Монохроматический объектив десятикратного увеличения

О П И С А Н И, Е о 1995053-.:.И ЗОБУЕТЕ Н ИЯК АВТОРСКОИУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сфев СфпетсппвСфараппстпчаоехРпащбппи(53) УД К б 21.375. .8:722.99 (088.8) Дата опублпиованпя описания 07.02.83) Запвптел некий инженерно-строительный инсти ХРОМАТИЧБСКИЙ ОБЪЕКТИВ ДЕСЯ УВЕЛИЧЕНИЯТН тп Изобретение отназтся к дифракционной;оптике и может быть использовано Йы пост роения десятикратного уменьшенного или увеличенного изображении в монохроматичжком свете, например, в фоталитографичес .5 ком оборудовании, используемом для изготовления полупроводниковых приборов и интегральных схем..Известны объективы, .содержащие несколько стеклянных вниз, йспользуемые для проекннонной фотолитографии Щ.Недостатком известных объективов явля-ется их сложность, высокая стоимость, громоэкость и. значительвый вес. Кроме того, известные рефракциоииые. ипи стеклянные объективы имеют излщпнеширокую полосу - пропускания излучения в оптическом диапа зоне, что совершенно не оправдано прп ис- лольэовании их в, монохроматпческом свете, а также существенную дпя ьщоголинзовыхЭ 1 объективов энергоемкость. В частности, под э м недостатком имеется ввиду то, что при использовании таких объективов дпя ,инфракрасного импульсного монохроматпчеакого излучения болыпой мощности (м 10 Вт и выше) из-за переотражений, возникающих между линзами внутри объектива происходит недопустимый разогрев оптических элементов и кожуха, в результате чего такие обьекти. вы быстро выходят иэ строя.Известен также монохроматический объектив десятикратного увеличения, содержащий .дифракционную линзу и апертурную диафраг. му, расположепнув в .плоскости дифраклдонной линзы. Этот объектив имеет малый вес и габариты.Путем выбор соответствующих расстоя. иий от источников записи н восстановления до плоскости голографической линзы можно обеспечить необходимый коэффициент увелнчащя. В случае, если восстановление изображения. происходит излучением той же дли.ны волны, что и прн записи н иэ той же точки, нлн с измененной двиной волны, но при этом н соответственным образом изме. пенным расстоянием до источника восстановления по отвщющв .к.источнику записи,3 995053 то объектив не будет обладать днсторсией в третьем порядке 2.Недостатком объектива является малое полезное поле, Под полезным полем понимается поле, в пределах которого изображение близко к дифракцнонно-ограниченному, т.е. к изображению, которое мог бы сформировать идеальньщ безаберрационный обьектив.УТак при фокусном расстоянии Е24 мм 0 и апертуре А = 0,09, обеспечивающей на длине волны Д = 441,6 мм разрешение 3 мкм и коэффнциентное увеличение Ч -10, диаметр полезного поля изображения состав ляет лишь 0,6 мм, Соответственно при 35 А = 0,18 и разрешении 1,5 мкм - 0,08 мм дисторсия в обоих случаях была не хуже 0,01%.Объектив со столь малым полезнымполем изображения для решения технологических . 20 задач производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем не применим без специальной дорогостоящей механической сканирующей аппаратуры. Действительно, дпя проекционной фотолитографии, например,необ 25 ходимо иметь полезное поле изображения,со, измеримое с модулем фотошаблона, диаметр которого порядка 4 - 8 мм.Целью изобретения является расширение полезного поля изображения с одновремен- Зп ным сохранением отсутствия дисторсни в иэображении.Поставленная цель достигается тем, что в монохроматический объектив десятикратного 2 3 54,183 86,863 247,696 0,0049197,556 .1,536 74,299 2,088 0,00582,637 . -4,279 В 0,3696 7,361 1,683 0,7 0,608 На чертежике представлена оптическая схема монохроматического объектива.Зф Объектив содержит первую 1, вторую 2и третью 3 дифракционные линзы, предметную плоскость 4, плоскость изображения 5 и апертурную диафрагму 6. И Пусть фокусное расстояние всего объекти ва Е24 мм и пусть частоты микрострук.туры дифракционных. линз 1, 2 и 3 удовлетворяют условиям (1) - 3) соответственно,Частота колец микроструктуры дифракци. онных линз является конструктивным пара метром и может задаваться в качестве исходной величины в математическое обеспечение устроиства синтеза или рисовки колец,. Математическим обеспечением таких устройств выражения для Е Е и.преобразуется в другоесоотношение и иа исполнительный элемент выдается сигнал, обеспечивающий задание текущего радиуса дифракцнонной линзы пропорционально его номеру,4увеличения, содержащий дифракционную линзу апертурную диафрагму расположенную вплоскости дифракцнонной линзы, предметную .плоскость и плоскость изображения введенывторая и третья днфракционные линзы, частоты колец дифракционной микроструктурысоответственно первой, второй и третьейлинз выражаются соотношениямийфф)ф+(мл, )ф.ир, ю" ж,И)г = в )+в ю) фв юн уфЕ = ФфС-ЙСМ +СМ+С 1 А1,3)при этом первая линза отстоит от предметной плоскости на расстоянии:равном З.тЕ,вторая линза от первой - на ЙЕ, третьялинза от второй - на ЭЗЕ, а от плоскос.тн изображения - на Х Е, а апертурнаядиафрагма расположена в плоскости второйлинзы; где 9: Р(р; Г - фокусное расстояние объектива; р - текущее значение радиуса в плоскости линз; Л - длина волны источника мойохроматического света;А, В, С,- коэффициенты;КоэфФициенты Я,1, 6,1, С.,Р;,= 1-4,даются таблицей с допуском, вариации впределах которого каждого коэффициентане должно изменять Йк, К = +3, более чем на 10%,5 9950Выполнив профиль штриха многоступенчатым, можно получить дифракциоиные линзы с днфракцнонной . эффективностью порядка 80 - 90% и всего объектива в целом около 50%. Под дифракционной эффективностью по-нимается отношения интенсивности света диафрагнроваиного в полезньш порядок, т.е. порядок участвующий в формировании полезного изображения, к общей интенсивности падающего света. Результаты Расчета показы веют, что для выбранного фокусного рассто-. яния 24 мм. и коэффициента увеличения М .10 на длине волны М 441,6 нм и разрешении 1,5 мкм полезное поле изображения объектива составило в диаметре 8 мм.5 При этом днсторсия изображения не превышала 0,005% .(0,2 мкм).Монохроматическйй объектив технологичен Для изготовления его компонентов можно использовать стандартное фотолитографическое эо оборудование, Сам объектив обладает малым весом, компактен, прост в эксплуатации, а кроме того, обладает юлой энергоемкостью, Предложенный обьектив может использоваться для построения как увеличенного, так и Эз уменьшенйого десятикратного изображения -в: монохроматическом свете. 30 . Монохроматический объектив десятикратно- . го увеличения; содержащий дифракцнонную линзу, апертурную . диафрагму, расположенную в плоскости дифракционной линзы, предметную плоскость и плоскость изображения,35 о т л. и ч а ю щ и й с я . тем, что, с целью расширения полезного поля изображеоставитель В, Андреевхред С. Мйгуиова Корректор/И. Шулла. Шандор аэ 638(32 Тираж 5ВНИИПИ Государствепо делам изобрете113035, Москва, Ж09 Подпииного комитета СССРний и открытий, Раушская наб д. 4/5 ал ППП "Патент", г. Ужго ул. ая Формула изобретения 53 6ния с одновременным сохранением отсутсг.вия днсторсии, в него введены вторая и третья дифракцнонные линзы, частоты колец днфракцнонной микроструктуры сЮответстзенно первой, второй и третьей линз выражаются соотношениями ЕГ- ЭЬМ ЭВУ В,У 84 У А при этом первая линза.отстойт от предметной плоскости на расстоянии, равном Э.16,вторая линза от первой - на 3)Г, третьялинза от второй - на Э 31, а от плоское.тн изображения - на 24 Р, а апертурная,диафрагма расположена в плоскости вторайлинзы, где 3: Цр 1 Е - фокусное расстояниеобъектива; о - .текущее. значение радиусав плоскости линз; Л - длина волны ис-точника монохроматического света; Я, В, С,Дкоэффициенты.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Грамматии А, Н. ".Обьективы для проекционной фотолитографии" Оптико-мехаии.ческая промышленность. Юф 11, 1976, с. 60.2, Власов Н. Г., Мосякин Ю. С. и Скроц-кий Г. В. "Фокусирующие свойства голограммсходящихся пучков", "Квантовая электроника".Мф 7, 1972, с, 14.: (прототип),