(57)【要約】【課題】内部透過率などの品質に優れた結晶を安定的に製造することができる結晶製造装置及び方法を提供する。【解決手段】結晶性物質の原料を収納する坩堝であって、前記原料から単結晶を成長させる種結晶を収納する種結晶収納部を有する坩堝と、前記坩堝の前記種結晶収納部に接続され、前記坩堝を支持する支持部材と、前記坩堝の周囲に配置され、前記坩堝を加熱する加熱装置と、前記支持部材の内部に配置され、冷却能力を調整可能な冷却部材とを有することを特徴とする結晶製造装置を提供する。【選択図】          図１
2005015264.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
結晶性物質の原料を収納する坩堝であって、前記原料から単結晶を成長させる種結晶を収納する種結晶収納部を有する坩堝と、
前記坩堝の前記種結晶収納部に接続され、前記坩堝を支持する支持部材と、
前記坩堝の周囲に配置され、前記坩堝を加熱する加熱装置と、
前記支持部材の内部に配置され、冷却能力を調整可能な冷却部材とを有することを特徴とする結晶製造装置。
【請求項２】
前記坩堝と前記冷却部材は、相対的な位置関係を変更可能であることを特徴とする請求項１記載の結晶製造装置。
【請求項３】
前記冷却部材は、前記支持部材の内部において、移動可能であることを特徴とする請求項１記載の結晶製造装置。
【請求項４】
前記坩堝を移動させる坩堝移動機構を更に有することを特徴とする請求項１記載の結晶製造装置。
【請求項５】
前記冷却部材は、冷却媒体が流れるための２重管構造を有することを特徴とする請求項１記載の結晶製造装置。
【請求項６】
前記冷却媒体は、水又はガスであることを特徴とする請求項５記載の結晶製造装置。
【請求項７】
前記冷却媒体の温度を調整する温度調整機構を有することを特徴とする実施態様５記載の結晶製造装置。
【請求項８】
前記原料は、フッ化カルシウムであることを特徴とする請求項１記載の結晶製造装置。
【請求項９】
結晶性物質の原料を収納する坩堝と、
前記坩堝の底部に接続され、前記坩堝を支持する支持部材と、
前記坩堝の周囲に配置され、前記坩堝を加熱する加熱装置と、
前記支持部材の内部に配置され、冷却能力を調整可能な冷却部材とを有することを特徴とする精製装置。
【請求項１０】
結晶性物質の原料から単結晶を成長させる結晶製造方法であって、
前記原料を溶融するステップと、
前記溶融ステップで溶融した前記原料の温度勾配を上げるように、前記原料を降温するステップとを有することを特徴とする結晶製造方法。
【請求項１１】
結晶性物質の原料を精製する精製方法であって、
前記原料を溶融するステップと、
前記溶融ステップで溶融した前記原料の温度勾配を上げるように、前記原料を降温するステップとを有することを特徴とする精製方法。
【請求項１２】
請求項１乃至８のうちいずれか一項記載の結晶製造装置を用いて製造される単結晶から製造されることを特徴とする光学素子。
【請求項１３】
請求項１０記載の結晶製造方法を用いて製造される単結晶から製造されることを特徴とする光学素子。
【請求項１４】
レンズ、回折格子、光学膜体及びそれらの複合体の一であることを特徴とする請求項１２又は１３記載の光学素子。
【請求項１５】
紫外光、遠紫外光及び真空紫外光を露光光として利用し、当該露光光を請求項１４記載の光学素子を含む光学系を介して被処理体に照射して当該被処理体を露光することを特徴とする露光装置。
【請求項１６】
請求項１５記載の露光装置を用いて被処理体を露光するステップと、
露光された前記被処理体に所定のプロセスを行うステップとを有することを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般には、結晶製造装置及び方法に係り、特に、真空紫外域から遠紫外域までの短波長範囲において用いられる各種光学素子、レンズ、露光装置に好適なフッ化カルシウム（ＣａＦ２）結晶の結晶製造装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の電子機器の小型化及び薄型化の要請から電子機器に搭載される半導体素子の微細化への要求は益々高くなっており、かかる要求を満足するために露光解像度を高める提案が様々なされている。露光光源の波長を短くすることは解像度の向上に有効な一手段であるため、近年では、露光光源はＫｒＦエキシマレーザー（波長約２４８ｎｍ）からＡｒＦエキシマレーザー（波長約１９３ｎｍ）になろうとしており、Ｆ２レーザー（波長約１５７ｎｍ）の実用化も進んでいる。
【０００３】
しかし、光源の短波長化に伴い、従来の硝材のほとんどが透過率不足のため使用することができなくなる。ＡｒＦエキシマレーザーの波長域では、かろうじて石英ガラス（ＳｉＯ２）を使用することができるが、Ｆ２レーザーの波長域では、石英ガラスさえも使用することができない。フッ化カルシウム（ＣａＦ２）単結晶は、かかる波長域の光の透過率（即ち、内部透過率）が硝材の中では高いために露光光学系に使用されるレンズや回折格子などの光学素子の光学材料として最適である。
【０００４】
レンズ等の光学材料の光学特性を評価するパラメーターとしては、内部透過率に加え、レーザー光を継続的に受光した場合の透過率変化を表すレーザー耐久性、レンズの屈折率が場所によらず一定であることを表す屈折率均質性（ホモジニティー）、複屈折率及び研磨（又は加工）精度などがあり、露光装置に用いられるフッ化カルシウム結晶には高い品質が要求される。
【０００５】
フッ化カルシウム単結晶の製造方法には、温度分布を有する炉内を坩堝が移動することで結晶成長させる垂直ブリッジマン（ＶＢ）法（「坩堝降下法」としても知られる。）と呼ばれる方法（例えば、特許文献１及び２参照。）以外に、坩堝を固定したまま炉内の温度分布を変化させて成長界面を移動させる垂直温度勾配凝固（ＶＧＦ）法と呼ばれる方法がある（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００６】
図８は、従来の垂直温度勾配凝固法の結晶成長装置１０００を模式的に示す断面図である。結晶製造装置１０００は、主として、炉室１１００を形成する筐体１２００と、炉室１１００内に配置された側面断熱部材１３００と、炉室１１００内の温度を精密に制御できるように多段に配置された側面ヒーター１４００と、原料１６００を収納する坩堝１５００とから構成される。
【０００７】
結晶成長させる際には、炉室１１００を減圧又は真空にし、側面ヒーター１４００により坩堝１５００を介して原料１６００をフッ化カルシウムの融点以上（１３９０℃乃至１４５０℃）まで加熱して溶融する。次いで、成長界面が一時間当たり０．１ｍｍ乃至５ｍｍ程度の速度で移動するように側面ヒーター１４００の出力を調整しながら、下部の方から結晶化させる。
【０００８】
【特許文献１】
米国特許第２１４９０７６号
【特許文献２】
米国特許第２２１４９７６号
【非特許文献１】
結晶製造ハンドブック  共立出版（株）発行
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の結晶製造装置は、高品質な光学特性を有する結晶を製造することができなかった。高品質の結晶を製造するためには、多結晶の生成を防止し、結晶成長の起点を坩堝内の一点にすることが必要である。従来のＶＧＦ法では、炉室内の温度を下げていく際、炉室内側面に配置されているヒーターの出力を徐々に落としていくため、それに伴って坩堝側面からの熱の逃げも大きくなり、結晶成長の起点を一点にすることが非常に困難となる。
【００１０】
また、坩堝側面からの熱の逃げが大きくなると、坩堝内部の温度勾配が小さくなり、不純物の偏析による組成的過冷却が発生し、成長速度が急激に変化する領域ができてしまう。そのため、安定して結晶成長を行うことができず、高品質な光学特性を有する結晶を得ることができない。
【００１１】
そこで、本発明は、内部透過率などの品質に優れた結晶を安定的に製造することができる結晶製造装置及び方法を提供することを例示的目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての結晶製造装置は、結晶性物質の原料を収納する坩堝であって、前記原料から単結晶を成長させる種結晶を収納する種結晶収納部を有する坩堝と、前記坩堝の前記種結晶収納部に接続され、前記坩堝を支持する支持部材と、前記坩堝の周囲に配置され、前記坩堝を加熱する加熱装置と、前記支持部材の内部に配置され、冷却能力を調整可能な冷却部材とを有することを特徴とする。
【００１３】
本発明の別の側面としての精製装置は、結晶性物質の原料を収納する坩堝と、前記坩堝の底部に接続され、前記坩堝を支持する支持部材と、前記坩堝の周囲に配置され、前記坩堝を加熱する加熱装置と、前記支持部材の内部に配置され、冷却能力を調整可能な冷却部材とを有することを特徴とする。
【００１４】
本発明の更に別の側面としての結晶製造方法は、結晶性物質の原料から単結晶を成長させる結晶製造方法であって、前記原料を溶融するステップと、前記溶融ステップで溶融した前記原料の温度勾配を上げるように、前記原料を降温するステップとを有することを特徴とする。
【００１５】
本発明の更に別の側面としての精製方法は、結晶性物質の原料を精製する精製方法であって、前記原料を溶融するステップと、前記溶融ステップで溶融した前記原料の温度勾配を上げるように、前記原料を降温するステップとを有することを特徴とする。
【００１６】
本発明の更に別の側面としての光学素子は、上述の結晶製造装置又は方法を用いて製造される単結晶から製造されることを特徴とする。
【００１７】
本発明の更に別の側面としての露光装置は、紫外光、遠紫外光及び真空紫外光を露光光として利用し、当該露光光を上述の光学素子を含む光学系を介して被処理体に照射して当該被処理体を露光することを特徴とする。
【００１８】
本発明の更に別の側面としてのデバイス製造方法は、上述の露光装置を用いて被処理体を露光するステップと、露光された前記被処理体に所定のプロセスを行うステップとを有することを特徴とする。
【００１９】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の一側面としての結晶製造装置について説明する。なお、各図において同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【００２１】
図１は、本発明の特徴を最も示す結晶製造装置１００の第１の実施例である。結晶製造装置１００は、原料ＩＤを坩堝１１０内で溶融し、次いで、冷却することで原料ＩＤを結晶成長させる。
【００２２】
結晶製造装置１００においては、支持部材１２０に支持された略円筒形の坩堝１１０が、略円筒形の筐体１６０及び断熱部材１５０によって画定された炉室ＦＣに収納され、坩堝１１０の円筒面の周囲に沿って配置されたヒーター１４０によって加熱される。また、結晶製造装置１００は、炉室ＦＣを減圧又は真空環境に維持する図示しない排気装置を備えている。
【００２３】
坩堝１１０は、開閉自在な蓋を有して、結晶成長が開始する坩堝１１０の底部１１２の外面側断面形状及び内面側断面形状が下に凸の形状になっている。坩堝１１０は、結晶性物質（本実施例では、フッ化カルシウム）の原料ＩＤを収納する。坩堝１１０は、結晶性物質の原料ＩＤを溶融、保持及び結晶成長させるため、融液と反応せず不純物含有量の少ない材質、例えば、カーボン、プラチナ、石英ガラス、窒化ホウ素など、から構成されることが好ましい。
【００２４】
坩堝１１０の選択を行うにあたっては、その熱伝導度が成長させる結晶の熱伝導と同程度であり、特に、１／２〜２倍程度であることが好ましい。熱伝導度が大きすぎると坩堝１１０による縦方向の熱伝導が大きくなり、育成する結晶の縦方向の温度勾配が小さくなるためである。また、熱伝導度が小さすぎるとその断熱効果によりヒーターの作る温度分布が結晶に反映され難くなり、育成する結晶に所定の縦方向の温度勾配を形成することが困難になるためである。
【００２５】
坩堝１１０は種結晶ＳＣを底部１１２の種結晶収納部１１２ａに収納する。収納部１１２ａには、テーパー部１１２ｂが坩堝１１０の内部に連なるように形成される。テーパー部１１２ｂにより、種結晶収納部１１２ａに設置された種結晶ＳＣからの成長領域が成長するにつれて大きくなる。種結晶（即ち、ある結晶方位を有する大きな単結晶を成長させるときに種子として用いる単結晶）ＳＣを所望の結晶面を成長方向に垂直になるように種結晶収納部１１２ａに配置することにより、成長させる結晶面方位を制御することができる。坩堝は、坩堝１１０の底部１１２の種結晶収納部１１２ａにおいて支持部材１２０に連結して炉室ＦＣの中央部に配置される。
【００２６】
支持部材１２０は、筐体１６０の底部を貫通し、上部が炉室ＦＣに達する。支持部材１２０は、坩堝１１０と坩堝１１０中の融液重量を支持し、図示しない回転機構によって駆動されて坩堝１１０を回転できるように構成される。支持部材１２０による回転は、坩堝１１０の温度を均一にするために行われる。また、支持部材１２０の内部には、坩堝１１０の上下移動機構とは別の、縦方向に（即ち、結晶の成長方向に）移動可能となるよう駆動装置が取り付けられた冷却部材１３０が挿入されている。
【００２７】
冷却部材１３０は、支持部材１２０の内部に配置される。図１において、冷却部材１３０の側面と支持部材１２０との間は離間しているが、密着していても構わない。冷却部材１３０は、図２に示すように、２重管構造１３２を有する。ここで、図２は、図１に示す冷却部材１３０の例示的一態様を示す概略透視図である。
【００２８】
図２を参照するに、冷却部材１３０は、金属製の２重管を螺旋状に巻き（即ち、２重管構造１３２）、カーボンケース１３４で覆ったものである。冷却部材１３０をこのような構成にするとで、フッ化カルシウムの結晶成長中に発生するフッ化水素で腐食されないと共に、カーボンの高い熱伝導率を利用して均一な冷却面を形成することができる。
【００２９】
２重管構造１３２には、冷却媒体ＣＭが流れている。冷却部材１３０の２重管構造１３２の中に流れる冷却媒体ＣＭの流量及び温度を温度調整機構１３８により変更することで、冷却部材１３０の冷却能力を調整することができる。冷却媒体ＣＭとしては、例えば、水やアルゴン及び窒素等のガス（低温ガス）を用いる。
【００３０】
結晶性物質の原料ＩＤを溶融する際は冷却部材１３０を下げておき、次に、結晶成長する際に冷却部材１３０を徐々に坩堝１１０方向に移動させることで、坩堝１１０の底部１１２の一点（即ち、種結晶収納部１１２ａ）から冷却することができる。この時、冷却部材１３０の移動と並行して、上述したように、温度調整機構１３８によって水やガス等の冷却媒体ＣＭの温度調整を行うことで、より精密な結晶成長が可能となる。従って、後述するように、結晶製造装置１００では、側面のヒーター１４０の出力を落とすことなく坩堝１１０の内部の温度を下げていくことができるため、坩堝１１０の温度勾配が小さくなることを防止することが可能となる。
【００３１】
つまり、結晶の成長初期のように、結晶の成長部位（固液界面）の温度勾配を所定に保つために坩堝１１０の下端部を比較的高温に維持する必要がある場合には、図１に示すように、冷却部材１３０を坩堝１１０から遠ざけて配置して、冷却能力を低く保つ。一方、結晶の成長が進んで結晶の成長部位が坩堝下端から遠ざかるに従い、結晶の成長部位の温度勾配を所定に保つためには坩堝１１０の下端部の温度を低下させる必要があるため、冷却部材１３０を坩堝１１０に近づけて冷却能力を高めることが有効である。冷却部材１３０と坩堝１１０間の距離の調整に加えて、上述のように、冷却部材１３０自体の温度も併せて調整することで、坩堝１１０の下部を広い温度域において所望の温度に精度よく保つことが可能となる。
【００３２】
ヒーター１４０は、坩堝１１０に対してリング状に配置され、坩堝１１０ごと原料ＩＤを加熱し、これを溶融する。本実施例のヒーター１４０は、坩堝１１０の鉛直方向に沿って均一な加熱力で坩堝１１０を加熱する。なお、ヒーター１４０は、炉室ＦＣ内の温度を精密に制御できるように多段になっている。
【００３３】
断熱部材１５０は、ヒーター１４０を取り囲むように炉室ＦＣの内側面に近接して配置される。断熱部材１５０は、内面がよく研磨されたカーボン製を使用し、ヒーター１４０の熱から筐体１６０内面を保護する。
【００３４】
筐体１６０は、結晶成長に際して炉室ＦＣ内の雰囲気を外気から遮断すると共に、炉室ＦＣ内の減圧又は真空環境を維持する。本実施例では、ステンレス製の二重円筒等を用いて、図示しない断熱材を二重円筒内に配置することにより筐体１６０を構成している。
【００３５】
図１に示す結晶製造装置１００を用いて、厚さ５０ｍｍ程度のフッ化カルシウムの単結晶を製造した。原料ＩＤに使用されたフッ化カルシウムは原石（天然蛍石）ではなく、ＣａＣＯ３をフッ酸で処理して化学合成された高純度フッ化カルシウム粉末を一度溶融し、固化させた（即ち、精製）後の粉砕品を用いた。これは高純度フッ化カルシウムでは溶融したときの体積減少が大きく、坩堝１１０のサイズに対して得られる結晶のサイズが著しく小さくなってしまうためである。フッ化カルシウムの種結晶ＳＣ（例えば、結晶方位面（１  １  １）面を露出させた）を種結晶収納部１１２ａにセットし、粉砕された原料ＩＤを坩堝１１０に充填し、炉室ＦＣを図示しない排気部を操作することにより１０−３Ｐａ乃至１０−４Ｐａ程度の真空度に維持した。
【００３６】
次に、種結晶ＳＣはフッ化カルシウムの融点以下である１３５０℃程度、種結晶ＳＣ以外のフッ化カルシウムの原料ＩＤは融点以上となる１４５０℃程度になるように炉室ＦＣ内をヒーター１４０により加熱する。この状態でフッ化カルシウムの原料ＩＤを含めた炉室ＦＣの温度勾配が定常になるまで保持した。
【００３７】
その後、ヒーター１４０の出力はそのままに、冷却部材１３０を坩堝１１０の下方５００ｍｍの位置（原料ＩＤは溶融温度）から５ｍｍの位置まで上昇させ（坩堝１１０に近づけ）て降温し、坩堝１１０の底部１１２より徐々に結晶化させた。図３は、本発明の結晶製造装置１００において、冷却部材１３０の移動により降温（結晶成長）させた際の坩堝１１０の側壁の温度勾配の変化を表したグラフである。同図は、縦軸に温度勾配（℃／ｃｍ）を、横軸に時間を採用している。また、従来例として、溶融状態からヒーターの出力を２０％落とすことで坩堝を降温した際の温度勾配の変化もプロットしてある。
【００３８】
図３を参照するに、従来例では降温することで温度勾配が小さくなっているのに対して、本発明では温度勾配が逆に大きくなっていることが分かる。また、図３に示すグラフは、５０ｍｍ程度の厚さのフッ化カルシウム結晶を製造する際のものであり、結晶が厚くなると、その分、温度の降下量も増加するために温度勾配は更に小さくなる。従って、結晶が厚くなるほど、その効果は大きなものとなる。本発明の結晶製造装置１００においては、支持部材１２０の内部に配置した移動可能な冷却部材１３０を用いて、温度勾配が上がるように坩堝１１０の温度を調整することにより、成長温度の急激な変化もなく、安定して高品質の単結晶を製造することができる。また、支持部材１２０は坩堝１１０の底部１１２の種結晶収納部１１２ａに接続しているので、坩堝１１０は冷却部材１３０によって種結晶収納部１１２ａから冷却され、結晶成長の起点を一点にすることができる。
【００３９】
このようにして成長させたフッ化カルシウム結晶は急冷すると割れたりするため、温度降下に十分注意しながら室温に戻した。この状態ではフッ化カルシウム結晶中には大きな残留応力と歪みがあるため、熱処理（アニール）を行う。
【００４０】
その後、本発明の結晶製造装置１００によって得られたフッ化カルシウム結晶を必要とされる光学素子に形成する。光学素子は、レンズ、回折素子、光学膜体及びそれらの複合体、例えば、レンズ、マルチレンズ、レンズアレイ、レンチキュラーレンズ、ハエの目レンズ、非球面レンズ、回折格子、バイナリーオプティックス素子及びそれらの複合体を含む。また、光学素子は、単体のレンズ等に加えて（例えば、フォーカス制御用の）光センサーなどを含む。必要に応じて、反射防止膜をフッ化カルシウム結晶の光学部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素子は、内部透過率やレーザー耐久性などの品質に優れているため、従来の光学素子よりも光学性能が向上している。
【００４１】
本発明の光学素子を各種組み合わせれば、ＡｒＦエキシマレーザー、Ｆ２レーザーに適した投影光学系、照明光学系を構成することができる。そして、各種レーザー光源と、本発明の結晶製造装置１００から得られたフッ化カルシウムからなるレンズを有する光学系と、ウェハを移動させ得るステージとを組み合わせてフォトリソグラフィー用の露光装置を構成することができる。
【００４２】
図４は、本発明における第２の実施例を示す結晶製造装置２００の模式的な断面図である。図４を参照するに、結晶製造装置２００は、冷却部材１３０が支持部材１２０の内部に配置されているなどの基本的な構成は、図１に示す結晶製造装置１００と同様であるが、坩堝１１０が上下移動する坩堝移動機構２１０が設けられている点が異なる。また、図４において、冷却部材１３０の側面と支持部材１２０との間は離間しているが、密着していても構わない。
【００４３】
結晶性物質の原料ＩＤを溶融する際は、坩堝１１０を上げておき、次に、結晶成長又は精製する際に坩堝１１０を徐々に冷却部材１３０の方向に移動させることで、坩堝１１０の底部１１２の一点（即ち、種結晶収納部１１２ａ）から冷却することができる。従って、結晶製造装置２００では、側面のヒーター１４０の出力を落とすことなく坩堝１１０の内部の温度を下げていくことができるため、坩堝１１０の温度勾配が小さくなることを防止することが可能となる。
【００４４】
以上、説明したように、本発明の結晶製造装置１００及び２００によれば、支持部材１２０の内部に配置した冷却部材１３０を用いて坩堝１１０の温度を制御することにより、坩堝１１０内の温度勾配を高い状態に保ったまま結晶成長させることが可能になる。その結果、結晶の成長速度及び成長起点が安定し、内部透過率やレーザー耐久性などの品質に優れた結晶を製造することができる。
【００４５】
以下、図５を参照して、本発明の例示的な露光装置５００について説明する。ここで、図５は、本発明の一側面としての露光装置５００の例示的一形態を示し概略断面図である。露光装置５００は、図５に示すように、回路パターンが形成されたレチクル５２０を照明する照明装置５１０と、照明されたレチクルパターンから生じる回折光をプレート５４０に投影する投影光学系５３０と、プレート５４０を支持するステージ５４５とを有する。
【００４６】
露光装置５００は、例えば、ステップ・アンド・スキャン方式やステップ・アンド・リピート方式でレチクル５２０に形成された回路パターンをプレート５４０に露光する投影露光装置である。かかる露光装置は、サブミクロンやクオーターミクロン以下のリソグラフィー工程に好適であり、以下、本実施形態ではステップ・アンド・スキャン方式の露光装置（「スキャナー」とも呼ばれる。）を例に説明する。ここで、「ステップ・アンド・スキャン方式」とは、レチクルに対してウェハを連続的にスキャン（走査）してレチクルパターンをウェハに露光すると共に、１ショットの露光終了後ウェハをステップ移動して、次の露光領域に移動する露光方法である。「ステップ・アンド・リピート方式」とは、ウェハの一括露光ごとにウェハをステップ移動して次のショットの露光領域に移動する露光方法である。
【００４７】
照明装置５１０は、転写用の回路パターンが形成されたレチクル５２０を照明し、光源部５１２と、照明光学系５１４とを有する。
【００４８】
光源部５１２は、例えば、光源としては、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザーなどを使用することができるが、光源の種類はエキシマレーザーに限定されず、例えば、波長約１５３ｎｍのＦ２レーザーやＹＡＧレーザーを使用してもよいし、その光源も個数も限定されない。例えば、独立に動作する２個の固体レーザーを使用すれば固体レーザー間相互のコヒーレンスはなく、コヒーレンスに起因するスペックルはかなり低減する。更にスペックルを低減するために光学系を直線的又は回動的に揺動させてもよい。また、光源部５１２にレーザーが使用される場合、レーザー光源からの平行光束を所望のビーム形状に整形する光束整形光学系、コヒーレントなレーザー光束をインコヒーレント化するインコヒーレント化光学系を使用することが好ましい。また、光源部５１２に使用可能な光源はレーザーに限定されるものではなく、一又は複数の水銀ランプやキセノンランプなどのランプも使用可能である。
【００４９】
照明光学系５１４は、レチクル５２０を照明する光学系であり、レンズ、ミラー、オプティカルインテグレーター、絞り等を含む。例えば、コンデンサーレンズ、ハエの目レンズ、開口絞り、コンデンサーレンズ、スリット、結像光学系の順で整列する等である。照明光学系５１４は、軸上光、軸外光を問わずに使用することができる。オプティカルインテグレーターは、ハエの目レンズや２組のシリンドリカルレンズアレイ（又はレンチキュラーレンズ）板を重ねることによって構成されるインテグレーター等を含むが、光学ロッドや回折素子に置換される場合もある。かかる照明光学系５１４のレンズなどの光学素子に本発明のフッ化カルシウム結晶から製造される光学素子を使用することができる。
【００５０】
レチクル５２０は、例えば、石英製で、その上には転写されるべき回路パターン（又は像）が形成され、図示しないレチクルステージに支持及び駆動される。レチクル５２０から発せられた回折光は、投影光学系５３０を通りプレート５４０上に投影される。レチクル５２０とプレート５４０は、光学的に共役の関係にある。本実施形態の露光装置５００はスキャナーであるため、レチクル５２０とプレート５４０を縮小倍率比の速度比でスキャンすることによりレチクル５２０のパターンをプレート５４０上に転写する。なお、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置（「ステッパー」とも呼ばれる。）の場合は、レチクル５２０とプレート５４０を静止させた状態で露光が行われる。
【００５１】
投影光学系５３０は、物体面であるレチクル５２０上のパターンを反映する光を像面であるプレート５４０上に投影する光学系である。投影光学系５３０は、複数のレンズ素子のみからなる光学系、複数のレンズ素子と少なくとも一枚の凹面鏡とを有する光学系（カタディオプトリック光学系）、複数のレンズ素子と少なくとも一枚のキノフォームなどの回折光学素子とを有する光学系、全ミラー型の光学系等を使用することができる。色収差の補正が必要な場合には、互いに分散値（アッベ値）の異なるガラス材からなる複数のレンズ素子を使用したり、回折光学素子をレンズ素子と逆方向の分散が生じるように構成したりする。かかる投影光学系５３０のレンズなどの光学素子に本発明のフッ化カルシウム結晶から製造される光学素子を使用することができる。
【００５２】
プレート５４０は、本実施形態ではウェハであるが、液晶基板やその他の被処理体を広く含む。プレート５４０には、フォトレジストが塗布されている。フォトレジスト塗布工程は、前処理と、密着性向上剤塗布処理と、フォトレジスト塗布処理と、プリベーク処理とを含む。前処理は、洗浄、乾燥などを含む。密着性向上剤塗布処理は、フォトレジストと下地との密着性を高めるための表面改質（即ち、界面活性剤塗布による疎水性化）処理であり、ＨＭＤＳ（Ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌ−ｄｉｓｉｌａｚａｎｅ）などの有機膜をコート又は蒸気処理する。プリベークは、ベーキング（焼成）工程であるが現像後のそれよりもソフトであり、溶剤を除去する。
【００５３】
ステージ５４５は、プレート５４０を支持する。ステージ５４５は、当業界で周知のいかなる構成をも適用することができるので、ここでは詳しい構造及び動作の説明は省略する。例えば、ステージ５４５は、リニアモーターを利用してＸＹ方向にプレート５４０を移動することができる。レチクル５２０とプレート５４０は、例えば、同期走査され、ステージ５４５と図示しないレチクルステージの位置は、例えば、レーザー干渉計などにより監視され、両者は一定の速度比率で駆動される。ステージ５４５は、例えば、ダンパを介して床等の上に支持されるステージ定盤上に設けられ、レチクルステージ及び投影光学系５３０は、例えば、床等に載置されたベースフレーム上にダンパを介して支持される図示しない鏡筒定盤上に設けられる。
【００５４】
露光において、光源部５１４から発せられた光束は、照明光学系５１４によりレチクル５２０を、例えば、ケーラー照明する。レチクル５２０を通過してレチクルパターンを反映する光は、投影光学系５３０によりプレート５４０上に結像される。露光装置５００が使用する照明光学系５１４及び投影光学系５３０は、本発明によるフッ化カルシウムから製造される光学素子を含んで、紫外光、遠紫外光及び真空紫外光を高い透過率で透過するので、高いスループットで経済性よくデバイス（半導体素子、ＬＣＤ素子、撮像素子（ＣＣＤなど）、薄膜磁気ヘッドなど）を提供することができる。
【００５５】
次に、図６及び図７を参照して、上述の露光装置５００を利用したデバイスの製造方法の実施例を説明する。図６は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ１（回路設計）では、デバイスの回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）では、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。ステップ３（ウェハ製造）では、シリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は、前工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いて本発明のリソグラフィー技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。ステップ５（組み立て）は、後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成されたウェハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）では、ステップ５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００５６】
図７は、ステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）では、ウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウェハ上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）では、ウェハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）では、ウェハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、上述の露光装置５００によってマスクの回路パターンをウェハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウェハを現像する。ステップ１８（エッチング）では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによってウェハ上に多重に回路パターンが形成される。かかるデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。このように、露光装置５００を使用するデバイス製造方法、並びに結果物としてのデバイスも本発明の一側面を構成する。
【００５７】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、本発明の結晶製造装置は、結晶性物質の原料を精製する精製装置にも適用可能である。
【００５８】
【発明の効果】
本発明によれば、内部透過率などの品質に優れた結晶を安定的に製造することができる結晶製造装置及び方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例による結晶製造装置の模式的断面図である。
【図２】図１に示す冷却部材の例示的一態様を示す概略透視図である。
【図３】本発明の結晶製造装置において、冷却部材の移動により降温（結晶成長）させた際の坩堝の側壁の温度勾配の変化を表したグラフである。
【図４】本発明の第２の実施例による結晶製造装置の模式的断面図である。
【図５】本発明の一側面としての露光装置の例示的一形態を示し概略断面図である。
【図６】デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。
【図７】図６に示すステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。
【図８】従来の垂直温度勾配凝固法の結晶製造装置例を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
１００            結晶製造装置
１１０            坩堝
１１２            底部
１１２ａ          種結晶収納部
１１２ｂ          テーパー部
１２０            支持部材
１３０            冷却部材
１３２            ２重管構造
１３４            カーボンケース
１３８            温度調整機構
１４０            ヒーター
１５０            断熱部材
１６０            筐体
２００            結晶製造装置
２１０            坩堝移動機構
ＩＤ              結晶性物質の原料
ＳＣ              種結晶
ＦＣ              炉室
ＣＭ              冷却媒体
５００            露光装置
５１４            照明光学系
５３０            投影光学系
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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