JPH0251165B2

JPH0251165B2 -

Info

Publication number: JPH0251165B2
Application number: JP57034366A
Authority: JP
Inventors: Makoto Uehara; Akira Anzai; Kyoichi Suwa
Original assignee: Nippon Kogaku KK
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1982-03-04
Filing date: 1982-03-04
Publication date: 1990-11-06
Also published as: US4592625A; JPS58150924A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、物体と像との距離が変化しても、物
体又は像の位置を一定に維持し得る光学系の改良
に関する。

従来、２つのレンズの間を平行光学系に構成し
て両者を相対的に移動することにより物体と像と
の距離を変え得る光学系が知られている。すなわ
ち、第１図Ａ，Ｂに示すごとく、第１正レンズ
L₀₁の前側焦点に物体Ｐを配置すれば第２正レン
ズL₀₂の後側焦点に物体Ｐの像P′が形成され、両
レンズ間の距離を変えれば物体Ｐと像P′との距離
を任意に変えることができる。そして、像倍了は
両レンズの焦点距離の比で定まる一定値であり、
一方のレンズのみを移動すれば物体又は像の位置
を固定できることも周知である。ところが、この
光学系において、両レンズの間隔が第１図Ａのご
とく両レンズの焦点距離の和（f₁＋f₂）に等しい
場合に、像P′側から第２正レンズL₀₂に入射する
光軸に平行な光線は図中点線で示すごとく第１正
レンズL₀₁を射出後も光軸に平行になりいわゆる
テレセントリツク性が両側で維持されるが、第１
図Ｂのごとく両レンズの間隔が変わるともはや物
体Ｐ側でのテレセントリツク性は維持され得な
い。すなわち、両レンズの間隔を変えることによ
つて物体と像との距離を任意に変えることができ
ても、この光学系の瞳の共役関係を一定に維持す
ることはできない。従つて、物体Ｐを同軸落射照
明する場合にテレセントリツクな照明光を供給で
きるのは両レンズの間隔が特定の時のみであり、
他の場合には光源自体を移動しない限り、テレセ
ントリツク照明すなわちケーラー照明を行なうこ
とは不可能であつた。

本発明の目的は、物体と像との距離が変化して
も一部のレンズの移動により両者の共役関係を維
持するとともに、瞳位置等他の特定点に関係する
共役関係をも一定状態に維持し得る二重共役維持
光学系を提供することにある。

そして、さらに物体と像との距離が変わつて
も、常に両側でテレセントリツク性が維持される
光学系、及び、常に完全なケーラー照明を維持す
ることのできる優れた光学系の提供を目的とす
る。

本発明による２重共役維持光学系は複数のレン
ズ群からなるアフオーカル系とこれの両側にそれ
ぞれ同軸配置された２つの正レンズ群とを有し、
２つの正レンズ群のうち一方及びアフオーカル系
が光軸にそつて移動可能に構成され、該光学系に
関して共役や物体と像との距離が変化した場合に
移動可能正レンズ群とアフオーカル系とを所定の
関係で連動することによつて２組の共酪関係を維
持するものである。

以下本発明を図面を参照して説明する。第２図
Ａ，Ｂは本発明の基本構成図である。第１正レン
ズ群L₁₁と第２正レンズ群L₁₂との間に負レンズ群
L₂₁と正レンズ群L₂₂とから成るアフオーカル系
L₂₀が配置されている。第１正レンズ群L₁₁の前側
焦点上に配置された物体Ｐの像P′は、図中実線で
示すごとく第１正レンズ群L₁₁と第２正レンズ群
L₁₂との間が平行光学系となるため第２正レンズ
群L₁₂の後側焦点上に形成される。ここで、第１
正レンズ群L₁₁、負レンズ群L₂₁、正レンズ群L₂₂、
第２正レンズ群L₁₂の焦点距離をこの順にそれぞ
れf₁，f₂，f₃，f₄とし、また第１正レンズ群L₁₁と
アフオーカル系の負レンズ群L₂₁との距離をf₁＋
d₁、アフオーカル系L₂₀を構成する、負レンズ群
L₂₁と正レンズ群L₂₂との距離をd₂、アフオーカル
系中の正レンズ群L₂₂と第２正レンズ群L₁₂との距
離をd₃として、第２図中点線で示すごとく、物体
側及び像側とで共にテレセントリツクである場合
すなわち、４つの群全体としてアフオーカル系と
なる条件を求めてみると、 d₁＝f²／₃f₂＋f²／₂f₄＋f²／₂f₃／f²／₃−f²／₂／f
²／₃d₃(1) となる。

そして、第１正レンズ群L₁₁から第２正レンズ
群L₁₂までの距離すなわちレンズ系全長をdtとす
ると、 dt＝f₁＋d₁＋d₂＋d₃ ＝f₁＋｛f²／₃f₂＋f²／₂f₄＋f²／₂f₃／f²／₃＋d₂＋d₃（１ −f²／₂／f²／₃）｝ (2) となり、両側テレセントリツクであるための条件
は(2)式として表わされる。いまこの(2)式をd₃で微
分すると、 Δdt＝（１−f²／₂／f²／₃）Δd₃ (3) が得られ、ΔdtとΔd₃とが線形であることが分る。
すなわち、レンズ系全長dtの変化量とアフオーカ
ル系L₂₀の移動量とが線形であり、第１正レンズ
群L₁₁を移動する時にアフオーカル系L₂₀も(3)式の
関係を満足しつつ移動するならば常に(1)式及び(2)
式の状態が維持される。従つて、物体Ｐの位置が
変つた場合物体Ｐの移動量と同量だけ第１正レン
ズ群L₁₁を移動して、常に第１正レンズ群の前側
焦点上に物体Ｐが位置するようにし、同時にアフ
オーカル系L₂₀を(3)式を満たすように連動させる
ことによつて、物体像P′を一定位置に保ちつつ、
物体と像との共役関係を維持するとともに、物体
側と像側とでテレセントリツク性を常に維持する
ことができる。

いま、この系の倍率を求めると、アフオーカル
系L₂₀と第２の正レンズ群L₁₂との合成焦点距離ｆ
は、ｆ＝f₂f₄／f₃ であるから、第１正レンズ群L₁₁の焦点距離との
比をとつて、全系の倍率βは、 β＝f₂f₄／f₁f₃ (4) となる。すなわち、倍率は各群の焦点距離のみの
関係となり、物体と像との距離に関係なく一定で
ある。

尚、第２図ではアフオーカル系を負レンズ群と
正レンズ群とで構成したガリレオタイプの場合を
示したが、正負の順序は逆でもよく、またアフオ
ーカル系を２つの正レンズ群で構成したケプラー
タイプでも上記(1)〜(4)式が同様に成り立つことは
いうまでもない。

第３図Ａ，Ｂは本発明による第１実施欄の構成
図であり、前述した４群系を用いて物体側と像側
とで常にテレセントリツク性を維持するテレセン
トリツク光学系が形成されている。第２図と同様
の機能を有するレンズ群は同一の符号で示した。
ここでは第１正レンズ群L₁₁の後側焦点すなわち
アフオーカル系L₂₀側の焦点に絞りＳを設け、第
１正レンズ群L₁₁と絞りＳとを一体に移動可能に
設けるとともに、負レンズ群L₂₁と正レンズ群L₂₂
とからなるアフオーカル系L₂₀を第１レンズ群L₁₁
と連動可能としたものである。これにより、第３
図Ａに示すごとく第１正レンズ群L₁₁の前側焦点
上の物体Ｐの像P′がf₁＋dt＋f₄だけ離れた第２正
レンズ群L₁₂の後側焦点上に形成され、また第３
図Ｂに示すごとく第１正レンズ群L₁₁と絞りＳと
を一体にΔdtだけ前方へ移動するとともにアフオ
ーカル系をΔd₃だけ前方へ移動させると物体Ｐよ
りΔdtだけ前方の物体Ｑの像Q′がf₁＋dt＋Δdt＋f₄
だけ離れた第２正レンズ群L₁₂の後側焦点上に形
成される。従つて、第２正レンズ群L₁₂を固定し
ておけば物体側と像側とで共にテレセントリツク
性を維持しつつ物体ＰとＱとの像が共に第２正レ
ンズ群L₁₂の後側焦点という一定位置に形成され
る。そして像倍率は前記(4)式のとおり不変であ
る。すなわち、物体ＰとＱとに限らず、任意の位
置の物体に対して両側でのテレセントリツク性を
維持しつつ、しかも定倍率で固定位置に像を形成
することが可能である。

第４図Ａ，Ｂは本発明による第２実施例の構成
図である。本実施例ではアフオーカル系L₂₀が２
つの正レンズ群L₂₃，L₂₄で構成されているが第３
図Ａ，Ｂと同様の作用効果を有している。この場
合にも第１正レンズ群L₁₁とその後側焦点に設け
られた絞りＳとが一体的に移動可能であり、これ
らに連動してアフオーカル系L₂₀が移動する。ア
フオーカル系L₂₀を構成する２つの正レンズ群の
焦点距離の和に等しい。そして第４図Ａのごとき
物体Ｐとその像P′とに共役状態から第１正レンズ
群L₁₁と絞りＳとを一体に移動し、同時にアフオ
ーカル系L₂₀を連動させることによつて、第４図
Ｂのごとく異なる位置の物体Ｑの像Q′を元の物
体像P′と同一の位置に形成することができ、しか
も物体側、像側ともテレセントリツク性が維持さ
れる。像倍率も一定である。従つて、この場合に
も任意の位置の物体に対して、両側でのテレセン
トリツク性を維持しつつしかも定倍率で固定位置
に像を形成することができる。

このように、物体側で常にテレセントリツク性
が維持されるから、物体面に凹凸があつても像の
ボケによる倍率変化がないため物体の大きさの正
確な測定ができ、物体の位置合せを行なうにも正
確である。また、像側で常にテレセントリツク性
が維持されるから、像倍率が一定に保たれ、撮像
管CCD（電荷結合素子）で受光する場合にもこれ
らの特性上有効である。そして、像面が一定であ
れば、物体観察のための接眼レンズ或は撮像管を
全く移動する必要がないため機構を極めて簡単か
つ小型にすることができる。さらに、物体位置が
変わつても倍率が一定であることは物体の測定に
おいては大変好都合である。

ところで、第３図Ａ，Ｂの第１実施例及び第４
図Ａ，Ｂの第２実施例の比較から分るように、第
１正レンズ群L₁₁の移動に対してアフオーカル系
L₂₀の移動方向が両実施例で逆向きになつている。
これは、第１実施例のアフオーカル系がいわゆる
ガリレオタイプであり、第２実施例のアフオーカ
ル系がいわゆるケプラータイプであるという違い
によるものではなく、アフオーカル系L₂₀を構成
する２つのレンズ群の各焦点距離の絶縁値のうち
どちらが大きいかによつている。すなわち、前述
した(3)式から分るように、｜f₂｜＜｜f₃｜の場合
には、ΔdtとΔd₃との符号は一致し、｜f₂｜＞｜f₃
｜の場合にはΔdtとΔd₃との符号は逆になり、｜f₂
｜と｜f₃｜との大小関係によつて、アフオーカル
系L₂₀としての第１正レンズ群に対する相対的移
動方向が決定される。

第５図Ａ，Ｂに示す第３実施例は、物体面と像
面とが直交する場合の構成である。第１正レンズ
群L₁₁と絞りＳ及び反射鏡Ｍが対物鏡筒１に一体
的に設けられており、また負レンズ群L₂₁と正レ
ンズ群L₂₂とからなるアフオーカル系がアフオー
カル鏡筒２に設けられている。そして、対物鏡筒
１とアフオーカル鏡筒２とは第２正レンズ群L₁₂
の光軸方向に連動する。第５図Ａのごとく試料３
上の物点Ｐの像P′が第２正レンズ群L₁₂の後側焦
点上に形成されている状態から、対物鏡筒１とア
フオーカル鏡筒２とを連動させることによつて、
第５図Ｂのごとく試料３上の異なる物点Ｑの像
Q′が同じく第２正レンズ群L₁₂の後側焦点上に形
成される。従つて、対物鏡筒１とアフオーカル鏡
筒２とを連動させることによつて、試料３上の任
意の物点の像を固定位置に形成することができ
る。この場合の対物鏡筒１の移動量Δdt及びアフ
オーカル鏡筒２の移動量は前記(3)式を満たすこと
はいうまでもない。そして、物体側と像側とで常
にテレセントリツク性が維持され、像倍率も不変
であることも前記の実施例と同様である。アフオ
ーカル鏡筒２内に２つの正レンズ群からなるケプ
ラータイプのアフオーカル系を設けても同様であ
る。

以上では物体と像との距離が変わつても物体側
及び像側の両方で常にテレセントリツク性が維持
される実施例について述べてきたが、両側でテレ
セントリツク性が維持されるということはこの光
学系の物体側及び像側での瞳位置、すなはち入射
瞳と射出瞳の位置が共に常に無限遠にあるという
ことに外ならない。すなわち、ここでいう２重共
役とは物体と像との共役関係及び瞳の共役関係の
２つの共役関係が維持されることである。以下で
は物体側及び像側での瞳位置の少なくとも一方が
有限距離にあり、これらについて詳述する。

第６図Ａ，Ｂは第４実施例の構成図であり、物
体側及び像側の瞳が共に有限距離に位置してい
る。第６図Ａでは物体P₁と物体側瞳P₂について
第６図Ｂでは物体Q₁と物体側瞳Q₂について共役
関係を示し、各図において物体とその像との共役
関係を表わす光像を実線で、また瞳の共役関係を
表わす光線を点線で、示した。これらの図では、
第２図Ａ，Ｂで述べた本発明による原理との関係
を明確にし、かつ理解を容易にするために、同じ
機能を有する部材には同一の符号がつけられてい
る。ここでは物体側と像側との瞳位置を有限距離
とするために、第１正レンズ群L₁₀は第２図にお
ける第１正レンズ群L₁₁にもう１つ正レンズ群L₁₃
を加えさらに強い屈折力を有するレンズ群で構成
され、第２正レンズ群L₄₀も第２図における第２
正レンズ群L₁₂にもう１つの正レンズ群L₁₄を加え
たさらに強い屈折率を有するレンズ群で構成され
ている。第１及び第２正レンズ群L₁₀，L₄₀は実質
的には１つの正レンズ群であるが、理解を容易に
するためにそれぞれ２つのレンズ群からなる構成
として示した。第１レンズ群L₁₀は２つの正レン
ズL₁₃，L₁₁が薄肉密着系で合成され、焦点距離
f₁₀を有し、第２レンズ群L₄₀は２つの正レンズ
L₁₂，L₁₄が薄肉密着系で合成され焦点距離f₄₀を
有するものとする。

第６図Ａに示すごとく第１正レンズ群L₁₀の前
側焦点に位置する物体P₁の像P₁′は、第１正レン
ズ群L₁₀と第２正レンズ群L₄₀との間が平行光学系
であるため第２正レンズ群L₄₀の後側焦点上に形
成され、物体P₁より距離Ｄだけ前方の物体側瞳
P₂は、物体像P₁′より距離D′だけ後方の像側瞳P′₂
と共役である。ここで物体P₁に対する像P₁′の倍
率βはアフオーカル系L₂₀を構成する２つのレン
ズ群L₂₁，L₂₂の焦点距離を第１正レンズ群L₁₀側
からそれぞれf₂，f₃とすると、 β＝f₂f₄₀／f₁₀f₃ (5) で与えられる。次に、第６図Ｂに示すごとく、第
１正レンズ群L₁₀をΔd_tだけ移動させ、これに連
動してアフオーカル系L₂₀をΔd₃だけ移動させる
と、物体P₁からΔdtだけ離れた他の物体Q₁の像
Q₁′が第２正レンズ群L₄₀の後側焦点に形成され、
また他の物体Q₁から距離Ｄだけ離れた位置に物
体側瞳Q₂が存在し、これは物体像Q₁′から距離
D′だけ後方の像側瞳Q₂′と共役となる。この時の
像倍率は(5)式と同一で変わらない。この時のΔdt
とΔd₃との関係は(3)式と同一である。このよう
に、レンズ全長の変化によつて物体と像との距離
を変えることができ、この時、物体側及び像側の
瞳はそれぞれ物体から距離Ｄ及び像から距離
D′の一定位置にあり、像倍率も一定に維持され
る。

第７図Ａ，Ｂは第６図に示した第４実施例を
LSIや超LSI等の集積回路の製造に用いられる投
影型露光装置のアライメント光学系に応用した第
５実施例の構成図である。投影対物レンズL₅₀に
関してウエハＷとレテイクルＲとが所定の倍率で
共役位置に配置されており、レテイクルＲは図示
なき照明光学系によつて均一に照明され、レテイ
クルＲ上のパターンがウエハＷ上に投影焼付され
る。投影対物レンズL₅₀は等価的に２つのレズ群
L₅₁とL₅₂及び両者の間に設けられた絞りS₅₀とか
ら成つている。投影対物レンズL₅₀は通常、ウエ
ハＷ側でテレセントリツク系になるよう設計され
ており、このために絞りS₅₀はウエハ側正レンズ
群L₅₁の焦点上に配置されている。このような投
影対物レンズL₅₀を通して、ウエハＷとレテイク
ルＲとの位置の整合状態を観察或は測定するのが
本実施例によるアライメント光学系である。この
アライメント光学系は第１正レンズ群L₁₀、アフ
オーカル系L₂₀、第２正レンズ群L₁₂及び第３の正
レンズ群L₆₀及びアライメント用光源Ｅからなつ
ている。ここで、第１正レンズ群L₁₀アフオーカ
ル系L₂₀は前述した第４実施例のそれぞれとほぼ
同一の機能を有しており、レテイクルＲは第１正
レンズ群L₁₀の前側焦点位置に合致している。ま
た第２正レンズ群L₁₂は前記第１〜第３実施例と
同一で像側でテレセントリツクである。そして、
第３正レンズ群（L₆₀）は光源Ｅからの光束を平
行光束として供給するためのものである。ウエハ
Ｗ上のアライメントマークWm及びレテイクルＲ
上の基準マークRmは所定の露光パターンの周縁
部に設けられているため、アライメント光学系の
光軸（Ａ×２）は投影対物レンズL₅₀の光軸（Ａ
×１）とは図示のとおり、基準マークRmのレテ
イクルＲ中心からの距離だけずれて配置されてい
る。第７図Ａではアライメント光学系の瞳につい
ての共酪関係を表わす光線を示しており、アライ
メント光学系のレテイクルＲ側瞳位置が投影対物
レンズL₅₀の入射瞳位置に合致している。すなわ
ち、第３正レンズ群L₆₀をも通して、光源Ｅの像
E′が投影対物レンズL₅₀の入射瞳位置に形成され、
投影対物レンズL₅₀の絞りS₅₀の位置に光源像E″が
形成され、いわゆるケーラー照明がなされてい
る。投影対物レンズL₅₀とアライメント光学系と
が偏心しているため、光源Ｅもアライメント光学
系の光軸（Ａ×２）から偏心して配置され、この
ため第２正レンズ群L₁₂の像側では厳密にはテレ
セントリツクではなく平行系となつている。第７
図Ｂではアライメント光学系についての物体すな
わちレテイクルＲ上の基準マークRmについての
共役関係を表わす光線を示しており、レテイクル
Ｒ上の基準マークRmと第２正レンズ群L₁₂の後
側焦点位置に形成される基準マークの像R′mとの
結像の様子が分る。基準マークRmの位置には投
影対物レンズL₅₀によつてウエハＷ上の図示なき
アライメントマークの像が形成されており、寒準
マークの像R′mの位置にはウエハＷ上のアライメ
ントマークWmの像も形成され、これらの像によ
りウエハＷとレテイクルＲとの位置整合の状態が
観察及び測定される。

このアライメント光学系において、レテイクル
Ｒ、投影対物レンズL₅₀及びウエハＷがアライメ
ント光学系に対して相対的に移動する場合には、
第１正レンズ群L₁₀を同量だけ移動して第１正レ
ンズ群L₁₀の前側焦点をレテイクルＲ上に合致さ
せるとともに、前記(4)式の関係を満たすようにア
フオーカル系L₂₀を連動させることによつて、レ
テイクルの像R′mを一定位置に形成できるととも
に、レテイクルＲから一定位置に瞳像すなわち光
源像E″を形成することができるからケーラー照
明も厳密に維持される。従つて、レテイクルＲの
位置が変化しても、常に一定位置にてレテイクル
とウエハーとの整合状態を観察及び測定すること
ができるとともに常にケーラー照明を維持するこ
とが可能である。ここでレテイクルＲ上の基準マ
ークRmの像R′m及びウエハＷ上のアライメント
マークWmの像は、第７図Ｂで示される平行光束
中すなわち、第１正レンズ群L₁₀とアフオーカル
系L₂₀との間若しくはアフオーカル系L₂₀と第２正
レンズ群L₁₂との間に、又は第２正レンズ群L₁₂の
像側に半透過鏡を挿入して取り出すことができ
る。

第８図に示した本発明による第６実施例は、第
７図に示した投影型露光装置用アライメント光学
系の応用例である。図中、第７図と同一の機能を
有する部材には同一の符号をつけた。本実施例で
は、第１正レンズ群L₁₀の反射鏡M₁₀とを対物レ
ンズ鏡筒１０により一体的に設け、対物レンズ鏡
筒１０をレテイクルＲと平行に光軸にそつて移動
可能に設けている。そして、２つのレンズ群L₂₁，
L₂₂とによつて構成されるアフオーカル系を一体
的に有するアフオーカル鏡筒２０は、対物レンズ
鏡筒１０と連動して光軸にそつて移動可能であ
る。ウエハＷとレテイクルＲとは投影対物レンズ
L₅₀に関して共役に配置されており、図示なき主
照明装置から供給される照明光５０によつて、レ
テイクルＲ上のパターンがウエハＷ上に投影され
る。ウエハＷ上のアライメントマークWmとレテ
イクルＲ上の基準マークRmとの像が、反射鏡
M₁₀、第１正レンズ群L₁₀、アフオーカル系L₂₁，
L₂₂、第２正レンズ群L₄₀及び半透過鏡M₂₀を介し
て撮像管６の撮像面６ａに形成される。一方、光
源Ｅからの光束は第３正レンズ群L₆₀を介し、反
射鏡M₃₀、半透過鏡M₂₀で反射され、レテイクル
Ｒ及びウエハＷに達し第２正レンズ群L₄₀、アフ
オーカル系L₂₂，L₂₁、第１正レンズ群L₁₀、反射
鏡M₁₀により光源Ｅの像E″が投影対物レンズL₅₀
の絞りS₅₀の位置に投影され、ケーラー照明がな
される。このような構成において、レテイクルＲ
が別のレテイクルを交換され、アライメント用基
準マークRmの位置が変わつた場合には、対物レ
ンズ鏡筒１０を移動して第１正レンズ群L₁₁の前
側焦点に基準マークRmが位置するようにすると
ともに、アフオーカル鏡筒２０をも移動させるこ
とによつて、他の部材を何ら移動させることなく
像管６の撮像面６ａ上に基準マークRmの像R′m
及びウエハＷ上のアライメントマークWmの像を
形成することができ、また、光源Ｅの像E″を投
影対物レンズL₅₀の絞り位置に形成することがで
き、ケーラー照明を完全に維持することができ
る。

第９図に示した第７実施例は、第８図に示した
第６実施例と基本的には同様の構成であるが、レ
テイクルＲ上の基準マークRm及びウエハＷ上の
アライメントマークWmをレテイクルＲ上での反
射光によつて観察する点で異なつている。この図
では同一の機能を有する部材には同一の符号をつ
けた。この構成においても、レテイクルＲ上での
基準マークRmの位置が変化した場合には、対物
レンズ鏡筒１０とアフオーカル鏡筒２０とを連動
させることによつて、撮像面６ａに基準マーク
Rm及びアライメントマークWmの像を形成で
き、ケーラー照明を維持し続けることが可能であ
る。尚、上記第６及び第７実施例でも、投影対物
レンズL₅₀の光軸（Ａ×１）に対してアライメン
ト光学系の光軸（Ａ×２）は、実質的に第５実施
例と同様に偏心してある。このため、光源像
E″を投影対物レンズL₅₀の絞り中心に形成するた
めには、第７、第８、第９図にそれぞれ示したご
とく光源Ｅはアライメント光学系の光軸（Ａ×
２）から離れた位置に設けることが望ましい。そ
して、対物レンズ鏡筒１０の移動に伴つて光源Ｅ
も光軸（Ａ×２）に垂直方向で移動させることも
有効であるが、光源Ｅをオプテイカルフアイバー
の射出面のごとく、ある程度の大きさを持つ面光
源とすれば固定しておくことも十分可能である。
さらに、光源Ｅの光軸上での位置は一定であるた
め、第８図、第９図に示したごとく光源Ｅの位置
に光源の形状を変えるための可変絞りS₁₀を設け
ることによつて、投影対物レンズの瞳面内での光
源像の大きさ、形状を変えることができ、ウエハ
上のアライメントマークを最適状態で観察するこ
とができる。レテイクルが交換されて基準マーク
の位置及びアライメントマークの位置が変化して
も、本発明によるアライメント光学系においては
結像倍率が一定に保たれるため、投影対物レンズ
の瞳面内に形成される光源像の倍率は一定であ
る。尚、光源Ｅとしてはオプテイカルフアイバー
の射出面を用いることが可能であるし、光源Ｅの
代りに別のリレーレンズ系による光源像を配置す
ることも勿論可能である。

以上のごとく、本発明によれば、物体と像との
距離が変化しても１部のレンズの移動により、両
者の共役関係が維持できるとともに、瞳の共役関
係も一定状態に維持することができ、異なる位置
の物体をテレセントリツク性を維持しつつ一定位
置で観察又は測定することができるとともに、さ
らには、物体位置が変化しても完全なケーラー照
明を維持することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ，Ｂは従来の光学系の例を示す構成
図、第２図Ａ，Ｂは本発明による原理的構成図、
第３図Ａ，Ｂ、第４図Ａ，Ｂ、第５図Ａ，Ｂ、第
６図Ａ，Ｂ、第７図Ａ，Ｂ、第８図、第９図はそ
れぞれ本発明による第１、第２、第３、第４、第
５、第６、第７実施例の構成図である。〔主要な符号の説明〕、L₁₁……第１正レンズ
群、L₁₂……第２正レンズ群、L₂₀……アフオーカ
ル系、Ｓ，S₅₀……絞り、L₅₀……投影対物レン
ズ、Ｅ……光源。

Claims

【特許請求の範囲】１第１物点からの光束を平行光束に変換する第
１正レンズ群と、該第１正レンズ群からの光束を
所定の像面上に集光するための第２正レンズ群
と、前記第１正レンズ群と前記第２正レンズ群と
の間に配置された光学補正部材とを有し、前記第
１正レンズ群は前記第１物点とは異なる第２物点
からの光束を平行光束に変換するために移動可能
であり、前記光学補正部材は前記第１正レンズ群
の移動量に対して所定の関係で前記第１正レンズ
群と前記第２正レンズ群との間の光路上を移動可
能であり、前記第１正レンズ群と前記光学補正部
材との移動によつて、前記第２物体の像を前記第
１物体の像と同じく前記所定像面上に形成すると
ともに、前記第１物体の像を前記所定像面上に形
成する時と前記第２物体の像を前記所定像面上に
形成する時とで前記第１正レンズ群と前記第２正
レンズ群及び前記光学補正部材からなる光学系の
入射瞳及び射出瞳の位置を一定に維持することを
特徴とする２重共役維持光学系。２前記光学補正部材は前記第１正レンズ群から
の平行光束を前記第２正レンズ群へ向けて平行光
束として導くために一体的に移動可能に設けられ
た２つの光学要素を有していることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の２重共役維持光学
系。３前記光学補正部材の２つの光学要素は、互い
の焦点距離の差だけ隔てて配置されたレンズから
なるアフオーカル系であることを特徴とする特許
請求の範囲第２項記載の２重共役維持光学系。４複数のレンズ群からなるアフオーカル系と、
該アフオーカル系の両側に共軸配置された２つの
正レンズ群、及び該２つの正レンズ群のうちの一
方の該アフオーカル系側の焦点位置に配置された
絞り部材とを有し、該一方の正レンズ群と該絞り
部材及び該アフオーカル系を光軸にそつて移動可
能に構成し、該一方の正レンズ群と該絞り部材と
の一体的移動に連動して前記アフオーカル系を移
動することによつて、物体と像との距離が変化し
ても両者の共役関係を維持するとともに前記２つ
の正レンズ群の両外側でテレセントリツク性が維
持されることを特徴とする２重共役維持光学系。５複数のレンズ群からなるアフオーカル系と、
該アフオーカル系の両側に共軸配置された２つの
正レンズ群と、該アフオーカル系及び該２つの正
レンズ群を介して物体面を照明するための光源及
び、該物体面を所定面に投影するための投影対物
レンズとを有し、該物体側の正レンズ群と該アフ
オーカル系とを前記光源に対して移動可能に構成
し、前記物体面及び前記投影対物レンズとが前記
光源に対して相対的に移動した場合にも前記物体
側正レンズ群と前記アフオーカル系とを連動する
ことによつて、物体面との共役位置を一定にする
とともに、前記光源の像を常に前記投影対物レン
ズの入射瞳位置に形成することを特徴とする２重
共役維持光学系。