投影透镜是指对准光线透过曝光系统的透镜，用于对准的激光束照在晶圆上，其反射束经过曝光系统的透镜，汇聚在掩模上成像。

图1是主流光刻机（ASML）中对准系统的示意图。对准系统使用He-Ne激光（633nm），激光束经镜子反射后，照射在晶圆表面。激光的束斑很大，照射在对准标识上。对准标识是刻蚀在晶圆上的一组平行线条，其周期是16微米左右。633nm波长的激光照射在这些平行线条上形成反射式的衍射，衍射级通过投影透镜在掩模表面成像。这正好和曝光过程相反：曝光时，掩模图形产生的衍射光束，透过投影透镜在晶圆表面成像；对准操作时，晶圆表面对标识产生的衍射光束，透过投影透镜在掩模表面成像。晶圆对准标识在掩模上所形成的像的位置和掩模上对准标识的位置之间的偏差，就是对准偏差。

较大的激光功率有利于较高的产能，然而，其带来的问题是在透镜中产生的热效应。特别是在20nm技术节点以下，负显影技术被广泛采用。透镜热效应导致附加的像差，使得曝光时的成像对比度和对准精度进一步下降，损失光刻工艺窗口。而且，透镜的热效应还会逐步积累，使得工艺参数随时间变化，导致第一片晶圆与第n片晶圆之间线宽的差别。在32nm技术节点之前，透镜的热效应并不明显，因为那时掩模的透射率还不够大、尚不需要使用负显影工艺、光刻机的产能还不够大。