[發明專利]偏振調制光學元件

有效

• 申請號: 200910253785.2
• 申請日: 2005-01-14
• 公開（公告）號: CN101726863A
• 公開（公告）日: 2010-06-09
• 發明（設計）人: D·菲奧爾卡;M·德格恩特爾
• 申請（專利權）人: 卡爾蔡司SMT股份公司
• 主分類號: G02B27/28
• 分類號: G02B27/28;G02B5/30;G03F7/20;G02F1/01
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 邱軍

本申請是申請號為200580002241.9(國際申請號：PCT/EP2005/000320)、 發明名稱為“偏振調制光學元件”的發明專利申請的分案申請。

背景技術

本發明涉及影響光線偏振的光學元件。該光學元件具有厚度分布并且由 具有光軸的旋光晶體組成或構成。

在持續努力取得顯微光刻領域中更精細分辨率結構的過程中，存在同時 對基本上三個指導性構思的追求。其中第一個是提供非常高的數值孔徑的投 影物鏡。第二個是追求更短波長(如248nm、193nm、或157nm)的恒定趨 勢。最后，存在有通過將高折射率的浸沒介質引入到投影物鏡的最后一個光 學元件和光敏襯底之間的空間而增加可達到的分辨率的構思。后一種技術被 稱為浸沒光刻術。

在利用限定偏振的光照明的光學系統中，依照菲涅耳方程，電場矢量的 s-和p-分量在具有不同折射率的兩種介質的界面處分別經歷不同程度反射和 折射。在上下文中，平行于光線入射面振蕩的偏振分量被稱為p-分量，而垂 直于光線入射面振蕩的偏振分量被稱為s-分量。與p-分量相比，在s-分量中 發生的不同程度的反射和折射對成像過程有明顯的有害影響。

利用偏振的特定分布可以避免這個問題，其中在光學系統的光瞳面上， 獨立的線性偏振光線的電場矢量的振蕩平面具有相對于光軸近似徑向的取 向。這種類型的偏振分布在下文中將被稱為徑向偏振。如果在物鏡的場平面 上，依照前述的定義徑向偏振的光束遇到具有不同折射率的兩種介質之間的 界面，則只有電場矢量的p-分量呈現，以使前述的對成像質量的有害影響被 大大減小。

與前述的構思類似，還可選擇偏振分布，其中在系統的光瞳面上，獨立 的線性偏振光線的電場矢量的振蕩平面具有垂直于從光軸發出的半徑的取 向。這種類型的偏振分布在下文中將被稱為切向偏振。如果依照這個定義的 切向偏振的光束遇到具有不同折射率的兩種介質之間的界面，則只有電場矢 量的s-分量呈現，以使如在前述的例子中那樣，發生在場平面上的反射和折 射中存在有均勻性。

在光瞳面上，提供具有切向或徑向偏振的照明是非常重要的，尤其是在 實現前述的浸沒光刻術的構思時尤其重要，因為其對以折射率的差異以及在 從投影物鏡的最后一個光學元件到浸沒介質和從浸沒介質到涂敷光敏層的 襯底的相應界面處很強的入射斜角為基礎而預計的偏振狀態具有相當大的 負面影響。

美國專利6,191,880B1公開了用于生成近似徑向偏振的光學布置。該布 置包括其中相應的擇優方向被定向的半波片的光柵以使在線性偏振光通過 該光柵布置時，振蕩平面被旋轉到從光軸發出的半徑的方向。然而，因為該 光柵布置是通過加入大量的獨立取向的半波片而制成的，所以其制造昂貴。 此外，在每個獨立的、直徑通常介于10和20mm之間的半波片面積內，偏 振方向的變化是恒定的，以使通過這個構思未能產生連續的徑向偏振。

在DE?19807120A1中提出的具有不規則變化厚度的晶狀石英的雙折射 元件用于光學系統中偏振的定義狀態的局部像差的補償。然而，這種類型的 雙折射元件中厚度的變化導致偏振的局部差異狀態。尤其是，在這種類型的 布置中，通常不會保持偏振的線性狀態。

發明目的

因此，本發明的目的是提出一種偏振調制光學元件，該元件通過下述的 方式以最小的強度損失影響光線的偏振，即根據具有獨立光線振蕩平面方向 的第一分布的線性偏振光，光學元件生成具有獨立光線振蕩平面方向的第二 分布的線性偏振光。

本發明的其他目的是提出具有與振蕩平面的第二分布(偏振分布)的熱 穩定性有關的改進的偏振調制光學元件特性的光學系統，并且在光線已經通 過光學系統中附加的光學元件之后使這些元件對偏振分布的影響減至最小。

發明內容

為了達到前述的目的，提出了偏振調制光學元件，該光學元件由旋光晶 體組成或構成，并且按照本發明將光學元件成形為具有在垂直于光軸的方向 上變化的厚度分布。另外，如權利要求57、64、65、70和75所描述的光學 系統達到本發明的目的。在從屬權利要求中，給出了按照本發明光學系統的 附加的優選實施例。