CN1429285A - 光学制版用的氟化物晶体透镜的坯体 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高质量可识别的氟化物晶体光学微制版透镜的坯体，它用于形成微制版系统的透镜元件。该氟化物光学制版透镜坯体的高质量氟化物晶体特征可保证在采用高能短波长紫外线激光源的微制版制造过程中具有有利的性能。该光学制版用的氟化物晶体透镜坯体包含许多相邻邻接的，其边界角小的亚晶粒。

Description

光学制版用的氟化物晶体透镜的坯体
发明的背景
提高计算机性能的需求归结于制造集成电路芯片用的制版工艺。制版包括对掩模光照，将该掩模的图案通过光学微制版系统聚焦到涂有光致抗蚀剂的晶片上。由此就将掩模的图案转移到晶片上。在给定的晶片上减小的线条宽度，就会改进性能。降低光照的波长就能够提高分辨率，而高的分辨率是达到更小线条宽度所需要的。图案制版的光正在使用波长更短的紫外光区。这样就需求能够在这些光学微制版短波长性能的光学组件性能可靠。在193nm和157nm具有高透射比，而且在强激光照射下不会损坏的材料已知很少。氟化物例如氟化钙和氟化钡的是在＜200nm波长具有高透射比的潜在材料。采用波长在193nm和更短的真空紫外光的投影光刻系统，在得到更小的特征尺寸方面可提供所要求的益处。采用波长在157nm区域的真空紫外光的微制版系统，具有改善集成电路和制造方法的可能性。波长193nm和更短的真空紫外光例如157nm的商业应用和使用，受到在波长157nm区域内的这样短波长的紫外光透过光学材料的性能的阻碍。采用短长短于175nm的VUV光，例如157nm区域的光半导体工业进展缓慢，也是因为缺乏可经济地制造坯体的透光材料，而且制造质量高，而且可以胜任预定微制版用途的坯体也很困难。对于用于制造集成电路的在UVU157nm区域例如氟受激准分子激光的发射光谱内的短紫外光制版，就需要这样的氟化物晶体光学制版透镜元件坯体，它具有有利的光学性质和非常合格的晶体性质，包括在短于200nm和193nm、157nm波长的优良透射性，而且它便于制造，在经济成本上也合算。本发明克服了现有技术中的这些缺点，并提供了一种它可以经济地提供高质量可识别的氟化物晶体光学制版透镜元件坯体的方法，该坯体能够用来改进采用真空紫外光波长制造集成电路的工艺。
发明的概述
本发明提供一种高质量可识别的氟化物晶体光学制版透镜元件坯体。该氟化物晶体光学元件坯体包括具有亚晶粒结构的亚晶粒。该氟化物晶体光学元件坯体中至少有第一亚晶粒结构和第二亚晶粒结构。所述第二亚晶粒结构在由位错缺陷形成的第一缺陷边界处与第一亚晶粒结构相邻并邻接。所述第一缺陷边界具有相邻的第一亚晶粒-第二亚晶粒边界角。第一亚晶粒-第二亚晶粒边界角小于2分，坯体的杂质含量为Pb低于1ppm(重量)，Ce低于0.5ppm(重量)，Na低于2ppm(重量)，K低于2ppm(重量)。坯体的157nm内吸光系数小于0.0022/cm(此吸光系数的对数底为10)，193nm内吸光系数小于0.000431/cm(此吸光系数的对数底为10)，光学均匀性小于2ppm，平均双折射小于2nm/cm RMS，最大双折射小于5nm/cm。
在一个优选实施方式中，本发明包括一种制造氟化物晶体光学制版透镜元件坯体的方法。该制造方法包括形成氟化物晶体的熔体，将该熔体结晶成一个氟化物晶体部件，该部件优选具有≥200mm的大尺寸，并将该氟化物晶体部件退火。该方法还包括对经退火的氟化物晶体部件进行合格检验，使其能够提供这样的氟化物晶体光学制版透镜元件坯体，该坯体的157nm内吸光系数小于0.0022/cm，193nm的内吸光系数小于0.00043/cm，205nm铅吸收＜0.23cm-1，平均的双折射小于2nm/cm，最大双折射小于5nm/cm，光学均匀性小于2ppm，最大的表面亚晶粒消取向边界角≤2分。
附图的简要说明
图1-3示出了三个氟化钙晶体样品给出相对边界角(用度表示)的亚晶粒和结构；
图4a示出了氟化物晶体光学制版透镜元件坯体；
图4b是所述坯体的侧面剖视图；
图4c是由图4b所述坯体形成的透镜元件的侧面剖视图；
图5示出了一个对比样品，它给出了相对边界角(用度表示)，和其亚晶粒消取向程度大的氟化钙亚晶粒结构；
图6示出了氧对157nm光学制版光在氟化钙晶体中透射的影响；
图7示出了Pb含量2.16ppm，路径长度0.57cm的氟化钙晶体样品在190nm-300nm范围的吸收光谱；
图8示出了图7所示含铅样品用203nm光激发时的发光光谱；
图9示出了Ce含量0.73ppm，路径长度0.57cm的氟化钙晶体样品的吸收光谱；
图10是氟化钙晶体样品的193nm和157nm吸光性能的对比；
图11a-c示出了本发明的一个实施方式。
发明的详细说明
本行业普通技术人员会明白，在不脱离本发明的精神和范围情况下，可以对本发明进行各种改进和变化。由此本发明覆盖这些对本发明进行的各种改进和变化，只要它们在所附权利要求及其等效内容的范围内。
在本发明的一个方面，氟化物晶体光学制版透镜元件坯体具有这样的亚晶粒，该亚晶粒具有亚晶粒结构。在一个优选的实施方式中，第一亚晶粒结构在由位错缺陷形成的第一缺陷边界处与第二亚晶粒结构相邻并邻接。所述边界具有相邻的第一亚晶粒-第二亚晶粒边界角，小于2分，坯体的杂质含量为Pb低于1ppm(重量)，Ce低于0.5ppm(重量)，Na低于2ppm(重量)，K低于2ppm(重量)，光学均匀性小于2ppm，平均双折射低于2nm/cm RMS，最大双折射小于5nm/cm，坯体157nm的内吸光系数小于0.0022/cm，对数底为10，193nm的对数底为10的内吸光系数小于0.00043/cm。该坯体还具有第三亚晶粒结构，它与相邻邻接的亚晶粒结构形成第二缺陷边界。该第二缺陷边界具有第二相邻亚晶粒边界角，也低于2分。第一亚晶粒结构或第二亚晶粒结构优选是与第三亚晶粒结构形成＜2分边界角的相邻邻接的亚晶粒结构。第一亚晶粒-第二亚晶粒边界角优选≤1分，第二相邻亚晶粒边界角≤1分。
在一个优选的实施方式中，氟化物晶体透镜坯体的杂质铅含量低于100ppb(重量)。杂质钠含量优选＜5ppm，杂质K含量＜0.5ppm(重量)。优选的是，坯体的205nm的铅吸收＜0.23cm-1(在205nm局部消光)，306nm的Ce吸收＜0.35×10-3cm-1(在306nm局部消光)。
在一个优选的实施方式中，氟化物晶体透镜坯体是氟化钙晶体光学制版透镜元件坯体。它优选在140-150nm波长范围内没有氧吸收峰。该坯体优选基本由Ca和F组成。
在另一个实施方式中，氟化物晶体光学制版透镜元件坯体是氟化钡晶体光学制版透镜元件坯体。该坯体优选基本由Ba和F组成。
在一个优选的实施方式中，氟化物晶体光学制版透镜元件坯体的平均双折射小于1nm/cm RMS，最大双折射小于2nm/cm。
氟化物晶体光学坯体优选具有大尺寸表面，表面的亚晶粒由相邻邻接的亚晶粒所界定，消取向边界角在大于20弧秒小于2弧分的范围内，其中大尺寸坯体表面每cm2具有至少三个表面亚晶粒。大尺寸表面的表面积优选至少为300cm2。坯体的大尺寸表面优选是圆形，最优选直径≥200mm。大尺寸表面圆形坯体的直径优选不大于400mm。本发明坯体的大尺寸表面直径范围约为150-400mm，优选约为200-400mm，最优选约为200-300mm。
本发明的氟化物晶体坯体中有位错缺陷。当一部分晶格结构相对于相邻部分平移时就发生位错。所述位错可以排成列，形成亚晶粒边界。因此，亚晶粒是由位错列界定的晶格部分。相邻亚晶粒之间的角度称为消取向角。因为亚晶粒边界仅是热力学亚稳态，它们在晶体内为高应力区域。在这些区域内，散射中心的密度与本体不同。
折射率的局部变化是所述应力的函数，它们与光学应变系数P11、P12和P44有关，由下式表示：
nz-n＝dnz＝-P11(n3/2)ε
nx-n＝dnx＝-P12(n3/2)ε
nz’-nx’＝-P44(n3/2)ε′
其中n是没有应变的位置内的折射率，ε是产生的应变。方向x、z、x′和z′分别对应于结晶方向〔100〕、〔001〕、〔-110〕和〔110〕。(P11-P12)和P44是剪切的普克尔斯系数，(P11+2P12)是体积变化的普克尔斯系数。
消取向角θ可以用下式表示：
θ＝b/l，其中b是伯格斯矢量，l是位错间距。
根据本发明，使用同步加速器辐射来检查氟化物晶体透镜坯体的局部形态并测量θ。同步加速器辐射源能够在8-120keV范围内选择辐射能量。由于其操作使用的波长较短，而且照射束的发散小，相对于其它辐射源，其分辨率大得多。由于该辐射源的亮度能够达到其他辐射源例如X射线管亮度的1012倍，所以测量时间就大大缩短。
采用同步加速器辐射进行一系列摇摆曲线测量，其结果表明，如果晶体要有制版用途所需的有利光学性能，其平均亚晶粒消取向角必须不超过2弧分。
平均亚晶粒消取向角优选是几个1cm2面积上的平均值，所述面积之间的间距不超过4cm。
要得到平均亚晶粒消取向角小于2弧分的氟化物晶体坯体，采用常规的Bridgman技术的晶体生长速率优选小于或等于3.5mm/h，对于直径＞10cm的晶体，生长速率优选不超过2.4mm/h。精确的生长速率与晶体直径成反比。我们观察到在这样条件下，多达40％的生长晶体，其平均亚晶粒消取向＜2弧分。满足该条件的晶体能够根据下述的衍射技术(diffractometric technique)识别出来。这样的晶体具有＜2ppm的光学均匀性。
图1-3示出了三个氟化钙晶体光学制版透镜元件坯体样品的亚晶粒和结构。图4a示出了一个氟化物晶体光学制版透镜元件坯体20，它具有大尺寸的表面22。图4b是坯体20的侧面剖视图，它是个氟化物晶体光学制版透镜元件坯体盘，其直径是坯体的大尺寸，它还提供大尺寸表面22。如图4b-4c所示，氟化物晶体光学制版透镜元件坯体20被加工成氟化物晶体光学制版透镜24，其用途是在光刻设备/工艺中将波长小于200nm的光子流进行聚焦。大尺寸透镜24来自于大尺寸坯体20，坯体20的大尺寸表面22形成在制版照射时进行操纵和光学操作用的光学表面26。图1-3是三个氟化钙坯体的1cm2截面的亚晶粒结构的显微照片。图1-3所示的亚晶粒结构的显微照片是摄自如图4a所示氟化物晶体坯体的正方形样品表面28。图1-3是在法国Grenoble的European Synchrotron Radiation Facility，采用同步加速器辐射对晶体样品表面进行摇摆曲线测量的结果。采用非常准直、聚焦的同相强烈同步加速器辐射束，对正方形(1cm2)样品区域进行照射。用辐射检测照像机测量被样品衍射的同步加速器辐射，所述照像机给出这些两维图像(测得的衍射同步加速器辐射光，它随晶体位置的变化)。在图1-3中，采用Relative BoundaryAngle Keys揭示出坯体的亚晶粒结构，给出用度表示的相邻亚晶粒结构的边界角。如图3所示，样品C具有第一亚晶粒结构30和第二相邻邻接的亚晶粒结构32，亚晶粒结构30与32之间的第一缺陷边界34具有约1.5弧分的亚晶粒边界角。如图3所示，样品C还包括至少一个第三亚晶粒结构，例如第三亚晶粒结构36，它与相邻邻接的亚晶粒结构32形成第二缺陷边界38，所述缺陷边界38具有约为1.5弧分的第二相邻亚晶粒边界角。如图2所示，样品B具有第一亚晶粒结构30和第二相邻邻接的亚晶粒结构32，亚晶粒结构30与32之间的第一缺陷边界34具有约0.7分的亚晶粒边界角。在图2中，样品B包括第三亚晶粒结构例如结构36，它与相邻邻接的亚晶粒结构30形成第二缺陷边界38，所述缺陷边界38具有约为0.7分的第二相邻亚晶粒边界角。在图1中，样品A样似地显示相邻邻接的亚晶粒结构，它具有缺陷边界，该缺陷边界具有本发明优选的低相邻亚晶粒边界角，低于2分和低于1分。
最好要有上述的亚晶粒和亚晶粒结构，目的是保证高度合格的氟化物晶体光学制版透镜元件坯体，用于形成制版透镜，并保证有利的和所要求的光学性能，除了杂质引起的结晶缺陷要最小和相关的杂质引起的光学问题例如157nm和193nm吸收要最小之外，还包括低的双折射和高的光学均匀性。样品A坯体的平均亚晶粒消取向为1.2分，光学均匀性为1.4ppm。样品B坯体的平均亚晶粒消取向为0.7分，光学均匀性为1.1ppm。样品C坯体的平均亚晶粒消取向为1.5分，光学均匀性为1.4ppm。在本发明的一个优选实施方式中，氟化物晶体光学制版透镜元件坯体包含大尺寸表面亚晶粒边界角，范围是大于1分，小于2分。
图5显示了氟化钙的一个对比样品，它具有消取向程度很大的亚晶粒。图5所示对比样品的平均消取向位错缺陷边界角是22.2分，光学均匀性是8.3ppm。图1-3与图5的对比揭示出优选的平均消取向边界角小于2分的优点，图5所示亚晶粒结构高度的消取向导致承受很大应力的结晶结构，该结构具有高的双折射和高ppm数值的均匀性，以致不适合微制版用途。
图6显示了氟化钙晶体中的氧对157nm光学制版辐射的透射率的影响。图6显示的是透过路径长度为50mm的氟化钙晶体样品的VUV透射率。样品A1氧含量低，样品B1氧含量中等，样品C1氧含量高。在熔体内使用高、中等、低含量有清除氧作用的氟化铅，从晶体结构脱除氧，就可以获得这三种氧含量的样品。样品A1与样品B1和C1光谱的比较表明，低氧样品A1在140-150nm波长范围内没有氧吸收峰，光吸收最小。样品B1和C1显示出它们在140-150nm范围内的氧吸收带对157nm辐射的透射有损害作用。
图7和8显示出在氟化钙晶体中的铅对波长＜300nm的辐射透射的影响。图7显示的是Pb含量为2.16ppm的路径长度0.57cm的氟化钙晶体样品在190nm-300nm范围的吸收光谱。图7所示的含铅样品在205nm的铅吸收为0.23cm-1/ppm。图8显示的是图7含铅样品被203nm光激发时的发光光谱。图8显示，被203nm光激发样品具有210-270nm的发光强度峰。本发明的氟化钙晶体光学坯体优选在205nm具有＜0.23cm-1/ppm，更优选＜0.20cm-1/ppm的铅吸收。被203nm光激发时，本发明的氟化钙晶体光学坯体优选没有以235nm为中心(210-270nm)的铅发光强度峰。本发明的晶体光学元件坯体的Pb杂质含量低于1ppm，优选低于100ppb(重量)。这样低的铅含量可保证晶体光学制版坯体透镜元件的性能合格，在小于220nm的波长具有有利的低吸收，并在激发时避免了铅发光。
图7显示的是Pb含量为2.16ppm、路径长度为0.57cm的氟化钙晶体样品在190-300nm范围内的吸收光谱。图7所示的含铅样品在205nm的铅吸收为0.23cm-1/ppm。图8显示的是图7含铅样品受到203nm光激发时的发光光谱。图9显示在氟化钙晶体中Ce对波长小于350nm的光的透射的影响。图9显示的是Ce含量为0.73ppm的路径长度为0.57cm的氟化钙晶体样品的吸收光谱。图9所示的Ce含量为0.73ppm的样品在306nm的Ce+3铈吸收为7×10-3cm-1/ppm的306nm局部消光。本发明的氟化钙晶体光学制版透镜元件坯体在306nm的Ce吸收优选＜0.35×10-3cm-1。本发明的晶体光学元件坯体的Ce杂质含量低于0.5ppm。
图10对比了氟化钙晶体样品的193nm和157nm的吸收，它表明确定193nm和157nm制版光的透射对于氟化物晶体光学制版透镜元件坯体很重要。在图10中自左至右，前三个厚度的样品取自同一个氟化钙坯体，第四个样品取自另一个氟化钙坯体。图10显示出对193nm和157nm波长光的吸收都很重要，而且193nm吸收的测量值不可以用来说明氟化钙晶体光学制版透镜元件坯体在157nm的透射性能。本发明的晶体光学元件坯体的157nm吸光系数小于0.0022/cm(此吸收系数的对数底为10)，193nm的吸光系数小于0.00043/cm(此吸光系数的对数底为10)。
决定一个给定的氟化物晶体样品是否满足光学制版严格要求的因素包括其杂质和晶体质量。氟化物晶体优选是用Stockbarger-Bridgman方法生长的。该方法是下降一个装有熔融材料的坩埚，通过一个陡降的温度梯度。如果结晶前沿是静态的，就可以获得好的晶体。由于CaF2具有很低的导热率(311K时为9.71W/m·K)和高熔点(1418℃)，很难生成大尺寸的氟化钙晶体。
本发明优选提供一种氟化物晶体光学制版透镜元件坯体的制造方法。该方法是先形成氟化物的熔体，令该熔体结晶形成≥200mm的大尺寸氟化物晶体元件，将该氟化物晶体元件退火，并对退火的氟化物晶体元件进行合格检验，使其能形成这样的氟化物晶体光学制版透镜元件坯体，它的157nm的内吸光系数小于0.0022/cm，其对数底为10，193nm的内吸光系数小于0.00043/cm，其对数底为10，205nm的铅吸收小于0.23cm-1的205nm局部消光，306nm的Ce吸收小于0.7×10-3cm-1的306nm局部消光，平均双折射小于2nm/cm，最大双折射小于5nm/cm，光学均匀性小于2ppm，平均表面亚晶粒消取向边界角不超过2分。形成熔体优选是熔化高纯氟化钙原材料，该原材料的杂质含量为：Li低于等于1ppm(重量)，Na低于等于3.3ppm(重量)，K低于等于3.8ppm(重量)，Mg低于等于0.5ppm(重量)，Sr低于等于19ppm(重量)，Ba低于等于0.5ppm(重量)，Sc低于0.2ppm(重量)，Y低于0.2ppm(重量)，La低于0.2ppm(重量)，Gd低于等于0.2、Yb小于0.2ppm(重量)，Ti低于0.2ppm(重量)，Cr低于0.2ppm(重量)，Mn低于等于4.2ppm(重量)，Fe低于等于0.4ppm(重量)，Co低于等于0.2ppm(重量)，Ni低于0.2ppm(重量)，Cu低于等于0.3ppm(重量)，O低于200ppm(重量)。氟化钙原材料优选含有低于等于0.5ppm(重量)的Na和低于等于1ppm(重量)的K。
退火应能降低元件的应力双折射，即在于退火之前，元件具有高双折射，通过退火，该双折射的值就降低。最高的退火温度优选为1250℃，将元件数天缓慢冷却来降低双折射。
氟化钙原料的杂质Na含量优选＜2ppm，更优选＜0.5ppm。原料的杂质K含量＜2ppm，更优选＜1ppm。原料的杂质Ba含量优选≤0.2ppm。杂质Mn的含量优选≤0.6ppm。杂质Fe的含量优选＜0.2ppm。
形成氟化物晶体熔体优选是先提供至少一个去氧致密化的密实氟化物盘，其直径≥200mm，然后将其熔化。在一个优选的实施方式中，形成氟化钙熔体是采用至少一个去氧致密化的密实氟化物盘，该盘直径≥200mm。该致密化的氟化钙盘的密度优选＞3g/cm3。
在CaF2和其他氟化物材料中，氧是比较麻烦的杂质。即使生成晶体用的CaF2材料不含氧，但在生长晶体的操作过程中会发生的与水(CaF2是吸湿的)、空气和任何其他存在的氧源之间的反应也会导致形成氧阴离子含量不合格的产物。为了阻止这种有害的杂质，通常在结晶之前和/或结晶过程中，用氟化物源物质对原料进行处理。PbF2是有利的氟化剂，因为它较易于处理而且易于从CaF2中分离，这是由于它的挥发性大得多所致。氟化时得到的产物PbO，也容易在生长晶体的过程中真空脱除。
高纯的合成CaF2粉末的密度一般约为1.1g/cm3，而晶体的密度更接近于基于CaF2晶胞尺寸计算的预期值，即3.18g/cm3。因此，当直接使用高纯合成原料粉末时，结晶室的很大体积就浪费了。因为结晶过程通常需要数周，这种孔隙度大的粉末填充物尤其不好。当直接使用致密度不够的合成粉时，会有三分之二的结晶室体积被浪费。无机固体的致密化通常通过熔融(熔化)或通过压制(经常是在高温下)来实现。
CaF2高纯度原料粉的纯化和致密化优选在一个步骤中完成，这样就不再需要除晶体生长过程所需设备之外再增加设备。晶体生长步骤采用若干个互相连通的堆叠的石墨坩埚90系统，被容器坩埚100盖住(图11A)。
在此工艺中，将合成的CaF2原料粉与PbF2精细混合。接着，将所述粉末加入堆叠的坩埚中，所述坩埚在结晶炉110内真空加热至CaF2熔点以上的温度，加热时间要足以脱除所有挥发性铅化合物。得到的产物应是不含氧的致密盘80形式的CaF2，其直径小于或等于200mm(图11B)。重复该过程，直至形成足够的盘80，能有效地生长晶体。一个CaF2盘可以在晶体生长之前转移到另一个坩埚90中，或者它也可以保留在其初始的坩埚90内。
纯化致密化的反应温度要保持在约1500℃，这个温度在CaF2的熔点以上，又不会在真空炉110的炉子部件中产生过大的热应力，而且与晶体生长操作期间使用的温度一致。向CaF2加入PbF2氟化剂的优选加入量约为2重量％，在0.5-5重量％范围内。由于结晶炉清洁不够、真空差、部件的的脱气和水吸收，会有氧源物质残留在结晶炉内。因此，建议在晶体生长过程中有除氧化用的PbF2源物质存在。它可以以这样的方式实现：将与PbF2精细混合的合成CaF2粉装在一个(或多个)坩埚90中，而不是装致密化的CaF2盘(图11C)；上面容器100内存在的CaF2能平衡所浪费的体积。所述粉末优选加入底部坩埚90内。PbF2也可以包含在上面容器100内。优选的是，在图11C所示的结晶步骤中加入的PbF2与图11A所示的致密化/纯化步骤中形成的图11B所示的盘80之间没有直接接触。这样就避免了存在的PbF2被的杂质进一步玷污和研磨。在本发明中，加入到底部坩埚90和/或上面容器100内的PbF2提供气态的氟化剂的源物质。CaF2盘80在晶体生长之前熔化之。
如图11A-C所示，优选采用三个石墨坩埚与容器的堆叠，坩埚经小孔互相连通。形成两个致密化的无氧CaF2盘，这两个盘直接用在晶体生长的过程中，用精细混合的高纯CaF2和PbF2填充底部坩埚和容器。
杂质会以多种方式影响CaF2的性能，产生直接和间接的效果。直接效果包括透镜在操作条件下光活性元素所引起的效果。这些效果包括光吸收和荧光。间接效果包括晶体晶格结构和晶体亚晶粒的变形，这是由内含不同尺寸和/或电荷的元素引起的。这些的间接效果会导致散射、双折射、折射率、激光损伤、线性衰减系数的增大。若内含不同电荷的元素(即Ca2+部位上是非+2阳离子，或F-部位上是非-1阴离子)，会形成晶格缺陷、空位和颜色中心。
大直径晶体(＞200mm)需要很慢的拉晶速度(例如约2mm/h)，优选在约0.5-3mm/h的晶体生长速率范围内，用以保证足够的质量。
氟化钙原料中优选的Na杂质含量＜2ppm，更优选＜0.5ppm。原材料K杂质含量＜2ppm，更优选＜1ppm；Ba杂质含量优选≤0.2ppm；Mn杂质含量优选≤0.6ppm；Fe杂质含量优选＜0.2ppm。
形成氟化物熔体，优选是形成氟化钙熔体。合格检验包括分析140-150nm波长范围内的氧吸收峰。图6所示对140-150nm波长范围内的氧吸收进行分析，可保证有利的光学制版时157nm光的透射。
合格检验优选包括测量元件在200-220nm范围吸收光谱的205nm铅吸收峰；用203nm的激发辐射激发元件，并测量按图所示的元件激发而产生的发光光谱。
本行业的普通技术人员会明白，在不脱离本发明的精神和范围情形下，可以对本发明进行各种改变和变化。因此，本发明覆盖所述对本发明进行的各种改变和变化，只要它们属于所附权利要求书及其等效内容的范围内。

Claims (24)

1.一种光学制版用的氟化物晶体透镜的坯体，该坯体包含许多亚晶粒，每个所述的亚晶粒都具有亚晶粒结构，所述氟化物晶体坯体包括至少第一亚晶粒结构和第二亚晶粒结构，所述第二亚晶粒结构在由许多位错缺陷形成的第一缺陷边界处与所述第一亚晶粒结构相邻并邻接，所述边界位错缺陷具有相邻的第一亚晶粒-第二亚晶粒边界角，所述第一亚晶粒-第二亚晶粒边界角小于2分，所述晶体光学元件坯体的杂质含量为：Pb低于1ppm(重量)，Ce低于0.5ppm(重量)，Na低于2ppm(重量)，K低于2ppm(重量)，所述坯体的157nm对数底为10的吸光系数小于0.0022/cm，193nm对数底为10的吸光系数小于0.00043/cm，所述坯体的光学均匀性小于2ppm，平均双折射小于2nm/cm RMS，最大双折射小于5nm/cm。
2.如权利要求1所述的氟化物晶体光学坯体，其特征在于所述坯体包含第三亚晶粒结构，所述第三亚晶粒与相邻邻接的亚晶粒结构形成第二缺陷边界，所述第二缺陷边界具有第二相邻的亚晶粒边界角，所述第二相邻的亚晶粒边界角小于2分。
3.如权利要求1所述的氟化物晶体光学坯体，其特征在于所述第一亚晶粒-第二亚晶粒边界角小于或等于1分。
4.如权利要求2所述的氟化物晶体光学坯体，其特征在于所述第二相邻的亚晶粒边界角小于或等于1分。
5.如权利要求1所述的氟化物晶体光学坯体，其特征在于所述坯体包含氟化钙。
6.如权利要求1所述的氟化物晶体光学坯体，其特征在于所述坯体包含氟化钡。
7.如权利要求1所述的氟化物晶体光学坯体，其特征在于所述坯体的杂质Pb含量低于100ppb，以重量计。
8.如权利要求1所述的氟化物晶体光学坯体，其特征在于所述坯体的杂质Na含量低于0.5ppm，以重量计。
9.如权利要求1所述的氟化物晶体光学坯体，其特征在于所述坯体的杂质K含量低于0.5ppm，以重量计。
10.如权利要求1所述的氟化物晶体光学坯体，其特征在于所述坯体的205nm铅吸收＜0.23cm-1的205nm的局部消光。
11.如权利要求1所述的氟化物晶体光学坯体，其特征在于所述坯体的306nm Ce吸收＜0.35×10-3cm-1的306nm的局部消光。
12.如权利要求1所述的氟化物晶体光学坯体，其特征在于所述坯体在140-150nm波长范围内没有氧吸收峰。
13.如权利要求1所述的氟化物晶体光学坯体，其特征在于所述坯体的平均双折射小于1nm/cm(RMS)，最大双折射小于2nm/cm。
14.如权利要求1所述的氟化物晶体光学坯体，其特征在于所述坯体具有一个大尺寸表面，所述坯体表面具有许多由相邻邻接的亚晶粒界定的表面亚晶粒，所述相邻邻接的亚晶粒的消取向边界角的范围是＞20弧秒至＜2弧分，所述的坯体表面每平方厘米具有至少三个表面亚晶粒。
15.如权利要求13所述的氟化物晶体光学坯体，其特征在于所述大尺寸表面的表面积至少为300cm2。
16.如权利要求14所述的氟化物晶体光学坯体，其特征在于所述坯体基本由许多氟化钙亚晶粒组成，所述氟化钙亚晶粒由其消取向边界角的范围是＞20弧秒至＜2弧分的相邻邻接的氟化钙亚晶粒所界定。
17.一种制造光学制版用的氟化物晶体透镜坯体的方法，该方法包括：
形成氟化物晶体的熔体，
将该熔体结晶成为氟化物晶体部件，该部件具有≥200mm的大尺寸，
将该氟化物晶体部件退火，
对退火的氟化物晶体部件进行合格检验，使其能够提供这样的光学制版用的氟化物晶体透镜坯体，该坯体的157nm内吸光系数小于0.0022/cm，193nm的内吸光系数小于0.00043/cm，205nm的铅吸收＜0.23cm-1的局部消光，306nm的Ce吸收＜0.7×10-3cm-1局部消光，平均双折射小于2nm/cm，最大双折射小于5nm/cm，光学均匀性小于2ppm，表面亚晶粒消取向边界角≤2分。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于形成氟化物晶体的熔体包括熔化高纯的氟化钙原料，该原料的杂质含量以重量计为：Li低于等于1ppm，Na低于等于3.3ppm，K低于等于3.8ppm，Mg低于等于0.5ppm，Sr低于等于19ppm，Ba低于等于0.5ppm，Sc低于0.2ppm，Y低于0.2ppm，La低于0.2ppm，Gd低于等于0.2ppm、Yb小于0.2ppm，Ti低于0.2ppm，Cr低于0.2ppm，Mn低于等于4.2ppm，Fe低于等于0.4ppm，Co低于等于0.2ppm，Ni低于0.2ppm，Cu低于等于0.3ppm，O低于200重量ppm。
19.如权利要求17所述的方法，其特征在于形成氟化物晶体的熔体包括提供至少一个经去氧致密化的密实氟化物晶体盘，该盘直径≥200mm，并将此至少一个盘熔化。
20.如权利要求17所述的方法，其特征在于形成氟化物晶体的熔体包括形成氟化钙熔体，合格检验包括分析在140-150nm波长范围的氧吸收峰。
21.如权利要求17所述的方法，其特征在于合格检验包括测量所述部件在200-220nm范围吸收光谱的205nm铅吸收峰，并用203nm激发辐射对所述部件进行激发，测量激发所述部件产生的发光光谱。
22.如权利要求21所述的方法，其特征在于所述合格检验包括检测所述部件的表面亚晶粒消取向边界角。
23.如权利要求22所述的方法，其特征在于所述检测包括对氟化物晶体坯体用同步加速器辐射源进行辐照。
23.如权利要求22所述的方法，其特征在于所述检测包括检测被氟化物晶体坯体衍射的辐射。
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