38章:ミラー+レンズの光線追跡

  1. ミラー+レンズの光線追跡の計算プログラムのダウンロード
     以下の演習を実行するには、下記の演習プログラムをダウンロード する必要があります。

     ダウンロード後はダブルクリックで解凍してから使用してください。
     
    「演習プログラム」をダウンロードする。
     動作条件としては
    C:\Program Files\VBA_C_OPTICS\VBA_C光線追跡.dll
    C:\Program Files\VBA_C_OPTICS\IN_FM.txt
    C:\Program Files\VBA_C_OPTICS\IN_FM2.txt
    が存在する必要があります。

  2. 3次元光線追跡プログラムの起動
    (1)VBA_C光線追跡-2.xlsをダブルクリックで起動します。この時マクロは有効にして開いて下さい。

  3. 計算条件設定シート「IN_FM」の作成
    (1)シート「IN_FM (演習3)」の全体をコピーし、シート「IN_FM」に貼り付けます。
     以下の表が完成します。

         図38-1 ミラー+レンズの IN_FM

  4. スポットダイアグラム計算実行
    (1)シート「操作」の「スポットダイアグラム計算実行」ボタンを押します。

  5. シート「スポット要約」の確認
     以下の計算結果が表示されます。

               図38-2 像高50mmのスポット要約 


  6. シート「光線図」の確認

               図38-3 像高50mmの光線図

  7. シート「スポット図」の確認

               図38-4 像高50mmのスポット図

  8. 波面収差計算実行
    (1)シート「操作」の「波面収差計算実行」ボタンを押します。

  9. 波面収差の確認
     各波長でのXY方向波面収差を纏めると下記の表のようになります。
    435.8nm-X 435.8nm-Y 404.7nm-X 404.7nm-Y 365nm-X 365nm-Y
    0次 5.67E-07 1.95E-07 6.21E-07 2.17E-07 7.04E-07 2.47E-07
    1次 -6.92E-07 0.00E+00 -7.10E-07 5.86E-17 -6.80E-07 5.31E-17
    2次 1.58E-01 3.39E-02 8.50E-02 -1.35E-01 2.91E-01 -1.14E-01
    3次 4.03E-05 0.00E+00 -2.75E-05 -2.85E-16 -1.39E-04 -2.26E-16
    4次 -1.04E-01 2.69E-02 -1.01E-01 4.23E-02 -9.08E-02 7.20E-02
    5次 5.82E-06 0.00E+00 9.25E-06 2.40E-16 2.51E-05 1.85E-16
    6次 2.14E-03 5.06E-03 2.27E-03 5.44E-03 2.44E-03 6.02E-03


  10. 像高40mmの特性評価
    (1)シート「IN_FM」を選択します。
    (2)セルC9のX0の値を50→40に変更します。

  11. 像高40mmのシート「スポット図」の確認
    (1)シート「操作」の「スポットダイアグラム計算実行」ボタンを押します。

               図38-5 像高40mmのスポット図

  12. 像高40mmの波面収差の確認
    (1)シート「操作」の「スポットダイアグラム計算実行」ボタンを押します。
     各波長でのXY方向波面収差を纏めると下記の表のようになります。
    435.8nm-X 435.8nm-Y 404.7nm-X 404.7nm-Y 365nm-X 365nm-Y
    0次 4.08E-07 1.78E-07 4.45E-07 1.94E-07 5.06E-07 2.23E-07
    1次 -1.47E-07 4.45E-17 -1.19E-07 6.18E-17 -5.50E-08 1.03E-16
    2次 6.22E-02 3.24E-02 -6.17E-02 -1.49E-01 4.73E-02 -1.52E-01
    3次 2.88E-04 -1.48E-16 2.19E-04 -3.05E-16 8.87E-05 -4.32E-16
    4次 -4.56E-02 3.54E-02 -3.69E-02 5.16E-02 -1.83E-02 8.26E-02
    5次 -3.13E-05 1.06E-16 -3.27E-05 2.63E-16 -2.85E-05 3.46E-16
    6次 3.44E-03 5.25E-03 3.68E-03 5.65E-03 4.03E-03 6.25E-03



  13. 像高30mmの特性評価
    (1)シート「IN_FM」を選択します。
    (2)セルC9のX0の値を40→30に変更します。

  14. 像高30mmのシート「スポット図」の確認
    (1)シート「操作」の「スポットダイアグラム計算実行」ボタンを押します。

               図38-6 像高30mmのスポット図

  15. 像高30mmの波面収差の確認
    (1)シート「操作」の「スポットダイアグラム計算実行」ボタンを押します。
     各波長でのXY方向波面収差を纏めると下記の表のようになります。
    435.8nm-X 435.8nm-Y 404.7nm-X 404.7nm-Y 365nm-X 365nm-Y
    0次 2.88E-07 1.62E-07 3.15E-07 1.76E-07 3.58E-07 2.02E-07
    1次 8.04E-08 -1.48E-16 1.11E-07 2.40E-16 1.75E-07 -4.13E-17
    2次 2.86E-02 3.34E-02 -1.32E-01 -1.58E-01 -9.30E-02 -1.79E-01
    3次 2.03E-05 5.80E-16 -7.35E-05 -8.95E-16 -2.50E-04 1.27E-16
    4次 -2.60E-03 4.18E-02 1.01E-02 5.86E-02 3.52E-02 9.06E-02
    5次 -5.35E-05 -4.52E-16 -5.77E-05 6.88E-16 -6.05E-05 -8.28E-17
    6次 4.40E-03 5.39E-03 4.72E-03 5.80E-03 5.21E-03 6.42E-03



  16. 像高20mmの特性評価
    (1)シート「IN_FM」を選択します。
    (2)セルC9のX0の値を30→20に変更します。

  17. 像高20mmのシート「スポット図」の確認
    (1)シート「操作」の「スポットダイアグラム計算実行」ボタンを押します。

               図38-7 像高20mmのスポット図

  18. 像高20mmの波面収差の確認
    (1)シート「操作」の「スポットダイアグラム計算実行」ボタンを押します。
     各波長でのXY方向波面収差を纏めると下記の表のようになります。
    435.8nm-X 435.8nm-Y 404.7nm-X 404.7nm-Y 365nm-X 365nm-Y
    0次 2.05E-07 1.50E-07 2.24E-07 1.65E-07 2.57E-07 1.89E-07
    1次 1.18E-07 -4.45E-17 1.38E-07 4.45E-17 1.97E-07 -1.75E-16
    2次 2.62E-02 3.52E-02 -1.59E-01 -1.63E-01 -1.67E-01 -1.97E-01
    3次 -1.92E-04 1.48E-16 -2.86E-04 -1.48E-16 -4.59E-04 5.70E-16
    4次 2.69E-02 4.63E-02 4.24E-02 6.36E-02 7.20E-02 9.62E-02
    5次 -5.29E-05 -1.06E-16 -5.75E-05 1.06E-16 -6.25E-05 -4.02E-16
    6次 5.06E-03 5.49E-03 5.44E-03 5.91E-03 6.02E-03 6.55E-03



  19. 像高10mmの特性評価
    (1)シート「IN_FM」を選択します。
    (2)セルC9のX0の値を20→10に変更します。

  20. 像高10mmのシート「スポット図」の確認
    (1)シート「操作」の「スポットダイアグラム計算実行」ボタンを押します。

               図38-8 像高10mmのスポット図

  21. 像高10mmの波面収差の確認
    (1)シート「操作」の「スポットダイアグラム計算実行」ボタンを押します。
     各波長でのXY方向波面収差を纏めると下記の表のようになります。
    435.8nm-X 435.8nm-Y 404.7nm-X 404.7nm-Y 365nm-X 365nm-Y
    0次 1.58E-07 1.44E-07 1.71E-07 1.58E-07 1.99E-07 1.82E-07
    1次 6.68E-08 0.00E+00 9.51E-08 4.45E-17 1.32E-07 1.06E-16
    2次 3.35E-02 3.68E-02 -1.65E-01 -1.65E-01 -2.01E-01 -2.08E-01
    3次 -1.79E-04 0.00E+00 -2.37E-04 -1.48E-16 -3.44E-04 -4.52E-16
    4次 4.42E-02 4.90E-02 6.12E-02 6.65E-02 9.35E-02 9.95E-02
    5次 -3.22E-05 0.00E+00 -3.50E-05 1.06E-16 -3.85E-05 3.70E-16
    6次 5.44E-03 5.55E-03 5.86E-03 5.97E-03 6.49E-03 6.62E-03


  22. ミラー+レンズの光線追跡のまとめ
    (1)スポットダイアグラムは像高10mm~50mmの広範囲で良好な収束特性を示します。
    (2)波面収差の分析において、
     像高50mm 波長365nm X方向:0.291λ  Y方向:-0.114λ
    の1点を除き、0.25λを満足しており波面収差は良好です。

     本光学系はNA0.09であり、理論解像度は約3μmとなります。
     こおため、微細パターンの転写には適しませんが、下記の特徴があります。
    ・ghiの3波長の照明光源が使用できる。(このため、照度が高くなります。)
    ・投影領域は半円状となるがΦ100mmの広い投影が可能。
    ・光学系の構造がシンプル。
    ・完全両側テレセントリック光学系のため、像歪が非常に小さい。(設計上はほぼゼロです。)

     以上の特性から、多層配線パターン転写、高密度実装パターン転写の低コスト化に 有効な光学系です。




39章:照明光学系の基本構成に行く。

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