Ахроматизированные дифракционно-рефракционные объективы EUV-диапазона

Грейсух Г.И., Ежов Е.Г., Левин И.А., Степанов С.А.

Аннотация:
Приведена дисперсионная модель оптического материала, позволяющая использовать хорошо зарекомендовавшие себя программные продукты расчёта оптических систем в EUV-диапазоне. Рассчитаны и исследованы фотолитографические дифракционно-рефракционные объективы, ахроматизация которых достигается с помощью дифракционно-рефракционного корректора, включающего рефракционную линзу Френеля. Показано, что  такие объективы по совокупности основных характеристик являются конкурентоспособными по отношению к зеркальным объективам, которые ещё совсем недавно в EUV-диапазоне считались безальтернативными.

Abstract:
The dispersing model of the optical material allowing to use in EUV-range well-known optical design programs is presented. Diffractive-refractive photolithographic objectives achromatized by diffractive-refractive corrector including Fresnel lens are designed. It is shown, that such objectives in an EUV-range are capable  to compete with mirror objectives which were considered earlier as the uncontested.

Ключевые слова :
экстремальное ультрафиолетовое излучение, дифракционная линза, рефракционная линза Френеля, дисперсия, ахроматизация, вторичный спектр, дифракционно-рефракционный объектив, конфокальность, телецентричность, нанолитография.

Key words:
extreme ultraviolet, diffractive lens, refractive Fresnel lens, dispersion, achromatization, secondary spectrum, diffractive-refractive objective, confocal objective, telecentricity, nanolithography

Литература:

  1. Bruning, J.H. Optical lithography: 40 years and holding / J.H. Bruning // Proceedings SPIE. – 2007. – Vol. 6520. – P.652004-1-652004-13.
  2. Ulrich, W. Trends in Optical Design of Projection Lens for UV and EUV Lithography / W. Ulrich, S. Beiersdoerfer, H.J. Mann // Proceedings SPIE. – 2000. – Vol. 4146. – Р. 13-24.
  3. Гапонов, С.В. Литография на длине волны 13 нм / С.В. Гапонов // Вестник Российской академии наук. – 2003. – Т. 73, № 5. – С. 392-395.
  4. Hudyma, R. An Overview of Optical Systems for 30 nm Resolution Lithography at EUV Wavelengths / R. Hudyma // Proceedings of SPIE – 2002. – Vol. 4832 – P.137-148.
  5. Bakshi, V. EUV Lithography / V. Bakshi – Bellingham: SPIE Press, 2009. – 674 p.
  6. Erko, А. Modern Developments in X-Ray and Neutron Optics / A. Erko – Berlin; Heidelberg; New York; Springer, 2008. – 533 р.
  7. Грейсух, Г. И. Сравнительный анализ хроматизма дифракционных и рефракционных линз / Г.И. Грейсух, Е.Г. Ежов, С.А. Степанов // Компьютерная оптика. – 2005. – № 28. – С. 60-65. – ISSN 0134-2452.
  8. Wang, Y. Achromatic Fresnel optics for wideband extreme-ultraviolete and X-ray imaging / Y. Wang, W. Yun, C. Jacobsen // Nature. – 2003. – Vol. 424. – P.50-53.
  9. Skinner, G.K. Design and imaging performance of achromatic diffractive-refractive x-ray and gamma-ray Fresnel lenses / G.K. Skinner // Applied Optics. – 2004. – Vol. 43(25) – P. 4845-4853.
  10. Пат. US2005/0168820A1 США. Achromatic Fresnel optics for ultraviolet and x-ray radiation / W. Yun, Y. Wang; заявитель и патентообладатель XRADIA, Inc., Concord, USA; опубл. 04.08.2005.
  11. Umbach, M. Achromatic X-ray focusing using diffractive and refractive elements / M. Umbach, V. Nazmov, M. Simon, A. Last, V. Saile // Proceedings of SPIE. – 2008. – Vol. 7100. – P.71001U-1−71001U-7.
  12. Мишетт, А. Оптика мягкого рентгеновского излучения / А. Мишетт. – М.: Мир, 1989 – 352 с.
  13. Виноградов, А.В. Зеркальная рентгеновская оптика / А. В. Виноградов – Л.: Машиностроение, 1989. – 463 с.
  14. X-Ray Properties of the Elements [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://henke.lbl.gov/cgi-bin/pert_cgi.pl
  15. Henke, B. L. X-ray interactions: photoabsorption, scattering, transmission, and reflection at E=50-30000 eV, Z=1-92 / B. L. Henke, E. M. Gullikson, J. C. Davis // Atomic Data and Nuclear Data Tables. – 1993 – Vol. 54(2). – P. 181-342.
  16. ZEMAX: software for optical system design [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.zemax.com
  17. Бобров, С.Т. Оптика дифракционных элементов и систем / С.Т. Бобров, Г.И. Грейсух, Ю.Г. Туркевич. – Л.: Машиностроение, 1986. – 223 с.
  18. Greisukh, G.I. Optics of diffractive and gradient-index elements and systems / G.I. Greisukh, S.T. Bobrov, S.A. Stepanov // Bellingham: SPIE Press. - 1997. – 414 p.
  19. X-ray optics [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.x-ray-optics.com
  20. Борн, М. Основы оптики / М. Борн, Э. Вольф. – М.: Наука, 1973. – 720 с. (M. Born Principles of Optics, 5th ed. Pergamon Press. N.Y., 1975.)
  21. Greisukh, G.I. Design of achromatic and apochromatic plastic microobjectives / G. I. Greisukh, E. G. Ezhov, I. A. Levin, S. A. Stepanov // Applied Optics. – 2010. – Vol. 49(23). – P. 4379–4384.
  22. Пат. US2008/0094694A1 США. Fabrication methods for micro compoundd optics / W. Yun, Y. Wang, M. Feser, A. Lyon; заявитель и патентообладатель XRADIA, Inc., Concord, USA; опубл. 24.04.2008.

References:

  1. Bruning, J.H. Optical lithography: 40 years and holding // Proceedings SPIE. – 2007. – Vol. 6520. – P.652004-1-652004-13.
  2. Ulrich, W. Trends in Optical Design of Projection Lens for UV and EUV Lithography / W. Ulrich, S. Beiersdoerfer, H.J. Mann // Proceedings SPIE. – 2000. – Vol. 4146. – Р. 13-24.
  3. Gaponov, S.V. Lithography at a wavelength of 13 nm / S. Gaponov // Herald of the Academy of Sciences. – 2003. – Vol. 73(5). – P. 392-395. – (in Russian)
  4. Hudyma, R. An Overview of Optical Systems for 30 nm Resolution Lithography at EUV Wavelengths / R. Hudyma // Proceedings of SPIE. – 2002. – Vol. 4832 – P.137-148.
  5. Bakshi, V. EUV Lithography / V. Bakshi. – Bellingham: SPIE Press, 2009. – 674 p.
  6. Erko, А. Modern Developments in X-Ray and Neutron Optics / A. Erko. – Berlin; Heidelberg; New York; Springer, 2008. – 533 р.
  7. Greisukh, G.I. Comparative analysis of chromatism diffractive and refractive lens / G.I. Greisukh, E.G. Ezhov, S.A. Stepanov // Computer optics. – 2005. – Vol. 28. – P. 60-65. – (in Russian)
  8. Wang, Y. Achromatic Fresnel optics for wideband extreme-ultraviolete and X-ray imaging / Y. Wang, W. Yun, C. Jacobsen // Nature. – 2003. – Vol. 424. – P.50-53.
  9. Skinner, G.K. Design and imaging performance of achromatic diffractive-refractive x-ray and gamma-ray Fresnel lenses / G.K. Skinner // Applied Optics. – 2004. – Vol. 43(25) – P. 4845-4853.
  10. Pat. US2005/0168820A1 Achromatic Fresnel optics for ultraviolet and x-ray radiation / W. Yun, Y. Wang; assignee: XRADIA, Inc., Concord, USA; date of patent 04.08.2005.
  11. Umbach, M. Achromatic X-ray focusing using diffractive and refractive elements / M. Umbach, V. Nazmov, M. Simon, A. Last, V. Saile // Proceedings of SPIE. – 2008. – Vol. 7100. – P.71001U-1−71001U-7.
  12. Mishett, A. Soft X-ray Optics / A. Mishett. – Moscow: Mir, 1989 – P.352. – (in Russian).
  13. Vinogradov, A.V Mirror X-ray optics / A.V Vinogradov – Leningrad: Mashinostroenie, 1989. – P. 463. – (in Russian)
  14.  X-Ray Properties of the Elements [Electronic resource]. – Access mode: http://henke.lbl.gov/cgi-bin/pert_cgi.pl
  15. Henke, B. L. X-ray interactions: photoabsorption, scattering, transmission, and reflection at E=50-30000 eV, Z=1-92 / B. L. Henke, E. M. Gullikson, J. C. Davis // Atomic Data and Nuclear Data Tables. – 1993. – Vol. 54(2). – P. 181-342.
  16. ZEMAX: software for optical system design [Electronic resource]. – Access mode: http://www.zemax.com
  17. Bobrov, S.T. Optics of diffractive elements and systems / S.T. Bobrov, G.I. Greisukh, Yu.G. Turkevich. – Leningrad: Mashinostroenie, 1986. – 223 p. – (in Russian).
  18. Greisukh, G.I. Optics of diffractive and gradient-index elements and systems / G.I. Greisukh, S.T. Bobrov, S.A. Stepanov // Bellingham: SPIE Press, 1997. – 414 p.
  19. X-ray optics [Electronic resource]. – Access mode: http://www.x-ray-optics.com
  20. Born, M. Principles of Optics, 5th ed / M. Born, E. Wolf – N.Y.: Pergamon Press, 1975. – 808 p.
  21. Greisukh, G.I. Design of achromatic and apochromatic plastic microobjectives / G. I. Greisukh, E. G. Ezhov, I. A. Levin, S. A. Stepanov // Applied Optics. – 2010. – Vol. 49(23). – P. 4379–4384.
  22. Pat. US2008/0094694A1 Fabrication methods for micro compoundd optics / W. Yun, Y. Wang, M. Feser, A. Lyon; assignee XRADIA, Inc., Concord, USA; date of patent 24.04.2008.

© 2009, ИСОИ РАН
Россия, 443001, Самара, ул. Молодогвардейская, 151; электронная почта: ko@smr.ru ; тел: +7 (846) 332-56-22, факс: +7 (846) 332-56-20