WO2006030684A1

WO2006030684A1 - 投影光学系、投影光学系の製造方法、露光装置及び露光方法

Info

Publication number: WO2006030684A1
Application number: PCT/JP2005/016496
Authority: WO
Inventors: Yuji Kudo; Takeshi Iwasaki
Original assignee: Nikon Corporation
Priority date: 2004-09-13
Filing date: 2005-09-08
Publication date: 2006-03-23
Also published as: EP1801630A1; KR20070043994A; JPWO2006030684A1; US20080123086A1; CN101002128A; US7706074B2; JP4780412B2; EP1801630A4

Abstract

　フッ化カルシウム単結晶からなる光学部材を少なくとも１枚有する投影光学系であって、前記光学部材のそれぞれが、下記条件（ｉ）～（iii）：　（ｉ）波長６３３ｎｍの光に対する透過波面のゆらぎのうち、パーシャル径内周期数ｆＰＤが１０周期以上かつ５０周期以下の範囲にある空間周波数成分のＲＭＳ値が、０．３５ｎｍ／ｃｍ以下であること。　（ｉｉ）波長６３３ｎｍの光に対する透過波面のゆらぎのうち、パーシャル径内周期数ｆＰＤが１０周期以上かつ１００周期以下の範囲にある空間周波数成分のＲＭＳ値が、０．４５ｎｍ／ｃｍ以下であること。　（ｉｉｉ）波長６３３ｎｍの光に対する透過波面のゆらぎのうち、パーシャル径内周期数ｆＰＤが１０周期以上かつ１５０周期以下の範囲にある空間周波数成分のＲＭＳ値が、０．５０ｎｍ／ｃｍ以下であること。のうちの少なくとも１つを満たすものである投影光学系。

Description

投影光学系、投影光学系の製造方法、露光装置及び露光方法技術分野

[0001] 本発明は、投影光学系、投影光学系の製造方法、露光装置及び露光方法に関し、より詳しくは紫外線リソグラフィー技術において、 250nm以下の特定波長域で用いられる光学部材を有する投影光学系、投影光学系の製造方法、露光装置及び露光方法に関するものである。

背景技術

[0002] LSI等の半導体素子、液晶表示素子、または薄膜磁気ヘッド等を製造するための光リソグラフィー用露光装置では、光源からの光を照明光学系を介して、マスク、レチクルなどの投影原版上のパターンを照射し、そのパターンを投影光学系を介して、予めフォトレジストを塗布したウェハー、ガラスプレートなどの感光性基板上に投影することで露光を行なっている。このような投影光学系の形式としては、露光波長の光を透過，屈折するレンズで構成された屈折型の投影光学系、露光波長の光を反射するミラーで構成された反射型の投影光学系、レンズとミラーとを組み合わせた反射屈折型の投影光学系がある。

[0003] 近年、半導体素子などの集積度はますます高まり、基板上に転写されるパターンは微細化の一途をたどっている。そのため、光リソグラフィー用露光装置は、その光源を i線（365nm)から KrFエキシマレーザー（248nm)、 ArFエキシマレーザー（193η m)、更に、 Fレーザー（157nm)へと変化させることで短波長化が進められている。

2

これに伴って、光リソグラフィー用露光装置の光学系に対しては、より高い光学性能が要求されてきている。特に、微細なマスクパターンをウェハーの感光面上に転写するための投影光学系は、高解像力で無収差に近!、極めて高!、光学性能が要求されている。このような要求を満たすために、光リソグラフィー用露光装置の光学系として用いられるレンズ、プリズム、ミラー、フォトマスク等の光学部材 (以下、光リソグラフィ一用光学部材)の屈折率均質性に対しては非常に高いレベルが要求されてきている [0004] 従来、光リソグラフィー用光学材料の屈折率均質性の評価は、光学材料に光が通過する際に生じる波面収差を測定し、その波面収差の最大値と最小値の差 (以下、 P V値という）や、自乗平均平方根 (以下、 RMS値という）などを評価指標として行なわれてきた。具体的には、 PV値や RMS値が小さいほど優秀な光学材料であると考えられてきた。即ち、高品質とされる光学材料はこれらの値を小さくすることを目的に製造されてきた。

[0005] たとえば特開平 8— 5505号公報には、次のような屈折率均質性の評価方法が記載されている。この方法の具体的手順を以下に説明する。

(手順 1)円柱あるいは角柱状に研磨加工された光リソグラフィー用光学材料を干渉計にセットし、研磨加工面に対して直角に参照波面を発射し波面収差を測定する。測定された波面収差には、光学材料の屈折率分布に起因した情報が現れる。このうち、曲率成分に起因する誤差収差をパワー成分もしくはフォーカス成分と呼び、傾き成分に起因する誤差収差をチルト成分と呼ぶ。

(手順 2)測定された波面収差からパワー成分とチルト成分を除去する。

(手順 3)更に、ァス成分に起因する波面収差を除去する。

(手順 4)残った波面収差を、回転対称成分と非回転対称成分 (ランダム成分)に分離する。

(手順 5)非回転対称成分 (ランダム成分)の PV値及び RMS値を求め、これらの値により評価を行なう。

(手順 6)回転対称成分を最小自乗法により非球面公式にフィッティングし、 2次及び 4次成分を除去し、残った 6次以上の偶数次の波面収差成分 (以下、 2次 4次残差という）の PV値及び RMS値を求め、これらの値により評価を行なう。

[0006] 以上の手順からわかる通り、非回転対称成分 (ランダム成分)及び 2次 4次残差が小さい光学材料が屈折率均質性の良好な光学材料とされ、このような光学材料を製造するよう努力が払われてきた。

[0007] 光学系を構成するには、上記のように評価を経た光学材料から製造した光学部材を複数個組み合わせる。このようにして構成された光学系の結像性能の評価に関しては、特開 2000— 121491号公報〖こ、ツェル-ケ円筒関数系を用いてフイツティングする方法が提案されている。この方法では、光学系に光を通過させて波面収差を測定し、そのデータをツェル-ケ円筒関数系にフィッティング (展開）し、それを回転対称成分、奇数回転成分、及び偶数回転成分の各成分に分類することで評価を行なう。回転対称成分、奇数回転成分、及び偶数回転成分の各成分は、各々球面収差、コマ収差、及び非点収差と強い相関があるので、光学系の評価をより直接的に結像性能に結びつけて行なえるというものである。

[0008] また国際公開第 03Z004987号パンフレットには、光学系を構成する個々の光学部材につ、て、その屈折率の不均質性を波面収差のツェル-ケ展開を利用して評価する方法が記載されてヽる。

発明の開示

[0009] し力しながら、このような従来の光学部材の評価方法を採用した場合であっても、露光装置の投影光学系にお、ては光学部材のフレア光が大きな問題となって!/、る。そこで、本発明においては、光リソグラフィー用光学部材について、近距離フレアに対する影響を反映した新たな評価指標を提案し、近距離フレア量が低減された投影光学系、その製造方法、露光装置及びこれを用いた露光方法を提供することを目的とする。

[0010] 本発明者らは、前述のフレア光は投影光学系を構成する光学部材の波面収差から生じる点に着目し、波面収差 (透過波面のゆらぎ）の空間周波数成分によって露光面への影響の仕方が異なり、パーシャル径内周期数に換算して 10ないし数 100周期の空間周波数成分が近距離フレア（または局所フレア (local flare) )を生じると、うことを見出した。

[0011] ここで、パーシャル径内周期数 f とは、空間周波数 f (mm—¹)の周期関数がパーシ

PD

ャル径 PD (mm)によって切り取られる周期数、即ち f x PDを意味する。また、パーシャル径 PDとは、所定の開口数を持って第 1面 R上の一点から射出した光束 ELが光学部材 PLを照射する際の、被照射領域の直径または短径をいう（図 1)。

[0012] そこで、本発明者らは、光学系を構成する光学部材のうちフッ化カルシウム力なる光学部材について、屈折率不均質性を主要因として生じる透過波面のゆらぎの空間周波数成分に着目し、その光学部材の所定のパーシャル径内周期数に対応する成分の RMS値を所定値以下とした以下に記載の投影光学系、投影光学系の製造方法、露光装置及び露光方法を提供する。

[0013] < 1 > フッ化カルシウム単結晶からなる光学部材を少なくとも 1枚有する投影光学系であって、前記光学部材のそれぞれが、下記条件 (i)〜(m)：

(i)波長 633nmの光に対する透過波面のゆらぎのうち、パーシャル径内周期数 f

PD

力 SlO周期以上かつ 50周期以下の範囲にある空間周波数成分の RMS値が、 0. 35 nmz cm以下であること。

[0014] (ii)波長 633nmの光に対する透過波面のゆらぎのうち、パーシャル径内周期数 f

PD

力 S10周期以上かつ 100周期以下の範囲にある空間周波数成分の RMS値が、 0. 4 5nmZcm以下であること。

[0015] (iii)波長 633nmの光に対する透過波面のゆらぎのうち、パーシャル径内周期数 f

P

力 S10周期以上かつ 150周期以下の範囲にある空間周波数成分の RMS値力 0. 5

D

OnmZcm以下であること。

のうちの少なくとも 1つを満たすものである投影光学系。

[0016] < 2> < 1 >に記載の投影光学系であって、前記光学部材のそれぞれが、波長 6 33nmの光に対する透過波面のゆらぎのうち、パーシャル径内周期数 f 力 10周期

PD

以上かつ 50周期以下の範囲にある空間周波数成分の RMS値力 0. 35nm/cm 以下である投影光学系。

[0017] < 3 > < 1 >に記載の投影光学系であって、前記光学部材のそれぞれが、波長 6 33nmの光に対する透過波面のゆらぎのうち、パーシャル径内周期数 f 力 10周期

PD

以上かつ 100周期以下の範囲にある空間周波数成分の RMS値力 0. 45nm/cm 以下である投影光学系。

[0018] <4> < 1 >に記載の投影光学系であって、前記光学部材のそれぞれが、波長 6 33nmの光に対する透過波面のゆらぎのうち、パーシャル径内周期数 f 力 10周期

PD

以上かつ 150周期以下の範囲にある空間周波数成分の RMS値力 0. 50nm/cm 以下である投影光学系。

[0019] < 5 > < 1 >ないし <4>のいずれかに記載の投影光学系であって、前記光学部材のそれぞれ力波長 633nmの光に対する透過波面のゆらぎのうち、前記範囲にある空間周波数成分の AverageRadialPSD値が 0. 01nm²Z周期²以下である投影光学系。

[0020] < 6 > フッ化カルシウム単結晶の透過波面を測定して、波面収差の 2次元分布を求める工程と、該 2次元分布をフーリエ変換して透過波面のゆらぎの 2次元パワースベクトルを算出する工程と、該 2次元パワースペクトルの各空間周波数について Aver ageRadialPSD値を算出する工程と、該 AverageRadialPSD値を所定の空間周波数範囲で積分して RMS値を算出する工程と、該 RMS値が所定の上限値以下であるフッ化カルシウム単結晶を選択する工程と、前記選択されたフッ化カルシウム単結晶を加工して光学部材を製造する工程と、前記フッ化カルシウム単結晶からなる前記光学部材を有する投影光学系を製造する工程とを含む投影光学系の製造方法。

[0021] < 7> < 6 >に記載の投影光学系の製造方法であって、前記空間周波数範囲が、パーシャル径内周期数 f で 10周期以上かつ 50周期以下であり、かつ前記 RMS

PD

値の上限値が 0. 35nmZcmである、投影光学系の製造方法。

[0022] < 8 > < 6 >に記載の投影光学系の製造方法であって、前記空間周波数範囲が、パーシャル径内周期数 f で 10周期以上かつ 100周期以下であり、かつ前記 RM

PD

S値の上限値が 0. 45nmZcmである、投影光学系の製造方法。

[0023] < 9 > < 6 >に記載の投影光学系の製造方法であって、前記空間周波数範囲が、パーシャル径内周期数 f で 10周期以上かつ 150周期以下であり、かつ前記 RM

PD

S値の上限値が 0. 50nmZcmである、投影光学系の製造方法。

[0024] く 10 > < 6 >に記載の投影光学系の製造方法であって、前記 AverageRadialP SD値が前記所定の空間周波数範囲において所定の上限値以下であるフッ化カルシゥム単結晶を選択する工程を更に有する、投影光学系の製造方法。

[0025] く 11 > く 10 >に記載の投影光学系の製造方法であって、前記 AverageRadial PSD値の上限値が 0. 01nm²Z周期²である、投影光学系の製造方法。

[0026] < 12> < 1 >ないし < 5 >のいずれかに記載の投影光学系を有することを特徴とする露光装置。

[0027] < 13 > く 12 >に記載の露光装置を用いる露光方法。

[0028] このような本発明の投影光学系によって、フッ化カルシウム単結晶からなる光学部材における透過波面ゆらぎの近距離フレアに影響する特定の空間周波数成分が、所定値以下であるように構成されているので、露光面における近距離フレアが低減され、高い解像度を得ることができる投影光学系を提供することが可能となる。

図面の簡単な説明

[0029] [図 1]図 1はパーシャル径の概念を説明する図である。

[図 2A]図 2Aはフィゾー型干渉計の構成例を示す図である。

[図 2B]図 2Bはフィゾー型干渉計の構成例を示す図である。

[図 3]図 3は波面収差データの測定領域を示す図である。

[図 4]図 4は本発明の投影光学系の好適な一実施形態を表す図である。

[図 5]図 5は本発明の露光装置の好適な一実施形態を表す図である。

[図 6]図 6は本発明の露光方法の好適な一例を表すフローチャートである。

[図 7]図 7は本発明の露光方法の好適な一例を表すフローチャートである。

発明を実施するための最良の形態

[0030] 以下、本発明をその好適な実施形態に即して詳細に説明する。

[0031] [投影光学系及びその製造方法 (第 1の実施形態) ]

先ず、近距離フレアを低減した本発明の投影光学系及びその製造方法について説明する。

[0032] 始めに、本発明においてフッ化カルシウム単結晶の透過波面ゆらぎを評価する方法及び本発明の投影光学系について説明する。透過波面のゆらぎは波長 633nm の He— Neレーザーを光源とする平面光学部材測定用のフィゾー型干渉計で測定する。この干渉計は、被測定物を 2枚の平行平板部材の間に挟んで固定することが可能な構造となっている。なお、このような干渉計の光源としては KrFエキシマレーザ一や ArFエキシマレーザーを用いる方がより直接的ではある力干渉計の製造 '維持コストやフットプリント、安定性等の理由により He— Neレーザーを光源とすることが多い。

[0033] 透過波面の測定はオイルオンプレート法により行うことができる。図 2A及び図 2Bは、このような測定に好適に用いられる干渉計の状態を示す概略図である。このような測定に好適に用いられる干渉計は、本体部分 41、参照面物体 42、 2枚の平行平板部材 43、および反射面 45から成り立つている。

[0034] このような透過波面の測定においては、先ず、この干渉計に試料であるフッ化カルシゥム単結晶 44をセットする前に、前記 2枚の平行平板部材 43の間の隙間に被測定物と同じ屈折率を有する透明なオイル 46を充填し、この状態でレーザービームによる参照波面を照射し、透過した光を撮像することで 2. 5次元の波面データを得る。この状態を図 2Aに示す。

[0035] 次に、フッ化カルシウム単結晶 44を前記 2枚の平行平板部材 43の間にセットした状態で、前記透明なオイル 46を平行平板部材 43とフッ化カルシウム単結晶 44の隙間に充填し、この状態で透過した光を撮像して 2. 5次元の波面データを得る。このような状態を図 2Bに示す。

[0036] 次に、試料であるフッ化カルシウム単結晶 44をセットした状態で測定された波面データから、フッ化カルシウム単結晶をセットしな、状態で測定された波面データを除算する。これにより、フッ化カルシウム単結晶 44の表面形状による波面収差に起因する測定誤差を除くと同時に、干渉計自身に起因する波面収差による誤差も除いて、フッ化カルシウム単結晶 44内部の屈折率不均質性に起因する透過波面収差の 2次元分布のみを測定することができる。波面収差データは、図 3に示すようにメッシュ状に分割された領域についての 2次元配列として取得される。

[0037] 次に、上記の測定で得られた波面収差の 2次元分布データを 2次元離散フーリエ変換して透過波面のゆらぎの 2次元パワースペクトルを得る。 2次元離散フーリエ変換は FFT (高速フーリエ変換)アルゴリズムにより行うが、波面収差の測定が円形の領域（図 3において白地の部分）について行われた場合は、円形領域を内接円とする矩形領域全体を FFT対象に設定し、波面収差データが存在しな!ヽ部分つまり矩形領域の内側で円形領域の外側になる部分（図 3にお、て黒地の部分）につ、ては波面収差をゼロとして FFTを行うことが適当である。

[0038] 2次元パワースペクトルは次式により求められる。

[0039] [数 1] 2次元離散フ一リエ換武

:

Z(px, py)： i ^py)における波面牧差値

N：; x方向y方向ピクセル数

ϊ: 0≤ ^ の轚数

[0040] [数 2]

2次元パヮ一スぺクトル算出式

(Α^ ) = [Η¾>^) +^ Η¾, ) I²

[0041] このようにして求めた 2次元パワースペクトルから、 2次元パワースペクトル密度（Ρο wer Spectral Density, PSD)を次式により算出する。

[0042] [数 3] パワースぺタトル密度算出式

[0043] 次に、上記の 2次元 PSDデータから、空間周波数 fの成分についての AverageRa dialPSD値を算出する。実際には上記の 2次元 PSDデータは離散値となっており、周波数平面におけるデータ間隔 Δ fx ( = Δ fy)は、ピクセル間隔を h (mm/pixel)としたときに（N X h) ^_1 (mm^-1)である。したがって AverageRadialPSD値も離散値として求めること〖こなる。

[0044] [数 4]

Aver geR dialPSD(r χ Δ/ )«— J PSD(p_k, fy ) fo≤r<― r：整数)

2： (rx AfJ≤ fx^ + ² < {(r +l)x ？を満たす (, /)こついての総和 « 上記条件を満たす点の総数 [0045] 以上の手順により、 Δ f = (N X h) (mm )間隔での AverageRadialPSD (f)が求められる。

[0046] 上記 AverageRadialPSD値から所定の空間周波数成分（fl≤f< f 2)の RMS値を算出するには次式を用いる。

[0047] [数 5] 丽 S² = >： {AverageM diaiPSD f)> 2 φ Af}

[0048] なお測定領域が矩形でなく、波面収差データが存在しな、部分をゼロとして FFTを行った場合には、計算結果の RMS値を以下のように補正する必要がある。

[0049] [数 6]

[0050] ここで実際の投影光学系について考察すると、物体側の 1点から所定の開口数を持って発した光線は、各光学部材を異なる光束径すなわちパーシャル径で透過する。したがって各光学部材における波面収差の影響は、波面のゆらぎの空間周波数そのものではなぐパーシャル径と空間周波数との相対的な比率によって決定されることになる。このため近距離フレアに対する屈折率均質性の影響を評価するには、パーシャル径で規格ィ匕した空間周波数、つまりパーシャル径内周期数を用いることが適当である。 [0051] パーシャル径を PD (mm)、空間周波数を f (mm )とすれば、パーシャル径内周期数 f は f =PD X fで定義される。したがってパーシャル径内周期数が f 〜f

PD PD PD1 PD2 の範囲にある周波数成分の RMS値は、上記の各式において f =f ZPD、 f =f

1 PD1 2 PD

ZPDとして計算すればょ、。

2

[0052] 本発明者らの研究によれば、パーシャル径内周期数が少なくとも 10〜150周期の波面のゆらぎが近距離フレアに対して大きな影響を与えることが判っている。投影光学系の近距離フレアを低減するためには、各光学部材を構成する光学材料のうち、特にフッ化カルシウム単結晶について、パーシャル径内周期数が 10〜 150周期に相当する周波数成分の波面のゆらぎを低減することが有効である。

[0053] 干渉計により測定した波面収差データに基づいて光学部材を評価する場合、波面ゆらぎの空間周波数成分の測定上限は、干渉計の空間分解能に依存する。波面収差は図 4に示したようにメッシュ状に分割した各要素点について測定する力このとき単位長さあたりの測定点の数が 2次元パワースペクトルの上限周波数を決定する。また光学部材を組み合わせて光学系を構成した場合の最終的なフレア量に対する影響は、各光学部材における波面ゆらぎのパーシャル径内周波数成分に依存する。したがって各光学部材の波面収差を測定するに際しては、パーシャル径に相当する領域内の測定点密度を十分に大きくすることが望まし、。パーシャル径が大き!/、光学部材では単位面積あたりの測定点密度は低くても良いが、パーシャル径が小さい光学部材では高い密度で波面収差を測定する必要がある。

[0054] 干渉計の空間分解能が低い場合は空間周波数の測定上限も低くなり、パーシャル径との組み合わせによっては所定の範囲の空間周波数成分を測定することが困難となる。そこで本発明者らは、近距離フレアを低減した投影光学系を実現するために、透過波面のゆらぎの RMS値の上限を制限するに際し、空間周波数の測定上限も考慮することとした。

[0055] このような空間周波数の測定上限を考慮したフッ化カルシウム単結晶からなる光学部材を少なくとも 1枚有する投影光学系は、前記光学部材のそれぞれが、下記条件（

1)〜、111)：

(i)波長 633nmの光に対する透過波面のゆらぎのうち、パーシャル径内周期数 f が 10周期以上かつ 50周期以下の範囲にある空間周波数成分の RMS値力 0. 35η mZcm以下であること。

(ii)波長 633ηの光に対する透過波面のゆらぎのうち、パーシャル径内周期数 f 力 Si

PD

0周期以上かつ 100周期以下の範囲にある空間周波数成分の RMS値力 0. 45η mZcm以下であること。

(iii)波長 633nmの光に対する透過波面のゆらぎのうち、パーシャル径内周期数 f

PD

力 S10周期以上かつ 150周期以下の範囲にある空間周波数成分の RMS値が、 0. 5 OnmZcm以下であること。

のうちの少なくとも 1つの条件を満たすものである。このような投影光学系によって、近距離フレアが低減された投影光学系を実現することができる。

[0056] また、このような投影光学系としては、前記光学部材のそれぞれが、パーシャル径内周期数が 10周期以上かつ 50周期以下の空間周波数成分の RMSが 0. 35nm/ cm以下である投影光学系、若しくは前記光学部材のそれぞれが、パーシャル径内周期数が 10周期以上かつ 100周期以下の空間周波数成分の RMSが 0. 45cm/n m以下である投影光学系、若しくは前記光学部材のそれぞれが、パーシャル径内周期数が 10周期以上かつ 150周期以下の空間周波数成分の RMSが 0. 50nm/cm 以下である投影光学系が好ましい。

[0057] また、このような投影光学系としては、近距離フレアがより低減された投影光学系を実現するという観点から、前記光学部材のそれぞれが、パーシャル径内周期数が 10 周期以上かつ 100周期以下の空間周波数成分の RMSが 0. 35nmZcm以下であることがより好ましい。さらに、このような投影光学系としては、前記光学部材のそれぞれが、パーシャル径内周期数が 10周期以上かつ 150周期以下の空間周波数成分の RMSが 0. 45nmZcm以下のものであることがより好ましぐ 0. 35nmZcm以下であることが特に好ましい。

[0058] また、このような投影光学系にお、ては、光学部材のそれぞれが、上記条件 (i)〜 (i ii)のうちの少なくとも 2つの条件を満たすものであることがより好ましぐ上記条件 (i) 〜 (iii)のうちの全ての条件を満たすものであることが特に好ま、。

[0059] また、このような投影光学系においては、上記のパーシャル径内周期数範囲において、 AverageRadialPSD値が 0. Olnm²/周期²を超えないことが更に好ましい。上述した RMS値は所定の周波数帯域における平均値を意味し、仮に平均値が上限以下であったとしても、帯域内のある空間周波数成分が極めて大きな値を持つ場合には、近距離フレアへの影響が無視できなくなるためである。

[0060] 図 4に、本発明の投影光学系として好適な投影光学系のレンズ構成の一実施形態の概略図を示す。図 4に示す投影光学系は、レンズ 1及びレンズ 2はフッ化カルシゥム単結晶からなり、その他のレンズは合成石英ガラス力もなるものである。図 4においては、 Rはマスクを示し、 Wはウェハーを示す。

[0061] 図 4に示す投景光学系においては、レンズ 1のパーシャル径は 125mmに設計されており、レンズ 2のパーシャル径は 50mmに設計されている。そして、レンズ 1及びレンズ 2としては、それぞれパーシャル径内周期数が 10周期以上かつ 50周期以下の空間周波数成分の RMSが 0. 35nmZcm以下であり、かつ前記空間周波数帯域内にお、て AberageRadialPSD値が 0. Olnm²/周期²以下であるレンズを用いて!/ヽる。なお、図 4に示す投影光学系におけるレンズ 1及びレンズ 2の表面には、それぞれ反射防止膜を形成させている。このような反射防止膜は、公知の蒸着法ゃスパッタリング法にしたがって形成することができる。

[0062] また、このようなレンズ 1及びレンズ 2は、公知の方法（例えばブリッジマン法）を採用して製造されたフッ化カルシウム単結晶の中から、 RMS値が 0. 35nmZcm以下であり、かつ前記空間周波数帯域内において AberageRadialPSD値が 0. Olnm 周期²以下であるフッ化カルシウム単結晶を選択した後、これを加工して得られたものである。

[0063] このように、図 4に示す投影光学系においては、フッ化カルシウム単結晶からなる光学部材のそれぞれが、透過波面ゆらぎの近距離フレアに影響する上記特定の空間周波数成分が上記所定値以下となるように構成されているので、露光面における近距離フレアが低減されて高い解像度を得ることが可能となっている。なお、図 4に示す投影光学系におけるレンズ 1及びレンズ 2以外の前記合成石英ガラスとしては特に制限されず、適宜公知の方法を用いて得られた石英ガラスが用いられてヽる。

[0064] なお、以上説明したように、本発明の投影光学系においては、投影光学系に配置されたフッ化カルシウム単結晶からなる光学部材のそれぞれが、下記条件 (i)〜 (iii)

(i)波長 633nmの光に対する透過波面のゆらぎのうち、パーシャル径内周期数 f が

PD

10周期以上かつ 50周期以下の範囲にある空間周波数成分の RMS値力 0. 35η mZcm以下であること、

PD

0周期以上かつ 100周期以下の範囲にある空間周波数成分の RMS値力 0. 45η mZcm以下であること、

PD

力 S10周期以上かつ 150周期以下の範囲にある空間周波数成分の RMS値が、 0. 5 OnmZcm以下であること、

のうちの少なくとも一つの条件を満たすものであればよぐそれ以外の光学部材の構成は特に制限されない。

[0065] 例えば、上記実施形態においては、レンズ 1及びレンズ 2としてそれぞれパーシャル径内周期数が 10周期以上かつ 50周期以下の空間周波数成分の RMSが 0. 35η mZcm以下であり、かつ前記空間周波数帯域内において AberageRadialPSD値が 0. 01nm²Z周期²以下であるレンズを用いている力パーシャル径内周期数が 10 周期以上かつ 100周期以下の空間周波数成分の RMSが 0. 45cmZnm以下のレンズや、パーシャル径内周期数が 10周期以上かつ 150周期以下の空間周波数成分の RMSが 0. 50nmZcm以下であるレンズをレンズ 1及びレンズ 2として用いることも可能である。

[0066] また、上記実施形態にお!、ては、フッ化カルシウム単結晶からなる光学部材を 2枚用いている力本発明の投影光学系に用いられるフッ化カルシウム単結晶からなる光学部材は上記条件 (i)〜 (iii)のうちの少なくとも 1つを満たすフッ化カルシウム単結晶からなる光学部材であればその数は特に制限されない。

[0067] また、上記実施形態においては、そのレンズ構成を図 4に示す構成としているが、本発明の投影光学系におけるレンズ構成も特に制限されず、目的に合わせて適宜レンズ構成を変更させて用いることもできる。 [0068] 次に、本発明の投影光学系の製造方法について説明する。本発明の投影光学系の製造方法は、フッ化カルシウム単結晶の透過波面を測定して、波面収差の 2次元分布を求める工程 (A)と、該 2次元分布をフーリエ変換して透過波面のゆらぎの 2次元パワースペクトルを算出する工程 (B)と、該 2次元パワースペクトルの各空間周波数について AverageRadialPSD値を算出する工程（C)と、該 AverageRadialPSD 値を所定の空間周波数範囲で積分して RMS値を算出する工程 (D)と、該 RMS値が所定の上限値以下であるフッ化カルシウム単結晶を選択する工程 (E)と、前記選択されたフッ化カルシウム単結晶を加工して光学部材を製造する工程 (F)と、前記フッ化カルシウム単結晶からなる前記光学部材を少なくとも 1枚有する投影光学系を製造する工程 (G)とを含む方法である。

[0069] 本発明の投影光学系の製造方法に用ヽられる前記フッ化カルシウム単結晶としては特に制限されず、適宜公知の方法 (例えばブリッジマン法)を採用することで製造されたフッ化カルシウム単結晶を用いることもできる。

[0070] このような工程 (A)〜（D)としては、前述のフッ化カルシウム単結晶の透過波面ゆらぎを評価する方法を好適に採用することができる。そして、 @ (E)において、このようにして評価された RMS値が所定の上限値以下であるフッ化カルシウム単結晶を選択する。

[0071] このような RMS値の条件としては、パーシャル径内周期数が 10周期以上かつ 50 周期以下の空間周波数成分の RMSが 0. 35nmZcm以下、若しくはパーシャル径内周期数が 10周期以上かつ 100周期以下の空間周波数成分の RMSが 0. 45cm Znm以下、若しくはパーシャル径内周期数が 10周期以上かつ 150周期以下の空間周波数成分の RMSが 0. 50nmZcm以下であることが好ましい。上記のいずれかの条件を満たせば、近距離フレアがより低減された投影光学系を製造することが可能となる傾向にある。

[0072] 次に、工程 (F)にお、ては、前述のようにして選択されたフッ化カルシウム単結晶を加工して光学部材 (レンズ等）を製造する。このようなフッ化カルシウムの加工方法は特に制限されず、公知の方法を適宜採用することができる。そして、このようにして光学部材を加工することにより、投影光学系にお、て配置する位置等に応じた形状 (例えば、凹レンズ、凸レンズ等）の光学部材を製造することができる。

[0073] また、工程 (G)にお、ては、このようにして製造された光学部材を用いて投影光学系を製造する。このような投影光学系を得る方法としては特に制限されないが、例えば、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方法を挙げることができる。なお、各分割鏡筒へのレンズの組込み及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、例えば特開 2002— 258131号公報等を参照することができる。

[0074] [露光装置 (第 2の実施形態) ]

次に、近距離フレアを低減した本発明の投影光学系を備えた露光装置について説明する。

[0075] 図 5は本発明の露光装置として好適な露光装置の一実施形態を示す概略図である。図 5に示す露光装置は、表面 33aに置かれた感光剤 37を塗布した基板 38 (これら全体を単に「基板 W」と呼ぶ。）を置くことのできるウェハーステージ 33、露光光として用意された波長の真空紫外光を照射し、基板 W上に用意されたマスクのパターン (レチクル R)を転写するための照明光学系 31、照明光学系 31に露光光を供給するための真空紫外光源 100、及び、基板 W上にマスク Rのパターンのイメージを投影するためのマスク Rが配された最初の表面 P1 (物体面）と基板 Wの表面と一致させた二番目の表面 (像面）との間に置かれた投影光学系 35、を含む。

[0076] 照明光学系 31は、マスク Rとウェハー Wとの間の相対位置を調節するための、ァラィメント光学系 110を含んでおり、マスク Rは、ウェハーステージ 33の表面に対して平行に動くことのできるレチクルステージ 32に配置される。レチクル交換系 200は、レチクルステージ 32にセットされたレチクル（マスク R)を交換し運搬する。レチクル交換系 200は、ウェハーステージ 33の表面 33aに対してレチクルステージ 32を平行に動かすためのステージドライバーを含んでいる。投影光学系 35は、スキャンタイプの露光装置に応用されるァライメント光学系を持っている。

[0077] そして、図 5に示す露光装置は、前記 < 1 >〜< 5 >のうちのいずれかに記載の投影光学系を備えたものである。具体的には、図 5に示す露光装置は、投影光学系 35 に含まれる光学部材 30のうちフッ化カルシウム単結晶からなる光学部材について、透過波面のゆらぎのうちパーシャル径カゝら導かれる所定の空間周波数成分の RMS 値を所定の上限値以下とし、かつ AverageRadialPS D値を所定の上限値以下とした露光装置である。

[0078] なお、図 5中、 300はウェハーステージ 3を制御するステージ制御系、 400は装置全体を制御する主制御部である。この露光装置は本発明に係る投影光学系を備えて、るので、ウェハー面における近距離フレアが低減されており、高い解像度を実現することができる。

[0079] なお、本発明は、レチクルとウェハーとを同期移動してレチクルのパターンを露光するステップ'アンド'スキャン方式の走査型投影露光装置 (米国特許 5, 473, 410号）、いわゆるスキャニング'ステッパーのみならず、レチクルとウェハーとを静止した状態でレチクルのパターンを露光し、ウェハーを順次ステップ移動させるステップ ·アンド · リピート方式の露光装置 (ステッパー）にも適用することができる。

[0080] また、本発明はツインステージ型の露光装置にも適用できる。ツインステージ型の露光装置の構造及び露光動作は、例えば特開平 10— 163099号及び特開平 10— 214783号（対応米国特許 6, 341, 007号、 6, 400, 441号、 6, 549, 269号及び 6, 590,634号）、特表 2000— 505958号（対応米国特許 5, 969, 441号）あるいは米国特許 6, 208, 407号【こ開示されて!ヽる。

[0081] さらに、本発明は、投影光学系と被露光物との間に局所的に液体を満たす液浸露光装置や、露光対象の基板を保持したステージを液槽の中で移動させる液浸露光装置や、ステージ上に所定深さの液体槽を形成しその中に基板を保持する液浸露光装置にも適用可能である。露光対象の基板を保持したステージを液槽の中で移動させる液浸露光装置の構造及び露光動作については、例えば特開平 6— 124873 号に、ステージ上に所定深さの液体槽を形成してその中に基板を保持する液浸露光装置については、例えば特開平 10— 303114号や米国特許 5, 825, 043号にそれぞれ開示されている。

[0082] 以上説明したように、本発明の露光装置は、前記 < 1 >〜< 5 >のうちのいずれかに記載の投影光学系を備えていればよぐそれ以外の構成は特に制限されない。本発明の露光装置に適用可能な構成が記載されている上記の米国特許 5, 473, 410 号、米国特許 6, 341, 007号、米国特許 6, 400, 441号、米国特許 6, 549, 269 号、米国特許 6, 590,634号、米国特許 5, 969, 441号、米国特許 6, 208, 407号及び米国特許 5, 825, 043号、並びに、特開平 10— 163099号、特開平 10— 214 783号、特開平 6— 124873号、特開平 10— 303114号及び特表 2000— 505958 号は、参考文献としてこの明細書中に組み込まれる。

[0083] [露光方法 (第 3の実施形態) ]

次に、前記本発明の露光装置を用いる露光方法について説明する。

[0084] 以下、図 6のフローチャートを参照して説明する。先ず、図 6のステップ 301において、 1ロットのウェハー上に金属膜が蒸着される。次のステップ 302において、その 1口ットのウェハー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、図 5に示す露光装置を用いて、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ロットのウェハー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ロットのウェハー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ロットのウェハー上でレジストパターンをマスクとしてェツ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力各ゥェハー上の各ショット領域に形成される。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一プット良く得ることができる。

[0085] また、図 5に示す露光装置では、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 7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 7において、パターン形成工程 401では、上述の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ー工程が実行される。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ェ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。

[0087] 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。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] 以上に説明した本実施形態の露光方法によれば、本発明に係る近距離フレアが低減された露光装置を用いるので、微細な回路パターンを高い解像度で形成することが可能である。

実施例

[0089] 以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明する力本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

[0090] (実施例 1)

実施例 1ではフッ化カルシウム単結晶からなる光学部材 (レンズ)を 2枚有する、前述の図 4に示す構成の投影光学系を製造した。以下、投影光学系の製造方法を説明する。

[0091] 始めにフッ化カルシウム単結晶をブリッジマン法により製造した。その製造工程は以下の通りである。粒径 0. 1 μ mないし 5mmの高純度フッ化カルシウム粉末を原料とし、フッ素化剤としてフッ化鉛 (PbF )を添加してから加熱炉内で加熱融解して、酸

2

素不純物が除去されかつ嵩密度の向上した前処理品を製造した。

[0092] この前処理品をブリッジマン法による単結晶製造装置のルツボに充填し、製造装置内を 10^_2〜10^_4Paまで真空排気した。製造装置内が前記真空度に達したら製造装置の上部側ヒーターによりルツボを加熱し、フッ化カルシウムの融点以上（ 1370〜 1 450°C)まで上げてルツボ内の前処理品を融解した。次に、予め上部側ヒーターよりも低温に設定された下部側ヒーターの領域に向けて、 0. l〜5mmZ時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を成長させ、融液の最上部まで結晶化して単結晶 (インゴット)を製造した。

[0093] 製造した単結晶 (インゴット）は割れな、ように室温近傍まで徐冷し、その後、製造装置内を大気開放して取り出した。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熱処理を行い、残留応力を低減させた。以上の工程により複数のインゴットを製造した。

[0094] 次に、このようにして得られたインゴットのそれぞれから円筒状のフッ化カルシウム単結晶を切り出し、上下面を平行に鏡面研磨したものを試料として、以下の方法により波面収差を測定した。

[0095] このような波面収差の測定にはフィゾー型干渉計を用いた。測定に用いた干渉計の構造は図 2A及図 2Bに示したとおりである。始めに 2枚の平行平板部材 43の隙間にフッ化カルシウム単結晶と同一の屈折率を有する透明なオイル 46を充填し、この状態で He— Neレーザー光により参照波を照射して、 CCDカメラにより透過光の波面データを得た。次に試料 44をセットし、同様にオイル 46を充填して透過光を撮像して波面データを得た。これらの波面データを除算することにより、試料 44の波面収差の 2次元分布を得た。

[0096] このようにして得られた波面収差の 2次元分布データから、前述した計算手法により 2次元 PSD及び AberageRadialPSD値を算出した。図 4に示す構成の投影光学系においてレンズ 1のパーシャル径は 125mmに設計されている。したがってパーシャル径内周期数 10周期に相当する空間周波数は、 0. 08mm^_1となる。同様にパーシャル径内周期数 50周期に相当する空間周波数は 0. 40mm^_1である。そこで前記各試料につき、 2次元 PSDデータを基に空間周波数 0. 08mm から 0. 40mm の成分について AverageRadialPSD値を積分して、 RMS値を算出し、さらに測定領域の形状に応じて前述の補正を行うことにより、前記空間周波数成分を有する透過波面のゆらぎの RMS値を算出した。

[0097] この RMS値が 0. 35nmZcm以下であり、かつ前記空間周波数帯域内において A berageRadialPSD値が 0. 01nm²Z周期²以下である試料を選別し、試料の波面収差測定方向を光軸方向として所定の形状に切断'研磨した後、表面に反射防止膜を形成してレンズ 1 (a)を製造した。

[0098] 一方、図 4に示す構成の投景光学系においてレンズ 2のパーシャル径は 50mmに設計されている。したがってパーシャル径内周期数 10周期に相当する空間周波数は、 0. 20mm^_1となる。同様にパーシャル径内周期数 50周期に相当する空間周波数は 1. OOmnT¹である。そこで前記各試料につき、 2次元 PSDデータを基に空間周波数 0. 20mm^_1力ら 1. 00mm—¹の成分について AverageRadialPSD値を積分して RMS値を算出し、さらに測定領域の形状に応じて前述の補正を行うことにより、前記空間周波数成分を有する透過波面ゆらぎの RMS値を試料毎に算出した。

[0099] この RMS値が 0. 35nmZcm以下であり、かつ前記空間周波数帯域内において A berageRadialPSD値が 0. 01nm²Z周期²以下である試料を選別し、試料の波面収差測定方向を光軸方向として所定の形状に切断'研磨した後、表面に反射防止膜を形成してレンズ 2 (a)を製造した。

[0100] 以上の方法により製造したレンズ 1 (a)およびレンズ 2 (a)と、通常の方法により製造した合成石英ガラス製レンズとを組み合わせて図 4に示す投影光学系を製造した。

[0101] 本実施例で製造した投影光学系の近距離フレア量は約 1%であり、十分な性能を備えるものであった。

[0102] (実施例 2)

実施例 1で製造したレンズ 1 (a)およびレンズ 2 (a)の代わりに、以下のようにして製造したレンズ 1 (b)およびレンズ 2 (b)を用いた以外は実施例 1と同様にして図 4に示す構成の投影光学系を製造した。

[0103] 先ず、実施例 1と同様にして得られた円筒状のフッ化カルシウム単結晶から複数の試料を製造して波面収差を測定した。そして、得られた波面収差の 2次元分布データから、前述の計算手法により 2次元 PSD及び AberageRadialPSD値を算出した。図 4に示す構成の投影光学系においてレンズ 1のパーシャル径は 125mmに設計されている。したがってパーシャル径内周期数 10周期に相当する空間周波数は、 0. 0 8mm^_1となる。同様にパーシャル径内周期数 100周期に相当する空間周波数は 0. 80mm^_1である。そこで前記各試料につき、 2次元 PSDデータを基に空間周波数 0. 08mm^_1力ら 0. 80mm^_1の成分について AverageRadialPSD値を積分して、 RM S値を算出し、さらに測定領域の形状に応じて前述の補正を行うことにより、前記空間周波数成分を有する透過波面のゆらぎの RMS値を算出した。

[0104] 次に、この RMS値が 0. 45nmZcm以下であり、かつ前記空間周波数帯域内において AberageRadialPSD値が 0. 01nm²Z周期²以下である試料を選別し、試料の波面収差測定方向を光軸方向として所定の形状に切断 '研磨した後、表面に反射防止膜を形成してレンズ 1 (b)を製造した。

[0105] 一方、図 4に示す構成の投景光学系においてレンズ 2のパーシャル径は 50mmに設計されている。したがってパーシャル径内周期数 10周期に相当する空間周波数は、 0. 20mm^_1となる。同様にパーシャル径内周期数 100周期に相当する空間周波数は 2. OOmnT¹である。そこで前記各試料につき、 2次元 PSDデータを基に空間周波数 0. 20mm^_1力ら 2. 00mm—¹の成分について AverageRadialPSD値を積分して RMS値を算出し、さらに測定領域の形状に応じて前述の補正を行うことにより、前記空間周波数成分を有する透過波面ゆらぎの RMS値を試料毎に算出した。

[0106] この RMS値が 0. 45nmZcm以下であり、かつ前記空間周波数帯域内において A berageRadialPSD値が 0. 01nm²Z周期²以下である試料を選別し、試料の波面収差測定方向を光軸方向として所定の形状に切断'研磨した後、表面に反射防止膜を形成してレンズ 2 (b)を製造した

このようにして製造したレンズ 1 (b)およびレンズ 2 (b)を備えた本実施例で製造した投影光学系の近距離フレア量は約 1%であり、十分な性能を備えるものであった。

[0107] (実施例 3)

実施例 1で製造したレンズ 1 (a)およびレンズ 2 (a)の代わりに、以下のようにして製造したレンズ 1 (c)およびレンズ 2 (c)を用いた以外は実施例 1と同様にして図 4に示す構成の投影光学系を製造した。

[0108] 先ず、実施例 1と同様にして得られた円筒状のフッ化カルシウム単結晶から複数の試料を製造して波面収差を測定した。そして、得られた波面収差の 2次元分布データから、前述の計算手法により 2次元 PSD及び AberageRadialPSD値を算出した。図 4に示す構成の投影光学系においてレンズ 1のパーシャル径は 125mmに設計されている。したがってパーシャル径内周期数 10周期に相当する空間周波数は、 0. 0 8mm^_1となる。同様にパーシャル径内周期数 150周期に相当する空間周波数は 1. 20mm^_1である。そこで前記各試料につき、 2次元 PSDデータを基に空間周波数 0. 08mm^_1力ら 1. 20mm^_1の成分について AverageRadialPSD値を積分して、 RM S値を算出し、さらに測定領域の形状に応じて前述の補正を行うことにより、前記空間周波数成分を有する透過波面のゆらぎの RMS値を算出した。

[0109] 次に、この RMS値が 0. 50nmZcm以下であり、かつ前記空間周波数帯域内において AberageRadialPSD値が 0. 01nm²Z周期²以下である試料を選別し、試料の波面収差測定方向を光軸方向として所定の形状に切断 '研磨した後、表面に反射防止膜を形成してレンズ 1 (c)を製造した。

[0110] 一方、図 4に示す構成の投景光学系においてレンズ 2のパーシャル径は 50mmに設計されている。したがってパーシャル径内周期数 10周期に相当する空間周波数は、 0. 20mm^_1となる。同様にパーシャル径内周期数 150周期に相当する空間周波数は 3. OOmnT¹である。そこで前記各試料につき、 2次元 PSDデータを基に空間周波数 0. 20mm^_1力ら 3. OOmnT¹の成分について AverageRadialPSD値を積分して RMS値を算出し、さらに測定領域の形状に応じて前述の補正を行うことにより、前記空間周波数成分を有する透過波面ゆらぎの RMS値を試料毎に算出した。

[0111] この RMS値が 0. 50nmZcm以下であり、かつ前記空間周波数帯域内において A berageRadialPSD値が 0. 01nm²Z周期²以下である試料を選別し、試料の波面収差測定方向を光軸方向として所定の形状に切断'研磨した後、表面に反射防止膜を形成してレンズ 2 (c)を製造した。

[0112] このようにして製造したレンズ 1 (c)およびレンズ 2 (c)を備えた本実施例で製造した投影光学系の近距離フレア量は約 1%であり、十分な性能を備えるものであった。

[0113] (比較例 1)

比較例 1では実施例 1と同一の構成を有する投影光学系を製造したが、フッ化カルシゥム単結晶について波面収差測定による選別は行わず、任意に選択した単結晶を用いて実施例 1で製造したレンズ 1 (a)及びレンズ 2 (a)と同一形状のレンズ 1 (d)及びレンズ 2 (d)を製造した。このようにして製造したレンズ 1 (d)及びレンズ 2 (d)を用いて図 4に示す投影光学系を組み立てた結果、投影光学系全体の近距離フレア量は約 5%であり、実施例 1〜3で製造した投影レンズと比較して大きなフレア量を示した

産業上の利用可能性

[0114] 以上説明したように、本発明によれば、露光面における近距離フレアが低減された高い解像度を得ることが可能な投影光学系、その製造方法、それを備える露光装置、並びにその露光装置を用いた露光方法を提供することが可能となる。

従って、本発明の投影光学系は、 LSI等の半導体素子、液晶表示素子、又は薄膜磁気ヘッド等を製造するための露光装置に用いる投影光学系として特に有用である

Claims

請求の範囲

[1] フッ化カルシウム単結晶からなる光学部材を少なくとも 1枚有する投影光学系であつて、前記光学部材のそれぞれが、下記条件 (i)〜(m)：

PD

力 S10周期以上かつ 50周期以下の範囲にある空間周波数成分の RMS値が、 0. 35 nmz cm以下であること。

(ii)波長 633nmの光に対する透過波面のゆらぎのうち、パーシャル径内周期数 f

PD

P

D

OnmZcm以下であること。

のうちの少なくとも 1つを満たすものである投影光学系。

[2] 前記光学部材のそれぞれが、波長 633nmの光に対する透過波面のゆらぎのうち、パーシャル径内周期数 f 力 10周期以上かつ 50周期以下の範囲にある空間周波数

PD

成分の RMS値力 0. 35nmZcm以下のものである、請求項 1に記載の投影光学系

[3] 前記光学部材のそれぞれが、波長 633nmの光に対する透過波面のゆらぎのうち、パーシャル径内周期数 f 力 10周期以上かつ 100周期以下の範囲にある空間周波

PD

数成分の RMS値が、 0. 45nmZcm以下のものである、請求項 1に記載の投影光学系。

[4] 前記光学部材のそれぞれが、波長 633nmの光に対する透過波面のゆらぎのうち、パーシャル径内周期数 f 力 10周期以上かつ 150周期以下の範囲にある空間周波

PD

数成分の RMS値が、 0. 50nmZcm以下のものである、請求項 1に記載の投影光学系。

[5] 前記光学部材のそれぞれが、波長 633nmの光に対する透過波面のゆらぎのうち、前記範囲にある空間周波数成分の AverageRadialPSD値が 0. 01nm²Z周期²以下である、請求項 1な、し請求項 4の、ずれか一項に記載の投影光学系。

[6] フッ化カルシウム単結晶の透過波面を測定して、波面収差の 2次元分布を求めるェ程と、該 2次元分布をフーリエ変換して透過波面のゆらぎの 2次元パワースペクトルを算出する工程と、該 2次元パワースペクトルの各空間周波数について AverageRadi alPSD値を算出する工程と、該 AverageRadialPSD値を所定の空間周波数範囲で積分して RMS値を算出する工程と、該 RMS値が所定の上限値以下であるフッ化力ルシゥム単結晶を選択する工程と、前記選択されたフッ化カルシウム単結晶を加工して光学部材を製造する工程と、前記フッ化カルシウム単結晶からなる前記光学部材を少なくとも 1枚有する投影光学系を製造する工程とを含む投影光学系の製造方法

[7] 前記空間周波数範囲が、パーシャル径内周期数 f で 10周期以上かつ 50周期以下

PD

であり、かつ前記 RMS値の上限値が 0. 35nmZcmである、請求項 6に記載の投影光学系の製造方法。

[8] 前記空間周波数範囲が、パーシャル径内周期数 f で 10周期以上かつ 100周期以

PD

下であり、かつ前記 RMS値の上限値が 0. 45nmZcmである、請求項 6に記載の投影光学系の製造方法。

[9] 前記空間周波数範囲が、パーシャル径内周期数 f で 10周期以上かつ 150周期以

PD

下であり、かつ前記 RMS値の上限値が 0. 50nmZcmである、請求項 6に記載の投影光学系の製造方法。

[10] 前記 AverageRadialPSD値が前記所定の空間周波数範囲にぉ、て所定の上限値以下であるフッ化カルシウム単結晶を選択する工程を更に有する、請求項 6に記載の投影光学系の製造方法。

[11] 前記 AverageRadialPSD値の上限値が 0. 01nm²Z周期²である、請求項 10に記載の投影光学系の製造方法。

[12] 請求項 1ないし請求項 5のいずれか一項に記載の投影光学系を有する露光装置。

[13] 請求項 12に記載の露光装置を用いる露光方法。