[发明专利]掺杂二氧化钛的石英玻璃及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于在EUV光刻技术中使用的掺杂二氧化钛的石英玻璃，及其制备方法。

背景技术

在用于制造半导体器件的先进光刻处理中，较短波长的光源用于曝光。随后采用超紫外线(EUV)的光刻被认为是有前途的。由于EUV光刻技术采用反射光学系统，所以即使由引入其中的热所导致的光刻光学系统中每一个部件(例如基材)的轻微热膨胀，都将对光刻精度产生不利影响。因此，例如反射镜、掩模、工作台等部件都必须由低膨胀材料制成。已知掺杂二氧化钛的石英玻璃是典型的低膨胀材料。添加一定量的二氧化钛可使石英玻璃的热膨胀最小化。

EUV光刻部件还必须具有均匀的低热膨胀分布。为了获得均匀的低热膨胀分布，首要的是，使石英玻璃以均匀浓度掺杂二氧化钛。例如，JP-A 2004-315351公开了掺杂二氧化钛的石英玻璃，其中在30mm×30mm范围内的最大和最小的TiO₂浓度差为小于或等于0.06重量％，并且在30mm×30mm范围内随着石英玻璃中TiO₂浓度变化的折射率变化(Δn)小于或等于2×10^-4。

还已知在掺杂二氧化钛的石英玻璃中的OH基团浓度是对掺杂二氧化钛的石英玻璃的低热膨胀具有影响的物理性能之一。例如，WO 2005/114328公开了具有平均OH含量为700至1000wt ppm的石英玻璃坯料，其中在石英玻璃坯料厚度上的OH含量变化平均值在主要功能方向区域中不超过±50ppm。于是石英玻璃的光学和热学性能尽可能保持均匀。

JP-A 2005-022954描述了玻璃假想温度与零膨胀温度范围的区域有关，零膨胀温度范围是指玻璃的热膨胀系数(CTE)几乎变为零(0)的温度范围。为了拓宽零膨胀温度范围，假想温度为优选至多950℃，更优选至多900℃，更加优选850℃。由于玻璃中高OH基团浓度显示了快速结构松弛，所以具有足够引起温度分布的大直径的玻璃坯料的制造趋向于产生假想温度分布。因此，OH基团浓度为优选至多600ppm，更优选至多400ppm，更加优选至多200ppm。此外，如果OH基团浓度在宽范围内变化，结构松弛时间可能在不同位置显著变化，引起假想温度的差别。因此，在掺杂二氧化钛的石英玻璃中OH基团浓度的变化优选在50ppm以内，更优选在30ppm以内，更加优选在10ppm以内。

如上所述，在渗杂二氧化钛的石英玻璃中OH基团浓度对低热膨胀具有重大影响。因此认为限定掺杂二氧化钛的石英玻璃中OH基团浓度的绝对量和分布是重要的。

WO 2005/114328同样涉及双折射。在优选实施方案中，正交于主要功能方向(或者柱镜轴)在633nm处的最大应力双折射(SDB)不超过5nm/cm，并且最大应力双折射的大部分具有不超过50(nm/cm)/cm的梯度。

JP-A 2008-182220描述了从与材料中应力量成比例的延迟所计算出的玻璃材料的峰-谷条纹水平或RMS条纹水平。由于条纹水产对由玻璃制造的透镜或窗元件的光透过率具有不利影响，所以需要降低峰-谷条纹水平或RMS条纹水平。

WO 2006/004169公开了含有TiO₂的氧化硅玻璃，其中在400至700nm波长范围内，每1mm厚度的内部透过率为至少70％，并且在300至3000nm波长范围内，每1mm厚度的内部透过率为至少70％。如果内部透过率小于70％，则可能在观察或评价中产生不便，使得不太可能溶易地进行通过采用激光干涉仪的测量装置来控制均匀性或表面平滑度的观察。此外，在使可见光或红外光通过其中的组件的情况下，透射光强度下降。

如上所述，低膨胀材料(特别是用作EUV光刻光学部件)必须满足众多物理性能数值，使得材料具有低热膨胀和表面平滑度。

当采用石英玻璃作为EUV光刻部件时，该玻璃必须满足低热膨胀的均匀性。影响掺杂二氧化钛的石英玻璃的低热膨胀均匀性的因素包括：掺杂剂二氧化钛浓度、杂质浓度、假想温度等。通过使这些因素抵消或通过使这些因素的每一个均匀可实现整体玻璃的低热膨胀均匀性。

引用列表

专利文件1：JP-A 2004-315351

专利文件2：WO 2005/114328(JP-A 2008-505827)

专利文件3：JP-A 2005-022954

专利文件4：JP-A 2008-182220(USP 7053017)

专利文件5：WO 2006/004169(JP-A 2008-505043)