(57)【要約】蛍石のような立方晶系の結晶材料における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、ひいては滑りに起因する光学部材の変形を抑える。立方晶系の結晶材料により形成された透過光学部材の結晶方位＜１１１＞と透過光学部材の光軸とをほぼ一致させた状態で透過光学部材を保持する保持装置（ＩＩａ，ＩＩｂ））。結晶方位＜１１０＞から実質的に離れた領域において（たとえば結晶方位＜２１１＞に対応する領域において）透過光学部材を保持する。あるいは、結晶方位＜１１０＞および結晶方位＜２１１＞から実質的に離れた領域において（たとえば互いに隣り合う結晶方位＜１１０＞と結晶方位＜２１１＞とのほぼ中間に対応する領域において）透過光学部材を保持する。
2004090954.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
立方晶系の結晶材料により形成された透過光学部材の結晶方位＜１１１＞と前記透過光学部材の光軸とをほぼ一致させた状態で前記透過光学部材を保持する保持装置において、
前記透過光学部材の光軸とほぼ一致させた前記結晶方位＜１１１＞方向にほぼ垂直な面内における結晶方位＜１１０＞から実質的に離れた領域において前記透過光学部材を保持することを特徴とする保持装置。
【請求項２】
請求の範囲第１項に記載の保持装置において、
前記透過光学部材の光軸とほぼ一致させた前記結晶方位＜１１１＞方向にほぼ垂直な面内における結晶方位＜２１１＞に対応する領域において前記透過光学部材を保持することを特徴とする保持装置。
【請求項３】
立方晶系の結晶材料により形成された透過光学部材の結晶方位＜１１１＞と前記透過光学部材の光軸とをほぼ一致させた状態で前記透過光学部材を保持する保持装置において、
前記透過光学部材の光軸とほぼ一致させた前記結晶方位＜１１１＞方向にほぼ垂直な面内における結晶方位＜１１０＞および結晶方位＜２１１＞から実質的に離れた領域において前記透過光学部材を保持することを特徴とする保持装置。
【請求項４】
請求の範囲第３項に記載の保持装置において、
互いに隣り合う結晶方位＜１１０＞と結晶方位＜２１１＞とのほぼ中間に対応する領域において前記透過光学部材を保持することを特徴とする保持装置。
【請求項５】
立方晶系の結晶材料により形成された透過光学部材の結晶方位＜１００＞と前記透過光学部材の光軸とをほぼ一致させた状態で前記透過光学部材を保持する保持装置において、
前記透過光学部材の光軸とほぼ一致させた前記結晶方位＜１００＞方向にほぼ垂直な面内における結晶方位＜１００＞から実質的に離れた領域において前記透過光学部材を保持することを特徴とする保持装置。
【請求項６】
請求の範囲第５項に記載の保持装置において、
前記透過光学部材の光軸とほぼ一致させた前記結晶方位＜１００＞方向にほぼ垂直な面内における結晶方位＜１１０＞に対応する領域において前記透過光学部材を保持することを特徴とする保持装置。
【請求項７】
立方晶系の結晶材料により形成された透過光学部材の結晶方位＜１００＞と前記透過光学部材の光軸とをほぼ一致させた状態で前記透過光学部材を保持する保持装置において、
前記透過光学部材の光軸とほぼ一致させた前記結晶方位＜１００＞方向にほぼ垂直な面内における結晶方位＜１００＞および結晶方位＜１１０＞から実質的に離れた領域において前記透過光学部材を保持することを特徴とする保持装置。
【請求項８】
請求の範囲第７項に記載の保持装置において、
互いに隣り合う結晶方位＜１００＞と結晶方位＜１１０＞とのほぼ中間に対応する領域において前記透過光学部材を保持することを特徴とする保持装置。
【請求項９】
請求の範囲第１項乃至第８項のいずれか１項に記載の保持装置により保持された前記透過光学部材を備えていることを特徴とする光学系。
【請求項１０】
マスクを照明するための請求の範囲第９項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１１】
請求の範囲第９項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１２】
請求の範囲第９項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１３】
マスクに形成されたパターンを、請求の範囲第９項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】
【技術分野】  本発明は、保持装置、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おける蛍石レンズの保持に関するものである。
【背景技術】  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、露光光を短波長化するとともに、ＮＡ（投影光学系の開口数）を大きく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。
たとえば波長が２００ｎｍ以下の真空紫外域の光、特に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多用せざるを得ない。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。蛍石は、立方晶系（等軸晶系）に属する結晶材料であり、結晶学的には等方的で、複屈折が実質的にないと思われていた。
しかしながら、最近、このように波長の短い紫外線に対しては、蛍石においても、固有複屈折が存在することが報告されている。具体的には、蛍石の固有複屈折は、結晶方位＜１１１＞および結晶方位＜１００＞ではほぼ零であるが、その他の結晶方位では実質的に零でない値を有する。
特に、結晶方位［１１０］，［−１−１０］，［−１１０］，［１−１０］，［１０１］，［−１０−１］，［−１０１］，［１０−１］，［０１１］，［０−１−１］，［０１−１］，［０−１１］の１２方向では、波長１５７ｎｍの光に対して最大で１１．２ｎｍ／ｃｍ、波長１９３ｎｍの光に対して最大で３．４ｎｍ／ｃｍの複屈折の値を有する。電子デバイスの製造に用いられる投影光学系のような超高精度の光学系においては、レンズ材料の複屈折に伴って生じる収差は致命的であり、固有複屈折の影響を実質的に回避したレンズ構成およびレンズ設計の採用が不可欠である。
そこで、一対の蛍石レンズの光軸と結晶方位＜１１１＞とを一致させ、且つ光軸を中心として一対の蛍石レンズを約６０度だけ相対的に回転させることにより複屈折の影響を低減する手法が提案されている。また、一対の蛍石レンズの光軸と結晶方位＜１００＞とを一致させ、且つ光軸を中心として一対の蛍石レンズを約４５度だけ相対的に回転させることにより複屈折の影響を低減する手法も提案されている。しかしながら、従来技術では、蛍石における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。
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、蛍石のような立方晶系の結晶材料における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装置を提供することを目的とする。
また、本発明では、蛍石のような立方晶系の結晶材料における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装置を用いて、複屈折の影響を実質的に受けることなく、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。
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、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。
【発明の開示】
前記課題を解決するために、本発明の第１形態では、立方晶系の結晶材料により形成された透過光学部材の結晶方位＜１１１＞と前記透過光学部材の光軸とをほぼ一致させた状態で前記透過光学部材を保持する保持装置において、
前記透過光学部材の光軸とほぼ一致させた前記結晶方位＜１１１＞方向にほぼ垂直な面内における結晶方位＜１１０＞から実質的に離れた領域において前記透過光学部材を保持することを特徴とする保持装置を提供する。この場合、前記透過光学部材の光軸とほぼ一致させた前記結晶方位＜１１１＞方向にほぼ垂直な面内における結晶方位＜２１１＞に対応する領域において前記透過光学部材を保持することが好ましい。
本発明の第２形態では、立方晶系の結晶材料により形成された透過光学部材の結晶方位＜１１１＞と前記透過光学部材の光軸とをほぼ一致させた状態で前記透過光学部材を保持する保持装置において、
前記透過光学部材の光軸とほぼ一致させた前記結晶方位＜１１１＞方向にほぼ垂直な面内における結晶方位＜１１０＞および結晶方位＜２１１＞から実質的に離れた領域において前記透過光学部材を保持することを特徴とする保持装置を提供する。この場合、互いに隣り合う結晶方位＜１１０＞と結晶方位＜２１１＞とのほぼ中間に対応する領域において前記透過光学部材を保持することが好ましい。
本発明の第３形態では、立方晶系の結晶材料により形成された透過光学部材の結晶方位＜１００＞と前記透過光学部材の光軸とをほぼ一致させた状態で前記透過光学部材を保持する保持装置において、
前記透過光学部材の光軸とほぼ一致させた前記結晶方位＜１００＞方向にほぼ垂直な面内における結晶方位＜１００＞から実質的に離れた領域において前記透過光学部材を保持することを特徴とする保持装置を提供する。この場合、前記透過光学部材の光軸とほぼ一致させた前記結晶方位＜１００＞方向にほぼ垂直な面内における結晶方位＜１１０＞に対応する領域において前記透過光学部材を保持することが好ましい。
本発明の第４形態では、立方晶系の結晶材料により形成された透過光学部材の結晶方位＜１００＞と前記透過光学部材の光軸とをほぼ一致させた状態で前記透過光学部材を保持する保持装置において、
前記透過光学部材の光軸とほぼ一致させた前記結晶方位＜１００＞方向にほぼ垂直な面内における結晶方位＜１００＞および結晶方位＜１１０＞から実質的に離れた領域において前記透過光学部材を保持することを特徴とする保持装置を提供する。この場合、互いに隣り合う結晶方位＜１００＞と結晶方位＜１１０＞とのほぼ中間に対応する領域において前記透過光学部材を保持することが好ましい。
本発明の第５形態では、第１形態〜第４形態の保持装置により保持された前記透過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。
本発明の第６形態では、マスクを照明するための第５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。
本発明の第７形態では、第５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。
本発明の第８形態では、第５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。
本発明の第９形態では、マスクに形成されたパターンを、第５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。
【図面の簡単な説明】  第１図は、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。
第２図は、蛍石の結晶方位について説明する図である。
第３Ａ図は、蛍石レンズの光軸と結晶方位＜１１１＞とを一致させた状態を示す図であって、光軸と直交する面に対して垂直な垂直結晶面｛１１０｝を示している。
第３Ｂ図は、蛍石レンズの光軸と結晶方位＜１１１＞とを一致させた状態を示す図であって、光軸と直交する面に対して傾斜した斜め結晶面｛１００｝、｛１１１｝および｛１１０｝を示している。
第４Ａ図は、蛍石レンズの光軸と結晶方位［１００］とを一致させた状態を示す図であって、光軸と直交する面に対して垂直な垂直結晶面｛１００｝および｛１１０｝を示している。
第４Ｂ図は、蛍石レンズの光軸と結晶方位［１００］とを一致させた状態を示す図であって、光軸と直交する面に対して傾斜した斜め結晶面｛１１１｝および｛１１０｝を示している。
第５図は、本実施形態の保持部における蛍石レンズの保持形態を模式的に示す図である。
第６図は、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。
第７図は、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。
【発明を実施するための最良の形態】  本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。
第１図は、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、第１図において、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第１図の紙面に平行にＹ軸を、第１図の紙面に垂直に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。
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。
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。
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、蛍石で形成された一対のレンズ、すなわち蛍石レンズＬａおよびＬｂを含む多数のレンズを備えている。蛍石レンズＬａおよびＬｂは、保持部（保持装置）ＨａおよびＨｂによりそれぞれ保持されている。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。
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。
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。
上述したように、照明光学系ＩＬ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。
第２図は、蛍石の結晶方位について説明する図である。第２図を参照すると、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。
第２図では、結晶軸＋ａ１、結晶軸＋ａ２および結晶軸＋ａ３で規定される空間における結晶方位のみを図示しているが、他の空間においても同様に結晶方位が規定される。蛍石では、第２図中実線で示す結晶方位［１１１］、およびこれと結晶学的に等価な不図示の結晶方位［−１−１−１］，［−１１１］，［１−１−１］［１−１１］，［−１１−１］，［１１−１］，［−１−１１］では、複屈折がほぼ零（最小）である。同様に、第２図中実線で示す結晶方位［１００］，［０１０］，［００１］およびこれと結晶学的に等価な不図示の結晶方位［−１００］，［０−１０］，［００−１］においても、複屈折がほぼ零（最小）である。一方、第２図中破線で示す結晶方位［１１０］，［１０１］，［０１１］，およびこれと結晶学的に等価な不図示の結晶方位［−１−１０］，［−１０−１］，［０−１−１］，［−１１０］，［１−１０］，［−１０１］，［１０−１］，［０１−１］，［０−１１］方向では、複屈折が最大である。
なお、本願明細書中において、「ある結晶方位と結晶学的に等価な結晶方位」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］が結晶学的に等価な結晶方位である。本願明細書では、結晶方位［ｕｖｗ］およびこれと結晶学的に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］およびこれと結晶学的に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。
一般に、蛍石のような結晶構造の結晶材料では、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。また、高温時（例えば２００°Ｃ程度以上）には、結晶方位＜１１１＞と直交する結晶面｛１１１｝に沿って滑りが発生し易い。さらに、高温時（例えば２００°Ｃ程度以上）には、結晶方位＜１１０＞と直交する結晶面｛１１０｝に沿って滑りが発生し易い。ただし、結晶面｛１１０｝の方が結晶面｛１１１｝よりも滑りが発生しにくい。
次に、複屈折の影響を受けにくいレンズ構成を実現する手法について簡単に説明する。第１手法では、一対の蛍石レンズ（一般には蛍石で形成された透過光学部材）の光軸と結晶方位＜１１１＞とを一致させ、且つ光軸を中心として一対の蛍石レンズを約６０度だけ相対的に回転させる。ここで、一方の蛍石レンズと他方の蛍石レンズとを光軸を中心として約６０度だけ相対的に回転させるとは、一方の蛍石レンズおよび他方の蛍石レンズにおける光軸とは異なる方向に向けられる所定の結晶方位（たとえば結晶方位［−１１１］、［１１−１］、または［１−１１］）同士の光軸を中心とした相対的な角度が約６０度であることを意味する。
具体的には、たとえば一方の蛍石レンズにおける結晶方位［−１１１］と、他方の蛍石レンズにおける結晶方位［−１１１］との光軸を中心とした相対的な角度が約６０度であることを意味する。そして、光軸を中心として約６０度だけ相対的に回転させるということは、光軸を中心として約６０度＋（ｎ×１２０度）だけ相対的に回転させること、すなわち６０度、１８０度、または３００度・・・だけ相対的に回転させることと同じ意味である（ここで、ｎは整数である）。
第２手法では、一対の蛍石レンズの光軸と結晶方位＜１００＞とを一致させ、且つ光軸を中心として一対の蛍石レンズを約４５度だけ相対的に回転させる。ここで、一方の蛍石レンズと他方の蛍石レンズとを光軸を中心として約４５度だけ相対的に回転させるとは、一方の蛍石レンズおよび他方の蛍石レンズにおける光軸とは異なる方向に向けられる所定の結晶方位（たとえば結晶方位［０１０］，［００１］，［０１１］または［０１−１］）同士の光軸を中心とした相対的な角度が約４５度であることを意味する。
具体的には、たとえば一方の蛍石レンズにおける結晶方位［０１０］と、他方の蛍石レンズにおける結晶方位［０１０］との光軸を中心とした相対的な角度が約４５度であることを意味する。そして、光軸を中心として約４５度だけ相対的に回転させるということは、光軸を中心として約４５度＋（ｎ×９０度）だけ相対的に回転させること、すなわち４５度、１３５度、２２５度、または３１５度・・・だけ相対的に回転させることと同じ意味である（ここで、ｎは整数である）。
そこで、本実施形態では、複屈折の影響を受けにくくするために、一対の蛍石レンズＬａおよびＬｂの光軸と結晶方位＜１１１＞とを一致させ、且つ光軸を中心として一対の蛍石レンズＬａとＬｂとを約６０度だけ相対的に回転させている。あるいは、複屈折の影響を受けにくくするために、一対の蛍石レンズＬａおよびＬｂの光軸と結晶方位＜１００＞とを一致させ、且つ光軸を中心として一対の蛍石レンズＬａとＬｂとを約４５度だけ相対的に回転させている。
第３Ａ図は、蛍石レンズの光軸と結晶方位＜１１１＞とを一致させた状態を示す図であって、光軸と直交する面（蛍石レンズの光軸と一致させた結晶方位＜１１１＞方向に垂直な面）に対して垂直な垂直結晶面｛１１０｝を示している。第３Ｂ図は、蛍石レンズの光軸と結晶方位＜１１１＞とを一致させた状態を示す図であって、光軸と直交する面（蛍石レンズの光軸と一致させた結晶方位＜１１１＞方向に垂直な面）に対して傾斜した斜め結晶面｛１００｝、｛１１１｝および｛１１０｝を示している。なお、第３Ｂ図では、蛍石レンズの光軸Ｏと直交する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｝と３種類の結晶面｛１１１｝と３種類の結晶面｛１１０｝とが存在する。第３Ａ図および第３Ｂ図を参照すると、蛍石レンズの光軸Ｏと結晶方位＜１１１＞とを一致させた状態において、光軸Ｏを中心とした蛍石レンズの円筒外周面１０は光軸Ｏを中心とした円として表わされている。この場合、第３Ａ図に示すように、光軸Ｏと直交する面（第３Ａ図および第３Ｂ図の紙面に平行な面）に対して垂直な垂直結晶面として、３種類の結晶面｛１１０｝が存在する。ここで、光軸Ｏと直交する面と垂直結晶面｛１１０｝との交差線を表わす線１１ａ〜１１ｃは、垂直結晶面｛１１０｝の絶対的な位置を示すものではなく、線１１ａ〜１１ｃに平行な任意の線に沿って垂直結晶面｛１１０｝が無限に存在することになる。
一方、第３Ｂ図に示すように、光軸Ｏと直交する面と斜め結晶面｛１００｝との交差線、光軸Ｏと直交する面と斜め結晶面｛１１１｝との交差線、および光軸Ｏと直交する面と斜め結晶面｛１１０｝との交差線は互いに一致する。これらの交差線を表わす線１２ａ〜１２ｃは、斜め結晶面｛１００｝、斜め結晶面｛１１１｝および斜め結晶面｛１１０｝の絶対的な位置を示すものではなく、線１２ａ〜１２ｃに平行な任意の線に沿って斜め結晶面｛１００｝、斜め結晶面｛１１１｝および斜め結晶面｛１１０｝が無限に存在することになる。
上述したように、蛍石では、結晶面｛１００｝に沿って最も滑りが発生し易く、高温時には結晶面｛１１１｝および結晶面｛１１０｝に沿って滑りが発生し易い。したがって、第３Ｂ図を参照すると、斜め結晶面｛１００｝と円筒外周面１０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１０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（小円で示す）１３において蛍石レンズを紙面と直交する方向で保持すると、最も滑りが発生し易いことになる。また、斜め結晶面｛１１１｝と円筒外周面１０とが光軸Ｏと直交する面においてほぼ９０度で交わる６つの特定領域（小円で示す）１４において蛍石レンズを紙面と直交する方向で保持すると、高温時に滑りが発生し易いことになる。
さらに、斜め結晶面｛１１０｝と円筒外周面１０とが光軸Ｏと直交する面においてほぼ９０度で交わる６つの特定領域（小円で示す）１５において蛍石レンズを紙面と直交する方向で保持すると、高温時に滑りが発生し易いことになる。なお、６つの特定領域１３と６つの特定領域１４と６つの特定領域１５とは一致する。一方、第３Ａ図を参照すると、垂直結晶面｛１１０｝と円筒外周面１０とが光軸Ｏと直交する面においてほぼ９０度で交わる６つの特定領域（小円で示す）１６において蛍石レンズを紙面と直交する方向で保持すると、高温時に滑りが発生し易いことになる。
そこで、本実施形態の保持部（Ｈａ，Ｈｂ）では、蛍石レンズ（Ｌａ，Ｌｂ）の光軸Ｏと結晶方位＜１１１＞とを一致させる場合、互いに隣り合う第１特定領域（１３，１４，１５）と第２特定領域（１６）との外周方向に沿ったほぼ中間領域（小円で示す）１７（第３Ｂ図を参照）において蛍石レンズ（Ｌａ，Ｌｂ）を紙面と直交する方向で保持している。ただし、前述したように、第３Ａ図においては、線１１ａ〜１１ｃに平行な線に沿って垂直面｛１１０｝が無限に存在し、第３Ｂ図においては、線１２ａ〜１２ｃに平行な任意の線に沿って斜め結晶面｛１００｝、斜め結晶面｛１１１｝及び斜め結晶面｛１１０｝が無限に存在するのであるから、蛍石レンズ（Ｌａ，Ｌｂ）を紙面と直交する方向で保持する場合には、各線１１ａ〜１１ｃに平行な同一直線上にある２つの中間領域や、各線１２ａ〜１２ｃに平行な同一直線上にある２つの中間領域１７で保持すると滑りが発生する可能性がある。そこで、各線１１ａ〜１１ｃに平行な同一直線上にない中間領域、及び各線１２ａ〜１２ｃに平行な同一直線上にない中間領域１７において蛍石レンズ（Ｌａ，Ｌｂ）を紙面と直交する方向で保持すればよい。例えば、複数の中間領域のうち、約１２０°間隔にある中間領域１７で、蛍石レンズを保持することが好ましい。ここで、第１特定領域（１３，１４，１５）は結晶方位＜１１０＞に対応する領域であり、第２特定領域（１６）は結晶方位＜２１１＞に対応する領域である。したがって、中間領域１７は、結晶方位＜１１０＞と結晶方位＜２１１＞とのほぼ中間に対応する領域である。
あるいは、本実施形態の保持部（Ｈａ，Ｈｂ）では、蛍石レンズ（Ｌａ，Ｌｂ）の光軸Ｏと結晶方位＜１１１＞とを一致させる場合において高温時における滑りの発生を考慮する必要のない場合、滑りが発生しにくくなるように、互いに隣り合う２つの第１特定領域（１３，１４，１５）の外周方向に沿ったほぼ中間領域（小円で示す）１８（第３Ｂ図を参照）において蛍石レンズ（Ｌａ，Ｌｂ）を紙面と直交する方向で保持している。なお、第３Ａ図と第３Ｂ図とを比較するとわかるように、中間領域１８は第２特定領域（１６）と一致し、結晶方位＜２１１＞に対応する領域である。
第４Ａ図は、蛍石レンズの光軸と結晶方位［１００］とを一致させた状態を示す図であって、光軸と直交する面（蛍石レンズの光軸と一致させた結晶方位＜１００＞方向に垂直な面）に対して垂直な垂直結晶面｛１００｝および｛１１０｝を示している。第４Ｂ図は、蛍石レンズの光軸と結晶方位［１００］とを一致させた状態を示す図であって、光軸と直交する面（蛍石レンズの光軸と一致させた結晶方位＜１００＞方向に垂直な面）に対して傾斜した斜め結晶面｛１１１｝および｛１１０｝を示している。なお、第４Ｂ図では、蛍石レンズの光軸Ｏと直交する面に対して傾斜した斜め結晶面として、４種類の結晶面｛１１１｝と４種類の結晶面｛１１０｝とが存在する。第４Ａ図および第４Ｂ図を参照すると、蛍石レンズの光軸Ｏと結晶方位＜１００＞とを一致させた状態において、光軸Ｏを中心とした蛍石レンズの円筒外周面２０は光軸Ｏを中心とした円として表わされている。この場合、第４Ａ図に示すように、光軸Ｏと直交する面（第４Ａ図および第４Ｂ図の紙面に平行な面）に対して垂直な垂直結晶面として、２種類の結晶面｛１００｝と２種類の｛１１０｝とが存在する。
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２１ａおよび２１ｂは、垂直結晶面｛１００｝の絶対的な位置を示すものではなく、線２１ａおよび２１ｂ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。また、光軸Ｏと直交する面と垂直結晶面｛１１０｝との交差線を表わす線２２ａおよび２２ｂは、垂直結晶面｛１１０｝の絶対的な位置を示すものではなく、線２２ａおよび２２ｂに平行な任意の線に沿って垂直結晶面｛１１０｝が無限に存在することになる。
一方、第４Ｂ図に示すように、光軸Ｏと直交する面と斜め結晶面｛１１１｝との交差線を表わす線２３ａおよび２３ｂは、斜め結晶面｛１１１｝の絶対的な位置を示すものではなく、線２３ａおよび２３ｂに平行な任意の線に沿って斜め結晶面｛１１１｝が無限に存在することになる。また、光軸Ｏと直交する面と斜め結晶面｛１１０｝との交差線を表わす線２４ａおよび２４ｂは、斜め結晶面｛１１０｝の絶対的な位置を示すものではなく、線２４ａおよび２４ｂに平行な任意の線に沿って斜め結晶面｛１１０｝が無限に存在することになる。
上述したように、蛍石では、結晶面｛１００｝に沿って最も滑りが発生し易く、高温時には結晶面｛１１１｝および結晶面｛１１０｝に沿って滑りが発生し易い。したがって、第４Ａ図を参照すると、垂直結晶面｛１００｝と円筒外周面２０とが光軸Ｏと直交する面においてほぼ９０度で交わる４つの領域（小円で示す）２５において蛍石レンズを紙面と直交する方向で保持すると、最も滑りが発生し易いことになる。また、垂直結晶面｛１１０｝と円筒外周面２０とが光軸Ｏと直交する面においてほぼ９０度で交わる４つの領域（小円で示す）２６において蛍石レンズを紙面と直交する方向で保持すると、高温時に滑りが発生し易いことになる。
一方、第４Ｂ図を参照すると、斜め結晶面｛１１１｝と円筒外周面２０とが光軸Ｏと直交する面においてほぼ９０度で交わる４つの領域（小円で示す）２７において蛍石レンズを紙面と直交する方向で保持すると、高温時に滑りが発生し易いことになる。また、斜め結晶面｛１１０｝と円筒外周面２０とが光軸Ｏと直交する面においてほぼ９０度で交わる４つの領域（小円で示す）２８において蛍石レンズを紙面と直交する方向で保持すると、高温時に滑りが発生し易いことになる。なお、４つの領域２５と４つの領域２８とは一致し、４つの領域２６と４つの領域２７とは一致する。
そこで、本実施形態の保持部（Ｈａ，Ｈｂ）では、蛍石レンズ（Ｌａ，Ｌｂ）の光軸Ｏと結晶方位＜１００＞とを一致させる場合、滑りが発生しにくくなるように、互いに隣り合う第１特定領域（２５，２８）と第２特定領域（２６，２７）との外周方向に沿ったほぼ中間領域（小円で示す）２９（第４Ｂ図を参照）において蛍石レンズ（Ｌａ，Ｌｂ）を紙面と直交する方向で保持している。ただし、前述したように、第４Ａ図においては、線２１ａおよび２１ｂに平行な任意の線に沿って垂直結晶面｛１００｝が無限に存在し、また、線２２ａおよび２２ｂに平行な任意の線に沿って垂直結晶面｛１１０｝が無限に存在する。第４Ｂ図においては、線２３ａおよび２３ｂに平行な任意の線に沿って斜め結晶面｛１１１｝が無限に存在し、線２４ａおよび２４ｂに平行な任意の線に沿って斜め結晶面｛１１０｝が無限に存在する。したがって、蛍石レンズ（Ｌａ，Ｌｂ）を紙面と直交する方向で保持する場合には、各線２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ、２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂに平行な同一直線上にある２つの中間領域２９で保持すると滑りが発生する可能性がある。そこで、各線に平行な同一線上にない中間領域２９において蛍石レンズ（Ｌａ，Ｌｂ）を紙面と直交する方向で保持すればよい。例えば、複数の中間領域のうち、約１２０°間隔にある中間領域２９で、蛍石レンズを保持することが好ましい。ここで、第１特定領域（２５，２８）は結晶方位＜１００＞に対応する領域であり、第２特定領域（２６，２７）は結晶方位＜１１０＞に対応する領域である。したがって、中間領域２９は、結晶方位＜１００＞と結晶方位＜１１０＞とのほぼ中間に対応する領域である。
あるいは、本実施形態の保持部（Ｈａ，Ｈｂ）では、蛍石レンズ（Ｌａ，Ｌｂ）の光軸Ｏと結晶方位＜１００＞とを一致させる場合において高温時における滑りの発生を考慮する必要のない場合、滑りが発生しにくくなるように、互いに隣り合う２つの領域２５の外周方向に沿ったほぼ中間領域すなわち領域２６（第４Ａ図を参照）において蛍石レンズ（Ｌａ，Ｌｂ）を紙面と直交する方向で保持している。上述したように、領域２６は結晶方位＜１１０＞に対応する領域である。
こうして、本実施形態では、滑りを考慮して適切な箇所で蛍石レンズ（Ｌａ，Ｌｂ）を保持しているので、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、滑りに起因する蛍石レンズ（Ｌａ，Ｌｂ）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。
なお、蛍石レンズ（Ｌａ，Ｌｂ）の光軸Ｏと結晶方位＜１１１＞とを一致させる場合、中間領域１７において蛍石レンズ（Ｌａ，Ｌｂ）を保持しなくても、第１特定領域（１３，１４，１５）および第２特定領域（１６）から外周方向に沿って実質的に離れた領域において（すなわち結晶方位＜１１０＞および結晶方位＜２１１＞から実質的に離れた領域において）蛍石レンズ（Ｌａ，Ｌｂ）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、蛍石レンズ（Ｌａ，Ｌｂ）の光軸Ｏと結晶方位＜１１１＞とを一致させる場合において高温時における滑りの発生を考慮する必要のない場合には、中間領域１８において蛍石レンズ（Ｌａ，Ｌｂ）を保持しなくても、第１特定領域（１３，１４，１５）から外周方向に沿って実質的に離れた領域において（すなわち結晶方位＜１１０＞から実質的に離れた領域において）蛍石レンズ（Ｌａ，Ｌｂ）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。
一方、蛍石レンズ（Ｌａ，Ｌｂ）の光軸Ｏと結晶方位＜１００＞とを一致させる場合、中間領域２９において蛍石レンズ（Ｌａ，Ｌｂ）を保持しなくても、第１特定領域（２５，２８）および第２特定領域（２６，２７）から外周方向に沿って実質的に離れた領域において（すなわち結晶方位＜１００＞および結晶方位＜１１０＞から実質的に離れた領域において）蛍石レンズ（Ｌａ，Ｌｂ）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、蛍石レンズ（Ｌａ，Ｌｂ）の光軸Ｏと結晶方位＜１００＞とを一致させる場合において高温時における滑りの発生を考慮する必要のない場合には、領域２６において蛍石レンズ（Ｌａ，Ｌｂ）を保持しなくても、特定領域２５から外周方向に沿って実質的に離れた領域において（すなわち結晶方位＜１００＞から実質的に離れた領域において）蛍石レンズ（Ｌａ，Ｌｂ）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。
なお、第３Ａ図および第３Ｂ図並びに第４Ａ図および第４Ｂ図では、蛍石レンズ（Ｌａ，Ｌｂ）が光軸Ｏを中心とした円筒外周面１０および２０を有するが、蛍石レンズ（Ｌａ，Ｌｂ）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。
第５図は、本実施形態の保持部における蛍石レンズの保持形態を模式的に示す図である。第５図を参照すると、蛍石レンズ（Ｌａ，Ｌｂ）の保持領域であるフランジ部ＦＲが平行平面状に切削加工され、たとえば適当な金属からなる一対の平行平面板３０を介して挟持されている。すなわち、本実施形態の保持部（Ｈａ，Ｈｂ）では、周知の従来技術にしたがって、蛍石レンズ（Ｌａ，Ｌｂ）のフランジ部ＦＲを一対の平行平面板３０を介して押圧するような形態で蛍石レンズ（Ｌａ，Ｌｂ）を保持している。また、平行平面板３０を、この平行平面板３０の長手方向をフランジの接線方向に平行に配置することによって、滑りが発生しやすい結晶面に対して、平行な力が加わり難くなり、滑りの発生を抑制することができる。平行平面板３０を介して蛍石レンズを保持する場合も、蛍石レンズのフランジ部を３ヶ所で保持することが望ましい。
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第６図のフローチャートを参照して説明する。
先ず、第６図のステップ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１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。
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。
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、第７図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。第７図において、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。
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。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。
なお、上述の実施形態では、立方晶系の結晶材料として蛍石を用いているが、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）のような立方晶系の結晶材料に対して本発明を適用することもできる。
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。
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。
【産業上の利用の可能性】
以上説明したように、本発明の保持装置では、蛍石のような立方晶系の結晶材料における滑りを考慮して適切な箇所で光学部材を保持しているので、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、本発明の保持装置を用いる光学系では、複屈折の影響を実質的に受けることなく、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。
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、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１】
2004090954.tif 000003
【図２】
2004090954.tif 000004
2004090954.tif 000005
2004090954.tif 000006
【図５】
2004090954.tif 000007
【図６】
2004090954.tif 000008
【図７】
2004090954.tif 000009
【国際調査報告】
2004090954.tif 000010
2004090954.tif 000011
2004090954.tif 000012