JPH10239213A - 光吸収量測定方法および装置 - Google Patents

光吸収量測定方法および装置

Info

Publication number
JPH10239213A
JPH10239213A JP9044986A JP4498697A JPH10239213A JP H10239213 A JPH10239213 A JP H10239213A JP 9044986 A JP9044986 A JP 9044986A JP 4498697 A JP4498697 A JP 4498697A JP H10239213 A JPH10239213 A JP H10239213A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
measured
temperature
amount
irradiated
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9044986A
Other languages
English (en)
Inventor
Norio Komine
典男 小峯
Hiroki Jinbo
宏樹 神保
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP9044986A priority Critical patent/JPH10239213A/ja
Publication of JPH10239213A publication Critical patent/JPH10239213A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Radiation Pyrometers (AREA)
  • Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光照射部の発熱による温度変化を直接且つ正
確に測定して、光学材料の光吸収量を正確に測定する。 【解決手段】 合成石英ガラスなどから作られた試験片
3に光源1からエキシマレーザ光のような所定の光を照
射し、この試験片1における光照射箇所の温度変化を赤
外線放射温度計4により測定し、このように測定された
温度変化に基づいて試験片1の光吸収量を測定する。な
お、光源1からの光としては好ましくは波長400nm
以下の紫外線レーザ光が用いられ、赤外線放射温度計は
波長8〜13μmの赤外線検出に基づいて温度変化測定
を行うのが望ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は材料の光吸収量を測
定する方法および装置に関し、特に、レンズ部材、ファ
イバ、窓部材、ミラー、エタロン、プリズムなどの光学
素子として使用される光学材料の光吸収量を測定する方
法および装置に関する。
【0002】
【従来技術】光学素子に光が照射されたときにどの程度
の光量が光学素子に吸収されるか、すなわち、どの程度
の光が透過もしくは反射されるかということを正確に測
定することを要求されることが多い。例えば、ArFエ
キシマレーザリソグラフィ装置、ArFエキシマレーザ
CVD装置、ArFエキシマレーザ加工装置などにおい
ては、波長193nmのArFエキシマレーザを光源とした
各種の光学系、あるいは波長200nm以下の紫外、真空紫
外線あるいは同波長領域のレーザを光源とした照明用光
学系あるいは結像用光学系などが用いられるが、このよ
うな短波長のレーザ光に対して各光学系を構成するレン
ズ部材、ファイバ、窓部材、ミラー、エタロン、プリズ
ムなどの光学素子には高い透過率が要求される。
【0003】このようなことから光学素子材料としては
石英ガラス等のような高い光透過率を有する材料が用い
られるのであるが、たとえ高い透過率を有するものであ
っても多数の光学素子が組み合わされて作られる上記の
ような装置においては、装置全体としての光透過率をい
かに高くするかということが問題になる。このため、こ
のような光学素子の材料がどの程度の透過率を有する
か、すなわち、材料がどの程度の光吸収を行うかという
ことを正確に測定する必要がある。
【0004】光学材料の光吸収量を評価する方法とし
て、光カロリメトリー法が検討されるようになってきて
いる。この方法は、適当な光を試料に照射して、光吸収
によって生じた試料内部の発熱による温度変化を検出し
て光吸収量を評価する方法である。もともと、試料内部
での光化学反応過程を研究する方法として発展してきた
が、最近では、試料の光吸収量を評価する方法として検
討されている。
【0005】従来、光カロリメトリー法における温度変
化の検出には熱電対やサーミスタが用いられている。熱
電対は、接合された2種類の金属線の2接点(一方を基
準点、他方を測定点とする)を異なる温度に保ったとき
に生ずる熱起電力を検出して測定点の温度を求める温度
計である。また、サーミスタは、抵抗値が温度によって
大きく変化する物質を用いて温度を求める温度計であ
る。これらの温度計では、その測定点を試料に接着する
ことにより、試料温度を測定する。
【0006】図2に熱電対による光カロリメトリー法の
測定配置図を示した。ここでは光源1からの光をマスク
2を介して整形し、石英ガラス試験片(測定対象物)3
の所定箇所に照射させる。石英ガラス試験片3において
照射光が照射された箇所においてはその光の一部が吸収
されて発熱する。照射光の照射箇所の近傍には熱電対5
の先端が接着されており、この発熱による試験片3の温
度上昇を熱電対5により測定し、光吸収量が評価され
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、熱電対を光カ
ロリメトリー法で用いる場合、特に例えば光リソグラフ
ィ装置の光学系のレンズ部材として使用されるような、
厚さ1cm当たりの吸収量が0.1%オーダの微弱な吸
収しか存在しない光学材料に対する測定の場合には、熱
電対を試験片に接着しなければならないことが逆にデメ
リットになる。すなわち、図2に示したように、熱電対
5の先端は光照射箇所を外してその近傍にしか接着でき
ないという問題がある。なぜなら、熱電対に光が直接照
射されてしまうとそれ自身が発熱してしまい、試験片の
温度変化を正確に評価できないからである。
【0008】したがって、図2に示したように、これま
では光照射部にできるだけ接近した部分に熱電対を接着
して対処していたが、これでは光照射部の直接の温度測
定は不可能であり、測定精度が低下するという問題があ
った。また、熱電対の接着を試験片ごとに行わねばなら
ないため、試験片の研磨面と熱電対との接着の状態にば
らつきが発生しやすく、測定誤差の要因となっていた。
【0009】本発明はこのような問題に鑑みたもので、
光照射部の発熱による温度変化を直接測定することがで
き、光学材料の光吸収量を正確に測定できるような測定
方法および装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】このような目的達成のた
め、本発明に係る測定方法では、測定対象に所定の光を
照射し、この材料における所定の光が照射された箇所の
温度変化を赤外線放射温度計により測定し、このように
測定された温度変化に基づいて測定対象の光吸収量を測
定する。なお、測定対象は石英ガラスであることが多
い。また、測定対象に照射される光は、波長400nm
以下の紫外線レーザ光を用いるのが望ましい。さらに、
赤外線放射温度計は波長8〜13μmの赤外線検出に基
づいて温度変化測定を行うものであることが望ましい。
【0011】また、本発明に係る測定装置は、所定の光
を測定対象に向けて照射する光源と、この測定対象にお
ける光源からの照射光を受ける箇所に対向して配設され
た赤外線放射温度計と、この赤外線放射温度計により測
定された光照射箇所の温度変化に基づいて測定対象の光
吸収量を求める演算部とを有する。この装置において、
赤外線放射温度計により照射箇所の温度分布を示す画像
を測定し、このように測定された温度分布画像および/
又はこの温度分布画像のデータから演算部により演算さ
れた光吸収量分布画像を表示する表示部を設けるのが望
ましい。
【0012】本発明の場合には、測定対象の光照射箇所
の温度を赤外線放射温度計によって離れた位置から測定
することができる、すなわち、従来の熱電対やサーミス
タのように測定対象に接着する必要がない。このため、
測定対象材料の光照射部の温度を非接触で測定すること
ができ、光照射箇所の温度が測定手段により影響される
ことがなく、正確な温度測定が可能である。しかも光照
射箇所の温度を直接測定することができるので、正確な
光吸収量の測定を行うことが可能である。また、従来の
方法では問題となっていた熱電対接着状態のばらつきに
よる測定誤差も解消することができる。
【0013】さらに、本発明に係る測定装置の場合、赤
外線放射温度計により測定対象における光照射箇所の放
射赤外線の画像を測定すれば、光照射箇所全体の温度分
布および/又は光吸収量分布も知ることができる。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図1に示す
光吸収量測定装置に基づいて説明する。この装置は、光
吸収量を測定したい波長の光を発する光源1と、この光
源1からの光を整形するためのマスク2を有する。光源
1からの光は、例えば、分光された重水素ランプ光、ハ
ロゲンランプ光、あるいはArFなどのエキシマレーザ
光である。光吸収量の測定対象である試験片3は、照射
する方向の向かい合う2面を平行に研磨して作られてい
る。さらにこの装置では赤外線放射温度計4が試験片3
の光照射部に向けて、照射光の光軸に対して適当な角度
を有して対向配設されている。
【0015】光源1から放射される適当なエネルギーを
有する照射光をマスク2により整形して、試験片3の研
磨面に垂直に照射する。この照射光の照射による試験片
3の光照射部の温度上昇量を、赤外線放射温度計4によ
って測定する。このとき赤外線放射温度計4は照射光の
光軸に対して適当な角度を有して配設されており、温度
計4が照射光を受けることがなく、試験片3の光照射部
の温度上昇のみを正確に検出する。検出された温度上昇
量から光吸収量への換算は、演算器6により試験片形
状、照射光形状を考慮した熱伝導方程式の数値解析から
行なわれる。
【0016】さらに、この装置では、このように演算さ
れた光吸収量を表示するディスプレイ7を有しており、
演算結果がこのディスプレイ7に表示される。この場
合、赤外線放射温度計4を赤外線カメラから構成し、試
験片3の光照射部の赤外線画像すなわち温度分布画像を
得るようにするのが好ましい。そして、このような温度
分布画像は演算器6を介してディスプレイ7に表示され
る。さらに、演算器6においては、この温度分布画像か
ら試験片3の光吸収量分布画像を算出し、これをディス
プレイ7に表示させることもできる。
【0017】赤外線放射温度計4の測定波長には、3〜
5.3μmと8〜13μmとの二つの波長領域が通常用
いられるが、本発明では8〜13μm波長帯を用いるこ
とが望ましい。なぜなら、3〜5.3μm波長帯の放射
赤外線量は、8〜13μm波長帯の放射赤外線量より小
さく、その結果光吸収量の測定精度が悪くなるためであ
る。
【0018】
【実施例】次に具体的な測定について説明する。この測
定対象となる試験片3は、直接法で合成された合成石英
ガラスを用いて形成した。試験片3に含まれるアルカリ
土類金属であるMg、Ca、遷移金属であるSc、T
i、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、
Alといった各不純物元素濃度はそれぞれ20ppb以下で
あった。さらに、Cl濃度は50ppm、Na濃度は検出下
限(1ppb)以下であり、K濃度も検出下限(50ppb)以
下であった。また、OH基濃度は950ppmであった。な
お、Na、K、Clの定量は熱中性子線照射による放射
化分析によって行った。また、アルカリ土類金属、遷移
金属およびAl元素の定量は誘導結合型プラズマ発光分
光法によって行った。また、OH基濃度は赤外吸収分光
法(OH基による1.38μmの吸収量を測定する)によっ
て測定した。
【0019】試験片の形状寸法はφ60mm、厚さ10mmであ
る。これらの試験片の互いに向かい合う2面に平行度が1
0秒以内、片面ごとの平坦度がニュートンリング3本以
内、片面ごとの表面粗さがrms=10オングストローム
以下になるように精密研磨を施し、最終的に試験片の厚
さが10±0.1mmとなるように研磨した。さらに、表面吸
収の原因となる研磨剤が表面に残留しないように、高純
度SiO2粉による仕上げ研磨加工を施した。
【0020】作製した試験片について波長193nmの光の
透過率を分光光度計により測定したところ、90.7%±0.1
5%であった。この透過率には表面での反射損失が含まれ
ているため、それを補正して内部透過率を算出したとこ
ろ、(99.8±0.15)%/cmであった。
【0021】図1に示す測定装置の光源1からの光とし
て波長193nmのArFエキシマレーザ光を用いた。研磨
面がエキシマレーザ光の光軸に対して垂直になるように
試験片3を配置した。エキシマレーザ光ワンパルス当た
りのエネルギー密度を25mJ/cm2、繰り返しを100Hz、ビ
ーム形状を5mm角として、試験片の中心部に105パルス照
射した。ビーム形状は図1に示したような、中心に5mm
角の開口部を有するアルミ製のマスク2によって整形し
た。なお、実際の照射においては、光源1であるエキシ
マレーザ装置以外はすべてアクリルケース内に配置して
あり、ケース内部は窒素ガスで置換し、ケース内部の残
留酸素濃度は0.1%以内に保持した。
【0022】図1に示したような配置で、試験片3の照
射部の温度を赤外線放射温度計4(日本電気三栄製:サ
ーモトレーサ6T62型)で測定したところ、照射部の
温度は、未照射部に比較して(0.2±0.1)℃上昇した。
試験片形状、照射光形状を考慮した熱伝導方程式の数値
解析から、この温度上昇量は193nmの吸収量で(0.15±0.
1)%/cmに対応していることがわかった。
【0023】同一の試料の試験片3を用いて、図2の配
置で熱電対5による温度変化の測定を行った。熱電対5
を試験片3の研磨面上の中心(照射光中心)から10mmの
部分に接着して上記と同様の条件で光源1からエキシマ
レーザ光照射を行ったところ、熱電対5からは照射によ
る温度変化を、測定精度±0.1℃の範囲内で検出できな
かった。また、熱電対5を試験片3の研磨面のエキシマ
レーザ光照射部分に接着して測定したところ、熱電対5
による温度上昇量は数10℃にも達してしまい、試験片3
の光吸収による温度上昇の測定は不可能であった。
【0024】
【発明の効果】本発明によれば、試験片における所定の
光が照射された箇所の温度変化を赤外線放射温度計によ
り測定し、このように測定された温度変化に基づいて測
定対象の光吸収量を測定するので、非常に微少な温度変
化でも検出可能で、たとえ微少な光吸収量でも正確に検
出することが可能である。このため、光学材料、特に、
例えば光リソグラフィ装置の光学系のレンズ部材として
使用されるような、厚さ1cm当たりの吸収量が0.1
%オーダの微弱な吸収しか存在しない光学材料の吸収量
でも測定することが可能である。
【0025】さらに、本発明に係る測定装置の場合、赤
外線放射温度計により測定対象における光照射箇所の放
射赤外線の画像を測定すれば、光照射箇所全体の温度分
布および/又は光吸収量分布も測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る光吸収量測定装置構成を示す正面
図である。
【図2】従来の光吸収量測定装置構成を示す正面図であ
る。
【符号の説明】
1 光源 2 マスク 3 試験片 4 赤外線放射温度計 5 熱電対

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 測定対象に所定の光を照射し、前記測定
    対象における前記光が照射された箇所の温度変化を赤外
    線放射温度計により測定し、このように測定された温度
    変化に基づいて前記測定対象の光吸収量を測定すること
    を特徴とする光吸収量測定方法。
  2. 【請求項2】 前記測定対象が石英ガラスであることを
    特徴とする請求項1に記載の光吸収量測定方法。
  3. 【請求項3】 前記所定の光が波長400nm以下の紫
    外線であることを特徴とする請求項1に記載の光吸収量
    測定方法。
  4. 【請求項4】 前記紫外線がレーザ光であることを特徴
    とする請求項3に記載の光吸収量測定方法。
  5. 【請求項5】 前記赤外線放射温度計が、波長8〜13
    μmの赤外線の検出に基づいて温度変化測定を行うこと
    を特徴とする請求項1に記載の光吸収量測定方法。
  6. 【請求項6】 所定の光を測定対象に向けて照射する光
    源と、前記測定対象における前記光源からの照射光を受
    ける箇所に対向して配設された赤外線放射温度計と、こ
    の赤外線放射温度計により測定された前記測定対象にお
    ける光照射箇所の温度変化に基づいて前記測定対象の光
    吸収量を求める演算部とを有することを特徴とする光吸
    収量測定装置。
  7. 【請求項7】 前記赤外線放射温度計は前記照射箇所の
    温度分布を示す画像を測定し、このように測定された温
    度分布画像および/又はこの温度分布画像のデータから
    前記演算部により演算された光吸収量分布画像を表示す
    る表示部を有することを特徴とする請求項6に記載の光
    吸収量測定装置。
JP9044986A 1997-02-28 1997-02-28 光吸収量測定方法および装置 Pending JPH10239213A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9044986A JPH10239213A (ja) 1997-02-28 1997-02-28 光吸収量測定方法および装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9044986A JPH10239213A (ja) 1997-02-28 1997-02-28 光吸収量測定方法および装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH10239213A true JPH10239213A (ja) 1998-09-11

Family

ID=12706789

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9044986A Pending JPH10239213A (ja) 1997-02-28 1997-02-28 光吸収量測定方法および装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH10239213A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000131255A (ja) * 1998-10-22 2000-05-12 Hitachi Cable Ltd 材料中の瑕疵検出方法及びその装置
CN110634765A (zh) * 2018-06-20 2019-12-31 株式会社斯库林集团 热处理装置
CN113049135A (zh) * 2021-03-12 2021-06-29 电子科技大学 利用可调谐激光技术检测光学器件面温度分布的一种方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000131255A (ja) * 1998-10-22 2000-05-12 Hitachi Cable Ltd 材料中の瑕疵検出方法及びその装置
CN110634765A (zh) * 2018-06-20 2019-12-31 株式会社斯库林集团 热处理装置
CN110634765B (zh) * 2018-06-20 2023-05-05 株式会社斯库林集团 热处理装置
CN113049135A (zh) * 2021-03-12 2021-06-29 电子科技大学 利用可调谐激光技术检测光学器件面温度分布的一种方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH10239213A (ja) 光吸収量測定方法および装置
US4884896A (en) Production line emissivity measurement system
JPH10206125A (ja) 酸化膜厚さ測定装置及び測定方法
JPH04130746A (ja) ウエハ温度測定用の放射温度計およびウエハ温度測定方法
Decker et al. The design and operation of a precise, high sensitivity adiabatic laser calorimeter for window and mirror material evaluation
RU2807398C1 (ru) Способ измерения теплофизических свойств материалов и установка для его осуществления с использованием пирометров
JPH04132944A (ja) 熱膨張係数測定方法と装置
RU2811747C1 (ru) Способ измерения коэффициента оптического поглощения в объекте из прозрачного материала, устройство и система для его осуществления
Richmond et al. Procedures for precise determination of thermal radiation properties
Tsai A summary of lightpipe radiation thermometry research at NIST
JP4210747B2 (ja) 断熱光カロリメータ
JP2835441B2 (ja) 2回光反射による絶対反射率の測定方法
JPH11211613A (ja) 内部損失係数の測定方法及び測定装置
JP2802361B2 (ja) スラブ光導波路を利用した露点測定装置
JPH0599751A (ja) 赤外線放射温度測定方法
Waidner et al. Optical pyrometry
JPS63195505A (ja) 光フアイバ母材の形状測定方法
Jones et al. A radiometric method for measuring directional total emittance at ambient temperatures
Ram et al. A simple design of a reflectometer
Greenshields Spectrometric Measurements of Gas Temperatures in Arc-Heated Jets and Tunnels
JP2022037825A (ja) 温度測定装置、温度測定方法、レーザ強度分布測定装置、レーザ強度分布測定方法、半導体回路評価装置及び半導体回路評価方法
Slomba Application Of Lasers To Measure The Optical, Thermal And Mechanical Properties Of Materials
JP2000139849A (ja) 赤外線検出器およびこれを用いた放射体温計
JPS5827031A (ja) 温度計測法及び測温素子
RU2091763C1 (ru) Устройство для измерения загрязнения атмосферы

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees