JP4533188B2 - Crystal manufacturing apparatus and crystal manufacturing method - Google Patents

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Description

本発明は、弗化カルシウムの単結晶を製造する結晶製造装置および結晶製造方法に関る。 The present invention is, you about the crystal manufacturing apparatus and a crystal manufacturing method for manufacturing a single crystal of calcium fluoride.

半導体素子の微細化の要求に伴い、露光装置の露光解像度を高める必要があるが、そのための一手法として、ArFエキシマレーザ(波長約193nm)やFレーザ(波長約157nm)といった短波長光を用い、かつこのような短波長光に対しても優れた透過率を持つ硝材として弗化カルシウム(CaF)を材料とするレンズや回折格子などの光学素子を露光光学系に使用することが提案されている。 With the demand for miniaturization of semiconductor devices, it is necessary to increase the exposure resolution of the exposure apparatus, as a method therefor, a short wavelength light such as ArF excimer laser (wavelength: about 193 nm) and F 2 laser (wavelength: about 157 nm) Proposed to use optical elements such as lenses and diffraction gratings made of calcium fluoride (CaF 2 ) as a glass material with excellent transmittance for such short-wavelength light in the exposure optical system. Has been.

レンズ等の光学材料の光学特性を評価するパラメータとしては、内部透過率に加え、レーザ光を継続的に受光した場合の透過率変化を表すレーザ耐久性、レンズの屈折率が場所によらず一定であることを表す屈折率均一性(ホモジニティー)、複屈折率および研磨(又は加工)精度などがあり、露光装置に用いられる弗化カルシウムには高い品質が要求される。   Parameters for evaluating the optical characteristics of optical materials such as lenses include internal durability, laser durability that represents the change in transmittance when laser light is continuously received, and the refractive index of the lens, regardless of location. There are refractive index uniformity (homogenity), birefringence, polishing (or processing) accuracy, and the like, and high quality is required for calcium fluoride used in an exposure apparatus.

弗化カルシウム単結晶は、一般に、「垂直ブリッジマン法」としても知られている坩堝降下法によって製造される(例えば、特許文献1〜3参照)。かかる方法は、結晶性物質の原料を坩堝内に配置し、ヒータ等による加熱により溶融させた原料を、坩堝を降下させながら冷却することによって結晶化するものである。
米国特許第2149076号明細書 米国特許第2214976号明細書 特開2003−201195号公報(段落0002等)
The calcium fluoride single crystal is generally produced by a crucible descent method also known as “vertical Bridgman method” (see, for example, Patent Documents 1 to 3). In this method, a raw material of a crystalline substance is placed in a crucible, and the raw material melted by heating with a heater or the like is crystallized by cooling while lowering the crucible.
US Pat. No. 2,149,076 US Pat. No. 2,214,976 JP 2003-201195 (paragraph 0002 etc.)

従来、坩堝降下法による結晶製造装置で用いられる坩堝の材料には、特に制限がなく、一般に、溶融温度に耐えることができ、不純物の少ない高純度な炭素が用いられている。しかしながら、坩堝の材料が単に高純度であるというだけでは、これまでのところエキシマレーザ光源を用いた露光装置の仕様を満足するような高品質かつ大口径な単結晶を得ることはできていない。つまり、特許文献1〜3にて提案されているあるような従来の結晶成長装置を用いて単結晶を成長した場合、転位密度の高い結晶、つまり品質の低い結晶しか得ることができない。   Conventionally, the material of the crucible used in the crystal manufacturing apparatus by the crucible lowering method is not particularly limited, and generally, high-purity carbon that can withstand the melting temperature and has few impurities is used. However, it has not been possible so far to obtain a high-quality and large-diameter single crystal that satisfies the specifications of an exposure apparatus using an excimer laser light source simply because the material of the crucible is simply high purity. That is, when a single crystal is grown using a conventional crystal growth apparatus proposed in Patent Documents 1 to 3, only a crystal having a high dislocation density, that is, a crystal having a low quality can be obtained.

これは、結晶成長中に固化した結晶部分が坩堝の内壁と接触することが原因であると考えられる。弗化カルシウムは固化する際に収縮するため、坩堝内壁から離れ、結晶と坩堝内壁との間には空間が生じる。ところが、従来の結晶製造装置では、この空間が常に維持されるほど空間内の圧力が高くないため、結晶は坩堝内壁と頻繁に接触しながら成長を続けることになる。つまり、固化して間もない高温状態で結晶が坩堝と接触することにより、結晶に熱応力や機械的な応力を加え、その結果、転位が発生し、増殖すると考えられる。   This is considered to be because the crystal part solidified during crystal growth is in contact with the inner wall of the crucible. Since calcium fluoride shrinks when solidified, it separates from the inner wall of the crucible, and a space is generated between the crystal and the inner wall of the crucible. However, in the conventional crystal manufacturing apparatus, since the pressure in the space is not so high that this space is always maintained, the crystal continues to grow while frequently contacting the inner wall of the crucible. That is, it is considered that when the crystal comes into contact with the crucible at a high temperature immediately after solidification, a thermal stress or a mechanical stress is applied to the crystal, and as a result, dislocation occurs and grows.

図3に、従来の結晶製造装置で製造した結晶のトポグラフ画像を示す。この画像から、互いにわずかに傾いた領域(サブグレイン)のサイズが非常に細かく、結晶性が極めて悪いことが分かる。   FIG. 3 shows a topographic image of a crystal manufactured by a conventional crystal manufacturing apparatus. From this image, it can be seen that the size of the slightly inclined regions (subgrains) is very fine and the crystallinity is extremely poor.

本発明は、製造された結晶中の転位の少なさの点で有利な結晶製造装置および結晶製造方法を提供することを目的の1つとしている。 The present invention has as one object of thereof is to provide a manufactured in terms of lack advantageous crystal manufacturing apparatus and a crystal manufacturing method of the dislocations in the crystal.

本発明の一側面としての結晶製造装置は、ヒータと、該ヒータを周囲に配置される坩堝と、ヒータに対して坩堝を移動させる昇降部とを有し、坩堝を収納する空間を真空にし、ヒータにより加熱して坩堝内に収納した弗化カルシウムを溶融し、坩堝の温度を下げるために昇降部により坩堝を移動させて溶融した弗化カルシウムを冷却して、弗化カルシウムの単結晶を成長させる。そして、坩堝は、該坩堝の内壁と単結晶との間に形成される空間内の圧力が、溶融した弗化カルシウムより上方にあって真空により排気されている空間内の圧力より高くなるように、熱分解炭素又はガラス状炭素の被膜を形成されていて単結晶が内側に存在する部分のガス透過率を1×10 −4 cm /s以下としてある、ことを特徴とする。
また、本発明の他の一側面としての結晶製造方法は、坩堝を収納する空間を真空にし、坩堝の周囲にヒータを配置されるようにし、ヒータにより加熱して坩堝内に収納した弗化カルシウムを溶融するステップと、坩堝の温度を下げるためにヒータに対して坩堝を移動させ、溶融した弗化カルシウムを冷却して弗化カルシウムの単結晶を成長させるステップと、を有する。そして、坩堝は、熱分解炭素又はガラス状炭素の被膜を形成されていて単結晶が内側に存在する部分のガス透過率を1×10 −4 cm /s以下としてあり、該ガス透過率によって、坩堝の内壁と単結晶との間に形成される空間内の圧力は、溶融した弗化カルシウムより上方にあって真空により排気されている空間内の圧力より高くなる、ことを特徴とする。
The crystal production apparatus according to one aspect of the present invention includes a heater, a crucible around the heater, and an elevating unit that moves the crucible with respect to the heater, and evacuates a space in which the crucible is stored, The calcium fluoride stored in the crucible is melted by heating with a heater, and the molten calcium fluoride is cooled by moving the crucible by the elevating part to lower the temperature of the crucible, thereby growing a single crystal of calcium fluoride. Let And the crucible is such that the pressure in the space formed between the inner wall of the crucible and the single crystal is higher than the pressure in the space above the molten calcium fluoride and exhausted by vacuum. The gas permeability of the portion where the film of pyrolytic carbon or glassy carbon is formed and the single crystal exists inside is 1 × 10 −4 cm 2 / s or less .
In another aspect of the present invention, there is provided a method for producing a crystal, wherein a space for housing a crucible is evacuated, a heater is disposed around the crucible, and heated by the heater to be stored in the crucible. And a step of moving the crucible with respect to the heater to lower the temperature of the crucible and cooling the molten calcium fluoride to grow a single crystal of calcium fluoride. The crucible has a gas permeability of 1 × 10 −4 cm 2 / s or less at a portion where a film of pyrolytic carbon or glassy carbon is formed and a single crystal is present on the inside , and depending on the gas permeability The pressure in the space formed between the inner wall of the crucible and the single crystal is higher than the pressure in the space above the molten calcium fluoride and exhausted by vacuum.

本発明によれば、製造された結晶中の転位少なさの点で有利な結晶製造装置および結晶製造方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a manufactured in terms of lack advantageous crystal manufacturing apparatus and a crystal manufacturing method of the dislocations in the crystal.

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1には、本発明の実施例である結晶製造装置100の概略構成を示している。結晶製造装置100は、原料IDを坩堝110内で溶融し、次いでこれを冷却することで結晶(単結晶)を成長させる。   FIG. 1 shows a schematic configuration of a crystal manufacturing apparatus 100 that is an embodiment of the present invention. The crystal manufacturing apparatus 100 grows a crystal (single crystal) by melting the raw material ID in the crucible 110 and then cooling it.

この結晶製造装置100は、坩堝110と、支持部材120と、坩堝昇降部130と、ヒータ140と、熱電対150と、断熱部材160と、筐体170とを有する。   The crystal manufacturing apparatus 100 includes a crucible 110, a support member 120, a crucible lifting / lowering unit 130, a heater 140, a thermocouple 150, a heat insulating member 160, and a housing 170.

略円筒形の坩堝110は、支持部材120によって支持されており、さらに略円筒形の断熱部材160および筐体170によって構成される成長炉CGF内に収納されている。坩堝110は、その円筒面の周囲に沿って配置されたヒータ140によって加熱される。また、結晶製造装置100は、成長炉CGFを減圧又は真空排気する排気装置EMを備えている。   The substantially cylindrical crucible 110 is supported by a support member 120, and is housed in a growth furnace CGF configured by a substantially cylindrical heat insulating member 160 and a casing 170. The crucible 110 is heated by a heater 140 disposed along the periphery of the cylindrical surface. In addition, the crystal manufacturing apparatus 100 includes an exhaust device EM that decompresses or evacuates the growth furnace CGF.

坩堝110は、結晶性物質(本実施例では、弗化カルシウム)の原料IDを収納する。坩堝110は、原料IDを溶融させ、融液(液体部)IDを保持し、さらに結晶成長させるため、融液IDと反応せず、不純物含有量の少ない材質、例えば、カーボン、窒化ホウ素により構成されることが好ましい。また、坩堝110は、その熱伝導度が成長させる単結晶に所定の縦方向の温度勾配、例えば5℃/cmを形成することができる値を有するものが用いられる。 The crucible 110 stores a raw material ID of a crystalline material (calcium fluoride in this embodiment). The crucible 110 melts the raw material ID, holds the melt (liquid part) ID a , and further grows the crystal. Therefore, the crucible 110 does not react with the melt ID a and has a low impurity content such as carbon or boron nitride. It is preferable that it is comprised. In addition, the crucible 110 having a value that can form a predetermined temperature gradient in the vertical direction, for example, 5 ° C./cm, on the single crystal whose thermal conductivity is to be grown is used.

さらに、坩堝110は、種結晶SCを収納する収納室114を下部112に有する。収納室114とその上方に形成されている成長室との間には、後述する円錐部116が形成されている。坩堝110は、その下部112において支持部材120と連結され、成長炉CGFの中央部に設置される。   Furthermore, the crucible 110 has a storage chamber 114 in the lower part 112 for storing the seed crystal SC. A conical portion 116 described later is formed between the storage chamber 114 and the growth chamber formed thereabove. The crucible 110 is connected to the support member 120 at the lower part 112 and is installed at the center of the growth reactor CGF.

また、坩堝110は、結晶成長を開始する下部112に、下側に向かって径が小さくなる円錐部116を有する。なお、原料IDを収納する坩堝110の内面形状が円錐形状であることが重要であり、図1に示すように、坩堝110の下部112の外面形状が必ずしも円錐形状である必要はない。坩堝110の下部112の外面形状は、熱の輻射空間に影響しない形状、例えば円筒形状であっても構わない。   Further, the crucible 110 has a conical portion 116 whose diameter decreases toward the lower side at the lower portion 112 where crystal growth starts. It is important that the inner surface shape of the crucible 110 for storing the raw material ID is a conical shape, and the outer surface shape of the lower portion 112 of the crucible 110 is not necessarily a conical shape as shown in FIG. The outer surface shape of the lower portion 112 of the crucible 110 may be a shape that does not affect the heat radiation space, for example, a cylindrical shape.

坩堝110の外表面、40ミクロン程度の厚みを有し、熱分解炭素からなる炭素化膜117によって被膜されている。これにより、坩堝110のガス透過率は1×10−4cm/s以下となり、従来の坩堝(ガス透過率は約1×10−1cm/s)と比較して、坩堝の壁部を透過するガスの量が格段に減少する。 The outer surface of the crucible 110 has a thickness of about 40 microns and is coated with a carbonized film 117 made of pyrolytic carbon. Thereby, the gas permeability of the crucible 110 becomes 1 × 10 −4 cm 2 / s or less, and the wall portion of the crucible is compared with the conventional crucible (the gas permeability is about 1 × 10 −1 cm 2 / s). The amount of gas that permeates is significantly reduced.

本実施例では、坩堝110の外表面にのみ炭素化膜117で被膜しているが、坩堝110の内面にのみ被膜を形成したり、外表面および内面の双方に被膜を形成したりしてもよい。外表面および内面の双方に被膜を形成することにより、ガス透過率を更に下げることができる。また、被膜は、坩堝110のうち融液が存在する部分の外表面および内面のうち少なくとも一方に施されていることが重要であり、融液が存在しない坩堝上部には必ずしも必要ではない。   In this embodiment, the carbonized film 117 is coated only on the outer surface of the crucible 110. However, even if a film is formed only on the inner surface of the crucible 110 or a film is formed on both the outer surface and the inner surface. Good. By forming a coating on both the outer and inner surfaces, the gas permeability can be further reduced. Further, it is important that the coating is applied to at least one of the outer surface and the inner surface of the portion where the melt exists in the crucible 110, and is not necessarily required on the upper portion of the crucible where no melt exists.

ここで、坩堝のガス透過率と結晶性と関係について説明する。図2には、結晶成長途中の坩堝110内の様子を模式的に示している。坩堝110の形状は、説明のために簡略化している。   Here, the relationship between the gas permeability of the crucible and the crystallinity will be described. FIG. 2 schematically shows the inside of the crucible 110 during crystal growth. The shape of the crucible 110 is simplified for explanation.

坩堝110内において、固化した部分の弗化カルシウムIDは、収縮して坩堝内壁から離れ、結晶IDと坩堝内壁との間には空隙182が生じている。このとき、固化した結晶IDと坩堝110とは湾曲した融液IDを介してつながることになる。次に、融液IDの上方および下方におけるガス透過率について見てみる。 In the crucible 110, calcium fluoride ID b of the solidified portion is contracted away from the crucible inner wall, air gap 182 is generated between the crystal ID b and the crucible interior wall. At this time, the solidified crystal ID b and the crucible 110 are connected via the curved melt ID a . Next, let us look at the gas permeability above and below the melt ID a .

まず、融液IDの上方では、坩堝110の蓋110aと坩堝本体とがねじ込み構造によって結合しているだけであるので、融液IDの上方に形成されている空間180内のガスは蓋110aと坩堝本体との隙間を通じて透過し易くなっている。 First, above the melt ID a , the lid 110a of the crucible 110 and the crucible main body are only coupled by a screwed structure, so that the gas in the space 180 formed above the melt ID a is covered with the lid. It is easy to permeate through the gap between 110a and the crucible body.

一方、融液IDの下方、すなわち結晶IDが存在している部分では、坩堝110の外表面に緻密な炭素化膜117が被膜されているため、ガスは透過しにくくなっている。この結果、結晶IDと坩堝内壁との間の空隙182内の圧力P2は、融液上方の空隙180内の圧力P1よりも高くなり、湾曲した融液IDのメニスカス形状および空隙182は安定的に維持される。空隙182が保たれることで、結晶IDと坩堝内壁とは常に非接触の状態となり、この結果、成長中の結晶における転位の発生を抑制することが可能となる。 On the other hand, in the portion below the melt ID a , that is, the portion where the crystal ID b exists, the dense carbonized film 117 is coated on the outer surface of the crucible 110, so that the gas is difficult to permeate. As a result, the pressure P2 in the gap 182 between the crystal ID b and the inner wall of the crucible becomes higher than the pressure P1 in the gap 180 above the melt, and the meniscus shape of the curved melt ID a and the gap 182 are stable. Maintained. By maintaining the gap 182, the crystal ID b and the crucible inner wall are always in a non-contact state, and as a result, it is possible to suppress the occurrence of dislocations in the growing crystal.

図1において、支持部材120は、筐体170の底部を貫通し、上部が成長炉CGFに達する。支持部材120は、坩堝110と坩堝110中の融液IDaおよび結晶IDbの重量を支持し、坩堝昇降部130によって駆動されることによって坩堝10を上下移動させる。また、支持部材120は、図示しない回転機構によって駆動されて坩堝110を回転させることができる。坩堝110の回転は、坩堝110の温度を均一にするために行われる。 In FIG. 1, the support member 120 penetrates the bottom of the housing 170 and the upper part reaches the growth reactor CGF. Support member 120 supports the weight of the melt IDa and crystal IDb in the crucible 110 and the crucible 110, thereby vertically moving the crucible 1 1 0 by being driven by the crucible elevating section 130. Further, the support member 120 can be driven by a rotation mechanism (not shown) to rotate the crucible 110. The crucible 110 is rotated to make the temperature of the crucible 110 uniform.

坩堝昇降部130は、支持部材120に接続されたモータ132と、該モータ132に電力を供給する電源134とを有する。モータ132への電源134からの通電を制御することにより、坩堝110をヒータ140の加熱領域から非加熱領域へ移動させ、坩堝110の温度を徐々に下げることができる。   The crucible lifting / lowering unit 130 includes a motor 132 connected to the support member 120 and a power source 134 that supplies electric power to the motor 132. By controlling energization from the power source 134 to the motor 132, the crucible 110 can be moved from the heating region of the heater 140 to the non-heating region, and the temperature of the crucible 110 can be gradually lowered.

ヒータ140は、坩堝110の円筒面に対してリング状に配置され、坩堝110ごと原料IDを加熱し、これを溶融させる。ヒータ140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。ヒータ140は、本実施例では、グラファイトによって作られている。   The heater 140 is arranged in a ring shape with respect to the cylindrical surface of the crucible 110, heats the raw material ID together with the crucible 110, and melts it. The heater 140 heats the crucible 110 with a uniform heating force along the vertical direction of the crucible 110. The heater 140 is made of graphite in this embodiment.

また、ヒータ140は、図1に示すように、上ヒータ142と下ヒータ144とにより多段に構成されている。これにより、成長炉CGF内の温度を精密に制御することができる。具体的には、上ヒータ142は、融液IDの温度を保持するために原料IDの融点以上の温度に、また下ヒータ144は、成長した結晶(固体部)IDの保持に適した温度に設定される。更に、上ヒータ142と下ヒータ144との中間付近において、坩堝110内が原料IDの融点温度になるように調整されている。 Further, as shown in FIG. 1, the heater 140 is composed of an upper heater 142 and a lower heater 144 in multiple stages. Thereby, the temperature in the growth furnace CGF can be precisely controlled. Specifically, the upper heater 142 is suitable for maintaining the temperature of the melt ID a , and the lower heater 144 is suitable for holding the grown crystal (solid portion) ID b . Set to temperature. Further, in the vicinity of the middle between the upper heater 142 and the lower heater 144, the inside of the crucible 110 is adjusted to be the melting point temperature of the raw material ID.

温度センサとしての熱電対150は、上ヒータ142と下ヒータ144の中央外側の側面に配置され、上ヒータ142の温度および下ヒータ144の温度を検出する。上ヒータ142および下ヒータ144は、その内部の電流分布を制御することによって均一な温度分布を有するように熱的な設計がなされているが、外部との熱の出入りにより一定の範囲で変化する。   The thermocouple 150 as a temperature sensor is disposed on the outer side surface of the upper heater 142 and the lower heater 144 and detects the temperature of the upper heater 142 and the temperature of the lower heater 144. The upper heater 142 and the lower heater 144 are thermally designed so as to have a uniform temperature distribution by controlling the current distribution within the upper heater 142 and the lower heater 144. .

断熱部材160は、ヒータ140を取り囲むように成長炉CGFの内側面に近接して配置される。断熱部材160は、内面がよく研磨されたカーボン製を使用し、ヒータ140の熱から筐体170を保護する。   The heat insulating member 160 is disposed adjacent to the inner surface of the growth furnace CGF so as to surround the heater 140. The heat insulating member 160 is made of carbon whose inner surface is well polished, and protects the housing 170 from the heat of the heater 140.

筐体170は、結晶成長に際して成長炉CGF内の雰囲気を外気から遮断すると共に、成長炉CGF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170を構成している。   The case 170 blocks the atmosphere in the growth furnace CGF from the outside air during crystal growth, and maintains a reduced pressure or vacuum environment in the growth furnace CGF. In this embodiment, the casing 170 is configured by disposing a heat insulating material (not shown) in the double cylinder using a double cylinder made of stainless steel or the like.

なお、坩堝10の材料は、開気孔率が10%以下の炭素であればよい。また、坩堝110は、炭素化物質で開気孔が埋められていてもよい。これによって、坩堝110のガス透過率が、1×10−4cm/s以下となるのであれば、坩堝上に被膜を形成しなくてもよい。 The material of the crucible 1 1 0, open porosity may be a carbon of 10% or less. The crucible 110 may be filled with open pores with a carbonized material. Accordingly, if the gas permeability of the crucible 110 is 1 × 10 −4 cm 2 / s or less, it is not necessary to form a film on the crucible.

さらに、被膜の有無にかかわらず、坩堝のガス透過率は、1×10−4cm/s以下であって1×10−13cm/s以上であることが好ましい。また、坩堝上に形成される被膜は、ガラス状炭素からなる炭素化膜であってもよい。 Furthermore, the gas permeability of the crucible is preferably 1 × 10 −4 cm 2 / s or less and 1 × 10 −13 cm 2 / s or more regardless of the presence or absence of the coating. The film formed on the crucible may be a carbonized film made of glassy carbon.

なお、本実施例では、弗化カルシウム単結晶を製造する場合について説明したが、本発明は、弗化カルシウム単結晶以外の結晶製造にも使用することができる。   In this embodiment, the case of producing a calcium fluoride single crystal has been described. However, the present invention can also be used for producing crystals other than the calcium fluoride single crystal.

(実験例)
以下、図1に示す結晶製造装置100を用いた弗化カルシウム結晶の製造実験例を示す。また、以下においては、本発明の実施例である結晶製造方法を、結晶製造装置100の動作と合わせて説明する。図5には、本発明の実施例である結晶製造方法1000を説明するためのフローチャートを示している。
(Experimental example)
Hereinafter, an example of a production experiment of calcium fluoride crystals using the crystal production apparatus 100 shown in FIG. 1 will be described. In the following, the crystal manufacturing method according to the embodiment of the present invention will be described together with the operation of the crystal manufacturing apparatus 100. FIG. 5 shows a flowchart for explaining a crystal manufacturing method 1000 according to an embodiment of the present invention.

本実験例では、直径300mmのグラファイト製の坩堝110を用意し、円錐部116の円錐角度AGを60度に設定した。なお、円錐部116の円錐角度AGは、成長させる結晶の材質や大きさによって適宜設定されるものであり、60度に限定されるものではない。また、原料IDに使用する弗化カルシウムとしては、原石(天然蛍石)ではなく、CaCOを弗酸で処理して化学合成された高純度弗化カルシウム粉末を一度溶融し、固化させたもの(すなわち、精製品)又はその粉砕品を用いた。これは、高純度弗化カルシウムでは、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。 In this experimental example, a graphite crucible 110 having a diameter of 300 mm was prepared, and the cone angle AG of the cone portion 116 was set to 60 degrees. The conical angle AG of the conical portion 116 is appropriately set depending on the material and size of the crystal to be grown, and is not limited to 60 degrees. Calcium fluoride used for the raw material ID is not a raw stone (natural fluorite), but a high-purity calcium fluoride powder that has been chemically synthesized by treating CaCO 3 with hydrofluoric acid and then solidifying it. (That is, a purified product) or a pulverized product thereof was used. This is because high-purity calcium fluoride has a large volume reduction when melted, and the size of crystals obtained with respect to the size of the crucible 110 is remarkably reduced.

図5において、まず坩堝110の収納部114に{1 1 1}面を上面に有する種結晶SCを収納する(ステップ1002)。   5, first, a seed crystal SC having a {1 1 1} plane on the upper surface is stored in the storage portion 114 of the crucible 110 (step 1002).

次に、粉砕された原料IDとスカベンジャーを坩堝110内に充填する(ステップ1004)。スカベンジャーの量は、原料IDの量に対して、0.01wt%以上0.1wt%以下が好ましく、本実験例では、スカベンジャーの量を、原料IDに対して0.01wt%とした。   Next, the crushed raw material ID and scavenger are filled in the crucible 110 (step 1004). The amount of scavenger is preferably 0.01 wt% or more and 0.1 wt% or less with respect to the amount of the raw material ID. In this experimental example, the amount of scavenger was set to 0.01 wt% with respect to the raw material ID.

なお、スカベンジャーとは、弗化カルシウム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、弗化カルシウムに還元する機能を有するものである。スカベンジャーとしては、弗化亜鉛、弗化カドミウム、弗化マンガン、弗化ビスマス、弗化ナトリウム、弗化リチウム等、成長させる弗化物より酸素と結合し易く、かつ分解および蒸発し易いものが望ましく、弗化物原料中に混在し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、特に、弗化亜鉛が好ましい。   The scavenger has a function of reducing calcium oxide (CaO) generated by the presence of moisture to calcium fluoride to calcium fluoride. As the scavenger, zinc fluoride, cadmium fluoride, manganese fluoride, bismuth fluoride, sodium fluoride, lithium fluoride, and the like, which are more easily bonded to oxygen than the growing fluoride, and easily decomposed and evaporated, are desirable. A substance that reacts with an oxide mixed in the fluoride raw material to become an oxide that is easily vaporized is selected, and zinc fluoride is particularly preferable.

次に、排気装置EMを操作することにより成長炉CGFを10−3Pa乃至10−4Pa程度の真空度に設定し、ヒータ140に通電して坩堝110内の原料IDを加熱し、坩堝110に充填した原料IDを完全に溶融させる(ステップ1006)。具体的には、種結晶SCの一部および原料IDが溶融するように成長炉CGFの温度を制御し、融解した状態で2日間保持した。 Next, by operating the exhaust device EM, the growth furnace CGF is set to a vacuum degree of about 10 −3 Pa to 10 −4 Pa, the heater 140 is energized to heat the raw material ID in the crucible 110, and the crucible 110 The raw material ID filled in is completely melted (step 1006). Specifically, the temperature of the growth furnace CGF was controlled so that a part of the seed crystal SC and the raw material ID were melted, and the melt was held for 2 days.

融解保持後、徐々に坩堝110を引き下げることで溶融した原料IDを冷却し、弗化カルシウム単結晶を成長させる(ステップ1008)。融点温度付近で成長した結晶の表面に、更に融液から結晶を析出させることで結晶が成長する。本実験例では、成長炉CGF全体の温度分布を固定し、坩堝110の引き下げ速度を、0.25mm/h〜1mm/hとした。成長させた弗化カルシウム単結晶の長さは、100mm乃至300mmであり、400時間乃至1500時間程度の時間をかけて成長を行った。   After melting and holding, the crucible 110 is gradually pulled down to cool the melted raw material ID and grow a calcium fluoride single crystal (step 1008). The crystal grows by further precipitating the crystal from the melt on the surface of the crystal grown near the melting temperature. In this experimental example, the temperature distribution of the entire growth furnace CGF was fixed, and the pulling speed of the crucible 110 was set to 0.25 mm / h to 1 mm / h. The length of the grown calcium fluoride single crystal was 100 mm to 300 mm, and the growth was performed over a period of about 400 hours to 1500 hours.

続いて、結晶成長した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1010)。アニール工程は、成長した弗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に収納された坩堝内に入れられる。アニール工程では、坩堝を約1080℃に均熱的に加熱して、固体のまま弗化カルシウム結晶の歪を除去する。   Subsequently, the crystal-grown single crystal is heat-treated in an annealing furnace (annealing step) (step 1010). The annealing step is a step of heat-treating the grown calcium fluoride single crystal to remove strain that causes crystal cracking. The grown single crystal is put in a crucible housed in an annealing furnace. In the annealing step, the crucible is heated to about 1080 ° C. so as to remove the strain of the calcium fluoride crystal while it remains solid.

その後、成長させた弗化カルシウム結晶から単結晶を切り出す(ステップ1012)。   Thereafter, a single crystal is cut out from the grown calcium fluoride crystal (step 1012).

図4には、本実験例で製造した弗化カルシウム単結晶のトポグラフ画像を示す。従来の製造方法によって製造した図3の弗化カルシウム単結晶と比較して、サブグレインのサイズが大きく、結晶性が非常に良くなっていることが分かる。   FIG. 4 shows a topographic image of the calcium fluoride single crystal produced in this experimental example. Compared with the calcium fluoride single crystal of FIG. 3 manufactured by the conventional manufacturing method, it can be seen that the size of the subgrain is large and the crystallinity is very good.

このように、結晶製造装置100および結晶製造方法1000では、坩堝110の外表面を緻密な炭素化膜117で被膜し、坩堝110と結晶IDとの非接触状態を維持しながら結晶成長を行うことで、転位の発生を抑制することができ、内部透過率などの光学特性に優れた結晶を製造することができる。 Thus, in the crystal manufacturing apparatus 100 and the crystal manufacturing method 1000, the outer surface of the crucible 110 is coated with the dense carbonized film 117, and crystal growth is performed while maintaining the non-contact state between the crucible 110 and the crystal ID b. Thus, the generation of dislocations can be suppressed, and a crystal having excellent optical characteristics such as internal transmittance can be manufactured.

図6には、図1に示した結晶製造装置100の変形例としての結晶製造装置100Aの概略構成を示す。結晶製造装置100Aは、結晶製造装置100と基本構成において同じであり、共通する構成要素には、図1と同符号を付して説明に代える。本変形例は、坩堝110Aの材料を、嵩密度1.99g/cc、開気孔率1%の超高嵩密度炭素とした点で図1の結晶製造装置100と異なる。また、該結晶製造装置100Aを用いた結晶製造方法は、先に説明した方法1000と同様である。   FIG. 6 shows a schematic configuration of a crystal manufacturing apparatus 100A as a modification of the crystal manufacturing apparatus 100 shown in FIG. The crystal manufacturing apparatus 100A is the same in basic configuration as the crystal manufacturing apparatus 100, and common constituent elements are given the same reference numerals as in FIG. This modification differs from the crystal manufacturing apparatus 100 of FIG. 1 in that the material of the crucible 110A is an ultra-high bulk density carbon having a bulk density of 1.99 g / cc and an open porosity of 1%. The crystal manufacturing method using the crystal manufacturing apparatus 100A is the same as the method 1000 described above.

以上説明したように、本実施例の結晶製造装置100,100Aおよび結晶製造方法1000によれば、成長中の結晶における転位の発生および増殖を抑えることができ、内部透過率やレーザ耐久性などの品質に優れた結晶を再現性よく製造することができる。   As described above, according to the crystal manufacturing apparatuses 100 and 100A and the crystal manufacturing method 1000 of the present embodiment, generation and proliferation of dislocations in the growing crystal can be suppressed, and internal transmittance, laser durability, and the like can be suppressed. Crystals with excellent quality can be produced with good reproducibility.

そして、結晶製造装置100,100Aおよび結晶製造方法1000によって得られた弗化カルシウム単結晶を、必要とされる光学素子形状に加工する。光学素子としては、レンズ、回折素子、光学膜体およびそれらの複合体、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およびそれらの複合体を含む。   Then, the calcium fluoride single crystal obtained by the crystal manufacturing apparatuses 100 and 100A and the crystal manufacturing method 1000 is processed into a required optical element shape. Examples of optical elements include lenses, diffractive elements, optical film bodies, and composites thereof, such as lenses, multi-lenses, lens arrays, lenticular lenses, fly-eye lenses, aspheric lenses, diffraction gratings, binary optics elements, and the like. Of the complex.

また、光学素子としては、単体のレンズ等に加えて、光センサ(例えば、フォーカス制御用の光センサ)などを含む。また、必要に応じて、反射防止膜を弗化カルシウム単結晶から製造されたの光学素子の表面に設けるとよい。反射防止膜としては、弗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であり、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。   Further, the optical element includes an optical sensor (for example, an optical sensor for focus control) in addition to a single lens. Further, if necessary, an antireflection film may be provided on the surface of the optical element manufactured from the calcium fluoride single crystal. As the antireflection film, magnesium fluoride, aluminum oxide, and tantalum oxide are suitable, and these can be formed by vapor deposition by resistance heating, electron beam vapor deposition, sputtering, or the like.

このようにして製造された光学素子は、その材料が内部透過率やレーザ耐久性などの品質に優れているため、従来の光学素子よりも光学性能が向上している。   Since the optical element manufactured in this way is excellent in quality such as internal transmittance and laser durability, the optical performance is improved as compared with the conventional optical element.

このような光学素子を用いれば、ArFエキシマレーザ、Fレーザに適した投影光学系や照明光学系を構成することができる。そして、各種レーザ光源と、上記光学素子を有する光学系と、ウェハ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用の露光装置を構成することができる。 If such an optical element is used, a projection optical system and an illumination optical system suitable for ArF excimer laser and F 2 laser can be configured. An exposure apparatus for photolithography can be configured by combining various laser light sources, an optical system having the optical element, and a stage capable of moving the wafer.

図7には、結晶製造装置100,100Aおよび結晶製造方法1000から得られた弗化カルシウム単結晶から製造された光学素子を用いて構成された露光装置500を示している。   FIG. 7 shows an exposure apparatus 500 configured using optical elements manufactured from a calcium fluoride single crystal obtained from the crystal manufacturing apparatuses 100 and 100A and the crystal manufacturing method 1000.

露光装置500は、回路パターンが形成されたレチクル520を照明する照明装置510と、照明されたレチクルパターンから生じる回折光をプレート540に投影する投影光学系530と、プレート540を支持するステージ545とを有する。   The exposure apparatus 500 includes an illumination apparatus 510 that illuminates a reticle 520 on which a circuit pattern is formed, a projection optical system 530 that projects diffracted light generated from the illuminated reticle pattern onto a plate 540, and a stage 545 that supports the plate 540. Have

露光装置500は、例えば、ステップ・アンド・スキャン方式やステップ・アンド・リピート方式でレチクル520に形成された回路パターンをプレート540に露光する投影露光装置である。かかる露光装置は、サブミクロンやクオーターミクロン以下のリソグラフィー工程に好適であり、以下、本実施例ではステップ・アンド・スキャン方式の露光装置(「スキャナー」とも呼ばれる)を例に説明する。   The exposure apparatus 500 is a projection exposure apparatus that exposes a plate 540 with a circuit pattern formed on the reticle 520 by, for example, a step-and-scan method or a step-and-repeat method. Such an exposure apparatus is suitable for a lithography process of submicron or quarter micron or less, and in the present embodiment, a step-and-scan type exposure apparatus (also referred to as “scanner”) will be described as an example.

ここで、「ステップ・アンド・スキャン方式」とは、レチクルに対してウェハを連続的にスキャン(走査)してレチクルパターンをウェハに露光すると共に、1ショットの露光終了後ウェハをステップ移動して、次の露光領域に移動する露光方法である。「ステップ・アンド・リピート方式」とは、ウェハの一括露光ごとにウェハをステップ移動して次のショットの露光領域に移動する露光方法である。   Here, the “step and scan method” means that the wafer is continuously scanned (scanned) with respect to the reticle to expose the reticle pattern onto the wafer, and the wafer is stepped after completion of one shot of exposure. The exposure method moves to the next exposure area. The “step-and-repeat method” is an exposure method in which the wafer is stepped and moved to the exposure area of the next shot for every batch exposure of the wafer.

照明装置510は、転写用の回路パターンが形成されたレチクル520を照明し、光源部512と、照明光学系514とを有する。   The illumination device 510 illuminates a reticle 520 on which a transfer circuit pattern is formed, and includes a light source unit 512 and an illumination optical system 514.

光源部512は、例えば、光源として、波長約193nmのArFエキシマレーザ、波長約248nmのKrFエキシマレーザなどを使用することができるが、光源の種類はエキシマレーザに限定されず、例えば、波長約157nmのFレーザやYAGレーザを使用してもよい。また、光源の個数は任意である。例えば、独立に動作する2個の固体レーザを使用すれば、固体レーザ間相互のコヒーレンスはなく、コヒーレンスに起因するスペックルがかなり低減する。さらにスペックルを低減するために、光学系を直線的又は回動的に揺動させてもよい。また、光源部512にレーザが使用される場合、レーザ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512に使用可能な光源は、レーザ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 unit 512 can use, for example, an ArF excimer laser with a wavelength of about 193 nm, a KrF excimer laser with a wavelength of about 248 nm, or the like as the light source. However, the type of the light source is not limited to the excimer laser. the F 2 laser or a YAG laser may be used. Further, the number of light sources is arbitrary. For example, if two solid-state lasers that operate independently are used, there is no mutual coherence between the solid-state lasers, and speckle due to the coherence is considerably reduced. Furthermore, in order to reduce speckles, the optical system may be swung linearly or rotationally. When a laser is used for the light source unit 512, a light beam shaping optical system that shapes a parallel light beam from the laser light source into a desired beam shape and an incoherent optical system that makes a coherent laser beam incoherent are used. Is preferred. A light source that can be used for the light source unit 512 is not limited to a laser, and one or a plurality of lamps such as a mercury lamp and a xenon lamp can be used.

照明光学系514は、レチクル520を照明する光学系であり、レンズ、ミラー、オプティカルインテグレーター、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、結像光学系が、この順で配置されて構成されている。   The illumination optical system 514 is an optical system that illuminates the reticle 520, and includes a lens, a mirror, an optical 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.

照明光学系514は、軸上光、軸外光を問わずに使用することができる。オプティカル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514のレンズなどの光学素子に本発明の弗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 illumination optical system 514 can be used regardless of on-axis light or off-axis light. The optical integrator includes an integrator configured by stacking a fly-eye lens and two sets of cylindrical lens array (or lenticular lens) plates, and may be replaced by an optical rod or a diffractive element. An optical element manufactured from the calcium fluoride crystal of the present invention can be used as an optical element such as a lens of the illumination optical system 514.

レチクル520は、例えば、石英製で、そ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、図示しないレチクルステージに支持及び駆動される。レチクル520から発せられた回折光は、投影光学系530を通りプレート540上に投影される。レチクル520とプレート540は、光学的に共役の関係にある。本実施形態の露光装置500はスキャナーであるため、レチクル520とプレート540を縮小倍率比の速度比でスキャンすることによりレチクル520のパターンをプレート540上に転写する。なお、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置(「ステッパー」とも呼ばれる)の場合は、レチクル520とプレート540を静止させた状態で露光が行われる。   The reticle 520 is made of, for example, quartz, on which a circuit pattern (or image) to be transferred is formed, and is supported and driven by a reticle stage (not shown). Diffracted light emitted from the reticle 520 passes through the projection optical system 530 and is projected onto the plate 540. The reticle 520 and the plate 540 are optically conjugate. Since the exposure apparatus 500 of this embodiment is a scanner, the pattern of the reticle 520 is transferred onto the plate 540 by scanning the reticle 520 and the plate 540 at a speed ratio of the reduction magnification ratio. In the case of a step-and-repeat type exposure apparatus (also referred to as a “stepper”), exposure is performed with the reticle 520 and the plate 540 stationary.

投影光学系530は、物体面であるレチクル520上のパターンを反映する光を像面であるプレート540上に投影する光学系である。投影光学系530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530のレンズなどの光学素子に、上記実施例1の結晶製造装置100,100Aおよび結晶製造方法1000によって製造された弗化カルシウム単結晶を材料とする光学素子を使用することができる。   The projection optical system 530 is an optical system that projects light that reflects a pattern on the reticle 520 that is the object plane onto the plate 540 that is the image plane. The projection optical system 530 includes an optical system composed only of a plurality of lens elements, an optical system (catadioptric optical system) having a plurality of lens elements and at least one concave mirror, a plurality of lens elements, and at least one kinoform. An optical system having a diffractive optical element such as an all-mirror optical system can be used. When correction of chromatic aberration is required, a plurality of lens elements made of glass materials having different dispersion values (Abbe values) can be used, or the diffractive optical element can be configured to generate dispersion in the opposite direction to the lens element. To do. As the optical element such as a lens of the projection optical system 530, an optical element made of a calcium fluoride single crystal manufactured by the crystal manufacturing apparatuses 100 and 100A and the crystal manufacturing method 1000 of the first embodiment can be used. .

プレート540は、本実施例ではウェハであるが、液晶基板やその他の被処理体を広く含む。プレート540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(Hexamethyl-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 540 is a wafer in this embodiment, but widely includes a liquid crystal substrate and other objects to be processed. The plate 540 is coated with a photoresist. The photoresist coating process includes a pretreatment, an adhesion improver coating process, a photoresist coating process, and a prebaking process. Pretreatment includes washing, drying and the like. The adhesion improver coating process is a surface modification process for improving the adhesion between the photoresist and the base (that is, a hydrophobic process by applying a surfactant), and an organic film such as HMDS (Hexamethyl-disilazane) is applied. Coat or steam. Pre-baking is a baking (baking) step, but is softer than that after development, and removes the solvent.

ステージ545は、プレート540を支持する。ステージ545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545は、リニアモーターを利用してXY方向にプレート540を移動することができる。レチクル520とプレート540は、例えば同期走査され、ステージ545と図示しないレチクルステージの位置は、例えばレーザ干渉計により監視され、両者は一定の速度比率で駆動される。   The stage 545 supports the plate 540. Since any structure known in the art can be applied to the stage 545, detailed description of the structure and operation is omitted here. For example, the stage 545 can move the plate 540 in the XY directions using a linear motor. The reticle 520 and the plate 540 are synchronously scanned, for example, and the positions of the stage 545 and the reticle stage (not shown) are monitored by, for example, a laser interferometer, and both are driven at a constant speed ratio.

ステージ545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、レチクルステージ及び投影光学系530は、例えば、床等に載置されたベースフレーム上にダンパ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 545 is provided on a stage surface plate supported on a floor or the like via a damper, for example, and the reticle stage and the projection optical system 530 have a damper on a base frame placed on the floor or the like, for example. It is provided on a lens barrel surface plate (not shown) that is supported via the cable.

露光において、光源部514から発せられた光束は、照明光学系514によりレチクル520を、例えばケーラー照明する。レチクル520を通過してレチクルパターンを反映する光は、投影光学系530によりプレート540上に結像される。露光装置500が使用する照明光学系514及び投影光学系530は、本発明による弗化カルシウム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 unit 514 illuminates the reticle 520 with the Koehler illumination, for example, by the illumination optical system 514. Light that passes through the reticle 520 and reflects the reticle pattern is imaged on the plate 540 by the projection optical system 530. The illumination optical system 514 and the projection optical system 530 used by the exposure apparatus 500 include an optical element manufactured from calcium fluoride according to the present invention, and transmit ultraviolet light, far ultraviolet light, and vacuum ultraviolet light with high transmittance. Therefore, it is possible to provide a device (semiconductor element, LCD element, imaging element (CCD, etc.), thin film magnetic head, etc.) with high throughput and high economic efficiency.

次に、図8および図9を用いて、上述した露光装置500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には、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を示している。ここでは、半導体チップの製造を例に説明する。   Next, an embodiment of a device manufacturing method using the above-described exposure apparatus 500 will be described with reference to FIGS. FIG. 8 shows a flowchart for explaining the manufacture of devices (semiconductor chips such as IC and LSI, LCDs, CCDs, etc.). Here, the manufacture of a semiconductor chip will be described as an example.

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本発明のリソグラフィー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。   In step 1 (circuit design), a device circuit is designed. In step 2 (mask production), a mask on which the designed circuit pattern is formed is produced. In step 3 (wafer manufacture), a wafer is manufactured using a material such as silicon. Step 4 (wafer process) is called a pre-process, and an actual circuit is formed on the wafer by the lithography technique of the present invention using the mask and the wafer. Step 5 (assembly) is called a post-process, and is a process for forming a semiconductor chip using the wafer created in step 4. The assembly process (dicing, bonding), packaging process (chip encapsulation), and the like are performed. Including. In step 6 (inspection), inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the semiconductor device created in step 5 are performed. Through these steps, the semiconductor device is completed and shipped (step 7).

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。   FIG. 9 is a detailed flowchart of the wafer process in Step 4. In step 11 (oxidation), the surface of the wafer is oxidized. In step 12 (CVD), an insulating film is formed on the surface of the wafer. In step 13 (electrode formation), an electrode is formed on the wafer by vapor deposition or the like. Step 14 (ion implantation) implants ions into the wafer.

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、上述の露光装置500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。   In step 15 (resist process), a photosensitive agent is applied to the wafer. Step 16 (exposure) uses the exposure apparatus 500 to expose a circuit pattern on the mask onto the wafer. In step 17 (development), the exposed wafer is developed. In step 18 (etching), portions other than the developed resist image are removed. In step 19 (resist stripping), the resist that has become unnecessary after the etching is removed.

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。   By repeatedly performing these steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer.

かかるデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。このように、露光装置500を使用するデバイス製造方法、並びに結果物としてのデバイスも本発明の一側面を構成する。   According to this device manufacturing method, it is possible to manufacture a higher quality device than before. Thus, the device manufacturing method using the exposure apparatus 500 and the resulting device also constitute one aspect of the present invention.

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、溶融した原料を冷却する方法は、ブリッジマン法以外でも、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、その他のいかなる方法であってもよい。   The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist. For example, the method of cooling the melted raw material may be any method other than the Bridgeman method, such as a method of pulling up the heater while fixing the crucible, a method of gradually decreasing the heater output, or the like.

本発明の実施例1である結晶製造装置の概略構成を示す断面図。Sectional drawing which shows schematic structure of the crystal manufacturing apparatus which is Example 1 of this invention. 実施例1の結晶製造装置における結晶成長中の坩堝内の様子を示す概略図。Schematic which shows the mode in the crucible during the crystal growth in the crystal manufacturing apparatus of Example 1. FIG. 従来の結晶製造装置で製造した結晶の結晶性を示す図。The figure which shows the crystallinity of the crystal manufactured with the conventional crystal manufacturing apparatus. 実施例1の結晶製造装置で製造した結晶の結晶性を示す図。FIG. 3 is a diagram showing the crystallinity of a crystal manufactured by the crystal manufacturing apparatus of Example 1. 実施例1の結晶製造方法を説明するためのフローチャート。3 is a flowchart for explaining the crystal manufacturing method according to the first embodiment. 実施例1の変形例である結晶製造装置を示す概略構成図。FIG. 3 is a schematic configuration diagram illustrating a crystal manufacturing apparatus that is a modification of the first embodiment. 本発明の実施例2である露光装置の概略構成を示すブロック図。FIG. 5 is a block diagram showing a schematic configuration of an exposure apparatus that is Embodiment 2 of the present invention. 実施例2の露光装置を用いたデバイス製造方法を説明するためのフローチャート。9 is a flowchart for explaining a device manufacturing method using the exposure apparatus according to the second embodiment. 図8に示すステップ4のウェハプロセスの詳細なフローチャート。9 is a detailed flowchart of the wafer process in Step 4 shown in FIG. 8.

符号の説明Explanation of symbols

100,100A 結晶製造装置
110,110A 坩堝
117 炭素化膜
120 支持部材
130 坩堝昇降部
140 ヒータ
160 断熱部材
170 筐体
180 融液上方空間
182 坩堝・結晶間の空隙
ID 原料
SC 種結晶
CGF 成長炉
EM 排気装置
500 露光装置
510 照明装置
514 照明光学系
530 投影光学系
100,100A Crystal production apparatus 110,110A Crucible 117 Carbonized film 120 Support member 130 Crucible lifting / lowering part 140 Heater 160 Thermal insulation member 170 Housing 180 Melt upper space 182 Void between crucible and crystal ID Raw material SC Seed crystal CGF Growth furnace EM Exhaust device 500 Exposure device 510 Illumination device 514 Illumination optical system 530 Projection optical system

Claims (4)

ヒータと、該ヒータを周囲に配置される坩堝と、前記ヒータに対して前記坩堝を移動させる昇降部とを有し、前記坩堝を収納する空間を真空にし、前記ヒータにより加熱して前記坩堝内に収納した弗化カルシウム溶融し、前記坩堝の温度を下げるために前記昇降部により前記坩堝を移動させて前記溶融した弗化カルシウムを冷却して弗化カルシウムの単結晶を成長させる結晶製造装置であって、
前記坩堝は、前記坩堝の内壁と前記単結晶との間に形成される空間内の圧力が、前記溶融した弗化カルシウムより上方にあって前記真空により排気されている空間内の圧力より高くなるように、熱分解炭素又はガラス状炭素の被膜を形成されていて前記単結晶が内側に存在する部分のガス透過率1×10−4cm/s以下としてある、ことを特徴とする結晶製造装置。
A heater, a crucible disposed around the heater, and an elevating unit that moves the crucible relative to the heater; and a space in which the crucible is stored is evacuated and heated by the heater . and storing the calcium fluoride melt and cooling the calcium fluoride which is the molten by moving the crucible by the lifting unit in order to lower the temperature of the crucible, the crystal production for growing a single crystal of calcium fluoride A device,
In the crucible , the pressure in the space formed between the inner wall of the crucible and the single crystal is higher than the pressure in the space above the molten calcium fluoride and exhausted by the vacuum. as such, the gas permeability of the portion where the single crystal be formed a film of pyrolytic carbon or glassy carbon is inside some as follows 1 × 10 -4 cm 2 / s , and wherein the crystalline Manufacturing equipment.
前記坩堝は、その外表面および内面のうち少なくとも一方に前記被膜を形成されている、ことを特徴とする請求項1に記載の結晶製造装置。The crystal manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the crucible has the coating film formed on at least one of an outer surface and an inner surface thereof. 前記坩堝は、その開気孔が炭素化物質で埋められたうえで前記被膜を形成されている、ことを特徴とする請求項1又は2に記載の結晶製造装置。 The crucible is crystal manufacturing apparatus according to claim 1 or 2 its open pores are characterized in that, being formed of the film after having filled in the carbonized material. 坩堝を収納する空間を真空にし、前記坩堝の周囲にヒータを配置されるようにし、前記ヒータにより加熱して前記坩堝内に収納した弗化カルシウム溶融するステップと、
前記坩堝の温度を下げるために前記ヒータに対して前記坩堝を移動させ、前記溶融した弗化カルシウムを冷却して弗化カルシウムの単結晶を成長させるステップとを有し、
前記坩堝は、熱分解炭素又はガラス状炭素の被膜を形成されていて前記単結晶が内側に存在する部分のガス透過率1×10−4cm/s以下としてあり該ガス透過率によって、前記坩堝の内壁と前記単結晶との間に形成される空間内の圧力、前記溶融した弗化カルシウム上方にあって前記真空により排気されている空間内の圧力よ高くなる、ことを特徴とする結晶製造方法。
Comprising the steps of a space for accommodating the crucible was evacuated, so as to be arranged a heater around the crucible to melt the calcium fluoride which is accommodated in the crucible is heated by the heater,
Moving the crucible relative to the heater in order to lower the temperature of the crucible, comprising the steps of growing a single crystal of calcium fluoride, is cooled to the melting and calcium fluoride,
The crucible, the gas permeability of the portion where the single crystal be formed a film of pyrolytic carbon or glassy carbon is inside Yes in the following 1 × 10 -4 cm 2 / s , the gas permeability Accordingly, the pressure in the space formed between the single crystal and the inner wall of the crucible is higher Ri by the pressure in the space is evacuated by the vacuum in the above Ri by calcium fluoride and the molten A crystal production method characterized by the above.
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