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WO2011068064A1 - TiO2を含有するシリカガラス - Google Patents

TiO2を含有するシリカガラス Download PDF

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WO2011068064A1
WO2011068064A1 PCT/JP2010/070944 JP2010070944W WO2011068064A1 WO 2011068064 A1 WO2011068064 A1 WO 2011068064A1 JP 2010070944 W JP2010070944 W JP 2010070944W WO 2011068064 A1 WO2011068064 A1 WO 2011068064A1
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WO
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glass
tio
sio
temperature
mass
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PCT/JP2010/070944
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English (en)
French (fr)
Inventor
小池 章夫
喬宏 三森
朝敬 小川
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AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
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Publication date
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Publication of WO2011068064A1 publication Critical patent/WO2011068064A1/ja
Priority to US13/486,485 priority patent/US20120238434A1/en
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Definitions

  • the present invention relates to silica glass containing TiO 2 (hereinafter referred to as TiO 2 —SiO 2 glass in this specification), and in particular, TiO 2 —SiO 2 glass used as an optical system member of an exposure apparatus for EUV lithography.
  • TiO 2 —SiO 2 glass used as an optical system member of an exposure apparatus for EUV lithography.
  • the EUV (Extreme Ultra Violet) light in the present invention refers to light in the wavelength band of the soft X-ray region or the vacuum ultraviolet region, specifically, light having a wavelength of about 0.2 to 100 nm. .
  • an exposure apparatus for manufacturing an integrated circuit by transferring a fine circuit pattern onto a wafer has been widely used.
  • the exposure apparatus is required to form a high-resolution circuit pattern on the wafer surface with a deep focal depth.
  • Short wavelength is being promoted.
  • an ArF excimer laser (wavelength 193 nm) has begun to be used, proceeding from a conventional g-line (wavelength 436 nm), i-line (wavelength 365 nm), or KrF excimer laser (wavelength 248 nm).
  • immersion exposure technology and double exposure technology using an ArF excimer laser are considered promising. Is expected to cover only the 45nm generation.
  • EUVL extreme ultraviolet light
  • the optical system member of the exposure apparatus for EUVL is a photomask or a mirror, but (1) a base material, (2) a reflective multilayer film formed on the base material, and (3) an absorption formed on the reflective multilayer film. It is basically composed of body layers.
  • As the reflective multilayer film it is considered to form a Mo / Si reflective multilayer film in which Mo layers and Si layers are alternately stacked.
  • For the absorber layer Ta and Cr are considered as film forming materials.
  • the base material a material having a low thermal expansion coefficient is required so that distortion does not occur even under EUV light irradiation, and glass having a low thermal expansion coefficient is being studied.
  • TiO 2 —SiO 2 glass is known as an ultra-low thermal expansion material having a smaller coefficient of thermal expansion (CTE) than quartz glass, and the coefficient of thermal expansion can be controlled by the TiO 2 content in the glass. In addition, a zero expansion glass having a thermal expansion coefficient close to 0 is obtained. Therefore, TiO 2 —SiO 2 glass has a possibility as a material used for an optical system member of an EUVL exposure apparatus (hereinafter referred to as “EUVL optical member”).
  • EUVL optical member an optical system member of an EUVL exposure apparatus
  • Striae is compositional non-uniformity (composition distribution) that adversely affects light transmission of an EUVL optical member produced using the glass body.
  • the striae can be measured with a microprobe that measures compositional variations that correlate with variations in the coefficient of thermal expansion of several ppb / ° C.
  • the optical surface of the EUVL optical member refers to a film formation surface on which a reflective multilayer film is formed when a photomask or a mirror is produced using the EUVL optical member.
  • the shape of the optical surface varies depending on the use of the EUVL optical member. In the case of an EUVL optical member used for manufacturing a photomask, the optical surface is usually a flat surface. On the other hand, in the case of an optical member for EUVL used for manufacturing a mirror, it is often a curved surface.
  • Patent Document 1 discloses that the generation of striae can be suppressed by including 0.0001 to 1% by mass of a viscosity reducing dopant in TiO 2 —SiO 2 glass having a TiO 2 content of 5 to 12% by mass.
  • the viscosity reducing dopant is selected from the group consisting of alkali, alkaline earth, aluminum, fluorine, or other metals (La, Y, Zr, Zn, Sn, Sb, and P) that do not produce strong shades.
  • Metal or non-metallic dopants, or alkali metals selected from the group consisting of K, Na, Li, Cs and Rb.
  • the TiO 2 —SiO 2 glass described in Patent Document 1 includes those having properties that are undesirable for use as an EUVL optical substrate. Specifically, for alkali metals and alkaline earth metals, the growth of cristobalite, which is a crystalline phase of SiO 2 , or the growth of rutile or anatase, which is a crystalline phase of TiO 2 , is likely to occur in the glass forming step, The occurrence of so-called devitrification becomes a problem. In addition, the inclusion of foreign matters and bubbles in the produced TiO 2 —SiO 2 glass is also a problem. In addition, aluminum, La, Y, Zr and the like, when these oxides are contained in the glass, rather increase the viscosity of the glass, it is considered that the occurrence of striae cannot be suppressed.
  • the present invention provides a TiO 2 —SiO 2 suitable for an EUVL optical member that can suppress the occurrence of striae without causing devitrification and inclusion problems.
  • the object is to provide glass.
  • the present invention contains 5 to 10% by mass of TiO 2 , and a total content of at least one of B 2 O 3 , P 2 O 5 and S is 50% by mass to ppb to 5%.
  • a silica glass containing TiO 2 hereinafter referred to as “the TiO 2 —SiO 2 glass of the present invention”) containing the mass% is provided.
  • the TiO 2 —SiO 2 glass of the present invention preferably has an annealing point of 1100 ° C. or lower and an OH concentration of 600 ppm or lower.
  • the TiO 2 —SiO 2 glass of the present invention preferably has a standard deviation (dev [ ⁇ ]) of stress generated by striae of 0.03 MPa or less.
  • the difference ( ⁇ ) between the maximum value and the minimum value of stress caused by striae is preferably 0.20 MPa or less.
  • the present invention also provides an optical member for EUV lithography using the TiO 2 —SiO 2 glass of the present invention.
  • the TiO 2 —SiO 2 glass of the present invention is extremely suitable as an optical member for EUVL because it can suppress the occurrence of striae without causing problems of devitrification and inclusion.
  • FIG. 1 is a graph plotting the relationship between CTE and temperature.
  • the TiO 2 —SiO 2 glass of the present invention will be described below.
  • the TiO 2 —SiO 2 glass of the present invention contains 5 to 10% by mass of TiO 2 , and at least one of B 2 O 3 , P 2 O 5 and S has a total content of 50 mass ppb to 5 mass. %contains.
  • the TiO 2 —SiO 2 glass of the present invention needs to have a low coefficient of thermal expansion in a temperature range that the TiO 2 —SiO 2 glass can experience when used as an EUVL optical member.
  • the TiO 2 —SiO 2 glass preferably has a temperature at which the coefficient of thermal expansion (CTE) is 0 ppb / ° C. (cross-over temperature: COT) in the range of 15 to 110 ° C. .
  • the temperature width ⁇ T at which the coefficient of thermal expansion (CTE) is 0 ⁇ 5 ppb / ° C. is 5 ° C. or more.
  • ⁇ T is less than 5 ° C.
  • thermal expansion of the optical system member during EUV light irradiation may become a problem. More preferably, it is 6 degreeC or more, More preferably, it is 8 degreeC or more, Most preferably, it is 15 degreeC or more.
  • the coefficient of thermal expansion (CTE) at the temperature during use is preferably 0 ⁇ 5 ppb / ° C.
  • the temperature at which the EUVL optical member is used varies depending on the application, but it is 19 to 25 ° C. in the case of a photomask and 25 to 110 ° C. in the case of a mirror.
  • TiO 2 —SiO 2 glass is known to change its coefficient of thermal expansion depending on the TiO 2 content (PC Schultz and HT Smyth, in: RW Douglas and B. Ellis). Amorphous Materials, Willy, New York, p. 453 (1972).). Therefore, by adjusting the TiO 2 content of TiO 2 -SiO 2 glass, it is possible to adjust the COT and ⁇ T of the TiO 2 -SiO 2 glass.
  • the TiO 2 —SiO 2 glass of the present invention contains at least one of B 2 O 3 , P 2 O 5 and S.
  • B 2 O 3 , P 2 O 5 and S are components that increase the thermal expansion coefficient of the glass, the same thermal expansion coefficient as that of the TiO 2 —SiO 2 glass not containing B 2 O 3 , P 2 O 5 and S Therefore, it is necessary to increase the TiO 2 content as compared with a glass not containing B 2 O 3 , P 2 O 5 and S.
  • COT and ⁇ T of TiO 2 -SiO 2 glass is known measuring method in TiO 2 -SiO 2 glass, for example, measured in the range of -150 ⁇ + 200 ° C.
  • the TiO 2 —SiO 2 glass of the present invention has a TiO 2 content of 5 to 10% by mass. If the TiO 2 content is less than 5% by mass or more than 10% by mass, COT may not exist in the temperature range of 15 to 110 ° C. Specifically, when the TiO 2 content is less than 5% by mass, the COT tends to be less than 15 ° C. Further, if the TiO 2 content exceeds 10% by mass, the COT tends to exceed 110 ° C. In addition, crystals such as rutile are likely to precipitate and bubbles may remain.
  • the TiO 2 content is preferably 5.5 to 8% by mass, and more preferably 6 to 7% by mass.
  • B 2 O 3 , P 2 O 5 and S have a total content of 50 mass ppb to 5 mass% in order to lower the viscosity of the glass and suppress the occurrence of striae. Contain. Since the striae of the glass are due to the composition distribution, in the heating process performed in the process of manufacturing the glass when the viscosity of the glass decreases, the diffusion of various components in the glass is promoted, and the composition distribution becomes small. The striae is reduced. Therefore, by containing at least one of B 2 O 3 , P 2 O 5 and S as a component that lowers the viscosity of the glass, the striae of the glass can be easily reduced.
  • B 2 O 3 , P 2 O 5 and S are components that themselves form a glass network
  • Patent Document 1 alkali metals, alkaline earth metals and the like used as viscosity reducing dopants
  • the growth of cristobalite, which is a SiO 2 crystal phase, or the growth of rutile or anatase, which is a TiO 2 crystal phase does not occur and the problem of devitrification is solved.
  • inclusions such as foreign matters and bubbles do not occur in the manufactured TiO 2 —SiO 2 glass.
  • the thermal expansion coefficient may increase.
  • it is less than 2 mass%, More preferably, it is less than 1 mass%.
  • the balance excluding TiO 2 , B 2 O 3 , P 2 O 5 and S is SiO 2 , but TiO 2 , B 2 O 3 , P 2 O 5 , S
  • components other than SiO 2 may be contained.
  • examples of such components include halogens such as F and Cl.
  • the addition of halogen has the effect of lowering the viscosity of the glass, like the addition of B 2 O 3 and P 2 O 5 , and contributes to the suppression of striae. Further, the addition of halogen has effects such as improving the thermal expansion characteristics, specifically, decreasing the thermal expansion coefficient and increasing ⁇ T. Among halogens, it is preferable to use F which has a high effect of reducing the viscosity.
  • F is easy to volatilize, which may form a composition distribution.
  • F is preferably less than 50 ppm, and more preferably not substantially contained.
  • concentration can be measured using a well-known method, for example, can be measured in the following procedures.
  • a TiO 2 —SiO 2 glass is heated and melted with anhydrous sodium carbonate, and distilled water and hydrochloric acid are added to the obtained melt one by one in a volume ratio to the melt to prepare a sample solution.
  • the electromotive force of the sample solution was used as an F-ion selective electrode and a reference electrode.
  • 945-220 and no. 945-468, respectively, are measured with a radiometer, and the F content is obtained based on a calibration curve prepared in advance using an F ion standard solution (The Chemical Society of Japan, 1972 (2), 350).
  • the detection limit by this method is 10 ppm.
  • the TiO 2 —SiO 2 glass of the present invention preferably has an OH concentration of 600 mass ppm or less, more preferably 200 mass ppm or less, and even more preferably 50 mass ppm or less. .
  • the OH concentration of TiO 2 —SiO 2 glass can be measured using a known method. For example, it is possible to obtain an OH concentration from an absorption peak at a wavelength of 2.7 ⁇ m by measuring with an infrared spectrophotometer (JP Williams et. Al., American Ceramic Science Bulletin, 55 (5), 524). 1976). The detection limit by this method is 0.1 ppm.
  • the effect of containing at least one of B 2 O 3 , P 2 O 5 and S, that is, a decrease in the viscosity of the glass is a decrease in the annealing point.
  • the annealing point refers to a temperature at which the viscosity ⁇ of the glass is 10 13 dPa ⁇ s.
  • the annealing point can be determined by measuring the viscosity of the glass by the beam bending method in accordance with JIS R 3103-2: 2001.
  • the annealing point is preferably 1120 ° C.
  • an annealing point is 1120 degrees C or less from the point that fictive temperature becomes easy to fall.
  • the fictive temperature of the TiO 2 —SiO 2 glass of the present invention is preferably 1100 ° C. or lower. When the fictive temperature is higher than 1100 ° C., ⁇ T becomes narrow and it is difficult to reach 5 ° C. or higher.
  • the fictive temperature is more preferably 1000 ° C. or lower, and further preferably 950 ° C. or lower. In order to make ⁇ T wider, the fictive temperature is preferably 900 ° C. or lower, and more preferably 850 ° C. or lower. A temperature of 800 ° C. or lower is particularly preferable.
  • the fictive temperature of TiO 2 —SiO 2 glass can be measured by a known procedure.
  • the fictive temperature of TiO 2 —SiO 2 glass was measured by the following procedure.
  • an absorption spectrum is obtained using an infrared spectrometer (in the examples described below, Magna 760 manufactured by Nikolet is used).
  • the data interval is set to about 0.5 cm ⁇ 1 , and the average value obtained by scanning 64 times is used as the absorption spectrum.
  • the peak observed in the vicinity of about 2260 cm ⁇ 1 is due to the overtone of stretching vibration due to the Si—O—Si bond of the TiO 2 —SiO 2 glass.
  • a calibration curve is created with glass having the same fictive temperature and the same composition, and the fictive temperature is obtained.
  • the reflection spectrum of the surface is similarly measured using a similar infrared spectrometer. In the infrared reflection spectrum thus obtained, the peak observed in the vicinity of about 1120 cm ⁇ 1 is due to stretching vibration due to the Si—O—Si bond of the TiO 2 —SiO 2 glass.
  • a calibration curve is created with glass having the same fictive temperature and the same composition, and the fictive temperature is obtained. Note that the shift of the peak position due to the change in the glass composition can be extrapolated from the composition dependency of the calibration curve.
  • the TiO 2 —SiO 2 glass of the present invention preferably has a fictive temperature variation of 50 ° C. or less, more preferably 30 ° C. or less. If the variation in the fictive temperature exceeds the above range, there may be a difference in the coefficient of thermal expansion depending on the location.
  • “variation of virtual temperature” is defined as the difference between the maximum value and the minimum value of virtual temperature within 30 mm ⁇ 30 mm in at least one plane.
  • the variation in fictive temperature can be measured as follows. A TiO 2 —SiO 2 glass formed into a predetermined size is sliced to form a 50 mm ⁇ 50 mm ⁇ 1 mm TiO 2 —SiO 2 glass block.
  • the fictive temperature variation of the TiO 2 —SiO 2 glass is obtained by measuring the fictive temperature in accordance with the above-described method for the 50 mm ⁇ 50 mm surface of the TiO 2 —SiO 2 glass block at intervals of 10 mm.
  • the TiO 2 —SiO 2 glass of the present invention preferably has a standard deviation (dev [ ⁇ ]) of striae stress of 0.03 MPa or less in a range of 30 mm ⁇ 30 mm in at least one plane. If it exceeds 0.03 MPa, the surface roughness after polishing becomes large, and there is a possibility that ultrahigh smoothness such as surface smoothness (rms) ⁇ 1 nm cannot be obtained. More preferably, it is 0.02 MPa or less, and particularly preferably 0.01 MPa or less.
  • the difference ( ⁇ ) between the maximum value and the minimum value of striae stress is preferably 0.20 MPa or less in a range of 30 mm ⁇ 30 mm in at least one plane. If it exceeds 0.20 MPa, the composition distribution in the glass becomes prominent, and portions having different mechanical and chemical properties are generated in the glass, and the polishing rate is not constant. For this reason, the roughness of the surface after polishing becomes large, and ultrahigh smoothness such as surface smoothness (rms) ⁇ 1 nm may not be obtained. More preferably, it is 0.17 MPa or less, More preferably, it is 0.15 MPa or less, Most preferably, it is 0.10 MPa or less.
  • the root mean square (RMS) of striae stress level is preferably 0.20 MPa or less in a range of 30 mm ⁇ 30 mm in at least one plane. If it exceeds 0.20 MPa, the surface roughness after polishing becomes large, and there is a possibility that ultrahigh smoothness such as surface smoothness (rms) ⁇ 1 nm cannot be obtained. More preferably, it is 0.17 MPa or less, More preferably, it is 0.15 MPa or less, Most preferably, it is 0.10 MPa or less.
  • the striae stress of the TiO 2 —SiO 2 glass can be obtained from a known method, for example, a retardation is obtained by measuring a region of about 1 mm ⁇ 1 mm using a birefringence microscope, and can be obtained from the following equation.
  • C ⁇ F ⁇ n ⁇ d
  • retardation
  • C a photoelastic constant
  • F stress
  • n a refractive index
  • d is a sample thickness.
  • the stress profile is obtained by the above method, and the standard deviation (dev [ ⁇ ]), the difference between the maximum value and the minimum value ( ⁇ ), and the root mean square (RMS) can be obtained therefrom.
  • a cube of about 40 mm ⁇ 40 mm ⁇ 40 mm is cut out from TiO 2 —SiO 2 glass, sliced and polished at a thickness of about 1 mm from each surface of the cube, and 30 mm ⁇ 30 mm ⁇ 0.5 mm.
  • a plate-like TiO 2 —SiO 2 glass block is obtained.
  • helium neon laser light is vertically applied to the 30 mm x 30 mm surface of the glass block, and the magnification is increased to a level at which the striae can be observed sufficiently.
  • the in-plane retardation distribution is examined and converted into a stress distribution. To do.
  • the striae pitch is fine, it is necessary to reduce the thickness of the plate-like TiO 2 —SiO 2 glass block to be measured.
  • the TiO 2 —SiO 2 glass of the present invention preferably has a refractive index fluctuation range ( ⁇ n) in the range of 30 mm ⁇ 30 mm in at least one plane of 4.0 ⁇ 10 ⁇ 4 or less. If it exceeds 4.0 ⁇ 10 ⁇ 4 , the roughness of the surface after polishing becomes large, and ultrahigh smoothness such as surface smoothness (rms) ⁇ 1 nm may not be obtained. More preferably, it is 3.5 ⁇ 10 ⁇ 4 or less, and further preferably 3.0 ⁇ 10 ⁇ 4 or less.
  • the refractive index fluctuation range ( ⁇ n) is preferably 2 ⁇ 10 ⁇ 4 or less, more preferably 1 ⁇ 10 ⁇ 4 or less. Particularly preferably, it is 0.5 ⁇ 10 ⁇ 4 or less.
  • a method for measuring the refractive index fluctuation range ⁇ n can be measured by using a known method, for example, an optical interferometer.
  • a cube of about 40 mm ⁇ 40 mm ⁇ 40 mm is cut out from TiO 2 —SiO 2 glass, sliced and polished at a thickness of about 0.5 mm from each surface of the cube, and 30 mm ⁇ 30 mm ⁇ 0.00 mm.
  • a 2 mm plate-like TiO 2 —SiO 2 glass block is obtained.
  • Using a small-diameter Fizeau interferometer only light of a specific wavelength is extracted from white light using a filter on the 30 mm x 30 mm surface of this glass block, and is vertically expanded to expand the magnification so that the striae can be sufficiently observed.
  • the in-plane refractive index distribution is examined, and the refractive index fluctuation range ⁇ n is measured.
  • the striae pitch is fine, it is necessary to reduce the thickness of the plate-like TiO 2 —SiO 2 glass block to be measured.
  • the size of one pixel in the CCD may not be sufficiently small compared to the width of the striae, and the striae may not be detected. is there. In this case, it is preferable to divide the entire range of 30 mm ⁇ 30 mm into a plurality of minute areas of about 1 mm ⁇ 1 mm, for example, and perform measurement in each minute area.
  • the TiO 2 —SiO 2 glass of the present invention has a fluctuation range of TiO 2 concentration in the range of 30 mm ⁇ 30 mm on one surface (difference between the maximum value and the minimum value of TiO 2 concentration) of 0.06% by mass or less. Is preferred. If it exceeds 0.06% by mass, the roughness of the surface after polishing increases, and there is a possibility that ultrahigh smoothness such as surface smoothness (rms) ⁇ 1 nm cannot be obtained. More preferably, it is 0.04 mass% or less.
  • the fluctuation range of the TiO 2 concentration on the optical use surface is 0.13. It is preferable that it is below mass%. If it exceeds 0.13% by mass, the variation of CTE may be too large. More preferably, it is 0.10 mass% or less, More preferably, it is 0.06 mass% or less, Most preferably, it is 0.04 mass% or less.
  • TiO 2 concentration fluctuation width difference between the maximum value and the minimum value of the TiO 2 concentration
  • a 2- SiO 2 glass body is obtained.
  • the obtained porous TiO 2 —SiO 2 glass body is heated to a densification temperature or higher under reduced pressure or helium atmosphere, and further heated to a temperature above the transparent vitrification temperature to obtain a TiO 2 —SiO 2 glass.
  • the TiO 2 —SiO 2 glass of the present invention contains at least one of B 2 O 3 , P 2 O 5 and S, in addition to the silica precursor and the titania precursor, these precursors, , B 2 O 3 precursor, P 2 O 5 precursor and S precursor are mixed and supplied at the same time to produce TiO 2 —SiO 2 glass fine particles (soot).
  • BCl 3 , BF 3 or the like can be used as the B 2 O 3 precursor.
  • P 2 O 5 precursor phosphorus oxyhalide such as POCl 3 or trialkyl phosphate such as P (CH 3 O) 3 can be used.
  • S precursor SCl 2 , SF 6 or the like can be used.
  • a TiO 2 —SiO 2 glass is obtained by hydrolyzing and oxidizing a silica precursor and a titania precursor as glass forming raw materials in an oxyhydrogen flame at 1800 to 2000 ° C. by a direct method. Since the TiO 2 —SiO 2 glass of the present invention contains at least one of B 2 O 3 , P 2 O 5 and S, in addition to the silica precursor and the titania precursor, these precursors, , B 2 O 3 precursor, P 2 O 5 precursor and S precursor are mixed and supplied simultaneously to obtain TiO 2 —SiO 2 glass.
  • the densification temperature refers to a temperature at which the porous glass body can be densified until no voids can be confirmed with an optical microscope.
  • the transparent vitrification temperature refers to a temperature at which crystals cannot be confirmed with an optical microscope and transparent glass is obtained.
  • the TiO 2 —SiO 2 glass of the present invention contains at least one of B 2 O 3 , P 2 O 5 and S as a component that lowers the viscosity of the glass, thereby suppressing the occurrence of striae. ing.
  • B 2 O 3 or S is more preferable.
  • the temperature of the piping for transporting the raw material particularly the piping for transporting the titania precursor.
  • the titania precursor is vaporized at a high concentration by bubbling, it is effective to reduce striae by setting the temperature of the pipe higher than the bubbling temperature and setting the temperature to rise as it proceeds to the burner.
  • fluctuations in the piping temperature can cause striae.
  • the temperature of the piping in which the titania precursor is transported is controlled within a range of fluctuation ⁇ 1 ° C. by PID control. More preferably, the temperature fluctuation range is within ⁇ 0.5 ° C.
  • the temperature fluctuation range is not more than ⁇ 1 ° C. by the PID control, not only for the pipe for carrying the titania precursor but also for the pipe for carrying the silica precursor, and the temperature fluctuation range is ⁇ 0.5. More preferably, the temperature is within the range of ° C.
  • a flexible heater such as a ribbon heater or a rubber heater around the pipe in order to warm the pipe uniformly. It is preferable to cover the heater.
  • the outermost layer is preferably covered with a heat insulating material such as urethane or heat-resistant fiber cloth.
  • the volume in terms of atmospheric pressure at that temperature is preferably 0.1 m / sec or more, more preferably 0.3 m / sec or more, still more preferably 0.5 m / sec or more, and particularly preferably 1 m / sec or more.
  • a gas stirring mechanism before supplying various precursors serving as glass raw materials to the burner.
  • agitation mechanisms There are two types of agitation mechanisms: a mechanism that subdivides and merges gases with components such as a static mixer and a filter, and a mechanism that supplies fine fluctuations by introducing gas into a large space.
  • a mechanism that subdivides and merges gases with components such as a static mixer and a filter
  • a mechanism that supplies fine fluctuations by introducing gas into a large space In order to obtain TiO 2 —SiO 2 glass with small striae, it is preferable to produce the glass using at least one of the above stirring mechanisms, and it is more preferable to use both.
  • the stirring mechanism it is preferable to use both a static mixer and a filter.
  • the B 2 O 3 precursor, the P 2 O 5 precursor, and the S precursor are as described above.
  • Silica precursors include chlorides such as SiCl 4 , SiHCl 3 , SiH 2 Cl 2 and SiH 3 Cl, fluorides such as SiF 4 , SiHF 3 and SiH 2 F 2 , bromides such as SiBr 4 and SiHBr 3 , SiI.
  • halogenated silicon compounds such as iodides such as 4, also R n Si (OR) 4- n (wherein R is independently an alkyl group having a carbon number of 1 ⁇ 4, n is an integer of 0 to 3) alkoxy represented by Silane may be mentioned
  • titania precursors include titanium halide compounds such as TiCl 4 and TiBr 4, and R n Ti (OR) 4 -n (wherein R is independently an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms). , N is an integer of 0 to 3).
  • Si and Ti compounds such as silicon titanium double alkoxide can be used as the silica precursor and titania precursor.
  • a seed rod made of quartz glass for example, a seed rod described in Japanese Patent Publication No. 63-24973
  • Step (B) The temperature of the porous TiO 2 —SiO 2 glass body obtained in the step (a) is raised to a densification temperature under a reduced pressure of 13000 Pa or less or in an atmosphere containing helium as a main component (50% or more). Thus, a dense TiO 2 —SiO 2 body is obtained.
  • the densification temperature is usually 1250 to 1550 ° C., and particularly preferably 1300 to 1500 ° C.
  • Step (C) The TiO 2 —SiO 2 dense body obtained in step (b) is heated to the transparent vitrification temperature to obtain a transparent TiO 2 —SiO 2 glass body.
  • the transparent vitrification temperature is usually from 1350 to 1800 ° C., particularly preferably from 1400 to 1750 ° C.
  • the atmosphere is preferably an atmosphere of 100% inert gas such as helium or argon, or an atmosphere containing an inert gas such as helium or argon as a main component (50% or more).
  • the pressure may be reduced pressure or normal pressure. In the case of reduced pressure, 13000 Pa or less is preferable.
  • the transparent TiO 2 —SiO 2 glass body obtained in the step (c) is heated to a temperature equal to or higher than the softening point and formed into a desired shape to obtain a molded TiO 2 —SiO 2 glass body.
  • the molding temperature is preferably 1500 to 1800 ° C. Below 1500 ° C., the viscosity of the transparent TiO 2 —SiO 2 glass is high, so that substantially no self-weight deformation occurs, and the growth of cristobalite, which is the crystalline phase of SiO 2 , or the rutile or anatase, which is the crystalline phase of TiO 2 . Growth occurs and so-called devitrification occurs. Above 1800 ° C., SiO 2 sublimation cannot be ignored.
  • the formed TiO 2 —SiO 2 glass body formed into a predetermined shape in the step (d) is heated to a temperature of 600 to 1200 ° C.
  • a method of lowering the temperature to 700 ° C. or lower at an average temperature lowering rate of 10 ° C./hr or lower is effective.
  • the temperature is lowered at a slower average temperature reduction rate, a lower fictive temperature is achieved.
  • the fictive temperature can be 900 ° C. or less, but in that case, only a temperature range of 1000 to 800 ° C. is subjected to a slow cooling rate, for example, a rate of 1 ° C./hr or less.
  • the temperature can be reduced by cooling at a cooling rate of 5 ° C./hr or more in other temperature ranges.
  • the atmosphere in this case is preferably an atmosphere of 100% inert gas such as helium, argon or nitrogen, an atmosphere containing such an inert gas as a main component, or an air atmosphere, and the pressure is preferably reduced or normal pressure.
  • Examples 1 to 3 are examples, and the others are comparative examples.
  • Example 1 TiO 2 —SiO 2 glass fine particles obtained by gasifying TiCl 4 , SiCl 4 , and BCl 3, which are glass forming raw materials, and then mixing and heating and hydrolyzing (flame hydrolysis) in an oxyhydrogen flame Were deposited and grown on a substrate to form a porous TiO 2 —SiO 2 glass body (step (a)). Since the obtained porous TiO 2 —SiO 2 glass body was difficult to handle as it was, it was kept in the atmosphere at 1200 ° C. for 4 hours and then removed from the substrate.
  • the porous TiO 2 —SiO 2 glass body was placed in an electric furnace capable of controlling the atmosphere, depressurized to 10 Torr at room temperature, heated to 1450 ° C. in a helium gas atmosphere, and held at this temperature for 4 hours.
  • a TiO 2 —SiO 2 dense body is obtained (step (b)).
  • the obtained TiO 2 —SiO 2 dense body was heated to 1700 ° C. in an argon atmosphere using a carbon furnace to obtain a transparent TiO 2 —SiO 2 glass body (step (c)).
  • the obtained transparent TiO 2 —SiO 2 glass body was heated to 1750 ° C.
  • step (d) The obtained transparent TiO 2 —SiO 2 glass body was held at 1100 ° C. for 10 hours, cooled to 500 ° C. at a rate of 3 ° C./hr, and allowed to cool to the atmosphere.
  • Example 2 A TiO 2 —SiO 2 glass body was obtained in the same manner as in Example 1 except that POCl 3 was used instead of BCl 3 as a glass forming raw material.
  • Example 3 A TiO 2 —SiO 2 glass body was obtained in the same manner as in Example 1 except that SCl 2 was used instead of BCl 3 as a glass forming raw material.
  • Example 4 As the content of TiO 2 -SiO 2 glass body in B 2 O 3 to be obtained becomes a value shown in Table 1, except for changing the supply amount of BCl 3 is, TiO 2 -SiO in the same manner as in Example 1 Two glass bodies were obtained.
  • Example 5 A TiO 2 —SiO 2 glass body was obtained in the same manner as in Example 1 except that sodium tetrabutoxide was used in place of BCl 3 as a glass forming raw material.
  • Table 1 shows the contents of individual components of the TiO 2 —SiO 2 glass bodies obtained in Examples 1 to 5 above.
  • surface is the mass%.
  • the balance excluding the components shown in the table is SiO 2 .
  • the TiO 2 concentration was determined by the fundamental parameter (FP) method using fluorescent X-rays.
  • the contents of B 2 O 3 , P 2 O 5 and Na 2 O were determined by ICP mass spectrometry.
  • the S content was determined by ion chromatography.
  • the viscosity of the glass was measured by a beam bending method in accordance with JIS R 3103-2: 2001, and the viscosity ⁇ of the glass was 10
  • the temperature at which 13 dPa ⁇ s was reached was the annealing point.
  • the results are shown in Table 1. Further, the presence or absence of crystallization of the TiO 2 —SiO 2 glass bodies obtained in Examples 1 to 5 was confirmed visually. The results are shown in Table 1.
  • the TiO 2 —SiO 2 glass bodies of Examples 1 to 4 containing B 2 O 3 , P 2 O 5 or S as components for reducing the viscosity of the glass contain Na 2 O.
  • the annealing point was about the same as the TiO 2 —SiO 2 glass body of Example 5 and the effect of reducing the viscosity of the glass by adding B 2 O 3 , P 2 O 5 or S was confirmed.
  • crystallization of glass causing devitrification was confirmed, whereas in the TiO 2 —SiO 2 glass bodies of Examples 1 to 4, no glass crystallization was observed. It was.

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Abstract

 本発明は、TiO2を5~10質量%含有し、B23、P25およびSのうち、少なくとも一つを合計含有量で50質量ppb~5質量%含有する、TiO2を含有するシリカガラスに関する。

Description

TiO2を含有するシリカガラス
 本発明は、TiO2を含有するシリカガラス(以下、本明細書では、TiO2-SiO2ガラスと記す)に関し、特にEUVリソグラフィ用の露光装置の光学系部材として用いられるTiO2-SiO2ガラスに関する。なお、本発明でいうEUV(Extreme Ultra Violet)光とは、軟X線領域または真空紫外域の波長帯の光を指し、具体的には波長が0.2~100nm程度の光のことである。
 従来から、光リソグラフィ技術においては、ウェハ上に微細な回路パターンを転写して集積回路を製造するための露光装置が広く利用されている。集積回路の高集積化および高機能化に伴い、集積回路の微細化が進み、露光装置には深い焦点深度で高解像度の回路パターンをウェハ面上に結像させることが求められ、露光光源の短波長化が進められている。露光光源は、従来のg線(波長436nm)、i線(波長365nm)やKrFエキシマレーザ(波長248nm)から進んでArFエキシマレーザ(波長193nm)が用いられ始めている。また、さらに回路パターンの線幅が70nm以下となる次世代の集積回路に対応するため、ArFエキシマレーザを用いた液浸露光技術や二重露光技術が有力視されているが、これらも線幅が45nm世代までしかカバーできないと見られている。
 このような流れにあって、露光光源としてEUV光(極端紫外光)のうち代表的には波長13nmの光を用いたリソグラフィ技術が、線幅が32nm以降の複数世代にわたって適用可能と見られ注目されている。EUVリソグラフィ(以下、「EUVL」と略する)の像形成原理は、投影光学系を用いてマスクパターンを転写する点では、従来のフォトリソグラフィーと同じである。しかし、EUV光のエネルギー領域では光を透過する材料が無いために、屈折光学系は用いることができず、光学系はすべて反射光学系となる。
 EUVL用露光装置の光学系部材はフォトマスクやミラーなどであるが、(1)基材、(2)基材上に形成された反射多層膜、(3)反射多層膜上に形成された吸収体層、から基本的に構成される。反射多層膜としては、Mo層と、Si層と、を交互に積層させたMo/Si反射多層膜を形成することが検討され、吸収体層には、成膜材料として、TaやCrが検討されている。基材としては、EUV光照射の下においても歪みが生じないよう低熱膨張係数を有する材料が必要とされ、低熱膨張係数を有するガラス等が検討されている。
 TiO2-SiO2ガラスは、石英ガラスよりも小さい熱膨張係数(Coefficient of Thermal Expansion;CTE)を有する超低熱膨張材料として知られ、またガラス中のTiO2含有量によって熱膨張係数を制御できるために、熱膨張係数が0に近いゼロ膨張ガラスが得られる。したがって、TiO2-SiO2ガラスはEUVL用露光装置の光学系部材(以下、「EUVL用光学部材」という。)に用いる材料としての可能性がある。
 しかしながら、TiO2-SiO2ガラス体の難点の1つは、該ガラス体が脈理を有することである(特許文献1参照)。脈理とは、該ガラス体を用いて作製されたEUVL用光学部材の光透過に悪影響を及ぼす、組成上の不均一(組成分布)である。脈理は数ppb/℃の熱膨張係数の変動と相関する組成変動を測定するマイクロプローブにより測定することができる。
 TiO2-SiO2ガラス体を用いて作製されたEUVL用光学部材において、表面粗さ(PV値)を数ナノメートルのレベルに仕上げる際に脈理が強く影響する場合があることがわかった。EUVL用光学部材の光学面は、表面粗さ(PV値)を非常に小さい仕上げにすることが必要であるので問題である。ここで、EUVL用光学部材の光学面とは、該EUVL用光学部材を用いてフォトマスクやミラーを作製する際に、反射多層膜が形成される成膜面を指す。なお、該光学面の形状は、EUVL用光学部材の用途によって異なる。フォトマスクの製造に用いられるEUVL用光学部材の場合、該光学面は通常平面である。一方、ミラーの製造に用いられるEUVL用光学部材の場合は曲面であることが多い。
 したがって、TiO2-SiO2ガラス体をEUVL用光学部材に用いるためには、脈理を低減させることが必要となる。
 特許文献1には、TiO2含有量が5~12質量%のTiO2-SiO2ガラスに0.0001から1質量%の粘度低減ドーパントを含めることにより、脈理の発生を抑えることができると記載されている。特許文献1には、粘度低減ドーパントとして、アルカリ、アルカリ土類、アルミニウム、フッ素、または強い色合いを生じない他の金属(La,Y,Zr,Zn,Sn,SbおよびP)からなる群より選択される金属または非金属ドーパント、あるいは、K,Na,Li,CsおよびRbからなる群より選択されるアルカリ金属が挙げられている。
 しかしながら、特許文献1に記載のTiO2-SiO2ガラスには、EUVL用光学基材として使用するのに好ましくない特性を有するものが含まれている。具体的には、アルカリ金属、アルカリ土類金属については、ガラスの成形工程において、SiO2の結晶相であるクリストバライトの成長、または、TiO2の結晶相であるルチルもしくはアナターゼの成長が起こりやすく、いわゆる失透の発生が問題となる。また、これらについては、製造されるTiO2-SiO2ガラス中の異物や泡などのインクルージョンも問題となる。また、アルミニウムやLa,Y,Zrなどは、これらの酸化物がガラス中に含まれると、ガラスの粘性をむしろ増加させるので、脈理の発生を抑制することができないと考えられる。
日本国特開2008-037743号公報
 上記した従来技術の問題点を解決するため、本発明は、失透やインクルージョンの問題を生じることなしに、脈理の発生を抑えることができる、EUVL用光学部材に好適なTiO2-SiO2ガラスを提供することを目的とする。
 上記の目的を達成するため、本発明は、TiO2を5~10質量%含有し、B23、P25およびSのうち、少なくとも1つを合計含有量で50質量ppb~5質量%含有する、TiO2を含有するシリカガラス(以下、「本発明のTiO2-SiO2ガラス」という。)を提供する。
 本発明のTiO2-SiO2ガラスは、徐冷点が1100℃以下であり、OH濃度が600ppm以下であることが好ましい。
 本発明のTiO2-SiO2ガラスは、脈理よって生じる応力の標準偏差(dev[σ])が0.03MPa以下であることが好ましい。
 本発明のTiO2-SiO2ガラスは、脈理によって生じる応力の最大値と最小値との差(Δσ)が0.20MPa以下であることが好ましい。
 また、本発明は、本発明のTiO2-SiO2ガラスを用いたEUVリソグラフィ用光学部材を提供する。
 本発明のTiO2-SiO2ガラスは、失透やインクルージョンの問題を生じることなしに、脈理の発生を抑えることができるため、EUVL用光学部材としてきわめて好適である。
図1は、CTEと温度の関係をプロットしたグラフである。
 以下、本発明のTiO2-SiO2ガラスを説明する。
 本発明のTiO2-SiO2ガラスは、TiO2を5~10質量%含有し、B23、P25およびSのうち、少なくとも1つを合計含有量で50質量ppb~5質量%含有する。
 本発明のTiO2-SiO2ガラスが低熱膨張係数を有することが必要となるのは、EUVL光学部材として使用する際に該TiO2-SiO2ガラスが経験し得る温度域である。この点において、該TiO2-SiO2ガラスは、熱膨張係数(CTE)が0ppb/℃となる温度(クロスオーバー温度:Cross-over Temperature;COT)が15~110℃の範囲にあることが好ましい。
 また、本発明のTiO2-SiO2ガラスにおいて、熱膨張係数(CTE)が0±5ppb/℃となる温度幅ΔTが5℃以上であることが好ましい。ΔTが5℃未満の場合、TiO2-SiO2ガラスをEUVL用露光装置の光学系部材として使用した場合に、EUV光照射時の光学系部材の熱膨張が問題となるおそれがある。より好ましくは6℃以上、さらに好ましくは8℃以上、特に好ましくは15℃以上である。
 また、本発明のTiO2-SiO2ガラスをEUVL用光学部材として用いる場合、その使用時の温度における熱膨張係数(CTE)が0±5ppb/℃であることが好ましい。EUVL用光学部材の使用時の温度は、その用途によっても異なるが、フォトマスクの場合、19~25℃であり、ミラーの場合、25~110℃である。
 TiO2-SiO2ガラスは、TiO2含有量により、熱膨張係数が変化することが知られている(P.C.Schultz and H.T.Smyth, in: R.W.Douglas and B.Ellis, Amorphous Materials, Willey, New York, p.453(1972).)。
 したがって、TiO2-SiO2ガラスのTiO2含有量を調節することによって、該TiO2-SiO2ガラスのCOTおよびΔTを調節することができる。
 但し、本発明のTiO2-SiO2ガラスは、B23、P25およびSのうち少なくとも一つを含有する点に留意する必要がある。B23、P25およびSはガラスの熱膨張係数を大きくする成分であるので、B23、P25およびSを含まないTiO2-SiO2ガラスと同じ熱膨張係数を有するためには、B23、P25およびSなどを含まないガラスに比べてTiO2含有量を高くする必要がある。
 なお、TiO2-SiO2ガラスのCOTおよびΔTは、TiO2-SiO2ガラスにおける公知の測定方法、例えば、レーザー干渉式熱膨張計を用いてCTEを-150~+200℃の範囲で測定し、CTEと温度の関係を図1に示すようにプロットすることにより求めることができる。
 本発明のTiO2-SiO2ガラスは、TiO2含有量が5~10質量%である。TiO2含有量が5質量%未満、若しくは10質量%超だと、COTが15~110℃の温度領域に存在しないおそれがある。具体的には、TiO2含有量が5質量%未満だと、COTが15℃未満となる傾向がある。また、TiO2含有量が10質量%超であると、COTが110℃超となる傾向がある。また、ルチルなどの結晶が析出しやすくなる、泡が残りやすくなる可能性がある。
 TiO2含有量は5.5~8質量%であることが好ましく、6~7質量%であることがより好ましい。
 本発明のTiO2-SiO2ガラスにおいて、B23、P25およびSはガラスの粘性を下げ、脈理の発生を抑制させるために、合計含有量で50質量ppb~5質量%含有させる。ガラスの脈理は組成分布に起因するため、ガラスの粘性が低下するとガラスを製造する過程で実施される加熱工程において、ガラス中の各種成分の拡散が助長されて、組成分布が小さくなるので、脈理が低減される。したがって、ガラスの粘性を下げる成分として、B23、P25およびSのうち少なくとも一つを含有させることにより、ガラスの脈理が低減しやすくなる。
 B23、P25およびSは、それ自身がガラスのネットワークを形成する成分であることから、特許文献1において、粘度低減ドーパントとして用いられているアルカリ金属、アルカリ土類金属等とは違い、ガラスの成形工程において、SiO2の結晶相であるクリストバライトの成長、または、TiO2の結晶相であるルチルもしくはアナターゼの成長を起こすことがなく、失透の問題が解消されている。また、製造されるTiO2-SiO2ガラス中に異物や泡などのインクルージョンが生じることがない。
 ガラスの粘性を下げ、脈理の発生を抑制する効果という点では、上記3成分のなかでもB23を含有することがより好ましい。
 本発明のTiO2-SiO2ガラスにおいて、B23、P25およびSの合計含有量が50質量ppb未満だと、ガラスの粘性を下げる効果が不十分となり、脈理の発生を抑制することができない。好ましくは1質量ppm以上、より好ましくは100質量ppm以上、特に好ましくは0.1質量%以上である。
 一方、B23、P25およびSの合計含有量が5質量%超だと、熱膨張係数が大きくなる可能性がある。好ましくは2質量%未満、より好ましくは1質量%未満である。
 本発明のTiO2-SiO2ガラスにおいて、TiO2、B23、P25およびSを除いた残部はSiO2であるが、TiO2、B23、P25、SおよびSiO2以外の成分を含有させてもよい。このような成分の一例としてはFやClなどのハロゲンが挙げられる。ハロゲンの添加は、B23およびP25の添加と同様に、ガラスの粘性を下げる効果を有し、脈理の発生の抑制に寄与する。また、ハロゲンの添加は、熱膨張特性を良化させる、具体的には、熱膨張係数が小さくなる、ΔTが広くなる、等の効果を有する。ハロゲンの中では、粘性を下げる効果の高いFを用いることが好ましい。
 但し、Fは揮発しやすく、それによって組成分布を形成する可能性もある。Fの揮発による組成分布形成を防ぐためには、Fは50ppm未満が好ましく、実質的に含有しないことがより好ましい。
 F濃度は公知の方法を用いて測定することができ、例えば、以下の手順で測定することができる。TiO2-SiO2ガラスを無水炭酸ナトリウムにより加熱融解し、得られた融液に蒸留水および塩酸を融液に対する体積比でそれぞれ1ずつ加えて試料液を調整する。試料液の起電力をFイオン選択性電極および比較電極としてラジオメータトレーディング社製No.945-220およびNo.945-468をそれぞれ用いてラジオメータにより測定し、Fイオン標準溶液を用いてあらかじめ作成した検量線に基づいて、F含有量を求める(日本化学会誌、1972(2),350)。なお本法による検出限界は10ppmである。
 TiO2-SiO2ガラス中のOH濃度が高いと、仮想温度分布が生じやすくなるので好ましくない。これは、OHは、ガラスの網目構造においてネットワークを切断する終端基(OH基)として存在するためであり、終端基が多いほどガラスの構造緩和は容易になると考えられるからである。つまり、OH濃度が高いほど構造緩和の時間は短くなるので、仮想温度は、冷却時に生じるTiO2-SiO2ガラス中の温度分布の影響を受け易くなる。
 上記の理由から、本発明のTiO2-SiO2ガラスは、OH濃度が600質量ppm以下であることが好ましく、200質量ppm以下であることがより好ましく、50質量ppm以下であることがさらに好ましい。
 なお、TiO2-SiO2ガラスのOH濃度は公知の方法を用いて測定することができる。例えば、赤外分光光度計による測定を行い、2.7μm波長での吸収ピークからOH濃度を求めることができる(J.P.Williams et.al.,American Ceramic Sciety Bulletin,55(5),524,1976)。本法による検出限界は0.1ppmである。
 本発明のTiO2-SiO2ガラスにおいて、B23、P25およびSのうち、少なくとも一つを含有することによる効果、すなわち、ガラスの粘性の低下は、徐冷点の低下として確認することができる。ここで、徐冷点とは、ガラスの粘性ηが1013dPa・sとなる温度をいう。なお、徐冷点は、JIS R 3103-2:2001に準拠する方法でビームベンディング法によりガラスの粘性を測定することによって求めることができる。 本発明のTiO2-SiO2ガラスは、徐冷点が1120℃以下であることが脈理の抑制という点から好ましく、1100℃以下であることがより好ましく、1050℃以下であることがさらに好ましく、1000℃以下であることが特に好ましい。
 なお、徐冷点が1120℃以下であることは、仮想温度が下がりやすくなるという点でも好ましい。
 本発明のTiO2-SiO2ガラスは、仮想温度が1100℃以下であることが好ましい。仮想温度が1100℃超だと、ΔTが狭くなり、5℃以上となりにくい。仮想温度はより好ましくは1000℃以下、さらに好ましくは950℃以下である。ΔTをより広くするには、仮想温度は900℃以下であることが好ましく、850℃以下であることがさらに好ましい。800℃以下であることが特に好ましい。
 TiO2-SiO2ガラスの仮想温度は公知の手順で測定することができる。後述する実施例では、以下の手順でTiO2-SiO2ガラスの仮想温度を測定した。
 鏡面研磨されたTiO2-SiO2ガラスについて、吸収スペクトルを赤外分光計(後述する実施例では、Nikolet社製Magna760を使用)を用いて取得する。この際、データ間隔は約0.5cm-1にし、吸収スペクトルは、64回スキャンさせた平均値を用いる。このようにして得られた赤外吸収スペクトルにおいて、約2260cm-1付近に観察されるピークがTiO2-SiO2ガラスのSi-O-Si結合による伸縮振動の倍音に起因する。このピーク位置を用いて、仮想温度が既知で同組成のガラスにより検量線を作成し、仮想温度を求める。あるいは、表面の反射スペクトルを同様の赤外分光計を用いて、同様に測定する。このようにして得られた赤外反射スペクトルにおいて、約1120cm-1付近に観察されるピークがTiO2-SiO2ガラスのSi-O-Si結合による伸縮振動に起因する。このピーク位置を用いて、仮想温度が既知で同組成のガラスにより検量線を作成し、仮想温度を求める。なお、ガラス組成の変化によるピーク位置のシフトは、検量線の組成依存性から外挿することが可能である。
 また、本発明のTiO2-SiO2ガラスは、仮想温度のばらつきが50℃以内であることが好ましく、より好ましくは30℃以内である。仮想温度のばらつきが上記範囲を超えると、場所により、熱膨張係数に差を生じるおそれがある。
 本明細書では、「仮想温度のばらつき」を少なくとも1つの面内における30mm×30mm内での仮想温度の最大値と最小値の差と定義する。
 仮想温度のばらつきは以下のように測定できる。所定のサイズに成形したTiO2-SiO2ガラスをスライスし、50mm×50mm×1mmのTiO2-SiO2ガラスブロックとする。このTiO2-SiO2ガラスブロックの50mm×50mm面について、10mmピッチの間隔で前述の方法に従い仮想温度の測定を行うことで、TiO2-SiO2ガラスの仮想温度のばらつきを求める。
 本発明のTiO2-SiO2ガラスは、脈理の応力の標準偏差(dev[σ])が少なくとも一つの面内における30mm×30mmの範囲で0.03MPa以下であることが好ましい。0.03MPa超であると研磨後の表面の粗さが大きくなり、表面平滑度(rms)≦1nmといった超高平滑性が得られない可能性がある。より好ましくは0.02MPa以下、特に好ましくは0.01MPa以下である。
 本発明のTiO2-SiO2ガラスは、脈理の応力の最大値と最小値との差(Δσ)が少なくとも一つの面内における30mm×30mmの範囲で0.20MPa以下であることが好ましい。0.20MPa超であるとガラス中の組成分布が顕著となり、ガラス中に機械的物性および化学的物性が異なる部位が生じ研磨レートが一定とならない。このため、研磨後の表面の粗さが大きくなり、表面平滑度(rms)≦1nmといった超高平滑性が得られない可能性がある。より好ましくは0.17MPa以下、さらに好ましくは0.15MPa以下、特に好ましくは0.10MPa以下である。
 本発明のTiO2-SiO2ガラスは、脈理の応力レベルの二乗平均平方根(RMS)が少なくとも一つの面内における30mm×30mmの範囲で0.20MPa以下であることが好ましい。0.20MPa超であると研磨後の表面の粗さが大きくなり、表面平滑度(rms)≦1nmといった超高平滑性が得られない可能性がある。より好ましくは0.17MPa以下、さらに好ましくは0.15MPa以下、特に好ましくは0.10MPa以下である。
 TiO2-SiO2ガラスの脈理の応力は公知の方法、例えば、複屈折顕微鏡を用いて1mm×1mm程度の領域を測定することでレタデーションを求め、以下の式から求めることができる。
 Δ=C×F×n×d
 ここで、Δはレタデーション、Cは光弾性定数、Fは応力、nは屈折率、dはサンプル厚である。
 上記の方法で応力のプロファイルを求め、そこから標準偏差(dev[σ])、最大値と最小値との差(Δσ)、二乗平均平方根(RMS)を求めることができる。より具体的には、TiO2-SiO2ガラスから、例えば40mm×40mm×40mm程度の立方体を切り出し、立方体の各面より厚さ1mm程度でスライス、研磨を行い、30mm×30mm×0.5mmの板状TiO2-SiO2ガラスブロックを得る。複屈折顕微鏡にて、本ガラスブロックの30mm×30mmの面にヘリウムネオンレーザ光を垂直にあて、脈理が十分観察可能な倍率に拡大して、面内のレタデーション分布を調べ、応力分布に換算する。脈理のピッチが細かい場合は測定する板状TiO2-SiO2ガラスブロックの厚さを薄くする必要がある。
 本発明のTiO2-SiO2ガラスは、少なくとも一つの面内における30mm×30mmの範囲の屈折率の変動幅(Δn)が4.0×10-4以下であることが好ましい。4.0×10-4超であると研磨後の表面の粗さが大きくなり、表面平滑度(rms)≦1nmといった超高平滑性が得られない可能性がある。より好ましくは3.5×10-4以下、さらに好ましくは3.0×10-4以下である。特に超高平滑性(表面粗さ(rms)≦2nm)とするためには、屈折率の変動幅(Δn)は、好ましくは2×10-4以下、さらに好ましくは1×10-4以下、特に好ましくは0.5×10-4以下である。
 屈折率の変動幅Δnの測定方法は公知の方法、例えば、光干渉計を用いることで測定することができる。より具体的には、TiO2-SiO2ガラスから、例えば40mm×40mm×40mm程度の立方体を切り出し、立方体の各面より厚さ0.5mm程度でスライス、研磨を行い、30mm×30mm×0.2mmの板状TiO2-SiO2ガラスブロックを得る。小口径フィゾー干渉計にて、本ガラスブロックの30mm×30mmの面に白色光からフィルターを用いてある特定の波長の光だけを取り出して垂直にあて、脈理が十分観察可能な倍率に拡大して、面内の屈折率分布を調べ、屈折率の変動幅Δnを測定する。脈理のピッチが細かい場合は測定する板状TiO2-SiO2ガラスブロックの厚さを薄くする必要がある。
 上記複屈折顕微鏡や光干渉計を用いて脈理の評価をする場合、CCDにおける1画素の大きさが脈理の幅に比べて十分小さくない可能性があり、脈理を検出できない可能性がある。この場合、30mm×30mmの範囲全域を例えば1mm×1mm程度の複数の微小領域に分割し、各微小領域で測定を実施することが好ましい。
 本発明のTiO2-SiO2ガラスは、1つの面における30mm×30mmの範囲のTiO2濃度の変動幅(TiO2濃度の最大値と最小値の差)が0.06質量%以下であることが好ましい。0.06質量%超であると研磨後の表面の粗さが大きくなり、表面平滑度(rms)≦1nmといった超高平滑性が得られない可能性がある。より好ましくは0.04質量%以下である。
 本発明のTiO2-SiO2ガラスをEUVL用露光装置の光学系部材として使用するときの光学使用面におけるTiO2濃度の変動幅(TiO2濃度の最大値と最小値の差)が0.13質量%以下であることが好ましい。0.13質量%超であるとCTEのばらつきが大きくなりすぎるおそれがある。より好ましくは0.10質量%以下、さらに好ましくは0.06質量%以下、特に好ましくは0.04質量%以下である。
 TiO2濃度の変動幅(TiO2濃度の最大値と最小値の差)は、電子線プローブマイクロアナライザ(EPMA)により組成分布を求め、その最大値と最小値から計算する。
 TiO2-SiO2ガラスの製造方法としては以下のようないくつかの方法がある。ひとつに、スート法により、ガラス形成原料となるシリカ前駆体とチタニア前駆体を火炎加水分解もしくは熱分解させて得られるTiO2-SiO2ガラス微粒子(スート)を堆積、成長させて、多孔質TiO2-SiO2ガラス体を得る。次いで、得られた多孔質TiO2-SiO2ガラス体を減圧下、あるいはヘリウム雰囲気下にて緻密化温度以上まで加熱し、さらに透明ガラス化温度以上まで加熱してTiO2-SiO2ガラスを得る製造方法がある。
 本発明のTiO2-SiO2ガラスは、B23、P25およびSのうち、少なくとも一つを含有するので、シリカ前駆体とチタニア前駆体に加えて、これらの前駆体、すなわち、B23前駆体、P25前駆体およびS前駆体のうち、少なくとも一つを同時に混合して供給し、TiO2-SiO2ガラス微粒子(スート)を作製する。
 ここで、B23前駆体としては、BCl3、BF3等を用いることができる。P25前駆体としては、POCl3などのオキシハロゲン化リンや、P(CH3O)3などのリン酸トリアルキル等を用いることができる。S前駆体としては、SCl2、SF6等を用いることができる。
 スート法はその作り方により、MCVD法、OVD法、およびVAD法などがある。
 また、直接法により、ガラス形成原料となるシリカ前駆体とチタニア前駆体を1800~2000℃の酸水素火炎中で加水分解・酸化させることで、TiO2-SiO2ガラスを得る製造方法がある。本発明のTiO2-SiO2ガラスは、B23、P25およびSのうち、少なくとも一つを含有するので、シリカ前駆体とチタニア前駆体に加えて、これらの前駆体、すなわち、B23前駆体、P25前駆体およびS前駆体のうち、少なくとも一つを同時に混合して供給してTiO2-SiO2ガラスを得る。
 本明細書では、緻密化温度とは、光学顕微鏡で空隙が確認できなくなるまで多孔質ガラス体を緻密化できる温度をいう。また、透明ガラス化温度とは、光学顕微鏡で結晶が確認できなくなり、透明なガラスが得られる温度をいう。
 本発明のTiO2-SiO2ガラスは、ガラスの粘性を低下させる成分として、B23、P25およびSのうち、少なくとも一つを含有することにより、脈理の発生が抑制されている。結晶異物などのインクルージョンの生成を抑制するためには、BまたはSがより好ましい。また、脈理の小さいTiO2-SiO2ガラスを得るうえで以下の点にさらに留意することが好ましい。
 脈理の小さいTiO2-SiO2ガラスを得るためには、原料を搬送する配管、特にチタニア前駆体を搬送する配管の温度をしっかりと管理することが好ましい。チタニア前駆体をバブリングにより高濃度気化する場合、配管の温度はバブリング温度より高くし、バーナーへと進むにつれて温度が上昇していくように設定することが脈理低減に効果的である。
 また、配管温度の揺らぎが脈理の原因となる可能性がある。例えば、TiCl4を0.5m/secで搬送する配管において、配管の長さ2mの部分におけるガスの温度が130℃±1.5℃で30秒周期で変動した場合、0.1質量%の組成揺らぎが発生する。そのため、脈理の小さいTiO2-SiO2ガラスを得るためには、チタニア前駆体が搬送される配管はPID制御によって温度を変動幅±1℃以内とすることが好ましい。より好ましくは、温度変動幅は±0.5℃以内である。また、チタニア前駆体が搬送される配管だけでなく、シリカ前駆体が搬送される配管の温度もPID制御によって温度変動幅を±1℃以内とすることが好ましく、温度変動幅を±0.5℃以内とすることがさらに好ましい。配管を加温するにはリボンヒーターやラバーヒーターなどのフレキシブルなヒータを配管に巻きるけることが配管を均一に加温するために好ましいが、より均一にするためには、アルミホイルで配管およびヒータを覆うことが好ましい。また、最表層はウレタンや耐熱ファイバークロスなどの断熱材で覆うことが好ましい。加えて、組成揺らぎを減少させるために、配管中のガス流速を速めた方がよい。好ましくはその温度における大気圧換算時の容積で0.1m/sec以上、より好ましくは0.3m/sec以上、さらに好ましくは0.5m/sec以上、特に好ましくは1m/sec以上である。
 ガスを均一に供給するために、ガラス原料となる各種前駆体をバーナーに供給する前にガスの撹拌機構を設けることが好ましい。撹拌機構としては、スタティックミキサーやフィルターなどの部品でガスを細分化して合流させる機構と、大きな空間にガスを導入することで細かい変動をならして供給させる機構の2種類が考えられる。脈理の小さいTiO2-SiO2ガラスを得るためには、上記撹拌機構のうち、少なくとも1つを用いてガラスを作製することが好ましく、両方を用いることがより好ましい。また、撹拌機構のうち、スタティックミキサーとフィルターの両方を用いることが好ましい。
 本発明のTiO2-SiO2ガラスを製造するためには、下記(a)~(e)工程を含む製法が採用できる。
 (a)工程
 ガラス形成原料であるシリカ前駆体、チタニア前駆体、ならびに、B23、P25およびSのうち、少なくとも一つの前駆体を火炎加水分解させて得られるTiO2-SiO2ガラス微粒子を基材に堆積、成長させて多孔質TiO2-SiO2ガラス体を形成させる。ガラス形成原料のうち、B23前駆体、P25前駆体およびS前駆体については上述した通りである。シリカ前駆体としては、SiCl4、SiHCl3、SiH2Cl2、SiH3Clなどの塩化物、SiF4、SiHF3、SiH22などのフッ化物、SiBr4、SiHBr3などの臭化物、SiI4などのヨウ化物といったハロゲン化ケイ素化合物、またRSi(OR)4-n(ここにRはそれぞれ独立に炭素数1~4のアルキル基、nは0~3の整数)で示されるアルコキシシランが挙げられ、またチタニア前駆体としては、TiCl4、TiBr4などのハロゲン化チタン化合物、またRnTi(OR)4-n(ここにRはそれぞれ独立に炭素数1~4のアルキル基、nは0~3の整数)で示されるアルコキシチタンが挙げられる。また、シリカ前駆体およびチタニア前駆体として、シリコンチタンダブルアルコキシドなどのSiとTiの化合物を使用することもできる。
 基材としては石英ガラス製の種棒(例えば日本国特公昭63-24973号公報記載の種棒)を使用できる。また棒状に限らず板状の基材を使用してもよい。
 (b)工程
 (a)工程で得られた多孔質TiO2-SiO2ガラス体を13000Pa以下の減圧下あるいはヘリウムを主成分(50%以上)とする雰囲気下にて緻密化温度まで昇温して、TiO2-SiO2緻密体を得る。緻密化温度は、通常は1250~1550℃であり、特に1300~1500℃であることが好ましい。
 (c)工程
 (b)工程で得られたTiO2-SiO2緻密体を、透明ガラス化温度まで昇温して、透明TiO2-SiO2ガラス体を得る。透明ガラス化温度は、通常は1350~1800℃であり、特に1400~1750℃であることが好ましい。
 雰囲気としては、ヘリウムやアルゴンなどの不活性ガス100%の雰囲気、またはヘリウムやアルゴンなどの不活性ガスを主成分(50%以上)とする雰囲気であることが好ましい。圧力については、減圧または常圧であればよい。減圧の場合は13000Pa以下が好ましい。
 (d)工程
 (c)工程で得られた透明TiO2-SiO2ガラス体を、軟化点以上の温度に加熱して所望の形状に成形し、成形TiO2-SiO2ガラス体を得る。成形加工の温度としては、1500~1800℃が好ましい。1500℃以下では、透明TiO2-SiO2ガラスの粘度が高いため、実質的に自重変形が行われず、またSiO2の結晶相であるクリストバライトの成長またはTiO2の結晶相であるルチルもしくはアナターゼの成長が起こり、いわゆる失透が生じる。1800℃以上では、SiO2の昇華が無視できなくなる。
 なお、(c)工程と(d)工程を連続的に、あるいは同時に行うこともできる。
 本発明のTiO2-SiO2ガラスの仮想温度を1100℃以下にするためには、上記(d)工程で所定の形状に成形した成形TiO2-SiO2ガラス体を600~1200℃の温度にて2時間以上保持した後、10℃/hr以下の平均降温速度で700℃以下まで降温する方法が効果的である。より仮想温度を下げるためには、5℃/hrの速度で降温することが好ましく、3℃/hrの速度で降温することがより好ましい。より遅い平均降温速度で降温すれば、より低い仮想温度が達成される。例えば、1℃/hr以下の速度で降温すれば、仮想温度は900℃以下に成り得るが、その場合は1000~800℃の温度範囲のみを遅い冷却速度、例えば、1℃/hr以下の速度で降温し、それ以外の温度域は5℃/hr以上の冷却速度で冷却することで時間を短縮することができる。この場合の雰囲気は、ヘリウム、アルゴン、窒素などの不活性ガス100%の雰囲気下、これらの不活性ガスを主成分とする雰囲気下、または空気雰囲気下で、圧力は減圧または常圧が好ましい。
 以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されない。例1~3は実施例であり、その他は比較例である。
[例1]
 ガラス形成原料であるTiCl4、SiCl4、および、BCl3をそれぞれガス化させた後に混合させ、酸水素火炎中で加熱加水分解(火炎加水分解)させることで得られるTiO2-SiO2ガラス微粒子を基材に堆積・成長させて、多孔質TiO2-SiO2ガラス体を形成した((a)工程)。
 得られた多孔質TiO2-SiO2ガラス体はそのままではハンドリングしにくいので、基材に堆積させたままの状態で、大気中1200℃にて4時間保持したのち、基材から外した。
 その後、多孔質TiO2-SiO2ガラス体を雰囲気制御可能な電気炉に設置し、室温にて10Torrまで減圧した後、ヘリウムガス雰囲気下で1450℃まで昇温し、この温度で4時間保持してTiO2-SiO2緻密体を得る((b)工程)。
 得られたTiO2-SiO2緻密体を、カーボン炉を用いてアルゴン雰囲気下で1700℃に加熱して、透明TiO2-SiO2ガラス体を得た((c)工程)。
 得られた透明TiO2-SiO2ガラス体を、1750℃に加熱して所望の形状に成形し、成形TiO2-SiO2ガラス体を得た((d)工程)。
 得られた透明TiO2-SiO2ガラス体を1100℃にて10時間保持し、3℃/hrの速度で500℃まで降温し、大気放冷した。
[例2]
 ガラス形成原料として、BCl3の代わりにPOCl3を使用した以外は、例1と同様にしてTiO2-SiO2ガラス体を得た。
[例3]
 ガラス形成原料として、BCl3の代わりにSCl2を使用した以外は、例1と同様にしてTiO2-SiO2ガラス体を得た。
[例4]
 得られるTiO2-SiO2ガラス体中のB23の含有量が表1に示す値になるように、BCl3の供給量を変えた以外は、例1と同様にしてTiO2-SiO2ガラス体を得た。
[例5]
 ガラス形成原料として、BCl3の代わりにナトリウムテトラブトキシドを使用した以外は、例1と同様にしてTiO2-SiO2ガラス体を得た。
 上記例1~例5で得られたTiO2-SiO2ガラス体の個々の成分の含有量を表1に示す。ここで、表中の含有量の単位は質量%である。また、各TiO2-SiO2ガラス体において、表に示す成分を除いた残部はSiO2である。
 TiO2濃度は蛍光X線を用いてファンダメンタルパラメータ(FP)法により求めた。B23、P25、Na2Oの含有量はICP質量分析法により求めた。Sの含有量はイオンクロマトグラフ法により求めた。
 また、上記例1~例5で得られたTiO2-SiO2ガラス体について、JIS R 3103-2:2001に準拠する方法でビームベンディング法によりガラスの粘性を測定し、ガラスの粘性ηが1013dPa・sとなる温度を徐冷点とした。結果を表1に示す。 また、上記例1~例5で得られたTiO2-SiO2ガラス体について、結晶化の有無を目視により確認した。結果を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1から明らかなように、ガラスの粘性を下げる成分として、B23、P25またはSを含有させた例1~4のTiO2-SiO2ガラス体は、Na2Oを含有させた例5のTiO2-SiO2ガラス体と徐冷点が同程度であり、B23、P25またはSの添加によるガラスの粘性を低下させる効果が確認された。例5のTiO2-SiO2ガラス体では失透の原因となるガラスの結晶化が確認されたのに対し、例1~4のTiO2-SiO2ガラス体ではガラスの結晶化が見られなかった。
 本発明を詳細に、また特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく、様々な修正や変更を加えることができることは、当業者にとって明らかである。
 本出願は、2009年12月1日出願の日本特許出願2009-273340に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

Claims (5)

  1.  TiO2を5~10質量%含有し、B23、P25およびSのうち、少なくとも一つを合計含有量で50質量ppb~5質量%含有する、TiO2を含有するシリカガラス。
  2.  徐冷点が1100℃以下であり、OH濃度が600ppm以下である請求項1に記載のTiO2を含有するシリカガラス。
  3.  脈理よって生じる応力の標準偏差(dev[σ])が0.03MPa以下である請求項1または2に記載のTiO2を含有するシリカガラス。
  4.  脈理によって生じる応力の最大値と最小値との差(Δσ)が0.20MPa以下である請求項1~3のいずれか1項に記載のTiO2を含有するシリカガラス。
  5.  請求項1~4のいずれか1項に記載のTiO2を含有するシリカガラスを用いたEUVリソグラフィ用光学部材。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2013084978A1 (ja) * 2011-12-09 2015-04-27 信越石英株式会社 チタニア−シリカガラス製euvリソグラフィ用フォトマスク基板
US9382150B2 (en) 2014-03-14 2016-07-05 Corning Incorporated Boron-doped titania-silica glass having very low CTE slope
US9580350B2 (en) 2014-11-19 2017-02-28 Corning Incorporated High hydroxyl TiO2-SiO2 glass
US9611169B2 (en) 2014-12-12 2017-04-04 Corning Incorporated Doped ultra-low expansion glass and methods for making the same
JP2017536323A (ja) * 2014-11-26 2017-12-07 コーニング インコーポレイテッド 低膨張率を有するドープされたシリカ−チタニアガラスおよびその製造方法
JP2020079199A (ja) * 2015-03-26 2020-05-28 コーニング インコーポレイテッド 極紫外線リソグラフィーに使用するためのガラス複合体
JP2022095387A (ja) * 2020-12-16 2022-06-28 Agc株式会社 TiO2-SiO2ガラス

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11111172B2 (en) 2016-11-30 2021-09-07 Corning Incorporated Basic additives for silica soot compacts and methods for forming optical quality glass
EP3584023B1 (en) * 2017-02-15 2025-12-10 Furukawa Electric Co., Ltd. Horizontal lathe

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4200445A (en) * 1977-04-28 1980-04-29 Corning Glass Works Method of densifying metal oxides
JPS6324973B2 (ja) 1983-11-16 1988-05-23 Tadao Shiraishi
US4902426A (en) * 1987-06-30 1990-02-20 Pedro B. Macedo Ion exchange compositions
JPH0558650A (ja) * 1991-09-02 1993-03-09 Tokuyama Soda Co Ltd 複合酸化物ガラス及びその製造方法
JP2004021089A (ja) * 2002-06-19 2004-01-22 Asahi Glass Co Ltd 光学素子
JP2004315351A (ja) * 2003-04-03 2004-11-11 Asahi Glass Co Ltd TiO2を含有するシリカガラスおよびEUVリソグラフィ用光学部材
JP2007182367A (ja) * 2005-12-08 2007-07-19 Shin Etsu Chem Co Ltd チタニアドープ石英ガラス、euvリソグラフィ用部材、euvリソグラフィ用フォトマスク基板及びチタニアドープ石英ガラスの製造方法
JP2008037743A (ja) 2006-06-28 2008-02-21 Corning Inc 超低膨張ガラスおよびその製造方法
JP2008100891A (ja) * 2006-10-20 2008-05-01 Covalent Materials Corp チタニア−シリカガラス

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4321373C2 (de) * 1993-06-26 1995-12-14 Schott Glaswerke Glaskeramik mit hoher Transmission im Wellenlängenbereich von 2700 bis 3300 nm, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung
US6733891B1 (en) * 2000-05-31 2004-05-11 Xerox Corporation Roll having glass coating
US7053017B2 (en) * 2002-03-05 2006-05-30 Corning Incorporated Reduced striae extreme ultraviolet elements
US20040025542A1 (en) * 2002-06-07 2004-02-12 Ball Laura J. Method of making extreme ultraviolet lithography glass substrates
KR20060036377A (ko) * 2003-04-01 2006-04-28 코닝 인코포레이티드 램프 반사경 기판, 유리, 유리-세라믹 물질 및 이의제조방법
JP4792705B2 (ja) * 2003-04-03 2011-10-12 旭硝子株式会社 TiO2を含有するシリカガラスおよびその製造法
DE102005026695A1 (de) * 2005-06-09 2006-12-21 Schott Ag Leuchtvorrichtung mit einem Außenkolben, insbesondere Hochdruck-Entladungslampe
EP2250133A1 (en) * 2008-02-29 2010-11-17 Asahi Glass Company, Limited Tio2-containing silica glass and optical member for lithography using the same
JP5549525B2 (ja) * 2009-11-16 2014-07-16 信越化学工業株式会社 硫黄を共添加したチタニアドープ石英ガラス部材の製造方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4200445A (en) * 1977-04-28 1980-04-29 Corning Glass Works Method of densifying metal oxides
JPS6324973B2 (ja) 1983-11-16 1988-05-23 Tadao Shiraishi
US4902426A (en) * 1987-06-30 1990-02-20 Pedro B. Macedo Ion exchange compositions
JPH0558650A (ja) * 1991-09-02 1993-03-09 Tokuyama Soda Co Ltd 複合酸化物ガラス及びその製造方法
JP2004021089A (ja) * 2002-06-19 2004-01-22 Asahi Glass Co Ltd 光学素子
JP2004315351A (ja) * 2003-04-03 2004-11-11 Asahi Glass Co Ltd TiO2を含有するシリカガラスおよびEUVリソグラフィ用光学部材
JP2007182367A (ja) * 2005-12-08 2007-07-19 Shin Etsu Chem Co Ltd チタニアドープ石英ガラス、euvリソグラフィ用部材、euvリソグラフィ用フォトマスク基板及びチタニアドープ石英ガラスの製造方法
JP2008037743A (ja) 2006-06-28 2008-02-21 Corning Inc 超低膨張ガラスおよびその製造方法
JP2008100891A (ja) * 2006-10-20 2008-05-01 Covalent Materials Corp チタニア−シリカガラス

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
J.P. WILLIAMS ET AL., AMERICAN CERAMIC SOCIETY BULLETIN, vol. 55, no. 5, 1976, pages 524
JOURNAL OF CHEMICAL SOCIETY OF JAPAN, 1972, pages 350
P.C. SCHULTZ; H.T. SMYTH: "Amorphous Materials", 1972, WILLEY, pages: 453
See also references of EP2518030A4 *

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2013084978A1 (ja) * 2011-12-09 2015-04-27 信越石英株式会社 チタニア−シリカガラス製euvリソグラフィ用フォトマスク基板
US9382150B2 (en) 2014-03-14 2016-07-05 Corning Incorporated Boron-doped titania-silica glass having very low CTE slope
JP2017508713A (ja) * 2014-03-14 2017-03-30 コーニング インコーポレイテッド 非常に小さいcte勾配を有するホウ素ドープチタニア−シリカガラス
US9580350B2 (en) 2014-11-19 2017-02-28 Corning Incorporated High hydroxyl TiO2-SiO2 glass
JP2017536323A (ja) * 2014-11-26 2017-12-07 コーニング インコーポレイテッド 低膨張率を有するドープされたシリカ−チタニアガラスおよびその製造方法
US9611169B2 (en) 2014-12-12 2017-04-04 Corning Incorporated Doped ultra-low expansion glass and methods for making the same
JP2018503585A (ja) * 2014-12-12 2018-02-08 コーニング インコーポレイテッド ドープト超低膨張ガラス及びその作製方法
JP2020079199A (ja) * 2015-03-26 2020-05-28 コーニング インコーポレイテッド 極紫外線リソグラフィーに使用するためのガラス複合体
JP7012761B2 (ja) 2015-03-26 2022-01-28 コーニング インコーポレイテッド 極紫外線リソグラフィーに使用するためのガラス複合体
JP2022095387A (ja) * 2020-12-16 2022-06-28 Agc株式会社 TiO2-SiO2ガラス
JP7528768B2 (ja) 2020-12-16 2024-08-06 Agc株式会社 TiO2-SiO2ガラス

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