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合成石英ガラス

国内特許コード P110002982
整理番号 E060P26
掲載日 2011年6月9日
出願番号 特願2002-089667
公開番号 特開2003-286040
登録番号 特許第3531870号
出願日 平成14年3月27日(2002.3.27)
公開日 平成15年10月7日(2003.10.7)
登録日 平成16年3月12日(2004.3.12)
発明者
  • 細野 秀雄
  • 平野 正浩
  • 梶原 浩一
  • 生田 順亮
  • 菊川 信也
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
  • 旭硝子株式会社
発明の名称 合成石英ガラス
発明の概要 【課題】 波長150~190nmの紫外線を光源とする装置に用いられ、波長150~190nmの紫外光に対する耐紫外線性に優れた合成石英ガラスの提供を目的とする。
【構成】波長150~200nmの光に使用される合成石英ガラスにおいて、合成石英ガラス中のOH基濃度が1ppm未満であり、酸素過剰型欠陥濃度が1×1016個/cm3以下、水素分子濃度が1×1017分子/cm3未満、かつキセノンエキシマランプ光を照度10mW/cm2で3kJ/cm2照射した後、またはF2レーザ光をエネルギー密度10mJ/cm2/パルスで107パルス照射した後の非架橋酸素ラジカルの濃度が1×1016個/cm3以下であることを特徴とする合成石英ガラス。
従来技術、競合技術の概要


合成石英ガラスは、近赤外から真空紫外域にわたる広範囲の波長域に亘って透明な材料であること、熱膨張係数が極めて小さく寸法安定性に優れていること、また、金属不純物をほとんど含有せず高純度であることなどの特徴がある。そのため、従来のg線、i線を光源として用いた光学装置の光学部材には合成石英ガラスが主に用いられてきた。
近年、LSIの高集積化に伴い、ウエハ上に集積回路パターンを描画する光リソグラフィ技術において、より線幅の短い微細な描画技術が要求されており、これに対応するために露光光源の短波長化が進められている。すなわち、例えば、リソグラフィ用ステッパの光源は、従来のg線(436nm)、i線(365nm)から進んで、ArFエキシマレーザやF2レーザが用いられようとしている。
また、低圧水銀ランプ(185nm)やエキシマランプ(Xe-Xe:172nm)は、光CVDなどの装置、シリコンウェハの洗浄またはオゾン発生装置などに用いられており、また、今後、光リソグラフィ技術に適用すべく開発が進められている。低圧水銀ランプやエキシマランプに用いられるランプのガス封入管、または前述の短波長光源を用いた光学装置に用いられる光学素子にも合成石英ガラスを用いる必要がある。これらの光学系に用いられる合成石英ガラスは、紫外域~真空紫外域に亘る波長での光透過性が要求されるとともに、光照射により使用波長における透過率が低下しないこと(以下、「耐紫外線性」という)が要求される。
従来の合成石英ガラスでは、ArFエキシマレーザやF2レーザなどの高エネルギー光源からの光を照射すると、紫外線領域に新たな吸収帯を生じるため使用波長における透過率が低下し、ArFエキシマレーザやF2レーザなどを光源とした光学系を構築する際の光学部材として耐紫外線性に問題があった。
ArFエキシマレーザやF2レーザなどの紫外光を長時間照射すると、いわゆるE’センター(≡Si・)と呼ばれる214nmを中心とする吸収帯(以下、「214nm吸収帯」という)と、NBOHC(非架橋酸素ラジカル:≡Si-O・)と呼ばれる260nmを中心とする吸収帯(以下、「260nm吸収帯」という)とが生成することが知られており、これら吸収帯の生成により波長190~280nmの広い波長域にわたって光透過率が低下する。しかしながら、紫外光を長時間照射した場合、これら吸収帯の中心波長と離れた波長155~190nmにおいても光透過率が低下し、同波長域を光源とする光学装置の光学部材として使用する場合、耐紫外線性に問題があった。

産業上の利用分野


本発明は、波長150~190nmの紫外線を光源とする装置に用いられる光学部材用合成石英ガラスとその製造方法に関し、詳しくは、ArFエキシマレーザ(193nm)、F2レーザ(157nm)、低圧水銀ランプ(185nm)、エキシマランプ(Xe-Xe:172nm)などの真空紫外~紫外光用のレンズ、プリズム、フォトマスク、窓材、ペリクルなどの光学部品として用いられる合成石英ガラスに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
波長150~190nmの光に使用される合成石英ガラスにおいて、合成石英ガラス中のOH基濃度が1ppm未満であり、酸素過剰型欠陥濃度が1×1016個/cm3以下、水素分子濃度が1×1017分子/cm3未満、かつキセノンエキシマランプ光を照度10mW/cm2で3kJ/cm2照射した後の非架橋酸素ラジカルの濃度が1×1016個/cm3以下であることを特徴とする合成石英ガラス。

【請求項2】
波長150~190nmの光に使用される合成石英ガラスにおいて、合成石英ガラス中のOH基濃度が1ppm未満であり、酸素過剰型欠陥濃度が1×1016個/cm3以下、水素分子濃度が1×1017分子/cm3未満、かつF2レーザ光をエネルギー密度10mJ/cm2/パルスで107パルス照射した後の非架橋酸素ラジカルの濃度が1×1016個/cm3以下であることを特徴とする合成石英ガラス。

【請求項3】
酸素欠乏型欠陥濃度が1×1014個/cm3以下であることを特徴とする請求項1または2記載の合成石英ガラス。
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 登録
参考情報 (研究プロジェクト等) ERATO 細野透明電子活性プロジェクト 領域
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