(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光束（１０）の横断面に沿って偏光分布の局所的乱れを発生させる少なくとも１つの光学要素（２，１１，１２）を有する光学系において、少なくとも１つの複屈折光学要素（２２）が設けられており、該複屈折光学要素（２２）は、前記偏光分布の局所的乱れを少なくとも部分的に補償するように、光軸方向の厚さが横断面に沿って不規則に変化することを特徴とする光学系。
【請求項２】
光軸方向の厚さが変化する複屈折光学要素（２１ａ，２１ｂ）が少なくとも２つ設けられ、該複屈折光学要素の主軸は互いに、好ましくは４５°ずれていることを特徴とする請求項１記載の光学系。
【請求項３】
前記複屈折光学要素（２１ａ，２１ｂ）による波面の局所的乱れを補償するように、光軸方向の厚さが横断面に沿って変化する、少なくとも１つの等方性材料から成る板（２３ａ，２３ｂ）が設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の光学系。
【請求項４】
前記板（２３ａ，２３ｂ）及び前記複屈折光学要素（２１ａ，２１ｂ）が一体化されていることを特徴とする請求項３記載の光学系。
【請求項５】
偏光ビームスプリッタ（１５）が更に含まれていることを特徴とする請求項１から４の少なくとも１項に記載の光学系。
【請求項６】
前記複屈折光学要素（２１ａ，２１ｂ，２２）及び／又は前記板（２３ａ，２３ｂ）は前記偏光ビームスプリッタ（１５）と一体化された構造であることを特徴とする請求項５記載の光学系。
【請求項７】
光学系は、前記偏光ビームスプリッタ（１５）が配置されたカタジオプトリック対物レンズ（１）を更に含み、前記複屈折光学要素（２１ａ，２１ｂ）は、光路内で前記偏光ビームスプリッタ（１５）の上流に配置されていることを特徴とする請求項５又は６記載の光学系。
【請求項８】
前記偏光ビームスプリッタ（１５）からの光束（１０）を該偏光ビームスプリッタ（１５）へ反射するように配置された凹面鏡（１６）を更に含み、前記複屈折光学要素（２２）は、前記偏光ビームスプリッタ（１５）と前記凹面鏡（１６）との間の、光束（１０）が二度通過する光路に配置されていることを特徴とする請求項５，６又は７の少なくとも１項に記載の光学系。
【請求項９】
光学系を製造する方法において、部分光学系（１１，１７，１２）を完全に組立て且つ調整し、該部分光学系（１１，１７，１２）の偏光光学精密測定を行い、該偏光光学精密測定データに従って、第１の複屈折光学要素（２１ａ）及び第２の複屈折光学要素（２１ｂ）を含む複数の複屈折光学要素（２１ａ，２１ｂ，２２）のうちの少なくとも１つから横断面において局所的に横断面に沿って光軸方向の厚さが異なるように材料を切り取り、次に、前記複数の複屈折光学要素（２１ａ，２１ｂ，２２）のうちの少なくとも１つを光路（１０）内の、部分光学系（１１，１７，１２）の後方に配置することにより、前記偏光光学精密測定データにより表される前記部分光学系（１１，１７，１２）の横断面に沿った偏光分布の局所的乱れを少なくとも部分的に補償するようにしたことを特徴とする光学系を製造する方法。
【請求項１０】
前記第２の複屈折光学要素（２１ｂ）は前記第１の複屈折光学要素（２１ａ）に対して主軸（ＭＣＡ）がずれており、前記第１の複屈折光学要素（２１ａ）及び前記第２の複屈折光学要素（２１ｂ）から横断面において局所的に横断面に沿って光軸方向の厚さが異なるように材料を切り取り、光路（１０）内に配置することを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１１】
等方性材料から成り、前記第１の複屈折光学要素（２１ａ）及び前記第２の複屈折光学要素（２１ｂ）の少なくとも１つに対して光学的に相補的な光軸方向の厚さ分布を横断面に沿って有する少なくとも１つの波面補償板（２３ａ，２３ｂ）をさらに製造し、かつその波面補償板を前記第１の複屈折光学要素（２１ａ）及び前記第２の複屈折光学要素（２１ｂ）の少なくとも１つに隣接させて光路（１０）内に配置することを特徴とする請求項９又は１０記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【従来の技術】
規定された偏光状態の光、例えば、直線偏光によって照明を行う光学系においては、偏光の障害が局所的に異なる形で現れる。その原因は、特に、傾斜した光学境界面では偏光方向によって反射率が異なることと、レンズで応力複屈折が起こることである。後続するアナライザの後では局所的な輝度の変化が起こる。
【０００２】
この現象が大きな影響を及ぼすような光学系は、ＤＵＶ範囲の直線偏光エキシマーレーザーと、偏光ビームスプリッタを備えたカタジオプトリック縮小対物レンズとを有するマイクロリソグラフィ用投影露光装置であり、例えば、本出願の中にも内容を引用しているドイツ特許第１９６１６９２２号（１９９７年４月１５日出願の米国特許出願第０８／８４５，３８４号）から知られている。
例えば、ソレイユ−バビネ補償板の形態をとり、偏光方向を連続的に可変回転させる補償器が知られているが、これは光束の横断面全体に対して均一な効果しか示さない。
【０００３】
例えば、「微小非球面」精密プロファイルを伴うイオンビームエッチングによって処理した精密光学系の波面補正用位相補正板は、マイクロリソグラフィ用投影露光装置に適用できるものとして知られている。
フッ化マグネシウムや石英から成る複屈折結晶は、例えば、１９３ｎｍの低紫外線（ＤＵＶ）を透過する偏光光学要素を製造するのに適している。また、ドイツ特許第１９６３７５６３号などから、応力複屈折を伴う要素も知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、光学系における光の偏光状態の局所的障害を補償できる構造を提供することである。特に、前述のような種類のカタジオプトリック縮小対物レンズのように、偏光ビームスプリッタを有する光学系において、偏光障害によって発生する均質性の障害を補償することができる構造を提供することである。さらに、それを製造する製造方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、偏光補償器として厚さが不規則に変化する複屈折要素を少なくとも１つ有し、その光学要素が横断面に沿って不規則に変化する厚さを有し、偏光分布の障害を少なくとも部分的に補償する光学系により達成される。有利な発展形態は請求項２から８の対象であり、請求項５，６及び７は好ましい適用形態をも提示している。
特に請求項２記載の構成が好ましく、この構成によれば、複屈折光学用要素が少なくとも２つ設けられ、その対を成す複屈折要素が互いに主軸をずらした（好ましくは４５°ずらした）状態で設けられている。これにより、向きに関して実際に任意の偏光障害を補償することができる。
また、請求項３に従って等方性材料で補償板を形成すると、最適の修正を行うことができる。
本発明による製造方法は、部分光学系を完全に組立て且つ調整し、これを偏光に関して光学的に精密測定し、偏光光学測定データに従って少なくとも１つの複屈折光学要素を局所的に異なるように切り取り、次に、この要素を光路内の、前記部分光学系の後方に配置することを特徴とする。その有利な実施態様は請求項１０及び１１に提示されている。
以下、図面を参照して本発明をさらに詳細に説明する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１に示す投影露光装置の中心となるのは、マスク（レチクル）２をウェハ３上に縮小結像するカタジオプトリック縮小対物レンズ１である。マスク２及びウェハ３は、厳密な位置決めと、ステップリピート工程又はステップスキャン工程とを実行する保持／位置決め装置２１，３１に装着されている。
照明光学系４２を伴うレーザー４１、特に直線偏光ＤＵＶエキシマーレーザーにより、マスク２を適切に照明する。
縮小対物レンズ１は、周知のように、レンズ群１１から１４と、立方体偏光ビームスプリッタ１５と、方向転換ミラー１７と、凹面鏡１６と、ラムダ四分の一波長板２２とから構成されている。
様々な要因（特に応力複屈折）によって、光路内には、横断面に沿った方向と大きさの局所的な変化を伴う偏光状態の障害が起こる。そのため、極ビームスプリッタにおける光の分割が不均一になるので、何らかの対抗策を講じないと、像が乱れてしまう。
【０００７】
本発明によれば、光路１０内のレンズ群１１，１２の後方に、複屈折光学要素２１ａ，２１ｂ（少なくともいずれか一方）が設けられている。これらの要素の厚さは横断面に沿って不規則である。光学要素は光路１０における直線偏光の局所的障害を少なくとも部分的に補償する。
あらゆる偏光方向を最適の状態で捕捉し、補正するためには、主軸ＭＣＡが互いにずれている。最も好ましくは図２に示すように４５°ずれている２つの要素２１ａ，２１ｂが必要である。
この実施形態では、ラムダ四分の一波長板２２も厚さに関してそのように修正されており、その後の光路で起こる偏光誤差を補償し、場合によってはその他の誤差を補償する。この場合、光束１０がラムダ四分の一波長板２２を二度通過することに注意すべきである。
【０００８】
等方性材料（石英ガラス）から成る板２３ａ，２３ｂは、補正要素２１ａ，２１ｂに対して光学的に負の形状を有する。これにより、光路は光束１０の横断面全体にわたって再び均一になるので、波面は要素２１ａ，２１ｂと、板２３ａ，２３ｂとの組合わせによっては妨害されない。
要素２１ａ，２１ｂ及び板２３ａ，２３ｂの自由形状面はイオンビーム処理により製造できる。要素２１ａ，２１ｂ又は板２３ａ，２３ｂの厚さは約３μｍまでの値で変動する。
境界面における反射を防止するために、要素２１ａ，２１ｂと板２３ａ，２３ｂの相互間、また、立方体偏光ビームスプリッタ１５との間にできる限り空隙を形成せず、それらを一致させる。これは衝合又は接着により行われ、接着の場合には一般にＤＵＶ波長範囲をとらない。
【０００９】
同じ理由により、板２３ａ，２３ｂを等方性材料で１つの要素として一体に形成するのが好ましい。
しかし、板２３ａ，２３ｂを偏光補償器要素２１ａ，２１ｂの処理面の等方性材料による積層、例えば、石英ガラスのＣＶＤ堆積により形成し、最終的にこれを光学的に研磨すると、製造時にも、厳密整合及び空隙なしの接合が確保されて有利である。屈折率の相違によって起こる波面の残留障害は、高さ差のより小さいイオンビーム処理又は原子ビーム処理によって修正できる。
偏光補正要素として構成されているラムダ四分の一波長板２２は単に一例として示されており、等方性（アモルファス）補償器との組合わせや、特に立方体ビームスプリッタ１５への衝合による隣接要素との構造一体化も有意義であり且つ有利である。
要素２１ａ，２１ｂ，２２及び板２３ａ，２３ｂの補正面の形状は対物レンズごとに個別に確定されるのが好ましい。さらに、試験露光の品質を評価すること、又はラスタゾンデを使用して光束１０の横断面における局所的偏光又は波面を確定することができる。
【００１０】
光学系を製造する方法は、部分光学系１１，１７，１２を完全に組立て且つ調整し、これを偏光に対して光学的に精密測定し、偏光光学測定データに従って少なくとも１つの複屈折光学要素２１ａ，２１ｂ，２２を局所的に異なるように切り取り、次に、この要素２１ａ，２１ｂ，２２を光路１０内の、部分光学系１１，１７，１２の後方に配置する。
また、第１の複屈折光学要素２１ａに対して主軸ＭＣＡがずれている第２の複屈折光学要素２１ｂを同様に局所的に異なるように切り取り、光路１０内に配置する。さらに、等方性材料から成り、要素２１ａ，２１ｂに対して光学的に相補形である厚さ分布を横断面に沿って有する少なくとも１つの波面補償板２３ａ，２３ｂをさらに製造し、かつその波面補償板を要素２１ａ，２１ｂに隣接させて光路１０内に配置する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  複屈折偏光補正要素を含む投影露光装置を概略的に示す図。
【図２】  主軸方向が異なる２つの偏光補正要素を概略的に示す図。
【符号の説明】
１…縮小対物レンズ、２…マスク、１０…光路、１１〜１４…レンズ群、１５…立方体偏光ビームスプリッタ、１６…凹面鏡、１７…方向転換ミラー、２１ａ，２１ｂ…複屈折光学要素、２２…ラムダ四分の一波長板、２３ａ，２３ｂ…板。
【図１】
0004335347.tif 000002
【図２】
0004335347.tif 000003