JP2009120405A - 紫外光用ガラス組成物及びそれを用いた光学装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】真性複屈折による悪影響を抑えた紫外光用ガラス組成物及びそれを用いた光学装置を提供する。
【解決手段】Lu、Si及びOを合計で99.99重量%以上含有し、かつLuとSiの含有割合を陽イオンパーセントで表した場合に、Luが26%以上39%以下、Siが61%以上74%以下である紫外光用ガラス組成物及びそれを用いた光学装置。前記Lu、Si及びOは、Lu2O3とSiO2からなることが好ましい。そして、前記Lu2O3とSiO2の含有割合が、陽イオンパーセントでLuが26%以上39%以下、Siが61%以上74%以下であることが好ましい。
【選択図】図1
【解決手段】Lu、Si及びOを合計で99.99重量%以上含有し、かつLuとSiの含有割合を陽イオンパーセントで表した場合に、Luが26%以上39%以下、Siが61%以上74%以下である紫外光用ガラス組成物及びそれを用いた光学装置。前記Lu、Si及びOは、Lu2O3とSiO2からなることが好ましい。そして、前記Lu2O3とSiO2の含有割合が、陽イオンパーセントでLuが26%以上39%以下、Siが61%以上74%以下であることが好ましい。
【選択図】図1
Description
本発明は紫外光用ガラス組成物及びそれを用いた光学装置に関し、特に光学装置に用いられる光学部材などに適している酸化物ガラス組成物及びそれを用いた光学装置に関するものである。
光学部材はカメラ、望遠鏡など幅広い分野で利用されている。光学部材は結晶を原材料とするものとガラスを原材料とするものと大きく2つに分けることができる。その中で結晶光学部材はその結晶系において用途が分かれる。結像光学系などにレンズとして用いられるものは立方晶系の結晶である。光学的に等方である立方晶の結晶を用いることにより、光学的な異方性を起因とする複屈折などを低減させるができる。
一方、半導体集積回路の高集積化に伴い、超微細パターン形成への要求がますます高まっている。そして、微細パターンをウエハ上に転写するステップ・アンド・リピート方式の縮小投影型露光装置(ステッパー)の高性能化が行われ、露光用の光源の波長が短波長へと移行している。その中で注目されている光学部材は、紫外領域の透過率が高い立方晶系のフッ化カルシウム単結晶である。さらに近年、より高い解像力を得るために光学部材の高屈折率化を目指し、Siよりも屈折能の高い、Lu、AlおよびMgなどを用いた光学部材の開発が試みられている。立方晶系のルテチウムアルミニウムガーネット単結晶(Lu3Al5O12)、酸化マグネシウム単結晶(MgO)、マグネシウムスピネル単結晶(MgAl2O4)などの開発が積極的に行われている。特にルテチウムアルミニウムガーネット単結晶に関しては屈折率が高く、今後の開発が期待されている。例えば、ルテチウムアルミニウムガーネット単結晶の波長193nmにおける屈折率は、2.1、石英ガラスの波長193nmにおける屈折率は、1.56、フッ化カルシウム単結晶の波長193nmにおける屈折率は、1.50である。
単結晶材料の場合、紫外光領域では真性複屈折(IBR;intrinsic birefringence)が発生する問題がある。MgOやMgAl2O4では真性複屈折率の大きさが70nm/cm(外挿値)、52nm/cm(外挿値)であり、CaF2の3.4nm/cmに比べてはるかに大きい(非特許文献1)。
そのため、真性複屈折が生じることのない材料の開発が要求されている。紫外領域での透過性の高い高屈折率光学部材の開発例として石英ガラスに圧力を加えることによって起こる石英ガラスの永久高密度化によって屈折率を上げる試みがされている(非特許文献2)。しかしながら、圧力印加による屈折率変動は小さいため実用化には至っていない。
John H.Burnett,Simon G.Kaplan,Eric L.Shirley,Paul J.Tompkins,and JamesE.Webb,"High−Index Materials for 193 nmImmersion Lithography,"Proceedings SPIE5754−57 (2005年) Phys. Chem. Glasses 10 (1969) 117
John H.Burnett,Simon G.Kaplan,Eric L.Shirley,Paul J.Tompkins,and JamesE.Webb,"High−Index Materials for 193 nmImmersion Lithography,"Proceedings SPIE5754−57 (2005年) Phys. Chem. Glasses 10 (1969) 117
要するに、石英ガラスの屈折率を上げることは難しく、ルテチウムアルミニウムガーネット単結晶のような結晶は真性複屈折が発生する。
また、光学装置としての液浸式露光装置に用いるには、各種特性の点で今だ十分ではなかった。
また、光学装置としての液浸式露光装置に用いるには、各種特性の点で今だ十分ではなかった。
本発明は、この様な背景技術に鑑みてなされたものであり、真性複屈折率による課題が発生しない新規な組成の紫外光用ガラス組成物を提供するものである。
本発明の別の目的は、液浸式露光装置の最終レンズに好適な、屈折率が高く、透過率が高く、真性複屈折が低いかあるいは存在せず、又、応力複屈折(SBR;stress birefringence)が低いかあるいは存在しないところの、紫外光用ガラス組成物及びそれを用いた光学装置を提供することにある。
本発明の別の目的は、液浸式露光装置の最終レンズに好適な、屈折率が高く、透過率が高く、真性複屈折が低いかあるいは存在せず、又、応力複屈折(SBR;stress birefringence)が低いかあるいは存在しないところの、紫外光用ガラス組成物及びそれを用いた光学装置を提供することにある。
さらに、本発明のほかの目的は、光源の光に対する耐久性があり、使用する液体に対する耐久性がある紫外光用ガラス組成物及びそれを用いた光学装置を提供することにある。
本発明の第1の骨子による紫外光用ガラス組成物は、Lu、Si及びOを合計で99.99重量%以上含有し、かつLuとSiの含有割合を陽イオンパーセントで表した場合に、Luが26%以上39%以下、Siが61%以上74%以下であることを特徴とする。
本発明の第2の骨子による光学装置は、紫外光を発生する光源と、前記光源からの前記紫外光を対象物に照射する光学系とを有する光学装置において、前記光学系は光学部材を備え、前記光学部材が、Lu、Si及びOを合計で99.99重量%以上含有し、かつLuとSiの含有割合を陽イオンパーセントで表した場合に、Luが26%以上39%以下、Siが61%以上74%以下である紫外光用ガラス組成物からなる、基材及び/又は光学薄膜を含むことを特徴とする。
本発明の第3の骨子による光学装置は、紫外光を発生する光源と、前記光源からの前記紫外光を対象物に照射する光学系とを有する光学装置において、前記光学系は、第1の光学部材と、該第1の光学部材より屈折率が高い第2の光学部材とを備え、前記第2の光学部材が、Lu、Si及びOを合計で99.99重量%以上含有し、かつLuとSiの含有割合を陽イオンパーセントで表した場合に、Luが26%以上39%以下、Siが61%以上74%以下である紫外光用ガラス組成物からなる基材を含むことを特徴とする。
本発明者らは、真性複屈折のないガラス材料について新規ガラス材料を探索し、その結果Lu、Si、Oの組成比を上記の特定の範囲にすると、その組成物が結晶化せず、ガラス化(非晶質化)することを発見した。Luの酸化物は単独ではほとんどガラス化しないが、Siの酸化物(波長587.6nmにおいて屈折率は1.458)に比べて高い屈折率(波長587.6nmにおいて屈折率は1.933)を有している。特定の範囲のLuの酸化物とSiの酸化物からなる組成物はガラス化し、高い屈折率を有するガラス組成物となる。
本発明によれば、365nm、248nm、193nm、157nmのような波長を有する紫外光において、真性複屈折率による課題が発生しない新規な紫外光用ガラス組成物を提供することができる。
また、本発明によれば、応力複屈折が低く、使用する紫外光や液体に対する耐久性がある紫外光用ガラス組成物及びそれを用いた光学装置を提供することができる。
また、本発明によれば、応力複屈折が低く、使用する紫外光や液体に対する耐久性がある紫外光用ガラス組成物及びそれを用いた光学装置を提供することができる。
以下に本発明を実施するための最良の形態を示す。ただし、この実施形態に記載されている内容は、特定的な記載がない限りは、発明の範囲を限定する趣旨のものではない。
(実施形態1)
本発明の実施形態1に係るガラス組成物は、Lu、Si及びOを合計で99.99重量%以上含有し、かつLuとSiの含有割合を陽イオンパーセントで表した場合に、Luが26%以上39%以下、Siが61%以上74%以下であることを特徴とする。
本発明の実施形態1に係るガラス組成物は、Lu、Si及びOを合計で99.99重量%以上含有し、かつLuとSiの含有割合を陽イオンパーセントで表した場合に、Luが26%以上39%以下、Siが61%以上74%以下であることを特徴とする。
酸化物ガラス組成物においてガラスの主成分としてLu、Si、Oからなり、その含有量によりガラス化できる範囲が決まる。ガラス化は、目的の組成物の融液をつくりそれを急冷することやCVD法等の気相合成法によって行う。
前記ガラス組成物において、Lu、Si及びOを合計で99.99重量%以上、好ましくは100重量%に限りなく近い方が望ましい。
前記ガラス組成物において、LuとSiの含有割合が陽イオンパーセントでLuが26%以上39%以下、好ましくは27%以上37%以下であり、Siが61%以上74%以下、好ましくは63%以上73%以下であるのが望ましい。LuとSiの含有割合が上記の範囲であると非晶質化が起こり、真性複屈折率による課題が発生しないので好ましい。
前記ガラス組成物において、LuとSiの含有割合が陽イオンパーセントでLuが26%以上39%以下、好ましくは27%以上37%以下であり、Siが61%以上74%以下、好ましくは63%以上73%以下であるのが望ましい。LuとSiの含有割合が上記の範囲であると非晶質化が起こり、真性複屈折率による課題が発生しないので好ましい。
なお、ここでいう、Luの陽イオンパーセントとは、LuとSiの両方の陽イオン数の合計に対するLu陽イオンの数の割合である。Siの陽イオンパーセントとはLuとSiの両方の陽イオン数の合計に対するSi陽イオンの数の割合である。
前記Lu、Si及びOは、Lu2O3とSiO2からなることが好ましい。そして、前記Lu2O3とSiO2の含有割合が、陽イオンパーセントでLuが26%以上39%以下、Siが61%以上74%以下であることが好ましい。
また、不純物はガラス化の阻害、欠陥の生成などに寄与することが多いため100ppm以下に制御することが適当である。一方、必要に応じて、硼素(B)を添加してもよい。
上述した実施形態によるガラス組成物は、そのものをレンズの基材(レンズの硝材)として利用できる他、スパッタリングターゲットとして用いて光学薄膜の形成に利用することもできる。
そして、これらのレンズや光学薄膜は、波長が365nm以下、より好ましくは248nm以下、更には193nm以下の紫外光を透過する光学部材として好適に用いられる。
(実施形態2)
本発明の実施形態2による光学装置としての露光装置では、波長200nm以下の真空紫外領域の光(たとえば、ArFエキシマレーザー;発振波長193nm、F2エキシマレーザー;発振波長157nmなど)を発生する光源を使用する。これは、露光波長が小さくレンズの開口数が大きいほど、解像線幅を小さくして解像度を向上できるからである。
本発明の実施形態2による光学装置としての露光装置では、波長200nm以下の真空紫外領域の光(たとえば、ArFエキシマレーザー;発振波長193nm、F2エキシマレーザー;発振波長157nmなど)を発生する光源を使用する。これは、露光波長が小さくレンズの開口数が大きいほど、解像線幅を小さくして解像度を向上できるからである。
さらに、露光基板と露光装置の最終レンズとの間に液体を充填することにより、露光基板面における光の波長を実質的に短くして解像度を向上させる液浸式露光装置となっている。
液浸式露光装置は、少なくとも、光源と、照明光学系と、光学マスク(レチクル)と、投影光学系と、液体の供給回収装置とを備えた装置である。そして、投影光学系の露光基板側の先端に設けられたレンズ(最終レンズ)と、感光性膜を有する露光基板との間に、液体を充填した状態で露光が行われる。
このような液浸式露光装置の最終レンズには、光源の光の波長における屈折率および透過率が高いことが要求される。また、真性複屈折や応力複屈折が低いかあるいは存在しないことが要求される。さらには、光源の光に対する耐久性があること、使用する液体に対する耐久性があることが要求される。このため、本実施形態2では、前述した実施形態1のガラス組成物からなるレンズを最終レンズとして用いる。投影光学系の残りのレンズは、石英ガラスからなるレンズを用いる。
これらのレンズには必要に応じて反射防止用の光学薄膜が形成される。
図1は液浸式露光装置の模式図である。
図1中、液浸式露光装置11は、マスク(レチクル)14を境にした照明光学系13と投影光学系15と、さらに液体の供給回収装置17,18と、露光基板を移動させ得るステージ25と、レーザー光源26とを備えている。
図1は液浸式露光装置の模式図である。
図1中、液浸式露光装置11は、マスク(レチクル)14を境にした照明光学系13と投影光学系15と、さらに液体の供給回収装置17,18と、露光基板を移動させ得るステージ25と、レーザー光源26とを備えている。
投影光学系15は、相対的に屈折率の低い第1の光学部材として、石英ガラス製のレンズ群と、露光基板側の先端に設けられた相対的に屈折率の高い第二の光学部材として最終レンズ19とを有する。投影光学系15は、この最終レンズ19と、感光性膜を有する露光基板21との間に、液体23を充填した状態で、対象物としての感光性膜を有する露光基板21に紫外光を照射する露光を行う。
この露光によって、光学マスク(レチクル)14のパターンを縮小して、露光基板21上に転写することができる。なお、図示した例では、最終レンズ19と基板21との間のみに液体23が保持されているが、これに限定されるものではなく、露光基板21全体を液体23に浸す態様であってもよい。液体23としては、波長193nmの光に対する屈折率(20℃)が1.44である純水や、フッ素系有機溶媒などを用いることができる。
本実施形態2による発明の液浸式露光装置は、光源として、波長200nm以下のレーザー光源を備えていることが好ましく、より具体的には、ArFエキシマレーザー発振器またはF2エキシマレーザー発振器を備えていることが好ましい。このような短波長の光を光源として用いることにより、露光装置の解像度を向上させることができる。
そして、本実施形態の光学部材は、波長が193nm、157nmの真空紫外光を透過する露光装置用光学部材として好適に用いられる。
(実施形態3)
本発明の実施形態3による光学装置は、紫外光を発生する光源と、前記光源からの前記紫外光を対象物に照射する光学系とを有する光学装置において、前記光学系は光学部材を備え、前記光学部材が、Lu、Si及びOを合計で99.99重量%以上含有し、かつLuとSiの含有割合を陽イオンパーセントで表した場合に、Luが26%以上39%以下、Siが61%以上74%以下である紫外光用ガラス組成物からなる、基材及び/又は光学薄膜を含むことを特徴とする。
本発明の実施形態3による光学装置は、紫外光を発生する光源と、前記光源からの前記紫外光を対象物に照射する光学系とを有する光学装置において、前記光学系は光学部材を備え、前記光学部材が、Lu、Si及びOを合計で99.99重量%以上含有し、かつLuとSiの含有割合を陽イオンパーセントで表した場合に、Luが26%以上39%以下、Siが61%以上74%以下である紫外光用ガラス組成物からなる、基材及び/又は光学薄膜を含むことを特徴とする。
すなわち、上述した紫外光用ガラス組成物そのものを基材としてレンズを作製する。
あるいは、上記紫外光用ガラス組成物をターゲットとして、スパッタリングを行い、シリコンウエハや石英ガラスなどからなる基材表面上に高屈折率の光学薄膜を形成し、レンズやミラーなどの光学部材レンズを作製する。上記光学薄膜は、Lu、Si及びOを合計で99.99重量%以上含有し、かつLuとSiの含有割合を陽イオンパーセントで表した場合に、Luが26%以上39%以下、Siが61%以上74%以下であることを特徴とする。
あるいは、上記紫外光用ガラス組成物をターゲットとして、スパッタリングを行い、シリコンウエハや石英ガラスなどからなる基材表面上に高屈折率の光学薄膜を形成し、レンズやミラーなどの光学部材レンズを作製する。上記光学薄膜は、Lu、Si及びOを合計で99.99重量%以上含有し、かつLuとSiの含有割合を陽イオンパーセントで表した場合に、Luが26%以上39%以下、Siが61%以上74%以下であることを特徴とする。
そして、本実施形態の光学部材は、波長が365nm以下、より好ましくは248nm以下、更には193nm以下の紫外光を透過する光学装置用光学部材として好適に用いられる。
以下、実施例を示し本発明をさらに具体的に説明する。
実施例1
ガラス合成の出発材料としてLu2O3(純度99.99重量%)、SiO2(純度99.995重量%)を用いた。これらの出発材料を、ガラス組成においてLu2O3、SiO2それぞれが陽イオンパーセントでLuが30%、Siが70%となるように秤量した。Lu2O3、SiO2それぞれの量論値は、質量比でLu2O3:SiO2が2.84:1であるが、融解時にSiO2が昇華し、減少するため、出発材料に占めるSiO2の割合を適宜調整した。これらの出発材料を乳鉢中で十分に混合した。その後、この混合物、約100mgを炭酸ガスレーザ照射で部分的に融解し、レーザの出力を弱めて球状の多結晶集合体を作成した。
実施例1
ガラス合成の出発材料としてLu2O3(純度99.99重量%)、SiO2(純度99.995重量%)を用いた。これらの出発材料を、ガラス組成においてLu2O3、SiO2それぞれが陽イオンパーセントでLuが30%、Siが70%となるように秤量した。Lu2O3、SiO2それぞれの量論値は、質量比でLu2O3:SiO2が2.84:1であるが、融解時にSiO2が昇華し、減少するため、出発材料に占めるSiO2の割合を適宜調整した。これらの出発材料を乳鉢中で十分に混合した。その後、この混合物、約100mgを炭酸ガスレーザ照射で部分的に融解し、レーザの出力を弱めて球状の多結晶集合体を作成した。
この多結晶集合体を図2に示すガスジェット浮遊装置の銅製ノズル2上にセットし乾燥空気3を用いて試料1の多結晶集合体を浮遊させた状態で再度、炭酸ガスレーザ4により加熱し多結晶集合体を完全に融解させた。その状態でレーザの出力を遮断し急冷することにより透明な球体を得た。この過程を輻射温度計にて温度をモニタしたが結晶化による発熱反応は見られなかった。
この透明球体をX線回折法によって結晶の有無を調べた。図3は、この透明球体のX線散乱強度曲線を示している。横軸はQ(=4πsinθ/λ)、縦軸I(Q)は散乱強度である。光源としては、113.4keVに単色化したX線を用いた。3個から4個の球状試料(直径2〜3mm)をSiO2ガラス製キャピラリーに入れるか、あるいはカプトンテープに挟み、その試料からの散乱X線をGe固体検出器により測定した。図3の散乱パターンからも、結晶性を示す回折パターンは見られず、ガラスに特徴的なハローパターンとなっており、本透明球体がガラス(非晶質)であることが確認できた。
実施例2
ガラス合成の出発材料としてLu2O3(純度99.99重量%)、SiO2(純度99.995重量%)を用いた。これらの出発材料を、ガラス組成においてLu2O3、SiO2それぞれが陽イオンパーセントでLuが26%、Siが74%となるように秤量した。Lu2O3、SiO2それぞれの量論値は、質量比でLu2O3:SiO2が2.33:1であるが、融解時にSiO2が昇華し、減少するため、出発材料に占めるSiO2の割合を適宜調整した。これらの出発材料を乳鉢中で十分に混合した。その後、この混合物、約100mgを炭酸ガスレーザ照射で部分的に融解し、レーザの出力を弱めて球状の多結晶集合体を作成した。
ガラス合成の出発材料としてLu2O3(純度99.99重量%)、SiO2(純度99.995重量%)を用いた。これらの出発材料を、ガラス組成においてLu2O3、SiO2それぞれが陽イオンパーセントでLuが26%、Siが74%となるように秤量した。Lu2O3、SiO2それぞれの量論値は、質量比でLu2O3:SiO2が2.33:1であるが、融解時にSiO2が昇華し、減少するため、出発材料に占めるSiO2の割合を適宜調整した。これらの出発材料を乳鉢中で十分に混合した。その後、この混合物、約100mgを炭酸ガスレーザ照射で部分的に融解し、レーザの出力を弱めて球状の多結晶集合体を作成した。
この多結晶集合体をガスジェット浮遊装置にセットし乾燥空気を用いて浮遊させた状態で再度、炭酸ガスレーザにより加熱し多結晶集合体を完全に融解させた。その状態でレーザの出力を遮断し急冷することにより球状のガラスを得ることができた。
実施例3
ガラス合成の出発材料としてLu2O3(純度99.99重量%)、SiO2(純度99.995重量%)を用いた。これらの出発材料を、ガラス組成においてLu2O3、SiO2それぞれが陽イオンパーセントでLuが34%、Siが66%なるように秤量した。Lu2O3、SiO2それぞれの量論値は、質量比でLu2O3:SiO2が3.41:1であるが、融解時にSiO2が昇華し、減少するため、出発材料に占めるSiO2の割合を適宜調整した。これらの出発材料を乳鉢中で十分に混合した。その後、この混合物、約100mgを炭酸ガスレーザ照射で部分的に融解し、レーザの出力を弱めて球状の多結晶集合体を作成した。
ガラス合成の出発材料としてLu2O3(純度99.99重量%)、SiO2(純度99.995重量%)を用いた。これらの出発材料を、ガラス組成においてLu2O3、SiO2それぞれが陽イオンパーセントでLuが34%、Siが66%なるように秤量した。Lu2O3、SiO2それぞれの量論値は、質量比でLu2O3:SiO2が3.41:1であるが、融解時にSiO2が昇華し、減少するため、出発材料に占めるSiO2の割合を適宜調整した。これらの出発材料を乳鉢中で十分に混合した。その後、この混合物、約100mgを炭酸ガスレーザ照射で部分的に融解し、レーザの出力を弱めて球状の多結晶集合体を作成した。
この多結晶集合体をガスジェット浮遊装置にセットし乾燥空気を用いて浮遊させた状態で再度、炭酸ガスレーザにより加熱し多結晶集合体を完全に融解させた。その状態でレーザの出力を遮断し急冷することにより球状のガラスを得ることができた。
実施例4
ガラス合成の出発材料としてLu2O3(純度99.99重量%)、SiO2(純度99.995重量%)を用いた。これらの出発材料を、ガラス組成においてLu2O3、SiO2のそれぞれが陽イオンパーセントでLuが39%、Siが61%なるように秤量した。Lu2O3、SiO2それぞれの量論値は、質量比でLu2O3:SiO2が4.23:1であるが、融解時にSiO2が昇華し、減少するため、出発材料に占めるSiO2の割合を適宜調整した。これらの出発材料を乳鉢中で十分に混合した。その後、この混合物、約100mgを炭酸ガスレーザ照射で部分的に融解し、レーザの出力を弱めて球状の多結晶集合体を作成した。
ガラス合成の出発材料としてLu2O3(純度99.99重量%)、SiO2(純度99.995重量%)を用いた。これらの出発材料を、ガラス組成においてLu2O3、SiO2のそれぞれが陽イオンパーセントでLuが39%、Siが61%なるように秤量した。Lu2O3、SiO2それぞれの量論値は、質量比でLu2O3:SiO2が4.23:1であるが、融解時にSiO2が昇華し、減少するため、出発材料に占めるSiO2の割合を適宜調整した。これらの出発材料を乳鉢中で十分に混合した。その後、この混合物、約100mgを炭酸ガスレーザ照射で部分的に融解し、レーザの出力を弱めて球状の多結晶集合体を作成した。
この多結晶集合体をガスジェット浮遊装置にセットし乾燥空気を用いて浮遊させた状態で再度、炭酸ガスレーザにより加熱し、多結晶集合体を完全に融解させた。その状態でレーザの出力を遮断し、急冷することにより球状のガラスを得ることができた。
比較例1
ガラス合成の出発材料としてLu2O3(純度99.99重量%)、SiO2(純度99.995重量%)を用いた。これらの出発材料を、ガラス組成においてLu2O3、SiO2それぞれが陽イオンパーセントでLuが25%、Siが75%なるように秤量した。Lu2O3、SiO2それぞれの量論値は、質量比でLu2O3:SiO2が2.21:1であるが、融解時にSiO2が昇華し、減少するため、出発材料に占めるSiO2の割合を適宜調整した。これらの出発材料を乳鉢中で十分に混合した。その後、この混合物、約100mgを炭酸ガスレーザ照射で部分的に融解し、レーザの出力を弱めて球状の多結晶集合体を作成した。
ガラス合成の出発材料としてLu2O3(純度99.99重量%)、SiO2(純度99.995重量%)を用いた。これらの出発材料を、ガラス組成においてLu2O3、SiO2それぞれが陽イオンパーセントでLuが25%、Siが75%なるように秤量した。Lu2O3、SiO2それぞれの量論値は、質量比でLu2O3:SiO2が2.21:1であるが、融解時にSiO2が昇華し、減少するため、出発材料に占めるSiO2の割合を適宜調整した。これらの出発材料を乳鉢中で十分に混合した。その後、この混合物、約100mgを炭酸ガスレーザ照射で部分的に融解し、レーザの出力を弱めて球状の多結晶集合体を作成した。
この多結晶集合体をガスジェット浮遊装置にセットし乾燥空気を用いて浮遊させた状態で再度、炭酸ガスレーザにより加熱し多結晶集合体を完全に融解させた。その状態でレーザの出力を切り急冷したが、回収した試料は白濁し、多結晶状態であることがわかった。
比較例2
ガラス合成の出発材料としてLu2O3(純度99.99重量%)、SiO2(純度99.995重量%)を用いた。これらの出発材料をガラス組成においてLu2O3、SiO2それぞれが陽イオンパーセントでLuが41%、Siが59%なるように秤量した。Lu2O3、SiO2それぞれの量論値は、質量比でLu2O3:SiO2が4.60:1であるが、融解時にSiO2が昇華し、減少するため、出発材料に占めるSiO2の割合を適宜調整した。これらの出発材料を乳鉢中で十分に混合した。その後、この混合物、約100mgを炭酸ガスレーザ照射で部分的に融解し、レーザの出力を弱めて球状の多結晶集合体を作成した。
ガラス合成の出発材料としてLu2O3(純度99.99重量%)、SiO2(純度99.995重量%)を用いた。これらの出発材料をガラス組成においてLu2O3、SiO2それぞれが陽イオンパーセントでLuが41%、Siが59%なるように秤量した。Lu2O3、SiO2それぞれの量論値は、質量比でLu2O3:SiO2が4.60:1であるが、融解時にSiO2が昇華し、減少するため、出発材料に占めるSiO2の割合を適宜調整した。これらの出発材料を乳鉢中で十分に混合した。その後、この混合物、約100mgを炭酸ガスレーザ照射で部分的に融解し、レーザの出力を弱めて球状の多結晶集合体を作成した。
この多結晶集合体をガスジェット浮遊装置にセットし乾燥空気を用いて浮遊させた状態で再度、炭酸ガスレーザにより加熱し多結晶集合体を完全に融解させた。その状態でレーザの出力を切り急冷したが回収した試料は白濁し、多結晶状態であることがわかった。
上記の実施例および比較例の結果をまとめて下記の表1に示す。
本発明の紫外光用ガラス組成物は、真性複屈折により悪影響が抑えられているので、可視光用のレンズだけでなく、紫外光用のレンズなどの光学部品の材料として利用することができる。
1 試料
2 ノズル
3 乾燥空気
4 レーザ光
2 ノズル
3 乾燥空気
4 レーザ光
Claims (3)
- Lu、Si及びOを合計で99.99重量%以上含有し、かつLuとSiの含有割合を陽イオンパーセントで表した場合に、Luが26%以上39%以下、Siが61%以上74%以下であることを特徴とする紫外光用ガラス組成物。
- 紫外光を発生する光源と、前記光源からの前記紫外光を対象物に照射する光学系とを有する光学装置において、前記光学系は光学部材を備え、前記光学部材が、Lu、Si及びOを合計で99.99重量%以上含有し、かつLuとSiの含有割合を陽イオンパーセントで表した場合に、Luが26%以上39%以下、Siが61%以上74%以下である紫外光用ガラス組成物からなる、基材及び/又は光学薄膜を含むことを特徴とする光学装置。
- 紫外光を発生する光源と、前記光源からの前記紫外光を対象物に照射する光学系とを有する光学装置において、前記光学系は、第1の光学部材と、該第1の光学部材より屈折率が高い第2の光学部材とを備え、前記第2の光学部材が、Lu、Si及びOを合計で99.99重量%以上含有し、かつLuとSiの含有割合を陽イオンパーセントで表した場合に、Luが26%以上39%以下、Siが61%以上74%以下である紫外光用ガラス組成物からなる基材を含むことを特徴とする光学装置。
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