Двухлинзовый монохроматический объектив

Двухлинзовый монохроматический объектив

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ДВУХЛИНЗОВЫЙ МОНОХРОМАТИЧЕСКИЙ ОБЪЕКТИВ, содержащий дифракционные линзы и апертурную диафрагму , расположенную в плоскости первой дифракционной линзы, отличающийся тем, что, с целью устранения дисторсии и расширения полезного поля изображения, первая дифракционная линза выполнена с положительной оптической силой, при этом час1 тоты колец дифракционных линз f, и 1 вы ражаются соотнощениями f f 1 + 93,68 (F/) +7,852 (F/),265(F/)- -0,22 (Р/§)) fi 1 +0,325(F/) +2,73{Fl f i + 2,199(F/j) ) 4,96 (Fl§ ) где fj - частоты дифракционных колец соответственно первой и второй дифракционных линз; F - фокусное расстояние объектива; § - текущий радиус плоскости линз; Л - длина волны источника моI нохроматического света, причем вторая дифракционная линза помещена на расстоянии (Л равном l,151FoT первой дифракционной линзы ,- предметная плоскость отстоит от первой дифракционной линзы на расстоянии 9,679F, а плоскость изображения - на 0,57FoT второй дифракционной линзы. А. 1 GO 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1103180

З(Я1 G 02 В 532

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ФФ»»

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3223872/18-25 (22) 23. 12.80 (46) 15.07.84. Бюл. ¹ 26 (72) Г. И. Грейсух и В. Г. Шитов (71) Пензенский инженерно-строительный институт (53) 772.99 (088.8 ) (56) 1. Власов Н. Г. и др. Фокусирующие свойства голограмм сходящихся пучков.— (Квантовая электроника», 1972, № 7, с. 14.

2. Грейсух Г. И. и др. Компенсация аберраций осевой голографической линзы с вынесенным входным зрачком. — «Ж. технической физики», 1979, № 5, с. 1032—

1034 (прототип). (54) (57) ДВУХЛИНЗОВЫЙ МОНОХРОМАТИЧЕСКИИ ОБЪЕКТИВ, содержащий дифракционные линзы и апертурную диафрагму, расположенную в плоскости первой дифракционной линзы, отличающийся тем, что, с целью устранения дисторсии и расширения полезного поля изображения, первая дифракционная линза выполнена с положительной оптической силой, при этом час1 таты колец дифракционных линз t, и 1 вь( ража ются соотношениями ((1+ 9368 (Fig! (+ (! + 7,852 (> (() ) — 0265(F() — 022 (9)у ) 11/(fg = (1 + 0,325(F/ ) ) — (1 + 2,73(F/q(j

+ 2,199(F)1I ) — 4,96(Fig ) «/1 где f» и fz — частоты дифракционных колец соответственно первой и второй дифракционных линз; F — фокусное расстояние объектива; Я вЂ” текущий радиус плоскости линз; Я вЂ” длина волны источника монохроматического света, причем вторая диф- Е ракционная линза помещена на расстоянии,р равном 1,151Рот первой дифракционной лин- фф зы; предметная плоскость отстоит от первой 1( дифракционной линзы на расстоянии 9,679F, а плоскость изображения — на 0,57Рот второй дифракционной линзы.

О999

1103180 ражения), которое обусловлено отсутствием в формируемом им изображении трех аберраций третьего порядка: сферической, комы и астигм атизма.

Целью изобретения является устранение дисторсии и расширение полезного поля изображения.

Поставленная цель достигается тем, что в двухлинзовом монохроматическом объективе, содержащем дифракционные линзы и апертурную диафрагму, расположенную в плоскости первой дифракционной линзы, пер50

Изобретение относится к голографической или дифракционной оптике и может быть использовано для настроения десятикратного уменьшенного монохроматического изображения, например, в фотолитографическом оборудовании, используемом для изготовления полупроводниковых приборов и интегральных схем.

Известен голограммный одноэлементный объектив. В этом объективе апертурная диафрагма помещена в плоскости дифракционной или голографической линзы. Этот объектив имеет малый вес и габариты и предназначен для работы в монохроматическом свете. Путем выбора соответствующих расстояний от источников записи и восстановления до плоскости голографической линзы можно обеспечить необходимый коэффициент увеличения формируемого изображения (1).

Недостатком известного монохроматического объектива является малое полезное поле. Под полезным полем изображения понимается поле, в пределах которого изображение близко к дифракционно ограниченному, ". е. к изображению, которое мог бы сформировать идеальный безаберрационный объектив. Так, при фокусном расстоянии

F = 24 мм и апертуре А = 0,09, обеспечивающей на длине волны Я. = 441,6 нм разрешение 3 мкм и коэффициенте увеличения

V= 0,1, диаметр полезного поля изображения составляет лишь 0,6 мм, соответственно при

А = 0,18 и разрешение 1,5 мкм — 0,08. з{)

Объектив со столь малым полезным полем изображения для решения технологических задач производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем неприменим. Для проекционной фотолитографии необходимо иметь полезное поле изображе- 35 ния, соизмеримое с модулем фотошаблона, диаметр которого порядка 4 — 8 мм.

Наиболее близким к предлагаемому является двухлинзовый монохроматический объектив, содержащий дифракционные линзы и апертурную диафрагму, расположенную в плоскости первой дифракционной линзы (2).

В этом объективе одна дифракционная линза имеет нулевую оптическую силу, а другая — положительную оптическую силу. 45

Объектив имеет такое качество изображения (в частности качество полезного поля изобвая дифракционная линза выполнена с положительной оптической силой, при этом частоты колец дифракционных линз f, выражаются соотношениями ((1 + 93 68(F/g ) г) г +- (1 +- 7,852 (F((6 (— 0,265(F/ ) — 0,22 (P/g} 1/г {(}

f = ((1 + 6625(Р/(г((" — ((-(275 {F y) (г

+ 2,199 (F/у) — 4,96 (F/ )) (/Я. (2) где 9 — текущий радиус плоскости линз;

F —; Я— рабочая длина волны источника монохроматического света, причем вторая дифракционная линза помещена на расстоянии, равном 1,151 F от первой дифракционной линзы, предметная плоскость отстоит от первой дифракционной линзы на расстоянии 9,679Г а плоскость изображения — на 0,57F от второй дифракционной линзы.

На чертеже представлена оптическая схема двухлинзового монохроматического объектива.

На схеме обозначены предметная плоскость 1; апертурная диафрагма 2, первая и вторая дифракционная линзы 3 и 4 соответственно, плоскость изображения 5;

Предлагаемый двухлинзовый монохроматический объектив десятикратного уменьшения обеспечивает построение изображения с высоким разрешением и по большому полю. Благодаря введению положительной оптической силы первой линзы отсутствуют все аберрации третьего порядка, включая дисторсию. Кроме того, форма линз выбрана так, что эти линзы вносят сферические аберации пятого порядка Sg, кроме сферической аберрации третьего порядка. Это позволяет обеспечить компенсацию любой аберрации пятого порядка, например, (очень существенную), в данном случае кому 5-го порядка С5, подобрав Sg соответствующего значения (Sg=Cs).

Пример. Пусть необходимо иметь фокусное расстояние всего объектива F = 24 мм, и пусть частота дифракционных микроструктур дифракционных линз 3 и 4 удовлетворяет условиям (1) и (2) соответственно.

Выполнив профиль штриха многоступенчатым, можно получить дифракционные линзы с дифракционной эффективностью порядка 80 — 90% и обеспечить дифракционную эффективность объектива в целом на уровне 64 — 80%.

В таблице приведены результаты расчета методом хода лучей полезного поля изображения предлагаемого объектива, работающего с увеличением =-0,1 и имеющего фокусное расстояние F = 24 мм, для различных разрешений.

1103180

1,5

0,18

0,09

12,6

Составитель Е. Артамонова

Техред И. Верес Корректор И.Муска

Тираж 497 Подписное

Редактор Л. Авраменко

Заказ 4975/35

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Диаметр полезного поля изображения определяется по критерию Q 3 0,8.

Предлагаемый двухлинзовый монохроматический объектив десятикратного умень0,054

0,045 шения технологичен. Для изготовления его

25 компонентов можно использовать стандартное фотолитографическое оборудование. Изготовление такого объектива не требует специального стекла.