由石英玻璃制成的、用于在ArF准分子激光光刻中使用的光学部件以及用于制造该部件的方法
【技术领域】
[ooou 本发明设及一种由合成石英玻璃制成的光学部件，所述光学部件用在借助193nm 的应用波长的ArF准分子激光光刻中，所述光学部件具有基本上无氧缺陷位置的玻璃结 构、具有在0.IxlQie个分子/cm3至1. 0x10 1S个分子/cm3的范围内的氨含量和少于2x10U个 分子/cm3的SiH基含量并且具有在0.Iwt.ppm和lOOwt.ppm之间的范围内的哲基含量，其 中玻璃结构具有小于1070°C的假定温度。
[0002] 此外，本发明设及一种用于制造该样的光学部件的方法。
【背景技术】
[000引该样的由合成石英玻璃制成的光学部件W及用于其制造的方法由W0 2009/106134A1已知。该光学部件具有基本上无氯、无氧缺陷位置和无SiH基(低于5xl0ie 个分子/cm3的探测极限）的玻璃结构。在280mm的直径内（CA范围）示出约3x10le个分子 /cm3的平均氨含量W及25wt.卵m的哲基含量。
[0004] 为了制造该部件，Si〇2烟尘体被干燥，使得在由此产生的石英玻璃中出现小于 60wt.ppm的平均哲基含量。在玻璃化之前，烟尘体经受调节处理，所述调节处理包括借助 氮氧化物的处理。为了减小机械应力，石英玻璃巧件经受温度处理并且最后在由80V〇1. -% (体积百分比）氮和2OV0I. -%氨构成的氛围中在400°C下在化ar的绝对压力下在80h的持 续时间期间加载氨。
[0005] 由制造决定地，所制造的合成石英玻璃可W包含氮，所述氮在玻璃晶格中化合。在 短波的UV激光福射下尤其在所谓的"压实"方面示出有利的损伤行为。
[0006] 在"压实"的损伤行为的情况下，在玻璃的能量充足的UV激光照射期间或者之后 在照透的体积中出现局部密度增大。该引起折射率的局部增大，所述折射率的局部增大在 持续照射下继续并且因此导致光学部件的成像特性的不断变差并且最后导致部件的提前 失效。
[0007] 为简单起见，折射率分布由于压实的变化通常不在应用波长、诸如在193nm的情 况下，而是在利用配备氮氛激光器的Fizeau干设仪的情况下W633nm的测量波长来确定 (更准确地；在632. 8nm的波长的情况下)。
[000引现在已经表明，石英玻璃尽管在633nm的测量波长下其压实的相同或相似的测量 值，但在193nm的测量波长下能够示出惊人地不同的损伤行为。该特别当要测量的石英玻 璃在633nm的测量波长下提示绝对可接受的压实行为、但在使用应用波长的情况下示出非 预期地明显更差的值或者甚至不能用时是有问题的。
【发明内容】
[0009] 因此，本发明所基于的任务是，提供一种光学部件，所述光学部件用在具有193nm 的应用波长的ArF准分子激光光刻中，所述光学部件从在633nm的测量波长的情况下压实 行为的测量出发在使用应用波长的uv激光福射的情况下能够实现关于压实行为的可靠预 测。
[0010] 此外，本发明所基于的任务是，说明一种方法，所述方法适合用于制造该样的光学 部件。
[0011] 在光学部件方面，所述任务从一开始提到的类型的部件出发根据本发明通过W下 方式解决；所述部件的玻璃结构对利用波长为193nm、具有5xl09个具有脉冲宽度为125ns 并且能量密度分别为500Mj/cm2W及脉冲重复频率为2000化的脉冲的福射的照射W激光 诱导的折射率变化做出反应，所述折射率变化的量值在借助193nm的应用波长进行测量的 情况下得出第一测量值Miw?并且在借助633nm的测量波长进行测量的情况下得出第二测 量值M日33"，其中适用；MiwnyM日33?<1.7。
[0012] 借助应用波长的福射的照射的剂量通过激光脉冲的脉冲数量、其脉冲宽度和能量 密度W及脉冲重复频率来定义。根据本发明的部件在该照射剂量下示出具有W下独特特征 的压实行为： (a)压实行为在193nm的情况下和在633nm的情况下的测量的相应测量值Miw?和 根据上面详细说明的照射剂量示出比值Mig3?/Me33?，该比值小于1. 7。
[001引在此设及相对小的比值Mig3"/Me33?。已经表明，小的比值不仅代表玻璃的良好的抗 压实性，而且对于压实本身的可预测性而言是不可缺少的条件。
[0014] (b)因为已经表明，在根据本发明的石英玻璃中，当照射剂量超过上面详细说明的 剂量时，该小的比值-一该比值满足条件（a) -一也几乎保持恒定。
[0015] 该恒定比值的认识能够实现，由于借助应用波长的照射，对于每个比上面详细说 明的更高的照射剂量也精确地或者至少W足够的精度计算压实，更确切地说，基于在633nm 的情况下的测量。
[0016] 因此，在确定认识满足条件（a)的情况下，由于条件（b)而能够实现；通过在633nm 的波长下的测量借助193nm的UV激光福射可靠地预测在应用石英玻璃中的压实行为。
[0017] 玻璃结构基本上无氧缺陷位置。玻璃结构理解为；在该玻璃结构中氧不足缺陷的 浓度和氧过量缺陷的浓度处于化e化y方法的可探测极限之下。
[0018]该探测方法在"Reactionofhy化ogenwithhy化oxyl-freevitreoussilica" (J.Appl.Phys，第51卷，第5期（1980年5月），第2589-2593页）"中公开。在此，在数 量上得出在玻璃结构中对于每克石英玻璃不多于约10"个的氧不足缺陷的数量或者氧过 量缺陷的数量。
[0019] 根据该方法也确定SiH基的含量，其中根据W下化学反应进行校准： Si-0-Si+&-〉Si-H+Si-0H。
[0020] SiH基和氨相互处于热动态平衡中。SiH基的含量在根据本发明的部件的石英玻 璃中是小于2x10"个分子/cm3,并且氨含量在0.IxlQie个分子/cm3至1.0x101S个分子/cm3 的范围中。
[0021] 因此，在Si〇2晶格分裂的情况下通过与分子氨的反应形成SiH基。SiH基并不是 所期望的，因为在借助能量充足的UV光照射的情况下能够由SiH基形成所谓的E'色屯、和 原子氨。E'色屯、引起在210nm的波长处的提高的吸收并且在邻接的UV波长范围中也能够 不利觉察地发展。
[0022] 氨含量化含量）根据Raman测量来确定，如在"化otimchenko等人所著 的《DeterminingtheContentofHydrogenDissolvedinQuartzGlassUsing theMethodsofRamanScatteringandMassSpectrometry》；ZhurnalPrikladnoi Spektroskopii，第46卷，第6期（1987年6月），第987-991页"中所提出的那样。
[002引哲基的含量是在0.Iwt.ppm和lOOwt.ppm之间的范围中，优选在lOwt.ppm至 60wt.ppm之间。该含量通过根据D.M.Dodd等人所著的（"OpticalDeterminationsof OHinRisedSilica", (1966年)，第3911页）的方法测量IR吸收得出。
[0024] 随着减少的哲基含量，石英玻璃的粘度增加。小于lOOwt.ppm的低哲基含量导致 较刚性的玻璃结构并且相对于各向异性的局部密度变化改善性能、尤其在线性极化的UV 福射的情况下。也假设，在压实下的密度变化伴随着哲基的重排（Umlagerung)，其中越多哲 基可供使用，则该重排机制越可能并且越容易地进行。
[0025] 玻璃结构的假定温度低于1070°C、优选低于1055°C。基于在约606个波数量cnfi 的情况下的Raman散射强度的测量，假定温度的测量方法在"化.Pfleiderer等人所著的 《TheUV-induced210nmabsorptionbandinfusedSilicawithdifferentthermal histoiyandstoichiomet;ry》，J.Non-Cryst.Solids159 (1993) 145-143"中描述。
[0026] 氣的含量优选小于lOwt.ppm并且氯的含量优选小于0.Iwt.ppm。面素在分裂的情 况下能够与Si〇2玻璃晶格发生反应并且由此削弱该SiO2玻璃晶格。
[0027] 已经表明，第一测量值与第二测量值的比值越小，通过在633皿的波长情况下的 测量在应用石英玻璃的情况下的压实行为借助193nm的UV激光福射的可预测性越可靠。 [002引因此，特别优选的是所述部件的W下实施方式，其中在测量激光诱导的折射率变 化的情况下，对于第一测量值Miw?和第二测量值M 的比值适用；M 6并且优 选；Mi93mi/M日33nii〈l. 55。
[0029] 鉴于所述方法，上面所述任务根据本发明通过一种方法解决，所述方法包括W下 方法步骤： (a) 通过包含娃的初始物质的火焰水解产生由Si化组成的多孔烟尘体； (b) 使烟尘体干燥； (C)在起氧化作用的氛围中处理烟尘体，所述氛围包含馬0,具有W下标准：通过按照方 法步骤（b)的干燥并且通过根据方法步骤（C)的处理调节烟尘体中的哲基含量，使得 (d) 通过随后烟尘体的烧结，得到由石英玻璃构成的半成品，所述半成品具有在0.Iwt. ppm和lOOwt.ppm之间的范围内的平均哲基含量，并且 (e) 通过将半成品成型成由石英玻璃制成的巧件并且退火所述巧件，使得所述巧件具 有小于1070°C的平均假定温度； (f) 通过在低于