Edmund Optics®使用自己的和第三方Cookie來優化我們網站的技術服務功能。了解我們如何使用Cookie。

  • 我的帳戶
  •   
Extreme Ultraviolet Optics

將光學元件推向極限

 

全新台式光源讓 10-100nm 應用更容易使用

 

EUV 應用包括度量、奈米尺度成像及電子光譜儀

 

由於高吸收率可以消除折射可能性,EUV 系統通常使用反射式光學元件

 

表面粗糙度相當關鍵,因為短波長會大幅增加散射

極紫外線 (EUV) 輻射涵蓋的波長頻帶約在 10nm 至 100nm 之間,也就是在 X 光和深紫外線 (DUV) 光譜範圍之間。藉由包括微影、奈米尺度成像及光譜儀等眾多 EUV 領域的沖壓應用的加入,近期投入許多心力專注於開發體積精巧的 EUV 來源,進而推出多款商用 EUV 光源。

幾乎所有材料都會大幅吸收 EUV 輻射,因此光學元件一定採用反射式而非透射式。由於波長短,EUV 光學元件的表面品質要求比可見光元件更為嚴苛。雖然 EUV 光學元件要求嚴苛而不易生產,但基於 EUV 輻射用於高分辨率成像、光譜儀及材料處理等應用的效益,仍然值得努力投入生產。

EUV 輻射源

第一種可行的 EUV 輻射源,是只有在大型研究實驗室及微影公司能夠使用的巨型裝置,不過 EUV 技術近來的進展成果,已經打造出更精巧且更容易使用的台式 EUV 系統。高諧波產生 (HHG) 系統及毛細管放電雷射,是兩種前景較為看好的新型 EUV 台式來源,可產生低發散性的同調輻射光束。

EUV 光學元件應用

體積精巧的新型 EUV 來源,正擴展各式各樣的新興 EUV 應用,包括高分辨率成像、電子光譜儀、分子及固態動力學研究,以及奈米加工。

EUV 成像

EUV 輻射適用於同調繞射成像 (CDI);這種成像技術能夠達到最低 0.5nm 的分辨率。CDI 可用於分析極小結構,例如奈米管及奈米結晶。反射鏡在 CDI 中用於引導 EUV 光束至物體。於表面上或甚至下方的特徵會使輻射繞射,並由附近的 CCD 偵測器擷取。之後記錄的繞射圖將由軟體處理,產生原始物體的 2D 或 3D 影像。由於使用反射鏡及繞射取代透射鏡頭,最終影像幾乎可限制繞射,而且幾乎沒有任何像差。繞射極限分辨率與波長成正比,因此 EUV 輻射的短波長可進一步提升分辨率。CDI 是非接觸式的成像技術,速度比原子力顯微鏡等類似技術更快,大約一分鐘即可擷取影像。EUV CDI 提供的高分辨率正在突破目前成像技術的極限。

Typical EUV coherent diffractive imaging setup
圖 1:一般 EUV 同調繞射成像設定

EUV 光學及光電子光譜儀

EUV 光譜儀能夠探測其他光譜儀技術無法觸及的能階,對許多研究應用而言相當寶貴。EUV 輻射用於光電發射光譜儀,可量測光電效應發射的電子能量,判定固體、液體或氣體之中的電子能量。EUV 光譜儀也用於核融合研究,因為融合實驗中大部分電漿雜質發射的輻射介於 1-50nm 之間。EUV 輻射波長短,也使 EUV 光譜儀系統能判定結構化物體之中特定元素的確切位置。透過 EUV 光譜儀實現的研究,有可能對材料科學及利用核融合的能源來源產生極大影響。

EUV radiation falls between X-ray and ultraviolet spectral regions
圖 2:EUV 輻射介於 X 光和極紫外線光譜範圍之間

EUV 奈米加工

能夠加工持續縮小的微結構及奈米結構,對奈米技術的發展至為關鍵。EUV 奈米加工仍處於非常初期的發展階段,不過這項技術前景看好,能夠產生及修改奈米級結構。聚焦光斑尺寸與波長成正比,因此相較於使用較長波長的系統,EUV 奈米加工系統擁有更高的空間分辨率。大部分材料對 EUV 輻射的吸收深度短,也導致能量局部化,有助於蝕刻極細微的特徵。奈米技術具有對社會造成重大影響的潛力,協助強化醫療裝置及程序、製造方法、能源系統、電子元件及其他各種項目。

Nano-machining is a critical part of a number of emerging applications
圖 3:奈米加工是多項新興應用的關鍵所在,包括奈米電子、奈米醫學及生物材料。

適用於 EUV 應用的光學元件

EUV 系統需要在真空環境之中,因為 100nm 以下的波長無法透過空氣傳輸。同樣地,EUV 輻射幾乎在所有材料都具有極高的吸收率,因此 EUV 應用的光學元件幾乎都是反射式。短波長的散射較高,因此表面粗糙度、表面平整度及其他表面容差對 EUV 光學元件相當重要。一般使用於 EUV 應用的反射鏡類型為多層布拉格反射鏡,其中週期性堆疊兩種不同材料,可讓特定波長頻帶進行結構性的干涉及反射。部分入射光束會在堆疊中的各個介面反射。EUV 多層反射鏡的頻寬非常窄,達到 1nm 等級,因此這類 EUV 光學裝置必須特別符合來源波長。

Example of a λ/4 Bragg reflector that could be used as an EUV mirror
圖 4:λ/4 多層反射鏡結構。EUV 反射鏡一般大約有 50 對層次。

 

愛特蒙特光學極紫外線光學元件

極紫外線 (EUV) 平面反射鏡

極紫外線 (EUV) 平面反射鏡為多層布拉格反射器,採用於超拋光單晶矽基材沉積的反射鍍膜,表面粗糙度低於 3Å,專門設計可在設計波長及入射角達到最高反射率。反射鏡提供 5° 或 45° 的入射角 (AOI)。

進一步瞭解
Extreme Ultraviolet (EUV) Flat Mirrors

 

常見問題解答

FAQ  為何極紫外線 (EUV) 平面反射鏡設計用於 13.5nm?
極紫外線 (EUV) 平面反射鏡設計用於 13.5nm,因為 13.5nm 是最常使用的 EUV 波長之一。微影使用的錫電漿來源於 13.5nm 放射,而其他 EUV 應用也採用此波長作為標準。
FAQ   為何極紫外線 (EUV) 平面反射鏡使用單晶矽基材而非熔融石英?

雖然部分 EUV 光學元件使用熔融石英基材,但愛特蒙特光學供應的極紫外線 (EUV) 平面反射鏡採用單晶矽基材,因為相較於熔融石英,這類材料具備卓越的熱穩定性。

FAQ  為何透射光學元件無法搭配使用 EUV 輻射?

EUV 光子能量約 90eV,一般有機物質與金屬的游離能分別為 7-9eV 及 4-5eV。因此 EUV 光子易被吸收,產生光電子及次級電子,避免 EUV 輻射透射穿透所有物質。

FAQ  如果在樣本散射的光線沒有聚焦回到 CCD 偵測器影像,同調繞射成像 (CDI) 要如何產生影像?

在物體散射的輻射,會於偵測器產生倒易空間繞射圖。逆傅立葉轉換演算法會套用至記錄圖形,重新建構影像。使用軟體將散射的繞射圖轉換為物體高度圖,而非使用透鏡系統在偵測器形成影像。

資源

應用說明

技術資訊及應用範例包括理論說明、方程式、圖示及其他各項。

UV Optics: Tighter Tolerance and Different Materials
閱讀  

Why Laser Damage Testing is Critical for UV Laser Applications
閱讀  

相關頁面

說明相關產品、功能或概念的其他網頁。

紫外線雷射光學產品
閱讀  

 

聯繫我們

您的光學應用遇到什麼問題了嗎?您想要解決什麼樣的問題?聯繫我們,與我們的工程師團隊一起為您的應用提出解決方案。

Loading our online form.

是否需要報價?

Edmund Optics Facebook Edmund Optics Twitter Edmund Optics YouTube Edmund Optics LinkedIn Edmund Optics Google+ Edmund Optics Instagram

×