Hintergrund
der Erfindungbackground
the invention
Gebiet der
Erfindung Territory of
invention
Die
vorliegende Erfindung betrifft hochwertige, optische Fluoridkristalle
mit einem hohen Reinheitsgrad des Fluorids und einem sehr geringen Fremdstoffgehalt
an Blei und Sauerstoff sowie daraus gebildete optische Elemente,
insbesonders Lithografie-/Laserelemente.The
The present invention relates to high quality optical fluoride crystals
with a high degree of purity of the fluoride and a very low level of foreign matter
lead and oxygen and optical elements formed therefrom,
especially lithographic / laser elements.
Die
Last der Forderungen nach höheren Rechnerleistungen
fällt dem
Lithografieverfahren zu, welches zum Herstellen von Chips einer
integrierten Schaltung verwendet wird. Die Lithografie umfasst das
Bestrahlen einer Maske und das Fokussieren des Musters dieser Maske
durch ein optisches Mikrolithografiesystem auf einen mit einem Fotolack
beschichteten Wafer. Das Muster auf der Maske wird dadurch auf den
Wafer übertragen.
Das Verringern der Linienbreiten der Merkmale auf einem gegebenen
Wafer bringt Leistungsfortschritte mit sich. Die verbesserte Auflösung, welche
zum Erzielen dünnerer
Linienbreiten benötigt
wird, wird durch das Verringern der Wellenlänge der Beleuchtungsquelle
ermöglicht.
Die bei der lithografischen Mustergebung verwendeten Energien bewegen
sich tiefer in den UV-Bereich. Es werden optische Bauelemente benötigt, welche
bei diesen kurzen, optischen Mikrolithografiewellenlängen zuverlässig funktionieren
können. Es
sind wenige Materialien bekannt, welche bei 193nm und 157nm eine
hohe Übertragung
aufweisen und unter einer intensiven Laserbelichtung keinen Qualitätsverlust
erleiden. Fluoridkristalle, wie zum Beispiel Kalziumfluorid und
Bariumfluorid, sind mögliche
Materialien mit einer hohen Übertragung
bei Wellenlängen < 200nm. Optische
Fotolithografiesysteme zur Projektion, welche die Vakuumultraviolettwellenlängen (VUV-Wellenlängen) von
Licht bei und unter 193nm verwenden, schaffen erwünschte Vorteile
bezüglich
dem Erzielen kleinerer, kennzeichnender Maße. Mikrolithografiesysteme,
welche VUV-Wellenlängen
im Wellenlängenbereich
von 157nm verwenden, weisen das Potenzial auf integrierte Schaltungen
und ihre Herstellung zu verbessern. Die kommerzielle Verwendung
und Aufnahme von VUV-Wellenlängen
bei und unter 193nm wurde durch die Übertragungsart solcher DUV-Wellenlängen (deep
ultraviolet) im Bereich von 157nm durch optische Materialien verhindert.
Eine Ursache für solch
einen langsamen Fortschritt der Halbleiterindustrie bezüglich der
Verwendung von VUV-Licht
unter 175nm, wie z.B. das Licht im Bereich von 157nm, war auch der
Mangel an wirtschaftlich herstellbaren Vorformen aus optisch übertragenden
Materialien sowie die Schwierigkeiten bei der Herstellung der Vorformen,
welche als hochwertig und für
ihr vorgesehenes optisches Element der Mikrolithografie und zur Verwendung
mit einem Laser als geeignet bezeichnet werden können. Zum Vorteil der DUV-Fotolithografie
im VUV-Bereich von 157nm, wie z.B. das Emissionsspektrum des Fluorid-Excimerlasers,
welcher bei der Herstellung von integrierten Schaltungen zu verwenden
ist, besteht Bedarf an das Signal einer Wellenlänge unter 200nm übertragenden,
optischen Fluoridkristallen mit vorteilhaften, optischen Eigenschaften
und sehr geeigneten Eigenschaften einschließlich einer guten Übertragung
unter 200nm und bei 193nm und 157nm, welche hergestellt, getestet, berechnet,
gemessen werden können
und sich für die
wirtschaftliche Verwendung eignen. Die vorliegende Erfindung beseitigt
die Schwierigkeiten beim Stand der Technik und schafft eine Einrichtung
zum wirtschaftlichen Schaffen von hochwertigen, optischen Fluoridkristallen,
welche das Signal einer Wellenlängen
unter 200nm übertragen
und sehr geringe, gemessene Fremdstoffanteile an Blei aufweisen
und verwendet werden können,
um die Herstellung integrierter Schaltungen mit VUV-Wellenlängen zu
verbessern. Die Erfindung sorgt für die Prüfung der Absorptionsbandanalyse
der hochwertigen, optischen Fluoridkristall-Lithografieelemente
und Excimerlaserelemente aus Kalziumfluorid mit sehr geringen Fremdstoffanteilen
an Blei.The
Burden of demands for higher computer performance
falls to that
Lithography method, which for producing chips of a
integrated circuit is used. The lithography includes the
Irradiating a mask and focusing the pattern of this mask
through an optical microlithography system onto one with a photoresist
coated wafers. The pattern on the mask is thereby on the
Wafer transfer.
Reducing the linewidths of features on a given
Wafer brings performance progress with it. The improved resolution, which
to achieve thinner
Line widths needed
is reduced by reducing the wavelength of the illumination source
allows.
Move the energies used in lithographic patterning
get deeper into the UV range. It will require optical components, which
function reliably at these short optical microlithography wavelengths
can. It
Few materials are known, which at 193nm and 157nm one
high transmission
exhibit and under intensive laser exposure no loss of quality
suffer. Fluoride crystals, such as calcium fluoride and
Barium fluoride, are possible
Materials with a high transmission
at wavelengths <200nm. optical
Photolithography systems for projection which measure the vacuum ultraviolet (VUV) wavelengths of
Using light at and below 193nm creates desirable benefits
in terms of
Achieving smaller, more distinctive dimensions. Microlithography systems
which VUV wavelengths
in the wavelength range
of 157nm have the potential on integrated circuits
and to improve their production. The commercial use
and recording VUV wavelengths
at and below 193nm was due to the transmission of such DUV wavelengths (deep
ultraviolet) in the range of 157nm prevented by optical materials.
A cause for such
a slow progress of the semiconductor industry regarding the
Use of VUV light
below 175nm, such as the light in the range of 157nm, was also the
Lack of economically producible preforms from optically transferring
Materials as well as the difficulties in producing the preforms,
which as high quality and for
its intended optical element of microlithography and for use
can be described as suitable with a laser. For the benefit of DUV photolithography
in the VUV range of 157nm, such as the emission spectrum of the fluoride excimer laser,
which to use in the manufacture of integrated circuits
there is a need to transmit the signal of a wavelength below 200nm,
optical fluoride crystals with advantageous optical properties
and very suitable properties including a good transmission
under 200nm and at 193nm and 157nm, which are manufactured, tested, calculated,
can be measured
and for the
economic use. The present invention eliminates
the difficulties in the prior art and creates a device
for the economic creation of high-quality optical fluoride crystals,
which is the signal of one wavelength
transmitted under 200nm
and have very low measured impurity levels of lead
and can be used
to manufacture integrated circuits with VUV wavelengths
improve. The invention provides for the examination of the absorption band analysis
the high-quality, optical fluoride crystal lithography elements
and excimer laser elements of calcium fluoride with very low levels of impurity
on lead.
Die
Erfindung betrifft einen optischen Fluoridkristall mit einem geringen
Fremdstoffgehalt an Blei, welcher das Signal einer Wellenlänge unter 200nm überträgt und eine
Lichtübertragungsweglänge des
Kristalls ≥ 2mm
aufweist. Der Fremdstoffgehalt ist mittels einem Lichtübertragungsspektralfotometer
zum Abtasten von 200–210nm
ermittelbar, umfassend eine Lichtquelle zum Erzeugen von Übertragungstestwellenlängen im
Bereich von 200 bis 210nm und einen Übertragungsdetektor zum Messen
der Übertragung des
Signals der Testwellenlängen
und zum anschließenden Übertragen
des Signals der Übertragungstestwellenlängen in
einem Bereich von 200 bis 210nm durch die Lichtübertragungsweglänge des
optischen Fluoridkristalls, welcher das Signal der Wellenlänge unter
200nm überträgt, und
Messen der Übertragung
der Signale der Testwellenlängen
von 200–210nm
durch die Weglänge.
Der Fremdstoffgehalt an Blei beträgt in ppb (parts per billion)
weniger als 50ppb, bevorzugter 20ppb und am bevorzugtesten 10ppb.The
This invention relates to a low fluoride optical crystal
Impurity content of lead, which transmits the signal of a wavelength below 200nm and a
Light transmission path length of
Crystal ≥ 2mm
having. The impurity content is by means of a light transmission spectrophotometer
for scanning from 200-210nm
detectable, comprising a light source for generating transmission test wavelengths in
Range from 200 to 210nm and a transmission detector for measuring
the transfer of the
Signal of test wavelengths
and for subsequent transfer
of the signal of the transmission test wavelengths in FIG
a range of 200 to 210nm through the light transmission path length of the
optical fluoride crystal which transmits the signal of wavelength below
200nm transmits, and
Measuring the transmission
the signals of the test wavelengths
from 200-210nm
through the path.
The impurity content of lead is in ppb (parts per billion)
less than 50ppb, more preferably 20ppb, and most preferably 10ppb.
Erfindungsgemäße optische
Fluoridlithografiekristalle sowie optische Lithografieelemente für Wellenlängen unter
200nm sind mittels einem Verfahren herstellbar, welches das Schaffen
eines das Signal einer Wellenlänge
unter 200nm übertragenden,
optischen Fluoridkristalls mit einer Lichtübertragungsweglänge des
Kristalls ≥ 1
bzw. ≥ 2mm
umfasst sowie das Schaffen eines Messsystemspektralfotometers für eine 200–210nm Lichtübertragung
mit einer Lichtquelle zum Erzeugen einer Übertragungstestwellenlänge im Bereich
von 200 bis 210nm und einem Übertragungsdetektor
zum Messen der Übertragung
des Signals der Testwellenlänge.
Das Verfahren enthält
das Übertragen
des Signals der Übertragungstestwellenlänge im Bereich
von 200 bis 210nm durch die Lichtübertragungsweglänge dieses optischen
Fluoridkristalls und das Messen der Übertragung des Signals der
Testwellenlänge
von 200 bis 210nm durch die Weglänge,
um einen Messwert des Fremdstoffgehalts von weniger als 50ppb, und
das anschließende
Bilden des optischen Fluoridkristalls in ein optisches Element für Wellenlängen unter 200nm,
welches einen Absorptionskoeffizienten bei 200 bis 210nm < 0,0017cm–1 aufweist.Optical fluoride lithographic crystals according to the invention and optical lithography elements for wavelengths below 200nm can be produced by a method comprising providing a signal of a wavelength below 200nm optical fluoride crystal with a light transmission path length of the crystal ≥ 1 or ≥ 2mm and the creation of a measuring system spectrophotometer for a 200th -210nm light transmission with a light source for generating a transmission test wavelength in the range of 200 to 210nm and a transmission detector for measuring the transmission of the signal of the test wavelength. The method includes transmitting the signal of the transmission test wavelength in the range of 200 to 210nm through the light transmission path length of this fluoride optical crystal and measuring the transmission of the signal of the test wavelength of 200 to 210nm by the path length, a measured value of the impurity content of less than 50ppb, and then forming the optical fluoride crystal into an optical element for wavelengths below 200 nm, which has an absorption coefficient at 200 to 210 nm <0.0017 cm -1 .
Der
erfindungsgemäße optische
Fluoridkristall, welcher das Signal einer Wellenlänge unter 200nm überträgt, ist
mittels einem Verfahren erhältlich,
welches das Liefern eines vorgeschmolzenen Kalziumfluoridkristallfestkörpers sowie
das Schmelzen des vorgeschmolzenen Kalziumfluoridkristallfestkörpers umfasst,
um eine Kalziumfluoridschmelze zu bilden und das Züchten eines
Kalziumfluoridkristalls aus der Schmelze, um einen optischen Kalziumfluoridkristall
zum Übertragen
des Signals von Wellenlängen
unter 200nm zu schaffen. Das Verfahren enthält das Liefern eines Spektralmeters
für eine 200–210nm Lichtübertragung
mit einer Lichtquelle zum Erzeugen einer Übertragungstestwellenlänge im Bereich
von 200–210nm
und einem Übertragungsdetektor
zum Messen der Übertragung
des Signals der Testwellenlänge,
und das Messen eines Fremdstoffgehalts an Blei in der Weglänge des
Kalziumfluorids, wobei die Übertragungstestwellenlänge im Bereich von
200 bis 210nm ist und der gezüchtete,
optische Kalziumfluoridkristall zum Übertragen der Signale von Wellenlängen unter
200nm einen Absorptionskoeffizienten bei 200 bis 210nm < 0,0017cm–1 aufweist. Die
Erfindung umfasst den oben genannten, optischen Fluoridkristall
aus Kalziumfluorid mit einer Übertragung
unter 200nm von mehr als 99%/cm und einem Bleigehalt in ppb von
weniger als 50 und einem Absorptionskoeffizienten bei 200 bis 210nm < 0,0017cm–1.The fluoride optical crystal of the present invention which transmits the signal of a wavelength less than 200 nm is obtainable by a method comprising supplying a premelted calcium fluoride crystal solid and melting the premelted calcium fluoride crystal solid to form a calcium fluoride melt and growing a calcium fluoride crystal from the melt calcium fluoride optical crystal for transmitting the signal of wavelengths below 200nm. The method includes providing a spectral meter for a 200-210 nm light transmission having a light source for generating a transmission test wavelength in the range of 200-210 nm and a transmission detector for measuring the transmission of the signal of the test wavelength, and measuring a lead contaminant level in the path length of the calcium fluoride wherein the transmission test wavelength is in the range of 200 to 210nm and the grown calcium fluoride optical crystal for transmitting the signals of wavelengths below 200nm has an absorption coefficient of 200 to 210nm <0.0017cm -1 . The invention comprises the above-mentioned calcium fluoride optical fluoride crystal with a transmission below 200 nm of more than 99% / cm and a lead content in ppb of less than 50 and an absorption coefficient of 200 to 210 nm <0.0017 cm -1 .
Ein
weiterer erfindungsgemäßer das
Signal einer Wellenlänge
unter 200nm übertragender,
optischer Fluoridkristall ist mittels einem Verfahren erhältlich,
welches das Liefern eines vorgeschmolzenen Bariumfluoridkristallfestkörpers sowie
das Schmelzen dieses Bariumfluoridkristallfestkörpers umfasst, um eine Bariumfluoridschmelze
zu bilden sowie das Züchten
eines Bariumfluoridkristalls aus der Schmelze, um einen optischen
Bariumfluoridkristall zum Übertragen
der Signale der Wellenlängen unter
200nm zu schaffen. Das Verfahren enthält das Liefern eines Spektralmeters
für eine
200–210nm Lichtübertragung
mit einer Lichtquelle zum Erzeugen einer Übertragungstestwellenlänge im Bereich
von 200–210nm
und einem Übertragungsdetektor
zum Messen der Übertragung
des Signals der Testwellenlänge,
und das Messen eines Fremdstoffgehalts an Blei in einer Weglänge des
Bariumfluorids, wobei die Übertragungstestwellenlänge im Bereich
von 200 bis 210nm ist und der gezüchtete, optische Bariumfluoridkristall
zum Übertragen
der Signale der Wellenlängen
unter 200nm einen Absorptionskoeffizienten bei 200 bis 210nm < 0,0017cm–1 aufweist.
Die Erfindung enthält
den oben erwähnten
optischen Fluoridkristall aus Bariumfluorid mit einer Übertragung
unter 200nm von mehr als 99%/cm und einem Bleigehalt in ppb von
weniger als 50 und einem Absorptionskoeffizienten bei 200 bis 210nm < 0,0017cm–1 Another optical fluoride crystal transmitting the signal of wavelength below 200nm is obtainable by a method comprising supplying a pre-melted barium fluoride crystal solid and melting this barium fluoride crystal solid to form a barium fluoride melt, and growing a barium fluoride crystal from a melt to form a barium fluoride optical crystal to transmit the signals of the wavelengths below 200nm. The method includes providing a spectral meter for a 200-210 nm light transmission with a light source for generating a transmission test wavelength in the range of 200-210 nm and a transmission detector for measuring the transmission of the signal of the test wavelength, and measuring a lead contaminant level in a path length of the barium fluoride wherein the transmission test wavelength is in the range of 200 to 210nm and the grown barium fluoride optical crystal for transmitting the signals of wavelengths below 200nm has an absorption coefficient of 200 to 210nm <0.0017cm -1 . The invention contains the above-mentioned barium fluoride optical fluoride crystal with a transmission below 200 nm of more than 99% / cm and a lead content in ppb of less than 50 and an absorption coefficient of 200 to 210 nm <0.0017 cm -1
Kurze Beschreibung der
ZeichnungenShort description of
drawings
1A–B zeigen
eine Ausführungsform
der Erfindung. 1A B show an embodiment of the invention.
2 zeigt
eine Ausführungsform
der Erfindung. 2 shows an embodiment of the invention.
3 zeigt
eine Ausführungsform
der Erfindung. 3 shows an embodiment of the invention.
4 zeigt
eine Ausführungsform
der Erfindung. 4 shows an embodiment of the invention.
5 zeigt
eine Ausführungsform
der Erfindung. 5 shows an embodiment of the invention.
6 zeigt
eine Ausführungsform
der Erfindung. 6 shows an embodiment of the invention.
7 zeigt
eine Ausführungsform
der Erfindung. 7 shows an embodiment of the invention.
8 zeigt
eine Ausführungsform
der Erfindung. 8th shows an embodiment of the invention.
9 zeigt
eine Ausführungsform
der Erfindung. 9 shows an embodiment of the invention.
10 zeigt
eine Ausführungsform
der Erfindung. 10 shows an embodiment of the invention.
11 zeigt
eine Ausführungsform
der Erfindung. 11 shows an embodiment of the invention.
12 zeigt
eine Ausführungsform
der Erfindung. 12 shows an embodiment of the invention.
13a–c
zeigen eine Ausführungsform
der Erfindung. 13a C show an embodiment of the invention.
14 ist
ein Übertragungsspektrum
eines optischen Fluoridkristalls nach der Erfindung (Übertragung/10mm
im Verhältnis
zu 120 bis 220 Wellenlängen). 14 is a transmission spectrum of an optical fluoride crystal according to the invention (transmission / 10mm in relation to 120 to 220 wavelengths).
15 ist
ein Koordinatendiagramm der Pb-Absorption (cm–1)
bei 205nm im Verhältnis
zur Pb-Konzentration (ppm (parts per million)) optischer Fluoridkristalle
nach der Erfindung. 15 is a coordinate diagram of the Pb absorption (cm -1 ) at 205 nm in relation to Pb concentration (parts per million) of optical fluoride crystals according to the invention.
16 ist
ein Koordinatendiagramm der Absorption (cm–1)
bei 205nm im Verhältnis
zur Bleikonzentration (ppb) optischer Fluoridkristalle nach der Erfindung. 16 is a coordinate diagram of the absorbance (cm -1 ) at 205 nm in relation to the lead concentration (ppb) of optical fluoride crystals according to the invention.
17 ist
ein Absorptionsspektrum eines optischen Fluoridkristalls im Spektralbereich
des A-Absorptionsbandes
(200nm–210nm)
des Pb nach der Erfindung. 17 is an absorption spectrum of an optical fluoride crystal in the spectral range of the A absorption band (200nm-210nm) of the Pb of the invention.
18 ist
ein Spektralfotometer-Absorptionsspektrum eines optischen Fluoridkristalls
nach der Erfindung. 18 is a spectrophotometer absorption spectrum of an optical fluoride crystal according to the invention.
Ein
Verfahren zum Durchführen
der Erfindung umfasst das Erfassen der Fremdstoffanteile an Blei
in sub-ppm in einem optischen Fluoridkristall, welcher das Signal
einer Wellenlänge
unter 200nm überträgt. Das
Verfahren enthält
das Schaffen eines das Signal einer Wellenlänge unter 200nm übertragenden,
optischen Fluoridkristalls 20. Der optische Fluoridkristall 20 ist
ein optischer Fluoridkristall mit einem Fremdstoffgehalt an Blei
von weniger als 50ppb. Das Verfahren enthält das Schaffen eines Messsystemspektralmeters 22 für das Lichtabsorptionsband mit
einer Lichtquelle 24 zum Erzeugen einer Übertragungstestwellenlänge im Bereich
von 200 bis 210nm und einem Übertragungsdetektor 28 zum
Messen der Übertragung
des Signals der Testwellenlänge. Das
Verfahren enthält
das Messen eines Fremdstoffgehalts an Blei in der Weglänge 21 des
Fluoridkristalls, wobei die Übertragungstestwellenlänge im Bereich
von 200–210nm
liegt. Das Verfahren enthält das Übertragen
des Signals der Testwellenlänge
von 200–210nm
durch den optischen Fluoridkristall 20 für eine Wellenlänge unter
200nm und das Messen der Übertragung
des Signals der Testwellenlänge
durch den Kristall, um einen Messwert des Fremdstoffgehalts an Blei
in ppb von weniger als 50ppb, vorzugsweise weniger als 20ppb und
noch bevorzugter weniger als 10ppb zu liefern. Vorzugsweise ist
die Lichtquelle 24 eine Lichtquelle mit Breitbandwellenlängen, wie
z.B. eine Lampe. Die Lichtquelle 24 schafft vorzugsweise
ein abtastbares Wellenlängenspektrum von
200–210nm.
Vorzugsweise ist die Lampe 24 im Vergleich zu einer Laserlichtquelle
eine Lichtquelle, welche mit dem Breitband nicht kohärent ist.
Das Schaffen einer Testwellenlänge
von 200 bis 210nm enthält
vorzugsweise das Verwenden einer Wellenlängen-Auswahlvorrichtung 34, wie
z.B. eines Monochromators/eines Filters, um die Testwellenlängen im Bereich
von 200–210nm
steuerbar abzutasten und diese auszuwählen. In einer bevorzugten
Ausführungsform
ist das abtastbare Wellenlängenspektrum von
200–210nm
durch eine Lichtquelle aus einer Deuteriumlampe geschaffen, welche
steuerbar mit einem Monochromator gefiltert wird. Vorzugsweise wird
das Spektralfotometer verwendet, um das Spektrum von 200–210nm abzutasten.
Vorzugsweise enthält
das Verfahren das Verwenden des Spektralfotometers, um das Spektrum
im mittleren Bereich von ca. 205nm abzutasten, um den Sockel zu
identifizieren, auf welchem das Absorptionsband von 205nm steht.
Anschließend
wird von der Gesamtabsorption die Absorption des Sockels bei 205nm
subtrahiert und folglich die Absorption des Fremdstoffgehalts an Blei
erhalten. Es wird bevorzugt, dass das Abtasten von Wellenlängen, welche
bei ca. 205nm zentriert wurden, eine Grundlinienabsorption für den Kristall schafft,
so dass andere Hintergrundabsorptionsbänder zusammen mit optischen
Oberflächenverlusten (Sockel)
subtrahiert werden können.
In einer bevorzugten Ausführungsform
zum Erfassen von sehr geringen Fremdstoffanteilen an Blei wird beim
Abtasten von Wellenlängen,
welche bei ca. 205nm zentriert wurden, ein Abtastbereich von ca.
195–220nm
verwendet, um die Sockelgröße bei 205nm
zu identifizieren. Das Verfahren sorgt für eine Echtzeitbestimmung der
Fremdstoffanteile an Blei durch den Kristall. Das Übertragen
des Signals der Übertragungstestwellenlänge von
200 bis 210nm enthält
vorzugsweise das Übertragen
einer Übertragungstestwellenlänge von
203 bis 207nm im Bereich von 203 bis 207nm durch die Lichtübertragungsweglänge dieses optischen
Fluoridkristalls 20 und das Messen der Übertragung der Testwellenlänge im Bereich
von 203 bis 207nm durch die Weglänge,
um einen Messwert des Fremdstoffgehalts an Blei in ppb von weniger
als 500ppb zu liefern. Vorzugsweise umfasst das Übertragen des Signals der Übertragungstestwellenlänge von
200 bis 210nm das Übertragen
des Signals einer Übertragungstestwellenlänge von
ca. 205nm durch die Lichtübertragungsweglänge dieses
optischen Fluoridkristalls und das Messen der Übertragung des Signals der
Testwellenlänge
von 205nm durch die Weglänge,
um einen Messwert des Fremdstoffgehalts an Blei in ppb von weniger
als 50ppb zu liefern. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst
das Schaffen eines das Signal einer Wellenlänge unter 200nm übertragenden,
optischen Fluoridkristalls mit einer Lichtübertragungsweglänge ≥ 2mm des Kristalls
das Schaffen einer Lichtübertragungsweglänge ≥ 1cm des Kristalls
und das Übertragen
das Signals der Übertragungstestwellenlänge durch
die Lichtübertragungsweglänge ≥ 1cm des Fluoridkristalls,
um einen Messwert des Fremdstoffgehalts an Blei in ppb von weniger
als 50ppb zu liefern. Bevorzugter ist die Lichtübertragungsweglänge ≥ 10cm des
Kristalls und das Übertragen
des Signals der Übertragungstestwellenlänge durch
die Lichtübertragungsweglänge ≥ 10cm des
Fluoridkristalls liefert einen Messwert des Fremdstoffgehalts an
Blei in ppb von weniger als 50, bevorzugter weniger als 10ppb. Wie
in den 1A–B gezeigt, wird die Lichtübertragungsweglänge des
Fluoridkristalls für
die Messung mit dem Spektralfotometer mit 21 bezeichnet.
Wie in 1B gezeigt, weist das Spektralfotometer 22 eine
Kammer 27 mit einer Länge
CL zwischen den Strahlenfenstern 23 und 25 der
Kammer auf, vorzugsweise wobei ,5CL ≥ der Lichtübertragungsweglänge des
Fluoridkristalls ist. Vorzugsweise enthält das Spektralfotometer einen
Probenhalter 19 der Kammer, um die Kristallprobe 20 relativ
zu den Fenstern 23 und 25 zu halten und zu stabilisieren. Der
Probenhalter 19 der Kammer empfängt die lange Kristallprobe
und sichert die Ausrichtung mit dem Lichtstrahl der Übertragungstestwellenlänge in der Kammer
zwischen den Fenstern, wobei sich die Kristallprobe zentral in der
Kammermitte befindet. Der Kristall 20 weist vorzugsweise
polierte Flächen 17 auf.
Die Weglänge 21 beträgt vorzugsweise
mindestens 50mm (50–100mm),
um bevorzugte Messwerte der Bleikonzentration im Bereich einiger
ppb (Blei < 10ppb)
zu liefern, wobei die Parallelität
der Flächen 17 mehr
als 1 Grad beträgt.
Für Messwerte
der Bleikonzentration im Bereich einiger zehntel ppb (10ppb < Blei > 100ppb) befindet sich
die Weglänge 21 im Bereich
von 5–10mm.
Die Weglänge
der Fluoridkristallprobe liegt vorzugsweise bei mindestens 50mm, bevorzugter
bei mindestens 90mm (100mm in der bevorzugten Ausführungsform),
wobei die Länge
der Kammer des Spektralfotometers zwischen den Fenstern CL vorzugsweise
mindestens 100mm beträgt, bevorzugter
CL ≥ 150mm,
am bevorzugtesten CL ≥ 200mm
ist (200mm in der bevorzugten Ausführungsform).One method of practicing the invention involves detecting the impurity levels of lead in sub-ppm in a fluoride optical crystal which transmits the signal at a wavelength below 200nm. The method includes providing an optical fluoride crystal transmitting the signal of wavelength less than 200nm 20 , The optical fluoride crystal 20 is an optical fluoride crystal with a lead content of less than 50ppb. The method involves creating a measurement system spectrometer 22 for the light absorption band with a light source 24 for generating a transmission test wavelength in the range of 200 to 210nm and a transmission detector 28 for measuring the transmission of the signal of the test wavelength. The method includes measuring an impurity level of lead in the path length 21 of the fluoride crystal, wherein the transmission test wavelength is in the range of 200-210nm. The method includes transmitting the signal of the test wavelength of 200-210nm through the fluoride optical crystal 20 for a wavelength below 200nm and measuring the transmission of the test wavelength signal through the crystal to provide a lead level impurity level in ppb of less than 50ppb, preferably less than 20ppb and more preferably less than 10ppb. Preferably, the light source 24 a broadband wavelength light source such as a lamp. The light source 24 preferably provides a scannable wavelength spectrum of 200-210nm. Preferably, the lamp is 24 compared to a laser light source, a light source that is not coherent with the broadband. Providing a test wavelength of 200 to 210nm preferably involves the use of a wavelength selector 34 , such as a monochromator / filter, to controllably sample and select the test wavelengths in the range of 200-210nm. In a preferred embodiment, the scannable wavelength spectrum of 200-210nm is provided by a deuterium lamp light source which is controllably filtered with a monochromator. Preferably, the spectrophotometer is used to scan the 200-210nm spectrum. Preferably, the method includes using the spectrophotometer to scan the spectrum in the central region of about 205 nm to identify the pedestal on which the absorption band of 205 nm is located. Subsequently, the absorbance of the pedestal at 205 nm is subtracted from the total absorption, and consequently the absorption of the impurity content of lead is obtained. It is preferred that scanning of wavelengths centered at about 205nm provides baseline absorption for the crystal so that other background absorption bands can be subtracted along with optical surface losses (sockets). In a preferred embodiment for detecting very small lead contaminant levels, scanning of wavelengths centered at about 205nm uses a scan range of about 195-220nm to identify the pedestal size at 205nm. The method provides real-time determination of the impurity levels of lead through the crystal. The transmission of the signal of the transmission test wavelength of 200 to 210 nm preferably includes transmitting a transmission test wavelength of 203 to 207 nm in the range of 203 to 207 nm through the light transmission path length of this optical fluoride crystal 20 and measuring the transmission of the test wavelength in the range of 203 to 207nm by the path length to provide a lead ppb impurity level reading of less than 500ppb. Preferably, transmitting the signal of the transmission test wavelength of 200 to 210nm comprises transmitting the signal of a transmission test wavelength of about 205nm by the light transmission path length of this optical fluoride crystal and measuring the transmission of the signal of the test wavelength of 205nm by the path length to obtain a measurement of the impurity content of lead to deliver in ppb of less than 50ppb. In a preferred embodiment of the invention, providing an optical fluoride crystal having a light transmission path length ≥ 2mm of the crystal transmitting the signal of wavelength below 200nm comprises providing a light transmission path length ≥ 1cm of the crystal and transmitting the signal of the transmission test wavelength by the light transmission path length ≥ 1cm of the fluoride crystal, to provide a lead level reading in ppb of less than 50ppb. More preferably, the light transmission path length is ≥ 10cm of the crystal, and transmitting the transmission test wavelength signal by the light transmission path length ≥ 10cm of the fluoride crystal gives a measurement of the impurity content of lead in ppb of less than 50, more preferably less than 10ppb. As in the 1A -B, the light transmission path length of the fluoride crystal is measured for the measurement with the spectrophotometer 21 Marked net. As in 1B shown, points the spectrophotometer 22 a chamber 27 with a length CL between the beam windows 23 and 25 of the chamber, preferably wherein, 5CL ≥ the light transmission path length of the fluoride crystal. Preferably, the spectrophotometer contains a sample holder 19 the chamber to the crystal sample 20 relative to the windows 23 and 25 to hold and stabilize. The sample holder 19 the chamber receives the long crystal sample and assures alignment with the light beam of the transmission test wavelength in the chamber between the windows, with the crystal sample centrally located in the center of the chamber. The crystal 20 preferably has polished surfaces 17 on. The path length 21 is preferably at least 50mm (50-100mm) to provide preferred lead concentration measurements in the range of some ppb (lead <10ppb), with the parallelism of the faces 17 is more than 1 degree. For lead concentration readings in the range of a few tenths ppb (10ppb <lead> 100ppb), the path length is 21 in the range of 5-10mm. The path length of the fluoride crystal sample is preferably at least 50mm, more preferably at least 90mm (100mm in the preferred embodiment), the length of the chamber of the spectrophotometer between windows CL being preferably at least 100mm, more preferably CL ≥ 150mm, most preferably CL ≥ 200mm ( 200mm in the preferred embodiment).
Das
Verfahren ist auch zum Messen von Fremdstoffanteilen unter 1ppm
in einem optischen Lithografiefluoridkristall zum Übertragen
von Licht mit Wellenlängen
unter 200nm, wie z.B. ein Kalzium- oder Bariumfluoridkristall 20 geeignet.
Das Verfahren umfasst das Bereitstellen des oben erwähnten, optischen
Fluoridkristalls 20 mit einer Lichtübertragungsweglänge 21 des
Kristalls ≥ 1cm,
und das Schaffen eines Messsystemspektralfotometers 22 für die 200–210nm Absorption,
welches eine Lichtquelle 24 zum Erzeugen einer Testwellenlänge im Bereich
von 200 bis 210nm und einen Übertragungsdetektor
zum Berechnen eines Absorptionskoeffizienten bei der Testwellenlänge aufweist.
Das Verfahren enthält
das Übertragen
des Signals einer Testwellenlänge
im Bereich von 200 bis 210nm durch die Lichtübertragungsweglänge ≥ 1cm dieses
optischen Fluoridkristalls und das Messen des Absorptionskoeffizienten bei
der Testwellenlänge
durch die Weglänge ≥ 1cm, um einen
Absorptionskoeffizienten des Fremdstoffgehalts an Blei < 0,0017cm–1 zu
liefern. Das Verfahren enthält
vorzugsweise das Übertragen
des Signals einer Testwellenlänge
von 203 bis 207nm in den Bereich von 203 bis 207 nm durch die Lichtübertragungsweglänge ≥ 1cm des oben
genannten, optischen Fluoridkristalls und das Messen des Absorptionskoeffizienten
bei der Testwellenlänge
von 203 bis 207nm durch die Weglänge ≥ 1cm, um einen
Absorptionskoeffizienten des Fremdstoffgehalts an Blei < 0,0016cm–1 zu
schaffen. Bevorzugter enthält
das Verfahren das Übertragen
einer Testwellenlänge
von ca. 205nm durch die Lichtübertragungsweglänge ≥ 1cm des oben
genannten, optischen Fluoridkristalls und das Messen des Absorptionskoeffizienten
bei der Testwellenlänge
von 205nm durch die Weglänge ≥ 1cm, um einen
Absorptionskoeffizienten des Fremdstoffgehalts an Blei < 0,0015cm–1 zu
liefern. Das Schaffen des oben genannten, optischen Fluoridkristalls 20 mit
einer Lichtübertragungsweglänge 21 des Kristalls
umfasst das Schaffen einer Lichtübertragungsweglänge ≥ 10cm des
Kristalls, um einen Absorptionskoeffizienten-Fremdstoffbestandteilsmesswert des Fremdstoffgehalts
an Blei von weniger als 50ppb, vorzugsweise ≤ 20, vorzugsweise ≤ 10, vorzugsweise ≤ 5 und am
bevorzugtesten ≤ ca.
1ppb zu liefern.The method is also useful for measuring impurity levels below 1ppm in a lithographic fluoride optical crystal for transmitting light having wavelengths below 200nm, such as a calcium or barium fluoride crystal 20 suitable. The method comprises providing the above-mentioned optical fluoride crystal 20 with a light transmission path length 21 of the crystal ≥ 1cm, and creating a measuring system spectrophotometer 22 for 200-210nm absorption, which is a light source 24 for generating a test wavelength in the range of 200 to 210nm and a transmission detector for calculating an absorption coefficient at the test wavelength. The method includes transmitting the signal of a test wavelength in the range of 200 to 210nm through the light transmission path length ≥ 1cm of this optical fluoride crystal and measuring the absorption coefficient at the test wavelength by the path length ≥ 1cm to an absorption coefficient of the impurity content of lead <0.0017cm -1 to deliver. The method preferably includes transmitting the signal of a test wavelength of 203 to 207 nm in the range of 203 to 207 nm through the light transmission path length ≥ 1 cm of the above-mentioned optical fluoride crystal and measuring the absorption coefficient at the test wavelength of 203 to 207 nm by the path length ≥ 1 cm to provide an absorption coefficient of the impurity content of lead <0.0016 cm -1 . More preferably, the method includes transmitting a test wavelength of about 205 nm through the light transmission path length ≥ 1 cm of the above-mentioned optical fluoride crystal and measuring the absorption coefficient at the test wavelength of 205 nm by the path length ≥ 1 cm to obtain an absorption coefficient of the impurity content of lead <0.0015 cm -1 to deliver. Creating the above-mentioned optical fluoride crystal 20 with a light transmission path length 21 of the crystal involves providing a light transmission path length ≥ 10cm of the crystal to provide an absorption coefficient impurity component value of lead impurity content of less than 50ppb, preferably ≦ 20, preferably ≦ 10, preferably ≦ 5, and most preferably ≦ about 1ppb.
Erfindungsgemäße optische
Elemente E sind mit einem Verfahren zum Herstellen von Kristallen
für Wellenlängen unter
200nm zum Übertragen von
Licht mit Wellenlängen
unter 200nm erhältlich, wie
z.B. von 157nm mittels einem F2-Excimerlaser oder
von 193nm mittels einem ArF-Excimerlaser, wie in den 2–3 gezeigt
ist. Vorzugsweise enthält das
Verfahren das Herstellen eines optischen Lithografieelements 42 für λ < 200nm mit einer
hochoptischen Qualität
aus einem optischen Fluoridkristall 20, welcher einen Messwert
des Fremdstoffgehalts an Blei von weniger als 50ppb aufweist. Das
Verfahren enthält
das Schaffen eines das Signal einer Wellenlänge unter 200nm übertragenden,
optischen Fluoridkristalls 20, welcher eine Lichtübertragungsweglänge 21 des
Kristalls ≥ 2mm
aufweist, und das Schaffen eines Fotometer-Spektralfotometers 22 für eine 200–210nm Lichtübertragung
mit einer Lichtquelle 24 zum Erzeugen einer Übertragungstestwellenlänge im Bereich
von 200 bis 210nm und einem Übertragungsdetektor 28 zum
Messen der Übertragung
des Signals der Testwellenlänge.
Das Verfahren enthält
das Übertragen
der Signale der Übertragungstestwellenlängen (200
bis 210nm) durch die Lichtübertragungsweglänge des
oben genannten, optischen Fluoridkristalls und das Messen der Übertragung
der Signale der Testwellenlängen
von 200 bis 210nm durch die Weglänge,
um einen Messwert des Fremdstoffgehalts an Blei von weniger als 50ppb,
vorzugsweise < 10ppb
zu schaffen, und das Bilden des optischen Fluoridkristalls in ein
optisches Element E für
Wellenlängen
unter 200nm, welches einen Absorptionskoeffizienten des Fremdstoffgehalts
an Blei bei 200 bis 210nm < 0,0017cm–1 aufweist.
Vorzugsweise beträgt
der Messwert des Fremdstoffgehalts weniger als 50ppb, bevorzugter < 20ppb und am bevorzugtesten
weniger als 10ppb. Das Schaffen solch eines optischen Fluoridkristalls 20 mit
einer Lichtübertragungsweglänge 21 des
Kristalls umfasst das Schaffen des oben genannten optischen Fluoridkristalls 20 mit
einer Lichtübertragungsweglänge des
Kristalls von ≥ 1cm
und das Übertragen
des Signals einer Testwellenlänge
von 203 bis 207nm in den Bereich von 203 bis 207nm durch die Lichtübertragungsweglänge 21 des
das Signal einer Wellenlänge
unter 200nm übertragenden,
optischen Fluoridkristalls, welche ≥ 1cm ist, und das Messen des
Absorptionskoeffizienten bei der Testwellenlänge von 203 bis 207nm durch
die Weglänge,
um einen Messwert des Fremdstoffgehalts an Blei von weniger als
50ppb zu schaffen, und das Bilden des optischen Fluoridkristalls
in ein optisches Element E für
Wellenlängen
unter 200nm, welches bei 203 bis 207nm einen Absorptionskoeffizienten < 0,0016cm–1 aufweist. Vorzugsweise
ist die Lichtübertragungsweglänge des Kristalls ≥ 10cm und
das Verfahren enthält
das Übertragen
des Signals einer Testwellenlänge
von ca. 205nm durch die Lichtübertragungsweglänge ≥ 10cm des
oben genannten, optischen Fluoridkristalls und das Messen des Absorptionskoeffizienten
bei ca. 205nm durch die Weglänge ≥ 10cm, um
einen Messwert des Fremdstoffgehalts an Blei von weniger als 20ppb
zu liefern, und das Bilden des optischen Fluoridkristalls in ein
optisches Element E für
Wellenlängen
unter 200nm mit einem Absorptionskoeffizienten bei 205nm < 0,0016cm–1.
In einer bevorzugten Ausführungsform
besteht der oben genannte, optische Fluoridkristall 20 aus
Kalziumfluorid, vorzugsweise CaF2. In einer
bevorzugten Ausführungsform
besteht oben genannte, optische Fluoridkristall 20 aus
Bariumfluorid, vorzugsweise BaF2. In einer
bevorzugten Ausführungsform,
wie in 4 gezeigt, wird die Testwellenlänge von
200 bis 210nm durch die Weglänge 21 des
Kristalls 20 bei der Herstellung verwendet, um den Fremdstoffgehalt
an Blei im Kristall zu messen, so dass das Endprodukt ein (aus dem
Kristall gebildetes) optisches Element E für unter 200nm einen Absorptionskoeffizienten
bei 200 bis 210nm < 0,0017cm–1 aufweist.
Vorzugsweise weisen der Kristall 20 und das daraus gebildete
optische Element 42 einen gemessenen Fremdstoffgehalt an
Blei von weniger als 20ppb, bevorzugter < 10ppb, bevorzugter < 1ppb auf. Das Schaffen
eines optischen Fluoridkristalls 20 zur Übertragung
unter 200nm enthält
vorzugsweise das Schaffen eines Kalziumfluoridkristalls mit einer Übertragung
mit λ < 200nm von mehr
als 99%/cm. Das Verfahren schafft ein optisches Lithografieelement 42 mit
einem gemessenen Fremdstoffgehalt von weniger als 50ppb, und wenn
optische Beschichtungen auf die Kristalloberfläche aufzutragen sind, wird
dieser vorzugsweise vor solch einer Beschichtung gemessen. Das Schaffen
solch eines optischen Fluoridkristalls 20 enthält alternativ
bevorzugt das Schaffen eines Bariumfluoridkristalls mit einer Übertragung
mit λ < 200nm von mehr
als 99%/cm. Das Verfahren schafft ein optisches Lithografieelement 42 mit
einem gemessenen Fremdstoffgehalt von weniger als 50ppb und einem
Absorptionskoeffizienten bei 200 bis 210nm < 0,0017cm–1,
und wenn optische Beschichtungen auf die Kristalloberfläche aufzutragen
sind, werden diese vorzugsweise vor solch einer Beschichtung gemessen.Optical elements E according to the invention are obtainable by a method for producing crystals for wavelengths below 200 nm for transmitting light having wavelengths below 200 nm, such as 157 nm by means of an F 2 excimer laser or 193 nm by means of an ArF excimer laser, as in US Pat 2 - 3 is shown. Preferably, the method includes producing an optical lithographic element 42 for λ <200nm with a high optical quality of a fluoride optical crystal 20 which has a lead contaminant content of less than 50ppb. The method includes providing an optical fluoride crystal transmitting the signal of wavelength less than 200nm 20 which is a light transmission path length 21 of the crystal ≥ 2mm, and providing a photometer spectrophotometer 22 for a 200-210nm light transmission with a light source 24 for generating a transmission test wavelength in the range of 200 to 210nm and a transmission detector 28 for measuring the transmission of the signal of the test wavelength. The method includes transmitting the signals of the transmission test wavelengths (200 to 210nm) by the light transmission path length of the above-mentioned fluoride optical crystal and measuring the transmission of the signals of the test wavelengths from 200 to 210nm by the path length to less than a lead impurity content reading 50ppb, preferably <10ppb, and forming the optical fluoride crystal into an optical element E for wavelengths below 200nm, which has an absorption coefficient of impurity content of lead at 200 to 210nm <0.0017cm -1 . Preferably, the measurement of impurity content is less than 50ppb, more preferably <20ppb, and most preferably less than 10ppb. Creating such an optical fluoride crystal 20 with a light transmission path length 21 of the crystal includes providing the above-mentioned optical fluoride crystal 20 with a light transmission path length of the crystal of ≥ 1cm and the transmisson of the signal of a test wavelength of 203 to 207 nm in the range of 203 to 207 nm through the light transmission path length 21 the optical fluoride crystal transmitting the signal of a wavelength lower than 200nm, which is ≥ 1cm, and measuring the absorption coefficient at the test wavelength of 203 to 207nm by the path length to provide a lead contaminant content reading of less than 50ppb, and the forming of the optical fluoride crystal into an optical element E for wavelengths below 200 nm, which has an absorption coefficient of <0.0016 cm -1 at 203 to 207 nm. Preferably, the light transmission path length of the crystal is ≥ 10 cm and the method includes transmitting the signal of a test wavelength of about 205 nm through the light transmission path length ≥ 10 cm of the above-mentioned optical fluoride crystal and measuring the absorption coefficient at about 205 nm by the path length ≥ 10 cm by one To provide measurement of the impurity content of lead less than 20ppb, and to form the optical fluoride crystal into an optical element E for wavelengths below 200nm with an absorption coefficient at 205nm <0.0016cm -1 . In a preferred embodiment, the above-mentioned optical fluoride crystal 20 of calcium fluoride, preferably CaF 2 . In a preferred embodiment, the above-mentioned optical fluoride crystal 20 from barium fluoride, preferably BaF 2 . In a preferred embodiment, as in 4 shown, the test wavelength is from 200 to 210nm by the path length 21 of the crystal 20 used in the manufacture to measure the impurity content of lead in the crystal such that the final product has an optical element E (below the crystal) having an absorption coefficient below 200 nm at 200 to 210 nm <0.0017 cm -1 . Preferably, the crystal 20 and the optical element formed therefrom 42 a measured impurity content of lead of less than 20ppb, more preferably <10ppb, more preferably <1ppb. Creating an optical fluoride crystal 20 for transmission below 200 nm, it is preferable to provide a calcium fluoride crystal having a transmission of λ <200 nm of more than 99% / cm. The method provides an optical lithographic element 42 with a measured impurity content of less than 50ppb, and if optical coatings are to be applied to the crystal surface, it is preferably measured prior to such coating. Creating such an optical fluoride crystal 20 Alternatively, it preferably contains the creation of a barium fluoride crystal with a transmission of λ <200 nm of more than 99% / cm. The method provides an optical lithographic element 42 with a measured impurity content of less than 50ppb and an absorption coefficient at 200 to 210nm <0.0017cm -1 , and if optical coatings are to be applied to the crystal surface, they are preferably measured prior to such coating.
Der
das Signal einer Wellenlänge
unter 200nm übertragende,
optische Fluoridkristall 20 ist mittels einem Verfahren
herstellbar, umfassend das Schaffen eines vorgeschmolzenen Kalziumfluoridkristallfestkörpers und
das Schmelzen des Kalziumfluoridkristallfestkörpers, um eine Kalziumfluoridschmelze
zu bilden, und das Züchten
eines Kalziumfluoridkristalls aus der Schmelze, um einen optischen Kalziumfluoridkristall
zum Übertragen
von Signalen von Wellenlängen
unter 200nm zu schaffen. Das Verfahren enthält das Schaffen eines Fotometer-Spektralfotometers
für eine
200–210nm
Lichtübertragung mit
einer Lichtquelle zum Erzeugen einer Übertragungstestwellenlänge im Bereich
von 200 bis 210nm und einem Übertragungsdetektor
zum Messen der Übertragung
des Signals der Testwellenlänge
und das Messen eines Fremdstoffgehalts an Blei in einer Weglänge des
Kalziumfluorids, wobei sich die Übertragungstestwellenlänge im Bereich
von 200 bis 210nm befindet und der gezüchtete, optische Kalziumfluoridkristall
zum Übertragen
von Signalen von Wellenlängen
unter 200nm einen Absorptionskoeffizienten bei 200 bis 210nm < 0,0017cm–1 aufweist.
In einer Ausführungsform
enthält
das Messen des Fremdstoffgehalts an Blei im Kalziumfluorid mit dem Spektralmeter
für 200–210nm das
Messen des Fremdstoffgehalts an Blei in dem vorgeschmolzenen Kalziumfluoridkristallfestkörper. In
einer Ausführungsform
enthält
das Messen des Fremdstoffgehalts an Blei im Kalziumfluorid mit dem
Spektralfotometer 22 für
200–210nm
das Messen des Fremdstoffgehalts an Blei im Kalziumfluoridkristall,
welcher aus der Kalziumfluoridschmelze gezüchtet wurde. In einer Ausführungsform
wird der Fremdstoffgehalt an Blei im Kalziumfluorid mit dem Spektralmeter
für 200–210nm gemessen,
wenn der Kristall vor dem optischen Beschichten in die Form eines
optischen Elements E gebildet wird. In einer Ausführungsform
wird der Fremdstoffgehalt an Blei im Kalziumfluorid vor dem Brechen
in die aus Einzelteilen bestehende Form und/oder während dem
Brechverfahren zum Brechen eines großen Festkörperblocks in kleiner Teile
gemessen. Das Messen und Überwachen
des Fremdstoffgehalts an Blei im Kristallherstellungsverfahren schafft
vorzugsweise einen gezüchteten,
optischen Kalziumfluoridkristall zum Übertragen von Signalen von
Wellenlängen
unter 200nm mit einem Fremdstoff-Anregungsniveau an Blei in ppb
von weniger als 50ppb, bevorzugter < 20ppb. Vorzugsweise weist der gezüchtete,
optische Fluoridkristall 20 einen Fremdstoffgehalt an Blei
in ppb von weniger als 10ppb, vorzugsweise < 1ppb auf. 5 zeigt
eine Ausführungsform
der Erfindung, in welcher ein Kristallisierungsofen 110 mit
einer vakuumgesteuerten Atmosphäre
mit gestapelten, miteinander verbundenen Graphitschmelztiegeln 90 und
einem obersten Reservoirschmelztiegel 100 beschickt wird.
Die mittleren Schmelztiegel werden mit dichten Scheiben 80 aus
dem vorgeschmolzenen Kalziumfluoridfestkörper beschickt. Die Scheiben 80 aus
dem vorgeschmolzenen Kalziumfluoridfestkörper sind gereinigt und verdichtetes
CaF2 wird vorzugsweise aus einem Vorschmelzverfahren
erhalten, in welchem ein hochreiner Ausgangsstoff durch das Erwärmen und Schmelzen
mit einem fluorierenden Mittel gereinigt und verdichtet wird. In
einer Ausführungsform
wird der vorgeschmolzene Kalziumfluoridfestkörper durch die Reinigung und
Verdichtung der Vorschmelze unter Verwendung von PbF2 als
einem fluorierenden Mittel mit dem Kalziumfluorid erhalten, wobei
der Ofen mit der vakuumgesteuerten Atmosphäre betätigt wird, um flüchtige Blei-
und Sauerstoffprodukte aus dem Kristallmaterial zu entfernen. In
einer Ausführungsform,
wie z.B. in 5 gezeigt, kann der Ofen auch
mit Kalziumfluoridpulverpartikeln 70 beschickt werden,
welche ein fluorierendes Mittel enthalten können, wie z.B. Bleifluorid.
Der vorgeschmolzene Kalziumfluoridfestkörper, welcher in den Ofen 110 zur
Kristallzüchtung
gegeben wurde, wird in den Schmelztiegeln in eine Kalziumfluoridschmelze
geschmolzen, welche dann durch das langsame Abkühlen der Schmelze innerhalb
dem Ofen zur Kristallzüchtung
in einen Kalziumfluoridkristall 20 gezüchtet wird, wie z.B. durch
das Senken durch das Temperaturgefälle in einem Verfahren zur
Kristallzüchtung nach
Stockbarger. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung, welche
in den 6–10 gezeigt wird,
wird ein Wachstumsschmelztiegel 62 verwendet, welcher einen
bevorzugten Impfkristall 60 mit einer ausgerichteten Kristallachse
in einem Impfkristallbehälter 64 aufweist.
Die vorgeschmolzenen Kalziumfluoridfeststoffpartikel 52 werden
in den Schmelztiegel 62 gegeben. Der Schmelztiegel zur Kristallzüchtung,
welcher den vorgeschmolzenen Kalziumfluoridkristallfeststoff der
Vorschmelze enthält,
wird in einen Ofen 110 zur Züchtung optischer Fluoride gegeben,
welcher eine obere Schmelzzone 8 mit einer hohen Temperatur
und eine Wärmesperre 14 enthält, welche
einen Temperaturgradienten zur Kristallwachstumserstarrung schafft.
Der in den Schmelztiegel 62 gefüllte Kalziumfluoridkristallfeststoff
wird in der Zone 8 mit der hohen Temperatur des Ofens 110 geschmolzen,
um eine Kalziumfluoridschmelze 66 zu bilden. Der optische
Kristall 20 aus Kalziumfluorid wird aus der Schmelze 66 durch
das Senken durch die Kristallwachstumserstarrungszone der Sperre 14 gezüchtet, um
einen optischen Fluoridkristall 20 zum Übertragen von Signalen von
Wellenlängen
unter 200nm zu schaffen. Das Verfahren enthält das Herstellen des Kristalls 20 durch
das Verwenden eines Übertragungsfotometers 22 für 200– 210nm,
um die Fremdstoffanteile an Blei im Kalziumfluorid zu messen, wie
z.B. in den vorgeschmolzenen Kalziumfluoridkristallfestkörpern 80,
im gezüchteten
Kristall 20 und im Impfkristall 60. Das Spektralmeter 22 für 200–210nm wird
vorzugsweise während
dem ganzen Verfahren der Kristallherstellung verwendet, um den Bleigehalt
des Kalziumfluorids zu messen, zu überwachen und zu steuern, insbesondere
wenn Bleifluorid als ein fluorierendes Mittel verwendet wird, welches
vom Endproduktkristall 20 und dem optischen Element E desselben
entfernt werden muss, um eine hohe Übertragung und optische Eigenschaften
bei Wellenlängen
unter 200nm zu schaffen. Die Messwerte des Fremdstoffgehalts an
Blei im Kalziumfluorid vom Spektralmeter für 200–210nm können werden verwendet, um Messwerte
unter 50ppb, vorzugsweise unter 20ppb, vorzugsweise unter 10ppb
und bevorzugter unter 1ppb Nebenlast zu schaffen. Die Messwerte
des Fremdstoffgehalts an Blei im Kalziumfluorid vom Spektralmeter
für 200–210nm können verwendet
werden, um Bereiche mit einem hohen Fremdstoffgehalt an Blei des
Kristalls zu identifizieren und diese vom Herstellungsverfahren
des optischen Elements aus einem optischen Fluoridkristall als Ausschuss
zu entfernen. Wie in 11 gezeigt, können die
Messwerte des Fremdstoffgehalts an Blei verwendet werden, um eine
Fläche 132 des
lokalen Kristallbereichs mit einem hohen Fremdstoffgehalt zu identifizieren,
welche einen Absorptionskoeffizienten bei 200 bis 210nm > 0,0017cm–1 aufweist,
und solch eine Fläche 132 des
Bereichs mit einem hohen Fremdstoffgehalt an Blei vom weiteren Verarbeiten
in separate, optische Elementvorformkristalle 20 und daraus
hergestellte, optische Elemente 42 zu entfernen. Wie in den 12–13C gezeigt, können
die Messwerte verwendet werden, um den lokalen Kristallbereich 50 mit
einem hohen Fremdstoffgehalt an Blei in dem vorgeschmolzenen Feststoffkörper 52 zu
identifizieren, um vorgeschmolzene Feststoffkörperpartikel mit einer hohen
Reinheit zu schaffen, welche sich aus einem Brechverfahren unter
Verwendung von Brechern 56 und 58 ergeben. Die
Bereiche 50 mit dem hohen Fremdstoffgehalt können mit
dem Spektralfotometer zur Übertragung
von 200–210nm
identifiziert werden, dass sie einen Absorptionskoeffizienten bei 200
bis 210nm > 0,0017cm–1 aufweisen
und während dem
Brechverfahren von den Bereichen mit dem geringen Fremdstoffgehalt
an Blei entfernt werden, um zur Erzeugung eines getrennten und vorgeschmolzenen
Festkörpers 52 mit
einem geringen Fremdstoffgehalt an Blei zu führen. Vorzugsweise werden die Messwerte
für die Übertragung
von 200–210nm
verwendet, um ein Kalziumfluorid mit weniger als 100ppb Blei, vorzugsweise
weniger als 50ppb Blei zu schaffen, um einen gezüchteten Kalziumfluoridkristall
und ein daraus gebildetes, optisches Element zu ergeben, welche
einen Absorptionskoeffizienten bei 200 bis 210nm < 0,0017cm–1,
vorzugsweise einen Absorptionskoeffizienten bei 203 bis 207nm < 0,0017cm–1,
bevorzugter einen Absorptionskoeffizienten bei 205nm < 0,0017cm–1 aufweisen.
Solch ein Verfahren zum Herstellen optischer Fluoridkristalle und
optischer Elemente daraus während
dem Überwachen
und Messen des Fremdstoffgehalts an Blei unter Verwendung eines
Spektralfotometers für 200–210nm bei
200 bis 210nm sorgt für
einen hochwertigen Kristall mit hervorragenden, optischen Eigenschaften
einschließlich
einer hohen Übertragung unter
200nm von mehr als 99%/cm, am bevorzugtesten einer Übertragung
bei 157nm von mehr als 99%/cm. Das Verfahren zum Herstellen optischer Fluoridkristalle
erzeugt Fluoridkristalle mit einem Bleigehalt von weniger als 50ppb,
bevorzugter < 20ppb,
bevorzugter < 10ppb,
bevorzugter < 1ppb
und am bevorzugtesten die Signale von Wellenlängen unter 200nm übertragende
Kalziumfluoridelemente mit einem Anregungsniveau des Bleis in ppb
von weniger als 1ppb Nebenlast. Das Verfahren enthält einen die
Signale von Wellenlängen
unter 200nm übertragenden,
optischen Fluoridkristall. Der optische Fluoridkristall 20 besteht
aus einem Kalziumfluorid mit einer Übertragung unter 200nm von
mehr als 99%/cm, vorzugsweise einer Übertragung bei 157nm > 99%/cm und einem Bleigehalt
in ppb von weniger als 50 und einem Absorptionskoeffizienten bei
200 bis 210nm < 0,0017cm–1,
bevorzugter einem Absorptionskoeffizienten bei 203 bis 207nm < 0,0017cm–1, und
am bevorzugtesten einem Absorptionskoeffizienten bei 205nm < 0,0016cm–1.
Vorzugsweise beträgt
der Bleigehalt in ppb weniger als 10, bevorzugter < 1 Nebenlast. Das
Bleianalyseverfahren der Erfindung kann während dem ganzen Herstellungsverfahren
des optischen Elements aus dem optischen Fluoridkristall bis zum
endgefertigten, optischen Element verwendet werden.The optical fluoride crystal transmitting the signal of wavelength less than 200 nm 20 is preparable by a method comprising providing a premelted calcium fluoride crystal solid and melting the calcium fluoride crystal solid to form a calcium fluoride melt, and growing a calcium fluoride crystal from the melt to provide a calcium fluoride optical crystal for transmitting signals of wavelengths below 200nm. The method includes providing a photometer spectrophotometer for a 200-210 nm light transmission having a light source for generating a transmission test wavelength in the range of 200 to 210 nm and a transmission detector for measuring the transmission of the signal of the test wavelength and measuring an impurity content of lead in a path length of Calcium fluoride, wherein the transmission test wavelength is in the range of 200 to 210nm, and the grown calcium fluoride optical crystal for transmitting signals of wavelengths below 200nm has an absorption coefficient of 200 to 210nm <0.0017cm -1 . In one embodiment, measuring the impurity level of lead in the calcium fluoride with the 200-210nm spectrometer includes measuring the impurity level of lead in the premelted calcium fluoride crystal solid. In one embodiment, measuring the impurity content of lead in the calcium fluoride includes the spectrophotometer 22 for 200-210nm, measuring the impurity content of lead in the calcium fluoride crystal grown from the calcium fluoride melt. In one embodiment, the impurity content of lead in the calcium fluoride is measured with the 200-210nm spectral meter when the crystal is formed into the shape of an optical element E prior to optical coating. In one embodiment, the impurity content of lead in the calcium fluoride is measured prior to fracturing into the particulate mold and / or during the crushing process for fracturing a large solid block in small portions. Measuring and monitoring the impurity level of lead in the crystal preparation process preferably provides a grown, optical calcium fluoride crystal for transmitting signals of wavelengths below 200nm with an impurity excitation level of lead in ppb of less than 50ppb, more preferably <20ppb. Preferably, the grown optical fluoride crystal has 20 an impurity content of lead in ppb of less than 10ppb, preferably <1ppb. 5 shows an embodiment of the invention, in which a crystallization furnace 110 with a vacuum-controlled atmosphere with stacked interconnected graphite crucibles 90 and a top reservoir crucible 100 is charged. The middle crucibles are made with dense slices 80 charged from the premelted calcium fluoride solids. The disks 80 from the pre molten calcium fluoride solids are purified and compacted CaF 2 is preferably obtained from a pre-fusing process in which a high-purity starting material is purified and compacted by heating and melting with a fluorinating agent. In one embodiment, the pre-molten calcium fluoride solid is obtained by purifying and compressing the pre-melt using PbF 2 as a fluorinating agent with the calcium fluoride, operating the vacuum controlled atmosphere furnace to remove volatile lead and oxygen products from the crystal material. In one embodiment, such as in 5 The furnace can also be used with calcium fluoride powder particles 70 be charged, which may contain a fluorinating agent, such as lead fluoride. The pre-molten calcium fluoride solid which enters the furnace 110 for crystal growth is melted in the crucibles into a calcium fluoride melt, which is then formed by slowly cooling the melt within the furnace to grow crystals into a calcium fluoride crystal 20 is grown, such as by lowering by the temperature gradient in a method for growing crystals according to Stockbarger. In another embodiment of the invention, which in the 6 - 10 is shown becomes a growth crucible 62 used, which is a preferred seed crystal 60 with an aligned crystal axis in a seed crystal container 64 having. The premelted calcium fluoride solids particles 52 be in the crucible 62 given. The crystal growth crucible containing the pre-melted calcium fluoride crystal solid is placed in an oven 110 for the growth of optical fluorides, which is an upper melting zone 8th with a high temperature and a thermal barrier 14 which provides a temperature gradient for crystal growth solidification. The one in the crucible 62 filled calcium fluoride crystal solid is in the zone 8th with the high temperature of the oven 110 melted to a calcium fluoride melt 66 to build. The optical crystal 20 Calcium fluoride gets out of the melt 66 by sinking through the crystal growth solidification zone of the barrier 14 grown to a fluoride optical crystal 20 to transmit signals of wavelengths below 200nm. The method includes preparing the crystal 20 by using a transfer photometer 22 for 200-210 nm to measure the impurity levels of lead in the calcium fluoride, such as in the premelted calcium fluoride crystal solids 80 , in the cultivated crystal 20 and in the seed crystal 60 , The spectral meter 22 for 200-210nm is preferably used throughout the process of crystal preparation to measure, monitor and control the lead content of the calcium fluoride, especially when lead fluoride is used as a fluorinating agent which is from the final product crystal 20 and the optical element E thereof must be removed in order to provide a high transmission and optical properties at wavelengths below 200nm. The measured values of lead impurity in calcium fluoride from the 200-210nm spectral meter can be used to provide readings below 50ppb, preferably below 20ppb, preferably below 10ppb and more preferably below 1ppb off-load. The measured values of the impurity content of lead in the calcium fluoride of the 200-210 nm spectrometer can be used to identify regions of high lead impurity content of the crystal and to remove them from the production process of the optical element of a fluoride optical crystal. As in 11 As shown, the measurements of lead contaminant levels can be used to calculate an area 132 of the high impurity content local crystal region having an absorption coefficient of 200 to 210 nm> 0.0017 cm -1 , and such an area 132 of the high impurity content range of lead for further processing into separate optical element preform crystals 20 and optical elements made therefrom 42 to remove. As in the 12 - 13C shown, the readings can be used to determine the local crystal area 50 with a high impurity content of lead in the premelted solid body 52 to identify pre-molten solid particles of high purity resulting from a crushing process using crushers 56 and 58 result. The areas 50 With the high impurity content, the spectrophotometer for transmission of 200-210nm can be identified as having an absorption coefficient at 200 to 210nm> 0.0017cm -1 and removed from the low impurity lead areas during the crushing process in order to achieve the Generation of a separate and premelted solid 52 lead with a low level of impurities lead. Preferably, 200-210nm transmission readings are used to provide a calcium fluoride with less than 100ppb lead, preferably less than 50ppb lead, to yield a grown calcium fluoride crystal and an optical element formed therefrom which has an absorption coefficient at 200 to 210nm <0.0017cm -1 , preferably having an absorption coefficient at 203 to 207nm <0.0017cm -1 , more preferably having an absorption coefficient at 205nm <0.0017cm -1 . Such a method of producing optical fluoride crystals and optical elements therefrom while monitoring and measuring the impurity content of lead using a 200-210nm spectrophotometer at 200 to 210nm provides a high quality crystal having excellent optical characteristics including high transmission below 200nm greater than 99% / cm, most preferably greater than 99% / cm transmission at 157nm. The method of making optical fluoride crystals produces fluoride crystals having a lead content of less than 50ppb, more preferably <20ppb, more preferably <10ppb, more preferably <1ppb and most preferably the signals of wavelengths below 200nm transmitting calcium fluoride elements with a lead excitation level in ppb less than 1ppb off-load , The method includes an optical fluoride crystal transmitting the signals of wavelengths below 200nm. The optical fluoride crystal 20 It consists of a calcium fluoride with a transmission below 200nm of more than 99% / cm, preferably a transmission at 157nm> 99% / cm and a lead content in ppb of less than 50 and an absorption coefficient of 200 to 210nm <0,0017cm -1 . more preferably an absorption coefficient at 203 to 207nm <0.0017cm -1 , and most preferably an absorption coefficient at 205nm <0.0016cm -1 . Preferably, the lead content in ppb is less than 10, more preferably <1 secondary load. The lead analysis method of the invention can be used throughout the manufacturing process of the optical element of the fluoride optical crystal to the finished optical element.
Ein
die Signale einer Wellenlänge
unter 200nm übertragender,
optischer Fluoridkristall 20 ist mittels einem Verfahren
erhältlich,
welches das Schaffen eines vorgeschmolzenen Bariumfluoridkristallfestkörpers und
das Schmelzen des Bariumfluoridkristallfestkörpers umfasst, um eine Bariumfluoridschmelze
zu bilden sowie das Züchten
eines Bariumfluoridkristalls aus der Schmelze, um einen optischen Bariumfluoridkristall
zum Übertragen
von Signalen von Wellenlängen
unter 200nm zu schaffen. Das Verfahren enthält das Schaffen eines Spektralfotometers für eine 200–210nm Lichtübertragung,
welches eine Lichtquelle zum Erzeugen einer Übertragungstestwellenlänge im Bereich
von 200 bis 210nm und einen Übertragungsdetektor
zum Messen der Übertragung des
Signals der Testwellenlänge
enthält,
und das Messen eines Fremdstoffgehalts an Blei in einer Weglänge des
Bariumfluorids mit der Übertragungstestwellenlänge im Bereich
von 200 bis 210nm, wobei der gezüchtete,
optische Bariumfluoridkristall zum Übertragen von Signalen von
Wellenlängen
unter 200nm einen Absorptionskoeffizienten bei 200 bis 210nm < 0,0017cm–1 aufweist.
In einer Ausführungsform
enthält
das Messen des Fremdstoffgehalts an Blei im Bariumfluorid mit dem
Spektralmeter für 200–210nm das
Messen des Fremdstoffgehalts an Blei in dem vorgeschmolzenen Bariumfluoridkristallfestkörper. In
einer Ausführungsform
enthält
das Messen des Fremdstoffgehalts an Blei im Bariumfluorid mit dem
Spektralfotometer 22 für
200–210nm das
Messen des Fremdstoffgehalts an Blei im Bariumfluoridkristall, welcher
aus der Bariumfluoridschmelze gezüchtet wurde. In einer Ausführungsform
wird der Fremdstoffgehalt an Blei im Bariumfluorid mit dem Spektralmeter
für 200–210nm gemessen,
wenn der Kristall vor dem optischen Beschichten in die Form eines
optischen Elements E gebildet wird.An optical fluoride crystal transmitting signals of wavelength less than 200 nm 20 is obtainable by a method comprising providing a premelted barium fluoride crystal solid and melting the barium fluoride crystal solid to form a barium fluoride melt, and growing a barium fluoride crystal from the melt to provide a barium fluoride optical crystal for transmitting signals of wavelengths below 200nm. The method includes providing a spectrophotometer for a 200-210nm light transmission, which includes a light source for generating a transmission test wavelength in the range of 200 to 210nm, and a transmission detector for measuring the transmission of the signal of the test wavelength, and measuring an impurity content of lead in a path length of the barium fluoride having the transmission test wavelength in the range of 200 to 210 nm, wherein the grown barium fluoride optical crystal for transmitting signals of wavelengths below 200 nm has an absorption coefficient of 200 to 210 nm <0.0017 cm -1 . In one embodiment, measuring the lead contaminant level in the barium fluoride with the 200-210nm spectrometer includes measuring the lead contaminant level in the premelted barium fluoride crystal solid. In one embodiment, measuring the impurity content of lead in the barium fluoride includes the spectrophotometer 22 for 200-210nm, measuring the impurity content of lead in the barium fluoride crystal grown from the barium fluoride melt. In one embodiment, the impurity content of lead in barium fluoride is measured with the 200-210 nm spectral meter when the crystal is formed into an optical element E before being optically coated.
In
einer Ausführungsform
wird der Fremdstoffgehalt an Blei im Bariumfluorid vor dem Brechen in
die aus Einzelteilen bestehende Form und/oder während dem Brechverfahren zum
Brechen eines großen
Festkörperblocks
in kleiner Teile gemessen. Das Messen und Überwachen des Fremdstoffgehalts an
Blei im Kristallherstellungsverfahren schafft vorzugsweise einen
gezüchteten,
optischen Bariumfluoridkristall zum Übertragen von Signalen von
Wellenlängen
unter 200nm mit einem Fremdstoffgehalt an Blei in ppb von weniger
als 50ppb, bevorzugter < 20ppb.
Vorzugsweise weist der gezüchtete,
optische Fluoridkristall 20 einen Fremdstoffgehalt an Blei
in ppb von weniger als 10ppb, vorzugsweise < 1ppb auf. 5 zeigt
eine Ausführungsform
der Erfindung, in welcher ein Kristallisierungsofen 110 mit
einer vakuumgesteuerten Atmosphäre
mit gestapelten, miteinander verbundenen Graphitschmelztiegeln 90 und einem
obersten Reservoirschmelztiegel 100 beschickt wird. Die
mittleren Schmelztiegel werden mit dichten Scheiben 80 aus
einem vorgeschmolzenen Bariumfluoridfestkörper beschickt. Die Scheiben 80 aus
dem vorgeschmolzenen Bariumfluoridfestkörper sind gereinigt und verdichtetes
BaF2 wird vorzugsweise aus einem Vorschmelzverfahren
erhalten, in welchem ein hochreiner Ausgangsstoff durch das Erwärmen und
Schmelzen mit einem fluorierenden Mittel gereinigt und verdichtet
wird. In einer Ausführungsform
wird der vorgeschmolzene Bariumfluoridfestkörper durch die Reinigung und
Verdichtung der Vorschmelze unter Verwendung von PbF2 als
einem fluorierenden Mittel zusammen mit dem Bariumfluorid erhalten,
wobei der Ofen mit der vakuumgesteuerten Atmosphäre betätigt wird, um flüchtige Blei-
und Sauerstoffprodukte aus dem Kristallmaterial zu entfernen. In
einer Ausführungsform,
wie z.B. in 5 gezeigt, kann der Ofen auch
mit Bariumfluoridpulverpartikeln 70 beschickt werden, welche
ein fluorierendes Mittel enthalten können, wie z.B. Bleifluorid.
Der vorgeschmolzene Bariumfluoridfestkörper, welcher in den Ofen 110 zur
Kristallzüchtung
gegeben wurde, wird in den Schmelztiegeln 90 und 100 in
eine Bariumfluoridschmelze geschmolzen, welche dann durch das langsame
Abkühlen
der Schmelze innerhalb dem Ofen zur Kristallzüchtung in einen Bariumfluoridkristall 20 gezüchtet wird,
wie z.B. durch das Senken des Temperaturgradienten in einem Verfahren zur
Kristallzüchtung
nach Stockbarger. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung, welche
in den 6–10 gezeigt
wird, wird ein Wachstumsschmelztiegel 62 verwendet, welcher
einen bevorzugten Impfkristall 60 mit einer ausgerichteten
Kristallachse in einem Impfkristallbehälter 64 aufweist. Die
vorgeschmolzenen Bariumfluoridfeststoffpartikel 52 werden
in den Schmelztiegel 62 gegeben. Der Schmelztiegel zur
Kristallzüchtung,
welcher den vorgeschmolzenen Bariumfluoridkristallfeststoff enthält, wird
in einen Ofen 110 zur Züchtung
optischer Fluoride gegeben, welcher eine obere Schmelzzone 8 mit einer
hohen Temperatur und eine Wärmesperre 14 enthält, welche
einen Temperaturgradienten zur Kristallwachstumserstarrung schafft.
Der in den Schmelztiegel 62 gefüllte Bariumfluoridkristallfeststoff
wird in der Zone 8 mit der hohen Temperatur des Ofens 100 geschmolzen,
um eine Bariumfluoridschmelze 66 zu bilden. Der optische
Kristall 20 aus Bariumfluorid wird aus der Schmelze 66 durch
das Senken durch die Kristallwachstumserstarrungszone der Sperre 14 gezüchtet, um
einen optischen Fluoridkristall 20 zum Übertragen von Signalen von
Wellenlängen
unter 200nm zu schaffen. Das Verfahren enthält das Herstellen des Kristalls 20 durch
das Verwenden eines Fotometers 22 für eine 200–210nm Lichtübertragung,
um die Fremdstoffanteile an Blei im Bariumfluorid zu messen, wie
z.B. in den vorgeschmolzenen Bariumfluoridkristallfestkörpern 80,
im gezüchteten
Kristall 20 und im Impfkristall 60. Das Spektralfotometer 22 für 200–210nm wird
vorzugsweise während
dem ganzen Verfahren der Kristallherstellung verwendet, um den Bleigehalt
des Bariumfluorids zu messen, zu überwachen und zu steuern, insbesondere
wenn Bleifluorid als fluorierendes Mittel verwendet wird, welches
vom Endproduktkristall 20 und dem daraus gebildeten, optischen
Element E entfernt werden muss, um eine hohe Übertragung und optische Eigenschaften
bei Wellenlängen unter
200nm zu schaffen. Die Messwerte des Fremdstoffgehalts an Blei im
Bariumfluorid vom Spektralmeter für 200–210nm werden verwendet, um
Messwerte unter 50ppb, vorzugsweise unter 20ppb, vorzugsweise unter
10ppb und bevorzugter unter 1ppb Nebenlast zu schaffen. Die Messwerte
des Fremdstoffgehalts an Blei im Bariumfluorid vom Spektralmeter
für 200–210nm werden
verwendet, um Messwerte unter 50ppb, vorzugsweise unter 20ppb, vorzugsweise
unter 10ppb und bevorzugter unter 1ppb Nebenlast zu schaffen. Die
Messwerte des Fremdstoffgehalts an Blei im Kalziumfluorid vom Spektralmeter
für 200–210nm können verwendet
werden, um Bereiche mit einem hohen Fremdstoffgehalt an Blei der
Kristalle zu identifizieren und diese vom Herstellungsverfahren
des optischen Elements aus einem optischen Fluoridkristall als Ausschuss
zu entfernen. Wie in 11 gezeigt, können die
Messwerte des Fremdstoffgehalts an Blei verwendet werden, um eine
Fläche 132 des
lokalen Kristallbereichs mit einem hohen Fremdstoffgehalt mit einem
Absorptionskoeffizienten bei 200 bis 210nm > 0,0017cm–1 zu identifizieren
und solch eine Fläche 132 des
Bereichs mit einem hohen Fremdstoffgehalt an Blei vom weiteren Verarbeiten
in separate, optische Elementvorformkristalle 20 und daraus
hergestellte, optische Elemente 42 zu entfernen. Wie in
den Figuren 12–13C gezeigt,
können
die Messwerte verwendet werden, um den lokalen Kristallbereich 50 mit
einem hohen Fremdstoffgehalt an Blei in dem vorgeschmolzenen Feststoffkörper 52 zu
identifizieren, um vorgeschmolzene Feststoffkörperpartikel mit einer hohen
Reinheit zu schaffen, welche sich aus einem Brechverfahren unter
Verwendung von Brechern 56 und 58 ergeben. Die
Bereiche 50 mit dem hohen Fremdstoffgehalt können mit
dem Spektralmeter für
die Übertragung
mit 200–210nm
identifiziert werden, da sie einen Absorptionskoeffizienten bei 200
bis 210nm > 0,0017cm–1 aufweisen,
und während
dem Brechverfahren aus den Bereichen mit dem geringen Fremdstoffgehalt
entfernt werden, um einen getrennten, vorgeschmolzenen Festkörper 52 mit
einem geringen Fremdstoffgehalt an Blei herzustellen. Vorzugsweise
werden die Messwerte vom Spektralfotometer für 200–210nm verwendet, um ein Bariumfluorid
mit weniger als 50ppb Blei zu schaffen, um einen gezüchteten
Bariumfluoridkristall und ein daraus gebildetes optisches Element
zu ergeben, welche eine Absorptionskoeffizienten bei 200 bis 210nm < 0,0017cm–1,
vorzugsweise einen Absorptionskoeffizienten bei 203 bis 207nm < 0,0017cm–1, bevorzugter
einen Absorptionskoeffizienten bei 205nm < 0,0017cm–1 aufweisen.
Bei solch einem Verfahren zum Herstellen optischer Fluoridkristalle
und daraus gebildeter, optischer Elemente sorgt während dem Überwachen
und Messen des Fremdstoffgehalts an Blei das Verwenden eines Spektralmeters
für 200–210nm bei
200 bis 210nm für
eine hochwertigen Kristall mit hervorragenden optischen Eigenschaften einschließlich einer
hohen Übertragung
unter 200nm von mehr als 99%/cm, am bevorzugtesten einer Übertragung
bei 157nm von mehr als 99%/cm. Das Verfahren zum Herstellen optischer
Fluoridkristalle erzeugt Fluoridkristalle mit einem Bleigehalt von
weniger als 50ppb, bevorzugter < 20ppb, bevorzugter < 10ppb, bevorzugter < 1ppb und am bevorzugtesten das
Signal einer Wellenlänge
unter 200nm übertragende
Bariumfluoridelemente mit einem Anregungsniveau des Bleis in ppb
von weniger als 1ppb Nebenlast. Das Verfahren enthält einen
optischen Fluoridkristall, welcher das Signal einer Wellenlängen unter 200nm überträgt. Der
optische Fluoridkristall 20 besteht aus Bariumfluorid,
welches eine Übertragung unter
200nm von mehr als 99%/cm, vorzugsweise eine Übertragung bei 157nm > 99%/cm und ein Bleigehalt
in ppb von weniger als 50 und einen Absorptionskoeffizienten bei
200 bis 210nm < 0,0017cm–1, bevorzugter
einen Absorptionskoeffizienten bei 203 bis 207nm < 0,0017cm–1,
und am bevorzugtesten einen Absorptionskoeffizienten bei 205nm < 0,0016cm–1 aufweist.
Vorzugsweise beträgt
der Gehalt an Blei in ppb weniger als 10, bevorzugter < 1 Nebenlast. Das
Bleianalyseverfahren der Erfindung kann während dem ganzen Herstellungsverfahren des
optischen Elements aus dem optischen Fluoridkristall bis zum endgefertigten,
optischen Element verwendet werden.In one embodiment, the impurity content of lead in the barium fluoride is measured prior to fracturing into the particulate mold and / or during the crushing process for fracturing a large solid block in small portions. The measurement and monitoring of lead contaminant level in the crystal fabrication process preferably provides a grown barium fluoride optical crystal for transmitting signals of wavelengths below 200nm with a lead contaminant level in ppb of less than 50ppb, more preferably <20ppb. Preferably, the grown optical fluoride crystal has 20 an impurity content of lead in ppb of less than 10ppb, preferably <1ppb. 5 shows an embodiment of the invention, in which a crystallization furnace 110 with a vacuum-controlled atmosphere with stacked interconnected graphite crucibles 90 and a top reservoir crucible 100 is charged. The middle crucibles are made with dense slices 80 fed from a premelted Bariumfluoridfestkörper. The disks 80 From the premelted barium fluoride solid, purified and compacted BaF 2 is preferably obtained from a pre-fusing process in which a high-purity raw material is purified and compacted by heating and melting with a fluorinating agent. In one embodiment, the pre-molten barium fluoride solid is obtained by purifying and compressing the pre-melt using PbF 2 as a fluorinating agent along with the barium fluoride, operating the vacuum controlled atmosphere furnace to remove volatile lead and oxygen products from the crystal material , In one embodiment, such as in 5 The furnace can also be used with barium fluoride powder particles 70 be charged, which may contain a fluorinating agent, such as lead fluoride. The pre-molten Bariumfluoridfestkörper, which in the oven 110 for crystal growth is added in the crucibles 90 and 100 melted into a Bariumfluoridschmelze, which then by the slow cooling of the melt within the furnace for crystal growth in a Bariumfluoridkristall 20 is grown, such as by lowering the temperature gradient in a method for crystal growth Stockbarger. In another embodiment of the invention, which in the 6 - 10 is shown becomes a growth crucible 62 used, which is a preferred seed crystal 60 with an aligned crystal axis in a seed crystal container 64 having. The premelted barium fluoride solids particles 52 be in the crucible 62 given. The crystal crucible containing the premelted barium fluoride crystal solid is placed in an oven 110 for the growth of optical fluorides, which is an upper melting zone 8th with a high temperature and a thermal barrier 14 which provides a temperature gradient for crystal growth solidification. The one in the crucible 62 filled barium fluoride crystal solid is in the zone 8th with the high temperature of the oven 100 melted to a Bariumfluoridschmelze 66 to build. The optical crystal 20 Barium fluoride is made from the melt 66 by sinking through the crystal growth solidification zone of the barrier 14 grown to a fluoride optical crystal 20 to transmit signals of wavelengths below 200nm. The method includes preparing the crystal 20 by using a photometer 22 for a 200-210nm light transmission to measure the impurity levels of lead in the barium fluoride, such as in the premelted barium fluoride crystal solids 80 , in the cultivated crystal 20 and in the seed crystal 60 , The spectrophotometer 22 for 200-210nm is preferably used throughout the process of crystal preparation to measure, monitor and control the lead content of the barium fluoride, especially when lead fluoride is used as the fluorinating agent used in the final product crystal 20 and the optical element E formed therefrom, to provide high transmission and optical properties at wavelengths below 200nm. The 200-210nm spectral measurement of the lead contaminant level in barium fluoride is used to provide readings below 50ppb, preferably below 20ppb, preferably below 10ppb, and more preferably below 1ppb subload. The 200-210nm spectral measurement of the lead contaminant level in barium fluoride is used to provide readings below 50ppb, preferably below 20ppb, preferably below 10ppb, and more preferably below 1ppb subload. The measured values of the impurity content of lead in the calcium fluoride of the 200-210 nm spectrometer can be used to identify regions of high impurity content of lead of the crystals and remove them from the production process of the optical element of a fluoride optical crystal as scrap. As in 11 As shown, the measurements of lead contaminant levels can be used to calculate an area 132 of the high impurity content local crystal region having an absorption coefficient of 200 to 210 nm> 0.0017 cm -1 and such an area 132 of the high impurity content range of lead for further processing into separate optical element preform crystals 20 and optical elements made therefrom 42 to remove. As in the figures 12 - 13C shown, the readings can be used to determine the local crystal area 50 with a high impurity content of lead in the premelted solid body 52 to identify pre-molten solid particles of high purity resulting from a crushing process using crushers 56 and 58 result. The areas 50 with the high impurity content can be identified with the 200-210nm transmission spectral meter because they have an absorption coefficient at 200 to 210nm> 0.0017cm -1 , and are removed from the low impurity regions during the crushing process by one separate, pre-melted solid 52 produce with a low impurity content of lead. Preferably, the readings from the 200-210nm spectrophotometer are used to provide a barium fluoride having less than 50ppb of lead to yield a grown barium fluoride crystal and an optical element formed therefrom having an absorption coefficient at 200 to 210nm <0.0017cm -1 . preferably have an absorption coefficient of 203 to 207 nm <0.0017 cm -1 , more preferably an absorption coefficient of 205 nm <0.0017 cm -1 . In such a method of producing optical fluoride crystals and optical elements formed therefrom, while monitoring and measuring the impurity content of lead, using a 200-210 nm spectrometer at 200 to 210 nm provides a high quality crystal having excellent optical characteristics including a high transmission below 200 nm greater than 99% / cm, most preferably greater than 99% / cm transmission at 157nm. The process for producing optical fluoride crystals produces fluoride crystals having a lead content of less than 50ppb, more preferably <20ppb, more preferably <10ppb, more preferably <1ppb, and most preferably the signal of a wavelength below 200nm transmitting barium fluoride elements with an excitation level of the lead in ppb less than 1ppb off-load , The method includes a fluoride optical crystal which transmits the signal at wavelengths below 200nm. The optical fluoride crystal 20 It consists of barium fluoride which has a transmission below 200 nm of more than 99% / cm, preferably a transmission at 157 nm> 99% / cm and a lead content in ppb of less than 50 and an absorption coefficient of 200 to 210 nm <0.0017 cm -1 . more preferably has an absorption coefficient at 203 to 207 nm <0.0017 cm -1 , and most preferably has an absorption coefficient at 205 nm <0.0016 cm -1 . Preferably, the content of lead in ppb is less than 10, more preferably <1 secondary load. The lead analysis method of the invention can be used throughout the manufacturing process of the optical element of the fluoride optical crystal to the finished optical element.
Das
Verfahren enthält
das Prüfen
eines optischen Fluoridkristalls in Bezug auf sein Reinheit relativ
zum Blei durch das Messen der Übertragung
des Kristalls bei einer gegebenen Wellenlänge, welche sich im Bereich
von 200 bis 210nm befindet, vorzugsweise wobei sich die Wellenlänge im Bereich
von 203nm bis 207nm befindet und am bevorzugtesten bei einer Wellenlänge von
205nm. Vorzugsweise ist die Kristalllänge, durch welche der Messlichtstrahl geht,
länger
als 2mm und vorzugsweise länger
als 1cm und bevorzugter mindestens 10cm lang. Um die Reinheit des
der Prüfung
unterzogenen Kristalls vorzugsweise näher zu bestimmen, enthält das Verfahren das
Vergleichen des gemessenen Übertragungswertes
oder Absorptionskoeffizientenwertes, welcher aus dem gemessenen Übertragungswert
mal einem Bezugswert berechnet wurde, wobei vorzugsweise der sich
ergebende Absorptionskoeffizient des Kristalls mit 0,0017cm–1 verglichen
wird. Das Verfahren enthält
das quantitative Bestimmen des Bleigehalts des der Prüfung unterzogenen
Kristalls. Vorzugsweise wird der Kristall aus Alkalifluoridkristallen,
Erdalkali-Fluoridkristallen und gemischten Zusammensetzungen aus
solchen Fluoridkristallen ausgewählt,
wie z.B. NaF, KF, LiF, CaF2, BaF2, MgF2, SrF2 und gemischten Zusammensetzungen daraus.
In bevorzugten Ausführungsformen,
in welchen die Messungen der Kristalle mit einer Lichtübertragungsweglänge von
mindestens 99mm (ca. 100mm) stattfinden, wird das Verfahren verwendet,
um optische Fluoridkristalle mit einem Absorptionskoeffizienten
des Fremdstoffgehalts an Blei bei 200 bis 210nm (vorzugsweise 203
bis 207nm, bevorzugter ca. 205nm) < 0,0017cm–1,
vorzugsweise < 0,0016cm–1,
vorzugsweise < 0,0015cm–1,
vorzugsweise < 0,0010cm–1, vorzugsweise < 0,00085cm–1,
vorzugsweise < 0,0007cm–1,
vorzugsweise ≤ 0,00065cm–1,
vorzugsweise < 0,0004cm–1,
vorzugsweise < 0,0003cm–1, vorzugsweise > 0,0002cm–1,
vorzugsweise > 0,00025cm–1,
vorzugsweise im Bereich von 0,00025cm–1 bis
0,0003cm–1 zu
schaffen. 17 ist ein Absorptionsspektrum
eines optischen Fluoridkristalls im Spektralbereich des A-Absorptionsbandes (200nm–210nm)
des Bleis nach der Erfindung. Die optische Fluoridkristallprobe
der 17 war eine Kalziumfluoridkristallprobe mit einer
Lichtübertragungsweglänge von
50mm. Die optische Fluoridkristallprobe der 18 war
eine Kalziumfluoridkristallprobe mit einer Lichtübertragungsweglänge von 10cm. 18 veranschaulicht,
wie der Sockel gemäß der Erfindung
zum Erfassen sehr niedriger Fremdstoffanteile an Blei mit dem Abtasten
von Wellenlängen,
welche sich bei ca. 205nm befinden, unter Verwendung eines Abtastbereichs
von ca. 195–220nm
verwendet wird, um die Sockelgröße bei 205nm
zu identifizieren. In 18 wird gezeigt, dass die Absorption
des Bleis (0,0065) nahezu 10-Mal geringer ist als die Sockelgröße bei 205nm.
In 18 besteht der Sockel aus Oberflächenverlusten
und einigen anderen internen Absorptionen, wobei das Abtasten von
195–200nm
zum genauen Messen der Bleiabsorption bei 205nm beiträgt. Basierend
auf dem Rauschabstand geht hervor, dass die Bleiabsorption von ca.
0,002 eine Mindestabsorption ist. Denn die Lichtübertragungsweglänge der
Probe von 10cm mit dem Mindestabsorptionskoeffizienten, welcher
gemessen werden kann, beträgt
0,002/10cm = 0,0002cm–1. Bezüglich dem
Extinktionskoeffizienten ε =
0,25cm–1/ppb,
entspricht dieser Absorptionskoeffizient einer Bleikonzentration
von ca. 1 ppb. In 18 beträgt die Absorption bei 205nm
0,0065 für die
Lichtübertragungsweglänge von
10cm, um einen Absorptionskoeffizienten von (0,0065/10cm = 0,00065cm–1)
0,00065cm–1 zu
ergeben. Multipliziert mit dem Absorptionskoeffizienten von 0,00065cm–1 beträgt die gemessene
Bleikonzentration 2,6ppb [(0,00065cm–1)(1ppm
Blei/,25cm–1)
= 2,6ppb Blei].The method involves testing an optical fluoride crystal for its purity relative to the lead by measuring the transmission of the crystal at a given wavelength which is in the range of 200 to 210 nm, preferably wherein the wavelength is in the range of 203nm to 207nm and most preferably at a wavelength of 205nm. Preferably, the crystal length through which the measuring light beam passes is longer than 2 mm and preferably longer than 1 cm and more preferably at least 10 cm long. Preferably, to further determine the purity of the crystal under test, the method includes comparing the measured transmission or absorption coefficient value calculated from the measured transmission value times a reference value, preferably comparing the resulting absorption coefficient of the crystal to 0.0017 cm -1 becomes. The method involves quantitatively determining the lead content of the crystal under test. Preferably, the crystal is selected from alkali fluoride crystals, alkaline earth fluoride crystals, and mixed compositions of such fluoride crystals, such as NaF, KF, LiF, CaF 2 , BaF 2 , MgF 2 , SrF 2, and mixed compositions thereof. In preferred embodiments in which the measurements of the crystals take place with a light transmission path length of at least 99mm (about 100mm), the method is used to obtain optical fluoride crystals having an impurity concentration of lead of lead at 200 to 210nm (preferably 203 to 207nm, more preferably ca 205nm) <0.0017cm -1 , preferably <0.0016cm -1 , preferably <0.0015cm -1 , preferably <0.0010cm -1 , preferably <0.00085cm -1 , preferably <0.0007cm -1 , preferably ≦ 0.00065cm -1 , preferably <0.0004cm -1 , preferably <0.0003cm -1 , preferably> 0.0002cm -1 , preferably> 0.00025cm -1 , preferably in the range of 0.00025cm -1 to To create 0.0003cm -1 . 17 is an absorption spectrum of an optical fluoride crystal in the spectral region of the A absorption band (200nm-210nm) of the lead of the invention. The optical fluoride crystal sample of 17 was a calcium fluoride crystal sample with a light transmission path length of 50mm. The optical fluoride crystal sample of 18 was a calcium fluoride crystal sample with a light transmission path length of 10 cm. 18 illustrates how the socket according to the invention is used to detect very low impurity levels of lead by scanning wavelengths that are at about 205 nm using a scan range of about 195-220 nm to identify the pedestal size at 205 nm. In 18 it is shown that the absorption of the lead (0.0065) is nearly 10 times less than the base size at 205nm. In 18 The pedestal consists of surface losses and some other internal absorptions, with scanning of 195-200nm contributing to the accurate measurement of lead absorption at 205nm. Based on the signal-to-noise ratio, the lead absorption of about 0.002 is a minimum absorption. For the light transmission path length of the sample of 10 cm with the minimum absorption coefficient which can be measured is 0.002 / 10 cm = 0.0002 cm -1 . With regard to the extinction coefficient ε = 0.25 cm -1 / ppb, this absorption coefficient corresponds to a lead concentration of about 1 ppb. In 18 For example, the absorption at 205nm is 0.0065 for the light transmission path length of 10cm to give an absorption coefficient of (0.0065 / 10cm = 0.00065cm -1 ) 0.00065cm -1 . Multiplied by the absorption coefficient of 0.00065cm -1 , the measured lead concentration is 2.6ppb [(0.00065cm -1 ) (1ppm lead /, 25cm -1 ) = 2.6ppb lead].
BeispieleExamples
Die
Erfindung wird weiter durch die folgenden Beispiele erläutert werden.The
Invention will be further illustrated by the following examples.
Bei
der Herstellung der erfindungsgemäßen Kristalle wird ein Spektralmeter 22 für 200–210nm verwendet,
wie z.B. ein Spektralfotometer des Typs Lambda –900 von Perkin-Elmer (PerkinElmer
Analytical Instruments, 710 Bridgeport Avenue Shelton, CT 06484-4794
USA, Tel.: 203-925-4600, 800-762-4000,
(+1) 203-762-4000). In einer Ausführungsform besteht die Lichtquelle 24 aus
einer Xenonbogenlichtlampe. In einer bevorzugten Ausführungsform
besteht die Lichtquelle 24 aus einer Deuteriumlampe. Vorzugsweise
sorgt diese Vorgehensweise für
ein zerstörungsfreies,
zersetzungsfreies und verschleißfreies
Prüfen
(im Vergleich zu verschließenden
und zerstörenden
Prüfverfahren,
wie z.B. durch Schritte der Nasschemie und der Auger Spektroskopie
des induktiv gekoppelten Plasmas). Eine Ausführungsform enthält das Entfernen
einer Kristallprobe mit polierten Oberflächen (vorzugsweise mindestens
50mm lang mit einer Parallelität
der Seiten von mehr als 1 Grad) von einem größeren Kristallbockkörper. Ein
Messgrößenprobenstück wird abgeschnitten,
poliert und in das Spektralmeter für 200–210nm zur Messung darin eingeführt. Mit
dieser Vorgehensweise werden Kalziumfluoridkristalle mit Bleikonzentrationen
gut unter 50ppb, vorzugsweise unter 1ppb basierend auf den Messwerten
der Übertragung
bei 200–210nm
erhalten. Auf diese Weise ist ein das Signal einer Wellenlänge unter
200nm übertragender,
optischer Fluoridkristall aus Kalziumfluorid mit einer Übertragung
unter 200nm von mehr als 99%/cm bei 157nm, einem Fremdstoffgehalt
der Na-Nebenlast von weniger als ,5ppm, einen Fremdstoffgehalt der
K-Nebenlast von weniger als ,5ppm und einen Bleigehalt in ppb von
weniger als 10 durch die Messwerte vom Spektralmeter für 200–210nm mit
einem Absorptionskoeffizienten bei 200 bis 210nm < 0,0017cm–1 erhältlich.In the preparation of the crystals according to the invention becomes a spectral meter 22 used for 200-210nm, such as a Perkin-Elmer Lambda-900 spectrophotometer (Perkin Elmer Analytical Instruments, 710 Bridgeport Avenue Shelton, CT 06484-4794 USA, Tel. 203-925-4600, 800-762-4000, (+1) 203-762-4000). In one embodiment, the light source 24 from a xenon arc light bulb. In a preferred embodiment, the light source 24 from a deuterium lamp. Preferably, this approach provides non-destructive, non-destructive, and wear-free testing (as compared to occlusive and destructive testing procedures, such as by steps of wet chemistry and Auger spectroscopy of the inductively coupled plasma). One embodiment involves removing a crystal sample having polished surfaces (preferably at least 50mm long with sides more than 1 degree parallel) from a larger crystal cantilever. A measurement sample is cut, polished, and introduced into the 200-210nm spectrometer for measurement. With this approach, calcium fluoride crystals with lead concentrations well below 50ppb, preferably below 1ppb, are obtained based on 200-210nm transmission readings. In this way, a fluoride crystal of calcium fluoride transmitting less than 200nm in wavelength below 200nm of more than 99% / cm at 157nm, an impurity content of Na subload of less than 5ppm is an impurity content of K subload of less than, 5ppm and a lead content in ppb of less than 10 by the measured values of the spectrometer for 200-210nm with an absorption coefficient at 200 to 210nm <0.0017cm -1 available.
Die
Kristallqualität
von Fluoridkristallen zur Verwendung bei Anwendungen bei Wellenlängen < 200nm wird durch
das Messen der Absorption des Fremdstoffgehalts an Blei des Fluoridkristalls
im Bereich zwischen 200 und 210nm gesteuert. Fluoridkristalle weisen
hervorragende Eigenschaften für
Anwendung bei Wellenlängen < 200nm als optische
Materialien aufgrund ihrer hohen Übertragungseigenschaften auf.
Dies gilt allerdings insbesondere nur für Kristalle ohne Fremdstoffanteile
an Sauerstoff. Insbesondere kann die Übertragung von Fluoridkristallen bei
Wellenlängen
von 193 und 157nm (Strahlung des ArF- und F2-Lasers
entsprechend) ausreichend verringert werden, wenn Sauerstoffarten
in den Kristallen vorhanden sind. Um Fluoridkristalle mit hervorragenden Übertragungseigenschaften
zu erhalten, wird bevorzugt, Reinigungsmittel hinzuzufügen, um
Sauerstoffarten aus dem Rohmaterial des Kristalls zu entfernen,
wie z.B. ein Bleifluoridreinigungsmittel. Ein Bleifluoridreinigungsmittel
kann 0 effektiv entfernen, aber das Bleielement Pb kann nach dem
Spülen
im Kristall bleiben. Ei Fremdstoffgehalt an hat eine nachteilige
Wirkung auf die Übertragungseigenschaften des
Kristalls bei Wellenlängen < 200nm. Insbesondere
verschlechtert sich die Übertragung
bei 157nm drastisch, wenn im Kristall ein Fremdstoffgehalt an Blei
besteht. Die Eignung hergestellter Kristalle durch das Messen der
internen Übertragung
bei 193 und 157nm ist ein kompliziertes Verfahren, welches ein feuchtigkeitsfreies
Spektralfotometer durch das Vorsehen einer Reinigung durch Ausblasen,
einer Vakuumreinigung und Spezialreinigung der Probenoberflächen erfordert.
Solche Verfahren erhöhen
die Herstellungskosten für
Kristalle. Wir schlagen vor, Fluoridkristalle in Bezug auf ihre Übertragung
bei Wellenlängen
unter 200nm durch das Messen der Pb-Absorption über 200nm, vorzugsweise zwischen
200 und 210nm, mit einer Erfassungsgrenze von 1ppb zu steuern, wenn
die Weglänge
der Probe vorzugsweise mindestens ca. 100mm beträgt. Fluoridkristalle, insbesondere
durch Pb dotierte Erdalkalifluoride sind durch die folgenden drei
Absorptionsbänder
gekennzeichnet: A (200–210nm),
B (160–170nm)
und C (150–160nm).
Diese Bänder
werden den Elektronenübergängen vom
Normalzustand 1S0 der
Pb2+-Ionen zu Anregungszuständen 3P1, 3P2 und 1P1 entsprechend
zugeschrieben. Erfindungsgemäße Fluoridkristalle
werden durch das Messen der Pb-Absorption/Übertragung
in sein A-Absorptionsband (200–210nm)
qualitätsgesteuert.
Es wurde festgestellt, dass der Absorptionskoeffizient des Pb beim Höchstwert
des C-Bandes (155nm)
ca. 2,5-Mal höher
als der Absorptionskoeffizient beim Höchstwert des A-Bandes (205nm)
ist. Basierend auf diesem Verhältnis
kann der Extinktionskoeffizient für das C-Band bei 155nm erhalten
werden, welcher ε(155)
= 6,25·10–4cm–1/ppb
ist. Zum Vergleich kann auch das Pb durch die Auger Spektroskopie
des induktiv gekoppelten Plasmas analysiert werden. Dieses Verfahren
erfordert jedoch Schritte der „Nasschemie", welche die Probe
verunreinigen, und die Erfassungsgrenze dieses Verfahrens überschreitet
1ppm nicht.The crystal quality of fluoride crystals for use in wavelength <200nm applications is controlled by measuring the absorption of lead impurity content of the fluoride crystal in the range of 200 to 210nm. Fluoride crystals have excellent properties for use at wavelengths <200 nm as optical materials because of their high transmission properties. However, this applies in particular only to crystals without impurity fractions of oxygen. In particular, transmission of fluoride crystals at wavelengths of 193 and 157nm (corresponding to ArF and F 2 laser radiation) can be sufficiently reduced if oxygen species are present in the crystals. In order to obtain fluoride crystals having excellent transmission properties, it is preferred to add detergents to remove oxygen species from the raw material of the crystal, such as a lead fluoride cleaner. A lead fluoride cleaner can effectively remove O, but the lead element Pb can remain in the crystal after rinsing. Egg content of foreign substances has an adverse effect on the transmission properties of the crystal at wavelengths <200nm. In particular, transmission at 157 nm drastically deteriorates when there is a lead impurity in the crystal. The suitability of prepared crystals by measuring internal transmission at 193 and 157 nm is a complicated process which requires a moisture-free spectrophotometer by providing purging cleaning, vacuum cleaning, and special cleaning of the sample surfaces. Such processes increase the cost of producing crystals. We propose to control fluoride crystals with respect to their transmission at wavelengths below 200nm by measuring Pb absorption above 200nm, preferably between 200nm and 210nm, with a detection limit of 1ppb, if the path length of the sample is preferably at least about 100mm. Fluoride crystals, especially Pb-doped alkaline earth fluorides, are characterized by the following three absorption bands: A (200-210nm), B (160-170nm), and C (150-160nm). These bands are attributed to the electron transitions from the normal state 1 S 0 of the Pb 2+ ions to excitation states 3 P 1 , 3 P 2 and 1 P 1, respectively. Fluoride crystals of the present invention are quality controlled by measuring Pb absorption / transmission in its A absorption band (200-210nm). It was found that the absorption coefficient of the Pb at the peak of the C band (155 nm) is about 2.5 times higher than the absorption coefficient at the peak of the A band (205 nm). Based on this ratio, the extinction coefficient for the C band can be obtained at 155 nm, which is ε (155) = 6.25 × 10 -4 cm -1 / ppb. For comparison, Pb can also be analyzed by Auger spectroscopy of inductively coupled plasma. However, this method requires steps of "wet chemistry" which contaminate the sample, and the detection limit of this method does not exceed 1 ppm.
Um
eine Übertragung
des optischen Elementfluoridkristalls > 99,0%/cm bei 157nm zu schaffen, sollte
der Absorptionskoeffizient des Pb vorzugsweise zwischen 200 und
210nm < 0,0017cm–1 sein (Basis
10).To provide transmission of the optical element fluoride crystal> 99.0% / cm at 157nm, the absorption coefficient of the Pb should preferably be between 200 and 210nm <0.0017cm -1 (base 10).
Die
Erfindung schafft wertvolle optische Fluoridkristalle in Bezug auf
die durchschnittliche Pb-Konzentration
entland der Weglände
der Probe.The
Invention provides valuable optical fluoride crystals with respect to
the average Pb concentration
entield of the Weglände
the sample.
Die
Erfindung stellt hochwertige, optische Fluoridkristalle mit einer
hohen Reinheit und hervorragenden, optischen Eigenschaften unter
200nm und mit geringen Bleianteilen bereit. Dementsprechend werden
optische Fluoridkristalle, wie z.B. ein Kalziumfluorid mit sowohl
einem geringen Fremdstoffgehalt an Blei als auch an Sauerstoff bereitgestellt,
und unter 200nm übertragende,
optische Fluoridkristallelemente zur Übertragung der Signale von
Wellenlängen
eines ArF- und F2-Lasers (Wellenlängen von 193nm
bzw. 157nm) hergestellt, wobei bei der Herstellung derselben zwar
Bleifluorid als Oxid-Reinigungsmittel
aus einem Fluorierungsmittel verwendet wird, sich aber immer noch
ein optischer Fluoridkristall und ein daraus gebildetes, optisches
Element mit einem geringen Fremdstoffgehalt an Blei ergeben. Die
optischen Fluoridkristalle der Erfindung weisen eine Übertragung
unter 200nm (wie z.B. 193nm und 157nm) von mehr als 99% pro Zentimeter
(cm–1)
auf und werden vorzugsweise als optische Elemente für die Anwendung
unter 200nm verwendet, wie z.B. Lithografie- und Laseroptiksysteme,
Prismen, Projektionssysteme und Beleuchtungssysteme. Die optischen
Fluoridkristalle der Erfindung enthalten vorzugsweise Kristalle
aus LiF, NaF, CaF2, SrF2,
BaF2 und MgF2 und
Mischkristalle aus denselben, insbesondere Mischkristalle aus CaF2 und SrF2, und am bevorzugtesten
reine Kristalle aus reinem CaF2, BaF2 oder SrF2. In einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung werden Verbindungen des Oxid-Reinigungsmittels aus
einem Fluorierungsmittel bei der Herstellung des optischen Fluoridkristalls
verwendet, wie z.B. PbF2, um die Anzahl
an sauerstoffhaltigen Stellen im Kristall zu verringern. Obwohl
Blei Vorteile als Bleifluorid aufweist, um Sauerstoff zu entfernen und
die Optik unter 200nm zu verbessern, ist es ein Fremdstoff, welcher
insbesondere in Fluoridkristallen unerwünscht ist, wenn sie bei Wellenlängen verwendet
werden, welche kürzer
als 200nm sind. Durch Blei verunreinigte Kristalle können insbesondere
eine starke Reduktion bei der Übertragung
bei 157nm erleiden und, wenn sie der Strahlung von Lasern der Excimerart
ArF und F2 ausgesetzt sind, absorbieren sie
bei Wellenlängen,
welche kürzer
als 200nm sind.The invention provides high quality optical fluoride crystals with high purity and excellent optical properties below 200nm and with low lead levels. Accordingly, optical fluoride crystals such as a calcium fluoride having both a small impurity content of lead and oxygen are provided, and 200 nm-transmitting optical fluoride crystal elements for transmitting the signals of wavelengths of an ArF and F 2 laser (wavelengths of 193 nm and 157 nm, respectively Although lead fluoride is used as an oxide scavenger of a fluorinating agent in the production thereof, an optical fluoride crystal and an optical element having a low impurity content of lead formed therefrom still result. The optical fluoride crystals of the invention have a transmission below 200nm (such as 193nm and 157nm) of greater than 99% per centimeter (cm -1 ) and are preferably used as optical elements for applications below 200nm, such as lithographic and laser optics systems. Prisms, projection systems and lighting systems. The optical fluoride crystals of the invention preferably contain crystals of LiF, NaF, CaF 2 , SrF 2 , BaF 2 and MgF 2 and mixed crystals thereof, particularly mixed crystals of CaF 2 and SrF 2 , and most preferably pure crystals of pure CaF 2 , BaF 2 or SrF 2 . In a preferred embodiment of the invention, compounds of the oxide cleaning agent from a fluorinating agent are used in the preparation of the optical fluoride crystal, such as PbF 2 , to reduce the number of oxygen-containing sites in the crystal. Although lead has advantages as lead fluoride to remove oxygen and improve optics below 200nm, it is an impurity that is undesirable particularly in fluoride crystals when used at wavelengths shorter than 200nm. Lead-contaminated crystals, in particular, can undergo a large reduction in transmission at 157nm and, when exposed to the radiation of excimer type ArF and F 2 lasers, absorb at wavelengths shorter than 200nm.
Die
vorliegenden Prüfverfahren
zum Berechnen der Reinheit von Kristallen relativ zu Blei bestehen
aus dem Messen der durch die Übertragung
induzierten Absorption (oder Laserhärte) des Kristalls bei Wellenlängen von
157nm und/oder 193nm, bei welchen solche Kristalle verwendet werden.
Solch Messungen sind schwer durchzuführen. Bei solchen Wellenlängen, welche
kürzer
als 200nm sind, müssen
die Proben vor Luft und Feuchtigkeit geschützt werden. Dies erfordert
entweder, dass die die Probe enthaltende Kammer entleert oder unter
einem Hochvakuum gehalten wird, oder das gesamte Prüfgerät in einer
luftfreien und feuchtigkeitsfreien Umgebung gehalten werden soll.
Außerdem
sind diese vorherigen Verfahren zum Prüfen der Laserhärte aufgrund
den Kosten für
die Excimerlaserausrüstung selbst
und aufgrund der Kosten zum Betreiben und Warten eines Excimerlasers
für Anwendungen
unter 200nm kostspielig, und als solche folglich nicht für die wirtschaftliche
Nutzung beim industriellen Einsatz eines Systems zur Herstellung
optischer Fluoridkristalle geeignet. Vorschläge wurden auch in der japanischen
Patentanmeldung JP-A-2000 119 098 im Namen der Nikon Corporation
zum quantitativen Bestimmen des Bleigehalts durch ein Verfahren
zum Analysieren von Spurenelementen durch die Technik des induktiv
gekoppelten Plasmas (ICP) beschrieben. Dieses Verfahren erfordert
jedoch Schritte der Nasschemie, welche das Risiko einer Verunreinigung der
Probe mit sich bringt. Das Messgerät muss unter Verwendung der
Standards des Induktion gekoppelten Plasmas geeicht werden, welche
ebenso dem Risiko unterliegen verunreinigt zu werden, wodurch die Messqualität verschlechtert
wird. Die große
Anzahl an einbezogenen Schritten bietet jedenfalls Möglichkeiten
für Fehler
durch die Bedienperson und eine Abweichung des Geräts. Außerdem ist
es notwendig die Analyse an mehreren Stellen durchzuführen, da Blei
durch einen Kristall verteilt werden kann. Mit dieser Verfahrensart
ist die Erfassungsgrenze des Fremdstoffgehalts an Blei nicht mehr
als ein Teil je Million (ppm). Es wurde ein neues Verfahren zum Prüfen eines
Fluoridkristalls auf seine Reinheit relativ zum Blei geschaffen,
das insbesondere bei der Herstellung von optischen Fluoridkristallen
und daraus gebildeten, optischen Elementen nützlich ist. Dabei wurde eine
Prüfung
geschaffen, welche zuverlässig und
leicht durchzuführen
ist. Die neue Vorgehensweise umfasst das Verschieben der Wellenlänge von den
Gebrauchswellenlängen
(157nm und/oder 193nm) zu den Wellenlängen im Bereich von 200 bis 210nm,
vorzugsweise im Bereich von 203nm bis 207nm und noch bevorzugter
von 205nm.The present test methods for calculating the purity of crystals relative to lead best from measuring the transmission-induced absorption (or laser hardness) of the crystal at wavelengths of 157nm and / or 193nm, using such crystals. Such measurements are difficult to perform. At wavelengths shorter than 200nm, the samples must be protected from air and moisture. This either requires that the chamber containing the sample be evacuated or kept under a high vacuum, or that the entire tester be kept in an air-free and moisture-free environment. In addition, these prior methods of laser hardness testing are costly for the excimer laser equipment itself and because of the cost of operating and maintaining an excimer laser for applications below 200nm, and as such, are not economically viable in the industrial use of a fluoride crystal optical system suitable. Proposals have also been described in Japanese Patent Application JP-A-2000 119 098 in the name of Nikon Corporation for the quantitative determination of lead content by a method for analyzing trace elements by the inductively coupled plasma (ICP) technique. However, this method requires steps of wet chemistry, which entails the risk of contaminating the sample. The meter must be calibrated using the standards of induction coupled plasma, which also risks being contaminated, thereby degrading the measurement quality. In any case, the large number of involved steps offers possibilities for errors by the operator and a deviation of the device. In addition, it is necessary to carry out the analysis in several places, since lead can be distributed through a crystal. With this type of procedure, the detection limit of the impurity content of lead is not more than one part per million (ppm). A new method has been provided for testing a fluoride crystal for its purity relative to lead, which is particularly useful in the production of fluoride optical crystals and optical elements formed therefrom. An audit was created which is reliable and easy to perform. The new approach involves shifting the wavelength from the use wavelengths (157nm and / or 193nm) to the wavelengths in the range of 200 to 210nm, preferably in the range of 203nm to 207nm, and more preferably 205nm.
Das
Herstellen von unter 200nm übertragenden,
optischen Fluoridkristallelementen enthält das Messen der Übertragung
des optischen Fluoridkristalls im Bereich von 200 bis 210nm. Diese
gemessene Übertragung
steht mit der Übertragung
bei den Gebrauchswellenlängen unter
200nm (157nm und/oder 193nm) in Bezug (ist proportional), welche nicht
selbst gemessen wird, und wird vorzugsweise insbesondere in Anbetracht
der Kosten und Komplikationen für
die Belichtung mit einem Excimerlaser unter 200nm vermieden. Unerwartet
wurde festgestellt, dass die Übertragung
bei einer Wellenlänge
im Bereich von 200nm bis 210nm das Erfassen des Vorkommens von Blei
und das Bestimmen der Menge des Bleigehalts im Kristall dieser Art
mit einer hervorragenden Genauigkeit und Präzision ermöglicht.The
Producing under 200nm transmitting,
Optical fluoride crystal elements include measuring the transmission
of the optical fluoride crystal in the range of 200 to 210nm. These
measured transmission
stands with the transmission
at the use wavelengths below
200nm (157nm and / or 193nm) in relation (is proportional), which is not
itself, and is particularly contemplated
the costs and complications for
the exposure with an excimer laser below 200nm avoided. Unexpectedly
it was found that the transmission
at one wavelength
ranging from 200nm to 210nm detecting the occurrence of lead
and determining the amount of lead in the crystal of this type
with excellent accuracy and precision.
14 zeigt
das Übertragungsspektrum
eines mit Blei dotierten BaF2-Kristalls
im Bereich von 120 bis 220nm. Dieses Spektrum zeigt, dass der Absorptionskoeffizient
des durch Blei verunreinigten Kristalls bei 157nm ist, d.h. unerwartet
ca. dreimal größer als
der ist, welcher im Bereich von 200 bis 210nm gemessen wurde. Durch
das Verallgemeinern des Verhältnisses
des bei 157nm gemessenen Absorptionskoeffizienten des durch Blei
verunreinigten Kristalls zum im Bereich von 200 bis 210 nm gemessenen
Absorptionskoeffizienten des durch Blei verunreinigten Kristalls
zu optischen Fluoridkristallen im Allgemeinen, haben die Erfinder
festgestellt, dass der Wert dieses Verhältnisses im Bereich von 2,5
bis 3 liegt. Dieser Wert schafft die Korrelation zwischen dem Übertragungswert
des optischen Fluoridkristalls bei den Testwellenlängen (200
bis 210nm) und dem Übertragungswert
des Kristalls bei seinen Gebrauchswellenlängen (157nm und/oder 193nm),
wobei die Übertragungswerte
unterwartet von der gleichen Größenordnung
sind. Bei der schlechtesten Situation zur Berechnung (Stellen des
Verhältnisses bei
einem Wert von 2,5) ist es nach der Erfindung erforderlich, einen
Absorptionskoeffizienten von weniger als 0,0017cm–1 bei einer
Wellenlänge
im Bereich von 200 bis 210 nm zu erhalten, um eine Übertragung
von mehr als 99% pro cm bei einer Wellenlänge von 157nm zu erhalten (die
Lithografie-/Laserzustände der
Anwendung für
den der Prüfung
unterzogenen Kristall). Das Prüfverfahren
hat den Vorteil für
die Durchführung
in der Luft auf einem herkömmlichen, spektralmetrischen
Messgerät
geeignet zu sein, welches bei Wellenlängen im UV-Bereich arbeitet. 14 shows the transmission spectrum of a lead-doped BaF 2 crystal in the range of 120 to 220 nm. This spectrum shows that the absorption coefficient of the lead-contaminated crystal is 157nm, that is unexpectedly about three times greater than that measured in the range of 200 to 210nm. By generalizing the ratio of the 157nm absorption coefficient of the lead contaminated crystal to the absorption coefficient of the lead contaminated crystal measured in the range of 200 to 210nm to fluoride optical crystals in general, the inventors found that the value of this ratio was in the range of 2 , 5 to 3 lies. This value provides the correlation between the transmission value of the optical fluoride crystal at the test wavelengths (200 to 210nm) and the transmission value of the crystal at its use wavelengths (157nm and / or 193nm), with the transmission values being of the same order of magnitude. In the worst situation for the calculation (setting of the ratio at a value of 2.5), according to the invention, it is necessary to obtain an absorption coefficient of less than 0.0017 cm -1 at a wavelength in the range of 200 to 210 nm by one Transmission of more than 99% per cm at a wavelength of 157nm (the lithography / laser states of the application for the crystal under test). The test method has the advantage of being suitable for use in the air on a conventional spectral metric meter operating at wavelengths in the UV range.
Die
neue Vorgehensweise ermöglicht
unerwartet auch das Erhöhen
der Genauigkeit, mit welcher der Fremdstoffgehalt an Blei gemessen
wird, sowie die Fähigkeit
optische Fluoridkristallelemente mit einer hochoptischen Qualität und einem
geringen Blei- und Absorptionskoeffizienten von weniger als 0,0017cm–1 bei
einer Wellenlänge
im Bereich von 200 bis 210nm herzustellen. Um den Proportionalitätsfaktor
zwischen dem Übertragungswert,
welcher bei den Testwellenlängen
(im Bereich von 200 bis 210nm) erhalten wurde, und den Werten zu
erhalten, welche bei den Gebrauchswellenlängen (157nm und 193nm) erhalten
wurden, haben die Erfinder eine Wellenlänge von 205nm verwendet, um
die Absorption der CaF2-Kristalle zu messen,
welche verschiedene Konzentrationen des Fremdstoffgehalts an Blei
enthalten (15). Diese Messungen zeigen,
dass der Extinktionskoeffizient des Bleis ca. 0,30cm–1/ppm
des Bleis für
solch einen CaF2-Kristall enthält. Die Erfassungsgrenze der
vorliegenden Erfindung besteht aus der Ordnung Teil je Milliarde
(ppb) für
Blei in optischen Fluoridkristallen. Bei 157nm entspricht 1ppb einer Absorption
von 0,0003cm–1;
was wiederum einer Übertragung
von 0,1%/cm entspricht, was ein Verlustgrad ist, welches durch die
Standard- Spektralfotometrie
erfasst werden kann. Es wurde festgestellt, dass die Erfassungsgrenze
des Tests für
den Fremdstoffgehalt an Blei im optischen Fluoridkristall durch das
Erhöhen
der Weglänge
der optischen Fluoridkristallprobe verbessert wird, durch welche
der Lichtstrahl geht. In bevorzugten Ausführungsformen wird eine Weglänge des
optischen Fluoridkristalls von mindestens 2 Millimetern (mm) und
vorzugsweise von nicht weniger als 1cm, und bevorzugter von mindestens
10cm für
den Übertragungsabsorptionskoeffizienten
verwendet, welcher bei den Testwellenlängen im Bereich von 200 bis
210nm prüft.The new approach also unexpectedly allows for increasing the accuracy with which lead contaminant levels are measured, as well as the ability of optical fluoride crystal elements having a high optical quality and a low lead and absorption coefficient of less than 0.0017 cm -1 at a wavelength in the range of 200 to 210nm. In order to obtain the proportionality factor between the transmission value obtained at the test wavelengths (in the range of 200 to 210nm) and the values obtained at the use wavelengths (157nm and 193nm), the present inventors used a wavelength of 205nm to measure the absorption of CaF 2 crystals containing different concentrations of lead impurity 15 ). These measurements show that the extink Coefficient of oxidation of the lead about 0.30 cm -1 / ppm of lead for such a CaF 2 crystal contains. The detection limit of the present invention is the part per billion (ppb) order for lead in fluoride optical crystals. At 157nm, 1ppb corresponds to an absorbance of 0.0003cm -1 ; which in turn corresponds to a transmission of 0.1% / cm, which is a degree of loss that can be detected by standard spectrophotometry. It has been found that the detection limit of the lead impurity content test in the fluoride optical crystal is improved by increasing the pathlength of the fluoride crystal optical probe through which the light beam passes. In preferred embodiments, a pathlength of the optical fluoride crystal of at least 2 millimeters (mm) and preferably not less than 1 cm, and more preferably at least 10 cm is used for the transmission absorption coefficient which tests at the test wavelengths in the range of 200 to 210nm.
Es
wurde festgestellt, dass bei CaF2-Proben, welche
Pb von mehr als 1ppb enthalten, die Konzentration des Pb basierend
auf den Absorptionswerten im Bereich von 200–210nm bestimmt werden kann. Dieses
Ergebnis wird durch die Werte in 16 bestätigt, in
welcher die Pb-Absorption
bei der Wellenlänge
von 205nm im Verhältnis
zum Pb-Gehalt (chemische Analysedaten) für die festgesetzten CaF2-Proben durch Koordinaten festgelegt ist.
Von der Schräge
dieser linearen Abhängigkeit
wird ε(205) =
2,5·10–4cm–1/ppb
erhalten. Es sollte angemerkt werden, dass zum Berechnen des Pb-Gehalts
im Bereich von 1 bis 10ppb die Probenlänge entlang dem optischen Wegdurchlass
vorzugsweise nicht weniger als 100mm beträgt.It has been found that for CaF 2 samples containing Pb greater than 1ppb, the concentration of Pb can be determined based on absorbance values in the range of 200-210nm. This result is indicated by the values in 16 confirmed, in which the Pb absorption at the wavelength of 205 nm in relation to the Pb content (chemical analysis data) for the fixed CaF 2 samples is determined by coordinates. From the slope of this linear dependence, ε (205) = 2.5 × 10 -4 cm -1 / ppb is obtained. It should be noted that for calculating the Pb content in the range of 1 to 10ppb, the sample length along the optical path passage is preferably not less than 100mm.
Eine
Durchführung
dieses neuen Prüfverfahrens
ist die Eignung eines Fluoridkristalls relativ zu seiner Übertragung
bei seinen Gebrauchswellenlängen,
d.h. bei 157nm und/oder bei 193nm (durch das Vergleichen des gemessenen Übertragungswertes oder
des aus dem gemessenen Übertragungswert berechneten
Absorptionskoeffizientenwertes mit einem Bezugswert). Solch eine
Eignung wird bei einer Wellenlänge
im Bereich von 200 bis 210nm durchgeführt und der sich ergebende
Absorptionskoeffizient wird vorteilhafterweise mit 1,7 × 10–3cm–1 Verglichen; wenn
der gemessene Wert geringer als dieser Wert ist, ist die Übertragung
des Kristalls bei 157nm höher als
99%. Nach der Erfindung wird das Prüfverfahren als Qualitätskontrolle
beim Herstellen eines optischen Elements und optischen Fluoridkristallen
für Anwendungen
unter 200nm verwendet. Bei einer weiteren Durchführung dieses Prüfverfahrens
erfolgt das quantitative Bestimmen des Fremdstoffgehalts an Blei,
welches im Material des optischen Fluoridkristalls vorhanden ist,
während
der gesamten Herstellung des Kristalls auf eine wirtschaftlich machbare
Weise. Das Verfahren kann verwendet werden, um Bleikonzentrationen
in optischen Fluoridkristallen zu messen, welche so gering wie Teile
je Milliarde sind. Solch eine Quantifikation wird durch das Messen
der Übertragung
des Kristalls bei eine Wellenlänge durchgeführt, welche
im Bereich von 200 bis 210nm, vorzugsweise im Bereich von 203 bis
207nm und bevorzugter bei ca. 205nm zentriert ist (205 ± 1, bevorzugter
205 ± 0,5).
Die gemessene Übertragung über 200nm
ermöglicht
den Bleigehalt durch das Verwenden eines geeigneten Bezugdiagramms
zu bestimmen. Das Prüfverfahren
ist insbesondere zur Durchführung
auf optischen Fluoridkristallen geeignet, welche aus Alkalifluoridkristallen,
Erdalkalifluoridkristallen und gemischten Zusammensetzungen aus
solchen Fluoridkristallen ausgewählt
werden. Dieses Prüfverfahren
wird vorzugsweise auf Kristallen durchgeführt, welche aus NaF, KF, LiF,
CaF2, BaF2, MgF2 und SrF2 und gemischten Zusammensetzungen
aus denselben bestehen. Beispielsweise umfassen gemischte Zusammensetzungen
aus denselben Zusammensetzungen mit dem Ansatz (M1)x(M2)1-xF2, wobei M1 und
M2 unabhängig
aus Ba, Ca oder Sr ausgewählt
werden und x einen Wert beträgt,
dass 0 ≤ x ≤ 1 ist, Zusammensetzungen
mit dem Ansatz Ca1-xBaxSryF2, wobei x und
y einen wert betragen, dass 0 ≤ x ≤ 1 und 0 ≤ y ≤ 1 sind, und
auch Zusammensetzungen mit dem Ansatz MRF3 aufweisen,
wobei M aus Li, Na oder K und R aus Ca, Sr, Ba oder Mg ausgewählt werden
kann.One implementation of this new test method is the suitability of a fluoride crystal relative to its transmission at its use wavelengths, ie at 157 nm and / or at 193 nm (by comparing the measured transmission value or the absorption coefficient value calculated from the measured transmission value with a reference value). Such suitability is carried out at a wavelength in the range of 200 to 210 nm and the resulting absorption coefficient is advantageously compared to 1.7 x 10 -3 cm -1 ; if the measured value is less than this value, the transmission of the crystal at 157nm is higher than 99%. According to the invention, the test method is used as a quality control in producing an optical element and optical fluoride crystals for applications below 200nm. In a further implementation of this test method, the quantitative determination of the impurity content of lead, which is present in the material of the optical fluoride crystal, during the entire production of the crystal in an economically feasible manner. The method can be used to measure lead concentrations in optical fluoride crystals as low as parts per billion. Such quantification is carried out by measuring the transmission of the crystal at a wavelength centered in the range of 200 to 210 nm, preferably in the range of 203 to 207 nm, and more preferably about 205 nm (205 ± 1, more preferably 205 ± 0.5 ). The measured transmission over 200nm allows to determine the lead content by using a suitable reference diagram. The test method is particularly suitable for use on optical fluoride crystals selected from alkali fluoride crystals, alkaline earth fluoride crystals and mixed compositions of such fluoride crystals. This test method is preferably carried out on crystals consisting of NaF, KF, LiF, CaF 2 , BaF 2 , MgF 2 and SrF 2 and mixed compositions thereof. For example, mixed compositions comprise from the same compositions with the approach (M1) x (M2) 1-x F 2, where M1 and M2 are independently selected from Ba, Ca or Sr, and x is a value such that 0 ≤ x ≤ 1, Compositions with the approach Ca 1-x Ba x Sr y F 2 , where x and y are such that 0 ≤ x ≤ 1 and 0 ≤ y ≤ 1, and also have compositions with the approach MRF 3 , where M out Li, Na or K and R can be selected from Ca, Sr, Ba or Mg.
Die
Erfindung wird oben in Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben,
in welchen 14 das Übertragungsspektrum (im Bereich
von 120 bis 220nm) eines durch Blei verunreinigten BaF2-Kristalls
zeigt und 15 Schwankungen bei der Absorption
(cm–1)
bei 205nm durch CaF2-Kristalle zeigt, welche
verschiedene Mengen an Pb (in ppm) enthalten.The invention will be described above with reference to the accompanying drawings, in which 14 shows the transmission spectrum (in the range of 120 to 220 nm) of a lead-contaminated BaF 2 crystal and 15 Shows variations in absorption (cm -1 ) at 205nm by CaF 2 crystals containing different amounts of Pb (in ppm).