(57)【要約】【課題】許容入射角度が広く、装置に組み込む際に許容される光学調整幅が充分確保され、取り扱いが容易な全反射型偏光子を提供する。【解決手段】複数のプリズムが、この複数のプリズムの間に空隙を備えて配置された全反射型偏光子である。複数のプリズムは、波長２００ｎｍ以下の光を透過する一軸性結晶からなり、隣接する一対のプリズムのうち光入射側に配置された上流のプリズムの光出射面と、上流のプリズムの光出射面に対向して配置される下流のプリズムの光入射面と、の間に、空隙が設けられ、上流のプリズムの光出射面と、下流のプリズムの光入射面に、反射防止膜が施されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のプリズムが、該複数のプリズムの間に空隙を備えて配置された全反射型偏光子であって、
前記複数のプリズムは、波長２００ｎｍ以下の光を透過する一軸性結晶からなり、
隣接する一対の前記プリズムのうち光入射側に配置された上流の前記プリズムの光出射面と、該上流のプリズムの光出射面に対向して配置される下流の前記プリズムの光入射面と、の間に、前記空隙が設けられ、
前記上流のプリズムの光出射面と、前記下流のプリズムの光入射面に、反射防止膜が施されていることを特徴とする全反射型偏光子。
【請求項２】
更に、最も光入射側に配置された最上流の前記プリズムの光入射面と、最も光出射側に配置された最下流の前記プリズムの光出射面と、に、反射防止膜が施されていることを特徴とする請求項１記載の全反射型偏光子。
【請求項３】
前記複数のプリズムは、三角柱状に形成された光入射側の第一の前記プリズムと光出射側の第二の前記プリズムであって、
前記第一のプリズムは、前記第一のプリズムに光が入射される第一の端面と、該第一の端面に対して傾斜してなり、前記第一のプリズムからの光が出射される第一の斜面と、を備え、
前記第二のプリズムは、前記第一の斜面に対向して平行に配置され、前記第二のプリズムに光が入射される第二の斜面と、該第二の斜面に対して傾斜してなり、前記第二のプリズムから光が出射される第二の端面と、を備え、
前記第一の斜面と前記第二の斜面との間に、前記空隙が設けられ、
前記第一の端面と、前記第一の斜面と、前記第二の斜面と、前記第二の端面には、前記反射防止膜が施されていることを特徴とする請求項１又は２記載の全反射型偏光子。
【請求項４】
前記一軸性結晶は、前記波長２００ｎｍ以下の光を、９９％以上透過することを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載の全反射型偏光子。
【請求項５】
前記一軸性結晶は、Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７であることを特徴とする請求項１乃至４いずれか記載の全反射型偏光子。
【請求項６】
前記全反射型偏光子が、グランテーラープリズムからなることを特徴とする請求項１乃至５いずれか記載の全反射型偏光子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のプリズムの間にエアギャップを備えてなる全反射型偏光子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一対の直角三角柱状のプリズムを、斜面がエアギャップを介して相互に対向するように配置したグランテーラープリズムやグランレーザープリズム等が知られている（例えば特許文献１及び２）。
特許文献１，２のようなエアギャップを備えたプリズムによれば、構造上、光路中に接着剤等を用いた接合部がなく、光路が光吸収のない材料のみにより構成されるため、高いレーザー耐性を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第２９３３０８２号公報（段落００３４，００３５，図７）
【特許文献２】特開２０１１−１２００３０号公報（段落００１１，図７）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１，２のプリズムの材料は、波長２００ｎｍ以下の光を殆ど透過しないため、特許文献１，２のプリズムは、波長２００ｎｍ以下で使用する場合には、実用的ではない。
波長２００ｎｍ以下、特に産業用として有望な波長１９３ｎｍの光を高透過し、安定入手が可能であるなどの面から実用的である光学材料は、複屈折量が小さく入射角許容幅が狭い。
また、波長２００ｎｍ以下を高透過する材料の中で複屈折量が大きなＬＢＯ（Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７）を使用した場合でも、斜面反射率１０％以下の範囲の入射角許容幅が約±０．３°と狭いため、取り扱い上の課題があった。
【０００５】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、許容入射角度が広く、装置に組み込む際に許容される光学調整幅が充分確保され、取り扱いが容易な全反射型偏光子を提供することにある。
本発明の他の目的は、全反射型偏光子自体が小型で、高いレーザー耐性を備え、透過光の消光比が高く、システム上の光学系全体も小型化することができる全反射型偏光子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題は、請求項１の全反射型偏光子によれば、複数のプリズムが、該複数のプリズムの間に空隙を備えて配置された全反射型偏光子であって、前記複数のプリズムは、波長２００ｎｍ以下の光を透過する一軸性結晶からなり、隣接する一対の前記プリズムのうち光入射側に配置された上流の前記プリズムの光出射面と、該上流のプリズムの光出射面に対向して配置される下流の前記プリズムの光入射面と、の間に、前記空隙が設けられ、前記上流のプリズムの光出射面と、前記下流のプリズムの光入射面に、反射防止膜が施されていること、により解決される。
【０００７】
このように、空隙に対向した上流のプリズムの光出射面と、下流のプリズムの光入射面と、に、反射防止膜が施されているため、空隙に対向した面での反射率を小さくし、入射角許容幅，すなわち、要求に応じた透過率が得られる入射光の入射角の範囲を、充分広くすることができる。その結果、全反射型偏光子を装置に組み付ける際、入射光の入射角度を厳密に合わせる必要がなくなり、装置への全反射型偏光子の組付けの作業性を向上できる。
【０００８】
また、全反射型偏光子が、複数のプリズムが、間に空隙を備えて配置されてなるため、構造上光路中に接合部がなく、高いレーザー耐性が得られる。その結果、使用効率や評価の精度を高めるため、高強度な光を使用する傾向にあり、更なる低損失性，高光耐力性が要求されている波長１９３ｎｍの露光装置や評価装置に、好適に用いることが可能となる。
更に、複数のプリズムが、波長１９３ｎｍの光を透過する一軸性結晶からなるため、波長１９３ｎｍの光を使用した半導体基板の回路パターン製作を行う露光装置や評価を行う評価装置等に用いることができ、産業上実用性の高い全反射型偏光子を実現できる。
【０００９】
このとき、更に、最も光入射側に配置された最上流の前記プリズムの光入射面と、最も光出射側に配置された最下流の前記プリズムの光出射面と、に、反射防止膜が施されていると好適である。
このように構成しているため、最上流のプリズムの光入射面と最下流のプリズムの光出射面での反射率を低下させることができ、入射角許容幅，すなわち、要求に応じた透過率が得られる入射光の入射角の範囲が更に広くなる。
【００１０】
このとき、前記複数のプリズムは、三角柱状に形成された光入射側の第一の前記プリズムと光出射側の第二の前記プリズムであって、前記第一のプリズムは、前記第一のプリズムに光が入射される第一の端面と、該第一の端面に対して傾斜してなり、前記第一のプリズムからの光が出射される第一の斜面と、を備え、前記第二のプリズムは、前記第一の斜面に対向して平行に配置され、前記第二のプリズムに光が入射される第二の斜面と、該第二の斜面に対して傾斜してなり、前記第二のプリズムから光が出射される第二の端面と、を備え、前記第一の斜面と前記第二の斜面との間に、前記空隙が設けられ、前記第一の端面と、前記第一の斜面と、前記第二の斜面と、前記第二の端面には、前記反射防止膜が施されていると好適である。
このように、空隙に対向した第一の斜面と、第二の斜面とに、反射防止膜が施されているため、空隙に対向した面での反射率を小さくし、入射角許容幅，すなわち、要求に応じた透過率が得られる入射光の入射角の範囲を、充分広くすることができる。その結果、全反射型偏光子を装置に組み付ける際、入射光の入射角度を厳密に合わせる必要がなくなり、装置への全反射型偏光子の組付けの作業性を向上できる。
【００１１】
また、全反射型偏光子が、第一のプリズムと第二のプリズムの間に空隙を備えて配置されてなるため、構造上光路中に接合部がなく、高いレーザー耐性が得られる。その結果、使用効率や評価の精度を高めるため、高強度な光を使用する傾向にあり、更なる低損失性，高光耐力性が要求されている波長２００ｎｍ以下、その中でも特に、産業用として有望視されている波長１９３ｎｍの露光装置や評価装置に、好適に用いることが可能となる。
第一の端面と第二の端面での反射率を低下させることができ、入射角許容幅，すなわち、要求に応じた透過率が得られる入射光の入射角の範囲が更に広くなる。
【００１２】
このとき、前記一軸性結晶は、前記波長２００ｎｍ以下の光を、９９％以上透過すると好適である。
このように、光吸収が殆どない材料からプリズムを構成しているため、高いレーザー耐性が得られる。
【００１３】
このとき、前記一軸性結晶は、Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７であると好適である。
このように構成しているため、従来用いられてきたα−ＢＢＯ（α−ＢａＢ２Ｏ４）や方解石では殆ど透過しない２００ｎｍ以下の波長の光、その中でも特に、産業用として有望視されている波長１９３ｎｍの光に、用いることが可能となり、実用性の高い全反射型偏光子を実現できる。
また、Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７は、直径３インチ程度の大きな材料の人工育成が可能であるため、数十ｍｍ角程度の大口径の全反射型偏光子の製作が可能となる。
【００１４】
このとき、前記全反射型偏光子が、グランテーラープリズムからなると好適である。
このように、全反射型偏光子をグランテーラープリズムから構成しているため、口径に対する長さの比率を小さくすることが可能となり、全反射型偏光子を小型にすることができる。
また、グランテーラープリズムでは、分離された一対の偏光成分のうち一方が、空隙に面した斜面で反射して除去される。従って、エアギャップ型ウォーラストンプリズムやローションプリズムでは、分離された一対の偏光成分の双方が透過し、不要な偏光成分の処理のために光学系を長くする必要があるのに対し、グランテーラープリズムでは、不要な偏光成分が斜面で除去されるため、全反射型偏光子を用いた装置全体を小型化することができる。
更に、全反射型偏光子をグランテーラープリズムから構成しているため、５０ｄＢ以上の透過光消光比を得ることが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、空隙に対向した上流のプリズムの光出射面と、下流のプリズムの光入射面と、に、反射防止膜が施されているため、空隙に対向した面での反射率を小さくし、入射角許容幅，すなわち、要求に応じた透過率が得られる入射光の入射角の範囲を充分広くすることができる。その結果、全反射型偏光子を装置に組み付ける際、入射光の入射角度を厳密に合わせる必要がなくなり、装置への全反射型偏光子の組付けの作業性を向上できる。
また、全反射型偏光子が、複数のプリズムが、間に空隙を備えて配置されてなるため、構造上光路中に接合部がなく、高いレーザー耐性が得られる。その結果、使用効率や評価の精度を高めるため、高強度な光を使用する傾向にあり、更なる低損失性，高光耐力性が要求されている波長２００ｎｍ以下、その中でも特に、産業用として有望視されている波長１９３ｎｍの露光装置や評価装置に、好適に用いることが可能となる。
更に、複数のプリズムが、波長２００ｎｍ以下の光を透過する一軸性結晶からなるため、波長２００ｎｍ以下、その中でも特に、産業用として有望視されている波長１９３ｎｍの光を使用した半導体基板の回路パターン製作を行う露光装置や評価を行う評価装置等に用いることができ、産業上実用性の高い全反射型偏光子を実現できる。
【００１６】
また、全反射型偏光子への入射光の許容入射角度が±１°と、全反射型偏光子を装置に組み込む際の光学調整幅が広くなり、使用上の取り扱いが容易となる。
更に、波長２００ｎｍ以下、特に、波長１９３ｎｍの入射光の全反射型偏光子への入射角度が±１°の範囲内において、約８０％の透過率を得ることができる。２００ｎｍ以下の入射光が全反射型偏光子に垂直入射した場合は、約９６％の透過率を得ることができる。
以上のように、本発明によれば、２００ｎｍ以下の入射光に好適に用いられ、許容入射角度が取り扱い上問題ない程度に大きく、消光比が充分高く、全反射型偏光子のサイズが小型で、全反射型偏光子が組み込まれるシステム全体を大型化する必要がなく、レーザー耐性が高い全反射型偏光子を実現可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る全反射型偏光子の概略側面説明図である。
【図２】入射光の第一のプリズムの第一の端面への入射角ａ２と、第一の斜面への斜面部入射角ａ３との関係を示す説明図である。
【図３】入射光の入射角許容幅βと、斜面部入射角許容幅αの関係を示す説明図である。
【図４】実施例１及び対比例１の全反射型偏光子について、斜面部入射角ａ３を変化させたときの斜面部におけるＰ偏光，Ｓ偏光の反射率を示すグラフである。
【図５】実施例１の全反射型偏光子に、斜面部入射角ａ３を３５．４°として、波長１８０ｎｍ〜２１０ｎｍの入射光を入射させた場合の斜面部におけるＰ偏光の反射率を計算した結果を示すグラフである。
【図６】実施例１の全反射型偏光子に、入射光の波長を１９３ｎｍとし、入射角ａ２が±５°以内の入射光を入射させた場合の端面反射防止膜におけるＰ偏光の反射率を計算した結果を示すグラフである。
【図７】実施例１の全反射型偏光子に、入射角ａ２を０°として、波長１７３ｎｍ〜２１３ｎｍの入射光を入射させた場合の端面反射防止膜におけるＰ偏光の反射率を計算した結果を示すグラフである。
【図８】実施例１及び対比例１の全反射型偏光子に、入射光の波長を１９３ｎｍとし、入射角を±２°の範囲で変化させた場合のＰ偏光の透過率の変化を示すグラフである。
【図９】実施例１及び対比例１の全反射型偏光子に、入射角を０°として、波長１８８〜１９８ｎｍの入射光を入射させた場合のＰ偏光の透過率を計算した結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態に係る全反射型偏光子について、図１〜図９を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る全反射型偏光子の概略側面説明図である。図２は、入射光の第一のプリズムの第一の端面への入射角ａ２と、第一の斜面への斜面部入射角ａ３との関係を示す説明図である。図３は、入射光の入射角許容幅βと、斜面部入射角許容幅αの関係を示す説明図である。図４は、実施例１及び対比例１の全反射型偏光子について、斜面部入射角ａ３を変化させたときの斜面部におけるＰ偏光，Ｓ偏光の反射率を示すグラフである。図５は、実施例１の全反射型偏光子に、斜面部入射角ａ３を３５．４°として、波長１８０ｎｍ〜２１０ｎｍの入射光を入射させた場合の斜面部におけるＰ偏光の反射率を計算した結果を示すグラフである。図６は、実施例１の全反射型偏光子に、入射光の波長を１９３ｎｍとし、入射角ａ２が±５°以内の入射光を入射させた場合の端面反射防止膜におけるＰ偏光の反射率を計算した結果を示すグラフである。図７は、実施例１の全反射型偏光子に、入射角ａ２を０°として、波長１７３ｎｍ〜２１３ｎｍの入射光を入射させた場合の端面反射防止膜におけるＰ偏光の反射率を計算した結果を示すグラフである。図８は、実施例１及び対比例１の全反射型偏光子に、入射光の波長を１９３ｎｍとし、入射角を±２°の範囲で変化させた場合のＰ偏光の透過率の変化を示すグラフである。図９は、実施例１及び対比例１の全反射型偏光子に、入射角を０°として、波長１８８〜１９８ｎｍの入射光を入射させた場合のＰ偏光の透過率を計算した結果を示すグラフである。
【００１９】
本実施の形態に係る全反射型偏光子１は、波長２００ｎｍ以下の光を使用した半導体基板の回路パターン製作を行う露光装置や評価を行う評価装置に好適に用いられる。全反射型偏光子１は、グランテーラープリズムからなり、図１で示すように、第一プリズム１０と第二プリズム２０とを備えている。
ここで、波長２００ｎｍ以下の光としては、波長１９３ｎｍの光が、産業用として有望視されているが、１９８ｎｍ等の光も、好適に用いられる。また、ここで、波長１９３ｎｍの光とは、波長１９３．０ｎｍの光のほか、波長１９３．４ｎｍの光も含む。
第一プリズム１０は、図１に示す軸Ａ１方向の光学軸を備えた光学的に一軸性のＬｉ２Ｂ４Ｏ７（ＬＢＯ）結晶からなる。第一プリズム１０は、直角三角柱状に形成され、断面長方形の四角柱を、断面の長方形の対角線で切断したような形状からなる。断面の三角形は、直角三角形からなる。
【００２０】
第一プリズム１０のプリズム材であるＬｉ２Ｂ４Ｏ７結晶は、常光屈折率ｎｏが１．７５３４、異常光屈折率ｎｅが１．６８０４である。
第一プリズム１０は、矩形の面からなり、投光部からの光が入射される第一の端面１１と、矩形の面からなり、第一プリズム１０を透過した透過光が出射される第一の斜面１２と、第一の端面１１と第一の斜面１２とをつなぐ側面１４と、を備えている。第一の斜面１２と第一の端面１１との間の角度はプリズム楔角ａ１であり、３５．４°の鋭角である。第一の端面１１と側面１４との間の角度は、垂直である。
プリズム材であるＬＢＯ結晶の光学軸Ａ１は、第一の端面１１に平行で、側面１４に垂直である。
【００２１】
第一の端面１１及び第一の斜面１２にはそれぞれ、端面反射防止膜（ＡＲ膜）１１Ｆ，斜面反射防止膜（ＡＲ膜）１２Ｆが真空蒸着により施されている。端面反射防止膜１１Ｆ，斜面反射防止膜１２Ｆは、ＭｇＦ２，ＬａＦ３を真空蒸着により積層した多層膜からなる。なお、端面反射防止膜１１Ｆ，斜面反射防止膜１２Ｆは、ＧｄＦ３等その他の公知の無機化合物層を備えていてもよい。ＭｇＦ２，ＬａＦ３，ＧｄＦ３は、光吸収が非常に小さいか又は殆どない材料であるため、これらの材料を端面反射防止膜１１Ｆ，斜面反射防止膜１２Ｆに用いることにより、端面反射防止膜１１Ｆ，斜面反射防止膜１２Ｆのレーザー耐性，ひいては、全反射型偏光子１のレーザー耐性を向上できる。
光が垂直入射したときの端面反射防止膜１１Ｆの反射率は、１％以下であり、光が、プリズム楔角ａ１と同じ入射角３５．４°で入射したときのＰ偏光３３の斜面反射防止膜１２Ｆでの反射率は、１％以下である。
【００２２】
第二プリズム２０は、図１に示す軸Ａ２方向の光学軸を備えた光学的に一軸性のＬｉ２Ｂ４Ｏ７（ＬＢＯ）結晶からなり、直角三角柱状に形成され、断面長方形の四角柱を、断面の長方形の対角線で切断したような形状からなる。
第二プリズム２０は、矩形の面からなり、第一プリズム１０の第一の斜面１２から出射された光が入射される第二の斜面２２と、矩形の面からなり、第二プリズム２０を透過した透過光が出射される第二の端面２３と、第二の端面２３と第二の斜面２２とをつなぐ側面２４と、を備えている。第二の斜面２２と第二の端面２３との間の角度はプリズム楔角ａ１であり、３５．４°の鋭角である。第二の端面２３と側面２４との間の角度は、垂直である。
【００２３】
プリズム材であるＬＢＯ結晶の光学軸Ａ２は、第二の端面２３に平行で、側面２４に垂直である。
第一プリズム１０と第二プリズム２０とは、同一構成からなり、第二プリズム２０のその他の構成は、第一プリズム１０と同様である。
【００２４】
第二の端面２３及び第二の斜面２２にはそれぞれ、端面反射防止膜（ＡＲ膜）２３Ｆ，斜面反射防止膜（ＡＲ膜）２２Ｆが真空蒸着により施されている。端面反射防止膜２３Ｆ，斜面反射防止膜２２Ｆの構成は、端面反射防止膜１１Ｆ，斜面反射防止膜１２Ｆの構成とそれぞれ同様である。
【００２５】
第一プリズム１０と第二プリズム２０は、図１に示すように、第一の斜面１２と第二の斜面２２が平行に対向するように配置され、全体として略直方体の全反射型偏光子１を形成している。第一の斜面１２に施された斜面反射防止膜１２Ｆと第二の斜面２２に施された斜面反射防止膜２２Ｆとの間には、第一の斜面１２及び第二の斜面２２の端辺近傍の位置に、公知のガラス製のギャップ材４が配置され、斜面反射防止膜１２Ｆと斜面反射防止膜２２Ｆとの間にエアギャップＧを備えている。
本明細書では、第一の斜面１２から第二の斜面２２までの領域を、斜面部Ｉとする。
【００２６】
第一の端面１１から第一プリズム１０に入射光３１が入射すると、Ｓ偏光３２は、斜面反射防止膜１２ＦとエアギャップＧとの界面で全反射する。また、Ｐ偏光３３は、第一プリズム１０及び第二プリズム２０を透過して、第二の端面２３から出射する。なお、本実施形態の全反射型偏光子１では、透過するＰ偏光３３のみを使用することを想定していることから、Ｓ偏光３２は、第一プリズム１０の外に逃がしてもよい。
斜面反射防止膜１２Ｆ，２２Ｆ，端面反射防止膜１１Ｆ，２３Ｆは、プリズム材ＬＢＯと空気の界面でのフレネル反射を小さくする。特に、斜面反射防止膜１２Ｆ，２２Ｆは、透過光であるＰ偏光３３の反射率を小さくする効果が大きく、この効果により、実用的な入射角許容幅を広げることが可能となる。
【００２７】
全反射型偏光子１の透過率は、入射光３１が垂直入射したとき、約９６％である。このとき、斜面反射防止膜１２Ｆ，２２Ｆ，端面反射防止膜１１Ｆ，２３Ｆの反射率は、それぞれ、一面あたり１％以下である。
また、入射光３１が±１°の範囲内で入射したときの全反射型偏光子１の透過率は、約８０％である。このとき、端面反射防止膜１１Ｆ，２３Ｆの反射率は、それぞれ、一面あたり１％以下であり、斜面反射防止膜１２Ｆ，２２Ｆの反射率は、それぞれ、一面あたり１０％以下である。
【００２８】
図２は、入射光３１の第一プリズム１０の第一の端面１１への入射角ａ２と、第一の斜面１２への入射角度である斜面部入射角ａ３についての説明図である。入射光３１は、第一プリズム１０，第二プリズム２０で屈折する。
入射角ａ２とプリズム斜面部入射角ａ３とは、プリズム材での屈折を考慮し、式１のように表わすことができる。
入射角ａ２≒プリズム材屈折率×(プリズム楔角ａ１−斜面部入射角ａ３)・・・式１
【００２９】
図３は、入射光３１の光線の入射角許容幅βと、斜面部入射角許容幅αについての説明図である。ここで、入射角許容幅βは、透過率がある程度確保できる入射光の入射角の範囲であり、斜面部入射角許容幅αは、入射光を偏光分離可能な角度の範囲である。
一軸性結晶は、常光屈折率と異常光屈折率を持つ為、式２と式３に示すように、異なる一対の全反射角（臨界角），すなわち、臨界角θｃ１及び臨界角θｃ２が得られる。全反射型偏光子としての機能が得られる範囲は、臨界角θｃ１と臨界角θｃ２の間の角度で、入射光３１が入射された場合である。
臨界角θｃ１：  θc１＝sin-1(na／no)・・・式２
臨界角θｃ２：  θc２＝sin-1(na／ne)・・・式３
no：プリズム材の常光屈折率
ne：プリズム材の異常光屈折率
na：空気の屈折率
【００３０】
斜面部入射角許容幅αは、式４で表される。入射角許容幅βは、プリズム材での屈折を考慮して、式５で表される。
斜面部入射角許容幅α：  α＝｜θｃ１−θｃ２｜・・・式４
入射角許容幅β：        β≒ プリズム材屈折率×α・・・式5
但し、プリズム屈折率はnoとneの低い方の値を使用する。
【００３１】
本実施形態のように、プリズム材として、ＬＢＯ（Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７）結晶を利用した場合、
no＝1.7534 at λ＝193nm
ne＝1.6804 at λ＝193nm
na＝1.0000 at λ＝193nm
であるため、斜面部入射角許容幅α及び入射角許容幅βは、
α＝｜34.77°−36.52°｜＝1.75°
β≒1.6804×1.75°≒2.94°
となる。
【００３２】
なお、本実施形態では、全反射型偏光子１を、一対の三角柱状の第一プリズム１０と第二プリズム２０とを備え、第一プリズム１０の第一の斜面１２と第二プリズム２０の第二の斜面との間にエアギャップＧを備えるものとして構成しているが、これに限定されるものではなく、エアギャップを備える他の全反射型偏光子から構成してもよい。例えば、三つの台形状のプリズムを、入射光の入射方向に順次配置し、異なるプリズムが対向する斜面の間にエアギャップを備えたダブルグランテーラープリズムやダブルグランレーザープリズム等から構成してもよい。
【実施例】
【００３３】
以下、本発明のシミュレーション例について、具体的に説明する。
（実施例１）
本例の全反射型偏光子１は、図１乃至図３に示す全反射型偏光子１からなる。第一プリズム１０，第二プリズム２０は、いずれも、常光屈折率ｎｏが１．７５３４，異常光屈折率ｎｅが１．６８０４であるＬｉ２Ｂ４Ｏ７結晶プリズム材からなる。
斜面反射防止膜１２Ｆ，２２Ｆは、真空蒸着によってフッ化マグネシウム（ＭｇＦ２），フッ化ランタン（ＬａＦ３）が交互に積層された１０層膜からなる。
斜面反射防止膜１２Ｆ，２２Ｆの構成を、表１に示す。
【００３４】
【表１】
2014026148.tif 000003
【００３５】
また、端面反射防止膜１１Ｆ，２３Ｆは、真空蒸着によってフッ化マグネシウム（ＭｇＦ２），フッ化ランタン（ＬａＦ３）が交互に積層された３層膜からなる。
端面反射防止膜１１Ｆ，２３Ｆの構成を、表２に示す。
【００３６】
【表２】
2014026148.tif 000004
【００３７】
第一の端面１１から第二の端面２３までの距離は７．２ｍｍであり、第一の端面１１及び第二の端面２３は、１０ｍｍ四方の正方形からなる。
（対比例１）
実施例１の全反射型偏光子１に代えて斜面反射防止膜１２Ｆ，２２Ｆ，端面反射防止膜１１Ｆ，２３Ｆを備えないこと以外は実施例１と同様に構成された不図示の全反射型偏光子を準備し、対比例１の全反射型偏光子とした。
＜例１＞
斜面反射防止膜１２Ｆ，２２Ｆを備えた実施例１に係る全反射型偏光子１及び斜面反射防止膜１２Ｆ，２２Ｆを備えない対比例１に係る不図示の全反射型偏光子について、以下の通り、斜面部ＩにおけるＰ偏光３３とＳ偏光３２の反射率を比較した。
【００３８】
実施例１及び対比例１の全反射型偏光子について、斜面部入射角ａ３を変化させた場合の斜面部ＩにおけるＰ偏光３３，Ｓ偏光３２の反射率を計算した。計算結果を、図４に示す。
Ｐ偏光３３については、斜面反射防止膜１２Ｆ，２２Ｆの反射率が１０％以下である範囲が、実用的な素子透過率が得られる範囲である。透過光であるＰ偏光３３の斜面反射防止膜１２Ｆ，２２Ｆにおける一面あたりの反射率が１０％より高くなると、グランテーラープリズムとしての透過率が低下し、実用性が低下するためである。
図４より、実施例１の場合は、斜面部入射角ａ３≦３６．０６°、対比例１の場合は、斜面部入射角ａ３≦３５．１６°において、反射率が１０％以下であった。
一方、図４より、実施例１，対比例１共に、斜面部入射角ａ３≧３４．７８°において、反射率が１００％以上であり、全反射であった。
従って、実施例１の斜面部入射角許容幅αは、３４．７８°から３６．０６°までの間の１．２８°、対比例１の斜面部入射角許容幅αは、３４．７８°から３５．１６°までの間の０．３８°であった。
【００３９】
式５に、ここで得られた実施例１及び対比例１の斜面部入射角許容幅αと、プリズム材ＬＢＯ結晶のプリズム屈折率１．６８０４を適用することにより、実施例１の実用的な入射角許容幅β≒２．１５°、対比例１の実用的な入射角許容幅β≒０．６４°が得られた。
以上のように、斜面部Ｉに斜面反射防止膜１２Ｆ，２２Ｆが形成されていない対比例１の場合、全反射型偏光子として機能する範囲において、透過光であるＰ偏光３３の反射率が高くなり、反射率が実用的な範囲である１０％以下となる入射角範囲は、０．６４°と狭くなることが分かった。入射角許容幅βが０．６４°の場合、±０．３２°内に調整する必要があり、取り扱い上の課題がある。
一方、斜面部Ｉに斜面反射防止膜１２Ｆ，２２Ｆが形成されている実施例１の場合、入射角許容幅βは２°超であって、±１°内で調整すればよい。半導体基板の回路パターン製作のための露光装置や評価装置の用途としては、充分な許容幅であり、広視野な角度で実用的な透過率を持つグランテーラープリズムであって、取り扱いが容易となる。
このように、斜面反射防止膜１２Ｆ，２２Ｆに、Ｐ偏光３３の反射率を小さくする効果と、反射率の入射角依存性を小さくする効果があることが分かった。
【００４０】
＜例２＞
斜面部入射角ａ３を３５．４°とし、実施例１の全反射型偏光子１への入射光３１の波長を１８０ｎｍから２１０ｎｍの範囲で変化させた場合の斜面反射防止膜１２Ｆ，２２Ｆにおける一面あたりのＰ偏光３３の反射率を計算した。反射率の変化は、図５に示す通りであった。
図５の結果より、１９５ｎｍ近辺の波長において、斜面反射防止膜１２Ｆ，２２Ｆにおける一面あたりのＰ偏光３３の反射率が最も低くなることが分かった。また、波長１９３ｎｍにおいて、反射率は０．８％程度であり、実施例１のように、斜面反射防止膜１２Ｆ，２２Ｆを備えた場合、斜面反射防止膜１２Ｆ，２２Ｆにおける一面あたりのＰ偏光３３の反射率は、実用的な範囲内にあることが分かった。
【００４１】
＜例３＞
実施例１の全反射型偏光子１への入射光３１の波長を１９３ｎｍとし、入射角ａ２を±５°以内の範囲で変化させた場合の端面反射防止膜１１ＦにおけるＰ偏光３３の反射率を計算した。反射率の変化は、図６に示す通りであった。
図６の結果より、波長１９３ｎｍにおいて、入射角ａ２が±５°以内の場合、端面反射防止膜１１ＦにおけるＰ偏光３３の反射率は、略０％であり、端面反射防止膜１１Ｆにおいて、Ｐ偏光３３が殆ど反射しないことが分かった。
【００４２】
＜例４＞
入射角ａ２を０°とし、実施例１の全反射型偏光子１への入射光３１の波長を１７３ｎｍから２１３ｎｍの範囲で変化させた場合の端面反射防止膜１１ＦにおけるＰ偏光３３の反射率を計算した。反射率の変化は、図７に示す通りであった。
図７の結果より、１９３ｎｍ近辺の波長において、Ｐ偏光３３の反射率が最も低くなることが分かった。また、波長１９３ｎｍにおけるＰ偏光３３の反射率は略０％であり、端面反射防止膜１１Ｆでは、Ｐ偏光３３は殆ど反射しないことが分かった。
【００４３】
＜例５＞
実施例１及び対比例１の全反射型偏光子に、±２°の範囲内で入射角ａ２を変化させて、波長１９３ｎｍの入射光３１を入射させた場合の全反射型偏光子から出射するＰ偏光３３の透過率を計算した。計算結果を、図８に示す。
Ｐ偏光３３については、透過率８０％以上が、実用的な範囲である。図８より、実施例１の場合は、入射角ａ２が−２．００°から＋１．０８°の範囲内において、透過率が８０％以上であった。
一方、対比例１の場合は、入射角ａ２が−２．００°から−１．８５°の範囲内においてのみ、透過率が８０％程度であった。
以上より、入射光３１の波長が１９３ｎｍの場合、対比例１の全反射型偏光子では、非常に狭い範囲でしか実用的な透過率が得られず、取り扱い上の困難性があることが分かった。
【００４４】
＜例６＞
実施例１及び対比例１の全反射型偏光子に、入射角ａ２を０°として、波長１８８〜１９８ｎｍの入射光３１を入射させた場合の全反射型偏光子から出射するＰ偏光３３の透過率を計算した。計算結果を、図９に示す。
Ｐ偏光３３については、透過率８０％以上が、実用的な範囲である。図９より、実施例１の場合は、１８８〜１９８ｎｍの範囲の波長において、透過率が８８％以上であり、実用的な透過率が得られることが分かった。
一方、対比例１の場合は、１８８〜１９８ｎｍの範囲の波長において、透過率が６０〜７１％の範囲内であり、１８８〜１９８ｎｍのすべての波長範囲において、実用的な透過率が得られなかった。
以上より、入射光３１の波長が１８８〜１９８ｎｍの範囲で、対比例１の全反射型偏光子では、実用的な透過率が得られないが、実施例１の全反射型偏光子１では、実用的な透過率が得られることが分かった。
【符号の説明】
【００４５】
Ａ１，Ａ２  軸
Ｉ  斜面部
Ｇ  エアギャップ
α  斜面部入射角許容幅
β  入射角許容幅
θｃ１，θｃ２  臨界角
ａ１  プリズム楔角
ａ２  入射角
ａ３  斜面部入射角
１  全反射型偏光子
４  ギャップ材
１０  第一プリズム
１１  第一の端面
１１Ｆ，１２Ｆ，２２Ｆ，２３Ｆ  反射防止膜
１２  第一の斜面
１４，２４  側面
２０  第二プリズム
２２  第二の斜面
２３  第二の端面
３１  入射光
３２  Ｓ偏光
３３  Ｐ偏光
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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