(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外域から真空紫外域までの波長域の光に使用される合成石英ガラスの評価方法であって、合成石英ガラスに波長２４８ｎｍの紫外線を照射し、紫外線照射により合成石英ガラスから生じる散乱光強度に対する最も強い蛍光発光の中心波長における蛍光発光強度の比を求め、その比から蛍光発光強度を評価する合成石英ガラスの評価方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、合成石英ガラスの評価方法に関する。特に、１５０〜４００ｎｍまでの波長域にある紫外光を光源とする装置の光学部材として用いられる合成石英ガラスの評価方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
合成石英ガラスは、近赤外域から真空紫外域までの広範囲の波長域において透明な材料であること、熱膨張係数がきわめて小さく寸法安定性に優れていること、金属不純物をほとんど含有しておらず高純度であることなどの特徴がある。
そのため、従来のｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）を光源として用いた光学装置の光学部材には合成石英ガラスが主に用いられてきた。
【０００３】
近年、ＬＳＩの高集積化に伴い、ウェハ上に集積回路パターンを描画する光リソグラフィ技術において、より線幅の短い微細な描画技術が要求されており、その対応として露光光源の短波長化が進められてきている。たとえばリソグラフィ用ステッパの光源としては、ＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）が用いられつつあり、さらに将来的にはＦ2レーザ（波長１５７ｎｍ）が用いられようとしている。
短波長の紫外線を露光光源とする装置の光学部材として用いられる合成石英ガラスには、紫外線照射時の蛍光発光強度が小さいことが要求される。
【０００４】
しかし、蛍光発光強度については、蛍光を暗室内で目視で判定する評価方法（特開平１−１８９６５４）が提案されているが、この方法では定量性に欠ける問題点があった。またＸ線を照射して２６０ｎｍにピークを持つ吸収帯の強度から６５０ｎｍにピークを持つ赤色蛍光強度を判定する評価方法（特開平７−４３２４９）が提案されているが、この方法では６５０ｎｍにピークを持つ蛍光の強度しか評価できず、他の波長にピークを持つ蛍光の強度が評価できない問題点があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、合成石英ガラスに紫外線（特に１５０〜４００ｎｍの波長域にある紫外線）を照射した時に生ずる蛍光発光が充分に抑えられているか否かを、該合成石英ガラスを実際に使用する条件に近い条件で、簡便かつ定量的に判定できる合成石英ガラスの評価方法の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、紫外域から真空紫外域までの波長域の光に使用される合成石英ガラスの評価方法であって、合成石英ガラスに波長２４８ｎｍの紫外線を照射し、紫外線照射により合成石英ガラスから生じる散乱光強度に対する最も強い蛍光発光の中心波長における蛍光発光強度の比を求め、その比から蛍光発光強度を評価する合成石英ガラスの評価方法を提供する。
【０００７】
例えば、合成石英ガラスを半導体露光装置のレンズ用材料として用いた場合、合成石英ガラスに蛍光が発生すると、レジストが感光され、得られる微細パターンの寸法精度（解像度）が低下する問題が生じるが、強度比Ｒが０．０１以下であれば、合成石英ガラスから生じる蛍光発光強度は充分に小さく、当該問題は生じない。特に、強度比Ｒが０．００１以下であることが好ましい。
本発明の評価方法に係る合成石英ガラスは、特に１５０〜４００ｎｍの波長域にある紫外線照射時の蛍光発光が抑えられており、１５０〜４００ｎｍまでの波長域にある紫外光を光源とする装置の光学部材として好適である。
【０００８】
１５０〜４００ｎｍまでの波長域にある紫外光としては、エキシマレーザ（ＸｅＣｌ：３０８ｎｍ、ＫｒＦ：２４８ｎｍ、ＡｒＦ：１９３ｎｍ）、Ｆ2レーザ（１５７ｎｍ）、低圧水銀ランプ（１８５ｎｍ）、エキシマランプ（ＸｅＸｅ：１７２ｎｍ）、重水素ランプなどが挙げられ、用途に応じて選択できる。
また、本発明の評価方法に係る合成石英ガラスが適用される光学部材としては、レンズ、プリズム、窓材、フォトマスクなどが挙げられる。
【０００９】
本発明の評価方法に係る合成石英ガラスのＯＨ基濃度は、赤色蛍光発光（６５０ｎｍを中心とする蛍光発光）を抑える観点から、５００ｐｐｍ以下であることが好ましい。
さらに、緑色蛍光発光および黄色蛍光発光（５００〜６００ｎｍを中心とする蛍光発光）を抑える観点から、本発明の評価方法に係る合成石英ガラスにおけるアルカリ金属（特にＮａ）、アルカリ土類金属（特にＭｇ、Ｃａ）および遷移金属（特にＦｅ、Ｃｒ、Ｖ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｎｉ）の合計濃度（不純物の合計濃度）は５ｐｐｂ以下であることが好ましい。
【００１０】
また、本発明の評価方法に係る合成石英ガラスは、赤色蛍光発光を抑える観点から、酸素過剰型欠陥を実質的に含まないことが好ましく、青色蛍光発光（２８８ｎｍおよび４５８ｎｍを中心とする蛍光発光）を抑える観点から、酸素欠乏型欠陥を実質的に含まないことが好ましい。
【００１１】
酸素欠乏型欠陥とは、≡Ｓｉ−Ｓｉ≡結合を意味し、該欠陥の濃度は１６３ｎｍにおける吸収強度より求められる（Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．，Ｂ３８，１２７７２（１９８８））。
酸素過剰型欠陥とは、≡Ｓｉ−Ｏ−Ｏ−Ｓｉ≡結合を意味し、該欠陥の濃度は、合成石英ガラス（１０ｍｍ厚）を、水素ガス１００％、１気圧、９００℃、２４時間の条件で熱処理し、増加したＯＨ基濃度、すなわち、≡Ｓｉ−Ｏ−Ｏ−Ｓｉ≡＋Ｈ2→２≡ＳｉＯＨから求められる。
【００１２】
酸素欠乏型欠陥を実質的に含まないとは前記方法による検出限界濃度以下、すなわち、５×１０16個／ｃｍ3未満、酸素過剰型欠陥を実質的に含まないとは前記方法による検出限界濃度以下、すなわち、２×１０17個／ｃｍ3未満であることを意味する。
【００１３】
【実施例】
以下、例を挙げてより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されない。
【００１４】
公知の方法により四塩化ケイ素を酸水素火炎中で加水分解させて合成石英ガラスを製造し、表１に示すＯＨ基濃度、酸素欠乏型欠陥濃度、酸素過剰型欠陥濃度のものを準備した。
【００１５】
ＯＨ基濃度は、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基濃度を求めた（Ｃｅｒ．Ｂｕｌｌ．，５５（５），５２４（１９７６））。
不純物濃度はＩＣＰ−Ｍａｓｓにより分析した。なお、例１〜９の不純物の合計濃度は全て検出限界以下（３ｐｐｂ以下）であり、例１０〜１１の不純物濃度（ｐｐｂ）は表２のとおりである。
酸素欠乏型欠陥の濃度は、１６３ｎｍにおける吸収強度より求めた（Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．，Ｂ３８，１２７７２（１９８８））。
酸素過剰型欠陥の濃度は、合成石英ガラス（１０ｍｍ厚み）を水素ガス１００％、１気圧、９００℃、２４時間の熱処理を行い、増加したＯＨ基濃度から求めた。
【００１６】
得られた合成石英ガラスから３０ｍｍ×４０ｍｍ×１０ｍｍの評価用試料を切り出し、３０ｍｍ×４０ｍｍの２面および４０ｍｍ×１０ｍｍの２面を鏡面研磨した。この試料に対して、４０ｍｍ×１０ｍｍの面にマルチチャンネルフォトダイオードをセットし、３０ｍｍ×４０ｍｍの面に垂直な方向からＫｒＦエキシマレーザ（エネルギー密度１００ｍＪ／ｃｍ2／ｐｕｌｓｅ、周波数３００Ｈｚ）を照射し、試料から生じる最も強い蛍光発光の中心波長（蛍光発光中心波長）、該波長における蛍光発光強度、散乱光強度をそれぞれ測定し、散乱光強度に対する蛍光発光強度の比（強度比Ｒ）を求めた。図１に評価方法を示す概略図を示す。また、結果を表３に示す。
【００１７】
例７〜９の強度比Ｒは０．０１を超えており、蛍光強度が比較的大きく、レジストの感度特性に依存するが、解像度に悪影響を与える場合がある一方で、例１〜６および例１０〜１１の強度比は０．０１以下であり、蛍光強度が充分に小さく、解像度にはほとんど影響を与えない。特に、例１、２、３、１０の強度比は０．００１以下でありきわめて良好な結果となっている。
【００１８】
【表１】
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【００１９】
【表２】
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【００２０】
【表３】
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【００２１】
【発明の効果】
本発明の評価方法によれば、紫外線（特に２４８ｎｍの波長域にある紫外線）を照射した時に生ずる蛍光発光が充分に抑えられたているか否かを、該合成石英ガラスを実際に使用する条件に近い条件で、簡便かつ定量的に判定できる。
また、本発明によれば、２４８ｎｍの波長域にある紫外線を照射した時でも蛍光発光が抑えられた合成石英ガラスを容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】蛍光発光強度の評価方法を示す概略図
【図１】
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