(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
３５８５ｃｍ−１に位置するヒドロキシル基の赤外吸収帯の吸収係数αが０．０３５／ｃｍ以下であり、波長１５０ｎｍの光に対する初期透過率が１ｃｍ当たり６０％以上である、波長２５０ｎｍより短波長のレーザー光が照射される光学素子用の人工水晶部材。
【請求項２】
アルミニウム含有量が１ｐｐｍ以下及びリチウム含有量が０．５ｐｐｍ以下である、請求項１に記載の波長２５０ｎｍより短波長のレーザー光が照射される光学素子用の人工水晶部材。
【請求項３】
脈理が日本光学硝子工業会規格（ＪＯＧＩＳ）で定める１級又は２級である、請求項１に記載の波長２５０ｎｍより短波長のレーザー光が照射される光学素子用の人工水晶部材。
【請求項４】
波長１５０ｎｍの光に対する初期透過率が１ｃｍ当たり６０％以上、脈理が日本光学硝子工業会規格（ＪＯＧＩＳ）で定める１級又は２級、３５８５ｃｍ−１に位置するヒドロキシル基の赤外吸収帯の吸収係数αが０．０３５／ｃｍ以下、及びアルミニウム含有量が１ｐｐｍ以下及びリチウム含有量が０．５ｐｐｍ以下である、波長２５０ｎｍより短波長のレーザー光が照射される光学素子用の人工水晶部材。
【請求項５】
波長２５０ｎｍより短波長のレーザー光を光源としてマスクを照明する照明光学系と、前記マスクのパターン像を被露光基板上に投影露光する投影光学系とを備えた露光装置であって、前記照明光学系及び／又は前記投影光学系に請求項１〜４のうちの何れか一項に記載の波長２５０ｎｍより短波長のレーザー光が照射される光学素子用の人工水晶部材からなる光学素子を配置した露光装置。
【請求項６】
前記人工水晶部材からなる光学素子を前記照明光学系のオプティカルインテグレータに用いる、請求項５に記載の露光装置。
【請求項７】
前記人工水晶部材からなる光学素子を前記照明光学系の位相部材及び／又はデポラライザに用いる、請求項５又は６に記載の露光装置。
【請求項８】
前記露光装置に配置される人工水晶部材からなる光学素子のうちの少なくとも８０％が、請求項１〜４のうちの何れか一項に記載の波長２５０ｎｍより短波長のレーザー光が照射される光学素子用の人工水晶部材からなる光学素子である、請求項５〜７のうちの何れか一項に記載の露光装置。
【請求項９】
波長２５０ｎｍより短波長のレーザー光を光源としてマスクを照明する照明光学系と、前記マスクのパターン像を被露光基板上に投影露光する投影光学系とを備えた露光装置の製造方法であって、
請求項１〜４のうちの何れか一項に記載の波長２５０ｎｍより短波長のレーザー光が照射される光学素子用の人工水晶部材からなる光学素子を選別して準備する工程と、
前記人工水晶部材からなる光学素子以外の、前記露光装置に必要な諸部材を準備する工程と、
前記露光装置に必要な諸部材を、前記人工水晶部材からなる光学素子と共に組み立てて、前記照明光学系及び／又は前記投影光学系に前記人工水晶部材からなる光学素子を配置した露光装置を得る工程と、
を含む露光装置の製造方法。
【請求項１０】
前記人工水晶部材からなる光学素子を前記照明光学系のオプティカルインテグレータに用いる、請求項９に記載の露光装置の製造方法。
【請求項１１】
前記人工水晶部材からなる光学素子を前記照明光学系の位相部材及び／又はデポラライザに用いる、請求項９又は１０に記載の露光装置の製造方法。
【請求項１２】
前記露光装置に配置される人工水晶部材からなる光学素子のうちの少なくとも８０％が、請求項１〜４のうちの何れか一項に記載の波長２５０ｎｍより短波長のレーザー光が照射される光学素子用の人工水晶部材からなる光学素子である、請求項９〜１１のうちの何れか一項に記載の露光装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、波長２５０ｎｍより短波長のエキシマレーザー等の紫外線レーザーを光源とした装置などにおいて、プリズム等の光学素子やオプティカルインテグレータを構成する各種の光学素子として使用可能な人工水晶部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  ＩＣ、ＬＳＩ等の集積回路パターン転写には、主に縮小投影露光装置（または光リソグラフィ装置）が用いられる。この装置に用いられる投影光学系には、集積回路の高集積化に伴い、広い露光領域と、その露光領域全体にわたって、より高い解像力が要求される。投影光学系の解像力の向上については、露光波長をより短くするか、あるいは投影光学系の開口数（ＮＡ）を大きくすることが考えられる。【０００３】  露光波長は、現在、主に半導体露光装置用光源として用いられているＫｒＦ（２４８ｎｍ）エキシマレーザーから深紫外光源であるＡｒＦ（１９３ｎｍ）エキシマレーザーへと短波長化が進められている。また、更に高集積化を進めるに当たって、現在、真空紫外光のＦ２（１５７ｎｍ）レーザーが検討されている。【０００４】  最近、光学部品が機械的に損傷するというマイクロチャンネル現象が注目されている。マイクロチャンネル現象とは光学部品の表面から内部に直径数μｍの穴が空くという現象である（Ｅ．Ｍ．Ｗｒｉｇｈｔ  ｅｔ  ａｌ．，″Ｓｐａｔｉａｌ  ｐａｔｔｅｒｎ  ｍｉｃｒｏｃｈａｎｎｅｌ  ｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｉｎ  ｆｕｓｅｄ  ｓｉｌｉｃａ  ｉｒｒａｄｉａｔｅｄ  ｂｙ  ｎａｎｏｓｅｃｏｎｄ  ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ  ｐｕｌｓｅｓ″，Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｏｐｔｉｃｓ，１９９９，Ｖｏｌ．３８，ｐ．５７８５−５７８８）。【０００５】  マイクロチャンネルが発生すると、散乱によって部材の透過率が減少したり光学薄膜が破壊されたりし、光学部品の透過特性が著しく減少する。マイクロチャンネルは、例えば、数ｍＪ／ｃｍ２という実用域のエネルギー密度のＡｒＦエキシマレーザーを合成石英ガラスに１Ｂ（１０９）パルス程度照射し続けると発生する。そのため、露光装置の通常の使用条件においてもマイクロチャネルの発生による機械的損傷の防止策を施さなければならないということになる。【０００６】  本発明者らは、マイクロチャンネルの発生が石英ガラスの高密度化と密接に関係しているということを見出し、既に特許出願している（特願２００３−３８３４５号明細書）。石英ガラスの高密度化は、照射ビームの波長が短くなるほど発生しやすくなるので、露光装置の高解像化が進む程マイクロチャンネルは深刻な問題になる。また、石英ガラスは高エネルギー密度の紫外レーザーの照射によって例外なく高密度化してしまうため、ある照射エネルギー閾値を越えるとほとんどの石英ガラスでマイクロチャンネルは発生してしまう。従って、マイクロチャンネルの発生を防止する手段の一つとして石英ガラスへの照射エネルギー密度を制限するということが考えられる。しかしながら、縮小投影露光装置においては、レジスト面で所定のエネルギー密度が必要とされており、光源の出力を抑制することは設計上実施できないこともある。【０００７】  もう一つの解決手段として、エネルギー密度の高いビームが照射される光学部品には石英ガラスを用いずに高密度化が生じない透明結晶材料を用いるという方法がある。この方法を用いれば、光源の出力を抑制しなくても光学部品へのマイクロチャンネルの発生を防止できる。【０００８】  エキシマレーザーのような短波長域で高い透過率と高い化学的安定性を有する工業的に利用可能な���晶材料は限られる。それらには、例えば、蛍石や水晶がある。【０００９】  蛍石（ＣａＦ２）は、立方晶で光学的に等方性であり、約１２ｅＶの光学的バンドギャップ（１００ｎｍ付近まで透明）を有する非常に優れた光学材料である。最近、ＡｒＦエキシマレーザーを光源にした縮小露光装置のレンズ材料として用いられている。しかし、（１１１）面で劈開するために機械的に弱いという性質も持っており、例えば、１５段階モース硬度は４である。そのため、光学素子へ加工する際、破損等を生じ易くて加工し難いという難点がある。【００１０】  一方、水晶（分子式でＳｉＯ２）は、六方晶で、光学的バンドギャップは約９ｅＶといわれている。水晶は劈開しないため、機械的な強度が強く、例えば、１５段階モース硬度は８である。そのため、蛍石に比べて加工性が優れている。【００１１】  しかし、水晶は異方的な結晶構造を有しているので、強い複屈折がある。そのため、複屈折を有していても使用可能な光学部材や、水晶の持つ複屈折性を積極的に利用できる光学部材として使用することができる。【００１２】  このような状況の中で、縮小投影露光装置の照明系光学部品の一部に水晶を用いることが提案されており、特開平５−４７６３６号公報においては、水晶の持つ複屈折性を積極的に利用し、偏光ビームスプリッターや偏光解消素子（デポラライザー）を水晶で作製することが開示されている。これらの光学素子を作製するためには材料に複屈折性が必要なので、蛍石や石英ガラスでは使用できない。【００１３】  また、特開２００２−７５８３５号公報においては、ビームを均質化するホモジナイザーに、基板表面に特殊な加工を施した回折光学素子やマイクロフライアイを用いることが開示されている。これらの光学素子を蛍石で作製するには機械的な強度が足りないので極めて難しい。また、ホモジナイザーは光源に近い位置で用いられるので、照射されるビームのエネルギー密度は比較的高く、石英ガラスで作製する場合、マイクロチャンネルが発生する危険性がある。そのため、このような光学素子に機械的に強く、マイクロチャンネルが発生しない水晶を用いるのが好ましい。
【発明の開示】
【００１４】  しかしながら、従来の水晶は可視光の光学系の物品として満足できる性能を示すものの、エキシマレーザーのように短波長で高出力の光を長期間繰り返し照射すると、透過率等の光学特性が劣化しやすいものと、光学特性が劣化しにくいものとが存在し、品質のばらつきが大きかった。
【００１５】  従って、複屈折が強いという欠点に加え、このような品質のばらつきのために、水晶を２５０ｎｍ以下の短波長で高出力の光を長期間繰り返し照射される光学素子には使用し難いという問題点があった。
【００１６】  そこで、この発明は、マイクロチャンネルの発生を十分に防止することができると共に、機械的強度が高くて光学素子を加工することが容易であり、しかも２５０ｎｍ以下の短波長で高出力の光が長期間繰返し照射されても、透過率特性が劣化し難い人工水晶部材、それを用いた露光装置、並びにその露光装置の製造方法を提供することを課題とする。
【００１７】  本発明者らは、短波長で高出力の光が長期間繰り返し照射された際、人工水晶の光学特性が劣化することについての原因を探究することにより、光学特性の劣化が、人工水晶の合成法等の製造段階に由来して含有される特定の不純物等に影響を受けていることを見出し、この発明に至った。
【００１８】  そこで、本発明は、前記課題を解決する以下の人工水晶部材、それを用いた露光装置、並びにその露光装置の製造方法を提供する。
【００１９】
＜１＞  ３５８５ｃｍ−１に位置するヒドロキシル基の赤外吸収帯の吸収係数αが０．０３５／ｃｍ以下であり、波長１５０ｎｍの光に対する初期透過率が１ｃｍ当たり６０％以上である、波長２５０ｎｍより短波長のレーザー光が照射される光学素子用の人工水晶部材。
【００２１】
＜２＞  アルミニウム含有量が１ｐｐｍ以下及びリチウム含有量が０．５ｐｐｍ以下である、＜１＞に記載の波長２５０ｎｍより短波長のレーザー光が照射される光学素子用の人工水晶部材。
【００２２】
＜３＞  脈理が日本光学硝子工業会規格（ＪＯＧＩＳ）で定める１級又は２級である、＜１＞に記載の波長２５０ｎｍより短波長のレーザー光が照射される光学素子用の人工水晶部材。
【００２６】
＜４＞  波長１５０ｎｍの光に対する初期透過率が１ｃｍ当たり６０％以上、脈理が日本光学硝子工業会規格（ＪＯＧＩＳ）で定める１級又は２級、３５８５ｃｍ−１に位置するヒドロキシル基の赤外吸収帯の吸収係数αが０．０３５／ｃｍ以下、及びアルミニウム含有量が１ｐｐｍ以下及びリチウム含有量が０．５ｐｐｍ以下である、波長２５０ｎｍより短波長のレーザー光が照射される光学素子用の人工水晶部材。
【００２７】
＜５＞  波長２５０ｎｍより短波長のレーザー光を光源としてマスクを照明する照明光学系と、前記マスクのパターン像を被露光基板上に投影露光する投影光学系とを備えた露光装置であって、前記照明光学系及び／又は前記投影光学系に＜１＞〜＜４＞のうちの何れか一項に記載の波長２５０ｎｍより短波長のレーザー光が照射される光学素子用の人工水晶部材からなる光学素子を配置した露光装置。
【００２８】
＜６＞  前記人工水晶部材からなる光学素子を前記照明光学系のオプティカルインテグレータに用いる、＜５＞に記載の露光装置。
【００２９】
＜７＞  前記人工水晶部材からなる光学素子を前記照明光学系の位相部材及び／又はデポラライザに用いる、＜５＞又は＜６＞に記載の露光装置。
【００３０】
＜８＞  前記露光装置に配置される人工水晶部材からなる光学素子のうちの少なくとも８０％が、＜１＞〜＜４＞のうちの何れか一項に記載の波長２５０ｎｍより短波長のレーザー光が照射される光学素子用の人工水晶部材からなる光学素子である、＜５＞〜＜７＞のうちの何れか一項に記載の露光装置。
【００３１】
＜９＞  波長２５０ｎｍより短波長のレーザー光を光源としてマスクを照明する照明光学系と、前記マスクのパターン像を被露光基板上に投影露光する投影光学系とを備えた露光装置の製造方法であって、
＜１＞〜＜４＞のうちの何れか一項に記載の波長２５０ｎｍより短波長のレーザー光が照射される光学素子用の人工水晶部材からなる光学素子を選別して準備する工程と、
前記人工水晶部材からなる光学素子以外の、前記露光装置に必要な諸部材を準備する工程と、
前記露光装置に必要な諸部材を、前記人工水晶部材からなる光学素子と共に組み立てて、前記照明光学系及び／又は前記投影光学系に前記人工水晶部材からなる光学素子を配置した露光装置を得る工程と、
を含む露光装置の製造方法。
【００３２】
＜１０＞  前記人工水晶部材からなる光学素子を前記照明光学系のオプティカルインテグレータに用いる、＜９＞に記載の露光装置の製造方法。
【００３３】
＜１１＞  前記人工水晶部材からなる光学素子を前記照明光学系の位相部材及び／又はデポラライザに用いる、＜９＞又は＜１０＞に記載の露光装置の製造方法。
【００３４】
＜１２＞  前記露光装置に配置される人工水晶部材からなる光学素子のうちの少なくとも８０％が、＜１＞〜＜４＞のうちの何れか一項に記載の波長２５０ｎｍより短波長のレーザー光が照射される光学素子用の人工水晶部材からなる光学素子である、＜９＞〜＜１１＞のうちの何れか一項に記載の露光装置の製造方法。
【００３５】
上記＜１＞〜＜４＞のうちの何れか一項に記載の本発明の人工水晶部材によれば、マイクロチャンネルの発生を十分に防止することができると共に、機械的強度が高くて光学素子を加工することが容易であり、しかも、波長１５０ｎｍの光に対する初期透過率が１ｃｍ当たり６０％以上であるか、３５８５ｃｍ−１に位置するヒドロキシル基の赤外吸収帯の吸収係数αが０．０３５／ｃｍ以下であるか、又は、アルミニウム含有量が１ｐｐｍ以下及びリチウム含有量が０．５ｐｐｍ以下であれば、短波長で高出力の光が長期間繰り返し照射されても、透過率特性が劣化し難く、優れた光学素子としての人工水晶部材を提供することができる。
【００３６】  また、脈理が日本光学硝子工業会規格で定める１級又は２級であれば、エキシマレーザーの照射後に着色が発生し易い脈理が少ないため、層状の脈理の発生を防止し易い。
【００３７】
また、上記＜５＞〜＜８＞のうちの何れか一項に記載の本発明の露光装置によれば、照明光学系及び／又は前記投影光学系に前記本発明の人工水晶部材からなる光学素子を配置したので、光学系を構成する光学素子のマイクロチャンネルの発生を抑制できると共に、透過率特性の劣化を抑制できるので、耐久性に優れた露光装置を提供することができる。
【００３８】
さらに、上記＜９＞〜＜１２＞のうちの何れか一項に記載の本発明の露光装置の製造方法によれば、光学系を構成する光学素子のマイクロチャンネルの発生が抑制されると共に透過率特性の劣化が抑制され、耐久性に優れた露光装置を効率良くかつ確実に得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】［図１］図１は、本発明の露光装置の好適な一実施形態の構成を概略的に示す図である。
［図２］図２は、１５０ｎｍの光に対する初期透過率とＡｒＦエキシマレーザー照射後の波長１９３ｎｍでの誘起吸収量の関係を示すグラフである。
［図３Ａ］図３Ａは、ＡｒＦエキシマレーザー照射前における脈理の位置と着色の位置を示す模式図である。
［図３Ｂ］図３Ｂは、ＡｒＦエキシマレーザー照射後における脈理の位置と着色の位置を示す模式図である。
［図４］図４は、ＡｒＦエキシマレーザー照射後の波長１９３ｎｍでの誘起吸収量と３５８５ｃｍ−１の赤外吸収帯の高さとの関係を示すグラフである。
［図５］図５は、ＡｒＦエキシマレーザー照射後の波長１９３ｎｍでの誘起吸収量とＡｌ、Ｌｉ不純物量の関係を示すグラフである。
［図６］図６は、本発明の露光装置の好適な他の実施形態の構成を概略的に示す図である。
［図７］図７は、図６に示す位相部材及びデポラライザの構成を概略的に示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】  以下、この発明の実施の形態について説明する。【００４１】  図１に示す露光装置は、本発明の好適な実施形態にかかる露光装置であり、例えば、ＫｒＦエキシマレーザ、ＡｒＦエキシマレーザ、Ｆ２レーザ等の２５０ｎｍ以下の紫外線を光源１から照射し、各種の光学素子からなる照明光学系４及び投影光学系１６を経て、マスク１４の回路パターン等の露光形状をウエハ等の被露光物２０に転写する装置である。【００４２】  この露光装置では、光源１から照射された紫外線が、複数のレンズ２が配置された光束整形光学系３において平行光束に変換され、ミラー４ａで偏向された後、照明光学系４のホモジナイザー５に入射される。【００４３】  ホモジナイザ５では、まず、回折光学素子６に入射されて、輪帯状の断面を有する発散光束に変換され、複数のズームレンズ７を経由してほぼ平行光束に変換されて、マイクロフライアイ８に入射される。このマイクロフライアイ８は、稠密に且つ縦横に多数配列された正六角形状の微小レンズからなる光学素子で、入射された光束に基づいて、各微小レンズの後側焦点面に、それぞれ１つのリング状の光源を形成する。【００４４】  マイクロフライアイ８の後側焦点面に形成された多数の光源からの光束は、ズームレンズ９を介して、フライアイレンズ１１を重畳的に照射する。このフライアイレンズ１１は、入射面側及び射出側が凸面を有する多数のレンズエレメントを稠密に且つ縦横に配列することによって構成され、マスクの照野の形状及びウェハ上に形成される露光領域の形状に相似する矩形状の断面を有するものであり、フライアイレンズ１１の後側焦点面に輪帯状の実質的な面光源が形成される。【００４５】  その後、ホモジナイザー５において光束のずれ等が補正されて紫外線のエネルギー密度のむらが低減された光束が、コンデンサレンズ１２の集光作用を受けた後、ミラー１３を経由して、所定のパターンが形成されたマスク１４を重畳的に均一照明する。その後、多数のレンズ１５を備えた投影光学系１６を経由して、マスク１４の回路パターン等の露光形状がウエハ等の被露光物２０に転写される構成となっている。【００４６】  この発明では、このような露光装置の各種の光学素子として本発明の人工水晶部材を用いることができる。特に、人工水晶部材が強い複屈折を有しているため、本発明の人工水晶部材からなる光学素子を、複屈折を有していても使用可能な光学素子として使用することが好ましく、照明光学系に用いることがより好ましく、照明光学系の偏光ビームスプリッタや波長板等の位相部材及び／又はデポラライザに用いることが特に好ましい。また、本発明の人工水晶部材からなる光学素子を、照明光学系のオプティカルインテグレータにに用いることも好ましい。【００４７】  また、露光装置に使用される人工水晶部材の枚数は一般的に露光装置１台あたり２枚〜１０枚程度であるが、本発明の人工水晶部材からなる光学素子が少なくとも８０％を占めていることが好ましく、１００％を占めていることが特に好ましい。【００４８】  より具体的には、露光装置のホモジナイザ５等のオプティカルインテグレータを構成する光学素子として本発明の人工水晶部材からなる光学素子を使用することができる。このオプティカルインテグレータを構成する光学素子として、この実施の形態の露光装置では、回折光学素子５等の回折光学素子、極めて微小の複数のレンズ素子から構成されるマイクロフライアイ８等のマイクロアレイレンズ、フライアイレンズ１１などが挙げられる。なお、この実施の形態の露光装置には使用されていないが、カレイドスコープ等のロッド状の内面反射型の光学素子等にも使用可能である。【００４９】  このような光学素子として本発明の人工水晶部材を用いると、人工水晶部材が結晶であるため、エネルギー密度の高いビームが照射されても、光源の出力を抑制することなくマイクロチャンネルの発生を防止することができる。同時に、水晶が劈開せず、機械的な強度が強いため、マイクロフライアイ８やフライアイレンズ１１などの複雑な形状であっても加工することが容易である。【００５０】  このような人工水晶部材は、水熱合成法により人工水晶を合成して、所望の形状に加工することにより製造される。この水熱合成法とは、水晶屑とアルカリ溶液を下部に配置するとともに、上部に水晶の種結晶を吊した高温及び高圧のオートクレーブ内で結晶を育成することにより人工水晶を得る方法である。【００５１】  水熱合成法により合成された人工水晶の場合、ＫｒＦまたはＡｒＦエキシマレーザー等の２５０ｎｍ以下の波長の紫外線レーザを長期間繰り返し照射して特性の変化を測定すると、照射後、着色した試料と着色しない試料とが生じて、透過率の低下が大きい試料と透過率の低下が小さい試料とが生じる。【００５２】  本発明者らが種々の人工水晶について測定したところ、着色した試料も、着色しない試料も２４８ｎｍや１９３ｎｍの初期透過率は同じであった。従って、主に使用する波長域の透過率を基準にしても、試料の特性の良し悪しを篩分けすることができない。【００５３】  ところが、実験により劣化しなかった試料の特性を再度解析した結果、実際に照射される紫外線レーザより短い波長である１５０ｎｍ付近における初期透過率を基準にすると、良品とそうでないものとを区別できることを見出した。【００５４】  そこで、この発明では、例えば、人工水晶を水熱合成法を用いて合成する際、結晶育成用のアルカリ溶液の成分を調整したり、結晶育成時の圧力や温度を調整することにより、或いは、水熱合成法を用いて合成された人工水晶から選択することにより、波長１５０ｎｍの光に対する初期透渦率が１ｃｍ当たり６０％以上となるようにして、２５０ｎｍ以下の波長の紫外線レーザを照射した際に透過率が低下し難い本発明の人工水晶部材を得ている。【００５５】  前述の通り、ＫｒＦエキシマレーザ、ＡｒＦエキシマレーザ、Ｆ２レーザ等の使用波長により透過率を測定しても、当初の測定値には差がない。しかし、１５０ｎｍという波長は、水晶の本質的な吸収帯の裾に相当するため、この波長で測定された初期透過率は、水晶の結晶性を非常に強く反映している。しかも、この初期透過率には、水熱合成法による人工水晶に含有されやすくて透過率の耐久性に影響を与えやすい不純物濃度も反映されている。即ち、１５０ｎｍの透過率が高い人工水晶は、結晶性がよく、不純物濃度も小さいことを示唆している。【００５６】  この１５０ｎｍとい��波長の紫外線は、石英ガラスの場合、透過しないため判定に使用することができず、また、蛍石の場合、吸収帯がより短波長側に存在するため、やはり、判定に使用することができないのである。【００５７】  即ち、１５０ｎｍで測定された初期透過率には、水晶固有の情報が含まれていて、そのため、１５０ｎｍの初期透過率を６０％以上となるように製造すれば、２５０ｎｍより短波長のレーザー光に対する透過率の耐久性が優れた本発明の人工水晶部材を得ることができるのである。【００５８】  なお、本発明の人工水晶部材における上記初期透過率は、３０ｍｍ以下程度の間隔で測定することが好ましく、直径が３０ｍｍ以下の部材であれば１点測定であってもよい。【００５９】  次に、前記の実験により劣化した試料の特性を再度解析した結果から、粗悪品の多くには、ＯＨ、Ａｌ、Ｌｉ等の不純物が含有されており、それらの含有量と誘起光学吸収帯の生成に強い相関があることを見出した。【００６０】  そのため、この発明では、例えば、人工水晶を水熱合成法を用いて合成する際、結晶育成用のアルカリ溶液の成分を調整したり、結晶育成時の圧力や温度を調整することにより、或いは、水熱合成法を用いて合成された人工水晶から選択することにより、まず、前記のような水熱合成法により合成される人工水晶部材の３５８５ｃｍ−１に位置するヒドロキシル基の赤外吸収帯の吸収係数を０．０３５／ｃｍ以下にすることにより、２５０ｎｍより短波長のレーザー光に対する透過率の耐久性を向上している。【００６１】  水熱合成法では、アルカリ溶液を用いるため、特に、得られる人工水晶中のヒドロキシル基の含有量が多くなりやすい。２５０ｎｍより短波長のレーザー光が照射される人工水晶部材では、ヒドロキシル基の含有量が多いと誘起吸収が大きくなる。そのため、ヒロドキシル基による誘起吸収を少なく抑えれば、透過率の耐久性を向上し易い。【００６２】  特に、人工水晶部材の場合には、３５８５ｃｍ−１に位置する赤外吸収帯の吸収係数が０．０３５／ｃｍを超える範囲では、誘起吸収が指数関数的に増大する。そのため、本発明の人工水晶部材においては前記吸収係数を０．０３５／ｃｍ以下にすることにより、前記のような短波長のレーザー光に対する透過率の耐久性を向上し易くすることができるのである。【００６３】  なお、本発明の人工水晶部材における上記吸収係数は、３０ｍｍ以下程度の間隔で測定することが好ましく、直径が３０ｍｍ以下の部材であれば１点測定であってもよい。【００６４】  また、このような人工水晶部材では、アルミニウム及びリチウムも含有されやすく、このような不純物も、２５０ｎｍより短波長のレーザー光に対する人工水晶部材の透過率の耐久性に与える影響が大きい。そのため、本発明の人工水晶部材においては、アルミニウム含有量を１ｐｐｍ以下、且つリチウム含有量を０．５ｐｐｍ以下とすることにより、透過率の耐久性を向上している。【００６５】  更に、前記の実験による試料の特性の再度の解析から、粗悪品に誘起した着色の多くは層状に分布していることを見出した。【００６６】  この層は結晶成長に何らかの障害が発生したことと関係しており、不純物が残留していたりエッチピットなどが発生していたりする。その様な不具合は脈理として観察されることが多々ある。そして、脈理のある水晶には、エキシマレーザーの照射後、脈理に沿って着色が発生し易いことを見出した。【００６７】  そのため、前記のように水熱合成法により合成された人工水晶部材では、特に、脈理が日本光学硝子工業会規格（ＪＯＧＩＳ）で定める１級又は２級であるのがよい。即ち、５０ｍｍ×５０ｍｍ×２０ｍｍの形状の光学素子の５０ｍｍ×２０ｍｍの平行な両面間に、層状の不均質性がピンホール光の投影像で認められないか、薄くて分散した脈理で眼に見える限界のものである。このような脈理の本発明の人工水晶部材においては、２５０ｎｍ以下の波長の紫外線レーザの照射領域内に、脈理部分に沿って生じる着色を抑え易いのである。【００６８】  なお、このように脈理が日本光学硝子工業会規格（ＪＯＧＩＳ）で定める１級又は２級である人工水晶部材をより確実に得るためには、水熱合成法等により合成された人工水晶部材から種結晶を含む領域を除外する前処理工程を含んでいることが好ましい。【００６９】  次に、本発明の露光装置の製造方法について説明する。本発明の露光装置の製造方法は、波長２５０ｎｍより短波長のレーザー光を光源としてマスクを照明する照明光学系と、前記マスクのパターン像を被露光基板上に投影露光する投影光学系とを備えた露光装置の製造方法であって、
前記本発明の人工水晶部材からなる光学素子を選別して準備する工程と、
前記人工水晶部材からなる光学素子以外の、前記露光装置に必要な諸部材を準備する工程と、
前記露光装置に必要な諸部材を、前記人工水晶部材からなる光学素子と共に組み立てて、前記照明光学系及び／又は前記投影光学系に前記人工水晶部材からなる光学素子を配置した露光装置を得る工程と、
を含む方法である。【００７０】  ここで、前記本発明の人工水晶部材からなる光学素子を選別する具体的な方法は特に制限されず、下記選択基準：
（ｉ）３５８５ｃｍ−１に位置するヒドロキシル基の赤外吸収帯の吸収係数αが０．０３５／ｃｍ以下であること、
（ｉｉ）１５０ｎｍの光に対する初期透過率が１ｃｍ当たり６０％以上であること、
（ｉｉｉ）アルミニウム含有量が１ｐｐｍ以下及びリチウム含有量が０．５ｐｐｍ以下であること、
（ｉｖ）脈理が日本光学硝子工業会規格（ＪＯＧＩＳ）で定める１級又は２級であること、
のうちの少なくとも一つの基準に基づいて選択される。【００７１】  前記人工水晶部材からなる光学素子以外の露光装置に必要な諸部材は特に制限されず、露光装置に一般的に使用される種々の部材が適宜用いられる。また、このような露光装置に必要な諸部材を、前記人工水晶部材からなる光学素子と共に組み立てる方法も特に制限されず、露光装置を組み立てる一般的な方法が適宜採用される。【００７２】  なお、本発明は、レチクルとウエハ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、レチクルとウエハとを静止した状態でレチクルのパターンを露光し、ウエハ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。【００７３】  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号に開示されている。【００７４】  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。【００７５】  以上説明したように、本発明の露光装置及びその製造方法においては、前記本発明の人工水晶部材からなる光学素子を選別して配置されていればよく、それ以外の構成は特に制限されない。本発明の露光装置及びその製造方法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１０−２１４７８３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。
【実施例】
【００７６】  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が、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。【００７７】  ［実施例１］
まず、水熱合成法により合成したＺ板水晶原石の種結晶を除外した領域から、６０φ×１５ｍｍ厚のブロックを切り出した。６０φ面はＺ軸に対し垂直であった。１５ｍｍ厚の円板を精密研削ならびに研磨加工し、最終形状６０φ×１０ｍｍ厚の試料を得た。【００７８】  そして、得られた人工水晶試料を用い、１５０ｎｍの光に対する初期透過率（％／ｃｍ、／ｃｍは単位厚さ）と、ＡｒＦエキシマレーザーを２００ｍＪ／ｃｍ２で１×１０６パルス照射後の誘起吸収量（／ｃｍ）とを測定した。【００７９】  試料への１５０ｎｍの紫外線の照射は窒素ガスでパージされたアルミニウム製チャンバーの中で行われた。６０φ面を垂直に立てて、６０面に垂直な方向から光を照射した。【００８０】  また、真空紫外域の光学透過測定には、市販のシングルビーム方式の分光光度計を用いた。重水素ランプを光源とし、回折光学素子で分光される光をターボ分子ポンプで真空に引かれた試料室に導入した。試料室を透過した光の強度はフォトマルチプライアーで検出され、スペクトルはコンピューターに記録された。まず、試料台に何もおかずブランクスペクトルを最初に測定した。その後試料台に６０φ×１０ｍｍ厚の人工水晶試料を静置し、試料を通過した光の強度を測定した。ブランクと試料を通過した光の強度比を試料の透過率とした。【００８１】  図２に、１５０ｎｍの初期透過率（％／ｃｍ）とＡｒＦエキシマレーザー照射後の波長１９３ｎｍでの誘起吸収量（／ｃｍ）の関係を示した。図中、横軸は厚さ１ｃｍの試料で測定された１５０ｎｍの初期透過率を、縦軸はＡｒＦエキシマレーザー照射後に誘起された１９３ｎｍでの誘起吸収係数（／ｃｍ）である。【００８２】  ここで、誘起吸収量とは照射前後の吸収係数（／ｃｍ）の差を言う。１５０ｎｍの初期透過率が６０％より低いと、波長１９３ｎｍでの誘起吸収量（／ｃｍ）が指数関数的に増大していることが分かる。【００８３】  図２のグラフを元に、１５０ｎｍでの初期透過率を指標として水晶試料を選別したところ、６０％より初期透過率が高い試料ではＡｒＦエキシマレーザー照射後に１９３ｎｍの透過率がほとんど減少しなかったのに対し、６０％より初期透過率が低い試料ではＡｒＦエキシマレーザー照射後に１９３ｎｍの透過率は全て減少した。また、１５０ｎｍでの初期透過率が低い試料ほどレーザー照射後の１９３ｎｍでの透過率は顕著に減少した。【００８４】  従って、１５０ｎｍの光に対する初期透過率が６０％以上であれば、良品を不良品から選別して使用することができる。【００８５】  ［実施例２］
上記実施の形態のようにして作製した試料を用いて、脈理の位置と着色部分の位置との関係を観察した。【００８６】  脈理の程度の評価は、ピンホール光の投影像を目視観察することにより行った。白熱灯の光をフィルターと拡散板を通して単色光（黄色）で一様にした。直径０．５ｍｍのピンホールとコリメーションレンズで平行にした光束を試料に照射した。試料を通過した光を白色平板のスクリーンに投影した。そして、被検物と標準試料と脈理の強さを比較し、脈理の程度を決定した。【００８７】  そして、２級の脈理が観察された試料に、ＡｒＦエキシマレーザーを、２００ｍＪ／ｃｍ２で１×１０６パルス照射した。レーザー光は１０ｍｍ×１０ｍｍのアパーチャーを通し、試料の中央に照射された。照射領域内にある脈理部分が特に強く着色した。着色は目視でも十分確認できて、黒灰色の煙のように見えた。【００８８】  図３Ａ及び図３Ｂに、脈理とレーザー照射後の着色の位置関係を示した。ここでは、６０φ面を真上から見ており、図３Ａは照射前、図３Ｂは照射後を示している。照射前、ピンホール光の投影によって見えた脈理２５に沿って、照射後、照射領域２６内に黒灰色の煙のような着色２７が観察された。【００８９】  従って、脈理が存在すると、その脈理に沿って着色が発生し易くなるため、脈理ができるだけ少ないことが望ましく、ＪＯＪＩＳにおける１級又は２級であることが望ましい。【００９０】  ［実施例３］
上記実施の形態のようにして作製した水晶試料（６０φ×１０ｍｍ厚）を用い、ＯＨの赤外吸収帯の高さ（／ｃｍ）とＡｒＦエキシマレーザーを、２００ｍＪ／ｃｍ２で１×１０６パルス照射した後の波長１９３ｎｍの誘起吸収量（／ｃｍ）を測定した。【００９１】  近赤外−紫外域の光学透過測定には市販のダブルビーム方式の分光光度計を用いた。近赤外域ではハロゲンランプを紫外域では重水素ランプを光源とし、回折光学素子で分光される光を参照光と測定光の２つの光線に分離した。分離された光線は共に窒素ガスでパージされた試料室に導入された。参照光側の試料台には何もおかず、測定光側の試料台には６０φ×１０ｍｍ厚の水晶試料を静置した。試料室を通過した参照光と測定光は積分球で集光され、フォトマルチプライアーで検出される。参照光強度と測定光強度の比を透過率とした。【００９２】  図４に、ＯＨの赤外吸収帯の高さ（／ｃｍ）とＡｒＦエキシマレーザー照射後の波長１９３ｎｍでの誘起吸収量（／ｃｍ）の関係を示す。【００９３】  ここで、ＯＨの赤外吸収帯の高さとは、波長２７８９ｎｍ（波数３５８５ｃｍ−１）の位置の吸収係数から波長２７００ｎｍの位置の吸収係数をベースとして引いた値である。また、誘起吸収量とは照射前後の吸収係数（／ｃｍ）の差を言う。【００９４】  図４では、ＡｒＦエキシマレーザー照射後の波長１９３ｎｍでの誘起吸収量と３５８５ｃｍ−１の赤外吸収帯の高さとの関係を示している。ＯＨの赤外吸収量０．０３５ｃｍ−１を境に照射後の誘起吸収量が指数関数的に増大していることが分かる。【００９５】  図４より、ＯＨ吸収帯の高さが０．０３５／ｃｍ−１より高いと、波長１９３ｎｍでの誘起吸収量（／ｃｍ）が指数関数的に増大していることが分かる。このグラフを元に、ＯＨ吸収帯の高さを指標として水晶試料を選別したところ、ＯＨ吸収帯の高さが０．０３５／ｃｍより低い水晶はＡｒＦエキシマレーザー照射後に１９３ｎｍの透過率がほとんど減少しなかったのに対し、ＯＨ吸収帯の高さが０．０３５／ｃｍより高い水晶はＡｒＦエキシマレーザー照射後に１９３ｎｍの透過率が顕著に減少した。また、ＯＨ吸収帯の高さが高い試料ほどレーザー照射後の１９３ｎｍでの透過率は顕著に減少した。【００９６】  ［実施例４］
前記のように作製した水晶試料（６０φ×１０ｍｍ厚）にＡｒＦエキシマレーザーを、２００ｍＪ／ｃｍ２で１×１０６パルス照射して、ＡｒＦエキシマレーザー照射後の波長１９３ｎｍでの誘起吸収量（／ｃｍ）を測定するとともに、試料に含まれるアルミニウムやリチウムの不純物含有量をＩＣＰ質量分析装置を用いて定量的に評価した。【００９７】  図５に、ＡｒＦエキシマレーザー照射後の波長１９３ｎｍでの誘起吸収量（／ｃｍ）とＡｌならびにＬｉ含有量（ｐｐｍ）の関係を示した。ここで、誘起吸収量とは照射前後の吸収係数（／ｃｍ）の差を言う。【００９８】  図５では、ＡｒＦエキシマレーザー照射後の波長１９３ｎｍでの誘起吸収量とＡｌ、Ｌｉ不純物量の関係を示している。左縦軸がＡｌ含有量（ｐｐｍ）を、右縦軸がＬｉ含有量を示している。●がＡｌ含有量のデータであり、□がＬｉ含有量のデータである。照射後の１９３ｎｍでの誘起吸収量はＡｌ含有量とＬｉ含有量に対しほぼ直線的に増加している。【００９９】  図５より、Ａｌ含有量が１ｐｐｍより高いと、波長１９３ｎｍでの誘起吸収量（／ｃｍ）が直線的に増大していることが分かる。このグラフを元に、Ａｌ含有量を指標として水晶試料を選別したところ、Ａｌ含有量が１ｐｐｍより少ない水晶はＡｒＦエキシマレーザー照射後に１９３ｎｍの透過率がほとんど減少しなかったのに対し、Ａｌ含有量が１ｐｐｍより多い水晶はＡｒＦエキシマレーザー照射後に１９３ｎｍの透過率がほとんど減少しなかった。また、Ａｌ含有量が多い試料ほどレーザー照射後の１９３ｎｍでの透過率は顕著に減少した。【０１００】  同様に、Ｌｉ含有量が０．５ｐｐｍより高いと、波長１９３ｎｍでの誘起吸収量（／ｃｍ）が直線的に増大していることが分かる。このグラフを元に、Ｌｉ含有量を指標として水晶試料を選別したところ、Ｌｉ含有量が０．５ｐｐｍより少ない水晶はＡｒＦエキシマレーザー照射後に１９３ｎｍの透過率がほとんど減少しなかったのに対し、Ｌｉ含有量が０．５ｐｐｍより多い水晶はＡｒＦエキシマレーザー照射後に１９３ｎｍの透過率が顕著に減少した。また、Ｌｉ含有量が多い試料ほどレーザー照射後の１９３ｎｍでの透過率は顕著に減少した。【０１０１】  ［実施例５］
本実施例では図６に示す構成の露光装置を製造した。【０１０２】  始めに水熱合成により人工水晶単結晶を製造した。合成した単結晶塊には種結晶が含まれるため、集光灯を用いて肉眼で観察し、種結晶との界面を見出してマーキングを施し、マーキングの外側に５ｍｍの余裕を残して種結晶部分を切断、除去した。このようにして種結晶部分を除去した単結晶を光学素子製造用の母材とした。【０１０３】  上記母材から直径３０ｍｍの円柱状試料を切り出し、２面を平行に光学研磨して厚さ１０ｍｍの透過率測定用試料とした。この試料を用いて市販のシングルビーム型真空紫外分光光度計により波長１５０ｎｍの光に対する初期透過率を測定した。【０１０４】  次に、上記の透過率測定用試料を用いて、市販のダブルビーム型赤外分光光度計により、３５８５ｃｍ−１（＝２７８９ｎｍ）の吸収係数を測定した。具体的には２６００ｎｍから３２００ｎｍまで波長掃引の透過率測定を行い、測定された透過率スペクトルを吸収スペクトルに変換した。この吸収スペクトルにおける３７０３ｃｍ−１（＝２７００ｎｍ）の吸収係数をベースラインとし、３５８５ｃｍ−１の吸収係数を求めた。【０１０５】  次に、母材から５０ｍｍ×５０ｍｍ×２０ｍｍの結晶を切り出し、５０ｍｍ×２０ｍｍの両面を平行に光学研磨して脈理評価用試料とした。この試料をＪＯＧＩＳ（日本光学硝子工業会規格）１１−１９７５に従って標準試料と比較し、脈理等級を決定した。【０１０６】  次に、母材の一部を化学分析用に採取し、ＩＣＰ質量分析装置を用いてアルミニウムおよびリチウムの含有量を定量分析した。【０１０７】  以上の項目の評価結果に基づき、波長１５０ｎｍの光に対する初期透過率が６０％以上、３５８５ｃｍ−１の吸収係数が０．０３５／ｃｍ以下、脈理等級が１級または２級、アルミニウムの含有量が１ｐｐｍ以下、リチウムの含有量が０．５ｐｐｍ以下の全ての条件を充足する母材を選別した。【０１０８】  このようにして選別された母材から所望の大きさの人工水晶単結晶を切り出し、通常の研削加工および研磨加工を施して、所定の厚さの１／２波長板および所定の頂角のプリズムを製作した。また板状に切り出した水晶単結晶の表面にフォトリソグラフィーを用いて所定のレジストパターンを形成し、ドライエッチングにより所定の表面形状を有する回折光学素子を製作した。これらの水晶単結晶からなる１／２波長板、プリズム及び回折光学素子と、合成石英ガラスまたはフッ化カルシウムから製造した他の光学部材と組み合わせ、図６に示す露光装置を製造した。【０１０９】  図６において、感光性基板であるウェハＷの法線方向に沿ってＺ軸を、ウェハ面内において図６の紙面に平行な方向にＹ軸を、ウェハ面内において図６の紙面に垂直な方向にＸ軸をそれぞれ設定している。なお、図６では、照明光学装置が輪帯照明を行うように設定されている。【０１１０】  図６に示す露光装置は、露光光（照明光）を供給するための波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ光源１０１を備えている。レーザ光源１０１からＺ方向に沿って射出されたほぼ平行な光束は、Ｘ方向に沿って細長く延びた矩形状の断面を有し、一対のレンズ１０２ａおよび１０２ｂからなるビームエキスパンダ１０２に入射する。各レンズ１０２ａおよび１０２ｂは、図６の紙面内（ＹＺ平面内）において負の屈折力および正の屈折力をそれぞれ有する。したがって、ビームエキスパンダ１０２に入射した光束は、図６の紙面内において拡大され、所定の矩形状の断面を有する光束に整形される。【０１１１】  整形光学系としてのビームエキスパンダ１０２を介したほぼ平行な光束は、折り曲げミラー１０３でＹ方向に偏向された後、位相部材１１０、デポラライザ（非偏光化素子）１２０、および回折光学素子１０４を介して、アフォーカルズームレンズ１０５に入射する。回折光学素子１０４は、水晶単結晶からなる基板に露光光（照明光）の波長程度のピッチを有する段差を形成することによって構成され、回折光学素子１０４を介した光束は、アフォーカルズームレンズ１０５の瞳位置に円形状の光強度分布、すなわち円形状の断面を有する光束を形成する。回折光学素子１０４は、照明光路から退避可能に構成されている。【０１１２】  アフォーカルズームレンズ１０５は、アフォーカル系（無焦点光学系）を維持しながら所定の範囲で倍率を連続的に変化させることができるように構成されている。アフォーカルズームレンズ１０５を介した光束は、輪帯照明用の回折光学素子１０６に入射する。アフォーカルズームレンズ１０５は、回折光学素子１０４の発散原点と回折光学素子１０６の回折面とを光学的にほぼ共役に結んでいる。そして、回折光学素子１０６の回折面またはその近傍の面の一点に集光する光束の開口数は、アフォーカルズームレンズ１０５の倍率に依存して変化する。【０１１３】  輪帯照明用の回折光学素子１０６は、平行光束が入射した場合に、そのファーフィールドにリング状の光強度分布を形成する機能を有する。回折光学素子１０６は、照明光路に対して挿脱自在に構成され、且つ４極照明用の回折光学素子１６０や円形照明用の回折光学素子１６１やＸ方向２極照明用の回折光学素子１６２やＹ方向２極照明用の回折光学素子１６３と切り換え可能に構成されている。【０１１４】  回折光学素子１０６を介した光束は、ズームレンズ１０７に入射する。ズームレンズ１０７の後側焦点面の近傍には、マイクロレンズアレイ（またはフライアイレンズ）１０８の入射面が位置決めされている。マイクロレンズアレイ１０８は、縦横に且つ稠密に配列された多数の正屈折力を有する微小レンズからなる光学素子である。一般に、マイクロレンズアレイは、たとえば平行平面板にエッチング処理を施して微小レンズ群を形成することによって構成される。【０１１５】  回折光学素子１０４を介してアフォーカルズームレンズ１０５の瞳位置に形成される円形状の光強度分布からの光束は、アフォーカルズームレンズ１０５から射出された後、様々な角度成分を有する光束となって回折光学素子１０６に入射する。すなわち、回折光学素子１０４は、角度光束形成機能を有するオプティカルインテグレータを構成している。一方、回折光学素子１０６は、平行光束が入射した場合に、そのファーフィールドにリング状の光強度分布を形成する光束変換素子としての機能を有する。したがって、回折光学素子１０６を介した光束は、ズームレンズ１０７の後側焦点面に（ひいてはマイクロレンズアレイ１０８の入��面に）、たとえば光軸ＡＸを中心とした輪帯状の照野を形成する。【０１１６】  マイクロレンズアレイ１０８に入射した光束は二次元的に分割され、マイクロレンズアレイ１０８の後側焦点面には、入射光束によって形成される照野と同じ輪帯状の多数光源（以下、「二次光源」という）が形成される。【０１１７】  マイクロレンズアレイ１０８の後側焦点面に形成された輪帯状の二次光源からの光束は、コンデンサー光学系１０９の集光作用を受けた後、ミラー１３０を経由して、所定のパターンが形成されたマスクＭを重畳的に照明する。マスクＭのパターンを透過した光束は、投影光学系ＰＬを介して、感光性基板であるウェハＷ上にマスクパターンの像を形成する。こうして、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと直交する平面（ＸＹ平面）内においてウェハＷを二次元的に駆動制御しながら一括露光またはスキャン露光を行うことにより、ウェハＷの各露光領域にはマスクＭのパターンが逐次露光される。【０１１８】  図７は、図６に示す位相部材１１０およびデポラライザ１２０の構成を概略的に示す図である。【０１１９】  位相部材１１０は、光軸ＡＸを中心として結晶光学軸が回転自在に構成された水晶単結晶からなる１／２波長板により構成されている。一方、デポラライザ１２０は、楔形状の水晶単結晶プリズム１２０ａと、この水晶単結晶プリズム１２０ａと相補的な形状を有する楔形状の石英ガラスプリズム１２０ｂとにより構成されている。水晶単結晶プリズム１２０ａと石英ガラスプリズム１２０ｂとは、一体的なプリズム組立体として、照明光路に対して挿脱自在に構成されている。レーザ光源１０１から射出される光の偏光度は典型的には９５％以上の偏光度を有するため、１／２波長板１１０にはほぼ直線偏光の光が入射する。【０１２０】  １／２波長板１１０の結晶光学軸が入射する直線偏光の偏光面に対して０度または９０度の角度をなすように設定された場合、１／２波長板１１０に入射した直線偏光の光は偏光面が変化することなくそのまま通過する。また、１／２波長板１１０の結晶光学軸が入射する直線偏光の偏光面に対して４５度の角度をなすように設定された場合、１／２波長板１１０に入射した直線偏光の光は偏光面が９０度だけ変化した直線偏光の光に変換される。さらに、水晶単結晶プリズム１２０ａの結晶光学軸が入射する直線偏光の偏光面に対して４５度の角度をなすように設定された場合、水晶単結晶プリズム１２０ａに入射した直線偏光の光は非偏光状態の光に変換（非偏光化）される。【０１２１】  水晶単結晶プリズム１２０ａを介して非偏光化された光は、光の進行方向を補償するためのコンペンセータとしての石英ガラスプリズム１２０ｂを介して、非偏光状態でマスクＭ（ひいてはウェハＷ）を照明する。一方、１／２波長板１１０の結晶光学軸が入射するＰ偏光の偏光面に対して４５度の角度をなすように設定すると、１／２波長板１１０に入射したＰ偏光の光は偏光面が９０度だけ変化し、Ｓ偏光の光になって水晶単結晶プリズム１２０ａに入射する。水晶単結晶プリズム１２０ａの結晶光学軸は入射するＳ偏光の偏光面に対しても４５度の角度をなすように設定されているので、水晶単結晶プリズム１２０ａに入射したＳ偏光の光は非偏光状態の��に変換され、石英ガラスプリズム１２０ｂを介して、非偏光状態でマスクＭを照明する。【０１２２】  これに対し、デポラライザ１２０を照明光路から退避させた場合、１／２波長板１１０の結晶光学軸が入射するＰ偏光の偏光面に対して０度または９０度の角度をなすように設定すると、１／２波長板１１０に入射したＰ偏光の光は偏光面が変化することなくＰ偏光のまま通過し、Ｐ偏光状態の光でマスクＭを照明する。一方、１／２波長板１１０の結晶光学軸が入射するＰ偏光の偏光面に対して４５度の角度をなすように設定すると、１／２波長板１１０に入射したＰ偏光の光は偏光面が９０度だけ変化してＳ偏光の光になり、Ｓ偏光状態の光でマスクＭを照明する。【０１２３】  以上のように、図６に示す露光装置では、デポラライザ１２０を照明光路中に挿入して位置決めすることにより、非偏光状態でマスクＭを照明することができる。また、デポラライザ１２０を照明光路から退避させ且つ１／２波長板１１０の結晶光学軸が入射するＰ偏光の偏光面に対して０度または９０度の角度をなすように設定することにより、Ｐ偏光状態でマスクＭを照明することができる。さらに、デポラライザ１２０を照明光路から退避させ且つ１／２波長板１１０の結晶光学軸が入射するＰ偏光の偏光面に対して４５度をなすように設定することにより、Ｓ偏光状態でマスクＭを照明することができる。【０１２４】  上記実施例により人工水晶単結晶の母材を選別して製造した露光装置と、このような露光装置と同一の構成を有するが人工水晶単結晶の母材を選別せずに製造した露光装置とを以下のように比較した。すなわち、同一の露光条件で両装置を連続的に稼動させ、ウェハ面の照度変化を測定した。【０１２５】  本発明の露光装置の製造方法にしたがって本発明に係る選別条件を満たす人工水晶単結晶を選別して用いた本発明の露光装置では、１×１０１０ショット露光するまでウェハ上の照度に変化は認められなかったが、このような選別をしないで人工水晶単結晶を用いた従来の露光装置では、１×１０９ショット程度からウェハ上の照度に急激な低下が認められ、５×１０９ショット露光した時点でウェハ上の照度は初期の６５％まで低下した。【０１２６】  なお、本発明に係る選別条件を満たさない人工水晶単結晶の場合、１枚当たりの透過率低下は１０％程度であり、上記実施例では波長板、プリズム×２、回折光学素子の計４枚を使用しているので、照度は（０．９）の約４乗である０．６５となる。
【産業上の利用可能性】
【０１２７】  以上詳述の通り、本発明によれば、マイクロチャンネルの発生を十分に防止することができると共に、機械的強度が高くて光学素子を加工することが容易であり、しかも２５０ｎｍ以下の短波長で高出力の光が長期間繰返し照射されても、透過率特性が劣化し難い人工水晶部材、それを用いた露光装置、並びにその露光装置の製造方法を提供することが可能となる。
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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