KR20070085353A - Fluid ultraviolet lens - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 예를 들어 자외선 복사 파장과 같은 단파장에 적합한 광학 요소, 리소그래피(lithography) 시스템과 같이 이들 광학 요소들을 사용하는 광학 시스템과, 마스터링 장비(mastering tools) 및 이들 장비를 사용하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to optical systems using these optical elements, such as optical elements suitable for short wavelengths such as ultraviolet radiation wavelengths, lithography systems, mastering tools and methods of using these devices. will be.
반도체 공정에 있어서 리소그래피 처리에 대한 요구를 충족시키기 위해, 더 짧은 파장을 가진 더 많은 복사가 사용된다. 현재 사용되거나 가까운 미래에 사용되기 위해 탐지되는 전형적인 파장은 통상적으로 수은등(Mercury lamps)에 의해 획득되는 365nm와 같은 자외선 파장, KrF 엑시머 레이저(KrF Excimer laser)로부터 획득되는 248nm, ArF 엑시머 레이저(ArF Excimer laser)로부터 획득되는 193nm 및 플루오르 레이저로부터 획득되는 157nm와 같은 원자외선(deep ultraviolet)파장이다. 이들 단파장의 사용의 개요는 많은 추가적인 어려움을 가져온다. To meet the demand for lithographic processing in semiconductor processes, more radiation with shorter wavelengths is used. Typical wavelengths detected now or for use in the near future are typically ultraviolet wavelengths such as 365 nm obtained by mercury lamps, 248 nm obtained from KrF Excimer lasers, and ArF Excimer lasers (ArF Excimers). deep ultraviolet wavelengths, such as 193 nm obtained from a laser and 157 nm obtained from a fluorine laser. An overview of the use of these short wavelengths introduces many additional difficulties.
단파장 복사는 디지털 다용 디스크(DVD), 고해상도 DVD(HD-DVD) 또는 블루레이 디스크(BD)를 위한 마스터링 장비 또는 콤팩트 디스크(CD) 판독/기록 디바이스 같은 광학 데이터 캐리어를 위한 스캐닝 디바이스에서 사용되고 있거나 가까운 미래에 사용될 것이다. 단파장 복사는 대용량 저장 시스템의 엄청난 요구에 부합하기 위해 요구된다. Short-wavelength copying is used in scanning devices for optical data carriers, such as mastering equipment for digital versatile discs (DVD), high-resolution DVD (HD-DVD) or Blu-ray discs (BD), or compact disc (CD) read / write devices, or Will be used in the near future. Short wavelength radiation is required to meet the enormous demands of mass storage systems.
사용되는 파장을 줄일 때 극복해야 할 주된 어려움들 중 하나는 이들 단파장을 가지고 사용하기 위해 채택된 광학 요소의 부족이다. 광학 요소는 전형적으로 광학 유리와 같은 고체 물질로 만들어진다. 그럼에도 불구하고 원자외선 범위에서 투명한 고체 물질의 수는 매우 제한적이다. 예를 들어, 157nm에서, 리소그래피 어플리케이션을 위해 충분히 투명한 유일한 고체 물질 중 하나는 CaF2이다. 렌즈가 이것으로 구성될지라도,그 물질은 비싸고, 복굴절(birefringence)된다. 특히 복굴절은 좋은 광학 성능을 가진 광학 시스템의 설계를 어렵게 한다. 더욱이, 단지 한가지 타입의 물질은 광학 설계의 자유를 엄격히 제한한다. 사용될 수 있는 고체 물질의 수가 매우 제한됨에 따라 원자외선 파장에 근거한 광학 시스템에 대한 자주 사용되는 대안은 광학 반사 요소의 사용이다. 이들은 일반적으로 좋은 광학 성능을 가지고 제조되기 어렵다.One of the major challenges to overcome when reducing the wavelength used is the lack of optical elements adopted for use with these short wavelengths. The optical element is typically made of a solid material such as optical glass. Nevertheless, the number of transparent solid materials in the far ultraviolet range is very limited. For example, at 157 nm, one of the only solid materials transparent enough for lithography applications is CaF 2 . Although the lens consists of this, the material is expensive and birefringence. In particular, birefringence makes it difficult to design optical systems with good optical performance. Moreover, only one type of material severely limits the freedom of optical design. As the number of solid materials that can be used is very limited, a frequently used alternative to optical systems based on far ultraviolet wavelengths is the use of optical reflective elements. They are generally difficult to manufacture with good optical performance.
가시광선에 대해, 고체 광학 요소에 대한 대안은 예를 들어 US 6,369,954로부터 알려져 있다. 이 특허는 전자 습윤 효과(electro-wetting effect)에 근거하여 가시적인 파장을 위한 가변 초점 렌즈를 기술한다. 두 개의 혼합될 수 없는 유체가 밀폐된 공간에 제한되어 있다. 용어 '혼합될 수 없는'은 두 유체가 섞이지 않음을 나타낸다. 제 1 유체는 전기적 부도체인 반면, 제 2 유체는 전기적으로 도전적이다. 유체는 제 2 유체를 제한하도록 소수성(hydrophobic)인 밀폐공간에서 영역을 제공함으로써, 그리고 그 제 2 유체를 끌어 당기는 친수성 영역에 의해 밀폐공간에 서 국부화된다. 더욱이 상기 유체들은 상이한 굴절률(refractive indices)를 가진다.For visible light, alternatives to solid optical elements are known for example from US Pat. No. 6,369,954. This patent describes a varifocal lens for visible wavelengths based on an electro-wetting effect. Two immiscible fluids are confined to the enclosed space. The term 'immiscible' indicates that the two fluids are not mixed. The first fluid is an electrical insulator while the second fluid is electrically conductive. The fluid is localized in the confined space by providing a region in a hydrophobic confined space to confine the second fluid, and by a hydrophilic region that attracts the second fluid. Moreover, the fluids have different refractive indices.
종래의 기술은 좋은 성능과 넓은 광학 설계 자유도를 가진 자외선 복사를 위한 렌즈를 제공하지 않는다. The prior art does not provide a lens for ultraviolet radiation with good performance and wide optical design freedom.
본 발명의 목적은 좋은 성능과 넓은 광학 설계 자유도를 구비하여 예를 들어 자외선 파장 범위에서 복사와 같은 단파장을 가지고 사용하기 위한 광학 요소를 제공하는 것이다. 상기 목적은 본 발명에 따른 방법 및 디바이스에 의해 실현된다.It is an object of the present invention to provide an optical element for use with short wavelengths such as radiation, for example in the ultraviolet wavelength range, with good performance and wide optical design freedom. This object is achieved by the method and the device according to the invention.
본 발명은 자외선 복사를 가지고 사용하기에 적합한 광학 요소에 관한 것이며, 이는 상기 광학 요소의 광학 축으로 가로질러 확장하는 메니스커스(meniscus)에 대해 서로 연결되는 적어도 제 1 유체 및 제 2 유체를 포함하는 유체 챔버(fluid chamber)을 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 유체는 섞이지 않고, 여기서 그 유체들 중 적어도 하나는 상기 광학 요소가 자외선 복사에 대해 적어도 20%의 투명도를 가지도록 실질적으로 투명하다. 상기 투명도는 자외선 복사에 대해 20% 내지 99.9999% 사이일 것이다. 더욱이 광학 요소는 메니스커스에 위치하고 광학 요소의 광학 축을 가로질러 확장하는 적어도 부분적으로 반사적인 물질을 포함할 수 있다. 제 1 유체 또는 제 2 유체들 중 하나는 기체(gas)일 수 있다. 제1 및 제 2 유체는 상기 광학 성분이 20% 내지 99.9999% 사이의 투명도를 가지도록 실질적으로 투명할 수 있다. 상기 광학 요소의 투명도로, 입사 복사(incident radiation)에 대한 광경로에서 광학 요소의 투명도를 의미한다. 실질적으로 투명하여, 상기 광학 요소의 투명도가 하한 20%, 바람직하게는 50%, 보다 바람직하게는 75%, 훨씬 더 바람직하게는 90%, 그보다 훨씬 더 바람직하게는 95%, 및 상한 99%, 바람직하게는 99.9%, 보다 바람직하게는 99.99%, 훨씬 더 바람직하게는 99.999%, 그보다 훨씬 더 바람직하게는 99.9999% 이도록 제 1 유체 및/또는 제 2 유체가 충분히 투명하다는 것을 의미한다. 광학 요소의 투명도를 위한 제한은 상한 380nm,370nm,350nm,320nm,300nm,280nm 또는 250nm 및 하한 240nm, 바람직하게는 220nm, 보다 바람직하게는 190nm, 훨씬 더 바람직하게는 170nm, 그보다 훨씬 더 바람직하게는 150nm, 더 바람직하게는 100nm, 더 바람직하게는 7nm를 가지는 범위에서 파장에 대해 유효할 수 있다. 광학 요소의 투명도에 대한 제한은 원자외선 복사 범위에서 유효할 수 있다. 유체 챔버는 광학축을 따라 자외선 투명창을 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 유체 각각은 굴절률를 가질 수 있으며, 여기서 집속 효과를 획득하기 위해 제 1 유체의 굴절률는 제 2 유체의 굴절률와 상이할 수 있다. 집속 효과를 획득하는 것은 입사 자외선 복사의 수렴(convergence)을 생성하거나 입사 자외선 복사의 발산(divergence)을 생성하는 것일 수 있다. 제 1 유체는 수성(aqueous) 유체일 수 있고, 제 2 유체는 비수성(non-aqueous) 유체일 수 있으며, 제 1 유체 및 제 2 유체는 유체 챔버의 소수성 표면 영역에 대해 위치할 수 있다. 더욱이 상기 광학 요소는 메니스커스의 형태를 조정하기 위한 수단을 포함할 수 있다. 메니스커스의 형태를 조정하기 위한 수단은 적어도 한 개의 제 1 전극 및 적어도 한 개의 제 2 전극, 및 적어도 한 개의 제 1 전극과 적어도 한 개의 제 2 전극사이의 전압을 인가하기 위한 전압원을 포함할 것이다.The present invention relates to an optical element suitable for use with ultraviolet radiation, comprising at least a first fluid and a second fluid connected to each other for a meniscus extending across the optical axis of the optical element. A fluid chamber, wherein the first and second fluids are not mixed, wherein at least one of the fluids is substantially transparent such that the optical element has at least 20% transparency to ultraviolet radiation. . The transparency will be between 20% and 99.9999% for ultraviolet radiation. Moreover, the optical element may comprise at least partially reflective material located at the meniscus and extending across the optical axis of the optical element. One of the first fluid or the second fluids may be a gas. The first and second fluids may be substantially transparent such that the optical component has a transparency between 20% and 99.9999%. By the transparency of the optical element, it is meant the transparency of the optical element in the optical path to incident radiation. Substantially transparent, so that the transparency of the optical element is at least 20%, preferably 50%, more preferably 75%, even more preferably 90%, even more preferably 95%, and upper 99%, It means that the first fluid and / or the second fluid is sufficiently transparent to be preferably 99.9%, more preferably 99.99%, even more preferably 99.999%, even more preferably 99.9999%. The limitations for the transparency of the optical element are the upper limit 380 nm, 370 nm, 350 nm, 320 nm, 300 nm, 280 nm or 250 nm and the
본 발명은 또한 이미지 영역에서 대상의 프로젝션(projection)을 위한 프로젝션 장치(projection apparatus)에 관한 것이며, 상기 장치는 UV 복사를 가지고 사용하기에 적합한 적어도 하나의 광학 요소를 포함하며, 이 광학 요소는 광학 요소의 적어도 하나의 광학 축을 가로질러 확장하는 메니스커스에 대해 서로 연결되는 적어도 제 1 유체 및 제 2 유체를 포함하는 유체 챔버를 포함하며, 이 유체들은 혼합될 수 없으며, 여기서 적어도 하나의 유체는, 상기 광학 요소가 자외선 복사에 대해 적어도 20%의 투명도를 가지도록 실질적으로 투명하다. 상기 광학 요소의 투명도는 자외선 복사에 대해 20%에서 99.9999% 사이일 수 있다. 프로젝션 장치는 리소그래피 처리 단계를 수행하기 위한 장비일 수 있다. 투사 장치는 데이터 캐리어를 판독/기록하기 위한 데이터 캐리어 판독 또는 기록 장비일 수 있다. 데이터 캐리어는 CD, DVD 또는 블루레이 디스크 중 어느 하나일 수 있다. The invention also relates to a projection apparatus for projection of an object in an image region, said apparatus comprising at least one optical element suitable for use with UV radiation, said optical element being optical A fluid chamber comprising at least a first fluid and a second fluid connected to each other with respect to the meniscus extending across at least one optical axis of the element, wherein the fluids cannot be mixed, wherein the at least one fluid is It is substantially transparent such that the optical element has at least 20% transparency to ultraviolet radiation. The transparency of the optical element can be between 20% and 99.9999% for ultraviolet radiation. The projection apparatus may be equipment for performing a lithographic processing step. The projection device may be data carrier reading or recording equipment for reading / writing data carriers. The data carrier may be any one of a CD, DVD or Blu-ray Disc.
본 발명은 또한 마스터 몰드(master mould)를 생성하기 위한 데이터 캐리어 마스터 장비에 관한 것이며, 마스터 장비는 감광층으로 덮인 기판을 제공하기 위한 수단, 감광층 상에 레이저 빔을 집속하기 위한 집속 수단을 포함하며, 집속 수단은 UV 복사를 가지고 사용하기에 적합한 적어도 하나의 광학 요소를 포함하며, 상기 광학 요소는 상기 광학 요소의 광학축으로 가로질러 확장하는 메니스커스에 대해 서로 연결되는 적어도 제 1 유체 및 제 2 유체를 포함하는 유체 챔버를 포함하고, 이 유체들은 혼합될 수 없으며, 여기서 적어도 하나의 유체는 상기 광학 요소가 자외선 복사에 대해 적어도 20%의 투명도를 가지도록 실질적으로 투명하다. 상기 광학 요소의 투명도는 자외선 복사에 대해 20% 내지 99.9999%일 수 있다.The invention also relates to a data carrier master equipment for producing a master mold, the master equipment comprising means for providing a substrate covered with the photosensitive layer and focusing means for focusing the laser beam on the photosensitive layer. And the focusing means comprises at least one optical element suitable for use with UV radiation, the optical element being connected to each other with respect to the meniscus extending across the optical axis of the optical element and And a fluid chamber comprising a second fluid, wherein the fluids cannot be mixed, wherein at least one fluid is substantially transparent such that the optical element has at least 20% transparency to ultraviolet radiation. The transparency of the optical element can be 20% to 99.9999% for ultraviolet radiation.
본 발명은 또한 자외선 레이저 시스템에 관한 것이며, 이 시스템은 자외선 복사를 가지고 사용하는데 적합한 광학 요소를 포함하며, 이 광학 요소는 적어도 제 1 유체 및 제 2 유체를 포함하는 유체 챔버를 포함하며, 제 1 유체 및 제 2 유체는 서로 혼합되지 않으며, 제 1 유체 및 제 2 유체는 메니스커스에 대해 서로 연결되며, 적어도 하나의 유체는 광학 요소가 자외선 복사에 대해 적어도 20%의 투명도를 가지도록 실질적으로 투명하며, 적어도 부분적으로 반사 물질이, 상기 광학 요소의 광학축으로 가로질러 확장하는 메니스커스에 위치한다. 상기 광학 요소의 투명도는 자외선 복사에 대해 20% 내지 99.9999% 사이일 수 있다.The invention also relates to an ultraviolet laser system, the system comprising an optical element suitable for use with ultraviolet radiation, the optical element comprising a fluid chamber comprising at least a first fluid and a second fluid, the first The fluid and the second fluid are not mixed with each other, the first fluid and the second fluid are connected to each other with respect to the meniscus, and the at least one fluid is substantially such that the optical element has a transparency of at least 20% to ultraviolet radiation. The transparent, at least partially reflective material is located in the meniscus that extends across the optical axis of the optical element. The transparency of the optical element can be between 20% and 99.9999% for ultraviolet radiation.
본 발명은 또한 리소그래피 방법에 따라 제조된 디바이스에 관한 것이며, 이 방법은 자외선 복사 빔을 가지고 감광층으로 덮인 기판을 조명(illuminating)하는 단계를 포함하며, 이 자외선 복사 빔은 자외선 복사에 적합한 광학 요소를 사용하여 집속되며, 이 광학 요소는 광학 요소의 광학축으로 가로질러 확장하는 메니스커스에 대해 서로 연결되는 적어도 제 1 유체 및 제 2 유체를 포함하는 유체 챔버를 포함하며, 이 유체들은 혼합되지 않으며, 적어도 하나의 유체는 상기 광학 요소가 자외선 복사에 대해 적어도 20%의 투명도를 가지도록 실질적으로 투명하며, 상기 방법은 감광층을 현상(developing)하는 단계 및, 현상된 물질을 제거하거나 현상되지 않은 물질을 제거하는 단계를 포함한다. 상기 광학 요소의 투명도는 자외선 복사에 대해 20% 내지 99.9999% 사이일 수 있다. The invention also relates to a device manufactured according to a lithographic method, the method comprising illuminating a substrate covered with a photosensitive layer with an ultraviolet radiation beam, the ultraviolet radiation beam being an optical element suitable for ultraviolet radiation. The optical element comprises a fluid chamber comprising at least a first fluid and a second fluid connected to each other with respect to the meniscus extending across the optical axis of the optical element, the fluids being unmixed. At least one fluid is substantially transparent such that the optical element has at least 20% transparency to ultraviolet radiation, the method further comprising developing the photosensitive layer and removing or developing the developed material. Removing the uncontaminated material. The transparency of the optical element can be between 20% and 99.9999% for ultraviolet radiation.
더욱이 본 발명은 자외선 복사를 사용하는 리소그래피에 의해 디바이스를 제조하는 방법에 관한 것이며, 이 방법은 자외선 복사 빔으로 감광층으로 덮인 기판을 조명하는 단계를 포함하며, 이 자외선 복사 빔은 광학 요소의 광학축으로 가로질러 확장하는 메니스커스에 대해 서로 연결되는 적어도 제 1 유체 및 제 2 유체를 포함하는 유체 챔버를 포함하는, 자외선 복사에 적합한 광학 요소를 이용하여 집속되고, 이 유체들은 혼합되지 않으며, 이 유체들 중 적어도 하나는 상기 광학 요소가 자외선에 대해 적어도 20%의 투명도를 가지도록 실질적으로 투명하다. 광학 요소의 투명도는 자외선 복사에 대해 20% 내지 99.9999% 사이일 수 있다. 상기 방법은 또한, 자외선 복사 빔으로 감광층으로 덮인 기판을 조명한 후에, 감광층을 현상하는 단계 및 현상된 물질을 제거하거나 현상되지 않은 물질을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.Moreover, the invention relates to a method for manufacturing a device by lithography using ultraviolet radiation, the method comprising illuminating a substrate covered with a photosensitive layer with an ultraviolet radiation beam, the ultraviolet radiation beam being an optical element of the optical element. Focused using an optical element suitable for ultraviolet radiation, comprising a fluid chamber comprising at least a first fluid and a second fluid connected to each other with respect to the meniscus extending across the axis, the fluids being not mixed, At least one of these fluids is substantially transparent such that the optical element has at least 20% transparency to ultraviolet light. The transparency of the optical element can be between 20% and 99.9999% for ultraviolet radiation. The method may also include developing the photosensitive layer after illuminating the substrate covered with the photosensitive layer with an ultraviolet radiation beam and removing the developed material or removing the undeveloped material.
본 발명은 또한 자외선을 사용하는 광학 마스터링(optical mastering)의 수단으로 광학 데이터 캐리어 마스터(optical data carrier master)를 제조하는 방법에 관한 것이며, 이 방법은 감광층에 캐리어를 제공하는 단계 및 이 캐리어에 자외선 빔을 집속하는 단계, 광학 요소의 광학 축으로 가로질러 확장하는 메니스커스에 대해 서로 연결되는 적어도 제 1 유체 및 제 2 유체를 포함하는 유체 챔버를 포함하는 자외선 복사에 적합한 광학 요소를 사용하는 단계를 포함하며, 이 유체들은 혼합되지 않으며, 유체들 중 적어도 하나는 상기 광학 요소가 자외선 복사에 대해 적어도 20%의 투명도를 가지도록 실질적으로 투명하다. 광학 요소의 투명도는 자외선 복사에 대해 20% 내지 99.9999% 사이일 수 있다.The invention also relates to a method of manufacturing an optical data carrier master by means of optical mastering using ultraviolet light, the method comprising providing a carrier to the photosensitive layer and the carrier Focusing the ultraviolet light beam on, using an optical element suitable for ultraviolet radiation comprising a fluid chamber comprising at least a first fluid and a second fluid connected to each other with respect to the meniscus extending across the optical axis of the optical element Wherein the fluids are not mixed and at least one of the fluids is substantially transparent such that the optical element has at least 20% transparency to ultraviolet radiation. The transparency of the optical element can be between 20% and 99.9999% for ultraviolet radiation.
본 발명의 이점,은 상기 광학 요소가 자외선 복사에 적합한 종래의 기술의 광학 요소보다 복굴절의 어려움을 덜 가진다는 점이다. 본 발명의 이점은 또한, 자외선 복사에 적합한 광학 요소가 절감된 비용으로 획득되며 비교적 쉬운 구조를 가진다는 점이다.An advantage of the present invention is that the optical element has less birefringence difficulties than prior art optical elements suitable for ultraviolet radiation. An advantage of the present invention is also that an optical element suitable for ultraviolet radiation is obtained at a reduced cost and has a relatively easy structure.
더욱이, 본 발명의 특정 실시예의 이점은 자외선 복사에 적합한 광학 요소는 기계적으로 이동가능한 소자에 대한 요구 없이 예를 들어 스위칭 가능한 초점거리와 같은 조정가능한 광학 특성으로 획득될 수 있다는 점이다. 이 방법으로, 마모가 줄어들 수 있다. 또한 본 발명의 실시예의 광학 요소의 이점은 이 광학 요소가 단지 물질뿐만 아니라 사용되는 새로운 부류의 물질, 즉 UV 투명 유체로 귀결되며, UV 광학에 대해 보다 자유로운 광학적 설계를 가져온다는 점이다.Moreover, an advantage of certain embodiments of the present invention is that optical elements suitable for ultraviolet radiation can be obtained with adjustable optical properties such as switchable focal lengths without the need for mechanically movable elements. In this way, wear can be reduced. The advantage of the optical element of the embodiment of the present invention is also that this optical element results not only in the material but also in the new class of materials used, namely UV transparent fluids, resulting in a more free optical design for UV optics.
또한 본 발명의 특정 실시예의 이점은 광학적 수차 보정을 허용하는 자외선 복사에 적합한 광학 요소가 획득될 수 있다는 점이다.It is also an advantage of certain embodiments of the present invention that optical elements suitable for ultraviolet radiation can be obtained that allow optical aberration correction.
본 발명의 특정하고 바람직한 양상은 첨부되는 독립 및 종속 청구항에서 설명된다. 종속 청구항에서의 특징들은 독립 청구항의 특징 및 적절한 다른 종속 청구항의 특징과 조합될 수 있으며 청구항에서 명시적으로 설명된 것만큼 단순하지 않을 수 있다.Specific and preferred aspects of the invention are set forth in the accompanying independent and dependent claims. Features in the dependent claims may be combined with the features of the independent claims and other appropriate dependent claims and may not be as simple as those explicitly set forth in the claims.
본 발명의 설명은 자외선 파장 범위에서 복사를 유도하기(guiding radiation) 위한 개선된 장치의 설계를 허용한다. The description of the present invention allows the design of an improved device for guiding radiation in the ultraviolet wavelength range.
본 발명의 이들 및 다른 특성들, 특징들 및 이점들은 예시의 방법으로 본 발명의 원리를 도시하는 첨부 도면과 연계한 다음의 상세한 설명으로 명백해질 것이다. 이 설명은 본 발명의 범주를 벗어나지 않고 단지 예시를 위해서만 주어진다. 아래에 인용된 참조 부호는 첨부된 도면을 참조한다.These and other features, features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings which illustrate, by way of example, the principles of the invention. This description is given for illustrative purposes only without departing from the scope of the present invention. Reference numerals cited below refer to the accompanying drawings.
도 1의 a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 볼록렌즈인, 자외선 복사에 적합한 광학 요소의 종단면을 도시하는 도면.1 a shows a longitudinal section of an optical element suitable for ultraviolet radiation, which is a convex lens according to a first embodiment of the invention;
도 1의 b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 오목렌즈인, 자외선 복사에 적합한 광학 요소의 종단면을 도시하는 도면.1 b shows a longitudinal section of an optical element suitable for ultraviolet radiation, which is a concave lens according to a first embodiment of the invention;
도 2의 a는 본 발명의 제 1 실시에에 따른 볼록렌즈인, 자외선 복사에 적합한 친수적으로 고정된 메니스커스를 구비한 광학 요소의 종단면을 도시하는 도면.2 a shows a longitudinal section of an optical element with a hydrophilically fixed meniscus suitable for ultraviolet radiation, which is a convex lens according to a first embodiment of the invention;
도 2의 b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 오목 렌즈인, 자외선 복사에 적합한 친수적으로 고정된 메니스커스를 구비한 광학 요소의 종단면을 도시하는 도면.2b shows a longitudinal section of an optical element with a hydrophilically fixed meniscus suitable for ultraviolet radiation, which is a concave lens according to a first embodiment of the invention;
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유체 자외선 렌즈에 사용될 수 있는 것으로서 사이클로-옥탄(cyclo-octane)에 대한 구조식(structural formula)을 도시하는 도면.FIG. 3 shows a structural formula for cyclo-octane as can be used in a fluid ultraviolet lens according to an embodiment of the present invention. FIG.
도 4는 본 발명의 실시예에서 사용된 것으로서, 물 및 변형된 물에 대한 자외선 파장 범위에서의 흡수 특성을 도시하는 도면.4 is a diagram showing the absorption characteristics in the ultraviolet wavelength range for water and modified water as used in the embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따라 자외선 복사에 적합한 거울의 예를 도시하는 도면.5 shows an example of a mirror suitable for ultraviolet radiation according to the second embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따라 자외선 복사에 적합한 거울의 대안적인 예를 도시하는 도면.6 shows an alternative example of a mirror suitable for ultraviolet radiation in accordance with a second embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따라 전자 습윤 효과에 기초한 조정 가능한 초점거리를 가지는 자외선 복사에 대한 광학 요소의 예를 도시하는 도면.FIG. 7 shows an example of an optical element for ultraviolet radiation having an adjustable focal length based on electron wetting effect in accordance with a third embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따라 수차 보정에 사용될 수 있는 것으로서 자외선 복사에 대한 광학 요소의 예를 도시하는 도면.8 illustrates an example of an optical element for ultraviolet radiation as can be used for aberration correction in accordance with a third embodiment of the present invention.
도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따라 유체 정역학적(hydrostatic) 압력차에 근거하여 조정가능한 초점거리를 가지는 자외선 복사에 대한 광학 요소의 예를 도시하는 도면.9 illustrates an example of an optical element for ultraviolet radiation having a focal length that is adjustable based on hydrostatic pressure difference in accordance with a third embodiment of the present invention.
도 10은 본 발명의 제 4 실시예에 따라 광학 데이터 캐리어를 위한 자외선 판독/기록 또는 마스터링 디바이스를 도시하는 도면.10 illustrates an ultraviolet read / write or mastering device for an optical data carrier in accordance with a fourth embodiment of the present invention.
도 11은 본 발명의 제 4 실시예에 따라 광학 리소그래피를 수행하기 위한 자외선 복사를 이용하는 리소그래피 시스템을 도시하는 도면.FIG. 11 illustrates a lithographic system using ultraviolet radiation for performing optical lithography according to a fourth embodiment of the present invention. FIG.
도 12는 본 발명의 제 2 실시예에 따라 자외선 복사에 적합한 일부 거울을 사용하는 자외선 레이저 시스템을 도시하는 도면.12 illustrates an ultraviolet laser system using some mirrors suitable for ultraviolet radiation in accordance with a second embodiment of the present invention.
상이한 그림에서 동일한 참조 부호는 동일한 또는 유사한 요소를 나타낸다.The same reference signs in different figures represent the same or similar elements.
본 발명은 특별한 실시예 및 특정 도면을 참조하여 설명될 것이나, 본 발명은 그에 제한되지 않고 단지 청구항에 의해서만 제한된다. 청구항 내의 임의의 참조 번호는 범주를 한정하는 것으로 해석되지 않는다. 기술되는 도면은 단지 개략적이며, 비-제한적이다. 도면에서 일부 요소들의 크기는 과장될 수 있으며, 도시적인 목적을 위해 제 크기로 도시되지 않는다. 본 명세서 및 청구항에서 용어 "포함하다"가 사용되는 곳에서, 이는 다른 요소들 및 단계들을 배제하지 않는다. 비한정적인 또는 한정적인 항목이 예를 들어 "하나", "그" 등의 단수 명사를 참조할 때 사 용되는 경우, 이는 다른 어떤 것이 특정하게 언급되지 않는 경우 그 명사의 복수형을 포함한다.The invention will be described with reference to specific embodiments and specific drawings, but the invention is not limited thereto but only by the claims. Any reference numeral in the claims shall not be construed as limiting the scope. The drawings described are only schematic and are non-limiting. The dimensions of some of the elements in the figures may be exaggerated and not shown in size for illustrative purposes. Where the term "comprises" is used herein and in the claims, it does not exclude other elements and steps. When a non-limiting or limiting item is used to refer to a singular noun, for example, "a", "the", etc., this includes the plural of that noun unless something else is specifically stated.
게다가, 명세서 및 청구항에서 제 1, 제 2, 제 3 등과 같은 용어는 유사한 요소들을 구분하기 위해 사용되며, 순차적 또는 시간적 순서로 설명하기 위해 필수적이지 않다. 그렇게 사용된 용어들은 적절한 조건 하에서 상호 변경가능하며, 여기에 설명된 본 발명의 실시예는 여기서 설명되거나 도시된 것 외 다른 시퀀스로 동작 가능함이 이해되어야 한다.In addition, terms such as first, second, third, etc. in the specification and claims are used to distinguish between similar elements and are not necessary to describe in sequential or temporal order. The terms so used are interchangeable under appropriate conditions and it is to be understood that the embodiments of the invention described herein may operate in a sequence other than that described or illustrated herein.
더욱이 명세서와 청구항에서 위에, 아래에 등과 같은 용어는 설명의 목적을 위해 사용되며 상대적인 위치를 설명하기 위해 필수적이지 않다. 그렇게 사용된 용어들은 적절한 조건 하에서 상호 변경가능하며, 여기서 설명된 본 발명의 실시예는 여기서 설명되거나 도시된 것 외 다른 방향으로 동작 가능함이 이해되어야 한다.Moreover, in the specification and claims, terms such as above, below, etc., are used for illustrative purposes and are not necessary for describing relative positions. The terms so used are interchangeable under appropriate conditions and it is to be understood that the embodiments of the invention described herein may operate in a direction other than as described or illustrated herein.
용어 친액성(액체-친화적) 및 소액성(액체-반발적)은 액체로 습해지기 위한 표면의 경향을 설명한다. 항목 친수성 및 소수성은 이 액체가 수용성일 때 특별한 경우를 나타내며, 각각 수용액 또는 물에 대한 친화력 또는 반발력을 나타낸다. 다음 설명에서, 예를 들어 수성(water based) 유체 및 비-수성(non-water based) 유체가 각각 극성 및 무극성 유체로서 사용될 것이다. 결과적으로, 때때로 용어 소수성 및 친수성이 사용된다. 그러나 극성과 비극성 및 소액성/친액성 효과의 필수적인 조합을 제공하는 액체와 표면의 임의의 조합이 대신 사용될 수 있는 점이 이해되어야 한다.The terms lyophilic (liquid-friendly) and microliquid (liquid-repulsive) describe the tendency of a surface to wet with a liquid. Item hydrophilicity and hydrophobicity represent a special case when this liquid is water soluble and exhibit affinity or repulsion for aqueous solutions or water, respectively. In the following description, for example, water based and non-water based fluids will be used as polar and nonpolar fluids, respectively. As a result, the terms hydrophobicity and hydrophilicity are sometimes used. However, it should be understood that any combination of surface and liquid may be used instead that provides an essential combination of polar and nonpolar and liquid / liquid effect.
유체는 임의의 힘에 따라 그 모양이 변하고 챔버의 외형에 대해 흐르거나 일 치하는 경향이 있으며 기체, 액체, 증기, 및 흐를 수 있는 액체와 고체의 혼합물을 포함하는 물질이다.Fluids are materials that change in shape with a certain force and tend to flow or match the appearance of the chamber and include gases, liquids, vapors, and mixtures of liquids and solids that can flow.
제 1 실시예에서, 본 발명은 자외선(UV)광, 예를 들어 원자외선광 또는 그의 파장 범위에서의 복사에 대해 사용될 수 있는 광학 요소(100)에 관한 것이다. 자외선 복사로 전형적으로 380nm 내지 7nm 사이의 파장 범위에서 전자기 복사를 의미하고, 반면 원자외선 복사로 전형적으로 250nm 내지 7nm 사이의 파장 범위에서 전자기 복사를 의미한다. 본 발명은 통상적으로, 그러나 그에 제한되지는 않는, 248nm,193nm 및 157nm와 같은 광학 장비에 자주 사용되는 자외선 파장에 적용될 것이다. 자외선 복사, 예를 들어 원자외선 복사 또는 그것의 파장 범위 내에서 복사에 적합한 광학 요소(100)의 예가 도 1의 a 내지 도 2의 b에 도시된다. 상기 광학 요소(100)는 적어도 두 개의 유체(104,106)를 포함하는 유체 챔버(102)를 포함한다. 유체 챔버(102)는 벽으로 제한되며, 이에 의해 광학축(112)을 가로지르는 전면 벽(108)과 후면 벽(110)의 적어도 일부분이 자외선 예를 들어 원자외선에 대해 투명하다. 사용되는 정확한 파장에 의존하여, 투명 물질은 예를 들어 석영 또는 칼슘 플루로이드(CaF2)일 수 있다. 157nm 파장에 대해, 충분히 투명한 유일하게 알려진 고체 물질은 CaF2이다. 비록 CaF2가 복굴절의 어려움을 가지지만, 전면 벽(108)이 시스템의 광학 축에 대해 수직이고, 이에 의해 복굴절 효과를 회피함에 따라, 그리고 후면 벽(110)에 수직으로 입사하지 않는 광선에 대해 그 간섭이 제한되도록 후면 벽(110)만이 제한된 두께를 가짐에 따라, 그 효과는 고체 CaF2 렌즈에 대한 것보 다 충분히 덜 흐트러진다.In a first embodiment, the present invention relates to an
본 실시예에서, 사용된 두 개의 유체(104,106)는 사용되는 자외선 복사, 예를 들어 원자외선 복사 또는 그것의 파장 범위에서의 복사에 대해 사용되는 자외선 복사에 대해 실질적으로 투명하다. 상기 유체(104,106)의 투명도는 광학 요소가 하한 20%, 바람직하게는 50%, 보다 바람직하게는 75%, 훨씬 더 바람직하게는 90%, 훨씬 더 바람직하게는 95% 및 상한선 99%, 바람직하게는 99.9%, 보다 바람직하게는 99.99%, 훨씬 더 바람직하게는 99.999%, 훨씬 더 바람직하게는 99.9999%를 가지는 범위 내에서 입사된 복사에 대해 투명도를 가진다. 광학 요소의 투명도를 가지고, 입사된 복사의 광학 경로를 따르는 투명도를 의미한다. 다시 말해, 상기 광학 요소를 통과한 후 복사의 강도는 광학 요소 상에 그 입사에 앞서 복사의 강도를 참조하여 20% 까지, 바람직하게는 50%, 보다 바람직하게는 75%, 훨씬 더 바람직하게는 90%, 훨씬 더 바람직하게는 95%까지 최대로 감소될 수 있다. UV 복사, 예를 들어 원자외선 복사 또는 그것의 파장 범위내 복사에 대한 광학 요소에서 사용되는 제 1 유체(104)는 예를 들어-그러나 이에 한정되지 않는- 이온화되지 않은(DI) 물, 또는 보다 바람직하게는 더 낮은 흡수에 대한 추가적인 계면활성제를 가지는 DI물과 같은 물 또는 수성 유체일 수 있으며, 이는 하한 180nm까지 파장을 가진 UV 복사에 대한 충분한 투명도를 가진다. 정사각형으로 표시된 DI물과, 제 1 유체(104)로서 사용될 수 있는, 점으로 표시된 추가 계면 활성제를 갖는 DI 물의 흡수 측성에 대한 개요가 도 4에 도시된다. 사용되는 제 2 유체(106)는 또한 UV, 예를 들어 원자외선(DUV) 또는 이것의 특정 범위와 같은 UV에 대한 충분한 투명도를 가진다. 제 2 유체(106)의 한 예는 사이클로-옥탄이며, 그에 대한 구조식은 도 3에 도시된다. 사이클로-옥탄은 1,5-사이클로옥타디엔(cyclooctadiene)의 촉매 수소 첨가물에 의해 형성되는 무색 액체이며, 부타디엔의 분해로 쉽게 획득된다. 사이클로-옥탄은 257nm에서 2.44cm-1 흡수 계수를 가지며, 이는 더 짧은 파장에 대해서는 증가한다. 본 발명에서 사용되는 유체(104,106)는 상한 10 cm-1, 바람직하게는 5 cm-1, 보다 바람직하게는 2 cm-1, 훨씬 더 바람직하게는 1 cm-1, 훨씬 더 바람직하게는 0.7 cm-1 및 하한 0.5 cm-1, 바람직하게는 0.2 cm-1, 더 바람직하게는 0.1 cm-1, 훨씬 더 바람직하게는 0.05 cm-1, 훨씬 더 바람직하게는 10-6 cm- 1 의 범위에서 흡수 계수를 가질 수 있다. 흡수에 대한 후자의 한계는 상한 250nm, 280nm, 300nm, 320nm, 370nm 또는 380nm 및 하한 240nm, 바람직하게는 220nm, 보다 바람직하게는 190nm, 훨씬 더 바람직하게는 170nm, 훨씬 더 바람직하게는 150nm, 훨씬 더 바람직하게는 100nm, 가장 바람직하게는 7nm를 가지는 파장 범위 내에서 유효하다.In this embodiment, the two
유체 챔버(102)에서 두 개의 유체(104,106)는 비혼합적이거나, 혼합되지 않는데, 즉 두 유체가 섞이지 않는다. 상기 유체들의 배치는 예를 들어 수성 유체가 선택된 벽에 대해 고정되도록, 하나의 수성 유체와 조합되어 친수성인 유체 챔버의 전면 또는 후면 벽을 선택함으로써 이루어질 수 있다. 두 개의 유체(104, 106)ms 바람직하게는 실질적으로 동일한 밀도를 갖도록 배열된다. 상기 밀도들은 중력으로 인한 광학 수차가 무시될 수 있을만큼 동일해야 한다. 이런 방법으로, UV 복사에 적합한 광학 요소는 방향(orientation)에 독립적으로, 즉 두 개의 유체(104,106) 사이에 중력 효과에 종속되지 않고, 작용한다. 이는 통상적으로 유체(104,106)의 적절한 선택으로 이루어질 수 있다. 최대로 허용된 밀도 상의 차이는 렌즈 직경에 매우 의존한다. 상기 밀도는 하나의 유체의 밀도를 다른 유체의 밀도와 정합하도록 증가 또는 감소시키기 위해 분자 구성 성분을 추가함으로써 변경될 수 있다.The two
두 개의 유체(104,106)사이의 접합 영역은 메니스커스(114)라 명명된다. 메니스커스(114)는 상기 광학 요소(100)의 광학 축(112)으로 가로질러 확장한다. 용어 가로지르다 는 메니스커스(114)가 가로지르는, 즉 그것이 광학 축(112)를 가로질러 확장하고 광학 축(112)에 평행하지 않다는 점을 나타낸다. 본 발명에서, 메니스커스(114)의 곡률을 변경하는 상이한 방법들은 본 발명의 범주 내에 포함된다. 두 개의 예가 논의될 것이나 본 발명은 그에 제한되지 않는다. 메니스커스(114)의 곡률과, 결과적으로 대응하는 초점 거리를 변경하는 제 1 방법은 유체(104,106)의 접촉면의 장력을 변경함에 의한 것이다. 원리적으로, 메니스커스는, 유체의 밀도가 동일하다고 가정할 경우 항상 구형이다. 메니스커스(114)의 접촉 각 및 따라서 메니스커스(114)의 모양을 변경하는 것은, 극성 유체가 사용될 경우, 접촉면의 장력을 변경함으로써, 예를 들어 유체 내에서 계면활성제를 도입함으로써 또는 접촉면 장력 중 하나에 전압으로 영향을 줌으로써 이루어질 수 있다. 2의 인자만큼 접촉 장력을 낮추는 것은 쉽게 획득될 수 있다. 상이한 접촉면 장력에 근거하여, 상이한 메니스커스 모양을 가지는 유체 렌즈의 두 가지 예가 도 1의 a 및 1b에 도시된다. The junction region between the two
대안적으로, 메니스커스는 접촉면 장력에 상관없이, 유체 챔버의 벽의 특정 영역에 제공되는 친수성 영역(118)의 경계에서 고정될 수 있다. 이 대안에서, 유체 중 하나는 수성 유체인 반면, 다른 유체는 비-수성 유체이다. 메니스커스(114)의 주변(perimeter)(116), 즉 유체 챔버(102)의 벽에 닿는 메니스커스(114)의 일부분이 이후 고정적으로 위치된 장소 상에, 즉 표면의 습윤성에서 급격한 변화가 나타나는 위치에서 벽 표면에 접촉한다. 벽 상의 상이한 위치와 상이한 유체 간의 상호작용은 습윤성에 의해 결정된다. 습윤성은 한 면이 습윤되는,즉 유체에 의해 덮이는 정도이다. 예를 들어, 만약 제 1 유체(104)가 수성인 극성 유체이고, 제 2 유체(106)는 비수성 유체인 경우, 친수성 부분은 수성 유체를 당기고, 비수성 유체를 당기지 않는다. 이 경우에 메니스커스(114)의 곡률은 제공되는 각 유체의 양 또는 부피에 의해 결정된다. 상이한 메니스커스 모양을 가지는 UV 유체 렌즈의 두 가지 예는 도 2의 a 및 2의 b에 도시된다. 메니스커스 주변(116), 친수성 영역(118) 및 소수성 영역(120)이 나타난다.Alternatively, the meniscus may be fixed at the boundary of
유체들 중 하나는 기체일 수 있으며, 이는 자외선, 예를 들어 원자외선에서 투명한 임의의 기체일 수 있다. 사용되는 기체, 기체 상태 및 유체의 조합은 광학 요소에서 수차의 양이 가능한 한 작도록 바람직하게 선택된다. 게다가 중력 때문에 광학 수차의 양은 광학 요소의 크기 및 모양에 의존할 것이다. 상기 기체는 예를 들어 순수 아르곤, 질소, 헬륨 또는 이들의 혼합물과 같은 극자외선 복사(extreme ultraviolet radiation)에 대해 투명한 기체일 수 있다. 이들 기체들은 통상적으로 200nm 미만, 150nm 미만, 50nm 미만, 20nm 미만, 심지어 10nm미만의 파장에서 UV 복사에 대해 충분히 높은 투명성을 가진다. 허용가능한 압력은 그 기체의 투명도가 여전히 충분히 높은 정도에 대해서이다. 이 압력은 예를 들어 1200밀리바 내지 5밀리바 사이, 1200밀리바 내지 50밀리바, 또는 1200밀리바 내지 500밀리바 사이일 수 있으나 본 발명은 그에 한정되지 않는다. 산소 오염은, 바람직하게는 상기 기체들이 정제되고 예를 들어 수 ppm인 매우 적은 산소만을 또는 산소를 전혀 포함하지 않도록 UV 투명성을 감소시킬 수 있다. 예시로서, 건조 질소가 1ppm 보다 낮은 산소 함유로 사용될 때, 2.10-4 cm-1보다 더 낮은 흡수 계수가 157nm에서 획득될 수 있다.One of the fluids can be a gas, which can be any gas that is transparent in ultraviolet light, for example in the far ultraviolet. The combination of gas, gas state and fluid used is preferably chosen such that the amount of aberration in the optical element is as small as possible. In addition, due to gravity, the amount of optical aberration will depend on the size and shape of the optical element. The gas may be a gas which is transparent to extreme ultraviolet radiation, for example pure argon, nitrogen, helium or mixtures thereof. These gases typically have sufficiently high transparency to UV radiation at wavelengths below 200 nm, below 150 nm, below 50 nm, below 20 nm and even below 10 nm. The allowable pressure is for the degree to which the transparency of the gas is still high enough. This pressure can be, for example, between 1200 millibars and 5 millibars, between 1200 millibars and 50 millibars, or between 1200 millibars and 500 millibars, but the invention is not so limited. Oxygen contamination can preferably reduce UV transparency such that the gases are purified and contain very little oxygen or no oxygen, for example a few ppm. As an example, when dry nitrogen is used with an oxygen content lower than 1 ppm, an absorption coefficient lower than 2.10 -4 cm -1 can be obtained at 157 nm.
본 발명에서, 더욱이 두 유체(104,106)는 상이한 굴절지수를 가진다. 물과 사이클로-옥탄이 사용된 주어진 예에서, 예를 들어 J. Vac.Sci.Technol.B 17 (1999) p3306-3309에서 알려진 바와 같이, 굴절률는 각각 1.38 및 1.51이다. 두 유체(104,106) 사이의 상이한 굴절률, 및 메니스커스(114)의 곡률 때문에, 메니스커스(114)는 렌즈 표면처럼 작용한다. 만약 상기 유체들중 하나가 기체라면, 굴절률에서 큰 차가 획득될 수 있다.In the present invention, moreover, the two
도 1의 a 및 도 2의 a는 볼록 형태를 가지는 메니스커스(114)를 가지는 광학 요소(100)를 도시한다. 제 1 유체(104)와 제 2 유체(106)간의 메니스커스(114)는, 만약 광학축상에서 업스트림 메니스커스(114)의 일부분으로부터 보여진 메니스커스(114)의 표면이 공동(hollow)인 경우, 볼록(convex)으로 명명된다. 따라서 광학 요소(100)는 만약 n104 > n106 인 경우 볼록렌즈로서 작용한다. 광학 요소(100)상에 입사하는 광선은 정면 벽(108)의 투명한 부분을 통과하며, 메니스커스(114)에 입사 한다. 메니스커스(114)는 초점(122)에서 광선을 집속하는 것이 허용된다. 도 1의 b 및 2b는, 광학 요소(100)의 메니스커스(114) 상에 입사하는 광선이 발산하도록, 오목 렌즈 표면을 가지는 광학 요소(100)를 도시한다. 본 실시예에서 설명되는 것과 같이 UV 복사에 적합한 광학 요소의 메니스커스(114)에 대응하는 초점거리 "f"는 수학식 1에 의해 결정된다.즉,1 a and 2 a show an
여기서 n104는 제 1 유체(104)의 굴절률이며, n106은 제 2 유체(106)의 굴절률이며, R은 메니스커스(114)의 곡률 반경이다. 광학 요소(100)의 초점거리(f)가 사용된 물질의 굴절률(n104, n106) 및 메니스커스(114)의 곡률 반경(R) 둘 다에 의해 결정된다는 점을 알 수 있다. 사용된 시스템에 의존하여, 곡률 반경(R)은, 만약 메니스커스 형상이 유체의 접촉면 장력에 의해 결정되는 경우, 유체(104,106)중 하나의 표면 장력 특성 또는 그 벽의 표면 장력을 변화시킴으로써 변화될 수 있거나, 또는 만약 메니스커스가 친수성 코팅으로 고정된 경우, 유체(104,106)의 상대적 부피를 변경함으로써 변경될 수 있다. 이 방식으로, UV 복사, 예를 들어 원자외선 또는 그것의 파장 범위 내의 복사에 대해 적합한 유체 렌즈는 적합한 광학 특성을 가지도록 제조중에 조정될 수 있다는 점에서 획득될 수 있다. 굴절률(n104, n106) 선택 및-사용되는 시스템에 의존적으로- 유체(104,106)의 표면 장력 특성 또는 유체 (104,106)의 부피의 선택은 볼록 및 오목 렌즈를 획득하는 것을 허용하며, 이는 하나 이상의 자외선 복사 파장을 수렴 또는 발산하도록 한다. 수학식 1에서 주어진 것과 같이, 초점거리는 곡선의 메니스커스 표면의 영향만을 나타내며, 당업자에 의해 알려진 바와 같이, 굴절률의 절대값 및 유체 부피의 두께를 위해 추가적으로 채택될 필요가 있다는 것이 주지된다.Where n 104 is the refractive index of the
제 2 실시예는 제 1 실시예에서 설명된 것과 같은 광학 요소, 즉 제 1 실시예에서 설명된 것과 동일한 특성을 가지는 적어도 두 개의 유체(104,106)를 포함하는 유체 챔버(102)를 포함하는 광학 요소에 근거하여, 자외선 복사 예를 들어 원자외선 복사 또는 그것의 파장 범위 내 복사에 적합한 거울(200)을 설명하며, 이에 의해 반사 물질(202)이 두 유체(104,106) 사이의 경계에 제공된다. 이 실시예는 도 5에 도시된다. 광학 요소가 추가적인 반사 물질(202)에 근거하여 단지 거울로서 작용한다면, 두 유체(104,106)가 상이한 또는 충분히 상이한 굴절률를 가지는 점은 요구사항이 아니다. 두 유체(104,106) 사이의 경계에서 반사 물질(202)를 제공함으로써, 거울의 반사 부분이 형성된다. 반사 물질(202)은, 예를 들어 90%보다 큰 또는 심지어 98% 보다 더 큰 반사도로써 단지 부분적으로 반사적으로 되도록 또는 아주 반사적으로 되도록 배열될 수 있다. 만약 충돌하는 UV 복사의 단지 반사된 부분만이 관심사라면, 반사 물질(202)에 도달하기 전에 UV 복사에 의해 지나는 유체(104)만이 실질적으로 자외선에 투명함으로 충분하다. 이에 의해 이후 유체(104)의 투명도는 하한 20%, 바람직하게는 50%, 보다 바람직하게는 75%, 훨씬 더 바람직하게는 90%, 더 바람직하게는 95% 및 상한 99%, 바람직하게는 99.9%, 보다 바람직 하게는 99.99%, 훨씬 더 바람직하게는 99.999%, 훨씬 더 바람직하게는 99.9999%를 가지는 범위에서 입사하는 복사에 대한 투명도를 가지는 것을 의미한다. 이 경우, 유체 챔버의 후면 벽은 투명할 필요가 없다. 이후 복사는 유체 챔버(102)의 투명한 벽부분을 통해 광학 요소로 들어가고, 제 1 유체 (104)를 지나가고, 반사 물질(202)에서 반사되고, 다시 투명한 벽 부분을 통해 유체 챔버(102)를 나가기 위해 제 1 유체(104)를 가로지른다. 더욱이, 만약 가로지르지 않는(non-crossed) 유체(106)는 특정 방향으로 사용된 광학 요소에 대해 예를 들어 전기 습윤 효과에 의해 또는 중력 효과에 의해 적절히 국부화되면, UV 복사에 투명한 유체(104)로서 기체가 사용될 수 있다. 이 기체는 예를 들어 순수 아르곤, 질소, 헬륨 또는 이들의 혼합물과 같은 극자외선 복사에 투명한 기체일 수 있다. 이들 기체는 통상적으로 200nm 미만, 150nm 미만, 50nm 미만, 20nm 미만, 및 심지어 10nm 미만의 파장에서 UV 복사에 대해 충분히 높은 투명도를 가질 수 있다. 허용가능한 압력은 한편으로 상기 기체의 투명도가 여전히 충분하게 높은 반면, 다른 한편으로는 다른 유체가 쉽게 증발하지 못하는 정도이다. 제 1 실시예에서 설명된 바와 같이, 기체의 산소오염이 바람직하게 감소된다. 이 실시예에서 UV 복사에 투명한 유체로서 기체의 사용은 심지어 EUV 범위의 매우 낮은 파장에 대해서, 상기 광학 요소에서 낮은 흡수도를 획득하는 것을 허용한다. 그럼에도 불구하고, 만약 사용되는 두 유체(104,106)가 자외선 복사, 예를 들어 원자외선 복사 또는 그것의 파장 범위 내 복사에 대해 투명하다면, 볼록 및 오목 거울 둘 다에 대한 물질 선택이 쉽게 이루어질 수 있다. 더욱이, 부분적인 반사 거울 즉, 입사 UV 복사의 일부를 반사하지만 나머지 부분을 투과하는 거울에 대해 두 유체(104,106)가, UV에 투명한, 예를 들어 원자외선에 투명할 필요가 있다. 두 유체(104,106) 사이의 경계에서, 즉 메니스커스(114)에서 반사 물질(202)은 많은 형태를 취할 수 있는데, 즉 당업자에 의해 알려진 바와 같이 그것은 금속 나노-입자를 포함할 수 있는데, 금속 액체형 필름(MELLF) 또는 유기폴리머 상 얇은 금속층을 포함할 수 있다. 유기 리간드(organic ligands)로 덮인 금속 나노 입자가 어떻게 메니스커스(114)에 분포되는지에 대한 보다 자세한 설명은 Yockell-Lelievre 등에 의한 2003년 응용 광학 42권 1882쪽{Applied Optics vol. 42(2003)}에서 기술된다. 상기 입자들은 메니스커스(114)에서 스스로 어셈블링된다. 그러므로, 본 발명은 반사 표면을 형성하기 위한 자기 어셈블링 반사 입자의 사용을 포함한다. 코팅된 은 나노 입자로 이루어진 금속 액체형 필름(MELLFs)의 응용은 Laird 등에 의한 Preceedings SPIE vol.4839 p733(2003)에서 더 자세히 설명된다. 은나노-입자는 입자가 수성 위상에서 더 이상 안정하지 않고 물-유기체 인터페이스에서 자연적으로 어셈블리가 되도록 유기 리간드로 부분적으로 코팅된다. 그러므로 MELLF는 표면을 매우 가깝게 따라오는 극도로 얇은 층을 형성하며, 반사 표면의 면밀한 제어를 허용한다. 이것은, 예를 들어 단일층일 수 있고 이에 의해, 층이 형성된 후, 다른 입자가 그 층 가까이에 정착하려는 경향을 갖지 않는다. UV 및 원자외선에 대한 나노입자의 반사도는, UV 및 원자외선 영역에서 거울이 생성되도록, 커야만 한다. 그러므로, 나노 입자는 다층 유전 코팅과 같은 추가적인 UV 반사, 예를 들어 원자외선 반사층으로 코팅될 수 있다. The second embodiment includes an optical element as described in the first embodiment, ie an optical element comprising a
또다른, UV 거울(250)에 대한 대안 구성은 도 6에 도시되며, 본 발명의 제 1 실시예에 설명된 바와 같이 UV 반사 표면(252)을 유체 UV 렌즈와 조합시킨다. UV 반사표면(252)은 도 6에 도시된 실시예에서와 같이, 평면의 반사 표면일 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. UV 반사 표면(252)은 예를 들어 UV 반사 금속층일 수 있다. 유체 렌즈(100)의 형성된 메니스커스(114)와 평면 반사 표면(252)의 조합은 곡선의 반사 표면과 동일한 광학 효과를 제공한다. 유체 UV 렌즈(100)의 메니스커스(114)의 형태를 선택함으로써, 결과적인 UV 거울(250)의 곡률 반경은 제조하는 동안 선택될 수 있다. 제 2 실시예의 이점은, UV 거울(200,250)의 모양은 사용되는 물질상의 심각한 제약 없이 선택될 수 있다는 점이다.Another alternative to the
본 발명의 제 3 실시예에서, 예를 들어 거울 또는 렌즈와 같은 광학 요소는 이전 실시예에서 설명되는 광학 요소에 기초하여 기술되며, 이에 의해 광학 특성을 조정하기 위한 추가적인 수단-즉, 제조 후에-이 제공된다. 이 방법으로, 예를 들어, 원자외선 복사 또는 그것의 파장 범위 내에서 복사와 같은 UV 복사에 적합한 가변 혹은 조정 가능한 광학 요소(300,350)가 획득된다. 일부 예가 도 7, 도 8, 및 도 9에 도시된다. 가변 광학 요소는, 예를 들어 하나 이상의 특성이 제어가능하게 조정될 수 있고, 예를 들어 광학 요소의 회절/반사 표면의 초점거리 또는 위치가 변경될 수 있는 렌즈와 같은 광학 요소를 의미한다. 상기 광학 요소의 특징을 조정하기 위한 수단의 몇 가지 타입은 유체 광학 요소에서 전자 습윤 효과를 사용하는전기 전압의 인가에 기초하여 조정하기 위한 수단, 유체 광학 요소의 유체에서 유체 정역학적 압력의 변경에 기초하여 특징을 조정하기 위한 수단 등으로 이용될 수 있다. In a third embodiment of the invention, an optical element, for example a mirror or a lens, is described based on the optical element described in the previous embodiment, whereby additional means for adjusting the optical properties-i.e. after manufacture- This is provided. In this way, a variable or tunable
도 7은 메니스커스(114)의 구성이 변경되도록, UV 복사에 적합한 유체 광학 요소의 전자 습윤 효과의 적용에 기초하여, 초점 거리와 같은 광학 특징을 조정하기 위한 수단을 구비한 조정 가능한 광학 요소를 도시한다. 통상적으로 예를 들어 제 1 유체(104)인, 유체(104,106)중 하나는 전자 습윤 효과를 받기 위해 도전성 있는 유체이어야만 한다. 도 7에 도시된 예에서 조정을 위한 수단은 메니스커스 형태에 영향을 주기 위한 제 1 전극(302)을 포함하며, 제 1 전극(302)은 예컨대 유체 챔버(102)의 내부 표면의 바깥에 위치한, 도전성 있는 유체(104)와의 도전성 있는 접촉면에 있지 않으며, 예를 들어, 도 7에 위치한 바와 같이 메니스커스(114)가 유체 챔버(102)의 표면에 접촉하는 점에 대응하는 위치에 있다. 조정을 위한 상기 수단은 극성 유체(104)에 직접 전기적으로 접촉하거나 용량적으로 결합하는 제 2 전극(304)를 더 포함한다. 제 1 전극(302)은 메니스커스(114)의 주변 주위에서 확장된다. 대안적으로, 도 7에는 미도시되었으나, 제 1 전극(302)은 제 2, 비-도전적인 유체(106)의 측면에서, 유체 챔버(102) 내 혹은 근처에 위치한 전극일 수 있다. 전기 전압은 전극(302,304)을 거쳐 제 1, 극성 유체(104) 양단에 가변 전압원(306)으로부터 인가된다. 이 전압을 인가함으로써, 제 1, 극성 유체(104)와 유체 챔버 벽 간의 상호 작용은 변경되며, 두 유체(104,106)간의 접촉 각에서 변경을 야기하며, 따라서, 메니스커스(114)의 모양에서의 변경, 즉 도 7에서 나타나는 점선으로 도시된 변경된 메니스커스(114')를 야기한다. 다시 말해, 제 1 및 제 2 전극(302,304)간에 전압을 인가하는 것은 제 1 전극(302)를 향해 극성 유체(104)를 얼마간 끌어당기는 것을 허용하며, 따라서 유체 챔버의 벽 및 결과적으로 메니스커스의 위치 및 형태와 극성 유체의 상호작용에 영향을 준다. 메니스커스(114)의 형태를 조정함으로써, UV 복사에 적합한 가변 광학 요소(300)에 의해 제공된 렌즈 또는 거울 기능은 변경될 수 있다. 이것은 수학식 1에서 알 수 있다: 전자 습윤 효과는 초점 거리(f)가 변경되도록 광학 요소의 메니스커스(114)의 곡률을 변경하는 것을 허용한다. 만약 표면의 습윤 가능성이 처음부터 적다면, 이것은 보통, 예를 들어 테플론과 같은 표면에 대해서와 같은 소액성인 표면으로 참조되며, 상기 유체가 전압에 민감한 경우 전압은 그 습윤 가능성을 더 크게 하도록 이용될 수 있다. 만약 습윤 가능성이 처음부터 크다면, 일반적으로 실리콘 다이옥사이드 표면에 대해서와 같은 친액성 표면으로 참조되며, 전압 인가는 상대적으로 적은 효과를 가질 것이다. 그러므로, 그러한 전자 습윤 디바이스에서, 메니스커스(114)는 처음부터 소수성 층에 연결되는 것이 바람직하다. 게다가, 제 1 전극(302)의 위치를 변경함으로써, 상기 메니스커스(114)의 다른 대안 위치 및 형상이 획득될 수 있다. 유사하게, 추가 전극을 추가함으로써 메니스커스(114)의 형상이 구형에서 임의의 적절한 형태로 변경될 수 있다. 후자는 특허 출원서 EP04101341.8에서 가시 전자 습윤 유체 렌즈에 대해 보다 자세하게 설명된다. 생성된 렌즈 전력에서의 차는 두 유체간의 굴절률에서의 차에 의존하여, 메니스커스(114)에서 이동의 상이한 양으로 획득될 수 있다는 점이 주목되어야 한다.7 is an adjustable optical element with means for adjusting optical characteristics, such as focal length, based on the application of the electrowetting effect of the fluid optical element suitable for UV radiation such that the configuration of the
도 8에서, 상기 광학 요소의 메니스커스(114)를 조정하기 위한 보다 복잡한 시스템이 본 발명의 추가적인 실시예에 따라 도시된다. 상기 시스템은 복수의 제 1 전극(312a 내지 312j)을 포함하며, 각각은 예를 들어 인듐 틴 옥사이드로 구성된, UV에 투명한 것이다. 복수의 제 1 전극(312a 내지 312j)은 또한 상이한 전압이 상이한 제 1 전극(312a 내지 312j)에 인가되도록 전압원(도 8에 미도시)에 각각 연결된다. 복수의 제 1 전극(312a 내지 312j)에 대한 적절한 전압을 선택함으로써, 바람직한 광학 수차를 시스템의 UV 복사 빔으로 도입하기에 적합한 임의의 형상이 획득될 수 있다. 특정 설계(도 8에 미도시)에서, 광학 요소는 실질적으로 원통형 유체 챔버를 가질 수 있으며, 상기 복수의 제 1 전극(312a 내지 312j)은 시스템의 광학 축(112)에 대해 동심을 가지고 구성된 고리로서 구성될 수 있으며, 제 1 전극(312a 내지 312j)은 상기 광학축(112)에 수직으로 배열된 평면을 가진 얇은 판이다. 본 실시예의 시스템은 통상적으로 DUV 범위에서 수차 보정을 위해 사용될 수 있다.그러한 수차 보정 시스템은 예를 들어-그러나 이에 제한되지는 않는-마스터링 장비나 판독/기록 디바이스와 같은 광학 데이터 캐리어를 처리하는 시스템에서 사용될 수 있다. 상기 광학 요소는 특히 광학 데이터 캐리어의 틸트 오차(tilt error) 또는 중심 오차의 경우, 광학 데이터 캐리어 상에서 투명층에 의해 야기되는 대응하는 수차를 보상하기 위해 구형 수차 및/또는 코마(coma) 수차와 같은 광학 수차를 광학 시스템의 UV 광빔으로 도입한다.In FIG. 8, a more complex system for adjusting the
도 9는 상기 두 유체(104,106) 사이의 메니스커스(114)에서의 유체 정역학적 압력에 기초하여, UV 복사에 적합한 대안적인 광학 요소(350)의 광학 특성을 조정하기 위한 대안 수단을 도시한다. 상기 메니스커스는 예를 들어 유체 챔버의 벽 상에 친수성 영역을 도입함으로써 또는 유체 챔버(102)의 특정 모양에 의해, 벽에 고정될 수 있다. 위에서 설명된 바와 같이, 메니스커스(114)의 주변(116)가 고정되는 점이 주어질 때, 메니스커스(114)의 형상은 각 유체(104,106)에 대해 유체 챔버(102)에 나타나는 유체의 양에 의해 결정된다. 본 대안예에서, 따라서 광학 특징을 조정하기 위한 수단은, 메니스커스(114) 상에 유체 정역학적 압력을 변경하기 위해, 적어도 하나의 펌프(352)를 포함한다. 상기 적어도 하나의 펌프(352)는 유체챔버(102)에 연결되며, 유체 챔버(102)로부터 및 유체 챔버로 하나 이상의 유체(104,106)의 양을 높이도록 배열된다. 펌프(352)는 유체 챔버(102)에서 유체(104,106)에 대해 상이한 압력을 제공하기에 적합한 임의의 타입의 펌프일 수 있다. 이것은-그러나 이에 제한되지 않는-기계적 펌프일 수 있다. 예시의 방법으로, 도 9에서, 펌프(352)는 챔버(102) 내에서 두 유체들의 동일한 전체 부피를 유지하기 위해, 동시에 유체(104)의 부피를 증가시키고 유체(106)의 부피를 감소시키고 그리고 그 반대로도 배열됨을 도시한다. 그 결과는 메니스커스의 주변(116)가 챔버 표면에 고정되기 때문에 메니스커스(114)의 형상이 변경되는 점일 것이다. 예를 들어, 만약 추가 유체(104)가 챔버(102)에 추가된다면, 메니스커스(114) 모양은 유체(104)로부터 유체(106) 쪽으로의 방향으로 도시되는 바와 같이 더 볼록하게 되도록, 즉, 변경된 메니스커스(114")를 형성하도록 변경될 것이다. 대안적으로, 만약 추가 유체(106)가 추가된다면, 메니스커스(114)는 변경된 메니스커스(114')로 모양을 변경할 수 있으며, 즉, 메니스커스는 유체(104)로부터 유체(106) 쪽으로의 방향으로 도시되는 바와 같이 오목하게 된다. 챔버(102) 내에 유체(104,106)의 부피를 변경함으로써 메니스커스 형상은 볼록에서 평면으로, 오목으로 변경될 수 있다는 점이 이해될 것이다. 유체 정역학적 압력 및 그것의 응용의 변경에 기초한 가변 광 학 요소의 광학 특성 변경에 대한 보다 자세한 논의는 특허 출원서 EP 03101328.7 에 제공된다. 메니스커스 형상의 최대 곡률은 메니커스(114)가 반구형을 형성할 때 나타난다는 것이 예측된다. 그러나, 메니스커스가 후속하여 위치를 이동시키는 결과를 가지고, 메니스커스(114)의 고정 작용이 극복될 만큼 압력이 매우 크게 될 때, 메니스커스(114)가 움직이는 곳에서의 임계 압력(threshold pressure)이 존재할 가능성이 높다는 점이 이해되어야 한다. 그러한 임계 압력은 메니스커스(116)의 고정 방법, 즉, 메니스커스 주변 (116)근처 습윤 가능성에 있어서의 변화의 크기, 유체간의 접촉면 장력, 챔버 직경 및 챔버 모양에 의존한다. 위에서 설명된 실시예에서, 메니스커스(114)는 예시의 방법으로, 표면의 습윤가능성에 있어서의 변화에 의해 고정적으로 위치된다. 그러나 다른 기술들이 메니스커스 주변(116)의 위치를 고정시키는데 이용될 수 있음이 이해되어야 한다. 만약 어떠한 친수성 코팅도 존재하지 않는 경우, 메니스커스는 형상의 변화 없이 벽을 따라 쉽게 움직일 것이 이해된다. 이것은 집속의 방법으로서 사용될 수 있다.9 shows alternative means for adjusting the optical properties of an alternative
제 4 실시예에서, 본 발명은 예를 들어 원자외선 복사 또는 그것의 파장 범위에서의 복사와 같은 UV 복사를 사용하여 광학 시스템에서 이전의 실시예 중 어느 하나에서 설명된 것과 같은 광학 요소의 사용에 관한 것이다. 그러한 광학 시스템은 예를 들어, UV-기초 마스터링 장비 또는 광학 데이터 캐리어를 위한 판독/기록 디바이스 또는 UV-기초 리소그래피 시스템일 수 있다. 도 10은 광학 스캐닝 디바이스(500), 즉, 이전의 실시예의 어느 하나에서 설명된 것과 같이, 광학 요소를 포함하는 UV 복사에 적합한 마스터링 또는 판독/기록 장비를 도시한다. 광학 스캐닝 디 바이스(500)는 캐리어(502)로부터/캐리어로 정보를 판독 및/또는 기록하기 위한, 광학 데이터 캐리어(502)를 스캔하는 디바이스이다. 그러한 UV-기초 광학 주사 디바이스(500)는 예를 들어, CD 포맷, DVD 포맷, BD(블루레이 디스크)포맷과 같은 다양한 광학 데이터 캐리어 포맷과 호환 가능할 수 있다. 예를 들어 원자외선 복사와 같은 UV 복사의 사용은 대용량 저장 시스템의 높은 피트 요구에 부합하도록 허용된다. 통상적으로, 각 광학 데이터 캐리어(502)는 한 면이 정보층(506)을 갖는, 투명층(504)을 포함할 것이다. 투명층(504)으로부터 떨어진 정보층(506)의 상기 면은 보호층(508)에 의해 주변의 영향으로부터 보호된다. 디바이스(500)를 향하는 투명층(504)의 상기 면은 입사면(entrance face)으로 언급된다. 정보는 도 10에는 도시되지 않은, 실질적으로 평행하고, 동심을 가지거나 나선형 트랙으로 배열된 광학적으로 검출가능한 마크의 형태에서 데이터 캐리어(502)의 정보층(506)에 저장될 수 있다. 이들 마크는 임의의 광학적으로 판독가능한 형태를 가질 수 있다. 기록/판독될 데이터 마크의 상이한 타입에 대해 또는 광학 데이터 캐리어의 각 타입에 대해 별도의 복사 소스 (520a,520b,520c)를 포함하는 시스템이 예시의 방법으로 도시된다. 각 복사 소스(520a, 520b, 520c)는 관련된 광학 데이터 캐리어를 스캔하기 위해 전자기 복사의 올바른 파장을 제공하기에 적합하며, 이에 의해 적어도 하나의 복사 소스는 예를 들어 원자외선 복사 소스인 자외선 복사 소스이다. 그러나, 또다른 실시예에서, UV 복사로 조정가능한, 단일 조정가능한 광학 소스가 세 개의 도시된 소스를 대체할 수 있다는 점이 이해될 것이다. 각 광학 소스(520a, 520b, 520c)로부터의 빛은 각각 사전-시준기 렌즈(522), 회절 격자(grating)(524)를 통과하여 각각 빔 분할기(540,542,544)를 거쳐 복사 빔 경로로 들어가는데, 이는 빛을 광학 데이터 캐리어(502)로 반사한다. 이후 빛은 시준기 렌즈(530)를 통과하고, 폴딩 미러(folding mirror)(532)에서 반사(reflected off)되어, 사분파면(quarter-wave plate)(534)를 통과하고, 대물 렌즈(objective lens)(536)로 들어간다. 대물렌즈(536)상에 입사되는 빛은, 대물렌즈(536)가 시준된 복사 빔을 광학 데이터 캐리어(502)의 정보층(506) 상에 입사되는 수렴 빔으로 변환시키도록, 시준된 빔의 형태이어야 한다. 이후, 광학 데이터 캐리어(502)의 정보층(506)으로부터의 빛은 시스템을 다시 통과하고, 관련된 빔 분할기{540,542,544(반사 없이)} 각각을 통해 전달되는 것을 포함하며, 서보 렌즈(servo lens)(546)를 통과하여, 검출기(548)에서 검출된다. 통상적으로, 각각의 개별적인 데이터 캐리어를 스캔하기 위해 사용되는 전자기 복사의 상이한 파장에 대해 수정하기 위해, 시준기 렌즈(530)가 {양쪽 화살표(550)에 의해 나타난 바와 같이} 이동된다. 이 특정 실시예에서, 따라서 시준기 렌즈(530)는 본 발명의 실시예에 따라, UV 복사에 적합한 가변 유체 렌즈이다. 대안적으로, 사분파 면(534)으로부터 대물렌즈(536)로 입사하는 복사 빔의 정확한 시준은 대신 폴딩 미러(532)의 위치에서 UV 복사에 적합한 가변 거울을 사용함으로써 실행될 수 있다. 결과적으로, (기계적인 취약점에 사용될 수 있는) 시준기 렌즈(530)의 위치를 변경하는데 사용된 디바이스는 교체될 수 있다. 더욱이, 판독/기록 장비에 사용된 다른 광학 요소는 또한 본 발명에 따른 유체 렌즈일 수 있다. In a fourth embodiment, the present invention is directed to the use of an optical element as described in any of the previous embodiments in an optical system using UV radiation such as, for example, ultraviolet radiation or radiation in its wavelength range. It is about. Such an optical system can be, for example, a UV-based mastering equipment or a read / write device or an UV-based lithography system for an optical data carrier. 10 shows an
마스터링 장비는 제조 정보 캐리어에 사용될 수 있는 마스터 몰드를 생성하도록 허용한다. 그러한 마스터링 장비는 통상적으로,기판에 적용되는 감광층을 조 명하기 위해 설비되며, 이는 통상적으로 유리로 만들어진다. 조명은 다른 상대적인 움직임이 적용될 수 있음에도 불구하고, 광 스폿(light spot)이 감광층 상에 나선형태의 트랙을 생성하도록 기판을 회전시키고 광빔을 변위시킴으로써 이루어진다. 제 1 내지 제 3 실시예 중 어느 하나에서 설명된 것과 같이 본 예에서 광학 요소에 집속되는 UV 복사 빔인, 복사 빔은 일련의 조명된 및 비-조명된 요소가 나선형 트랙에서 형성되도록 변조되며, 이는 정보 캐리어 상에 제공되는 바람직한 데이터 내용에 대응한다. 감광층을 현상하고, 현상된 물질을 제거하거나, 현상되지 않은 물질을 제거한 후에, 통상적으로 금속층 구조는 예를 들어 전자-증착(electro-deposition) 과정에서 기판상에 제공된다. 따라서 이후에 원하는 데이터 내용에 대응하는 구조를 포함하는 금속층은 기판에서 분리되고, 제조될 정보 캐리어에 대한 마스터 몰드로서 사용될 수 있다. The mastering equipment allows to create a master mold that can be used for manufacturing information carriers. Such mastering equipment is typically equipped to illuminate the photosensitive layer applied to the substrate, which is usually made of glass. Illumination is achieved by rotating the substrate and displacing the light beam such that a light spot creates a spiral track on the photosensitive layer, although other relative motion may be applied. The radiation beam, which is a UV radiation beam focused on an optical element in this example as described in any of the first to third embodiments, is modulated such that a series of illuminated and non-illuminated elements are formed in the helical track. Corresponds to the desired data content provided on the information carrier. After developing the photosensitive layer, removing the developed material, or removing the undeveloped material, the metal layer structure is typically provided on the substrate, for example in the process of electro-deposition. Thus a metal layer comprising a structure corresponding to the desired data content can then be separated from the substrate and used as a master mold for the information carrier to be produced.
본 발명의 실시예에 따른 UV 복사에 적합한 가변 광학 요소는 또한 고품질의 데이터 재생 신호가 획득될 수 있도록 CD, DVD, BD 사이 커버층의 두께에 있어서의 차이를 정정하도록 사용될 수 있다. 더욱이, 이전의 실시예에서 설명된 것과 같이 스위칭 가능한 광학 요소는 또한 다층 데이터 캐리어 상에 판독/기록을 위해 유리하게 사용될 수 있다. 다층 데이터 캐리어에 있어서, 다중 정보층은 데이터 캐리어에서 상이한 두께에 위치한다. 한 층에서 다른 층으로 재집속(refocusing)할 때 정보층 두께의 차이로 인해, 원하지 않는 구형 파면 수차(spherical wavefront aberration)가 발생하며, 이는 보상될 필요가 있다. 이를 달성하기 위한 한 방법은, 예를 들어 디바이스에서 시준기 렌즈 이동과 같은 기계적인 액츄에이터를 사용 하여 입사 빔의 수렴/발산을 변경시키는 것이며, 이는 다소 비싸다. 그 문제는 상이한 정보층 두께에 집속하는 것이 가능하도록, 본 발명에서 설명된 바와 같은 스위칭 가능한 광학 요소를 적용함으로써 해결될 수 있다. 그 결과, 파면 수차의 제곱 평균 제곱근(root mean square) 값이 감소할 수 있다. 렌즈 배율에서 변동만이 요구되므로, 유사한 효과가 메니스커스 곡률의 상이한 조합을 이용하여 획득될 수 있음이 주목되어야 한다. A variable optical element suitable for UV radiation according to an embodiment of the present invention can also be used to correct the difference in the thickness of the cover layer between CD, DVD, BD so that a high quality data reproduction signal can be obtained. Moreover, the switchable optical element as described in the previous embodiment can also be advantageously used for read / write on the multilayer data carrier. In a multilayer data carrier, the multiple information layers are located at different thicknesses in the data carrier. Due to the difference in information layer thickness when refocusing from one layer to another, unwanted spherical wavefront aberration occurs, which needs to be compensated for. One way to achieve this is to change the convergence / diffusion of the incident beam using a mechanical actuator such as, for example, collimator lens movement in the device, which is rather expensive. The problem can be solved by applying a switchable optical element as described in the present invention, so that it is possible to focus on different information layer thicknesses. As a result, the root mean square value of wavefront aberration may decrease. It should be noted that since only variation in lens magnification is required, similar effects can be obtained using different combinations of meniscus curvatures.
UV 복사에 적합한 광학 요소를 사용하는 광학 시스템의 또다른 예는 도 11에 예시의 방법으로 개략적으로 도시된 것과 같은 UV-기초 리소그래피 시스템일 수 있다. 예시의 방법으로, 반사 리소그래피 시스템 역시 사용될 수 있으나, 투과 리소그래피 시스템이 도시된다. 본 발명의 광학 요소의 사용은 예를 들어 원자외선 영역과 같은 UV 범위의 복사를 위해 투과 리소그래피 시스템을 허용하는 반면, 이전에 통상적으로 반사 리소그래피 시스템은 원자외선 또는 극자외선에 대해 사용될 것이 요구된다. 따라서 후자는 리소그래피 셋업, 특히 원 자외선 및 극자외선에 대한 설계 가능성을 충분히 확대한다. 리소그래피 셋업(600)은 프로젝션 렌즈 시스템(602)를 포함하는 프로젝션 컬럼(column), 마스크(605)를 포함하기 위한 마스크 홀더(604) 및 기판(610)을 포함하기 위한 기판 홀더(608)를 지지하는 기판 테이블(606)을 포함한다. 이것은 Si, Ge InP 또는 GaAs 웨이퍼 같은 반도체 기판같은 임의의 적절한 기판일 수 있다. 이 기판(610)은, 예를 들어 기판(610)상에 많은 인접 지역상에서 리소그래피를 실행함으로써, 리소그래피 패턴이 이미지화되어야 하는, 예를 들어 감광층(612)과 같은 UV 복사 감지층을 구비한다. 상기 장치는 조명 소스(614), 렌즈 시스템(616), 반사기(618) 및 콘덴서 렌즈(620)를 구비하는 조명 시스템을 추가적으로 포함한다. 프로젝션 렌즈 시스템(602),렌즈 시스템(616), 반사기(618) 및 콘덴서 렌즈(620)와 같은 광학 요소 모두는 예컨대 원자외선에 투명하거나 반사적인, UV에 투명하거나 UV 반사적일 필요가 있다. 후자는 앞의 실시예중 어느 한 항에서 기술 된 바와 같이 적어도 하나의 광학 요소를 사용함으로써 획득된다. 상이한 타입의 조명 소스(614)는 UV 리소그래피에 대해 사용될 수 있다. 잘 알려진 조명 소스(614)는 KrF 레이저의 248nm, ArF 레이저의 193nm 및 플루오르 레이저의 157nm에서 원자외선이며, 20mJ/cm2의 웨이퍼 표면에서 전달된 통상적인 에너지를 가진다. KrF 엑시머 레이저는 예를 들어 Cymer Inc,. Lambda Physik 또는 Komatsu로부터 상업적으로 사용가능하다. 사용될 수 있는 다른 조명 소스(614)의 예는 주파수-네 배된 네오디뮴 이트륨-알루미늄-가넷(YAG) 레이저 또는 주파수-두 배된 구리 증기 레이저이다. 동작시, 조명 시스템(614)에 의해 제공되는 프로젝션 빔은 마스크의 패턴을 조명한다. 이후 이 패턴은 프로젝션 렌즈 시스템(616)에 의해 기판(610)상에 이미지화된다. 예를 들어-그러나 이에 제한되지는 않는-외형을 최적화하기 위한 제어 특성과 같은 리소그래피 시스템의 다른 전형적인 특성 또한 나타날 수 있다. 특히 광학 리소그래피에서 원자외선 복사와 같은 UV 복사의 사용은 반도체 공정에서 가공까지의 고해상도 요구에 부합하도록 한다. 리소그래피 처리 동안, 감광층으로 덮인 기판에는 전형적으로 자외선 광 빔이 가해질 것이다. 이에 의해 자외선 광빔은 기판상에 획득될 패턴상에 정보를 포함한다. 자외선 광 빔 은 감광층과 상호작용할 것이고, 이에 의해, 획득될 패턴에 부합하여 감광층의 특정 부분의 특징을 변경시킬 것이다. 조명 후에, 상기 감광층은 현상되며, 그 후에 통상적으로 에칭에 의해 현상된 물질 또는 현상되지 않은 물질이 선택적으로 제거된다. UV 복사, 특히 원자외선 복사를 사용함으로써 고해상도 리소그래피를 획득할 수 있다. Another example of an optical system using an optical element suitable for UV radiation may be a UV-based lithography system such as schematically illustrated in the method of illustration in FIG. 11. By way of example, a reflective lithography system may also be used, but a transmissive lithography system is shown. The use of the optical elements of the present invention allows transmissive lithography systems for radiation in the UV range, for example in the far ultraviolet region, whereas previously reflective lithography systems are typically required to be used for far ultraviolet or extreme ultraviolet. The latter thus fully expands the design possibilities for lithographic setups, especially for far ultraviolet and extreme ultraviolet. The
위에서 설명된 것과 같은 예를 들어, 리소그래피 시스템, 마스터링 장비 또는 판독/기록 시스템과 같은 광학 시스템은 제 2 및 제 3 실시예에서 설명된 바와 같이 예컨대 유체 거울을 사용할 수 있다. 상기 광학 요소는 예를 들어 편광 빔 분할기와 조합하여 사용될 수 있다. 이후 제 1 편광 방향을 가지는 복사는 통상적으로 편광 빔 분할기를 통해 배향되고, 사분 파장 지연기(quarter wavelength retarder)에 의해 변경되고, 따라서 복사의 수렴에 영향을 미치는 유체 거울에 의해 반사되고, 사분 파장 지연기에 의해 다시 변경되고, 편광 빔 분할기에 의해 반사된다. 이 방법으로, 특정 편광 및 좋은 수렴 특성을 가지는 복사는 광학 시스템에서 추가적으로 사용되기 위해 획득된다. For example, as described above, optical systems such as lithography systems, mastering equipment or read / write systems may use, for example, fluid mirrors as described in the second and third embodiments. The optical element may for example be used in combination with a polarizing beam splitter. The radiation with the first polarization direction is then typically oriented through the polarizing beam splitter, altered by a quarter wavelength retarder, and thus reflected by a fluid mirror affecting the convergence of the radiation, and the quarter wavelength It is changed again by the retarder and reflected by the polarizing beam splitter. In this way, radiation with certain polarization and good convergence properties is obtained for further use in optical systems.
광학 요소, 특히 앞의 실시예에서 설명된 것과 같은 광학 거울은 UV 레이저 어플리케이션에 유리하게 사용될 수 있다. 전형적인 UV 레이저의 일부분은 도 12에 도시된다. 레이저 캐비티(cavity)(700)는 제 1 거울(702) 및 제 2 거울(704)를 포함하여 도시되고, 이로써 적어도 거울(704)은 제 2 또는 제 3 실시예 중 어느 하나 또는 본 발명에서 설명된 바와 같은 유체 거울이다. 부분적으로 투과하는 거울(704)은 이득 매체(706)로부터 레이저 캐비티(700)의 밖까지 부분적인 광 외부결 합을 허용한다. 부분적으로 투과하는 거울(704)의 유체 (104,106) 둘 다 예를 들어 원자외선에 대해 투명한 것과 같이, 자외선에 투명함에 따라, 거울(704)을 통해 결합되는 빛의 일부는 거울 메니스커스(114)를 통과한 후 실질적으로 세기에 있어서 더이상 감소하지 않는다. 더욱이, 만약 거울(704)이 조정가능한 UV 거울인 경우, 메니스커스(114)의 형상 또는 위치 조정은 원하는 광학 공명 모드를 제공하도록 사용될 수 있다. 공명 모드 상에서 곡률 효과는 Kogelnik와 Li in에 의한 Applied Optics 5 (1966) p1550-1567에서 및 Siegman에 의한 "Lasers", University Science Books, Mill Valley, California, Chapter 19에서 광범위하게 기술되었다. 전형적인 UV 레이저는 예를 들어- 그러나 제한되지 않는- N2,Ar,Kr, 다이오드 펌핑된 고체 상태 레이저 등에 기초한 기체 레이저이다.Optical elements, in particular optical mirrors such as those described in the previous embodiments, can be advantageously used in UV laser applications. A portion of a typical UV laser is shown in FIG. 12. The
본 발명의 제 1 내지 제 3 실시예에서 설명된 광학 요소는 UV 복사, UV 방출 연구 등에 기초하여 예를 들어 광 발광(photoluminescence)연구를 위해 사용되는 카메라에서 광학기재, 현미경, 망원경 등을 위한 렌즈를 포함하는 이미지 포착 디바이스에 또한 사용될 수 있다. 만약 상기 렌즈의 모양이 두 유체간 메니스커스의 형상을 제어적으로 변경시킴으로써 쉽게 조정될 수 있는, 가변 렌즈 또는 가변 거울과 같은 가변 광학 요소가 제공된다면, 어떠한 기계적인 요소도 광학 경로 내에 요구되지 않아서, 상기 광학 시스템은 기계적인 마모의 어려움이 없다. 추가적으로, 상기 렌즈는 양의 배율(positive power) 과 음의 배율(negative power)을 가지는 것 사이에서 조정될 수 있다. The optical elements described in the first to third embodiments of the present invention are lenses for optical substrates, microscopes, telescopes, etc. in cameras used for, for example, photoluminescence studies based on UV radiation, UV emission studies, and the like. It can also be used in an image capture device that includes. If a variable optical element such as a variable lens or a variable mirror is provided, the shape of the lens can be easily adjusted by controlling the shape of the meniscus between the two fluids, no mechanical element is required in the optical path The optical system is free from mechanical wear difficulties. In addition, the lens can be adjusted between having a positive power and a negative power.
유체 중 하나로서, 기체의 사용이 유체 렌즈, 유체 거울 및 조정가능한 유체 렌즈 및 거울과 같은 UV에 투명한 광학 요소와 상이한 시스템에서 이들의 응용에 대해 설명된 반면, 예를 들어, 그러나 이에 제한되지 않는, 가시광선, 적외선 및 상이한 시스템에서의 이들의 응용과 같은 전자기(E.M.) 스펙트럼의 다른 지역에 대해, 유체 렌즈, 유체 거울 및 조정 가능한 유체 렌즈 및 거울과 같은 유체 광학 요소에서 기체의 사용은 또한 본 발명에 의해 공개된다. 만약 예를 들어, 렌즈에서 투명도가 요구되는 경우, 그때 사용되는 기체는 상기 광학요소가 사용되는 E.M. 스펙트럼의 영역에서 통상적으로 투명하다. As one of the fluids, while the use of gases has been described for their application in systems different from UV transparent optical elements such as fluid lenses, fluid mirrors and adjustable fluid lenses and mirrors, for example, but not limited to For other regions of the electromagnetic (EM) spectrum, such as visible light, infrared light and their application in different systems, the use of gases in fluid optical elements such as fluid lenses, fluid mirrors and adjustable fluid lenses and mirrors is also seen. Disclosed by the invention. If, for example, transparency is required in the lens, then the gas used is the E.M. It is usually transparent in the region of the spectrum.
본 발명에 따른 디바이스에 대해 물질 뿐만 아니라 바람직한 실시예, 특정 구조 및 구성이 여기서 논의되었지만, 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 형태 및 상세항목에 있어서 다양한 변화 또는 수정이 이루어질 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 예를 들어, UV 복사에 적합한 광학 요소의 메니스커스(114)는 곡선이며, 광학 축에 대해 일반적으로 대칭이며, 일반적으로 그것이 광학축을 가로지르는 점에서 광학축에 대해 일반적으로 수직으로 나타나지만, 메니스커스에 의해 수행되는 바람직한 광학 함수에 의존하여, 이들 조건 중 어느 하나 또는 모두가 변경될 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 본 예에서 도시된 렌즈 챔버는 원통형이지만, 예를 들어-그러나 이에 제한되지 않는 - 원뿔형 모양과 같은 다른 모양 역시 사용될 수 있다. 더욱이, 상기 실시예 및 예에서 광학 요소는 두 유체를 사용하여 설명되었으나, 유체의 수는 더 많아질 수 있다. 예시에 의해, 광학 요소는 세 개의 유체를 사용할 수 있다.Although materials, as well as preferred embodiments, specific structures and configurations have been discussed herein for the device according to the invention, it should be understood that various changes or modifications may be made in form and detail without departing from the spirit and scope of the invention. . For example, the
본 발명은 예를 들어 자외선 복사 파장과 같은 단파장에 적합한 광학 요소, 리소그래피(lithography) 시스템과 같이 이들 광학 요소들을 사용하는 광학 시스템과, 마스터링 장비(mastering tools) 및 이들 장비를 사용하는 방법에 이용가능하다.The present invention finds use in optical systems using these optical elements, for example optical elements suitable for short wavelengths such as ultraviolet radiation wavelengths, lithography systems, mastering tools and methods of using these devices. It is possible.
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