JPH10260349A - 紫外線レーザ用結像光学系 - Google Patents
紫外線レーザ用結像光学系Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高純度な合成石英ガラスやフッ化カルシウム
結晶を用いて光学系を製作しても、スループットの高い
結像光学系を組み上げることが容易ではなかった。 【解決手段】 石英ガラスからなる光学部材とフッ化カ
ルシウム結晶からなる光学部材とから構成された紫外線
レーザ用結像光学系において、石英ガラスおよびフッ化
カルシウム結晶中のいずれのナトリウム濃度も０．１ｐ
ｐｍ以下に設定する。
結晶を用いて光学系を製作しても、スループットの高い
結像光学系を組み上げることが容易ではなかった。 【解決手段】 石英ガラスからなる光学部材とフッ化カ
ルシウム結晶からなる光学部材とから構成された紫外線
レーザ用結像光学系において、石英ガラスおよびフッ化
カルシウム結晶中のいずれのナトリウム濃度も０．１ｐ
ｐｍ以下に設定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばＡｒＦエキ
シマレーザリソグラフィ装置、ＡｒＦエキシマレーザＣ
ＶＤ装置、ＡｒＦエキシマレーザ加工装置などに組み込
まれている、波長193nmのＡｒＦエキシマレーザを光源
とした各種の光学系、あるいは波長200nm以下の紫外、
真空紫外線あるいは同波長領域のレーザを光源とした照
明光学系あるいは投影光学系などの結像光学系に関する
ものである。
シマレーザリソグラフィ装置、ＡｒＦエキシマレーザＣ
ＶＤ装置、ＡｒＦエキシマレーザ加工装置などに組み込
まれている、波長193nmのＡｒＦエキシマレーザを光源
とした各種の光学系、あるいは波長200nm以下の紫外、
真空紫外線あるいは同波長領域のレーザを光源とした照
明光学系あるいは投影光学系などの結像光学系に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、シリコン等のウエハ上に集積回路
の微細パターンを露光・転写する光リソグラフィ技術に
おいては、ステッパと呼ばれる縮小投影型露光装置が用
いられる。このステッパの光学系は、光源の光を集積回
路パターンが描かれたレチクル上に均一に照明する照明
光学系と、レチクルの集積回路パターンを例えば五分の
一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。このような光を用いて集積回路パタ
ーンをウエハ上に転写する装置を総称して光リソグラフ
ィ装置と呼ぶことにする。ウエハ上の転写パターンの解
像度は近年のＬＳＩの高集積化に伴ってより高くする必
要がある。このとき、転写パターンの解像度は投影光学
レンズ系の開口数および光源の波長の逆数に比例すた
め、開口数を大きくするか光源の波長を短くすることに
より高解像度を得ることが可能である。しかし、レンズ
の開口数にはレンズ製造上の限界があるため、解像度を
高めるためには光源の波長を短くするしかない。このた
め、ステッパの光源はｇ線（436nm）からｉ線（365n
m）、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。特に、64、
256メガビットあるいは1、4ギガビット以上の記憶容量
をもつＤＲＡＭなどの超ＬＳＩを製造するためには、ス
テッパの解像度の指標であるラインアンドスペースを0.
3μm以下にする必要がある。この場合に光源はエキシマ
レーザなどの250nm以下の紫外、真空紫外線を用いるし
かない。一般に、ｉ線より長波長の光源を用いたステッ
パの照明光学系あるいは投影光学系のレンズ部材として
用いられる光学ガラスは、ｉ線よりも短い波長領域では
光透過率が急激に低下し、特に250nm以下の波長領域で
はほとんどの光学ガラスでは透過しなくなってしまう。
そのため、エキシマレーザを光源としたステッパの光学
系に使用可能なガラス材料は石英ガラスのみである。ま
た、結晶材料では、紫外から真空紫外線に至るまで高透
過性を有し、光学的に等方性で、かつ大型単結晶の育成
可能なフッ化カルシウム結晶のみである。この２つの材
料はＡｒＦエキシマレーザの結像光学系で色収差及び単
色収差の補正を行う上で不可欠な材料である。
の微細パターンを露光・転写する光リソグラフィ技術に
おいては、ステッパと呼ばれる縮小投影型露光装置が用
いられる。このステッパの光学系は、光源の光を集積回
路パターンが描かれたレチクル上に均一に照明する照明
光学系と、レチクルの集積回路パターンを例えば五分の
一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。このような光を用いて集積回路パタ
ーンをウエハ上に転写する装置を総称して光リソグラフ
ィ装置と呼ぶことにする。ウエハ上の転写パターンの解
像度は近年のＬＳＩの高集積化に伴ってより高くする必
要がある。このとき、転写パターンの解像度は投影光学
レンズ系の開口数および光源の波長の逆数に比例すた
め、開口数を大きくするか光源の波長を短くすることに
より高解像度を得ることが可能である。しかし、レンズ
の開口数にはレンズ製造上の限界があるため、解像度を
高めるためには光源の波長を短くするしかない。このた
め、ステッパの光源はｇ線（436nm）からｉ線（365n
m）、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。特に、64、
256メガビットあるいは1、4ギガビット以上の記憶容量
をもつＤＲＡＭなどの超ＬＳＩを製造するためには、ス
テッパの解像度の指標であるラインアンドスペースを0.
3μm以下にする必要がある。この場合に光源はエキシマ
レーザなどの250nm以下の紫外、真空紫外線を用いるし
かない。一般に、ｉ線より長波長の光源を用いたステッ
パの照明光学系あるいは投影光学系のレンズ部材として
用いられる光学ガラスは、ｉ線よりも短い波長領域では
光透過率が急激に低下し、特に250nm以下の波長領域で
はほとんどの光学ガラスでは透過しなくなってしまう。
そのため、エキシマレーザを光源としたステッパの光学
系に使用可能なガラス材料は石英ガラスのみである。ま
た、結晶材料では、紫外から真空紫外線に至るまで高透
過性を有し、光学的に等方性で、かつ大型単結晶の育成
可能なフッ化カルシウム結晶のみである。この２つの材
料はＡｒＦエキシマレーザの結像光学系で色収差及び単
色収差の補正を行う上で不可欠な材料である。
【０００３】石英ガラスやフッ化カルシウム結晶を波長
193nmのＡｒＦエキシマレーザリソグラフィ装置の照明
光学系あるいは投影光学系などの結像光学系で用いる場
合、集積回路パターンを大きな面積で高解像度で露光す
るためには、光学部材の屈折率均質性、歪が高品質であ
ると同時に、透過率が非常に優れている必要がある。例
えば、投影光学系には収差補正のために非常に多くの曲
率を有するレンズが必要になり、そのため、投影光学系
全体の総光路長が1000mm以上にも及ぶ場合がある。ま
た、照明光学系では、総光路長は投影光学系の場合より
短くなるものの、照射されるＡｒＦエキシマレーザ光の
エネルギー密度が高くなる。したがって、光学系の各部
材には高い内部透過率が必要である。各部材の高い内部
透過率によって光学系全体の高スループット（光学系全
体の透過率）が達成される。上述のような紫外線レーザ
用結像光学系で使用される、高品質な石英ガラスやフッ
化カルシウム結晶の製造法は限定されている。
193nmのＡｒＦエキシマレーザリソグラフィ装置の照明
光学系あるいは投影光学系などの結像光学系で用いる場
合、集積回路パターンを大きな面積で高解像度で露光す
るためには、光学部材の屈折率均質性、歪が高品質であ
ると同時に、透過率が非常に優れている必要がある。例
えば、投影光学系には収差補正のために非常に多くの曲
率を有するレンズが必要になり、そのため、投影光学系
全体の総光路長が1000mm以上にも及ぶ場合がある。ま
た、照明光学系では、総光路長は投影光学系の場合より
短くなるものの、照射されるＡｒＦエキシマレーザ光の
エネルギー密度が高くなる。したがって、光学系の各部
材には高い内部透過率が必要である。各部材の高い内部
透過率によって光学系全体の高スループット（光学系全
体の透過率）が達成される。上述のような紫外線レーザ
用結像光学系で使用される、高品質な石英ガラスやフッ
化カルシウム結晶の製造法は限定されている。
【０００４】まず、石英ガラスの場合は、直接法と呼ば
れる気相合成法が利用されており、この方法で製造され
た石英ガラスを特に合成石英ガラスと呼ぶ。この直接法
は、原料に四塩化ケイ素などの高純度のケイ素化合物を
用い、原料を酸素水素火炎で加水分解して石英ガラス微
粒子（スート）を形成させ、それを回転、揺動、引き下
げを行っているターゲット上で堆積、溶融、透明化を一
気に行うことによって石英ガラス塊を得る方法である。
この方法では合成で得られた石英ガラス光学部材を2000
℃付近で2次的な熱処理を行うことにより、より均質な
石英ガラスを得ようとする試みも行われている。このと
き、石英ガラスを合成する1次工程に対して、さらに熱
処理を行って所望の物性を得るので、2次的と呼んでい
る。この方法の有利な点は、天然水晶粉を電気溶融ある
いは火炎溶融して得られる溶融石英ガラスに比較して、
金属不純物が少なく高純度で、そのため波長250nm以下
の紫外線領域で高透過性を有し、さらに大口径で均質な
石英ガラス光学部材を得ることが可能であることであ
る。
れる気相合成法が利用されており、この方法で製造され
た石英ガラスを特に合成石英ガラスと呼ぶ。この直接法
は、原料に四塩化ケイ素などの高純度のケイ素化合物を
用い、原料を酸素水素火炎で加水分解して石英ガラス微
粒子（スート）を形成させ、それを回転、揺動、引き下
げを行っているターゲット上で堆積、溶融、透明化を一
気に行うことによって石英ガラス塊を得る方法である。
この方法では合成で得られた石英ガラス光学部材を2000
℃付近で2次的な熱処理を行うことにより、より均質な
石英ガラスを得ようとする試みも行われている。このと
き、石英ガラスを合成する1次工程に対して、さらに熱
処理を行って所望の物性を得るので、2次的と呼んでい
る。この方法の有利な点は、天然水晶粉を電気溶融ある
いは火炎溶融して得られる溶融石英ガラスに比較して、
金属不純物が少なく高純度で、そのため波長250nm以下
の紫外線領域で高透過性を有し、さらに大口径で均質な
石英ガラス光学部材を得ることが可能であることであ
る。
【０００５】一方、高品質なフッ化カルシウム結晶は、
例えば、るつぼ降下法（ブリッジマン法またはストック
バーガー法と呼ばれる）により得られる。この方法は、
炉内の温度分布を利用してるつぼを引き下げることによ
り、大口径で高品質な単結晶を成長させていく方法であ
る。このため、ＡｒＦエキシマレーザリソグラフィ装置
の照明光学系あるいは投影光学系などのような紫外線レ
ーザ用結像光学系においても、上述のような製法で得ら
れた合成石英ガラスやフッ化カルシウム結晶を光学系の
光学部材として用いることにより高スループットを有す
る結像光学系が得られると考えられてきた。
例えば、るつぼ降下法（ブリッジマン法またはストック
バーガー法と呼ばれる）により得られる。この方法は、
炉内の温度分布を利用してるつぼを引き下げることによ
り、大口径で高品質な単結晶を成長させていく方法であ
る。このため、ＡｒＦエキシマレーザリソグラフィ装置
の照明光学系あるいは投影光学系などのような紫外線レ
ーザ用結像光学系においても、上述のような製法で得ら
れた合成石英ガラスやフッ化カルシウム結晶を光学系の
光学部材として用いることにより高スループットを有す
る結像光学系が得られると考えられてきた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ような製造方法による合成石英ガラス及びフッ化カルシ
ウム結晶を用いて結像光学系を製作しても高スループッ
トが達成されない場合があった。特に、ＡｒＦエキシマ
レーザ用結像光学系の場合、購入の段階で高純度な合成
石英ガラスやフッ化カルシウム結晶を用いて光学系を製
作しても、実際にＡｒＦエキシマレーザ光を透過させて
みると光学系全体の透過率が非常に悪いことがしばしば
発生し、高スループットな結像光学系を組み上げること
が容易ではなかった。
ような製造方法による合成石英ガラス及びフッ化カルシ
ウム結晶を用いて結像光学系を製作しても高スループッ
トが達成されない場合があった。特に、ＡｒＦエキシマ
レーザ用結像光学系の場合、購入の段階で高純度な合成
石英ガラスやフッ化カルシウム結晶を用いて光学系を製
作しても、実際にＡｒＦエキシマレーザ光を透過させて
みると光学系全体の透過率が非常に悪いことがしばしば
発生し、高スループットな結像光学系を組み上げること
が容易ではなかった。
【０００７】そこで、本発明は、特にＡｒＦエキシマレ
ーザに対するスループットが高い結像光学系を提供する
ものである。
ーザに対するスループットが高い結像光学系を提供する
ものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、まず、各
光学部材中の金属不純物濃度に着目した。光学部材中に
金属不純物が多く含有すると紫外線に対する透過特性が
悪化するということは従来から知られている。しかし、
特にＡｒＦエキシマレーザの波長である１９３ｎｍでは
具体的にどのような不純物が吸収の支配原因になり、照
射によってどのように内部吸収が発生し、光学系のスル
ープットに影響するかについては解明されていなかっ
た。そこで、本発明者らは鋭意研究を行った結果、結像
光学系全体のスループットが、各部材中のＮａ含有量の
みに依存していることを突き止めた。すなわち、合成石
英ガラス及びフッ化カルシウム結晶という異なる材料で
構成された結像光学系であるにもかかわらず、そのスル
ープットは同一の不純物元素であるＮａ含有量のみによ
って規定できることを突き止めたわけである。しかも、
合成石英ガラス、フッ化カルシウム結晶を独立に紫外線
照射したときの透過率挙動は全く異なっているにもかか
わらず、結果的に得られる結像光学系全体のスループッ
トはＮａ含有量のみで規定できるわけである。
光学部材中の金属不純物濃度に着目した。光学部材中に
金属不純物が多く含有すると紫外線に対する透過特性が
悪化するということは従来から知られている。しかし、
特にＡｒＦエキシマレーザの波長である１９３ｎｍでは
具体的にどのような不純物が吸収の支配原因になり、照
射によってどのように内部吸収が発生し、光学系のスル
ープットに影響するかについては解明されていなかっ
た。そこで、本発明者らは鋭意研究を行った結果、結像
光学系全体のスループットが、各部材中のＮａ含有量の
みに依存していることを突き止めた。すなわち、合成石
英ガラス及びフッ化カルシウム結晶という異なる材料で
構成された結像光学系であるにもかかわらず、そのスル
ープットは同一の不純物元素であるＮａ含有量のみによ
って規定できることを突き止めたわけである。しかも、
合成石英ガラス、フッ化カルシウム結晶を独立に紫外線
照射したときの透過率挙動は全く異なっているにもかか
わらず、結果的に得られる結像光学系全体のスループッ
トはＮａ含有量のみで規定できるわけである。
【０００９】特に、フッ化カルシウム結晶はＮａ以外の
不純物、例えばＳｒなどが数１０〜数１００ｐｐｍ含有
ていても、ＡｒＦエキシマレーザ光に対するスループッ
トが０．１ｐｐｍオーダのＮａ含有量にのみ依存する事
が判明した。すなわち、Ｎａ含有量のみを低減させれば
ＡｒＦエキシマレーザ光に対する高スループットを達成
できるわけである。
不純物、例えばＳｒなどが数１０〜数１００ｐｐｍ含有
ていても、ＡｒＦエキシマレーザ光に対するスループッ
トが０．１ｐｐｍオーダのＮａ含有量にのみ依存する事
が判明した。すなわち、Ｎａ含有量のみを低減させれば
ＡｒＦエキシマレーザ光に対する高スループットを達成
できるわけである。
【００１０】そこで、本発明は、石英ガラスからなる光
学部材とフッ化カルシウム結晶からなる光学部材とから
構成された紫外線レーザ用結像光学系において、石英ガ
ラスおよびフッ化カルシウム結晶中のいずれのナトリウ
ム濃度も０．１ｐｐｍ以下に設定したことを特徴とする
紫外線レーザ用結像光学系を提供する。
学部材とフッ化カルシウム結晶からなる光学部材とから
構成された紫外線レーザ用結像光学系において、石英ガ
ラスおよびフッ化カルシウム結晶中のいずれのナトリウ
ム濃度も０．１ｐｐｍ以下に設定したことを特徴とする
紫外線レーザ用結像光学系を提供する。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明では、多数の石英ガラス、
フッ化カルシウム結晶の試験片を作製して、結像光学系
のスループットに対する部材の不純物濃度の影響を調査
した。その結果、石英ガラス、フッ化カルシウム結晶と
いう、異なる材料の組み合わせであっても、結像光学系
のスループットを支配しているのは、部材中のＮａ不純
物のみの含有量であることを突き止め、本発明に至っ
た。以下では本発明に至った理由を詳細に説明する。従
来高純度といわれる合成石英ガラスやフッ化カルシウム
結晶を用いて光学系を製作しても、実際にＡｒＦエキシ
マレーザ光を透過させてみると光学系全体の透過率が非
常に悪いことがしばしば発生し、スループットの高い像
光学系を組み上げることが容易ではなかった。この原因
には２つの理由があることを本発明者らは見い出した。
フッ化カルシウム結晶の試験片を作製して、結像光学系
のスループットに対する部材の不純物濃度の影響を調査
した。その結果、石英ガラス、フッ化カルシウム結晶と
いう、異なる材料の組み合わせであっても、結像光学系
のスループットを支配しているのは、部材中のＮａ不純
物のみの含有量であることを突き止め、本発明に至っ
た。以下では本発明に至った理由を詳細に説明する。従
来高純度といわれる合成石英ガラスやフッ化カルシウム
結晶を用いて光学系を製作しても、実際にＡｒＦエキシ
マレーザ光を透過させてみると光学系全体の透過率が非
常に悪いことがしばしば発生し、スループットの高い像
光学系を組み上げることが容易ではなかった。この原因
には２つの理由があることを本発明者らは見い出した。
【００１２】第一の点として、光学部材中に金属不純物
が多く含有すると紫外線に対する透過特性が悪化すると
いうことは従来から知られていたが、特にＡｒＦエキシ
マレーザの波長である１９３ｎｍでは具体的にどのよう
な不純物が吸収の支配原因で、かつ定量的にどの程度影
響するのかが不明であったことが挙げられる。第二の点
として、従来高純度といわれる合成石英ガラスやフッ化
カルシウム結晶を市販の分光光度計を用いて透過率測定
を行うと、ＡｒＦエキシマレーザの波長である１９３ｎ
ｍにおいても高い透過率を示すことがわかったが、実際
にＡｒＦエキシマレーザを照射している最中の、ＡｒＦ
エキシマレーザ光そのものの透過率（スループット）は
分光光度計での透過率測定値とは全く異なっている、す
なわち、分光光度計での測定時と実際のＡｒＦエキシマ
レーザ光を照射しているときとでは、合成石英ガラスや
フッ化カルシウム結晶の物性状態が全く異なっていると
いうことである。しかも合成石英ガラスとフッ化カルシ
ウム結晶ではその挙動も全く異なっているのである。
が多く含有すると紫外線に対する透過特性が悪化すると
いうことは従来から知られていたが、特にＡｒＦエキシ
マレーザの波長である１９３ｎｍでは具体的にどのよう
な不純物が吸収の支配原因で、かつ定量的にどの程度影
響するのかが不明であったことが挙げられる。第二の点
として、従来高純度といわれる合成石英ガラスやフッ化
カルシウム結晶を市販の分光光度計を用いて透過率測定
を行うと、ＡｒＦエキシマレーザの波長である１９３ｎ
ｍにおいても高い透過率を示すことがわかったが、実際
にＡｒＦエキシマレーザを照射している最中の、ＡｒＦ
エキシマレーザ光そのものの透過率（スループット）は
分光光度計での透過率測定値とは全く異なっている、す
なわち、分光光度計での測定時と実際のＡｒＦエキシマ
レーザ光を照射しているときとでは、合成石英ガラスや
フッ化カルシウム結晶の物性状態が全く異なっていると
いうことである。しかも合成石英ガラスとフッ化カルシ
ウム結晶ではその挙動も全く異なっているのである。
【００１３】以下に、ＡｒＦエキシマレーザ照射開始直
後の透過率挙動について説明する。従来、結像光学系を
作製する場合、その光学系が高スループットになるよう
に、構成する光学部材には高純度な材料を用い、所望の
紫外線レーザ波長で吸収のない材料を選定する。そのと
き、市販の分光光度計を用いて、あらかじめ光学部材の
透過率を測定しておくことによって、吸収があるかない
かを判別する。一般に分光光度計で用いられる光源の強
度は弱く、特に紫外光領域ではｎＷ＝ナノワット＝10-9
ワットオーダ以下であり、かつ連続光である。したがっ
て、光学材料の物性を変化させるようなことはあり得な
い。一方、実際の結像光学系では紫外線レーザが照射さ
れるわけであるが、このときの紫外線レーザ、特にＡｒ
Ｆエキシマレーザの場合、そのワンパルスあたりのエネ
ルギーは１マイクロジュ−ル（＝１μＪ）から数ジュー
ル（＝数Ｊ）に達する。ＡｒＦエキシマレーザのパルス
時間幅は１０〜２０ｎｓであるので、この短時間に前述
のエネルギーが光学材料に照射されるわけである。分光
光度計の光源強度を１０〜２０ｎｓの間のエネルギーに
換算すると10-17ジュールオーダ以下である。このこと
から、結像光学系に実際に照射される紫外線レーザ光の
エネルギーは非常に大きく、光学材料に物性変化をもた
らしてしまうと考えられる。さらに、実際のＡｒＦエキ
シマレーザリソグラフィ装置の場合、パルスの繰り返し
周波数を数百ヘルツ（Ｈｚ）で運転する。すなわち、光
学材料には数百Ｈｚの繰り返しで前述のエネルギーを有
するＡｒＦエキシマレーザ光が照射されるわけである。
そのため、ＡｒＦエキシマレーザが照射開始されて、数
十秒から数分で光学材料の物性が照射前に比べて変化し
てしまうのである。したがって、ＡｒＦエキシマレーザ
照射中の実際の結像光学系のスループットは、照射前に
分光光度計での透過率測定値から予測されるスループッ
トとは全く異なってしまうのである。
後の透過率挙動について説明する。従来、結像光学系を
作製する場合、その光学系が高スループットになるよう
に、構成する光学部材には高純度な材料を用い、所望の
紫外線レーザ波長で吸収のない材料を選定する。そのと
き、市販の分光光度計を用いて、あらかじめ光学部材の
透過率を測定しておくことによって、吸収があるかない
かを判別する。一般に分光光度計で用いられる光源の強
度は弱く、特に紫外光領域ではｎＷ＝ナノワット＝10-9
ワットオーダ以下であり、かつ連続光である。したがっ
て、光学材料の物性を変化させるようなことはあり得な
い。一方、実際の結像光学系では紫外線レーザが照射さ
れるわけであるが、このときの紫外線レーザ、特にＡｒ
Ｆエキシマレーザの場合、そのワンパルスあたりのエネ
ルギーは１マイクロジュ−ル（＝１μＪ）から数ジュー
ル（＝数Ｊ）に達する。ＡｒＦエキシマレーザのパルス
時間幅は１０〜２０ｎｓであるので、この短時間に前述
のエネルギーが光学材料に照射されるわけである。分光
光度計の光源強度を１０〜２０ｎｓの間のエネルギーに
換算すると10-17ジュールオーダ以下である。このこと
から、結像光学系に実際に照射される紫外線レーザ光の
エネルギーは非常に大きく、光学材料に物性変化をもた
らしてしまうと考えられる。さらに、実際のＡｒＦエキ
シマレーザリソグラフィ装置の場合、パルスの繰り返し
周波数を数百ヘルツ（Ｈｚ）で運転する。すなわち、光
学材料には数百Ｈｚの繰り返しで前述のエネルギーを有
するＡｒＦエキシマレーザ光が照射されるわけである。
そのため、ＡｒＦエキシマレーザが照射開始されて、数
十秒から数分で光学材料の物性が照射前に比べて変化し
てしまうのである。したがって、ＡｒＦエキシマレーザ
照射中の実際の結像光学系のスループットは、照射前に
分光光度計での透過率測定値から予測されるスループッ
トとは全く異なってしまうのである。
【００１４】本発明者らは前述のようなＡｒＦエキシマ
レーザ照射開始直後の透過率変動について、合成石英ガ
ラスとフッ化カルシウム結晶それぞれについて詳細に調
査した。その結果、それらのＡｒＦエキシマレーザ照射
開始直後の透過率挙動は全く異なっていることがわかっ
た。まず、多数の合成石英ガラス試料について調査した
ところ、合成石英ガラスにＡｒＦエキシマレーザを照射
すると、照射開始から約１０4パルスまで透過率が上昇
し、それ以降では透過率がほぼ一定に保たれることがわ
かった。そこで、１０4〜１０5パルスでの透過率を測定
し、それを照射中のスループットと見なした。この照射
中の透過率は、照射前に分光光度計で測定した数値より
数％から数十％も高くなることが判明した。さらに、こ
の照射中の透過率測定値から算出した、照射中の吸収量
がＮａ含有量にのみ依存していることを発見した。照射
中の吸収量のＮａ含有量依存性を調べたところ、単位Ｎ
ａ濃度当たりの吸収係数は0.02cm-1/ppmであることが判
明した。なお、吸収係数は、−ｌｎ（透過率／理論透過
率）／試料厚さ、で与えられる。このとき、理論透過率
は部材の内部吸収がゼロで表面反射損失のみで決定され
る透過率である。表面反射損失は部材の屈折率から算出
できる。また、上記照射中の吸収量のＮａ含有量依存性
は、ＡｒＦエキシマレーザのワンパルス当たりのエネル
ギー密度にはほぼ依存していないことが判明した。した
がって、ＡｒＦエキシマレーザリソグラフィ装置内の結
像光学系の合成石英ガラス光学部材の内部透過率を99.8
%/cm以上（内部吸収0.2%/cm＝0.002cm-1以下）に保つた
めには、Ｎａ含有量が０．１ｐｐｍ以下であればよい。
なお、ＡｒＦエキシマレーザを照射する前の、分光光度
計で測定した波長１９３ｎｍでの吸収量は、Ｎａ不純物
に対しては0.48cm-1/ppm、Ｋ不純物に対しては0.22 cm
-1/ppmであることがわかった。その他の金属不純物につ
いては、通常合成石英ガラスでは検出下限（20ppb）以
下であることが判明しており、この点では高純度化され
ているといえる。
レーザ照射開始直後の透過率変動について、合成石英ガ
ラスとフッ化カルシウム結晶それぞれについて詳細に調
査した。その結果、それらのＡｒＦエキシマレーザ照射
開始直後の透過率挙動は全く異なっていることがわかっ
た。まず、多数の合成石英ガラス試料について調査した
ところ、合成石英ガラスにＡｒＦエキシマレーザを照射
すると、照射開始から約１０4パルスまで透過率が上昇
し、それ以降では透過率がほぼ一定に保たれることがわ
かった。そこで、１０4〜１０5パルスでの透過率を測定
し、それを照射中のスループットと見なした。この照射
中の透過率は、照射前に分光光度計で測定した数値より
数％から数十％も高くなることが判明した。さらに、こ
の照射中の透過率測定値から算出した、照射中の吸収量
がＮａ含有量にのみ依存していることを発見した。照射
中の吸収量のＮａ含有量依存性を調べたところ、単位Ｎ
ａ濃度当たりの吸収係数は0.02cm-1/ppmであることが判
明した。なお、吸収係数は、−ｌｎ（透過率／理論透過
率）／試料厚さ、で与えられる。このとき、理論透過率
は部材の内部吸収がゼロで表面反射損失のみで決定され
る透過率である。表面反射損失は部材の屈折率から算出
できる。また、上記照射中の吸収量のＮａ含有量依存性
は、ＡｒＦエキシマレーザのワンパルス当たりのエネル
ギー密度にはほぼ依存していないことが判明した。した
がって、ＡｒＦエキシマレーザリソグラフィ装置内の結
像光学系の合成石英ガラス光学部材の内部透過率を99.8
%/cm以上（内部吸収0.2%/cm＝0.002cm-1以下）に保つた
めには、Ｎａ含有量が０．１ｐｐｍ以下であればよい。
なお、ＡｒＦエキシマレーザを照射する前の、分光光度
計で測定した波長１９３ｎｍでの吸収量は、Ｎａ不純物
に対しては0.48cm-1/ppm、Ｋ不純物に対しては0.22 cm
-1/ppmであることがわかった。その他の金属不純物につ
いては、通常合成石英ガラスでは検出下限（20ppb）以
下であることが判明しており、この点では高純度化され
ているといえる。
【００１５】次に、フッ化カルシウム結晶について調査
した。市販のエキシマグレードのフッ化カルシウム結晶
中の不純物として検出されるものは限定されており、主
にはＮａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｌａ
である。しかし、これらの不純物が含有していたとして
も、ＡｒＦエキシマレーザを照射する前に分光光度計で
の透過率測定では、波長１９３ｎｍでの内部吸収はほと
んどなく、検出限界である0.001cm-1以下であることが
わかった。ところが、ＡｒＦエキシマレーザを照射開始
すると状況は一変し、合成石英ガラスとは全く逆に、照
射開始から約１０4パルスまで透過率が急激に低下し、
それ以降では透過率はほとんど低下せず、ほぼ一定に保
たれることがわかった。この一定の透過率は、これまで
のところ１０8パルスまで調べたが、全く変動しないこ
とがわかった。この特性から判断するとそれ以上のでも
変動しないものと推定される。そこで、ここでも、１０
4〜１０5パルスでの透過率を測定し、それを照射中のス
ループットと見なした。そして、本発明者らは、この照
射中の透過率測定値から算出した照射中の吸収量が、照
射直後の透過率挙動が合成石英ガラスとは全く逆である
にもかかわらず、Ｎａ含有量にのみ依存していることを
発見した。このとき、照射中の吸収量のＮａ含有量依存
性を調べたところ、単位Ｎａ濃度当たりの吸収係数は0.
24cm-1/ppmであることが判明した。この発見に至った詳
細なデータを表１に示した。
した。市販のエキシマグレードのフッ化カルシウム結晶
中の不純物として検出されるものは限定されており、主
にはＮａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｌａ
である。しかし、これらの不純物が含有していたとして
も、ＡｒＦエキシマレーザを照射する前に分光光度計で
の透過率測定では、波長１９３ｎｍでの内部吸収はほと
んどなく、検出限界である0.001cm-1以下であることが
わかった。ところが、ＡｒＦエキシマレーザを照射開始
すると状況は一変し、合成石英ガラスとは全く逆に、照
射開始から約１０4パルスまで透過率が急激に低下し、
それ以降では透過率はほとんど低下せず、ほぼ一定に保
たれることがわかった。この一定の透過率は、これまで
のところ１０8パルスまで調べたが、全く変動しないこ
とがわかった。この特性から判断するとそれ以上のでも
変動しないものと推定される。そこで、ここでも、１０
4〜１０5パルスでの透過率を測定し、それを照射中のス
ループットと見なした。そして、本発明者らは、この照
射中の透過率測定値から算出した照射中の吸収量が、照
射直後の透過率挙動が合成石英ガラスとは全く逆である
にもかかわらず、Ｎａ含有量にのみ依存していることを
発見した。このとき、照射中の吸収量のＮａ含有量依存
性を調べたところ、単位Ｎａ濃度当たりの吸収係数は0.
24cm-1/ppmであることが判明した。この発見に至った詳
細なデータを表１に示した。
【００１６】
【表１】
【００１７】表１には、フッ化カルシウム結晶の試験片
１〜５について、ＡｒＦエキシマレーザ照射中の内部吸
収係数α（cm-1）と試験片中の不純物濃度を示した。表
１を見て明らかなように、 ＡｒＦエキシマレーザ照射
中の内部吸収係数αは、Ｎａ含有量にのみ依存してお
り、その他は不純物には全く関係ないことがわかった。
なお、このときのＡｒＦエキシマレーザの照射条件は、
ワンパルス当たりのエネルギー密度100mJ/cm2/p、パル
ス繰り返し100Hzであった。
１〜５について、ＡｒＦエキシマレーザ照射中の内部吸
収係数α（cm-1）と試験片中の不純物濃度を示した。表
１を見て明らかなように、 ＡｒＦエキシマレーザ照射
中の内部吸収係数αは、Ｎａ含有量にのみ依存してお
り、その他は不純物には全く関係ないことがわかった。
なお、このときのＡｒＦエキシマレーザの照射条件は、
ワンパルス当たりのエネルギー密度100mJ/cm2/p、パル
ス繰り返し100Hzであった。
【００１８】また、フッ化カルシウム結晶においては、
ＡｒＦエキシマレーザ照射中の内部吸収係数αは、不純
物としてはＮａのみに依存するが、 ＡｒＦエキシマレ
ーザ光のワンパルス当たりのエネルギー密度に比例す
る、ということが判明した。前述のＡｒＦエキシマレー
ザ照射中の内部吸収係数αが、単位Ｎａ濃度当たり0.24
cm-1/ppmであるという数値は、ワンパルス当たりのエネ
ルギー密度100mJ/cm2/pのときのものである。このこと
から、ＡｒＦエキシマレーザリソグラフィ装置内の結像
光学系のフッ化カルシウム結晶光学部材の内部透過率を
99.8%/cm以上（内部吸収0.2%/cm＝0.002cm-1以下）に保
つためには、投影光学系内でのＡｒＦエキシマレーザ光
のエネルギー密度が最大でも５mJ/cm2/pであることか
ら、Ｎａ含有量が０．１ｐｐｍ以下であればよい。照明
光学系内では、特に、ＡｒＦエキシマレーザ装置の出射
口近接の光学部材には、エネルギー密度が投影光学系内
の場合の１０倍程度に達するので、フッ化カルシウム結
晶中のＮａ含有量は０．０１ｐｐｍ以下が望ましい。フ
ッ化カルシウム結晶中にＮａが混入するとなぜ紫外線レ
ーザを照射したときのスループットが低下するのかにつ
いては明確になっていないが、本発明者らの研究に基づ
いて推定する。まず、Ｎａはフッ化カルシウム結晶中で
はＮａ+イオンとして、Ｃａ2+イオンのサイトに置換さ
れて取り込まれていると考えられる。このとき、Ｎａ+
イオンはＣａ2+イオンに比べると電荷がマイナス側に１
価分だけ過剰になっている。そのままの状態ではこのＮ
ａ+イオンの周辺は電荷のバランスが崩れた状態になっ
てしまう。したがって、このＮａ+イオン周辺の局所的
な電荷を補償するために、Ｎａ+イオンとＣａ2+イオン
とに挟まれた２つのＦ-イオンのうちの１個が欠損状態
になっていると考えられる。紫外線レーザが照射されて
いない段階では、Ｆ-イオン欠損のサイトには電子がト
ラップされていないので、透過率の低下の原因となる吸
収帯は見かけ上発生しない。しかし、この部分はその周
辺の理想構造に比べると幾何学的に大きく歪んでいるの
で、紫外線レーザ照射によって容易にカラーセンタを生
成しやすくなるものと考えられる。
ＡｒＦエキシマレーザ照射中の内部吸収係数αは、不純
物としてはＮａのみに依存するが、 ＡｒＦエキシマレ
ーザ光のワンパルス当たりのエネルギー密度に比例す
る、ということが判明した。前述のＡｒＦエキシマレー
ザ照射中の内部吸収係数αが、単位Ｎａ濃度当たり0.24
cm-1/ppmであるという数値は、ワンパルス当たりのエネ
ルギー密度100mJ/cm2/pのときのものである。このこと
から、ＡｒＦエキシマレーザリソグラフィ装置内の結像
光学系のフッ化カルシウム結晶光学部材の内部透過率を
99.8%/cm以上（内部吸収0.2%/cm＝0.002cm-1以下）に保
つためには、投影光学系内でのＡｒＦエキシマレーザ光
のエネルギー密度が最大でも５mJ/cm2/pであることか
ら、Ｎａ含有量が０．１ｐｐｍ以下であればよい。照明
光学系内では、特に、ＡｒＦエキシマレーザ装置の出射
口近接の光学部材には、エネルギー密度が投影光学系内
の場合の１０倍程度に達するので、フッ化カルシウム結
晶中のＮａ含有量は０．０１ｐｐｍ以下が望ましい。フ
ッ化カルシウム結晶中にＮａが混入するとなぜ紫外線レ
ーザを照射したときのスループットが低下するのかにつ
いては明確になっていないが、本発明者らの研究に基づ
いて推定する。まず、Ｎａはフッ化カルシウム結晶中で
はＮａ+イオンとして、Ｃａ2+イオンのサイトに置換さ
れて取り込まれていると考えられる。このとき、Ｎａ+
イオンはＣａ2+イオンに比べると電荷がマイナス側に１
価分だけ過剰になっている。そのままの状態ではこのＮ
ａ+イオンの周辺は電荷のバランスが崩れた状態になっ
てしまう。したがって、このＮａ+イオン周辺の局所的
な電荷を補償するために、Ｎａ+イオンとＣａ2+イオン
とに挟まれた２つのＦ-イオンのうちの１個が欠損状態
になっていると考えられる。紫外線レーザが照射されて
いない段階では、Ｆ-イオン欠損のサイトには電子がト
ラップされていないので、透過率の低下の原因となる吸
収帯は見かけ上発生しない。しかし、この部分はその周
辺の理想構造に比べると幾何学的に大きく歪んでいるの
で、紫外線レーザ照射によって容易にカラーセンタを生
成しやすくなるものと考えられる。
【００１９】一方で、ＳｒやＢａが混入していても紫外
線レーザを照射したときのスループットに何らの影響も
与えないのは、ＳｒやＢａがフッ化カルシウム結晶中で
はそれぞれＳｒ2+イオンとＢａ2+イオンとして、 Ｃａ
2+イオンのサイトに置換されて取り込まれているため、
Ｎａ+イオンとは異なり電荷補償の必要が全くない。し
たがって、 Ｓｒ2+イオンあるいはＢａ2+イオンとＣａ
2+イオンとに挟まれた２つのＦ-イオンのうちの１個が
欠損状態になっている必然性は全くなくなる。このた
め、この部分はその周辺の理想構造に比べても幾何学的
にほとんど歪んでいないので、紫外線レーザ照射では全
くカラーセンタを生成しないと考えられる。
線レーザを照射したときのスループットに何らの影響も
与えないのは、ＳｒやＢａがフッ化カルシウム結晶中で
はそれぞれＳｒ2+イオンとＢａ2+イオンとして、 Ｃａ
2+イオンのサイトに置換されて取り込まれているため、
Ｎａ+イオンとは異なり電荷補償の必要が全くない。し
たがって、 Ｓｒ2+イオンあるいはＢａ2+イオンとＣａ
2+イオンとに挟まれた２つのＦ-イオンのうちの１個が
欠損状態になっている必然性は全くなくなる。このた
め、この部分はその周辺の理想構造に比べても幾何学的
にほとんど歪んでいないので、紫外線レーザ照射では全
くカラーセンタを生成しないと考えられる。
【００２０】なお、合成石英ガラスおよびフッ化カルシ
ウム結晶中の、Ｎａ含有量は放射化分析によって、検出
下限0.001ppmで測定可能である。また、その他の金属不
純物含有量については、誘導結合型プラズマ発光分光法
によって測定することができる。以上説明したように、
本発明では、ＡｒＦエキシマレーザ光に対する透過性
（スループット）は石英ガラス、フッ化カルシウム結晶
どちらの場合でも、Ｎａ不純物含有量にのみ依存してい
ることを見いだし、請求項１に記載の結像光学系の発明
に至ったわけである。本発明により、ＡｒＦエキシマレ
ーザ光に対してスループットの高い結像光学系を作製す
ることが可能になった。
ウム結晶中の、Ｎａ含有量は放射化分析によって、検出
下限0.001ppmで測定可能である。また、その他の金属不
純物含有量については、誘導結合型プラズマ発光分光法
によって測定することができる。以上説明したように、
本発明では、ＡｒＦエキシマレーザ光に対する透過性
（スループット）は石英ガラス、フッ化カルシウム結晶
どちらの場合でも、Ｎａ不純物含有量にのみ依存してい
ることを見いだし、請求項１に記載の結像光学系の発明
に至ったわけである。本発明により、ＡｒＦエキシマレ
ーザ光に対してスループットの高い結像光学系を作製す
ることが可能になった。
【００２１】本発明のように、２種類あるいはそれ以上
の多種類の光学材料を用いて結像光学系を作製する主な
目的は色収差の補正である。しかしながら、本発明の結
像光学系は、色収差以外の光学収差である単色収差（例
えばディストーション）を補正する目的で製作される、
石英ガラス及びフッ化カルシウム結晶からなる光学部材
で構成された結像光学系にも適用可能であることは言う
までもない。
の多種類の光学材料を用いて結像光学系を作製する主な
目的は色収差の補正である。しかしながら、本発明の結
像光学系は、色収差以外の光学収差である単色収差（例
えばディストーション）を補正する目的で製作される、
石英ガラス及びフッ化カルシウム結晶からなる光学部材
で構成された結像光学系にも適用可能であることは言う
までもない。
【００２２】本発明の結像光学系は、特にＡｒＦエキシ
マレーザを光源とする光リソグラフィ装置に応用され
る。図２に、光リソグラフィ装置の基本構成を示す。こ
の装置には、表面３ａに感光剤を塗布した基板（ウエ
ハ）Ｗを置くことの可能なステージ３０、露光光として
用意されたＡｒＦエキシマレーザ光を集積回路パターン
が描かれているマスク（レチクル）Ｒに均一に照射する
ための照明光学系１０、照明光学系１０に露光光を供給
するための光源１００、基板Ｗ上にマスクＲのパターン
を縮小投影するためにマスクＲが配された最初の表面Ｐ
１（物体面）と基板Ｗの表面と一致させた２番目の表面
Ｐ２（像面）との間に設置された投影光学系５０、を含
んでいる。照明光学系１０は、マスクＲと基板Ｗとの間
の相対位置を調節するためのアライメント光学系１１０
も含んでおり、マスクＲはウエハステージ３０の表面に
対して平行に動くことができるレチクルステージ２０に
配置される。レチクル交換系２００は、レチクルステー
ジ２０にセットされたレチクルＲを交換、運搬する。レ
チクル交換系２００はウエハステージ３０の表面３ａに
対してレチクルステージを平行に動かすためのステージ
ドライバーを含んでいる。投影光学系５０は、スキャン
タイプの装置に応用されるアライメント光学系を持って
いる。
マレーザを光源とする光リソグラフィ装置に応用され
る。図２に、光リソグラフィ装置の基本構成を示す。こ
の装置には、表面３ａに感光剤を塗布した基板（ウエ
ハ）Ｗを置くことの可能なステージ３０、露光光として
用意されたＡｒＦエキシマレーザ光を集積回路パターン
が描かれているマスク（レチクル）Ｒに均一に照射する
ための照明光学系１０、照明光学系１０に露光光を供給
するための光源１００、基板Ｗ上にマスクＲのパターン
を縮小投影するためにマスクＲが配された最初の表面Ｐ
１（物体面）と基板Ｗの表面と一致させた２番目の表面
Ｐ２（像面）との間に設置された投影光学系５０、を含
んでいる。照明光学系１０は、マスクＲと基板Ｗとの間
の相対位置を調節するためのアライメント光学系１１０
も含んでおり、マスクＲはウエハステージ３０の表面に
対して平行に動くことができるレチクルステージ２０に
配置される。レチクル交換系２００は、レチクルステー
ジ２０にセットされたレチクルＲを交換、運搬する。レ
チクル交換系２００はウエハステージ３０の表面３ａに
対してレチクルステージを平行に動かすためのステージ
ドライバーを含んでいる。投影光学系５０は、スキャン
タイプの装置に応用されるアライメント光学系を持って
いる。
【００２３】そして、本発明の結像光学系は、上記照明
光学系１０及び／または投影光学系５０として用いられ
る。ここで、本発明の結像光学系を照明光学系として用
いる場合には、石英ガラスおよびフッ化カルシウム結晶
それぞれの部材中のナトリウム濃度を０．０１ｐｐｍ以
下にしておくことが望ましい。そして、投影光学系の場
合には、石英ガラスおよびフッ化カルシウム結晶それぞ
れの部材中のナトリウム濃度を０．１ｐｐｍ以下にして
おくことが望ましい。これは照明光学系が光源に近く、
しかも光束幅の比較的狭い光がレンズに照射されること
によって各レンズ部材に照射される光のエネルギー密度
が高いため、より高い耐ＡｒＦエキシマレーザ性が要求
されるという理由による。
光学系１０及び／または投影光学系５０として用いられ
る。ここで、本発明の結像光学系を照明光学系として用
いる場合には、石英ガラスおよびフッ化カルシウム結晶
それぞれの部材中のナトリウム濃度を０．０１ｐｐｍ以
下にしておくことが望ましい。そして、投影光学系の場
合には、石英ガラスおよびフッ化カルシウム結晶それぞ
れの部材中のナトリウム濃度を０．１ｐｐｍ以下にして
おくことが望ましい。これは照明光学系が光源に近く、
しかも光束幅の比較的狭い光がレンズに照射されること
によって各レンズ部材に照射される光のエネルギー密度
が高いため、より高い耐ＡｒＦエキシマレーザ性が要求
されるという理由による。
【００２４】以上のように、本発明の結像光学系をＡｒ
Ｆエキシマレーザを光源とする光リソグラフィ装置の照
明光学系、投影光学系として用いることにより、従来の
技術では困難とされてきたＡｒＦエキシマレーザを光源
とする光リソグラフィ装置を実現することが可能になっ
た。以下に、実施例を用いて本発明を詳細に説明する
が、本発明の結像光学系はこれに限定されるものではな
い。
Ｆエキシマレーザを光源とする光リソグラフィ装置の照
明光学系、投影光学系として用いることにより、従来の
技術では困難とされてきたＡｒＦエキシマレーザを光源
とする光リソグラフィ装置を実現することが可能になっ
た。以下に、実施例を用いて本発明を詳細に説明する
が、本発明の結像光学系はこれに限定されるものではな
い。
【００２５】
【実施例１】図１の断面図に示したＡｒＦエキシマレー
ザ用結像光学系を作製した。ここで、１、３はフッ化カ
ルシウム結晶、２は合成石英ガラスである。結像光学系
の焦点距離は100mm、開口数は0.125である。表２にそれ
ぞれのレンズ部番の曲率半径、中心厚、レンズ間隔を示
した。そして、１〜３のレンズ部番に、表３に示したよ
うなＮａ含有量を有する石英ガラス、フッ化カルシウム
結晶を用いて、４種類の同様の結像性能を有する光学系
を作製した。表３にそれぞれの結像光学系全体の、Ａｒ
Ｆエキシマレーザ光に対する透過率（スループット）を
示した。
ザ用結像光学系を作製した。ここで、１、３はフッ化カ
ルシウム結晶、２は合成石英ガラスである。結像光学系
の焦点距離は100mm、開口数は0.125である。表２にそれ
ぞれのレンズ部番の曲率半径、中心厚、レンズ間隔を示
した。そして、１〜３のレンズ部番に、表３に示したよ
うなＮａ含有量を有する石英ガラス、フッ化カルシウム
結晶を用いて、４種類の同様の結像性能を有する光学系
を作製した。表３にそれぞれの結像光学系全体の、Ａｒ
Ｆエキシマレーザ光に対する透過率（スループット）を
示した。
【００２６】
【表２】
【００２７】
【表３】
【００２８】なお、図１に示した結像光学系へのＡｒＦ
エキシマレーザの入射エネルギー密度は100mJ/cm2/p、1
00Hzとした。本発明の請求項１に記したＮａ濃度を満た
すレンズ部材を用いて作製した結像光学系のスループッ
トが非常に優れていることが確認された。
エキシマレーザの入射エネルギー密度は100mJ/cm2/p、1
00Hzとした。本発明の請求項１に記したＮａ濃度を満た
すレンズ部材を用いて作製した結像光学系のスループッ
トが非常に優れていることが確認された。
【００２９】
【実施例２】本発明の請求項１に記載の特徴を有する石
英ガラス、フッ化カルシウム結晶光学部材のうち、最大
口径250mm、厚さ70mmの、エキシマレーザ照射領域内で
の最大屈折率差が△ｎ≦2×10-6であり、最大複屈折率
が2nm/cm以下の特性を有する部材を用いて、図２のよう
に構成された、ＡｒＦエキシマレーザを光源とした光リ
ソグラフィ装置の投影光学系、照明光学系を作製した。
その結果、得られた投影光学系の解像度はラインアンド
スペースで0.19μmを達成し、ＡｒＦエキシマレーザス
テッパとして良好な結像性能を得ることができた。
英ガラス、フッ化カルシウム結晶光学部材のうち、最大
口径250mm、厚さ70mmの、エキシマレーザ照射領域内で
の最大屈折率差が△ｎ≦2×10-6であり、最大複屈折率
が2nm/cm以下の特性を有する部材を用いて、図２のよう
に構成された、ＡｒＦエキシマレーザを光源とした光リ
ソグラフィ装置の投影光学系、照明光学系を作製した。
その結果、得られた投影光学系の解像度はラインアンド
スペースで0.19μmを達成し、ＡｒＦエキシマレーザス
テッパとして良好な結像性能を得ることができた。
【００３０】
【発明の効果】本発明によれば、例えばエキシマレーザ
リソグラフィ装置などに設置されている、200nm以下の
紫外、真空紫外線あるいは同波長領域のレーザの光学系
のスループットを向上させ、広い領域にわたって均一に
結像することができる光学系を実現できるような石英ガ
ラス光学部材や、ファイバ、窓部材、ミラー、エタロ
ン、プリズムなど、250nm以下の紫外、真空紫外線ある
いは同波長領域のレーザに対して高スループットを有す
る光学素子を提供することが可能になった。さらに、波
長193nmのＡｒＦエキシマレーザ光源を用いた高精度な
光リソグラフィ装置、およびその装置内に組み込まれる
結像光学系を提供することが可能になった。
リソグラフィ装置などに設置されている、200nm以下の
紫外、真空紫外線あるいは同波長領域のレーザの光学系
のスループットを向上させ、広い領域にわたって均一に
結像することができる光学系を実現できるような石英ガ
ラス光学部材や、ファイバ、窓部材、ミラー、エタロ
ン、プリズムなど、250nm以下の紫外、真空紫外線ある
いは同波長領域のレーザに対して高スループットを有す
る光学素子を提供することが可能になった。さらに、波
長193nmのＡｒＦエキシマレーザ光源を用いた高精度な
光リソグラフィ装置、およびその装置内に組み込まれる
結像光学系を提供することが可能になった。
【図１】実施例１、比較例１〜３のＡｒＦエキシマレー
ザ用結像光学系の断面図である。
ザ用結像光学系の断面図である。
【図２】本発明の結像光学系を用いた光リソグラフィ装
置の基本構成の一例を示す構成図である。
置の基本構成の一例を示す構成図である。
１、３ フッ化カルシウム結晶、 ２ 合成石英ガラス １０ 照明光学系 ２０ レチクルステージ ３０ ウエハステージ ５０ 投影光学系
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ // Ｇ０３Ｆ 7/20 ５０２ Ｈ０１Ｓ 3/223 Ｅ
Claims (5)
- 【請求項１】石英ガラスからなる光学部材及びフッ化カ
ルシウム結晶からなる光学部材とから構成された紫外線
レーザ用結像光学系において、石英ガラスおよびフッ化
カルシウム結晶のそれぞれの部材中のナトリウム濃度を
０．１ｐｐｍ以下に設定したことを特徴とする紫外線レ
ーザ用結像光学系。 - 【請求項２】請求項１に記載の紫外線レーザ用結像光学
系において、該光学系の光源がＡｒＦエキシマレーザで
あることを特徴とする紫外線レーザ用結像光学系。 - 【請求項３】請求項１または請求項２に記載の紫外線レ
ーザ用結像光学系において、該光学系が、光源からの光
をレチクル上に照明する照明光学系であることを特徴と
する紫外線レーザ用結像光学系。 - 【請求項４】請求項１または請求項２に記載の紫外線レ
ーザ用結像光学系において、該光学系が、レチクルの集
積回路パターンをウエハ上に縮小投影する投影光学系で
あることを特徴とする紫外線レーザ用結像光学系。 - 【請求項５】請求項１から請求項４に記載のいずれかの
結像光学系によって構成されたＡｒＦエキシマレーザリ
ソグラフィ装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9064489A JPH10260349A (ja) | 1997-03-18 | 1997-03-18 | 紫外線レーザ用結像光学系 |
| KR1019980008623A KR19980080264A (ko) | 1997-03-18 | 1998-03-14 | 자외선 레이저용 결상광학계 |
| EP98104814A EP0875778A1 (en) | 1997-03-18 | 1998-03-17 | Image-focusing optical system for ultraviolet laser |
| EP03018340A EP1394590A1 (en) | 1997-03-18 | 1998-03-17 | Method for growing a calcium fluoride crystal |
| US09/040,663 US6061174A (en) | 1997-03-18 | 1998-03-18 | Image-focusing optical system for ultraviolet laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9064489A JPH10260349A (ja) | 1997-03-18 | 1997-03-18 | 紫外線レーザ用結像光学系 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10260349A true JPH10260349A (ja) | 1998-09-29 |
Family
ID=13259685
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9064489A Pending JPH10260349A (ja) | 1997-03-18 | 1997-03-18 | 紫外線レーザ用結像光学系 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6061174A (ja) |
| EP (2) | EP1394590A1 (ja) |
| JP (1) | JPH10260349A (ja) |
| KR (1) | KR19980080264A (ja) |
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| US6493138B2 (en) | 2000-03-10 | 2002-12-10 | Olympus Optical Co., Ltd. | Microscopic optical system |
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| WO2001001182A1 (en) * | 1999-06-25 | 2001-01-04 | Corning Incorporated | Birefringence minimizing fluoride crystal optical vuv microlithography lens elements and optical blanks therefor |
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1997
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