(57)【要約】２５０ｎｍより短波長の紫外光を透過させるための定方位フッ化物結晶ブランクの作成方法は、Ｘ線ビームでフッ化物結晶ブランクを照射する工程、フッ化物結晶で回折されたＸ線ビームを検出する工程、フッ化物結晶ブランクで回折されたＸ線ビームから回折パターンを生成する工程、特定の結晶学的方向からのフッ化物結晶ブランクの光軸の角偏位を決定する工程及び、角偏位があらかじめ定められた範囲内になければ、修正後に得られるフッ化物結晶ブランクの光軸の特定の結晶学的方向からの角偏位があらかじめ定められた範囲内に入るような態様でフッ化物結晶ブランクを修正する工程を含む。
2005519295.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２５０ｎｍより短波長の紫外光を透過させるための定方位フッ化物結晶ブランクの作成方法において、
フッ化物結晶ブランクをＸ線ビームで、前記Ｘ線ビームが前記フッ化物結晶ブランクの光透過面に垂直入射で当たるように前記Ｘ線ビームに対して前記フッ化物結晶ブランクを位置決めした後に、照射する工程、
前記フッ化物結晶ブランクで回折されたＸ線ビームを検出する工程、
前記フッ化物結晶ブランクで回折された前記Ｘ線ビームから回折パターンを生成する工程、
特定の結晶学的方向からの前記フッ化物結晶ブランクの光軸の角偏位を決定する工程、及び
前記角偏位があらかじめ定められた範囲内になければ、修正後に得られる前記フッ化物結晶ブランクの前記光軸の前記特定の結晶学的方向からの角偏位が前記あらかじめ定められた範囲内に入るような態様で、前記フッ化物結晶ブランクを修正する工程、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記フッ化物結晶ブランクを修正する工程が、基準面に対して前記フッ化物結晶ブランクを前記角偏位に比例する量だけ傾ける工程及び前記基準面に実質的に平行な第１の表面を形成するように前記フッ化物結晶ブランクを機械加工する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記フッ化物結晶ブランクを修正する工程が、前記第１の表面に実質的に平行な第２の表面を形成するように前記フッ化物結晶ブランクを機械加工する工程をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記特定の結晶学的方向が、前記フッ化物結晶ブランクの固有屈折率がゼロである方向であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記あらかじめ定められた範囲が±５°であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記フッ化物結晶ブランクが、ＮａＦ，ＫＦ，ＬｉＦ，ＣａＦ２，ＢａＦ２，ＭｇＦ２及びＳｒＦ２，並びにこれらの混合物からなる群から選ばれる単結晶を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記Ｘ線ビームが多波長Ｘ線ビームであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記フッ化物結晶ブランクを照射する工程は、前記Ｘ線ビームに対して垂直な前記フッ化物結晶ブランクの面の法線が前記特定の結晶学的方向に実質的に沿う方向に向けられているときに、前記面に対応する回折スポットが実質的に前記回折パターンの中央にあるように、前記フッ化物結晶ブランクの向きを定める工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
２５０ｎｍより短波長の紫外光を透過させるための定方位フッ化物結晶ブランクを作成するための装置において、
前記フッ化物結晶ブランクを保持するための試料ホルダ、前記フッ化物結晶ブランクに垂直入射で当てるためのＸ線ビームを発生するためのＸ線発生器、及び前記フッ化物結晶ブランクで回折されたＸ線ビームを検出するためのＸ線検出器を備えるラウエシステム、
前記回折されたＸ線ビームから推定された方位情報に基づいて前記フッ化物結晶ブランク上に平坦表面を形成するための機械加工装置、及び
前記ラウエシステムと前記機械加工装置の間で前記試料ホルダを平行移動させるための手段、
を備え、前記試料ホルダが前記Ｘ線ビームに対して回転可能、傾斜可能及び並進可能であることを特徴とする装置。
【請求項１０】
前記Ｘ線検出器が気密チャンバ内に配置された電子ワイヤグリッドを含むことを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記気密チャンバにクエンチングガスを供給するための手段をさらに備えることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記Ｘ線発生器が多波長Ｘ線ビームを発生することを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１３】
前記Ｘ線検出器が前記試料ホルダと前記Ｘ線発生器の間に配置されていることを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１４】
前記試料ホルダが前記Ｘ線検出器と前記Ｘ線発生器の間に配置されていることを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１５】
前記回折されたＸ線ビームにより形成された回折パターンから、特定の結晶学的方向に対する前記フッ化物結晶ブランクの光軸の方位を推定するための手段をさらに備えることを特徴とする請求項９に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】
【０００１】
本出願は、リチャード・エス・プリーストリー（Richard S. Priestley）及びレベッカ・エス・レザフォード（Rebecca S. Retherford）の名義で２００２年３月５日に出願された、名称を「光学フッ化物結晶のＸ線測定（X-ray Measurement of Optical Fluoride Crystals）」とする米国仮特許出願第６０/３６２０５４号の優先権を主張する。
【技術分野】
【０００２】
本発明は全般的には光学フッ化物結晶素子の作成方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、光軸の方位が特定の結晶学的方向に沿って定められている、光学フッ化物結晶ブランクの作成方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
光リソグラフィシステムは、集積回路の製造でシリコン表面上に回路パターンを焼き付けるために用いられる。光リソグラフィシステムは照明システム及び投影システムを有する。照明システムは表面に回路パターンを有するマスクを照射するために用いられ、投影システムはフォトレジストで被覆されたシリコン表面上にマスク上のパターンを集束し、よってシリコン表面上にマスク上のパターンを転写するために用いられる。
【０００４】
焼き付けられ得る最小線幅は下式、
【数１】
2005519295.tif 000003
【０００５】
により表される。ここでｋ１はフォトレジスト、特定の照明特性、マスク寸法及び製造プロセスに依存する比例定数、λは照明波長、ＮＡは対物レンズの開口数である。一般に、照明波長が短いほど、最小線幅は小さくなり得る。
【０００６】
現在販売されている光リソグラフィシステムの多くは、０.２５μｍもの最小線幅を焼き付けるため、波長２４８ｎｍの紫外光を用いる。０.２５μｍより小さい回路線幅を得るには、２４８ｎｍより短い波長を用いる光リソグラフィシステムが必要である。波長１９３ｎｍを用いる光リソグラフィシステムが開発されている。波長１５７ｎｍを用いる光リソグラフィシステムが活発な開発の途上にある。１５７ｎｍシステムには、１００ｎｍ程度の小さい線幅を焼き付けることが期待されている。
【０００７】
一般的にいって、集積回路の大量生産における超短波長システムの工業的使用及び採用は遅れている。この遅々とした進展は、ある程度は、投影システムに用いられる光学材料に課せられる厳しい要求に帰因するものである可能性がある。光学材料は照明波長における高い透過率特性を有することが要求される。光学材料はレーザ損傷に対して耐性があることが要求される。光学材料は、小さい、残留屈折率非一様性、異方性及び複屈折を有することが要求される。
【０００８】
工業界における現在のトレンドは、２００ｎｍより短い波長を透過させるために単結晶フッ化物結晶、例えば、フッ化カルシウム、フッ化バリウム、フッ化マグネシウム及びフッ化ストロンチウムを用いることである。しかし、１９３ｎｍ及び１５７ｎｍリソグラフィシステムに要求される厳しい条件を満たすフッ化物結晶光学素子の作成は困難な課題であった。特に、これらのシステムで要求される低複屈折を満たすフッ化物結晶の成長が困難である。例えば、１５７ｎｍリソグラフィシステムに用いられるフッ化物結晶に対する目標複屈折は１ｎｍ/ｃｍより小さい。
【０００９】
フッ化物結晶では、応力誘起複屈折及び固有複屈折の２つのタイプの複屈折現象が見られる。応力誘起複屈折は結晶成長プロセスの結果であり、成長プロセスの改善により低減させることができる。他方で、固有複屈折は応力に関係がなく、成長プロセスの改善で低減させることはできない。例えば、非特許文献１を参照されたい。
【００１０】
非特許文献１は、固有複屈折が結晶学的方向に関して特定の方位を有することを示す。１２の等価な[１１０]方向に複屈折最大があり、６つの等価な[１００]方向に沿う複屈折ゼロがあり、８つの等価な[１１１]方向に沿う複屈折ゼロがある。これは、固有複屈折がゼロであるかまたは小さい、特定の結晶学的方向に結晶の光軸を合せ得ることを意味する。また、光軸が特定の結晶学的方向に合せられている複数の結晶素子を、同じ集束能をもつ単一結晶方位だけの使用に比較して結晶の最終複屈折が低減されるように、組み合せることもできる。
【００１１】
結晶の光軸が指定された値より大きくは所望の結晶学的方向から偏位していないことを検証することが重要である。例えば、[１１１]方位フッ化カルシウム結晶に対して、許容され得る最大角偏位は±５°である。これは、[１１１]方向から角度がずれると複屈折が急速に大きくなるためである。したがって、結晶の光軸の[１１１]方向からの角偏位が小さいほど、リソグラフィシステムに用いられる場合の結晶の性能が高くなるであろう。一般に、許容され得る最大角偏位は所望の光軸方位に依存するであろう。
【非特許文献１】ジョン・エイチ・バーネット（John H. Burnett）等，「結晶光学材料における固有複屈折：リソグラフの新しい関心事（Intrinsic Birefringence in Crystalline Optical Materials: A New Concern for Lithography）」，Future FAB International Issue 12
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の課題は光軸の方位が所望の結晶学的方向に沿って定められているフッ化物結晶を得るための方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
一態様において、本発明は、フッ化物結晶ブランクをＸ線ビームで照射する工程、フッ化物結晶ブランクで回折されたＸ線ビームを検出する工程、フッ化物結晶ブランクで回折されたＸ線ビームから回折パターンを生成する工程、特定の結晶学的方向からのフッ化物結晶ブランクの光軸の角偏位を決定する工程、及び、角偏位があらかじめ定められた範囲内になければ、修正後に得られるフッ化物結晶ブランクの光軸の特定の結晶学的方向からの角偏位があらかじめ定められた範囲内に入るような態様でフッ化物光学結晶ブランクを修正する工程を含む、２５０ｎｍより短波長のＵＶ光を透過させるための定方位フッ化物結晶ブランクの作成方法に関する。
【００１４】
別の態様において、本発明はラウエシステムを備える、２５０ｎｍより短波長の紫外光を透過させるための定方位フッ化物結晶ブランクを作成するための装置に関する。ラウエシステムは、フッ化物結晶ブランクを保持するための試料ホルダ、Ｘ線ビームを発生して垂直入射でフッ化物結晶ブランクに当てるためのＸ線発生器、及びフッ化物結晶ブランクで回折されたＸ線ビームを検出するためのＸ線検出器を備える。本装置はさらに、回折されたＸ線ビームから推定される方位情報に基づいてフッ化物結晶ブランク上に平坦表面を形成するように機械加工装置及び試料ホルダをラウエシステムと機械加工装置の間で平行移動させる手段を備える。
【００１５】
本発明のその他の特徴及び利点は以下の説明及び添付される特許請求の範囲から明らかであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
ここで、添付図面に示されるような、いくつかの好ましい実施形態を参照して本発明を詳細に説明する。以下の説明においては、本発明の完全な理解を提供するために数多くの具体的な詳細が述べられる。しかし、本発明はそれらの具体的な詳細のいくつかまたは全部がなくとも実施され得ることが、当業者には明らかであろう。さらに、本発明を不必要に曖昧にしないため、既知の特徴及び／またはプロセス工程が詳細に説明されることはない。本発明の特徴及び利点は、図面及び以下の議論を参照することでより良く理解され得る。
【００１７】
本発明の実施形態は定方位光学フッ化物結晶ブランクの作成方法を提供する。本発明で注目するフッ化物結晶は、１９３ｎｍリソグラフィシステム及び１５７ｎｍリソグラフィシステムなどの、光リソグラフィ投影システムに用いることができるフッ化物結晶である。例えば、フッ化物結晶は、ＮａＦ，ＫＦ，ＬｉＦ，ＣａＦ２，ＢａＦ２，ＭｇＦ２またはＳｒＦ２の単結晶、あるいは、Ｍ１をＢａ，ＣａまたはＳｒから選ぶことができ、０≦ｘ≦１である、（Ｍ１）ｘ（Ｍ２）１−ｘＦ２のような、混合フッ化物の単結晶とすることができ、さらには、０≦ｘ≦１及び０≦ｙ≦１である複合化合物、Ｃａ１−ｘ−ｙＢａｘＳｒｙＦ２、さらにまた、ＭをＬｉ，ＮａまたはＫから選ぶことができ、ＲをＣａ，Ｓｒ，ＢａまたはＭｇから選ぶことができる複合化合物、ＭＲＦ３の単結晶とすることもできよう。
【００１８】
本発明の方法はフッ化物結晶インゴットの成長で始まる。単結晶フッ化物インゴットは、ブリッジマン−ストックバーガー法を用いるか、あるいは別の適する結晶成長法、例えば傾斜凝固法または移動加熱器法を用いて、成長させることができる。フッ化物結晶インゴットの成長後に、フッ化物結晶インゴットからフッ化物結晶ブランクを切り出すことができる。次いで、所望の結晶学的方向に対するフッ化物結晶ブランクの光軸の方位が決定される。所望の結晶学的方向は、複屈折がゼロであるかまたは小さい（例えば、３ｎｍ/ｃｍ未満）方向、例えば、[１００]，[０１０]，[００１]または[１１１]方向とすることができよう。光軸が所望の結晶学的方向に一致していなければ、所望の結晶学的方向からの偏位量が決定される。次いで、フッ化物結晶ブランクの光軸が所望の結晶方位に一致するようにフッ化物結晶ブランクを切り直すためにこの情報が用いられる。
【００１９】
説明の目的のため、ここでフッ化物結晶成長のためのブリッジマン−ストックバーガー法を図１Ａ及び１Ｂを参照して説明する。図１Ａは、高温ゾーン１０２及び低温ゾーン１０４を有する縦型炉１００を示す。一般に、断熱障壁１０５が高温ゾーン１０２を低温ゾーン１０４から隔てる。フッ化物原材料１０８を入れているるつぼ１０６が炉１００の高温ゾーン１０２の内部に配置される。フッ化物原材料１０８は実質的に酸化物不純物を含まず、及び／またはフッ化物原材料１０８は結晶成長プロセス中に酸化物掃去剤にさらされることが好ましい。結晶成長プロセス中、フッ化物原材料１０８及び炉１００の部品の酸化を防止するため、炉１００の内部を真空または不活性雰囲気に維持することができる。
【００２０】
高温ゾーン１０２において、フッ化物原材料１０８を溶融するに十分な温度にるつぼ１０６を加熱するために加熱器１１０が用いられる。加熱器１１０は単一の囲繞型加熱器または複数の加熱素子とすることができよう。フッ化物原材料１０８の溶融後、図１Ｂに示されるように、るつぼ１０６は高温ゾーンから断熱障壁１０５を通過して低温ゾーン１０４に徐々に降ろされる。低温ゾーン１０４はフッ化物原材料１０８の融点より低い温度にある。るつぼ１０６が高温ゾーン１０２から低温ゾーン１０４に移るにつれて、溶融材料１１２は（高温ゾーン１０２と低温ゾーン１０４の間の温度差でつくられる）温度勾配ゾーン１１４を通過する。温度勾配ゾーン１１４を通過する際に、溶融材料１１２内部の温度遷移により結晶前線１１６がつくられる。結晶前線１１６は、るつぼ１０６が下方に移動させられている限り、るつぼ１０６内部で溶融材料１１２内を伝搬する。
【００２１】
図１Ｃは、完全に低温ゾーン１０４内にあるるつぼ１０６を示し、低温ゾーン１０４内ではフッ化物結晶１１６を室温まで冷却することが可能である。フッ化物結晶１１６の複屈折値が許容限度内、例えば３ｎｍ/ｃｍ未満，好ましくは１ｎｍ/ｃｍ未満となるような、フッ化物結晶１１６の冷却速度のより良い制御を可能にするために、（図示されていない）１つまたはそれより多くの加熱器及び／または断熱材を低温ゾーン１０４に備えることができる。フッ化物結晶１１６の冷却後、その複屈折値を決定することができる。フッ化物結晶１１６の複屈折値が許容限度をこえていれば、フッ化物結晶１１６をアニールして複屈折を許容値まで下げることができる。一般に、アニールプロセスは、フッ化物結晶１１６を再加熱する工程、フッ化物結晶１１６内に誘起された熱応力が消散するまでフッ化物結晶１１６を再加熱温度に保持する工程及び、次いで、フッ化物結晶１１６を、それより低い温度では室温までの付加冷却工程によるいかなる応力もフッ化物結晶１１６に一時的な歪しか生じさせないであろう温度まで徐冷する工程を含む。
【００２２】
図２は、図１Ｃのフッ化物結晶１１６のようなフッ化物結晶インゴットから形成された、光学フッ化物結晶ブランク２００を示す。光学フッ化物結晶ブランク２００は、光を透過させるための２つの（実質的に）平行な結晶面２０２，２０４を有する。フッ化物結晶２００の光軸２０６は、光透過面２０２，２０４に垂直である。光軸２０６の方位は特定の結晶学的方向に沿って定めることができる。例えば、固有複屈折を最小限に抑えるために、光軸２０６の方位を固有複屈折がゼロである等価な[１００]方向または[１１１]方向の内の１つに沿って、例えば[１００]，[０１０]，[００１]または[１１１]方向に沿って定めることができる。以下でさらに説明されるように、光軸２０６の方位はフッ化物結晶ブランク２００のラウエ（または回折）パターンから決定することができる。
【００２３】
上述した方法においては、フッ化物結晶が特定の結晶方位で成長することはない。特定の結晶方位を有する種結晶を用いれば、特定の結晶方位を有するようにフッ化物結晶を成長させることができる。種結晶を用いてフッ化物結晶を成長させるためのプロセスが図３Ａ及び３Ｂに示される。図３Ａは、るつぼ３０２の底部にある、所望の結晶方位を有する種結晶３００を示す。フッ化物原材料３０４がるつぼ３０２内で種結晶３００の上におかれる。るつぼ３０２は縦型炉３０８の高温ゾーン３０６内に配置される。結晶成長プロセスの残りは先に説明したように続けられる。すなわち、フッ化物原材料３０４は高温ゾーン３０６においてるつぼ３０２内で溶融する。次いで、るつぼ３０２は、図３Ｂに示されるように、炉３０８内で高温ゾーン３０６から低温ゾーン３１０に平行移動される。
【００２４】
るつぼ３０２が高温ゾーン３０６から低温ゾーン３１０に移るにつれて、参照数字３１２で示される溶融材料は温度勾配ゾーン３１４を通過し、るつぼ３０２内に結晶前線３１６をつくる。結晶前線３１６は、るつぼ３０２が下方に移動するにつれてるつぼ３０２内部を伝搬する。結晶前線３１６は、るつぼ３０２内部を伝搬する際に、種結晶３００の結晶方位にしたがう。結晶３１６の成長及び結晶３１６の室温までの冷却の後、光学フッ化物結晶ブランクを、先に説明したように、結晶３１６から形成することができる。結晶３１６の複屈折値が許容限度より大きければ、光学フッ化物結晶ブランクに整形する前に、結晶３１６をアニールにかけることができる。
【００２５】
図４は光学フッ化物結晶ブランク４０２のような、試料結晶のラウエ（または回折）パターンを得るためのシステム４００の略図を示す。フッ化物結晶ブランク４０２は、光を透過させるための平行な結晶面４０４，４０６を有する。フッ化物結晶ブランク４０２の光軸４０８は、結晶面４０４，４０６に垂直である。フッ化物結晶ブランク４０２は、先に説明したような、光学フッ化物単結晶のいずれかとすることができよう。フッ化物結晶ブランク４０２の寸法は目標とする用途に依存するであろう。フッ化物結晶ブランク４０２は、ブリッジマン−ストックバーガー法または高品質フッ化物結晶を作成することができるその他の結晶成長プロセスにより成長させた結晶インゴットから得ることができる。フッ化物結晶ブランク４０２は、特定の結晶方位をもつように成長させた結晶から形成されている場合もあるし、そうでない場合もある。
【００２６】
システム４００はＸ線発生器４１０及びＸ線検出器４１２を備える。動作において、Ｘ線発生器４１０は、フッ化物結晶ブランク４０２を照射するために用いられる、Ｘ線ビーム４１４を発生し、Ｘ線検出器４１２はフッ化物結晶ブランク４０２の結晶面で回折されたビーム４１６を検出する。Ｘ線検出器４１２は、それを通ってＸ線ビーム４１４がＸ線発生器４１０からフッ化物結晶ブランクまで通過することができる孔４１８を有する。一実施形態において、Ｘ線ビーム４１４がフッ化物結晶ブランク４０２に当たる前にＸ線ビーム４１４をコリメートするために、コリメータチューブ４２０が孔４１８に取り付けられる。フッ化物結晶ブランク４０２は試料ホルダ４２２上に載せられ、試料ホルダ４２２は傾斜可能式プラットフォーム４２４上に搭載され、傾斜可能式プラットフォーム４２４はｘ−ｙ並進ステージ４２６上に搭載され、ｘ−ｙ並進ステージ４２６は回転テーブル４２８上に搭載されている。傾斜可能式プラットフォーム４２４，ｘ−ｙ並進ステージ４２６及び回転テーブル４２８は、Ｘ線検出器４１２及びＸ線発生器４１０に対して所望の方位にフッ化物結晶ブランク４０２を配置することができる能力を提供する。
【００２７】
ラウエシステム４００は後方反射モードまたは透過モードで動作させることができる。ラウエシステム４００を後方反射モードで動作させるかまたは透過モードで動作させるかは、フッ化物結晶ブランク４０２及びＸ線発生器４１０に対するＸ線検出器の配置による。図４に示されるモードである、後方反射モードにおいて、Ｘ線検出器４１２は、フッ化物結晶ブランク４０２から後方に回折されたビーム４１６を記録するために、Ｘ線発生器とフッ化物結晶ブランク４０２の間に配置される。透過モードにおいて、Ｘ線検出器４１２は、フッ化物結晶ブランク４０２を透過したビームを記録するために、フッ化物結晶ブランク４０２の背後に配置される。一般に、透過モードでは、回折Ｘ線ビームの検出を可能にするに十分に、フッ化物結晶ブランク４０２が薄いことが必要である。
【００２８】
Ｘ線検出器４１２は、実時間で測定を行えることが好ましい。適する検出器の例は、米国ニューヨーク州イサカ（Ithaca）のマルチワイヤ・ラボラトイリーズ社（Multiwire Laboratories Ltd.）から入手でき、商品名ＭＷＬ１１０ Ｒｅａｌ-Ｔｉｍｅ Ｌａｕｅ Ｃａｍｅｒａで販売されている、実時間ラウエカメラに備えられているＸ線検出器である。一実施形態において、Ｘ線検出器４１２は、気密チャンバ４３２の内部に配置された電子グリッド４３０を形成する２次元ワイヤアレイを有する、マルチワイヤ比例電離箱である。気密チャンバ４３２はクエンチングガス４３４、例えば二酸化炭素とアルゴンの混合気の供給源に接続される。クエンチングガス４３４は、気密チャンバ４３２内に存在していると、回折ビーム４１６により電離される。電離されたクエンチングガスは電子グリッド４３０により検出され、次いで、処理のために、検出された情報を電子グリッド４３０が信号調整モジュール４３８に送る。
【００２９】
動作において、Ｘ線発生器４１０は、孔４１８及びコリメータチューブ４２０を通過してフッ化物結晶ブランク４０２に向かう、Ｘ線ビーム４１４を発生する。Ｘ線ビーム４１４は多波長または単波長のＸ線ビームとすることができる。一般に、タングステンからの放射のような、多波長Ｘ線ビームが、フッ化物結晶ブランク４０２のより多くの結晶面からの回折ピークを生じさせ（システムの感度を向上させ）、フッ化物結晶ブランク４０２が照射されたときに生じ得る蛍光を最小限に抑えるであろうから、好ましい。Ｘ線ビーム４１４がフッ化物結晶ブランク４０２に当たると、Ｘ線ビーム４１４はフッ化物結晶ブランク４０２の結晶面から多くの様々な方向に回折される。反射モードでは、フッ化物結晶ブランク４０２から後方に回折されたＸ線ビーム４１６をＸ線検出器４１２が収集する。
【００３０】
回折ビーム４１６は気密チャンバ４３２内のクエンチングガスを電離し、電子グリッド４３０が電離されたクエンチングガスを検出する。それぞれの回折ビーム４１６について、回折ビーム４１６の空間位置及び回折ビーム４１６の強度に関する情報を含む電気信号を電子グリッド４３０が発生する。電気信号は信号調整モジュール４３８で調整され、次いで、以降の処理のためにコンピュータ４４０に格納される。コンピュータ４４０は信号データを処理してフッ化物結晶ブランク４０２に対するラウエパターンを生成するためのアルゴリズムを備える。ラウエパターン（図示せず）はスクリーン４４２上に表示することができる。ラウエパターン像の品質はある時間にわたる信号平均化により高めることができる。
【００３１】
限定を目的とするものと見なされるべきではない特定の例において、フッ化物結晶ブランク４０２は、直径が２００ｍｍで厚さが３０ｍｍのフッ化カルシウム結晶ディスクである。フッ化カルシウム結晶ディスクは、先に説明したような、ブリッジマン−ストックバーガープロセスで成長させたフッ化カルシウム結晶インゴットから得られる。図５Ａはフッ化カルシウム結晶ディスクに対するラウエパターン５００を示す。例えば、このラウエパターンは、コンピュータ（図４の４４０）で生成してスクリーン（図４の４４２）上に表示することができよう。ラウエパターン５００は、それぞれの回折（またはラウエ）スポットがフッ化カルシウム結晶ディスクの反射結晶面を表す、一群の高強度及び低強度の回折スポットを有する。以下でさらに説明するように、ラウエパターン５００からフッ化カルシウム結晶ディスクの方位を得ることができる。
【００３２】
ラウエパターンから結晶の方位を決定することができるソフトウエアプログラムが市販されている。適するソフトウエアプログラムの一例は、米国ニューヨーク州イサカのマルチワイヤ・ラボラトリーズ社から入手できる、商品名Ｎｏｒｔｈｓｔａｒである。フッ化物結晶ブランク（図４の４０２）の方位を決定するための代表的プロセスは、ラウエパターン５００から２つまたはそれより多くのスポットを選択するステップを含む。次いで、コンピュータメモリにロードされている立方晶フッ化物結晶に対するミラー指数の表をルックアップすることにより、選択されたスポットに対するミラー指数が決定される。ｈｋｌの３文字で指定されるミラー指数は、３つの主結晶軸内の反射結晶面の逆数である。選択されたスポットのミラー指数が分ってしまえば、ラウエパターンの他のスポットのミラー指数を計算することができる。図５Ｂはラウエパターン（図５Ａの５００）に対するミラー指数５０２を示す。
【００３３】
ラウエパターンのミラー指数決定後、ミラー指数がつけられたラウエパターンのステレオ投影がつくられる。ステレオ投影は、フッ化物結晶ブランク（図４の４０２）の反射結晶面の間の角度関係を表すために用いられる。ステレオ投影は初めに結晶面の法線の仮想球との交点をプロットすることによりつくられる。結晶面の法線と球の間の交点はｈｋｌ極と呼ばれる。二次元面上へのｈｋｌ極の投影がステレオ投影と呼ばれる。球の赤道面上へのｈｋｌ投影（２Ｄ投影）の位置は、ｈｋｌ極から赤道面を通って対向半球上の最低／最高点まで引かれる線の交点により決定される。図５Ｃは、ラウエパターン（図５Ａの５００）に対するステレオ投影５０４を示す。ステレオ投影から、フッ化物結晶ブランク（図４の４０２）の光軸（図４の４０８）と所望の結晶学的方向の間の角度関係を決定することができる。
【００３４】
図４に戻れば、ラウエ測定を行う前に、既知の結晶方位を有する基準結晶（図示せず）が試料ホルダ４２２に載せられる。次いで、Ｘ線ビーム４１４に垂直な結晶面を表すラウエスポットが正確に基準結晶のラウエパターンの中央にくるまで、Ｘ線ビーム４１４に対する試料ホルダ４２２の方位が、傾斜可能式プラットフォーム４２４，並進ステージ４２６及び回転テーブル４２８を用いて調節される。次いで、フッ化物結晶ブランク４０２が、Ｘ線ビーム４１４に対して基準結晶に対して得られた関係と正確に同じ関係で試料ホルダ４２２に載せられる。この手順は、ラウエ測定に影響を与え得るであろう試料ホルダ４２２のいかなるオフセットも補償する。このようにすれば、フッ化物結晶ブランク４０２の光軸４０８が所望の結晶学的方向に一致している場合に、Ｘ線ビーム４１４に垂直な結晶面４０４を表すラウエスポットが正確にラウエパターンの中央にくるであろう。
【００３５】
一実施例において、ラウエパターン（図５Ａの５００）の作成に先立ち、Ｘ線ビーム４１４に垂直な基準結晶面を表すラウエスポットが正確に基準結晶のラウエパターンの中央にくるように、Ｘ線ビーム４１４に対する試料ホルダ４２２の位置を定めるために、[１１１]結晶方位を有する基準結晶を用いた。次いで、Ｘ線ビーム４１４に対して基準結晶に対して得られた関係と正確に同じ関係でフッ化物結晶ブランク４０２を試料ホルダ４２２に載せた。図５Ａに示される例については、フッ化物結晶面（図４の４０４）の方位が所望の結晶学的方向に定められている。したがって、結晶面４０４を表すラウエスポットはラウエパターン５００の中央にあるべきであり（そうなっている）。しかし、正確にラウエパターン５００の中央にある結晶面４０４を表すラウエスポットは、反射してコリメータチューブ４２０内に戻るから、ラウエパターン５００に見ることはできない。
【００３６】
フッ化物結晶ブランクの光軸の方位ずれのラウエパターンに与える影響を示すために、フッ化物結晶ブランクを故意に元の位置から若干傾けて、新しくラウエ測定を行った。図６は、結晶面４０４がもはやＸ線ビーム４１４に垂直ではないように、元の位置から傾けられたフッ化物結晶ブランク４０２を示す。図７Ａは方位がずれているフッ化物結晶ブランクに対するラウエパターン７００を示す。この場合、（１１１）ラウエスポットはラウエパターン７００の中央領域の端に見られる。図７Ｂはラウエパターン（図７Ａの７００）の対応するｈｋｌ指数７０２を示す。ラウエパターン７００のステレオ投影（図示せず）も結晶面間の角度関係を示すために作成することができる。ラウエパターン７００を有する特定のフッ化カルシウム結晶については、[１１１]方向からの光軸（図６の４０８）の角偏位は全方向で、[１１１]方位光リソグラフィ用フッ化カルシウム結晶素子に対して指定される一般的な±５°の範囲内にある、１°と決定された。
【００３７】
フッ化物結晶ブランクの光軸の所望の結晶学的方向からの角偏位が許容限度より大きい場合には、修正されたフッ化物結晶ブランクの光軸の方位が所望の結晶学的方向に沿って定められるようにフッ化物結晶ブランクが修正される。説明の目的のため、図８Ａは、平行な結晶面８０２，８０４及び所望の結晶学的方向８０８に一致していない光軸８０６を有する光学フッ化物結晶ブランク８００を示す。所望の結晶学的方向８０８に一致する法線を有する結晶面８１０も図８Ａに示される。フッ化物結晶ブランク８００の光軸８０６は所望の結晶学的方向８０８に一致していないから、結晶面８０２，８０４は結晶面８１０に平行ではない。光軸８０６の所望の結晶学的方向８０８からの角偏位θは、フッ化物結晶ブランク８００のラウエパターン（図示せず）から決定することができる。
【００３８】
図８Ｂは、フッ化物結晶ブランク８００の光軸８０６の方位が所望の結晶学的方向８０８に沿う方位になるように、フッ化物結晶ブランク８００を修正するためのプロセスを示す。このプロセスはフッ化物結晶ブランク８００を平坦（基準）面８１２に対して角度θをなす向きにおく工程を含む。次いで、フッ化物結晶ブランク８００から材料を除去して平坦面８１２に平行な結晶面８０２ａ，８０４ａを形成するために、機械加工プロセス、例えば、研削、レーザアブレーション等が用いられる。図８Ｃは、今は参照数字８００ａで示される、修正されたフッ化物結晶ブランクを示す。結晶面８０２ａ，８０４ａの法線８０６ａ、すなわち修正されたフッ化物結晶ブランク８００ａの光軸の方位は、今は所望の結晶学的方向８０８に沿って定められている。
【００３９】
一実施形態においては、図９Ａに示されるように、ラウエシステム４００が手動またはＣＮＣ（コンピュータ数値制御）機械装置のような機械加工装置９００と一体化され、方位ずれ情報の機械加工装置９００への容易な送信が可能となっている。例えば、試料ホルダ４２２に載せられているフッ化物結晶ブランク９０４の、ラウエ測定から決定される、光軸９０２が、所望の結晶学的方向と合っておらず、所望の結晶学的方向からの光軸９０２の偏位角が上述したように決定されたとする。さらに、図９Ｂに示されるように、傾斜可能式プラットフォーム４２４がフッ化物結晶ブランク９０４の方位を角偏位に比例する量だけ調節するために制御されているとする。この新しい位置において、図９Ｃに示されるように、フッ化物結晶ブランク９０４をｘ−ｙ並進ステージ９０６により機械加工装置９００まで直接に平行移動させることができる。次いで、図９Ｄに示されるように、機械加工装置９００を制御して、所望の結晶方位を有する平坦面９０８が形成されるように、フッ化物結晶ブランク９０４から材料を除去することができる。次いで、フッ化物結晶ブランク９０４を裏返し、機械加工装置９００で機械加工して、平坦面９０８に平行な、別の平坦面を形成することができる。望ましければ、修正されたフッ化物結晶ブランク９０４を平行移動させてラウエシステム４００に戻し、所望の結晶方位が得られたことを補償するためにラウエ測定を反復することができる。
【００４０】
実時間ラウエ法は高速であり、実験室及び生産用途のいずれにも十分適する。生産環境において、機械加工装置への方位ずれ情報の実時間での送信を可能にするため、上で論じたように、ラウエシステムが機械加工装置と一体化されることが好ましい。試料ホルダ４２２は、直径が２０ｃｍまたはそれより大きい光学結晶を載せるに十分に大きく、例えば少なくとも直径が１０ｃｍであることが好ましい。試料ホルダ４２２は、直径が２０ｃｍよりも小さい光学結晶を載せることもできる。したがって、本発明は直径が２０ｃｍまたはそれより大きい光学結晶に限定されない。本発明の実施において、試料ホルダ４２２からＸ線検出器４１２までの距離は多数の方位実測を可能にするためのそれぞれのラウエ測定について変えることができ、これはシステムのいかなる雑音も除去するために用いることができる。生成され、検出される実時間ラウエパターンが高品質であるように、及びステージモーターのような電子部品及び関連レエレクトロニクスがＥＭＦ雑音を発生することでＸ線検出器と干渉することのないように、傾斜可能式プラットフォーム４２４，並進ステージ４２６及び回転テーブルは、それぞれの稼働の後に停止させ、シールドすることが好ましい。
【００４１】
本発明を限られた数の実施形態に関して説明したが、本開示の恩恵を有する当業者には、本明細書に開示される本発明の範囲を逸脱することのないその他の実施形態が案出され得ることが理解されるであろう。したがって、本発明の範囲は添付される特許請求の範囲によってのみ限定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１Ａ】フッ化物結晶を成長させるためのブリッジマン−ストックバーガープロセスを示す
【図１Ｂ】フッ化物結晶を成長させるためのブリッジマン−ストックバーガープロセスを示す
【図１Ｃ】フッ化物結晶を成長させるためのブリッジマン−ストックバーガープロセスを示す
【図２】図１Ａ〜１Ｃに示されるプロセスにより成長させたフッ化物結晶から形成された光学フッ化物結晶ブランクを示す
【図３Ａ】種結晶を用いる結晶成長プロセスを示す
【図３Ｂ】種結晶を用いる結晶成長プロセスを示す
【図４】本発明の一実施形態にしたがうフッ化物結晶ブランクのラウエパターンを得るためのラウエシステムの略図を示す
【図５Ａ】フッ化カルシウム結晶ディスクのラウエパターンを示す
【図５Ｂ】図５Ａに示されるラウエパターンについてのミラー指数を示す
【図５Ｃ】図５Ａに示されるラウエパターンのステレオ投影を示す
【図６】図４のラウエシステムにおける方位ずれフッ化物結晶ブランクを示す
【図７Ａ】方位ずれフッ化カルシウム結晶ディスクに対するラウエパターンを示す
【図７Ｂ】図７Ａに示されるラウエパターンについてのミラー指数を示す
【図８Ａ】所望の結晶学的方向に一致していない光軸を有する光学フッ化物結晶ブランクを示す
【図８Ｂ】フッ化物結晶ブランクの光軸が所望の結晶学的方向に沿う方位になるようにフッ化物結晶ブランクを修正するためのプロセスを示す
【図８Ｃ】所望の結晶方位を有するフッ化物結晶ブランクを示す
【図９Ａ】機械加工装置と一体化された図４のラウエシステムを示す
【図９Ｂ】ラウエ測定から収集された情報に基づいて方位が定め直された結晶ブランクを示す
【図９Ｃ】機械加工装置に平行移動された、方位が定め直された結晶ブランクを示す
【図９Ｄ】機械加工装置による機械加工後の、図９Ｂの結晶ブランクを示す
【符号の説明】
【００４３】
４００    ラウエシステム
４０２    フッ化物結晶ブランク
４０４，４０６    結晶面
４０８    光軸
４１０    Ｘ線発生器
４１２    Ｘ線検出器
４１４    Ｘ線ビーム
４１６    回折Ｘ線ビーム
４１８    孔
４２０    コリメータチューブ
４２２    試料ホルダ
４２４    傾斜可能式プラットフォーム
４２６    ｘ−ｙ並進ステージ
４２８    回転テーブル
４３０    電子グリッド
４３２    気密チャンバ
４３４    クエンチングガス
４３８    信号調整モジュール
４４０    コンピュータ
４４２    スクリーン
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【国際調査報告】
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