(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学部材の吸収係数と照射するエキシマレーザの積算パルス数との関係が直線で近似可能な直線領域において、第１の所定照射エネルギー密度のエキシマレーザを前記光学部材に照射したときの前記光学部材中の水素濃度及び／又は塩素濃度と吸収係数との相関と、照射エネルギー密度及び積算パルス数と吸収係数との相関とを求め、これらの相関から前記直線領域での吸収係数と水素濃度及び／又は塩素濃度、照射エネルギー密度及び積算パルス数との第１関係式を求める第１工程と、
前記光学部材の飽和吸収係数を考慮した飽和領域において、前記第１の所定照射エネルギー密度のエキシマレーザを前記光学部材に照射したときの飽和吸収係数と照射エネルギ−密度との相関と前記光学部材中の水素濃度及び／又は塩素濃度との相関とを求め、これらの相関から前記飽和領域での吸収係数と照射エネルギー密度と水素濃度及び／又は塩素濃度との第２関係式を求める第２工程と、
前記光学部材中の水素濃度及び／又は塩素濃度と、照射するエキシマレーザの照射エネルギー密度と積算パルス数とを前記第１関係式に代入して得られる前記直線領域での吸収係数の変化と、前記光学部材中の水素濃度及び／又は塩素濃度と、照射するエキシマレーザの照射エネルギー密度とを前記第２関係式に代入して得られる前記飽和領域での吸収係数の値とを求め、これにより求まる第２の所定照射エネルギー密度のエキシマレーザに対する前記光学部材の透過率変化から前記光学部材の耐久性を予測する第３工程とを有することを特徴とするエキシマレ−ザ照射に対する光学部材の耐久性予測方法。
【請求項２】
前記第１の所定照射エネルギー密度が０．０１〜１００００mJ／cm2 ・ pulseであり、前記第２の所定照射エネルギー密度が０．００００１〜１００mJ／cm2 ・ pulseであることを特徴とする請求項１記載のエキシマレーザ照射に対する光学部材の耐久性予測方法
【請求項３】
前記光学部材が石英ガラスであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のエキシマレーザ照射に対する光学部材の耐久性予測方法。
【請求項４】
構造の因子、フッ素、ＯＨ基及びエキシマレーザのパルス幅の影響を統計学的に求めた係数で前記第１関係式を補正することを特徴とする請求項１〜３のいずれか記載のエキシマレーザ照射に対する光学部材の耐久性予測方法。
【請求項５】
請求項３又は請求項４に記載したエキシマレーザ照射に対する光学部材の耐久性予測方法により、請求項２記載の前記第２の所定照射エネルギー密度のエキシマレーザに対する透過率変化が３％／cm以下である石英ガラス光学部材を選択することを特徴とする石英ガラス光学部材の選択方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光学素材、特に、ＫｒＦ（２４８ｎｍ）又はＡｒＦ（１９３ｎｍ）エキシマレ−ザリソグラフィー照明系レンズ・投影レンズ、エキシマレ−ザ加工機等の光学系レンズの劣化予測法及び耐用パルス数の予測法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シリコン等のウエハ上に集積回路の微細パターンを露光・転写する光リソグラフィー技術においては、ステッパーと呼ばれる露光装置が用いられる。このステッパーの光源は、近年のＬＳＩの高集積化に伴ってｇ線からｉ線へと短波長化が進み、そしてさらなるＬＳＩの高集積化に伴い、ステッパーの光源はＫｒＦやＡｒＦエキシマレーザーへと移行している。そして、このようなエキシマレーザーステッパーの照明系あるいは投影レンズには、もはや一般光学ガラスは使用できず、石英ガラスや蛍石などの光学素材に限定される。
【０００３】
このようなエキシマレーザーステッパーの照明系或いは投影レンズに用いられる石英ガラスや蛍石においても、一般光学ガラスと同様、その内部透過率は０．９９５ｃｍ-1或いは０．９９８ｃｍ-1以上が要求されており、紫外光領域での上記光学素材の高透過率化を目指した開発が進められている。この中で、結像性能に影響を及ぼす光学部材の光学的劣化の進行、すなわちエキシマレ−ザの短波長性及び閃光性に起因する、照射による光学部材の経年変化（いわゆるソ−ラリゼ−ションやコンパクション）は大きな問題であり、この光学的な劣化の進行を調べることが重要となっている。
【０００４】
特に、１０mJ／cm2 ・pulse 以下のエネルギ−で照射して用いられる石英ガラス部材の劣化の進行を調べるためには、実エネルギ−密度で照射して透過率、屈折率、面変化等の物性変化を確認する事が最も望ましいが、照射エネルギ−密度が低い領域では照射パルス当たりの各物性変化が微小であるため、この物性の変化率を確認するには照射パルス数を増やす必要がある（すなわち測定期間が非常に長くなる）。しかし、実際には人的、経済的、時間的な制約から、一つのサンプルについて数年間も測定し続ける事は困難であり、また高価な石英ガラス製の縮小投影レンズのように、十数年その性能を保証する事が必要とされているものに関しては、その測定は益々困難であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような状況から、数年間かけて光学部材の劣化の進行（物性の変化率）を実際に測定する方法に替えて厳密な寿命予測（耐久性予測）を行える方法が必要となっていたが、従来の予測方法は、特に透過率低下が積算パルス数との関係が直線領域でのみ成立するものであった。これは投影レンズのような極めて低エネルギ−な領域での予測には支障がないが、照明系のように、数mJ／cm2 ・ pulse〜数十mJ／cm2 ・pulse の照射エネルギ−密度で、１×１０9 パルス以上の積算パルス数の透過率変化を予測する際には透過率低下量を極めて大きく見積もってしまう可能性があった。このため光学部材の寿命は正確には見積もることができなかった。
【０００６】
又、エキシマレーザを光源としたエキシマレーザステッパ、加工機等の製品の光学系の寿命予測を行うには、レンズ材料のエキシマレーザ照射による厳密な予測式が必要となる。このためにはエキシマレ−ザ光学部材である石英ガラス及びその他の光学部材の劣化が何に起因するかを精密に実験的に調べる必要があるにも関わらず、これらは断片的又は定性的に調べられた文献があるとともに若干の研究がなされたのみであり、厳密な定量性を有する予測式が示されたことはなかった。
【０００７】
又、光学部材が石英ガラスである場合、その透過率の低下が３％／cm以上発生した場合には、その石英ガラスの光学性能が発熱により劣化していることが考えられるが、このような発熱による劣化を起こしていないことを保証する必要がある場合には、透過率の低下が３％／cm以下であるものを選択する必要があった。
【０００８】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、エキシマレーザ照射に対する光学部材の耐久性予測方法及びこの予測方法により透過率低下が３％／cm以下である石英ガラス光学部材の選択方法を提供する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係るエキシマレーザ照射に対する光学部材の耐久性予測方法は、光学部材の吸収係数と照射するエキシマレーザの積算パルス数との関係が直線で近似可能な直線領域において、第１の所定照射エネルギー密度（例えば、０．０１〜１００００mJ／cm2 ・ pulse）のエキシマレーザを光学部材に照射したときの光学部材中の水素濃度及び／又は塩素濃度と吸収係数との相関と、照射エネルギー密度及び積算パルス数と吸収係数との相関とを求め、これらの相関から直線領域での吸収係数と水素濃度及び／又は塩素濃度、照射エネルギー密度及び積算パルス数との第１関係式を求める第１工程と、光学部材の飽和吸収係数を考慮した飽和領域において、第１の所定照射エネルギー密度のエキシマレーザを光学部材に照射したときの飽和吸収係数と照射エネルギ−密度との相関と光学部材中の水素濃度及び／又は塩素濃度との相関とを求め、これらの相関から飽和領域での吸収係数と照射エネルギー密度と水素濃度及び／又は塩素濃度との第２関係式を求める第２工程と、光学部材中の水素濃度及び／又は塩素濃度と、照射するエキシマレーザの照射エネルギー密度と積算パルス数とを第１関係式に代入して得られる直線領域での吸収係数の変化と、光学部材中の水素濃度及び／又は塩素濃度と、照射するエキシマレーザの照射エネルギー密度とを第２関係式に代入して得られる飽和領域での吸収係数の値とを求め、これにより求まる第２の所定照射エネルギー密度（例えば、０．００００１〜１００mJ／cm2 ・ pulse）のエキシマレーザに対する光学部材の透過率変化から光学部材の耐久性を予測する第３工程とを有する。
【００１０】
なお、この工程において、構造の因子、フッ素、ＯＨ基及び光源であるエキシマレーザ光のパルス幅の影響を統計学的に求めた係数により第１関係式を補正してもよい。又、このエキシマレーザ照射耐久性予測の試験方法により、第２の所定照射エネルギー密度（実使用条件。例えば、０．００００１〜１００mJ／cm2 ・ pulse）であるエキシマレーザに対する透過率変化が３％／cm以下である石英ガラス光学部材を選択することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態について図を参照して説明する。図１に、エキシマレ−ザ照射実験の測定装置を示す。この測定装置は、エキシマレーザ光源１と照射サンプル３（石英ガラス）の間にビーム整形を兼ねたホモジナイザー光学系２が配置され、照射サンプル３のＡｒＦエキシマレーザ光源１と反対側にはエネルギーモニタ４が設置されている。そしてＡｒＦエキシマレーザ光源１よりレーザビーム５を発し、ホモジナイザー光学系２及び照射サンプル３を通過した後の照射エネルギーをエネルギーモニタ４にてモニターし、照射サンプル３の吸収係数の変化を測定する。
【００１２】
本発明のエキシマレーザ照射に対する光学部材の耐久性予測においては、先ず上記測定装置を用い、対象となる光学部材に対して様々な条件でエキシマレーザ照射を行って実験デ−タを得る。そして、得られた実験デ−タをもとに統計的手法及び理論的手法を用いて吸収係数の変化の関係式を算出し、積算パルス数に対して直線で近似可能な領域（直線領域）における予測式とその光学部材の吸収が飽和した領域（飽和領域）における予測式とを求めて両者を組み合わせるという手順を踏む。
【００１３】
又、上記の実験データを得るために照射するエキシマレーザの照射エネルギー密度をこの測定に最適な０．０１〜１００００mJ／cm2 ・ pulseの範囲とした場合には、加速試験により、予測する対象のエキシマレーザ照射エネルギー密度は０．００００１〜１００mJ／cm2 ・ pulseの範囲に対応する。これにより実験データを得る測定において０．０１〜１００００mJ／cm2 ・ pulseの範囲の照射エネルギー密度を用いることにより、０．００００１〜１００mJ／cm2 ・ pulseという極めて低い照射エネルギー密度での耐久性を予測することができる。
【００１４】
先ず、上記測定系により得られた直線領域における吸収係数について説明する。図２に、吸収係数の照射エネルギー依存性、すなわち照射エネルギー密度に対する１９３．４nm吸収係数（／cm）の変化を調べた結果を示す。ここでは同一の照射サンプル３を用いて照射するエネルギー密度のみを変化させ、他の条件は一定とした。照射エネルギー密度は、２５、５０、１００、２００（mJ／cm2 per pulse ）とした。そして、それぞれ積算パルス数１Ｅ６パルス時及び３Ｅ６パルス時での吸収係数を測定した。照射サンプル３の溶存水素濃度は、１Ｅ１８（分子／cm3 ）とした。この結果をもとに最小２乗法にて算出したＡｒＦエキシマレーザに対するサンプル３の吸収係数のエネルギー密度依存式を式（１）に示す。ここで、Ｅ：エネルギー密度（mJ／cm2 per pulse ）ａ：エネルギー密度依存性、ａ＝２±０．２（３σ）、Ｋ1 ：定数である。
【００１５】
【数１】
１９３．４nm吸収係数（／cm）＝Ｋ1 ×Ｅa ・・・（１）
【００１６】
一般に、ＡｒＦ及びＫｒＦエキシマレ−ザで誘起される吸収帯生成の原因は、２光子吸収過程で生成したＥ’センタ−（２１５nm帯）、Ｏ3、ＮＢＯＨＣ（２６０nm吸収帯）を主因とした複合ピ−クである。
【００１７】
次に、図３に吸収係数の積算パルス数依存性、すなわち積算パルス数に対する１９３．４nm吸収係数（／cm）の変化を調べた結果を示す。ここでも照射エネルギ−密度を２５、５０、１００、２００（mJ／cm2 per pulse ）とし、各図６に示す各積算パルス数における吸収係数を測定した。なお、図中の５Ｅ６等の表示は、５×１０6 を意味する（以後、図中及び文中においてはこの様な略号を用いて表示する）。図３の結果をもとに最小２乗法にて算出したＡｒＦエキシマの積算パルス数依存式を式（２）に示す。ここで、Ｐ：積算パルス数（pulse )、ｂ：積算パルス数依存性、ｂ＝０．９９８±０．１（３σ）、Ｋ2 ：定数である。
【００１８】
【数２】
１９３．４nm吸収係数（／cm）＝Ｋ2 ×Ｐb ・・・（２）
【００１９】
なお、この依存式は吸収係数がおよそ０．２迄しか成立しない。これ以上の吸収係数領域では積算パルス数依存性ｂは、０．９９８より次第に小さくなり、いずれは飽和する。
【００２０】
次に、吸収係数の溶存Ｈ2 濃度依存性、すなわち溶存Ｈ2 濃度に対する１９３．４nm吸収係数（／cm）の変化を調べた結果を示す。図４に、照射エネルギ−密度１００（mJ／cm2 per pulse ）で積算パルス数１Ｅ６パルス照射後の溶存Ｈ2 濃度（１Ｅ１７〜３Ｅ１８分子／cm3 の範囲）と１９３．４nm吸収係数（／cm）の関係を示す。最小２乗法にて算出した依存式を式（３）に示す。ここで、Ｈ：溶存Ｈ2 濃度（分子／cm3 ）、ｃ：溶存Ｈ2 濃度依存性、Ｋ3 ：定数である。
【００２１】
【数３】
１９３．４nm吸収係数（／cm）＝Ｋ3 ×Ｈc ・・・（３）
【００２２】
式（３）において、相関係数ｒ＝０．９２でｃ＝−０．３８である。相関係数ｒ＝０．９２が示すように、石英ガラスのＡｒＦエキシマレ−ザ照射に対する耐久性（すなわち吸収生成）を決定する主因は、溶存するＨ2 分子濃度がかなり支配的要因であると考えられる。
【００２３】
以上より、吸収係数のエネルギ−密度依存性、積算パルス数依存性、溶存Ｈ2 濃度依存性を示す３式（１）、（２）、（３）より、照射サンプル３の直線領域での吸収係数の予測式を算出した。これを式（４）に示す。ここで、定数は、Ｋ：５．５４×１０-6、ａ：２±０．２（３σ）、ｂ：０．９９８±０．１（３σ）、ｃ：−０．３８±０．１（３σ）である。
【００２４】
【数４】
直線領域吸収係数（／cm）＝Ｋ×Ｅa×Ｐb×Ｈc×ｄ・・・（４）
【００２５】
式（４）においてｄは照射終了後の室温ブリ−チ現象の補正係数であり、透過率測定値が照射中のものであればｄ＝１となる。そして照射終了の時間とともに指数関数的に増加し、例えば照射終了１０分後の測定値であればｄ＝２となる。
【００２６】
ところで、ＡｒＦ波長１９３．４nmでは光子エネルギ−が６．４eVでありＫｒＦエキシマ波長２４８．３nmの５eVに対してかなり高く、よって照射される光子エネルギ−が増加してガラス構造中のバンド間遷移確率が増すため、Ｓｉ−Ｃｌ結合が切れてＳｉＥ’センタ−などの欠陥が生成する確率が増加する。このためＡｒＦエキシマ波長ではＫｒＦエキシマ照射ではさほど問題とならなかったＳｉ−Ｃｌ構造が影響し、ＡｒＦエキシマ耐久性予測には不純物である塩素濃度依存性を求める事が必要となる。
【００２７】
上記塩素濃度依存性を求める例を以下に示す。照射エネルギ−密度２００（mJ／cm2 per pulse ）、積算パルス数１Ｅ６パルス照射後のＣｌ濃度と１９３．４nm吸収係数（／cm）の関係を調べた。ここで、Ｃｌ＝５０ppm とＣｌフリ−の石英ガラスの直線領域の吸収係数変化を調べたところ、塩素濃度５０ppm の吸収係数は塩素フリ−石英ガラスの約１．３倍であった。他の塩素濃度の石英ガラスの挙動も調べたが、〜約２００ppm まではこの傾向は比例関係にあった。この結果をもとに最小２乗法にて算出した吸収係数の塩素濃度に対する依存式を式（５）に示す。ここで、Ｃｌ：Ｃｌ濃度（ppm ）、Ｚ：塩素フリー品の吸収係数である。
【００２８】
【数５】
１９３．４nm吸収係数（／cm）＝Ｚ×（１＋Ｃｌ×０．００６）・・・（５）
【００２９】
相関係数ｒ＝０．９０が示すように、石英ガラスの含有するＣｌ濃度が石英ガラスのＡｒＦエキシマレ−ザに対する耐久性（すなわち吸収生成）を決定する要因の一つであると考えられる。
【００３０】
前記した吸収係数のエネルギ−密度依存性、積算パルス数依存性及び溶存Ｈ2 濃度依存性の式（１）、（２）、（３）と同様にしてＣｌ濃度依存性の式（５）における係数Ｚを求めることで、吸収係数の予測式（４）にＣｌ濃度の依存性を含めることも可能となる。
【００３１】
このように実験及び統計的な手法を用いた式の当てはめを行うことで、他の因子、例えばフッ素濃度、ＯＨ基濃度、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ基本構造の因子、光源であるエキシマ光のパルス幅の影響を統計学的に求めた係数を予測式（４）に含めて補正することも可能である。又、生成する吸収はエキシマ光のパルス幅と逆比例の関係にある事も確認している。しかし、これらの式による予測はあくまでもエキシマレ−ザ照射による吸収係数が積算パルス数に対して直線的に増加、すなわち透過率が直線的に低下する領域においてのみ成立する。
【００３２】
次に、飽和領域における吸収係数について説明する。先ず、吸収係数のＡｒＦエキシマレーザに対する照射エネルギ−密度依存性を調べた。塩素濃度５０ppm で且つ脱水素処理したサンプル、及び溶存水素分子濃度１Ｅ１８（分子／cm3 ）のサンプルを用い、それぞれ照射エネルギ−密度２５、５０、１００、２００（mJ／cm2 per pulse ）での依存性を求めた。エキシマ照射は透過率の挙動が飽和するまで行った。その結果を図５に示す。
【００３３】
又、このサンプルを用いて積算パルス数と透過率変化の関係を調べると、図６に示すように、飽和値に至る直線域の挙動は異なるが、飽和値はほぼ同じになることが分かった。この様に、ＡｒＦエキシマレーザでは、飽和吸収値は水素濃度にほとんど依存しない。しかし、ＫｒＦでは影響する吸収帯が異なるため、その飽和値は水素濃度に依存する。ＫｒＦの場合はこの依存性をも式化する必要がある。その手順は他の因子の式化とほぼ同一なのでここでは説明を省略する。
【００３４】
図５をもとに最小２乗法にて算出した飽和吸収係数のエネルギー密度依存式は、脱水素処理サンプル、水素分子濃度１Ｅ１８（分子／cm3 ）サンプルともに式（６）のようであった。ここで、エネルギー密度依存性は、ｅ＝０．４３±０．２（３σ）であった。又、Ｋ4 の値は塩素濃度及び水素分子濃度に依存する（特にＫｒＦ）。
【００３５】
【数６】
１９３．４nm吸収係数（／cm）＝Ｋ4 ×Ｅe ・・・（６）
【００３６】
次に、飽和領域における吸収係数の塩素濃度依存性を調査した。脱水素処理した石英ガラスサンプル及び、塩素濃度０〜１２０（ppm ）の石英ガラスサンプルについて、それぞれ照射エネルギ−密度２００（mJ／cm2 per pulse ）での依存性を求めた。エキシマ照射は、透過率の挙動が飽和するまで照射を行った。その結果を図７に示し、図７をもとに最小２乗法にて算出した吸収係数の塩素濃度依存式を式（７）に示す。ここでＣｌは石英ガラス中の塩素濃度（ppm ）であり、Ｋ5 はエネルギー密度に依存する定数である。
【００３７】
【数７】
0003716574.tif 000002
【００３８】
以上の依存式を組み合わせると、式（８）で表すことができる。ここで、ｄは前記した照射終了後の室温ブリーチ現象の補正係数である。
【００３９】
【数８】
0003716574.tif 000003
【００４０】
次に、直線領域と飽和領域とを組み合わせる。図８の実線は式（４）及び式（８）より得られる透過率変化であり、積算パルス数に対して透過率が減少する領域が直線領域に対応し、積算パルス数に対して透過率が一定値をとる領域が飽和領域に対応する。又、図８の点線は実際の透過率変化である。すなわち透過率は積算パルス数の増加とともに低下し、或るパルス数において飽和に達すると、それ以後は一定値をとるものとして近似される。
【００４１】
以下、本発明の予測方法を適用した実施例について説明する。サンプルとなる光学部材の高純度石英ガラスインゴットは、原料として高純度の四塩化ケイ素を用い、石英ガラス製バーナーにて酸素ガス及び水素ガスを混合・燃焼させ、中心部から原料ガスをキャリアガス（通常酸素ガスまたは水素ガス）で希釈して噴出させ、ターゲット上に堆積、溶融して合成した。これにより、直径１８０mm、長さ５５０mmの石英ガラスインゴットを得た。
【００４２】
【実施例１】
前記の石英ガラスインゴットから切り出してＡｒＦエキシマレ−ザステッパ用照明系光学レンズ部品を作製し、一部物性測定用サンプルも作製した。そのサンプルを用いてエキシマレ−ザ照射実験を行い、吸収係数に関する式（４）、式（８）を求めた。この光学石英ガラス部材のＨ2 濃度は、１×１０18 mole／cm3 、Ｃｌ濃度２０ppm であった。
【００４３】
又、この部材を使って製造されるレンズの使用条件は、レ−ザ−加工機のため、照射エネルギー密度５mJ／cm2 per pulse 、繰り返し周波数５００Hzであり、稼働率を７０％とすると一日当たりの積算パルス数は３×１０7 パルスで、内部吸収の仕様は５％／cm以下である。透過率の算出は、予測式（４）及び式（８）を用いて求めた吸収係数から、式（９）を用いて算出する。
【００４４】
【数８】
透過率（％）＝ｅｘｐ（ー（吸収係数）×厚さ（cm））×１００・・・（９）
【００４５】
これにより求められる上記使用条件での内部透過率の低下は−３．８％／cmとなった。この透過率低下は飽和領域に達しているため、積算パルス数によらずに仕様を満たすことが保証できる。又、上記使用条件で、上記品質の石英ガラスの飽和透過率は、９６．２％／cmであることもわかる。又、光学系全体の透過率については、各部品毎の透過率を計算し、単純な掛け算を行うことにより算出することができる。
【００４６】
【実施例２】
前記の石英ガラスインゴットから切り出してＡｒＦエキシマレ−ザステッパ用光学レンズ部品を作製し、一部物性測定用サンプルも作製した。この光学石英ガラス部材のＨ2 濃度は１×１０18mole／cm3 、Ｃｌ濃度は５ppm であった。なお、このレンズ部品はＡｒＦエキシマレ−ザステッパ投影光学系の一部であり、要求される内部吸収の仕様は０．１％／cm以下である。又、このレンズの使用条件は、照射エネルギー密度０．１mJ／cm2 per pulse 、繰り返し周波数５００Hzであり、稼働率を７０％とすると、一日当たりの積算パルス数は３×１０7 パルスである。
【００４７】
予測式（４）及び式（８）を用いて上記実施例１と同様に計算すると、上記使用条件で内部透過率低下は７×１０10パルスで−０．１％／cmとなった。これは直線領域におけるものであり、レンズの耐用年数は約６年と予測でき、これにより約６年間は仕様を満たすことを保証できる。又、この使用条件で、上記品質の石英ガラスの飽和透過率は、９９．５％／cmであることもわかる。
【００４８】
【実施例３】
実施例１、実施例２と同様に石英ガラスインゴットから切り出してＡｒＦエキシマレ−ザステッパ用光学レンズ部品を作製し、一部物性測定用サンプルも作製した。この光学石英ガラス部材のＨ2 濃度は２×１０18mole／cm3 、Ｃｌ濃度は１ppm 以下であった。このレンズ部品は、ＡｒＦエキシマレ−ザステッパ投影光学系の一部であり、要求される内部吸収の仕様は０．１％／cm以下である。又、このレンズの使用条件は、照射エネルギー密度０．１mJ／cm2 per pulse 、繰り返し周波数５００Hzであり、稼働率を７０％とすると、一日当たりの積算パルス数は３×１０7 パルスである。
【００４９】
本発明の予測式（４）、式（８）を用いて計算すると、上記使用条件で内部透過率は、１×１０11パルスで−０．１％／cmとなった。これも実施例２と同様に直線領域におけるものであり、レンズの耐用年数は約１０年と予測でき、これにより約１０年間は仕様を満たすことを保証できる。又、この使用条件で、上記品質の石英ガラスの飽和透過率は、９９．６％／cmであることもわかる。もし、内部吸収の規格に０．２／cmが許容されれば、レンズの寿命は約２倍となる。
【００５０】
又、光学部材の透過率の低下が３％／cm以上発生した場合にはその光学部材の光学性能が発熱により劣化していることが考えられるが、この予測方法を用いて透過率の低下が３％／cm以下であることを示すことにより、発熱による劣化を起こしていないことが保証された石英ガラスを得ることができる。
【００５１】
以上のように、直線領域と飽和領域とを組み合わせることにより、積算パルス数に対する透過率の低下を大きく見積ることがなく、正確にしかも簡便に石英ガラス光学部材の透過率変化すなわち耐久性を予測することができる。なお、上記実施例においては石英ガラスについて示したが、この耐久性の予測方法は、石英ガラスのみならず、他のエキシマレーザ光学系に使用される光学部材についても同様に用いることができる。又、この予測方法によれば、エキシマレーザ光学系の寿命予測、耐用年数の算出も可能である。更に、他の光源に対しても、或いは光学薄膜に対しても、同様の耐久性予測を行うことができる。又、この予測方法を用いることにより、透過率低下が３％／cm以下である石英ガラスを得ることもできる。
【００５２】
【発明の効果】
本発明のエキシマレ−ザ照射耐久性の予測方法によれば、積算パルス数と石英ガラス光学部材の吸収係数との関係が直線で近似可能な積算パルス数領域における吸収係数の変化に併せて、石英ガラス光学部材中の飽和吸収係数が考慮されるので、透過率低下量を大きく見積ることがなく、正確にしかも簡便に、石英ガラス光学部材の透過率変化すなわち耐久性を予測することができる。又、これにより、透過率低下が３％／cm以下である石英ガラスを得ることもできる。
【００５３】
なお、この予測方法は石英ガラスのみならず、他のエキシマレーザ光学系に使用される光学部材についても同様に用いることができる。又、この予測方法により、エキシマレーザ光学系の寿命予測、耐用年数の算出も可能となる。更に、他の光源に対しても、又、光学薄膜に関しても、同様の耐久性予測が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】エキシマ照射実験装置の概略図である。
【図２】ＡｒＦエキシマレ−ザ照射により誘起される石英ガラスの直線領域１９３．４nm吸収係数のエネルギ−密度依存性を示した図である。
【図３】ＡｒＦエキシマレ−ザ照射により誘起される石英ガラスの直線領域１９３．４nm吸収係数の積算パルス数依存性を示した図である。
【図４】ＡｒＦエキシマレ−ザ照射により誘起される石英ガラスの直線領域１９３．４nm吸収係数の石英ガラス中の溶存水素分子濃度依存性を示した図である。
【図５】ＡｒＦエキシマレ−ザ照射により誘起される石英ガラスの１９３．４nm飽和吸収係数のエネルギ−密度依存性を示した図である。
【図６】溶存水素分子濃度によるＡｒＦエキシマレーザ積算パルス数と石英ガラスの透過率の関係を示す図である。
【図７】ＡｒＦエキシマレ−ザ照射により誘起される石英ガラスの１９３．４nm飽和吸収係数の石英ガラス中に溶存する塩素濃度依存性を示した図である
【図８】本発明の予測式に基づくＡｒＦエキシマレ−ザ積算パルス数に対する石英ガラスの透過率変化を、実際の透過率変化と比較して示す図である。
【符号の説明】
１  ＡｒＦエキシマレ−ザ光源
２  ホモジナイザ−光学系
３  照射サンプル
４  エネルギーモニター
５  レーザビーム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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