JP4210058B2 - フッ化カルシウム（ＣａＦ２）ストレスプレートおよびそれを作製する方法 - Google Patents

Description

【０００１】
（発明の背景）
（発明の分野）
本発明は、一般に、光学波面を遅延するのに使用する光学ストレスプレートおよびそれを作製する方法に関する。
【０００２】
（関連技術）
多くの半導体製作システムは、半導体ウエハを製作する際に、写真平版技術を利用している。製作中において、１層またはそれ以上の層の回路パターンが半導体ウエハ上に積み重ねられる。これは、レチクルを光で照射することにより達成され、この場合、このレチクルは、所望の回路パターンを含む。得られたレチクル画像は、次いで、この半導体ウエハを覆う感光性レジスト上に投射される。一連の露光および引き続いた加工の後、所望の回路パターンを含む半導体ウエハが製造される。
【０００３】
この半導体ウエハ上で製作できる最小の特徴がその照射システムで使用される光の光学波長に限定されることは、周知である。回路のクロック速度の上限が半導体特徴のサイズとは逆に変わることもまた、周知である。従って、さらに速いクロック速度が要求されていることで、半導体は、より小さい回路特徴を有することが必要となっている。０．２５μｍ（マイクロメーター）の回路特徴は、１９３ｎｍ（ナノメーター）の光波長を使用する写真平版システムを使って、達成される。０．２５μｍより小さい形状を得るためには、さらに小さい波長（例えば、１５７ｎｍ）を使用しなければならない。
【０００４】
写真平版法で使用される照射システムは、種々の光学要素を含み、これらは、この半導体ウエハ上でレチクル画像を投射するように光を操作する。この照射システムにある１つの一般的な要素は、光学遅延プレート（これはまた、ストレスプレートとも呼ばれている）である。ストレスプレートは、光波面を規定量だけ遅延するのに使用できる。ストレスプレートはまた、光の偏光を１つの偏光から他の偏光へと変換するのに使用できる。例えば、その入射光に対して４５度回転される１／４（クォーター）波ストレスプレートは、直線偏光を円偏光に変換し、逆もまた同様である。他の例では、１／４波ストレスプレートおよびミラーを使用することにより、水平偏光が垂直偏光へと変換される。これは、この１／４波ストレスプレートを通って水平偏光を伝達して円偏光（ＣＰ）を発生させることにより、行われる。このＣＰ光は、次いで、このミラーから反射されて、そのＣＰ偏光を逆にする。最後に、反射したＣＰ光は、この１／４波ストレスプレートを通って戻されて、垂直偏光を発生させる。
【０００５】
ストレスプレートが望ましいように機能するためには、それは、対象波長で十分な光を透過する材料から製作しなければならない。従来のストレスプレートは、溶融シリカまたは人造石英から作製されている。これらの従来の材料は、１９３ｎｍより低い波長では、光を十分に透過しない。上で述べたように、この半導体ウエハ上で製作できる最小の特徴は、そのシステムで使用される光の光学波長に限定される。そういうものとして、従来のストレスプレートを利用する写真平版システムは、約０．２５μｍより小さい特徴を製造できない。従って、０．２５μｍより小さい回路特徴を有する半導体ウエハの製作を支援するために、１９３ｎｍより低い光学波長（１５７ｎｍを含めて）で機能するストレスプレートが必要とされている。
【０００６】
（発明の要旨）
本発明は、フッ化カルシウム（ＣａＦ_２）光学ストレスプレートおよびそれを作製する方法に関する。このＣａＦ_２ストレスプレートは、ＣａＦ_２立方平面（ｃｕｂｉｃ ｐｌａｎｅ）にある表面を有し、そして透過軸に沿って１セットの立方平面に入射する光学波面を遅延する。所望の遅延を実行するために、このＣａＦ_２ストレスプレートは、第一屈折率（これは、この光学波面の第一フィールド要素で見える）および第二屈折率（これは、この光学波面の第二フィールド要素で見える）を有する。このストレスプレートの光学遅延は、２つの屈折率間の差に比例している。１実施態様では、第一屈折率は、このＣａＦ_２材料に特徴的な屈折率であり、そして第二屈折率は、この特徴的な屈折率よりも高いかまたは低い。代替実施態様では、第一屈折率は、この特徴的な屈折率よりも高く、そして第二屈折率は、この特徴的な屈折率よりも低い。
【０００７】
ＣａＦ_２から光学遅延を作ることの利点は、ＣａＦ_２が、伝統的な光学材料（例えば、溶融シリカまたは人造石英）と比較したとき、殆ど減衰なしに、１９３ｎｍより低い波長（１５７ｎｍの波長を含めて）を有する光を透過できることにある。従って、ＣａＦ_２ストレスプレートによれば、半導体製作システムは、１５７ｎｍ以下の光波長を使用して、０．２５μｍ以下の回路特徴を作製できるようになる。
【０００８】
本発明はまた、ＣａＦ_２の試料から規定光学遅延を有するＣａＦ_２ストレスプレートを製作する方法を含む。この方法は、このＣａＦ_２試料が典型的には開裂平面に沿って配向されるので、この試料に対する立方平面の配向を決定する工程を包含する。次ぎに、この試料は、その表面がＣａＦ_２立方平面で配向されたＣａＦ_２プレートを作製するように、加工される。これは、その確認された立方平面に沿って、このＣａＦ_２試料からＣａＦ_２プレートを切断することに次いで、この試料を商用仕上げまで研磨することにより、行うことができる。次ぎに、この立方平面の表面の少なくとも一対に垂直で、入射光学波面に対する透過軸に垂直に、圧縮力または張力が加えられる。この圧縮力または張力は、その力ベクトルの方向に沿って配向された電磁場に対して特徴的な屈折率を変更する効果を有する。その後、このＣａＦ_２ストレスプレートは、効果的に、２つの屈折率を有し、この場合、その光学遅延量は、それらの屈折率の間の差に比例している。次ぎに、測定した遅延が規定遅延に十分に近いかどうかを決定するために、この光学遅延の量が測定される。もし、そうでないなら、所望の遅延が達成されるまで、さらに高い圧縮力または応力を加えることができる。本発明の実施態様では、３００ｐｓｉ（１平方インチあたりのポンド数）〜５００ｐｓｉの力を加えると、その入射光学波面に対して、９０度の光学遅延が起こる。
【０００９】
代替実施態様では、圧縮力または張力の代わりに、このＣａＦ_２プレートには、剪断力が加えられる。これらの剪断力は、このＣａＦ_２プレートの立方平面に対して４５度回転された機構面に沿って、加えられる。この圧縮力または張力と同様に、この剪断力は、結果として生じる力ベクトルの方向で、このＣａＦ_２プレートの屈折力を変えるように働く。
【００１０】
本発明のさらに他の特徴および利点は、本発明の種々の実施態様の構造および操作と同様に、添付の図面を参照して、詳細に記述されている。１要素が最初に現れる図面は、典型的には、対応する参照番号において、最も左の文字および／または数字で示される。
【００１１】
（好ましい実施形態の詳細な説明）
１．実施例環境
本発明を詳細に説明する前に、本発明の実施例環境を説明するのが有用である。この実施例環境の説明は、便宜上のためにのみ行われ、いずれの様式でも、本発明を限定するとは解釈されない。事実、本発明の説明を読んだ後、本明細書中で記述した環境よりもむしろ代替環境でいかにして本発明を実行するかは、当業者に明らかとなる。
【００１２】
図１は、ウエハ１２７上で光を集中する照射システム１００を含む実施例環境を図示している。照射システム１００は、ウエハ１２７上で所望の回路パターンを製造する食刻システムの一部であり得る。照射システム１００は、以下の部分を含む：光源１０３；ミラー１０６；ストレスプレート１０９；ビームスプリッタキューブ１２１（これは、セクション１１２および１１８およびコーティング１１５を有する）；および焦点モジュール１２４。
【００１３】
照射システム１００は、以下のようにして作動する。光源１０３は、特定の波長および偏光を有する光波１０４（これは、ビームスプリッタキューブ１２１上で入射する）を提供する。論述の目的上、光波１０４は、垂直に偏光されるが、他の偏光も使用できる。
【００１４】
光波１０４は、キューブ１２１のセクション１１２を通り、コーティング１１５上で入射する。コーティング１１５は、その入射光の偏光に依存して変わる光学透過特性を有する。この入射光が垂直に偏光されるとき、コーティング１１５は、光を反射する。この入射光が水平に偏光されるとき、コーティング１１５は、光を透過である。光波１０４は、垂直に偏光されるので、コーティング１１５によって、ストレスプレート１０９へと上方に反射される。
【００１５】
ストレスプレート１０９は、対象波長で、約１／４波のストレスプレートであり、その入射波面に対するｚｘ平面で、４５度だけ回転される。その結果、ストレスプレート１０９は、垂直偏光を円偏光（ＣＰ）１０７に変換し、これは、ミラー１０６上に入射する。
【００１６】
ミラー１０６は、ＣＰ光１０７を反射し、その円偏光を逆にして、逆ＣＰ光１０８を発生させる。ＣＰ光１０８は、ストレスプレート１０９を通って逆に伝播し、キューブ１２１上に入射する水平偏光１１０へと変換される。従って、ミラーを使用して直線偏光を１／４波のストレスプレートに２回通すことにより、その直線偏光は、維持されるが、その偏光は、９０度だけ回転される。
【００１７】
キューブ１２１は、水平偏光１１０を実質的に変えることなく焦点モジュール１２４に通す。これは、コーティング１１５が上述のように水平偏光を透過させるので、起こる。
【００１８】
焦点モジュール１２４は、所望の回路パターンを有するレチクルを含む。焦点モジュール１２４は、このレチクルに入射光を通して、ウエハ１２７に集中するレチクル像１２６を発生させる。
２．フッ化カルシウム（ＣａＦ_２）ストレスプレート
図２Ａは、本発明の実施形態に従って光学波面を遅延するストレスプレート２００を図示している。ストレスプレート２００は、化学記号ＣａＦ_２を有するフッ化カルシウム材料から作製される。ＣａＦ_２は、面心立方である周知の結晶構造を有する。図２Ｂは、ＣａＦ_２に対する面心立方構造を図示しており、これは、その立方体の６つの表面の各々の中心で追加のＣａイオンを有する立方体を規定する８個のカルシウム（Ｃａ）イオンを含む。（これらのフッ素イオンは、説明を簡単にするためには図示されていない）。この立方体の外面は、立方面であり、その開裂平面は、点線で規定されている。開裂平面の一部は、ＣａイオンであるＣａ_１、Ｃａ_２およびＣａ_３で規定され、斜めにハッチングされている。結晶性材料を最も切断または破断し易い平面は、その開裂平面に沿っており、その立方面ではない。
【００１９】
ＣａＦ_２から光学遅延を作製することの利点は、ＣａＦ_２が伝統的な光学材料（例えば、溶融シリカまたは人造石英）と比較したとき、殆ど減衰なしに、１９３ｎｍより低い波長（１５７ｎｍの波長を含めて）を有する電磁波を透過できることにある。従って、ＣａＦ_２ストレスプレートによれば、０．２５μｍより小さい回路形状を備えた半導体を製作する製造工程が可能となる。
【００２０】
ストレスプレート２００は、電磁（ＥＭ）場配向に依存して、ＥＭ場で見える２つの異なる屈折率を有する。第一屈折率は、ｎ_１であり、ベクトル２０３で配向するＥＭ場で見える。第二屈折率は、ｎ_２であり、ベクトル２０６で配向するＥＭ場で見える。理解できるように、ある材料に対する屈折率は、空き領域での位相速度に対して、その材料を通って移動している電磁波に対する位相速度を規定する。
【００２１】
本発明の実施形態では、ｎ_１は、乱されていない（ｕｎｄｉｓｔｕｒｂｅｄ）ＣａＦ_２に特徴的な屈折率であり、そしてｎ_２は、それより高いまたは低い屈折率であって、これは、ベクトル２０６と一直線になった圧縮力または張力で引き起こされる。圧縮力および／または張力を使用してＣａＦ_２に特徴的な屈折率を変えることは、以下の節でさらに論述する。あるいは、ｎ_１およびｎ_２の両方は、乱されていないＣａＦ_２の屈折率とは異なり、この場合、その一方（ｎ_１またはｎ_２）は、乱されていないＣａＦ_２の屈折率よりも高い屈折率を有し、他方は、乱されていないＣａＦ_２の屈折率よりも低い屈折率を有する。（以下、ベクトル２０３は、屈折率ベクトル２０３と呼び、その付随した屈折率ｎ_１を含むと仮定する。同様に、ベクトル２０６は、屈折率ベクトル２０６と呼び、その付随した屈折率ｎ_２を含むと仮定する）。
【００２２】
図２Ａで示すように、両方の屈折率ベクトル２０３および２０６は、ＣａＦ_２立方面の付随セットに垂直であり、従って、互いに垂直である。ベクトル２０３および２０６はまた、ストレスプレート２００に付随した透過軸２０９にも垂直である。透過軸２０９は、光学波面が所望の遅延を達成するためにストレスプレート２００を通って移動する必要がある方向を規定する。ストレスプレート２００については、図２Ａに対する座標系で規定されるように、第一屈折率ベクトル２０３は、そのｚ軸に沿って整列され、また、第二屈折率ベクトル２０６は、そのｘ軸に沿って整列される。透過軸２０９は、平面２００を通るｙ軸に沿っている。所望の光学遅延は、そのｙ軸に沿ってストレスプレート２００のいずれかの側面を通って光学波面２１２を透過することにより、達成できる。
【００２３】
光学波面２１２が透過軸２０９に沿ってこのストレスプレートを通るとき、この光学波面は、これらの屈折率ベクトルの間の差に比例した量だけ、遅延される（ｒｅｔａｒｄｅｄ ｏｒ ｄｅｌａｙｅｄ）。この遅延は、光学波面２１２が第一屈折率ベクトル２０３で配向されるＥＭ場成分を有するので、また、第二屈折率ベクトル２０６で配向されるＥＭ場成分を有するので、起こる。結果として、ベクトル２０３で配向されたＥＭ場成分は、ストレスプレート２００を通っている間、ベクトル２０６で配向されたＥＭ場成分の位相速度とは異なる位相速度を有し、それにより、この遅延を実行する。
３．ＣａＦ_２ストレスプレートを製作する方法
上記のように、ＣａＦ_２ストレスプレートは、光学波面の異なるＥＭ場成分で見られる２つの異なる屈折率を有することにより、その光学波面を遅延するように作動する。本節は、ＣａＦ_２プレートの立方面の表面に加えられる圧縮力、張力および剪断力を使用して、このＣａＦ_２ストレスプレートを製作する方法を記述する。
【００２４】
Ａ．圧縮力および／または張力
図３は、操作上のフローチャート３００を描写しており、これは、本発明の実施形態に従って、ＣａＦ_２材料の試料からＣａＦ_２ストレスプレートを製造する方法を記述している。フローチャート３００は、以下のように記述される。
【００２５】
工程３０２では、ＣａＦ_２材料の試料が受容される。図４は、開裂平面４０４および立方面４０６を有するＣａＦ_２試料４０２を図示している。未加工の試料は、典型的には、開裂平面で配向される。何故なら、その開裂平面は、新たに成長したＣａＦ_２インゴットからこの試料を切断する最も好都合な平面であるからである。
【００２６】
工程３０４では、このＣａＦ_２試料に対する立方面の配向が決定される。１試料に対する立方面の配向を決定することは、公知のＸ線技術または他の標準的な技術を使用して、行うことができる。この立方面の配向は、図４で立方面により規定されたＣａＦ_２プレート４０８で図示されているように、それらの立方面に沿って配向した表面を有するＣａＦ_２プレートがＣａＦ_２試料から切断できるように、決定される。
【００２７】
工程３０６では、このＣａＦ_２試料は、ＣａＦ_２立方面にある６個の全ての表面を有するＣａＦ_２プレートを作製するように、処理される。工程３０６は、さらに、図５で示したフローチャート５００で記述され、これは、以下のようにして、記述される。工程５０２では、図４で示したＣａＦ_２プレートで図示されているように、このＣａＦ_２試料から、そのＣａＦ_２立方面で配向されたＣａＦ_２プレートが切断される。結晶材料を切断または研磨する種々の技術は、当業者により公知である。工程５０４では、このＣａＦ_２プレートは、商用仕上げまで研磨され、その結果、それらの表面は、光学透過に十分に平坦かつ平行になる。図６Ａは、試料４０２から切断された後のＣａＦ_２プレート４０８を描写しており、この場合、このプレートの全ての６個の表面４０６ａ〜ｆは、ＣａＦ_２立方面にある。
【００２８】
工程３０８では、この立方面の表面の少なくとも１セットに垂直で入射光学波面に対する透過軸に垂直に、圧縮力または張力が加えられる。この圧縮力または張力は、その力の方向で、このプレートに応力を加え、これは、この応力の方向に沿って配向された電磁場に対する屈折率を変える。言い換えれば、応力を加えたＣａＦ_２プレートは、効果的に、２つの屈折率を有する。一方の屈折率は、この応力の方向で配向された電磁場で見える。他の屈折率は、非応力方向で配向された電磁場で見える。それは、その透過軸に沿って移動している光学波面に対する所望の遅延を引き起こす電磁場の配向に従った異なる屈折率である。フローチャート３００の残りの工程は、以下でさらに記述する。
【００２９】
図６Ｂ〜６Ｇは、ＣａＦ_２プレート４０８に対して工程３０８で圧縮力および／または張力を加える種々の実施形態を図示している。これらの図は、加える力ベクトルに対して透過軸を規定するためにｙ軸に沿って表面４０６ｂ上で入射する光学波面６０２を含む。（表面４０６ｂは、簡単にするために、下面として図示している）。最適な遅延結果を得るためには、光学波面６０２は、表面４０６ｂに垂直に（従って、その力ベクトルに垂直に）入射するべきである。もし、この光学波面が上面４０６ａ上で入射するなら、同じ遅延が達成される。もし、光学波面６０２が横電磁（ＴＥＭ）波であるなら、波面６０２は、当業者が理解するように、ｘ方向でＥＭ場成分を有し、そしてｚ方向でＥＭ場成分を有する。図６Ｂ〜６Ｄは、ここで、さらに詳細に議論される。
【００３０】
図６Ｂでは、圧縮力６０４ａおよび６０４ｂは、そのｘ方向に沿って、ＣａＦ_２プレート４０８の表面４０６ｃおよび４０６ｄに垂直に加えられる。本発明の好ましい実施形態では、圧縮力は、表面４０６ｃ、ｄに接している１個またはそれ以上のネジを使用して、加えることができる。最高の結果を得るためには、この圧縮力は、複数のネジを使用して、表面４０６ｃおよび４０６ｄに沿って、均一に加えられるべきである。この圧縮力は、ｘ方向で配向されるＥＭ場で見えるＣａＦ_２プレートに対する屈折率を変える内部応力を引き起こす。そのｚ方向で配向されるＥＭ場に対する屈折率は、不変のままである。従って、光学波面６０２は、そのｘ方向で配向されるＥＭ場がｚ方向で配向されるＥＭ場と比較して遅延されるので、プレート４０８を通って移動することにより、遅延される。実験結果から、３００〜５００ｐｓｉの力を加えることにより、１５７ｎｍの波長で、９０度の遅延が達成できることが明らかとなる。
【００３１】
図６Ｃでは、張力（または引張り力）６０６ａ、ｂは、表面４０６ｃおよび４０６ｄに垂直に加えられる。好ましい実施形態では、張力は、各表面４０６ｃおよび４０６ｄに棒をエポキシ接着してこれらの棒を外向きに引っ張ることにより、加えることができる。上記のように、加えた力は、その力の方向で配向されるＥＭ場に対する屈折率を変え、それにより、所望の遅延を引き起こす。
【００３２】
図６Ｄでは、圧縮力６０８ａ、ｂは、表面４０６ｅおよび４０６ｆに加えられる。加えた力６０８は、ｘ方向ではなくｚ方向で配向されるＥＭ場に対する屈折率を変えて、それにより、所望の遅延を引き起こす。
【００３３】
図６Ｅでは、張力（または引張り力）６１０ａ、ｂは、所望の遅延を実行するために、表面４０６ｅおよび４０６ｆに垂直に加えられる。
【００３４】
図６Ｆでは、圧縮力６１２ａ、ｂは、表面４０６ｃおよび４０６ｄに垂直に加えられ、そして張力６１４ａ、ｂは、表面４０６ｅおよび４０６ｆに垂直に加えられる。この実施形態では、そのｘ方向で配向されるＥＭ場に対する屈折率は、そのｚ方向で配向で配向されるＥＭ場に対する屈折率と同様に、変えられる。しかしながら、一方の力が圧縮力であり、そして他方の力が張力であるので、一方の屈折率は、高くなり、そして他方の屈折率は、低くなる。
【００３５】
図６Ｇでは、張力６１４ａ、ｂは、表面４０６ｃおよび４０６ｄに垂直に加えられ、そして圧縮力６１６ａ、ｂは、表面４０６ｅおよび４０６ｆに垂直に加えられる。図６Ｆで記述したものと類似して、そのｘ方向およびｚ方向の両方で配向されるＥＭ波に対する屈折率は、変えられるが、それらの変化は、反対の符号を有する。
【００３６】
図６Ｂ〜６Ｇでは、これらの圧縮力および／または張力は、入射光学波形（平面４０６ａおよび４０６ｂ）を受容するセットの平面ではない立方面に加えられることが注目される。その代わりに、これらの圧縮力または張力は、他の２セットの立方面の１個またはそれ以上に加えられる。これらの他のセットの立方面には、４０６ｃ、４０６ｄ、４０６ｅおよび４０６ｆがある。
【００３７】
今ここで、フローチャート３００に戻ると、工程３１０では、この光学遅延は、所望量の遅延であるかどうか決定するために、その対象波長で測定される。光学遅延を測定する種々の装置（偏光計を含めて）は、関連技術の当業者に公知である。
【００３８】
図７は、応力プレート４０８の光学遅延が入力光学波面６０２に対して所望の９０度に達したかどうかを決定する測定システム７００を図示している。考察の目的のために、光学波面６０２は、垂直に偏光される。図７は、垂直偏光子７０３、ストレスプレート４０８、ミラー７０６および検出器７０９を含み、以下のようにして作動する。
【００３９】
偏光子７０３は、垂直偏光波面６０２に一致しており、従って、波面６０２をストレスプレート４０８に実質的に通す。ストレスプレート４０８は、ｚｘ平面で４５度回転され、それにより、波面６０２を円偏光波面７０７に変換する。ミラー７０６は、ＣＰ波面７０７を反射し、そしてＣＰ偏光を逆にして、ＣＰ波面７０８を生じる。ＣＰ波面７０８は、戻って、ストレスプレート４０８を通り、もし、このストレスプレートの遅延が実質的に９０度であるなら、実質的に水平に偏光した光７０４に変換される。垂直偏光子７０３は、光７０４を受容し、水平に偏光された任意のコンテントを拒絶し、この垂直コンテントを光７０２として通す。検出器７０９は、偏光子７０３を通る光７０２の信号強度を測定する。ストレスプレート４０８の遅延が９０度に近くなる程、光７０４は、より多く拒絶され、光７０２に対して測定される信号強度がより小さくなる。このストレスプレートの遅延が９０度から変わると、検出器７０９は、偏光子７０３を通っている光のさらに高い信号強度を検出する。
【００４０】
工程３１２では、このストレスプレートの遅延が、その所望量に十分に近いかどうかが決定される。もし、測定システム７００を使用するなら、光７０２の測定した信号強度に基づいて、決定３１２がなされる。言い換えれば、もし、この信号強度が閾値より上であるなら、この遅延は、所望の９０度に十分に近くはない。もし、この遅延が十分であるなら、この工程は終わり、ストレスプレート４０８は、完成して、使える状態である。もし、この遅延が、十分ではないなら、この圧縮力および／または張力は、工程３１４で増加でき、その測定工程は、所望の遅延に達するまで、繰り返すことができる。
【００４１】
Ｂ．剪断力
フローチャート３００は、そのＣａＦ_２プレートの機械的平面および／または立方面に垂直に加えられる圧縮力および／または張力を使用して、ＣａＦ_２ストレスプレートを作製する方法を記述した。あるいは、ＣａＦ_２ストレスプレートは、このプレートに加えられる剪断力を使用して、製作できる。図８は、１つまたはそれ以上の剪断力を使用してＣａＦ_２ストレスプレートを作製する方法を記述しているフローチャート８００を示す。フローチャート８００の工程３０２、３０４および３１０〜３１４は、フローチャート３００で記述したものと同じであり、これは、読者をさらに詳細な内容に誘導する。新しい工程８０２および８０４は、以下のようにして記述される。
【００４２】
工程８０２では、そのＣａＦ_２試料は、その透過軸の周りでＣａＦ_２立方面に対して４５度回転される機械的平面を有するＣａＦ_２プレートを作製するように、加工される。工程８０２は、さらに、図９で示したフローチャート９００で記述され、以下のようにして記述される。工程９０２では、ＣａＦ_２プレートは、これらの機械的平面のうちの４面（それは、この透過軸を規定しない）が工程３０４で見られたＣａＦ_２立方面に対して４５度回転されるように、そのＣａＦ_２試料から切断される。結晶材料を切断または研磨する種々の技術は、当業者により公知である。他の２つの機械的平面は、ＣａＦ_２立方面にあるように切断され、そして光学波面に対する透過軸を規定する。工程９０４では、これらの表面は、商用仕上げまで研磨され、その結果、これらの表面は、光学透過に必要なように十分に平坦で平行となる。
【００４３】
図１０Ａは、工程９０２および９０４に従って加工した後のＣａＦ_２プレート１００２を描写している。記述したように、ＣａＦ_２プレート１００２は、機械的平面１００４ａ〜ｄを有し、これらは、立方面１００６ａ〜ｄに対して、透過軸１００８の周りで、４５度回転される。そういうものとして、立方面１００６ａ〜ｄは、図１０Ａで示すように、プレート１００２内で「ダイヤモンド」形状をなす。機械的平面１００４ｅおよび１００４ｆは、それぞれ、プレート１００２の「頂」および「底」面であり、ＣａＦ_２立方面にある。そういうものとして、機械的平面１００４ｅおよび１００４ｆは、光学透過軸１００８に垂直であり（それを規定する）。
【００４４】
工程８０４では、その機械的平面に沿って、その入射光学波面の透過軸に垂直に、剪断力が加えられる。これらの剪断力は、このＣａＦ_２プレートが回転するのを防止する様式で、このＣａＦ_２プレートの対向しているコーナーに向けられる。この圧縮力／張力方法と同様に、これらの剪断力は、所望の光学遅延を実行するために、結果として生じる力ベクトルの方向で、このＣａＦ_２プレートの屈折率を変える。
【００４５】
図１０Ｂおよび１０Ｃは、このＣａＦ_２プレートの屈折率を変える剪断力を加える種々の実施形態の一部を図示している。図１０Ｂおよび１０Ｃは、以下のようにして論述する。
【００４６】
図１０Ｂでは、剪断力１０１０ａおよび１０１０ｂは、それぞれ、表面１００４ｂおよび１００４ｃに沿って、コーナー１０１２に加えられる。また、剪断力１０１６ａおよび１０１６ｂは、それぞれ、表面１００４ａおよび１００４ｄに沿って、コーナー１０１４に加えられる。剪断力は、各表面１００４に棒をエポキシ接着してこの棒を適切な方向で引っ張ることにより、実行できる。結果として生じる力は、伸展力１０１８ａおよび１０１８ｂであり、これらは、コーナー１０１２および１０１４を互いから離れて伸展するように作用する。また、圧縮力１０１９ａおよび１０１９ｂは、コーナー１００３および１００５を互いに向かって圧縮するように作用する。伸展力１０１８ａ、ｂおよび圧縮力１０１９ａ、ｂは、それらの各個の軸の方向に沿って、その屈折率を変え、従って、所望の光学遅延を実行する。力１０１８ａ、ｂは、コーナー１０１２および１０１４により形成された対角線に沿って向けられる。従って、力１０１８ａ、ｂは、立方面１００６ｂ、１００６ｄに垂直であるが、機械的平面１００４ａ〜ｄに対して、そのｚｘ平面で４５度回転される。同様に、力１０１９ａ、ｂは、立方面１００６ａおよび１００６ｃに垂直であるが、機械的平面１００４ａ〜ｄに対して、そのｚｘ平面で４５度回転される。これは、図６Ａ〜６Ｇの圧縮力および張力（これらは、全て、ストレスプレート４０８の機械的平面に垂直であった）とは対照的である。この違いの結果、剪断力を使用して製作した９０度ストレスプレートは、その入射光学波面の偏光を直線偏光から円偏光へとシフトするために、そのｚｘ平面で４５度回転する必要はなく、逆もまた同様である。その理由は、結果として生じる力ベクトル１０１８および１０１９がそのｚｘ平面で既に４５度回転しているからである。
【００４７】
図１０Ｃでは、コーナー１０１２には、表面１００４ｂおよび１００４ｃに沿って、それぞれ、剪断力１０２０ａおよび１０２０ｂが加えられる。また、コーナー１０１４には、表面１００４ａおよび１００４ｄに沿って、それぞれ、剪断力１０２２ａおよび１０２２ｂが加えられる。その結果、圧縮力１０２４ａおよび１０２４ｂは、コーナー１０１２、１０１４で形成された対角線に沿って作用し、この対角線に沿って、その屈折率を変える。また、伸展力１０２６ａおよび１０２６ｂは、コーナー１００３、１００５の対角線に沿って作用し、この対角線に沿って、その屈折率を変える。図１０Ｂのように、結果として生じる圧縮力１０２４ａ、ｂは、立方面１００６ｂおよび１００６ｄに垂直であるが、機械的平面１００４ａ〜ｄに対して４５度回転される。同様に、伸展力１０２６ａ、ｂは、立方面１００６ａおよび１００６ｃに垂直であるが、機械的平面１００４ａ〜ｄに対して４５度回転される。従って、その入射光学波面の偏光を直線偏光から円偏光へと変えるために、このストレスプレートを回転する必要はなく、逆もまた同様である。
【００４８】
（結論）
本発明の方法および要素の模範実施形態が本明細書中で記述されている。他の箇所で述べたように、これらの模範実施形態は、例示のためにのみ記述されており、限定するものではない。他の実施形態は可能であり、本発明に含まれる。このような他の実施形態は、本明細書中に含まれる教示に基づいて、当業者に明らかとなる。それゆえ、本発明の広がりおよび範囲は、上記の代表的な実施形態のいずれにも限定されないが、上記請求の範囲およびそれらの等価物に従ってのみ、規定すべきである。
【図面の簡単な説明】
本発明は、添付の図面を参照して記述される。
【図１】 図１は、本発明の模範実施態様である照射システムのダイヤグラムを図示している。
【図２Ａ】 図２Ａは、本発明の実施態様に従ったＣａＦ_２ストレスプレートを図示している。
【図２Ｂ】 図２Ｂは、ＣａＦ_２に対する面心立方結晶構造を図示している。
【図３】 図３は、本発明の実施態様に従って、圧縮力および／または張力を使用して、ＣａＦ_２ストレスプレートを作製するフローチャート３００を図示している。
【図４】 図４は、本発明の実施態様に従って、立方平面に沿って配向されたＣａＦ_２プレートを含む開裂平面に沿って配向された未加工ＣａＦ_２の試料を図示している。
【図５】 図５は、本発明の実施態様に従って立方平面に沿って配向されたＣａＦ_２プレートを製造するためにＣａＦ_２の試料を加工するフローチャート５００を図示している。
【図６Ａ】 図６Ａは、本発明の実施態様に従って立方平面に沿って配向されたＣａＦ_２プレートを図示している。
【図６Ｂ】 図６Ｂは、本発明の実施態様に従って所望の光学遅延を実行するためにＣａＦ_２立方平面に垂直に圧縮力および／または張力を加える種々の組合せを図示している。
【図６Ｃ】 図６Ｃは、本発明の実施態様に従って所望の光学遅延を実行するためにＣａＦ_２立方平面に垂直に圧縮力および／または張力を加える種々の組合せを図示している。
【図６Ｄ】 図６Ｄは、本発明の実施態様に従って所望の光学遅延を実行するためにＣａＦ_２立方平面に垂直に圧縮力および／または張力を加える種々の組合せを図示している。
【図６Ｅ】 図６Ｅは、本発明の実施態様に従って所望の光学遅延を実行するためにＣａＦ_２立方平面に垂直に圧縮力および／または張力を加える種々の組合せを図示している。
【図６Ｆ】 図６Ｆは、本発明の実施態様に従って所望の光学遅延を実行するためにＣａＦ_２立方平面に垂直に圧縮力および／または張力を加える種々の組合せを図示している。
【図６Ｇ】 図６Ｇは、本発明の実施態様に従って所望の光学遅延を実行するためにＣａＦ_２立方平面に垂直に圧縮力および／または張力を加える種々の組合せを図示している。
【図７】 図７は、本発明の実施態様に従って９０度ストレスプレートを測定する測定システム７００を図示している。
【図８】 図８は、本発明の実施態様に従って剪断力を使用してＣａＦ_２ストレスプレートを作製するフローチャート８００を図示している。
【図９】 図９は、本発明の実施態様に従って、ＣａＦ_２立方平面に対して透過軸の周りに４５度回転された機構面を有するＣａＦ_２プレートを製造するためにＣａＦ_２の試料を加工するフローチャート９００を図示している。
【図１０Ａ】 図１０Ａは、ＣａＦ_２立方平面に対して４５度回転された機構面を有するＣａＦ_２プレートを図示している。
【図１０Ｂ】 図１０Ｂは、本発明の実施態様に従って光学遅延を実行するためにＣａＦ_２立方平面に沿って（またはそれに隣接して）剪断力を加える種々の実施態様を図示している。
【図１０Ｃ】 図１０Ｃは、本発明の実施態様に従って光学遅延を実行するためにＣａＦ_２立方平面に沿って（またはそれに隣接して）剪断力を加える種々の実施態様を図示している。

Claims (7)

1. ＣａＦ_２ストレスプレートを作製する方法であって、該ストレスプレートは、透過軸に沿って該ストレスプレートに入射する光学波面に対して規定遅延を有し、該方法は、以下：
   （１）第一セットの面および第二セットの面を有するＣａＦ_２プレートを用意する工程であって、該第一セットの面は、ＣａＦ_２立方面に対して約４５度回転され、そして該第二セットの面は、ＣａＦ_２立方面にあり、該透過軸を規定する工程；および
   （２）該ＣａＦ_２プレートの該第一セットの面に剪断力を加えて、それにより、該剪断力は、該透過軸に沿って移動している光学波面に対して該規定遅延を引き起こす工程、
   を包含する、方法。
2. さらに、
   （３）前記工程（１）の前に、未配向ＣａＦ_２試料の立方面の配向を決定する工程；および
   （４）該立方面の配向に基づいて該ＣａＦ_２試料を処理して、第一セットの面および第二セットの面を有するＣａＦ_２プレートを作製する工程であって、該第一セットの面は、ＣａＦ_２立方面に対して約４５度回転され、そして該第二セットの面は、ＣａＦ_２立方面にある工程を包含する、請求項１に記載の方法。
3. 前記工程（４）が、
   （ａ）前記試料の前記立方面の配向に従って、前記試料から前記ＣａＦ_２プレートを切断する工程；および
   （ｂ）該ＣａＦ_２プレートの前記表面を研磨する工程を包含する、請求項２に記載の方法。
4. 第一フィールド要素および第二フィールド要素を有する光学波面を遅延する光学遅延装置であって、該光学遅延装置は、以下：
   ＣａＦ_２プレートであって、該ＣａＦ_２プレートは、第一屈折率および第二屈折率を有し、該第一屈折率は、該第一フィールド要素を生じ、そして該第二屈折率は、該第二フィールド要素を生じ、それにより、該光学遅延は、該第一屈折率と該第二屈折率との差に比例している、ＣａＦ_２プレートを備え、
   前記第二屈折率が、前記ＣａＦ _２ プレートに加えられる剪断力により決定される、
   装置。
5. 前記第一屈折率が、ＣａＦ_２に特徴的な屈折率であり、そして前記第二屈折率が、該ＣａＦ_２に特徴的な屈折率よりも高いかまたは低い、請求項４に記載の光学遅延装置。
6. 前記第一屈折率が、前記ＣａＦ_２に特徴的な屈折率よりも高く、そして前記第二屈折率が、該ＣａＦ_２に特徴的な屈折率よりも低い、請求項４に記載の光学遅延装置。
7. 第一屈折率ベクトルおよび第二屈折率ベクトルを有するＣａＦ_２プレートを含む光学遅延装置であって、該第一屈折率ベクトルは、該ＣａＦ_２プレートに関連した第一セットの立方面に垂直であり、そして該第二屈折率ベクトルは、該ＣａＦ_２プレートに関連した第二セットの立方面に垂直であり、ここで、該第一および第二屈折率ベクトルは、該ＣａＦ_２プレートに関連した透過軸に垂直であり、それにより、該透過軸に沿って該ＣａＦ_２プレートを通って移動している光学波面は、該第一屈折率ベクトルと該第二屈折率ベクトルとの間の差に比例した量だけ遅延される、
   前記第二屈折率ベクトルが、前記ＣａＦ _２ プレートに加えられる剪断力により決定される、
   光学遅延装置。

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