JP2004253583A - 投影光学系の調整方法、投影光学系の製造方法、投影光学系、露光装置、および露光方法 - Google Patents

Abstract

【課題】たとえば蛍石のような結晶材料を用いても、その固有複屈折の影響を実質的に受けることなく良好な光学性能を有する投影光学系を光学調整により実現することのできる調整方法。
【解決手段】固有複屈折性を有する結晶材料で形成された複数の結晶透過部材を含み、第１面の像を第２面上に形成する投影光学系の調整方法。組み立てられた投影光学系の結像性能を評価する結像性能評価工程（Ｓ４）と、結像性能評価工程の評価結果に基づいて、複数の結晶透過部材のうちの少なくとも１つの結晶透過部材を光軸廻りに回転させて光学調整を行う光学調整工程（Ｓ６）とを含む。光学調整工程は、結晶透過部材を光軸廻りに微小角度だけ回転させる微小角度回転工程や、光学的に等価な別の結晶軸方位関係になるように結晶透過部材を光軸廻りに所定角度だけ回転させる所定角度回転工程を含む。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、投影光学系の調整方法、投影光学系の製造方法、投影光学系、露光装置、および露光方法に関する。さらに詳細には、本発明は、半導体素子などのマイクロデバイスをフォトリソグラフィ工程で製造する際に使用される露光装置に好適な投影光学系の光学調整に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体素子の製造や半導体チップ実装基板の製造では、微細化がますます進んでおり、パターンを焼き付ける露光装置ではより解像力の高い投影光学系が要求されてきている。この高解像の要求を満足するには、露光光を短波長化するとともに、ＮＡ（投影光学系の開口数）を大きくしなければならない。しかしながら、露光光の波長が短くなると、光の吸収のため実用に耐える光学材料の種類が限られてくる。
【０００３】
たとえば波長が２００ｎｍ以下の真空紫外域の光、特にＦ_２レーザー光（波長１５７ｎｍ）を露光光として用いる場合、投影光学系を構成する光透過性光学材料としては、フッ化カルシウム（蛍石：ＣａＦ_２）やフッ化バリウム（ＢａＦ_２）等のフッ化物結晶を多用せざるを得ない。実際には、露光光としてＦ_２レーザー光を用いる露光装置では、基本的に蛍石だけで投影光学系を形成する設計が想定されている。蛍石は、立方晶系（等軸晶系）に属する結晶材料であり、光学的には等方的で、複屈折が実質的にないと思われていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、最近、このように波長の短い紫外線に対しては、蛍石においても、固有複屈折が存在することが報告されている。具体的には、蛍石の固有複屈折は、結晶軸［１１１］方向およびこれと等価な結晶軸［−１１１］，［１−１１］，［１１−１］方向、並びに結晶軸［１００］方向およびこれと等価な結晶軸［０１０］，［００１］方向ではほぼ零であるが、その他の方向では実質的に零でない値を有する。
【０００５】
特に、結晶軸［１１０］，［−１１０］，［１０１］，［‐１０１］，［０１１］，［０１−１］の６方向では、波長１５７ｎｍの光に対して最大で１１．２ｎｍ／ｃｍ、波長１９３ｎｍの光に対して最大で３．４ｎｍ／ｃｍの複屈折の値を有する。電子デバイスの製造に用いられる投影光学系のような超高精度の光学系においては、レンズ材料の複屈折に伴って生じる収差は致命的であり、固有複屈折の影響を実質的に回避したレンズ構成およびレンズ設計の採用が不可欠である。
【０００６】
しかしながら、固有複屈折の影響を実質的に回避したレンズ構成およびレンズ設計を採用しても、蛍石の結晶軸方位の計測誤差、蛍石レンズの結晶軸方位に関する加工誤差、蛍石レンズの位置決め誤差などに起因して、最終的に製造された投影光学系において蛍石の固有複屈折の影響を良好に抑えることが困難であり、ひいては良好な光学性能（特に線幅均一性）を確保することが困難であるという不都合があった。
【０００７】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、たとえば蛍石のような結晶材料を用いても、その固有複屈折の影響を実質的に受けることなく良好な光学性能を有する投影光学系を光学調整により実現することのできる調整方法および製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、結晶材料の固有複屈折の影響を実質的に受けることなく良好な光学性能を有する投影光学系を用いて、高解像で高精度な投影露光を行うことのできる露光装置および露光方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の第１形態では、固有複屈折性を有する結晶材料で形成された複数の結晶透過部材を含み、第１面の像を第２面上に形成する投影光学系の調整方法において、
組み立てられた前記投影光学系の結像性能を評価する結像性能評価工程と、
前記結像性能評価工程の評価結果に基づいて、前記複数の結晶透過部材のうちの少なくとも１つの結晶透過部材を光軸廻りに回転させて光学調整を行う光学調整工程とを含むことを特徴とする調整方法を提供する。
【０００９】
第１形態の好ましい態様によれば、前記結像性能評価工程は、前記投影光学系の収差を計測する収差計測工程を含む。また、前記結像性能評価工程は、前記投影光学系を介して前記第２面上に形成される空間像を計測する空間像計測工程を含むことが好ましい。また、前記結像性能評価工程は、前記投影光学系を介して感光性基板上に焼き付けられる感光像を計測する感光像計測工程を含むことが好ましい。ここで、感光像とは、レジストなどの感光性材料が塗布された基板に形成される潜像を現像して得られるパターン像、あるいは潜像そのものを指す。
【００１０】
また、第１形態の好ましい態様によれば、前記複数の結晶透過部材のうちの一対の結晶透過部材は、その結晶軸［１１１］が前記光軸とほぼ一致するように配置されている。また、前記光学調整工程は、前記複数の結晶透過部材のうちの少なくとも１つの結晶透過部材を前記光軸廻りに微小角度だけ回転させる微小角度回転工程を含むことが好ましい。
【００１１】
また、第１形態の好ましい態様によれば、前記光学調整工程は、前記複数の結晶透過部材のうちの少なくとも１つの結晶透過部材を、光学的に等価な別の結晶軸方位関係になるように、前記光軸廻りに所定角度だけ回転させる所定角度回転工程を含む。この場合、前記所定角度回転工程では、結晶軸［１００］と前記光軸との角度Ａが０．５度以上で７度以下に配置された結晶透過部材を、前記光軸廻りに約９０度の整数倍だけ回転させることが好ましい。
【００１２】
また、第１形態の好ましい態様によれば、前記所定角度回転工程では、結晶軸［１１１］と前記光軸との角度Ｂが０．５度以上で７度以下に配置された結晶透過部材を、前記光軸廻りに約１２０度の整数倍だけ回転させる。第１形態では、前記複数の結晶透過部材を所定の形状に加工した後に各結晶透過部材の結晶軸方位を計測する方位計測工程をさらに含むことが好ましい。
【００１３】
本発明の第２形態では、固有複屈折性を有する結晶材料で形成された複数の結晶透過部材を含み、第１面の像を第２面上に形成する投影光学系の製造方法において、
前記複数の結晶透過部材の各結晶軸方位を計測する方位計測工程と、
前記方位計測工程の計測結果に基づいて、仮想的に組み立てた前記投影光学系の結像性能を評価するシミュレーション工程と、
前記シミュレーション工程の評価結果に基づいて、各結晶透過部材における所定結晶軸の光軸廻りの回転角度位置を最適化する最適化工程とを含むことを特徴とする製造方法を提供する。
【００１４】
第２形態の好ましい態様によれば、前記方位計測工程は、前記複数の結晶透過部材を所定の形状に加工した後に各結晶透過部材の結晶軸方位を計測する工程を含む。また、前記最適化工程は、前記複数の結晶透過部材のうちの少なくとも１つの結晶透過部材を前記光軸廻りに微小角度だけ仮想的に回転させる微小角度回転工程を含むことが好ましい。また、前記最適化工程は、前記複数の結晶透過部材のうちの少なくとも１つの結晶透過部材を、光学的に等価な別の結晶軸方位関係になるように、前記光軸廻りに所定角度だけ仮想的に回転させる所定角度回転工程を含むことが好ましい。
【００１５】
また、第２形態の好ましい態様によれば、前記所定角度回転工程では、結晶軸［１００］と前記光軸との角度Ａが０．５度以上で７度以下に配置された結晶透過部材を、前記光軸廻りに約９０度の整数倍だけ仮想的に回転させる。また、前記所定角度回転工程では、結晶軸［１１１］と前記光軸との角度Ｂが０．５度以上で７度以下に配置された結晶透過部材を、前記光軸廻りに約１２０度の整数倍だけ仮想的に回転させることが好ましい。
【００１６】
本発明の第３形態では、固有複屈折性を有する結晶材料で形成された複数の結晶透過部材を含み、第１面の像を第２面上に形成する投影光学系の製造方法において、
前記複数の結晶透過部材を所定の形状に加工する加工工程と、
各結晶透過部材を通過する光線と光軸とがなす角度の最大値をＣとし、各結晶透過部材の中心厚をＤとし、使用光の波長をＷＬ×１０^−６とするとき、
０．０４＜ｓｉｎＣ・Ｄ／ＷＬ
の条件を満足する結晶透過部材の半数以上の結晶透過部材について、前記加工工程を経た後に各結晶透過部材の結晶軸方位を計測する方位計測工程を含むことを特徴とする製造方法を提供する。
【００１７】
本発明の第４形態では、曲面反射鏡と、該曲面反射鏡への入射光および前記曲面反射鏡からの反射光の双方が通過するように配置されて固有複屈折性を有する結晶材料で形成された結晶レンズとを含み、第１面の像を第２面上に形成する反射屈折型の投影光学系の製造方法において、
前記結晶レンズを所定の形状に加工する加工工程と、
前記加工工程の後に前記結晶レンズの結晶軸方位を計測する方位計測工程とを含むことを特徴とする製造方法を提供する。
【００１８】
本発明の第５形態では、固有複屈折性を有する結晶材料で形成された複数の結晶透過部材を含み、第１面の像を第２面上に形成する投影光学系の製造方法において、
第１形態の調整方法にしたがって前記投影光学系を調整する工程を含むことを特徴とする製造方法を提供する。
【００１９】
本発明の第６形態では、第１形態の調整方法を用いて製造されたことを特徴とする投影光学系を提供する。
【００２０】
本発明の第７形態では、第２形態〜第５形態の製造方法を用いて製造されたことを特徴とする投影光学系を提供する。
【００２１】
本発明の第８形態では、第６形態または第７形態の投影光学系を備え、
前記第１面に配置されたマスクのパターンを前記投影光学系を介して前記第２面に配置された感光性基板上に露光することを特徴とする露光装置を提供する。
【００２２】
本発明の第９形態では、第１形態の調整方法を用いて製造された投影光学系を介して、前記第１面に配置されたマスクのパターンを前記第２面に配置された感光性基板上に露光することを特徴とする露光方法を提供する。
【００２３】
本発明の第１０形態では、第１形態の調整方法を用いて調整された投影光学系を介して、前記第１面に配置されたマスクのパターンを前記第２面に配置された感光性基板上に露光することを特徴とする露光方法を提供する。
【００２４】
本発明の第１１形態では、第２形態〜第５形態の製造方法を用いて製造された投影光学系を介して、前記第１面に配置されたマスクのパターンを前記第２面に配置された感光性基板上に露光することを特徴とする露光方法を提供する。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。なお、図１において、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに平行にＺ軸を、光軸ＡＸに垂直な面内において図１の紙面に平行にＹ軸を、図１の紙面に垂直にＸ軸をそれぞれ設定している。本実施形態にかかる露光装置は、紫外領域の照明光を供給するための光源ＬＳとして、たとえばＡｒＦエキシマレーザー光源（発振中心波長１９３ｎｍ）またはＦ_２レーザー光源（発振中心波長１５７ｎｍ）を備えている。
【００２６】
光源ＬＳから射出された光は、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（マスク）Ｒを重畳的に照明する。なお、光源ＬＳと照明光学系ＩＬとの間の光路はケーシング（不図示）で密封されており、光源ＬＳから照明光学系ＩＬ中の最もレチクル側の光学部材までの空間は、露光光の吸収率が低い気体であるヘリウムガスや窒素などの不活性ガスで置換されているか、あるいはほぼ真空状態に保持されている。
【００２７】
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平面に平行に保持されている。レチクルＲには転写すべきパターンが形成されており、パターン領域全体のうちＸ方向に沿って長辺を有し且つＹ方向に沿って短辺を有する矩形状（スリット状）のパターン領域が照明される。レチクルステージＲＳは、図示を省略した駆動系の作用により、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を用いた干渉計ＲＩＦによって計測され且つ位置制御されるように構成されている。
【００２８】
レチクルＲに形成されたパターンからの光は、投影光学系ＰＬ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。投影光学系ＰＬは、蛍石で形成された一対のレンズ、すなわち蛍石レンズＬａおよびＬｂを含む多数のレンズを備えている。ウェハＷは、ウェハテーブル（ウェハホルダ）ＷＴを介して、ウェハステージＷＳ上においてＸＹ平面に平行に保持されている。そして、レチクルＲ上での矩形状の照明領域に光学的に対応するように、ウェハＷ上ではＸ方向に沿って長辺を有し且つＹ方向に沿って短辺を有する矩形状の露光領域にパターン像が形成される。
【００２９】
ウェハステージＷＳは、図示を省略した駆動系の作用によりウェハ面（すなわちＸＹ平面）に沿って二次元的に移動可能であり、その位置座標はウェハ移動鏡ＷＭを用いた干渉計ＷＩＦによって計測され且つ位置制御されるように構成されている。また、投影光学系ＰＬを構成する光学部材のうち最もレチクル側に配置された光学部材と最もウェハ側に配置された光学部材との間で投影光学系ＰＬの内部が気密状態を保つように構成され、投影光学系ＰＬの内部の気体はヘリウムガスや窒素などの不活性ガスで置換されているか、あるいはほぼ真空状態に保持されている。
【００３０】
さらに、照明光学系ＩＬと投影光学系ＰＬとの間の狭い光路には、レチクルＲおよびレチクルステージＲＳなどが配置されているが、レチクルＲおよ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）の内部に窒素やヘリウムガスなどの不活性ガスが充填されているか、あるいはほぼ真空状態に保持されている。また、投影光学系ＰＬとウェハＷとの間の狭い光路には、ウェハＷおよびウェハステージＷＳなどが配置されているが、ウェハＷおよびウェハステージＷＳなどを密封包囲するケーシング（不図示）の内部に窒素やヘリウムガスなどの不活性ガスが充填されているか、あるいはほぼ真空状態に保持されている。このように、光源ＬＳからウェハＷまでの光路の全体に亘って、露光光がほとんど吸収されることのない雰囲気が形成されている。
【００３１】
上述したように、投影光学系ＰＬによって規定されるレチクルＲ上の照明領域およびウェハＷ上の露光領域（すなわち実効露光領域）は、Ｙ方向に沿って短辺を有する矩形状である。したがって、駆動系および干渉計（ＲＩＦ、ＷＩＦ）などを用いてレチクルＲおよびウェハＷの位置制御を行いながら、矩形状の露光領域および照明領域の短辺方向すなわちＹ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、ひいてはレチクルＲとウェハＷとを同期的に移動（走査）させることにより、ウェハＷ上には露光領域の長辺に等しい幅を有し且つウェハＷの走査量（移動量）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。
【００３２】
図２は、本実施形態の露光装置に搭載された投影光学系の製造方法を概略的に示すフローチャートである。本実施形態の製造方法は、図２に示すように、蛍石材料を準備してその各結晶軸方位を計測する結晶軸方位計測工程Ｓ１と、蛍石レンズ（一般には結晶透過部材）を含むすべての構成レンズを所定の形状に加工するレンズ加工工程Ｓ２と、所定の形状に加工された複数のレンズを用いて投影光学系ＰＬを組み立てる組立工程Ｓ３と、組立工程Ｓ３を経て組み立てられた投影光学系ＰＬまたは後述の光学調整工程Ｓ６を経て光学調整された投影光学系ＰＬの波面収差を計測する収差計測工程Ｓ４と、収差計測工程Ｓ４で計測した投影光学系ＰＬの波面収差が許容範囲内に収まっているか否かを判定する判定工程Ｓ５と、判定工程Ｓ５の判定結果にしたがって投影光学系ＰＬ中の少なくとも１つの蛍石レンズを光軸廻りに回転させて光学調整を行う光学調整工程Ｓ６とを有する。以下、各工程Ｓ１〜Ｓ６について順次説明する。
【００３３】
結晶軸方位計測工程Ｓ１では、投影光学系ＰＬが使用される波長（本実施形態では露光光であるＦ_２レーザ光）に対して光透過性を有する等軸晶系（結晶軸の単位長さが互いに等しく、それぞれの結晶軸の交点における各結晶軸がなす角度が全て９０度である晶系）の結晶材料として蛍石を準備し、準備した蛍石材料の各結晶軸方位を計測する。なお、等軸晶系の結晶材料として、蛍石以外に、フッ化バリウム（ＢａＦ_２）、フッ化リチウム（ＬｉＦ_２）、フッ化ナトリウム（ＮａＦ）、フッ化ストロンチウム（ＳｒＦ_２）などが挙げられる。
【００３４】
一般に、結晶材料の各結晶軸方位の計測に際して、例えばラウエ（Ｌａｕｅ）測定を行い結晶軸の方位を直接的に測定する手法か、結晶材料の複屈折を測定し、既知の結晶軸方位と複屈折量との関係に基づいて、測定された複屈折から結晶軸方位を定める手法を適用することができる。
【００３５】
図３は、結晶軸方位計測工程Ｓ１の詳細を示すフローチャートである。図３を参照すると、ステップＳ１１では、結晶材料としての蛍石のための粉末原料を脱酸素化反応させる前処理を行う。紫外域または真空紫外域で使用される蛍石単結晶をブリッジマン法により育成する場合には、人工合成の高純度原料を使用することが一般的である。さらに、原料のみを融解して結晶化すると白濁して失透する傾向を示すため、スカベンジャーを添加して加熱することにより、白濁を防止する処置を施している。蛍石単結晶の前処理や育成において使用される代表的なスカベンジャーとしては、フッ化鉛（ＰｂＦ_２）が挙げられる。
【００３６】
なお、原料中に含有される不純物と化学反応し、これを取り除く作用をする添加物質のことを一般にスカベンジャーという。本実施形態における前処理では、まず、高純度な粉未原料にスカベンジャーを添加して良く混合させる。その後、スカベンジヤーの融点以上で、蛍石の融点未満の温度まで加熱昇温させることにより脱酸素化反応を進める。その後、そのまま室温まで降温して焼結体としても良いし、或いはさらに温度を上昇させて一旦原料を融解させた後、室温まで降温して多結晶体としても良い。以上のようにして脱酸素化がなされた焼結体や多結晶体を前処理品という。
【００３７】
次に、ステップＳ１２では、この前処理品を用いてさらに結晶成長させることにより単結晶インゴットを得る。結晶成長の方法は、融液の固化、溶液からの析出、気体からの析出、固体粒子の成長に大別できることが広く知られているが、本実施形態においては垂直ブリッジマン法により結晶成長させる。まず、前処理品を容器に収納し、垂直ブリッジマン装置（結晶成長炉）の所定位置に設置する。その後、容器内に収納された前処理品を加熱して融解させる。前処理品の融点に到達した後は、所定時間を経過させた後に結晶化を開始する。融液のすべてが結晶化したら、室温まで徐冷してインゴットとして取り出す。
【００３８】
ステップＳ１３では、インゴットを切断して、最終的に形成すべき結晶透過部材（本実施形態では蛍石レンズＬａ，Ｌｂなどの光学部材）の大きさおよび形状に応じたサイズを有するディスク材を得る。ここで、最終的に形成すべき結晶透過部材がレンズである場合には、ディスク材の形伏を薄い円柱形状とすることが好ましく、円柱形伏のディスク材の口径および厚さは、レンズの有効径（外径）および光軸方向の厚さに合わせて定められることが望ましい。ステップＳ１４では、蛍石単結晶インゴットより切り出されたディスク材に対してアニール処理を行う。これらのステップＳ１１〜Ｓ１４を実行することにより、蛍石単結晶からなる結晶材料が得られる。
【００３９】
最後に、ステップＳ１５では、準備した結晶材料すなわち加工前の結晶透過部材の各結晶軸方位を計測する。このとき、上述したように、結晶軸の方位を直接的に測定する第１の測定手法と、結晶材料の複屈折を測定して間接的に結晶軸方位を定める第２の測定手法とが考えられる。まず、結晶軸の方位を直接的に測定する第１の測定手法について説明する。第１の測定手法では、Ｘ線結晶解析の手法を用いて、結晶材料の結晶構造を、ひいては結晶軸を直接的に測定する。このような測定手法としては、例えばラウエ（Ｌａｕｅ）法が知られている。
【００４０】
以下、第１の測定手法としてラウエ法を適用した場合について図４を参照して簡単に説明する。図４は、ラウエカメラを概略的に示す図である。図４に示すように、ラウエ法による結晶軸測定を実現するためのラウエカメラは、Ｘ線源１００と、このＸ線源１００からのＸ線１０１を試料としての結晶材料（本実施形態では蛍石）１０３へ導くためのコリメータ１０２と、結晶材料１０３から回折される回折Ｘ線１０４により露光されるＸ線感光部材１０５とを備えている。なお、図４では不図示であるが、Ｘ線感光部材１０５を貫通しているコリメータ１０２の内部には、対向する一対のスリットが設けられている。
【００４１】
第１の測定手法においては、まず、準備した結晶材料１０３にＸ線１０１を照射して、この結晶材料１０３から回折Ｘ線１０４を発生させる。そして、この回折Ｘ線１０４で、結晶材料１０３のＸ線入射側に配置されたＸ線フィルムやイメージングプレート等のＸ線感光部材１０５を露光し、このＸ線感光部材１０５上に結晶構造に対応した模様の可視像（回折像）を形成する。この回折像（ラウエ図形）は、結晶材料が単結晶のときには斑点状となり、この斑点はラウエ斑点と呼ばれる。本実施形態で用いている結晶材料は蛍石でありその結晶構造は既知であるため、このラウエ斑点を解析することにより、結晶軸方位が明らかになる。
【００４２】
なお、結晶軸を直接測定する第１の測定手法としては、ラウエ法に限定されることなく、結晶を回転又は振動させながらＸ線を照射する回転法又は振動法、ワイセンベルグ法、ブリセッション法などのような他のＸ線結晶解析の手法や、結晶材料の劈開性を利用した方法、結晶材料の塑性変形を与えることにより結晶材料表面に現れる特有の形状を持つ圧像（或いは打像）を観察する方法等の機械的な手法などを用いても良い。
【００４３】
次に、結晶材料の複屈折を測定して間接的に結晶軸方位を定める第２の測定手法について簡単に説明する。第２の測定手法では、まず結晶材料の結晶軸方位とその方位における複屈折量との対応づけを行う。このとき、上述の第１の測定手法を用いて結晶材料のサンプルの結晶軸方位を測定する。そして、結晶材料サンプルの複数の結晶軸毎に複屈折の測定を行う。
【００４４】
図５は、複屈折測定機の概略的な構成を示す図である。図５において、光源１１０からの光は、偏光子１１１により水平方向（Ｘ方向）からπ／４だけ傾いた振動面を有する直線偏光に変換される。そして、この直線偏光は、光弾性変調器１１２により位相変調を受けて、結晶材料サンプル１１３に照射される。すなわち、位相の変化する直線偏光が結晶材料サンプル１１３に入射する。結晶材料サンプル１１３を透過した光は検光子１１４に導かれ、水平方向（Ｘ方向）に振動面を有する偏光のみが検光子１１４を透過して光検出器１１５で検出される。
【００４５】
光弾性変調器１１２により発生する所定の位相遅れのときに、どれだけの光量が光検出器１１５で検出されるのかを、位相遅れの量を変えなから測定することにより、遅相軸の方向とその屈折率、および進相軸における屈折率を求めることができる。なお、試料に複屈折が存在する場含、屈折率の差により、当該試料を通過する振動面（偏光面）が直交した２つの直線偏光の光の位相が変化する。すなわち、一方の偏光に対して他方の偏光の位相が進んだり遅れたりすることになるが、位相が進む方の偏光方向を進相軸と呼び、位相が遅れる方の偏光方向を遅相軸と呼ぶ。
【００４６】
ここで、図６を参照して、蛍石の結晶軸方位について簡単に説明する。図６を参照すると、蛍石の結晶軸は、等方晶系のＸＹＺ座標系に基づいて規定される。すなわち、＋Ｘ軸に沿って結晶軸［１００］が、＋Ｙ軸に沿って結晶軸［０１０］が、＋Ｚ軸に沿って結晶軸［００１］がそれぞれ規定される。また、ＸＺ平面において結晶軸［１００］および結晶軸［００１］と４５度をなす方向に結晶軸［１０１］が、ＸＹ平面において結晶軸［１００］および結晶軸［０１０］と４５度をなす方向に結晶軸［１１０］が、ＹＺ平面において結晶軸［０１０］および結晶軸［００１］と４５度をなす方向に結晶軸［０１１］がそれぞれ規定される。さらに、＋Ｘ軸、＋Ｙ軸および＋Ｚ軸に対して等しい鋭角をなす方向に結晶軸［１１１］が規定される。
【００４７】
なお、図６では、＋Ｘ軸、＋Ｙ軸および＋Ｚ軸で規定される空間における結晶軸のみを図示しているが、他の空間においても同様に結晶軸が規定される。蛍石では、図６中実線で示す結晶軸［１１１］方向、およびこれと等価な不図示の結晶軸［−１１１］，［１−１１］，［１１−１］方向では、複屈折がほぼ零（最小）である。同様に、図６中実線で示す結晶軸［１００］，［０１０］，［００１］方向においても、複屈折がほぼ零（最小）である。一方、図６中破線で示す結晶軸［１１０］，［１０１］，［０１１］，およびこれと等価な不図示の結晶軸［−１１０］，［−１０１］，［０１−１］方向では、複屈折が最大である。
【００４８】
本実施形態では、上記第１の測定手法により結晶軸方位が既知となった結晶材料サンプルの結晶軸毎の複屈折測定を行い、結晶材料の結晶軸方位とその方位における複屈折量との対応づけを行う。このとき、測定する結晶材料の結晶軸として、［１００］，［１１０］および［１１１］という代表的な結晶軸の他に、［１１２］，［２１０］および［２１１］などの結晶軸を用いても良い。なお、結晶軸［０１０］，［００１］は上記結晶軸［１００］と等価な結晶軸であり、結晶軸［０１１］，［１０１］は上記結晶軸［１１０］と等価な結晶軸である。また、測定された結晶軸の中間の結晶軸に関しては、所定の補間演算式を用いて補間しても良い。
【００４９】
以上のように、第２の測定手法を適用する場合、図５に示す複屈折測定機を用いて、準備した結晶材料の複屈折の測定を行う。そして、結晶軸方位と複屈折との対応関係が予め求められているため、この対応関係を用いて、測定された複屈折から結晶軸方位を算出する。このように、第２の測定手法によれば、直接的に結晶軸方位を測定しなくとも結晶材料の結晶軸方位を求めることかできる。
【００５０】
なお、本願明細書中において、「結晶軸と等価な結晶軸」とは、ある結晶軸に対して、当該結晶軸の指数の順序を入れ替えた結晶軸と、さらにそれらの各指数の少なくとも一部についての符号を反転した結晶軸であり、例えばある結晶軸が［ａｂｃ］結晶軸である場合は、［ａｃｂ］、［ｂａｃ］、［ｂｃａ］、［ｃａｂ］、［ｃｂａ］、［−ａｂｃ］、［−ａｃｂ］、［−ｂａｃ］、［−ｂｃａ］、［−ｃａｂ］、［−ｃｂａ］、［ａ−ｂｃ］、［ａ−ｃｂ］、［ｂ−ａｃ］、［ｂ−ｃａ］、［ｃ−ａｂ］、［ｃ−ｂａ］、［ａｂ−ｃ］、［ａｃ−ｂ］、［ｂａ−ｃ］、［ｂｃ−ａ］、［ｃａ−ｂ］、［ｃｂ−ａ］、［−ａ−ｂｃ］、［−ａ−ｃｂ］、［−ｂ−ａｃ］［−ｂ−ｃａ］、［−ｃ−ａｂ］、［−ｃ−ｂａ］、［ａ−ｂ−ｃ］、［ａ−ｃ−ｂ］、［ｂ−ａ−ｃ］、［ｂ−ｃ−ａ］、［ｃ−ａ−ｂ］、［ｃ−ｂ−ａ］、［−ａ−ｂ−ｃ］、［−ａ−ｃ−ｂ］、［−ｂ−ａ−ｃ］、［−ｂ−ｃ−ａ］、［−ｃ−ａ−ｂ］、［−ｃ−ｂ−ａ］などが等価な結晶軸である。
【００５１】
次いで、レンズ加工工程Ｓ２では、蛍石レンズを含むすべての構成レンズを所定の形状に加工する。すなわち、周知の研磨工程にしたがって、設計値を目標として各レンズの表面を研磨加工する。研磨工程では、各レンズの面形状の誤差を干渉計で計測しながら研磨を繰り返し、各レンズの面形状を目標面形状に近づける。こうして、各レンズの面形状誤差が所定の範囲に入ると、各レンズの面形状の誤差を、たとえばフィゾーレンズを用いる更に精密な干渉計装置を用いて計測する。なお、レンズの面形状誤差の干渉計による計測に関する詳細については、たとえば特開平７−１２５３５号、特開平７−１１３６０９号、特開平１０−１５４６５７号公報などを参照することができる。
【００５２】
次いで、組立工程Ｓ３では、所定の形状に加工された複数のレンズを用いて投影光学系ＰＬを組み立てる。具体的には、所定の組立装置を用い、設計にしたがって１つまたは複数のレンズを各分割鏡筒に組み込み、１つまたは複数のレンズをそれぞれ収納した複数の分割鏡筒を組み立てることにより投影光学系を得る。なお、各分割鏡筒へのレンズの組込みおよび複数の分割鏡筒の組立てに用いられる組立装置に関する詳細については、たとえば特開２００２−２５８１３１号公報などを参照することができる。
【００５３】
次いで、収差計測工程Ｓ４では、組立工程Ｓ３を経て組み立てられた投影光学系ＰＬの波面収差を計測する。具体的には、たとえば特開２０００−９７６１６号公報に開示された、いわゆるＰＤＩ（Ｐｈａｓｅ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ：位相回折干渉計）方式の波面収差測定機を用いて、ＡｒＦエキシマレーザー光源を使用する投影光学系やＦ_２レーザー光源を使用する投影光学系の波面収差を計測することもできる。図７は、ＡｒＦエキシマレーザー光源やＦ_２レーザー光源を使用する投影光学系の波面収差を計測するＰＤＩ方式の波面収差測定機の構成を概略的に示す図である。
【００５４】
図７に示すように、光源ＬＳ（図７では不図示）から射出されて照明光学系ＩＬを介した露光用照明光が、マスク設定位置に位置決めされた第１のピンホール７１に入射する。第１のピンホール７１を介して形成された球面波は、被検光学系としての投影光学系ＰＬを透過して、グレーティング（一次元回折格子）７２に入射する。グレーティング７２をそのまま透過した０次回折光は、マスク７３に形成された第２のピンホール（不図示）に入射する。
【００５５】
一方、グレーティング７２で回折作用を受けて発生した１次回折光は、マスク７３に形成された開口部（不図示）のほぼ中央に入射する。第２のピンホールを介した０次回折光および開口部を通過した１次回折光は、コリメータレンズ７４を介して、ＣＣＤのような撮像素子７５に達する。こうして、第２のピンホールを介して形成された球面波を参照波面とし、開口部を通過した１次回折光の波面を測定波面とし、参照波面と測定波面との干渉に基づいて投影光学系ＰＬに残存する波面収差が計測される。
【００５６】
同様に、たとえば特開平１０−３８７５７号公報に開示されたフィゾー干渉計方式の波面収差測定機を用いて、ＫｒＦエキシマレーザー光源を使用する投影光学系の波面収差を計測することができる。また、たとえば特開平１０−３８７５８号公報に開示されたフィゾー干渉計方式の波面収差測定機を用いて、超高圧水銀ランプ（たとえばｉ線）を使用する投影光学系の波面収差を計測することもできる。
【００５７】
次いで、判定工程Ｓ５では、収差計測工程Ｓ４で計測した投影光学系ＰＬの波面収差が許容範囲内に収まっているか否かを判定する。判定工程Ｓ５において投影光学系ＰＬの波面収差が許容範囲内に収まっていると判定した場合（図２中ＹＥＳの場合）、本実施形態の製造方法は終了する。一方、判定工程Ｓ５において投影光学系ＰＬの波面収差が許容範囲内に収まっていないと判定した場合（図２中ＮＯの場合）、本実施形態における特徴的な工程である光学調整工程Ｓ６に移行する。光学調整工程Ｓ６では、判定工程Ｓ５の判定結果にしたがって投影光学系ＰＬ中の少なくとも１つの蛍石レンズを光軸廻りに回転させて光学調整を行う。以下、光学調整工程Ｓ６の説明に先立って、蛍石の固有複屈折の影響を受けにくいレンズ構成を実現する手法について簡単に説明する。
【００５８】
第１手法では、一対の蛍石レンズ（一般には蛍石で形成された透過部材であって平行平面板を含む）の光軸と結晶軸［１１１］（または該結晶軸［１１１］と光学的に等価な結晶軸）とを一致させ、且つ光軸を中心として一対の蛍石レンズを約６０度だけ相対的に回転させる。ここで、結晶軸［１１１］と光学的に等価な結晶軸とは、たとえば結晶軸［−１１１］，［１−１１］，［１１−１］である。また、一方の蛍石レンズと他方の蛍石レンズとを光軸を中心として約６０度だけ相対的に回転させるとは、一方の蛍石レンズおよび他方の蛍石レンズにおける光軸とは異なる方向に向けられる所定の結晶軸（たとえば結晶軸［−１１１］、［１１−１］、または［１−１１］）同士の光軸を中心とした相対的な角度が約６０度であることを意味する。
【００５９】
具体的には、たとえば一方の蛍石レンズにおける結晶軸［−１１１］と、他方の蛍石レンズにおける結晶軸［−１１１］との光軸を中心とした相対的な角度が約６０度であることを意味する。そして、光軸を中心として約６０度だけ相対的に回転させるということは、光軸を中心として約６０度＋（ｎ×１２０度）だけ相対的に回転させること、すなわち６０度、１８０度、または３００度・・・だけ相対的に回転させることと同じ意味である（ここで、ｎは整数である）。換言すれば、一対の蛍石レンズの光軸と結晶軸［１１１］（または該結晶軸［１１１］と光学的に等価な結晶軸）とを一致させる場合、上述の結晶軸方位関係から一方の蛍石レンズを光軸廻りに１２０度の整数倍だけ回転させると、光学的に等価な別の結晶軸方位関係が得られる。
【００６０】
第２手法では、一対の蛍石レンズの光軸と結晶軸［１００］（または該結晶軸［１００］と光学的に等価な結晶軸）とを一致させ、且つ光軸を中心として一対の蛍石レンズを約４５度だけ相対的に回転させる。ここで、結晶軸［１００］と光学的に等価な結晶軸とは、たとえば結晶軸［０１０］，［００１］である。また、一方の蛍石レンズと他方の蛍石レンズとを光軸を中心として約４５度だけ相対的に回転させるとは、一方の蛍石レンズおよび他方の蛍石レンズにおける光軸とは異なる方向に向けられる所定の結晶軸（たとえば結晶軸［０１０］，［００１］，［０１１］または［０１−１］）同士の光軸を中心とした相対的な角度が約４５度であることを意味する。
【００６１】
具体的には、たとえば一方の蛍石レンズにおける結晶軸［０１０］と、他方の蛍石レンズにおける結晶軸［０１０］との光軸を中心とした相対的な角度が約４５度であることを意味する。そして、光軸を中心として約４５度だけ相対的に回転させるということは、光軸を中心として約４５度＋（ｎ×９０度）だけ相対的に回転させること、すなわち４５度、１３５度、２２５度、または３１５度・・・だけ相対的に回転させることと同じ意味である（ここで、ｎは整数である）。換言すれば、一対の蛍石レンズの光軸と結晶軸［１００］（または該結晶軸［１００］と光学的に等価な結晶軸）とを一致させる場合、上述の結晶軸方位関係から一方の蛍石レンズを光軸廻りに９０度の整数倍だけ回転させると、光学的に等価な別の結晶軸方位関係が得られる。
【００６２】
したがって、本実施形態では、投影光学系ＰＬ中の一対の蛍石レンズ（Ｌａ，Ｌｂなど）に対して、上述の第１手法や第２手法などを適用することになる。このとき、蛍石の固有複屈折の影響を実質的に回避するために第１手法や第２手法などを採用しても、結晶軸方位計測工程Ｓ１において蛍石の各結晶軸方位の計測に際して発生する計測誤差、レンズ加工工程Ｓ２において所望の結晶軸方位関係を満たすように蛍石レンズを加工する際に発生する結晶軸方位に関する加工誤差、組立工程Ｓ３において蛍石レンズを投影光学系ＰＬに組み込む際に発生する位置決め誤差などが発生する。その結果、各結晶軸方位の計測誤差、結晶軸方位に関する加工誤差、位置決め誤差などに起因して、組み立てられた投影光学系ＰＬにおいて蛍石の固有複屈折の影響を良好に抑えることが困難であり、ひいては良好な光学性能（特に線幅均一性）を確保することが困難である。
【００６３】
具体的には、蛍石レンズが所望の結晶軸方位状態から光軸廻りに微小角度だけ回転位置ずれした場合、同じ線幅に形成されるべきパターンにおいて水平パターンの線幅と鉛直パターンの線幅との間に線幅の差が発生し、この線幅差がパターンの形成位置に応じて変化するという現象が発生する。特に、本実施形態のようにＹ方向に沿ってスキャンする露光装置では、スキャンの平均化効果により走査方向であるＹ方向に沿って線幅差の変化はほとんど発生しないが、非走査方向であるＸ方向に沿って線幅差の変化が顕著に発生する。
【００６４】
同様に、蛍石レンズの光軸と一致する結晶軸が所望の結晶軸方位状態から光軸に対して傾いた場合にも、同じ線幅に形成されるべきパターンにおいて水平パターンの線幅と鉛直パターンの線幅との間に線幅の差が発生し、この線幅差がパターンの形成位置に応じて変化するという現象が発生する。特に、本実施形態のようにＹ方向に沿ってスキャンする露光装置では、蛍石レンズの光軸と一致する結晶軸が光軸に対してＹ方向に傾いた場合、スキャンの平均化効果により走査方向であるＹ方向に沿って線幅差の変化はほとんど発生しないが、非走査方向であるＸ方向に沿って線幅差の変化が顕著に発生する。
【００６５】
図８は、蛍石レンズが所望の結晶軸方位状態から光軸廻りに微小角度だけ回転位置ずれした場合に、非走査方向であるＸ方向に沿って発生する線幅差の変化を模式的に示す図である。また、図９は、蛍石レンズの光軸と一致する結晶軸が所望の結晶軸方位状態から光軸に対して走査方向であるＹ方向に傾いた場合に、非走査方向であるＸ方向に沿って発生する線幅差の変化を模式的に示す図である。図８を参照すると、蛍石レンズが所望の結晶軸方位状態から光軸廻りに微小角度だけ回転位置ずれした場合、Ｘ方向に沿って発生する線幅差はＸ座標に関する奇関数分布にしたがって変化することがわかる。また、図９を参照すると、蛍石レンズの光軸と一致する結晶軸が所望の結晶軸方位状態から光軸に対して走査方向であるＹ方向に傾いた場合、Ｘ方向に沿って発生する線幅差はＸ座標に関する偶関数分布にしたがって変化することがわかる。
【００６６】
したがって、蛍石レンズを光軸廻りに微小角度だけ積極的に回転させる微小角度回転操作と、蛍石レンズを光軸に対して積極的に傾ける傾斜操作とを組み合わせることにより、様々な分布にしたがう線幅差の変化を補正すること、すなわち計測誤差、加工誤差、位置決め誤差などに起因して発生した蛍石の固有複屈折の影響を低減することができる。ここで、蛍石レンズを光軸に対して積極的に傾ける傾斜操作は、所定の結晶軸（結晶軸［１１１］や［１００］など）と光軸とがわずかに一致していない蛍石レンズを、光学的に等価な別の結晶軸方位関係になるように光軸廻りに所定角度だけ回転させる所定角度回転操作と光学的に等価である。
【００６７】
そこで、本実施形態の光学調整工程Ｓ６では、収差計測工程Ｓ４で計測した投影光学系ＰＬの波面収差情報に基づき必要に応じて、投影光学系ＰＬ中の一対の蛍石レンズ（Ｌａ，Ｌｂなど）のうちの少なくとも１つの蛍石レンズを光軸廻りに微小角度だけ回転させることにより、計測誤差、加工誤差、位置決め誤差などに起因して発生した蛍石の固有複屈折の影響を低減する。また、光学調整工程Ｓ６では、投影光学系ＰＬの波面収差情報に基づき必要に応じて、投影光学系ＰＬ中の一対の蛍石レンズ（Ｌａ，Ｌｂなど）のうちの少なくとも１つの蛍石レンズを、光学的に等価な別の結晶軸方位関係になるように光軸廻りに所定角度だけ回転させることにより、計測誤差、加工誤差、位置決め誤差などに起因して発生した蛍石の固有複屈折の影響を低減する。なお、前述したように、蛍石レンズの光軸が結晶軸［１１１］とほぼ一致している場合、上述の所定角度は１２０度の整数倍である。また、蛍石レンズの光軸が結晶軸［１００］とほぼ一致している場合、上述の所定角度は９０度の整数倍である。
【００６８】
ところで、光学調整工程Ｓ６において線幅差の分布を比較的容易に均一化するには、結晶軸［１００］が光軸とほぼ一致するように配置された一対の蛍石レンズに対してよりも、結晶軸［１１１］が光軸とほぼ一致するように配置された一対の蛍石レンズに対して微小角度回転操作や所定角度回転操作を行うことが好ましい。また、結晶軸［１００］と光軸との角度Ａが０．５度以上で７度以下に配置された一対の蛍石レンズや、結晶軸［１１１］と光軸との角度Ｂが０．５度以上で７度以下に配置された一対の蛍石レンズに対して、所定角度回転操作を行うことが好ましい。
【００６９】
ここで、角度ＡおよびＢが０．５度よりも小さいと、蛍石レンズを光軸廻りに所定角度だけ回転させても結晶軸［１００］や［１１１］を光軸に対して十分に傾けることができず、結果として光学調整能力が不足するので好ましくない。一方、角度ＡおよびＢが７度よりも大きいと、蛍石レンズを光軸廻りに所定角度だけ回転させると結晶軸［１００］や［１１１］の光軸に対する傾きが大きくなり過ぎて、結果として光学調整能力が過剰になるので好ましくない。
【００７０】
次いで、光学調整工程Ｓ６を経て光学調整された投影光学系ＰＬの波面収差を再び計測する（Ｓ４）。そして、収差計測工程Ｓ４で計測した投影光学系ＰＬの波面収差が許容範囲内に収まっているか否かを再度判定する（Ｓ５）。判定工程Ｓ５において投影光学系ＰＬの波面収差が許容範囲内に収まっていると判定した場合には、本実施形態の製造方法が終了する。しかしながら、判定工程Ｓ５において投影光学系ＰＬの波面収差が許容範囲内に収まっていないと判定した場合には、判定工程Ｓ５においてＹＥＳの判定が得られるまで、光学調整工程Ｓ６および収差計測工程Ｓ４をさらに繰り返す。こうして、本実施形態では、レチクルＲのパターン像をウェハ（感光性基板）Ｗ上に形成するための投影光学系ＰＬを上述の製造方法を用いて製造し、製造された投影光学系ＰＬを所定の位置に組み込むことにより露光装置が得られる。
【００７１】
以上のように、本実施形態の製造方法では、投影光学系ＰＬの波面収差情報に基づき必要に応じて、投影光学系ＰＬ中の一対の蛍石レンズ（Ｌａ，Ｌｂなど）のうちの少なくとも１つの蛍石レンズを、光軸廻りに微小角度だけ回転させることにより、または光学的に等価な別の結晶軸方位関係になるように光軸廻りに所定角度だけ回転させることにより、計測誤差、加工誤差、位置決め誤差などに起因して発生した蛍石の固有複屈折の影響を低減することができる。その結果、蛍石の固有複屈折の影響を実質的に受けることなく良好な光学性能を有する投影光学系ＰＬを光学調整により実現することができる。
【００７２】
なお、上述の実施形態では、投影光学系ＰＬの結像性能を評価するために、投影光学系ＰＬの波面収差を計測している。しかしながら、これに限定されることなく、投影光学系ＰＬを介してその像面上に形成されるテストレチクルパターンの空間像を計測することにより、投影光学系ＰＬの結像性能を評価することもできる。あるいは、テストレチクルのパターンを投影光学系ＰＬを介して感光性基板上に焼き付けられる感光像（レジストなどの感光性材料が塗布された基板に形成される潜像を現像して得られるパターン像、あるいは潜像そのもの）を計測することにより、投影光学系ＰＬの結像性能を評価することもできる。
【００７３】
また、上述の実施形態では、レンズ加工工程Ｓ２に先立って蛍石の各結晶軸方位を計測しているが、これに限定されることなく、レンズ加工工程Ｓ２を経て形成された蛍石レンズの各結晶軸方位を計測することもできる。この場合、結晶軸方位に関する加工誤差を正確に把握することができ、この加工誤差情報（たとえば角度ＡやＢに関する情報）を参照して光学調整工程Ｓ６における光学調整（特に所定角度回転操作）を効率的に行うことができる。
【００７４】
また、上述の実施形態では、投影光学系ＰＬの製造方法（ひいては露光装置の製造方法）における光学調整に対して本発明を適用している。しかしながら、これに限定されることなく、製造済みの投影光学系ＰＬの調整方法（ひいては製造済みの露光装置の調整方法）における光学調整に対して本発明を適用することもできる。この場合、上述の結晶軸方位計測工程Ｓ１、レンズ加工工程Ｓ２および組立工程Ｓ３を行うことなく、収差計測工程Ｓ４、判定工程Ｓ５および光学調整工程Ｓ６だけを行うことになる。
【００７５】
また、上述の実施形態では、実際に組み立てた投影光学系ＰＬの結像性能を評価し、その評価結果に基づいて微小角度回転操作や所定角度回転操作のような光学調整を行っている。しかしながら、本発明では、これに限定されることなく、投影光学系ＰＬの組立に先立って、仮想的に組み立てた投影光学系ＰＬの結像性能をシミュレーションにより評価し、このシミュレーション結果に基づいて、各蛍石レンズ（各結晶透過部材）における所定結晶軸の光軸廻りの回転角度位置を最適化する第２実施形態も可能である。
【００７６】
第２実施形態の製造方法では、レンズ加工工程Ｓ２に先立って蛍石の各結晶軸方位を計測するか、あるいはレンズ加工工程Ｓ２を経て形成された蛍石レンズの各結晶軸方位を計測する。次いで、計測により得られた結晶軸方位情報を含むレンズデータに基づいて、仮想的に組み立てた投影光学系ＰＬにおいて発生が予想される波面収差などを光学シミュレーションにより求める。こうして、光学シミュレーションで得られた波面収差などを指標として、微小角度回転操作や所定角度回転操作を仮想的に行って、各蛍石レンズにおける所定結晶軸の光軸廻りの回転角度位置を最適化する。
【００７７】
なお、第２実施形態においても、レンズ加工工程Ｓ２を経て形成された蛍石レンズの各結晶軸方位を計測する方が、結晶軸方位に関する加工誤差を正確に把握することができ、この加工誤差情報（たとえば角度ＡやＢに関する情報）を参照して仮想的な所定角度回転操作を効率的に行うことができる。また、第２実施形態では、投影光学系ＰＬを実際に組み立てた後に、上述の収差計測工程Ｓ４、判定工程Ｓ５および光学調整工程Ｓ６を行っても良いし、投影光学系ＰＬを実際に組み立てた状態で製造方法を終了することもできる。
【００７８】
また、本発明では、次の条件式（１）を満足する蛍石レンズの半数以上の蛍石レンズについて、その加工後に各結晶軸方位を計測する第３実施形態も可能である。条件式（１）において、Ｃは各蛍石レンズ（各結晶透過部材）を通過する光線と光軸とがなす角度の最大値であり、Ｄは各蛍石レンズの中心厚であり、ＷＬ×１０^−６は使用光の波長である。
０．０４＜ｓｉｎＣ・Ｄ／ＷＬ （１）
【００７９】
一般に、条件式（１）を満足する蛍石レンズは、ウェハＷに比較的近い位置に配置される比較的厚い蛍石レンズであって、所望の結晶軸方位状態からの結晶軸のずれに伴って固有複屈折の影響が特に敏感に発生し易い。第３実施形態の製造方法では、条件式（１）を満足する蛍石レンズの半数以上の蛍石レンズについて加工後に各結晶軸方位を計測するので、固有複屈折の影響が特に敏感に発生し易い蛍石レンズの結晶軸方位に関する加工誤差を正確に把握することができる。その結果、第１実施形態と同様に、この加工誤差情報（たとえば角度ＡやＢに関する情報）を参照して光学調整工程Ｓ６における光学調整（特に所定角度回転操作）を効率的に行うことができる。また、第２実施形態と同様に、投影光学系ＰＬの組立に先立って、光学シミュレーションにより各蛍石レンズにおける所定結晶軸の光軸廻りの回転角度位置を最適化することができる。
【００８０】
ところで、本出願人は、たとえば特願２００１−２４３３２０号明細書および図面において、Ｆ_２レーザー光を用いる投影光学系として、凹面反射鏡（一般には曲面反射鏡）と、この凹面反射鏡への入射光および凹面反射鏡からの反射光の双方が通過するように配置された蛍石レンズ（結晶レンズ）とを含む反射屈折型の投影光学系を提案している。本発明では、このタイプの反射屈折型の投影光学系において、凹面反射鏡に対する入射光および反射光が通過する蛍石レンズについて、その加工後に各結晶軸方位を計測する第４実施形態も可能である。
【００８１】
一般に、凹面反射鏡に対する入射光および反射光が通過する蛍石レンズでは、光軸対する角度の比較的大きい光線が２回通過するので、所望の結晶軸方位状態からの結晶軸のずれに伴って固有複屈折の影響が特に敏感に発生し易い。第４実施形態の製造方法では、凹面反射鏡に対する入射光および反射光が通過する蛍石レンズについて加工後に各結晶軸方位を計測するので、固有複屈折の影響が特に敏感に発生し易い蛍石レンズの結晶軸方位に関する加工誤差を正確に把握することができる。その結果、第１実施形態と同様に、この加工誤差情報（たとえば角度ＡやＢに関する情報）を参照して光学調整工程Ｓ６における光学調整（特に所定角度回転操作）を効率的に行うことができる。また、第２実施形態と同様に、投影光学系ＰＬの組立に先立って、光学シミュレーションにより各蛍石レンズにおける所定結晶軸の光軸廻りの回転角度位置を最適化することができる。
【００８２】
上述の実施形態の露光装置では、照明装置によってレチクル（マスク）を照明し（照明工程）、投影光学系を用いてマスクに形成された転写用のパターンを感光性基板に露光する（露光工程）ことにより、マイクロデバイス（半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等）を製造することができる。以下、本実施形態の露光装置を用いて感光性基板としてのウェハ等に所定の回路パターンを形成することによって、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一例につき図１０のフローチャートを参照して説明する。
【００８３】
先ず、図１０のステップ３０１において、１ロットのウェハ上に金属膜が蒸着される。次のステップ３０２において、そのｌロットのウェハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。その後、ステップ３０３において、本実施形態の露光装置を用いて、マスク上のパターンの像がその投影光学系を介して、その１ロットのウェハ上の各ショット領域に順次露光転写される。その後、ステップ３０４において、その１ロットのウェハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップ３０５において、その１ロットのウェハ上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウェハ上の各ショット領域に形成される。
【００８４】
その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造される。上述の半導体デバイス製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスをスループット良く得ることができる。なお、ステップ３０１〜ステップ３０５では、ウェハ上に金属を蒸着し、その金属膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチングの各工程を行っているが、これらの工程に先立って、ウェハ上にシリコンの酸化膜を形成後、そのシリコンの酸化膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチング等の各工程を行っても良いことはいうまでもない。
【００８５】
また、本実施形態の露光装置では、プレート（ガラス基板）上に所定のパターン（回路パターン、電極パターン等）を形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得ることもできる。以下、図１１のフローチャートを参照して、このときの手法の一例につき説明する。図１１において、パターン形成工程４０１では、本実施形態の露光装置を用いてマスクのパターンを感光性基板（レジストが塗布されたガラス基板等）に転写露光する、所謂光リソグラフィ工程が実行される。この光リソグラフィー工程によって、感光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レジスト剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフィルター形成工程４０２へ移行する。
【００８６】
次に、カラーフィルター形成工程４０２では、Ｒ（Ｒｅｄ）、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）、Ｂ（Ｂｌｕｅ）に対応した３つのドットの組がマトリックス状に多数配列されたり、またはＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルターの組を複数水平走査線方向に配列されたりしたカラーフィルターを形成する。そして、カラーフィルター形成工程４０２の後に、セル組み立て工程４０３が実行される。セル組み立て工程４０３では、パターン形成工程４０１にて得られた所定パターンを有する基板、およびカラーフィルター形成工程４０２にて得られたカラーフィルター等を用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。セル組み立て工程４０３では、例えば、パターン形成工程４０１にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルター形成工程４０２にて得られたカラーフィルターとの間に液晶を注入して、液晶パネル（液晶セル）を製造する。
【００８７】
その後、モジュール組み立て工程４０４にて、組み立てられた液晶パネル（液晶セル）の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素子の製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する液晶表示素子をスループット良く得ることができる。
【００８８】
なお、上述の実施形態では、露光装置に搭載される投影光学系に対して本発明を適用しているが、これに限定されることなく、他の一般的な投影光学系に対して本発明を適用することもできる。また、上述の実施形態では、ＡｒＦエキシマレーザー光源またはＦ_２ レーザー光源を用いているが、これに限定されることなく、所定の波長光を供給する他の適当な光源を用いることもできる。
【００８９】
また、上述の実施形態では、マスクおよび基板を投影光学系に対して相対移動させながら基板の各露光領域に対してマスクパターンをスキャン露光するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置に対して本発明を適用している。しかしながら、これに限定されることなく、マスクと基板とを静止させた状態でマスクのパターンを基板へ一括的に転写し、基板を順次ステップ移動させて各露光領域にマスクパターンを逐次露光するステップ・アンド・リピート方式の露光装置に対して本発明を適用することもできる。
【００９０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、たとえば投影光学系の波面収差情報に基づき必要に応じて、複数の結晶透過部材のうちの少なくとも１つの結晶透過部材を、光軸廻りに微小角度だけ回転させることにより、または光学的に等価な別の結晶軸方位関係になるように光軸廻りに所定角度だけ回転させることにより、計測誤差、加工誤差、位置決め誤差などに起因して発生した結晶材料の固有複屈折の影響を低減することができる。
【００９１】
その結果、本発明では、結晶材料の固有複屈折の影響を実質的に受けることなく良好な光学性能を有する投影光学系を光学調整により実現することができる。したがって、本発明の露光装置および露光方法では、結晶材料の固有複屈折の影響を実質的に受けることなく良好な光学性能を有する投影光学系を用いて、高解像で高精度な投影露光を行うことができ、ひいては良好なマイクロデバイスを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】本実施形態の露光装置に搭載された投影光学系の製造方法を概略的に示すフローチャートである。
【図３】結晶軸方位計測工程Ｓ１の詳細を示すフローチャートである。
【図４】ラウエカメラを概略的に示す図である。
【図５】複屈折測定機の概略的な構成を示す図である。
【図６】蛍石の結晶軸方位について説明する図である。
【図７】ＡｒＦエキシマレーザー光源やＦ_２レーザー光源を使用する投影光学系の波面収差を計測するＰＤＩ方式の波面収差測定機の構成を概略的に示す図である。
【図８】蛍石レンズが所望の結晶軸方位状態から光軸廻りに微小角度だけ回転位置ずれした場合に、非走査方向であるＸ方向に沿って発生する線幅差の変化を模式的に示す図である。
【図９】蛍石レンズの光軸と一致する結晶軸が所望の結晶軸方位状態から光軸に対して走査方向であるＹ方向に傾いた場合に、非走査方向であるＸ方向に沿って発生する線幅差の変化を模式的に示す図である。
【図１０】マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法のフローチャートである。
【図１１】マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得る際の手法のフローチャートである。
【符号の説明】
ＬＳ 光源
ＩＬ 照明光学系
Ｒ レチクル
ＲＳ レチクルステージ
ＰＬ 投影光学系
Ｗ ウェハ
ＷＳ ウェハステージ
Ｌａ，Ｌｂ 一対の蛍石レンズ

Claims (25)

1. 固有複屈折性を有する結晶材料で形成された複数の結晶透過部材を含み、第１面の像を第２面上に形成する投影光学系の調整方法において、
   組み立てられた前記投影光学系の結像性能を評価する結像性能評価工程と、
   前記結像性能評価工程の評価結果に基づいて、前記複数の結晶透過部材のうちの少なくとも１つの結晶透過部材を光軸廻りに回転させて光学調整を行う光学調整工程とを含むことを特徴とする調整方法。
2. 前記結像性能評価工程は、前記投影光学系の収差を計測する収差計測工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の調整方法。
3. 前記結像性能評価工程は、前記投影光学系を介して前記第２面上に形成される空間像を計測する空間像計測工程を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の調整方法。
4. 前記結像性能評価工程は、前記投影光学系を介して感光性基板上に焼き付けられる感光像を計測する感光像計測工程を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の調整方法。
5. 前記複数の結晶透過部材のうちの一対の結晶透過部材は、その結晶軸［１１１］が前記光軸とほぼ一致するように配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の調整方法。
6. 前記光学調整工程は、前記複数の結晶透過部材のうちの少なくとも１つの結晶透過部材を前記光軸廻りに微小角度だけ回転させる微小角度回転工程を含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の調整方法。
7. 前記光学調整工程は、前記複数の結晶透過部材のうちの少なくとも１つの結晶透過部材を、光学的に等価な別の結晶軸方位関係になるように、前記光軸廻りに所定角度だけ回転させる所定角度回転工程を含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の調整方法。
8. 前記所定角度回転工程では、結晶軸［１００］と前記光軸との角度Ａが０．５度以上で７度以下に配置された結晶透過部材を、前記光軸廻りに約９０度の整数倍だけ回転させることを特徴とする請求項７に記載の調整方法。
9. 前記所定角度回転工程では、結晶軸［１１１］と前記光軸との角度Ｂが０．５度以上で７度以下に配置された結晶透過部材を、前記光軸廻りに約１２０度の整数倍だけ回転させることを特徴とする請求項７または８に記載の調整方法。
10. 前記複数の結晶透過部材を所定の形状に加工した後に各結晶透過部材の結晶軸方位を計測する方位計測工程をさらに含むことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の調整方法。
11. 固有複屈折性を有する結晶材料で形成された複数の結晶透過部材を含み、第１面の像を第２面上に形成する投影光学系の製造方法において、
    前記複数の結晶透過部材の各結晶軸方位を計測する方位計測工程と、
    前記方位計測工程の計測結果に基づいて、仮想的に組み立てた前記投影光学系の結像性能を評価するシミュレーション工程と、
    前記シミュレーション工程の評価結果に基づいて、各結晶透過部材における所定結晶軸の光軸廻りの回転角度位置を最適化する最適化工程とを含むことを特徴とする製造方法。
12. 前記方位計測工程は、前記複数の結晶透過部材を所定の形状に加工した後に各結晶透過部材の結晶軸方位を計測する工程を含むことを特徴とする請求項１１に記載の製造方法。
13. 前記最適化工程は、前記複数の結晶透過部材のうちの少なくとも１つの結晶透過部材を前記光軸廻りに微小角度だけ仮想的に回転させる微小角度回転工程を含むことを特徴とする請求項１１または１２に記載の製造方法。
14. 前記最適化工程は、前記複数の結晶透過部材のうちの少なくとも１つの結晶透過部材を、光学的に等価な別の結晶軸方位関係になるように、前記光軸廻りに所定角度だけ仮想的に回転させる所定角度回転工程を含むことを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載の製造方法。
15. 前記所定角度回転工程では、結晶軸［１００］と前記光軸との角度Ａが０．５度以上で７度以下に配置された結晶透過部材を、前記光軸廻りに約９０度の整数倍だけ仮想的に回転させることを特徴とする請求項１４に記載の製造方法。
16. 前記所定角度回転工程では、結晶軸［１１１］と前記光軸との角度Ｂが０．５度以上で７度以下に配置された結晶透過部材を、前記光軸廻りに約１２０度の整数倍だけ仮想的に回転させることを特徴とする請求項１４または１５に記載の製造方法。
17. 固有複屈折性を有する結晶材料で形成された複数の結晶透過部材を含み、第１面の像を第２面上に形成する投影光学系の製造方法において、
    前記複数の結晶透過部材を所定の形状に加工する加工工程と、
    各結晶透過部材を通過する光線と光軸とがなす角度の最大値をＣとし、各結晶透過部材の中心厚をＤとし、使用光の波長をＷＬ×１０^−６とするとき、
    ０．０４＜ｓｉｎＣ・Ｄ／ＷＬ
    の条件を満足する結晶透過部材の半数以上の結晶透過部材について、前記加工工程を経た後に各結晶透過部材の結晶軸方位を計測する方位計測工程を含むことを特徴とする製造方法。
18. 曲面反射鏡と、該曲面反射鏡への入射光および前記曲面反射鏡からの反射光の双方が通過するように配置されて固有複屈折性を有する結晶材料で形成された結晶レンズとを含み、第１面の像を第２面上に形成する反射屈折型の投影光学系の製造方法において、
    前記結晶レンズを所定の形状に加工する加工工程と、
    前記加工工程の後に前記結晶レンズの結晶軸方位を計測する方位計測工程とを含むことを特徴とする製造方法。
19. 固有複屈折性を有する結晶材料で形成された複数の結晶透過部材を含み、第１面の像を第２面上に形成する投影光学系の製造方法において、
    請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の調整方法にしたがって前記投影光学系を調整する工程を含むことを特徴とする製造方法。
20. 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の調整方法を用いて製造されたことを特徴とする投影光学系。
21. 請求項１１乃至１９のいずれか１項に記載の製造方法を用いて製造されたことを特徴とする投影光学系。
22. 請求項２０または２１に記載の投影光学系を備え、
    前記第１面に配置されたマスクのパターンを前記投影光学系を介して前記第２面に配置された感光性基板上に露光することを特徴とする露光装置。
23. 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の調整方法を用いて製造された投影光学系を介して、前記第１面に配置されたマスクのパターンを前記第２面に配置された感光性基板上に露光することを特徴とする露光方法。
24. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載の調整方法を用いて調整された投影光学系を介して、前記第１面に配置されたマスクのパターンを前記第２面に配置された感光性基板上に露光することを特徴とする露光方法。
25. 請求項１１乃至１９のいずれか１項に記載の製造方法を用いて製造された投影光学系を介して、前記第１面に配置されたマスクのパターンを前記第２面に配置された感光性基板上に露光することを特徴とする露光方法。

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