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JPH0535688B2 - - Google Patents
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JPH0535688B2 - - Google Patents

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JPH0535688B2
JPH0535688B2 JP62180927A JP18092787A JPH0535688B2 JP H0535688 B2 JPH0535688 B2 JP H0535688B2 JP 62180927 A JP62180927 A JP 62180927A JP 18092787 A JP18092787 A JP 18092787A JP H0535688 B2 JPH0535688 B2 JP H0535688B2
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JP
Japan
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quartz glass
less
light
optical
wavelength
Prior art date
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JP62180927A
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Tatsumasa Nakamura
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Shin Etsu Quartz Products Co Ltd
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Shin Etsu Quartz Products Co Ltd
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B19/00Other methods of shaping glass
    • C03B19/14Other methods of shaping glass by gas- or vapour- phase reaction processes
    • C03B19/1469Means for changing or stabilising the shape or form of the shaped article or deposit
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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  • Thermal Sciences (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Glass Melting And Manufacturing (AREA)
  • Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、例えばレーザステツパ装置に用いる
石英ガラス製レンズ、大出力レーザ発振装置に用
いるミラーやレンズ等の、略400nm以下の好まし
くは略300nm以下の特定光波長領域で使用される
光学用石英ガラス部材に関する。
「従来の技術」 従来よりLSIの高集積化は年々着実に進み、こ
れに伴ない集積回路パターンを描画するリングラ
フイ装置も、より微細なパターン幅の描画が要求
され、このような微細パターン幅の描画を実現す
るリングラフイ装置として現在、比較的高輝度の
光源が得られる点及び高性能の投影レンズが開発
されている点等から、ステツプアンドリピート方
式の投影型露光装置(ステツパ)が注目されてい
る。
しかしながらかかるステツパを用いたリングラ
フイ系の最大の欠点として露光波長が大きく、回
折により解像力が制限されている事であるが、そ
の解決策には投影レンズの高開口数化と短波長化
が挙げられる。
しかしながら投影レンズの高開口数化を図つた
場合必然的に焦点深度が幾何級数的に浅くなり、
現在用いられているg線波長域(436nm)の紫外
線等を光源として用にいた場合、現在鋭意開発中
である4Mbitt或いは16MbittのDRAM製造に必
要とされる、1μm以下のパターン幅の形成が極め
て困難になる。
一方短波長化を図る為に400nm以下の紫外線を
用いた場合は、通常の光学ガラスでは、使用波長
が365nm付近より光透過率が急激に低下して吸収
を始め、該吸収された紫外線はレンズ温度を上昇
させ、焦点位置やその他の諸性能を狂わせる。
この為350〜300nm以下の紫外線領域でも尚吸
収をおこさない投影レンズ材料として石英ガラス
を選択する必要があるが、かかる石英ガラスを用
いてレンズを製作した場合は、収差補正、特に色
収差補正がきわめて困難になる。
そこで近年前記石英ガラスレンズを投影レンズ
として用いつつ、色収差補正を不要にする為に、
光源に特定波長域の紫外線が発振可能なレーザ発
振器を組み合わせたスツテパ装置が開発されてい
る。
「発明が解決しようとする問題点」 かかるスツテパ装置に用いる光源として現在、
より短波長化を可能にする為に、波長250nm前後
のKrfレーザ、更には波長190nm前後のArFレー
ザ等が注目されているが、このような短波長の遠
紫外線領域の光源を用いた場合、投影レンズに例
えば石英ガラスレンズを用いても尚次のような問
題を有す。
即ち、前記のような短波長域の光源を用いた場
合、例え石英ガラスを用いてレンズを製作したと
しても内部に混入された不純物等の存在により光
透過率が減少し、その光吸収によるレンズ内部温
度の上昇により僅かながら焦点位置が狂い、0.8
〜0.5μm以下の微細パターンの形成が極めて困難
になる。
又前記のようなステッパ装置においては一層の
微細パターン化を実現する為に、前記短波長化と
併せて開口数を大にしたり、又コリメートされた
光源をスキヤンミラーにより光軸と直交する方向
に動かし実質的に光源像を拡大したりしている
が、既存の石英ガラスでは、光軸とずれた位置で
光像を結ぼうとすると面内歪が発生し、前記微細
パターンの形成が一層困難となつている。
本発明はかかる従来技術に鑑み、前記熱歪や面
内歪が発生する事なく、特に0.8〜0.5μm以下の微
細パターンの形成を可能にしたステツパレンズ用
石英ガラス部材その他の特定光波長領域で使用さ
れる光学用石英ガラス部材を提供する事を目的と
する。
「問題点を解決する為の手段」 本発明はかかる技術的課題を達成する為に、略
400nm以下、好ましくは300nm以下のレーザ光源
等の特定波長域で使用される光学用石英ガラス部
材において、 合成石英ガラスを出発母材として用い、三座標
方向のいずれの方向からも脈理が認められず、且
つ254nmの波長を有する低圧水銀ランプの照射に
より蛍光を実質的に発生せず、更に少なくとも光
が透過する区域において屈折率差△nが5×10-6
以下の均質性を有する事を特徴とする光学用石英
ガラス部材を提案する。
そしてこの様なガラス部材は、高純度の珪素化
合物を酸水素炎中で加水分解、溶融して得た合成
石英ガラス母材について脈理除去処理を行なつた
後、加熱処理を行なうことにより得る事が出来
る。
ここで脈理とは、水晶や合成石英ガラスを溶融
成長一固化する際に発生する屈折率分布の異なる
成長縞を指し、かかる脈理は例えば、干渉計及び
歪検査器にて容易に観察する事が出来る。
又蛍光が発生する事がないとは、暗室内で低圧
水銀ランプを少なくとも10分程度照射した場合、
目視にて蛍光の発生が認められない事をいう。
「発明の効果」 本発明は、低圧水銀ランプの照射により蛍光が
発生しない程度に光透過率を高度に確保した為
に、その特定波長域における使用光源の光吸収に
おける内部温度の上昇を微小に押える事が出来る
とともに、たとえ僅かに内部温度が上昇しても、
三座標方向のいずれの方向からも脈理が除去され
ている為に、熱歪が生じる恐れが少なく、これに
より焦点位置やその他の諸性能が規定制度範囲内
に維持出来る。
又本発明よれば、少なくとも光が入射される区
域において屈折率差△nが5×10-6以下の均質性
を有する為に、コリメートされた光源をスキヤン
ミラーにより光軸と直交する方向に動かし実質的
に光源像を拡大して光像を結ぼうとしても面内歪
が発生する恐れがない。
更に、ステツパ用投影レンズは一般に曲面状の
凸又は凹レンズで形成される為に、三座標方向の
いずれかの方向に脈理が存在すると、脈理部分と
他の部分で屈折率や密度が異なる為に、精密研磨
時に微小な波打ち現象が生じ、表面平滑度や肉厚
の均一性の面で問題が生じ、やはり屈折率のバラ
ツキその他の諸性能に影響する。しかしながら本
発明は三座標方向のいずれの方向からも脈理が除
去されている為に、前記問題点が解消される。
従つて本発明により製作されたステツパ用投影
レンズを用いる事により、短波長の遠紫外線領域
における特定波長域光を発振するレーザを光源と
して集積回路パターンを描画した場合、前記投影
レンズ内に発生する熱歪や面歪が除去される為
に、微細集積回路パターンの描画が可能となる。
尚本発明は、前記ステツパ用投影レンズ以外の
主として略300nm以下の特定光波長領域のレーザ
を出力する発振装置の変向ミラーやレンズ部材の
材料としても使用可能である。
「実施例」 以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を
例示的に詳しく説明する。ただしこの実施例に記
載されている構成部品の寸法、材質、形状、その
相対配置などは特に特定的な記載がない限りは、
この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではな
く、単なる説明例に過ぎない。
先ず、本発明に係る光学用石英ガラス部材の製
造手順について第1図に基づいて説明する。
金属元素等の不純物元素を含まない高純度の四
塩化珪素を酸水素炎中で、直接火炎法により加水
分解、溶融して石英ガラスインゴツト1を製造し
た後、該インゴツト1を軟化点以上に加熱し冷却
する操作を繰返し行ない、且つ加熱毎に自重によ
る軟化の方向を変えて内部の脈理を除去する。す
なわちこの操作の繰返しによつて石英ガラス塊の
三座標方向の脈理が除去される。
次にこのようにして脈理を除去した石英ガラス
塊を1000℃前後の温度で加熱して歪を除去した石
英ガラス塊2を得、これを寸法に応じた大きさに
切断して光学用石英ガラス部材3を製作する。
この石英ガラス部材3は、暗室内で、、波長
250nmKrFレーザと対応する254nmの波長を有す
る低圧水銀ランプを10分間照射したが蛍光の発生
は目視で認められず、又二光線干渉屈折計を用い
て屈折率差△nを調べたところ2.5×10-6の均質
性を有する事が確認された。
かかる物性を有する石英ガラス部材から製作し
たステツパー用投影レンズを例えば第2図に示す
従来公知のステツパ装置に組み込み描画する事に
より0.5μm以下のパターン幅を有する集積回路パ
ターンを得る事が出来た。
尚、図中10はレーザ光を発振するKrFエキシ
マレーザ、11は変向ミラー、12は照明光学
系、13は10倍レチクル、14は本発明品に係る
投影レンズ、15は石英窓、16はSi基板であ
る。
従つてかかる実施例によれば本発明の効果を円
滑に達成する事が出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例に係る光学用石英ガラ
ス部材の製造手順を示す概略図、第2図はかかる
光学用石英ガラス部材を用いて製作された投影レ
ンズを組込んだステツパ装置を示す概略図であ
る。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 略400nm以下の特定波長域で使用される光学
    用石英ガラス部材において、 高純度の珪素化合物を酸水素炎中で加水分解、
    溶融して得た合成石英ガラスを出発母材として用
    い、三座標方向のいずれの方向からも脈理が認め
    られず、且つ254nmの波長を有する低圧水銀ラン
    プの照射により蛍光を実質的に発生せず、更に少
    なくとも光が透過する区域において屈折率差△n
    が5×10-6以下の均質性を有する事を特徴とする
    光学用石英ガラス部材。
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