CN101263432B

CN101263432B - 微光刻曝光系统的光学系统

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Publication number: CN101263432B
Application number: CN2006800339207A
Authority: CN
Inventors: M·托特泽克; S·贝德; W·克劳斯; H·费尔德曼; D·克拉默; A·多多克
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2005-09-14
Filing date: 2006-09-13
Publication date: 2011-07-27
Anticipated expiration: 2026-09-13
Also published as: WO2007031544A1; CN102207691B; CN102207691A; US20080204877A1; CN101263432A; KR20080043835A; EP2085824A1; EP1924890A1; US8031326B2; JP2009508170A; TW200717046A

Abstract

根据本发明的一个方面，一种光学系统，特别是微光刻曝光系统的照明系统或投影透镜，具有光学系统轴(0A)和由三个双折射元件(211，212，213)构成的至少一个元件组(200)，每个双折射元件由光学单轴材料制成并具有非球面，其中所述组的第一双折射元件(211)具有其光学晶轴的第一取向；所述组的第二双折射元件(212)具有其光学晶轴的第二取向，其中所述第二取向能够被描述为由所述第一取向的旋转形成，所述旋转不对应于绕光学系统轴旋转90°或其整数倍的角的旋转；所述组的第三双折射元件(213)具有其光学晶轴的第三取向，其中所述第三取向能够被描述为由所述第二取向的旋转形成，所述旋转不对应于绕光学系统轴旋转90°或其整数倍的角的旋转。

Description

微光刻曝光系统的光学系统

技术领域

本发明涉及一种光学系统，特别是涉及一种微光刻曝光系统的照明系统或投影透镜。

背景技术

微光刻法被用在微结构部件的制作中，所述微结构部件如集成电路、LCD和其他微结构器件。微光刻过程在所谓的微光刻曝光系统中进行，所述微光刻曝光系统包括照明系统和投影透镜。将所述照明系统所照射的掩模(或掩模版(reticle))的像通过所述投影透镜投射到覆盖抗蚀剂的衬底上，所述衬底通常是带有一个或多个光敏层并提供在所述投影透镜的像平面中的硅晶片，以便将电路图案转印到晶片上的光敏层上。

为了获得在投影透镜的像平面中所形成的像的良好的干涉相衬(interference contrast)，具有光线的双光束干涉是有利的，所述光线均垂直于入射面而发生偏振。关于这个，优选具有所谓的切向偏振分布，其中在系统光瞳面中的各个线偏振光线的电场矢量的振荡平面具有与源于光轴的半径相垂直的定向。

此外，提高微光刻曝光系统的分辨率和光学性能的各种尝试正在导致增大了对于使用由具有相对较高折射率的材料制成的光学部件的需要。在这里，如果折射率的值在所用的波长处超过了SiO₂的折射率，那么该折射率被认为是“高”，SiO₂在193nm处的折射率为n≈1.56。这种材料例如是尖晶石(在193nm处，n≈1.87)、蓝宝石(在193nm处，n≈1.93)，或者氧化镁(在193nm处，n≈2.02)。但是，由这些材料表现出单轴双折射(例如蓝宝石，其是光学单轴的，在193nm处具有Δn≈0.01)或者固有双折射(“IBR”，例如在193nm处IBR为≈52nm/cm的尖晶石或者在193nm处IBR为≈70nm/cm的氧化镁，或者具有M1和M2并且IBR在20nm/cm和80nm/cm之间的范围内的石榴石(M1)₃(M2)₇O₁₂，M1例如是Y、Sc或Lu，M2例如是Al、Ga、In或Tl)的效应而产生一些问题，造成扰乱透射光线的偏振分布的延迟。另外的扰动例如由所用的光学部件中的应力双折射、在反射边界处出现的相移等而引起。

因此，需要至少部分地补偿这种扰动的反措施(countermeasure)。多个方法在现有技术中是已知的，所给出的下列引用并非穷尽，并且未说明它们与本申请的相关性。

US 6252712B1公开了为了提供补偿偏振态的局部扰动而用的一种布置而使用至少一个形状不规则的双折射光学元件(优选主轴相对于彼此旋转的至少两个这种元件)，所述双折射光学元件的厚度在光束的横截面上不规则地发生变化，从而至少部分地补偿该偏振分布的扰动。

WO 2005/001527A1公开了一种用于补偿偏振分布扰动的校正设备，其中所述校正设备包括校正构件，该校正构件包括在厚度方面具有局部不规则性的两个双折射校正元件。该校正元件的排列、厚度和双折射性质选择为如果不考虑厚度方面的局部不规则性那么其双折射效应彼此抵消，以便仅影响在被补偿扰动的那些点处的偏振。

此外，WO 2005/059645A2公开了一种微光刻投影透镜，其中在物镜中存在至少两种不同的单轴晶体材料，如石英、蓝宝石、MgF₂、LaF₃。

此外，补偿双折射效应和/或避免偏振态扰动的尝试例如包括透镜的定时(clocking)(例如US 2004/0105170A1或WO 02/093209A2)，通过形成双折射层(form-birefringent layer)利用对偏振的可变影响，或者插入包括多个双折射瓷砖(birefringent tile)的镶嵌瓷砖(mosaic tile)结构，每个瓷砖使曝光光束的对应截面沿着特殊方向偏振(例如参见US 6191880)。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光学系统，特别是微光刻曝光系统的照明系统或投影透镜，其中能够利用简单结构来有效地产生任意所希望的偏振分布，所述简单结构是按照微光刻曝光系统的要求以高精度制造的。更特别的是，本发明提供一种光学系统，其中能够有效地补偿偏振态的局部扰动，特别是由于存在一个或多个具有相对较高折射率和相对较强双折射的光学元件(例如由于存在单轴材料或者存在显示出强烈的固有双折射的材料)。作为另一个方面，本发明提供一种光学系统，其中将第一(例如圆或线)偏振分布变换为第二(例如切向)偏振分布。

根据本发明的一个方面，一种光学系统，特别是微光刻曝光系统的照明系统或投影透镜，具有光学系统轴以及由三个双折射元件构成的至少一个元件组，每个双折射元件由光学单轴材料制成并具有非球面，其中：

所述组的第一双折射元件具有其光学晶轴的第一取向；

所述组的第二双折射元件具有其光学晶轴的第二取向，其中所述第二取向可以被描述为由所述第一取向的旋转形成，所述旋转不对应于绕光学系统轴旋转90°或其整数倍的角的旋转；以及

所述组的第三双折射元件具有其光学晶轴的第三取向，其中所述第三取向可以被描述为由所述第二取向的旋转形成，所述旋转不对应于绕光学系统轴旋转90°或其整数倍的角的旋转。

在本发明的含义中，术语“双折射的”或“双折射元件”应当包括线性双折射和圆双折射(即旋光性，如在例如结晶石英中观察到的旋光性)。

根据优选实施例，所述元件组的这三个双折射元件是连续的，其意味着，第二双折射元件是沿着光学系统轴或者在光传播方向上位于第一元件之后的下一个双折射光学元件，第三双折射元件是沿着光学系统轴或者在光传播方向上位于第二元件之后的下一个双折射光学元件。换句话说，该组的这些光学元件沿着光学系统轴一个接一个地或者以相互紧邻的关系排列在光学系统中。此外，并且还要更优选的是，这三个元件彼此直接紧邻，在其中间没有任何(双折射或非双折射的)光学元件。

根据本发明，将三个双折射元件的组合用于实现所希望的对偏振态的局部扰动的补偿，其中所述元件中的每一个具有非球面，并因此具有由其厚度轮廓引起的双折射效应的可变强度。本发明基于以下认识，即利用具有适合的厚度轮廓变化及各自晶轴取向的三个元件的这种组合，主要可以实现任何所希望的延迟分布，可以再将其用于至少部分地补偿由于在光学系统中存在显示出强烈延迟的一个或多个光学元件而引起的现有的延迟分布，所述强烈延迟是例如通过使用单轴介质、双轴介质、具有固有双折射的介质或者具有应力诱发的双折射的介质而引起的。

关于本发明潜在的理论考虑，通过庞加莱(Poincaré)球体的旋转可以描述具有下面的通式的不吸收的(＝单式的)琼斯(Jones)矩阵：

J = (\begin{matrix} A & B \\ {- B}^{*} & A^{*} \end{matrix}) = (\begin{matrix} a_{0} + {ia}_{1} & a_{2} + {ia}_{2} \\ {- a}_{2} + {ia}_{3} & a_{0} - {ia}_{1} \end{matrix}) - - - (1)

且

其中位于庞加莱球体的表面上的点描绘出特定的偏振态。本发明的概念是基于可以将庞加莱球体的所述旋转分成几个基本的旋转，这些基本的旋转又对应于特定的琼斯矩阵。三个这种琼斯矩阵的适合的组合用于描绘庞加莱球体的所希望的旋转，即所希望的不吸收的(＝单式的)琼斯矩阵。

换句话说，任何单式琼斯矩阵可以表示为具有适当选择的“欧拉角(Euler angle)”α、β和γ的三个矩阵函数的矩阵积：

J＝R₁(α)·R₂(β)·R₃(γ) (2)

矩阵函数R₁(α)、R₂(α)、R₃(α)中的每一个从下面的集合中获得：

{(\begin{matrix} \cos α & - \sin α \\ \sin α & \cos α \end{matrix}), (\begin{matrix} \exp (- iα) & 0 \\ 0 & \exp (iα) \end{matrix}), (\begin{matrix} \cos α & - i \sin α \\ - i \sin α & \cos α \end{matrix})}

所述集合描绘了旋转器、具有0°取向的延迟器和具有45°取向的延迟器，其强度由α来规定。任何单式琼斯矩阵的分解在下面的条件(3)下始终是可能的：

R₁(α)≠R₂(α)and R₂(α)≠R₃(α) (3)

在根据本发明的三个双折射元件的元件组中，第二(或第三，分别地)双折射元件中的光学晶轴的取向可以描绘成由第一(或第二，分别地)双折射元件中光学晶轴的取向旋转不等于90°或其整数倍的角的旋转度而形成的，上述特征保证了在这一方面三个双折射元件的独立性。这考虑了以下事实，即两个元件的每一个具有非球面以及使这两个光学元件的两个取向彼此旋转例如90°的这种光学晶轴取向，由于在各个非球面(或者厚度轮廓)的符号同时相反的情况下这些元件中的一个可以由另一个来代替，因此这两个元件在这个范围内其偏振作用不是独立的。

换句话说，根据本发明的该元件组包括三个双折射元件，其中根据本发明的光学组的随后两个双折射元件的光学晶轴具有不同的取向。另外，如果这两个取向中之一不能通过绕光学系统轴旋转90°(或其整数倍)的角的旋转来实现，那么这两个取向仅仅被认为是彼此不同的。

再换句话说，根据本发明的光学组的随后两个双折射元件的取向在决定这两个元件的偏振作用是否真正不同时必须彼此“以90°为模(modulo 90°)”进行比较。因此，在不同的措词中，本发明的这一方面可以规定为，如果该光学组的随后两个双折射元件的光学晶轴位于与光学系统轴相垂直的平面内，那么在这些光学晶轴的这两个取向之间的“以90°为模的角”不为零。举例来说，根据本发明，位于与光学系统轴相垂直的平面内且彼此成90°角的两个取向被认为是相等的或者被认为是不独立的，而位于与光学系统轴相垂直的平面内且彼此成95°角的两个取向产生“95°以90°为模”的角＝5°，并因此被认为是不相等的或者被认为是彼此独立的。

如果一束光线穿过光学晶轴满足上述准则的三个双折射元件构成的这种元件组，那么对于这些双折射元件的非球面或厚度轮廓的适当选择来说，可以补偿在该光学系统中例如微光刻曝光系统的投影透镜中的任何偏振分布扰动。

通常，为了在预定的位置提供预定的相位延迟

所需要的厚度d如由下面的方程式而给出：

在本发明的情况下，在投影透镜中对双折射效应的明显补偿通常必须对应于至少

纳米(nm)的延迟。为了提供这种补偿，由于例如MgF₂的Δn的典型值为0.0024且典型波长为λ≈193nm，因此对应于这种延迟效应的因非球面而引起的厚度变化Δd将达到Δd≈5nm/(2·π·Δn)≈331nm。因此，对于波长为λ≈193nm，可以估计非球面中的厚度轮廓变化的通常量级的下限为Δd_min≈0.3μm。根据所获得的相位延迟

由准则给出了与双折射效应的显著补偿相对应的下限

因此可以将相位延迟的下限

估计为

或

毫拉德(mrad)。因此，根据本发明的实施例，所述双折射元件中的每一个具有厚度轮廓的这种变化，从而在所述光学系统的给定工作波长处获得

毫拉德(mrad)的最小相位延迟。

根据本发明的实施例，所述三个双折射元件的所有光学晶轴的取向都彼此不同。这种布置能够在第一和第三双折射元件的晶轴彼此垂直取向的配置中实现三个晶体取向的上述概念。在这个范围内这是有利的，因为如果待补偿的所希望的偏振效应(即由该元件组所提供的)至少差不多是纯延迟(不具有或仅具有少量的椭圆分量)，那么第一和第三元件相应的非球面可以具有高度轮廓基本上相等、符号相反的非球面，导致至少部分地补偿这些表面的标量影响。

根据本发明的另一个实施例，第一双折射元件和第三双折射元件的光学晶轴基本上彼此平行。这种布置有利于制造具有相等的非球面或高度轮廓的这两个元件，这对于显著简化制造过程并且将相同的测试光学系统用于这些元件是有利的。

根据本发明的另一个实施例，所有三个双折射元件的光学晶轴的取向都垂直于光学系统轴，其中第一双折射元件和第三双折射元件中每一个的光学晶轴相对于所述组的第二双折射元件的光学晶轴绕所述光学系统轴旋转30°至60°范围内的角，更优选是40°至50°，进一步优选是45°的角。这是有利的，因为各个元件的光学晶轴取向小于45°角对应于庞加莱球体绕彼此垂直的轴的旋转，即线性无关的旋转，这使其可以实现具有更适度的高度轮廓和更小的表面变形的特定的所希望的补偿效应。

根据优选实施例，在每个所述光学元件中的光学晶轴或者基本上垂直于所述光学系统轴，或者基本上平行于所述光学系统轴。在这里和下文中，光学晶轴或者“基本上垂直于”或者“基本上平行于”所述光学系统轴的这种措词应当表示本发明覆盖稍微偏离精确垂直或平行的取向，其中如果光学晶轴和相应的垂直或平行取向之间的角不超过±5°，那么认为该偏离是很小的。

根据本发明的实施例，所述双折射元件平均起来基本上不具有光焦度。这一措词在本发明的含义中应当理解为，如果用最佳拟合球面来近似各个元件的表面，那么这样近似的元件的光焦度不大于1屈光度(1屈光度＝1m^-1)。可选择的是，这些双折射元件的“平均起来基本上不具有光焦度”的性质可以由用于一个或多个所述光学元件的额外的补偿板来实现，或者是由各个元件的仅在边缘的表面起伏而引起，即基本上类似于平面平行板。根据一个实施例，所述补偿板可以由非双折射材料制成，例如熔凝硅石。

根据本发明的另一个方面，一种光学系统，特别是微光刻曝光系统的照明系统或投影透镜，具有光学系统轴以及由三个元件对构成的至少一个元件组，每一个元件对由一个双折射元件和一个属性(attributed)补偿元件构成，所述双折射元件由光学单轴材料制成并具有非球面，其中每个双折射元件和属性补偿元件互补为所述元件对的平面平行几何形状，其中：

所述组的第一双折射元件具有其光学晶轴的第一取向；

所述组的第三双折射元件具有其光学晶轴的第三取向，其中所述第三取向可以被描述为由所述第二取向的旋转形成，所述旋转不对应于绕光学系统轴(OA)旋转90°或其整数倍的角的旋转。

因此，在这一方面，该光学系统或光学元件组与前面描述的光学系统或光学元件组类似，不同之处仅在于所述元件组对于所述每个双折射元件包括属性补偿元件，从而使所述双折射元件和所述属性补偿元件合计达到平面平行几何形状。在该方面另外实现的有利效果在于，元件组对所谓的标量相位的有害影响可以保持为低，并且在理想情况下，该有害影响等于由平面平行板对标量相位产生的作用。补偿元件优选也由光学单轴材料制成，该光学单轴材料的光学晶轴的取向在垂直于光学系统轴的平面内，并且其取向垂直于该属性双折射元件的光学晶轴。至于在该方面的光学系统或光学元件组的优选实施例和优点，可以参考关于根据第一方面的光学系统或光学元件组而提及和讨论的优选实施例和优点。

根据另一个优选实施例，所述组合的元件或所述元件组设置在所述光学系统的光瞳面内。

这种布置是有利的，因为以相同角度进入投影透镜的像方最后一个透镜元件的光束(并且因此经历类似强度的双折射)分别在基本上相同的位置穿过元件组或组合的元件，并且其偏振态将同样地得以补偿。

根据另一个优选实施例，所述组合的元件或所述元件组设置在满足关系式

的位置，其中D₁是光束在所述位置处的直径，D₂是在所述位置处的总的光学所用直径。

这种布置在考虑可以由像方最后一个透镜元件引起的偏振效应的场依赖性的情况下来获得(由所述最后一个透镜元件中属于光束的不同场位置的不同几何路径长度而引起)改进的补偿时是有利的，因为根据元件组或组合的元件分别相对于光瞳面的位移可以更好地考虑所述场依赖性，所述改进的补偿。

根据另一个优选实施例，该光学系统包括至少两个组合的元件或元件组，所述组合的元件或元件组设置在满足关系式的位置，其中D₁是在相应的位置处的光束直径，是在相应的位置处的总的光学所用直径。这种布置考虑到所获得的补偿在至少接近光瞳面的位置处特别有效。特别是，这两个元件组，或者组合的元件组可以关于该光瞳面对称地设置，即位于沿着光学系统具有相同的关系式D₁/D₂但在光瞳面相反侧的位置上。

根据优选实施例，该元件组或组合的元件分别设置在沿着光学系统的光传播方向的第一光瞳面内。这一位置对于增强用于在置于整个光学系统中的补偿元件(或元件组)的校正作用和几何尺寸方面改变整个光学系统的设计中的光瞳面的可能性是特别有利的。这是因为第一光瞳面设置在这样一个位置，在该位置处，数值孔径(NA)与最后一个(即像方)光瞳面相比相对较小，并且第一光瞳面下游的多个光学元件提供校正和最优化光学成像的充分可能性。

根据又一个优选实施例，所述组合的元件或所述元件组沿着光学系统轴的最大轴向长度不大于该元件组平均光学有效直径的50％，优选不大于20％，更优选不大于10％。通过使该组的双折射元件彼此靠近、通过使每个光学元件具有相对较小的厚度和/或通过将这些双折射元件(或元件对，分别地)彼此直接邻近布置且其中间没有任何其他光学元件可以获得这种小的轴向长度。这种光学元件组的紧凑设计是有利的，因为使同样倾斜于光学系统轴而穿过该光学元件组的光束的发散减小或减为最小，从而使穿过与光学系统轴具有相同距离的元件的光束经历至少近似相同的偏振效应。

在又一方面，本发明还涉及一种光学元件，其包括嵌入在第二透镜部件中的第一透镜部件，其中所述第一透镜部件由尖晶石制成，并且其中所述第二透镜部件由光学各向同性材料制成。光学元件的这种结构的有利作用在于第一透镜部件可以制造得相对较薄，并且可以将由于所述元件(特别是单轴或固有双折射以及吸收)的作用而引起的光学系统的光学性能的任何劣化保持很小。这种光学元件可以与如上所述的光学系统结合而实现，也可以独立于所述光学系统而实现。

本发明还涉及一种微光刻投影曝光装置、一种用于微光刻投影曝光装置的照明系统或投影透镜、光学系统在微光刻投影曝光中的使用、一种微光刻构成衬底的方法，以及一种微结构的器件。

本发明的其他方面和有利实施例由下面的说明书以及另外所附的权利要求书来得到，所述权利要求书的内容构成说明书的一部分，其整体引入作为参考。

附图说明

参考下面的详细说明并基于图中所示的优选实施例来更详细地描述本发明，在附图中：

图1示出了根据本发明示范性实施例的微光刻投影透镜的经向(meridional)截面；

图2示意性地示出了光学元件组的主要结构的侧视图(图2a和2b)和顶视图(图2c和2d)，其中涉及根据本发明实施例的三个元件中的每一个；

图3a-c示出了根据图2a-2d的实施例的元件组中的特定双折射元件的高度轮廓(单位为微米，μm)；

图4a-b示出了图1的投影透镜在不具有(图4a)和具有根据本发明的光学元件组的情况下的延迟；

图5a-f示意性地示出根据图2a的光学元件组的另一个实施例的主要结构的顶视图，其中涉及这三个元件中的每一个；

图6示出根据本发明另一个示范性实施例的微光刻投影透镜的经向截面；

图7a-d和8a-b示出了根据本发明其他实施例的光学元件组的主要结构；

图9a-c示出了根据本发明实施例的根据图7和8的光学组中双折射元件的高度轮廓；

图10a-b示出了具有(图10a)和不具有(图10b)根据图7-9的元件组的投影透镜的相应的延迟光瞳图(map)；

图11示出了根据本发明另一个示范性实施例的微光刻投影透镜的经向截面；

图12示出了图11的微光刻投影透镜的细节；

图13a-c示出了根据本发明的元件组中的三个光学元件的高度轮廓(单位为微米，μm)，所述元件组是为了部分地补偿图14a-b的琼斯光瞳而使用的；

图14a-b举例示出了在微光刻投影透镜中的琼斯光瞳，该微光刻投影透镜包括尖晶100透镜，其中图14a示出了延迟的绝对值的分布(单位为nm)，并且图14b示出了快轴的方向；以及

图15a-b示出了在元件组中的三个光学元件的每一个的辐射点的延迟轮廓，该元件组根据本发明用于将圆偏振分布(图15a)或线偏振分布(图15b)变换为作为方位角的函数的切向偏振分布。

具体实施方式

图1示出了依照本发明实施例的整个折反射投影透镜100的经向整体截面。表1中列出了投影透镜100的设计数据。在该表中，第1列包括各个反射或其他能区别的光学表面的编号，第2列包括该表面的半径(单位为mm)，第3列是该表面到紧接着的下一个表面的距离(也称作厚度，单位为mm)，第4列为适用于各个表面的材料，第5列为该材料在λ＝193nm处的折射率，第6列为光学部件的光学可用的自由半直径(单位为mm)。

在图1中用短的水平线来标识的和在表2中指定的表面是非球面弯曲的，这些表面的曲率由下面的非球面公式给出：

P (h) = \frac{(1 / r) \cdot h^{2}}{1 + \sqrt{1 - (1 + K) {(1 / r)}^{2} h^{2}}} + C_{1} h^{4} + C_{2} h^{6} + . . . - - - (5)

在公式(5)中，P代表所讨论的与光轴成平行关系的表面的矢，h代表与光轴的径向间距，r代表所讨论的表面的曲率半径，K代表圆锥常数(conical constant)，C1、C2，...代表在表2中列出的非球面常数。

投影透镜100包括沿着光学系统轴OA并且在物(或掩模版)平面OP和像(或晶片)平面IP之间的第一子系统110、第二子系统120和第三子系统130，第一子系统110包括折射透镜111-114和116-119，第二子系统120包括第一凹面镜121和第二凹面镜122，这两个凹面镜的每一个在适当位置被切割以使光线能够在所述位置通过，第三子系统130包括折射透镜131-143。第三子系统的像方最后一个透镜143是平凸透镜，其由Lu₃Al₅O₁₂(＝“LuAG”)制成，并具有[100]取向，即投影透镜100的光学系统轴OA平行于透镜143的[100]晶轴。像方最后一个透镜143接近在所述最后一个透镜143和在投影透镜100的工作过程中于像平面IP中设置的晶片上的光敏层之间存在的浸液。在所示出的实施例中，所述浸液143具有n_imm≈1.65的折射率。适合的浸液例如是“萘烷(Decalin)”。另一种适合的浸液例如是环己烷(在λ≈193nm处n_imm≈1.57)。

在本申请的意义中，术语“子系统”总是代表使实物成像为实像或中间像的光学元件的这种布置。换句话说，每个子系统始终包括从给定物平面或中间像平面开始到下一个实像或中间像的所有光学元件。

第一子系统110将物平面OP成像到第一中间像IMI1上，其近似位置在图1中用箭头标出。该第一中间像IMI1由第二子系统120成像到第二中间像IMI2中，其近似位置在图1中也用箭头标出。第二中间像IMI2由第三子系统130成像到像平面IP中。

在图1中用箭头115标出并接近第一子系统110中的光瞳面PP1的位置处提供元件组，该元件组的结构在下文中参考图2a-d和图3进行说明。

根据图2a，元件组200由三个双折射元件211-213构成，每个双折射元件由光学单轴蓝宝石(Al₂O₃)制成。根据图2c，三个元件211-213中光学单轴材料的光学晶轴的取向彼此不同。而且，三个元件211-213中的每一个包括仅在图2a中示意性示出并且如参考图3更详细说明的非球面。要强调的是，图2a的示意图仅用来用符号表示元件211-213中的每一个具有变化的厚度轮廓，而从图3的相对应的高度轮廓能够推测对所述厚度轮廓的形状的更定量的描述。

关于光学晶轴的不同取向，更特别的是在图2c中命名为ca-1、ca-2和ca-3的这些光学晶轴，其全部都在与投影透镜100的光轴OA(＝z轴)相垂直的平面内定向，即在根据图2c中所示的坐标系的x-y-平面内定向。此外，根据图2c，元件211的光学晶轴ca-1的定向平行于y-轴，元件212的光学晶轴ca-2相对于晶轴ca-1绕光轴OA(即z轴)顺时针旋转45°的角，元件213的光学晶轴ca-3相对于晶轴ca-2也绕光轴OA(即z轴)顺时针旋转45°的角(即，相对于y轴旋转90°的角)。

更一般的是，在第二光学元件212中的光学晶轴ca-2的取向能够描述为由第一光学元件211中的光学晶轴ca-1的取向绕投影透镜100的光轴100的旋转形成，所述旋转不对应于绕光学系统轴旋转90°或其整数倍的角的旋转。而且，第三光学元件213的光学晶轴ca-3的取向可以描述为由第二光学元件212的光学晶轴ca-2的取向绕投影透镜100的光轴OA的旋转形成，所述旋转也不对应于绕光学系统轴OA旋转90或其整数倍的角的旋转。

关于在所述元件211-213中的每一个上提供的非球面，图3a示出了第一元件211的高度轮廓(单位为微米，μm)，图3b对应于第二元件212，图3c对应于第三元件213。可以看到，第一元件211和第三元件213的高度轮廓具有相反的符号，并且在所示的例子中，其数量相等。

为了说明在投影透镜100中的元件组200的效应，图4a示出了对于在位置115处不具有所述光学元件组200的情况由像方最后一个透镜元件143造成的延迟(单位为纳米，nm)，而图4b示出了在位置115处具有光学元件组200的投影透镜100的延迟。可以看到，在图4a中延迟具有约180nm的最大值，而在图4b中最大延迟明显减小到约为0.5nm的非常低的值，这对于通常的光刻应用已经充分大了。

图2d示出了元件221-223构成的元件组的另一个例子，其中第一元件221和第三元件223中的光学晶轴ca-1和ca-3的取向是相同的，并且与第二元件222中的光学晶轴ca-2的取向不同。更特别的是并且如在图2d中所示的，元件221和223的光学晶轴ca-1和ca-3的定向都平行于y轴，而元件212的光学晶轴ca-2相对于晶轴ca-1绕光轴OA(即z轴)旋转45°的角。

如与图2c的实施例共同的特征，在第二光学元件222中的光学晶轴ca-2的取向能够描述为由第一光学元件221中的光学晶轴ca-1的取向ca-1绕投影透镜100的光轴OA的旋转形成，所述旋转不对应于绕光学系统轴旋转90°或其整数倍的角的旋转。而且，第三光学元件223的光学晶轴ca-3的取向可以描述为由第二光学元件222的光学晶轴ca-2的取向绕投影透镜100的光轴OA的旋转形成，所述旋转也不对应于绕光学系统轴旋转90或其整数倍的角的旋转。

关于在所述元件221-223中的每一个上提供的非球面，图3a示出了第一元件221和第三元件223的高度轮廓(单位为微米，μm)，而图3b示出了第二元件222的高度轮廓。因此，在该特定例子中，第一元件221和第三元件223的高度轮廓是相同的，这意味着该元件适合于在投影透镜100中补偿不具有椭圆分量的延迟。但是，本发明不限于此，因此本发明也包括多组光学元件221-223c，其具有图2c的主要结构但是具有不同的第一和第三元件221和223的高度轮廓。

尽管参考图2-3描述的实施例的所有元件211-213和221-223都由蓝宝石(Al₂O₃)制成，但是本发明不限于此，可选择的是，能够使用在所用波长范围内具有充分透明度的其他光学单轴材料，例如但不限于氟化镁(MgF₂)、氟化镧(LaF₃)和结晶石英(SiO₂)。而且，本发明不限制于用相同材料来实现所有三个元件211-213或221-223，因此也可以使用材料的不同组合。

图5a-f示出了根据图2a的光学元件组的其他实施例的主要结构的顶视图，其涉及三个元件中的每一个元件。

为了概括根据图5和如在图2c和图2d中的元件组的这些不同实施例，对于这些元件组中的任一个，在相应第二光学元件512-562中的光学晶轴ca-2的取向能够描述为由相应第一光学元件511-561中的光学晶轴ca-1的取向ca-1绕投影透镜100的光轴100的旋转形成，所述旋转不对应于绕光学系统轴旋转90°或其整数倍的角的旋转。而且，相应第三光学元件513-563的光学晶轴ca-3的取向可以描述为由相应第二光学元件512-563的光学晶轴ca-2的取向绕投影透镜100的光轴OA的旋转形成，所述旋转也不对应于绕光学系统轴旋转90或其整数倍的角的旋转。

如与图2c和图2d中这些元件组等的另一个共同的特征，相应的三个元件中的两个(例如在图5a中的元件511和元件513)的光学晶轴“ca-1”和“ca-3”的定向与第三元件(例如在图5a中的元件512)的光学晶轴不同。

更特别的是，根据图5a，元件512的光学晶轴“ca-2”伸向图中所示坐标系中的y方向，而光学晶轴ca-1和ca-3都绕光学系统轴OA旋转并相对于所述光学晶轴ca-2旋转45°。所有元件511-513可以例如由氟化镁(MgF₂)、蓝宝石(Al₂O₃)或其他适合的光学单轴材料制成。

根据图5b，元件522的光学晶轴ca-2伸向图中所示坐标系中的y方向，而元件521和523的光学晶轴ca-1和ca-3平行于光学系统轴OA延伸(即，伸向z方向)。元件522例如由氟化镁(MgF₂)制成，而元件521和523由旋光(optically active)石英制成。

根据图5c，元件532的光学晶轴ca-2平行于光学系统轴OA延伸(即，伸向z方向)，而元件531和533的光学晶轴ca-1和ca-3伸向图中所示坐标系中的y方向。元件531和533例如由氟化镁(MgF₂)制成，而元件532由旋光石英制成。

根据图5d，元件542的光学晶轴ca-2垂直于光学系统轴OA延伸，并相对于y方向旋转45°，而元件541和543的光学晶轴ca-1和ca-3平行于光学系统轴OA延伸(即，图中所示坐标系中的z方向)。元件542例如由氟化镁(MgF₂)制成，而元件541和543由旋光石英制成。

根据图5e，元件552的光学晶轴ca-2平行于光学系统轴OA(即，图中所示坐标系中的z方向)延伸，而元件551和553的光学晶轴ca-1和ca-3垂直于光学系统轴OA延伸并相对于y方向旋转45°。元件541和543由氟化镁(MgF₂)制成，而元件542由旋光石英制成。

根据图5f，元件561的光学晶轴ca-1平行于光学系统轴“OA”延伸(即，伸向z方向)。元件562的光学晶轴ca-2伸向y方向。元件563的光学晶轴ca-3垂直于光学系统轴OA延伸并相对于y方向旋转45°。元件562和563例如由氟化镁(MgF₂)制成，而元件561由旋光石英制成。因此，在图5f所示的实施例中，所述三个光学元件561-563中的所有光学元件的光学晶轴如在图2c的实施例中一样彼此不同地定向。当然，图5f中所示的实施例不限于元件561-563的图示的顺序，而是包括这些元件所有可能的排列(例如元件563设置在元件561和562之间等)。

作为上述元件组的另一个共同特征，这些元件组中的每一个包括三个光学元件，所述光学元件由光学单轴材料制成并具有沿着所述光学系统轴的变化的厚度轮廓，其中每个所述光学元件中的光学晶轴或者基本上垂直于或者基本上平行于所述光学系统轴，并且所述三个光学元件中至少两个的光学晶轴彼此不同地定向。

在图2d和5a的实施例中，所述三个光学元件全部都具有基本上垂直于所述光学系统轴的光学晶轴，其中所述组的第一光学元件和第二光学元件(即分别是元件211和213或者511和513)的光学晶轴基本上彼此平行，并且相对于所述组的第三光学元件(即分别是元件212或512)的光轴绕所述光学系统轴旋转。

在图5b-f的实施例中，所述组的所述光学元件的仅仅一个或两个(即元件522、531、533、542、551、553)具有基本上垂直于所述光学系统轴的光学晶轴，其中所述组的(多个)其他元件(即元件521、523、532、541、543、552、561)具有基本上平行于所述光学系统轴的光学晶轴。在这些实施例中，具有基本上平行于光学系统轴OA的光学晶轴的这些元件由旋光材料制成，例如石英。

在根据图5f的实施例中，所述三个光学元件561-563中的所有光学元件的光学晶轴彼此不同地定向。具有基本上平行于光学系统轴OA的光学晶轴的元件由旋光材料制成，例如结晶石英。

图2b示出根据本发明的元件组的另一个优选实施例，其有利效果在于能够将所述元件组对所谓的标量相位的有害影响保持为低。根据图2b中示意性示出的概念，在不同的双折射元件215、217和219之间的中间空间216、218充满了液体，以便减小在穿过光学组的光进入光入射表面时或离开任何所述双折射元件的光出射表面时发生的折射率变化。在根据图2b的特定实施例中，双折射元件215、217和219中的每一个由MgF₂制成，并且中间空间216和218充满水(H₂O)。

在λ≈193.38nm的典型工作波长处，MgF₂的正常折射率为n_o≈1.4274，异常折射率为n_e≈1.4410，对应于平均折射率

水(H₂O)在λ≈193.38nm处的折射率是1.4366。因此，在双折射元件215、217和219以及中间空间216和218之间存在的折射率变化等于(针对在MgF₂中的平均折射率)Δn≈0.0024。为了比较，如果中间空间216和218在λ≈193.38nm处充满例如氮(N₂)的典型充填气体，那么折射率的变化为Δn≈0.439。因此，对于图2b的实施例，在双折射元件215、217和219以及中间空间216和218之间存在的折射率变化大约减小180倍。

当然，双折射元件之间的中间空间充满适合的液体以便减小在所述双折射元件的光入射表面和/或光出射表面处发生的折射率变化的上述概念不限于上述MgF₂和H₂O的组合。一般来说，液体可以被认为是适合于显著改进本发明元件组的双折射元件之间的上述折射率变化情况，并因此减小所述元件组对所谓的标量相位的有害影响，如果所述双折射元件的至少两个元件之间的间隙至少部分地充满液体，则该液体的折射率与所述两个双折射元件的折射率的差不大于后者的30％，优选不大于20％，更优选不大于10％。根据相邻双折射元件中的材料的折射率，这种适合的液体也可以是所谓的高折射率浸液，其也用作在像方最后一个透镜和晶片上存在的光敏层之间的区域内的浸液，例如“萘烷”(在λ≈193nm处n_imm≈1.65)或环己烷(在λ≈193nm处n_imm≈1.57)。

图6示出了依照本发明另一个实施例的整个折反射投影透镜100的经向全部截面。表3中列出了投影透镜600的设计数据，表4中指定的表面是非球面弯曲的。

投影透镜600具有与图1的投影透镜100相类似的折反射设计，其包括沿着光轴OA的具有透镜611-617的第一子系统610、具有两个反射镜621和622的第二子系统620，以及具有透镜631-642的第三子系统630。

投影透镜600也包括在用箭头标出并接近第三子系统630中的光瞳面PP2的位置处的根据本发明另一个优选实施例的元件组650，其实施例在下文中参考图7和8进行描述。这些实施例所实现的有利影响在于所述元件组对所谓的标量相位的有害影响可以保持为低，并且在理想情况下，等于由平面平行板对标量相位所产生的作用。

为此，如图6a中示意性示出的元件组650包括三个双折射元件651、652和653，每个元件分别由两个板651a和651b、652a和652b、或653a和653b构成。相互归属的(attributed to each other)各个板中的每一个具有非球面和平面，其中相互归属的这些板的非球面是互补的，并且合起来是分别这样形成的双折射元件651、652或653的平面平行几何形状。换句话说，每个分别形成的双折射元件651、652或653的厚度在其截面上是恒定的。

而且，如能够在图8a中看到的，该图为了更好地表现光学晶轴而以分解的图示方式示出了所有的六个板651a-653b，分别相互归属的(attributed)各对板651a和651b、652a和652b，或653a和653b的光学晶轴彼此垂直地定向。除了光学晶轴的所述取向之外，每一对板651a和651b、652a和652b，或653a和653b分别由相同的光学单轴材料制成并且优选所有的六个板651a-653b由相同的光学单轴材料制成，例如Al₂O₃、MgF₂或LaF₃。

由于双折射元件651-653的平面平行几何形状，因此所述双折射元件651、652和653中的每一个不会扰乱或影响穿过所述元件组650的光的标量相位，因为每个双折射元件651，652和653中在两个板用其非球面互补地彼此紧邻的位置处所存在的非球面边界仅仅是相同折射率的区域之间的边界。图8a中所示的实施例仅仅是示范性的，通过组成如下的元件组能够构成用于实现图7的一般概念的其他实施例：关于每个双折射元件651，652和653的相应的第一板651a，652a和653a，根据图5a的主要结构依照光轴OA来设置这些板。类似的是，通过在每个所述实施例用前面参考图7-8描述的一对板来取代其光学晶轴在与光学系统轴OA相垂直的平面内定向的至少一个(优选是所有)双折射元件，可以修改上面描述并且在图2c-d和图5b-f中示出的其他实施例，即用彼此成对互补并且合起来是平面平行几何形状的这样形成的双折射元件同时光学晶轴的取向彼此成对地垂直的板。

尽管图7a的光学组650的三个双折射元件651-653显示为彼此分隔开，但是根据图7b中所示的优选实施例，这三个双折射元件可以接合在一起以形成联合(common)光学元件650′，其在考虑板651a-653b的相对较小厚度的这种布置的机械稳定性时是有利的，所述厚度通常远小于1mm并且可以例如在几微米的范围内。

在其他实施例中，如在图7c和7d中示意性示出的，使用明显更大厚度的一个或多个支撑板。更特别的是，图7c示出了两个支撑板660和670，每个支撑板分别设置在每个邻近的双折射元件651和652或者652和653之间，以形成联合元件650″。图7d示出了如已经在图7b中所示的接合在一起并且由单个支撑板680支撑以形成联合元件650″′的所有三个双折射元件651-653。图8b中示出了该实施例的透视图。这种一个或多个支撑板660、670和680优选由光学各向同性材料制成，如熔凝硅石(SiO₂)。尽管这种支撑板的厚度主要是任意的，但是通常的厚度是在几毫米的范围内。

图9中示出了根据图8的双折射元件的高度轮廓。例如根据“OPTICAL RESEARCH ASSOCIATES”，Pasadena，California(USA)的商业上可得到的软件“CODE V 9.6”(2005年10月)可以给出这些双折射元件的高度轮廓的定量描述，根据该定量描述利用下面的方程式借助多项式逼近法来描述如在该软件的对应的版本注释中所述的相应的自由形态(free-form)表面：

z = \frac{c \cdot r^{2}}{1 + \sqrt{[1 - (1 + k) \cdot c^{2} \cdot r^{2}]}} + \underset{j}{Σ} C_{j + 1} \cdot Z_{j}, - - - (6)

其中z代表平行于z轴的表面的矢，c代表顶点曲率，k代表圆锥常数，Z_j代表第j个Zernike多项式(在极坐标中的标准Zernike多项式，即，Z₁＝1，Z₂＝R·cosθ，Z₃＝R·sinθ，Z₄＝R²·cosθ等)，C_j+1代表Z_j的系数。

对于图9a-9c的实施例，表5针对自由形态表面41、43和45中的每一个给出了上述Zernike多项式的对应的系数，其中ZP₁＝C₂代表第1项Zernike多项式的系数，ZP₂＝C₃代表第2项Zernike多项式的系数，...，ZP₆₃＝C₆₄代表第63项Zernike多项式的系数等等。

图10a-10b以具有(图10a)和不具有(图10b)根据图7-9的元件组的投影透镜的相应的延迟光瞳图的形式示出了相对应的光学组的作用。可以看到该元件组明显地减小了延迟(注意，在图10a和10b中的不同比例尺)。

图11示出了依照本发明另一个实施例的整个折反射投影透镜900的经向全部截面。投影透镜900具有与图1的投影透镜100类似的设计，并且沿着光轴OA包括具有透镜911-917的第一子系统910、具有两个反射镜921和922的第二子系统920，以及具有透镜931-942的第三子系统930。

为了补偿在投影透镜900中的偏振扰动，投影透镜900在第一光瞳面“PP1”和用箭头标记的位置处又包括如已经在上面描述的由三个双折射元件的元件组形成的校正元件950，具有下面参考图13a-13c讨论的三个光学元件的高度轮廓。

如图11的投影透镜900的另一方面，第三部分系统930的最后一个透镜942(即，最接近像平面IP的透镜)包括第二透镜部件942b中嵌入的第一透镜部件942a，如下面参考图12的放大示意图更详细描述的。

应该注意，该“嵌入的透镜”的配置的实现当然不限于与利用由具有非球面的至少三个双折射元件构成的光学组或校正元件的补偿概念相组合，以便补偿偏振扰动。因此，在图12中示出的那个方面也覆盖其他的设计(不具有这种校正元件或光学组)，其中光学透镜(该光学透镜特别是像方最后一个元件，即最接近像平面的光学元件)通过将第一透镜部件嵌入在第二透镜部件中来实现，如在下文中所述的。

通常，如果第一透镜部件942a由光学单轴材料或具有强烈固有双折射的立方晶体结构的材料制成，并且第二透镜部件942b由光学各向同性材料制成，那么图11和10中所示的布置是有利的。除了如尖晶石的立方晶体之外，第一透镜部件的材料例如可以从下面的组中选择，所述组由氟化镁(MgF₂)、氟化镧(LaF₃)、蓝宝石(Al₂O₃)和结晶石英(SiO₂)构成。光学元件的上面的结构的有利效果在于第一透镜部件942a可以制造得相对较薄，并且由于所述元件的作用而引起的光学系统的光学性能的任何退化(特别是单轴或固有双折射以及吸收)可以保持很小。

在图11和12的像方最后一个透镜942的示范性实施例中，第一透镜部件942a由(100)尖晶石制成，第二透镜部件942b由熔凝硅石(SiO₂)制成。在图11和12的特定实施例中，由表6的下列参数来描述透镜942：

表6：

而且，图12的布置优选通过在第一透镜部件942a的光入射面和第二透镜部件942b的光出射面之间的紧密接触来实现。可选择的是，浸液层或小的空气隙可以设置在第一透镜部件942a的光入射面和第二透镜部件942b的光出射面之间。

再次参考上述校正元件950，该校正元件用在投影透镜900中以补偿图14a-b中示出的琼斯光瞳，其中为包括尖晶石100透镜的微光刻投影透镜来确定所述琼斯光瞳。更特别的是，图14a示出了延迟的绝对值分布(单位为nm)，图14b示出了延迟的快轴方向。

图13a-c分别示出了根据图2a的通用结构而设置的第一、第二和第三元件的高度轮廓。在所示的实施例中，光学元件951-953中的每一个由氟化镁制成。通过首先为第一、第二和第三光学元件中的每一个确定为了实现所希望的补偿效应所需的延迟分布，然后计算相对应的高度轮廓来确定这些高度轮廓。通常，为了在预定位置处提供预定的延迟

需要如在(上面已经提到的)方程式(4)中给出的厚度d：

关于在图14中示出的琼斯光瞳的一般形状，图14a中示出的延迟分布具有四次对称，因为其特征在于在该示范性实施例中补偿尖晶石-[100]-透镜。而且，可以看到，对于所述第一、第二和第三光学元件中的每一个，高度轮廓具有关于两个轴的镜面对称以及旋转90°角的符号改变。

根据本发明的另一个方面，可以利用如上面参考图1-12概述的一组光学元件来通常将第一(例如圆或线)偏振分布转变成第二(例如切向)偏振分布。为此，例如参考图2d的一般外形，所有双折射元件211-213的光学晶轴都垂直于光学系统轴，第二元件的光学晶轴ca-2相对于第一光学元件和第三光学元件的光学晶轴ca-1和ca-3绕光学系统轴OA旋转45°。所有这三个元件再次由光学单轴材料制成，并且例如可以由氟化镁(MgF₂)制成。

如果这种组的三个双折射元件具有在图15a中所示的延迟轮廓，那么该元件组可以用于将圆偏振分布转变成切向偏振分布。在图15a和15b中，曲线“T1”说明作为方位角θ的函数的第一元件201的延迟轮廓，曲线“T2”说明第二元件202的延迟轮廓，曲线“T3”说明第三元件203的延迟轮廓。各个延迟轮廓在径向方向上可以是恒定的。如果元件组的这三个元件显示出了图15b中示出的延迟轮廓，那么该元件组可用于将线偏振分布转变为切向偏振分布。

已经参考优选实施例描述了本发明。但是，本领域的普通技术人员不仅理解本发明及其优点而且也能够得到其适当的修改。因此，本发明意在覆盖如在随附的权利要求及其等效方案所限定的本发明的精神和范围内的这种改变和修改。

表1：用于图1的设计数据

(NA＝1.55；波长λ＝193nm)

表1(续)：用于图1的设计数据

表面	半径	厚度	材料	折射率	半直径

30	-323,631832	0,997442			127,3
						31	-503,301175	35,880564	SILUV	1,560364	129,5

32	-236,865310	0,997844			132,5
						33	-1601,468501	29,219759	SILUV	1,560364	133,0
34	-298,758201	1,000000			134,0
						35	808,661277	24,892404	SILUV	1,560364	130,1
36	-2015,744411	1,000000			128,8
						37	232,975060	41,179286	SILUV	1,560364	120,7
38	2382,195206	1,000000			116,6
						39	192,288001	45,336304	SILUV	1,560364	110,2
40	-1085,511304	1,000000			107,6
						41	139,778134	25,996093	SILUV	1,560364	84,0
42	482,429105	1,000000			78,8
						43	83,925256	60,000000	LUAG	2,143500	60,2
44	0,000000	3,100000	HIINDEX	1,650000	24,1
						45	0,000000	0,000000			15,6

表2：用于图1的非球面常数

表2(续)：用于图1的非球面常数

表3：用于图6的设计数据

(NA＝1.55；波长λ＝193nm)

表面	半径	厚度	折射率	半直径	TYP
						0	0.000000000	29.999023268	空气	63.700
1	0.000000000	-0.022281351	空气	74.345
						2	163.805749708	59.084774432	SIO2V	82.881
3	105544.356800000	38.071845275	空气	82.348
						4	101.870621340	65.572103284	SIO2V	82.073
5	-378.651946635	19.045416421	空气	73.980
						6	370.653031677	12.447639670	SIO2V	52.927
7	-993.033551292	32.139483086	空气	48.837
						8	0.000000000	9.999160574	SIO2V	56.110
9	0.000000000	19.324564558	空气	59.075

10	-192.850248976	9.999320401	SIO2V	63.500
						11	-1410.323019430	0.999158407	空气	71.319
12	1101.723186800	39.051691649	SIO2V	76.269
						13	-142.162593435	29.666310134	空气	80.286
14	-374.506254334	22.829716703	SIO2V	88.413
						15	-168.324621807	37.497577013	空气	90.450
16	0.000000000	230.203631062	空气	95.221
						17	-176.791197798	-230.203631062	空气	154.830	反射的
18	199.707895095	230.203631062	空气	153.593	反射的
						19	0.000000000	37.494077929	空气	112.204
20	154.146969466	37.014031773	SIO2V	108.045
						21	211.115292083	67.729859113	空气	104.060
22	-417.157172821	9.999663284	SIO2V	87.647
						23	856.949969334	17.811529642	空气	84.621
24	-461.630793169	9.999535405	SIO2V	83.829
						25	147.214334496	18.694156475	空气	83.322
26	188.563462966	13.376498541	SIO2V	86.613
						27	339.263859097	30.033832457	空气	89.361
28	55251.899029700	9.999840425	SIO2V	101.282
						29	324.218921543	11.074103655	空气	110.546
30	329.158897131	24.176827559	SIO2V	114.218
						31	-1039.447544530	12.107569757	空气	118.456
32	-1049.536733250	66.006337123	SIO2V	124.794
						33	-161.348224543	0.998960784	空气	130.266

34	-22578.425397200	19.907600934	SIO2V	142.663
						35	-573.265324288	0.997820041	空气	144.264
36	272.154399646	74.960165499	SIO2V	152.983
						37	-648.611591116	-3.000147526	空气	151.527
38	0.000000000	-0.362184752	空气	144.818
						39	0.000000000	3.500000000	空气	144.972
40	0.000000000	0.017112000	蓝宝石	143.886	单轴的

表3(续)：用于图6的设计数据

表面	半径	厚度	拆射率	半直径	TYP

41	0.000000000	0.017112000	蓝宝石	143.883	单轴的
						42	0.000000000	0.017112000	蓝宝石	143.881	单轴的
43	0.000000000	0.017112000	蓝宝石	143.878	单轴的
						44	0.000000000	0.017112000	蓝宝石	143.876	单轴的
45	0.000000000	0.017112000	蓝宝石	143.873	单轴的
						46	0.000000000	6.904230000	空气	143.871
47	186.233344043	64.553742054	SIO2V	127.050
						48	-817.629991875	1.838842051	空气	122.346
49	266.505780369	21.498553774	SIO2V	97.456
						50	1203.454749450	1.057097140	空气	89.342
51	92.026522503	72.367050294	HINDSOL	67.253	立方的
						52	0.000000000	3.100206000	HINDLIQ	23.494

53

0.000000000

HINDLIQ

15.959

表4：用于图6的非球面常数

表面NR.	2

K	0.0000
		C1	3.27717834e-008
C2	-4.89617715e-012
		C3	3.73996005e-016
C4	-2.37878831e-020
		C5	8.57925867e-025
C6	-9.04960217e-030
		C7	0.00000000e+000
C8	0.00000000e+000
		C9	0.00000000e+000

		表面NR.	5

		K	0.0000
C1	6.50275226e-008
		C2	3.61801093e-012
C3	1.02240864e-015
		C4	-1.87353151e-019
C5	8.82155787e-024
		C6	-7.16445215e-029

C7	0.00000000e+000
		C8	0.00000000e+000
C9	0.00000000e+000

表面NR.	7

K	0.0000
		C1	1.88065119e-007
C2	1.92544339e-011
		C3	1.05639396e-014
C4	-3.85644447e-018
		C5	1.76463375e-021
C6	-2.78164496e-026
		C7	0.00000000e+000
C8	0.00000000e+000
		C9	0.00000000e+000

		表面NR.	11

		K	0.0000
C1	-6.13052340e-008
		C2	-7.27041902e-013
C3	-2.98818117e-016
		C4	4.72904649e-021
C5	-3.26324829e-025
		C6	9.20302500e-030

C7	0.00000000e+000
		C8	0.00000000e+000
C9	0.00000000e+000

表面NR.	15

K	0.0000
		C1	1.81116410e-008
C2	1.46342750e-012
		C3	9.16966554e-017
C4	2.17610192e-021
		C5	3.66548751e-025
C6	-1.09508590e-029
		C7	0.00000000e+000
C8	0.00000000e+000
		C9	0.00000000e+000

表面NR.	17

K	-1.4693
		C1	-2.06488339e-008
C2	1.16939811e-014
		C3	-1.28854467e-018
C4	-2.18667724e-024
		C5	-2.11424143e-029
C6	-2.63669751e-033

C7	0.00000000e+000
		C8	0.00000000e+000
C9	0.00000000e+000

表面NR.	18

K	-1.4756
		C1	1.81134384e-008
C2	4.18803124e-014
		C3	1.13727194e-018
C4	1.05429895e-023
		C5	-7.51318112e-029
C6	5.73990187e-033
		C7	0.00000000e+000
C8	0.00000000e+000
		C9	0.00000000e+000

		表面NR.	21

		K	0.0000
C1	-6.50775113e-008
		C2	-1.42875005e-012
C3	2.44348063e-017
		C4	2.69349478e-021
C5	-6.45183994e-026
		C6	-1.06542172e-030

C7	0.00000000e+000
		C8	0.00000000e+000
C9	0.00000000e+000

表面NR.	22

K	0.0000
		C1	3.25656570e-008
C2	-9.80151934e-012
		C3	4.72663722e-016
C4	-3.37084211e-020
		C5	5.44443713e-024
C6	-2.69886851e-028
		C7	0.00000000e+000
C8	0.00000000e+000
		C9	0.00000000e+000

		表面NR.	26

		K	0.0000
C1	-1.25873172e-007
		C2	5.07729011e-013
C3	-4.31596804e-016
		C4	3.40710175e-020
C5	-1.09371424e-024
		C6	7.19441882e-029

C7	0.00000000e+000
		C8	0.00000000e+000
C9	0.00000000e+000

表4(续)：用于图6的非球面常数

表面NR.	29

K	0.0000
		C1	-1.84342902e-008
C2	2.53638171e-012
		C3	-5.99368498e-016
C4	3.86624579e-020
		C5	-1.20898381e-024
C6	8.96652964e-030
		C7	0.00000000e+000
C8	0.00000000e+000
		C9	0.00000000e+000

		表面NR.	30

		K	0.0000
C1	-8.61879968e-008
		C2	3.39493867e-012
C3	-3.28195033e-016
		C4	2.10606123e-020
C5	-1.04723087e-024

C6	2.62244522e-029
		C7	0.00000000e+000
C8	0.00000000e+000
		C9	0.00000000e+000

		表面NR.	32

		K	0.0000
C1	-1.37987785e-008
		C2	9.93396958e-013
C3	-6.33630634e-017
		C4	-8.67433197e-022
C5	2.93215222e-025
		C6	-1.28960244e-029
C7	0.00000000e+000
		C8	0.00000000e+000
C9	0.00000000e+000

表面NR.	34

K	0.0000
		C1	-2.99481436e-008
C2	1.3659709Se-013
		C3	1.91457881e-017
C4	3.73289075e-022
		C5	2.97027585e-026

C6	-1.84061701e-030
		C7	0.00000000e+000
C8	0.00000000e+000
		C9	0.00000000e+000

		表面NR.	37

		K	0.0000
C1	-4.09482708e-009
		C2	-1.82941742e-013
C3	2.20416868e-017
		C4	5.34184593e-024
C5	-2.87479049e-026
		C6	4.96786571e-031
C7	0.00000000e+000
		C8	0.00000000e+000
C9	0.00000000e+000

表面NR.	48

K	0.0000
		C1	2.74613205e-008
C2	-6.95594493e-013
		C3	-7.38008203e-017
C4	1.06403973e-020
		C5	-4.67997489e-025

C6	8.19502507e-030
		C7	0.00000000e+000
C8	0.00000000e+000
		C9	0.00000000e+000

		表面NR.	50

		K	0.0000
C1	3.61747952e-008
		C2	4.73189475e-012
C3	-9.39579701e-018
		C4	1.36373597e-021
C5	4.58112541e-025
		C6	2.49231914e-029
C7	0.00000000e+000
		C8	0.00C00000e+000
C9	0.00000000e+000

表5：用于图9的自由形态表面的Zernike多项式的系数

Claims

1.一种光学系统，其是微光刻曝光系统的照明系统或投影透镜，所述光学系统具有光学系统轴(OA)以及由三个双折射元件构成的至少一个元件组(200)，每个双折射元件由光学单轴材料制成并具有非球面，其中：

所述组的第一双折射元件(211，221，511，521，531，541，551，561)具有其光学晶轴的第一取向(ca-1)；

所述组的第二双折射元件(212，222，512，522，532，542，552，562)具有其光学晶轴的第二取向(ca-2)，其中所述第二取向能够被描述为由所述第一取向(ca-1)的旋转形成，所述旋转对应于绕光学系统轴(OA)旋转不为90°或其整数倍的角的旋转；以及

所述组的第三双折射元件(213，223，513，523，533，543，553，563)具有其光学晶轴的第三取向(ca-3)，其中所述第三取向能够被描述为由所述第二取向的旋转形成，所述旋转对应于绕光学系统轴(OA)旋转不为90°或其整数倍的角的旋转。

2.一种光学系统，其是微光刻曝光系统的照明系统或投影透镜，所述光学系统具有光学系统轴(OA)以及由三个元件对(651，652，653)构成的至少一个元件组(650，650′，650″，650″′)，每一个元件对由一个双折射元件(651a，652a，653a)和一个属性补偿元件(651b，652b，653b)构成，所述双折射元件由光学单轴材料制成并具有非球面，其中每个双折射元件和属性补偿元件互补为所述元件对(651，652，653)的平面平行几何形状，其中：

所述组(650)的第一双折射元件(651a)具有其光学晶轴的第一取向(ca-1)；

所述组(650)的第二双折射元件(652a)具有其光学晶轴的第二取向(ca-2)，其中所述第二取向能够被描述为由所述第一取向(ca-1)的旋转形成，所述旋转对应于绕光学系统轴(OA)旋转不为90°或其整数倍的角的旋转；以及

所述组(650)的第三双折射元件(653a)具有其光学晶轴的第三取向(ca-3)，其中所述第三取向能够被描述为由所述第二取向的旋转形成，所述旋转对应于绕光学系统轴(OA)旋转不为90°或其整数倍的角的旋转。

3.根据权利要求2的光学系统，其特征在于每个补偿元件(651b，652b，653b)也由光学单轴材料制成，其中每个补偿元件(651b，652b，653b)的光学晶轴的取向垂直于光学系统轴(OA)，并且垂直于与所述属性补偿元件(651b，652b，653b)属于同一元件对(651，652，653)的双折射元件(651a，652a，653a)的光学晶轴(ca-1，ca-2，ca-3)。

4.根据前面权利要求中的任一项的光学系统，其特征在于所述双折射元件中的每一个具有这样的厚度轮廓变化以至于在所述光学系统的给定工作波长处获得

毫拉德的最小相位延迟。

5.根据权利要求1至3中的任一项的光学系统，其特征在于所有所述三个双折射元件的光学晶轴的取向彼此不同。

6.根据权利要求1至3中的任一项的光学系统，其特征在于第一双折射元件(211，511)和第三双折射元件(213，513)的光学晶轴基本上彼此平行。

7.根据权利要求1至3中的任一项的光学系统，其特征在于所述第一、第二和第三双折射元件中的每一个的所述光学晶轴垂直于所述光学系统轴或者平行于所述光学系统轴。

8.根据权利要求1至3中的任一项的光学系统，其特征在于所述双折射元件之一的光学晶轴基本上平行于所述光学系统轴(OA)，并且其余两个双折射元件的光学晶轴基本上垂直于所述光学系统轴(OA)并且绕所述光学系统轴(OA)彼此旋转了30°至60°范围内的角度。

9.根据权利要求1至3中的任一项的光学系统，其特征在于所述双折射元件之一的光学晶轴基本上平行于所述光学系统轴(OA)，并且其余两个双折射元件的光学晶轴基本上垂直于所述光学系统轴(OA)并且绕所述光学系统轴(OA)彼此旋转了40°至50°范围内的角度。

10.根据权利要求1至3中的任一项的光学系统，其特征在于所述双折射元件之一的光学晶轴基本上平行于所述光学系统轴(OA)，并且其余两个双折射元件的光学晶轴基本上垂直于所述光学系统轴(OA)并且绕所述光学系统轴(OA)彼此旋转了45°的角度。

11.根据权利要求1至3中的任一项的光学系统，其特征在于所述双折射元件的光学晶轴(ca-1，ca-2，ca-3)垂直于所述光学系统轴(OA)，其中第一双折射元件(211，511，651a)的光学晶轴(ca-1)和第三双折射元件(213，513，653a)的光学晶轴(ca-3)均相对于第二双折射元件(212，512，652a)的光学晶轴(ca-2)绕所述光学系统轴(OA)旋转了30°至60°范围内的角度。

12.根据权利要求1至3中的任一项的光学系统，其特征在于所述双折射元件的光学晶轴(ca-1，ca-2，ca-3)垂直于所述光学系统轴(OA)，其中第一双折射元件(211，511，651a)的光学晶轴(ca-1)和第三双折射元件(213，513，653a)的光学晶轴(ca-3)均相对于第二双折射元件(212，512，652a)的光学晶轴(ca-2)绕所述光学系统轴(OA)旋转了40°至50°范围内的角度。

13.根据权利要求1至3中的任一项的光学系统，其特征在于所述双折射元件的光学晶轴(ca-1，ca-2，ca-3)垂直于所述光学系统轴(OA)，其中第一双折射元件(211，511，651a)的光学晶轴(ca-1)和第三双折射元件(213，513，653a)的光学晶轴(ca-3)均相对于第二双折射元件(212，512，652a)的光学晶轴(ca-2)绕所述光学系统轴(OA)旋转了45°的角度。

14.根据权利要求1至3中的任一项的光学系统，其特征在于所述组的所述双折射元件(521-523，531-533，541-543，551-553，561-563)中的一个或两个具有基本上垂直于所述光学系统轴的光学晶轴，并且其中所述组的其他双折射元件具有基本上平行于所述光学系统轴(OA)的光学晶轴。

15.根据权利要求14的光学系统，其特征在于具有基本上平行于所述光学系统轴的光学晶轴的所述组的所述双折射元件由旋光材料制成。

16.根据权利要求14的光学系统，其特征在于具有基本上平行于所述光学系统轴的光学晶轴的所述组的所述双折射元件由结晶石英(SiO₂)制成。

17.根据权利要求1至3中的任一项的光学系统，其特征在于所述双折射元件(211-213，511-513，521-523，531-533，541-543，551-553，561-563，651a，652a，653a)中的至少一个的双折射材料从包括下述的组中选择：氟化镁(MgF₂)、氟化镧(LaF₃)、蓝宝石(Al₂O₃)和结晶石英(SiO₂)。

18.根据权利要求1至3中的任一项的光学系统，其特征在于所述元件组的所述三个双折射元件(211-213，511-513，521-523，531-533，541-543，551-553，561-563，651a，652a，653a)中的至少两个被联合成组合元件。

19.根据权利要求1至3中的任一项的光学系统，其特征在于所述元件组的所述三个双折射元件(211-213，511-513，521-523，531-533，541-543，551-553，561-563，651a，652a，653a)中的全部被联合成组合元件。

20.根据权利要求1至3中的任一项的光学系统，其特征在于所述元件组分别沿着光学系统轴(OA)具有最大轴向长度，其不大于该元件组或组合元件的平均光学有效直径的50％。

21.根据权利要求1至3中的任一项的光学系统，其特征在于所述元件组分别沿着光学系统轴(OA)具有最大轴向长度，其不大于该元件组或组合元件的平均光学有效直径的20％。

22.根据权利要求1至3中的任一项的光学系统，其特征在于所述元件组分别沿着光学系统轴(OA)具有最大轴向长度，其不大于该元件组或组合元件的平均光学有效直径的10％。

23.根据权利要求1至3中的任一项的光学系统，其特征在于所述双折射元件平均起来基本上不具有光焦度。

24.根据权利要求1至3中的任一项的光学系统，其特征在于其包括至少一个第四光学元件(143，642，942)，其造成光束截面上的偏振分布扰动，其中将所述第一、第二和第三非球面选择为至少部分地补偿所述偏振分布扰动。

25.根据权利要求24的光学系统，其特征在于由所述第四光学元件(143，642，942)造成的所述偏振分布具有围绕所述光学系统轴(OA)的k折对称，并且其中所述元件组的所述双折射元件(211-213，511-513，521-523，531-533，541-543，551-553，561-563，651a，652a，653a)的所述非球面具有至少一个镜面对称轴。

26.根据权利要求24的光学系统，其特征在于由所述第四光学元件造成的所述偏振分布具有围绕所述光学系统轴的4折对称，并且其中所述组的所述至少一个双折射元件的所述非球面具有两个镜面对称轴。

27.根据权利要求24的光学系统，其特征在于造成光束截面上的偏振分布扰动的所述第四光学元件(143，642，942)包括在193nm的工作波长处提供至少10nm/cm的双折射幅度的立方晶体材料。

28.根据权利要求24的光学系统，其特征在于所述第四光学元件(143，642，942)是(100)-立方晶体-透镜或(111)-立方晶体-透镜。

29.根据权利要求24的光学系统，其特征在于所述第四光学元件(143，642，942)由包括下述的组中选择的材料制成：尖晶石和石榴石。

30.根据权利要求24的光学系统，其特征在于所述第四光学元件(942)包括嵌入在第二透镜部件中的第一透镜部件，其中所述第二透镜部件由光学各向同性材料制成。

31.根据权利要求24的光学系统，其特征在于所述第四光学元件(942)包括嵌入在第二透镜部件中的第一透镜部件，其中所述第二透镜部件由熔凝硅石(SiO₂)制成。

32.根据权利要求30的光学系统，其中所述第一透镜部件由在193nm的工作波长处提供至少为10nm/cm的延迟的晶体材料制成。

33.根据权利要求30的光学系统，其特征在于所述第一透镜部件由在193nm的工作波长处具有大于1.7的折射率的晶体材料制成。

34.根据权利要求32的光学系统，其特征在于所述第一透镜部件的所述晶体材料是光学单轴材料。

35.根据权利要求34的光学系统，其特征在于所述光学单轴材料从包括下述的组中选择：氟化镁(MgF₂)、氟化镧(LaF₃)、蓝宝石(Al₂O₃)和结晶石英(SiO₂)。

36.根据权利要求32的光学系统，其特征在于所述第一透镜部件的所述晶体材料是立方晶体材料。

37.根据权利要求36的光学系统，其特征在于所述第一透镜部件的所述晶体材料由包括下述的组中选出：尖晶石和石榴石。

38.根据权利要求30的光学系统，其特征在于所述第二透镜部件是弯月透镜，并且所述第一透镜部件设置在所述弯月透镜的凹面光出射侧以连同所述第二透镜部件一起形成基本上平凸的透镜。

39.根据权利1至3要求中的任一项的光学系统，其特征在于所述非球面中的至少一个设置为至少接近所述光学系统的光瞳面。

40.根据权利要求39的光学系统，其特征在于所述光瞳面是沿着所述光学系统的光传播方向的第一光瞳面。

41.根据权利要求1至3中的任一项的光学系统，其特征在于所述双折射元件中的至少两个之间的间隙至少部分地被填充有液体，该液体的折射率与所述两个双折射元件的折射率的差不大于所述两个双折射元件的折射率的30％。

42.根据权利要求1至3中的任一项的光学系统，其特征在于所述双折射元件中的至少两个之间的间隙至少部分地被填充有液体，该液体的折射率与所述两个双折射元件的折射率的差不大于所述两个双折射元件的折射率的20％。

43.根据权利要求1至3中的任一项的光学系统，其特征在于所述双折射元件中的至少两个之间的间隙至少部分地被填充有液体，该液体的折射率与所述两个双折射元件的折射率的差不大于所述两个双折射元件的折射率的10％。

44.根据权利要求41的光学系统，其特征在于所述双折射元件由氟化镁(MgF₂)制成，其中所述双折射元件中的至少两个之间的间隙至少部分地被填充有水(H₂O)。

45.根据权利要求1至3中的任一项的光学系统，其特征在于其分别包括所述元件组中的至少两个元件组。

46.根据权利要求1至3中的任一项的光学系统，其特征在于其分别包括所述元件组中的至少三个元件组。

47.根据权利要求1至3中的任一项的光学系统，其特征在于所述元件组设置在所述光学系统的光瞳面中。

48.根据权利要求1至3中的任一项的光学系统，其特征在于所述元件组设置在满足关系式

的位置处，且D₁是在所述位置处的光束直径，D₂是在所述位置处的总的光学所用的直径。

49.根据权利要求1至3中的任一项的光学系统，其特征在于其包括至少两个元件组，其都设置在满足关系式

的位置处，且D₁是在相应的位置处的光束直径，是在相应的位置处的总的光学所用的直径。

50.一种光学系统，其是微光刻曝光系统的照明系统或投影透镜，所述光学系统具有至少一个元件组，其中所述元件组包括：

第一双折射元件，其具有第一非球面及其光学晶轴的第一取向；

第二双折射元件，其具有第二非球面及其光学晶轴的第二取向；以及

第三双折射元件，其具有第三非球面及其光学晶轴的第三取向；

其中，所述第一、第二、第三双折射元件由光学单轴材料制成，并且，所述第一、第二和第三取向彼此不同。

51.微光刻投影透镜，其包括根据权利要求24的至少一种光学系统，其特征在于所述第四光学元件是最接近所述微光刻投影透镜的像平面的三个元件之一。

52.微光刻投影透镜，其包括根据权利要求24的至少一种光学系统，其特征在于所述第四光学元件是所述微光刻投影透镜的最后一个元件。

53.照明系统，其被用作微光刻投影曝光装置的照明系统，包括用于提供预定偏振分布的根据权利要求1至50中的任一项的至少一种光学系统。

54.根据权利要求53的照明系统，其中所述预定偏振分布是切向偏振分布。

55.根据权利要求53或54的照明系统，其中所述元件组的所述双折射元件是可交换的，用于改变所述预定偏振分布。

56.一种微光刻投影曝光装置，包括照明系统和投影透镜，其中所述照明系统和/或所述投影透镜是根据权利要求1至50中的任一项的光学系统。

57.根据权利要求1至50中的任一项的光学系统对于微光刻投影曝光的使用。

58.微光刻构造衬底的方法，包括用光照射掩模并且将所述掩模的像投射到所述衬底上的步骤，其中用光照射掩模的所述步骤和/或将所述掩模的像投射到所述衬底上的所述步骤利用根据权利要求1至50中的任一项的光学系统。

59.一种微结构器件，其特征在于它是根据权利要求58的方法制造的。