Оптимизированные оптические системы и отражающие покрытия для мягкого рентгеновского диапазона длин волн

• Автор: Крымский, Кирилл Михайлович
• Шифр специальности: 01.04.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 194 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1. Современные успехи в формировании изображений субмикронного разрешения и в разработке элементов для отражения мягкого рентгеновского
излучения
Глава 2. Зеркальные изображающие системы для рентгенооптических приложений
2.1. Методы аберрационного расчёта оптических систем
2.2. Изображающая оптика на основе одиночного асферического отражателя
2.3. Оптические системы на основе концентрического и неконцентрического объективов Шварцшильда
2.3.1. Соотношения в гауссовой области
2.3.2. Коэффициенты геометрических аберраций третьего порядка
2.3.3. Условия безаберрационности третьего порядка
2.4. Расчёт оптических систем на основе комбинации двух асферических
отражателей
Выводы к главе
Глава 3. Оптимизационный анализ оптических систем типа объектива Шварцшильда
3.1. Область практически пригодных конструктивных параметров и выбор размеров зеркал
3.2. Остаточные полевые аберрации третьего порядка
3.3. Аберрации высшего порядка
3.4. Изображающие и котировочные характеристики оптических систем
на основе объектива Шварцшильда
3.4.1 .Принципы численного моделирования рентгенооптических систем
3.4.2. Описание пакета программ численного моделирования двухзеркальных рентгенооптических систем
3.4.3. Расчёт объектива Шварцшильда
Выводы к главе

Глава 4. Материалы для высокоотражающих оптимизированных многослойных покрытий нормального и околонормального падения на область длин волн от 3 нм до 30 нм
4.1. Алгоритм автоматизированного поиска наилучших комбинаций материалов для использования в качестве компонентов многослойных рентгеновских зеркал
4.2. Оптимизированные многослойные рентгеновские зеркала на основе простых и сложных неорганических веществ
4.3. Двухкомпонентные рентгенооптические системы с многослойными зеркалами на сферических подложках
Выводы к главе
Заключение
Литература
Приложение I
Приложение II
Приложение III

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы
Мягкое рентгеновское излучение (условный диапазон длин волн от 3 нм до 30 нм) представляет интерес как для научных исследований целого ряда направлений, так и для промышленности. Коротковолновость и особенности взаимодействия мягкого рентгеновского (МР) излучения с веществом обусловливают разнообразие и перспективность рентгено оптических приложений.
МР микроскопия по своему дифракционному пределу разрешения на несколько порядков превосходит оптическую, а в сравнении с электронной и ионной микроскопией обладает существенно большим контрастом и не требует предварительной подготовки образцов, нарушающей их естественное состояние и приводящей к возникновению артефактов [1,2]. Достижение дифракционного предела разрешения в МР микроскопии подразумевает создание рентгенооптических изображающих устройств субмикронного пространственного разрешения, для чего разрабатываются теоретические и экспериментальные методики совершенствования уже широко применяющейся оптики на основе зонных пластинок Френеля [1,3-5], объективов Шварцшильда [6-8], отражательных многослойных структур [1,9-11] и пр., а также ведётся поиск новых изображающих рентгенооптических схем высокого пространственного разрешения.
Проекционная рентгеновская литография, которая также ориентирована на МР диапазон длин волн, позволяет в значительной мере избавиться от ряда недостатков, присущих другим разновидностям литографических методов производства микросхем и практически ограничивающих возможности их промышленной реализации сообразно требованиям современной микроэлектронной промышленности [12-14]. По современным представлениям именно проекционная рентгеновская литография станет основным инструментом промышленного тиражирования микросхем следующего поколения [15]. Наиболее важными характеристиками проекционных рентгеновских установок являются значительный размер поля зрения и достаточно высокое значение энергетического коэффициента пропускания МР

является развитие значительного поля зрения и достаточно больших величин числовых апертур. При этом, поскольку расчёт даже первичных (т.е. третьего порядка) геометрических аберраций традиционно относится к числу трудоёмких и сложных задач, сопряжённых с большим количеством выкладок, то для обеспечения достоверности разработанных моделей все расчёты произведены двумя различными методами, и проведённое сравнение независимых результатов даёт, таким образом, основания для уверенности в полученных выводах.
2.1. Методы аберрационного расчёта оптических систем
Теория геометрических аберраций предоставляет в распоряжение конструктора оптической системы мощный аппарат, позволяющий, следуя универсальному алгоритму, произвести строгий расчёт всех пяти геометрических аберраций третьего порядка любой центрированной оптической системы с известными конструктивными параметрами. Приняв за основу [130-132] и сохраняя значительную часть авторских обозначений, во многом являющихся традиционными, рассмотрим некоторые из положений теории геометрических аберраций, потребующиеся в дальнейшем при расчёте зеркальных оптических систем, предназначенных для субмикронной литографии.
Прежде всего, необходимо определить, что в общем случае понимается под аберрациями центрированной оптической системы.
Понятие лучевой аберрации вводится следующим образом. Рассматривается некоторая центрированная оптическая система, ограниченная крайними поверхностями 1 и р (рис.2 [131]). Положение предметной точки В относительно этой системы определяется параметрами I, snp. Входной зрачок системы находится на расстоянии 1зр от узловой точки её первой (в направлении распространения света, т.е. слева направо) поверхности. Положение луча, идущего из точки В, определяется координатами его точки пересечения N(m,M) с плоскостью входного зрачка. Таким образом, луч BN, в общем случае не лежащий в меридиональной плоскости (т.е. в плоскости, проходящей через оптическую ось системы) и называемый внемеридиональным (или косым), определяется тремя параметрами т, М, I. В качестве плоскости изображения <2'