次世代光リソグラフィーの真空紫外光学材料応用フッ化物単結晶の開発

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12555001
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 福田 承生 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (30199236)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 猿倉 信彦 岡崎国立共同研究機構, 分子科学研究所, 助教授 (40260202) ; 川添 良幸 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (30091672) ; 島村 清史 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (90271965) ; 町田 博 (株)トーキン, ルチル事業推進部技術課, 主席研究員
• Keywords: LiCaAlF_6 / KMgF_3 / BaLiF_3 / F_2レーザー / 光リソグラフィー / 硝材 / 真空紫外域 / 単結晶

Research Abstract

新材料の設計,引上げ法による大型結晶成長の可能性検討においては、LiCAFの直径4インチ化、KMF、BLFの2インチ化にそれぞれ成功し、新材料の大型化のための検討を完了。Mg : LiCAFは157nmで複屈折が消滅し、かつダメージ耐性に優れる材料であることが判明。Sr : BaF_2もダメージ耐性で有利な新材料として検討すべきであるとわかった。また、流体計算により大型化に必要とされる成長条件を求め、バンド計算により有望な結晶の探索と点欠陥の透過性への影響を検討した。平成13年9月までにプログラミングを完了し、本研究期間では各種条件における計算を行った。大型・高品質結晶製造法の確立においては、直径6インチCaF_2結晶の作製技術を基に、直径6〜8インチLiCAF結晶の作製条件を検討した。坩堝構造を多段化し、一度結晶化させた結晶を原料として使用することで、課題であった結晶上端部の白濁部発生は抑制できた。また、温度、保持時間を適正化し、ブリッジマン法により、直径10cmのKMF結晶を作製することが出来た。結晶中に多数含まれた泡の対策として、一度結晶化した透明結晶を原料としての結晶作製などを実施し、大型・高品質化のための条件を検討している。加工技術の検討,素子化技術の確立においては、CaF_2と同様の加工方法でLiCAFが鏡面加工できる事が確認された。結晶評価用加工技術の技術導入を開始した。更に様々な球面加工が可能であることが判明し、各種形状のレンズを製作した。光学物性評価と微小欠陥形成メカニズムの解明においては分子科学研究所のUVSOR(放射光施設)を用い、正確なバンドギャップの評価方法、及び、工学的ロスの測定手法を開発した。F_2レーザー照射によるダメージ評価・ランニング試験も実施し、LiCAF、Sr : BaF_2はいずれもCaF_2と同様、高いダメージ耐性を有することが判明。

Research Products

• [Publications] M.Yamaga 他: "Optical and ESR Studies of Ce^<3+> in Perovskite Fluoride Crystals BaLiF_3 and KMgF_3"J. Cryst. Growth. 229. 487-491 (2001)
• [Publications] N.Kodama 他: "Optical and Structural Studies on BaMgF_4 : Ce^<3+> Crystals"J. Cryst. Growth. 229. 492-496 (2001)
• [Publications] T.Kozeki 他: "Observation of New Excitation Channel of Cerium Ion Through Highly Vacuum Ultraviolet Transparent LiCAF Host Crystal"J. Cryst. Growth. 229. 501-504 (2001)
• [Publications] Y.Ono 他: "Structural Study of Colquiriite-Type Fluorides"J. Cryst. Growth. 229. 5050-509 (2001)
• [Publications] A.Bensalah 他: "Growth and Characterization of LiSrGaF_6 Crystal"J. Cryst. Growth. 231. 143-147 (2001)
• [Publications] K.Shimamura 他: "Growth of Ce-Doped Colquiriite-and Scheelite-Type Single Crystals for UV Laser Applications"Optical Materials. 19. 109-116 (2002)