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JP5634989B2 - Objective optical system and the sample inspection system - Google Patents
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JP5634989B2
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アームストロング・ジェイ．・ジョセフ
本願は、２００８年６月１７日に出願された、発明の名称を「非球面の表面をもつ反射屈折対物光学系を使用する外部ビーム伝送システム」、発明者をジェイ・ジョゼフ・アームストロングとする米国仮特許出願第６１／１３２４３８号についての利益を請求するものであり、該出願を参照することにより本願に援用する。 This application is filed on June 17, 2008, "External beam delivery system using a catadioptric objective optical system having a surface of non-spherical" the title of the invention, the inventor Jay Joseph Armstrong and claims the benefit of U.S. provisional Patent application No. 61/132438, which is incorporated herein by reference which application.
本発明は、一般的に光結像の分野に関し、より具体的には、明視野および暗視野の光学検査への利用に使用される反射屈折光学システムに関する。 The present invention relates generally to the field of optical imaging and more specifically to catadioptric optical systems used for application to bright field and dark-field optical inspection.
多くの光学および電子システムが、表面の特徴に欠陥、例えば、部分的に加工され統合された回路又はレクチルの、欠陥等がないか検査する。 Many optical and electronic systems, defects in the surface features, for example, partially processed integrated circuit or reticle is inspected whether there is a defect or the like. 欠陥は、表面上での不規則に局部集中する粒子、スクラッチ及びアンダーエッチング等の加工不良の形態をとり得る。 Defects, particles irregularly localize on the surface may take the processing defects in the form of such scratches and under-etching. そのような検査技術及び装置は、当技術分野において周知であり、例えば米国カリフォルニア州サン・ホセ市のケーエルエー−テンカー・コーポレーションから入手可能な多くの製品等の、種々の商業的製品に具現化されている。 Such inspection techniques and apparatus are well known in the art, for example, US California San Jose City KLA - from Tenka Corporation many products such as available, be embodied in various commercial products ing.
光学検査で用いられる結像モードとしては、いくつかの異なる結像モードが知られている。 The imaging mode used by the optical inspection, a number of different imaging modes are known. これらは、明視野および種々の暗視野の結像モードを含む。 These include bright-field and imaging modes of different dark field. これらの各結像モードは、様々な種類の欠陥を検知する試みのために設けられる。 Each of these imaging modes is provided for attempting to detect the various types of defects. 斜め照射暗視野モードは、最も敏感で安定した暗視野モードの一つである。 Oblique illumination dark field mode is one of the most sensitive and stable dark-field mode. 最先端の半導体検査システムのための要件は、高い開口数（ＮＡ）、広視野寸法、妥当な帯域幅、およびＵＶ−ＤＵＶ波長を含む。 Requirements for advanced semiconductor inspection system includes high numerical aperture (NA), wide viewing size, a reasonable bandwidth, and a UV-DUV wavelengths. 斜め照射暗視野結像の、ビーム伝送及び低散乱の要件も組み合わせると、先進試料検査のための好適な構成を発見することは、非常に難しい。 Oblique illumination darkfield imaging, combined the requirement of the beam transmission and low scatter, it is very difficult to find a suitable configuration for advanced specimen inspection.
広視野寸法をもつ高ＮＡ・ＵＶ−ＤＵＶ・反射屈折システムを含む、半導体検査を支え得る光学システムの例が、シェーファーらによる米国特許第５７１７５１８号明細書及びチャンらによる米国特許第６０６４５１７号明細書に示される。 Including high NA · UV-DUV · catadioptric system with a wide field size, an example of an optical system that may support the semiconductor inspection, U.S. Patent No. 6,064,517 US Patent No. 5,717,518 Pat and Chang et al Schaefer et al It is shown in.
これら従来の構成は、所定の状況において斜め照射暗視野結像を行う場合、ビーム伝送上の問題を呈し得る。 These conventional configurations, when performing oblique illumination dark-field imaging in certain circumstances, may present problems in beam transmission. これらのシステムで、斜め照射暗視野モードを実行するための方法として、対物光学系により定義されるＮＡの範囲内で、光学システムの内側から、ウェーハを照らす単色光の平行ビームを使用するものがある。 In these systems, as a method for performing oblique illumination dark field mode, in the range of NA defined by the objective optical system, from the inside of the optical system, those that use a collimated beam of monochromatic light illuminating the wafer is there. しかしながら、この構成を使用するレンズ要素からの散乱及び反射光の量は小さく、検出感度を低下させるレベルの光学的ノイズを生じ得る。 However, the amount of scattered and reflected light from the lens elements using this structure is small, can result in optical noise level to lower the detection sensitivity. レーザ照射は、収束レンズ群の瞳の近くに、又は反射屈折レンズ群の中の別の瞳の位置から導入される。 Laser irradiation, near the pupil of the converging lens group, or is introduced from the position of another pupil in the catadioptric group. これらの照射方法は、照射光が通過する多重レンズの表面から、重大な量の後方散乱及び反射光を生じる原因となり得る。 These methods of irradiation, the surface of the multi-lens irradiation light passes, can be a cause for the back-scattered and reflected light significant amounts. ウェーハから離れ、鏡面的に反射された成分からの前方散乱光もまた、重大な潜在的問題であり得る。 Away from the wafer, the forward scattered light from the specularly reflected component may also be a serious potential problem.
斜め照射レーザ暗視野の、照射及び結像を達成するための従来の方法として、半導体ウェーハを照射する、結像対物光学系の外側からの単色光の平行ビーム、又は結像対物光学系の外側に起因する単色光の平行ビームを使用するものがある。 Oblique irradiation laser dark-field, as a conventional method for achieving illumination and imaging, irradiates the semiconductor wafer, the outer parallel beam or imaging objective optical system of monochromatic light from the outside of the imaging objective optical system it is to use a parallel beam of monochromatic light due to the. これは、レーザが半導体ウェーハ上の関連領域にアクセスすることを可能とするため、長ワーキング距離対物光学系の使用を必須とする。 This is in order to allow the laser to access the relevant areas on a semiconductor wafer, to require the use of long working distance objective optical system. この種の暗視野への応用で使用される対物光学系は、一般的に、０．７未満のＮＡに制限される、法線から４４°までしかない収束角に対応する屈折対物光学系である。 An objective optical system used in application to this kind of dark field, in general, is limited to less than 0.7 NA, refractive objective optical system corresponding to the convergence angle only from the normal to 44 ° is there. このアプローチの主な欠点は、結像ＮＡが小さく、収束し得る散乱光の量が制限されることである。 The main drawback of this approach is that the imaging NA is small is that the amount of scattered light that may converge is limited. 他の欠点は、反射型ＵＶ−ＤＵＶ対物光学系では典型的な、スペクトル帯域幅が小さいこと及び視野寸法が小さいことである。 Another disadvantage is the reflective type UV-DUV objective optical system which typically is that it and the field dimension spectral bandwidth is small is small.
他の従来の解決方法は、レボルバをもつ反射屈折対物光学系を使用して、外部斜め照射を可能とする。 Other conventional solution is to use a catadioptric objective optical system having a revolver, to enable external oblique illumination. そのような対物光学系は、もっぱら、球面の光学表面を採用し、実行する際、所定の問題を生じる。 Such an objective optical system is exclusively employed optical surface of the sphere, when executing, it produces a given problem.
従って、従来から入手可能なシステムを改良して、試料を検査するための、特に斜め照射暗視野検査モードを使用する、ウェーハ等の試料の検査を可能とするシステムを得ることが望まれる。 Therefore, to improve the system available from the prior art, for inspecting a specimen, in particular using a diagonal illumination dark field inspection mode, it is desired to obtain a system capable of testing samples such as a wafer. 種々の状況下で使用することができ、従来から知られた構成に関係する結像の問題を克服する種々の構成要素をもつ、システム又は構成を提供することが、特に望まれる。 It can be used under various circumstances, with the various components that overcomes the imaging problems related to the configuration conventionally known, is to provide a system or arrangement, is particularly desirable.
暗視野照射を使用して試料を検査するため構成される対物光学系であって、 A objective optical system configured to inspect a specimen using a dark field illumination,
前記試料に実質的に隣接する位置に配置され、かつ、光エネルギを試料から離れる方向へ反射させる向きに配置される表面を有するマンギンミラー要素と、 Disposed substantially adjacent positions on the sample, and a man Gin mirror element having a surface disposed in a direction that reflects light energy away from the sample,
湾曲し、かつ、光エネルギを前記試料に向かって反射するよう配置された表面を有する反射屈折要素と、 Curved, and the catadioptric elements having an arrangement surface to reflect towards the light energy to the sample,
前記マンギンミラー要素及び前記反射屈折要素が反射した光エネルギを受けるよう構成された中間レンズと、を備え、 And an intermediate lens configured to receive light energy which the man Gin mirror element and the catadioptric elements is reflected,
前記中間レンズは、３重の通過が行われるよう構成され、該３重の通過とは、前記対物光学系が受ける光エネルギの少なくとも一部が、前記中間レンズを３回通過することを意味し、 The intermediate lens is configured such that passage of the triple is executed, the passage of the triple, which means that at least a portion of the light energy which the objective optical system is subjected is passed through 3 times the intermediate lens ,
前記マンギンミラー要素、前記反射屈折要素及び前記中間レンズのうち、少なくとも一つのものは、非球面の表面を有し、 The Man Gin mirror element of said catadioptric elements and the intermediate lens, at least one of those has a surface of non-spherical,
前記マンギンミラー要素は、前記マンギンミラー要素の軸上に、前記試料側に向けて突出し、円錐状の側面と前記試料の最も近くに配置される表面とを有する延長要素を備える、 The Man Gin mirror element, on the axis of the Man Gin mirror element comprises an extension element having protruding toward the sample side, and a surface located closest to the conical side surface and the sample,
対物光学系である。 It is an objective optical system.
試料を検査するよう構成された試料検査装置であって、 A sample inspection apparatus configured to inspect a sample,
光エネルギ源と、 And the light energy source,
対物光学系と、を備え、 It includes an objective optical system, and
前記対物光学系は、 The objective optical system,
試料に実質的に隣接する位置に配置され、かつ、光エネルギを前記試料から離れる方向へ反射させる向きに配置される表面を有するマンギンミラー要素と、 Disposed substantially adjacent positions on the sample, and a man Gin mirror element having a surface disposed in a direction of reflecting away light energy from said sample,
前記マンギンミラー要素及び前記反射屈折要素が反射した光エネルギを受けるよう構成された中間レンズと、を有し、 Anda intermediate lens configured to receive light energy which the man Gin mirror element and the catadioptric elements is reflected,
前記中間レンズは、該中間レンズを少なくとも３回通過して受光された光エネルギを透過するよう構成され、 It said intermediate lens, the intermediate lens through at least three times is configured to transmit light energy is received,
試料検査装置である。 It is a sample inspection apparatus.
その他、以下のような構成を採用することができる。 Other, it is possible to adopt the following configuration.
本構成の第１の態様によれば、反射屈折対物光学系が提供される。 According to a first aspect of the present configuration, catadioptric objective optical system is provided. 該対物光学系は、試料の方向に向いた外側要素部分反射性表面を有し、かつ、前記試料から最も遠い位置に配置された外側要素と、試料から離れる方向に向いた内側要素部分反射性表面を有し、かつ、前記試料に最も近い位置に配置された内側要素と、外側レンズ及び内側レンズの間に位置する中央要素とを備える。 Objective optical system has an outer element partially reflective surface facing the direction of the sample, and an outer element disposed farthest from the sample, inner element partially reflective facing away from the sample having a surface, and comprises an inner element which is located closest to the sample, and a central element located between the outer lens and an inner lens. 前記外側要素、前記内側要素及び前記中央要素のうち、少なくとも一つの要素は、非球面の表面を有する。 It said outer element, one of the inner element and the central element, at least one element has a surface of non-spherical. 前記内側要素は、前記試料の暗視野検査を容易にするよう、空間的に構成される。 It said inner element, so as to facilitate the dark field inspection of the sample, spatially constructed.
本構成の第２の態様によれば、暗視野照射を使用して試料を検査するため構成される対物光学系が提供される。 According to a second aspect of the present configuration, the objective optical system configured to inspect a specimen using a dark field illumination is provided. 該対物光学系は、試料に実質的に隣接する位置に配置され、かつ、光エネルギを試料から離れる方向へ反射させる向きに配置される表面を有するマンギンミラー要素と、実質的に湾曲し、かつ、光エネルギを試料に向かって反射するよう配置された表面を有する反射屈折要素と、前記マンギンミラー要素及び前記反射屈折要素が反射した光エネルギを受けるよう構成された中間レンズとを備える。 Objective optical system is disposed in a position substantially adjacent to the sample, and a man Gin mirror element having a surface disposed in a direction that reflects light energy away from the sample, substantially curved, and comprises a catadioptric element having an arrangement surface to reflect towards the light energy to the sample, and an intermediate lens in which the man Gin mirror element and the catadioptric elements configured to receive light energy reflected. 前記中間レンズは、３重の通過が行われるよう構成され、該３重の通過とは、前記対物光学系が受ける光エネルギの少なくとも一部が、前記中間レンズを３回通過することを意味する。 The intermediate lens is configured such that passage of the triple is executed, the passage of the triple, at least a portion of the light energy which the objective optical system is received by means that three passes of the intermediate lens . 前記マンギンミラー要素、前記反射屈折要素及び前記中間レンズのうち、少なくとも一つのものは、非球面の表面を有える。 Among the man Gin mirror element, wherein the catadioptric elements and the intermediate lens, at least one thing, obtaining have a aspheric surface. 前記マンギンミラー要素は、前記試料の暗視野検査を容易にするよう、空間的に構成される。 The Man Gin mirror elements, to facilitate dark field inspection of the sample, spatially constructed.
本発明のこれら及び他の利点は、以下の発明の詳細な説明及び添付図面から、当業者に明らかとなる。 These and other advantages of the present invention from the detailed description and the accompanying drawings of the invention that follows, will be apparent to those skilled in the art.
本発明は、例示のために、かつ、限定のためでなく、添付図面に図示される。 The present invention is for purposes of illustration and not by way of limitation, is illustrated in the accompanying drawings.
或る要素の第１表面上の非球面の表面を使用する外部ビーム伝送との使用に適する、２表面マンギンミラー要素及び２．５ｍｍ視野をもつ反射屈折結像システムを示す。 Suitable for use with external beam transmission using aspheric surface on the first surface of one element, showing a catadioptric imaging system with a second surface Mann Gin mirror element and 2.5mm field. 或る要素の第２表面上の非球面の表面を使用する外部ビーム伝送との使用に適する、２表面マンギンミラー要素及び２．５ｍｍ視野をもつ反射屈折結像システムを示す。 Suitable for use with external beam transmission using aspheric surface on the second surface of one element, showing a catadioptric imaging system with a second surface Mann Gin mirror element and 2.5mm field. 或る要素の第１表面上の非球面の表面を使用する外部ビーム伝送との使用に適する、２表面マンギンミラー要素及び２．５ｍｍ視野をもつ反射屈折結像システムを示す。 Suitable for use with external beam transmission using aspheric surface on the first surface of one element, showing a catadioptric imaging system with a second surface Mann Gin mirror element and 2.5mm field. ミラー要素の非球面の表面を使用する外部ビーム伝送との使用に適する、２表面マンギンミラー要素及び２．５ｍｍ視野をもつ反射屈折結像システムを示す。 Suitable for use with external beam transmission using aspheric surface of the mirror element, showing a catadioptric imaging system with a second surface Mann Gin mirror element and 2.5mm field. 改善されたＮＡ性能を与える非球面の表面を使用する外部ビーム伝送との使用に適する、３表面マンギンミラー要素及び３．０ｍｍ視野をもつ反射屈折結像システムを示す。 Provide improved NA performance suitable for use with external beam transmission using aspheric surface shows a catadioptric imaging system with a 3 surface Mann Gin mirror element and 3.0mm field. １つのレンズを除去した非球面の表面を使用する外部ビーム伝送との使用に適する、３表面マンギンミラー要素及び３．０ｍｍ視野をもつ反射屈折結像システムを示す。 Suitable for use with external beam transmission using an aspheric surface of the removal of the one lens, it shows a catadioptric imaging system with a 3 surface Mann Gin mirror element and 3.0mm field. ２つのレンズを除去した非球面の表面を使用する外部ビーム伝送との使用に適する、３表面マンギンミラー要素及び３．０ｍｍ視野をもつ反射屈折結像システムを示す。 Suitable for use with external beam transmission using an aspheric surface of the removal of the two lenses, showing a catadioptric imaging system with a 3 surface Mann Gin mirror element and 3.0mm field. マンギンミラー要素を採用するエクステンションを強調した、図７のマンギンミラー要素の詳細図を示す。 The extension to employ man Gin mirror elements highlighted, it shows a detailed view of a man Gin mirror element in FIG.
試料を検査するよう構成される反射屈折対物光学系が提供される。 Catadioptric objective optical system is provided configured to inspect a specimen. 対物光学系は、複数のレンズ、非球面の表面形状をもつ要素及び少なくとも０．２５ｎｍの帯域幅を支持する構成を含む。 Objective optical system includes a plurality of lenses, the structure for supporting the band width of the element and at least 0.25nm having an aspheric surface shape. 対物光学系は、半導体ウェーハ等の試料の斜め照射レーザ暗視野モード検査に成功裏に採用することができる。 The objective optical system can be employed successfully obliquely irradiated laser dark-field mode test sample such as a semiconductor wafer.
斜め照射レーザ暗視野検査は、半導体ウェーハ等の試料の欠陥から散乱された光の検知を利用する。 Obliquely applied laser dark field inspection utilizes detection of scattered light from the defect of the sample such as a semiconductor wafer. 斜め照射レーザ暗視野モードを採用する検査システムは、光学システムの分解能未満のサイズの欠陥を検知することができる。 Inspection systems employing oblique illumination laser dark-field mode, can detect a defect of the size less than the resolution of the optical system. 検知器に向けて最小限の光を散乱する、試料上の平坦領域は、暗画像を生成する。 Scatter minimal light toward the detector, the flat areas on the sample produces a dark image. 物体上に突き出た任意の、表面異常又は特徴は、光を検知器に向けて散乱する傾向があり、半導体ウェーハ等の物体を検知するとき、暗視野結像は、特徴、粒子又は他の凹凸を表す明るい領域を、暗い背景上に生じさせる。 Any protruding on an object, surface abnormalities or features tend to scatter light toward the detector, when detecting an object such as a semiconductor wafer, dark field imaging is characterized, particles or other irregularities bright region representing the causes the dark background.
結像システムが集光する、欠陥からの錯乱光は、一般的に、照射光に占める、割合又は部分が非常に小さい。 Imaging system is focused, confusion light from the defect is generally occupied in the irradiation light, a very small proportion or portion. 結像システムが集光する、欠陥が生成しない迷光が、欠陥の識別をさらに困難にする。 Imaging system is focused, stray light defect is not generated, is more difficult to identify the defect. 最新の半導体検査は、できるだけ多くの散乱光を収集する一方で、集光する迷光を最小化する構造を用いる傾向にある。 Modern semiconductor inspection, while collecting as much of the scattered light tends to use a structure that minimizes stray light that condenses. そのような構造及びそれらから得られる結果は、実質的に、ビーム伝送システム及び結像光学系の双方の検討に影響される。 Such structures and results obtained therefrom are substantially being influenced by the consideration of both the beam delivery system and the imaging optical system. できるだけ多く光を集光するためには、高ＮＡを示す結像システムが不可欠である。 As much light to converged light, it is essential imaging system showing a high NA.
光の波長もまた、得られる像の質に影響する。 The wavelength of the light also affects the quality of the resulting image. 波長が短いほど、通常、多くの散乱光を生じる。 The shorter the wavelength, usually, resulting in many of the scattered light. 散乱光は、ＵＶ又はＤＵＶ波長の占める部分が、可視光の波長の占める部分よりも大きい。 Scattered light, UV or portions occupied by the DUV wavelength is larger than the portion occupied by the wavelength of visible light. したがって、ＵＶ−ＤＵＶスペクトル領域の波長を使用する斜め照射暗視野散乱を行うことは、非常に有利であり得る。 Therefore, by performing the oblique illumination dark field scattering using a wavelength of UV-DUV spectral region it can be very advantageous. さらに、ウェーハ又はレチクルの半導体検査は、できるだけ速やかに行われることが好ましい。 The semiconductor wafer inspection or reticle is preferably as quickly as possible. 結像システムの示す視野寸法が広いほど、より高速でウェーハを走査することができるため、そのような走査において視野寸法は広い方が有益である。 As field size indicated by the imaging system is wide, it is possible to scan the wafer faster and field size in such scanning is beneficial wider.
広視野寸法及び高ＮＡをもつＵＶ−ＤＵＶ光学システムの構成は、通常、反射屈折システムに限られる。 Configuration of UV-DUV optical system with a wide field of view dimensions and high NA is usually limited to catadioptric system. 従来から、反射屈折システムを使用する斜め照射を用いるビーム伝送は、”レンズ内部”式のビーム伝送に限られている。 Conventionally, the beam transmission using diagonal irradiation using a catadioptric system is limited to the beam transmission of the "lens internal" type. レンズ内部式ビーム伝送は、レンズ及びミラーの表面から、著しい量の、望まない、反射及び散乱光を生じる傾向がある。 Lens internal type beam transmitted from the lens and the surface of the mirror, a significant amount, unwanted tend to produce reflected and scattered light. 対照的に、ビーム伝送構成要素が、被検査表面からの鏡面反射が結像光学系から離れる方向に向き、集光されない場合に、斜め入射照射は暗視野結像を生じる。 In contrast, beam delivery components, specular reflection from the test surface faces away from the imaging optical system, when not focused, oblique incidence illumination produces a dark-field imaging. 照射光及び鏡面反射光の双方が対物レンズの外側にあるため、結像光学系から散乱するノイズが懸案事項とならない。 Since both the illumination light and the specularly reflected light is outside the objective lens, noise scattered from the imaging optical system is not a concern. したがって、ＵＶ及びＤＵＶ環境においてレンズ内部式ビーム伝送を避けることは、非常に有益であり得る。 Therefore, to avoid lens internal type beam transmission in the UV and DUV environment can be very beneficial.
従来の結像系の構成は、レボルバをもつ反射屈折対物光学系を利用しており、全ての表面は、通常、球面となっている。 Configuration of a conventional imaging system, utilizes a catadioptric objective optical system having a revolver, all surfaces are usually a sphere. レボルバは、顕微鏡等の装置の、対物レンズを保持する部品である。 Revolver is a part that holds the device such as a microscope, an objective lens. 従来、レボルバは、収差を最小化し、中央オブスキュレーションを制限する傾向があった。 Traditionally, the revolver is, to minimize the aberration, there has been a tendency to limit the central obscuration. 本発明の構成は、レボルバが必要無い対物光学系内の非球面の表面を使用する。 Configuration of the present invention uses a non-spherical surface of the revolver is in need no objective optical system. 本発明の構成は、有利に、ＮＡを、０．９を超えて増加させ、０．９ＮＡでの性能を改善し、又は所定のレンズ要素の必要を無くすことで構成を簡素化する。 Configuration of the present invention advantageously, the NA, is increased beyond 0.9, improves the performance in 0.9 NA, or to simplify the configuration by eliminating the need for predetermined lens element. 本発明の構成において実施可能なＮＡは、例えば、０．９０、０．９４又は０．９６を超え得る。 NA practicable in the configuration of the present invention, for example, may exceed 0.90,0.94 or 0.96.
本発明の構成は、広帯域明視野検査及び斜め照射レーザ暗視野検査技術の双方を、いずれの技術の優位性も妥協させずに実施可能である。 Configuration of the present invention, both the broadband brightfield inspection and obliquely applied laser dark field inspection techniques can be implemented without also compromising superiority of either technique. この改善されたデュアルモードの検査機能を達成するため、双方の検査技術は、一般的に、同じ結像システム、検知システム及び自動焦点システムを使用する。 To achieve inspection function of this improved dual mode, both test techniques are generally the same imaging system, using a detection system and an automatic focusing system. しかしながら、採用する、反射屈折システムの構成及び照射システムは、従来から入手できるものと異なる。 However, adopting the structure and illumination systems catadioptric system is different from those available in the art.
本発明の構成では、レーザ光を、マンギンミラー要素及びサンプルの間から、対物光学系の完全な外側に配置された構成要素を使用して、サンプルに照射する。 In the configuration of the present invention, a laser beam, from between the Man Gin mirror element and sample, using the components located in the full outer side of the objective optical system is irradiated to the sample. 照射は、特有の３表面マンギンミラー要素とビーム伝送光学系との組合せによって達成される。 Irradiation is achieved by the combination of the unique 3 surface Man Gin mirror element and beam delivery optics. 加えて、フーリエフィルタ又は他の瞳アパーチャを、斜め照射レーザ暗視野モードのために用いることができる。 In addition, the Fourier filter or other pupil aperture may be used for the oblique irradiation laser dark-field mode. 斜め照射暗視野検査技術が生成する高ダイナミック・レンジの信号を処理する検知器として、適当なダイナミック・レンジをもつ検知器を用いてもよい。 As detector for processing high dynamic range of the signal oblique illumination dark field inspection technique to generate, it may be used detectors with appropriate dynamic range.
本明細書に示す対物光学系要素の構成は、所望の有益な性能を提供することに特に留意されたい。 Structure of the objective optical system elements illustrated herein, it should be particularly noted that to provide desired beneficial properties. 当業者が理解するとおり、単に、現在入手可能な対物光学系を持ち込んで、本明細書において説明する性能を有する妥当な性能の対物光学系を得ることはできない。 As those skilled in the art will appreciate, simply bring the currently available objective optical system, it is impossible to obtain the objective optical system of reasonable performance with the performance described herein. 例えばＮＡ、視野寸法、色性能等の説明する、性能及び機能性を可能とするのは、本明細書において設けた要素の特有の配置である。 For example NA, field size, illustrating the color performance, etc., to enable the performance and functionality are unique arrangement of providing the elements herein.
図１は、本発明の構成に従って、一実施形態を示す。 1, according to the configuration of the present invention, illustrating an embodiment. この構成では、非球面の表面を使用して、レボルバを使用すること無く、ワーキング距離の伸長を可能とする。 In this configuration, by using the aspheric surface, without using the revolver, to allow extension of the working distance. 構成は、縮写レンズ群１０１、収束レンズ群１０２及び反射屈折レンズ群１０３を備える。 Arrangement comprises a Shukusha lens group 101, converging lens 102 and the catadioptric lens group 103. 縮写レンズ群１０１はレンズ１０４−１０６を含み、視野レンズ群１０２はレンズ１０７−１１０を含み、反射屈折レンズ群１０３は要素１１２−１１４を含む。 Shukusha lens group 101 includes a lens 104-106, field lens group 102 includes a lens 107-110, catadioptric lens group 103 includes elements 112-114. 明視野型照射のため、又はレンズ暗視野照射を通じて、図１の左側から、光エネルギを受ける。 For bright field type irradiation, or through the lens darkfield illumination, from the left side of FIG. 1, it receives light energy. 縮写レンズ群１０１は、ビーム直径を減少させ、光エネルギを収束レンズ群１０２へ伝達する。 Shukusha lens group 101 decreases the beam diameter, to transmit light energy to a converging lens group 102. 次に、収束レンズ群１０２は、反射屈折レンズ群１０３のマンギンミラー要素１１２の頂点近傍に中間像１１１を形成する。 Next, converging lens 102 forms an intermediate image 111 in a vicinity of an apex of the Man Gin mirror elements 112 of the catadioptric lens group 103. 反射屈折レンズ群１０３は、ミラー要素１１２、３重通過に使用するレンズ要素１１３及びマンギンミラー要素１１４を含む３つの要素を備える。 Catadioptric lens group 103 comprises three elements including a lens element 113 and Mann Gin mirror element 114 to use the mirror element 112,3 duplex pass. 反射屈折レンズ群１０３の３つの要素の配置では、レンズ要素１１３を、マンギンミラー要素１１２及びマンギンミラー要素１１４の間に配置する。 In the arrangement of the three elements of the catadioptric lens group 103, a lens element 113 is disposed between the man Gin mirror element 112 and Mann Gin mirror element 114.
本明細書における説明全体を通じて、要素番号１１５は、この図において、サンプル、試料又はウェーハが配置されるが、サンプル、試料又はウェーハが図示されない位置を指す。 Throughout the description herein, element number 115 in the figure, the sample, but the sample or wafer is placed, refers sample, the position where the sample or wafer is not shown. 図２−７もまた、サンプル、試料又はウェーハを表す番号と、サンプル、試料又はウェーハが配置されるが、サンプル、試料又はウェーハが図示されない概略位置を指す矢印とを示す。 Figure 2-7 also show a sample, a number representing the sample or wafer, the sample, but the sample or wafer is placed, the sample, and the arrow pointing to the approximate position where the sample or wafer is not shown.
外部斜め照射を可能とするこの構成の一態様では、マンギンミラー要素１１４をサンプル１１５から４ｍｍ離す。 In one aspect of this structure which enables the external oblique irradiation, apart 4mm man Gin mirror element 114 from the sample 115. そのような間隔により、マンギンミラー要素１１４の反射性表面とサンプル１１５との間から導光することで、光をサンプル１１５に照射することが可能となる。 Such spacing, by guided from between the reflective surface and the sample 115 in Man Gin mirror element 114, it is possible to irradiate light to the sample 115. これは、対物光学系外部の照射光を高出力に維持する。 This maintains the objective optical system outside of the irradiation light with high output. 光のサンプルへの伝送は、２００７年１０月２５日出願の、発明者をジェイ・ジョゼフ・アームストロング、発明の名称を「反射屈折光学システムにおけるレーザ暗視野照射用外部ビーム伝送システム」とする、現在出願中の米国特許出願番号第１１／９７７９９８号（「'９９８出願」）明細書に説明した方法と同様の方法で達成することができる。 Transmission to the sample of light, filed Oct. 25, 2007, the inventor Jay Joseph Armstrong, the entitled as "catadioptric external beam delivery system for laser dark-field illumination in the optical system", it can be achieved with the current Patent U.S. Patent application Serial No. 11/977998 in the applicant ( " '998 application") a method similar to that described in the specification.
３つの表面反射屈折要素を使用する'９９８出願と比較して、本発明の構成は、マンギンミラー要素１１４上の非球面の表面を使用して、対物光学系のワーキング距離の伸長に起因する収差を補正する。 Using the three surface catadioptric elements' 998 compared to application, the configuration of the present invention uses an aspherical surface on the Man Gin mirror element 114, due to the extension of the working distance of the objective optical system aberration corrected. 本願において、非球面の表面は、要素１１４の反射性部分上に存在する。 In this application, the surface of the aspheric surface is present on the reflective portion of the element 114.
図１の実施態様は、３表面マンギンミラー要素アプローチに比べて所定の利点をもつ。 Embodiment of Figure 1, with certain advantages as compared to 3 surface Man Gin mirror element approach. 対物光学系を通じて、要素表面での光の直径を、著しく増加させる。 Through the objective optical system, the diameter of the light at the surface of the element, is increased considerably. 光の直径の増加は、中間像１１１に隣接する表面で特に顕著であり、そのような増加は、サンプル１１５に最も近い、マンギンミラー要素の表面でも生じる。 Increase in light diameter is particularly pronounced at the surface adjacent to the intermediate image 111, such an increase is closest to the sample 115, also occurs at the surface of the man Gin mirror element. 光の直径のそのような増加は、これら表面上の光損傷の可能性を減少させる傾向があり、またフォトマスクのコンタミネーションの可能性も減少させる。 Such increase in light diameter tends to reduce the likelihood of photodamage on these surfaces, and also the possibility of contamination of the photomask decreases. 入射角は、暗視野システムの性能を制限し得る、伝統的に広視野角をもつシステムの問題である、ゴースト反射及び迷光を減少させるように設ける。 Angle of incidence, may limit the performance of the dark-field system, traditionally a system problem with a wide viewing angle, provided to reduce the ghost reflections and stray light.
要素の、厚さ及び位置もまた、照射源としてモード・ロックされたレーザを用いる場合、コヒーレント干渉を制限するように設ける。 Elements, thickness and position also when using a mode-locked laser as a radiation source, provided so as to limit the coherent interference. モード・ロックとは、レーザが短パルスを生じるための技術を示し、固定位相関係がレーザ空洞のモード間に存在する技術を示す。 Mode-locked and indicates a technique for laser produces a short pulse, showing a technique for fixed phase relationship exists between the laser cavity mode. モード・ロックされたレーザを使用すると、要素表面から反射するパルスは、通常、自己又は先行パルスと時間的に重ならず、よって、時間干渉効果が制限される。 With mode-locked laser pulses reflected from the surface of the element is usually not overlap the self or preceding pulse and the time, therefore, the time the interference effect is restricted. １０ｐｓパルス幅及び８００ＭＨｚの繰返し周波数でモード・ロックされたレーザを使用する場合、パルス長は３ｍｍであり、パルス間隔は３７５ｍｍである。 When using 10ps pulse width and the laser which is mode-locked at a repetition frequency of 800 MHz, the pulse length is 3 mm, the pulse interval is 375 mm. この場合、１回反射のため、２つの隣接面は、１．５ｍｍを超える光学的間隔を示し、個々の表面は、１８７．５±１．５ｍｍ未満の光学的間隔を有する。 In this case, for a single reflection, two adjacent surfaces, exhibit optical-spacing greater than 1.5 mm, the individual surface has an optical gap of less than 187.5 ± 1.5 mm.
前述の'９９８特許出願に示された３表面マンギンミラー要素アプローチに比べ、本発明の構成では、球面ミラー１１２の直径方向に中央オブスキュレーションを増加させる。 Compared to the above-mentioned '998 3 surface Man Gin mirror element approach shown in patent application, in the configuration of the present invention, increasing the central obscuration in the diameter direction of the spherical mirror 112. 図１の構成の中央オブスキュレーションは、直径の２３％である。 Central obscuration of the configuration of FIG. 1, is 23% of the diameter. 反射屈折要素群中の要素の直径を増加させると、非球面構成のための中央オブスキュレーションを減少させることができる。 Increasing the diameter of the elements in the catadioptric element group, the central obscuration for aspheric element can be reduced. 当業者は、そのような構成の妥協を、図２の構成を出発点として使用して、なすことができる。 Those skilled in the art, a compromise of such a configuration, it is possible to use the configuration of FIG. 2 as a starting point, eggplant.
表１は、図１に示す実施形態のためのレンズ諸元を示す。 Table 1 shows the lens specifications for the embodiment shown in FIG.
当業者が理解できるとおり、表１の最左欄の数字は、図１の左から表面を数えた表面番号を示す。 As those skilled in the art can understand, the number of the leftmost column of Table 1 shows the surface number counted the surface from the left of FIG. 例えば、図１に示す方向でレンズ１０４の左表面（図１の表面２）は、７７．０１２ｍｍの曲率半径と１２．０００ｍｍの厚さを有し、最右表面（表面３）は、−２６５．７２２ｍｍの曲率半径を有し、次の表面から２．０ｍｍ離れている。 For example, the left surface of the lens 104 in the direction shown in FIG. 1 (the surface 2 of FIG. 1) has a thickness of curvature radius and 12.000mm of 77.012Mm, rightmost surface (surface 3), -265 It has a radius of curvature of .722Mm, apart 2.0mm from the next surface. 使用する材料は、石英ガラスである。 Material used is quartz glass.
図１に示す構成において、マンギンミラー要素１１４の反射性側面は、非球面形状を有する。 In the configuration shown in FIG. 1, the reflective side of Man Gin mirror element 114 has a non-spherical shape. 非球面形状を示すため多くの方程式を使用することができる。 You can use many equations to show the aspheric shape. 次の方程式を、表１のレンズ諸元の非球面表面を示すため使用する。 The following equations are used to indicate the lens specifications aspheric surfaces in Table 1.
ただし、ｚは、表面から、要素の頂点の接平面までの、ザグ量又は距離である。 However, z is from the surface, to the tangent plane of the vertex elements, a sag amount or distance. 第１項は、ｃを、表面曲率又は曲率半径の逆数とし、標準的な非球面表面のザグ量を示す。 The first term, the c, and surface curvature or curvature radius of the reciprocal shows zag amount of standard aspheric surface. 変数ｒは、０から要素直径の１／２までの範囲の値をとることができる。 Variable r may take the values ​​ranging from 0 to 1/2 of the element diameters. 変数ｋは、円錐定数と呼ばれる。 Variable k is called the conic constant. 非球面表面では、ｋは０と同等である。 The aspheric surface, k is equal to 0. 非球面項は、総和のかたちをとる。 Aspheric term may take the form of the sum. ここで、Ｎは非球面項の数であり、ρは正規化した要素半径（要素直径の１／２）であり、αは非球面係数である。 Here, N is the number of aspheric terms, [rho is the normalized element radius (1/2 of the element diameter), alpha are aspherical coefficients.
表２は、図１に示す構成における非球面の表面のためのパラメータの一覧表である。 Table 2 is a list of parameters for the aspheric surface in the configuration shown in FIG. 要素１１４の反射性側面は、表１に、表面２２、表面２４及び表面３０として記入されている。 Reflective side of the element 114, in Table 1, the surface 22, are entered as the surface 24 and the surface 30. 表１において、要素の側面は、光がその表面に接触する毎に１つの表面として記入されている。 In Table 1, the side surface of the element, light is entered as one surface each in contact with its surface.
図１に示す構成において、ＮＡは空気中で約０．９に達するか、超えることもできる。 In the configuration shown in FIG. 1, NA is reached or approximately 0.9 in air, can also be exceeded. 図１から、縮写レンズ群は、光エネルギを受け、光エネルギを対物光学系の瞳位置１１６へ透過する機能をもつ。 From Figure 1, Shukusha lens receives light energy, has a function of transmitting light energy to the pupil position 116 of the objective optical system. 収束レンズ群１０２は、光エネルギを受け、収束された光エネルギを透過し、中間像１１１を形成する機能をもつ。 Converging lens 102 receives light energy, transmitted through the convergent light energy has a function of forming an intermediate image 111. 反射屈折レンズ群又はマンギンミラー配置１０３は、中間エネルギを受け、制御された光エネルギを試料１１５に与える。 Catadioptric lens group or man Gin mirror arrangement 103 receives the intermediate energy, gives a controlled light energy to the specimen 115. 交互に、反射経路は試料から生じ、試料から、反射され、又は散乱された光は、反射屈折レンズ群又はマンギンミラー配置１０３に受けられ、反射光エネルギを形成し透過する。 Alternately, the reflected path occurs from the sample, from the sample, reflected, or scattered light is received in the catadioptric group or man Gin mirror arrangement 103, formed through the reflected light energy. 収束レンズ群１０２は、得られた光エネルギを受け、光エネルギを開口絞り１１６へ透過する。 Converging lens group 102 receives the resultant optical energy, for transmitting light energy to the aperture stop 116. アパーチャ又はマスクを開口絞り１１６に配置して、対物光学系のＮＡを制限し、又は変更することができる。 An aperture or mask disposed in the aperture stop 116 may limit the NA of the objective optical system, or to change. 加えて、中央オブスキュレーションを、開口絞り１１６に配置された表面の、反射屈折レンズ群１０３の中央オブスキュレーションに適合する位置に配置することができる。 In addition, it is possible to arrange the central obscuration, surface disposed aperture stop 116, to fit centered obscuration of the catadioptric lens group 103. そのような中央オブスキュレーションの適合は、任意の検知システムに達する迷光を制限するのに役立つ。 Adaptation of such a central obscuration, help limit stray light reaching any sensing systems.
図１及び表１に示す構成は、前述のように、単一のガラス材料、石英ガラスを使用する。 Configuration shown in Figure 1 and Table 1, as described above, using a single glass material, a quartz glass. 他の材料を採用することもできるが、石英ガラス又は構成中に使用される材料は、対物光学系の構成が許容する波長の範囲に亘る低吸収性が求められる。 Although it is also possible to adopt other materials, materials used in the quartz glass or in construction, low absorption is required over a range of wavelengths allowing the structure of the objective optical system. 石英ガラスは、１９０ｎｍから赤外線波長までの光エネルギについて比較的高い伝送特性を示す。 Quartz glass, a relatively high transmission characteristics for light energy from 190nm to infrared wavelengths. 超高ＮＡ対物光学系の単一物質構成によって、石英ガラスは、構成を、この波長範囲の任意の中央波長のため再最適化することを可能にする。 By a single material structure of ultra-high NA objective optical system, the quartz glass makes it possible to the configuration, re-optimized for any center wavelength of the wavelength range. 例えば、構成を、１９３、１９８．５、２１３、２４４、２４８、２５７、２６６、３０８、３２５、３５１、３５５又は３６４ｎｍのレーザでの使用のため最適化することができる。 For example, a configuration can be optimized for use with lasers 193,198.5,213,244,248,257,266,308,325,351,355 or 364 nm. 加えて、フッ化カルシウムをガラス又はレンズ材料として採用する場合、１５７ｎｍで作動するエキシマレーザを構成に採用することができる。 In addition, in the case of employing the calcium fluoride as a glass or a lens material may be employed to configure an excimer laser operating at 157 nm. 再最適化は、構成要素の僅かな、回転又は修正しか必要としないため、通常、当業者の能力の範囲内である。 Reoptimization, small components, since it does not only rotated or modifications required within the ordinary, skill of the art.
図１の構成は、１ｎｍ帯域幅の２６６ｎｍ波長での光エネルギの存在下で作動し、約２．５ｍｍの視野寸法を示す。 Arrangement of Figure 1 operates in the presence of light energy at 266nm wavelength of 1nm bandwidth, shows a field size of approximately 2.5 mm. この配置の視野寸法は、システムが光学性能の最小劣化状態において結像することのできる、試料上の領域の寸法を意味する。 Field size of this arrangement, the system is capable of imaging at the minimum deterioration state of the optical performance refers to the size of the area on the specimen. 図１の構成は、視野に亘って、０．９７を超える多色ストレール比を有する。 Arrangement of Figure 1, over a field of view, whose coloring Strehl ratio more than 0.97. 追加的な結像光学系を使用して、残存収差を更に補正することができる。 Using additional imaging optics, it is possible to further correct the residual aberration. そのような補正により、帯域幅又は視野寸法を含み、これらに限定されない光学的諸元を増加することができる。 Such correction, includes a bandwidth or field size, it is possible to increase the optical specifications but not limited to. 図１に示す実施態様での最大要素直径は、約１２４ｍｍである。 Maximum element diameter at the embodiment shown in FIG. 1 is about 124 mm. この構成の偏心許容誤差は、極めて大きい。 Eccentricity tolerance of this arrangement is very large. １０μｍの偏心が誘引する最大多色波面誤差は、０．１８波長である。 Maximum polychromatic wavefront error eccentricity of 10μm to attract is 0.18 wavelength. ３表面マンギンミラー要素を使用する従来の構成は、感度が２倍のオーダーであった。 Conventional configurations using 3 surface Mann Gin mirror element, the sensitivity was 2 orders of magnitude.
図１の構成は、自己補正型であり、ここで自己補正型とは、対物光学系が、検査構成諸元を達成すべく収差を補正するために、追加的な光学的構成要素を必要としないことを意味する。 Arrangement of Figure 1 is self-correcting, wherein the self-correcting, the objective optical system, in order to correct the aberrations to achieve the test configuration specifications, require additional optical components which means that you do not. 換言すれば、追加的な構成要素がなくても、大抵の収差に、収差のない像を与えることができることを意味し、又は対物光学系が、追加的な補償の必要がない、実質的に完全な像を与えることを意味する。 In other words, even without additional components, the most aberration means that can give no aberration image, or the objective optical system, there is no need for additional compensation, substantially to mean providing a complete image. 自己補正機能は、より単純な光学実験上の計測と光学的調整を、他の自己補正型の結像光学系に与える。 Self-correction function, a simpler optical experiments on measuring and optical adjustment, giving the other self-correcting image forming optical system.
図１に関するビーム伝送及び本発明の構成の他の実施態様は、対物光学系の外部の、マンギンミラー要素に隣接するレーザビーム伝送システムを用いるよう構成される対物光学系を伴ってもよい。 Another embodiment of the configuration of beam delivery and present invention relates to 1, the objective optical system outside may involve objective optical system configured to use a laser beam delivery system adjacent to Man Gin mirror element. レーザビーム伝送システムは、レーザビームを試料へ伝送してもよく、対物光学系は、レーザビームを受光するよう、配置され、又は配向されて、暗視野検査を行う。 The laser beam delivery system may transmit a laser beam to the sample, the objective optical system, so as to receive the laser beam, are arranged or oriented, it performs a dark field inspection. そのような配置において、レーザビームを、プリズム、反射性表面、マンギンミラー要素に取付けられたビーム配向要素又はマンギンミラー要素から分離して形成された表面上で支持されたビーム配向要素を介して、試料に向けてもよい。 In such an arrangement, through the laser beam, a prism, a reflective surface, the beam alignment elements which are supported on separately formed surface from the beam alignment element or man Gin mirror element attached to the Man Gin mirror element Te, may be directed to the sample.
いかなる光学系構成物にも当てはまるとおり、対物光学系又は光学系構成物の所望の用途に依存して、性能特性を改善するため、若干の妥協をなすことができる。 As applicable to any optical system arrangement, depending on the desired application of the objective optical system or an optical system composition, for improving the performance characteristics, it can be made some compromise. 例えば、用途に応じて、帯域幅、視野寸法、ＮＡ及び／又は対物光学系寸法を犠牲にして、前記性能特性の一つを強化することが可能である。 For example, depending on the application, bandwidth, field size, at the expense of NA and / or the objective optical system dimensions, it is possible to enhance one of the performance characteristics. 例えば、より低いＮＡ又はより高いＮＡのため最適化することが可能である。 For example, it is possible to optimize for lower NA or higher NA. ＮＡの減少は、製作公差及び対物光学系の外側直径を減少させる。 Reduction of NA reduces the outer diameter of the manufacturing tolerances and the objective optical system. ＮＡを下げた構成ほど、広い視野及び広い帯域幅を備え得る。 More configuration having a reduced NA, may comprise a wide field of view and wide bandwidth. ＮＡを下げた構成とし、同じ性能で光学系要素を少なくすることも可能である。 A structure having a reduced NA, it is also possible to reduce the optical system elements in the same performance. より高いＮＡとなるよう構成を再最適化すると、一般的に、視野寸法又は帯域幅が制限され、対物光学系要素の直径を若干増加させる必要があり得る。 Re-optimize the structure to be a higher NA, generally, it is field size or bandwidth limitations, it may be necessary to slightly increase the diameter of the objective optical system elements. 非球面表面を、縮写レンズ群３０１、収束レンズ群３０２及び反射屈折レンズ群３０３中の、他の要素上に配置し、又は他の要素中に配置することで、レボルバを除去し、構成の性能を改善し、又は製作公差を減少させることができる。 The aspheric surface, Shukusha lens group 301, in convergent lens group 302 and the catadioptric lens groups 303, arranged on the other element, or by placing in the other elements, to remove the revolver, the configuration performance improve, or manufacturing tolerances may be reduced. したがって、本発明の構成の、性能特性又は機能性の組合せは、特に顕著であり、既知の対物光学系構成では達成されていないことを理解されたい。 Accordingly, the configuration of the present invention, performance characteristics or functionality of the combination is desired especially pronounced, it is a known objective optical system configured to be understood that it is not achieved.
図１の構成は、１ｎｍを超える帯域幅の構成に対して、比較的低い固有の多色波面収差を与える。 Arrangement of Figure 1, the configuration of a bandwidth greater than 1 nm, giving a relatively low intrinsic polychromatic wavefront aberration. 波面収差が低いと、製造上の自由度が増し、又は製造が容易となる一方、製造される対物光学系の性能を比較的高くすることができる。 When wavefront aberration is low, it increases the degree of freedom in manufacture or while the manufacturing is easy, can be relatively high performance of the objective optical system to be manufactured.
図２は、本発明の構成に従う別の実施態様を示す。 Figure 2 shows another embodiment according to the configuration of the present invention. この構成では、非球面の表面を使用して、レボルバを使用すること無く、ワーキング距離の伸長を可能とする。 In this configuration, by using the aspheric surface, without using the revolver, to allow extension of the working distance. 構成は、縮写レンズ群２０１、収束レンズ群２０２及び反射屈折レンズ群２０３を備える。 Arrangement comprises a Shukusha lens group 201, converging lens 202 and the catadioptric lens group 203. 縮写レンズ群２０１はレンズ２０４−２０６を含み、視野レンズ群２０２はレンズ２０７−２１０を含み、反射屈折レンズ群２０３は要素２１２−２１４を含む。 Shukusha lens group 201 includes a lens 204-206, field lens group 202 includes a lens 207-210, catadioptric lens 203 includes elements 212-214. 明視野型照射のため、図２の左側から、光エネルギを受ける。 For bright field type irradiation, from the left side of FIG. 2, it receives light energy. 縮写レンズ群２０１は、ビーム直径を減少させ、光エネルギを収束レンズ群２０２へ伝達する。 Shukusha lens 201 reduces the beam diameter, to transmit light energy to a converging lens group 202. 次に、収束レンズ群２０２は、反射屈折レンズ群２０３のマンギンミラー要素２１２の頂点近傍に中間像２１１を形成する。 Next, converging lens 202 forms an intermediate image 211 in a vicinity of an apex of the Man Gin mirror elements 212 of the catadioptric lens group 203. 反射屈折レンズ群２０３は、ミラー要素２１２、３重通過に使用するレンズ要素２１３及びマンギンミラー要素２１４を含む３つの要素を備える。 Catadioptric lens group 203 comprises three elements including a lens element 213 and Mann Gin mirror element 214 to use the mirror element 212,3 duplex pass. 反射屈折レンズ群２０３の３つの要素の配置では、レンズ要素２１３を、マンギンミラー要素２１２及びマンギンミラー要素２１４の間に配置する。 In the arrangement of the three elements of the catadioptric lens group 203, a lens element 213 is disposed between the man Gin mirror element 212 and Mann Gin mirror element 214.
外部斜め照射を可能とするこの構成の一態様では、マンギンミラー要素２１４をサンプル２１５から４ｍｍ離す。 In one aspect of this structure which enables the external oblique irradiation, apart 4mm man Gin mirror element 214 from the sample 215. そのような間隔により、マンギンミラー要素２１４の反射性表面及びサンプル２１５の間から導光することで、光をサンプル２１５に照射することが可能となり、対物光学系の実質的に完全な外側で照射光を高出力に維持する。 Such spacing, by guided from between the reflective surface and the sample 215 in Man Gin mirror element 214, it is possible to irradiate light to the sample 215, a substantially complete outer objective optical system maintaining the irradiated light at a high output. 光のサンプルへの伝送は、前述の'９９８特許出願において説明する方法と同様の方法で達成することができる。 Transmission to the sample of light, can be accomplished in a manner similar to that described in the aforementioned '998 patent application.
３表面反射屈折要素を利用する先の特許出願に比べ、図２の構成では、マンギンミラー要素２１３上の非球面の表面を使用して、対物光学系のワーキング距離の伸長に起因する収差を補正する。 Compared to the previous patent application utilizing 3 surface catadioptric elements, in the configuration of FIG. 2, by using the aspherical surface on the Man Gin mirror element 213, the aberration due to the extension of the working distance of the objective optical system to correct. 本願において、非球面の表面は、サンプル２１５に最も近い要素２１３の表面上に存在する。 In this application, the surface of the aspheric surface is present on the surface of the nearest element 213 to the sample 215.
図２の実施態様も、３表面マンギンミラー要素アプローチに比べて所定の利点をもつ。 Embodiment of FIG. 2 also has a certain advantages compared to the 3 surface Man Gin mirror element approach. 対物光学系を通じて、要素表面での光の直径を、著しく増加させる。 Through the objective optical system, the diameter of the light at the surface of the element, is increased considerably. 光の直径の増加は、中間像２１１に隣接する表面で特に顕著であり、そのような増加は、サンプル２１５に最も近い、マンギンミラー要素２１４の表面でも生じる。 Increase in light diameter is particularly pronounced at the surface adjacent to the intermediate image 211, such an increase is closest to the sample 215, also occurs at the surface of the man Gin mirror element 214. 要素表面上の光の直径の増加は、これら表面上の光損傷の可能性を減少させる傾向があり、またフォトマスクのコンタミネーションの可能性も減少させる。 Increase in light diameter on the element surface, it tends to reduce the likelihood of photodamage on these surfaces, and also the possibility of contamination of the photomask decreases. 入射角は、暗視野システム、特に広視野角をもつシステムの性能を制限し得る、ゴースト反射及び迷光を減少させるように選択する。 The angle of incidence, dark field systems, particularly can limit the performance of the system with a wide viewing angle, selected to reduce the ghost reflections and stray light.
要素の、厚さ及び位置もまた、前述のとおり、照射源としてモード・ロックされたレーザを用いる場合、コヒーレント干渉を制限するように選択する。 Elements, also the thickness and position also, as described above, when using a mode-locked laser as a radiation source is selected to limit the coherent interference.
図２の実施態様の構成のアプローチは、前述の'９９８特許出願において使用される３表面マンギンミラー要素と比べると、球面ミラー２１２の直径方向に中央オブスキュレーションを増加させる。 Construction approach of the embodiment of FIG. 2 is different from the 3 surface Mann Gin mirror element used in the aforementioned '998 patent application, increasing the central obscuration in the diameter direction of the spherical mirror 212. 図２の構成の中央オブスキュレーションは、直径の２２％である。 Central obscuration of the configuration of FIG. 2, is 22% of the diameter. 反射屈折要素群中の要素の直径を増加させることで、非球面構成のための中央オブスキュレーションを減少させることができる。 By increasing the diameter of the elements in the catadioptric element group, it is possible to reduce the central obscuration for aspheric configuration. 当業者は、そのような構成の妥協を、図２を出発点としてなすことができる。 Those skilled in the art, a compromise of such a configuration can be made to Figure 2 as a starting point.
表３は、図２に示す実施形態のためのレンズ諸元を示す。 Table 3 shows the lens specifications for the embodiment shown in FIG.
表４は、図２に示す構成における非球面の表面のためのパラメータの一覧表である。 Table 4 is a list of parameters for the aspheric surface in the configuration shown in FIG. これらパラメータの定義は、前述の実施形態と同じである。 The definitions of these parameters are the same as the previous embodiment. 要素２１３の非球面表面は、表３に、表面２０、表面２４及び表面２８として記入されている。 Aspherical surface of the element 213, in Table 3, the surface 20, are entered as the surface 24 and surface 28. 表において、要素の側面は、光がその表面に接触する毎に１つの表面として記入されている。 In the table, the side surface of the element, light is entered as one surface each in contact with its surface.
図２に示す構成において、ＮＡは空気中で約０．９に達するか、超えることもできる。 In the configuration shown in FIG. 2, NA is reached or approximately 0.9 in air, can also be exceeded. 図２から、縮写レンズ群は、光エネルギを受け、光エネルギを対物光学系の瞳位置２１６へ透過する機能をもつ。 From Figure 2, Shukusha lens group receives light energy, has a function of transmitting light energy to the pupil position 216 of the objective optical system. 収束レンズ群２０２は、光エネルギを受け、収束された光エネルギを透過し、中間像２１１を形成する機能をもつ。 Converging lens 202 receives light energy, transmitted through the convergent light energy has a function of forming an intermediate image 211. 反射屈折レンズ群又はマンギンミラー配置２０３は、中間エネルギを受け、制御された光エネルギを試料２１５に与える。 Catadioptric lens group or man Gin mirror arrangement 203 receives the intermediate energy, gives a controlled light energy to the specimen 215. 交互に、反射経路は試料から生じ、試料から、反射され、又は散乱された光は、反射屈折レンズ群又はマンギンミラー配置２０３に受けられ、反射光エネルギを形成し透過する。 Alternately, the reflected path occurs from the sample, from the sample, reflected, or scattered light is received in the catadioptric group or man Gin mirror arrangement 203, formed through the reflected light energy. 収束レンズ群２０２は、得られた光エネルギを受け、光エネルギを開口絞り２１６へ透過する。 Converging lens group 202 receives the resultant optical energy, for transmitting light energy to the aperture stop 216. アパーチャ又はマスクを開口絞り２１６に配置して、対物光学系のＮＡを、制限し、又は変更することができる。 An aperture or mask disposed in the aperture stop 216, can be the NA of the objective optical system, to limit or change. 加えて、中央オブスキュレーションを、開口絞り２１６に配置された表面の、反射屈折レンズ群２０３の中央オブスキュレーションに適合する位置に配置してもよい。 In addition, a central obscuration, surface disposed aperture stop 216 may be disposed in a compatible centered obscuration of the catadioptric lens group 203. そのような中央オブスキュレーションの適合は、任意の検知システムに達する迷光を制限するのに役立つ。 Adaptation of such a central obscuration, help limit stray light reaching any sensing systems.
図２の構成は、１ｎｍ帯域幅の２６６ｎｍ波長での光エネルギの存在下で作動し、約２．５ｍｍの視野寸法を示す。 Arrangement of Figure 2 operates in the presence of light energy at 266nm wavelength of 1nm bandwidth, shows a field size of approximately 2.5 mm. この配置の視野寸法は、システムが光学性能の最小劣化状態において結像することのできる、試料上の領域の寸法を意味する。 Field size of this arrangement, the system is capable of imaging at the minimum deterioration state of the optical performance refers to the size of the area on the specimen. 図２の構成は、視野に亘って、０．９８を超える多色ストレール比を有する。 Arrangement of Figure 2, across the field of view, whose coloring Strehl ratio more than 0.98. 追加的な結像光学系を使用して、残存収差を更に補正することができる。 Using additional imaging optics, it is possible to further correct the residual aberration. そのような補正により、帯域幅又は視野寸法を含み、これらに限定されない光学的諸元を増加することができる。 Such correction, includes a bandwidth or field size, it is possible to increase the optical specifications but not limited to.
図２に示す実施態様での最大要素直径は、約１３４ｍｍである。 Maximum element diameter at the embodiment shown in FIG. 2 is about 134 mm. 図２の構成は、第１実施形態に関して説明した自己補正型である。 Arrangement of Figure 2 is a self-correcting as described with respect to the first embodiment. 図２及び表２に示す構成は、したがって、単一のガラス材料、石英ガラスを使用する。 Configuration shown in Figure 2 and Table 2, thus, use a single glass material, a quartz glass.
いかなる光学系構成物にも当てはまるとおり、対物光学系又は光学系構成物の所望の用途に応じて、性能特性を改善するため、若干の妥協をなすことができる。 As applicable to any optical system arrangement, depending on the desired application of the objective optical system or an optical system composition, for improving the performance characteristics, it can be made some compromise. 例えば、用途に応じて、帯域幅、視野寸法、ＮＡ及び／又は対物光学系寸法を犠牲にして、前記性能特性の一つを強化することが可能である。 For example, depending on the application, bandwidth, field size, at the expense of NA and / or the objective optical system dimensions, it is possible to enhance one of the performance characteristics. 例えば、より低い又は高いＮＡのため最適化することが可能である。 For example, it is possible to optimize for lower or higher NA. ＮＡの減少は、製作公差及び対物光学系の外側直径を減少させる。 Reduction of NA reduces the outer diameter of the manufacturing tolerances and the objective optical system. ＮＡを下げた構成ほど、広い視野及び広い帯域幅を備え得る。 More configuration having a reduced NA, may comprise a wide field of view and wide bandwidth. ＮＡを下げた構成とし、同じ性能で光学系要素を少なくすることも可能である。 A structure having a reduced NA, it is also possible to reduce the optical system elements in the same performance. より高いＮＡとなるよう構成を再最適化すると、一般的に、視野寸法又は帯域幅が制限され、対物光学系要素の直径を若干増加させる必要があり得る。 Re-optimize the structure to be a higher NA, generally, it is field size or bandwidth limitations, it may be necessary to slightly increase the diameter of the objective optical system elements. したがって、本発明の、性能特性又は機能性の組合せは、特に顕著であり、既知の対物光学系構成では達成されていない。 Accordingly, the present invention, performance characteristics or functionality of the combination is especially pronounced, it is not achieved in known objective optical system configuration. 非球面表面を、縮写レンズ群２０１、収束レンズ群２０２及び反射屈折レンズ群２０３中の他の要素上に配置することで、レボルバの必要性を除去し、構成の性能を改善し、又は製作公差を減少させることができる。 The aspheric surface, Shukusha lens group 201, by arranging on the other elements in the focusing lens group 202 and the catadioptric lens group 203, eliminating the need for the revolver, and improve the performance of the structure, or manufacturing tolerances it can be reduced.
図２の構成を出発点として使用し、構成を、他の、波長、ＮＡ、視野寸法又は性能要件のために再最適化してもよい。 The configuration of FIG. 2 is used as a starting point, the structure, the other, a wavelength, NA, may be re-optimized for field size or performance requirements. この再最適化は、構成要素の僅かな、回転又は修正しか必要とせず、当業者が通常行うことができる。 This re-optimization, small components, not only the rotation or modifications required, those skilled in the art can make normal.
図２の構成は、１ｎｍを超える帯域幅の構成に対して、比較的低い固有の多色波面収差を与える。 Arrangement of Figure 2, the configuration of a bandwidth greater than 1 nm, giving a relatively low intrinsic polychromatic wavefront aberration. 波面収差が低いと、製造上の自由度が増し、又は製造が容易となる一方、対物光学系の性能を比較的高くすることができる。 When wavefront aberration is low, it increases the degree of freedom in manufacture or while the manufacturing is easy, can be relatively high performance of the objective optical system.
図３は、本発明の構成に従う別の実施態様を示す。 Figure 3 shows another embodiment according to the configuration of the present invention. 図３の構成では、非球面の表面を使用して、レボルバを使用すること無く、ワーキング距離の伸長を可能とする。 In the configuration of FIG. 3, by using the aspheric surface, without using the revolver, to allow extension of the working distance. 構成は、縮写レンズ群３０１、収束レンズ群３０２及び反射屈折レンズ群３０３を備える。 Arrangement comprises a Shukusha lens group 301, converging lens 302 and the catadioptric lens group 303. 縮写レンズ群３０１は、レンズ３０４−３０６を含み、視野レンズ群３０２は、レンズ３０７−３１０を含み、反射屈折レンズ群３０３は、要素３１２−３１４を含む。 Shukusha lens group 301 includes a lens 304-306, field lens group 302 includes a lens 307-310, catadioptric lens 303 includes elements 312-314. 明視野型照射のため、図３の左側から、光エネルギを受ける。 For bright field type irradiation, from the left side of FIG. 3, it receives light energy. 縮写レンズ群３０１は、ビーム直径を減少させ、光エネルギを収束レンズ群３０２へ伝達する。 Shukusha lens 301 reduces the beam diameter, to transmit light energy to a converging lens 302. 収束レンズ群３０２は、次に、反射屈折レンズ群３０３のマンギンミラー要素３１２の頂点近傍に中間像３１１を形成する。 Converging lens 302, then forms an intermediate image 311 in a vicinity of an apex of the Man Gin mirror elements 312 of the catadioptric lens group 303. 反射屈折レンズ群３０３は、ミラー要素３１２、３重通過に使用するレンズ要素３１３及びマンギンミラー要素３１４を含む３つの要素を備える。 Catadioptric lens group 303 comprises three elements including a lens element 313 and Mann Gin mirror element 314 to use the mirror element 312,3 duplex pass. 反射屈折レンズ群３０３の３つの要素の配置では、レンズ要素３１３を、マンギンミラー要素３１２及びマンギンミラー要素３１４の間に配置する。 In the arrangement of the three elements of the catadioptric lens group 303, a lens element 313 is disposed between the man Gin mirror element 312 and Mann Gin mirror element 314.
外部斜め照射を可能とするこの構成の一態様では、マンギンミラー要素３１４をサンプル３１５から４ｍｍ離す。 In one aspect of this structure which enables the external oblique irradiation, apart 4mm man Gin mirror element 314 from the sample 315. そのような間隔により、マンギンミラー要素３１４の反射性表面及びサンプル３１５の間から導光することで、光をサンプル３１５に照射することが可能となる。 Such spacing, by guided from between the reflective surface and the sample 315 in Man Gin mirror element 314, it is possible to irradiate light to the sample 315. この方法による導光により、対物光学系の外側の照射光を高出力に維持する。 The light guide according to this method, to maintain the irradiation light outside of the objective optical system with high output. 光のサンプルへの伝送は、前述の'９９８特許出願において説明する方法と同様の方法で達成することができる。 Transmission to the sample of light, can be accomplished in a manner similar to that described in the aforementioned '998 patent application.
３表面反射屈折要素を利用する先の特許出願とは対照的に、図３の構成は、マンギンミラー要素３１３上の非球面の表面を使用して、対物光学系のワーキング距離の伸長に起因する収差を補正する。 In contrast to the previous patent application utilizing 3 surface catadioptric element, the configuration of FIG. 3 uses the aspherical surface on the Man Gin mirror element 313, due to the extension of the working distance of the objective optical system aberration to compensate for that. 本願において、非球面の表面は、サンプル３１５に最も遠い要素３１３の表面上に存在する。 In this application, the surface of the aspheric surface is present on the surface of the farthest element 313 to the sample 315.
また、３表面マンギンミラー要素アプローチに比べ、対物光学系を通じた、要素表面での光の直径は、著しく増加させられる。 Moreover, compared with 3 surface Man Gin mirror element approach, through the objective optical system, the light diameter on the element surface, it is increased significantly. 光の直径の増加は、中間像３１１に隣接する表面で特に顕著であり、サンプル３１５に最も近い、マンギンミラー要素３１４の表面でも生じる。 Increase in light diameter is particularly pronounced at the surface adjacent to the intermediate image 311, closest to the sample 315, also occurs at the surface of the man Gin mirror element 314. 光の直径の増加は、これら表面上の光損傷の可能性を減少させる傾向があり、またフォトマスクのコンタミネーションの可能性を減少させる傾向がある。 Increase in light diameter tends to reduce the likelihood of photodamage on these surfaces, also tends to reduce the likelihood of contamination of the photomask. 得られる入射角は、暗視野システム、特に広視野角を示すシステムの性能を制限し得る、ゴースト反射及び迷光を減少させる傾向がある。 Incidence angle obtained is a dark field system, can limit the performance of the system, particularly showing a wide viewing angle, it tends to reduce the ghost reflections and stray light.
要素の、厚さ及び位置もまた、前述のとおり、照射源としてモード・ロックされたレーザを用いる場合、コヒーレント干渉を制限する。 Elements, also the thickness and position also, as described above, when using a mode-locked laser as a radiation source, limits the coherent interference.
図３の構成のアプローチは、'９９８特許出願において採用された３表面マンギンミラー要素構成アプローチと比べると、球面ミラー３１２の直径方向に、中央オブスキュレーションを増加させる。 Construction approach of Figure 3 is different from the 3 surface Mann Gin mirror element construction approach adopted in '998 patent application, the radial direction of the spherical mirror 312, to increase the central obscuration. 図３の構成の中央オブスキュレーションは、直径の約２１％である。 Central obscuration of the structure of FIG. 3 is about 21% of the diameter. 反射屈折要素群中の要素の直径を増加させることで、非球面構成のための中央オブスキュレーションを減少させることができる。 By increasing the diameter of the elements in the catadioptric element group, it is possible to reduce the central obscuration for aspheric configuration. 当業者は、中央オブスキュレーションのそのような減少及び関連する妥協を、図３の構成を出発点として使用して、なすことができる。 One skilled in the art can compromise to such decrease and related central obscuration, using the configuration of FIG. 3 as a starting point, eggplant.
表５は、図３に示す実施形態のためのレンズ諸元を示す。 Table 5 shows the lens specifications for the embodiment shown in FIG.
表６は、図３に示す構成における非球面の表面のためのパラメータの一覧表である。 Table 6 is a list of parameters for the aspheric surface in the configuration shown in FIG. これらパラメータの定義は、前述の実施形態と同じである。 The definitions of these parameters are the same as the previous embodiment. 要素３１３の非球面表面は、表５に、表面１９、表面２５及び表面２７として記入されている。 Aspherical surface of the element 313, in Table 5, the surface 19, are entered as the surface 25 and surface 27. 表において、要素の側面は、光がその表面に接触する毎に１つの表面として記入されている。 In the table, the side surface of the element, light is entered as one surface each in contact with its surface.
図３に示す構成において、ＮＡは空気中で約０．９に達するか、超えることもできる。 In the configuration shown in FIG. 3, NA is reached or approximately 0.9 in air, can also be exceeded. 図３から、縮写レンズ群は、光エネルギを受け、光エネルギを対物光学系の瞳位置３１６へ透過する機能をもつ。 From Figure 3, Shukusha lens group receives light energy, has a function of transmitting light energy to the pupil position 316 of the objective optical system. 収束レンズ群３０２は、光エネルギを受け、収束された光エネルギを透過し、中間像３１１を形成する機能をもつ。 Converging lens 302 receives light energy, transmitted through the convergent light energy has a function of forming an intermediate image 311. 反射屈折レンズ群又はマンギンミラー配置３０３は、中間エネルギを受け、制御された光エネルギを試料３１５に与える。 Catadioptric lens group or man Gin mirror arrangement 303 receives the intermediate energy, gives a controlled light energy to the specimen 315.
交互に、反射経路は試料から生じ、試料から、反射され、又は散乱された光は、反射屈折レンズ群又はマンギンミラー配置３０３に受けられ、反射光エネルギを形成し透過する。 Alternately, the reflected path occurs from the sample, from the sample, reflected, or scattered light is received in the catadioptric group or man Gin mirror arrangement 303, formed through the reflected light energy. 収束レンズ群３０２は、得られた光エネルギを受け、光エネルギを開口絞り３１６へ透過する。 Converging lens group 302 receives the resulting light energy, transmitted through the light energy to the aperture stop 316. アパーチャ又はマスクを開口絞り３１６に配置して、対物光学系のＮＡを制限し、又は変更することができる。 An aperture or mask disposed in the aperture stop 316 may limit the NA of the objective optical system, or to change. 加えて、中央オブスキュレーションを、開口絞り３１６に配置された表面の、反射屈折レンズ群３０３の中央オブスキュレーションに適合する位置に配置してもよい。 In addition, a central obscuration, surface disposed aperture stop 316 may be disposed in a compatible centered obscuration of the catadioptric lens group 303. そのような中央オブスキュレーションの適合は、任意の検知システムに達する迷光を制限するのに役立つ。 Adaptation of such a central obscuration, help limit stray light reaching any sensing systems.
図３の構成は、１ｎｍ帯域幅の２６６ｎｍ波長での光エネルギの存在下で作動し、約２．５ｍｍの視野寸法を示す。 Arrangement of Figure 3 operates in the presence of light energy at 266nm wavelength of 1nm bandwidth, shows a field size of approximately 2.5 mm. この配置の視野寸法は、システムが光学性能の最小劣化状態において結像することのできる、試料上の領域の寸法を意味する。 Field size of this arrangement, the system is capable of imaging at the minimum deterioration state of the optical performance refers to the size of the area on the specimen. 図３の構成は、視野に亘って、０．９９を超える多色ストレール比を有する。 Arrangement of Figure 3, across the field of view, whose coloring Strehl ratio more than 0.99. 追加的な結像光学系を使用して、残存収差を更に補正することができる。 Using additional imaging optics, it is possible to further correct the residual aberration. そのような補正により、帯域幅又は視野寸法を含み、これらに限定されない光学的諸元を増加することができる。 Such correction, includes a bandwidth or field size, it is possible to increase the optical specifications but not limited to. 図３に示す実施態様での最大要素直径は、約１３４ｍｍである。 Maximum element diameter at the embodiment shown in FIG. 3 is about 134 mm. 図３の構成は、前述のとおりの自己補正型である。 Arrangement of Figure 3 is a self-correction type as described above. 図３及び表５に示す構成は、したがって、単一のガラス材料、石英ガラスを使用する。 Configuration shown in Figure 3 and Table 5, therefore, to use a single glass material, a quartz glass.
いかなる光学系構成物にも当てはまるとおり、対物光学系又は光学系構成物の所望の用途に応じて、性能特性を改善するため、若干の妥協をなすことができる。 As applicable to any optical system arrangement, depending on the desired application of the objective optical system or an optical system composition, for improving the performance characteristics, it can be made some compromise. 例えば、用途に応じて、帯域幅、視野寸法、ＮＡ及び／又は対物光学系寸法を犠牲にして、前記性能特性の一つを強化することが可能である。 For example, depending on the application, bandwidth, field size, at the expense of NA and / or the objective optical system dimensions, it is possible to enhance one of the performance characteristics. 例えば、より低い又は高いＮＡのため最適化することが可能である。 For example, it is possible to optimize for lower or higher NA. ＮＡの減少は、製作公差及び対物光学系の外側直径を減少させる。 Reduction of NA reduces the outer diameter of the manufacturing tolerances and the objective optical system. ＮＡを下げた構成ほど、広い視野及び広い帯域幅を備え得る。 More configuration having a reduced NA, may comprise a wide field of view and wide bandwidth. ＮＡを下げた構成とし、同じ性能で光学系要素を少なくすることも可能である。 A structure having a reduced NA, it is also possible to reduce the optical system elements in the same performance. より高いＮＡとなるよう構成を再最適化すると、一般的に、視野寸法又は帯域幅が制限され、対物光学系要素の直径を若干増加させる必要があり得る。 Re-optimize the structure to be a higher NA, generally, it is field size or bandwidth limitations, it may be necessary to slightly increase the diameter of the objective optical system elements.
したがって、本発明の構成の性能特性の組合せは特に顕著であり、既知の対物光学系構成では達成されていないことを理解されたい。 Thus, the combination of performance characteristics of the structure of the present invention is particularly remarkable, like in the known objective optical system configured to be understood that it is not achieved. 非球面表面を、縮写レンズ群３０１、収束レンズ群３０２及び反射屈折レンズ群３０３中の、他の要素上に配置し、又は他の要素中に配置することで、レボルバを除去し、構成の性能を改善し、又は製作公差を減少させることができる。 The aspheric surface, Shukusha lens group 301, in convergent lens group 302 and the catadioptric lens groups 303, arranged on the other element, or by placing in the other elements, to remove the revolver, the configuration performance improve, or manufacturing tolerances may be reduced. この構成を出発点として使用し、構成を、他の、波長、ＮＡ、視野寸法又は性能要件のために再最適化してもよい。 This configuration was used as a starting point, the structure, the other, a wavelength, NA, may be re-optimized for field size or performance requirements. この再最適化は、構成要素の僅かな、回転又は修正しか必要とせず、通常、当業者の能力の範囲内である。 This re-optimization, small components, only rotated or modified without the need, within the ordinary, skill of the art.
図３の構成は、１ｎｍを超える帯域幅の構成に対して、比較的低い固有の多色波面収差を与える。 Arrangement of Figure 3, the configuration of a bandwidth greater than 1 nm, giving a relatively low intrinsic polychromatic wavefront aberration. 波面収差が低いと、製造上の自由度が増し、又は製造が容易となる一方、対物光学系の性能を比較的高くすることができる。 When wavefront aberration is low, it increases the degree of freedom in manufacture or while the manufacturing is easy, can be relatively high performance of the objective optical system.
図４は、本発明の構成に従う別の実施態様を示す。 Figure 4 shows another embodiment according to the configuration of the present invention. この構成では、非球面の表面を使用して、レボルバを使用すること無く、ワーキング距離の伸長を可能とする。 In this configuration, by using the aspheric surface, without using the revolver, to allow extension of the working distance. 構成は、縮写レンズ群４０１、収束レンズ群４０２及び反射屈折レンズ群４０３を備える。 Arrangement comprises a Shukusha lens group 401, converging lens 402 and the catadioptric lens group 403. 縮写レンズ群４０１は、レンズ４０４−４０６を含み、視野レンズ群４０２は、レンズ４０７−４１０を含み、反射屈折レンズ群４０３は、要素４１２−４１４を含む。 Shukusha lens group 401 includes a lens 404-406, field lens group 402 includes a lens 407-410, catadioptric lens 403 includes elements 412-414. 明視野型照射のため、図４の左側から、光エネルギを受ける。 For bright field type irradiation, from the left side of FIG. 4, it receives light energy. 縮写レンズ群４０１は、ビーム直径を減少させ、光エネルギを収束レンズ群４０２へ伝達する。 Shukusha lens group 401 decreases the beam diameter, to transmit light energy to a converging lens 402. 次に、収束レンズ群４０２は、反射屈折レンズ群４０３のマンギンミラー要素４１２の頂点近傍に中間像４１１を形成する。 Next, converging lens 402 forms an intermediate image 411 in a vicinity of an apex of the Man Gin mirror elements 412 of the catadioptric lens group 403. 反射屈折レンズ群４０３は、ミラー要素４１２、３重通過に使用するレンズ要素４１３及びマンギンミラー要素４１４を含む３つの要素を備える。 Catadioptric lens group 403 comprises three elements including a lens element 413 and Mann Gin mirror element 414 to use the mirror element 412,3 duplex pass. 反射屈折レンズ群４０３の３つの要素の配置では、レンズ要素４１３を、マンギンミラー要素４１２及びマンギンミラー要素４１４の間に配置する。 In the arrangement of the three elements of the catadioptric lens group 403, a lens element 413 is disposed between the man Gin mirror element 412 and Mann Gin mirror element 414.
外部斜め照射を可能とするこの構成の一態様では、マンギンミラー要素４１４をサンプル４１５から４ｍｍ離す。 In one aspect of this structure which enables the external oblique irradiation, apart 4mm man Gin mirror element 414 from the sample 415. 外部照射によって、マンギンミラー要素４１４の反射性表面及びサンプル４１５の間から導光することで、光をサンプル４１５に照射することが可能となる。 By external irradiation, by guided from between the reflective surface and the sample 415 in Man Gin mirror element 414, it is possible to irradiate light to the sample 415. この方法による導光により、対物光学系の外側の照射光を高出力に維持する。 The light guide according to this method, to maintain the irradiation light outside of the objective optical system with high output. 光のサンプルへの伝送は、前述の'９９８特許出願において説明する方法と同様の方法で達成することができる。 Transmission to the sample of light, can be accomplished in a manner similar to that described in the aforementioned '998 patent application.
３表面反射屈折要素を利用する'９９８特許出願の構成に比べ、図４の構成では、要素４１２上の非球面の表面を使用して、対物光学系のワーキング距離の伸長に起因する収差を補正する。 Compared to 3 surface catadioptric element utilizing '998 patent application configuration, in the configuration of FIG. 4, using the aspheric surface on the element 412, corrects the aberration resulting from the extension of the working distance of the objective optical system to. 本願において、非球面の表面は、要素４１２の反射性表面上に存在する。 In this application, the surface of the aspheric surface is present on the reflective surface of the element 412.
図４の実施態様は、３表面マンギンミラー要素アプローチに比べて利点をもつ。 Embodiment of FIG. 4 has the advantage as compared with 3 surface Man Gin mirror element approach. 対物光学系を通じて、要素表面での光の直径を、著しく増加させる。 Through the objective optical system, the diameter of the light at the surface of the element, is increased considerably. また、光の直径の増加は、中間像４１１に隣接する表面で特に顕著である。 Also, increase in light of diameter is particularly pronounced at the surface adjacent to the intermediate image 411. そのような増加は、サンプル４１５に最も近い、マンギンミラー要素４１４の表面でも生じる。 Such an increase is closest to the sample 415, also occurs at the surface of the man Gin mirror element 414. そのような、光の直径の増加は、これら表面上の光損傷の可能性及びフォトマスクのコンタミネーションを減少させる傾向がある。 Such an increase in the light of the diameter, tends to reduce the contamination potential and photomask photodamage on these surfaces. 入射角は、暗視野システムの性能を制限し得る、ゴースト反射及び迷光を減少させるように設ける。 Angle of incidence, may limit the performance of the dark-field system is provided to reduce the ghost reflections and stray light. この方法によるゴースト反射の減少は、広視野角のシステムに特に有用であり得る。 Reduction of the ghost reflection by this method may be particularly useful in the system of wide viewing angle.
要素の、厚さ及び位置を、前述のとおり、照射源としてモード・ロックされたレーザを用いる場合、コヒーレント干渉を制限するように設ける。 Elements, the thickness and position, as described above, when using a mode-locked laser as a radiation source, provided so as to limit the coherent interference.
図４の構成のアプローチは、'９９８特許出願において使用される３表面マンギンミラー要素と比べると、球面ミラー４１２の直径方向に中央オブスキュレーションを増加させる。 Construction approach of Figure 4, as compared with 3 surface Mann Gin mirror element used in '998 patent application, increasing the central obscuration in the diameter direction of the spherical mirror 412. 図４の構成の中央オブスキュレーションは、直径の２２％である。 Central obscuration of the configuration of FIG. 4, is 22% of the diameter. 反射屈折要素群中の要素の直径を増加させることで、非球面構成のための中央オブスキュレーションを減少させることができる。 By increasing the diameter of the elements in the catadioptric element group, it is possible to reduce the central obscuration for aspheric configuration. 当業者は、そのような構成の妥協を、図４の構成を出発点として使用して、なすことができる。 Those skilled in the art, a compromise of such a configuration, it is possible to use the configuration of FIG. 4 as a starting point, eggplant.
表７は、図４に示す実施形態のためのレンズ諸元を示す。 Table 7 shows the lens specifications for the embodiment shown in FIG.
表８は、図４に示す構成における非球面の表面のためのパラメータの一覧表である。 Table 8 is a list of parameters for the aspheric surface in the configuration shown in FIG. これらパラメータの定義は、前述の実施形態と同じである。 The definitions of these parameters are the same as the previous embodiment. 要素４１２の非球面表面は、表７に、表面１８及び表面２６として記入されている。 Aspherical surface of the element 412, in Table 7, are entered as the surface 18 and surface 26. 表において、要素の側面は、光がその表面に接触する毎に１つの表面として記入されている。 In the table, the side surface of the element, light is entered as one surface each in contact with its surface.
図４に示す構成において、ＮＡは空気中で約０．９に達するか、超えることもできる。 In the configuration shown in FIG. 4, NA is reached or approximately 0.9 in air, can also be exceeded. 図４から、縮写レンズ群は、光エネルギを受け、光エネルギを対物光学系の瞳位置４１６へ透過する機能をもつ。 From Figure 4, Shukusha lens group receives light energy, has a function of transmitting light energy to the pupil position 416 of the objective optical system. 収束レンズ群４０２は、光エネルギを受け、収束された光エネルギを透過し、中間像４１１を形成する機能をもつ。 Converging lens 402 receives light energy, transmitted through the convergent light energy has a function of forming an intermediate image 411. 反射屈折レンズ群又はマンギンミラー配置４０３は、中間エネルギを受け、制御された光エネルギを試料４１５に与える。 Catadioptric lens group or man Gin mirror arrangement 403 receives the intermediate energy, gives a controlled light energy to the specimen 415. 交互に、反射経路は試料から生じ、試料から、反射され、又は散乱された光は、反射屈折レンズ群又はマンギンミラー配置４０３に受けられ、反射光エネルギを形成し透過する。 Alternately, the reflected path occurs from the sample, from the sample, reflected, or scattered light is received in the catadioptric group or man Gin mirror arrangement 403, formed through the reflected light energy. 収束レンズ群４０２は、得られた光エネルギを受け、光エネルギを開口絞り４１６へ透過する。 Converging lens group 402 receives the resultant optical energy, for transmitting light energy to the aperture stop 416. アパーチャ又はマスクを開口絞り４１６に配置して、対物光学系のＮＡを、制限し、又は変更することができる。 An aperture or mask disposed in the aperture stop 416, can be the NA of the objective optical system, to limit or change. 加えて、中央オブスキュレーションを、開口絞り４１６に配置された表面の、反射屈折レンズ群４０３の中央オブスキュレーションに適合する位置に配置してもよい。 In addition, a central obscuration, surface disposed aperture stop 416 may be disposed in a compatible centered obscuration of the catadioptric lens group 403. そのような中央オブスキュレーションは、任意の検知システムに達する迷光を制限することができる。 Such central obscuration may limit the stray light reaching any sensing systems.
図４の構成は、１ｎｍ帯域幅の２６６ｎｍ波長での光エネルギの存在下で作動し、約２．５ｍｍの視野寸法を示す。 Arrangement of Figure 4 operates in the presence of light energy at 266nm wavelength of 1nm bandwidth, shows a field size of approximately 2.5 mm. この配置の視野寸法もまた、システムが光学性能の最小劣化状態において結像することのできる、試料上の領域の寸法を意味する。 Field size of this arrangement also, the system can be imaged at the minimum deterioration state of the optical performance refers to the size of the area on the specimen. 図４の構成は、視野に亘って、０．９７を超える多色ストレール比を有する。 Arrangement of Figure 4, over the field, with a polychromatic Strehl ratio more than 0.97. 追加的な結像光学系を使用して、残存収差を更に補正することができる。 Using additional imaging optics, it is possible to further correct the residual aberration. そのような補正により、帯域幅又は視野寸法を含み、これらに限定されない光学的諸元を増加することができる。 Such correction, includes a bandwidth or field size, it is possible to increase the optical specifications but not limited to. 図４に示す実施態様での最大要素直径は、約１３４ｍｍである。 Maximum element diameter at the embodiment shown in FIG. 4 is about 134 mm. 図４の構成は、前述のとおりの自己補正型である。 Arrangement of Figure 4 is self-correcting in as described above. 図４及び表７に示す構成は、単一のガラス材料、石英ガラスを使用する。 Configuration shown in FIG. 4 and Table 7, use a single glass material, a quartz glass.
いかなる光学系構成物にも当てはまるとおり、対物光学系又は光学系構成物の所望の用途に応じて、性能特性を改善するため、若干の妥協をなすことができる。 As applicable to any optical system arrangement, depending on the desired application of the objective optical system or an optical system composition, for improving the performance characteristics, it can be made some compromise. 例えば、用途に応じて、帯域幅、視野寸法、ＮＡ及び／又は対物光学系寸法を犠牲にして、前記性能特性の一つを強化することが可能である。 For example, depending on the application, bandwidth, field size, at the expense of NA and / or the objective optical system dimensions, it is possible to enhance one of the performance characteristics. 例えば、より低い又は高いＮＡのため最適化することが可能である。 For example, it is possible to optimize for lower or higher NA. ＮＡの減少は、製作公差及び対物光学系の外側直径を減少させる。 Reduction of NA reduces the outer diameter of the manufacturing tolerances and the objective optical system. ＮＡを下げた構成ほど、広い視野及び広い帯域幅を備え得る。 More configuration having a reduced NA, may comprise a wide field of view and wide bandwidth. ＮＡを下げた構成とし、同じ性能で光学系要素を少なくすることも可能である。 A structure having a reduced NA, it is also possible to reduce the optical system elements in the same performance.
より高いＮＡとなるよう構成を再最適化すると、一般的に、視野寸法又は帯域幅が制限され、対物光学系要素の直径を若干増加させる必要があり得る。 Re-optimize the structure to be a higher NA, generally, it is field size or bandwidth limitations, it may be necessary to slightly increase the diameter of the objective optical system elements. したがって、本発明の構成の性能特性の組合せは特に顕著であり、既知の対物光学系構成では達成されていないことを理解されたい。 Thus, the combination of performance characteristics of the structure of the present invention is particularly remarkable, like in the known objective optical system configured to be understood that it is not achieved. 非球面表面を、縮写レンズ群４０１、収束レンズ群４０２及び反射屈折レンズ群４０３中の、他の要素上に配置し、又は他の要素中に配置することで、レボルバを除去し、構成の性能を改善し、又は製作公差を減少させることができる。 The aspheric surface, Shukusha lens group 401, in convergent lens group 402 and the catadioptric lens group 403, and placed on another element, or by placing in the other elements, to remove the revolver, the configuration performance improve, or manufacturing tolerances may be reduced. この構成を出発点として使用し、構成を、他の、波長、ＮＡ、視野寸法又は性能要件のために再最適化してもよい。 This configuration was used as a starting point, the structure, the other, a wavelength, NA, may be re-optimized for field size or performance requirements. この再最適化は、構成要素の僅かな、回転又は修正しか必要とせず、通常、当業者の能力の範囲内である。 This re-optimization, small components, only rotated or modified without the need, within the ordinary, skill of the art.
図４の構成は、１ｎｍを超える帯域幅の構成に対して、比較的低い固有の多色波面収差を与える。 Arrangement of Figure 4, the configuration of a bandwidth greater than 1 nm, giving a relatively low intrinsic polychromatic wavefront aberration. 波面収差が低いと、製造上の自由度が増し、又は製造が容易となる一方、製造される対物光学系の性能を比較的高くすることができる。 When wavefront aberration is low, it increases the degree of freedom in manufacture or while the manufacturing is easy, can be relatively high performance of the objective optical system to be manufactured.
図５は、本発明の構成に従う別の実施態様を示す。 Figure 5 shows another embodiment according to the configuration of the present invention. この構成では、非球面の表面を使用して、対物光学系のＮＡを増加させる。 In this configuration, by using the aspheric surface, increasing the NA of the objective optical system. 構成は、縮写レンズ群５０１、収束レンズ群５０２及び反射屈折レンズ群５０３を備える。 Arrangement comprises a Shukusha lens group 501, converging lens 502 and the catadioptric lens group 503. 縮写レンズ群５０１は、レンズ５０４−５０６を含み、視野レンズ群５０２は、レンズ５０７−５１０を含み、反射屈折レンズ群５０３は、要素５１２−５１４を含む。 Shukusha lens group 501 includes a lens 504-506, field lens group 502 includes a lens 507-510, catadioptric lens 503 includes elements 512-514. 明視野型照射のため、図５の左側から、光エネルギを受ける。 For bright field type irradiation, from the left side of FIG. 5, it receives light energy. 縮写レンズ群５０１は、ビーム直径を減少させ、光エネルギを収束レンズ群５０２へ伝達する。 Shukusha lens 501 reduces the beam diameter, to transmit light energy to a converging lens 502. 次に、収束レンズ群５０２は、反射屈折レンズ群５０３のマンギンミラー要素５１２の頂点近傍に中間像５１１を形成する。 Next, converging lens 502 forms an intermediate image 511 in a vicinity of an apex of the Man Gin mirror elements 512 of the catadioptric lens group 503. 反射屈折レンズ群５０３は、ミラー要素５１２、３重通過に使用するレンズ要素５１４及び３表面マンギンミラー要素５１３を含む３つの要素を備える。 Catadioptric lens group 503 comprises three elements including a lens element 514 and 3 surface Man Gin mirror element 513 to use the mirror element 512,3 duplex pass. ３表面マンギンミラー要素５１３は、取付けられた延長部５１８を含む。 3 surface Man Gin mirror element 513 includes an extension portion 518 attached. 反射屈折レンズ群５０３の３つの要素の配置では、レンズ要素５１４を、ミラー要素５１２及びマンギンミラー要素５１３の間に配置する。 In the arrangement of the three elements of the catadioptric lens group 503, a lens element 514 is disposed between the mirror elements 512 and Mann Gin mirror element 513.
この図５の構成の一つの特徴は、軸方向の異なる位置に配置された３つの光学表面５１５、５１６、５１７を有するマンギンミラー要素５１３を使用して、外部斜め照射を可能としていることである。 One feature of the structure of FIG. 5, using the Mann Gin mirror element 513 having three optical surfaces 515,516,517 which are arranged in different axial positions, that is made possible external oblique irradiation is there. 前述の反射屈折要素システムと比較すると、マンギンミラー要素５１３上の、試料５１９に最も近いガラスが、表面５１６から表面５１７へ延びている。 Compared to the above-described catadioptric element system, on Man Gin mirror element 513, closest to the glass to the sample 519, extends from the surface 516 to the surface 517. 表面５１６は、少なくとも１つのミラー部分を含むことに留意されたい。 Surface 516, it should be noted that at least one mirror section. この延長部５１８は、円錐形状の、レンズ又はガラス要素からなる区画であってよく、マンギンミラー要素５１３と別体的に、又は一体的に形成され得る。 The extension 518 of conical shape, may be a partition consisting of a lens or glass element, in separate manner and Mann Gin mirror element 513, or may be integrally formed. この延長部の構成は、以下に述べる。 The configuration of the extension, described below. マージナル光線の入射角度は、ガラスの屈折率によって減じられ、表面５１６をくぼませることを可能とする一方、中央オブスキュレーションの増加を最小化させる。 The incident angle of the marginal ray is reduced by the refractive index of the glass, while it possible to recessing the surface 516, thereby minimizing the increase in the central obscuration. 表面５１６と試料又はサンプル５１９との間の空間を追加することで、レーザ照射を可能とする。 By adding the space between the surface 516 and the specimen or sample 519, to enable the laser irradiation. そのような、空間の追加により、対物光学系の外側の照射光を高出力に維持する。 Such, the addition of space, to maintain the irradiation light outside of the objective optical system with high output. 光のサンプルへの伝送は、前述の'９９８特許出願において説明する方法と同様の方法で達成することができる。 Transmission to the sample of light, can be accomplished in a manner similar to that described in the aforementioned '998 patent application.
要素５１３は、２つの主な方法を用いて製造することができる。 Element 513 can be produced using two main methods. 要素５１３は、表面５１６及び表面５１７の間の外側部分のガラスを、研磨し、及び除去することで、ガラスの単一の要素から構成することができる。 Element 513, the glass of the outer portion between the surface 516 and surface 517, that polished, and removed, can be composed of a single element of the glass. 次に、光学表面５１６は、表面５１７に影響を与えること無く研磨されてもよい。 Next, the optical surface 516 may be polished without affecting the surface 517. 製造を単純化する代替的な方法は、２つの分離したガラス要素を製造することである。 An alternative method to simplify the preparation is to prepare two separate glass elements. 第１の要素は、表面５１５及び表面５１６が境界となるガラス部分である。 The first element is a glass part surface 515 and the surface 516 is the boundary. 第２の要素は、表面５１６及び表面５１７が境界となるガラス部分である。 The second element is a glass part surface 516 and surface 517 is a boundary. 両要素、すなわち、延長要素５１８及び要素５１３は、光学的接触、接着又は機械的マウントによって取付けることができる。 Both elements, namely, the extension element 518 and element 513 may be attached by optical contact, adhesion or mechanical mounting.
'９９８出願の３表面反射屈折要素の使用に比べ、図５の構成では、要素５１４上の非球面の表面を使用して、収差を補正し、対物光学系のＮＡを０．９６まで増加させる。 '998 compared to the use of 3 surface catadioptric elements, filed, in the configuration of FIG. 5, using the aspheric surface on the element 514, to correct the aberration, increasing the NA of the objective optical system to 0.96 . これはまた、０．９６未満のＮＡの対物光学系の性能を改善する。 This also improves the objective optical system performance of less than 0.96 NA. 本願において、非球面の表面は、要素５１４上のサンプル５１９から最も遠い表面である。 In this application, the surface of the aspheric surface is farthest surface from the sample 519 on the element 514.
０．９６ＮＡを使用するこの構成のアプローチは、０．９ＮＡを使用する３表面マンギンミラー要素構成アプローチと比べると、球面ミラー５１２の直径方向に中央オブスキュレーションを増加させる。 Approach of this configuration using 0.96NA is different from the 3 surface Mann Gin mirror element construction approach using 0.9 NA, increases the central obscuration in the diameter direction of the spherical mirror 512. 図５の構成の中央オブスキュレーションは、直径の２０％である。 Central obscuration of the configuration of FIG. 5 is 20% of the diameter. 反射屈折要素群中の要素の直径を増加させることで、３表面マンギンミラー要素を使用する高ＮＡ非球面構成のための中央オブスキュレーションを減少させることができる。 By increasing the diameter of the elements in the catadioptric element group, it is possible to reduce the central obscuration for high NA aspheric configuration using 3 surface Mann Gin mirror element. 当業者は、構成の妥協を、図５の構成を出発点として使用して、なすことができる。 Those skilled in the art, a compromise configuration may use a configuration of FIG. 5 as a starting point, eggplant.
表９は、図５に示す実施形態のためのレンズ諸元を示す。 Table 9 shows the lens specifications for the embodiment shown in FIG.
表１０は、図５に示す構成における非球面の表面のためのパラメータの一覧表である。 Table 10 is a list of parameters for the aspheric surface in the configuration shown in FIG. これらパラメータの定義は、前述の実施形態と同じである。 The definitions of these parameters are the same as the previous embodiment. 要素５１４の非球面表面は、表９に、表面１８、表面２４及び表面２６として記入されている。 Aspherical surface of the element 514, in Table 9, the surface 18, are entered as the surface 24 and surface 26. 表において、要素の側面は、光がその表面に接触する毎に１つの表面として記入されている。 In the table, the side surface of the element, light is entered as one surface each in contact with its surface.
図５に示す構成において、ＮＡは空気中で約０．９６に達するか、超えることもできる。 In the configuration shown in FIG. 5, NA is reached or approximately 0.96 in air, can also be exceeded. 図５から、縮写レンズ群は、光エネルギを受け、光エネルギを対物光学系の瞳位置５２０へ透過する機能をもつ。 From Figure 5, Shukusha lens group receives light energy, has a function of transmitting light energy to the pupil position 520 of the objective optical system. 収束レンズ群５０２は、光エネルギを受け、収束された光エネルギを透過し、中間像５１１を形成する機能をもつ。 Converging lens 502 receives light energy, transmitted through the convergent light energy has a function of forming an intermediate image 511. 反射屈折レンズ群又はマンギンミラー配置５０３は、中間エネルギを受け、制御された光エネルギを試料５１５に与える。 Catadioptric lens group or man Gin mirror arrangement 503 receives the intermediate energy, gives a controlled light energy to the specimen 515. 交互に、反射経路は試料から生じ、試料から、反射され、又は散乱された光は、反射屈折レンズ群又はマンギンミラー配置５０３に受けられ、反射光エネルギを形成し透過する。 Alternately, the reflected path occurs from the sample, from the sample, reflected, or scattered light is received in the catadioptric group or man Gin mirror arrangement 503, formed through the reflected light energy. 収束レンズ群５０２は、得られた光エネルギを受け、光エネルギを開口絞り５２０へ透過する。 Converging lens group 502 receives the resultant optical energy, for transmitting light energy to the aperture stop 520. アパーチャ又はマスクを開口絞り５２０に配置して、対物光学系のＮＡを、制限し、又は変更することができる。 An aperture or mask disposed in the aperture stop 520, can be the NA of the objective optical system, to limit or change. 加えて、中央オブスキュレーションを、開口絞り５２０に配置された表面の、反射屈折レンズ群５０３の中央オブスキュレーションに適合する位置に配置してもよい。 In addition, a central obscuration, surface disposed aperture stop 520 may be disposed in a compatible centered obscuration of the catadioptric lens group 503. そのような中央オブスキュレーションは、検知器又は検知システムに達する迷光を制限することができる。 Such central obscuration may limit the stray light reaching the detector or sensing system.
図５の構成は、１ｎｍ帯域幅の２６６ｎｍ波長での光エネルギの存在下で作動し、約３．０ｍｍの視野寸法を示す。 Arrangement of Figure 5 operates in the presence of light energy at 266nm wavelength of 1nm bandwidth, shows a field size of approximately 3.0 mm. 図５の構成は、視野に亘って、０．９５を超える多色ストレール比を有する。 Configuration of Figure 5, across the field of view, whose coloring Strehl ratio more than 0.95. 追加的な結像光学系を使用して、残存収差を更に補正することができる。 Using additional imaging optics, it is possible to further correct the residual aberration. そのような補正により、帯域幅又は視野寸法を含み、これらに限定されない光学的諸元を増加することができる。 Such correction, includes a bandwidth or field size, it is possible to increase the optical specifications but not limited to. 図５に示す実施態様での最大要素直径は、約１３８ｍｍである。 Maximum element diameter at the embodiment shown in FIG. 5 is about 138 mm. 図５の構成は、第１実施形態において述べたとおりの自己補正型である。 Configuration of FIG. 5 is a self-correction type as described in the first embodiment. 図５及び表９に示す構成は、単一のガラス材料、石英ガラスを使用する。 Configuration shown in FIG. 5 and Table 9, using a single glass material, a quartz glass.
また、対物光学系又は光学系構成物の所望の用途に応じて、性能特性を改善するため、若干の妥協をなすことができる。 Also, depending on the desired application of the objective optical system or an optical system composition, for improving the performance characteristics, it can be made some compromise. 例えば、用途に応じて、帯域幅、視野寸法、ＮＡ及び／又は対物光学系寸法を犠牲にして、前記性能特性の一つを強化することが可能である。 For example, depending on the application, bandwidth, field size, at the expense of NA and / or the objective optical system dimensions, it is possible to enhance one of the performance characteristics. 例えば、より低い又は高いＮＡのため最適化することが可能である。 For example, it is possible to optimize for lower or higher NA. ＮＡの減少は、製作公差及び対物光学系の外側直径を減少させる。 Reduction of NA reduces the outer diameter of the manufacturing tolerances and the objective optical system. ＮＡを下げた構成ほど、広い視野及び広い帯域幅を備え得る。 More configuration having a reduced NA, may comprise a wide field of view and wide bandwidth. ＮＡを下げた構成とし、同じ性能で光学系要素を少なくすることも可能である。 A structure having a reduced NA, it is also possible to reduce the optical system elements in the same performance. より高いＮＡとなるよう構成を再最適化すると、一般的に、視野寸法又は帯域幅が制限され、対物光学系要素の直径を若干増加させる必要があり得る。 Re-optimize the structure to be a higher NA, generally, it is field size or bandwidth limitations, it may be necessary to slightly increase the diameter of the objective optical system elements. したがって、本発明の構成の性能特性の組合せは特に顕著であり、既知の対物光学系構成では達成されていないことを理解されたい。 Thus, the combination of performance characteristics of the structure of the present invention is particularly remarkable, like in the known objective optical system configured to be understood that it is not achieved. 非球面表面を、縮写レンズ群５０１、収束レンズ群５０２及び反射屈折レンズ群５０３中の、他の要素上に配置することで、構成のＮＡを増加させ、構成の性能を改善し、又は製作公差を減少させることができる。 The aspheric surface, Shukusha lens group 501, in convergent lens group 502 and the catadioptric lens group 503, by arranging on the other elements, increasing the NA of the structure, improves the performance of the structure, or manufacturing tolerances it can be reduced. この構成を出発点として使用し、構成を、他の、波長、ＮＡ、視野寸法又は性能要件のために再最適化してもよい。 This configuration was used as a starting point, the structure, the other, a wavelength, NA, may be re-optimized for field size or performance requirements. この再最適化は、構成要素の僅かな、回転又は修正しか必要とせず、通常、当業者の能力の範囲内である。 This re-optimization, small components, only rotated or modified without the need, within the ordinary, skill of the art.
図５の構成は、１ｎｍを超える帯域幅の構成に対して、比較的低い固有の多色波面収差を与える。 Configuration of Figure 5, the configuration of a bandwidth greater than 1 nm, giving a relatively low intrinsic polychromatic wavefront aberration. 波面収差が低いと、製造上の自由度が増し、又は製造が容易となる一方、製造される対物光学系の性能を比較的高くすることができる。 When wavefront aberration is low, it increases the degree of freedom in manufacture or while the manufacturing is easy, can be relatively high performance of the objective optical system to be manufactured.
図６は、本発明の構成に従う別の実施態様を示す。 Figure 6 shows another embodiment according to the configuration of the present invention. この構成では、非球面の表面を使用して、９つの要素で構成することを可能としている。 In this configuration, by using the aspheric surface, it is made possible to configure nine elements. 構成は、縮写レンズ群６０１、収束レンズ群６０２及び反射屈折レンズ群６０３を備える。 Arrangement comprises a Shukusha lens group 601, converging lens 602 and the catadioptric lens group 603. 縮写レンズ群６０１は、レンズ６０４−６０６を含み、視野レンズ群６０２は、レンズ６０７−６０９を含み、反射屈折レンズ群６０３は、要素６１１−６１３を含む。 Shukusha lens group 601 includes a lens 604-606, field lens group 602 includes a lens 607-609, catadioptric lens 603 includes elements 611-613. 明視野型照射のため、図６の左側から、光エネルギを受ける。 For bright field type irradiation, from the left side of FIG. 6, receives light energy. 縮写レンズ群６０１は、ビーム直径を減少させ、光エネルギを収束レンズ群６０２へ伝達する。 Shukusha lens group 601 decreases the beam diameter, to transmit light energy to a converging lens 602. 次に、収束レンズ群６０２は、反射屈折レンズ群６０３のマンギンミラー要素６１１の頂点近傍に中間像６１０を形成する。 Next, converging lens 602 forms an intermediate image 610 in a vicinity of an apex of the Man Gin mirror elements 611 of the catadioptric lens group 603. 反射屈折レンズ群６０３は、ミラー要素６１１、３重通過に使用するレンズ要素６１２及び３表面マンギンミラー要素６１３を含む３つの要素を備える。 Catadioptric lens group 603 comprises three elements including a lens element 612 and 3 surface Man Gin mirror element 613 to use the mirror element 611,3 duplex pass. ３表面マンギンミラー要素６１３は、取付けられた延長部 ６１７を含む。 3 surface Man Gin mirror element 613 includes an extension portion 617 attached. 反射屈折レンズ群６０３の３つの要素の配置では、レンズ要素６１２を、ミラー要素６１１及びマンギンミラー要素６１３の間に配置する。 In the arrangement of the three elements of the catadioptric lens group 603, a lens element 612 is disposed between the mirror elements 611 and Mann Gin mirror element 613.
この構成の一つの特徴は、軸方向の異なる位置に配置された３つの光学表面６１４、６１５、６１６を有するマンギンミラー要素６１３を使用して、外部斜め照射を可能としていることである。 One feature of this configuration, using the Mann Gin mirror element 613 having three optical surfaces 614, 615 and 616 arranged in different axial positions, is that is made possible external oblique illumination. 前述の反射屈折要素システムと比較すると、マンギンミラー要素６１３上の、試料６１８に最も近いガラスが、表面６１５から表面６１６へ延びている。 Compared to the above-described catadioptric element system, on Man Gin mirror element 613, closest to the glass to the sample 618, extends from the surface 615 to the surface 616. 表面６１５は、少なくとも１つのミラー部分を含むことに留意されたい。 Surface 615, it should be noted that at least one mirror section. この延長部６１７は、円錐形状の、レンズ又はガラス要素からなる区画であってよく、マンギンミラー要素６１３と別体的に、又は一体的に形成され得る。 The extension 617 of conical shape, may be a partition consisting of a lens or glass element, in separate manner and Mann Gin mirror element 613, or may be integrally formed. 要素６１３の製造は、前述の実施形態において説明したと同様に達成される。 Producing elements 613 is accomplished in the same manner as described in the previous embodiments.
マージナル光線の入射角度は、ガラスの屈折率によって減じられ、表面５１６をくぼませることを可能とする一方、中央オブスキュレーションの増加を最小化させる。 The incident angle of the marginal ray is reduced by the refractive index of the glass, while it possible to recessing the surface 516, thereby minimizing the increase in the central obscuration. 表面６１５及びサンプル６１８の間の空間を追加することで、レーザ照射を可能とする。 By adding the space between the surface 615 and the sample 618, to enable the laser irradiation. これにより、対物光学系の完全な外側の照射光を高出力に維持する。 Thus, to maintain the irradiation light of the complete outer of the objective optical system with high output. 光のサンプルへの伝送は、'９９８特許出願において説明する方法と同様の方法で達成することができる。 Transmission to the sample of light, can be accomplished in a manner similar to that described in '998 patent application.
従来の３表面反射屈折要素の使用に比べ、図６の構成では、要素６１２上の非球面の表面を使用して、収束レンズ群６０２からレンズ要素を除去したことにより生じる収差を補正する。 Compared to the use of conventional three surface catadioptric elements, in the configuration of FIG. 6, using the aspheric surface on the element 612, to correct the aberration caused by the removal of the lens elements from the convergence lens 602. 本願において、非球面の表面は、要素６１２上のサンプル６１８から最も遠い表面である。 In this application, the surface of the aspheric surface is farthest surface from the sample 618 on the element 612.
表１１は、図６に示す実施形態のためのレンズ諸元を示す。 Table 11 shows the lens specifications for the embodiment shown in FIG.
表１２は、図６に示す構成における非球面の表面のためのパラメータの一覧表である。 Table 12 is a list of parameters for the aspheric surface in the configuration shown in FIG. これらパラメータの定義は、前述の実施形態と同じである。 The definitions of these parameters are the same as the previous embodiment. 要素６１２の非球面表面は、表１１に、表面１６、表面２２及び表面２４として記入されている。 Aspherical surface of the element 612, in Table 11, the surface 16, are entered as the surface 22 and surface 24. 表において、要素の側面は、光がその表面に接触する毎に１つの表面として記入されている。 In the table, the side surface of the element, light is entered as one surface each in contact with its surface.
図６に示す構成において、ＮＡは空気中で約０．９に達するか、超えることもできる。 In the configuration shown in FIG. 6, NA is reached or approximately 0.9 in air, can also be exceeded. 図６から、縮写レンズ群は、光エネルギを受け、光エネルギを対物光学系の瞳位置６１９へ透過する機能をもつ。 6, Shukusha lens group receives light energy, has a function of transmitting light energy to the pupil position 619 of the objective optical system. 収束レンズ群６０２は、光エネルギを受け、収束された光エネルギを透過し、中間像６１０を形成する機能をもつ。 Converging lens 602 receives light energy, transmitted through the convergent light energy has a function of forming an intermediate image 610. 反射屈折レンズ群又はマンギンミラー配置６０３は、中間エネルギを受け、制御された光エネルギを試料６１８に与える。 Catadioptric lens group or man Gin mirror arrangement 603 receives the intermediate energy, gives a controlled light energy to the specimen 618. 交互に、反射経路は試料から生じ、試料から、反射され、又は散乱された光は、反射屈折レンズ群又はマンギンミラー配置６０３に受けられ、反射光エネルギを形成し透過する。 Alternately, the reflected path occurs from the sample, from the sample, reflected, or scattered light is received in the catadioptric group or man Gin mirror arrangement 603, formed through the reflected light energy. 収束レンズ群６０２は、得られた光エネルギを受け、光エネルギを開口絞り６１９へ透過する。 Converging lens group 602 receives the resultant optical energy, for transmitting light energy to the aperture stop 619. アパーチャ又はマスクを開口絞り６１９に配置して、対物光学系のＮＡを、制限し、又は変更することができる。 An aperture or mask disposed in the aperture stop 619, can be the NA of the objective optical system, to limit or change. 加えて、中央オブスキュレーションを、開口絞り６１９に配置された表面の、反射屈折レンズ群６０３の中央オブスキュレーションに適合する位置に配置してもよい。 In addition, a central obscuration, surface disposed aperture stop 619 may be disposed in a compatible centered obscuration of the catadioptric lens group 603. これは、迷光が検知器又は検知システムに達することを防止するのに役立ち得る。 This may help to prevent the stray light from reaching the detector or sensing system.
図６の構成は、１ｎｍ帯域幅の２６６ｎｍ波長での光エネルギの存在下で作動し、約３．０ｍｍの視野寸法を示す。 Arrangement of Figure 6 operates in the presence of light energy at 266nm wavelength of 1nm bandwidth, shows a field size of approximately 3.0 mm. 図６の構成は、視野に亘って、０．９７を超える多色ストレール比を有する。 Arrangement of Figure 6, across the field of view, whose coloring Strehl ratio more than 0.97. 追加的な結像光学系を使用して、残存収差を更に補正することができる。 Using additional imaging optics, it is possible to further correct the residual aberration. そのような補正により、帯域幅又は視野寸法を含み、これらに限定されない光学的諸元を増加することができる。 Such correction, includes a bandwidth or field size, it is possible to increase the optical specifications but not limited to. 図６に示す実施態様での最大要素直径は、約１２２ｍｍである。 Maximum element diameter at the embodiment shown in FIG. 6 is about 122 mm. 図６の構成は、自己補正型である。 The configuration of FIG. 6 is self-compensating. 図６及び表１１に示す構成は、単一のガラス材料、石英ガラスを使用する。 Configuration shown in FIG. 6 and Table 11, using a single glass material, a quartz glass.
また、対物光学系又は光学系構成物の所望の用途に応じて、性能特性を改善するため、若干の妥協をなすことができる。 Also, depending on the desired application of the objective optical system or an optical system composition, for improving the performance characteristics, it can be made some compromise. 例えば、用途に応じて、帯域幅、視野寸法、ＮＡ及び／又は対物光学系寸法を犠牲にして、前記性能特性の一つを強化することが可能である。 For example, depending on the application, bandwidth, field size, at the expense of NA and / or the objective optical system dimensions, it is possible to enhance one of the performance characteristics. 例えば、より低い又は高いＮＡのため最適化することが可能である。 For example, it is possible to optimize for lower or higher NA. ＮＡの減少は、製作公差及び対物光学系の外側直径を減少させる。 Reduction of NA reduces the outer diameter of the manufacturing tolerances and the objective optical system. ＮＡを下げた構成ほど、広い視野及び広い帯域幅を備え得る。 More configuration having a reduced NA, may comprise a wide field of view and wide bandwidth. ＮＡを下げた構成とし、同じ性能で光学系要素を少なくすることも可能である。 A structure having a reduced NA, it is also possible to reduce the optical system elements in the same performance. より高いＮＡとなるよう構成を再最適化すると、一般的に、視野寸法又は帯域幅が制限され、対物光学系要素の直径を若干増加させる必要があり得る。 Re-optimize the structure to be a higher NA, generally, it is field size or bandwidth limitations, it may be necessary to slightly increase the diameter of the objective optical system elements. したがって、本発明の構成の性能特性の組合せは特に顕著であり、既知の対物光学系構成では達成されていないことを理解されたい。 Thus, the combination of performance characteristics of the structure of the present invention is particularly remarkable, like in the known objective optical system configured to be understood that it is not achieved.
非球面表面を、縮写レンズ群６０１、収束レンズ群６０２及び反射屈折レンズ群６０３中の、他の要素上に配置することで、構成の要素の数を減少させ、構成の性能を改善し、又は製作公差を減少させることができる。 The aspheric surface, Shukusha lens group 601, in convergent lens group 602 and the catadioptric lens group 603, by arranging on the other elements, reducing the number of elements in configuration, to improve the performance of the structure, or it is possible to reduce the manufacturing tolerances. この構成を出発点として使用し、構成を、他の、波長、ＮＡ、視野寸法又は性能要件のために再最適化してもよい。 This configuration was used as a starting point, the structure, the other, a wavelength, NA, may be re-optimized for field size or performance requirements. この再最適化は、構成要素の僅かな、回転又は修正しか必要とせず、通常、当業者の能力の範囲内である一方、本発明の示唆の範囲内でもある。 This re-optimization, small components, only rotated or modified without the need, there usually While it is within the skill of the art, even within the teachings of the present invention.
図６の構成は、１ｎｍを超える帯域幅の構成に対して、比較的低い固有の多色波面収差を与える。 Configuration of FIG. 6, the configuration of a bandwidth greater than 1 nm, giving a relatively low intrinsic polychromatic wavefront aberration. 波面収差が低いと、製造上の自由度が増し、又は製造が容易となる一方、製造される対物光学系の性能を比較的高くすることができる。 When wavefront aberration is low, it increases the degree of freedom in manufacture or while the manufacturing is easy, can be relatively high performance of the objective optical system to be manufactured.
図７は、本発明の構成に従う更なる実施態様を示す。 Figure 7 shows a further embodiment according to the configuration of the present invention. 図７の構成では、非球面の表面を使用し、８つの要素だけを含む。 In the arrangement of FIG. 7, using the aspheric surface includes only eight elements. 構成は、縮写レンズ群７０１、収束レンズ群７０２及び反射屈折レンズ群７０３を備える。 Arrangement comprises a Shukusha lens group 701, converging lens 702 and the catadioptric lens group 703. 縮写レンズ群７０１は、レンズ７０４−７０６を含み、視野レンズ群７０２は、レンズ７０７及び７０８を含み、反射屈折レンズ群７０３は、要素７１０−７１２を含む。 Shukusha lens group 701 includes a lens 704-706, field lens group 702 includes a lens 707 and 708, catadioptric lens 703 includes elements 710-712. 明視野型照射のため、図７の左側から、光エネルギを受ける。 For bright field type irradiation, from the left side of FIG. 7, it receives light energy. 縮写レンズ群７０１は、ビーム直径を減少させ、光エネルギを収束レンズ群７０２へ伝達する。 Shukusha lens 701 reduces the beam diameter, to transmit light energy to a converging lens 702. 次に、収束レンズ群７０２は、反射屈折レンズ群７０３のマンギンミラー要素７１０の頂点近傍に中間像７０９を形成する。 Next, converging lens 702 forms an intermediate image 709 in a vicinity of an apex of the Man Gin mirror elements 710 of the catadioptric lens group 703. 反射屈折レンズ群７０３は、ミラー要素７１０、３重通過に使用するレンズ要素６１１及び３表面マンギンミラー要素７１２を含む３つの要素を備える。 Catadioptric lens group 703 comprises three elements including a lens element 611 and 3 surface Man Gin mirror element 712 to use the mirror element 710,3 duplex pass. ３表面マンギンミラー要素７１２は、取付けられた延長部 ７１６を含む。 3 surface Man Gin mirror element 712 includes an extension portion 716 attached. 反射屈折レンズ群７０３の３つの要素の配置では、レンズ要素７１１を、ミラー要素７１０及びマンギンミラー要素７１２の間に配置する。 In the arrangement of the three elements of the catadioptric lens group 703, a lens element 711 is disposed between the mirror elements 710 and Mann Gin mirror element 712.
軸方向の異なる位置に配置された３つの光学表面７１３、７１４、７１５を有するマンギンミラー要素７１２により、外部斜め照射が可能となっている。 The Man Gin mirror element 712 having an axial with located at different positions the three optical surfaces 713,714,715, has become possible external oblique illumination. 前述の反射屈折要素システムと比較すると、マンギンミラー要素７１２上の、試料７１７に最も近いガラスが、表面７１４から表面７１５へ延びている。 Compared to the above-described catadioptric element system, on Man Gin mirror element 712, closest to the glass to the sample 717, extends from the surface 714 to the surface 715. 表面７１４は、少なくとも１つのミラー部分を含むことに留意されたい。 Surface 714, it should be noted that at least one mirror section. この延長部７１６は、円錐形状の、レンズ又はガラス要素からなる区画であってよく、マンギンミラー要素７１２と別体的に、又は一体的に形成され得る。 The extension 716 of conical shape, may be a partition consisting of a lens or glass element, in separate manner and Mann Gin mirror element 712, or may be integrally formed. 要素７１２は、図６の実施形態に関して説明したと同様に製造することができる。 Element 712 can be manufactured in the same manner as described with respect to the embodiment of FIG.
マージナル光線の入射角度は、ガラスの屈折率によって減じられ、表面７１４をくぼませることを可能とする一方、中央オブスキュレーションの増加を最小化させる。 The incident angle of the marginal ray is reduced by the refractive index of the glass, while it possible to recessing the surface 714, thereby minimizing the increase in the central obscuration. 表面７１４及びサンプル７１７の間の空間を追加することで、レーザ照射を可能とする。 By adding the space between the surface 714 and the sample 717, to enable the laser irradiation. これにより、対物光学系の外側の照射光を高出力に維持する。 Thus, to maintain the irradiation light outside of the objective optical system with high output. 光のサンプルへの伝送は、'９９８出願において説明する方法と同様の方法で達成することができる。 Transmission to the sample of light, can be accomplished in a manner similar to that described in '998 application.
３表面反射屈折要素を利用する先の特許出願に比べ、この構成では、要素７１１上の非球面の表面を使用して、収束レンズ群７０２から２つのレンズ要素を除去したことにより生じる収差を補正する。 Compared to the previous patent application utilizing 3 surface catadioptric elements, in this configuration, using the aspheric surface on the element 711, the aberration caused by the removal of two lens elements from the convergence lens 702 Correction to. 本願において、非球面の表面は、要素７１１上のサンプル７１７から最も遠い表面である。 In this application, the surface of the aspheric surface is farthest surface from the sample 717 on the element 711.
表１３は、図７に示す実施形態のためのレンズ諸元を示す。 Table 13 shows the lens specifications for the embodiment shown in FIG.
表１４は、図７に示す構成における非球面の表面のためのパラメータの一覧表である。 Table 14 is a list of parameters for the aspheric surface in the configuration shown in FIG. これらパラメータの定義は、前述の実施形態と同じである。 The definitions of these parameters are the same as the previous embodiment. 要素７１１の非球面表面は、表１３に、表面１５、表面２１及び表面２３として記入されている。 Aspherical surface of the element 711, in Table 13, the surface 15, are entered as the surface 21 and surface 23. 表において、要素の側面は、光がその表面に接触する毎に１つの表面として記入されている。 In the table, the side surface of the element, light is entered as one surface each in contact with its surface.
図７に示す構成において、ＮＡは空気中で約０．９に達するか、超えることもできる。 In the configuration shown in FIG. 7, NA is reached or approximately 0.9 in air, can also be exceeded. 図７から、縮写レンズ群は、光エネルギを受け、光エネルギを対物光学系の瞳位置７１８へ透過する機能をもつ。 From Figure 7, Shukusha lens receives light energy, has a function of transmitting light energy to the pupil position 718 of the objective optical system. 収束レンズ群７０２は、光エネルギを受け、収束された光エネルギを透過し、中間像７０９を形成する機能をもつ。 Converging lens 702 receives light energy, transmitted through the convergent light energy has a function of forming an intermediate image 709. 反射屈折レンズ群又はマンギンミラー配置７０３は、中間エネルギを受け、制御された光エネルギを試料７１７に与える。 Catadioptric lens group or man Gin mirror arrangement 703 receives the intermediate energy, gives a controlled light energy to the specimen 717. 交互に、反射経路は試料から生じ、試料から、反射され、又は散乱された光は、反射屈折レンズ群又はマンギンミラー配置７０３に受けられ、反射光エネルギを形成し透過する。 Alternately, the reflected path occurs from the sample, from the sample, reflected, or scattered light is received in the catadioptric group or man Gin mirror arrangement 703, formed through the reflected light energy. 収束レンズ群７０２は、得られた光エネルギを受け、光エネルギを開口絞り７１８へ透過する。 Converging lens group 702 receives the resultant optical energy, for transmitting light energy to the aperture stop 718. アパーチャ又はマスクを開口絞り７１８に配置して、対物光学系のＮＡを、制限し、又は変更することができる。 An aperture or mask disposed in the aperture stop 718, can be the NA of the objective optical system, to limit or change. 加えて、中央オブスキュレーションを、開口絞り７１８に配置された表面の、反射屈折レンズ群７０３の中央オブスキュレーションに適合する位置に配置してもよい。 In addition, a central obscuration, surface disposed aperture stop 718 may be disposed in a compatible centered obscuration of the catadioptric lens group 703. これは、迷光が検知器又は検知システムに達することを防止するのに役立ち得る。 This may help to prevent the stray light from reaching the detector or sensing system.
図７の構成は、１ｎｍ帯域幅の２６６ｎｍ波長での光エネルギの存在下で作動し、約３．０ｍｍの視野寸法を示す。 Arrangement of Figure 7 operates in the presence of light energy at 266nm wavelength of 1nm bandwidth, shows a field size of approximately 3.0 mm. この配置の視野寸法は、システムが光学性能の最小劣化状態において結像することのできる、試料上の領域の寸法を意味する。 Field size of this arrangement, the system is capable of imaging at the minimum deterioration state of the optical performance refers to the size of the area on the specimen. 図７の構成は、視野に亘って、０．９を超える多色ストレール比を有する。 Arrangement of Figure 7, over a field of view, whose coloring Strehl ratios greater than 0.9. 追加的な結像光学系を使用して、残存収差を更に補正することができる。 Using additional imaging optics, it is possible to further correct the residual aberration. そのような補正により、帯域幅、視野寸法等の光学的諸元を増加することができる。 Such correction, bandwidth, optical specifications such as field size can be increased. 図７に示す実施態様での最大要素直径は、約１１６ｍｍである。 Maximum element diameter at the embodiment shown in FIG. 7 is about 116 mm. 図７の構成は、自己補正型であり、単一のガラス材料、石英ガラスを使用する。 Arrangement of Figure 7 is self-correcting, using a single glass material, a quartz glass.
対物光学系又は光学系構成物の所望の用途に応じて、性能特性を改善するため、若干の妥協をなすことができる。 Depending on the desired application of the objective optical system or an optical system composition, for improving the performance characteristics, it can be made some compromise. そのような妥協は、用途に応じて、帯域幅、視野寸法、ＮＡ及び／又は対物光学系寸法に悪影響を与えて、これら性能特性の一つを強化することを含むが、これに限定されない。 Such compromises, depending on the application, bandwidth, field size, adversely affect the NA and / or the objective optical system dimensions, including to enhance one of these performance characteristics, but is not limited thereto. 例えば、より低い又は高いＮＡのため最適化することが可能である。 For example, it is possible to optimize for lower or higher NA. ＮＡの減少は、製作公差及び対物光学系の外側直径を減少させる。 Reduction of NA reduces the outer diameter of the manufacturing tolerances and the objective optical system. ＮＡを下げた構成ほど、広い視野及び広い帯域幅を備え得る。 More configuration having a reduced NA, may comprise a wide field of view and wide bandwidth. ＮＡを下げた構成とし、同じ性能で光学系要素を少なくすることも可能である。 A structure having a reduced NA, it is also possible to reduce the optical system elements in the same performance. より高いＮＡとなるよう構成を再最適化すると、一般的に、視野寸法又は帯域幅が制限され、対物光学系要素の直径を若干増加させる必要があり得る。 Re-optimize the structure to be a higher NA, generally, it is field size or bandwidth limitations, it may be necessary to slightly increase the diameter of the objective optical system elements. したがって、本発明の構成の性能特性の組合せは特に顕著であり、既知の対物光学系構成では達成されていない。 Thus, the combination of performance characteristics of the structure of the present invention is particularly remarkable, not been achieved in known objective optical system configuration. 非球面表面を、縮写レンズ群７０１、収束レンズ群７０２及び反射屈折レンズ群７０３中の、他の要素上に配置することで、構成の要素の数を減少させ、構成の性能を改善し、又は製作公差を減少させることができる。 The aspheric surface, Shukusha lens group 701, in convergent lens group 702 and the catadioptric lens group 703, by arranging on the other elements, reducing the number of elements in configuration, to improve the performance of the structure, or it is possible to reduce the manufacturing tolerances. この構成を出発点として使用し、構成を、他の、波長、ＮＡ、視野寸法又は性能要件のために再最適化してもよい。 This configuration was used as a starting point, the structure, the other, a wavelength, NA, may be re-optimized for field size or performance requirements. この再最適化は、構成要素の僅かな、回転又は修正しか必要とせず、通常、当業者の能力の範囲内である一方、本発明の示唆の範囲内でもある。 This re-optimization, small components, only rotated or modified without the need, there usually While it is within the skill of the art, even within the teachings of the present invention.
図７の構成は、１ｎｍを超える帯域幅の構成に対して、比較的低い固有の多色波面収差を与える。 Arrangement of Figure 7, the configuration of a bandwidth greater than 1 nm, giving a relatively low intrinsic polychromatic wavefront aberration. 波面収差が低いと、製造上の自由度が増し、又は製造が容易となる一方、製造される対物光学系の性能を比較的高くすることができる。 When wavefront aberration is low, it increases the degree of freedom in manufacture or while the manufacturing is easy, can be relatively high performance of the objective optical system to be manufactured.
図８は、該詳細図は、マンギンミラー要素７１２に採用され、又はマンギンミラー要素７１２の一部である延長部７１６を強調した、図７のマンギンミラー要素７１２の詳細図を示す。 8, the detailed view is adopted in Man Gin mirror element 712, or an extension portion 716 which is a part of the man-Gin mirror elements 712 highlighted, shows a detailed view of a man Gin mirror element 712 in FIG. 図８には、表面７１５が、試料７１７に最も近い表面７１４及び試料から離れた表面７１３に加えて示される。 8, the surface 715 is shown in addition to the surface 713 away from the nearest surface 714 and the sample on the sample 717. 延長部の使用により、本明細書において説明した利益的特徴が与えられる。 The use of the extension, is given profitable features described herein.
本明細書に示した構成及び図示した詳細な態様は、限定を意図するものではなく、代替的な構成要素を含み得るものであり、その一方で、本発明の示唆及び利益を具体化するものでもある。 Configuration and detailed embodiment illustrated shown herein are not intended to be limiting, which may include alternative components, on the other hand, embody teachings and benefits of the present invention But there is. したがって、本発明を、その詳細な実施態様と関連して説明したが、本発明は更なる変更が可能であることを理解されたい。 Accordingly, the present invention has been described in connection with the detailed embodiments, it is to be understood that the present invention is capable of further changes. 本出願は、本発明の原理に概ね従う発明のいかなる、バリエーション、使用又は採用を包含することを意図されているとともに、本明細書による開示技術に、本発明が属する技術の分野における周知技術及び慣用技術を適用して得られるようなものを含む発明のいかなる、バリエーション、使用又は採用を包含することを意図されている。 This application is any of the generally according the invention with the principles of the present invention, variations, together are intended to encompass the use or adoption, the disclosed technique according to the present disclosure, well-known technology and in the field of art to which this invention pertains any of the invention, including those as obtained by applying the conventional techniques, variations are intended to encompass the use or adoption.
少なくとも１つの暗視野検査技術を使用して、試料を検査するよう構成された対物光学系であって、 Using at least one dark field inspection techniques, a configured objective optical system so as to inspect the sample,
前記試料の方向に向いた外側要素部分反射性表面を有し、かつ、前記試料から最も遠い位置に配置された外側要素と、 An outer element partially reflective surface facing the direction of the sample, and an outer element disposed farthest from the sample,
前記試料から離れる方向に向いた内側要素部分反射性表面を有し、かつ、前記試料に最も近い位置に配置された内側要素と、 An inner element partially reflective surface facing away from the sample, and an inner element which is located closest to the sample,
外側レンズ及び内側レンズの間に位置する中央要素と、を備え、 Includes a central element located between the outer lens and the inner lens, a
前記外側要素、前記内側要素及び前記中央要素のうち、少なくとも一つの要素は、非球面の表面を有し、 Said outer element, one of the inner element and the central element, at least one element has a surface of non-spherical,
前記内側要素は、前記試料の暗視野検査を容易にするよう、空間的に構成された It said inner element, so as to facilitate the dark field inspection of the sample, which is spatially configured
対物光学系。 The objective optical system.
前記対物光学系には、少なくとも０．２５ｎｍを超える帯域幅を有する光エネルギが入射される、適用例１に記載の対物光学系。 Wherein the objective optical system, optical energy having a bandwidth greater than at least 0.25nm is incident, the objective optical system described in Application Example 1.
暗視野検査の間に用いるよう構成した瞳アパーチャをさらに備える、適用例１に記載の対物光学系。 Further comprising a pupil aperture configured to use during the dark field inspection, the objective optical system described in Application Example 1.
暗視野検査が生成する高ダイナミック・レンジの信号を受信するよう構成した検知器をさらに備える、適用例１に記載の対物光学系。 Further comprising a configuration was detector to receive a high dynamic range of the signal dark field inspection generated, the objective optical system described in Application Example 1.
前記内側要素は、マンギンミラー要素を備え、前記非球面の表面は、該マンギンミラー要素の表面である、適用例１に記載の対物光学系。 It said inner element comprises a man-Gin mirror element, the aspheric surface is the surface of the man Gin mirror element, an objective optical system described in Application Example 1.
前記中央要素は、レンズを備え、前記非球面の表面は、該レンズの表面である、適用例１に記載の対物光学系。 The central element comprises a lens, the aspheric surface is the surface of the lens, the objective optical system described in Application Example 1.
前記非球面の表面は、前記外側要素部分反射性表面である、適用例１に記載の対物光学系。 Said aspheric surface, said an outer element partially reflective surfaces, the objective optical system described in Application Example 1.
前記対物光学系は、少なくとも１．０ｍｍを超える視野寸法を有する、適用例１に記載の対物光学系。 The objective optical system has a field size at least greater than 1.0 mm, the objective optical system described in Application Example 1.
前記対物光学系は、少なくとも０．２５ｎｍの補正後の帯域幅を有する、適用例１に記載の対物光学系。 The objective optical system has a bandwidth of corrected at least 0.25 nm, the objective optical system described in Application Example 1.
前記対物光学系は、視野に亘って、０．９を超える多色ストレール比を有する、適用例１に記載の対物光学系。 The objective optical system, over a field of view, whose coloring Strehl ratio more than 0.9, the objective optical system described in Application Example 1.
前記対物光学系は、単一のガラス材料からなる、適用例１に記載の対物光学系。 The objective optical system consists of a single glass material, an objective optical system described in Application Example 1.
前記対物光学系は、前記対物光学系の外部の、前記マンギンミラー要素に隣接するレーザビーム伝送システムを用いるよう構成されるとともに、レーザビームを前記試料に伝送する、適用例１に記載の対物光学系。 The objective optical system, said objective optical system of external, while being configured to use a laser beam delivery system adjacent the Man Gin mirror element, transmits the laser beam to the sample, according to Application Example 1 objective Optical system.
実質的に湾曲し、かつ、光エネルギを前記試料に向かって反射するよう配置された表面を有する反射屈折要素と、 Substantially curved, and the catadioptric elements having an arrangement surface to reflect towards the light energy to the sample,
前記マンギンミラー要素は、前記試料の暗視野検査を容易にするよう、空間的に構成された The Man Gin mirror elements, to facilitate dark field inspection of the sample, which is spatially configured
前記対物光学系には、少なくとも０．２５ｎｍを超える帯域幅を有する光エネルギが入射される、適用例１３に記載の対物光学系。 Wherein the objective optical system, optical energy having a bandwidth greater than at least 0.25nm is incident, the objective optical system according to Application Example 13.
前記マンギンミラー要素は、延長要素を有する、適用例１３に記載の対物光学系。 The Man Gin mirror element has an extension element, objective optical system according to Application Example 13.
前記延長要素は、前記マンギンミラー要素と別体的に形成され、かつ、前記マンギンミラー要素に取付けられる、適用例１５に記載の対物光学系。 The extension element, the Mann Gin mirror element is a separate formed, and attached to the man Gin mirror element, objective optical system according to Application Example 15.
前記延長要素は、前記マンギンミラー要素と一体的に形成される、適用例１５に記載の対物光学系。 The extension element, the Mann Gin mirror element and is integrally formed, the objective optical system according to Application Example 15.
前記対物光学系は、前記対物光学系の外部の、前記マンギンミラー要素に隣接するレーザビーム伝送システムを用いるよう構成されるとともに、レーザビームを前記試料に伝送する、適用例１３に記載の対物光学系。 The objective optical system, said objective optical system of external, while being configured to use a laser beam delivery system adjacent the Man Gin mirror element, transmits the laser beam to the sample, according to Application Example 13 objective Optical system.
前記マンギンミラー要素、前記反射屈折要素及び前記中間レンズのうち、少なくとも一つのものは、非球面の表面を有する Among the man Gin mirror element, wherein the catadioptric elements and the intermediate lens, at least one of those has a surface aspheric
試料検査装置。 Sample inspection apparatus.
前記対物光学系には、少なくとも０．２５ｎｍの帯域幅を有する光エネルギが入射される、適用例１９に記載の試料検査装置。 The objective in the optical system, light energy having a bandwidth of at least 0.25nm is incident, a sample inspection apparatus according to Application Example 19.
前記マンギンミラー要素は、延長要素を有する、適用例１９に記載の試料検査装置。 The Man Gin mirror element has an extension element, the sample inspection apparatus according to Application Example 19.
前記延長要素は、前記マンギンミラー要素と別体的に形成され、かつ、前記マンギンミラー要素に取付けられる、適用例２１に記載の試料検査装置。 The extension element, the man Gin mirrored elements and formed separate manner, and are attached to the Man Gin mirror elements, a sample inspection apparatus according to Application Example 21.
前記延長要素は、前記マンギンミラー要素と一体的に形成される、適用例２１に記載の試料検査装置。 The extension element, the Mann Gin mirror element and is integrally formed, a sample inspection apparatus according to Application Example 21.
前記光エネルギ源は、前記試料へレーザビームを伝送するよう構成された対物光学系の外部のレーザビーム伝送システムを有する、適用例１９に記載の試料検査装置。 The light energy source has an external laser beam transmission system of the objective optical system configured to transmit a laser beam to the sample, a sample inspection apparatus according to Application Example 19.
前記対物光学系は、暗視野検査の間に用いるよう構成した瞳アパーチャをさらに備える、適用例１９に記載の試料検査装置。 The objective optical system further comprises a pupil aperture configured to use during the dark field inspection, sample inspection apparatus according to Application Example 19.
暗視野検査が生成する高ダイナミック・レンジの信号を受信するよう構成した検知器をさらに備える、適用例１９に試料検査装置。 Further comprising a configuration was detector to receive a high dynamic range of the signal dark field inspection generates, specimen inspection apparatus to Application Example 19.
前記非球面の表面は、前記マンギンミラー要素の表面である、適用例１９に記載の試料検査装置。 It said aspheric surface is the surface of the man Gin mirror elements, a sample inspection apparatus according to Application Example 19.
［適用例２８］ Application Example 28]
前記非球面の表面は、前記中間レンズの表面である、適用例１９に記載の試料検査装置。 Said aspheric surface is the surface of the intermediate lens, specimen inspection apparatus according to Application Example 19.
［適用例２９］ Application Example 29]
前記非球面の表面は、前記反射屈折要素の一表面である、適用例１９に記載の試料検査装置。 Said aspheric surface, said an surface of the catadioptric element, the sample inspection apparatus according to Application Example 19.
［適用例３０］ Application Example 30]
前記対物光学系は、視野に亘って、０．９を超える多色ストレール比を有する、適用例１９に記載の試料検査装置。 The objective optical system, over a field of view, whose coloring Strehl ratio more than 0.9, the sample inspection apparatus according to Application Example 19.
［適用例３１］ Application Example 31]
前記対物光学系は、単一のガラス材料からなる、適用例１９に記載の試料検査装置。 The objective optical system consists of a single glass material, a sample inspection apparatus according to Application Example 19.
前記対物光学系には、少なくとも０．２５ｎｍを超える帯域幅を有する光エネルギが入射される、請求項１に記載の対物光学系。 Wherein the objective optical system, optical energy having a bandwidth greater than at least 0.25nm is incident, the objective optical system according to claim 1.
前記延長要素は、前記マンギンミラー要素と別体的に形成され、かつ、前記マンギンミラー要素に取付けられる、請求項１に記載の対物光学系。 The extension element, the Mann Gin mirror element is a separate formed, and attached to the man Gin mirror element, objective optical system according to claim 1.
前記延長要素は、前記マンギンミラー要素と一体的に形成される、請求項１に記載の対物光学系。 The extension element, the man is Gin mirror element integrally formed with the objective optical system according to claim 1.
前記対物光学系は、前記対物光学系の外部の、前記マンギンミラー要素に隣接するレーザビーム伝送システムを用いるよう構成されるとともに、レーザビームを前記試料に伝送する、請求項１に記載の対物光学系。 The objective optical system, said objective optical system of external, while being configured to use a laser beam delivery system adjacent the Man Gin mirror element, transmits the laser beam to the sample, the objective according to claim 1 Optical system.
前記対物光学系には、少なくとも０．２５ｎｍの帯域幅を有する光エネルギが入射される、請求項６に記載の試料検査装置。 The objective in the optical system, light energy having a bandwidth of at least 0.25nm is incident, a sample inspection apparatus according to claim 6.
前記延長要素は、前記マンギンミラー要素と別体的に形成され、かつ、前記マンギンミラー要素に取付けられる、請求項６に記載の試料検査装置。 The extension element, the man Gin mirrored elements and formed separate manner, and are attached to the Man Gin mirror elements, a sample inspection apparatus according to claim 6.
前記延長要素は、前記マンギンミラー要素と一体的に形成される、請求項６に記載の試料検査装置。 The extension element, the man is Gin mirror element formed integrally with, a sample inspection apparatus according to claim 6.
前記光エネルギ源は、前記試料へレーザビームを伝送するよう構成された対物光学系の外部のレーザビーム伝送システムを有する、請求項６に記載の試料検査装置。 The light energy source has an external laser beam transmission system of the objective optical system configured to transmit a laser beam to the sample, the sample inspection apparatus according to claim 6.
前記非球面の表面は、前記マンギンミラー要素の表面である、請求項６に記載の試料検査装置。 It said aspheric surface is the surface of the man Gin mirror elements, a sample inspection apparatus according to claim 6.
前記非球面の表面は、前記中間レンズの表面である、請求項６に記載の試料検査装置。 It said aspheric surface is the surface of the intermediate lens, the sample inspection apparatus according to claim 6.
前記非球面の表面は、前記反射屈折要素の一表面である、請求項６に記載の試料検査装置。 Said aspheric surface, said an surface of the catadioptric element, the sample inspection apparatus according to claim 6.
前記対物光学系は、単一のガラス材料からなる、請求項６に記載の試料検査装置。 The objective optical system consists of a single glass material, a sample inspection apparatus according to claim 6.
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