氟化鈣光學構件、其制造方法、氣體保持容器及光源裝置的制造方法
【專利摘要】提供一種即便于高溫且高壓下亦可確實地使用的CaF2單晶光學構件。氟化鈣光學構件(1)由單晶氟化鈣形成且具有筒狀的形狀。單晶氟化鈣的{110}結晶面或{111}結晶面與上述筒的中心軸(A)正交。
【專利說明】
氣化巧光學構件、其制造方法、氣體保持容器及光源裝置
技術領域
[0001] 本發(fā)明為關于一種氣化巧光學構件、其制造方法、氣體保持容器及光源裝置，更詳 細而言為關于一種氣化巧單晶的光學構件及其制造方法、含有氣化巧單晶的光學構件的氣 體保持容器及光源裝置。
【背景技術】
[0002] 氣化巧(CaF2、蛋石)單晶對自真空紫外區(qū)域至紅外區(qū)域的寬波長區(qū)域的光具有高 透射率。因此，CaF2單晶被廣泛使用作為光學構件，例如，用作準分子燈的發(fā)光管的材料(專 利文獻1)。
[0003] [現(xiàn)有技術文獻]
[0004] [專利文獻]
[0005] [專利文獻1]日本專利特開2009-163965號公報

【發(fā)明內容】

[0006] [發(fā)明解決的技術問題]
[0007] 由CaF2單晶形成的光學構件于溫度或壓力不同的各種環(huán)境下使用，但可知于高 溫、高壓的環(huán)境下，強度并不足夠。因此，根據(jù)光學構件的用途或環(huán)境，存在由化F2單晶形成 的光學構件不適用的情況。
[000引因此，本發(fā)明W解決上述課題為目的，目的在于提供一種即便于高溫且高壓下亦 可確實地使用的化F2單晶光學構件、及其制造方法。
[0009] [解決問題采用的技術手段]
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的第1態(tài)樣，提供一種氣化巧光學構件，由單晶氣化巧形成且具有筒狀 的形狀，單晶氣化巧的{110}結晶面或{111}結晶面與上述筒的中屯、軸正交。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的第2態(tài)樣，提供一種氣化巧光學構件的制造方法，其包括：
[0012] 特定單晶氣化巧的{110}結晶面或{111}結晶面的方向；及
[0013] 將上述單晶氣化巧切削為筒狀；
[0014] 上述切削是W上述筒的中屯、軸與上述特定的{110}結晶面或{111}結晶面的方向 相互正交的方式進行。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的第3態(tài)樣，提供一種氣化巧構件，由單晶氣化巧形成且具有筒狀的形 狀，單晶氣化巧的{110}結晶面或{111}結晶面與上述筒的延伸方向相交的角度為90° ±5° 的范圍。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的第4態(tài)樣，提供一種氣化巧構件，由單晶氣化巧形成且具有筒狀的形 狀，單晶氣化巧的{110}結晶面或{111}結晶面與上述筒的延伸方向W接近90°的角度相交。 [0017][發(fā)明的效果]
[0018]根據(jù)本發(fā)明，提供一種即便于高溫且高壓的環(huán)境下亦具有充分強度的化F2單晶光 學構件、及其制造方法。
【附圖說明】
[0019] 圖1為本發(fā)明的實施形態(tài)的光學構件的立體圖。
[0020] 圖2為表示模擬中的位置約束條件及荷重條件的說明圖。
[0021] 圖3(a)~（C)為表示光學構件與CaF2單晶的單位晶格(立方晶格）的位置關系、及 光學構件與單位晶格的主軸X、主軸y、主軸Z的位置關系。
[0022] 圖4為于模擬中使用的彈性剛度的值。
[0023] 圖5表示各分析例的分析條件、及分析結果。
[0024] 圖6為針對每個結晶面表示CaF2單晶的臨界分解剪應力（CRSS)與溫度的關系的 圖。
[0025] 圖7為本發(fā)明的實施形態(tài)的光源裝置的概略圖。
[0026] 圖8為本發(fā)明另一實施形態(tài)的光源裝置的概略圖。
【具體實施方式】
[0027] <第1實施形態(tài)>
[00%]參照圖1~圖6,對本發(fā)明的第1實施形態(tài)進行說明。
[0029] 如圖1所示，本實施形態(tài)的光學構件1為具有中屯、軸(旋轉軸)A的圓筒狀化F2管。光 學構件1是由化F2單晶形成，CaF2單晶的{110}結晶面或{111}結晶面存在于與中屯、軸A正交 的方向。分別對光學構件1的外表面1〇、內表面li、及端面le實施光學研磨。W下，{110}結晶 面、{111}結晶面等僅記載為{110}面、{111}面等。
[0030] 再者，于本說明書中，所謂乂 aF2單晶"不僅是由一個結晶所構成的字面意義上的 單晶，亦包含由兩個W上可數(shù)的程度的數(shù)量的結晶所構成且具備與字面意義上的CaF2單晶 相同程度的光學特性的化F2結晶。又，于本說明書中，所謂"與軸（中屯、軸、旋轉軸）正交的 面"、"與軸（中屯、軸、旋轉軸)正交而存在的面"不僅是與軸正交的（W90°的角度交叉的）面 Γ正交面"），亦包含使正交面繞著含有于該正交面內且與該軸交叉的任意軸朝任意的旋轉 方向旋轉約5° W下的角度的面(W90° ±5°的角度與軸交叉的面）。
[0031] 光學構件1可于各種領域使用，例如，于半導體制造裝置的領域中，可于曝光裝置 的光源、晶片檢查裝置的光源等中使用。于此情形時，作為一例，自光學構件1的兩側的端面 le的開口 la的至少一者對光學構件1的內側賦予氣體之后，于兩側的端面le的開口 la安裝 未圖示的蓋，將氣體密封。然后，通過任意的保持構件(未圖示)保持內側密封有氣體的光學 構件1。通過對W此狀態(tài)密封的氣體照射紅外線等激發(fā)光使氣體原子(氣體分子)成為電漿 狀態(tài)，可經(jīng)由內表面η及外表面1〇將電漿光取出至光學構件1的外部。
[0032] 本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，圓筒形狀的光學構件1對于收納于內部的氣體的氣壓（內壓）的強 度、即耐壓性或耐久性是取決于形成光學構件1的CaF2單晶的結晶面的配置，通過W下的模 擬(有限要素分析），特定最能提高對于光學構件1的內壓的強度的結晶面配置。
[0033] <分析對象>
[0034] 模擬中的分析對象為圖1所示的圓筒形狀的光學構件1。于模擬中，光學構件1的尺 寸是將外徑設定為30mm，將內徑設定為25mm，將中屯、軸A方向的長度設定為50mm。又，于模擬 中，光學構件1設為利用由1個結晶所構成的狹義的化F2單晶形成者。
[0035] <分析條件>
[0036] 于模擬中，W上述尺寸的光學構件1為對象，分析于此種光學構件1產(chǎn)生內壓時于 形成光學構件1的CaF2單晶的{100}面產(chǎn)生的最大剪應力的值。首先，對本模擬中進行分析 的9種分析例(分析例1~9)的各分析條件進行說明。
[0037] W下分析條件于所有分析例中皆相同。
[0038] (1)位置約束條件
[0039] 于所有分析例1~9中，如圖1、圖2所示，于光學構件1的含有端面le的面與中屯、軸A 的交點設定虛擬約束點VC，通過約束該虛擬約束點VC的位置，進行光學構件1的整個虛擬約 束點約束。藉此，W關于根據(jù)荷重的形狀變化可不受任何限制地自由變形的狀態(tài)、且W受到 荷重而整體的位置不會偏移的方式卡止的狀態(tài)約束光學構件1。
[0040] (2)荷重條件
[0041] 于所有分析例1~9中，將光學構件1的內側設定為30atm，藉此，光學構件1于圓周 方向均等地受到半徑方向的壓力P(圖2)。
[0042] W下分析條件于每個分析例中各不相同。
[0043] (3)結晶面配置
[0044] 于本分析中，將具有W下巧巾結晶面配置的光學構件1作為分析對象。
[0045] 配置I:于與光學構件1的中屯、軸A正交的方向存在化F2單晶的{100}面(分析例1~ 3,圖 3(a))。
[0046] 配置II:于與光學構件1的中屯、軸A正交的方向存在化F2單晶的{110}面(分析例4 ~6,圖3(b))。
[0047] 配置III:于與光學構件1的中屯、軸A正交的方向存在化F2單晶的{111}面(分析例7 ~9,圖3(c))。
[004引參照圖3,對配置I~III更詳細地進行說明。于圖3(a)~（C)的上側，W光學構件1 為基準，顯示出化F2單晶的單位晶格(立方晶格)UL及單位晶格化的主軸X、主軸y、主軸Z相 對于光學構件1的配置，于圖3(a)~（C)的下側，WCaF2單晶的單位晶格UL為基準，顯示出光 學構件1相對于單位晶格化的配置。各圖的上下相互對應，光學構件1的中屯、軸A的方向與單 位晶格化的主軸X、主軸y、主軸Z的方向的關系于圖3(a)~（C)的上下分別相同。再者，為方 便起見，于圖3(a)~(C)的上側，描繪為光學構件1的中屯、軸A通過主軸x、y、z的原點。于圖3 (a)~(C)的下側，光學構件1的配置僅由光學構件1的中屯、軸A及端面le的輪廓表示。
[0049] 于配置I中，如圖3(a)所示，于與光學構件1的中屯、軸A正交的方向存在作為化F2單 晶的{100}面之一的（001)面。此時，單位晶格化的主軸Z與光學構件1的中屯、軸A-致。又，主 軸X、主軸y存在于與中屯、軸A正交的面內。
[0050] 于配置II中，如圖3(b)所示，于與光學構件1的中屯、軸A正交的方向，存在作為CaF2 單晶的{110}面之一的（oil)面。再者，圖3(b)中的單位晶格UL配置于將圖3(a)中的單位晶 格化W主軸X為中屯、自主軸y的正方向朝向主軸Z的正方向旋轉45°的位置。即，于圖3(b)中， 單位晶格化的主軸X存在于與中屯、軸A正交的面內，單位晶格化的主軸y、z分別于由主軸y及 主軸Z劃分形成的面內相對于光學構件1的中屯、軸A傾斜45°。
[0051] 于配置ΙΠ 中，如圖3(c)所示，于與光學構件1的中屯、軸A正交的方向，存在作為 化F2單晶的{111}面之一的（111)面。再者，圖3(c)中的單位晶格化的配置是通過將圖3(a) 中的單位晶格化W主軸X為中屯、自主軸y的正方向朝向主軸z的正方向旋轉54.7359°之后， W旋轉后的主軸Z為中屯、自主軸X的正方向朝向主軸y的正方向旋轉45°而獲得。因此，于圖3 (C)中，單位晶格化的主軸x、y、z均不存在于與光學構件1的中屯、軸A正交的面內，而分別相 對于中屯、軸A傾斜特定角度。
[0052] (4)材料物性
[0053] 于本分析中，將具有W下巧巾材料物性的光學構件1作為分析對象。
[0054] 材料物性I:為正交各向異性材料且其溫度為25Γ的光學構件1(分析例1、4、7)。
[0055] 材料物性II:為正交各向異性材料且其溫度為10(TC的光學構件1(分析例2、5、8)。
[0056] 材料物性III:為正交各向異性材料且其溫度為20(TC的光學構件1(分析例3、6、 9)。
[0057] 光學構件1具有正交各向異性的方面于材料物性I~III中共通。其原因在于，CaF2 單晶為正交各向異性材料。又，CaF2單晶為立方晶是單晶體，因此，用于分析的構成式中的 彈性矩陣于所有材料物性I~ΠΙ中成為下式(1)。
[0化引
[0059] 此處，打1、Ci2、C44分別為彈性剛度[G化]。
[0060] 另一方面，式（1)所含有的各彈性剛度的值于各溫度下各不相同，即，于材料物性I ~III中各不相同。將本分析中使用的彈性剛度Cii、Ci2、C44的值示于圖4。其多個的值是依據(jù) JISR1602的"精密陶瓷的彈性模數(shù)試驗方法""動態(tài)彈性模數(shù)試驗方法超聲波脈沖法"測定 于化F2單晶內傳輸?shù)某暡ǖ囊羲賉m/s]，并使用該測定值算出者。于在材料物性I的條件 下進行分析的情形時，將圖4中25°C的欄中記載的彈性剛度Cii、Ci2、C44應用于式（1)而進行 分析。同樣地，于在材料物性Π 、ΙΠ 的條件下進行分析的情形時，將圖4中的10(TC、20(rC的 欄中記載的彈性剛度Cll、Cl2、C44應用于式（1)進行分析。
[0061] 將通過上述各條件、即位置約束條件、荷重條件、結晶面配置、材料物性的組合獲 得的分析例1~分析例9整理于圖5的表中。位置約束條件及荷重條件如上述般于所有分析 例中相同，因此，于圖5的表中的"分析條件"欄中省略記載。結晶面配置于分析例1~3中，為 {100}面與光學構件1的中屯、軸A正交的配置I，于分析例4~6中，為{110}面與光學構件1的 中屯、軸A正交的配置II，于分析例7~9中，為{111}面與光學構件1的中屯、軸A正交的配置 III。又，關于材料物性，于分析例1、4、7中，光學構件1的溫度為25°C，于分析例2、5、8中，光 學構件1的溫度為l〇〇°C，于分析例3、6、9中，光學構件1的溫度為200°C。
[0062] 其次，對在上述條件下進行的模擬的結果進行敘述。本發(fā)明人推斷于上述分析條 件下形成光學構件1的化F2單晶的3個{100}面即（100)面、（010)面、（001)面產(chǎn)生的最大剪 應力的大小。
[0063] <分析例1~3>
[0064] 于分析例1~帥，對形成光學構件1的化F2單晶的{100}面，更詳細而言為(001)面 與光學構件1的中屯、軸A正交的光學構件1(圖3(a))進行分析。通過該分析而獲得的于化F2 單晶的（100)面、（010)面、（001)面產(chǎn)生的最大剪應力[MPa]的值為如圖5的表中所示。再者， 如圖3(a)所示，分析例1~3中的{(100)面是于單位晶格化的主軸Z與光學構件1的中屯、軸A 一致的狀態(tài)下與由主軸y及主軸Z劃分形成的面下，適當稱為"yz面"）平行地存在。同樣 地，（010)面于該狀態(tài)下與由主軸X及主軸Z劃分形成的面下，適當稱為"XZ面"）平行地存 在。
[0065] 如圖5的表中所示，于材料物性為25°C時(分析例1)、100°C時（分析例2)、200°C時 (分析例3)的任一情形時，均是于（100)面產(chǎn)生的最大剪應力為0.0IMPa，于(010)面產(chǎn)生的 最大剪應力為O.OlMPa，于(001)面產(chǎn)生的最大剪應力為9.21MPa。由此，于分析例1~3中任 一情形時，于{100}面產(chǎn)生的最大剪應力均為于(001)面產(chǎn)生的值最大，且其值為9.21MPa (圖5的表中的"最大值"欄）。
[0066] 再者，將其他條件不變而僅使荷重條件自內壓30atm降低為20atm、10atm的情形時 于{100}面產(chǎn)生的最大剪應力的分析值進而示于圖5的表中。于材料物性為25°C時（分析例 1)、100°C時(分析例2)、200°C時(分析例3)的任一情形時，均是于內壓為20atm時于{100}面 產(chǎn)生的最大剪應力的值為于(001)面產(chǎn)生的6.14MPa，于內壓為lOatm時于{100}面產(chǎn)生的最 大剪應力的值為于(001)面產(chǎn)生的3.07MPa。又，于上述各條件下，最大剪應力產(chǎn)生的位置為 光學構件1的內表面η上。
[0067] <分析例4~6>
[0068] 于分析例4~6中，對形成光學構件1的化F2單晶的{110}面，更詳細而言為(011)面 與光學構件1的中屯、軸A正交的光學構件1(圖3(b))進行分析。通過該分析而獲得的于化F2 單晶的（100)面、（010)面、（001)面產(chǎn)生的最大剪應力[MPa]的值為如圖5的表中所示。再者， 如圖3(b)所示，分析例4~6中的（100)面存在于單位晶格化的主軸X與光學構件1的中屯、軸A 正交的面內，于主軸y及主軸Z于yz面內相對于中屯、軸A分別具有45°的角度而存在的狀態(tài) 下，與yz面平行地存在。同樣地，（010)面于該狀態(tài)下與XZ面平行地存在，（001)面于該狀態(tài) 下與由主軸X及主軸y劃分形成的面下，適當稱為"xy面"）平行地存在。
[0069] 如圖5所示，于材料物性為25°C時（分析例4)，于（100)面產(chǎn)生的最大剪應力為 7.67MPa，于（010)面產(chǎn)生的最大剪應力為6.92MPa，于（001)面產(chǎn)生的最大剪應力為 6.92MPa。因此，于材料物性為25°C時，于{100}面產(chǎn)生的最大剪應力為于（100)面產(chǎn)生的 7.67MPa(圖5的表中的"最大值"欄）。
[0070] 又，于材料物性為100°C時(分析例5)，于（100)面產(chǎn)生的最大剪應力為7.66MPa，于 (010)面產(chǎn)生的最大剪應力為6.93MPa，于(001)面產(chǎn)生的最大剪應力為6.93MPa。因此，材料 物性為100°C時，于{100}面產(chǎn)生的最大剪應力為于（100)面產(chǎn)生的7.66MPa(圖5的表中的 "最大值"欄）。同樣地，于材料物性為20(TC時（分析例6)，于（100)面產(chǎn)生的最大剪應力為 7.67MPa，于（010)面產(chǎn)生的最大剪應力為6.92MPa，于（001)面產(chǎn)生的最大剪應力為 6.92MPa。因此，于材料物性為200°C時，于{100}面產(chǎn)生的最大剪應力為于（100)面產(chǎn)生的 7.67MPa(圖5的表中的"最大值"欄）。
[0071] 再者，將其他條件不變而僅使荷重條件自內壓30atm降低為20atm、10atm的情形時 于{100}面產(chǎn)生的最大剪應力的分析值進而示于圖5的表中。于材料物性為25°C時（分析例 4)、100"€時(分析例5)、200"€時(分析例6)的任一情形時，均是于內壓為20atm時于{100}面 產(chǎn)生的最大剪應力的值為于（100)面產(chǎn)生的5. llMPa，于內壓為lOatm時于{100}面產(chǎn)生的最 大剪應力的值為于（100)面產(chǎn)生的約2.56MPa。又，于上述各條件下，產(chǎn)生最大剪應力的位置 為光學構件1的內表面li上。
[0072] <分析例7~9>
[0073] 于分析例7~9中，對形成光學構件1的化F2單晶的{111}面，更詳細而言為（111)面 與光學構件1的中屯、軸A正交的光學構件1(圖3(c))進行分析。通過該分析而獲得的于化F2 單晶的（100)面、（010)面、（001)面產(chǎn)生的最大剪應力[MPa]的值為如圖5的表中所示。再者， 如圖3(c)所示，分析例7~9中的（100)面于單位晶格化的主軸x、y、z相對于光學構件1的中 屯、軸A分別傾斜特定角度而存在的狀態(tài)下，與yz面平行地存在。同樣地，（010)面于該狀態(tài)下 與XZ面平行地存在，（001)面于該狀態(tài)下與xy面平行地存在。
[0074] 如圖5的表中所示，于材料物性為25°C時(分析例7)，于（100)面產(chǎn)生的最大剪應力 為7.17MPa，于（010)面產(chǎn)生的最大剪應力為7.80MPa，于（001)面產(chǎn)生的最大剪應力為 5.70MPa。因此，于材料物性為25°C時，于{100}面產(chǎn)生的最大剪應力為于（010)面產(chǎn)生的 7.80MPa(圖5的表中的"最大值"欄）。
[0075] 又，于材料物性為100°C時(分析例8)，于（100)面產(chǎn)生的最大剪應力為7.18MPa，于 (010)面產(chǎn)生的最大剪應力為7.80MPa，于(001)面產(chǎn)生的最大剪應力為5.70MPa。因此，于材 料物性為100 °C時，于{100}面產(chǎn)生的最大剪應力為于(010)面產(chǎn)生的7.80MPa(圖5的表中的 "最大值"欄）。同樣地，于材料物性為20(TC時（分析例9)，于（100)面產(chǎn)生的最大剪應力為 7. 19MPa，于（010)面產(chǎn)生的最大剪應力為7.79MPa，于（001)面產(chǎn)生的最大剪應力為 5.69MPa。因此，于材料物性為200°C時，于{100}面產(chǎn)生的最大剪應力為于(010)面產(chǎn)生的 7.79MPa(圖5的表中的"最大值"欄）。
[0076] 再者，將其他條件不變而僅使荷重條件自內壓30atm降低為20atm、10atm的情形時 于{100}面產(chǎn)生的最大剪應力的分析值進而示于圖5的表中。于材料物性為25°C時（分析例 7)、100°C時(分析例8)、200°C時(分析例9)的任一情形時，均是于內壓為20atm時于{100}面 產(chǎn)生的最大剪應力的值為于(010)面產(chǎn)生的約5.20MPa，于內壓為lOatm時于{100}面產(chǎn)生的 最大剪應力的值為于(010)面產(chǎn)生的2.60MPa。又，于上述各條件下，產(chǎn)生最大剪應力的位置 為光學構件1的內表面li上。
[0077] 根據(jù)W上模擬，于將光學構件1的內壓設為30atm的情形時，于形成光學構件1的 化F2單晶的{100}面產(chǎn)生的最大剪應力于化F2單晶的{100}面與中屯、軸A正交的光學構件1 中，在251：、100°(：、200°(：的任一條件下均為9.21]\^曰。進而，于將內壓減小為20曰蝕、10曰恤的 情形時，于化F2單晶的{100}面產(chǎn)生的最大剪應力亦于25°C、100°C、200°C的所有條件下減 小為 6.14MPa、3.07MPa。
[0078] 同樣地，于將光學構件1的內壓設為30atm的情形時，于形成光學構件1的化F2單晶 的{100}面產(chǎn)生的最大剪應力于CaF2單晶的{110}面與中屯、軸A正交的光學構件1中，在25 °C、100°C、200°C的任一條件下均為約7.67MPa。進而，于將內壓減小為20atm、lOatm的情形 時，于化F2單晶的{100}面產(chǎn)生的最大剪應力亦于25°C、100°C、200°C的所有條件下減小為 5. llMPa、約2.56MPa。又，于將光學構件1的內壓設為30atm的情形時，于形成光學構件1的 化F2單晶的{100}面產(chǎn)生的最大剪應力于化F2單晶的{111}面與中屯、軸A正交的光學構件1 中，在25°C、100°C、200°C的任一條件下均為約7.80MPa。進而，于將內壓減小為20atm、lOatm 的情形時，于化F2單晶的{100}面產(chǎn)生的最大剪應力亦于25°C、100°C、200°C的所有條件下 減小為約 5.20MPa、2.60MPa。
[0079] 此處，如圖6所示，CaF2單晶的{100}面、{110}面、{111}面的臨界分解剪應力 (CRSS)于約600°CW下的溫度區(qū)域中，{100}面的值最小。又，{100}面的臨界分解剪應力與 {110}面、{111}面的臨界分解剪應力的差于化F2單晶中產(chǎn)生塑性變形的溫度（約250°C)W 下的溫度區(qū)域中尤其大。因此，認為于600°CW下的溫度區(qū)域尤其250°CW下的溫度區(qū)域中， 當于由CaF2單晶形成的光學構件1產(chǎn)生應力的情形時，產(chǎn)生于光學構件1的破壞主要起因于 在{100}面產(chǎn)生的剪應力達到臨界分解剪應力而于化F2單晶內部產(chǎn)生滑動。
[0080] 因此，根據(jù)上述的模擬可知，于25°C~200°C的溫度區(qū)域中，于{100}面產(chǎn)生的最大 剪應力的值最小的光學構件1，即化F2單晶的{110}面與中屯、軸A正交的光學構件1相對于內 壓具有最優(yōu)異的強度(耐壓性），于{100}面產(chǎn)生的最大剪應力的值第二小的光學構件1，即 化F2單晶的{111}面與中屯、軸A正交的光學構件1相對于內壓具有第二優(yōu)異的強度。
[0081] 更具體而言，根據(jù)圖5的表，于化F2單晶的{110}面與中屯、軸A正交的光學構件1的 內壓為30atm時，于形成光學構件1的CaF2單晶的{100}面產(chǎn)生的最大剪應力于25°C至200°C 的溫度區(qū)域為約7.67MPa。由此，根據(jù)圖6,于對化F2單晶的{110}面與中屯、軸A正交的光學構 件1施加內壓30atm的情形時，可不產(chǎn)生因{100}面的滑動導致的破壞而較佳地使用到至少 約ii(Tc，若增大光學構件1的半徑方向的厚度，則可較佳地使用至iiorw上的溫度。又，進 而，于內壓為20atm時，于形成光學構件1的化F2單晶的{100}面產(chǎn)生的最大剪應力于25°C至 200°C的溫度區(qū)域為約5.1 IMPa。由此，根據(jù)圖6，于對化F2單晶的{110}面與中屯、軸A正交的 光學構件1施加內壓20atm的情形時，可不產(chǎn)生因{100}面的滑動導致的破壞而較佳地使用 到至少約16(TC，若增大光學構件1的半徑方向的厚度，則可較佳地使用至16(TCW上的溫 度。又，進而，于內壓為lOatm時，于形成光學構件1的CaF2單晶的{100}面產(chǎn)生的最大剪應力 于25°C至200°C的溫度區(qū)域為約2.56MPa。由此，根據(jù)圖6，于對化F2單晶的{110}面與中屯、軸 A正交的光學構件1施加內壓lOatm的情形時，可不產(chǎn)生因{100}面的滑動導致的破壞而較佳 地使用到至少200°CW上的溫度區(qū)域，尤其可于約250°C (于化F2單晶產(chǎn)生塑性變形的溫度） W下的整個溫度區(qū)域較佳地使用。又，若增大光學構件1的半徑方向的厚度，則可較佳地使 用至250°CW上的溫度。
[0082] 又，根據(jù)圖5的表，于CaF2單晶的{111}面與中屯、軸A正交的光學構件1的內壓為 30atm時，于形成光學構件1的化F2單晶的{100}面產(chǎn)生的最大剪應力于25°C至200°C的溫度 區(qū)域中為約7.80MPa。由此，根據(jù)圖6,于對CaF2單晶的{111}面與中屯、軸A正交的光學構件1 施加內壓30atm的情形時，可不產(chǎn)生因{100}面的滑動導致的破壞而較佳地使用到至少約 ii(TC，若增大光學構件1的半徑方向的厚度，則可較佳地使用至iiorw上的溫度。又，進 而，于內壓為20atm時，于形成光學構件1的化F2單晶的{100}面產(chǎn)生的最大剪應力于25°C至 200°C的溫度區(qū)域中為約5.20MPa。由此，根據(jù)圖6，于對化F2單晶的{111}面與中屯、軸A正交 的光學構件1施加內壓20atm的情形時，可不產(chǎn)生因{100}面的滑動導致的破壞而較佳地使 用到至少約16(TC，若增大光學構件1的半徑方向的厚度，則可較佳地使用至16(TCW上的溫 度。又，進而，于內壓為lOatm時，于形成光學構件1的CaF2單晶的{100}面產(chǎn)生的最大剪應力 于25°C至200°C的溫度區(qū)域中為約2.60MPa。由此，根據(jù)圖6，于對化F2單晶的{111}面與中屯、 軸A正交的光學構件1施加內壓lOatm的情形時，可不產(chǎn)生因{100}面的滑動導致的破壞而較 佳地使用到至少200°CW上的溫度區(qū)域，尤其可于約250°C (于CaF2單晶產(chǎn)生塑性變形的溫 度）W下的整個溫度區(qū)域較佳地使用。又，若增大光學構件1的半徑方向的厚度，則可較佳地 使用至250°CW上的溫度。
[0083] 另一方面，根據(jù)圖5的表，于CaF2單晶的{100}面與中屯、軸A正交的光學構件1的內 壓為30atm時，于形成光學構件1的化F2單晶的{100}面產(chǎn)生的最大剪應力于25°C至200°C的 溫度區(qū)域中為9.21MPa。由此，根據(jù)圖6,于對化F2單晶的{100}面與中屯、軸A正交的光學構件 1施加內壓30atm的情形時，可不產(chǎn)生因{100}面的滑動導致的破壞而較佳地使用到至少約 70°C，該溫度低于在對化F2單晶的{110}面或{111}面與中屯、軸A正交的光學構件1施加相同 的內壓的情形時可安全地使用該多個光學構件1的溫度(上述的ll〇°C)。又，進而，于內壓為 20atm時，于形成光學構件1的化F2單晶的{100}面產(chǎn)生的最大剪應力于25°C至200°C的溫度 區(qū)域中為約6.14MPa。由此，根據(jù)圖6,于對CaF2單晶的{100}面與中屯、軸A正交的光學構件1 施加內壓20atm的情形時，可不產(chǎn)生因{100}面的滑動導致的破壞而較佳地使用到至少約 120°C，該溫度亦低于在對CaF2單晶的{110}面或{1山面與中屯、軸A正交的光學構件1施加 相同的內壓的情形時可安全地使用該多個光學構件1的溫度(上述的約160°C)。又，進而，于 內壓為lOatm時，于形成光學構件1的CaF2單晶的{100}面產(chǎn)生的最大剪應力于25°C至200°C 的溫度區(qū)域中為約3.07MPa。由此，根據(jù)圖6,于對CaF2單晶的{100}面與中屯、軸A正交的光學 構件1施加內壓lOatm的情形時，可不產(chǎn)生因{100}面的滑動導致的破壞而較佳地使用到至 少約200°C左右，該溫度亦窄于在對化F2單晶的{110}面或{111}面與中屯、軸A正交的光學構 件1施加相同的內壓的情形時可安全地使用該多個光學構件1的溫度范圍（如上所述，約250 下的整個溫度區(qū)域）。
[0084] 根據(jù)W上情況，于光學構件1中，于CaF2單晶的{110}面或{111}面與中屯、軸A正交 的情形時，光學構件1對于內壓的強度提高。由此，于光學構件1中，較佳為于與中屯、軸A正交 的方向上配置CaF2單晶的{110}面或{111}面，更佳為配置{110}面。藉此，可于高溫且高壓 下使用光學構件1。
[0085] 其次，說明本實施形態(tài)的光學構件1的制造方法。成為光學構件1的材料的化F2單 晶例如可使用日本專利第4569872號、日本特開第2006-327837號等中記載的單晶制造方法 來制造。對于所獲得的化F2單晶鑄錠使用X射線結晶方位測定裝置等進行結晶方位的測定。
[0086] 通過上述測定特定化F2單晶鑄錠中的{110}面或{111}面的延伸方向后，W該方向 成為與中屯、軸X正交的方向的方式，進行切削加工，而獲得如圖1所示的圓筒。于圓筒的切削 加工中，可將CaF2單晶鑄錠直接切削為圓筒形狀，亦可將化F2單晶鑄錠暫時切削為角柱狀之 后，再將其切削為圓筒。
[0087] 最后，對通過切削加工而獲得的圓筒的內周面、外周面、端面實施光學研磨處理， 藉此可獲得本實施形態(tài)的光學構件1?？捎诒緦嵤┬螒B(tài)中的光學研磨處理中直接使用應用 于光學零件的普通的研磨方法。例如，可使用研磨墊、研磨砂而研磨所切削的圓筒。
[0088] 其次，對本實施形態(tài)的效果進行總結。
[0089] 于本實施形態(tài)的光學構件1中，W于光學構件1的內部產(chǎn)生內壓的情形時于{100} 面產(chǎn)生的分解剪應力即成為CaF2單晶的滑動的原因的分解剪應力變小的方式，配置有CaF2 單晶的結晶面。因此，根據(jù)本實施形態(tài)的光學構件1，可不產(chǎn)生破壞而將更高溫且高壓的氣 體封入至內部，可實現(xiàn)電漿發(fā)光效率的提升或使用于電漿發(fā)光的氣體選項的增加等。
[0090] 又，根據(jù)本實施形態(tài)的光學構件1，對于圓筒狀的CaF2單晶構件，不添加任何追加 的構件或構造，僅適當?shù)卦O定化F2單晶的結晶面的配置，而提高圓筒狀的CaF2單晶構件對于 內壓的強度。因此，本實施形態(tài)的光學構件1能直接W簡易的形狀于更高溫且高壓的環(huán)境下 使用，且可將光學構件1的內部產(chǎn)生的光在不產(chǎn)生遮蔽下W高效率釋出至外側。
[0091] <第2實施形態(tài)>
[0092] 其次，參照圖7對本發(fā)明的第2實施形態(tài)進行說明。
[0093] 如圖7所示，第2實施形態(tài)的光源裝置20主要具備腔室21、點火源22、及聚光構件 23。腔室21是于第1實施形態(tài)的圓筒狀光學構件1的中屯、軸A方向兩端部安裝有蓋L的氣體保 持容器，內部保持有氣體(離子性介質）。蓋L為密封構件的一例，可使用金屬、合金等。密封 構件亦可含有設置于蓋L與光學構件1之間的密封構件。作為密封構件，亦可使用使金屬、合 金軟化的狀態(tài)者，藉此可將蓋L與光學構件1接合。又，亦可設為如下構成:使作為密封構件 的氣橡膠(FKM)等密封圈位于光學構件1與蓋L之間，于軸向對光學構件1的兩端部的蓋L加 壓，藉此使蓋L保持光學構件1的端面?；蛘?，亦可使陶瓷位于蓋L與光學構件之間作為密封 構件。
[0094] 點火源22具有陽極22曰、陰極22c、及連接于該兩個電極的電源22s。陽極22a貫通腔 室21的兩端部的蓋L中的其中一個的中央而固定于蓋L，陽極22a的前端部位于腔室21的內 部。陰極22c亦同樣地，貫通腔室21的另一個蓋L的中央而固定于蓋L，陰極22c的前端部位于 腔室21的內部。藉此，陽極22a的前端部與陰極22c的前端部于腔室21的內部具有間隙而對 向。
[00M]點火源22通過電源22s而使陽極22a及陰極22c間產(chǎn)生電位差，使陽極22a與陰極 22c之間的間隙產(chǎn)生放電。于W下的說明中，將通過點火源22而引起放電的陽極22a與陰極 22c之間的間隙稱為放電區(qū)域DA。作為電極的材料可使用貴金屬、含有貴金屬的合金、儀等。
[0096] 于使用光源裝置20時，通過點火源22使放電區(qū)域DA產(chǎn)生放電，而激發(fā)保持于腔室 21內的離子性介質。藉此，達到電漿狀態(tài)的離子性介質發(fā)光，而放射電漿光LH1。所放射的電 漿光LH1透過腔室21的光學構件1之后，由聚光構件23(作為一例為放射面鏡)反射，而朝向 檢查裝置(作為一例為晶片檢查系統(tǒng))或曝光裝置等的對象物。
[0097] 再者，亦可使用激光源(未圖示)對放電區(qū)域DA照射激發(fā)激光。于此情形時，例如， 通過點火源22使放電區(qū)域DA產(chǎn)生放電，自成為電漿狀態(tài)的放電區(qū)域DA的離子性介質進行電 漿發(fā)光。繼而，通過激光源對放電區(qū)域DA的離子性介質供給激光能量，而維持或產(chǎn)生來自放 電區(qū)域DA的高亮度的電漿光LH1。作為用W使用激光源對放電區(qū)域DA供給激光能量的構造， 例如可使用下述第3實施形態(tài)的構造。
[0098] 第2實施形態(tài)的光源裝置20于腔室21的一部分使用第1實施形態(tài)的光學構件1。因 此，可與第1實施形態(tài)同樣地實現(xiàn)電漿發(fā)光效率的提升或使用于電漿發(fā)光的氣體選項的增 加等。又，可將腔室21的內部產(chǎn)生的電漿光LH1在不產(chǎn)生遮蔽下W高效率釋出至腔室21的外 側。
[0099] <第3實施形態(tài)>
[0100] 參照圖8對本發(fā)明的第3實施形態(tài)進行說明。
[0101] 如圖8所示，第3實施形態(tài)的光源裝置30主要具備腔室31及聚光構件32。腔室31是 于第1實施形態(tài)的圓筒狀光學構件1的中屯、軸A方向兩端部安裝有蓋L的氣體保持容器，且內 部保持有氣體(離子性介質）。作為一例，聚光構件32為拋物面鏡。
[0102] 于使用光源裝置30時，將自激光源（未圖示）向箭頭a(圖8)的方向供給的激發(fā)光 LH2經(jīng)由分光鏡BS及聚光構件32照射至腔室31內的離子性介質。藉此，自所照射的激發(fā)光 LH2被供給能量的離子性介質達到電漿狀態(tài)，而產(chǎn)生高亮度的電漿光LH1。所產(chǎn)生的電漿光 LH1透過腔室31的光學構件1之后，由聚光構件32、及分光鏡BS反射而向箭頭b(圖8)的方向 前進，并被供給至檢查裝置(作為一例為晶片檢查系統(tǒng)）或曝光裝置等的對象物。再者，W 下，將腔室31內的離子性介質成為電漿狀態(tài)的區(qū)域稱為電漿區(qū)域PA。
[0103] 于本實施形態(tài)的光源裝置30中，使用聚光構件32將激發(fā)光LH2聚光，于腔室21內的 小區(qū)域形成電漿區(qū)域PA，并使之產(chǎn)生電漿光LH1。因此，可產(chǎn)生高亮度的電漿光LH1。再者，若 調整聚光構件32的形狀等使電漿區(qū)域PA更小，則可產(chǎn)生更高亮度的電漿光LH1。
[0104] 第3實施形態(tài)的光源裝置30于腔室31的一部分使用第1實施形態(tài)的光學構件1。因 此，可與第1實施形態(tài)同樣地實現(xiàn)電漿發(fā)光效率的提升或使用于電漿發(fā)光的氣體選項的增 加等。又，可對腔室31內部的電漿區(qū)域PA高效率地賦予激發(fā)光LH2，與此同時，可將腔室31內 部產(chǎn)生的電漿光LH1在不產(chǎn)生遮蔽下W高效率釋出至腔室31的外側。
[0105] 再者，于上述各實施形態(tài)中，光學構件1為圓筒，但光學構件1的形狀并不限于此， 只要為筒狀，則亦可并非為圓筒。例如，亦可為與中屯、軸A正交的剖面的形狀為楠圓、長圓、 自中屯、起的距離于一部分與周圍不同的大致圓形等的筒，此外可為任意的剖面形狀。又，圓 筒及筒的半徑方向的厚度并不限于固定者，一部分的半徑方向的厚度亦可大于其他部分的 半徑方向的厚度。
[0106] 再者，于上述第2實施形態(tài)、第3實施形態(tài)中，是于光學構件1的中屯、軸A方向的兩 側，于端部le的開口 la安裝蓋L而將氣體密封，將光學構件1單獨地用作光源用構件，但光學 構件1的使用方法并不限于此。例如，亦可將光學構件1用作通過壓接等將光學構件1與其他 化F2單晶構件接合而獲得的更大的光學構件的一部分。作為一例，W此方式獲得的更大的 光學構件可為如下光學構件，即，具有:共有中屯、軸A的兩個光學構件1;及球殼部，該球殼部 于中屯、軸A方向上被該兩個光學構件夾持，且于與中屯、軸A相同軸上具有旋轉軸。又，例如， 可為于光學構件1的一端壓接有圓板狀蓋部且于另一端壓接有圓環(huán)狀凸緣部的光學構件。
[0107] 再者，于上述實施形態(tài)的光學構件1中，于與中屯、軸A具有90° ± 5°的角度而交叉的 方向配置有CaF2單晶的{110}面或{m}面。然而，更理想為，于與中屯、軸A具有90° ±3°的角 度而交叉的方向上配置有化F2單晶的{110}面或{111}面，更進一步理想為，于與中屯、軸A具 有90°的角度而交叉的方向上配置有化F2單晶的{110}面或{111}面。
[0108] 第2實施形態(tài)的腔室21及第3實施形態(tài)的腔室31亦可作為氣體保持容器使用。于氣 體保持容器中，亦可將成為檢查或測定對象的物體W保存于氣體中的狀態(tài)密封而使用。
[0109] 再者，于上述實施形態(tài)中，氣體(離子性介質)并不限于用W發(fā)出電漿光的氣體，只 要為用W發(fā)出準分子光等自真空紫外區(qū)域至紅外區(qū)域的波長區(qū)域的光的任意氣體即可。
[0110] 只要維持本發(fā)明的特征，則本發(fā)明并不限定于上述實施形態(tài)，關于在本發(fā)明的技 術思想的范圍內可考慮到的其他形態(tài)，亦包含于本發(fā)明的范圍內。
[0111] [產(chǎn)業(yè)上的可利用性]
[0112] 根據(jù)本發(fā)明的氣化巧光學構件，可簡便地獲得一種即便于高溫、高壓的環(huán)境下亦 可不破損而較佳地使用的CaF2單晶光學構件。由此，可對半導體制造裝置等各種領域提供 具有充分強度的氣化巧光學構件。又，可提供具備具有充分強度的氣化巧光學構件的氣體 保持容器或光源裝置，進而，可制造更精密的半導體元件等。
[0113] 【符號說明】
[0114] 1:光學構件
[0115] la:開口
[0116] le:端面
[0117] li:內表面
[0118] 1〇:外表面
[0119] 20、30:光源裝置
[0120] 21、31:腔室
[0121] 22:點火源
[0122] 23、32:聚光構件
[0123] A:中屯、軸
[0124] BS:分光鏡
[0125] ^蓋
[0126] LH1:電漿光
[0127] LH2:激發(fā)光 [012引1]^單位晶格
【主權項】
1. 一種氟化鈣光學構件，其特征在于，所述氟化鈣光學構件由單晶氟化鈣形成且具有 筒狀的形狀，單晶氟化鈣的{110}結晶面或{111}結晶面與所述筒的中心軸正交。2. 根據(jù)權利要求1所述的氟化鈣光學構件，其特征在于，所述筒狀為圓筒狀。3. 根據(jù)權利要求1或2所述的氟化鈣光學構件，其特征在于，單晶氟化鈣的{110}結晶面 與所述筒的中心軸正交。4. 根據(jù)權利要求1至3中任意一項所述的氟化鈣光學構件，其特征在于，所述氟化鈣光 學構件為于內部密封氣體的氣體密封用容器。5. 根據(jù)權利要求1至4中任意一項所述的氟化鈣光學構件，其特征在于，所述氟化鈣光 學構件是用作光源用構件。6. -種氟化鈣光學構件的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括:特定單晶氟化鈣 的{110}結晶面或{111}結晶面的方向；及將所述單晶氟化鈣切削為筒狀； 所述切削為以所述筒的中心軸與所述特定的{110}結晶面或{111}結晶面的方向相互 正交的方式進行。7. 根據(jù)權利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述筒狀為圓筒狀。8. -種氟化鈣構件，其特征在于，所述氟化鈣構件由單晶氟化鈣形成且具有筒狀的形 狀，單晶氟化鈣的{11 〇}結晶面或{111}結晶面與所述筒的延伸方向相交的角度為90° ± 5° 的范圍。9. 根據(jù)權利要求8所述的氟化鈣構件，其特征在于，單晶氟化鈣的{110}結晶面或{111} 結晶面與所述筒的延伸方向相交的角度為90°。10. 根據(jù)權利要求8或9所述的氟化鈣構件，其特征在于，所述筒狀氟化鈣構件的延伸方 向為所述筒的中心軸的方向。11. 根據(jù)權利要求8至10中任意一項所述的氟化鈣構件，其特征在于，所述氟化鈣構件 為內部密封氣體的氣體密封用容器。12. 根據(jù)權利要求8至11中任意一項所述的氟化鈣構件，其特征在于，所述筒狀為圓筒 狀。13. 根據(jù)權利要求8至12中任意一項所述的氟化鈣構件，其特征在于，單晶氟化鈣的 {110}結晶面與所述筒的延伸方向相交的角度為90°。14. 一種氟化鈣構件，其特征在于，所述氟化鈣構件由單晶氟化鈣形成且具有筒狀的形 狀，單晶氟化鈣的{110}結晶面或{111}結晶面與所述筒的延伸方向以接近90°的角度相交。15. -種氣體保持容器，其特征在于，所述氣體保持容器包括： 根據(jù)權利要求1至5中任意一項所述的氟化鈣光學構件;及 密封構件，其連結于所述筒狀的氟化鈣光學構件而于所述筒狀的氟化鈣光學構件的內 部形成封閉空間。16. -種氣體保持容器，其特征在于，所述氣體保持容器包括： 根據(jù)權利要求8至14中任意一項所述的氟化鈣構件;及 密封構件，其連結于所述筒狀的氟化鈣構件而于所述筒狀的氟化鈣構件的內部形成封 閉空間。17. -種光源裝置，其特征在于，所述光源裝置包括： 根據(jù)權利要求1至5中任意一項所述的氟化鈣光學構件； 密封構件，其連結于所述筒狀的氟化鈣光學構件而于所述筒狀的氟化鈣光學構件的內 部形成封閉空間；及 氣體激發(fā)部，其對保持于所述封閉空間的氣體賦予用以激發(fā)所述氣體的能量。18. 根據(jù)權利要求17所述的光源裝置，其特征在于，所述氣體激發(fā)部為將激發(fā)光聚光至 所述氟化鈣光學構件內部的聚光部。19. 根據(jù)權利要求17或18所述的光源裝置，其特征在于，所述氣體激發(fā)部含有設置于所 述氟化鈣光學構件內部的封閉空間的電極。20. -種光源裝置，其特征在于，所述光源裝置包括： 根據(jù)權利要求8至14中任意一項所述的氟化鈣構件； 密封構件，其連結于所述筒狀的氟化鈣構件而于所述筒狀的氟化鈣構件的內部形成封 閉空間；及 氣體激發(fā)部，其對保持于所述封閉空間的氣體賦予用以激發(fā)所述氣體的能量。21. 根據(jù)權利要求20所述的光源裝置，其特征在于，所述氣體激發(fā)部為將激發(fā)光聚光至 所述氟化鈣構件內部的聚光部。22. 根據(jù)權利要求20或21所述的光源裝置，其特征在于，所述氣體激發(fā)部含有設置于所 述氟化鈣構件內部的封閉空間的電極。
【文檔編號】H01J61/30GK106062920SQ201580010984
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2015年2月27日
【發(fā)明人】上原直保, 影山元英
【申請人】株式會社 尼康