JP4006226B2 - 光学素子の製造方法、光学素子、露光装置及びデバイス製造方法及びデバイス - Google Patents
光学素子の製造方法、光学素子、露光装置及びデバイス製造方法及びデバイス Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般には、光学素子の製造方法に係り、特に、薄膜を有する透過型の光学素子の製造方法に関する。本発明は、例えば、真空紫外域から遠赤外域までの広い波長範囲において用いられる各種光学素子、レンズ、窓材、プリズム等に好適であるフッ化カルシウム、フッ化マグネシウム等のフッ化物系結晶材料からなる光学素子の製造に好適である。
【０００２】
【従来の技術】
蛍石結晶は白色光に対する分散性が少なく、また紫外線域より短波長な光の透過率が良い等、他の光学材料には無い優れた特長があり、以前から高解像低収差の望遠鏡レンズに用いられている。最近では波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザー、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー及び波長約１５７ｎｍのＦ２エキシマレーザー等の短波長光を光源とした露光装置の照明光学系や投影光学系のレンズへの適用が検討されている。しかし、光の吸収、散乱及び干渉は短波長光ほど顕著であり、光源からの光の短波長化に伴って、レンズやミラーなどの光学素子の表面での光の反射はますます無視できなくなっている。
【０００３】
一般的に、光学基板を光学系に用いる場合には、反射率を減少させることにより光学素子の透過率を増加させる目的や、光学系の表面反射に起因するフレア及びゴーストを取り除く目的から光学素子上へ反射防止膜のコーティングが広く行われている。
【０００４】
反射防止膜は、光学薄膜設計により膜構成が決められる。膜材料は酸化物系物質又はフッ化物系物質の誘電体が用いられる。反射防止膜の形成方法としては、プラズマ中のイオンをターゲット表面に衝突させ、ターゲット原子を弾き出すことにより所望の薄膜を基板上に形成するスパッタ法や、高温空間あるいはプラズマや光等により活性化された空間における化学反応を利用して所望の薄膜を形成するＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、電子ビームやヒーターで薄膜物質を加熱し、蒸発させることにより所望の薄膜を基板上に形成する真空蒸着法等がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、プラズマを利用して薄膜を形成するスパッタ法やＣＶＤ法、電子銃を利用して薄膜を形成する真空蒸着法によって基板上に薄膜を形成すると、イオン、電子と基板との間に電位差が生じ、イオンや電子が基板へ突入して基板及び基板上に形成された薄膜にダメージを与えていた。
【０００６】
かかるダメージは、化合物の組成比を変化させたり、又、結晶性を損なわせたりして光学素子の光学的特性を劣化させてしまう。そのダメージの中に、光学的吸収（光を吸収する所謂カラーセンター）の発生というものがある。例えば、基板としてフッ化カルシウムから成る基板を使用した場合、そのフッ化カルシウムはイオン結晶であるためＣａ２＋とＦ−の電気的結合によって構成されている。ここで、Ｆ−が抜けており、電気的に不安定且つ高温状態の場合には、ｅ−（エレクトロン）が存在すると、電気的安定を求めて、ｅ−がＦ−の抜けている箇所に入ってしまう。すると、光学的吸収が発生し、電気的には安定しているが光が透過しにくくなり、透過率が減少するという現象が起こるのである。特に、３００ｎｍ以下の光の波長域において光学的吸収が顕著に表れ、透過型の光学素子は透過率が減少し、所望の光学的特性が得られないという問題を生じさせる。また、このカラーセンターは基板又は薄膜の材料としてイオン結合している物質を使用した場合に発生しやすい。
【０００７】
そこで、本発明は、基板上に薄膜を作製した際に発生する光学的吸収を低減することができ、優れた光学特性を有する光学素子を製造することができる光学素子の製造方法、露光装置、デバイス製造方法及びデバイス提供することを例示的目的とする。本発明は、特に、基板がフッ化物結晶からなる場合に有効である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の一側面としての光学素子の製造方法は、基板上に薄膜を形成してなる光学素子の製造方法において、イオン結晶を有する基板上に薄膜を形成するステップと、前記薄膜を形成した基板に光を照射することにより、前記薄膜を形成するステップで発生したカラーセンターを取り除く照射ステップとを有し、前記照射ステップは、低圧水銀灯から前記光を照射することを特徴とする。
【００１３】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明者は、スパッタ法、ＣＶＤ法及び真空蒸着法によってフッ化物基板上に薄膜（反射防止膜）を形成した後の光学的吸収による光学素子の透過率の減少を回復させる（カラーセンターを取り除く）方法を鋭意検討した結果、反射防止膜形成後に光を照射することが有効であることを発見した。
【００１５】
本発明は、基板上に薄膜を作製する際に基板に発生した光学的吸収を、光を照射することにより解消する方法である。
【００１６】
先に述べた、基板中に発生したダメ−ジは、エネルギ−を与えることにより、原子間で再結合したり、また格子間の原子が再配列することと等により回復される。そのエネルギ−は、熱エネルギ−でも良いのだが、熱エネルギ−は化合物中のガス原子を物質から遊離させ、逆に光学的吸収を引き起こすことがある。一方、光エネルギーは、そのような熱エネルギーを与えることにより引き起こす弊害を生じさせないため有効なエネルギーであるといえる。特に、可視光を発するハロゲンランプ等より、低圧水銀灯のような紫外域の光を発する光源を用いた方が光エネルギーが大きいため光学的吸収を低減させる効果が高い。また、レーザー光、特に、波長が３００ｎｍ以下のＫｒＦエキシマレーザー、ＡｒＦエキシマレーザー及びＦ２エキシマレーザー等も光学的吸収を低減させる効果が高い。
【００１７】
以下、添付図面を参照して、本発明の例示的一様態である光照射装置１について説明する。ここで、図１は、本発明の光照射装置１の概略断面図である。光照射装置１は、薄膜形成後の光学素子に光照射し、かかる光照射によって薄膜形成時に受けた光学素子のダメージを回復させる。光照射装置１は、図１で示すように、チャンバ１０と、ガス導入機構２０と、照射部３０と、制御部４０と基板ホルダー５０とを有する。本発明の光照射装置１は、フッ化カルシウム等のフッ化物結晶からなる光学素子の反射防止膜形成後の光学的吸収の低減（即ち、透過率の回復）のために使用される場合に、特に効果的である。但し、光照射装置１はこれらの実施例に限定をするものではなく、本発明の目的が達成される範囲において、各構成要素が置換されてもよい。
【００１８】
チャンバ１０は、側壁や底部が、例えば、アルミニウムなどの導体により構成されてその内部が外気と遮断され、所定の雰囲気に維持されている。所定の雰囲気は、例えば、大気、酸素、窒素、不活性ガス及びそれらの混合物等である。特に、チャンバ１０を酸素を含む雰囲気に維持して、後述する照射部３０によって基板１００（即ち、光学素子）に紫外光を照射した場合、紫外光は酸素ガス中で活性化酸素を生成し、基板１００の表面に付着した汚染物質である有機物質を活性化する。活性化酸素と酸素分子からオゾンが生成され、オゾンは紫外光を受けると励起状態の活性化酸素に変化し、有機物を分解及び揮発する。しかし、その後はしばらく上記のいずれかのガスを後述するガス導入機構２０を介して供給するか、例えば、チャンバ１０に接続されたステンレス製のガス排気管を有する図示しないガス排気機構によりオゾン等の有害ガスをパージ（排気）する。ガス排気機構は、ガス排気管を介し外部に排出されるオゾンを分解するための図示しないオゾン分解フィルターを有する。チャンバ１０の上部には照射部３０、側部にはガス導入機構２０が設けられているが、かかる形態は例示的であり、これに限定されないことはいうまでもない。
【００１９】
ガス導入機構２０は、酸素ボンベ２２、窒素ボンベ２４、バルブ（又は開閉弁）２６、例えば、ステンレス製のガス供給管２８とを有する。ガス導入機構２０は、ガス供給管２８に接続され、例えば、石英パイプ製の図示しないガス供給ノズルを介してチャンバ１０に接続される。また、ガス導入機構２０は、酸素及び窒素の流量を制御する図示しないマスフローコントローラ、導入される酸素及び窒素に含まれるパーティクル及び有機物を除去するフィルターを更に有する。代替的に、ガス導入機構２０は、酸素及び窒素の代わりに空気又は不活性ガスをチャンバ１０に供給する。
【００２０】
酸素ボンベ２２は、チャンバ１０の内部に清浄な酸素を供給する。酸素は、１９０ｎｍ乃至２４０ｎｍにヘルツベルグ（Ｈｅｒｚｂｅｒｇ）吸収帯を有し、紫外光と反応してオゾンや活性化酸素を発生する。上述したように、オゾン及び活性化酸素は、有機物などの汚染物質の酸化分解を加速する。ガス導入機構２０は、酸素の代わりにオゾンを導入してもよい。
【００２１】
窒素ボンベ２４は、チャンバ１０の内部に清浄な窒素を供給する。窒素は、例えば、室温且つ低い湿度で導入される。
【００２２】
バルブ２６は、ガス供給管２８上の任意の位置に設けられ、酸素ボンベ２２及び窒素ボンベ２４からチャンバ１０へのガス供給の開閉を共通して行う。
【００２３】
照射部３０は、例えば、光源として一又は複数の低圧水銀灯を使用する。低圧水銀灯は、通常紫外域の光を発することができる。また、照射部３０に使用可能な光源は低圧水銀灯に限定されるものではなく、例えば、波長が３００ｎｍ以下のＡｒＦエキシマレーザー、ＫｒＦエキシマレーザー、Ｆ２エキシマレーザーなどを使用してもよいし、可視光を発するハロゲンランプ等を使用することもでき、その個数も限定されない。
【００２４】
制御部４０は、照射部３０に接続され、照射部３０の光照射を制御する。制御部４０は、光照射される基板１００の材料、基板１００に形成された薄膜（反射防止膜）の膜厚及び材料によって、照射光の照度、照射時間等を制御する。照射時間は光学的吸収量によって様々であるが、通常、照射時間に対して光学的吸収量の変化がなくなるまで光照射を続ける。例えば、照度は０．０２ｍＪ／ｃｍ２以上、照射時間は５分以上、照度と照射時間の積を０．１ｍＪ・分／ｃｍ２以上とすると効果的である。
【００２５】
基板ホルダー５０は、図１においては一対設けられているがその数は問わない。基板ホルダー５０は、薄膜が形成された面が照射部３０に対向するように基板１００を支持するが、支持の方法は問わないことはいうまでもない。基板ホルダー５０は、当業界で周知のいかなる構成をも適用することができるので、ここでは詳しい説明は省略する。
【００２６】
基板１００には薄膜（反射防止膜、例えば、酸化ケイ素、フッ化マグネシウム）が形成されている。本実施例における基板１００は、フッ化物結晶（例えば、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、フッ化バリウム等）で構成され、薄膜形成は、プラズマを利用するスパッタ法やＣＶＤ法、電子銃を利用する真空蒸着法等によって行われる。反射防止膜を設けることによって、例えば、入射角度が垂直近傍ではＰ偏光及びＳ偏光の反射率を抑え透過率を上げると共に表面反射に起因するフレアやゴーストを取り除くことができる。
【００２７】
動作にあたっては、まず、基板１００を基板ホルダー５０に設置し、基板１００の薄膜が形成された表面を照射部３０の下方に位置するところに置く。次に、チャンバ１０の内部を図示しないガス排気機構によってパージすると共にガス導入機構２０を介してガス（例えば、酸素、窒素、不活性ガス等）を供給し、チャンバ１０を所望の雰囲気に維持する。更に、制御部４０が基板１００の材料、基板１００に形成された薄膜の膜厚及び材料に基づいて照射部３０を制御し、照射部３０より任意の照度及び照射時間で基板１００に光照射が行われる。
【００２８】
以上の本発明の例示的一様態である光照射装置の機能を、薄膜形成を行う装置に持たせることにより、薄膜形成を行う装置から光照射装置に基板を移動させる労力の軽減や、その移動時における基板へのゴミ付着の防止をすることもできる。
【００２９】
本発明者は、基板１００、薄膜の材料及び形成方法、照射光の種類及び照射時間を変えて数多くの薄膜が形成された基板に光照射し、光学特性（透過率及び反射率）の測定を行い、光学的吸収を算出した。
【００３０】
【実施例】
【実施例１】
まず、基板１００となる２面が研磨された厚さ２ｍｍの平板状のフッ化カルシウム（ＣａＦ２）基板上にスパッタ法を用いて膜厚約１００ｎｍの酸化シリコン（ＳｉＯ２）薄膜を作製した。薄膜作製後、直ちにこの光学素子の透過率及び反射率を分光光度計を用いて測定し、光学的吸収率を算出した。
【００３１】
次に、この光学素子に低圧水銀灯（光照射装置１の照射部３０を低圧水銀灯とする）の光を２時間照射した。低圧水銀灯の光を照射後、再度、この光学素子の透過率及び反射率を分光光度計を用いて測定し、光学的吸収率を算出した。
【００３２】
測定された透過率及び反射率からの波長１９３ｎｍにおける光学的吸収率の算出結果は、薄膜作製直後は２．１％だったのに対して、低圧水銀灯を照射後は０．１％まで低減された。以上のことから、薄膜形成後の光学素子に低圧水銀灯を照射すると光学的吸収率が低減されたことがわかる。即ち、スパッタ法を用いて酸化シリコン薄膜を作製した際にダメージ（カラーセンターの発生）を受け、透過率の低下したフッ化カルシウムからなる光学素子に低圧水銀灯を照射することが透過率の回復に有効であることがわかる。
【００３３】
【実施例２】
まず、基板１００となる２面が研磨された厚さ２ｍｍの平板状のフッ化カルシウム（ＣａＦ２）基板上に電子ビームで加熱しながらフッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）を蒸発させ、膜厚約１００ｎｍのフッ化マグネシウム薄膜を作製した。薄膜作製後、直ちにこの光学素子の透過率及び反射率を分光光度計を用いて測定し、光学的吸収率を算出した。
【００３４】
次に、この光学素子に低圧水銀灯（光照射装置１の照射部３０を低圧水銀灯とする）を１時間照射した。低圧水銀灯を照射後、再度、この光学素子の透過率及び反射率を分光光度計を用いて測定し、光学的吸収率を算出した。
【００３５】
測定された透過率及び反射率からの波長２４８ｎｍにおける光学的吸収率の算出結果は、薄膜作製直後は１．６％だったのに対して、低圧水銀灯を照射後は０．２％まで低減された。以上のことから、薄膜形成後の光学素子に低圧水銀灯を照射すると光学的吸収率が低減されたことがわかる。即ち、真空蒸着法を用いてフッ化マグネシウム薄膜を作製した際にダメージ（カラーセンターの発生）を受け、透過率の低下したフッ化カルシウムからなる光学素子に低圧水銀灯を照射することが透過率の回復に有効であることがわかる。
【００３６】
【実施例３】
実施例２と同様に、まず、基板１００となる２面が研磨された厚さ２ｍｍの平板状のフッ化カルシウム（ＣａＦ２）基板上に電子ビームで加熱しながらフッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）を蒸発させ、膜厚約１００ｎｍのフッ化マグネシウム薄膜を作製した。薄膜作製後、直ちにこの光学素子の透過率及び反射率を分光光度計を用いて測定し、光学的吸収率を算出した。
【００３７】
次に、この光学素子にＫｒＦエキシマレーザー（光照射装置１の照射部３０をＫｒＦエキシマレーザーとする）を３０分照射した。ＫｒＦエキシマレーザーを照射後、再度、この光学素子の透過率及び反射率を分光光度計を用いて測定し、光学的吸収率を算出した。
【００３８】
測定された透過率及び反射率からの波長２４８ｎｍにおける光学的吸収率の算出結果は、薄膜作製直後は１．６％だったのに対して、低圧水銀灯を照射後は０．１％まで低減された。以上のことから、薄膜形成後の光学素子にＫｒＦエキシマレーザーを照射すると低圧水銀灯を照射するよりも更に光学的吸収率が低減されたことがわかる。即ち、真空蒸着法を用いてフッ化マグネシウム薄膜を作製した際にダメージ（カラーセンターの発生）を受け、透過率の低下したフッ化カルシウムからなる光学素子にＫｒＦエキシマレーザーを照射することが低圧水銀灯を照射するよりも透過率の回復に有効であることがわかる。
【００３９】
【実施例４】
実施例１と同様に、まず、基板１００となる２面が研磨された厚さ２ｍｍの平板状のフッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）基板上にスパッタ法を用いて膜厚約１００ｎｍのアルミナ薄膜を作製した。薄膜作製後、直ちにこの光学素子の透過率及び反射率を分光光度計を用いて測定し、光学的吸収率を算出した。
【００４０】
次に、この光学素子にＡｒＦエキシマレーザー（光照射装置１の照射部３０をＡｒＦエキシマレーザーとする）を１時間照射した。ＡｒＦエキシマレーザーを照射後、再度、この光学素子の透過率及び反射率を分光光度計を用いて測定し、光学的吸収率を算出した。
【００４１】
測定された透過率及び反射率からの波長１９３ｎｍにおける光学的吸収率の算出結果は、薄膜作製直後は１．５％だったのに対して、ＡｒＦエキシマレーザーを照射後は０．５％まで低減された。以上のことから、薄膜形成後の光学素子にＡｒＦエキシマレーザーを照射すると光学的吸収率が低減されたことがわかる。即ち、スパッタ法を用いてアルミナ薄膜を作製した際にダメージ（カラーセンターの発生）を受け、透過率の低下したフッ化マグネシウムからなる光学素子にＡｒＦエキシマレーザーを照射することが透過率の回復に有効であることがわかる。
【００４２】
【実施例５】
実施例１と同様に、まず、基板１００となる２面が研磨された厚さ２ｍｍの平板状のフッ化カルシウム（ＣａＦ２）基板両面にスパッタ法を用いて波長１９３ｎｍに対する反射防止膜を作製した。反射防止膜作製後、直ちにこの光学素子の透過率及び反射率を分光光度計を用いて測定し、光学的吸収率を算出した。
【００４３】
次に、この光学素子に低圧水銀灯（光照射装置１の照射部３０を低圧水銀灯とする）を１時間照射した。低圧水銀灯を照射後、再度、この光学素子の透過率及び反射率を分光光度計を用いて測定し、光学的吸収率を算出した。
【００４４】
測定された透過率、反射率及び算出された光学的吸収の結果を図２に示す。同図は、横軸に光学素子に入射する光の波長を、左側の横軸に光学素子の透過率を、右側の横軸に光学素子の反射率及び光学的吸収率を採用し、反射防止膜作製直後及び低圧水銀灯照射後の光学素子の光学特性を示す。
【００４５】
図２を参照するに、低圧水銀灯を照射すると、光学素子の反射率はほとんど変化しないが、透過率が大幅に増加している。以上のことから、反射防止膜形成後の光学素子に低圧水銀灯を照射すると光学的吸収率が低減されたことがわかる。即ち、スパッタ法を用いて反射防止膜を基板両面に作製した際にダメージ（カラーセンターの発生）を受け、透過率の低下したフッ化カルシウムからなる光学素子に低圧水銀灯を照射することが透過率の回復に有効であることがわかる。
【００４６】
以下、図３を参照して、本発明の例示的な露光装置１０００について説明する。ここで、図３は、露光装置１０００の概略ブロック図である。露光装置１０００は、図３に示すように、回路パターンが形成されたマスク又はレチクル（本出願ではこれらの用語を交換可能に使用する）１２００を照明する照明装置１１００と、プレートを支持するステージ１４５０と、照明された回路パターンをプレート１４００に投影する投影光学系１３００とを有する。
【００４７】
露光装置１０００は、例えば、ステップアンドリピート方式やステップアンドスキャン方式でマスク１２００に形成された回路パターンをプレート１４００に露光する投影露光装置である。かかる露光装置は、サブミクロンやクオーターミクロン以下のリソグラフィ工程に好適であり、以下、本実施形態ではステップアンドスキャン方式の露光装置（「スキャナー」とも呼ばれる）を例に説明する。ここで、「ステップアンドスキャン方式」は、マスクに対してウェハを連続的にスキャンしてマスクパターンをウェハに露光すると共に、１ショットの露光終了後ウェハをステップ移動して、次のショットの露光領域に移動する露光方法である。「ステップアンドリピート方式」は、ウェハのショットの一括露光ごとにウェハをステップ移動して次のショットを露光領域に移動する露光方法である。
【００４８】
照明装置１１００は、転写用の回路パターンが形成されたマスク１２００を照明し、光源部１１２０と照明光学系１１４０とを有する。
【００４９】
光源部１１２０は、例えば、光源としてレーザーを使用する。レーザーは、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザー、波長約１５３ｎｍのＦ２エキシマレーザーなどを使用することができるが、レーザーの種類はエキシマレーザーに限定されず、例えば、ＹＡＧレーザーを使用してもよいし、そのレーザーの個数も限定されない。例えば、独立に動作する２個の固体レーザーを使用すれば固体レーザー間相互のコヒーレンスはなく、コヒーレンスに起因するスペックルはかなり低減する。さらにスペックルを低減するために光学系を直線的又は回転的に揺動させてもよい。また、光源部１１２０にレーザーが使用される場合、レーザー光源からの平行光束を所望のビーム形状に整形する光束整形光学系、コヒーレントなレーザー光束をインコヒーレント化するインコヒーレント化光学系を使用することが好ましい。また、光源部１１２０に使用可能な光源はレーザーに限定されるものではなく、一又は複数の水銀ランプやキセノンランプなどのランプも使用可能である。
【００５０】
照明光学系１１４０は、マスク１２００を照明する光学系であり、レンズ、ミラー、ライトインテグレーター、絞り等を含む。例えば、コンデンサーレンズ、ハエの目レンズ、開口絞り、コンデンサーレンズ、スリット、結像光学系の順で整列する等である。照明光学系１１４０は、軸上光、軸外光を問わず使用することができる。ライトインテグレーターは、ハエの目レンズや２組のシリンドリカルレンズアレイ（又はレンチキュラーレンズ）板を重ねることによって構成されるインテグレーター等を含むが、光学ロッドや回折素子に置換される場合もある。かかる照明光学系１１４０のレンズなどの光学素子に本発明の光照射装置１で光照射された光学素子を使用することができる。
【００５１】
マスク１２００は、例えば、石英製で、その上には転写されるべき回路パターン（又は像）が形成され、図示しないマスクステージに支持及び駆動される。マスク１２００から発せられた回折光は投影光学系１３００を通りプレート１４００上に投影される。プレート１４００は、ウェハや液晶基板などの被処理体でありレジストが塗布されている。マスク１２００とプレート１４００とは共役の関係にある。スキャナーの場合は、マスク１２００とプレート１４００を走査することによりマスク１２００のパターンをプレート１４００上に転写する。ステッパーの場合は、マスク１２００とプレート１４００を静止させた状態で露光が行われる。
【００５２】
投影光学系１３００は、複数のレンズ素子のみからなる光学系、複数のレンズ素子と少なくとも一枚の凹面鏡とを有する光学系（カタディオプトリック光学系）、複数のレンズ素子と少なくとも一枚のキノフォームなどの回折光学素子とを有する光学系、全ミラー型の光学系等を使用することができる。色収差の補正が必要な場合には、互いに分散値（アッベ値）の異なるガラス材からなる複数のレンズ素子を使用したり、回折光学素子をレンズ素子と逆方法の分散が生じるように構成したりする。かかる投影光学系１３００のレンズなどの光学素子に本発明の光照射装置１で光照射された光学素子を使用することができる。
【００５３】
プレート１４００にはフォトレジストが塗布されている。フォトレジスト塗布工程は、前処理と、密着性向上剤塗布処理と、フォトレジスト塗布処理と、プリベーク処理とを含む。前処理は、洗浄、乾燥などを含む。密着性向上剤塗布処理は、フォトレジストと下地との密着性を高めるための表面改質（即ち、界面活性剤塗布による疎水性化）処理であり、ＨＭＤＳ（Ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌ−ｄｉｓｉｌａｚａｎｅ）などの有機膜をコート又は蒸気処理する。プリベークは、ベーキング（焼成）工程であるが現像後のそれよりもソフトであり、溶剤を除去する。
【００５４】
ステージ１４５０は、プレート１４００を支持する。ステージ１４５０は、当業界で周知のいかなる構成をも適用することができるので、ここでは詳しい構造及び動作の説明は省略する。例えば、ステージ１４５０は、リニアモーターを利用してＸＹ方向にプレート１４００を移動することができる。マスク１２００とプレート１４００は、例えば、同期走査され、ステージ１４５０と図示しないマスクステージの位置は、例えば、レーザー干渉計などにより監視され、両者は一定の速度比率で駆動される。ステージ１４５０は、例えば、ダンパを介して床等の上に支持されるステージ定盤上に設けられ、マスクステージ及び投影光学系１３００は、例えば、鏡筒定盤は床等に載置されたベースフレーム上にダンパ等を介して支持される図示しない鏡筒定盤上に設けられる。
【００５５】
露光において、光源部１１２０から発せられた光束は、照明光学系１１４０によりマスク１２００を、例えば、ケーラー照明する。マスク１２００を通過してマスクパターンを反映する光は投影光学系１３００によりプレート１４００に結像される。露光装置１０００が使用する照明光学系１１４０及び投影光学系１３００は、本発明によるかかる照明光学系１１４０のレンズなどの光学素子に本発明の光照射装置１で光照射された光学素子を含んで紫外光、遠赤外光及び真空紫外光を高い透過率で透過するので、高いスループットで経済性よくデバイス（半導体素子、ＬＣＤ素子、撮像素子（ＣＣＤなど）、薄膜磁気ヘッドなど）を提供することができる。
【００５６】
次に、図４及び図５を参照して、上述の露光装置１０００を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図４は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ１（回路設計）では、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マスクを製作する。ステップ３（ウェハ製造）では、シリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は、前工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いてリソグラフィ技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。ステップ５（組み立て）は、後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成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で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、それが出荷（ステップ７）される。
【００５７】
図５は、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。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（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウェハ上に電極を蒸着などによって形成する。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、ウェハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置１０００によってマスクの回路パターンをウェハに露光する。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、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。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。本実施例の製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。
【００５８】
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれらに限定されずその要旨の範囲内で様々な変形や変更が可能である。
【００５９】
【発明の効果】
本発明の光学素子製造方法、光学素子、露光装置及びデバイス製造方法によれば、フッ化物結晶からなる基板上に薄膜を作製した際に発生する光学的吸収を低減することができ、優れた光学特性を有する光学素子を提供することができる。また、かかる光学素子を搭載した露光装置を使用したデバイス製造方法は高品位な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】 本発明の一側面としての光照射装置の概略断面図である。
【図２】 入射する光の波長に対する本発明の光照射を行った光学素子の光学特性を示すグラフである。
【図３】 本発明の一側面としての露光装置の概略ブロック図である。
【図４】 本発明の露光装置を有するデバイス製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図５】 図４に示すステップ４の詳細なフローチャートである。
【符号の説明】
１ 光照射装置
１０ チャンバ
２０ ガス導入機構
３０ 照射部
４０ 制御部
５０ 基板ホルダー
１００ 基板
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般には、光学素子の製造方法に係り、特に、薄膜を有する透過型の光学素子の製造方法に関する。本発明は、例えば、真空紫外域から遠赤外域までの広い波長範囲において用いられる各種光学素子、レンズ、窓材、プリズム等に好適であるフッ化カルシウム、フッ化マグネシウム等のフッ化物系結晶材料からなる光学素子の製造に好適である。
【０００２】
【従来の技術】
蛍石結晶は白色光に対する分散性が少なく、また紫外線域より短波長な光の透過率が良い等、他の光学材料には無い優れた特長があり、以前から高解像低収差の望遠鏡レンズに用いられている。最近では波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザー、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー及び波長約１５７ｎｍのＦ２エキシマレーザー等の短波長光を光源とした露光装置の照明光学系や投影光学系のレンズへの適用が検討されている。しかし、光の吸収、散乱及び干渉は短波長光ほど顕著であり、光源からの光の短波長化に伴って、レンズやミラーなどの光学素子の表面での光の反射はますます無視できなくなっている。
【０００３】
一般的に、光学基板を光学系に用いる場合には、反射率を減少させることにより光学素子の透過率を増加させる目的や、光学系の表面反射に起因するフレア及びゴーストを取り除く目的から光学素子上へ反射防止膜のコーティングが広く行われている。
【０００４】
反射防止膜は、光学薄膜設計により膜構成が決められる。膜材料は酸化物系物質又はフッ化物系物質の誘電体が用いられる。反射防止膜の形成方法としては、プラズマ中のイオンをターゲット表面に衝突させ、ターゲット原子を弾き出すことにより所望の薄膜を基板上に形成するスパッタ法や、高温空間あるいはプラズマや光等により活性化された空間における化学反応を利用して所望の薄膜を形成するＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、電子ビームやヒーターで薄膜物質を加熱し、蒸発させることにより所望の薄膜を基板上に形成する真空蒸着法等がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、プラズマを利用して薄膜を形成するスパッタ法やＣＶＤ法、電子銃を利用して薄膜を形成する真空蒸着法によって基板上に薄膜を形成すると、イオン、電子と基板との間に電位差が生じ、イオンや電子が基板へ突入して基板及び基板上に形成された薄膜にダメージを与えていた。
【０００６】
かかるダメージは、化合物の組成比を変化させたり、又、結晶性を損なわせたりして光学素子の光学的特性を劣化させてしまう。そのダメージの中に、光学的吸収（光を吸収する所謂カラーセンター）の発生というものがある。例えば、基板としてフッ化カルシウムから成る基板を使用した場合、そのフッ化カルシウムはイオン結晶であるためＣａ２＋とＦ−の電気的結合によって構成されている。ここで、Ｆ−が抜けており、電気的に不安定且つ高温状態の場合には、ｅ−（エレクトロン）が存在すると、電気的安定を求めて、ｅ−がＦ−の抜けている箇所に入ってしまう。すると、光学的吸収が発生し、電気的には安定しているが光が透過しにくくなり、透過率が減少するという現象が起こるのである。特に、３００ｎｍ以下の光の波長域において光学的吸収が顕著に表れ、透過型の光学素子は透過率が減少し、所望の光学的特性が得られないという問題を生じさせる。また、このカラーセンターは基板又は薄膜の材料としてイオン結合している物質を使用した場合に発生しやすい。
【０００７】
そこで、本発明は、基板上に薄膜を作製した際に発生する光学的吸収を低減することができ、優れた光学特性を有する光学素子を製造することができる光学素子の製造方法、露光装置、デバイス製造方法及びデバイス提供することを例示的目的とする。本発明は、特に、基板がフッ化物結晶からなる場合に有効である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の一側面としての光学素子の製造方法は、基板上に薄膜を形成してなる光学素子の製造方法において、イオン結晶を有する基板上に薄膜を形成するステップと、前記薄膜を形成した基板に光を照射することにより、前記薄膜を形成するステップで発生したカラーセンターを取り除く照射ステップとを有し、前記照射ステップは、低圧水銀灯から前記光を照射することを特徴とする。
【００１３】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明者は、スパッタ法、ＣＶＤ法及び真空蒸着法によってフッ化物基板上に薄膜（反射防止膜）を形成した後の光学的吸収による光学素子の透過率の減少を回復させる（カラーセンターを取り除く）方法を鋭意検討した結果、反射防止膜形成後に光を照射することが有効であることを発見した。
【００１５】
本発明は、基板上に薄膜を作製する際に基板に発生した光学的吸収を、光を照射することにより解消する方法である。
【００１６】
先に述べた、基板中に発生したダメ−ジは、エネルギ−を与えることにより、原子間で再結合したり、また格子間の原子が再配列することと等により回復される。そのエネルギ−は、熱エネルギ−でも良いのだが、熱エネルギ−は化合物中のガス原子を物質から遊離させ、逆に光学的吸収を引き起こすことがある。一方、光エネルギーは、そのような熱エネルギーを与えることにより引き起こす弊害を生じさせないため有効なエネルギーであるといえる。特に、可視光を発するハロゲンランプ等より、低圧水銀灯のような紫外域の光を発する光源を用いた方が光エネルギーが大きいため光学的吸収を低減させる効果が高い。また、レーザー光、特に、波長が３００ｎｍ以下のＫｒＦエキシマレーザー、ＡｒＦエキシマレーザー及びＦ２エキシマレーザー等も光学的吸収を低減させる効果が高い。
【００１７】
以下、添付図面を参照して、本発明の例示的一様態である光照射装置１について説明する。ここで、図１は、本発明の光照射装置１の概略断面図である。光照射装置１は、薄膜形成後の光学素子に光照射し、かかる光照射によって薄膜形成時に受けた光学素子のダメージを回復させる。光照射装置１は、図１で示すように、チャンバ１０と、ガス導入機構２０と、照射部３０と、制御部４０と基板ホルダー５０とを有する。本発明の光照射装置１は、フッ化カルシウム等のフッ化物結晶からなる光学素子の反射防止膜形成後の光学的吸収の低減（即ち、透過率の回復）のために使用される場合に、特に効果的である。但し、光照射装置１はこれらの実施例に限定をするものではなく、本発明の目的が達成される範囲において、各構成要素が置換されてもよい。
【００１８】
チャンバ１０は、側壁や底部が、例えば、アルミニウムなどの導体により構成されてその内部が外気と遮断され、所定の雰囲気に維持されている。所定の雰囲気は、例えば、大気、酸素、窒素、不活性ガス及びそれらの混合物等である。特に、チャンバ１０を酸素を含む雰囲気に維持して、後述する照射部３０によって基板１００（即ち、光学素子）に紫外光を照射した場合、紫外光は酸素ガス中で活性化酸素を生成し、基板１００の表面に付着した汚染物質である有機物質を活性化する。活性化酸素と酸素分子からオゾンが生成され、オゾンは紫外光を受けると励起状態の活性化酸素に変化し、有機物を分解及び揮発する。しかし、その後はしばらく上記のいずれかのガスを後述するガス導入機構２０を介して供給するか、例えば、チャンバ１０に接続されたステンレス製のガス排気管を有する図示しないガス排気機構によりオゾン等の有害ガスをパージ（排気）する。ガス排気機構は、ガス排気管を介し外部に排出されるオゾンを分解するための図示しないオゾン分解フィルターを有する。チャンバ１０の上部には照射部３０、側部にはガス導入機構２０が設けられているが、かかる形態は例示的であり、これに限定されないことはいうまでもない。
【００１９】
ガス導入機構２０は、酸素ボンベ２２、窒素ボンベ２４、バルブ（又は開閉弁）２６、例えば、ステンレス製のガス供給管２８とを有する。ガス導入機構２０は、ガス供給管２８に接続され、例えば、石英パイプ製の図示しないガス供給ノズルを介してチャンバ１０に接続される。また、ガス導入機構２０は、酸素及び窒素の流量を制御する図示しないマスフローコントローラ、導入される酸素及び窒素に含まれるパーティクル及び有機物を除去するフィルターを更に有する。代替的に、ガス導入機構２０は、酸素及び窒素の代わりに空気又は不活性ガスをチャンバ１０に供給する。
【００２０】
酸素ボンベ２２は、チャンバ１０の内部に清浄な酸素を供給する。酸素は、１９０ｎｍ乃至２４０ｎｍにヘルツベルグ（Ｈｅｒｚｂｅｒｇ）吸収帯を有し、紫外光と反応してオゾンや活性化酸素を発生する。上述したように、オゾン及び活性化酸素は、有機物などの汚染物質の酸化分解を加速する。ガス導入機構２０は、酸素の代わりにオゾンを導入してもよい。
【００２１】
窒素ボンベ２４は、チャンバ１０の内部に清浄な窒素を供給する。窒素は、例えば、室温且つ低い湿度で導入される。
【００２２】
バルブ２６は、ガス供給管２８上の任意の位置に設けられ、酸素ボンベ２２及び窒素ボンベ２４からチャンバ１０へのガス供給の開閉を共通して行う。
【００２３】
照射部３０は、例えば、光源として一又は複数の低圧水銀灯を使用する。低圧水銀灯は、通常紫外域の光を発することができる。また、照射部３０に使用可能な光源は低圧水銀灯に限定されるものではなく、例えば、波長が３００ｎｍ以下のＡｒＦエキシマレーザー、ＫｒＦエキシマレーザー、Ｆ２エキシマレーザーなどを使用してもよいし、可視光を発するハロゲンランプ等を使用することもでき、その個数も限定されない。
【００２４】
制御部４０は、照射部３０に接続され、照射部３０の光照射を制御する。制御部４０は、光照射される基板１００の材料、基板１００に形成された薄膜（反射防止膜）の膜厚及び材料によって、照射光の照度、照射時間等を制御する。照射時間は光学的吸収量によって様々であるが、通常、照射時間に対して光学的吸収量の変化がなくなるまで光照射を続ける。例えば、照度は０．０２ｍＪ／ｃｍ２以上、照射時間は５分以上、照度と照射時間の積を０．１ｍＪ・分／ｃｍ２以上とすると効果的である。
【００２５】
基板ホルダー５０は、図１においては一対設けられているがその数は問わない。基板ホルダー５０は、薄膜が形成された面が照射部３０に対向するように基板１００を支持するが、支持の方法は問わないことはいうまでもない。基板ホルダー５０は、当業界で周知のいかなる構成をも適用することができるので、ここでは詳しい説明は省略する。
【００２６】
基板１００には薄膜（反射防止膜、例えば、酸化ケイ素、フッ化マグネシウム）が形成されている。本実施例における基板１００は、フッ化物結晶（例えば、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、フッ化バリウム等）で構成され、薄膜形成は、プラズマを利用するスパッタ法やＣＶＤ法、電子銃を利用する真空蒸着法等によって行われる。反射防止膜を設けることによって、例えば、入射角度が垂直近傍ではＰ偏光及びＳ偏光の反射率を抑え透過率を上げると共に表面反射に起因するフレアやゴーストを取り除くことができる。
【００２７】
動作にあたっては、まず、基板１００を基板ホルダー５０に設置し、基板１００の薄膜が形成された表面を照射部３０の下方に位置するところに置く。次に、チャンバ１０の内部を図示しないガス排気機構によってパージすると共にガス導入機構２０を介してガス（例えば、酸素、窒素、不活性ガス等）を供給し、チャンバ１０を所望の雰囲気に維持する。更に、制御部４０が基板１００の材料、基板１００に形成された薄膜の膜厚及び材料に基づいて照射部３０を制御し、照射部３０より任意の照度及び照射時間で基板１００に光照射が行われる。
【００２８】
以上の本発明の例示的一様態である光照射装置の機能を、薄膜形成を行う装置に持たせることにより、薄膜形成を行う装置から光照射装置に基板を移動させる労力の軽減や、その移動時における基板へのゴミ付着の防止をすることもできる。
【００２９】
本発明者は、基板１００、薄膜の材料及び形成方法、照射光の種類及び照射時間を変えて数多くの薄膜が形成された基板に光照射し、光学特性（透過率及び反射率）の測定を行い、光学的吸収を算出した。
【００３０】
【実施例】
【実施例１】
まず、基板１００となる２面が研磨された厚さ２ｍｍの平板状のフッ化カルシウム（ＣａＦ２）基板上にスパッタ法を用いて膜厚約１００ｎｍの酸化シリコン（ＳｉＯ２）薄膜を作製した。薄膜作製後、直ちにこの光学素子の透過率及び反射率を分光光度計を用いて測定し、光学的吸収率を算出した。
【００３１】
次に、この光学素子に低圧水銀灯（光照射装置１の照射部３０を低圧水銀灯とする）の光を２時間照射した。低圧水銀灯の光を照射後、再度、この光学素子の透過率及び反射率を分光光度計を用いて測定し、光学的吸収率を算出した。
【００３２】
測定された透過率及び反射率からの波長１９３ｎｍにおける光学的吸収率の算出結果は、薄膜作製直後は２．１％だったのに対して、低圧水銀灯を照射後は０．１％まで低減された。以上のことから、薄膜形成後の光学素子に低圧水銀灯を照射すると光学的吸収率が低減されたことがわかる。即ち、スパッタ法を用いて酸化シリコン薄膜を作製した際にダメージ（カラーセンターの発生）を受け、透過率の低下したフッ化カルシウムからなる光学素子に低圧水銀灯を照射することが透過率の回復に有効であることがわかる。
【００３３】
【実施例２】
まず、基板１００となる２面が研磨された厚さ２ｍｍの平板状のフッ化カルシウム（ＣａＦ２）基板上に電子ビームで加熱しながらフッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）を蒸発させ、膜厚約１００ｎｍのフッ化マグネシウム薄膜を作製した。薄膜作製後、直ちにこの光学素子の透過率及び反射率を分光光度計を用いて測定し、光学的吸収率を算出した。
【００３４】
次に、この光学素子に低圧水銀灯（光照射装置１の照射部３０を低圧水銀灯とする）を１時間照射した。低圧水銀灯を照射後、再度、この光学素子の透過率及び反射率を分光光度計を用いて測定し、光学的吸収率を算出した。
【００３５】
測定された透過率及び反射率からの波長２４８ｎｍにおける光学的吸収率の算出結果は、薄膜作製直後は１．６％だったのに対して、低圧水銀灯を照射後は０．２％まで低減された。以上のことから、薄膜形成後の光学素子に低圧水銀灯を照射すると光学的吸収率が低減されたことがわかる。即ち、真空蒸着法を用いてフッ化マグネシウム薄膜を作製した際にダメージ（カラーセンターの発生）を受け、透過率の低下したフッ化カルシウムからなる光学素子に低圧水銀灯を照射することが透過率の回復に有効であることがわかる。
【００３６】
【実施例３】
実施例２と同様に、まず、基板１００となる２面が研磨された厚さ２ｍｍの平板状のフッ化カルシウム（ＣａＦ２）基板上に電子ビームで加熱しながらフッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）を蒸発させ、膜厚約１００ｎｍのフッ化マグネシウム薄膜を作製した。薄膜作製後、直ちにこの光学素子の透過率及び反射率を分光光度計を用いて測定し、光学的吸収率を算出した。
【００３７】
次に、この光学素子にＫｒＦエキシマレーザー（光照射装置１の照射部３０をＫｒＦエキシマレーザーとする）を３０分照射した。ＫｒＦエキシマレーザーを照射後、再度、この光学素子の透過率及び反射率を分光光度計を用いて測定し、光学的吸収率を算出した。
【００３８】
測定された透過率及び反射率からの波長２４８ｎｍにおける光学的吸収率の算出結果は、薄膜作製直後は１．６％だったのに対して、低圧水銀灯を照射後は０．１％まで低減された。以上のことから、薄膜形成後の光学素子にＫｒＦエキシマレーザーを照射すると低圧水銀灯を照射するよりも更に光学的吸収率が低減されたことがわかる。即ち、真空蒸着法を用いてフッ化マグネシウム薄膜を作製した際にダメージ（カラーセンターの発生）を受け、透過率の低下したフッ化カルシウムからなる光学素子にＫｒＦエキシマレーザーを照射することが低圧水銀灯を照射するよりも透過率の回復に有効であることがわかる。
【００３９】
【実施例４】
実施例１と同様に、まず、基板１００となる２面が研磨された厚さ２ｍｍの平板状のフッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）基板上にスパッタ法を用いて膜厚約１００ｎｍのアルミナ薄膜を作製した。薄膜作製後、直ちにこの光学素子の透過率及び反射率を分光光度計を用いて測定し、光学的吸収率を算出した。
【００４０】
次に、この光学素子にＡｒＦエキシマレーザー（光照射装置１の照射部３０をＡｒＦエキシマレーザーとする）を１時間照射した。ＡｒＦエキシマレーザーを照射後、再度、この光学素子の透過率及び反射率を分光光度計を用いて測定し、光学的吸収率を算出した。
【００４１】
測定された透過率及び反射率からの波長１９３ｎｍにおける光学的吸収率の算出結果は、薄膜作製直後は１．５％だったのに対して、ＡｒＦエキシマレーザーを照射後は０．５％まで低減された。以上のことから、薄膜形成後の光学素子にＡｒＦエキシマレーザーを照射すると光学的吸収率が低減されたことがわかる。即ち、スパッタ法を用いてアルミナ薄膜を作製した際にダメージ（カラーセンターの発生）を受け、透過率の低下したフッ化マグネシウムからなる光学素子にＡｒＦエキシマレーザーを照射することが透過率の回復に有効であることがわかる。
【００４２】
【実施例５】
実施例１と同様に、まず、基板１００となる２面が研磨された厚さ２ｍｍの平板状のフッ化カルシウム（ＣａＦ２）基板両面にスパッタ法を用いて波長１９３ｎｍに対する反射防止膜を作製した。反射防止膜作製後、直ちにこの光学素子の透過率及び反射率を分光光度計を用いて測定し、光学的吸収率を算出した。
【００４３】
次に、この光学素子に低圧水銀灯（光照射装置１の照射部３０を低圧水銀灯とする）を１時間照射した。低圧水銀灯を照射後、再度、この光学素子の透過率及び反射率を分光光度計を用いて測定し、光学的吸収率を算出した。
【００４４】
測定された透過率、反射率及び算出された光学的吸収の結果を図２に示す。同図は、横軸に光学素子に入射する光の波長を、左側の横軸に光学素子の透過率を、右側の横軸に光学素子の反射率及び光学的吸収率を採用し、反射防止膜作製直後及び低圧水銀灯照射後の光学素子の光学特性を示す。
【００４５】
図２を参照するに、低圧水銀灯を照射すると、光学素子の反射率はほとんど変化しないが、透過率が大幅に増加している。以上のことから、反射防止膜形成後の光学素子に低圧水銀灯を照射すると光学的吸収率が低減されたことがわかる。即ち、スパッタ法を用いて反射防止膜を基板両面に作製した際にダメージ（カラーセンターの発生）を受け、透過率の低下したフッ化カルシウムからなる光学素子に低圧水銀灯を照射することが透過率の回復に有効であることがわかる。
【００４６】
以下、図３を参照して、本発明の例示的な露光装置１０００について説明する。ここで、図３は、露光装置１０００の概略ブロック図である。露光装置１０００は、図３に示すように、回路パターンが形成されたマスク又はレチクル（本出願ではこれらの用語を交換可能に使用する）１２００を照明する照明装置１１００と、プレートを支持するステージ１４５０と、照明された回路パターンをプレート１４００に投影する投影光学系１３００とを有する。
【００４７】
露光装置１０００は、例えば、ステップアンドリピート方式やステップアンドスキャン方式でマスク１２００に形成された回路パターンをプレート１４００に露光する投影露光装置である。かかる露光装置は、サブミクロンやクオーターミクロン以下のリソグラフィ工程に好適であり、以下、本実施形態ではステップアンドスキャン方式の露光装置（「スキャナー」とも呼ばれる）を例に説明する。ここで、「ステップアンドスキャン方式」は、マスクに対してウェハを連続的にスキャンしてマスクパターンをウェハに露光すると共に、１ショットの露光終了後ウェハをステップ移動して、次のショットの露光領域に移動する露光方法である。「ステップアンドリピート方式」は、ウェハのショットの一括露光ごとにウェハをステップ移動して次のショットを露光領域に移動する露光方法である。
【００４８】
照明装置１１００は、転写用の回路パターンが形成されたマスク１２００を照明し、光源部１１２０と照明光学系１１４０とを有する。
【００４９】
光源部１１２０は、例えば、光源としてレーザーを使用する。レーザーは、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザー、波長約１５３ｎｍのＦ２エキシマレーザーなどを使用することができるが、レーザーの種類はエキシマレーザーに限定されず、例えば、ＹＡＧレーザーを使用してもよいし、そのレーザーの個数も限定されない。例えば、独立に動作する２個の固体レーザーを使用すれば固体レーザー間相互のコヒーレンスはなく、コヒーレンスに起因するスペックルはかなり低減する。さらにスペックルを低減するために光学系を直線的又は回転的に揺動させてもよい。また、光源部１１２０にレーザーが使用される場合、レーザー光源からの平行光束を所望のビーム形状に整形する光束整形光学系、コヒーレントなレーザー光束をインコヒーレント化するインコヒーレント化光学系を使用することが好ましい。また、光源部１１２０に使用可能な光源はレーザーに限定されるものではなく、一又は複数の水銀ランプやキセノンランプなどのランプも使用可能である。
【００５０】
照明光学系１１４０は、マスク１２００を照明する光学系であり、レンズ、ミラー、ライトインテグレーター、絞り等を含む。例えば、コンデンサーレンズ、ハエの目レンズ、開口絞り、コンデンサーレンズ、スリット、結像光学系の順で整列する等である。照明光学系１１４０は、軸上光、軸外光を問わず使用することができる。ライトインテグレーターは、ハエの目レンズや２組のシリンドリカルレンズアレイ（又はレンチキュラーレンズ）板を重ねることによって構成されるインテグレーター等を含むが、光学ロッドや回折素子に置換される場合もある。かかる照明光学系１１４０のレンズなどの光学素子に本発明の光照射装置１で光照射された光学素子を使用することができる。
【００５１】
マスク１２００は、例えば、石英製で、その上には転写されるべき回路パターン（又は像）が形成され、図示しないマスクステージに支持及び駆動される。マスク１２００から発せられた回折光は投影光学系１３００を通りプレート１４００上に投影される。プレート１４００は、ウェハや液晶基板などの被処理体でありレジストが塗布されている。マスク１２００とプレート１４００とは共役の関係にある。スキャナーの場合は、マスク１２００とプレート１４００を走査することによりマスク１２００のパターンをプレート１４００上に転写する。ステッパーの場合は、マスク１２００とプレート１４００を静止させた状態で露光が行われる。
【００５２】
投影光学系１３００は、複数のレンズ素子のみからなる光学系、複数のレンズ素子と少なくとも一枚の凹面鏡とを有する光学系（カタディオプトリック光学系）、複数のレンズ素子と少なくとも一枚のキノフォームなどの回折光学素子とを有する光学系、全ミラー型の光学系等を使用することができる。色収差の補正が必要な場合には、互いに分散値（アッベ値）の異なるガラス材からなる複数のレンズ素子を使用したり、回折光学素子をレンズ素子と逆方法の分散が生じるように構成したりする。かかる投影光学系１３００のレンズなどの光学素子に本発明の光照射装置１で光照射された光学素子を使用することができる。
【００５３】
プレート１４００にはフォトレジストが塗布されている。フォトレジスト塗布工程は、前処理と、密着性向上剤塗布処理と、フォトレジスト塗布処理と、プリベーク処理とを含む。前処理は、洗浄、乾燥などを含む。密着性向上剤塗布処理は、フォトレジストと下地との密着性を高めるための表面改質（即ち、界面活性剤塗布による疎水性化）処理であり、ＨＭＤＳ（Ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌ−ｄｉｓｉｌａｚａｎｅ）などの有機膜をコート又は蒸気処理する。プリベークは、ベーキング（焼成）工程であるが現像後のそれよりもソフトであり、溶剤を除去する。
【００５４】
ステージ１４５０は、プレート１４００を支持する。ステージ１４５０は、当業界で周知のいかなる構成をも適用することができるので、ここでは詳しい構造及び動作の説明は省略する。例えば、ステージ１４５０は、リニアモーターを利用してＸＹ方向にプレート１４００を移動することができる。マスク１２００とプレート１４００は、例えば、同期走査され、ステージ１４５０と図示しないマスクステージの位置は、例えば、レーザー干渉計などにより監視され、両者は一定の速度比率で駆動される。ステージ１４５０は、例えば、ダンパを介して床等の上に支持されるステージ定盤上に設けられ、マスクステージ及び投影光学系１３００は、例えば、鏡筒定盤は床等に載置されたベースフレーム上にダンパ等を介して支持される図示しない鏡筒定盤上に設けられる。
【００５５】
露光において、光源部１１２０から発せられた光束は、照明光学系１１４０によりマスク１２００を、例えば、ケーラー照明する。マスク１２００を通過してマスクパターンを反映する光は投影光学系１３００によりプレート１４００に結像される。露光装置１０００が使用する照明光学系１１４０及び投影光学系１３００は、本発明によるかかる照明光学系１１４０のレンズなどの光学素子に本発明の光照射装置１で光照射された光学素子を含んで紫外光、遠赤外光及び真空紫外光を高い透過率で透過するので、高いスループットで経済性よくデバイス（半導体素子、ＬＣＤ素子、撮像素子（ＣＣＤなど）、薄膜磁気ヘッドなど）を提供することができる。
【００５６】
次に、図４及び図５を参照して、上述の露光装置１０００を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図４は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ１（回路設計）では、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マスクを製作する。ステップ３（ウェハ製造）では、シリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は、前工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いてリソグラフィ技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。ステップ５（組み立て）は、後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成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で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、それが出荷（ステップ７）される。
【００５７】
図５は、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。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（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウェハ上に電極を蒸着などによって形成する。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、ウェハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置１０００によってマスクの回路パターンをウェハに露光する。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、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。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。本実施例の製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。
【００５８】
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれらに限定されずその要旨の範囲内で様々な変形や変更が可能である。
【００５９】
【発明の効果】
本発明の光学素子製造方法、光学素子、露光装置及びデバイス製造方法によれば、フッ化物結晶からなる基板上に薄膜を作製した際に発生する光学的吸収を低減することができ、優れた光学特性を有する光学素子を提供することができる。また、かかる光学素子を搭載した露光装置を使用したデバイス製造方法は高品位な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】 本発明の一側面としての光照射装置の概略断面図である。
【図２】 入射する光の波長に対する本発明の光照射を行った光学素子の光学特性を示すグラフである。
【図３】 本発明の一側面としての露光装置の概略ブロック図である。
【図４】 本発明の露光装置を有するデバイス製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図５】 図４に示すステップ４の詳細なフローチャートである。
【符号の説明】
１ 光照射装置
１０ チャンバ
２０ ガス導入機構
３０ 照射部
４０ 制御部
５０ 基板ホルダー
１００ 基板
Claims (6)
- 基板上に薄膜を形成してなる光学素子の製造方法において、
イオン結晶を有する基板上に薄膜を形成するステップと、
前記薄膜を形成した基板に光を照射することにより、前記薄膜を形成するステップで発生したカラーセンターを取り除く照射ステップとを有し、
前記照射ステップは、低圧水銀灯から前記光を照射することを特徴とする光学素子の製造方法。 - 前記イオン結晶を有する基板はフッ化物であることを特徴とする請求項１記載の光学素子の製造方法。
- 前記薄膜はフッ化物であることを特徴とする請求項１又は２記載の光学素子の製造方法。
- 前記フッ化物はフッ化カルシウムであることを特徴とする請求項２又は３記載の光学素子の製造方法。
- 前記基板上に薄膜を形成するステップは、プラズマを含む雰囲気中でスパッタもしくはＣＤＶ法により前記薄膜を形成することを特徴とする請求項１記載の光学素子の製造方法。
- 前記形成ステップは、電子照射による加熱を利用して前記薄膜を形成する真空蒸着法であることを特徴とする請求項１記載の光学素子の製造方法。
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