JPH11352317A - Diffraction optical element and optical system provided therewith - Google Patents
Diffraction optical element and optical system provided therewithInfo
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- JPH11352317A JPH11352317A JP17970598A JP17970598A JPH11352317A JP H11352317 A JPH11352317 A JP H11352317A JP 17970598 A JP17970598 A JP 17970598A JP 17970598 A JP17970598 A JP 17970598A JP H11352317 A JPH11352317 A JP H11352317A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は回折光学素子及びそ
れを有した光学系に関し、例えば回折光学素子としてバ
イナリ型の回折光学素子を用い、該バイナリ型の回折光
学素子（以下「回折光学素子」ともいう。）を光学系中
に配置したときの自重変形や鏡筒おさえ変形等による光
学性能の低下を回折格子のピッチを変えて、又は／及び
非球面を用いて補正することによって光学性能を良好に
維持するようにした各種の光学系に好適なものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a diffractive optical element and an optical system having the same. For example, a binary diffractive optical element is used as the diffractive optical element. The optical performance is corrected by changing the pitch of the diffraction grating or / and using an aspheric surface to compensate for the deterioration of the optical performance due to its own weight deformation or deformation of the lens barrel when it is disposed in the optical system. It is suitable for various optical systems that are maintained well.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、光の回折現象を利用した回折光学
素子を用いた光学系が種々と提案されている。回折光学
素子としては、例えばフレネルゾーンプレート、回折格
子、ホログラム等が知られている。2. Description of the Related Art In recent years, various optical systems using a diffractive optical element utilizing a light diffraction phenomenon have been proposed. As a diffractive optical element, for example, a Fresnel zone plate, a diffraction grating, a hologram and the like are known.
【０００３】回折光学素子は、入射波面を定められた波
面に変換する光学素子として用いられている。この回折
光学素子は屈折型レンズにはない特長を持っている。例
えば、屈折型レンズと逆の分散値を有すること、実質的
には厚みを持たないので光学系がコンパクトになること
等の特長を持っている。[0003] A diffractive optical element is used as an optical element for converting an incident wavefront into a predetermined wavefront. This diffractive optical element has features not found in refraction lenses. For example, it has features such as having a dispersion value opposite to that of a refraction lens, and having a compact optical system because it has substantially no thickness.
【０００４】一般に回折光学素子の形状としてバイナリ
型の形状にするとその作製に半導体素子の製造技術が適
用可能となり、微細なピッチも比較的容易に実現するこ
とができる。この為、ブレーズド形状を階段形状で近似
したバイナリ型の回折光学素子に関する研究が最近盛ん
に進められている。In general, when a diffractive optical element is formed into a binary shape, a semiconductor element manufacturing technique can be applied to its manufacture, and a fine pitch can be realized relatively easily. For this reason, research on a binary diffractive optical element in which a blazed shape is approximated by a step shape has been actively pursued recently.
【０００５】図１２はバイナリ型の回折光学素子の説明
図である。同図のバイナリ型の回折光学素子は図１２
（Ａ）に示す平凸型屈折型レンズ１２１の形状に対し、
波長の整数倍の光路差を与える部分を取り除き、図１２
（Ｂ）に示すような断面形状を有する回折光学素子（フ
レネルレンズ）１２２を、更に波長の数分の一の厚さで
形状を量子化して図１２（Ｃ）のように階段状の形状構
造で近似することによって回折光学素子１２４を作製し
ている。FIG. 12 is an explanatory view of a binary diffractive optical element. The binary diffractive optical element shown in FIG.
With respect to the shape of the plano-convex refractive lens 121 shown in FIG.
The part that gives an optical path difference that is an integral multiple of the wavelength is removed, and FIG.
A diffractive optical element (Fresnel lens) 122 having a cross-sectional shape as shown in FIG. 12B is further quantized into a shape having a thickness of a fraction of the wavelength to form a step-shaped structure as shown in FIG. Thus, the diffractive optical element 124 is manufactured.
【０００６】ここで、図中１２３が透明な基板であり、
その表面に微細な形状を有する回折光学素子１２４が形
成されている。Here, reference numeral 123 in the figure denotes a transparent substrate,
A diffractive optical element 124 having a fine shape is formed on the surface.
【０００７】図１３は従来の４段構造のバイナリ型の回
折光学素子の製造方法の説明図である。図中、１３０は
透明なガラス基板（屈折率：ｎ）、１３１はレジスト、
１３２は第１の露光に用いるためのマスク、１３３は露
光光を表す。尚ここでは、レジスト１３１としてはポジ
型を仮定している。FIG. 13 is an explanatory view of a conventional method of manufacturing a binary diffractive optical element having a four-stage structure. In the figure, 130 is a transparent glass substrate (refractive index: n), 131 is a resist,
132 denotes a mask used for the first exposure, and 133 denotes exposure light. Here, it is assumed that the resist 131 is a positive type.
【０００８】まず、プロセスＡにおいてマスク１３２の
パターンが露光光１３３によってレジスト１３１上に転
写される。プロセスＢにおいてはレジスト１３１の現像
が行なわれ、プロセスＣにおいてはガラス基板１３０へ
のエッチングが行われる。そしてプロセスＤにおいて、
基板１３０上の不要なレジストを除去することによっ
て、２段構造のバイナリ型回折光学素子が完成する。First, in process A, the pattern of the mask 132 is transferred onto the resist 131 by the exposure light 133. In the process B, the resist 131 is developed, and in the process C, the etching of the glass substrate 130 is performed. And in process D,
By removing the unnecessary resist on the substrate 130, a binary diffractive optical element having a two-stage structure is completed.
【０００９】ここでエッチングの深さｄ１はバイナリ型
の回折光学素子を使用する際の波長をλとして、 ｄ１＝λ／｛２（ｎ−１）｝ により決定される。Here, the etching depth d1 is determined by d1 = λ / {2 (n-1)}, where λ is the wavelength when a binary diffractive optical element is used.
【００１０】次に２段構造のバイナリ型の回折光学素子
が形成されたガラス基板１３０に対して改めてレジスト
１３４を塗布し、プロセスＥにおいてマスク１３５を用
いた第２の露光を行う。マスク１３５上のパターンはマ
スク１３２のパターンの半分のピッチを有しており、そ
の遮光部の端を２段バイナリ構造の端に正確に位置合わ
せをして露光を行うことにより、プロセスＦにおける現
像処理の後は図示するようなレジストパターンが形成さ
れる。Next, a resist 134 is again applied to the glass substrate 130 on which the binary diffractive optical element having the two-stage structure is formed, and a second exposure using the mask 135 is performed in the process E. The pattern on the mask 135 has a half pitch of the pattern of the mask 132, and the exposure in the process F is performed by accurately aligning the end of the light shielding portion with the end of the two-stage binary structure and performing exposure. After the processing, a resist pattern as shown is formed.
【００１１】次にプロセスＧにおいて２回目のエッチン
グを行ない、プロセスＨにおいて不要レジストの除去を
行うことにより、４段バイナリ型の回折光学素子が完成
する。ここで２回目のエッチングにおけるエッチング深
さｄ２は ｄ２＝｛λ／４（ｎ−１）｝ により決定される。Next, a second etching is performed in process G, and unnecessary resist is removed in process H, thereby completing a four-stage binary diffractive optical element. Here, the etching depth d2 in the second etching is determined by d2 = {λ / 4 (n−1)}.
【００１２】ここでの説明は４段構造に対して行った
が、上記のプロセスを繰り返すことで、８段，１６段構
造のバイナリ型の回折光学素子が作製可能なことは周知
のとおりである。Although the description here has been made for a four-stage structure, it is well known that a binary diffractive optical element having an eight-stage or sixteen-stage structure can be manufactured by repeating the above process. .
【００１３】前述した方法では、作製することの可能な
階段の段数が２n （ｎ：自然数）に限られてしまうが、
使用するマスクの数とパターン線幅を自由に選択するこ
とによって、任意の段数から成るバイナリ型の回折光学
素子を作製することが可能になる。In the above-described method, the number of steps that can be manufactured is limited to 2 n (n: natural number).
By freely selecting the number of masks to be used and the pattern line width, a binary diffractive optical element having an arbitrary number of steps can be manufactured.
【００１４】尚、形状を階段状に近似することによって
回折効率はある程度低下するが、８段の近似で約９５
％、１６段近似で約９９％の回折効率が得られ、実用上
は問題なく使用できる。Although the diffraction efficiency is reduced to some extent by approximating the shape in a stepwise manner, it is approximately 95% in approximation of eight steps.
%, A diffraction efficiency of about 99% is obtained by approximation of 16 steps, and it can be used without any problem in practical use.
【００１５】[0015]
【発明が解決しようとする課題】回折光学素子を光学系
の一部に用いると前述した各種の利点が得られる。しか
しながら、このようなバイナリ型の回折光学素子の基板
形状は製作の容易さから平行平面板を用いる場合が多
く、概してその基板の厚みは薄い、また光学系中で用い
られる場合、瞳近傍に配置されることが多く、ＮＡ（開
口数）の増大等の要請により回折光学素子の有効径が非
常に大きくなる場合がある。このように回折光学素子の
有効径が大きく基板の厚さが薄い場合には、自重変形や
鏡筒おさえ等により結像性能の劣化が起こることが懸念
される。When the diffractive optical element is used as a part of the optical system, the above-mentioned various advantages can be obtained. However, the substrate shape of such a binary diffractive optical element often uses a parallel plane plate for ease of manufacture, and the thickness of the substrate is generally thin. When used in an optical system, the substrate is arranged near the pupil. In many cases, the effective diameter of the diffractive optical element becomes very large due to a request for an increase in NA (numerical aperture) or the like. In the case where the effective diameter of the diffractive optical element is large and the thickness of the substrate is small, there is a concern that the imaging performance may be deteriorated due to its own weight deformation, lens barrel holding, or the like.
【００１６】又、基板の厚みによらず、その厚さむら等
の種々の要因によって回折光学素子がその理想的形状か
らくずれて光学性能が低下してくる場合がある。Further, regardless of the thickness of the substrate, the diffractive optical element may be deviated from its ideal shape due to various factors such as uneven thickness, and the optical performance may be degraded.
【００１７】本発明は、回折光学素子を光学系の一部に
用いたときに、該回折光学素子の変形による結像性能の
劣化を補正し、光学性能を良好に維持することができる
ようにした回折光学素子及びそれを有した光学系の提供
を目的とする。According to the present invention, when a diffractive optical element is used as a part of an optical system, the deterioration of the imaging performance due to the deformation of the diffractive optical element can be corrected, and the optical performance can be maintained well. And an optical system having the same.
【００１８】[0018]
【課題を解決するための手段】本発明の回折光学素子
は、 (1-1) 入射波面を所定の波面に変換する周期的構造を有
する回折格子を基板上に設けた回折光学素子であって、
該回折格子のピッチは該回折光学素子の理想的形状から
の変形後の光学特性の変化を補正するように設定してい
ることを特徴としている。According to the present invention, there is provided a diffractive optical element comprising: (1-1) a diffraction grating having a periodic structure for converting an incident wavefront into a predetermined wavefront provided on a substrate. ,
The diffraction grating is characterized in that the pitch of the diffraction grating is set so as to correct a change in optical characteristics of the diffractive optical element after being deformed from an ideal shape.
【００１９】(1-2) 入射波面を所定の波面に変換する周
期的構造を有する回折格子を基板上に設けた回折光学素
子であって、該回折格子のピッチは該回折光学素子の理
想的形状からの変形後の光学特性の変化を、その透過波
面の計測値から求め、該計測値に基づいて設定している
ことを特徴としている。(1-2) A diffractive optical element provided with a diffraction grating having a periodic structure for converting an incident wavefront to a predetermined wavefront on a substrate, wherein the pitch of the diffraction grating is an ideal value of the diffraction optical element. It is characterized in that a change in optical characteristics after deformation from the shape is obtained from a measured value of the transmitted wavefront, and is set based on the measured value.
【００２０】特に構成(1-1) 又は(1-2) において (1-2-1) 前記回折光学素子の理想的形状からの変形は該
回折光学素子の自重変形又は／及び鏡筒おさえであるこ
と。In particular, in the constitution (1-1) or (1-2), (1-2-1) the deformation of the diffractive optical element from an ideal shape is caused by the weight of the diffractive optical element or / and the lens barrel. There is.
【００２１】(1-2-2) 前記回折光学素子の理想的形状か
らの変形は前記基板の厚さむらであること。(1-2-2) The deformation of the diffractive optical element from an ideal shape is unevenness in the thickness of the substrate.
【００２２】(1-2-3) 前記基板は平行平面板より成って
いること。(1-2-3) The substrate is formed of a plane parallel plate.
【００２３】(1-2-4) 前記基板と前記回折格子とを別部
材より構成し、双方を接合していること。等を特徴とし
ている。(1-2-4) The substrate and the diffraction grating are formed of different members, and both are joined. And so on.
【００２４】(1-3) 入射波面を所定の波面に変換する周
期的構造を有する回折格子を基板上に設けた回折光学素
子であって、該回折光学素子の理想的形状からの変形後
の光学特性の変化を補正する為の補正用光学素子を該基
板に有していることを特徴としている。(1-3) A diffractive optical element provided on a substrate with a diffraction grating having a periodic structure for converting an incident wavefront to a predetermined wavefront, wherein the diffractive optical element has been deformed from an ideal shape. It is characterized in that a correction optical element for correcting a change in optical characteristics is provided on the substrate.
【００２５】特に、 (1-3-1) 前記基板に前記回折格子を形成する前に該基板
に前記補正用光学素子を形成していること。In particular, (1-3-1) the correction optical element is formed on the substrate before the diffraction grating is formed on the substrate.
【００２６】(1-3-2) 前記回折光学素子の理想的形状か
らの変形後の光学特性の変化を、その透過波面の計測値
から求め、該計測値に基づいて前記補正用光学素子を前
記基板面に加工又は該基板面に設けていること。(1-3-2) A change in optical characteristics of the diffractive optical element after deformation from an ideal shape is obtained from a measured value of the transmitted wavefront, and the correction optical element is determined based on the measured value. Processed on the substrate surface or provided on the substrate surface.
【００２７】(1-3-3) 前記補正用光学素子は非球面であ
ること。(1-3-3) The correcting optical element is aspheric.
【００２８】(1-3-4) 前記回折光学素子の理想的形状か
らの変形は、前記基板の厚みむらであること。(1-3-4) The deformation of the diffractive optical element from an ideal shape is unevenness in the thickness of the substrate.
【００２９】(1-3-5) 前記回折光学素子の理想的形状か
らの変形は自重変形又は／及び鏡筒おさえの変形である
こと。等を特徴としている。(1-3-5) The deformation of the diffractive optical element from an ideal shape is a deformation of its own weight or / and a deformation of a lens barrel. And so on.
【００３０】(1-4) 入射波面を所定の波面に変換する周
期的構造を有する回折格子を基板上に設けた回折光学素
子であって、該回折光学素子は、その理想的形状からの
変形後の光学特性の変化を補正する為に該回折格子のピ
ッチを設定すると共に、該基板面に補正用光学素子を有
していることを特徴としている。(1-4) A diffractive optical element provided on a substrate with a diffraction grating having a periodic structure for converting an incident wavefront to a predetermined wavefront, wherein the diffractive optical element is deformed from its ideal shape. It is characterized in that the pitch of the diffraction grating is set in order to correct a later change in optical characteristics, and a correction optical element is provided on the substrate surface.
【００３１】特に、 (1-4-1) 前記補正用光学素子は非球面であること。In particular, (1-4-1) the correcting optical element is aspheric.
【００３２】(1-4-2) 前記回折光学素子の理想的形状か
らの変形は自重変形又は／及び鏡筒おさえの変形である
こと。等を特徴としている。(1-4-2) The deformation of the diffractive optical element from an ideal shape is a deformation of its own weight or / and a deformation of the lens barrel. And so on.
【００３３】本発明の回折光学素子を有した光学系は、 (2-1) 構成(1-1) 〜(1-4) のいずれか１項の回折光学素
子を光路中に設けていることを特徴としている。An optical system having a diffractive optical element according to the present invention comprises: (2-1) the diffractive optical element according to any one of the constitutions (1-1) to (1-4) provided in an optical path. It is characterized by.
【００３４】本発明の投影露光装置は、 (3-1) 構成(2-1)の、回折光学素子を有した光学系を用
いてレチクル上の回路パターンをウエハ上に投影してい
ることを特徴としている。According to the projection exposure apparatus of the present invention, (3-1) the circuit pattern on the reticle is projected onto the wafer by using the optical system having the diffractive optical element of the constitution (2-1). Features.
【００３５】本発明のデバイスの製造方法は、 (4-1) 構成(3-1)の、投影露光装置を用いて、レチクル
面上のパターンを投影光学系によりウエハ面上に投影露
光した後、該ウエハを現像処理工程を介してデバイスを
製造している特徴としている。The method for manufacturing a device according to the present invention comprises the steps of: (4-1) projecting a pattern on a reticle surface onto a wafer surface by a projection optical system using the projection exposure apparatus of the configuration (3-1). The device is characterized in that the wafer is manufactured through a developing process.
【００３６】[0036]
【発明の実施の形態】図１は本発明の実施形態１の要部
断面図である。図中、１０１は回折光学素子であり、透
明基板１０３に又はその面上に形成している。１０２と
１０４は回折光学素子１０１の両面であり、面１０２側
に回折格子１０８を形成している。図１（Ａ）は自重変
形のない状態の回折光学素子１０１を示し、図１（Ｂ）
は自重変形が起きている状態の回折光学素子１０６を示
し、図１（Ｃ）は図１（Ｂ）での自重変形による光学性
能の変化を補正するように回折格子のピッチや形状等を
再設定した状態の回折光学素子１０７を示している。１
０５は回折光学素子の光軸である。FIG. 1 is a sectional view of a main part of a first embodiment of the present invention. In the drawing, reference numeral 101 denotes a diffractive optical element, which is formed on a transparent substrate 103 or on its surface. Reference numerals 102 and 104 denote both surfaces of the diffractive optical element 101, and a diffraction grating 108 is formed on the surface 102 side. FIG. 1A shows the diffractive optical element 101 in a state where it does not have its own weight deformation, and FIG.
1C shows the diffractive optical element 106 in a state where its own weight deformation has occurred, and FIG. 1C shows a case where the pitch and shape of the diffraction grating are changed so as to correct the change in the optical performance due to the own weight deformation in FIG. 1B. The diffractive optical element 107 in a set state is shown. 1
05 is the optical axis of the diffractive optical element.
【００３７】本実施形態の特徴は、正のパワー（屈折
力）を有する回折光学素子１０１（以下「回折基板」と
もいう。）が自重変形や鏡筒おさえ変形等の変形を起こ
し、理想的な形状からずれた場合に発生する諸収差を、
回折格子の格子ピッチを再設定することで補正し、良好
なる光学性能を維持することにある。The feature of this embodiment is that the diffractive optical element 101 having a positive power (refractive power) (hereinafter also referred to as a “diffraction substrate”) undergoes deformation such as its own weight deformation and lens barrel deformation, and is ideal. Various aberrations that occur when the shape deviates from
Correction is performed by resetting the grating pitch of the diffraction grating to maintain good optical performance.
【００３８】次に本実施形態の回折光学素子を有した光
学系の特徴について説明する。まず、簡単なモデルを用
いて基板の自重変形量を求める。薄い円板に対して面に
垂直な方向に一様な荷重がかかった場合の変形は、理論
的に得られる公式を用いて計算することができる。ここ
では、周辺部単純支持（滑り拘束なし）の簡単な場合に
ついて変形量を求めることとする。Next, the features of the optical system having the diffractive optical element of this embodiment will be described. First, the amount of deformation of the substrate under its own weight is determined using a simple model. Deformation when a uniform load is applied to a thin disk in a direction perpendicular to the plane can be calculated using a theoretically obtained formula. Here, the amount of deformation is determined for a simple case of simple peripheral support (no sliding constraint).
【００３９】図２（Ａ）は基板として変形がない場合の
薄い円板２０１（平行平面板）を示している。ここで、
ａは光軸１０５からの距離、即ち円板２０１の半径（ｍ
ｍ）であり、ｔはその厚さ（ｍｍ）である。また図２
（Ｂ）は変形後の薄い円板２０４の様子を示しており、
ｗは厚さｔ方向の変形量（ｍｍ）を示している。FIG. 2A shows a thin circular plate 201 (parallel flat plate) when there is no deformation as a substrate. here,
a is the distance from the optical axis 105, that is, the radius (m
m) and t is its thickness (mm). FIG. 2
(B) shows a state of the thin disk 204 after the deformation.
w indicates the amount of deformation (mm) in the thickness t direction.
【００４０】以上の図より光軸１０５から距離ｈにおけ
る変形量ｗは以下の式により求められることが知られて
いる。It is known from the above figures that the deformation amount w at a distance h from the optical axis 105 can be obtained by the following equation.
【００４１】[0041]
【数１】 但し、Ｅ：ヤング率［Ｎ／ｍｍ2 ］，ν：ポアソン比
［無次元量］， ｐ：単位面積当たりの荷重［Ｎ／ｍｍ2 ］，ａ：円板の
半径［ｍｍ］， ｔ：厚さ［ｍｍ］，ｈ：半径座標［ｍｍ］ ここで自重変形に議論を限定すれば、単位面積当たりの
荷重ｐはρ［ｋｇ／ｍｍ3 ］を密度として ｐ＝９．８１ρｔ［Ｎ／ｍｍ2 ］‥‥‥式（２） で与えられる。(Equation 1) Here, E: Young's modulus [N / mm 2 ], ν: Poisson's ratio [Dimensionless amount], p: Load per unit area [N / mm 2 ], a: Radius of disk [mm], t: Thickness Here, if the discussion is limited to the own weight deformation, the load p per unit area is given by p = 9.81 ρt [N / mm 2, where ρ [kg / mm 3 ] is the density. ] ‥‥‥ given by equation (2).
【００４２】次に、式（１）に例えば溶融石英の物性値 Ｅ＝７．３１×１０4 ［Ｎ／ｍｍ2 ］ ν＝０．１７０ ρ＝２．２２×１０-6［ｋｇ／ｍｍ3 ］ ‥‥‥式（３） を代入すると、変形量Ｗは式（１）より、半径ｈの４次
関数として次のように表される。Next, in equation (1), for example, the physical property value of fused quartz E = 7.31 × 10 4 [N / mm 2 ] ν = 0.170 ρ = 2.22 × 10 -6 [kg / mm 3] } When the equation (3) is substituted, the deformation amount W is expressed as a fourth-order function of the radius h from the equation (1) as follows.
【００４３】 Ｗ＝α１＋α２・ｈ2 ＋α３・ｈ4 ［ｍｍ］‥‥‥式（４） ここで、円板４０１の半径ａをａ＝７５［ｍｍ］、厚さ
ｔをｔ＝１［ｍｍ］として式（４）の係数を求めると、
以下のようになる。W = α1 + α2 · h 2 + α3 · h 4 [mm] ‥‥‥ Expression (4) Here, the radius a of the disk 401 is a = 75 [mm], and the thickness t is t = 1 [mm]. When the coefficient of Expression (4) is obtained as
It looks like this:
【００４４】 α１＝７．５８ｅ−３，α２＝−１．６５ｅ−６，α３＝５．４２ｅ−１１ ‥‥‥式（５ ） 尚、本実施形態では、自重変形によって基板２０１の形
状が変化する影響のみを考慮することとし、回折光学素
子としての位相分布関数の変化については無視してい
る。その理由は、重力と直交する方向の自重変形量は通
常、重力方向の変化量に比較して無視できるレベルとな
るからである。例えば、図３（Ｂ）に示すように、自重
変形後の回折光学素子３０２は、図３（Ａ）の自重変形
前の回折光学素子３０１の位相分布関数のピッチと略同
一のピッチを有する（例えばピッチｐ）ものとなってい
る。即ち、変形の前後で輪帯境界の半径方向ｒの位置が
不変であることに対応している。Α1 = 7.58e−3, α2 = −1.65e−6, α3 = 5.42e−11 (Equation (5)) In this embodiment, the shape of the substrate 201 changes due to its own weight deformation. Only the influence of the phase distribution function as the diffractive optical element is ignored. The reason is that the amount of self-weight deformation in the direction perpendicular to gravity is usually at a level that can be ignored compared to the amount of change in the direction of gravity. For example, as shown in FIG. 3B, the pitch of the diffractive optical element 302 after its own weight deformation has substantially the same pitch as the pitch of the phase distribution function of the diffractive optical element 301 before its own weight deformation in FIG. For example, the pitch is p). That is, this corresponds to the fact that the position of the boundary of the annular zone in the radial direction r does not change before and after the deformation.
【００４５】本実施形態では、回折光学素子１０１以外
の自重変形は考えないため、光学系中における回折光学
素子の変形の影響は、基板１０３の面形状の変化及び基
板１０３前後の面間隔の変化として現われてくる。ここ
で、図３に示すように回折光学素子３０１の両面をｓ，
ｓ＋１にて表わし、回折光学素子３０１はｓ面（本実施
形態ではｓ＝１）に形成されているとする。In the present embodiment, since the self-weight deformation other than the diffractive optical element 101 is not considered, the influence of the deformation of the diffractive optical element in the optical system is caused by the change in the surface shape of the substrate 103 and the change in the surface interval before and after the substrate 103. Appears as. Here, as shown in FIG. 3, both surfaces of the diffractive optical element 301 are s,
It is assumed that the diffractive optical element 301 is formed on the s plane (s = 1 in the present embodiment).
【００４６】基板３０４の第１面と第２面の基板形状を
以下の非球面の一般式にて表わす。The substrate shapes of the first surface and the second surface of the substrate 304 are represented by the following aspherical general formula.
【００４７】[0047]
【数２】 但し、ｃは面の曲率、ｘは光軸方向（厚さ方向ｔ）の座
標、ｋ，Ａ，Ｂ‥‥は各々非球面係数である。(Equation 2) Here, c is the curvature of the surface, x is the coordinates in the optical axis direction (thickness direction t), and k, A, and B are aspherical coefficients, respectively.
【００４８】ここでｋ（円錐定数）＝−１とすると、自
重変形後の面形状ｘは以下のように表せる。Here, if k (cone constant) =-1, the surface shape x after its own weight deformation can be expressed as follows.
【００４９】[0049]
【数３】 式（４）と比較すると、(Equation 3) Compared to equation (4),
【００５０】[0050]
【数４】 となる。(Equation 4) Becomes
【００５１】このようにして自重変形による回折光学素
子の面変形量Ｗを求めている。本実施形態ではこの面変
形に伴う結像性能（光学性能）変化を、回折光学素子の
ピッチを変更することによって補正している。Thus, the surface deformation W of the diffractive optical element due to its own weight deformation is obtained. In the present embodiment, the change in imaging performance (optical performance) due to the surface deformation is corrected by changing the pitch of the diffractive optical element.
【００５２】次に本実施形態の具体的な数値実施例を示
す。尚、図４は本実施形態における光学系の概略図を示
している。同図において４０１は回折光学素子、４０２
は回折光学素子形成面、４０３は光軸である。また４０
４は軸上光束を示している。Next, specific numerical examples of this embodiment will be shown. FIG. 4 is a schematic diagram of an optical system according to the present embodiment. In the figure, 401 is a diffractive optical element, 402
Denotes a diffractive optical element forming surface, and 403 denotes an optical axis. Also 40
Reference numeral 4 denotes an on-axis light beam.
【００５３】まず、回折光学素子４０１に自重変形がな
い状態での、光学系の諸データを（数値例１）に示す。
その結像性能を図５（Ａ）に示す。同図は球面収差を表
わしている。この場合、回折光学素子４０１の基板は平
行平面板であり、自重のための変形は考慮されていな
い。尚、数値例中の位相分布関数の係数は、以下の式に
て定義している。First, various data of the optical system when the diffractive optical element 401 does not have its own weight deformation is shown in (Numerical Example 1).
The imaging performance is shown in FIG. This figure shows the spherical aberration. In this case, the substrate of the diffractive optical element 401 is a plane-parallel plate, and the deformation due to its own weight is not considered. Note that the coefficients of the phase distribution function in the numerical examples are defined by the following equations.
【００５４】ｆ（ｈ）＝ａ１・ｈ2 ＋ａ２・ｈ4 ＋ａ３
・ｈ6 ＋ａ４・ｈ8 ＋‥‥ ｇ（ｈ）＝２π／λ・ｆ（ｈ） ここで、ｆ（ｈ）は光路長関数、ｇ（ｈ）は位相分布関
数、 ａ１，ａ２，ａ３，ａ４，‥‥：位相多項式の係数 λ：波長 （数値例１） 物体距離＝無限遠，λ＝２４８ｎｍ ｉ ｒi ｄi １ ０ 1.0 ｎ＝石英 ２ ０ 149.337 回折光学素子の位相分布関数の係数（λ＝248.2nm,設計次数−１次） ｉ ａ１ ａ２ ａ３ ａ４ １ -0.00333 0.36904e-7 -0.78851e-12 0.15370e-16 次に、回折光学素子４０１に自重変形があり、その影響
による結像性能の劣化が回折光学素子形成面４０２に設
けた回折格子により補正されていない状態を考える。こ
の場合の光学系の諸データを（数値例２）に、また結像
性能を図５（Ｂ）に示す。F (h) = a1 · h 2 + a2 · h 4 + a3
· H 6 + a 4 · h 8 + ‥‥ g (h) = 2π / λ · f (h) where f (h) is an optical path length function, g (h) is a phase distribution function, and a1, a2, a3 a4, ‥‥: coefficients of the phase polynomial lambda: wavelength (numerical example 1) coefficients of the object distance = infinity, the phase distribution function of λ = 248nm i r i d i 1 0 1.0 n = quartz 2 0 149.337 diffractive optical element ( λ = 248.2 nm, design order minus first order) i a1 a2 a3 a4 1 -0.00333 0.36904e-7 -0.78851e-12 0.15370e-16 Next, the diffractive optical element 401 has its own weight deformation, and the image is formed due to the influence of the deformation. It is assumed that the performance degradation is not corrected by the diffraction grating provided on the diffractive optical element forming surface 402. Various data of the optical system in this case are shown in (Numerical Example 2), and the imaging performance is shown in FIG.
【００５５】即ち、式（４），（８）等に従って、回折
光学素子４０１が変形及び変化している。このとき図５
（Ｂ）を見て分かるように、回折光学素子の自重変形に
よって球面収差が悪化している。That is, the diffractive optical element 401 is deformed and changed according to the equations (4) and (8). At this time, FIG.
As can be seen from (B), the spherical aberration is worsened by the own weight deformation of the diffractive optical element.
【００５６】（数値例２） 物体距離＝無限遠 ｉ ｒi ｄi １ -302396.4251 1.0 ｎ＝石英 ２ -302396.4251 149.337 回折光学素子の位相分布関数の係数（λ＝248.2nm,設計次数−１次） ｉ ａ１ ａ２ ａ３ ａ４ １ -0.00333 0.36904e-7 -0.78851e-12 0.15370e-16 非球面係数 ｉ Ｋ Ａ １ -1.0 0.54246e-10 ２ -1.0 0.54246e-10 更に、回折光学素子４０１の自重変形状態に対して、回
折光学素子４０１の回折格子のピッチを変更して、結像
性能を補正したときの光学系の諸データを（数値例３）
に、また球面収差図を図５（Ｃ）に示す。同図から明ら
かなように回折光学素子４０１の自重変形の影響を十分
に補正できていることが分かる。尚、図５（Ｂ）と図５
（Ｃ）の各々の場合における、回折光学素子の有効径に
対する回折格子のピッチの概略図を図６に示す。図６に
おいて、横軸に示す有効径は、最大有効径付近の有効径
ａ〜ｂの部分を特に抜き出して示している。図６におい
て直線Ｂ，Ｃは各々数値例２，３（図５（Ｂ），
（Ｃ））に相当している。この場合、直線（Ｃ）の方が
ｐｉｔｃｈが大きくなっていることがわかる。[0056] (Numerical Example 2) object distance = coefficient of the phase distribution function of infinity i r i d i 1 -302396.4251 1.0 n = quartz 2 -302396.4251 149.337 diffractive optical element (λ = 248.2nm, designed order -1 order) i a1 a2 a3 a4 1 -0.00333 0.36904e-7 -0.78851e-12 0.15370e-16 Aspheric coefficient i K A 1 -1.0 0.54246e-10 2 -1.0 0.54246e-10 Furthermore, the self-weight deformation of the diffractive optical element 401 Various data of the optical system when the imaging performance is corrected by changing the pitch of the diffraction grating of the diffractive optical element 401 with respect to the state (Numerical example 3)
FIG. 5C shows a spherical aberration diagram. As can be seen from the figure, the effect of the weight deformation of the diffractive optical element 401 can be sufficiently corrected. Note that FIG. 5B and FIG.
FIG. 6 is a schematic diagram showing the pitch of the diffraction grating with respect to the effective diameter of the diffractive optical element in each case of (C). In FIG. 6, the effective diameter shown on the horizontal axis particularly shows the effective diameters a and b near the maximum effective diameter. In FIG. 6, straight lines B and C are numerical examples 2 and 3 (FIG. 5B,
(C)). In this case, it can be seen that the pitch is larger for the straight line (C).
【００５７】（数値例３） 物体距離＝無限遠 ｉ ｒi ｄi １ -302396.4251 1.0 ｎ＝石英 ２ -302396.4251 149.337 回折光学素子の位相分布関数の係数 ｉ ａ１ ａ２ ａ３ ａ４ １ -0.00333 0.36941e-7 -0.79077e-12 0.15420e-16 非球面係数 ｉ Ｋ Ａ Ｂ Ｃ Ｄ １ -1.0 0.54246e-10 ２ -1.0 0.54246e-10 また、本実施形態においては、回折光学素子の基板が薄
いとして、その自重変形の影響を補正する目的で回折格
子のピッチを再設計したが、自重変形の影響以外の要因
においても同様に考えることが可能である。例えば、回
折光学素子の基板変形（例えば鏡筒のおさえによる変
形）、基板の厚みむら等の影響を補正することもでき
る。また、図７に示すように、回折光学素子７０１と他
の光学素子（ここでは平行平面板）７０２を貼り合わせ
て１つの回折光学素子７０３とした場合についても同様
に考えることが可能である。[0057] (Numerical Example 3) object distance = infinite i r i d i 1 -302396.4251 1.0 n = coefficient of the phase distribution functions of the quartz 2 -302396.4251 149.337 diffractive optical element i a1 a2 a3 a4 1 -0.00333 0.36941e -7 -0.79077e-12 0.15420e-16 Aspherical surface coefficient i KA BCD 1 -1.0 0.54246e-10 2 -1.0 0.54246e-10 In the present embodiment, it is assumed that the substrate of the diffractive optical element is thin. Although the pitch of the diffraction grating has been redesigned for the purpose of correcting the effect of its own weight deformation, it is possible to similarly consider factors other than the effect of its own weight deformation. For example, it is possible to correct the effects of the substrate deformation of the diffractive optical element (for example, deformation due to the holding down of the lens barrel) and the unevenness of the substrate thickness. Also, as shown in FIG. 7, it is possible to similarly consider a case where a diffractive optical element 701 and another optical element (here, a parallel plane plate) 702 are bonded to form one diffractive optical element 703.
【００５８】図７中、７０１は回折光学素子、７０２は
回折光学素子７０１の基板に比べて厚い平行平面板を示
している。尚、図７において、平行平面板のかわりに平
凹或いは平凸レンズでも構わない。また、平行平面板７
０２は非球面を有していても構わない。更に、以上の影
響が複数同時に起こっても、同様に補正することが可能
である。In FIG. 7, reference numeral 701 denotes a diffractive optical element, and 702 denotes a plane parallel plate which is thicker than the substrate of the diffractive optical element 701. In FIG. 7, a plano-concave or plano-convex lens may be used instead of the plane-parallel plate. In addition, the parallel flat plate 7
02 may have an aspherical surface. Further, even if a plurality of the above-mentioned effects occur simultaneously, it is possible to make the same correction.
【００５９】また、以上の実施形態のような構成を、あ
る光学系中の一部に適用しても前述の同様の効果が得ら
れる。また、本実施形態では、正の屈折力を有する回折
光学素子を取り上げたが、光学系中で負の屈折力を有し
ている場合でも構わない。The same effects as described above can be obtained even if the configuration as in the above embodiment is applied to a part of an optical system. Further, in the present embodiment, the diffractive optical element having a positive refractive power has been described, but the optical system may have a negative refractive power.
【００６０】尚、回折光学素子の理想的形状からのずれ
に起因する光学性能の変化を補正するために回折格子の
ピッチを変更する場合、（イ）回折光学素子を基板に形
成する以前に、前述した様々な要因による回折光学素子
の理想的形状からのずれをあらかじめ予測或いは計測し
て、光学性能の劣化を防ぐように回折格子のピッチを再
設計することもできる（前述した実施形態に相当）し、
或いは、（ロ）回折光学素子を作成した後で、その透過
波面を計測しその結果をもとに回折格子のピッチを再設
計することも可能である。以下に、後者の場合、即ち回
折光学素子の透過波面を計測した場合の実施形態につい
て説明する。When the pitch of the diffraction grating is changed in order to correct a change in the optical performance due to the deviation of the diffractive optical element from the ideal shape, (a) before forming the diffractive optical element on the substrate, It is also possible to predict or measure the deviation of the diffractive optical element from the ideal shape due to the various factors described above in advance, and redesign the pitch of the diffraction grating so as to prevent the deterioration of the optical performance (corresponding to the above-described embodiment. )
Alternatively, (b) after the diffractive optical element is prepared, the transmitted wavefront can be measured, and the pitch of the diffraction grating can be redesigned based on the result. An embodiment in the latter case, that is, a case where the transmitted wavefront of the diffractive optical element is measured, will be described below.
【００６１】図８は、方法（ロ）の場合のフローチャー
トである。この実施形態の特徴は、回折光学素子の透過
波面に基づき、回折格子のピッチを再設計する点にあ
る。尚、本実施形態において、回折光学素子は例えば後
述する図９に示すように光学系中の瞳の位置に配置する
ものとして設計されているものとする。FIG. 8 is a flowchart in the case of the method (b). The feature of this embodiment lies in that the pitch of the diffraction grating is redesigned based on the transmitted wavefront of the diffractive optical element. In the present embodiment, it is assumed that the diffractive optical element is designed to be arranged at a position of a pupil in the optical system, for example, as shown in FIG.
【００６２】尚、図９は、本発明の回折光学素子を有し
た光学系を半導体素子製造用の投影露光装置に適用した
時の要部概略図である。同図においては、照明系ＥＲか
らの露光光で照明されたレチクルＲに設けた回路パター
ンを投影光学系ＴＬによってウエハＷ面上に投影してい
る。ここで、投影光学系ＴＬは回折光学素子を有する光
学系ＢＯを有している。そしてウエハＷを公知の現像処
理工程を介して半導体デバイスを製造している。FIG. 9 is a schematic view of a main portion when an optical system having a diffractive optical element according to the present invention is applied to a projection exposure apparatus for manufacturing a semiconductor element. In the figure, a circuit pattern provided on a reticle R illuminated with exposure light from an illumination system ER is projected on a wafer W surface by a projection optical system TL. Here, the projection optical system TL has an optical system BO having a diffractive optical element. Then, semiconductor devices are manufactured on the wafer W through a known development process.
【００６３】図８においては、まずステップ８１０にて
開始し、ステップ８１１にてフィゾーの干渉計により、
回折光学素子の透過波面の計測を行う。そして、ステッ
プ８１２にてその計測された透過波面から特定の収差を
抽出し、ステップ８１３にてその収差を補正するように
回折光学素子のピッチを再設計している。In FIG. 8, first, at step 810, at step 811 a Fizeau interferometer
The transmitted wavefront of the diffractive optical element is measured. In step 812, a specific aberration is extracted from the measured transmitted wavefront, and in step 813, the pitch of the diffractive optical element is redesigned so as to correct the aberration.
【００６４】以下に、透過波面の計測の手順について簡
単に説明する。図１０は、Ｎｕｌｌ法による、回折光学
素子の透過波面を計測する際の概略図である。干渉計本
体９０１からの光束は、最終面がフィゾー面（参照面）
となっている、いわゆるＴＳレンズ９０２へと入射し、
焦点位置に集光される。図１０における被検回折光学素
子９０３の光線の透過状態とレンズ全系組立後にその回
折光学素子を透過する光線の状態が近くなるように、Ｔ
Ｓレンズ９０２の集光点と被検レンズ（回折光学素子）
９０３の距離が予め設計されている。ここで、被検回折
光学素子９０３を透過した光束は、大きな収差を持つ。
そこで、その後ろにＮｕｌｌ光学系９０６を配置し、被
検回折光学素子９０３が発生する収差を打ち消す。即
ち、Ｎｕｌｌ光学系９０６は、被検回折光学素子９０３
のもつ大きな収差と反対符号で同じ大きさの収差を発生
するように設計されている。これにより、Ｎｕｌｌ光学
系９０６を透過した光束は、無収差に近い球面波にな
る。従って、反射球面ミラー９０７の曲率中心と光束の
集光点が一致するように、反射球面ミラー９０７をアラ
イメントすれば、反射光束は、往路と同一な光路をたど
り、干渉計本体９０１へは無収差に近い平面波で逆入射
し、いわゆるＮｕｌｌ測定が可能になる。ここで、被検
回折光学素子９０３及び球面反射ミラー９０７は、ＸＹ
Ｚステージ９０５，９０８に配置され、３軸の調整が可
能となっている。また、Ｎｕｌｌ光学系は、あらかじめ
ＴＳレンズ９０２に対して設計寸法となるように高精度
に調整されている。The procedure for measuring the transmitted wavefront will be briefly described below. FIG. 10 is a schematic diagram when the transmitted wavefront of the diffractive optical element is measured by the Null method. The final surface of the light beam from the interferometer main body 901 is a Fizeau surface (reference surface).
Into the so-called TS lens 902,
The light is focused at the focal position. In order that the transmission state of the light beam of the test diffractive optical element 903 in FIG.
Focus point of S lens 902 and lens under test (diffractive optical element)
The distance 903 is designed in advance. Here, the light beam transmitted through the test diffraction optical element 903 has a large aberration.
Therefore, a Null optical system 906 is arranged behind the Null optical system 906 to cancel the aberration generated by the test diffraction optical element 903. That is, the Null optical system 906 includes the test diffraction optical element 903.
It is designed to generate the same magnitude of aberration with the opposite sign to the large aberration of. As a result, the light beam transmitted through the Null optical system 906 becomes a spherical wave close to no aberration. Therefore, if the reflective spherical mirror 907 is aligned so that the center of curvature of the reflective spherical mirror 907 coincides with the converging point of the light beam, the reflected light beam follows the same optical path as the outward path and has no aberration to the interferometer main body 901. And a so-called null measurement becomes possible. Here, the test diffraction optical element 903 and the spherical reflection mirror 907 are XY
They are arranged on Z stages 905 and 908, and can adjust three axes. Further, the Null optical system is adjusted with high precision in advance so that the TS lens 902 has design dimensions.
【００６５】以上のように測定された収差をもとに回折
光学素子の回折格子のピッチを再設計する。本実施形態
において、例えば図１１（Ａ）に示すように回折光学素
子を形成する以前の基板に厚みむらが存在したとする。
ここで、１０３は、回折光学素子の基板、１１１は基板
の厚みむらに相当する部分、１０５は光軸である。ま
た、この基板は自重変形の影響を受けない程度に十分に
厚いものとする。そしてその基板上に回折格子を作成
し、図１１（Ｂ）、その回折光学素子に対して図１０に
おいて説明したような透過波面計測を行なう。その測定
結果として、図１１（Ｄ）の「（Ｂ）の状態」の様な球
面収差が基板の厚みむらにより発生する。その球面収差
を除去するために、図１１（Ｃ）のように、回折光学素
子の回折格子のピッチを再設計することにより、図１１
（Ｄ）の「（Ｃ）の状態」の様に補正することが可能と
なる。The pitch of the diffraction grating of the diffractive optical element is redesigned based on the aberration measured as described above. In this embodiment, for example, as shown in FIG. 11A, it is assumed that the substrate has uneven thickness before the diffractive optical element is formed.
Here, 103 is a substrate of the diffractive optical element, 111 is a portion corresponding to uneven thickness of the substrate, and 105 is an optical axis. In addition, this substrate is sufficiently thick so as not to be affected by its own weight deformation. Then, a diffraction grating is formed on the substrate, and the transmitted wavefront measurement as described in FIG. 10 is performed on the diffractive optical element in FIG. As a result of the measurement, a spherical aberration as shown in “state (B)” of FIG. 11D occurs due to uneven thickness of the substrate. In order to remove the spherical aberration, the pitch of the diffraction grating of the diffractive optical element is redesigned as shown in FIG.
It is possible to make corrections as in “(C) state” in (D).
【００６６】また、方法（イ）の回折光学素子を基板に
形成する以前に、前述した様々な要因による回折光学素
子の理想的形状からのずれをあらかじめ予測して、光学
性能の劣化を防ぐように回折光学素子のピッチを再設計
することと、方法（ロ）の回折光学素子を作成した後
で、その透過波面を計測し、その結果をもとに回折光学
素子のピッチを再設計すること、の両者を組み合わせて
行っても良い。Further, before forming the diffractive optical element of the method (a) on the substrate, the deviation from the ideal shape of the diffractive optical element due to the various factors described above is predicted in advance to prevent the deterioration of the optical performance. Redesigning the pitch of the diffractive optical element and, after preparing the diffractive optical element of the method (b), measuring the transmitted wavefront and redesigning the pitch of the diffractive optical element based on the result. , May be combined.
【００６７】更に、回折光学素子の理想的形状からのず
れの要因としては、以上述べた内容の他に、例えば回折
光学素子を基板に形成させる際の露光むらやエッチング
深さむら、或いはマイクロローディンク現象に伴うエッ
チング速度の違い等も挙げられる。また、ずれの要因と
なるものであれば、その他のものでも構わない。Further, the cause of the deviation of the diffractive optical element from the ideal shape is, in addition to the contents described above, for example, the unevenness of the exposure, the etching depth, or the micro-low when the diffractive optical element is formed on the substrate. There is also a difference in the etching rate due to the dink phenomenon. In addition, any other factors may be used as long as they cause a shift.
【００６８】図１４は本発明の実施形態２の要部断面図
である。図中、１４１は回折光学素子であり、透明基板
１４２に形成している。１４４，１４５は回折光学素子
１４１の両面であり、本実施形態では面１４４に回折光
学素子１４７を形成している。１４３は補正用光学素子
であり、透明基板１４２の面１４５側に形成している。
１４６は光軸である。補正用光学素子１４３は、回折光
学素子１４１の自重による光学特性の変化を補正してい
る。FIG. 14 is a sectional view of a main part of the second embodiment of the present invention. In the drawing, reference numeral 141 denotes a diffractive optical element, which is formed on a transparent substrate 142. Reference numerals 144 and 145 denote both surfaces of the diffractive optical element 141. In this embodiment, the diffractive optical element 147 is formed on the surface 144. A correction optical element 143 is formed on the surface 145 of the transparent substrate 142.
146 is an optical axis. The correction optical element 143 corrects a change in optical characteristics due to the weight of the diffractive optical element 141.
【００６９】本実施形態の特徴は、正のパワー（屈折
力）を有する回折光学素子１４１（以下「回折基板」と
もいう。）が自重変形や鏡筒おさえ変形等の変形を起こ
し理想的な形状からずれた場合に発生する諸収差を、回
折格子１４１の透明基板１４２の回折格子を設けた面１
４４と反対側の面１４５に設けた非球面を有する補正用
光学素子１４３で補正し、これによって良好なる光学性
能を維持することにある。The feature of the present embodiment is that the diffractive optical element 141 having a positive power (refractive power) (hereinafter also referred to as a “diffraction substrate”) undergoes deformation such as its own weight deformation and lens barrel deformation, resulting in an ideal shape. The various aberrations that occur when deviated from the surface of the transparent substrate 142 of the diffraction grating 141
The correction is performed by the correction optical element 143 having an aspheric surface provided on the surface 145 opposite to the surface 44, thereby maintaining good optical performance.
【００７０】本実施形態の回折光学素子の形状の特徴
は、図２，図３及び式（１）〜式（８）で説明した実施
形態１と同様である。The features of the shape of the diffractive optical element of this embodiment are the same as those of the first embodiment described with reference to FIGS. 2 and 3 and equations (1) to (8).
【００７１】本実施形態では、自重変形による回折光学
素子の面変形に伴う結像性能変化を補正するように、透
明基板１４２の回折格子１４７が形成されている面１４
４と反対側の面１４５に非球面１４３ａを有する補正用
光学素子１４３を設け、該非球面量を適切に設定するこ
とによって自重変形の影響を防いでいる。In this embodiment, the surface 14 of the transparent substrate 142 on which the diffraction grating 147 is formed is corrected so as to correct the change in imaging performance due to the surface deformation of the diffractive optical element due to its own weight deformation.
A correction optical element 143 having an aspherical surface 143a is provided on the surface 145 opposite to the surface 4 and the influence of its own weight deformation is prevented by appropriately setting the amount of the aspherical surface.
【００７２】尚、本実施形態においては面１４２に直
接、非球面を形成することによって自重変形の影響を防
いでも良い。In this embodiment, the effect of the own weight deformation may be prevented by forming an aspheric surface directly on the surface 142.
【００７３】次に本実施形態の具体的な数値実施例を示
す。尚、図１５は本実施形態における光学系の概略図を
示している。同図において１５１は回折光学素子、１５
２は補正用光学素子、１５３は光軸である。また１５４
は軸上光束を示している。Next, specific numerical examples of the present embodiment will be shown. FIG. 15 is a schematic diagram of an optical system according to the present embodiment. In the figure, reference numeral 151 denotes a diffractive optical element;
2 is a correction optical element, and 153 is an optical axis. Also 154
Indicates an axial luminous flux.
【００７４】まず、回折光学素子１５１に自重変形がな
い状態での、光学系の諸データを（数値例４）に示す。
その結像性能を図１６（Ａ）に示す。同図は球面収差を
表わしている。この場合、回折光学素子１５１の基板は
平行平面板であり、自重のための変形は考慮されていな
い。また、補正用光学素子１５２の非球面も導入されて
いないものとしている。尚、数値例中の位相分布関数の
係数は、以下の式にて定義している。First, various data of the optical system when the diffractive optical element 151 is not deformed under its own weight is shown in (Numerical Example 4).
FIG. 16A shows the imaging performance. This figure shows the spherical aberration. In this case, the substrate of the diffractive optical element 151 is a plane-parallel plate, and the deformation due to its own weight is not considered. It is also assumed that the aspherical surface of the correction optical element 152 is not introduced. Note that the coefficients of the phase distribution function in the numerical examples are defined by the following equations.
【００７５】ｆ（ｈ）＝ａ１・ｈ2 ＋ａ２・ｈ4 ＋ａ３
・ｈ6 ＋ａ４・ｈ8 ＋‥‥ ｇ（ｈ）＝２π／λ・ｆ（ｈ） ここで、ｆ（ｈ）は光路長関数、ｇ（ｈ）は位相分布関
数、 ａ１，ａ２，ａ３，ａ４，‥‥：位相多項式の係数 λ：波長 （数値例４） 物体距離＝無限遠，λ＝２４８ｎｍ ｉ ｒi ｄi １ ０ 1.0 ｎ＝石英 ２ ０ 149.337 回折光学素子の位相分布関数の係数 ｉ ａ１ ａ２ ａ３ ａ４ １ -0.00333 0.36904e-7 -0.78851e-12 0.15370e-16 次に、回折光学素子１５１に自重変形があり、その影響
による結像性能の劣化が補正用光学素子１５２に設けた
非球面により補正されていない状態を考える。この場合
の光学系の諸データを（数値例５）に、また結像性能を
図１６（Ｂ）に示す。即ち、式（４），（８）等に従っ
て、回折光学素子１５１が変形及び変化している。また
補正用光学素子１５２の非球面は導入されていないとし
ている。このとき図１６（Ｂ）を見て分かるように、回
折光学素子の自重変形によって球面収差が悪化してい
る。F (h) = a1 · h 2 + a2 · h 4 + a3
· H 6 + a 4 · h 8 + ‥‥ g (h) = 2π / λ · f (h) where f (h) is an optical path length function, g (h) is a phase distribution function, and a1, a2, a3 a4, ‥‥: Coefficient of phase polynomial λ: Wavelength (numerical example 4) Object distance = infinity, λ = 248 nm i r i d i 10 1.0 n = quartz 20 149.337 Coefficient i of phase distribution function of diffractive optical element a1 a2 a3 a4 1 -0.00333 0.36904e-7 -0.78851e-12 0.15370e-16 Next, the diffractive optical element 151 was deformed by its own weight, and the deterioration of the imaging performance due to the influence was provided in the correction optical element 152. Consider a state in which the image is not corrected by the aspherical surface. Various data of the optical system in this case are shown in (Numerical Example 5), and the imaging performance is shown in FIG. That is, the diffractive optical element 151 is deformed and changed according to the equations (4) and (8). It is also stated that the aspheric surface of the correcting optical element 152 is not introduced. At this time, as can be seen from FIG. 16B, the spherical aberration is deteriorated due to the own weight deformation of the diffractive optical element.
【００７６】（数値例５） 物体距離＝無限遠 ｉ ｒi ｄi １ -302396.4251 1.0 ｎ＝石英 ２ -302396.4251 149.337 回折光学素子の位相分布関数の係数 ｉ ａ１ ａ２ ａ３ ａ４ １ -0.00333 0.36904e-7 -0.78851e-12 0.15370e-16 非球面係数 ｉ Ｋ Ａ １ -1.0 0.54246e-10 ２ -1.0 0.54246e-10 更に、回折光学素子１５１の自重変形の影響に対して、
その裏面に補正用光学素子１５２として非球面１５４を
施して、結像性能を補正したときの光学系の諸データを
（数値例６）に、また球面収差図を図１６（Ｃ）に示
す。同図から明かのように回折光学素子１５１の自重変
形の影響を十分に補正できていることが分かる。[0076] (numerical example 5) object distance = infinite i r i d i 1 -302396.4251 1.0 n = coefficient of the phase distribution functions of the quartz 2 -302396.4251 149.337 diffractive optical element i a1 a2 a3 a4 1 -0.00333 0.36904e -7 -0.78851e-12 0.15370e-16 Aspherical surface coefficient i KA 1 -1.0 0.54246e-10 2 -1.0 0.54246e-10 Further, with respect to the influence of the own weight deformation of the diffractive optical element 151,
Various data of the optical system when an aspheric surface 154 is provided as a correction optical element 152 on the back surface to correct the imaging performance is shown in (Numerical Example 6), and a spherical aberration diagram is shown in FIG. As can be seen from the drawing, it is understood that the influence of the weight deformation of the diffractive optical element 151 can be sufficiently corrected.
【００７７】（数値例６） 物体距離＝無限遠 ｉ ｒi ｄi １ -302396.4251 1.0 ｎ＝石英 ２ -302396.4251 149.337 回折光学素子の位相分布関数の係数 ｉ ａ１ ａ２ ａ３ ａ４ １ -0.00333 0.36904e-7 -0.78851e-12 0.15370e-16 非球面係数 ｉ Ｋ Ａ Ｂ Ｃ Ｄ １ -1.0 0.54246e-10 ２ -1.0 0.20070e-9 -0.52248e-13 0.11388e-16 -0.82921e-21 尚、本実施形態では、図１７に示すように、自重変形に
よる性能劣化を補正する非球面１４３を、回折光学素子
１４１の基板面１４２に予め加工しておいても良い。図
１７は、自重変形を起こしていない時の概略図である。
そしてこの回折光学素子１４１が光学系中にて自重変形
を起こした際、図１４の状態となり、回折光学素子１４
１の自重変形による結像性能の劣化を防ぐようにしても
良い。尚、数値例６の非球面係数による非球面形状は、
自重変形による基板１４３の変形（式７，８参照）に伴
う非球面量を含んでいるので、補正のための非球面量１
４３を求める際にはその分を差し引いた形状として与え
られる。尚、補正のための非球面量の求め方は、上述し
た以外の方法を用いても構わない。[0077] (Numerical Example 6) object distance = infinite i r i d i 1 -302396.4251 1.0 n = coefficient of the phase distribution functions of the quartz 2 -302396.4251 149.337 diffractive optical element i a1 a2 a3 a4 1 -0.00333 0.36904e -7 -0.78851e-12 0.15370e-16 Aspherical surface coefficient i KA BCD 1 -1.0 0.54246e-10 2 -1.0 0.20070e-9 -0.52248e-13 0.11388e-16 -0.82921e-21 Note that this implementation In the embodiment, as shown in FIG. 17, an aspheric surface 143 for correcting performance degradation due to its own weight deformation may be processed in advance on the substrate surface 142 of the diffractive optical element 141. FIG. 17 is a schematic diagram when the self-weight deformation does not occur.
When the diffractive optical element 141 undergoes its own weight deformation in the optical system, the state shown in FIG.
It is also possible to prevent the imaging performance from deteriorating due to the own weight deformation. Note that the aspheric surface shape according to the aspheric coefficient in Numerical Example 6 is
Since the amount of aspherical surface accompanying deformation of the substrate 143 due to its own weight deformation (see equations 7 and 8) is included, the amount of aspherical surface for correction 1
When obtaining 43, it is given as a shape obtained by subtracting that amount. Note that a method other than those described above may be used to determine the amount of aspherical surface for correction.
【００７８】図１８は本発明の実施形態３の回折光学素
子を有した光学系の要部概略図である。図中、図１８
（Ａ）は回折光学素子の回折格子の形成面を非球面化し
たもの、図１８（Ｂ）は回折光学素子の基板両面を非球
面化したものである。FIG. 18 is a schematic view of a main part of an optical system having a diffractive optical element according to Embodiment 3 of the present invention. In the figure, FIG.
FIG. 18A shows an aspherical surface of the diffractive optical element on which the diffraction grating is formed, and FIG. 18B shows an aspherical surface of both surfaces of the diffractive optical element.
【００７９】図中、１８１，１８７は、自重変形を起こ
していない状態の回折光学素子、１８４は透明基板、１
８３，１８３′，１８６は補正用の非球面を、また１８
５は光軸を示す。以上の２つの実施形態は、自重変形に
よる回折光学素子の変形に起因する結像性能の変化を補
正するために、前者は回折光学素子１８１の回折格子の
形成面の基板を、後者は回折光学素子１８７の回折格子
の形成面及びその裏面を非球面化したものである。この
場合、これら回折光学素子６０１，６０７に自重変形が
起これば、図３に示したような変形が起こるが、これら
を補正用の非球面１８３，１８３′，１８６により結像
性能を良好にしている。In the figure, reference numerals 181 and 187 denote diffractive optical elements in a state where their own weight is not deformed, 184 denotes a transparent substrate,
83, 183 'and 186 denote aspheric surfaces for correction;
Reference numeral 5 denotes an optical axis. In the above two embodiments, in order to correct a change in imaging performance due to deformation of the diffractive optical element due to its own weight deformation, the former uses the substrate on which the diffraction grating of the diffractive optical element 181 is formed, and the latter uses the diffractive optical element. The surface on which the diffraction grating of the element 187 is formed and the back surface thereof are made aspherical. In this case, if the diffractive optical elements 601 and 607 are deformed under their own weight, the deformations as shown in FIG. 3 occur. However, these are improved by the aspheric surfaces 183, 183 'and 186 for correction to improve the imaging performance. ing.
【００８０】尚、非球面は光軸１８５に対して回転対称
であると限定したわけではなく、回折光学素子の変形を
補正する形状であればどのような非球面形状でも構わな
い。Note that the aspherical surface is not limited to be rotationally symmetric with respect to the optical axis 185, and may have any aspherical shape as long as the shape corrects the deformation of the diffractive optical element.
【００８１】また、以上の実施形態のような構成を、あ
る光学系中の一部に適用しても前述と同様の効果が得ら
れる。また、本実施形態では、正の屈折力を有する回折
光学素子を取り上げたが、光学系中で負の屈折力を有し
ている場合でも構わない。また、以上の実施形態におい
ては、回折光学素子の変形として「自重変形」を挙げた
が、回折光学素子の基板変形（例えば鏡筒のおさえによ
る変形）を補正するのにも同様に適用できる。更には、
基板を加工する際の厚みむら等を補正するためにも適用
できる。Further, even when the configuration as in the above embodiment is applied to a part of an optical system, the same effect as described above can be obtained. Further, in the present embodiment, the diffractive optical element having a positive refractive power has been described, but the optical system may have a negative refractive power. Further, in the above embodiments, the “deformation of its own weight” is described as the deformation of the diffractive optical element. However, the present invention can be similarly applied to the correction of the substrate deformation of the diffractive optical element (for example, the deformation caused by holding down the lens barrel). Furthermore,
It can also be applied to correct unevenness in thickness when processing a substrate.
【００８２】また、基板の厚みむら或いは鏡筒の押さえ
による変形が既知の場合、自重変形に加えてその厚みむ
ら等も同時に補正することを考慮して加工することも可
能である。When the unevenness of the thickness of the substrate or the deformation due to the pressing of the lens barrel is known, it is possible to perform the processing in consideration of correcting the unevenness of the thickness at the same time in addition to the deformation by its own weight.
【００８３】尚、以上説明した、回折光学素子の理想的
形状からのずれに起因する光学性能の劣化を補正するた
めの補正面の加工としては、（ハ）回折光学素子を基板
に形成する以前に、前述した様々な要因による回折光学
素子の理想的形状からのずれをあらかじめ予測或いは計
測して、光学性能の劣化を防ぐような非球面加工を行な
うこともできるし、或いは、（ニ）回折光学素子を作成
した後で、その透過波面を計測し、その結果をもとに基
板を非球面化することも可能である。以下に、回折光学
素子の透過波面を計測した場合の実施形態について説明
する。The processing of the correction surface for correcting the deterioration of the optical performance due to the deviation of the diffractive optical element from the ideal shape as described above includes (c) before the diffractive optical element is formed on the substrate. In addition, it is also possible to predict or measure the deviation of the diffractive optical element from the ideal shape due to the various factors described above in advance, and to perform aspherical processing to prevent the deterioration of the optical performance. After forming the optical element, the transmitted wavefront can be measured, and the substrate can be made aspherical based on the result. An embodiment in the case where the transmitted wavefront of the diffractive optical element is measured will be described below.
【００８４】本実施形態の方法（ニ）は図８に示したフ
ローチャートと同じである。本実施形態の特徴は、回折
光学素子の透過波面に基づき、回折光学素子の基板面を
非球面化する点にある。尚、本実施形態において、回折
光学素子は例えば図９に示すように光学系中の瞳の位置
に配置するものとして設計されている。The method (d) of the present embodiment is the same as the flowchart shown in FIG. The feature of this embodiment is that the substrate surface of the diffractive optical element is made aspherical based on the transmitted wavefront of the diffractive optical element. In the present embodiment, the diffractive optical element is designed to be arranged at the position of the pupil in the optical system, for example, as shown in FIG.
【００８５】本実施形態を図８におけるフローチャート
に基づいて説明する。まず、ステップ８１０にて開始
し、ステップ８１１にてフィゾーの干渉計により、回折
光学素子の透過波面の計測を行なう。そして、ステップ
８１２にてその計測された透過波面から特定の収差を抽
出し、ステップ８１３にてその収差を補正するような非
球面形状を回折光学素子の基板面に設計するのである。This embodiment will be described with reference to the flowchart in FIG. First, in step 810, the transmitted wavefront of the diffractive optical element is measured by a Fizeau interferometer in step 811. Then, in step 812, a specific aberration is extracted from the measured transmitted wavefront, and in step 813, an aspherical shape for correcting the aberration is designed on the substrate surface of the diffractive optical element.
【００８６】透過波面の計測の手順については図１０と
同様である。図１０に示す方法で測定された収差をもと
に回折光学素子の基板面を非球面加工する。例えば、図
９のような光学系中で機能する回折光学素子を設計する
場合を考える。この時、図１９（Ａ）に示すように回折
光学素子を形成する以前の基板に厚みむらが存在したと
する。また、本実施形態において、この基板は自重変形
の影響を受けないものとする。そして、その基板上に回
折格子を作成し（図１９（Ｂ））、その回折光学素子を
図１０において透過波面計測を行なう。その測定結果と
して、図１９（Ｄ）の「（Ｂ）の状態」の様な球面収差
が基板の厚みむらにより発生しているとする。その球面
収差を除去するために、図１９（Ｃ）のように、回折光
学素子の基板面１４２を非球面加工することにより、図
１２（Ｄ）の「（Ｃ）の状態」の様に補正することがで
きる。The procedure for measuring the transmitted wavefront is the same as in FIG. The substrate surface of the diffractive optical element is aspherically processed based on the aberration measured by the method shown in FIG. For example, consider the case of designing a diffractive optical element that functions in an optical system as shown in FIG. At this time, as shown in FIG. 19A, it is assumed that the substrate has uneven thickness before the diffractive optical element is formed. In this embodiment, the substrate is not affected by its own weight deformation. Then, a diffraction grating is formed on the substrate (FIG. 19B), and the transmitted wavefront of the diffractive optical element is measured in FIG. As a result of the measurement, it is assumed that a spherical aberration as shown in “state (B)” of FIG. 19D occurs due to uneven thickness of the substrate. In order to remove the spherical aberration, the substrate surface 142 of the diffractive optical element is aspherically processed as shown in FIG. 19 (C), thereby correcting the state as shown in “State (C)” of FIG. 12 (D). can do.
【００８７】また、回折光学素子は、他の光学素子との
貼り合わせにより構成されても良い。例えば、図１８
（Ｃ）に示すように薄い回折光学素子１８８と厚い平行
平面板１８９とを貼り合わせることも可能である。その
際、回折光学素子１８８の理想的形状からのずれを補正
するように非球面１８３を加工し、貼り合わせるのであ
る。また別の例としては、薄い回折光学素子と厚い平凸
レンズと組み合わせた場合、或いは凹レンズと組み合わ
せた場合、更には別の回折光学素子と貼り合わせた場
合、等々が考えられる。尚、図１８（Ｃ）において、１
８８は回折光学素子、１８９は貼り合わせるための厚い
平行平面板（補正面１８３を有する）、１８１１は貼り
合わせた状態を示している。また１８２は回折光学素
子、１８４は回折光学素子の基板、１８１２は貼り合わ
せ面を示す。Further, the diffractive optical element may be formed by bonding with another optical element. For example, FIG.
As shown in (C), a thin diffractive optical element 188 and a thick parallel plane plate 189 can be bonded together. At that time, the aspherical surface 183 is processed and bonded so as to correct the deviation of the diffractive optical element 188 from the ideal shape. As another example, a case where a thin diffractive optical element is combined with a thick plano-convex lens, a case where it is combined with a concave lens, and a case where it is bonded with another diffractive optical element, and the like are considered. Note that in FIG.
Numeral 88 indicates a diffractive optical element, numeral 189 indicates a thick parallel plane plate (having a correction surface 183) for bonding, and numeral 1811 indicates a bonded state. Reference numeral 182 denotes a diffractive optical element, 184 denotes a substrate of the diffractive optical element, and 1812 denotes a bonding surface.
【００８８】また、前述した方法（ハ）回折光光学素子
を基板に形成する以前に、前述した様々な要因による回
折光学素子の理想的形状からのずれをあらかじめ予測し
て、光学性能の劣化を防ぐような非球面加工を行なうこ
とと、方法（ニ）回折光学素子を作成した後で、その透
過波面を計測し、その結果をもとに基板を非球面化する
こと、の両者を組み合わせて行なっても良い。Further, before forming the diffractive optical element on the substrate by the above-mentioned method (c), the deviation from the ideal shape of the diffractive optical element due to the various factors described above is predicted in advance, and the deterioration of the optical performance is reduced. Performing aspherical processing to prevent this, and method (d) measuring the transmitted wavefront of the diffractive optical element after creating it, and asphericalizing the substrate based on the result, combine the two. You may do it.
【００８９】また、回折光学素子の理想的形状からのず
れの要因としては、以上述べた内容の他に、例えば回折
光学素子を基板に形成させる際の露光むらやエッチング
深さむら、或いはマイクロローディング現象に伴うエッ
チング速度の違い等も挙げられるし、ずれの要因となる
ものであれば、その他のものでも構わない。The factors of the deviation of the diffractive optical element from the ideal shape are, in addition to the contents described above, for example, uneven exposure or uneven etching depth when forming the diffractive optical element on the substrate, or microloading. A difference in the etching rate due to the phenomenon can be cited, and any other factors may be used as long as they cause a shift.
【００９０】[0090]
【発明の効果】本発明によれば以上のように各要素を設
定することによって、回折光学素子を光学系の一部に用
いたときに、該回折光学素子の変形による結像性能の劣
化を補正し、光学性能を良好に維持することができるよ
うにした回折光学素子を有した光学系を達成することが
できる。According to the present invention, by setting each element as described above, when a diffractive optical element is used as a part of an optical system, deterioration of the imaging performance due to deformation of the diffractive optical element is prevented. It is possible to achieve an optical system having a diffractive optical element that has been corrected so as to maintain good optical performance.
【００９１】特に本発明によれば、回折光学素子の理想
的形状からのずれにより発生する結像性能変化を、該回
折光学素子の回折格子のピッチ又はその基板面を非球面
加工することでキャンセルするように構成することによ
り、結像性能の劣化を防ぐことができる。In particular, according to the present invention, a change in the imaging performance caused by a deviation from the ideal shape of the diffractive optical element is canceled by processing the pitch of the diffraction grating of the diffractive optical element or the aspherical surface of the substrate. By doing so, it is possible to prevent the imaging performance from deteriorating.
【図１】本発明の実施形態１の要部概略図FIG. 1 is a schematic diagram of a main part of a first embodiment of the present invention.
【図２】基板の自重変形の説明図FIG. 2 is an explanatory view of the deformation of the substrate by its own weight.
【図３】回折光学素子の自重変形の説明図FIG. 3 is an explanatory view of the weight change of the diffractive optical element.
【図４】回折光学素子の自重変形の説明図FIG. 4 is an explanatory view of the weight change of the diffractive optical element.
【図５】基板の自重変形に対する収差の説明図FIG. 5 is an explanatory diagram of an aberration with respect to a substrate's own weight deformation.
【図６】回折光学素子のピッチと有効径の関係を示す説
明図FIG. 6 is an explanatory diagram showing a relationship between a pitch and an effective diameter of a diffractive optical element.
【図７】本発明に係る実施形態の要部概略図FIG. 7 is a schematic view of a main part of an embodiment according to the present invention.
【図８】本発明に係る回折格子の透過波面を計測する際
のフローチャートFIG. 8 is a flowchart for measuring a transmitted wavefront of the diffraction grating according to the present invention.
【図９】本発明に係る回折光学素子を用いた光学系の要
部概略図FIG. 9 is a schematic diagram of a main part of an optical system using a diffractive optical element according to the present invention.
【図１０】本発明に係る回折光学素子の透過波面を計測
する概略図FIG. 10 is a schematic diagram for measuring a transmitted wavefront of the diffractive optical element according to the present invention.
【図１１】本発明に係る回折光学素子の要部概略図FIG. 11 is a schematic diagram of a main part of a diffractive optical element according to the present invention.
【図１２】従来の回折光学素子の説明図FIG. 12 is an explanatory view of a conventional diffractive optical element.
【図１３】従来の回折光学素子の製作方法の説明図FIG. 13 is an explanatory diagram of a method for manufacturing a conventional diffractive optical element.
【図１４】本発明の実施形態２の要部概略図FIG. 14 is a schematic view of a main part of a second embodiment of the present invention.
【図１５】本発明の実施形態２の数値実施例に対応した
レンズ断面図FIG. 15 is a sectional view of a lens corresponding to a numerical example of Embodiment 2 of the present invention.
【図１６】回折光学素子の自重変形に対する収差の説明
図FIG. 16 is an explanatory diagram of aberration with respect to the own weight deformation of the diffractive optical element.
【図１７】回折光学素子の自重変形に対する補正用の非
球面の説明図FIG. 17 is an explanatory diagram of an aspheric surface for correcting deformation of the diffractive optical element by its own weight.
【図１８】本発明の実施形態３の要部概略図FIG. 18 is a schematic view of a main part of a third embodiment of the present invention.
【図１９】本発明に係る回折光学素子の説明図FIG. 19 is an explanatory diagram of a diffractive optical element according to the present invention.
１４１，３０１，３０２，４０１，７０１，１０１，１
０６，１０７ 回折光学素子 １０２，１０３，１４４ 面 １０３，１４２ 透明基板 １４７ 回折格子 １０５，１４６ 光軸 １４３ａ 非球面 ７０２ 平行平面板 ＥＲ 照明系 Ｒ レチクル ＢＯ 光学系 ＴＬ 投影光学系 Ｗ ウエハ141, 301, 302, 401, 701, 101, 1
06,107 Diffractive optical element 102,103,144 Surface 103,142 Transparent substrate 147 Diffraction grating 105,146 Optical axis 143a Aspheric surface 702 Parallel plane plate ER Illumination system R Reticle BO Optical system TL Projection optical system W Wafer
Claims (18)
構造を有する回折格子を基板上に設けた回折光学素子で
あって、該回折格子のピッチは該回折光学素子の理想的
形状からの変形後の光学特性の変化を補正するように設
定していることを特徴とする回折光学素子。1. A diffractive optical element having a diffraction grating having a periodic structure for converting an incident wavefront into a predetermined wavefront provided on a substrate, wherein a pitch of the diffraction grating is different from an ideal shape of the diffractive optical element. A diffractive optical element, which is set so as to correct a change in optical characteristics after deformation.
構造を有する回折格子を基板上に設けた回折光学素子で
あって、該回折格子のピッチは該回折光学素子の理想的
形状からの変形後の光学特性の変化を、その透過波面の
計測値から求め、該計測値に基づいて設定していること
を特徴とする回折光学素子。2. A diffractive optical element having a diffraction grating having a periodic structure for converting an incident wavefront to a predetermined wavefront provided on a substrate, wherein a pitch of the diffraction grating is different from an ideal shape of the diffractive optical element. A diffractive optical element wherein a change in optical characteristics after deformation is obtained from a measured value of a transmitted wavefront, and is set based on the measured value.
形は該回折光学素子の自重変形又は／及び鏡筒おさえで
あることを特徴とする請求項１又は２の回折光学素子。3. The diffractive optical element according to claim 1, wherein the deformation of the diffractive optical element from an ideal shape is a deformation of its own weight or / and a lens barrel.
形は前記基板の厚さむらであることを特徴とする請求項
１又は２の回折光学素子。4. The diffractive optical element according to claim 1, wherein the deformation of the diffractive optical element from an ideal shape is uneven thickness of the substrate.
とを特徴とする請求項１又は２の回折光学素子。5. The diffractive optical element according to claim 1, wherein said substrate is formed of a plane-parallel plate.
構成し、双方を接合していることを特徴とする請求項１
又は２の回折光学素子。6. The apparatus according to claim 1, wherein the substrate and the diffraction grating are formed of different members, and both are joined.
Or 2 diffractive optical elements.
構造を有する回折格子を基板上に設けた回折光学素子で
あって、該回折光学素子の理想的形状からの変形後の光
学特性の変化を補正する為の補正用光学素子を該基板に
有していることを特徴とする回折光学素子。7. A diffractive optical element provided on a substrate with a diffraction grating having a periodic structure for converting an incident wavefront into a predetermined wavefront, wherein the optical characteristic of the diffractive optical element after deformation from an ideal shape is obtained. A diffractive optical element having a correction optical element for correcting a change on the substrate.
該基板に前記補正用光学素子を形成していることを特徴
とする請求項７の回折光学素子。8. The diffractive optical element according to claim 7, wherein the correction optical element is formed on the substrate before forming the diffraction grating on the substrate.
形後の光学特性の変化を、その透過波面の計測値から求
め、該計測値に基づいて前記補正用光学素子を前記基板
面に加工又は該基板面に設けていることを特徴とする請
求項７の回折光学素子。9. A change in optical characteristics of the diffractive optical element after deformation from an ideal shape is obtained from a measured value of a transmitted wavefront, and the correction optical element is processed on the substrate surface based on the measured value. 8. The diffractive optical element according to claim 7, wherein the diffractive optical element is provided on the substrate surface.
とを特徴とする請求項７，８又は９の回折光学素子。10. The diffractive optical element according to claim 7, wherein the correcting optical element is an aspherical surface.
変形は、前記基板の厚みむらであることを特徴とする請
求項７，８又は９の回折光学素子。11. The diffractive optical element according to claim 7, wherein the deformation of the diffractive optical element from an ideal shape is uneven thickness of the substrate.
変形は自重変形又は／及び鏡筒おさえの変形であること
を特徴とする請求項７，８又は９の回折光学素子。12. The diffractive optical element according to claim 7, wherein the deformation of the diffractive optical element from an ideal shape is a deformation of its own weight and / or a deformation of a lens barrel.
的構造を有する回折格子を基板上に設けた回折光学素子
であって、該回折光学素子は、その理想的形状からの変
形後の光学特性の変化を補正する為に該回折格子のピッ
チを設定すると共に、該基板面に補正用光学素子を有し
ていることを特徴とする回折光学素子。13. A diffractive optical element provided on a substrate with a diffraction grating having a periodic structure for converting an incident wavefront into a predetermined wavefront, wherein the diffractive optical element is an optical element that has been deformed from its ideal shape. A diffractive optical element, wherein a pitch of the diffraction grating is set to correct a change in characteristics, and a correction optical element is provided on the substrate surface.
とを特徴とする請求項１３の回折光学素子。14. The diffractive optical element according to claim 13, wherein said correcting optical element is an aspherical surface.
変形は自重変形又は／及び鏡筒おさえの変形であること
を特徴とする請求項１３又は１４の回折光学素子。15. The diffractive optical element according to claim 13, wherein the deformation of the diffractive optical element from an ideal shape is a deformation of its own weight and / or a deformation of a lens barrel.
折光学素子を光路中に設けていることを特徴とする回折
光学素子を有した光学系。16. An optical system having a diffractive optical element, wherein the diffractive optical element according to claim 1 is provided in an optical path.
学系を用いてレチクル上の回路パターンをウエハ上に投
影していることを特徴とする投影露光装置。17. A projection exposure apparatus, wherein a circuit pattern on a reticle is projected onto a wafer using the optical system having the diffractive optical element according to claim 16.
レチクル面上のパターンを投影光学系によりウエハ面上
に投影露光した後、該ウエハを現像処理工程を介してデ
バイスを製造していることを特徴とするデバイスの製造
方法。18. A projection exposure apparatus according to claim 17,
A method for manufacturing a device, comprising projecting a pattern on a reticle surface onto a wafer surface by a projection optical system and then manufacturing the device through a development process.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17970598A JPH11352317A (en) | 1998-06-11 | 1998-06-11 | Diffraction optical element and optical system provided therewith |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17970598A JPH11352317A (en) | 1998-06-11 | 1998-06-11 | Diffraction optical element and optical system provided therewith |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11352317A true JPH11352317A (en) | 1999-12-24 |
Family
ID=16070443
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17970598A Pending JPH11352317A (en) | 1998-06-11 | 1998-06-11 | Diffraction optical element and optical system provided therewith |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11352317A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005519301A (en) * | 2002-03-05 | 2005-06-30 | コーニング インコーポレイテッド | Optical member and method for predicting performance of optical member and optical system |
| WO2012077350A1 (en) * | 2010-12-10 | 2012-06-14 | パナソニック株式会社 | Diffraction-grating lens, and imaging optical system and imaging device using said diffraction-grating lens |
| WO2012077351A1 (en) * | 2010-12-10 | 2012-06-14 | パナソニック株式会社 | Method for designing and method for manufacturing diffraction-grating lens |
-
1998
- 1998-06-11 JP JP17970598A patent/JPH11352317A/en active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2005519301A (en) * | 2002-03-05 | 2005-06-30 | コーニング インコーポレイテッド | Optical member and method for predicting performance of optical member and optical system |
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| WO2012077351A1 (en) * | 2010-12-10 | 2012-06-14 | パナソニック株式会社 | Method for designing and method for manufacturing diffraction-grating lens |
| CN103026273A (en) * | 2010-12-10 | 2013-04-03 | 松下电器产业株式会社 | Diffraction-grating lens, and imaging optical system and imaging device using said diffraction-grating lens |
| US9103981B2 (en) | 2010-12-10 | 2015-08-11 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Method for designing and method for manufacturing diffraction-grating lens |
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