(57)【要約】光学系は、共通の光軸に沿って揃えられ、固有複屈折の影響を最小限に抑えかつ軽減されたリターダンスの系を作るように結晶格子が相互に配向した複数の立方晶系光学要素を含む。光学系は、開口数が大きく、２４８ｎｍ以下の波長の光を用いる屈折系または反射屈折系であってよい。光学系の正味リターダンスは、個々の要素の固有複屈折が相殺されるように各要素が配向しているので、各光学要素のリターダンス寄与の和よりも小さい。一実施形態では、２つの［１１０］立方晶系光学要素が、リターダンスを軽減するように相互にクロッキングされ、［１００］立方晶系光学要素と一緒に使用される。様々な複屈折要素、波長板、及びそれらの組合せは、さらに残留リターダンス及び波面収差の補正を可能にする。光学系は、半導体基板などの基板をパターニングしそれによって半導体装置を製造するために、フォトリソグラフィツールにおいて使用できる。
2005521227.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学系であって、
それぞれの［１１０］格子方向が共通の光軸に沿わせて揃えられ、前記光学系内のリターダンスを軽減するように、それぞれの結晶格子が前記光軸の周りで相互に回転させられた少なくとも２つの［１１０］立方晶系光学要素と、
その［１００］格子方向が前記共通の光軸に沿わせて揃えられた少なくとも１つの［１００］立方晶系光学要素と、
を含み、
前記［１００］立方晶系光学要素は、前記光学系内の前記光軸からずれた位置におけるリターダンスを軽減するように配向させられた光学系。
【請求項２】
前記回転させられた［１１０］立方晶系光学要素は、前記［１１０］立方晶系光学要素のそれぞれのリターダンス寄与の和よりも小さい正味の光学系リターダンスを生じさせる、請求項１に記載の光学系。
【請求項３】
［１１０］立方晶系光学要素は、前記それぞれの［１１０］立方晶系光学要素のピーク固有複屈折ローブが相互に回転させられるように配向させられている、請求項１に記載の光学系。
【請求項４】
前記［１１０］立方晶系光学要素は同じ材料で形成されている、請求項１に記載の光学系。
【請求項５】
前記各［１１０］立方晶系光学要素はフッ化カルシウムで形成されている、請求項１に記載の光学系。
【請求項６】
前記共通の光軸に沿って揃えられた他の光学要素をさらに有する、請求項１に記載の光学系。
【請求項７】
前記他の光学要素のうちの少なくとも１つは非立方晶系材料で形成されている、請求項６に記載の光学系。
【請求項８】
前記他の光学要素のうちの１つは、その［１１０］結晶格子方向を前記共通の光軸に沿わせて揃えられた他の［１１０］立方晶系光学要素を有し、前記少なくとも２つの［１１０］立方晶系光学要素はそれぞれ第１の固有複屈折値を有し、前記他の［１１０］立方晶系光学要素は、前記第１の固有複屈折値と符号が反対の第２の固有複屈折値を有し、前記他の［１００］立方晶系光学要素と前記少なくとも２つの［１１０］立方晶系光学要素は、前記光学系内のリターダンスを軽減するように配向させられている、請求項６に記載の光学系。
【請求項９】
前記各［１００］立方晶系光学要素は、前記少なくとも１つの［１１０］立方晶系光学要素と同じ材料で形成されている、請求項１に記載の光学系。
【請求項１０】
前記他の光学要素のうちの少なくとも１つは、その［１１１］格子方向を前記共通の光軸に沿わせて揃えられた［１１１］立方晶系光学要素を有し、各［１１１］立方晶系光学要素は前記光学系内のリターダンス変化を小さくするように配向させられいる、請求項６に記載の光学系。
【請求項１１】
系のリターダンスを補償するように前記共通の光軸に沿って揃えられた応力複屈折要素をさらに有する、請求項１に記載の光学系。
【請求項１２】
前記応力複屈折要素は、一定の複屈折値を有する倍率要素を有する、請求項１１に記載の光学系。
【請求項１３】
前記応力複屈折要素は、ａ）一軸性結晶材料で形成されるか、またはｂ）応力誘起複屈折を含む、請求項１２に記載の光学系。
【請求項１４】
前記応力複屈折要素は、要素内を通って線形にまたは二次的に変化する複屈折を有する被応力要素を有する、請求項１１に記載の光学系。
【請求項１５】
前記応力複屈折要素は、前記光軸に直交する軸に沿って変化する応力複屈折値を有する、請求項１１に記載の光学系。
【請求項１６】
前記光学系内のリターダンスを軽減するように前記共通の光軸に沿って配置された波長板をさらに有する、請求項１に記載の光学系。
【請求項１７】
前記波長板は、ａ）一軸性結晶要素で形成されるか、またはｂ）応力誘起複屈折を含む、請求項１６に記載の光学系。
【請求項１８】
前記［１１０］立方晶系光学要素、［１００］立方晶系光学要素、及び前記他の光学要素のうちの少なくとも１つは、曲率が非対称的に変化する表面を含む、請求項６に記載の光学系。
【請求項１９】
前記表面はトロイダル表面を有する、請求項１８に記載の光学系。
【請求項２０】
前記［１１０］立方晶系光学要素、［１００］立方晶系光学要素、及び前記他の光学要素のうちの前記少なくとも１つは、屈折率の変化による前記光学系の非点収差を軽減するように位置させられている、請求項６に記載の光学系。
【請求項２１】
前記少なくとも１つの［１１０］立方晶系光学要素のうちの２つは、前記共通の光軸の周りで相互に９０°回転させられ、前記［１００］立方晶系光学要素のうちの少なくとも１つは、前記少なくとも１つの［１００］立方晶系光学要素のピーク複屈折ローブが前記共通の光軸の周りで実質的に４５°回転させられるように、前記少なくとも２つの［１１０］立方晶系光学要素の［１１０］結晶軸に沿った局所複屈折軸の方向に関して、回転させられている、請求項１に記載の光学系。
【請求項２２】
前記他の光学要素は、十分な数の他の［１００］立方晶系光学要素を含み、前記他の［１００］立方晶系光学要素のうちの少なくとも１つは、前記光学系における非回転対称的な欠陥を補償するように前記他の［１００］立方晶系光学要素のうちの別の光学要素に対して回転させられている、請求項６に記載の光学系。
【請求項２３】
前記少なくとも１つの［１００］立方晶系光学要素は、前記光学系における正味のリターダンスを最小限に抑えるように前記光軸の周りで相互に回転させられた少なくとも２つの［１００］立方晶系光学要素を含む、請求項１に記載の光学系。
【請求項２４】
前記光学系は、少なくとも１つの反射面をさらに含む反射屈折系である、請求項１に記載の光学系。
【請求項２５】
１つの前記反射面は、非点収差を軽減するように印加される非対称応力を含む、請求項２４に記載の光学系。
【請求項２６】
前記反射屈折系は、立方晶系材料で形成され前記共通の光軸にほぼ沿って揃えられた［１００］格子方向を含むたビームスプリッタであって、前記ビームスプリッタのピーク複屈折ローブが、前記光学系に与えられる光の入力偏光方向にほぼ垂直またはほぼ平行になるようにされている、請求項２４に記載の光学系。
【請求項２７】
前記反射屈折系は、立方晶系材料で形成され前記光軸にほぼ沿って揃えられた［１１０］格子方向を含むたビームスプリッタであって、前記光軸に沿う前記ビームスプリッタのピーク複屈折ローブが、前記光学系に与えられる光の入力偏光方向にほぼ垂直またはほぼ平行になるようにされている、請求項２４に記載の光学系。
【請求項２８】
前記光学系の光源と、ビームスプリッタと、少なくとも１つの波長板と、物体側と、像側とをさらに有し、前記少なくとも２つの［１１０］立方晶系光学要素は前記ビームスプリッタの前記物体側に位置させられている、請求項２４に記載の光学系。
【請求項２９】
前記ビームスプリッタの前記像側に少なくとも２つの他の［１１０］立方晶系光学要素及び少なくとも１つの他の［１００］立方晶系光学要素をさらに有し、各他の［１１０］立方晶系光学要素は、それぞれ、その［１１０］格子方向が前記光軸に沿って揃えられており、各他の［１００］立方晶系光学要素は、それぞれ、その［１００］格子方向が前記光軸に沿って揃えられ、かつ系のリターダンスを軽減するように配向させられている、請求項２８に記載の光学系。
【請求項３０】
前記光学系の光源と、ビームスプリッタと、少なくとも１つの波長板と、物体側と、像側とをさらに有し、前記少なくとも２つの［１１０］立方晶系光学要素及び前記少なくとも１つの［１００］立方晶系光学要素は、前記ビームスプリッタの前記像側に位置させられている、請求項２４に記載の光学系。
【請求項３１】
前記共通の光軸に沿って揃えられ、前記光学系内のリターダンス変化を軽減するように印加される応力誘起複屈折を含む、少なくとも１つの他の光学要素をさらに有する、請求項２４に記載の光学系。
【請求項３２】
光源とマスクパターンとをさらに有し、前記マスクパターンは、前記光学系を通して前記光源が前記マスクパターンを投影できるように位置させられている、請求項１に記載の光学系。
【請求項３３】
前記光源はエキシマレーザを有する、請求項３２に記載の光学系。
【請求項３４】
前記光源は、約１５７ｎｍと約１９３ｎｍの一方の波長を有する光を放出することができる、請求項３２に記載の光学系。
【請求項３５】
前記マスクパターンが投影されるように位置させられた基板と、２４８ｎｍ以下の波長を有する光を放出できる光源とをさらに有する、請求項３２に記載の光学系。
【請求項３６】
前記［１１０］立方晶系光学要素及び前記［１００］立方晶系光学要素のうちの少なくとも１つは、前記光学系の残留リターダンスを補償するための応力誘起複屈折を含む、請求項１に記載の光学系。
【請求項３７】
前記応力誘起複屈折は半径方向に変化する、請求項３６に記載の光学系。
【請求項３８】
請求項１に記載の光学系を含むフォトリソグラフィツール。
【請求項３９】
請求項７に記載の光学系を含むフォトリソグラフィツール。
【請求項４０】
請求項２９に記載の光学系を含むフォトリソグラフィツール。
【請求項４１】
集光器光学系と、レチクルとフォトマスクの一方の上に形成されたマスクパターンと、基板と、光源と、をさらに有し、前記フォトリソグラフィツールは前記マスクパターンを前記光学系を通して前記基板上に投影するように構成されている、請求項３８に記載のフォトリソグラフィツール。
【請求項４２】
集光器光学系と、レチクルとフォトマスクの一方の上に形成されたマスクパターンと、基板と、光源と、をさらに有し、前記フォトリソグラフィツールは前記マスクパターンを前記光学系を通して前記基板上に投影するように構成されている、請求項３９に記載のフォトリソグラフィツール。
【請求項４３】
集光器光学系と、レチクルとフォトマスクの一方の上に形成されたマスクパターンと、基板と、光源と、をさらに有し、前記フォトリソグラフィツールは前記マスクパターンを前記光学系を通して前記基板上に投影するように構成されている、請求項４０に記載のフォトリソグラフィツール。
【請求項４４】
前記光源は、２４８ｎｍ以下の波長を有する光を生成する、請求項４１に記載のフォトリソグラフィツール。
【請求項４５】
前記光源は、２４８ｎｍ以下の波長を有する光を生成し、偏光を生成することができる、請求項４３に記載のフォトリソグラフィツール。
【請求項４６】
光学系であって、
それぞれの［１１０］結晶軸が共通の光軸に沿わせて揃えられた４つの［１１０］立方晶系光学要素と、
その［１００］結晶軸が前記共通の光軸に沿わせて揃えられた［１００］立方晶系光学要素と、
を有し、
前記［１１０］立方晶系光学要素と前記［１００］立方晶系光学要素は、相互に、前記光学系の中心視野点における正味のリターダンスが実質的にゼロになるように、配向させられている、光学系。
【請求項４７】
基板上に形成され、回路パターンを含む半導体装置であって、前記回路パターンはそれぞれ、
投影光学系を含むリソグラフィシステムであって、それぞれの［１１０］格子方向が共通の光軸に沿って揃えられ、かつ、投影光学系内のリターダンスを軽減するように、相互に回転させられた少なくとも２つの［１１０］立方晶系光学要素と、その［１００］格子方向が前記共通の光軸に沿って揃えられ、かつ、前記投影光学系内のオフアクシス半径方向リターダンス変化を小さくするように配向させられた少なくとも１つの［１００］立方晶系光学要素と、を有するリソグラフィシステムと、
マスクパターンを有するフォトマスクと、
前記マスクパターンを前記投影光学系を通して前記基板上に投影させることができる光源と、
によって形成される半導体装置。
【請求項４８】
前記半導体装置は集積回路を有し、前記回路パターンは、前記基板上に形成された複数の異なる層内に形成されている、請求項４７に記載の半導体装置。
【請求項４９】
光学系におけるリターダンスを軽減する方法であって、
レンズ規定を有し、共通の光軸に沿って揃えられた複数の原光学要素を含み、第１の正味のリターダンスを有するレンズ系を設けることと、
前記レンズ規定を維持しつつ、前記原光学要素の少なくとも１つを少なくとも２つの小要素に分割すること、
と有し、各小要素は、立方晶系材料で形成され、前記光軸に沿って揃えられ、前記小要素は、前記第１の正味リターダンスよりも小さい正味のリターダンスを生じさせるように配向させられたそれぞれの結晶格子を有する、方法。
【請求項５０】
前記分割は、それぞれの［１１０］立方晶系結晶格子方向が前記光軸に沿って位置し、それぞれの結晶格子が前記光学系内のリターダンスを軽減するように相互に配向させられるように、１つの前記光学要素を揃えられた２つの［１１０］小要素に分割することを含む、請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
前記分割は、それぞれの［１００］立方晶系結晶格子方向が前記光軸に沿って位置し、それぞれの結晶格子が前記光学系内のリターダンスを軽減するように相互に配向させられるように、１つの前記光学要素を揃えられた２つの［１００］小要素に分割することを含む、請求項４９に記載の方法。
【請求項５２】
前記分割は、その［１１０］立方晶系結晶格子方向が前記光軸に沿って揃えられている［１１０］小要素と、その［１００］立方晶系結晶格子方向が前記光軸に沿って揃えられている［１００］小要素とに前記原光学要素の１つを分割することを含み、前記レンズ系を設けることは、少なくとも１つの他の前記原光学要素が立方晶系光学要素であることを含む、請求項４９に記載の方法。
【請求項５３】
少なくとも２つの［１１０］立方晶系光学要素と少なくとも１つの［１００］立方晶系光学要素とを含む複数の光学要素を設けることと、
前記少なくとも２つの［１１０］立方晶系光学要素が、それぞれの［１００］結晶軸を共通の光軸に沿わせて揃えられ、前記少なくとも１つの［１００］立方晶系光学要素が、その［１００］結晶軸を前記共通の光軸に沿わせて揃えられる、前記複数の光学要素を前記共通の光軸に沿って揃えることと、
前記各［１１０］立方晶系光学要素の三次元結晶格子がほぼまったく同等に揃えられたときに生じる系のリターダンスと比べて軽減されたリターダンスを生じさせるように、前記［１１０］立方晶系光学要素のうちの少なくとも１つを前記光軸の周りで回転させることと、
前記光学系内のオフアクシスリターダンス変化を小さくするように前記［１００］立方晶系光学要素を配向させることと、
を含む、光学系におけるリターダンスを軽減する方法。
【請求項５４】
半導体装置を形成する方法であって、
光学系内のリターダンスを軽減するように、それぞれの［１１０］格子方向が共通の光軸に沿わせて揃えられ、かつ相互に回転させられた少なくとも２つの［１１０］立方晶系光学要素と、その［１００］格子方向が前記共通の光軸に沿わせて揃えられ、前記光学系内のオフアクシスリターダンス変化を小さくするように配向させられた少なくとも１つの［１００］立方晶系光学要素と、を有する前記光学系を含むリソグラフィツールを設けることと、
マスクパターン及び基板を前記光学系に対して一定の位置に位置させることと、
光源を照明させ、それによって前記マスクパターンを前記光学系を通して前記基板上に投影させることと、
を含む、方法。
【請求項５５】
前記マスクパターンはレチクル上に形成され、前記基板は、その上に感光性コーティングを有し、
前記マスクパターン及び基板を位置させることは、前記レチクルを前記光学系の物体視野に配置し、前記半導体ウェハを前記光学系の像視野に配置することを含み、
前記照明することは、前記感光性コーティングに露光パターンを形成することを含む、請求項５４に記載の方法。
【請求項５６】
前記露光パターンを現像することと、前記現像されたパターンを前記半導体ウェハ内にエッチングすることとをさらに含む、請求項５５に記載の方法。
【請求項５７】
前記半導体ウェハは、その上に形成されたフィルムを含み、前記フィルム上に前記感光性コーティングが形成されており、
前記方法は、前記露光パターンを現像することと、前記現像されたパターンを前記フィルム内にエッチングすることとをさらに含む、請求項５５に記載の方法。
【請求項５８】
照明することは、２４８ｎｍ以下の波長を有する光を生成することを含む、請求項５４に記載の方法。
【請求項５９】
前記フォトリソグラフィツールを設けることは、前記光学系が少なくとも１つの反射面をさらに含む反射屈折系であることを含む、請求項５４に記載の方法。
【請求項６０】
前記フォトリソグラフィツールを設けることは、前記反射屈折系がビームスプリッタと少なくとも１つの波長板とをさらに含むことを含み、前記照明することは、偏光を生成することをさらに含む、請求項５９に記載の方法。
【請求項６１】
前記フォトリソグラフィツールを設けることは、前記光学系が、平均屈折率の変化による前記光学系の非点収差を軽減するように、前面と背面との少なくとも一方が曲率の非対称的な変化を有する少なくとも１つの前記光学要素を含むことを含む、請求項５４に記載の方法。
【請求項６２】
前記照明することは、エキシマレーザに発光させることを含む、請求項５４に記載の方法。
【請求項６３】
光学系内のリターダンスを軽減するように、それぞれの［１１０］格子方向が共通の光軸に沿わせて揃えられかつ相互に回転させられた少なくとも２つの［１１０］立方晶系光学要素と、光学要素の［１００］格子方向が前記共通の光軸に沿わせて揃えられ、前記光学系内のオフアクシスリターダンス変化を小さくするように配向させられた少なくとも１つの［１００］立方晶系光学要素と、を有する光学系を含むリソグラフィツールを設けることと、
マスクパターン及び基板を前記光学系に対して一定の位置に位置させることと、
光源を照明させ、それによって前記マスクパターンを前記光学系を通して前記基板上に投影させることと、
を含むプロセスにしたがって形成される半導体装置。
【請求項６４】
前記プロセスは、
前記位置させることは、前記マスクパターンがレチクル上に形成されることと、前記基板が、その上に感光性コーティングを有する半導体ウェハであることを含み、
前記照明することが、前記感光性コーティングに露光パターンを形成することを含むこととを含み、
前記プロセスは、前記露光パターンを現像することをさらに含む、
請求項６３に記載の半導体装置。
【請求項６５】
前記照明することは、前記光源に２４８ｎｍ以下の波長を有する光を放出させることを含む、請求項６３に記載の半導体装置。
【請求項６６】
前記プロセスは、前記基板と前記基板上に形成された膜との一方に、前記現像されたパターンを移すことをさらに含む、請求項６３に記載の半導体装置。
【請求項６７】
前記基板と前記基板上に形成された膜との一方に前記現像されたパターンを移すことは、エッチングを含む、請求項６６に記載の半導体装置。
【請求項６８】
前記照明することは、エキシマレーザに発光させることを含む、請求項６３に記載の半導体装置。
【請求項６９】
前記位置させることは、前記レチクルを前記光学系の物体視野に配置し、前記半導体ウェハを前記光学系の像視野に配置することを含む、請求項６４に記載の半導体装置。
【請求項７０】
光学系であって、前記光学系内のリターダンスを軽減するように、それぞれの［１１０］格子方向が共通の光軸に沿わせて揃えられ、かつそれぞれの結晶格子が相互に前記光軸の周りを回転させられた少なくとも２つの［１１０］立方晶系光学要素と、前記［１１０］立方晶系光学要素の残留リターダンスを補償するように、前記共通の光軸に沿って揃えられ、応力誘起複屈折を含む他の光学要素と、を含む光学系。
【請求項７１】
前記他の光学要素は、非立方晶系材料で形成されている、請求項７０に記載の光学系。
【請求項７２】
前記応力誘起複屈折は、前記他の光学要素内で半径方向に変化する、請求項７０に記載の光学系。
【請求項７３】
光学系であって、前記光学系内のリターダンスを軽減するように、それぞれの［１１０］格子方向が共通の光軸に沿わせて揃えられ、かつそれぞれの結晶格子が相互に前記光軸の周りを回転させられた少なくとも２つの［１１０］立方晶系光学要素を含み、前記［１１０］立方晶系光学要素の少なくとも１つは、残留リターダンス変化を補償するように応力誘起複屈折を含む、光学系。
【請求項７４】
前記［１１０］立方晶系光学要素のうちの少なくとも２つは、相互に前記共通の光軸の周りをほぼ９０°回転させられている、請求項７３に記載の光学系。
【請求項７５】
前記応力誘起複屈折は、大きさが中心から縁部へと大きくなる、請求項７３に記載の光学系。
【請求項７６】
請求項７３に記載の光学系を含むフォトリソグラフィツール。
【請求項７７】
前記共通の光軸に沿って揃えられた光学要素と、集光器光学系と、レチクル及びフォトマスクの一方の上に形成されたマスクパターンと、基板と、光源とをさらに有し、前記フォトリソグラフィツールは前記マスクパターンを前記光学系を通して前記基板上に投影するように構成されている、請求項７６に記載のフォトリソグラフィツール。
【請求項７８】
前記光源は、２４８ｎｍ以下の波長を有する光を生成する、請求項７７に記載のフォトリソグラフィツール。
【請求項７９】
半導体装置を形成する方法であって、
光学系内のリターダンスを軽減するように、それぞれの［１１０］格子方向が共通の光軸に沿わせて揃えられ、かつそれぞれの結晶格子が相互に前記光軸の周りで回転させられた少なくとも２つの［１１０］立方晶系光学要素を有し、前記［１１０］立方晶系光学要素の少なくとも１つは、リターダンス変化を補償するように応力誘起複屈折を含む、光学系を含むフォトリソグラフィツールを設けることと、
マスクパターン及び基板を前記光学系に対して一定の位置に位置させることと、
光源を照明させ、それによって前記マスクパターンを前記光学系を通して前記基板上に投影させることとを含む、方法。
【請求項８０】
前記マスクパターンはレチクル上に形成され、前記基板は、その上に感光性コーティングを有し、
前記位置させることは、前記レチクルを前記光学系の物体視野に配置し、前記半導体ウェハを前記光学系の像視野に配置することを含み、
前記照明することは、前記感光性コーティングに露光パターンを形成することを含み、
前記方法は、前記露光パターンを現像することをさらに含む、
請求項７９に記載の方法。
【請求項８１】
共通の光軸に沿って揃えられた複数の光学要素を含み、第１の正味のリターダンスを有するレンズ系を設けることと、
前記光学要素のうちの少なくとも１つに応力を印加して、半径方向に変化する応力によって生じる複屈折をその光学要素において生じさせ、それによって、前記第１の正味リターダンスよりも軽減された正味リターダンスを生じさせることと、
を含む、光学系におけるリターダンスを軽減する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、より一般的には、高性能の光学系及びリソグラフィ方法に関する。特に、本発明は、立方晶系光学要素を用いて光学系における固有の複屈折の影響を補償する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路及びその他の半導体装置のデバイス集積度を高めるために、より小さな寸法を有するデバイスフィーチャを製造することが目標とされている。今日の急速に進歩する半導体製造産業には、このようなデバイスフィーチャを信頼できかつ反復可能な方法で製造するという関連する目標がある。
【０００３】
光学リソグラフィシステムは、半導体基板上にデバイスパターンの画像を形成する製造プロセスで一般に使用されている。このシステムの分解能は、露光波長に比例し、したがって、できるだけ短い露光波長を用いた方が有利である。サブミクロンリソグラフィの場合、２４８ｎｍ（ナノメートル）以下の波長を有する深紫外線光が一般に使用されている。関心のある波長には１９３ｎｍ及び１５７ｎｍが含まれる。
【０００４】
紫外線波長または深紫外線波長では、リソグラフィシステムのレンズ、窓、及びその他の光学要素を形成するのに用いられる材料が非常に重要である。このような光学要素は、これらのリソグラフィシステムに用いられる短波長光に適合しなければならない。
【０００５】
フッ化カルシウム、及びフッ化バリウム、フッ化リチウム、フッ化ストロンチウムのようなその他の立方晶系材料は、たとえば１５７ｎｍリソグラフィ用の光学要素として使用される材料として開発されている材料のいくつかを代表するものである。これらの単結晶フッ化物材料は、通常の光学ガラスと比べて望ましくは高い透過率を有し、かなり均質に製造することができる。
【０００６】
したがって、このような立方晶系材料は、半導体製造産業で用いられる半導体ウェハやその他のウェハなどの基板上に小さなフィーチャを作製するのに用いられるウェハステッパやその他の投影プリンタなどの短波長光学系における光学要素として有用である。特に、フッ化カルシウムは、それが容易に得られる立方晶系材料であり、大きな高純度単結晶を成長させることができるという点で特に有利である。
【０００７】
深紫外線リソグラフィシステムにおける光学要素に立方晶系材料を使用する場合の主要な問題は、立方晶系材料に固有の屈折率の異方性である。これを「固有複屈折」と呼ぶ。最近、フッ化カルシウムなどの立方晶系材料が、光学系に用いられる光の波長の２乗の逆数に比例する固有複屈折を示すことが報告されている［J. Burnett, Z. H. Levine, and E. Shipley, "Intrinsic Birefringence in 157 nm materials（１５８ｎｍ材料における固有複屈折）," Proc. 2nd Intl. Symp on 157 nm Lithography, Austin, Intl SEMATEC, ed. R. Harbison, 2001］。この複屈折の大きさは、光波長が２５０ｎｍよりも短くなり、特に１００ｎｍに近づいたときに特に顕著になる。特に重要なのは、１５７ｎｍの波長、すなわち、半導体製造産業で好んで用いられているＦ2エキシマレーザによって生成される光の波長における固有複屈折の影響である。
【０００８】
複屈折、すなわち二重屈折は、屈折率が異方性である屈折材料の性質である。光が複屈折材料内を通って伝搬する場合、屈折率は、伝搬方向に対する偏光及び材料の配向の関数として変化する。偏光されていない光は、一般に、複屈折材料内を通ると、直交偏光状態を有する２条のビームに分離される。
【０００９】
光が単位長の複屈折材料を通過すると、２つの光路の屈折率の差によって光路差またはリターダンス（位相差；retardance）が起こる。複屈折は無単位量である。ただし、リソグラフィ業界では、複屈折をｎｍ／ｃｍの単位で表すのが一般的な慣習である。複屈折は材料の性質であり、一方、リターダンスは偏光状態同士の間の光学遅延である。光学系を通る所与の光線のリターダンスは、ｎｍ単位で表すか、または特定の波長での波の数で表すことができる。
【００１０】
フッ化マグネシウムや水晶などの一軸性結晶では、２条の屈折されたビームが同じ速度で伝わる複屈折材料内を通る方向は、複屈折軸と呼ばれる。語「光軸」は一般に、単結晶を扱うときには複屈折軸と相互交換可能に使用される。レンズ要素の系（システム）では、語「光軸」は、通常、レンズ系の対称軸のことを指す。混乱を避けるために、語「光軸」は以下では、レンズ系における対称軸のみを指すものとする。複屈折軸以外の、材料内を通る方向については、２条の屈折されたビームは互いに異なる速度で伝わる。複屈折媒体に対する所与の入射光線については、２条の屈折された光線は一般に、常光線及び異常光線と呼ばれる。常光線は、複屈折軸に対して垂直に偏光され、スネルの法則に従って屈折し、異常光線は、常光線に対して垂直に偏光され、入射光線に対する複屈折軸の方向と複屈折の量に依存する角度で屈折する。一軸性結晶では、複屈折軸は単一の方向に沿って配向させられ、複屈折の大きさは材料全体にわたって一定である。一軸性結晶は一般に、リターデーション板や偏光子などの光学要素に使用される。
【００１１】
しかし、これに対して、立方晶系結晶は、複屈折軸配向と複屈折値の両方が、結晶格子の配向に対する光の伝搬方向に応じて変化することが分かっている。２つの固有偏光に見られる屈折率の差である複屈折だけでなく、平均屈折率も入射角の関数として変化し、したがって、偏光に依存しない位相誤差が生じる。
【００１２】
結晶軸の方向及び結晶面については、ここでは、共通の約数を有さない整数であり、結晶軸に沿った結晶面の切片に反比例するミラー指数を用いて説明する。格子面は、たとえば、（１００）のように、括弧内のミラー指数によって与えられ、直接格子内の軸方向は、たとえば、［１１１］のように角括弧内に与えられる。結晶格子方向、たとえば、［１１１］は、材料または光学要素の［１１１］結晶軸と呼ぶこともできる。（１００）面、（０１０）面、及び（００１）面は、立方晶系結晶において同等であり、まとめて｛１００｝面と呼ばれる。たとえば、［１１０］結晶軸に沿って例示的な立方晶系光学要素内を通って伝搬する光は、最大の複屈折を受け、一方、［１００］結晶軸に沿って伝搬する光は複屈折を受けない。
【００１３】
したがって、波面が、立方晶系材料で構成された光学要素内を通って伝搬する際、波面は、光学要素の固有複屈折のために遅延させられる可能性がある。リターダンスの大きさ及び配向は、材料内を通る局所伝搬角度が波面全体にわたって異なるため変化する。このような変化は「リターダンス収差」と呼ばれることがある。リターダンス収差によって、一様に偏光された波面は直交偏光を有する２つの波面に分割される。各直交波面は異なる屈折率を受け、異なる波面収差が生じる。これらの収差は、画像解像度を著しく低下させ、特に半導体製造におけるサブミクロン投影リソグラフィの場合、１５７ｎｍのような興味のある波長で像視野の歪を導入する。したがって、当技術分野では、特に深紫外線範囲の波長を有する光を用いる投影リソグラフィシステムにおいて、画像解像度を低下させ画像視野を歪曲させる可能性のある立方晶系光学要素の固有複屈折によって生じる波面収差を補償する必要があることが分かる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１４】
これら及びその他の要件に対処するために、本発明は、その目的を考慮して、立方晶系光学系における固有複屈折によって波面収差が生じるのを防止する方法及び装置を提供する。立方晶系レンズ要素の結晶軸は、個々のレンズ要素からのリターダンス寄与を相殺することによって正味リターダンスを最小限に抑えるように配向させられる。
【００１５】
例示的な一実施態様では、本発明は、複数の光学要素から構成された投影レンズを有し、その光学要素のうちの２以上が立方晶系材料で構成され、小さな角度で伝搬する光のリターダンスを軽減するように、系の光軸に対してその［１１０］立方晶系結晶格子方向を系の光軸に沿わせると共に光軸の周りに相対的に回転させることによって配向させられており、１以上の要素が、系の光軸に対してより大きな角度で伝搬するオフアクシス光のリターダンスを軽減するように、光軸をほぼ［１００］立方晶系結晶格子方向に沿わせて配向させられている、光学系を提供する。
【００１６】
他の例示的な実施態様では、本発明は、立方晶系材料で構成され、光軸をほぼ光学要素の［１１０］立方晶系結晶格子方向に沿わせて配向させられた４つの光学要素を含む光学系を提供する。これらの光学要素は、系の光軸に対して小さな角度で伝搬する光のリターダンスを軽減するように光軸の周りに配向させられている。光学系は、系の光軸に対してより大きな角度で伝搬する光のリターダンスを軽減するように、要素の［１００］結晶格子方向をほぼ光軸に沿わせて配向させられた光学要素を、さらに含んでいる。
【００１７】
他の例示的な一実施態様では、本発明は、複数の光学要素を含み、そのうちの２以上が、立方晶系材料で構成され、かつその［１１０］立方晶系結晶格子方向に対して小さな角度で伝搬する光のリターダンスを軽減するように、その［１１０］立方晶系結晶格子方向を光学系の光軸に沿わせると共に光軸の周りに相対回転させることによって配向させられた、光学系を提供する。光学系の残留リターダンスを軽減するために、応力誘起複屈折が、［１１０］立方晶系光学要素、または非立方晶系要素や［１００］光学要素のような他の光学要素に作用させられる。
【００１８】
他の例示的な実施態様では、本発明は、レンズ系を設け、２以上の要素を、光軸をほぼ要素の［１１０］立方晶系結晶格子方向に沿わせて配向させ、１以上の要素を、光軸をほぼ要素の［１００］立方晶系結晶格子方向に沿わせて配向させ、光軸の周りでの要素の最適化された相対回転を行わせることによって、固有複屈折によって生じるリターダンス収差を軽減する方法及び装置を提供する。
【００１９】
他の例示的な実施態様では、本発明は、レンズ規定によって定められるレンズ系を設け、次に、レンズ規定によって定められる全体的な要素寸法を維持しつつ、レンズ系の少なくとも１つの要素を、リターダンス収差を軽減するように配向させられた複数の立方晶系成分に分割することによって、固有複屈折によって生じるリターダンス収差を軽減する方法及び装置を提供する。
【００２０】
またさらなる例示的な実施態様では、本発明は、
少なくとも２つの立方晶系光学要素を有するレンズ系を設け、応力誘起複屈折を少なくとも１つの光学要素に与えて残留リターダンスの変化を小さくすることによって、固有複屈折によって生じるリターダンス収差を軽減する方法及び装置を提供する。
【００２１】
本発明の他の態様は、互いに直交する方向においてベース曲率半径が互いに異なる少なくとも１つの光学要素を用いることによって、立方晶系光学要素の平均屈折率の変化による残留非点収差を補償する装置及び方法を提供する。
【００２２】
他の例示的な実施態様では、本発明は、１つの上述の光学系を含むフォトリソグラフィツールを提供する。
【００２３】
他の例示的な実施態様では、本発明は、選択的に配向させられた結晶レンズ要素を使用して、半導体製造産業に用いられる半導体基板上に半導体装置を形成する方法及び装置を提供する。
【００２４】
他の例示的な実施態様では、本発明は、選択的に配向させられた立方晶系レンズ要素を含むリソグラフィツールを用いて形成された半導体装置を提供する。
【００２５】
本発明は、以下の詳細な説明を添付の図面に関連付けて読んだときに最もよく明らかになろう。一般的な慣習として、図面の様々なフィーチャが一定の比例で描かれていないことに留意されたい。逆に、様々なフィーチャの寸法は図面を明確にするために任意に拡大または縮小されている。図面には後述の図が含まれている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
半導体製造産業で用いられるフォトリソグラフィックツールなどの高性能リソグラフィシステムに好んで用いられている立方晶系材料は、固有複屈折、すなわち屈折率における固有の異方性を示すことが当技術分野で公知である。光学系の要素を構成するために用いられると、このような立方晶系材料の複屈折特性によって、像解像度を著しく低下させ視野歪を導入する波面収差が生じる可能性がある。このことは、集積度の向上及びフィーチャサイズの縮小を重視する今日の半導体製造産業における高い解像度及びオーバレイ要件に特に当てはまる。
【００２７】
本発明は、立方晶系光学要素について複屈折の方向と大きさの両方を求めることができ、かつ各光学要素を、個々の要素の固有複屈折寄与によって生じるリターダンス収差を相殺または補償するように形成し揃えることができるという概念を利用する。たとえば、三次元格子配向内の固有複屈折の変化をこれらの材料について求めることができる。さらに、複数の立方晶系光学要素が、各光学要素が共通の光軸に対して指定された三次元格子配向を有するように揃えられるとき、複数の揃えられた光学要素は、公知のように変化する正味リターダンスを有する。
【００２８】
本発明は、立方晶系光学要素を使用する光学系における固有複屈折の影響を補償する技術に関する。この補償は、個々の光学要素の結晶軸方向を適切に選択することによって行われ、偏光されたまたは偏光されない放射を用いて光学系に適用することができる。例示的な一実施形態では、補償は、光軸を光学要素の［１１０］結晶格子方向に沿わせた十分な数の立方晶系光学要素を利用することによって行うことができる。本発明は、様々な例示的な立方晶系光学要素における平均屈折率の変化による残留非点収差を補償することも可能にする。例示的な一実施形態では、この補償は、互いに直交する方向において、少なくとも１つの光学要素のベース曲率半径を変えることによって行うことができる。
【００２９】
半導体基板上に収差のないパターンを形成する様々な例示的な立方晶系光学系及び方法は、フィーチャサイズがますます小さくなり、パターンを作製するのに用いられている光の波長の２分の１に近づいているため特に有利である。このような技術は、大きな開口数（ＮＡ）レンズ系において特に有利であるが、本発明の様々な態様は、比較的大きな開口数を有する光学系と比較的小さな開口数を有する光学系の両方に適用することができる。
【００３０】
図１は、例示的なリソグラフィシステムの例示的な投影光学系部を示す概略図である。図１に示されている光学系は、２００１年４月１０日にK. Omuraに発行され、内容が引用によって本明細書に組み込まれるヨーロッパ特許第ＥＰ１１３９１３８Ａ１号の第７の実施形態に示され記載された光学系とほぼ同様である。この例示的な光学系は、ＮＡ０．７５、ピーク波長１９３．３ｎｍ、及び４×縮小率で動作する大フォーマット屈折投影レンズであってよい。このような光学系は、例示的なものに過ぎず、他の光学系を他の例示的な実施形態に用いることができる。例示的な光学系２は、例示的な実施形態ではリソグラフィツール４の投影光学系部であってよい。例示的な実施形態では、光学系２は、例示的なレチクル６と基板１２との間に配置された投影レンズである。レチクル６は物体視野を含み、像視野が基板１２上に形成されるとみなすことができる。
【００３１】
光学系２は、一般にまとめて「レンズ」と呼ばれ、複数の個々のレンズ要素Ｌと、光軸１０と、開口絞り（ＡＳ）９とで構成されたレンズ系である。レチクル６は、基板１２の表面１３上に投影されるマスクパターンを含んでいる。例示的な実施形態によれば、基板１２は半導体製造産業で用いられる半導体ウェハであってよく、表面１３を、半導体製造産業で一般に用いられているフォトレジストなどの感光性材料で被覆することができる。他の例示的な実施形態によれば他の基板を使用することができる。様々なマイクロリソグラフィツール内の他の例示的な実施形態によれば、レチクル６はフォトマスクであってよい。一般的に言えば、以下ではまとめてレチクル６と呼ぶレチクルまたはフォトマスクは、物体視野を形成する透明部分と不透明部分のパターンを含む媒体である。光はパターンを通して投影され、パターンはレンズ系を通して基板１２の表面１３上に投影される。レチクル６から基板表面１３上に投影されたパターンは、様々な例示的な実施形態によって、１０：１、５：１、４：１のような様々な比率でサイズを一様に縮小することができる。例示的なシステムは、０．７５の開口数ＮＡを含んでよいが、０．６０から０．９０の範囲内のような他の開口数を有するシステムを使用してもよい。
【００３２】
複数のレンズ要素Ｌの構成は例示的なものに過ぎず、他の例示的な実施形態によれば、様々な形状を有する個々のレンズ要素の他の様々な構成を使用することができる。要素の厚さ、間隔、曲率半径、非球面係数などは、レンズ規定(lens prescription)とみなされる。本発明のレンズ系または「レンズ」は、１以上のレンズ要素を立方晶系材料で構成することのできる、複数の個々のレンズ要素Ｌで形成することが好ましい。フッ化ストロンチウムや、フッ化バリウムや、フッ化カルシウムなどの立方晶系材料を使用することができる。フッ化カルシウムは好ましい材料である。例示的な実施形態では、各立方晶系光学要素は同じ立方晶系材料で形成される。レンズは、乾燥溶融シリカとも呼ばれる低ＯＨ溶融シリカなどの非立方晶系材料で形成されたレンズ要素Ｌを含んでよい。個々の各レンズ要素は、共通の光軸１０に沿って配置されている。例示的な実施形態では、光軸１０は直線状である。
【００３３】
図２は、リソグラフィツール４内の投影光学系部として機能する光学系２を示す概略図である。図２は、光源８及び基板１２を示している。レチクル６は、集光器光学系１４と投影光学系２との間に配置され、基板１２上に投影されるパターンを含んでいる。レチクル６の光学視野は様々な寸法を有してよい。投影光学系２及び集光器光学系１４のそれぞれは、開口絞りと、複数のレンズ要素、窓、その他の屈折部材及び反射部材とを含んでよい。図２に示されている光学系は線形光軸１０を含み、リソグラフィツール４は、ウェハステッパ、投影プリンタ、半導体産業で用いられるその他のフォトリソグラフィツールまたはマイクロリソグラフィツールであってよい。リソグラフィツール４は、同様に、走査光学装置、ステップアンドリピート式光学装置、あるいはその他のマイクロリソグラフィ光学装置または投影光学装置であってよい。走査型光学装置では、レチクル６上のパターンが基板１２の表面１３の対応する部分に投影され走査される。従来のウェハステッパなどのステップアンドリピート式光学装置では、レチクル６上のパターンは、複数の別々の動作において表面１３の複数の異なる部分に投影される。レチクル６は、リソグラフィツール４の物体視野にあるとみなされる。レチクルパターンは、表面１３上に同時に投影される様々な視野点を含んでいる。
【００３４】
例示的な実施形態では、基板１２上に形成されている集積回路デバイスの表面１３上に、レチクル６上に印刷されたパターンを用いて、回路パターンが作製される。例示的な実施形態によれば、パターンは、露光パターンを形成するように、表面１３上に形成された感光性材料上に投影することができる。従来の手段を用いて露光パターンを形成し、感光性材料にフォトパターンを作製することができる。フォトパターンは、エッチングまたはその他の手段によって基板に移すことができる。他の例示的な実施形態によれば、基板１２は、それに形成された一連の材料層を含んでよい。この実施形態では、表面１３は、１つの層であってよく、この層上にフォトパターンを形成することができる。エッチングまたはその他の手段を用いて、フォトパターンを層に移すことができる。互いに同様に形成されたフォトパターンを用いて、イオン注入のような公知の方法を用いた空間的に選択的なドーピングを可能にすることができる。このように、本発明の技術を用いた複数のフォトリソグラフィック動作を用いて様々な層に様々な回路パターンを形成し、集積回路のような完全な半導体装置を作製することができる。本発明の利点は、基板上に形成される像が、より小さなサイズを有する、厳密な寸法を有しかつ厳密に揃えられたデバイスフィーチャを形成できるようにするのに十分な、少ない収差を有することである。
【００３５】
例示的な走査光学装置では、基板表面上に投影され走査されるレチクル６の光学視野は、高さが２６ｍｍ、幅が数ミリメートルであってよい。他の例示的な実施形態によれば、投影光学系が含まれるリソグラフィツールの種類に応じて、他の視野寸法を用いてよい。
【００３６】
光源８は、後で集光器（コンデンサ）レンズ１４によって成形され条件付けされる光を生成する。光源８の光波長は、様々であってよく、例示的な実施形態では２４８ｎｍ以下である。例示的な一実施形態では、約１５７ｎｍの波長を有する光を使用することができる。例示的な実施形態では、光源８は直線偏光された光を生成することができる。直線偏光された光を生成する１つの光源はエキシマレーザである。他の例示的な実施形態によれば、光源８は偏光されない光を生成することができる。様々な例示的な実施形態によれば、約２４８ｎｍで動作するＫｒＦエキシマレーザ、約１９３ｎｍで動作するＡｒＦエキシマレーザ、約１５７ｎｍで動作するＦ2エキシマレーザを、光源８として使用することができる。
【００３７】
光源によって生成され、集光器レンズによって成形され条件付けされ、レチクルまたはフォトマスクからの画像を基板上に投影するのに用いられる光は、複数の光線で構成された光ビームと表すことができる。レチクルまたはフォトマスク上の個々の物体視野点から放出された光線は、投影レンズによって、基板上の対応する像視野点に投影される波面を形成する。主光線は、開口絞りを及び系の瞳（ひとみ）の中心を通過する所与の視野点からの光線である。光軸がレチクルと交差する場所に位置する物体視野点の場合、主光線は光軸に沿って伝わる。したがって、像視野全体は、複数の波面によって生成される。
【００３８】
半導体産業において基板をパターニングするために用いられるリソグラフィツールに関連して説明したが、本発明の様々な例示的な光学系は、パターンが光学系を通じて基板上に投影されるあらゆる用途で有用である。
【００３９】
図３Ａは、立方晶系結晶格子を有する材料内での複屈折軸配向の空間変化を示す三次元ベクトルプロットである。立方晶系結晶格子は、一実施形態ではフッ化カルシウムの立方晶系結晶格子であってよい。図３Ｂは、図３Ａに示されているベクトルプロットの象限に対応し、固有複屈折の対応する大きさを示す３Ｄ（３次元）プロットである。複屈折の局所的な大きさ及び軸は、空間的に、結晶全体にわたって、公知のように変化することが分かる。光がこのような立方晶系材料内を通って伝わる方向に応じて、複屈折値及び伝搬方向に対する複屈折軸の配向が変化することも分かる。図３Ｂは、結晶格子の八分円を表しており、この図を結晶内を通るすべての可能な方向に拡張すると、最大複屈折または複屈折ローブに関する１２個の方向が得られる。
【００４０】
図３Ａ及び３Ｂに示されている結晶軸方向は、結晶軸に沿った結晶面の切片に反比例するともに共通の因数を有さない整数であるミラー指数を用いて表されている。格子面は、たとえば、（１０１）のように、括弧内のミラー指数によって与えられ、結晶格子内の軸方向は、たとえば、［１１１］のように角括弧内に与えられる。結晶格子方向、たとえば、［１１０］は、要素または材料の［１１０］結晶軸と呼ぶこともでき、光学要素の［１１０］結晶軸を系の光軸に沿わせて配置された立方晶系光学要素を［１１０］光学要素と呼ぶことができる。（１００）面、（０１０）面、及び（００１）面は、立方晶系において等価であり、まとめて｛１００｝面と呼ばれる。
【００４１】
したがって、結晶材料は有利なことに、所与の面に沿って切断し、その面に垂直な光が選択された軸方向に沿って伝わるように配置することができる。たとえば、（１００）結晶格子面１６に垂直に配向している［１００］結晶軸１８に沿って（すなわち、［１００］結晶格子方向に沿って）伝わる光は、一定の確定的で局所的な固有複屈折を受ける。したがって、所与の光線が受ける複屈折値及び複屈折軸方向は、光線が結晶内を通って伝わる方向の関数として変化する。
【００４２】
図４は、例示的な立方晶系結晶格子内を通る様々な方向間の角度関係を示す斜視図である。立方晶系結晶格子は、たとえばフッ化カルシウムの立方晶系結晶格子であってよい。図４は、それぞれ線２２、２４、２６で示されている［１０１］格子方向、［１１０］格子方向及び［０１１］格子方向に沿ったピーク固有複屈折方向を含んでいる。線２０は、固有複屈折なしに結晶内を通る方向に対応する［１１１］結晶軸方向を表している。
【００４３】
図５Ａ、５Ｂ、５Ｃは、図４に示されている立方晶系構造の、それぞれ、［１１０］格子方向、［１００］格子方向及び［１１１］格子方向に沿った光軸配向についての角度空間における複屈折値及び複屈折軸配向の変化の概略図である。プロットの中心は、上記で指摘した結晶軸に沿って図の平面に垂直に伝わる光線が受ける複屈折を表している。中心からの半径方向距離の増大に従って示されている複屈折は、光軸に対する光線の伝搬角度が大きくなる場合の複屈折を表している。図５Ａ〜５Ｃの各々では、局所的な複屈折軸は、方形格子上に描かれた線の方向によって示され、大きさは線の相対的な長さによって示されている。
【００４４】
図５Ａ〜５Ｃにおける複屈折値の変化は、ノードとも呼ばれ、複屈折が最大になる方位角に分散されるいくつかのローブによって特徴付けられる。図５Ａ〜５Ｃはそれぞれ、様々な結晶軸方向に対するピーク固有複屈折ローブと、図４に示されている立方晶系結晶格子とを示している。立方晶系結晶格子の空間配向は、矢印によって示されている他の関連する結晶格子方向によって示されている。たとえば、中心が、［１１０］結晶軸に沿って伝わる光線が受ける複屈折を表す図５Ａでは、［１０１］格子方向に沿って伝わる光線は、［１１１］格子方向に沿って伝わる光線よりも［１１０］結晶軸に対する角度が大きく、これらの光線角度は、それぞれ、６０°及び３５．３°である。このことは、中心からの半径方向距離が［１１１］矢頭よりも遠くに位置する［１０１］矢頭によって示されている。上記で指摘した［１００］格子方向、［１０１］格子方向、及び［１１１］格子方向の相対方位角方向は図４に示されている。この方向は図５Ｂ及び５Ｃにも当てはまる。
【００４５】
図５Ａ〜５Ｃを参照すると、それぞれの場合に、上記で指摘した結晶軸は、図の平面に垂直でそれぞれの図の中心に位置する方向である。図５Ａは、各々が［１１０］結晶軸方向に対して６０°の角度を形成するピーク固有複屈折ローブ２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃ、２９Ｄを含む、［１１０］格子方向に対する固有複屈折を示している。固有［１１０］複屈折は中心複屈折ノード２９Ｅも含んでいる。図５Ｂは、各々が［１００］結晶軸方向に対して４５°の角度を形成するピーク複屈折ローブ３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄを含む、［１００］格子方向に対する固有複屈折を示している。図示されていない、９０°の対角線に沿ったピークもある。図５Ｃは、各々が［１１１］結晶軸方向に対して３５．３°の角度を形成するピーク複屈折ローブ３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃを含む、［１１１］格子方向に沿った固有複屈折を示している。
【００４６】
図５Ａ〜５Ｃに示されているような結晶軸に対する結晶格子及び結果として得られる固有複屈折ローブは、立方晶系結晶が負の立方晶系結晶である例示的な実施形態の場合のものであり、すなわち、常光線の屈折率は異常光線の屈折率よりも大きく、したがって、複屈折ｎe−ｎoは負である。フッ化カルシウムは例示的な負立方晶系結晶である。正の立方晶系結晶の場合、線がそれぞれその中点の周りに９０°回転させられることを除いて、パターンはほぼ同様である。フッ化バリウム、フッ化リチウム、フッ化ストロンチウムのような他の立方晶系光学要素を本発明の他の例示的な実施形態における光学要素として使用できることを理解されたい。使用される任意の立方晶系材料に関して、固有複屈折の方向及び大きさの変化を、測定するか、またはコンピュータモデリングを用いて算出することができる。さらに、光学材料の固有複屈折の方向及び大きさの変化も測定することができる。図５Ａ〜５Ｃに示されているのと同様の、複屈折値及び軸配向の変化の図を前述の立方晶系材料のそれぞれについて同様に生成することができる。
【００４７】
再び図１を参照すると、個々のレンズ要素Ｌがそれぞれ、フッ化カルシウムのような同じ立方晶系光学要素で形成されており、個々のレンズ要素Ｌまたは光学要素がそれぞれ、共通の光軸に沿って配置され、かつ立方晶系材料で構成された個々のレンズ要素Ｌがそれぞれ光軸１０に対してほぼ同じ三次元格子配向を含むように揃えられた場合、レンズ系（すなわち光学系２）の正味リターダンスは、図５Ａ〜５Ｃに概略的に示されている固有複屈折の角度変化と同様に、系の射出瞳にわたって変化するリターダンスを有する。
【００４８】
実施形態１：
図６は、固有複屈折の影響を軽減する基本技術を示すために用いられる光学系の例示的な構成を示している。この例示的な光学系は、開口数０．７０７で焦点の方へ集束し、各要素において４５°の最大光線角度を与える収差のない光ビームから成っている。ビームは、曲率半径としてビームの焦点４０と同心の曲率半径が指定された３つの立方晶系要素４２、４４、４６を通過する。立方晶系要素４２、４４、４６はそれぞれ、厚さ４３、４５、４７を有している。例示的な実施形態では、各厚さ４３、４５、４７は５ｍｍであり、立方晶系要素４２、４４、４６は、内容が引用によって本明細書に組み込まれるD. Krahmer, "Intrinsic Birefringence in CaF2（ＣａＦ2における固有複屈折）," Calcium Fluoride Birefringence Workshop, Intl SEMATECH, ２００１年７月１８日で提案されたように波長１５７ｎｍで測定されたフッ化カルシウムの固有複屈折に対応する複屈折値ｎe−ｎo＝−１２×１０-7を有すると仮定することができる。この例示的な構成では、要素は、固有複屈折によって生じるリターダンス収差以外の波面収差を集束ビームにもたらすことはない。この例の場合、波長は１５７．６３ｎｍであり、常屈折率は１．５５８７と仮定される。
【００４９】
例示的な一実施形態では、図６に示されている光学系は、各要素４２、４４、４６が共通の光軸に沿って配置され、かつ各要素の三次元結晶格子が同一に揃えられるように配置することができる。図７Ａ、７Ｂ、７Ｃは、光軸が、それぞれ、［１１０］格子方向、［１００］格子方向及び［１１１］格子方向に沿っており、各要素の三次元結晶格子が同一に揃えられている場合の射出瞳上でリターダンスがどのように変化するかを示している。
【００５０】
図７Ａ、７Ｂ、７Ｃは、それぞれ、図６に示されている例示的な光学系の瞳にわたる正味リターダンスの大きさ及び配向のグラフである。これらのプロット、及び以下のリターダンス瞳マップでは、リターダンスは、対象とする光学系のシステム射出瞳にわたる方形格子上に示されており、一般に、場合によっては固有偏光状態（すなわち、光学系内の所与の瞳座標を通って伝搬する光線については変化しない偏光状態）を示す線になる楕円によって表される。所与の瞳座標における楕円のサイズまたは線の長さは、リターダンスの相対強度に比例し、角度はリターダンス軸の角度に関係している。
【００５１】
さらに、本明細書で説明するレンズ及び対応するリターダンスマップ実施形態のそれぞれについて、系の光軸が物体から画像面の方への＋Ｚ方向であり、＋Ｙ軸が垂直方向であり、＋Ｘ方向がＹ軸及びＺ軸に直交するように、右手座標系を用いて座標が定義されている。本明細書で示されるすべての射出瞳リターダンス及び波面マップについて、プロットは、Ｘ座標及びＹ座標が主光線に垂直な平面上に投影される基準球上の座標であるデカルト座標系を用いて、所与の視野点についての射出瞳基準球に対する変化を表している。
【００５２】
図７Ａ、７Ｂ、７Ｃに戻ると、それぞれの場合に、ピークリターダンスは約０．１１波であり、ＲＭＳ（二乗平均平方根）リターダンスは、１５７ｎｍ波長において、約０．０２９波であることが分かる。したがって、例示的な共通に整列された系において、結晶格子内を通る光軸方向のそれぞれについて顕著な量のリターダンスが生じる。
【００５３】
本発明では、系の光軸に対する個々の要素の結晶軸及び相対回転として、個々の要素の固有複屈折によって生じるリターダンスが、系内を通って伝わる光が受ける正味リターダンスを最小限に抑えるように組み合わされるような結晶軸及び相対回転が選択される。立方晶系光学要素は、それぞれの個々の立方晶系光学要素の固有複屈折によって生じるリターダンスの和よりも少ない正味リターダンスを生じさせるように配向させられクロッキングされる。
【００５４】
一実施形態では、本発明は、少なくとも３つの光学要素を提供し、そのうち少なくとも２つの要素は、その［１１０］結晶軸が光軸に沿わせて配向させられ、また少なくとも１つの要素は、その［１００］結晶軸を系の光軸に沿わせて配向させられる
この実施形態は、図６に示されている例示的な光学系に適用することができる。本発明の実施形態１では、最初の２つの要素４６、４４は、［１１０］立方晶系結晶格子方向に沿って配向させられ、第３の要素４２は、［１００］格子方向に沿って配向させられる。ただし、他の例示的な実施形態では要素のこの特定の順序を変更することができる。さらに、第１の要素４６及び第２の要素４４の［１１０］結晶格子は、光軸に垂直な平面内で互いに対して９０°回転させられている。光軸の周りでのこの回転は「クロッキング(clocking)」として知られている。
【００５５】
図８Ａ、８Ｂ、８Ｃは、上述のように図６に示されている光学系の第１の例示的な実施形態の構成における個々の要素の瞳上のリターダンスの大きさ及び配向を示すグラフである。図８Ａ、８Ｂ、８Ｃは、それぞれ、第１の結晶格子光学要素４６、第２の結晶格子光学要素４４、及び第３の結晶格子光学要素４２に対する個々のリターダンス寄与を表している。第１の要素４６は、［１１０］光学要素と呼ばれ、図８Ａに示されているように、光軸に沿ったリターダンスが水平に配向させられるように、その［１１０］結晶軸を系の光軸に沿わせて配向させられている。第２の要素４４は、［１１０］光学要素と呼ばれ、図８Ｂに示されているように、光軸に沿ったリターダンスが垂直に配向させられるように、その［１１０］結晶軸をシステム光軸に沿わせて配向させられている。第３の要素４２は、［１００］光学要素と呼ばれ、図８Ｃに示されているように、ピーク複屈折が瞳対角線に沿って±４５°の方位角で起こるように、その［１００］結晶軸を光軸に沿わせて配向させられている。以下では、［ＸＹＺ］光学要素と呼ばれる光学要素は、その［ＸＹＺ］格子方向またはその［ＸＹＺ］結晶軸が系の光軸に沿わせて配向させられた光学要素であると理解される。
【００５６】
最初の２つの光学要素を、その［１１０］結晶軸を光軸に沿わせ、しかも共通の系の光軸の周りを相互に９０°回転させて配向させることによって、光が光軸の近くを伝搬する場合に第１の要素４６によって生じる水平に配向させられたリターダンスを、第２の要素４４によって生じる垂直に配向させられたリターダンスによって相殺することができる。第２の要素のリターダンス配向は第１の要素のリターダンス配向に直交しており、かつ大きさが等しいので、上記の効果として、瞳の中心近くのリターダンス収差が補正され、正味リターダンスがほぼゼロになる。言い換えれば、第１の要素４６と第２の要素４４によって生じる個々のリターダンスが互いに打ち消しあって正味リターダンスがほぼゼロになる。したがって、最初の２つの光学要素の三次元結晶格子は、光軸の周りで相互に一定の回転角に位置している。各要素は、それぞれの複屈折ローブがそれぞれの異なる三次元位置に揃えられるように、最適にクロッキングされる。言い換えれば、最初の２つの［１１０］光学要素４６、４４のピーク複屈折ローブは、互いに対して回転させられる。他の例示的な実施形態によれば、［１１０］光学要素を９０°以外の角度だけ回転させることができ、また他の例示的な実施形態では、他の立方晶系光学要素を用いて光軸の周りにかつ互いに対して回転させるかまたはクロッキングすることができ、したがって、それらのそれぞれの三次元格子方向は同一に揃えられるわけではなく、各要素の三次元結晶格子がほぼ同じに揃えられる構成と比べて正味リターダンスが少なくなる。
【００５７】
図９Ａは、図６に示されかつ上記で説明した光学系の第１の例示的な実施形態の第１の要素及び第２の要素の正味リターダンスを示している。図示のように、リターダンスは、瞳の中心近くでゼロに補正されるとともに、瞳を二等分する水平部分及び垂直部分に沿ってほぼゼロに補正される。しかし、瞳対角線に沿って残留リターダンスが示されており、瞳の中心の方へ向けて概ね±４５°に配向させられている。
【００５８】
図８Ｃに戻ると、要素の［１００］結晶軸を光軸に沿わせて配向させられた、図６に示されている光学系の第１の例示的な実施形態の第３の要素４２によって生じるリターダンスは、瞳の対角線に沿ってピークリターダンスを有するが、リターダンスの大きさは、図９Ａに示されているように第１及び第２の要素４６及び４４によって生じる正味リターダンスと符号が反対である。例示的な実施形態では、［１００］光学要素は、ピーク複屈折ローブが、９０°クロッキングされた２つの［１１０］光学要素の［１１０］結晶軸に沿って局所複屈折軸の方向に対してほぼ４５°回転させられるように、共通の光軸の周りを回転させられる。したがって、第３の要素の寄与についてのリターダンス配向（図８Ｃ）は、第１の要素及び第２の要素からの正味寄与（図９Ａ）に概ね直交することが分かる。
【００５９】
図９Ａは、光軸の周りで９０°相対的に回転された２つの［１１０］光学要素が、対角線に沿って残留リターダンス誤差を生じさせるが、瞳の中心を通る水平スライス及び垂直スライスに沿ったリターダンスの補正を与えることを示している。同じ原則を使用して、［１００］光学要素を用いてリターダンス全体をさらに軽減することができる。
【００６０】
図９Ｂは、図６に示されている光学系の第１の例示的な実施形態のすべての３つの要素からの寄与による正味リターダンスを示している。［１００］光学要素が第１の要素４６であっても、第２の要素４４であっても、第３の要素４２であってもよく、基本的に同じ結果が得られることを理解されたい。残留正味リターダンスは、概ね方位角によって配向させられ、瞳の中心におけるゼロから瞳の縁部におけるピークまで増えていく。ピークリターダンスは約０．０１９波であり、瞳上のＲＭＳリターダンスは約０．００５波である。各々のピークリターダンスが約０．１１波でありＲＭＳリターダンスが約０．０２９波である図７Ａ、７Ｂ、及び７Ｃに示されている補正されていない複屈折と比べて、ピークリターダンスが概ね６の係数で軽減していることが理解できる。
【００６１】
第３の要素４２の厚さが約２．３ｍｍである他の例示的な実施形態によれば、ピークリターダンスを０．０１３９波まで軽減し、ＲＭＳリターダンスを０．００４１波にすることができる。このリターダンスは図９Ｃに示されている。この例示的な実施形態によれば、ピークリターダンスが約８の係数で軽減した。他の例示的な実施形態によれば、要素４２、４４、４６に他の厚さを用いてそれぞれの異なるリターダンス値を生成することができる。
【００６２】
他の例示的な実施形態によれば、図９Ｂの残留誤差は、大きさが要素の中心から縁部に向かって大きくなる半径方向に配向させられたリターダンスを生じさせる複屈折要素によって、さらに小さくすることができる。このような要素は、メニスカス光学要素の縁部にフープ応力をかけることによって作製し、図６に示されているような第１の実施形態の例示的な光学系に付加することで、作製できる。
応力がかかることによって、空間的に変化する複屈折が起こり、図９Ｂに示されているような光学系内の算出または測定された複屈折変化を補償する。空間的に変化する複屈折を起こすためには、様々な光学要素に様々な応力を印加することができる。応力をかけられる光学要素は、レンズ要素または窓であってよく、光軸に沿って揃えることができる。応力を印加するためには様々な技術を用いることができる。
【００６３】
図９Ｄは、１平方インチ（約２．５４ｃｍ×約２．５４ｃｍ）当たり１０００ポンド（約４５４ｋｇ）の例示的な圧縮フープ応力を図６の第１の要素４６にかけることによって生じさせた空間的な半径方向リターダンスの変化を示している。この例示的な実施形態では、要素４６は、曲率半径が４０及び３５ｍｍであり中心厚さが５ｍｍである。互いに異なる形状の要素はそれぞれの異なる半径方向リターダンス変化を有し、このことを使用して、図９Ｂに示されているようなリターダンス寄与をほぼ打ち消すことができる。応力によって誘起される複屈折は、要素上で空間的に変化し、これは、結晶軸に対する光線の角度の関数として変化する固有複屈折からのリターダンスとは、基本的に異なっている。これによって、系のリターダンスを軽減する他の重要な手段が得られる。
【００６４】
最初の２つの要素４６、４４が［１１０］立方晶系光学要素であり、第３の要素４２が［１００］立方晶系光学要素であり、すべての要素の厚さが５ｍｍである図６に示されている例示的な実施形態によれば、第１の要素４６は、要素の周囲に沿って印加される約２４ポンド（約１０．９０ｋｇ）／平方インチの引張りフープ応力を含んでよい。光学要素４２、４４、４６の相対的な結晶格子の配向は上述のとおりである。
【００６５】
図９Ｅは、図６に示されている第１の要素４６の応力誘起複屈折による個々のリターダンス寄与を示すグラフである。図９Ｅは、約２４ポンド／平方インチの引張りフープ応力が、要素の周囲に沿って印加され、かつ固有複屈折によって生じるリターダンスを含まないときの、第１の要素４６の瞳にわたるリターダンスに対する個々の寄与を示している。図９Ｅは、０．０１７０波のピークリターダンス及び０．００５５波のＲＭＳリターダンスを示している。この例示的な実施形態では、応力要素によって生じる半径方向に配向させられたリターダンスが、図９Ｂに示されている応力誘起複屈折を用いずに、実施形態の残留リターダンスを補償する。
【００６６】
図９Ｆは、第１の要素４６の応力誘起複屈折を含む例示的な実施形態の瞳にわたる正味リターダンスを示すグラフである。約２４ポンド／平方インチの引張り応力が第１の要素４６に印加された場合、この光学系については、最大残留リターダンスは０．００７３波になり、ＲＭＳリターダンスは０．００２４波になる。これは、図９Ｂに示されているような、応力誘起複屈折を第１の要素４６に作用させない場合に得られる、それぞれ０．０１９波及び０．００５波のピークリターダンス値及びＲＭＳリターダンス値に対する顕著な向上を表している。印加される応力は例示的なものに過ぎず、立方晶系光学要素の数及び種類、光学要素の配向及び厚さなどに依存する系の残留リターダンスに応じて、互いに異なる大きさの様々な他の応力を使用することができる。
【００６７】
最初の２つの要素４６、４４が［１１０］立方晶系光学要素であり、第３の要素４２が非立方晶系非複屈折要素である他の例示的な実施形態では、上記の原則を用いてＲＭＳリターダンスを最小限に抑えるように、第３の要素４２の周囲に沿って引張りフープ応力を印加することができる。様々な応力値を適用することができる。
【００６８】
本発明の他の態様は、光学系のリターダンスを測定するかまたはコンピュータモデリングを用いて光学系のリターダンスを求め、応力誘起複屈折を作用させる光学要素を識別し、次に、フープ応力またはその他の応力としての圧縮応力または引張り応力をかけ、上述のように応力誘起複屈折を生じさせ、残留リターダンスを軽減する方法である。
【００６９】
一定であるかまたは補正後に変化する残留リターダンスを有する他の例示的な実施形態によれば、様々な複屈折要素を付加して残留リターダンスを補正することができる。例示的な実施形態では、系に波長板(wave plate)を付加して一定のリターダンスを補正することができ、この波長板は、平行な板に応力をかけることによって構成することができる。他の例示的な実施形態によれば、一定の複屈折値を有する被駆動(powered)複屈折要素を用いてリターダンスの残留変化を補償することができる。被駆動要素は、一軸性結晶材料であってよく、上記のように応力誘起複屈折を含んでもよい。上記に加えてまたは上記の代わりに、応力誘起複屈折を有する他の光学要素を用いて、残留リターダンスの変化を補正することができる。様々な例示的な光学要素は、光軸にほぼ直交する軸に沿って、要素全体にわたって線形に変化するかまたは半径方向に二次関数的に変化する応力を含んでよい。複屈折要素としては、上記のような補正後に系内に残留する一定または可変のリターダンスを補正する要素が選択され、かつそのように位置させられる。
【００７０】
実施形態２：
例示的な実施形態２によれば、本発明は、少なくとも４つの［１１０］光学要素及び少なくとも１つの［１００］光学要素を用いることによってリターダンスを軽減する装置を提供する。図１０に示されている図示の実施形態では、本発明は、それぞれの［１１０］結晶軸を系の光軸に沿わせた４つの要素と、その［１００］結晶軸を系の光軸に沿わせた１つの要素とを有する装置を提供する。
【００７１】
光軸に垂直な平面内の格子方向の相対的配向を［１１０］光学要素に対して調整することができる。この技術は、共通の光軸に沿って揃えられた各要素の結晶格子配向を「クロッキング」し、すなわち回転させることとして、公知である。相対的配向は、オフアクシスピーク複屈折ローブの方位配向に関係する特定の方法で選択することができる。
【００７２】
図４を参照すると、［０１１］方向及び［１０１］方向に対応する、［１１０］結晶軸に対する６０°のピーク複屈折ローブ（と図４には示されていない他の２つのローブ）がある。
【００７３】
図５Ａは、［１１０］光学要素のリターダンス瞳マップを示している。図示のように、４つの外側複屈折ローブは、互いに等しい方位角に分散しているわけではない。結晶格子を、負の複屈折値ｎe−ｎoに対して光軸に沿って水平に配向させられたリターダンスを生じさせるように形成した場合、ピークは方位角±３５．２６°及び±１４４．７４°に位置する。
【００７４】
図１０は、第２の例示的な実施形態による光学系を示している。この例示的な５要素の光学系は、開口数が０．７０７で焦点５０の方へ集束する収差のない光ビームから成り、各要素において４５°の最大光線角度をもたらす。立方晶系要素５２、５４、５６、５８、６０は、光軸５１に沿って整列している。光ビームは、半径曲率がそれぞれビームの焦点５０と同心である５つの立方晶系要素５２、５４、５６、５８、６０を通過する。例示的な実施形態では、要素は、それぞれ、約２．５ｍｍの厚さを有し、かつそれぞれ、波長が１５７ｎｍのときに測定されたフッ化カルシウムの固有複屈折に対応する、複屈折値ｎe−ｎo＝−１２×１０-7を有すると仮定される。他の例示的な実施形態によれば、他の厚さを使用することができる。この構成では、各要素が、固有複屈折によって生じるリターダンス収差以外の波面収差を集束ビームにもたらすことはない。例示的な実施形態によれば、光の波長は１５７．６３ｎｍであり、常屈折率は１．５５８７であってよい。他の例示的な実施形態では他の波長及び屈折率を使用することができる。
【００７５】
図１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃは、図１０の要素５２、５４、５６、５８、６０が各々が、［１１０］光学要素、［１００］光学要素及び［１１１］光学要素であり、各要素の三次元格子が同一に揃えられる場合に、射出瞳上でリターダンスがどのように変化するかを示すグラフである。それぞれの場合に、上記で指摘した波長１５７ｎｍのとき、ピークリターダンスは約０．０９５波であり、ＲＭＳリターダンスは約０．０２４波である。したがって、結晶格子内を通る各光軸方向について顕著な量のリターダンスが生じる。
【００７６】
図１０に示されている例示的な光学系に適用される第２の例示的な実施形態によれば、最初の４つの要素５２、５４、５６、５８は、その［１１０］結晶軸を光軸５１に沿わせて配向させられ、第５の要素は、その［１００］結晶軸を光軸５１に沿わせて配向させられる。他の例示的な実施形態によれば、要素のこの特定の順序を変更することができる。第２の例示的な実施形態によれば、光軸を［１１０］方向に沿わせた４つの要素５２、５４、５６、５８の相対的なクロッキングは、それぞれ、順番に、１７．６３２°、−１７．６３２°、７２．３６８°、−７２．３６８°であってよい。第５の［１００］要素６０は、ピーク複屈折ローブが±４５°の方位角に位置するように、配向させられている。
【００７７】
図１２Ａ〜１２Ｄは、４つの［１１０］光学要素が上述のようにクロッキングされる、これら４つの光学要素についての個々の要素の寄与に関するリターダンスマップである。
【００７８】
水平に配向させられたリターダンスを光軸に沿ってもたらす要素クロッキングに対して、第１の要素５２は、１７．６３２°回転させられ、それによってピーク複屈折ローブは５２．８９７°、１６２．３６８°、−１７．６３２°、−１２７．１０４°の方位角に位置させられる。第１の要素５２からのリターダンス寄与のリターダンスマップは、図１２Ａに示されている。
【００７９】
図１２Ｂは、ピーク複屈折ローブを１７．６３２°、１２７．１０４°、−５２．８９７°、−１６２．３６８°の方位角に位置させるように、−１７．６３２°回転させられた第２の要素５４のリターダンス寄与を示している。
【００８０】
図１２Ｃは、ピーク複屈折ローブを１０７．６３２°、３７．１０４°、−７２．３６８°、−１４２．８９６°の方位角に位置させるように、−７２．３６８°回転させられた第３の要素５６のリターダンス寄与を示している。
【００８１】
図１２Ｄは、ピーク複屈折ローブを７２．３６８°、１４２．８９６°、−３７．１０４°、−１０７．６３２°の方位角に位置させるように、−７２．３６８°回転させられた第４の要素５８のリターダンス寄与を示している。光軸を［１１０］格子方向に沿わせた４つの要素の相対的なクロッキングは、図５Ａに示されている方位角の２分の１、すなわち±１７．６３２°または±（９０−１７．６３２）°に関係している。
【００８２】
図１２Ａ及び１２Ｄに示されているように、第１の要素５２のリターダンス寄与は、瞳の中心６１近くでは第４の要素５８に直交している。同様に、図１２Ｂ及び１２Ｃは、第２の要素５４のリターダンス寄与が、瞳の中心６１近くで第３の要素５６に直交することを示している。
【００８３】
図１３Ａは、互いに重なり合った第１の要素５２及び第３の要素５６の個々のリターダンス寄与を示している。瞳の中心部６２上で、各リターダンス配向は概ね４５°の平均角度で交差している。瞳の外側縁部に沿った位置６４及び−４５°対角線に沿った位置６４では、各リターダンス配向は同じである。
【００８４】
図１３Ｂは、第１の要素５２と第３の要素５６の組合せの正味リターダンスを示している。４５°対角線に沿った瞳の広い領域にわたって、リターダンスは４５°の角度に配向させられている。−４５°対角線に沿った瞳の縁部では、リターダンスは−４５°に配向させられている。同様に図１３Ｃは、図１３Ｂに示されているような第１及び第３の要素の正味リターダンスに概ね直交するリターダンス配向を瞳上にもたらす、第２の要素５４及び第４の要素５８の正味リターダンスを示している。
【００８５】
図１４Ａは、それぞれの［１１０］結晶軸を光軸５１に沿わせられ、上述のように配向させられた４つの要素５２、５４、５６、５８の正味リターダンスを示している。最大リターダンスは０．０１８１波であり、ＲＭＳリターダンスは０．００４９波であり、これは、図１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃに示されているようなすべての要素結晶格子が三次元において同一に揃えられる場合と比べて、リターダンスが概ね５の係数で軽減したことに相当する。残留リターダンス配向は半径方向であり、より大きなリターダンスの大きさは±４５°対角線に沿って位置している。
【００８６】
［１００］格子方向を光軸に沿わせるように配向させられた第５の要素６０のリターダンス寄与が、図１４Ｂに示されている。図示のように、リターダンスは、図１４Ａに示されている最初の４つの要素５２、５４、５６、５８の残留正味リターダンスに大きさが類似しており、瞳を横切って配向は概ね垂直である。これによって、リターダンスをほぼ完全に補正するかまたは打ち消すことができる。最初の４つの［１１０］光学要素５２、５４、５６、５８が光軸５１に沿って揃えられ、図１４Ａに示されている正味リターダンスを有し、第５の光学要素６０がその［１００］結晶軸を光軸５１に沿わせるように揃えられる第２の例示的な実施形態によれば、５つすべての要素の正味のリターダンスは、図１４Ｃに示されているように、最大値が約０．０００７波であり、ＲＭＳリターダンスが０．０００２波である。
【００８７】
したがって、第２の例示的な実施形態は、同一の厚さ及び光線角度を有する４つの［１１０］光学要素及び１つの［１００］光学要素は、すべての要素が同一に配向させられた［１１０］要素であるときの０．０９５２波からピークリターダンスを０．０００７波のピーク値まで軽減するように揃えられ、ＲＭＳリターダンスは０．０２２９波から０．０００２波まで軽減され、すなわち、いずれの場合も軽減の係数は、１００よりも大きい。
【００８８】
２つの［１１０］光学要素及び１つの［１００］光学要素を有する第１の実施形態と４つの［１１０］光学要素及び１つの［１００］光学要素を有する第２の実施形態とは例示的なものに過ぎず、各要素の個々の固有複屈折寄与を相殺して正味複屈折及びリターダンスを軽減するという前述の原則にしたがって、様々な数の光学要素を用いてクロッキングできることを理解されたい。このような原則は、立方晶系レンズ要素のみを含むレンズ系に適用しても、立方晶系レンズ要素及びその他のレンズ要素を含むレンズ系に適用してもよい。
【００８９】
さらに、実施形態１に関連して説明したような１以上の応力複屈折要素、波長板、またはそれらの組合せを用いて、上述の系の補正が行われた後に残る残留複屈折変化及び一定の残留リターダンスをさらに補正することができる。
【００９０】
発明の概念：
それぞれ図６及び１０に示されている例示的なレンズ構成に対応する第１及び第２の例示的な実施形態に適用される固有複屈折の影響を補償するのに用いられる基本原則は、他の例示的な実施形態でフォトリソグラフィに用いられるような他の様々な高性能多開口数光学系における固有複屈折効果の影響を補償するように拡張することができる。この原則は、屈折レンズ系と反射屈折レンズ系の両方に適用され、新しいレンズ系を構成する際または公知のレンズ規定を改善するために用いることができる。
【００９１】
他の例示的な屈折レンズ系及び反射屈折レンズ系によれば、個々のレンズ要素の厚さ、曲率半径、非球面係数及び光線角度は、要素ごとに著しく異なることがある。他の非立方晶系レンズ要素を任意に含めることができる。それにもかかわらず、前述の実施形態と同様な以下の実施形態には、複屈折したがってリターダンスを軽減するように、各要素の結晶配向及び相対クロッキングを選択できることが示される。図示の実施形態は、固有複屈折によって生じるリターダンス収差を相殺するかまたは打ち消すように、［１１０］結晶軸を光軸に沿わせた光学要素を、［１００］結晶軸を光軸に沿わせた光学要素と一緒に使用することを示している。本発明の一般的な概念は、複数の光学要素で形成された投影レンズを含む光学系を提供することであり、その投影レンズでは、２以上の光学要素が、システム光軸に対して小さな角度で伝搬する光のリターダンスを軽減するように、立方晶系材料で構成され、かつその［１１０］立方晶系結晶格子方向を系の光軸に沿わせるとともに光軸の周りに相対回転させて配向させられ、１以上の光学要素が、系の光軸に対してより大きな角度で、すなわち、光軸からずれた位置を伝搬する光のリターダンスを軽減するように、光軸を［１００］立方晶系結晶格子方向に沿わせて配向させられている。
【００９２】
他の実施形態では、［１１０］実施形態及び［１００］実施形態について説明したのと同じ原則を用いて視野全体にわたってリターダンスをほぼ打ち消すのに、図５Ｃに示されているように、［１１１］結晶軸が光軸に沿って揃えられた要素を他の要素の組合せと一緒に用いることができる。様々な例示的な実施形態では、レンズ設計ソフトウェアを用いて、個々のレンズ要素の位置と、厚さ、曲率半径、非球面係数などを含むレンズ規定を生成することができる。一実施形態では、各視野点における瞳格子上のＲＭＳリターダンスを算出し、市販のレンズソフトウェア、たとえばＣＯＤＥ  Ｖを用いて，減速最小自乗最適化の評価関数(merit function)として使用することができる。コンピュータを用いて系内の各要素の配向及びクロッキングを最適化することができる。
【００９３】
立方晶系要素における平均屈折率の変化によって導入される非点収差などの位相収差は、互いに直交する方向に沿って異なる曲率半径を有する１以上の表面を用いて補償することができる。［１００］光学要素によって生じる平均屈折率の変化は、一般に、平均屈折率の変化が光軸に対する伝搬角度の関数として徐々に起こるため、［１１０］光学要素によって生じる変化よりも容易に補償することができる。したがって、有利なことに、十分に多い数の［１００］光学レンズ要素を光軸に沿って用いて、平均屈折率の高次変化を最小限に抑えることができる。
【００９４】
他の例示的な実施形態によれば、要素の厚さ、各要素間の間隔、ならびにレンズ要素の曲率半径及び非球面係数を、同様に、視野にわたって収差を相殺しリターダンスを軽減するように最適化することができる。他の例示的な実施形態によれば、他のレンズ要素と符号が反対である複屈折値を有する要素を一緒に用いて、固有複屈折によって生じるリターダンスを打ち消し、視野全体にわたって正味リターダンスをほぼゼロにすることができるような立方晶系レンズ要素を選択し、かつそのように位置させることができる。たとえば、視野全体にわたるリターダンスがほぼ打ち消されるように、（負の複屈折値を有する）フッ化カルシウムレンズ要素を（正の複屈折値を有する）フッ化バリウムレンズ要素と一緒に使用して、同じ結晶格子方向に沿って揃えることができる。
【００９５】
第３、第４及び第５の実施形態は、当技術分野で公開されているレンズ規定に基づく実施形態である。このような実施形態は例示的なものに過ぎず、本発明の原則及び概念は他の様々なレンズ構成のどれにでも適用することができる。本発明の適用は、Ｆ2エキシマレーザによって生成されるような１５７ｎｍに近い露光波長におけるフォトリソグラフィ用の大開口数光学系に、特に、重要である。当技術分野で発表されている利用可能な光学系の多くは、開口数がより小さく、１９３ｎｍのようなより長い波長で動作するので、本発明の技術は、フォトリソグラフィで一般に用いられているＡｒＦエキシマレーザによって生成される波長に対応する１９３ｎｍに近い露光波長向けに構成された例示的な公知の光学系に適用することによって例示されている。しかし、本発明の原則及び技術が、大開口数システム及び１５７ｎｍで動作するシステムにも同様に適用されることを理解されたい。
【００９６】
屈折要素が主としてフッ化カルシウムで構成された１５７ｎｍの中心波長向けに構成された大開口数レンズにおける固有複屈折の影響を評価する場合、様々な実施形態において溶融シリカまたはフッ化カルシウムで構成することのできる以下の実施形態における各要素は、波長１５７ｎｍで測定されるフッ化カルシウムのピーク固有複屈折と概ね同等なピーク固有複屈折（ｎe−ｎo）＝−１２×１０-7を有すると仮定される。
【００９７】
このように、１５７ｎｍ向けに構成された互いに類似した大開口数レンズの固有複屈折を補償する方法は、１９３ｎｍの中心波長を出発点として設計された公知の例示的なレンズ規定を用いて実証することができる。中心波長を変えることによって、屈折要素の屈折率を変化させることができ、フッ化カルシウムなどのフッ化物材料を使用することの妥当性が証明されるが、使用される要素の種類及び所与の開口数についての光線角度の分布は、特に１５７ｎｍの中心波長での大開口数レンズにおける固有複屈折の影響を軽減する本発明の技術を実証するのに１９３ｎｍの中心波長向けに設計されたレンズを使用できるほど類似している。
【００９８】
以下の実施形態３、４、５の説明では、各屈折表面は、要素の屈折率の平方根に等しい屈折率と、波長１９３．３ｎｍの四分の一波の光学厚さとを有する仮想的な単一層反射防止コーティングを有すると仮定される。各実施形態で用いられるフッ化カルシウム及び溶融シリカの屈折率は、波長１９３．３ｎｍで、それぞれ、１．５０１４５５及び１．５６０３２６と仮定される。互いに異なるコーティングは、それぞれの異なるリターダンス及び位相収差を導入し、わずかに異なる補償を必要とする。しかし、単一の仮想的なコーティングに関して実証された方法を他の様々な物理的コーティングを有する系に適用できることを理解されたい。
【００９９】
以下の実施形態３〜５のそれぞれでは、補正される光学系は所与のレンズ規定に基づいている。所与のレンズ規定を維持することができ、上述の技術を用い、それに加えてまたはその代わりに所与のレンズ規定の１以上のレンズ要素を２以上のサブ要素に分割することによって、固有複屈折の影響を補償することができる。しかし、有利なことに、本発明の原則は、設計中の他の様々な新しいレンズ規定に適用することができ、本発明の利点をレンズ設計に組み込むことができる。
【０１００】
さらに、実施形態１及び２に関連して説明したような１以上の複屈折要素、波長板、またはそれらの組合せを用いて、実施形態３、４、５で説明するように、上述の補正が系に対して行われた後に残る残留複屈折変化及び一定の残留リターダンスをさらに補正することができる。
【０１０１】
実施形態３：
固有複屈折の補償技術を適用する第３の例示的な実施形態については、フォトリソグラフィに用いられる例示的な全屈折投影レンズに関連して説明することができる。このような例示的なレンズは、内容が引用によって本明細書に組み込まれる、Y. Omuraのヨーロッパ特許第１１３９１３８号の第５の実施形態で与えられている。この例示的なレンズは図１５の概略図に示されている。この例示的なシステムは、中心波長１９３．３ｎｍで動作するように構成され、開口数０．７５で４×縮小を行い、２７．５ｍｍの像視野直径を有している。この例示的な構造は、フッ化カルシウム及び溶融シリカで構成された６個の非球面表面を有する２０個の要素Ｅを使用するが、以下の基線(baseline)計算では、各要素が−１２×１０-7の固有複屈折を有すると仮定する。
【０１０２】
射出瞳上のＲＭＳ及び最大リターダンス及びダイアテニュエーション(diattenuation)が、相対視野高さ０、０．７及び１．０について、固有複屈折の影響を含まない公称設計に関し、表１に列挙されている。相対視野高さは、半視野高さによって正規化された実際の視野高さと定義される。したがって、光軸上に位置する像はゼロ視野高さを有し、このレンズにおいて１３．７５ｍｍに位置する像は単位相対視野高さに対応する。リターダンス及びダイアテニュエーションは、モデルに用いられる単一層反射防止コーティングによって生じる。図１６Ａ及び１６Ｂはそれぞれ、視野の中心及び縁部における視野点についての反射防止コーティングによるシステム射出瞳にわたるリターダンスを示している。リターダンスは、半径方向に配向し、瞳の縁部で最大になる。反射防止コーティングのみによるリターダンスは比較的小さい。
【０１０３】
【表１】
2005521227.tif 000003
【０１０４】
図１７Ａ及び１７Ｂは、図１５に示されている光学系についての、それぞれ視野の中心及び縁部に対する瞳にわたるダイアテニュエーションの変化を示している。ダイアテニュエーションは、直交偏光状態同士の間の最大透過差の測度として表すことができる。
【０１０５】
固有複屈折の影響のない公称設計についてのＲＭＳ及び山対谷（ピーク・ツー・バリー；peak-to-vally）波面誤差が、表２に列挙されている。波面誤差は、Ｙ方向における相対視野高さ０、０．７、及び１．０について与えられ、２つの直交偏光成分について記載されている。Ｘ成分は、システム射出瞳におけるＸ方向に沿った線形偏光子を仮定した場合の、Ｘ方向の入力偏光に対する波面誤差を表している。Ｙ成分は、射出瞳におけるＹ方向に沿った線形偏光子を仮定した場合の、Ｙ方向の入力偏光に対する波面誤差を表している。図示のようにこの公称設計は、約０．００３波のピークＲＭＳ波面誤差を含んでいる。
【０１０６】
【表２】
2005521227.tif 000004
【０１０７】
図１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ、１８Ｄでは、波長１９３．３ｎｍにおける波面誤差がシステム射出瞳において等高線図として描かれている。図１８Ａ及び１８Ｂは、（視野高さに垂直な）Ｘ方向の入力偏光に対応する、それぞれ中心視野点及び極端視野点のＸ方向における射出瞳アナライザと一緒に用いた場合の、図１５に示されているレンズの残留波面誤差の等高線図である。図１８Ａに示されている中心視野点における波面誤差の場合、最大山対谷光路差は０．０１２波であり、図１８Ｂに示されている極端視野における波面誤差の場合、最大山対谷光路差は約０．０１８波である。図１８Ｃ及び１８Ｄは、（視野高さと平行な）Ｙ方向での入力偏光に対応する、それぞれ中心視野点及び極端視野点のＹ方向における射出瞳アナライザと一緒に用いた場合の、図１５に示されているレンズの残留波面誤差の等高線図である。図１８Ｃ及び１８Ｄに示されているそれぞれ中心視野点及び極端視野点における波面誤差の場合、山対谷光路差は約０．０１２波である。
【０１０８】
点拡散関数に基づいて算出されたこの公称設計の重心歪み及びＹ方向におけるテレセントリシティ誤差が、相対視野高さ０、０．７及び１．０において、以下の表３に記載されている。
【０１０９】
【表３】
2005521227.tif 000005
【０１１０】
立方晶系レンズ材料に関連する固有複屈折の影響を考慮すると、システム性能は著しく低下する。図１９Ａ及び１９Ｂは、図１５に示されているすべてのレンズ要素Ｅが三次元において同一に揃えられ、それらの［１１０］結晶軸を光軸６５に沿わせた、任意に指定される例示的な実施形態による、それぞれ視野の中心及び縁部における視野点のシステム射出瞳にわたる正味リターダンスを示すグラフである。図１９Ａ及び１９Ｂは、固有複屈折の影響を含んでいる。図１９Ａにおける物体視野高さは０ｍｍであり、図１９Ｂにおける物体視野高さは５５ｍｍであり、それぞれ中心視野点及び縁部視野点に対応する。図１９Ａ及び１９Ｂに与えられているリターダンス瞳図、及び正味リターダンスの大きさが０．５波を超える以下の図では、リターダンスは「モジュロ０．５波」として描かれている。したがって、リターダンス配向は、二分の一波間隔で９０°回転させられ、すなわち、０°での０．７５波リターダ(retarder)の影響は９０°での０．２５波リターダと同じである。したがって、この例示的な構成における固有複屈折によるピーク複屈折は、波長１９３．３ｎｍで約１．５波であり、物体視野高さがわずかに変化する。
【０１１１】
図２０Ａ及び２０Ｂは、図１５に示されているレンズ系の結晶格子配向の他の例示的な実施形態のリターダンスの図である。図２０Ａ及び２０Ｂでは、固有複屈折の影響を含むシステム射出瞳にわたる正味のリターダンスが、視野の中心及び縁部における視野点について示されており、ここで、すべての要素は任意に、三次元において同一に揃えられ、その［１００］結晶軸は光軸に沿っている。この場合も、リターダンス配向は、二分の一波間隔で９０°回転させられ、したがって、この例における固有複屈折によるピーク複屈折は、波長１９３．３ｎｍで約０．９波である。
【０１１２】
図２１Ａ及び２１Ｂは、図１５に示されているレンズ系の結晶格子方向の他の例示的な実施形態のリターダンスを示すグラフである。図２１Ａ及び２１Ｂでは、システム射出瞳にわたる正味リターダンスは、視野の中心及び縁部における視野点について示されており、すべての要素は任意に、［１１１］光学要素について、三次元において同一に揃えられている。この例示的な構成では、固有複屈折によるピーク複屈折は、波長１９３．３ｎｍで約０．５波であり、視野高さの変化は小さい。
【０１１３】
図１９Ａ〜２１Ｃに示されている３つの前述の例は、それぞれ、各要素を光軸に対してまったく同じに配向させると、固有複屈折によって非常に大きなリターダンス収差、したがって大きな波面収差が生じることを示している。補償をしなければ、この収差は、フォトリソグラフィに対する許容波面誤差を大きく超えることになる。
【０１１４】
本発明の本実施形態では、上述の固有複屈折によって生じるリターダンスを補償するのに用いられる変数は、光軸に対する各要素の結晶軸の配向と、光軸の周りでのこれらの要素の相対回転である。回転対称面を有するレンズ要素のその光軸の周りでの回転は、ときには、要素「クロッキング」と呼ばれる。
【０１１５】
本発明の一態様は、光軸に沿って揃えられた少なくとも２つの［１１０］光学要素及び少なくとも１つの［１００］光学要素を使用することである。これによって、個々の要素のリターダンス寄与を相殺して、波面補正を行い、固有複屈折によって生じる正味リターダンスを、大開口数リソグラフィシステムに受け入れられるレベルまで軽減することができる。このことは、第１の実施形態に記載されており、以下に示すように実施形態３に適用することもできる。
【０１１６】
図２２は、すでに図１５に示されている光学系に適用される本発明の第３の実施形態を示している。図２２は、レンズの概略側面図である。この実施形態では、物体面７０に対して番号付けされた要素Ｅ１、Ｅ５、Ｅ６、Ｅ１３、Ｅ１４、Ｅ１５、Ｅ１８は、その［１００］結晶軸を光軸７５に沿わせて揃えられ、他のすべての要素Ｅは、その［１１０］結晶軸を光軸７５に沿わせて揃えられている。図２２では、各［１００］光学要素（Ｅ１、Ｅ５、Ｅ６、Ｅ１３、Ｅ１４、Ｅ１５、Ｅ１８）に斜線が付されている。
【０１１７】
第３の例示的な実施形態についての各要素の結晶格子及びクロッキングの方向が、以下の表４に与えられている。要素の［１１０］光軸を光軸７５に沿わせて配向させられた［１１０］光学要素の場合、各要素のクロッキングは、リターダンス軸をＸ軸（水平、指定された視野に垂直な方向）にほぼ平行にして配向させられたピーク複屈折を光軸に沿って生じさせる配向に対して行われる。要素の［１００］結晶軸を光軸７５に沿わせて配向させられた［１００］光学要素の場合、各要素のクロッキングは、Ｘ−Ｙ平面及びＹ−Ｚ平面において（半径方向角度０°、９０°、１８０°及び２７０°で）ピーク複屈折ローブを生じさせる配向に対して行われる。このような例が例示的なものに過ぎず、要素の相対的なクロッキングを様々な任意の基準位置のいずれかに対して表すことができることを理解されたい。
【０１１８】
【表４】
2005521227.tif 000006
【０１１９】
システムの正味固有複屈折は、表４に示されているような要素配向の結果として、著しく軽減される。
【０１２０】
立方晶系結晶格子における固有複屈折による他の影響は、立方晶系材料内を通る光線角度の関数としての平均屈折率の変化である。上記のような固有複屈折によるリターダンス誤差が補償された後、平均屈折率の変化による残留波面収差及び歪みも補償できることが望ましい。平均屈折率のこのような変化によって、通常、波面の非点収差が起こり、かつ光学設計で相殺することのできる像の歪みが起こる可能性がある。この歪みには、像のずれ、像の回転、倍率誤差、またはより高次の歪みを含めてよい。
【０１２１】
第３の例示的な実施形態では、光学設計に他の修正を施すことによって、平均屈折率の変化の影響を補償する。要素Ｅ１３の表面Ｓ２、すなわち開口絞り７２のすぐ前の表面は、非回転対称であるか、または曲率の非対称的な変化を含んでいる。例示的な実施形態では、要素Ｅ１３の表面Ｓ２は、互いに直交する方向における曲率半径が表面のクロッキングに応じて変化するトロイダル表面である。表５は、局所Ｘ方向におけるＳ２の曲率半径が局所Ｙ方向におけるＳ２の曲率半径と異なることを示している。最後の７つの表面の曲率半径は、残留歪みを相殺するように調整され、画像面は、残留像回転を除去するように回転させられる。修正された曲率半径は以下の表５に記載され、画像面の回転は上記の表４に与えられている。例示的な実施形態では、非回転対称要素は［１００］光学要素であるが、他の実施形態では、トロイダル表面またはその他の非回転対象表面を他の立方晶系光学要素または非立方晶系光学要素上で用いることができる。様々な例示的な実施形態では、光学要素は、各々が曲率の非対称的な変化を有する一対の表面を含んでよい。
【０１２２】
【表５】
2005521227.tif 000007
【０１２３】
本発明の一態様は、高性能光学系で行うことのできるリターダンス補償が、視野内の各要素内を通る光線角度の変化の影響を比較的受けないことである。図４を参照すると、外側ピーク複屈折ローブは、それぞれ、［１１０］結晶軸に対して６０°の角度を有している。この角度は、やはり図４に示されているように、それぞれ［１００］結晶軸及び［１１１］結晶軸の対応する角度４５°及び３５．２６°と比べて特に大きい。したがって、かなりの数の要素に［１１０］結晶軸を選択すると、大きな視野にわたってリターダンス補正を行うことができる。
【０１２４】
図２３Ａ及び２３Ｂは、上記で詳しく説明し表４及び５に表した補償されたシステムのシステム射出瞳にわたるリターダンスを示すグラフである。リターダンスは、固有複屈折と反射防止コーティングによって生じる。すでに図１６Ａ及び１６Ｂに示されているように、コーティングによる寄与は比較的小さく、したがって、リターダンス収差の大部分は固有複屈折によって生じる。図２３Ａは中心視野点におけるリターダンスを示し、図２３Ｂは縁部視野点におけるリターダンスを示している。
【０１２５】
相対視野高さ０、０．７及び１．０についての、射出瞳上のＲＭＳリターダンス及び最大リターダンスが、以下の表６に記載されている。これらのリターダンスは、固有複屈折及びモデルに用いられている単一層反射防止コーティングの影響を含んでいる。相対視野高さ０．０は、図２３Ａに示されている中心視野点に対応し、相対視野点１．０は、図２３Ｂに示されている縁部視野点に対応する。ＲＭＳリターダンスは、λo＝１９３．３ｎｍで０．００８６波から０．０１０５波の範囲である。
【０１２６】
【表６】
2005521227.tif 000008
【０１２７】
第３の実施形態の例示的な補正されたシステムのＲＭＳ波面誤差及び山対谷波面誤差が、固有複屈折の影響を含む補償されたシステムについて、以下の表７に記載されている。これらのデータは、それぞれ図２３Ａ及び２３Ｂにおいて、相対視野高さ０．０及び１．０について、グラフとして示されている。波面誤差は、Ｙ方向における相対視野高さ０、０．７及び１．０について与えられ、２つの直交偏光成分について記載されている。Ｘ成分は、システム射出瞳におけるＸ方向に沿った線形偏光子を仮定した場合の、Ｘ方向の入力偏光に対する波面誤差を表している。Ｙ成分は、射出瞳におけるＹ方向に沿った線形偏光子を仮定した場合の、Ｙ方向の入力偏光に対する波面誤差を表している。固有複屈折の影響を含めることによって、補正技術のために、視野全体にわたって０．００８波から０．０１０波まで変化するＲＭＳ波面誤差が生じている。山対谷波面誤差は、すべての要素を［１１０］格子方向に沿って揃えた場合と比べて、約２７の係数だけ小さくなっている。したがって、この実施形態は、固有複屈折の影響を、大開口数リソグラフィに受け入れられるレベルまで軽減できることを実証する。
【０１２８】
【表７】
2005521227.tif 000009
【０１２９】
図２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ及び２４Ｄでは、システム射出瞳に等高線図として描かれた波面誤差を示している。図２４Ａ及び２４Ｂは、（視野高さに垂直な）Ｘ方向での入力偏光に対応する、それぞれ中心視野点及び極端視野点のＸ方向における射出瞳アナライザと一緒に用いた場合の、図２２に示されている例示的なレンズの残留波面誤差の等高線図である。図２４Ａに示されている中心視野点における波面誤差の場合、最大山対谷光路差は波長１９３．３ｎｍで約０．０５７波であり、図２４Ｂに示されている極端視野における波面誤差の場合、最大山対谷光路差は約０．０５１波である。図２４Ｃ及び２４Ｄは、（視野高さと平行な）Ｙ方向での入力偏光に対応する、それぞれ中心視野点及び極端視野点のＹ方向における射出瞳アナライザと一緒に用いた場合の、図２２に示されているレンズの残留波面誤差の等高線図である。図２４Ｃに示されている中心視野点における波面誤差の場合、最大山対谷光路差は波長１９３．３ｎｍで約０．０４１波であり、図２４Ｄに示されている極端視野における波面誤差の場合、最大山対谷光路差は約０．０５５波である。
【０１３０】
点拡散関数に基づいて算出された、固有複屈折を有する補償された構造の重心歪み、及びＹ方向におけるテレセントリシティ誤差が、相対視野高さ０、０．７、及び１．０において以下の表８に記載されている。テレセントリシティ誤差は、画像面における光線のコーンの正常入射からの偏差である。図示のように、Ｘ方向及びＹ方向における残留歪みは十分に０．１ｎｍ以内であり、１５７ｎｍリソグラフィに適している。この歪は、表３に表されている公称設計の歪と比べても著しく軽減されている。公称設計に対するテレセントリシティ誤差の変化は無視することができる。
【０１３１】
【表８】
2005521227.tif 000010
【０１３２】
表９は、ストレール(Strehl)比で表したこの構造の性能の概要を示している。ストレール比は、収差のないシステムの点拡散係数のピーク強度に対する点拡散係数のピーク強度を表す。この計算には、偏光及びアポダイゼーション(apodization)の影響が、波面収差とともに含まれる。開口数が大きいとき、相互に大きな角度を有する光線同士の干渉による偏光の変化によって、収差のない光学系は、完全なストレール比、すなわち値１を有さない。本例では、ストレール比の値は、点拡散関数上に中心をおく視野点で算出され、すなわち、歪みの影響は考慮しなかった。
【０１３３】
表９は、０．７５ＮＡを有しストレール比が０．８４３４である、収差のないシステムを示している。固有複屈折の影響のない公称設計の性能は、収差のない理想的なレンズの性能に非常に類似しており、ストレール比は−０．０００４から＋０．０００５の範囲で異なる。物理的なレンズモデルと理想的なレンズモデルとの違いによって、ストレール比が完全なレンズのストレール比を超えることを理解されたい。
【０１３４】
固有複屈折を有する補償されたシステムの場合、ストレール比は、固有複屈折を考慮しない公称設計のストレール比に類似しており、理想的な０．７５ＮＡ無収差システムにも類似している。
【０１３５】
【表９】
2005521227.tif 000011
【０１３６】
簡単に言えば、この第３の実施形態は、７個の［１００］光学要素及び１３個の［１１０］光学要素を有するレンズを表している。各要素の相対的なクロッキングが表４に与えられている。結晶内を通る光線角度が光軸に対して小さい空間で用いられた場合、光軸が材料の［１００］結晶軸に沿っていると、要素によって導入されるリターダンスは小さくなる。したがって、このような要素は一般にクロッキングの影響を受けず、かつこれらの要素のクロッキングを用いて、非回転対称欠陥のような製造時の製造誤差を補償することが可能である。たとえば、他の例示的な実施形態によれば、性能をそれほど損なわずに最初の６つの［１００］光学要素のクロッキングを変えることができる。したがって、他の例示的な実施形態では、レンズ要素上の非回転対称指数誤差による残留収差を、複数の［１００］光学要素を用いて、より多くの［１１０］立方晶系要素を有するレンズ及びより少ない［１００］立方晶系要素を有するレンズよりも容易に補償することができる。
【０１３７】
実施形態４：
固有複屈折の補償技術を適用する第４の例示的な実施形態については、他の例示的な全屈折投影レンズに関連して説明することができる。このような例示的なレンズはフォトリソグラフィに用いることができ、特に、半導体製造産業で用いることができる。このような例示的なレンズは、Y. Omuraへのヨーロッパ特許第１１３９１３８Ａ１号で開示された第７の実施形態で与えられている。この例示的なレンズは図１に示されている。このレンズは、中心波長１９３．３ｎｍで動作するように設計され、開口数０．７５で４×縮小を行い、２７．５ｍｍの像視野直径を有している。この設計は、フッ化カルシウム及び溶融シリカで構成された３個の非球面表面を有する２８個の光学要素を使用するが、本発明の原則を示すのに用いられる以下の計算では、各要素は−１２×１０-7の固有複屈折を有すると仮定する。他の例示的な実施形態によれば、いくつかのレンズ要素を非立方晶系材料で形成するか、または非立方晶系材料で形成された追加のレンズ要素を使用することができる。乾燥溶融シリカのような様々な適切な非立方晶系材料を使用することができる。
【０１３８】
固有複屈折の影響を含まない公称設計に関する、相対視野高さ０、０．７及び１．０についての、射出瞳上のＲＭＳ及び最大リターダンス及びダイアテニュエーションが、表１０に記載されている。リターダンス及びダイアテニュエーションは、モデルに用いられる単一層反射防止コーティングによって生じる。
【０１３９】
【表１０】
2005521227.tif 000012
【０１４０】
図２５Ａ及び２５Ｂは、それぞれ、視野の中心及び縁部における視野点についての反射防止コーティングによるシステム射出瞳にわたるリターダンスを示している。リターダンスは、半径方向に配向し、瞳の縁部で最大になる。図２６Ａ及び２６Ｂは、それぞれ視野の中心及び縁部の瞳にわたるダイアテニュエーション変化を示すグラフである。
【０１４１】
表１１は、固有複屈折の影響を有さない公称設計のＲＭＳ波面誤差及び山対谷波面誤差を示している。波面誤差は、Ｙ方向における相対視野高さ０、０．７及び１．０について与えられ、２つの直交偏光成分について記載されている。Ｘ成分は、システム射出瞳におけるＸ方向に沿った線形偏光子を仮定した場合の、Ｘ方向での入力偏光に対する波面誤差を表している。Ｙ成分は、射出瞳におけるＹ方向に沿った線形偏光子を仮定した場合の、Ｙ方向での入力偏光に対する波面誤差を表している。立方晶系光学要素がないか、または固有複屈折の影響を考慮しない場合、公称設計は、０．００４波のピークＲＭＳ波面誤差を含む。
【０１４２】
【表１１】
2005521227.tif 000013
【０１４３】
図２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｃ及び２７Ｄは、固有複屈折を含まない公称設計に対する波面誤差を、システム射出瞳に描かれた等高線図として示している。図２７Ａ及び２７Ｂは、視野高さに垂直なＸ方向での入力偏光に対応する、それぞれ中心視野点及び極端視野点のＸ方向における射出瞳アナライザと一緒に用いた場合の、図１に示されている例示的なレンズの残留波面誤差の等高線図である。中心視野点における波面誤差の場合、最大山対谷光路差は波長１９３．３ｎｍで約０．０１７波であり、極端視野における波面誤差の場合、最大山対谷光路差は約０．０２２波である。図２７Ｃ及び２７Ｄは、視野高さと平行なＹ方向での入力偏光に対応する、それぞれ中心視野点及び極端視野点のＹ方向における射出瞳アナライザと一緒に用いた場合の、図１に示されているレンズの残留波面誤差の等高線図である。中心視野点における波面誤差の場合、最大山対谷光路差は波長１９３．３ｎｍで約０．０１７波であり、縁部視野における波面誤差の場合、最大山対谷光路差は約０．０２９波である。
【０１４４】
表１２は、相対視野高さ０、０．７及び１．０における、点拡散関数に基づいて算出された、公称設計の重心歪み、及びＹ方向におけるテレセントリシティ誤差を示している。
【０１４５】
【表１２】
2005521227.tif 000014
【０１４６】
概略的に図１に示されているレンズ規定を用いた、立方晶系光学要素を含む実際のレンズ設計には、固有複屈折が含まれる。固有複屈折の影響を含めた場合、性能は著しく低下する。図２８Ａ及び２８Ｂは、すべての要素が三次元において同一に揃えられ、要素の［１１０］結晶軸が光軸１０に沿っている例示的な実施形態による、視野の中心及び縁部（物体視野高さ０ｍｍ及び５５ｍｍ）における視野点のシステム射出瞳にわたる正味のリターダンスを示している。これらのプロットでは、リターダンス配向は二分の一波間隔で９０°回転させられ、すなわち、０°での０．７５波リターダの影響は９０°での０．２５波リターダと同じである。したがって、この例における固有複屈折によるピーク複屈折は、波長１９３．３ｎｍで約２．１波である。
【０１４７】
図２９Ａ及び２９Ｂは、すべての要素が三次元において同一に揃えられ、要素の［１００］結晶軸が光軸１０に沿っている、他の例示的な実施形態による、それぞれ視野の中心及び縁部における視野点のシステム射出瞳にわたる正味リターダンスを示している。この場合も、リターダンス配向は二分の一波間隔で９０°回転させられ、したがって、この例における固有複屈折によるピーク複屈折は、波長１９３．３ｎｍで約１．５波である。
【０１４８】
図３０Ａ及び３０Ｂは、すべての要素が三次元において同一に揃えられ、要素の［１１１］結晶軸が光軸１０に沿っている他の例示的な実施形態による、それぞれ視野の中心及び縁部における視野点のシステム射出瞳にわたる正味リターダンスを示している。この例示的な構成では、固有複屈折によるピーク複屈折は、波長１９３．３ｎｍで約０．８波である。
【０１４９】
すべての要素がその［１１０］結晶軸、［１００］結晶軸、または［１１１］結晶軸を光軸１０に沿わせて揃えられ、三次元において同一に配向させられた場合、固有複屈折によって生じるリターダンスは、非常に大きな波面収差を生じさせる。補償を行わない場合、この収差は、フォトリソグラフィプロセス、特に今日の半導体製造産業で小さなフィーチャサイズを作製するのに用いられるフォトリソグラフィプロセスに必要な望ましい波面誤差を大幅に超える。
【０１５０】
第４の例示的な実施形態は、システムの固有複屈折を補正するように、各要素の光軸に対する各要素の立方晶系結晶格子の配向と光軸の周りでのこれらの要素の相対回転とを規定することにより、固有複屈折によって生じるリターダンスを補償する。さらに、図３１に示されるような第４の実施形態では、図１の例示的なレンズ系の２つの要素は、それぞれ、同じ総厚さ及び倍率(power)を有する２つのセグメントに分割され、２つのセグメントの厚さ及びそれらの間の埋め込み表面の曲率は、正味のシステムリターダンスを最小限に抑えるように最適化されている。このような追加の自由度は、レンズの再設計を必要とせずに実現可能なリターダンス補償を改善することが分かる。
【０１５１】
第４の実施形態によれば、個々の要素のリターダンス寄与が互いにほぼ打ち消しあうのを可能にし、かつ大開口数リソグラフィシステムに受け入れられる全体的な波面補正を行うために、［１１０］光学要素と［１００］光学要素との組合せが用いられる。
【０１５２】
図３１は、改良されたレンズの概略側面図である。レンズ１００は、レチクルまたはフォトマスクであってよい物体面８０と、その上に像が形成される基板であってよい画像面８２と、光軸８５と、開口絞りＡＳ８９とを含んでいる。［１００］光学要素Ｌ２８Ａ及びＬ２８Ｂには斜線が付されている。この実施形態では、他のすべての要素Ｌ１〜Ｌ２７Ｂは、その［１１０］結晶軸を光軸８５に沿わせて揃えられた［１１０］光学要素である。
【０１５３】
第４の実施形態は、表１３に与えられた結晶軸及びクロッキングを有するレンズ要素Ｌ１〜Ｌ２８を含む図３１に示されているレンズ１００を提供する。［１１０］光学要素の場合、各要素のクロッキングは、Ｘ軸（水平、すなわち指定された視野に垂直な方向）にほぼ平行なリターダンス軸に配向させられたピーク複屈折を光軸に沿って生じさせる配向に対して行われる。［１００］光学要素の場合、各要素のクロッキングは、Ｘ−Ｙ平面及びＹ−Ｚ平面における半径方向角度０°、９０°、１８０°及び２７０°でピーク複屈折ローブを生じさせる配向に対して行われる。
【０１５４】
【表１３】
2005521227.tif 000015
【０１５５】
第４の例示的な実施形態は、本発明の他の態様、すなわち、公知のレンズ系の固有複屈折及びリターダンスを軽減することを示している。本発明のこの態様は、良好な光学特性を有する所与のレンズ規定を設けることと、複数の個々のレンズ要素を含めることとを含む。この所与のレンズ規定の場合、個々のレンズ要素のうちの少なくとも１つは、２以上のサブ要素と交換されるか、またはそのようなサブ要素に分割される。サブ要素は、レンズ規定の全体的な光学特性が悪影響を受けないように、それぞれ同じ全体的な曲率半径を含み同じ厚さを含んでいる。個々の各要素を交換する場合、各サブ要素は、それらが組み合わされて置き換わる個々のレンズ要素を用いて実現できるリターダンス補正に対して正味のシステムリターダンスを軽減するように配向させられる。
【０１５６】
例示的な一実施形態では、各サブ要素を、光軸に沿った同じ結晶軸に揃えることができ、かつ各サブ要素を相互にクロッキングすることができる。たとえば、各サブ要素は［１１０］光学要素や［１００］光学要素であってよい。他の例示的な実施形態では、各要素は、光軸に沿って揃えられたそれぞれの異なる結晶軸を含んでよく、たとえば、［１００］光学要素と［１１０］光学要素とであってよい。この概念は、図１のレンズ２と図３１に示されているレンズ１００を比較することによって示される。図１に示されているレンズ２は、レンズ要素Ｌ１０１、Ｌ１０２を含む複数のレンズ要素を含んでいる。図３１のレンズ１００は、図１のレンズ要素Ｌ１０１が２つのサブ要素、すなわち、図３１のレンズサブ要素Ｌ２７Ａ、Ｌ２７Ｂと交換され、図１のレンズ２のレンズ要素Ｌ１０２が２つのレンズ要素、すなわち、図３１に示されているレンズサブ要素Ｌ２８Ａ、Ｌ２８Ｂと交換されていることを除いて、図１のレンズ２にほぼ類似している。
【０１５７】
立方晶系結晶格子における固有複屈折による他の影響は、結晶内を通る光線角度の関数としての平均屈折率の変化である。本発明は、固有複屈折によるリターダンス誤差を補償するだけでなく、平均屈折率の変化による残留波面収差及び歪みを補正する。補正されない場合、平均複屈折のこのような変化によって、波面の非点収差が起こる可能性があり、像の歪みが起こる可能性がある。この歪みには、像のずれ、像の回転、倍率誤差、またはより高次の歪みを含めてよい。
【０１５８】
このため、第４の実施形態では、光学設計は、平均複屈折の変化の影響を補償する、図１のレンズ２に対する修正を含む。レンズ要素Ｌ２０の表面Ｓ２、すなわち開口絞り８９のすぐ後のレンズ要素の右側の表面は、後述のようなゼルニケ(Zernike)多項式によって定義される形状を含んでいる。ゼルニケ係数は、残留非点収差を補償するように調整される。他の例示的な実施形態では、ゼルニケ係数を用いて他の要素の表面形状を調整することができ、かつ曲率が非対称的に変化する１以上の表面を利用することができる。さらに、残留歪みを相殺するように１０個の表面の曲率半径が調整され、残留画像回転を除去するように画像面の回転が行われる。結果として得られる曲率半径及びゼルニケ表面係数Ｃjが表１４に記載され、画像面の回転が表１３に与えられている。
【０１５９】
ゼルニケ多項式Ｚjは、記載された正規化半径を有する円に対して定義される。その積分が表面を表す表面たるみ（サグ;sag）Ｚ（ｘ，ｙ）は、以下の式によって表される。
【０１６０】
【数１】
2005521227.tif 000016
【０１６１】
ここでｃは、曲率＝１／（曲率半径）であり、ｘ及びｙは、表面上のデカルト座標である。
【０１６２】
【表１４】
2005521227.tif 000017
【０１６３】
簡単に言えば、第４の実施形態では、２つの要素、すなわち、図１に示されている例示的なレンズ規定のレンズ要素Ｌ１０１及びＬ１０２をそれぞれレンズサブ要素Ｌ２７Ａ及びＬ２７Ｂとレンズサブ要素Ｌ２８Ａ及びＬ２８Ｂに分割し、改良されたリターダンス収差補正を行った。それぞれの場合に、総要素厚さを最初のレンズ要素に対して一定に維持しながら、２つのサブ要素の間に形成された埋め込み表面の曲率半径及び２つのサブ要素の厚さを変えた。言い換えれば、図３１のレンズサブ要素Ｌ２８Ａ及びＬ２８Ｂの組合せ厚さは、図１のレンズ要素Ｌ１０２の厚さとほぼ同じである。補償を微調整するために、図１の要素Ｌ１０１は、図３１の２つの［１１０］光学サブ要素Ｌ２７Ａ及びＬ２７Ｂに分割される。埋め込み表面８３の厚さ及び曲率半径は、瞳の中心及び縁部におけるリターダンス収差を制御する。方位角補償を微調整するために、図１の要素Ｌ１０２は、図３１の２つの［１００］光学サブ要素Ｌ２８Ａ及びＬ２８Ｂに分割される。各［１００］サブ要素は、光軸に対する光線角度の関数として同じ複屈折を有し、方位角依存性のみが要素クロッキングに応じて変化する。
【０１６４】
表１５は、要素Ｌ１０１及びＬ１０２を分割することによって作製された光学サブ要素の曲率半径及び厚さを記載した表である。
【０１６５】
【表１５】
2005521227.tif 000018
【０１６６】
図３２Ａ及び３２Ｂは、それぞれ視野の中心及び縁部における視野点についての、固有複屈折及び反射防止コーティングによって生じる、補償されたシステムのシステム射出瞳にわたるリターダンスを示すグラフである。図２５Ａ及び２５Ｂに示されているように、コーティングによる寄与は、最大残留リターダンス収差と同じオーダーであり、したがって、どのコーティングを選択するかはシステム性能に顕著な影響を及ぼすことがある。コーティング構造が異なる場合、最高の性能を得るにはレンズを再最適化することが必要になることがある。補償されないシステムでは、コーティングによる寄与は比較的小さく、リターダンス収差の大部分は固有複屈折によって生じる。
【０１６７】
相対視野高さ０、０．７及び１．０についての、射出瞳上のＲＭＳリターダンス及び最大リターダンスが、表１６に記載されている。これらのリターダンスは、固有複屈折及び単一層反射防止コーティングの影響を含む。ＲＭＳリターダンスは、λo＝１９３．３ｎｍで０．００２９波から０．００５４波の範囲である。この補償されたシステムは、固有複屈折の影響がない場合の反射防止コーティングによるＲＭＳリターダンスにおける０．００４８波から０．００５５波の範囲と比べて軽減されたリターダンスを含む。
【０１６８】
【表１６】
2005521227.tif 000019
【０１６９】
固有複屈折の影響を含む補償された設計についてのＲＭＳ波面誤差及び山対谷波面誤差が、表１７に記載されている。波面誤差は、Ｙ方向における相対視野高さ０、０．７及び１．０について与えられ、２つの直交偏光成分について記載されている。Ｘ成分は、システム射出瞳におけるＸ方向に沿った線形偏光子を仮定した場合の、Ｘ方向での入力偏光に対する波面誤差を表している。Ｙ成分は、射出瞳におけるＹ方向に沿った線形偏光子を仮定した場合の、Ｙ方向での入力偏光に対する波面誤差を表している。視野全体にわたって０．００３波から０．００７波の範囲のＲＭＳ波面誤差が実現される。山対谷波面誤差は、すべての要素がほぼ同一に配向させられた［１１０］光学要素、［１００］光学要素または［１１１］光学要素である例示的なレンズと比べて、約４７から１２４の範囲の係数だけ軽減される。したがって、この実施形態は、固有複屈折の影響を、大開口数リソグラフィに受け入れられるレベルまで軽減できることを実証する。
【０１７０】
【表１７】
2005521227.tif 000020
【０１７１】
図３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ及び３３Ｄでは、波面誤差がシステム射出瞳において等高線図として描かれている。図３３Ａ及び３３Ｂは、視野高さに垂直なＸ方向での入力偏光に対応する、それぞれ中心視野点及び極端視野点のＸ方向における射出瞳アナライザと一緒に用いた場合の、図３１に示されているレンズの残留波面誤差の等高線図である。中心視野点の場合、最大山対谷光路差は波長１９３．３ｎｍで約０．０２５波であり、極端視野では、最大山対谷光路差は約０．０４５波である。図３３Ｃ及び３３Ｄは、視野高さと平行なＹ方向での入力偏光に対応する、それぞれ中心視野点及び極端視野点のＹ方向における射出瞳アナライザと一緒に用いた場合の、図３１に示されているレンズの残留波面誤差の等高線図である。中心視野点の場合、最大山対谷光路差は波長１９３．３ｎｍで約０．０１７波であり、極端視野では、最大山対谷光路差は約０．０４０波である。
【０１７２】
点拡散関数に基づいて算出された、固有複屈折を有する補償される設計での重心歪み、及び及びＹ方向におけるテレセントリシティ誤差が、相対視野高さ０、０．７及び１．０に関して、以下の表１８に記載されている。図示のように、Ｘ方向及びＹ方向における残留歪みは０．０７ｎｍ以内であり、１５７ｎｍリソグラフィに適している。この歪みは、表１２に与えられている補正なしの公称設計の歪みと比べても著しく軽減されている。公称設計に対するテレセントリシティ誤差の変化は、無視することができる。
【０１７３】
【表１８】
2005521227.tif 000021
【０１７４】
表１９は、図３１のレンズ１００の設計のストレール比の概要を示している。ストレール比の値は、点拡散関数を中心としている視野点で算出され、すなわち、歪みの影響は考慮しなかった。表１９に示されているように、０．７５ＮＡを有する収差のないシステムのストレール比は０．８４３４である。固有複屈折の影響のない公称設計の性能は、理想的な０．７５ＮＡレンズの性能をわずかに０．０００４から０．００１７だけ上回る。
【０１７５】
固有複屈折を有する補償されたシステムの場合、ストレール比は、収差のない０．７５ＮＡシステムと比べて、固有複屈折の影響を考慮しない公称設計のストレール比に類似している。
【０１７６】
【表１９】
2005521227.tif 000022
【０１７７】
実施形態５：
固有複屈折の補償技術を適用する第５の例示的な実施形態については、偏光ビームスプリッタを用いるフォトリソグラフィ用の投影レンズなどの反射屈折光学系に関連して説明することができる。このような例示的なレンズは、内容が引用によって本明細書に組み込まれるY. Omuraの米国特許第６０８１３８２号の第２の実施形態として開示されている。この例示的なレンズは、図３４の概略図に示されている。このシステムは有利なことに、中心波長λo＝１９３．３ｎｍ及び開口数０．８０で動作する。画像視野は８×２５ｍｍ矩形スリット視野であり、レンズは４×縮小を行う。例示的な実施形態では、すべてのレンズが溶融シリカで構成されているが、他の例示的な実施形態では他の材料を用いることができる。
【０１７８】
偏光ビームスプリッタを使用し偏光された入力放射を利用する光学系の場合、システム内のそれぞれの異なる光路を通るビームの偏光状態を考慮すると有用である。実施形態５では、入力偏光は直線であり、Ｘ軸の方向に沿って向いている。この偏光は、ビームスプリッタ２４０の偏光選択表面２０８での反射時のｓ偏光に対応する。Ｘ軸指定は任意であり、入射光線の光軸がＺ方向として指定され、Ｘ軸が水平方向に平行であるデカルト座標系に対して定義される。ビームスプリッタ２４０は、ｓ偏光の反射及びｐ偏光の透過を最大にするように、コーティングされることができる。
【０１７９】
例示的なレンズ系は、物体視野２３０、像視野３２１、光軸２４８及び開口絞り２３３を含んでいる。ビーム２４９は、第１のパスでビームスプリッタ２４０のプリズム２０７に入り、偏光選択表面２０８で反射され、プリズム２０７内を通って下向きに伝わる。ビーム２４９は、ビームスプリッタ２４０のプリズム２０７から出ると、四分の１波長板２０９及び屈折要素２１０を通過し、球面鏡２１２の反射面２１１から反射され、屈折要素２１０及び四分の一波長板２０９を通って戻る。第１の四分の一波長板２０９は、複屈折軸が両方のパスでビーム２４９の偏光配向に対して４５°の角度を有するように配向させられる。波長板を２回通過し、反射面２１１から反射することによって、ビームの偏光状態が回転し、したがって、ビームは、ビームスプリッタ２４０内を通る第２のパスで偏光選択表面２０８を透過する。ビーム２４９は、プリズム２０７を再び通過した後、ビームスプリッタ２４０のプリズム２１３を通過し、偏光状態を円偏光に変換するビームの偏光配向に対して４５°に配向させられた複屈折軸を有する第２の四分の一波長板２１４を通過する。このことは米国特許第６０８１３８２号に記載されている。
【０１８０】
固有複屈折の影響のない公称設計に関し、１６×１００ｍｍ物体視野２３０上の５つの位置についての、射出瞳上の二乗平均平方根（ＲＭＳ）リターダンス及び最大リターダンスが、表２０に記載されている。これらの結果は、モデルに用いられている単一層反射防止コーティング及び四分の一波長板によって生じ、ｓ偏光が完全に反射しｐ偏光が完全に透過すると仮定すると、ビームスプリッタ２４０の偏光選択表面２０８の影響もモデルに含められる。
【０１８１】
【表２０】
2005521227.tif 000023
【０１８２】
図３５Ａ及び３５Ｂは、図３４に示されている例示的なレンズの、それぞれ視野（物体視野２３０においてＸ＝５０ｍｍ及びＹ＝４ｍｍ）の中心及び極端コーナーにおける視野点についての、反射防止コーティング及び波長板によるシステム射出瞳にわたるリターダンスを示している。図３５Ａは、視野の中心では、リターダンスが瞳の中心でゼロであり、瞳の縁部の方へ全体的に大きくなっていくことを示している。矩形視野の極端コーナーでは、リターダンスは、図３５Ｂに示されているように、射出瞳を横切って垂直に配向させられた概ね一定の線形成分を示す。
【０１８３】
図３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ及び３６Ｄは、システム射出瞳に等高線図として描かれた固有複屈折の影響のない公称設計での波面誤差を示している。図３６Ａ及び３６Ｂは、Ｘ方向での入力偏光の、それぞれ視野（レチクルにおいてＸ＝５０ｍｍ及びＹ＝４ｍｍ）の中心及び極端コーナーのＸ方向における射出瞳アナライザと一緒に用いた場合に対応する、図３４に示されているレンズの残留波面誤差の等高線図である。図３６Ａに示されている中心視野点における波面誤差の場合、最大山対谷光路差は波長１９３．３ｎｍで約０．０９９波であり、図３６Ｂに示されている極端視野における波面誤差の場合、最大山対谷光路差は約０．１６０波である。図３６Ｃ及び３６Ｄは、Ｙ方向での入力偏光に対応する、それぞれ中心視野点及び極端視野点のＹ方向における射出瞳アナライザと一緒に用いた場合の、図３４に示されているレンズの残留波面誤差の等高線図である。図３６Ｃに示されている中心視野点における波面誤差の場合、最大山対谷光路差は波長１９３．３ｎｍで約０．０９３波であり、図３６Ｄに示されている極端視野における波面誤差の場合、最大山対谷光路差は約０．１５２波である。
【０１８４】
固有複屈折の影響のない公称設計についての、５つの例示的な視野点におけるＲＭＳ波面誤差及び山対谷波面誤差が、以下の表２１に記載されている。これらの値は、最適焦点における波面誤差を表し、チルト（傾き）項は、計算において各画像点を波面の中心に配置するために除去されている。結果は、２つの直交偏光成分について得られている。Ｘ成分は、システム射出瞳におけるＸ方向に沿った線形偏光子を仮定した場合の波面誤差を表し、Ｙ成分は、射出瞳におけるＹ方向に沿った線形偏光子を仮定した場合の波面誤差を表している。ＲＭＳ波面誤差は、λ＝１９３ｎｍのとき視野全体にわたって０．０１１波から０．０１６波まで変化することが分かる。
【０１８５】
【表２１】
2005521227.tif 000024
【０１８６】
表２２は、同じ５つの例示的な視野点についての、点拡散関数（ＰＳＦ；point spread function）に基づいて算出された公称設計の重心歪みを示している。最大画像歪みは約２７．１ｎｍである。視野全体にわたる主光線テレセントリシティ誤差は０．４ｍｒａｄ以内である。
【０１８７】
【表２２】
2005521227.tif 000025
【０１８８】
偏光選択表面を有する反射屈折システムは、一般に、単一の入力偏光状態のときにうまく働く。設計入力偏光状態に直交する偏光状態は、偏光選択表面で失われる。したがって、入力偏光が一定である場合、偏光選択表面に至る前のリターダンス収差は、光をシステムの外部に結合し、透過されたビームのアポダイゼーションを起し、透過された波面に一定の位相を与える。そのため、有利なことに、効率及び高性能イメージングを維持するように、アポダイゼーションは最小限に抑えられる。これは、偏光選択表面に至る前のリターダンス収差が入力偏光状態に沿っているかまたは直交しているときに実現することができる。したがって、この反射屈折実施形態では、有利なことに、第２の波長板２１４のような第２の波長板の後のレンズ要素を適切に配向させ成形することによって、リターダンス収差が最小限に抑えられる。偏光選択表面２０８よりも前の表面の場合、有利なことに、リターダンス収差の、設計偏光状態に沿わずかつ直交しない成分は、最小限に抑えられる。この手法は、偏光選択表面よりも前のレンズ要素におけるリターダンスを最小限に抑える上で、より有用である場合がある。相対的な語「前」及び「後」は、明細書全体にわたって物体面から画像面まで伝わるビームの経路に関して用いられている。
【０１８９】
図３７Ａ及び３７Ｂは、１９３．３ｎｍの波長を有する、図３４に示されている反射屈折光学系において、第２の波長板２１４よりも前の要素が固有複屈折を持たないと仮定され、第２の波長板２１４よりも後の要素が三次元において同一に揃えられた［１１０］光学要素である例示的な実施形態における、それぞれ視野（レチクルにおいてＸ＝５０ｍｍ及びＹ＝４ｍｍ）の中心及び極端コーナーのＸ方向における視野点のシステム射出瞳にわたる正味のリターダンスを示している。図３７Ａ及び３７Ｂのリターダンスプロット及び同様の図では、リターダンス配向は二分の一波間隔で９０°回転させられ、すなわち、０°での０．７５波リターダの影響は９０°での０．２５波リターダと同じである。したがって、図３７Ａ及び３７Ｂで説明する例示的な実施形態の固有複屈折によるピーク複屈折は、波長１９３．３ｎｍで約０．７５波であり、物体視野高さがわずかに変化する。
【０１９０】
図３８Ａ及び３８Ｂには、１９３．３ｎｍの波長を有する、図３４に示されている反射屈折光学系において、第２の波長板２１４よりも前の要素が固有複屈折を有さないと仮定され、第２の波長板２１４よりも後の要素が三次元において同一に揃えられた［１００］光学要素である例示的な実施形態における、それぞれ視野の中心及び極端コーナーにおける視野点についてのシステム射出瞳にわたる正味のリターダンスが示されている。この例における固有複屈折によるピーク複屈折は、波長１９３．３ｎｍで約０．６０波であり、物体視野高さがわずかに変化する。
【０１９１】
図３９Ａ及び３９Ｂは、１９３．３ｎｍの波長を有する、図３４に示されている反射屈折光学系において、第２の波長板２１４よりも前の要素が固有複屈折を有さないと仮定され、第２の波長板２１４よりも後の要素が三次元において同一に揃えられた［１１１］光学要素である例示的な実施形態における、それぞれ視野の中心及び極端コーナーにおける視野点のシステム射出瞳にわたる正味のリターダンスを示している。この例における固有複屈折によるピーク複屈折は、波長１９３．３ｎｍで約０．９０波である。
【０１９２】
他の性能低下は、第２の波長板２１４よりも前の要素によって生じるリターダンス収差によって起こることがある。特に、偏光選択表面２０８よりも前の要素によって生じるリターダンス収差は、一般に、光をシステムの外部に結合させ、瞳強度を非一様にする可能性があり、これはまた、透過された波面を変化させる可能性がある。
【０１９３】
第２の四分の一波長板２１４よりも後の要素が、その［１１０］結晶軸、［１００］結晶軸または［１１１］結晶軸が光軸２４８に沿って位置するように三次元において同一に揃えられた場合、固有複屈折によって、前述の図に示されているように、非常に大きなリターダンス収差が生じ、さらに波面収差が生じる。補償を行わない場合、この受け入れられない大きな収差は、高性能フォトリソグラフィ、特に、今日の半導体製造産業で必要とされる歪みのないパターンを作製するのに用いられるフォトリソグラフィにおける許容波面誤差を大きく上回る。
【０１９４】
本実施形態で説明するような反射屈折システムにおける固有複屈折の影響を補償する場合、実施形態３及び４で説明したような全屈折システムにおける補償と比べて性能を最適化するための追加の要件がある。
【０１９５】
図４０は、各［１１０］光学要素２０３〜２０６、２１８〜２２０、２２２〜２２４、２２６〜２２７Ａに斜線が付されている例示的な実施形態５によるレンズの概略側面図である。例示的な実施形態５によるレンズは、図３４に示されているレンズとほぼ同様であり、目立った違いは、屈折レンズ要素が有利なことにその結晶格子に対して配向されており、図３４のレンズの要素２２７が、図４０に示されている第５の実施形態のレンズにおける２つのレンズ要素２２７Ａ及び２２７Ｂに分割されていることである。この例示的な反射屈折システムは、ＮＡが約０．８０であり、有利なことに、集積回路を製造するのに用いることができる。具体的には、このシステムは、半導体製造産業において、集積回路またはその他の半導体装置を製造する場合に基板上にパターンの並びを作製するために用いられるステッパ、投影プリンタなどのリソグラフィツールに用いることができる。
【０１９６】
第５の例示的な実施形態の例示的な反射屈折システムでは偏光選択表面２０８が用いられるので、いくつかの異なる要素群によって生じるリターダンスを最小限に抑えると有用である。前部要素群２４２は、ビームスプリッタ２４０よりも前のレンズ要素２０１〜２０６と、ビームスプリッタ２４０のプリズム２０７を通って偏光選択表面２０８に至る第１のパスとを含んでいる。第２の群２４４は、偏光選択表面２０８によって反射された後ビームスプリッタ２４０のプリズム２０７、第１の四分の一波長板２０９、屈折レンズ要素２１０、及び球面鏡の表面２１１を通る第２の光路と、プリズム２０７を通る偏光選択表面２０８への戻り光路とを有している。第３の群２４０は、偏光選択表面２０８を透過した後のビームスプリッタ２４０のプリズム２１３と、第２の四分の一波長板２１４と、ビームスプリッタ２４０の像側とも呼ばれるビームスプリッタとウェハとの間の要素２１５、２１８〜２２７Ｂを有している。要素２０１〜２０６は、ビームスプリッタ２４０の物体側に配置されている。
【０１９７】
例示的な実施形態によれば、入力ビーム２４９は、Ｘ軸に平行であって矩形の物体視野の長手方向である水平方向に直線偏光される。所与の光線の場合、固有複屈折は一般に、入力偏光に対する結晶材料の局所複屈折軸の配向に応じて、光線を互いに直交する偏光配向を有する２つの光線に分割させる。したがって、前部要素群２４２における複屈折によって、垂直に偏光された光がビームスプリッタで反射されずにむしろ透過するため、光は偏光選択表面２０８で失われる。複屈折の大きさ及び軸の配向は結晶内を通る伝搬方向に応じて変化するので、システム射出瞳にわたって強度が非一様になる。
【０１９８】
本実施形態では、入力ビーム２４９の直線偏光を利用して前部群２４２における固有複屈折の影響を最小限に抑えることができる。所与のレンズ要素がその［１１０］結晶軸を共通の光軸２４８に沿わせて配向させられ（図５Ａ参照）、光軸に沿った光線の局所複屈折軸が水平に（すなわち、入力偏光に平行に）配向させられている場合、光軸に対して小さな角度を有する光線は異常光線に相当し、垂直偏光状態に結合されるエネルギーはほとんどない。
【０１９９】
同様に、要素がその［１１０］結晶軸を共通の光軸２４８に沿わせて配向させられ、光軸に沿った局所複屈折軸が垂直に配向させられている場合、光軸に対して小さな角度を有する光線は常光線に相当し、水平偏光状態に結合されるエネルギーはほとんどない。
【０２００】
［１００］光学要素の場合、複屈折の大きさは、光軸に対する角度が小さい光線の場合は比較的小さい。各レンズ要素は、リターダンスの、入力偏光状態に平行でなくまた入力偏光状態に直交しない成分を最小限に抑えるために、屈折率ローブの方位角が０°、９０°、１８０°及び２７０°（図５Ｂ参照）になるように揃えることができる。
【０２０１】
この実施形態では、前部群２４２の各要素の結晶格子配向は、リターダンスの水平方向の変化と垂直方向の変化の両方を最小限に抑えるように３つの結晶格子配向から選択される。円入力偏光が使用され、ビームの偏光を直線偏光に変換するためにビームスプリッタのすぐ前に四分の一波長板が用いられる、互いに類似した反射屈折要素の他の例示的な実施形態によれば、有利なことに、ＲＭＳリターダンスを最小限に抑えるように各光学要素をクロッキングすることができ、あるいは、入力偏光状態に一致する円残留リターダンス収差を生じる
引き続き図４０を参照すると、最初の２つのレンズ要素２０１及び２０２は、例示的な実施形態では０°、９０°、１８０°及び２７０°の方位角に配向させられた複屈折ローブを有するようにクロッキングされた［１００］光学要素である。レンズ要素２０３、２０４、２０５及び２０６は、光軸がそれらの［１１０］格子方向に沿って位置し、光軸に沿った水平複屈折軸を形成する配向に対する相対的なクロッキングが０°、９０°、９０°及び０°になるように、配向させられている。
【０２０２】
ビームスプリッタ２４０のプリズム２０７は、その［１００］結晶軸が入力ビーム２４９の第１のパスについて光軸２４８に沿って位置し、かつこの場合も、複屈折ローブが０°、９０°、１８０°、２７０°の方位角に向けられるように配向させられている。ビームは、４５°偏光選択表面２０８から反射した後、結晶内において同等の方向を維持する。他の実施形態によれば、ビームスプリッタ２４０は、立方晶系で形成され、その［１１０］格子方向がほぼ光軸２４８に沿って位置するように配向させられた偏光ビームスプリッタであってよく、光軸に沿ってビームスプリッタに入射する光線の局所複屈折軸は、ビームが４５°偏光選択表面２０８から反射した後、結晶内において同等の方向を維持するように、水平すなわち入力偏光配向に平行に配向させられている。
【０２０３】
物体視野２３０上の５つの位置についての、射出瞳上のＲＭＳリターダンス及び最大リターダンスが表２３に記載されている。これらは、ビームスプリッタ２４０よりも前の要素２０１〜２０６及びビームスプリッタ２４０のセグメント２０７から球面鏡２１２の反射面２１１までにおける固有複屈折の影響と、モデルに用いられている単一反射防止コーティングによるリターダンスを含んでいる。ビームスプリッタの四分の一波長板及び偏光選択表面の影響は含まれない。
【０２０４】
【表２３】
2005521227.tif 000026
【０２０５】
図４１Ａ及び４１Ｂは、それぞれ視野（レチクルにおいてＸ＝５０ｍｍ及びＹ＝４ｍｍ）の中心及び極端コーナーにおける視野点についての、前部群２４２の固有複屈折及び反射防止コーティングによるシステム射出瞳にわたるリターダンスを示している。図４１Ａは、視野の中心において、リターダンスは、瞳の中心でゼロであり、瞳の縁部の方へ大きさが増加していくことを示している。視野の外側コーナーでは、図４１Ｂは、リターダンスが、瞳上で概ね水平に配向させられた線形成分を含むことを示している。
【０２０６】
視野の中心の場合、システム透過率は、瞳の中心での正規化値１．０から瞳の縁部での最小値約０．９３０まで変化する。視野の極端コーナーまたは外側コーナーの場合、正規化システム透過率は、瞳の中心での正規化値１．０から瞳の縁部での最小値約０．９１５まで変化する。ビームが反射面２１１から反射し、ビームスプリッタ２４０の偏光選択表面２０８に戻る第２の要素群２４４では、リターダンスを最小限に抑えるための自由度が比較的低い。したがって、この要素群では、個々の各レンズ要素をその［１００］結晶軸を光軸に沿わせて揃え、ピーク複屈折ローブを０°、９０°、１８０°及び２７０°の方位角に配向させることができる。これによって、リターダンスの、入力偏光状態に平行でなくまた入力偏光状態に直交しない成分が最小限に抑えられる。光軸に対する光線角度が比較的小さく（光軸から１１°以内）、かつビームスプリッタ光路内の複屈折ローブが優先的に配向させられるので、固有複屈折の影響は最小限に抑えられる。
【０２０７】
光軸に対する光線角度が小さく（６°以内）、かつこの場合も複屈折ローブが優先的に配向させられているので、ビームスプリッタの偏光選択表面２０８の透過の後、ビームスプリッタ２４０のプリズム２１３はさらに、固有複屈折の影響を最小限に抑えるように、［１００］光学要素として働くように配向させられるとともに、０°、９０°、１８０°、及び２７０°に複屈折ローブを有するように配向させられている。
【０２０８】
他の実施形態によれば、ビームスプリッタ２４０のプリズム２１３は、その［１１０］格子方向がほぼ光軸２４８に沿って位置し、かつ光軸に沿って伝わりプリズム２１３に入射する光線の局所複屈折軸が光線の偏光方向にほぼ垂直になるように、整列させることができる。この実施形態は、たとえば、正味リターダンスを最小限に抑えるように、プリズムの［１１０］格子方向がほぼ光軸２４８に沿って位置し、かつ光軸に沿って伝わる入力光線の局所複屈折軸が入力偏光方向にほぼ平行になるように配向させられた立方晶系プリズム２０７と一緒に使用することができる。
【０２０９】
本実施形態では、ビームスプリッタ２４０は、入力ビームが、偏光選択表面２０８におけるｓ偏光に対応するように水平に偏光されるように配向させることができ、偏光選択表面２０８は、ｓ偏光を優先的に反射するように被覆されている。他の例示的な実施形態では、ビームスプリッタは、ビームスプリッタを通る第１のパスでビームを透過させ、第２のパスでビームを反射させるように設計することができ、各セグメントの結晶配向としては、この場合も、正味のリターダンスを最小限に抑え、反射時に光軸に沿った同等の格子方向を維持するような結晶配向が選択される。
【０２１０】
第３の群２４６は、要素２１３〜２２７Ｂを含む。第３の要素群２４６の場合、固有複屈折によって生じるリターダンスの補償は、この場合も、各レンズの結晶軸アライメントを光軸に対して選択的に配向させ、これらの要素を光軸の周りで相対回転させ、かつ図３４に示されている例示的なレンズ実施形態の最後の要素２２７を、同じ総厚さ及びパワーを与えるがリターダンスを最小限に抑えるように最適化された個々の厚さ及び要素間の埋め込み表面２５０の曲率を含む２つのサブ要素２２７Ａ及び２２７Ｂに分割することによって行われる。前述の実施形態と同様に、第３の要素群２４６の個々の要素のリターダンス寄与を相殺するのを可能にし、それによって固有複屈折を補正し、リターダンスを軽減するために、［１１０］光学要素と［１００］光学要素の組合せが利用される。
【０２１１】
この実施形態では、要素２１５、２２１及び２２５ならびに四分の一波長板２０９及び２１４は、ピーク複屈折ローブが０°、９０°、１８０°及び２７０°の方位角に向けられるように配向させられた［１００］光学要素である。さらに、２つのサブ要素には、要素の［１１０］結晶軸を光軸２４８に沿わせて配向させられた第１のサブ要素２２７Ｂと、要素の［１００］結晶軸を光軸２４８に沿わせた第２のサブ要素２２７Ｂとが含まれる。各要素の結晶軸配向及びクロッキングは以下の表２４に与えられている。この表は、屈折レンズ要素２０１〜２０６、２１０、２１５、２１８〜２２６、２２７Ａ及び２２７Ｂと、ビームスプリッタ・プリズム２０７及び２１３と、波長板２０９及び２１４とを含んでいる。［１１０］光学要素の場合、各要素のクロッキングは、Ｘ軸（水平すなわち指定された視野の長手方向）にほぼ平行なリターダンス軸によって配向させられた光軸に沿ってピーク複屈折を生じさせる配向に対して与えられている。［１００］光学要素の場合、各要素のクロッキングは、Ｘ−Ｚ平面及びＹ−Ｚ平面内で０°、９０°、１８０°及び２７０°の方位角にピーク複屈折を生じさせる配向に対して与えられている。
【０２１２】
【表２４】
2005521227.tif 000027
【０２１３】
５つの例示的に視野位置についての、射出瞳上のＲＭＳリターダンス及び最大リターダンスが、以下の表２５に記載されており、これらのリターダンスには、第２の四分の一波長板２１４よりも後の要素の固有複屈折とモデルに用いられている単一層反射防止コーティングとの影響が含まれる。ＲＭＳリターダンスは、視野全体にわたって、λo＝１９３．３ｎｍで０．００６２波から０．００８４波の範囲である。
【０２１４】
【表２５】
2005521227.tif 000028
【０２１５】
図４２Ａ及び４２Ｂは、（第３の群２１６内の）第２の波長板２１４よりも後の要素群の固有複屈折によって生じるとともに反射防止コーティングのために生じる、表２４に詳しく示されている補償されたシステムについての、それぞれ視野（レチクルにおいてＸ＝５０ｍｍ及びＹ＝４ｍｍ）の中心及び極端コーナーにおける視野点のシステム射出瞳にわたるリターダンスを示している。
【０２１６】
すべての要素の固有複屈折とモデルに用いられている単一層反射防止コーティングとの影響を含む、上記で指摘した５つの視野位置についての、射出瞳上の総ＲＭＳリターダンス及び最大リターダンスが、以下の表２６に記載されている。ＲＭＳリターダンスは、λo＝１９３．３ｎｍで０．００７６波から０．０１２３波の範囲である。一実施形態では、総リターダンスではなく、第２の波長板よりも後の要素群におけるＲＭＳリターダンスを最小限に抑えることができる。リターダンスをこのように軽減すると、すべての要素群に対して同じ最適化を行う必要なしに、システム全体のリターダンスレベルを十分に低下させることができる。
【０２１７】
【表２６】
2005521227.tif 000029
【０２１８】
図４３Ａ及び４３Ｂは、表２４に詳しく示されている補償されたシステムについての、それぞれ視野（レチクルにおいてＸ＝５０ｍｍ及びＹ＝４ｍｍ）の中心及び極端コーナーに対してすべての要素の固有複屈折と単一層反射防止コーティングとの影響によって生じる視野点のシステム射出瞳にわたるリターダンスを示している。
【０２１９】
実施形態３の屈折例と同様に、開口絞り２３３のすぐ前の屈折光学要素２１８の表面Ｓ２は、互いに直交する方向の曲率半径が、平均屈折率の変化による非点収差を補償するように表面のクロッキングと一緒に変化するトロイダル表面である。このトロイダル表面の曲率半径は、以下の表２７に記載されており、表面の局所Ｘ軸及びＹ軸は、光軸の周りをシステムＸ軸及びＹ軸に対して−３０°だけ回転させられる。
【０２２０】
【表２７】
2005521227.tif 000030
【０２２１】
第５の例示的な実施形態は、改善されたリターダンス収差補正を行うために、図３４に示され公知のレンズ規定に基づく例示的なレンズの最後の要素２２７が、図４０に示されているサブ要素２２７Ａ及び２２７Ｂに分割されたことも示している。単一の要素２２７に対する総厚さを変えずに、各要素間の埋め込み表面２５０の曲率半径及び２つのセグメントの厚さを変えた。表２８は、２つのセグメントの曲率半径と厚さを与えている。
【０２２２】
【表２８】
2005521227.tif 000031
【０２２３】
図４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃ及び４４Ｄは、図４０に示されている光学系の射出瞳に描かれた波面誤差の等高線図である。図４４Ａ及び４４Ｂは、Ｘ方向での入力偏光に対応する、それぞれ視野（レチクルにおいてＸ＝５０ｍｍ及びＹ＝４ｍｍ）の中心及び極端コーナーのＸ方向における射出瞳アナライザと一緒に用いた場合の、残留波面誤差の等高線図である。図４４Ａに示されている中心視野点における波面誤差の場合、最大山対谷光路差は波長１９３．３ｎｍで約０．１２５波であり、図４４Ｂに示されている極端視野における波面誤差の場合、最大山対谷光路差は約０．１９１波である。図４４Ｃ及び４４Ｄは、Ｙ方向での入力偏光に対応する、それぞれ中心視野点及び縁部視野点のＹ方向における射出瞳アナライザと一緒に用いた場合の、残留波面誤差の等高線図である。図４４Ｃに示されている中心視野点における波面誤差の場合、最大山対谷光路差は波長１９３．３ｎｍで約０．１１７波であり、図４４Ｄに示されている極端視野における波面誤差の場合、最大山対谷光路差は約０．１９２波である。
【０２２４】
５つの視野点における、固有複屈折の影響を含む、補償された構造についてのＲＭＳ波面誤差及び山対谷波面誤差が、表２９に記載されている。これらの値は、最適焦点における波面誤差を表しているが、チルト項は、各画像点を点拡散関数の中心に配置するために除去されている。結果は、２つの直交偏光成分について得られている。Ｘ成分は、システム射出瞳におけるＸ方向に沿った線形偏光子を仮定した場合の波面誤差を表し、Ｙ成分は、射出瞳におけるＹ方向に沿った線形偏光子を仮定した場合の波面誤差を表している。
【０２２５】
【表２９】
2005521227.tif 000032
【０２２６】
表２９は、ＲＭＳ波面誤差が、λ＝１９３ｎｍのとき視野全体にわたって０．０１１波から０．０１９波まで変化することを示している。これは、固有複屈折の影響を考慮せずに算出された公称設計実施形態についての表２１に記載された０．０１１波から０．０１６波の範囲と同等である。固有複屈折の影響を考慮せずに算出された公称設計実施形態に対するＲＭＳ波面誤差の最大変化は０．００３波である。本発明の技術によって、固有複屈折のために生じる波面誤差が著しく補償されることが分かる。これに対して、第２の波長板よりも後のすべての要素が同じ三次元結晶格子方向によって配向させられた［１１０］光学要素である例示的な比較実施形態によれば、図３７Ａ及び３７Ｂに示されているように、ピークリターダンスは約０．７５波である。固有複屈折を有する補償された構造の最大山対谷波面誤差は０．１９２波であり、固有複屈折のない公称設計の最大山対谷波面誤差０．１６２波と同等である。
【０２２７】
表３０は、上述のように固有複屈折の影響が補償された例示的な実施形態の重心歪みを示している。この重心歪みは、点拡散関数に基づいて算出されたものであり、５つの例示的な視野点について記載されている。最大画像歪は約−３８．５ｎｍであり、公称設計に対する歪の最大変化は約−１３．８ｎｍである。この実施形態では歪みを考慮しなかったが、実施形態３及び４に関連して論じたような他の設計変数を用いて、補償されたシステムにおける固有複屈折の影響による歪みの変化を相殺することができる。視野全体にわたる主光線テレセントリシティ誤差は０．４ｍｒａｄであり、主光線テレセントリシティ誤差の変化は無視することができる。
【０２２８】
【表３０】
2005521227.tif 000033
【０２２９】
表３１は、ストレール比に関する例示的なシステムの性能の概要を示している。表３１のストレール比の値は、射出瞳の波面を中心とする視野点で算出された値である（すなわち、波面歪の影響を除外した）。
【０２３０】
表３１に示されているように、収差のないシステムは、開口数０．８０でストレール比０．８１７８を有する。固有複屈折の影響を考慮しない公称設計の場合、ストレール比は最大で値０．００８４だけ小さくなる。固有複屈折を有する補償されたシステムの場合、ストレール比は、収差のないシステムのストレール比よりも最大で値０．００５１だけ小さくなる。
【０２３１】
【表３１】
2005521227.tif 000034
【０２３２】
さらに前述の実施形態に関連して説明したように、１または複数の応力複屈折要素、波長板、またはそれらの屈折率を用いて、上述の補正が系に対して行われた後に残る残留複屈折変化及び一定の残留リターダンスをさらに補正することができる。
【０２３３】
再び図４０を参照すると、他の例示的な実施形態によって、互いに直交する方向においてベース曲率半径を変えるように鏡面２１１または２１６のような反射要素に応力をかけることができる。この応力は、例示的な反射屈折光学系における残留非点収差を補正することができる。実施形態３に関連して説明したように、上記に加えてまたは上記の代わりに、互いに直交する方向においてベース曲率半径が異なる少なくとも１つの光学要素を用いて、立方晶系光学要素における平均屈折率の変化による残留非点収差を補償することができる。
【０２３４】
他の例示的な反射屈折実施形態によれば、いくつかのレンズ要素を非立方晶系材料で形成するか、または非立方晶系材料で形成された追加のレンズ要素を使用することができる。乾燥溶融シリカのような様々な適切な非立方晶系材料を使用することができる。
【０２３５】
他の反射屈折実施形態によれば、内容が引用によって本明細書に組み込まれるOmura等への米国特許第６１９５２１３号に記載されたような、ビームスプリッタも波長板も含まない反射屈折システムに適用することができる。
【０２３６】
簡単に言えば、実施形態５は、本発明の原則を反射屈折光学系に適して、固有複屈折の影響及びシステムリターダンスを、大開口数リソグラフィに受け入れられるレベルまで顕著に軽減できることを実証する。
【０２３７】
実施形態６：
図４５は、応力誘起複屈折を含む要素を用いて固有複屈折の影響を軽減する基本的な技術を実証するのに用いられる光学系の例示的な構成を示している。この図示の光学系は、集束ビームの焦点３１０と同心の２つの立方晶系光学要素から成っている。ビームは、曲率半径が焦点３１０と同心になるように指定された２つの立方晶系要素３０２及び３０６を通過する。立方晶系光学要素３０２及び３０６はそれぞれ厚さ３０４及び３０８を有している。例示的な実施形態では、厚さ３０４及び３０８はそれぞれ５ｍｍであってよく、立方晶系要素３０２及び３０６は、波長１５７ｎｍで測定されたフッ化カルシウムの固有複屈折に対応する複屈折値ｎe−ｎo＝−１２×１０-7を有すると仮定することができる。立方晶系光学要素３０２及び３０６はそれぞれ、共通の光軸３１２に沿って揃えられ、光軸３１２の周りを相対的に９０°クロッキングされた［１１０］立方晶系光学要素であってよい。他の例示的な実施形態によれば、各要素の相対クロッキングを変えることができ、各要素の結晶配向を変えることができ、かつ追加の要素を含めることができる。
【０２３８】
第１の光学要素３０２は、系の正味のＲＭＳリターダンスを最小化するために、要素の周囲に沿って印加される約１９ポンド（約８．６２ｋｇ）／平方インチの圧縮フープ応力を含んでいる。要素に応力を加えるために様々な技術を用いることができ、他の例示的な実施形態では様々な他の大きさの引張り応力及び圧縮応力を用いることができる。
【０２３９】
図４６Ａは、固有複屈折の影響を除外した、第１の要素３０２の応力誘起複屈折による個々のリターダンス寄与を示すグラフである。図４６Ａは、０．０１４２波のピークリターダンスと０．００４７波のＲＭＳリターダンスとを含んでいる。
【０２４０】
図４６Ｂは、応力誘起複屈折を含むこの例示的な実施形態の光学系の正味リターダンスを示し、０．０１８６波の最大残留リターダンスと０．００６５波のＲＭＳリターダンスとを示している。図４６Ｂに示されている、瞳上で生じるリターダンス変化は、厚さが２．３ｍｍの［１００］立方晶系第３光学要素を追加した結果として図９Ｃに示されているリターダンス変化に類似している。応力誘起複屈折を使用する実施形態によれば、最大ピークリターダンス値及びＲＭＳ正味リターダンス値は、図９Ｃに表された実施形態のそれぞれの値０．０１３９波及び０．００４１波と同等である。このように、応力誘起複屈折を１つの［１１０］光学要素に作用させると、［１００］立方晶系要素を追加したときと同様な補正が行われることが分かる。
【０２４１】
このように、応力誘起複屈折を、２つの［１１０］光学要素を含む例示的な光学要素の［１１０］光学要素に作用させることは、例示的なことに過ぎない。他の例示的な実施形態では、応力誘起複屈折を他の［１１０］光学要素３０６に作用させることができる。さらに、有利なことに、この技術は、互いに対して様々な角度にクロッキングされた様々な数の要素を含む他の様々な光学系に適用することができる。応力誘起複屈折は、［１００］や［１１１］光学要素、または、たとえば乾燥溶融シリカのような非立方晶系光学要素に作用させることができる。例示的な一実施形態によれば、図４５に示されている構成に第３の非複屈折要素を追加し（たとえば、図６に示されている構成）、それに、応力誘起複屈折を作用させることができる。
【０２４２】
光学系のリターダンスを測定するかまたはコンピュータモデリングを用いて光学系のリターダンスを求め、応力誘起複屈折を作用させる光学要素を識別し、次に、識別された光学系要素にフープ応力またはその他の応力としての圧縮応力または引張り応力をかける前述の方法を同様に用いて、上述のように応力誘起複屈折を生じさせ、残留リターダンスを軽減することができる。
【０２４３】
実施形態６に記載された原則は、前述の例示的なレンズシステムに適用することができる。特に、応力誘起複屈折は、例示の要素または例示の要素に追加された追加の要素に作用させることができる。
【０２４４】
前述の６つの例示的な実施形態は例示的なものであり、本発明を制限するものではない。さらに、１つの例示的な実施形態に関連して説明した、リターダンス収差、平均屈折率の変化及びシステム透過率の変化によって生じる波面収差を含む、固有複屈折の影響を補償する様々な例示的な技術を他の例示的な実施形態に適用することができる。たとえば、複数の［１１０］光学要素を少なくとも１つの［１００］光学要素と一緒に選択すること、各要素の相対的なクロッキング、［１１１］光学要素、容易に変化する応力による応力誘起複屈折要素、光軸に垂直な軸に沿って変化する応力による応力誘起複屈折要素、他の様々なレンズ配向の選択、レンズ要素厚さ、間隔、曲率半径及び非球面係数の最適化、ならびに他の例示的な技術及び要素を用いて、様々な例示的な光学系における固有複屈折を補正することができる。同様に、本発明の他の態様、すなわち、互いに直交する方向においてベース曲率半径が異なる少なくとも１つの光学要素を用いることによって立方晶系光学要素における平均屈折率の変化による残留非点収差を補償する方法は、前述の実施形態うちのどれでも用いることができる。
【０２４５】
上記の説明は、本発明の原則を例示するものに過ぎない。したがって、当業者なら、本明細書には明示的に記載されておらずまたは図示されていないにもかかわらず、本発明の範囲及び趣旨内に含まれる様々な構成を考案できることが理解されよう。さらに、本明細書に示されたすべての実施例及び条件用語は主として、明示的に教示を目的としたものに過ぎず、本発明の原則、及び当技術分野を発展させるために発明者によって与えられる概念の理解を助けるものであり、制限なしにこのような具体的に示された実施例及び条件であると解釈されるものである。さらに、本発明の原則、態様、及び実施形態と、その特定の実施例を示した本明細書内のすべての記載は、その構造的均等物と機能的均等物の両方を含むものである。さらに、このような均等物は、現在公知の均等物と、将来開発される均等物、すなわち、構造とは無関係に同じ機能を実行する将来開発されるあらゆる要素との両方を含むものである。したがって、本発明の範囲は、本明細書で図示され記載された例示的な実施形態に限るものではない。むしろ、本発明の範囲及び趣旨は、添付の特許請求の範囲によって実現される。
【図面の簡単な説明】
【０２４６】
【図１】例示的なリソグラフィシステムの投影光学系の概略図である。
【図２】例示的なリソグラフィシステムの概略図である。
【図３】図３Ａは、立方晶系結晶格子に対する複屈折軸配向の変化を表したグラフであり、図３Ｂは、立方晶系結晶格子に対する複屈折値の変化を表したグラフである。
【図４】例示的な立方晶系結晶格子内を通る種々な方向間の角度関係を示す斜視図である。
【図５】図５Ａは、［１１０］格子方向に対する立方晶系物質の角度空間における複屈折値と複屈折軸配向を示す図であって、オフアクシスピーク複屈折ローブの方位（アジマス）配向(azimuth orientation)を示し、図５Ｂは、［１００］格子方向に対する立方晶系物質の角度空間における複屈折値と複屈折軸配向を示す図であって、オフアクシスピーク複屈折ローブの方位配向を示し、図５Ｃは、［１１１］格子方向に対する立方晶系物質の角度空間における複屈折値と複屈折軸配向を示す図であって、オフアクシスピーク複屈折ローブの方位配向を示す。
【図６】集束ビームの焦点の周りに同心に３つの立方晶系要素を有する例示的な光学系の概略図である。
【図７】図７Ａは、光軸が各要素ごとに［１１０］格子方向に沿って延びており、すべての要素の結晶軸がまったく同じに配向させられている、図６に示されている光学系の例示的な実施形態の瞳（ひとみ）にわたる正味リターダンスの大きさと配向を示す図であり、図７Ｂは、光軸が各要素ごとに［１００］格子方向に沿って延びており、すべての要素の結晶軸がまったく同じに配向させられている、図６に示されている光学系の例示的な実施形態の瞳にわたる正味リターダンスの大きさと配向を示す図であり、図７Ｃは、光軸が各要素ごとに［１００］格子方向に沿って延びており、すべての要素の結晶軸がまったく同じに配向させられている、図６に示されている光学系の例示的な実施形態の瞳にわたる正味リターダンスの大きさと配向を示す図である。
【図８】図８Ａは、第１の要素が、［１１０］光学要素であり、水平に配向したリターダンスが光軸に沿って生じるように光軸の周りを回転させられている、図６に示されている光学系の第１の要素の瞳にわたるリターダンスに対する個々の寄与を示すグラフであり、図８Ｂは、第２の要素が、［１１０］光学要素であり、垂直に配向したリターダンスが光軸に沿って生じるように光軸の周りを回転させられている、図６に示されている光学系の第２の要素の瞳にわたるリターダンスに対する個々の寄与を示すグラフであり、図８Ｃは、［１００］光学要素であり、ピークリターダンスが瞳対角線に配向させられている、図６に示されている光学系の第３の要素の瞳にわたるリターダンスに対する個々の寄与を示すグラフである。
【図９】図９Ａは、最初の２つの要素が［１１０］立方晶系光学要素であり、第３の要素が［１００］立方晶系光学要素である、例示的な実施形態による図６に示されている光学系の第１及び第２の要素の瞳にわたる合成リターダンスを示すグラフであり、図９Ｂは、最初の２つの要素が［１１０］立方晶系光学要素であり、第３の要素が［１００］立方晶系光学要素である、例示的な実施形態による図６に示されている光学系の瞳にわたる正味のリターダンスを示すグラフであり、図９Ｃは、最初の２つの要素が［１１０］立方晶系光学要素であり、第３の要素が［１００］立方晶系光学要素であり、第３の要素が正味のＲＭＳ（自乗和平方）リターダンスを最小限に抑える厚さとして選択された厚さを含む、他の例示的な実施形態による図６に示されている光学系の瞳にわたる正味リターダンスを示すグラフであり、図９Ｄは、圧縮フープ応力が第１の要素の周囲に沿って印加されたときの、図６に示されている光学系の第１の要素を横切る半径方向のリターダンスをプロットしたグラフであり、図９Ｅは、例示的な引張りフープ応力が、要素の周囲に沿って、固有複屈折によって生じるリターダンスを含まないように、印加されたときの、図６に示されている光学系の第１の要素の瞳にわたるリターダンスに対する個々の寄与を示すグラフであり、図９Ｆは、例示的な引張りフープ応力が、正味のＲＭＳリターダンスを最小限に抑えるように第１の要素の周囲に沿って印加されたときの、図６に示されている光学系の瞳にわたる正味のリターダンスを示すグラフである。
【図１０】集束ビームの焦点の周りに同心に５つの立方晶系要素を有する例示的な光学系の概略図である。
【図１１】図１１Ａは、光軸が各要素の［１１０］格子方向に沿っており、すべての要素の結晶軸が同一に配向させられている、図１０に示されている光学系の例示的な実施形態の瞳にわたる正味のリターダンスの大きさと配向を示すグラフであり、図１１Ｂは、光軸が各要素の［１１１］格子方向に沿っており、すべての要素の結晶軸が同一に配向させられている、図１０に示されている光学系の例示的な実施形態の瞳にわたる正味のリターダンスの大きさと配向を示すグラフであり、図１１Ｃは、光軸が各要素の［１１１］格子方向に沿っており、すべての要素の結晶軸が同一に配向させられている、図１０に示されている光学系の例示的な実施形態の瞳にわたる正味リターダンスの大きさと配向を示すグラフである。
【図１２】最初の４つの要素が［１１０］立方晶系光学要素であり、第５の要素が［１００］立方晶系光学要素である、図１０に示されている光学系のリターダンスの大きさと配向を示すグラフであって、図１２Ａは、光軸に沿ったリターダンスが水平に対して１７．６３２°回転させられている、第１の要素の瞳にわたるリターダンスに対する個々の寄与を示すグラフであり、図１２Ｂは、光軸に沿ったリターダンスが水平に対して−１７．６３２°回転させられている、第２の要素の瞳にわたるリターダンスに対する個々の寄与を示すグラフであり、図１２Ｃは、光軸に沿ったリターダンスが水平に対して７２．３６８°回転させられている、第３の要素の瞳にわたるリターダンスに対する個々の寄与を示すグラフであり、図１２Ｄは、光軸に沿ったリターダンスが水平に対して−７２．３６８°回転させられている、第４の要素の瞳にわたるリターダンスに対する個々の寄与を示すグラフである。
【図１３】最初の４つの要素が［１１０］立方晶系光学要素であり、第５の要素が［１００］立方晶系光学要素である、図１０に示されている光学系のリターダンスの大きさと配向を示すグラフであって、図１３Ａは、互いに重なり合った第１の要素と第３の要素の瞳にわたるリターダンスを示すグラフであり、図１３Ｂは、第１の要素と第３の要素の瞳にわたる正味のリターダンスを示す図であり、図１３Ｃは、第２の要素と第４の要素の瞳にわたる正味のリターダンスを示す図である。
【図１４】最初の４つの要素が［１１０］立方晶系光学要素であり、第５の要素が［１００］立方晶系光学要素である、図１０に示されている光学系のリターダンスの大きさと配向を示すグラフであって、図１４Ａは、最初の４つの要素の瞳にわたる正味リターダンスを示すグラフであり、図１４Ｂは、第５の要素の瞳にわたるリターダンスに対する個々の寄与を示すグラフであり、図１４Ｃは、瞳にわたる正味のリターダンスを示す図である。
【図１５】例示的な大フォーマットの屈折投影レンズの概略図である。
【図１６】図１６Ａ及び図１６Ｂは、単一層反射防止コーティングによる、それぞれ中心視野点(center field point)及び極端視野点(extreme field point)における図１５に示されている例示的なレンズの瞳にわたるリターダンスを示すグラフである。
【図１７】図１７Ａ及び図１７Ｂは、単一層反射防止コーティングによる、それぞれ中心視野点及び極端視野点における図１５に示されている例示的なレンズの瞳にわたるダイアテニュエーション(diattenuation)を示すグラフである。
【図１８】図１５に示されている例示的なレンズの残留波面誤差を示す等高線図であって、図１８Ａは、中心視野点に対するＸ方向において射出瞳アナライザと一緒に用いた場合のＸ方向の入力偏光に対する波面誤差を示すプロットであり、図１８Ｂは、極端視野点に対するＸ方向において射出瞳アナライザと一緒に用いた場合のＸ方向の入力偏光に対する波面誤差を示すプロットであり、図１８Ｃは、中心視野点に対するＹ方向において射出瞳アナライザと一緒に用いた場合のＹ方向の入力偏光に対する波面誤差を示すプロットであり、図１８Ｄは、図１５に示されている例示的なレンズの残留波面誤差を示す等高線図であって、極端視野点に対するＹ方向において射出瞳アナライザと一緒に用いた場合のＹ方向の入力偏光に対する波面誤差を示すプロットである。
【図１９】図１９Ａ及び図１９Ｂは、すべての要素が、三次元において同一に揃えられた立方晶系結晶であって、光軸が［１１０］結晶格子方向に沿って延び、ピーク複屈折値が、波長が１５７ｎｍのときのフッ化カルシウムのピーク複屈折値に対応する場合における、それぞれ中心視野点及び極端視野点における図１５に示されている例示的なレンズの瞳にわたるリターダンスを示すグラフである。
【図２０】図２０Ａ及び図２０Ｂは、すべての要素が、三次元において同一に揃えられた立方晶系結晶であって、光軸が［１００］結晶格子方向に沿って延び、ピーク複屈折値が、波長が１５７ｎｍのときのフッ化カルシウムのピーク複屈折値に対応する場合における、それぞれ中心視野点及び極端視野点における図１５に示されている例示的なレンズの瞳にわたるリターダンスを示すグラフである。
【図２１】図２１Ａ及び図２１Ｂは、すべての要素が、三次元において同一に揃えられた立方晶系結晶であって、光軸が［１１１］結晶格子方向に沿って延び、ピーク複屈折値が、波長が１５７ｎｍのときのフッ化カルシウムのピーク複屈折値に対応する場合における、それぞれ中心視野点及び極端視野点における図１５に示されている例示的なレンズの瞳にわたるリターダンスを示すグラフである。
【図２２】要素の結晶軸として固有複屈折を補償するような結晶軸が選択され、かつそのように配向させられている、図１５に示されている例示的なレンズを示す概略図であって、斜線（ハッチング）が付された要素が［１００］立方晶系光学要素であり、他のすべての要素が［１００］立方晶系光学要素である図である。
【図２３】図２３Ａ及び図２３Ｂは、すべての要素の反射防止コーティング及び固有複屈折による、それぞれ中心視野点及び極端視野点における図２２に示されている例示的なレンズの瞳にわたるリターダンスを示すグラフである。
【図２４】図２２に示されている例示的なレンズの残留波面誤差を示す等高線図であって、図２４Ａは、中心視野点に対するＸ方向において射出瞳アナライザと一緒に用いた場合のＸ方向の入力偏光に対する波面誤差を示すプロットであり、図２４Ｂは、極端視野点に対するＸ方向において射出瞳アナライザと一緒に用いた場合のＸ方向の入力偏光に対する波面誤差を示すプロットであり、図２４Ｃは、中心視野点に対するＹ方向において射出瞳アナライザと一緒に用いた場合のＹ方向の入力偏光に対する波面誤差を示すプロットであり、図２４Ｄは、極端視野点に対するＹ方向において射出瞳アナライザと一緒に用いた場合のＹ方向の入力偏光に対する波面誤差を示すプロットである。
【図２５】図２５Ａ及び図２５Ｂは、単一層反射防止コーティングによる、それぞれ中心視野点及び極端視野点における図１に示されている例示的なレンズの瞳にわたるリターダンスを示すグラフである。
【図２６】図２６Ａ及び図２６Ｂは、単一層反射防止コーティングによる、それぞれ中心視野点及び極端視野点における図１に示されている例示的なレンズの瞳にわたるダイアテニュエーションを示すグラフである。
【図２７】図１に示されている例示的なレンズの残留波面誤差を示す等高線図であって図２７Ａは、中心視野点に対するＸ方向において射出瞳アナライザと一緒に用いた場合のＸ方向の入力偏光に対する波面誤差を示すプロットであり、図２７Ｂは、極端視野点に対するＸ方向において射出瞳アナライザと一緒に用いた場合のＸ方向の入力偏光に対する波面誤差を示すプロットであり、図２７Ｃは、中心視野点に対するＹ方向において射出瞳アナライザと一緒に用いた場合のＹ方向の入力偏光に対する波面誤差を示すプロットであり、図２７Ｄは、極端視野点に対するＹ方向において射出瞳アナライザと一緒に用いた場合のＹ方向の入力偏光に対する波面誤差を示すプロットである。
【図２８】図２８Ａ及び図２８Ｂは、すべての要素が三次元において同一に揃えられ、光軸が［１１０］結晶格子方向に沿って延び、ピーク複屈折値が、波長が１５７ｎｍのときのフッ化カルシウムのピーク複屈折値に対応する場合における、それぞれ中心視野点及び極端視野点における図１に示されている例示的なレンズの瞳にわたるリターダンスを示すグラフである。
【図２９】図２９Ａ及び図２９Ｂは、すべての要素が、三次元において同一に揃えられた立方晶系結晶であって、光軸が［１００］結晶格子方向に沿って延び、ピーク複屈折値が、波長が１５７ｎｍのときのフッ化カルシウムのピーク複屈折値に対応する場合における、それぞれ中心視野点及び極端視野点における図１に示されている例示的なレンズの瞳にわたるリターダンスを示すグラフである。
【図３０】図３０Ａ及び図３０Ｂは、すべての要素が、三次元において同一に揃えられた立方晶系結晶であって、光軸が［１１１］結晶格子方向に沿って延び、ピーク複屈折値が、波長が１５７ｎｍのときのフッ化カルシウムのピーク複屈折値に対応する場合における、それぞれ中心視野点及び極端視野点における図１に示されているレンズの瞳にわたるリターダンスを示すグラフである。
【図３１】最後の２つの要素が、光軸の周りにそれぞれの異なる相対的な回転を有する２つのセグメントに分割され、要素の光軸が固有複屈折を補償するように配向させられている、図１に示されている例示的なレンズを示す概略図であって、斜線が付された要素は光軸に沿った［１００］結晶格子方向を有し、他のすべての要素は光軸に沿った［１１０］結晶格子方向を有している図である。
【図３２】図３２Ａ及び図３２Ｂは、反射防止コーティング及びすべての要素の固有複屈折による、それぞれ中心視野点及び縁部視野点における図３１に示されている例示的なレンズの瞳にわたるリターダンスを示すグラフである。
【図３３】図３１に示されている例示的なレンズの残留波面誤差を示す等高線図であって、図３３Ａは、中心視野点に対するＸ方向において射出瞳アナライザと一緒に用いた場合のＸ方向の入力偏光に対する波面誤差を示すプロットであり、図３３Ｂは、極端視野点に対するＸ方向において射出瞳アナライザと一緒に用いた場合のＸ方向の入力偏光に対する波面誤差を示すプロットであり、図３３Ｃは、中心視野点に対するＹ方向において射出瞳アナライザと一緒に用いた場合のＹ方向の入力偏光に対する波面誤差を示すプロットであり、図３３Ｄは、極端視野点に対するＹ方向において射出瞳アナライザと一緒に用いた場合のＹ方向の入力偏光に対する波面誤差を示すプロットである。
【図３４】例示的な大フォーマットの反射屈折投影レンズの概略図である。
【図３５】図３５Ａ及び図３５Ｂは、単一層反射防止コーティングによる、それぞれ中心視野点及び縁部視野点における図３４に示されているレンズの瞳にわたるリターダンスを示すグラフである。
【図３６】図３４に示されているレンズの残留波面誤差を示す等高線図であって、図３６Ａは、中心視野点に対するＸ方向において射出瞳アナライザと一緒に用いた場合のＸ方向の入力偏光に対する波面誤差を示すプロットであり、図３６Ｂは、極端視野点に対するＸ方向において射出瞳アナライザと一緒に用いた場合のＸ方向の入力偏光に対する波面誤差を示すプロットであり、図３６Ｃは、中心視野点に対するＹ方向において射出瞳アナライザと一緒に用いた場合のＹ方向の入力偏光に対する波面誤差を示すプロットであり、図３６Ｄは、極端視野点に対するＹ方向において射出瞳アナライザと一緒に用いた場合のＹ方向の入力偏光に対する波面誤差を示すプロットである。
【図３７】図３７Ａ及び図３７Ｂは、第２の波長板(wave plate)と画像面(image plane)との間のすべての要素が、光軸が［１１０］結晶格子方向に沿って延び、ピーク複屈折値が、波長が１５７ｎｍのときのフッ化カルシウムのピーク複屈折値に対応する場合に例示的な実施形態における、それぞれ中心視野点及び極端視野点における図３４に示されている例示的なレンズの瞳にわたるリターダンスを示すグラフである。
【図３８】図３８Ａ及び図３８Ｂは、第２の波長板と画像面との間のすべての要素が、光軸が［１００］結晶格子方向に沿って延び、ピーク複屈折値が、波長が１５７ｎｍのときのフッ化カルシウムのピーク複屈折値に対応する場合に例示的な実施形態における、それぞれ中心視野点及び極端視野点における図３４に示されている例示的なレンズの瞳にわたるリターダンスを示すグラフである。
【図３９】図３９Ａ及び図３９Ｂは、第２の波長板と画像面との間のすべての要素が、光軸が［１１１］結晶格子方向に沿って延び、ピーク複屈折値が、波長が１５７ｎｍのときのフッ化カルシウムのピーク複屈折値に対応する場合に例示的な実施形態における、それぞれ中心視野点及び極端視野点における図３４に示されている例示的なレンズの瞳にわたるリターダンスを示すグラフである。
【図４０】最後の要素が２つのセグメントに分割されている、図３４に示されていｓる例示的なレンズを示す概略図であって、斜線の要素が［１１０］立方晶系光学要素であり、他のすべての要素が［１００］立方晶系光学要素である図である。
【図４１】図４１Ａ及び図４１Ｂは、前方の６つの要素の結晶格子方向が水平方向及び垂直方向に沿ったリターダンスの変化を最小限に抑えるように選択された場合における、反射防止コーティング及び前方の６つの要素の固有複屈折による、それぞれ中心視野点及び縁部視野点における図４０に示されている例示的なレンズの瞳にわたるリターダンスを示すグラフである。
【図４２】図４２Ａ及び図４２Ｂは、反射防止コーティングと、第２の波長板と画像面との間の一群の要素の固有複屈折とによる、それぞれ中心視野点及び縁部視野点における図４０に示されているレンズの瞳にわたるリターダンスを示すグラフである。
【図４３】図４３Ａ及び図４３Ｂは、反射防止コーティング及びすべての要素の固有複屈折による、それぞれ中心視野点及び縁部視野点における図４０に示されているレンズの瞳にわたるリターダンスを示すグラフである。
【図４４】図４０に示されているレンズの残留波面誤差を示す等高線図であって、図４４Ａは、中心視野点に対するＸ方向において射出瞳アナライザと一緒に用いた場合のＸ方向の入力偏光に対する波面誤差を示すプロットであり、図４４Ｂは、極端視野点に対するＸ方向において射出瞳アナライザと一緒に用いた場合のＸ方向の入力偏光に対する波面誤差を示すプロットであり、図４４Ｃは、中心視野点に対するＹ方向において射出瞳アナライザと一緒に用いた場合のＹ方向の入力偏光に対する波面誤差を示すプロットであり、図４４Ｄは、極端視野点に対するＹ方向において射出瞳アナライザと一緒に用いた場合のＹ方向の入力偏光に対する波面誤差を示すプロットである。
【図４５】集束ビームの焦点の周りに同心に２つの立方晶系要素を有する例示的な光学系の概略図である。
【図４６】図４６Ａは、例示的な圧縮フープ応力が、要素の周囲に沿って、固有複屈折によって生じるリターダンスを含まないように印加されたときの、図４５に示されている光学系の第１の要素の瞳ににわたるリターダンスに対する個々の寄与を示すグラフであり、図４６Ｂは、例示的な圧縮フープ応力が、正味のＲＭＳリターダンスを最小限に抑えるように要素の周囲に沿って印加されたときの、図４５に示されている光学系の瞳にわたる正味のリターダンスを示すグラフである。
【図１】
2005521227.tif 000035
【図２】
2005521227.tif 000036
【図３】
2005521227.tif 000037
【図４】
2005521227.tif 000038
【図５】
2005521227.tif 000039
【図６】
2005521227.tif 000040
【図７】
2005521227.tif 000041
【図８】
2005521227.tif 000042
【図９】
2005521227.tif 000043
【図１０】
2005521227.tif 000044
【図１１】
2005521227.tif 000045
【図１２】
2005521227.tif 000046
【図１３】
2005521227.tif 000047
【図１４】
2005521227.tif 000048
【図１６】
2005521227.tif 000049
【図１７】
2005521227.tif 000050
【図１８】
2005521227.tif 000051
【図１９】
2005521227.tif 000052
【図２０】
2005521227.tif 000053
【図２１】
2005521227.tif 000054
【図２２】
2005521227.tif 000055
【図２３】
2005521227.tif 000056
【図２４】
2005521227.tif 000057
【図２５】
2005521227.tif 000058
【図２６】
2005521227.tif 000059
【図２７】
2005521227.tif 000060
【図２８】
2005521227.tif 000061
【図２９】
2005521227.tif 000062
【図３０】
2005521227.tif 000063
【図３１】
2005521227.tif 000064
【図３２】
2005521227.tif 000065
【図３３】
2005521227.tif 000066
【図３４】
2005521227.tif 000067
【図３５】
2005521227.tif 000068
【図３６】
2005521227.tif 000069
【図３７】
2005521227.tif 000070
【図３８】
2005521227.tif 000071
【図３９】
2005521227.tif 000072
【図４０】
2005521227.tif 000073
【図４１】
2005521227.tif 000074
【図４２】
2005521227.tif 000075
【図４３】
2005521227.tif 000076
【図４４】
2005521227.tif 000077
【図４５】
2005521227.tif 000078
【図４６】
2005521227.tif 000079
【国際調査報告】
2005521227.tif 000080
2005521227.tif 000081
2005521227.tif 000082
2005521227.tif 000083
2005521227.tif 000084
2005521227.tif 000085