(57)【要約】本発明は光学フッ化物結晶に関し、特に、エキシマーレーザでつくられるような波長２００ｎｍ未満の光に対する透過率レベルが高い、フッ化カルシウムのような光学フッ化物結晶（２０）に関する。特に、本発明は改善された光透過面（３０）をもつ光学フッ化物結晶の作成に関する。また、本発明は、空間波長１〜１０００μｍである中間空間周波数粗さ及び空間波長１μｍ未満である高空間周波数粗さを光学フッ化物結晶表面から除去することに関する。光学フッ化物結晶表面から空間波長１〜１０００μｍである中間空間周波数及び空間波長１μｍ未満である高空間周波数を除去することにより、１９３ｎｍ及び１５７ｎｍなどの２００ｎｍ未満の光リソグラフィ波長において光透過率の向上が得られる。本発明は、２００ｎｍ未満の波長における光透過率が高い、空間波長が１〜１０００μｍである中間空間周波数粗さ及び空間波長１μｍ未満である高空間周波数粗さのない最終仕上高光透過率面（３０）を有する、最終仕上光学フッ化物結晶（２８）を含む。
2004522608.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長λが２００ｎｍ未満である光を透過させるためのλ＜２００ｎｍ光透過光学フッ化物結晶を作成する方法において、
光学フッ化物結晶プリフォームを提供する工程であって、前記プリフォームが平行で平坦な第１及び第２の初期仕上光透過面を有し、前記初期仕上面が、空間波長１〜１０００μｍである初期仕上中間空間周波数粗さ及び空間波長１μｍ未満である初期仕上高空間周波数粗さをもつ、５０オングストロームＲＭＳ以下の表面粗さを有し、前記初期仕上プリフォームが初期仕上低λ＜２００ｎｍ光透過率ＬＴ（％/ｃｍ）を有する工程、
最終表面処理用のコロイド状非脆性球形研磨剤粒子溶液を提供する工程であって、前記最終表面処理溶液が９以上のｐＨ及び複数のコロイド状非脆性球形研磨剤粒子を有し、前記粒子の平均粒度が２０から３００ｎｍの範囲にある工程、及び
ＨＴ＞ＬＴである、最終仕上高λ＜２００ｎｍ光透過率ＨＴ（％/ｃｍ）をもつ最終仕上研磨高光透過率面を有する最終仕上光学フッ化物結晶を提供するために、前記初期仕上面を前記最終表面処理用のコロイド状粒子溶液で最終研磨して、空間波長１〜１０００μｍである前記初期仕上中間空間周波数粗さ及び空間波長１μｍ未満である前記初期仕上高空間周波数粗さを前記最終研磨最終表面処理用のコロイド状粒子溶液が除去することによって、最終研磨光透過面を得る、最終研磨工程、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
光学フッ化物結晶プリフォームを提供する前記工程が、初期仕上低１９３ｎｍ光透過率ＬＴをもつプリフォームを提供する工程及び、波長１９３ｎｍにおいてＨＴ−ＬＴ＞１（％/ｃｍ）である、高１９３ｎｍ光透過率ＨＴを有する最終仕上光学フッ化物結晶を提供するために、空間波長１〜１０００μｍである前記中間空間周波数粗さ及び空間波長１μｍ未満である前記高空間周波数粗さを除去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】
光学フッ化物結晶プリフォームを提供する前記工程が、波長１９３ｎｍにおいてＬＴ＞９０％/ｃｍである、初期仕上低１９３ｎｍ光透過率ＬＴをもつフッ化カルシウム結晶プリフォームを提供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４】
光学フッ化物結晶プリフォームを提供する前記工程がフッ化マグネシウム結晶プリフォームを提供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５】
光学フッ化物結晶プリフォームを提供する前記工程がフッ化バリウム結晶プリフォームを提供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６】
光学フッ化物結晶プリフォームを提供する前記工程がフッ化リチウム結晶プリフォームを提供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７】
光学フッ化物結晶プリフォームを提供する前記工程が、前記初期仕上面の表面粗さが２０オングストロームＲＭＳ以下である光学フッ化物結晶プリフォームを提供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８】
最終表面処理用のコロイド状非脆性球形研磨剤粒子溶液を提供する前記工程が最終表面処理用の中間空間周波数及び高空間周波数除去シリカ粒子溶液を提供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９】
前記中間空間周波数及び高空間周波数除去ＳｉＯ２粒子溶液が複数の溶融シリカスート粒子を含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記中間空間周波数及び高空間周波数除去ＳｉＯ２粒子溶液が複数のヒュームドシリカ粒子を含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記中間空間周波数及び高空間周波数除去ＳｉＯ２粒子溶液が複数の沈殿シリカ粒子を含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
最終表面処理溶液を提供する前記工程が最終表面処理用の中間空間周波数及び高空間周波数除去酸化アルミニウム粒子溶液を提供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１３】
最終表面処理溶液を提供する前記工程が、表面積が１０ｍ２/ｇから２００ｍ２/ｇの範囲にある複数の粒子を含む最終表面処理用の中間空間周波数及び高空間周波数除去粒子溶液を提供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１４】
前記粒子の表面積が２０ｍ２/ｇから１１０ｍ２/ｇの範囲にあることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
最終表面処理溶液を提供する前記工程が、ｐＨが９から１３の範囲にある最終表面処理用の中間空間周波数及び高空間周波数除去粒子溶液を提供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１６】
前記溶液のｐＨが１０から１１の範囲にあることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記溶液が水酸化カリウムを含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記溶液が水酸化アンモニウムを含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記溶液が水酸化ナトリウムを含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記最終仕上光学フッ化物結晶からλ＜２００ｎｍ光レーザ部品を形成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
前記最終仕上光学フッ化物結晶からλ＜２００ｎｍ光リソグラフィ素子を形成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２２】
前記最終仕上光学フッ化物結晶をλ＜２００ｎｍ光透過光学素子結晶として使用するために品質評価する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２３】
２００ｎｍ未満の波長λでの使用に品質保証された紫外光透過光学フッ化物結晶を作成する方法において、
光学フッ化物結晶プリフォームを提供する工程であって、前記プリフォームが第１の初期仕上平光透過面を有し、前記初期仕上面が、空間波長１〜１０００μｍである初期仕上中間空間周波数粗さ及び空間波長１μｍ未満である初期仕上高空間周波数粗さをもつ、５０オングストロームＲＭＳ以下の表面粗さを有し、前記初期仕上プリフォームが初期仕上低λ＜２００ｎｍ光透過率ＬＴ（％/ｃｍ）を有する工程、
最終研磨用の中間空間周波数及び高空間周波数除去コロイド状球形ＳｉＯ２粒子研磨剤溶液を提供する工程であって、前記中間空間周波数及び高空間周波数除去溶液が９以上のｐＨ及び複数のコロイド状ＳｉＯ２粒子を有し、前記粒子の平均粒度が２０から３００ｎｍの範囲にある工程、
ＨＴ＞ＬＴである、最終仕上高λ＜２００ｎｍ光透過率ＨＴ（％/ｃｍ）をもつ最終仕上研磨高光透過率面を有する最終仕上光学フッ化物結晶を提供するために、前記初期仕上面を前記中間空間周波数及び高空間周波数除去溶液で最終研磨して、空間波長１〜１０００μｍである前記初期仕上中間空間周波数粗さ及び空間波長１μｍ未満である前記初期仕上高空間周波数粗さを前記中間空間周波数及び高空間周波数除去溶液が除去することによって、最終研磨光透過面を得る、最終研磨工程、及び
前記波長λ＜２００ｎｍの光に対する品質評価光透過率測定を提供するために、フルーエンスが２０Ｊ/ｃｍ２未満である最終使用λ＜２００ｎｍ光ビームに前記最終仕上高光透過率面を透過させる工程、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２４】
光学フッ化物結晶プリフォームを提供する前記工程が、初期仕上低１９３ｎｍ光透過率ＬＴをもつプリフォームを提供する工程及び、波長１９３ｎｍにおいてＨＴ−ＬＴ＞１（％/ｃｍ）である、高１９３ｎｍ光透過率ＨＴを有する最終仕上光学フッ化物結晶を提供するために、空間波長１〜１０００μｍである前記中間空間周波数粗さ及び空間波長１μｍ未満である前記高空間周波数粗さを除去する工程を含むことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
光学フッ化物結晶プリフォームを提供する前記工程が、波長１９３ｎｍにおいてＬＴ＞９０％/ｃｍである、初期仕上低１９３ｎｍ光透過率ＬＴをもつフッ化カルシウム結晶プリフォームを提供する工程を含むことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
光学フッ化物結晶プリフォームを提供する前記工程がフッ化マグネシウム結晶プリフォームを提供する工程を含むことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２７】
光学フッ化物結晶プリフォームを提供する前記工程がフッ化バリウム結晶プリフォームを提供する工程を含むことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２８】
光学フッ化物結晶プリフォームを提供する前記工程がフッ化リチウム結晶プリフォームを提供する工程を含むことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２９】
光学フッ化物結晶プリフォームを提供する前記工程が、前記初期仕上面の表面粗さが２０オングストロームＲＭＳ以下である光学フッ化物結晶プリフォームを提供する工程を含むことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項３０】
前記中間空間周波数及び高空間周波数除去ＳｉＯ２粒子溶液が複数の溶融シリカスート粒子を含むことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項３１】
前記中間空間周波数及び高空間周波数除去ＳｉＯ２粒子溶液が複数のヒュームドシリカ粒子を含むことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項３２】
最終表面処理溶液を提供する前記工程が、表面積が１０ｍ２/ｇから２００ｍ２/ｇの範囲にある複数の粒子を含む最終表面処理用の中間空間周波数及び高空間周波数除去粒子溶液を提供する工程を含むことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項３３】
前記粒子の表面積が２０ｍ２/ｇから１１０ｍ２/ｇの範囲にあることを特徴とする請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
最終表面処理溶液を提供する前記工程が、ｐＨが９から１３の範囲にある最終表面処理用の中間空間周波数及び高空間周波数除去粒子溶液を提供する工程を含むことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項３５】
前記溶液のｐＨが１０から１１の範囲にあることを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記溶液が水酸化カリウムを含むことを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項３７】
前記溶液が水酸化アンモニウムを含むことを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項３８】
前記溶液が水酸化ナトリウムを含むことを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項３９】
前記最終仕上光学フッ化物結晶からλ＜２００ｎｍ光レーザ部品を形成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項４０】
前記最終仕上光学フッ化物結晶からλ＜２００ｎｍ光リソグラフィ素子を形成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項４１】
λ＜２００ｎｍ光透過光学フッ化カルシウム結晶を作成する方法において、
フッ化カルシウム結晶プリフォームを提供する工程であって、前記プリフォームは第１及び第２の初期仕上光透過面を有し、前記初期仕上面は空間波長１〜１０００μｍである初期仕上中間空間周波数粗さ及び空間波長１μｍ未満である初期仕上高空間周波数粗さをもつ、５０オングストロームＲＭＳ以下の表面粗さを有し、前記初期仕上フッ化カルシウムプリフォームは初期仕上低λ＜２００ｎｍ光透過率ＬＴ（％/ｃｍ）を有する工程、
最終研磨用の中間空間周波数及び高空間周波数除去コロイド状ＳｉＯ２粒子溶液を提供する工程であって、前記中間空間周波数及び高空間周波数除去溶液が９以上のｐＨ及び複数のコロイド状ＳｉＯ２粒子を有し、前記粒子の平均粒度が２０から３００ｎｍの範囲にある工程、
ＨＴ＞ＬＴである、高λ＜２００ｎｍ光透過率ＨＴ（％/ｃｍ）をもつ最終仕上高光透過率面を有する最終仕上光学フッ化カルシウム結晶を提供するために、前記初期仕上面を前記中間空間周波数及び高空間周波数除去溶液で最終研磨して、前記初期仕上空間周波数空間波長を前記中間空間周波数及び高空間周波数除去溶液が除去することによって、第１及び第２の最終研磨フッ化カルシウム光透過面を得る、最終研磨工程、及び
前記λ＜２００ｎｍ光に対する品質評価光透過率測定を提供するために、最終使用λ＜２００ｎｍ光ビームに前記最終仕上高光透過率面を透過させる工程、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項４２】
フッ化カルシウム結晶プリフォームを提供する前記工程が、初期仕上低１９３ｎｍ光透過率ＬＴをもつプリフォームを提供する工程及び、波長１９３ｎｍにおいてＨＴ−ＬＴ＞１（％/ｃｍ）である、高１９３ｎｍ光透過率ＨＴを有する最終仕上光学フッ化カルシウム結晶を提供するために、空間波長１〜１０００μｍである前記中間空間周波数粗さ及び空間波長１μｍ未満である前記高空間周波数粗さを除去する工程を含むことを特徴とする請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
フッ化カルシウム結晶プリフォームを提供する前記工程が、波長１９３ｎｍにおいてＬＴ＞９０％/ｃｍである、初期仕上低１９３ｎｍ光透過率ＬＴをもつフッ化カルシウム結晶プリフォームを提供する工程を含むことを特徴とする請求項４１に記載の方法。
【請求項４４】
フッ化カルシウム結晶プリフォームを提供する前記工程が、前記初期仕上面の表面粗さが２０オングストロームＲＭＳ以下であるフッ化カルシウム結晶プリフォームを提供する工程を含むことを特徴とする請求項４１に記載の方法。
【請求項４５】
前記中間空間周波数及び高空間周波数除去粒子溶液が複数の溶融シリカスート粒子を含むことを特徴とする請求項４１に記載の方法。
【請求項４６】
前記中間空間周波数及び高空間周波数除去粒子溶液が複数のヒュームドシリカ粒子を含むことを特徴とする請求項４１に記載の方法。
【請求項４７】
前記中間空間周波数及び高空間周波数除去粒子溶液が複数の沈殿シリカ粒子を含むことを特徴とする請求項４１に記載の方法。
【請求項４８】
最終表面処理溶液を提供する前記工程が、表面積が１０ｍ２/ｇから２００ｍ２/ｇの範囲にある複数の粒子を含む最終表面処理用の中間空間周波数及び高空間周波数除去粒子溶液を提供する工程を含むことを特徴とする請求項４１に記載の方法。
【請求項４９】
前記粒子の表面積が２０ｍ２/ｇから１１０ｍ２/ｇの範囲にあることを特徴とする請求項４８に記載の方法。
【請求項５０】
最終表面処理溶液を提供する前記工程が、ｐＨが９から１３の範囲にある最終表面処理用の中間空間周波数及び高空間周波数除去粒子溶液を提供する工程を含むことを特徴とする請求項４１に記載の方法。
【請求項５１】
前記溶液のｐＨが１０から１１の範囲にあることを特徴とする請求項５０に記載の方法。
【請求項５２】
前記溶液が水酸化カリウムを含むことを特徴とする請求項５０に記載の方法。
【請求項５３】
前記溶液が水酸化アンモニウムを含むことを特徴とする請求項５０に記載の方法。
【請求項５４】
前記溶液が水酸化ナトリウムを含むことを特徴とする請求項５０に記載の方法。
【請求項５５】
前記方法が前記最終仕上光学フッ化カルシウム結晶をλ＜２００ｎｍ光レーザ部品の形につくる工程をさらに含むことを特徴とする請求項４１に記載の方法。
【請求項５６】
前記方法が前記最終仕上光学フッ化カルシウム結晶をλ＜２００ｎｍ光リソグラフィ素子の形につくる工程をさらに含むことを特徴とする請求項４１に記載の方法。
【請求項５７】
λ＜２００ｎｍ光透過光学フッ化カルシウム結晶を作成する方法において、前記方法が、
フッ化カルシウム結晶プリフォームを提供する工程であって、前記プリフォームが第１及び第２の初期仕上光透過面を有し、前記初期仕上面が、空間波長１〜１０００μｍである初期仕上中間空間周波数粗さ及び空間波長１μｍ未満である初期仕上高空間周波数粗さを複数もつ、２０オングストロームＲＭＳ以下の表面粗さを有し、前記初期仕上フッ化カルシウムプリフォームが初期仕上低λ＜２００ｎｍ光透過率ＬＴ（％/ｃｍ）を有する工程と、
最終研磨用の中間空間周波数及び高空間周波数空間波長除去コロイド状粒子溶液を提供する工程であって、前記中間空間周波数及び高空間周波数空間波長除去溶液が９以上のｐＨ及び複数のコロイド状ＳｉＯ２粒子を有する工程、
ＨＴ＞ＬＴである、高λ＜２００ｎｍ光透過率ＨＴ（％/ｃｍ）をもつ、空間波長１〜１０００μｍである前記中間空間周波数粗さ及び空間波長１μｍ未満である前記高空間周波数粗さをもたない最終仕上高光透過率面を有する最終仕上光学フッ化カルシウム結晶を提供するために、前記初期仕上面を前記中間空間周波数及び高空間周波数空間波長除去溶液で最終研磨して、前記初期仕上空間周波数空間波長を前記中間空間周波数及び高空間周波数空間波長除去溶液が除去することによって、第１及び第２の最終研磨フッ化カルシウム光透過面を得る、最終研磨工程、及び
最終使用λ＜２００ｎｍ光を前記最終仕上高光透過率面に透過させる工程、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項５８】
λ＜２００ｎｍ光透過光学フッ化物結晶を作成する方法において、
フッ化物結晶プリフォームを提供する工程であって、前記プリフォームが第１及び第２の初期仕上光透過面を有し、前記初期仕上面が、空間波長１〜１０００μｍである初期仕上中間空間周波数粗さ及び空間波長１μｍ未満である初期仕上高空間周波数粗さを複数もつ、２０オングストロームＲＭＳ以下の表面粗さを有し、前記初期仕上フッ化物プリフォームが初期仕上低λ＜２００ｎｍ光透過率ＬＴ（％/ｃｍ）を有する工程、
最終研磨用の中間空間周波数及び高空間周波数空間波長除去コロイド状粒子溶液を提供する工程であって、前記中間空間周波数及び高空間周波数空間波長除去溶液が９以上のｐＨ及び複数のコロイド状ＳｉＯ２粒子を有する工程、
ＨＴ＞ＬＴである、高λ＜２００ｎｍ光透過率ＨＴ（％/ｃｍ）をもつ、空間波長１〜１０００μｍである前記中間空間周波数粗さ及び空間波長１μｍ未満である前記高空間周波数粗さをもたない最終仕上高光透過率面を有する最終仕上光学フッ化物結晶を提供するために、前記初期仕上面を前記中間空間周波数及び高空間周波数除去溶液で最終研磨して、前記初期仕上空間周波数空間波長を前記中間空間周波数及び高空間周波数空間波長除去溶液が除去することによって、第１及び第２の最終研磨フッ化物光透過面を得る、最終研磨工程、及び
最終使用λ＜２００ｎｍ光を前記最終仕上高光透過率面に透過させる工程、
を含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】
【０００１】
本出願は、レザーフォード（Retherford）等により２００１年６月２０日に出願された、名称を「２００ｎｍより短波長の光を透過させるための＜２００ｎｍ光透過光学フッ化物結晶の作成方法」とする、米国仮特許出願第６０/２９９６９０号の恩典を主張する。
【技術分野】
【０００２】
本発明は光学フッ化物結晶に関し、特に、エキシマーレーザでつくられるような２００ｎｍより短波長の光の透過率レベルが高い、フッ化カルシウムのような光学フッ化物結晶に関する。特に、本発明は光透過面が改善された光学フッ化物結晶の作成に関する。本発明は、中間の空間周波数粗さである１〜１０００μｍの空間波長と、高空間周波数粗さである１μｍ未満の空間波長とを、光学フッ化物結晶表面から除去することに関する。
【背景技術】
【０００３】
材料を研磨するためにコロイド状懸濁液を適用することは、光学素子部品及びそのブランクの形成の最終段階において非常に重要な側面となっている。様々な技法によりシリカ及びアルミナのコロイドが形成されるが、最高純度の製品を確保するには一般に高価な前駆体材料が必要である。溶液は、最適な表面仕上が達成されるｐＨ及び固体配合値に、緩衝液によって安定化される。粒度分布を調節することによって、最終表面仕上も、研磨後の加工品表面から残留研磨剤粒子を除去する機能も制御することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光学フッ化物結晶について現在得られる最終光透過面のレベルは、光学フッ化物結晶のレーザ部品及び光リソグラフィ素子にとって満足できるレベルではない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は波長λが２００ｎｍ未満である光（以降‘λ＜２００ｎｍ光’と略記する）を透過させる光学フッ化物結晶を作成する方法を含む。本方法は、空間波長１〜１０００μｍである初期仕上中間空間周波数粗さ及び空間波長１μｍ未満である初期仕上高空間周波数粗さを複数もつ、表面粗さ２０オングストロームＲＭＳ以下の第１及び第２の初期仕上光透過面を有するフッ化物結晶プリフォームを提供する工程を含み、初期仕上フッ化物プリフォームは初期仕上低λ＜２００ｎｍ光透過率ＬＴ（％/ｃｍ）を有する。本方法は、ｐＨが９以上であり、複数のコロイド状粒子を有する、最終研磨用の中間空間周波数及び高空間周波数空間波長除去コロイド状粒子溶液を提供する工程、及び、ＨＴ＞ＬＴである、高λ＜２００ｎｍ光透過率ＨＴ（％/ｃｍ）をもつ、空間波長１〜１０００μｍである中間周波数粗さ及び空間波長１μｍ未満である高空間周波数粗さをもたない、最終仕上高光透過率面を有する最終仕上光学フッ化物結晶を提供するために、初期仕上面を中間空間周波数及び高空間周波数空間波長除去溶液で最終研磨して、中間空間周波数及び高空間周波数空間波長除去溶液が初期仕上空間周波数空間波長を除去することにより、第１及び第２の最終仕上光学フッ化物結晶光透過面を得る最終研磨工程、及び最終使用λ＜２００ｎｍ光を最終仕上高光透過率面に透過させる工程を含む。
【０００６】
本発明は、２０Ｊ/ｃｍ２未満のフルーエンスにおいてλ＜２００ｎｍ光を透過させるための、λ＜２００ｎｍ光透過光学フッ化物結晶ブランクを作成する方法を含む。本方法は、初期仕上中間空間周波数（空間波長１〜１０００μｍ）粗さ及び初期仕上高空間周波数（空間波長＜１μｍ）粗さをもつ、表面粗さが５０オングストロームＲＭＳ以下である平行で平坦な第１及び第２の初期仕上光透過面を有する光学フッ化物結晶プリフォームを提供する工程を含み、初期仕上プリフォームは初期仕上低λ＜２００ｎｍ光透過率ＬＴ（％/ｃｍ）を有する。本方法は、９以上のｐＨ及び平均粒度が２０から３００ｎｍの範囲にある複数のコロイド状非脆性球形研磨粒子を有する、最終表面処理用のコロイド状非脆性球形研磨粒子溶液を提供する工程を含む。本方法は、ＨＴ＞ＬＴである、最終仕上高λ＜２００ｎｍ光透過率ＨＴ（％/ｃｍ）をもつ最終仕上高光透過率面を有する最終仕上光学フッ化物結晶ブランクを提供するために、初期仕上面を最終表面処理用のコロイド状粒子溶液で最終研磨して、空間波長１〜１０００μｍである初期仕上中間空間周波数粗さ及び空間波長１μｍ未満である初期仕上高空間周波数粗さを最終研磨最終表面処理用のコロイド状粒子溶液が除去することにより最終研磨光透過面を得る、最終研磨工程を含む。
【０００７】
本発明は、λ＜２００ｎｍでの、好ましくはλ＜２００ｎｍにおいて２０Ｊ/ｃｍ２より低いフルーエンスでの使用に対して品質保証された、λ＜２００ｎｍ紫外光品質保証光学フッ化物結晶を作成する方法を含む。本方法は、空間波長１〜１０００μｍである初期仕上中間空間周波数粗さ及び空間波長１μｍ未満である初期仕上高空間周波数粗さをもつ表面粗さが５０オングストロームＲＭＳ以下の平坦な第１の初期仕上光透過面を有する光学フッ化物結晶プリフォームを提供する工程を含み、プリフォームは初期仕上低λ＜２００ｎｍ光透過率ＬＴ（％/ｃｍ）を有する。本方法は最終研磨用の中間空間周波数及び高空間周波数除去コロイド状球形研磨剤粒子溶液を提供する工程を含み、中間空間周波数及び高空間周波数除去溶液は、９以上のｐＨ及び平均粒度が２０から３００ｎｍの範囲にある、好ましくはＳｉＯ２からなる粒子を含む、複数のコロイド状粒子を有する。本方法は、ＨＴ＞ＬＴである、最終仕上高λ＜２００ｎｍ光透過率ＨＴ（％/ｃｍ）をもつ最終仕上高光透過率面を有する最終仕上光学フッ化物結晶を提供するために、初期仕上面を中間及び高空間周波数除去溶液で最終研磨して、空間波長１〜１０００μｍである初期仕上中間空間周波数粗さ及び空間波長１μｍ未満である初期仕上高空間周波数粗さを中間空間周波数及び高空間周波数除去溶液が除去することにより最終研磨光透過面を得る最終研磨工程、及び、λ＜２００ｎｍ光に対する品質評価光透過率測定を提供するために、フルーエンスが２０Ｊ/ｃｍ２未満の最終使用λ＜２００ｎｍ光ビームを最終仕上高光透過率面に透過させる工程を含む。
【０００８】
本発明は、２０Ｊ/ｃｍ２未満のフルーエンスで使用するためのλ＜２００ｎｍ光透過光学フッ化カルシウム結晶を作成する方法を含む。本方法は、空間波長１〜１０００μｍである初期仕上中間空間周波数粗さ及び空間波長１μｍ未満である初期仕上高空間周波数粗さをもつ、表面粗さが５０オングストロームＲＭＳ以下の第１及び第２の初期仕上平光透過面を有するフッ化カルシウム結晶プリフォームを提供する工程を含み、初期仕上フッ化カルシウムプリフォームは初期仕上低λ＜２００ｎｍ光透過率ＬＴ（％/ｃｍ）を有する。本方法は、９以上のｐＨ及び平均粒度が２０から３００ｎｍの範囲にある複数のコロイド状ＳｉＯ２粒子を有する、最終研磨用の中間空間周波数及び高空間周波数除去コロイド状ＳｉＯ２粒子溶液を提供する工程を含む。本方法は、ＨＴ＞ＬＴである、高λ＜２００ｎｍ光透過率ＨＴ（％/ｃｍ）をもつ最終仕上高光透過率面を有する最終仕上光学フッ化カルシウム結晶を提供するために、初期仕上面を中間空間周波数及び高空間周波数除去溶液で最終研磨して、空間周波数除去溶液が初期仕上空間周波数空間波長を除去することにより、第１及び第２の最終研磨フッ化カルシウム光透過面を得る最終研磨工程を含む。本方法は、λ＜２００ｎｍに対する品質評価光透過率測定を提供するために、フルーエンスが２０Ｊ/ｃｍ２未満である最終使用λ＜２００ｎｍ光ビームを最終仕上高光透過率面に透過させる工程を含む。
【０００９】
本発明は、λ＜２００ｎｍ光透過光学フッ化カルシウム結晶を作成する方法を含み、本方法は、複数の、空間波長１〜１０００μｍである初期仕上中間空間周波数粗さ及び空間波長１μｍ未満である初期仕上高空間周波数粗さをもつ、表面粗さが２０オングストロームＲＭＳ以下である第１及び第２の初期仕上光透過面を有するフッ化カルシウム結晶プリフォームを提供する工程を含み、初期仕上フッ化カルシウムプリフォームは初期仕上低λ＜２００ｎｍ光透過率ＬＴ（％/ｃｍ）を有する。本方法は、９以上のｐＨ及び複数のコロイド状粒子を有する最終研磨用の中間空間周波数及び高空間周波数空間波長除去コロイド状粒子溶液を提供する工程、及び、ＨＴ＞ＬＴである、高λ＜２００ｎｍ光透過率ＨＴ（％/ｃｍ）を有する、空間波長１〜１０００μｍである中間空間周波数粗さ及び空間波長１μｍ未満である高空間周波数粗さをもたない、最終仕上高光透過率面を有する最終仕上光学フッ化カルシウム結晶を提供するために、初期仕上面を中間空間周波数及び高空間周波数空間波長除去溶液で最終研磨して、中間空間周波数及び高空間周波数空間波長除去溶液が初期仕上空間周波数空間波長を除去することにより、第１及び第２の最終研磨フッ化カルシウム高光透過率面を得る最終研磨工程、及び最終使用λ＜２００ｎｍ光を最終仕上高光透過率面に透過させる工程を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は、波長２００ｎｍ未満の光を、好ましくは２０Ｊ/ｃｍ２未満のフルーエンスで透過させるためのλ＜２００ｎｍ光透過光学フッ化物結晶の作成を含む。そのような＜２００ｎｍ光透過光学フッ化物結晶は、２００ｎｍ未満の波長で動作する、ＶＵＶ（真空紫外）光リソグラフィシステム及びレーザに利用される。図１は、λ＜２００ｎｍ光透過光学フッ化物結晶を利用する、そのような１９３ｎｍ光リソグラフィシステム／エキシマーレーザを示し、図２はλ＜２００ｎｍ光透過光学フッ化物結晶を利用する１５７ｎｍ光リソグラフィシステム／エキシマーレーザを示す。
【００１１】
本発明はλ＜２００ｎｍ光透過光学フッ化物結晶プリフォーム２０を作成する方法を含む。図３〜４に示されるように、フッ化物結晶プリフォーム２０は平行で平坦な第１及び第２の初期仕上光透過面２２を有することが好ましい。平坦な初期仕上光透過面２２は、空間波長１〜１０００μｍである初期仕上中間空間周波数粗さ及び空間波長１μｍ未満である初期仕上高空間周波数粗さをもつ、５０オングストロームＲＭＳ以下の表面粗さを有し、プリフォーム２０は初期仕上低λ＜２００ｎｍ光透過率ＬＴ（％/ｃｍ）を有する。本方法は、９以上のｐＨ及び平均粒度が２０から３００ｎｍの範囲にある複数のコロイド状非脆性球形研磨剤粒子２６を有する、最終表面処理用のコロイド状非脆性球形研磨剤粒子溶液２４を提供する工程を含む。図５〜７に示されるように、本方法はプリフォーム２０の初期仕上面２２を最終表面処理用のコロイド状粒子溶液２４で最終研磨する工程を含む。最終研磨コロイド状粒子溶液２４により空間波長１〜１０００μｍである初期仕上中間空間周波数粗さ及び空間波長１μｍ未満である初期仕上高空間周波数粗さが除去されて、最終仕上研磨光透過面が得られる。粒子溶液２４による最終研磨により、プリフォーム２０の面２２の初期仕上波長が除去されて、ＨＴ＞ＬＴである、最終仕上高λ＜２００ｎｍ光透過率ＨＴ（％/ｃｍ）をもつ最終仕上高光透過率面３０を有する最終仕上光学フッ化物結晶ブランク２８が得られる。最終研磨により、空間波長１〜１０００μｍである中間空間周波数粗さ及び空間波長１μｍ未満である高空間周波数粗さが除去されて、１〜１０００μｍの中間空間周波数空間波長及び１μｍ未満である高空間周波数空間波長をもたない、最終仕上高光透過率面３０が得られ、最終仕上結晶２８は改善されたλ＜２００ｎｍ光透過率を有する。
【００１２】
光学フッ化物結晶プリフォーム２０を作成する方法は、１９３ｎｍにおいて初期仕上低光透過率ＬＴをもつプリフォーム２０を提供する工程及び、１９３ｎｍにおいてＨＴ−ＬＴ＞１（％/ｃｍ）である、高１９３ｎｍ光透過率ＨＴを有する最終仕上光学フッ化物結晶２８を提供するために、空間波長１〜１０００μｍである中間空間周波数粗さ及び空間波長１μｍ未満である高空間周波数粗さを除去する工程を含むことが好ましい。結晶プリフォーム２０を提供する工程は、１９３ｎｍにおいてＬＴ＞９０％/ｃｍである、低初期仕上１９３ｎｍ光透過率ＬＴをもつフッ化カルシウム結晶プリフォーム２０を提供する工程を含むことが好ましい。一実施形態において、光学フッ化物結晶プリフォーム２０を提供する工程はフッ化マグネシウム結晶プリフォームを提供する工程を含む。別の実施形態において、光学フッ化物結晶プリフォーム２０を提供する工程はフッ化バリウム結晶プリフォームを提供する工程を含む。また別の実施形態において、光学フッ化物結晶プリフォーム２０を提供する工程はフッ化リチウム結晶プリフォームを提供する工程を含む。光学フッ化物結晶プリフォーム２０を提供する工程は、表面粗さが２０オングストロームＲＭＳ以下である初期仕上面２２を有する光学フッ化物結晶プリフォーム２０を提供する工程を含む。
【００１３】
最終表面処理用の粒子溶液２４のコロイド状球形研磨剤粒子３６は、崩れてバラバラになり、研磨時に材料を摩耗により機械的に除去する鋸歯状の角（かど）を形成する傾向を有する脆い研磨剤粒子と比較して、測定可能な脆性をもたない点で非脆性である。最終表面処理粒子溶液２４を提供する工程は、シリカからなる粒子２６を含む、最終表面処理用の中間空間周波数及び高空間周波数除去シリカ粒子溶液を提供する工程を含むことが好ましい。シリカ粒子２６は火炎加水分解で得られたシリカ粒子であることが好ましい。好ましい実施形態において、最終表面処理溶液２４のシリカ粒子２６は火炎加水分解溶融シリカスート粒子である。好ましい実施形態において、シリカ粒子２６は火炎加水分解ヒュームドシリカ粒子である。別の実施形態において、シリカ粒子２６は、ゾル−ゲル法で得られるシリカ粒子のような、沈殿シリカ粒子である。一実施形態において、最終表面処理溶液２４を提供する工程は、酸化アルミニウム粒子２６を含む、最終表面処理用の中間空間周波数及び高空間周波数除去酸化アルミニウム粒子溶液２４を提供する工程を含む。最終表面処理溶液２４を提供する工程は、表面積が１０から２００ｍ２/ｇの範囲にある粒子２６を含む、最終表面処理用の中間空間周波数及び高空間周波数除去粒子溶液を提供する工程を含む。粒子２６の表面積は、２０から１１０ｍ２/ｇの範囲にあることが好ましく、２０から５０ｍ２/ｇの範囲にあることがさらに好ましい。最終表面処理溶液２４を提供する工程は、ｐＨが９から１３の範囲にあることが好ましく、１０から１１の範囲にあることがさらに好ましい、最終表面処理用の中間空間周波数及び高空間周波数除去粒子溶液を提供する工程を含む。好ましい実施形態において、最終表面処理溶液２４は水酸化カリウムを含む。別の実施形態において、最終表面処理溶液２４は水酸化アンモニウムを含む。また別の実施形態において、最終表面処理溶液２４は水酸化ナトリウムを含む。
【００１４】
好ましい実施形態において、本方法はλ＜２００ｎｍ光透過光学素子結晶として用いるために最終仕上光学フッ化物結晶２８を品質評価する工程を含み、本工程は、結晶２８の１９３ｎｍ光透過率を測定する工程を含むことが好ましく、結晶２８の１５７ｎｍ光透過率を測定する工程を含むことがさらに好ましい。一実施形態において、本方法は、最終仕上光学フッ化物結晶２８で、好ましくは２０Ｊ/ｃｍ２未満のフルーエンス、さらに好ましくは１０Ｊ/ｃｍ２未満のフルーエンス、一層好ましくは１Ｊ/ｃｍ２未満のフルーエンスにおけるλ＜２００ｎｍ光レーザのλ＜２００ｎｍ光レーザ部品光学素子を形成する工程を含む。結晶２８は、窓、プリズムまたはレンズのような、１５７ｎｍ光レーザ部品に形成されることが好ましい。一実施形態において、本方法は最終仕上光学フッ化物結晶２８からλ＜２００ｎｍ光リソグラフィ素子を形成する工程を含み、光リソグラフィ素子は、好ましくは２０Ｊ/ｃｍ２未満のフルーエンス、さらに好ましくは１０Ｊ/ｃｍ２未満のフルーエンス、一層好ましくは１Ｊ/ｃｍ２未満のフルーエンスで利用される。光学フッ化物結晶光学素子は１５７ｎｍ光の透過に利用されることが好ましい。
【００１５】
図３〜１４に示されるように、本発明は、２００ｎｍ未満の波長λ及び２０Ｊ/ｃｍ２未満のフルーエンスでの使用に対して品質保証される、λ＜２００ｎｍ紫外光品質保証光学フッ化物結晶を作成する方法を含む。本方法は、空間波長１〜１０００μｍである初期仕上中間空間周波数粗さ及び空間波長１μｍ未満である初期仕上高空間周波数粗さをもつ５０オングストロームＲＭＳ以下の表面粗さを有する、第１の初期仕上平光透過面２２を有する光学フッ化物結晶プリフォーム２０を提供する工程を含み、プリフォーム２０は初期仕上低λ＜２００ｎｍ光透過率ＬＴ（％/ｃｍ）を有する。本方法は、好ましくはコロイド状ＳｉＯ２粒子２６を含む、最終研磨用の中間空間周波数及び高空間周波数除去コロイド状研磨剤粒子溶液２４を提供する工程を含む。提供されるコロイド状粒子溶液２４は、９以上のｐＨ及び複数のコロイド状ＳｉＯ２粒子２６を有することが好ましい。コロイド状粒子２６の平均粒度は２０から３００ｎｍの範囲にあることが好ましい。本方法は、最終仕上高光透過率面３０を有する最終仕上光学フッ化物結晶２８を提供するために、提供された空間周波数波長除去最終研磨粒子溶液２４で初期仕上面２２を最終研磨して、空間波長１〜１０００μｍである初期仕上中間空間周波数粗さ及び空間波長１μｍ未満である初期仕上高空間周波数粗さを除去する最終研磨工程を含み、最終仕上フッ化物結晶２８は、ＨＴ＞ＬＴである、最終仕上高λ＜２００ｎｍ光透過率ＨＴ（％/ｃｍ）を有する。本方法は、λ＜２００ｎｍ光に対する品質評価光透過率測定を提供するために、２０Ｊ/ｃｍ２より低いフルーエンス、好ましくは１０Ｊ/ｃｍ２より低いフルーエンス、さらに好ましくは１Ｊ/ｃｍ２より低いフルーエンスで、最終使用λ＜２００ｎｍ光ビームを最終仕上高光透過率面３０に透過させる工程を含む。
【００１６】
プリフォーム２０を提供する工程は、初期仕上低１９３ｎｍ光透過率プリフォーム２０を提供する工程及び、１９３ｎｍにおいてＨＴ−ＬＴ＞１（％/ｃｍ）である高１９３ｎｍ光透過率ＨＴを有する最終仕上光学フッ化物結晶２８を提供するために、空間波長１〜１０００μｍである中間空間周波数粗さ及び空間波長１μｍ未満である高空間周波数粗さを除去する工程を含み、１９３ｎｍにおいてＬＴ＞９０％/ｃｍであることが好ましい。本発明の実施においては、１９３ｎｍにおいてＬＴ＝９０.３％のプリフォーム２０が１〜１０００μｍの空間波長及び１μｍ未満の空間波長の除去により改善されて、ＨＴ＝９１.９８％の最終仕上結晶２８が得られた。一実施形態において、提供されるプリフォーム２０は、初期仕上低１９３ｎｍ光透過率ＬＴが９０％/ｃｍより高い、フッ化カルシウム結晶プリフォームである。一実施形態において、提供されるプリフォーム２０はフッ化マグネシウム結晶プリフォームである。別の実施形態において、提供されるプリフォーム２０はフッ化バリウム結晶プリフォームである。また別の実施形態において、提供されるプリフォーム２０はフッ化リチウム結晶プリフォームである。提供されるプリフォーム２０の表面粗さは２０オングストロームＲＭＳ以下であることが好ましい。
【００１７】
空間波長を除去する最終研磨用のコロイド状球形研磨剤粒子溶液２４を提供する工程はコロイド状球形研磨剤ＳｉＯ２粒子２６を提供する工程を含むことが好ましい。一実施形態において、ＳｉＯ２粒子２６は火炎加水分解で得られた溶融シリカスート粒子である。一実施形態において、ＳｉＯ２粒子２６は火炎加水分解で得られたヒュームドシリカスート粒子である。一実施形態において、ＳｉＯ２粒子２６は、ゾル−ゲル法で得られる粒子のような、沈殿シリカ粒子である。ＳｉＯ２粒子２６は、好ましくは１０から２００ｍ２/ｇ，さらに好ましくは２０から１１０ｍ２/ｇ，最も好ましくは２０から５０ｍ２/ｇの範囲にある表面積を有する。提供される粒子溶液２４は、好ましくは９から１３の範囲にあり、さらに好ましくは１０から１１の範囲にあるｐＨを有する。一実施形態において、粒子溶液２４は水酸化カリウムを含む。一実施形態において、粒子溶液２４は水酸化アンモニウムを含む。一実施形態において、粒子溶液２４は水酸化ナトリウムを含む。
【００１８】
一実施形態において、本方法は、最終仕上光学フッ化物結晶から、レーザ窓、レーザプリズムまたはレーザレンズなど、λ＜２００ｎｍ光レーザ部品光学素子を形成する工程をさらに含み、レーザ部品は、好ましくは１０Ｊ/ｃｍ２未満のフルーエンス、さらに好ましくは１Ｊ/ｃｍ２未満のフルーエンスで、好ましくは１９３ｎｍ光、最も好ましくは１５７ｎｍ光の透過に用いられる。
【００１９】
一実施形態において、本方法は、最終仕上光学フッ化物結晶から、レンズまたはビームスプリッタのような、λ＜２００ｎｍ光リソグラフィ素子を形成する工程をさらに含み、光リソグラフィ素子は、好ましくは１０Ｊ/ｃｍ２未満のフルーエンス、さらに好ましくは１Ｊ/ｃｍ２未満のフルーエンスで、好ましくは１９３ｎｍ光、最も好ましくは１５７ｎｍ光の透過に用いられる。
【００２０】
本発明は、好ましくは２０Ｊ/ｃｍ２未満のフルーエンスで用いるための、λ＜２００ｎｍ光透過光学フッ化カルシウム結晶の作成方法を含む。本方法は、空間波長１〜１０００μｍである初期仕上中間空間周波数粗さ及び空間波長１μｍ未満である初期仕上高空間周波数粗さをもつ５０オングストロームＲＭＳ以下の表面粗さを有する、平坦な初期仕上光透過面２２を有するフッ化カルシウム結晶プリフォーム２０を提供する工程を含む。提供されるフッ化カルシウム結晶プリフォーム２０は、初期仕上低λ＜２００ｎｍ光透過率ＬＴ（％/ｃｍ）を有する。本方法は、９以上のｐＨ及び平均粒度が２０から３００ｎｍの範囲にあるコロイド状ＳｉＯ２粒子を有する最終研磨用の中間空間周波数及び高空間周波数空間波長除去コロイド状ＳｉＯ２粒子溶液２４を提供する工程を含む。本方法は、初期仕上空間周波数空間波長を除去して、ＨＴ＞ＬＴである、高λ＜２００ｎｍ光透過率ＨＴ（％/ｃｍ）を有する最終仕上高光透過率面３０を有する最終仕上光学フッ化カルシウム結晶２８を提供するために、プリフォーム２０の表面２２を粒子溶液２４で最終研磨する工程を含む。本方法は、λ＜２００ｎｍ光に対する品質評価光透過率測定及び品質保証された結晶２８を提供するためにλ＜２００ｎｍ光ビームを最終仕上高光透過率面に透過させる工程を含む。本方法は、好ましくは２０Ｊ/ｃｍ２未満、さらに好ましくは１０Ｊ/ｃｍ２未満、最も好ましくは１Ｊ/ｃｍ２未満フルーエンスで使用するために、結晶２８を品質評価する工程を含む。プリフォーム２０を提供する工程は初期仕上低１９３ｎｍ透過率ＬＴをもつフッ化カルシウム結晶プリフォーム２０を提供する工程及び、１９３ｎｍにおいてＨＴ−ＬＴ＞１（％/ｃｍ）である、高１９３ｎｍ光透過率ＨＴを有する最終仕上光学フッ化カルシウム結晶を提供するために、空間波長１〜１０００μｍである中間空間周波数粗さ及び空間波長１μｍ未満である高空間周波数粗さを除去する工程を含むことが好ましく、１９３ｎｍにおけるＬＴは９０％/ｃｍより高いことが好ましい。好ましい実施形態において、提供されるフッ化カルシウム結晶プリフォーム２０は表面粗さが２０オングストロームＲＭＳ以下である初期仕上面２２を有する。
【００２１】
一実施形態において、提供される粒子溶液２４は溶融シリカスート粒子を含む。一実施形態において、提供される粒子溶液２４はヒュームドシリカ粒子を含む。一実施形態において、提供される粒子溶液２４は沈殿シリカ粒子を含む。ＳｉＯ２粒子２６の表面積は、好ましくは１０から２００ｍ２/ｇ，さらに好ましくは２０から１１０ｍ２/ｇの範囲にある。粒子溶液２４のｐＨは、好ましくは９から１３の範囲にあり、さらに好ましくは１０から１１の範囲にある。一実施形態において、粒子溶液２４は水酸化カリウムを含む。一実施形態において、粒子溶液２４は水酸化アンモニウムを含む。一実施形態において、粒子溶液２４は水酸化ナトリウムを含む。
【００２２】
初期仕上光透過面は、不純物レベルが低く、透過率が高い、ストックバーガー法でつくられるような単結晶光学フッ化物結晶ボウルの作成により提供されることが好ましい。機械加工により、好ましくは平坦表面、さらに好ましくは平坦であって互いに平行な２つの対向する表面が、単結晶ボウルにつくられる。また、機械加工損傷は、（ラップ仕上のような）固定または遊動研磨剤研削を用いて除去するが、粒度６μｍ以上、好ましくは７μｍ以上の研磨剤を用いて除去することが好ましい。次いで、表面を改善し、平坦度を維持する、多段階研磨が初期仕上光透過面に施される。多段階研磨は、中性ｐＨ溶液（ｐＨ＝６〜８）内の機械的研磨剤を、約３から０.１μｍの範囲にある粒度で、粒度を徐々に小さくして行われることが好ましく、機械的研磨剤の例として、Ａｌ２Ｏ３，ダイアモンド，ＳｉＣ及びＺｒＯ２がある。
【００２３】
本発明の、空間波長１〜１０００μｍである中間空間周波数粗さ及び空間波長１μｍ未満である高空間周波数粗さの表面粗さ及び表面下損傷の除去は、結晶の有用な計測学測定、特に透過率測定を提供するものである。本発明は、通常は表面欠陥による透過損失を評価するために用いられる、多重路長試料測定を実施する必要のない光透過率の品質評価を提供する。本発明は多重路長試料を作成する必要を排除する。本発明は、より高速でより低コストの品質評価を提供し、光素子の形につくる前に結晶の光透過率の品質を評価して保証することにより、光学素子の作成に関するコストを改善する。
【００２４】
好ましい実施形態において、提供される光学フッ化物結晶プリフォーム２０は、初期仕上面２２が[１１１]結晶面である<１１１>方位のＣａＦ２結晶である。好ましい実施形態において、提供される結晶プリフォーム２０は、初期仕上面２２が[１００]結晶面である、<１００>方位のＣａＦ２結晶である。本発明にしたがえば、中間空間周波数及び高空間周波数粗さ並びに表面下損傷に関する表面品質が光透過率に強く影響し、短波長になるほど表面品質の改善により光透過率が高くなる。特に１９３ｎｍ光では、透過率は、粗さ１.４ｎｍＲＭＳの表面に対する９０.３０％から、粗さ０.８ｎｍＲＭＳの表面に対する９１.９８％まで高くなった（Δ＝１.６８％）。本発明は、空間波長１〜１０００μｍである中間空間周波数粗さ及び空間波長１μｍ未満である高空間周波数粗さの除去及び消去による、改善された光透過率を提供する。
【００２５】
本発明は、先行する機械的研磨による表面及び表面下の残留損傷を除去する最終段階研磨を用いる、優れた内部透過率測定用ＣａＦ２表面を提供する。最終段階研磨は、（ｐＨが９〜１２の）アルカリ性環境内に分散された、球形非脆性研磨剤粒子を用いて実施される。研磨剤粒子には、火炎加水分解ＳｉＯ２（ヒュームドシリカまたは溶融シリカ），沈殿ＳｉＯ２及び沈殿Ａｌ２Ｏ３があるがこれらには限定されない。高ｐＨ溶液内にある球形非脆性粒子を用いる最終研磨段階は、化学−機械的プロセスである。適用例ではヒュームドＳｉＯ２を利用している。このプロセスは、光透過率及びレーザ損傷（ＴＬＤ）試料に関する計測のため並びにエキシマーレーザ部品及びリソグラフィ製品の製造のために実施されることが好ましい。
【００２６】
本発明は、光学性能を高めるためにはどの表面態様の改善が必要かを評価するために、表面品質を特性決定する工程を含む。以下の本発明の実施例では、フッ化カルシウム単結晶について、２つの相異なる表面品質の関数として光透過性能を試験した。ＣａＦ２にはどのタイプの表面欠陥が一番多いか及びそのような欠陥がどの程度まで光透過性能に影響するかを決定するために、処理された表面の特性決定を、光干渉法及び原子間力顕微鏡法を用いて実施した。中間空間周波数及び高空間周波数粗さ（それぞれの空間波長範囲は１〜１０００μｍ及び１μｍ未満）に関して、表面品質を考察した。
【００２７】
バルクＣＴＥ（熱膨張係数）が１８.８５×１０−６/℃（表１参照）である単結晶フッ化カルシウムボウルをストックバーガー法を用いて作成した。平行露出面として（１１１）面をもつ単路長試料を結晶から切り出した。試料を両面研削にかけ、ラップ仕上げし、次いで純機械的研磨剤を用い、徐々に粒度を小さくする多段階研磨（仕上手順Ａと称する）を施して、初期仕上光学フッ化物結晶プリフォームを得た。露出され、研磨された表面について測定したヌープ硬度は圧子の長軸と結晶学的方向の間の方位（すなわち方位角）に依存して、１５２〜１５９ｋｇ/ｍｍ２であった。試料表面をプラズマで清浄化して、走査型白色光干渉法を用いて倍率５Ｘ及び４０Ｘ（走査面積はそれぞれ１.４８ｍｍ２及び０.０２３ｍｍ２）で特徴を調べ、中間空間周波数欠陥及び巨視的表面粗さについて解析した。さらに、高空間周波数スクラッチ及び微視的表面粗さの特徴を調べるために、原子間力顕微鏡法（ＡＦＭ）を用いた。次いで、窒素パージを備える、ビーム寸法２７ｍｍ２のタングステン／重水素２ビームＵＶ／ＶＩＳ（紫外／可視）分光光度計を用い、光透過率について試料を試験した。１８５〜４００ｎｍのスペクトル走査を３０ｎｍ/分の走査速度で実施し、それぞれの波長における滞留時間を６０秒として、１８５，１９３，２０５，２４８及び４００ｎｍで単一波長試験を実施した。このシステムの波長精度は±０.２ｎｍであり、透過率精度は±０.０３％/ｃｍであった。試験終了後、本発明にしたがう、スクラッチ及び表面下損傷のない表面の形成を促進する、化学的に調整された環境（ｐＨが１０〜１０.５の水酸化アンモニウム溶液）内にある球形非脆性研磨剤（ヒュームドＳｉＯ２）を用いてそれぞれの表面をさらに研磨した（仕上手順Ｂと称する）。再処理された試料について、清浄化、表面の特徴調べ及び光透過率試験を再度行った。再処理試料についての経路長変化は０.５％未満であった。
【００２８】
ＣａＦ２の表面解析結果を表２に示す。純機械的研磨プロセス（仕上手順Ａ）では、１.４８ｍｍ２及び０.０２３ｍｍ２の走査面積のそれぞれに対して、光干渉法（倍率５Ｘ及び４０Ｘ）を用いて決定された、２.０ｎｍＲＭＳ及び１.４ｎｍＲＭＳの巨視的表面粗さが得られた。倍率５Ｘでの走査では、スクラッチすなわち周波数依存欠陥は全く見られない（図１５（Ａ））。しかし、倍率４０Ｘでの解析は、表面上の局所的な準平坦領域における差（すなわち、山対谷データで決定されたほぼ１０ｎｍの段差がある、横方向２５〜５０μｍ毎に繰り返される高点及び低点）で表される中間空間周波数粗さの存在を示す（図１６（Ａ））。２５μｍ２を走査するＡＦＭを用いてさらに解析すると、０.２ｎｍＲＭＳの微視的表面粗さをもつ高空間周波数スクラッチの存在が示される（図１７（Ａ））。
【００２９】
本発明にしたがう化学−機械的最終研磨工程（仕上手順Ｂ）を適用すると、表面仕上はさらに、１.４８ｍｍ２及び０.０２３ｍｍ２の走査面積に対してそれぞれ１.５ｎｍＲＭＳ及び０.８ｎｍＲＭＳまで改善された。さらに、最終処理工程の追加により、先の倍率４０Ｘでの試験時に見られたような中間空間周波数粗さの存在が除去された（図１６（Ｂ））。これらの光学観測を裏付けているのは、局所的な準平坦領域の除去を示す、改善された山対谷値である（表２参照）。ＡＦＭ解析は、同様に、ほぼ０.２ｎｍＲＭＳの微視的表面仕上をもつ高空間周波数スクラッチの除去を示す（図１７（Ｂ））。
【００３０】
初めに初期仕上手順Ａを用い、次いで、仕上手順Ｂに対して先に定められた最終研磨処理工程をさらに用いて作成した、代表的な（１１１）ＣａＦ２試料について実施したＵＶ／ＶＩＳ分光光度法走査が図１８に示される。波長が短くなるにつれて、表面品質による光透過率への影響が大きくなる。しかし、改善された光透過率データの有意性は、６０秒の滞留時間により試験確度がさらに高い、表３に示される単一波長光透過率試験結果を用いてさらに正確に定量化される。それぞれの波長に対して、改善された表面品質による光透過性能の測定可能な向上が認められる。特に１９３ｎｍについては、２つの仕上手順間の差が１.６８％の光透過性能の差になって現れている。これらの結果は、ＣａＦ２の光透過率に関する中間空間周波数及び高空間周波数粗さの複合効果を表し、深ＵＶ波長が、表面品質、特に空間波長１〜１０００μｍである中間空間周波数粗さ及び空間波長１μｍ未満である高空間周波数粗さに対して敏感であることを明らかに示すものである。
【００３１】
透過率試験は、化学−機械的研磨工程の追加使用による、（１１１）ＣａＦ２の光学性能における有意な向上を示すが、結果を表面粗さの改善だけに帰因させることはできない。ＡＦＭ解析は、純機械的プロセス（すなわち初期仕上手順Ａ）を用いた表面処理について高空間周波数スクラッチの存在を示す（図１７（Ａ））。これらのスクラッチの形成は、機械的研磨中に表面に至った浅いクラックの形態のある程度の表面下損傷にともなうと考えられる。そのような損傷は、光を散乱させることにより透過率を低めると考えられる。化学−機械的研磨工程（すなわち仕上手順Ｂ）の使用により、高空間周波数スクラッチが除去されることが示され（図１７（Ｂ））、さらに付随する表面下損傷も除去されたと考えられる。透過率の向上は、表面下損傷の除去にある程度はよると考えられる。
【００３２】
異なる仕様で作成したＣａＦ２試料の光学試験は、光透過率に対する表面品質の有意な影響を示した。特に１９３ｎｍでは、光透過率が、純機械的研磨剤を用いる多段階研磨手順で作成された１.４ｎｍＲＭＳ表面についての９０.３０％から、アルカリ性溶液内の球形非脆性研磨剤粒子による化学−機械的最終研磨工程を用いて０.８ｎｍＲＭＳまでさらに処理された同じ表面についての９１.９８％まで高まることがわかった。表面品質の差は、光干渉法及び原子間力顕微鏡法による解析で決定されたように、中間空間周波数及び高空間周波数粗さの除去にあった。純機械的研磨にともなう表面下損傷の除去も明らかであった。
【表１】
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【表２】
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【表３】
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【００３３】
当業者には、本発明の精神及び範囲を逸脱することなく、本発明に様々な改変及び変形がなされ得ることが明らかであろう。したがって、添付される特許請求項及びそれ等の等価物の範囲内に本発明の改変及び変形が入れば、本発明はそのような改変及び変形を包含するとされる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明にしたがうλ＜２００ｎｍ光リソグラフィ及びレーザ光学素子の実施形態を示す
【図２】本発明にしたがうλ＜２００ｎｍ光リソグラフィ及びレーザ光学素子の実施形態を示す
【図３】本発明にしたがう方法を示す
【図４】本発明にしたがう方法を示す
【図５】本発明にしたがう方法を示す
【図６】本発明にしたがう方法を示す
【図７】本発明にしたがう方法を示す
【図８】本発明にしたがう方法を示す
【図９】本発明にしたがう方法を示す
【図１０】本発明にしたがう方法を示す
【図１１】本発明にしたがう方法を示す
【図１２】本発明にしたがう方法を示す
【図１３】本発明にしたがう方法を示す
【図１４】本発明にしたがう方法を示す
【図１５Ａ】仕上手順Ａで作成されたＣａＦ２面（初期仕上光透過面）の光干渉像であり、この光干渉像は１.４８ｍｍ２の走査面積が倍率５Ｘで記録され、Ｒａ＝１.５８ｎｍ，ＲＭＳ＝２.００ｎｍ，Ｒｔ＝１７.６３ｎｍの表面品質を示す
【図１５Ｂ】本発明にしたがう仕上手順Ｂで作成されたＣａＦ２面（最終仕上研磨光透過面）の光干渉像であり、この光干渉像は１.４８ｍｍ２の走査面積が倍率５Ｘで記録され、Ｒａ＝１.２１ｎｍ，ＲＭＳ＝１.５２ｎｍ，Ｒｔ＝１１.９０ｎｍの表面品質を示す
【図１６Ａ】仕上手順Ａで作成されたＣａＦ２面（初期仕上光透過面）の光干渉像であり、この光干渉像は０.０２３ｍｍ２の走査面積が倍率４０Ｘで記録され、Ｒａ＝１.０５ｎｍ，ＲＭＳ＝１.２９ｎｍ，Ｒｔ＝９.５８ｎｍの表面品質を示す
【図１６Ｂ】本発明にしたがう仕上手順Ｂで作成されたＣａＦ２面（最終仕上研磨光透過面）の光学干渉像であり、この光学干渉像は０.０２３ｍｍ２の走査面積が倍率４０Ｘで記録され、Ｒａ＝０.６４ｎｍ，ＲＭＳ＝０.８２ｎｍ，Ｒｔ＝６.７６ｎｍの表面品質を示す
【図１７Ａ】仕上手順Ａで作成されたＣａＦ２面（初期仕上光透過面）の原子間力顕微鏡写真であり、この原子間力顕微鏡写真はＲａ＝０.１５ｎｍ，ＲＭＳ＝０.２０ｎｍ，Ｒｔ＝１.７５ｎｍの表面品質を示す
【図１７Ｂ】本発明にしたがう仕上手順Ｂで作成されたＣａＦ２面（最終仕上研磨光透過面）の原子間力顕微鏡写真であり、この原子間力顕微鏡写真はＲａ＝０.１３ｎｍ，ＲＭＳ＝０.１７ｎｍ，Ｒｔ＝１.３５ｎｍの表面品質を示す
【図１８】初めに１.４ｎｍＲＭＳの表面品質（手順Ａ−初期仕上光透過面）につくられ、次いで本発明にしたがい、空間波長が１〜１０００ｎｍの中間空間周波数粗さ及び空間波長１μｍ未満である高空間周波数粗さがない、０.８ｎｍＲＭＳの表面品質（手順Ｂ−最終仕上研磨光透過面）につくられた、（１１１）ＣａＦ２試料に対する性能改善を実証する、波長１８５から４００ｎｍまでの光透過率のグラフを示す。最終研磨処理の追加による経路長変化は０.５％より小さい
【符号の説明】
【００３５】
２０    光学フッ化物結晶プリフォーム
２２    初期仕上光透過面
２４    コロイド状研磨剤粒子溶液
２６    コロイド状研磨剤粒子
２８    最終仕上光学フッ化物結晶
３０    最終仕上高光透過率面
【図１】
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【図２】
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【図６】
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【図１２】
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【図１４】
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【図１８】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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