WO2004090954A1

WO2004090954A1 - 保持装置、光学系、露光装置および露光方法

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Publication number: WO2004090954A1
Application number: PCT/JP2004/004805
Authority: WO
Inventors: Jin Nishikawa; Kenichi Muramatsu
Original assignee: Nikon Corporation
Priority date: 2003-04-01
Filing date: 2004-04-01
Publication date: 2004-10-21
Also published as: JPWO2004090954A1

Abstract

蛍石のような立方晶系の結晶材料における滑りを考慮して適切な箇所で光学部材を保持することができ、ひいては滑りに起因する光学部材の変形を抑える。立方晶系の結晶材料により形成された透過光学部材の結晶方位<111>と透過光学部材の光軸とをほぼ一致させた状態で透過光学部材を保持する保持装置(Ha,Hb)。結晶方位<110>から実質的に離れた領域において(たとえば結晶方位<211>に対応する領域において)透過光学部材を保持する。あるいは、結晶方位<110>および結晶方位<211>から実質的に離れた領域において(たとえば互いに隣り合う結晶方位<110>と結晶方位<211>とのほぼ中間に対応する領域において)透過光学部材を保持する。

Description

明細書保持装置、光学系、露光装置および露光方法技術分野

本発明は、保持装置、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イエ程で製造する際に使用される露光装置に好適な光学系における蛍石レンズの保持に関するものである。背景技術

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。

たとえば波長が 2 0 0 n m以下の真空紫外域の光、特に F ₂レーザー光（波長 1 5 7 n m) 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： C a F ₂ ) やフッ化バリウム（B a F 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レ一ザ一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、結晶学的には等方的で、複屈折が実質的にないと思われていた。

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、結晶方位 < 1 1 1 >および結晶方位 < 1 0 0 >ではほぼ零であるが、その他の結晶方位では実質的に零でない値を有する。特に、結晶方位 [110]， [一 1一 10]， [一 1 10], [1-10], [10 1], [-10-1], [一 101]， [10-1], [01 1], [0-1-1], [01 一 1]， [0-11] の 12方向では、波長 157 nmの光に対して最大で 11. 2 nm/cm, 波長 193 nm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める。

そこで、一対の蛍石レンズの光軸と結晶方位 <111>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とにより複屈折の影響を低減する手法が提案されている。また、一対の蛍石レンズの光軸と結晶方位 <100>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とにより複屈折の影響を低減する手法も提案されている。しかしながら、従来技術では、蛍石における滑りを考慮して適切な箇所で光学部材を保持するという考慮が特になされていなかった。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、蛍石のような立方晶系の結晶材料における滑りを考慮して適切な箇所で光学部材を保持することができ、ひいては滑りに起因する光学部材の変形を抑えることのできる保持装置を提供することを目的とする。

また、本発明では、蛍石のような立方晶系の結晶材料における滑りに起因する光学部材の変形を抑えることのできる保持装置を用いて、複屈折の影響を実質的に受けることなく、滑りに起因する光学部材の変形を抑えて、良好な光学性能を確保することのできる光学系を提供することを目的とする。

さらに、本発明では、複屈折の影響を実質的に受けることなく、滑りに起因する光学部材の変形を抑えて、良好な光学性能を有する光学系を用いて、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。発明の開示

前記課題を解決するために、本発明の第 1形態では、立方晶系の結晶材料により形成された透過光学部材の結晶方位 <1 1 1>と前記透過光学部材の光軸とをほぼ一致させた状態で前記透過光学部材を保持する保持装置において、

前記透過光学部材の光軸とほぼ一致させた前記結晶方位 <1 1 1>方向にほぼ垂直な面内における結晶方位 <1 10>から実質的に離れた領域において前記透過光学部材を保持することを特徴とする保持装置を提供する。この場合、前記透過光学部材の光軸とほぼ一致させた前記結晶方位 <11 1>方向にほぼ垂直な面内における結晶方位 < 211〉に対応する領域において前記透過光学部材を保持することが好ましい。

本発明の第 2形態では、立方晶系の結晶材料により形成された透過光学部材の結晶方位く 1 1 1>と前記透過光学部材の光軸とをほぼ一致させた状態で前記透過光学部材を保持する保持装置において、

前記透過光学部材の光軸とほぼ一致させた前記結晶方位 <1 1 1>方向にほぼ垂直な面内における結晶方位 <1 10>および結晶方位 <2 1 1〉から実質的に離れた領域において前記透過光学部材を保持することを特徴とする保持装置を提供する。この場合、互いに隣り合う結晶方位 <1 10>と結晶方位 <21 1>とのほぼ中間に対応する領域において前記透過光学部材を保持することが好ましい。本発明の第 3形態では、立方晶系の結晶材料により形成された透過光学部材の結晶方位 <100>と前記透過光学部材の光軸とをほぼ一致させた状態で前記透過光学部材を保持する保持装置において、

前記透過光学部材の光軸とほぼ一致させた前記結晶方位 <100>方向にほぼ垂直な面内における結晶方位 <100>から実質的に離れた領域において前記透過光学部材を保持することを特徴とする保持装置を提供する。この場合、前記透過光学部材の光軸とほぼ一致させた前記結晶方位 <100>方向にほぼ垂直な面内における結晶方位 <1 10>に対応する領域において前記透過光学部材を保持することが好ましい。

本発明の第 4形態では、立方晶系の結晶材料により形成された透過光学部材の結晶方位 <100>と前記透過光学部材の光軸とをほぼ一致させた状態で前記透過光学部材を保持する保持装置において、

前記透過光学部材の光軸とほぼ一致させた前記結晶方位 <100>方向にほぼ垂直な面内における結晶方位 <100>および結晶方位 <1 10>から実質的に離れた領域において前記透過光学部材を保持することを特徴とする保持装置を提供する。この場合、互いに隣り合う結晶方位 <100>と結晶方位ぐ 1 10>とのほぼ中間に対応する領域において前記透過光学部材を保持することが好ましい。本発明の第 5形態では、第 1形態〜第 4形態の保持装置により保持された前記透過光学部材を備えていることを特徴とする光学系を提供する。

本発明の第 6形態では、マスクを照明するための第 5形態の光学系を備え、前記マスクのパターンを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。

本発明の第 7形態では、第 5形態の光学系を備え、該光学系を介してマスクのパターンを感光性基板上に投影露光することを特徴とする露光装置を提供する。本発明の第 8形態では、第 5形態の光学系を介してマスクを照明し、前記マスクに形成されたパターンを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。

本発明の第 9形態では、マスクに形成されたパターンを、第 5形態の光学系を介して、感光性基板上に投影露光することを特徴とする露光方法を提供する。図面の簡単な説明

第 1図は、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。第 2図は、蛍石の結晶方位について説明する図である。

第 3A図は、蛍石レンズの光軸と結晶方位 <1 1 1>とを一致させた状態を示す図であって、光軸と直交する面に対して垂直な垂直結晶面 { 1 10} を示している。

第 3 B図は、蛍石レンズの光軸と結晶方位 <1 1 1>とを一致させた状態を示す図であって、光軸と直交する面に対して傾斜した斜め結晶面 { 100}、 { 1 1 1 } および { 1 10} を示している。

第 4A図は、蛍石レンズの光軸と結晶方位 [100] とを一致させた状態を示す図であって、光軸と直交する面に対して垂直な垂直結晶面 { 1 00 } および { 110} を示している。

第 4B図は、蛍石レンズの光軸と結晶方位 [100] とを一致させた状態を示す図であって、光軸と直交する面に対して傾斜した斜め結晶面 { 1 1 1 } および { 1 10} を示している。

第 5図は、本実施形態の保持部における蛍石レンズの保持形態を模式的に示す図である。

第 6図は、マイクロデバィスとしての半導体デバイスを得る際の手法のフローチヤ一卜である。

第 7図は、マイクロデバィスとしての液晶表示素子を得る際の手法のフローチヤートである。発明を実施するための最良の形態

本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。

第 1図は、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、第 1図において、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第 1図の紙面に平行に Y軸を、第 1図の紙面に垂直に 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 A r Fエキシマレーザー光源（発振波長 193 nm) または F₂レーザー光源（発振波長 1 57 nm) を備えている。

光源 LSから射出された光は、照明光学系 I L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 I Lとの間の光路はケ一シング（不図示）で密封されており、光源 LSから照明光学系 I L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。レチクル Rは、レチクルホルダ R Hを介して、レチクルステージ R S上において X Y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方向に沿つ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： S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 X Y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 R Mを用いた干渉計 R I F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。

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 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。投影光学系 P Lは、蛍石で形成された一対のレンズ、すなわち蛍石レンズ L aおよび L bを含む多数のレンズを備えている。蛍石レンズ L aおよび L bは、保持部（保持装置） H a および H bによりそれぞれ保持されている。ウェハ Wは、ウェハテ一ブル（ゥェハホルダ） WTを介して、ウェハステージ W S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。

ウェハステージ W S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 X Y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 W I F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 P L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 P Lの内部が気密状態を保つように構成され、投影光学系 P Lの内部の気体はヘリゥ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。

さらに、照明光学系 I Lと投影光学系 P L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 R S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 R Sなどを密封包囲するケ一シング（不図示）の内部に窒素やへ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 W Sなどが配置されているが、ゥェハ Wおよびウェハステージ WSなどを密封包囲するケ一シング（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 L Sからウェハ Wまでの光路の全体に亘つて、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。

上述したように、照明光学系 I L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（R I F、 WI F) 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とゥェハステージ 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ゥェハ 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。

第 2図は、蛍石の結晶方位について説明する図である。第 2図を参照すると、蛍石の結晶方位は、立方晶系の結晶軸 a a ₃に基づいて規定される。すなわち、結晶軸 + aェに沿って結晶方位 [1 00] が、結晶軸 + a₂に沿って結晶方位 [010] が、結晶軸 +a₃に沿って結晶方位 [00 1] がそれぞれ規定される。また、 a ₃平面において結晶方位 [1 00] および結晶方位 [00 1] と 45度をなす方向に結晶方位 [ 1 0 1] が、 aェ &₂平面において結晶方位

[100] および結晶方位 [010] と 45度をなす方向に結晶方位 [1 10] が、 a₂ a₃平面において結晶方位 [0 1 0] および結晶方位 [00 1] と 45 度をなす方向に結晶方位 [01 1] がそれぞれ規定される。さらに、結晶軸 +a ! 結晶軸 + a ₂および結晶軸 + a ₃に対して等しい鋭角をなす方向に結晶方位

[1 1 1] が規定される。

第 2図では、結晶軸 + aい結晶軸 + a ₂および結晶軸 + a ₃で規定される空間における結晶方位のみを図示しているが、他の空間においても同様に結晶方位が規定される。蛍石では、第 2図中実線で示す結晶方位 [111]、およびこれと結晶学的に等価な不図示の結晶方位 [_ 1 _ 1一 1]， [一 111]， [1— 1— 1] [1— 11]， [-11-1], [11-1], [-1- 11] では、複屈折がほぼ零（最小）である。同様に、第 2図中実線で示す結晶方位 [100]， [01 0], [001] およびこれと結晶学的に等価な不図示の結晶方位 [一 100],

[0-10], [00-1] においても、複屈折がほぼ零（最小）である。一方、第 2図中破線で示す結晶方位 [110]， [101], [011], およびこれと結晶学的に等価な不図示の結晶方位 [一 l—i ₀]， [-10-1], [0-1-1],

[一 110]， [1-10], [-101], [10-1], [01-1], [0 - 11] 方向では、複屈折が最大である。

なお、本願明細書中において、「ある結晶方位と結晶学的に等価な結晶方位」とは、ある結晶方位に対して、当該結晶方位の指数の順序を入れ替えた結晶方位と、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方位であり、例えばある結晶方位が [u vw] である場合は、 [uwv]、 [v uw]、 [vwu」、 [wuv」、 [wvu]、 [— uvw]、 [— uwv]、 L— vuw]、 [― V wu]、 [— wu v]、 [— w v u]> [u— v w]> [U— WV]、 [V— uw]、 [ v― wu]、 [w— u vj、 [W— V U]、 [U V— W]、 [UW— V]、 [V U— W]、 [ V w 一 u]、 [wu— v]、 [w v— u]> [— u— v w]> [一 u— wv]、 [― u v— w]> [一 uw_ v]、 [— v— u w] [一 v— wu]、 [- v u— w] [— vw— u]、 [― w— u v]、 [一 w— v u]、 [一 wu _ v]、 [— w v— u]> [u— v— w]> [u― w— V]、 [V— U— W]、 [V— w— u]、 [w— u— v]、 [w— v _ u]、 [— u— v— w]、 [一 U— W— V]、 [一 V _ U— W]、 [一 V— w— u]、 [— w— u— v]、 [-w- v-u] が結晶学的に等価な結晶方位である。本願明細書では、結晶方位 [U VW] およびこれと結晶学的に等価な結晶方位を結晶方位 <u vw>と表記している。また、結晶方位 [U VW] およびこれと結晶学的に等価な結晶方位と直交する面を結晶面 { u vw} と表記している。

一般に、蛍石のような結晶構造の結晶材料では、結晶方位ぐ 100>と直交する結晶面 { 100} に沿って最も滑りが発生し易い。また、高温時（例えば 20 0° C程度以上）には、結晶方位ぐ 1 1 1>と直交する結晶面 {1 1 1} に沿つて滑りが発生し易い。さらに、高温時（例えば 200 ° C程度以上）には、結晶方位 <110>と直交する結晶面 { 1 10} に沿って滑りが発生し易い。ただし、結晶面 {1 10} の方が結晶面 { 1 1 1} よりも滑りが発生しにくい。

次に、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。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光学部材）の光軸と結晶方位 <1 1 1>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、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方位（たとえば結晶方位 [一 1 1 1]、 [1 1 - 1], または [1一 1 1]) 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。具体的には、たとえば一方の蛍石レンズにおける結晶方位 [_ 1 1 1] と、他方の蛍石レンズにおける結晶方位 [— 1 1 1] 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 + (nX 120度）だけ相対的に回転させること、すなわち 6 0度、 1 8 0度、または 3 0 0 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）。

第 2手法では、一対の蛍石レンズの光軸と結晶方位く 100>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、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方位（たとえば結晶方位 [0 1 0]，

[001], [0 1 1] または [0 1— 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。

具体的には、たとえば一方の蛍石レンズにおける結晶方位 [010] と、他方の蛍石レンズにおける結晶方位 [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 + (nX 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 3 1 5 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）。

そこで、本実施形態では、複屈折の影響を受けにくくするために、一対の蛍石レンズ L aおよび Lbの光軸と結晶方位 <1 1 1>とを一致させ、且つ光軸を中心として一対の蛍石レンズ L aと L bとを約 60度だけ相対的に回転させている。あるいは、複屈折の影響を受けにくくするために、一対の蛍石レンズ L aおよび Lbの光軸と結晶方位 <100>とを一致させ、且つ光軸を中心として一対の蛍石レンズ L aと Lbとを約 45度だけ相対的に回転させている。

第 3A図は、蛍石レンズの光軸と結晶方位 <1 1 1>とを一致させた状態を示す図であって、光軸と直交する面（蛍石レンズの光軸と一致させた結晶方位 <1 1 1>方向に垂直な面）に対して垂直な垂直結晶面 { 1 10} を示している。第 3 B図は、蛍石レンズの光軸と結晶方位 <1 1 1>とを一致させた状態を示す図であって、光軸と直交する面（蛍石レンズの光軸と一致させた結晶方位ぐ 1 1 1 >方向に垂直な面）に対して傾斜した斜め結晶面 { 100 }、 { 1 1 1 } および { 110} を示している。なお、第 3 B図では、蛍石レンズの光軸〇と直交する面に対して傾斜した斜め結晶面として、 3種類の結晶面 {100} と 3種類の結晶面 { 1 1 1} と 3種類の結晶面 { 1 10} とが存在する。第 3 A図および第 3 B図を参照すると、蛍石レンズの光軸〇と結晶方位 <1 1 1>とを一致させた状態において、光軸〇を中心とした蛍石レンズの円筒外周面 10は光軸〇を中心とした円として表わされている。この場合、第 3A図に示すように、光軸〇と直交する面（第 3 A図および第 3 B図の紙面に平行な面）に対して垂直な垂直結晶面として、 3種類の結晶面 {1 10} が存在する。ここで、光軸〇と直交する面と垂直結晶面 { 1 10} との交差線を表わす線 1 1 a〜l 1 cは、垂直結晶面 { 1 10} の絶対的な位置を示すものではなく、線 1 1 a〜l 1 cに平行な任意の線に沿って垂直結晶面 { 1 10} が無限に存在することになる。

一方、第 3B図に示すように、光軸〇と直交する面と斜め結晶面 { 100} との交差線、光軸 Oと直交する面と斜め結晶面 { 1 1 1} との交差線、および光軸〇と直交する面と斜め結晶面 { 1 10} との交差線は互いに一致する。これらの交差線を表わす線 12 a〜 12 cは、斜め結晶面 { 100}、斜め結晶面 { 1 1 1} および斜め結晶面 { 1 10} の絶対的な位置を示すものではなく、線 12 a 〜 1 2 cに平行な任意の線に沿って斜め結晶面 { 1 00 }、斜め結晶面 { 1 1 1} および斜め結晶面 {1 10} が無限に存在することになる。

上述したように、蛍石では、結晶面 { 100} に沿って最も滑りが発生し易く、高温時には結晶面 { 1 1 1} および結晶面 { 1 10} に沿って滑りが発生し易い。したがって、第 3B図を参照すると、斜め結晶面 {100} と円筒外周面 10とが光軸 Oと直交する面においてほぼ 90度で交わる（厳密には結晶面 { 100} を表わす直線と円筒外周面 10を表わす円との交点において円の接線と当該直線とがほぼ 90度で交わる） 6つの特定領域（小円で示す） 13において蛍石レンズを紙面と直交する方向で保持すると、最も滑りが発生し易いことになる。また、斜め結晶面 { 1 1 1} と円筒外周面 10とが光軸〇と直交する面においてほぼ 9 0度で交わる 6つの特定領域（小円で示す） 14において蛍石レンズを紙面と直交する方向で保持すると、高温時に滑りが発生し易いことになる。

さらに、斜め結晶面 { 1 10} と円筒外周面 10とが光軸 0と直交する面においてほぼ 90度で交わる 6つの特定領域（小円で示す） 1 5において蛍石レンズを紙面と直交する方向で保持すると、高温時に滑りが発生し易いことになる。なお、 6つの特定領域 13と 6つの特定領域 14と 6つの特定領域 15とは一致する。一方、第 3 A図を参照すると、垂直結晶面 { 1 10} と円筒外周面 10とが光軸〇と直交する面においてほぼ 90度で交わる 6つの特定領域（小円で示す） 16において蛍石レンズを紙面と直交する方向で保持すると、高温時に滑りが発生し易いことになる。

そこで、本実施形態の保持部（Ha, Hb) では、蛍石レンズ（L a， Lb) の光軸 Oと結晶方位 <1 1 1>とを一致させる場合、互いに隣り合う第 1特定領域（13, 14, 15) と第 2特定領域（16) との外周方向に沿ったほぼ中間領域（小円で示す） 17 (第 3B図を参照）において蛍石レンズ（L a, Lb) を紙面と直交する方向で保持している。ただし、前述したように、第 3 A図においては、線 1 1 a〜 1 1 cに平行な線に沿って垂直面 { 1 10} が無限に存在し、第 3 B図においては、線 12 a〜l 2 cに平行な任意の線に沿って斜め結晶面 { 100 }、斜め結晶面 { 1 1 1 } 及び斜め結晶面 { 1 10} が無限に存在するのであるから、蛍石レンズ（L a， Lb) を紙面と直交する方向で保持する場合には、各線 1 1 a〜l 1 cに平行な同一直線上にある 2つの中間領域や、各線 1 2 a~l 2 cに平行な同一直線上にある 2つの中間領域 17で保持すると滑りが発生する可能性がある。そこで、各線 11 a〜l 1 cに平行な同一直線上にない中間領域、及び各線 12 a〜 12 cに平行な同一直線上にない中間領域 1 7において蛍石レンズ（L a， Lb) を紙面と直交する方向で保持すればよい。例えば、複数の中間領域のうち、約 120° 間隔にある中間領域 17で、蛍石レンズを保持することが好ましい。ここで、第 1特定領域（13， 14， 1 5) は結晶方位 <1 10>に対応する領域であり、第 2特定領域（16) は結晶方位ぐ 2 1 1> に対応する領域である。したがって、中間領域 17は、結晶方位 <1 10>と結晶方位 <2 1 1>とのほぼ中間に対応する領域である。

あるいは、本実施形態の保持部（Ha， Hb) では、蛍石レンズ（L a， L b) の光軸 Oと結晶方位 <1 1 1>とを一致させる場合において高温時における滑りの発生を考慮する必要のない場合、滑りが発生しにくくなるように、互いに隣り合う 2つの第 1特定領域（13, 14， 15) の外周方向に沿ったほぼ中間領域（小円で示す） 18 (第 3 B図を参照）において蛍石レンズ（L a, Lb) を紙面と直交する方向で保持している。なお、第 3 A図と第 3 B図とを比較するとわかるように、中間領域 18は第 2特定領域（16) と一致し、結晶方位 <2 1 1〉に対応する領域である。

第 4A図は、蛍石レンズの光軸と結晶方位 [100] とを一致させた状態を示す図であって、光軸と直交する面（蛍石レンズの光軸と一致させた結晶方位 <1 00〉方向に垂直な面）に対して垂直な垂直結晶面 { 100} および { 1 10} を示している。第 4B図は、蛍石レンズの光軸と結晶方位 [100] とを一致させた状態を示す図であって、光軸と直交する面（蛍石レンズの光軸と一致させた結晶方位く 1 00>方向に垂直な面）に対.して傾斜した斜め結晶面 { 1 1 1} および { 1 10} を示している。なお、第 4 B図では、蛍石レンズの光軸〇と直交する面に対して傾斜した斜め結晶面として、 4種類の結晶面 { 1 1 1} と 4種類の結晶面 { 1 10} とが存在する。第 4A図および第 4B図を参照すると、蛍石レンズの光軸〇と結晶方位く 100>とを一致させた状態において、光軸 Oを中心とした蛍石レンズの円筒外周面 20ほ光軸〇を中心とした円として表わされている。この場合、第 4A図に示すように、光軸〇と直交する面（第 4A図および第 4B図の紙面に平行な面）に対して垂直な垂直結晶面として、 2種類の結晶面

{ 100} と 2種類の { 110} とが存在する。

ここで、光軸〇と直交する面と垂直結晶面 { 100} との交差線を表わす線 2 1 aおよび 2 1 bは、垂直結晶面 { 100} の絶対的な位置を示すものではなく、線 21 aおよび 21 bに平行な任意の線に沿って垂直結晶面 { 100} が無限に存在することになる。また、光軸 Oと直交する面と垂直結晶面 { 1 10} との交差線を表わす線 22 aおよび 22 bは、垂直結晶面 { 110} の絶対的な位置を示すものではなく、線 22 aおよび 22 bに平行な任意の線に沿って垂直結晶面

{ 1 10} が無限に存在することになる。

一方、第 4B図に示すように、光軸 0と直交する面と斜め結晶面 { 1 1 1} との交差線を表わす線 23 aおよび 23 bは、斜め結晶面 { 1 1 1} の絶対的な位置を示すものではなく、線 23 aおよび 23 bに平行な任意の線に沿って斜め結晶面 {1 1 1} が無限に存在することになる。また、光軸〇と直交する面と斜め結晶面 { 1 10} との交差線を表わす線 24 aおよび 24 bは、斜め結晶面 { 1 10} の絶対的な位置を示すものではなく、線 24 aおよび 24 bに平行な任意の線に沿って斜め結晶面 { 1 10} が無限に存在することになる。

上述したように、蛍石では、結晶面 { 100} に沿って最も滑りが発生し易く、高温時には結晶面 { 1 1 1 } および結晶面 { 1 10} に沿って滑りが発生し易い。したがって、第 4A図を参照すると、垂直結晶面 { 100} と円筒外周面 20とが光軸〇と直交する面においてほぼ 90度で交わる 4つの領域（小円で示す） 2 5において蛍石レンズを紙面と直交する方向で保持すると、最も滑りが発生し易いことになる。また、垂直結晶面 { 1 10} と円筒外周面 20とが光軸 Oと直交する面においてほぼ 90度で交わる 4つの領域（小円で示す） 26において蛍石レンズを紙面と直交する方向で保持すると、高温時に滑りが発生し易いことになる。

一方、第 4B図を参照すると、斜め結晶面 { 1 1 1} と円筒外周面 20とが光軸 Oと直交する面においてほぼ 90度で交わる 4つの領域（小円で示す） 27において蛍石レンズを紙面と直交する方向で保持すると、高温時に滑りが発生し易いことになる。また、斜め結晶面 { 110} と円筒外周面 20とが光軸 Oと直交する面においてほぼ 90度で交わる 4つの領域（小円で示す） 28において蛍石レンズを紙面と直交する方向で保持すると、高温時に滑りが発生し易いことになる。なお、 4つの領域 25と 4つの領域 28とは一致し、 4つの領域 26と 4つの領域 27とは一致する。

そこで、本実施形態の保持部（Ha， Hb) では、蛍石レンズ（L a, Lb) の光軸〇と結晶方位く 100>とを一致させる場合、滑りが発生しにくくなるように、互いに隣り合う第 1特定領域（25, 28) と第 2特定領域（26， 2 7) との外周方向に沿ったほぼ中間領域（小円で示す） 29 (第 4B図を参照）において蛍石レンズ（L a, Lb) を紙面と直交する方向で保持している。ただし、前述したように、第 4 A図においては、線 2 1 aおよび 21 bに平行な任意の線に沿って垂直結晶面 { 100} が無限に存在し、また、線 22 aおよび 22 bに平行な任意の線に沿って垂直結晶面 { 1 10} が無限に存在する。第 4B図においては、線 23 aおよび 23 bに平行な任意の線に沿って斜め結晶面 { 1 1 1} が無限に存在し、線 24 aおよび 24 bに平行な任意の線に沿って斜め結晶面 { 1 10} が無限に存在する。したがって、蛍石レンズ（L a, Lb) を紙面と直交する方向で保持する場合には、各線 2 1 a、 21 b、 22 a、 22 b、 2 3 a、 23 b、 24 a、 24 bに平行な同一直線上にある 2つの中間領域 29で保持すると滑りが発生する可能性がある。そこで、各線に平行な同一線上にない中間領域 29において蛍石レンズ（L a， Lb) を紙面と直交する方向で保持すればよい。例えば、複数の中間領域のうち、約 120° 間隔にある中間領域 29 で、蛍石レンズを保持することが好ましい。ここで、第 1特定領域（25， 2 8) は結晶方位 <100>に対応する領域であり、第 2特定領域（26, 27) は結晶方位ぐ 110>に対応する領域である。したがって、中間領域 29は、 wa 晶方位 <100>と結晶方位 <110>とのほぼ中間に対応する領域である。あるいは、本実施形態の保持部（Ha， Hb) では、蛍石レンズ（L a， L b) の光軸 0と結晶方位 <100〉とを一致させる場合において高温時における滑りの発生を考慮する必要のない場合、滑りが発生しにくくなるように、互いに隣り合う 2つの領域 25の外周方向に沿ったほぼ中間領域すなわち領域 26 (第 4 A図を参照）において蛍石レンズ（L a， Lb) を紙面と直交する方向で保持している。上述したように、領域 26は結晶方位 <1 10>に対応する領域である。

こうして、本実施形態では、滑りを考慮して適切な箇所で蛍石レンズ（L a, Lb) を保持しているので、投影光学系 PLにおいて、複屈折の影響を実質的に受けることなく、滑りに起因する蛍石レンズ（L a， Lb) の変形を抑えて、良好な光学性能を確保することができ、ひいては高解像で高精度な投影露光を行うことができる。

なお、蛍石レンズ（L a， Lb) の光軸〇と結晶方位く 1 1 1>とを一致させる場合、中間領域 17において蛍石レンズ（L a， Lb) を保持しなくても、第 1特定領域（13, 14, 15) および第 2特定領域（16) から外周方向に沿つて実質的に離れた領域において（すなわち結晶方位ぐ 1 10>および結晶方位 <21 1>から実質的に離れた領域において）蛍石レンズ（L a, Lb) を保持することにより、本発明の効果を得ることができる。また、蛍石レンズ（L a, Lb) の光軸〇と結晶方位 <1 1 1>とを一致させる場合において高温時における滑りの発生を考慮する必要のない場合には、中間領域 18において蛍石レンズ (L a， Lb) を保持しなくても、第 1特定領域（13， 14， 15) から外周方向に沿って実質的に離れた領域において（すなわち結晶方位ぐ 1 10>から実質的に離れた領域において）蛍石レンズ（L a, Lb) を保持することにより、本発明の効果を得ることができる。

一方、蛍石レンズ（L a, Lb) の光軸 Oと結晶方位 <100>とを一致させる場合、中間領域 29において蛍石レンズ（L a， Lb) を保持しなくても、第 1特定領域（25, 28) および第 2特定領域（26， 27) から外周方向に沿つて実質的に離れた領域において（すなわち結晶方位く 100>および結晶方位 <1 10>から実質的に離れた領域において）蛍石レンズ（L a， Lb) を保持することにより、本発明の効果を得ることができる。また、蛍石レンズ（L a， Lb) の光軸〇と結晶方位 <100>とを一致させる場合において高温時における滑りの発生を考慮する必要のない場合には、領域 26において蛍石レンズ（L a, Lb) を保持しなくても、特定領域 25から外周方向に沿って実質的に離れた領域において（すなわち結晶方位 <1 00>から実質的に離れた領域において）蛍石レンズ（L a, Lb) を保持することにより、本発明の効果を得ることができる。

なお、第 3 A図および第 3 B図並びに第 4 A図および第 4 B図では、蛍石レンズ（L a, Lb) が光軸 Oを中心とした円筒外周面 10および 20を有するが、蛍石レンズ（La， Lb) の外周面が正確に円筒形状でない場合にも、光軸〇を中心とした仮想的な円筒外周面を想定することにより適切な保持領域を決定することができる。

第 5図は、本実施形態の保持部における蛍石レンズの保持形態を模式的に示す図である。第 5図を参照すると、蛍石レンズ（L a, Lb) の保持領域であるフランジ部 F Rが平行平面状に切削加工され、たとえば適当な金属からなる一対の平行平面板 30を介して挟持されている。すなわち、本実施形態の保持部（Ha, Hb) では、周知の従来技術にしたがって、蛍石レンズ（L a， Lb) のフランジ部 FRを一対の平行平面板 30を介して押圧するような形態で蛍石レンズ（L a, Lb) を保持している。また、平行平面板 30を、この平行平面板 30の長手方向をフランジの接線方向に平行に配置することによって、滑りが発生しゃすい結晶面に対して、平行な力が加わり難くなり、滑りの発生を抑制することができる。平行平面板 3 0を介して蛍石レンズを保持する場合も、蛍石レンズのフランジ部を 3ケ所で保持することが望ましい。

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ゥェ八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第 6図のフローチャートを参照して説明する。

先ず、第 6図のステップ 3 0 1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 3 0 2において、その 1ロットのウェハ上の金属膜上にフオトレジストが塗布される。その後、ステップ 3 0 3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口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 3 0 4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、ステツプ 3 0 5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卜領域に形成される。

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 3 0 1〜ステップ 3 0 5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つているが、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。

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、第 7図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。第 7図において、パターン形成工程 4 0 1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一工程によって、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、現像ェ程、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 4 0 2へ移行する。次に、カラ一フィルター形成工程 4 0 2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夕一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夕一を形成する。そして、カラーフィル夕一形成ェ程 4 0 2の後に、セル組み立て工程 4 0 3が実行される。セル組み立て工程 4 0 3では、パターン形成工程 4 0 1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一形成工程 4 0 2にて得られたカラーフィル夕一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 4 0 3では、例えば、パターン形成工程 4 0 1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 —形成工程 4 0 2にて得られたカラーフィル夕一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。

その後、モジュール組み立て工程 4 0 4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。

なお、上述の実施形態では、立方晶系の結晶材料として蛍石を用いているが、これに限定されることなく、フッ化バリウム '（B a F ₂ )、フッ化リチウム（L i F ₂ )、フッ化ナトリウム（N a F )、フッ化ストロンチウム（S r F ₂ ) のような立方晶系の結晶材料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、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、露光装置に搭載される照明光学系や、他の一般的な光学系に対して本発明を適用することもできる。さらに、上述の実施形態では、 A r F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。

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ツプ ·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。産業上の利用の可能性

以上説明したように、本発明の保持装置では、蛍石のような立方晶系の結晶材料における滑りを考慮して適切な箇所で光学部材を保持しているので、滑りに起因する光学部材の変形を良好に抑えることができる。その結果、本発明の保持装置を用いる光学系では、複屈折の影響を実質的に受けることなく、滑りに起因する光学部材の変形を抑えて、良好な光学性能を確保することができる。

したがって、本発明の露光装置および露光方法では、複屈折の影響を実質的に受けることなく、滑りに起因する光学部材の変形を抑えて、良好な光学性能を有する光学系を用いて、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口デバイスを製造することができる。

Claims

請求の範囲 1. 立方晶系の結晶材料により形成された透過光学部材の結晶方位 <1 1 1〉と前記透過光学部材の光軸とをほぼ一致させた状態で前記透過光学部材を保持する保持装置において、

前記透過光学部材の光軸とほぼ一致させた前記結晶方位 <1 1 1>方向にほぼ垂直な面内における結晶方位 <110>から実質的に離れた領域において前記透過光学部材を保持することを特徴とする保持装置。

2. 請求の範囲第 1項に記載の保持装置において、

前記透過光学部材の光軸とほぼ一致させた前記結晶方位 <1 11>方向にほぼ垂直な面内における結晶方位 < 211>に対応する領域において前記透過光学部材を保持することを特徴とする保持装置。

3. 立方晶系の結晶材料により形成された透過光学部材の結晶方位 <1 1 1〉と前記透過光学部材の光軸とをほぼ一致させた状態で前記透過光学部材を保持する保持装置において、

前記透過光学部材の光軸とほぼ一致させた前記結晶方位 <1 1 1>方向にほぼ垂直な面内における結晶方位ぐ 110〉および結晶方位 < 21 1>から実質的に離れた領域において前記透過光学部材を保持することを特徴とする保持装置。

4. 請求の範囲第 3項に記載の保持装置において、

互いに隣り合う結晶方位 <1 10>と結晶方位 <21 1>とのほぼ中間に対応する領域において前記透過光学部材を保持することを特徴とする保持装置。

5. 立方晶系の結晶材料により形成された透過光学部材の結晶方位 <100> と前記透過光学部材の光軸とをほぼ一致させた状態で前記透過光学部材を保持する保持装置において、前記透過光学部材の光軸とほぼ一致させた前記結晶方位ぐ 100>方向にほぼ垂直な面内における結晶方位 <100>から実質的に離れた領域において前記透過光学部材を保持することを特徴とする保持装置。

6. 請求の範囲第 5項に記載の保持装置において、

前記透過光学部材の光軸とほぼ一致させた前記結晶方位 <100>方向にほぼ垂直な面内における結晶方位 <1 10>に対応する領域において前記透過光学部材を保持することを特徴とする保持装置。

7. 立方晶系の結晶材料により形成された透過光学部材の結晶方位ぐ 100> と前記透過光学部材の光軸とをほぼ一致させた状態で前記透過光学部材を保持する保持装置において、

前記透過光学部材の光軸とほぼ一致させた前記結晶方位 <100>方向にほぼ垂直な面内における結晶方位 <100>および結晶方位 <1 10>から実質的に離れた領域において前記透過光学部材を保持することを特徴とする保持装置。

8. 請求の範囲第 7項に記載の保持装置において、

互いに隣り合う結晶方位ぐ 100〉と結晶方位 <1 10〉とのほぼ中間に対応する領域において前記透過光学部材を保持することを特徴とする保持装置。

9. 請求の範囲第 1項乃至第 8項のいずれか 1項に記載の保持装置により保持された前記透過光学部材を備えていることを特徴とする光学系。 -

10. マスクを照明するための請求の範囲第 9項に記載の光学系を備え、前記マスクのパターンを感光性基板上に露光することを特徴とする露光装置。

1 1. 請求の範囲第 9項に記載の光学系を備え、該光学系を介してマスクのパターンを感光性基板上に投影露光することを特徴とする露光装置。

12. 請求の範囲第 9項に記載の光学系を介してマスクを照明し、前記マスクに形成されたパターンを感光性基板上に露光することを特徴とする露光方法。

13. マスクに形成されたパターンを、請求の範囲第 9項に記載の光学系を介して、感光性基板上に投影露光することを特徴とする露光方法。