(57)【要約】【課題】特にマイクロリトグラフィーでの紫外線照射に用いる光学素子を立方晶グラナタイト、立方晶スピネル、立方晶ペロブスカイト、立方晶Ｍ（ＩＩ）酸化物及び／またはＭ（ＩＶ）酸化物から作製する。【解決手段】前記光学素子を、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｃａ３Ａｌ２Ｓｉ３Ｏ１２、Ｋ２ＮａＡｌＦ６、Ｋ２ＮａＳｃＦ６、Ｋ２ＬｉＡｌＦ６、Ｎａ３Ａｌ２Ｌｉ３Ｆ１２、（Ｍｇ，Ｚｎ）Ａｌ２Ｏ４、ＣａＡｌ２Ｏ４、ＣａＢ２Ｏ４、ＬｉＡｌ５Ｏ８、ＢａＺｒＯ３及び／またはＣａＣｅＯ３から選択される適当な結晶から作製する。２００ｎｍ以下の波長で行われるマイクロリトグラフィー用の液浸光学器械において用いられる前面レンズは本発明に従った光学素子の好ましい一例である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
立方晶グラナタイト、立方晶スピネル、立方晶ペロブスカイト、立方晶Ｍ（ＩＩ）酸化物及び立方晶Ｍ（ＩＶ）酸化物から選択される少なくとも１種の材料を含んで成るマイクロリトグラフィー用レンズ系中の光学素子。
【請求項２】
前記立方晶グラナタイトが、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｃａ３Ａｌ２Ｓｉ３Ｏ１２、Ｋ２ＮａＡｌＦ６、Ｋ２ＮａＳｃＦ６、Ｋ２ＬｉＡｌＦ６及び／またはＮａ３Ａｌ２Ｌｉ３Ｆ１２から成ることを特徴とする請求項１項記載の光学素子。
【請求項３】
前記立方晶グラナタイトが一般式（Ａ１−ｘＤｘ）３Ａｌ５Ｏ１２で表され、式中Ａ及びＤは同一あるいは互いに異なり、それぞれがＣｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｙ及びＳｃから選択される元素であり、及びｘが０〜１であることを特徴とする請求項１項記載の光学素子。
【請求項４】
前記立方晶スピネルが（Ｍｇ，Ｚｎ）Ａｌ２Ｏ４、ＣａＡｌ２Ｏ４、ＣａＢ２Ｏ４及び／またはＬｉＡｌ５Ｏ８から成ることを特徴とする請求項１項記載の光学素子。
【請求項５】
前記立方晶ペロブスカイトがＢａＺｒＯ３及び／またはＣａＣｅＯ３から成ることを特徴とする請求項１項記載の光学素子。
【請求項６】
前記立方晶Ｍ（ＩＩ）酸化物及び前記立方晶Ｍ（ＩＶ）酸化物がＭｇＯ及び（Ｍｇ，Ｚｎ）Ｏであることを特徴とする請求項１項記載の光学素子。
【請求項７】
レンズ、プリズム、光伝道棒、光学窓、ＤＵＶリトグラフィー用光学部品あるいは前面レンズから成ることを特徴とする請求項１項記載の光学素子。
【請求項８】
マイクロリトグラフィー用液浸光学器械に用いられる前面レンズから成ることを特徴とする請求項１項記載の光学素子。
【請求項９】
前記少なくとも１種の材料が結晶質であり、かつ波長１９３ｎｍにおける応力複屈折が１ｎｍ／ｃｍ未満、均質度Δｎが１ｐｐｍ未満、及び波長１９３ｎｍにおけるスペクトル吸収係数Ｋｉｎｉが２×１０-３ｃｍ-１以下であることを特徴とする請求項１項記載の光学素子。
【請求項１０】
立方晶グラナタイト、立方晶スピネル、立方晶ペロブスカイト、立方晶Ｍ（ＩＩ）酸化物及び立方晶Ｍ（ＩＶ）酸化物の少なくとも１種から光学素子を作製することを特徴とする紫外線照射用光学素子の作製方法。
【請求項１１】
溶融物から立方晶グラナタイト、立方晶スピネル、立方晶ペロブスカイト、立方晶Ｍ（ＩＩ）酸化物及び立方晶Ｍ（ＩＶ）酸化物の少なくとも１種の単結晶を成長させ工程と、前記単結晶から光学素子を作製する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１０項記載の方法。
【請求項１２】
前記単結晶が、ブリッジマン・ストックバーガー法、垂直勾配凍結法、ツォクラルスキー法あるいはナッケン・キロポウロス法を用いて溶融物から結晶成長により製造されることを特徴とする請求項１１項記載の方法。
【請求項１３】
ナノ粒子を含むオプトセラミックから前記光学素子を作製する焼結処理工程をさらに含むことを特徴とする請求項１０項記載の方法。
【請求項１４】
立方晶グラナタイト、立方晶スピネル、立方晶ペロブスカイト、立方晶Ｍ（ＩＩ）酸化物及び立方晶Ｍ（ＩＶ）酸化物から選択される少なくとも１種の材料から作製した光学素子を少なくとも１個含んで構成されるＵＶリトグラフィー用レンズ系。
【請求項１５】
前記光学素子を少なくとも２個含んで構成される請求項１４項記載のレンズ系。
【請求項１６】
前記少なくとも１個の光学素子が前面レンズであることを特徴とする請求項１４項記載のレンズ系。
【請求項１７】
前記少なくとも１個の光学素子がフッ化カルシウムを含んで成ることを特徴とする請求項１４項記載のレンズ系。
【請求項１８】
投影システムから成ることを特徴とする請求項１４項記載のレンズ系。
【請求項１９】
２００ｎｍ以下の波長に用いる液浸用光学器械部分から成ることを特徴とする請求項１４項記載のレンズ系。
【請求項２０】
請求項１項記載の光学素子を含んで構成されるステッパー、レーザ、コンピュータチップまたは集積回路。
【請求項２１】
請求項１項記載の光学素子を含んで構成されるエキシマレーザ。
【請求項２２】
請求項１４項記載のレンズ系を含んで構成されるステッパー、レーザ、コンピュータチップまたは集積回路。
【請求項２３】
請求項１４項記載のレンズ系を含んで構成されるエキシマレーザ。
【請求項２４】
請求項１項記載の光学素子が含まれた集積回路及び／またはコンピュータチップを備えて構成される電子装置。
【請求項２５】
請求項１４項記載のレンズ系が含まれた集積回路及び／またはコンピュータチップを備えて構成される電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はマイクロリトグラフィー用光学素子の改良作製方法、同方法によって作製される光学部品、及び同光学部品を含む電子部品及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子コンピュータあるいは制御装置中には多数の電子回路が相互に極めて近接して配列されている。このような回路は集積回路（ＩＣ）またはチップとも呼ばれる。電子回路では精巧な配列によって数百万に及ぶ回路演算を行うことが可能とされている。これら回路の計算及び／または回路機能は常時増大していくため、これら回路はより小さなスペース中に配列され、従ってこれら回路の装填密度は常に増加している。いわゆるムーアの法則に従えば、これら回路の管理された小型化を通じて、それらの演算能力及び／または処理速度は１８〜２４ヶ月毎に倍増される。このような性能の向上を達成するためには、この種の処理及び／または制御回路用により小型のトランジスタを継続して製造すること、及びこれらトランジスタを互いにより密着して重ねあるいは並べて配列することが必要とされる。このような方法によってのみ、小型化が為されても放散熱及び処理時間を減ずることが可能となる。
【０００３】
このようなタイプの小型回路の製造はマイクロリトグラフィーを用いることによって可能である。マイクロリトグラフィーでは、感光性ラッカー、すなわち所謂フォトレジストが高価な光学装置からの光によって照射される。かかる方法により、事前にデザインされた導線ストリップ及び回路の映像がフォトラッカー上へ描かれる。これらの映像に対してさらに処理を行うことにより集積回路の全回路網が作製される。これら回路の小型化の程度はマイクロリトグラフィー処理中に使用される光の各波長によって左右される。現状において、マイクロリトグラフィーではＵＶ、特に濃ＵＶ域の照射波長が使用されている。この目的の為、特にコヒーレント光、とりわけ波長２４８ｎｍのＫｒＦレーザ、波長１９３ｎｍのＡｒＦレーザ、及び波長１５７ｎｍのＦ２レーザ等のエキシマレーザからのレーザ光が用いられる。このような方法により幅が１００ｎｍ未満のチップ構造を作製することが可能となる。
【０００４】
しかしながら、チップ構造を小型化するためには、照射レーザ光の波長を減ずることが必要なだけではなく、照射光学装置全体の撮像精度、すなわち光学装置の光学解像度も高めなければならない。
【０００５】
顕微鏡技術から、現在では、鏡検対象物と対物レンズとの間に使われる所謂液浸液を用いることにより、光学器械の解像度を劇的に改善できることが公知である。市販のリトグラフィー装置及び全機能型リトグラフィー装置用に液浸付属品（例えばＡＳＭＬ製Ｔｗｉｎｓｃａｎ（登録商標））が既に開発されているが、これら付属品は猶従来のレンズ系を有するものである。
【０００６】
そのため、例えばＪ．Ｈ．Ｂｕｒｎｅｔｔらによる「１９３ｎｍ及び１５７ｎｍ液浸リトグラフィーのための高指数材料」、液浸及び１５７ｎｍリトグラフィーに関する国際シンポジウム、バンクーバー、８／２／０４には、液浸フォトリトグラフィーに用いるレンズ系材料としての高屈折率材料の使用に関する記載がある。この文献によれば、一定波長において最大開口数を得るためには、屈折率はウェハーの屈折率よりも実質的に大きくなければならない。そのため、Ｂｕｒｎｅｔｔらは、波長１９３ｎｍで１．５〜１．５８、及び波長１５７ｎｍで１．５６〜１．６６の絶対屈折率をもつアルカリ土フッ化物、すなわちＣａＦ２、ＳｒＦ２及び／またはＢａＦ２の使用を推奨している。さらに、一般式、ＢａｘＳｒ１−ｘＦ２及びＢａｘＣａ１−ｘＦ２（式中、ｘ＝０〜１）で表される混晶、及びＢａｘＣａ１−ｘＦ２（式中、ｘは約０．１）が光学素子用材料として示唆されている。また、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯ等のアルカリ土酸化物も使用可能なレンズ材料として提案されている。また、この文献に従ってこれら酸化物を混合することにより、固有複屈折を補正することも可能である。特にＣａＯを用いることにより複屈折を補正すると共に屈折率を増大させることが可能である。
【０００７】
しかしながら、この種のレンズ作製に要求される均質性をもつ大容積単結晶を示唆された材料を用いて公知技術により溶融物から延伸成形することは困難なことが示されている。さらに、高い屈折率を得るために要求される組成に関する相図は極めて臨界的であり、また公知の結晶成長技術では融点の達成が困難なことがこの相図に示されている。そして最終的に、これら混合物を用いても十分な光学均質性は得られない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、前記波長において解像度及び／または撮像鮮明度が高く、かつ特に液浸マイクロリトグラフィーに適する光学素子、すなわちレンズ及び／またはレンズ系を提供することを目的とする。
【０００９】
本発明はさらに、光学的に等方性であり、かつ最新の公知方法を用いて溶融物から少なくとも１５０ｍｍ〜１００ｍｍの大きさの大形単結晶体に形成可能な材料であり、さらに結晶材料の適する光学特性として、波長１９３ｎｍにおいて１ｎｍ／ｃｍ未満の応力複屈折性、１ｐｐｍ未満の均質度Δｎ、及び例えば層厚１００ｍｍで２×１０−３ｃｍ−１以下の１９３ｎｍにおけるスペクトル吸収係数（初期吸収度）Ｋｉｎｉをもつ材料を提供することを目的とする。
【００１０】
本発明はさらに、可能な限りシュリーレンが生成せず、かつ混入物のない特にマイクロリトグラフィー用の光学素子、すなわちレンズ及び／またはレンズ系に用いる材料を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に従って、特にマイクロリトグラフィー用レンズ等の紫外線用光学素子は、立方晶グラナタイト、立方晶スピネル、立方晶灰チタン石、立方晶Ｍ（ＩＩ）酸化物及び立方晶Ｍ（ＩＶ）酸化物を含む材料あるいはそれら自体を用いて作製される。前記光学素子は好ましくは前記材料の単結晶を用いて作製される。
【００１２】
本発明の好ましい実施態様においては、前記立方晶グラナタイトとして、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｃａ３Ａｌ２Ｓｉ３Ｏ１２、Ｋ２ＮａＡｌＦ６、Ｋ２ＮａＳｃＦ６、Ｋ２ＬｉＡｌＦ６及び／またはＮａ３Ａｌ２Ｌｉ３Ｆ１２が用いられる。前記立方晶スピネルとしては、（Ｍｇ，Ｚｎ）Ａｌ２Ｏ４、ＣａＡｌ２Ｏ４、ＣａＢ２Ｏ４及び／またはＬｉＡｌ５Ｏ６が用いられ、また前記立方晶灰チタン石の例としてはＢａＺｒＯ３及び／またはＣａＣｅＯ３を挙げることができ、さらに前記立方晶Ｍ（ＩＩ）酸化物及び立方晶Ｍ（ＩＶ）酸化物の例としてはＭｇＯ及び／または（Ｍｇ，Ｚｎ）Ｏを挙げることができる。
【００１３】
本発明の別の好ましい実施態様においては、一般式（Ａ１−ｘＤｘ）３Ａｌ２Ｏ１２（式中、Ａ及びＤは、同一または異なって、それぞれＣｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｙ及び／またはＳｃから選択されるいずれかの元素を表し、ｘは０〜１である）で表される立方晶グラナタイトが用いられる。
【００１４】
これら材料から作製される好ましい光学素子としては、レンズ、プリズム、光伝導ロッド、光学窓、ＤＵＶフォトリトグラフィー用光学部品及び／または前面レンズを挙げることができる。マイクロリトグラフィー用液浸光学器械に使用される前面レンズは本発明に従った特に好ましい光学部品である。
【００１５】
本発明にはさらに、立方晶グラナタイト、立方晶スピネル、立方晶灰チタン石及び／または立方晶Ｍ（ＩＩ）酸化物及び立方晶Ｍ（ＩＶ）酸化物から作製される光学部品を含むレンズ系、及び好ましいくはこれら材料から作製される少なくとも２種の同種光学部品が含まれる。前記レンズ系は好ましくは投影システムである。前記光学部品の少なくとも１つがフッ化カルシウムから作製され、及び前記液浸光学器械が２００ｎｍ以下の波長で作動されることが有利である。
【００１６】
本発明ではさらに、立方晶グラナタイト、立方晶スピネル、立方晶灰チタン石及び／または立方晶Ｍ（ＩＩ）酸化物及び立方晶Ｍ（ＩＶ）酸化物を用いる、マイクロリトグラフィー用レンズ系中の光学素子の作製方法が提供される。
【００１７】
本発明はさらに、ステッパー、レーザ、特にエキシマレーザ、コンピュータチップ、集積回路、及び本発明に従った光学素子を含む前記タイプのコンピュータチップ及び／または集積回路を含んで構成される電子装置にも関する。
【００１８】
立方晶グラナタイト、立方晶スピネル、立方晶灰チタン石及び／または立方晶Ｍ（ＩＩ）酸化物及び立方晶Ｍ（ＩＶ）酸化物の各単結晶は前記タイプのレンズ及び光学系の作製に適することが見出されている。前記タイプの材料は、公知の結晶成長方法、例えばブリッジマン・ストックバーガー法、垂直勾配凍結法、ツォクラルスキー法、あるいはナッケン・キロポロス法を用いて、溶融物から取得あるいは製造することが可能である。これら方法はすべて、管理凝固によって溶融物から結晶を成長させる方法である。あるいは別法として、所謂ゾル・ゲル技術を用いて前記材料を製造する方法も考えられる。
【００１９】
さらに、所謂オプトセラミック等のナノ粒子を焼結することによって前記タイプの材料を製造することが可能である。これら材料では、ナノ結晶配向が統計的に分布しているため、固有複屈折は起こらない。市販のオプトセラミック材料に関しては、微結晶サイズ及び／または粒子サイズが比較的大きい材料、特に微結晶サイズ、すなわち微結晶直径が約１０〜１００μｍの範囲内、の市販オプトセラミックを焼結処理によって製造する試みが為されている。この種の市販オプトセラミックを製造するため出発粉体の直径がナノメーター範囲内であっても、焼結処理は微結晶が前記サイズまで成長するように制御される。
【００２０】
本発明の好ましい実施態様において、前記オプトセラミックの微結晶サイズは多くても１００ｎｍ、好ましくは多くても３０ｎｍ、最も好ましくは多くても２０ｎｍである。特に好ましい実施態様によれば、微結晶サイズは実質上照射光の波長の１０分の１に等しい。従って波長１９３ｎｍにおいて、この微結晶サイズは約２０ｎｍに相当する。微結晶サイズの小さいオプトセラミックはマイクロリトグラフィーに最も適することが明らかとなっている。微結晶サイズの大きいオプトセラミック材料では、各微結晶のランダム及び／または統計的な配向及び３００ｎｍ未満、好ましくは２００ｎｍ未満のマイクロリトグラフィーに使用される小さな照射波長において屈折率の局部変化による固有複屈折によってひき起こされる拡散が大きくなり過ぎる。それゆえ、オプトセラミックは可能な限り微結晶サイズで分布していること、特に標準偏差Δｒ／ｒが多くても５０％、好ましくは多くても２０％、特に好ましくは多くても５％となる分布をとることが好ましい。尚、上記においてｒは微結晶の半径を表し、Δｒは下記式から与えられる数値を表す。
【数１】
2006251805.tif 000002
【００２１】
前記立方晶グラナタイトの特に適する例としては、イットリウム−アルミニウム・グラナタイト（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２）、ルテチウム−アルミニウム・グラナイト（ＬｕＡＧ）（Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２）、灰バンザクロ石（Ｃａ３Ａｌ２Ｓｉ３Ｏ１２）、エルパソリス（Ｋ２ＮａＡｌＦ６）、Ｋ２ＮａＳｃＦ６、Ｋ２ＬｉＡｌＦ６及び／またはクリオリチオナイト（Ｎａ３Ａｌ２Ｌｉ３Ｆ１２）を挙げることができる。さらに使用可能なグラナタイトとしてＴｍ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｓｃ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｄｙ３Ａｌ５Ｏ１２及びＹｂＡｌ５Ｏ１２がある。
【００２２】
本発明はさらに、イットリウム及び／またはルテチウムの一部あるいは全部が同等なイオン半径をもつ同一原子価のイオンで置換えられた前記Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２（ＹＡＧ）及び／またはＬｕ３Ａｌ５Ｏ１２（ＬｕＡＧ）等の立方晶グラナタイトから作製される光学素子にも関する。前記一部あるいは全部の置換を行うことによって、約１８５ｎｍであるＹ３Ａｌ５Ｏ１２（ＹＡＧ）の吸収限界をずらせることが明らかにされている。ＡｒＦリトグラフィーステッパーの作用波長は１９３ｎｍであるので、許容できる場合、透過性の減少が起こる。現在まで、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２（ＹＡＧ）等の立方晶グラナタイトでは約５０％の透過性値しか得られていない。ドーピング及び置換を行うことにより、前記吸収限界をさらに短波長域へずらすことが可能である。本発明においては、好ましくは前記素子中において、前記吸収限界のずれが少なくとも５ｎｍ、好ましくは少なくとも８ｎｍ、特に好ましくは少なくとも１０ｎｍに達する濃度において混合が行われる。但し、添加されたドーパントが、透過性が必要数値以下まで減じられないように、前記作用波長付近、特に１９３±１０ｎｍの波長範囲内において付加的な吸収帯あるいは放出帯をもたないことが前提条件となる。またドーピング剤は、好ましくは製品結晶中に溶融し、あるいは十分に混ざるものが用いられると理解される。
【００２３】
本発明にはさらに、下記一般式；
（Ａ１−ｘＤｘ）３Ａｌ５Ｏ１２           （２）
（式中、Ｄは可能な限り格子の歪みが小さくなるように原子価及びイオン半径に関してＡ＋３に類似する元素である）で表される立方晶グラナタイトを含む光学素子が含まれる。本発明において好ましい元素Ａは、特にイットリウムＹであり、他にＣｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及び／またはＬｕ、さらにＳｃから選択される希土類元素及び／またはランタン系列元素がある。しかし、これらの中で特に好ましい元素はＹ、Ｌｕ、Ｙｂ、Ｔｍ及びＤｙ、さらにＳｃである。前記ドーピング剤Ｄの適する例も同様にＹ、希土類元素及びスカンジウムから選択される。他の希土類元素及び／またはスカンジウムを用いたこの種のドーピングに特に適する候補であることが確認されているグラナタイトとしては、イットリウム−アルミニウム・グラナタイト（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２）、ルテチウム−アルミニウム・グラナタイト（ＬｕＡＧ）（Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２）、Ｄｙ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｔｍ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｙｂ３Ａｌ５Ｏ１２、及び特に（Ｙ１−ｘＬｕｘ）３Ａｌ５Ｏ１２を含む混合結晶がある。
【００２４】
パラメータ「ｘ」は０〜１の範囲内のモル分数を意味する。好ましくは、Ａ及びＤは互いに異なる元素である。Ａ＝Ｄの場合、ｘは０となる。本発明に従って、好ましくは溶融物及び結晶については同一の前記モル分数が用いられる。つまり、モル分数によって限定される組成百分率が結晶化中に変化することはない。前記結晶化によって製造される光学素子の組成が溶融物の組成と異なる限りにおいて、本発明に従って前記溶融物を多く含む成分を添加することにより前記百分率組成を一定に維持し、それによって固晶中のモル分数を全結晶成長工程中一定に保つことが可能であることは理解できよう。
【００２５】
本発明に従った光学素子は特に１８０ｎｍ未満、好ましくは１７５ｎｍ未満の吸収限界を持つが、特に好ましい吸収限界は１７０ｎｍ未満及び１６５ｎｍ未満である。個々の場合において、本発明に従ったドーピングを用いることにより、前記吸収限界を１６０ｎｍ付近までずらすことが可能である。
【００２６】
本発明において特に好ましいことが確認されている立方晶スピネルは、スピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）、ガノスピネル（（Ｍｇ，Ｚｎ）Ａｌ２Ｏ４）、ＣａＡｌ２Ｏ４、ＣａＢ２Ｏ４またはＬｉＡｌ５Ｏ８から成る。
【００２７】
特に適することが確認されている立方晶灰チタン石はＢａＺｒＯ３あるいはＣａＣｅＯ３から成る。また、（Ｍｇ，Ｚｎ）Ｏは特に好ましい立方晶（ＩＩ／ＩＶ）酸化物である。
【００２８】
上記要求を満たすことができる光学素子は前記タイプの材料を用いることによって作製可能であることが明らかにされた。この種の光学素子は特に照射ビーム中において所定の方式で電磁波を誘導し、及び／またはそれら電磁波を一定方向へ伝導あるいは集束する。この種の電磁波は、波長が好ましくは２００ｎｍ未満であるＵＶ域、特にＤＵＶ域の電磁波である。波長１９３ｎｍのＡｒＦレーザ及び波長１５７ｎｍのＦ２レーザを用いて生成されるレーザ光は特に最も好ましいものである。
【００２９】
特にリトグラフィー用のスキャナーまたはステッパー中の照明及び投影システムに使用されるような光学器械には本発明に従った前記光学素子が含まれる。照射源後方及びフォトマスク前方に配置されるレンズ系は照射システムとして設計される。フォトマスク後方のビーム通路中、すなわちフォトマスクとウェハーの間に配置されるレンズ系は投影システムとして設計される。
【００３０】
本発明に係る光学素子は特にレンズ及びプリズムとして用いられる。本発明の好ましい実施態様においては、これら光学素子は最も好ましくは液浸用の終端レンズ、すなわち投影光学装置の前面レンズとして配置される。
【００３１】
本発明の好ましい実施態様に従って、前記レンズ系には立方晶グラナタイト、立方晶スピネル、立方晶ペロブスカイト及び立方晶Ｍ（ＩＩ）酸化物及びＭ（ＩＶ）酸化物から選択される材料を用いて作製される少なくとも２個のレンズが備えられる。好ましくは、これらレンズは、固有複屈折による偏光を減ずるように該レンズの相対的結晶配向が設計されるように、及び／または固有複屈折による収差が最小となるようにレンズ系中に互いに密着して配置される。例えば、同一材料から成る２個のレンズを回転方位角上へ配置して全レンズ系の固有複屈折を例えば約２５％減じて最小とすることができる。
【００３２】
さらに別の実施態様に従って、前記レンズ系には、立方晶グラナタイト、立方晶スピネル、立方晶ペロブスカイト、及び立方晶Ｍ（ＩＩ）酸化物及びＭ（ＩＶ）酸化物から選択される材料から成る少なくとも１個の第一レンズの複屈折とは逆の符号をもつ固有複屈折をもつ第二の結晶質材料から成る少なくとも１個の別のレンズが設けられる。かかる第二の結晶質材料は、好ましくは少なくとも３ｎｍ／ｃｍの固有複屈折及び逆符号をもつものである。この種の第二結晶質材料から成る１または２以上のレンズを、レンズ系中の第一レンズの結晶配向に対するそれらの結晶配向に関して適切に配置することにより、該レンズ系において生ずる収差を減ずることが可能である。前記第二結晶質材料として適する材料は、立方晶グラナタイト、立方晶スピネル、立方晶ペロブスカイト、及び立方晶Ｍ（ＩＩ）酸化物及びＭ（ＩＶ）酸化物から選択される材料であるが、前記第一結晶質材料とは異なるものでなければならない。かかる第二結晶質材料としては、ＣａＦ２、ＳｒＦ２及び／またはＢａＦ２から成る等のアルカリ土フッ化物結晶、式ＡｘＢ１−ｘＦ２及びＢａｘＣａ１−ｘＦ２（式中、Ａ及びＢはＣａ、ＢａまたはＳｒ、ｘは０〜１）で表される結晶の混合物、あるいはＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯ等のアルカリ土酸化物を用いることができる。例えば、ＬｕＡＧから成るレンズの固有複屈折は、固有複屈折が約-３．４ｎｍ／ｃｍであるＣａＦ２から成る１または２以上のレンズの複屈折値よりも約３０ｎｍ／ｃｍ大きい。従って、例えば照射システムあるいは投影システムのような全レンズ系の固有複屈折が１ｎｍ／ｃｍ以下であっても、レンズを適切に組み合わせることによって補正することが可能である。
【００３３】
さらに、フッ化カルシウムから成る１または２以上のレンズをレンズ系中に配置して別の光学的誤差、特に立方晶グラナタイト、立方晶スピネル、立方晶ペロブスカイト、立方晶Ｍ（ＩＩ）酸化物、及び／またはＭ（ＩＶ）酸化物から成る光学素子の複屈折から生ずる偏光効果を補正することも可能である。
【００３４】
好ましい液浸液は水及び例えばフッ化物添加物でドープされたドープ水である。屈折率値は１．４〜１．５の範囲内であるが、１．５以上に調整することも可能である。かかる液浸液は好ましくは１．５以上の屈折率値をもつ。これら液浸液はＵＶ透過性であり、また照明あるいは照射されるフォトラッカーの屈折率に近いかあるいはそれと同等の屈折率をもつ。好ましくは、液浸液の屈折率はフォトラッカーの屈折率とは多くても±０．３、とりわけ±０．２の範囲内で異なる。レンズの屈折率は、前記液浸液及び／またはフォトラッカーの屈折率よりも少なくとも０．１、好ましくは少なくとも０．１５、特に好ましくは少なくとも０．２高くなければならない。このように屈折率に差を設けることにより、偏光効果及び開口数増加を防止し、しいては解像度及び／または像鮮明度を高めることが可能である。
【００３５】
特許請求の範囲に限定された材料を用いて溶融物から必要な寸法、すなわち直径が１５０ｎｍ以上、とりわけ２００ｎｍ以上である大容積単結晶の製造が可能であることが特に明らかとされている。前記単結晶にとって特に好ましいサイズは２５０ｍｍ、とりわけ３００ｍｍである。また高さが１００ｍｍ、特に１５０、２００及び／または２５０ｍｍの単結晶は問題なく製造可能である。この種の結晶は、好ましくは波長１９３ｎｍにおいて１ｎｍ／ｃｍ未満の応力複屈折、１．６、好ましくは１．８以上の屈折率、及び／または１ｐｐｍ未満の均質度Δｎを有する。またこれら結晶にはシュリーレンがなく、また１９３ｎｍにおいて３５ｎｍ／ｃｍ以下、好ましくは３０ｎｍ／ｃｍ以下、最も好ましくは２０ｎｍ／ｃｍ以下の固有複屈折ＩＤＢをもつことによって特徴付けられる。前記ＩＤＢは、例えば逆方向へＩＤＢを生成する外部イオンを結晶格子中へ挿入することによって補正可能である。さらに、前記結晶材料には６．５ｅＶ以上、とりわけ６．５ｅＶよりかなり大きい電子帯域間隙がある。また前記結晶材料は、１９３ｍｍにおいて好ましくは４×１０−２ｃｍ−１以下、より好ましくは２×１０−２ｃｍ−１以下となる常用対数による低い吸収係数をもっていなければならない。前記材料の固有吸収帯域限界は１９０ｎｍ未満、好ましくは１８５ｎｍ未満の波長になければならない。
【００３６】
本発明に従った光学素子及び光学撮像装置は、ステッパー、レーザ、特にエキシマレーザ、コンピュータチップ及び集積回路、及びそれら回路及びチップを備えて構成される電子装置の製造に用いられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
【実施例】
【００３８】
Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２から成る結晶をツォクラルスキー法に従って製造した。
得られた結晶の固有複屈折値は３０（±２）ｎｍ／ｃｍであり、また波長１９３ｎｍにおける屈折率は２．０４であった。固有帯域限界は約１８０ｎｍの波長に存在した。結晶成長状態における応力誘導性複屈折（ＳＤＢ）は１ｎｍ／ｃｍ未満であった。
【００３９】
上記において本発明はマイクロリトグラフィー用光学素子の改良製造方法、該方法により作製される光学器械、及び該光学器械を含んで構成される電子部品及び装置として具現化されて説明及び記載されているが、本発明の精神から全く逸脱することなく本発明へ種々の変更及び変形を加えることが可能であることから、本発明を上述した詳細へ限定する趣旨ではない。
【００４０】
本発明要旨は、さらなる分析を必要とせず上記説明によって十分開示されているから、第三者は最新の知識を適用することにより、先行技術の見地に立って本発明の包括的あるいは特定の観点の必須な特徴を明らかに構成する特徴を漏らすことなく本発明を種々用途へ容易に適合させることが可能である。
【外国語明細書】
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