JP7091121B2

JP7091121B2 - 石英ガラス板

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Publication number: JP7091121B2
Application number: JP2018080176A
Authority: JP
Inventors: 竜也森; 彰佐藤; 敦之嶋田; 裕也横澤; 宜正吉田
Original assignee: Shin Etsu Quartz Products Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Quartz Products Co Ltd
Priority date: 2018-04-18
Filing date: 2018-04-18
Publication date: 2022-06-27
Anticipated expiration: 2038-04-18
Also published as: EP3782964A4; US11927882B2; EP3782964A1; CN112041283B; CN112041283A; JP2019189470A; TWI797302B; TW201943667A; KR20210002486A; KR102663000B1; US20210173299A1; WO2019202921A1

Description

本発明は、石英ガラス板に関する。

半導体プロセスのフォトリソグラフィ工程では、フォトレジストを塗布したシリコンウェハを露光することでパターン形成を行う。この際に用いるマスクに傷などがあると、露光時にパターンに欠陥ができてしまうため、これを防ぐ目的で、マスクにペリクルを装着することが一般的である。ペリクルにおいて、ペリクル板は、枠状のフレームに接着剤で固定された形で利用される。近年、フォトリソグラフィも微細化が進み、より短い波長でエネルギーが大きい紫外線が利用されるようになり、フレームや接着剤に関しても、高い耐熱性、耐紫外線性を持つ材料が必要になってきている。さらに、ペリクルをマスクに装着させて露光する際、露光する光の光路長が変わるとパターンの位置ずれが起こってしまうため、ペリクル板に接着させるフレームの面精度も厳しいものが要求される。例えば、特許文献１では、高い耐熱性、耐紫外線性を持つ石英ガラスをペリクル板とフレームに利用する方法が報告されている。しかし、ペリクル板とフレームを接着する際、紫外線硬化樹脂を接着剤として利用しているため、短波長の紫外線によって接着強度が低下し、剥がれなどが起こる。さらに、エネルギーが大きい紫外線が照射されると、紫外線硬化樹脂は熱膨張し、剥がれや変形が起こるため、フレームの精度も悪くなる。紫外線に耐性があり、精度良くフレームを接着できる方法が求められている。

深紫外線光源を利用した板洗浄用の紫外線照射装置が開発されている。近年、パッケージ基板、フラットパネル、半導体チップ等の微細化が進み、微細部の洗浄も可能な洗浄力を持つ高出力紫外線照射用装置の開発が進められている。コストダウンの観点からバッチあたりの処理数を多くするため、板の大型化も進み、それに伴って紫外線照射用装置も大型化されてきている。

紫外線照射用装置内には、深紫外線を透過することができる石英ガラスが窓板として利用される。高度な洗浄能力を持ち、大型な板にも対応できる紫外線照射装置が要求されるにつれて、それに利用される石英ガラス板も、例えば大型で部分的に段差を有するなど、複雑な形状が要求されるようになってきている。例えば特許文献２では、半導体や液晶等の製造工程でのレジスト除去や、プリント基板の穴あけ加工後に残る有機樹脂の除去を目的とした紫外線処理装置に関する技術が提案されている。この装置内に、段差を有する大型の石英ガラス板が利用されており、段差はＨＦエッチング、サンドブラスト、研削加工などによって形成される。しかし、この方法では段差の高さの制御が難しく、紫外線処理の際に被処理物と紫外線光源との間のギャップにばらつきが生じ、均一に処理を行うことが難しい。紫外線に耐性があり、精度良く段差を形成できる方法が要求されている。

特開２００５－７０１９１号公報特開２０１４－２０９５４８号公報

本発明は、上記した事情に鑑みなされたもので、均一な厚さの段差を形成することができ、紫外線、又は紫外線を含む光の照射による破損が起こりにくい石英ガラス板を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、石英ガラス板本体と、該石英ガラス板本体と接着層を介して接着された石英ガラス部材とを有する石英ガラス板であって、前記接着層はシリカからなり、前記接着層に含まれるアルカリ金属イオンであるＬｉ、Ｎａ、Ｋイオンとアルカリ土類金属イオンであるＣａイオンの濃度の合計が１０質量ｐｐｍ以下であることを特徴とする石英ガラス板を提供する。

本発明の石英ガラス板では、接着層と石英ガラス部材を有することにより均一な厚さの段差を形成することができるとともに、接着層に含まれるアルカリ金属イオン（Ｌｉ、Ｎａ、Ｋイオン）とアルカリ土類金属イオン（Ｃａイオン）の濃度の合計が１０質量ｐｐｍ以下であることにより、紫外線を含む光の照射による破壊が起こりにくい。

このとき、前記石英ガラス部材と前記接着層を介して接着された前記石英ガラス板本体は、照射総エネルギーが０ｋＪ／ｃｍ^２を超えて２００００ｋＪ／ｃｍ^２以下の範囲で紫外線を照射したときの複屈折が１００ｎｍ／ｃｍ以下であることが好ましい。

石英ガラス板を構成する石英ガラス板本体がこのような複屈折を有することにより、被照射物に十分に均一に紫外線を照射することができる。

また、前記接着層の密度が、１．０ｇ／ｃｍ^３以上２．０ｇ／ｃｍ^３以下であることが好ましい。

このような範囲の密度を有する接着層であれば、応力が緩和されるとともに、歪による破壊が起こりにくくなる。

また、前記接着層の厚さが、１００μｍ以下であることが好ましい。また、前記接着層の接着強度が、照射総エネルギーが０ｋＪ／ｃｍ^２を超えて２００００ｋＪ／ｃｍ^２以下の範囲で紫外線を照射したとき、１０ｋｇｆ／ｃｍ^２以上であることが好ましい。

このように厚さ１００μｍ以下の接着層であれば、接着強度が高くなる。また、接着層の接着強度が、１０ｋｇｆ／ｃｍ^２以上であれば、石英ガラス板の歪や熱による接着層の破壊が起こりにくくなる。

また、前記石英ガラス板は、紫外線照射窓用のものとすることができる。

このような構造を持つ石英ガラス板は、上述した物品に適用でき、特に具体的には、紫外線照射窓の用途に好適に用いることができる。

本発明であれば、均一な厚さの段差を形成することができ、紫外線を含む光の照射による破損が起こりにくい石英ガラス板を提供することができる。特に、本発明の石英ガラス板は、石英ガラス部材によって形成される段差が均一であり、均一に紫外線を照射できる。また、熱や紫外線によって劣化や破損が起こらない石英ガラス板とすることができる。

本発明に係る石英ガラス板の一例を示す概略断面図である。

以下、図面を参照し、本発明をより具体的に説明する。図１に、本発明に係る石英ガラス板１０の一例を示した。石英ガラス板１０は、石英ガラス板本体１１と、該石英ガラス板本体１１と接着層１３を介して接着された石英ガラス部材１２とを有する。さらに、接着層１３はシリカからなる。また、接着層１３に含まれるアルカリ金属イオンであるＬｉ、Ｎａ、Ｋイオンとアルカリ土類金属イオンであるＣａイオンの濃度の合計が１０質量ｐｐｍ以下である。

このような接着層１３を有する本発明の石英ガラス板１０は、紫外線照射窓の用途に好適に用いることができる。その他、本発明の石英ガラス板１０は、紫外線を照射される用途に好適に使用することができる。ただし、本発明の石英ガラス板１０は、紫外線照射窓等の用途に限定されず、様々な用途に適用することができる。また、図１では、石英ガラス板本体１１に石英ガラス部材１２を接着層１３で２箇所接着した例を示しているが、これに限定されず、石英ガラス板本体１１に接着する石英ガラス部材１２の数は特に限定されない。また、用途に合わせて石英ガラス部材１２の形状は様々に設計することができる。例えば、様々な長さを有する棒状とすることができるし、環状や四角形状の枠状部材とすることもできる。以下では、紫外線照射窓の用途を中心に本発明の石英ガラス板１０を説明する。

図１に示した石英ガラス板１０は、石英ガラス板本体１１が接着層１３を介して石英ガラス部材１２を有している。これにより、この石英ガラス部材１２に、段差としての機能を持たせることができる。紫外線照射窓の用途では、石英ガラス板１０は、このような段差の高さを調整することで、被照射物との間に一定のスペースを設けることができる。石英ガラス部材１２は接着層１３を介して石英ガラス板本体１１上に接合されているので、例えば、高精度に研磨された石英ガラス板本体１１上に石英ガラス部材１２を接合することで、紫外線を精度良く均一に被照射物に照射できる装置が製造可能である。この場合、石英ガラス板本体１１及び石英ガラス部材１２はともに緻密体である。

本発明に使用される石英ガラス板本体１１は、公知の方法である四塩化珪素の火炎加水分解によって得られた合成石英ガラスを好適に用いることができる。このような石英ガラス板本体１１は紫外線照射時の透過率低下が少ない。石英ガラス部材１２についても、四塩化珪素の火炎加水分解によって得ることができる。ただし、石英ガラス板本体１１及び石英ガラス部材１２は、その他の製造方法によって製造されたものであってもよい。

本発明の石英ガラス板１０において接着層１３に含まれるアルカリ金属イオンとアルカリ土類金属イオンの濃度の合計は、上記のように、１０質量ｐｐｍ以下である。ここでいうアルカリ金属イオンはＬｉ、Ｎａ及びＫイオンであり、アルカリ土類金属イオンはＣａイオンである。これらのイオン濃度の合計が１０質量ｐｐｍを越えると、接着層１３での紫外線吸収が大きくなり熱となるので、熱膨張によって接着層１３が破壊されやすくなる。

また、本発明の石英ガラス板１０において、石英ガラス板本体１１は、照射総エネルギーが０ｋＪ／ｃｍ^２を超えて２００００ｋＪ／ｃｍ^２以下の範囲で紫外線を照射したときの複屈折が１００ｎｍ／ｃｍ以下であることが好ましい。ここでの紫外線は、波長１５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の範囲とすることができる。また、石英ガラス板本体１１の複屈折は、石英ガラス部材１２と接着層１３を介して接着された状態で紫外線を照射した後に測定した値である。また、上記複屈折の条件は、複屈折測定装置によって測定可能な石英ガラス板本体１１の任意の位置において満たすことが好ましいが、特に石英ガラス部材１２が接着層１３を介して接着された部分近傍で大きくなる。石英ガラス板本体１１の複屈折が１００ｎｍよりも小さければ、この部分近傍と、そこから離れた部分で複屈折の差が小さくなり、歪による内部応力は大きくなりにくく、石英ガラス板本体１１が破損しにくくなる。また、上記条件では、石英ガラス板本体の内部歪による紫外線の屈折が小さくなり、紫外線の強度分布差が小さくなるので、被照射物に均一に紫外線を照射することができる。

上記のように、接着層１３はシリカからなる。この接着層１３は球状のシリカ粒子で構成されていることが好ましい。すなわち、接着層１３は球状のシリカ粒子同士が融着した状態で、融着部以外に微小な空間を有する状態となっていることが好ましい。

接着層１３は実質的にシリカのみで構成されているため、Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉの結合エネルギーが大きく、エネルギーが大きい紫外線が照射されても劣化、着色、破損することが無い。さらに、接着層１３が高温になったとしてもシリカの熱膨張係数が小さいので、熱膨張によって破損されることは無い。

接着層１３の密度は１．０ｇ／ｃｍ^３以上２．０ｇ／ｃｍ^３以下であることが好ましい。接着層１３付近に紫外線が照射されると、歪により応力がかかるが、接着層１３の密度が上記範囲であることで、応力が緩和され、かつ、強度を保つことができる。接着層１３の密度が１．０ｇ／ｃｍ^３以上であれば、接着層１３の強度が高くなり、破壊されにくくなる。接着層１３の密度が２．０ｇ／ｃｍ^３以下であれば、応力が緩和され、歪による破壊が起こりにくくなる。接着層１３の密度は、例えば、上記した球状のシリカ粒子の粒径や粒径分布により調節することができる。

接着層１３の厚さは、１００μｍ以下であることが好ましい。接着層１３の厚さが１００μｍ以下であれば、接着強度が高くなり、紫外線による歪や熱によって接着層１３が破壊されることが起こりにくくなる。また、照射総エネルギーが０ｋＪ／ｃｍ^２を超えて２００００ｋＪ／ｃｍ^２以下の範囲で紫外線を照射したときの接着層１３の接着強度が１０ｋｇｆ／ｃｍ^２以上であることが好ましい。接着強度が１０ｋｇｆ／ｃｍ^２（約９８．１Ｎ／ｃｍ^２）以上であれば、紫外線によって生じる歪による接着層１３の破壊や熱による接着層１３の破壊が起こりにくくなる。

接着層１３を有する石英ガラス板１０は以下のようにして作製することができる。ただし、この方法に限定されず、石英ガラス板１０は種々の方法で製造することができる。

まず、接着層１３を作製するための原材料の１つとして、アルコキシシランを加水分解させた溶液を準備する。加水分解するアルコキシシランとしては、テトラエトキシシランを好適に用いることができる。また、原材料の１つとして、シリカ粒子を準備する。上記のように、本発明では、作製する接着層１３において、アルカリ金属イオンとアルカリ土類金属イオンの濃度の合計を１０質量ｐｐｍ以下とすることが必要であるので、原材料としてＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃａをほとんど含まないものを用いる必要がある。なお、上記のようにアルコキシシランの加水分解溶液を用いる場合、該溶液に微量に含まれるアルカリ金属イオンとアルカリ土類金属イオンも考慮する必要があり、溶液を高純度にする必要がある。その他、工程において外部より混入してくる、アルカリ金属イオンとアルカリ土類金属イオンも考慮する必要がある。

上記のように準備したアルコキシシランを加水分解させた溶液に上記シリカ粒子を投入し、攪拌することによりシリカスラリーを得る。このシリカスラリーを石英ガラス板本体１１に塗布する。石英ガラス板本体１１に塗布したシリカスラリーに石英ガラス部材１２を載せる。次に、必要に応じて、石英ガラス部材１２に荷重をかけ、所定時間静置する。シリカスラリーの塗布量や、荷重の大小により、接着層１３の厚さや接着強度を調節することができる。その後、必要な箇所以外にはみ出したシリカスラリーを除去する。その後、室温で乾燥する。また、必要に応じて、焼結を行う。この焼結温度は適宜設定することができるが、例えば、３００℃以上１２００℃以下とすることができる。この乾燥（及び／又は焼結）により、シリカスラリーを接着層１３とすることができる。

以上のようにして、図１に示した石英ガラス板本体１１と、該石英ガラス板本体１１と接着層１３を介して接着された石英ガラス部材１２とを有する石英ガラス板１０を製造することができる。なお、接着層１３の形成後、必要に応じて石英ガラス部材１２を研削加工することができる。

以下に、本発明の実施例及び比較例をあげてさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

［実施例１－１］
以下の工程を経て、図１に示した石英ガラス板１０を紫外線照射窓用石英ガラス板として製造した。

まず、テトラエトキシシランを加水分解させた溶液１．５ｇに、シリカ粒子（平均粒径１．５μｍ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃａの合計濃度が４質量ｐｐｍ）を１０ｇ投入した。その後、攪拌機を用いて１分撹拌し、シリカスラリーを得た。

次に、研磨加工した３００ｍｍ×３００ｍｍ×厚さ５ｍｍの石英ガラス板本体１１（合成石英ガラス板）上に、上記シリカスラリーを塗布した。次に、５ｍｍ角×２００ｍｍの石英ガラス部材１２（石英ガラス帯板）を石英ガラス板本体１１の上に乗せ、２ｇｆ／ｍｍ^２（約０．２Ｎ／ｍｍ^２）の荷重をかけてそのまま１時間静置した。なお、石英ガラス部材１２（石英ガラス帯板）は２つ用いて、石英ガラス板本体１１上の２箇所に接着した。その後、はみ出したシリカスラリーをはがし、１０００℃、１０時間の条件で焼結させて段差付き石英ガラス板を得た。次に、この段差付き石英ガラス板の段差を、合成石英ガラス板（石英ガラス板本体１１）からの高さが０．５ｍｍになるように研削加工した。このようにして紫外線照射窓用石英ガラス板（図１の石英ガラス板１０）を得た。

この石英ガラス板１０（紫外線照射窓用石英ガラス板）に、波長１７２ｎｍのエキシマランプ光を照射総エネルギー１０００ｋＪ／ｃｍ^２となるように照射した。

［実施例１－２］
基本的に実施例１－１と同様にして、石英ガラス板１０（紫外線照射窓用石英ガラス板）を得たが、実施例１－１から、原材料のシリカ粒子としてＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃａの合計濃度が６質量ｐｐｍのものを使用することに変更した。このように製造した石英ガラス板１０（紫外線照射窓用石英ガラス板）に、波長１７２ｎｍのエキシマランプ光を照射総エネルギー１０００ｋＪ／ｃｍ^２となるように照射した。

［実施例１－３］
基本的に実施例１－１と同様にして、石英ガラス板１０（紫外線照射窓用石英ガラス板）を得たが、実施例１－１から、原材料のシリカ粒子としてＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃａの合計濃度が８質量ｐｐｍのものを使用することに変更した。このように製造した石英ガラス板１０（紫外線照射窓用石英ガラス板）に、波長１７２ｎｍのエキシマランプ光を照射総エネルギー１０００ｋＪ／ｃｍ^２となるように照射した。

［比較例１－１］
基本的に実施例１－１と同様にして、石英ガラス板（紫外線照射窓用石英ガラス板）を得たが、実施例１－１から、原材料のシリカ粒子としてＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃａの合計濃度が１０質量ｐｐｍのものを使用することに変更した。このように製造した石英ガラス板（紫外線照射窓用石英ガラス板）に、波長１７２ｎｍのエキシマランプ光を照射総エネルギー１０００ｋＪ／ｃｍ^２となるように照射した。

［比較例１－２］
基本的に実施例１－１と同様にして、石英ガラス板（紫外線照射窓用石英ガラス板）を得たが、実施例１－１から、原材料のシリカ粒子として天然石英を粉砕して得られた粒子を使用することに変更した。このように製造した石英ガラス板（紫外線照射窓用石英ガラス板）に、波長１７２ｎｍのエキシマランプ光を照射総エネルギー１０００ｋＪ／ｃｍ^２となるように照射した。

［実施例２－１］
実施例１－１と同様にして、石英ガラス板１０（紫外線照射窓用石英ガラス板）を得た。この石英ガラス板１０に、波長１７２ｎｍのエキシマランプ光を照射総エネルギー５０００ｋＪ／ｃｍ^２となるように照射した。

［実施例２－２］
実施例１－１と同様にして、石英ガラス板１０（紫外線照射窓用石英ガラス板）を得た。この石英ガラス板１０に、波長１７２ｎｍのエキシマランプ光を照射総エネルギー１００００ｋＪ／ｃｍ^２となるように照射した。

［実施例２－３］
実施例１－１と同様にして、石英ガラス板１０（紫外線照射窓用石英ガラス板）を得た。この石英ガラス板１０に、波長１７２ｎｍのエキシマランプ光を照射総エネルギー１５０００ｋＪ／ｃｍ^２となるように照射した。

［実施例２－４］
実施例１－１と同様にして、石英ガラス板１０（紫外線照射窓用石英ガラス板）を得た。この石英ガラス板１０に、波長１７２ｎｍのエキシマランプ光を照射総エネルギー２００００ｋＪ／ｃｍ^２となるように照射した。

［実施例２－５］
実施例１－１と同様にして、石英ガラス板１０（紫外線照射窓用石英ガラス板）を得た。この石英ガラス板１０に、波長１７２ｎｍのエキシマランプ光を照射総エネルギー２５０００ｋＪ／ｃｍ^２となるように照射した。

［実施例２－６］
実施例１－１と同様にして、石英ガラス板１０（紫外線照射窓用石英ガラス板）を得た。この石英ガラス板１０に、波長２５４ｎｍの紫外光を照射総エネルギー１０００ｋＪ／ｃｍ^２となるように照射した。

［比較例２－１］
基本的に実施例１－１と同様にして、石英ガラス板１０（紫外線照射窓用石英ガラス板）を得たが、実施例１－１から、原材料のシリカ粒子としてＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃａの合計濃度が１０質量ｐｐｍのものを使用することに変更した。このように製造した石英ガラス板１０に、波長１７２ｎｍのエキシマランプ光を照射総エネルギー５０００ｋＪ／ｃｍ^２となるように照射した。

［比較例２－２］
比較例２－１と同様にして、石英ガラス板１０（紫外線照射窓用石英ガラス板）を得た。この石英ガラス板１０に、波長１７２ｎｍのエキシマランプ光を照射総エネルギー１００００ｋＪ／ｃｍ^２となるように照射した。

［比較例２－３］
比較例２－１と同様にして、石英ガラス板１０（紫外線照射窓用石英ガラス板）を得た。この石英ガラス板１０に、波長１７２ｎｍのエキシマランプ光を照射総エネルギー２００００ｋＪ／ｃｍ^２となるように照射した。

［比較例２－４］
基本的に実施例１－１と同様にして、石英ガラス板１０（紫外線照射窓用石英ガラス板）を得たが、実施例１－１から、シリカスラリーに変わり、市販のセラミックス接着剤を利用することに変更した。このように製造した石英ガラス板１０に、波長１７２ｎｍのエキシマランプ光を照射総エネルギー２００００ｋＪ／ｃｍ^２となるように照射した。

［実施例３－１］
基本的に実施例１－１と同様にして、石英ガラス板１０（紫外線照射窓用石英ガラス板）を得たが、実施例１－１から、原材料としてシリカ粒子を５ｇ投入することに変更した。このように製造した石英ガラス板１０に、波長１７２ｎｍのエキシマランプ光を照射総エネルギー１０００ｋＪ／ｃｍ^２となるように照射した。

［実施例３－２］
基本的に実施例１－１と同様にして、石英ガラス板１０（紫外線照射窓用石英ガラス板）を得たが、実施例１－１から、原材料としてシリカ粒子を３ｇ投入することに変更した。このように製造した石英ガラス板１０に、波長１７２ｎｍのエキシマランプ光を照射総エネルギー１０００ｋＪ／ｃｍ^２となるように照射した。

［実施例４－１］
基本的に実施例１－１と同様にして、石英ガラス板１０（紫外線照射窓用石英ガラス板）を得たが、実施例１－１から、石英ガラス部材１２（石英ガラス帯板）にかける荷重を１ｇｆ／ｍｍ^２（約０．１Ｎ／ｍｍ^２）に変更した。このように製造した石英ガラス板１０に、波長１７２ｎｍのエキシマランプ光を照射総エネルギー１０００ｋＪ／ｃｍ^２となるように照射した。

［実施例４－２］
基本的に実施例１－１と同様にして、石英ガラス板１０（紫外線照射窓用石英ガラス板）を得たが、実施例１－１から、石英ガラス部材１２（石英ガラス帯板）にかける荷重を０．５ｇｆ／ｍｍ^２（約０．０５Ｎ／ｍｍ^２）に変更した。このように製造した石英ガラス板１０に、波長１７２ｎｍのエキシマランプ光を照射総エネルギー１０００ｋＪ／ｃｍ^２となるように照射した。

［比較例３－１］
研磨加工した３００ｍｍ×３００ｍｍ×厚さ６ｍｍの合成石英ガラス板を、高さ０．５ｍｍ、長さ２００ｍｍの段差（段差は２箇所）ができるように研削加工した。段差以外は合成石英ガラス板を５ｍｍの厚さに研削、研磨加工した。このようにして、紫外線照射窓用石英ガラス板を得た。この紫外線照射窓用石英ガラス板に、波長１７２ｎｍのエキシマランプ光を照射総エネルギー１０００ｋＪ／ｃｍ^２となるように照射した。

［比較例３－２］
研磨加工した３００ｍｍ×３００ｍｍ×厚さ５ｍｍの合成石英ガラス板上にアクリレート系紫外線硬化樹脂を塗布し、５ｍｍ角×２００ｍｍの石英ガラス帯板をその上に乗せ（２箇所）、そのまま１時間静置した。その後、はみ出した紫外線硬化樹脂をはがし、波長３６５ｎｍの紫外線を３０秒照射させ、段差付き石英ガラス板を得た。段差付き石英ガラス板の段差を、合成石英ガラス板からの高さが０．５ｍｍになるように研削加工し、紫外線照射窓用石英ガラス板を得た。この紫外線照射窓用石英ガラス板に、波長１７２ｎｍのエキシマランプ光を照射総エネルギー１０００ｋＪ／ｃｍ^２となるように照射した。

［測定方法］
・接着層におけるアルカリ金属イオンとアルカリ土類金属イオンの合計濃度
各実施例、比較例の接着層を取り出し、ＩＣＰ－ＡＥＳ（高周波誘導結合プラズマ発光分光分析）により測定した。

・複屈折
複屈折については、複屈折測定装置ＥＸＩＣＯＲ３５０ＡＴ（Ｈｉｎｄｓ社製）を用いて波長６３２．８ｎｍにおける複屈折を測定した。石英ガラス板本体（比較例３－１では研削加工により段差を形成した以外の箇所）について、測定装置により測定可能な複数の任意の位置で複屈折を測定し、そのうち最大の複屈折を最大複屈折とした。

・接着層の密度
接着層の体積と質量（重量）から、接着層の密度を算出した。

・接着層の厚さ
石英ガラス部材の接着前に、石英ガラス部材と石英ガラス板本体の厚さをマイクロメーターで測定し、接着後に接着層を含む段差と石英ガラス板本体の合計厚さをマイクロメーターで測定し、前者の値を引き算して接着層の厚さを測定した。

・接着強度
次のような接着強度測定用サンプルを作製した。各実施例、比較例と同様の条件で、１０ｍｍ角×２０ｍｍの石英ガラスを２つ接着させ、波長１７２ｎｍのエキシマランプ光（実施例２－６は波長２５４ｎｍの紫外光）を照射後、３点曲げ試験で圧子が接着層上になるように接着強度測定用サンプルを破壊させ、破壊する直前の最大強度を接着強度とした。

上記実施例と比較例の結果を下記の表１、表２に示す。表中の「一部破損」、「一部剥離」は、石英ガラス部材１２の破損、剥離が一部であり実用上の問題はないことを示す。また、「ごく一部が破損」はその程度が特に軽いことを示す。

接着層におけるアルカリ金属イオンとアルカリ土類金属イオンの濃度合計（質量ｐｐｍ）が１０質量ｐｐｍ以下である実施例１－１～１－３では、石英ガラスの破損、段差（石英ガラス部材）の剥離、着色は無かった。接着層におけるアルカリ金属イオンとアルカリ土類金属イオンの濃度合計（質量ｐｐｍ）が１０質量ｐｐｍを超えた比較例１－１、１－２では、段差（石英ガラス部材）の剥離及び接着層の着色が発生した。

実施例１－１、２－１～２－５の比較から、照射総エネルギーが０ｋＪ／ｃｍ^２を超えて２００００ｋＪ／ｃｍ^２以下の範囲で紫外線を照射したときの石英ガラス板における石英ガラス本体の複屈折は１００ｎｍ／ｃｍ以下であることが好ましいことがわかる。また、紫外線の照射総エネルギー量の指標は紫外線の波長にほぼ依存しないことが実施例１－１と実施例２－６の比較からわかる。

実施例２－１～２－５、比較例２－１～２－３から、接着層におけるアルカリ金属イオンとアルカリ土類金属イオンの濃度合計が１０ｐｐｍを超えた石英ガラス板は接着強度が１０ｋｇｆ／ｃｍ^２を下回り、段差剥離が起こることがわかる。

実施例２－４と比較例２－４から、石英ガラス板における石英ガラス本体の複屈折は本発明で利用した接着剤のほうが小さくなり、石英ガラス本体の破損が起こらないことがわかる。

また、実施例１－１、３－１、３－２の比較から、石英ガラス部材の接着層の密度が１．０ｇ／ｃｍ^３以上であることが、接着強度が高く好ましいことがわかる。

また、実施例１－１、４－１、４－２の比較から、接着層の厚さが１００μｍ以下であることが好ましいことがわかる。

段差の形成を研削加工で行った比較例３－１では段差高さのばらつきが大きくなった。また、比較例３－２では段差（石英ガラス部材）の剥離及び着色が発生した。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は単なる例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

１０…石英ガラス板、１１…石英ガラス板本体、１２…石英ガラス部材、
１３…接着層。

Claims

石英ガラス板本体と、
該石英ガラス板本体と接着層を介して接着された石英ガラス部材と
を有する石英ガラス板であって、
前記接着層はシリカからなり、
前記接着層に含まれるアルカリ金属イオンであるＬｉ、Ｎａ、Ｋイオンとアルカリ土類金属イオンであるＣａイオンの濃度の合計が１０質量ｐｐｍ以下であり、
前記接着層の密度が、１．０ｇ／ｃｍ ^３以上２．０ｇ／ｃｍ ^３以下であることを特徴とする石英ガラス板。
前記石英ガラス部材と前記接着層を介して接着された前記石英ガラス板本体は、照射総エネルギーが０ｋＪ／ｃｍ^２を超えて２００００ｋＪ／ｃｍ^２以下の範囲で紫外線を照射したときの複屈折が１００ｎｍ／ｃｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の石英ガラス板。
前記接着層の厚さが、１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の石英ガラス板。
前記接着層の接着強度が、照射総エネルギーが０ｋＪ／ｃｍ^２を超えて２００００ｋＪ／ｃｍ^２以下の範囲で紫外線を照射したとき、１０ｋｇｆ／ｃｍ^２以上であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の石英ガラス板。
前記石英ガラス板は、紫外線照射窓用のものであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の石英ガラス板。