マイクロフォーカス光学系設計法の研究

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10650034
• Research Institution: TOHOKU UNIVERSITY
• Principal Investigator: 波岡 武 東北大学, 名誉教授 (90015743)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小池 雅人 日本原子力研究所, 関西研究所, 主任研究員 ; 木下 博雄 姫路工業大学, 高度産業科学技術研究所, 教授 (50285334) ; 柳原 美広 東北大学, 科学計測研究所, 助教授 (40174552) ; 増井 新 住友重機械工業株式会社, 総合技術研究所, 研究員
• Keywords: マイクロフォーカス / 2素子光学系 / シュバルツシルト光学系 / テレセントリック光学系 / 光線追跡 / 収差解析 / スポットダイアグラム / EUVL

Research Abstract

前年度に確立した2素子光学系の3次収差理論を基に、漸化式を導大することで多素子光学系への拡張が可能なことを示すとともに、3次元の広がりを持つ光源と鏡軸の傾き・鏡の曲率中心間距離がゼロでない2枚の楕円面鏡からなるシュバルツシルト光学系の収差曲線が算出できる3次収差の解析的表式を確立した。また、拡大率が50倍、開口数が0.25で物点と像点間の距離が約1mのシュバルツシルト光学系を対象に、光線追跡により空間分解能に及ぼす光軸合わせ誤差と凹面・凸面鏡の曲率中心間距離の影響を検討し、光学系の配置パラメーターの最適化を行った。曲率中心間距離を0.69mmとすることで、中心軸上で30nmの高い空間分解能が得られる可能性を示した。この結果は2素子光学系の理論で得られる結果とも良く一致した。マイクロフォーカス系で重要な約1〜2keV領域用の不等間隔溝平面回折格子分光器の設計理論を開発した。この分光器の波長走査は回折格子をその中心での垂線の回りに回転させて行われる。また、スカラー理論を用いてラミナー型回折格子の溝深さ・山と谷の幅比の最適化法を確立した。前年度に行った軟X線リソグラフィ用3枚非球面鏡からなるテレセントリック光学系の設計と鏡軸合せ法に基づき、極端紫外線露光装置の光学系の製作・組立・調整を行った。組立てた光学系からの出射光波面をフィゾー干渉計で計測し、得られた波面収差値から光線追跡プログラムにより軸変位調整量を求め、それを繰返しフィードバックすることで3nmRMS以下の高精度の鏡軸合せが実現できた。放射光を使ってこの光学系の性能確認実験を行い、56mm回折限界性能を得た。

Research Products

• [Publications] M.Toyoda: "A soft-x-ray imaging microscope with a multilayer-coated Schwarzschild objective"Jpn.J.Appl.Phys.. (in press9. (2000)
• [Publications] 小池雅人: "軟X線平面結像不等間隔溝ホログラフィック回折格子の製作と評価"JAERI-Conf.. 8発表予定). (2000)
• [Publications] 柳原美広: "軟X線発光による界面の研究"第五回X線結像光学シンポジウム予稿集. 22-23 (1999)
• [Publications] 増井 新: "軟X線分光光学系の収差"第五回X線結像光学シンポジウム予稿集. 56-57 (1999)
• [Publications] Y.Li: "EUVL optical design for below 50nm feature size"第五回X線結像光学シンポジウム予稿集. 101-102 (1999)
• [Publications] 新部正人: "極端紫外光リソグラフィ用反射型マスクの評価"第五回X線結像光学シンポジウム予稿集. 103-104 (1999)
• [Publications] 小池雅人: "軟X線フラットフイールドホログラフイックラミナー回折格子"第五回X線結像光学シンポジウム予稿集. 105-106 (1999)
• [Publications] 増井 新: "Plane symmetryを持つ2枚反射光学系の収差解析とその応用"第五回X線結像光学シンポジウム予稿集. 107-108 (1999)
• [Publications] N.Miyata: "Buried interfaces in Mo/Si multilayers studied by soft-X-ray emission spectroscopy"Jpn.J.Appl.Phys.. 38,10. 6476-6478 (1999)
• [Publications] S.Masui: "Geometric aberration theory of double-element optical systems"J.Opt. Soc. Am.. A16,9. 2253-2268 (1999)
• [Publications] H.Kinoshita: "Development of 3-aspherical mirror optics for extreme ultraviolet lithography"Proc.9th Int Conf.on Production Engineering. 9-18 (1999)
• [Publications] S.Irie: ""Development for the alignment procedure of three-aspherical-mirror optics"Proc.9th Int Conf.on Production Engineering. 67-72 (1999)
• [Publications] H.Kinoshita: "Progress in development of 3-aspherical mirror optics for EUVL,"Proc.SPIE. 3767. 164-171 (1999)
• [Publications] T.Yamazaki: "Comparison of mechanically ruled versus holographically varied-spacing gratings for a soft X-ray flat field spectrograph"Appl.Opt.. 38,7. 4001-4003 (1999)
• [Publications] M.Koike: "Design of holographic gratings recorded with aspheric wave-front recording optics for soft X-ray flat field spectrographs"J.Electron Spectrosc.and Relat.Phenom.. 101/103. 913-918 (1999)
• [Publications] S.Masui: "Aberration theory and design method of double-element optical systems"Proc.SPIE. 3737. 498-508 (1999)
• [Publications] 小池雅人: "光学技術ハンドプツク第2版(分担章節:「分散素子」)"朝倉書店. (2000)
• [Publications] 波岡 武: "波岡武・山下広順共編:「X線結像光学」 (分担章節:§2.X線とは、pp.7-16;§4.1.4.X線光学のための幾何光学,pp.61-69)"培風館. 309 (1999)
• [Publications] 木下博雄: "波岡武・山下広順共編:「X線結像光学」(分担章節:§5.6.縮小投影露光光学系、pp.148-153)"培風館. 309 (1999)
• [Publications] 柳原美広: "波岡武・山下広順共編:「X線結像光学」(分担章節:§4.2.2.表面粗さの効果,pp-73-74;§8-3.レーザープラズマX線による評価,pp.261-265;付録1.軟X線領域における薄膜の光学定数の決定法,pp.296-299)"培風館. 309 (1999)
• [Publications] 木下博雄: "光技術動向調査報告書XV(分担章節:§5.4.3.EUVリソグラフィ技術と光源,pp.371-374)"光産業技術振興協会. 513 (1999)