JP3237023B2

JP3237023B2 - 位置検出装置

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Publication number: JP3237023B2
Application number: JP11593192A
Authority: JP
Inventors: 康男米沢
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1992-05-08
Filing date: 1992-05-08
Publication date: 2001-12-10
Anticipated expiration: 2016-12-10
Also published as: JPH05312510A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被検物としての基板の
位置を検出する位置検出装置に関するものであり、例え
ば、顕微鏡の焦点検出に好適なものに関する。

【０００２】

【従来の技術】落射照明型の顕微鏡に用いられる焦点検
出装置は、例えば、米国特許第3,721,827 号公報におい
て知られている。そこで、米国特許第3,721,827 号公報
において開示されている焦点検出装置を図６を用いて具
体的に説明する。

【０００３】図６において、（ａ）は合焦状態、（ｂ）
は前ピン状態、（ｃ）は後ピン状態の様子を示してい
る。まず、図６（ａ）に示す如く、光源１からの光は集
光レンズ２により集光され、スリット状の開口部を有す
るスリット板３を照明して、スリット状の光源を形成す
る。そして、集光レンズ２の光軸を含む面（図中の紙面
に垂直な面）により２分されるスリット板３を介した光
束の内、一方の光束の半分（下側光束）は、遮光板４に
よって遮光され、他方の光束の半分（上側光束）Ｌ
₁は、ハーフミラー５を反射する。その後、ハーフミラ
ー５を反射した光束Ｌ₁は、対物レンズ６の左側半分
（対物レンズ５の瞳の左半分）を通過して被検面７０
（対物レンズ６の物体面）上で集光される。

【０００４】この被検面７０上には、上記スリット板３
の開口部の像が形成され、被検面７０上で反射される光
束Ｌ₂は、対物レンズ６の右側半分（対物レンズ５の瞳
の右半分）を通過した後、ハーフミラー５を通過して光
電検出器８の受光面上で集光され、ここには、スリット
板３の開口部の像が形成される。光電検出器８の受光面
は、この対物レンズ６の光軸Ａｘと交わる領域を境に左
右に受光領域８ａ，８ｂを有しており、スリット板３の
開口部の像の結像状態を光電的に検出する。

【０００５】また、図６（ｂ）に示す如く、被検面７０
が対物レンズ６の物体面（基準面）の位置Ｐ₀から下方
の位置Ｐ₁に位置していると、被検面７０で反射して対
物レンズ６の右側半分を通過する光束Ｌ₂は、光電検出
器８の受光面の手前で集光して、この受光面の左側領域
８ａに達する。ここで、光電検出器８の受光面の手前の
集光位置Ａには、スリット像が形成されているために、
この光電検出器８は、前ピン状態でのスリットのディフ
ォーカス像を光電的に検出する。

【０００６】また、図６（ｃ）に示す如く、被検面７０
が対物レンズ６の物体面（基準面）の位置Ｐ₀から上方
の位置Ｐ₂に位置していると、被検面７０で反射して対
物レンズ６の右側半分を通過する光束は、光電検出器８
の受光面の後方で集光されるように、受光面の右側領域
８ｂに達する。そして、光電検出器８は、後ピン状態で
のスリットのディフォーカス像を光電的に検出する。

【０００７】ここで、光電検出器８に基づく焦点検出
は、光電検出器８の左右受光領域８ａ，８ｂで各々検出
される２つの光量信号のバランス、即ち２つの光量信号
の差動を取ることで行われる。例えば、図６（ａ）では
ピントが合っている状態であり、この場合、検出光は光
電検出器８の受光面の中心で検出される。このため、受
光面の左右の側領域８ａ，８ｂで各々検出される２つの
光量信号の出力は等しくなり、差動信号は零となる。

【０００８】図６（ｂ）では前ピン状態であり、この場
合、検出光は光電検出器８の受光面の左側の領域８ａで
主に検出される。このため、受光面の左右の側領域８
ａ，８ｂで各々検出される２つの光量信号による差動信
号は、例えば正のあるレベルの出力信号が得られる。ま
た、図６（ｃ）では後ピン状態であり、この場合、検出
光は光電検出器８の受光面の右側の領域８ｂで主に検出
される。このため、受光面の左右の側領域８ａ，８ｂで
各々検出される２つの光量信号による差動信号は、例え
ば負のあるレベルの出力信号が得られる。

【０００９】このように、光電検出器８から得られる２
つの信号の差動を取ることにより、差動信号の正・負に
よって焦点ずれの方向が検出でき、差動信号の出力レベ
ルによって焦点ずれ量を検出することができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】近年においては、ディ
スプレイ等における液晶表示の占める割合が急速に伸び
てきている。このため、液晶表示のもととなる液晶基板
の検査が重要となってきており、この液晶基板は、主に
顕微鏡によって検査されている。しかしながら、前述し
た焦点検出装置を備えた顕微鏡を用いて液晶基板の表面
にピントを合わせようとすると、本来検出すべき液晶基
板の表面からの反射光のみならず、液晶基板の裏面から
の反射光までもが光電検出器に到達して、焦点検出精度
に大きな影響を及ぼす。

【００１１】従って、液晶基板の表面をピントの合った
状態で正確に検査できないため、不良品を正確に判別で
きない問題がある。そこで、本発明は、上記の問題点に
鑑みてなされたものであり、液晶基板を始めとした基板
の裏面からの反射光が生ずる場合にも、基板の表面の位
置を高精度に検出できる位置検出装置を提供することを
目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、図１に示す如く、対物レンズ６の光軸Ａ
ｘを含む面を境に２分される一方の第１の領域を介して
所定のパターンの光を基板の表面７ａへ投射し、その基
板の表面７ａから反射される上記投射パターン光の像を
対物レンズ６の光軸を含む面を境に２分される他方の第
２の領域を介して検出器８にて光電的に検出することに
より、基板７の位置を検出する位置検出装置において、
その第２の領域を介して検出器８の受光面へ向かう基板
の裏面７ｂからの反射光を遮光する遮光部材９をその受
光領域から所定の距離だけ離れた位置に配置したもので
ある。

【００１３】そして、以上の基本構成に基づいて、その
遮光部材９は、基板７の厚さに応じて対物レンズ６の光
軸方向に移動可能に設けることが好ましい。

【００１４】

【作用】ここで、図４及び図５を参照しながら本発明
の原理について説明する。図５は従来の焦点検出装置が
基板表面で合焦している場合に基板の裏面からの反射光
が検出される様子を示す図である。図５に示す如く、光
源１，集光レンズ２及びスリット板３によって形成され
るスリット状の光束の上側半分Ｌ₁は、対物レンズ６の
左側半分を通過して基板７上で集光され、この基板７の
表面７ａ（被検面）にて反射されて対物レンズ６の右側
半分を通過する光束Ｌ₂は、光電検出器８上で集光され
る。

【００１５】一方、対物レンズ６の左側半分を通過して
基板７上で集光するスリット状の光束は、基板の表面７
ａを透過して基板の裏面７ｂで反射する。そして、この
裏面７ｂからの反射光Ｌ₃は、対物レンズ６の右側半分
を通過した後、光電検出器８の受光面８ａの手前で集光
して光電検出器８の受光面の左側領域８ａで受光され
る。

【００１６】この場合において、光電検出器８にて得ら
れる光電信号について見る。図５に示す如く、基板の表
面７ａは合焦状態であるため、基板表面７ａからの反射
光によって、対物レンズ６の光軸Ａｘを挟んで光電検出
器の左右の受光領域で得られる光量信号は等しいもの
の、基板の裏面７ｂからの反射光が光電検出器の左側の
受光領域に入射するため、この入射光量に対応する分だ
けディフォーカス（基板の表面７ａが合焦位置よりも下
方にある）しているのもとして検出される。

【００１７】そこで、本発明では、図４に示す如く、基
板の裏面７ｂからの反射光を遮光する遮光部材９を光電
検出器の受光面８ａから所定の距離だけ離れた光軸Ａｘ
を境に左側の位置に設けている。これにより、基板の表
面７ａからの反射光のみを抽出できるため、基板の表面
７ａを格段に精度良く検出することができる。

【００１８】ここで、遮光部材９は、基板の表面７ａが
合焦状態である時において、基板の裏面７ｂからの反射
光が対物レンズ６により集光される位置Ａと光電検出器
８の受光面との間に配置されることが好ましい。以上に
おいては、基板の厚さｔが一定の基板表面の位置を検出
することについて述べたが、異なる厚さを持つ基板表面
の位置を検出するには、遮光部材９を光軸Ａｘ方向へ移
動可能に設けることが良い。

【００１９】

【実施例】図１は本発明を顕微鏡の焦点検出装置として
応用した例を示すものである。図１に示す如く、落射照
明系１２からの可視域の光束はハーフミラー１１によっ
て反射され、可視光を透過し赤外光を反射するダイクロ
イックミラー１０，ハーフミラー５及び対物レンズ６を
介して基板７を照明する。この基板７は、ステージ１６
上に載置されており、このステージ１６は、内部に設け
られた不図示の駆動部によって、ＸＹ方向に２次元的に
移動すると共に、Ｚ方向（上下方向）に移動可能に設け
られている。

【００２０】さて、基板７が可視光のもとで照明される
ことにより、この基板の表面７ａから反射する光は、対
物レンズ６，ハーフミラー５，ダイクロイックミラー１
０及びハーフミラー１１を介して結像した後、接眼レン
ズ１３を通過する。ここで、対物レンズ６によって結像
される位置には、基板の表面７ａの空間像Ｉが形成され
ており、接眼レンズ１３を通して観察すると、基板表面
７ａの空間像Ｉが拡大観察される。なお、対物レンズ６
と接眼レンズ１３とで観察光学系が構成される。

【００２１】一方、光源１からの赤外光は、集光レンズ
２によって集光作用を受けた後、所定のスリット状の開
口部を有するスリット板３を照明し、このスリット板３
上にはスリット状の光束が形成される。集光レンズ２の
光軸Ａｘを含む面（図中の紙面に垂直な面）により２分
されるスリット板３を介した光束の内、一方の光束の半
分（下側光束）は、遮光板４によって遮光され、他方の
光束の半分（上側光束）Ｌ₁は、ハーフミラー５を反射
する。そして、ハーフミラー５を反射した光束は、対物
レンズ６の左側半分（対物レンズ６の瞳の左半分）を通
過して基板の表面７ａ上、厳密には対物レンズ６の物体
面（基準面）Ｐ₀上に集光される。

【００２２】ここで、スリット板３は、対物レンズ６に
関して、この対物レンズ６の物体面（基準面）Ｐ₀と共
役な位置に設けられており、この対物レンズ６の物体面
上には、スリット板３の開口部の像が形成される。従っ
て、被検面としての基板表面７ａ上には、実質的にスリ
ット状の光が投射され、これにより基板表面７ａ上で反
射される光束Ｌ₂は、対物レンズ６の右側半分（対物レ
ンズ６の瞳の右半分）及びハーフミラー５を通過した
後、ダイクロイックミラー１０を反射してラインセンサ
ー等の光電検出器８の受光面上で集光される。

【００２３】光電検出器８の受光面は、対物レンズ６に
関して、対物レンズ６の物体面（基準面）Ｐ₀と共役な
位置に設けられており、光軸Ａｘと受光面とが交差する
位置を境界として上下方向に第１の検出領域８ａと第２
の検出領域８ｂとを有している。そして、この第２の検
出領域８ｂに対応する側から所定の距離だけ離れた位置
には、光軸Ａｘを境に下側を通過する基板の裏面７ｂか
らの不要な反射光を遮光する遮光板９が設けられてい
る。これにより、遮光板９が配置されていない第１の検
出領域８ａ側を通過する基板表面７ａからの反射光Ｌ₂
のみが抽出できる。なお、遮光板９の代わりとして透過
部と遮光部とを有する部分遮光板を用いて必要な領域の
みを遮光しても良い。

【００２４】さて、光電検出器８の受光面における第１
の検出領域８ａと第２の検出領域８ｂとの双方から得ら
れる２つの光電信号は、物体面検出部（焦点位置検出
部）１４へ出力される。この物体面検出部１４は、２つ
の光電信号の差動信号を得るための差動信号処理回路を
含んでおり、基板表面７ａに対物レンズ６のピントが合
えば差動信号は零となり、ディフォーカスしていればデ
ィフォーカス量に対応したある差動信号が得られる。従
って、物体面検出部１４にて、対物レンズ６の物体面
（基準面）に対する基板表面７ａの位置が検出される。

【００２５】その後、物体面検出部１４からの焦点検出
情報は制御部１５へ入力され、この入力情報に基づいて
ステージ１６を上下方向（Ｚ方向）へ所定量だけ移動さ
れて合焦が行われる。次に、遮光板９の最適な位置につ
いて検討すると、基板の裏面７ｂからの反射光（不要な
赤外光）Ｌ₃を除去する機能を遮光板９に持たせるに
は、合焦時において基板の裏面７ｂからの反射光Ｌ₃が
対物レンズ６によって集光される位置Ａと光電検出器８
との間に配置することが好ましいことが分かる。

【００２６】そこで、遮光板９の配置条件について数式
化して表現すれば、光電検出器８から遮光板９までの光
軸方向での距離をｄ、焦点検出光の波長に対する基板７
の屈折率をｎ、基板表面が対物レンズ６の物体面（基準
位置）Ｐ₀にある時の対物レンズ６の横倍率をβ₁、対
物レンズ６の被検面側（物側）の焦点距離をｆ₁₁、対物
レンズ６の検出側（像側）の焦点距離をｆ₁₂とすると
き、以下の数式１の如くなる。

【００２７】

【数１】

【００２８】また、基板の裏面７ｂから反射する不要な
反射光Ｌ₃を除去しつつ、前ピンと後ピンとの検出範囲
を等しくするには、以下の数式２を満足することが好ま
しい。

【００２９】

【数２】

【００３０】以上の如く、本実施例では、基板の裏面７
ｂからの不要な反射光Ｌ₃を遮光板９によって遮光でき
るため、対物レンズ６の物体面に対する基板表面７ａの
位置を常に高い精度のもとで検出できる。このため、観
察光学系（６，１３）によって基板表面７ａを高精度で
検査することができる。次に、図２を参照しながら本発
明による第２実施例を説明する。図２において、図１に
示した部材と同じ機能を持つものには同じ符号を付して
ある。

【００３１】前述の第１実施例では、厚さが常に一定の
基板７の表面７ａの位置を精度良く検出する例を説明し
たが、第２実施例では、厚さが異なる基板７の表面の位
置を精度良く検出する例を説明する。今、厚さが異なる
基板表面７ａを検出しようとすると、対物レンズ６によ
る基板の裏面７ｂからの反射光Ｌ₃の集光位置Ａが光軸
Ａｘ方向に沿って移動する。このため、この裏面７ａか
らの不要な反射光Ｌ₃を除去するには、基板７の厚みの
変化に伴い遮光板９を光軸Ａｘ方向に沿って移動させて
調整することが必要となる。

【００３２】そこで、本実施例では、図２に示す如く、
遮光板９はＡｘ方向（矢印方向ａ）に沿って駆動部１８
によって移動可能に設けられている。そこで、本実施例
における遮光板９の位置の設定について具体的に説明す
ると、まず、基板表面の端にはマーク、例えばバーコー
ドＢＣが設けられており、このマークには、基板７の厚
さｔ及び基板７の屈折率ｎ等の情報が盛り込まれてい
る。そして、このバーコードＢＣを読み込むマーク検出
手段としてのバーコードリーダ１７がステージ１６の端
に設けられている。バーコードリーダ１７は、基板７上
のバーコードＢＣを読み込むと、この情報を演算部１８
へ出力し、ここで所定の演算がなされる。

【００３３】この演算部１８は、上記数式１または数式
２の演算式が予め記憶されており、バーコードリーダ１
７から出力される情報に基づいて演算が行われ、この演
算結果を駆動部１９へ出力する。この演算結果に基づい
て駆動部１９は、遮光板９を光軸Ａｘ方向（矢印方向
ａ）へ移動させて、基板７の厚さに応じた最適な位置に
遮光板９を設定する。

【００３４】以上の構成により、被検物としての基板の
厚みｔが変化した際にも、遮光板９を最適な位置に設定
できるため、対物レンズ６の物体面に対する基板表面７
ａの位置を常に高い精度のもとで検出できる。このた
め、観察光学系（６，１３）によって基板表面７ａをよ
り高精度で検査することができる。次に、図３を参照し
ながら本発明による装置を顕微鏡に応用した第３実施例
を説明する。図３において、図１に示した部材と同じ機
能を持つものには同じ符号を付してある。

【００３５】第３実施例が先に説明した第１実施例に対
して特に異なる所は、焦点検出光学系中に被検面の空間
像Ｉ’を一旦形成し、リレー光学系２０によって再結像
される空間像Ｉ’を光電検出器８で検出するようにした
点である。本実施例を具体的に説明すると、基板表面７
ａ（被検面）からの光を平行光にする第１対物レンズ６
１と、この第１対物レンズ６１からの平行光を集光して
被検面７ａの空間像Ｉを形成する第２対物レンズ６２と
で対物光学系が構成されている。そして、この双方の対
物レンズ６１，６２によって被検面の空間像Ｉが形成さ
れ、接眼レンズ１３を通して空間像Ｉが拡大観察され
る。

【００３６】一方、第１対物レンズ６１と第２対物レン
ズ６２との間には、可視光を透過させ赤外光を反射させ
る機能を持つダイクロイックミラー１０が斜設されてお
り、このダイクロイックミラー１０の反射方向には、焦
点検出用の第３対物レンズ６３が設けられている。ここ
で、第１対物レンズ６１と第３対物レンズ６３とで焦点
検出用（位置検出用）の対物光学系が構成される。

【００３７】集光レンズ２を介した光源１からの赤外光
は、スリット板３を介し遮光板４によって光軸Ａｘより
も右側の光束が遮光され、光軸Ａｘよりも左側の光束Ｌ
₁のみがハーフミラー２１を反射する。そして、この反
射光は、第３対物レンズ６３の下側半分（第３対物レン
ズ６３の瞳の下半分），ダイクロイックミラー１０及び
第１対物レンズの左側半分（第１対物レンズ６３の瞳の
左半分）を介して基板表面７ａ上で集光される。ここ
で、スリット板３は、第１及び第３対物レンズに関し
て、第１及び第２対物レンズによる物体面（基準面）Ｐ
₀と共役な位置に設けられており、被検面としての基板
表面７ａ上には、実質的にスリット板３の開口部の像が
形成される。

【００３８】このため、被検面としての基板表面７ａ上
には、実質的にスリット状の赤外光が投射され、これに
より基板表面７ａ上で反射される赤外光Ｌ₂は、第１対
物レンズの右側半分（第１対物レンズ６３の瞳の右半
分）、ダイクロイックミラー１０及び第３対物レンズ６
３の上側半分（第３対物レンズ６３の瞳の上半分）を介
した後、ハーフミラー２１を通過して集光し、空間像
Ｉ’を形成する。本実施例では、この空間像Ｉ’をリレ
ーするリレー光学系２０が設けられており、このリレー
光学系２０の下側半分を通過する基板表面７ａからの反
射光Ｌ₂が光電検出器８の受光面上で集光される。

【００３９】この光電検出器８の受光面は、対物光学系
（６１，６３）の物体面（基準面）Ｐ₀、即ち対物レン
ズ６１の焦点面と共役な位置に設けられており、光電検
出器８は、スリット板３の開口部の像の結像状態を光電
的に検出する。物体面検出部１４は、光電検出器８にて
出力される信号に基づいて、合焦状態を検出し、この検
出結果に基づいてステージ１６の上下方向の位置が制御
部１５によって制御される。

【００４０】本実施例においても、先に述べた実施例と
同様に、基板の裏面７ｂから反射する不要な赤外光を除
去する遮光板９は、合焦時において対物レンズ６１及び
６３により基板の裏面７ｂからの反射光Ｌ₃が集光され
る位置Ａと光電検出器８との間に配置されている。ここ
で、この遮光板９の配置条件について数式化して表現す
ると、光電検出器の受光面８ａからの遮光板９までの光
軸方向での距離をｄ、焦点検出用の光の波長に対する基
板７の屈折率をｎ、基板表面が対物光学系（６１，６
３）の物体面（基準位置）Ｐ₀にある時の対物光学系
（６１，６３）の横倍率をβ₁、対物光学系（６１，６
３）の被検面側（物側）の焦点距離をｆ₁₁、対物光学系
（６１，６３）の検出側（像側）の焦点距離をｆ₁₂、基
板表面が対物光学系（６１，６３）の物体面（基準位
置）Ｐ₀にある時のリレー光学系２０の横倍率をβ₂、
リレー光学系２０の被検面側（物側）の焦点距離を
ｆ₂₁、リレー光学系２０の検出側（像側）の焦点距離を
ｆ₂₂とするとき、以下の数式３の如くなる。

【００４１】

【数３】

【００４２】また、本実施例において前ピンと後ピンと
の検出範囲を等しくするためには、以下の数式４を満足
することが望ましい。

【００４３】

【数４】

【００４４】以上の如く、本実施例でも、基板の裏面７
ｂからの不要な反射光を遮光板９によって遮光できるた
め、対物レンズ６１及び６３の物体面（または対物レン
ズ６１の焦点面）に対する基板表面７ａの位置を常に高
い精度のもとで検出できる。これにより、基板表面７ａ
をより高精度で検査することができる。なお、本実施例
においても、図２に示した第２実施例の如く、基板表面
７ａの端にバーコード等のマークを設け、このマークの
検出情報に基づいて上記数式３または数式４の演算を行
い、この演算結果に基づいて遮光板９を光軸方向へ移動
させて最適な位置に設定するようにしても良い。

【００４５】また、以上にて述べた各実施例では対物光
学系（６１，６３）の物体面に対する被検面（基板表
面）のずれを補正するためにステージ１６をＺ方向へ移
動可能に設けているが、図３に示した如く、被検面から
の光を平行にする第１対物レンズ６１を光軸Ａｘ方向へ
移動させて合焦を行っても良い。この場合、被検面とし
ての基板を移動させることなく、第１対物レンズ６１の
みの移動だけて合焦を行うことができる。

【００４６】さらに、以上にて述べた各実施例では本発
明を顕微鏡の焦点検出に応用した例を示したが、これに
限ることなく、その他の装置の焦点検出あるいは位置に
おいて適用できることは言うまでもない。

【００４７】

【発明の効果】以上の如く、本発明によれば、基板の表
面をより高精度に検出できる位置検出装置が達成でき
る。しかも、従来の装置において僅かなる改良を加える
だけで大きな効果が期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明を顕微鏡に応用した第１実施例の
概略的な構成を示す図である。

【図２】図２は本発明を顕微鏡に応用した第２実施例の
概略的な構成を示す図である。

【図３】図３は本発明を顕微鏡に応用した第３実施例の
概略的な構成を示す図である。

【図４】図４は本発明の原理を示す原理図である。

【図５】図５は従来の焦点検出装置において基板裏面か
らの反射光が検出される様子を示す図である。

【図６】従来の焦点検出装置の概略的な構成を示す図で
ある。

【主要部分の符号の説明】

１・・・光源、２・・・集光レンズ、３・・・スリット板、
４，９・・・遮光板５，１１・・・ハーフミラー、６・・・対物レンズ、７・・・
基板、８・・・光源検出器１０・・・ダイクロイックミラー、１２・・・落射照明系、
１３・・・接眼レンズ、１４・・・焦点検出部、１５・・・制
御部、１６・・・ステージ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】対物レンズの光軸を含む面を境に２分され
る一方の第１の領域を介して所定のパターンの光を基板
の表面へ投射し、前記基板の表面から反射される前記投
射パターン光の像を前記対物レンズの光軸を含む面を境
に２分される他方の第２の領域を介して検出器にて光電
的に検出することにより、前記基板の位置を検出する位
置検出装置において、前記第２の領域を介して前記検出器の受光面へ向かう前
記基板の裏面からの反射光を遮光する遮光部材を、前記
裏面からの反射光が前記対物レンズによって集光される
位置と前記受光面との間で、かつ、前記対物レンズの光
軸を境に前記裏面からの反射光が通過する側に配置し、
以下の条件を満足する、前記検出器の受光面から前記遮光部材までの光軸方向で
の距離をｄ、焦点検出光の波長に対する前記基板の屈折
率をｎ、前記基板表面が前記対物レンズの物体面（基準
位置）にある時の前記対物レンズの横倍率をβ1 、前記
対物レンズの被検面側（物側）の焦点距離をｆ11、前記
対物レンズの検出側（像側）の焦点距離をｆ12、前記基
板の厚さをtとするとき、以下の数式１【数１】を満足することを特徴とする位置検出装置。
【請求項２】位置検出光学系中に被検面の空間像を一旦
形成し、リレー光学系によって再結像される空間像を検
出器で検出するようにしたことを特徴とする請求項１に
記載の位置検出装置。
【請求項３】前記遮光部材は、前記基板の厚さに応じて
前記対物レンズの光軸方向に移動可能に設けられること
を特徴とする請求項１及び請求項２に記載の位置検出装
置。
【請求項４】対物レンズの光軸を含む面を境に２分され
る一方の第１の領域を介して所定のパターンの光を基板
の表面へ投射し、前記基板の表面から反射される前記投
射パターン光の像を前記対物レンズの光軸を含む面を境
に２分される他方の第２の領域を介して検出器にて光電
的に検出することにより、前記基板の位置を検出する位
置検出装置において、前記第２の領域を介して前記検出器の受光面へ向かう前
記基板の裏面からの反射光を遮光する遮光部材を、前記
対物レンズの光軸方向に移動可能に設け、更に前記遮光
部材を、前記裏面からの反射光が前記対物レンズによっ
て集光される位置と前記受光面との間で、かつ、前記対
物レンズの光軸を境に前記裏面からの反射光が通過する
側に配置し、以下の条件を満足する、前記検出器の受光面から前記遮光部材までの光軸方向で
の距離をｄ、焦点検出光の波長に対する前記基板の屈折
率をｎ、前記基板表面が前記対物レンズの物体面（基準
位置）にある時の前記対物レンズの横倍率をβ1 、前記
対物レンズの被検面側（物側）の焦点距離をｆ11、前記
対物レンズの検出側（像側）の焦点距離をｆ12、前記基
板の厚さをtとするとき、以下の数式１【数１】を満足することを特徴とするを特徴とする位置検出装
置。