(57)【要約】【課題】  吸収係数の大きい試料の屈折率を高精度に測定することができる屈折率測定用具、並びに、そのような屈折率測定用具を用いた屈折率測定装置及び屈折率測定方法を提供する。【解決手段】  試料を収容する収容部Ｓ０と、外部から光Ｌが入射する外側入射面Ｓ１と、外側入射面Ｓ１から入射した光Ｌを収容部Ｓ０に出射する内側出射面Ｓ２と、内側出射面Ｓ２から出射して収容部Ｓ０を通過した光Ｌが入射する内側入射面Ｓ３と、内側入射面Ｓ３から入射した光Ｌを外部に出射する外側出射面Ｓ４とを有し、外側入射面Ｓ１と内側出射面Ｓ２とが互いに非平行の関係と、内側入射面Ｓ３と外側出射面Ｓ４とが互いに非平行の関係との少なくとも一方を満足する。【選択図】  図４
2006300614.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を収容する収容部と、
外部から光が入射する外側入射面と、
前記外側入射面から入射した光を前記収容部に出射する内側出射面と、
前記内側出射面から出射して前記収容部を通過した光が入射する内側入射面と、
前記内側入射面から入射した光を外部に出射する外側出射面とを有し、
前記外側入射面と前記内側出射面とが互いに非平行の関係と、前記内側入射面と前記外側出射面とが互いに非平行の関係との少なくとも一方を満足することを特徴とする屈折率測定用具。
【請求項２】
前記内側出射面と前記内側入射面とのなす角αと、前記外側入射面と前記外側出射面とのなす角βとが、α＜βの関係を満足することを特徴とする請求項１に記載の屈折率測定用具。
【請求項３】
前記内側出射面と前記内側入射面とのなす角αと、前記外側入射面と前記外側出射面とのなす角βとが、α＞βの関係を満足することを特徴とする請求項１に記載の屈折率測定用具。
【請求項４】
前記内側出射面と前記内側入射面とのなす角αと、前記外側入射面と前記外側出射面とのなす角βとが、前記収容部を通過する光の経路に対して同じ側にあることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の屈折率測定用具。
【請求項５】
前記内側出射面と前記内側入射面とのなす角αと、前記外側入射面と前記外側出射面とのなす角βとが、前記収容部を通過する光の経路に対して反対側にあることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の屈折率測定用具。
【請求項６】
前記内側出射面と前記内側入射面とのなす角αの二等分線と、前記外側入射面と前記外側出射面とのなす角βの二等分線とが互いに一致していることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の屈折率測定用具。
【請求項７】
前記内側出射面と前記内側入射面とのなす角αが６０゜以下であることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の屈折率測定用具。
【請求項８】
前記外側入射面及び前記内側出射面を構成する第１のプリズム体と、前記内側入射面及び前記外側出射面を構成する第２のプリズム体とを有し、
前記第１のプリズム体と前記第２のプリズム体とが互いの接合面を突き合わせて接合されることによって、前記内側出射面と前記内側入射面とのなす角αを頂角とする溝部が前記内側出射面と前記内側入射面との間に形成されることを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の屈折率測定用具。
【請求項９】
前記内側出射面及び前記内側入射面と共に前記収容部の内側面を構成する側壁と、前記収容部の底面を構成する底壁とを有し、
前記側壁が前記第１のプリズム体及び前記第２のプリズム体と互いの接合面を突き合わせて接合され、前記底壁が前記第１のプリズム体、前記第２のプリズム体及び前記側壁と互いの接合面を突き合わせて接合されることによって、上面を前記収容部に臨む開口部とするプリズムセルが構成されることを特徴とする請求項８に記載の屈折率測定用具。
【請求項１０】
前記収容部の内側面を構成する一対の側壁を有し、
前記一対の側壁が前記第１のプリズム体及び前記第２のプリズム体と互いの接合面を突き合わせて接合されることによって、上面を前記収容部に臨む開口部とするプリズムセルが構成されることを特徴とする請求項８に記載の屈折率測定用具。
【請求項１１】
前記外側入射面と前記外側出射面との少なくとも一方の面側に、プリズム体が配置されていることを特徴とする請求項１〜１０の何れか一項に記載の屈折率測定用具。
【請求項１２】
試料を収容する収容部と、外部から光が入射する外側入射面と、前記外側入射面から入射した光を前記収容部に出射する内側出射面と、前記内側出射面から出射して前記収容部を通過した光が入射する内側入射面と、前記内側入射面から入射した光を外部に出射する外側出射面とを有するプリズムセルと、
前記外側入射面と前記外側出射面との少なくとも一方の面側に配置されたプリズム体とを備える屈折率測定用具。
【請求項１３】
試料が収容される収容部と、
外部から光が入射する外側入射面と、
前記外側入射面から入射した光を前記収容部に出射する内側出射面と、
前記内側出射面から出射して前記収容部を通過した光が入射する内側入射面と、
前記内側入射面から入射した光を外部に出射する外側出射面と、
前記内側出射面と前記内側入射面との少なくとも一方の面側において光の波長による偏角の分散を大きくする手段とを備える屈折率測定用具。
【請求項１４】
光を出射する光源と、
前記請求項１〜１３の何れか一項に記載の屈折率測定用具を設置する設置部と、
前記光源から出射されて前記屈折率測定用具を通過した光を検出する検出部とを備える屈折率測定装置。
【請求項１５】
前記請求項１〜１３の何れか一項に記載の屈折率測定用具に試料を収容するステップと、
前記屈折率測定用具に光を照射するステップと、
前記屈折率測定用具を通過した光を検出するステップと、
前記検出結果に基づいて前記試料の屈折率を算出するステップとを含む屈折測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体や固体等の試料の屈折率を測定するための屈折率測定用具、並びにこれを用いた屈折率測定装置及び屈折率測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、半導体露光装置では、更なる解像度の向上を図るために、液浸露光技術の開発が進められている。この液浸露光技術は、ウェハと露光用レンズ先端との間の空間を液体で満たし、解像度を向上させようとするものである。
【０００３】
ここで、レンズの開口数ＮＡ(Numerical Aperture)は、レンズの像側媒質の屈折率をｎとし、レンズ周辺を通った光線が光軸とのなす角をθとしたときに、ＮＡ＝ｎ・sinθで表される。この場合、θは９０゜を超えることはないので、レンズの開口数ＮＡの最大値はｎとなる。また、光線の波長をλとすると、レンズのスポット径は、λ／ＮＡに比例する。したがって、ステッパー用光学系の解像度は、露光波長λが同じであるならば、レンズの開口数ＮＡが大きいほど向上することになる。
【０００４】
通常のステッパーでは、像側の媒質が空気等の気体（ｎ≒１）であるため、一般にレンズの開口数ＮＡは１よりも小さくなる。これに対して、液浸露光装置では、この部分に空気よりも屈折率の大きい液体を満たすことで、レンズの開口数ＮＡを１よりも大きくし、より高い解像度で露光処理を行うことができる。
【０００５】
ところで、このような液浸露光装置に使用される液体は、上述したステッパー用光学系の一部となるので、その屈折率を予め測定しておく必要がある。従来、このような液体の屈折率を測定する場合には、例えば下記特許文献１〜７及び非特許文献１に記載された方法が提案されている。
【０００６】
具体的に、液体の屈折率を最小偏角法で測定する場合には、例えば図１９に示すようなプリズムセル１００を用いている。このプリズムセル１００は、透明な平行平面板によって液体を収容する収容部１０１が形成された三角柱状の容器体である。そして、最小偏角法では、このプリズムセル１００の頂角と、空のプリズムセル１００によって屈折した光線の最小偏角と、液体が収容されたプリズムセル１００によって屈折した光線の最小偏角とをそれぞれ測定した後に、これら測定結果に基づいて液体の屈折率を算出する。
【０００７】
ところで、上述した液浸露光装置では、できるだけ屈折率の高い液体を使用することが望まれるものの、屈折率の高い液体は一般的に吸収係数が大きく、その内部を通過する光の透過率も低下することになる。このため、上述した従来のプリズムセルを用いて、吸収係数の大きな液体の屈折率を測定しようとすると、測定に必要な光量を得ることができず、このような液体の屈折率を測定することができなくなるといった問題があった。
【０００８】
一方、吸収係数の大きな物質の屈折率を測定する方法としては、表面に光線を斜め入射させて、その反射光線の偏光解析から屈折率を測定する方法もあるが、最小偏角法と比較して測定精度が劣るため、比較的精度が要求される液体の屈折率の測定には不向きである。
【特許文献１】特開昭６３−６６４４１号公報
【特許文献２】特開平１−１１０２３９号公報
【特許文献３】特開平７−２８６９５７号公報
【特許文献４】特開平７−５５７００号公報
【特許文献５】特開平７−５５７０１号公報
【特許文献６】特開平８−４３３０１号公報
【特許文献７】特開平１１−２９５２２０号公報
【非特許文献１】Hiroshi Yoshimura「An automatic spectrorefractometer for solids and liquids from the near-UV to the near-IR」(J.Phy.E:Sci.Instrum.21(1998)571-578.Printed in the UK)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、吸収係数の大きい試料の屈折率を高精度に測定することができる屈折率測定用具、並びに、そのような屈折率測定用具を用いた屈折率測定装置及び屈折率測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、試料を収容する収容部と、外部から光が入射する外側入射面と、外側入射面から入射した光を収容部に出射する内側出射面と、内側出射面から出射して収容部を通過した光が入射する内側入射面と、内側入射面から入射した光を外部に出射する外側出射面とを有し、外側入射面と内側出射面とが互いに非平行の関係と、内側入射面と外側出射面とが互いに非平行の関係との少なくとも一方を満足することを特徴とする屈折率測定用具である。
また、請求項２に記載の発明は、内側出射面と内側入射面とのなす角αと、外側入射面と外側出射面とのなす角βとが、α＜βの関係を満足することを特徴とする請求項１に記載の屈折率測定用具である。
また、請求項３に記載の発明は、内側出射面と内側入射面とのなす角αと、外側入射面と外側出射面とのなす角βとが、α＞βの関係を満足することを特徴とする請求項１に記載の屈折率測定用具である。
また、請求項４に記載の発明は、内側出射面と内側入射面とのなす角αと、外側入射面と外側出射面とのなす角βとが、収容部を通過する光の経路に対して同じ側にあることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の屈折率測定用具である。
また、請求項５に記載の発明は、内側出射面と内側入射面とのなす角αと、外側入射面と外側出射面とのなす角βとが、収容部を通過する光の経路に対して反対側にあることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の屈折率測定用具である。
また、請求項６に記載の発明は、内側出射面と内側入射面とのなす角αの二等分線と、外側入射面と外側出射面とのなす角βの二等分線とが互いに一致していることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の屈折率測定用具である。
また、請求項７に記載の発明は、内側出射面と内側入射面とのなす角αが６０゜以下であることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の屈折率測定用具である。
また、請求項８に記載の発明は、外側入射面及び内側出射面を構成する第１のプリズム体と、内側入射面及び外側出射面を構成する第２のプリズム体とを有し、第１のプリズム体と第２のプリズム体とが互いの接合面を突き合わせて接合されることによって、内側出射面と内側入射面とのなす角αを頂角とする溝部が内側出射面と内側入射面との間に形成されることを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の屈折率測定用具である。
また、請求項９に記載の発明は、内側出射面及び内側入射面と共に収容部の内側面を構成する側壁と、収容部の底面を構成する底壁とを有し、側壁が第１のプリズム体及び第２のプリズム体と互いの接合面を突き合わせて接合され、底壁が第１のプリズム体、第２のプリズム体及び側壁と互いの接合面を突き合わせて接合されることによって、上面を収容部に臨む開口部とするプリズムセルが構成されることを特徴とする請求項８に記載の屈折率測定用具である。
また、請求項１０に記載の発明は、収容部の内側面を構成する一対の側壁を有し、一対の側壁が第１のプリズム体及び第２のプリズム体と互いの接合面を突き合わせて接合されることによって、上面を収容部に臨む開口部とするプリズムセルが構成されることを特徴とする請求項８に記載の屈折率測定用具である。
また、請求項１１に記載の発明は、外側入射面と外側出射面との少なくとも一方の面側に、プリズム体が配置されていることを特徴とする請求項１〜１０の何れか一項に記載の屈折率測定用具である。
また、請求項１２に記載の発明は、試料を収容する収容部と、外部から光が入射する外側入射面と、外側入射面から入射した光を収容部に出射する内側出射面と、内側出射面から出射して収容部を通過した光が入射する内側入射面と、内側入射面から入射した光を外部に出射する外側出射面とを有するプリズムセルと、外側入射面と外側出射面との少なくとも一方の面側に配置されたプリズム体とを備える屈折率測定用具である。
また、請求項１３に記載の発明は、試料が収容される収容部と、外部から光が入射する外側入射面と、外側入射面から入射した光を収容部に出射する内側出射面と、内側出射面から出射して収容部を通過した光が入射する内側入射面と、内側入射面から入射した光を外部に出射する外側出射面と、内側出射面と内側入射面との少なくとも一方の面側において光の波長による偏角の分散を大きくする手段とを備える屈折率測定用具である。
また、請求項１４に記載の発明は、光を出射する光源と、請求項１〜１３の何れか一項に記載の屈折率測定用具を設置する設置部と、光源から出射されて屈折率測定用具を通過した光を検出する検出部とを備える屈折率測定装置である。
また、請求項１５に記載の発明は、請求項１〜１３の何れか一項に記載の屈折率測定用具に試料を収容するステップと、屈折率測定用具に光を照射するステップと、屈折率測定用具を通過した光を検出するステップと、検出結果に基づいて試料の屈折率を算出するステップとを含む屈折測定方法である。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、本発明では、外側入射面と内側出射面とが互いに非平行の関係と、内側入射面と外側出射面とが互いに非平行の関係との少なくとも一方を満足することで、外側入射面と内側出射面とが互いに平行、且つ、内側入射面と外側出射面とが互いに平行の関係を満足する場合に比べて、光の波長による偏角の分散を大きくすることができる。
また、本発明では、内側出射面と内側入射面との少なくとも一方の面側において光の波長による偏角の分散を大きくすることで、プリズムセルを通過した光をスペクトル分解することができる。
また、本発明では、内側出射面と内側入射面とのなす角αを小さくすることによって、内側出射面と内側入射面との間の距離を短くし、収容部に収容された試料を通過する光の透過率を高めことができる。
したがって、本発明によれば、吸収係数が大きい試料の屈折率を測定する場合であっても、測定に必要な光量を得ることができ、このような試料の屈折率を高精度に測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を適用した屈折率測定用具、これを用いた液体の屈折率測定装置及び屈折率測定方法について、図面を参照して詳細に説明する。
［本発明による測定原理］
先ず、本発明を適用した屈折率測定用具による測定原理について説明する。
一般に、プリズムや、プリズムセルに収容された試料の透過率は、光路の長さが場所により異なるため、頂角から離れるほど低くなる。ここで、図１に模式的に示すプリズムの頂角をＡとし、この頂角Ａから入射光線までの距離をｗとし、プリズムの単位長さ当たりの内部透過率をτとしたとき、最小偏角で入射する光線の透過率は、反射を無視すれば、下記式(１)で表される。
【数１】
2006300614.tif 000003
【００１３】
また、プリズムの一辺の長さをＬとし、頂角部分のマスク又は面取り幅をＬ０としたとき、Ｌ０からＬまでの全面平均透過率は、下記式(２)で表される。
【数２】
2006300614.tif 000004
【００１４】
一方、頂角部分にマスク等が無い場合（Ｌ０＝０）は、下記式(３)で表される。
【数３】
2006300614.tif 000005
【００１５】
また、Ｌ＝∞のプリズムの透過光量に対して、割合Ｐの光量が透過する幅Ｗは、下記式(４)で表される。
【数４】
2006300614.tif 000006
【００１６】
ここで、内部透過率０．０１％（１ｃｍ当たり）、頂角が１０゜、６０゜のプリズムに対して、上記式(１)により透過率分布を算出した算出結果を図２に示す。また、種々の頂角と内部透過率について、上記式(４)から算出した全面平均透過率を表１，２に示す。なお、表１，２に示すプリズムセルの斜辺長は３０ｍｍであり、その反射損失は無視している。
【００１７】
【表１】
2006300614.tif 000007
【００１８】
【表２】
2006300614.tif 000008
【００１９】
また、上記式(４)から算出したＰ＝０．９の幅Ｗを表３に示す。
【００２０】
【表３】
2006300614.tif 000009
【００２１】
これらの結果から、頂角Ａを小さくすれば、τ１ｃｍ＝０．０１％でも、ある程度の透過光量と光束の幅を確保できることがわかる。
【００２２】
一方、上述した図１９に示すプリズムセル１００では、その内側頂角α’を小さくすれば、収容部１０１に収容された試料の透過率は高くなるものの、光線の波長による偏角の分散が小さくなる。光源が単一波長の場合は問題ないが、真空紫外域での屈折測定では、例えば光源としてホローカソードランプを使用する場合、近接波長のラインが分離しない可能性がある。また、光線を単色光にするために干渉フィルタを使用することもできるが、波長域によっては干渉フィルタの作製が困難な場合もある。
【００２３】
すなわち、従来のプリズムセル１００では、一対の平行平面板で構成されるセルの内側頂角α’を小さくすると、セルの外側頂角β’も小さくなる。このため、光の波長による偏角の分散が小さくなり、光の透過率を高めることができたとしても、セルを通過した光のスペクトル分解が非常に困難なものとなる。
【００２４】
以上のことから、試料を収容する収容部と、外部から光が入射する外側入射面と、外側入射面から入射した光を前記収容部に出射する内側出射面と、内側出射面から出射して前記収容部を通過した光が入射する内側入射面と、内側入射面から入射した光を外部に出射する外側出射面とを有するプリズムセルにおいて、外側入射面と内側出射面とを互いに平行（平行平面板）、且つ、内側入射面と外側出射面とを互いに平行（平行平面板）とした構成では、内側出射面と内側入射面とのなす角（内側頂角）を小さくした場合に、光の波長による偏角の分散を大きくすることはできない。
【００２５】
そこで、本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、内側出射面と内側入射面との少なくとも一方の面側において光の波長による偏角の分散を大きくするための手段として、従来のプリズムセルを構成する一対の平行平面板に代わって、プリズムセルをプリズム体で構成することを見出した。
すなわち、本発明を適用した屈折率測定用具は、図３に示すように、試料を収容する収容部Ｓ０と、外部から光が入射する外側入射面Ｓ１と、外側入射面Ｓ１から入射した光を収容部Ｓ０に出射する内側出射面Ｓ２と、内側出射面Ｓ２から出射して収容部Ｓ０を通過した光が入射する内側入射面Ｓ３と、内側入射面Ｓ３から入射した光を外部に出射する外側出射面Ｓ４とを有し、外側入射面Ｓ１と内側出射面Ｓ２とが互いに非平行の関係と、内側入射面Ｓ３と外側出射面Ｓ４とが互いに非平行の関係との少なくとも一方を満足することを特徴とする。
なお、図３には、頂角の等しい２つのプリズム体によって構成されたプリズムセルを例示している。すなわち、このプリズムセルは、外側入射面Ｓ１と内側出射面Ｓ２とが互いに非平行の関係と、内側入射面Ｓ３と外側出射面Ｓ４とが互いに非平行の関係とを満足している。
【００２６】
なお、上記非特許文献１には、セルを構成する平行平面板の面同士が非平行となるかのような記載（Fig.2参照）がある。しかしながら、これは平行平面板の製造誤差を強調して図示したものであって、セルをプリズム体で構成することを目的としたものではなく、本発明とは全く異なる技術を説明したものである。また、上記非特許文献１に記載される構成の場合には、内側頂角の頂点まで硝材で構成されていないために、透過率を稼ぐのに非常に不利な構成となっている。
【００２７】
本発明を適用した屈折率測定用具では、外側入射面Ｓ１と内側出射面Ｓ２とを互いに非平行（プリズム体）、及び／又は、内側入射面Ｓ３と外側出射面Ｓ４とを互いに非平行（プリズム体）とすることで、内側出射面Ｓ２と内側入射面Ｓ３とのなす角（内側頂角）αを小さくした場合でも、セルを通過した光の波長による偏角の分散を大きくすることができる。
これにより、本発明を適用した屈折率測定用具では、プリズムセルに収容された試料を通過する光の透過率を高めことができると共に、このプリズムセルを通過した光を適切にスペクトル分解することができる。
したがって、本発明を適用した屈折率測定用具では、吸収係数が大きい試料の屈折率を測定する場合であっても、測定に必要な光量を得ることができ、このような試料の屈折率を高精度に測定することができる。
【００２８】
ここで、本発明のプリズムセルを用いて屈折率の測定を行った際に、このプリズムセルを通過する光線の状態を図４に模式的に示す。
図４に示すプリズムセルにおいて、各プリズム体の屈折率をｎｃ、頂角をＡ１とし、内側頂角を２Ａ２とし、収容部Ｓ０に収容された試料の屈折率をｎｓとし、最小偏角をδとし、外側入射面Ｓ１の法線に対する光線Ｌの角度をｉとし、内側出射面Ｓ２の法線に対する光線Ｌの角度をｉ２としたときに、これらは、下記式(５)〜(８)の関係を満足する。
【数５】
2006300614.tif 000010
【数６】
2006300614.tif 000011
【数７】
2006300614.tif 000012
【数８】
2006300614.tif 000013
【００２９】
また、試料の屈折率ｎｓは、下記式(９)で表される。
【数９】
2006300614.tif 000014
【００３０】
また、プリズムセルの屈折率ｎｃは、下記式(１０)で表される。
【数１０】
2006300614.tif 000015
【００３１】
また、本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、内側出射面Ｓ２と内側入射面Ｓ３との少なくとも一方の面側において光の波長による偏角の分散を大きくするための手段として、プリズムセルの外側入射面Ｓ１と外側出射面Ｓ４との少なくとも一方の面側にプリズム体を配置することを見出した。
すなわち、本発明を適用した屈折率測定用具は、図５に示すように、試料を収容する収容部Ｓ０と、外部から光が入射する外側入射面Ｓ１と、外側入射面Ｓ１から入射した光を収容部Ｓ０に出射する内側出射面Ｓ２と、内側出射面Ｓ２から出射して収容部Ｓ０を通過した光が入射する内側入射面Ｓ３と、内側入射面Ｓ３から入射した光を外部に出射する外側出射面Ｓ４とを有するプリズムセルと、外側入射面Ｓ１と外側出射面Ｓ４との少なくとも一方の面側に配置されたプリズム体とを備えることを特徴とする。
なお、図５には、図３に示すプリズムセルの両側にプリズム体を配置した構成を例示している。
【００３２】
本発明を適用した屈折率測定用具では、外側入射面Ｓ１と外側出射面Ｓ４との少なくとも一方の面側にプリズム体を配置することで、内側出射面Ｓ２と内側入射面Ｓ３とのなす角（内側頂角）αを小さくした場合でも、セルを通過した光の波長による偏角の分散を大きくすることができる。
これにより、本発明を適用した屈折率測定用具では、プリズムセルに収容された試料を通過する光の透過率を高めことができると共に、このプリズムセルを通過した光を適切にスペクトル分解することができる。
したがって、本発明を適用した屈折率測定用具では、吸収係数が大きい試料の屈折率を測定する場合であっても、測定に必要な光量を得ることができ、このような試料の屈折率を高精度に測定することができる。
【００３３】
また、本発明を適用した屈折率測定用具では、例えば図６に示すように、プリズムセルを一対の平行平面板で構成した場合でも、外側入射面Ｓ１と外側出射面Ｓ４との少なくとも一方の面側にプリズム体を配置することで、セルを通過した光の波長による偏角の分散を大きくすることができる。
【００３４】
また、本発明を適用した屈折率測定用具では、上述した図５及び図６に示すプリズムセルのように、プリズム体が外側入射面Ｓ１や外側出射面Ｓ４に接合された状態で配置された構成に限らず、例えば図７及び図８に示すように、プリズム体が外側入射面Ｓ１や外側出射面Ｓ４に近接した状態で配置された構成とすることもできる。また、本発明を適用した屈折率測定用具では、外側入射面Ｓ１と外側出射面Ｓ４との一方の面側にのみプリズム体が配置された構成とすることもできる。
【００３５】
また、本発明を適用した屈折率測定用具では、例えば図９に示すように、プリズムセル２の外側入射面Ｓ１と外側出射面Ｓ４とが互いに平行となる構成とすることもできる。
【００３６】
また、本発明を適用した屈折率測定用具では、例えば図１０に示すように、プリズムセルを構成する一対の平行平面板のうち、一方のみをプリズム体で構成することもできる。すなわち、外側入射面Ｓ１と内側出射面Ｓ２とが互いに非平行の関係と、内側入射面Ｓ３と外側出射面Ｓ４とが互いに非平行の関係との何れか一方のみを満足する構成とすることができる。
【００３７】
さらに、本発明を適用した屈折率測定用具では、図１０に示すように、内側出射面Ｓ２と内側入射面Ｓ３とのなす角αの二等分線と、外側入射面Ｓ１と外側出射面Ｓ４とのなす角βの二等分線とが一致しない構成とすることもできる。
【００３８】
ところで、本発明を適用した屈折率測定用具では、例えば図３，５，６，７に示すように、内側出射面Ｓ２と内側入射面Ｓ３とのなす角αと、外側入射面Ｓ１と外側出射面Ｓ４とのなす角βとが、α＜βの関係を満足することによって、光の波長による偏角を効率良く分散させることができる。
【００３９】
なお、上記角βは、プリズムセルの外側入射面Ｓ１と外側出射面Ｓ４とのなす角とは別に、プリズムセルの外側にプリズム体を配置した構成（例えば図５〜８に示す構成）の場合には、このプリズム体を含む外部から光が入射する最外側入射面Ｓ１’と、外部に光を出射する最外側出射面Ｓ４’とのなす角を表すものとする。
【００４０】
一方、本発明を適用した屈折率測定用具では、内側出射面Ｓ２と内側入射面Ｓ３とのなす角αと、外側入射面Ｓ１と外側出射面Ｓ４とのなす角βとが、α＞βの関係を満足する構成とすることもできる。しかしながら、この場合には、試料を通過する光が分散される方向に対して光が逆向きに分散される構成となるため、分散が相殺されてしまうものの、光を逆向きに分散させる効果を大きくすれば（αとβとの差を大きくすれば）、このプリズムセルを通過した光を十分にスペクトル分解することができる。
【００４１】
また、上記屈折率測定用具１では、内側入射面Ｓ３を反射面とし、外部から外側入射面Ｓ１に入射した光が内側出射面Ｓ２から出射し、この内側出射面Ｓ２から出射して収容部Ｓ０を通過した光が反射面Ｓ３で反射される構成とすることもできる。この場合、内側出射面Ｓ２側において光の波長による偏角の分散を大きくする、すなわちプリズムセルの内側出射面Ｓ２側をプリズム体で構成する、或いは外側入射面Ｓ１側にプリズム体を配置した構成とすることで、このプリズムセルの反射面Ｓ３で反射された光をスペクトル分解することができる。
【００４２】
また、上記屈折率測定用具１では、例えば図３，５〜１０に示すように、内側出射面Ｓ２と内側入射面Ｓ３とのなす角αと、外側入射面Ｓ１と外側出射面Ｓ４とのなす角βとが、収容部Ｓ０を通過する光Ｌの経路に対して同じ側にある構成に限定されるものではなく、例えば図１１に示すように、内側出射面と内側入射面とのなす角αと、外側入射面と外側出射面とのなす角βとが、収容部を通過する光の経路に対して反対側にある構成とすることもできる。
【００４３】
ところで、上記屈折率測定用具を用いて試料の屈折率を測定する場合には、試料の内部透過率が低下するに従って、透過光量が減少し、測定が困難となる。例えば光源としてホローカソードランプを使用した場合には、波長１５７ｎｍ付近の屈折率を測定するのにセル全体の平均透過率を７％以上確保する必要がある。
【００４４】
ここで、プリズムセルの内側出射面Ｓ２と内側入射面Ｓ３とのなす角（内側頂角）αは、６０゜以下とすることが望ましい。
上記表１，２に示すように、この内側頂角αを６０゜以下とした場合には、内部透過率が１ｃｍ当たり１％の低透過率試料の測定でセル全体の平均透過率を７％以上確保することができる。より好ましくは、内側頂角αが３０゜以下である。この場合、内部透過率が１ｃｍ当たり０．０１％の低透過率試料の測定でセル全体の平均透過率を７％以上確保することができる。さらに好ましくは、内側頂角αが２０゜以下である。この場合、内部透過率が１ｃｍ当たり０．０１％の低透過率試料の測定でセル全体の平均透過率を１０％以上確保することができる。さらに好ましくは、内側頂角αが１２゜以下である。この場合、内部透過率が１ｃｍ当たり０．０１％の低透過率試料の測定でセル全体の平均透過率を１７％以上確保することができる。
【００４５】
［第１の実施の形態］
（屈折率測定用具）
次に、図１２に示す本発明を適用した屈折率測定用具１について説明する。
本発明を適用した屈折率測定用具１は、液体を収容する収容部２ａが設けられたプリズムセル２を備えている。このプリズムセル２は、上面を収容部２ａに臨む開口部２ｂとする容器体を構成するものであり、収容部２ａは、三角柱状の収容空間を構成している。
【００４６】
具体的に、このプリズムセル２は、三角柱状の収容部２ａを構成する面のうち、２つの内側面を構成する第１のプリズム体３及び第２のプリズム体４と、１つの内側面を構成する側壁５と、収容部２ａの底面を構成する底壁６とを有して構成されている。
【００４７】
このうち、第１のプリズム体３は、外部から光が入射する外側入射面Ｓ１と、外側入射面から入射した光を収容部２ａに出射する内側出射面Ｓ２とを構成するプリズム体である。一方、第２のプリズム体４は、内側出射面Ｓ２から出射して収容部２ａを通過した光が入射する内側入射面Ｓ３と、内側入射面Ｓ３から入射した光を外部に出射する外側出射面Ｓ４とを構成するプリズム体である。これら第１のプリズム体３及び第２のプリズム体４は、例えば、蛍石（フッ化カルシウムの結晶）やフッ化バリウムの結晶、フッ素をドープした石英ガラス等の硝材からなる。
【００４８】
これら第１のプリズム体３と第２のプリズム体４とは、内側出射面Ｓ２及び内側入射面Ｓ３が収容部２ａの内側面を構成するように、互いの接合面を突き合わせて接着剤により接合されている。具体的に、第１のプリズム体３の接合面を内側出射面Ｓ２と連続した面とし、この連続した面に対して第２のプリズム体４の接合面を接合する。
【００４９】
これにより、プリズムセル２の内側出射面Ｓ２と内側入射面Ｓ３との間には、これら接合面に臨む内側出射面Ｓ２と内側入射面Ｓ３とのなす角αを頂角（以下、内側頂角αという。）とする溝部７が形成されている。また、このプリズムセル２の溝部７を形成する接合部分においては、測定波長の光を遮るマスクがなく、且つ、プリズム体３，４同士を突き合わせることで内側頂角αの頂点まで測定波長の光を透過させるように硝材で構成されていることが、透過率を稼ぐためには好ましい。
【００５０】
また、プリズムセル２は、外側入射面Ｓ１と外側出射面Ｓ４とのなす角βを頂角（以下、外側頂角βという。）としており、この外側頂角βは内側頂角αに対して、α＜βの関係を満足している。さらに、プリズムセル２は、内側頂角αの二等分線と外側頂角βの二等分線とが互いに一致することによって、当該二等分線を挟んでほぼ対称な形状を有している。すなわち、第１のプリズム体３の外側入射面Ｓ１と内側出射面Ｓ２とのなす角と、第２のプリズム体４の内側入射面Ｓ３と外側出射面Ｓ４とのなす角とは、互いに等しい角度を有している。
【００５１】
側壁５は、内側出射面Ｓ２及び内側入射面Ｓ３と共に収容部２ａの内側面を構成する平行平面板である。この側壁５は、例えば、蛍石（フッ化カルシウムの結晶）やフッ化バリウムの結晶、フッ素をドープした石英ガラス等の硝材からなる。そして、この側壁５は、第１のプリズム体３及び第２のプリズム体４と互いの接合面を突き合わせて接着剤により接合されている。すなわち、この側壁５は、第１のプリズム体３及び第２のプリズム体４の溝部７の長さ方向に沿った面に対して、収容部２ａの内側面を構成する一方の主面を突き合わせた状態で接合されている。
【００５２】
底壁６は、収容部２ａの底面を構成する平行平面板である。この底壁６は、例えば、蛍石（フッ化カルシウムの結晶）やフッ化バリウムの結晶、フッ素をドープした石英ガラス等の硝材からなる。そして、この底壁６は、第１のプリズム体３、第２のプリズム体４及び側壁５と互いの接合面を突き合わせて接合されている。すなわち、この底壁６は、第１のプリズム体３、第２のプリズム体４及び側壁５の溝部７の深さ方向に沿った一方の面に対して、収容部２ａの底面を構成する一方の主面を突き合わせた状態で接合されている。換言すると、この底壁６に対して第１のプリズム体３、第２のプリズム体４及び側壁５が起立した状態で接合されることによって、上面を収容部２ａに臨む開口部２ｂとするプリズムセル２が構成されている。
【００５３】
なお、側壁５及び底壁６は、この屈折率測定用具１を用いて、後述する液体の屈折率を測定する際に、測定のための光線が通過することがないため、上述した硝材以外にも遮光性を有する材料を用いて形成することもできる。一方、側壁５及び底壁６は、第１のプリズム体３及び第２のプリズム体４と同じ硝材を用いて形成した場合には、これら第１のプリズム体３及び第２のプリズム体４に接合された際の熱膨張による影響を避けることができる。
【００５４】
以上のような構造を有する屈折率測定用具１では、光が外側入射面Ｓ１から入射して外側出射面Ｓ４から出射するまでの間に当該光を鉛直方向と直交する面内で屈折させることになる。これにより、吸収係数の大きい液体の屈折率を最小偏角法で測定するのに好適なプリズムセル２を構成することができる。
【００５５】
なお、上記屈折率測定用具１において、第１のプリズム体３と第２のプリズム体４とは、図１３Ａに示すような内側頂角αの二等分線に沿った面同士を接合する構成よりも、図１３Ｂに示すような一方の接合面を内側出射面Ｓ２又は内側入射面Ｓ３と連続した面とし、この連続した面に対してもう一方の接合面を接合する構成とすることが望ましい。
すなわち、第１のプリズム体３と第２のプリズム体４との前記二等分線に沿った面同士を接合する場合には、前記溝部７を精度良く形成するために、これら接合面に臨む内側出射面Ｓ２と内側入射面Ｓ３との端部同士を高精度に位置決めする必要が生じてしまう。
これに対して、第１のプリズム体３と第２のプリズム体４との何れか一方の接合面を内側出射面Ｓ２又は内側入射面Ｓ３と連続した面とする場合には、接合面同士がずれたとしても、内側出射面Ｓ２と内側入射面Ｓ３との間に溝部７を精度良く形成することができる。
【００５６】
また、内側出射面Ｓ２と内側入射面Ｓ３との間に溝部７を精度良く形成するため、例えば図１３Ｃに示すように、内側出射面Ｓ２と内側入射面Ｓ３との端部同士を突き合わせた第１のプリズム体３と第２のプリズム体４と側壁８に接合した構成とすることもできる。さらに、図１３Ｄに示すように、この側壁８を第１のプリズム体３と第２のプリズム体４との何れか一方と一体に形成した構成とすることもできる。
【００５７】
また、内側頂角αを小さくした場合には、例えば図１３Ｅに示すように、内側出射面Ｓ２と内側入射面Ｓ３との端部同士を突き合わせた第１のプリズム体３と第２のプリズム体４との間に接着剤９を塗布して互いを接合することもできる。
【００５８】
（屈折率測定装置）
次に、図１４に示す本発明を適用した屈折率測定装置３０について説明する。
本発明を適用した屈折率測定装置３０は、上記屈折率測定用具１を用いて、液体の屈折率を最小偏角法で測定するのに好適な超精密分光計である。
【００５９】
具体的に、この屈折率測定装置３０は、所定の波長の光を発する光源３１と、この光源３１から出射された光を選択的に通過させるチョッパー３２と、このチョッパー３２を通過した光を平行光に変換するコリメーター３３と、上記屈折率測定用具１が設置されるステージ（設置部）３４と、このステージ３４に設置された上記屈折率測定用具１を通過した光を集光させる望遠鏡３５と、この望遠鏡３５で集光された光を検出する検出部３６とを有して構成されている。
【００６０】
このうち、光源３１は、ホローカソードランプを有し、このホローカソードランプが発する光の波長域のうち、特定の波長域（ここでは紫外域）の光を先端部３１ａより出射する。なお、この屈折率測定装置３０では、ホローカソードランプ３１が発する出射波長域のうち１４０ｎｍ以上の光を屈折率の測定に利用することができる。また、紫外域の光源３１としては、ホローカソードランプ以外にも、他のスペクトルランプを用いることができる。また、特定の波長域の光を利用するために、グレーティングなどの分光器を設けてもよい。
【００６１】
チョッパー３２は、光源３１の先端部３１ａから出射された光が入射する入射口３２ａと、この入射口３２ａから入射した光が通るスリット（図示せず）が形成された回転円盤３２ｂとを有し、入射口３２ａから入射した光を円盤３２ｂで適宜遮断しながら周期的に通過させる。
【００６２】
コリメーター３３は、脚部３３ａに支持されたハウジング３３ｂと、このハウジング３３ｂの両側の端部に着脱可能に設けられた入射口３３ｃ及び出射口３３ｄとを有している。そして、このコリメーター３３は、チョッパー３２を通過して入射口３３ｃから入射した光を、ハウジング３３ｂ内のミラー（図示せず。）で反射させながら、平行光に変換して出射口３３ｄから出射する。
【００６３】
ステージ３４は、回転軸３４ａを中心に回動可能に支持されている。これにより、ステージ３４上に載置された上記屈折率測定用具１に対する光の入射角を適宜調整することが可能となっている。
【００６４】
望遠鏡３５は、望遠鏡台３５ａ上の脚部３５ｂに支持されたハウジング３５ｃと、このハウジング３５ｃの一方の端部に着脱可能に設けられた入射口３５ｄとを有している。そして、この望遠鏡３５は、ステージ３４上の上記屈折率測定用具１を通過した光を、入射口３５ｄから入射し、ハウジング３５ｃ内のミラー（図示せず。）で反射させながら、ハウジング３５ｃの上面部に設けられた検出部３６に集光させる。
また、望遠鏡台３５ａは、ステージ３４の回転軸３４ａと同一直線上にあって、なお且つ、この回転軸３４ａに対して独立した望遠鏡軸（図示せず。）を中心に回動可能に支持されている。したがって、望遠鏡３５は、この望遠鏡軸を中心にステージ３４の周りを回転することが可能となっている。すなわち、この望遠鏡３５は、ステージ３４に対する角度（回転角）を適宜調整することが可能となっている。
【００６５】
検出部３６は、望遠鏡３５によって集光された光を受光して検出する。このような光検出手段としては、例えば、フォトマルチプライヤや、ＰｂＳ、フォトダイオード等の光強度を検出する光検出センサ、或いはＣＣＤ(Charge Coupled Device)や、ＰＳＤ（Position Sensitive Light Detector）、イメージセンサ等の光強度と位置を検出できる光位置検出センサ等の公知のセンサを用いることができる。
【００６６】
以上のような構造を有する屈折率測定装置３０では、先ず、収容部２ａに液体試料を収容した上記屈折率測定用具１をステージ３４に設置する。次に、光源３１から出射されてチョッパー３２を通過した光をコリメーター３３で平行光に変換しながら上記屈折率測定用具１に照射する。次に、上記屈折率測定用具１を通過した光を望遠鏡３５で集光させながら検出部３６で検出する。そして、この屈折率測定装置３０では、検出部３６が検出した検出結果に基づいて、例えば波長１５７ｎｍ付近での屈折率を求めることが可能となっている。
【００６７】
ところで、波長１５７ｎｍ付近の紫外領域では、空気中の酸素の影響によって光の強度が１ｍｍ進む間に１／７０程度と極端に弱くなるので、測定系全体を酸素をほとんど含まないような雰囲気にする必要がある。
【００６８】
そこで、この屈折率測定装置３０には、光源３１及びチョッパー３２を覆う第１のカバー４０と、コリメーター３３を覆う第２のカバー４１と、ステージ３４を覆う第３のカバー４２と、望遠鏡３５及び受光部３６を覆う第４のカバー４３とが設けられている。
【００６９】
このうち、第１のカバー４０は、光源３１の先端部３１ａからチョッパー３２全体、さらにコリメーター３３の入射口３３ｃまでを覆うと共に、チョッパー３２の入射口３２ａ近傍には、排気チューブ４４が差し込まれている。一方、光源３１の先端部３１ａ、コリメーター３３の入射口３３ｃ、排気チューブ４４に対応する部分については孔（図示せず。）が設けられており、第１のカバー４０は、これら各部を孔に通した状態で各部との間に隙間が生じないようにテープ等で固定されている。
【００７０】
第２のカバー４１は、コリメーター３３のハウジング３３ｂ全体を覆うと共に、ハウジング３３ｂの下部には、検出用チューブ４５が差し込まれている。そして、この検出用チューブ４５は、酸素濃度計４６に接続されている。 一方、コリメーター３３の入射口３３ｃ及び出射口３３ｄに対応する部分については孔（図示せず。）が設けられており、コリメーター３３の入射口３３ｃ及び出射口３３ｄをハウジング３３ｂに取り付ける際に、第２のカバー４１は、これら孔の周囲をハウジング３３ｂとの間で挟みこむように固定されている。さらに、コリメーター３３の脚部３３ａ及び検出用チューブ４５に対応した部分についても孔部（図示せず。）が設けられており、第２のカバー４１は、これら各部を孔部に通した状態で各部との間に隙間が生じないようにテープで固定されている。
【００７１】
第３のカバー４２は、ステージ３４全体を覆う一方、コリメーター３３の出射口３３ｄ及び望遠鏡３５の入射口３５ｄに対応する部分については孔（図示せず。）が設けられている。そして、第３のカバー４２は、コリメーター３３の出射口３３ｄ及び望遠鏡３５の入射口３５ｄをハウジング３３ｂ，３５ｃに取り付ける際に、これら孔の周囲をハウジング３３ｂ，３５ｃとの間で挟みこむように固定されている。また、ステージ３４全体を覆う第３のカバー４２の下部にも孔（図示せず。）が設けられており、このステージ３４の回転軸３４ａを望遠鏡台３５ａ上に回転可能に取り付ける際に、第３のカバー４２は、この回転軸３４ａを望遠鏡台３５ａに固定する固定部材３４ｂとの間で孔の周囲が挟まれるように固定されている。
【００７２】
第４のカバー４３は、望遠鏡３５のハウジング３５ｃ全体を覆うと共に、ハウジング３５ｃの下部には、ガス供給チューブ４７が差し込まれている。そして、このガス供給チューブ４７は、窒素（Ｎ２）ボンベ（図示せず。）に接続されている。一方、望遠鏡３５の脚部３５ｂ及び入射口３５ｄに対応する部分については孔（図示せず。）が設けられており、望遠鏡３５の入射口３５ｄをハウジング３５に取り付ける際に、第４のカバー４３は、これら孔部の周囲がハウジング３５ｃとの間で挟み込まれるように固定されている。さらに、望遠鏡３５の脚部３５ｂ及びガス供給チューブ４７に対応した部分についても孔部（図示せず。）が設けられており、第４のカバー４３は、これら各部を孔部に通した状態で各部との間に隙間が生じないようにテープで固定されている。
【００７３】
上述した第１のカバー４０、第２のカバー４１、第３のカバー４２及び第４のカバー４３は、何れも同じ材質のもの、例えば高い酸素バリア性を有するポリ塩化ビニリデンフィルムの両面にポリオレフィンフィルムを張った透明フィルムからなる。そして、この透明フィルムをヒートシールにより所望の形状に加工してから袋状のカバーとして用いている。なお、この透明フィルムは、ポリ塩化ビニリデンフィルムにポリオレフィンを積層することで、強度及び可撓性が付与され、フレキシブルに形を変え得る柔軟な袋となる。また、このような透明フィルムとしては、例えば、クレハロンＭＬＢ、クレハロンＭＬＳ（何れも呉羽化学工業株式会社製）を用いることができる。
【００７４】
以上のような構造を有する屈折率測定装置３０では、屈折率の測定を行う際に、ガス供給チューブ４７から望遠鏡３５のハウジング３５ｃ内に窒素ガスを流し入れる。すると、ハウジング３５ｃ内を満たした窒素ガスは、望遠鏡３５の入射口３５ｄから第３のカバー４２内に流れ出て、第３のカバー４２内を満たした後に、コリメーター３３の出射口３３ｄからコリメーター３３のハウジング３３ｂ内に流れ込む。そして、このハウジング３３ｂ内に流れ込んだ窒素ガスは、コリメーター３３の入射口３３ｃから第１のカバー４０内を満たすことになる。また、コリメーター３３のハウジング３３ｂ及び望遠鏡３５のハウジング３５ｃ内を満たした窒素ガスは、これらハウジング３３ｂ，３５ｃから漏れ出て、第２のカバー４１及び第４のカバー４３内も満たすことになる。
【００７５】
この屈折率測定装置３０では、望遠鏡３５側から流入した窒素ガスが、第１乃至第４のカバー４０，４１，４２，４３内を満たすことによって、内部の空気が最終的に排気チューブ４４から外部へと排気される。また、検出用チューブ４５から内部の気体が排出されるとき、その気体中の酸素濃度が酸素濃度計４６によって検出される。具体的に、高純度の窒素ガスをガス供給チューブ４７から流し入れると、最終的に酸素濃度計４６の値は２０ｐｐｍ前後の値となった。これは、上述した波長１５７ｎｍ付近で屈折率の測定を行うのに十分な値である。
【００７６】
以上のように、この屈折率測定装置３０では、酸素バリア性を有する柔軟なフィルムからなるカバー４０，４１，４２，４３で各部を覆い、このカバー４０，４１，４２，４３内部を窒素ガス（或いは不活性ガス）で満たすことによって、いわゆる真空紫外域（波長１５７ｎｍ近傍）での屈折率測定を精度良く行うことができる。
【００７７】
なお、上記屈折率測定装置３０では、各部を４つのカバー４０，４１，４２，４３で覆った構成となっているが、このような構成に必ずしも限定されるものではなく、場合によっては各部を１〜３個のカバーでまとめて覆う構成とすることもできる。さらに、上記屈折率測定装置３０は、真空紫外域での屈折率測定を行うのに好適なものであるが、屈折率の測定波長を１５７ｎｍ以外の波長を用いて測定を行うこともできる。
【００７８】
（最小偏角法による屈折率測定）
次に、上記屈折率測定装置３０を用いて、上記屈折率測定用具１に収容された液体試料の屈折率を最小偏角法で測定する場合について説明する。
最小偏角法では、図１５に示すように、上記屈折率測定装置３０を用いて、このプリズムセル２の頂角α，βと、空のプリズムセル２によって屈折した光線Ｌの最小偏角δと、収容部２ａに液体が収容されたプリズムセル２によって屈折した光線Ｌの最小偏角δとをそれぞれ測定した後に、これら測定結果に基づいて液体の屈折率を算出する。
【００７９】
ところで、上記屈折率測定用具１では、プリズムセル２の内側頂角α、すなわち内側出射面Ｓ２と内側入射面Ｓ３とのなす角αを小さくすることによって、この内側出射面Ｓ２と内側入射面Ｓ３との間の距離を従来よりも短くし、収容部２ａに収容された液体を通過する光の透過率を高めことができる。
また、上記屈折率測定用具１では、プリズムセル２の内側出射面Ｓ２と内側入射面Ｓ３とのなす角αを小さくした場合でも、外側入射面Ｓ１と外側出射面Ｓ１とのなす角βがα＜βの関係を満足することによって、光の波長による偏角の分散を大きくすることができるため、プリズムセル２を通過した光をスペクトル分解することができる。
したがって、上記屈折率測定用具１を用いた屈折率の測定方法では、吸収係数が大きい液体の屈折率を測定する場合であっても、測定に必要な光量を得ることができ、このような液体の屈折率を最小偏角法により高精度に測定することができる。
【００８０】
［第２の実施の形態］
（別の屈折率測定用具）
次に、図１６に示す本発明を適用した別の屈折率測定用具５０について説明する。
本発明を適用した別の屈折率測定用具５０は、液体を収容する収容部５１ａが設けられたプリズムセル５１を備えている。このプリズムセル５１は、いわゆるＶブロックプリズムであり、上面を収容部５１ａに臨む開口部５１ｂとする容器体を構成し、収容部５１ａは、断面Ｖ字状の溝部５２を構成している。
【００８１】
具体的に、このプリズムセル５１は、収容部５１ａを構成する面のうち、断面Ｖ字状の溝部５２を構成する第１のプリズム体５３及び第２のプリズム体５４と、２つの内側面を構成する一対の側壁５５ａ，５５ｂとを有して構成されている。
【００８２】
このうち、第１のプリズム体５３は、外部から光が入射する外側入射面Ｓ１と、外側入射面から入射した光を収容部２ａに出射する内側出射面Ｓ２とを構成するプリズム体である。一方、第２のプリズム体５４は、内側出射面から出射して収容部２ａを通過した光が入射する内側入射面Ｓ３と、内側入射面Ｓ３から入射した光を外部に出射する外側出射面Ｓ４とを構成するプリズム体である。これら第１のプリズム体５３及び第２のプリズム体５４は、例えば、蛍石（フッ化カルシウムの結晶）やフッ化バリウムの結晶、フッ素をドープした石英ガラス等の硝材からなる。
【００８３】
これら第１のプリズム体５３と第２のプリズム体５４とは、内側出射面Ｓ２及び内側入射面Ｓ３が溝部５２を構成するように、互いの接合面を突き合わせて接着剤により接合されている。具体的に、第１のプリズム体５３の接合面を内側出射面Ｓ２と連続した面とし、この連続した面に対して第２のプリズム体５４の接合面を接合する。
【００８４】
これにより、プリズムセル２の内側出射面Ｓ２と内側入射面Ｓ３との間には、これら接合面に臨む内側出射面Ｓ２と内側入射面Ｓ３とのなす角αを頂角（内側頂角α）とする上記溝部５２が形成される。また、プリズムセル５１の外側入射面Ｓ１と外側出射面Ｓ４とは、互いに平行な面を形成している。
【００８５】
一対の側壁５５ａ，５５ｂは、収容部２ａの内側面を構成する平行平面板である。これら一対の側壁５５ａ，５５ｂは、例えば、蛍石（フッ化カルシウムの結晶）やフッ化バリウムの結晶、フッ素をドープした石英ガラス等の硝材からなる。そして、これら一対の側壁５５ａ，５５ｂは、第１のプリズム体３及び第２のプリズム体４と互いの接合面を突き合わせて接着剤により接合されている。すなわち、これら一対の側壁５５ａ，５５ｂは、第１のプリズム体３及び第２のプリズム体４の溝部９の深さ方向に沿った両側の面に対して互いに対向した状態で接合されている。
【００８６】
以上のような構造を有する屈折率測定用具５０では、光が外側入射面から入射して外側出射面から出射するまでの間に当該光を鉛直方向と平行する面内で屈折させることになる。これにより、Ｖブロック法による測定を行うのに最適なプリズムセル５１を構成することができる。
【００８７】
（別の屈折率測定装置）
次に、図１７に示す本発明を適用した別の屈折率測定装置７０について説明する。
本発明を適用した別の屈折率測定装置７０は、上記屈折率測定用具５０を用いて、液体の屈折率をＶブロック法で測定するのに好適な精密示差屈折計である。
【００８８】
具体的に、この屈折率測定装置７０は、所定の波長の光を発する光源７１と、この光源７１から出射された光を平行光に変換するコリメーター７２と、このコリメーター７２を通過した光の光路を折り返すコーナーリフレクター７３と、上記屈折率測定用具５０が設置されるステージ（設置部）７４と、このステージ７４に設置された上記屈折率測定用具５０を通過した光を集光させる望遠鏡７５と、この望遠鏡７５で集光された光を検出する検出部７６とを有して構成されている。
【００８９】
このうち、光源７１は、ホローカソードランプを有し、このホローカソードランプが発する光の波長域のうち、特定の波長域（ここでは紫外域）の光を出射する。なお、この屈折率測定装置７０では、光源７１が発する出射波長域のうち１４０ｎｍ以上の光を屈折率の測定に利用することができる。また、紫外域の光源７１としては、ホローカソードランプ以外にも、他のスペクトルランプを用いることができる。また、特定の波長域の光を利用するために、グレーティングなどの分光器を設けてもよい。また、この光源７１とコリメーター７２との間には、光源７１から出射された光をコリメーター７２に導くための集光レンズや平面反射鏡等の光学系７７が配置されている。
【００９０】
コリメーター７２は、ハウジング７２ａと、このハウジング７２ａの両側の端部に着脱可能に設けられた入射口７２ｂ及び出射口７２ｃとを有している。そして、このコリメーター７２は、入射口７２ｂから入射した光を、ハウジング７２ｂ内のミラー（図示せず。）で反射させながら、平行光に変換して出射口７２ｃから出射する。
【００９１】
コーナーリフレクター７３は、コリメーター７２を通過した平行光が入射されると、この入射した平行光を１８０゜の角度で逆向きに折り返して出射する。
【００９２】
ステージ７４は、コーナーリフレクター７３によって折り返された平行光が通過する間に上記屈折率測定用具５０が設置されるように配置されている。
【００９３】
望遠鏡７５は、ハウジング７５ａと、このハウジング７５ａの一方の端部に着脱可能に設けられた入射口７５ｂ及び出射口７５ｃとを有している。そして、この望遠鏡７５は、ステージ７４上の上記屈折率測定用具５０を通過した光を、入射口７５ｂから入射し、ハウジング７５ａ内のミラー（図示せず。）で反射させながら集光させて、出射口７５ｃから出射する。
【００９４】
検出部７６は、望遠鏡７５によって集光された光を受光して検出する。このような光検出手段としては、例えば、フォトマルチプライヤや、ＰｂＳ、フォトダイオード等の光強度を検出する光検出センサ、或いはＣＣＤ(Charge Coupled Device)や、ＰＳＤ（Position Sensitive Light Detector）、イメージセンサ等の光強度と位置を検出できる光位置検出センサ等の公知のセンサを用いることができる。また、検出部７６と望遠鏡７５との間には、振動スリット７８が設けられている。
【００９５】
以上のような構造を有する屈折率測定装置７０では、先ず、収容部５１ａに液体試料を収容した上記屈折率測定用具５０をステージ７４に設置する。次に、光源７１から出射された光をコリメーター７２で平行光に変換しながらコーナーリフレクター７３で折り返して上記屈折率測定用具５０に照射する。次に、上記屈折率測定用具５０を通過した光を望遠鏡７５で集光させながら検出部７６で検出する。そして、この屈折率測定装置７０では、検出部７６が検出した検出結果に基づいて、例えば波長１５７ｎｍ付近での屈折率を求めることが可能となっている。
【００９６】
また、この屈折率測定装置７０でも、上記屈折率測定装置３０と同様に、各部を酸素バリア性を有する柔軟なフィルムからなるカバー（図示せず。）で覆い、このカバー内部を窒素ガス又は不活性ガスで満たすことによって、いわゆる真空紫外域（波長１５７ｎｍ近傍）での屈折率測定を精度良く行うことができる。
【００９７】
（Ｖブロック法による屈折率測定）
次に、上記屈折率測定装置７０を用いて、上記屈折率測定用具５０に収容された液体試料の屈折率をＶブロック法で測定する場合について説明する。
Ｖブロック法では、図１８に示すように、上記屈折率測定装置７０を用いて、プリズムセル５１の屈折率と、収容部５１ａに液体が収容されたプリズムセル５１によって屈折した光線Ｌの偏角δとをそれぞれ測定した後に、これら測定結果に基づいて液体の屈折率を算出する。
【００９８】
ところで、上記屈折率測定用具５０では、上記屈折率測定用具１と同様に、プリズムセル５１の内側頂角α、すなわち内側出射面Ｓ２と内側入射面Ｓ３とのなす角αを小さくすることによって、この内側出射面Ｓ２と内側入射面Ｓ３との間の距離を従来よりも短くし、収容部５１ａに収容された液体を通過する光の透過率を高めことができる。
したがって、上記屈折率測定用具５０を用いた屈折率の測定方法では、吸収係数が大きい液体の屈折率を測定する場合であっても、測定に必要な光量を得ることができ、このような液体の屈折率をＶブロック法により高精度に測定することができる。
【実施例】
【００９９】
以下、実施例により本発明の効果をより明らかなものとする。
本実施例では、本発明のプリズムセル及び従来のプリズムセルを実際に作製し、これらプリズムセルを用いて屈折率の測定を行った。
具体的には、頂角が３０゜のプリズム体を内側頂角が１０゜及び外側頂角が７０゜となるように、エポキシ系接着剤を用いて接合し、接合されたプリズム体にエポキシ系接着剤を用いて側壁及び底壁を接合することによって、本発明のプリズムセルを作製した。このプリズムセルの内側頂角を形成する斜辺長は２５ｍｍであり、深さは３５ｍｍである。また、プリズム体には、蛍石を用い、側壁及び底壁についても、熱膨張による影響を避けるため、プリズム体と同じ蛍石を用いた。
【０１００】
一方、本発明のプリズムセルとの比較を行うため、上述した図１９に示す従来のプリズムセル１００と同様に、一対の平行平面板を内側頂角及び外側頂角が共に６０゜となるように、エポキシ系接着剤を用いて接合したプリズムセルを作製した。
【０１０１】
そして、これら本発明のプリズムセルと、従来のプリズムセルとを用いて、可視領域での蒸留水の屈折率を測定した。その測定結果を表４に示す。
【０１０２】
【表４】
2006300614.tif 000016
【０１０３】
なお、本測定では、上述した図４に示すように、計算を行いやすくするため、プリズムセルの内側頂角を、２Ａ２とし、プリズムセルの外側頂角を、２（Ａ１＋Ａ２）として計算を行った。また、内側頂角２Ａ２については、直接測定することができないので、接着後のプリズムセルの外側頂角を測定してから、計算により求めた。すなわち、本発明のプリズムセルにおいて、Ａ１は３０゜であり、２Ａ２は１０゜である。また、プリズムセルの屈折率ｎｃは、空のプリズムセルの最小偏角を測定し、上記式(１０)から計算により求めた。なお、温度は２５℃、気圧は１０１３．３ｈＰａに換算して計算を行った。
【０１０４】
表４に示す測定結果から、本発明のプリズムセルによる測定値は、従来のプリズムセルによる測定値や旧ＮＢＳ（ＮＩＳＴ：National Institute of Standards and Technology）の文献値ともよく一致しており、屈折率の測定に十分耐え得ることがわかった。
【０１０５】
次に、本発明のプリズムセルを用いて、真空紫外領域を含む波長領域での液体試料の屈折率測定を行った。
具体的に、液体試料には、フッ素系オイルを用いた。また、この屈折率測定には、メーラー・ウェデル社製の超精密分光計Ｉ型を使用し、窒素雰囲気下で測定を行った。測定波長は、Ｐｔホローカソードランプの１４９．４７ｎｍ〜３０６．５６ｎｍの２７波長について測定を行った。また、液体試料の概略の透過率を測定するために、空の状態と液体試料が入った状態とでスペクトル線の強度測定を行った。
【０１０６】
以上の測定からは、１ｃｍ当たり０．０１％以下の波長１５７ｎｍ付近でも、測定可能な光量が得られ、スペクトル線も分解可能であることが明らかとなった。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
なお、本発明は、液浸露光装置で使用される液体の屈折率を測定する場合に必ずしも限定されるものではなく、試料として、液状、グリース状、ゲル状を含む液体の屈折率を測定する場合に広く適用することができる。特に、本発明は、吸収係数の大きい液体の屈折率を測定する場合に好適である。さらに、本発明は、試料として、固体の屈折率を測定する場合にも適用することができる。
また、本発明では、紫外域以外にも広い波長域から任意の波長の光を選択して試料の屈折率測定を行うことができ、単波長による試料の屈折率測定に限らず、スペクトル線の測定を行うこともできる。
また、本発明では、測定された試料の屈折率から試料の比重を測定することもでき、さらに、特定波長の分散値や室温付近における屈折率の温度係数（使用環境の温度変化に対する屈折率変化の度合いを表す数値）、複屈折率等の測定も行うことができる。
また、本発明は、上記屈折率測定用具を試料の屈折率測定以外の用途に用いることを妨げるものではなく、他の光学部品として利用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】図１は、本発明による屈折率の測定原理を説明するための模式図である。
【図２】図２は、プリズムの透過率分布を示す特性図である。
【図３】図３は、本発明のプリズムセルの一例を示す平面図である。
【図４】図４は、本発明のプリズムセルを用いた屈折率測定を説明するための模式図である。
【図５】図５は、本発明のプリズムセルの一例を示す平面図である。
【図６】図６は、本発明のプリズムセルの一例を示す平面図である。
【図７】図７は、本発明のプリズムセルの一例を示す平面図である。
【図８】図８は、本発明のプリズムセルの一例を示す平面図である。
【図９】図９は、本発明のプリズムセルの一例を示す平面図である。
【図１０】図１０は、本発明のプリズムセルの一例を示す平面図である。
【図１１】図１１は、本発明のプリズムセルの一例を示す平面図である。
【図１２】図１２は、本発明を適用した屈折率測定用具の一構成例を示す斜視図である。
【図１３】図１３は、第１のプリズム体及び第２のプリズム体の接合を説明するために要部を拡大して示す平面図である。
【図１４】図１４は、本発明を適用した屈折率測定装置の一構成例を示す側面図である。
【図１５】図１５は、最小偏角法による屈折率測定を説明するための平面図である。
【図１６】図１６は、本発明を適用した屈折率測定用具の別の構成例を示す斜視図である。
【図１７】図１７は、本発明を適用した屈折率測定装置の別の構成例を示す側面図である。
【図１８】図１８は、Ｖブロック法による屈折率測定を説明するための平面図である。
【図１９】図１９は、従来のプリズムセルの構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１…屈折率測定用具、２…プリズムセル、２ａ…収容部、３…第１のプリズム体、４…第２のプリズム体、５…側壁、６…底壁、７…溝部、３０…屈折率測定装置、３１…光源、３２…チョッパー、３３…コリメーター、３４…ステージ、３５…望遠鏡、３６…検出部、５０…屈折率測定用具、５１…プリズムセル、５２…溝部、５３…第１のプリズム体、５４…第２のプリズム体、５５ａ，５５ｂ…一対の側壁、７０…屈折率測定装置、７１…光源、７２…コリメーター、７３…コーナーリフレクター、７４…ステージ、７５…望遠鏡、７６…検出部
【図１】
2006300614.tif 000017
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2006300614.tif 000029
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2006300614.tif 000033
【図１８】
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【図１９】
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