(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、蛍石原料を収納するルツボと、該ルツボを保持しつつ結晶成長炉内と該結晶成長炉を収納した真空容器内を垂直に降下し、真空容器の内部から外部へと垂直降下する引き下げ棒と、該引き下げ棒が前記真空容器外へと降下する際に通過する該真空容器のシール部と、を備えた垂直ブリッジマン法にかかる蛍石単結晶の製造装置において、
前記引き下げ棒のうち、少なくとも前記シール部を通過する部分に、真空容器内にある揮発物が付着しないようにするカバーを設け、
前記カバーに多段階のスライド機構を設けて、前記引き下げ棒の垂直降下とともに、前記付着を防止しつつ降下方向に収縮する構成としたことを特徴とする蛍石単結晶の製造装置。
【請求項２】
前記引き下げ棒は、前記結晶成長炉内側のカーボン製シャフトの部分と、前記結晶成長炉外側の金属製シャフトの部分とを有し、当該金属製シャフトの部分が前記真空容器外へと降下することを特徴とする請求項１記載の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般光学機器や光リソグラフィー用の光学系に用いて好適な蛍石単結晶を製造する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＬＳＩの高集積化が進行し、光リソグラフィーによる微細加工において露光装置（ステッパーまたはスキャナー）に使用する光源が短波長化している。短波長のＫｒＦやＡｒＦなどの光源では、使用可能な光学材料が石英ガラスや蛍石に限られてくる。
光リソグラフィー用の蛍石には、高透過率、屈折率の高均質性、優れたレーザー耐久性が要求される。
この光リソグラフィー用の蛍石は、垂直ブリッジマン法やＧＦ法（徐冷法）で結晶成長させることにより得られる。
垂直ブリッジマン法とは、蛍石原料を収納したルツボを、蛍石原料の融点前後にわたる温度勾配を有する結晶成長炉（真空雰囲気下）の中で垂直に降下させることにより、蛍石原料を溶融させて融液を形成するとともに、一端から前記融液を順次固化させて蛍石単結晶を成長させる方法である。
【０００３】
また、光リソグラフィー用の蛍石を製造する場合は、化学合成されたフッ化カルシウム原料を用い、原料中の酸化物を除去するために、スカベンジャーとして弗化鉛を使用することが一般的に行われている。
ここで、垂直ブリッジマン法にかかる蛍石単結晶の製造装置の構成例を図２に示す。
【０００４】
この製造装置は、蛍石原料を収納するルツボ１と、該ルツボ１を保持しつつ結晶成長炉１０内、真空容器５内を垂直に降下し、前記真空容器５の内部から外部へと垂直降下する引き下げ棒２と、該引き下げ棒２が真空容器外へと降下する際に通過する該真空容器５のシール部８（8a,8b)と、結晶成長炉１０の内部を昇温させるヒーター３と、蛍石原料の融点前後にわたる温度勾配を結晶成長炉
１０の内部に形成するための熱遮断板４と、を備えており、結晶成長炉１０は真空に保持されたベルジャー（真空容器）５内に設置されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記引き下げ棒２は、結晶成長に合わせて前記ベルジャー５内から外部（大気中）へと、駆動部１２及び送りネジ１１の動作により降下運動をするので、引き下げ棒２が真空容器外へと降下する際に通過する真空容器５のシール部８において密閉性を充分に維持することにより、真空状態を保つ必要がある。
しかしながら、従来の製造装置では、蛍石単結晶の成長過程で発生した多くの揮発物が降下する引き下げ棒２に付着して、真空容器５のシール部８に巻き込まれ、真空漏れ（リーク）が発生していた。
【０００６】
この真空漏れが発生すると、フッ化カルシウム原料（蛍石原料）に大気中の酸素が取り込まれるので、製造される蛍石単結晶は、透過率が低いという問題点や、ＫｒＦまたはＡｒＦエキシマレーザー光を照射したときにカラーセンターが生じる（レーザー耐久性不良）という問題点を有することとなる。
このように、蛍石単結晶の透過率やエキシマレーザー光（特にＡｒＦエキシマレーザー光）に対する耐久性には、製造時におけるわずかなリークでも大きな影響を与えてしまうので、問題となっていた。
また、前記リークの程度がひどい場合には、製造装置のヒーター３や断熱材４の劣化が起こるので、結晶成長炉１０の運転を停止する必要があり、大きな問題となっていた。
【０００７】
本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであり、光リソグラフィーに使用できる高い透過率と優れたレーザー耐久性を有する高品質な蛍石単結晶を安定に製造できる蛍石単結晶の製造装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そのため、本発明は第一に「少なくとも、蛍石原料を収納するルツボと、該ルツボを保持しつつ結晶成長炉内と該結晶成長炉を収納した真空容器内を垂直に降下し、真空容器の内部から外部へと垂直降下する引き下げ棒と、該引き下げ棒が前記真空容器外へと降下する際に通過する該真空容器のシール部と、を備えた垂直ブリッジマン法にかかる蛍石単結晶の製造装置において、前記引き下げ棒のうち、少なくとも前記シール部を通過する部分に、真空容器内にある揮発物が付着しないようにするカバーを設け、前記カバーに多段階のスライド機構を設けて、前記引き下げ棒の垂直降下とともに、前記付着を防止しつつ降下方向に収縮する構成としたことを特徴とする蛍石単結晶の製造装置（請求項１）」を提供する。
【０００９】
また、本発明は第二に「前記引き下げ棒は、前記結晶成長炉内側のカーボン製シャフトの部分と、前記結晶成長炉外側の金属製シャフトの部分とを有し、当該金属製シャフトの部分が前記真空容器外へと降下することを特徴とする請求項１記載の製造装置（請求項２）」を提供する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明（請求項１〜２）の垂直ブリッジマン法にかかる蛍石単結晶の製造装置においては、蛍石原料を収納するルツボを保持しつつ垂直降下する引き下げ棒のうち、少なくとも真空容器外へと降下する際に真空容器のシール部を通過する部分に、真空容器内にある揮発物が付着しないようにするカバーを設けている。
【００１１】
そのため、本発明（請求項１〜２）の製造装置においては、蛍石単結晶の成長過程で発生した多くの揮発物が降下する引き下げ棒に付着して真空容器のシール部に巻き込まれることがなく、その結果、真空漏れ（リーク）が発生しない。
【００１２】
従って、本発明（請求項１〜２）の製造装置によれば、真空漏れ（リーク）が原因となって発生する、製造される蛍石単結晶の透過率が低いという問題点や、ＫｒＦまたはＡｒＦエキシマレーザー光を照射したときにカラーセンターが生じる（レーザー耐久性不良）という問題点を解消することができる。
さらに、本発明（請求項１〜２）の製造装置では、前記リークの程度がひどい場合に発生する製造装置のヒーター劣化や断熱材の劣化が起こらないので、劣化が原因となって結晶成長炉の運転を停止することもない。
【００１３】
言い換えると、本発明（請求項１〜２）の製造装置によれば、光リソグラフィーに使用できる高い透過率と優れたレーザー耐久性を有する高品質な蛍石単結晶を安定に製造できる。
本発明にかかる引き下げ棒は、例えば、結晶成長炉内側のカーボン製シャフトの部分と、結晶成長炉外側の金属製シャフトの部分とを有し、当該金属製シャフトの部分が真空容器外へと降下するように構成することができる（請求項２）。
【００１４】
即ち、高温となる結晶成長炉内に位置する引き下げ棒部分には、耐熱性に優れたカーボン製シャフトを用いることが好ましく、結晶成長炉内ほど高温ではない結晶成長炉外に位置し、冷却してもよい引き下げ棒部分には、金属製シャフトを使用すればよい。
また、引き下げ棒の金属製シャフトの部分がシール部を通って、真空容器外へと降下する。
【００１５】
ところで、引き下げ棒の金属製シャフトは、カーボン製シャフトとの接続部分において、焼き付きを起こすおそれがある。また、結晶成長炉内ほど高温ではないとしても、真空容器内（結晶成長炉外）も高温となるため、ここに位置する金属製シャフトが熱変形する心配がある。そこで、金属製シャフトは、冷却して用いることが好ましい。
【００１６】
なお、真空容器内は、およそ１×１０-6Ｔｏｒｒの真空度に保たれているので、原料、反応副生成物からだけでなく、断熱材やその他（容器壁面）からも多くの揮発物が放出される。
これらの揮発物は、低温物体に触れると容易に固化し、低温物体上に付着物を形成するので、金属製シャフトを冷却して用いる場合には、揮発物が金属製シャフトに付着しやすくなる。
しかしながら、かかる場合にも、本発明によれば、少なくとも真空容器のシール部を通過する部分に、揮発物が付着しないようにカバーを設けているので、真空漏れ（リーク）を十分に防止できる。
【００１７】
なお、カバーの隙間からもわずかな量の揮発物が侵入するので、カバーによる遮蔽性をより高めて、揮発物の付着を確実に防止するためには、非引き下げ時に真空容器内に位置する金属製シャフト部分Ａ（図２参照）を全て遮蔽するカバーを設けることが好ましい。
ところが、金属製シャフト部分Ａを全て遮蔽するカバーを設けると、金属製シャフト部分２ｂが降下する際に、同時に降下するカーボン製シャフト部分２ａをカバーが妨害することとなる。
【００１８】
また、真空容器シール部の一端を通過する金属製シャフト部分のみの長さ（Ａ部分よりも短い）に等しいカバーを設ける場合に、カバーがカーボン製シャフト部分２ａの降下を妨害しないようにするためには、カバー上端とカーボン製シャフト部分２ａの下端との間隔を降下距離よりも大きな値にする必要がある。
そのため、降下距離が増えるほど金属製シャフトの全長を大きくして、前記間隔を増大する必要があり、製造装置の全高が徒に高くなってしまう。
【００１９】
そこで、本発明にかかるカバーは、多段階のスライド機構を設けて、引き下げ棒の垂直降下とともに、揮発物の付着を防止しつつ降下方向に収縮する構成とする。
かかる構成にすると、カバーは引き下げ棒の降下に応じてスライド収縮するので、前記金属製シャフト部分Ａを全て遮蔽するカバーを設けた場合でも、金属製シャフト部分２ｂが降下する際に、同時に降下するカーボン製シャフト部分２ａをカバーが妨害することがない。
【００２０】
また、かかる構成にすると、カバーは引き下げ棒の降下に応じて収縮するので、前記金属製シャフト部分Ａよりも短いカバーを設けた場合に降下距離が増えても、カバーがカーボン製シャフト部分２ａの降下を妨害することがない。
そのため、金属製シャフト部分の全長を増大する必要がなく、製造装置の全高が徒に高くなることがない。
【００２１】
本発明にかかるカバーとしては、カバーに多段階のスライド機構を設けて、引き下げ棒の垂直降下とともに、揮発物の付着を防止しつつ降下方向にスライド収縮する構造（請求項１）とすることが、カバーの耐熱性、材質および機械的強度の点で現実的であり好ましい。
また本発明にかかるカバーの材質としては、耐熱性の高いカーボンの他に、モリブデンや金属スパイラル等が使用できる。
【００２２】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこの例に限定されるものではない。
【００２３】
【実施例】
本実施例にかかる蛍石単結晶の製造装置は図２の装置に、引き下げ棒２及びそのガイド部材Ｇのカーボン製カバー（図１参照）を設けたものである。
引き下げ棒２は、カーボン製シャフト２ａの部分と金属（ステンレス）製シャフト２ｂの部分を有する。
【００２４】
カバーには４分割（第１〜第４カバー）３段階のスライド機構を設けて、引き下げ棒２の垂直降下とともに、揮発物の付着を防止しつつ降下方向にスライド収縮する構造とした。
即ち、カバーは、引き下げ棒２が最高位置にあるときには、収縮しないで伸びきった状態であり（図１（ａ）参照）、真空容器内にある金属製シャフト部分Ａ（図２参照）を全て覆う最長の長さとなり、また引き下げ棒２が最低位置にあるときには、スライド収縮して最短の長さとなる（図１（ｂ）参照）。
【００２５】
ここで、カバーは、引き下げ棒２が最高位置にあるときには、金属製シャフト部分Ａとガイド部材Ｇを遮蔽しており、また引き下げ棒２が最低位置にあるときには、金属製シャフト部分Ａのうち真空容器内にある部分とガイド部材Ｇを遮蔽している。
本実施例では、カバーの隙間からもわずかな量の揮発物が侵入することを考慮し、カバーによる遮蔽性をより高めて、揮発物の付着を確実に防止するために、金属製シャフト部分Ａ（図２参照）を全て遮蔽するカバーを設けることとした。
【００２６】
カバーの上端は、カーボン製シャフト２ａにネジ込み固定され、カバーの下端は、ベルジャーベースプレート（真空容器の基盤）に固定されない。そして、カバーは、引き下げ棒２の動きに合わせて上下にスライド運動する。
４分割されたカバーの最外部である第１のカバーは、カーボン製シャフト２ａにネジ込み固定される。第２のカバーは第１のカバーに引っかかり、第３のカバーは第２のカバーに引っかかる形態となり、第４のカバーはベースプレート上に配置される。
【００２７】
これらのカバーが途中で重ならず一番伸びきったときが図１（ａ）に示す状態であり、ルツボの引き下げ（降下）開始前に相当する。また、ルツボの引き下げ終了時には４片のカバーが重なるため、図１（ｂ）に示すように、カバーの全長は最短となる。
このように、カバーは引き下げ棒２の降下に応じてスライド収縮するので、本実施例のように、金属製シャフト部分Ａを全て遮蔽するカバーを設けた場合でも、引き下げ棒２が降下する際に、同時に降下するカーボン製シャフト部分２ａをカバーが妨害することがない。
【００２８】
また、カバーは引き下げ棒２の降下に応じて収縮するので、金属製シャフト部分Ａよりも短いカバーを設けた場合に降下距離が増えても、カバーがカーボン製シャフト部分２ａの降下を妨害することがない。
そのため、金属製シャフト部分の全長を増大する必要がなく、製造装置の全高が徒に高くなることがない。
【００２９】
本実施例にかかるカバーの効果を真空漏れを検出することにより検証した。真空漏れは、製造装置に取り付けた真空計により検出できるが、本実施例のスライド式のカバーを設けることにより、シール部８における真空漏れが激減した。そして、製造される蛍石単結晶の透過率不良やエキシマレーザー耐久性不良と装置の運転中止がなくなった。
このように、本実施例の製造装置によれば、装置高さを増加させることなく、降下する金属（ステンレス）製シャフト２ｂとガイド部材Ｇへの揮発物の付着を防止することが可能となり、その結果、シール部８における真空漏れ（リーク）をなくすことができた。
即ち、本実施例の製造装置を使用して多数回、蛍石を製造したところ、金属（ステンレス）製シャフト２ｂとガイド部材Ｇに付着物は認められず、シャフト２ｂについては、新品同様の表面状態が維持されていた。
【００３０】
本実施例の製造装置によれば、従来は頻繁に発生していた製造される蛍石単結晶の透過率不良などが激減し、光リソグラフィーに使用できる高い透過率と優れたレーザー耐久性とを有する高品質な蛍石単結晶を安定に製造できるようになった。
なお、本実施例ではカバーを４分割としたが、分割はこの数字に限定されるものではない。また、各カバーに引っかかりを設けてスライド可能としたが、テーパー構造としても良い。さらに、ベースプレートにカバーの下端を固定し、上端および下端を除いたカバーをスライドさせて、カバーの全長を調整しても構わない。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の製造装置によれば、光リソグラフィーに使用できる高い透過率と優れたレーザー耐久性を有する高品質な蛍石単結晶を安定に製造できる。
即ち、本発明の製造装置によれば、ＫｒＦ、ＡｒＦエキシマレーザー光源に対して耐久性の優れた高品質の蛍石単結晶を安定して得られるようになった。特に、ＡｒＦエキシマレーザーに対しては、耐久性が向上することにもなった。
【００３２】
また、本発明の製造装置によれば、カーボンヒーター、カーボン断熱材の劣化が認められず、長期間の装置使用が可能となった。さらに、蛍石単結晶の安定生産の実現により、蛍石単結晶のコストダウンが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】は、本発明にかかるカバーの構成図である。
【図２】は、蛍石単結晶の製造装置（一例）の構成図である。
【符号の説明】
１  ルツボ
２  引き下げ棒
２ａ  カーボン製シャフト
２ｂ  金属製シャフト
３  ヒーター
４  熱遮断板
５  ベルジャー（真空容器）
６  断熱材
７  ベースプレート
８  シール部
８ａ  シール部材
８ｂ  引き下げ棒と接触するＯ−リング
９  Ｏ−リング
１０  結晶成長炉
１１  送りネジ
１２  駆動部
Ａ  真空容器内にある金属製シャフト部分（引き下げ棒が最高位置にあるとき）
Ｇ  引き下げ棒のガイド部材
以上
【図１】
0004092747.tif 000002
【図２】
0004092747.tif 000003