し、前記少なくとも１つの局所最小値の位置における前記Ｈ２濃度は少なくとも０．８×１０１５分子／ｃｍ３である請求項６１に記載のレンズ。
【請求項６４】
前記少なくとも１つの局所最小値の位置におけるＨ２濃度は、少なくとも２×１０１６分子／ｃｍ３、特に少なくとも５×１０１６分子／ｃｍ３である請求項６３に記載のレンズ。
【請求項６５】
前記レンズは光学的に利用される部分を有し、かつ、この光学的に利用される部分の内部において、局所Ｈ２濃度は１０倍未満、特に５倍未満だけ変化する請求項６１から６４のいずれか一項に記載のレンズ。
【請求項６６】
請求項６１から６５のいずれか一項に記載のレンズを備えた光学系であって、２５０ｎｍ未満、特に２００ｎｍ未満の動作波長のレーザ放射線を使用して動作可能である光学系。
【請求項６７】
微小リソグラフィにおける応用例のための、または、ＴＦＴディスプレーの生産のための投影露光装置の対物レンズである請求項６６に記載の光学系。
【請求項６８】
レーザ加工システムである請求項６６に記載の光学系。
【請求項６９】
欠陥の検出に対する検査を行うために機能する測定システムである請求項６６に記載の光学系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２５０ｎｍ未満、特に２００ｎｍ未満の動作波長を持つ光学系において使用されるＨ2含有量を増加させた合成石英ガラスのレンズを製造するための方法に関する。本発明は、さらに、この種類のレンズを製造するための前駆体製品、レンズ、光学系にも関する。
【背景技術】
【０００２】
石英ガラスは、その１８０ｎｍ程度に短い波長に対する非常に良好な透過特性のために、レーザ光源、特に紫外線領域にある波長のエキシマ・レーザ光源で動作する光学要素、特に光学系におけるレンズ、に対する材料として頻繁に使用されている。このタイプの系として名を挙げられる例は、微小リソグラフィにおける応用のための投影露光装置である。このタイプの投影露光装置は、２４８ｎｍまたは１９３ｎｍの動作波長で頻繁に使用されている。この範囲の波長で同様に動作する他の光学系は、レーザ加工システム、フラット・パネル・ディスプレー、特にＴＦＴ（薄膜トランジスタ）ディスプレーの製造のための露光システム、ＴＦＴのアニールのためのシステム、欠陥の検出のための検査システムである。
【０００３】
微小リソグラフィ投影露光装置は、レチクルの構造の像を感光性基板（ウェハ）上に投影するための投影対物レンズに加えて、さらなる光学サブシステム、特にレチクルの均一な照射を生成するために機能する照射システムを含んでいる。これらの光学系の全ては、好ましくは合成石英ガラスで作られる。
【０００４】
１５７ｎｍほどの短い波長を持つ紫外放射線に対する透過率が高く、ＯＨ含有量の少ない合成二酸化シリコン・ガラスに対する製造方法が、（米国特許第６３７６４０１号明細書に対応する）ＤＥ  １９９  ４２  ４４３  Ａ１明細書に説明されている。スート・プロセスと呼ばれる特殊な手順は、水酸（ＯＨ）基の含有量を約７０ｐｐｍ未満の範囲内に低減することを可能にする一方、同時に塩素の含有量と金属汚染を最小に抑えると言われている。ＯＨ基の含有量を最小に抑えようと試みる目的は改善された透過率を得ることであり、これは、これらの水酸基が、１５７ｎｍの波長を持つ放射線に対する石英ガラスの透過率を低下させる１６５ｎｍ周辺の紫外領域の帯域において吸収するという仮定に基づくものである。
【０００５】
特開平４−９７９２２公報によれば、ＯＨ基の高い含有量は、紫外レーザ放射線のもとでのガラスの誘発吸収を低下させると言われている。
【０００６】
しかし、石英ガラス材料の適切な透過率は、例えば微小リソグラフィの応用例のための照射システムまたは投影対物レンズなどの高度に複雑な光学系において機能するためのこの材料の適切性に対する１つの前提条件に過ぎない。例えば１９３ｎｍの波長を持つレーザ放射線への露光が屈折率の変化を伴う石英ガラス材料の密度の放射線に誘発された変化につながることは、知られている。光学的特性のこれらの変化は、リスクの中でも、系の耐用寿命に制限を課し、いくつかの場合、構成部品の交換や再調整を必要とする画像形成のエラーにつながる。
【０００７】
かなり長い間知られていた影響は、照射された領域における屈折率の上昇を伴う石英ガラス材料の密度の、放射線に誘発された増加である。この影響は、コンパクション(compaction)と呼ばれ、例えば０．５ｍＪ／ｃｍ2を超える比較的大きなエネルギー密度を持つ照射のもとで存在が最も明確に証明された、頻繁に研究されている現象である。リソグラフィ・システムの動作における典型的なエネルギー密度と波長における限界的な程度まで起きるコンパクションを回避する手段として、石英ガラス材料が使用される前にコンパクションが既に大部分完了し、その結果、同材料が使用される放射線密度において比較的安定した材料が得られるように、高いエネルギー密度のもとで石英ガラス材料を予備照射する、または、より高い密度に同材料を機械的に圧縮することが提案されている（例えば、米国特許第６２０５８１８Ｂ１号明細書および同第６２９５８４１Ｂ１号明細書を参照）。
【０００８】
しかし、リソグラフィ・システムで使用されるエネルギー密度の範囲における低いエネルギー密度においては、同材料の放射線に誘発された膨張に関連し、かつ、屈折率の低下をもたらす相殺効果が現れる。この放射線に誘発された密度の低下の効果は、レアファクション(rarefaction)と呼ばれている。この効果は、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．の第５０巻、３７０頁以降（１９７９年）におけるＪ．Ｅ．Ｓｈｅｌｂｙによる「Ｒａｄｉａｔｉｏｎ  ｅｆｆｅｃｔｓ  ｉｎ  ｈｙｄｒｏｇｅｎ−ｉｍｐｒｅｇｎａｔｅｄ  ｖｉｔｒｅｏｕｓ  ｓｉｌｉｃａ」またはＰｒｏｃ．ＳＰＩＥの第４３４７巻、１７７から１８６頁（２００１年）におけるＣ．Ｋ．Ｖａｎ  Ｐｅｓｋｉ、Ｚ．Ｂｏｒ、Ｔ．Ｅｍｂｒｅｅ、およびＲ．Ｍｏｒｔｏｎによる「Ｂｅｈａｖｉｏｒ  ｏｆ  Ｆｕｓｅｄ  Ｓｉｌｉｃａ  Ｉｒｒａｄｉａｔｅｄ  ｂｙ  Ｌｏｗ  Ｌｅｖｅｌ  １９３ｎｍ  Ｅｘｃｉｍｅｒ  Ｌａｓｅｒ  ｆｏｒ  Ｔｅｎｓ  ｏｆ  Ｂｉｌｌｉｏｎｓ  ｏｆ  Ｐｕｌｓｅｓ」の論文に述べられている。
【０００９】
特にレンズが偏光された光を照射された場合に、リソグラフィ・システムにおいて観察されるさらなる経年劣化効果は、所謂、偏光誘発複屈折（ＰＩＢ：polarization-induced birefringence）である。しかし、低ＯＨ含有量の材料を意味する乾燥合成石英ガラス材料が、特に低いコンパクション値とＰＩＢ値を有することが見出されている。
【００１０】
波長の紫外領域におけるエキシマ・レーザ利用のための全ての合成石英ガラス材料の場合のように、レーザ誘発効果により消費される量を供給するために、Ｈ2の特定の最低含有量が必要である。製造中に材料中にＨ2が全く導入されないか、不十分なＨ2が導入された場合、特定の長さの時間にわたり同材料が放射線で露光された後にガラス中に最早いかなる自由Ｈ2も存在しなくなるや否や、誘発された吸収とコンパクションが強く増大する。必要な最小含有量は、光学系の特定の位置における各レンズに対して動作中に予想されるパルス数とエネルギー密度から算出できる。最も単純な場合、Ｈ2の消費量はエネルギー密度に二次での依存性を、パルス数には一次での依存性を、かつ、パルス数の逆数に線形または準線形の依存性を有する。異なったエネルギー密度を持つ放射線への露光の後のＨ2の消費量の測定により、モデルを確立することができる。
【００１１】
ＯＨ含有量の低い石英ガラス材料において、高温における水素はガラス・マトリクスと結合し、このことが、果てしないＳｉ−Ｏ−Ｓｉ鎖結合の代わりに、隔離されたＳｉ−Ｈ終端になっている。この効果は、光学的性能が最早保証できないような形で石英ガラスを変化させる。さらに、石英ガラスに含まれている水素は外に出てしまう。このことは、このような方法に従って作成され、かつ、約１５０ｎｍから２５０ｎｍの波長の範囲における、例えば１９３ｎｍの光を使用した照射のもとでのリソグラフィ光学機器において使用される光学的構成部品の耐用寿命を縮める。
【００１２】
この効果の周辺で作業しようとする試みにおいて、第１の工程で、基本的に水素を含まない未加工ガラスのブランクが生産され、このブランクは、焼結、成形、応力解放焼き戻しなどの全ての熱処理が完了した後にのみＨ2が充填される。この状況における実質的に水素を含まない未加工ガラスとは、その後の用途に対して指定される水素含有量よりも１０倍低い水素含有量を持つ未加工ガラスを意味している。充填は、５％以上のＨ2含有量で、常圧下または不活性ガス雰囲気中で数ｂａｒの僅かな過剰圧力のもとで行われる。この処理における温度は、原則として６００度未満に保たれる。
【００１３】
ブランクは、通常、円柱形の鋳物に鋳造またはプレス成型される。微小リソグラフィ投影露光装置のためのレンズを製造するための典型的なブランクは、２０から３０ｍｍの厚さで、水素が充填される前は２×１０15分子／ｃｍ3未満のＨ2含有量を有している。Ｈ2含有量を１０倍増加させるための水素の充填は、典型的に数週間から数ヶ月を必要とし、ここで、拡散の法則に基づいて、充填時間はブランクの厚さの平方で長くなる。
【００１４】
上述の種類の光学系用の、特にリソグラフィの応用例に対する投影露光装置の投影対物レンズまたは照射システム用のレンズを生産するために、この円柱形ブランクから前駆体製品が切り出され、材料除去作業手順を介して所望のレンズ形状に変えられ、次いで、この前駆体製品は仕上げ工程を介してレンズに作られる。
【特許文献１】米国特許第６３７６４０１号明細書
【特許文献２】ＤＥ  １９９  ４２  ４４３  Ａ１明細書
【特許文献３】特開平４−９７９２２公報
【特許文献４】米国特許第６２０５８１８Ｂ１号明細書
【特許文献５】米国特許第６２９５８４１Ｂ１号明細書
【非特許文献１】Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．の第５０巻、３７０頁以降（１９７９年）におけるＪ．Ｅ．Ｓｈｅｌｂｙによる「Ｒａｄｉａｔｉｏｎ  ｅｆｆｅｃｔｓ  ｉｎ  ｈｙｄｒｏｇｅｎ−ｉｍｐｒｅｇｎａｔｅｄ  ｖｉｔｒｅｏｕｓ  ｓｉｌｉｃａ」
【非特許文献２】Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥの第４３４７巻、１７７から１８６頁（２００１年）におけるＣ．Ｋ．Ｖａｎ  Ｐｅｓｋｉ、Ｚ．Ｂｏｒ、Ｔ．Ｅｍｂｒｅｅ、およびＲ．Ｍｏｒｔｏｎによる「Ｂｅｈａｖｉｏｒ  ｏｆ  Ｆｕｓｅｄ  Ｓｉｌｉｃａ  Ｉｒｒａｄｉａｔｅｄ  ｂｙ  Ｌｏｗ  Ｌｅｖｅｌ  １９３ｎｍ  Ｅｘｃｉｍｅｒ  Ｌａｓｅｒ  ｆｏｒ  Ｔｅｎｓ  ｏｆ  Ｂｉｌｌｉｏｎｓ  ｏｆ  Ｐｕｌｓｅｓ」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
次に、上述の内容の観点から、本発明は、水素を充填するために必要な処理時間が短縮される一方、同時に、２５０ｎｍ未満、特に２００ｎｍ未満の動作波長を持つ光学系での使用のために必要な光学特性を備えている、特にリソグラフィ用途のための投影露光装置用の投影対物レンズまたは照明系のためのＵＶ光に対する光学系で使用されるレンズを製造する方法を提供するという目的を有している。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
この目的は、請求項１による合成石英ガラスのレンズを製造するための方法により達成される。
【００１７】
本発明のさらなる有利な態様は、請求項５０および５１による合成石英ガラスの前駆体製品、ならびに、請求項５９および６０による合成石英ガラスのレンズ、および、請求項６６による光学系である。
【００１８】
有利なさらなる開発された実施態様は従属する請求項に提示されている。
【００１９】
第１の工程として、水素を含まない円柱形ブランクにＨ2が充填され、かつ、レンズのための前駆体製品が、その後に材料除去作業手順を介してブランクから生産される従来の方法とは異なり、本発明による方法は、最初に、外周となる境界表面と、向かい合った２つの基部表面とを有する前駆体製品を用意する。基部表面の少なくとも１つの少なくとも部分的領域は、前駆体製品が、その前駆体製品から製造されるレンズの形状を近似する形状を既に有するような、曲面を有する。この状況における表面の曲面とは、接点からの距離とともに漸進的に増加する接平面からの表面の逸脱を意味する。接平面は湾曲した表面に接触し、かつ、所与の点において前記表面の垂直ベクトルに直角に延びる平面である。
【００２０】
水素を充填するために、この幾何学形状を持つ前駆体製品がＨ2含有雰囲気中で処理され、これにより、Ｈ2含有量が増加した合成石英ガラスの前駆体製品が得られる。
【００２１】
幾何学形状が最終的なレンズ形状に向けて既に準備されているこのような前駆体製品は著しく薄い厚さを有し、そのため、同様に、Ｈ2処理の後のみに加工され、レンズ形状に整えられた対応する円柱形ブランクよりもＨ2を充填する体積が小さい。充填時間が厚さに二次の関係で依存するため、拡散経路のこの短縮は、明白に短縮された工程時間という結果をもたらす。
【００２２】
Ｈ2を充填した後の前駆体製品の少なくとも１つの光学特性を測定することにより、前駆体製品の光学的品質を保証することができる。充填処理の後に測定される可能な光学特性は、均一性、応力誘発複屈折、透過率である。充填処理の後にこれらの特性を測定することは有利である。なぜなら、この処理は光学特性に影響を及ぼすからである。
【００２３】
加えて、または、代案として、追加の工程において、Ｈ2含有雰囲気下での処理の後に最終的なレンズ形状を生成するように、前駆体製品の基部表面の少なくとも１つにおいて加工することは有利である。この作業工程中に、少なくとも０．０５ｍｍから少なくとも２ｍｍの厚さの表面層を除去することは特に有利である。なぜなら、Ｈ2処理中に、処理室の不純物、特に例えばＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、または、Ｔｉなどの金属不純物が前駆体製品の表面内に拡散するからである。これらの不純物は紫外線に対するレンズの透過性を低下させる。特に前駆体製品から製造されるレンズの光学的に使用される部分内で、基部表面の各位置において少なくとも０．０５ｍｍから少なくとも２ｍｍを除去することにより、汚染された石英ガラス材料が除去される。
【００２４】
円柱形の形状から逸脱している前駆体製品の幾何学形状により、Ｈ2含有雰囲気での前駆体製品の処理は、前駆体製品においてＨ2とＳｉＨの分布を作り、この前駆体製品においては、等しいＨ2濃度またはＳｉＨ濃度の層が、円柱形ブランクにおける場合のようには、回転楕円体の形状または回転楕円体の断面に従っていない。代わりに、等濃度の表面は、各表面に、すなわち、前駆体製品の基部表面と外周境界表面に実質的に平行に層をなしている。したがって、この方法のさらに開発された方法においては、拡散の法則に従った前駆体製品中への水素の拡散が所望の分布につながるような形で、前駆体製品の幾何学形状を選択することにより所望のＨ2またはＳｉＨの分布を達成することが可能である。
【００２５】
充填処理の後に前駆体製品の表面から少なくとも０．０５ｍｍから少なくとも２ｍｍの層が除去されると、最終的なレンズの表面部分内のＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、または、Ｔｉのような金属不純物などの水素処理中に前駆体製品の表面部分内に導入される典型的な不純物の濃度は、１０ｐｐｍ未満、特に２ｐｐｍ未満である。述べられた金属不純物の各々について、濃度は１ｐｐｍ、特に０．０１ｐｐｍ未満とすることができる。もし前駆体製品が特に純粋な合成石英ガラスで作られていれば、金属不純物の濃度は検出限界未満にさえすることができる。
【００２６】
本発明のさらなる特徴および長所は、本発明の詳細を示す図面を参照し、本発明の実施形態の実施例の説明、および、特許請求の範囲において、以下に提示されている。特徴の各々は、その特徴自体により個々に、または、本発明の改変版における複数の特徴のいずれか所望の組合せにおいて、実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
円柱形のブランクから製造されたレンズは、個々のブランクよりも薄い局所厚さを常に有している。もしブランクが未充填の状態で受領され、かつ、自体の近似的なレンズ形状に、または、既に自体の最終的なレンズ形状に加工されていれば、水素処理における拡散の経路は大幅に短縮される。
【００２８】
この原理は、図１から３において再び視覚化されている。図１は２×１０15分子／ｃｍ3未満の本来の水素含有量を未だに有する合成石英ガラスの円柱形ブランク１の垂直断面を示している。ブランク１は自体の外周の周囲の境界表面３、および、互いに向かい合う２つの基部表面４を有している。従来の方法によれば、このブランク１は約５００℃の温度で数週間から最大数ヶ月にわたりＨ2含有不活性ガス雰囲気中で処理される。続いて、表面３、４の一部を除去し、これにより、その後の処理工程においてレンズが続いて製造される前駆体製品５が得られる。後に完成されたレンズにおいて紫外放射線が通過し、そのため、集中的な放射により引き起こされる損傷に曝される主体部７は、破線により図１に示されている。
【００２９】
同じく水素処理と呼ばれるＨ2含有雰囲気中での処理の結果、Ｈ2濃度の三次元分布がブランクの内部にセットアップされるように、ブランク中へのＨ2の拡散が表面３、４を介して行われる。これは図２に示されている。一定したＨ2濃度の表面２０９が、中線面Ｍを共有する回転楕円体を形成している。この中線面Ｍは、充填処理中のブランクの中線面と一致している。円柱形ブランク１は回転対称軸Ｚをさらに有し、この軸は一定したＨ2濃度の回転楕円体表面２０９の回転対称軸も同時に表している。Ｈ2濃度のプロファイルは、より表面に近いブランクの各部におけるよりも、中線面Ｍの回転対称軸との交点の周囲の主体部において、より低いＨ2含有量を示している。
【００３０】
石英ガラスに高温で水素を充填する処理は、石英ガラスのＯＨ含有量が多くなるに従ってより著しくなるシラン化合物やシロキサン化合物の形成の増加が伴う。シラン（ＳｉＨ）はレーザの照射のもとで可逆的に分裂し、分裂の生成物は石英ガラスの透過率に悪影響を及ぼす２１５ｎｍ周辺の強く広帯域に吸収を示す。その上、少ないシラン含有量は有利である。なぜなら、これが、系の透過率の動的変動の減少につながり、かつ、いくつかの場合、コンパクションや偏光誘発複屈折の程度を和らげる可能性があるからである。水素処理でシランが生成された場合、Ｈ2濃度に関して非常に類似した三次元分布が、等しいＳｉＨ濃度の回転楕円体表面を備えて、ＳｉＨ濃度に対しても同じく発生する。
【００３１】
しかし、原則として、水素の充填は、シランの形成が大部分抑えられるような低温で行われる。これは、Ｈ2雰囲気中でのブランクの処理において、５００℃未満の処理温度を必要とする。
【００３２】
図３に概略が示されたＨ2含有量を増加させた合成石英ガラスの前駆体製品の製造のための本発明の方法の一実施形態において、水素がまだ充填されていないブランク３０１は、外周境界表面３０２、および、両側の２つの基部表面３０４を有する前駆体製品３０５に加工される。ブランク３０１、および、したがって、前駆体製品３０５は、２×１０15分子／ｃｍ3未満の水素含有量を本来的に有している。
【００３３】
前駆体製品３０５の基部表面３０４は、表面曲面を持つ少なくとも部分領域３０６を有する。前駆体製品３０５から作成されるレンズ要素においてＵＶ放射線により横切られる、すなわち放射線が通過する前駆体製品３０５の主体部３０７は、再び破線により示されている。
【００３４】
ブランク３０１から切り出された前駆体製品３０５は、次に、Ｈ2含有不活性ガス雰囲気、特に５％から２５％の水素含有量を持つ窒素雰囲気での処理が施される。処理雰囲気の圧力は１ｂａｒと１０ｂａｒの間に設定され、温度は６００℃未満、特に５００℃未満、好ましくは４５０℃未満に設定される。これが前駆体製品３０５にＨ2を豊富にする方法である。前駆体製品３０５から作成されるレンズにおいてＵＶ放射線により横切られる主体部、所謂、光学的に有用な部分３０７に対して、Ｈ2含有量に対する最低値は、５×１０15分子／ｃｍ3に設定されるが、好ましくは１×１０15分子／ｃｍ3、特に好ましくは５×１０16分子／ｃｍ3に設定される。
【００３５】
好ましい実施形態におけるＨ2が豊富になった前駆体製品は、重量に比例して１５０ｐｐｍ未満、好ましくは、７０ｐｐｍ未満、特に好ましくは３０ｐｐｍ未満のＯＨ含有量を有する。ランバート・ベールの法則から１９３ｎｍに決定することができる十進法の吸光係数は、好ましくは２×１０-3／ｃｍ未満の値ｋを有する。
【００３６】
図３から直接分かるように、前駆体製品３０５はブランク３０１に比較して大幅に低減された厚さを有する。その結果、前駆体製品３０５のみが水素を充填されなければならないため、処理時間を大幅に短縮させることができる。
【００３７】
上記の説明の方法に対して特に適切なものは、双方の基部表面が同じ向きに湾曲し、かつ、ほぼ同じ曲率半径を有する凹凸形の幾何学形状を持つレンズである。同レンズの局所厚さは実質的に一定であり、かつ、ブランクの厚さよりも大幅に薄い。製造上の理由のために、およびマウントに対する機械的に安定した技術的解決策のために、レンズは光学的に使用される領域３０７よりも遠くに数センチメートル延びることができる。この外部領域は複雑な形状を有する、すなわち、同領域に回転対称の斜端、ソケット、または、他の切り欠き部を設けることができる。
【００３８】
図４から６を介して以下に明らかにされるように、本発明の方法により作成されたＨ2含有量が増加された合成石英ガラスの前駆体製品のバルクの内部の水素濃度の分布は、従来の方法のもとで慣例であったように、Ｈ2が前に充填されたブランクから切り出された前駆体製品とは、大幅に異なっている。
【００３９】
図４は、同様に前駆体製品４０５が切り出された円柱形のブランク４０１を概略的に示している。もし、この円柱形のブランクが上述のように水素を充填されていれば、三次元Ｈ2濃度プロファイルは、図２の状況において上述されたような同プロファイルを確立し、ここで、等しいＨ2濃度の表面、および、したがって、等しいＳｉＨ濃度の表面も、適用されるなら、回転楕円体の形状を有している。もし光学要素のための前駆体製品がこのブランク４０１から切り出されていれば、この前駆体製品は図５に示されているタイプのＨ2濃度プロファイル（および、したがって、ＳｉＨ濃度プロファイル）を有する。前駆体製品５０５は、回転楕円体の少なくとも一部を表す等しいＨ2濃度の表面５０９を有する。この方法を使用して、もしＨ2含有量が増加された前駆体製品の製造において特定のＨ2濃度プロファイルに対して目標を設定したいと希望したなら、利用可能な唯一の可能性は、ブランク４０１の所与のＨ2濃度プロファイルに基づき、前駆体製品５０５、および、したがって、前駆体製品５０５から後に生産されるレンズの所望のＨ2濃度プロファイルに可能な限り近似する断面を選択することである。
【００４０】
一方、もし前駆体製品４０５がブランク４０１から先ず切り出され、かつ、続いて、水素を充填されたなら、図６から分かるように、大幅に異なったＨ2濃度プロファイル（および、したがって、ＳｉＨ濃度プロファイル）が確立される。不活性ガス雰囲気に追加された水素が、拡散の法則により前駆体製品６０５の全ての表面を介して、すなわち、境界表面６０２や基部表面６０４を介して、等しく拡散するので、一定したＨ2濃度の表面６０９が、前駆体製品６０５の最も近くの基部表面６０４および／または境界表面６０２に実質的に平行に広がるＨ2濃度の分布が得られる。この平行性は、特に前駆体製品の直径の約７０％に広がる中央領域において、表面に近い部分に主に適用される。なぜなら、境界効果が境界に近い部分に発生するからである。前駆体製品６０５の中央に向かって、一定なＨ2濃度の表面６０９は、２つの基部表面６０４の曲面の間の平均にほぼ等しい曲面を有する。同時に、Ｈ2濃度の量は、前駆体製品６０５の中央に向かった外部表面６０２、６０４からの表面６０９の距離の増加とともに低下する。より高い充填温度においては、類似した分布がＳｉＨ含有量に対して設定される。
【００４１】
したがって、本方法の変形において、図７と図４の状況において説明されたように、Ｈ2濃度の所望の分布を設定することも可能である。この目的を達成するために、水素の充填は、いくつかの場合で、前駆体製品から製造されるレンズの最終的な形状とは関係の薄い類似性を持つのみである前駆体製品に対して実行することができる。例えば、図４の前駆体製品４０５の基部表面４０４の曲面は、前駆体製品から後に製造されるレンズの基部表面４１１の破線により示されている曲面から大きく逸脱している。前駆体製品４０５に水素を充填した後、図６に示されたＨ2濃度プロファイルが確立される。このようにして得られるＨ2含有量が増加された前駆体製品は、続いて、表面４１１の曲面に到達するために基部表面４０４において十分な材料を除去することにより、さらに加工される。特定の表面粗さへの前駆体製品の研磨などのさらなる仕上げ工程により、かつ、イオン・ビーム面出し（ＩＢＦ）または磁性流体学的仕上げ（ＭＲＦ）などの局所的に作用する除去技術による特に局所的に目標とされた領域において材料を除去するさらなる仕上げ工程、ならびに、反射防止コーティングでの基部表面のコーティングを介して、図７に示された種類のレンズ７０５が前駆体製品から製造される。ここで、レンズ７０５は、図６の前駆体製品の本来のプロファイルの一部を表すＨ2濃度プロファイル（および、したがって、もし適用されるなら、ＳｉＨ濃度プロファイル）を有する。
【００４２】
非常に一般的に、所望の濃度プロファイルが水素充填処理において確立されるように前駆体製品の幾何学形状を選択することにより、かつ、その後に、レンズを製造するに対するさらなる材料除去操作を実行することにより、本発明による前駆体製品から後に製造されるレンズに対して所望されるいかなるＨ2濃度プロファイルも設定することが可能である。異なった曲率半径を持つ凹凸形状のレンズには、例えば、可能な限り一定したＨ2の分布を達成するために充填に対する等しい曲率半径を与えることができる。
【００４３】
凹レンズにおいては、厚さが、本来の円柱形ブランクの厚さよりも、中央においてのみ大幅に薄い。凹面前駆体製品の水素充填においては、したがって、Ｈ2含有量が、光学的に使用される領域の境界におけるよりも、前駆体製品の回転対称軸Ｚの周囲の中央主体部においてより多く出現するという傾向がある。この傾向は、もしエネルギー密度のピークが前駆体製品から後に製造されるレンズの中央領域においてのみ常に出現することが予測されるのであれば、許容できる。
【００４４】
原則として片凸レンズまたは両凸レンズは、納品された際のブランクの厚さよりもやや薄いだけである中央厚さを有する。この場合、もしエネルギー密度の予測されたピークが前駆体製品から後に製造されるレンズの中央部分に位置していなければ、または、もしレンズが自体の直径に対して強く湾曲していれば、すなわち、もしレンズが中央厚さの２．２倍未満の直径を有していれば、この処理を有利に使用することができる。後者の場合、大幅な横方向の拡散も進行する。
【００４５】
図８は、合成石英ガラスのブランク８０１、および、このブランクから切り出される前駆体製品８０５の概略を再び示す。この前駆体製品８０５は、凹レンズの生産を意図されており、かつ、したがって、基部表面は少なくとも部分的に向かい合う曲面を有する。
【００４６】
矢印により図８に示されたように、Ｈ2含有不活性ガス雰囲気での処理における水素の内向きの拡散は、上方や下方からだけでなく、前駆体製品８０５の全ての表面を介して起きる。光学的に使用される領域８０７の境界領域は、この領域の中央とは対照的に、上方と下方からだけでなく、側面からも豊富にされており、このことによって、より均一な分布になっている。マウントの設計に対する適した仕様を設定することにより、境界領域への拡散を支持するために、光学的使用領域８０７の境界からのレンズの外周８０２の距離を可能な限り少なく保とうと試みる。同様に、適した斜端８１５あるいは１つまたは複数の溝８１３を備えた設計を考えるべきである。
【００４７】
均一または迅速な充填のために、外周境界表面８０２は、充填に先立って、最終的な形状から逸脱した形状を与えることができる。したがって、例えば、外周溝８１３を設けることができ、この溝は、外周を介した拡散を増加させるが、レンズの最終的な形状が製造処理において作成されると再び取り外すことができる。逆に、光学的に使用される部分のＨ2含有量を低下させるために、最終的な形状において必要な斜端８１５または段差が最初にはまだ形成されていなくてもよい。
【００４８】
Ｈ2含有量を増加させた前駆体製品からレンズを製造する方法であって、製造されるレンズが後に紫外線に対する光学系において露光される放射線のエネルギーを考慮する方法は、以下に説明される工程を含む。また個々の工程と部分的な工程の何らかの組合せにおいて、これらの工程の各々は、本発明の変形形態において、それ自体個別に実現することができる。
【００４９】
第１の工程において、最低限に必要なＨ2含有量が、レンズのその後の位置に基づき、ならびに、最大に露光された位置において、かつ、耐用寿命にわたる指定された数のレーザ・パルスの後に、Ｈ2濃度がまだゼロを超えている対物レンズを備えたＨ2消費モデルに基づき決定される。もしこの決定において考慮される紫外線に対する光学系が異なった動作モード（例えば、微小リソグラフィのための投影露光装置における異なった照射設定）を設定する可能性を与えるなら、ここで、動作モードは光学系を通過する紫外線光線に対する異なったプロファイルを有し、代わりに、検討されているレンズが自体の個々の位置において露光される重み付けされた強度分布を使用することができる。もし異なった設定が特定の領域（例えば、常に内側の領域または常に外側の領域において）で自体の最大値を常に有するなら、もし最低限の含有量に対する要件がその領域に対して満足されれば、十分である。
【００５０】
第２の工程において、光学的使用領域にわたる許容可能なＨ2の変化が決定される。この決定の基準は、屈折率の均一性、ならびに、コンパクションと過渡吸収の均一性である。屈折率の均一性に伴う問題は、絶対的な相違が５×１０17（好ましくは１×１０17）未満に留まり、かつ、勾配が５×１０16／ｃｍ（好ましくは１×１０17）未満に留まっている限り、予測されない。Ｈ2濃度に対するコンパクションと過渡吸収の依存性のレベルは実験により決定される必要がある。実際には、１：１０、好ましくは１：５のＨ2濃度の相対的な相違は、問題を課するようには見えない。代案として、コンパクションと過渡吸収に関して、実験（ラーマン分光法、または照射されたエネルギー密度の関数としての透過率の試験）により決定できるか、または、シミュレートすることができるＳｉＨの変化または勾配を指定することも可能である。
【００５１】
第３の工程において、所与の目標がＨ2含有量とＳｉＨ含有量に関して満たされるような方法での前駆体製品の水素充填処理において時間の経過に伴う温度と分圧の変化を調整する目的で、Ｈ2の拡散やＳｉＨの形成に対して、有限要素（ＦＥ）シミュレーションが行われる。このシミュレーションにおいて、材料除去仕上げ動作（スパッタリング、研磨）、応力解放焼き戻し、または、薄膜コーティングなどのレンズ製造処理に使用することができ、かつ、表面に近い材料部分からのＨ2の僅かに外向きの拡散につながる高温処理を含む。
【００５２】
第４の工程において、ＯＨ＜１５０ｐｐｍ、Ｈ２＜２×１０１５分子／ｃｍ３、ｋ＜２×１０−３でのスート・プロセスの結果として得られる合成石英ガラスの円柱形ブランクは、製造されるレンズの最終的な幾何学形状または最終的な幾何学形状の近似形につながる予備成形操作が施される。このブランクは、レンズを作成するための標準的な手順に従うこと、および、研削操作が完了した後に停止することを示唆している。
【００５３】
第５の工程において、前述の工程により製造された前駆体製品は、室温（２５℃）と最高６００℃までの間にある温度で、かつ、大気圧と最大１０ｂａｒまでの間にある圧力下で、Ｈ2を含有した不活性ガス雰囲気中で処理されることにより、Ｈ2が充填される。化学的に分析されるか、または、透過率に対して測定される薄いサンプル小板、所謂、証拠サンプルに対して汚染についての試験を行うことが可能である。このようにして水素が充填された前駆体製品は、放射線露光量が中程度から低いレンズ位置に対応する場所において、少なくとも０．８×１０15分子／ｃｍ3のＨ2濃度を有する。工程１に基づき大きな放射線露光量が予測されるレンズに対して、前駆体製品は、将来のレンズの光学的使用位置を代表する場所において、少なくとも５×１０16分子／ｃｍ3かつ最大少なくとも５×１０17分子／ｃｍ3または少なくとも５×１０18分子／ｃｍ3のＨ2含有量を有する。
【００５４】
第６の工程において、前駆体製品の、例えば均一性、応力誘発複屈折、透過率に関して、光学特性が測定される。
【００５５】
第７の工程において、前駆体製品の基部表面の少なくとも１つの少なくとも一部が、最終的なレンズ形状を作成するために加工される。例えば、この工程は、研削、ラップ仕上げ、非球面化、研磨、または、これらの表面加工方法の組合せを含むことができる。「非球面化」という表現は、球面の基部表面を非球面の表面形状に変化させる研削処理またはラッピング仕上げ処理を意味する。
【００５６】
一般に、この加工工程中に、少なくとも０．１から少なくとも２ｍｍの厚さの表面層が除去される。この層の厚さは、充填室の清浄度に依存し、かつ、実験により決定することができる。充填処理中に、充填室の不純物が拡散により前駆体製品の表面内に組み込まれる。この種類の典型的な不純物は、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、または、Ｔｉのような金属不純物である。０．１から２ｍｍの厚さの表面層を除去することにより、表面の汚染部分は除去される。例えば合成石英のサンプル小板により、充填処理中に汚染試験が行われると、石英材料中に拡散しつつある充填室の汚染物質の量を決定することができる。この量から、表面から除去すべき層の最低限の厚さを導出できる。
【００５７】
この表面層は、例えば非球面化手順の一部として除去される際に、当然、一定していない厚さのものである。しかし、この層の最小の厚さは、汚染された材料が実質的に完全に除去されることを確実にするために十分なものとするべきであり、０．０５ｍｍと２ｍｍの間の最小厚さに典型的に対応する。このことは、特に、製造されるレンズの光学的使用部分に対応するレンズ部分の基部表面に対して重要である。なぜなら、ＣｕやＮａによる汚染は紫外線光に対するレンズの透過性を低下させるからである。
【００５８】
もし前駆体製品からのレンズを製造するに対していかなる場合でも必要な仕上げ研削、ラップ仕上げ、非球面化、研磨の慣例的な処理が十分でなければ、このことは、これらの処理により除去された表面層が、前駆体製品の表面における全ての汚染された石英ガラス材料を除去するために十分ではないことを意味し、充填処理に先立つ予備研削は充填の前に中断し、かつ、充填の後に継続することができる。
【００５９】
処理における廃材の量を少なくするために、この処理は球面分離表面の研削と組み合わせることができる。すなわち、円柱形のブランクが充填の前に球面の表面に沿って切り出され、かつ、２つの前駆部品が別個に充填される。
【００６０】
元のブランクの生産において、慣例の通りには未加工の塊が円柱形または長方形の鋳型に鋳造されないが、レンズのその後の形状を粗く近似する鋳型内で鋳造またはプレスされることは、さらに考えられる。図９および１０に示されているように、鋳型を使用せずに加工する代案として、ブランクを中央または辺縁部に支持するホルダ機構９１７、１０２１、および、ラム１０１９の支援を伴った加熱により、ディスク形状のブランク９０１、１０１０に、同ブランクが曲面となりすなわり曲がるように、自体の形状を変化させる。
【００６１】
この種類の非平行ブランクの光学特性は、照射に関する多くの応用例に対して適切な回転発光器と検出器を備えたビーム・ラスタ・システムを使用することにより、応力誘発複屈折と透過率に関して測定することができる。
【００６２】
均一性と応力誘発複屈折も、浸漬槽１１２５内で、および／または、光学補償系１１２３を使用して、干渉分析測定を介して、図１１に示されたように、測定することができる。代案として、Ｓｈａｃｋ−Ｈａｒｔｍａｎｎ波面センサを使用することも考えることができる。
【００６３】
本方法を実施する異なった方法の全ては、同じ最低含有量とＨ2勾配を使用すれば、従来知られていた方法を使用するよりも、明らかに短い処理時間を達成できる点で共通している。もしＨ2の勾配が従来の充填の場合よりも僅かに大きくすることが可能であれば、さらにより多くの時間を節約することができる。中央の厚さがブランクの厚さの約半分である穏やかに湾曲した凹凸レンズに対して、充填時間は、４分の１に短縮される。処理時間と費用の節約に加えて、水素がその効果を及ぼせる時間が短くなっているために、同じ最低含有量を使用しても、より少ないＳｉＨが形成されるというさらなる長所がある。このことは、系において、より少ないコンパクションおよび過渡吸収をもたらす。
【００６４】
代案として、従来知られている方法におけるものと同じ時間内に、かつ、同じレベルのＳｉＨ形成を伴って、充填処理において、より大きなＨ2含有量を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】現在の最先端技術によるブランクおよび前駆体製品の幾何学形状の概略図である。
【図２】円柱形水素充填ブランク中のＨ2とＳｉＨの分布の概略図である。
【図３】本発明によるブランクおよび前駆体製品の幾何学形状の概略図である。
【図４】所望のＨ2またはＳｉＨの分布を得るために機能する本発明のさらなる開発された実施形態の概略図である。
【図５】現在の最先端技術により作成された前駆体製品におけるＨ2またはＳｉＨの分布の概略図である。
【図６】本発明による方法に基づき作成された前駆体製品におけるＨ2またはＳｉＨの分布の概略図である。
【図７】本発明による方法に基づき作成されたＨ2またはＳｉＨの分布を持つレンズの概略図である。
【図８】前駆体製品におけるＨ2またはＳｉＨの分布に影響を及ぼすように機能する本発明のさらなる開発された実施形態の概略図である。
【図９】次に続く工程において水素が充填される前駆体製品の製造のための第１の可能な方法の概略図である。
【図１０】次に続く工程において水素が充填される前駆体製品の製造のための第２の可能な方法の概略図である。
【図１１】本発明の方法により作成されたレンズの品質管理のための装置の概略図である。
【符号の説明】
【００６６】
１、３０１、４０１、８０１、９０１、１０１０  ブランク
３、３０２、６０２  境界表面
４、３０４、４０４、６０４  基部表面
５、３０５、４０５、５０５、６０５、８０５  前駆体製品
７、３０７  主体部
２０９、４１１、５０９、６０９  表面
３０６  部分領域
７０５  レンズ
８０２  外周境界表面
８０７  光学的使用領域
８１３  溝
８１５  斜端
９１７、１０２１  ホルダ機構
１０１９  ラム
【図１】
0005275580.tif 000002
【図２】
0005275580.tif 000003
【図３】
0005275580.tif 000004
【図４】
0005275580.tif 000005
【図５】
0005275580.tif 000006
【図６】
0005275580.tif 000007
【図７】
0005275580.tif 000008
【図８】
0005275580.tif 000009
【図９】
0005275580.tif 000010
【図１０】
0005275580.tif 000011
【図１１】
0005275580.tif 000012