[发明专利]光学系统、投影系统及微结构半导体部件的制造方法

说明书

本申请是申请号为200580002241.9(国际申请号：PCT/EP2005/000320)、 发明名称为“偏振调制光学元件”的发明专利申请的分案申请。

背景技术

本发明涉及影响光线偏振的光学元件。该光学元件具有厚度分布并且由 具有光轴的旋光晶体组成或构成。

在持续努力取得显微光刻领域中更精细分辨率结构的过程中，存在同时 对基本上三个指导性构思的追求。其中第一个是提供非常高的数值孔径的投 影物镜。第二个是追求更短波长(如248nm、193nm、或157nm)的恒定趋 势。最后，存在有通过将高折射率的浸没介质引入到投影物镜的最后一个光 学元件和光敏衬底之间的空间而增加可达到的分辨率的构思。后一种技术被 称为浸没光刻术。

在利用限定偏振的光照明的光学系统中，依照菲涅耳方程，电场矢量的 s-和p-分量在具有不同折射率的两种介质的界面处分别经历不同程度反射和 折射。在上下文中，平行于光线入射面振荡的偏振分量被称为p-分量，而垂 直于光线入射面振荡的偏振分量被称为s-分量。与p-分量相比，在s-分量中 发生的不同程度的反射和折射对成像过程有明显的有害影响。

利用偏振的特定分布可以避免这个问题，其中在光学系统的光瞳面上， 独立的线性偏振光线的电场矢量的振荡平面具有相对于光轴近似径向的取 向。这种类型的偏振分布在下文中将被称为径向偏振。如果在物镜的场平面 上，依照前述的定义径向偏振的光束遇到具有不同折射率的两种介质之间的 界面，则只有电场矢量的p-分量呈现，以使前述的对成像质量的有害影响被 大大减小。

与前述的构思类似，还可选择偏振分布，其中在系统的光瞳面上，独立 的线性偏振光线的电场矢量的振荡平面具有垂直于从光轴发出的半径的取 向。这种类型的偏振分布在下文中将被称为切向偏振。如果依照这个定义的 切向偏振的光束遇到具有不同折射率的两种介质之间的界面，则只有电场矢 量的s-分量呈现，以使如在前述的例子中那样，发生在场平面上的反射和折 射中存在有均匀性。

在光瞳面上，提供具有切向或径向偏振的照明是非常重要的，尤其是在 实现前述的浸没光刻术的构思时尤其重要，因为其对以折射率的差异以及在 从投影物镜的最后一个光学元件到浸没介质和从浸没介质到涂敷光敏层的 衬底的相应界面处很强的入射斜角为基础而预计的偏振状态具有相当大的 负面影响。

美国专利6,191,880 B1公开了用于生成近似径向偏振的光学布置。该布 置包括其中相应的择优方向被定向的半波片的光栅以使在线性偏振光通过 该光栅布置时，振荡平面被旋转到从光轴发出的半径的方向。然而，因为该 光栅布置是通过加入大量的独立取向的半波片而制成的，所以其制造昂贵。 此外，在每个独立的、直径通常介于10和20mm之间的半波片面积内，偏 振方向的变化是恒定的，以使通过这个构思未能产生连续的径向偏振。

在DE 198 07 120 A1中提出的具有不规则变化厚度的晶状石英的双折射 元件用于光学系统中偏振的定义状态的局部像差的补偿。然而，这种类型的 双折射元件中厚度的变化导致偏振的局部差异状态。尤其是，在这种类型的 布置中，通常不会保持偏振的线性状态。

发明目的

因此，本发明的目的是提出一种偏振调制光学元件，该元件通过下述的 方式以最小的强度损失影响光线的偏振，即根据具有独立光线振荡平面方向 的第一分布的线性偏振光，光学元件生成具有独立光线振荡平面方向的第二 分布的线性偏振光。

本发明的其他目的是提出具有与振荡平面的第二分布(偏振分布)的热 稳定性有关的改进的偏振调制光学元件特性的光学系统，并且在光线已经通 过光学系统中附加的光学元件之后使这些元件对偏振分布的影响减至最小。

发明内容

为了达到前述的目的，提出了偏振调制光学元件，该光学元件由旋光晶 体组成或构成，并且按照本发明将光学元件成形为具有在垂直于光轴的方向 上变化的厚度分布。另外，如权利要求57、64、65、70和75所描述的光学 系统达到本发明的目的。在从属权利要求中，给出了按照本发明光学系统的 附加的优选实施例。

按照本发明的偏振调制光学元件具有使第一线性偏振光线的振荡平面 和第二线性偏振光线的振荡平面分别依照第一和第二旋转角被旋转的作用， 其中第一旋转角不同于第二旋转角。按照本发明，偏振调制光学元件由旋光 材料制成。