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JP2000211920A - Calcium fluoride crystal - Google Patents

Calcium fluoride crystal

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Publication number
JP2000211920A
JP2000211920A JP11014169A JP1416999A JP2000211920A JP 2000211920 A JP2000211920 A JP 2000211920A JP 11014169 A JP11014169 A JP 11014169A JP 1416999 A JP1416999 A JP 1416999A JP 2000211920 A JP2000211920 A JP 2000211920A
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JP
Japan
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calcium fluoride
fluoride
fluoride crystal
optical
irradiation
Prior art date
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Abandoned
Application number
JP11014169A
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Japanese (ja)
Inventor
Ten Ooba
点 大場
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP11014169A priority Critical patent/JP2000211920A/en
Publication of JP2000211920A publication Critical patent/JP2000211920A/en
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058Mask illumination systems

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a calcium fluoride crystal excellent in durability and to provide a method for testing the calcium fluoride crystal having a high accuracy in sorting out a non-defective. SOLUTION: A calcium fluoride crystal having <=8% decreasing rate of internal transmittance based on 10 mm thickness at 260-280 nm wavelength after irradiation with γ-rays at 1×105 R/h radiation dose is sorted out and used to prepare an optical part which is an optical part for ultraviolet rays and vacuum ultaviolet rays. An exposure device is capable of irradiating a material to be exposed with the ultraviolet rays by using the part in an optical system. The internal transmittance can be increased by carrying out a heat treatment in a vacuum or an inert gas.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、KrF、ArF、
又はF2エキシマレーザー等の紫外線を光源とする光学
系の光学部品に用いられるフッ化カルシウム結晶、光学
部品、露光装置に関し、特にガンマ線(γ線)照射を利
用したフッ化カルシウム結晶の検査法及び光学部品の製
造方法に関する。
[0001] The present invention relates to KrF, ArF,
Also, the present invention relates to a calcium fluoride crystal, an optical component, and an exposure apparatus used for an optical component of an optical system using ultraviolet light as a light source, such as an F 2 excimer laser, and particularly to a method for inspecting a calcium fluoride crystal using gamma ray (γ ray) irradiation. The present invention relates to a method for manufacturing an optical component.

【0002】[0002]

【従来の技術】フッ化カルシウム等のフッ化物結晶は、
真空紫外域から遠赤外域までの広い波長範囲において透
過率が高く、レンズ、窓材、プリズム等の光学部品に広
く利用されている。また、短波長での透過特性に優れた
ホタル石はエキシマレーザー用の光学部材として有用で
あり、KrFエキシマレーザーやArエキシマレーザ
ー、F2エキシマレーザーに対する耐久性に優れ、高出
力レーザーの繰り返し照射によってもその透過特性を劣
化させることが少ない。
2. Description of the Related Art Fluoride crystals such as calcium fluoride,
It has a high transmittance in a wide wavelength range from the vacuum ultraviolet region to the far infrared region, and is widely used for optical components such as lenses, window materials, and prisms. In addition, fluorite, which has excellent transmission characteristics at short wavelengths, is useful as an optical member for excimer lasers, has excellent durability against KrF excimer lasers, Ar excimer lasers, and F 2 excimer lasers. Also hardly deteriorates its transmission characteristics.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、全ての
紫外線光学用フッ化カルシウム結晶が上記耐紫外線性に
優れているわけではない。長時間の照射によってもその
透過率を劣化させないフッ化カルシウム結晶を得るため
に、従来は多くの人手と時間をかけて透過率及び照射時
間に伴う透過率の変化を検査していた。つまり、従来
は、実際に使用される光源の光と同じ紫外線をフッ化カ
ルシウム結晶に連続照射し、そのときの透過率を測定す
ることにより耐紫外線性の検査を行っていた。例えば
(特開平7−281001)号公報には、透過率変化は
照射する光のエネルギー密度に依存し、ショット数には
無関係であることをつきとめ、実際に使用するよりも高
いエネルギー密度の光を照射することで短時間に検査を
終了できることが示されている。
However, not all calcium fluoride crystals for ultraviolet optics are excellent in the above-mentioned ultraviolet resistance. In order to obtain a calcium fluoride crystal which does not deteriorate its transmittance even by long-time irradiation, conventionally, much change of the transmittance and the transmittance with the irradiation time has been inspected with much labor and time. That is, conventionally, the same ultraviolet light as the light of the light source actually used is continuously irradiated on the calcium fluoride crystal, and the ultraviolet light resistance is inspected by measuring the transmittance at that time. For example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-281001 discloses that the transmittance change depends on the energy density of the irradiated light and is independent of the number of shots. It is shown that inspection can be completed in a short time by irradiation.

【0004】しかしながら、例えば紫外線がArFエキ
シマレーザーの場合、エネルギー密度100mJ/cm
2以上の高出力レーザーを発振できる装置は非常に高価
であり、またランニングコストもかなり大きい。また、
高エネルギー照射を行ったフッ化カルシウム結晶は、た
とえ透過率の減少量が少なく、実使用可能と判断できた
としても、この検査の為の照射により透過率が大巾に減
少し、使用不可能となる可能性が大きい。
[0004] However, for example, when the ultraviolet ray is an ArF excimer laser, the energy density is 100 mJ / cm.
A device that can oscillate two or more high-power lasers is very expensive and has a considerable running cost. Also,
Calcium fluoride crystals subjected to high-energy irradiation have a small decrease in transmittance, and even if it can be judged that they can be used practically, the irradiation for this inspection greatly reduces the transmittance, making them unusable. It is very likely that

【0005】そうすると適宜検査専用のサンプルを作製
しなければならず結晶の材料コストがかかってしまう。
[0005] In this case, a sample dedicated to the inspection must be prepared as appropriate, which increases the material cost of the crystal.

【0006】特に、ArFエキシマレーザーやF2エキ
シマレーザーのように真空紫外光を用いる光学用のフッ
化カルシウム結晶の場合は、高透過率且つ高純度の結晶
を用いるために、真空紫外光の透過率(例えば193n
m)を測定しても良品の選別が難しい。
In particular, in the case of an optical calcium fluoride crystal using vacuum ultraviolet light, such as an ArF excimer laser or an F 2 excimer laser, a high transmittance and high purity crystal is used. Rate (eg 193n
Even if m) is measured, it is difficult to select good products.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、耐久性
に優れたフッ化カルシウム結晶、光学部品及び露光装置
を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a calcium fluoride crystal, an optical component and an exposure apparatus having excellent durability.

【0008】本発明の別の目的は、良品選別の精度が高
く、低製造コストを達成し得るフッ化カルシウム結晶の
検査方法及び光学部品の製造方法を提供することにあ
る。
Another object of the present invention is to provide a method for inspecting a calcium fluoride crystal and a method for manufacturing an optical component which can achieve high accuracy in selecting good products and achieve low manufacturing cost.

【0009】本発明は、線量1×105R/時間のガン
マ線を1時間照射した後の波長260〜280nmにお
ける厚さ10mm当たりの内部透過率の減少量が、照射
前に対して8%以下であることを特徴とする。フッ化カ
ルシウム結晶または光学部品である。
According to the present invention, the reduction of the internal transmittance per 10 mm thickness at a wavelength of 260 to 280 nm after irradiating a gamma ray with a dose of 1 × 10 5 R / hour for 1 hour is 8% or less of that before irradiation. It is characterized by being. Calcium fluoride crystals or optical components.

【0010】そして、その光学部品を有する光学系と、
被露光体を支持する支持手段と、を具備し、光源からの
紫外光を該光学系を介して該支持手段上の該被露光体に
照射することを特徴とする露光装置である。
And an optical system having the optical component;
And a support means for supporting the object to be exposed, and irradiating the object on the support means with ultraviolet light from a light source via the optical system.

【0011】又、本発明はフッ化カルシウム結晶に、ガ
ンマ線を照射し、200nm〜400nmにおける光学
特性を測定する工程を含むフッ化カルシウム結晶の検査
法である。
Further, the present invention is a method for inspecting a calcium fluoride crystal, which comprises a step of irradiating the calcium fluoride crystal with gamma rays and measuring optical characteristics at 200 nm to 400 nm.

【0012】更に本発明は線量1×105R/時間のガ
ンマ線を1時間照射し、照射後の波長260〜280n
mにおける厚さ10mm当たりの内部透過率の減少量
が、照射前に対して8%以下であるフッ化カルシウム結
晶を選択して、該フッ化カルシウム結晶を加工して光学
部品の製造方法である。
Further, the present invention irradiates a gamma ray at a dose of 1 × 10 5 R / hour for one hour, and emits a wavelength of 260 to 280 n.
This is a method for manufacturing an optical component by selecting a calcium fluoride crystal in which the amount of decrease in internal transmittance per 10 mm thickness in m is 8% or less of that before irradiation and processing the calcium fluoride crystal. .

【0013】そして、真空中又は不活性ガス中にて20
0℃〜1000℃の熱処理を行い内部透過率を増加させ
る工程を含む。
Then, in vacuum or in an inert gas, 20
A step of performing a heat treatment at 0 ° C. to 1000 ° C. to increase the internal transmittance is included.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】本発明者は、フッ化カルシウム結
晶にArFエキシマレーザーを照射して内部透過率の変
化を観察するとともに、該フッ化カルシウム結晶にガン
マ線を照射して内部透過率の変化を観察した。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present inventors irradiate a calcium fluoride crystal with an ArF excimer laser to observe a change in internal transmittance, and irradiate the calcium fluoride crystal with gamma rays to change the internal transmittance. Was observed.

【0015】このような実験(観察)をくり返し行うう
ち、ArFエキシマレーザーの場合の波長193nmに
おける内部透過率の変化(dTa)とガンマ線の場合の
波長200〜400nm特に260nm〜280nmに
おける内部透過率の変化(dTγ)には相関があること
を発見した。
While repeating such experiments (observations), the change in internal transmittance (dTa) at a wavelength of 193 nm in the case of an ArF excimer laser and the internal transmittance at a wavelength of 200 to 400 nm in the case of gamma rays, particularly 260 to 280 nm, were observed. The change (dTγ) was found to be correlated.

【0016】具体的には、dTγが減少するに従ってd
Taも減少することが判明したのである。
Specifically, as dTγ decreases, d
It was found that Ta also decreased.

【0017】dTγ,dTaは下記の式1のように定義
される。 (式1) dTγ=T0γ−T1γ,dTa=T0a−T1a ここでT0γはγ線照射前の200〜400nm内のあ
る波長の内部透過率,T1γはγ線照射後の200〜4
00nm内のある波長の内部透過率,T0aはγ線照射
前の193nmにおける内部透過率,T1aはγ線照射
後の193nmにおける内部透過率,
DTγ and dTa are defined as in the following equation 1. (Equation 1) dTγ = T0γ−T1γ, dTa = T0a−T1a where T0γ is the internal transmittance of a certain wavelength within 200 to 400 nm before γ-ray irradiation, and T1γ is 200 to 4 after γ-ray irradiation.
The internal transmittance at a certain wavelength within 00 nm, T0a is the internal transmittance at 193 nm before γ-ray irradiation, T1a is the internal transmittance at 193 nm after γ-ray irradiation,

【0018】これにより、フッ化カルシウム結晶の検査
法として、ガンマ線の照射工程を設け、200nm〜4
00nmにおける光学特性、例えば内部透過率、を測定
することにより、実使用条件(例えばArFエキシマレ
ーザー照射条件)における耐久性を測定することができ
る。
As a result, a gamma ray irradiating step is provided as an inspection method for calcium fluoride crystals.
By measuring the optical characteristics at 00 nm, for example, the internal transmittance, the durability under actual use conditions (for example, ArF excimer laser irradiation conditions) can be measured.

【0019】これとは別に、耐久性試験としてガンマ線
を1×104R(レントゲン)の線量で照射する加速試
験を行い、使用波長(例えば193nm)或いはそれよ
り短い波長における内部透過率を測定する方法もある。
しかしながら、フッ化カルシウム結晶の光学特性が向上
するにつれてこの方法でも非常に優れたフッ化カルシウ
ム結晶と優れたフッ化カルシウム結晶との区別がつき難
くなってきた。そこで、上述した本発明の検査方法が重
要性が増したのである。
Separately from this, an acceleration test in which gamma rays are irradiated at a dose of 1 × 10 4 R (X-ray) is performed as a durability test, and the internal transmittance at a wavelength used (for example, 193 nm) or a shorter wavelength is measured. There are ways.
However, as the optical properties of calcium fluoride crystals have improved, it has become difficult to distinguish very excellent calcium fluoride crystals from excellent calcium fluoride crystals even with this method. Therefore, the above-described inspection method of the present invention has increased in importance.

【0020】特に、ArFエキシマレーザーを用いたホ
トリソグラフィー用の露光装置の光学系には、光量の均
一性,耐久性,高透過率が望まれる為、線量1×105
R/時間のガンマ線を1時間照射した前後の波長260
〜280nmにおける内部透過率(厚さ10mm当たり
の百分率)の減少量即ちdTγが8(%)以下であるフ
ッ化カルシウムがより好適である。
[0020] Particularly, in the optical system of the exposure apparatus for photolithography using ArF excimer laser, since the uniformity of the light intensity, durability and high transmittance is desired, a dose 1 × 10 5
Wavelength 260 before and after irradiating R / hour gamma ray for 1 hour
Calcium fluoride having an amount of decrease in internal transmittance (percentage per 10 mm thickness) at 280 nm, that is, dTγ of 8 (%) or less is more preferable.

【0021】つまり、多数のフッ化カルシウム結晶に上
記線量のガンマ線を照射して、照射後dTγ≦8(%)
を満たすものを選択して、これを研削、研磨して凸レン
ズ、凹レンズ等の光学部品の形状に加工する。
That is, a large number of calcium fluoride crystals are irradiated with the above-mentioned dose of gamma rays, and after the irradiation, dTγ ≦ 8 (%)
Is selected and ground and polished, and processed into the shape of an optical component such as a convex lens or a concave lens.

【0022】その後、必要に応じて酸化シリコン、酸化
アルミニウム、フッ化アルミニウム、フッ化マグネシウ
ム等から選ばれる少なくとも一種の増反射性又は反射防
止性の被膜を形成する。
Thereafter, if necessary, at least one kind of a reflection-enhancing or anti-reflection film selected from silicon oxide, aluminum oxide, aluminum fluoride, magnesium fluoride and the like is formed.

【0023】こうして得られた光学部品はエキシマレー
ザー装置の窓材として用いたり光学部品としてのレンズ
を複数組み合わされて光学系を構成し、ホトレジストが
塗布されたウエハ等の被露光体を支持するステージと組
み合わされてホトリソグラフィー用の露光装置が完成す
る。
The optical component thus obtained is used as a window material of an excimer laser device, or a plurality of lenses as optical components are combined to constitute an optical system, and a stage for supporting an object to be exposed such as a wafer coated with a photoresist. And an exposure apparatus for photolithography is completed.

【0024】又、上記線量のガンマ線照射後のフッ化カ
ルシウムは、使用波長における内部透過率が0.1%〜
0.4%減少しているので、検査の後、真空中又は不活
性ガス中において、200℃〜1000℃で熱処理を行
うことが好ましい。
The calcium fluoride irradiated with the above dose of gamma rays has an internal transmittance of 0.1% or less at the wavelength used.
After the inspection, the heat treatment is preferably performed at 200 ° C. to 1000 ° C. in a vacuum or in an inert gas since the reduction is 0.4%.

【0025】熱処理時間は、内部透過率が増加するに十
分な時間行えばよく、フッ化カルシウム結晶の大きさに
も依存するので、少なくとも10分〜20時間であり、
コストを無視すれば上限に制限はない。
The heat treatment time may be sufficient for increasing the internal transmittance and depends on the size of the calcium fluoride crystal, and is therefore at least 10 minutes to 20 hours.
There is no upper limit if costs are ignored.

【0026】以上説明した検査法を用いた光学部品の製
造工程のフローチャートを図1に示す。
FIG. 1 shows a flowchart of a process for manufacturing an optical component using the inspection method described above.

【0027】工程S1では、フッ化カルシウムの原料を
用意し、工程S2で原料を熔融した後徐冷してフッ化カ
ルシウム結晶を得る。
In step S1, a raw material of calcium fluoride is prepared, and the raw material is melted in step S2 and then gradually cooled to obtain calcium fluoride crystals.

【0028】工程S3では、ガンマ線を照射し、工程S
4では200nm〜400nmにおける内部透過率を測
定する検査を行う。
In step S3, gamma rays are irradiated,
In No. 4, an inspection for measuring the internal transmittance at 200 nm to 400 nm is performed.

【0029】検査をパスした(選別された)フッ化カル
シウム結晶に工程S5で熱処理を施す。その後、研削、
研磨を施し、所望の表面形状に加工する。
The calcium fluoride crystal that has passed (selected) the inspection is subjected to a heat treatment in step S5. Then grinding,
It is polished and processed into a desired surface shape.

【0030】工程S6による加工が終了したフッ化カル
シウム光学部品に工程S7にて被膜を形成し、良質の光
学部品が得られる。
A coating is formed on the calcium fluoride optical component which has been processed in step S6 in step S7, and a high quality optical component is obtained.

【0031】とりわけ、上述したガンマ線照射による波
長260〜280nmにおける内部透過率の減少量ΔT
γを8%以下にすべく、本発明者は以下に述べるフッ化
カルシウム結晶の作製法を試みたところ、比較的高い歩
留りで所望の特性をもつ結晶が得られた。
In particular, the reduction amount ΔT of the internal transmittance at a wavelength of 260 to 280 nm due to the above-mentioned gamma ray irradiation.
The present inventor tried a method for producing a calcium fluoride crystal described below to reduce γ to 8% or less. As a result, a crystal having desired characteristics was obtained at a relatively high yield.

【0032】本発明者は、精製工程でのフッ化物原料を
収納する室(例えばルツボ)の雰囲気が非常に重要であ
ることに気が付いた。即ち、加熱工程の途中で、フッ化
物原料が収容された室の雰囲気を、該雰囲気より前記室
内のガスが該室外に放出され易い雰囲気に変えると、原
料の加熱時にはスカベンジャーがルツボ内に留まり反応
が十分に進行すること、また、融解後には反応に使われ
なかったスカベンジャーや反応生成物が全てルツボ外に
出ていき、スカベンジャーの効果を最大限に高めること
ができ、非常に高純度なフッ化物が得られることが分か
った。そして、それを用いれば、光学性能の優れた結晶
が得られることが分かったのである。
The present inventor has noticed that the atmosphere of a chamber (for example, a crucible) for storing a fluoride raw material in the purification step is very important. That is, during the heating step, if the atmosphere in the room containing the fluoride raw material is changed to an atmosphere in which the gas in the room is more easily released to the outside of the room than the atmosphere, the scavenger stays in the crucible during the heating of the raw material, and the reaction proceeds. After the melting, all scavengers and reaction products not used in the reaction go out of the crucible to maximize the effect of the scavenger. Was obtained. Then, it was found that a crystal having excellent optical performance could be obtained by using it.

【0033】図2,3にフッ化物の精製方法のフローチ
ャート及びタイミングチャートを示す。
FIGS. 2 and 3 show a flowchart and a timing chart of a method for purifying fluoride.

【0034】工程S11においては、フッ化亜鉛等の固
体スカベンジャーが添加されたフッ化カルシウム等のフ
ッ化物原料を融解させる為に、加熱を開始する。その
後、工程S12に示すように、所定のタイミングで、フ
ッ化物が収容された室(例えばルツボ)の雰囲気を、室
内のガスが室外に比較的放出され易い雰囲気に変える。
In step S11, heating is started to melt a fluoride raw material such as calcium fluoride to which a solid scavenger such as zinc fluoride is added. Thereafter, as shown in step S12, at a predetermined timing, the atmosphere of the room (for example, a crucible) in which the fluoride is stored is changed to an atmosphere in which the gas in the room is relatively easily discharged outside the room.

【0035】室内のガスが室外に放出され易い雰囲気に
変化した後も加熱を続けて、二酸化炭素等の反応生成物
や気化したスカベンジャーが原料中に取り込まれないよ
うにする。
Heating is continued even after the atmosphere in the room is changed to an atmosphere in which gas is easily released to the outside so that reaction products such as carbon dioxide and vaporized scavengers are not taken into the raw material.

【0036】工程S13においては、冷却を開始し、融
解した原料を固化する。因みに、この工程においては原
料の温度が融点より低くなればよいのであるから、外部
からの加熱を完全に中止する必要はない。
In step S13, cooling is started to solidify the melted raw material. Incidentally, in this step, since it is sufficient that the temperature of the raw material is lower than the melting point, it is not necessary to completely stop the external heating.

【0037】加熱工程における到達温度は、精製すべき
フッ化物原料の融点以上であればよく、融点までの昇温
過程においては、図3の符号1に示すように連続的に昇
温させてもよく、図3の符号2に示すように断続的に昇
温させてもよい。
The temperature reached in the heating step may be equal to or higher than the melting point of the fluoride material to be purified. In the process of raising the temperature to the melting point, the temperature may be continuously increased as indicated by reference numeral 1 in FIG. Alternatively, the temperature may be increased intermittently as shown by reference numeral 2 in FIG.

【0038】雰囲気変更のタイミングは、スカベンジャ
ーによる不純物除去反応(スカベンジ反応)開始温度T
1に到達した後であって、冷却開始より前である。即
ち、図3の時刻t1乃至時刻t2の間である。
The timing of the atmosphere change is determined by the temperature T at which the scavenger starts the impurity removal reaction (scavenge reaction).
1 and before the start of cooling. That is, it is between time t1 and time t2 in FIG.

【0039】好ましくは、スカベンジ反応開始温度T1
に到達した後、しばらくしてから雰囲気変更を開始し、
冷却開始より充分前の時点で雰囲気変更を終了すること
が望ましい。すなわち図3における時刻t3乃至t4の
間に雰囲気の変更を開始することが好ましい。なおt3
はスカベンジャーによる不純物除去反応が終了した時点
(t3)であり、フッ化物原料は融点未満の温度であ
る。
Preferably, the scavenge reaction start temperature T1
, After a while, start to change atmosphere,
It is desirable to end the atmosphere change at a point sufficiently before the start of cooling. That is, it is preferable to start changing the atmosphere between times t3 and t4 in FIG. Note that t3
Is the time when the impurity removal reaction by the scavenger is completed (t3), and the temperature of the fluoride raw material is lower than the melting point.

【0040】t4はフッ化物原料融解後冷却開始前の任
意の時点であり、フッ化物原料は融点以上の温度であ
る。雰囲気変更は、融点以上の温度で行うことがより純
度の高いフッ化物を得る上からは好ましい。なお、t4
〜t2の間がガス室外に放出されやすい雰囲気の状態で
ある。
T4 is an arbitrary time point after the melting of the fluoride raw material and before the start of cooling, and the temperature of the fluoride raw material is equal to or higher than the melting point. Changing the atmosphere is preferably performed at a temperature equal to or higher than the melting point from the viewpoint of obtaining a fluoride having higher purity. Note that t4
The period from the time t2 to the time t2 is the state of the atmosphere that is easily released to the outside of the gas chamber.

【0041】例えば、固体スカベンジャーとしてフッ化
亜鉛、フッ化物原料としてフッ化カルシウムを用いた場
合のスカベンジ反応開始温度は、フッ化亜鉛が融解する
872℃程度である。
For example, when zinc fluoride is used as a solid scavenger and calcium fluoride is used as a fluoride raw material, the scavenge reaction start temperature is about 872 ° C. at which zinc fluoride melts.

【0042】スカベンジ反応に必要な時間は、精製すべ
き原料の量に依存する。従って、実際の作業に際して
は、例えば必要な時間と原料の量との関係を予め実験等
で求めておき、その求めておいた時間に基づき時間を決
めればよい。
The time required for the scavenging reaction depends on the amount of the raw material to be purified. Therefore, in the actual work, for example, the relationship between the required time and the amount of the raw material may be determined in advance by an experiment or the like, and the time may be determined based on the determined time.

【0043】雰囲気を変更するとは、フッ化物原料が収
容されたルツボのような室内において、ガスが室外に放
出され難い第1の雰囲気から、ガスが室外に放出され易
い第2の雰囲気にすることである。
To change the atmosphere means to change from a first atmosphere in which gas is hardly released to the outside to a second atmosphere in which gas is easily released to the outside in a room such as a crucible containing a fluoride raw material. It is.

【0044】第1の雰囲気においては、ガスが室外に放
出され難い為、固体スカベンジャーが気化して室外に逃
げ出し難くなる。よって、スカベンジ反応が効率よく進
行する。
In the first atmosphere, since the gas is hardly released to the outside of the room, the solid scavenger is vaporized and hardly escapes to the outside of the room. Therefore, the scavenging reaction proceeds efficiently.

【0045】第2の雰囲気においては、ガスが室外に放
出され易い為、反応生成物や残留スカベンジャーが室外
に逃げ出し易い。よって、反応生成物や残留スカベンジ
ャーが精製された原料に混入し難くなる。
In the second atmosphere, gas is easily released to the outside of the room, so that reaction products and residual scavengers easily escape to the outside of the room. Therefore, it is difficult for reaction products and residual scavengers to be mixed into the purified raw material.

【0046】雰囲気変更の具体例は、第1の雰囲気の圧
力より第2の雰囲気の圧力を低くすること、或いは室の
内外を遮断した状態(密閉状態)から室の内外を連通さ
せた状態(開放状態)に変更すること等である。
Specific examples of the atmosphere change include reducing the pressure of the second atmosphere from the pressure of the first atmosphere, or connecting the inside and outside of the chamber from a state in which the inside and outside of the chamber are closed (closed state) ( (Open state).

【0047】前者は、室内の排気量や室内に供給する不
活性ガスの供給量を増減することにより達成できる。
The former can be achieved by increasing or decreasing the amount of exhaust in the room or the amount of inert gas supplied into the room.

【0048】後者は、ルツボ等の室に開口部を設け、そ
の開口部を開閉することや、室に連通するガス供給管又
はガス排気管のバルブを開閉することにより達成され
る。
The latter is achieved by providing an opening in a chamber such as a crucible and opening and closing the opening, and by opening and closing a gas supply pipe or a gas exhaust pipe communicating with the chamber.

【0049】第1の雰囲気の圧力としては、特に制限は
ないが、1.3Pa以上より好ましくは1気圧(約10
1.325kPa)以上にするとよい。1気圧以上とす
ることで、原料内不純物とスカベンジャーとが効率よく
反応するという効果が得られる。
The pressure of the first atmosphere is not particularly limited, but is preferably 1.3 Pa or more, more preferably 1 atmosphere (about 10 atmospheres).
1.325 kPa) or more. By adjusting the pressure to 1 atm or more, an effect that the impurities in the raw material and the scavenger react efficiently can be obtained.

【0050】第2の雰囲気の圧力としては、特に制限は
ないが、1気圧以下が好ましく、10-3Pa以下がより
好ましい。10-3Pa以下とすることにより、反応生成
物や残留スカベンジャーが原料から容易に除かれるとい
う効果が得られる。加えて、第2の雰囲気の圧力は、原
料自体の一部が大量に気化しない程度に設定されればよ
い。
The pressure of the second atmosphere is not particularly limited, but is preferably 1 atm or less, more preferably 10 -3 Pa or less. By setting the pressure to 10 −3 Pa or less, an effect that a reaction product and a residual scavenger are easily removed from the raw material can be obtained. In addition, the pressure of the second atmosphere may be set so that a part of the raw material itself does not vaporize in large quantities.

【0051】また、第1の雰囲気を形成する為のガスと
しては、窒素、ヘリウム、アルゴン、ネオン、クリプト
ン、キセノン等の不活性ガスが好ましく用いられる。
As a gas for forming the first atmosphere, an inert gas such as nitrogen, helium, argon, neon, krypton, or xenon is preferably used.

【0052】第2の雰囲気を形成する為のガスとして
も、上記不活性ガスが用いられるが、ガスを供給せずに
排気のみを行って真空としてもよい。
As the gas for forming the second atmosphere, the above-mentioned inert gas is used. However, it is also possible to perform vacuum only by exhausting without supplying the gas.

【0053】第2の雰囲気に移ってから、しばらくした
後に、冷却を開始してフッ化物原料を固化させる。
After a while after the transfer to the second atmosphere, cooling is started to solidify the fluoride raw material.

【0054】降温速度は、特に制限はないが、好ましく
は300℃/h以下、更に好ましくは100℃/h程度
である。
The cooling rate is not particularly limited, but is preferably 300 ° C./h or less, more preferably about 100 ° C./h.

【0055】なお、精製と同時に結晶成長させる場合に
は、降温速度は3〜4℃/hにするとよい。
When the crystal is grown at the same time as the purification, the temperature drop rate is preferably 3 to 4 ° C./h.

【0056】こうして得られたフッ化物は、酸素含有量
が50重量ppm以下、スカベンジャーを構成する金属
元素の含有量が10重量ppm以下になる。
The fluoride thus obtained has an oxygen content of 50 ppm by weight or less and a metal element constituting the scavenger of 10 ppm by weight or less.

【0057】このように、本発明は、酸素やスカベンジ
ャーの構成金属元素等の光透過性を劣化せしめる物質を
精製工程において十分に除去することができるので、精
製工程に後続する結晶製造工程において、つまり、結晶
成長のために厳密な制御を必要とする結晶成長工程にお
いて、上記物質を除去する操作を簡略化することができ
る。
As described above, according to the present invention, substances that deteriorate light transmittance, such as oxygen and metal elements constituting a scavenger, can be sufficiently removed in a purification step. That is, in a crystal growth step that requires strict control for crystal growth, the operation of removing the substance can be simplified.

【0058】更に、必要に応じて、スカベンジ反応前に
室内を不活性ガスでパージしたり、真空引きする等し
て、室内を脱水処理することも好ましいものである。
Further, if necessary, it is also preferable to subject the room to a dehydration treatment by purging the room with an inert gas or evacuating the room before the scavenging reaction.

【0059】本発明に用いられる固体スカベンジャー
は、例えば、フッ化鉛、フッ化亜鉛、フッ化カドミウ
ム、フッ化マンガン、フッ化ビスマス、フッ化ナトリウ
ム、フッ化リチウム等である。固体スカベンジャーの添
加量としては、フッ化物原料の0.1mol%以上1m
ol%以下が好ましい。
The solid scavenger used in the present invention is, for example, lead fluoride, zinc fluoride, cadmium fluoride, manganese fluoride, bismuth fluoride, sodium fluoride, lithium fluoride and the like. The addition amount of the solid scavenger is 0.1 mol% or more and 1 m of the fluoride raw material.
ol% or less is preferable.

【0060】図4に上述したフッ化物の精製法を用いた
フッ化物結晶の製造方法のフローチャートを示す。
FIG. 4 shows a flowchart of a method for manufacturing a fluoride crystal using the above-described fluoride purification method.

【0061】(原料調合工程S41)フッ化物原料に固
体スカベンジャーを添加して十分に混合する。固体スカ
ベンジャーの添加量は、原料の0.1mol%以上、1
mol%以下とする。フッ化物原料は、フッ化カルシウ
ム、フッ化バリウム、フッ化マグネシウムであることが
望ましい。固体スカベンジャーとして用いられるフッ化
物は、フッ化鉛、フッ化亜鉛、フッ化カドミウム、フッ
化マンガン、フッ化ビスマス、フッ化ナトリウム、フッ
化リチウムであることが望ましい。
(Raw Material Mixing Step S41) A solid scavenger is added to the fluoride raw material and mixed well. The amount of the solid scavenger added should be 0.1 mol% or more of the raw material,
mol% or less. Desirably, the fluoride raw material is calcium fluoride, barium fluoride, or magnesium fluoride. The fluoride used as the solid scavenger is desirably lead fluoride, zinc fluoride, cadmium fluoride, manganese fluoride, bismuth fluoride, sodium fluoride, and lithium fluoride.

【0062】(精製工程S42)固体スカベンジャーを
添加・混合したフッ化物原料を図5に示す精製炉のルツ
ボの中に入れる。なお、図5において、201は精製炉
のチャンバーであり、真空排気系に接続されている。2
02は断熱材、203はヒーター、204は原料を収容
する室としてのルツボ、205はフッ化物原料である。
206はルツボを上下させる機構に接続されている。2
07は202に固定されており、ルツボを上下させるこ
とによりルツボ上部の開口部の開閉を行い、かつ開口部
の大きさを制御せしめるものである。208は不活性ガ
ス導入装置である。
(Purification Step S42) The fluoride raw material to which the solid scavenger is added and mixed is put into a crucible of a purification furnace shown in FIG. In FIG. 5, reference numeral 201 denotes a chamber of a refining furnace, which is connected to a vacuum exhaust system. 2
02 is a heat insulating material, 203 is a heater, 204 is a crucible as a chamber for accommodating raw materials, and 205 is a fluoride raw material.
206 is connected to a mechanism for raising and lowering the crucible. 2
Reference numeral 07 is fixed to 202, and opens and closes the upper portion of the crucible by moving the crucible up and down, and controls the size of the opening. Reference numeral 208 denotes an inert gas introduction device.

【0063】不活性ガスを使用する場合 開口部を開けた状態で炉内を真空排気した(S21)
後、不活性ガスを約1気圧ないしはそれ以上の圧力で炉
内を充填する(S22)。ヒーターに通電してルツボを
加熱し(S23)、スカベンジャーによる不純物除去反
応が行われる温度まで昇温を続ける。反応は、たとえば
スカベンジャーにPbF2を使用した場合、 CaO + PbF2 → CaF2 + PbO PbO + C → Pb + CO という式で表される。ここで、Cはルツボなどのカーボ
ン材である。反応には一酸化炭素の生成が含まれるの
で、反応温度はガス分析を行って一酸化炭素を検知する
ことによって、容易に知ることができる。反応を十分に
促進させるため、この温度帯では原料を加熱する速度を
遅くしなくてはならない。反応が終了した温度で炉内を
真空に排気し、次いで原料を完全に融解する(S2
4)。あるいは原料を完全に融解した後、炉内を真空に
排気する(S25)。真空度が十分に安定した後、融解
したフッ化物を徐冷して(S26)、固化させる(融解
・成長)。
When using an inert gas: The furnace was evacuated with the opening opened (S21).
Thereafter, the furnace is filled with an inert gas at a pressure of about 1 atm or more (S22). The heater is energized to heat the crucible (S23), and the temperature is continuously raised to a temperature at which the impurity removal reaction by the scavenger is performed. The reaction is represented by the following formula, for example, when PbF 2 is used as a scavenger, CaO + PbF 2 → CaF 2 + PbO PbO + C → Pb + CO. Here, C is a carbon material such as a crucible. Since the reaction involves the production of carbon monoxide, the reaction temperature can be easily known by performing gas analysis and detecting carbon monoxide. In this temperature range, the rate of heating the raw materials must be reduced in order to sufficiently promote the reaction. The furnace is evacuated to a vacuum at the temperature at which the reaction is completed, and then the raw materials are completely melted (S2).
4). Alternatively, after completely melting the raw material, the inside of the furnace is evacuated to a vacuum (S25). After the degree of vacuum is sufficiently stabilized, the melted fluoride is gradually cooled (S26) and solidified (melting / growth).

【0064】ルツボの開口部を開閉する場合 ルツボの開口部を閉じた状態で真空排気し(S31)、
ヒーターに通電してルツボを加熱する(S32)。スカ
ベンジャーによる不純物除去反応を十分に促進させるた
め、反応が進む温度帯では原料を加熱する速度をゆっく
りにしなくてはならない。反応が終了した温度に達した
時点でルツボの開口部を開け、さらに加熱を続け原料を
完全に融解する。あるいは、原料を完全に融解した(S
33)のち、ルツボの開口部を開ける(S34)。真空
度が十分に安定した後、融解したフッ化物を徐冷して
(S35)、固化させる(融解・成長)。
In the case of opening and closing the crucible opening, evacuation is performed with the crucible opening closed (S31).
The heater is energized to heat the crucible (S32). In order to sufficiently promote the impurity removal reaction by the scavenger, the rate of heating the raw material must be slow in the temperature range where the reaction proceeds. When the temperature reaches the temperature at which the reaction is completed, the opening of the crucible is opened, and heating is further continued to completely melt the raw materials. Alternatively, the raw material is completely melted (S
33) After that, the opening of the crucible is opened (S34). After the degree of vacuum is sufficiently stabilized, the melted fluoride is gradually cooled (S35) and solidified (melting / growth).

【0065】この工程で得られたフッ化物は、多結晶で
も粒界が存在する単結晶であってよいため、精密な温度
管理は必要としない。なお、徐冷の際、ルツボを引き下
げるのが好ましい。引き下げることにより、不純物の除
去は一層向上する。
Since the fluoride obtained in this step may be either a polycrystal or a single crystal having grain boundaries, precise temperature control is not required. In addition, it is preferable to lower the crucible at the time of slow cooling. By lowering, the removal of impurities is further improved.

【0066】こうして得られた結晶のうち特に上部、即
ち経時的に最後に結晶化した部分を除去する。この部分
は不純物が集まりやすいので、この除去作業によって特
性に悪影響を与える不純物を除去する。
In particular, the upper part of the thus obtained crystal, that is, the part that has crystallized last with time, is removed. Since impurities tend to collect in this portion, impurities that adversely affect the characteristics are removed by this removing operation.

【0067】(単結晶成長工程S43)精製した結晶を
原料として単結晶を成長させる。成長方法は結晶の大き
さや使用目的に応じて適当な方法を選択する。一例とし
て、ブリッジマン法による成長工程を示す。
(Single Crystal Growth Step S43) A single crystal is grown from the purified crystal as a raw material. An appropriate growth method is selected according to the size of the crystal and the purpose of use. As an example, a growth step by the Bridgman method will be described.

【0068】精製した結晶を図5に示す成長炉のルツボ
内に入れる。なお、図6において、301は成長炉のチ
ャンバーであり、真空排気系に接続されている。302
は断熱材、303はヒーター、304はルツボ、305
はルツボ引き下げ機構、306はフッ化物結晶である。
成長炉のルツボは、外部雰囲気に対する密閉性が高い。
The purified crystal is put in a crucible of a growth furnace shown in FIG. In FIG. 6, reference numeral 301 denotes a chamber of a growth furnace, which is connected to a vacuum exhaust system. 302
Is a heat insulating material, 303 is a heater, 304 is a crucible, 305
Is a crucible lowering mechanism, and 306 is a fluoride crystal.
The crucible of the growth furnace has high hermeticity against the external atmosphere.

【0069】炉内を真空排気した後、ヒーターに通電し
てルツボを加熱し、原料となる結晶を完全に融解する。
その後、徐々にルツボを引き下げ冷却して単結晶を成長
させる。ルツボの降下速度は、1時間あたり0.1〜
5.0mmが好ましい。
After evacuating the furnace, the heater is energized to heat the crucible and completely melt the crystal as a raw material.
Thereafter, the crucible is gradually lowered and cooled to grow a single crystal. Crucible descending speed is 0.1 ~ per hour
5.0 mm is preferred.

【0070】こうして得られるフッ化物結晶は、酸素や
スカベンジャーの構成元素の含有量が極めて少ない。こ
れは、精製工程において既に酸素やスカベンジャーの構
成元素を十分に取り除くことができるからである。
The fluoride crystal thus obtained has a very low content of oxygen and the constituent elements of the scavenger. This is because oxygen and constituent elements of the scavenger can be sufficiently removed in the purification step.

【0071】(アニール工程S44)続いて、結晶成長
したフッ化物単結晶を図7に示すアニール炉で熱処理す
る。なお、図7において、401はアニール炉のチャン
バー、402は断熱材、403はヒーター、404はル
ツボ、405はフッ化物結晶である。
(Annealing Step S44) Subsequently, the fluoride single crystal that has grown is subjected to a heat treatment in an annealing furnace shown in FIG. In FIG. 7, reference numeral 401 denotes an annealing furnace chamber, 402 denotes a heat insulating material, 403 denotes a heater, 404 denotes a crucible, and 405 denotes a fluoride crystal.

【0072】このアニール工程では、ルツボをフッ化物
結晶融点の400〜500℃以下の温度に加熱する。加
熱時間は20時間以上、より好ましくは20〜30時間
である。
In this annealing step, the crucible is heated to a temperature of 400 to 500 ° C. or less, which is the melting point of the fluoride crystal. The heating time is 20 hours or more, more preferably 20 to 30 hours.

【0073】(成形加工工程S45)その後は、必要と
される光学物品の形状(凸レンズ、凹レンズ、円盤状、
板状等)に成形する。また、必要に応じて、反射防止膜
をフッ化物結晶の光学物品表面に設けるとよい。反射防
止膜としては、フッ化マグネシウムや酸化アルミニウ
ム、酸化タンタルが好適に用いられ、これらは抵抗加熱
による蒸着や電子ビーム蒸着やスパッタリングなどで形
成できる。本発明により得られた光学物品は水をほとん
ど含まない為に反射防止膜の密着性も優れたものとな
る。
(Forming Step S45) Thereafter, the required shape of the optical article (convex lens, concave lens, disk shape,
(Plate shape etc.). Further, if necessary, an antireflection film may be provided on the surface of the fluoride crystal optical article. As the antireflection film, magnesium fluoride, aluminum oxide, or tantalum oxide is preferably used, and these can be formed by vapor deposition by resistance heating, electron beam vapor deposition, sputtering, or the like. Since the optical article obtained by the present invention hardly contains water, the adhesion of the antireflection film is excellent.

【0074】こうして得られたレンズを各種組み合わせ
れば、エキシマレーザー、特にArFエキシマレーザー
に適した光学系を構成できる。特に、フッ化物結晶がフ
ッ化カルシウムの場合、エキシマレーザー光源とフッ化
カルシウム結晶からなるレンズを有する光学系と、被露
光体としてのホトレジスト付きの基板を移動させ得るス
テージとを組み合わせて、露光装置を構成できる。
An optical system suitable for an excimer laser, in particular, an ArF excimer laser can be constructed by variously combining the lenses thus obtained. In particular, when the fluoride crystal is calcium fluoride, an exposure system is provided by combining an optical system having an excimer laser light source and a lens made of the calcium fluoride crystal with a stage capable of moving a substrate with a photoresist as an object to be exposed. Can be configured.

【0075】(露光装置)以下では、本発明の光学物品
が用いられた露光装置について説明する。
(Exposure Apparatus) Hereinafter, an exposure apparatus using the optical article of the present invention will be described.

【0076】露光装置としては、レンズ光学系を用いた
縮小投影露光装置、レンズ式等倍投影露光装置が挙げら
れる。
Examples of the exposure apparatus include a reduction projection exposure apparatus using a lens optical system and a lens-type equal-magnification projection exposure apparatus.

【0077】特に、ウエハー全面を露光するために、ウ
エハーの1小区画(フィールド)を露光してはウエハー
を1ステップ移動させて隣の1フィールドを露光する、
ステップ・アンド・リピート方式を採用したステッパー
が望ましい。勿論、スキャン方式の露光装置にも好適に
用いられる。
In particular, in order to expose the entire surface of the wafer, one small section (field) of the wafer is exposed, the wafer is moved by one step, and the next one field is exposed.
A stepper employing a step-and-repeat method is desirable. Of course, the present invention is also suitably used for a scanning type exposure apparatus.

【0078】図8に本発明の露光装置の構成を示す。同
図において21は照明光源部であり、22は露光機構部
であり、21,22は別個独立に構成されている。即ち
両者は物理的に分離状態にある。23は照明光源で、例
えばエキシマレーザのような高出力の大型光源である。
24はミラーであり、25は凹レンズ、26は凸レンズ
であり、25,26はビームエキスパンダーとしての役
割を持っており、レーザのビーム径をおおよそオプティ
カルインテグレータの大きさに拡げるものである。27
はミラーであり、28はレチクル上を均一に照明するた
めのオプティカルインテグレータである。照明光源部2
1はレーザ23からオプティカルインテグレータ28ま
でで構成されている。29はミラーであり、30はコン
デンサレンズでオプティカルインテグレータ28を発し
た光束をコリメートする。31は回路パターンが描かれ
ているレチクル、31aはレチクルを吸着保持するレチ
クルホルダ、32はレチクルのパターンを投影する投影
光学系、33は投影レンズ32においてレチクル31の
パターンが焼付けられるウエハである。34はXYステ
ージでありウエハ33を吸着保持し、かつステップアン
ドリピートで焼付けを行う際にXY方向に移動する。3
5は露光装置の定盤である。
FIG. 8 shows the structure of the exposure apparatus of the present invention. In the figure, reference numeral 21 denotes an illumination light source unit, 22 denotes an exposure mechanism unit, and 21 and 22 are configured separately and independently. That is, both are physically separated. Reference numeral 23 denotes an illumination light source, which is a high-output large light source such as an excimer laser.
24 is a mirror, 25 is a concave lens, 26 is a convex lens, and 25 and 26 have a role as a beam expander, and expand the laser beam diameter to approximately the size of an optical integrator. 27
Is a mirror, and 28 is an optical integrator for uniformly illuminating the reticle. Illumination light source 2
Reference numeral 1 denotes a portion from the laser 23 to the optical integrator 28. Reference numeral 29 denotes a mirror, and reference numeral 30 denotes a condenser lens that collimates a light beam emitted from the optical integrator 28. Reference numeral 31 denotes a reticle on which a circuit pattern is drawn, 31a denotes a reticle holder that holds the reticle by suction, 32 denotes a projection optical system that projects a reticle pattern, and 33 denotes a wafer on which a pattern of the reticle 31 is printed by a projection lens 32. Numeral 34 denotes an XY stage which holds the wafer 33 by suction and moves in the XY directions when printing is performed in a step-and-repeat manner. 3
Reference numeral 5 denotes a surface plate of the exposure apparatus.

【0079】露光機構部22は、照明光学系の一部であ
るミラー29から定盤35までで構成されている。36
は、TTLアライメントに用いられるアライメント手段
である。通常露光装置は、この他にオートフォーカス機
構、ウエハー搬送機構等々によって構成されこれらも露
光機構部22に含まれる。
The exposure mechanism section 22 is composed of a mirror 29 which is a part of the illumination optical system and a platen 35. 36
Is an alignment means used for TTL alignment. The normal exposure apparatus includes an autofocus mechanism, a wafer transfer mechanism, and the like, and these are also included in the exposure mechanism section 22.

【0080】そして、本発明の蛍石からなる光学物品
は、図8に示すレンズやミラーとして、或いは不図示で
はあるが、ミラー式露光装置のミラーやレンズとして用
いられる。より好ましくは、レンズ又はミラーの表面に
反射防止膜または増反射膜を設けるとよい。
The fluorite optical article of the present invention is used as a lens or a mirror shown in FIG. 8 or, although not shown, as a mirror or a lens of a mirror type exposure apparatus. More preferably, an antireflection film or a reflection-enhancing film may be provided on the surface of the lens or the mirror.

【0081】この露光装置を用いて、エキシマレーザー
光をレチクルのパターンを介して基板上の光増感型レジ
ストに照射すれば、形成すべきパターンに対応した潜像
が形成できる。
By using this exposure apparatus to irradiate a photosensitizing resist on a substrate with an excimer laser beam via a reticle pattern, a latent image corresponding to the pattern to be formed can be formed.

【0082】[0082]

【実施例】以下に実施例をあげて本発明をより詳細に説
明する。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples.

【0083】(実施例1)純度99%の一般的な合成フ
ッ化カルシウム原料に、スカベンジャーとしてフッ化亜
鉛をフッ化カルシウムに対して0.5mol%程度添加
して混合した。次いで、この混合物を図5に示す精製炉
のルツボに入れて炉及びルツボ内を排気した後、Arを
105Paの圧力になるまで充填した。この時、ルツボ
は開口部を開けて脱ガス性を高めた状態にした。次にル
ツボの開口部を閉じルツボを1360℃に加熱して原料
を融解した後、再び開口部を開いて炉内を排気し真空度
を6.66×10-4Paにした。その後、ルツボを降下
させて徐冷し、原料を結晶化させた。ルツボ上部にあた
る結晶化したフッ化カルシウムの上部を厚さ1mm除去
した。
Example 1 To a general synthetic calcium fluoride raw material having a purity of 99%, zinc fluoride as a scavenger was added at about 0.5 mol% with respect to calcium fluoride and mixed. Next, the mixture was put into a crucible of a refining furnace shown in FIG. 5, and the inside of the furnace and the crucible were evacuated. Then, Ar was charged until the pressure reached 10 5 Pa. At this time, the crucible was opened so that the degassing property was enhanced. Next, the opening of the crucible was closed and the crucible was heated to 1360 ° C. to melt the raw materials. Then, the opening was opened again and the inside of the furnace was evacuated to a vacuum degree of 6.66 × 10 −4 Pa. Thereafter, the crucible was lowered and gradually cooled to crystallize the raw material. The upper part of the crystallized calcium fluoride corresponding to the upper part of the crucible was removed by 1 mm in thickness.

【0084】次に、上記結晶ブロックを、図5に示す単
結晶成長炉のルツボに入れた。炉内を真空排気し、真空
度を2.66×10-4Pa、温度を1360℃として1
1時間保った後、成長用のルツボを2mm/hの速度で
降下させた。
Next, the crystal block was placed in a crucible of a single crystal growth furnace shown in FIG. The furnace was evacuated and the degree of vacuum was 2.66 × 10 −4 Pa and the temperature was 1360 ° C.
After holding for one hour, the growth crucible was lowered at a speed of 2 mm / h.

【0085】次にアニール炉のルツボに成長させたフッ
化カルシウム単結晶と、0.1重量%のフッ化亜鉛を入
れた。炉内を排気してルツボの温度を室温から900℃
に速度100℃/hで上昇させた後、20時間900℃
に保持した。そして、6℃/hの速度で低下させ、室温
まで冷却した。
Next, a calcium fluoride single crystal grown in a crucible of an annealing furnace and 0.1% by weight of zinc fluoride were charged. Evacuate the furnace and raise the temperature of the crucible from room temperature to 900 ° C
At a rate of 100 ° C./h for 20 hours at 900 ° C.
Held. Then, the temperature was lowered at a rate of 6 ° C./h and cooled to room temperature.

【0086】こうしてフッ化カルシウム結晶を多数作製
し、切断、研磨して10mm厚の円盤とし、線量1×1
5Rのγ線を照射した後の波長200nmから800
nmでの透過率を測定した。このうち、透過率の異なる
5つのサンプルを選び出し、エネルギー密度5mJ/c
2のArFエキシマレーザー光を108ショット照射し
た後の193nmでの透過率を測定した。γ線照射後の
透過スペクトルを図9に示す。また、γ線照射後の26
0〜280nm付近での透過率減少量dTγとArFレ
ーザー照射後の透過率減少量dTaとの関係を図10に
示す。
Thus, a large number of calcium fluoride crystals were prepared, cut and polished to obtain a disk having a thickness of 10 mm.
0 5 800 from wavelength 200nm after irradiation with γ-rays of R
The transmittance in nm was measured. Among them, five samples having different transmittances were selected, and the energy density was 5 mJ / c.
After irradiating 10 8 shots of m 2 ArF excimer laser light, the transmittance at 193 nm was measured. FIG. 9 shows a transmission spectrum after γ-ray irradiation. In addition, 26
FIG. 10 shows the relationship between the transmittance decrease amount dTγ near 0 to 280 nm and the transmittance decrease amount dTa after ArF laser irradiation.

【0087】図10の関係に基づいて、用途に応じて結
晶を選択した。まず、レーザー照射による透過率減少量
dTaが0.2%以下という高度な耐紫外線性能が要求
される光学部品には、γ線照射後の透過率減少量dTγ
が4%以下の結晶(試料1、2)を選択した。次いで、
レーザー照射による透過率減少量が0.4%程度まで許
される光学部物品には、γ線照射後の透過率減少量が8
%程度の結晶(試料3、4)を選択した。
Based on the relationship shown in FIG. 10, crystals were selected according to the application. First, for optical parts that require a high degree of ultraviolet light resistance such that the transmittance decrease dTa by laser irradiation is 0.2% or less, the transmittance decrease dTγ after γ-ray irradiation is used.
Was selected to be 4% or less (samples 1 and 2). Then
Optical parts that permit a decrease in transmittance of up to about 0.4% due to laser irradiation have a transmittance decrease of 8% after γ-ray irradiation.
% Of crystals (samples 3 and 4) were selected.

【0088】試料5は、減少量dTaが0.5%程度で
あったので、ArFエキシマレーザー等の真空紫外光用
には用いず、KrFエキシマレーザー用等の通常の紫外
光用とした。
Sample 5 was used for ordinary ultraviolet light such as KrF excimer laser instead of being used for vacuum ultraviolet light such as ArF excimer laser because the reduction amount dTa was about 0.5%.

【0089】図11は、ガンマ線照射前の試料1〜5の
300nm以下の波長域における内部透過率を示してい
る。
FIG. 11 shows the internal transmittance of Samples 1 to 5 in the wavelength range of 300 nm or less before gamma ray irradiation.

【0090】このように、ガンマ線照射前は、特性の区
別が困難であっても、図9に示すように、ガンマ線照射
後の200nm〜400nmの光学特性を測定すれば、
耐久性の優又は良を判断できる。
Thus, even if it is difficult to distinguish the characteristics before gamma ray irradiation, as shown in FIG. 9, if the optical characteristics of 200 nm to 400 nm after gamma ray irradiation are measured,
Excellent or good durability can be judged.

【0091】とりわけ、260〜280nmの波長域に
おいてガンマ線照射後の透過率減少量が8%以下である
ものは高エネルギーの真空紫外域レーザー光に対して、
非常に優れた耐久性を示す。
In particular, those having a transmittance reduction of 8% or less after gamma ray irradiation in the wavelength range of 260 to 280 nm are not suitable for high energy vacuum ultraviolet laser light.
Shows excellent durability.

【0092】高信頼性のフッ化カルシウム結晶である。It is a highly reliable calcium fluoride crystal.

【0093】γ線を照射した後の試料1〜3を、真空雰
囲気にて約200℃に加熱したあと、室温まで徐冷し
た。その後、波長200〜800nmの透過率を測定し
たところ、図11に示したところのγ線照射前の透過率
に戻すことができた。
Samples 1 to 3 after γ-ray irradiation were heated to about 200 ° C. in a vacuum atmosphere, and then gradually cooled to room temperature. Thereafter, when the transmittance at a wavelength of 200 to 800 nm was measured, it was possible to return to the transmittance before γ-ray irradiation shown in FIG.

【0094】本例のフッ化カルシウム結晶は、エネルギ
ー密度5〜50mJ/cm2のレーザー光を107〜10
11ショット照射したときの内部透過率が厚さ10mmあ
たり99.5%以上であった。
The calcium fluoride crystal of this example emits a laser beam having an energy density of 5 to 50 mJ / cm 2 from 10 7 to 10
The internal transmittance upon irradiation with 11 shots was 99.5% or more per 10 mm thickness.

【0095】(実施例2)照射するArFエキシマレー
ザーのエネルギー密度を50mJ/cm2とした他は、
実施例1と同様にして結晶を評価した。結果として、図
10と同様の関係を導き出した。
(Example 2) Except that the energy density of the irradiated ArF excimer laser was set to 50 mJ / cm 2 ,
The crystals were evaluated in the same manner as in Example 1. As a result, the same relationship as in FIG. 10 was derived.

【0096】(実施例3)照射するArFエキシマレー
ザーのエネルギー密度を50mJ/cm2とし、ショッ
ト数を103ショットとした他は、実施例1と同様にし
て結晶を評価した。結果として、図10と同様の関係を
導き出した。
[0096] (Example 3) the energy density of the ArF excimer laser irradiation and 50 mJ / cm 2, except that the number of shots was 10 3 shots evaluated the crystals in the same manner as in Example 1. As a result, the same relationship as in FIG. 10 was derived.

【0097】[0097]

【発明の効果】本発明によれば、紫外線に対する耐久性
能に優れたフッ化カルシウム結晶をγ線照射後の透過率
測定によって選別し、用途に合わせたフッ化カルシウム
結晶を提供することができる。その結果、安定性、信頼
性の高い紫外光用の光学部品や、露光装置を低コストで
提供することが可能となる。
According to the present invention, a calcium fluoride crystal having excellent durability against ultraviolet rays can be selected by measuring the transmittance after γ-ray irradiation, and a calcium fluoride crystal suitable for the intended use can be provided. As a result, it is possible to provide a stable and reliable optical component for ultraviolet light and an exposure apparatus at low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による光学部品の製造工程のフローチャ
ートを示す図である。
FIG. 1 is a view showing a flowchart of a manufacturing process of an optical component according to the present invention.

【図2】本発明に用いられるフッ化物の精製工程のフロ
ーチャートを示す図である。
FIG. 2 is a view showing a flowchart of a purification process of a fluoride used in the present invention.

【図3】本発明に用いられるフッ化物の精製工程のタイ
ミングチャートを示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a timing chart of a purification step of a fluoride used in the present invention.

【図4】本発明に用いられるフッ化物結晶の製造工程の
フローチャートを示す図である。
FIG. 4 is a view showing a flowchart of a manufacturing process of a fluoride crystal used in the present invention.

【図5】精製炉の模式的断面図である。FIG. 5 is a schematic sectional view of a refining furnace.

【図6】成長炉の模式的断面図である。FIG. 6 is a schematic sectional view of a growth furnace.

【図7】アニール炉の模式的断面図である。FIG. 7 is a schematic sectional view of an annealing furnace.

【図8】本発明による露光装置を示す図である。FIG. 8 is a view showing an exposure apparatus according to the present invention.

【図9】ガンマ線照射後のフッ化物の透過スペクトルを
示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a transmission spectrum of fluoride after gamma ray irradiation.

【図10】フッ化物の透過率の減少量を示す図である。FIG. 10 is a graph showing the amount of decrease in the transmittance of fluoride.

【図11】ガンマ線照射前のフッ化物の透過スペクトル
を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a transmission spectrum of fluoride before gamma ray irradiation.

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Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 線量1×105R/時間のガンマ線を1
時間照射した後の波長260〜280nmにおける厚さ
10mm当たりの内部透過率の減少量が、照射前に対し
て8%以下であるフッ化カルシウム結晶。
1. A gamma ray having a dose of 1 × 10 5 R / hour is applied to one gamma ray.
A calcium fluoride crystal in which the amount of decrease in internal transmittance per 10 mm thickness at a wavelength of 260 to 280 nm after irradiation for 8 hours is 8% or less of that before irradiation.
【請求項2】 請求項1記載のフッ化カルシウム結晶か
らなる紫外光用の光学部品。
2. An ultraviolet optical component comprising the calcium fluoride crystal according to claim 1.
【請求項3】 請求項1記載のフッ化カルシウム結晶か
らなる真空紫外光用の光学部品。
3. An optical component for vacuum ultraviolet light comprising the calcium fluoride crystal according to claim 1.
【請求項4】 請求項3の光学部品を有する光学系と、
被露光体を支持する支持手段と、を具備し、光源からの
紫外光を該光学系を介して該支持手段上の該被露光体に
照射する露光装置。
4. An optical system having the optical component according to claim 3,
An exposure apparatus comprising: a support unit configured to support an object to be exposed, and irradiating the object on the support unit with ultraviolet light from a light source via the optical system.
【請求項5】 フッ化カルシウム結晶に、ガンマ線を照
射し、200nm〜400nmにおける光学特性を測定
する工程を含むフッ化カルシウム結晶の検査法。
5. A method for inspecting a calcium fluoride crystal, comprising the step of irradiating the calcium fluoride crystal with gamma rays and measuring optical characteristics at 200 nm to 400 nm.
【請求項6】 線量1×105R/時間のガンマ線を1
時間照射し、照射後の波長260〜280nmにおける
厚さ10mm当たりの内部透過率の減少量が、照射前に
対して8%以下であるフッ化カルシウム結晶を選択し
て、該フッ化カルシウム結晶を加工して光学部品の製造
方法。
6. A gamma ray having a dose of 1 × 10 5 R / hour is applied to one gamma ray.
Irradiation for a period of time, a calcium fluoride crystal in which the amount of decrease in internal transmittance per 10 mm thickness at a wavelength of 260 to 280 nm after irradiation is 8% or less of that before irradiation is selected. Manufacturing method of optical parts.
【請求項7】 真空中又は不活性ガス中にて200℃〜
1000℃の熱処理を行い内部透過率を増加させる工程
を含む請求項6記載の光学部品の製造方法。
7. 200 ° C. or more in a vacuum or an inert gas
7. The method for manufacturing an optical component according to claim 6, further comprising a step of performing a heat treatment at 1000 [deg.] C. to increase the internal transmittance.
【請求項8】 前記工程の後、加工を行い、被膜を形成
する請求項7記載の光学部品の製造方法。
8. The method for manufacturing an optical component according to claim 7, wherein after the step, processing is performed to form a film.
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