(57)【要約】【課題】たとえば熱処理に際して蛍石のような立方晶系単結晶材料における結晶面の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、ひいては結晶面の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方法。【解決手段】立方晶系単結晶材料により形成された光学部材（３１）の熱処理などに際して、この光学部材の結晶方位＜１００＞と光学部材の光軸（Ｏ）とをほぼ一致させた状態で光学部材を保持する。このとき、光学部材の結晶方位＜０１０＞の方向に位置する光学部材の４つの特定外周部領域（３４）から実質的に離れた少なくとも３つの外周部領域において光学部材を保持する。具体的には、４つの特定外周部領域の隣り合う２つの特定外周部領域の外周方向に沿ったほぼ中間領域（３５）において光学部材を保持する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
立方晶系単結晶材料により形成された光学部材の処理に際して、該光学部材の結晶方位＜１００＞と前記光学部材の光軸とをほぼ一致させた状態で前記光学部材を保持する保持方法において、
前記光学部材の結晶方位＜０１０＞の方向に位置する前記光学部材の４つの特定外周部領域から実質的に離れた少なくとも３つの外周部領域において前記光学部材を保持することを特徴とする保持方法。
【請求項２】
前記４つの特定外周部領域の隣り合う２つの特定外周部領域の外周方向に沿ったほぼ中間領域において前記光学部材を保持することを特徴とする請求項１に記載の保持方法。
【請求項３】
立方晶系単結晶材料により形成された光学部材の処理に際して、該光学部材の結晶方位＜１１１＞と前記光学部材の光軸とをほぼ一致させた状態で前記光学部材を保持する保持方法において、
前記光学部材の結晶方位＜１１０＞の方向に位置する前記光学部材の６つの特定外周部領域から実質的に離れた少なくとも３つの外周部領域において前記光学部材を保持することを特徴とする保持方法。
【請求項４】
前記６つの特定外周部領域の隣り合う２つの特定外周部領域の外周方向に沿ったほぼ中間領域において前記光学部材を保持することを特徴とする請求項３に記載の保持方法。
【請求項５】
前記立方晶系単結晶材料は、フッ化カルシウム、フッ化バリウム、またはフッ化マグネシウムであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の保持方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の保持方法により保持しつつ所定の処理を施すことにより製造された前記光学部材を備えていることを特徴とする光学系。
【請求項７】
マスクを照明するための請求項６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。
【請求項８】
請求項６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。
【請求項９】
請求項６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。
【請求項１０】
マスクに形成されたパターンを、請求項６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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、立方晶系単結晶材料からなる光学部材の保持方法、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ィ工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組み込まれる蛍石レンズの熱処理および光学薄膜の成膜工程における保持方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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、ＮＡ（投影光学系の開口数）を大きくするとともに、露光光を短波長化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。
【０００３】
たとえば波長が２００ｎｍ以下の真空紫外域の光、たとえばＡｒＦエキシマレーザー光（波長１９３ｎｍ）やＦ２レーザー光（波長１５７ｎｍ）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：ＣａＦ２）やフッ化バリウム（ＢａＦ２）等のフッ化物結晶を使用せざるを得ない。実際には、露光光としてＦ２レーザー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。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、蛍石レンズのような光学部材の製造に際して、その表面に形成された光学薄膜の緻密化を促進し且つ経時劣化を抑えるために所定の熱処理または高温での成膜が行われる。しかしながら、従来技術では、複屈折の影響を低減する手法にしたがって配置される蛍石レンズの製造工程においてこの種の熱処理を施す際に、蛍石における結晶面の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。
【０００５】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、たとえば熱処理に際して蛍石のような立方晶系単結晶材料における結晶面の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、ひいては結晶面の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方法を提供することを目的とする。
【０００６】
また、本発明では、蛍石のような立方晶系単結晶材料における結晶面の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方法を用いてたとえば熱処理を施すことにより、複屈折の影響を実質的に受けることなく、結晶面の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。
【０００７】
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、たとえば熱処理に際して結晶面の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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の第１形態では、立方晶系単結晶材料により形成された光学部材の処理に際して、該光学部材の結晶方位＜１００＞と前記光学部材の光軸とをほぼ一致させた状態で前記光学部材を保持する保持方法において、前記光学部材の結晶方位＜０１０＞の方向に位置する前記光学部材の４つの特定外周部領域から実質的に離れた少なくとも３つの外周部領域において前記光学部材を保持することを特徴とする保持方法を提供する。この場合、前記４つの特定外周部領域の隣り合う２つの特定外周部領域の外周方向に沿ったほぼ中間領域において前記光学部材を保持することが好ましい。
【０００９】
本発明の第２形態では、立方晶系単結晶材料により形成された光学部材の処理に際して、該光学部材の結晶方位＜１１１＞と前記光学部材の光軸とをほぼ一致させた状態で前記光学部材を保持する保持方法において、前記光学部材の結晶方位＜１１０＞の方向に位置する前記光学部材の６つの特定外周部領域から実質的に離れた少なくとも３つの外周部領域において前記光学部材を保持することを特徴とする保持方法を提供する。この場合、前記６つの特定外周部領域の隣り合う２つの特定外周部領域の外周方向に沿ったほぼ中間領域において前記光学部材を保持することが好ましい。第１形態および第２形態によれば、前記立方晶系単結晶材料は、フッ化カルシウム、フッ化バリウム、またはフッ化マグネシウムであることが好ましい。
【００１０】
本発明の第３形態では、第１形態または第２形態の保持方法により保持しつつ所定の処理を施すことにより製造された前記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。
【００１１】
本発明の第４形態では、マスクを照明するための第３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。
【００１２】
本発明の第５形態では、第３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。
【００１３】
本発明の第６形態では、第３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。
【００１４】
本発明の第７形態では、マスクに形成されたパターンを、第３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。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。
図１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、図１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図１の紙面に平行にＹ軸を、図１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ＡｒＦエキシマレーザー光源（発振波長１９３ｎｍ）またはＦ２レーザー光源（発振波長１５７ｎｍ）を備えている。
【００１６】
光源ＬＳから射出された光は、照明光学系ＩＬ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ＩＬとの間の光路はケーシング（不図示）で密封されており、光源ＬＳから照明光学系ＩＬ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。
【００１７】
レチクルＲは、レチクルホルダＲＨを介して、レチクルステージＲＳ上においてＸＹ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方向に沿っ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ＲＳ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ＸＹ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ＲＭを用いた干渉計ＲＩＦ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。
【００１８】
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ＰＬ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ＰＬは、蛍石で形成されたレンズ、すなわち蛍石レンズＬａを含む多数のレンズを備えている。ウェハＷは、ウェハテーブル（ウェハホルダ）ＷＴを介して、ウェハステージＷＳ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。
【００１９】
ウェハステージＷＳ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ＸＹ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ＷＩＦ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ＰＬ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ＰＬの内部が気密状態を保つように構成され、投影光学系ＰＬの内部の気体は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。
【００２０】
さらに、照明光学系ＩＬと投影光学系ＰＬ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ＲＳ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ＲＳなどを密封包囲するケーシング（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。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ＷＳなどが配置されているが、ウェハＷおよびウェハステージＷＳなどを密封包囲するケーシング（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ＬＳからウェハＷまでの光路の全体に亘って、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。
【００２１】
上述したように、投影光学系ＰＬ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（ＲＩＦ、ＷＩＦ）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とウェハステージ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ウェハ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。
【００２２】
図２は、蛍石の結晶方位について説明する図である。図２を参照すると、蛍石の結晶方位は、立方晶系の結晶軸ａ１ａ２ａ３に基づいて規定される。すなわち、結晶軸＋ａ１に沿って結晶方位［１００］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［００１］がそれぞれ規定される。また、ａ１ａ３平面において結晶方位［１００］および結晶方位［００１］と４５度をなす方向に結晶方位［１０１］が、ａ１ａ２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［１１０］が、ａ２ａ３平面において結晶方位［０１０］および結晶方位［００１］と４５度をなす方向に結晶方位［０１１］がそれぞれ規定される。さらに、結晶軸＋ａ１、結晶軸＋ａ２および結晶軸＋ａ３に対して等しい鋭角をなす方向に結晶方位［１１１］が規定される。
【００２３】
なお、本願明細書中において、「ある結晶方位と結晶構造上等価な結晶方位」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［ｕｖｗ］である場合は、［ｕｗｖ］、［ｖｕｗ］、［ｖｗｕ］、［ｗｕｖ］、［ｗｖｕ］、［−ｕｖｗ］、［−ｕｗｖ］、［−ｖｕｗ］、［−ｖｗｕ］、［−ｗｕｖ］、［−ｗｖｕ］、［ｕ−ｖｗ］、［ｕ−ｗｖ］、［ｖ−ｕｗ］、［ｖ−ｗｕ］、［ｗ−ｕｖ］、［ｗ−ｖｕ］、［ｕｖ−ｗ］、［ｕｗ−ｖ］、［ｖｕ−ｗ］、［ｖｗ−ｕ］、［ｗｕ−ｖ］、［ｗｖ−ｕ］、［−ｕ−ｖｗ］、［−ｕ−ｗｖ］、［−ｕｖ−ｗ］、［−ｕｗ−ｖ］、［−ｖ−ｕｗ］［−ｖ−ｗｕ］、［−ｖｕ−ｗ］［−ｖｗ−ｕ］、［−ｗ−ｕｖ］、［−ｗ−ｖｕ］、［−ｗｕ−ｖ］、［−ｗｖ−ｕ］、［ｕ−ｖ−ｗ］、［ｕ−ｗ−ｖ］、［ｖ−ｕ−ｗ］、［ｖ−ｗ−ｕ］、［ｗ−ｕ−ｖ］、［ｗ−ｖ−ｕ］、［−ｕ−ｖ−ｗ］、［−ｕ−ｗ−ｖ］、［−ｖ−ｕ−ｗ］、［−ｖ−ｗ−ｕ］、［−ｗ−ｕ−ｖ］、［−ｗ−ｖ−ｕ］が結晶構造上等価な結晶方位である。本願明細書では、結晶方位［ｕｖｗ］およびこれと結晶構造上等価な結晶方位を結晶方位＜ｕｖｗ＞と表記している。また、結晶方位［ｕｖｗ］およびこれと結晶構造上等価な結晶方位と直交する面を結晶面｛ｕｖｗ｝と表記している。
【００２４】
本実施形態では、蛍石レンズＬａを含む光学部材の製造に際して、波長１９３ｎｍの深紫外光や波長１５７ｎｍの真空紫外光に対しても光吸収の十分に小さい光学薄膜、たとえば反射防止膜や反射膜を形成しなければならない。ここで、反射防止膜は、不要の反射を低減するために施される。一方、反射膜は、入射光を光学面で効率よく反射させ、所望の光学特性で光量を低下させることなく保持するために施される。
【００２５】
露光光として深紫外光または真空紫外光を用いる場合、光学薄膜の材料として、吸収端が露光光よりも短いＭｇＦ２、ＡｌＦ３、ＬａＦ３、ＧｄＦ３などのフッ化物が用いられる。一般に、真空蒸着またはスパッタリングなどで形成されたこの種の光学薄膜を、より高品質な薄膜に加工するために、後処理として熱処理がなされる場合がある。これは、蒸着またはスパッタリング直後の薄膜表面および内部が空気中の酸素あるいは水と反応してわずかではあるが酸化あるいは水酸化しており、短波長領域では大きな光学吸収の原因になるからである。
【００２６】
そこで、例えばフッ素化処理（特開２００１−２６４５１２号公報）のように、ヘリウム中に微量のフッ素ガスを混合し、例えば３００°Ｃという高温で光学薄膜を熱処理する手法が提案されている。この熱処理手法により、フッ化物薄膜のフッ素化を促進し、さらに薄膜を緻密化することによって酸化あるいは水酸化しにくい膜構造を作ることができる。このときに問題になるのは、熱処理による蛍石結晶面の滑りに起因する光学面の微小変化である。
【００２７】
一般に、蛍石のような結晶構造の結晶材料では、熱作用を受けた高温時において、結晶方位＜１００＞と直交する結晶面｛１００｝に沿って最も滑りが発生し易い。そして、高温になるほど、結晶面の滑り速度は速くなり、光学面が変化し易くなる。例えば、フッ素化熱処理の標準的な処理温度である３００°Ｃでは、室温の場合に比して結晶面の滑り速度が１００倍以上速いという報告（Ｒ．  Ｎ．  Ｋａｔｚら：Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ，第４５巻，第２３８２頁，１９７４年発刊）もある。
【００２８】
図３は、光軸と結晶方位［１００］とを一致させて用いる蛍石レンズを熱処理に際して保持する方法を説明する図である。図３において、蛍石レンズ３１（Ｌａ）の光軸Ｏは紙面に垂直に延びており、その結晶方位［１００］の方向も紙面に垂直で且つ紙面から手前に向かっている。そして、光軸Ｏを中心とした蛍石レンズ３１の円筒外周面３２は、光軸Ｏを中心とした円として表わされている。
【００２９】
この状態で、蛍石レンズ３１における結晶方位［００１］の方向は矢印Ｆ１１で示すように図中鉛直方向上向きであり、結晶方位［００−１］の方向は矢印Ｆ１２で示すように図中鉛直方向下向きである。また、蛍石レンズ３１における結晶方位［０１０］の方向は矢印Ｆ１３で示すように図中水平方向右向きであり、結晶方位［０−１０］の方向は矢印Ｆ１４で示すように図中水平方向左向きである。
【００３０】
この場合、光軸Ｏと直交する面（図３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｝が存在する。ここで、光軸Ｏと直交する面と垂直結晶面｛１００｝との交差線を表わす線３３ａおよび３３ｂは、垂直結晶面｛１００｝の絶対的な位置を示すものではなく、線３３ａおよび３３ｂ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。上述したように、蛍石では、熱作用を受けた高温時において結晶面｛１００｝に沿って最も滑りが発生し易い。
【００３１】
したがって、図３を参照すると、垂直結晶面｛１００｝と円筒外周面３２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３２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）４つの特定領域（白抜きの小円で示す）３４において蛍石レンズ３１を図３の紙面と直交する方向に保持すると、結晶面の滑りが最も発生し易いことになる。これらの４つの特定領域３４は、結晶方位＜０１０＞の方向に位置する蛍石レンズ３１の４つの特定外周部領域に他ならない。
【００３２】
そこで、本実施形態の保持方法では、蛍石レンズ（Ｌａ）の光軸Ｏと結晶方位＜１００＞とを一致させて用いる場合、結晶面の滑りが発生しにくくなるように、４つの特定外周部領域３４の隣り合う２つの特定外周部領域の外周方向に沿ったほぼ中間領域（黒塗りの小円で示す）３５において蛍石レンズ（Ｌａ）を図３の紙面と直交する方向に保持した状態で、たとえばフッ素化熱処理を行う。
【００３３】
図４は、光軸と結晶方位［１１１］とを一致させて用いる蛍石レンズを熱処理に際して保持する方法を説明する図である。図４において、蛍石レンズ４１（Ｌａ）の光軸Ｏは紙面に垂直に延びており、その結晶方位［１１１］の方向も紙面に垂直で且つ紙面から手前に向かっている。そして、光軸Ｏを中心とした蛍石レンズ４１の円筒外周面４２は、光軸Ｏを中心とした円として表わされている。
【００３４】
この状態で、蛍石レンズ４１における結晶方位［０１−１］の方向は矢印Ｆ２１で示すように図中鉛直方向と３０度の角度をなす右斜め上向きであり、結晶方位［−１１０］の方向は矢印Ｆ２２で示すように図中鉛直方向と３０度の角度をなす左斜め上向きである。また、蛍石レンズ４１における結晶方位［１−１０］の方向は矢印Ｆ２３で示すように図中鉛直方向と３０度の角度をなす右斜め下向きであり、結晶方位［０−１１］の方向は矢印Ｆ２４で示すように図中鉛直方向と３０度の角度をなす左斜め下向きである。また、蛍石レンズ４１における結晶方位［１０１］の方向は矢印Ｆ２５で示すように図中水平方向右向きであり、結晶方位［−１０１］の方向は矢印Ｆ２６で示すように図中水平方向左向きである。
【００３５】
この場合、光軸Ｏと直交する面（図４の紙面に平行な面）に対して傾斜した斜め結晶面として、３種類の結晶面｛１００｝が存在する。ここで、光軸Ｏと直交する面と斜め結晶面｛１００｝との交差線を表わす線４３ａ〜４３ｃは、斜め結晶面｛１００｝の絶対的な位置を示すものではなく、線４３ａ〜４３ｃに平行な任意の線に沿って斜め結晶面｛１００｝が無限に存在することになる。上述したように、蛍石では、熱作用を受けた高温時において結晶面｛１００｝に沿って最も滑りが発生し易い。
【００３６】
したがって、図４を参照すると、斜め結晶面｛１００｝と円筒外周面４２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４２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（白抜きの小円で示す）４４において蛍石レンズ４１を図４の紙面と直交する方向に保持すると、結晶面の滑りが最も発生し易いことになる。これらの６つの特定領域４４は、結晶方位＜０１１＞の方向に位置する蛍石レンズ４１の６つの特定外周部領域に他ならない。
【００３７】
そこで、本実施形態の保持方法では、蛍石レンズ（Ｌａ）の光軸Ｏと結晶方位＜１１１＞とを一致させて用いる場合、結晶面の滑りが発生しにくくなるように、６つの特定外周部領域４４の隣り合う２つの特定外周部領域の外周方向に沿ったほぼ中間領域（黒塗りの小円で示す）４５において蛍石レンズ（Ｌａ）を図４の紙面と直交する方向に保持した状態で、たとえばフッ素化熱処理を行う。
【００３８】
こうして、本実施形態では、結晶面の滑りを考慮して適切な箇所で蛍石レンズ（Ｌａ）を保持した状態で、たとえばフッ素化熱処理を行う。その結果、本実施形態では、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、結晶面の滑りに起因する蛍石レンズ（Ｌａ）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。
【００３９】
なお、蛍石レンズ（Ｌａ）の光軸Ｏと結晶方位＜１００＞とを一致させる場合、中間領域３５において蛍石レンズ（Ｌａ）を保持しなくても、４つの特定外周部領域３４から実質的に離れた少なくとも３つの外周部領域において蛍石レンズ（Ｌａ）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。
【００４０】
一方、蛍石レンズ（Ｌａ）の光軸Ｏと結晶方位＜１１１＞とを一致させる場合、６つの中間領域４５において蛍石レンズ（Ｌａ）を保持しなくても、６つの中間領域４５から適当に選択された少なくとも３つの中間領域４５において蛍石レンズ（Ｌａ）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、さらに一般的には、蛍石レンズ（Ｌａ）の光軸Ｏと結晶方位＜１１１＞とを一致させる場合、中間領域４５において蛍石レンズ（Ｌａ）を保持しなくても、６つの特定外周部領域４４から実質的に離れた少なくとも３つの外周部領域において蛍石レンズ（Ｌａ）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。
【００４１】
なお、図３および図４では、蛍石レンズ（Ｌａ）が光軸Ｏを中心とした円筒外周面３２および４２を有するが、蛍石レンズ（Ｌａ）の外周面が正確に円筒形状でない場合にも、光軸Ｏ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。
【００４２】
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ウェハ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図５のフローチャートを参照して説明する。
【００４３】
先ず、図５のステップ３０１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３０２において、そのｌロットのウェハ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、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ロ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３０４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、ステップ３０５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ト領域に形成される。
【００４４】
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３０１〜ステップ３０５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っているが、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。
【００４５】
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、図６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６において、パターン形成工程４０１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４０２へ移行する。
【００４６】
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されたり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。
【００４７】
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。
【００４８】
なお、上述の実施形態では、立方晶系単結晶材料として蛍石（フッ化カルシウム：ＣａＦ２）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（ＢａＦ２）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）、フッ化リチウム（ＬｉＦ２）、フッ化ナトリウム（ＮａＦ）、フッ化ストロンチウム（ＳｒＦ２）のような立方晶系単結晶材料に対して本発明を適用することもできる。特に、フッ化カルシウム、フッ化バリウム、またはフッ化マグネシウムのような立方晶系単結晶材料では、比較的大きな単結晶を形成することが可能である。
【００４９】
また、上述の実施形態では、光学薄膜のフッ素化熱処理を例にとって本発明を説明しているが、これに限定されることなく、他の熱処理をはじめとする一般的な処理に際して立方晶系単結晶材料により形成された光学部材を保持する保持方法に対して本発明を適用することもできる。
【００５０】
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、ＡｒＦエキシマレーザー光源またはＦ２  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。
【００５１】
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ップ・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。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の保持方法では、たとえば光学薄膜のフッ素化熱処理に際して、蛍石のような立方晶系単結晶材料における結晶面の滑りを考慮して適切な箇所で光学部材を保持するので、結晶面の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、本発明の保持方法により保持しつつ熱処理を施すことにより製造された光学部材を備えた光学系では、複屈折の影響を実質的に受けることなく、結晶面の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。
【００５３】
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、結晶面の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ロデバイスを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】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。
【図２】蛍石の結晶方位について説明する図である。
【図３】光軸と結晶方位［１００］とを一致させて用いる蛍石レンズを熱処理に際して保持する方法を説明する図である。
【図４】光軸と結晶方位［１１１］とを一致させて用いる蛍石レンズを熱処理に際して保持する方法を説明する図である。
【図５】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フローチャートである。
【図６】マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得る際の手法のフローチャートである。
【符号の説明】
ＬＳ  光源
ＩＬ  照明光学系
Ｒ  レチクル
ＲＳ  レチクルステージ
ＰＬ  投影光学系
Ｗ  ウェハ
ＷＳ  ウェハステージ
Ｌａ  蛍石レンズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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