JPH0782117B2 - 反射型結像光学系 - Google Patents
反射型結像光学系Info
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- JPH0782117B2 JPH0782117B2 JP1044659A JP4465989A JPH0782117B2 JP H0782117 B2 JPH0782117 B2 JP H0782117B2 JP 1044659 A JP1044659 A JP 1044659A JP 4465989 A JP4465989 A JP 4465989A JP H0782117 B2 JPH0782117 B2 JP H0782117B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、Ｘ線波長域の光の結像に適する反射型結像光
学系に関する。
学系に関する。
Ｘ線波長領域の光の結像に適する光学系としては、第９
図に示すように中心部に開口を有する凹面鏡と凸面鏡と
を組合わせたシュヴァルツシルド型や、第10図に示すよ
うに回転双曲面と回転楕円面とを組合わせたウォルター
型のものが良く知られており、これらの他にも第11図
（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示すような３枚以上の鏡で構
成されるものがある（Appl.Opt.Vol.18No.24,4185（197
9）参照）。
図に示すように中心部に開口を有する凹面鏡と凸面鏡と
を組合わせたシュヴァルツシルド型や、第10図に示すよ
うに回転双曲面と回転楕円面とを組合わせたウォルター
型のものが良く知られており、これらの他にも第11図
（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示すような３枚以上の鏡で構
成されるものがある（Appl.Opt.Vol.18No.24,4185（197
9）参照）。
Ｘ線は、各種物質に対して、斜入射角がある角度より小
さい時全反射する。この角度を臨界角と呼び、物質固有
の光学定数と光線の波長によって決まるものである。光
線の斜入射角が臨界角より大きい時、Ｘ線領域の波長で
は反射率が急激に低下する。この場合、反射率を向上さ
せる手段として、多層膜を基板上に積層し、光の干渉を
利用するという考えが知られている。多層膜は、Ｘ線波
長領域の光に対して、光の入射角（反射面法線となす
角）に依存する分散性及び入射光の波長に依存する分散
性を有している。多層膜には、例えば第12図（ａ）に示
すように、２種類の物質A,Bで層対を形成して同じ厚さ
の周期で基板上に積層するものがある。この場合、各々
の物質A,Bの厚さd1，d2は、波長λの光が膜表面に対し
てある角度θ0で入射した時に反射率が最大となるよう
に、フレネルの漸化式（波岡 武 精密工学会誌52/11/
1986 p1843）によって最適化している。
さい時全反射する。この角度を臨界角と呼び、物質固有
の光学定数と光線の波長によって決まるものである。光
線の斜入射角が臨界角より大きい時、Ｘ線領域の波長で
は反射率が急激に低下する。この場合、反射率を向上さ
せる手段として、多層膜を基板上に積層し、光の干渉を
利用するという考えが知られている。多層膜は、Ｘ線波
長領域の光に対して、光の入射角（反射面法線となす
角）に依存する分散性及び入射光の波長に依存する分散
性を有している。多層膜には、例えば第12図（ａ）に示
すように、２種類の物質A,Bで層対を形成して同じ厚さ
の周期で基板上に積層するものがある。この場合、各々
の物質A,Bの厚さd1，d2は、波長λの光が膜表面に対し
てある角度θ0で入射した時に反射率が最大となるよう
に、フレネルの漸化式（波岡 武 精密工学会誌52/11/
1986 p1843）によって最適化している。
又この他に第12図（ｂ）に示すように各々の物質A,Bの
厚さd1，d2が一定でない非周期構造を持つ多層膜（波岡
武 科学研究費補助金研究成果報告書（1985））もあ
る。
厚さd1，d2が一定でない非周期構造を持つ多層膜（波岡
武 科学研究費補助金研究成果報告書（1985））もあ
る。
Ｘ線波長域の光の結像に反射型結像光学系を使用する場
合、必要な反射率を得るために、反射鏡面に多層膜を被
覆する必要がある。
合、必要な反射率を得るために、反射鏡面に多層膜を被
覆する必要がある。
第13図は多層膜で被覆された反射鏡から成る反射型結像
光学系の明るさを評価する際の座標軸及び各種の記号の
とり方を説明するための図である。図中にはシュヴァル
ツシルド光学系の凹面鏡と同様の反射面が示されてお
り、その光軸をｙ軸とし、物点Ｏを原点とし、xz面をｙ
軸に垂直にとっている。角θ，φを図のとようにとり、
物点Ｏから発する光線のうち結像光学系に入射し得るも
ののθの最下値，最小値を夫々θmax，θminとし、第ｊ
反射面への入射角をθｊとして、この結像光学系の像面
Ｉにおける明るさを、集光量αとして以下のように定義
する。
光学系の明るさを評価する際の座標軸及び各種の記号の
とり方を説明するための図である。図中にはシュヴァル
ツシルド光学系の凹面鏡と同様の反射面が示されてお
り、その光軸をｙ軸とし、物点Ｏを原点とし、xz面をｙ
軸に垂直にとっている。角θ，φを図のとようにとり、
物点Ｏから発する光線のうち結像光学系に入射し得るも
ののθの最下値，最小値を夫々θmax，θminとし、第ｊ
反射面への入射角をθｊとして、この結像光学系の像面
Ｉにおける明るさを、集光量αとして以下のように定義
する。
但し、Ie:物点Ｏから放射される光の、単位立体角当り
単位時間に通過するエネルギー強度 Rk：反射鏡第ｋ反射面での反射率 Ω：物点Ｏが光学系の有効開口に対して張る立体角 θ：物点Ｏを出射した光線が光軸（ｙ軸）となす角 φ：光軸に垂直にｘ軸,z軸をとった時の物点Ｏを通る光
線のxz面への投影像がｚ軸となす角 N:結像光学系に含まれる反射面の数 積分の範囲は、光が光学系の有効径を通る範囲（斜線
部）とする。
単位時間に通過するエネルギー強度 Rk：反射鏡第ｋ反射面での反射率 Ω：物点Ｏが光学系の有効開口に対して張る立体角 θ：物点Ｏを出射した光線が光軸（ｙ軸）となす角 φ：光軸に垂直にｘ軸,z軸をとった時の物点Ｏを通る光
線のxz面への投影像がｚ軸となす角 N:結像光学系に含まれる反射面の数 積分の範囲は、光が光学系の有効径を通る範囲（斜線
部）とする。
式（１）は、以下のように書くこともできる。
即ち、 ここで、θｊ＝θmin＋ｊ・Δθ、 Δφ＝２π/nφ、Δθ＝２π/nθ である。
前述のように、多層膜には波長分散性と入射角度分散性
がある。従って、それらを考慮して各反射面に被覆する
多層膜を設計しないと、各反射面で反射率が得られず、
像面上に必要な明るさ（上記集光量α）が確保できな
い。しかし、従来は各反射面に被覆する多層膜の最適化
設計は考えられていなかった。
がある。従って、それらを考慮して各反射面に被覆する
多層膜を設計しないと、各反射面で反射率が得られず、
像面上に必要な明るさ（上記集光量α）が確保できな
い。しかし、従来は各反射面に被覆する多層膜の最適化
設計は考えられていなかった。
本発明は、上記問題に鑑み、各反射面の反射効率を高め
て結像面で必要な明るさが得られるようにした反射型結
像光学系を提供することを目的としている。
て結像面で必要な明るさが得られるようにした反射型結
像光学系を提供することを目的としている。
本発明は、光軸を含む中心部に開口を有する凹面鏡と該
凹面鏡の開口部に対向して設けられた凸面鏡とからなる
反射型結像光学系において、前記凹面鏡と前記凸面鏡の
うち少なくとも一方の反射面が分光反射率特性の異なる
複数の輪帯領域により構成され、前記凸面鏡の反射面の
輪帯領域の数が前記凹面鏡の反射面の輪帯領域の数より
も多くなるようになされているものである。この場合、
前記各輪帯領域に所定の波長の光線が入射した際に最大
反射率を与える入射角が、該領域における光線の入射角
の最大値と最小値の間の値を有するように前記各輪帯領
域の分光反射率特性が選定することによりより好ましい
反射型結像光学系を得ることができる。
凹面鏡の開口部に対向して設けられた凸面鏡とからなる
反射型結像光学系において、前記凹面鏡と前記凸面鏡の
うち少なくとも一方の反射面が分光反射率特性の異なる
複数の輪帯領域により構成され、前記凸面鏡の反射面の
輪帯領域の数が前記凹面鏡の反射面の輪帯領域の数より
も多くなるようになされているものである。この場合、
前記各輪帯領域に所定の波長の光線が入射した際に最大
反射率を与える入射角が、該領域における光線の入射角
の最大値と最小値の間の値を有するように前記各輪帯領
域の分光反射率特性が選定することによりより好ましい
反射型結像光学系を得ることができる。
このような反射型結像光学系は以下のようにして得るこ
とができる。
とができる。
物点からの放射角がθmin．≦θ≦θmax．を満たすよう
な光線が各反射面上へ入射する時の入射角は幾何光学的
に一意に決まる。そこで、第１図に示すように、任意の
反射鏡の反射面である第ｋ面の任意の輪帯ｌの一端ａに
光線が入射する角度が1θkmin．で、他端ｂに光線が入
射する角度が1θkmax．である時、1θkmin．から1θ
kmax．の間で特定の角度1θｋを選び、特定の波長λの
光を、上記入射角1θｋで入射した時最大反射率を持つ
ように多層膜を設計し、第ｋ面の第ｌ輪帯に被覆する。
な光線が各反射面上へ入射する時の入射角は幾何光学的
に一意に決まる。そこで、第１図に示すように、任意の
反射鏡の反射面である第ｋ面の任意の輪帯ｌの一端ａに
光線が入射する角度が1θkmin．で、他端ｂに光線が入
射する角度が1θkmax．である時、1θkmin．から1θ
kmax．の間で特定の角度1θｋを選び、特定の波長λの
光を、上記入射角1θｋで入射した時最大反射率を持つ
ように多層膜を設計し、第ｋ面の第ｌ輪帯に被覆する。
かくして、各反射面の反射効率が高まり、結像面で必要
な明るさが得られる。
な明るさが得られる。
又、この反射型結像光学系は、シュヴァルツシルド光学
系にそのまま応用でき、それを構成する２枚の反射鏡の
反射面の輪帯の数が異なっていても良い。
系にそのまま応用でき、それを構成する２枚の反射鏡の
反射面の輪帯の数が異なっていても良い。
以下、図示した各実施例に基づき本発明を詳細に説明す
る。
る。
第２図はシュヴァルツシルド光学系の光軸より上側の部
分のみを示した断面図であり、記号C1，C2は夫々凹面鏡
1,凸面鏡２の曲率中心である。この光学系は倍率ｍ＝10
0,物体側開口数N.A.＝0.207となるように設計されてお
り、図中の数値はその際の物点O,像点I,凹面鏡1,凸面鏡
２及びそれらの曲率中心C1，C2間の距離を示すものであ
る。
分のみを示した断面図であり、記号C1，C2は夫々凹面鏡
1,凸面鏡２の曲率中心である。この光学系は倍率ｍ＝10
0,物体側開口数N.A.＝0.207となるように設計されてお
り、図中の数値はその際の物点O,像点I,凹面鏡1,凸面鏡
２及びそれらの曲率中心C1，C2間の距離を示すものであ
る。
このシュヴァルツシルド光学系の２つの反射鏡として以
下のような多層膜を被覆した場合について、各反射面を
複数の輪帯に分割したときに各層の層厚をどのように定
めれば良いかを実施例によって示す。
下のような多層膜を被覆した場合について、各反射面を
複数の輪帯に分割したときに各層の層厚をどのように定
めれば良いかを実施例によって示す。
尚、各実施例において、集光量αの計算は式（２）を用
い、ｎφ＝99,nφ＝999として近似した。
い、ｎφ＝99,nφ＝999として近似した。
多層膜 ・積層法：第12図（ａ）のように、２種類の物質を、鏡
面法線方向に同じ厚さの周期d1，d2で積層する。
面法線方向に同じ厚さの周期d1，d2で積層する。
・物点からの放射光の波長：λ＝39.8Å ・構成物質:Ni−Sc 各々の複素屈折率はヘンケ（Henke）の表（B.Henke ato
mic data and nuclear data tables27（1982））より光
学定数を引用し、Ni ＝0.9882−0.0041183i,Sc ＝0.9975−0.0005738iとする。
mic data and nuclear data tables27（1982））より光
学定数を引用し、Ni ＝0.9882−0.0041183i,Sc ＝0.9975−0.0005738iとする。
・総層数:100層対 実施例１ 第１反射鏡１を２輪帯に、第２反射鏡２を２輪帯に夫々
分割し、物点Ｏからの放射光が、各輪帯に入射する入射
角は以下の通りとした。
分割し、物点Ｏからの放射光が、各輪帯に入射する入射
角は以下の通りとした。
第１反射鏡 輪帯１ 1.5°〜2.5° 輪帯２ 2.5°〜3.5° 第２反射鏡 輪帯１ ４° 〜６° 輪帯２ ６° 〜9.5° 角輪帯への入射角に含まれる角度で、前記波長に対して
最大反射率を持つように、層厚を最適化した時、Niの圧
さd1,Scの厚さd2は以下のようになった。
最大反射率を持つように、層厚を最適化した時、Niの圧
さd1,Scの厚さd2は以下のようになった。
この時の入射角度に対する反射率分布は、第１反射鏡１
については第３図、第２反射鏡２については第４図に示
す通りである。
については第３図、第２反射鏡２については第４図に示
す通りである。
以上のような多層膜を被覆した場合、像面での明るさ即
ち集光量αは、0.00567・Ieであった。
ち集光量αは、0.00567・Ieであった。
実施例２ 第１反射鏡１は実施例１と同じように分割して多層膜を
被覆し、第２反射鏡は３分割し、以下の仕様で多層膜を
被覆する。
被覆し、第２反射鏡は３分割し、以下の仕様で多層膜を
被覆する。
第２反射鏡２の入射角度に対する反射率分布は第５図に
示した通りであった。
示した通りであった。
この時、像面での集光量αは、 α＝0.00591・Ie であった。
実施例３ 第１反射鏡は実施例１と同じように分割して多層膜を被
覆し、第２反射鏡は５分割し、以下の仕様で多層膜を被
覆する。
覆し、第２反射鏡は５分割し、以下の仕様で多層膜を被
覆する。
第２反射鏡の入射角度に対する反射率分布は第６図に示
した通りであった。
した通りであった。
この時、像面での集光量αは、 α＝0.00614・Ie であった。
以上のことから、各反射面を、無限個の輪帯に分割し
て、最適化設計した多層膜を被覆すれば、最も明るい像
面が得られることがわかった。
て、最適化設計した多層膜を被覆すれば、最も明るい像
面が得られることがわかった。
ここで、近似的に物点Ｏより等方的に微小立体角ΔΩを
通過するような光束が（102×103）本放射された時、前
記光学系の有効径を通る光束（102×37）本が全て各反
射面で最大反射率を持って反射された時の集光量αを示
すと、次の通りである。
通過するような光束が（102×103）本放射された時、前
記光学系の有効径を通る光束（102×37）本が全て各反
射面で最大反射率を持って反射された時の集光量αを示
すと、次の通りである。
α＝0.00632・Ie 比較例 各反射面を輪帯に分割せず、各反射面に、以下の仕様の
一様な多層膜を被覆する。
一様な多層膜を被覆する。
第１反射鏡１の入射角度に対する反射率分布は第７図に
示す通りである。第２反射鏡２の入射角度に対する反射
率分布は第８図に示す通りであった。
示す通りである。第２反射鏡２の入射角度に対する反射
率分布は第８図に示す通りであった。
この時、像面での集光量αは α＝0.00499・Ie であった。
上述の如く、本発明による反射型結像光学系は、各反射
面での反射効率が高まり結像面で必要な明るさが得られ
るという実用上重要な利点を有している。
面での反射効率が高まり結像面で必要な明るさが得られ
るという実用上重要な利点を有している。
第１図は任意の反射鏡の反射面の任意の輪帯に入射する
光線の入射角を示す図、第２図はシュヴァルツシルド光
学系の一例を示す図、第３図及び第４図は夫々実施例１
の第１反射鏡及び第２反射鏡の入射角度に対する反射率
分布を示す図、第５図及び第６図は夫々実施例２及び３
の各第２反射鏡の入射角度に対する反射率分布を示す
図、第７図及び第８図は夫々比較例の第１反射鏡及び第
２反射鏡の入射角度に対する反射率分布を示す図、第９
図乃至第11図は夫々種々の反射型結像光学系の基本構成
図、第12図は多層膜反射鏡の概略断面図、第13図は多層
膜で被覆されたｎ個の鏡から成る反射型結像光学系の概
略図である。 １…第１反射鏡、２…第２反射鏡。
光線の入射角を示す図、第２図はシュヴァルツシルド光
学系の一例を示す図、第３図及び第４図は夫々実施例１
の第１反射鏡及び第２反射鏡の入射角度に対する反射率
分布を示す図、第５図及び第６図は夫々実施例２及び３
の各第２反射鏡の入射角度に対する反射率分布を示す
図、第７図及び第８図は夫々比較例の第１反射鏡及び第
２反射鏡の入射角度に対する反射率分布を示す図、第９
図乃至第11図は夫々種々の反射型結像光学系の基本構成
図、第12図は多層膜反射鏡の概略断面図、第13図は多層
膜で被覆されたｎ個の鏡から成る反射型結像光学系の概
略図である。 １…第１反射鏡、２…第２反射鏡。
Claims (2)
- 【請求項１】光軸を含む中心部に開口を有する凹面鏡と
該凹面鏡の開口部に対向して設けられた凸面鏡とからな
る反射型結像光学系において、前記凹面鏡と前記凸面鏡
のうち少なくとも一方の反射面が分光反射率特性の異な
る複数の輪帯領域により構成され、前記凸面鏡の反射面
の輪帯領域の数が前記凹面鏡の反射面の輪帯領域の数よ
りも多いことを特徴とする反射型結像光学系。 - 【請求項２】前記各輪帯領域に所定の波長の光線が入射
した際に最大反射率を与える入射角が、該領域における
光線の入射角の最大値と最小値の間の値を有するように
前記各輪帯領域の分光反射率特性が選定されていること
を特徴とする請求項（１）に記載の反射型結像光学系。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1044659A JPH0782117B2 (ja) | 1989-02-23 | 1989-02-23 | 反射型結像光学系 |
| US08/082,514 US5619382A (en) | 1989-02-23 | 1993-06-25 | Reflection type imaging optical system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1044659A JPH0782117B2 (ja) | 1989-02-23 | 1989-02-23 | 反射型結像光学系 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02223900A JPH02223900A (ja) | 1990-09-06 |
| JPH0782117B2 true JPH0782117B2 (ja) | 1995-09-06 |
Family
ID=12697574
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1044659A Expired - Fee Related JPH0782117B2 (ja) | 1989-02-23 | 1989-02-23 | 反射型結像光学系 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5619382A (ja) |
| JP (1) | JPH0782117B2 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US6577443B2 (en) * | 1998-05-30 | 2003-06-10 | Carl-Zeiss Stiftung | Reduction objective for extreme ultraviolet lithography |
| JP4374735B2 (ja) * | 1999-08-11 | 2009-12-02 | 株式会社ニコン | 反射型軟ｘ線顕微鏡、マスク検査装置及び反射マスクの製造方法 |
| US6985268B1 (en) | 2000-05-30 | 2006-01-10 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Image capturing apparatus |
| US6478432B1 (en) | 2001-07-13 | 2002-11-12 | Chad D. Dyner | Dynamically generated interactive real imaging device |
| WO2003096356A2 (de) | 2002-05-10 | 2003-11-20 | Carl Zeiss Smt Ag | Reflektives röntgenmikroskop und inspektionssystem zur untersuchung von objekten mit wellenlängen ≤ 100nm |
| JP3919599B2 (ja) * | 2002-05-17 | 2007-05-30 | キヤノン株式会社 | 光学素子、当該光学素子を有する光源装置及び露光装置 |
| CN1918667A (zh) * | 2004-02-12 | 2007-02-21 | 独立行政法人科学技术振兴机构 | 软x射线加工装置以及软x射线加工方法 |
| US7231017B2 (en) * | 2005-07-27 | 2007-06-12 | Physical Optics Corporation | Lobster eye X-ray imaging system and method of fabrication thereof |
| JP2007219130A (ja) * | 2006-02-16 | 2007-08-30 | Renesas Technology Corp | マスクブランクの欠陥検査方法及び欠陥検査装置、並びにそれらを用いた半導体装置の製造方法 |
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| KR20160091085A (ko) | 2015-01-23 | 2016-08-02 | 삼성전자주식회사 | 반사 굴절 광학계 및 이미지 촬영 장치 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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