(57)【要約】【課題】MEMSデバイスの製作および観察を効率よく行う。【解決手段】露光対象物１２の観察に使用される観察鏡筒１９と、露光対象物１２を露光する露光光を発生する露光照明ユニット３２と、ステージ１３およびレボルバ１５が装着される顕微鏡本体１６と、露光対象物１２に照射する照明光を発生する落射照明ユニット１７と、対物レンズ１４の露光対象物１２に対する焦点を合致させるＡＦユニット１８とが、共通の接続部を有する。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
2010276830.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光対象物の観察に使用される光学系の部材を保持する鏡筒と、
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、および、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を有する露光照明ユニットと
を備え、
前記鏡筒および前記露光照明ユニットが共通の接続部を有する
ことを特徴とする顕微鏡システム。
【請求項２】
前記露光対象物を載置するステージ、および、複数の対物レンズを有するレボルバが装着される顕微鏡本体と、
前記露光対象物の観察時に、前記露光対象物に照明光を照射する照明光源を有する照明ユニットと、
前記対物レンズの前記露光対象物に対する焦点を合致させるための測定光を照射するオートフォーカスユニットと
をさらに備え、
前記鏡筒、前記露光照明ユニット、前記顕微鏡本体、前記照明ユニット、および前記オートフォーカスユニットが共通の接続部を有する
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】
前記顕微鏡本体の上部に前記露光照明ユニットが接続され、前記露光照明ユニットの上部に前記照明ユニットが接続され、前記照明ユニットの上部に前記オートフォーカスユニットが接続されている
ことを特徴とする請求項２に記載の顕微鏡システム。
【請求項４】
前記露光照明ユニットは、前記露光対象物から前記鏡筒に向かう光軸上に配置され、前記露光光およびそれ以下の波長域の光を反射し、前記露光光の波長域より大きな波長域の光を透過させる第１の光路分岐手段を有し、
前記照明ユニットは、前記露光対象物から前記鏡筒に向かう光軸上に配置され、前記照明光およびそれ以下の波長域の光を反射し、前記照明光の波長域より大きな波長域の光を透過させる第２の光路分岐手段を有し、
前記オートフォーカスユニットは、前記測定光およびそれ以上の波長域の光を反射し、前記測定光の波長域より小さな波長域の光を透過させる第３の光路分岐手段を有する
ことを特徴とする請求項３に記載の顕微鏡システム。
【請求項５】
前記顕微鏡本体の上部に前記照明ユニットが接続され、前記照明ユニットの上部に前記オートフォーカスユニットが接続され、前記オートフォーカスユニットの上部に前記露光照明ユニットが接続されており、または、前記顕微鏡本体の上部に前記オートフォーカスユニットが接続され、前記オートフォーカスユニットの上部に前記照明ユニットが接続され、前記照明ユニットの上部に前記露光照明ユニットが接続されており、
前記露光照明ユニットは、前記露光対象物から前記鏡筒に向かう光軸上に配置され、前記露光光およびそれ以下の波長域の光を反射し、前記露光光の波長域より大きな波長域の光を透過させる第１の光路分岐手段を有し、
前記照明ユニットは、前記露光対象物から前記鏡筒に向かう光軸上に配置され、前記照明光およびそれ以下の波長域の光を反射し、前記照明光の波長域より大きな波長域の光を透過させる第２の光路分岐手段を有し、
前記オートフォーカスユニットは、反射よりも透過の割合が大きな第３の光路分岐手段を有する
ことを特徴とする請求項２に記載の顕微鏡システム。
【請求項６】
前記露光照明ユニットは、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対物レンズを有する
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の顕微鏡システム。
【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、MEMSデバイスの製作および観察を効率よく行う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台分の装置を配置するスペースが必要になる。
【０００９】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、MEMSデバイスの製作および観察を効率よく行う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】
【００１０】
本発明の顕微鏡システムは、露光対象物の観察に使用される光学系の部材を保持する鏡筒と、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、および、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を有する露光照明ユニットとを備え、前記鏡筒および前記露光照明ユニットが共通の接続部を有することを特徴とする。
【００１１】
本発明の顕微鏡システムにおいては、露光対象物の観察に使用される光学系の部材を保持する鏡筒と、露光対象物に照射される露光光を発生する露光光源、および、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を有する露光照明ユニットとが、共通の接続部を有して構成される。これにより、鏡筒と露光照明ユニットとを換装して、露光対象物の製作および観察を効率よく行うことができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の顕微鏡システムによれば、MEMSデバイスの製作および観察を効率よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【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】顕微鏡システムの部分的な断面図である。
【図４】露光照明ユニットの内部構造を示す図である。
【図５】露光光源を側面から見た部分的な断面図である。
【図６】ＡＦユニットの構成について説明する図である。
【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側面図である。
【図８】顕微鏡システムの第３の実施の形態の構成例を示す側面図である。
【図９】顕微鏡システムの第４の実施の形態の構成例を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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の観察鏡筒１９がＡＦユニット１８から取り外されて、露光照明ユニット３２がＡＦユニット１８に装着された構成となっている。
【００１７】
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、および顕微鏡本体１６からなる顕微鏡本体ユニット、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、並びに、露光照明ユニット３２を備えて構成されている。また、顕微鏡システム３１では、露光照明ユニット３２が有するカメラポート３３に撮像装置２２が取り付けられている。
【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】
顕微鏡本体ユニットは、顕微鏡システム３１の基部である。その顕微鏡本体ユニットを構成する顕微鏡本体１６は、ステージ１３およびレボルバ１５を保持している。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の光軸Ｌ１に配置された光路合成ミラー（図３の光路合成ミラー４１）により、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６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４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に配置された光路合成ミラー（図３のダイクロイックミラー４３）により、光軸Ｌ１に沿って伝搬し、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】
また、露光照明ユニット３２には、カメラポート３３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、露光照明ユニット３２のカメラポート３３を介して撮像装置２２により撮像される露光後の露光対象物１２の画像により、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。
【００２７】
また、図２では、観察鏡筒１９が取り外された構成例の顕微鏡システム３１が示されているが、ユーザは、ＡＦユニット１８から露光照明ユニット３２を取り外して観察鏡筒１９をＡＦユニット１８に装着し、即ち、図１の顕微鏡装置１１と同様の構成とし、観察鏡筒１９の結像光学系により結像された露光対象物１２の像を、観察鏡筒１９の接眼レンズを介して肉眼で観察することができる。
【００２８】
ここで、観察鏡筒１９のＡＦユニット１８への装着には、観察鏡筒１９の下面に形成されているオス型の丸アリ１９ａが利用され、ＡＦユニット１８の上面でＡＦユニット１８のダイクロイックミラー４３（図３）を保持する鏡筒部分には、観察鏡筒１９のオス型の丸アリ１９ａと嵌合可能なメス型の丸アリが形成されている。また、露光照明ユニット３２のＡＦユニット１８への装着も、観察鏡筒１９と同様に、露光照明ユニット３２の下面でＡＦユニット３２のダイクロイックミラー４２（図３）を保持する鏡筒部分に形成されているオス型の丸アリを利用して行われる。
【００２９】
即ち、顕微鏡システム３１では、観察鏡筒１９と露光照明ユニット３２の鏡筒部分が同形状の接続部（オス型の丸アリ）が形成されているので、ＡＦユニット１８に対して、観察鏡筒１９と露光照明ユニット３２とを換装することができる。即ち、露光対象物１２を露光する（例えば、MEMSデバイスを製作する）作業においては、露光照明ユニット３２をＡＦユニット１８に装着して露光対象物１２を露光させ、露光対象物１２を観察する作業においては、観察鏡筒１９をＡＦユニット１８に装着して露光対象物１２を観察することができる。
【００３０】
このように、観察鏡筒１９と露光照明ユニット３２とを顕微鏡本体ユニット、その顕微観察に必要な落射照明ユニット１７及びＡＦユニット１８に対して換装することができるので、１台の顕微鏡システム３１で露光対象物１２の露光および観察を行うことができ、例えば、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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
また、顕微鏡システム３１では、観察鏡筒１９と露光照明ユニット３２とが同形状の接続部を有するだけでなく、落射照明ユニット１７のダイクロイックミラーを保持する鏡筒部分、ＡＦユニット１８のダイクロイックミラーを保持する鏡筒部分、および露光照明ユニット３２のダイクロイックミラーを保持する鏡筒部分のそれぞれの上端側同士、またはそれぞれの下端側同士が同形状の接続部を有しており、それぞれのユニットの順番を入れ替えて互いに装着可能とされている。
【００３４】
即ち、図３を参照して、顕微鏡システム３１の各ユニットの接続部について説明する。図３には、露光照明ユニット３２に観察鏡筒１９が装着された顕微鏡システム３１の部分的な断面図が示されている。
【００３５】
図３に示すように、顕微鏡本体ユニットの対物レンズ１４を保持し、対物レンズ１４で集光された光の光路を形成する鏡筒の上端には、メス型の丸アリ１６ｂが形成されている。また、落射照明ユニット１７の光路合成ミラー４１を保持し、対物レンズ１４で集光された光の光路及び光路合成ミラー４１で反射されたランプからの照明光の光路を形成する鏡筒の下端には、オス型の丸アリ１７ａが形成されており、落射照明ユニット１７の鏡筒の上端には、メス型の丸アリ１７ｂが形成されている。同様に、ＡＦユニット１８のダイクロイックミラー４２を保持し、対物レンズ１４で集光された光の光路及びダイクロイックミラー４２で反射されたＡＦ光源からの光の光路を形成する鏡筒の上端および下端には、オス型の丸アリ１８ａおよびメス型の丸アリ１８ｂが形成されており、露光照明ユニット３２のダイクロイックミラー４３を保持し、対物レンズ１４で集光された光の光路及びダイクロイックミラー４３で反射された露光光源からの光の光路を形成する鏡筒の上端および下端には、オス型の丸アリ３２ａおよびメス型の丸アリ３２ｂが形成されている。
【００３６】
そして、落射照明ユニット１７のオス型の丸アリ１７ａ、ＡＦユニット１８のオス型の丸アリ１８ａ、観察鏡筒１９のオス型の丸アリ１９ａ、および、露光照明ユニット３２のオス型の丸アリ３２ａは、それぞれ同形状である。また、顕微鏡本体ユニットのメス型の丸アリ１６ｂ、落射照明ユニット１７のメス型の丸アリ１７ｂ、ＡＦユニット１８のメス型の丸アリ１８ｂ、観察鏡筒１９のオス型の丸アリ１９ａ、および、露光照明ユニット３２のメス型の丸アリ３２ｂは、それぞれ同形状である。
【００３７】
このように、顕微鏡本体１６、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が、それぞれ共通の接続部（例えば、同一形状のオス型の丸アリと、同形状のメス型の丸アリであって、互いに嵌合可能である丸アリ）を有することにより、顕微鏡システム３１は、例えば、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の順番を入れ替えて、それぞれを装着することができる。例えば、後述する図７に示すように、顕微鏡本体１６の上部に下から順に、露光照明ユニット３２、落射照明ユニット１７、およびＡＦユニット１８が装着された構成とすることができる。
【００３８】
また、図３に示すように、対物レンズ１４から観察鏡筒１９に向かう光軸Ｌ１上には、光軸Ｌ１の光路と各ユニットの光軸Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４の光路とを合成する光路合成ミラー４１と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、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長波長側及び短波長側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。
【００３９】
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、図２のランプハウス２０のランプから発せられた照明光の半分だけを反射し、残りの半分を透過させる。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からの露光光の一部を透過させることができる。
【００４０】
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６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。
【００４１】
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からの露光光を透過させることができる。なお、ダイクロイックミラー４２は、例えば、ＡＦユニット１８より上側に落射照明ユニット１７が装着されて顕微鏡システム３１が構成されるとき、落射照明ユニット１７からの照明光を透過させることができる。
【００４２】
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４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。
【００４３】
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、例えば、露光照明ユニット３２より上側に落射照明ユニット１７およびＡＦユニット１８が装着されて顕微鏡システム３１が構成されるとき、落射照明ユニット１７からの照明光、およびＡＦユニット１８からのＡＦ光を透過させることができる。
【００４４】
このように、顕微鏡システム３１では、顕微鏡本体１６、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が共通の接続部を有しているので、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の順番を入れ替えた構成にすることができる。これにより、用途に応じて、適宜最適な構成となるように落射照明ユニット１７、ＡＦユニット１８、および露光照明ユニット３２の順番を入れ替えて顕微鏡システム３１を構成することができる。
【００４５】
また、ダイクロイックミラー４２および４３が、それぞれのユニットから射出される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ことができるので、他のユニットから射出される光のパワーが減衰されることを回避することができる。例えば、ＡＦユニット１８の上部に露光照明ユニット３２が接続されるような構成の顕微鏡システム３１であっても、ダイクロイックミラー４２が、露光照明ユニット３２から射出される露光光のパワーを減衰量を極力少なくして、露光対象物１２を確実に露光させることができる。
【００４６】
次に、図４は、露光照明ユニット３２の内部構造を示す図であり、図４Ａには、露光照明ユニット３２の平面図が示されており、図４Ｂには、図４Ａ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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
DMD５４により光軸Ｌ４に沿って反射された露光光は、第２対物レンズ５５を介して、光軸Ｌ４と光軸Ｌ１との交点に配置されている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る。
【００５３】
第２対物レンズ５５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。
【００５４】
具体的には、第２対物レンズ５５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は、露光に使用される対物レンズ１４の誤差を解消する（誤差を０にする）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、第２対物レンズ５５の倍率が微調整される。
【００５５】
このように、対物レンズ１４の倍率の誤差を解消するように倍率が調整された第２対物レンズ５５を介して、対物レンズ１４に入射した露光光は、そのパターンが所望の倍率となるように、ステージ１３に載置されている露光対象物１２の露光面に照射される。これにより、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。
【００５６】
次に、図５は、図４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５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４）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６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を参照して説明したように、顕微鏡システム３１で使用され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長波長側も短波長側の光を透過させる特殊なミラーであるが、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の装着順番が固定されていれば、その装着順番に適した特性のミラーを適宜選択して使用することで、そのような特殊なミラーを使用することなく、顕微鏡システム３１を構成することができる。
【００６６】
次に、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側面図である。
【００６７】
図７の顕微鏡システム１００は、対物レンズ１４から観察鏡筒１９に向かって下から順に、露光照明ユニット３２、落射照明ユニット１７、およびＡＦユニット１８が装着されて構成される。なお、顕微鏡システム１００において、図２の顕微鏡システム３１と共通する構成要件には、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００６８】
顕微鏡システム１００では、ＡＦユニット１８におけるＡＦ光路の光軸Ｌ３と対物レンズ１４の光軸Ｌ１との交点にダイクロイックミラー１０２が配置され、落射照明ユニット１７における落射照明光路の光軸Ｌ２と対物レンズ１４の光軸Ｌ１との交点にハーフミラー１０１が配置され、露光照明ユニット３２における露光光路の光軸Ｌ４と対物レンズ１４の光軸Ｌ１との交点にダイクロイックミラー１０３が配置されている。
【００６９】
即ち、顕微鏡システム１００のＡＦユニット１８は、図３の顕微鏡システム３１のＡＦユニット１８が備えていたＡＦ光（波長：800nm付近）だけを反射するダイクロイックミラー４２に替えて、ＡＦ光およびそれ以上の波長域の光を反射し、ＡＦ光より小さな波長域の光を透過させる特性のダイクロイックミラー１０２を備える。
【００７０】
また、顕微鏡システム１００の露光照明ユニット３２は、図３の顕微鏡システム３１の露光照明ユニット３２が備えていた露光光（波長：430nm）だけを反射するダイクロイックミラー４２に替えて、露光光およびそれ以下の波長域の光を反射し、露光光の波長域より大きな波長域の光を透過させる特性のダイクロイックミラー１０３を備える。
【００７１】
このように、顕微鏡システム１００は、対物レンズ１４から観察鏡筒１９に向かって下から順に、露光照明ユニット３２、落射照明ユニット１７、およびＡＦユニット１８が装着されて構成され、ＡＦ光およびそれ以上の波長域の光を反射してＡＦ光より小さな波長域の光を透過させる特性のダイクロイックミラー１０２、ハーフミラー１０１、並びに、露光光およびそれ以下の波長域の光を反射して露光光の波長域より大きな波長域の光を透過させる特性のダイクロイックミラー１０３を有するので、各ユニットの光源からの光のパワーが減衰されることを回避することができる。
【００７２】
即ち、顕微鏡システム１００では、使用する光の波長が短いユニットが対物レンズ１４側となる順番で各ユニットが装着され、露光照明ユニットにおいて、使用する光の波長域以上の光を透過するようなダイクロイックミラーを選択しているので、下側のユニットのダイクロイックミラーが、上側のユニットからの光をカットすることがない。従って、顕微鏡システム１００は、各ユニットからの光のパワーが減衰することなく、露光対象物１２に照射することができる。
【００７３】
また、顕微鏡システム１００では、ダイクロイックミラー１０２および１０３を透過可能な波長域の光（即ち、ダイクロイックミラー１０２が800nm付近以上の光をカットし、ダイクロイックミラー１０３が430nm以下の光をカットするので、約430〜800nmの波長域の光）が観察鏡筒１９に入射するので、その波長域の光により露光対象物１２を観察することができる。
【００７４】
次に、図８は、顕微鏡システムの第３の実施の形態の構成例を示す側面図である。
【００７５】
図８の顕微鏡システム１１０は、対物レンズ１４から観察鏡筒１９に向かって下から順に、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が装着されて構成される。なお、顕微鏡システム１１０において、図７の顕微鏡システム３１と共通する構成要件には、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００７６】
顕微鏡システム１１０では、露光照明ユニット３２における露光光路の光軸Ｌ４と対物レンズ１４の光軸Ｌ１との交点にダイクロイックミラー１１３が配置され、ＡＦユニット１８におけるＡＦ光路の光軸Ｌ３と対物レンズ１４の光軸Ｌ１との交点にダイクロイックミラー１１２が配置され、落射照明ユニット１７における落射照明光路の光軸Ｌ２と対物レンズ１４の光軸Ｌ１との交点にビームスプリッター１１１が配置されている。
【００７７】
ここで、顕微鏡システム１１０の露光照明ユニット３２が備えるダイクロイックミラー１１３、および、ＡＦユニット１８が備えるダイクロイックミラー１１２は、図７のダイクロイックミラー１０３およびダイクロイックミラー１０２と同様の特性を備える。即ち、ダイクロイックミラー１１３は、露光光およびそれ以下の波長域の光を反射し、露光光の波長域より大きな波長域の光を透過させ、ダイクロイックミラー１０２は、ＡＦ光およびそれ以上の波長域の光を反射し、ＡＦ光より小さな波長域の光を透過させる。
【００７８】
また、顕微鏡システム１１０の落射照明ユニット１７が備えるビームスプリッター１１１は、透過と反射との比率が８０対２０（透過：反射＝８０：２０）になる特性を備えている。即ち、ビームスプリッター１１１は、落射照明光路からの照明光の２０％を反射して、露光対象物１２に照射させるとともに、露光照明ユニット３２からの照明光、およびＡＦ光路からのＡＦ光の８０％を透過させる。
【００７９】
このように、顕微鏡システム１１０は、対物レンズ１４から観察鏡筒１９に向かって下から順に、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が装着されて構成され、露光光およびそれ以下の波長域の光を反射して露光光の波長域より大きな波長域の光を透過させる特性のダイクロイックミラー１１３、ＡＦ光およびそれ以上の波長域の光を反射してＡＦ光より小さな波長域の光を透過させる特性のダイクロイックミラー１１２、並びに、透過と反射との比率が８０対２０になる特性のビームスプリッター１１１を有するので、各ユニットの光源からの光のパワーが大きく減衰することを抑制することができる。
【００８０】
つまり、顕微鏡システム１１０では、露光照明ユニット３２から射出される露光光の８０％が通過するように、露光光の透過を重視した特性のビームスプリッター１１１を選択しているので、露光光のパワーの減衰を抑制し、露光対象物１２を露光することができる。
【００８１】
また、顕微鏡システム１００および１１０では、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、顕微鏡システム３１で使用されるダイクロイックミラー４２および４３）を使用せずに、露光照明ユニット３２から射出される露光光のパワーの減衰を極力抑制して、露光対象物１２を露光することができる。一般的に、特殊なミラーは高価なものであるので、顕微鏡システム１００および１１０は、顕微鏡システム３１よりも低コストで構成することができる。
【００８２】
また、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の装着順番の組み合わせにおいて、露光照明ユニット３２を任意の位置に装着することができ、どのような装着順番であっても、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が有するミラーの性能を、露光光の透過を重視して適宜選択することで、露光光のパワーの減衰を抑制することができる。
【００８３】
このように、露光光のパワーの減衰が抑制されるので、例えば、低コストで長寿命なLEDを露光光源に使用することができる。ここで、例えば、露光光のパワーの減衰が多い場合には、露光対象物１２の露光に必要となる時間が長くなるのに対し、顕微鏡システム１００および１１０では、露光光のパワーの減衰が少ないので、露光に要する時間が長くなることが回避され、これにより、露光工程のスループットの低下を回避することができる。また、LEDを露光光源に使用することで、水銀ランプやレーザなどを光源とする場合よりも、安全性を高めることができる。
【００８４】
ところで、図３の顕微鏡システム３１では、露光照明ユニット３２のダイクロイックミラー４３を利用することで、露光対象物１２の露光および観察を行うことができるが、例えば、光路選択ブロックなどを利用して、露光対象物１２の露光時と観察時とで、光路を選択するように構成することができる。
【００８５】
次に、図９は、顕微鏡システムの第４の実施の形態の構成例を示す正面図である。
【００８６】
図９の顕微鏡システム１２０では、露光照明ユニット１２１が光路選択ブロック１２２およびミラー１２３を有しており、光路選択ブロック１２２をスライドさせることで、露光対象物１２の露光時と観察時とで光路を選択することができるように構成されている。また、露光照明ユニット１２１は、図３の露光照明ユニット３２のオス型の丸アリ３２ａと同形状の接続部により、ＡＦユニット１８に接続される。
【００８７】
そして、光路選択ブロック１２２は、図９に示されている白抜き矢印の方向にスライド可能とされており、ミラー１２４および１２５を備えている。そして、ミラー１２４が光軸Ｌ１上に配置されると、図示しない露光光源からの露光光が露光対象物１２に照射され、ミラー１２５が光軸Ｌ１上に配置されると、露光対象物１２からの観察光がミラー１２５および１２３により反射されて観察鏡筒１９に導入される。
【００８８】
このように、光路選択ブロック１２２を利用して光路を切り替える場合には、例えば、ハーフミラーなどを利用して光路を分岐する場合などにおいて生じる露光光のパワーの減衰を回避することができる。
【００８９】
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】
【００９０】
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  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，  １００  顕微鏡システム，  １０１  ハーフミラー，  １０２および１０３  ダイクロイックミラー，  １１０  顕微鏡システム，  １１１  ビームスプリッター，  １１２および１１３  ダイクロイックミラー
【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】
2010276830.tif 000009
【図８】
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【図９】
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