WO2002056070A1 - Optical fiber for transmitting ultraviolet ray, optical fiber probe, and method of manufacturing the optical fiber and optical fiber probe - Google Patents

Optical fiber for transmitting ultraviolet ray, optical fiber probe, and method of manufacturing the optical fiber and optical fiber probe Download PDF

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ultraviolet light
clad
core
silica glass
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Hideo Hosono
Masahiro Hirano
Masanori Oto
Gen Tochitani
Susumu Ohneda
Shinnya Kikugawa
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Japan Science And Technology Corporation
Showa Electric Wire & Cable Co., Ltd.
Asahi Glass Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to an optical fiber for ultraviolet light transmission, an optical fiber probe, and a method for manufacturing the same, and more particularly, to an optical fiber for ultraviolet light transmission capable of transmitting ultraviolet light having a wavelength of 300 nm or less.
  • the present invention relates to an optical fiber probe suitable as a probe for a microscope, an optical fiber for transmitting ultraviolet light, and a method of manufacturing the optical fiber probe.
  • optical fibers have been used for information communication, etc., as well as in the field of medical equipment, semiconductor manufacturing equipment, etc., and have also been used in excimer lasers used in lithography in the semiconductor manufacturing process. I have.
  • the optical fiber is made of silica glass or the like, and a low refractive index cladding is provided around a high refractive index core.
  • the core is doped with germanium, phosphorus, etc. to increase the refractive index.
  • the cladding is doped with boron, fluorine, etc. to lower the refractive index.
  • excimer lasers for example, ArF lasers and KrF lasers emit high-energy ultraviolet light of 193 nm and 248 nm.
  • These high-energy ultraviolet light so-called deep ultraviolet light having a wavelength of 200 to 300 nm, or so-called vacuum ultraviolet light having a wavelength of 200 nm or less, can be propagated in air to produce H 20 or ⁇ 2
  • the transmission was impossible due to the large loss due to the absorption by the presence of.
  • an exposure apparatus using an excimer laser has been a large-scale apparatus. In order to reduce the size of an exposure apparatus using such an excimer laser, there has been a demand for the use of an optical fiber that can be easily handled.
  • Excimer lamps also use deep ultraviolet light and vacuum ultraviolet light.
  • the Kishimaranpu for example, X e 2 lamps, K r C l lamps, X e C l lamps respectively 1 7 2 nm, 2 2 2 nm, 3 0 of 8 nm deep ultraviolet light, emits vacuum ultraviolet light.
  • Such excimer lamps are used in surface cleaning devices that optically decompose and remove dirt attached to the surface of semiconductor wafers and liquid crystal display glass by irradiating ultraviolet light.
  • an optical fiber for miniaturization and easy handling for the same reason as in the exposure apparatus.
  • the optical fiber changes its transmittance depending on the wavelength of the deep ultraviolet light or vacuum ultraviolet light to be transmitted.
  • near-field microscopes for detecting so-called near-field light have been developed, and these near-field microscopes are used to observe and destroy cells and minute bodies such as DNA.
  • the sample to be measured is placed on an inverted triangular total anti-if prism, and light is incident on the total reflection prism from the back surface of the sample so as to satisfy the total reflection condition on the sample surface.
  • a surface wave called near-field light is generated near the surface of the sample.
  • an optical fiber probe having a silica glass clad provided around a core made of silica glass containing a predetermined amount of germanium is known. Had been used. However, in an optical fiber probe having such a configuration, it is possible to propagate so-called vacuum ultraviolet light having a wavelength region of 200 nm or less and so-called deep ultraviolet light having a wavelength region of 200 to 300 nm. It is difficult, and the deterioration due to the transmission of vacuum ultraviolet light and deep ultraviolet light is so severe that it cannot be used.
  • an optical fiber in order to use an optical fiber as a probe for a near-field microscope, it is necessary to sharpen the tip of the optical fiber to the wavelength of light or less.
  • a method of sharpening the tip of such an optical fiber for example, a method of immersing the tip of an optical fiber in an etching solution as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-104244 is disclosed.
  • the dissolution rate in the etching solution is determined by the composition of the etching solution and the material of each layer constituting the optical fiber.
  • the optical fiber is formed of a core and a clad made of silica glass, the etching cannot be efficiently advanced, and a desired sharp portion can be formed at the tip of the optical fiber. There was a drawback that it was difficult to form.
  • the present invention has been made in order to solve such difficulties.
  • the present invention has a high transmittance for ultraviolet light such as deep ultraviolet light, vacuum ultraviolet light, and the like.
  • ultraviolet light such as deep ultraviolet light, vacuum ultraviolet light, and the like.
  • vacuum ultraviolet light and deep ultraviolet light can be propagated at a high transmittance.
  • the ultraviolet light transmitting optical fiber of the present invention has a core made of silica glass having a fluorine content of 100 to 100 Oppm.
  • the optical fiber for ultraviolet light transmission of the present invention may be a silica glass having a fluorine content of 100 to 700 ppm, or a boron content of 200 ppm to 100 ppm. It has a cladding made of silica glass with a content of 0 O ppm.
  • the optical fiber for transmitting ultraviolet light of the present invention has a clad made of an ultraviolet transmitting resin.
  • An optical fiber for transmitting ultraviolet light according to the present invention has a clad having a plurality of hollow holes parallel to an optical axis.
  • the optical fiber for transmitting ultraviolet light of the present invention has a protective coating layer provided on the outer periphery of the clad.
  • the method for producing an optical fiber for ultraviolet light transmission of the present invention is characterized in that a thin tube having one hollow hole at the center is arranged around the core, the outer periphery is covered and integrated, spun, and then the hydrogen is produced. The impregnation process is performed.
  • a protective layer is coated on the outer periphery of the clad during spinning.
  • the method for producing an optical fiber for ultraviolet light transmission of the present invention comprises forming a protective coating layer after impregnation with hydrogen.
  • the effect of impregnating with hydrogen after spinning can be particularly enhanced in the effect of preventing deterioration due to irradiation with ultraviolet light. It can be applied to transmission of light and vacuum ultraviolet light.
  • the optical fiber probe of the present invention In the optical fiber probe having a sharpened tip portion, the optical fiber has a core made of silica glass having a fluorine content of 100 to 100 ppm.
  • the optical fiber in the optical fiber probe of the present invention has a silica content of 100 to 700 ppm in the outer periphery of the core or a silica glass or boron content of 2000 to 1000 ppm. It is provided with a cladding made of silica glass having a concentration of 100 ppm.
  • optical fiber in the optical fiber probe of the present invention is provided with a clad made of an ultraviolet transmitting resin on the outer periphery of the core.
  • the optical fiber in the optical fiber probe of the present invention has a clad having a plurality of hollow holes parallel to the optical axis on the outer periphery of the core.
  • the optical fiber in the optical fiber probe of the present invention has a protective layer on the outer periphery of the clad.
  • optical fiber in the optical fiber probe of the present invention has a protective coating layer on the outer periphery of the protective layer.
  • an optical fiber having a clad made of silica glass containing a predetermined amount of fluorine around a core made of silica glass containing a predetermined amount of fluorine, etc.
  • Optical fiber probe that can transmit deep ultraviolet light and vacuum ultraviolet light with high transmittance, prevent deterioration due to irradiation with deep ultraviolet light and vacuum ultraviolet light, and can be stable over a long period of time. Can be provided.
  • the tip of the optical fiber is sharpened with an etching solution.
  • the etching solution used in the method for manufacturing an optical fiber probe of the present invention is a 2 to 46% aqueous hydrofluoric acid solution.
  • the core and the cladding contain fluorine and the hydrofluoric acid aqueous solution is used as the etching solution, the conventional silica containing germanium is used. With a core made of glass The etching can proceed more efficiently than the optical fiber, and the tip of the optical fiber can be sharpened to a desired shape.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing one embodiment of the optical cable for ultraviolet light transmission of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing another embodiment of the optical cable for ultraviolet light transmission of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing another embodiment of the optical cable for ultraviolet light transmission of the present invention.
  • FIG. 4 is a process chart showing a method for manufacturing an optical fiber for ultraviolet light transmission of the present invention.
  • FIG. 5 is a process chart showing a method for producing an optical fiber for ultraviolet light transmission of the present invention.
  • FIG. 6 is a process chart showing a method for producing an optical fiber for ultraviolet light transmission of the present invention.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram showing characteristics of the optical fiber for ultraviolet light transmission of the present invention.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating characteristics of the optical fiber for ultraviolet light transmission of the present invention.
  • FIG. 9 is a longitudinal sectional view of the optical fiber probe of the present invention.
  • FIG. 10 is a vertical cross-sectional view showing a processing state of the distal end portion of the optical fiber in the present invention.
  • FIG. 11 is an explanatory view showing the state of etching of an optical fiber according to the present invention.
  • FIG. 12 is an explanatory diagram showing a comparison of the etching rate of the optical fiber in the present invention.
  • FIG. 13 is an explanatory diagram showing characteristics of a conventional optical fiber.
  • FIG. 14 is an explanatory diagram showing characteristics of a conventional optical fiber.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of an ultraviolet light transmitting optical fiber of the present invention
  • FIGS. 2 and 3 are cross-sectional views of another embodiment of the ultraviolet light transmitting optical fiber of the present invention. Note that
  • the optical fiber for ultraviolet light transmission 2 of the present invention includes a core 5, and a clad 6a provided on an outer periphery of the core 5, and a protective layer 7 is provided on the outer periphery of the clad 6a if necessary. And a protective coating layer 8.
  • the core 5 is made of silica glass having a fluorine content of 100 to 1 OOO ppm. Such fluorine has conventionally been doped into the cladding to reduce the refractive index.
  • the silica glass forming the core 5 contains 100 to 1 ppm of fluorine in the silica glass to transmit the ultraviolet light transmitted through the optical fiber. Light transmittance can be increased.
  • the reason why the content of fluorine with respect to the silica glass is 10 Oppm or more is that when the content is less than 1 OOppm, the transmittance of ultraviolet light transmitted through the optical fiber is reduced, and the content is set to ⁇ m or less.
  • the silica glass having a fluorine content of 100 to 1 OOOppm it is preferable to contain 011 groups in a range of 4 to 7 pm from the viewpoint of preventing deterioration of the optical fiber due to ultraviolet light irradiation.
  • the range of the OH group is set to 4 to 7 ppm. If it is less than 4 ppm, it is not possible to prevent a decrease in the transmittance of ultraviolet light transmitted in the optical fiber, and if it exceeds 7 ppm. This is because the transmittance is reduced.
  • the cladding 6a is composed of silica glass having a fluorine content of 1000 to 7 OOOppm or silica glass having a boron content of 2000 to 10000 ppm.
  • silica glass having a fluorine content of 1000 to 7 OOOppm or silica glass having a boron content of 2000 to 10000 ppm By including such a predetermined amount of fluorine or boron in the silica glass, it is possible to prevent a decrease in transmittance of light transmitted through the optical fiber.
  • the reason why the content of fluorine with respect to the silica glass was set to 1 OOOppm or more was considered in consideration of the content of fluorine contained in the core 5, and the case where the content was set to 7000 ppm or less was because the saturation of fluorine with respect to the silica glass was The amount is taken into account.
  • the content of boron in silica glass is set to 2 OOOppm, if it is less than 20 OOppm, it is necessary to prevent a decrease in the transmittance of light transmitted through the optical fiber due to the relationship with the refractive index of the core 5.
  • the reason why the concentration is set to 100 OOppm or less is that the saturation amount of boron with respect to silica glass is taken into consideration.
  • a clad 6a made of silica glass containing a predetermined amount of fluorine or boron is provided on the outer periphery of the core 5, but instead of the clad 6a, FIG. As shown, a clad 6b made of an ultraviolet transmitting resin may be formed on the outer periphery of the core 5.
  • an ultraviolet transmitting resin a fluororesin is preferable, but from the viewpoint of light transmittance, an amorphous fluororesin is preferable. Since the transmittance of crystalline fluororesin decreases due to light scattering, when used as cladding 6b The crystallinity of the fluororesin is preferably 30% or less.
  • the crystallinity is preferably set to 20% or less.
  • a fluororesin a fluoropolymer having an aliphatic ring structure in the main chain, for example, amorphous perfluororesin (trade name: Cytop (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.)) is preferably used. You.
  • a clad 6c having a large number of hollow holes H may be formed around the core 5 instead of the clad 6a.
  • the hollow hole H is formed parallel to the optical axis of the optical fiber, and is provided so that the total cross-sectional area is about 10 to 60% with respect to the cross-sectional area of the optical fiber.
  • the large number of hollow holes H are provided so as to be uniformly arranged with respect to the cross section of the clad 6c.
  • the presence of air in the hollow hole H can lower the refractive index of the core 5 so that light transmission is optimized with respect to the refractive index of the core 5.
  • the diameter of the claddings 6a, 6b, and 6c is set to 200 m for the core 5 having a diameter of 150 m, and the diameter of the core 5 having the diameter of 800 m is also determined. 100 m.
  • the protective layer 7 is provided for mechanically protecting the optical fiber and protecting it from the environment.
  • a silicone resin, a polyimide resin, a urethane resin, an acrylate resin, or the like is used as the protective layer 7.
  • the protective layer 7 is provided with a thickness of 100 to 250 ⁇ m. If the thickness of the protective layer 7 is less than 100 m, the core 5 and the claddings 6a, 6b, 6c cannot be sufficiently protected.
  • the protective coating layer 8 is provided to increase the strength of the optical fiber.
  • Nylon resin is preferable as the material of the protective coating layer 8.
  • the protective coating layer 8 is provided with a thickness of 400 to 600 m. If the thickness of the protective coating layer 8 is less than 400 ⁇ m, sufficient strength cannot be obtained.
  • the core is fabricated on a quartz glass by depositing S i 0 2 particles having a predetermined amount Te cowpea to flame hydrolysis or direct vitrification of creating by vitrification, by a separate sintering step Tokoroisu -It can be formed by a gate method or the like.
  • Optical fibers for transmission of ultraviolet light with silica glass cladding containing a certain amount of fluorine or boron are VAD method (gas phase shafting method), OVD method (external method), MC VD method (internal method)
  • VAD method gas phase shafting method
  • OVD method exitternal method
  • MC VD method internal method
  • a hollow dope tube having an outer diameter of about 3 Omm is formed from silica glass containing a predetermined amount of fluorine or boron, and the core rod formed earlier is inserted. Preforms can be created. Then, the preform is spun to produce an optical fiber for ultraviolet light transmission.
  • spinning can be performed by heating and melting the preform in a furnace 24 and adjusting the winding speed by a winder 25 so as to have a predetermined diameter.
  • a predetermined amount of resin forming the protective layer 26 is extruded downstream of the furnace 24 from a dice machine 27 around the clad, and the resin is crosslinked by a crosslinking device 28.
  • Crosslinking by heating or crosslinking by UV irradiation is performed, and the solidification or solution is removed to form a protective layer.
  • a silicone resin or a polyimide resin is used as the protective layer, heat crosslinking is performed, and when a urethane-based resin or an acrylate resin is used, UV irradiation crosslinking is performed.
  • the core rod formed by the above-described method is heated and melted by a furnace 29 as shown in FIG. 5, and the winding speed is adjusted by a winding machine 30 so as to have a predetermined diameter.
  • the transparent resin is extruded, and UV crosslinking of the ultraviolet transparent resin is performed by the crosslinking device 12.
  • a predetermined amount of resin forming the protective layer 14 is extruded from the dice 13 around the ultraviolet-transmitting resin, and the cross-linking device 15 heat-crosslinks the resin to form a resin.
  • the protective layer 14 is formed by cross-linking with UV irradiation to produce an optical fiber for transmitting ultraviolet light.
  • a direct vitrification method in which a predetermined amount of SiO 2 particles are deposited on quartz glass and vitrified by flame hydrolysis, Then, a so-called soot method, etc., made by another sintering process, is used to make a quartz rod 16 (Fig. 6a) with a diameter of about 3 Omm.
  • the material of the quartz rod 16 can be the same silica glass as the material of the core.
  • the quartz rod 16 does not necessarily have to be a hexagonal prism, and a circular tube may be used.
  • a hole 17 (FIG. 6b) is formed in the center of the quartz rod 16.
  • a quartz rod 16 with a hole 17 is drawn to a diameter of about 1 mm, and a core rod 18 serving as a core is built into the center of the drawn quartz port 16a (Fig. ).
  • the assembly incorporating the core rod 18 is covered with a quartz pipe 19 to form a preform 40 having an outer diameter of about 3 Omm (FIG. 6D). Thereafter, the preform 40 is spun into an optical fiber for ultraviolet light transmission having a predetermined diameter.
  • the protective layer can be formed by a method similar to the method described above.
  • hydrogen treatment is performed.
  • the hydrogen treatment is performed in order to prevent deterioration of the optical fiber due to irradiation with ultraviolet light.
  • Hydrogen treatment can be performed by impregnating the optical fiber with hydrogen.
  • the hydrogen impregnation treatment can be performed by leaving in hydrogen at a pressure of 0.5 to 15 MPa and a temperature of 20 to 10 CTC.
  • the hydrogen treatment can be performed for a long time, for example, it can be performed for 50 hours or more, but the treatment for 50 hours can obtain an effective result for preventing deterioration of the optical fiber due to ultraviolet irradiation. If the hydrogen treatment under the above conditions is less than 2 hours, a sufficient effect of preventing ultraviolet irradiation from being deteriorated cannot be obtained.
  • the protective coating layer can be formed by melting a nylon resin or the like, extruding it from a die to the outer periphery of the optical fiber, and cooling.
  • optical fiber termination is performed to complete the final product.
  • the end surface is polished and connectors are attached as required.
  • fluorine-doped silica glass with a fluorine content of 100 to 200 ppm and an OH group content of 4 to 7 ppm (trade name: AQX, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.)
  • AQX OH group content of 4 to 7 ppm
  • a silica glass clad with an amount of 200 ppm was formed.
  • the core diameter was set at 600 m and the clad diameter was set at 750 m.
  • the transmittance of ultraviolet light of each wavelength transmitted through the optical fiber for transmitting ultraviolet light lm before and after the irradiation of ultraviolet light was measured using a laser beam.
  • Figure 7 shows the measurement results. According to the figure, the transmittance T 1 before irradiation with ultraviolet light and the transmittance T 2 after irradiation with ultraviolet light are almost equal, and the transmittance of the optical fiber for transmitting ultraviolet light is almost deteriorated even when irradiated with ultraviolet light. I can understand that I did not.
  • Irradiation conditions with the above-mentioned ArF excimer laser were as follows: light density: 20 mJ / cm 2 / pu 1 se, repetition frequency: 20 Hz, pulse number: 600 pu 1 se, The transmittance was measured by measuring the transmittance of ultraviolet light of each wavelength passing through 1 m of the optical fin for ultraviolet light transmission before and after repeated irradiation.
  • the ultraviolet light transmitting optical fiber of the present invention can increase the transmittance of ultraviolet light, can improve the reduction of the transmittance due to the irradiation of ultraviolet light, and can reduce the influence of inferiority. Can be reduced.
  • the transmittance was not reduced by irradiation with ultraviolet light, indicating that the characteristics were significantly improved.
  • FIG. 9 shows a longitudinal sectional view of the optical fiber probe of the present invention.
  • the same parts as those in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals.
  • the optical fiber probe 1 of the present invention has a sharp portion 3 formed by sharpening the tip of an optical fiber 2, and the outer peripheral surface of the sharp portion 3 is indicated by a dashed line in the figure. Is provided with a metal coating 4 for shielding light.
  • the angle (0) of the sharp part 3 is about 20 to: I 50 degrees.
  • the optical fiber 2 the above-described optical fiber for transmitting ultraviolet light is used. If an optical fiber having such a configuration is used as a probe for a near-field microscope, deep ultraviolet light and vacuum ultraviolet light can be propagated with high transmittance. Deterioration can be prevented, and a stable optical fiber probe can be provided over a long period of time.
  • the optical fiber probe having such a configuration can be applied to an exposure apparatus using an excimer laser using deep ultraviolet light and vacuum ultraviolet light, and a surface cleaning apparatus using an excimer lamp.
  • a predetermined portion of the optical fiber 2 is cut perpendicularly to the optical axis, a predetermined length of the protective coating layer 8 and the predetermined length of the protective layer 7 are peeled from the end of the cut portion, and the Clean outer surfaces of pads 6a, 6b, 6c.
  • the vessel 9 is filled with a 2 to 46% aqueous hydrofluoric acid solution 10, and the aqueous hydrofluoric acid solution 10 is filled with the photofino 2 shown in FIG. Immerse the tip and leave it for a predetermined time.
  • hydrofluoric acid aqueous solution is set to 2 to 46% is that if the value is less than the specified value, the tip of the optical fiber cannot be efficiently etched, and if the value exceeds the specified value, the surface of the core 5 becomes rough. Because.
  • a sharp part 3 of the optical fiber of about 50 degrees is obtained.
  • a metal coating 4 for light shielding is applied to the outer surface of the optical fiber obtained in this manner, except for the transmitted light portion of the sharp portion 3, by a vacuum deposition / sputtering method or the like.
  • the optical fiber probe of the invention is obtained.
  • the core 5 is made of fluorine-doped silica glass (trade name: AQX, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.) having a fluorine content of 100 to 200 ppm and an OH group content of 4 to 7 ppm.
  • a cladding 6a of silica glass with an amount of 200 ppm was formed.
  • the core diameter was 10 ⁇ m
  • the clad diameter was 125 ⁇ m.
  • An optical fiber made of silica glass with a diameter of 125 m and a core made of silica glass with a diameter of 10 m were prepared.
  • the etching of the optical fiber T5 of the embodiment proceeds about 100% in about 120 minutes, and the etching of the optical fiber T6 of the comparative example proceeds only about 40%. .
  • the tip of the optical fiber is sharpened with an etching solution.
  • the present invention is not limited to this.
  • the tip of the optical fiber may be mechanically polished or etched by gas. May be sharpened.
  • the diameter of the optical fiber is also arbitrary, and the probe may be formed with a diameter of 20 m to 2 mm.
  • a silica glass containing a predetermined amount of fluorine is used for a core, and a predetermined amount of fluorine is used for a clad.
  • silica glass containing boron or UV-transmitting resin, or having a hollow hole to increase the transmittance in transmission of deep ultraviolet light or vacuum ultraviolet light, and to irradiate ultraviolet light. It is possible to prevent a decrease in transmittance.
  • the characteristics of an optical fiber for ultraviolet light transmission after hydrogen treatment can be remarkably improved.
  • the present invention can be suitably applied to an exposure apparatus using an excimer laser using deep ultraviolet light or vacuum ultraviolet light, and a surface cleaning apparatus using an excimer lamp. The size can be reduced.
  • a predetermined amount of fluorine or borane is provided around the core made of silica glass containing a predetermined amount of fluorine. Since an optical fiber such as one provided with a clad made of silica glass containing silicon is used, deep ultraviolet light and vacuum ultraviolet light can be propagated with high transmittance. Deterioration due to irradiation with ultraviolet light and vacuum ultraviolet light can be prevented, and a stable optical fiber probe can be provided over a long period of time.
  • the core and the clad contain fluorine and the hydrofluoric acid aqueous solution is used as an etching solution, the conventional silica glass containing germanium is used. Etching can be performed more efficiently than an optical fiber having a core made of, and a desired sharp portion can be efficiently formed.

Description

明細書 紫外光伝送用光ファイノ 光ファイバプローブおよびこれらの製造方法 技術分野
本発明は、 紫外光伝送用光ファイバ、 光ファイバプローブおよびこれらの製造 方法に係わり、 特に、 3 O O n m以下の波長の紫外光を伝送することができる紫外 光伝送用光ファィバぉよぴ近接場顕微鏡のプローブとして好適する光ファイバプ ローブ並びにこれらの紫外光伝送用光ファイバおよび光ファイバプローブの製造 方法に関する。
背景技術
従来から、 光ファイバは情報通信等に使用される他、 医療機器の分野、 半導体製 造装置等に使用されており、 半導体製造工程のリソグラフィ一において使用される エキシマレ一ザ一にも採用されている。
光ファイバは、 シリカガラス等で形成され、 屈折率の高いコアの外周に屈折率の 低いクラッドを設けたものであり、 コアには屈折率を高めるため、 ゲルマニウム、 リン等がド一プされ、 クラッドには屈折率を低くするため、 ホウ素やフッ素等がド —プされている。
一方、 エキシマレーザー、 例えば、 A r Fレーザ一、 K r Fレーザーは 1 9 3 η m、 2 4 8 nmの高エネルギーの紫外光を発光する。 これらの高エネルギーの紫外 光、 2 0 0〜3 0 0 n mの所謂、 深紫外光、 あるいは 2 0 0 nm以下の所謂、 真空 紫外光は、 空気中を伝播させると、 H20や〇2の存在により吸収されるため、 損失が 大きく伝送が不可能であった。 このため、 真空中または不活性ガスを充填した光路 を確保する必要から、 エキシマレ一ザ一を用いた露光装置は大掛かりな装置となつ ていた。 このようなエキシマレーザーを用いた露光装置の小型ィ匕を図るため、 取り 扱いが容易となる光ファイバの適用の要請があった。
また、 深紫外光、 真空紫外光を利用したものとしてエキシマランプがあった。 ェ キシマランプ、 例えば、 X e 2ランプ、 K r C lランプ、 X e C lランプはそれぞれ 1 7 2 nm、 2 2 2 n m、 3 0 8 nmの深紫外光、 真空紫外光を発光する。 このよ うなエキシマランプは半導体ウェハや液晶用ディスプレイガラスの表面に付着した 汚れを紫外光照射により光学的に分解、 除去する表面洗浄装置に使用されているが 、 エキシマランプを用いた表面洗浄装置においても、 露光装置におけると同様の理 由により小型ィ匕を図り、 取り扱いを容易とする光ファイバの適用の要請があった。 ここで、 光ファイバは、 図 1 3に示すように、 伝送する深紫外光、 真空紫外光の波 長により透過率が変化するものである。
しかしながら、 従来の光ファイバにおいては、 紫外光の照射により劣化が生じて いた。 紫外光の伝送による光ファイバの劣化は、 図 1 4に示すように、 口径 2 0 0 mのコアを有する長さ l mのシリカガラスを重水素ランプ （波長 2 1 4 nm) で 照射したときの経時に伴う透過率 T 6の低減という現象となつて現れていた。 この ため、 水素処理を施し、 透過特性の劣化を防止したものもあったが、 透過率 T 5に 示すように低減は回避できなかった。 従つて、 紫外光の伝送に光ファィバを適用し た場合、 透過による劣化が著しく、 使用に耐えるものではなかった。
一方、 近時においては、 いわゆる近接場光を検出する近接場顕微鏡が開発され 、 この近接場顕微鏡によって、 細胞や D NA等の微小体を観察したり、 破壊する こと等が行なわれている。
かかる近接場顕微鏡においては、 測定すべき試料は逆三角形状の全反 ifプリズ ム上に配置され、 この全反射プリズムには試料の裏面から試料表面で全反射条件 を満たすように光が入射され、 これにより試料の表面付近に近接場光と称する表 面波が発生する。 そして、 この表面波の中に先端部が先鋭化されたプローブを差 込むと、 近接場光が散乱され、 また、 散乱光の一部がプローブ内に進入し、 検出 部材に導光される。 これにより、 試料からの光学情報がナノ ·メーター ·ォ一ダ 一の分解能で測定される。
従来、 このような構成の近接場顕微鏡のプローブとしては、 所定量のゲルマ二 ゥムを含有させたシリカガラスから成るコアの外周に、 シリカガラスから成るクラ ッドを設けて成る光ファイバプローブが使用されていた。 しかしながら、 このような構成の光ファイバプローブにおいては、 波長領域が 2 0 0 nm以下のいわゆる真空紫外光および波長領域が 2 0 0 - 3 0 0 nmのいわゆ る深紫外光を伝播させることが困難であり、 また真空紫外光および深紫外光の透過 による劣化が著しく使用に耐え得ることができないという難点があつた。
ところで、 光ファイバを近接場顕微鏡のプローブとして使用するためには、 光 ファイバの先端部を光の波長以下にまで先鋭化する必要がある。 かかる光フアイ バの先端部を先鋭化する方法としては、 例えば、 特開平 1 0— 1 0 4 2 4 4号公 報に示されるように、 光ファイバの先端部をエツチング液に浸漬する方法が知ら れている。 ここで、 エッチング液中における溶解速度は、 エッチング液の組成と 光ファイバを構成する各層の材料によって決定される。
しかしながら、 従来のエッチング方法においては、 光ファイバがシリカガラス から成るコアおよびクラッドで形成されていることから、 エッチングを効率良く 進ませることができず、 ひいては光ファイバの先端部に所望の尖鋭部を形成する ことが困難であるという難点があった。
本発明は、 このような難点を解消するためになされたものであって/第 1には、 深紫外光、 真空紫外光等の紫外光に対して高い透過率を有し、 また、 紫外光の照射 による劣化が少ない紫外光伝送用光ファィバおよびその製造方法を提供すること、 第 2には、 真空紫外光および深紫外光を高透過率で伝播させることができ、 また 、 紫外線照射による劣化が少なく、 さらに、 エッチングにより、 光ファイバの先 端部に所望の尖鋭部を形成し得る光ファイバプローブおよびその製造方法を提供 することを目的としている。 発明の開示
上記第 1の目的を達成するため、 本発明の紫外光伝送用光ファイバは、 フッ素の 含有量が 1 0 0から 1 0 0 O p p mであるシリカガラスからなるコアを有するもの である。
また、 本発明の紫外光伝送用光ファィバは、 フッ素の含有量が 1 0 0 0から 7 0 0 O p p mであるシリカガラス、 またはホウ素の含有量が 2 0 0 O p p mから 1 0 0 0 O p p mであるシリカガラスからなるクラッドを有するものである。
さらに、 本発明の紫外光伝送用光ファイバは、 紫外線透過樹脂からなるクラッド を有するものである。
本発明の紫外光伝送用光ファィバは、 光軸に平行な複数の中空孔を備えたクラッ ドを有するものである。
また、 本発明の紫外光伝送用光ファイバは、 クラッドの外周に保護被覆層を設け たものである。
これらの本発明の紫外光伝送用光ファイノ によれば、 コアに所定量のフッ素を含 有させたシリカガラスを用い、 クラッドに所定量のフッ素またはホウ素を含有させ たシリカガラス、 または、 紫外線透過樹脂を用い、 あるいは中空孔を有するものと したため、 紫外光に対し高い透過率を有し、 また、 紫外光の照射による劣化を防止 することができる。 このため、 紫外光を使用するエキシマレーザー、 エキシマラン プ等に好適に使用することができ、 エキシマレ一ザ一露光装置、 エキシマランプ表 面洗浄装置等の小型化を図ることができる。
本発明の紫外光伝送用光ファィバの製造方法は、 フッ素の含有量が 1 0 0から 1
O O O p mであるシリカガラスからなるコアを有する光ファィバを紡糸後、 水素 の含浸処理を行うものである。
また、 本発明の紫外光伝送用光ファイバの製造方法は、 中心に 1の中空孔を有す る細管をコアの周囲に配列させた後外周を被覆して一体化し、 紡糸した後、 水素の 含浸処理を行うものである。
さらに、 本発明の紫外光伝送用光ファイバの製造方法は、 紡糸時にクラッドの外 周に保護層を被覆するものである。
また、 本発明の紫外光伝送用光ファイバの製造方法は、 水素の含浸処理をした後 保護被覆層を形成するものである。
これらの本発明の紫外光伝送用光ファイバの製造方法によれば、 紡糸後水素の含 浸処理をすることにより、 特に、 紫外光の照射による劣化に対する防止効果を高め ることができ、 深紫外光、 真空紫外光の伝送に適用することができる。
上記第 2の目的を達成するため、 本発明の光ファイバプローブは、 光ファイバ の先端部を尖鋭化して成る光ファイバプローブにおいて、 光ファイバは、 フッ素 の含有量が 1 0 0〜1 0 0 O p p mであるシリカガラスから成るコアを備えるも のである。
また、 本発明の光ファイバプローブにおける光ファイバは、 コアの外周にフッ 素の含有量が 1 0 0 0〜7 0 0 0 p p mであるシリカガラス、 またはホウ素の含 有量が 2 0 0 0〜1 0 0 0 O p p mであるシリカガラスから成るクラッドを備え るものである。
さらに、 本発明の光ファイバプローブにおける光ファイバは、 コアの外周に紫 外線透過樹脂からなるクラッドを備えるものである。
本発明の光ファイバプローブにおける光ファイバは、 コアの外周に光軸に平行な 複数の中空孔を有するクラッドを備えるものである。
さらに、 本発明の光ファイバプローブにおける光ファイバは、 クラッドの外周 に保護層を備えるものである。
また、 本発明の光ファイバプローブにおける光ファイバは、 保護層の外周に保 護被覆層を備えるものである。
これらの本発明の光ファイバプローブによれば、 光ファイバとして、 所定量の フッ素を含有させたシリカガラスから成るコアの外周に所定量のフッ素を含有させ たシリカガラスから成るクラッドを備える光ファイバ等を使用していることから
、 深紫外光および真空紫外光を高透過率で伝播させることができ、 また、 深紫外光 および真空紫外光の照射による劣化を防止することができ、 ひいては長期にわたつ て安定した光ファイバプローブを提供することができる。
本発明の光ファイバプローブの製造方法は、 光ファイバの先端部をエッチング 液で尖鋭化するものである。
また、 本発明の光ファイバプローブの製造方法におけるエッチング液は、 2〜 4 6 %の弗化水素酸水溶液である。
これらの本発明の光ファィパプローブの製造方法によれば、 コァおよぴクラッ ドにフッ素が含有され、 かつエツチング液として弗化水素酸水溶液を使用してい ることから、 従来のゲルマニウムを含有するシリカガラスから成るコアを備える 光ファイバよりも、 エッチングを効率良く進ませることができ、 ひいては光ファ ィパの先端部を所望の形状に尖鋭化することができる。
図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の紫外光伝送用光ケーブルの一実施例を示す横断面図である。 図 2は、 本発明の紫外光伝送用光ケーブルの他の実施例を示す横断面図である。 図 3は、 本発明の紫外光伝送用光ケーブルの他の実施例を示す横断面図である。 図 4は、 本発明の紫外光伝送用光ファイバの製造方法を示す工程図である。 図 5は、 本発明の紫外光伝送用光ファイバの製造方法を示す工程図である。 図 6は、 本発明 の紫外光伝送用光ファイバの製造方法を示す工程図である。 図 7は、 本発明の紫外 光伝送用光ファイバの特性を示す説明図である。 図 8は、 本発明の紫外光伝送用光 ファイバの特性を示す説明図である。 図 9は、 本発明の光ファイバプローブの縦 断面図である。 図 1 0は、 本発明における光ファイバの先端部の処理状況を示す 縦断面図である。 図 1 1は、 本発明における光ファイバのエッチングの状況を示 す説明図である。 図 1 2は、 本発明における光ファイバのエッチング率の比較を 示す説明図である。 図 1 3は、 従来の光ファイバの特性を示す説明図である。 図 1 4は、 従来の光ファィバの特性を示す説明図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明の紫外光伝送用光ファイバ、 光ファイバプローブおよびこれらの製 造方法を適用した好ましい実施の形態について図面を参照して説明する。
図 1は、 本発明の紫外光伝送用光ファィパの横断面図、 図 2および図 3は、 本 発明の紫外光伝送用光ファイバの他の実施例に係る横断面図を示している。 なお
、 図 2および図 3において、 図 1と共通する部分には同一の符号が付されている。 図 1において、 本発明の紫外光伝送用光ファイバ 2は、 コア 5と、 このコア 5 の外周に設けられるクラッド 6 aとを備えており、 クラッド 6 aの外周には、 必要 により保護層 7および保護被覆層 8が設けられている。
コア 5は、 フッ素含有量が 1 0 0〜1 O O O p p mであるシリカガラスから構成 されている。 かかるフッ素は、 従来、 屈折率を低減させるものとしてクラッドにド ープされていたものであるが、 本発明の紫外光伝送用光ファイバにおいては、 コア 5を形成するシリカガラスにフッ素を 100〜1 OOOppm含有させることによ り、 光ファイバ中を伝送する紫外光の透過率を高くすることができる。 ここで、 フ ヅ素のシリガガラスに対する含有量を 10 Op pm以上としたのは、 1 OOppm 未満では、 光ファイバ中を伝送する紫外光の透過率が低減し、 また、 Ι ΟΟΟρρ m以下としたのは、 後述するクラヅドに含有するフッ素の含有量を考慮したもので ある。 また、 フッ素含有量が 100〜1 OOOppmであるシリカガラスとしては 、 紫外光照射に起因する光ファイバの劣化を防止する観点から、 011基を4〜7 pmの範囲で含有させることが好ましい。 ここで、 OH基の範囲を 4〜7ppmと したのは、 4ppm未満であると、 光ファイバ中を伝送する紫外光の透過率の低減 を防止することができず、 反対に、 7ppmを超えると、 透過率の低減が生じるこ とになるからである。
クラッド 6 aは、 フッ素含有量が 1000〜7 OOOppmであるシリカガラス またはホウ素含有量が 2000〜10000p pmであるシリカガラスから構成さ れている。 かかるフッ素またはホウ素の所定量をシリカガラスに含有させることに より、 光ファイバ中を伝送する光の透過率の低下を防止することができる。 ここで 、 フッ素のシリガガラスに対する含有量を 1 OOOppm以上としたのは、 コア 5 に含有するフッ素の含有量を考慮したものであり、 また 7000pp m以下とした のは、 フッ素のシリ力ガラスに対する飽和量を考慮したものである。
一方、 ホウ素のシリカガラスに対する含有量を 2 OOOppmとしたのは、 20 OOppm未満であると、 コア 5の屈折率との関係から、 光ファイバ中を伝送する 光の透過率の低下を防止することが困難となり、 また 100 OOppm以下とした のは、 ホウ素のシリカガラスに対する飽和量を考慮したものである。
ここで、 前述の実施例においては、 コア 5の外周に、 所定量のフッ素またはホウ 素を含有するシリカガラスから成るクラッド 6 aを設けているが、 このクラッド 6 aに代えて、 図 2に示すように、 コア 5の外周に紫外線透過樹脂から成るクラッド 6 bを形成してもよい。 かかる紫外線透過樹脂としては、 フッ素系樹脂が好ましい が、 光透過性の観点からは、 非結晶性フッ素樹脂が好ましい。 結晶性を有するフッ 素樹脂は、 光散乱により透過率が低下するため、 クラッド 6 bとして用いる場合に は、 フッ素系樹脂の結晶化度は 3 0 %以下であることが好ましい。 なお、 非結晶性 フッ素樹脂の場合は、 結晶化度を 2 0 %以下にすることが好ましい。 このようなフ ッ素樹脂としては、 特に主鎖に脂肪族環構造を有するフッ素ポリマー、 例えば、 ァ モルファスパーフロロ樹脂 （商品名：サイトップ （旭硝子 （株） 社製） ) が好適に 使用される。
また、 図 3に示すように、 クラッド 6 aに代えて、 コア 5の外周に、 多数の中空 孔 Hを有するクラッド 6 cを形成してもよい。 かかる中空孔 Hは、 光ファイバの光 軸と平行に形成されおり、 その全断面積は光ファイバの断面積に対して 1 0〜6 0 %程度となるように設けられている。 なお、 多数の中空孔 Hはクラッド 6 cの断面 に対して均一に配置されるように設けられている。
この実施例においては、 中空孔 H内の空気の存在により、 コア 5の屈折率に対し て、 光の伝送を最適となるように屈折率を低くすることができる。
ここで、 クラッド 6 a、 6 b、 6 cの口径は、 口径が 1 5 0〃mのコア 5に対し て 2 0 0 mとされ、 また、 口径が 8 0 0〃mのコア 5に対して 1 0 0 0〃mとさ れている。
保護層 7は、 光ファイバを機械的に保護すると共に、 環境から保護するために設 けられる。 保護層 7としては、 シリコーン樹脂、 ポリィミ ド樹脂、 ウレタン系樹脂 およびアタリレート系樹脂等が使用される。 ここで、 保護層 7は、 1 0 0〜2 5 0 〃mの厚さで設けられる。 保護層 7の厚さが 1 0 0 m未満となると、 コア 5およ ぴクラッド 6 a、 6 b、 6 cを十分に保護することができないからである。
保護被覆層 8は、 光ファイバの強度を高めるために設けられる。 保護被覆層 8 の材質としてはナイロン樹脂が好適する。 ここで、 保護被覆層 8は、 4 0 0〜6 0 0 mの厚さで設けられる。 保護被覆層 8の厚さが 4 0 0〃m未満となると、 十分な強度が得られないからである。
次に、 このような構成の紫外光伝送用光ファイバの製造方法について、 以下に説 明する。
①コア 5の作成
コアは、 石英ガラス上に所定量の S i 02の粒子を堆積させて火炎加水分解によつ てガラス化させて作成する直接ガラス化法や、 別の焼結工程により作成する所謂ス ―ト法等で形成することができる。
②フッ素またはホウ素の所定量を含有したシリカガラスのクラッドを有する紫外 光伝送用光ファイバの製造
フッ素またはホゥ素の所定量を含有したシリカガラスのクラッドを有する紫外光 伝送用光ファイバは、 VAD法 （気相軸付け法） 、 OVD法 （外付け法） 、 MC V D法 （内付け法） 等により製造することができるが、 所定量のフッ素あるいはホウ 素を含有させたシリカガラスから、 外径 3 O mm程度の中空のドープ管を形成し、 先に形成されたコアロッドを挿入して、 プレフオームを作成することができる。 そ して、 このプレフオームを紡糸して紫外光伝送用光ファイバを製造する。
紡糸は、 図 4に示すように、 プレフオームを炉 2 4で加熱溶融し、 巻取機 2 5に より、 所定の口径となるように、 巻取り速度を調整することにより行うことができ る。 また、 保護層 2 6を形成するには、 保護層 2 6を形成する樹脂を炉 2 4の下流 において、 ダイス機 2 7からクラッドの周囲に所定量押し出し、 架橋装置 2 8によ り樹脂を加熱架橋、 あるいは UV照射架橋させ、 固化または溶液を除去して保護層 を形成する。 この場合、 保護層としてシリコーン樹脂、 ポリイミド樹脂を使用する 場合は加熱架橋がなされ、 ウレタン系樹脂、 アタリレート系樹脂を使用する場合は UV照射架橋がなされる。
③紫外線透過樹脂のクラッド有する紫外光伝送用光フ 7ィバの製造
上述の方法により形成したコアロヅドを、 図 5に示すように、 炉 2 9により加熱 溶融し、 所定の口径となるように、 巻取機 3 0により巻取り速度を調整し、 ダイス 1 1から紫外線透過樹脂を押出し、 架橋装置 1 2により紫外線透過樹脂の UV架橋 を行う。 更に、 上述の②に記載する保護層と同様に、 ダイス 1 3から紫外線透過樹 脂の外周に保護層 1 4を形成する樹脂を所定量押し出し、 架橋装置 1 5により樹月旨 を加熱架橋、 あるいは UV照射架橋させ、 保護層 1 4を作成し、 紫外光伝送用光フ アイバを製造することができる。
④クラッドに中空孔を有する紫外光伝送用光ファィパの製造
コアの作成と同様にして、 図 6に示すように、 石英ガラス上に所定量の S i 02の 粒子を堆積させて火炎加水分解によってガラス化させて作成する直接ガラス化法や 、 別の焼結工程により作成する所謂スート法等で、 口径 3 O mm程度の石英ロッド 1 6 (図 6 a) を作成する。 このとき、 石英ロッド 1 6の材質はコアの材質と同様 のシリカガラスを用いることができる。 尚、 石英ロッド 1 6は必ずしも 6角柱であ る必要はなく、 円管を用いることもできる。 この石英ロッド 1 6の中心に孔 1 7 ( 図 6 b) を穿設する。 孔 1 7を設けた石英口ッド 1 6を伸線し、 口径 1 mm程度と し、 この伸線した石英口ッド 1 6 aの中央にコアとなるコアロッド 1 8を組み込む (図 6 c ) 。 このコアロッド 1 8を組み込んだものを石英パイプ 1 9で覆い、 外径 3 O mm程度のプレフォーム 4 0を形成する （図 6 d) 。 その後、 プレフオーム 4 0を、 紡糸し、 所定の口径の紫外光伝送用光ファイバとする。 保護層は、 上述の方 法と同様の方法で形成することができる。
⑤水素処理
紡糸後、 水素処理がなされる。 水素処理は紫外光の照射による光ファイバの劣ィ匕 を防止するために行うものである。 水素処理は光ファイバを水素に含浸するとによ り行うことができる。 水素含浸処理は、 圧力 0. 5から 1 5Mp a、 温度 2 0から 1 0 CTCの水素中に放置することにより行うことができる。 水素処理は長時間行う ことができるが、 例えば、 5 0時間以上行うこともできるが、 5 0時間の処理によ り光フアイバの紫外線照射による劣化防止に有効な結果を得ることができる。 上記 条件による水素処理が 2時間未満であると、 十分な紫外線照射劣ィ匕防止の効果が得 られない。
⑥保護被覆層の作成
更に、 光ファイバの水素含浸処理後、 保護被覆層を設ける。 保護被覆層はナイ口 ン樹脂等を溶融し、 ダイスから光ファイバの外周に押し出し、 冷却して形成するこ とができる。
その後、 光ファイバの端末加工が行われ、 最終製品を完成させる。 端末加工は要 求に応じて、 端面の研磨、 コネクタ等の取付処理がなされる。
【実施例 1 ]
コアとしてフッ素含有量が 1 0 0 ~ 2 0 0 p p m、 OH基含有量が 4〜7 p p m のフッ素ドープシリカガラス （商品名： AQX、 旭硝子社製） を用い、 フッ素含有 量が 2 0 0 O p p mのシリカガラスのクラッ ドを形成した。 コア径は 6 0 0 m、 クラッド径は 7 5 0〃mに形成した。 水素処理を行った後、 A r Fエキシマレーザ
—を用いて、 紫外光照射の前後における、 紫外光伝送用光ファイバ l mを透過する 各波長の紫外光の透過率を測定した。
図 7はその測定結果を示している。 同図より、 紫外光照射前の透過率 T 1と紫外 光照射後の透過率 T 2は、 殆ど同等であり、 紫外光伝送用光ファイバの透過率は、 紫外光を照射しても殆ど劣化していないことが理解できる。
また、 水素処理を行わず、 A r Fエキシマレーザーを用いて、 紫外光を照射した 前後における、 紫外光伝送用光ファイノ 1 mを透過する各波長の紫外光の透過率を 測定した。 図 8はその測定結果を示している。 同図より、 紫外光照射前の透過率 T
3が、 紫外光照射後の透過率 T 4のように低下していることから、 水素処理を施す ことにより、 紫外線照射による劣ィ匕を防止し得ることが理解できる。
なお、 上記の A r Fエキシマレーザ一による照射条件は、 光密度 2 0 m J / c m2 の/ p u 1 s e、 繰り返し周波数 2 0 H z、 パルス数 6 0 0 0 p u 1 s eであり、 透 過率は反復照射した前後の、 紫外光伝送用光ファイノ 1 mを透過する各波長の紫外 光の透過率を測定した。
以上の結果より、 本発明の紫外光伝送用光ファイバは、 紫外光の透過率を高める ことができ、 また、 紫外光照射による透過率の低減を改善することができ、 劣ィ匕の 影響を減少させることができる。 特に、 水素処理を行ったものは、 紫外光照射によ る透過率の低減が見られず、 その特性が著しく改善されていることがわかった。 次に、 本発明の光ファイバプローブおよびその製造方法を適用した好ましい実 施の形態例について、 図面を参照して説明する。
図 9は、 本発明の光ファイバプローブの縦断面図を示している。 なお、 同図に おいて、 図 1〜図 3と共通する部分には同一の符号が付されている。
図 9において、 本発明の光ファイバプローブ 1は、 光ファイバ 2の先端部を尖 鋭化して成る尖鋭部 3を備えており、 尖鋭部 3の外周面には、 図中一点鎖線で示 すように遮光用の金属被膜 4が設けられている。 ここで、 尖鋭部 3の角度 （0 ) は、 約 2 0〜： I 5 0度とされている。 光ファイバ 2としては、 前述の紫外光伝送用光ファイバが使用される。 このよ うな構成の光ファィパを近接場顕微鏡のプローブとして利用すれば、 深紫外光およ ぴ真空紫外光を高透過率で伝播させることができ、 また、 深紫外光および真空紫外 光の照射による劣化を防止することができ、 ひいては長期にわたって安定した光フ アイバプローブを提供することができる。
なお、 このような構成の光ファイバプローブは、 深紫外光および真空紫外光を使 用するエキシマレーザ一を用いた露光装置、 エキシマランプを用いた表面洗浄装置 にも適用することができる。
次に、 このような構成の光ファィパ 2の先端部を先鋭ィヒする方法について説明す る。
先ず、 図 1 0に示すように、 光ファイバ 2の所定部分を光軸に対して垂直に切断 し、 この切断部の末端から所定長の保護被覆層 8および保護層 7を剥離して、 クラ ッド 6 a、 6 b、 6 cの外表面を清浄にする。 次に、 図 1 1に示すように、 容器 9 内に 2〜 4 6 %の弗化水素酸水溶液 1 0を充填し、 この弗化水素酸水溶液 1 0に図 1 0に示す光ファイノ 2の先端部を浸漬し、 所定時間放置する。 ここで弗化水素酸 水溶液を 2〜4 6 %としたのは、 規定値未満では光ファイバの先端部を効率良くェ ツチングできず、 規定値を超えると、 コア 5の^ ¾面が粗くなるからである。
しかして、 このままの状態で 1 2 0分程度放置すると、 エツチングが進んで光フ アイバの先端部が自然に尖鋭ィ匕し、 図 9に示すように、 尖鋭角 ( Θ ) が 2 0〜1 5 0度程度の光ファイバの尖鋭部 3が得られる。 このようにして得られた光ファイバ の尖鋭部 3の透過光部を除く外表面に、 真空蒸着ゃスパッタリング法等により、 遮 光用の金属被膜 4 (図 9参照） が施され、 これにより本発明の光ファイバプローブ が得られる。
【実施例 23
実施例として、 コア 5としてフッ素含有量が 1 0 0〜2 0 0 p p m、 O H基含 有量が 4〜7 p p mのフッ素ドープシリカガラス （商品名： A Q X、 旭硝子社製 ) を用い、 フッ素含有量が 2 0 0 O p p mのシリカガラスのクラッド 6 aを形成 した。 コア径は 1 0〃m、 クラッド径は 1 2 5〃mに形成した。 比較例として、 口径が 1 0 mのシリ力ガラスから成るコアと、 口径が 1 2 5 mのシリカガラ スから成る光ファイバを準備した。 そして、 これらの光ファイバの先端部を光軸 に対して垂直に切断し、 この切断部の末端から 1 c m程度に亘つて保護被覆層 8 および保護層 7を剥離して、 クラッド 6 aの外表面を清浄にした。 次に、 容器 9 内に 3 0 %の弗化水素酸水溶液 1 0を充填し、 この弗化水素酸水溶液 1 0に、 実 施例および比較例の光ファィパの先端部を浸漬してェッチングを行なつた。 その 結果を図 1 2に示す。
図 1 2より、 実施例の光ファイバ T 5は、 1 2 0分程度でエッチングが 1 0 0 % 程度進み、 比較例の光ファィバ T 6は 4 0 %程度しかェッチングが進行しないこと が理解できる。
なお、 前述の実施例においては、 光ファイバの先端部をエッチング液で尖鋭化 しているが、 本^ 月はこれに限定されず、 例えば、 機械研磨若しくはガスによる エッチングによって、 光ファイバの先端部を尖鋭化してもよい。 また、 光フアイ バ径も任意であり、 2 0 m~ 2 mmのものでプローブを形成してもよい。
産業上の利用の可能性
以上の説明からも明らかなように、 本発明の紫外光伝送用光ファイバおよびその 製造方法によれば、 コアに所定量のフッ素を含有させたシリカガラスを用い、 クラ ッドに所定量のフッ素またはホウ素を含有させたシリカガラス、 または、 紫外線透 過樹脂を用い、 あるいは中空孔を有するものとしたため、 深紫外光、 真空紫外光の 伝送において透過率を高くさせ、 また、 紫外光の照射による透過率の低減を防止す ることができる。 特に、 水素処理を行った紫外光伝送用光ファイバは、 その特性を 著しく改善することができる。 このため、 深紫外光、 真空紫外光を使用するエキシ マレーザ一を用いた露光装置、 エキシマランプを用いた表面洗浄装置にも好適に適 用することができ、 これらの露光装置、 表面洗浄装置等の小型化を図ることができ る。
また、 本発明の光ファイバプローブによれば、 プローブとして、 所定量のフッ 素を含有させたシリカガラスから成るコアの外周に、 所定量のフッ素またはホウ 素を含有させたシリカガラスから成るクラッドを設けて成る等の光ファイバを使 用していることから、 深紫外光およぴ真空紫外光を高透過率で伝播させることが でき、 また、 深紫外光および真空紫外光の照射による劣化を防止することができ 、 ひいては、 長期にわたって安定した光ファイバプローブを提供することができ る。
さらに、 本発明の光ファイバプローブの製造方法によれば、 コアおよびクラッ ドにフッ素が含有され、 かつエッチング液として弗化水素酸水溶液を使用してい ることから、 従来のゲルマニウムを含有するシリカガラスから成るコアを備える 光ファイバよりも、 効率良くエッチングを進ませることができ、 所望の尖鋭部を 効率よく形成することができる。

Claims

請求の範囲
1 . フッ素の含有量が 1 0 0〜 1 0 0 0 p p mであるシリカガラスから成るコア を備えることを特徴とする紫外光伝送用光ファイノ
2. フッ素の含有量が 1 0 0 0 ~ 7 0 0 0 p p mであるシリカガラス、 またはホ ゥ素の含有量が 2 0 0 0〜 1 0 0 0 0 p p mであるシリカガラスから成るクラッ ドを備えることを特徴とする請求項 1記載の紫外光伝送用光ファィバ。
3. 紫外線透過樹脂からなるクラッドを備えることを特徴とする請求項 1記載の 紫外光伝送用光ファイバ。
4. 光軸に平行な複数の中空孔を有するクラッドを備えることを特徴とする請求項 1記載の紫外光伝送用光ファィバ。
5. 前記クラッ ドの外周に保護層を備えることを特徴とする請求項 1乃至請求項 4 のいずれか 1項記載の紫外光伝送用光ファィバ。
6. 前記保護層の外周に保護被覆層を備えることを特徴とする請求項 1乃至請求項 5のいずれか 1項記載の紫外光伝送用光ファィバ。
7. フッ素の含有量が 1 0 0〜1 0 0 O p p mであるシリカガラスから成るコアを 有する光ファィバを紡糸後、 水素の含浸処理を行うことを特徴とする紫外光伝送用 光ファイバの製造方法。
8. 中心に 1の中空孔を有する細管をコアの周囲に配列させ、 外周を被覆して一体 化し、 紡糸した後、 前記水素の含浸処理を行うことを特徴とする請求項 7記載の紫 外光伝送用光ファィバの製造方法。
9. 紡糸時にクラッドの外周に保護層を被覆することを特徴とする請求項 7または 請求項 8記載の紫外光伝送用光ファィバの製造方法。
1 0. 前記水素の含浸処理後に、 保護被覆層を形成することを特徴とする請求項 7 乃至請求項 9のいずれか 1記載の紫外光伝送用光ファィバの製造方法。
1 1 . 光ファイバの先端部を尖鋭化して成る光ファイバプローブにおいて、 前記 光ファイバは、 フッ素の含有量が 1 0 0〜 1 0 0 0 p p mであるシリカガラスか ら成るコアを備えることを特徴とする光ファイバプローブ。
1 2. 前記コアの外周にフッ素の含有量が 1 0 0 0〜7 0 0 0 p p mであるシリ 力ガラス、 またはホウ素の含有量が 2 0 0 0〜1 0 0 0 O p p mであるシリカガ ラスから成るクラッドを備えることを特徴とする請求項 1 1記載の光ファイバプ o―ブ0
1 3. 前記コアの外周に紫外線透過樹脂からなるクラッドを備えることを特徴と する請求項 1 1記載の光ファイバプローブ。
1 4. 前記コアの外周に光軸に平行な複数の中空孔を有するクラッドを備えるこ とを特徴とする請求項 1 1記載の光ファイバプローブ。
1 5. .前記クラッドの外周に保護層を備えることを特徴とする請求項 1 2乃至請 求項 1 4のいずれか 1項記載の光ファィバプローブ。
1 6. 前記保護層の外周に保護被覆層を備えることを特徴とする請求項 1 5記載 の光ファイバプロ一ブ。
1 7. 請求項 1 1乃至請求項 1 4のいずれか 1項記載の光ファイバの先端部をェ ツチング液で尖鋭化することを特徴とする光ファィパプローブの製造方法。
1 8. 前記エッチング液は、 2〜4 6 %の弗化水素酸水溶液であること特徴とする 請求項 1 7記載の光ファイバプローブの製造方法。
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