JP2000180301A

JP2000180301A - レ―ザ耐久性測定装置およびホルダ

Info

Publication number: JP2000180301A
Application number: JP11271915A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Watanabe; 義則渡辺
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1998-10-08
Filing date: 1999-09-27
Publication date: 2000-06-30

Abstract

(57)【要約】【課題】レーザ耐久性測定装置に悪影響を及ぼすこと
なく、被測定物１３のレーザ耐久性を所望の雰囲気で測
定する。【解決手段】レーザ耐久性測定装置の被測定物用ホル
ダ３１を、被測定物１３自体によって塞がれる開口部３
１ａを有した気密性容器で構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、光学部品のレー
ザ光（例えば、ＫｒＦエキシマレーザ、ＡｒＦエキシマ
レーザ、固体レーザなどの任意のレーザ）に対する耐久
性を測定する装置に関するものである。特に、薄膜を具
えた光学部品の当該薄膜（例えば光学ガラスまたはレン
ズ表面に形成された薄膜）の、レーザ光に対する耐久性
を測定する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、より短波長な光源を用いた光学装
置が必要になっている。例えば、半導体装置製造用の縮
小投影露光装置（ステッパー）では、半導体装置の集積
度を高めるための１つの方法として、用いる光源の短波
長化が行われている。具体的には、ＫｒＦエキシマレー
ザやＡｒＦエキシマレーザに代表される短波長レーザを
光源として用いる試みが、行われている。

【０００３】このような短波長レーザを用いた光学装置
を実現するためには、この装置で使用するレンズやミラ
ー等の光学部品の、上記レーザ光に対する評価を行うこ
とが、不可欠になる。そして、重要な評価項目の１つと
して、薄膜を具えた光学部品の当該薄膜の、レーザ耐久
性の測定がある。

【０００４】従来、薄膜のレーザ耐久性を測定する方法
として、該薄膜のレーザインデュースドダメージシュレ
ッシュホールド（ＬＩＤＴ）を測定する方法が一般的に
用いられている。図６は、この方法を実施するための装
置、すなわちレーザ耐久性測定装置を、概略的に示した
図である。

【０００５】この従来のレーザ耐久性測定装置１０は、
レーザ光源１１と、レーザ耐久性測定の対象である被測
定物１３を保持するホルダ（図示を省略）とを具える。
レーザ光源１１は、レーザ耐久性を測定したいレーザ光
を発する任意のものである。また、ホルダは、被測定物
１３を所定の姿勢で固定するものである。

【０００６】さらに、このレーザ耐久性測定装置１０
は、レーザ耐久性測定に好ましい測定条件を設定するた
めに、レーザ光源１１と被測定物１３（実際はホルダ）
との間に、ビーム成形機構１５、パワー調整機構１７、
アパーチャー１９、パワーモニタ機構２１および結像光
学系２３を具える。

【０００７】ビーム成形機構１５は、レーザ光源１１か
らの光束をパワー調整機構１７に見合った光束に成形す
る。パワー調整機構１７は、被測定物１３に照射するレ
ーザ光パワーを調整する。アパーチャー１９は、被測定
物１３でのレーザ光の照射面積（像の大きさ）を一定に
する。パワーモニタ機構２１は、被測定物１３に照射す
るレーザ光のパワー密度をモニターするため、レーザ光
の一部を取り出す。このパワーモニタ機構２１は、例え
ば、ビームスプリッタ２１ａおよびパワーモニタ２１ｂ
で構成する。結像光学系２３はアパーチャー１９の像を
被測定物１３上に結像する。

【０００８】なお、被測定物１３のレーザ耐久性に関す
る評価は、例えば、被測定物１３にレーザ光をある時間
照射した都度、被測定物１３の損傷具合を顕微鏡で観察
する方法、または、被測定物１３の近傍に光音響効果を
検出できるセンサを配置して、該センサ出力の変動から
被測定物１３の損傷具合をモニタする方法などで行なわ
れている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、レンズや光
学ガラス上に形成する薄膜であって短波長域で使用可能
な薄膜を構成する物質は、現在のところ、フッ化物系あ
るいはごく一部の酸化物に限られる。そして、このよう
な物質で構成される薄膜は、その使用環境条件によって
そのレーザ耐久性が大きく変化することが分かってき
た。そこで、薄膜のレーザ耐久性を測定する場合、該薄
膜が使用される環境を加味した測定を行う必要がある。

【００１０】薄膜が使用される環境を加味して該薄膜の
レーザ耐久性を測定するには、例えば、図６を用いて説
明したレーザ耐久性測定装置１０の、レーザ光源１１を
除く各構成成分を、チャンバー（図示せず）内に設置し
た状態にして、該チャンバー内を所定の雰囲気にして、
該測定をする方法がある。

【００１１】しかし、この様にした場合、大がかりな設
備が必要になるという問題点があった。また、チャンバ
ー内の雰囲気次第では、レーザ耐久性測定装置の、チャ
ンバー内に入れた各部分の全部または一部を、劣化させ
てしまう危険があるため、チャンバー内の雰囲気を自由
に変更できないという問題点があった。

【００１２】この発明はこのような点に鑑みてなされた
ものであり、従って、この発明の目的は、レーザ耐久性
測定装置に悪影響を及ぼすことなく、被測定物のレーザ
耐久性を所望の雰囲気で測定できるレーザ耐久性測定装
置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】そこで、この発明によれ
ば、レーザ光源と、レーザ耐久性測定の対象である被測
定物を保持するためのホルダとを具えるレーザ耐久性測
定装置において、前述のホルダとして、被測定物の少な
くとも一部分が内部に置かれた状態で、当該被測定物を
保持する気密性容器を具えており、この気密性容器は、
前述のレーザ光源からのレーザ光が前述の被測定物に照
射されるように構成された気密性容器であることを特徴
とする。

【００１４】この発明のレーザ耐久性測定装置におい
て、好ましくは、前述の気密性容器は、被測定物自体に
よって塞がれる開口部を有した気密性容器であると良
い。

【００１５】このレーザ耐久性測定装置の発明を実施す
るに当たり、前述の気密性容器は、典型的には、容器内
部に所定気体を流すか、容器内部を所定気体で置換して
使用される。なお、場合によっては、容器内部を減圧状
態にして使用されることがあっても良い。

【００１６】また、前述の被測定物が測定用レーザ光に
対して透明な基板と該基板に形成された被測定薄膜とか
ら成る場合、前述の気密性容器は、前述の開口部が、被
測定物の被測定薄膜側が気密性容器の内部側になるよう
に塞がれて、使用される。

【００１７】このレーザ耐久性測定装置の発明によれ
ば、被測定物を内部に有した密閉性容器（気密性容器）
をホルダとして用いる。好適には、被測定物自体が密閉
性容器の壁の一部としての機能を示し、かつ、密閉性容
器自体が被測定物のホルダの機能と被測定物の測定部位
を外界から隔離する機能とを示す様になる。

【００１８】そのため、被測定物（被測定薄膜）のみを
所望の雰囲気、例えば所定気体雰囲気または減圧（真
空）雰囲気に置いた状態でレーザ耐久性の測定を行うこ
とができる。したがって、被測定物のみを、それを使用
する予定の環境に置いてレーザ耐久性の測定を行うこと
ができる。

【００１９】また、この発明に係るホルダの場合、上述
した様に被測定物は密閉性容器の壁の一部とみなせる状
態で、ホルダ（密閉性容器）に取り付けられるのが好ま
しい。これは、密閉性容器内部に被測定物の全部分が置
かれる状態を回避できることを意味する。密閉性容器内
部に被測定物の全部分を置いた場合、特に密閉性容器内
部に気体を流すと、被測定物自体が気体の流れを乱す原
因になる恐れがあり気体制御を難しくする恐れが高い
が、この発明ではそれを防止することができる。

【００２０】また、この発明に係るホルダの場合、上述
した様に、被測定物は密閉性容器の壁の一部とみなせる
状態で、ホルダ（密閉性容器）に取り付けられるのが好
ましい。被測定物の全部分を密閉性容器内部に置いた場
合、密閉性容器の壁から被測定物を置いた位置までの距
離分だけ光路長が長くなるが、この発明ではそれを防止
できるので、その分光源から被測定物までの光路長を短
縮できるという効果も得られる。

【００２１】しかし、密閉性容器内部に被測定物の全部
分を置いた状態にしても良い。その場合は、前述の気密
性容器の開口部が、測定用レーザ光に対して透明な蓋に
よって塞がれて、使用される。このように構成すると、
測定用レーザ光は、前述の蓋を通って被測定物に照射さ
れる。また、蓋が密閉性容器の壁の一部としての機能を
示すので、被測定物（被測定薄膜）のみを所望の雰囲
気、例えば所定気体雰囲気または減圧（真空）雰囲気に
置いた状態でレーザ耐久性の測定を行うことができる。

【００２２】なお、このレーザ耐久性測定装置の発明を
実施する場合、レーザ光を被測定物で結像させるための
結像光学系を設けることが多い。例えば、レーザ光源と
被測定物との間に結像光学系を設ける場合が多い。その
場合、この結像光学系をケプラー型結像光学系とするの
がよい。

【００２３】ケプラー型結像光学系は比較的簡単な構造
で平行光が得られる。然も、小径にすることで、パワー
密度の高い光束を得ることができる。これらのため、平
行光を用いかつ簡易化が図られた、レーザ耐久性測定装
置を実現することができる。然も、このように平行光を
用いることができると、光路に被測定物が垂直に設置さ
れている限りは、被測定物の位置が光路に沿って多少変
動しても、同一の光束径およびパワー密度でレーザ光を
被測定物に照射することができる。すなわち、被測定物
の光路上の位置精度を緩和できるという効果を持ち、か
つ、比較的簡易な、レーザ耐久性測定装置を実現するこ
とができる。

【００２４】また、被測定物が透明基板とこの上に形成
された被測定薄膜とから成る場合、上述した様に、被測
定薄膜がホルダとしての上記の気密性容器の内側になる
ように、被測定物は容器の開口部に取り付けられる。す
ると、レーザ光源から出て結像光学系で加工された光
は、透明基板を通過した後、被測定薄膜に至ることにな
る。この様な時、結像光学系として、ケプラー型結像光
学系を用いると、該光学系では平行光が得られるので、
被測定薄膜の前段に透明基板が存在しても、該基板の影
響を無視することができるという利点も得ることができ
る。

【００２５】なお、レーザ光源と被測定物との間に結像
光学系を設ける代わりに、前述の被測定物から見て前述
のレーザ光源とは反対側に、該光源からのレーザ光であ
って被測定物を通過したレーザ光を前述の被測定物側に
反射して被測定物上で結像させるための反射型結像光学
系を具える構成としても良い。

【００２６】ケプラー型結像光学系は、上記のごとく、
高いパワーの光束を得ることができるが、その分、光学
系自体の損傷も生じ易い。これに対し、反射型結像光学
系を用いる構成の場合、反射によりレーザ光を被測定物
に結像させることができるので、結像光学系の損傷を防
ぎ易いという利点が得られる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
レーザ耐久性測定装置の実施の形態について説明する。
なお、以下の説明で用いる各図はこの発明を理解出来る
程度に各構成成分の寸法、形状および配置関係を概略的
に示してあるにすぎない。また、各図において、同様な
構成成分については同一の番号を付して示し、その重複
する説明を省略することもある。

【００２８】１．第１の実施の形態図１は、第１の実施の形態のレーザ耐久性測定装置３０
の構成を概略的に示した図である。図６を用いて説明し
た従来のレーザ耐久性測定装置に本発明を適用した例を
示した図である。

【００２９】このレーザ耐久性測定装置３０は、レーザ
光源１１と、レーザ耐久性測定の対象である被測定物１
３を保持するホルダ３１とを具える。図１では、ホルダ
３１に被測定物１３を装着した状態を示してある。

【００３０】さらに、このレーザ耐久性測定装置３０
は、レーザ耐久性測定に好ましい測定条件を設定するた
めに、レーザ光源１１とホルダ３１との間に、ビーム成
形機構１５、パワー調整機構１７、アパーチャー１９、
パワーモニタ機構２１および結像光学系２３を具える。

【００３１】レーザ光源１１、ビーム成形機構１５、パ
ワー調整機構１７、アパーチャー１９、パワーモニタ機
構２１および結像光学系２３それぞれは、従来技術にお
いて説明した構成と同様のもので良い。

【００３２】ただし、結像光学系２３は、好ましくは、
ケプラー型結像光学系とするのが良い。既に説明した様
に、ケプラー型結像光学系を用いると、平行光を用いた
かつ比較的小型のレーザ耐久性測定装置を実現できるか
らである。また、測定光（レーザ光）が透明基板１３ａ
を一度通過してから被測定薄膜１３ｂに至る様な測定を
する場合でも、透明基板１３ａの測定光に対する影響を
軽減できるからである。

【００３３】ケプラー型結像光学系は従来公知の種々の
構造のもので良い。ケプラー型結像光学系の構成例を図
２に示す。この図２に示したケプラー型結像光学系２３
は、入力側から、凸レンズ２３ａ、メニスカスレンズ２
３ｂ、両凸レンズ２３ｃおよび凸レンズ２３ｄをこの順
に配列した構造となっている。もちろん、この図２に示
した構成例は一例に過ぎない。

【００３４】次に、被測定物１３を保持するためのホル
ダ３１について説明する。ホルダ３１は、被測定物１３
の少なくとも一部分が内部に置かれた状態で、当該被測
定物１３を保持する気密性容器（密閉性容器）として構
成される。また、この気密性容器は、測定用レーザ光が
被測定物１３に照射されるように構成してある。このホ
ルダ３１の説明を図３（Ａ）〜（Ｆ）および図７を参照
して行う。なお、これらの図は、ホルダ３１を、測定光
の光路を含む面に沿って切って示した断面図である。

【００３５】図３に示したホルダ３１は、被測定物１３
（図１参照）自体によって塞がれる開口部３１ａを有し
た密閉性容器３１で構成してある。ただし、被測定物１
３自体で開口部３１ａを塞ぐに当たり、被測定物１３自
体が測定時に密閉性容器３１からはずれることが無いよ
うに、何らかの手段を施す。例えば、被測定物１３が開
口部３１ａにはめ込まれて固定されるとか、被測定物１
３を開口部３１ａに当てた後に、別の固定手段で被測定
物１３を密閉性容器３１に固定する等、任意の手段を施
す。

【００３６】また、この密閉性容器３１は、その使用の
仕方に応じて種々の構造とすることが出来る。典型的な
使用の仕方としては、容器内部に所定気体を流しながら
（間欠的な場合でも良い）使用するか、容器内部を所定
気体で置換して使用するか、または容器内部を減圧状態
（所望の真空度の状態）にして使用する等が、挙げられ
る。所定気体としては、窒素やヘリウム等の不活性ガス
が用いられる。

【００３７】図３（Ａ）および（Ｂ）それぞれに示した
各ホルダ３１は、容器の内部に所定の気体を流した状態
で使用されるホルダ（以下、フローセル型のホルダとも
いう）の例である。容器内部に気体を流すことができる
ようにするために、フローセル型のホルダ３１それぞれ
は、気体流入口３１ｂと気体流出口３１ｃとを、容器３
１の適正位置に設けてある。適正位置とは、例えば、容
器の任意の両端が良い。フローセル型のホルダの場合、
所定気体を常時または間欠的に供給できるので好まし
い。

【００３８】また、図３（Ｃ）および（Ｄ）それぞれに
示したホルダ３１は、容器の内部を所定気体に置換して
使用されるホルダ（以下、パージセル型のホルダともい
う）の例である。このパージセル型のホルダの場合、開
口部３１ａを利用して気体の置換をしても良いし、別途
に、気体置換用の口（図示せず）を設けても良い。ま
た、勿論、上記のフローセル型のホルダ自体をパージセ
ル型のホルダとして使用しても良い。パージセル型のホ
ルダの場合、気体がフローされないため、レーザ耐久性
の測定を行う際に気体の流れは実質的に生じない。気体
の流れがあっては問題になるような場合に、パージセル
型のホルダは好ましい。

【００３９】なお、容器内を真空ポンプによって減圧状
態にして使用されるホルダであっても良い。

【００４０】いずれのホルダ３１も、被測定物自体で塞
がれる開口部３１ａを２以上具える場合があっても良い
（図３（Ｄ））。開口部３１ａを２以上具える場合は、
図３（Ｅ）や（Ｆ）に示した様に、容器の対向する２つ
の壁面に開口部３１ａをそれぞれ設けるのが良い。こう
すれば、レーザ耐久性測定の形態に応じて、ホルダ３１
の、レーザ光源１１に近い側の開口部を被測定物自体で
塞ぐことができ（図３（Ｅ））、または、レーザ光源に
遠い側の開口部を被測定物で塞ぐことができる（図３
（Ｆ））。

【００４１】なお、このように２つ以上の開口部３１ａ
を設ける場合、被測定物で塞いだ以外の開口部は、測定
に用いるレーザ光に対して透明（実質的に透明も含む）
な材料、例えば石英ガラスまたはホタル石などで構成し
た蓋３１ｄによって、塞ぐ必要がある。

【００４２】また、図３（Ｅ）や（Ｆ）に示した様に、
被測定物１３が測定用レーザ光に対して透明な基板１３
ａと、この基板１３ａに形成された（後に固定された場
合も含む）被測定薄膜１３ｂとから成る場合、被測定物
１３の被測定薄膜１３ｂ側が、容器の内部側になるよう
に、被測定物１３で開口部３１ａを塞ぐ必要がある。こ
うすれば、被測定薄膜１３ｂを所定の気体雰囲気内に収
めることができる。

【００４３】さらに、図７に示す様に、被測定物１３の
全部分が密閉性容器３１の内部に置かれるようにしても
良い。図７の場合では、被測定物１３が、何らかの手段
（不図示）で密閉性容器３１の中央に支持されている。
密閉性容器３１の対向する２つの壁面には、開口部３１
ａをそれぞれ設けてある。これら開口部３１ａは、それ
ぞれ測定に用いるレーザ光に対して透明な蓋３１ｄによ
って塞がれる。こうすれば、蓋３１ｄを通して被測定物
１３にレーザ光を照射することができる。

【００４４】このホルダ３１の形状は、任意好適な形状
にできる。しかし、被測定物１３で開口部３１ａを塞ぐ
際の作業を容易にする意味から、開口部３１ａを設ける
部分は平面の方が好ましい。従って、典型的には、ホル
ダ３１は箱状のものが好ましく、その１つの壁または対
向する２つの壁に開口部３１ａを具えたものとするのが
良い。

【００４５】また、このホルダ３１を構成する材料は、
用いる気体に対する耐性、例えば耐腐食性等、また機密
性を考慮した好適な材料で構成する。金属、プラスチッ
クス、セラミックス、ガラスなど任意の材料を用いるこ
とが出来る。ただし、少なくともレーザ光（測定光）が
通過する部分は、該測定光に対して透明（実質的に透明
も含む）材料例えば石英ガラスなどで構成する。測定光
がＡｒＦレーザやＫｒＦレーザである場合は、ホルダ３
１の測定光が通過する部分をホタル石で構成しても良
い。

【００４６】また、ホルダ３１の開口部３１ａの形状も
特に限定されない。典型的には四角形状または丸形状と
できる。ただし、被測定物１３の形状および大きさと、
開口部３１ａの形状及び大きさとを、規格化しておくの
が良い。また、開口部３１ａに、その形状に合った気密
保持部材、具体的にはパッキン、例えば開口部３１ａの
平面形状が円形であるならＯリングを設けるのが良い。

【００４７】なお、このホルダ３１は気密性容器と述べ
たが、必ずしも、厳密な気密性は必要でなく、ホルダ内
に所望の気体雰囲気を維持することが出来れば良い。

【００４８】この第１の実施の形態のレーザ耐久性測定
装置３０を使用する場合、ケプラー型結像光学系の利点
を生かす意味で、ホルダ３１は、被測定物で塞がれる開
口部３１ａが光源１１側になるように配置するのが良
い。こうすれば、被測定物１３は光源１１側に近くなる
ので、光源１１と被測定物１３との間の光路長を最小と
した状態で測定を行えるからである。

【００４９】なお、被測定物１３のレーザ耐久性に関す
る評価は、従来技術の項で説明した様に、顕微鏡による
方法や、光音響効果を利用する方法など、任意の方法で
行うことができる。

【００５０】２．第２の実施の形態次に、第２の実施の形態のレーザ耐久性測定装置４０に
ついて説明する。図４は、この装置４０の構成を概略的
に示した図である。

【００５１】上述した第１の実施の形態では、レーザ光
源１１とホルダ１３との間に結合光学系を設ける例を説
明した。しかし、この第２の実施の形態では、その代わ
りに、被測定物１３から見てレーザ光源１１とは反対側
に、レーザ光源１１からのレーザ光であってホルダ３１
により保持された被測定物１３を通過したレーザ光を被
測定物１３上で結像させるための反射型結像光学系４１
を設ける。

【００５２】この反射型結像光学系４１は、平面鏡、凹
面鏡（球面、楕円、放物面、非球面いずれでも良い）な
ど任意好適なもので構成することが出来る。また、レー
ザ光源１１と被測定物１３との間に別途に結像光学系を
設けて、この結像光学系と反射型結像光学系４１とによ
る任意好適な光学系を構成しても良い。

【００５３】図５（Ａ）〜（Ｃ）は、反射型結像光学系
４１を凹面鏡で構成する場合の、該光学系４１と被測定
物１３との配置例を説明する図である。

【００５４】図５（Ａ）の例は、図４の例を拡大して示
した図である。この例では、被測定薄膜１３ｂがホルダ
３１の内部になるように、ホルダ３１の開口部３１ａ
を、被測定物１３で塞いである。そして、反射型結像光
学系４１を、被測定物１３から見てレーザ光源１１とは
反対側であってホルダ３１と離れた位置に設けてある。
ただし、反射型結像光学系４１の焦点Ｆがホルダ３１内
になるように、反射型結像光学系４１をホルダ３１に対
し配置してある。

【００５５】また、図５（Ｂ）の例は、ホルダ３１とし
て、対向する２つの壁に開口部をそれぞれ有するホルダ
を用い、かつ、一方の開口部を被測定物１３で塞ぎ、他
方の開口部を反射型結像光学系４１で塞いだ例である。

【００５６】また、図５（Ｃ）の例は、ホルダ３１内に
反射型結像光学系４１を内蔵させた例である。

【００５７】なお、図５（Ｂ）および（Ｃ）の各例の場
合、反射型結像光学系４１自体も、レーザ耐久性測定雰
囲気にさらされたり、ホルダ３１に保持されたり、ホル
ダ３１内に収納されることになる。しかし、該光学系４
１は主として単一の光学部材であるので、測定装置の光
学系全体として劣化の影響を受けにくいので、本発明の
目的を損ねることはない。また、例え劣化したとしても
該光学系４１は比較的小型であるので交換が容易であ
る。

【００５８】この第２の実施の形態の場合、レーザ光源
１１（図４参照）から出た光は、ホルダ３１に保持され
ている被測定物１３を通過した後、反射型結像光学系４
１に至り、そこで反射された後に、被測定薄膜１３ｂ上
に結像する。従って、レーザ耐久性測定を行うことがで
きる。

【００５９】この第２の実施の形態では、ホルダ３１に
よる効果を第１の実施の形態の場合と同様に得られるこ
とに加えて、反射型の結像光学系を用いたので、結像光
学系の損傷が第１の実施の形態に比べて少ないという効
果も得られる。

【００６０】なお、この第２の実施の形態のレーザ耐久
性測定装置４０を使用する場合、ホルダ３１は、被測定
物１３で塞がれる開口部３１ａが光源１１側になるよう
に配置するのが良い。こうすれば、測定光（レーザ光）
が透明基板１３ａを通過してから被測定薄膜１３ｂに至
る様な測定をする場合でも、透明基板１３ａ中でのパワ
ー密度は被測定薄膜１３ｂ上での値より小さくすること
ができ、透明基板１３ａの測定光に対する影響を軽減で
きるからである。

【００６１】上述においては、この発明の実施の形態に
ついて説明した。しかし、この発明は上述の実施の形態
に何ら限定されるものではなく、多くの変形又は変更を
行うことができる。

【００６２】例えば、各実施の形態では、レーザ光源１
１とホルダ３１との間に、ビーム成形機構１５、パワー
調整機構１７、アパーチャー１９およびパワーモニタ機
構２１を設けた例を説明した。しかし、これらは必須と
いうものではなく、設計に応じて減少或いは他の構成成
分の追加を行うことができる。

【００６３】３．第３の実施の形態第１の実施の形態で説明したレーザ耐久性測定装置は、
被測定薄膜１３ｂを反射防止膜とする場合に用いて好適
である。しかし、このレーザ耐久性測定装置は、被測定
薄膜１３ｂを反射膜とする場合にも用いられる。第３の
実施の形態では、被測定薄膜１３ｂを反射膜とする場合
の構成例につき、図８ないし図１１を参照して説明す
る。これらの図は、ホルダ（密閉性容器）３１を、測定
光の光路を含む面に沿って切って示した断面図である。
以下、ホルダ３１と被測定薄膜１３ｂとの配置関係を主
として説明する。なお、レーザ光源１１、ビーム形成機
構１５、パワー調節機構１７、アパーチャー１９、パワ
ーモニタ機構２１および結像光学系２３の構成は図１に
示す構成と同様であるから、その説明を省略する。

【００６４】＜表面反射膜の場合＞先ず、被測定薄膜１
３ｂを表面反射膜とする場合につき、図８を参照して説
明する。表面反射膜は反射防止膜と同様に、レーザ光源
側に膜面が向くように設置されるとき、反射膜としての
（設計通りの）性能が発揮される。

【００６５】図８に示したホルダ３１は、容器の対向す
る２つの壁面に開口部３１ａがそれぞれ設けられた密閉
性容器３１で構成してある。ホルダ３１の、レーザ光源
１１に遠い側の開口部３１ａは、被測定物１３自体で塞
がれている。ホルダ３１の、レーザ光源１１に近い側の
開口部３１ａは、測定に用いるレーザ光５１に対して透
明な材料で構成した蓋３１ｄによって塞がれている。例
えば、レーザ光５１がＫｒＦレーザ光またはＡｒＦレー
ザ光の場合には、この蓋３１ｄの材料として石英ガラス
や蛍石ガラスなどが用いられる。

【００６６】また、被測定物１３は、測定用レーザ光５
１に対して透明な基板１３ａと、この基板１３ａに形成
された被測定薄膜１３ｂとから成っている。被測定物１
３は、この被測定薄膜１３ｂ側が容器の内部側になるよ
うに、開口部３１ａを塞いでいる。こうすれば、被測定
薄膜１３ｂは所定の気体雰囲気内に収められる。さら
に、被測定薄膜１３ｂの表面は、測定用レーザ光５１の
伝搬方向に対して垂直にされている。

【００６７】また、ホルダ３１の適正位置に気体流入口
３１ｂが設けられている。この気体流入口３１ｂから、
所定の気体が取り入れられる。その結果、このホルダ３
１はパージセルとして用いられる。また、図３（Ａ）、
（Ｂ）、（Ｅ）および（Ｆ）に示した気体流出口３１ｃ
を、ホルダ３１の適切な位置に設けるようにしても良
い。そのようにすれば、このホルダ３１はフローセルと
して用いられる。

【００６８】以上説明したように構成したので、レーザ
光５１は蓋３１ｄを通過してから、被測定薄膜１３ｂの
表面に垂直に入射する。そして、レーザ光５１は被測定
薄膜１３ｂの表面で反射される。よって、表面反射膜の
使用環境下において、被測定薄膜１３ｂのレーザ耐久性
が測定される。

【００６９】＜裏面反射膜の場合＞次に、被測定薄膜１
３ｂを裏面反射膜とする場合につき、図９を参照して説
明する。裏面反射膜は、レーザ光５１が基板１３ａを通
過した後に、被測定薄膜１３ｂに入射するように配置さ
れる。そのため、被測定物１３の基板１３ａ側がレーザ
光源１１側に向けられている。

【００７０】図９に示したホルダ３１は、１つの壁面に
開口部３１ａが設けられた密閉性容器３１で構成してあ
る。この開口部３１ａは、被測定物１３自体で塞がれて
いる。また、被測定物１３の被測定薄膜１３ｂ側が容器
の内部側を向くように、被測定物１３を設置してある。
こうすれば、被測定薄膜１３ｂは所定の気体雰囲気内に
収められると共に、被測定薄膜１３ｂの裏面側がレーザ
光源１１側に向く。さらに、被測定薄膜１３ｂの裏面
は、測定用レーザ光５１の伝搬方向に対して垂直にされ
ている。

【００７１】また、ホルダ３１の適正位置に気体流入口
３１ｂが設けられており、この気体流入口３１ｂから所
定の気体が取り入れられる。従って、被測定薄膜１３ｂ
は、所定の気体雰囲気中に収められる。

【００７２】以上説明したように構成したので、レーザ
光５１は基板１３ａを通過してから、被測定薄膜１３ｂ
の裏面に垂直に入射する。そして、レーザ光５１は被測
定薄膜１３ｂの裏面で反射される。よって、裏面反射膜
の使用環境下において被測定薄膜１３ｂのレーザ耐久性
が測定される。

【００７３】＜斜入射用反射膜の場合＞次に、被測定薄
膜１３ｂを斜入射用反射膜とする場合につき、図１０を
参照して説明する。一般に、斜入射用反射膜は、設計段
階で使用時の入射角度が決められているので、その角度
以外では性能が十分に発揮されない。例えば、斜入射用
に設計された反射膜に光を垂直入射（すなわち入射角度
が０°）させると、膜中における電界強度が想定してい
たものと異なってくるため、本来の性能が発揮されな
い。従って、斜入射用反射膜には、設計された入射角度
で光を入射させて、レーザ耐久性を評価する必要があ
る。

【００７４】図１０に示したホルダ３１は、１つの壁面
に開口部３１ａが設けられた密閉性容器３１で構成して
ある。この開口部３１ａは、測定に用いるレーザ光５１
に対して透明な材料で構成した蓋３１ｄによって塞がれ
ている。被測定物１３は、ホルダ３１の内部の中央付近
に設けられる。また、被測定物１３は、被測定薄膜１３
ｂの表面がレーザ光５１の伝搬方向に対して所定の角度
だけ傾くように、設置される。そのための被測定物１３
を支持する何らかの手段（不図示）が、ホルダ３１の内
部に設けられている。さらに、被測定薄膜１３ｂの表面
側がレーザ光源１１側に向けられている。

【００７５】また、ホルダ３１の適正位置に気体流入口
３１ｂが設けられており、この気体流入口３１ｂから所
定の気体が取り入れられる。従って、被測定薄膜１３ｂ
は、所定の気体雰囲気中に収められる。

【００７６】なお、ホルダ３１をフローセルとして用い
るとき、被測定物１３による気体の流れの乱れが気にな
るようであれば、図１１に示す様にホルダ３１の形状を
変えても良い。

【００７７】図１１に示すホルダ３１は、容器の対向す
る２つの壁面に開口部３１ａがそれぞれ設けられた密閉
性容器３１で構成してある。ホルダ３１の、レーザ光源
１１に近い側の開口部３１ａは、測定に用いるレーザ光
５１に対して透明な蓋３１ｄによって塞がれている。こ
の蓋３１ｄが設けられた壁面に対向する壁面は、その少
なくとも一部分が、レーザ光５１の伝搬方向に対して所
定の角度だけ傾いている。そして、その傾いた壁面部分
に、他方の開口部３１ａが形成されている。この開口部
３１ａは、被測定物１３自体で塞がれている。被測定物
１３は、基板１３ａと被測定薄膜１３ｂとから成ってお
り、被測定薄膜１３ｂの表面側がレーザ光源１１側に向
けられている。

【００７８】このようにすれば、被測定物１３がホルダ
３１の壁面に嵌め込まれた状態に置かれるので、被測定
物１３による気体の流れの乱れは、被測定物１３をホル
ダ３１の中央部に置いた場合に比べて抑制される。

【００７９】以上説明したように構成したので、レーザ
光５１は蓋３１ｄを通過してから、被測定薄膜１３ｂの
表面に所定の角度で入射する。そして、レーザ光５１は
被測定薄膜１３ｂの表面で反射される。よって、斜入射
用反射膜の使用環境下において被測定薄膜１３ｂのレー
ザ耐久性が測定される。

【００８０】なお、この例では、被測定物１３の被測定
薄膜１３ｂ側をレーザ光源１１側に向けたが、場合によ
っては、被測定物１３の基板１３ａ側をレーザ光源１１
側に向けても良い。

【００８１】＜反射膜用の結像光学系＞上述した各反射
膜の測定の際には、結像光学系２３として、第１の実施
の形態で説明したケプラー型結像光学系２３を用いるの
が良い。以下、その理由につき、図１２を参照して説明
する。

【００８２】図１２は、通常の結像光学系５３の構成を
示す図である。図１２に示すように、この結像光学系５
３は、例えば１枚のレンズにより構成される。このよう
な光学系では、被測定薄膜１３ｂの表面からある距離だ
け離間した位置で焦点Ｆが結ばれる。従って、被測定薄
膜１３ｂに至るレーザ光は平行光ではない。

【００８３】一方、被測定薄膜１３ｂのレーザ耐久性を
測定する際には、膜の一点だけではなく、膜の複数の箇
所にレーザ光を照射する必要がある。つまり、測定時に
は、被測定薄膜１３ｂを、ホルダ３１内部において上下
左右に移動させる、あるいは、ホルダ３１自体を上下左
右に移動させることを行う。そのとき、測定用レーザ光
が非平行光であると、被測定薄膜１３ｂまたはホルダ３
１を移動させるたびに、被測定薄膜１３ｂの表面におけ
る測定用レーザ光の照射径が変化してしまう。その結
果、測定に誤差が生じる。

【００８４】その点、ケプラー型結像光学系２３では、
最後のレンズを通過した後のレーザ光は平行光になる。
従って、被測定薄膜１３ｂあるいはホルダ３１を動かし
ても、被測定薄膜１３ｂの表面におけるレーザ光の照射
径が変化しない。よって、照射径の変化に基づく測定誤
差は生じない。

【００８５】以上説明したように、被測定薄膜１３ｂを
反射膜としても、そのレーザ耐久性を測定することがで
きる。なお、被測定薄膜１３ｂのレーザ耐久性に関する
評価は、顕微鏡による方法や、光音響効果を利用する方
法など、任意の方法で行うことができる。

【００８６】

【発明の効果】この発明のレーザ耐久性測定装置によれ
ば、レーザ耐久性測定装置自体に悪影響を及ぼすことな
く、被測定物のレーザ耐久性を所望の雰囲気で簡単に測
定することが可能になる。

【００８７】また、上述した説明から明らかなように、
この発明のレーザ耐久性測定装置によれば、被測定物用
のホルダとして、被測定物自体によって塞がれる開口部
を有した気密性容器を具えても良い。

【００８８】そのため、被測定物自体が密閉性容器の壁
の一部としての機能を示し、かつ、密閉性容器自体が被
測定物のホルダの機能と被測定物の測定部位を外界から
隔離する機能とを示す様になる。

【００８９】したがって、被測定物（被測定薄膜）のみ
を所望の雰囲気、例えば所定気体雰囲気に置いた状態で
レーザ耐久性の測定を行うことができる。よって、レー
ザ耐久性測定装置に悪影響を及ぼすことなく、被測定物
のレーザ耐久性を所望の雰囲気で測定出来るレーザ耐久
性測定装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態のレーザ耐久性測定装置の構
成を概略的に示した図である。

【図２】ケプラー型結像光学系の一構成例を示した図で
ある。

【図３】ホルダの構成例を説明する図である。

【図４】第２の実施の形態のレーザ耐久性測定装置の構
成を概略的に示した図である。

【図５】反射型結像光学系を用いる場合のいくつかの構
成例を示した図である。

【図６】従来技術の説明図である。

【図７】ホルダの構成例を説明する図である。

【図８】ホルダの構成例を説明する図である。

【図９】ホルダの構成例を説明する図である。

【図１０】ホルダの構成例を説明する図である。

【図１１】ホルダの構成例を説明する図である。

【図１２】通常の結像光学系の構成を示す図である。

【符号の説明】

１１：レーザ光源１３：被測定物１３ａ：透明基板１３ｂ：被測定薄膜１５：ビーム成形機構１７：パワー調整機構１９：アパーチャー２１：パワーモニタ機構２３：結像光学系３０：第１の実施の形態のレーザ耐久性測定装置３１：ホルダ（気密性容器）３１ａ：開口部３１ｂ：気体流入口３１ｃ：気体流出口３１ｄ：蓋４０：第２の実施の形態のレーザ耐久性測定装置４１：反射型結像光学系５１：レーザ光５３：結像光学系

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ光源と、レーザ耐久性測定の対象
である被測定物を保持するためのホルダとを具えるレー
ザ耐久性測定装置において、前記ホルダとして、被測定物の少なくとも一部分が内部
に置かれた状態で、当該被測定物を保持する気密性容器
を具えており、該気密性容器は、前記被測定物へ照射される光の透過領
域を有することを特徴とするレーザ耐久性測定装置。
【請求項２】請求項１に記載のレーザ耐久性測定装置
において、前記気密性容器は、被測定物自体によって塞がれる開口
部を有した気密性容器であることを特徴とするレーザ耐
久性測定装置。
【請求項３】請求項２に記載のレーザ耐久性測定装置
において、前記気密性容器は、内部に所定気体を流すかまたは内部
を所定気体で置換して使用される気密性容器であること
を特徴とするレーザ耐久性測定装置。
【請求項４】試料の少なくとも一部分が内部に保持さ
れた状態で、該試料が保持される内部が密閉され、前記
試料に照射される光の透過領域を外壁に具えた気密性容
器からなることを特徴とするホルダ。