(57)【要約】【課題】  蛍石の表面をＩＣＰ又はＲＩＥドライエッチングを使用した化学的エッチングで加工して微細加工物を製造する方法を提供する。【解決手段】  レジスト３のパターニングにより露出したクロム膜層２を電極として、電鋳によりニッケル層４を形成する（ｃ）。次に、ニッケル層４を保護層としてレジスト３を溶解除去した後、露出したクロム膜層２をドライエッチングにより除去して、基板１表面を露出させる（ｄ）。続いて、ニッケル層４を保護層として、塩素系ガスによる化学エッチンブモードのドライエッチングにより、基板１をエッチングする（ｅ）。そして、潮解性物質が基板１の表面に形成されている場合は、水洗その他の方法により除去する。次に、ニッケル層４を溶解し、別の溶解液を使用して残ったクロム層膜を溶解すると、目的とする、表面に所定のパターンが形成された蛍石の基板１が完成する（ｆ）。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＣＰ又はＲＩＥドライエッチングにより蛍石を加工して所望の微細形状を有する蛍石製微細加工物を製造する方法であって、エッチングガスとして、プラズマ化されたときに塩素原子、塩素イオン、塩素ラジカルの少なくとも一つを発生する塩素ガス又は塩素系ガスをエッチングガス又はエッチングガスの一部として使用することを特徴とする蛍石製微細加工物の製造方法。
【請求項２】
前記塩素系ガスが、塩化ホウ素、四塩化ケイ素、塩酸、テトラクロロエチレン、トリクロロエチレン、ペンタクロロエチレンのガスのうち少なくとも一つを含有することを特徴とする請求項１に記載の蛍石製微細加工物の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の蛍石製微細加工物の製造方法であって、前記塩素ガス又は塩素系ガスによるエッチング後、前記蛍石に付着した潮解性物質を除去する工程を付加したことを特徴とする蛍石製微細加工物の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の蛍石製微細加工物の製造方法であって、前記蛍石に付着した潮解性物質を除去する工程は、水洗又はプラズマ化した沃化水素ガスによるエッチングにより除去する工程を含むことを特徴とする蛍石製微細加工物の製造方法。
【請求項５】
請求項１又は請求項２に記載の蛍石製微細加工物の製造方法であって、前記塩素ガス又は塩素系ガスの中に、沃化水素ガスを混入することを特徴とする蛍石製微細加工物の製造方法。
【請求項６】
請求項１、請求項２、又は請求項５に記載の蛍石製微細加工物の製造方法であって、前記塩素ガス若しくは塩素系ガス、又はこれらに沃化水素ガスを混入したガスによるエッチング後、沃化水素ガスにより、ＩＣＰ又はＲＩＥドライエッチングを行うことを特徴とする蛍石製微細加工物の製造方法。
【請求項７】
前記蛍石製微細加工物が、蛍石製光学素子であることを特徴とする請求項１から請求項６のうちいずれか１項に記載の蛍石製微細加工物の製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の蛍石製微細加工物の製造方法によって製造された蛍石製光学素子。
【請求項９】
請求項８に記載の蛍石製光学素子を照明光学系の光学素子として用いていることを特徴とする露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍石を使用したＭＥＭＳ構造体や回折光学素子等の蛍石製微細加工物の製造方法、この製造方法によって製造された蛍石製光学素子、及びこの蛍石製光学素子を照明光学系に使用した露光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
シリコン等のウエハ上に集積回路等の微細パターンを露光・転写する露光工程においては、ステッパと呼ばれる露光装置が用いられる。このステッパの光学系は、光源からの光によりパターンが描かれたレチクル上を均一に照明する照明光学系と、レチクル上に形成された集積回路パターンを、例えば１／５に縮小してウエハ上に投影して転写する投影光学系とで構成されている。
【０００３】
露光装置により露光転写が可能なパターン線幅は、周知のように投影光学系のＮＡに比例し、露光転写に使用される光の波長に逆比例する。よって、パターンの微細化に伴って、露光装置に使用される光の波長は短くなっており、最近では、ｇ線(436nm)からｉ線(365nm)、さらにはKrＦ(248nm)やArＦ(193nm)エキシマレーザへと短波長化が進められている。ＶＬＳＩの中でＤＲＡＭを例に挙げれば、ＬＳＩからＶＬＳＩへ展開されて、容量が増大して行くにつれ、より微細な最小加工線幅が露光可能な紫外線露光装置が要求されており、それに伴い、現在ではＦ２レーザ(157nm)を光源とする露光装置の開発が盛んである。
【０００４】
このような、エキシマレーザ光源を使用する露光装置における光学素子として、蛍石が用いられる。このような蛍石製光学素子として、例えば回折格子のように表面に所定の微細パターンを有するものが必要とされる。このような光学素子の表面に所定の微細なパターン加工する方法としては、一般にドライエッチングが使用される。
【０００５】
光学素子として多用されている石英の場合には、ドライエッチングとして化学エッチングモードが使用できる。すなわち、表面にレジスト層を形成してフォトリソグラフィプロセスによりパターニングし、残ったレジストを保護層として、フッ素系化合物を含有するガスにより石英をエッチングする。その後、レジストを除去することにより、表面に所定のパターンを有する石英製光学素子を製造することができる。
【０００６】
しかしながら、蛍石を光学素子とする場合には、このような化学エッチングモードによるエッチングを行うことができなかった。その理由は、蛍石は化学的に非常に安定な物質であるため、化学エッチングモードを発現するエッチングガスが無いからであった。
【０００７】
そのため、蛍石の表面に微細パターンを形成する場合には、レジストを保護層としてスパッタモードのドライエッチングを使用する方法が行われており、例えば特開２００１−１０００１７号公報に記載されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−１０００１７号公報
【特許文献２】特解２００１−１７４６１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、レジストを保護層としてスパッタモードのドライエッチングに蛍石の表面にパターンを形成する方法では、実際には微細パターンを精度良く形成することは困難である。その理由は、スパッタモードのドライエッチングに対するレジストの耐性が低いためである。また、スパッタモードのエッチングでは、側壁角が小さくなり、アスペクト比の良いエッチングができなかった。よって、回折格子のように微細なパターンを有する光学素子を蛍石で形成することは実際には困難であるという問題があった。このような問題点は、光学素子の製造のみならず、ＭＥＭＳ構造体を製造するような場合にも同様に存在した。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、蛍石の表面をＩＣＰ又はＲＩＥドライエッチングを使用した化学的エッチングで加工して光学素子等の、所望の形状を有する蛍石製微細加工物（蛍石を素材として、表面に微細加工を行うことにより製造された物体）を製造する方法、この製造方法により製造された蛍石製光学素子、及びこの蛍石製光学素子を使用した露光装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するための第１の手段は、ＩＣＰ又はＲＩＥドライエッチングにより蛍石を加工して所望の微細形状を有する蛍石製微細加工物を製造する方法であって、エッチングガスとして、プラズマ化されたときに塩素原子、塩素イオン、塩素ラジカルの少なくとも一つを発生する塩素ガス又は塩素系ガスをエッチングガス又はエッチングガスの一部として使用することを特徴とする蛍石製微細加工物の製造方法（請求項１）である。
【００１２】
本発明者等は、蛍石を化学的にエッチングするためのガスの発見について、鋭意研究を行った。その結果、ＩＣＰ又はＲＩＥドライエッチングにおいては、エッチングガスとして、プラズマ化されたときに塩素原子、塩素イオン、塩素ラジカルの少なくとも一つを発生する塩素ガス又は塩素系ガスをエッチングガス又はエッチングガスの一部として使用することにより化学的エッチングができることを見出し、本発明を完成するに至った。このようなプラズマ化された塩素により蛍石のエッチングが可能となる理由については明らかではないが、蛍石を構成するCaＦ２（フッ化カルシウム）が、CaCｌ２（塩化カルシウム）に変化するためと考えられる。
【００１３】
前記課題を解決するための第２の発明は、前記第１の発明であって、前記塩素系ガスが、塩化ホウ素、四塩化ケイ素、塩酸、テトラクロロエチレン、トリクロロエチレン、ペンタクロロエチレンのガスのうち少なくとも一つを含有することを特徴とするもの（請求項２）である。
【００１４】
これらの物質はそれ自体がガス体であったり、ガス化が容易であり、ＩＣＰ又はＲＩＥドライエッチング装置の中で容易にプラズマ化されて、塩素原子、塩素イオン、塩素ラジカルの少なくとも一つを発生する。しかも、入手しやすいので第１の発明用の塩素系ガスとして使用するのに好適である。
【００１５】
前記課題を解決するための第３の手段は、前記第１の手段又は第２の手段であって、前記塩素ガス又は塩素系ガスによるエッチング後、前記蛍石に付着した潮解性物質を除去する工程を付加したことを特徴とするものである。
【００１６】
発明者等の実験によれば、前記第１の手段、第２の手段で蛍石の加工を行った場合、その加工面に塩素を含有する潮解性物質が残留する場合があることが分かった。この潮解性物質をそのままにしておくと、加工面が浸食され、特に回折格子等の微細な加工を行った場合、加工面が変形する可能性がある。本手段においては、エッチング後、このような潮解性物質を除去するようにしているので、加工面が潮解性物質のために変形することが防止できる。
【００１７】
前記課題を解決するための第４の手段は、前記第３の手段であって、前記蛍石に付着した潮解性物質を除去する工程は、水洗又はプラズマ化した沃化水素ガスによるエッチングにより除去する工程を含むことを特徴とするもの（請求項４）である。
【００１８】
発明者等の実験により得られた知見によれば、前記蛍石に付着した潮解性物質を除去するためには、水洗を行うか、プラズマ化した沃化水素ガスによるエッチングによる除去を行うことが、特に有効であることが判明した。
【００１９】
前記課題を解決するための第５の手段は、前記第１の手段又は第２の手段であって、前記塩素ガス又は塩素系ガスの中に、沃化水素ガスを混入することを特徴とするもの（請求項５）である。
【００２０】
発明者等が得た知見によれば、沃化水素ガスは、前記第１の手段又は第２の手段によるエッチング時に生成した潮解性物質と結合して、これら潮解性物質を蛍石の加工面から取り去る作用がある。よって、塩素ガス又は塩素系ガスの中に、沃化水素ガスを混入することにより、沃化水素ガスによるスパッタモードのエッチングが同時に行われると共に、塩素系の潮解性物質が加工面に生成するのを防止することができる。
【００２１】
前記課題を解決するための第６の手段は、前記第１の手段、第２の手段、第４の手段のいずれかであって、前記塩素ガス若しくは塩素系ガス、又はこれらに沃化水素ガスを混入したガスによるエッチング後、沃化水素ガスにより、ＩＣＰ又はＲＩＥドライエッチングを行うことを特徴とするもの（請求項６）である。
【００２２】
前述のように、沃化水素ガスは、蛍石加工面に生成した塩素系潮解性物質を取り去る作用があるので、塩素ガス又は塩素系ガスによるエッチング後に、沃化水素ガスにより、ＩＣＰ又はＲＩＥドライエッチングを行うことにより、沃化水素ガスによるスパッタモードエッチングを行うと共に、塩素系潮解性物質を取り除き、加工面の変形を防止することができる。
【００２３】
前記課題を解決するための第７の手段は、前記第１の手段から第６の手段のいずれかであって、前記蛍石製微細加工物が、蛍石製光学素子であることを特徴とするもの（請求項７）である。
【００２４】
蛍石製微細加工物の用途としては、紫外線光学系に用いるための光学素子としての用途が最も大きく、特に、後に述べるように、極短紫外線露光装置の照明光学系用の光学素子として使用すると、非常に大きな効果が得られる。
【００２５】
前記課題を解決するための第８の手段は、前記第７の手段の蛍石製微細加工物の製造方法によって製造された蛍石製光学素子（請求項８）である。
【００２６】
前述のような理由により、本手段の蛍石製光学素子は、化学的エッチングを使用して製造されるので、製造時間が短くて済み、安価である。又、潮解性物質の除去を行えば、微細な形状のものであっても型くずれを防止することができる。
【００２７】
前記課題を解決するための第９の手段は、前記第８の手段である蛍石製光学素子を照明光学系の光学素子として用いていることを特徴とする露光装置（請求項９）である。
【００２８】
本手段おいては、高エネルギーの光を多量に照射されても変質しにくく、かつ、製造時間が短く安価な蛍石製光学素子を使用している。そのため、本手段は、安価な露光装置とすることができる。特に、光源に近く微細な構造を必要とする照明光学系に用いられる回折光学素子や、フライアイレンズに前記第８の手段である蛍石製光学素子を用いることが好ましい。
【発明の効果】
【００２９】
以上説明したように、本発明によれば、蛍石の表面をＩＣＰ又はＲＩＥドライエッチングを使用した化学的エッチングで加工して蛍石製微細加工物を製造する方法、この製造方法により製造された蛍石製光学素子、及びこの蛍石製光学素子を使用した露光装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態の例について、図を用いて説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態である蛍石製光学素子の製造方法の概要を示した図である。
【００３１】
まず、蛍石からなる基板１の上にクロム膜２を成膜する。成膜方法は、スパッタリング、真空蒸着等の任意の公知の方法を採用することができる（ａ）。次に、クロム膜２の上に、レジスト３を成膜し、フォトリソグラフィプロセスにより所定のパターンの露光を行い、その後レジスト３を現像することにより、レジスト３をパターニングする（ｂ）。
【００３２】
続いて、レジスト３のパターニングにより露出したクロム膜層２を電極として、電鋳によりニッケル層４を形成する（ｃ）。次に、ニッケル層４を保護層としてレジスト３を溶解除去した後、露出したクロム膜層２をドライエッチングにより除去して、基板１表面を露出させる（ｄ）。
【００３３】
続いて、ニッケル層４を保護層として、塩素系ガスによる化学エッチングモードのドライエッチングにより、基板１をエッチングする（ｅ）。そして、潮解性物質が基板１の表面に形成されている場合は、水洗したり、沃化水素ガスをプラズマエッチング雰囲気で照射する等の方法、又はその他の方法により除去する。次に、ニッケル層４を溶解し、別の溶解液を使用して残ったクロム層膜を溶解すると、目的とする、表面に所定のパターンが形成された蛍石の基板１が完成する（ｆ）。
【００３４】
ドライエッチングの保護層としてニッケルを使用するのは、エッチングガスに対して耐性が良いためである。銅やクロム等の金属も使用可能であるが、これらの金属は、蛍石の１０倍程度エッチングされるので、それだけメッキの厚さを厚くしなければならない。これに対し、ニッケルは蛍石の２倍程度しかエッチングされないので、メッキ厚が、その他の材料に比べて薄くて済む。
【００３５】
図２は、本発明の第２の実施の形態である蛍石製光学素子の製造方法の概要を示した図である。
【００３６】
まず、蛍石からなる基板１の上にクロム膜２を成膜する。成膜方法は、スパッタリング、真空蒸着等の任意の公知の方法を採用することができる。そして、その上に、パラジウム膜５を成膜する。成膜方法は、スパッタリング、真空蒸着、等の任意の公知の方法を採用することができる。（ａ）。次に、パラジウム膜５の上に、レジスト３を成膜し、フォトリソグラフィプロセスにより所定のパターンの露光を行い、その後レジスト３を現像することにより、レジスト３をパターニングする（ｂ）。
【００３７】
続いて、レジスト３のパターニングにより露出したパラジウム膜５上に、レジスト３を保護層として無電解メッキによりニッケル層４を形成する（ｃ）。パラジウムはニッケルに対して「卑」な金属であるので、その上にニッケルを無電解メッキするのに都合の良い金属である。続いて全体に対してスパッタモードのドライエッチングを行い、レジスト３と共に、ニッケル層４に覆われていない、パラジウム膜５、クロム膜２を除去し、基板１表面を露出させる（ｄ）。このドライエッチングに用いるガスとしてはアルゴン等が使用できるが、レジストを酸素、パラジウムをアルゴン、クロムをアルゴン、酸素、塩素の混合ガスで、それぞれエッチングするようにしてもよい。
【００３８】
なお、この工程中にニッケル層４が食刻されていてもよい。ニッケル層４は、その膜厚を十分厚くすることが良く、この工程中でニッケル層４が食刻されていても影響が出ないようにすることができる。
【００３９】
続いて、ニッケル層４を保護層として、塩素系ガスと沃化水素ガスの混合ガスを流し、塩素系ガスの化学エッチングモードと、沃化水素ガスのスパッタモードによるドライエッチングにより、基板１をエッチングする（ｅ）。途中で、塩素系ガスの供給を停止し、沃化水素ガスのみを流す。これにより、基板１の表面に形成された潮解性物質を除去する
次に、ニッケル層４を溶解し、別の溶解液を使用して残ったクロム層２を溶解すると、パラジウム層５も剥離し、目的とする、表面に所定のパターンが形成された蛍石の基板１が完成する。
【００４０】
図３は、本発明の第３の実施の形態である蛍石製光学素子の製造方法の概要を示した図である。まず、蛍石からなる基板１の上に酸化ケイ素膜６を成膜する。成膜方法は、スパッタリングや真空蒸着等の、任意の公知の方法を採用することができる。なお、膜厚は第１の実施の形態のクロム膜２とほぼ同じ厚さで構わない。この時点での断面は図３（ａ）に示した状態となる。次に、酸化ケイ素膜６の上に、レジストを塗布し、レジスト層３を形成する。そして、フォトリソグラフィプロセスにより所定のパターンの露光を行い、その後レジスト３を現像することにより、レジスト３をパターンニングする。この時点での断面は図３（ｂ）に示した状態となる。
【００４１】
続いて、レジスト層３を保護層として、酸化ケイ素層６をエッチングする。酸化ケイ素層６のエッチングには、ＩＣＰ及ぴ反応性イオンエッチング装置によリフッ素系ガス及び酸素ガスの混合ガスを使用して、酸化ケイ素層６をエッチングする。この時点での断面は図３（ｃ）の状態となる。続いて、全体に対してレジスト層３と酸化ケイ素層６とを保護層として、塩素系ガスを用いた化学エッチングモードにより、基板１をエッチングする。途中、塩素系ガスの供給を停止し、沃化水素ガスを導入して、基板１の表面に形成された潮解性物質を除去する。この時点での断面は図３（ｄ）の状態となる。
【００４２】
なお、この時点で、蛍石製の基板１のエッチング量が少ない場合、レジスト層３が完全に除去されていない場合がある。その場合には、酸素プラズマによりレジスト層３をアッシングして除去する。最後に、蛍石製基板１から酸化ケイ素層６を除去するために、ＩＣＰ及び反応性イオンエッチング装置によリフッ素系ガス及び酸素ガスの混合ガスを使用してエッチングする。このようにして、図３（ｅ）の所望の形状を有した蛍石製の基板１が得られる。
【００４３】
なお、フッ素系ガス及ぴ酸素ガスの混合ガスでは、蛍石製の基板１は殆どエッチングされないので、酸化ケイ素層６のみ除去可能である。本実施の形態による製造方法は、他の実施の形態による製造方法と比較して、ニッケル層やクロム層の除去を行う必要が無いという特長を有する。
【００４４】
第１の実施の形態や第２の実施の形態では、ニッケル層の除去には希硝酸を用い、クロム層の除去には、硝酸第二セリウムアンモニウムと過塩素酸の混合水溶液を使用するが、これらの溶液により、露出している基板１の表面が荒らされて、滑らかな面ができなくなってしまうことがある。一方、第３の実施の形態によれば、上述の溶液を用いることなく、マスクとして用いる酸化ケイ素膜６を除去できるので、非常に平滑な基板１の面を得ることができる。
【００４５】
なお、上述の各実施の形態では、蛍石製の光学素子を例として説明したが、本発明はこれだけに限られず、例えば、蛍石製のＭＥＭＳ構造体の製造にも適用可能である。特に、蛍石は化学的に安定した部類に属する材料なので、化学プラントなどの配管内を検査するマイクロマシンの構造体等の微小な構造物を製造するときに、本発明の製造方法を適用することで、所望の形状の蛍石製微細加工物を、精密かつ容易に製造することができる。
【００４６】
なお、以上の説明において、レジストとクロム膜を除去するのに、第１の実施の形態では化学的な方法を使用し、第２の実施の形態ではスパッタモードのドライエッチンを使用しているが、いずれの実施の形態においても、どちらの方法を使用してもよい。又、レジストの下に形成されている金属膜を除去するのに化学的な方法を用いてもよいが、この場合は、ニッケル層の下にある同じ金属膜が浸食される恐れがあるので、スパッタモードのドライエッチングを使用することが好ましい。
【００４７】
図４に、本発明の実施の形態である露光装置の光学系の概要を示す。図４において、レジストが塗布されたウエハＷの法線方向に沿ってＺ軸を、ウエハ面内において図４の紙面に平行な方向にＹ軸を、ウエハ面内において図４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４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。
【００４８】
図４の露光装置は、露光光（照明光）を供給するための光源１１として、たとえば248nmの波長の光を供給するKrＦエキシマレーザー光源または193nmの波長の光を供給するArＦエキシマレーザー光源を備えている。光源１１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１２ａおよび１２ｂからなるビームエキスパンダー１２に入射し、所定の矩形状の断面を有する光束に整形される。
【００４９】
整形光学系としてのビームエキスパンダー１２を介したほぼ平行な光束は、折り曲げミラー１３でＹ方向に偏向された後、回折光学素子１４を介して、アフォーカルズームレンズ１５に入射する。一般に、回折光学素子は、ガラス基板に露光光（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、入射ビームを所望の角度に回折する作用を有する。具体的には、回折光学素子１４は、矩形状の断面を有する平行光束が入射した場合に、そのファーフィールド（またはフラウンホーファー回折領域）に円形状の光強度分布を形成する機能を有する。したがって、回折光学素子１４を介した光束は、アフォーカルズームレンズ１５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。
【００５０】
アフォーカルズームレンズ１５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１５を介した光束は、輪帯照明用の回折光学素子１６に入射する。アフォーカルズームレンズ１５は、回折光学素子１４の発散原点と回折光学素子１６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１６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１５の倍率に依存して変化する。
【００５１】
輪帯照明用の回折光学素子１６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。
【００５２】
回折光学素子１６を介した光束は、ズームレンズ１７に入射する。ズームレンズ１７の後側焦点面の近傍には、光源側から順に第１フライアイ部材１８ａと第２フライアイ部材１８ｂとからなるマイクロフライアイレンズ（またはフライアイレンズ）１８の入射面（すなわち第１フライアイ部材１８ａの入射面）が位置決めされている。なお、マイクロフライアイレンズ１８は入射光束に基づいて多数光源を形成するオプティカルインテグレータとして機能する。
【００５３】
上述したように、回折光学素子１４を介してアフォーカルズームレンズ１５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１５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１６に入射する。すなわち、回折光学素子１６は、角度光束形成作用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１６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。したがって、回折光学素子１６を介した光束は、ズームレンズ１７の後側焦点面に（ひいてはマイクロフライアイレンズ１８の入射面に）、たとえば光軸ＡＸを中心とした輪帯状の照野を形成する。
【００５４】
マイクロフライアイレンズ１８の入射面に形成される輪帯状の照野の外径は、ズームレンズ１７の焦点距離に依存して変化する。このように、ズームレンズ１７は、回折光学素子１６とマイクロフライアイレンズ１８の入射面とを実質的にフーリエ変換の関係に結んでいる。マイクロフライアイレンズ１８に入射した光束は二次元的に分割され、マイクロフライアイレンズ１８の後側焦点面にはマイクロフライアイレンズ１８への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。
【００５５】
マイクロフライアイレンズ１８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１９の集光作用を受けた後、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、レジストが塗布されたウエハ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）内においてウエハ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、ウエハ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。
【００５６】
このように本実施の形態にかかる露光装置においては、ファーフィールドにリング状の光強度分布を形成する手段として、回折格子１４、１６を使用している。この回折格子は、蛍石の表面にグレーティングパターンを加工したものが使用され、この回折格子は、前述のような本発明に係る光学素子の製造方法によって製造されている。それ故、蛍石のような材料を使用する場合でも、グレーティングパターンを正確かつ迅速に形成することができ、所望の照明パターンを得ることができる。
【００５７】
又、この回折格子１４、１６は、光源に近いので、ArＦレーザ光やKrＦレーザ光等の高エネルギー光を多量に照射した場合にも変質しにくいものであることが好ましい。よって、材料として蛍石を用いて、本発明の方法により、回折格子１４、１６を製造して、このような露光装置の照明光学系に用いることで、今までに得られなかったような長寿命とすることが期待できる。
【００５８】
さらに、前記特許文献２に述べられているように、マイクロフライアイレンズ１８の射出面には、光源像ができて、ここにエネルギーが集中するため、マイクロフライアイレンズ１８も、蛍石を用いて、本発明の方法により製造することが好ましい。
【実施例】
【００５９】
（実施例１）（第１の実施の形態に対応）
ｌＣＰドライエッチング装置を使用して、厚さ0.8μｍで１０μｍのライン＆スペースにパターニングしたニッケルをマスクにして、蛍石の微細加工（ＩＣＰドライエッチング）を行った。エッチングガス種は塩素ガスとし、ガス流量を２sccm，ガス圧を１Pa，１ＣＰパワーを300ｗ、バイアスパワーを100ｗとして、１０分間のエッチングを行った後、大気中に取り出し、エッチング量を測定した。
【００６０】
すると、エッチング量は250nmに達し、１０分間という短時間で、エッチングてきたことが確認できた。しかし、蛍石表面は潮解性物質で覆われており、この潮解性物質が時間と共に蛍石パターンを崩し、側壁角や表面粗さを正確に測ることができなかった。しかし、この潮解性物質は水洗により取り除くことができ、エッチング終了後、直ちに水洗して側壁角と表面粗さを測定したところ、側壁角は７５°、表面粗さはエッチング前の表面粗さと大差がないことがわかった。又、蛍石／ニッケルの選択比は0.5（ニッケルが厚さ１だけエッチングされるとき、蛍石が厚さ0.5だけエッチングされる。）であった。
（実施例２）（第１の実施の形態に対応）
ＩＣＰドライエッチング装置を使用して、厚さ0.8μｍで１０μｍのライン＆スペースにパターニングしたニッケルをマスクにして、蛍石の微細加工（ＩＣＰドライエッチング）を行った。エッチングは以下のように２段階で行った。第１段階では、エッチングガス種は塩素ガスとし、ガス流量を２sccm、ガス圧を１Pa、ＩＣＰパワーを300ｗ、バイアスパワーを100ｗとして、１０分間のエッチングを行った。
【００６１】
その後、塩素ガスを停止し、高真空引きを行った後、第２段階として、エッチングガスは沃化水素ガスとし、ガス流量を１０sccm、ガス圧を１Pa、ＩＣＰパワーを300ｗ、バイアスパワーを100ｗとして、１０分間のエッチングを行った。この結果、大気中に取り出しても潮解性物質は見られず、蛍石エッチング量は260nm、蛍石／ニッケルの選択比は0.5（ニッケルが厚さ１だけエッチングされるとき、蛍石が厚さ0.5だけエッチングされる。）、側壁角は８５°であり、表面粗さはエッチング前の表面粗さと大差がないことがわかった。
（実施例３）（第３の実施の形態に対応）
フォトリソグラフィプロセスを用いて、厚さ1.0μｍで１０μｍのライン＆スペースにパターンニングした酸化ケイ素層とその上のレジスト層をマスクにして、蛍石の微細加工を行った。まず、蛍石製の基板の上に上記マスクを形成した。具体的には、蛍石の上に酸化ケイ素層とレジスト層を形成し、フォトリソグラフィプロセスによリレジスト層を現像した後、レジスト層から露出した酸化ケイ素層をＩＣＰドライエッチングにより除去した。
【００６２】
エッチングガスは、３フッ化メタンと酸素の混合ガスとした。なお、３フッ化メタンのガス流量は２０sccm、酸素ガスのガス流量は５sccm、ＩＣＰパワーは300ｗ、バイアスパワーは100ｗ、ガス圧は１Paとし、１０分開のエッチングを行った。その後、フッ素ガスを停止し、高真空引きを行った後に、エッチングガスとして塩素ガスを導入し、蛍石製の基板のエッチングを行った。このエッチング条件は、実施例２と同じ条件で行った。
【００６３】
次に、蛍石製の基板のエッチング時に生成される副生成物（潮解性物質）を除去するために、塩素ガスを停止し、高真空引きを行った後に、沃化水素ガスを、１０分間流入した。なお、沃化水素ガスによる蛍石製の基板へのエッチングを極力抑えるため、ＩＣＰパワーを抑えた。
【００６４】
次に、酸化ケイ素膜を完全に除去するために、ＩＣＰドライエッチングを行った。エッチングガスは、３フッ化メタンと酸素の混合ガスとした。なお、３フッ化メタンのガス流量は２０sccm、酸素ガスのガス流量は５sccm、ＩＣＰパワーは300ｗ、バイアスパワーは100ｗ、ガス圧は１Paとし、８分間のエッチングを行った。
【００６５】
この結果、大気中に取り出しても潮解性物質は見られず、蛍石のエッチング量は250nmとなった。また、蛍石／酸化ケイ素の選択比は、0.5であり、塩素ガスに対してほぼニッケルと同程度のエッチング耐性を有することが分かった。また、側壁角は８０°であり、表面粗さはエッチング前の表面粗さと同程度の粗さになった。
【００６６】
表面粗さについては、実施例１又は実施例２における蛍石製の基板に対するエッチング直後の表面粗さ、本実施例３における蛍石製の基板の表面粗さは同じであったが、実施例１や実施例２の方法で蛍石製の基板をエッチング後に、ニッケルを除去した後の表面粗さと比較すると、本実施例３により製造された蛍石製の微細構造物の方が滑らかな表面になっていた。
【比較例】
【００６７】
ＩＣＰドライエッチング装置を使用して、厚さ２μｍで１０μｍのライン＆スペースにパターニングしたニッケルをマスクにして、蛍石の微細加工（ＩＣＰドライエッチング）を行った。エッチングガス種はアルゴンガスとし、ガス流量を１５sccm、ガス圧を１Pa、ＩＣＰパワーを300ｗ、バイアスパワーを100ｗとして、１０分間のエッチングを行った。
【００６８】
その結果、蛍石のエッチング量は50nmであり、側壁角は７０°であった。すなわち、実施例に比較して、エッチングレートは１／５であり、側壁角が小さいのでアスペクト比が小さくなることが分かる。これは、アルゴンガスでは、スパッタモードでのエッチングとなり化学エッチングモードとならないためである。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の第１の実施の形態である蛍石製光学素子の製造方法の概要を示した図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態である蛍石製光学素子の製造方法の概要を示した図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態である蛍石製光学素子の製造方法の概要を示した図である。
【図４】本発明の実施の形態である露光装置の光学系の概要を示す図である。
【符号の説明】
【００７０】
１…基板、２…クロム膜（層）、３…レジスト、４…ニッケル層、５…パラジウム膜（層）、６…酸化ケイ素層、１１…光源、１２…ビームエキスパンダー、１２ａ、１２ｂ…レンズ、１３…折り曲げミラー、１４…回折光学素子、１５…アフォーカルズームレンズ、１６…回折光学素子、１７…ズームレンズ、１８…マイクロフライアイレンズ、１８ａ…第１フライアイ部材、１８ｂ…第２フライアイ部材、１９…コンデンサー光学系、Ｍ…マスク、ＰＬ…投影光学系、Ｗ…ウエハ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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