JPH103033A - Immersion system objective lens - Google Patents

Immersion system objective lens

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Publication number
JPH103033A
JPH103033A JP8155374A JP15537496A JPH103033A JP H103033 A JPH103033 A JP H103033A JP 8155374 A JP8155374 A JP 8155374A JP 15537496 A JP15537496 A JP 15537496A JP H103033 A JPH103033 A JP H103033A
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JP
Japan
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lens component
lens
positive
positive lens
component
Prior art date
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Pending
Application number
JP8155374A
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Japanese (ja)
Inventor
Kimiko Shibayama
きみ子 芝山
Yukio Mori
征雄 森
Soichi Nakamura
荘一 中村
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Nikon Corp
Nikon Engineering Co Ltd
Original Assignee
Nikon Corp
Nikon Engineering Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp, Nikon Engineering Co Ltd filed Critical Nikon Corp
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Publication of JPH103033A publication Critical patent/JPH103033A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To satisfactorily correct spherical aberration of a luminous flux of which numerical aperture exceeds 1 by providing an immersion system objective lens with a front group of an approximately afocal system and a rear group having a positive refraction power and satisfying specific conditions. SOLUTION: This immersion system objective lens has a front group GF of an approximately afocal system and a rear group GR having a positive refraction power, and satisfy three conditions by the condition formulae, 1.5ϕ18<R18/ϕ18<10ϕ18, d4>d2, and |R11|<R10. In the formulae, ϕ18 expresses an effective diameter of the lens surface on a specimen surface side of a positive lens component L9 in the rear group GR, R18 expresses a radius of curvature of the lens surface of the specimen surface side of the positive lens component L9 in the rear group GR, and d2 expresses the length between a positive lens component L1 in the front group GF and a negative lens component L2. The d4 expresses the length between a negative lens component L2 in the front group GF and a positive lens component L3, and R10 expresses a radius of curvature of the specimen surface side of a positive lens component L5 in the rear Group GR, and R11 expresses a radius of curvature of the lens surface on the side of the positive lens component L5 of a negative component L6 in the rear grope GP.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、紫外光を利用して
液体中にビームスポットを形成するための液浸系対物レ
ンズに関する。
The present invention relates to an immersion type objective lens for forming a beam spot in a liquid using ultraviolet light.

【0002】[0002]

【従来の技術】紫外光を利用した技術の進歩は著しいも
のがある。その中で、ビームスポットの径を極限近くま
で絞り込み、このスポットを液体中に照射し、液体の中
の媒体に屈折率分布を生じさせてその効果を利用するこ
とによる各種の分光分析法がある。
2. Description of the Related Art There has been remarkable progress in technology utilizing ultraviolet light. Among them, there are various spectroscopic analysis methods by narrowing the diameter of a beam spot to the limit, irradiating the spot into a liquid, generating a refractive index distribution in a medium in the liquid, and utilizing the effect. .

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上述の如き極小のビー
ムスポットを得るためには、対物レンズとしては、1を
超えるNA(開口数)と球面収差の補正を極めて良好に
行うことが必要である。そこで、本発明は、開口数が1
を超える光束の球面収差を極めて良好に補正することを
目的とする。
In order to obtain an extremely small beam spot as described above, it is necessary for the objective lens to very well correct NA (numerical aperture) exceeding 1 and spherical aberration. . Therefore, the present invention provides a numerical aperture of 1
The objective of the present invention is to satisfactorily correct spherical aberration of a light beam exceeding the above.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、例えば図1に示す如く、本発明にかかる液浸系対
物レンズは、略平行光を試料面上に集光する液浸系対物
レンズであって、光の入射側から順に、略アフォーカル
系である前群GFと、正屈折力を有する後群GRとを有
するように構成される。そして、前群GFは、光の入射
側から順に、第1の正レンズ成分L1と、負レンズ成分
L2と、第2の正レンズ成分L3とからなり、後群GR
は、光の入射側に強い凸面を向けた第1の正レンズ成分
L5と、該第1の正レンズ成分L5の試料面側に配置さ
れて該第1の正レンズ成分側に凹面を向けた負レンズ成
分L6と、最も試料面側に配置されて試料面側に凹面を
向けた第2の正レンズ成分L9とを含むものである。こ
の構成において、以下の条件を満足するものである。 (1) 1.5φ18<R18/φ18<10φ18 (2) d4>d2 (3) |R11|<R10 但し、 φ18:後群GR中の第2の正レンズ成分L9の試料面
側のレンズ面の有効径、 R18:後群GR中の第2の正レンズ成分L9の試料面
側のレンズ面の曲率半径 d2:前群中の第1の正レンズ成分L1と負レンズ成分
L2との間隔、 d4:前群中の負レンズ成分L2と第2の正レンズ成分
L3との間隔、 R10:後群中の第1の正レンズ成分L5の試料面側の
レンズ面の曲率半径、 R11:後群中の前記負レンズ成分L6の第1の正レン
ズ成分L5側のレンズ面の曲率半径、 である。
In order to achieve the above object, for example, as shown in FIG. 1, an immersion type objective lens according to the present invention comprises an immersion type objective lens which focuses substantially parallel light on a sample surface. The objective lens is configured to include, in order from the light incident side, a front group GF that is a substantially afocal system and a rear group GR having a positive refractive power. The front group GF includes, in order from the light incident side, a first positive lens component L1, a negative lens component L2, and a second positive lens component L3.
Has a first positive lens component L5 having a strong convex surface facing the light incident side, and a concave surface facing the sample surface of the first positive lens component L5 and facing the first positive lens component L5. It includes a negative lens component L6 and a second positive lens component L9 disposed closest to the sample surface and having a concave surface facing the sample surface. In this configuration, the following conditions are satisfied. (1) 1.5φ18 <R18 / φ18 <10φ18 (2) d4> d2 (3) | R11 | <R10 where φ18: the lens surface on the sample surface side of the second positive lens component L9 in the rear group GR. Effective diameter, R18: radius of curvature of the lens surface on the sample surface side of the second positive lens component L9 in the rear group GR d2: distance between the first positive lens component L1 and negative lens component L2 in the front group, d4 : The distance between the negative lens component L2 and the second positive lens component L3 in the front group, R10: the radius of curvature of the lens surface on the sample surface side of the first positive lens component L5 in the rear group, R11: in the rear group The radius of curvature of the lens surface of the negative lens component L6 on the first positive lens component L5 side.

【0005】[0005]

【発明の実施の形態】まず、本発明にかかる液浸系対物
レンズの基本的な構成について説明する。本発明では、
試料面と最も試料側のレンズ面との間を液体で満たした
系、すなわち液浸系を採用して、1を超える開口数を実
現している。本発明の如き、液浸系の対物レンズにおい
ては、対物レンズを構成する光学材料の屈折率よりも液
体の屈折率のほうが低いため、液体と接するレンズ面を
平面にすると甚大なる負の球面収差が発生する。そこ
で、本発明では、液体に接する面(第2の正レンズ成分
の試料側のレンズ面)を試料側に凹面を向けた形状とし
て、負の球面収差の発生を抑えている。上記の条件
(1)は、この観点において与えられたものであり、下
限を下回る場合には、球面収差が正側になり過ぎるため
好ましくなく、上限を上回る場合には、球面収差が負側
になり過ぎるため好ましくない。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, a basic configuration of an immersion objective lens according to the present invention will be described. In the present invention,
A system in which the space between the sample surface and the lens surface closest to the sample is filled with a liquid, that is, a liquid immersion system is employed to realize a numerical aperture exceeding one. In an immersion type objective lens as in the present invention, since the refractive index of the liquid is lower than the refractive index of the optical material constituting the objective lens, when the lens surface in contact with the liquid is made flat, a large negative spherical aberration is caused. Occurs. Therefore, in the present invention, the surface in contact with the liquid (the lens surface of the second positive lens component on the sample side) is formed to have a concave surface facing the sample side, thereby suppressing the occurrence of negative spherical aberration. The above condition (1) is given from this point of view. If the value is below the lower limit, the spherical aberration is too positive, which is not preferable. If the value exceeds the upper limit, the spherical aberration is turned to the negative side. It is not preferable because it becomes too much.

【0006】また、本発明の対物レンズにおいては、前
群を正・負・正で構成し、この中の負レンズ成分の後群
側のレンズ面によって光線の入射高をはね上げて球面収
差を補正している。条件(2)はこの観点により与えら
れたものであって、前群中の負レンズ成分による大きな
発散作用を与える空間を規定するものである。条件
(2)を満足しない場合には、前群中の負レンズ成分に
よって光線の入射高を十分にはね上げることができず、
球面収差を補正できなくなるため好ましくない。
Further, in the objective lens of the present invention, the front group is composed of positive, negative and positive, and the lens surface on the rear group side of the negative lens component in the front group raises the incident height of light rays to correct spherical aberration. doing. The condition (2) is given from this viewpoint, and defines a space in which a large divergence action by the negative lens component in the front group is given. If the condition (2) is not satisfied, the incident height of the light beam cannot be sufficiently raised by the negative lens component in the front group, and
It is not preferable because spherical aberration cannot be corrected.

【0007】次に、後群においては、第1の正レンズ成
分の試料面側のレンズ面と、この第1の正レンズ成分の
試料面側の負レンズ成分の第1の正レンズ成分側に向け
られた凹面とによって空気レンズを形成し、この空気レ
ンズによって球面収差を良好に補正している。上記条件
式(3)は、この観点から与えられたものである。条件
式(3)を満足しない場合には、この空気レンズによっ
て球面収差を十分に補正することができなくなるため好
ましくない。
Next, in the rear group, the first positive lens component has a lens surface on the sample surface side and the first positive lens component has a negative lens component on the sample surface side that is closer to the first positive lens component. The directed concave surface forms an air lens, and the air lens satisfactorily corrects spherical aberration. The conditional expression (3) is given from this viewpoint. If conditional expression (3) is not satisfied, it is not preferable because spherical aberration cannot be sufficiently corrected by the air lens.

【0008】さて、本発明にかかる液浸系対物レンズに
おいては、前群と後群との間隔が調整可能に構成される
ことが望ましい。この構成により、使用波長が変更され
た場合でも、前群と後群との間隔を調整して、どのよう
な波長のもとでもほとんど0の球面収差を実現すること
が可能となる。また、本発明にかかる液浸系対物レンズ
においては、全系の焦点距離をfTとし、前群の焦点距
離をfFとするとき、以下の条件を満足することが好ま
しい。 (4) 0<|fF|/fT<0.02 上記条件式(4)は、ほぼアフォーカル系である前群の
好適な焦点距離の範囲を定めるものであり、条件(4)
の下限を超えて前群が完全アフォーカル系になる場合に
は、前群と後群との間隔を変化させることによる球面収
差補正が実現できなくなるため好ましくない。条件
(4)の上限を超える場合には、前群の焦点距離が短く
なりすぎ、前後群の間隔変化に対する球面収差変化が大
きくなり過ぎて調整が困難になるため好ましくない。
In the immersion objective according to the present invention, it is desirable that the distance between the front group and the rear group is adjustable. With this configuration, even when the used wavelength is changed, it is possible to adjust the distance between the front group and the rear group to realize almost zero spherical aberration at any wavelength. In the immersion objective according to the present invention, when the focal length of the entire system is fT and the focal length of the front group is fF, it is preferable that the following conditions are satisfied. (4) 0 <| fF | / fT <0.02 Conditional expression (4) defines a preferable range of the focal length of the front group which is almost an afocal system, and the condition (4)
If the front group becomes a complete afocal system beyond the lower limit of (1), it is not preferable because spherical aberration correction cannot be realized by changing the distance between the front group and the rear group. When the value exceeds the upper limit of the condition (4), the focal length of the front group becomes too short, and the change of the spherical aberration with respect to the change of the interval between the front and rear groups becomes too large.

【0009】また、本発明にかかる液浸系対物レンズに
おいては、石英からなる非貼り合わせレンズ成分のみで
構成されることが望ましい。本発明の使用波長である紫
外光に耐えうる硝材としては、石英と蛍石とがあるが、
蛍石は温度変化による面の劣化等があるため好ましくな
く、この波長域における接着剤は吸収や劣化の問題のた
め非貼り合わせで構成することが好ましい。
In the immersion type objective lens according to the present invention, it is preferable that the immersion type objective lens is composed of only a non-bonded lens component made of quartz. Glass materials that can withstand the ultraviolet light used in the present invention include quartz and fluorite.
Fluorite is not preferred because it has surface degradation due to temperature change, and the adhesive in this wavelength range is preferably not bonded because of problems of absorption and deterioration.

【0010】[0010]

【実施例】以下に数値実施例を掲げる。 [第1実施例]図1は、本発明にかかる液浸系対物レン
ズの第1実施例の光路図である。図1において、平行光
の入射側から順に、略アフォーカル系である前群GF
と、この前群GFからの光を集光して試料面にビームス
ポットを形成する正の後群GRとから構成されている。
前群GFは、光の入射側から順に、光の入射側に凹面を
向けた形状の正メニスカスレンズ(第1の正レンズ成
分)L1と、両凹形状の負レンズ(負レンズ成分)L2
と、試料面側に強い凸面を向けた両凸形状の正レンズ
(第2の正レンズ成分)L3とから構成される。
EXAMPLES Numerical examples will be described below. [First Embodiment] FIG. 1 is an optical path diagram of a first embodiment of an immersion objective according to the present invention. In FIG. 1, the front group GF, which is a substantially afocal system, is sequentially arranged from the parallel light incident side.
And a positive rear group GR that condenses light from the front group GF to form a beam spot on the sample surface.
The front group GF includes, in order from the light incident side, a positive meniscus lens (first positive lens component) L1 having a concave surface facing the light incident side, and a biconcave negative lens (negative lens component) L2.
And a biconvex positive lens (second positive lens component) L3 having a strong convex surface facing the sample surface side.

【0011】後群GRは、光の入射側から順に、光の入
射側に強い凸面を向けた両凸形状の正レンズL4と、光
の入射側に凸面を向けた正メニスカスレンズ(第1の正
レンズ成分)L5と、光の入射側に凹面を向けた両凹形
状の負レンズ(負レンズ成分)L6と、光の入射側に凸
面を向けた正メニスカスレンズL7と、同じく光の入射
側に凸面を向けた正メニスカスレンズL8と、最も試料
面側に配置されて試料面側に凹面を向けた正メニスカス
レンズ(第2の正レンズ成分)L9とから構成される。
The rear group GR includes, in order from the light incident side, a biconvex positive lens L4 having a strong convex surface facing the light incident side, and a positive meniscus lens (first lens) having a convex surface facing the light incident side. A positive lens component) L5; a biconcave negative lens (negative lens component) L6 with a concave surface facing the light incident side; a positive meniscus lens L7 with a convex surface facing the light incident side; A positive meniscus lens L8 having a convex surface facing the sample surface, and a positive meniscus lens (second positive lens component) L9 disposed closest to the sample surface and having a concave surface facing the sample surface.

【0012】以下の表1に諸元を掲げる。表1におい
て、fは全系の焦点距離、NAは試料面側の開口数であ
り、左端の数字は平行光入射側からの順番、Rは曲率半
径、Dはレンズ厚またはレンズ面間隔、nは245nm
における屈折率である。また、第1実施例の液浸系対物
レンズにおいて、最も試料側のレンズ面と試料との間に
は水およびカバーガラスが介在するため、表1ではこれ
らのデータをも併せて示している。
Table 1 below summarizes the data. In Table 1, f is the focal length of the entire system, NA is the numerical aperture on the sample surface side, the number at the left end is the order from the parallel light incident side, R is the radius of curvature, D is the lens thickness or lens surface interval, n Is 245 nm
Is the refractive index at. In addition, in the liquid immersion type objective lens of the first embodiment, since water and a cover glass are interposed between the lens surface closest to the sample and the sample, these data are also shown in Table 1.

【0013】[0013]

【表1】 [第1実施例] f=1.75 NA=1.14 R D n 1 -13.92376 3.60000 1.517450 L1 2 -6.05911 0.96000 1.000000 3 -6.92992 3.00000 1.517450 L2 4 5.80505 2.40000 1.000000 5 94.79946 6.00000 1.517450 L3 6 -8.83242 (d6) 1.000000 7 7.61020 1.90000 1.517450 L4 8 -825.53364 0.10000 1.000000 9 14.68793 1.90000 1.517450 L5 10 29.83444 0.80000 1.000000 11 -10.68377 2.00000 1.517450 L6 12 40.64282 0.06000 1.000000 13 4.96500 1.50000 1.517450 L7 14 40.62600 0.07000 1.000000 15 3.74700 1.50000 1.517450 L8 16 8.33000 0.07000 1.000000 17 1.26400 1.20000 1.517450 L9 18 3.16200 0.20000 1.387690 水 19 0.00000 0.17000 1.517450 カバーガラス 20 0.00000 0.19600 1.387690 水 図2には、第1実施例の液浸系対物レンズの点像光強度
分布を示す。図2の点像光強度分布において縦軸は、最
大値を1に正規化したときの光強度、横軸はガウス像面
からの光軸方向に沿った距離を表している。なお、図2
に示す点像光強度分布は、波長λ=245nmの状態
(d6=30.6の状態)を表している。
Table 1 [Example 1] f = 1.75 NA = 1.14 R Dn 1 -13.92376 3.60000 1.517450 L1 2 -6.05911 0.96000 1.000000 3 -6.92992 3.00000 1.517450 L2 4 5.80505 2.40000 1.000000 5 94.79946 6.00000 1.517450 L36 -8.83242 (d6) 1.000000 7 7.61020 1.90000 1.517450 L4 8 -825.53364 0.10000 1.000000 9 14.68793 1.90000 1.517450 L5 10 29.83444 0.80000 1.000000 11 -10.68377 2.00000 1.517450 L6 12 40.64282 0.06000 1.000000 13 4.96500 1.50000 1.5174500000 7000 0.07 8.33000 0.07000 1.000000 17 1.26400 1.20000 1.517450 L9 18 3.16200 0.20000 1.387690 Water 19 0.00000 0.17000 1.517450 Cover glass 20 0.00000 0.19600 1.387690 Water FIG. 2 shows the point image light intensity distribution of the immersion objective lens of the first embodiment. In the point image light intensity distribution in FIG. 2, the vertical axis represents the light intensity when the maximum value is normalized to 1, and the horizontal axis represents the distance from the Gaussian image plane along the optical axis direction. Note that FIG.
The point image light intensity distribution shown in (1) shows a state at a wavelength λ = 245 nm (a state at d6 = 30.6).

【0014】次の表2に、可変間隔時の球面収差を示
す。
The following Table 2 shows the spherical aberration at the variable interval.

【0015】[0015]

【表2】 入射高 10割 7割 5割 3割 λ=245nm(d6=30.6) のときの球面収差量 0.00000 0.00000 0.0000 -0.00001 λ=220nm(d6=27.8) のときの球面収差量 -0.00015 -0.00008 -0.00009 -0.00005 λ=270nm(d6=31.6) のときの球面収差量 0.00017 -0.00005 -0.00001 -0.00001 λ=486.1nm(d6=10.5) のときの球面収差量 0.00001 0.00088 0.00051 0.00018 以上の図2および表2からも明らかなように、本発明の
第1実施例にかかる液浸系対物レンズにおいては、基準
状態において極めて小さいビームスポットを形成でき、
さらには使用波長が変化した場合でも前群と後群との間
隔を変更することで球面収差をほぼ0に抑えることがで
きる。 [第2実施例]図3は、本発明にかかる液浸系対物レン
ズの第2実施例の光路図である。図3において、平行光
の入射側から順に、略アフォーカル系である前群GF
と、この前群GFからの光を集光して試料面にビームス
ポットを形成する正の後群GRとから構成されている。
前群GFは、光の入射側から順に、光の入射側に凹面を
向けた形状の正メニスカスレンズ(第1の正レンズ成
分)L1と、両凹形状の負レンズ(負レンズ成分)L2
と、試料面側に強い凸面を向けた両凸形状の正レンズ
(第2の正レンズ成分)L3とから構成される。
[Table 2] Spherical aberration at 100% 70% 50% 30% at λ = 245nm (d6 = 30.6) 0.00000 0.00000 0.0000 -0.00001 Spherical aberration at λ = 220nm (d6 = 27.8) -0.00015- 0.00008 -0.00009 -0.00005 Spherical aberration at λ = 270 nm (d6 = 31.6) 0.00017 -0.00005 -0.00001 -0.00001 Spherical aberration at λ = 486.1 nm (d6 = 10.5) 0.00001 0.00088 0.00051 0.00018 As is clear from Table 2, the immersion objective according to the first embodiment of the present invention can form an extremely small beam spot in the reference state.
Further, even when the wavelength used changes, the spherical aberration can be suppressed to almost zero by changing the distance between the front group and the rear group. [Second Embodiment] FIG. 3 is an optical path diagram of a second embodiment of the immersion objective lens according to the present invention. In FIG. 3, the front group GF, which is a substantially afocal system, is sequentially arranged from the parallel light incident side.
And a positive rear group GR that condenses light from the front group GF to form a beam spot on the sample surface.
The front group GF includes, in order from the light incident side, a positive meniscus lens (first positive lens component) L1 having a concave surface facing the light incident side, and a biconcave negative lens (negative lens component) L2.
And a biconvex positive lens (second positive lens component) L3 having a strong convex surface facing the sample surface side.

【0016】後群GRは、光の入射側から順に、光の入
射側に凸面を向けた正メニスカスレンズL4と、同じく
光の入射側に凸面を向けた正メニスカスレンズ(第1の
正レンズ成分)L5と、光の入射側に凹面を向けた負メ
ニスカスレンズ(負レンズ成分)L6と、光の入射側に
凸面を向けた正メニスカスレンズL7と、同じく光の入
射側に凸面を向けた正メニスカスレンズL8と、最も試
料面側に配置されて試料面側に凹面を向けた正メニスカ
スレンズ(第2の正レンズ成分)L9とから構成され
る。
The rear group GR includes, in order from the light incident side, a positive meniscus lens L4 having a convex surface directed to the light incident side, and a positive meniscus lens (first positive lens component) also having a convex surface directed to the light incident side. ) L5, a negative meniscus lens (negative lens component) L6 having a concave surface facing the light incident side, a positive meniscus lens L7 having a convex surface facing the light incident side, and a positive meniscus lens L7 having a convex surface facing the light incident side. It comprises a meniscus lens L8 and a positive meniscus lens (second positive lens component) L9 which is arranged closest to the sample surface and has a concave surface facing the sample surface.

【0017】以下の表3に諸元を掲げる。表3におい
て、fは全系の焦点距離、NAは試料面側の開口数であ
り、左端の数字は平行光入射側からの順番、Rは曲率半
径、Dはレンズ厚またはレンズ面間隔、nは245nm
における屈折率である。また、第2実施例の液浸系対物
レンズにおいて、最も試料側のレンズ面と試料との間に
は水が介在するため、表3ではこのデータをも併せて示
している。
Table 3 below summarizes the data. In Table 3, f is the focal length of the entire system, NA is the numerical aperture on the sample surface side, the number at the left end is the order from the parallel light incident side, R is the radius of curvature, D is the lens thickness or lens surface interval, n Is 245 nm
Is the refractive index at. Further, in the liquid immersion type objective lens of the second embodiment, since water is interposed between the lens surface closest to the sample and the sample, Table 3 also shows this data.

【0018】[0018]

【表3】 [第2実施例] f=1.75 NA=1.15 R D n 1 -13.86500 3.60000 1.517450 L1 2 -6.03600 0.96000 1.000000 3 -6.93300 3.00000 1.517450 L2 4 5.80000 2.40000 1.000000 5 95.72000 6.00000 1.517450 L3 6 -8.83700 30.50000 1.000000 7 7.64900 2.40000 1.517450 L4 8 35.34000 0.10000 1.000000 9 15.21800 1.40000 1.517450 L5 10 79.30000 0.90000 1.000000 11 -10.60300 1.40000 1.517450 L6 12 -55.45000 0.06000 1.000000 13 5.15000 2.10000 1.517450 L7 14 21.24000 0.07000 1.000000 15 3.84600 1.50000 1.517450 L8 16 8.16000 0.07000 1.000000 17 1.25800 1.40000 1.517450 L9 18 2.32400 0.35405 1.387690 水 図4には、第2実施例の液浸系対物レンズの点像光強度
分布を示す。図4の点像光強度分布において縦軸は、最
大値を1に正規化したときの光強度、横軸はガウス像面
からの光軸方向に沿った距離を表している。なお、図4
に示す点像光強度分布は、波長λ=245nmの状態を
表している。
[Table 3] [Example 2] f = 1.75 NA = 1.15 RD n 1 -13.86500 3.60000 1.517450 L1 2 -6.03600 0.96000 1.000000 3 -6.93300 3.00000 1.517450 L2 4 5.80000 2.40000 1.000000 5 95.72000 6.00000 1.517450 L36 -8.83700 30.50000 1.000000 7 7.64900 2.40000 1.517450 L4 8 35.34000 0.10000 1.000000 9 15.21800 1.40000 1.517450 L5 10 79.30000 0.90000 1.000000 11 -10.60300 1.40000 1.517450 L6 12 -55.45000 0.06000 1.000000 13 5.15000 2.10000 1.517450 7000 1.0000 00000 1.000000 17 1.25800 1.40000 1.517450 L9 18 2.32400 0.35405 1.387690 Water FIG. 4 shows a point image light intensity distribution of the liquid immersion objective lens of the second embodiment. In the point image light intensity distribution of FIG. 4, the vertical axis represents the light intensity when the maximum value is normalized to 1, and the horizontal axis represents the distance from the Gaussian image plane along the optical axis direction. FIG.
The point image light intensity distribution shown in FIG. 7 represents a state at a wavelength λ = 245 nm.

【0019】以上の図4からも明らかなように、本発明
の第2実施例にかかる液浸系対物レンズにおいては、極
めて小さいビームスポットを形成できる。 [第3実施例]図5は、本発明にかかる液浸系対物レン
ズの第3実施例の光路図である。図5において、平行光
の入射側から順に、略アフォーカル系である前群GF
と、この前群GFからの光を集光して試料面にビームス
ポットを形成する正の後群GRとから構成されている。
前群GFは、光の入射側から順に、光の入射側に凹面を
向けた形状の正メニスカスレンズ(第1の正レンズ成
分)L1と、両凹形状の負レンズ(負レンズ成分)L2
と、試料面側に強い凸面を向けた両凸形状の正レンズ
(第2の正レンズ成分)L3とから構成される。
As is apparent from FIG. 4, the immersion objective according to the second embodiment of the present invention can form an extremely small beam spot. Third Embodiment FIG. 5 is an optical path diagram of a third embodiment of the immersion objective according to the present invention. In FIG. 5, the front group GF, which is a substantially afocal system, is sequentially arranged from the parallel light incident side.
And a positive rear group GR that condenses light from the front group GF to form a beam spot on the sample surface.
The front group GF includes, in order from the light incident side, a positive meniscus lens (first positive lens component) L1 having a concave surface facing the light incident side, and a biconcave negative lens (negative lens component) L2.
And a biconvex positive lens (second positive lens component) L3 having a strong convex surface facing the sample surface side.

【0020】後群GRは、光の入射側から順に、光の入
射側に凸面を向けた正メニスカスレンズL4と、同じく
光の入射側に凸面を向けた正メニスカスレンズ(第1の
正レンズ成分)L5と、光の入射側に凹面を向けた負メ
ニスカスレンズ(負レンズ成分)L6と、光の入射側に
凸面を向けた正メニスカスレンズL7と、同じく光の入
射側に凸面を向けた正メニスカスレンズL8と、最も試
料面側に配置されて試料面側に凹面を向けた正メニスカ
スレンズ(第2の正レンズ成分)L9とから構成され
る。
The rear group GR includes, in order from the light incident side, a positive meniscus lens L4 having a convex surface facing the light incident side, and a positive meniscus lens (first positive lens component) also having a convex surface facing the light incident side. ) L5, a negative meniscus lens (negative lens component) L6 having a concave surface facing the light incident side, a positive meniscus lens L7 having a convex surface facing the light incident side, and a positive meniscus lens L7 having a convex surface facing the light incident side. It comprises a meniscus lens L8 and a positive meniscus lens (second positive lens component) L9 which is arranged closest to the sample surface and has a concave surface facing the sample surface.

【0021】以下の表4に諸元を掲げる。表4におい
て、fは全系の焦点距離、NAは試料面側の開口数であ
り、左端の数字は平行光入射側からの順番、Rは曲率半
径、Dはレンズ厚またはレンズ面間隔、nは245nm
における屈折率である。また、第3実施例の液浸系対物
レンズにおいて、最も試料側のレンズ面と試料との間に
は水およびカバーガラスが介在するため、表4ではこれ
らのデータをも併せて示している。
Table 4 below summarizes the data. In Table 4, f is the focal length of the entire system, NA is the numerical aperture on the sample surface side, the number at the left end is the order from the parallel light incident side, R is the radius of curvature, D is the lens thickness or lens surface interval, n Is 245 nm
Is the refractive index at. Further, in the liquid immersion type objective lens of the third example, since water and a cover glass are interposed between the lens surface closest to the sample and the sample, these data are also shown in Table 4.

【0022】[0022]

【表4】 [第3実施例] f=1.75 NA=1.15 R D n 1 -13.94600 3.60000 1.517450 L1 2 -6.03170 0.96000 1.000000 3 -6.96030 3.00000 1.517450 L2 4 5.80400 2.40000 1.000000 5 96.03100 6.00000 1.517450 L3 6 -8.83130 30.60000 1.000000 7 7.70040 2.40000 1.517450 L4 8 30.94600 0.10000 1.000000 9 12.30100 1.40000 1.517450 L5 10 31.88000 0.90000 1.000000 11 -10.54600 1.40000 1.517450 L6 12 -63.81700 0.06000 1.000000 13 6.20020 2.10000 1.517450 L7 14 46.32200 0.05000 1.000000 15 2.80180 1.50000 1.517450 L8 16 6.60100 0.05000 1.000000 17 1.41020 1.20000 1.517450 L9 18 3.13530 0.20000 1.387690 水 19 0.00000 0.17000 1.517450 カバーガラス 20 0.00000 0.18970 1.387690 水 図6には、第3実施例の液浸系対物レンズの点像光強度
分布を示す。図6の点像光強度分布において縦軸は、最
大値を1に正規化したときの光強度、横軸はガウス像面
からの光軸方向に沿った距離を表している。なお、図6
に示す点像光強度分布は、波長λ=245nmの状態を
表している。
[Third embodiment] f = 1.75 NA = 1.15 RD n 1 -13.94600 3.60000 1.517450 L1 2 -6.03170 0.96000 1.000000 3 -6.96030 3.00000 1.517450 L2 4 5.80400 2.40000 1.000000 5 96.03100 6.00000 1.517450 L36 -8.83130 30.60000 1.000000 7 7.70040 2.40000 1.517450 L4 8 30.94600 0.10000 1.000000 9 12.30100 1.40000 1.517450 L5 10 31.88000 0.90000 1.000000 11 -10.54600 1.40000 1.517450 L6 12 -63.81700 0.06000 1.000000 13 6.20020 2.10000 1.517450 6.200 0.05000080 6.200 2.000 1.000000 17 1.41020 1.20000 1.517450 L9 18 3.13530 0.20000 1.387690 Water 19 0.00000 0.17000 1.517450 Cover glass 20 0.00000 0.18970 1.387690 Water FIG. 6 shows the point image light intensity distribution of the immersion objective lens of the third embodiment. In the point image light intensity distribution in FIG. 6, the vertical axis represents the light intensity when the maximum value is normalized to 1, and the horizontal axis represents the distance from the Gaussian image plane along the optical axis direction. FIG.
The point image light intensity distribution shown in FIG. 7 represents a state at a wavelength λ = 245 nm.

【0023】以上の図6からも明らかなように、本発明
の第3実施例にかかる液浸系対物レンズにおいては、極
めて小さいビームスポットを形成できる。なお、上記第
2および第3実施例においても、前群GFと後群GRと
の間隔を変更することによって使用波長変化時の球面収
差の変動を補正することができる。
As is clear from FIG. 6, the immersion objective according to the third embodiment of the present invention can form an extremely small beam spot. In the second and third embodiments as well, by changing the distance between the front group GF and the rear group GR, it is possible to correct the fluctuation of the spherical aberration when the used wavelength changes.

【0024】以下の表5に上述の第1乃至第3実施例の
条件対応値を掲げる。
Table 5 below shows conditions corresponding to the first to third embodiments.

【0025】[0025]

【表5】 第1実施例 第2実施例 第3実施例 (1) φ18 1.32000 0.89992 1.33236 R18/φ18 2.39545 2.58245 2.35319 (2) d2 0.96000 0.96000 0.96000 d4 2.40000 2.40000 2.40000 (3) R10 29.83400 79.30000 31.88000 R11 -10.68400 -10.60300 -10.68400 (4) |fF|/fT 0.0087 0.0087 0.0079Table 5 Example 1 Example 2 Example 3 Example 3 (1) φ18 1.32000 0.89992 1.33236 R18 / φ18 2.39545 2.58245 2.35319 (2) d2 0.96000 0.96000 0.96000 d4 2.40000 2.40000 2.40000 (3) R10 29.83400 79.30000 31.88000 R11 -10.68400 -10.60300 -10.68400 (4) | fF | / fT 0.0087 0.0087 0.0079

【0026】[0026]

【発明の効果】以上の通り本発明によれば、1を超える
開口数でありながら、球面収差をほとんど0に抑えるこ
とのできる液浸系対物レンズを実現できる。
As described above, according to the present invention, it is possible to realize an immersion type objective lens capable of suppressing spherical aberration to almost zero while having a numerical aperture exceeding 1.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施例の液浸系対物レンズの光路
図である。
FIG. 1 is an optical path diagram of an immersion objective lens according to a first embodiment of the present invention.

【図2】第1実施例の液浸系対物レンズの点像光強度分
布である。
FIG. 2 is a point image light intensity distribution of the immersion objective lens according to the first example.

【図3】本発明の第2実施例の液浸系対物レンズの光路
図である。
FIG. 3 is an optical path diagram of an immersion objective lens according to a second embodiment of the present invention.

【図4】第2実施例の液浸系対物レンズの点像光強度分
布である。
FIG. 4 is a point image light intensity distribution of an immersion objective lens of a second example.

【図5】本発明の第3実施例の液浸系対物レンズの光路図
である。
FIG. 5 is an optical path diagram of an immersion objective lens according to a third embodiment of the present invention.

【図6】第3実施例の液浸系対物レンズの点像光強度分布
である。
FIG. 6 is a point image light intensity distribution of the liquid immersion type objective lens of the third example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

GF:前群 GR:後群 GF: front group GR: rear group

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 荘一 神奈川県横浜市栄区長尾台町471番地 株 式会社ニコンエンジニアリング内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Shoichi Nakamura 471 Nagaodaicho, Sakae-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Inside Nikon Engineering Co., Ltd.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】略平行光を試料面上に集光する液浸系対物
レンズにおいて、 光の入射側から順に、略アフォーカル系である前群と、
正屈折力を有する後群とを有し、 前記前群は、光の入射側から順に、第1の正レンズ成分
と、負レンズ成分と、第2の正レンズ成分とからなり、 前記後群は、光の入射側に強い凸面を向けた第1の正レ
ンズ成分と、該第1の正レンズ成分の試料面側に配置さ
れて該第1の正レンズ成分側に凹面を向けた負レンズ成
分と、最も試料面側に配置されて試料面側に凹面を向け
た第2の正レンズ成分とを含み、 以下の条件を満足することを特徴とする液浸系対物レン
ズ。 1.5φ18<R18/φ18<10φ18 d4>d2 |R11|<R10 但し、 φ18:前記後群中の前記第2の正レンズ成分の試料面
側のレンズ面の有効径、 R18:前記後群中の前記第2の正レンズ成分の試料面
側のレンズ面の曲率半径 d2:前記前群中の前記第1の正レンズ成分と前記負レ
ンズ成分との間隔、 d4:前記前群中の前記負レンズ成分と前記第2の正レ
ンズ成分との間隔、 R10:前記後群中の第1の正レンズ成分の試料面側の
レンズ面の曲率半径、 R11:前記後群中の前記負レンズ成分の前記第1の正
レンズ成分側のレンズ面の曲率半径、 である。
An immersion objective lens for converging substantially parallel light on a sample surface, comprising: a front group, which is a substantially afocal system, in order from the light incident side;
A rear group having a positive refractive power, wherein the front group includes, in order from the light incident side, a first positive lens component, a negative lens component, and a second positive lens component; Is a first positive lens component having a strong convex surface directed toward the light incident side, and a negative lens disposed on the sample surface side of the first positive lens component and having a concave surface directed toward the first positive lens component. A liquid immersion objective lens comprising: a component; and a second positive lens component disposed closest to the sample surface and having a concave surface facing the sample surface, and satisfying the following conditions. 1.5 φ18 <R18 / φ18 <10φ18 d4> d2 | R11 | <R10 where φ18: effective diameter of the lens surface on the sample surface side of the second positive lens component in the rear group, R18: in the rear group The radius of curvature of the lens surface on the sample surface side of the second positive lens component d2: the distance between the first positive lens component and the negative lens component in the front group, d4: the negative in the front group The distance between the lens component and the second positive lens component; R10: the radius of curvature of the lens surface on the sample surface side of the first positive lens component in the rear group; R11: the radius of the negative lens component in the rear group. The radius of curvature of the lens surface on the first positive lens component side.
【請求項2】前記前群と前記後群との間隔は、使用波長
が変化した際に生じる球面収差を補正するために調整可
能であることを特徴とする請求項1記載の液浸系対物レ
ンズ。
2. An immersion system objective according to claim 1, wherein an interval between said front group and said rear group is adjustable to correct a spherical aberration generated when a used wavelength changes. lens.
【請求項3】以下の条件を満足することを特徴とする請
求項1または2記載の液浸系対物レンズ。 0<|fF|/fT<0.02 但し、 fT:全系の焦点距離、 fF:前記前群の焦点距離、 である。
3. An immersion objective according to claim 1, wherein the following conditions are satisfied. 0 <| fF | / fT <0.02, where fT is the focal length of the entire system, and fF is the focal length of the front group.
【請求項4】前記前群は負屈折力を有することを特徴と
する請求項3記載の液浸系対物レンズ。
4. An immersion objective according to claim 3, wherein said front group has a negative refractive power.
【請求項5】前記液浸系対物レンズは、石英からなる非
貼り合わせレンズ成分のみで構成されることを特徴とす
る請求項1乃至4の何れか一項記載の液浸系対物レン
ズ。
5. The immersion objective according to claim 1, wherein the immersion objective comprises only a non-bonded lens component made of quartz.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4799578A (en) * 1986-02-03 1989-01-24 Sanden Corporation Apparatus for preventing heat damage in an electromagnetic clutch
WO2020235145A1 (en) * 2019-05-23 2020-11-26 コニカミノルタ株式会社 Ultraviolet optical system and light distribution measuring apparatus

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