JP2008090051A - Microscope objective lens - Google Patents

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Makoto Saiga
Hitoshi Suzuki
Takahiro Tanabe
貴大 田邉
等 鈴木
誠 雜賀
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株式会社トプコン
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a microscope objective lens which can realize chromatic aberration compensation in a wide wavelength breadth ranging from a deep ultra violet region to a visible region.
SOLUTION: Microscope objective lens carries out color compensation at a wavelength of 2λ1 which is about twice a wavelength λ1 in a UV region.
COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、紫外域、特に深紫外域で用いられる顕微鏡などの光学系に用いられる顕微鏡対物レンズに関する。 The present invention is ultraviolet region, a microscope objective lens used optical system such as a microscope used in particular deep ultraviolet region.

従来から、例えば特許文献1に示すように、回折型光学素子(Diffractive Optical Element、略してDOEと呼ばれる。)を用いた光学系が知られている。 Conventionally, for example, as shown in Patent Document 1, the diffractive optical element (Diffractive Optical Element,., Called DOE for short) optical systems are known using.

詳述すると、特許文献1特許請求の範囲に示すように、物体側から順に、物体側が平面の平凸レンズ又は物体側に凹面を向けたメニスカスレンズを含み全体として正の屈折力の第1群と、少なくとも1枚の回折型光学素子を含んだ第2群とを備え、下記の条件(1)を満足し、且つ少なくとも1枚の回折型光学素子が条件(2)および(3)のうちの少なくとも一方を満足することを特徴としている。 Specifically, as shown in the appended Document 1 claims, in order from the object side, a first lens unit of positive refractive power as a whole comprises a meniscus lens object side with a concave surface facing the plano-convex lens or the object side of the plane , and at least one diffractive second group including the optical element, satisfy the following condition (1), and at least one diffractive optical element conditions (2) and of the (3) It is characterized by satisfying at least one.
(1)0.5<|R|/t<5 (1) 0.5 <| R | / t <5
(2)D1 /D>0.8 (2) D1 /D>0.8
(3)(h×f)/(L×I)>0.07 (3) (h × f) / (L × I)> 0.07
ただし、Rは前記メニスカスレンズの像側の面の曲率半径、tは前記メニスカスレンズの肉厚、D1 は前記回折型光学素子の面でのマージナル光束径、Dは前記顕微鏡対物レンズ中の最大マージナル光束径、hは前記回折型光学素子の面での主光線高、fは前記顕微鏡対物レンズの全系の焦点距離、Lは前記顕微鏡対物レンズの同焦距離、Iは標本面での最大像高である。 Here, R is the radius of curvature of the image side surface of the meniscus lens, t is the thickness of the meniscus lens, D1 is marginal beam diameter in terms of the diffractive optical element, D is the maximum marginal in the microscope objective beam diameter, h is the principal ray height at the surface of the diffractive optical element, f is the focal length of the entire system of the microscope objective lens, L is the parfocal distance of the microscope objective lens, I is the maximum image at the sample surface it is high.

そして、上記条件(1)および(2)を満足する構成では、物体側が平面の平凸レンズ又は物体側に凹面を向けたメニスカスレンズは、最も物体側に配置されている。 Then, in the configuration satisfying the condition (1) and (2), a meniscus lens the object side with a concave surface facing the plano-convex lens or the object side of the plane is arranged on the most object side. また、前記第1群と前記第2群を構成する屈折型レンズは、いずれも単レンズである。 The refractive type lens constituting the second group and the first group are all single lens. また、前記第1群と前記第2群を構成する屈折型レンズは、いずれも同一の硝材である。 The refractive type lens constituting the second group and the first group are all the same glass material.
特許3312061号公報 Patent 3312061 No.

ところで、波長248nmなどの深紫外域(Deep Ultra Violet、略してDUVと呼ばれる。)の領域では、使える対物レンズの硝材が限られ、広い波長幅での色収差を補正することが難しい。 Meanwhile, deep ultraviolet region (Deep Ultra Violet, short. Called DUV by) such as wavelength 248nm in the region of a limited glass material of the used objective lens, it is difficult to correct chromatic aberration in the wide wavelength range.

このような波長域の光学系では、一般に蛍石レンズと石英レンズが用いられるが、上述した特許文献1に記載された顕微鏡対物レンズを用いたとしても、DUV領域から可視領域に渡る色収差補正は難しい。 In the optical system of such wavelength region, generally fluorite lens and quartz lens is used, but even with a microscope objective lens described in Patent Document 1 described above, chromatic aberration correction over the DUV region to the visible region difficult.

そこで、本発明では、深紫外域(Deep Ultra Violet、略してDUVと呼ばれる。)から可視領域に亘る広い波長幅での色収差補正を実現することができる顕微鏡対物レンズを提供することを目的とする。 Therefore, in the present invention, deep ultraviolet region (Deep Ultra Violet, called DUV. For short) and to provide a microscope objective lens capable of realizing a chromatic aberration correction in a wide wavelength range over the visible region from .

上記課題を解決するため、請求項1の発明の顕微鏡対物レンズは、紫外域の波長λに対してほぼ2倍の2λの波長に対して色補正されたことを特徴とする。 To solve the above problems, the microscope objective lens of the invention of claim 1 is characterized in that it is color corrected with respect to the wavelength of approximately twice 2λ respect to the wavelength λ of the ultraviolet region.

また、請求項2の発明の顕微鏡対物レンズは、紫外域の波長λ=248±5nmに対してほぼ2倍の488nmの波長に対して色補正されたことを特徴とする。 Moreover, the microscope objective lens of the invention of claim 2 is characterized in that it is color corrected with respect to the wavelength of approximately twice the 488nm to the wavelength lambda = 248 ± 5 nm in the ultraviolet region.

請求項3の発明の顕微鏡対物レンズは、紫外域の波長λ=248nmに対しては二次回折波を用い、ほぼ2倍のλ=488nmに対しては一次回折波を用いて、色補正することを特徴とする Microscope objective of the invention of claim 3, using a secondary diffracted waves for wavelength lambda = 248 nm in the ultraviolet region, using the first-order diffracted waves for almost twice the lambda = 488 nm, color correction characterized in that

以上により、本発明は、深紫外域(Deep Ultra Violet、略してDUVと呼ばれる。)から可視領域に亘る広い波長幅での色収差補正は実現することができる。 Thus, the present invention is deep ultraviolet region (Deep Ultra Violet, called DUV for short.) Chromatic aberration correction in a wide wavelength range over the visible region from can be realized.

以下、この発明に係る顕微鏡対物レンズの実施の形態を説明する。 Hereinafter, an embodiment of the microscope objective lens according to the present invention.

この発明に係る顕微鏡対物レンズは、物体側から順に、正の屈折力を持つレンズ群G4と、回折型光学素子(Diffractive Optical Element、略してDOEと呼ばれる。)を持つレンズ群G3と、厚いメニスカス形状のレンズ群G2と、負の屈折力を持つレンズ群G1を備えている。 Microscope objective lens according to the present invention, in order from the object side, a lens group G4 having positive refractive power, a diffractive optical element (Diffractive Optical Element, is. The called DOE for short) and a lens group G3 having a thick meniscus a lens group G2 shape, and a lens group G1 having negative refractive power. なお、ここで、物体とは、近い共役点の側、像とは遠い共役点の側をいう。 Here, the object refers to a side of the distant conjugate point to the side near the conjugate point, the image.

このような顕微鏡対物レンズにおいては、負のレンズ群G1を平行光束の側に置くレトロフォーカス型の配置とすることにより、像面の平坦さと、長いバックフォーカス(作動距離)WDを実現することができる。 In such a microscope objective lens, by the arrangement of the retrofocus placing a negative lens group G1 on the side of the collimated light beam, it is possible to realize the flatness of the image surface, a long back focus (working distance) WD it can. ここで、WD≒ 2EFLとなる。 Here, the WD ≒ 2EFL. また、EFL(焦点距離)は、Effective Focal Lengthの略を表す。 Further, EFL (focal length) represents the abbreviation for Effective Focal Length.

また、顕微鏡対物レンズの光学系における接合レンズにおいては、相対的に低分散の蛍石を正のレンズ、反対に高分散の石英を負のレンズとすることで色収差の除去を行う。 In the cemented lens in the optical system of the microscope objective, to remove the chromatic aberration by the relatively low dispersion fluorite positive lens, a high dispersion of quartz negative lens in the opposite.

しかし、負の屈折力を持つレンズ群G1においては接合レンズの負のレンズを蛍石から形成し、レンズ群G2は反対に石英を正のレンズとするのが望ましい。 However, in the lens group G1 having negative refractive power and a negative lens of the cemented lens from fluorite, the lens group G2 to the quartz opposite positive lens is desirable. この構成は、色収差を拡大する作用を持つが、非点収差の除去に役立つ。 While this configuration has the effect of expanding the chromatic aberration, it helps in the removal of astigmatism. 負のレンズ群G1は、像側に凹面を向けた形状、あるいは、二つのレンズからなり、向かい合わせた凹面を持つ。 Negative lens group G1, the shape with a concave surface facing the image side or, consists of two lens, with facing concave surface. 正のレンズ群G4において、もっとも物体側のレンズは、物体側に凹面を向けたメニスカス形状が好ましいが、一面が平坦で且つ他面が凸形状にした平凸の形状のレンズでも構成できる。 In the positive lens group G4, the most object side lens, but a meniscus shape with a concave surface facing the object side is preferred, it can be configured in a flat convex shape of the lens you and the other surface is convex and flat plane.

後述する実施例1、実施例2におけるL12、L13正のG4において、接合レンズの向きはどちらでもよい。 Example 1 described below, in Example 2 in L12, L13 positive G4, the orientation of the cemented lens may be either.

ただし、正のレンズには蛍石を、負のレンズには石英を用いる。 However, the positive lens is fluorite, the negative lens used quartz. また、回折型光学素子DOEの位置に対する条件 0.6< γ< 0.8は、絞りからある程度DOE面を離すことによって、軸上色収差に対する回折型光学素子DOEの作用だけでなく、軸外色収差に対しても回折光学素子の影響を十分に及ぼすためである。 The condition 0.6 <gamma <0.8 relative to the position of the diffractive optical element DOE is by separating some DOE surface from the stop, as well as the action of the diffractive optical element DOE for axial chromatic aberration, the off-axis chromatic aberration it is to exert a sufficient effect of the diffractive optical element with respect to.

ここで、γ=hDOE/hMAXと定義する。 Here, defined as γ = hDOE / hMAX. ここで、hMAXは周辺光線の取る最大光線高(光束の半径)であり、hDOEは回折型光学素子DOEの面における周辺光線高(光束の半径)である。 Here, hMAX is the maximum ray height taken by the marginal ray (radius of the light beam), HDOE is marginal ray height at the surface of the diffractive optical element DOE (radius of the luminous flux).

本発明の顕微鏡対物レンズでは、深紫外域の波長λ=248±5nmおよびほぼ2倍の488nmの波長に対して色補正をしている。 In the microscope objective lens of the present invention is directed to a color correction with respect to deep ultraviolet region of wavelength lambda = 248 ± 5 nm and approximately twice the 488nm wavelengths. そして、深紫外域の波長λ=248nmに対しては回折型光学素子DOEの二次回折波を利用し、波長λ=488nmに対しては回折型光学素子DOEの一次回折波を利用することで、回折効率ηを落とすことなく色補正を行うことができる。 Then, the depth to the wavelength lambda = 248 nm of the ultraviolet region using a secondary diffracted wave of the diffractive optical element DOE, that is with respect to the wavelength lambda = 488 nm utilizing primary diffracted wave of the diffractive optical element DOE , it is possible to perform color correction without decreasing the diffraction efficiency eta.

回折型光学素子DOEは、次の(1)式の位相関数を最適化することにより決定される。 Diffractive optical element DOE is determined by optimizing the phase function of the following equation (1).

ここで、ψは光路差関数、hは径方向の距離、aは係数である。 Here, [psi the optical path difference function, h is the radial distance, a is a coefficient.
位相関数を回折型光学素子の形状に変換すると、回転対称な曲面をもった輪帯の回折格子になる。 Converting the phase function to the shape of the diffractive optical element, the diffraction grating zones having a rotationally symmetric surface. この輪帯の周期性から透過光の関数をフーリエ級数に展開でき、その級数の係数から各回折次数の回折効率が(4)式で求まる。 From this periodicity of zones can be expanded functions of the transmitted light in the Fourier series, the diffraction efficiency of each diffraction order from the coefficient of the series is determined by the equation (4).
文献: 1) DABuralli,GMMorris and JRRogers:“Optical performance of holographic kinoforms,”Appl.Opt.,28(1989)976-983 Literature: 1) DABuralli, GMMorris and JRRogers:. "Optical performance of holographic kinoforms," ​​Appl.Opt, 28 (1989) 976-983
2) 回折光学素子入門[光設計研究グループ監修]増補改定版(オプトロニクス社,2006) 2) diffractive optical element Introduction [light design study group supervision] augmented revised edition (Optronics, Inc., 2006)

ここで、Pは最適化に用いた回折光の次数、mは任意の回折光の次数、λ は最適化波長、λは他波長、n(λ)は波長λでの屈折率である。 Here, P is the order of diffracted light used for the optimization, m is the order of any of the diffracted light, lambda 0 is optimized wavelength, lambda other wavelength, n (λ) is the refractive index at a wavelength lambda. 回折型光学素子の曲面形状は半導体製造のリソグラフィー技術によりバイナリー近似的にも製作される。 Curved shape of the diffractive optical element is fabricated in a binary approximation by lithography for semiconductor manufacturing. そのバイナリー近似の程度はリソグラフィーでの露光回数、つまりマスクの枚数により決まる。 Extent a number of light exposure times for the lithography of the binary approximation, i.e. determined by the number of masks. バイナリー近似された回折光学素子の回折効率は、階段の数をNとすると(6)式で表される。 Diffraction efficiency of the binary approximation diffractive optical element is represented by the number of stairs When N (6) formula.

回折型光学素子のリソグラフィー製造においてM枚のマスクを使用した場合、素子の階段の数(量子化数)Nは、N=M になる。 When using the M masks in a lithographic production of diffractive optical elements, the number of stairs of the element (quantizer) N will N = M 2. 尚、短波長の波長で回折光学素子の形状を最適化すると、(6)式で計算される周辺波長の回折効率の低下を抑えることが出来る。 Incidentally, when optimizing the shape of the diffractive optical element at the wavelength of short wavelength, it is possible to suppress a decrease in diffraction efficiency near a wavelength which is calculated by the equation (6).

また、対物レンズの硝材のデータは、下記のとおりである。 The data of the glass material of the objective lens is as follows.

<第1実施例> <First embodiment>
図1は顕微鏡対物レンズの例を示したものである。 Figure 1 shows an example of a microscope objective. この第1実施例の顕微鏡用対物レンズは、焦点距離f=4mm、NA0.55 深紫外(Deep Ultraviolet)波長248nmと488nmに対応する光学系を有する。 Microscope objective lens of the first embodiment has an optical system corresponding to the focal length f = 4 mm, NA: 0.55 deep ultraviolet (Deep Ultraviolet) wavelength 248nm and 488 nm.

この顕微鏡対物レンズは、物体側から順に、正の屈折力を持つレンズ群G4と、回折型光学素子を持つレンズ群G3と、厚いメニスカス形状のレンズ群G2と、負の屈折力を持つレンズ群G1を備えている。 The microscope objective lens includes, in order from the object side, a lens group G4 having positive refractive power, a diffractive lens group G3 having an optical element, a lens unit having a lens group G2 of a thick meniscus, a negative refractive power It is equipped with a G1. なお、ここで、物体とは、近い共役点の側、像とは遠い共役点の側をいう。 Here, the object refers to a side of the distant conjugate point to the side near the conjugate point, the image.

レンズ群G1は、石英製の正のレンズL1と、接合レンズLaを有する。 Lens group G1 includes a quartz positive lens L1, a cemented lens La. この接合レンズLaは、蛍石製の負のレンズL2と、この負のレンズL2に接合された石英製の正のレンズL3を有する。 The cemented lens La has a negative lens L2 made fluorite, quartz positive lens L3 which is joined to the negative lens L2.

また、レンズ群G2は、蛍石製の正のレンズL4と、この正のレンズL4に接合された石英製の負のレンズL5を有する。 Further, the lens unit G2, has a fluorite-made positive lens L4, a negative lens L5 made of quartz, which is joined to the positive lens L4.

更に、レンズ群G3は、石英製の回折型光学素子DOE(Diffractive Optical Element)と、接合レンズLb,Lcと、接合レンズLb,Lc間に位置する絞り面ASを有する。 Furthermore, the lens group G3 includes a quartz diffractive optical element DOE (Diffractive Optical Element), a cemented lens Lb, and Lc, cemented lens Lb, the stop surface AS located between Lc. この接合レンズLbは、両面が凹状に形成された石英製の負のレンズL7と、負のレンズL7の両側に接合された蛍石製の正のレンズL6,L8を有する。 The cemented lens Lb are duplex has a negative lens L7 made of quartz which is formed in a concave shape, a positive lens L6, L8 sides made fluorite joined to the negative lens L7. また、接合レンズLcは、両面が凹状に形成された石英製の負のレンズL10と、負のレンズL10の両側に接合された蛍石製の正のレンズL9,L11を有する。 Further, the cemented lens Lc double-sided having a negative lens L10 made of quartz which is formed in a concave shape, a positive lens L9, L11 sides made fluorite joined to the negative lens L10.

また、レンズ群G4は、接合レンズLdと、石英製の正のレンズL14を有する。 The lens group G4 includes a cemented lens Ld, a quartz positive lens L14. この接合レンズLdは、蛍石製の正のレンズL12と、この正のレンズL12に接合された石英製の負のレンズL13を有する。 The cemented lens Ld has a fluorite-made positive lens L12, a negative lens L13 of quartz which is joined to the positive lens L12.

このような顕微鏡対物レンズにおいては、負のレンズ群G1を平行光束の側に置くレトロフォーカス型の配置とすることにより、像面の平坦さと、長いバックフォーカス(作動距離)WDを実現することができる。 In such a microscope objective lens, by the arrangement of the retrofocus placing a negative lens group G1 on the side of the collimated light beam, it is possible to realize the flatness of the image surface, a long back focus (working distance) WD it can. ここで、WD≒ 2EFLとなる。 Here, the WD ≒ 2EFL. また、EFL(焦点距離)は、Effective Focal Lengthの略を表す。 Further, EFL (focal length) represents the abbreviation for Effective Focal Length.

尚、このような顕微鏡対物レンズの光学系の収差図は、慣習に従って、像側から平行光を入射した場合、物体側にできる像についての収差図として描くこととする。 Incidentally, the aberration of the optical system of such a microscope objective lens according convention, if the incident parallel light from the image side, and to draw as an aberration diagram of the image that can be the object side.

また、顕微鏡対物レンズの光学系における接合レンズにおいては、相対的に低分散の蛍石を正のレンズ、反対に高分散の石英を負のレンズとすることで色収差の除去を行う。 In the cemented lens in the optical system of the microscope objective, to remove the chromatic aberration by the relatively low dispersion fluorite positive lens, a high dispersion of quartz negative lens in the opposite.

負の屈折力を持つレンズ群G1においては接合レンズLaの負のレンズL2を蛍石から形成し、レンズ群(接合レンズ)G2は反対に正のレンズL3を石英としている。 In lens group G1 having negative refractive power and a negative lens L2 of the cemented lens La fluorite lens group (cemented lens) G2 is a positive lens L3 and quartz opposite. この構成は、色収差を拡大する作用を持つが、非点収差の除去に役立つものである。 While this configuration has the effect of expanding the chromatic aberration is to assist in removing astigmatism.

また、負のレンズ群G1は、像側に凹面を向けた形状の負のレンズL1と、二つの接合レンズLaからなり、接合レンズLaの負のレンズL2の凹面と正のレンズL1の凹面が向かい合わせとなっている。 The negative lens group G1 includes a negative lens L1 of shape with a concave surface facing the image side, consists of two cemented lenses La, concave surface of the concave and a positive lens L1 of a negative lens L2 of the cemented lens La and has a face-to-face.

正のレンズ群G4において、もっとも物体側のレンズは、上述したように物体側に凹面を向けたメニスカス形状が好ましいが、図1に示したように一面が平坦で且つ他面が凸形状にした平凸の形状の正のレンズL14としている。 In the positive lens group G4, the most object side lens is preferably a meniscus shape with a concave surface facing the object side as described above, it was and the other surface is convex and flat a surface as shown in FIG. 1 and a positive lens L14 of the plano-convex shape.

ただし、正のレンズには蛍石を、負のレンズには石英を用いる。 However, the positive lens is fluorite, the negative lens used quartz. また、回折型光学素子DOEの位置に対する条件 0.6< γ< 0.8は、絞りからある程度解析型光学素子DOE面を離すことによって、軸上色収差に対する回折型光学素子DOEの作用だけでなく、軸外色収差に対しても回折光学素子の影響を十分に及ぼすためである。 The condition 0.6 <gamma <0.8 relative to the position of the diffractive optical element DOE is by separating some analysis optical element DOE surface from the stop, as well as the action of the diffractive optical element DOE with respect to the axial chromatic aberration is to exert a sufficient effect of the diffractive optical element with respect to off-axis chromatic aberration.

ここで、γ=hDOE/hMAXと定義する。 Here, defined as γ = hDOE / hMAX. ここで、hMAXは周辺光線の取る最大光線高(光束の半径)であり、hDOEは回折型光学素子DOEの面における周辺光線高(光束の半径)である。 Here, hMAX is the maximum ray height taken by the marginal ray (radius of the light beam), HDOE is marginal ray height at the surface of the diffractive optical element DOE (radius of the luminous flux).

本実施例の顕微鏡対物レンズでは、深紫外域の波長λ=248±5nmおよびほぼ2倍の488nmの波長に対して色補正されている。 In the microscope objective lens of the present example is color corrected for deep ultraviolet region of wavelength lambda = 248 ± 5 nm and approximately twice the 488nm wavelengths. そして、深紫外域の波長λ=248nmに対しては二次回折波を利用し、波長λ=488nmに対しては一次回折波を利用することで、回折効率ηを落とすことなく色補正が行うことができる。 Then, by using the secondary diffracted waves for wavelength lambda = 248 nm deep ultraviolet region, by using the first-order diffracted waves for wavelength lambda = 488 nm, the color correction carried out without reducing the diffraction efficiency η be able to. 尚、短波長の波長で回折型光学素子DOE形状を最適化することにより、周辺波長の効率低下を抑えることが出来る。 Incidentally, by optimizing the diffractive optical element DOE shape at a wavelength of short wavelength, it is possible to suppress the reduction in efficiency of around wavelengths.

表2は、顕微鏡対物レンズの光学系におけるレンズ等の光学部材の曲率半径、面間隔、硝材を示す。 Table 2 shows the radius of curvature of an optical member such as a lens in the optical system of the microscope objective lens, surface interval, the glass material.

表3は、深紫外(DUV)波長248nm、488nmに対する光学性能を示す。 Table 3 shows deep ultraviolet (DUV) wavelengths 248 nm, the optical performance for 488 nm.

また、表4は解析型光学素子DOEの係数を示したものである。 Further, Table 4 shows the coefficients of the analysis optical element DOE.

このような第1実施例における顕微鏡対物レンズの収差図は図2〜図4に示した縦収差図と図5,図6に示した横収差図のようになる。 Aberration diagrams of the microscope objective lens in such a first embodiment longitudinal aberration diagram and Figure 5 shown in FIGS. 2-4, so that the lateral aberration diagrams shown in FIG. この縦収差図は、図2の球面収差図,図3の非点収差図,図4の歪曲収差図である。 The longitudinal aberration diagrams, the spherical aberration view of FIG. 2, the astigmatism diagram of FIG. 3 is a distortion diagram of FIG. また、横収差図は、図5の軸上の横収差図、図6のh´=0.2における横収差図となる。 Further, the lateral aberration diagrams, lateral aberration diagram on the axis of FIG. 5, a lateral aberration diagram at h'= 0.2 in FIG. 6.

図2の球面収差図から分かるように、深紫外(DUV)波長243,253,248nmの球面収差は小さく好ましい状態で補正されている。 As can be seen from the spherical aberration diagram in FIG. 2, the spherical aberration of the deep ultraviolet (DUV) wavelengths 243,253,248nm is corrected by the small preferable state. また、488nmにおける球面収差もある程度小さな範囲に収まっている。 Also, it is within a certain small range also spherical aberration 488 nm. また、図3の非収差図から分かるように、深紫外(DUV)波長248nmにおけるΔS(サジタル像面の収差)及びΔM(メリジオナル像面の収差)等の非点収差も小さく好ましい状態で補正されている。 Further, corrected by a non-aberration as can be seen from Figure, deep ultraviolet (DUV) astigmatism is also small favorable conditions, such as [Delta] S (aberration of a sagittal image plane) and .DELTA.M (meridional image surface aberration) at the wavelength 248nm of FIG. 3 ing. 更に、図4の歪曲収差図から分かるように、深紫外(DUV)波長248nmにおける歪曲収差DST(DISTORTION)も小さく好ましい状態で補正されている。 Moreover, as can be seen from the distortion aberration diagram of FIG. 4, which is corrected by the distortion DST (DISTORTION) is small preferable state in the deep ultraviolet (DUV) wavelengths 248 nm. 図5の軸上の横収差図から分かるように、深紫外(DUV)波長243,253,248nmの軸上の横収差は小さく好ましい状態で補正されている。 As can be seen from the lateral aberration of the shaft of FIG. 5, the lateral aberration on the axis of the deep ultraviolet (DUV) wavelengths 243,253,248nm is corrected by the small preferable state. また、h´=0.2における横収差も、図6の軸上の横収差図から分かるように、深紫外(DUV)波長243,253,248nmの軸上の横収差は小さく好ましい状態で補正されている。 Further, lateral aberrations h'= 0.2 also, as can be seen from the lateral aberration of the shaft of FIG. 6, the lateral aberration on the axis of the deep ultraviolet (DUV) wavelengths 243,253,248nm correction in less favorable conditions It is.
<第2実施例> <Second Embodiment>
図7は顕微鏡対物レンズの他の例を示したものである。 Figure 7 shows another example of the microscope objective lens. この顕微鏡用対物レンズは、焦点距離f=4mm、NA0.55 深紫外(DUV)波長488nmに対応する光学系を有する。 The microscope objective lens has an optical system corresponding to the focal length f = 4 mm, NA: 0.55 deep ultraviolet (DUV) wavelengths 488 nm.

この顕微鏡対物レンズは、物体側から順に、正の屈折力を持つレンズ群G4と、回折型光学素子を持つレンズ群G3と、厚いメニスカス形状のレンズ群G2と、負の屈折力を持つレンズ群G1を備えている。 The microscope objective lens includes, in order from the object side, a lens group G4 having positive refractive power, a diffractive lens group G3 having an optical element, a lens unit having a lens group G2 of a thick meniscus, a negative refractive power It is equipped with a G1. なお、ここで、物体とは、近い共役点の側、像とは遠い共役点の側をいう。 Here, the object refers to a side of the distant conjugate point to the side near the conjugate point, the image.

レンズ群G1は、石英製の正のレンズL1と、接合レンズLaを有する。 Lens group G1 includes a quartz positive lens L1, a cemented lens La. この接合レンズLaは、蛍石製の負のレンズL2と、この負のレンズL2に接合された石英製の正のレンズL3を有する。 The cemented lens La has a negative lens L2 made fluorite, quartz positive lens L3 which is joined to the negative lens L2.

また、レンズ群G2は、蛍石製の正のレンズL4と、この正のレンズL4に接合された石英製の負のレンズL5を有する。 Further, the lens unit G2, has a fluorite-made positive lens L4, a negative lens L5 made of quartz, which is joined to the positive lens L4.

更に、レンズ群G3は、石英製の回折型光学素子DOE(Diffractive Optical Element)と、接合レンズLb,Lcと、接合レンズLb,Lc間に位置する絞り面ASを有する。 Furthermore, the lens group G3 includes a quartz diffractive optical element DOE (Diffractive Optical Element), a cemented lens Lb, and Lc, cemented lens Lb, the stop surface AS located between Lc. この接合レンズLbは、両面が凹状に形成された石英製の負のレンズL7と、負のレンズL7の両側に接合された蛍石製の正のレンズL6,L8を有する。 The cemented lens Lb are duplex has a negative lens L7 made of quartz which is formed in a concave shape, a positive lens L6, L8 sides made fluorite joined to the negative lens L7. また、接合レンズLcは、両面が凹状に形成された石英製の負のレンズL10と、負のレンズL10の両側に接合された蛍石製の正のレンズL9,L11を有する。 Further, the cemented lens Lc double-sided having a negative lens L10 made of quartz which is formed in a concave shape, a positive lens L9, L11 sides made fluorite joined to the negative lens L10.

また、レンズ群G4は、接合レンズLdと、石英製の正のレンズL14を有する。 The lens group G4 includes a cemented lens Ld, a quartz positive lens L14. この接合レンズLdは、石英製の正のレンズL2と、この正のレンズL2に接合された蛍石製の負のレンズL13を有する。 The cemented lens Ld has a quartz positive lens L2, the negative lens L13 of fluorite made which is joined to the positive lens L2.

このような顕微鏡対物レンズにおいては、負のレンズ群G1を平行光束の側に置くレトロフォーカス型の配置とすることにより、像面の平坦さと、長いバックフォーカス(作動距離)WDを実現することができる。 In such a microscope objective lens, by the arrangement of the retrofocus placing a negative lens group G1 on the side of the collimated light beam, it is possible to realize the flatness of the image surface, a long back focus (working distance) WD it can. ここで、WD≒ 2EFLとなる。 Here, the WD ≒ 2EFL. また、EFL(焦点距離)は、Effective Focal Lengthの略を表す。 Further, EFL (focal length) represents the abbreviation for Effective Focal Length.

尚、このような顕微鏡対物レンズの光学系の収差図は、慣習に従って、像側から平行光を入射した場合、物体側にできる像についての収差図として描くこととする。 Incidentally, the aberration of the optical system of such a microscope objective lens according convention, if the incident parallel light from the image side, and to draw as an aberration diagram of the image that can be the object side.

また、顕微鏡対物レンズの光学系における接合レンズにおいては、相対的に低分散の蛍石を正のレンズ、反対に高分散の石英を負のレンズとすることで色収差の除去を行う。 In the cemented lens in the optical system of the microscope objective, to remove the chromatic aberration by the relatively low dispersion fluorite positive lens, a high dispersion of quartz negative lens in the opposite.

負の屈折力を持つレンズ群G1においては接合レンズLaの負のレンズL2を蛍石から形成し、レンズ群(接合レンズ)G2は反対に正のレンズL3を石英としている。 In lens group G1 having negative refractive power and a negative lens L2 of the cemented lens La fluorite lens group (cemented lens) G2 is a positive lens L3 and quartz opposite. この構成は、色収差を拡大する作用を持つが、非点収差の除去に役立つものである。 While this configuration has the effect of expanding the chromatic aberration is to assist in removing astigmatism.

また、負のレンズ群G1は、像側に凹面を向けた形状の負のレンズL1と、二つの接合レンズLaからなり、接合レンズLaの負のレンズL2の凹面と正のレンズL1の凹面が向かい合わせとなっている。 The negative lens group G1 includes a negative lens L1 of shape with a concave surface facing the image side, consists of two cemented lenses La, concave surface of the concave and a positive lens L1 of a negative lens L2 of the cemented lens La and has a face-to-face.

正のレンズ群G4において、もっとも物体側のレンズは、上述したように物体側に凹面を向けたメニスカス形状が好ましいが、図1に示したように、一面が凸形状で且つ他面が凹形状の正のレンズ12とし、一面が平坦で且つ他面が凸形状にした平凸の形状の正のレンズL13,L14としている。 In the positive lens group G4, the most object side of the lens is preferably a meniscus shape with a concave surface facing the object side as described above, as shown in FIG. 1, and the other surface is concave one side in a convex shape of the positive lens 12, one side is the other side and flat are a positive lens L13, L14 of the plano-convex shape to a convex shape.

ただし、正のレンズには蛍石を、負のレンズには石英を用いる。 However, the positive lens is fluorite, the negative lens used quartz. また、解析型光学素子DOEの位置に対する条件 0.6< γ< 0.8は、絞りからある程度解析型光学素子DOE面を離すことによって、軸上色収差に対する解析型光学素子DOEの作用だけでなく、軸外色収差に対しても回折光学素子の影響を十分に及ぼすためである。 The condition 0.6 <gamma <0.8 relative to the position of the analysis optical element DOE is by separating some analysis optical element DOE surface from the stop, as well as the action of the analysis optical element DOE with respect to the axial chromatic aberration is to exert a sufficient effect of the diffractive optical element with respect to off-axis chromatic aberration.

ここで、γ=hDOE/hMAXと定義する。 Here, defined as γ = hDOE / hMAX. ここで、hMAXは周辺光線の取る最大光線高(光束の半径)であり、hDOEは解析型光学素子DOE面における周辺光線高(光束の半径)である。 Here, hMAX is the maximum ray height taken by the marginal ray (radius of the light beam), HDOE is marginal ray height (radius of the luminous flux) in the analysis optical element DOE surface.

本実施例の顕微鏡対物レンズでは、深紫外域の波長λ=248±5nmおよびほぼ2倍の488nmの波長に対して色補正されている。 In the microscope objective lens of the present example is color corrected for deep ultraviolet region of wavelength lambda = 248 ± 5 nm and approximately twice the 488nm wavelengths. そして、深紫外域の波長λ=248nmに対しては二次回折波を利用し、波長λ=488nmに対しては一次回折波を利用することで、回折効率ηを落とすことなく色補正が行うことができる。 Then, by using the secondary diffracted waves for wavelength lambda = 248 nm deep ultraviolet region, by using the first-order diffracted waves for wavelength lambda = 488 nm, the color correction carried out without reducing the diffraction efficiency η be able to. 尚、短波長の波長で解析型光学素子DOE形状を最適化することにより、周辺波長の効率低下を抑えることが出来る。 Incidentally, by optimizing the analysis optical element DOE shape at a wavelength of short wavelength, it is possible to suppress the reduction in efficiency of around wavelengths.

顕微鏡対物レンズの光学系におけるレンズ等の光学部材の曲率半径、面間隔、硝材を示す。 The radius of curvature of an optical member such as a lens in the optical system of the microscope objective lens, surface interval, showing a glass material.

表6は、深紫外(DUV)波長248nm、488nmに対する光学性能を示す。 Table 6 deep ultraviolet (DUV) wavelengths 248 nm, showing the optical performance to 488 nm.
顕微鏡対物レンズの深紫外(DUV)波長248nm、488nmに対する光学性能を示す。 Deep ultraviolet microscope objective (DUV) wavelength 248 nm, showing the optical performance to 488 nm.

このような第2実施例における顕微鏡対物レンズの収差図は図8〜図10に示した縦収差図と図11,図12に示した横収差図のようになる。 Aberration diagrams of the microscope objective lens in such second embodiment the longitudinal aberration diagram and Figure 11 shown in FIGS. 8 to 10, so that the lateral aberration diagrams shown in FIG. 12. この縦収差図は、図8の球面収差図,図9の非点収差図,図10の歪曲収差図である。 The longitudinal aberration diagrams, spherical aberration diagram of FIG. 8, the astigmatism diagram of FIG. 9 is a distortion diagram of Figure 10. また、横収差図は、図11の軸上の横収差図、図12のh´=0.2における横収差図となる。 Further, the lateral aberration diagrams, lateral aberration diagram on the axis of FIG. 11, a lateral aberration diagram at h'= 0.2 in FIG. 12.

図8の球面収差図から分かるように、深紫外(DUV)波長243,253,248nmの球面収差は小さく好ましい状態で補正されている。 As can be seen from the spherical aberration diagram in FIG. 8, the spherical aberration of the deep ultraviolet (DUV) wavelengths 243,253,248nm is corrected by the small preferable state. また、488nmにおける球面収差もある程度小さな範囲に収まっている。 Also, it is within a certain small range also spherical aberration 488 nm. また、図9の非収差図から分かるように、深紫外(DUV)波長248nmにおけるΔS(サジタル像面の収差)及びΔM(メリジオナル像面の収差)等の非点収差も小さく好ましい状態で補正されている。 Further, corrected by a non-aberration as can be seen from Figure, deep ultraviolet (DUV) astigmatism is also small favorable conditions, such as [Delta] S (aberration of a sagittal image plane) and .DELTA.M (meridional image surface aberration) at the wavelength 248nm of FIG. 9 ing. 更に、図10の歪曲収差図から分かるように、深紫外(DUV)波長248nmにおける歪曲収差DST(DISTORTION)も小さく好ましい状態で補正されている。 Furthermore, is corrected by the distortion as seen from the aberration diagrams, distortion DST (DISTORTION) in deep ultraviolet (DUV) wavelengths 248nm also preferably small state of FIG. 図11の軸上の横収差図から分かるように、深紫外(DUV)波長243,253,248nmの軸上の横収差は小さく好ましい状態で補正されている。 As can be seen from the lateral aberration of the shaft of FIG. 11, the lateral aberration on the axis of the deep ultraviolet (DUV) wavelengths 243,253,248nm is corrected by the small preferable state. また、h´=0.2における横収差も、図12の軸上の横収差図から分かるように、深紫外(DUV)波長243,253,248nmの軸上の横収差は小さく好ましい状態で補正されている。 Further, lateral aberrations h'= 0.2 also, as can be seen from the lateral aberration of the shaft of FIG. 12, the lateral aberration on the axis of the deep ultraviolet (DUV) wavelengths 243,253,248nm correction in less favorable conditions It is.
(その他1) (Other 1)
本発明は、上述したように深紫外域の波長λ=248±5nmおよびほぼ2倍の488nmの波長に対して色補正された顕微鏡対物レンズであるが、λ=248nmに対しては二次回折波を利用し、λ=488nmに対しては一次回折波を利用することで、回折効率ηを落とすことなく色補正が行うことができる。 The present invention is color-corrected microscope objective lens with respect to the wavelength of the wavelength lambda = 248 ± 5 nm and approximately twice the 488nm deep ultraviolet region as described above, the secondary diffraction for lambda = 248 nm utilizing wave, lambda = by utilizing primary diffracted wave for 488 nm, it is possible to color correction performed without reducing the diffraction efficiency eta. 回折効率は上述した(1)、(2)の式で計算される。 Diffraction efficiency was above (1), is calculated by the equation (2). この式によれば、短波長の波長で解析型光学素子DOE形状を最適化することにより、周辺波長の効率低下を抑えることが出来る。 According to this equation, by optimizing the analysis optical element DOE shape at a wavelength of short wavelength, it is possible to suppress the reduction in efficiency of around wavelengths. バイナリー近似された回折光学素子の回折効率は(6)式で表される。 Diffraction efficiency of the binary approximation diffractive optical element is expressed by equation (6).

(6)において、mは回折次数、Nは回折型光学素子DOEの階段の数、λ は最適化波長、pは最適化の次数を表す。 In (6), m is the diffraction order, N is the number of stairs of the diffractive optical element DOE, lambda 0 is optimized wavelength, p is representative of the degree of optimization. 回折型光学素子のリソグラフィー製造においてM枚のマスクを使用した場合、素子の階段の数(量子化数)Nは、N=2 になる(4マスクを使用する場合は16)。 When using the M masks in a lithographic production of diffractive optical elements, the number of stairs of the element (quantizer) N will N = 2 M (4 when using the mask 16).

また、回折効率を求める際に用いる位相関数法は、上述した(1)〜(3)の式で表される。 The phase function method used to obtain the diffraction efficiency is expressed by the mentioned above (1) to (3).
すなわち、上述した(1)〜(3)の式は数5のようになる。 That is, the formula of the above (1) to (3) becomes as Equation 5.

ここで、ψは光路差関数、hは径方向の距離、aは係数、光学系は光軸に対し回転対称である。 Here, [psi the optical path difference function, h is the radial distance, a is the coefficient, the optical system is rotationally symmetric with respect to the optical axis.

このような数式を用いて、248nmの2次回折光と488nmの一次回折光で最適化した場合の基盤の波長による屈折率の違い(分散)を考慮した16レベル(後述する段差の数すなわち量子化数N)の回折型光学素子DOEの回折効率(石英)は図13に示したグラフで示される。 Using such equations, two numbers ie quantization order diffracted light and difference in refractive index due to the wavelength of the foundation in the case of optimized first-order diffracted light of 488nm step of 16 levels (below considering (dispersion) of 248nm the number N diffractive optical element DOE diffraction efficiency) of (quartz) is represented by the graph shown in FIG. 13.

図13から分るように、248nm周辺では248nmの2次回折光で最適化した方が効率は良い。 As seen from FIG. 13, it was optimized with the second-order diffracted light of 248nm is 248nm around efficiency is good. 248nm周辺での2次光の効率は略0.95となり、488nm周辺での1次光の効率は略0.97となる。 Secondary light efficiency is approximately 0.95 at 248nm around efficiency of the primary light in the near 488nm is substantially 0.97. 248nmの2次回折光で最適化された16レベルの回折型光学素子DOEの回折効率の全体的なグラフは図14に示される。 2 the overall graph of the optimized 16-level diffractive optical element DOE diffraction efficiency in order diffracted light of 248nm is shown in Figure 14. この最適化に際しては、回折型光学素子DOEの基板の分散も考慮している。 During this optimization takes into account also the dispersion of the substrate of the diffractive optical element DOE.
(その他2) (Other 2)
また、図1,図7に示した回折型光学素子DOEの製造方法についてマスク2枚を使った例で説明する。 Further, FIG. 1, described in example using two masks a method for manufacturing the diffractive optical element DOE shown in FIG.

この回折型光学素子DOEの製造のための1次作業として、図15(a)のように、基板B上にフォトレジストを塗布して、基板B上にフォトレジスト層Prを形成した後、1次マスク(M=1)を通して矢印A1で示した光でフォトレジスト層Prを露光して、フォトレジスト層Prに1次マスク(M=1)のパターンを焼き付ける。 As the primary task for the manufacture of the diffractive optical element DOE, as shown in FIG. 15 (a), the by coating a photoresist on the substrate B, after forming a photoresist layer Pr on the substrate B, 1 by exposing the photoresist layer Pr with light shown through the following mask (M = 1) by the arrow A1, burn pattern of the primary mask (M = 1) in the photoresist layer Pr.

次に、フォトレジスト層Prのうち1次マスク(M=1)のパターンが焼き付けられた部分を図15(b)に示したように除去して、フォトレジスト層除去部B1,B2とフォトレジスト層Prの部分を基板B上に設ける。 Is then removed as shown a portion where the pattern was baked in primary mask (M = 1) of the photoresist layer Pr in FIG. 15 (b), a photoresist layer removing unit B1, B2 and the photoresist providing a portion of the layer Pr on the substrate B.

そして、図15(b)における基板Bのフォトレジスト層除去部B1,B2を図15(c)のように所望の深さまでエッチングによりを行うことにより、基板Bに下段差面Lb1,Lb2を形成した後、図15(c)の基板表面に残ったフォトレジスト層Prを洗浄により除去して、図15(d)に示したように下段差面Lb1,Lb2及び上段差面Ub1,Ub2が設けられた基板Bを形成する。 Then, by performing etching to a desired depth as shown in FIG. 15 (c) a photoresist layer removal portion B1, B2 of the substrate B in FIG. 15 (b), the forming the lower step surface Lb1, Lb2 on the substrate B after, is removed by washing the photoresist layer Pr remaining on the substrate surface in FIG. 15 (c), the lower stepped surface Lb1, Lb2 and the upper stepped surface Ub1, Ub2 is provided as shown in FIG. 15 (d) It was forming the substrate B. この時の下段差面Lb1,Lb2の深さd はd =λ/2(n−1)となる。 The depth d 1 of the lower step surface Lb1, Lb2 at this time is a d 1 = λ / 2 (n -1).

次に、2次作業として、図15(e)のように矩形状に形成した基板Bの段差面Ub1,Ub2,Lb1Lb2上にフォトレジストを塗布して、基板Bの段差面Ub1,Ub2,Lb1Lb2にフォトレジスト層Prを形成した後、1次マスク(M=1)を通して矢印A1で示した光でフォトレジスト層Prを露光して、フォトレジスト層Prに2次マスク(M=2)のパターンを焼き付ける。 Then, as a secondary task, Figure 15 a photoresist is applied on the step surface Ub1, Ub2, Lb1Lb2 substrate B which is formed in a rectangular shape as shown in (e), the step surface of the substrate B Ub1, Ub2, Lb1Lb2 after forming the photoresist layer Pr, the pattern of the primary mask (M = 1) by exposing the photoresist layer Pr with light indicated by the arrow A1 through the secondary mask to the photoresist layer Pr (M = 2) the burning.

次に、フォトレジスト層Prのうち1次マスク(M=2)のパターンが焼き付けられた部分を図15(f)に示したように除去して、フォトレジスト層除去部B3,B4,B5,B6とフォトレジスト層Prの部分を基板B上に設ける。 Is then removed as illustrated primary mask (M = 2) part pattern is baked out of the photoresist layer Pr in FIG 15 (f), the photoresist layer removal portion B3, B4, B5, the B6 and portions of the photoresist layer Pr provided on the substrate B.

そして、図15(f)における基板Bのフォトレジスト層除去部B3〜B6を図15(g)のように所望の深さまでエッチングによりを行うことにより、基板Bに下段差面Ub12,Ub22,Lb1,Lb12,Lb2,LB22を形成した後、図15(g)の基板表面に残ったフォトレジスト層Prを洗浄により除去して、図15(h)に示したように下段差面Ub12,Ub22,Lb1,Lb12,Lb2,LB22及び上段差面Ub1,Ub2が設けられた基板Bを形成する。 Then, by performing etching to a desired depth as shown in FIG. 15 (g) the photoresist layer removal portion B3~B6 substrate B in FIG. 15 (f), the lower stepped surface Ub12 the substrate B, Ub22, Lb1 , Lb12, Lb2, after forming the LB22, 15 a photoresist layer Pr remaining on the substrate surface of (g) is removed by washing, the lower stepped surface Ub12, as shown in FIG. 15 (h) Ub22, Lb1, Lb12, Lb2, LB22 and the upper stepped surface Ub1, Ub2 forming the substrate B provided that. このようにすることで矩形形状の基板Bにさらに、多数の段差面を設けることができる。 By doing so by further substrate B of rectangular shape, it is possible to provide multiple stepped surface. 尚、このような2次作業により1次作業の深さの2分の1の段差が形成され、このときのマスク2枚を使った場合(量子化数4)の各段差面間の段差、即ち深さdzは、最適化回折次数をp、波長をλとするとdz=pλ/4(n−1)となる。 Note that such first step of 2 minutes of the secondary work by the depth of the primary working is formed, a step between the stepped surface of the case using the two masks at this time (quantization number 4), that depth dz becomes optimized diffraction orders p, when the wavelength λ dz = pλ / 4 (n-1). また、このような手順でマスク4枚を使った場合(量子化数16)の各段差面間の段差、dzはdz=pλ/16(n−1)となる。 The step between the stepped surface when using four masks in this procedure (quantization number 16), dz is the dz = pλ / 16 (n-1).

このような作業で、図1,図7に示した対物レンズの回折型光学素子DOEの表面に回折格子を設けることができる。 In such operations, FIG. 1 may be provided with a diffraction grating in the diffractive optical element DOE of the surface of the objective lens shown in FIG.

また、上述した作業を繰り返すことにより、図16のようなBOE(Binary Optical Element)を回折型光学素子DOEの一つとして形成することができる。 Further, by repeating the operations described above, it is possible to form a BOE (Binary Optical Element) as shown in FIG. 16 as one of the diffractive optical element DOE. この図16のBOEは、周縁部にリング帯状に設けられ且つ断面が鋸歯状の小リングレンズ部Ls1,Ls2と、中央の凸レンズ部Lc等からフレネルレンズ状に形成されている。 This BOE of 16, and cross-section is provided in a flat ring on the peripheral portion and the serrated small ring lens unit Ls1, Ls2, and is formed on the Fresnel lens shape from the center of the convex lens portion Lc, and the like. そして、小リングレンズ部Ls1,Ls2の表面には上述したようにして形成された回折格子部dg1,dg2が形成され、凸レンズ部Lcの表面にも上述したようにして形成された回折格子部dg3が形成されている。 Then, the small ring lens unit Ls1, the diffraction grating portion formed in the manner described above on the surface of Ls2 dg1, dg2 is formed, a convex lens portion diffraction grating portion was also formed in the manner described above to the surface of the Lc dg3 There has been formed. しかも、小リングレンズ部Ls1,Ls2の回折格子部dg1,dg2の高さdはd=pλ/(n−1)となる。 Moreover, the height d of the diffraction grating portion dg1, dg2 small ring lens unit Ls1, Ls2 becomes d = pλ / (n-1).

尚、上述した回折格子を繰り返し形成することは、光学素子の量子化数ととらえることができ、一次の回折光で最適化したときの回折効率と量子化数との関係をグラフにすると、図17に示すようになる。 Incidentally, by forming repeatedly diffraction grating described above, can be regarded as the number of quantization of the optical element, when the diffraction efficiency and graphs the relationship between the number of quantization when the optimized first-order diffracted light, FIG. as it is shown in 17. この図17において、横軸を回折格子の階段の数、縦軸を回折効率とする。 In FIG. 17, the number of the horizontal axis stairs diffraction grating, the vertical axis and the diffraction efficiency. この図17から分かるように量子化数8で、回折効率は0.95、また、量子化数16では0.99になる。 In the quantization number of 8 as can be seen from FIG. 17, the diffraction efficiency is 0.95, also becomes 0.99 At the quantization number 16.

ところで、上述したように2次光を利用した場合は、d=pλ/(n−1)より、d=2λ/(n−1)となる。 Incidentally, when using the secondary light as described above, d = pλ / than (n-1), the d = 2λ / (n-1). しかも、波長λを決定すれば、屈折率nも決まるので、深さdが決まることになる。 Moreover, it is determined wavelength lambda, the refractive index n is also determined, so that the depth d is determined. 上述した実施例では、短波長である248nm(2次)を使って形状を最適化し計算している。 In the foregoing embodiment, and a shape with a 248 nm (2-order) is a short-wavelength and optimize calculated. この場合、仮に屈折率nがほとんど一定であるとすると、248nmの2次と、488nmの1次では、深さdはそれほど差は無く、つまりどちらの波長でも良好な回折効率が得られた。 In this case, if the refractive index n is almost constant, and secondary 248 nm, the primary of 488nm is much difference depth d is not, that is, good diffraction efficiency in both wavelength was obtained.

また、回折格子部dg3は、回折格子部dg1,dg2で決定された深さをどれだけ量子化するか(何回上記の作業を繰り返すか)によって決定される。 The diffraction grating portion dg3 is determined by whether quantizing much the depth determined by the diffraction grating portion dg1, dg2 (several times to repeat the above operations). 即ち、2回作業を行う場合は、4つの階段が出来るので、dz=d/4となる。 In other words, if you do the work twice, since it is the four stairs, the dz = d / 4. また、3回の場合は、d/8、4回の場合はd/16となる。 In the case of three, in the case of d / 8, 4 times a d / 16. そして、上述したように、一次の回折光で最適化したときの回折効率は量子化数8で0.95、量子化数16で0.99になる。 Then, as described above, the diffraction efficiency in quantization number 8 0.95 becomes 0.99 quantization number 16 when the optimized first-order diffracted light. しかし、高次pの回折光で最適化した場合、量子化数Nでも、一次の回折光で最適化したときの回折効率の1/pの量子化数に相当する回折効率になる。 However, when optimized with high-order diffracted light p, even quantization number N, will the diffraction efficiency corresponding to the number of quantization of 1 / p of the diffraction efficiency when the optimized first-order diffracted light. すなわち、量子化数(N/p)の回折効率になる。 That is, the diffraction efficiency of the quantization number (N / p). 従って、波長248nm、回折次数2次、量子化数16での回折効率は量子化数8に相当し、0.95になる。 Accordingly, wavelength 248 nm, the diffraction order secondary, diffraction efficiency in the quantization number 16 corresponds to the quantization number of 8, it becomes 0.95. 498nm(2×248nm)では、基盤の屈折率が248nmと同じなら、波長498nm、回折次数1次、量子化数16での効率に相当し、回折効率0.99になる。 In 498nm (2 × 248nm), the refractive index of the substrate is, if the same as 248 nm, wavelength 498 nm, the diffraction order primary, corresponds to the efficiency of the quantization number 16, the diffraction efficiency 0.99. また、波長488nmは波長498nmに近く、基盤の屈折率を考慮しても回折効率0.97になる。 The wavelength 488nm is close to the wavelength 498 nm, even taking into account the refractive index of the substrate becomes the diffraction efficiency 0.97.

また、回折格子の形状は上述した(1)式の位相関数φ(h)によって決定される。 The shape of the diffraction grating is determined by the phase function of the equation (1) phi (h). たとえば、2レベルのBOEを作成する場合、位相関数が2π/2変化するhがそのマスクの幅となる。 For example, to create a two-level BOE, h the phase function varies 2 [pi / 2 is the width of the mask. 4レベルの場合は、上記に加えて、2π/4で決定されるhの幅で作成されたマスクが第2工程で使用される。 For four levels, in addition to the above, 2 [pi / 4 masks created with the width of h as determined by is used in the second step.

更に、図16において、凸レンズ部Lcの半径は、位相関数が2π変化したhで、深さdは位相関数の2πの変化に相当する。 Further, in FIG. 16, the radius of the convex lens portion Lc is the h phase function is 2π change, the depth d corresponds to a change in 2π of the phase function. 同じく小リングレンズ部Ls2の幅も位相関数が2π変化するhに相当する。 Also the width of the small ring lens unit Ls2 also corresponds to h of the phase function to 2π change.

以上説明したように、この発明の実施の形態の顕微鏡対物レンズは、紫外域の波長λ に対してほぼ2倍の2λ の波長に対して色補正されるようにしている。 As described above, the microscope objective lens of the embodiment of the present invention is to be color corrected for nearly 2 times the wavelength of 2 [lambda] 1 with respect to the wavelength lambda 1 in the ultraviolet range.

この構成によれば、波長248nmなどの深紫外域(Deep Ultra Violet、略してDUVと呼ばれる。)から可視領域に亘る広い波長幅での色収差補正は実現することができる。 According to this configuration, deep ultraviolet region, such as wavelength 248 nm (Deep Ultra Violet, short called DUV. In) chromatic aberration correction in a wide wavelength range over the visible region from can be realized.

また、この発明の実施の形態の顕微鏡対物レンズは、紫外域の波長λ=248±5nmに対してほぼ2倍の488nmの波長に対して色補正されている。 Moreover, the microscope objective lens of the embodiment of the present invention is a color correction with respect to the wavelength of approximately twice the 488nm to the wavelength lambda = 248 ± 5 nm in the ultraviolet region.

この構成によれば、波長248nmなどの深紫外域(Deep Ultra Violet、略してDUVと呼ばれる。)から可視領域に亘る広い波長幅での色収差補正は実現することができる。 According to this configuration, deep ultraviolet region, such as wavelength 248 nm (Deep Ultra Violet, short called DUV. In) chromatic aberration correction in a wide wavelength range over the visible region from can be realized.

更に、この発明の実施の形態の顕微鏡対物レンズは、紫外域の波長λ=248nmに対しては二次回折波を用い、ほぼ2倍のλ=488nmに対しては一次回折波を用いて、色補正するようになっている。 Furthermore, the microscope objective lens of the embodiment of the invention uses a secondary diffracted waves for wavelength lambda = 248 nm in the ultraviolet region, using the first-order diffracted waves for almost twice the lambda = 488 nm, It is adapted to color correction.

この構成によれば、波長248nmなどの深紫外域(Deep Ultra Violet、略してDUVと呼ばれる。)から可視領域に亘る広い波長幅での色収差補正は実現することができる。 According to this configuration, deep ultraviolet region, such as wavelength 248 nm (Deep Ultra Violet, short called DUV. In) chromatic aberration correction in a wide wavelength range over the visible region from can be realized.

この発明に係る顕微鏡対物レンズの光学系の第1実施例を示す説明図である。 It is an explanatory view showing a first embodiment of an optical system of the microscope objective lens according to the present invention. 図1の顕微鏡対物レンズの球面収差の説明図である。 It is an explanatory view of the spherical aberration of the microscope objective lens of FIG. 図1の顕微鏡対物レンズの非点収差の説明図である。 It is an illustration of the astigmatism of the microscope objective lens of FIG. 図1の顕微鏡対物レンズの歪曲収差の説明図である。 It is an illustration of a distortion of the microscope objective lens of FIG. 図1の顕微鏡対物レンズの横収差の説明図である。 It is an explanatory view of a transverse aberration of the microscope objective lens of FIG. 図1の顕微鏡対物レンズの横収差の説明図である。 It is an explanatory view of a transverse aberration of the microscope objective lens of FIG. この発明に係る顕微鏡対物レンズの光学系の第2実施例を示す説明図である。 It is an explanatory view showing a second embodiment of the optical system of the microscope objective lens according to the present invention. 図7の顕微鏡対物レンズの球面収差の説明図である。 It is an explanatory view of the spherical aberration of the microscope objective lens of FIG. 図7の顕微鏡対物レンズの非点収差の説明図である。 It is an illustration of the astigmatism of the microscope objective lens of FIG. 図7の顕微鏡対物レンズの歪曲収差の説明図である。 It is an illustration of a distortion of the microscope objective lens of FIG. 図7の顕微鏡対物レンズの横収差の説明図である。 It is an explanatory view of a transverse aberration of the microscope objective lens of FIG. 図7の顕微鏡対物レンズの横収差の説明図である。 It is an explanatory view of a transverse aberration of the microscope objective lens of FIG. 回折型光学素子を248nmと488nmで最適化したときの回折効率の違いの説明図である。 The diffractive optical element is an explanatory view of the difference in diffraction efficiency when optimized 248nm and 488 nm. 図13の248nmの2次回折光で最適化ときの全体説明図である。 It is an overall explanatory view of optimization 2-order diffracted light of 248nm in FIG. (a)〜(h)は、図1,図7の回折型光学素子の製造方法を示す説明図である。 (A) ~ (h) is 1 is an explanatory diagram showing a method for manufacturing a diffractive optical element of FIG. 図15の製造方法により製造された回折型光学素子の一例を示す説明図である。 It is an explanatory diagram showing an example of a diffractive optical element manufactured by the manufacturing method of FIG. 15. 図15の製造方法により製造される回折型光学素子の量子化数と回折効率との関係を示す説明図である。 Quantization number of the diffractive optical element manufactured by the manufacturing method of FIG. 15 and is an explanatory diagram showing a relationship between the diffraction efficiency.

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

G1・・・負のレンズ群G2・・・レンズ群G3・・・レンズ群G4・・・正のレンズ群L1〜L14・・・レンズ G1 · · · negative lens group G2 · · · lens group G3 · · · lens group G4 · · · positive lens group L1~L14 · · · lens

Claims (3)

  1. 紫外域の波長λに対してほぼ2倍の2λの波長に対して色補正されたことを特徴とする顕微鏡対物レンズ。 Ultraviolet region microscope objective lens, characterized in that the color correction with respect to the wavelength of approximately twice 2λ respect to the wavelength λ of.
  2. 紫外域の波長λ=248±5nmに対してほぼ2倍の488nmの波長に対して色補正されたことを特徴とする顕微鏡対物レンズ。 Microscope objective lens, characterized in that the color correction with respect to the wavelength of approximately twice the 488nm to the wavelength lambda = 248 ± 5 nm of the ultraviolet region.
  3. 紫外域の波長λ=248nmに対しては二次回折波を用い、ほぼ2倍のλ=488nmに対しては一次回折波を用いて、色補正することを特徴とする顕微鏡対物レンズ。 Using secondary diffracted waves for wavelength lambda = 248 nm of the ultraviolet region, for almost double the lambda = 488 nm using a first-order diffracted wave, a microscope objective lens, characterized in that the color correction.
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