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_2

文档序号:9276420阅读:来源:国知局
400°C的温度下在包含氨的氛围中的加热来给巧件加载氨W产生 0.IxlQie个分子/cm3至1. 0x10 1S个分子/cm3的范围中的平均氨含量。
[0030] 用于根据本发明的光学部件的石英玻璃根据所谓的"烟尘方法"制造。在此,作为 中间产物得到由Si〇2烟尘组成的多孔体(在此称作"烟尘体")。所述烟尘体的多孔性能够 实现;改变化学组分并且因此也直接改变Si〇2晶格结构并且使其匹配特殊的要求;尤其是 哲基和面素的浓度能够被减少并且被调节到预给定的值上或者添加成分如氧或者氮。
[0031] 烟尘体的干燥通过在玻璃化温度之下的加热或者在含面素的氛围中或者优选在 真空下进行。干燥导致由制造决定地包含在烟尘体中的哲基尽可能均匀地减少到预给定的 值上。随后的处理步骤在理想情况下对哲基含量不再有值得一提的影响。
[0032] 对于石英玻璃的压实行为重要的是多孔烟尘体在起氧化作用的氛围中的处理步 骤,所述氛围包含馬0。
[0033] 一氧化二氮(馬0)在高的温度下分解成氧气和活性氮原子或者氮化合物,所述活 性氮原子或者氮化合物能够与石英玻璃晶格结构的缺陷位置发生反应并且使所述缺陷位 置饱和并且因此消除所述缺陷位置。因此加强了该玻璃晶格。
[0034] 除了借助馬0的氧化处理之外,由烟尘体在玻璃化之后得到的石英玻璃巧件的再 处理为该效应提供另一重要的贡献。在此,一方面通过巧件的退火来调节小于1070°C的平 均假定温度,并且另一方面通过在包含氨的氛围中的加热来给巧件加载氨。
[0035] 随后,在真空下将烟尘体玻璃化成柱状石英玻璃巧件。通过真空去除分子氨,所述 分子氨在火焰水解方法中被引入到石英玻璃中,否则分子氨在随后的热处理步骤中将进一 步反应成所不期望的SiH基。
[0036] 在玻璃化之后,存在具有在0.Iwt.ppm和lOOwt.ppm之间的范围中的哲基含量的 石英玻璃巧件,所述石英玻璃巧件基本上无SiH基并且无氨(该两种成分的含量处于探测 极限之下)。
[0037]为了减小机械应力并且为了减少双折射W及为了产生抗压实的玻璃结构,使石英 玻璃巧件经受温度处理,所述温度处理被控制,使得在体积上测量,出现小于1070°C、优选 小于1055°C的平均假定温度。已经表明,由此产生相对紧密的晶格结构,所述紧密的晶格结 构抵抗另一通过UV照射的局部压实。
[003引氨的缺陷治愈作用是已知的。因此,根据光学部件的应用和投影寿命经常预给定 一定的氨含量,即使为此必须忍受其他缺点。然而,在退火之后,石英玻璃的氨含量处于测 量方法的分辨极限之下。事后利用氨加载石英玻璃。在此已经证明为特别重要的是,利用 氨的加载在低于400°C、优选低于350°C的温度下进行。
[0039] 因为在热动态平衡中在较高温度下在石英玻璃中在存在氨的情况下形成SiH基。 特别低的加载温度避免或者减少该。SiH基可W在借助能量充足的UV光的照射下形成所谓 的E'色屯、,所述E'色屯、又引起在210皿的波长处提高的吸收,所述E'色屯、在应用福射的 邻接的波长范围中也能够不利觉察地发展。
[0040] 在此,调节在0.IxlQie个分子/cm哇1. 0x101S个分子/cm3的范围中的平均氨含 量。由于低的加载温度,高的氨分压有助于在经济上合适的处理持续时间内实现充分的氨 加载。因此,所述氨分压优选处于化ar和15化ar之间。
[0041] 提高的压力不仅加速氨加载,而且可W有助于更高密度的、略微较紧凑的和较抗 各向异性的局部密度变化的玻璃结构。
[0042] 所述制造方法的结果是由石英玻璃制成的具有特定的压实行为的柱体。在借助波 长为193nm-一具有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化的脉冲的特定福射剂量的照射之后,石英玻璃W激光诱导的折射 率变化的最大值做出反应,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Me33nm,其中适用;Mi93m/Me33nm<l. 7,优选为小于1. 6并且特别优选小于1. 55。
[0043] 在此重要的是一一该似乎在足够小的比值的情况下自动得出,所述比值在相同照 射条件下的继续照射的情况下保持恒定。该恒定比值的认识能够基于在633nm处的测量实 现在借助应用福射的继续照射下的损伤的可靠预测。
[0044] 已经表明,比值的恒定值的高度特别明显地受在氨中处理的最大加载 温度并且受在此在石英玻璃中产生的平均氨浓度影响。氨加载的温度在此可W视为用于缺 陷位置和SiH基的数量的度量。
[0045] 由石英玻璃柱体通过通常的再处理步骤,如切割、磨削、抛光得到光学部件,所述 光学部件用在针对193nm的应用波长的微光刻中。
[0046] 为了避免Si化晶格与含面素的干燥试剂的接触,烟尘体根据步骤(b)的干燥优选 地纯热地在真空下或者在惰性气体下进行并且包括烟尘体在ll〇〇°C和1350°C之间的范围 中、优选在最大1300°C处的干燥温度下的处理。
[0047] 通过放弃含面素的干燥试剂,避免了面素进入到烟尘体中,使得不必事后再去除 面素。另一方面,通过在还原条件下的缓慢的热处理形成氧缺陷位置,因为合适的取代基不 可直接用于被去除的哲基。氧缺陷位置损害石英玻璃的UV福射抗性。
[0048] 出于该原因,在结束干燥处理之后在相同或者更低的温度下进行烟尘体在包含 馬〇的氛围中的处理。小于600°C、优选低于500°C的处理温度在此特别已经被证明是有效 的。氛围的馬0含量在此在0.IVol.-%与lOVol.-%之间、优选在0. 5Vol.-%和5Vol.-%之 间,处理持续时间是至少lOh。
[0049] 在低于0.IVol.-%的氮氧化物含量的情况下产生低的氧化作用并且在高于 lOVol.-%的氮氧化物含量的情况下可能发生Si化晶格利用氮的过渡加载并且在随后的玻 璃化时的起泡。因为处理在低的温度下进行,使得烟尘体的多孔性维持。然而在小于200°C 的处理温度下,馬0的反应性很低并且需要长的处理持续时间,直至关于氧缺陷位置的饱和 产生显著的效应。
【附图说明】
[0050] 下面根据实施例和附图详细阐述本发明。在附图中: 图1示出一个示意图,其中相对于照射剂量绘出,在借助193nm的测量波长进行测量和 借助633nm的测量波长进行测量的情况下,通过压实引起的损伤的度量值(即最大的折射 率提高)的比值; 图2示出一个示意图,其中相对于比值的测量值绘出,基于模型计算确定的比值心3"/ Messniii? 图3示出模型计算的结果,所述结果维图示出比值Mig3?/Me33?与石英玻璃的氨含 量和氨加载温度的相关性。
【具体实施方式】[0化1] 样本制备 借助0VD方法通过SiCl4的火焰水解制造烟尘体。烟尘体在1200°c的温度下50小时 长地在具有由石墨制成的加热元件的加热炉中在真空下脱水。在加热炉中存在的石墨产生 还原性的条件巧日果烟尘体在该处理阶段之后直接被玻璃化,那么得到包含在1. 7xl〇i6cnT3 的数量级中的氧缺陷位置的石英玻璃)。
[0052] 经热干燥的烟尘体随后在起氧化作用的氛围中被处理。在此,烟尘体在处理室中 持续地借助由氮组成的载体气流中的一氧化二氮(馬0 ;1. 5Vol.-%)的处理气体被加热到450°C的温度并且在该温度下保持20小时长。
[0化3]随后,经干燥和再处理的烟尘体在烧结炉中在约1400°C的温度下在真空 (l(T2mbar)下被玻璃化成透明的石英玻璃巧件。所述石英玻璃巧件随后通过热机械的均匀 化(扭转(Ver化illen))和石英玻璃柱体的形成来均匀化。
[0化4] 在结束均匀化处理之后,烟尘体的哲基含量处于约25wt.ppm。
[0055]为了减小机械应力并且为了减少双折射W及为了产生抗压实的玻璃结构,使石英 玻璃柱体经受温度处理,其中石英玻璃柱体在8小时的保持时间期间在空气和大气压力下 被加热到119(TC并且随后W4°CA的冷却速率冷却到1050°C的温度并且在该温度下保持 4小时长。随后,将石英玻璃柱体W更高的、50°CA的冷却速率冷却到300°C,随后停用炉 并且石英玻璃柱体任由炉的自由冷却。
[0化6] 经如此处理的石英玻璃柱体具有350mm的外直径和60mm的厚度。在该厚度测量 上出现1065°C的平均假定温度。
[0化7] 随后利用氨加载石英玻璃柱体。两级的处理在由lOOVol. -%氨组成的氛围中通过 在380°C的温度Tj峨下的加热、首先在1化ar的压力pit峨和30小时的保持持续时间tl加载 下,并且随后在Aar的压力92巾|^和80小时的保持持续时间*2巾|^下进行。
[0化引之后得到的石英玻璃柱体基本上无氯、无氧缺陷位置并且无SiH基(低于5xl0ie个 分子/cm3的探测极限),并且其在280mm(CA范围)内的直径的特征在于40x10le个分子/ cm3的平均氨含量W及25wt.卵m的哲基含量。
[0059] 在表格1中综合各个方法步骤的参数和用于样本1W及用于其他类似制备的样本 2至7的测量结果。
[0060] 测量结果; 表格1
[0061] 压实的测量 所有样本借助193nm的波长的福射照射,该福射的特征在于W下剂量: 脉冲数量;5xl09个脉冲;脉冲宽度;125ns;能量密度;分别500Mj/cm2;脉冲重复频率;2000Hz 在如此照射的样本上相对于未被照射的玻璃确定最大的局部折射率变化的
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