JP2024516945A - 小型光学顕微鏡、該光学顕微鏡を備えた測定デバイス、及び該測定デバイスを備えたウェハ位置決め測定装置 - Google Patents

Abstract

物体面（５）内の物体の像面（３）中に画像を提供するように構成された光学顕微鏡（１）が本明細書において提供される。該光学顕微鏡は、前記物体面から前記像面に向かって光軸（６）に沿った順序で、第１のレンズ（７）、第２のレンズ（１１）及び第３のレンズ（１４）を備えている。第１のレンズ（７）は、該物体面の側の第１のレンズ表面（８）と、該像面の側の第２のレンズ表面（９）とを有し、ここで、第１のレンズ表面（８）が第１の半反射被膜（１０）を有する。第２のレンズ（１１）は、該物体面の側の第３のレンズ表面（１２）と、該像面の側の第４のレンズ表面（１３）とを有する。第３のレンズ（１４）は、該物体面の側の第５のレンズ表面（１５）と、該像面の側の第６のレンズ表面（１６）とを有し、ここで、第６のレンズ表面（１６）が第２の半反射被膜（１７）を有する。該光学顕微鏡は、コンパクトであり且つ、低い歪み及び低い像面湾曲と共に、全視野にわたる回折限界性能（ＭＴＦ）を提供する。【選択図】図１Ａ

Description

光学顕微鏡は、各種の用途において使用される。その一つの例は、半導体製造における位置測定の為の使用である。典型的に、半導体製造において製造されるウェハに、該ウェハ上の各自の所定位置を有するマークが設けられる。光学顕微鏡を具備する測定デバイスが、参照リソグラフィマスクに対して該ウェハを位置合わせする位置決めデバイスを制御する為の位置信号を提供する。該測定デバイスは、デジタルカメラと、該位置信号を解釈する為のデジタル像処理デバイスとを備えている。

中国特許出願公開第２１０００５７８２号明細書は、物体面にある物体を像面の像として多視点並行撮影する為の対物レンズアレイを開示している。該アレイ内の各要素は、該物体面の側の第１のレンズアレイに位置する第１のレンズと、該像面の側の第２のレンズアレイにある第２のレンズとを有する顕微鏡対物ユニットを備えている。該物体表面の方を向いた該第１のレンズの表面、並びに該像面の方を向いた該第２のレンズの表面に、半透過被膜が設けられる。それにより、該光学顕微鏡は、系の短い合計経路、すなわち該像面と該物体面との間の距離、を可能にする。

既知の光学顕微鏡において、夫々の顕微鏡対物ユニットは、その光軸の近くに像をもたらすように構成される。しかしながら、個々の顕微鏡対物ユニットは、広視野にわたって許容できる品質の像をもたらすには好適ではない。広視野は、該物体面において少なくとも１ｍｍ×１ｍｍの視野と定義される。従って、系の比較的短い合計経路と共に、質的に許容できる物体の広視野像を提供することを可能にする光学顕微鏡に対する必要性がある。

更なる背景情報として、米国特許出願公開第２０２０／１８３１４２号明細書は、広視野マルチスケール高分解能の顕微鏡イメージングシステムを開示しており、該顕微鏡イメージングシステムは、光源、試料、顕微鏡イメージング対物系、獲得システム、及びワークステーションを含むことに留意されたい。該顕微鏡イメージング対物系は、該光源によって発された光線が該試料を照明した後に像を形成する為に使用される。広視野の湾曲した像面を得る為に、該獲得システムは、該湾曲した像面のサブ視野獲得の為の獲得レンズアレイと、２次イメージングの為のカメラアレイとを含んでいる。該ワークステーションは、重複する視野内の獲得された像を分析し、該視野に基づいて像スプライシングを行って、最終的に広視野の高分解能像を得る為に使用される。

また、米国特許出願公開第２０１４／２２６２０３号明細書が、互いと軸方向に位置合わせされて配置された、第１の反射屈折群と、第２の反射屈折群と、レンズ群と、を含む反射屈折系を開示していることに留意されたい。該第１の反射屈折群は、入力表面と、主反射表面と、副反射表面と、出射表面とを有する固体レンズを含んでいる。該主反射表面は、該副反射表面に向かって凹状の湾曲した表面である。該入力表面を通って入射する光束は、該主反射表面と該副反射表面との間で３回以上の反射を経た後、該出射表面を通って出射する。該主反射表面及び副反射表面の少なくとも１つは、連続的で滑らかな位相幾何学的形状を有する。

上記で言及された必要性に対処する為に、本開示の第１の観点に従うと、光学顕微鏡が提供され、該光学顕微鏡は、物体面から像面に向かって光軸に沿った順序で、以下の構成要素、すなわち、
該物体面の側の第１のレンズ表面と、該像面の側の第２のレンズ表面とを有する第１のレンズ、ここで、該第１のレンズ表面が第１の半反射被膜を有する、
該物体面の側の第３のレンズ表面と、該像面の側の第４のレンズ表面とを有する第２のレンズ、及び、
該物体面の側の第５のレンズ表面と、該像面の側の第６のレンズ表面とを有する第３のレンズ、ここで、該第６のレンズ表面が第２の半反射被膜を有する、
を備えている。

第１のレンズ、第２のレンズ、及び第３のレンズを備えている該光学顕微鏡において、該物体面を起点とする光線が、該第２の半反射被膜に対して実質的に直交する入射角を有することが実現される。より特に、該物体面を起点とし、該第２の半反射被膜に第１の時間にわたって入射する光線の入射角は、該第２の半反射被膜の表面法線から２．６度よりも大きく逸脱しない。

本開示から明らかになるように、この小型光学顕微鏡はそれにより、低い歪み及び低い像面湾曲と共に、全視野にわたる回折制限性能（ＭＴＦ：diffraction-limited performance）を提供する。

本開示の第２の観点に従うと、測定デバイスが、該第１の観点に従う、光学顕微鏡の実施態様を備えており、該測定デバイスは、該光学顕微鏡の該像面に配置されたデジタルカメラであって、該光学顕微鏡の該像面における像を表すデジタル像信号を発する該デジタルカメラと、該デジタル像信号を処理する為の且つ像内の像特徴の位置を示す像特徴位置信号を発する為のデジタル像処理デバイスとを更に備えている。

例示的な実施態様において、該光学顕微鏡は、３～７の範囲の倍率（Ｍ）を有する。この範囲は特には、デジタル像センサと組み合わせて該光学顕微鏡を使用する為のものである。

本開示の第３の観点に従うと、ウェハ位置決め測定装置が提供され、該ウェハ位置決め測定装置は、ウェハを位置決めする為の位置決めデバイスと、該第２の観点に従う測定デバイスとを備えている。位置が決定される像特徴は、該ウェハ上のマーカの像であり、該位置決めデバイスは、該像特徴位置信号を使用して、該ウェハを位置決めするように構成されている。

これら及び他の観点は、図面を参照してより詳細に説明されている。

図１Ａは、第１の観点に従う、光学顕微鏡の一つの実施態様を模式的に示す。 図１Ｂは、第１の観点に従う、光学顕微鏡の一つの実施態様を模式的に示す。 図２は、該第１の観点に従う、光学顕微鏡の実施態様を備えている、第２の観点に従う、測定デバイスの一つの実施態様を模式的に示す。 図３は、該第２の観点に従う、該測定デバイスの実施態様を備えている、第３の観点に従う、ウェハ位置決め測定装置の一つの実施態様を模式的に示す。 図４Ａは、該第１の観点に従う、光学顕微鏡の第１の実施態様の性能を示す。 図４Ｂは、該第１の観点に従う、光学顕微鏡の第１の実施態様の性能を示す。 図４Ｃは、該第１の観点に従う、光学顕微鏡の第１の実施態様の性能を示す。 図４Ｄは、該第１の観点に従う、光学顕微鏡の第１の実施態様の性能を示す。 図５Ａは、該第１の観点に従う、光学顕微鏡の第１の実施態様の性能を示す。 図５Ｂは、該第１の観点に従う、光学顕微鏡の第１の実施態様の性能を示す。 図５Ｃは、該第１の観点に従う、光学顕微鏡の第１の実施態様の性能を示す。 図５Ｄは、該第１の観点に従う、光学顕微鏡の第１の実施態様の性能を示す。 図６Ａは、該第１の観点に従う、光学顕微鏡の第１の実施態様の性能を示す。 図６Ｂは、該第１の観点に従う、光学顕微鏡の第１の実施態様の性能を示す。 図６Ｃは、該第１の観点に従う、光学顕微鏡の第１の実施態様の性能を示す。 図６Ｄは、該第１の観点に従う、光学顕微鏡の第１の実施態様の性能を示す。

図１Ａ及び図１Ｂは、倍率Ｍ＝５を有する本開示に従う光学顕微鏡１の一つの実施態様を模式的に示す。光学顕微鏡１は、物体面５から像面３に向かって光軸６に沿った順序で、第１のレンズ７、第２のレンズ１１、及び第３のレンズ１４を備えている。第１のレンズ７は、物体面５の方を向いた第１のレンズ表面８と、像面３の方を向いた第２のレンズ表面９とを有する。第２のレンズ１１は、物体面５の方を向いた第３のレンズ表面１２と、像面３の方を向いた第４のレンズ表面１３とを有する。第３のレンズ１４は、物体面５の方を向いた第５のレンズ表面１５と、像面３の方を向いた第６のレンズ表面１６とを有する。第１のレンズ７の第１のレンズ表面８には、半反射被膜が設けられている。また、第３のレンズ１４の第６のレンズ表面１６には、反射被膜が設けられている。

使用時、該光学顕微鏡は、物体面５にある物体の像面３における像を提供する。

図１Ａは、該光軸によって交差される該物体面の位置Ｏ０を起点とした、例示的な光路を示す。この位置は、該物体面の原点と表される。該原点Ｏ０の像は、像面３の原点Ｉ０に対応付けられる。図１Ｂは、該原点Ｏ０の上方０．７ｍｍにある位置Ｏ１を起点とする例示的な光路を示す。位置Ｏ１の像は、像面３の位置Ｉ１に対応付けられる。

図１Ａ及び図１Ｂに更に示されているように、光線ｒ００及びｒ１０は、夫々該物体面の位置Ｏ０及びＯ１を起点とし、第１のレンズ７の第１の半反射被膜１０を通じて透過し、光線ｒ０１及びｒ１１として第１のレンズ７及び第２のレンズ１１を通じて透過し、そして第３のレンズ１４に向かい、第３のレンズ１４で、第３のレンズ１４の第６のレンズ表面１６の第２の半反射被膜１７で、光線ｒ０２及びｒ１２として反射される。

図１Ａ及び図１Ｂに更に示されているように、光線ｒ０２及びｒ１２はその後、第３のレンズ１４、第２のレンズ１１、及び第１のレンズ７を透過し、第１のレンズ７の第１のレンズ表面８の第１の半反射被膜１０で反射される。反射光線は、再び第１のレンズ７及び第２のレンズ１１を光線ｒ０３及びｒ１３として透過し、該光線ｒ０３及びｒ１３は、その後、第３のレンズ１４を介して該像面へ透過する。第１の半反射被膜１０は、光線ｒ００及びｒ１０も部分的に反射し、また該光線ｒ０２、ｒ１２を部分的に透過させることに留意されたい。同様に、第２の半反射被膜１７は、光線ｒ０１及びｒ１１を部分的に透過させ、光線ｒ０３及びｒ１３を部分的に反射する。明瞭の為に、これは図１Ａには図示されていない。

第１のレンズ７、第２のレンズ１１、及び第３のレンズ１４は、反射光線ｒ０２及びｒ１２が光線ｒ０１及びｒ１１に相対的に径方向にわずかに外向きの方向を有するよう、第２の半反射被膜１７の表面法線１７ｎに相対的な光線ｒ０１の入射角αが２．６度以下になるように、構成される。それにより、全視野にわたる回折制限性能（ＭＴＦ）が、低い歪み及び低い像面湾曲と共に得られる。

図２は、本明細書に開示されているような光学顕微鏡１の一つの実施態様を備える測定デバイス２１を模式的に示す。デジタルカメラ１９が光学顕微鏡１の像面３に配置され、デジタルカメラ１９は、該光学顕微鏡の像面３の像を表すデジタル像信号２２を発する。測定デバイス２１は、デジタル像処理デバイス２３も備えており、該デジタル像処理デバイス２３は、デジタル像信号２２を処理し、像内の像特徴の位置を示す像特徴位置信号２８を発する。

図３は、ウェハ２７を位置決めする為の位置決めデバイス２６と、測定デバイス２１、例えば図２に描かれた測定デバイス２１、とを備えているウェハ位置決め測定装置２０を示す。像特徴２５は、該ウェハの表面３０上のマーカ２９－１、…、２９－ｎの像であり、及び位置決めデバイス２６は、像特徴位置信号２８を使用して、ウェハ２７を、ウェハ担持体３２上の基準３１に相対的に位置決めするように構成される。図示されている例において、光学顕微鏡１は、ヘッド３３に収納されており、該ヘッド３３は、一方の側にウェハ２７の方を向いたデジタルカメラ１９を備えており、更に、格子３６が設けられた格子板３５の方を向いたエンコーダ３４を収納している。動作中、該ウェハ位置決め測定装置は、該ウェハ上の全てのマーカを見つけて「ウェハマップ」を作成するように構成される。それにより、格子板３５とエンコーダとの組み合わせが較正されることができる。

光学顕微鏡１の例示的な実施態様が、以下により詳細に提示されている。それらの例において、該第１のレンズ、該第２のレンズ、及び該第３のレンズは、１．５０～１．５２の範囲の屈折率を有し且つ６０～７０の範囲のＤ線のアッベ数を有するところの材料からなる。試験結果は、０．４７～０．４９μｍの範囲の波長を使用して得られたものである。

実施例１
第１の実施例において、該系の焦点距離ｆｓは９．１ｍｍであり、該系の倍率Ｍは３に等しい。該第１のレンズ、第２のレンズ、及び第３のレンズは夫々、焦点距離ｆ１＝３９．１７ｍｍ、ｆ２＝－４６．８１ｍｍ、及びｆ３＝２７．７４ｍｍを有する。この実施例において、第１のレンズ７は３ｍｍの厚さを有し、夫々－２６．１７ｍｍ及び－１１．９４ｍｍの曲率半径を有する第１のレンズ表面８及び第２のレンズ表面９を備えている。この実施例及び他の実施例において、負の符号は、レンズ表面が物体面５の側から観察されたときに凹であることを意味する為に使用されることに留意されたい。第２のレンズ１１は２ｍｍの厚さを有し、夫々－７．３３ｍｍ及び－１１．４４ｍｍの曲率半径を有する第３のレンズ表面１２及び第４のレンズ表面１３を備えている。第３のレンズ１４も２ｍｍの厚さを有し、夫々－２４．９０ｍｍ及び－２６．４９ｍｍの曲率半径を有する第５のレンズ表面１５及び第６のレンズ表面１６を備えている。これらのレンズは、該光軸６に沿って以下のように配置される。物体面５と第１のレンズ表面８との間の距離は５．３９ｍｍである。第２のレンズ表面９と該第３のレンズ表面１２との間の距離は０．７８ｍｍである。第４のレンズ表面１３と第５のレンズ表面１５との間の距離は１１．８３ｍｍであり、第６のレンズ表面１６と像面３との間の距離は５ｍｍである。これらの実施例及び他の実施例において、距離は、各レンズ表面との、並びに物体面５及び像面３との、該光軸の交差点を基準として定められることに留意されたい。

第１のレンズ表面８及び第６のレンズ表面１６には、夫々第１の半反射被膜１０及び第２の半反射被膜１７が設けられている。これらの実施例において、該半反射被膜は、４５０ｎｍ＜λ＜５００ｎｍの波長範囲及び直角の入射角に対して、入射光の約５０％を反射し、残りの５０％を透過させるように構成された誘電体被膜である。実際には、損失は無視できる大きさである。

或る場合には、局所的に全反射被膜が適用されうることに留意されたい。例えば、像面３の範囲の外側の第６のレンズ表面１６の周囲部に、全反射被膜が適用されうる。

図４Ａは、該光軸との交差によって定められる該原点からの様々な径方向距離における様々な物体位置についてのスポット図を示す。

選択された該径方向距離は、０ｍｍ（ａ）、０．３９ｍｍ（ｂ）、０．７８ｍｍ（ｃ）、及び１．１６ｍｍ（ｄ）である。図４Ａから明らかになるように、スポットサイズは、いずれの場合も２０ミクロンをかなり下回っている。エアリー半径（airy radius）は２．９３μｍである。更なる観察結果が、下記の表Ｉにおいて提示されている。

図４Ｂは、実施例１の光学顕微鏡（１）の変調伝達関数ＭＴＦを示す。ここにおいて、縦軸は、ＯＴＦの係数を示し、横軸は、１ｍｍ当たりの周期単位における空間周波数を示す。

この実施例において、ＤＬＴ，Ｓは、回折が制限された接線方向及び矢状方向の場合の重複する曲線を指す。参照符号０Ｔ，Ｓは、該物体面の該原点に対して決定された、該接線方向及び該矢状方向の伝達関数に対応する重複する曲線を指す。参照符号０．３９Ｔ，ｓは、該物体面の該原点から０．３９ｍｍの距離にある位置に対して決定された、該接線方向及び該矢状方向の伝達関数に対応する重複する曲線を指す。参照符号０．７８Ｓ及び０．７８Ｔは夫々、該物体面の該原点から０．７８ｍｍの距離にある位置に対して決定された、該接線方向及び該矢状方向の伝達関数に対応する曲線を示す。参照符号１．１６Ｓ及び１．１６Ｔは夫々、該物体面の該原点から１．１６ｍｍの距離にある位置に対して決定された、該接線方向及び該矢状方向の伝達関数に対応する曲線を示す。

１ｍｍ当たり１００周期前後の比較的高い空間周波数でも、該ＯＴＦの該係数は、該原点から１．１６ｍｍの半径以内の視野にわたって少なくとも０．５であることが分かる。

図４Ｃは、様々な波長について測定された接線方向（Ｔ）及び矢状方向（Ｓ）の像面湾曲を示す。凡例は、波長をミクロン単位で示しており、例えば曲線０．４７Ｔは、０．４７ミクロンの波長に対して測定された接線方向の像面湾曲である。図５Ａにおいて、矢状方向の像面湾曲の大きさは約０．０１５７ｍｍであること、及び該接線方向の像面湾曲の大きさは約０．１０９ｍｍであることが分かる。

図４Ｄは、実施例１の光学顕微鏡（１）について測定された歪みを示す。図４Ｄから、該歪みは、１．１６ｍｍの半径の視野全体にわたって０．５％未満であることが明らかになる。

実施例２
第２の実施例において、図１Ａ及び図１Ｂに詳細に示されている系の焦点距離ｆｓは６．２ｍｍであり、該系の倍率Ｍは５に等しい。該第１のレンズ、第２のレンズ、及び第３のレンズは夫々、焦点距離ｆ１＝４６．７７ｍｍ、ｆ２＝－３０．７３ｍｍ、及びｆ３＝２１．８３ｍｍを有する。

この実施例において、第１のレンズ７は２．４４ｍｍの厚さを有し、夫々－１７．８４ｍｍ及び－１０．８ｍｍの曲率半径を有する第１のレンズ表面８及び第２のレンズ表面９を備えている。第２のレンズ１１は２ｍｍの厚さを有し、夫々－５．８５ｍｍ及び－１０．２７ｍｍの曲率半径を有する第３のレンズ表面１２及び第４のレンズ表面１３を備えている。第３のレンズ１４も２ｍｍの厚さを有し、夫々－２７．０９ｍｍ及び－２６．５９ｍｍの曲率半径を有する第５のレンズ表面１５及び第６のレンズ表面１６を備えている。これらのレンズは、該光軸６に沿って以下のように配置される。物体面５と第１のレンズ表面８との間の距離は２．５８ｍｍである。第２のレンズ表面９と該第３のレンズ表面１２との間の距離は１．５５ｍｍである。第４のレンズ表面１３と第５のレンズ表面１５との間の距離は１１．４４ｍｍであり、及び第６のレンズ表面１６と像面３との間の距離は５ｍｍである。

図５Ａは、該光軸との交差によって定められる該原点からの様々な径方向距離における様々な物体位置についてのスポット図を示す。

選択された該径方向距離は、０ｍｍ（ａ）、０．４０４１ｍｍ（ｂ）、０．５１７ｍｍ（ｃ）、及び０．７０００ｍｍ（ｄ）である。図５Ａから明らかになるように、スポットサイズは、いずれの場合も２０ミクロンをかなり下回っている。

エアリー半径は４．８５６μｍである。更なる観察結果が下記の表ＩＩに提示されている。

図５Ｂは、実施例２のこの構成での該ＭＴＦを示し、該物体面の該原点における位置についての、そして該物体面の該原点から０．４０４１ｍｍ、０．５７１５ｍｍ、及び０．７０００ｍｍの距離の位置における、接線方向の曲線と矢状方向の曲線の両方を含んでいる。該曲線は、実質的に重複しており、１００／ｍｍまでの空間周波数に対してＭＴＦが少なくとも０．５の大きさを有することを示している。

図５Ｃは、様々な波長について測定された接線方向（Ｔ）及び矢状方向（Ｓ）の像面湾曲を示す。凡例は、波長をミクロン単位で示しており、例えば曲線０．４７Ｔは、０．４７ミクロンの波長に対して測定された接線方向の像面湾曲である。図５Ｃにおいて、矢状方向の像面湾曲の大きさは約０．００６８ｍｍであること、及び該接線方向の像面湾曲の大きさは約０．０７９ｍｍであることが分かる。

図５Ｄは、実施例Ｉの光学顕微鏡（１）について測定された歪みを示す。図５Ｄから、該歪みは、０．７ｍｍの半径の視野全体にわたって０．５％未満であることが明らかになる。

実施例３
第３の実施例において、該系の焦点距離ｆｓは４．３ｍｍであり、該系の倍率Ｍは７に等しい。該第１のレンズ、第２のレンズ、及び第３のレンズは、夫々焦点距離ｆ１＝４６．２９ｍｍ、ｆ２＝－１６．２１ｍｍ、及びｆ３＝２０．６８ｍｍを有する。

この第３の実施例において、第１のレンズ７は２ｍｍの厚さを有し、夫々－１２．７４ｍｍ及び－８．８ｍｍの曲率半径を有する第１のレンズ表面８及び第２のレンズ表面９を備えている。第２のレンズ１１は２ｍｍの厚さを有し、夫々－４．２７ｍｍ及び－９．９７ｍｍの曲率半径を有する第３のレンズ表面１２及び第４のレンズ表面１３を備えている。第３のレンズ１４は２．３ｍｍの厚さを有し、夫々－２７．３８ｍｍ及び－２５．７６ｍｍの曲率半径を有する第５のレンズ表面１５及び第６のレンズ表面１６を備えている。これらのレンズは、該光軸６に沿って以下のように配置される。物体面５と第１のレンズ表面８との間の距離は２．５ｍｍである。第２のレンズ表面９と該第３のレンズ表面１２との間の距離は１．２ｍｍである。第４のレンズ表面１３と第５のレンズ表面１５との間の距離は１５ｍｍであり、第６のレンズ表面１６と像面３との間の距離は５ｍｍである。

図６Ａは、該光軸との交差によって定められる該原点からの様々な径方向距離における様々な物体位置についてのスポット図を示す。

選択された該径方向距離は、０ｍｍ（ａ）、０．１６ｍｍ（ｂ）、０．３２ｍｍ（ｃ）、及び０．５ｍｍ（ｄ）である。図６Ａから明らかになるように、スポットサイズは、いずれの場合も２０ミクロンをかなり下回っている。

エアリー半径は６．７９４μｍである。更なる観察結果が下記の表ＩＩＩに提示されている。

図６Ｂは、この構成での該ＭＴＦを示し、該物体面の該原点における位置についての、そして該物体面の該原点から０．１６ｍｍ、０．３２ｍｍ、及び０．５ｍｍの距離の位置における、接線方向の曲線と矢状方向の曲線の両方を示している。該曲線は、実質的に重複しており、７０／ｍｍまでの空間周波数に対してＭＴＦが少なくとも０．５の大きさを有することを示している。

図６Ｃは、様々な波長について測定された接線方向（Ｔ）及び矢状方向（Ｓ）の像面湾曲を示す。凡例は、波長をミクロン単位で示しており、例えば曲線０．４７Ｔは、０．４７ミクロンの波長に対して測定された接線方向の像面湾曲である。図６Ｃにおいて、矢状方向の像面湾曲の大きさは約０．１０１１ｍｍであること、及び該接線方向の像面湾曲の大きさは約０．０４２６ｍｍであることが分かる。

図６Ｄは、実施例３の光学顕微鏡（１）について測定された歪みを示す。図６Ｄから、該歪みは、０．５ｍｍの半径の視野全体にわたって０．５％未満であることが明らかになる。

上に提示された該実施例の各々において、光学顕微鏡１は非常に小型である。該物体面と該像面との間の距離は、３０ｍｍと小さい。更に示されているように、改良された光学顕微鏡１は、低い歪み及び平坦化された像面と共に全視野（１×１ｍｍより大きい）にわたって回折制限性能を実現する。該像面湾曲は、１００μｍ未満であり、或る場合には２０μｍ未満ですらある。

本発明者等は、多数の他の実施例に以下の設計規則が設けられることができることを認識した。

要求される倍率Ｍ及び像面３の対角方向サイズｓｄに応じて、系の焦点距離は、以下の関係を用いて決定されることができる。

該系の焦点距離ｆｓの値を決定すると、該第１のレンズ、第２のレンズ、及び第３のレンズの該焦点距離ｆ１、ｆ２及びｆ３は、該系の焦点距離に相対的なその比について次の範囲を考慮することによって決定されることができる。

第１のレンズ７、第２のレンズ１１、及び第３のレンズ１４の厚さｔ１、ｔ２、及びｔ３は、下記のようにサイズｓｄに関係する。

該レンズは好ましくは、１．４５～１．５５、より好ましくは１．５０～１．５２、の屈折率を有する材料から作られる。Ｄ線のアッベ数は、６０～７０であるべきである。様々な材料、例えばガラス及びポリマー、がこの目的の為に好適である。

該物体面と第１のレンズ表面８との間の距離ｄｏ１、第２のレンズ表面９と第３のレンズ表面１２との間の距離ｄ１２、第４のレンズ表面１３と第５のレンズ表面１５との間の距離ｄ２３、及び第６のレンズ表面１６と像面３との間の距離ｄ３ｉは、下記のようにサイズｓｄに関係する。

Claims (14)

1. 物体面（５）内の物体の像面（３）中に画像を提供するように構成された光学顕微鏡（１）であって、該光学顕微鏡は、前記物体面から前記像面に向かって光軸（６）に沿った順序で、
   該物体面の側の第１のレンズ表面（８）と、該像面の側の第２のレンズ表面（９）とを有する第１のレンズ（７）；
   該物体面の側の第３のレンズ表面（１２）と、該像面の側の第４のレンズ表面（１３）とを有する第２のレンズ（１１）、及び、
   該物体面の側の第５のレンズ表面（１５）と、該像面の側の第６のレンズ表面（１６）とを有する第３のレンズ（１４）
   を備えており、
   第１のレンズ表面（８）が第１の半反射被膜（１０）を有し、且つ第６のレンズ表面（１６）が第２の半反射被膜（１７）を有することを特徴とする、
   前記光学顕微鏡（１）。
2. 第１のレンズ（７）及び第の３レンズ（１４）が正の焦点距離を有し、且つ第２のレンズ（１１）が負の焦点距離を有する、請求項１に記載の光学顕微鏡（１）。
3. 第１のレンズ（７）と第２のレンズ（１１）との間の距離が、第２のレンズ（１１）と第３のレンズ（１４）との間の距離の３分の１未満である、請求項１又は２に記載の光学顕微鏡（１）。
4. ３～７の範囲の倍率（Ｍ）を有する、請求項１、２又は３に記載の光学顕微鏡（１）。
5. 倍率（Ｍ）と画像の対角線（ｓｄ）によって下記の関係を用いて決定される、系の焦点距離（ｆｓ）を有する、請求項４に記載の光学顕微鏡（１）。
   
6. 第１のレンズ（７）、第２のレンズ（１１）及び第３のレンズ（１４）夫々が、下記の関係によって系の焦点距離ｆｓに関する焦点距離ｆ１、ｆ２及びｆ３
   請求項５に記載の光学顕微鏡（１）。
   
7. 物体面（５）を起点とし、第２の半反射被膜（１７）に第１の時間にわたって入射する光線（ｒ０１）の入射角は、第２の半反射被膜（１７）の表面法線（１７ｎ）から２．６度よりも大きく逸脱しないことを特徴とする、請求項１～６のいずれか１項に記載の光学顕微鏡（１）。
8. 第１のレンズ（７）、第２のレンズ（１１）及び第３のレンズ（１４）が、１．４５～１．５５の屈折率を有する材料から作られる、請求項１～７のいずれか１項に記載の光学顕微鏡（１）。
9. 第１のレンズ（７）、第２のレンズ（１１）及び第３のレンズ（１４）が、１．５０～１．５２の屈折率を有する材料から作られる、請求項８に記載の光学顕微鏡（１）。
10. 前記レンズの前記材料が、６０～７０のＤ線のアッベ数を有する、請求項８又は９に記載の光学顕微鏡（１）。
11. 第１のレンズ（７）の厚さ（ｔ１）、第２のレンズ（１１）の厚さ（ｔ２）、及び第３のレンズ（１４）の厚さ（ｔ３）が、下記の式のように像面（３）の対角線サイズ（ｓｄ）に関係する、請求項１～１０のいずれか１項に記載の光学顕微鏡（１）。
    
12. 該物体面と第１のレンズ表面（８）との間の距離（ｄｏ１）、第２のレンズ表面（９）と第３のレンズ表面（１２）との間の距離（ｄ１２）、第４のレンズ表面（１３）と第５のレンズ表面（１５）との間の距離（ｄ２３）、及び第６のレンズ表面（１６）と像面（３）との間の距離（ｄ３ｉ）は、下記の式のように像面（３）の対角線サイズ（ｓｄ）に関係する、請求項１～１１のいずれか１項に記載の光学顕微鏡（１）。
    
13. 請求項１～１２のいずれか１項に記載の光学顕微鏡（１）を備えている測定デバイス（２１）であって、該測定デバイス（２１）が、該光学顕微鏡の該像面に配置されたデジタルカメラであって、該光学顕微鏡の該像面における像を表すデジタル像信号（２２）を発する該デジタルカメラ（１９）と、該デジタル像信号を処理する為の且つ像内の像特徴の位置を示す像特徴位置信号（２８）を発する為のデジタル像処理デバイス（２３）とを更に備えている、前記測定デバイス（２１）。
14. ウェハ位置決め測定装置であって、該ウェハ位置決め測定装置は、ウェハ（２７）を位置決めする為の位置決めデバイス（２６）と、請求項１３に記載の測定デバイス（２１）とを備えており、ここで、像特徴（２５）は、該ウェハ上のマーカの像であり、及び位置決めデバイス（２６）は、像特徴位置信号（２８）を使用して、ウェハ（２７）を位置決めする、前記ウェハ位置決め測定装置。