JP2005115394A - 広範囲ズーム機能を備えた超広帯域紫外顕微鏡映像システム - Google Patents
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Abstract
【課題】広範囲ズーム機能を備えた超広帯域紫外（ＵＶ）カタディオプトリック映像顕微鏡システムを提供する。
【解決手段】カタディオプトリックレンズ群及びズーミングチューブレンズ群を含む顕微鏡システムは、極ＵＶ波長で高光学解像度と、連続的に調整可能な倍率と、高開口数とを有する。このシステムは、部品点数を削減し、システムの製造プロセスを簡単化するため、対物レンズ、チューブレンズ及びズーム光学系のような顕微鏡モジュールを統合する。好ましい実施例によれば、全屈折ズーミングチューブレンズと組み合わせることにより、非常に広い極紫外スペクトル域に亘って優れた画質が得られる。ズーミングチューブレンズは、一般的に性能を制限する高次色収差を補償するように変更される。
【選択図】図４
【解決手段】カタディオプトリックレンズ群及びズーミングチューブレンズ群を含む顕微鏡システムは、極ＵＶ波長で高光学解像度と、連続的に調整可能な倍率と、高開口数とを有する。このシステムは、部品点数を削減し、システムの製造プロセスを簡単化するため、対物レンズ、チューブレンズ及びズーム光学系のような顕微鏡モジュールを統合する。好ましい実施例によれば、全屈折ズーミングチューブレンズと組み合わせることにより、非常に広い極紫外スペクトル域に亘って優れた画質が得られる。ズーミングチューブレンズは、一般的に性能を制限する高次色収差を補償するように変更される。
【選択図】図４
Description
本発明は、一般的に、超広帯域紫外（ＵＶ）カタディオプトリック
映像顕微鏡システムに係り、特に、ＵＶカタディオプトリック対物レンズ群及び広範囲ズーミング用チューブレンズ群を含む映像システムに関する。
映像顕微鏡システムに係り、特に、ＵＶカタディオプトリック対物レンズ群及び広範囲ズーミング用チューブレンズ群を含む映像システムに関する。
深度の深い紫外スペクトル域（約０．１９乃至０．３０ミクロン波長）用のカタディオプトリック映像システムは公知である。Ｓｈａｆｅｒによる特許文献１、並びに、Ｅｌｌｉｏｔｔ及びＳｈａｆｅｒによる特許文献２には、２種類のこのような系が開示されている。これらの系は、Ｓｃｈｕｐｍａｎｎのアクロマティックレンズ原理と、Ｏｆｆｎｅｒ形の視野レンズとを採用する。軸方向色及び１次横方向色は補正されるが、高次横方向色は補正されない。このため、広いスペクトル域をカバーする際に系の収差が制限される。
上記のＳｈａｆｅｒによる特許文献１は、収差虚像を生成するＳｃｈｕｐｍａｎｎのアクロマティックレンズ原理に基づく光学系を開示する。反射光線はこの虚像から実像を作成する。図１に示されたこの系は、像収差及び像収差の色変動を補正する収差補正器レンズ群１０１と、レンズ群１０１からの光を受け、平面１０５に中間像を生成する焦点レンズ１０３と、中間像平面１０５に配置されたほかのレンズと同じ材料からなる視野レンズ１０７と、平面鏡バックコーティングされ、系の１次長手色を焦点レンズ１０３と協働して補正するようにレンズの度及び位置が選択された厚いレンズ１０９と、中間像平面と厚いレンズ１１９の間に配置され、最終像１１５を生成する球面鏡１１３とを含む。系の殆どのフォーカシングパワーは、中間像平面１０５からの光が厚いレンズ１０９に到達できるように中間像平面１０５の近傍に小さい中心孔を有する球面鏡１１３に起因する。厚いレンズ１０９の裏側のミラーコーティング１１１は、球面鏡１１３によって集光された光が最終像１１５に到達するように小さい中心孔１１９を有する。１次長手（軸）方向色は厚いレンズ１０９によって補正されるが、中間像１０５に配置されたＯｆｆｎｅｒ形視野レンズ１０７は２次縦方向色を補正するためポジティブなパワーを有する。視野レンズを中間像１０５の一方側に僅かに動かすことにより、３次縦方向色が補正される。かくして、軸方向色収差は、広いスペクトル域に亘って完全に補正される。この系は、挟帯域横方向色を付随的に補正するが、広域紫外スペクトルに亘る残りの（２次及び高次）横方向色の完全な補正は行えない。
上記のＥｌｌｉｏｔ及びＳｈａｆｅｒの特許文献２は、図２に示されるような表面１２１’の除去のような１９３ミクロン波長の高出力エキシマレーザーアプリケーションで使用するため最適化された特許文献１の光学系の変形バージョンを提供する。この従来技術の光学系は、特許文献１の光学系と同様に収差補正群１０１’と、集光レンズ１０３’と、中間焦点１０５’と、視野レンズ１０７’と、厚いレンズ１０９’と、小さい中心開口部１１７’及び１１９’を備えた鏡面１１１’及び１１３’と、最終焦点１１５’とを有するが、視野レンズ１０７’は、エキシマレーザー光を集光することによって生成された高出力密度から熱的に損傷を被ることを回避するため中間像若しくは焦点１０５’が視野レンズ１０７’の外側に現れるように再配置される。また、両方の鏡面１１１’及び１１３’は、レンズ素子１０８’及び１０９’の上に形成される。両方のレンズ素子１０８’及び１０９’を通過するすべての光の合成は、図１に示された１枚の厚いレンズ１０９と同じ１次縦方向色補正を行うが、全体的なガラスの厚さは低減される。石英ガラスでさえ、非常に短い０．１９３ミクロン波長で吸収問題を生ずるので、厚さの低減は高出力レベルの場合にこの波長で有利である。この光学系に使用されるエキシマレーザー源はかなり狭いスペクトル線幅を有するが、０．１９３ミクロン波長付近での石英の分散は、一部の色補正が依然として必要とされる程度の大きさがある。両方の従来技術のシステムは、約０．６の開口数を有する。
縦方向色収差（軸方向色）は、波長による焦点位置の軸方向移動である。図１に示された従来技術の光学系は、近紫外及び極紫外（０．２ミクロンないし０．４ミクロン域）の広い波長帯域に亘って１次、２次及び３次の軸方向色を完全に補正する。横方向色は、波長による倍率若しくは像サイズの変化であり、軸方向色とは無関係である。図１の従来技術の光学系は、１次横方向色を完全に補正するが、残りの横方向色は補正しない。このことは、広いスペクトル範囲がカバーされるときに収差の制限になる。
特許文献３は、上記の特許に記載されたシステムよりも性能が改良されたカタディオプトリック紫外映像システムを開示する。このシステムは、２次及び高次横方向色を補正するため、色消し視野レンズ群を利用し、大きいＮＡ（開口数）と、大きい視野の超広帯域紫外映像システムの設計を可能にする。
可視波長域でのズーミングシステムは周知である。可視波長ズーミングシステムは、広スペクトル域に亘る高次の色効果の非常に高いレベルの補正を必要としないか、或いは、補正は必要としないが、３種類以上のガラスタイプを用いて同じことを行う。極紫外の場合に、色収差補正に使用できる材料は非常に僅かに限られるので、高性能、広帯域光学系を設計することは難しい。さらに、紫外広帯域光学系の色収差を広範囲ズームを用いて補正することは一層困難である。
したがって、広範囲ズーム能力を備えた超広帯域紫外顕微鏡映像システムは依然として必要とされる。
米国特許第５，０３１，９７６号明細書
米国特許第５，４８８，２２９号明細書
米国特許第５，７１７，５１８号明細書
本発明の目的は、像収差、像収差の色変動、縦方向（軸方向）色及び横方向色を補正し、かつ、近紫外及び極紫外スペクトル帯域（０．２乃至０．４ミクロン）の超広スペクトル域に亘って残りの（２次及びより高次の）横方向色補正を含む、カタディオプトリック映像システムを提供することである。
本発明のもう一つの目的は、大きい開口数０．９と、少なくとも１ミリメートルの視野とを備えた顕微鏡若しくはマイクロリソグラフィー光学系として有用な紫外映像システムを提供することである。このシステムは、好ましくは、テレセントリック系である。
本発明によるズーミング機能を備えた高性能、高開口数の超広域スペクトル域カタディオプトリック光学系は、１個のコリメート形共役を備え、ズーミング中に高次色収差（特に、高次の横方向色）が変化しないように構成された全屈折ズーミングチューブレンズ部と、ズーミングチューブレンズ部の補正されていない（しかし、ズーム中に安定した）高次の色収差の残りを補正する非ズーミング高開口数カタディオプトリック対物レンズ部とを有する。
本発明の上記並びにその他の目的及び利点は、以下の詳細な説明及び添付図面から当業者に明らかにされる。
図３には、特に、広帯域極紫外アプリケーション用途に適した本発明のカタディオプトリック映像システムが示されている。このカタディオプトリック映像システムは、中間像１３を形成する焦点レンズ群１１と、中間像１３の近傍に配置され色収差を補正する視野レンズ群１５と、中間像１３からの光を最終像１９に集光するカタディオプトリック群１７とを含む。この映像システムは、０．２０乃至０．４０ミクロンの紫外光をカバーするスペクトルの極紫外（ＵＶ）部まで延びる波長帯域に亘って、モノクロ（ザイデル）収差及び色収差（縦方向及び横方向）、並びに、モノクロ収差の色変動を補正するよう最適化される。本発明のカタディオプトリックシステムは、紫外顕微鏡対物レンズ、ウェーハ検査装置の表面散乱紫外光の収集器、又は、紫外ホトリソグラフィー・システム用のマスク投影光学系のような多数の紫外映像アプリケーションに適合させることが可能である。
図３に示された集光レンズ群１１は、７枚のレンズ部品２１−２７により構成され、２枚のレンズ部品２１及び２２は、残りの５枚のレンズ部品２３乃至２７から十分な間隔で分離される。レンズ部品２１及び２２の対を残りの５枚のレンズ部品２３乃至２７から分離する間隔は、典型的に、５枚のレンズ部品２３乃至２７の全体的な合成厚さの少なくとも２分の１のオーダーである。例えば、レンズ部品２３−２７は、約６０ｍｍの距離に広がり、レンズ部品２１及び２２はレンズ部品２３から３０乃至６０ｍｍ離れている。実際の寸法は実施例に対し選択されたスケールに依存する。２枚のレンズ２１及び２２は、コマ収差及び非点収差のようなモノクロ像収差の色変動を補正する低出力２枚組みを形成する。この２枚組みレンズ２１及び２２を他の光学系部品からかなり遠くに配置することにより、これら２枚のレンズ上での視野角による光ビームのシフトは最大にされる。これは、収差の色変動の最良の補正を実現するために役立つ。
主集光群の中の５枚のレンズ２３―２７は、厚い強度の負凹レンズ２３と、反対向きに強度に湾曲した負凹レンズ２４と、強度の二重凸レンズ２５と、強度の正凹レンズ２６と、反対向きに強度に湾曲し、正若しくは負の度数の非常に薄い凹レンズ２７とにより構成される。このレンズ２３―２７のレンズ群は変形することが可能である。このレンズ群は光を中間像１３に集光する。レンズ面の曲率及び位置は、モノクロ収差を最小限に抑え、モノクロ収差の色変動を最小限に抑えるため２枚組みレンズ２１―２２と協働するように選択される。
視野レンズ群１５は、典型的に、色消し３枚組みレンズにより構成されるが、任意の色消し処理されたレンズ群を使用することができる。石英ガラス及びＣａＦ２ガラスの両方の材料が使用される。その他の可能な極紫外透過屈折材料には、ＭｇＦ２、ＳｒＦ２、ＬａＦ３及びＬｉＦガラス、或いは、これらの混合物が含まれる。屈折材料の他に、回折面を色収差補正のため使用してもよい。２種類の紫外透過材料、ＣａＦ２ガラス及び石英ガラスの間の分散は、極紫外ではあまり違いがないので、レンズ群１５の個々の部品は強い曲率を有する。主色収差は、主として、カタディオプトリック群１７内のレンズ部品と、焦点レンズ群１１との組み合わせによって補正される。視野レンズ群１５の色消しによって、残りの横方向色が完全に補正される。
図３に示されたカタディオプトリック群１７は、裏面にコーティング４１を有する石英レンズ凹レンズ３９と、裏面に反射コーティング４５を有する石英ガラスレンズ４３とを含む。２枚のレンズ部品３９及び４３の表面は互いに対向する。反射面コーディング４１及び４５は、典型的に、アルミニウムであり、場合によっては、反射率を高めるため誘電体で保護される。
第１のレンズ３９は、光学系の光軸に沿って中心に孔３７が形成されている。反射コーティング４１は中心孔３８で終端し、レンズ３９又は反射コーティング４１によって遮られることなく光が通過する中心光学開口が現れる。孔３７によって画成された光学開口は中間像面１３の近傍にあるので、光学損は最小限に抑えられる。色消し視野レンズ群１５は、孔３７の内側若しくは傍に配置される。第２のレンズ４３は、一般的に、孔を含まないが、開口部又は窓４７が中心に設けられ、面反射コーティング４５上に被膜が存在しない。反射コーティング４１を備えたレンズ３９の光学開口は、レンズ３９の孔３７によって画成しなくてもよく、コーティング４５のようにコーティング４１中の窓によって簡単に画成してもよい。その場合、光はレンズ３９の屈折面を通り余分な時間を経過する。
光軸に沿って中間像面１３に向かって伝搬された光源からの光は第１のレンズ３９の光学開口３７を通過し、次に、第２のレンズ４３の内部を通過し、そこで、光は、略平面状（若しくは平面状）鏡コーティング４５によって第２のレンズ４３の内部に反射される。この光は第１のレンズ３９を通過し、鏡面４１で反射され、再び第１のレンズ３９を通過する。最後に、この強度に集束した光は、第２のレンズ４３の内部を通り（３回目の通過）、光学開口４７を通過して、光学開口４７と隣接した最終像面に達する。第２のレンズ面及び第２のレンズ面の曲率及び位置は、焦点レンズ群１１と組み合わされて、主軸方向色及び横方向色を補正するよう選択される。
フレキシブルな極紫外顕微鏡システムの場合、種々の倍率、開口数、視野サイズ及び色を提供することが重要である。原理的に、紫外顕微鏡システムは、数枚のカタディオプトリック対物レンズと、チューブレンズと、ズームレンズとにより構成される。しかし、完全な顕微鏡システムを設計する場合には、幾つかの問題点が生ずる。第１に、顕微鏡設計は、種々の倍率及び開口数を提供するため、多数の大型サイズのカタディオプトリック対物レンズを収容する必要がある。第２に、画質を維持するため、各チューブレンズの収差の色変動は体物レンズ自体と同程度に補正去れる必要がある。第３に、ズーミング系の収差の色変動は、ズームの全範囲に亘って補正される必要がある。
図４に示されるように本発明による超広帯域紫外顕微鏡映像システムは、カタディオプトリック対物レンズ部１２８と、ズーミングチューブレンズ群部１３９とを含む。カタディオプトリック対物レンズ部１２８は、カタディオプトリックレンズ群１２２と、視野レンズ群１２７と、焦点レンズ群１２９とを含む。ビームスプリッタ１３２は紫外光源の入口である。開口絞り１３１は、系の映像開口数（ＮＡ）を調節するため使用される。顕微鏡システムは、対象物１２０（たとえば、検査用ウェーハ）を像面１４０に映す。完全な開口数０．９のカタディオプトリック対物レンズ部１２８は関連する親出願に記載されている。
カタディオプトリック対物レンズ部１２８は、紫外スペクトル域（約０．２０乃至０．４０ミクロン波長）で超広帯域映像化を行うため最適化される。カタディオプトリック対物レンズ部は、高い開口数及び大きい対物視野に関して優れた性能をもつ。本発明は、軸方向色及び１次横方向色を補正するためＯｆｆｎｅｒ視野レンズと組み合わせてＳｃｈｕｐｍａｎｎ原理を使用し、より高次の横方向色を補正するため色消し処理された視野レンズ群を使用する。残りの高次色収差を除去すると、超広帯域紫外対物レンズ設計が行えなくなる。
カタディオプトリックレンズ群１２２は、反射コートされたレンズ部品である略平面状若しくは平面状反射器１２３と、凹レンズ１２５と、凸球面反射器とを含む。図３における反射コートされたレンズ部品３９と比較すると、本発明の好ましい一実施例は、簡単に製造できる凸反射器１２４及び大型凹レンズ１２５を使用する。両方の反射部品は、反射材料の無い中心光学開口を有し、中間像面１２６からの光が凸反射器を通過できるようにさせ、その光は略平面状（若しくは平面状）の反射器１２３によって凸反射器１２４に反射され、略平面状（若しくは平面状）の反射器１２３をもう一度通過して、途中で関連したレンズ部品を横切る。
色消し多部品視野レンズ群１２７は、石英ガラス及びフッ化ガラスのような２種類以上の異なる屈折材料、又は、回折面から作られる。視野レンズ群１２７は、選択的に一つに連結されてもよく、或いは、空気中で僅かに隙間を設けて配置してもよい。石英ガラスとフッ化ガラスは、極紫外域で分散に実質的な差が無いので、視野レンズ群の中の数枚のレンズ部品の個々の度数は高倍率にされるべきである。このような色消し視野レンズを用いることにより、超広域スペクトル域に亘る軸方向色及び横方向色の完全な補正が可能になる。最も簡単な設計例の場合、１個の視野レンズ部品だけが系の他のレンズとは異なる屈折材料で作製されればよい。図３に示されたレンズ群１５と比較するに、視野レンズ群１２７は、視野レンズ群の熱負荷及び表面散乱を減少させるため、中間像位置から僅かに移される。
本発明によれば、焦点レンズ群１２９は多数のレンズ部品を有し、好ましくは、すべてのレンズ部品は１種類の材料から作製され、回折面の曲率及び位置は、モノクロ収差及びモノクロ収差の色変動の両方を補正し、光を中間像に集光させるように選択される。焦点レンズ群１２９において、低度数のレンズ１３０の特殊な組み合わせは、球面収差、コマ収差、及び、非点収差の色変動に対し系を補正する。
視野レンズ群１２７及び低度数レンズ群１３０の設計上の特徴は、本発明において重要である。カタディオプトリック対物レンズ１２８と組み合わされたズーミングチューブレンズ１３９は、多数の望ましい特徴を示す。このような全屈折ズーミングレンズは、理想的には検出器アレイ１４０をズーミング中に静止させるが、本発明は、このような好ましい実施例の状況に制限されない。カタディオプトリック対物レンズ系１２８が全くズーミング機能を具備しない場合に、ズーミングチューブレンズ系１３９には２通りの設計上の可能性が拓かれる。
第１に、ズーミング部１３９は、石英ガラスのような全く同一の屈折材料でもよく、１次縦方向及び１次横方向色がズーミング中に変化しないように設計されるべきである。これらの１次色収差は零に補正する必要はなく、１種類のガラスタイプだけが使用される場合には零に補正できないが、安定している必要があり、これは実現可能である。カタディオプトリック対物レンズ１２８の設計は、これらのズーミングチューブレンズの補正されていないが安定した色収差を補償するよう修正されるべきである。この修正は実行可能であるが、得られる解決策は良い画質を伴うことが必要である。画質の制限にもかかわらず、このような設計が可能であることは非常に望ましい。その理由は、結合された顕微鏡システム全体が、フッ化カルシウム、又は、色消し処理されたＯｆｆｎｅｒタイプの視野レンズ内の回折面を除いて単一の材料、すなわち、石英ガラスであることによる。
第２に、ズーミングチューブレンズ群１３９は、カタディオプトリック対物レンズ１２８とは独立して収差を補正することができる。このため、石英ガラスとフッ化カルシウムのような異なる分散を有する少なくとも２個の屈折材料、又は、回折面を使用する必要がある。残念ながら、その結果として、チューブレンズ系は、ズーム範囲全体に亘って残留する高次の縦方向及び横方向色を避けることができないので、非常に広い紫外スペクトル域に亘って高性能を得ることができない。したがって、スペクトル域を狭小化する形、合成された系の視野サイズを縮小する形、若しくは、これらの組み合わされた形で妥協する必要がある。その結果として、カタディオプトリック対物レンズの非常に高い能力は、独立に補正されるズーミングチューブレンズを用いて２倍にすることができない。
本発明は、上記の２種類の状況を両立させる。ズーミングチューブレンズ１３９は、最初に、二つの屈折材料（例えば、石英ガラスとフッ化カルシウム）を用いて、カタディオプトリック対物レンズ１２８とは独立に補正される。レンズ１３９は、次に、カタディオプトリック対物レンズ１２８と合成され、カタディオプトリック対物レンズは、ズーミングチューブレンズ系の残りの高次色収差を補償するように変更される。このようにできる理由は、上記のカタディオプトリック対物レンズの視野レンズ群１２７及び低度数レンズ群１３０の設計上の特徴に起因する。合成された系は、最良の性能を得るべく変更されるすべてのパラメータを用いて最適化される。
本発明の一つの格別な特徴は、ズーミングチューブレンズの具体的な細部である。このズーミング系の高次残留色収差がズーム中に変化する場合、カタディオプトリック対物レンズは、１個所のズーム位置以外では高次残留色収差を厳密に補償できない。低次色収差がズーム中に変化せず、零に補正されるズーミングチューブレンズを設計することは簡単である。しかし、（系自体では零に補正することができない）高次色収差残留分がズーミング中に変化しないズーミングチューブレンズを見つけることは非常に困難である。
チューブレンズ部は、ズーム中にその高次色収差が有意な量で変化しないように設計することが可能である。検出器アレイ１４０がズーム中に移動してもよい場合、設計上の問題はより簡単化されるが、系の残りの部分に対し像位置が固定されている場合と同じ程度には望ましくない。
本発明の映像システムは、３６倍から１００倍以上までのズームを行い、対物レンズと、レンズターレットと、チューブレンズと、ズーム光学系とを１個のモジュールに統合する。この映像システムは、光学部品及び機械部品を削減し、製造可能性を改良し、生産コストを低下する。また、この映像システムには、極紫外映像化に起因した高光学解像度、超広帯域光に起因した薄膜干渉効果の軽減、及び、超広域スペクトル域の統合に起因した光輝度の増加のような幾つかの性能上の利点がある。広範囲ズームは連続的な倍率変化を実現する。精細なズームはエイリアシングを削減し、繰り返し像配列に対するセル同志の減算のような電子画像処理を可能にさせる。顕微鏡システムの開口絞りに調節可能な開口を設置することにより、開口数ＮＡを調節し、所望の光学解像度及び焦点深度を得ることが可能である。本発明は、調節可能な波長、調節可能名帯域幅、調節可能な倍率及び調節可能な開口数を備えたフレキシブルなシステムである。
ズームレンズには３通りの実現可能な実施例がある。第１実施例は、検出器アレイ位置を固定して直線的なズーム運動が行われる。第２実施例は、検出器アレイ位置が移動している場合に直線的なズーム運動が行われる。第３実施例は、ズームレンズに加えて、映像システムの物理的長さを短縮し、検出器アレイ位置を固定するため、折り畳み式鏡を利用する。
ズームレンズの第１実施例は、検出器アレイ位置が固定された場合に直線的なズーム運動を行う。図５には、３６倍ズームのレンズ配置と、６４倍ズームのレンズ配置と、１００倍ズームのレンズ配置とが示される。検出器アレイ１４０（図示しない）は固定される。ズーミングチューブレンズ構造体１４１は、二つの移動レンズ群１４２及び１４３を含む。簡単のためビームスプリッタ同図及び以下の図で示されていない。以下の表は、図５に示された表面を列挙し、表面番号は、最終像に対する“０”から始まり、非検査対象物に向かってカウントされる。
モジュール伝達関数曲線（図示しない）は、図７に示された第３実施例が、６４倍及び１００倍で本質的に完全であり、３６倍で優れていることを示す。ズーミングは６枚のレンズの群を一単位として移動させ、トロンボーン・スライド部のアームを移動させることにより行われる。トロンボーンの動きは焦点だけに影響を与え、この位置でのＦナンバーは非常に小さいので、この運動の正確さは非常に曖昧になり得る。トロンボーン形の実施例の一つの利点は、システムの全長を非常に短くさせることである。別の利点は、アクティブな（フラットではない）光学素子と関連したズーム運動は一つしか無いことである。トロンボーン・スライド部と関連したそれ以外のズーム運動は、誤差に対する感度が低い。
図８は、半導体ウェーハの検査用のアプリケーションにおけるズームを備えたカタディオプトリック映像システムの略側面図である。プラットフォーム８０は、複数個の集積回路ダイス８４からなるウェーハ８２を保持する。カタディオプトリック対物レンズ８６は、光線束８８をズーミングチューブレンズ９０に伝達し、ズーミングチューブレンズ９０は検出器９２に捉えられる調節可能な像を生成する。検出器９２は像を２進符号データに変換し、その２進符号データをケーブル９４を介してデータプロセッサ９６に転送する。
以上の説明で使用された実施例は、例示を目的とするものであり、本発明を制限するために使用されたものではない。したがって、当業者は、特許請求の範囲に記載された事項の範囲並びに精神を逸脱することなく他の実施例が実現できることを認めるであろう。
１１ 焦点レンズ群
１３ 中間像
１５ 視野レンズ群
１７ カタディオプトリック群
１９ 最終像
２１、２２、２３、２４、２５、２７ レンズ部品
３７、３８ 中心孔
３９、４３ レンズ
４１、４５ 反射コーティング
４７ 開口部
８０ プラットフォーム
８２ ウェーハ
８４ 集積回路ダイス
８６ カタディオプトリック対物レンズ
８８ 光線束
９０ ズーミングチューブレンズ
９２ 検出器
９４ ケーブル
９６ データプロセッサ
１０１ 収差補正器レンズ群
１０１’ 収差補正群
１０３ 焦点レンズ
１０３’ 集光レンズ
１０５ 中間像平面
１０５’ 中間焦点
１０７、１０７’ 視野レンズ
１０８’、１０９’ レンズ素子
１０９、１１９ 厚いレンズ
１１１ ミラーコーティング
１１１’ 、１１３’ 鏡面
１１３ 球面鏡
１１５ 最終像
１１５’ 最終焦点
１１７’、１１９’ 中心開口
１１９ 中心孔
１２０ 対象物
１２１’ 表面
１２２ カタディオプトリックレンズ群
１２３ 平面状反射器
１２４ 凸反射器
１２５ 凹レンズ
１２６ 中間像面
１２７ 視野レンズ群
１２８ カタディオプトリック対物レンズ部
１２９ 焦点レンズ群
１３０ 低度数レンズ群
１３１ 開口絞り
１３２ ビームスプリッタ
１３９ ズーミングチューブレンズ群部
１４０ 検出器アレイ
１４１ ズーミングチューブレンズ構造体
１４２、１４３ 移動レンズ群
１４４ 折り畳み式鏡群
１３ 中間像
１５ 視野レンズ群
１７ カタディオプトリック群
１９ 最終像
２１、２２、２３、２４、２５、２７ レンズ部品
３７、３８ 中心孔
３９、４３ レンズ
４１、４５ 反射コーティング
４７ 開口部
８０ プラットフォーム
８２ ウェーハ
８４ 集積回路ダイス
８６ カタディオプトリック対物レンズ
８８ 光線束
９０ ズーミングチューブレンズ
９２ 検出器
９４ ケーブル
９６ データプロセッサ
１０１ 収差補正器レンズ群
１０１’ 収差補正群
１０３ 焦点レンズ
１０３’ 集光レンズ
１０５ 中間像平面
１０５’ 中間焦点
１０７、１０７’ 視野レンズ
１０８’、１０９’ レンズ素子
１０９、１１９ 厚いレンズ
１１１ ミラーコーティング
１１１’ 、１１３’ 鏡面
１１３ 球面鏡
１１５ 最終像
１１５’ 最終焦点
１１７’、１１９’ 中心開口
１１９ 中心孔
１２０ 対象物
１２１’ 表面
１２２ カタディオプトリックレンズ群
１２３ 平面状反射器
１２４ 凸反射器
１２５ 凹レンズ
１２６ 中間像面
１２７ 視野レンズ群
１２８ カタディオプトリック対物レンズ部
１２９ 焦点レンズ群
１３０ 低度数レンズ群
１３１ 開口絞り
１３２ ビームスプリッタ
１３９ ズーミングチューブレンズ群部
１４０ 検出器アレイ
１４１ ズーミングチューブレンズ構造体
１４２、１４３ 移動レンズ群
１４４ 折り畳み式鏡群
Claims (34)
- 紫外域内の少なくとも一つの波長を含む複数の波長に亘って高次色収差を変えることなくズーム若しくは倍率変更を行うことができる、遠紫外に透明な屈折材料で作られたレンズ群を含むチューブレンズ部と、
非ズーミング高開口数カタディオプトリック対物レンズ部とを有する、高開口数の広スペクトル域カタディオプトリック光学システム。 - 上記遠紫外に透明な屈折材料は石英ガラス及びフッ化カルシウムを含む請求項１記載の光学システム。
- 上記カタディオプトリック対物レンズ部は回折面を使用する請求項１記載の光学システム。
- ズーミング中、若しくは、上記チューブレンズ部の倍率の変更中に移動しない検出器アレイを更に有する請求項１記載の光学システム。
- 上記対物レンズレンズ部は、残りの色収差を除去し、上記チューブレンズ部を高次色収差に関して補償する色消し処理された視野レンズ群を含み、
上記チューブレンズ部と上記対物レンズ部の組み合わせは、球面収差、コマ収差、及び、非点収差の色変動を補正する、請求項１記載の光学システム。 - 検出器アレイと、
広帯域紫外放射線源と、
上記検出器アレイ上で紫外波長域に亘り焦点を維持する広帯域紫外ズーミング若しくは倍率変更を行うことができる、遠紫外に透明な屈折材料で作られたレンズ群を含む高開口数カタディオプトリック光学システムとを有する、高解像度の広帯域紫外映像システム。 - 上記検出器アレイはズーミング中に静止状態を維持する請求項６記載の映像システム。
- 上記カタディオプトリック光学システムは、残りの色収差を除去してチューブレンズ部を高次色収差に関して補償するため視野レンズ群を色消し処理する補償手段を備えた対物レンズ部を含み、
上記チューブレンズ部と上記対物レンズ部の組み合わせは、球面収差、コマ収差及び非点収差の色変動を補正する、請求項６記載の映像システム。 - 高開口数の広スペクトル域カタディオプトリック光学システムであって、
レンズ表面が光学システムの光路に沿って第１の所定位置に配置され、光学システム内で紫外線を中間像に集光させ、同時に、光学システムの残りの部分と組み合わされて、紫外線域の少なくとも一つの波長を含む波長帯域に亘り像収差及び収差の色変動の両方を高いレベルで補正するよう曲率及び上記位置が選択された、遠紫外に透明な屈折材料で作られた複数のレンズ部品を有する焦点レンズ群と、
上記中間像の付近で上記光路に沿って並べられ正味の正の度数を備え、分散が異なり、レンズ表面が第２の所定位置に配置され、上記波長帯域に亘って上記光学システムの少なくとも２次縦方向色と１次及び２次横方向色を含む色収差を実質的に補正するように曲率が選択された複数のレンズ部品を有する視野レンズ群と、
第３の所定位置に配置された少なくとも２枚の反射面及び少なくとも１枚の屈折面を有し、上記中間像の実像を形成するよう選択された曲率を有し、上記焦点レンズ群と組み合わされて、上記波長帯域に亘り光学システムの１次縦方向色を実質的に補正するカタディオプトリックリレーレンズ群と、
光学システムの光路に沿って第４の所定位置に配置されたレンズ表面を備え、高次色収差を変えることなくズーム若しくは倍率変更を行うことができるズーミングチューブレンズ群とを含み、
少なくとも一つのズーミングしないレンズ群は、上記波長帯域に亘って、上記ズーミングチューブレンズ群の補正されていない安定した高次色収差の残りの部分を実質的に補償する、光学システム。 - 上記チューブレンズ群は高次色収差を実質的に変えることなくズーム若しくは倍率変更を行うことができる請求項１記載の高開口数の広スペクトル域カタディオプトリック光学システム。
- 上記チューブレンズ部は少なくとも１枚の回折レンズを含む請求項１記載の高開口数の広スペクトル域カタディオプトリック光学システム。
- 上記カタディオプトリック光学システムは映像システムの倍率範囲及び上記検出器アレイによって検出される紫外スペクトル域に亘って、ほぼ回折限界の画質を維持する請求項６記載の映像システム。
- 上記チューブレンズ群は高次色収差を実質的に変えること無くズーム若しくは倍率変更を行うことができる請求項９記載の光学システム。
- 上記ズーミングチューブレンズ群は少なくとも１枚の回折レンズを含む請求項９記載の光学システム。
- 上記視野レンズ群は分散の異なる少なくとも２種類の屈折材料から形成された複数のレンズ部品を含む請求項９記載の光学システム。
- 検出器アレイと、
少なくとも０．２３乃至０．２９ミクロンの紫外波長帯域を有する広帯域紫外放射線源と、
上記検出器アレイ上でほぼ回折限界の画質を維持する広帯域紫外ズーミングを行うことができる、遠紫外に透明な屈折材料で作られたレンズ群を含む高開口数カタディオプトリック光学システムとを有する、高解像度の広帯域紫外映像システム。 - 上記カタディオプトリック光学システムは、光学システムの倍率範囲及び上記検出器アレイによって検出された紫外スペクトル域に亘ってほぼ回折限界の画質を維持する請求項１６記載の映像システム。
- 上記カタディオプトリック光学システムは、視野レンズを色消し処理し、残りの色収差を実質的に除去し、これにより、チューブレンズ部を高次色収差に関して実質的に補償する補償手段を備えた対物レンズ部を有し、
上記対物レンズ部と上記チューブレンズ部の組み合わせは球面収差、コマ収差及び非点収差の色変動を実質的に補正する、請求項１６記載の映像システム。 - 高開口数の広スペクトル域カタディオプトリック光学システムであって、
光学システム内で紫外線を中間像に集光させ、同時に、光学システムの残りの部分と組み合わされて、紫外線域の少なくとも一つの波長を含む波長帯域に亘り像収差及び収差の色変動の両方を高いレベルで補正するよう曲率及び位置が選択された屈折面を備えた複数のレンズ部品を有する焦点レンズ群と、
上記中間像の付近で上記光路に沿って並べられ正味の正の度数を有し、上記波長帯域に亘って上記光学システムの少なくとも２次縦方向色と１次及び２次横方向色を含む色収差を実質的に補正するように曲率が選択された屈折面を備えた、遠紫外に透明な屈折材料で作られた複数のレンズ部品を有する視野レンズ群と、
上記中間像の実像を形成するよう選択された曲率を有する少なくとも２枚の反射面及び少なくとも１枚の屈折面を備え、上記焦点レンズ群と組み合わされて、上記波長帯域に亘り光学システムの１次縦方向色を実質的に補正するカタディオプトリックリレーレンズ群と、
高次色収差を変えることなくズーム若しくは倍率変更を行うことができ、屈折面を備えたチューブレンズ群とを含み、
少なくとも一つのズーミングしないレンズ群は、上記波長帯域に亘って、上記チューブレンズ群の補正されていない安定した高次色収差の残りの部分を実質的に補償する、光学システム。 - 上記チューブレンズ群は、高次色収差を変えることなくズーム若しくは倍率の変更を行うことができる全屈折ズーミングチューブレンズ群である請求項１９記載の光学システム。
- 上記チューブレンズ群は少なくとも１枚の回折レンズを備えたズーミングチューブレンズ群である請求項１９記載の光学システム。
- 紫外波長域に亘る像を受容し得る検出器アレイと、
紫外波長帯域を生ずる広帯域紫外放射線源と、
カタディオプトリック光学システムとを含む、高解像度の広帯域紫外映像システムであって、
上記カタディオプトリック光学システムは、
光学システム内で紫外線を中間像に集光させ、同時に、光学システムの残りの部分と組み合わされて、紫外線域の少なくとも一つの波長を含む波長帯域に亘り像収差及び収差の色変動の両方を高いレベルで補正するよう曲率及び位置が選択された屈折面を備えた、遠紫外に透明な屈折材料で作られた複数のレンズ部品を有する焦点レンズ群と、
上記中間像の付近に設けられ、上記波長帯域に亘って上記光学システムの少なくとも２次縦方向色と１次及び２次横方向色を含む色収差を実質的に補正するように曲率が選択された屈折面を備えた複数のレンズ部品を有する視野レンズ群と、
上記中間像の実像を形成するよう選択された曲率を有する少なくとも２枚の反射面及び少なくとも１枚の屈折面の組み合わせを備え、上記焦点レンズ群と組み合わされて、上記波長帯域に亘り光学システムの１次縦方向色を実質的に補正するカタディオプトリックリレーレンズ群と、
高次色収差を変えることなくズーム若しくは倍率変更を行うことができ、複数の屈折面を備えたズーミングチューブレンズ群とを含み、
少なくとも一つのズーミングしないレンズ群は、上記波長帯域に亘って、上記ズーミングチューブレンズ群の補正されていない安定した高次色収差の残りの部分を実質的に補償する、映像システム。 - 上記検出器アレイはズーミング中若しくは倍率の変更中に静止した状態を保つ請求項２２記載の映像システム。
- 上記カタディオプトリック光学システムは、視野レンズを色消し処理し、残りの色収差を実質的に除去し、これにより、チューブレンズ部を高次色収差に関して実質的に補償する補償手段を備え、
レンズ部の組み合わせは、上記波長帯域に亘る球面収差、コマ収差及び非点収差の色変動を実質的に補正する、請求項２２記載の映像システム。 - 高開口数の広スペクトル域カタディオプトリック光学システムであって、
光学システム内で紫外線を中間像に集光させ、同時に、光学システムの残りの部分と組み合わされて、紫外線域の少なくとも一つの波長を含む波長帯域に亘り像収差及び収差の色変動の両方を高いレベルで補正するよう配置された屈折面を備えた、遠紫外に透明な屈折材料で作られた複数のレンズ部品を有する焦点レンズ群と、
正味の正の度数を有し、上記波長帯域に亘って上記光学システムの少なくとも２次縦方向色と１次及び２次横方向色を含む色収差を実質的に補正するように曲率が選択された屈折面を備えた複数のレンズ部品を有する視野レンズ群と、
高次色収差を変えることなくズーム若しくは倍率変更を行うことができ、複数の屈折面を備えたズーミングチューブレンズ部と、
上記ズーミングチューブレンズ群の補正されていない安定した高次色収差の残りの部分を実質的に補償する手段を構成する非ズーミングカタディオプトリック対物レンズ部とを含む、光学システム。 - 上記カタディオプトリック対物レンズ部は、視野レンズを色消し処理し、残りの色収差を実質的に除去し、これにより、チューブレンズ部を高次色収差に関して実質的に補償する補償手段を備え、
上記レンズ部の組み合わせは、上記波長帯域に亘る球面収差、コマ収差及び非点収差の色変動を実質的に補正する、請求項２５記載の光学システム。 - 上記視野レンズ群の中の少なくとも１枚のレンズは石英ガラスから製作されたレンズである請求項２５記載の光学システム。
- 上記視野レンズ群の中の少なくとも１枚のレンズはフッ化カルシウムから製作されたレンズである請求項２５記載の光学システム。
- 高次色収差を変えることなくズーム若しくは倍率の変更を行うことができる全屈折ズーミングチューブレンズ群を更に有する請求項２５記載の光学システム。
- 少なくとも１枚の屈折レンズを備えたズーミングチューブレンズ群を更に有する請求項２５記載の光学システム。
- 屈折面が光学システムの光路に沿って第１の所定位置に配置され、光学システム内で紫外線を中間像に集光させ、同時に、光学システムの残りの部分と組み合わされて、紫外線域の少なくとも一つの波長を含む波長帯域に亘り像収差及び収差の色変動の両方を高いレベルで補正するよう曲率及び上記位置が選択された複数のレンズ部品を有する焦点レンズ群を設ける段階と、
上記中間像の付近で上記光路に沿って並べられ正味の正の度数を備え、屈折面が第２の所定位置に配置され、上記波長帯域に亘って上記光学システムの少なくとも２次縦方向色と１次及び２次横方向色を含む色収差を実質的に補正するように曲率が選択された、異なる分散を備えた少なくとも二つの異なる遠紫外に透明な屈折材料から形成された複数のレンズ部品を有する視野レンズ群を設ける段階と、
第３の所定位置に配置され上記中間像の実像を形成するよう選択された曲率を有する少なくとも２枚の反射面及び少なくとも１枚の屈折面の組み合わせを備え、上記焦点レンズ群と組み合わされて、上記波長帯域に亘り光学システムの１次縦方向色を実質的に補正するカタディオプトリックリレーレンズ群を用いて実像を形成する段階と、
光学システムの光路に沿って第４の所定位置に配置されたレンズ表面を備え、高次色収差を変えることなくズーム若しくは倍率変更を行うことができるズーミングチューブレンズ群を用いてズーミングする段階とを含み、
少なくとも一つのズーミングしないレンズ群は、上記波長帯域に亘って、上記ズーミングチューブレンズ群の補正されていない安定した高次色収差の残りの部分を実質的に補償する、高開口数の広スペクトル域カタディオプトリック光学システムを製作する方法。 - 視野レンズを色消し処理し、残りの色収差を実質的に除去し、これにより、チューブレンズ部を高次色収差に関して実質的に補償する補償手段を備えたカタディオプトリック対物レンズ部を作成する段階を更に有し、
上記対物レンズ部と上記チューブレンズ部の組み合わせは、上記波長帯域に亘って、球面収差、コマ収差及び非点収差の色変動を実質的に補正する、請求項３１記載の方法。 - 高開口数の広スペクトル域カタディオプトリック光学システムを用いて対象を映像化する方法であって、
少なくとも一つの紫外波長を含む複数の波長に亘って少なくとも色収差の一部分を変えることなく、ズーム若しくは倍率変更を行い得るズーミングチューブレンズ群を用いてズーミングする段階と、
上記ズーミングチューブレンズ群の補正されていない安定した高次色収差の残りの部分を実質的に補償する、遠紫外に透明な屈折材料で作られたレンズ群を含む非ズーミング高開口数のカタディオプトリック対物レンズ部を用いて上記対象を映像化する段階とを含む方法。 - 少なくとも一つの紫外波長を含む複数の波長に亘って少なくとも色収差の一部分を変えることなく、ズーム若しくは倍率変更を行い得る、遠紫外に透明な屈折材料で作られたズーミングチューブレンズ群と、
上記ズーミングチューブレンズ群の補正されていない安定した高次色収差の残りの部分を実質的に補償する非ズーミング高開口数のカタディオプトリック対物レンズ部とを含む、高開口数の広スペクトル域カタディオプトリック光学システム。
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