(57)【要約】【課題】高精度で露光する。【解決手段】露光照明ユニット３２は、レボルバに装着されている複数の対物レンズのそれぞれに対して倍率補正調整がなされている第２対物レンズを複数有している。そして、露光照明ユニット３２では、光軸Ｌ１上に配置される対物レンズが切り替えられると、第２対物レンズ５５−１および５５−２がスライドし、光軸Ｌ１上に配置された対物レンズ１４に対して倍率補正調整がなされている方を経由して、DMD５４により変調された露光光が対物レンズに入射される。本発明は、例えば、MEMSデバイスの製作および観察をする顕微鏡システムに適用できる。【選択図】図３
2010276831.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光対象物を載置するステージと、
複数の対物レンズが装着され、前記露光対象物を露光する際の光軸上に配置される前記対物レンズを切り替える切り替え手段と、
前記露光対象物に照射される露光光を発生する露光光源と、
前記露光光源から発せられた露光光を、露光領域に従ったパターンで変調する空間光変調手段と、
前記対物レンズごとに倍率補正調整がなされた複数の第２対物レンズと、
前記切り替え手段により前記対物レンズが切り替えられると、前記光軸上に配置された前記対物レンズに対して倍率補正調整がなされている前記第２対物レンズを経由して、前記空間光変調手段により変調された露光光が前記対物レンズに入射するように、前記第２対物レンズを選択する選択手段と
を備えることを特徴とする顕微鏡システム。
【請求項２】
前記選択手段は、前記露光光が前記対物レンズに向かう光路に、前記光軸上に配置された前記対物レンズに対して倍率補正調整がなされている前記第２対物レンズを挿入することで、前記第２対物レンズを選択する
ことを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡システム。
【請求項３】
前記選択手段は、前記光軸上に配置された前記対物レンズに対して倍率補正調整がなされている前記第２対物レンズを経由するように、前記露光光の光路を切り替えることで、前記第２対物レンズを選択する
ことを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡システム。
【請求項４】
露光対象物を載置する第１のステージと、
前記露光対象物を露光する際の光軸上に配置される第１の対物レンズと、
前記露光対象物に照射される露光光を発生する第１の露光光源と、
前記第１の露光光源から発せられた露光光を、露光領域に従ったパターンで変調する第１の空間光変調手段と、
前記第１の対物レンズに対して倍率補正調整がなされた第１の第２対物レンズと
を有する第１の顕微鏡装置と、
露光対象物を載置する第２のステージと、
前記露光対象物を露光する際の光軸上に配置され、前記第１の対物レンズとは異なる倍率の第２の対物レンズと、
前記露光対象物に照射される露光光を発生する第２の露光光源と、
前記第２の露光光源から発せられた露光光を、露光領域に従ったパターンで変調する第２の空間光変調手段と、
前記第２の対物レンズに対して倍率補正調整がなされた第２の第２対物レンズと
を有する第２の顕微鏡装置と
を備えることを特徴とする顕微鏡システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、顕微鏡システムに関し、特に、高精度で露光することができるようにした顕微鏡システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、微小な構造の電気機械システムであるMEMS（Micro Electro Mechanical Systems）に関する技術を研究開発する研究開発機関では、多種多様のMEMSデバイスが製作されている。また、MEMSデバイスの欠陥チェックなどに使用する顕微鏡装置と、MEMSデバイスを製作する露光装置とのそれぞれを用いて研究開発が行われている。
【０００３】
例えば、図１は、従来の顕微鏡装置を示す側面図である。
【０００４】
図１に示すように、顕微鏡装置１１は、露光対象物１２が載置されるステージ１３と、対物レンズ１４が装着されるレボルバ１５とが取り付けられている顕微鏡本体１６の上部に、下から順に、落射照明ユニット１７、ＡＦ（Auto Focus）ユニット１８、および観察鏡筒１９が装着されて構成される。また、落射照明ユニット１７には、露光対象物１２を照明するランプ（図示せず）が収納されたランプハウス２０が取り付けられ、観察鏡筒１９には、カメラポート２１を介して撮像装置２２が取り付けられる。
【０００５】
また、MEMSデバイスを製作する露光装置には、例えば、DMD（Digital Micromirror Device）などの空間光変調手段により形成したパターンを縮小投影する、いわゆるマスクレス露光装置（特許文献１参照）を使用することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３３５６３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、従来、MEMSデバイスを製作する作業と、MEMSデバイスを観察する作業とが繰り返して行われる研究開発では、それらの作業を効率よく行うことが要求される。しかしながら、顕微鏡装置と露光装置とはそれぞれ独立した装置であるので、それらの装置間でMEMSデバイスを移動させる必要があり、作業を効率よく行うことが困難であった。
【０００８】
またMEMSの研究開発を行うためには、顕微鏡装置と露光装置とのそれぞれが必要となるため、高額な費用が必要になるとともに、２台分の装置の設置スペースが必要になる。
【０００９】
このような問題に対し、例えば、１台でかつ複数の対物レンズを切り替えて使用可能な装置で、MEMSデバイスの製作および観察を行うことができれば問題を解決することができると考えられるが、そのような装置では高精度で露光することは困難であると考えられる。
【００１０】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、高精度で露光することができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の顕微鏡システムは、露光対象物を載置するステージと、複数の対物レンズが装着され、前記露光対象物を露光する際の光軸上に配置される前記対物レンズを切り替える切り替え手段と、前記露光対象物に照射される露光光を発生する露光光源と、前記露光光源から発せられた露光光を、露光領域に従ったパターンで変調する空間光変調手段と、前記対物レンズごとに倍率補正調整がなされた複数の第２対物レンズと、前記切り替え手段により前記対物レンズが切り替えられると、前記光軸上に配置された前記対物レンズに対して倍率補正調整がなされている前記第２対物レンズを経由して、前記空間光変調手段により変調された露光光が前記対物レンズに入射するように、前記第２対物レンズを選択する選択手段とを備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明の顕微鏡システムにおいては、切り替え手段により対物レンズが切り替えられると、光軸上に配置された対物レンズに対して倍率補正調整がなされている第２対物レンズを経由して、空間光変調手段により変調された露光光が対物レンズに入射するように、第２対物レンズが選択される。これにより、高精度で露光対象物を露光することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の顕微鏡システムによれば、高精度で露光することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】従来の顕微鏡装置を示す側面図である。
【図２】本発明を適用した顕微鏡システムの第１の実施の形態の構成例を示す側面図である。
【図３】露光照明ユニットの内部構造を示す図である。
【図４】露光光源を側面から見た部分的な断面図である。
【図５】ＡＦユニットの構成について説明する図である。
【図６】露光照明ユニットの他の構成例の内部構造を示す図である。
【図７】顕微鏡システムの第２の実施の形態の構成例を示す正面図である。
【図８】露光照明ユニットの内部構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１６】
図２は、本発明を適用した顕微鏡システムの第１の実施の形態の構成例を示す側面図である。なお、本明細書において、システムとは、複数の装置により構成される装置全体を表すものである。
【００１７】
図２に示されている顕微鏡システム３１は、図１の顕微鏡装置１１のＡＦユニット１８と観察鏡筒１９との間に、露光照明ユニット３２が装着された構成となっている。即ち、顕微鏡システム３１は、ステージ１３、対物レンズ１４、レボルバ１５、顕微鏡本体１６、ランプハウス２０を備えた落射照明ユニット１７、ＡＦユニット１８、観察鏡筒１９、および露光照明ユニット３２を備えて構成されている。
【００１８】
ステージ１３は、その上面にウェハや液晶基板などの露光対象物１２を固定し、水平方向および鉛直方向へ露光対象物１２を移動することができるように構成されている。
【００１９】
対物レンズ１４は、露光対象物１２の観察または露光の際の倍率を決定し、低倍率から高倍率までの複数の対物レンズ１４がレボルバ１５に装着されている。
【００２０】
また、図２において、露光対象物１２の観察または露光に使用される対物レンズ１４の光軸を光軸Ｌ１とし、レボルバ１５を回転させることで、光軸Ｌ１上に配置される対物レンズ１４が切り替えられる。このように、光軸Ｌ１上に配置される対物レンズ１４を切り替えることで、露光対象物１２の観察または露光の際の倍率が変更される。
【００２１】
顕微鏡本体１６は、顕微鏡システム３１の基部であり、ステージ１３およびレボルバ１５を固定するとともに、顕微鏡本体１６の上部には、下から順に、落射照明ユニット１７、ＡＦユニット１８、露光照明ユニット３２、および観察鏡筒１９が装着される。
【００２２】
落射照明ユニット１７には、図示しないランプが収納されたランプハウス２０が取り付けられており、ランプから発せられた照明光が、落射照明ユニット１７内の光路合成ミラー４１により反射され、光軸Ｌ１に沿って伝搬し、露光対象物１２を照明する。また、照明光としては、露光対象物１２を感光させないとともに、可視光での露光対象物１２の観察が可能な波長域の光、例えば、600nm付近の光が用いられる。
【００２３】
ＡＦユニット１８は、TTL（Through The Lens）方式によりオートフォーカスを行うための装置であり、図５を参照して後述するように、露光対象物１２に対してＡＦ光を照射するＡＦ光源や、ＡＦ光が照射された露光対象物１２の照射面の画像を取得する撮像素子などが内蔵されている。また、ＡＦ光としては、露光対象物１２を感光させない波長域の光、例えば、800nm付近の光が用いられる。
【００２４】
露光照明ユニット３２は、図３を参照して後述するように、露光対象物１２を露光するための露光光を照射する露光光源などを内蔵し、露光光源から発せられた露光光が露光照明ユニット１７の光軸Ｌ１に配置されたダイクロイックミラー４３により、光軸Ｌ１に沿って露光対象物１２に照射されて、露光対象物１２が露光される。また、露光光としては、露光対象物１２を感光させる波長域の光、例えば、430nmの光が用いられる。
【００２５】
観察鏡筒１９は、対物レンズ１４と共に用いることで、露光対象物１２の像を結像する結像光学系を備え、ユーザは、観察鏡筒１９の接眼レンズを介して、露光対象物１２の像を肉眼で観察することができる。また、観察鏡筒１９が有するカメラポート２１を介して、露光対象物１２の観察像を撮像する撮像装置２２を装着することができる。
【００２６】
ここで、対物レンズ１４から観察鏡筒１９に向かう光軸Ｌ１上には、光路合成ミラー４１、並びにダイクロイックミラー４２および４３が配置されている。ダイクロイックミラー４２および４３は、それぞれ異なる所定の波長域の光だけを反射し、それらの波長域以外の光を透過させる特殊なミラー（例えば、マルチバンドダイクロイックミラー）である。
【００２７】
光路合成ミラー４１は、落射照明ユニット１７内に配置されており、ランプハウス２０のランプから発せられた照明光（例えば、波長が600nm付近である光）の一部を反射し、残りを透過させる。即ち、光路合成ミラー４１は、落射照明光路の光軸Ｌ２に沿って光路合成ミラー４１に入射する照明光を、光軸Ｌ１に沿って対物レンズ１４に向かって反射し、対物レンズ１４を介して露光対象物１２に照明光が照射される。一方、光路合成ミラー４１は、ＡＦユニット１８からのＡＦ光、および、露光照明ユニット３２からの露光光を透過させることができる。
【００２８】
ダイクロイックミラー４２は、ＡＦユニット１８内に配置されており、ＡＦ光源（後述する図５のＡＦ光源７１）から発せられたＡＦ光（例えば、波長が800nm付近である光）だけを反射し、ＡＦ光の波長域以外の光を透過させる。
【００２９】
即ち、ダイクロイックミラー４２は、ＡＦ光路の光軸Ｌ３に沿ってダイクロイックミラー４２に入射するＡＦ光を、光軸Ｌ１に沿って対物レンズ１４に向かって反射し、対物レンズ１４を介して露光対象物１２にＡＦ光が照射される。そして、露光対象物１２で反射または拡散されたＡＦ光が、対物レンズ１４を介してダイクロイックミラー４２に入射し、ダイクロイックミラー４２は、そのＡＦ光をＡＦ光路の光軸Ｌ３に沿って反射する。一方、ダイクロイックミラー４２は、露光照明ユニット３２からの露光光や光路合成ミラー４１を透過した照明光を透過させることができる。
【００３０】
ダイクロイックミラー４３は、露光照明ユニット３２内に配置されており、露光光源（後述する図３の露光光源５１）から発せられた露光光（例えば、波長が430nmである光）だけを反射し、露光光の波長域以外の光を透過させる。即ち、ダイクロイックミラー４３は、露光光路の光軸Ｌ４に沿ってダイクロイックミラー４３に入射する露光光を、光軸Ｌ１に沿って対物レンズ１４に向かって反射し、対物レンズ１４を介して露光対象物１２に露光光が照射される。一方、ダイクロイックミラー４３は、光路合成ミラー４１を透過した照明光を透過させることができる。
【００３１】
このように構成されている顕微鏡システム３１では、ＡＦユニット１８からの出力に応じてステージ１３の高さが調整されて、対物レンズ１４の焦点が露光対象物１２に合わされた後、露光照明ユニット３２からの露光光により露光対象物１２が露光される。そして、ユーザは、観察鏡筒１９の対物レンズを介して肉眼で、または、撮像装置２２により撮像された画像により、露光対象物１２を観察すること、例えば、欠陥チェックなどをすることができる。
【００３２】
従って、例えば、顕微鏡システム３１をMEMSの研究開発に使用することで、MEMSデバイスを製作する作業と、MEMSデバイスを観察する作業とが繰り返して行われる研究開発において、製作および観察の対象となるMEMSデバイスをステージ１３から移動させる必要がなく、それらの作業を効率よく行うことができる。
【００３３】
また、従来のように、顕微鏡装置と露光装置との独立した装置をそれぞれ用意する必要がなく、１台の顕微鏡システム３１を購入するだけでよいので、研究開発を行うための費用が高額になることを抑制することができる。さらに、２台の装置を配置しなくてもよいので、従来よりも省スペースとすることができる。
【００３４】
さらに、図１の顕微鏡装置１１を既に所有しているユーザは、露光照明ユニット３２を購入するだけで、露光対象物１２の露光および観察を行うことができる顕微鏡システム３１を構成することができる。
【００３５】
次に、図３は、露光照明ユニット３２の内部構造を示す図であり、図３Ａには、露光照明ユニット３２の平面図が示されており、図３Ｂには、図３Ａの矢印Ａから見た露光照明ユニット３２の矢視図が示されている。また、図３の露光照明ユニット３２は、図２の観察鏡筒１９に替えて、図示しない撮像装置を装着可能なカメラポート３３を有する構成となっている。
【００３６】
露光照明ユニット３２には、露光対象物１２に対して露光光を照射する露光光源５１が配設されており、露光光源５１から光軸Ｌ５に沿って、例えば、430nmの波長の露光光が発せられる。露光光源５１は、露光光を発生するLED（Light Emitting Diode）が、光軸Ｌ５に対して直交する平面内のＸ−Ｙ方向への微調整、および、光軸Ｌ５に対するズレ角度θの微調整が可能なＸＹθステージに保持されて構成されており、ＸＹθステージにより露光光の光軸が調整可能となっている。
【００３７】
露光光源５１から光軸Ｌ５に沿って発せられた露光光は、光軸Ｌ５上に配置されているコンデンサーレンズ５２により収束されてミラー５３に入射する。ミラー５３は、DMD５４に向かう光軸Ｌ６に沿って露光光を反射し、DMD５４に露光光が照射される。
【００３８】
DMD５４は、像面と共役の位置に配置されており、ステージ１３に載置されている露光対象物１２に露光すべきパターンを、図示しない制御装置の制御に従って生成する。
【００３９】
即ち、DMD５４は、複数の微小なマイクロミラーがマトリクス状に配列されて構成されており、制御装置の制御に従って、各マイクロミラーの反射面を所定の方向へ傾けることができる。例えば、DMD５４は、露光対象物１２を露光すべき領域に該当するマイクロミラーの傾きを、光軸Ｌ６に沿って入射する露光光が光軸Ｌ４に向かって反射されるように制御し、露光対象物１２を露光すべき領域以外の領域に該当するマイクロミラーの傾きを、光軸Ｌ６に沿って入射する露光光が光軸Ｌ４以外の方向に反射されるように制御（例えば、光軸Ｌ４がマイクロミラーに対して垂直になるように制御）する。
【００４０】
このように、DMD５４では、各マイクロミラーで露光領域のパターンが形成され、その露光領域のマイクロミラーにより、露光対象物１２を露光すべき領域に対応する露光光のみが光軸Ｌ４に沿って反射される。
【００４１】
DMD５４により光軸Ｌ４に沿って反射された露光光は、DMD５４とダイクロイックミラー４３との間に配置されている第２対物レンズ５５−１を介してダイクロイックミラー４３に入射する。そして、ダイクロイックミラー４３により、光軸Ｌ１に沿って露光対象物１２に向かって反射され、対物レンズ１４を介して露光対象物１２の露光面を露光する。
【００４２】
ここで、露光照明ユニット３２は、２つの第２対物レンズ５５−１および５５−２を備えており、第２対物レンズ５５−１および５５−２は、露光に使用される対物レンズ１４に対して倍率補正調整がなされている。
【００４３】
具体的には、第２対物レンズ５５−１および５５−２は、複数のレンズ群と、それらのレンズ群の位置を光軸方向に調整可能な調整機構とを備えて構成される。一般的に、顕微鏡用の対物レンズ１４は、±５％の倍率誤差が許容されており、対物レンズ１４ごとに倍率にバラツキが生じている。そこで、第２対物レンズ５５−１および５５−２は、それぞれ組み合わされて使用される対物レンズ１４の誤差を解消するように、調整機構が複数のレンズ群の位置を微調整することで、それぞれの倍率が微調整される。
【００４４】
例えば、第２対物レンズ５５−１には、１０倍の倍率の対物レンズ１４に生じる誤差を０にするように、第２対物レンズ５５−１自身の倍率を補正する調整がなされている。また、第２対物レンズ５５−２には、１００倍の倍率の対物レンズ１４に生じる誤差を０にするように、第２対物レンズ５５−２自身の倍率を補正する調整がなされている。
【００４５】
第２対物レンズ５５−１および５５−２は、それぞれの光軸が平行になるように、台座８２の上面に固定される。台座８２は、露光照明ユニット３２の筐体の底面上に配設された２本のレール８１ａおよび８１ｂにスライド可能に取り付けられており、レール８１ａおよび８１ｂにより、光軸Ｌ４と直交する方向に案内される。
【００４６】
また、露光照明ユニット３２の筐体の底面上には、レール８１ａおよび８１ｂの長手方向と平行な回転軸を有するモータ８３が配設されており、モータ８３の回転軸には、例えば、ユニバーサルジョイントを介してボールネジ軸８４が接続されている。そして、ボールネジ軸８４のネジ部に組み合わされるボールネジナットは、台座８２に固定されている連結部材８５に装着されており、連結部材８５により台座８２とボールネジ軸８４とが連結されている。
【００４７】
即ち、モータ８３によるボールネジ軸８４の回転運動が、ボールネジ軸８４のネジ部と連結部材８５のボールネジナットとにより、台座８２を光軸Ｌ４に直交する方向に移動させる直動運動に変換される。つまり、モータ８３が回転することにより、台座８２に固定された第２対物レンズ５５−１および５５−２が光軸Ｌ４に直交する方向に移動する。
【００４８】
モータ８３は、モータドライバ基板８６の制御に従って駆動する。モータドライバ基板８６には、レボルバ１５の回転に従って光軸Ｌ１上に配置される対物レンズ１４の倍率を示す信号（例えば、対物レンズ１４が装着されている番地など）が供給される。
【００４９】
モータドライバ基板８６は、例えば、１０倍の倍率の対物レンズ１４が光軸Ｌ１上に配置されたことを検出すると、モータ８３を回転させて台座８２をスライドさせ、第２対物レンズ５５−１を光軸Ｌ４上に挿入して配置させる。一方、モータドライバ基板８６は、例えば、１００倍の倍率の対物レンズ１４が光軸Ｌ１上に配置されたことを検出すると、モータ８３を回転させて台座８２をスライドさせ、第２対物レンズ５５−２を光軸Ｌ４上に挿入して配置させる。
【００５０】
また、露光照明ユニット３２の筐体の底面上には、例えば、フォトダイオードなどの検出部を備えたリミットセンサ８７ａおよび８７ｂが、第２対物レンズ５５−１および５５−２の光軸間の距離に応じた間隔で配設されている。リミットセンサ８７ａおよび８７ｂは、検出部による光の検出の有無を示す信号をモータドライバ基板８６に出力する。
【００５１】
また、台座８２に固定されている遮光板８８は、台座８２のスライドによって、第２対物レンズ５５−１が光軸Ｌ４上に配置されると、リミットセンサ８７ａの受光部を遮光する。一方、遮光板８８は、台座８２のスライドによって、第２対物レンズ５５−２が光軸Ｌ４上に配置されると、リミットセンサ８７ｂの受光部を遮光する。
【００５２】
従って、モータドライバ基板８６は、リミットセンサ８７ａおよび８７ｂを移動させるときに、リミットセンサ８７ａおよび８７ｂからの出力に従って、第２対物レンズ５５−１および５５−２のいずれかが光軸Ｌ４上に配置されたことを検出して、モータ８３の回転を停止する。
【００５３】
このように、露光照明ユニット３２は、１０倍の倍率の対物レンズ１４に対して倍率補正調整がなされている第２対物レンズ５５−１と、１００倍の倍率の対物レンズ１４に対して倍率補正調整がなされている第２対物レンズ５５−２とを備えており、１０倍の倍率の対物レンズ１４と１００倍の倍率の対物レンズ１４との切り替えに応じて、光軸Ｌ４上に配置される第２対物レンズ５５−１および５５−２が切り替えられるので、光軸Ｌ１上に配置される対物レンズ１４を切り替えても、正確な倍率（理論値どおりの倍率）で露光対象物１２の露光面を露光することができる。
【００５４】
即ち、一般的に、顕微鏡が有する複数の対物レンズは、±５％の倍率誤差が許容されており、複数の対物レンズに対して１つの第２対物レンズを使用する場合には、露光に用いる対物レンズを切り替えるたびに、それぞれの対物レンズの誤差によって、正確な倍率で露光することができなかった。従って、例えば、露光領域が広いときと狭いときとで、ユーザが生成したい線幅に対して誤差が発生していた。
【００５５】
これに対し、露光照明ユニット３２では、例えば、露光領域が広いときには、１０倍の倍率の対物レンズ１４と第２対物レンズ５５−１との組み合わせで露光を行うとともに、露光領域が狭いときには、１００倍の倍率の対物レンズ１４と第２対物レンズ５５−２との組み合わせで露光を行うので、それぞれの露光領域に対して、ユーザが生成したい線幅で、露光対象物１２の露光面を露光することができる。
【００５６】
次に、図４は、図３の露光光源５１を側面から見た部分的な断面図である。
【００５７】
図４に示すように、露光光源５１は、露光光を発生するLED６１が、LED６１を駆動させる基板６２に実装されており、LED６１の前方（LED６１が露光光を出力する方向）には、コリメータレンズ６３およびフライアイレンズ６４が装着されている。LED６１から発せられた露光光は、コリメータレンズ６３およびフライアイレンズ６４により平行な光束に補正される。
【００５８】
そして、LED６１、基板６２、コリメータレンズ６３、およびフライアイレンズ６４が一体となってＸＹθステージ６５に保持されており、ＸＹθステージ６５により、露光光源５１からミラー５３（図３）に向かう光軸Ｌ５に一致するように、露光光の光軸が調整される。
【００５９】
次に、図５を参照して、ＡＦユニット１８の構成について説明する。
【００６０】
ＡＦユニット１８において、ＡＦ光源７１は、露光対象物１２を感光させない波長域のＡＦ光、例えば、800nm付近の波長域のＡＦ光を発生する。ＡＦ光源７１から発せられたＡＦ光は、スリット７２を通過することで、コンデンサーレンズ７３に入射しない不要な光がカットされる。スリット７２を通過した照明光は、コンデンサーレンズ７３により収束されてハーフマスク７４に入射する。ハーフマスク７４は、例えば、照明光の光軸方向から見て半円の形状の光を通過させるマスクであり、コンデンサーレンズ７３により集光されたＡＦ光の光束を、半円の形状とする。
【００６１】
ハーフマスク７４を通過した照明光は、ハーフミラー７５を透過して、リレーレンズ７６ａおよび７６ｂによりリレーされて、図３のダイクロイックミラー４２により、光軸Ｌ１に沿って露光対象物１２に向かって反射される。そして、光軸Ｌ１上にある対物レンズ１４の瞳にハーフマスク７４の像が形成され、露光対象物１２の露光対象面にＡＦ光が照射される。このとき、スリット７２と、露光対象物１２の露光対象面が共役な関係なっているので、スリット７２の像が露光対象物１２の露光対象面に照射される。
【００６２】
露光対象物１２の露光対象面で反射されたＡＦ光は、対物レンズ１４、ダイクロイックミラー４２並びに、リレーレンズ７６ａおよび７６ｂを介して、ハーフミラー７５に入射し、ハーフミラー７５によりミラー７７に向かって反射される。そして、ミラー７７により反射されたＡＦ光は、結像レンズ７８により集光されて、CCD７９の撮像面に露光対象物１２の露光対象面の像が結像され、CCD７９により画像が撮像される。
【００６３】
CCD７９により撮像された画像は、図示しない画像処理装置により画像処理が施され、ＡＦ光による像の重心位置が求められる。そして、画像処理からの出力に応じて、例えば、図示しない制御装置がステージ１３の光軸Ｌ１方向の位置を制御し、像の重心位置が光軸上となるようにステージ１３に載置された露光対象物１２の高さが調整される。これにより、対物レンズ１４の焦点が露光対象物１２の露光対象面に合致する。
【００６４】
なお、ＡＦ光を照射してスリット７２の像のコントラストに基づいてフォーカスを求める場合、半円の形状のハーフマスク７４は必要なく、ハーフマスク７４を用いずにＡＦユニット１８を構成してもよい。
【００６５】
ところで、図３の露光照明ユニット３２では、第２対物レンズ５５−１および５５−２がスライドすることで、露光光の光路に配置される第２対物レンズが切り替えられているが、この他、例えば、所定の回転軸を中心に回転するレボルバに第２対物レンズ５５−１および５５−２を装着させて、対物レンズ１４の切り替えに応じて、第２対物レンズ５５−１および５５−２を回転させて、露光光の光路に配置されるものを切り替えることができる。即ち、露光照明ユニット３２は、第２対物レンズ５５−１および５５−２を切り替えて露光光の光路に挿入することができるように構成されていればよい。
【００６６】
さらに、第２対物レンズ５５−１および５５−２をスライドさせたり、回転させたりする他、例えば、第２対物レンズ５５−１および５５−２を固定した状態のままで、第２対物レンズ５５−１および５５−２のいずれかが選択されるように露光光の光路が切り替えられるようにしてもよい。
【００６７】
即ち、図６を参照して、露光光の光路が切り替えられる構成例の露光照明ユニットについて説明する。
【００６８】
図６の露光照明ユニット３２’では、第２対物レンズ５５−１および５５−２は、それぞれの光軸が平行になるように、所定の間隔で露光照明ユニット３２の筐体の底面上に配設される。
【００６９】
また、DMD５４により反射された露光光の光軸Ｌ４上には、露光光の光路を切り替える回動ミラー９１および９２が配置されており、回動ミラー９１および９２が同期して回動することで、第２対物レンズ５５−１および５５−２のいずれかが選択される。
【００７０】
図６では、第２対物レンズ５５−１が選択された状態が示されており、回動ミラー９１により反射された露光光は、第２対物レンズ５５−１の光軸上に配置されているミラー９３により反射されて、第２対物レンズ５５−１に導入される。そして、第２対物レンズ５５−１を通過した露光光は、第２対物レンズ５５−１の光軸上に配置されているミラー９４により反射されて、光軸Ｌ１上に配置される回動ミラー９２により、光軸Ｌ１に沿って露光対象物１２に向かって反射される。
【００７１】
また、回動ミラー９１および９２が回動することにより、第２対物レンズ５５−２が選択される。
【００７２】
つまり、露光照明ユニット３２’では、回動ミラー９１が装着される円筒状の台座と、図示しないモータにより回動されるプーリ９７ａとの間にはベルト９８ａが掛けられており、プーリ９７ａの回動に応じて、回動ミラー９１が回動する。同様に、回動ミラー９２が装着される円筒状の台座と、図示しないモータにより回動されるプーリ９７ｂとの間にはベルト９８ｂが掛けられており、プーリ９７ｂの回動に応じて、回動ミラー９２が回動する。
【００７３】
プーリ９７ａおよび９７ｂを回動させるモータは、図３のモータドライバ基板８６と同様のモータドライバ基板（図示せず）により制御され、そのモータドライバ基板が、１００倍の倍率の対物レンズ１４が光軸Ｌ１上に配置されたことを検出すると、プーリ９７ａおよび９７ｂを回転させて、回動ミラー９１および９２をそれぞれ回転させる。
【００７４】
そして、回動ミラー９１が、図６Ａの時計回りに９０度回転するとともに、回動ミラー９２が１８０度回転することで、第２対物レンズ５５−２が選択される。
【００７５】
即ち、この場合、回動ミラー９１により反射された露光光は、第２対物レンズ５５−２の光軸上に配置されているミラー９５により反射されて、第２対物レンズ５５−２に導入される。そして、第２対物レンズ５５−２を通過した露光光は、第２対物レンズ５５−２の光軸上に配置されているミラー９６により反射されて、光軸Ｌ１上に配置される回動ミラー９２により、光軸Ｌ１に沿って露光対象物１２に向かって反射される。
【００７６】
このように構成される露光照明ユニット３２’により、図３の露光照明ユニット３２と同様に、対物レンズ１４の切り替えに応じて、１０倍の倍率の対物レンズ１４と第２対物レンズ５５−１との組み合わせで露光を行うこと、および、１００倍の倍率の対物レンズ１４と第２対物レンズ５５−２との組み合わせで露光を行うことができるので、露光の倍率を切り替えても、正確な倍率で露光対象物１２の露光面を露光することができる。
【００７７】
なお、回動ミラー９１および９２を回動させるような構成以外でも、固定されている第２対物レンズ５５−１および５５−２のいずれかに光路を切り替えることができるように露光照明ユニット３２’が構成されていればよい。例えば、複数のミラーを有する光路選択素子をスライドさせることにより、第２対物レンズ５５−１および５５−２のいずれかに光路を切り替えるように露光照明ユニット３２’を構成することができる。
【００７８】
なお、露光照明ユニット３２は、第２対物レンズ５５−１および５５−２をスライドさせるための可動部を有し、露光照明ユニット３２’は、回動ミラー９１および９２を回動させるための可動部を有しているが、第２対物レンズ５５−１および５５−２ごとに、露光光源５１から露光対象物１２までの光路をそれぞれ有することで、このような可動部を有しない構成とすることができる。
【００７９】
即ち、図７は、顕微鏡システムの第２の実施の形態の構成例を示す正面図である。
【００８０】
図７の顕微鏡システム１００は、２セットの顕微鏡部分と、それらの顕微鏡部分にまたがって配置された露光照明ユニット１０１を備えて構成される。
【００８１】
２セットの顕微鏡部分は、図１の顕微鏡装置１１から観察鏡筒１９が取り外された構成とそれぞれ同一であり、即ち、ステージ１３−１および１３−２、対物レンズ１４−１および１４−２、レボルバ１５−１および１５−２、顕微鏡本体１６−１および１６−２、落射照明ユニット１７−１および１７−２、ＡＦユニット１８−１および１８−２を備えて構成されている。
【００８２】
また、例えば、対物レンズ１４−１は１０倍の倍率とされ、対物レンズ１４−２は１００倍の倍率とされている。そして、対物レンズ１４−１の光軸Ｌ１−１には、１０倍の倍率の対物レンズ１４−１に対して倍率補正調整がなされた第２対物レンズ５５−１を介して露光光が照射される。一方、対物レンズ１４−２の光軸Ｌ１−２には、１００倍の倍率の対物レンズ１４−２に対して倍率補正調整がなされた第２対物レンズ５５−２を介して露光光が照射される。
【００８３】
次に、図８は、露光照明ユニット１０１の内部構造を示す図である。
【００８４】
露光照明ユニット１０１は、２つの露光光源５１−１および５１−２を備えており、露光光源５１−１および５１−２から発せられた露光光は、それぞれ異なる光路を経由して光軸Ｌ１−１およびＬ１−２に照射される。
【００８５】
即ち、露光光源５１−１から光軸Ｌ１−１に向かう光路上には、シャッタ１０２−１、コンデンサーレンズ５２−１、ミラー５３−１、DMD５４−１、第２対物レンズ５５−１、およびダイクロイックミラー４３−１が配置されている。また、露光光源５１−２から光軸Ｌ１−２に向かう光路上には、シャッタ１０２−２、コンデンサーレンズ５２−２、ミラー５３−２、DMD５４−２、第２対物レンズ５５−２、およびダイクロイックミラー４３−２が配置されている。
【００８６】
そして、露光光源５１−１から発せられる露光光により露光を行うときには、シャッタ１０２−１を開放するとともに、シャッタ１０２−２が閉鎖されて、図７のステージ１３−１に載置されている露光対象物１２−１に対する露光が行われる。一方、露光光源５１−２から発せられる露光光により露光を行うときには、シャッタ１０２−２を開放するとともに、シャッタ１０２−１が閉鎖されて、図７のステージ１３−２に載置されている露光対象物１２−２に対する露光が行われる。
【００８７】
このように、２セットの顕微鏡部分を備え、露光光源５１−１から露光対象物１２−１までの光路、および、露光光源５１−２から露光対象物１２−２までの光路から可動部を排除する構成、即ち、光路を切り替えるための光学素子などを用いない構成とすることで、可動部のガタによる切り替え誤差が発生することがなくなり、高精度な露光が可能となる。また、１０倍の倍率の対物レンズ１４−１と第２対物レンズ５５−１との組み合わせで露光を行うこと、および、１００倍の倍率の対物レンズ１４−２と第２対物レンズ５５−２との組み合わせで露光を行うことができるので、露光の倍率を切り替えても、正確な倍率で露光対象物１２の露光面を露光することができる。
【００８８】
なお、ステージ１３−１および１３−２が１枚のステージにより構成されていてもよく、このようにすることで、そのステージに載置される露光対象物１２の移動、例えば、光軸Ｌ１−１と光軸Ｌ１−２との間の移動をスムーズに行うことができ、作業効率を向上させることができる。
【００８９】
また、顕微鏡システムが、２セット以上の複数の顕微鏡部分を備えて構成されていてもよく、それぞれの顕微鏡部分で倍率の異なる対物レンズを使用するようにしてもよい。
【００９０】
なお、顕微鏡システム３１では、落射照明ユニット１７、ＡＦユニット１８、および露光照明ユニット３２において、それぞれに形成される接続部（例えば、丸アリ）を共通の形状とすることで、それぞれの順番を入れ替えて互いに装着可能となるように構成することができる。
【００９１】
なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００９２】
１１  顕微鏡装置，  １２  露光対象物，  １３  ステージ，  １４  対物レンズ，  １５  レボルバ，  １６  顕微鏡本体，  １７  落射照明ユニット，  １８  ＡＦユニット，  １９  観察鏡筒，  ２０  ランプハウス，  ２１  カメラポート，  ２２  撮像装置，  ３１  顕微鏡システム，  ３２  露光照明ユニット，  ３３  カメラポート，  ４１  光路合成ミラー，  ４２および４３  ダイクロイックミラー，  ５１  露光光源，  ５２  コンデンサーレンズ，  ５３  ミラー，  ５４  DMD，  ５５−１および５５−２  第２対物レンズ，  ６１  LED，  ６２  基板，  ６３  コリメータレンズ，  ６４  フライアイレンズ，  ６５  ＸＹθステージ，  ７１  ＡＦ光源，  ７２  スリット，  ７３  コンデンサーレンズ，  ７４  ハーフマスク，  ７５  ハーフミラー，  ７６ａおよび７６ｂ  リレーレンズ，  ７７  ミラー，  ７８  結像レンズ，  ７９  CCD，  ８１ａおよび８１ｂ  レール，  ８２  台座，  ８３  モータ，  ８４  ボールネジ軸，  ８５  連結部材，  ８６  モータドライバ基板，  ８７ａおよび８７ｂ  リミットセンサ，  ８８  遮光板，  ９１および９２  回動ミラー，  ９３乃至９６  ミラー，  ９７ａおよび９７ｂ  プーリ，  ９８ａおよび９８ｂ  ベルト，  １００  顕微鏡システム，  １０１  露光照明ユニット，  １０２  シャッタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010276831.tif 000009
【図８】
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