JP2002003227A - 光学素子の製造方法、光学素子、および該光学素子を用いた光学系、光学装置、デバイス製造方法とデバイス - Google Patents
光学素子の製造方法、光学素子、および該光学素子を用いた光学系、光学装置、デバイス製造方法とデバイスInfo
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- G03F7/7015—Details of optical elements
- G03F7/70158—Diffractive optical elements
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- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Glass Melting And Manufacturing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】石英の表面の変質による透過率の劣化や、レー
ザー光の長時間照射による石英の劣化が発生することが
なく、また光学素子の光学特性が変化することがなく、
設計時の光学性能を安定して長期的に発揮することがで
きる光学素子の製造方法、光学素子、および該光学素子
を用いた光学系、光学装置、デバイス製造方法とデバイ
スとデバイスを提供する。 【解決手段】リソグラフイーによって高純度合成石英ガ
ラスを加工する段階を含む光学素子の製造方法、または
光学素子において、前記ガラスを加工した後に、該ガラ
スに対して水素ガス含有処理を行うように構成する。
ザー光の長時間照射による石英の劣化が発生することが
なく、また光学素子の光学特性が変化することがなく、
設計時の光学性能を安定して長期的に発揮することがで
きる光学素子の製造方法、光学素子、および該光学素子
を用いた光学系、光学装置、デバイス製造方法とデバイ
スとデバイスを提供する。 【解決手段】リソグラフイーによって高純度合成石英ガ
ラスを加工する段階を含む光学素子の製造方法、または
光学素子において、前記ガラスを加工した後に、該ガラ
スに対して水素ガス含有処理を行うように構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学素子の製造方
法、光学素子、および該光学素子を用いた光学系、光学
装置、デバイス製造方法とデバイスに関するものであ
り、特に、半導体露光等に好適な回折光学素子の製造方
法、回折光学素子、該回折光学素子を用いた光学系と光
学装置、およびデバイス製造方法とデバイスに関するも
のである。
法、光学素子、および該光学素子を用いた光学系、光学
装置、デバイス製造方法とデバイスに関するものであ
り、特に、半導体露光等に好適な回折光学素子の製造方
法、回折光学素子、該回折光学素子を用いた光学系と光
学装置、およびデバイス製造方法とデバイスに関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】光学機器を構成する光学系にはレンズや
プリズムのような屈折型の光学素子が多く用いられてい
る。その中で、回折型の光学素子も入射波面を定められ
た波面に変換する光学素子として用いられている。この
回折光学素子は屈折型光学素子にはない特長を持ってい
る。例えば、屈折型光学素子と逆の分散値を有するこ
と、光学系がコンパクトになること等の特長を持ってい
る。
プリズムのような屈折型の光学素子が多く用いられてい
る。その中で、回折型の光学素子も入射波面を定められ
た波面に変換する光学素子として用いられている。この
回折光学素子は屈折型光学素子にはない特長を持ってい
る。例えば、屈折型光学素子と逆の分散値を有するこ
と、光学系がコンパクトになること等の特長を持ってい
る。
【０００３】従来は、機械研削、または機械研削で作製
した型を用いてモールドにより作製していた。しかし、
光学素子として回折光学素子に大きなパワーを持たせる
ためには、できるかぎり微細なピッチで製造されること
が望ましく、半導体製造工程を応用する方法が検討され
ている。一般に回折光学素子の形状として、バイナリ型
の形状にすると、その作製に半導体製造技術が適用可能
となり、従来の機械研削などにくらべ、微細なピッチを
精度よく製造することができる。このため、ブレーズド
形状を階段形状で近似したバイナリ型の回折光学素子に
関する研究が最近盛んに進められている。
した型を用いてモールドにより作製していた。しかし、
光学素子として回折光学素子に大きなパワーを持たせる
ためには、できるかぎり微細なピッチで製造されること
が望ましく、半導体製造工程を応用する方法が検討され
ている。一般に回折光学素子の形状として、バイナリ型
の形状にすると、その作製に半導体製造技術が適用可能
となり、従来の機械研削などにくらべ、微細なピッチを
精度よく製造することができる。このため、ブレーズド
形状を階段形状で近似したバイナリ型の回折光学素子に
関する研究が最近盛んに進められている。
【０００４】バイナリーオプティクスについて図７〜８
を用いて詳しく述べる。図７において，図中５０はフレ
ネルレンズ、５１はブレーズド形状、５２はバイナリー
オプティクス、５３は階段状の断面形状を示している。
図８において、５５は回折光学素子の全体図を示してい
る。回折光学素子として、例えばフレネルレンズ５０は
図７（Ａ）に示したようなブレーズド形状５１を断面形
状とするものが理想的で、設計波長に対する回折光率は
１００％にする事が可能とされている。しかし、現実に
は完全なブレーズド形状５１を加工することは困難であ
るため、通常はブレーズド形状５１を量子化して近似
し、図７（Ｂ）に示すような階段状の断面形状５３とし
たバイナリーオプティクス５２が利用されている。バイ
ナリーオプティクス５２はフレネルレンズ５０の近似で
あるが、一次回折光の回折効率は９０％以上を確保する
ことができる。
を用いて詳しく述べる。図７において，図中５０はフレ
ネルレンズ、５１はブレーズド形状、５２はバイナリー
オプティクス、５３は階段状の断面形状を示している。
図８において、５５は回折光学素子の全体図を示してい
る。回折光学素子として、例えばフレネルレンズ５０は
図７（Ａ）に示したようなブレーズド形状５１を断面形
状とするものが理想的で、設計波長に対する回折光率は
１００％にする事が可能とされている。しかし、現実に
は完全なブレーズド形状５１を加工することは困難であ
るため、通常はブレーズド形状５１を量子化して近似
し、図７（Ｂ）に示すような階段状の断面形状５３とし
たバイナリーオプティクス５２が利用されている。バイ
ナリーオプティクス５２はフレネルレンズ５０の近似で
あるが、一次回折光の回折効率は９０％以上を確保する
ことができる。
【０００５】ここで近似の度合いを高めることや、光学
素子として回折光学素子に大きなパワーを持たせるため
には、回折光学素子の最小線幅は可能な限り小さいこと
が望まれる。そこで、高性能な回折光学素子を得るため
に半導体製造で培われたリソグラフィー工程が用いられ
る。また、ここで用いられる半導体製造装置は、厚さが
１ｍｍにも満たないウェハーを扱うことを前提として設
計されている。このため、半導体リソグラフィー工程を
用いて作製される回折光学素子はウェハー状の光学材料
に形成されていた。
素子として回折光学素子に大きなパワーを持たせるため
には、回折光学素子の最小線幅は可能な限り小さいこと
が望まれる。そこで、高性能な回折光学素子を得るため
に半導体製造で培われたリソグラフィー工程が用いられ
る。また、ここで用いられる半導体製造装置は、厚さが
１ｍｍにも満たないウェハーを扱うことを前提として設
計されている。このため、半導体リソグラフィー工程を
用いて作製される回折光学素子はウェハー状の光学材料
に形成されていた。
【０００６】次に上記作製方法によって得られた回折光
学素子をＫｒＦやＡｒＦやＦ2等のエキシマレーザー光
源を用いた半導体露光装置の光学系に採用する場合を考
える。図４に半導体製造用の露光装置の概略図を示す。
図４において、ＡはＫｒＦやＡｒＦやＦ2等のエキシマ
レーザー光源、光源からの光束ＣはミラーＢにより照明
光学系Ｄに導光され、照明光学系を通過した光束は第１
物体であるレチクルＥ面上を照明する。さらにレチクル
の情報をもった光束が縮小投影光学系Ｆを通り感光基板
（ウェハー）Ｇへ投影される。Ｈはウェハーステージで
あり、ウェハーステージＨによってウェハーＧをフォー
カス位置に調整する。
学素子をＫｒＦやＡｒＦやＦ2等のエキシマレーザー光
源を用いた半導体露光装置の光学系に採用する場合を考
える。図４に半導体製造用の露光装置の概略図を示す。
図４において、ＡはＫｒＦやＡｒＦやＦ2等のエキシマ
レーザー光源、光源からの光束ＣはミラーＢにより照明
光学系Ｄに導光され、照明光学系を通過した光束は第１
物体であるレチクルＥ面上を照明する。さらにレチクル
の情報をもった光束が縮小投影光学系Ｆを通り感光基板
（ウェハー）Ｇへ投影される。Ｈはウェハーステージで
あり、ウェハーステージＨによってウェハーＧをフォー
カス位置に調整する。
【０００７】上記のようなＫｒＦやＡｒＦやＦ2等のエ
キシマレーザー光源を用いる光学素子の材料としては、
アルミナ、石英などの酸化物、蛍石、フッ化マグネシウ
ムなどのフッ化物が考えられるが、加工性、硝材の均質
性、低熱膨張であることなどの理由から石英が多くもち
いられている。特公平６−４８７３４号公報にあるよう
に、ＫｒＦやＡｒＦやＦ2等の３００ｎｍ以下の波長の
エキシマレーザー光源が照射される石英には、不純物等
が管理された高純度合成石英ガラスを更に、ＯＨ基、水
素ガス濃度を制御させ長時間のレーザーの照射耐性の高
い部材が用いられていた。
キシマレーザー光源を用いる光学素子の材料としては、
アルミナ、石英などの酸化物、蛍石、フッ化マグネシウ
ムなどのフッ化物が考えられるが、加工性、硝材の均質
性、低熱膨張であることなどの理由から石英が多くもち
いられている。特公平６−４８７３４号公報にあるよう
に、ＫｒＦやＡｒＦやＦ2等の３００ｎｍ以下の波長の
エキシマレーザー光源が照射される石英には、不純物等
が管理された高純度合成石英ガラスを更に、ＯＨ基、水
素ガス濃度を制御させ長時間のレーザーの照射耐性の高
い部材が用いられていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特公平
６−４８７３４号公報にあるような石英は一般的にはレ
ンズと呼ばれる屈折型光学素子を前提として管理されて
いた。エキシマレーザー光用の石英の水素濃度をアニー
ルで制御する内容が記載されている特開平１０−３３０
１２０号公報では、アニール時には硝材を最終形状より
１０ｍｍ以上厚くしておくなど、最低でも１０ｍｍ以上
の厚さの硝材について議論していた。
６−４８７３４号公報にあるような石英は一般的にはレ
ンズと呼ばれる屈折型光学素子を前提として管理されて
いた。エキシマレーザー光用の石英の水素濃度をアニー
ルで制御する内容が記載されている特開平１０−３３０
１２０号公報では、アニール時には硝材を最終形状より
１０ｍｍ以上厚くしておくなど、最低でも１０ｍｍ以上
の厚さの硝材について議論していた。
【０００９】回折光学素子をリソグラフィー工程を介し
て作製する場合、半導体製造装置は、Ｓｉウェハーの規
格の範囲内で装置がつくられており、その範囲内で最も
精度が保たれるように設計されている。Ｓｉウェハーの
規格とは、様々なものがあるが、形状ではまず、外径
が、１５０ｍｍ（６インチ）、２００ｍｍ（８イン
チ）、３００ｍｍ（１２インチ）など決まっており、そ
のサイズごとに厚さの範囲も決まっている。その厚さは
１ｍｍ以下であり、通常の光学素子にくらべ非常に薄い
基板形状となる。しかし、半導体製造装置をＳｉウェハ
ーの規格の範囲外で使用するように改造すると、精度を
保つことが難しい。
て作製する場合、半導体製造装置は、Ｓｉウェハーの規
格の範囲内で装置がつくられており、その範囲内で最も
精度が保たれるように設計されている。Ｓｉウェハーの
規格とは、様々なものがあるが、形状ではまず、外径
が、１５０ｍｍ（６インチ）、２００ｍｍ（８イン
チ）、３００ｍｍ（１２インチ）など決まっており、そ
のサイズごとに厚さの範囲も決まっている。その厚さは
１ｍｍ以下であり、通常の光学素子にくらべ非常に薄い
基板形状となる。しかし、半導体製造装置をＳｉウェハ
ーの規格の範囲外で使用するように改造すると、精度を
保つことが難しい。
【００１０】更に、リソグラフィー工程を詳細に説明す
ると、レジストパターン形成とエッチング工程などが含
まれる。レジストパターン形成とは、有機物であるレジ
ストを塗布し、加工したい面形状が形成されているレチ
クルを介して光を用いて露光、ベーク、現像工程を経
て、所望の面形状を持つレジストパターンを形成する。
レジストの塗布には、スピンナーと呼ばれる高速で基板
を回転させ、レジストを均一な膜厚に塗布する装置が用
いられるため、基板の重量が重くなることにより、回転
の負荷が大きくなり、制御も難しくなってくる。
ると、レジストパターン形成とエッチング工程などが含
まれる。レジストパターン形成とは、有機物であるレジ
ストを塗布し、加工したい面形状が形成されているレチ
クルを介して光を用いて露光、ベーク、現像工程を経
て、所望の面形状を持つレジストパターンを形成する。
レジストの塗布には、スピンナーと呼ばれる高速で基板
を回転させ、レジストを均一な膜厚に塗布する装置が用
いられるため、基板の重量が重くなることにより、回転
の負荷が大きくなり、制御も難しくなってくる。
【００１１】また、ベークには温度制御性の高いホット
プレートが用いられて、秒単位の管理がされているが、
石英のように熱伝導率の悪い材料でかつ厚い基板での温
度制御は非常に困難である。また、エッチング工程と
は、前記のレジストパターンをマスクとして薬品を用い
てエッチングしたり、プラズマなどを用いるドライエッ
チング装置を用いて加工するが、精度の高いドライエッ
チングが主に使用されている。そのドライエッチング装
置では、基板冷却等が必要となってくるが、レジストの
ベークと同様、熱伝導率の悪い材料でかつ厚い基板での
温度制御は非常に困難である。
プレートが用いられて、秒単位の管理がされているが、
石英のように熱伝導率の悪い材料でかつ厚い基板での温
度制御は非常に困難である。また、エッチング工程と
は、前記のレジストパターンをマスクとして薬品を用い
てエッチングしたり、プラズマなどを用いるドライエッ
チング装置を用いて加工するが、精度の高いドライエッ
チングが主に使用されている。そのドライエッチング装
置では、基板冷却等が必要となってくるが、レジストの
ベークと同様、熱伝導率の悪い材料でかつ厚い基板での
温度制御は非常に困難である。
【００１２】以上のように、半導体製造工程を用いて回
折光学素子を作製しようとすると、厚さとしてはなるべ
くＳｉウェハーの規格に近いものがこのましく、Ｓｉウ
ェハーの規格とは１ｍｍ以下の厚さである。さらに、各
工程で、有機物が塗布されたり、温度がかけられたり、
薬液にさらされたり、真空中で加熱されたり、プラズマ
がうちこまれたり、研磨工程だけで形成される屈折型光
学素子とはかなり違った状況で加工される。
折光学素子を作製しようとすると、厚さとしてはなるべ
くＳｉウェハーの規格に近いものがこのましく、Ｓｉウ
ェハーの規格とは１ｍｍ以下の厚さである。さらに、各
工程で、有機物が塗布されたり、温度がかけられたり、
薬液にさらされたり、真空中で加熱されたり、プラズマ
がうちこまれたり、研磨工程だけで形成される屈折型光
学素子とはかなり違った状況で加工される。
【００１３】また、特願平２０００−５６１１３号公報
にあるように、自重や保持、気圧による変化の影響を受
け変形し、光学性能に悪影響を与えることを防ぐため
に、厚い別部材と、直接接合を行う手法も提案されてい
る。その場合、接合強度の向上には、加熱処理が必要な
場合も多く、２００〜４００℃さらには４００〜１００
０℃で長時間加熱された。
にあるように、自重や保持、気圧による変化の影響を受
け変形し、光学性能に悪影響を与えることを防ぐため
に、厚い別部材と、直接接合を行う手法も提案されてい
る。その場合、接合強度の向上には、加熱処理が必要な
場合も多く、２００〜４００℃さらには４００〜１００
０℃で長時間加熱された。
【００１４】このような加工方法で製造された回折光学
素子には、次のような２つの問題が発生する。１つは、
薄板の状態で、様々な状況にさらされることにより、加
工前に含有させた水素ガスが抜けるなどして、水素ガス
の含有量が変化し、レーザー光の長時間照射による石英
の劣化（透過率の低下および屈折率の変化など）が発生
することである。もう１つは、有機物が塗布された状態
で加熱したり、プラズマがうちこまれたりすることによ
り、石英の表面が変質してしまうことである。
素子には、次のような２つの問題が発生する。１つは、
薄板の状態で、様々な状況にさらされることにより、加
工前に含有させた水素ガスが抜けるなどして、水素ガス
の含有量が変化し、レーザー光の長時間照射による石英
の劣化（透過率の低下および屈折率の変化など）が発生
することである。もう１つは、有機物が塗布された状態
で加熱したり、プラズマがうちこまれたりすることによ
り、石英の表面が変質してしまうことである。
【００１５】そこで、本発明は、上記課題を解決し、石
英の表面の変質による透過率の劣化や、レーザー光の長
時間照射による石英の劣化が発生することがなく、また
光学素子の光学特性が変化することがなく、設計時の光
学性能を安定して長期的に発揮することができる光学素
子の製造方法、光学素子、および該光学素子を用いた光
学系、光学装置、デバイス製造方法とデバイスを提供す
ることを目的とするものである。
英の表面の変質による透過率の劣化や、レーザー光の長
時間照射による石英の劣化が発生することがなく、また
光学素子の光学特性が変化することがなく、設計時の光
学性能を安定して長期的に発揮することができる光学素
子の製造方法、光学素子、および該光学素子を用いた光
学系、光学装置、デバイス製造方法とデバイスを提供す
ることを目的とするものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を達
成するために、つぎの（１）〜（１８）のように構成し
た光学素子の製造方法、光学素子、および該光学素子を
用いた光学系、光学装置、デバイス製造方法とデバイス
を提供するものである。 （１）リソグラフイーによって高純度合成石英ガラスを
加工する段階を含む光学素子の製造方法において、前記
ガラスを加工した後に、該ガラスに対して水素ガス含有
処理を行うことを特徴とする光学素子の製造方法。 （２）前記水素ガス含有処理の前後のいずれかに、フッ
酸を含む薬液で処理することを特徴とする上記（１）に
記載の光学素子の製造方法。 （３）前記高純度合成石英ガラスは、水素ガスを５Ｅ＋
１６〜５Ｅ＋１９ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ／ｃｍ3含有して
いることを特徴とする上記（１）または上記（２）に記
載の光学素子の製造方法。 （４）前記加工において、該加工中に減少した水素ガス
含有量を回復させることを特徴とする上記（３）に記載
の光学素子の製造方法。 （５）前記光学素子が、回折光学素子であることを特徴
とする上記（１）〜（４）のいずれかに記載の光学素子
の製造方法。 （６）前記光学素子が、エキシマレーザー光用の光学素
子であることを特徴とする上記（１）〜（５）のいずれ
かに記載の光学素子の製造方法。 （７）リソグラフイーによって高純度合成石英ガラスを
加工する段階を含む光学素子の製造方法において、前記
光学素子の加工に際して、過分な量の水素ガスを含有す
る高純度合成石英ガラスを用い、前記光学素子加工後に
おいて適正な量の水素ガスが該光学素子に含有されるよ
うに加工することを特徴とする光学素子の製造方法。 （８）リソグラフイーによって高純度合成石英ガラスを
加工する段階を含む光学素子の製造方法において、前記
光学素子加工中に減少する水素ガス含有量を加工中に補
充することを特徴とする光学素子の製造方法。 （９）前記光学素子が、回折光学素子であることを特徴
とする上記（７）または上記（８）に記載の光学素子の
製造方法。 （１０）前記光学素子が、エキシマレーザー光用の光学
素子であることを特徴とする上記（７）〜（９）のいず
れかに記載の光学素子の製造方法。 （１１）上記（１）〜（１０）のいずれかに記載の光学
素子の製造方法によって、水素ガスを５Ｅ＋１６〜５Ｅ
＋１９ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ／ｃｍ3含有している光学素
子を製造することを特徴とする光学素子の製造方法。 （１２）上記（６）または上記（１０）に記載の光学素
子の製造方法によって、レーザー光の強度が０．０１〜
１ｍＪ／ｃｍ2／ｐｕｌｓｅの範囲で用いられる光学素
子において、前記ガラスに水素ガスが５Ｅ＋１６〜５Ｅ
＋１８ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ／ｃｍ3含有する光学素子を
製造することを特徴とする光学素子の製造方法。 （１３）上記（６）または上記（１０）に記載の光学素
子の製造方法によって、レーザー光の強度が１〜１００
ｍＪ／ｃｍ2／ｐｕｌｓｅの範囲で用いられる光学素子
において、前記ガラスに水素ガスが１Ｅ＋１８〜５Ｅ＋
１９ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ／ｃｍ3含有する光学素子を製
造することを特徴とする光学素子の製造方法。 （１４）上記（１）〜（１３）のいずれかに記載の光学
素子の製造方法によって製造されたことを特徴とする光
学素子。 （１５）上記（１）〜（１３）のいずれかに記載の光学
素子の製造方法によって製造された光学素子、または上
記（１４）に記載の光学素子を少なくとも１つ有するこ
とを特徴とする光学系。 （１６）上記（１５）に記載の光学系を用いて構成した
ことを特徴とする光学装置。 （１７）上記（１６）に記載の光学装置を用いてデバイ
スを製造するように構成したことを特徴とするデバイス
製造方法。 （１８）上記（１７）に記載のデバイス製造方法によっ
て製造されたことを特徴とするデバイス。
成するために、つぎの（１）〜（１８）のように構成し
た光学素子の製造方法、光学素子、および該光学素子を
用いた光学系、光学装置、デバイス製造方法とデバイス
を提供するものである。 （１）リソグラフイーによって高純度合成石英ガラスを
加工する段階を含む光学素子の製造方法において、前記
ガラスを加工した後に、該ガラスに対して水素ガス含有
処理を行うことを特徴とする光学素子の製造方法。 （２）前記水素ガス含有処理の前後のいずれかに、フッ
酸を含む薬液で処理することを特徴とする上記（１）に
記載の光学素子の製造方法。 （３）前記高純度合成石英ガラスは、水素ガスを５Ｅ＋
１６〜５Ｅ＋１９ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ／ｃｍ3含有して
いることを特徴とする上記（１）または上記（２）に記
載の光学素子の製造方法。 （４）前記加工において、該加工中に減少した水素ガス
含有量を回復させることを特徴とする上記（３）に記載
の光学素子の製造方法。 （５）前記光学素子が、回折光学素子であることを特徴
とする上記（１）〜（４）のいずれかに記載の光学素子
の製造方法。 （６）前記光学素子が、エキシマレーザー光用の光学素
子であることを特徴とする上記（１）〜（５）のいずれ
かに記載の光学素子の製造方法。 （７）リソグラフイーによって高純度合成石英ガラスを
加工する段階を含む光学素子の製造方法において、前記
光学素子の加工に際して、過分な量の水素ガスを含有す
る高純度合成石英ガラスを用い、前記光学素子加工後に
おいて適正な量の水素ガスが該光学素子に含有されるよ
うに加工することを特徴とする光学素子の製造方法。 （８）リソグラフイーによって高純度合成石英ガラスを
加工する段階を含む光学素子の製造方法において、前記
光学素子加工中に減少する水素ガス含有量を加工中に補
充することを特徴とする光学素子の製造方法。 （９）前記光学素子が、回折光学素子であることを特徴
とする上記（７）または上記（８）に記載の光学素子の
製造方法。 （１０）前記光学素子が、エキシマレーザー光用の光学
素子であることを特徴とする上記（７）〜（９）のいず
れかに記載の光学素子の製造方法。 （１１）上記（１）〜（１０）のいずれかに記載の光学
素子の製造方法によって、水素ガスを５Ｅ＋１６〜５Ｅ
＋１９ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ／ｃｍ3含有している光学素
子を製造することを特徴とする光学素子の製造方法。 （１２）上記（６）または上記（１０）に記載の光学素
子の製造方法によって、レーザー光の強度が０．０１〜
１ｍＪ／ｃｍ2／ｐｕｌｓｅの範囲で用いられる光学素
子において、前記ガラスに水素ガスが５Ｅ＋１６〜５Ｅ
＋１８ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ／ｃｍ3含有する光学素子を
製造することを特徴とする光学素子の製造方法。 （１３）上記（６）または上記（１０）に記載の光学素
子の製造方法によって、レーザー光の強度が１〜１００
ｍＪ／ｃｍ2／ｐｕｌｓｅの範囲で用いられる光学素子
において、前記ガラスに水素ガスが１Ｅ＋１８〜５Ｅ＋
１９ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ／ｃｍ3含有する光学素子を製
造することを特徴とする光学素子の製造方法。 （１４）上記（１）〜（１３）のいずれかに記載の光学
素子の製造方法によって製造されたことを特徴とする光
学素子。 （１５）上記（１）〜（１３）のいずれかに記載の光学
素子の製造方法によって製造された光学素子、または上
記（１４）に記載の光学素子を少なくとも１つ有するこ
とを特徴とする光学系。 （１６）上記（１５）に記載の光学系を用いて構成した
ことを特徴とする光学装置。 （１７）上記（１６）に記載の光学装置を用いてデバイ
スを製造するように構成したことを特徴とするデバイス
製造方法。 （１８）上記（１７）に記載のデバイス製造方法によっ
て製造されたことを特徴とするデバイス。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態においては、
上記構成を適用して、半導体プロセスにより光学素子を
製造後、水素ガスを導入するか、または過分の水素量含
有の石英ガラスを用いることで、最終的に最適な水素ガ
ス含有量を持つ光学素子を製造することにより、フッ酸
処理とあわせて、石英の表面の変質による透過率の劣化
や、レーザー光の長時間照射による石英の劣化が発生す
ることがなく、また光学素子の光学特性が変化すること
がなく、設計時の光学性能を安定して長期的に発揮でき
るように構成することが可能となる。また、上記構成を
適用して、光学素子を搭載した光学系及び前記光学系を
搭載した半導体露光装置を構成することで、光学素子の
枚数を少なくすることができ、このため硝材による光吸
収が低減され、吸収熱による光学素子の変形や屈折率変
化を抑制することが可能となる。また、色収差の補正が
容易なため、レーザーの波長帯域を広げ、レーザーのパ
ワーを有効に利用することができる。収差を小さくする
ことができ、設計時の性能が充分発揮でき、像性能が向
上する。また、上記構成を適用して、光学素子を搭載し
た光学系を用いた半導体露光装置を構成することによ
り、高精度なデバイス製造方法、及びデバイスを提供す
ることが可能となる。
上記構成を適用して、半導体プロセスにより光学素子を
製造後、水素ガスを導入するか、または過分の水素量含
有の石英ガラスを用いることで、最終的に最適な水素ガ
ス含有量を持つ光学素子を製造することにより、フッ酸
処理とあわせて、石英の表面の変質による透過率の劣化
や、レーザー光の長時間照射による石英の劣化が発生す
ることがなく、また光学素子の光学特性が変化すること
がなく、設計時の光学性能を安定して長期的に発揮でき
るように構成することが可能となる。また、上記構成を
適用して、光学素子を搭載した光学系及び前記光学系を
搭載した半導体露光装置を構成することで、光学素子の
枚数を少なくすることができ、このため硝材による光吸
収が低減され、吸収熱による光学素子の変形や屈折率変
化を抑制することが可能となる。また、色収差の補正が
容易なため、レーザーの波長帯域を広げ、レーザーのパ
ワーを有効に利用することができる。収差を小さくする
ことができ、設計時の性能が充分発揮でき、像性能が向
上する。また、上記構成を適用して、光学素子を搭載し
た光学系を用いた半導体露光装置を構成することによ
り、高精度なデバイス製造方法、及びデバイスを提供す
ることが可能となる。
【００１８】
【実施例】以下に、本発明の実施例について説明する。 ［実施例１］図１は本発明の回折光学素子の製造工程の
図面であり，中心を通る直径方向での断面図を表してい
る。本発明の回折光学素子は、ＡｒＦレーザー（λ＝１
９３ｎｍ）を用いる半導体露光装置の照明光学系に用い
られる。照射強度が３０ｍＪ／ｃｍ2／ｐｕｌｓｅのと
ころで用いられる。図１（ａ）の石英ガラス１では水素
ガスは１Ｅ＋１９ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ／ｃｍ 3含有され
ている。本実施例で用いる石英ガラス１は、直径ａ＝１
５０ｍｍ、厚さｔ＝１ｍｍの石英を材料とする平行平板
である。
図面であり，中心を通る直径方向での断面図を表してい
る。本発明の回折光学素子は、ＡｒＦレーザー（λ＝１
９３ｎｍ）を用いる半導体露光装置の照明光学系に用い
られる。照射強度が３０ｍＪ／ｃｍ2／ｐｕｌｓｅのと
ころで用いられる。図１（ａ）の石英ガラス１では水素
ガスは１Ｅ＋１９ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ／ｃｍ 3含有され
ている。本実施例で用いる石英ガラス１は、直径ａ＝１
５０ｍｍ、厚さｔ＝１ｍｍの石英を材料とする平行平板
である。
【００１９】図１に基づいて、上記石英ガラス１の石英
基板を用いて、半導体製造工程によって回折光学素子を
製造する方法を、以下に説明する。まず、微細なパター
ンを型どるために、光に感光する有機物であるレジスト
２を塗布する（図１（ｂ））。レジストは加工する線幅
にもよるが、サブミクロンの加工を施すには、１μｍ程
度の厚みに対し、約５ｎｍの厚さ制御が必要となってく
る。そのため、通常の半導体製造工程では、スピンナー
と呼ばれる基板を回転させることにより、液体状のレジ
ストを塗布している。ディッピングなど他の方法もある
ので、精度が十分確保できる場合はこれらの方法を用い
てもよい。最も高精度な塗布を可能とするのはスピンナ
ーを用いる方法である。
基板を用いて、半導体製造工程によって回折光学素子を
製造する方法を、以下に説明する。まず、微細なパター
ンを型どるために、光に感光する有機物であるレジスト
２を塗布する（図１（ｂ））。レジストは加工する線幅
にもよるが、サブミクロンの加工を施すには、１μｍ程
度の厚みに対し、約５ｎｍの厚さ制御が必要となってく
る。そのため、通常の半導体製造工程では、スピンナー
と呼ばれる基板を回転させることにより、液体状のレジ
ストを塗布している。ディッピングなど他の方法もある
ので、精度が十分確保できる場合はこれらの方法を用い
てもよい。最も高精度な塗布を可能とするのはスピンナ
ーを用いる方法である。
【００２０】次に、液状になっているレジストの溶媒を
とばすために、プリベークを行う。通常の半導体製造工
程では図１（ｃ）にあるように、ホットプレート３を用
いて基板の裏面側からベークする。図１（ｃ）のような
ホットプレートを用いても不図示のオーブンなどを用い
てもよい。最近開発された、化学増幅型レジストなどを
用いる際は、高精度な温度管理が必要となってくる。
とばすために、プリベークを行う。通常の半導体製造工
程では図１（ｃ）にあるように、ホットプレート３を用
いて基板の裏面側からベークする。図１（ｃ）のような
ホットプレートを用いても不図示のオーブンなどを用い
てもよい。最近開発された、化学増幅型レジストなどを
用いる際は、高精度な温度管理が必要となってくる。
【００２１】さらに図１（ｄ）に示したように加工した
い面形状が形成されているレチクル４を介してｉ線を用
いて露光する。ｉ線などの紫外線を含め光を用いた露光
装置では、露光する光のフォーカスが基板上にあうよう
に基板の高さ（ｚ方向）の位置合せを行う。通常はＳｉ
ウェハーのように厚さの規格が定められている基板をも
ちいるので、フォーカスを合わせるための稼動範囲は１
ｍｍ以下である。ｘｙ方向の位置あわせには突き当て部
５を用いて初期の位置あわせを行う。
い面形状が形成されているレチクル４を介してｉ線を用
いて露光する。ｉ線などの紫外線を含め光を用いた露光
装置では、露光する光のフォーカスが基板上にあうよう
に基板の高さ（ｚ方向）の位置合せを行う。通常はＳｉ
ウェハーのように厚さの規格が定められている基板をも
ちいるので、フォーカスを合わせるための稼動範囲は１
ｍｍ以下である。ｘｙ方向の位置あわせには突き当て部
５を用いて初期の位置あわせを行う。
【００２２】再度ポストエクスポージャーベーク（ＰＥ
Ｂ）、現像工程、ポストベークを経て、図１（ｄ）に示
すような所望の面形状を持つ最小線幅０．３５μｍのレ
ジストパターン２’が形成される。これらのベークには
プリベークと同様プレートまたはオーブンなどをもちい
ても良い。現像工程にも、パドル現像を行う際には再度
スピンナーを用いる。
Ｂ）、現像工程、ポストベークを経て、図１（ｄ）に示
すような所望の面形状を持つ最小線幅０．３５μｍのレ
ジストパターン２’が形成される。これらのベークには
プリベークと同様プレートまたはオーブンなどをもちい
ても良い。現像工程にも、パドル現像を行う際には再度
スピンナーを用いる。
【００２３】次に、エッチング工程を行い、図１（ｅ）
に示したように石英基板を加工する。前記のレジストパ
ターンをマスクとして薬品を用いてエッチングしたり、
プラズマなどを用いるドライエッチング装置を用いて加
工する。サブミクロンの線幅では、精度の高いドライエ
ッチングが主に使用されている。そのドライエッチング
装置では、真空中でプラズマなどによるエッチングを行
うので、薬品を用いてエッチングする場合と違い、化学
的な要素だけでなく物理的なエッチングも同時に行われ
る。
に示したように石英基板を加工する。前記のレジストパ
ターンをマスクとして薬品を用いてエッチングしたり、
プラズマなどを用いるドライエッチング装置を用いて加
工する。サブミクロンの線幅では、精度の高いドライエ
ッチングが主に使用されている。そのドライエッチング
装置では、真空中でプラズマなどによるエッチングを行
うので、薬品を用いてエッチングする場合と違い、化学
的な要素だけでなく物理的なエッチングも同時に行われ
る。
【００２４】図１（ｂ）−（ｅ）を繰り返すことによ
り、図１（ｆ）のような階段状の形状、すなわち図７
（Ｂ）の５２にあるような最小ピッチ２．８μｍで８段
のバイナリーオプティクスを石英基板上に回折光学素子
６を形成することができる。光学素子に必要な面あらさ
などの形状を確保するべく、階段状に形成後に裏面を再
度研磨してもかまわない。各工程で、有機物が塗布され
たり、温度がかけられたり、薬液にさらされたり、真空
中で加熱されたり、プラズマがうちこまれたりすること
により、石英の表面が変質してしまう。具体的にはＡｒ
Ｆ透過率が０．１〜１％低下した。
り、図１（ｆ）のような階段状の形状、すなわち図７
（Ｂ）の５２にあるような最小ピッチ２．８μｍで８段
のバイナリーオプティクスを石英基板上に回折光学素子
６を形成することができる。光学素子に必要な面あらさ
などの形状を確保するべく、階段状に形成後に裏面を再
度研磨してもかまわない。各工程で、有機物が塗布され
たり、温度がかけられたり、薬液にさらされたり、真空
中で加熱されたり、プラズマがうちこまれたりすること
により、石英の表面が変質してしまう。具体的にはＡｒ
Ｆ透過率が０．１〜１％低下した。
【００２５】このような回折光学素子６を５％フッ酸溶
液に１分間つけ、表面をエッチングすることにより、透
過率を回復させた。この時、パターン形状も大きく変化
することなく、エッチングを行うことができた。フッ酸
の濃度は０．５％〜１０％のどれを用いても構わない
が、濃度によりエッチングレイトが変わりそれにともな
いエッチング時間も変わってくる。また、変質層もプロ
セスの条件等により変化するので、工程にあわせて管理
される。エッチングは等方エッチングであるため、エッ
チング量によっては形状（パターン幅）に影響を与える
場合もある。その際には、エッチングにより変化する量
を考慮したレチクルを準備してもかまわない。
液に１分間つけ、表面をエッチングすることにより、透
過率を回復させた。この時、パターン形状も大きく変化
することなく、エッチングを行うことができた。フッ酸
の濃度は０．５％〜１０％のどれを用いても構わない
が、濃度によりエッチングレイトが変わりそれにともな
いエッチング時間も変わってくる。また、変質層もプロ
セスの条件等により変化するので、工程にあわせて管理
される。エッチングは等方エッチングであるため、エッ
チング量によっては形状（パターン幅）に影響を与える
場合もある。その際には、エッチングにより変化する量
を考慮したレチクルを準備してもかまわない。
【００２６】この基板をラマン分光装置で水素濃度を分
析したところ、２Ｅ＋１８ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ／ｃｍ3
に減少しており、３０ｍＪ／ｃｍ2／ｐｕｌｓｅの強度
のレーザーの長時間照射による石英基板の劣化が心配さ
れた。
析したところ、２Ｅ＋１８ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ／ｃｍ3
に減少しており、３０ｍＪ／ｃｍ2／ｐｕｌｓｅの強度
のレーザーの長時間照射による石英基板の劣化が心配さ
れた。
【００２７】図１（ｇ）に示すように、水素ガス雰囲気
下で１０気圧に制御し、加温させることにより、石英基
板に水素ガスを再度導入させることができ、１Ｅ＋１９
ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ／ｃｍ3まで、水素濃度を回復させ
た。
下で１０気圧に制御し、加温させることにより、石英基
板に水素ガスを再度導入させることができ、１Ｅ＋１９
ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ／ｃｍ3まで、水素濃度を回復させ
た。
【００２８】本実施例では、フッ酸処理後に水素ガスの
再導入をおこなったが、水素ガスの導入後、フッ酸処理
を行っても構わない。上記のように回折光学素子を製造
後、フッ酸処理や水素ガス導入を行うことによって、石
英の表面の変質による透過率の劣化や、レーザー光の長
時間照射による石英の劣化が発生することがないので、
回折光学素子の光学特性が変化することなく、設計時の
光学性能を安定して長期的に発揮することができる。
再導入をおこなったが、水素ガスの導入後、フッ酸処理
を行っても構わない。上記のように回折光学素子を製造
後、フッ酸処理や水素ガス導入を行うことによって、石
英の表面の変質による透過率の劣化や、レーザー光の長
時間照射による石英の劣化が発生することがないので、
回折光学素子の光学特性が変化することなく、設計時の
光学性能を安定して長期的に発揮することができる。
【００２９】［実施例２］本実施例の回折光学素子は、
ＡｒＦレーザー（λ＝１９３ｎｍ）を用いる半導体露光
装置の投影光学系に用いられる。照射強度は０．１ｍＪ
／ｃｍ2／ｐｕｌｓｅである。図１（ａ）の石英ガラス
１では水素ガスは５Ｅ＋１７ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ／ｃｍ
3含有されている本実施例で用いる石英ガラス１は、直
径ａ＝２００ｍｍ、厚さｔ＝１ｍｍの石英を材料とする
平行平板である。
ＡｒＦレーザー（λ＝１９３ｎｍ）を用いる半導体露光
装置の投影光学系に用いられる。照射強度は０．１ｍＪ
／ｃｍ2／ｐｕｌｓｅである。図１（ａ）の石英ガラス
１では水素ガスは５Ｅ＋１７ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ／ｃｍ
3含有されている本実施例で用いる石英ガラス１は、直
径ａ＝２００ｍｍ、厚さｔ＝１ｍｍの石英を材料とする
平行平板である。
【００３０】実施例１と同じ工程の半導体製造工程（フ
ッ酸処理工程も含む）を用いて、図１（ｆ）のような回
折光学素子６を製造する。しかし、１ｍｍｔの薄板で
は、自重や保持、気圧による変化の影響を受け、変形す
る量がかなり大きく、投影光学系では収差を発生させ、
半導体露光装置の性能に悪影響を与える。そのため、図
２に示すように、回折光学素子６を厚い別部材７（石英
または蛍石）に直接接合する手法が取られる場合があ
る。直接接合では、常温で処理される場合もあるが、接
合強度を向上させるため、１〜２時間程、２００〜６０
０℃程度の加熱が行われる場合もある。その際、通常の
回折光学素子製造中の減少に加え、さらに水素ガスが減
少する。
ッ酸処理工程も含む）を用いて、図１（ｆ）のような回
折光学素子６を製造する。しかし、１ｍｍｔの薄板で
は、自重や保持、気圧による変化の影響を受け、変形す
る量がかなり大きく、投影光学系では収差を発生させ、
半導体露光装置の性能に悪影響を与える。そのため、図
２に示すように、回折光学素子６を厚い別部材７（石英
または蛍石）に直接接合する手法が取られる場合があ
る。直接接合では、常温で処理される場合もあるが、接
合強度を向上させるため、１〜２時間程、２００〜６０
０℃程度の加熱が行われる場合もある。その際、通常の
回折光学素子製造中の減少に加え、さらに水素ガスが減
少する。
【００３１】本実施例では４００℃１時間の加熱がおこ
なわれたため、ラマン分光分析で、分析したところ、測
定限界（１Ｅ＋１７ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ／ｃｍ3）以下
であった。水素ガス雰囲気下で１気圧に制御し、加温さ
せることにより、石英基板に水素ガスを再度導入させる
ことができ、５Ｅ＋１７ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ／ｃｍ3ま
で、水素濃度を回復させた。
なわれたため、ラマン分光分析で、分析したところ、測
定限界（１Ｅ＋１７ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ／ｃｍ3）以下
であった。水素ガス雰囲気下で１気圧に制御し、加温さ
せることにより、石英基板に水素ガスを再度導入させる
ことができ、５Ｅ＋１７ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ／ｃｍ3ま
で、水素濃度を回復させた。
【００３２】上記のように回折光学素子を製造後、フッ
酸処理や水素ガス導入を行うことによって、石英の表面
の変質による透過率の劣化や、レーザー光の長時間照射
による石英の劣化が発生することがないので、回折光学
素子の光学特性が変化することなく、設計時の光学性能
を安定して長期的に発揮することができる。
酸処理や水素ガス導入を行うことによって、石英の表面
の変質による透過率の劣化や、レーザー光の長時間照射
による石英の劣化が発生することがないので、回折光学
素子の光学特性が変化することなく、設計時の光学性能
を安定して長期的に発揮することができる。
【００３３】［実施例３］図３は本実施例の回折光学素
子の製造工程の図面であり、中心を通る直径方向での断
面図を表している。本実施例の回折光学素子は、ＫｒＦ
レーザー（λ＝２４８ｎｍ）を用いる半導体露光装置の
投影光学系に用いられる。照射強度は０．５ｍＪ／ｃｍ
2／ｐｕｌｓｅである。図３（ａ）の石英ガラス８では
水素ガスは３Ｅ＋１８ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ／ｃｍ3含有
されている。本実施例で用いる石英基板１は、直径ａ＝
２００ｍｍの石英を材料とする平凸基板である。
子の製造工程の図面であり、中心を通る直径方向での断
面図を表している。本実施例の回折光学素子は、ＫｒＦ
レーザー（λ＝２４８ｎｍ）を用いる半導体露光装置の
投影光学系に用いられる。照射強度は０．５ｍＪ／ｃｍ
2／ｐｕｌｓｅである。図３（ａ）の石英ガラス８では
水素ガスは３Ｅ＋１８ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ／ｃｍ3含有
されている。本実施例で用いる石英基板１は、直径ａ＝
２００ｍｍの石英を材料とする平凸基板である。
【００３４】石英基板１を用いて、半導体製造工程によ
って回折光学素子を製造する方法を図３に示す。まず、
平行平板基板と同様な扱いができるよう保持部材である
９を石英ガラス８に装着させ、実施例１と同様、図３に
図示するような工程で回折光学素子を製造する。但、図
３（ｄ）で行われる露光時には、凸基板の光学中心と、
回折光学素子の光学中心が一致するように高精度な位置
あわせが必要となってくる。本実施例では、マイクロメ
ータ１０を用いて、外形から中心位置を特定する手法
で、位置あわせを行ったが、この場合は事前に凸基板の
光学中心と、外形との関係を把握しておく必要がある。
不図示ではあるが、光学中心を直接測定しながら、位置
あわせをおこない、露光を行うこともできる。以上のよ
うな工程で回折光学素子を作製後、水素ガスを再導入
し、３Ｅ＋１８ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ／ｃｍ3まで、水素
濃度を回復させた。
って回折光学素子を製造する方法を図３に示す。まず、
平行平板基板と同様な扱いができるよう保持部材である
９を石英ガラス８に装着させ、実施例１と同様、図３に
図示するような工程で回折光学素子を製造する。但、図
３（ｄ）で行われる露光時には、凸基板の光学中心と、
回折光学素子の光学中心が一致するように高精度な位置
あわせが必要となってくる。本実施例では、マイクロメ
ータ１０を用いて、外形から中心位置を特定する手法
で、位置あわせを行ったが、この場合は事前に凸基板の
光学中心と、外形との関係を把握しておく必要がある。
不図示ではあるが、光学中心を直接測定しながら、位置
あわせをおこない、露光を行うこともできる。以上のよ
うな工程で回折光学素子を作製後、水素ガスを再導入
し、３Ｅ＋１８ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ／ｃｍ3まで、水素
濃度を回復させた。
【００３５】屈折光学素子と回折光学素子を一体化させ
ることにより、光学系全体の硝材中の光路長の増加を抑
制、または削減することができる。また、フッ酸処理
と、減少した水素を回復させることにより、石英の表面
の変質による透過率の劣化や、レーザー光の長時間照射
による石英の劣化が発生することがないので、回折光学
素子の光学特性が変化することなく、設計時の光学性能
を安定して長期的に発揮することができる。
ることにより、光学系全体の硝材中の光路長の増加を抑
制、または削減することができる。また、フッ酸処理
と、減少した水素を回復させることにより、石英の表面
の変質による透過率の劣化や、レーザー光の長時間照射
による石英の劣化が発生することがないので、回折光学
素子の光学特性が変化することなく、設計時の光学性能
を安定して長期的に発揮することができる。
【００３６】［実施例４］本実施例の回折光学素子は、
ＡｒＦレーザー（λ＝１９３ｎｍ）を用いる半導体露光
装置の投影光学系に用いられる。照射強度は０．２ｍＪ
／ｃｍ2／ｐｕｌｓｅである。石英ガラスには水素ガス
は８Ｅ＋１８ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ／ｃｍ3含有されてお
り、上記の照射強度で用いる石英としては、過分の水素
が含まれている。実施例１と同様の工程を経て、回折光
学素子を製造したところ、水素ガス濃度は１Ｅ＋１８ｍ
ｏｌｅｃｕｌｅｓ／ｃｍ3となり、再度水素ガス導入を
行うことなく、適正な水素ガス含有量である回折光学素
子を製造することができた。
ＡｒＦレーザー（λ＝１９３ｎｍ）を用いる半導体露光
装置の投影光学系に用いられる。照射強度は０．２ｍＪ
／ｃｍ2／ｐｕｌｓｅである。石英ガラスには水素ガス
は８Ｅ＋１８ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ／ｃｍ3含有されてお
り、上記の照射強度で用いる石英としては、過分の水素
が含まれている。実施例１と同様の工程を経て、回折光
学素子を製造したところ、水素ガス濃度は１Ｅ＋１８ｍ
ｏｌｅｃｕｌｅｓ／ｃｍ3となり、再度水素ガス導入を
行うことなく、適正な水素ガス含有量である回折光学素
子を製造することができた。
【００３７】［実施例５］本実施例の回折光学素子は、
ＫｒＦレーザー（λ＝２４８ｎｍ）を用いる半導体露光
装置の投影光学系に用いられる。照射強度は０．８ｍＪ
／ｃｍ2／ｐｕｌｓｅである。石英ガラスには水素ガス
が含有されていないものを用いた。水素ガスが導入され
ていない石英ガラスの方が、もろくなく、取り扱いが容
易である。実施例１と同様の工程を経て、回折光学素子
を製造したのち、水素ガスを導入させ、水素ガス濃度は
８Ｅ＋１７ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ／ｃｍ3とした。
ＫｒＦレーザー（λ＝２４８ｎｍ）を用いる半導体露光
装置の投影光学系に用いられる。照射強度は０．８ｍＪ
／ｃｍ2／ｐｕｌｓｅである。石英ガラスには水素ガス
が含有されていないものを用いた。水素ガスが導入され
ていない石英ガラスの方が、もろくなく、取り扱いが容
易である。実施例１と同様の工程を経て、回折光学素子
を製造したのち、水素ガスを導入させ、水素ガス濃度は
８Ｅ＋１７ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ／ｃｍ3とした。
【００３８】［実施例６］本発明の回折光学素子は、Ａ
ｒＦレーザー（λ＝１９３ｎｍ）を用いる半導体露光装
置の照明光学系に用いられる。照射強度は１ｍＪ／ｃｍ
2／ｐｕｌｓｅである。石英ガラスには水素ガスは５Ｅ
＋１８ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ／ｃｍ3含有されている。実
施例１と同様の工程を経て、回折光学素子を製造した
が、石英をドライエッチングする際に、ＣＦ4などのエ
ッチングガスに加え水素ガスを加え、エッチング中に水
素が減少しないように、水素が平衡状態になるように水
素ガス濃度を調整した。また、この時加工工程で減少す
る水素を補充してもよい。エッチングガス中に水素を加
えると、水素は熱伝導率がよいので、石英基板の温度上
昇を防いだり、レジストのエッチングレイトをあげ、加
工を有利な方向に持っていくこともできる。再度水素ガ
ス導入を行うことなく、適正な水素ガス含有量である回
折光学素子を製造することができた。
ｒＦレーザー（λ＝１９３ｎｍ）を用いる半導体露光装
置の照明光学系に用いられる。照射強度は１ｍＪ／ｃｍ
2／ｐｕｌｓｅである。石英ガラスには水素ガスは５Ｅ
＋１８ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ／ｃｍ3含有されている。実
施例１と同様の工程を経て、回折光学素子を製造した
が、石英をドライエッチングする際に、ＣＦ4などのエ
ッチングガスに加え水素ガスを加え、エッチング中に水
素が減少しないように、水素が平衡状態になるように水
素ガス濃度を調整した。また、この時加工工程で減少す
る水素を補充してもよい。エッチングガス中に水素を加
えると、水素は熱伝導率がよいので、石英基板の温度上
昇を防いだり、レジストのエッチングレイトをあげ、加
工を有利な方向に持っていくこともできる。再度水素ガ
ス導入を行うことなく、適正な水素ガス含有量である回
折光学素子を製造することができた。
【００３９】［実施例７］図４は本実施例の光学系及び
半導体露光装置をあらわす図面である。実施例１〜６で
作製された回折光学素子の少なくとも１つが照明光学系
Ｄまたは投影光学系Ｆに使用されている。本実施例の回
折光学素子を用いると、フッ酸処理や水素ガス濃度を最
適値に保つことによって、石英の表面の変質による透過
率の劣化や、レーザー光の長時間照射による石英の劣化
が発生することがないので、回折光学素子の光学特性が
変化することなく、設計時の光学性能を安定して長期的
に発揮することができる。
半導体露光装置をあらわす図面である。実施例１〜６で
作製された回折光学素子の少なくとも１つが照明光学系
Ｄまたは投影光学系Ｆに使用されている。本実施例の回
折光学素子を用いると、フッ酸処理や水素ガス濃度を最
適値に保つことによって、石英の表面の変質による透過
率の劣化や、レーザー光の長時間照射による石英の劣化
が発生することがないので、回折光学素子の光学特性が
変化することなく、設計時の光学性能を安定して長期的
に発揮することができる。
【００４０】また、回折光学素子を用いると従来の屈折
素子のみを使用した光学系と比較してレンズの枚数を少
なくすることができる。このため硝材による光吸収が低
減され、吸収熱によるレンズの変形や屈折率変化を抑制
することが可能となる。また、色収差の補正が容易なた
め、レーザーの波長帯域を広げ、レーザーのパワーを有
効に利用することができる。加えて半導体露光装置を設
置する環境が変化した場合にも、焦点位置のずれ発生を
最小限に止めることができる。結果として、高精度なパ
ターン転写を良好に行うことができる。
素子のみを使用した光学系と比較してレンズの枚数を少
なくすることができる。このため硝材による光吸収が低
減され、吸収熱によるレンズの変形や屈折率変化を抑制
することが可能となる。また、色収差の補正が容易なた
め、レーザーの波長帯域を広げ、レーザーのパワーを有
効に利用することができる。加えて半導体露光装置を設
置する環境が変化した場合にも、焦点位置のずれ発生を
最小限に止めることができる。結果として、高精度なパ
ターン転写を良好に行うことができる。
【００４１】［実施例８］実施例１〜６に記載した回折
光学素子のいずれか１つ以上を搭載した半導体露光装置
を利用した半導体デバイス（半導体素子）の製造方法の
実施例を説明する。図５は半導体デバイス（ＩＣやＬＳ
Ｉ等の半導体チップ、或いは液晶パネルやＣＣＤ等）の
製造のフローチャートである。本実施例において、ステ
ップ１（回路設計）では、半導体デバイスの回路設計を
行う。ステップ２（マスク製作）では設計した回路パタ
ーンを形成したレチクルを製作する。一方、ステップ３
（ウェハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウェハ製
造する。ステップ４（ウェハプロセス）は前工程と呼ば
れ、前記用意した半導体露光装置によってウェハ上に実
際の回路を形成する。
光学素子のいずれか１つ以上を搭載した半導体露光装置
を利用した半導体デバイス（半導体素子）の製造方法の
実施例を説明する。図５は半導体デバイス（ＩＣやＬＳ
Ｉ等の半導体チップ、或いは液晶パネルやＣＣＤ等）の
製造のフローチャートである。本実施例において、ステ
ップ１（回路設計）では、半導体デバイスの回路設計を
行う。ステップ２（マスク製作）では設計した回路パタ
ーンを形成したレチクルを製作する。一方、ステップ３
（ウェハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウェハ製
造する。ステップ４（ウェハプロセス）は前工程と呼ば
れ、前記用意した半導体露光装置によってウェハ上に実
際の回路を形成する。
【００４２】次のステップ５（組立）は後工程と呼ば
れ、ステップ４によって製作されたウェハを用いて半導
体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシ
ング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封
入）等の工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ
５で製作された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久
性テスト等の検査を行う。こうした工程を経て半導体デ
バイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
れ、ステップ４によって製作されたウェハを用いて半導
体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシ
ング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封
入）等の工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ
５で製作された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久
性テスト等の検査を行う。こうした工程を経て半導体デ
バイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００４３】図６は上記ステップ４のウェハプロセスの
詳細なフローチャートである。まず、ステップ１１（酸
化）ではウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（Ｃ
ＶＤ）ではウェハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ１
３（電極形成）ではウェハ上に電極を蒸着によって形成
する。ステップ１４（イオン打ち込み）ではウェハにイ
オンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）ではウ
ェハにレジストを塗布する。
詳細なフローチャートである。まず、ステップ１１（酸
化）ではウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（Ｃ
ＶＤ）ではウェハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ１
３（電極形成）ではウェハ上に電極を蒸着によって形成
する。ステップ１４（イオン打ち込み）ではウェハにイ
オンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）ではウ
ェハにレジストを塗布する。
【００４４】ステップ１６（露光）では前記用意した半
導体露光装置によってマスクの回路パターンをウェハに
焼付け露光する。ウェハをローディングして、アライメ
ントユニットでズレを検出して、ウェハステージを駆動
して位置あわせを行う。位置あわせが完了したならば露
光を行う。露光終了後、ウェハは次のショットへステッ
プ移動し、アライメント以下の動作を繰り返す。ステッ
プ１７（現像）では露光したウェハを現像する。ステッ
プ１８（エッチング）では、現像したレジスト以外の部
分を削りとる。これらのステップを繰り返し行うことに
よってウェハ上に多重に回路パターンが形成される。
尚、本実施例の製造方法を用いれば、従来は製造が難し
かった高集積度の半導体デバイスの量産を長期的に安定
して供給することが出来る。
導体露光装置によってマスクの回路パターンをウェハに
焼付け露光する。ウェハをローディングして、アライメ
ントユニットでズレを検出して、ウェハステージを駆動
して位置あわせを行う。位置あわせが完了したならば露
光を行う。露光終了後、ウェハは次のショットへステッ
プ移動し、アライメント以下の動作を繰り返す。ステッ
プ１７（現像）では露光したウェハを現像する。ステッ
プ１８（エッチング）では、現像したレジスト以外の部
分を削りとる。これらのステップを繰り返し行うことに
よってウェハ上に多重に回路パターンが形成される。
尚、本実施例の製造方法を用いれば、従来は製造が難し
かった高集積度の半導体デバイスの量産を長期的に安定
して供給することが出来る。
【００４５】以上、本発明の実施形態について、Ｋｒ
Ｆ、及びＡｒＦのエキシマレーザー光の半導体露光装置
に用いる回折光学素子について説明したが、本発明はこ
れらに限定されるものではない。すなわち、高純度石英
を材料とする光学素子を使用可能な波長領域の光の使用
を前提としたものであれば、本発明の範疇に含まれるも
のである。例えば、Ｆ2（１５７ｎｍ）などのより短い
波長のエキシマレーザー光にも用いることもできる。
Ｆ、及びＡｒＦのエキシマレーザー光の半導体露光装置
に用いる回折光学素子について説明したが、本発明はこ
れらに限定されるものではない。すなわち、高純度石英
を材料とする光学素子を使用可能な波長領域の光の使用
を前提としたものであれば、本発明の範疇に含まれるも
のである。例えば、Ｆ2（１５７ｎｍ）などのより短い
波長のエキシマレーザー光にも用いることもできる。
【００４６】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、石英の表面の変質による透過率の劣化や、レーザー
光の長時間照射による石英の劣化が発生することがな
く、また光学素子の光学特性が変化することがなく、設
計時の光学性能を安定して長期的に発揮することができ
る光学素子の製造方法と、該製造方法による光学素子、
該光学素子を用いた光学系と光学装置、およびデバイス
製造方法とデバイスを実現することができる。
ば、石英の表面の変質による透過率の劣化や、レーザー
光の長時間照射による石英の劣化が発生することがな
く、また光学素子の光学特性が変化することがなく、設
計時の光学性能を安定して長期的に発揮することができ
る光学素子の製造方法と、該製造方法による光学素子、
該光学素子を用いた光学系と光学装置、およびデバイス
製造方法とデバイスを実現することができる。
【図１】本発明の実施例１または実施例２等に係る製造
工程を説明する図である。
工程を説明する図である。
【図２】本発明の実施例２に係る接合工程を説明する図
である。
である。
【図３】本発明の実施例３に係る製造工程を説明する図
である。
である。
【図４】本発明の実施例７に係る半導体露光装置を説明
する図である。
する図である。
【図５】本発明の実施例８に係る半導体露光装置で作製
する半導体デバイスの製造フローである。
する半導体デバイスの製造フローである。
【図６】本発明の実施例８に係る半導体露光装置で作製
する半導体デバイスの製造フロ−の中のウェハープロセ
スの詳細なフローである。
する半導体デバイスの製造フロ−の中のウェハープロセ
スの詳細なフローである。
【図７】回折光学素子について説明する図である。
【図８】回折光学素子について説明する図である。
１：平行平板部材 ２：レジスト ２’：レジストパターン ３：ホットプレート ４：レチクル ５：突き当て部 ６：回折光学素子 ７：別部材 ８：平凸レンズ ９：保持部材 １０：マイクロメーター ５０：フレネルレンズ ５１：ブレーズド形状 ５２：バイナリーオプティクス ５３：階段状の断面形状 ５５：回折光学素子 Ａ：光源 Ｂ：ミラー Ｃ：光束 Ｄ：照明光学系 Ｅ：レチクル Ｆ：投影光学系 Ｇ：ウエハ Ｈ：ウエハステージ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｂ 5/18 Ｇ０２Ｂ 5/18 Ｇ０３Ｆ 7/20 ５０２ Ｇ０３Ｆ 7/20 ５０２ ５２１ ５２１ Ｈ０１Ｌ 21/027 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５１５Ｄ Ｆターム(参考） 2H049 AA03 AA04 AA13 AA14 AA37 AA45 AA55 AA63 2H097 AA03 BA10 CA13 EA01 LA10 4G014 AH00 4G059 AA11 AB07 AB09 AC01 BB04 BB14 5F046 AA28 BA03 CA04 CA08 CB01 CB23 CB25
Claims (18)
- 【請求項１】リソグラフイーによって高純度合成石英ガ
ラスを加工する段階を含む光学素子の製造方法におい
て、 前記ガラスを加工した後に、該ガラスに対して水素ガス
含有処理を行うことを特徴とする光学素子の製造方法。 - 【請求項２】前記水素ガス含有処理の前後のいずれか
に、フッ酸を含む薬液で処理することを特徴とする請求
項１に記載の光学素子の製造方法。 - 【請求項３】前記高純度合成石英ガラスは、水素ガスを
５Ｅ＋１６〜５Ｅ＋１９ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ／ｃｍ3含
有していることを特徴とする請求項１または請求項２に
記載の光学素子の製造方法。 - 【請求項４】前記加工において、該加工中に減少した水
素ガス含有量を回復させることを特徴とする請求項３に
記載の光学素子の製造方法。 - 【請求項５】前記光学素子が、回折光学素子であること
を特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学
素子の製造方法。 - 【請求項６】前記光学素子が、エキシマレーザー光用の
光学素子であることを特徴とする請求項１〜５のいずれ
か１項に記載の光学素子の製造方法。 - 【請求項７】リソグラフイーによって高純度合成石英ガ
ラスを加工する段階を含む光学素子の製造方法におい
て、 前記光学素子の加工に際して、過分な量の水素ガスを含
有する高純度合成石英ガラスを用い、前記光学素子加工
後において適正な量の水素ガスが該光学素子に含有され
るように加工することを特徴とする光学素子の製造方
法。 - 【請求項８】リソグラフイーによって高純度合成石英ガ
ラスを加工する段階を含む光学素子の製造方法におい
て、 前記光学素子加工中に減少する水素ガス含有量を加工中
に補充することを特徴とする光学素子の製造方法。 - 【請求項９】前記光学素子が、回折光学素子であること
を特徴とする請求項７または請求項８に記載の光学素子
の製造方法。 - 【請求項１０】前記光学素子が、エキシマレーザー光用
の光学素子であることを特徴とする請求項７〜９のいず
れか１項に記載の光学素子の製造方法。 - 【請求項１１】請求項１〜１０のいずれか１項に記載の
光学素子の製造方法によって、水素ガスを５Ｅ＋１６〜
５Ｅ＋１９ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ／ｃｍ3含有している光
学素子を製造することを特徴とする光学素子の製造方
法。 - 【請求項１２】請求項６または請求項１０に記載の光学
素子の製造方法によって、レーザー光の強度が０．０１
〜１ｍＪ／ｃｍ2／ｐｕｌｓｅの範囲で用いられる光学
素子において、前記ガラスに水素ガスが５Ｅ＋１６〜５
Ｅ＋１８ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ／ｃｍ3含有する光学素子
を製造することを特徴とする光学素子の製造方法。 - 【請求項１３】請求項６または請求項１０に記載の光学
素子の製造方法によって、レーザー光の強度が１〜１０
０ｍＪ／ｃｍ2／ｐｕｌｓｅの範囲で用いられる光学素
子において、前記ガラスに水素ガスが１Ｅ＋１８〜５Ｅ
＋１９ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ／ｃｍ3含有する光学素子を
製造することを特徴とする光学素子の製造方法。 - 【請求項１４】請求項１〜１３のいずれか１項に記載の
光学素子の製造方法によって製造されたことを特徴とす
る光学素子。 - 【請求項１５】請求項１〜１３のいずれか１項に記載の
光学素子の製造方法によって製造された光学素子、また
は請求項１４に記載の光学素子を少なくとも１つ有する
ことを特徴とする光学系。 - 【請求項１６】請求項１５に記載の光学系を用いて構成
したことを特徴とする光学装置。 - 【請求項１７】請求項１６に記載の光学装置を用いてデ
バイスを製造するように構成したことを特徴とするデバ
イス製造方法。 - 【請求項１８】請求項１７に記載のデバイス製造方法に
よって製造されたことを特徴とするデバイス。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000181217A JP2002003227A (ja) | 2000-06-16 | 2000-06-16 | 光学素子の製造方法、光学素子、および該光学素子を用いた光学系、光学装置、デバイス製造方法とデバイス |
| US09/875,009 US6627468B2 (en) | 2000-06-16 | 2001-06-07 | Method for manufacturing optical element, optical element, optical system using optical element, optical apparatus and exposure apparatus using optical system, and method for manufacturing device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000181217A JP2002003227A (ja) | 2000-06-16 | 2000-06-16 | 光学素子の製造方法、光学素子、および該光学素子を用いた光学系、光学装置、デバイス製造方法とデバイス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002003227A true JP2002003227A (ja) | 2002-01-09 |
Family
ID=18682184
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000181217A Pending JP2002003227A (ja) | 2000-06-16 | 2000-06-16 | 光学素子の製造方法、光学素子、および該光学素子を用いた光学系、光学装置、デバイス製造方法とデバイス |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JP2002003227A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7227730B2 (en) | 2004-05-28 | 2007-06-05 | Infineon Technolgoies Ag | Device for ESD protection of an integrated circuit |
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| US8854602B2 (en) * | 2003-11-24 | 2014-10-07 | Asml Netherlands B.V. | Holding device for an optical element in an objective |
| US7934390B2 (en) | 2006-05-17 | 2011-05-03 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Method for manufacturing a lens of synthetic quartz glass with increased H2 content |
| CN102608863A (zh) * | 2011-01-25 | 2012-07-25 | 中国科学院微电子研究所 | 制备大高宽比衍射光学元件的方法 |
| US11487058B2 (en) * | 2020-08-13 | 2022-11-01 | Applied Materials, Inc. | Method for manufacturing optical device structures |
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| JPH0977518A (ja) * | 1995-09-11 | 1997-03-25 | Olympus Optical Co Ltd | 屈折率分布型光学素子の製造方法 |
| KR100521897B1 (ko) * | 1996-09-30 | 2005-12-29 | 가부시키가이샤 니콘 | 광학소자제조방법 |
| JP2000056113A (ja) | 1998-08-06 | 2000-02-25 | Canon Inc | 回折光学素子 |
| JPH10330120A (ja) | 1997-04-01 | 1998-12-15 | Nikon Corp | エキシマレ−ザ耐性を向上した石英ガラスの製造方法及び石英ガラス部材 |
| JPH1148734A (ja) | 1997-08-05 | 1999-02-23 | Unisia Jecs Corp | 車両懸架装置 |
| KR100554091B1 (ko) | 1997-12-08 | 2006-05-16 | 가부시키가이샤 니콘 | 엑시머레이저내성을향상시킨석영글래스의제조방법및석영글래스부재 |
-
2000
- 2000-06-16 JP JP2000181217A patent/JP2002003227A/ja active Pending
-
2001
- 2001-06-07 US US09/875,009 patent/US6627468B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7227730B2 (en) | 2004-05-28 | 2007-06-05 | Infineon Technolgoies Ag | Device for ESD protection of an integrated circuit |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20010055826A1 (en) | 2001-12-27 |
| US6627468B2 (en) | 2003-09-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040817 |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050106 |