人造石英部件、制造该人造石英部件的方法以及包括该人造石英部件的光学元件技术

本发明专利技术的目的为提供一种人造石英部件，其使得被波长为２００ｎｍ以下的激光长期照射引起的在激光波长范围内的透射率减少被抑制；以及一种制造所述人造石英部件的方法。本发明专利技术提供一种用作被波长为２００ｎｍ以下的激光照射的光学元件的人造石英部件，其铝含量为２００ｐｐｂ以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种适合用作被波长为200nm以下的激光如ArF受激 准分子激光照射的光学元件的人造石英部件。本专利技术还涉及一种制造 所述部件的方法以及包括所述人造石英部件的用于ArF光刻的光学元 件。
技术介绍
在半导体集成电路的制造中，用于縮小投影和将绘制在光掩模中 的精细电路图案转印到晶片上的光刻曝光工具已被广泛使用。随着电 路更高集成度和更高功能化的趋势，电路正变得更加精细，并且光刻 曝光工具已经成为在具有深的焦点深度的晶片表面上形成高分辨率电 路图案图像所必需的。曝光光线的波长正变得更短。ArF受激准分子激 光器(波长为193nm)被用作曝光光线以代替迄今使用的g-线(波长 为436nm)和i-线(波长为365nm)。近来，浸没式曝光(ArF浸没式光刻)技术已被大家所知，其中 进行使用光刻曝光工具的曝光，同时利用液体填充在光刻曝光工具的 投影透镜与晶片之间的空间以获得更高的ArF受激准分子激光器的分 辨率。曝光光线波长越短以及投影透镜的NA (开口数)越大，光刻曝 光工具的分辨率越高。分辨率可由下列公式表示。分辨率呵k (工艺系数)X入(曝光光线波长)]/NA NA=nxsin9在公式中，n表示曝光光线通过的介质的折射率。在普通的技术中，n为l.O,因为介质为空气。然而，在浸没式曝光中，n为1.44的纯水 被用作介质并且光刻曝光工具可因此获得更高的分辨率。此外，与迄今使用的采用由具有各种偏振方向的随机偏振光组成 的曝光光线的曝光技术相比，偏振曝光技术已被大家所知，其中对分 辨率产生不利影响的偏振光被减少，从而增加了成像对比度并且提高 了分辨率。在用于曝光于ArF受激准分子激光的浸没式曝光、偏振曝光或一 般曝光的光刻曝光工具中，作为对于激光具有高的透射率和优良的光 阻的双折射晶体材料、相对廉价和易于加工的石英作为用于光学元件， 例如涉及偏振的光学元件如起偏器、消偏器或波长板以及光学衍射元 件如衍射透镜的材料正引起注意。然而，已经确定当用具有高输出功率的短波长光如受激准分子激 光照射石英过长时间时，由该石英制造的光学元件在光学性能例如透 射率上恶化。为了克服这种问题，专利文献1公开了以下的人造石英部件(1) (4)。(1) 一种用作被波长小于1600nm和脉冲宽度小于100ns的脉冲激 光照射的光学元件的人造石英部件，其特征在于当用5.0乂107脉冲的 能量密度(fluence)为500mJ/cm2的ArF受激准分子激光照射石英部 件时，在被照射部分产生的寻常光线或非常光线的折射率的减少为 50ppm以下。(2) —种用作被波长小于1600nm和脉冲宽度小于100ns的脉冲激 光照射的光学元件的人造石英部件，其特征在于当用5.0Xl(^脉冲的 能量密度为500mJ/cm2的ArF受激准分子激光照射石英部件时，膨胀4的被照射部分的高度为20nm以下。(3) —种用作使用波长小于1600nm和脉冲宽度小于100ns的脉冲 激光照射的光学元件的人造石英部件，其特征在于当用5.0Xl(^脉冲 的能量密度为500mJ/cir^的ArF受激准分子激光照射石英部件时，所 引起双折射的量为90nm/cm以下。(4) 一种用作透过可见光和波长小于可见光波长的光的光学元件的 人造石英部件，其特征在于寻常光线或非常光线的折射率的均匀性 (homogeneity)为100ppm以下。然而，上述(1) (4)仅示出了待用作光学元件的人造石英部件需要 的光学性能，并且其中没有教导什么人造石英部件具有这类光学性能。 此外，在专利文献1中没有描述制造各人造石英部件(1) (4)的方法， 并且从制造的许多人造石英部件中选择出具有上述光学性能的人造石 英部件是必要的。不被选择的人造石英部件则减少产量。专利文献l: JP-A-2005-28969
技术实现思路
用于消除上述问题的本专利技术的目的为提供 一种人造石英部件，其抑制了由利用波长为200nm以下的激光如ArF受激准分子激光长期 照射引起的在激光波长范围内或在不大于800nm波长范围内的透射率 的减少；以及一种制造所述人造石英部件的方法。本专利技术的另一个目的为提供一种用于ArF光刻的光学元件，该光 学元件包括所述人造石英部件。本专利技术的其他目的和效果将从下列描述中变得明显。为了达到所述目的，本专利技术提供了一种用作被波长为200nm以下 的激光照射的光学元件的人造石英部件，其铝含量为200ppb以下。本专利技术的人造石英部件的钠含量优选为100ppb以下。本专利技术的人造石英部件的锂含量优选为150ppb以下。本专利技术还提供一种用于制造本专利技术的人造石英部件的方法，其包 括由已经通过热液合成法培育成的起始人造石英培育人造石英，以及 任选地重复该培育步骤，从而产生铝含量为200ppb以下的人造石英。此外，本专利技术提供一种用于ArF光刻的光学元件，该光学元件包 括本专利技术的人造石英部件。在本专利技术的人造石英部件中，降低了在由利用波长为200nm以下 的激光如ArF受激准分子激光长期照射引起的在激光波长范围内的透 射率的减少。因此，该人造石英部件适合用作采用ArF受激准分子激 光的光刻曝光工具用光学元件。具体地，其适用作ArF浸没式光刻用 光学元件。根据用于人造石英部件制造的本专利技术的方法，具有所期望的光学 性能的人造石英部件并不从许多人造石英部件中选择，而是能够直接 制造。即使当被波长为200nm以下的激光长期照射时，用于ArF浸没式 光刻的本专利技术的光学元件在光学性能上也很少发生恶化。因此，可延 长光学元件的更换周期。附图说明图1为示出了关于实施例1和比较例1的光学元件的波长范围与透射率的减少量之间的关系的图示。图2为示出了在190nm的波长下，脉冲数与透射率的减少量之间 的关系的图示。图3为示出了在490nm的波长下，脉冲数与透射率的减少量之间 的关系的图示。具体实施例方式下面将对本专利技术进行说明。本专利技术的人造石英部件为用作被波长为200nm以下的激光照射的 光学元件的人造石英部件，其铝含量为200ppb以下。本专利技术人己经对在人造石英部件经受波长为200nm以下的激光如 ArF受激准分子激光长期照射的情况下引起的在激光波长范围内的透 射率的减少进行了深入研究。结果，他们得出这样的结论作为杂质 包含在人造石英部件中的铝(A1)是人造石英部件中激光透射率减少的 原因。用语"人造石英部件经受激光长期照射的情况"是指人造石英部 件被用激光连续照射过长时间的情况和人造石英部件被用激光间歇并 且重复地照射过长时间的情况二者。激光照射的方式可为使用连续光 照射或脉冲照射。在激光波长范围(波长为200nm以下)内人造石英部件的透射率 因包含在其中的铝而减少的机理如下。存在这样的情况，其中包含在人造石英部件中的铝(A产)因为一些 原因而取代石英(Si02)晶体结构中的硅(S产)。当其中发生了这种铝取代 的人造石英部件被波长为200mn以下的激光长期照射时，则所述已通 过取代引进晶体结构中的三价铝(A产)被激发变成四价铝(A产)。激发的200780022562.4Al"吸收宽的波长范围(例如，190 800nm)内的光线。因此，其中产生 了 Al"的人造石英部件具有在激光波长范围即200nm以下的波长内减 少的透射率。顺便提及本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种人造石英部件，其用作被波长为２００ｎｍ以下的激光照射的光学元件，该人造石英部件的铝含量为２００ｐｐｂ以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿形纪之，吉田和美，菊川信也，清水汤隆，西本正俊，
申请(专利权)人：东京电波株式会社，旭硝子株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]