(57)【要約】本発明はレンズ（１）に関し、特に顕微鏡レンズに関するものであり、前記レンズは被写体側の正の屈折力を有する第１レンズ群（５）と、第１レンズ群（５）よりも下流に配列され、負の屈折力を有する第２レンズ群（６）とを備える。前記第１レンズ群（５）は幾つかの屈折素子（７，８，９，１０）を備える。第１レンズ群（５）は、屈折を大きくし、色消し効果を有する少なくとも一つの回折素子（１１）を備える。
2004530937.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正の屈折力を有し、数個の屈折素子（７，８，９，１０）を含む第１光学群（５）と、前記第１光学群（５）の後に続いて配列され、負の屈折力を有する第２光学群（６）と、を備える対物レンズ（１）、特に顕微鏡対物レンズにおいて、
前記第１光学群（５）が、屈折を大きくし、かつ、色消し効果を有する少なくとも一つの回折素子（１１）を備えることを特徴とする対物レンズ。
【請求項２】
所定の波長範囲に対する前記対物レンズ（１）の所望の色消し特性が前記少なくとも一つの回折素子（１１）により完全に実現されることを特徴とする請求項１記載の対物レンズ（１）。
【請求項３】
両方の光学群（５，６）の全ての光学素子（７，８，９，１０，１１，１２，１３，１４，１５）が最大２つの異なる材料、好ましくは同じ材料からなることを特徴とする請求項１又は２記載の対物レンズ（１）。
【請求項４】
両方の光学群（５，６）の全ての光学素子（７，８，９，１０，１１，１２，１３，１４，１５）が接着剤を用いることなく支持されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の対物レンズ（１）。
【請求項５】
前記第１光学群（５）における最大ビーム径が前記第２光学群（６）における最大ビーム径よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の対物レンズ（１）。
【請求項６】
前記回折素子（１１）は、前記対物レンズ（１）の光軸（ＯＡ）に対して対称に回転することができる格子であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の対物レンズ（１）。
【請求項７】
前記回折素子（１１）は透過型位相格子であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の対物レンズ（１）。
【請求項８】
前記格子の格子数が前記対物レンズ（１）の光軸（ＯＡ）から半径方向に外に向かって増大することを特徴とする請求項６又は７記載の対物レンズ（１）。
【請求項９】
前記格子は、前記対物レンズ（１）の光軸（ＯＡ）に対して同心円状に位置させられた環状の溝を備えることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか一項に記載の対物レンズ（１）。
【請求項１０】
全ての溝が同じ深さを有することを特徴とする請求項９記載の対物レンズ（１）。
【請求項１１】
前記個々の溝の前記深さは、前記対物レンズの光軸（ＯＡ）からの半径方向の距離が長くなるにつれて浅くなることを特徴とする請求項９記載の対物レンズ（１）。
【請求項１２】
前記格子は平行平面板の一方の側に形成されることを特徴とする請求項６乃至１１のいずれか一項に記載の対物レンズ（１）。
【請求項１３】
前記格子は、前記第１光学群（５）の前記屈折素子（７，８，９，１０）の内の一つの光学有効表面上に形成されることを特徴とする請求項６乃至１１のいずれか一項に記載の対物レンズ（１）。
【請求項１４】
前記格子はブレーズ格子であることを特徴とする請求項６乃至１３のいずれか一項に記載の対物レンズ（１）。
【請求項１５】
前記少なくとも一つの回折素子（１１）は最大ビーム径を有する第１光学群（５）の領域に配置されることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の対物レンズ（１）。
【請求項１６】
前記回折素子（１１）の所定次数、好ましくは正または負の１次の前記回折光が結像に使用されることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の対物レンズ（１）。
【請求項１７】
前記回折素子（１１）は円形状のストップを備え、このストップは前記対物レンズの光軸（ＯＡ）に対して同心円状に配置され、かつ、このストップの直径が前記第２光学群（６）から出て行くビームのビーム径よりも少なくとも大きくなるように選択されることが好ましいことを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか一項に記載の対物レンズ（１）。
【請求項１８】
その開口数が０．５よりも大きく、かつ、その動作距離（Ａ）が６ミリメートルよりも長いことを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか一項に記載の対物レンズ（１）。
【請求項１９】
前記第１光学群（５）の全ての回折素子（７，８，９，１０）の各々が正の屈折力を有することを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか一項に記載の対物レンズ（１）。
【請求項２０】
前記第２光学群（６）のみが、負の屈折力を有する素子を備えることを特徴とする請求項１乃至１９のいずれか一項に記載の対物レンズ（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は対物レンズに関し、特に顕微鏡対物レンズに関する。前記対物レンズは正の屈折力を有する被写体側第１光学群と、前記第１光学群の後に続いて配列され、負の屈折力を有する第２光学群とを備え、前記第１光学群は幾つかの屈折素子を含む。
【背景技術】
【０００２】
そのような顕微鏡対物レンズは、例えば、半導体構成要素の製造に使用されるマスクを光学的に制御する顕微鏡に用いられる。このようなマスクは、例えば石英基板を有し、この石英基板上にはマスク構造がクロムで形成される。その表面がマスク構造から離れる形でマスク構造から７．５ミリメートルの距離に位置する取り外し可能なプラスチック層を、マスク構造上に取り付けて前記マスクを保護する。光制御に要求される解像度を達成するために、顕微鏡対物レンズは０．５よりも大きい開口数を有するが、この場合、対物レンズの作動距離は通常１ミリメートルよりも短い。このため、保護層を除去してマスクを制御する必要があり、これが一方で制御期間中の作業コストを押し上げ、また他方でマスクの品質をかなり下げるパーティクルが望ましくない形でマスクに付着してしまう。
【０００３】
さらにそのような顕微鏡対物レンズにおいては、２６６ナノメートルよりも短い波長では、ホタル石レンズ及び石英ガラスレンズを設けて色消しを行なうことも必要となる。しかしながら、ホタル石は非常に高価であり、しかも要求精度で処理することが難しく、さらには不利なことに吸湿性を示す。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このことから、本発明の目的は対物レンズ、特に前述のタイプの顕微鏡対物レンズを改良して対物レンズが高開口数と同時に大きな動作距離を有するようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前述のタイプの対物レンズにおいては、この目的は、第１光学群が、回折を大きくする効果と、色消し効果を有する少なくとも一つの回折素子を含むことにより達成される。
正の屈折力または正の効果（例えば、第１光学群の）とは、ここでは、ビームの発散を小さくする、またはビームを変えて収束させる性能、或いは収束を強める性能と解される。第１光学群と関連する形で、この性能を回折素子の少なくとも１次の回折光に適用する。このようにして、前記少なくとも１次の回折光に対して、回折素子それ自体も正の屈折力、及びその結果としての屈折増大効果を有する。負の屈折力または負の効果（例えば、第２光学群の）とはここでは、ビームの発散を大きくする性能、またはビームの収束を弱くする性能、或いは前記収束を発散に変える性能とも解される。従って、回折素子が備える色消し効果は少なくとも１次の回折のために在り、この少なくとも１次の回折に対しては回折素子も屈折増大効果を有する。
【０００６】
このような回折素子とすることにより、本発明による対物レンズは光学素子を備え、この光学素子により、本発明による対物レンズの球面収差及びコマ収差を、例えば利点を生じる形で改良することができ、そして同時に、この光学素子が対物レンズの色消し特性にも寄与する。何故ならば、回折素子の発散が本発明による対物レンズの屈折素子の発散に対して向流となるからである。
【０００７】
このようにして、本発明による対物レンズにおいては、ホタル石レンズを使用して紫外線範囲（３００ナノメートルよりも短い波長）の用途において色消しを行なう必要が無いので、色消しが要求されるためにこれもホタル石レンズを備えることとなっている従来の対物レンズに比べてその製造が容易となる。
【０００８】
特に、本発明による対物レンズの光学素子材料は、他の重要な特性の観点（例えば、動作性または透過特性）から要求される色消し特性に関係なく選択することができ、前記光学素子の全てを同じ材料または異なる材料からも作製することができる。
【０００９】
また回折素子は、屈折素子に比べて比較的大きい正の屈折力（または大きな正の効果）を有するので、本発明による対物レンズの素子数が屈折素子のみから構成される対物レンズと比べて明らかに少なくなる。これは特筆すべき利点であり、特に数ナノメートル以下の波長範囲の色消し高性能対物レンズにおいて顕著である。というのは、光学素子が作製され、調整されるところの精度が極端に高いために、どのような素子でも使用しなくて済むのであれば明らかにより経済的で、より短期間で作製できる対物レンズが可能となるからである。
【００１０】
さらに、本発明による対物レンズの面間寸法は、従来の（純粋に屈折のみの）対物レンズに比較して非常に短いために、利点を生じる形で同じ開口及び同じ動作距離で実現可能となる。従って、本発明による対物レンズを交換可能な対物レンズとして容易に実現することができる。この対物レンズを、光学検査システム及び顕微鏡のような既に在る装置に、この目的のためにこれらの装置を変更する必要を生じることなく挿入することができる。これにより、前記装置は、非常に大きな開口率とともに非常に長い動作距離を有する本発明による対物レンズを問題を全く生じることなく容易に再装備することができる。
【００１１】
回折素子は、対物レンズが備える色消し効果及び第１光学群の屈折増大効果に加えて、本発明による対物レンズの残りの光学素子により生じる高次の球面収差も補償されるように設計されることが好ましい。
【００１２】
また、本発明による対物レンズにおいて色消し効果を持った回折素子により、極端に小さい端部厚さ及びレンズ間の極端に短いエアギャップの問題―実装技術を極度に複雑にしている必要な色消しが原因で屈折素子のみで構成される対物レンズにおいて生じる―を防止することができるので、光学素子の実装が本発明による対物レンズにおいては明らかに簡素化されるという利点が生じる。これが、本発明による対物レンズの作製を経済的かつ迅速にしている別の理由である。
【００１３】
本発明による対物レンズの好適な実施形態においては、両方の光学群の全ての光学素子が最大２つの異なる材料、好ましくは同じ材料から形成される。色消しは回折素子により行なわれるので、材料は、本発明による対物レンズが使用される予定のスペクトル範囲に最も適するものが選択される。例えば、最良の透過特性を有する材料及び／又は最も容易に動作する材料が選択される。このようにして、前記素子は、例えば石英及び／又はフッ化カルシウムにより構成することができる。
【００１４】
１９３±０．５ナノメートル、２１３±０．５ナノメートル、２４８±０．５ナノメートル、２６６±０．５ナノメートルの波長範囲に対して、スプラシル（合成石英）が好適であり、そして１５７±０．５ナノメートルでは、ホタル石が好適な材料である。
【００１５】
特に、本発明による対物レンズは、所定の波長範囲に対する対物レンズの所望の色消し特性が少なくとも一つの回折素子により完全に実現されるように設計される。所望の色消し特性が対物レンズの完全な色消し特性である場合、対物レンズの後に続いて配列される、顕微鏡のチューブレンズのような光学配列が、それらの色消し特性の観点から対物レンズとは全く関係なく設計される。もう一つ別の方法として、所望の色消し特性を本発明による対物レンズの不完全な色消し特性として、対物レンズから出て行くビームが完全には無色とならないようにすることができる。所望であれば、対物レンズの後に続いて配列される光学配列（例えば、顕微鏡のチューブレンズ）を用いて、完全な色消し特性が実現されない状態を提供することができる。
【００１６】
本発明による対物レンズの基本は、屈折素子（これらの素子はそれら自体は全く色消しがされないことが好ましい）の色消し特性が、少なくとも一つの回折素子（または、幾つかの回折素子によっても）により実質的に、または時には排他的に実現されることにある。第２光学群は回折素子を含まないことが好ましいが、一つのみ、または時には幾つかの屈折素子を含むことができる。勿論、第２光学群は一つまたはそれよりも多くの回折素子を含むことも可能である。
【００１７】
本発明による対物レンズにおいては、両方の光学群の光学素子が接着剤を用いることなく実装されるので、特に大きな問題を生じさせる紫外線範囲の波長で見られるように、光学接着剤を使用するシステムにおいて、接着剤が古くなるという不具合を回避できるという利点が得られる。これにより、本発明による対物レンズの非常に長い使用寿命が保証される。
【００１８】
本発明による対物レンズにおいては、第１光学群における最大ビーム径が第２光学群における最大ビーム径よりも大きいという利点がある。これにより、本発明による対物レンズの大きな開口数及び短い面間寸法を実現することができる。特に、本発明による対物レンズを顕微鏡に使用することにより高解像度が達成される。
【００１９】
本発明による対物レンズの回折素子は、対物レンズの光軸に対して対称に回転することができる格子であるので、本発明による対物レンズにおける回折素子の組み込み及び調整が前記対称性により簡易化される。これにより、本発明による対物レンズの迅速な作製も可能となる。
【００２０】
対物レンズの実施形態は利点を生じるものであり、この実施形態は、回折素子が透過型格子、好ましくは透過型位相格子を備え、この格子の格子数が対物レンズの光軸から半径方向に外に向かって増大する。前記格子は、例えば環状の溝であり、これらの溝は光軸に対して同心円状であり、前記格子は平坦な表面の上に形成されることが好ましい。この平坦表面は、第１光学群の平行平面板の表面または第１光学群のレンズの表面のいずれかとすることができる。前記格子を平坦表面上に設けることにより、その作製を簡易化することができる。
【００２１】
もう一つ別の方法として、格子を第１光学群の回折素子の内の一つの曲面からなる有効面または曲面からなる有効界面の上に形成することもできる。この場合、光学素子の数をさらに減らすことが出来るという利点が生じるので、本発明による対物レンズの作製が一層迅速、かつ、さらに経済的になるという効果が得られる。
【００２２】
本発明による対物レンズにおいてはさらに有利なことに、回折素子を第１光学群の最大ビーム径の領域に配列する。何故なら、この領域は回折素子の大きな屈折力を最大限に有効に使用できる領域であるからである。また、散乱光（所望しない次数の光）は回折素子の後に続いて配列される実装レンズ群により大きく遮断され、或いは、（結像に使用される）有用な光の像点距離とは明らかに異なる像点距離を有する対物レンズから出て行くので、散乱光が非常に大きく拡大される。従って、結像性能がせいぜいほんの少しだけ劣化するだけである。
【００２３】
特に有利な点は、格子はブレーズ格子として設けられるので、所望の次数の回折格子の集光効率が極めて高くなる。この次数の回折光は、本発明による対物レンズの光学素子により結像に寄与する有用な光であり、これらの光学素子は回折素子の後に続いて配列され、そして無色ビームとして対物レンズから出て行くと考えられる。
【００２４】
ブレーズ格子がホログラフィックな定在波法により形成される場合、溝の端部は一様であり、ステップ関数で近似する必要は無いので、対物レンズの結像性能を劣化させる拡散散乱光が実際上現れないという利点がある。
【００２５】
理論的に最適な回折効率に出来る限り近づけるために、本発明による対物レンズの回折素子の溝が、個々の溝の深さが、溝から中心までの半径方向の距離が長くなるにつれて浅くなるように形成する。
【００２６】
しかしながら、別の方法として溝を、これらの溝の全てが同じ深さを有するようにも形成することができる。この場合、格子の作製が簡易化され、そして格子を、例えば半導体製造において公知の構造形成方法により形成することができる。
【００２７】
一定の深さを有する格子においては、回折素子の端部領域の最適深さが全ての溝が有する深さとして選択される場合に、端部領域は格子の中央部に比べてその表面面積が大きいために集光に最も寄与するので、外側部分が開口に大きく寄与する。そしてその結果、対物レンズの解像度の大部分を決定することが特に好ましい。同じ理由により、異なる深さの溝を備える格子においては、溝が、最適な深さを有する端部領域にも形成されることが好ましい。
【００２８】
本発明による対物レンズの特に好適な実施形態は、回折素子からの所定次数、好ましくは、正または負の１次の回折光のみが、無色にされ、かつ、屈折が強められた結像する光として使用され、そして、他の次数の回折光は使用してはならない散乱光または不適切な光とする構成である。
【００２９】
本発明による対物レンズのさらに有利な実施形態においては、円形状の中央ストップ（ｓｔｏｐ）が回折素子の上または近傍に設けられ、対物レンズの光軸に対して同心円状に配列され、そしてこのストップの直径が、回折素子の後に続いて配列される実装光学素子により遮断される０次の回折光が確実に遮断されるように選択されることが好ましい。このようにして、０次の回折光が本発明による対物レンズの結像性能を劣化させるという不具合が生じない。前記直径は、実際、第２光学群から出て行くビームの直径と同じ大きさになるように選択することもできる。これにより、０次の回折光が絶対に結像性能を劣化させないという優れた効果が得られる。
【００３０】
さらに、本発明による対物レンズの好適な実施形態においては、第１光学群の全ての回折素子の各々が正の屈折力を有する。これにより、第１光学群が全体として、解像度が非常に高くなるように大きな開口で非常に大きな正の屈折力を有することが可能となる。
【００３１】
さらに、第２光学群が負の屈折力を有する素子のみを備えることにより、第２光学群が容易に所望のビームを形成することができ、このビームは第２光学群から出て行くと考えられ、そして平行ビームであることが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
図１に示す顕微鏡の光学構造のレンズ部から明らかなように、顕微鏡対物レンズ１及び対物レンズ１の後に続いて配置されるチューブレンズユニット２は、物体平面３に位置する被写体の拡大画像を画像平面４（または中間画像平面）に結像させる。顕微鏡対物レンズ１は高性能の対物レンズであり、このレンズは、例えば半導体製造用マスクの制御に使用される顕微鏡に用いられる。ここに記載する顕微鏡対物レンズ１は１９３±０．５ナノメートルのスペクトル範囲で色消しが行なわれる色消しレンズとし、そして０．６５の開口数で５０倍の倍率と、７．８ミリメートルの動作距離を有する。この場合、被写体フィールド径は０．１ミリメートルであり、画像フィールド径は５．０ミリメートルである。
【００３３】
図２の拡大図から最も良くわかるように、顕微鏡対物レンズ１は正の屈折力（または正の効果）を有する被写体側第１光学群５と、第１光学群５の後に続いて配列され、負の屈折力（負の効果）を有する第２光学群６を備え、この顕微鏡対物レンズ１においては、光学群５及び６双方の全ての光学素子が同じ材料、すなわちスプラシル（合成石英）から成る。
【００３４】
図２を左から右に眺めると、第１光学群５は第１、第２、第３及び第４レンズ７，８，９及び１０とともに、回折光学素子１１を有する。第５、第６、第７及び第８レンズ１２，１３，１４及び１５が第２光学群６を形成する。レンズ７〜１０及び１２〜１５のデザインと、顕微鏡対物レンズ１の全光学素子７〜１５の配列が下の表１から明らかになる。
【００３５】
【表１】
2004530937.tif 000003
図１に示すように、チューブレンズ２はレンズ１６，１７及び１８を有し、これらのレンズの構造及びデザインは次の表から明らかになる。
【００３６】
【表２】
2004530937.tif 000004
回折光学素子１１は透過型位相格子であり、この格子においては対物レンズ１の光学軸ＯＡに対して同心円状に配置された環状溝が、物体平面３に対向する表面１０９に形成される。
【００３７】
この場合、回折光学素子１１は、一方で第１光学群５に対して屈折増大効果（すなわち、正の効果の増大または正の屈折力の増大）を有し、他方で対物レンズ１の所定のスペクトル範囲（１９３±０．５ナノメートルの）で完全な色消しができるように設計され、この場合、正の１次回折光が結像に寄与する有用な光として使用される。他の次数の回折光は散乱光であり、この散乱光は可能であれば前記結像性能に関与させないで前記結像性能を劣化させないようにする。
【００３８】
この正の１次は１次回折光であり、この１次回折光においては、平行ビーム（対物レンズの光学軸ＯＡに平行なビーム）が光学軸ＯＡに向かって偏向される。他方、１次回折光においては、平行ビームが光学軸ＯＡから離れる方向に偏向されるが、この１次回折光は負の１次回折光と呼ばれる。
【００３９】
正の１次回折光の偏向角度は回折光学素子１１の格子数を通して調整される。実際、格子数は次の多項式ｐ（ｒ）に基づく最適化計算により算出される。
【００４０】
【数１】
2004530937.tif 000005
ここで、ｒは位相格子の中心Ｍからの半径方向の距離であり、Ｎは１よりも大きい正の整数である。最適化のために係数ａｉを変える。位相多項式ｐ（ｒ）は半径方向の距離ｒの関数としての位相シフトを示し、かつ、この位相多項式ｐ（ｒ）により、半径方向の距離ｒに従って、位相多項式の微分を基にして回折素子の格子数を算出することができる。すると今度は、前記格子数により各入射ビームの出射角を求めることができ、続いて格子が備える色消し効果及び屈折増大効果を求めることができる。この最適化計算において、レンズ７〜１０及び１２〜１５の他の収差（高次の球面収差のような）も続いて補正され、この場合、３〜１０の値がＮとして選択されることが好ましい。
【００４１】
図３は、このようにして最適化された回折光学素子１１の中心部の格子数の様子を示している。このとき、格子中心Ｍからの距離が横軸（一目盛が５ミリメートルに相当する）上にプロットされ、そして１ミリメートル当たりのライン（溝）の数が縦軸にプロットされ、この場合、ゼロ点は縦軸と横軸の交点に位置し、縦軸の各区分は１ミリメートル当たり５００ラインに相当する。このように、図３は、中心Ｍからの距離が半径方向に増大すると、格子数が（中心Ｍで）１ミリメートル当たり０ラインから最大数の１ミリメートル当たり１８４１ラインに増える。
【００４２】
理論的に最適な回折効率は次のような格子において実現することができる。すなわち、個々の溝の深さが、中心からの溝の距離が半径方向に長くなるにつれて浅くなり、格子の端部領域における溝の深さが、より内側に位置する溝の深さよりも浅くなるように選択される。このような格子は、以下に記述するホログラフィックな定在波法を使用して有利な方法で容易に形成することができる。何故なら、この方法においては、所望の深さ分布も容易に実現するからである。もう一つ別の方法として、好ましくは溝の全てが同じ深さを有するように格子を形成し、前記深さが光学回折素子１１の端部領域において最適値（例えば、３００ナノメートル）に固定される。何故なら、端部領域の表面面積が中央部の中間領域と比較して広いために、端部領域が集光に最大限に寄与し、従って回折効率に対しても最大限に寄与する。さらに、端部領域が本発明による対物レンズの解像度に最も寄与する。一定の溝深さを有する格子及び変化する深さを有する格子は、半導体製造から転用される構造法により形成することができ、この場合、格子が形成される予定の基板に塗布される適切なラッカーコートが露光され（例えば、マスク露光または電子ビーム・リソグラフィにより）、構造化される。次に、ラッカーコートに形成された構造が公知の方法（リアクティブ・イオン・エッチングなど）により転写される。これにより所望の格子を要求精度で形成することができる。
【００４３】
上述したように、正の１次回折光を結像に使用することにより、他の次数の回折光が所望しない散乱光となる。前記散乱光が結像品質へ及ぼす影響をできる限り小さくするために、第１光学群５の回折光学素子１１は最大ビーム径の領域に配置される。このようにして、散乱光の大部分は、後に続く実装レンズ１２〜１５により容易に遮断することができ、この場合、ビーム径は図２に示すように相当小さくなる。さらに、回折光学素子１１の後に続く実装レンズ１２〜１５により遮断されない散乱光は、回折光学素子１１の非常に多くのラインが原因で顕微鏡対物レンズ１から正の１次回折光とは明らかに異なる像点距離を有する形で出て行く。この場合散乱光は、顕微鏡対物レンズ１とチューブレンズ２との間に位置する中間画像へ向かう途中の散乱光の収束または発散拡大により大きく拡大されるので、実装チューブレンズ２によりその多くが遮断される。チューブレンズ２により遮断されない非常に小さな部分が大きく焦点ぼけした形でのみ画像に入射する程度であるので、画像は著しくは劣化しない。
【００４４】
さらに、回折光学素子１１は、所定のスペクトル範囲で対物レンズ１の色消し特性を十分に発揮させるように設計されるので、顕微鏡対物レンズ１の全ての素子７〜１５を全く問題を生じことなく、同じ材料により構成することができる。このように、所望の波長に最も適する、例えば最良の伝送特性を有し、及び／又は、最も容易に動作する材料が選択される。
【００４５】
図４は本発明による顕微鏡対物レンズ１の断面図であり、ここには実装光学素子７〜１５も示される。図からすぐに明らかになるように、顕微鏡対物レンズ１は接着剤に触れない非常に小型の構造を有し、非常に少ない数の光学素子（７〜１５）と、開口数０．６５で非常に長い７．８ミリメートルの動作距離Ａを有する。顕微鏡対物レンズ１の非常に短い面間寸法により、顕微鏡対物レンズを特にモジュールの形でも現存の検査システムに組み込むことができる。
【００４６】
回折光学素子１１の表面１０９の格子構造はホログラフィックに作製することができる。この目的のためには、ラッカーコート１９を平行平面板１１’（スプラシル）の上表面に塗布し、次に図５に模式的に示すように、ホログラフィックな定在波法により露光する。ラッカーコート１９は波長４５８ナノメートルで露光されるように設計され、２００〜５００ナノメートルの厚さを有する。
【００４７】
ホログラフィックな定在波法においては、２つの収束するコヒーレントな球面波（好ましくはレーザ照射）が重ね合わされてラッカーコート１９に現れる干渉パターンにより所望の潜像格子構造が露光される。この場合、図５に示すように、第１球面波はポイント２０に原点を有し、右に伝播する。第２球面波は第１球面波に対して向流となる形で伝播し、ポイント２１に焦点を有する。ポイント２０及び２１からラッカーコート１９までの距離ｄ１、ｄ２は、ラッカーコート１９の所望の格子構造が露光されるように選択される。ポイント２０からラッカーコート１９の上表面までの距離ｄ１は２２．７７６ミリメートル、そしてポイント２１からラッカーコート１９の上表面までの距離ｄ２は２１．１５８ミリメートルである。
【００４８】
ラッカーコート１９を露光した後現像すると、ラッカーコート１９が構造化されて所望の格子構造を示すようになる。次に、前記格子構造が平行平面板１１’の表面にリアクティブ・イオン・エッチング（ＲＩＥ）により転写されることにより、所望の深さの溝を得ることができる。その後、エッチングしてもまだ残っている可能性のあるラッカーコート１９の残留物をすべて除去すると、回折光学素子１１が完成する。
【００４９】
本発明による対物レンズの結像性能のさらなる改良は、中央ストップ（図示せず）を回折光学素子１１の表面１０９または１１０に設けることにより達成され、この場合前記ストップは円形状であり、光軸ＯＡに対して同心円状に配置される。前記中央ストップの直径は、第２光学群６から出て行くビームのビーム径と同じ大きさになるように選択することが好ましい。これにより、０次の回折光が光軸ＯＡ周りの中央領域から遮断され、そしてその結果、第２光学群に入射しないので、中央領域からの０次の回折光による対物レンズ１の結像性能の劣化を防止することができる。ストップにより捕捉されない０次の回折光は回折素子１１の後に配列される実装レンズ１２〜１５により遮断されるので、改良された結像性能がストップにより達成される。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】チューブレンズに本発明による顕微鏡対物レンズの光学構造のレンズ部を加えた構成を示す。
【図２】図１に示す顕微鏡対物レンズの拡大図を示す。
【図３】回折光学素子の格子数を示す図である。
【図４】本発明による顕微鏡対物レンズの断面を示す。
【図５】回折光学素子の作製を説明する模式図を示す。
【国際公開パンフレット】
2004530937.tif 000006
2004530937.tif 000007
2004530937.tif 000008
2004530937.tif 000009
2004530937.tif 000010
2004530937.tif 000011
2004530937.tif 000012
2004530937.tif 000013
2004530937.tif 000014
2004530937.tif 000015
2004530937.tif 000016
2004530937.tif 000017
2004530937.tif 000018
2004530937.tif 000019
2004530937.tif 000020
2004530937.tif 000021
2004530937.tif 000022
2004530937.tif 000023
2004530937.tif 000024
2004530937.tif 000025
2004530937.tif 000026
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004530937.tif 000027
2004530937.tif 000028
【国際調査報告】
2004530937.tif 000029
2004530937.tif 000030
2004530937.tif 000031
2004530937.tif 000032
2004530937.tif 000033
2004530937.tif 000034