TWI642623B - 氟化鈣構件、其製造方法、及氟化鈣結晶之壓接方法 - Google Patents

氟化鈣構件、其製造方法、及氟化鈣結晶之壓接方法 Download PDF

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Abstract

提供一種由簡易步驟製得之各種形狀之CaF2構件。
氟化鈣構件，具有：第1構件，係氟化鈣之單晶；以及第2構件，係氟化鈣之單晶或多晶。氟化鈣構件係第1構件與第2構件壓接而成。

Description

氟化鈣構件、其製造方法、及氟化鈣結晶之壓接方法
本發明係關於一種氟化鈣構件、其製造方法、及氟化鈣結晶之壓接方法。
氟化鈣(CaF2、螢石)單晶對真空紫外域至紅外域之廣範圍波長區域之光具有高透射率。因此，CaF2單晶廣泛地被使用為光學構件，例如，被使用為準分子燈之發光管之材料(專利文獻1)。
專利文獻1：日本特開2009-163965號公報
然而，由於CaF2單晶在內部具有劈開面，因此顯示劈開性，容易因振動或衝擊而裂開。因此，不易將CaF2單晶加工成各種形狀。因此，本發明之目的在於解決上述課題，提供一種由簡易步驟製得之各種形狀之CaF2構件。又，本發明之目的在於提供一種可易於獲得各種形狀之CaF2構件之CaF2構件之製造方法及CaF2結晶彼此之壓接方法。
本發明第1形態之氟化鈣構件，具有：第1構件，係氟化鈣之單晶；以及第2構件，係氟化鈣之單晶或多晶；第1構件與第2構件係被壓接。
本發明第2形態之氟化鈣構件之製造方法，包含將氟化鈣之 單晶即第1構件與氟化鈣之單晶或多晶即第2構件壓接之動作。
本發明第3形態之氟化鈣結晶之壓接方法，包含：使氟化鈣單晶即第1構件之既定面與氟化鈣單晶或氟化鈣多晶即第2構件之既定面接觸之動作；以及在400℃~1100℃之環境氣氛下對該接觸面施加2.1MPa~5.8MPa之壓力之動作。
根據本發明，可提供各種形狀之CaF2構件。又，可提供可易於獲得各種形狀之CaF2構件之CaF2構件之製造方法及CaF2結晶之壓接方法。
1,：2,：3,：4,：5‧‧‧光學構件
10,：20,：40,：50‧‧‧透光部
11‧‧‧蓋部
12‧‧‧凸緣部
3x‧‧‧第1圓筒部
3y‧‧‧第2圓筒部
3s‧‧‧球殼部
31‧‧‧第1構件
32‧‧‧第2構件
41,：51‧‧‧第1冷卻部
42,：52‧‧‧第2冷卻部
53‧‧‧第3冷卻部
54‧‧‧第4冷卻部
CH‧‧‧流路
LS‧‧‧光源
圖1係顯示本發明實施形態之光學構件，圖1(a)係立體圖，圖1(b)係分解立體圖，圖1(c)係在軸方向切斷之剖面圖。
圖2係包含本發明實施形態之光學構件之光源之剖面圖。
圖3係顯示藉由治具固定本發明實施形態之光學構件之狀態之說明圖。
圖4係顯示使壓接步驟中之加壓力及目標溫度變化時之測試片之壓接狀態之觀察結果。
圖5係將本發明變形例之光學構件在軸方向切斷之剖面圖。
圖6係將本發明變形例之光學構件在軸方向切斷之剖面圖。
圖7係顯示本發明另一實施形態之光學構件，圖7(a)係立體圖，圖7(b)係在圖7(a)之面Z切斷之剖面圖。
圖8(a)係將本發明另一實施形態之光學構件在軸方向切斷之剖面圖，圖 8(b)係將本發明變形例之光學構件在軸方向切斷之剖面圖。
圖9(a)係顯示本發明中藉由壓接製造微晶片之情形之說明圖，圖9(b)係顯示本發明中藉由壓接製造稜鏡之情形之說明圖。
(第1實施形態)
參照圖1~圖6說明本申請之第1實施形態。
本實施形態之光學構件1係在內側收容氣體且在此氣體達到電漿狀態時放射電漿光之CaF2管，如圖1(a)、(b)所示，具有透光部10、蓋部11及凸緣部12。
透光部10係由CaF2單晶形成之中空圓筒，在外表面10o及內表面10i分別施加有光學研磨。蓋部11及凸緣部12與透光部10同樣地由CaF2單晶形成。如圖1(b)所示，蓋部11係圓板，凸緣部12係在內部形成有開口10A之圓環。在本實施形態之光學構件1，透光部10之外徑與蓋部11之直徑彼此相等，透光部10之內徑與凸緣部12之內徑彼此相等。透光部10之周壁之厚度雖未限定，但作為一例可為2mm~20mm程度。此外，本說明書中，「CaF2單晶」不僅是由一個結晶構成之文字所述之單晶，亦包含由二個以上之可數程度之數之結晶構成且具備與CaF2單晶相同程度之光學特性之CaF2結晶。又，本說明書中，「CaF2多晶」係意味多數個單晶、亦即由微結晶構成且在微結晶間可觀察到粒界者。
蓋部11與凸緣部12係藉由之後詳述之壓接處理在透光部10之中心軸X1彼此壓接在同軸上。更詳細而言，如圖1(c)所示，透光部10與蓋部11係在透光部10之上面10a與蓋部11之下面11b之接觸面壓接。 又，透光部10與凸緣部12係在透光部10之下面10b與凸緣部12之上面12a之接觸面壓接。
光學構件1雖可在各種領域使用，但在例如半導體製造裝置 之領域，可在曝光裝置之光源、晶圓檢查裝置之光源等使用。將光學構件1用在晶圓檢查裝置(未圖示)之光源LS(圖2)之情形，藉由金屬製之保持構件80保持光學構件1。保持構件80從透光部10之軸方向及圓周方向保持光學構件1之凸緣部12與配置在凸緣部12之上面12a上之O型環81。藉由使O型環81介於之間，可提高光學構件1與保持構件80之間之密閉度。
接著，透過凸緣部12之開口1A對光學構件1之內部賦予 氣體，在開口1A安裝未圖示之蓋，將該氣體密封在光學構件1之內部。在此狀態下，藉由激發光使已密封氣體達到電漿狀態後，可將從電漿狀態之氣體發光之電漿光透過透光部10取出至光學構件1之外部。
根據具有上述形狀之光學構件1，可獲得僅在一端保持光學 構件1之構造之光源LS。在此光源LS，即使光學構件1之溫度因電漿及電漿光上升，透光部10在其軸X1之方向膨脹，光學構件1亦可往未由保持構件80保持之自由端側(圖2中上側)自在地膨脹。因此，本實施形態之光學構件1，由於具有上述形狀，為可防止起因於使用時之熱膨脹之應力產生、甚至裂開等破壞產生之構造。
以下，說明本實施形態之光學構件1之製造方法。
成為透光部10、蓋部11、凸緣部12之材料之CaF2單晶，可 使用例如專利第4569872號、日本特開2006-327837號等記載之單晶製造方法製造。對獲得之CaF2單晶之鑄錠進行削出加工，可分別獲得中空圓筒形 之透光部10、圓板形之蓋部11、及圓環形之凸緣部12。
接著，對透光部10之外表面10o、內表面10i施加光學研磨 處理。本實施形態之光學研磨處理可直接使用適用於光學零件之一般研磨方法。例如，可使用對CaF2單晶削出之透光部10使用研磨墊、研磨砂進行研磨等之方法。
接著，對透光部10之上面10a(圖1(c))及下面10b、蓋部11 之下面11b、凸緣部12之上面12a施加鏡面研磨處理。此鏡面研磨處理係用以在後述壓接處理提高透光部10與蓋部11間之壓接力及透光部10與凸緣部12間之壓接力之處理。可直接使用適用於光學零件之一般研磨方法，例如，可使用以奧斯卡式研磨裝置進行研磨等之方法。鏡面研磨後之表面粗度，以中心線平均粗度Ra之值表示，較佳為20nm以下，更佳為5nm以下。此外，中心線平均粗度Ra係以JISB0601為依據進行測定。
接著，進行如上述準備之透光部10、蓋部11、凸緣部12之 壓接處理。首先，如圖3所示，使蓋部11之下面11b接觸透光部10之上面10a，使凸緣部12之上面12a接觸透光部10之下面10b，調整位置成透光部10、蓋部11、及凸緣部12配置在同軸上。在此狀態下，藉由治具90固定透光部10、蓋部11、凸緣部12。治具90，作為一例係碳製。
接著，將藉由治具90一體固定之透光部10、蓋部11、凸緣 部12配置在爐內。爐內係由N2、Ar等惰性氣體充滿之惰性環境氣氛、或真空環境氣氛。爐可使用電氣爐或氣體爐等。
在爐內，從上方對上方之治具90(或，從上下兩側對上下兩 方之治具90,90)賦予壓力，對透光部10與蓋部11之接觸面及透光部10與 凸緣部12之接觸面往與此等接觸面垂直之方向賦予既定加壓力P(圖3)。加壓力P較佳為2.1MPa至5.8MPa，更佳為2.1MPa至3.6MPa。又，爐內環境氣氛較佳為0.1MPa以下，更佳為0.0001MPa以下。
之後，將爐內溫度升溫6小時至既定溫度，將此既定溫度保 持大約1分~30分之間。此時之既定溫度設為目標溫度T。目標溫度T較佳為400℃至1100℃，更佳為400℃至800℃，再更佳為400℃至500℃。之後，將爐內溫度冷卻12小時，在冷卻後停止對治具90加壓。根據以上說明，獲得透光部10、蓋部11、凸緣部12一體壓接之光學構件1。此外，保持目標溫度T之時間即使較30分長亦可。
此處，為了調查壓接狀態相對於加壓力P及目標溫度T之 變化，改變加壓力P及目標溫度T，進行複數個CaF2單晶之測試片彼此之壓接性測試。
用在壓接性測試之測試片X、Y係直徑30mm、厚度10mm 之圓盤形狀。在本測試，將測試片X及測試片Y之平面部(圓形面)分別鏡面研磨成Ra=5nm以下，藉由碳製治具在研磨面彼此接觸之狀態下固定測試片X與測試片Y，配置在爐內。爐內環境氣氛設為氮環境氣氛，且設為0.01MPa。
接著，透過碳製治具對測試片X與測試片Y之接觸面往與 此接觸面垂直之方向賦予加壓力P。接著，將爐內溫度升溫1小時至目標溫度T，將目標溫度保持30分後，將爐內溫度冷卻12小時，冷卻後，停止對碳治具加壓。
之後，針對從爐內取出之測試片X與測試片Y調查可否壓 接。圖4係顯示針對100℃~1200℃為止之每100℃之目標溫度T與1.5MPa~7.2MPa為止之五個加壓力P之組合調查之可否壓接。此外，可否壓接，若在提起測試片X時測試片Y未因本身重量剝落則為「可」(圖4中為「○」)，剝落時為「不可」(圖4中為「×」)。
以下，參照圖4進一步詳細說明。
(加壓力P=1.5MPa)
在加壓性測試，設加壓力P為1.5MPa時，僅在目標溫度T為1100℃時壓接為「可」。在其他目標溫度T，壓接為「不可」。
(加壓力P=2.1MPa時)
設加壓力P=2.1MPa時，在目標溫度T為400℃至1100℃之範圍時壓接為「可」。在目標溫度T為100℃至300℃、1200℃時壓接為「不可」。
(加壓力P=3.6MPa時)
設加壓力P=3.6MPa時，在目標溫度T為400℃至1100℃之範圍時壓接為「可」。在目標溫度T為100℃至300℃、1200℃時壓接為「不可」。
(加壓力P=5.8MPa時)
設加壓力P=5.8MPa時，在目標溫度T為400℃至800℃之範圍時壓接為「可」。在目標溫度T為100℃至300℃、900℃~1200℃時壓接為「不可」。
(加壓力P=7.2MPa時)
設加壓力P=7.2MPa時，在目標溫度T為400℃、500℃時壓接為「可」。在目標溫度T為100℃至300℃、600℃至1200℃時壓接為「不可」。
根據以上說明，在CaF2單晶之壓接處理，在加壓力P為2.1MPa~5.8MPa時，可在較廣目標溫度T之範圍壓接，在加壓力P為 2.1MPa~3.6MPa時，可在更廣目標溫度T之範圍壓接。因此，壓接處理之加壓力P較佳為2.1MPa~5.8MPa，更佳為2.1MPa~3.6MPa。
又，在CaF2單晶之壓接處理，在目標溫度T為400℃~1100 ℃時可在較廣加壓力P之範圍壓接，在目標溫度T為400℃至800℃時可在更廣加壓力P之範圍壓接。又，在目標溫度T為400℃~500℃時可在進一步更廣加壓力P之範圍壓接。因此，壓接處理之目標溫度T較佳為400℃~1100℃，更佳為400℃至800℃，特佳為400℃~500℃。此外，加壓力P與目標溫度T之組合，較佳為加壓力P係2.1MPa~5.8MPa且目標溫度T係400℃~1100℃，更佳為加壓力P係2.1MPa~5.8MPa且目標溫度T係400℃~800℃。
根據本實施形態之光學構件1之製造方法，可作成複數個較 單純形狀之CaF2單晶零件，僅將此等壓接即可製作各種形狀之CaF2單晶構件。根據使用壓接處理之本實施形態之光學構件1之製造方法，可藉由削出容易地製造使用加工不易之CaF2單晶之各種形狀之光學構件。
此外，上次實施形態中，藉由CaF2單晶形成透光部10、蓋 部11、凸緣部12全部，但亦可除了透光部10外藉由CaF2多晶分別形成蓋部11、凸緣部12。即使藉由CaF2多晶形成蓋部11、凸緣部12之情形，亦與上述同樣地，對透光部10之上面10a、下面10b、蓋部11之下面11b、凸緣部12之上面12a施加與上述相同之鏡面研磨處理，在與上述相同之加壓力P、目標溫度T等各種條件下進行與上述相同之壓接處理，藉此可進行透光部10與蓋部11之壓接、透光部10與凸緣部12之壓接。以CaF2多晶形成蓋部11、凸緣部12之情形，可使用例如國際公開第2012/165334號所揭示之方法。如上述，藉由使光學構件1中之使用高價之CaF2單晶之部分變 少，能降低光學構件1之製造成本。又，使用CaF2多晶之情形，由於不具備CaF2單晶特有之劈開面，因此與CaF2單晶相較具有加工性優異之優點。
此外，上述實施形態中，透光部10與蓋部11係個別之構件， 但亦可藉由削出加工從CaF2單晶之鑄錠獲得一體構件之透光部10與蓋部11。此情形，僅將凸緣部12壓接於削出構件即可獲得光學構件1。凸緣部12可為CaF2單晶、CaF2多晶之任一者。如上述，藉由一體形成透光部10與蓋部11，可進一步提高光學構件1對內壓之強度。
此外，上述實施形態中，蓋部11之下面11b係平坦面，但如圖5所示，亦可在蓋部11之下面11b之半徑方向中央部形成有凹部11C。蓋部11為CaF2單晶之情形，可藉由削出加工形成凹部11C。亦可與凹部11C之深度對應地使蓋部11之厚度變大。藉由設置此種凹部11C，可獲得控制電漿發光用之氣體之流動之效果，又，視需要可使凹部11C作用為光學透鏡。
此外，上述實施形態中，在開始賦予加壓力P後，開始爐內溫度之升溫使其成為目標溫度T，但並不限於此，加壓力P之賦予亦可在爐內溫度之升溫中開始，亦可在爐內溫度達到目標溫度T後開始。又，上述實施形態中，凸緣部12之內徑與透光部10之內徑為相同尺寸，但如圖5所示，凸緣部12之內徑亦可較透光部10之內徑小。
(變形例1-1)
作為第1實施形態之變形例1-1，可獲得圖6之剖面圖所示之由中空圓筒狀之透光部20與壓接於透光部20之兩端部之圓環狀之第1凸緣部21、第2凸緣部22構成之光學構件2。對光學構件2之內側賦予氣體，在第1 凸緣部21之開口2A、第2凸緣部22之開口2B安裝未圖示之蓋，藉此可將氣體密封在光學構件2之內側。在此狀態下，藉由任意保持部(未圖示)保持第1凸緣部21、第2凸緣部22，可作為曝光裝置、晶圓檢查裝置等之光源。 如上述，根據在透光部20之兩端部具有凸緣之光學構件2，可使用透光部20之兩端部之第1凸緣部21、第2凸緣部22將光學構件2上下地固定。因此，從開口2A,2B之一方進行氣體封入且從另一方進行氣體排氣之使用法成為可能。
透光部20係CaF2單晶，能與透光部10同樣地藉由削出加 工形成。第1凸緣部21、第2凸緣部22可為CaF2單晶、CaF2多晶之任一者，若為CaF2單晶則能與凸緣部12同樣地藉由削出加工等形成，若為CaF2多晶則能藉由國際公開第2012/165334號所揭示之方法等形成。透光部20與第1凸緣部21、第2凸緣部22之壓接能依據與上述實施形態相同之步驟在與上述相同之鏡面研磨處理條件、與上述相同之加壓力P、目標溫度T等各種壓接條件下進行。
(第2實施形態)
參照圖7說明本發明之第2實施形態。
本實施形態之光學構件3係在內側收容氣體且在此氣體達 到電漿狀態時放射電漿光之CaF2管，具有第1圓筒部3x、第2圓筒部3y、及球殼部3s。第1圓筒部3x與第2圓筒部3y具有同一之中心軸X3且配置在同軸上。球殼部3s在軸X3方向被第1圓筒部3x及第2圓筒部3y所夾，其中心位於軸X3上。光學構件3之材料係CaF2單晶。
第1圓筒部3x、第2圓筒部3y係中空圓筒，球殼部3s係中 空球(球殼)。此外，本說明書中，「球」及「球殼」不僅是完全之球及球殼，亦包含剖面為橢圓之旋轉對稱體、完全之球及球殼以及剖面為橢圓之旋轉對稱體之一部分被除去之形狀、或從中心至外表面、內表面之距離在一部分與周圍不同之大致球形或大致球殼形。
第1圓筒部3x與第2圓筒部3y內徑彼此相等且外徑亦彼此 相等。又，球殼部3s之內徑較第1圓筒部3x與第2圓筒部3y之內徑大，球殼部3s之外徑較第1圓筒部3x與第2圓筒部3y之外徑大。又，對球殼部3s之外表面3so及內表面3si(圖7(b))施加有光學研磨。
光學構件3雖可在各種領域使用，但在例如半導體製造裝置 之領域，可在曝光裝置之光源、晶圓檢查裝置之光源等使用。此情形，從光學構件3之兩端部之開口3A、開口3B之至少一方對光學構件3之內側賦予氣體後，在開口3A、開口3B安裝未圖示之蓋，將氣體密封。接著，藉由任意之保持構件保持在內側密封有氣體之光學構件3。在此狀態下，藉由對已密封氣體照射激發光使氣體原子(氣體分子)達到電漿狀態，可透過球殼部3s將電漿光取出至光學構件3之外部。
本實施形態之光學構件3具有中空球即球殼部3s。因此， 在球殼部3s之內側密封氣體，在此處形成電漿之點光源，藉此能將從點光源放射狀產生之光高效率地取出至光學構件3之外部。
以下，說明本實施形態之光學構件3之製造方法。
光學構件3可將第1構件31與具有和第1構件31相同形狀 之第2構件32壓接而製造，該第1構件31具有光學構件3被包含第1圓筒部3x及第2圓筒部3y之中心軸X3之面分割為二之形狀。圖7(a)之面Z係 顯示此種分割面之一例。又，圖7(b)係顯示從面Z觀察之第1構件31、第2構件32之形狀(亦即光學構件3之面Z之剖面)。
第1構件31、第2構件32可藉由對CaF2單晶之鑄錠進行削 出加工而獲得。削出加工之後，對第1構件31、第2構件32之與球殼部3s之外表面3so、內表面3si對應之部分施加光學研磨處理。此時，球殼部3s之內表面3si係以一半分割成第1構件31且另一半分割成第2構件32之狀態形成，成為易於施加來自外部之處理之狀態。是以，可直接使用適用於光學零件之一般研磨方法容易地對內表面3si施加光學研磨處理。
接著，對圖7(b)所示之第1構件31之壓接面31a、第2構件 32之壓接面32a分別施加鏡面研磨處理。此鏡面研磨處理係用以在後述壓接處理提高第1構件31與第2構件32間之壓接力之處理，可直接使用適用於光學零件之一般研磨方法。壓接面31a、壓接面32a之鏡面研磨後之表面粗度，以中心線平均粗度Ra之值表示，較佳為20nm以下，更佳為5nm以下，該中心線平均粗度Ra係以JISB0601為依據進行測定。
接著，將壓接面31a與壓接面32a重疊配置，以治具(未圖示)固定第1構件31與第2構件32。將藉由治具保持之第1構件31、第2構件32配置在爐內，依據與第1實施形態相同之壓接步驟，在與第1實施形態相同之加壓力P、目標溫度T等之條件下將第1構件31與第2構件32壓接。根據以上說明，獲得第1構件31與第2構件32一體壓接之光學構件3。
根據本實施形態之製造方法，可容易獲得以習知削出加工非常不易製作出之包含球殼形狀之CaF2單晶之光學構件。又，本實施形態之製造方法中，將球殼部3s以分割成第1構件31與第2構件32之狀態形成， 之後，藉由壓接形成一體之球殼部3s。因此，可在壓接前對球殼部3s之內表面3si容易且適當地施加光學研磨處理。
(第3實施形態)
參照圖8說明本發明之第3實施形態。
本實施形態之光學構件4係在內側收容氣體且在此氣體達到電漿狀態時放射電漿光之CaF2管，如圖8(a)所示，具有透光部40、一體壓接於透光部40之第1冷卻部41及第2冷卻部42。透光部40與第1冷卻部41與第2冷卻部42皆為中空圓筒狀，具有同一之中心軸X4。第1冷卻部41配置在透光部40之中心軸X4方向之一端側，第2冷卻部42配置在另一端側。透光部40與第1冷卻部41與第2冷卻部42皆由CaF2單晶構成。又，透光部40與第1冷卻部41與第2冷卻部42具有相同之內徑及外徑，因此，此等之內表面及外表面在軸X4方向連續。對透光部40之外表面40o及內表面40i分別施加有光學研磨。
第1冷卻部41具有在軸方向延伸之四個流路CH。四個流路CH分別以等間隔分離位於圓筒形之第1冷卻部41之周方向。又，四個流路CH分別在第1冷卻部41之上面41a及下面41b開口。然而，第1冷卻部41之下面41b與透光部40之上面40a壓接，因此在第1冷卻部41之下面41b之開口被透光部40之上面40a封鎖。將上述流路CH被透光部40封鎖之位置設為封鎖部位BL。第2冷卻部42亦與第1冷卻部41同樣地具有四個在軸方向延伸之流路CH，四個流路CH分別以等間隔分離位於圓筒形之第2冷卻部42之周方向。又，四個流路CH分別在第2冷卻部42之上面42a及下面42b開口。然而，第2冷卻部42之上面42a與透光部40之下面 40b壓接，因此在第2冷卻部42之上面42a之開口，在封鎖部位BL被透光部40之下面40b封鎖。
光學構件4雖可在各種領域使用，但在例如半導體製造裝置 之領域，可在曝光裝置之光源、晶圓檢查裝置之光源等使用。將光學構件4用作晶圓檢查裝置之光源之情形，由金屬製之保持構件(未圖示)保持光學構件4。之後，從軸方向之兩端部之開口4A、開口4B之至少一方對光學構件4之內側賦予氣體後，在開口4A、開口4B安裝未圖示之蓋，將該氣體密封。 在此狀態下，藉由激發光使已密封氣體達到電漿狀態後，可透過透光部40將從電漿狀態之氣體發光之電漿光取出至光學構件4之外部。
又，在使用本實施形態之光學構件4時，使用任意之流體供 應機構(未圖示)使水或空氣等冷媒在光學構件4之流路CH流通。流路CH之冷媒在封鎖部位BL與透光部40接觸，將透光部40冷卻。藉此，可抑制接收來自電漿及電漿光之熱之透光部40之溫度上升。
根據具有上述形狀之光學構件4，使冷媒在流路CH流通， 可抑制透光部40之溫度上升。因此，根據本實施形態之光學構件4，可防止溫度上升造成之透光部40之物理構造之變化或物性之變化，維持來自光學構件4之光之較佳取出。又，根據本實施形態之光學構件4，可防止起因於使用時之熱膨脹之應力產生或裂痕等破壞產生。
接著，說明本實施形態之光學構件4之製造方法。
作為透光部40、第1冷卻部41、第2冷卻部42之材料之CaF2單晶，可使用例如日本專利第4569872號、日本特開2006-327837號等記載之單晶製造方法製造。對獲得之CaF2單晶之鑄錠進行削出加工，可分 別獲得中空圓筒狀之透光部40、第1冷卻部41、第2冷卻部42。之後，對第1冷卻部41、第2冷卻部42進行削出加工，形成流路CH。
接著，對透光部40之外表面40o、內表面40i施加光學研磨 處理。本實施形態之光學研磨處理可直接使用適用於光學零件之一般研磨方法。
接著，對透光部40之上面40a及下面40b、第1冷卻部41 之下面41b、第2冷卻部42之上面42a施加鏡面研磨處理。此鏡面研磨處理係用以在後述壓接處理提高透光部40與第1冷卻部41間之壓接力、及透光部40與第2冷卻部42間之壓接力之處理，可直接使用適用於光學零件之一般研磨方法。鏡面研磨後之表面粗度，以中心線平均粗度Ra之值表示，較佳為20nm以下，更佳為5nm以下，該中心線平均粗度Ra係以JISB0601為依據進行測定。
接著，進行如上述準備之透光部10、第1冷卻部41、第2 冷卻部42之壓接處理。首先，使第1冷卻部41之下面41b接觸透光部40之上面40a，使第2冷卻部42之上面42a接觸透光部40之下面40b，調整位置成透光部40、第1冷卻部41、第2冷卻部42配置在同軸上。在此狀態下，藉由治具(未圖示)固定透光部40、第1冷卻部41、第2冷卻部42。
之後，將藉由治具保持之透光部40、第1冷卻部41、第2 冷卻部42配置在爐內，依據與第1實施形態相同之壓接步驟，在與第1實施形態相同之加壓力P、目標溫度T等之條件下將透光部40與第1冷卻部41、透光部40與第2冷卻部42壓接。根據以上說明，獲得透光部40、第1冷卻部41、第2冷卻部42一體壓接之光學構件4。
根據本實施形態之光學構件4之製造方法，可作成複數個較 單純形狀之CaF2單晶零件，僅將此等壓接即可製作具有冷卻構造之CaF2單晶構件。因此，根據本實施形態之光學構件4之製造方法，可藉由削出容易地製造使用加工不易之CaF2單晶之具有冷卻構造之光學構件。
此外，上述實施形態中，第1冷卻部41、第2冷卻部42雖 分別具有四個流路CH，但第1冷卻部41、第2冷卻部42具有之流路數可以是較四個多或少之任意數量。又，上述說明中，第1冷卻部41、第2冷卻部42之流路CH雖分別以等間隔分離位於周方向，但並不限於此，流路CH彼此在周方向之間隔亦可不均勻。
此外，上述實施形態中，藉由CaF2單晶形成第1冷卻部41、 第2冷卻部42，但亦可藉由CaF2多晶分別形成第1冷卻部41、第2冷卻部42。即使藉由CaF2多晶形成第1冷卻部41、第2冷卻部42之情形，亦可依據與上述相同之步驟，在與上述相同之鏡面研磨處理條件、與上述相同之加壓力P、目標溫度T等各種壓接條件下進行透光部40與第1冷卻部41之壓接、透光部40與第2冷卻部42之壓接。藉由使光學構件4中之使用高價之CaF2單晶之部分變少，能降低光學構件4之製造成本。又，CaF2多晶之情形，由於加工性優異，因此可容易地施加複雜之加工。
(變形例3-1)
作為第3實施形態之變形例3-1，可獲得如圖8(b)所示之由透光部50、第1冷卻部51、第2冷卻部52、第3冷卻部53、第4冷卻部54構成之光學構件5。在變形例3-1之光學構件5，第1冷卻部51、第2冷卻部52，與光學構件4之第1冷卻部41、第2冷卻部42同樣地，在光學構件5之軸X5 方向延伸，具有在周方向以等間隔分離之四個直流路CHS，但與第1冷卻部41、第2冷卻部42不同，進一步具有與該四個直流路CHS在半徑方向排列之四個直流路CHS。
又，變形例3-1之光學構件5，與光學構件4不同，在透光 部50與第1冷卻部51之間具有具備在半徑方向延伸之四個折返流路CHR之第3冷卻部53，在透光部50與第2冷卻部52之間同樣地具有具備在半徑方向延伸之四個折返流路CHR之第4冷卻部54。
在變形例3-1之光學構件5，藉由第1冷卻部51之在半徑方 向排列之二個直流路CH與第3冷卻部之折返流路CHR，區劃在第1冷卻部51之上面51a具有二處開口之大致U字狀之流路CHU。亦即，藉由第1冷卻部51與第3冷卻部53區劃四個U字狀之流路CHU。同樣地，藉由第2冷卻部52與第4冷卻部54區劃在第2冷卻部52之下面52b具有二處開口之四個大致U字狀之流路CHU。
光學構件5亦可與光學構件4同樣地使用，使用任意之流體 控制機構(未圖示)使水或空氣等冷媒在流路CHU流通，藉此可抑制接收來自電漿光之熱之透光部50之溫度上升。
光學構件5亦可與光學構件4同樣地製造。具體而言，首先， 對CaF2單晶之鑄錠進行削出加工，藉此獲得對外表面50o、內表面50i已施加光學研磨處理之透光部50、具有直流路CHS之第1冷卻部51及第2冷卻部52、具有折返流路CHR之第3冷卻部53及第4冷卻部54。之後，藉由與第3實施形態相同之鏡面研磨處理、壓接處理，將透光部50、第1冷卻部51、第2冷卻部52、第3冷卻部53、第4冷卻部54一體地壓接於具 有開口5A、5B之圓筒。根據變形例3-1之製造方法，藉由將二個構件壓接實現U字狀之流路CHU。因此，根據變形例3-1，僅在第1冷卻部51、第2冷卻部52形成直線狀之直流路CHS，在第3冷卻部53、第4冷卻部54形成直線狀之折返流路CHR，亦即僅對CaF2單晶之鑄錠直線狀地進行削出加工，即可實現U字狀之流路CHU。
此外，在上述各實施形態，光學構件係在內側收容氣體之 CaF2管，但並不限於此。作為其他光學構件，例如，可藉由上述壓接處理製造微晶片6。如圖9(a)所示，藉由治具90固定上部61與形成有流路6CH之下部62，依據與上述相同之壓接步驟，在與上述相同之加壓力P、目標溫度T等條件下進行壓接處理，藉此可獲得上部61與下部62一體地壓接之微晶片6。
又，作為其他光學構件，例如，可藉由上述壓接處理製造稜 鏡7。如圖9(b)所示，藉由治具90固定上部71與下部72，依據與上述相同之壓接步驟，在與上述相同之加壓力P、目標溫度T等條件下進行壓接處理，藉此可獲得上部71與下部72一體地壓接之稜鏡7。藉此，可提供不使用接著材而製造之稜鏡。
又，作為其他光學構件，可舉出例如長條桿、大型光罩用之 基材。
此外，上述各實施形態中，氣體並不限於用以發出電漿光之 氣體，只要是用以發出準分子光等真空紫外域至紅外域之波長區域之光之任意氣體即可。
只要不損及本發明特徵，本發明並不限於上述實施形態，在 本發明之技術思想範圍內可想到之其他實施形態亦包含在本發明之範圍內。
根據本發明之氟化鈣構件、氟化鈣構件之製造方法、及氟化 鈣結晶之壓接方法，可易於獲得各種形狀之氟化鈣構件。因此，在半導體製造裝置等各種領域可提供具有氟化鈣結晶之各種形狀之構件，能使在各領域之零件設計之自由度提升。

Claims (20)

  1. 一種氟化鈣構件：具有第1構件，係氟化鈣之單晶；以及第2構件，係氟化鈣之單晶或多晶；由第1構件與第2構件壓接構成。
  2. 如申請專利範圍第1項之氟化鈣構件，其中，該第2構件係氟化鈣之單晶。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之氟化鈣構件，其係用作光源用構件。
  4. 如申請專利範圍第3項之氟化鈣構件，其中，該光源用構件係具有在內部密封氣體之球殼之氣體密封用容器。
  5. 如申請專利範圍第3項之氟化鈣構件，其中，該光源用構件係在內部密封氣體之氣體密封用容器，該氣體密封用容器具有作為該第1構件之在內部密封氣體之第1筒、及作為該第2構件之壓接在該第1筒之軸方向之端部之凸緣。
  6. 如申請專利範圍第1或2項之氟化鈣構件，其中，該氟化鈣構件係筒狀構件，在該筒狀構件之周壁內部形成有使冷媒流通之流路。
  7. 如申請專利範圍第6項之氟化鈣構件，其中，該筒狀構件係在內部密封氣體之氣體密封用容器，該氣體密封用容器具有作為該第1構件之第1筒、及作為該第2構件之壓接在該第1筒之軸方向之端部之第2筒，該第1筒具有使來自該已密封氣體之光透射過之透光部，該第2筒具有該流路，該冷媒冷卻該透光部。
  8. 一種氟化鈣構件之製造方法，包含將氟化鈣之單晶即第1構件與氟化鈣之單晶或多晶即第2構件壓接之動作。
  9. 如申請專利範圍第8項之氟化鈣構件之製造方法，其中，該第2構件係氟化鈣之單晶。
  10. 如申請專利範圍第8或9項之氟化鈣構件之製造方法，其中，於該壓接中對該第1構件與該第2構件之接觸面賦予壓力，該壓力為2.1MPa~5.8MPa。
  11. 如申請專利範圍第10項之氟化鈣構件之製造方法，其中，該壓力為2.1MPa~3.6MPa。
  12. 如申請專利範圍第8或9項之氟化鈣構件之製造方法，其中，該壓接包含在對該第1構件與該第2構件之接觸面賦予壓力之狀態下將該第1構件與該第2構件保持在既定溫度之環境氣氛中之動作，該既定溫度為400℃~1100℃。
  13. 如申請專利範圍第12項之氟化鈣構件之製造方法，其中，該既定溫度為400℃~800℃。
  14. 如申請專利範圍第13項之氟化鈣構件之製造方法，其中，該既定溫度為400℃~500℃。
  15. 如申請專利範圍第8或9項之氟化鈣構件之製造方法，其中，於該壓接，與該第2構件接觸之該第1構件之既定面之表面粗度、和與該第1構件接觸之該第2構件之既定面之表面粗度分別為Ra=5nm以下。
  16. 如申請專利範圍第8或9項之氟化鈣構件之製造方法，其中，該壓接係在惰性環境氣氛中或真空環境氣氛中進行。
  17. 如申請專利範圍第8或9項之氟化鈣構件之製造方法，其中，該第1構件及該第2構件分別具有由氟化鈣單晶構成之半球殼，於該第1構件與該第2構件之壓接中，將該第1構件之半球殼與該第2構件之半球殼壓接形成由氟化鈣單晶構成之球殼。
  18. 一種氟化鈣結晶之壓接方法，包含：使氟化鈣單晶即第1構件之既定面與氟化鈣單晶或氟化鈣多晶即第2構件之既定面接觸之動作；以及在400℃~1100℃之環境氣氛下對該接觸面施加2.1MPa~5.8MPa之壓力之動作。
  19. 如申請專利範圍第18項之氟化鈣結晶之壓接方法，其中，該第1構件之既定面之表面粗度及該第2構件之既定面之表面粗度為Ra=5nm以下。
  20. 如申請專利範圍第18或19項之氟化鈣結晶之壓接方法，其中，該施加壓力之動作係在惰性環境氣氛中或真空環境氣氛中進行。
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