(57)【要約】本発明の石英ガラス部材は、組成をＳｉＯｘと表すときｘが１．８５以上１．９５以下であり、含有される水素分子濃度が１×１０１６分子／ｃｍ３以上５×１０１８分子／ｃｍ３以下であり、且つＡｒＦエキシマレーザ光を平均ワンパルスエネルギー密度２ｍＪ／ｃｍ２で１×１０４パルス照射したときの照射終了直前の吸収係数Ａと、前記ＡｒＦエキシマレーザ光の照射停止後６００秒経過時における第２の吸収係数Ｂとの差Ａ−Ｂが０．００２ｃｍ−１以下のものである。この石英ガラス部材を投影露光装置の照明光学系や投影光学系に用いることにより、レチクル面やウェハ上の露光領域内での照度変動を低減して均一な露光を行うことが可能となる。
2002085808.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
組成をＳｉＯｘと表すときｘが１．８５以上１．９５以下であり、含有される水素分子濃度が１×１０１６分子／ｃｍ３以上５×１０１８分子／ｃｍ３以下であり、且つＡｒＦエキシマレーザ光を平均ワンパルスエネルギー密度２ｍＪ／ｃｍ２で１×１０４パルス照射したときの照射終了直前の吸収係数Ａと、前記ＡｒＦエキシマレーザ光の照射停止後６００秒経過時における吸収係数Ｂとの差Ａ−Ｂが０．００５ｃｍ−１以下である石英ガラス部材。
【請求項２】
前記吸収係数Ａと前記吸収係数ＢとがＡ／Ｂ＜２で表される条件を満たす請求項１に記載の石英ガラス部材。
【請求項３】
前記ＡｒＦエキシマレーザ光を照射する前の１９０〜４００ｎｍの波長領域内の所定の波長における吸収係数が０．００３ｃｍ−１以下である請求項１に記載の石英ガラス部材。
【請求項４】
径方向の複屈折量分布において該複屈折量の最大値と最小値との差が２．０ｎｍ／ｃｍ以下である請求項１に記載の石英ガラス部材。
【請求項５】
ＯＨ基濃度が８００ｐｐｍ以上１３００ｐｐｍ以下であり、且つ径方向のＯＨ基濃度分布において該ＯＨ基濃度の最大値と最小値との差が５０ｐｐｍ以下である請求項１に記載の石英ガラス部材。
【請求項６】
Ｎａの含有量が２０ｐｐｂ以下である請求項１に記載の石英ガラス部材。
【請求項７】
パターンを有するレチクルと、前記レチクルに所定波長の光を照射する照明光学系と、前記照明光学系により照射された前記レチクル上のパターンをウェハ上に結像させる投影光学系とを備え、
前記照明光学系又は前記投影光学系の少なくとも一方が、
組成をＳｉＯｘと表すときｘが１．８５以上１．９５以下であり、含有される水素分子濃度が１×１０１６分子／ｃｍ３以上５×１０１８分子／ｃｍ３以下であり、且つＡｒＦエキシマレーザ光を平均ワンパルスエネルギー密度２ｍＪ／ｃｍ２で１×１０４パルス照射したときの照射終了直前の吸収係数Ａと、前記ＡｒＦエキシマレーザ光の照射停止後１０分経過時における吸収係数Ｂとの差Ａ−Ｂが０．００５ｃｍ−１以下である石英ガラス部材
を含んで構成される投影露光装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、石英ガラス部材及び投影露光装置に関するものである。より詳しくは、本発明は、例えばＡｒＦエキシマレーザ等の紫外光を発生する光源を用いる装置、例えば投影露光装置、ＣＶＤ装置、レーザ加工装置などの光学系に用いられるレンズ、プリズム、プレート等の光透過性の光学部材に用いられる石英ガラス部材、並びにその石英ガラス部材を用いた投影露光装置に関するものである。
なお、本発明でいう石英ガラス部材とは、光学系に用いられるレンズ、プリズム、ミラー、プレート等の光学部材（最終製品）の他、石英ガラスインゴットやその一部分を切り出した部材（光学部材を作製するための半製品（素材））も含むものである。
背景技術
シリコン等のウェハ上に集積回路の微細パターンを露光・転写する光リソグラフィー技術においては、ステッパと呼ばれる露光装置が用いられる。このステッパの光学系は、光源からの光を集積回路パターンが描かれたレチクル上に均一に照明する照明光学系と、レチクルの集積回路パターンを所定の縮小倍率（例えば１／５）でウェハ上に投影・転写する投影光学系とで構成されている。
ステッパ等の露光装置の光源は、近年のＬＳＩの高集積化に伴ってｇ線（４３６ｎｍ）からｉ線（３６５ｎｍ）、さらにはＫｒＦ（２４８．３ｎｍ）やＡｒＦ（１９３．４ｎｍ）エキシマレーザへと短波長化が進められている。ＶＬＳＩの中でＤＲＡＭを例に挙げれば、ＬＳＩからＶＬＳＩへと展開されて容量が１Ｋ→２５６Ｋ→１Ｍ→４Ｍ→１６Ｍ→６４Ｍ→２５６Ｍと増大してゆくにつれ、加工線幅がそれぞれ１０μｍ→２μｍ→１μｍ→０．８μｍ→０．５μｍ→０．３μｍ→０．２μｍとなり、より微細な最小加工線幅が露光可能な露光装置が要求されるようになってきた。この場合には光源としてエキシマレーザなどの２５０ｎｍ以下の紫外線又は真空紫外線を用いることになる。
一般的に、ｉ線より長波長の光源を用いたステッパの照明光学系又は投影光学系のレンズ部材として用いられる光学ガラスは、ｉ線よりも短い波長領域では光透過率が急激に低下し、特に２５０ｎｍ以下の波長領域ではほとんどの光学ガラスでは透過しなくなってしまう。そのため、エキシマレーザを光源としたステッパの光学系に使用可能な材料は石英ガラスや一部の結晶材料に限られる。中でも石英ガラスはエキシマレーザステッパのみならず一般の紫外、真空紫外線の光学系に広く用いられている材料である。
投影露光装置において、集積回路パターンを大きな面積で且つ高解像度で露光するためには、その光学系に用いられる石英ガラス光学部材には高品質が要求される。例えば、直径２５０ｍｍ程度の非常に大きな口径の部材であっても、部材の屈折率分布の最大値と最小値との差が１０−６オーダー以下であるという屈折率分布の均質性が要求される。また、複屈折量を減少させること、すなわち光学部材の内部歪を減少させることが、屈折率分布の均質性を向上させることと同様に、光学系の解像度に対して重要である。
さらに、そのような屈折率分布の均質性や歪が高品質であると同時に、透過率が非常に優れている必要がある。例えば、露光装置の照明光学系、投影光学系には、収差補正のために非常に多くのレンズ等が必要になり、そのため光学系全体の総光路長が１０００ｍｍ以上にも及ぶ場合がある。光学系のスループットを保つためには、使用中の光学部材の吸収係数は０．００３ｃｍ−１以下であることが望ましい。さらに、そのような高透過率が部材の中心部だけでなく、全域に渡って保たれている必要がある。このため、単に石英ガラスといっても、エキシマレーザステッパのような精密な光学系に使用できるものは限られる。
石英ガラスの中でも、気相合成法と呼ばれる製造方法により得られた合成石英ガラスは、金属不純物が少なく高純度で、そのため波長２５０ｎｍ以下の紫外線領域で高透過性を有し、さらに大口径で均質な石英ガラス光学部材を得ることが可能である。このため、エキシマレーザステッパなどの露光装置の光学系には合成石英ガラスが有望視されている。
発明の開示
しかしながら、ＡｒＦエキシマレーザ等を光源とした露光装置において、前述のような優れた特性を有する合成石英ガラスで作製したレンズ等を搭載したにもかかわらず、ウェハ上の露光領域内での照度変動が発生し、均一な露光が非常に困難となるという問題が生じていた。
本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、紫外光を用いて露光する場合に、紫外光の吸収及び露光領域における照度変動の発生を防止でき、高解像度且つ均一な露光を行うことが可能な石英ガラス部材を提供することを目的とする。
また、本発明は、光学系における紫外線の吸収を防止すると共に、レチクル面やウェハ上の露光領域内での照度変動を低減して、高解像度且つ均一な露光を行うことができる投影露光装置を提供することを目的とする。
上記課題をするために、本発明の石英ガラス部材は、組成をＳｉＯｘと表すときｘが１．８５以上１．９５以下であり、含有される水素分子濃度が１×１０１６分子／ｃｍ３以上５×１０１８分子／ｃｍ３以下であり、且つＡｒＦエキシマレーザ光を平均ワンパルスエネルギー密度２ｍＪ／ｃｍ２で１×１０４パルス照射したときの照射終了直前の吸収係数Ａと、ＡｒＦエキシマレーザ光の照射停止後６００秒経過時における第２の吸収係数Ｂとの差Ａ−Ｂが０．００２ｃｍ−１以下のものである。
また、本発明の投影露光装置は、パターンを有するレチクルと、レチクルに所定波長の光を照射する照明光学系と、照明光学系により照射されたレチクル上のパターンをウェハ上に結像させる投影光学系とを備え、照明光学系又は投影光学系の少なくとも一方が、組成をＳｉＯｘと表すときｘが１．８５以上１．９５以下であり、含有される水素分子濃度が１×１０１６分子／ｃｍ３以上５×１０１８分子／ｃｍ３以下であり、且つＡｒＦエキシマレーザ光を平均ワンパルスエネルギー密度２ｍＪ／ｃｍ２で１×１０４パルス照射したときの照射終了直前の吸収係数Ａと、前記ＡｒＦエキシマレーザ光の照射停止後１０分経過時における第２の吸収係数Ｂとの差Ａ−Ｂが０．００２ｃｍ−１以下である石英ガラス部材を含んで構成されたものである。
本発明によれば、石英ガラス部材の組成、水素分子濃度及び吸収係数が上記特定の条件を満たすことによって、特に低ドーズ領域における吸収発生量が十分に低減されると共に、紫外光の照射と照射停止とを繰り返したときの吸収係数の変動が十分に抑制されるので、石英ガラス部材による紫外線の吸収や露光領域内における照度変動を防止することが可能となる。従って、投影露光装置の照明光学系や投影光学系に本発明の石英ガラス部材を用いることによって、高解像度且つ均一な露光を行うことが可能となる。
本発明の石英ガラス部材においては、吸収係数Ａと吸収係数ＢとがＡ／Ｂ＜２で表される条件を満たすことが好ましい。
また、本発明の石英ガラス部材においては、ＡｒＦエキシマレーザ光を照射する前の１９０〜４００ｎｍの波長領域内の所定の波長における吸収係数が０．００３ｃｍ−１以下であることが好ましい。
さらに、本発明の石英ガラス部材においては、径方向の複屈折量分布において該複屈折量の最大値と最小値との差が２．０ｎｍ／ｃｍ以下であることが好ましい。
さらに、本発明の石英ガラス部材においては、ＯＨ基濃度が８００ｐｐｍ以上１３００ｐｐｍ以下であり、且つ径方向のＯＨ基濃度分布において該ＯＨ基濃度の最大値と最小値との差が５０ｐｐｍ以下であることが好ましい。
さらに、本発明の石英ガラス部材においては、Ｎａの含有量が２０ｐｐｂ以下であることが好ましい。
発明を実施するための最良の形態
本発明の石英ガラス部材においては、組成をＳｉＯｘと表すときｘが１．８５以上１．９５以下であることが必要であり、１．９０以上１．９５以下のものであることが好ましい。ｘを前記の範囲内とすることによって、特に低ドーズ領域における吸収発生量を十分に低減することができる。
なお、従来のエキシマステッパ用石英ガラスは、エキシマレーザ耐性を向上させる目的で、より多くの水素を含有させるために強い還元雰囲気下で合成されることが多く、その組成ＳｉＯｘにおけるｘは１．８５未満となりやすい。しかし、このように強い還元雰囲気下で合成した場合、酸素欠乏欠陥≡Ｓｉ−Ｓｉ≡や、構造欠陥である≡Ｓｉ−Ｈがより多く生成してしまう。これらの欠陥は先に述べたＥ’センターの前駆体であり、ＡｒＦエキシマレーザ光やＫｒＦエキシマレーザ光を照射すると容易にＥ’センターを生成する。従って、ｘが１．８５未満の場合には、紫外光照射時の石英ガラス部材の吸収係数が大きくなるため、十分な光学特性を得ることができない。
一方、酸素過剰な条件下で石英ガラスを合成した場合には、組成ＳｉＯｘにおけるｘが１．９５を超える値となりやすい。このように酸素原子の割合が大きくなると、ガラス中にパーオキシリンケージ≡Ｓｉ−Ｏ−Ｏ−Ｓｉ≡が生成しやすくなる。このパーオキシリンケージは、吸収係数が増大する原因となるパーオキシラジカル≡Ｓｉ−Ｏ−Ｏ・の前駆体である。従って、ｘが１．９５を超える場合も、吸収係数の増大により十分な光学特性を得ることができない。
また、本発明の石英ガラス部材に含有される水素分子の濃度は１×１０１６分子／ｃｍ３以上５×１０１８分子／ｃｍ３以下であることが必要であり、１×１０１７分子／ｃｍ３以上２．５×１０１８分子／ｃｍ３以下であることが好ましい。水素分子濃度が１×１０１６分子／ｃｍ３未満の場合、紫外光に対する耐久性が不十分となり、紫外光照射の際に透過率の低下が起こりやすくなる。また、水素分子濃度が５×１０１８分子／ｃｍ３を超えると、低ドーズ領域での吸収発生量が増加しやすくなる。
また、本発明の石英ガラス部材においては、ＡｒＦエキシマレーザ光を平均ワンパルスエネルギー密度２ｍＪ／ｃｍ２で１×１０４パルス照射したときの照射終了直前の吸収係数Ａと、ＡｒＦエキシマレーザ光の照射停止後６００秒経過時における第２の吸収係数Ｂとの差Ａ−Ｂが０．００５ｃｍ−１以下であることが必要であり、０．００４ｃｍ−１以下であることが好ましく、０．００３ｃｍ−１以下であることがより好ましく、０．００２ｃｍ−１以下であることがさらに好ましく、０．００１ｃｍ−１以下であることが特に好ましい。Ａ−Ｂが０．００５ｃｍ−１を超えると、紫外パルスレーザ光の照射と照射停止とを繰り返したときに露光領域内での照射変動が起こりやすくなり、均一な露光を行うことが非常に困難となる。
本発明者らの知見によれば、前述した照度変動は、石英ガラス部材に対する紫外パルスレーザ光の照射と照射停止との繰り返しに伴って生ずる、石英ガラスの吸収係数の変動に起因しているものと考えられる。すなわち、露光装置における光学部材に対する紫外パルスレーザ光の照射状況について考えてみると、当該光学部材に対して通常数秒から数百秒の周期で紫外パルスレーザ光照射と照射停止とが繰り返されているが、従来の合成石英ガラスでは、後に詳述する図５中の比較例１に示すように、その繰り返しに伴って生ずる吸収係数の変動が大きくなる。そのため、吸収係数の変動に伴って光量も大きく変動し、これにより、ウェハ上の露光領域内での照度変動が発生しやすくなり、均一な露光が非常に困難であったと考えられる。この点について、以下に詳述する。
合成石英ガラスであっても高出力の紫外光やエキシマレーザ光が作用すると、Ｅ’センター（≡Ｓｉ・の構造を持つ。ただし、≡は３重結合ではなく、それぞれ酸素原子と結合する３つの単結合を表し、・は不対電子を表す。）と呼ばれる構造欠陥に起因する２１５ｎｍの吸収帯や、ＮＢＯＨＣ（Ｎｏｎ−Ｂｒｉｄｇｉｎｇ  Ｏｘｙｇｅｎ  Ｈｏｌｅ  Ｃｅｎｔｅｒ、≡Ｓｉ−Ｏ・の構造を持つ。）と呼ばれる構造欠陥に起因する２６０ｎｍ吸収帯が現れ、紫外領域の透過率が著しく低下するため、前述のような紫外線用光学レンズ材料としては不適切なものがあった。特に２１５ｎｍ吸収帯は、ドーズ量［＝（照射エネルギー密度）×（照射時間または照射パルス数）］が小さい場合にも多量に発生する場合がある。この吸収帯は石英ガラス中に含有される水素分子によって緩和し、紫外線照射停止後に吸収係数は急激に低減する。このような吸収係数の増加・低下はある時定数をもって発生する。
ここで、露光装置中における光学素子に対する紫外線照射挙動について考えてみると、通常数秒から数百秒の周期で紫外光照射と照射停止とが繰り返されている。つまり、ある照射間隔を持って低ドーズ量の照射が繰り返されていることになる。このとき上述のような吸収が発生すると、照射時と照射停止時において吸収係数の増加と低減が繰り返されることになる。この変動幅が大きいことによって、吸収帯の発生は時定数を持っているためにウェハ上の光量が変化する時間が長くなる、つまりウェハ上の光量むらが大きくなるという現象が生じ、十分な解像度が得られなくなる。
なお、従来の合成石英ガラス部材を有する装置の例として投影露光装置について述べたが、合成石英ガラス部材を有する他の装置においても、合成石英ガラス部材に対する紫外パルスレーザ光の照射と照射停止との繰り返しに伴って生ずる石英ガラスの吸収係数の変動は、当該装置の光学特性の低下を招く。
本発明の石英ガラス部材において、吸収係数Ａと吸収係数Ｂとの比Ａ／Ｂは、Ａ／Ｂ＜２であることが好ましく、Ａ／Ｂ＜１．８であることがより好ましく、Ａ／Ｂ＜１．５であることがさらに好ましく、Ａ／Ｂ＜１．３であることが特に好ましい。Ａ／Ｂが上記の条件を満たすと、紫外パルスレーザ光等の紫外光の照射と照射停止との繰り返しに伴って生ずる吸収係数の変動量をさらに低減でき、照度変動をより確実に抑制することができる。
本発明の石英ガラス部材では、ＡｒＦエキシマレーザ照射前の１９０〜４００ｎｍの波長領域内の所定の波長における吸収係数が０．００３ｃｍ−１以下であると、例えば、投影露光装置の光学系に用いた場合であっても、当該光学系のスループットを保つことができ、好ましい。
さらに、本発明の石英ガラス部材では、径方向における複屈折量分布の最大値と最小値との差が２．０ｎｍ／ｃｍ以内であれば、内部歪みが減少し、当該部材を用いた光学系の解像度が向上するので、好ましい。
また、本発明の石英ガラス部材では、ＯＨ基濃度が８００〜１３００ｐｐｍであれば、紫外光に対する耐久性が向上するので、好ましい。
さらに、本発明の石英ガラス部材では、径方向におけるＯＨ基濃度分布の最大値と最小値との差が５０ｐｐｍ以下であれば、複屈折量の分布が小さくなるので、好ましい。本発明者らは、石英ガラスの複屈折分布が石英ガラスの構造分布（ＳｉＯ２の結合角分布）や不純物分布などに大きく影響されていることを発見した。特にＯＨ基濃度分布の影響が強く、石英ガラス部材の径方向におけるＯＨ基濃度分布の最大値と最小値との差を５０ｐｐｍ以下とすることにより、複屈折の小さい石英ガラスが得られることを見いだした。
また、本発明の石英ガラス部材では、Ｎａの含有量が２０ｐｐｂ以下であれば、透過率が高まるので、好ましい。
また、本発明の石英ガラス部材では、その塩素濃度が０．１ｐｐｍ以下であれば、紫外光に対する耐久性が向上する（すなわち、長期に渡って紫外光照射を行っても透過率の劣化が少なくなる）とともに、製造装置から排出される塩酸を低減することができるので、好ましい。本発明の石英ガラスの製造に際し直接法を用いる場合、塩素を実質的に含有しない、四フッ化ケイ素に代表されるフッ化ケイ素化合物や、有機ケイ素化合物を原料とすることによって、得られる石英ガラス中に塩素は実質的に含有しなくなり、塩素濃度を０．１ｐｐｍ以下にすることができる。
なお、前述したように、本発明の石英ガラス部材は、最終製品としてのレンズ等の光学部材の他に、光学部材を作製するための半製品も含む。また、光学系に組み込まれるレチクル等のフォトマスク基板としても使用可能である。
本発明の石英ガラス部材を製造する際には、石英ガラスの組成、水素分子濃度、吸収係数を考慮して適度な還元雰囲気下で石英ガラスを合成することが好ましい。本発明者らは、合成実験により適切な還元雰囲気を検討した結果、後述するように、石英ガラス合成時の燃焼ガス中で水素ガス過剰となる領域を内側のみとし、周辺部では化学量論比に近い比率とすることで、上述の組成を有し、低ドーズ領域における吸収発生量が実用上問題ないレベルに抑制された石英ガラスが得られることを見出した。以下、本発明の石英ガラス部材を得るための好ましい製造方法について説明する。
本発明にかかる製造方法は、炉と、この炉の内側空間内に位置するターゲットと、噴出口がターゲットに向けて設置された多重管バーナとを用いて、火炎加水分解を行い、ターゲット上にガラス微粒子を堆積かつ溶融させて石英ガラスインゴットを得る工程を含むものである。バーナとしては、中心部に配置され原料であるケイ素化合物を含むガスを噴出する原料噴出管と、各々の群が原料噴出管の周囲に同心円状に配置されて酸素ガス及び水素ガスを噴出する複数の酸水素噴出管群とを有するものが用いられる。そして、複数の酸水素噴出管群のうち、最も外側に位置する酸水素噴出管群以外の各群の酸水素噴出管群については、当該酸水素噴出管群から噴出させる酸素ガスの水素ガスに対する流量比率が０．２９以上０．４以下の範囲とされる。また、複数の酸水素噴出管群のうち、最も外側に位置する酸水素噴出管群については、当該酸水素噴出管群から噴出させる酸素ガスの水素ガスに対する流量比率が０．４から理論等量比までの範囲とされる。これにより、組成、含有される水素濃度、並びに吸収係数が上記特定の条件を満たす本発明の石英ガラス部材を好適に得ることができる。
ここで、理論等量比とは、原料であるケイ素化合物が酸素ガス及び水素ガスにより加水分解して石英ガラスが合成される際に、酸素と水素とが過不足なく供給されるときの水素ガス流量に対する酸素ガス流量の比であり、加水分解の化学反応式に基づいて求められるものである。例えば、四塩化ケイ素を原料に用いる場合には、化学反応式：
ＳｉＣｌ４＋Ｏ２＋２Ｈ２→ＳｉＯ２＋４ＨＣｌ
により、理論等量比は０．５となる。
このようにして得られた石英ガラス部材について、９００℃以上で１０時間以上保持した後、毎時１０℃以下の降温速度で５００℃以下まで降温し、その後放冷する熱処理を行うことが好ましい。
また、得られた石英ガラス部材を、５００℃以上で１００時間以上保持した後、放冷する熱処理を行うことが好ましい。
一方、合成条件が従来の水素過剰条件である直接法により合成された石英ガラスであっても、合成終了後に、水素分子濃度が低減するように熱処理する水素低減熱処理工程を行えば、本発明の石英ガラスを得ることが可能である。この水素低減熱処理工程は、例えば、直接法で合成された石英ガラスを、窒素ガス中あるいはその他の不活性ガス中あるいは水素ガス以外の還元ガス中あるいは水素分子を含まないその他のガス中あるいは真空中あるいは０．１気圧以下のガス中において、保持温度５００〜９００℃、保持時間１００〜１０００時間の条件で熱処理する工程とすればよい。この水素低減熱処理工程は、特に、組成ＳｉＯｘにおけるｘを１．８５以上とする場合や、水素分子濃度を１×１０１６分子／ｃｍ３以下にする場合に有効である。
またさらに、前述の水素低減熱処理を行った石英ガラスや、酸素過剰条件で合成された石英ガラスについて、後述する水素増加熱処理工程を行うことによって、本発明の石英ガラスの特性を損なわずに、組成ＳｉＯｘにおけるｘを低減したり水素分子濃度を高めたりすることができる。例えば、水素低減熱処理工程を経た石英ガラスを、水素ガスを０．１〜１００％含む１〜１０気圧のガス中で、保持温度１００〜５００℃、保持時間１００〜１００００時間の条件で熱処理する工程とすればよい。この水素増加熱処理工程により、水素分子濃度を５×１０１７〜３×１０１８分子／ｃｍ３の範囲内とすることができ、紫外光に対する耐久性をより向上させることができる。また、ｘを１．９５以下にして、石英ガラス部材の吸収係数を低減することも可能である。
次に、本発明の投影露光装置について説明する。本発明はフォトレジストでコートされたウェハ上にレチクルのパターンのイメージを投影するための、ステッパと呼ばれるような投影露光装置において特に有用である。
図１は、本発明の投影露光装置の好適な一実施形態を模式的に示す概略構成図である。図１に示した投影露光装置は、表面３ａに置かれた感光剤７を塗布した基板８（これら全体を単に「基板Ｗ」と呼ぶ。）を置くことのできるウェハステージ３，露光光として用意された波長の真空紫外光を照射し、基板Ｗ上に用意されたマスクのパターン（レチクルＲ）を転写するための照明光学系１，照明光学系１に露光光を供給するための光源１００，基板Ｗ上にマスクＲのパターンのイメージを投影するためのマスクＲが配された最初の表面Ｐ１（物体面）と基板Ｗの表面と一致させた二番目の表面（像面）との間に置かれた投影光学系５、を含む。照明光学系１は、マスクＲとウェハ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も含んでおり、マスクＲは、ウェハステージ３の表面に対して平行に動くことのできるレチクルステージ２に配置される。レチクル交換系２００は、レチクルステージ２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、ウェハステージ３の表面３ａに対してレチクルステージ２を平行に動かすためのステージドライバーを含んでいる。投影光学系５は、スキャンタイプの露光装置に応用されるアライメント光学系を持っている。
この露光装置において、本発明の石英ガラス部材（例えば、光学レンズ）が使用される。具体的には、例えば、図１に示した露光装置は、照明光学系１の光学レンズ９および投影光学系５の光学レンズ１０のうちのいずれか一方又は両方として、本発明にかかる光学レンズを備えることが可能である。この露光装置によれば、紫外パルスレーザ光等の紫外光の照射と照射停止との繰り返しに伴って生ずる吸収係数の変動量が小さくなる石英ガラス部材を備えているため、基板３上の露光領域内での照度変動が十分に抑制されるので、より均一な露光が可能になる。
ここで、図２を参照しつつ、本発明の光学部材を用いて構成される投影光学系５についてより具体的に説明する。図２は本発明にかかる投影光学系５の好適な一例を示す概略構成図である。投影光学系５は、第１物体としてのレチクルＲ側より順に、正のパワーの第１レンズ群Ｇ１と、正のパワーの第２レンズ群Ｇ２と、負のパワーの第３レンズ群Ｇ３と、正のパワーの第４レンズ群Ｇ４と、負のパワーの第５レンズ群Ｇ５と、正のパワーの第６レンズ群Ｇ６とから構成されている。そして、物体側（レチクルＲ側）及び像側（ウェハＷ側）においてほぼテレセントリックとなっており、縮小倍率を有するものである。また、この投影光学系のＮ．Ａ．は０．６、投影倍率が１／４である。
この投影光学系において、Ｌ１１〜Ｌ４４、Ｌ５１〜Ｌ６２、Ｌ６４、Ｌ６８〜Ｌ６１０は石英ガラスからなるレンズが用いられ、Ｌ４５、Ｌ４６、Ｌ６３、Ｌ６５、Ｌ６６、Ｌ６７の６枚のレンズにはフッ化物結晶からなるものが用いられる。このとき、本発明の石英ガラス部材からなるレンズの光路長が、石英ガラス部材からなるレンズＬ１１〜Ｌ４４、Ｌ５１〜Ｌ６２、Ｌ６４、Ｌ６８〜Ｌ６１０の光路長の総和の１０％以上（より好ましくは５０％以上）であることが好ましく、レンズＬ１１〜Ｌ４４、Ｌ５１〜Ｌ６２、Ｌ６４、Ｌ６８〜Ｌ６１０の全てが本発明の光学部材であることが特に好ましい。
［実施例］
以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。
実施例１〜４、比較例１、２
（石英ガラス部材の作製）
実施例１〜４及び比較例１、２では、図３に示した合成石英ガラス製造装置２１を用いて合成石英ガラス部材を作製した。
合成石英ガラス製造装置２１の炉２２は、炉枠２３と、この炉枠２３内に設けられた耐火物２４と、これらが載せられる炉床板２５とを有して構成される。退化物２４は、純度９９％のアルミナ製である。耐火物２４の内部にはインゴットＩＧ形成用のターゲット２６に噴出口２７ａを向けて設置された石英ガラス合成用の多重管バーナ２７を有しており、ターゲット２６上に石英ガラス微粒子を堆積しガラス化させるようになっている。また、炉枠２３には石英ガラスの合成時に炉内に発生するＨＣｌなどの廃ガスを炉外に排出させるための排気口３２が形成され、この排気口３２には排気管３３が接続されている。更に、炉の外部から炉内を観察するため、炉内監視用窓３４が形成されている。この炉内監視用窓３４の外側にはＣＣＤカメラ等の炉内監視用カメラ３６が設けられており、炉内の撮影ができるようになっている。図中、３５は窓３４の開閉蓋である。
噴出口側から見た石英ガラス合成用バーナ２７の構成を図４に示す。このバーナ２７は、中心部に配置されかつ原料ガスおよびこれを希釈するキャリアガスを噴出させるための第一の管（原料噴出管）４１と、第一の管４１の周囲に同心円状に配置された第二の管４２と、該二の管４２の周囲に同心円状に配置された第三の管４３と、第三の管４３の周囲に同心円状に配置された第四の管４４と、第三の管４３の外周と第四の管４４の内側との間に配置された複数の第五の管４５とを備えている。
原料ガスが塩化ケイ素化合物の場合、バーナ２７の先端部の噴出口２７ａにおいて、第一の管４１と第二の管４２との間から酸素ガス１を噴出させ、第二の管４２と第三の管４３との間から水素ガス１を噴出させ、第三の管４３と第四の管４４との間から水素ガス２を噴出させ、複数の第五の管４５から酸素ガス２を噴出させた。また、原料ガスが有機ケイ素化合物の場合には、バーナ２７の先端部の噴出口２７ａにおいて、第一の管４１と第二の管４２との間から水素ガス１を噴出させ、第二の管４２と第三の管４３との間から酸素ガス１を噴出させ、第三の管４３と第四の管４４との間から水素ガス２を噴出させ、複数の第五の管４５から酸素ガス２を噴出させた。
以上の説明からわかるように、原料ガスが塩化ケイ素化合物及び有機ケイ素化合物のいずれの場合であっても、第二の管４２及び第三の管４３が、原料噴出管４１の周囲に同心円状に配置されて酸素ガス１及び水素ガス１を噴出する第一群の酸水素噴出管群を構成し、第四の管４４及び複数の第五の管４５が、原料噴出管４１の周囲に同心円状に配置されて酸素ガス２及び水素ガス２を噴出する第二群の酸水素噴出管群を構成している。
この合成石英ガラス製造装置２１を用いて、バーナ２７の先端部の噴出口２７ａから、酸素ガス及び水素ガスを噴出させて混合・燃焼させた。同時に、原料として高純度（純度９９．９９％以上）の塩化ケイ素化合物又は有機ケイ素化合物のガスをキャリアガス（原料ガスが塩化ケイ素化合物の場合には酸素ガス１．８ｓｌｍ、原料ガスが有機ケイ素化合物の場合には窒素ガス４ｓｌｍ）で希釈して、バーナ２７の中心の原料噴出管４１から、表１に示した流量で噴出させた。これにより、燃焼火炎中で酸化反応により石英ガラス微粒子（スート）を発生させ、この微粒子を、φ２００ｍｍの石英ガラス製ターゲット２６の上部に堆積させ、同時に火炎の熱によって溶融して、実施例１〜４及び比較例１，２の合成石英ガラスインゴットＩＧを合成した。このとき、ターゲット２６は、１分間に７回転の速度で回転させ、８０ｍｍの移動距離で水平方向に９０秒周期で揺動させ、一定の降下速度（原料が塩化ケイ素化合物の場合には毎時２．４ｍｍ、原料が有機ケイ素化合物の場合には毎時１．６ｍｍ）で引き下げを行った。
実施例１〜４及び比較例１、２の石英ガラスインゴット作製時の、合成条件の一覧を表１に示す。すなわち、表１には、実施例１〜４及び比較例１，２の石英ガラスインゴット作製時の、原料の種類、原料流量、酸素ガス１の噴出流量と水素ガス１の噴出流量との比（レシオ１＝酸素ガス１流量／水素ガス１流量）、酸素ガス２の噴出流量と水素ガス２の噴出流量との比（レシオ２＝酸素ガス２流量／水素ガス２流量）の各設定条件が示されている。なお、水素ガス１、２及び酸素ガス１、２は、前述したバーナ２７の噴出口２７ａの各箇所から噴出される水素ガス又は酸素ガスを示している。
表１に示すように、原料ガスとして、実施例１，２及び比較例１では塩化ケイ素化合物としての四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ４）を、実施例３、４及び比較例２では有機ケイ素化合物としてのオクタメチルシクロテトラシロキサン［化学式：（Ｓｉ（ＣＨ３）２Ｏ）４、略字：ＯＭＣＴＳ］を、それぞれ用いた。
実施例１〜４及び比較例１，２の各石英ガラスインゴットの径方向中心部、最上面（インゴットヘッド）から１００ｍｍ内部のところから、直径２８０ｍｍ、厚さ４０ｍｍの円柱状のブロック材をそれぞれ切り出した。
これらのブロック材に対する熱処理条件を表１に示す。実施例１、３、４及び比較例２のブロック材については、大気雰囲気中、大気圧の熱処理炉において、保持温度１０００℃で１０時間保持した後、毎時１０℃で５００℃まで降温し、その後放冷する熱処理を施した。また、実施例２のブロック材については、窒素ガス雰囲気中、大気圧の熱処理炉において、保持温度８００℃で１００時間保持した後、毎時１０℃で５００℃まで降温し、その後放冷する熱処理を施した。この熱処理は、５００℃以上で１００時間以上保持した後に放冷する熱処理の一種である。一方、比較例１のブロック材については、何ら熱処理を行わなかった。
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（複屈折量の測定）
各実施例１〜４及び比較例１、２のブロック材全面の複屈折率分布（複屈折量分布）は、位相変調法を用いた複屈折率測定装置を用いて測定した。ブロック材の面内で直交する２方向の直径について５ｍｍピッチで複屈折率量の分布を測定した。実施例、比較例の合成ガラスインゴットは回転しながら合成しているため、複屈折率の分布は回転対称になっていることが確認されており、２方向の直径についての測定でブロック面内の複屈折率分布を推測することができる。そして、各ブロック材について、このようにして測定した径方向における複屈折量分布の最大値と最小値との差を算出した。その結果を複屈折量分布の差として表２に示す。複屈折量分布の差は、比較例１，２では２．０ｎｍ／ｃｍより大きいのに対し、実施例１〜４では２．０ｎｍ／ｃｍ以内であり均質であった。
（ＯＨ基濃度及び水素分子濃度の測定）
ＯＨ基濃度及び水素分子濃度はレーザラマン分光法により測定した。ＯＨ基濃度は、石英ガラスの基本構造の振動に起因する８００ｃｍ−１のラマン散乱光に対する、ＯＨ基の振動に起因する３６９０ｃｍ−１のラマン散乱光の強度比に基づいて算出した。また、水素分子濃度は、８００ｃｍ−１のラマン散乱光に対する、水素分子の振動に起因する４１３５ｃｍ−１のラマン散乱光強度比に基づいて算出した。ＯＨ基濃度分布は、複屈折率分布と同様に、直交する２方向の直径について５ｍｍピッチで測定した。水素分子濃度は、ブロック中心付近（後で透過率評価用試験片を切り出す部分）について測定した。なお、測定に際し、複屈折率の分布と同様に、ＯＨ基濃度、水素分子濃度は回転対称の分布となっていることを予め確認した。各ブロック材について、前述したようにして測定した径方向におけるＯＨ基濃度分布の最大値と最小値との差を算出した。その結果を、ＯＨ基濃度分布の差として表２に示す。また、表２には、前述したようにして測定したＯＨ基濃度（ブロック材の中心付近の濃度）及び水素分子濃度も示している。水素分子濃度は、実施例１〜４では１×１０１６分子／ｃｍ３以上５×１０１８分子／ｃｍ３以下であるのに対し、比較例１、２ではこの範囲から外れていた。ＯＨ基濃度は、実施例１〜４及び比較例２では８００〜１３００ｐｐｍであり、比較例１ではこの範囲から外れていた。また、ＯＨ基濃度分布の差は、実施例１〜４及び比較例２では５０ｐｐｍ以下と良好であったのに対し、比較例１では５０ｐｐｍより大きくて均質性が不十分であった。
（組成ＳｉＯｘの分析）
また、実施例１〜４及び比較例１、２では、組成ＳｉＯｘにおけるｘは表２に示す通りであった。このｘは、マイクログラム法によって求めた。このｘは、実施例１〜４では１．８５以上１．９５以下であるのに対し、比較例１、２ではこの範囲から外れていた。
（吸収係数の測定１）
次に、実施例１〜４及び比較例１、２のブロック材の中心付近から研磨面φ６０ｍｍ、厚さ１０ｍｍ又は研磨面１５×１５ｍｍ、長さ１００ｍｍの形状を持つ試験片を、各インゴットにつき１個ずつ切り出した。これらの試験片を透過率評価用の試験片とした。これらの試験片は、互いに向かい合う２面（φ６０ｍｍ面又は１５×１５ｍｍ面）の平行度が１０秒以内、片面ごとの平坦度がニュートンリング３本以内、片面ごとの表面粗さがｒｍｓ＝１０オングストローム以下になるように精密研磨を施し、最終的に試験片の厚さが１０±０．１ｍｍ又は長さが１００±０．１ｍｍとなるように研磨した。さらに、表面に研磨剤が残留しないように、高純度ＳｉＯ２粉による仕上げ研磨加工を施した。
このようにして得られた試験片の波長１９０〜４００ｎｍの領域での内部損失係数を、特開平７−６３６８０号公報及び特開平１１−２１１６１３号公報に開示された方法で調整された分光光度計を用いて測定した。内部吸収係数は、内部損失係数から内部散乱係数を引くことによって算出した。ＡｒＦエキシマレーザの発振波長である１９３．４ｎｍにおける合成石英ガラスの内部損失係数は０．００１５ｃｍ−１と求められており、試験片の１９３．４ｎｍにおける吸収係数は内部損失係数からその内部散乱損失値を引いた値である。すべての試験片の、イニシャルの（ＡｒＦエキシマレーザ照射前の）１９３．４ｎｍにおける吸収係数は、０．００３ｃｍ−１以下であった。
次に、各試験片に対して、ＡｒＦエキシマレーザによるパルスレーザ光を表２に示す平均ワンパルスエネルギー密度で１×１０４パルス照射する照射段階と、これに引き続く表２に示す経過時間の照射停止段階とを、１ユニットとして、このユニットを複数回繰り返しながら、当該試験片の吸収係数を測定した。その測定結果のうち、実施例２、３及び比較例１の測定結果を図５に示す。そして、各試験片について、各々のユニットにおける前記照射段階の終了直前の吸収係数と前記照射停止段階の終了時の吸収係数との差を求めた。表２には、この吸収係数の差も示している。実施例１〜４では、この吸収係数の差が０．００５ｃｍ−１以下であり、吸収係数の変動量が小さいのに対し、比較例１、２では吸収係数の差が０．００５ｃｍ−１より大きく、吸収係数の変動量が大きいことがわかる。
（吸収係数の測定２）
また、各試験片にＡｒＦエキシマレーザ光を平均ワンパルスエネルギー密度２ｍＪ／ｃｍ２で１×１０４パルス照射したときの照射終了直前の吸収係数Ａと、ＡｒＦエキシマレーザ光の照射停止後６００秒経過時における吸収係数Ｂとを測定し、その差Ａ−Ｂを算出した。得られた結果を表３に示す。
（Ｎａ濃度の測定）
また、Ｎａ濃度の測定は、各実施例１〜４及び比較例１、２の各ブロック材における透過率評価用の試験片に隣接した部分から、Ｎａ分析用試料を切り出し、熱中性子線照射による放射化分析によって行った。Ｎａ濃度は、実施例１〜４及び比較例２の試験片では５ｐｐｍより低く、比較例１では２１ｐｐｍであった。
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実施例５〜１２
（石英ガラス部材の作製）
実施例５〜１２の石英ガラスを、図３に示した合成石英ガラス製造装置２１を用いて作製した。なお、実施例５〜１２では図６に示す構成を有するバーナを用いた。
図７は、噴出口側から見た石英ガラス合成用バーナ２７を示す概略構成図である。このバーナは、中心部に配置されかつ原料ガスおよびこれを希釈するキャリアガスを噴出させるための第一の管４１と、第一の管４１の周囲に同心円状に配置された第二の管４２と、該二の管４２の周囲に同心円状に配置された第三の管４３と、第三の管４３の周囲に同心円状に配置された第四の管４４と、第三の管４３の外周と第四の管４４の内側との間に配置された複数の第五の管４５と、第四の管４４の周囲に同心円状に配置された第六の管４６と、第四の管４４の外周と第六の管４６の内周との間に配置された複数の第七の管４７とを備えている。各管４１〜４７の寸法（ｍｍ）は、下記の表４の通りであった。
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原料ガスが塩化ケイ素化合物あるいはフッ化ケイ素化合物の場合、バーナ２７の先端部の噴出口２７ａにおいて、第一の管４１と第二の管４２との間から酸素ガス１を噴出させ、第二の管４２と第三の管４３との間から水素ガス１を噴出させ、第三の管４３と第四の管４４との間から水素ガス２を噴出させ、複数の第五の管４５から酸素ガス２を噴出させ、第四の管４４と第六の管４６との間から水素ガス３を噴出させ、複数の第七の管４７から酸素ガス３を噴出させた。また、原料ガスが有機ケイ素化合物の場合には、バーナ２７の先端部の噴出口２７ａにおいて、第一の管４１と第二の管４２との間から水素ガス１を噴出させ、第二の管４２と第三の管４３との間から酸素ガス１を噴出させ、第三の管４３と第四の管４４との間から水素ガス２を噴出させ、複数の第五の管４５から酸素ガス２を噴出させ、第四の管４４と第六の管４６との間から水素ガス３を噴出させ、複数の第七の管４７から酸素ガス３を噴出させた。
この合成石英ガラス製造装置２１を用いて、バーナ２７の先端部の噴出口２７ａから、酸素ガス及び水素ガスを噴出させて混合・燃焼させた。同時に、原料として高純度（純度９９．９９％以上で、金属不純物Ｆｅ濃度が１０ｐｐｂ以下、Ｎｉ、Ｃｒ濃度が２ｐｐｂ以下。）の塩化ケイ素化合物、フッ化ケイ素化合物又は有機ケイ素化合物のガスをキャリアガス（塩化ケイ素化合物、フッ化ケイ素化合物原料の場合、酸素ガス１．８ｓｌｍ、有機ケイ素化合物原料の場合、窒素ガス：流量３．５ｓｌｍ）で希釈して、バーナ２７の中心の第一の管４１から、原料流量を下記の表２に示した設定流量として噴出させた。これにより、燃焼火炎中で酸化反応により石英ガラス微粒子（スート）を発生させ、この微粒子を、石英ガラス製ターゲット２６の上部に堆積させ、同時に火炎の熱によって溶融して、実施例１〜１２及び比較例１〜４の合成石英ガラスインゴットＩＧ（直径３００〜３５０ｍｍ、長さ６００〜８００ｍｍ）を合成した。このとき、ターゲット２６は、１分間に７回転の速度で回転させ、８０ｍｍの移動距離で９０秒周期で揺動させ、下記の表５に示す降下速度で引き下げた。
下記の表５及び表６に、実施例５〜１２及び比較例３、４の石英ガラスインゴット作製時の、合成条件の一覧を示す。すなわち、表５及び表６は、実施例５〜１２及び比較例３、４の石英ガラスインゴット作製時の、原料の種類、原料流量、インゴット降下速度、水素ガス１〜３の流量、酸素ガス１〜３の流量、酸素ガス１の噴出流量と水素ガス１の噴出流量との比（レシオ１＝酸素ガス１流量／水素ガス１流量）、酸素ガス２の噴出流量と水素ガス２の噴出流量との比（レシオ２＝酸素ガス２流量／水素ガス２流量）、酸素ガス３の噴出流量と水素ガス３の噴出流量との比（レシオ３＝酸素ガス３流量／水素ガス３流量）の各設定条件を示している。なお、水素ガス１〜３及び酸素ガス１〜３は、前述したバーナ２７の噴出口２７ａの各箇所から噴出される水素ガス又は酸素ガスを示している。
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表５に示すように、原料ガスとして、実施例５、６では塩化ケイ素化合物としての四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ４）を、実施例７、８ではフッ化ケイ素化合物としての四フッ化ケイ素（ＳｉＦ４）を、実施例９、１０では有機ケイ素化合物としてのヘキサメチルジシロキサン［化学式：（ＣＨ３）３ＳｉＯＳｉ（ＣＨ３）３、略称：ＨＭＤＳ］を、実施例１１、１２では有機ケイ素化合物としてのオクタメチルシクロテトラシロキサン［化学式：（Ｓｉ（ＣＨ３）２Ｏ）４、略称：ＯＭＣＴＳ］を、それぞれ用いた。
実施例５〜１２の各石英ガラスインゴットの径方向中心部、最上面（インゴットヘッド）から１００ｍｍ内部のところから、直径２８０ｍｍ、厚さ２００ｍｍの円柱状のブロック材をそれぞれ切り出した。
切り出した直径２８０ｍｍ、厚さ２００ｍｍのブロック材に対して、アニール（徐冷）処理を行った。アニール条件は全て同じで、空気中１０００℃まで昇温し、１０時間保持した後、５００℃まで１０℃／時で徐冷（降温）し、５００℃で放冷した。
実施例５、７、９、１１のブロック材については、アニール後の熱処理を行わなかった。
また、実施例６、８、１０、１２のブロック材については、インゴットから切り出した後、窒素ガス雰囲気で大気圧の熱処理炉において、保持温度８００℃、保持時間５００時間の熱処理を行い、更にその後に、水素ガス１００％の雰囲気で内部圧力６気圧の熱処理炉において、保持温度４５０℃、保持時間７２０時間の熱処理を行った。
（組成ＳｉＯｘの分析）
実施例５〜１２の石英ガラス部材について、組成ＳｉＯｘにおけるｘを表７に示す。このｘは、マイクログラム法によって求めたものであり、いずれも１．８５以上１．９５以下の範囲内であった。
（吸収係数の測定）
実施例５〜１２の各ブロック材の中心部から、研磨面１５×１５ｍｍ、長さ１００ｍｍの形状を持つ試験片を各インゴットにつき１個づつ切り出した。これらの試験片を透過率評価用の試験片とした。これらの試験片は、互いに向かい合う２面（１５×１５ｍｍ面）の平行度が１０秒以内、片面ごとの平坦度がニュートンリング３本以内、片面ごとの表面粗さがｒｍｓ＝１０オングストローム以下になるように精密研磨を施し、最終的に試験片の厚さが１０±０．１ｍｍとなるように研磨した。さらに、表面に研磨剤が残留しないように、高純度ＳｉＯ２粉による仕上げ研磨加工を施した。
このようにして得られた試験片の波長１９０〜４００ｎｍの領域での内部損失係数を、特開平７−６３６８０号公報及び特開平１１−２１１６１３号公報に開示された方法で調整された分光光度計を用いて測定した。内部吸収係数は、内部損失係数から内部散乱係数を引くことによって算出した。ＡｒＦエキシマレーザの発振波長である１９３．４ｎｍにおける合成石英ガラスの内部損失係数は０．００１５ｃｍ−１と求められており、試験片の１９３．４ｎｍにおける吸収係数は内部損失係数からその内部散乱損失値を引いた値である。すべての試験片の、イニシャル（光照射前）の１９３．４ｎｍにおける吸収係数は０．００１ｃｍ−１以下であった。
次に、試験片にＡｒＦエキシマレーザによるパルスレーザ光の照射を行い、照射によって発生した照射中の吸収係数Ａ、照射を停止してから６００秒後の吸収係数Ｂを測定した。ＡｒＦエキシマレーザによる照射条件は、平均ワンパルスエネルギー密度２ｍＪ／ｃｍ２、照射パルス数１×１０５パルスとした。測定した吸収係数Ａ，Ｂから差Ａ−Ｂ及び比率Ａ／Ｂを算出した。得られた結果を表７に示す。
また、実施例７で得られた石英ガラス部材について、平均ワンパルスエネルギー密度２ｍＪ／ｃｍ２の照射条件でのＡｒＦエキシマレーザによる照射と照射停止を繰り返しながら、吸収係数を測定した。その測定結果を図７に示す。図７において、照射を停止したときの照射積算パルス数に矢印を付し、その際の照射停止時間を記載している。なお、図中、例えば「１．０Ｅ＋０５」は１．０×１０５を意味している。
図７からわかるように、実施例７の石英ガラス部材においては、ＡｒＦエキシマレーザによる照射と照射停止とを複数回繰り返した場合であっても、吸収係数の変動が小さいことが確認された。
（水素分子濃度及びＯＨ基濃度の測定）
次に、水素分子濃度、ＯＨ基濃度の測定について説明する。これらの測定は、レーザラマン分光光度計を用いて行った。波長４８８ｎｍのアルゴンイオンレーザ（出力４００ｍＷ）を試験片に入射させ、入射光方向と直角方向に放射されるラマン散乱光のうち８００ｃｍ−１（石英ガラスの基本構造の振動に起因するピーク：参照光）と４１３５ｃｍ−１（水素分子の振動に起因するピーク）および３６９０ｃｍ−１（ＯＨ基の振動に起因するピーク）の強度を測定し、その強度比に基づいて水素分子濃度、ＯＨ基濃度の測定行った。それらの測定結果も表７に示している。
（不純物濃度の測定）
また、実施例５〜１２の各ブロック材における透過率評価用の試験片に隣接した部分から、１０ｍｍ×１０ｍｍ×５ｍｍのＣｌ、Ｎａ、Ｋ分析用試料を切り出した。これらの不純物濃度の定量は、熱中性子線照射による放射化分析によって行った。また、実施例５〜１２及び比較例３、４の各ブロック材におけるＣｌ、Ｎａ、Ｋ分析用試料に隣接する場所から、アルカリ土類金属、遷移金属およびＡｌの元素分析用の試料を切り出した。各元素の定量は、誘導結合型プラズマ発光分光法により行った。全ての試験片のＮａ濃度は０．００１ｐｐｍ以下であり、１９３．４ｎｍの吸収損失に何らの影響も与えないことを確認した。さらに、四塩化ケイ素原料を用いて合成した実施例５、７の試験片では、塩素濃度は２０〜６０ｐｐｍであった。また、四フッ化ケイ素又は有機ケイ素を原料として合成された実施例６、８〜１２及び比較例３、４の全ての試験片の塩素濃度は、検出下限（０．１ｐｐｍ）以下であった。さらに、実施例５〜１２及び比較例３、４の全ての試料でＫ濃度は検出下限（５０ｐｐｂ）以下であった。また、実施例５〜１２の全ての試料で、アルカリ土類金属のＭｇ、Ｃａ、遷移金属のＳｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、そしてＡｌの各元素濃度は、２０ｐｐｂ以下であった。
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（投影光学系及び投影露光装置の作製）
実施例２の石英ガラス部材を複数枚用いて、ＡｒＦエキシマレーザを光源とする露光装置の投影レンズを作製し投影光学系を組み立てた。得られた投影光学系の解像度はラインアンドスペースで０．１９μｍ以下を達成した。この投影レンズを露光装置に搭載したところ、シリコンウェハ上の露光領域内での照度変動が発生せず、均一露光が可能になり、ＡｒＦエキシマレーザステッパとして良好な結像性能を得ることができた。実施例１、３〜１２の石英ガラス部材を用いた場合も同様の結果が得られた。
一方、比較例２の合成石英ガラス部材を複数枚用いて、ＡｒＦエキシマレーザを光源とする露光装置の投影レンズを作製し、投影光学系を組み立てたところ、この投影光学系を搭載した露光装置は、シリコンウェハ上の露光領域内での照度変動が発生し、均一露光ができなかった。
（照明光学系の作製及び照度変動の評価）
ＡｒＦビームレーザ導入部、ビーム整形光学系、リレーレンズからなる照明光学系を作製するに際し、上記の構成において、レチクル面上の照度変動に最も大きく影響を与えるリレーレンズ群（全て石英ガラス部材によって構成される。総光路長：４００ｍｍ）の石英ガラス部材の全てに実施例２の石英ガラス部材を適用した。
得られた照明光学系を、ＡｒＦエキシマレーザを光源に用いて照度変動の評価を行ったところ、照度変動率は０．５％程度であった。なお、ここでいう照度変動率とは、レチクル面での照度変動を、レーザーの照射時と照射停止時との照度比率で表した値を意味する。同様の効果は投影光学系においても確認された。
また、実施例２の石英ガラス部材の代わりに比較例３の石英ガラス部材を用いたこと以外は上記と同様にして、照明光学系を作製し、照度変動の評価を行った。その結果、照度変動率は４％程度であった。
なお、本発明は上記の実施形態及び実施例に限定されるものではない。例えば、本発明の石英ガラス部材は、投影露光装置以外の短波長レーザを用いた加工装置、測定装置などの装置において用いることもできる。
産業上の利用可能性
以上説明した通り、本発明の石英ガラス部材及び投影露光装置によれば、照明光学系や投影光学系における紫外光の吸収を防止すると共に、レチクル面やウェハ上の露光領域内での照度変動を低減して、高解像度且つ均一な露光を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明の投影露光装置の好適な一実施形態を示す概略構成図である。
図２は本発明にかかる投影光学系の一例を示す概略構成図である。
図３は実施例で用いた合成石英ガラス製造装置の構成を示す模式断面図である。
図４は実施例１〜４及び比較例１〜３で用いたバーナの構成を示す説明図である。
図５は、実施例２、３及び比較例１において、ＡｒＦエキシマレーザによる照射と照射停止とを繰り返したときの吸収係数を示すグラフである。
図６は実施例５〜１２で用いたバーナの構成を示す説明図である。
図７は、実施例７において、ＡｒＦエキシマレーザによる照射と照射停止とを繰り返したときの吸収係数を示すグラフである。
【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６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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