JP2002293685A - Crystal manufacturing method and apparatus - Google Patents

Crystal manufacturing method and apparatus

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JP2002293685A
JP2002293685A JP2001097332A JP2001097332A JP2002293685A JP 2002293685 A JP2002293685 A JP 2002293685A JP 2001097332 A JP2001097332 A JP 2001097332A JP 2001097332 A JP2001097332 A JP 2001097332A JP 2002293685 A JP2002293685 A JP 2002293685A
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Japan
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crystal
crucible
seed crystal
raw material
temperature
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JP2001097332A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasunao Oyama
泰直 雄山
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Canon Inc
Optron Inc
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Canon Inc
Optron Inc
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a crystal manufacturing method and apparatus for manufacturing a single crystal having excellent optical characteristics with good reproducibility by more exactly controlling the face orientation grown by crystalline substance. SOLUTION: The crystal manufacturing method for growing the single crystal through a seed crystal from the raw material of the crystalline substance housed into a crucible has a step of setting the diameter of the seed crystal at a prescribed ratio to the diameter of the optical element manufactured from the seed single crystal to be grown and housing this seed crystal into the crucible and a step of detecting the temperature of the melting position of the seed crystal and the temperature of the melt respectively by detectors 132a and 132b and controlling a heater 136 or in turn the height of the crucible 100 across a controller 134, thereby melting a portion of the seed crystal and maintaining the unmelted part of the seed crystal at a prescribed length.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、一般には、結晶性
物質の製造に係り、特に、坩堝に結晶性物質の原料と種
結晶を収納して原料から単結晶を成長させる方法及び装
置に関する。本発明は、例えば、真空紫外域から遠赤外
域までの広い波長範囲において用いられる各種光学素
子、レンズ、窓材、プリズム等に好適である蛍石の製造
に好適である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention generally relates to the production of crystalline materials, and more particularly to a method and apparatus for growing a single crystal from a raw material containing a crystalline material and a seed crystal in a crucible. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is suitable, for example, for producing fluorite suitable for various optical elements, lenses, window materials, prisms, and the like used in a wide wavelength range from the vacuum ultraviolet region to the far infrared region.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年の電子機器の小型及び薄型化の要請
から電子機器に搭載される半導体素子の微細化への要求
は益々高くなっており、かかる要求を満足するために露
光解像度を高める提案が様々なされている。露光光源の
波長を短くすることは解像度の向上に有効な一手段であ
るため、近年では、露光光源はKr−Fエキシマレーザ
ー(波長約248nm)からAr−Fエキシマレーザー
(波長約193nm)になろうとしており、F2エキシ
マレーザー(波長約157nm)の実用化も進んでい
る。フッ化カルシウム単結晶(CaF2)は、かかる波
長域の光の透過率(即ち、内部透過率)が高いために露
光光学系に使用されるレンズや回折格子などの光学素子
の光学材料として最適である。
2. Description of the Related Art In recent years, the demand for miniaturization and thinning of electronic equipment has increased the demand for miniaturization of semiconductor elements mounted on electronic equipment, and proposals have been made to increase the exposure resolution in order to satisfy such demands. There are various. Since shortening the wavelength of the exposure light source is an effective means for improving the resolution, in recent years, the exposure light source has been changed from a Kr-F excimer laser (wavelength: about 248 nm) to an Ar-F excimer laser (wavelength: about 193 nm). The practical use of F 2 excimer laser (wavelength: about 157 nm) is also progressing. Since calcium fluoride single crystal (CaF 2 ) has high transmittance (that is, internal transmittance) of light in such a wavelength range, it is most suitable as an optical material of an optical element such as a lens or a diffraction grating used in an exposure optical system. It is.

【0003】フッ化カルシウム単結晶は、従来から、
(「ブリッジマン法」としても知られる)坩堝降下法に
よって製造されている。かかる方法は、結晶性物質の原
料を坩堝内に充填し、ヒーターによる加熱により融解さ
せた原料を坩堝を降下させて冷却することによって結晶
化する方法である。この際、坩堝の下部に成長させたい
面方位を持つ成長の起点となる種結晶を配置することに
よって、成長する結晶の面方位を制御していた。フッ化
カルシウム単結晶は、結晶面方位(1 1 1)面の光
学的特性(例えば、複屈折率が小さいなど)が優れてい
るため、その製造に際しては、(1 1 1)面に配向
する種結晶を用いて、かかる面方位に制御されて成長さ
れる。
[0003] Single crystals of calcium fluoride have conventionally been
Manufactured by the crucible descent method (also known as the "Bridgeman method"). Such a method is a method in which a raw material of a crystalline substance is filled in a crucible, and the raw material melted by heating with a heater is crystallized by lowering and cooling the crucible. At this time, the plane orientation of the growing crystal was controlled by arranging a seed crystal at the lower part of the crucible as a starting point of the growth having the desired plane orientation. Since calcium fluoride single crystal has excellent optical characteristics (for example, low birefringence) in the crystal plane orientation (1 1 1) plane, the crystal is oriented to the (1 1 1) plane during its production. Using a seed crystal, the crystal is grown while being controlled to such a plane orientation.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の結晶製
造方法及び装置は、フッ化カルシウム単結晶の面方位が
(1 1 1)面に完全に一致させることができず、高
品質な光学特性を有する単結晶を再現性よく製造するこ
とができなかった。
However, according to the conventional method and apparatus for producing a crystal, the plane orientation of a calcium fluoride single crystal cannot completely match the (11 1) plane, and high quality optical characteristics can be obtained. Could not be produced with good reproducibility.

【0005】本発明者は、かかる理由を鋭意検討した結
果、成長するフッ化カルシウム単結晶の面方位制御は、
原料から単結晶が成長する際の種結晶の融解状態、単結
晶から製造される光学素子の寸法、面積に対する種結晶
の寸法、面積、及び、種結晶が原料と接触する面積等に
依存していることを発見した。即ち、フッ化カルシウム
の原料を単に溶融して冷却するだけでは必ずしも(1
1 1)面から成長しない。フッ化カルシウム原料が
(1 1 1)面から成長するためには種結晶が原料と
接触している部位(即ち、(1 1 1)面)において
溶融していることが必要であるが、原料が成長する際の
種結晶の状態(例えば、全く融解していなかったり完全
に融解していたりするなど)によっては(1 1 1)
面が支配的にならない。また、単結晶から製造される光
学素子に対する種結晶の寸法が小さすぎると光学素子の
光学特性が劣化する。更に、フッ化カルシウムの原料
は、典型的に、坩堝下部において種結晶と部分的に接触
しており、種結晶と接触していない部分から単結晶の成
長が開始すればその部分の面方位は(1 1 1)面に
一致しなくなる。
As a result of the inventor's intensive study of the reason, the plane orientation of the growing calcium fluoride single crystal is controlled as follows.
Depending on the melting state of the seed crystal when the single crystal grows from the raw material, the size of the optical element manufactured from the single crystal, the size of the seed crystal relative to the area, the area, and the area where the seed crystal contacts the raw material I found that. That is, simply melting and cooling the raw material of calcium fluoride is not necessarily (1).
1 1) Does not grow from the surface. In order for the calcium fluoride raw material to grow from the (111) plane, it is necessary that the seed crystal is melted at a site in contact with the raw material (that is, the (111) plane). Depending on the state of the seed crystal at the time of growth (for example, it is not completely melted or completely melted), (11 1)
The plane does not become dominant. Further, if the size of the seed crystal is too small relative to the optical element manufactured from the single crystal, the optical characteristics of the optical element deteriorate. Furthermore, the raw material of calcium fluoride is typically in partial contact with the seed crystal at the bottom of the crucible, and if the growth of the single crystal starts from a portion that is not in contact with the seed crystal, the plane orientation of that portion is (1 1 1) It does not coincide with the plane.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、この
ような従来の課題を解決する新規且つ有用な結晶製造方
法及び装置を提供することを概括的目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is a general object of the present invention to provide a new and useful crystal manufacturing method and apparatus which can solve such conventional problems.

【0007】より特定的には、本発明は、結晶性物質が
成長する面方位をより正確に制御することによって優れ
た光学特性を有する単結晶を再現性よく製造する結晶製
造方法及び装置を提供することを例示的目的とする。
More specifically, the present invention provides a method and apparatus for producing a single crystal having excellent optical characteristics with good reproducibility by more accurately controlling the plane orientation on which a crystalline substance grows. For illustrative purposes.

【0008】上記目的を達成するために、本発明の一側
面としての結晶製造方法は、坩堝に収納された結晶性物
質の原料から種結晶を介して結晶を成長させる結晶製造
方法において、前記種結晶近辺の温度を測定し、前記測
定結果に基づき前記種結晶近辺の温度を制御すること
で、前記種結晶の一部を融解すると共に前記種結晶の未
融解部を所定の長さに維持することを特徴とする。かか
る方法は、種結晶近辺の温度を制御することによって種
結晶を部分的に融解して種結晶の未融解部の長さを所定
の長さ(例えば、10mm以上)に維持する。これによ
り、種結晶が融解せずに、あるいは、全て融解すること
によって単結晶の面方位が維持できないことを防止する
ことができる。制御は、坩堝を加熱する加熱手段を制御
したり、坩堝の位置を制御したりすることを含む。例え
ば、種結晶を収納する収納部の融解位置の温度を融点に
維持し、収納部の融解位置よりも原料よりの位置の温度
を融点より高く維持するように加熱手段を制御するなど
である。
In order to achieve the above object, a crystal manufacturing method according to one aspect of the present invention is a crystal manufacturing method for growing a crystal from a raw material of a crystalline substance contained in a crucible via a seed crystal. By measuring the temperature in the vicinity of the crystal and controlling the temperature in the vicinity of the seed crystal based on the measurement result, a part of the seed crystal is melted and the unmelted portion of the seed crystal is maintained at a predetermined length. It is characterized by the following. In such a method, the seed crystal is partially melted by controlling the temperature near the seed crystal to maintain the length of the unmelted portion of the seed crystal at a predetermined length (for example, 10 mm or more). Thereby, it is possible to prevent the seed crystal from not being able to maintain the plane orientation of the single crystal without being melted or being completely melted. The control includes controlling the heating means for heating the crucible and controlling the position of the crucible. For example, the heating unit is controlled so that the temperature of the melting position of the storage unit for storing the seed crystal is maintained at the melting point, and the temperature of the storage unit at a position from the raw material is higher than the melting point.

【0009】また、本発明の別の側面としての単結晶製
造方法は、坩堝に収納された結晶性物質の原料から種結
晶を介して結晶を成長させる結晶製造方法において、成
長されるべき前記結晶から製造される光学素子の直径に
対して、前記種結晶の成長面の直径を、所定の比率に設
定して前記種結晶を前記坩堝に収納することを特徴とす
る。かかる方法は、光学素子の直径に対して単結晶の成
長面の直系を所定の比率(例えば、2%以上)に制御す
ることによって、種結晶を結晶成長の起点にして単結晶
の面方位を安定して制御する。
According to another aspect of the present invention, there is provided a single crystal manufacturing method for growing a crystal from a raw material of a crystalline substance contained in a crucible via a seed crystal. The diameter of the growth surface of the seed crystal is set to a predetermined ratio with respect to the diameter of the optical element manufactured from the above, and the seed crystal is housed in the crucible. In such a method, by controlling the direct line of the growth surface of the single crystal with respect to the diameter of the optical element to a predetermined ratio (for example, 2% or more), the plane orientation of the single crystal is set with the seed crystal as the starting point of crystal growth. Control stably.

【0010】本発明の別の側面としての単結晶製造方法
は、坩堝に収納された結晶性物質の原料から種結晶を介
して結晶を成長させる結晶製造方法において、成長され
るべき前記結晶から製造される光学素子の、結晶成長し
た方向に略垂直な面における面積に対して、前記種結晶
の成長面における面積を、所定の比率に設定して前記種
結晶を前記坩堝に収納することを特徴とする。かかる方
法は、光学素子の面積に対する種結晶の成長面の面積を
所定の比率(例えば、0.04%以上)に制御すること
によって種結晶を結晶成長の起点にして単結晶の面方位
を安定して制御する。
According to another aspect of the present invention, there is provided a method for producing a single crystal, comprising: growing a crystal from a raw material of a crystalline substance contained in a crucible via a seed crystal; The area of the seed crystal on the growth surface of the optical element to be formed is set at a predetermined ratio with respect to the area of the surface substantially perpendicular to the crystal growth direction, and the seed crystal is housed in the crucible. And In such a method, the surface orientation of the single crystal is stabilized by controlling the area of the growth surface of the seed crystal with respect to the area of the optical element to a predetermined ratio (for example, 0.04% or more) by using the seed crystal as a starting point of crystal growth. And control.

【0011】本発明の別の側面としての坩堝は、結晶性
物質の原料を収納する第1の収納部と、前記原料から単
結晶を成長させる種結晶を収納する略円筒形の第2の収
納部と、前記第1及び第2の収納部の間に配置され、前
記第1の収納部に収納された前記原料が前記第2の収納
部の径以下の領域で前記種結晶に接続することを可能に
する導入部とを有する。前記導入部は、前記種結晶と同
一形状又は異なる形状である。かかる坩堝によれば、導
入部が原料の成長起点を種結晶面に限定する。
According to another aspect of the present invention, there is provided a crucible comprising: a first storage section for storing a raw material of a crystalline substance; and a second substantially cylindrical storage for storing a seed crystal for growing a single crystal from the raw material. Part, and the raw material stored in the first storage part is disposed between the first and second storage parts, and is connected to the seed crystal in a region equal to or smaller than the diameter of the second storage part. And an introduction part that enables The introduction portion has the same shape or a different shape as the seed crystal. According to such a crucible, the introduction section limits the starting point of the growth of the raw material to the seed crystal plane.

【0012】本発明の更に別の側面としての結晶製造方
法は、上述の坩堝を使用して前記単結晶を成長させる。
かかる結晶製造方法によれば、種結晶からのみ結晶成長
を行うことが可能なため、成長させる結晶の面方位を種
結晶の面方位に一致させることができる。前記結晶性物
質は、例えば、フッ化カルシウムから構成される。但
し、本発明は、フッ化カリウムやフッ化マグネシウムな
どその他の材料を排除するものではない。
According to still another aspect of the present invention, there is provided a method for producing a crystal, wherein the single crystal is grown using the above-mentioned crucible.
According to such a crystal manufacturing method, since the crystal can be grown only from the seed crystal, the plane orientation of the crystal to be grown can be matched with the plane orientation of the seed crystal. The crystalline substance is made of, for example, calcium fluoride. However, the present invention does not exclude other materials such as potassium fluoride and magnesium fluoride.

【0013】本発明の別の側面としての結晶製造装置
は、結晶性物質の原料を収納し、下部に前記原料から結
晶を成長させるための種結晶を収納する種結晶収納部を
有する坩堝と、前記坩堝を介して、前記原料及び前記種
結晶を加熱する加熱装置と、前記種結晶収納部の温度を
測定する温度測定器と、前記温度測定器の測定結果に基
づき前記種結晶近辺の温度を制御する制御装置とを有す
る。かかる装置は、上述のいずれかの方法と同様の作用
を奏する。
According to another aspect of the present invention, there is provided a crystal manufacturing apparatus comprising: a crucible having a seed crystal storage section for storing a raw material of a crystalline substance and storing a seed crystal for growing a crystal from the raw material; Through the crucible, a heating device that heats the raw material and the seed crystal, a temperature measuring device that measures the temperature of the seed crystal storage unit, and a temperature around the seed crystal based on the measurement result of the temperature measuring device. And a control device for controlling. Such an apparatus has the same operation as any of the above-described methods.

【0014】本発明の更に別の側面としての結晶製造装
置は、成長されるべき前記単結晶の成長方向の直径に対
する前記種結晶の直径を所定の比率に維持するように前
記種結晶を前記第2の収納部に収納する上述の坩堝と、
前記坩堝の周囲に配置されて前記坩堝を加熱する加熱装
置と、前記原料から前記単結晶を成長させる際に、前記
種結晶の未融解部を所定の長さに維持するために、前記
加熱装置による前記種結晶の融解位置の温度を前記種結
晶の融点に制御する温度制御機構とを有する。かかる結
晶製造装置は、上述の坩堝の作用と上述の結晶製造方法
の作用の両方を維持する。
According to still another aspect of the present invention, there is provided a crystal manufacturing apparatus, wherein the seed crystal is so formed as to maintain the seed crystal at a predetermined ratio with respect to the diameter of the single crystal to be grown in the growth direction. The above-mentioned crucible stored in the storage section of No. 2,
A heating device disposed around the crucible to heat the crucible; and a heating device for growing the single crystal from the raw material so as to maintain an unmelted portion of the seed crystal at a predetermined length. And a temperature control mechanism for controlling the temperature at the melting position of the seed crystal to the melting point of the seed crystal. Such a crystal manufacturing apparatus maintains both the operation of the above-described crucible and the operation of the above-described crystal manufacturing method.

【0015】本発明の更に別の側面としての光学素子は
上述の結晶製造方法、坩堝及び結晶製造装置から得た結
晶から製造される。かかる光学素子は例えば、レンズ、
回折格子、光学膜体及びそれらの複合体、例えば、レン
ズ、マルチレンズ、レンズアレイ、レンチキュラーレン
ズ、ハエの目レンズ、非球面レンズ、回折格子、バイナ
リ−オプティックス素子及びそれらの複合体を含む。
An optical element according to still another aspect of the present invention is manufactured from the crystal obtained from the above-described crystal manufacturing method, crucible and crystal manufacturing apparatus. Such optical elements are, for example, lenses,
Includes diffraction gratings, optical films and composites thereof, such as lenses, multi-lenses, lens arrays, lenticular lenses, fly-eye lenses, aspheric lenses, diffraction gratings, binary-optics elements and composites thereof.

【0016】本発明の更に別の側面としての露光装置
は、紫外光、遠紫外光及び真空紫外光を露光体として利
用し、当該露光光を、上述の光学素子を含む光学系を介
して被処理体に照射して当該被処理体を露光する。かか
る露光装置も光学素子と同様の作用を奏する。
An exposure apparatus according to still another aspect of the present invention utilizes ultraviolet light, far ultraviolet light, and vacuum ultraviolet light as an exposure body, and receives the exposure light via an optical system including the above-described optical element. The object to be processed is exposed by irradiating the object to be processed. Such an exposure apparatus has the same function as the optical element.

【0017】本発明の更に別の側面としてのデバイス製
造方法は、上述の露光装置を用いて前記被処理体を投影
露光するステップと、前記投影露光された前記被処理体
に所定のプロセスを行うステップとを有する。上述の露
光装置の作用と同様の作用を奏するデバイス製造方法の
請求項は、中間及び最終結果物であるデバイス自体にも
その効力が及ぶ。また、かかるデバイスは例えば、LS
IやVLSIなどの半導体チップ、CCD、LCD、磁
気センサー、薄膜磁気ヘッドなどを含む。
According to still another aspect of the present invention, there is provided a device manufacturing method, wherein the object to be processed is projected and exposed by using the above-described exposure apparatus, and a predetermined process is performed on the object to be projected and exposed. And steps. The claims of the device manufacturing method having the same operation as that of the above-described exposure apparatus extend to the device itself as an intermediate and final product. Such a device is, for example, LS
Includes semiconductor chips such as I and VLSI, CCDs, LCDs, magnetic sensors, thin-film magnetic heads, and the like.

【0018】本発明の更なる目的又はその他の特徴は、
以下添付図面を参照して説明される好ましい実施例によ
って明らかにされるであろう。
A further object or other feature of the present invention is that
The present invention will be clarified by preferred embodiments described below with reference to the accompanying drawings.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】本発明者はフッ化カルシウム(C
aF2)結晶製造時の製造条件を変えて数多くのフッ化
カルシウム結晶を製造し、光学特性(種結晶と原料の接
続率、複屈折率)の測定を行った。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present inventor has described calcium fluoride (C
A large number of calcium fluoride crystals were produced by changing the production conditions during the production of aF 2 ) crystals, and the optical characteristics (connection rate between seed crystal and raw material, birefringence) were measured.

【0020】以下、添付図面を参照して、本発明のフッ
化カルシウム結晶の製造装置1及び方法1000につい
て説明する。但し、本発明はこれらの実施例に限定をす
るものではなく、本発明の目的が達成される範囲におい
て、各構成要素が置換されてもよい。例えば、溶融した
原料を冷却する方法は、状来の技術で挙げた坩堝降下法
以外でも、坩堝を固定してヒーターを引き上げていく方
法、ヒーター出力を徐々に落としていく方法、その他周
知のいかなる方法であってもよい。図2に、本発明のフ
ッ化カルシウムの製造方法1000のフローチャートを
示す。
The apparatus 1 and the method 1000 for producing calcium fluoride crystals of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to these embodiments, and each component may be replaced as long as the object of the present invention is achieved. For example, the method of cooling the molten raw material is not limited to the crucible lowering method mentioned in the conventional technology, a method of fixing the crucible and raising the heater, a method of gradually decreasing the heater output, and any other known method. It may be a method. FIG. 2 shows a flowchart of a method 1000 for producing calcium fluoride of the present invention.

【0021】まず、原料として高純度フッ化カルシウム
の合成原料を用意する。高純度フッ化カルシウムの合成
原料は、炭酸カルシウム(CaCO3)とフッ化水素酸
(HF)とを以下の化学式1に示すように反応させて製
造する。本発明はフッ化カルシウム原石をフッ化水素で
処理して不純物(例えば、SiO2)を除去する方法を
排除するものではないが、高純度フッ化カルシウムは原
石と違って粉末であり、嵩密度が(約10乃至約20μ
と)非常に小さいので好ましい。
First, a raw material for synthesizing high-purity calcium fluoride is prepared as a raw material. A synthetic raw material of high-purity calcium fluoride is produced by reacting calcium carbonate (CaCO 3 ) and hydrofluoric acid (HF) as shown in the following chemical formula 1. The present invention does not exclude a method of removing impurities (for example, SiO 2 ) by treating a raw calcium fluoride with hydrogen fluoride, but high-purity calcium fluoride is a powder unlike the raw stone and has a bulk density. (About 10 to about 20μ
And) very small and preferred.

【0022】[0022]

【化1】 Embedded image

【0023】上記反応によって合成されたフッ化カルシ
ウムを乾燥した後、焼成して水分を除去することが好ま
しい。また、上記合成で得られたフッ化カルシウム原料
は水分の吸収を防ぐためにできるだけ大気にさらされな
いように真空パックしておくことが望ましい。
It is preferable that the calcium fluoride synthesized by the above reaction is dried and then calcined to remove water. The calcium fluoride raw material obtained by the above synthesis is desirably vacuum-packed so as not to be exposed to the atmosphere as much as possible in order to prevent absorption of moisture.

【0024】次いで、フッ化カルシウム原料とスカベン
ジャーとを混合する(ステップ1100)。なお、フッ
化カルシウム原料とスカベンジャーとを混合する時は混
合用容器内にフッ化カルシウム原料とスカベンジャーを
入れ、回転して均一な混合を確保することが好ましい。
Next, the calcium fluoride raw material and the scavenger are mixed (step 1100). In addition, when mixing a calcium fluoride raw material and a scavenger, it is preferable to put a calcium fluoride raw material and a scavenger in a mixing container, and to rotate and ensure uniform mixing.

【0025】スカベンジャーとしては、フッ化亜鉛、フ
ッ化カドミウム、フッ化マンガン、フッ化ビスマス、フ
ッ化ナトリウム、フッ化リチウム等、成長させるフッ化
物より酸素と結合し易く、かつ分解、蒸発しやすいもの
が望ましい。フッ化物原料中に混じっている酸化物と反
応して気化し易い酸化物となる物質が選択される。とり
わけフッ化亜鉛が望ましいものである。
As the scavenger, zinc fluoride, cadmium fluoride, manganese fluoride, bismuth fluoride, sodium fluoride, lithium fluoride, etc., which are more easily combined with oxygen than the fluoride to be grown, and are easily decomposed and evaporated. Is desirable. A substance which reacts with the oxide mixed in the fluoride raw material to become an oxide which is easily vaporized is selected. In particular, zinc fluoride is desirable.

【0026】例えば、フッ化亜鉛(ZnF2)スカベン
ジャーは、以下の化学式2に示すようにCaF2に対し
て水分の存在により発生した酸化カルシウム(CaO)
を、以下の化学式3に示すように、CaF2に還元す
る。
For example, as shown in the following chemical formula 2, zinc fluoride (ZnF 2 ) scavenger is calcium oxide (CaO) generated by the presence of moisture with respect to CaF 2 .
Is reduced to CaF 2 as shown in the following chemical formula 3.

【0027】[0027]

【化2】 Embedded image

【0028】[0028]

【化3】 Embedded image

【0029】水分が多ければ多いほどスカベンジャーも
多く必要になり、一方使用されないスカベンジャーの残
留分はフッ化カルシウム結晶に対する不純物となる。こ
のため水分及びスカベンジャーの量を減らすことが好ま
しい。本実施形態におけるスカベンジャーの添加量は、
0.05mol%以上5.00mol%以下であり、よ
り好ましくは、0.1乃至1.0mol%である。添加
量が多いとスカベンジャーの残留分による屈折率均質性
の低下、内部透過率及びレーザー耐久性の低下をもたら
す。
The more water, the more scavenger is required, while the unused scavenger residue becomes an impurity for the calcium fluoride crystals. For this reason, it is preferable to reduce the amounts of moisture and scavenger. The amount of the scavenger added in the present embodiment is:
It is 0.05 mol% or more and 5.00 mol% or less, and more preferably 0.1 to 1.0 mol%. If the amount of addition is large, the homogeneity of the refractive index, the internal transmittance, and the laser durability are reduced due to the residual scavenger.

【0030】こうして得られたフッ化カルシウムの粉末
とスカベンジャーの混合物に対して精製処理がなされる
(ステップ1200)。精製処理は、不純物(例えば、
炭酸)を除去してフッ化カルシウムを高純度化する工程
であり、脱水、スカベンジング反応、スカベンジャー生
成物の除去、溶融及び固化の作用を含む。精製処理にお
いては、混合物は精製炉の坩堝の中に入れられる。
The mixture of the calcium fluoride powder and the scavenger thus obtained is subjected to a purification treatment (step 1200). The purification process involves impurities (eg,
This is a step of purifying calcium fluoride by removing carbonic acid, and includes actions of dehydration, scavenging reaction, removal of scavenger products, melting and solidification. In the refining process, the mixture is placed in a crucible of a refining furnace.

【0031】その後、ヒーターに通電して坩堝内の混合
物を加熱し、脱水を行う。
Thereafter, the heater is energized to heat the mixture in the crucible to perform dehydration.

【0032】このように、ステップ1200の精製工程
中においても脱水は行われる。反応が終了した温度で精
製炉を真空排気系により真空に排気し、次いで、フッ化
カルシウム原料を完全に溶融する。続いて、坩堝を降下
させて溶融したフッ化カルシウムの原料を徐冷して結晶
成長させる。
As described above, dehydration is also performed during the purification process in step 1200. At the temperature at which the reaction has been completed, the purification furnace is evacuated to a vacuum by an evacuation system, and then the calcium fluoride raw material is completely melted. Subsequently, the crucible is lowered, and the molten calcium fluoride raw material is gradually cooled to grow crystals.

【0033】本工程は嵩密度を高めることが目的であ
り、後述する単結晶成長工程(ステップ1300)ほど
の温度管理は必要としないため、得られる結晶は多結晶
でも粒界が存在するものでもよい。こうして得られた結
晶のうち上部、即ち、経時的に最後に結晶化した部分を
除去する。この部分は不純物が集まりやすい(即ち、偏
析)部分であるため、ここを除去することによって特性
に悪影響を与える不純物を除去する。再び、この結晶を
坩堝に入れて溶融、結晶化、上部除去の一連の工程を複
数回繰り返し行う。
The purpose of this step is to increase the bulk density, and does not require temperature control as in the single crystal growth step (step 1300) described later. Therefore, the resulting crystal may be polycrystalline or may have grain boundaries. Good. The upper part of the crystal thus obtained, that is, the part that has crystallized last with time is removed. Since this portion is a portion where impurities are likely to collect (ie, segregate), removing this portion removes impurities that adversely affect the characteristics. Again, this crystal is put into a crucible, and a series of steps of melting, crystallization, and removal of the upper portion are repeated a plurality of times.

【0034】次に、精製されたフッ化カルシウムの結晶
に対して単結晶成長処理がなされる(ステップ130
0)。単結晶成長工程は、フッ化カルシウムの単結晶を
成長させて結晶の質を向上させる(即ち、格子配列を整
える)工程である。本工程では、(後述するステップ1
500で説明される)成長させた単結晶から製造される
光学素子の直径に対して直径が所定の比率に設定された
種結晶を坩堝下部の収納部に設置し、種結晶の一部を融
解すると共に種結晶の未融解部を所定の長さに維持して
単結晶成長を行う。成長方法は結晶の大きさや使用目的
に応じて適当な方法を選択する。精製した結晶は図1を
参照して後述される結晶成長炉1のチャンバーに収納さ
れた坩堝内に入れる。
Next, a single crystal growth process is performed on the purified calcium fluoride crystal (step 130).
0). The single crystal growth step is a step of growing a single crystal of calcium fluoride to improve the quality of the crystal (that is, to arrange a lattice arrangement). In this step, (Step 1 described later)
A seed crystal whose diameter is set to a predetermined ratio with respect to the diameter of the optical element manufactured from the grown single crystal (described by 500) is set in a storage portion below the crucible, and a part of the seed crystal is melted. At the same time, a single crystal is grown while maintaining the unmelted portion of the seed crystal at a predetermined length. An appropriate growth method is selected according to the size of the crystal and the purpose of use. The purified crystal is placed in a crucible housed in a chamber of a crystal growth furnace 1 described later with reference to FIG.

【0035】その後、ヒーターに通電して坩堝内のフッ
化カルシウム原料(結晶)を約1390乃至1450℃
程度まで加熱し、フッ化カルシウム結晶を完全に溶融す
る。その後、徐々に坩堝を0.1乃至5.0mm/hの
速度で降下させて(所定の温度勾配を通過させ、)溶融
したフッ化カルシウム結晶を徐冷して種結晶を基にして
単結晶を成長させる。
After that, the heater is energized and the calcium fluoride raw material (crystal) in the crucible is heated to about 1390-1450 ° C.
Heat to a degree to completely melt the calcium fluoride crystals. Thereafter, the crucible is gradually lowered at a rate of 0.1 to 5.0 mm / h (pass through a predetermined temperature gradient), and the melted calcium fluoride crystal is gradually cooled to form a single crystal based on the seed crystal. Grow.

【0036】続いて、結晶成長したフッ化物単結晶をア
ニール炉で熱処理する(アニール工程)(ステップ14
00)。アニール工程は、成長したフッ化カルシウム単
結晶を熱処理し、結晶の割れを引き起こす歪みを除去す
る工程である。成長した単結晶はアニール炉のチャンバ
ーに収納された坩堝内に入れる。
Subsequently, the fluoride single crystal that has grown is heat-treated in an annealing furnace (annealing step) (step 14).
00). The annealing step is a step of subjecting the grown calcium fluoride single crystal to a heat treatment to remove distortion causing crystal breakage. The grown single crystal is placed in a crucible housed in a chamber of an annealing furnace.

【0037】アニール工程では、坩堝を約900℃乃至
約1000℃に均熱的に加熱して、固体のままフッ化カ
ルシウム結晶の歪を除去する。加熱温度を約1140℃
以上にすると構造変化などを引き起こしてしまうので好
ましくはない。加熱時間は約20時間以上、より好まし
くは、約20乃至約30時間である。アニール工程で
は、アニールを経ることによって結晶の転位が減る。そ
の後、歪がなくなった状態を維持しながらフッ化カルシ
ウム結晶の温度を室温に戻す。こうして得られるフッ化
物単結晶は、酸素を25ppm以下、水、鉄(Fe),
ニッケル(Ni)そしてクロム(Cr)等の好ましくな
い不純物量をそれぞれ10ppm以下にすることができ
る。上記工程により得られたフッ化物単結晶の屈折率均
質性(ホモジニティー)測定及び複屈折性(歪み)測定
を行った。屈折率均質性は干渉計による透過波面及び面
精度測定から求め、複屈折率は高精度歪計により測定す
る。
In the annealing step, the crucible is uniformly heated to about 900 ° C. to about 1000 ° C. to remove the distortion of the calcium fluoride crystal in a solid state. Heating temperature about 1140 ° C
This is not preferable because it causes a structural change or the like. The heating time is about 20 hours or more, more preferably about 20 to about 30 hours. In the annealing step, dislocations of the crystal are reduced by annealing. Thereafter, the temperature of the calcium fluoride crystal is returned to room temperature while maintaining the state in which the distortion has disappeared. The fluoride single crystal thus obtained has an oxygen content of 25 ppm or less, water, iron (Fe),
Undesirable impurities such as nickel (Ni) and chromium (Cr) can each be reduced to 10 ppm or less. The refractive index homogeneity (homogeneity) measurement and the birefringence (strain) measurement of the fluoride single crystal obtained by the above steps were performed. Refractive index homogeneity is determined from transmitted wavefront and surface accuracy measurements by an interferometer, and birefringence is measured by a high-precision strainmeter.

【0038】その後、フッ化カルシウム結晶を必要とさ
れる光学素子に成形する(ステップ1500)。光学素
子は、レンズ、回折格子、光学膜体及びそれらの複合
体、例えば、レンズ、マルチレンズ、レンズアレイ、レ
ンチキュラーレンズ、ハエの目レンズ、非球面レンズ、
回折格子、バイナリーオプティックス素子及びそれらの
複合体を含む。また、光学素子は、単体のレンズ等に加
えて(例えば、フォーカス制御用の)光センサーなどを
含む。必要に応じて、反射防止膜をフッ化物結晶の光学
物品表面に設けるとよい。反射防止膜としては、フッ化
マグネシウムや酸化アルミニウム、酸化タンタルが好適
に用いられ、これらは抵抗加熱による蒸着や電子ビーム
蒸着やスパッタリングなどで形成できる。本発明により
得られた光学素子は結晶欠陥が少ないために反射防止膜
の密着性も優れたものとなる。必要とされる光学物品の
形状(凸レンズ、凹レンズ、円盤状、板状等)に成形加
工するための研磨加工においては、フッ化カルシウム結
晶内の転位密度が小さいことにより部分的な面精度の低
下は非常に小さく許容値以下で高精度の加工が可能であ
る。
Thereafter, the calcium fluoride crystal is formed into a required optical element (step 1500). Optical elements include lenses, diffraction gratings, optical films and composites thereof, such as lenses, multi-lenses, lens arrays, lenticular lenses, fly-eye lenses, aspheric lenses,
Includes diffraction gratings, binary optics elements and composites thereof. The optical element includes an optical sensor (for example, for focus control) in addition to a single lens or the like. If necessary, an antireflection film may be provided on the surface of the fluoride crystal optical article. As the antireflection film, magnesium fluoride, aluminum oxide, or tantalum oxide is preferably used, and these can be formed by vapor deposition by resistance heating, electron beam vapor deposition, sputtering, or the like. Since the optical element obtained by the present invention has few crystal defects, the adhesion of the antireflection film is excellent. In polishing for forming required optical article shapes (convex lens, concave lens, disk shape, plate shape, etc.), partial surface accuracy is reduced due to low dislocation density in calcium fluoride crystal. Is extremely small, and high-precision machining is possible with an allowable value or less.

【0039】こうして得られたレンズを各種組み合わせ
れば、エキシマレーザー、特にArFエキシマレーザ
ー、F2エキシマレーザーに適した投影光学系、照明光
学系を構成できる。そして、エキシマレーザー光源と、
本発明の製造方法により得られたフッ化カルシウム結晶
からなるレンズを有する光学系と、基板を移動させ得る
ステージとを組み合わせて、フォトリソグラフィー用の
露光装置を構成できる。
By combining the lenses thus obtained in various ways, a projection optical system and an illumination optical system suitable for an excimer laser, particularly an ArF excimer laser and an F 2 excimer laser can be constructed. And an excimer laser light source,
An exposure system for photolithography can be configured by combining an optical system having a lens made of a calcium fluoride crystal obtained by the production method of the present invention and a stage capable of moving a substrate.

【0040】図1は、上述のステップ1300で使用さ
れる結晶製造装置(ここでは、結晶成長炉)1の模式的
断面図である。結晶製造装置1は、原料を坩堝100内
で溶融し、次いで、冷却することで原料を結晶成長させ
る。装置1においては、坩堝昇降部120によって昇降
可能に支持された略円筒形の坩堝100が、略円筒形の
筐体150及び断熱部材140によって画定された炉室
160に収納され、温度制御機構130によって坩堝1
00の円筒面の周囲から加熱される。また、装置1は、
炉室160を減圧又は真空環境に維持する図示しない排
気部を備えている。
FIG. 1 is a schematic sectional view of a crystal manufacturing apparatus (here, a crystal growth furnace) 1 used in step 1300 described above. The crystal manufacturing apparatus 1 melts the raw material in the crucible 100 and then cools the raw material to grow the crystal. In the apparatus 1, the substantially cylindrical crucible 100 supported so as to be able to move up and down by the crucible elevating unit 120 is housed in a furnace chamber 160 defined by a substantially cylindrical housing 150 and a heat insulating member 140, and a temperature control mechanism 130 is provided. Crucible 1
00 is heated from around the cylindrical surface. In addition, the device 1
An exhaust unit (not shown) for maintaining the furnace chamber 160 in a reduced pressure or vacuum environment is provided.

【0041】坩堝100は結晶性物質(本実施例では、
フッ化カルシウム)の原料180を収納する。結晶性物
質180としてフッ化カルシウム(1500℃の熱伝導
率3W/m℃)を用い、坩堝100がカーボン(150
0℃の熱伝導率50W/m℃)であるとするとその熱伝
導率の差は10倍以上となる。
The crucible 100 is made of a crystalline material (in this embodiment,
A raw material 180 (calcium fluoride) is stored. Calcium fluoride (thermal conductivity at 1500 ° C. 3 W / m ° C.) is used as the crystalline substance 180, and the crucible 100 is made of carbon (150 ° C.).
If the thermal conductivity at 0 ° C. is 50 W / m ° C.), the difference in the thermal conductivity is 10 times or more.

【0042】坩堝100の種結晶104は下部102に
ある収納部100aに収納される。種結晶104(即
ち、ある結晶方位を有する大きな単結晶を成長させると
きに種子として用いる結晶)を任意の方向に配向して
(本実施例では、(1 1 1)面を原料側に配向し
て)収納部100aに配置することにより、成長させる
結晶面方位を制御することができる。即ち、成長する全
体の結晶がどの面方位となるかは主に成長領域の部分が
熱容量的にどこが支配的であるかにより決定されるた
め、面方位は種結晶104とそろえることができる。
The seed crystal 104 of the crucible 100 is stored in a storage section 100a provided in the lower part 102. The seed crystal 104 (that is, a crystal used as a seed when growing a large single crystal having a certain crystal orientation) is oriented in an arbitrary direction (in this embodiment, the (11 1) plane is oriented to the raw material side). T) By arranging the crystal in the storage section 100a, the crystal plane orientation to be grown can be controlled. That is, the plane orientation of the entire crystal to be grown is determined mainly by where the portion of the growth region is dominant in terms of heat capacity, so that the plane orientation can be aligned with the seed crystal 104.

【0043】坩堝100は下部102において坩堝支持
棒110に連結され、炉室160の中央部に設置され
る。坩堝100は、結晶性物質の原料180を溶解、保
持及び結晶成長をさせるため、融液と反応せず不純物含
有量の少ない材質、例えば、カーボン、プラチナ、石英
ガラス、窒化ホウ素など、から構成されることが好まし
い。本実施例では坩堝100の材質としてグラファイト
又はプラチナを用いている。
The crucible 100 is connected to the crucible support bar 110 at the lower part 102 and is installed at the center of the furnace chamber 160. The crucible 100 is made of a material that does not react with the melt and has a low impurity content, for example, carbon, platinum, quartz glass, boron nitride, and the like, in order to dissolve, hold, and grow crystals of the raw material 180 of the crystalline substance. Preferably. In the present embodiment, graphite or platinum is used as the material of the crucible 100.

【0044】坩堝支持棒110は、筐体150の底部を
貫通し、上部が炉室160に達する。坩堝支持棒110
は坩堝100と坩堝100中の融液重量を支持し、坩堝
昇降部120によって駆動されて坩堝100を上下移動
する。坩堝昇降部120は、坩堝支持棒110に接続さ
れたモータ122と、モータ122を通電する電源12
4と、電源124を制御する制御装置126とを有す
る。モータ122への電源124による通電を制御装置
126が制御することにより、坩堝100をヒーター1
36の加熱領域から非加熱領域へ移動して坩堝100の
温度を徐々に下げることができる。結晶成長を行うとき
には、1時間あたり0.1mm乃至5mm程度の速度で
坩堝100を下降させる。
The crucible support rod 110 penetrates the bottom of the casing 150 and reaches the furnace chamber 160 at the top. Crucible support rod 110
Supports the crucible 100 and the weight of the melt in the crucible 100 and is driven by the crucible elevating unit 120 to move the crucible 100 up and down. The crucible elevating unit 120 includes a motor 122 connected to the crucible support rod 110 and a power supply 12 for energizing the motor 122.
4 and a control device 126 for controlling the power supply 124. The control device 126 controls the energization of the motor 122 by the power supply 124 so that the crucible 100
The temperature of the crucible 100 can be gradually lowered by moving from the heating region 36 to the non-heating region. When performing crystal growth, the crucible 100 is lowered at a speed of about 0.1 mm to 5 mm per hour.

【0045】温度制御機構130は、温度検出器13
2、制御装置134、ヒーター136及び電源138で
構成され、坩堝100内の原料180、収納部100a
に収納された種結晶104及び炉室160の温度を制御
する。
The temperature control mechanism 130 includes the temperature detector 13
2, composed of a control device 134, a heater 136, and a power supply 138; a raw material 180 in the crucible 100;
The temperature of the seed crystal 104 and the temperature of the furnace chamber 160 stored in the furnace are controlled.

【0046】温度検出器132は、後述する収納部10
0aに収納された種結晶104の融解位置の温度を検出
する検出器132a、及び、(原料180と種結晶14
0が融解して混合した)融液180aの温度を検出する
検出器132bを有し、熱電対などの温度計である。厳
密には、検出器132aは、種結晶104の融解位置1
04bの収納部100a外表面に設置されて、かかる外
表面を介して融解位置104bの温度を測定する。検出
器132bは、収納部100aの上部外表面に設置さ
れ、かかる外側面を介して融液180a温度を測定す
る。制御装置134は、収納部100a内部の温度と外
表面の温度との関係を、外表面の温度が約10℃程度高
いなど、予め分かっているものとする。測定されたそれ
ぞれの温度は、制御装置134に出力される。
The temperature detector 132 is connected to a storage unit 10 described later.
0a, a detector 132a for detecting the temperature of the melting position of the seed crystal 104, and (the raw material 180 and the seed crystal 14).
It is a thermometer such as a thermocouple having a detector 132b for detecting the temperature of the melt 180a (0 is melted and mixed). Strictly speaking, the detector 132a detects the melting position 1 of the seed crystal 104.
The temperature of the melting position 104b is measured through the outer surface of the housing portion 100a. The detector 132b is installed on the upper outer surface of the storage unit 100a, and measures the temperature of the melt 180a via the outer surface. It is assumed that control device 134 knows in advance the relationship between the temperature inside storage portion 100a and the temperature on the outer surface, such as the temperature on the outer surface being about 10 ° C. higher. Each measured temperature is output to the controller 134.

【0047】制御装置134は、温度検出器132から
受け取った温度データを基に電源138を介してヒータ
ー136を制御する。詳細には融解位置104bの温度
を原料180の融点温度に、融液180aの温度を融点
より高い温度になるようにヒーター136を制御する。
代替的に、制御装置134は、坩堝昇降部120を制御
して坩堝100の高さを制御したり、収納部100aの
底部のみを冷却する図示しない冷却手段を制御したりし
て融解位置104bの温度を制御してもよい。
The controller 134 controls the heater 136 via the power supply 138 based on the temperature data received from the temperature detector 132. Specifically, the heater 136 is controlled so that the temperature at the melting position 104b is set to the melting point temperature of the raw material 180 and the temperature of the melt 180a is set to a temperature higher than the melting point.
Alternatively, the control device 134 controls the crucible elevating unit 120 to control the height of the crucible 100, or controls a cooling unit (not shown) that cools only the bottom of the storage unit 100a to control the melting position 104b. The temperature may be controlled.

【0048】ヒーター136は電源138によって通電
され、電源138によるヒーター136の通電は制御装
置138によって制御される。ヒーター136は、坩堝
100に対向してリング状に配置され、坩堝100ごと
原料180を加熱し、これを溶融する。本実施例のヒー
ター136は、坩堝100の鉛直方向に沿って均一な加
熱力で坩堝100を加熱する。本実施例において、いず
れのヒーター用部品もカーボン又はモリブデンで製作さ
れる。
The heater 136 is energized by a power supply 138, and energization of the heater 136 by the power supply 138 is controlled by a controller 138. The heater 136 is arranged in a ring shape facing the crucible 100, heats the raw material 180 together with the crucible 100, and melts the raw material 180. The heater 136 of this embodiment heats the crucible 100 with a uniform heating force along the vertical direction of the crucible 100. In this embodiment, each heater component is made of carbon or molybdenum.

【0049】なお、坩堝100内の原料180温度及び
炉室160内温度の制御は、上述した温度制御機構13
0を利用して当業界で周知のいかなる制御手段も適用す
ることができるので、その詳細はここでは省略する。
The temperature of the raw material 180 in the crucible 100 and the temperature in the furnace chamber 160 are controlled by the temperature control mechanism 13 described above.
0, any control means known in the art can be applied, and the details are omitted here.

【0050】断熱部材140は、ヒーター136を取り
囲むように炉室160の内側面に近接して配置される。
断熱部材140は、内面がよく研磨されたグラファイト
製を使用し、ヒーター136の熱から筐体150内面を
保護する。筐体150は、結晶成長に際して炉室160
内の雰囲気を外気から遮断すると共に炉室160内の減
圧又は真空環境を維持する。
The heat insulating member 140 is disposed close to the inner surface of the furnace chamber 160 so as to surround the heater 136.
The heat insulating member 140 is made of graphite whose inner surface is well polished, and protects the inner surface of the housing 150 from the heat of the heater 136. The housing 150 is used for the furnace chamber 160 during crystal growth.
The inside atmosphere is shielded from the outside air, and a reduced pressure or vacuum environment in the furnace chamber 160 is maintained.

【0051】[0051]

【実施例】【Example】

【実施例1】まず、原料180となる高純度フッ化カル
シウムを生成する。炭酸カルシウムとフッ化水素酸とを
反応させて粉末のフッ化カルシウムとした後、スカベン
ジャーであるフッ化亜鉛をフッ化カルシウムに対して
0.7重量%添加し、両者が均一になるまで混合させ
る。
Embodiment 1 First, high-purity calcium fluoride as a raw material 180 is produced. After reacting calcium carbonate and hydrofluoric acid to form powdered calcium fluoride, zinc fluoride as a scavenger is added at 0.7% by weight to calcium fluoride, and mixed until both are uniform. .

【0052】次いで、この混合物を精製炉の坩堝に入れ
て1360℃に加熱した後、冷却し、原料180となる
高純度フッ化カルシウムを得た。
Next, this mixture was placed in a crucible of a refining furnace, heated to 1360 ° C., and then cooled to obtain a high-purity calcium fluoride as a raw material 180.

【0053】次に原料180を図1の単結晶成長炉の坩
堝100に入れた。なお、スカベンジャーとしてフッ化
亜鉛を原料180であるフッ化カルシウムの0.1重量
%の量を坩堝100に加えた。
Next, the raw material 180 was put in the crucible 100 of the single crystal growth furnace shown in FIG. As a scavenger, zinc fluoride was added to crucible 100 in an amount of 0.1% by weight of calcium fluoride as raw material 180.

【0054】坩堝100の収納部100aに収納する種
結晶104は、面方位(1 1 1)面を坩堝100内
部(原料180)側にして、長さを50mmとし、種結
晶104の形状を円筒形とした。種結晶104は、成長
させた単結晶から製造される光学素子の直径と種結晶1
04の成長面における直径の比率(種結晶の直径/成長
させる結晶の直径)が各々1%、1.5%、2.2%、
10%及び30%であるものを用いた。
The seed crystal 104 stored in the storage part 100a of the crucible 100 has a length of 50 mm with the (11 1) plane facing the inside of the crucible 100 (raw material 180), and the shape of the seed crystal 104 is cylindrical. Shape. The seed crystal 104 has the diameter of the optical element manufactured from the grown single crystal and the seed crystal 1.
The ratio of the diameter (the diameter of the seed crystal / the diameter of the crystal to be grown) on the growth surface of No. 04 is 1%, 1.5%, 2.2%,
Those that were 10% and 30% were used.

【0055】図3に、原料180及び種結晶104の融
液108aと種結晶104の接合付近の模式図(図3
a)と、種結晶104の未融解部104aの高さを縦
軸、温度を横軸とする温度分布(図3b)を示す。図3
を参照するに、種結晶104の未融解部104aと融液
部180aの接合部である融解位置104bから単結晶
の成長が開始する。つまり融解位置104bが原料18
0の凝固点(融点)又は位置Gとなる。本実施例では、
種結晶104付近の温度制御は精密に行い、融解位置1
04bの温度をほぼ融点(例えば、1400℃)に固定
した。温度測定位置は融解位置104b(種結晶104
の未融解部104a下部から15mmの所)とした。
FIG. 3 is a schematic diagram of the vicinity of the junction between the seed crystal 104 and the melt 108 a of the raw material 180 and the seed crystal 104.
3A shows a temperature distribution (FIG. 3B) in which the vertical axis represents the height of the unmelted portion 104a of the seed crystal 104 and the horizontal axis represents the temperature. FIG.
Referring to, the growth of a single crystal starts from a melting position 104b which is a junction between the unmelted portion 104a of the seed crystal 104 and the melt portion 180a. That is, the melting position 104b is the raw material 18
The solidification point (melting point) or position G is 0. In this embodiment,
The temperature control near the seed crystal 104 is performed precisely, and the melting position 1
The temperature of 04b was fixed at approximately the melting point (for example, 1400 ° C.). The temperature measurement position is the melting position 104b (seed crystal 104
15 mm from the lower part of the unmelted portion 104a).

【0056】炉室160内は図示しない排気部により、
真空度8×10-2Paとした。そしてヒーター136に
より炉室160温度を室温から1360℃まで昇温した
後、炉室160内の真空度を2.7×10-4Pa、温度
を1360℃として11時間保った。
The inside of the furnace chamber 160 is provided by an exhaust unit (not shown).
The degree of vacuum was set to 8 × 10 −2 Pa. After the temperature of the furnace chamber 160 was raised from room temperature to 1360 ° C. by the heater 136, the degree of vacuum in the furnace chamber 160 was maintained at 2.7 × 10 −4 Pa and the temperature at 1360 ° C. for 11 hours.

【0057】次に、坩堝100を2mm/hの速度で降
下させフッ化カルシウムの成長を行った。この時の温度
降下速度は約100℃/hに相当する。
Next, the crucible 100 was lowered at a speed of 2 mm / h to grow calcium fluoride. The rate of temperature decrease at this time corresponds to about 100 ° C./h.

【0058】次に、成長させたフッ化カルシウム及びス
カベンジャーであるフッ化亜鉛をフッ化カルシウムに対
して0.1重量%の量をアニール炉の坩堝に入れた。炉
内を排気して坩堝の温度を室温から900℃まで100
℃/hで昇温させた後、坩堝温度900℃で20時間保
持した。その後、6℃/hで降温し室温まで冷却した。
この作業を20回繰り返して行った。
Next, the grown calcium fluoride and zinc fluoride as a scavenger were put into a crucible of an annealing furnace in an amount of 0.1% by weight based on the calcium fluoride. Evacuate the furnace and raise the temperature of the crucible from room temperature to 900 ° C.
After the temperature was raised at a rate of ° C / h, the crucible was kept at 900 ° C for 20 hours. Thereafter, the temperature was lowered at 6 ° C./h and cooled to room temperature.
This operation was repeated 20 times.

【0059】第1の実施例で製造したフッ化カルシウム
結晶の種接続率(%)(上面が面方位(1 1 1)面
であるフッ化カルシウム結晶の個数/試行回数)及び複
屈折性(歪み)(nm/cm)の測定を行った。測定結
果の平均値を以下の表1に示す。
The seed connection ratio (%) of the calcium fluoride crystal produced in the first embodiment (number of calcium fluoride crystals having an upper surface of (11 1) plane / number of trials) and birefringence ( (Strain) (nm / cm) was measured. The average of the measurement results is shown in Table 1 below.

【0060】[0060]

【表1】 [Table 1]

【0061】以上の結果から、成長させた単結晶から製
造される光学素子の直径と種結晶の直径の比率が2%以
上であるものを使うと再現性がよく歪みの少ない高品質
なフッ化カルシウム単結晶が得られることがわかる。
From the above results, it is clear that the use of the optical element manufactured from the grown single crystal in which the ratio of the diameter of the seed crystal to the diameter of the seed crystal is 2% or more provides high reproducibility and high quality fluoridation with little distortion. It can be seen that a calcium single crystal is obtained.

【0062】またここでは、成長させた単結晶から製造
される光学素子の直径と円筒形の種結晶の成長面におけ
る直径との比率について述べたが、光学素子の結晶成長
した方向に略垂直な面における面積と、種結晶の成長面
における面積との比率を規定してもよく、直径を規定す
る場合と同様な効果が得られる。種結晶が円筒形でない
場合、例えば直方体のような形状の場合には、面積で比
率を決めるのがよい。この場合は、光学素子の結晶成長
した方向に略垂直な面における面積に対する、種結晶の
成長面における面積の比率が0.04%以上であるもの
を種結晶として用いると、再現性がよく歪みの少ない高
品質なフッ化カルシウム単結晶を得ることができる。
Although the ratio of the diameter of the optical element manufactured from the grown single crystal to the diameter of the growth surface of the cylindrical seed crystal has been described above, it is substantially perpendicular to the direction in which the crystal of the optical element has grown. The ratio between the area on the plane and the area on the growth plane of the seed crystal may be defined, and the same effect as in the case of defining the diameter can be obtained. If the seed crystal is not cylindrical, for example, if it is shaped like a rectangular parallelepiped, it is better to determine the ratio by area. In this case, if the ratio of the area of the seed crystal on the growth surface to the area on the surface substantially perpendicular to the crystal growth direction of the optical element is 0.04% or more, the reproducibility is improved and the distortion is improved. And a high-quality calcium fluoride single crystal having a small number of particles can be obtained.

【0063】[0063]

【実施例2】まず、原料180となる高純度フッ化カル
シウムを生成する。本実施例では第1の実施例と同一の
過程で原料180を生成するため説明を省略する。
Embodiment 2 First, high-purity calcium fluoride as a raw material 180 is produced. In this embodiment, since the raw material 180 is generated in the same process as in the first embodiment, the description is omitted.

【0064】次に原料180を図1の単結晶成長炉の坩
堝100に入れた。なお、スカベンジャーとしてフッ化
亜鉛を原料180であるフッ化カルシウムの0.1重量
%の量を坩堝100に加えた。
Next, the raw material 180 was put into the crucible 100 of the single crystal growth furnace shown in FIG. As a scavenger, zinc fluoride was added to crucible 100 in an amount of 0.1% by weight of calcium fluoride as raw material 180.

【0065】坩堝100の収納部100aに収納する種
結晶104は、面方位(1 1 1)面を坩堝100内
部(原料180)側にして、長さを50mmとし、成長
させた単結晶から製造される光学素子の直径と種結晶1
04の直径の比率(種結晶の直径/成長させる結晶の直
径)が5%である種結晶104を用いた。
The seed crystal 104 accommodated in the accommodating portion 100a of the crucible 100 is manufactured from a grown single crystal having a length of 50 mm with the (11 1) plane facing the inside of the crucible 100 (raw material 180). Of the optical element and seed crystal 1
A seed crystal 104 having a diameter ratio of 04 (diameter of seed crystal / diameter of crystal to be grown) of 5% was used.

【0066】図3を参照するに、本実施例では、種結晶
104付近の温度制御は精密に行い、融解位置104b
の温度を1400℃に固定した。温度測定位置である融
解位置104bは、種結晶104の未融解部104a下
部から5mmの所とした。
Referring to FIG. 3, in this embodiment, the temperature control near the seed crystal 104 is performed precisely, and the melting position 104b
Was fixed at 1400 ° C. The melting position 104b, which is the temperature measurement position, was 5 mm below the unmelted portion 104a of the seed crystal 104.

【0067】炉室160内は図示しない排気部により、
真空度8×10-2Paとした。そしてヒーター136に
より炉室160温度を室温から1360℃まで昇温した
後、炉室160内の真空度を2.7×10-4Pa、温度
を1360℃として11時間保った。
The inside of the furnace chamber 160 is provided by an exhaust unit (not shown).
The degree of vacuum was set to 8 × 10 −2 Pa. After the temperature of the furnace chamber 160 was raised from room temperature to 1360 ° C. by the heater 136, the degree of vacuum in the furnace chamber 160 was maintained at 2.7 × 10 −4 Pa and the temperature at 1360 ° C. for 11 hours.

【0068】次に、坩堝100を2mm/hの速度で降
下させフッ化カルシウムの成長を行った。この時の温度
降下速度は約100℃/hに相当する。
Next, the crucible 100 was lowered at a speed of 2 mm / h to grow calcium fluoride. The rate of temperature decrease at this time corresponds to about 100 ° C./h.

【0069】次に、成長させたフッ化カルシウム及びス
カベンジャーであるフッ化亜鉛をフッ化カルシウムに対
して0.1重量%の量をアニール炉の坩堝に入れた。炉
内を排気して坩堝の温度を室温から900℃まで100
℃/hで昇温させた後、坩堝温度900℃で20時間保
持した。その後、6℃/hで降温し室温まで冷却した。
この作業を20回繰り返して行った。
Next, the grown calcium fluoride and zinc fluoride as a scavenger were put into the crucible of the annealing furnace in an amount of 0.1% by weight based on the calcium fluoride. Evacuate the furnace and raise the temperature of the crucible from room temperature to 900 ° C.
After the temperature was raised at a rate of ° C / h, the crucible was kept at 900 ° C for 20 hours. Thereafter, the temperature was lowered at 6 ° C./h and cooled to room temperature.
This operation was repeated 20 times.

【0070】[0070]

【実施例3】まず、原料180となる高純度フッ化カル
シウムを生成する。本実施例では第1の実施例と同一の
過程で原料180を生成するため説明を省略する。
Embodiment 3 First, high-purity calcium fluoride as a raw material 180 is produced. In this embodiment, since the raw material 180 is generated in the same process as in the first embodiment, the description is omitted.

【0071】次に原料180を図1の単結晶成長炉の坩
堝100に入れた。なお、スカベンジャーとしてフッ化
亜鉛を原料180であるフッ化カルシウムの0.1重量
%の量を坩堝100に加えた。
Next, the raw material 180 was put into the crucible 100 of the single crystal growth furnace shown in FIG. As a scavenger, zinc fluoride was added to crucible 100 in an amount of 0.1% by weight of calcium fluoride as raw material 180.

【0072】坩堝100の収納部100aに収納する種
結晶104は、面方位(1 1 1)面を坩堝100内
部(原料180)側にして、長さを100mmとし、成
長させた単結晶から製造される光学素子の直径と種結晶
104の直径の比率(種結晶の直径/成長させる結晶の
直径)が5%である種結晶104を用いた。
The seed crystal 104 accommodated in the accommodating portion 100a of the crucible 100 is manufactured from a single crystal grown to have a length of 100 mm with the (111) plane facing the inside of the crucible 100 (raw material 180). The seed crystal 104 having a ratio of the diameter of the optical element to be formed and the diameter of the seed crystal 104 (diameter of the seed crystal / diameter of the crystal to be grown) of 5% was used.

【0073】図3を参照するに、本実施例では、種結晶
104付近の温度制御は精密に行い、融解位置104b
の温度を1400℃に固定した。温度測定位置である融
解位置104bは、種結晶104の未融解部104a下
部から20mmの所とした。
Referring to FIG. 3, in this embodiment, the temperature control near the seed crystal 104 is precisely performed, and the melting position 104b
Was fixed at 1400 ° C. The melting position 104b, which is the temperature measurement position, was 20 mm below the unmelted portion 104a of the seed crystal 104.

【0074】炉室160内は図示しない排気部により、
真空度8×10-2Paとした。そしてヒーター136に
より炉室160温度を室温から1360℃まで昇温した
後、炉室160内の真空度を2.7×10-4Pa、温度
を1360℃として11時間保った。
The inside of the furnace chamber 160 is provided by an exhaust unit (not shown).
The degree of vacuum was set to 8 × 10 −2 Pa. Then after raising the furnace chamber 160 temperature to 1360 ° C. from room temperature by the heater 136 and held for 11 hours the degree of vacuum in the furnace chamber 160 2.7 × 10 -4 Pa, the temperature of 1360 ° C..

【0075】次に、坩堝100を2mm/hの速度で降
下させフッ化カルシウムの成長を行った。この時の温度
降下速度は約100℃/hに相当する。
Next, the crucible 100 was lowered at a speed of 2 mm / h to grow calcium fluoride. The rate of temperature decrease at this time corresponds to about 100 ° C./h.

【0076】次に、成長させたフッ化カルシウム及びス
カベンジャーであるフッ化亜鉛をフッ化カルシウムに対
して0.1重量%の量をアニール炉の坩堝に入れた。炉
内を排気して坩堝の温度を室温から900℃まで100
℃/hで昇温させた後、坩堝温度900℃で20時間保
持した。その後、6℃/hで降温し室温まで冷却した。
この作業を20回繰り返して行った。
Next, the grown calcium fluoride and zinc fluoride as a scavenger were put into the crucible of the annealing furnace in an amount of 0.1% by weight based on the calcium fluoride. Evacuate the furnace and raise the temperature of the crucible from room temperature to 900 ° C.
After the temperature was raised at a rate of ° C / h, the crucible was kept at 900 ° C for 20 hours. Thereafter, the temperature was lowered at 6 ° C./h and cooled to room temperature.
This operation was repeated 20 times.

【0077】[0077]

【実施例4】まず、原料180となる高純度フッ化カル
シウムを生成する。本実施例では第1の実施例と同一の
過程で原料180を生成するため説明を省略する。
Embodiment 4 First, high-purity calcium fluoride as a raw material 180 is produced. In this embodiment, since the raw material 180 is generated in the same process as in the first embodiment, the description is omitted.

【0078】次に原料180を図1の単結晶成長炉の坩
堝100に入れた。なお、スカベンジャーとしてフッ化
亜鉛を原料180であるフッ化カルシウムの0.1重量
%の量を坩堝100に加えた。
Next, the raw material 180 was put into the crucible 100 of the single crystal growth furnace shown in FIG. As a scavenger, zinc fluoride was added to crucible 100 in an amount of 0.1% by weight of calcium fluoride as raw material 180.

【0079】本実施例は第1の実施例と同一形状の坩堝
100を使用するが、坩堝100の下部102の構成が
異なる。図4を参照するに、坩堝100は種結晶104
を下部101の収納部100aに収納する。収納部10
0aには種結晶104と同一の形状である導入部100
bが坩堝100の内面に連なるように形成され、またこ
の導入部100bの径は、収納部100aの径よりも小
さくなっている。これにより、結晶の転位(格子欠陥の
一種、結晶内の線(転位線)に沿って起こった一連の原
子の変位)等を著しく減少させることができる。従っ
て、結晶面方位(1 1 1)面を成長の起点とした際
に、導入部100bの径を収納部100aの径よりも小
さくすることで、結晶の転位を減少させることができる
ので、全体に渡り光学特性の優れているフッ化カルシウ
ム単結晶を歩留まりよく製造することができる。
This embodiment uses a crucible 100 having the same shape as that of the first embodiment, except for the structure of the lower portion 102 of the crucible 100. Referring to FIG. 4, the crucible 100 includes a seed crystal 104.
Is stored in the storage section 100a of the lower part 101. Storage unit 10
0a has an introduction portion 100 having the same shape as the seed crystal 104;
b is formed so as to be continuous with the inner surface of the crucible 100, and the diameter of the introduction portion 100b is smaller than the diameter of the storage portion 100a. As a result, dislocations of the crystal (a kind of lattice defect, a series of displacements of atoms along a line (dislocation line) in the crystal) and the like can be significantly reduced. Therefore, when the crystal plane orientation (11 1) plane is used as the growth starting point, the dislocation of the crystal can be reduced by making the diameter of the introduction part 100b smaller than the diameter of the storage part 100a. Thus, a calcium fluoride single crystal having excellent optical characteristics can be manufactured with high yield.

【0080】坩堝100の収納部100aに収納する種
結晶104は、面方位(1 1 1)面を坩堝100内
部(原料180)側にして、長さを300mmとし、成
長させる結晶の直径と種結晶104の直径の比率(種結
晶の直径/成長させる結晶の直径)が5%である種結晶
104を用いた。
The seed crystal 104 accommodated in the accommodating portion 100a of the crucible 100 has a length of 300 mm with the (111) plane facing the inside of the crucible 100 (raw material 180), and the diameter and seed of the crystal to be grown. Seed crystal 104 having a diameter ratio of crystal 104 (diameter of seed crystal / diameter of crystal to be grown) of 5% was used.

【0081】図3を参照するに、本実施例では、種結晶
104付近の温度制御は精密に行い、融解位置104b
の温度を1400℃に固定した。温度測定位置は種結晶
104の未融解部104a下部から20mmの所とし
た。
Referring to FIG. 3, in this embodiment, the temperature control near the seed crystal 104 is performed precisely,
Was fixed at 1400 ° C. The temperature was measured at a position 20 mm below the unmelted portion 104a of the seed crystal 104.

【0082】炉室160内は図示しない排気部により、
真空度8×10-2Paとした。そしてヒーター136に
より炉室160温度を室温から1360℃まで昇温した
後、炉室160内の真空度を2.7×10-4Pa、温度
を1360℃として11時間保った。
The inside of the furnace chamber 160 is provided by an exhaust unit (not shown).
The degree of vacuum was set to 8 × 10 −2 Pa. Then, after the temperature of the furnace chamber 160 was raised from room temperature to 1360 ° C. by the heater 136, the degree of vacuum in the furnace chamber 160 was maintained at 2.7 × 10 −4 Pa and the temperature was 1360 ° C. for 11 hours.

【0083】次に、坩堝100を2mm/hの速度で降
下させフッ化カルシウムの成長を行った。この時の温度
降下速度は約100℃/hに相当する。
Next, the crucible 100 was lowered at a speed of 2 mm / h to grow calcium fluoride. The rate of temperature decrease at this time corresponds to about 100 ° C./h.

【0084】次に、成長させたフッ化カルシウム及びス
カベンジャーであるフッ化亜鉛をフッ化カルシウムに対
して0.1重量%の量をアニール炉の坩堝に入れた。炉
内を排気して坩堝の温度を室温から900℃まで100
℃/hで昇温させた後、坩堝温度900℃で20時間保
持した。その後、6℃/hで降温し室温まで冷却した。
この作業を20回繰り返して行った。
Next, the grown calcium fluoride and zinc fluoride as a scavenger were put in a crucible of an annealing furnace in an amount of 0.1% by weight based on the calcium fluoride. Evacuate the furnace and raise the temperature of the crucible from room temperature to 900 ° C.
After the temperature was raised at a rate of ° C / h, the crucible was kept at 900 ° C for 20 hours. Thereafter, the temperature was lowered at 6 ° C./h and cooled to room temperature.
This operation was repeated 20 times.

【0085】[0085]

【実施例5】まず、原料180となる高純度フッ化カル
シウムを生成する。本実施例では第1の実施例と同一の
過程で原料180を生成するため説明を省略する。
Embodiment 5 First, high-purity calcium fluoride to be a raw material 180 is produced. In this embodiment, since the raw material 180 is generated in the same process as in the first embodiment, the description is omitted.

【0086】次に原料180を図1の単結晶成長炉の坩
堝100に入れた。なお、スカベンジャーとしてフッ化
亜鉛を原料180であるフッ化カルシウムの0.1重量
%の量を坩堝100に加えた。
Next, the raw material 180 was put in the crucible 100 of the single crystal growth furnace shown in FIG. As a scavenger, zinc fluoride was added to crucible 100 in an amount of 0.1% by weight of calcium fluoride as raw material 180.

【0087】本実施例は第1の実施例と同一形状の坩堝
100を使用するが、坩堝100の下部102の構成が
異なる。図5を参照するに、坩堝100は種結晶104
を下部101の収納部100aに収納する。収納部10
0aには種結晶104と異なった形状である導入部10
0cが坩堝100の内面に連なるように形成され、導入
部100cのそれぞれの高さにおける径は、収納部10
0aの径よりも小さくなっている。
This embodiment uses a crucible 100 having the same shape as that of the first embodiment, except for the structure of the lower portion 102 of the crucible 100. Referring to FIG. 5, the crucible 100 includes a seed crystal 104.
Is stored in the storage section 100a of the lower part 101. Storage unit 10
0a has an introduction portion 10 having a shape different from that of the seed crystal 104;
0c is formed so as to be continuous with the inner surface of the crucible 100, and the diameter at each height of the introduction portion 100c is
0a.

【0088】ここで導入部を円筒形ではない形状に、例
えば図5の100cのような形状にする理由を以下に説
明する。図6は、Ostwald ripningの原
理を説明するための図であり、100cは坩堝100と
収納部100a間にある導入部である。300は種結晶
104からの主成長部、300a,300bは、導入部
100cの途中で成長が始まってしまう部分、すなわち
種結晶104以外からの成長部分である。Ostwal
d ripningの原理は、種結晶104から成長す
る曲率半径の大きい表面自由エネルギーの小さい結晶
が、種結晶以外から成長する曲率半径の小さい表面自由
エネルギーの大きな結晶を吸収するというものである。
種結晶以外から成長する結晶は一方向にしか進まないた
め、300aや300bから成長した結晶が図6のよう
なジグザグ形状の導入部100cによりある程度で成長
が止まってしまい、種結晶104からの主成長部300
により吸収されるのである。従って、結晶面方位(1
1 1)面を成長の起点とした際に、300aや300
bの部分から成長し続ける結晶がなくなり、面方位が
(1 1 1)面である主成長部300から成長する結
晶になるので、全体に渡り光学特性の優れているフッ化
カルシウム単結晶を歩留まりよく製造することができ
る。
The reason why the introduction portion is formed into a shape other than the cylindrical shape, for example, a shape 100c in FIG. 5 will be described below. FIG. 6 is a diagram for explaining the principle of Ostwald ripping, and reference numeral 100c denotes an introduction portion between the crucible 100 and the storage portion 100a. Reference numeral 300 denotes a main growth portion from the seed crystal 104, and reference numerals 300a and 300b denote portions where growth starts in the middle of the introduction portion 100c, that is, growth portions other than the seed crystal 104. Ostwal
The principle of d ripping is that a crystal having a large radius of curvature and a small surface free energy growing from the seed crystal 104 absorbs a crystal having a small surface radius and a large surface free energy growing from other than the seed crystal.
Since the crystal grown from other than the seed crystal proceeds in only one direction, the crystal grown from 300a or 300b stops growing to some extent by the zigzag-shaped introduction portion 100c as shown in FIG. Growth part 300
It is absorbed by. Therefore, the crystal plane orientation (1
11) When the surface is used as the starting point of growth, 300a or 300
Since there is no crystal that continues to grow from the portion b, and the crystal grows from the main growth portion 300 having the (11 1) plane orientation, the yield of calcium fluoride single crystal having excellent optical characteristics over the whole is obtained. Can be manufactured well.

【0089】坩堝100の収納部100aに収納する種
結晶104は、面方位(1,1,1)面を坩堝100内
部(原料180)側にして、長さを300mmとし、成
長させた単結晶から製造される光学素子の直径と種結晶
104の直径の比率(種結晶の直径/成長させる結晶の
直径)が5%である種結晶104を用いた。
The seed crystal 104 housed in the housing part 100a of the crucible 100 has a length of 300 mm with the (1,1,1) plane facing the inside of the crucible 100 (raw material 180), and is a single crystal grown. A seed crystal 104 having a ratio (diameter of the seed crystal / diameter of the crystal to be grown) of 5% of the diameter of the optical element and the diameter of the seed crystal 104 was used.

【0090】図3を参照するに、本実施例では、種結晶
104付近の温度制御は精密に行い、融解位置104b
の温度を1400℃に固定した。温度測定位置は種結晶
104の未融解部104a下部から20mmの所とし
た。
Referring to FIG. 3, in this embodiment, the temperature control near the seed crystal 104 is performed precisely, and the melting position 104b
Was fixed at 1400 ° C. The temperature was measured at a position 20 mm below the unmelted portion 104a of the seed crystal 104.

【0091】炉室160内は図示しない排気部により、
真空度8×10-2Paとした。そしてヒーター136に
より炉室160温度を室温から1360℃まで昇温した
後、炉室160内の真空度を2.7×10-4Pa、温度
を1360℃として11時間保った。
The inside of the furnace chamber 160 is provided by an exhaust unit (not shown).
The degree of vacuum was set to 8 × 10 −2 Pa. Then, after the temperature of the furnace chamber 160 was raised from room temperature to 1360 ° C. by the heater 136, the degree of vacuum in the furnace chamber 160 was maintained at 2.7 × 10 −4 Pa and the temperature was 1360 ° C. for 11 hours.

【0092】次に、坩堝100を2mm/hの速度で降
下させフッ化カルシウムの成長を行った。この時の温度
降下速度は約100℃/hに相当する。
Next, the crucible 100 was lowered at a speed of 2 mm / h to grow calcium fluoride. The rate of temperature decrease at this time corresponds to about 100 ° C./h.

【0093】次に、成長させたフッ化カルシウム及びス
カベンジャーであるフッ化亜鉛をフッ化カルシウムに対
して0.1重量%の量をアニール炉の坩堝に入れた。炉
内を排気して坩堝の温度を室温から900℃まで100
℃/hで昇温させた後、坩堝温度900℃で20時間保
持した。その後、6℃/hで降温し室温まで冷却した。
この作業を20回繰り返して行った。
Next, the grown calcium fluoride and zinc fluoride as a scavenger were put in a crucible of an annealing furnace in an amount of 0.1% by weight based on the calcium fluoride. Evacuate the furnace and raise the temperature of the crucible from room temperature to 900 ° C.
After the temperature was raised at a rate of ° C / h, the crucible was kept at 900 ° C for 20 hours. Thereafter, the temperature was lowered at 6 ° C./h and cooled to room temperature.
This operation was repeated 20 times.

【0094】第2乃至5の実施例で製造したフッ化カル
シウム結晶の種接続率(%)(上面が面方位(1 1
1)面であるフッ化カルシウム結晶の個数/試行回
数)、複屈折性(歪み)(nm/cm)及び種結晶10
4の未融解部104aの測定を行った。測定結果の平均
値を以下の表2に示す。
The seed connection ratio (%) of the calcium fluoride crystals manufactured in the second to fifth embodiments (the upper surface has the plane orientation (11)
1) The number of calcium fluoride crystals that are planes / the number of trials), birefringence (strain) (nm / cm), and seed crystal 10
4 was measured for the unmelted portion 104a. The average of the measurement results is shown in Table 2 below.

【0095】[0095]

【表2】 [Table 2]

【0096】以上のことから、種結晶の未融解部の長さ
を10mm以上とすると歪みの少ない高品質なフッ化カ
ルシウム単結晶が再現性よく得られることがわかった。
From the above, it was found that when the length of the unmelted portion of the seed crystal was 10 mm or more, a high-quality calcium fluoride single crystal with little distortion could be obtained with good reproducibility.

【0097】以下、図7を参照して、本発明の例示的な
露光装置700について説明する。ここで、図7は、本
発明の例示的な露光装置700の概略断面図である。露
光装置700は、図7に示すように、照明装置710
と、マスク720と、投影光学系730と、プレート7
40と、ステージ745とを有する。露光装置700
は、ステップアンドリピート方式またはステップアンド
スキャン方式でマスク720に形成された回路パターン
をプレート740に露光する走査型投影露光装置であ
る。
Hereinafter, an exemplary exposure apparatus 700 of the present invention will be described with reference to FIG. Here, FIG. 7 is a schematic sectional view of an exemplary exposure apparatus 700 of the present invention. The exposure apparatus 700 includes, as shown in FIG.
, Mask 720, projection optical system 730, plate 7
40 and a stage 745. Exposure apparatus 700
Is a scanning projection exposure apparatus that exposes a circuit pattern formed on a mask 720 to a plate 740 by a step-and-repeat method or a step-and-scan method.

【0098】照明装置710は転写用の回路パターンが
形成されたマスク720を照明し、光源部712と照明
光学系714とを有する。
The illumination device 710 illuminates the mask 720 on which a transfer circuit pattern is formed, and has a light source section 712 and an illumination optical system 714.

【0099】光源部712は、例えば、光源としてレー
ザーを使用する。レーザーは、波長約193nmのAr
Fエキシマレーザー、波長約248nmのKrFエキシ
マレーザー、波長約157nmのF2エキシマレーザー
などを使用することができるが、レーザーの種類はエキ
シマレーザーに限定されず、例えば、YAGレーザーを
使用してもよいし、そのレーザーの個数も限定されな
い。光源部712にレーザーが使用される場合、レーザ
ー光源からの平行光束を所望のビーム形状に整形する光
束整形光学系、コヒーレントなレーザー光束をインコヒ
ーレント化するインコヒーレント化光学系を使用するこ
とが好ましい。また、光源部712に使用可能な光源は
レーザーに限定されるものではなく、一又は複数の水銀
ランプやキセノンランプなどのランプも使用可能であ
る。
The light source section 712 uses, for example, a laser as a light source. The laser is a 193 nm wavelength Ar
F excimer laser, KrF excimer laser with a wavelength of about 248 nm, may be used, such as F 2 excimer laser with a wavelength of approximately 157 nm, the kind of laser is not limited to an excimer laser, for example, may be used YAG laser However, the number of lasers is not limited. When a laser is used for the light source unit 712, it is preferable to use a light beam shaping optical system for shaping a parallel light beam from a laser light source into a desired beam shape, and an incoherent optical system for making a coherent laser beam incoherent. . The light source that can be used for the light source unit 712 is not limited to a laser, and one or more lamps such as a mercury lamp and a xenon lamp can also be used.

【0100】照明光学系714はマスク720を照明す
る光学系であり、レンズ、ミラー、ライトインテグレー
ター、絞り等を含む。例えば、コンデンサーレンズ、ハ
エの目レンズ、開口絞り、コンデンサーレンズ、スリッ
ト、結像光学系の順で整列する等である。照明光学系7
14は、軸上光、軸外光を問わず使用することができ
る。ライトインテグレーターは、ハエの目レンズや2組
のシリンドリカルレンズアレイ(又はレンチキュラーレ
ンズ)板を重ねることによって構成されるインテグレー
ター等を含むが、光学ロッドや回折素子に置換される場
合もある。かかる照明光学系714のレンズなどの光学
素子に本発明のフッ化カリウム結晶から製造される光学
素子を使用することができる。
The illumination optical system 714 illuminates the mask 720 and includes a lens, a mirror, a light integrator, a stop, and the like. For example, a condenser lens, a fly-eye lens, an aperture stop, a condenser lens, a slit, and an imaging optical system are arranged in this order. Illumination optical system 7
14 can be used regardless of on-axis light or off-axis light. The light integrator includes a fly-eye lens, an integrator formed by stacking two sets of cylindrical lens array (or lenticular lenses) plates, and the like, but may be replaced with an optical rod or a diffraction element. An optical element manufactured from the potassium fluoride crystal of the present invention can be used for an optical element such as a lens of the illumination optical system 714.

【0101】マスク720の上には転写されるべき回路
パターン(又は像)が形成され、図示しないマスクステ
ージに支持及び駆動される。マスク720から発せられ
た回折光は投影光学系730を通りプレート740上に
投影される。プレート740はウェハや液晶基板などの
被処理体でありレジストが塗布されている。マスク72
0とプレート740とは共役の関係にある。走査型投影
露光装置の場合は、マスク720とプレート740を走
査することによりマスク720のパターンをプレート7
40上に転写する。ステッパー(ステップアンドリピー
ト露光方式の露光装置)の場合はマスク720とプレー
ト740を静止させた状態で露光が行われる。
A circuit pattern (or image) to be transferred is formed on the mask 720, and is supported and driven by a mask stage (not shown). The diffracted light emitted from the mask 720 passes through the projection optical system 730 and is projected on the plate 740. The plate 740 is an object to be processed such as a wafer or a liquid crystal substrate, and is coated with a resist. Mask 72
0 and the plate 740 have a conjugate relationship. In the case of a scanning type projection exposure apparatus, the pattern of the mask 720 is scanned by scanning the mask 720 and the plate 740.
Transfer onto 40. In the case of a stepper (step-and-repeat exposure type exposure apparatus), exposure is performed with the mask 720 and the plate 740 kept stationary.

【0102】投影光学系730は、複数のレンズ素子の
みからなる光学系、複数のレンズ素子と少なくとも一枚
の凹面鏡とを有する光学系(カタディオプトリック光学
系)、複数のレンズ素子と少なくとも一枚のキノフォー
ムなどの回折光学素子とを有する光学系、全ミラー型の
光学系等を使用することができる。色収差の補正が必要
な場合には、互いに分散値(アッベ値)の異なるガラス
材からなる複数のレンズ素子を使用したり、回折光学素
子をレンズ素子と逆方向の分散が生じるように構成した
りする。かかる投影光学系730のレンズなどの光学素
子に本発明のフッ化カルシウム結晶から製造される光学
素子を使用することができる。
The projection optical system 730 includes an optical system including only a plurality of lens elements, an optical system including a plurality of lens elements and at least one concave mirror (catadioptric optical system), and a plurality of lens elements and at least one concave mirror. An optical system having a diffractive optical element such as a kinoform, an all-mirror optical system, or the like can be used. When chromatic aberration needs to be corrected, a plurality of lens elements made of glass materials having mutually different dispersion values (Abbe values) may be used, or a diffractive optical element may be configured to cause dispersion in a direction opposite to that of the lens element. I do. An optical element manufactured from the calcium fluoride crystal of the present invention can be used for an optical element such as a lens of the projection optical system 730.

【0103】プレート740にはフォトレジストが塗布
されている。フォトレジスト塗布工程は、前処理と、密
着性向上剤塗布処理と、フォトレジスト塗布処理と、プ
リベーク処理とを含む。前処理は洗浄、乾燥などを含
む。密着性向上剤塗布処理は、フォトレジストと下地と
の密着性を高めるための表面改質(即ち、界面活性剤塗
布による疎水性化)処理であり、HMDS(Hexam
ethyl−disilazane)などの有機膜をコ
ート又は蒸気処理する。プリベークはベーキング(焼
成)工程であるが現像後のそれよりもソフトであり、溶
剤を除去する。
The plate 740 is coated with a photoresist. The photoresist application step includes a pretreatment, an adhesion improver application process, a photoresist application process, and a pre-bake process. Pretreatment includes washing, drying and the like. The adhesion improver application treatment is a surface modification (that is, hydrophobicity treatment by applying a surfactant) treatment for improving the adhesion between the photoresist and the base, and the HMDS (Hexam
An organic film such as ethyl-disilazane is coated or steamed. Prebaking is a baking (firing) step, but is softer than that after development, and removes the solvent.

【0104】ステージ745はプレート740を支持す
る。ステージ745は、当業界で周知のいかなる構成を
も適用することができるので、ここでは詳しい構造及び
動作の説明は省略する。例えば、ステージ745はリニ
アモータを利用してXY方向にプレート740を移動す
ることができる。マスク720とプレート740は、例
えば、同期走査され、ステージ745と図示しないマス
クステージの位置は、例えば、レーザー干渉計などによ
り監視され、両者は一定の速度比率で駆動される。ステ
ージ745は、例えば、ダンパを介して床等の上に支持
されるステージ定盤上に設けられ、マスクステージ及び
投影光学系730は例えば、鏡筒定盤は床等に載置され
たベースフレーム上にダンパ等を介して支持される図示
しない鏡筒定盤上に設けられる。
The stage 745 supports the plate 740. The stage 745 may employ any structure known in the art, and thus a detailed description of the structure and operation will be omitted. For example, the stage 745 can move the plate 740 in the X and Y directions using a linear motor. The mask 720 and the plate 740 are synchronously scanned, for example, and the positions of the stage 745 and a mask stage (not shown) are monitored by, for example, a laser interferometer, and both are driven at a constant speed ratio. The stage 745 is provided, for example, on a stage base supported on a floor or the like via a damper, and the mask stage and the projection optical system 730 are, for example, a lens barrel base mounted on a floor or the like base frame. It is provided on a lens barrel base (not shown) supported above via a damper or the like.

【0105】露光において、光源部712から発せられ
た光束は、照明光学系714によりマスク720を、例
えば、ケーラー照明する。マスク720を通過してマス
クパターンを反映する光は投影光学系730によりプレ
ート740に結像される。露光装置700が使用する照
明光学系714及び投影光学系730は、本発明による
フッ化カルシウム結晶から製造される光学素子を含んで
紫外光、遠紫外光及び真空紫外光を高い透過率で透過す
るので、高いスループットで経済性よくデバイス(半導
体素子、LCD素子、撮像素子(CCDなど)、薄膜磁
気ヘッドなど)を提供することができる。
In the exposure, the light beam emitted from the light source 712 illuminates the mask 720 with, for example, Koehler illumination by the illumination optical system 714. Light that passes through the mask 720 and reflects the mask pattern is imaged on the plate 740 by the projection optical system 730. The illumination optical system 714 and the projection optical system 730 used by the exposure apparatus 700 transmit the ultraviolet light, the far ultraviolet light, and the vacuum ultraviolet light with high transmittance, including the optical element manufactured from the calcium fluoride crystal according to the present invention. Therefore, devices (semiconductor elements, LCD elements, imaging elements (such as CCDs), thin-film magnetic heads, etc.) can be provided with high throughput and economical efficiency.

【0106】次に、図8及び図9を参照して、上述の露
光装置700を利用したデバイスの製造方法の実施例を
説明する。図8は、デバイス(ICやLSIなどの半導
体チップ、LCD、CCD等)の製造を説明するための
フローチャートである。ここでは、半導体チップの製造
を例に説明する。ステップ1(回路設計)ではデバイス
の回路設計を行う。ステップ2(マスク製作)では、設
計した回路パターンを形成したマスクを製作する。ステ
ップ3(ウェハ製造)ではシリコンなどの材料を用いて
ウェハを製造する。ステップ4(ウェハプロセス)は前
工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いてリソグラフィ技
術によってウェハ上に実際の回路を形成する。ステップ
5(組み立て)は後工程と呼ばれ、ステップ4によって
作成されたウェハを用いて半導体チップ化する工程であ
り、アッセンブリ工程(ダイシング、ボンディング)、
パッケージング工程(チップ封入)等の工程を含む。ス
テップ6(検査)では、ステップ5で作成された半導体
デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を
行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、こ
れが出荷(ステップ7)される。
Next, an embodiment of a device manufacturing method using the above-described exposure apparatus 700 will be described with reference to FIGS. FIG. 8 is a flowchart for explaining the manufacture of devices (semiconductor chips such as ICs and LSIs, LCDs, CCDs, etc.). Here, the manufacture of a semiconductor chip will be described as an example. In step 1 (circuit design), the circuit of the device is designed. Step 2 (mask fabrication) forms a mask on which the designed circuit pattern is formed. In step 3 (wafer manufacture), a wafer is manufactured using a material such as silicon. Step 4 (wafer process) is referred to as a preprocess, and an actual circuit is formed on the wafer by lithography using the mask and the wafer. Step 5 (assembly) is called a post-process, and is a process of forming a semiconductor chip using the wafer created in step 4, and includes an assembly process (dicing, bonding),
It includes steps such as a packaging step (chip encapsulation). In step 6 (inspection), inspections such as an operation check test and a durability test of the semiconductor device created in step 5 are performed. Through these steps, a semiconductor device is completed and shipped (step 7).

【0107】図9は、ステップ4のウェハプロセスの詳
細なフローチャートである。ステップ11(酸化)では
ウェハの表面を酸化させる。ステップ12(CVD)で
は、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ13
(電極形成)では、ウェハ上に電極を蒸着などによって
形成する。ステップ14(イオン打ち込み)ではウェハ
にイオンを打ち込む。ステップ15(レジスト処理)で
はウェハに感光剤を塗布する。ステップ16(露光)で
は、露光装置1によってマスクの回路パターンをウェハ
に露光する。ステップ17(現像)では、露光したウェ
ハを現像する。ステップ18(エッチング)では、現像
したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ19
(レジスト剥離)では、エッチングが済んで不要となっ
たレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行
うことによってウェハ上に多重に回路パターンが形成さ
れる。本実施例の製造方法によれば従来よりも高品位の
デバイスを製造することができる。
FIG. 9 is a detailed flowchart of the wafer process in Step 4. Step 11 (oxidation) oxidizes the wafer's surface. Step 12 (CVD) forms an insulating film on the surface of the wafer. Step 13
In (electrode formation), electrodes are formed on the wafer by vapor deposition or the like. Step 14 (ion implantation) implants ions into the wafer. In step 15 (resist processing), a photosensitive agent is applied to the wafer. Step 16 (exposure) uses the exposure apparatus 1 to expose a circuit pattern on the mask onto the wafer. Step 17 (development) develops the exposed wafer. Step 18 (etching) removes portions other than the developed resist image. Step 19
In (resist removal), unnecessary resist after etching is removed. By repeating these steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer. According to the manufacturing method of this embodiment, it is possible to manufacture a device having higher quality than the conventional device.

【0108】本発明によれば、成長させる結晶の直径に
対して予め直径(比率)及び未融解部を設定した種結晶
を用いることで、再現性よく特性に優れた単結晶を成長
することができる。また、坩堝内の原料と種結晶収納部
とを結びつける(種結晶と同一または異なる形状の)導
入部を設けることで、種結晶以外を起点とする結晶の成
長を種結晶から成長する主結晶が吸収し多結晶となるこ
とを抑え、種結晶の面方位を持つ単結晶として成長する
ことができる。
According to the present invention, a single crystal having excellent characteristics can be grown with good reproducibility by using a seed crystal in which the diameter (ratio) and the unmelted portion are set in advance with respect to the diameter of the crystal to be grown. it can. In addition, by providing an introduction portion (having the same or different shape as the seed crystal) connecting the raw material in the crucible with the seed crystal storage portion, the main crystal that grows from the seed crystal starting from a source other than the seed crystal can be formed. It is possible to suppress the formation of a polycrystal by absorption and grow as a single crystal having a plane orientation of a seed crystal.

【0109】以上、本発明の好ましい実施例を説明した
が、本発明はこれらに限定されずその要旨の範囲内で様
々な変形や変更が可能である。
Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the invention.

【0110】[0110]

【発明の効果】本発明の結晶製造方法及び装置によれ
ば、原料から単結晶が成長する際の種結晶の融解状態、
単結晶から製造される光学素子の寸法に対する種結晶の
寸法、及び/又は、種結晶が原料と接触する面積を制御
することによって単結晶の面方位を制御することができ
るので、優れた光学特性を有する単結晶を再現性よく製
造することができる。
According to the method and apparatus for producing a crystal of the present invention, the melting state of a seed crystal when a single crystal is grown from a raw material,
Since the plane orientation of the single crystal can be controlled by controlling the size of the seed crystal relative to the size of the optical element manufactured from the single crystal and / or the area where the seed crystal contacts the raw material, excellent optical characteristics Can be produced with good reproducibility.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の実施例における結晶製造装置の模式
的断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view of a crystal manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】 光学用フッ化カルシウムの製造工程例を説明
する為のフローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart illustrating an example of a manufacturing process of optical calcium fluoride.

【図3】 種結晶付近のブロック図及び種結晶付近の温
度分布を示す図である。
FIG. 3 is a block diagram showing the vicinity of a seed crystal and a diagram showing a temperature distribution near the seed crystal.

【図4】 本発明の第4の実施例における坩堝下部の模
式的断面図である。
FIG. 4 is a schematic sectional view of a lower portion of a crucible according to a fourth embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の第5の実施例における坩堝下部の模
式的断面図である。
FIG. 5 is a schematic sectional view of a lower part of a crucible according to a fifth embodiment of the present invention.

【図6】 Ostwald ripningの原理を説
明するための図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining the principle of Ostwald ripping.

【図7】 本発明の露光装置の概略断面図である。FIG. 7 is a schematic sectional view of an exposure apparatus of the present invention.

【図8】 本発明の露光工程を有するデバイス製造方法
を説明するためのフローチャートである。
FIG. 8 is a flowchart illustrating a device manufacturing method having an exposure step according to the present invention.

【図9】 図8に示すステップ4の詳細なフローチャー
トである。
FIG. 9 is a detailed flowchart of step 4 shown in FIG. 8;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 結晶製造装置 100 坩堝(結晶部) 100a 収納部 100b 導入部 130 温度制御機構 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Crystal manufacturing apparatus 100 Crucible (crystal part) 100a Storage part 100b Introduction part 130 Temperature control mechanism

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/027 H01L 21/30 515D Fターム(参考) 4G077 AA02 BE02 CD02 ED01 EG01 EG18 EH06 MB04 MB23 MB33 5F046 CB10 CB12 Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (Reference) H01L 21/027 H01L 21/30 515D F-term (Reference) 4G077 AA02 BE02 CD02 ED01 EG01 EG18 EH06 MB04 MB23 MB33 5F046 CB10 CB12

Claims (20)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 坩堝に収納された結晶性物質の原料から
種結晶を介して結晶を成長させる結晶製造方法におい
て、 前記種結晶近辺の温度を測定し、前記測定結果に基づき
前記種結晶近辺の温度を制御することで、前記種結晶の
一部を融解すると共に前記種結晶の未融解部を所定の長
さに維持することを特徴とする結晶製造方法。
1. A crystal manufacturing method for growing a crystal from a raw material of a crystalline substance stored in a crucible via a seed crystal, wherein a temperature near the seed crystal is measured, and a temperature near the seed crystal is measured based on the measurement result. A crystal manufacturing method, wherein a part of the seed crystal is melted by controlling a temperature, and an unmelted portion of the seed crystal is maintained at a predetermined length.
【請求項2】 前記所定の長さは10mm以上である請
求項1に記載の結晶製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein the predetermined length is 10 mm or more.
【請求項3】 坩堝に収納された結晶性物質の原料から
種結晶を介して結晶を成長させる結晶製造方法におい
て、 成長されるべき前記結晶から製造される光学素子の直径
に対して、前記種結晶の成長面の直径を、所定の比率に
設定して前記種結晶を前記坩堝に収納することを特徴と
する結晶製造方法。
3. A crystal manufacturing method for growing a crystal from a raw material of a crystalline substance contained in a crucible via a seed crystal, wherein the seed is formed with respect to the diameter of an optical element manufactured from the crystal to be grown. A method for producing a crystal, characterized in that the seed crystal is housed in the crucible with the diameter of the crystal growth surface being set at a predetermined ratio.
【請求項4】 前記所定の比率は2%以上である請求項
3に記載の結晶製造方法。
4. The method according to claim 3, wherein the predetermined ratio is 2% or more.
【請求項5】 坩堝に収納された結晶性物質の原料から
種結晶を介して結晶を成長させる結晶製造方法におい
て、 成長されるべき前記結晶から製造される光学素子の、結
晶成長した方向に略垂直な面における面積に対して、前
記種結晶の成長面における面積を、所定の比率に設定し
て前記種結晶を前記坩堝に収納することを特徴とする結
晶製造方法。
5. A crystal manufacturing method for growing a crystal from a raw material of a crystalline substance stored in a crucible via a seed crystal, wherein an optical element manufactured from the crystal to be grown is substantially oriented in the direction of crystal growth. A crystal manufacturing method, wherein the seed crystal is accommodated in the crucible with the area on the growth surface of the seed crystal set to a predetermined ratio with respect to the area on a vertical surface.
【請求項6】 前記所定の比率は0.04%以上である
請求項5に記載の結晶製造方法。
6. The method according to claim 5, wherein the predetermined ratio is 0.04% or more.
【請求項7】 結晶性物質の原料を収納する第1の収納
部と、 前記原料から結晶を成長させる種結晶を収納する略円筒
形の第2の収納部と、 前記第1及び第2の収納部の間に配置され、前記第1の
収納部に収納された前記原料が前記第2の収納部の径以
下の領域で前記種結晶に接続することを可能にする導入
部とを有する坩堝。
7. A first storage section for storing a raw material of a crystalline substance, a second storage section having a substantially cylindrical shape for storing a seed crystal for growing a crystal from the raw material, and the first and second storage sections. A crucible having an introduction portion disposed between storage portions, the introduction portion allowing the raw material stored in the first storage portion to be connected to the seed crystal in a region equal to or smaller than the diameter of the second storage portion. .
【請求項8】 前記導入部は、前記種結晶と同一形状で
ある請求項7記載の坩堝。
8. The crucible according to claim 7, wherein the introduction portion has the same shape as the seed crystal.
【請求項9】 前記導入部は、円筒形状ではない形状で
ある請求項7記載の坩堝。
9. The crucible according to claim 7, wherein the introduction portion has a shape other than a cylindrical shape.
【請求項10】 請求項7から9のいずれか一項に記載
の坩堝を使用して前記単結晶を成長させる結晶製造方
法。
10. A crystal manufacturing method for growing the single crystal using the crucible according to claim 7. Description:
【請求項11】 前記結晶性物質は、フッ化カルシウム
である請求項1乃至6及び10のうちいずれか一項に記
載の結晶製造方法。
11. The method according to claim 1, wherein the crystalline substance is calcium fluoride.
【請求項12】 請求項1乃至6及び10、11のうち
いずれか一項に記載の結晶製造方法から製造される前記
結晶から製造される光学素子。
12. An optical element manufactured from the crystal manufactured by the method for manufacturing a crystal according to claim 1. Description:
【請求項13】 請求項7から9のいずれか一項に記載
の坩堝を利用して製造された前記結晶から製造される光
学素子。
13. An optical element manufactured from the crystal manufactured using the crucible according to claim 7. Description:
【請求項14】 結晶性物質の原料を収納し、下部に前
記原料から結晶を成長させるための種結晶を収納する種
結晶収納部を有する坩堝と、 前記坩堝を介して、前記原料及び前記種結晶を加熱する
加熱装置と、 前記種結晶収納部の温度を測定する温度測定器と、 前記温度測定器の測定結果に基づき前記種結晶近辺の温
度を制御する制御装置とを有する結晶製造装置。
14. A crucible having a seed crystal storage portion for storing a raw material of a crystalline substance and storing a seed crystal for growing a crystal from the raw material, and the raw material and the seed through the crucible. A crystal manufacturing apparatus, comprising: a heating device that heats a crystal; a temperature measuring device that measures the temperature of the seed crystal storage unit; and a control device that controls a temperature around the seed crystal based on a measurement result of the temperature measuring device.
【請求項15】 成長されるべき前記結晶の成長方向に
垂直な面の直径に対する前記種結晶の直径を所定の比率
に維持するように前記種結晶を前記第2の収納部に収納
する請求項7乃至9のいずれか一項に記載の坩堝と、 前記坩堝の周囲に配置されて前記坩堝を加熱する加熱装
置と、 前記原料から前記結晶を成長させる際に、前記種結晶の
未融解部を所定の長さに維持するために、前記加熱装置
による前記種結晶の融解位置の温度を前記種結晶の融点
に制御する温度制御機構とを有する結晶製造装置。
15. The seed crystal is stored in the second storage part such that a diameter of the seed crystal with respect to a diameter of a plane perpendicular to a growth direction of the crystal to be grown is maintained at a predetermined ratio. A crucible according to any one of claims 7 to 9, a heating device disposed around the crucible and heating the crucible, and an unmelted portion of the seed crystal when growing the crystal from the raw material. A temperature control mechanism for controlling a temperature of a melting position of the seed crystal by the heating device to a melting point of the seed crystal in order to maintain a predetermined length.
【請求項16】 請求項14または15に記載の結晶製
造装置を利用して製造される前記結晶から製造される光
学素子。
16. An optical element manufactured from the crystal manufactured by using the crystal manufacturing apparatus according to claim 14. Description:
【請求項17】 レンズ、回折格子、光学膜体及びそれ
らの複合体の一つである請求項12、13及び16のう
ちいずれか一項に記載の光学素子。
17. The optical element according to claim 12, which is one of a lens, a diffraction grating, an optical film, and a composite thereof.
【請求項18】 紫外光、遠紫外光及び真空紫外光を露
光体として利用し、当該露光光を、請求項17記載の光
学素子を含む光学系を介して被処理体に照射して当該被
処理体を露光する露光装置。
18. An object using ultraviolet light, far ultraviolet light and vacuum ultraviolet light as an exposure object, and irradiating the exposure object with the exposure light via an optical system including the optical element according to claim 17. An exposure apparatus that exposes a processed object.
【請求項19】 請求項18記載の露光装置を用いて前
記被処理体を投影露光するステップと、 前記投影露光された前記被処理体に所定のプロセスを行
うステップとを有するデバイス製造方法。
19. A device manufacturing method comprising: a step of projecting and exposing the object using the exposure apparatus according to claim 18; and a step of performing a predetermined process on the object subjected to the projection exposure.
【請求項20】 請求項18記載の露光装置を用いて投
影露光された被処理体より製造されるデバイス。
20. A device manufactured from an object subjected to projection exposure using the exposure apparatus according to claim 18.
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