JP2002326893A

JP2002326893A - 結晶製造装置

Info

Publication number: JP2002326893A
Application number: JP2001292873A
Authority: JP
Inventors: Masayoshi Asami; 政義浅見; Kentaro Michiguchi; 健太郎道口
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-03-01
Filing date: 2001-09-26
Publication date: 2002-11-12

Abstract

(57)【要約】【課題】優れた光学特性を有する単結晶を製造するた
めに、水平又はやや上に凸の等温面を形成すると共に結
晶成長の起点を一点に決定する結晶製造装置を提供す
る。【解決手段】結晶性物質の原料を収納して結晶成長さ
せる略円筒形状の坩堝であって、結晶成長が開始する前
記坩堝の下部の外面側断面形状が上に凸であるか、下部
にリング状の平板を有する坩堝と、前記坩堝の円筒面の
周囲に沿って配置され、前記坩堝を介して前記原料を加
熱して溶融する加熱部とを有する結晶製造装置を提供す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般には、結晶製
造装置に関わり、特に、真空紫外域から遠紫外光までの
短波長範囲において用いられる各種光学素子、レンズ、
露光装置に好適なフッ化カルシウム（ＣａＦ_２）結晶の
製造装置及び方法に関わる。

【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ＫｒＦエキシマレーザー
（波長約２４８ｎｍ）からＡｒＦエキシマレーザー（波
長約１９３ｎｍ）になろうとしており、Ｆ_２エキシマレ
ーザ（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（ＣａＦ_２）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。

【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、製造装置には炉室が図６に示す１室タ
イプと図７に示す２室タイプがある。ここで、図６及び
図７の左側は、それぞれ、従来の１室及び２室タイプの
結晶製造装置（ここでは、結晶成長炉）６００ａ及び６
００ｂを模式的に示す断面図である。なお、図６及び図
７において同一の参照符号は同一部材を表している。

【０００４】装置６００ａにおいては、坩堝支持棒６２
０によって昇降可能に支持された坩堝６１０が、筐体６
５０及び断熱部材６４０によって画定された炉室６６０
に収納され、同じく炉室６６０に配置されたカーボン製
のリング状ヒータ６３０によって加熱される。装置６０
０ｂは２つの縦方向に配置されたヒータ６３０ａ及び６
３０ｂを有する以外は装置６００ａと同様の構成要素を
有する。炉室６６０の鉛直中心方向に関して、ヒータ６
３０は、例えば、図６の右側に示す温度分布を与え、ヒ
ータ６３０ａ及び６３０ｂは、例えば、図７の右側に示
す温度分布を与える。坩堝６１０はフッ化カルシウムの
原料６７０を収納すると共に種結晶６１２を収納部６１
０ａに収納する。図６及び図７に示すように、坩堝６１
０下部６１１の外面側断面形状及び原料６７０を収納す
る内面側断面形状は共に下に凸である。

【０００５】動作において、炉室６６０を減圧又は真空
にし、ヒータ６３０（又は６３０ａ及び６３０ｂ）によ
り坩堝６１０を介して原料６７０をフッ化カルシウムの
融点以上（１３９０〜１４５０℃）まで加熱して溶融す
る。次いで、坩堝支持棒６２０を介して０．１〜５ｍｍ
／ｈｒ程度の速度で坩堝６１０を下降させる。図６及び
図７の右側のグラフから、フッ化カルシウムの融点以下
の位置まで坩堝６１０が降下すると坩堝６１０の種結晶
６１２を起点として結晶が順次成長することが理解され
るであろう。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の結晶製
造装置は、高品質な光学特性を有する結晶を製造するこ
とができなかった。高品質の単結晶を製造するために
は、多結晶の生成を防止し、面方位を制御するために結
晶成長の起点を坩堝内の一点（種結晶を使用する場合に
は種結晶面）にすること、及び、結晶を垂直方向に成長
させ、成長結晶内の歪みを制御するために成長界面を決
定する融点付近の等温線を水平に維持することが必要で
あるが、従来の結晶製造装置ではこれらの要件を同時に
達成することは困難であった。なお、坩堝全域にて完全
な水平等温線を実現することは通常は困難であるので、
やや上に凸の等温線分布を目標とすることが一般的であ
る。

【０００７】本発明者は、従来の結晶製造装置が上記要
件を達成できない理由を鋭意検討した結果、従来の坩堝
の形状に起因することを発見した。図６及び図７を再び
参照するに、坩堝６１０内の原料６７０の底部付近にお
ける等温線６７２は、坩堝６１０底部の下凸形状に従っ
て下に凸になっていることが分かる。坩堝６１０の底部
中心（即ち、種結晶６１２の位置）を通る等温線は原料
６７０の他の部位も通過し、等温線に沿って結晶が成長
するので、これでは坩堝６１０の底部中心のみから結晶
成長を保証することができなくなる。

【０００８】等温線の水平化は、本出願人が既に公開特
許平成１０年８７３９１号公報及び公開特許平成１０年
２７９３９６号公報において提案しているように、坩堝
内部に熱伝導率の大きい水平な仕切り板を設けてこれに
等温線を追従させることによってある程度改善すること
ができるが、これだけでは十分ではない。

【０００９】また、図６及び図７においては、ヒータ６
３０等は、鉛直方向に対して均一な加熱分布で坩堝６１
０を加熱するため、ヒータ６３０等の加熱分布を変更し
て上記要件を満たすようにすることも考えられる。例え
ば、均一坩堝６１０を支持する坩堝支持棒６２０を坩堝
６１０の中心に配置し、且つヒータ６３０による坩堝指
示棒６２０の加熱を坩堝６１０よりも小さく、温度を低
くすれば、坩堝支持棒６２０は熱の逃げ道になるので中
心部が低温で側面部が高温というやや上凸形状の等温線
６７０ａを実現できる。しかし、かかる構成の実現は、
ヒータの配置、坩堝位置、運転プログラムから煩雑であ
る。

【００１０】また、仮に炉内の温度分布を均一に維持で
きたとしても、例えば、大口径（直径２５０ｍｍ以上）
の結晶の場合、必ずしも均一な結晶体を得ることができ
ない。その原因として、このような大口径の結晶では融
液の温度分布を水平方向に均一にすると、結晶水平方向
で温度が同時に凝固点に達してしまい結晶化開始点が複
数になることが挙げられる。すなわち、結晶化開始点が
複数になるとそれぞれの結晶開始点から結晶成長が始ま
り、結晶成長が進み、やがて結晶同士がぶつかり合いそ
の境界が結晶粒界となってしまうからである。

【００１１】

【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装
置を提供することを概括的な目的とする。

【００１２】より特定的には、本発明は、優れた光学特
性を有する単結晶を製造するために、水平又はやや上に
凸の等温面を形成すると共に結晶成長の起点を一点に決
定する結晶製造装置を提供することを例示的目的とす
る。

【００１３】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装置は、結晶性物質の原料を収納し
て結晶成長させる略円筒形状の坩堝であって、結晶成長
が開始する前記坩堝の下部の外面側断面形状が上に凸で
あるか、下部に略円状の平板を有する坩堝と、前記坩堝
の円筒面の周囲に沿って配置され、前記坩堝を介して前
記原料を加熱して溶融する加熱部とを有する。かかる結
晶製造装置によれば、下部の形状又は略円状平板が、加
熱部による坩堝下部中央及びその近傍への加熱力を弱
め、結晶融液の温度分布である等温線を上に凸の形状に
近づける。

【００１４】前記略円状の平板は、熱遮蔽板である。前
記坩堝は、前記原料を収納する前記下部の内面側の断面
形状が、例えば、上に凸、水平又は下に凸であってもよ
い。前記坩堝は、前記下部の中心に前記原料を結晶成長
するための種結晶を収納する収納部を有することができ
る。種結晶の面から結晶成長が開始するので、成長させ
る結晶の面方位を種結晶の面方位に一致するように制御
することができる。前記収納部は、前記収納部の径が徐
々に大きくなる形状で前記坩堝下部内面と連結されてい
る。これにより、種結晶から開始された結晶成長が熱容
量的に多くを占め、種結晶の面方位を支配的にすること
ができる。

【００１５】本発明の一側面としての結晶製造装置は、
坩堝引下げ法により坩堝中で熔融させた結晶性物質の原
料を冷却することで結晶化させる結晶製造装置におい
て、坩堝の底の中心部を局部的に低温にする手段を有す
る。かかる結晶製造装置によれば、坩堝の底の中心部を
局部的に低温にすることで、結晶成長の起点を底の中心
部の一点のみにすることができる。

【００１６】本発明の一側面としての結晶製造装置は、
坩堝引下げ法により坩堝中で熔融させた結晶性物質の原
料を冷却することで結晶化させる結晶製造装置におい
て、前記坩堝の下面の周辺部における放熱を抑制する手
段を有する。かかる結晶製造装置によれば、坩堝の下面
の周辺部に放熱を抑制する手段を設けることで、坩堝底
の中心部と周辺部の温度差を大きくし結晶化の起点を中
心の一点にする。

【００１７】本発明の一側面としての結晶製造装置は、
結晶性物質の原料を収納する坩堝であって、前記坩堝の
下面の周辺部に断熱手段を有する坩堝と前記坩堝に収容
された前記原料を熔融するための加熱部と前記坩堝を移
動させるための坩堝支持棒とを有する。坩堝下面周辺部
の断熱手段が周辺部から下方へ流れる熱を塞ぎとめ、坩
堝底の中心部と周辺部の温度差を大きくすることで結晶
融液の温度分布である等温線を上に凸の形状に近づけ
る。よって、結晶化の起点が中心部の一点にすることが
できる。

【００１８】本発明の一側面としての結晶製造装置は、
結晶性物質の原料を収納する坩堝と前記原料を熔融する
ための加熱部と前記坩堝を移動させるための坩堝支持棒
を有し、前記坩堝支持棒に断熱手段を固定させた坩堝支
持棒とを有する。坩堝支持棒に断熱手段を設けることに
よって、坩堝の保温性を高め坩堝内の温度分布を均一に
維持することで、成長結晶内の歪みを制御することがで
きる。

【００１９】前記断熱手段は、断熱部材である。断熱部
材によって、坩堝の保温性が高まり、結晶の歪みの生成
を防止することができる。前記断熱部材は、カーボン、
ＭｇＯ、セラミック、金属メッシュ、金属板、耐熱耐火
煉瓦または、各組み合わせから選択される材料から構成
される。前記坩堝は、前記原料を収容する領域を唯一有
することができる。

【００２０】前記坩堝は、当該坩堝の熱伝導率と同じま
たはより大きい熱伝導率の材料から形成されて前記原料
を略水平に区分する仕切り板を有することが好ましい。
これにより、結晶成長が開始した後の成長界面を表す等
温線を水平にすることができる。

【００２１】前記仕切り板の少なくとも１つは、中央に
孔を有し、該孔を介して上下の前記領域が連通してい
る。これにより、仕切り板８３０によって分割された領
域の上部から次の領域へと順次に結晶化を行うことがで
きる。また、原料１８０が減圧下で加熱融解された時に
発生する不要な気体を孔８１４を通じて坩堝７１０上部
へと抜くことができる。更に、仕切り板８３０の中央に
孔８１４を設けることで中央部と周辺部に温度差をつけ
結晶成長の起点を底の中心の一点にすることで多結晶の
生成を防止することができる。

【００２２】前記坩堝は、前記結晶性物質より熱伝導率
が大きい材料から形成されることが好ましい。これによ
り、等温線の形状が原料によってではなく坩堝の形状に
よって決定されるので、坩堝の形状を制御することによ
って等温線の形状を制御することができる。前記原料
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、フッ化バ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。

【００２３】本発明の更に別の側面としての光学素子は
上述の結晶製造装置から得た結晶から製造される。かか
る光学素子は、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−オプティックス素子及びそ
れらの複合体を含む。

【００２４】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。

【００２５】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、ＬＳＩやＶ
ＬＳＩ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。

【００２６】本発明の更に別の側面としての坩堝は、結
晶性物質の原料を収納して結晶成長させる略円筒形状の
坩堝であって、結晶成長が開始する前記坩堝の下部の外
形が上に凸形状であるか、下部に前記坩堝の側面の外周
またはその内側に沿って略円状の平板を有する。かかる
坩堝は所定のヒータ構成と結合することによって上述の
結晶製造装置で説明したものと同様の作用を奏する。

【００２７】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。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の例示的一態様である結晶製造装置について説明する。
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
素が代替的に置換されてもよい。例えば、溶融した原料
を冷却する方法は、従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を引き上げていく方法、ヒ
ータ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。

【００２９】

【実施例】

【実施例１】図１は、本発明の特徴を最もよく示す結晶
製造装置（ここでは、結晶成長炉）１００の第１の実施
例である。結晶製造装置１００は、原料１８０を坩堝１
１０内で溶融し、次いで、冷却することで原料１８０を
結晶成長させる。装置１００においては、坩堝昇降部１
３０によって昇降可能に支持された略円筒形の坩堝１１
０が、略円筒形の筐体１６０及び断熱部材１５０によっ
て画定された炉室１７０に収納され、坩堝１１０の円筒
面の周囲に沿って配置されたヒータ１４２によって加熱
される。また、装置１００は、炉室１７０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。

【００３０】坩堝１１０は、開閉自在な蓋１１２を有し
て、結晶成長が開始する坩堝１１０の下部１１１の外面
側断面形状及び内面側断面形状が上に凸の形状になって
いる。かかる下部１１１の形状により、ヒータ１４２に
よる坩堝１１０の下部１１１の中央部（即ち、収納部１
１０ａ）及びその近傍への加熱力を弱め、結晶融液の温
度分布である等温線を上に凸の形状に近づける。

【００３１】坩堝１１０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１１０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倍以上であり、坩堝１１０下部１１１の
壁面は等温面に近くなる。従って、結晶性物質１８０の
等温線１８０ａは、図１に示すように、特に、坩堝１１
０の下部１１１ではその形状に倣った等温面が形成され
る。なお、実施例１における坩堝１１０形状と等温線１
８０ａ形状により結晶成長の起点は、坩堝１１０中心と
周辺部になる。

【００３２】坩堝１１０は種結晶１１４を下部１１１の
収納部１１０ａに収納する。収納部１１０ａは、収納部
１１０ａの径が徐々に大きくなる形状で坩堝下部１１１
と連結されている。すなわち、収納部１１０ａにはテー
パー部１１０ｂが坩堝１１０の内面に連なるように形成
される。テーパー部１１０ｂにより、種結晶収納部１１
０ａに設置された種結晶１１４からの成長領域が成長す
るにつれて大きくなる。種結晶１１４（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
て用いる単結晶）を任意の方向に配向して収納部１１０
ａ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。本実施例において坩堝１１０の下部
１１１の傾斜は図１が模式図であるため、その形状がわ
かりやすいように大きく図示しているが、実際には後述
のように中心軸と上凸形状の傾斜角はかなり大きくと
る。形状の設定が適切ではなく下部１１１形状に比べて
小さな等温線の上凸形状しか得られない場合には坩堝１
１０の周辺の一部からも結晶成長が開始してしまうこと
もある。しかしながら上記のように種結晶１１４から成
長する部分をその径が徐々に大きくなるように連ねるこ
とにより坩堝半径方向へも安定して成長させることが可
能となる。このため、かりに坩堝周辺の一部より結晶成
長が始まったとしても、結晶成長中の断面では熱容量的
にはその多くが中心にある種結晶１１４から成長開始し
た部分が大半となる。したがって異なるところから成長
した結晶成長界面が坩堝中心にある種結晶１１４から成
長開始した結晶成長界面にぶつかったとしても、熱容量
的に優勢な種結晶１１４から成長開始した結晶成長界面
がその後も成長を続けることになる。この結果、本実施
例は、理想的な等温面（結晶融点付近の等温線をやや上
凸の水平近く）の実現、及び一義的に結晶成長開始点
（坩堝内の一点）を決める方法を実現することができ
る。

【００３３】坩堝１１０の下部１１１において坩堝支持
棒１２０に連結して炉室１７０の中央部に設置される。
坩堝１１０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。
蓋１１２も坩堝１１０と同じ材質で形成され、蓋１１２
には結晶成長中に発生した気体を逃がす穴が空いていて
もよい。

【００３４】坩堝支持棒１２０は、筐体１６０の底部を
貫通し、上部が炉室１７０に達する。坩堝支持棒１２０
は坩堝１１０と坩堝１１０中の融液重量を支持し、坩堝
昇降部１３０によって駆動されて坩堝１１０を上下移動
する。坩堝昇降部１３０は、坩堝支持棒１２０に接続さ
れたモータ１３２と、モータ１３２を通電する電源１３
４と、電源１３４を制御する制御装置１３６とを有す
る。モータ１３２への電源１３４による通電を制御装置
１３６が制御することにより、坩堝１１０をヒータ１４
２の加熱領域から非加熱領域へ移動して坩堝１１０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１１０を下降させる。

【００３５】ヒータ１４２は電源１４４によって通電さ
れ、電源１４４によるヒータ１４２の通電は制御装置１
４６によって制御される。ヒータ１４２は、坩堝１１０
に対向してリング状に配置され、坩堝１１０ごと原料１
８０を加熱し、これを溶融する。本実施例のヒータ１４
２は、坩堝１１０の鉛直方向に沿って均一な加熱力で坩
堝１１０を加熱する。なお、ヒータ１４２の数は後述す
るように２つでもよい。本実施例では坩堝１１０の下部
１１１の形状とヒータ１４２の配置により、結晶成長の
起点を坩堝１１０の種結晶１１４の上面にし、成長界面
を決定する融点付近の等温線を水平に維持するために、
より特定的には、結晶成長起点付近の等温線をやや上に
凸にして一点からの成長を確保し、成長界面が坩堝１１
０上部に行くにつれて等温線を略水平にしている。もち
ろん、本発明は、下部１１１の材質（熱伝導率）その他
の条件を考慮することを妨げるものではない。

【００３６】断熱部材１５０は、ヒータ１４２を取り囲
むように炉室１７０の内側面に近接して配置される。断
熱部材１５０は、内面がよく研磨されたカーボン製を使
用し、ヒータ１４２の熱から筐体１６０内面を保護す
る。筐体１６０は、結晶成長に際して炉室１７０内の雰
囲気を外気から遮断すると共に炉室１７０内の減圧又は
真空環境を維持する。本実施例では、ステンレス製の二
重円筒等を用いて、図示しない断熱材を二重円筒内に配
置することにより筐体１６０を構成している。

【００３７】図１に示す結晶製造装置１００を用いて、
直径（以下φと表す）２６０ｍｍ、高さ２００ｍｍのフ
ッ化カルシウム（蛍石）の単結晶を製造した。坩堝１１
０の内径は冷却後の収縮および加工の取りしろを考慮し
てφ３００ｍｍとし、坩堝１１０下部１１１の上凸形状
の傾斜角は片側で７５度とした。原料１８０に使用され
た蛍石は天然蛍石（原石）ではなく、ＣａＣＯ_３をフッ
酸で処理して化学合成された高純度蛍石粉末を一度溶融
し、固化させた（即ち、精製）後の粉砕品を用いた。こ
れは高純度蛍石粉末では溶融したときの体積減少が大き
く、坩堝１１０のサイズに対して得られる結晶のサイズ
が著しく小さくなってしまうためである。蛍石の結晶面
方位（１，１，１）面が露出した種結晶１１４を収納部
１１０ａにセットし、上記粉砕された原料１８０を坩堝
１１０内に充填し、炉室１７０を図示しない排気部を操
作することにより１０^―３〜１０^−４Ｐａ程度の真空度
に維持した。次に、種結晶１１４は蛍石の融点以下であ
る１３５０℃程度、種結晶以外の蛍石の原料１８０は融
点以上となる１４５０℃程度になるように炉室１７０内
をヒータ１４２により加熱する。この状態で蛍石原料１
８０を含めた炉室１７０内の温度分布が定常になるまで
２０時間保持した。その後、ヒータ１４２の出力はその
ままに坩堝１１０を坩堝支持棒１２０及び坩堝昇降部１
３０を用いて１ｍｍ／ｈｒの速度で引き下げ、坩堝１１
０下部より徐々に結晶化させる。このようにして成長さ
せた蛍石結晶は急冷すると割れたりするため、温度降下
は十分注意し、８０時間以上をかけて室温に戻した。こ
の状態では蛍石結晶中には大きな残留応力と歪みがある
ため、熱処理（アニール）を行う。

【００３８】その後、蛍石結晶を必要とされる光学素子
に成形する。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、蛍石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。

【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、Ｆ_２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蛍石結晶からなるレン
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。結晶製造装置１００で製造した蛍石は結晶粒
界のない良質な結晶とすることができた。

【００４０】

【実施例２】図２は、本発明における第２の実施例を示
す結晶製造装置２００の模式的な断面図である。本実施
例では第１の実施例に比べて異なる形状の坩堝２１０を
使用する。その他の同一の参照番号は同一符号を付して
説明を省略する。坩堝２１０の下部２１１は、外面側断
面形状が上に凸であるのに対して原料１８０を充填する
内面側断面形状は水平になっている。ここで結晶性物質
原料１８０として蛍石を用い、坩堝２１０の材質を熱伝
導率の良いカーボンとすると、カーボン製坩堝２１０の
外表面に沿って等温線が平行になろうとするため、坩堝
２１０の下部２１１の融液では図２に示す等温線１８０
ｂに示すように上に凸の形状になる。従って、結晶成長
起点を坩堝２１０の中心にすることが可能となる。ここ
で坩堝２１０の中心に収納部２１０ａを形成し、そこに
あらかじめ任意の面方位に切り出した種結晶１１４を設
置しておけば任意の面方位を持つ結晶を得ることができ
る。

【００４１】

【実施例３】図３は、本発明における第３の実施例を示
す結晶製造装置３００の模式的な断面図である。本実施
例でも第１の実施例に比べて異なる形状の坩堝３１０を
使用する。その他の同一の参照番号は同一符号を付して
説明を省略する。坩堝３１０の下部３１１は、外面側断
面形状が上に凸であるのに対して原料１８０を充填する
内面側断面形状は下に凸になっている。ここで結晶性物
質原料１８０として蛍石を用い、坩堝３１０の材料を熱
伝導率の良いカーボンとすると、カーボン製坩堝３１０
の外表面に沿って等温線が平行になろうとするため、坩
堝３１０の下部３１１の融液では図３に示す等温線１８
０ｃに示すように上に凸の形状になる。従って、結晶成
長起点を坩堝３１０の中心にすることが可能となる。本
実施例では坩堝３１０の内面が下凸形状をしているた
め、坩堝３１０の最低部において結晶性物質原料１８０
は中心部にしかなく、本発明の第２の実施例に比べて、
より確実に中心一点からの結晶成長が可能となる。ここ
で坩堝３１０の中心に収納部３１０ａを形成し、そこに
あらかじめ任意の面方位に切り出した種結晶１１４を設
置しておけば任意の面方位を持つ結晶を得ることができ
る。

【００４２】

【実施例４】図４は、本発明における第４の実施例を示
す結晶製造装置２００ａの模式的な断面図である。本実
施例は第２の実施例と同一形状の坩堝２１０を使用する
が、坩堝２１０には略水平な仕切り板２３０が取り付け
られている。その他の同一の参照番号は同一符号を付し
て説明を省略する。坩堝２１０の下部２１１は、外面側
断面形状が上に凸であるのに対して原料１８０を充填す
る内面側断面形状は水平になっている。

【００４３】図４に示すように、カーボン製坩堝２１０
の内面は、やはりカーボン製の仕切り板２３０により複
数の領域に区分されている。仕切り板２３０は中央部に
孔を有し、仕切り板２３０により分けられた領域におい
て成長する結晶性物質の原料１８０は、第２の実施例と
同じ理由から、まず坩堝２１０内の融液が底面中央の収
納部２１０ａに置かれた種結晶１１４面から結晶成長が
開始する。この際、仕切り板２３０の熱伝導効果により
結晶性物質の原料１８０には水平な等温面１８０ｄが形
成されるので、水平方向にフラットな固液界面で結晶化
が徐々に進行していく。そして仕切り板２３０によって
分割された領域の上部から次の領域へと、順次仕切り板
２３０の中央に設けられた孔を通って結晶化が行われ
る。この場合、原料１８０が減圧下で加熱融解された場
合に発生する不要な気体は孔を通って坩堝２１０上部へ
と抜ける。孔の直径は結晶方位のつながり、結晶完成後
の分解のしやすさ、気体の抜け安さを考慮すると１〜５
ｍｍ程度が望ましい。

【００４４】本構成によれば、結晶成長開始点を１点に
決めるばかりでなく、大半の結晶成長領域で、その等温
線が水平であるので中心部及び周辺部の温度差により歪
みが残る心配もなく、より均質な良質の結晶を得ること
ができる。なお、本実施例では坩堝２１０と仕切り板２
３０とを同一の材料から構成したが、一般には仕切り板
２３０は坩堝２１０の熱伝導率と同じ又はそれ以上の材
料から形成される。

【００４５】

【実施例５】図５は、本発明における第５の実施例を示
す結晶製造装置４００の模式的な断面図である。本実施
例は第１の実施例と異なる坩堝４１０を使用する。その
他の同一の参照番号は同一符号を付して説明を省略す
る。坩堝４１０の下部４１１は、外面及び内面側断面形
状は共に下に凸であり、図７に示す坩堝６１０に対応し
ているが、略円状の平板（熱遮蔽板）４３０が下部４１
１に取り付けられている。ヒータ１４２ａ及び１４２ｂ
は図７に示すヒータ６３０ａ及び６３０ｂに対応してい
るため詳しい説明は省略する。

【００４６】熱遮蔽板４３０は、坩堝４１０と一体的に
又は別体として製作される。上述のように、炉室１７０
内は１０^−３〜１０^−４Ｐａ程度に保たれており坩堝４
１０は１４００℃程度、更にヒータ１４２ａ及び１４２
ｂは１４００℃以上の高温になる。このため、炉室１７
０の内部構成要素間の熱伝達は大半が輻射伝熱により行
われる。熱遮蔽板４３０は、ヒータ１４２ａ及び１４２
ｂからの輻射熱が坩堝下部周辺部に比べて収納部４１０
ａ付近及び近傍の坩堝支持棒１２０に伝わりにくくなる
ため、坩堝４１０の下部４１１を坩堝下部周辺部に比べ
て低温に保つことが可能となる。従って、坩堝４１０内
の蛍石原料１８０の温度分布が中心部で低く、周辺部で
高くなるため、等温線１８０ｅは上に凸の形状となり、
結晶成長開始点を常に１点にすることができる。

【００４７】本発明は、坩堝降下法における多段ヒータ
構成に特に効果的である。第１乃至第４の実施例のよう
にヒータ１４２の数が一つであると、ヒータ１４２領域
から坩堝が外れると、坩堝の下部がヒータ１４２により
直接加熱されることはなくなるため急激に温度低下を引
き起こす。また、図７の右側に示すように、高温ゾーン
と低温ゾーンをもつより緩やかな温度勾配の構成であっ
ても、従来の坩堝６１０ではやはり引き下げ時に高温ゾ
ーンを外れると大きな温度変化を発生させてしまう。急
激な温度勾配又は変化は、結晶中に歪みをもたらして方
位の異なる結晶成長を招くため好ましくない。しかし、
本実施例の坩堝構成によれば、坩堝４１０の位置が炉室
１７０の最上部にあっても、熱遮蔽板４３０が上ヒータ
１４２ａの輻射熱の影響を防止するため、坩堝４１０を
引き下げていき、高温ゾーンをはずれても急激な温度変
化の変化を生じない。これにより、高品質の結晶を安定
して成長させることができる。

【００４８】

【実施例６】図８は、本発明における第６の実施例を示
す結晶製造装置７００の模式的な断面図である。本実施
例は第１の実施例とは、坩堝７１０の形状が異なり坩堝
７１０の下部の周辺部に断熱部材７１４が取り付けられ
ている点で相違する。その他の同一の参照番号は同一符
号を付して説明を省略する。

【００４９】坩堝７１０は、結晶性物質１８０の原料を
熔融し結晶成長をさせるため融液と反応しないように不
純物の少ない材料で構成されていることが望ましい。坩
堝７１０の下部の外面及び内面側断面形状は、図示した
通りの水平形状ではなく、下に凸のコーン形状であって
も構わない。

【００５０】また、本実施例では、特徴的に、坩堝７１
０の下部の周辺部には断熱部材７１４が取り付けられて
いる。この断熱部材７１４により、図１２に示したよう
に、坩堝７１０の下面の周辺部から下方へ流れる熱Ｑ１
が塞ぎとめられ、坩堝７１０の底中心から下方への伝熱
量Ｑ２が坩堝７１０下面の周辺部から下方への伝熱量Ｑ
１よりも大きくなる。よって、坩堝７１０底の中心部と
周辺部とで大きな温度差ができ、結晶融液１８０の温度
分布である等温線１８０ａを上に凸の形状に近づけてい
る。断熱部材７１４は、例えば、カーボン、ＭｇＯ、セ
ラミック、金属メッシュ、金属板、耐熱耐火煉瓦から選
択される材料が用いられる。また、カーボン、ＭｇＯ、
セラミック、金属メッシュ、金属板、耐熱耐火煉瓦の各
組み合わせから選択される材料が用いられる。

【００５１】炉室７７０は、より結晶成長の環境を一定
に保つために上部にも断熱部材１５０を取り付け、側部
及び上部の３方向を断熱部材１５０によって取り囲んだ
構造をしている。

【００５２】本実施例の構成によれば、坩堝７１０の下
面の周辺部に断熱部材７１４を設けることで等温線１８
０ａを上に凸の形状に近づけている。これにより、坩堝
７１０が大口径になっても結晶化の起点が坩堝７１０底
の中心の一点のみになり、高品質の結晶を安定して成長
させることができる。

【００５３】

【実施例７】図９は、本発明における第７の実施例を示
す結晶製造装置７００ａの模式的な断面図である。本実
施例は、第６の実施例とは坩堝支持棒１２０に下部断熱
部材７１７が設けられている点で異なる。その他の同一
の参照番号は同一符号を付して説明を省略する。

【００５４】高品質の単結晶を製造するためには、結晶
成長の起点を坩堝内の一点にすること、及び成長結晶内
の歪みを制御するために原料の融点付近の等温線を水平
に維持することが必要である。また、坩堝内の温度分布
を均一に維持するには、坩堝の保温性を高める必要があ
る。そこで、本実施例では坩堝７１０全体の保温性をよ
り高めるために、坩堝支持棒１２０に下部断熱部材７１
７が設けられている。

【００５５】下部断熱部材７１７は、本実施形態におい
て、円板形状を有し、坩堝７１０の底面積より大となる
面積を有している。但し、これらの形状は例示的であり
本発明を限定するものではないが、坩堝７１０に対する
十分な保温性を得るためにも坩堝７１０の底面積より大
となることが好ましい。また、下部断熱部７１７は坩堝
支持棒１２０に対して移動不能に固定されても、又は坩
堝支持棒１２０に対して上下方向へ移動可能に固定され
ても良い。下部断熱部７１７が坩堝支持棒１２０に対し
て固定されるのであれば、かかる下部断熱部７１７と坩
堝７１０との距離は、実験的又は計算により求めるなど
して、坩堝７１０内の温度分布が均一となるような位置
に設けられることが好ましい。また、下部断熱部７１７
が坩堝支持棒１２０に対して移動可能に取り付けられる
ならば、原料やヒータ１４２の温度などに応じて、坩堝
７１０内の温度分布が均一となるような位置に調節しな
がら固定することができるであろう。下部断熱部材７１
７は、例えばカーボン、ＭｇＯ、セラミック、金属メッ
シュ、金属板、耐熱耐火煉瓦から選択される材料が用い
られる。

【００５６】本実施例の構成によれば、坩堝支持棒１２
０に下部断熱部７１７を設けることで坩堝７１０内の保
温性を高めることができるので、比較的冷却されやすい
坩堝７１０の下面の周辺部から下方への熱の流れを抑制
することができる。これにより、坩堝が大口径になって
も結晶化の起点が坩堝７１０底の中心の一点のみとな
り、高品質の結晶を安定して成長させることができる。

【００５７】

【実施例８】図１０は、本発明における第８の実施例を
示す結晶製造装置８００の模式的な断面図である。本実
施例は、第６の実施例と同一形状の坩堝７１０を使用す
るが、坩堝７１０内に略水平な仕切り板８３０が取り付
けられている。その他の同一の参照番号は同一符号を付
して説明を省略する。

【００５８】図１０に示すように、坩堝７１０は複数の
仕切り板８３０を有し、当該仕切り板８３０により当該
坩堝７１０は軸方向に複数の領域に区分されている。

【００５９】仕切り板８３０は、坩堝７１０内部領域を
当該坩堝７１０の軸方向に複数の領域に分割する。仕切
り板８３０は、本実施形態おいて、中央に孔８１４を有
する円板として実現されており、坩堝７１０の内壁に接
続している。但し、仕切り板８３０の形状は坩堝７１０
の形状に対応していかようにも変更可能であり、また、
孔８１４の形状も任意である。仕切り板８３０は、坩堝
７１０の熱伝導率と同じもしくはそれ以上の材料からな
ることが好ましい。これにより、仕切り板８３０に伝導
される熱効果を利用して、原料１８０に水平な等温線を
形成することができる。また、仕切り板８３０に形成さ
れた孔８１４により、坩堝７１０は仕切り板８３０によ
り分割された領域の上部から次の領域へと順次に原料を
降下させることで結晶化を行うことができる。また、孔
８１４は原料１８０が減圧下で加熱融解された時に発生
する不要な気体を通過させることで坩堝７１０上部へと
抜くことができる。

【００６０】本実施例の構成によれば、坩堝７１０内を
複数に分割する仕切り板８３０を設けることで、加熱溶
解されたときの温度差による歪みが残らず良質の結晶を
得ることができる。また、仕切り板８３０の中央に孔８
１４を設けることで中央部と周辺部に温度差をつけ結晶
成長の起点を底の中心の一点にすることが可能となる。
これにより、本発明の結晶製造装置８００によれば、高
品質の結晶を安定して成長させることができる。

【００６１】

【実施例９】図１１は、本発明における第９の実施例を
示す結晶製造装置８００ａの模式的な断面図である。本
実施例は、第６の実施例とは坩堝支持棒１２０に下部断
熱部材７１７が設けられていると共に坩堝７１０内に略
水平な仕切り板８３０が取り付けられているで異なる。
その他の同一の参照番号は同一の符号を付して説明を省
略する。

【００６２】高品質の単結晶を製造するためには、結晶
成長の起点を坩堝内の一点にすること、及び成長結晶内
の歪みを制御するために原料の融点付近の等温線を水平
に維持することが必要である。そのことより、坩堝内の
温度分布を均一に維持するには、坩堝の保温性を高める
必要がある。そこで、本実施例では坩堝７１０全体の保
温性をより高める目的で、坩堝支持棒１２０に下部断熱
部材７１７を設置している。下部断熱部材７１７として
は、例えば、カーボン、ＭｇＯ、セラミック、金属メッ
シュ、金属板、耐熱耐火煉瓦から選択される材料が用い
られる。

【００６３】仕切り板８３０は、坩堝７１０の熱伝導率
と同じもしくはそれ以上の材料からなり、坩堝７１０内
部領域を複数の領域に分けている。また、仕切り板８３
０の中央には孔８１４を有している。熱伝導率の大きい
仕切り板８３０に原料の等温線を追従させることで、温
度差により生じる歪みをなくし良質な結晶を得ることが
できる。また、仕切り板８３０の中央に孔８１４を設け
ることで、原料１８０を減圧下で加熱融解した時に発生
する不要な気体を坩堝７１０上部へ抜くことができる。
また、中央部と周辺部に温度差をつけ結晶成長の起点を
底部の中央の一点にすることで多結晶の生成を防止す
る。

【００６４】

【実施例１０】図１３は、本発明における第１０の実施
例を示す結晶製造装置９００の模式的な断面図である。
本実施例は、第６の実施例とは炉室９７０が断熱部材１
５０によって四方を囲まれている構成をしている点と、
炉室９７０内に設けているヒーター１４２の数が多い点
で異なる。

【００６５】図１３に示すように炉室９７０は、より結
晶成長の環境を一定に保つために下部にも断熱部材１５
０を取り付け、炉室９７０の四方を断熱部材１５０によ
って取り囲んだ構造をしている。これにより、結晶製造
時における温度をより均一に保つことができる。

【００６６】図１３に示すように、炉室９７０には多数
のヒーター１４２が設けられている。上記の実施例のよ
うにヒーター１４２の数が１又は２つであると、坩堝支
持棒１２０により坩堝７１０を引き下げる時、大きな温
度変化を起こしてしまい結晶に歪みが生じてしまい、結
晶方位の異なる結晶を形成しやすくなってしまう。そこ
で、本実施例では、側面及び上下ヒーター１４２が結晶
成長に適した温度分布を精密に制御できるように多段に
分割されている。また、ヒーター１４２の出力により制
御するので坩堝７１０を移動させなくても結晶成長を行
うことができる。このことより、坩堝７１０が急激な温
度変化を受けなくなり、高品質の結晶を安定して成長さ
せることができる。ただし、ヒーター１４２の段数は図
示した通りの数に限定されるものではない。

【００６７】坩堝７１０内の構造は、上記実施例と同
様、仕切り板８３０により複数の領域に分けられている
ものであってもよい。また、坩堝７１０全体の保温性を
高めるための下部断熱部材７１７に関しても、上記実施
例と同様、坩堝支持棒１２０に固定した状態で設けられ
ていてもよい。

【００６８】本実施例の構成に拠れば、多段に分割され
たヒータ１４２が坩堝７１０の周囲に設けられ、かかる
ヒータ１４２を制御することで坩堝７１０内の温度を精
密に制御することができる。これにより、坩堝７１０低
の中央部と周辺部に温度差をつけ結晶成長の起点を底の
中心の一点にすることが可能となり、高品質の結晶を安
定して成長させることができる。

【００６９】以下、図１４を参照して、本発明の例示的
な露光装置１０００について説明する。ここで、図１４
は、本発明の例示的な露光装置１０００の概略断面図で
ある。露光装置１０００は、図１４に示すように、照明
装置１１００と、マスク１２００と、投影光学系１３０
０と、プレート１４００と、ステージ１４５０とを有す
る。露光装置１０００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１２００に
形成された回路パターンをプレート１４００に露光する
走査型投影露光装置である。

【００７０】照明装置１１００は転写用の回路パターン
が形成されたマスク１２００を照明し、光源部１１２０
と照明光学系１１４０とを有する。

【００７１】光源部１１２０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Ａ
ｒＦ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Ｆ_２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１１２０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１１２０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。

【００７２】照明光学系１１４０はマスク１２００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１１４０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１１４０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。

【００７３】マスク１２００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１２００から発せ
られた回折光は投影光学系１３００を通りプレート１４
００上に投影される。プレート１４００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１２００とプレート１４００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１２００とプ
レート１４００を走査することによりマスク１２００の
パターンをプレート１４００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１２００とプレート１４００を静止させた状態
で露光が行われる。

【００７４】投影光学系１３００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１３００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。

【００７５】プレート１４００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。

【００７６】ステージ１４５０はプレート１４００を支
持する。ステージ１４５０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１４５
０はリニアモータを利用してＸＹ方向にプレート１４０
０を移動することができる。マスク１２００とプレート
１４００は、例えば、同期走査され、ステージ１４５０
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１４５０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１３００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。

【００７７】露光において、光源部１１２０から発せら
れた光束は、照明光学系１１４０によりマスク１２００
を、例えば、ケーラー照明する。マスク１２００を通過
してマスクパターンを反映する光は投影光学系１３００
によりプレート１４００に結像される。露光装置１００
０が使用する照明光学系１１４０及び投影光学系１３０
０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（Ｃ
ＣＤなど）、薄膜磁気ヘッドなど）を提供することがで
きる。

【００７８】次に、図１５及び図１６を参照して、上述
の露光装置１０００を利用したデバイスの製造方法の実
施例を説明する。図１５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。

【００７９】図１６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。

【００８０】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。

【００８１】このように本発明の結晶製造装置によれ
ば、溶融させた結晶性物質の原料を結晶化させる坩堝内
部を上に凸形状にするという簡単な方法で、原料融液中
の温度分布を坩堝形状に沿わすことができるため、坩堝
中心を確実に結晶成長の起点とすることができ、結晶粒
界のない良質な結晶を製造することが可能となる。さら
に、坩堝下部に種結晶収納部を設け、坩堝内部とテーパ
ー状に連結するようにすると結晶成長面方位を任意にコ
ントロールすることが可能となる。また、坩堝内部に仕
切り板を設置すると、坩堝内の原料融液の温度分布を仕
切り板に沿って水平にすることが可能なため、温度勾配
の少ない垂直方向への結晶成長となり高品質結晶を製造
することができる。坩堝下部に熱遮蔽板を取り付けるこ
とで、坩堝以外への輻射熱を防ぎ、坩堝の上下移動によ
る著しく大きな温度勾配を抑える。また、坩堝内の原料
融液の温度分布を坩堝中心部で低く、周辺部で高いとい
う上に凸形状にすることができるため、結晶成長開始点
を常に一点にすることが可能となる。結晶性物質よりも
熱伝導率の大きな物質で坩堝を製作すると本発明の効果
はより確実なものとなる。

【００８２】

【発明の効果】本発明の結晶製造装置によれば、優れた
光学特性を有する単結晶を製造するために、水平又はや
や上に凸の等温面を形成すると共に結晶成長の起点を一
点に決定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による結晶製造装置の
模式的断面図である。

【図２】本発明の第２の実施例による結晶製造装置の
模式的断面図である。

【図３】本発明の第３の実施例による結晶製造装置の
模式的断面図である。

【図４】本発明の第４の実施例による結晶製造装置の
模式的断面図である。

【図５】本発明の第５の実施例による結晶製造装置の
模式的断面図である。

【図６】従来の一室タイプの結晶製造装置例を示す模
式的断面図である。

【図７】従来の二室タイプの結晶製造装置例を示す模
式的断面図である。

【図８】本発明の実施例６にかかる製造装置の概略垂
直断面図。

【図９】本発明の実施例７にかかる製造装置の概略垂
直断面図。

【図１０】本発明の実施例８にかかる製造装置の概略
垂直断面図。

【図１１】本発明の実施例９にかかる製造装置の概略
垂直断面図。

【図１２】本発明の実施例６に係る、坩堝における熱
の流れを示す模式図。

【図１３】本発明の実施例１０にかかる製造装置の概
略垂直断面図。

【図１４】本発明の露光装置の概略断面図である。

【図１５】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。

【図１６】図１５に示すステップ４の詳細なフローチ
ャートである。

【符号の説明】

１００、２００、２００ａ、３００、４００、７００、
７００ａ、８００、８００ａ、９００
結晶製造装置１１０、２１０、３１０、４１０、７１０坩堝１４２、１４２ａ、１４２ｂヒー
ター１８０原料４３０熱遮
蔽板１５０断熱
部材１８０ａ等温
線７１４断熱
部材７１７下部
断熱部材８１４孔８３０坩堝
仕切り板

フロントページの続きＦターム(参考） 2H097 CA13 GB00 LA10 4G077 AA02 BE02 CD02 EG01 HA01 MB04 5F046 CB12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】結晶性物質の原料を収納して結晶成長さ
せる略円筒形状の坩堝であって、結晶成長が開始する前
記坩堝の下部の外面側断面形状が上に凸である坩堝と、前記坩堝の円筒面の周囲に沿って配置され、前記坩堝を
介して前記原料を加熱して溶融する加熱部とを有する結
晶製造装置。
【請求項２】結晶性物質の原料を収納して結晶成長さ
せる略円筒形状の坩堝であって、結晶成長が開始する前
記坩堝の下部に前記坩堝の側面の外周またはその内側に
沿って略円状の平板を有する坩堝と、前記坩堝の円筒面の周囲に沿って配置され、前記坩堝を
介して前記原料を加熱して溶融する加熱部とを有する結
晶製造装置。
【請求項３】前記略円状の平板は、熱遮蔽板である請
求項２記載の結晶製造装置。
【請求項４】前記坩堝は、前記原料を収納する前記下
部の内面側の断面形状が上に凸である請求項１から３の
いずれか一項記載の結晶製造装置。
【請求項５】前記坩堝は、前記原料を収納する前記下
部の内面側の断面形状が水平である請求項１から３のい
ずれか一項記載の結晶製造装置。
【請求項６】前記坩堝は、前記原料を収納する前記下
部の内面側の断面形状が下に凸である請求項１から３の
いずれか一項記載の結晶製造装置。
【請求項７】前記坩堝は、前記下部の中心に前記原料
を結晶成長するための種結晶を収納する収納部を有する
請求項１から６のいずれか一項記載の結晶製造装置。
【請求項８】前記収納部は、前記収納部の径が徐々に
大きくなる形状で前記坩堝下部内面と連結されている請
求項７記載の結晶製造装置。
【請求項９】坩堝引下げ法により坩堝中で熔融させた
結晶性物質の原料を冷却することで結晶化させる結晶製
造装置において、坩堝の底の中心部を局部的に低温にす
る手段を有することを特徴とする結晶製造装置。
【請求項１０】坩堝引下げ法により坩堝中で熔融させ
た結晶性物質の原料を冷却することで結晶化させる結晶
製造装置において、前記坩堝の下面の周辺部における放
熱を抑制する手段を有することを特徴とする結晶製造装
置。
【請求項１１】結晶性物質の原料を収納する坩堝であ
って、前記坩堝の下面の周辺部に断熱手段を有する坩堝
と、前記坩堝に収容された前記原料を熔融するための加熱部
と、前記坩堝を移動させるための坩堝支持棒とを有する結晶
製造装置。
【請求項１２】結晶性物質の原料を収納する坩堝と、前記原料を熔融するための加熱部と前記坩堝を移動させ
るための坩堝支持棒であって、前記坩堝支持棒に断熱手
段を固定させた坩堝支持棒とを有する結晶製造装置。
【請求項１３】前記断熱手段は、断熱部材である請求
項１１及び請求項１２の何れかに記載の結晶製造装置。
【請求項１４】前記断熱部材は、カーボン、ＭｇＯ、
セラミック、金属メッシュ、金属板、耐熱耐火煉瓦から
選択される材料からなる請求項１３記載の結晶製造装
置。
【請求項１５】前記坩堝は、前記原料を収容する領域
を唯一有していることを特徴とする請求項１１及び請求
項１２の何れかに記載の結晶製造装置。
【請求項１６】前記坩堝は、当該坩堝の熱伝導率と同
じまたはより大きい熱伝導率の材料から形成されて、前
記原料を略水平に区分する仕切り板を有する請求項１乃
至８、１１及び１２のうちいずれか一項記載の結晶製造
装置。
【請求項１７】前記仕切り板の少なくとも１つは、中
央に孔を有し、該孔を介して上下の前記領域が連通して
いることを特徴とする請求項１６記載の結晶製造装置。
【請求項１８】前記坩堝は、前記結晶性物質より熱伝
導率が大きい材料から形成される請求項１から１７のい
ずれか一項記載の結晶製造装置。
【請求項１９】前記原料は、フッ化カルシウムである
請求項１から１８のいずれか一項記載の結晶製造装置。
【請求項２０】請求項１乃至１９のうちいずれか一項
記載の結晶製造装置を利用して結晶成長された結晶性物
質からなる光学素子。
【請求項２１】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２０記載の光学素子。
【請求項２２】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２１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。
【請求項２３】請求項２２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。
【請求項２４】請求項２２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。
【請求項２５】結晶性物質の原料を収納して結晶成長
させる略円筒形状の坩堝であって、結晶成長が開始する
前記坩堝の下部の外形が上に凸形状である坩堝。
【請求項２６】結晶性物質の原料を収納して結晶成長
させる略円筒形状の坩堝であって、結晶成長が開始する
前記坩堝の下部に前記坩堝の側面の外周またはその内側
に沿って略円状の平板を有する坩堝。