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Dokumentenidentifikation DE20221705U1 13.09.2007
Titel UV-optische Fluoridkristallelemente zur Laserlithografie mit Lambda < 200 nm
Anmelder SCHOTT AG, 55122 Mainz, DE
Vertreter Fuchs Patentanwälte, 81545 München
DE-Aktenzeichen 20221705
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 13.09.2007
Registration date 09.08.2007
Application date from patent application 19.11.2002
File number of patent application claimed 102 97 547.7
IPC-Hauptklasse G01N 21/59(2006.01)A, F, I, 20061201, B, H, DE

Beschreibung[de]
Hintergrund der Erfindung Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft hochwertige, optische Fluoridkristalle mit einem hohen Reinheitsgrad des Fluorids und einem sehr geringen Fremdstoffgehalt an Blei und Sauerstoff sowie daraus gebildete optische Elemente, insbesonders Lithografie-/Laserelemente.

Die Last der Forderungen nach höheren Rechnerleistungen fällt dem Lithografieverfahren zu, welches zum Herstellen von Chips einer integrierten Schaltung verwendet wird. Die Lithografie umfasst das Bestrahlen einer Maske und das Fokussieren des Musters dieser Maske durch ein optisches Mikrolithografiesystem auf einen mit einem Fotolack beschichteten Wafer. Das Muster auf der Maske wird dadurch auf den Wafer übertragen. Das Verringern der Linienbreiten der Merkmale auf einem gegebenen Wafer bringt Leistungsfortschritte mit sich. Die verbesserte Auflösung, welche zum Erzielen dünnerer Linienbreiten benötigt wird, wird durch das Verringern der Wellenlänge der Beleuchtungsquelle ermöglicht. Die bei der lithografischen Mustergebung verwendeten Energien bewegen sich tiefer in den UV-Bereich. Es werden optische Bauelemente benötigt, welche bei diesen kurzen, optischen Mikrolithografiewellenlängen zuverlässig funktionieren können. Es sind wenige Materialien bekannt, welche bei 193nm und 157nm eine hohe Übertragung aufweisen und unter einer intensiven Laserbelichtung keinen Qualitätsverlust erleiden. Fluoridkristalle, wie zum Beispiel Kalziumfluorid und Bariumfluorid, sind mögliche Materialien mit einer hohen Übertragung bei Wellenlängen < 200nm. Optische Fotolithografiesysteme zur Projektion, welche die Vakuumultraviolettwellenlängen (VUV-Wellenlängen) von Licht bei und unter 193nm verwenden, schaffen erwünschte Vorteile bezüglich dem Erzielen kleinerer, kennzeichnender Maße. Mikrolithografiesysteme, welche VUV-Wellenlängen im Wellenlängenbereich von 157nm verwenden, weisen das Potenzial auf integrierte Schaltungen und ihre Herstellung zu verbessern. Die kommerzielle Verwendung und Aufnahme von VUV-Wellenlängen bei und unter 193nm wurde durch die Übertragungsart solcher DUV-Wellenlängen (deep ultraviolet) im Bereich von 157nm durch optische Materialien verhindert. Eine Ursache für solch einen langsamen Fortschritt der Halbleiterindustrie bezüglich der Verwendung von VUV-Licht unter 175nm, wie z.B. das Licht im Bereich von 157nm, war auch der Mangel an wirtschaftlich herstellbaren Vorformen aus optisch übertragenden Materialien sowie die Schwierigkeiten bei der Herstellung der Vorformen, welche als hochwertig und für ihr vorgesehenes optisches Element der Mikrolithografie und zur Verwendung mit einem Laser als geeignet bezeichnet werden können. Zum Vorteil der DUV-Fotolithografie im VUV-Bereich von 157nm, wie z.B. das Emissionsspektrum des Fluorid-Excimerlasers, welcher bei der Herstellung von integrierten Schaltungen zu verwenden ist, besteht Bedarf an das Signal einer Wellenlänge unter 200nm übertragenden, optischen Fluoridkristallen mit vorteilhaften, optischen Eigenschaften und sehr geeigneten Eigenschaften einschließlich einer guten Übertragung unter 200nm und bei 193nm und 157nm, welche hergestellt, getestet, berechnet, gemessen werden können und sich für die wirtschaftliche Verwendung eignen. Die vorliegende Erfindung beseitigt die Schwierigkeiten beim Stand der Technik und schafft eine Einrichtung zum wirtschaftlichen Schaffen von hochwertigen, optischen Fluoridkristallen, welche das Signal einer Wellenlängen unter 200nm übertragen und sehr geringe, gemessene Fremdstoffanteile an Blei aufweisen und verwendet werden können, um die Herstellung integrierter Schaltungen mit VUV-Wellenlängen zu verbessern. Die Erfindung sorgt für die Prüfung der Absorptionsbandanalyse der hochwertigen, optischen Fluoridkristall-Lithografieelemente und Excimerlaserelemente aus Kalziumfluorid mit sehr geringen Fremdstoffanteilen an Blei.

Die Erfindung betrifft einen optischen Fluoridkristall mit einem geringen Fremdstoffgehalt an Blei, welcher das Signal einer Wellenlänge unter 200nm überträgt und eine Lichtübertragungsweglänge des Kristalls ≥ 2mm aufweist. Der Fremdstoffgehalt ist mittels einem Lichtübertragungsspektralfotometer zum Abtasten von 200–210nm ermittelbar, umfassend eine Lichtquelle zum Erzeugen von Übertragungstestwellenlängen im Bereich von 200 bis 210nm und einen Übertragungsdetektor zum Messen der Übertragung des Signals der Testwellenlängen und zum anschließenden Übertragen des Signals der Übertragungstestwellenlängen in einem Bereich von 200 bis 210nm durch die Lichtübertragungsweglänge des optischen Fluoridkristalls, welcher das Signal der Wellenlänge unter 200nm überträgt, und Messen der Übertragung der Signale der Testwellenlängen von 200–210nm durch die Weglänge. Der Fremdstoffgehalt an Blei beträgt in ppb (parts per billion) weniger als 50ppb, bevorzugter 20ppb und am bevorzugtesten 10ppb.

Erfindungsgemäße optische Fluoridlithografiekristalle sowie optische Lithografieelemente für Wellenlängen unter 200nm sind mittels einem Verfahren herstellbar, welches das Schaffen eines das Signal einer Wellenlänge unter 200nm übertragenden, optischen Fluoridkristalls mit einer Lichtübertragungsweglänge des Kristalls ≥ 1 bzw. ≥ 2mm umfasst sowie das Schaffen eines Messsystemspektralfotometers für eine 200–210nm Lichtübertragung mit einer Lichtquelle zum Erzeugen einer Übertragungstestwellenlänge im Bereich von 200 bis 210nm und einem Übertragungsdetektor zum Messen der Übertragung des Signals der Testwellenlänge. Das Verfahren enthält das Übertragen des Signals der Übertragungstestwellenlänge im Bereich von 200 bis 210nm durch die Lichtübertragungsweglänge dieses optischen Fluoridkristalls und das Messen der Übertragung des Signals der Testwellenlänge von 200 bis 210nm durch die Weglänge, um einen Messwert des Fremdstoffgehalts von weniger als 50ppb, und das anschließende Bilden des optischen Fluoridkristalls in ein optisches Element für Wellenlängen unter 200nm, welches einen Absorptionskoeffizienten bei 200 bis 210nm < 0,0017cm–1 aufweist.

Der erfindungsgemäße optische Fluoridkristall, welcher das Signal einer Wellenlänge unter 200nm überträgt, ist mittels einem Verfahren erhältlich, welches das Liefern eines vorgeschmolzenen Kalziumfluoridkristallfestkörpers sowie das Schmelzen des vorgeschmolzenen Kalziumfluoridkristallfestkörpers umfasst, um eine Kalziumfluoridschmelze zu bilden und das Züchten eines Kalziumfluoridkristalls aus der Schmelze, um einen optischen Kalziumfluoridkristall zum Übertragen des Signals von Wellenlängen unter 200nm zu schaffen. Das Verfahren enthält das Liefern eines Spektralmeters für eine 200–210nm Lichtübertragung mit einer Lichtquelle zum Erzeugen einer Übertragungstestwellenlänge im Bereich von 200–210nm und einem Übertragungsdetektor zum Messen der Übertragung des Signals der Testwellenlänge, und das Messen eines Fremdstoffgehalts an Blei in der Weglänge des Kalziumfluorids, wobei die Übertragungstestwellenlänge im Bereich von 200 bis 210nm ist und der gezüchtete, optische Kalziumfluoridkristall zum Übertragen der Signale von Wellenlängen unter 200nm einen Absorptionskoeffizienten bei 200 bis 210nm < 0,0017cm–1 aufweist. Die Erfindung umfasst den oben genannten, optischen Fluoridkristall aus Kalziumfluorid mit einer Übertragung unter 200nm von mehr als 99%/cm und einem Bleigehalt in ppb von weniger als 50 und einem Absorptionskoeffizienten bei 200 bis 210nm < 0,0017cm–1.

Ein weiterer erfindungsgemäßer das Signal einer Wellenlänge unter 200nm übertragender, optischer Fluoridkristall ist mittels einem Verfahren erhältlich, welches das Liefern eines vorgeschmolzenen Bariumfluoridkristallfestkörpers sowie das Schmelzen dieses Bariumfluoridkristallfestkörpers umfasst, um eine Bariumfluoridschmelze zu bilden sowie das Züchten eines Bariumfluoridkristalls aus der Schmelze, um einen optischen Bariumfluoridkristall zum Übertragen der Signale der Wellenlängen unter 200nm zu schaffen. Das Verfahren enthält das Liefern eines Spektralmeters für eine 200–210nm Lichtübertragung mit einer Lichtquelle zum Erzeugen einer Übertragungstestwellenlänge im Bereich von 200–210nm und einem Übertragungsdetektor zum Messen der Übertragung des Signals der Testwellenlänge, und das Messen eines Fremdstoffgehalts an Blei in einer Weglänge des Bariumfluorids, wobei die Übertragungstestwellenlänge im Bereich von 200 bis 210nm ist und der gezüchtete, optische Bariumfluoridkristall zum Übertragen der Signale der Wellenlängen unter 200nm einen Absorptionskoeffizienten bei 200 bis 210nm < 0,0017cm–1 aufweist. Die Erfindung enthält den oben erwähnten optischen Fluoridkristall aus Bariumfluorid mit einer Übertragung unter 200nm von mehr als 99%/cm und einem Bleigehalt in ppb von weniger als 50 und einem Absorptionskoeffizienten bei 200 bis 210nm < 0,0017cm–1

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1A–B zeigen eine Ausführungsform der Erfindung.

2 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung.

3 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung.

4 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung.

5 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung.

6 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung.

7 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung.

8 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung.

9 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung.

10 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung.

11 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung.

12 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung.

13a–c zeigen eine Ausführungsform der Erfindung.

14 ist ein Übertragungsspektrum eines optischen Fluoridkristalls nach der Erfindung (Übertragung/10mm im Verhältnis zu 120 bis 220 Wellenlängen).

15 ist ein Koordinatendiagramm der Pb-Absorption (cm–1) bei 205nm im Verhältnis zur Pb-Konzentration (ppm (parts per million)) optischer Fluoridkristalle nach der Erfindung.

16 ist ein Koordinatendiagramm der Absorption (cm–1) bei 205nm im Verhältnis zur Bleikonzentration (ppb) optischer Fluoridkristalle nach der Erfindung.

17 ist ein Absorptionsspektrum eines optischen Fluoridkristalls im Spektralbereich des A-Absorptionsbandes (200nm–210nm) des Pb nach der Erfindung.

18 ist ein Spektralfotometer-Absorptionsspektrum eines optischen Fluoridkristalls nach der Erfindung.

Ein Verfahren zum Durchführen der Erfindung umfasst das Erfassen der Fremdstoffanteile an Blei in sub-ppm in einem optischen Fluoridkristall, welcher das Signal einer Wellenlänge unter 200nm überträgt. Das Verfahren enthält das Schaffen eines das Signal einer Wellenlänge unter 200nm übertragenden, optischen Fluoridkristalls 20. Der optische Fluoridkristall 20 ist ein optischer Fluoridkristall mit einem Fremdstoffgehalt an Blei von weniger als 50ppb. Das Verfahren enthält das Schaffen eines Messsystemspektralmeters 22 für das Lichtabsorptionsband mit einer Lichtquelle 24 zum Erzeugen einer Übertragungstestwellenlänge im Bereich von 200 bis 210nm und einem Übertragungsdetektor 28 zum Messen der Übertragung des Signals der Testwellenlänge. Das Verfahren enthält das Messen eines Fremdstoffgehalts an Blei in der Weglänge 21 des Fluoridkristalls, wobei die Übertragungstestwellenlänge im Bereich von 200–210nm liegt. Das Verfahren enthält das Übertragen des Signals der Testwellenlänge von 200–210nm durch den optischen Fluoridkristall 20 für eine Wellenlänge unter 200nm und das Messen der Übertragung des Signals der Testwellenlänge durch den Kristall, um einen Messwert des Fremdstoffgehalts an Blei in ppb von weniger als 50ppb, vorzugsweise weniger als 20ppb und noch bevorzugter weniger als 10ppb zu liefern. Vorzugsweise ist die Lichtquelle 24 eine Lichtquelle mit Breitbandwellenlängen, wie z.B. eine Lampe. Die Lichtquelle 24 schafft vorzugsweise ein abtastbares Wellenlängenspektrum von 200–210nm. Vorzugsweise ist die Lampe 24 im Vergleich zu einer Laserlichtquelle eine Lichtquelle, welche mit dem Breitband nicht kohärent ist. Das Schaffen einer Testwellenlänge von 200 bis 210nm enthält vorzugsweise das Verwenden einer Wellenlängen-Auswahlvorrichtung 34, wie z.B. eines Monochromators/eines Filters, um die Testwellenlängen im Bereich von 200–210nm steuerbar abzutasten und diese auszuwählen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das abtastbare Wellenlängenspektrum von 200–210nm durch eine Lichtquelle aus einer Deuteriumlampe geschaffen, welche steuerbar mit einem Monochromator gefiltert wird. Vorzugsweise wird das Spektralfotometer verwendet, um das Spektrum von 200–210nm abzutasten. Vorzugsweise enthält das Verfahren das Verwenden des Spektralfotometers, um das Spektrum im mittleren Bereich von ca. 205nm abzutasten, um den Sockel zu identifizieren, auf welchem das Absorptionsband von 205nm steht. Anschließend wird von der Gesamtabsorption die Absorption des Sockels bei 205nm subtrahiert und folglich die Absorption des Fremdstoffgehalts an Blei erhalten. Es wird bevorzugt, dass das Abtasten von Wellenlängen, welche bei ca. 205nm zentriert wurden, eine Grundlinienabsorption für den Kristall schafft, so dass andere Hintergrundabsorptionsbänder zusammen mit optischen Oberflächenverlusten (Sockel) subtrahiert werden können. In einer bevorzugten Ausführungsform zum Erfassen von sehr geringen Fremdstoffanteilen an Blei wird beim Abtasten von Wellenlängen, welche bei ca. 205nm zentriert wurden, ein Abtastbereich von ca. 195–220nm verwendet, um die Sockelgröße bei 205nm zu identifizieren. Das Verfahren sorgt für eine Echtzeitbestimmung der Fremdstoffanteile an Blei durch den Kristall. Das Übertragen des Signals der Übertragungstestwellenlänge von 200 bis 210nm enthält vorzugsweise das Übertragen einer Übertragungstestwellenlänge von 203 bis 207nm im Bereich von 203 bis 207nm durch die Lichtübertragungsweglänge dieses optischen Fluoridkristalls 20 und das Messen der Übertragung der Testwellenlänge im Bereich von 203 bis 207nm durch die Weglänge, um einen Messwert des Fremdstoffgehalts an Blei in ppb von weniger als 500ppb zu liefern. Vorzugsweise umfasst das Übertragen des Signals der Übertragungstestwellenlänge von 200 bis 210nm das Übertragen des Signals einer Übertragungstestwellenlänge von ca. 205nm durch die Lichtübertragungsweglänge dieses optischen Fluoridkristalls und das Messen der Übertragung des Signals der Testwellenlänge von 205nm durch die Weglänge, um einen Messwert des Fremdstoffgehalts an Blei in ppb von weniger als 50ppb zu liefern. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Schaffen eines das Signal einer Wellenlänge unter 200nm übertragenden, optischen Fluoridkristalls mit einer Lichtübertragungsweglänge ≥ 2mm des Kristalls das Schaffen einer Lichtübertragungsweglänge ≥ 1cm des Kristalls und das Übertragen das Signals der Übertragungstestwellenlänge durch die Lichtübertragungsweglänge ≥ 1cm des Fluoridkristalls, um einen Messwert des Fremdstoffgehalts an Blei in ppb von weniger als 50ppb zu liefern. Bevorzugter ist die Lichtübertragungsweglänge ≥ 10cm des Kristalls und das Übertragen des Signals der Übertragungstestwellenlänge durch die Lichtübertragungsweglänge ≥ 10cm des Fluoridkristalls liefert einen Messwert des Fremdstoffgehalts an Blei in ppb von weniger als 50, bevorzugter weniger als 10ppb. Wie in den 1A–B gezeigt, wird die Lichtübertragungsweglänge des Fluoridkristalls für die Messung mit dem Spektralfotometer mit 21 bezeichnet. Wie in 1B gezeigt, weist das Spektralfotometer 22 eine Kammer 27 mit einer Länge CL zwischen den Strahlenfenstern 23 und 25 der Kammer auf, vorzugsweise wobei ,5CL ≥ der Lichtübertragungsweglänge des Fluoridkristalls ist. Vorzugsweise enthält das Spektralfotometer einen Probenhalter 19 der Kammer, um die Kristallprobe 20 relativ zu den Fenstern 23 und 25 zu halten und zu stabilisieren. Der Probenhalter 19 der Kammer empfängt die lange Kristallprobe und sichert die Ausrichtung mit dem Lichtstrahl der Übertragungstestwellenlänge in der Kammer zwischen den Fenstern, wobei sich die Kristallprobe zentral in der Kammermitte befindet. Der Kristall 20 weist vorzugsweise polierte Flächen 17 auf. Die Weglänge 21 beträgt vorzugsweise mindestens 50mm (50–100mm), um bevorzugte Messwerte der Bleikonzentration im Bereich einiger ppb (Blei < 10ppb) zu liefern, wobei die Parallelität der Flächen 17 mehr als 1 Grad beträgt. Für Messwerte der Bleikonzentration im Bereich einiger zehntel ppb (10ppb < Blei > 100ppb) befindet sich die Weglänge 21 im Bereich von 5–10mm. Die Weglänge der Fluoridkristallprobe liegt vorzugsweise bei mindestens 50mm, bevorzugter bei mindestens 90mm (100mm in der bevorzugten Ausführungsform), wobei die Länge der Kammer des Spektralfotometers zwischen den Fenstern CL vorzugsweise mindestens 100mm beträgt, bevorzugter CL ≥ 150mm, am bevorzugtesten CL ≥ 200mm ist (200mm in der bevorzugten Ausführungsform).

Das Verfahren ist auch zum Messen von Fremdstoffanteilen unter 1ppm in einem optischen Lithografiefluoridkristall zum Übertragen von Licht mit Wellenlängen unter 200nm, wie z.B. ein Kalzium- oder Bariumfluoridkristall 20 geeignet. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen des oben erwähnten, optischen Fluoridkristalls 20 mit einer Lichtübertragungsweglänge 21 des Kristalls ≥ 1cm, und das Schaffen eines Messsystemspektralfotometers 22 für die 200–210nm Absorption, welches eine Lichtquelle 24 zum Erzeugen einer Testwellenlänge im Bereich von 200 bis 210nm und einen Übertragungsdetektor zum Berechnen eines Absorptionskoeffizienten bei der Testwellenlänge aufweist. Das Verfahren enthält das Übertragen des Signals einer Testwellenlänge im Bereich von 200 bis 210nm durch die Lichtübertragungsweglänge ≥ 1cm dieses optischen Fluoridkristalls und das Messen des Absorptionskoeffizienten bei der Testwellenlänge durch die Weglänge ≥ 1cm, um einen Absorptionskoeffizienten des Fremdstoffgehalts an Blei < 0,0017cm–1 zu liefern. Das Verfahren enthält vorzugsweise das Übertragen des Signals einer Testwellenlänge von 203 bis 207nm in den Bereich von 203 bis 207 nm durch die Lichtübertragungsweglänge ≥ 1cm des oben genannten, optischen Fluoridkristalls und das Messen des Absorptionskoeffizienten bei der Testwellenlänge von 203 bis 207nm durch die Weglänge ≥ 1cm, um einen Absorptionskoeffizienten des Fremdstoffgehalts an Blei < 0,0016cm–1 zu schaffen. Bevorzugter enthält das Verfahren das Übertragen einer Testwellenlänge von ca. 205nm durch die Lichtübertragungsweglänge ≥ 1cm des oben genannten, optischen Fluoridkristalls und das Messen des Absorptionskoeffizienten bei der Testwellenlänge von 205nm durch die Weglänge ≥ 1cm, um einen Absorptionskoeffizienten des Fremdstoffgehalts an Blei < 0,0015cm–1 zu liefern. Das Schaffen des oben genannten, optischen Fluoridkristalls 20 mit einer Lichtübertragungsweglänge 21 des Kristalls umfasst das Schaffen einer Lichtübertragungsweglänge ≥ 10cm des Kristalls, um einen Absorptionskoeffizienten-Fremdstoffbestandteilsmesswert des Fremdstoffgehalts an Blei von weniger als 50ppb, vorzugsweise ≤ 20, vorzugsweise ≤ 10, vorzugsweise ≤ 5 und am bevorzugtesten ≤ ca. 1ppb zu liefern.

Erfindungsgemäße optische Elemente E sind mit einem Verfahren zum Herstellen von Kristallen für Wellenlängen unter 200nm zum Übertragen von Licht mit Wellenlängen unter 200nm erhältlich, wie z.B. von 157nm mittels einem F2-Excimerlaser oder von 193nm mittels einem ArF-Excimerlaser, wie in den 23 gezeigt ist. Vorzugsweise enthält das Verfahren das Herstellen eines optischen Lithografieelements 42 für &lgr; < 200nm mit einer hochoptischen Qualität aus einem optischen Fluoridkristall 20, welcher einen Messwert des Fremdstoffgehalts an Blei von weniger als 50ppb aufweist. Das Verfahren enthält das Schaffen eines das Signal einer Wellenlänge unter 200nm übertragenden, optischen Fluoridkristalls 20, welcher eine Lichtübertragungsweglänge 21 des Kristalls ≥ 2mm aufweist, und das Schaffen eines Fotometer-Spektralfotometers 22 für eine 200–210nm Lichtübertragung mit einer Lichtquelle 24 zum Erzeugen einer Übertragungstestwellenlänge im Bereich von 200 bis 210nm und einem Übertragungsdetektor 28 zum Messen der Übertragung des Signals der Testwellenlänge. Das Verfahren enthält das Übertragen der Signale der Übertragungstestwellenlängen (200 bis 210nm) durch die Lichtübertragungsweglänge des oben genannten, optischen Fluoridkristalls und das Messen der Übertragung der Signale der Testwellenlängen von 200 bis 210nm durch die Weglänge, um einen Messwert des Fremdstoffgehalts an Blei von weniger als 50ppb, vorzugsweise < 10ppb zu schaffen, und das Bilden des optischen Fluoridkristalls in ein optisches Element E für Wellenlängen unter 200nm, welches einen Absorptionskoeffizienten des Fremdstoffgehalts an Blei bei 200 bis 210nm < 0,0017cm–1 aufweist. Vorzugsweise beträgt der Messwert des Fremdstoffgehalts weniger als 50ppb, bevorzugter < 20ppb und am bevorzugtesten weniger als 10ppb. Das Schaffen solch eines optischen Fluoridkristalls 20 mit einer Lichtübertragungsweglänge 21 des Kristalls umfasst das Schaffen des oben genannten optischen Fluoridkristalls 20 mit einer Lichtübertragungsweglänge des Kristalls von ≥ 1cm und das Übertragen des Signals einer Testwellenlänge von 203 bis 207nm in den Bereich von 203 bis 207nm durch die Lichtübertragungsweglänge 21 des das Signal einer Wellenlänge unter 200nm übertragenden, optischen Fluoridkristalls, welche ≥ 1cm ist, und das Messen des Absorptionskoeffizienten bei der Testwellenlänge von 203 bis 207nm durch die Weglänge, um einen Messwert des Fremdstoffgehalts an Blei von weniger als 50ppb zu schaffen, und das Bilden des optischen Fluoridkristalls in ein optisches Element E für Wellenlängen unter 200nm, welches bei 203 bis 207nm einen Absorptionskoeffizienten < 0,0016cm–1 aufweist. Vorzugsweise ist die Lichtübertragungsweglänge des Kristalls ≥ 10cm und das Verfahren enthält das Übertragen des Signals einer Testwellenlänge von ca. 205nm durch die Lichtübertragungsweglänge ≥ 10cm des oben genannten, optischen Fluoridkristalls und das Messen des Absorptionskoeffizienten bei ca. 205nm durch die Weglänge ≥ 10cm, um einen Messwert des Fremdstoffgehalts an Blei von weniger als 20ppb zu liefern, und das Bilden des optischen Fluoridkristalls in ein optisches Element E für Wellenlängen unter 200nm mit einem Absorptionskoeffizienten bei 205nm < 0,0016cm–1. In einer bevorzugten Ausführungsform besteht der oben genannte, optische Fluoridkristall 20 aus Kalziumfluorid, vorzugsweise CaF2. In einer bevorzugten Ausführungsform besteht oben genannte, optische Fluoridkristall 20 aus Bariumfluorid, vorzugsweise BaF2. In einer bevorzugten Ausführungsform, wie in 4 gezeigt, wird die Testwellenlänge von 200 bis 210nm durch die Weglänge 21 des Kristalls 20 bei der Herstellung verwendet, um den Fremdstoffgehalt an Blei im Kristall zu messen, so dass das Endprodukt ein (aus dem Kristall gebildetes) optisches Element E für unter 200nm einen Absorptionskoeffizienten bei 200 bis 210nm < 0,0017cm–1 aufweist. Vorzugsweise weisen der Kristall 20 und das daraus gebildete optische Element 42 einen gemessenen Fremdstoffgehalt an Blei von weniger als 20ppb, bevorzugter < 10ppb, bevorzugter < 1ppb auf. Das Schaffen eines optischen Fluoridkristalls 20 zur Übertragung unter 200nm enthält vorzugsweise das Schaffen eines Kalziumfluoridkristalls mit einer Übertragung mit &lgr; < 200nm von mehr als 99%/cm. Das Verfahren schafft ein optisches Lithografieelement 42 mit einem gemessenen Fremdstoffgehalt von weniger als 50ppb, und wenn optische Beschichtungen auf die Kristalloberfläche aufzutragen sind, wird dieser vorzugsweise vor solch einer Beschichtung gemessen. Das Schaffen solch eines optischen Fluoridkristalls 20 enthält alternativ bevorzugt das Schaffen eines Bariumfluoridkristalls mit einer Übertragung mit &lgr; < 200nm von mehr als 99%/cm. Das Verfahren schafft ein optisches Lithografieelement 42 mit einem gemessenen Fremdstoffgehalt von weniger als 50ppb und einem Absorptionskoeffizienten bei 200 bis 210nm < 0,0017cm–1, und wenn optische Beschichtungen auf die Kristalloberfläche aufzutragen sind, werden diese vorzugsweise vor solch einer Beschichtung gemessen.

Der das Signal einer Wellenlänge unter 200nm übertragende, optische Fluoridkristall 20 ist mittels einem Verfahren herstellbar, umfassend das Schaffen eines vorgeschmolzenen Kalziumfluoridkristallfestkörpers und das Schmelzen des Kalziumfluoridkristallfestkörpers, um eine Kalziumfluoridschmelze zu bilden, und das Züchten eines Kalziumfluoridkristalls aus der Schmelze, um einen optischen Kalziumfluoridkristall zum Übertragen von Signalen von Wellenlängen unter 200nm zu schaffen. Das Verfahren enthält das Schaffen eines Fotometer-Spektralfotometers für eine 200–210nm Lichtübertragung mit einer Lichtquelle zum Erzeugen einer Übertragungstestwellenlänge im Bereich von 200 bis 210nm und einem Übertragungsdetektor zum Messen der Übertragung des Signals der Testwellenlänge und das Messen eines Fremdstoffgehalts an Blei in einer Weglänge des Kalziumfluorids, wobei sich die Übertragungstestwellenlänge im Bereich von 200 bis 210nm befindet und der gezüchtete, optische Kalziumfluoridkristall zum Übertragen von Signalen von Wellenlängen unter 200nm einen Absorptionskoeffizienten bei 200 bis 210nm < 0,0017cm–1 aufweist. In einer Ausführungsform enthält das Messen des Fremdstoffgehalts an Blei im Kalziumfluorid mit dem Spektralmeter für 200–210nm das Messen des Fremdstoffgehalts an Blei in dem vorgeschmolzenen Kalziumfluoridkristallfestkörper. In einer Ausführungsform enthält das Messen des Fremdstoffgehalts an Blei im Kalziumfluorid mit dem Spektralfotometer 22 für 200–210nm das Messen des Fremdstoffgehalts an Blei im Kalziumfluoridkristall, welcher aus der Kalziumfluoridschmelze gezüchtet wurde. In einer Ausführungsform wird der Fremdstoffgehalt an Blei im Kalziumfluorid mit dem Spektralmeter für 200–210nm gemessen, wenn der Kristall vor dem optischen Beschichten in die Form eines optischen Elements E gebildet wird. In einer Ausführungsform wird der Fremdstoffgehalt an Blei im Kalziumfluorid vor dem Brechen in die aus Einzelteilen bestehende Form und/oder während dem Brechverfahren zum Brechen eines großen Festkörperblocks in kleiner Teile gemessen. Das Messen und Überwachen des Fremdstoffgehalts an Blei im Kristallherstellungsverfahren schafft vorzugsweise einen gezüchteten, optischen Kalziumfluoridkristall zum Übertragen von Signalen von Wellenlängen unter 200nm mit einem Fremdstoff-Anregungsniveau an Blei in ppb von weniger als 50ppb, bevorzugter < 20ppb. Vorzugsweise weist der gezüchtete, optische Fluoridkristall 20 einen Fremdstoffgehalt an Blei in ppb von weniger als 10ppb, vorzugsweise < 1ppb auf. 5 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, in welcher ein Kristallisierungsofen 110 mit einer vakuumgesteuerten Atmosphäre mit gestapelten, miteinander verbundenen Graphitschmelztiegeln 90 und einem obersten Reservoirschmelztiegel 100 beschickt wird. Die mittleren Schmelztiegel werden mit dichten Scheiben 80 aus dem vorgeschmolzenen Kalziumfluoridfestkörper beschickt. Die Scheiben 80 aus dem vorgeschmolzenen Kalziumfluoridfestkörper sind gereinigt und verdichtetes CaF2 wird vorzugsweise aus einem Vorschmelzverfahren erhalten, in welchem ein hochreiner Ausgangsstoff durch das Erwärmen und Schmelzen mit einem fluorierenden Mittel gereinigt und verdichtet wird. In einer Ausführungsform wird der vorgeschmolzene Kalziumfluoridfestkörper durch die Reinigung und Verdichtung der Vorschmelze unter Verwendung von PbF2 als einem fluorierenden Mittel mit dem Kalziumfluorid erhalten, wobei der Ofen mit der vakuumgesteuerten Atmosphäre betätigt wird, um flüchtige Blei- und Sauerstoffprodukte aus dem Kristallmaterial zu entfernen. In einer Ausführungsform, wie z.B. in 5 gezeigt, kann der Ofen auch mit Kalziumfluoridpulverpartikeln 70 beschickt werden, welche ein fluorierendes Mittel enthalten können, wie z.B. Bleifluorid. Der vorgeschmolzene Kalziumfluoridfestkörper, welcher in den Ofen 110 zur Kristallzüchtung gegeben wurde, wird in den Schmelztiegeln in eine Kalziumfluoridschmelze geschmolzen, welche dann durch das langsame Abkühlen der Schmelze innerhalb dem Ofen zur Kristallzüchtung in einen Kalziumfluoridkristall 20 gezüchtet wird, wie z.B. durch das Senken durch das Temperaturgefälle in einem Verfahren zur Kristallzüchtung nach Stockbarger. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung, welche in den 610 gezeigt wird, wird ein Wachstumsschmelztiegel 62 verwendet, welcher einen bevorzugten Impfkristall 60 mit einer ausgerichteten Kristallachse in einem Impfkristallbehälter 64 aufweist. Die vorgeschmolzenen Kalziumfluoridfeststoffpartikel 52 werden in den Schmelztiegel 62 gegeben. Der Schmelztiegel zur Kristallzüchtung, welcher den vorgeschmolzenen Kalziumfluoridkristallfeststoff der Vorschmelze enthält, wird in einen Ofen 110 zur Züchtung optischer Fluoride gegeben, welcher eine obere Schmelzzone 8 mit einer hohen Temperatur und eine Wärmesperre 14 enthält, welche einen Temperaturgradienten zur Kristallwachstumserstarrung schafft. Der in den Schmelztiegel 62 gefüllte Kalziumfluoridkristallfeststoff wird in der Zone 8 mit der hohen Temperatur des Ofens 110 geschmolzen, um eine Kalziumfluoridschmelze 66 zu bilden. Der optische Kristall 20 aus Kalziumfluorid wird aus der Schmelze 66 durch das Senken durch die Kristallwachstumserstarrungszone der Sperre 14 gezüchtet, um einen optischen Fluoridkristall 20 zum Übertragen von Signalen von Wellenlängen unter 200nm zu schaffen. Das Verfahren enthält das Herstellen des Kristalls 20 durch das Verwenden eines Übertragungsfotometers 22 für 200–210nm, um die Fremdstoffanteile an Blei im Kalziumfluorid zu messen, wie z.B. in den vorgeschmolzenen Kalziumfluoridkristallfestkörpern 80, im gezüchteten Kristall 20 und im Impfkristall 60. Das Spektralmeter 22 für 200–210nm wird vorzugsweise während dem ganzen Verfahren der Kristallherstellung verwendet, um den Bleigehalt des Kalziumfluorids zu messen, zu überwachen und zu steuern, insbesondere wenn Bleifluorid als ein fluorierendes Mittel verwendet wird, welches vom Endproduktkristall 20 und dem optischen Element E desselben entfernt werden muss, um eine hohe Übertragung und optische Eigenschaften bei Wellenlängen unter 200nm zu schaffen. Die Messwerte des Fremdstoffgehalts an Blei im Kalziumfluorid vom Spektralmeter für 200–210nm können werden verwendet, um Messwerte unter 50ppb, vorzugsweise unter 20ppb, vorzugsweise unter 10ppb und bevorzugter unter 1ppb Nebenlast zu schaffen. Die Messwerte des Fremdstoffgehalts an Blei im Kalziumfluorid vom Spektralmeter für 200–210nm können verwendet werden, um Bereiche mit einem hohen Fremdstoffgehalt an Blei des Kristalls zu identifizieren und diese vom Herstellungsverfahren des optischen Elements aus einem optischen Fluoridkristall als Ausschuss zu entfernen. Wie in 11 gezeigt, können die Messwerte des Fremdstoffgehalts an Blei verwendet werden, um eine Fläche 132 des lokalen Kristallbereichs mit einem hohen Fremdstoffgehalt zu identifizieren, welche einen Absorptionskoeffizienten bei 200 bis 210nm > 0,0017cm–1 aufweist, und solch eine Fläche 132 des Bereichs mit einem hohen Fremdstoffgehalt an Blei vom weiteren Verarbeiten in separate, optische Elementvorformkristalle 20 und daraus hergestellte, optische Elemente 42 zu entfernen. Wie in den 1213C gezeigt, können die Messwerte verwendet werden, um den lokalen Kristallbereich 50 mit einem hohen Fremdstoffgehalt an Blei in dem vorgeschmolzenen Feststoffkörper 52 zu identifizieren, um vorgeschmolzene Feststoffkörperpartikel mit einer hohen Reinheit zu schaffen, welche sich aus einem Brechverfahren unter Verwendung von Brechern 56 und 58 ergeben. Die Bereiche 50 mit dem hohen Fremdstoffgehalt können mit dem Spektralfotometer zur Übertragung von 200–210nm identifiziert werden, dass sie einen Absorptionskoeffizienten bei 200 bis 210nm > 0,0017cm–1 aufweisen und während dem Brechverfahren von den Bereichen mit dem geringen Fremdstoffgehalt an Blei entfernt werden, um zur Erzeugung eines getrennten und vorgeschmolzenen Festkörpers 52 mit einem geringen Fremdstoffgehalt an Blei zu führen. Vorzugsweise werden die Messwerte für die Übertragung von 200–210nm verwendet, um ein Kalziumfluorid mit weniger als 100ppb Blei, vorzugsweise weniger als 50ppb Blei zu schaffen, um einen gezüchteten Kalziumfluoridkristall und ein daraus gebildetes, optisches Element zu ergeben, welche einen Absorptionskoeffizienten bei 200 bis 210nm < 0,0017cm–1, vorzugsweise einen Absorptionskoeffizienten bei 203 bis 207nm < 0,0017cm–1, bevorzugter einen Absorptionskoeffizienten bei 205nm < 0,0017cm–1 aufweisen. Solch ein Verfahren zum Herstellen optischer Fluoridkristalle und optischer Elemente daraus während dem Überwachen und Messen des Fremdstoffgehalts an Blei unter Verwendung eines Spektralfotometers für 200–210nm bei 200 bis 210nm sorgt für einen hochwertigen Kristall mit hervorragenden, optischen Eigenschaften einschließlich einer hohen Übertragung unter 200nm von mehr als 99%/cm, am bevorzugtesten einer Übertragung bei 157nm von mehr als 99%/cm. Das Verfahren zum Herstellen optischer Fluoridkristalle erzeugt Fluoridkristalle mit einem Bleigehalt von weniger als 50ppb, bevorzugter < 20ppb, bevorzugter < 10ppb, bevorzugter < 1ppb und am bevorzugtesten die Signale von Wellenlängen unter 200nm übertragende Kalziumfluoridelemente mit einem Anregungsniveau des Bleis in ppb von weniger als 1ppb Nebenlast. Das Verfahren enthält einen die Signale von Wellenlängen unter 200nm übertragenden, optischen Fluoridkristall. Der optische Fluoridkristall 20 besteht aus einem Kalziumfluorid mit einer Übertragung unter 200nm von mehr als 99%/cm, vorzugsweise einer Übertragung bei 157nm > 99%/cm und einem Bleigehalt in ppb von weniger als 50 und einem Absorptionskoeffizienten bei 200 bis 210nm < 0,0017cm–1, bevorzugter einem Absorptionskoeffizienten bei 203 bis 207nm < 0,0017cm–1, und am bevorzugtesten einem Absorptionskoeffizienten bei 205nm < 0,0016cm–1. Vorzugsweise beträgt der Bleigehalt in ppb weniger als 10, bevorzugter < 1 Nebenlast. Das Bleianalyseverfahren der Erfindung kann während dem ganzen Herstellungsverfahren des optischen Elements aus dem optischen Fluoridkristall bis zum endgefertigten, optischen Element verwendet werden.

Ein die Signale einer Wellenlänge unter 200nm übertragender, optischer Fluoridkristall 20 ist mittels einem Verfahren erhältlich, welches das Schaffen eines vorgeschmolzenen Bariumfluoridkristallfestkörpers und das Schmelzen des Bariumfluoridkristallfestkörpers umfasst, um eine Bariumfluoridschmelze zu bilden sowie das Züchten eines Bariumfluoridkristalls aus der Schmelze, um einen optischen Bariumfluoridkristall zum Übertragen von Signalen von Wellenlängen unter 200nm zu schaffen. Das Verfahren enthält das Schaffen eines Spektralfotometers für eine 200–210nm Lichtübertragung, welches eine Lichtquelle zum Erzeugen einer Übertragungstestwellenlänge im Bereich von 200 bis 210nm und einen Übertragungsdetektor zum Messen der Übertragung des Signals der Testwellenlänge enthält, und das Messen eines Fremdstoffgehalts an Blei in einer Weglänge des Bariumfluorids mit der Übertragungstestwellenlänge im Bereich von 200 bis 210nm, wobei der gezüchtete, optische Bariumfluoridkristall zum Übertragen von Signalen von Wellenlängen unter 200nm einen Absorptionskoeffizienten bei 200 bis 210nm < 0,0017cm–1 aufweist. In einer Ausführungsform enthält das Messen des Fremdstoffgehalts an Blei im Bariumfluorid mit dem Spektralmeter für 200–210nm das Messen des Fremdstoffgehalts an Blei in dem vorgeschmolzenen Bariumfluoridkristallfestkörper. In einer Ausführungsform enthält das Messen des Fremdstoffgehalts an Blei im Bariumfluorid mit dem Spektralfotometer 22 für 200–210nm das Messen des Fremdstoffgehalts an Blei im Bariumfluoridkristall, welcher aus der Bariumfluoridschmelze gezüchtet wurde. In einer Ausführungsform wird der Fremdstoffgehalt an Blei im Bariumfluorid mit dem Spektralmeter für 200–210nm gemessen, wenn der Kristall vor dem optischen Beschichten in die Form eines optischen Elements E gebildet wird.

In einer Ausführungsform wird der Fremdstoffgehalt an Blei im Bariumfluorid vor dem Brechen in die aus Einzelteilen bestehende Form und/oder während dem Brechverfahren zum Brechen eines großen Festkörperblocks in kleiner Teile gemessen. Das Messen und Überwachen des Fremdstoffgehalts an Blei im Kristallherstellungsverfahren schafft vorzugsweise einen gezüchteten, optischen Bariumfluoridkristall zum Übertragen von Signalen von Wellenlängen unter 200nm mit einem Fremdstoffgehalt an Blei in ppb von weniger als 50ppb, bevorzugter < 20ppb. Vorzugsweise weist der gezüchtete, optische Fluoridkristall 20 einen Fremdstoffgehalt an Blei in ppb von weniger als 10ppb, vorzugsweise < 1ppb auf. 5 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, in welcher ein Kristallisierungsofen 110 mit einer vakuumgesteuerten Atmosphäre mit gestapelten, miteinander verbundenen Graphitschmelztiegeln 90 und einem obersten Reservoirschmelztiegel 100 beschickt wird. Die mittleren Schmelztiegel werden mit dichten Scheiben 80 aus einem vorgeschmolzenen Bariumfluoridfestkörper beschickt. Die Scheiben 80 aus dem vorgeschmolzenen Bariumfluoridfestkörper sind gereinigt und verdichtetes BaF2 wird vorzugsweise aus einem Vorschmelzverfahren erhalten, in welchem ein hochreiner Ausgangsstoff durch das Erwärmen und Schmelzen mit einem fluorierenden Mittel gereinigt und verdichtet wird. In einer Ausführungsform wird der vorgeschmolzene Bariumfluoridfestkörper durch die Reinigung und Verdichtung der Vorschmelze unter Verwendung von PbF2 als einem fluorierenden Mittel zusammen mit dem Bariumfluorid erhalten, wobei der Ofen mit der vakuumgesteuerten Atmosphäre betätigt wird, um flüchtige Blei- und Sauerstoffprodukte aus dem Kristallmaterial zu entfernen. In einer Ausführungsform, wie z.B. in 5 gezeigt, kann der Ofen auch mit Bariumfluoridpulverpartikeln 70 beschickt werden, welche ein fluorierendes Mittel enthalten können, wie z.B. Bleifluorid. Der vorgeschmolzene Bariumfluoridfestkörper, welcher in den Ofen 110 zur Kristallzüchtung gegeben wurde, wird in den Schmelztiegeln 90 und 100 in eine Bariumfluoridschmelze geschmolzen, welche dann durch das langsame Abkühlen der Schmelze innerhalb dem Ofen zur Kristallzüchtung in einen Bariumfluoridkristall 20gezüchtet wird, wie z.B. durch das Senken des Temperaturgradienten in einem Verfahren zur Kristallzüchtung nach Stockbarger. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung, welche in den 610 gezeigt wird, wird ein Wachstumsschmelztiegel 62 verwendet, welcher einen bevorzugten Impfkristall 60 mit einer ausgerichteten Kristallachse in einem Impfkristallbehälter 64 aufweist. Die vorgeschmolzenen Bariumfluoridfeststoffpartikel 52 werden in den Schmelztiegel 62 gegeben. Der Schmelztiegel zur Kristallzüchtung, welcher den vorgeschmolzenen Bariumfluoridkristallfeststoff enthält, wird in einen Ofen 110 zur Züchtung optischer Fluoride gegeben, welcher eine obere Schmelzzone 8 mit einer hohen Temperatur und eine Wärmesperre 14 enthält, welche einen Temperaturgradienten zur Kristallwachstumserstarrung schafft. Der in den Schmelztiegel 62 gefüllte Bariumfluoridkristallfeststoff wird in der Zone 8 mit der hohen Temperatur des Ofens 100 geschmolzen, um eine Bariumfluoridschmelze 66 zu bilden. Der optische Kristall 20 aus Bariumfluorid wird aus der Schmelze 66 durch das Senken durch die Kristallwachstumserstarrungszone der Sperre 14 gezüchtet, um einen optischen Fluoridkristall 20 zum Übertragen von Signalen von Wellenlängen unter 200nm zu schaffen. Das Verfahren enthält das Herstellen des Kristalls 20 durch das Verwenden eines Fotometers 22 für eine 200–210nm Lichtübertragung, um die Fremdstoffanteile an Blei im Bariumfluorid zu messen, wie z.B. in den vorgeschmolzenen Bariumfluoridkristallfestkörpern 80, im gezüchteten Kristall 20 und im Impfkristall 60. Das Spektralfotometer 22 für 200–210nm wird vorzugsweise während dem ganzen Verfahren der Kristallherstellung verwendet, um den Bleigehalt des Bariumfluorids zu messen, zu überwachen und zu steuern, insbesondere wenn Bleifluorid als fluorierendes Mittel verwendet wird, welches vom Endproduktkristall 20 und dem daraus gebildeten, optischen Element E entfernt werden muss, um eine hohe Übertragung und optische Eigenschaften bei Wellenlängen unter 200nm zu schaffen. Die Messwerte des Fremdstoffgehalts an Blei im Bariumfluorid vom Spektralmeter für 200–210nm werden verwendet, um Messwerte unter 50ppb, vorzugsweise unter 20ppb, vorzugsweise unter 10ppb und bevorzugter unter 1ppb Nebenlast zu schaffen. Die Messwerte des Fremdstoffgehalts an Blei im Bariumfluorid vom Spektralmeter für 200–210nm werden verwendet, um Messwerte unter 50ppb, vorzugsweise unter 20ppb, vorzugsweise unter 10ppb und bevorzugter unter 1ppb Nebenlast zu schaffen. Die Messwerte des Fremdstoffgehalts an Blei im Kalziumfluorid vom Spektralmeter für 200–210nm können verwendet werden, um Bereiche mit einem hohen Fremdstoffgehalt an Blei der Kristalle zu identifizieren und diese vom Herstellungsverfahren des optischen Elements aus einem optischen Fluoridkristall als Ausschuss zu entfernen. Wie in 11 gezeigt, können die Messwerte des Fremdstoffgehalts an Blei verwendet werden, um eine Fläche 132 des lokalen Kristallbereichs mit einem hohen Fremdstoffgehalt mit einem Absorptionskoeffizienten bei 200 bis 210nm > 0,0017cm–1 zu identifizieren und solch eine Fläche 132 des Bereichs mit einem hohen Fremdstoffgehalt an Blei vom weiteren Verarbeiten in separate, optische Elementvorformkristalle 20 und daraus hergestellte, optische Elemente 42 zu entfernen. Wie in den Figuren 1213C gezeigt, können die Messwerte verwendet werden, um den lokalen Kristallbereich 50 mit einem hohen Fremdstoffgehalt an Blei in dem vorgeschmolzenen Feststoffkörper 52 zu identifizieren, um vorgeschmolzene Feststoffkörperpartikel mit einer hohen Reinheit zu schaffen, welche sich aus einem Brechverfahren unter Verwendung von Brechern 56 und 58 ergeben. Die Bereiche 50 mit dem hohen Fremdstoffgehalt können mit dem Spektralmeter für die Übertragung mit 200–210nm identifiziert werden, da sie einen Absorptionskoeffizienten bei 200 bis 210nm > 0,0017cm–1 aufweisen, und während dem Brechverfahren aus den Bereichen mit dem geringen Fremdstoffgehalt entfernt werden, um einen getrennten, vorgeschmolzenen Festkörper 52 mit einem geringen Fremdstoffgehalt an Blei herzustellen. Vorzugsweise werden die Messwerte vom Spektralfotometer für 200–210nm verwendet, um ein Bariumfluorid mit weniger als 50ppb Blei zu schaffen, um einen gezüchteten Bariumfluoridkristall und ein daraus gebildetes optisches Element zu ergeben, welche eine Absorptionskoeffizienten bei 200 bis 210nm < 0,0017cm–1, vorzugsweise einen Absorptionskoeffizienten bei 203 bis 207nm < 0,0017cm–1, bevorzugter einen Absorptionskoeffizienten bei 205nm < 0,0017cm–1 aufweisen. Bei solch einem Verfahren zum Herstellen optischer Fluoridkristalle und daraus gebildeter, optischer Elemente sorgt während dem Überwachen und Messen des Fremdstoffgehalts an Blei das Verwenden eines Spektralmeters für 200–210nm bei 200 bis 210nm für eine hochwertigen Kristall mit hervorragenden optischen Eigenschaften einschließlich einer hohen Übertragung unter 200nm von mehr als 99%/cm, am bevorzugtesten einer Übertragung bei 157nm von mehr als 99%/cm. Das Verfahren zum Herstellen optischer Fluoridkristalle erzeugt Fluoridkristalle mit einem Bleigehalt von weniger als 50ppb, bevorzugter < 20ppb, bevorzugter < 10ppb, bevorzugter < 1ppb und am bevorzugtesten das Signal einer Wellenlänge unter 200nm übertragende Bariumfluoridelemente mit einem Anregungsniveau des Bleis in ppb von weniger als 1ppb Nebenlast. Das Verfahren enthält einen optischen Fluoridkristall, welcher das Signal einer Wellenlängen unter 200nm überträgt. Der optische Fluoridkristall 20 besteht aus Bariumfluorid, welches eine Übertragung unter 200nm von mehr als 99%/cm, vorzugsweise eine Übertragung bei 157nm > 99%/cm und ein Bleigehalt in ppb von weniger als 50 und einen Absorptionskoeffizienten bei 200 bis 210nm < 0,0017cm–1, bevorzugter einen Absorptionskoeffizienten bei 203 bis 207nm < 0,0017cm–1, und am bevorzugtesten einen Absorptionskoeffizienten bei 205nm < 0,0016cm–1 aufweist. Vorzugsweise beträgt der Gehalt an Blei in ppb weniger als 10, bevorzugter < 1 Nebenlast. Das Bleianalyseverfahren der Erfindung kann während dem ganzen Herstellungsverfahren des optischen Elements aus dem optischen Fluoridkristall bis zum endgefertigten, optischen Element verwendet werden.

Das Verfahren enthält das Prüfen eines optischen Fluoridkristalls in Bezug auf sein Reinheit relativ zum Blei durch das Messen der Übertragung des Kristalls bei einer gegebenen Wellenlänge, welche sich im Bereich von 200 bis 210nm befindet, vorzugsweise wobei sich die Wellenlänge im Bereich von 203nm bis 207nm befindet und am bevorzugtesten bei einer Wellenlänge von 205nm. Vorzugsweise ist die Kristalllänge, durch welche der Messlichtstrahl geht, länger als 2mm und vorzugsweise länger als 1cm und bevorzugter mindestens 10cm lang. Um die Reinheit des der Prüfung unterzogenen Kristalls vorzugsweise näher zu bestimmen, enthält das Verfahren das Vergleichen des gemessenen Übertragungswertes oder Absorptionskoeffizientenwertes, welcher aus dem gemessenen Übertragungswert mal einem Bezugswert berechnet wurde, wobei vorzugsweise der sich ergebende Absorptionskoeffizient des Kristalls mit 0,0017cm–1 verglichen wird. Das Verfahren enthält das quantitative Bestimmen des Bleigehalts des der Prüfung unterzogenen Kristalls. Vorzugsweise wird der Kristall aus Alkalifluoridkristallen, Erdalkali-Fluoridkristallen und gemischten Zusammensetzungen aus solchen Fluoridkristallen ausgewählt, wie z.B. NaF, KF, LiF, CaF2, BaF2, MgF2, SrF2 und gemischten Zusammensetzungen daraus. In bevorzugten Ausführungsformen, in welchen die Messungen der Kristalle mit einer Lichtübertragungsweglänge von mindestens 99mm (ca. 100mm) stattfinden, wird das Verfahren verwendet, um optische Fluoridkristalle mit einem Absorptionskoeffizienten des Fremdstoffgehalts an Blei bei 200 bis 210nm (vorzugsweise 203 bis 207nm, bevorzugter ca. 205nm) < 0,0017cm–1, vorzugsweise < 0,0016cm–1, vorzugsweise < 0,0015cm–1, vorzugsweise < 0,0010cm–1, vorzugsweise < 0,00085cm–1, vorzugsweise < 0,0007cm–1, vorzugsweise ≤ 0,00065cm–1, vorzugsweise < 0,0004cm–1, vorzugsweise < 0,0003cm–1, vorzugsweise > 0,0002cm–1, vorzugsweise > 0,00025cm–1, vorzugsweise im Bereich von 0,00025cm–1 bis 0,0003cm–1 zu schaffen. 17 ist ein Absorptionsspektrum eines optischen Fluoridkristalls im Spektralbereich des A-Absorptionsbandes (200nm–210nm) des Bleis nach der Erfindung. Die optische Fluoridkristallprobe der 17 war eine Kalziumfluoridkristallprobe mit einer Lichtübertragungsweglänge von 50mm. Die optische Fluoridkristallprobe der 18 war eine Kalziumfluoridkristallprobe mit einer Lichtübertragungsweglänge von 10cm. 18 veranschaulicht, wie der Sockel gemäß der Erfindung zum Erfassen sehr niedriger Fremdstoffanteile an Blei mit dem Abtasten von Wellenlängen, welche sich bei ca. 205nm befinden, unter Verwendung eines Abtastbereichs von ca. 195–220nm verwendet wird, um die Sockelgröße bei 205nm zu identifizieren. In 18 wird gezeigt, dass die Absorption des Bleis (0,0065) nahezu 10-Mal geringer ist als die Sockelgröße bei 205nm. In 18 besteht der Sockel aus Oberflächenverlusten und einigen anderen internen Absorptionen, wobei das Abtasten von 195–200nm zum genauen Messen der Bleiabsorption bei 205nm beiträgt. Basierend auf dem Rauschabstand geht hervor, dass die Bleiabsorption von ca. 0,002 eine Mindestabsorption ist. Denn die Lichtübertragungsweglänge der Probe von 10cm mit dem Mindestabsorptionskoeffizienten, welcher gemessen werden kann, beträgt 0,002/10cm = 0,0002cm–1. Bezüglich dem Extinktionskoeffizienten &egr; = 0,25cm–1/ppb, entspricht dieser Absorptionskoeffizient einer Bleikonzentration von ca. 1 ppb. In 18 beträgt die Absorption bei 205nm 0,0065 für die Lichtübertragungsweglänge von 10cm, um einen Absorptionskoeffizienten von (0,0065/10cm = 0,00065cm–1) 0,00065cm–1 zu ergeben. Multipliziert mit dem Absorptionskoeffizienten von 0,00065cm–1 beträgt die gemessene Bleikonzentration 2,6ppb [(0,00065cm–1)(1ppm Blei/,25cm–1) = 2,6ppb Blei].

Beispiele

Die Erfindung wird weiter durch die folgenden Beispiele erläutert werden.

Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Kristalle wird ein Spektralmeter 22 für 200–210nm verwendet, wie z.B. ein Spektralfotometer des Typs Lambda –900 von Perkin-Elmer (PerkinElmer Analytical Instruments, 710 Bridgeport Avenue Shelton, CT 06484-4794 USA, Tel.: 203-925-4600, 800-762-4000, (+1) 203-762-4000). In einer Ausführungsform besteht die Lichtquelle 24 aus einer Xenonbogenlichtlampe. In einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Lichtquelle 24 aus einer Deuteriumlampe. Vorzugsweise sorgt diese Vorgehensweise für ein zerstörungsfreies, zersetzungsfreies und verschleißfreies Prüfen (im Vergleich zu verschließenden und zerstörenden Prüfverfahren, wie z.B. durch Schritte der Nasschemie und der Auger Spektroskopie des induktiv gekoppelten Plasmas). Eine Ausführungsform enthält das Entfernen einer Kristallprobe mit polierten Oberflächen (vorzugsweise mindestens 50mm lang mit einer Parallelität der Seiten von mehr als 1 Grad) von einem größeren Kristallbockkörper. Ein Messgrößenprobenstück wird abgeschnitten, poliert und in das Spektralmeter für 200–210nm zur Messung darin eingeführt. Mit dieser Vorgehensweise werden Kalziumfluoridkristalle mit Bleikonzentrationen gut unter 50ppb, vorzugsweise unter 1ppb basierend auf den Messwerten der Übertragung bei 200–210nm erhalten. Auf diese Weise ist ein das Signal einer Wellenlänge unter 200nm übertragender, optischer Fluoridkristall aus Kalziumfluorid mit einer Übertragung unter 200nm von mehr als 99%/cm bei 157nm, einem Fremdstoffgehalt der Na-Nebenlast von weniger als ,5ppm, einen Fremdstoffgehalt der K-Nebenlast von weniger als ,5ppm und einen Bleigehalt in ppb von weniger als 10 durch die Messwerte vom Spektralmeter für 200–210nm mit einem Absorptionskoeffizienten bei 200 bis 210nm < 0,0017cm–1 erhältlich.

Die Kristallqualität von Fluoridkristallen zur Verwendung bei Anwendungen bei Wellenlängen < 200nm wird durch das Messen der Absorption des Fremdstoffgehalts an Blei des Fluoridkristalls im Bereich zwischen 200 und 210nm gesteuert. Fluoridkristalle weisen hervorragende Eigenschaften für Anwendung bei Wellenlängen < 200nm als optische Materialien aufgrund ihrer hohen Übertragungseigenschaften auf. Dies gilt allerdings insbesondere nur für Kristalle ohne Fremdstoffanteile an Sauerstoff. Insbesondere kann die Übertragung von Fluoridkristallen bei Wellenlängen von 193 und 157nm (Strahlung des ArF- und F2-Lasers entsprechend) ausreichend verringert werden, wenn Sauerstoffarten in den Kristallen vorhanden sind. Um Fluoridkristalle mit hervorragenden Übertragungseigenschaften zu erhalten, wird bevorzugt, Reinigungsmittel hinzuzufügen, um Sauerstoffarten aus dem Rohmaterial des Kristalls zu entfernen, wie z.B. ein Bleifluoridreinigungsmittel. Ein Bleifluoridreinigungsmittel kann 0 effektiv entfernen, aber das Bleielement Pb kann nach dem Spülen im Kristall bleiben. Ei Fremdstoffgehalt an hat eine nachteilige Wirkung auf die Übertragungseigenschaften des Kristalls bei Wellenlängen < 200nm. Insbesondere verschlechtert sich die Übertragung bei 157nm drastisch, wenn im Kristall ein Fremdstoffgehalt an Blei besteht. Die Eignung hergestellter Kristalle durch das Messen der internen Übertragung bei 193 und 157nm ist ein kompliziertes Verfahren, welches ein feuchtigkeitsfreies Spektralfotometer durch das Vorsehen einer Reinigung durch Ausblasen, einer Vakuumreinigung und Spezialreinigung der Probenoberflächen erfordert. Solche Verfahren erhöhen die Herstellungskosten für Kristalle. Wir schlagen vor, Fluoridkristalle in Bezug auf ihre Übertragung bei Wellenlängen unter 200nm durch das Messen der Pb-Absorption über 200nm, vorzugsweise zwischen 200 und 210nm, mit einer Erfassungsgrenze von 1ppb zu steuern, wenn die Weglänge der Probe vorzugsweise mindestens ca. 100mm beträgt. Fluoridkristalle, insbesondere durch Pb dotierte Erdalkalifluoride sind durch die folgenden drei Absorptionsbänder gekennzeichnet: A (200–210nm), B (160–170nm) und C (150–160nm). Diese Bänder werden den Elektronenübergängen vom Normalzustand 1S0 der Pb2+-Ionen zu Anregungszuständen 3P1, 3P2 und 1P1 entsprechend zugeschrieben. Erfindungsgemäße Fluoridkristalle werden durch das Messen der Pb-Absorption/Übertragung in sein A-Absorptionsband (200–210nm) qualitätsgesteuert. Es wurde festgestellt, dass der Absorptionskoeffizient des Pb beim Höchstwert des C-Bandes (155nm) ca. 2,5-Mal höher als der Absorptionskoeffizient beim Höchstwert des A-Bandes (205nm) ist. Basierend auf diesem Verhältnis kann der Extinktionskoeffizient für das C-Band bei 155nm erhalten werden, welcher &egr;(155) = 6,25·10–4cm–1/ppb ist. Zum Vergleich kann auch das Pb durch die Auger Spektroskopie des induktiv gekoppelten Plasmas analysiert werden. Dieses Verfahren erfordert jedoch Schritte der „Nasschemie", welche die Probe verunreinigen, und die Erfassungsgrenze dieses Verfahrens überschreitet 1ppm nicht.

Um eine Übertragung des optischen Elementfluoridkristalls > 99,0%/cm bei 157nm zu schaffen, sollte der Absorptionskoeffizient des Pb vorzugsweise zwischen 200 und 210nm < 0,0017cm–1 sein (Basis 10).

Die Erfindung schafft wertvolle optische Fluoridkristalle in Bezug auf die durchschnittliche Pb-Konzentration entland der Weglände der Probe.

Die Erfindung stellt hochwertige, optische Fluoridkristalle mit einer hohen Reinheit und hervorragenden, optischen Eigenschaften unter 200nm und mit geringen Bleianteilen bereit. Dementsprechend werden optische Fluoridkristalle, wie z.B. ein Kalziumfluorid mit sowohl einem geringen Fremdstoffgehalt an Blei als auch an Sauerstoff bereitgestellt, und unter 200nm übertragende, optische Fluoridkristallelemente zur Übertragung der Signale von Wellenlängen eines ArF- und F2-Lasers (Wellenlängen von 193nm bzw. 157nm) hergestellt, wobei bei der Herstellung derselben zwar Bleifluorid als Oxid-Reinigungsmittel aus einem Fluorierungsmittel verwendet wird, sich aber immer noch ein optischer Fluoridkristall und ein daraus gebildetes, optisches Element mit einem geringen Fremdstoffgehalt an Blei ergeben. Die optischen Fluoridkristalle der Erfindung weisen eine Übertragung unter 200nm (wie z.B. 193nm und 157nm) von mehr als 99% pro Zentimeter (cm–1) auf und werden vorzugsweise als optische Elemente für die Anwendung unter 200nm verwendet, wie z.B. Lithografie- und Laseroptiksysteme, Prismen, Projektionssysteme und Beleuchtungssysteme. Die optischen Fluoridkristalle der Erfindung enthalten vorzugsweise Kristalle aus LiF, NaF, CaF2, SrF2, BaF2 und MgF2 und Mischkristalle aus denselben, insbesondere Mischkristalle aus CaF2 und SrF2, und am bevorzugtesten reine Kristalle aus reinem CaF2, BaF2 oder SrF2. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden Verbindungen des Oxid-Reinigungsmittels aus einem Fluorierungsmittel bei der Herstellung des optischen Fluoridkristalls verwendet, wie z.B. PbF2, um die Anzahl an sauerstoffhaltigen Stellen im Kristall zu verringern. Obwohl Blei Vorteile als Bleifluorid aufweist, um Sauerstoff zu entfernen und die Optik unter 200nm zu verbessern, ist es ein Fremdstoff, welcher insbesondere in Fluoridkristallen unerwünscht ist, wenn sie bei Wellenlängen verwendet werden, welche kürzer als 200nm sind. Durch Blei verunreinigte Kristalle können insbesondere eine starke Reduktion bei der Übertragung bei 157nm erleiden und, wenn sie der Strahlung von Lasern der Excimerart ArF und F2 ausgesetzt sind, absorbieren sie bei Wellenlängen, welche kürzer als 200nm sind.

Die vorliegenden Prüfverfahren zum Berechnen der Reinheit von Kristallen relativ zu Blei bestehen aus dem Messen der durch die Übertragung induzierten Absorption (oder Laserhärte) des Kristalls bei Wellenlängen von 157nm und/oder 193nm, bei welchen solche Kristalle verwendet werden. Solch Messungen sind schwer durchzuführen. Bei solchen Wellenlängen, welche kürzer als 200nm sind, müssen die Proben vor Luft und Feuchtigkeit geschützt werden. Dies erfordert entweder, dass die die Probe enthaltende Kammer entleert oder unter einem Hochvakuum gehalten wird, oder das gesamte Prüfgerät in einer luftfreien und feuchtigkeitsfreien Umgebung gehalten werden soll. Außerdem sind diese vorherigen Verfahren zum Prüfen der Laserhärte aufgrund den Kosten für die Excimerlaserausrüstung selbst und aufgrund der Kosten zum Betreiben und Warten eines Excimerlasers für Anwendungen unter 200nm kostspielig, und als solche folglich nicht für die wirtschaftliche Nutzung beim industriellen Einsatz eines Systems zur Herstellung optischer Fluoridkristalle geeignet. Vorschläge wurden auch in der japanischen Patentanmeldung JP-A-2000 119 098 im Namen der Nikon Corporation zum quantitativen Bestimmen des Bleigehalts durch ein Verfahren zum Analysieren von Spurenelementen durch die Technik des induktiv gekoppelten Plasmas (ICP) beschrieben. Dieses Verfahren erfordert jedoch Schritte der Nasschemie, welche das Risiko einer Verunreinigung der Probe mit sich bringt. Das Messgerät muss unter Verwendung der Standards des Induktion gekoppelten Plasmas geeicht werden, welche ebenso dem Risiko unterliegen verunreinigt zu werden, wodurch die Messqualität verschlechtert wird. Die große Anzahl an einbezogenen Schritten bietet jedenfalls Möglichkeiten für Fehler durch die Bedienperson und eine Abweichung des Geräts. Außerdem ist es notwendig die Analyse an mehreren Stellen durchzuführen, da Blei durch einen Kristall verteilt werden kann. Mit dieser Verfahrensart ist die Erfassungsgrenze des Fremdstoffgehalts an Blei nicht mehr als ein Teil je Million (ppm). Es wurde ein neues Verfahren zum Prüfen eines Fluoridkristalls auf seine Reinheit relativ zum Blei geschaffen, das insbesondere bei der Herstellung von optischen Fluoridkristallen und daraus gebildeten, optischen Elementen nützlich ist. Dabei wurde eine Prüfung geschaffen, welche zuverlässig und leicht durchzuführen ist. Die neue Vorgehensweise umfasst das Verschieben der Wellenlänge von den Gebrauchswellenlängen (157nm und/oder 193nm) zu den Wellenlängen im Bereich von 200 bis 210nm, vorzugsweise im Bereich von 203nm bis 207nm und noch bevorzugter von 205nm.

Das Herstellen von unter 200nm übertragenden, optischen Fluoridkristallelementen enthält das Messen der Übertragung des optischen Fluoridkristalls im Bereich von 200 bis 210nm. Diese gemessene Übertragung steht mit der Übertragung bei den Gebrauchswellenlängen unter 200nm (157nm und/oder 193nm) in Bezug (ist proportional), welche nicht selbst gemessen wird, und wird vorzugsweise insbesondere in Anbetracht der Kosten und Komplikationen für die Belichtung mit einem Excimerlaser unter 200nm vermieden. Unerwartet wurde festgestellt, dass die Übertragung bei einer Wellenlänge im Bereich von 200nm bis 210nm das Erfassen des Vorkommens von Blei und das Bestimmen der Menge des Bleigehalts im Kristall dieser Art mit einer hervorragenden Genauigkeit und Präzision ermöglicht.

14 zeigt das Übertragungsspektrum eines mit Blei dotierten BaF2-Kristalls im Bereich von 120 bis 220nm. Dieses Spektrum zeigt, dass der Absorptionskoeffizient des durch Blei verunreinigten Kristalls bei 157nm ist, d.h. unerwartet ca. dreimal größer als der ist, welcher im Bereich von 200 bis 210nm gemessen wurde. Durch das Verallgemeinern des Verhältnisses des bei 157nm gemessenen Absorptionskoeffizienten des durch Blei verunreinigten Kristalls zum im Bereich von 200 bis 210 nm gemessenen Absorptionskoeffizienten des durch Blei verunreinigten Kristalls zu optischen Fluoridkristallen im Allgemeinen, haben die Erfinder festgestellt, dass der Wert dieses Verhältnisses im Bereich von 2,5 bis 3 liegt. Dieser Wert schafft die Korrelation zwischen dem Übertragungswert des optischen Fluoridkristalls bei den Testwellenlängen (200 bis 210nm) und dem Übertragungswert des Kristalls bei seinen Gebrauchswellenlängen (157nm und/oder 193nm), wobei die Übertragungswerte unterwartet von der gleichen Größenordnung sind. Bei der schlechtesten Situation zur Berechnung (Stellen des Verhältnisses bei einem Wert von 2,5) ist es nach der Erfindung erforderlich, einen Absorptionskoeffizienten von weniger als 0,0017cm–1 bei einer Wellenlänge im Bereich von 200 bis 210 nm zu erhalten, um eine Übertragung von mehr als 99% pro cm bei einer Wellenlänge von 157nm zu erhalten (die Lithografie-/Laserzustände der Anwendung für den der Prüfung unterzogenen Kristall). Das Prüfverfahren hat den Vorteil für die Durchführung in der Luft auf einem herkömmlichen, spektralmetrischen Messgerät geeignet zu sein, welches bei Wellenlängen im UV-Bereich arbeitet.

Die neue Vorgehensweise ermöglicht unerwartet auch das Erhöhen der Genauigkeit, mit welcher der Fremdstoffgehalt an Blei gemessen wird, sowie die Fähigkeit optische Fluoridkristallelemente mit einer hochoptischen Qualität und einem geringen Blei- und Absorptionskoeffizienten von weniger als 0,0017cm–1 bei einer Wellenlänge im Bereich von 200 bis 210nm herzustellen. Um den Proportionalitätsfaktor zwischen dem Übertragungswert, welcher bei den Testwellenlängen (im Bereich von 200 bis 210nm) erhalten wurde, und den Werten zu erhalten, welche bei den Gebrauchswellenlängen (157nm und 193nm) erhalten wurden, haben die Erfinder eine Wellenlänge von 205nm verwendet, um die Absorption der CaF2-Kristalle zu messen, welche verschiedene Konzentrationen des Fremdstoffgehalts an Blei enthalten (15). Diese Messungen zeigen, dass der Extinktionskoeffizient des Bleis ca. 0,30cm–1/ppm des Bleis für solch einen CaF2-Kristall enthält. Die Erfassungsgrenze der vorliegenden Erfindung besteht aus der Ordnung Teil je Milliarde (ppb) für Blei in optischen Fluoridkristallen. Bei 157nm entspricht 1ppb einer Absorption von 0,0003cm–1; was wiederum einer Übertragung von 0,1%/cm entspricht, was ein Verlustgrad ist, welches durch die Standard-Spektralfotometrie erfasst werden kann. Es wurde festgestellt, dass die Erfassungsgrenze des Tests für den Fremdstoffgehalt an Blei im optischen Fluoridkristall durch das Erhöhen der Weglänge der optischen Fluoridkristallprobe verbessert wird, durch welche der Lichtstrahl geht. In bevorzugten Ausführungsformen wird eine Weglänge des optischen Fluoridkristalls von mindestens 2 Millimetern (mm) und vorzugsweise von nicht weniger als 1cm, und bevorzugter von mindestens 10cm für den Übertragungsabsorptionskoeffizienten verwendet, welcher bei den Testwellenlängen im Bereich von 200 bis 210nm prüft.

Es wurde festgestellt, dass bei CaF2-Proben, welche Pb von mehr als 1ppb enthalten, die Konzentration des Pb basierend auf den Absorptionswerten im Bereich von 200–210nm bestimmt werden kann. Dieses Ergebnis wird durch die Werte in 16 bestätigt, in welcher die Pb-Absorption bei der Wellenlänge von 205nm im Verhältnis zum Pb-Gehalt (chemische Analysedaten) für die festgesetzten CaF2-Proben durch Koordinaten festgelegt ist. Von der Schräge dieser linearen Abhängigkeit wird &egr;(205) = 2,5·10–4cm–1/ppb erhalten. Es sollte angemerkt werden, dass zum Berechnen des Pb-Gehalts im Bereich von 1 bis 10ppb die Probenlänge entlang dem optischen Wegdurchlass vorzugsweise nicht weniger als 100mm beträgt.

Eine Durchführung dieses neuen Prüfverfahrens ist die Eignung eines Fluoridkristalls relativ zu seiner Übertragung bei seinen Gebrauchswellenlängen, d.h. bei 157nm und/oder bei 193nm (durch das Vergleichen des gemessenen Übertragungswertes oder des aus dem gemessenen Übertragungswert berechneten Absorptionskoeffizientenwertes mit einem Bezugswert). Solch eine Eignung wird bei einer Wellenlänge im Bereich von 200 bis 210nm durchgeführt und der sich ergebende Absorptionskoeffizient wird vorteilhafterweise mit 1,7 × 10–3cm–1 Verglichen; wenn der gemessene Wert geringer als dieser Wert ist, ist die Übertragung des Kristalls bei 157nm höher als 99%. Nach der Erfindung wird das Prüfverfahren als Qualitätskontrolle beim Herstellen eines optischen Elements und optischen Fluoridkristallen für Anwendungen unter 200nm verwendet. Bei einer weiteren Durchführung dieses Prüfverfahrens erfolgt das quantitative Bestimmen des Fremdstoffgehalts an Blei, welches im Material des optischen Fluoridkristalls vorhanden ist, während der gesamten Herstellung des Kristalls auf eine wirtschaftlich machbare Weise. Das Verfahren kann verwendet werden, um Bleikonzentrationen in optischen Fluoridkristallen zu messen, welche so gering wie Teile je Milliarde sind. Solch eine Quantifikation wird durch das Messen der Übertragung des Kristalls bei eine Wellenlänge durchgeführt, welche im Bereich von 200 bis 210nm, vorzugsweise im Bereich von 203 bis 207nm und bevorzugter bei ca. 205nm zentriert ist (205 ± 1, bevorzugter 205 ± 0,5). Die gemessene Übertragung über 200nm ermöglicht den Bleigehalt durch das Verwenden eines geeigneten Bezugdiagramms zu bestimmen. Das Prüfverfahren ist insbesondere zur Durchführung auf optischen Fluoridkristallen geeignet, welche aus Alkalifluoridkristallen, Erdalkalifluoridkristallen und gemischten Zusammensetzungen aus solchen Fluoridkristallen ausgewählt werden. Dieses Prüfverfahren wird vorzugsweise auf Kristallen durchgeführt, welche aus NaF, KF, LiF, CaF2, BaF2, MgF2 und SrF2 und gemischten Zusammensetzungen aus denselben bestehen. Beispielsweise umfassen gemischte Zusammensetzungen aus denselben Zusammensetzungen mit dem Ansatz (M1)x(M2)1-xF2, wobei M1 und M2 unabhängig aus Ba, Ca oder Sr ausgewählt werden und x einen Wert beträgt, dass 0 ≤ x ≤ 1 ist, Zusammensetzungen mit dem Ansatz Ca1-xBaxSryF2, wobei x und y einen wert betragen, dass 0 ≤ x ≤ 1 und 0 ≤ y ≤ 1 sind, und auch Zusammensetzungen mit dem Ansatz MRF3 aufweisen, wobei M aus Li, Na oder K und R aus Ca, Sr, Ba oder Mg ausgewählt werden kann.

Die Erfindung wird oben in Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in welchen 14 das Übertragungsspektrum (im Bereich von 120 bis 220nm) eines durch Blei verunreinigten BaF2-Kristalls zeigt und 15 Schwankungen bei der Absorption (cm–1) bei 205nm durch CaF2-Kristalle zeigt, welche verschiedene Mengen an Pb (in ppm) enthalten.


Anspruch[de]
Ein für Strahlung der Wellenlänge unter 200 nm durchlässiger, optischer Fluoridkristall gekennzeichnet durch eine Transmission unterhalb 200 nm von mehr als 99% cm–1, einen Bleigehalt von weniger als 50 ppb und einen durch Blei im Bereich 200 bis 210 nm verursachten Absorptionskoeffizienten von < 0.0017 cm–1. Optischer Fluoridkristall nach Anspruch 1, wobei der Fluoridkristall bei 203 bis 207 nm einen durch Blei verursachten Absorptionskoeffizienten von < 0.0017 cm–1 besitzt. Optischer Fluoridkristall nach Anspruch 1, wobei der Fluoridkristall bei 205 nm einen durch Blei verursachten Absorptionskoeffizienten von < 0.0016 cm–1 besitzt. Optischer Fluoridkristall dadurch gekennzeichnet, dass der Kristall ein Calciumfluorid oder ein Bariumfluorid ist. Optischer Kristall dadurch gekennzeichnet, dass er ein optischer Elementvorformkristall ist. Optischer Fluoridkristall dadurch gekennzeichnet, dass der Kristall ein optisches Element ist. Optischer Fluoridkristall dadurch gekennzeichnet, dass der Kristall ein Lithographieelement ist.






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