JP4180320B2 - 紫外線応用の波長板 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フッ化物単結晶を用いた紫外線応用の波長板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造装置用のフォトリソグラフィーなどのレーザー加工の分野では、より精密に加工する必要から、紫外光を利用することが多くなってきている。そのために、レンズ、プリズム、ハーフミラー、窓材等の光学部材用の硝材として、フッ化物単結晶が検討されている。
【０００３】
また、精密測定等には光制御用に波長板が用いられており、通常は複屈折を示す水晶又はＭｇＦ２から加工される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した材料の複屈折率は、０．０１のオーダーであり、紫外領域での波長板を作成する場合、加工誤差の小さいことが要求されている。そのためには高い加工精度が必要になること、ファーストオーダー波長板作成には、厚さ１０μｍ以下の加工が必要となり実用上無理であること、等が問題となっている。
【０００５】
そこで、本発明の一技術的課題は、製作困難であったファーストオーダーの波長板の作成が容易となり、その加工精度も緩和され、より実用的な紫外域波長板を提供することにある。
【０００６】
また、本発明のもう一つの技術的課題は、２波長でファーストオーダーの波長板が単板で作成できる波長板を提供することにある。
【０００７】
従って、本発明の一般的な技術的課題は、紫外線応用の範囲が広がり、より高精度の評価システムの構築につながる波長板を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、半導体製造装置用のフォトリソグラフィーを始め紫外線応用で使用される波長板について、その実用性に優れるものを提供するものである。
【００１１】
本発明によれば、フッ化リチウムカルシウムアルミニウム単結晶をもとに加工してなることを特徴とする紫外線応用の波長板が得られる。
【００１２】
また、本発明によれば、フッ化リチウムストロンチウムアルミニウム単結晶をもとに加工してなることを特徴とする紫外線応用の波長板が得られる。
【００１３】
また、本発明によれば、フッ化リチウムストロンチウムガリウム単結晶をもとに加工してなることを特徴とする紫外線応用の波長板が得られる。
【００１４】
また、本発明によれば、前記いずれか一つの紫外線応用の波長板において、前記単結晶に、更に、Ｍｇ及びＢｅの内の少なくとも一種が合量で０．０５〜２ｍｏｌ％添加されていることを特徴とする紫外線応用の波長板が得られる。
【００１５】
また、本発明によれば、前記紫外線応用の波長板において、前記フッ化リチウムカルシウムアルミニウム単結晶は、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｓｒ及びＧａの内の少なくとも一種を０．０５〜２ｍｏｌ％添加したものからなることを特徴とする紫外線応用の波長板が得られる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
まず、本発明をさらに詳細に説明する。
【００１７】
本発明の波長板として、フッ化リチウムカルシウムアルミニウム（ＬｉＣａＡｌＦ６：ＬｉＣＡＦと以下表記）は、複屈折率が１０−３以下と水晶やＭｇＦ２の１／１０以下であることから、厚さに対するリターデーションの変化が緩やかであるため、加工誤差が一桁以上緩和される。
【００１８】
このフッ化物単結晶は、引き上げ方等で育成されるが、他にブリッジマン法によっても得ることができる。
【００１９】
また、単板でファーストオーダーの波長板を作成できる為、入射角や波長の許容幅の大きな波長板を製作できる。さらに、本結晶は複屈折率が紫外域で特異な分散を持つ為、２波長でファーストオーダーの波長板を単板で実現することが可能となる。単板作製には、単結晶のＡ軸方向に垂直な方向に切り出せば良い。
【００２０】
紫外線耐久性を考慮し、ＬｉＣＡＦにＢｅまたはＭｇを添加することが有効であり、波長板材料としても耐久性の優れることが分かった。
【００２１】
次に、本発明の波長板として、Ｂｅ又はＭｇ添加のＬｉＣＡＦを用いた紫外域応用の波長板を例にあげてより詳細に説明する。
【００２２】
（第１の実施の形態）
ＳｉＯ２またはＭｇＦ２の複屈折率は、０．０１のオーダーであり、厚さが１μｍ変化するとリターデーションは１０ｎｍ程度変化する。従って、１９３ｎｍでリターデーション±３°の波長板を製作する為には、厚さ精度を±０．１６μｍで加工する必要があり、研磨で実現することは極めて困難である。
【００２３】
一方、ＬｉＣＡＦの複屈折率は１９３ｎｍで６．６×１０−４程度であり、１μｍ当たりのリターデーション変化量は０．６６ｎｍとなる。
【００２４】
したがって、前述と同様の波長板を製作する為には、±２．４４μｍの精度で加工すればよく、遥かに製作が容易なものとなる。
【００２５】
（第２の実施の形態）
ＭｇＦ２で１９３ｎｍのファーストオーダーのλ／２波長板を製作する場合、１μｍ当たり約１０ｎｍのリターデーションが得られるので、波長板の厚さは１９３／２／１０＝９．６５μｍとなる。しかしこのような厚さは仮に研磨できたとしても機械的強度が弱く実用的ではない。その為、厚さを数１００μｍ以上としたマルチオーダーの波長板が用いられるが、この場合、波長や入射角の許容幅が狭いものとなる。波長帯域を広げる場合は、４．８２５μｍだけ厚さが異なる結晶を結晶軸が直交するように貼りあわせてファーストオーダーの波長板を製作する場合もあるが、この場合は、入射角の許容角がさらに狭くなってしまうと同時に、接合面の存在による耐光強度も低下してしまう。
【００２６】
一方、ＬｉＣＡＦで１９３ｎｍに対するファーストオーダーのλ／２波長板（単板タイプ）を製作する場合、結晶の厚さは１４７μｍと実用的なものである。
【００２７】
（第３の実施の形態）
ＬｉＣＡＦ結晶の紫外域の複屈折率は、波長が短くなるほど小さくなるという特異な分散を持っており、２２０ｎｍ近傍では波長と複屈折率の大きさが比例する為、通常のファーストオーダーの波長板よりも波長依存性の小さい波長板の製作が可能となる。
【００２８】
また、図１に示すように、基板の厚さを適当に選ぶと、２２０ｎｍを挟む２波長（例１９３及び２５７ｎｍ）でファーストオーダーという単板の波長板を設計することが可能であり、例えば、加工用に１９３．４ｎｍのエキシマレーザー、観察系は水銀ランプといった光学系において波長や入射角の許容値の大きな波長板として使用することができる。
【００２９】
更に、波長依存性が極めて小さくなる波長（２２０ｎｍ）や同時に波長板として機能する２波長は、結晶中のＣａを適当な比率でＳｒに置換すること、または同時にＡｌを適当な比率でＧａに変換することにより可変することができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、従来は製作困難であったファーストオーダーの波長板の作成が容易となり、その加工精度も緩和され、より実用的な紫外域波長板を作成することができる。
【００３１】
更に、本発明によれば、２波長でファーストオーダーの波長板が単板で作成できる。
【００３２】
従って、本発明によれば、前述したように、数多くの重大な効果が認められ、紫外線応用の範囲が広がり、より高精度の評価システムの構築につながる波長板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第３の実施の形態によるＬｉＣａＦ結晶による紫外線波長板の特性例を示す図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、フッ化物単結晶を用いた紫外線応用の波長板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造装置用のフォトリソグラフィーなどのレーザー加工の分野では、より精密に加工する必要から、紫外光を利用することが多くなってきている。そのために、レンズ、プリズム、ハーフミラー、窓材等の光学部材用の硝材として、フッ化物単結晶が検討されている。
【０００３】
また、精密測定等には光制御用に波長板が用いられており、通常は複屈折を示す水晶又はＭｇＦ２から加工される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した材料の複屈折率は、０．０１のオーダーであり、紫外領域での波長板を作成する場合、加工誤差の小さいことが要求されている。そのためには高い加工精度が必要になること、ファーストオーダー波長板作成には、厚さ１０μｍ以下の加工が必要となり実用上無理であること、等が問題となっている。
【０００５】
そこで、本発明の一技術的課題は、製作困難であったファーストオーダーの波長板の作成が容易となり、その加工精度も緩和され、より実用的な紫外域波長板を提供することにある。
【０００６】
また、本発明のもう一つの技術的課題は、２波長でファーストオーダーの波長板が単板で作成できる波長板を提供することにある。
【０００７】
従って、本発明の一般的な技術的課題は、紫外線応用の範囲が広がり、より高精度の評価システムの構築につながる波長板を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、半導体製造装置用のフォトリソグラフィーを始め紫外線応用で使用される波長板について、その実用性に優れるものを提供するものである。
【００１１】
本発明によれば、フッ化リチウムカルシウムアルミニウム単結晶をもとに加工してなることを特徴とする紫外線応用の波長板が得られる。
【００１２】
また、本発明によれば、フッ化リチウムストロンチウムアルミニウム単結晶をもとに加工してなることを特徴とする紫外線応用の波長板が得られる。
【００１３】
また、本発明によれば、フッ化リチウムストロンチウムガリウム単結晶をもとに加工してなることを特徴とする紫外線応用の波長板が得られる。
【００１４】
また、本発明によれば、前記いずれか一つの紫外線応用の波長板において、前記単結晶に、更に、Ｍｇ及びＢｅの内の少なくとも一種が合量で０．０５〜２ｍｏｌ％添加されていることを特徴とする紫外線応用の波長板が得られる。
【００１５】
また、本発明によれば、前記紫外線応用の波長板において、前記フッ化リチウムカルシウムアルミニウム単結晶は、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｓｒ及びＧａの内の少なくとも一種を０．０５〜２ｍｏｌ％添加したものからなることを特徴とする紫外線応用の波長板が得られる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
まず、本発明をさらに詳細に説明する。
【００１７】
本発明の波長板として、フッ化リチウムカルシウムアルミニウム（ＬｉＣａＡｌＦ６：ＬｉＣＡＦと以下表記）は、複屈折率が１０−３以下と水晶やＭｇＦ２の１／１０以下であることから、厚さに対するリターデーションの変化が緩やかであるため、加工誤差が一桁以上緩和される。
【００１８】
このフッ化物単結晶は、引き上げ方等で育成されるが、他にブリッジマン法によっても得ることができる。
【００１９】
また、単板でファーストオーダーの波長板を作成できる為、入射角や波長の許容幅の大きな波長板を製作できる。さらに、本結晶は複屈折率が紫外域で特異な分散を持つ為、２波長でファーストオーダーの波長板を単板で実現することが可能となる。単板作製には、単結晶のＡ軸方向に垂直な方向に切り出せば良い。
【００２０】
紫外線耐久性を考慮し、ＬｉＣＡＦにＢｅまたはＭｇを添加することが有効であり、波長板材料としても耐久性の優れることが分かった。
【００２１】
次に、本発明の波長板として、Ｂｅ又はＭｇ添加のＬｉＣＡＦを用いた紫外域応用の波長板を例にあげてより詳細に説明する。
【００２２】
（第１の実施の形態）
ＳｉＯ２またはＭｇＦ２の複屈折率は、０．０１のオーダーであり、厚さが１μｍ変化するとリターデーションは１０ｎｍ程度変化する。従って、１９３ｎｍでリターデーション±３°の波長板を製作する為には、厚さ精度を±０．１６μｍで加工する必要があり、研磨で実現することは極めて困難である。
【００２３】
一方、ＬｉＣＡＦの複屈折率は１９３ｎｍで６．６×１０−４程度であり、１μｍ当たりのリターデーション変化量は０．６６ｎｍとなる。
【００２４】
したがって、前述と同様の波長板を製作する為には、±２．４４μｍの精度で加工すればよく、遥かに製作が容易なものとなる。
【００２５】
（第２の実施の形態）
ＭｇＦ２で１９３ｎｍのファーストオーダーのλ／２波長板を製作する場合、１μｍ当たり約１０ｎｍのリターデーションが得られるので、波長板の厚さは１９３／２／１０＝９．６５μｍとなる。しかしこのような厚さは仮に研磨できたとしても機械的強度が弱く実用的ではない。その為、厚さを数１００μｍ以上としたマルチオーダーの波長板が用いられるが、この場合、波長や入射角の許容幅が狭いものとなる。波長帯域を広げる場合は、４．８２５μｍだけ厚さが異なる結晶を結晶軸が直交するように貼りあわせてファーストオーダーの波長板を製作する場合もあるが、この場合は、入射角の許容角がさらに狭くなってしまうと同時に、接合面の存在による耐光強度も低下してしまう。
【００２６】
一方、ＬｉＣＡＦで１９３ｎｍに対するファーストオーダーのλ／２波長板（単板タイプ）を製作する場合、結晶の厚さは１４７μｍと実用的なものである。
【００２７】
（第３の実施の形態）
ＬｉＣＡＦ結晶の紫外域の複屈折率は、波長が短くなるほど小さくなるという特異な分散を持っており、２２０ｎｍ近傍では波長と複屈折率の大きさが比例する為、通常のファーストオーダーの波長板よりも波長依存性の小さい波長板の製作が可能となる。
【００２８】
また、図１に示すように、基板の厚さを適当に選ぶと、２２０ｎｍを挟む２波長（例１９３及び２５７ｎｍ）でファーストオーダーという単板の波長板を設計することが可能であり、例えば、加工用に１９３．４ｎｍのエキシマレーザー、観察系は水銀ランプといった光学系において波長や入射角の許容値の大きな波長板として使用することができる。
【００２９】
更に、波長依存性が極めて小さくなる波長（２２０ｎｍ）や同時に波長板として機能する２波長は、結晶中のＣａを適当な比率でＳｒに置換すること、または同時にＡｌを適当な比率でＧａに変換することにより可変することができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、従来は製作困難であったファーストオーダーの波長板の作成が容易となり、その加工精度も緩和され、より実用的な紫外域波長板を作成することができる。
【００３１】
更に、本発明によれば、２波長でファーストオーダーの波長板が単板で作成できる。
【００３２】
従って、本発明によれば、前述したように、数多くの重大な効果が認められ、紫外線応用の範囲が広がり、より高精度の評価システムの構築につながる波長板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第３の実施の形態によるＬｉＣａＦ結晶による紫外線波長板の特性例を示す図である。
Claims (5)
- フッ化リチウムカルシウムアルミニウム単結晶をもとに加工してなることを特徴とする紫外線応用の波長板。
- フッ化リチウムストロンチウムアルミニウム単結晶をもとに加工してなることを特徴とする紫外線応用の波長板。
- フッ化リチウムストロンチウムガリウム単結晶をもとに加工してなることを特徴とする紫外線応用の波長板。
- 請求項１から３の内のいずれか一つに記載の紫外線応用の波長板において、前記単結晶に、更に、Ｍｇ及びＢｅの内の少なくとも一種が合量で０．０５〜２ｍｏｌ％添加されていることを特徴とする紫外線応用の波長板。
- 請求項 1 に記載の紫外線応用の波長板において、前記フッ化リチウムカルシウムアルミニウム単結晶は、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｓｒ及びＧａの内の少なくとも一種を０．０５〜２ｍｏｌ％添加したものからなることを特徴とする紫外線応用の波長板。
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|---|---|---|---|
| JP2002206703A JP4180320B2 (ja) | 2002-07-16 | 2002-07-16 | 紫外線応用の波長板 |
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2002
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