JP2003161708A - 光リソグラフィー用光学部材及びその評価方法 - Google Patents
光リソグラフィー用光学部材及びその評価方法Info
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- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 結像性能が良好なフッ化物結晶からなる光学
素子を提供する。 【解決手段】 フッ化物結晶からなる光リソグラフィー
用光学部材の評価方法において、光学部材の結晶面方位
を測定する工程と、測定の結果に基づいて双晶の領域を
特定する工程とを有する構成とする。
素子を提供する。 【解決手段】 フッ化物結晶からなる光リソグラフィー
用光学部材の評価方法において、光学部材の結晶面方位
を測定する工程と、測定の結果に基づいて双晶の領域を
特定する工程とを有する構成とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、カメラ、顕微鏡、
望遠鏡などの光学機器やステッパーなどの光リソグラフ
ィー用投影露光装置の光学系を構成する光学素子を製造
するための素材である、フッ化物結晶からなる光学部材
とその評価方法、および、その光学部材から製造した光
学素子を組込んだ光学系ないしは光リソグラフィー用投
影露光装置に関するものである。
望遠鏡などの光学機器やステッパーなどの光リソグラフ
ィー用投影露光装置の光学系を構成する光学素子を製造
するための素材である、フッ化物結晶からなる光学部材
とその評価方法、および、その光学部材から製造した光
学素子を組込んだ光学系ないしは光リソグラフィー用投
影露光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、ウエハ上に集積回路パターンを描
画するリソグラフィー技術が急速に発展している。集積
回路の高集積化の要求は年々高まっており、その実現の
ためには投影露光装置の投影光学系の解像力を上げる必
要がある。投影光学系の解像力は、使用する光の波長と
投影光学系のＮＡ（開口数）により決定される。即ち、
使用する光の波長をより短く（短波長化）、また、投影
光学系のＮＡがより大きい（大口径化）ほど解像力を上
げることができる。
画するリソグラフィー技術が急速に発展している。集積
回路の高集積化の要求は年々高まっており、その実現の
ためには投影露光装置の投影光学系の解像力を上げる必
要がある。投影光学系の解像力は、使用する光の波長と
投影光学系のＮＡ（開口数）により決定される。即ち、
使用する光の波長をより短く（短波長化）、また、投影
光学系のＮＡがより大きい（大口径化）ほど解像力を上
げることができる。
【０００３】まず、光の短波長化について述べる。投影
露光装置に使用する光源の波長は、すでにｇ線（波長43
6nm）、ｉ線（波長365nm）と変遷してきている。そして
今後、更に波長の短いＫｒＦエキシマレーザー光（波長
248nm）、ＡｒＦエキシマレーザー光（波長193nm）等を
用いるには、投影光学系等の結像光学系のレンズ材料と
して、一般の多成分系の光学ガラスを使用することは、
透過率低下が大きくなるため不可能である。
露光装置に使用する光源の波長は、すでにｇ線（波長43
6nm）、ｉ線（波長365nm）と変遷してきている。そして
今後、更に波長の短いＫｒＦエキシマレーザー光（波長
248nm）、ＡｒＦエキシマレーザー光（波長193nm）等を
用いるには、投影光学系等の結像光学系のレンズ材料と
して、一般の多成分系の光学ガラスを使用することは、
透過率低下が大きくなるため不可能である。
【０００４】このため、エキシマレーザー投影露光装置
の光学系には、石英ガラスまたはフッ化物結晶、例えば
フッ化カルシウム結晶を光学部材として使用することが
一般的である。次に大口径化について述べる。エキシマ
レーザー投影露光装置の光学系に用いるための光学部材
として、必要な結像性能を満たすためには、結晶材料の
場合には単結晶であることが望ましいとされている。
の光学系には、石英ガラスまたはフッ化物結晶、例えば
フッ化カルシウム結晶を光学部材として使用することが
一般的である。次に大口径化について述べる。エキシマ
レーザー投影露光装置の光学系に用いるための光学部材
として、必要な結像性能を満たすためには、結晶材料の
場合には単結晶であることが望ましいとされている。
【０００５】また、投影露光装置の高性能化に伴って、
最近は口径φ120 mm〜φ350mm程度の大口径のフッ化カ
ルシウム単結晶が要求されるようになってきた。このよ
うなフッ化カルシウム単結晶は、一般の光学ガラスや石
英ガラスに比べて屈折率が小さく分散（屈折率の波長依
存性）も小さい。そのため、石英ガラス等の材料からな
る光学部材と併用することで色収差を補正できるという
メリットもある。また、直径φ120mmを超えるような大
口径の単結晶の入手も可能である。
最近は口径φ120 mm〜φ350mm程度の大口径のフッ化カ
ルシウム単結晶が要求されるようになってきた。このよ
うなフッ化カルシウム単結晶は、一般の光学ガラスや石
英ガラスに比べて屈折率が小さく分散（屈折率の波長依
存性）も小さい。そのため、石英ガラス等の材料からな
る光学部材と併用することで色収差を補正できるという
メリットもある。また、直径φ120mmを超えるような大
口径の単結晶の入手も可能である。
【０００６】これらの利点を有するフッ化カルシウム単
結晶は、投影露光装置用光学材料の他に、カメラ、顕微
鏡及び望遠鏡のレンズ材料としても従来から用いられて
いる。また最近では、フッ化カルシウム単結晶以外のフ
ッ化物単結晶であるフッ化バリウムやフッ化ストロンチ
ウムの単結晶も同じ立方晶系に属し、性質が類似してい
るという点で、次世代の光学材料として注目されてい
る。
結晶は、投影露光装置用光学材料の他に、カメラ、顕微
鏡及び望遠鏡のレンズ材料としても従来から用いられて
いる。また最近では、フッ化カルシウム単結晶以外のフ
ッ化物単結晶であるフッ化バリウムやフッ化ストロンチ
ウムの単結晶も同じ立方晶系に属し、性質が類似してい
るという点で、次世代の光学材料として注目されてい
る。
【０００７】フッ化物単結晶の製造方法としては、ブリ
ッジマン法（ストックバーガー法または引き下げ法とも
いう）やタンマン法といった融液法など多くの単結晶育
成方法が知られている。以下、ブリッジマン法によるフ
ッ化カルシウム単結晶の製造方法の一例を示す。図２
は、ブリッジマン法によるフッ化カルシウム単結晶の育
成装置の概念図である。
ッジマン法（ストックバーガー法または引き下げ法とも
いう）やタンマン法といった融液法など多くの単結晶育
成方法が知られている。以下、ブリッジマン法によるフ
ッ化カルシウム単結晶の製造方法の一例を示す。図２
は、ブリッジマン法によるフッ化カルシウム単結晶の育
成装置の概念図である。
【０００８】紫外ないし真空紫外域で使用するためのフ
ッ化カルシウム単結晶を製造するには、その原料として
化学的に合成して製造された高純度なフッ化カルシウム
原料を使用することが一般的である。結晶を育成するた
めの原料として粉末状態のものを用いると、熔融したと
きの体積減少が大きいので、これを避けるために、半熔
融品やその粉砕品の形にしたものを用いて結晶を育成す
るのが一般的である。
ッ化カルシウム単結晶を製造するには、その原料として
化学的に合成して製造された高純度なフッ化カルシウム
原料を使用することが一般的である。結晶を育成するた
めの原料として粉末状態のものを用いると、熔融したと
きの体積減少が大きいので、これを避けるために、半熔
融品やその粉砕品の形にしたものを用いて結晶を育成す
るのが一般的である。
【０００９】まず、育成装置の中に半熔融品、あるい
は、その粉砕品を充填したルツボをセットして、育成装
置内を10-3〜10-4Paの真空雰囲気に維持する。次に、育
成装置内の温度をフッ化カルシウムの融点以上（1370℃
〜1450℃）まで上げて原料を熔融する。
は、その粉砕品を充填したルツボをセットして、育成装
置内を10-3〜10-4Paの真空雰囲気に維持する。次に、育
成装置内の温度をフッ化カルシウムの融点以上（1370℃
〜1450℃）まで上げて原料を熔融する。
【００１０】結晶育成（結晶成長）段階では、0.1 〜5m
m/h 程度の速度でルツボを引き下げることにより、ルツ
ボの下部から徐々に結晶育成を進行させる。融液の最上
部まで結晶化したところで結晶育成は終了する。育成さ
れた結晶（インゴット）は割れないように室温近傍まで
徐冷し、その後、育成装置内を大気開放してインゴット
を取り出す。
m/h 程度の速度でルツボを引き下げることにより、ルツ
ボの下部から徐々に結晶育成を進行させる。融液の最上
部まで結晶化したところで結晶育成は終了する。育成さ
れた結晶（インゴット）は割れないように室温近傍まで
徐冷し、その後、育成装置内を大気開放してインゴット
を取り出す。
【００１１】この結晶育成には黒鉛製のルツボを使用す
るのが一般的である。ルツボは先端部が円錐形状のペン
シル型となっている。従って、ルツボ下端の円錐形状の
先端から結晶成長が開始して徐々に結晶化が進み最終的
にインゴットが得られることになる。
るのが一般的である。ルツボは先端部が円錐形状のペン
シル型となっている。従って、ルツボ下端の円錐形状の
先端から結晶成長が開始して徐々に結晶化が進み最終的
にインゴットが得られることになる。
【００１２】インゴットの結晶面方位を制御する目的で
先端部分に種結晶を入れることもある。しかし、一般的
には、ブリッジマン法によって大きなフッ化物結晶を製
造する場合には、その結晶成長方位には法則性がなく、
結晶成長を行なう毎にインゴットの結晶方向はランダム
に決まると考えられている。特に、直径がφ120mmを越
えるような大きなインゴットでは結晶面方位の制御は極
めて難しい。
先端部分に種結晶を入れることもある。しかし、一般的
には、ブリッジマン法によって大きなフッ化物結晶を製
造する場合には、その結晶成長方位には法則性がなく、
結晶成長を行なう毎にインゴットの結晶方向はランダム
に決まると考えられている。特に、直径がφ120mmを越
えるような大きなインゴットでは結晶面方位の制御は極
めて難しい。
【００１３】結晶成長後、ルツボから取り出したインゴ
ットには大きな残留応力が存在するため、インゴット形
状のままで簡単な熱処理が行われる。このようにして得
られたフッ化カルシウム単結晶のインゴットは、目的の
製品に応じて適当な大きさに切断加工される。
ットには大きな残留応力が存在するため、インゴット形
状のままで簡単な熱処理が行われる。このようにして得
られたフッ化カルシウム単結晶のインゴットは、目的の
製品に応じて適当な大きさに切断加工される。
【００１４】結晶面方位が問題とされない光学素子を製
造する場合には、より効率よく素材をインゴットから切
り出すために、インゴットは水平に平行平板状に切断
（輪切り）される。切断された素材は、所望の結像性能
(屈折率の均質性と複屈折)を得るために熱処理が施され
る。
造する場合には、より効率よく素材をインゴットから切
り出すために、インゴットは水平に平行平板状に切断
（輪切り）される。切断された素材は、所望の結像性能
(屈折率の均質性と複屈折)を得るために熱処理が施され
る。
【００１５】結晶面方位を考慮しなければならない光学
素子を製造する場合、例えば、光軸を｛１１１｝結晶面
に垂直とする場合には、フッ化物単結晶インゴットの
｛１１１｝結晶面を測定し、｛１１１｝面が平行二平面
となるように素材を切り出した後、熱処理が行われる。
素子を製造する場合、例えば、光軸を｛１１１｝結晶面
に垂直とする場合には、フッ化物単結晶インゴットの
｛１１１｝結晶面を測定し、｛１１１｝面が平行二平面
となるように素材を切り出した後、熱処理が行われる。
【００１６】ところで、これまで立方晶系の単結晶は、
物質固有の複屈折を持たないか、あるいは、持つとして
も問題ないレベルであると考えられていた。従って、例
えばフッ化カルシウムの単結晶では、その製造工程にお
ける熱応力によって発生する複屈折を問題ないレベルま
で低減すれば、複屈折が光学設計にとって大きな問題と
なることはないと考えられていた。
物質固有の複屈折を持たないか、あるいは、持つとして
も問題ないレベルであると考えられていた。従って、例
えばフッ化カルシウムの単結晶では、その製造工程にお
ける熱応力によって発生する複屈折を問題ないレベルま
で低減すれば、複屈折が光学設計にとって大きな問題と
なることはないと考えられていた。
【００１７】しかし最近になって、物質固有の複屈折に
は波長依存性があり、使用する光の波長が250nm程度よ
り長い場合には物質固有の複屈折は小さく殆ど無視でき
るのに対し、波長が短くなるに従って物質固有の複屈折
は大きくなることがわかってきた。例えば｛１１０｝面
では波長が633nm、193nm、及び157nmの光に対して、複
屈折の値は、それぞれ0.2nm/cm以下、3.4nm/cm、及び1
1.2nm/cmとなることがわかった。波長157nmはＦ２レー
ザー光の波長であり、このような短波長の光に対して
は、光学系の結像性能に与える物質固有の複屈折の影響
を無視できないことがわかってきた。
は波長依存性があり、使用する光の波長が250nm程度よ
り長い場合には物質固有の複屈折は小さく殆ど無視でき
るのに対し、波長が短くなるに従って物質固有の複屈折
は大きくなることがわかってきた。例えば｛１１０｝面
では波長が633nm、193nm、及び157nmの光に対して、複
屈折の値は、それぞれ0.2nm/cm以下、3.4nm/cm、及び1
1.2nm/cmとなることがわかった。波長157nmはＦ２レー
ザー光の波長であり、このような短波長の光に対して
は、光学系の結像性能に与える物質固有の複屈折の影響
を無視できないことがわかってきた。
【００１８】光学素子内部で物質固有の複屈折がどのよ
うに分布するかは、その光学素子と結晶の向きの関係に
依存する。従って、単結晶を光学部材に加工する際に、
単結晶の結晶面方位と光軸の向きの関係が変われば、そ
の分布も変化する。このことについて簡単に説明する。
図３は、立方晶系のフッ化物結晶の結晶面方位を示した
模式図である。図３に示したように、［１００］軸およ
び［１１１］軸の方向には複屈折は存在しないのに対し
て、［１１０］軸の方向には複屈折は最大となる。な
お、上記結晶面方位の表記はミラー指数によっている。
ミラー指数とは、結晶面が各結晶軸と交点する点から結
晶の格子原点までの距離を各結晶軸の格子間距離で除算
した値の逆数である。例えば、フッ化カルシウムのよう
に立方晶系の場合、各結晶軸の格子間距離は全て同じな
ので、これをaとすると、ある結晶面が格子原点からそ
れぞれａ／ｈ、ａ／ｋ、ａ／l離れた点で結晶軸と交わ
っている場合、その結晶面方位はミラー指数で（ｈｋ
ｌ）と表す。ここで、ｈ、ｋ、およびｌは整数である。
ミラー指数によれば、立方晶系においては、方向［ｈｋ
ｌ］は、結晶面（ｈｋｌ）に垂直である。また、対称関
係にある方向はひとつの指数で代表させて＜ ＞で括っ
て示す。対称関係にある結晶面もひとつの指数で代表さ
せて｛ ｝で括って示す。例えば、立方体の対角線［１
１１］、［１−１1］、［−１−１１］、［−１１１］
は全て＜１１１＞によって代表され、また、立方体の結
晶面（１００）、（０１０）、（−１００）、（０−１
０）、（００１）、（００−１）は｛１００｝によって
代表される。
うに分布するかは、その光学素子と結晶の向きの関係に
依存する。従って、単結晶を光学部材に加工する際に、
単結晶の結晶面方位と光軸の向きの関係が変われば、そ
の分布も変化する。このことについて簡単に説明する。
図３は、立方晶系のフッ化物結晶の結晶面方位を示した
模式図である。図３に示したように、［１００］軸およ
び［１１１］軸の方向には複屈折は存在しないのに対し
て、［１１０］軸の方向には複屈折は最大となる。な
お、上記結晶面方位の表記はミラー指数によっている。
ミラー指数とは、結晶面が各結晶軸と交点する点から結
晶の格子原点までの距離を各結晶軸の格子間距離で除算
した値の逆数である。例えば、フッ化カルシウムのよう
に立方晶系の場合、各結晶軸の格子間距離は全て同じな
ので、これをaとすると、ある結晶面が格子原点からそ
れぞれａ／ｈ、ａ／ｋ、ａ／l離れた点で結晶軸と交わ
っている場合、その結晶面方位はミラー指数で（ｈｋ
ｌ）と表す。ここで、ｈ、ｋ、およびｌは整数である。
ミラー指数によれば、立方晶系においては、方向［ｈｋ
ｌ］は、結晶面（ｈｋｌ）に垂直である。また、対称関
係にある方向はひとつの指数で代表させて＜ ＞で括っ
て示す。対称関係にある結晶面もひとつの指数で代表さ
せて｛ ｝で括って示す。例えば、立方体の対角線［１
１１］、［１−１1］、［−１−１１］、［−１１１］
は全て＜１１１＞によって代表され、また、立方体の結
晶面（１００）、（０１０）、（−１００）、（０−１
０）、（００１）、（００−１）は｛１００｝によって
代表される。
【００１９】従って、例えば＜１１１＞軸を光軸と一致
させた光学系では、図４に示したように、複屈折の分布
のピーク（複屈折対称軸）は３方向に存在する。また、
＜１００＞軸を光軸とした場合には、図５に示したよう
に、複屈折対称軸は４方向に存在する。更に、＜１１０
＞軸を光軸とした場合にも、図６に示したように、複屈
折対称軸は４方向に存在する。
させた光学系では、図４に示したように、複屈折の分布
のピーク（複屈折対称軸）は３方向に存在する。また、
＜１００＞軸を光軸とした場合には、図５に示したよう
に、複屈折対称軸は４方向に存在する。更に、＜１１０
＞軸を光軸とした場合にも、図６に示したように、複屈
折対称軸は４方向に存在する。
【００２０】上記説明の通り、光学素子内部の物質固有
の複屈折は、その結晶方位に応じた分布をすることがわ
かった。そこで、複数の光学素子を、光軸を中心に互い
に所定の角度を持つように回転させて組み合わせること
で、複屈折分布のピークを互いに打ち消す方法が提案さ
れた。これをクロッキングと呼ぶ。
の複屈折は、その結晶方位に応じた分布をすることがわ
かった。そこで、複数の光学素子を、光軸を中心に互い
に所定の角度を持つように回転させて組み合わせること
で、複屈折分布のピークを互いに打ち消す方法が提案さ
れた。これをクロッキングと呼ぶ。
【００２１】例えば、図７は、＜１１１＞軸を光軸とし
た光学系において、２枚の光学部材を光軸を中心に＜１
１０＞軸を互いに60゜回転させて配置させた状態を示し
ている。また、図８は、＜１００＞軸を光軸とした光学
系において、２枚の光学部材を光軸を中心に＜１１０＞
軸を互いに45゜回転させて配置させた状態を示してい
る。更に、図９は、＜１１０＞軸を光軸とした光学系に
おいて、４枚の光学部材を光軸を中心に、＜１１１＞軸
と＜１００＞軸が各々45°、90°、135°回転させて配
置させた状態を示している。
た光学系において、２枚の光学部材を光軸を中心に＜１
１０＞軸を互いに60゜回転させて配置させた状態を示し
ている。また、図８は、＜１００＞軸を光軸とした光学
系において、２枚の光学部材を光軸を中心に＜１１０＞
軸を互いに45゜回転させて配置させた状態を示してい
る。更に、図９は、＜１１０＞軸を光軸とした光学系に
おいて、４枚の光学部材を光軸を中心に、＜１１１＞軸
と＜１００＞軸が各々45°、90°、135°回転させて配
置させた状態を示している。
【００２２】このように複数の光学部材を互いに所定の
角度をなすようにセットする（クロッキングを行なう）
ことにより、各々の光学素子の複屈折分布による結像性
能への影響を互いに打ち消すことが可能となるので、こ
れにより点像強度分布(Strehl Intensity)が改善され、
結像性能の低下を防ぐことができる。
角度をなすようにセットする（クロッキングを行なう）
ことにより、各々の光学素子の複屈折分布による結像性
能への影響を互いに打ち消すことが可能となるので、こ
れにより点像強度分布(Strehl Intensity)が改善され、
結像性能の低下を防ぐことができる。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、クロッキング
を行なっても、結像性能が依然として改善されない場合
がある。本発明者がその原因について研究した結果、フ
ッ化物単結晶から加工したレンズ等の光学素子に、双晶
と呼ばれる領域が存在することによるものであることが
わかった。
を行なっても、結像性能が依然として改善されない場合
がある。本発明者がその原因について研究した結果、フ
ッ化物単結晶から加工したレンズ等の光学素子に、双晶
と呼ばれる領域が存在することによるものであることが
わかった。
【００２４】双晶とは、周辺の領域の結晶面方位とは対
称な関係の結晶面方位を有する結晶領域が内在している
場合、その結晶領域のことをいう。例えば、双晶の領域
とそうでない領域では、どちらの領域においても＜１１
１＞軸は同一方向であるが、＜１００＞軸は互いに180
°反転した結晶面方位を有する関係となる。
称な関係の結晶面方位を有する結晶領域が内在している
場合、その結晶領域のことをいう。例えば、双晶の領域
とそうでない領域では、どちらの領域においても＜１１
１＞軸は同一方向であるが、＜１００＞軸は互いに180
°反転した結晶面方位を有する関係となる。
【００２５】双晶が内在する光学素子では、双晶の部分
とそれ以外の部分で複屈折の分布が異なるため、クロッ
キングを行なっても複屈折分布の極性を低減するという
効果が得られない。本発明は、かかる問題に鑑みてなさ
れたものであり、結像性能が良好なフッ化物結晶からな
る光学素子を提供することを目的とする。
とそれ以外の部分で複屈折の分布が異なるため、クロッ
キングを行なっても複屈折分布の極性を低減するという
効果が得られない。本発明は、かかる問題に鑑みてなさ
れたものであり、結像性能が良好なフッ化物結晶からな
る光学素子を提供することを目的とする。
【００２６】
【課題を解決するための手段】本発明は、フッ化物結晶
からなる光リソグラフィー用光学部材の結晶面方位を測
定することで双晶の領域を特定し、その光学部材の有効
領域に対する双晶の領域の割合を算出することを特徴と
する。
からなる光リソグラフィー用光学部材の結晶面方位を測
定することで双晶の領域を特定し、その光学部材の有効
領域に対する双晶の領域の割合を算出することを特徴と
する。
【００２７】従って、本発明は第１に、フッ化物結晶か
らなる光リソグラフィー用光学部材の評価方法におい
て、光学部材の結晶面方位を測定する工程と、測定の結
果に基づいて双晶の領域を特定する工程を有する光学部
材の評価方法を提供する。また、本発明は第２に、請求
項１に記載の光学部材の評価方法おいて、光学部材から
製造する光学素子の有効領域に対して、特定した双晶の
領域が占める割合を算出する工程を有する光学部材の評
価方法を提供する。
らなる光リソグラフィー用光学部材の評価方法におい
て、光学部材の結晶面方位を測定する工程と、測定の結
果に基づいて双晶の領域を特定する工程を有する光学部
材の評価方法を提供する。また、本発明は第２に、請求
項１に記載の光学部材の評価方法おいて、光学部材から
製造する光学素子の有効領域に対して、特定した双晶の
領域が占める割合を算出する工程を有する光学部材の評
価方法を提供する。
【００２８】また、本発明は第３に、請求項１および２
に記載の光学部材の評価方法おいて、光学部材の結晶面
方位を測定する工程は、Ｘ線を光学部材に照射すること
により行なう光学部材の評価方法を提供する。また、本
発明は第４に、請求項３に記載の光学部材の評価方法お
いて、Ｘ線を光学部材に照射することにより行なう工程
は、ラウエ法である光学部材の評価方法を提供する。
に記載の光学部材の評価方法おいて、光学部材の結晶面
方位を測定する工程は、Ｘ線を光学部材に照射すること
により行なう光学部材の評価方法を提供する。また、本
発明は第４に、請求項３に記載の光学部材の評価方法お
いて、Ｘ線を光学部材に照射することにより行なう工程
は、ラウエ法である光学部材の評価方法を提供する。
【００２９】また、本発明は第５に、請求項４に記載の
光学部材の評価方法おいて、ラウエ法は側面反射型であ
る光学部材の評価方法を提供する。また、本発明は第６
に、請求項１ないし５に記載の光学部材の評価方法おい
て、双晶の領域は、光学部材から製造する光学素子の有
効領域内における双晶の領域の光軸方向へ投影した領域
の面積の和であり、光学素子の有効領域は、光学素子の
有効径面積である光学部材の評価方法を提供する。
光学部材の評価方法おいて、ラウエ法は側面反射型であ
る光学部材の評価方法を提供する。また、本発明は第６
に、請求項１ないし５に記載の光学部材の評価方法おい
て、双晶の領域は、光学部材から製造する光学素子の有
効領域内における双晶の領域の光軸方向へ投影した領域
の面積の和であり、光学素子の有効領域は、光学素子の
有効径面積である光学部材の評価方法を提供する。
【００３０】また、本発明は第７に、請求項１ないし５
に記載の光学部材の評価方法おいて、双晶の領域は、光
学部材から製造する光学素子の有効領域内における双晶
の領域の光軸方向へ投影した領域の面積の和であり、光
学素子の有効領域は、光学素子のパーシャル径面積であ
る光学部材の評価方法を提供する。
に記載の光学部材の評価方法おいて、双晶の領域は、光
学部材から製造する光学素子の有効領域内における双晶
の領域の光軸方向へ投影した領域の面積の和であり、光
学素子の有効領域は、光学素子のパーシャル径面積であ
る光学部材の評価方法を提供する。
【００３１】また、本発明は第８に、請求項６に記載の
光学部材の評価方法おいて、光学素子の有効領域内にお
ける双晶の領域の光軸方向へ投影した領域の面積の和
が、光学素子の有効径面積に占める割合が、10％以下の
場合に使用可能と判断する工程である光学部材の評価方
法を提供する。
光学部材の評価方法おいて、光学素子の有効領域内にお
ける双晶の領域の光軸方向へ投影した領域の面積の和
が、光学素子の有効径面積に占める割合が、10％以下の
場合に使用可能と判断する工程である光学部材の評価方
法を提供する。
【００３２】また、本発明は第９に、請求項７に記載の
光学部材の評価方法おいて、光学素子の有効領域内にお
ける双晶の領域の光軸方向へ投影した領域の面積の和
が、光学素子のパーシャル径面積に占める割合が、10％
以下の場合に使用可能と判断する工程である光学部材の
評価方法を提供する。
光学部材の評価方法おいて、光学素子の有効領域内にお
ける双晶の領域の光軸方向へ投影した領域の面積の和
が、光学素子のパーシャル径面積に占める割合が、10％
以下の場合に使用可能と判断する工程である光学部材の
評価方法を提供する。
【００３３】また、本発明は第１０に、波長250nm以下
の波長帯域で使用される光リソグラフィー用光学部材で
あって、光学部材から製造する光学素子の双晶の領域の
光軸方向へ投影した領域の面積の和が、光学素子の有効
径面積に占める割合が、10％以下である光学部材を提供
する。
の波長帯域で使用される光リソグラフィー用光学部材で
あって、光学部材から製造する光学素子の双晶の領域の
光軸方向へ投影した領域の面積の和が、光学素子の有効
径面積に占める割合が、10％以下である光学部材を提供
する。
【００３４】また、本発明は第１１に、波長250nm以下
の波長帯域で使用される光リソグラフィー用光学部材で
あって、光学部材から製造する光学素子の双晶の領域の
光軸方向へ投影した領域の面積の和が、光学素子のパー
シャル径面積に占める割合が、10％以下である特徴とす
る光学部材を提供する。
の波長帯域で使用される光リソグラフィー用光学部材で
あって、光学部材から製造する光学素子の双晶の領域の
光軸方向へ投影した領域の面積の和が、光学素子のパー
シャル径面積に占める割合が、10％以下である特徴とす
る光学部材を提供する。
【００３５】また、本発明は第１２に、波長250nm以下
の特定波長帯域で使用される光リソグラフィー用光学系
の製造方法であって、請求項１０または１１に記載の光
学部材に対して、研削工程、研磨工程、および反射防止
膜または反射膜のコーティングを施すことで所定の形状
の光学素子を製造し、光学素子を鏡筒に組込むことで光
学系を構成する光リソグラフィー用光学系の製造方法を
提供する。
の特定波長帯域で使用される光リソグラフィー用光学系
の製造方法であって、請求項１０または１１に記載の光
学部材に対して、研削工程、研磨工程、および反射防止
膜または反射膜のコーティングを施すことで所定の形状
の光学素子を製造し、光学素子を鏡筒に組込むことで光
学系を構成する光リソグラフィー用光学系の製造方法を
提供する。
【００３６】また、本発明は第１３に、波長250nm以下
の特定波長帯域で使用される光リソグラフィー用露光装
置の製造方法であって、請求項１０または１１に記載の
光学部材に対して、研削工程、研磨工程、および反射防
止膜または反射膜のコーティングを施すことで所定の形
状の光学要素を製造し、光学要素を鏡筒に組込むことで
光学系を構成し、光学系を所定の位置に取り付ける光リ
ソグラフィー用露光装置の製造方法を提供する。
の特定波長帯域で使用される光リソグラフィー用露光装
置の製造方法であって、請求項１０または１１に記載の
光学部材に対して、研削工程、研磨工程、および反射防
止膜または反射膜のコーティングを施すことで所定の形
状の光学要素を製造し、光学要素を鏡筒に組込むことで
光学系を構成し、光学系を所定の位置に取り付ける光リ
ソグラフィー用露光装置の製造方法を提供する。
【００３７】また、本発明は第１４に、波長250nm以下
の特定波長帯域で使用される光リソグラフィー用光学系
であって、請求項１０または１１に記載の光学部材に対
して、研削工程、研磨工程、および反射防止膜または反
射膜のコーティングを施すことで所定の形状に製造され
た光学素子が少なくとも１個以上鏡筒に組込まれた光リ
ソグラフィー用光学系を提供する。
の特定波長帯域で使用される光リソグラフィー用光学系
であって、請求項１０または１１に記載の光学部材に対
して、研削工程、研磨工程、および反射防止膜または反
射膜のコーティングを施すことで所定の形状に製造され
た光学素子が少なくとも１個以上鏡筒に組込まれた光リ
ソグラフィー用光学系を提供する。
【００３８】また、本発明は第１５に、請求項１４に記
載の光リソグラフィー用光学系は、投影光学系である光
リソグラフィー用光学系を提供する。また、本発明は第
１６に、波長250nm以下の特定波長帯域で使用される光
リソグラフィー用露光装置であって、請求項１４または
１５に記載の光学系を組込んだ光リソグラフィー用露光
装置の製造方法を提供する。
載の光リソグラフィー用光学系は、投影光学系である光
リソグラフィー用光学系を提供する。また、本発明は第
１６に、波長250nm以下の特定波長帯域で使用される光
リソグラフィー用露光装置であって、請求項１４または
１５に記載の光学系を組込んだ光リソグラフィー用露光
装置の製造方法を提供する。
【００３９】
【発明の実施の形態】本発明においては、結晶育成工程
は、従来のフッ化物結晶の製造方法と同様の方法を用い
る。以下、ブリッジマン法（ストックバーガー法または
引き下げ法）によるフッ化カルシウム単結晶の育成方法
について説明する。図１０は、フッ化カルシウム単結晶
の育成過程を示した概念図である。
は、従来のフッ化物結晶の製造方法と同様の方法を用い
る。以下、ブリッジマン法（ストックバーガー法または
引き下げ法）によるフッ化カルシウム単結晶の育成方法
について説明する。図１０は、フッ化カルシウム単結晶
の育成過程を示した概念図である。
【００４０】原料は化学合成により製造された高純度粉
末を使用する。まず、以下の手順により粉末原料から半
熔融品を得る。熔融装置の中に高純度粉末原料を充填し
た黒鉛製のルツボを積み重ねて配置する。粉末原料には
粉末状のフッ素化剤を予め添加してある。フッ素化剤と
してはフッ化鉛を用いるが、四フッ化エチレン樹脂等の
フッ素系高分子材料を用いると、より純度の高い半熔融
品が得られ、それにより、最終的により双晶の発生の少
ない結晶が得られることが期待できる。
末を使用する。まず、以下の手順により粉末原料から半
熔融品を得る。熔融装置の中に高純度粉末原料を充填し
た黒鉛製のルツボを積み重ねて配置する。粉末原料には
粉末状のフッ素化剤を予め添加してある。フッ素化剤と
してはフッ化鉛を用いるが、四フッ化エチレン樹脂等の
フッ素系高分子材料を用いると、より純度の高い半熔融
品が得られ、それにより、最終的により双晶の発生の少
ない結晶が得られることが期待できる。
【００４１】次に、熔融装置内を10-3〜10-4Paの真空雰
囲気とし、その状態を維持しながら熔融装置内の温度を
原料の融点以上（1370℃〜1450℃）まで昇温させて粉末
原料を熔融した後、室温まで降温する。この際、熔融装
置内の温度制御はＰＩＤ制御により正確に行なうことが
望ましい。次に、黒鉛製ルツボから半熔融品を取り出
す。
囲気とし、その状態を維持しながら熔融装置内の温度を
原料の融点以上（1370℃〜1450℃）まで昇温させて粉末
原料を熔融した後、室温まで降温する。この際、熔融装
置内の温度制御はＰＩＤ制御により正確に行なうことが
望ましい。次に、黒鉛製ルツボから半熔融品を取り出
す。
【００４２】このようにして得られた半熔融品を、先端
部が円錐形状をした直径φ300mmのペンシル型の結晶育
成用の黒鉛製ルツボに入れて結晶育成炉にセットする。
次に、結晶育成炉内を原料の融点以上まで昇温させ、半
熔融品を熔融させる。次に、0.1 〜5mm/h 程度の速度で
ルツボを引き下げる。結晶育成炉内の下部は融点以下の
結晶化が起こる温度に制御されているので、ルツボを引
き下げるのに応じて、結晶化する温度領域にゆっくりと
移動することになる。これにより、ルツボの下部から徐
々に結晶化が進行し、融液の最上部まで結晶化が進んだ
ところで結晶育成が完了する。
部が円錐形状をした直径φ300mmのペンシル型の結晶育
成用の黒鉛製ルツボに入れて結晶育成炉にセットする。
次に、結晶育成炉内を原料の融点以上まで昇温させ、半
熔融品を熔融させる。次に、0.1 〜5mm/h 程度の速度で
ルツボを引き下げる。結晶育成炉内の下部は融点以下の
結晶化が起こる温度に制御されているので、ルツボを引
き下げるのに応じて、結晶化する温度領域にゆっくりと
移動することになる。これにより、ルツボの下部から徐
々に結晶化が進行し、融液の最上部まで結晶化が進んだ
ところで結晶育成が完了する。
【００４３】次に、育成した結晶（インゴット）が割れ
ないように結晶育成炉内を徐冷し、室温近傍まで下がっ
た時点で結晶育成炉内を大気開放してインゴットを取り
出す。次に、インゴット先端の円錐形状部分（コーン部
と称する）と、その反対側の端面部分（トップ部と称す
る）を所定の厚さに切断して、結晶面方位測定用のテス
トピースとする。これらのテストピースの結晶面方位測
定をラウエ法にて行ない、インゴットの結晶面方位を特
定する。
ないように結晶育成炉内を徐冷し、室温近傍まで下がっ
た時点で結晶育成炉内を大気開放してインゴットを取り
出す。次に、インゴット先端の円錐形状部分（コーン部
と称する）と、その反対側の端面部分（トップ部と称す
る）を所定の厚さに切断して、結晶面方位測定用のテス
トピースとする。これらのテストピースの結晶面方位測
定をラウエ法にて行ない、インゴットの結晶面方位を特
定する。
【００４４】結晶面方位の評価方法には、Ｘ線による方
法、機械的方法、光学的方法等がある。これらの中でＸ
線による方法は、短時間で高精度に、しかも非破壊で測
定することができる。Ｘ線による方法の中でも、特にラ
ウエ法は本発明に適している。
法、機械的方法、光学的方法等がある。これらの中でＸ
線による方法は、短時間で高精度に、しかも非破壊で測
定することができる。Ｘ線による方法の中でも、特にラ
ウエ法は本発明に適している。
【００４５】結晶面方位が特定されたインゴットは、所
望の結晶面方位の光学素子を加工するのに適した方向
に、平行平板状の形に切断加工される。次に、切断され
た平行平板状の材料に対して双晶の評価を行なう。双晶
の評価は、Ｘ線による結晶面方位の特定と基本的に同じ
原理で、材料の表面の結晶面方位をより詳細に評価する
ことで行う。Ｘ線を用いた方法には、ラウエ法、回転
法、振動法、ワイセンベルグ法、プリセッション法等が
あるが、ここでもラウエ法は本発明に適している。
望の結晶面方位の光学素子を加工するのに適した方向
に、平行平板状の形に切断加工される。次に、切断され
た平行平板状の材料に対して双晶の評価を行なう。双晶
の評価は、Ｘ線による結晶面方位の特定と基本的に同じ
原理で、材料の表面の結晶面方位をより詳細に評価する
ことで行う。Ｘ線を用いた方法には、ラウエ法、回転
法、振動法、ワイセンベルグ法、プリセッション法等が
あるが、ここでもラウエ法は本発明に適している。
【００４６】既に説明した通り、双晶は、周辺の結晶面
方位とは対称な関係の結晶面方位を有する結晶の領域で
ある。例えば、双晶の領域はその周辺の領域と比べて、
＜１１１＞軸は同一方向であるのに対して、＜１００＞
軸は180°反転している。従って、Ｘ線により結晶面方
位を詳細に評価することで、上記の関係になっている領
域を特定することができ、また、双晶の領域が光学素子
の有効部分に対してどの程度の比率になるかを知ること
ができる。
方位とは対称な関係の結晶面方位を有する結晶の領域で
ある。例えば、双晶の領域はその周辺の領域と比べて、
＜１１１＞軸は同一方向であるのに対して、＜１００＞
軸は180°反転している。従って、Ｘ線により結晶面方
位を詳細に評価することで、上記の関係になっている領
域を特定することができ、また、双晶の領域が光学素子
の有効部分に対してどの程度の比率になるかを知ること
ができる。
【００４７】本発明者の研究によれば、双晶の領域が、
製造すべき光学素子の有効部分に対して10％以下、より
好ましくは5％以下であれば、光学系の結像性能を大き
く損なわないことがわかった。Ｘ線による双晶の評価方
法についてＸ線回折法を例にあげてより詳しく説明す
る。Ｘ線回折法は、Ｘ線管から出たＸ線を試料に照射し
て反射させ、一定の反射角度においてその反射Ｘ線をゴ
ニオメータでカウントする方法である。Ｘ線管はMo、C
u、Ｗ等のターゲットを用いたものが多い。Ｘ線は物質
を構成する原子が持っている電子により散乱される。物
質は多数の原子により成り立っているので、物質が結晶
構造を有する場合には、このＸ線散乱現象は特異的なパ
ターンとなる。即ち、結晶に対してある特定の入射角度
の場合に限って強い散乱が観測される。これをブラッグ
の反射といい、結晶の面間隔をd、入射角および反射角
をθ、Ｘ線の波長をλ とすると、λ＝２ｄ×sinθ と
いう関係が成り立つ。これをブラッグ条件という。この
現象により、物質の原子配列構造を知ることができる。
製造すべき光学素子の有効部分に対して10％以下、より
好ましくは5％以下であれば、光学系の結像性能を大き
く損なわないことがわかった。Ｘ線による双晶の評価方
法についてＸ線回折法を例にあげてより詳しく説明す
る。Ｘ線回折法は、Ｘ線管から出たＸ線を試料に照射し
て反射させ、一定の反射角度においてその反射Ｘ線をゴ
ニオメータでカウントする方法である。Ｘ線管はMo、C
u、Ｗ等のターゲットを用いたものが多い。Ｘ線は物質
を構成する原子が持っている電子により散乱される。物
質は多数の原子により成り立っているので、物質が結晶
構造を有する場合には、このＸ線散乱現象は特異的なパ
ターンとなる。即ち、結晶に対してある特定の入射角度
の場合に限って強い散乱が観測される。これをブラッグ
の反射といい、結晶の面間隔をd、入射角および反射角
をθ、Ｘ線の波長をλ とすると、λ＝２ｄ×sinθ と
いう関係が成り立つ。これをブラッグ条件という。この
現象により、物質の原子配列構造を知ることができる。
【００４８】ラウエ法はＸ線回折法の一種で、固定され
た結晶に白色Ｘ線が照射されるようにしたもので、各結
晶面は、それぞれの面間隔ｄと入射角ないし反射角θに
対してブラッグ条件を満たすような波長λのＸ線のみを
選択的に回折する。結晶面から回折されたＸ線をラウエ
カメラにより撮影し、得られた写真画像パターン（ラウ
エ斑点）により試料物質の原子構造を解析する。写真画
像の解析は、手計算により行なうか、あるいは、写真画
像をスキャナでコンピュータに取り込み計算させること
により行なう。
た結晶に白色Ｘ線が照射されるようにしたもので、各結
晶面は、それぞれの面間隔ｄと入射角ないし反射角θに
対してブラッグ条件を満たすような波長λのＸ線のみを
選択的に回折する。結晶面から回折されたＸ線をラウエ
カメラにより撮影し、得られた写真画像パターン（ラウ
エ斑点）により試料物質の原子構造を解析する。写真画
像の解析は、手計算により行なうか、あるいは、写真画
像をスキャナでコンピュータに取り込み計算させること
により行なう。
【００４９】ラウエ法には、Ｘ線源、結晶（被測定
物）、ラウエカメラの相対的位置関係の違いにより、透
過型、背面反射型、側面反射型の３タイプがある。透過
型では、Ｘ線の進行方向への回折ビームを記録するため
に、ラウエカメラは結晶の後方に配置される。背面反射
型ではラウエカメラは結晶とＸ線源の間に配置され、入
射ビームはフィルムにあけた穴を通り結晶に達し、Ｘ線
源側への回折ビームがフィルムに記録される。側面反射
型では結晶に対してある入射角ωで入射するようにＸ線
源を配置し、ラウエカメラは任意の側面方向の回折ビー
ムを記録するために入射ビームに対して所定の角度に配
置される。いずれのタイプでもラウエ斑点の位置は入射
ビームに対する結晶の相対的関係によって決まるので、
このことを応用して結晶面方位の決定に用いられる。図
１１に側面反射型のラウエ装置を示す。
物）、ラウエカメラの相対的位置関係の違いにより、透
過型、背面反射型、側面反射型の３タイプがある。透過
型では、Ｘ線の進行方向への回折ビームを記録するため
に、ラウエカメラは結晶の後方に配置される。背面反射
型ではラウエカメラは結晶とＸ線源の間に配置され、入
射ビームはフィルムにあけた穴を通り結晶に達し、Ｘ線
源側への回折ビームがフィルムに記録される。側面反射
型では結晶に対してある入射角ωで入射するようにＸ線
源を配置し、ラウエカメラは任意の側面方向の回折ビー
ムを記録するために入射ビームに対して所定の角度に配
置される。いずれのタイプでもラウエ斑点の位置は入射
ビームに対する結晶の相対的関係によって決まるので、
このことを応用して結晶面方位の決定に用いられる。図
１１に側面反射型のラウエ装置を示す。
【００５０】ラウエ法は様々な結晶面方位を簡便に測定
することができ、信頼性が高く測定に要する時間も短く
て済むので本発明に適しており、中でも側面反射型で
は、試料面に60°の入射角でＸ線を入射させるのでＸ線
の浸透が浅い分、ダメージが小さいというメリットがあ
り、本発明には好適であると言える。
することができ、信頼性が高く測定に要する時間も短く
て済むので本発明に適しており、中でも側面反射型で
は、試料面に60°の入射角でＸ線を入射させるのでＸ線
の浸透が浅い分、ダメージが小さいというメリットがあ
り、本発明には好適であると言える。
【００５１】本発明ではφ300mm×ｔ60mmのような大き
な結晶を扱うので、以下に説明する方法を用いると都合
がよい。まず、被測定物をステージに平置きし、その下
にＸ線源とラウエカメラを設置する。被測定物をステー
ジに平置きすることで、大きな試料の表面を詳細に評価
し易くなる。なお、結晶面方位の測定は、結晶軸方位の
測定と同義である。即ち、｛１１１｝面方位を測定する
ことは＜１１１＞軸方位を測定することと等価である。
な結晶を扱うので、以下に説明する方法を用いると都合
がよい。まず、被測定物をステージに平置きし、その下
にＸ線源とラウエカメラを設置する。被測定物をステー
ジに平置きすることで、大きな試料の表面を詳細に評価
し易くなる。なお、結晶面方位の測定は、結晶軸方位の
測定と同義である。即ち、｛１１１｝面方位を測定する
ことは＜１１１＞軸方位を測定することと等価である。
【００５２】双晶の評価により光学素子として使用可能
と判断された被測定物は、複屈折量を小さくするために
熱処理が施された後、研削、研磨、反射防止膜のコーテ
ィング等の加工が施され最終的にレンズやプリズム等の
光学素子となる。そして、様々な形状のレンズやプリズ
ム、反射鏡等の光学素子を適当に組合せて鏡筒に組込む
ことで光学系が構成される。このように構成された光学
系は露光装置本体に組み込まれ、光リソグラフィー用露
光装置となる。
と判断された被測定物は、複屈折量を小さくするために
熱処理が施された後、研削、研磨、反射防止膜のコーテ
ィング等の加工が施され最終的にレンズやプリズム等の
光学素子となる。そして、様々な形状のレンズやプリズ
ム、反射鏡等の光学素子を適当に組合せて鏡筒に組込む
ことで光学系が構成される。このように構成された光学
系は露光装置本体に組み込まれ、光リソグラフィー用露
光装置となる。
【００５３】図１２にＦ２レーザーを光源とする光リソ
グラフィー用露光装置の概念図を示す。図１２におい
て、100はＦ２レーザー光源（発振中心波長157.6 n
m）、ＩＬは照明光学系、ＰＬは投影光学系、Ｒはレチ
クル、Ｗは縮小投影されるシリコンウェハである。光源
100から出射された光は、照明光学系ＩＬを介して、所
定のパターンが形成されたレチクルＲを均一な照度で照
明する。
グラフィー用露光装置の概念図を示す。図１２におい
て、100はＦ２レーザー光源（発振中心波長157.6 n
m）、ＩＬは照明光学系、ＰＬは投影光学系、Ｒはレチ
クル、Ｗは縮小投影されるシリコンウェハである。光源
100から出射された光は、照明光学系ＩＬを介して、所
定のパターンが形成されたレチクルＲを均一な照度で照
明する。
【００５４】光源100と照明光学系ＩＬの間の光路はケ
ーシング（不図示）で密封されており、光源100から照
明光学系ＩＬの最もレチクルに近い側のレンズまでの空
間は、露光光の吸収率が低い不活性ガスが充填されてい
る。レチクルＲは、レチクルホルダＲＨを介してレチク
ルステージＲＳ上においてＸＹ平面に対して平行となる
ように保持されている。レチクルＲにはウェハＷ上に転
写するためのパターンが形成されている。パターン領域
全体のうち、Ｘ方向に沿って短辺を有し、かつ、Ｙ方向
に沿って長辺を有する矩形状（スリット状）領域が照明
される。
ーシング（不図示）で密封されており、光源100から照
明光学系ＩＬの最もレチクルに近い側のレンズまでの空
間は、露光光の吸収率が低い不活性ガスが充填されてい
る。レチクルＲは、レチクルホルダＲＨを介してレチク
ルステージＲＳ上においてＸＹ平面に対して平行となる
ように保持されている。レチクルＲにはウェハＷ上に転
写するためのパターンが形成されている。パターン領域
全体のうち、Ｘ方向に沿って短辺を有し、かつ、Ｙ方向
に沿って長辺を有する矩形状（スリット状）領域が照明
される。
【００５５】レチクルステージＲＳは、レチクル面（す
なわちＸＹ平面）に沿って二次元的に移動可能であり、
その位置座標はレチクル移動鏡ＲＭを用いたレチクル干
渉計ＲＩＦによって計測され位置制御される。レチクル
Ｒに形成されたパターンを通過した光は、投影光学系Ｐ
Ｌを介して感光性基板であるウェハＷ上にレチクルパタ
ーン像を形成する。ウェハＷは、ウェハテーブルＷＴを
介してウェハステージＷＳ上においてＸＹ平面に対して
平行となるように保持される。ウェハステージＷＳは、
ウェハＷ上においてＸ方向に沿って短辺を有し、かつ、
Ｙ方向に沿って長辺を有する矩形状の露光領域が、レチ
クルＲ上における矩形状の照明領域に光学的に対応する
ように、ＸＹ平面に沿って二次元的に移動可能である。
ウェハテーブルＷＴの位置座標はウェハ移動鏡ＷＭを用
いてウェハ干渉計ＷＩＦにより計測され位置制御され
る。
なわちＸＹ平面）に沿って二次元的に移動可能であり、
その位置座標はレチクル移動鏡ＲＭを用いたレチクル干
渉計ＲＩＦによって計測され位置制御される。レチクル
Ｒに形成されたパターンを通過した光は、投影光学系Ｐ
Ｌを介して感光性基板であるウェハＷ上にレチクルパタ
ーン像を形成する。ウェハＷは、ウェハテーブルＷＴを
介してウェハステージＷＳ上においてＸＹ平面に対して
平行となるように保持される。ウェハステージＷＳは、
ウェハＷ上においてＸ方向に沿って短辺を有し、かつ、
Ｙ方向に沿って長辺を有する矩形状の露光領域が、レチ
クルＲ上における矩形状の照明領域に光学的に対応する
ように、ＸＹ平面に沿って二次元的に移動可能である。
ウェハテーブルＷＴの位置座標はウェハ移動鏡ＷＭを用
いてウェハ干渉計ＷＩＦにより計測され位置制御され
る。
【００５６】投影光学系ＰＬの内部は機密状態を保つよ
うに構成され、その内部の空間には不活性ガスが充填さ
れている。また、照明光学系ＩＬと投影光学系ＰＬの間
の狭い光路には、レチクルＲ及びレチクルステージＲＳ
などが配置されている。レチクルＲ及びレチクルステー
ジＲＳなどを密封包囲するケーシング（不図示）の内部
には不活性ガスが充填されている。
うに構成され、その内部の空間には不活性ガスが充填さ
れている。また、照明光学系ＩＬと投影光学系ＰＬの間
の狭い光路には、レチクルＲ及びレチクルステージＲＳ
などが配置されている。レチクルＲ及びレチクルステー
ジＲＳなどを密封包囲するケーシング（不図示）の内部
には不活性ガスが充填されている。
【００５７】このように、光源100からウェハＷまでの
光路全体にわたって、露光光が殆ど吸収されることのな
い雰囲気が形成されている。上述した通り、投影光学系
ＰＬを介して照明されるレチクルＲ上の照明領域及びウ
ェハＷ上の露光領域は、Ｘ方向に沿って短辺を有する矩
形状である。従って、駆動系及び干渉計（ＲＩＦ、ＷＩ
Ｆ）等を用いてレチクルＲ及びウェハＷの位置制御を行
ないながら、矩形状の照明領域及び露光領域の短辺方
向、即ちＸ方向に沿ってレチクルステージＲＳとウェハ
ステージＷＳとを同期して移動（走査）させることで、
ウェハＷ上には露光領域の長辺に等しい幅を有し、か
つ、ウェハＷの移動（走査）量に応じた長さを有する領
域に対してレチクルパターンが走査露光される。
光路全体にわたって、露光光が殆ど吸収されることのな
い雰囲気が形成されている。上述した通り、投影光学系
ＰＬを介して照明されるレチクルＲ上の照明領域及びウ
ェハＷ上の露光領域は、Ｘ方向に沿って短辺を有する矩
形状である。従って、駆動系及び干渉計（ＲＩＦ、ＷＩ
Ｆ）等を用いてレチクルＲ及びウェハＷの位置制御を行
ないながら、矩形状の照明領域及び露光領域の短辺方
向、即ちＸ方向に沿ってレチクルステージＲＳとウェハ
ステージＷＳとを同期して移動（走査）させることで、
ウェハＷ上には露光領域の長辺に等しい幅を有し、か
つ、ウェハＷの移動（走査）量に応じた長さを有する領
域に対してレチクルパターンが走査露光される。
【００５８】このような構成により、微細かつ鮮明なパ
ターンを得られる光リソグラフィーが実現できる。本発
明によれば、線幅0.3μｍ以下のパターンを得ることが
可能である。次に、本発明に係るＦ２レーザーを光源と
する光リソグラフィー用露光装置に用いる投影光学系に
ついて図１３を用いて詳しく説明する。図１３はその投
影光学系の一例を示す概念図である。図１３に示した投
影光学系は、第一結像光学系Ｇ１、光路折り曲げ鏡Ｆ
Ｍ、第二結像光学系Ｇ２、および第三結像光学系Ｇ３で
成り立っている。光路折り曲げ鏡ＦＭは第一光路折り曲
げ鏡1と第二光路折り曲げ鏡2からなっている。第一結像
光学系Ｇ１は投影原板としてのレチクルＲ上に形成され
たパターンの第一の中間像を形成する。第一光路折り曲
げ鏡1は第一の中間像の近傍に配置され、第一結像光学
系Ｇ１の光軸ＡＸ1を第二結像光学系Ｇ２の光軸ＡＸ2の
方向に折り曲げる。第二結像光学系Ｇ２は凹面鏡ＣＭと
少なくとも１個の凹レンズを含み、第二の中間像を形成
する。第二光路折り曲げ鏡2は第二の中間像の近傍に配
置され、第二結像光学系Ｇ２の光軸ＡＸ2を第三結像光
学系Ｇ３の光軸ＡＸ3の方向に折り曲げる。第三結像光
学系Ｇ３はレチクルＲ上に形成されたパターンの縮小像
をウェハ上に結像する。また、第三結像光学系Ｇ３は、
コヒーレンスファクターを制御するための可変開口絞り
ＡＳも有している。
ターンを得られる光リソグラフィーが実現できる。本発
明によれば、線幅0.3μｍ以下のパターンを得ることが
可能である。次に、本発明に係るＦ２レーザーを光源と
する光リソグラフィー用露光装置に用いる投影光学系に
ついて図１３を用いて詳しく説明する。図１３はその投
影光学系の一例を示す概念図である。図１３に示した投
影光学系は、第一結像光学系Ｇ１、光路折り曲げ鏡Ｆ
Ｍ、第二結像光学系Ｇ２、および第三結像光学系Ｇ３で
成り立っている。光路折り曲げ鏡ＦＭは第一光路折り曲
げ鏡1と第二光路折り曲げ鏡2からなっている。第一結像
光学系Ｇ１は投影原板としてのレチクルＲ上に形成され
たパターンの第一の中間像を形成する。第一光路折り曲
げ鏡1は第一の中間像の近傍に配置され、第一結像光学
系Ｇ１の光軸ＡＸ1を第二結像光学系Ｇ２の光軸ＡＸ2の
方向に折り曲げる。第二結像光学系Ｇ２は凹面鏡ＣＭと
少なくとも１個の凹レンズを含み、第二の中間像を形成
する。第二光路折り曲げ鏡2は第二の中間像の近傍に配
置され、第二結像光学系Ｇ２の光軸ＡＸ2を第三結像光
学系Ｇ３の光軸ＡＸ3の方向に折り曲げる。第三結像光
学系Ｇ３はレチクルＲ上に形成されたパターンの縮小像
をウェハ上に結像する。また、第三結像光学系Ｇ３は、
コヒーレンスファクターを制御するための可変開口絞り
ＡＳも有している。
【００５９】図１３では、それぞれ複数のレンズを有す
る第一結像光学系Ｇ１、第二結像光学系Ｇ２、および第
三結像光学系Ｇ３を備える投影光学系を示したが、各結
像光学系のレンズ枚数は図１３に示された枚数に限られ
るものではない。また、光軸ＡＸ1と光軸ＡＸ2、及び光
軸ＡＸ2と光軸ＡＸ3のなす角度は必ずしも90゜でなくて
もよい。ただし、レチクルＲとウエハＷは平行であるこ
とが望ましい。
る第一結像光学系Ｇ１、第二結像光学系Ｇ２、および第
三結像光学系Ｇ３を備える投影光学系を示したが、各結
像光学系のレンズ枚数は図１３に示された枚数に限られ
るものではない。また、光軸ＡＸ1と光軸ＡＸ2、及び光
軸ＡＸ2と光軸ＡＸ3のなす角度は必ずしも90゜でなくて
もよい。ただし、レチクルＲとウエハＷは平行であるこ
とが望ましい。
【００６０】このような投影光学系においては、既に説
明した通り、光学系を構成しているレンズ等の光学素子
に双晶がある場合には、ウェハ面上における結像性能に
悪影響を与える。しかし、結像性能に与える影響の度合
いは、どのレンズも同じという訳ではない。図１３で、
レチクルＲ上の一点から射出してウェハ上の一点に集光
する各レンズ面上での光束の径（パーシャル径という）
に着目すると、第一結像光学系Ｇ１では、レチクルＲに
近い側のレンズの光束径（パーシャル径）は、レチクル
Ｒから遠いレンズの光束径に比べて小さいことがわか
る。また、第三結像光学系Ｇ３では、第二光路折り曲げ
鏡2やウェハＷに近い側のレンズの光束径は、両者の中
間付近にあるレンズの光束径に比べて小さいことがわか
る。同じ大きさの欠陥であってもパーシャル径が小さい
ほど影響は大きい。レンズの欠陥がウェハ上への結像性
能に与える影響の度合いはレンズによって一様ではな
く、パーシャル径が小さいほどレンズに存在する欠陥の
影響は大きい。即ち、双晶もパーシャル径が小さいレン
ズほど影響が大きいのである。従って、双晶の領域の大
きさをパーシャル径に関連させて規定することでより合
理的な評価が可能となる。
明した通り、光学系を構成しているレンズ等の光学素子
に双晶がある場合には、ウェハ面上における結像性能に
悪影響を与える。しかし、結像性能に与える影響の度合
いは、どのレンズも同じという訳ではない。図１３で、
レチクルＲ上の一点から射出してウェハ上の一点に集光
する各レンズ面上での光束の径（パーシャル径という）
に着目すると、第一結像光学系Ｇ１では、レチクルＲに
近い側のレンズの光束径（パーシャル径）は、レチクル
Ｒから遠いレンズの光束径に比べて小さいことがわか
る。また、第三結像光学系Ｇ３では、第二光路折り曲げ
鏡2やウェハＷに近い側のレンズの光束径は、両者の中
間付近にあるレンズの光束径に比べて小さいことがわか
る。同じ大きさの欠陥であってもパーシャル径が小さい
ほど影響は大きい。レンズの欠陥がウェハ上への結像性
能に与える影響の度合いはレンズによって一様ではな
く、パーシャル径が小さいほどレンズに存在する欠陥の
影響は大きい。即ち、双晶もパーシャル径が小さいレン
ズほど影響が大きいのである。従って、双晶の領域の大
きさをパーシャル径に関連させて規定することでより合
理的な評価が可能となる。
【００６１】本発明者の研究によれば、光学素子の双晶
の領域が、そのパーシャル径の10％以下とすれば結像性
能を大きく損なうことがなく、また、パーシャル径の5
％以下であれば更に良好な結像性能が得られる。なお、
上記説明では、双晶の評価を光学素子としての加工を施
す前の光学部材に対して行なったが、加工を施して光学
素子としてから双晶の評価を行なっても構わない。
の領域が、そのパーシャル径の10％以下とすれば結像性
能を大きく損なうことがなく、また、パーシャル径の5
％以下であれば更に良好な結像性能が得られる。なお、
上記説明では、双晶の評価を光学素子としての加工を施
す前の光学部材に対して行なったが、加工を施して光学
素子としてから双晶の評価を行なっても構わない。
【００６２】以下、実施例により具体的な評価の例を示
す。
す。
【００６３】
【実施例】ブリッジマン法により製造したフッ化カルシ
ウム単結晶インゴットのコーン部とトップ部からそれぞ
れ30mm以上の厚さの結晶面方位測定用テストビースを切
断する（図１４）。ラウエ法によりテストピースの結晶
面方位測定を行ないインゴットの結晶面方位を特定す
る。インゴットが完全な単結晶であれば、コーン部また
はトップ部のどちらか一方の１カ所の結晶面方位のみ測
定すれば、インゴット全体の結晶面方位を特定できる。
しかし、完全な単結晶でない場合もあるので、コーン部
とトップ部でそれぞれ数点ずつ結晶面方位を測定し、そ
れらの測定結果が相互に矛盾がないことを確認すること
が望ましい。
ウム単結晶インゴットのコーン部とトップ部からそれぞ
れ30mm以上の厚さの結晶面方位測定用テストビースを切
断する（図１４）。ラウエ法によりテストピースの結晶
面方位測定を行ないインゴットの結晶面方位を特定す
る。インゴットが完全な単結晶であれば、コーン部また
はトップ部のどちらか一方の１カ所の結晶面方位のみ測
定すれば、インゴット全体の結晶面方位を特定できる。
しかし、完全な単結晶でない場合もあるので、コーン部
とトップ部でそれぞれ数点ずつ結晶面方位を測定し、そ
れらの測定結果が相互に矛盾がないことを確認すること
が望ましい。
【００６４】コーン部とトップ部を切断した残りのイン
ゴット本体は、側面部の表面部分を切除（丸め加工）し
た後、その部分を砂かけ仕上げ相当面に加工する。次
に、側面部の一部を平面研削して、幅数センチメートル
の平面部分を形成する。その部分にフッ化カルシウムと
ほぼ同じ屈折率を有するマッチングオイルを塗布して見
かけの表面粗さを小さくし、インゴット内部を観察しや
すいようにする。その状態で暗室内でインゴットに光を
照射し、インゴットを透過してくる光をクロスニコル光
学系により観察し、界面での応力集中などを調べる。ま
た、平面部分を観察することでサブグレインバウンダリ
ー、ポリクリスタルの状態、その界面の位置等を確認す
る。また、内部の泡や異物の状況も確認する。
ゴット本体は、側面部の表面部分を切除（丸め加工）し
た後、その部分を砂かけ仕上げ相当面に加工する。次
に、側面部の一部を平面研削して、幅数センチメートル
の平面部分を形成する。その部分にフッ化カルシウムと
ほぼ同じ屈折率を有するマッチングオイルを塗布して見
かけの表面粗さを小さくし、インゴット内部を観察しや
すいようにする。その状態で暗室内でインゴットに光を
照射し、インゴットを透過してくる光をクロスニコル光
学系により観察し、界面での応力集中などを調べる。ま
た、平面部分を観察することでサブグレインバウンダリ
ー、ポリクリスタルの状態、その界面の位置等を確認す
る。また、内部の泡や異物の状況も確認する。
【００６５】次に、インゴットから｛１１１｝面が平行
二平面となるような平行平板状に材料を切り出す。切り
出された材料の表面をラウエ法により詳細に評価し、双
晶の領域を特定し、その材料から製造すべき光学素子の
有効領域、あるいは、パーシャル径に対する双晶の割合
を求める。双晶の割合が10％以下のものは次の工程に回
し、それ以上のものは使用しない。
二平面となるような平行平板状に材料を切り出す。切り
出された材料の表面をラウエ法により詳細に評価し、双
晶の領域を特定し、その材料から製造すべき光学素子の
有効領域、あるいは、パーシャル径に対する双晶の割合
を求める。双晶の割合が10％以下のものは次の工程に回
し、それ以上のものは使用しない。
【００６６】ここで、側面反射型のラウエ法による自動
測定装置について説明する。自動測定装置は、Ｘ線源と
試料ステージおよびＣＣＤカメラから構成されている。
試料はステージに平置きし、その下側にＸ線源とＣＣＤ
カメラが設置された構成となっている。このような構成
により、大きな試料でも詳細に評価し易いようになって
いる。Ｘ線管はＷターゲットを装備しており、管電圧50
kV、管電流40mAで駆動し、最大出力は2kWである。Ｘ線
管で発生したＸ線は直径約φ１mmのダブルピンホールコ
リメータによって平行ビームとなり、ビーム径φ2mm程
度に絞られた状態で試料に入射する。Ｘ線照射時間は約
１分である。回折ビームは蛍光板に投影され、これをＣ
ＣＤカメラにより撮像し、その画像をラウエパターンと
してコンピュータに取り込む。ＣＣＤはペルチェ素子に
より約−50℃に冷却されＳＮ比が保たれるようになって
いる。コンピュータに取り込まれたラウエパターン画像
は方位解析画面で解析する。ラウエパターンは複数の点
列によって構成され、一つの点列は同じ晶帯軸からの回
折斑点を表している。複数の晶帯軸に属する斑点（点列
の交点）から４点をマウスで選択指定すると各交点毎に
自動的にミラー指数付けが行われ、４点の指数が一致す
るとシミュレーションパターンとラウエパターンが重ね
て表示されるようになっている。シミュレーションパタ
ーンとラウエパターンが一致しているかどうかは測定者
が判断する。ミラー指数が決定されると方位解析結果が
出力される。面方位角度は、試料ステージの奥側をＸ軸
方向、試料ステージの鉛直下向き方向をＺ軸方向とした
座標系において、Ｚ軸と各方位軸のなす角度をα、ま
た、各方位軸を測定面に投影した線のＸ軸の＋方向から
反時計回りになす角度をβとして表す。
測定装置について説明する。自動測定装置は、Ｘ線源と
試料ステージおよびＣＣＤカメラから構成されている。
試料はステージに平置きし、その下側にＸ線源とＣＣＤ
カメラが設置された構成となっている。このような構成
により、大きな試料でも詳細に評価し易いようになって
いる。Ｘ線管はＷターゲットを装備しており、管電圧50
kV、管電流40mAで駆動し、最大出力は2kWである。Ｘ線
管で発生したＸ線は直径約φ１mmのダブルピンホールコ
リメータによって平行ビームとなり、ビーム径φ2mm程
度に絞られた状態で試料に入射する。Ｘ線照射時間は約
１分である。回折ビームは蛍光板に投影され、これをＣ
ＣＤカメラにより撮像し、その画像をラウエパターンと
してコンピュータに取り込む。ＣＣＤはペルチェ素子に
より約−50℃に冷却されＳＮ比が保たれるようになって
いる。コンピュータに取り込まれたラウエパターン画像
は方位解析画面で解析する。ラウエパターンは複数の点
列によって構成され、一つの点列は同じ晶帯軸からの回
折斑点を表している。複数の晶帯軸に属する斑点（点列
の交点）から４点をマウスで選択指定すると各交点毎に
自動的にミラー指数付けが行われ、４点の指数が一致す
るとシミュレーションパターンとラウエパターンが重ね
て表示されるようになっている。シミュレーションパタ
ーンとラウエパターンが一致しているかどうかは測定者
が判断する。ミラー指数が決定されると方位解析結果が
出力される。面方位角度は、試料ステージの奥側をＸ軸
方向、試料ステージの鉛直下向き方向をＺ軸方向とした
座標系において、Ｚ軸と各方位軸のなす角度をα、ま
た、各方位軸を測定面に投影した線のＸ軸の＋方向から
反時計回りになす角度をβとして表す。
【００６７】図１５は平行平板状の部材における＜１１
１＞軸に関するαとβの概念を示す説明図である。この
場合、平行平板状部材が正確に｛１１１｝面が平行二平
面となっていれば、＜１１１＞軸は測定面に垂直になる
ので、α＝0となり、βも存在しないことになる。しか
し、実際には、切断面が｛１１１｝面に全く一致するこ
とは希で、＜１１１＞軸はＺ軸に対して僅かの傾きがあ
るので、αとβの数値が表示されるのが普通である。
１＞軸に関するαとβの概念を示す説明図である。この
場合、平行平板状部材が正確に｛１１１｝面が平行二平
面となっていれば、＜１１１＞軸は測定面に垂直になる
ので、α＝0となり、βも存在しないことになる。しか
し、実際には、切断面が｛１１１｝面に全く一致するこ
とは希で、＜１１１＞軸はＺ軸に対して僅かの傾きがあ
るので、αとβの数値が表示されるのが普通である。
【００６８】平行平板状に切り出された光学部材に対し
て、上記方法で表面を２ｍｍ間隔で測定し、各測定点に
おける＜１１１＞軸および＜１００＞軸に関してαおよ
びβを測定し、それぞれの軸のβの方向を矢印で示して
マッピングした一例を図１６に示す。図１６から、測定
面全面にわたって＜１１１＞軸は同じ方向であるのに対
して、右下の斜線部分では＜１００＞軸の方向がそれ以
外の領域に対して180°反転しているのがわかる。即
ち、斜線部分は双晶であることが特定できる。なお、破
線で囲んだ２つの円形領域のうち、大きい方の円形領域
は、この光学部材から製造するレンズの有効径領域を示
しており、小さい方の円形領域は、そのレンズにおいて
双晶領域を最も大きく包含するパーシャル径の領域を示
している。この例では、双晶領域はレンズの有効径領域
に対しては10％に達していないが、パーシャル径に対し
ては10％を超えていると判断できる。即ち、双晶領域の
面積が特定でき、光学素子の有効領域やパーシャル径領
域に対して占める割合を求めることができる。
て、上記方法で表面を２ｍｍ間隔で測定し、各測定点に
おける＜１１１＞軸および＜１００＞軸に関してαおよ
びβを測定し、それぞれの軸のβの方向を矢印で示して
マッピングした一例を図１６に示す。図１６から、測定
面全面にわたって＜１１１＞軸は同じ方向であるのに対
して、右下の斜線部分では＜１００＞軸の方向がそれ以
外の領域に対して180°反転しているのがわかる。即
ち、斜線部分は双晶であることが特定できる。なお、破
線で囲んだ２つの円形領域のうち、大きい方の円形領域
は、この光学部材から製造するレンズの有効径領域を示
しており、小さい方の円形領域は、そのレンズにおいて
双晶領域を最も大きく包含するパーシャル径の領域を示
している。この例では、双晶領域はレンズの有効径領域
に対しては10％に達していないが、パーシャル径に対し
ては10％を超えていると判断できる。即ち、双晶領域の
面積が特定でき、光学素子の有効領域やパーシャル径領
域に対して占める割合を求めることができる。
【００６９】なお、本実施例では、｛１１１｝面が平行
二平面となるような平行平板状に材料を切り出している
が、他の結晶面が平行二平面となるように切り出す場合
も、同様の方法で行なうことができることは言うまでも
ない。双晶を評価して光学素子として使用可能と判断し
た平行平板状材料に熱処理を行なう。熱処理の目的は、
複屈折を低減して光学素子の結像性能を上げることにあ
る。具体的には、平行平板状材料を熱処理装置の容器内
に平面部が上下となるように設置して、ヒーターにより
1080℃程度に加熱して熱処理を施す。その際、フッ化カ
ルシウムの濁りの原因となる酸素を排除する目的で、熱
処理装置内は真空状態とする。
二平面となるような平行平板状に材料を切り出している
が、他の結晶面が平行二平面となるように切り出す場合
も、同様の方法で行なうことができることは言うまでも
ない。双晶を評価して光学素子として使用可能と判断し
た平行平板状材料に熱処理を行なう。熱処理の目的は、
複屈折を低減して光学素子の結像性能を上げることにあ
る。具体的には、平行平板状材料を熱処理装置の容器内
に平面部が上下となるように設置して、ヒーターにより
1080℃程度に加熱して熱処理を施す。その際、フッ化カ
ルシウムの濁りの原因となる酸素を排除する目的で、熱
処理装置内は真空状態とする。
【００７０】熱処理装置本体はステンレス製で、内部に
黒鉛製ヒーターと黒鉛製容器が設けられている。熱処理
を行なう際には材料と一緒に酸性フッ化アンモニウム約
100ｇを入れる。この目的は、内部の酸素を完全に排除
すると同時に、熱処理装置内面のステンレス部分をフッ
化物で被覆してしまうことにある。真空ポンプを用いて
装置内部を真空状態にした後、昇温を開始する。装置内
温度が500℃を越える前後から、酸性フッ化アンモニウ
ムの気化が始まり、装置内部圧力はわずかに正圧に変わ
り、大気圧に対して2〜8kPa高い状態となる。この状態
を保つように、圧力を制御しながら1080℃まで昇温して
その温度を所定時間保持した後、徐冷を行う。
黒鉛製ヒーターと黒鉛製容器が設けられている。熱処理
を行なう際には材料と一緒に酸性フッ化アンモニウム約
100ｇを入れる。この目的は、内部の酸素を完全に排除
すると同時に、熱処理装置内面のステンレス部分をフッ
化物で被覆してしまうことにある。真空ポンプを用いて
装置内部を真空状態にした後、昇温を開始する。装置内
温度が500℃を越える前後から、酸性フッ化アンモニウ
ムの気化が始まり、装置内部圧力はわずかに正圧に変わ
り、大気圧に対して2〜8kPa高い状態となる。この状態
を保つように、圧力を制御しながら1080℃まで昇温して
その温度を所定時間保持した後、徐冷を行う。
【００７１】以上のような熱処理を行うことにより、フ
ッ化カルシウム材料の全結晶面方位における、熱応力に
起因する複屈折量を最小限にすることができる。熱処理
を行なったフッ化カルシウム材料には、所定の研削、研
磨、反射防止膜のコーティング等の加工が施されて光学
素子となる。光学素子は適当に組み合わされて光学系が
構成され、投影露光装置に組み込まれる。即ち、｛１１
１｝、｛１００｝、｛１１０｝結晶面が平行二平面とな
るように加工した各光学部材の面方位の光学設計値と合
致している（3°以内）ことを確認した後、＜１１１＞
軸を光軸と一致させたレンズは＜１１０＞軸を60°回転
させたもう１枚のレンズで複屈折を相殺し、＜１００＞
軸を光軸と一致させたレンズは＜１１０＞軸を45°回転
させたもう１枚のレンズで複屈折を相殺する。更に、＜
１１０＞軸を光軸と一致させたレンズは＜１１１＞軸及
び＜１００＞軸を45°、90°、135°回転させた３枚の
レンズで複屈折を相殺する。このように光学系を構成す
ることにより、投影レンズとしての結像性能が得られ
る。複屈折分布によるストレール値を測定したところ、
0.99であり、投影光学系としての性能を得ることができ
た。
ッ化カルシウム材料の全結晶面方位における、熱応力に
起因する複屈折量を最小限にすることができる。熱処理
を行なったフッ化カルシウム材料には、所定の研削、研
磨、反射防止膜のコーティング等の加工が施されて光学
素子となる。光学素子は適当に組み合わされて光学系が
構成され、投影露光装置に組み込まれる。即ち、｛１１
１｝、｛１００｝、｛１１０｝結晶面が平行二平面とな
るように加工した各光学部材の面方位の光学設計値と合
致している（3°以内）ことを確認した後、＜１１１＞
軸を光軸と一致させたレンズは＜１１０＞軸を60°回転
させたもう１枚のレンズで複屈折を相殺し、＜１００＞
軸を光軸と一致させたレンズは＜１１０＞軸を45°回転
させたもう１枚のレンズで複屈折を相殺する。更に、＜
１１０＞軸を光軸と一致させたレンズは＜１１１＞軸及
び＜１００＞軸を45°、90°、135°回転させた３枚の
レンズで複屈折を相殺する。このように光学系を構成す
ることにより、投影レンズとしての結像性能が得られ
る。複屈折分布によるストレール値を測定したところ、
0.99であり、投影光学系としての性能を得ることができ
た。
【００７２】なお、更に残留する複屈折の影響は、複屈
折の分布をコントロールし、フッ化カルシウムの複屈折
を打ち消すように製造した石英ガラス、フッ化カルシウ
ム、フッ化バリウムなどの結晶の複屈折分布を測定し、
光学系内に挿入することで補正し、結像性能をさらに向
上させることも可能である。この場合、結晶材料では結
晶面方位の管理を行う必要があることは言うまでもな
い。
折の分布をコントロールし、フッ化カルシウムの複屈折
を打ち消すように製造した石英ガラス、フッ化カルシウ
ム、フッ化バリウムなどの結晶の複屈折分布を測定し、
光学系内に挿入することで補正し、結像性能をさらに向
上させることも可能である。この場合、結晶材料では結
晶面方位の管理を行う必要があることは言うまでもな
い。
【００７３】以上、本発明のように光学部材の双晶を管
理することは、光学系の性能を確保するためには極めて
重要であり、レンズ１枚１枚の双晶の領域をより精密に
管理することにより、光学系の結像性能を最大限に引き
出すことが可能となる。
理することは、光学系の性能を確保するためには極めて
重要であり、レンズ１枚１枚の双晶の領域をより精密に
管理することにより、光学系の結像性能を最大限に引き
出すことが可能となる。
【００７４】
【比較例１】双晶の領域が各光学部材の有効径、あるい
は、パーシャル径の10％を超えているレンズを１枚用い
て、実施例１と同様の光学系を構成した。複屈折分布に
よるストレール値を測定したところ、0.91となり、投影
光学系としての性能を得ることはできなかった。
は、パーシャル径の10％を超えているレンズを１枚用い
て、実施例１と同様の光学系を構成した。複屈折分布に
よるストレール値を測定したところ、0.91となり、投影
光学系としての性能を得ることはできなかった。
【００７５】
【比較例２】双晶の領域が各光学部材の有効径、あるい
は、パーシャル径の10％を超えているレンズを５枚用い
て、実施例１と同様の光学系を構成した。複屈折分布に
よるストレール値を測定したところ、0.82となり、投影
光学系としての性能を得ることはできなかった。
は、パーシャル径の10％を超えているレンズを５枚用い
て、実施例１と同様の光学系を構成した。複屈折分布に
よるストレール値を測定したところ、0.82となり、投影
光学系としての性能を得ることはできなかった。
【００７６】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、双
晶の管理された光学部材を提供することができ、所望の
結像性能を確保することが可能となる。
晶の管理された光学部材を提供することができ、所望の
結像性能を確保することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の光学部材の評価方法を示すフローチ
ャートである。
ャートである。
【図２】 ブリッジマン法によるフッ化物結晶の育成装
置の概念図である。
置の概念図である。
【図３】 立方晶系のフッ化物単結晶の結晶面方位を示
した模式図である。
した模式図である。
【図４】 ［１１１］を光軸としたフッ化物結晶光学部
材の概念図である。
材の概念図である。
【図５】 ［１００］を光軸としたフッ化物結晶光学部
材の概念図である。
材の概念図である。
【図６】 ［１１０］を光軸としたフッ化物結晶光学部
材の概念図である。
材の概念図である。
【図７】 ［１１１］を光軸としたフッ化物結晶光学部
材の組み合わせを示す概念図である。
材の組み合わせを示す概念図である。
【図８】 ［１００］を光軸としたフッ化物結晶光学部
材の組み合わせを示す概念図である。
材の組み合わせを示す概念図である。
【図９】 ［１１０］を光軸としたフッ化物結晶光学部
材の組み合わせを示す概念図である。
材の組み合わせを示す概念図である。
【図１０】 フッ化物結晶の製造工程を示す概念図であ
る。
る。
【図１１】 ラウエ法（側面反射法）による結晶面方位
測定装置を示す概念図である。
測定装置を示す概念図である。
【図１２】 本発明に係るＦ２レーザーを光源とするリ
ソグラフィー用露光装置を示す概念図である。
ソグラフィー用露光装置を示す概念図である。
【図１３】 本発明に係るＦ２レーザーを光源とするリ
ソグラフィー用露光装置の投影光学系を示す概念図であ
る。
ソグラフィー用露光装置の投影光学系を示す概念図であ
る。
【図１４】 フッ化物結晶インゴットから光学部材を加
工する工程を示す概念図である。
工する工程を示す概念図である。
【図１５】 平行平板状の光学部材におけるαおよびβ
の概念を示す説明図である。
の概念を示す説明図である。
【図１６】 ラウエ法による光学部材の結晶面方位のマ
ッピング測定図である。
ッピング測定図である。
─────────────────────────────────────────────────────
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）
Ｈ０１Ｌ 21/027 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５１５Ｄ
Ｆターム(参考） 2G001 AA01 AA07 AA10 BA11 BA19
CA01 CA07 DA09 GA07 GA14
HA12 KA04 KA07 KA08 KA20
LA20 MA05 MA06 RA01 RA08
SA02
2H048 FA09 FA18 FA22
2K009 AA02 BB04 DD08
5F046 CB01
Claims (16)
- 【請求項１】 フッ化物結晶からなる光リソグラフィー
用光学部材の評価方法において、 前記光学部材の結晶面方位を測定する工程と、 前記測定の結果に基づいて双晶の領域を特定する工程
と、 を有することを特徴とする光学部材の評価方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の光学部材の評価方法お
いて、 前記光学部材から製造する光学素子の有効領域に対し
て、前記特定した双晶の領域が占める割合を算出する工
程と、 を有することを特徴とする光学部材の評価方法。 - 【請求項３】 請求項１および２に記載の光学部材の評
価方法おいて、 前記光学部材の結晶面方位を測定する工程は、Ｘ線を前
記光学部材に照射することにより行なうことを特徴とす
る光学部材の評価方法。 - 【請求項４】 請求項３に記載の光学部材の評価方法お
いて、 前記Ｘ線を前記光学部材に照射することにより行なう工
程は、ラウエ法であることを特徴とする光学部材の評価
方法。 - 【請求項５】 請求項４に記載の光学部材の評価方法お
いて、ラウエ法は側面反射型であることを特徴とする光
学部材の評価方法。 - 【請求項６】 請求項１ないし５に記載の光学部材の評
価方法おいて、 前記双晶の領域は、前記光学部材から製造する光学素子
の有効領域内における前記双晶の領域の光軸方向へ投影
した領域の面積の和であり、 前記光学素子の有効領域は、前記光学素子の有効径面積
であることを特徴とする光学部材の評価方法。 - 【請求項７】 請求項１ないし５に記載の光学部材の評
価方法おいて、 前記双晶の領域は、前記光学部材から製造する光学素子
の有効領域内における前記双晶の領域の光軸方向へ投影
した領域の面積の和であり、 前記光学素子の有効領域は、前記光学素子のパーシャル
径面積であることを特徴とする光学部材の評価方法。 - 【請求項８】 請求項６に記載の光学部材の評価方法お
いて、 前記光学素子の有効領域内における前記双晶の領域の光
軸方向へ投影した領域の面積の和が、前記光学素子の有
効径面積に占める割合が、10％以下の場合に使用可能と
判断する工程であることを特徴とする光学部材の評価方
法。 - 【請求項９】 請求項７に記載の光学部材の評価方法お
いて、 前記光学素子の有効領域内における前記双晶の領域の光
軸方向へ投影した領域の面積の和が、前記光学素子のパ
ーシャル径面積に占める割合が、10％以下の場合に使用
可能と判断する工程であることを特徴とする光学部材の
評価方法。 - 【請求項１０】 波長250nm以下の波長帯域で使用され
る光リソグラフィー用光学部材であって、 前記光学部材から製造する光学素子の前記双晶の領域の
光軸方向へ投影した領域の面積の和が、前記光学素子の
有効径面積に占める割合が、10％以下であることを特徴
とする光学部材。 - 【請求項１１】 波長250nm以下の波長帯域で使用され
る光リソグラフィー用光学部材であって、 前記光学部材から製造する光学素子の前記双晶の領域の
光軸方向へ投影した領域の面積の和が、前記光学素子の
パーシャル径面積に占める割合が、10％以下であること
を特徴とする光学部材。 - 【請求項１２】 波長250nm以下の特定波長帯域で使用
される光リソグラフィー用光学系の製造方法であって、 請求項１０または１１に記載の光学部材に対して、研削
工程、研磨工程、および反射防止膜または反射膜のコー
ティングを施すことで所定の形状の光学素子を製造し、 前記光学素子を鏡筒に組込むことで光学系を構成するこ
とを特徴とする光リソグラフィー用光学系の製造方法。 - 【請求項１３】 波長250nm以下の特定波長帯域で使用
される光リソグラフィー用露光装置の製造方法であっ
て、 請求項１０または１１に記載の光学部材に対して、研削
工程、研磨工程、および反射防止膜または反射膜のコー
ティングを施すことで所定の形状の光学要素を製造し、 前記光学要素を鏡筒に組込むことで光学系を構成し、 前記光学系を所定の位置に取り付けることを特徴とする
光リソグラフィー用露光装置の製造方法。 - 【請求項１４】 波長250nm以下の特定波長帯域で使用
される光リソグラフィー用光学系であって、 請求項１０または１１に記載の光学部材に対して、研削
工程、研磨工程、および反射防止膜または反射膜のコー
ティングを施すことで所定の形状に製造された光学素子
が少なくとも１個以上鏡筒に組込まれたことを特徴とす
る光リソグラフィー用光学系。 - 【請求項１５】 請求項１４に記載の光リソグラフィー
用光学系は、投影光学系であることを特徴とする光リソ
グラフィー用光学系。 - 【請求項１６】 波長250nm以下の特定波長帯域で使用
される光リソグラフィー用露光装置であって、 請求項１４または１５に記載の光学系を組込んだことを
特徴とする光リソグラフィー用露光装置の製造方法。
Priority Applications (3)
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|---|---|---|---|
| JP2001363584A JP3741208B2 (ja) | 2001-11-29 | 2001-11-29 | 光リソグラフィー用光学部材及びその評価方法 |
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|---|---|---|---|
| JP2001363584A JP3741208B2 (ja) | 2001-11-29 | 2001-11-29 | 光リソグラフィー用光学部材及びその評価方法 |
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|---|---|
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| EP (1) | EP1316848A3 (ja) |
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| US7072102B2 (en) | 2002-08-22 | 2006-07-04 | Asml Netherlands B.V. | Methods for reducing polarization aberration in optical systems |
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-
2002
- 2002-11-27 US US10/304,961 patent/US6782074B2/en not_active Expired - Fee Related
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