JPH05297262A - Automatic focusing device - Google Patents

Automatic focusing device

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Publication number
JPH05297262A
JPH05297262A JP10440892A JP10440892A JPH05297262A JP H05297262 A JPH05297262 A JP H05297262A JP 10440892 A JP10440892 A JP 10440892A JP 10440892 A JP10440892 A JP 10440892A JP H05297262 A JPH05297262 A JP H05297262A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
optical system
objective lens
pinhole plate
light receiving
Prior art date
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Pending
Application number
JP10440892A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Katsuki Ohashi
勝樹 大橋
Akira Ono
明 小野
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP10440892A priority Critical patent/JPH05297262A/en
Publication of JPH05297262A publication Critical patent/JPH05297262A/en
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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Automatic Focus Adjustment (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)

Abstract

PURPOSE:To make accurate focusing using a simple configuration even with no pattern formed, even in case interface having different reflection factor exists. CONSTITUTION:Light from a light source 30 is cast on an object 33 by an irradiation optical system 31, and the reflected beam having passed a beam splitter 36 is taken out from an objective lens 43. The taken-out beam is diverged in two directions by a branching optical system 46, and one of the divergent beams is passed through the first optical system 47 and the first pinhole plate 48, installed for example ahead of the focal point of this system 47, to be received by the first photo-receiving element 49, while time other divergent beam is forwarded via the second optical system 50 and the second pinhole plate 51, arranged for example behind the focal point of the system 50, to be received by the second photo-receiving element 52. An adjusting means 60 adjusts the position of the objective lens 43 relative to the object 33 so that the photo- reception amounts of these first and second receiving elements 51, 52 are identical.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体検査に用いられ
るガラスマスクなどの対象物に対するオートフォーカス
装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an autofocus device for an object such as a glass mask used for semiconductor inspection.

【0002】[0002]

【従来の技術】オートフォーカス装置には対象物や適用
する装置によって各方法がある。図5に示す位相差法は
オートフォーカスカメラに適用する方法であって、対象
物1からの像を撮像レンズ2により集光し、レンズ3を
通して2つのレンズ4、5に導く。そして、これらレン
ズ4、5により集光された各像をそれぞれリニアイメー
ジセンサ6、7で検出する。これらリニアイメージセン
サ6、7では図6に示すような各像8、9が検出され、
これら像8、9が一致したときに合焦点としている。
2. Description of the Related Art There are various methods for an autofocus device depending on the object and the device to which it is applied. The phase difference method shown in FIG. 5 is a method applied to an autofocus camera, in which an image from the object 1 is collected by the imaging lens 2 and guided to the two lenses 4 and 5 through the lens 3. Then, the images focused by these lenses 4 and 5 are detected by the linear image sensors 6 and 7, respectively. These linear image sensors 6 and 7 detect images 8 and 9 as shown in FIG.
When these images 8 and 9 coincide with each other, they are focused.

【0003】しかしながら、この位相差法では各リニア
イメージセンサ6、7での各像の一致を見ているので、
対象物1にはパターンが形成されていることが必要で、
例えば半導体ではパターンが形成されてない場所又はパ
ターン形成の前では焦点を合わせることができない。
However, in this phase difference method, since the images of the linear image sensors 6 and 7 are matched,
The object 1 needs to have a pattern formed,
For example, in a semiconductor, it is impossible to focus on a place where no pattern is formed or before pattern formation.

【0004】図7に示す非点収差法は光ディスク又はコ
ンパクトディスクに適用している方法であって、光ディ
スク又はコンパクトディスクに光を照射し、その反射光
をレンズ10、11を通して4分割センサ12に照射す
る。この4分割センサ12では反射光のビーム形状が焦
点とのずれに応じて図8に示すように変化するので、同
図(b) に示す真円形状となったときに合焦点とする。
The astigmatism method shown in FIG. 7 is a method applied to an optical disc or a compact disc. The optical disc or the compact disc is irradiated with light, and the reflected light is passed through lenses 10 and 11 to a four-division sensor 12. Irradiate. In the four-divided sensor 12, the beam shape of the reflected light changes as shown in FIG. 8 according to the deviation from the focal point, so that when the circular shape shown in FIG.

【0005】又、図9に示す光テコ法は半導体検査装置
等に適用する方法であって、光をスリット板13に通し
た後にミラー14で反射して対物レンズ15に導いて対
象物16に照射する。そして、この対象物16からの反
射光を再び対物レンズ15を通して絞り込んで位置検出
センサ17に照射する。この場合、対象物16の位置が
変化すると、対物レンズ15による反射光の焦点位置は
変化する。従って、反射光が位置検出センサ17の中心
位置で焦点を結んだときに合焦点となる。
The optical lever method shown in FIG. 9 is a method applied to a semiconductor inspection device or the like. After passing light through a slit plate 13, it is reflected by a mirror 14 and guided to an objective lens 15 to an object 16. Irradiate. Then, the reflected light from the object 16 is narrowed down again through the objective lens 15 and applied to the position detection sensor 17. In this case, when the position of the object 16 changes, the focal position of the reflected light by the objective lens 15 changes. Therefore, when the reflected light is focused at the center position of the position detection sensor 17, it becomes a focal point.

【0006】しかしながら、これら非点収差法及び光テ
コ法では、4分割センサ12や位置検出センサ17のセ
ンサ面での受光強度分布により焦点位置を求めるので、
対象物がガラスマスクであれば、Cr面とガラス面とに
おいて反射率が7〜8倍も異なり、Cr−ガラスの境界
面で誤差を生じる。又、対象物に傾きがあると、誤差が
生じる。
However, in the astigmatism method and the optical lever method, the focus position is obtained from the distribution of received light intensity on the sensor surfaces of the four-division sensor 12 and the position detection sensor 17,
If the object is a glass mask, the reflectance is 7 to 8 times different between the Cr surface and the glass surface, and an error occurs at the Cr-glass interface. Further, if the object has a tilt, an error occurs.

【0007】図10に示す振動スリット(ピンホール)
法は光源18から放射された光をミラー19で反射して
集光レンズ20で集光して対象物21に照射する。この
対象物21からの反射光を集光レンズ20により集光
し、かつこの集光レンズ20の焦点付近でスリット22
を矢印(イ)方向に所定の振動数で振動させる。この状
態にスリット22を通過した反射光を受光し、この受光
量が振動周波数の2倍の周波数でかつ位相が同期したと
きが合焦点となる。なお、スリット22の各位置22
a、22bは対象物の位置21a、21bに対応する焦
点位置となる。
Vibration slit (pinhole) shown in FIG.
According to the method, the light emitted from the light source 18 is reflected by the mirror 19 and condensed by the condenser lens 20 to irradiate the object 21. The reflected light from the object 21 is condensed by the condenser lens 20, and the slit 22 is formed near the focus of the condenser lens 20.
Is vibrated at a predetermined frequency in the direction of arrow (a). In this state, the reflected light that has passed through the slit 22 is received, and when the amount of the received light is twice the vibration frequency and the phases are synchronized, the focal point is obtained. In addition, each position 22 of the slit 22
a and 22b are focal positions corresponding to the positions 21a and 21b of the object.

【0008】しかしながら、この振動スリット法では対
象物にパターンがなくても、又Cr−ガラスなどの境界
面でも誤差を生じないが、スリット22などを振動させ
る機構及び受光量の振動周波数の2倍の周波数でかつ位
相が同期したことを判断する複雑な信号処理装置を備え
なければならない。
However, in this vibrating slit method, even if there is no pattern on the object and no error occurs even at the boundary surface of Cr-glass or the like, the mechanism for vibrating the slit 22 and the vibration frequency of the received light amount are doubled. Must be equipped with a complicated signal processing device that determines that the frequencies and the phases are synchronized.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】以上のように位相差法
ではパターンが形成されてないと焦点を合わせることが
できず、非点収差法及び光テコ法ではCr面とガラス面
と反射率の異なる境界面で誤差がを生じる。又、振動ス
リット法では振動させる機構及び複雑な信号処理装置を
備えなければならない。
As described above, in the phase difference method, the focus cannot be obtained unless the pattern is formed, and in the astigmatism method and the optical lever method, the Cr surface, the glass surface and the reflectance are Errors occur at different interfaces. Further, in the vibration slit method, a mechanism for vibrating and a complicated signal processing device must be provided.

【0010】そこで本発明は、簡単な構成で、かつパタ
ーンが形成されてなくても、又反射率の異なる境界面が
存在していても正確に焦点を合わせることができるオー
トフォーカス装置を提供することを目的とする。
Therefore, the present invention provides an autofocus device having a simple structure and capable of accurately focusing even if a pattern is not formed or a boundary surface having different reflectance exists. The purpose is to

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明は、光源から放射
された光をビームスプリッタを透過した後に対物レンズ
により集光して対象物上に照射し、この対象物からの反
射光を対物レンズにより絞り込んでビームスプッタによ
り分岐する照射光学系と、分岐された反射光を2方向に
分岐する分岐光学系と、この分岐光学系により反射光を
集光する集光光学系と、この集光光学系の焦点よりも前
側又は後側に配置された第1ピンホール板と、この第1
ピンホール板を通過した反射光を受光する第1受光素子
と、分岐光学系により分岐された他方の反射光の焦点よ
りも後側又は前側に配置された第2ピンホール板と、こ
の第2ピンホール板を通過した反射光を受光する第2受
光素子と、これら第1及び第2受光素子の各受光量が同
一となるように対象物に対する対物レンズの位置を調整
する調節手段とを備えて上記目的を達成しようとするオ
ートフォーカス装置である。
SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, light emitted from a light source is transmitted through a beam splitter and then condensed by an objective lens to illuminate an object, and reflected light from the object is reflected by the objective lens. An irradiation optical system that narrows the light by using a beam sputter and splits it by a beam sputter, a branching optical system that splits the branched reflected light into two directions, a condensing optical system that condenses the reflected light by this branching optical system, and this condensing optical system. The first pinhole plate arranged on the front side or the rear side of the focal point of the
A first light receiving element that receives the reflected light that has passed through the pinhole plate, a second pinhole plate that is arranged behind or in front of the focal point of the other reflected light that is split by the split optical system, and the second A second light receiving element that receives the reflected light that has passed through the pinhole plate, and an adjusting means that adjusts the position of the objective lens with respect to the object so that the light receiving amounts of the first and second light receiving elements are the same. It is an autofocus device that aims to achieve the above object.

【0012】[0012]

【作用】このような手段を備えたことにより、光源から
の光は、照射光学系のビームスプリッタを透過し、対物
レンズにより集光されて対象物上に照射され、その反射
光は対物レンズにより絞り込まれビームスプッタにより
分岐される。この分岐された反射光は分岐集光光学系に
より2方向に分岐集光され、この光学系の焦点よりも前
側又は後側に配置された第1ピンホール板を通過して第
1受光素子で受光される。これと共に他方の反射光が焦
点よりも後側又は前側に配置された第2ピンホール板を
通過して第2受光素子で受光される。そして、これら第
1及び第2受光素子での各受光量が同一となるように調
節手段により対象物に対する対物レンズの位置が調整さ
れる。
By providing such means, the light from the light source passes through the beam splitter of the irradiation optical system, is condensed by the objective lens and is irradiated onto the object, and the reflected light is reflected by the objective lens. The beam is narrowed down and branched by the beam sputter. The branched reflected light is branched and condensed in two directions by the branching and converging optical system, passes through the first pinhole plate arranged on the front side or the rear side of the focal point of the optical system, and is then transmitted by the first light receiving element. Received light. At the same time, the other reflected light passes through the second pinhole plate arranged on the rear side or the front side of the focal point and is received by the second light receiving element. Then, the adjusting means adjusts the position of the objective lens with respect to the object so that the light receiving amounts of the first and second light receiving elements are the same.

【0013】[0013]

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0014】図1はオートフォーカス装置の構成図であ
る。半導体レーザ30から出力されたレーザ光は照射光
学系31よりXYテーブル32上に載置されたマスク3
3に照射される。
FIG. 1 is a block diagram of an autofocus device. The laser light output from the semiconductor laser 30 is transmitted from the irradiation optical system 31 to the mask 3 placed on the XY table 32.
Irradiate to 3.

【0015】照射光学系31の構成を説明すると、半導
体レーザ30から出力されるレーザ光の光路上にはコリ
メータレンズ34、ビームエキスパンダ35、偏光ビー
ムスプリッタ36が配置されている。ビームエキスパン
ダ35は各レンズ35a、35bを配置し、かつこれら
レンズ35a、35bの間にピンホール板35cを配置
している。このピンホール板35cに形成されているピ
ンホールの径は回折限界に形成されており、ここでは点
光源を得るものとしている。
Explaining the configuration of the irradiation optical system 31, a collimator lens 34, a beam expander 35, and a polarization beam splitter 36 are arranged on the optical path of the laser light output from the semiconductor laser 30. The beam expander 35 has lenses 35a and 35b arranged therein, and a pinhole plate 35c is arranged between the lenses 35a and 35b. The diameter of the pinhole formed in the pinhole plate 35c is limited to the diffraction limit, and a point light source is obtained here.

【0016】偏光ビームスプリッタ36の各分岐方向の
うち一方側には1/4波長板37、回転可能な2枚のウ
ェッジプリズム38a、38bが配置され、さらにリレ
ー光学系の各レンズ39、40及び各ダイクロイックミ
ラー41、42が配置されている。このミラー42の反
射光路上に対物レンズ43が配置されている。
A quarter wavelength plate 37 and two rotatable wedge prisms 38a and 38b are arranged on one side of each branching direction of the polarization beam splitter 36, and further, lenses 39 and 40 of the relay optical system and Each dichroic mirror 41, 42 is arranged. An objective lens 43 is arranged on the reflected light path of the mirror 42.

【0017】各ウェッジプリズム38a、38bは光軸
をわずかに傾けるもので、これによりマスク33上にお
けるレーザ光の照射位置は図2に示すようにマスク33
の中心位置からずれたQ点となる。これはマスク33の
欠陥検査を行うセンサの検査領域Wからずらすためであ
る。
The wedge prisms 38a and 38b have their optical axes slightly tilted, so that the irradiation position of the laser light on the mask 33 is as shown in FIG.
It becomes the Q point deviated from the center position of. This is because the mask 33 is displaced from the inspection region W of the sensor that performs the defect inspection.

【0018】ここで、各レンズ39、40は、 s1=f1、s2+s3=f2、s4=f0 の関係を満たす位置に配置されている。なお、s1はウ
ェッジプリズム38a、38bとレンズ39との距離、
s2はレンズ40とダイクロイックミラー42との距
離、s3はダイクロイックミラー42と対物レンズ43
の入射瞳までの距離、s4は対物レンズ43の主点から
入射瞳までの距離であり、f1はレンズ39の焦点距離
であって、 f1=a+b である。又、f0は対物レンズ43の焦点距離である。
一方、偏光ビームスプリッタ36の他方側にはリレー光
学系の各レンズ44、45及びビームスプリッタ46が
配置されている。
Here, the lenses 39 and 40 are arranged at positions satisfying the relationships of s1 = f1, s2 + s3 = f2, and s4 = f0. Note that s1 is the distance between the wedge prisms 38a and 38b and the lens 39,
s2 is the distance between the lens 40 and the dichroic mirror 42, and s3 is the dichroic mirror 42 and the objective lens 43.
To the entrance pupil, s4 is the distance from the principal point of the objective lens 43 to the entrance pupil, f1 is the focal length of the lens 39, and f1 = a + b. Further, f0 is the focal length of the objective lens 43.
On the other hand, on the other side of the polarization beam splitter 36, the lenses 44 and 45 of the relay optical system and the beam splitter 46 are arranged.

【0019】このビームスプリッタ46の一方の分岐方
向には集光レンズ47、ピンホール板48、干渉フィル
タ70、受光センサ49が配置されている。このうち、
ピンホール板48は第1集光レンズ47の焦点よりも距
離s5だけ前側に配置されている。又、ビームスプリッ
タ46の他方の分岐方向には集光レンズ50、ピンホー
ル板51、干渉フィルタ71、受光センサ52が配置さ
れている。このうち、ピンホール板51は第2集光レン
ズ50の焦点よりも距離s6だけ後側に配置されてい
る。干渉フィルタ70、71は半導体レーダ光の波長近
傍の波長のみを透過する特性を有している。
A condenser lens 47, a pinhole plate 48, an interference filter 70, and a light receiving sensor 49 are arranged in one branching direction of the beam splitter 46. this house,
The pinhole plate 48 is arranged in front of the focal point of the first condenser lens 47 by a distance s5. A condenser lens 50, a pinhole plate 51, an interference filter 71, and a light receiving sensor 52 are arranged in the other branching direction of the beam splitter 46. Of these, the pinhole plate 51 is disposed behind the focal point of the second condenser lens 50 by a distance s6. The interference filters 70 and 71 have a characteristic of transmitting only wavelengths near the wavelength of the semiconductor radar light.

【0020】これら光学系は次の条件を満足するように
配置されている。 f3=f4 s5=s6 なお、f3、f4はそれぞれ集光レンズ47、50の焦
点距離である。
These optical systems are arranged so as to satisfy the following conditions. f3 = f4 s5 = s6 Note that f3 and f4 are focal lengths of the condenser lenses 47 and 50, respectively.

【0021】又、ピンホール板48、51の各ピンホー
ル径d1、d2は、 d1=d2 であり、さらに
The pinhole diameters d1 and d2 of the pinhole plates 48 and 51 are d1 = d2, and

【0022】 s7+s8=f5 s9=s10 s11+s9=f6+f3(s11+s10=f6+f4) である。なお、f5はレンズ44の焦点距離、s7はウ
ェッジプリズム38a、38bと偏光ビームスプリッタ
36との距離、s8は偏光ビームスプリッタ36とレン
ズ44との距離、s11はレンズ45とビームスプリッタ
46との距離、s9,s10はビームスプリッタ46と各
集光レンズ47、50との各距離である。
S7 + s8 = f5 s9 = s10 s11 + s9 = f6 + f3 (s11 + s10 = f6 + f4) Note that f5 is the focal length of the lens 44, s7 is the distance between the wedge prisms 38a and 38b and the polarization beam splitter 36, s8 is the distance between the polarization beam splitter 36 and the lens 44, and s11 is the distance between the lens 45 and the beam splitter 46. , S9, s10 are respective distances between the beam splitter 46 and the condenser lenses 47, 50.

【0023】一方、調整手段60は各受光センサ49、
52の各受光量が同一となるようにマスク33に対する
対物レンズ43の位置を調整する機能を有するものであ
る。各増幅器61、62の入力端子には各受光センサ4
9、52が接続され、かつこれら増幅器61、62の各
出力端子に各サンプルホールド回路63、64を介して
マルチプレクサ65が接続されている。このマルチプレ
クサ65の出力端子にはA/D変換器66を介してCP
U67が接続されている。
On the other hand, the adjusting means 60 includes the respective light receiving sensors 49,
It has a function of adjusting the position of the objective lens 43 with respect to the mask 33 so that the respective light receiving amounts of 52 are the same. Each light receiving sensor 4 is connected to the input terminal of each amplifier 61, 62.
9, 52 are connected, and a multiplexer 65 is connected to the output terminals of these amplifiers 61, 62 via sample-hold circuits 63, 64. The output terminal of the multiplexer 65 is CP via the A / D converter 66.
U67 is connected.

【0024】このCPU67は各受光センサ49、52
からの各受光信号のレベルI1 、I2 を求め、これら信
号レベルI1 、I2 から変化値ΔI ΔI=(I2 −I1 )/(I2 +I1 ) を求める。そして、CPU67は変化値ΔIを「0」と
する位置調整信号を作成する機能を有する。このCPU
67にはドライバ68が接続され、このドライバ68に
対物レンズ43を変位させるアクチュエータ69が接続
されている。
The CPU 67 is provided with respective light receiving sensors 49, 52.
Then, the levels I1 and I2 of the respective received light signals are obtained and the change value .DELTA.I.DELTA.I = (I2-I1) / (I2 + I1) is obtained from these signal levels I1 and I2. Then, the CPU 67 has a function of creating a position adjustment signal that sets the change value ΔI to “0”. This CPU
A driver 68 is connected to 67, and an actuator 69 for displacing the objective lens 43 is connected to the driver 68.

【0025】なお、マスク33の欠陥検査光学系はXY
テーブル32の下方から検査光がマスク33に照射さ
れ、このマスク33を透過した光が対物レンズ43を通
ってXYテーブル32の上方に配置された欠陥検出用セ
ンサに受光されるようになっている。次に上記の如く構
成された装置の作用について説明する。
The defect inspection optical system of the mask 33 is XY.
The inspection light is applied to the mask 33 from below the table 32, and the light transmitted through the mask 33 passes through the objective lens 43 and is received by the defect detection sensor arranged above the XY table 32. .. Next, the operation of the device configured as described above will be described.

【0026】半導体レーザ30から出力されたレーザ光
はコリメータレンズ34により平行光に変換され、次の
ビームエキスパンダ35によりその径が拡大される。次
にこのレーザ光は偏光ビームスプリッタ36から1/4
波長板37を透過し、各ウェッジプリズム38a、38
bにより光軸が僅かに傾けられる。そして、このレーザ
光はレンズ39を通りダイクロイックミラー41で反射
し、さらにレンズ40を通り次のダイクロイックミラー
42で反射して対物レンズ43に入射する。かくして、
レーザ光は対物レンズ43により集光されてマスク33
上に照射される。
The laser light output from the semiconductor laser 30 is converted into parallel light by the collimator lens 34, and its diameter is expanded by the next beam expander 35. Next, this laser light is emitted from the polarization beam splitter 36 to 1/4.
The wedge prisms 38a, 38 are transmitted through the wave plate 37.
The optical axis is slightly tilted by b. Then, this laser light passes through the lens 39, is reflected by the dichroic mirror 41, further passes through the lens 40, is reflected by the next dichroic mirror 42, and enters the objective lens 43. Thus,
The laser light is condensed by the objective lens 43, and the mask 33
Irradiated on.

【0027】一方、このマスク33からの反射レーザ光
は、マスク33上への照射とは逆の光路を通って1/4
波長板37に入射する。ここで、1/4波長板37を往
復することにより反射レーザ光の偏光方向は90°回転
するので、反射レーザ光は偏光ビームスプリッタ36に
おいて反射してレンズ44へ送られる。
On the other hand, the reflected laser light from the mask 33 passes through an optical path opposite to the irradiation on the mask 33 and is 1/4.
It enters the wave plate 37. Here, since the polarization direction of the reflected laser light is rotated 90 ° by reciprocating the quarter-wave plate 37, the reflected laser light is reflected by the polarization beam splitter 36 and sent to the lens 44.

【0028】このレンズ44を透過した反射レーザ光は
レンズ45を透過し、ビームスプリッタ46で2方向に
分岐される。このビームスプリッタ46で分岐された一
方の反射レーザ光は集光レンズ47からピンホール板4
8を通って受光センサ49に入射する。そして、この受
光センサ49は受光量に応じたレベルの受光信号P1を
出力する。
The reflected laser light that has passed through this lens 44 passes through the lens 45 and is split into two directions by the beam splitter 46. One of the reflected laser beams split by the beam splitter 46 passes from the condenser lens 47 to the pinhole plate 4
The light passes through 8 and enters the light receiving sensor 49. Then, the light receiving sensor 49 outputs a light receiving signal P1 having a level corresponding to the amount of received light.

【0029】これと共にビームスプリッタ46で分岐さ
れた他方の反射レーザ光は集光レンズ50からピンホー
ル板51を通って受光センサ52に入射する。そして、
この受光センサ52は受光量に応じたレベルの受光信号
P2を出力する。ここで、マスク33と各レンズ47、
50の各焦点とは共役関係(像対応)となっている。
At the same time, the other reflected laser beam split by the beam splitter 46 enters the light receiving sensor 52 from the condenser lens 50 through the pinhole plate 51. And
The light receiving sensor 52 outputs a light receiving signal P2 having a level according to the amount of received light. Here, the mask 33 and each lens 47,
There is a conjugate relationship (corresponding to an image) with each focus of 50.

【0030】これら受光信号P1、P2は共に調整手段
60に送られ、この調整手段60の各増幅器61、62
で増幅され、各サンプルホールド回路63、64でサン
プルホールドされる。これらサンプルホールドされた受
光信号はマルチプレクサ65を通してA/D変換器66
でディジタル変換されてCPU67に送られる。
The received light signals P1 and P2 are both sent to the adjusting means 60, and the amplifiers 61 and 62 of the adjusting means 60.
Is amplified by each of the sampling and holding circuits 63 and 64. The received light signals sampled and held are passed through the multiplexer 65 and the A / D converter 66.
Is converted into a digital signal and sent to the CPU 67.

【0031】このCPU67は各受光信号レベルI1 、
I2 から変化値ΔI ΔI=(I2 −I1 )/(I2 +I1 ) を演算し、かつこの変化値ΔIを「0」とする位置調整
信号を作成する。
This CPU 67 controls each light receiving signal level I1,
A change value ΔI ΔI = (I2 −I1) / (I2 + I1) is calculated from I2, and a position adjustment signal for making this change value ΔI “0” is created.

【0032】ところで、上記の如くマスク33と各レン
ズ47、50の各焦点とが共役関係を満足している場
合、マスク33と対物レンズ43との距離が変化する
と、各受光信号のレベルI1 、I2 及び変化値ΔIは図
3に示すように変化する。ところが、上記光学系が共役
関係を満足しなければ、例えば各受光信号のレベルI1
、I2 はそれぞれI1a、I2aに示すように変化し、か
つ変化値ΔIはΔIaに示すように変化し、感度が非対
称となる。
By the way, when the mask 33 and the focal points of the lenses 47 and 50 satisfy the conjugate relation as described above, when the distance between the mask 33 and the objective lens 43 changes, the level I1 of each received light signal, I2 and the change value .DELTA.I change as shown in FIG. However, if the above optical system does not satisfy the conjugate relation, for example, the level I1 of each received light signal is
, I2 change as shown by I1a and I2a, respectively, and the change value ΔI changes as shown by ΔIa, and the sensitivity becomes asymmetric.

【0033】CPU67から発せられた位置調整信号は
ドライバ68に送られ、このドライバ68によりアクチ
ュエータ69が動作する。この結果、対物レンズ43は
マスク33に対して上下方向に変位し、合焦点位置に調
整される。
The position adjustment signal issued from the CPU 67 is sent to the driver 68, and the driver 68 operates the actuator 69. As a result, the objective lens 43 is displaced in the vertical direction with respect to the mask 33 and adjusted to the in-focus position.

【0034】このように上記一実施例によれば、マスク
33からの反射レーザ光を各ピンホール板48、51及
び各干渉フィルタ70、71を通すので、外部の光、例
えばマスク検査のための照明光や室内光をカットでき、
さらにマスク33にパターンが形成されていなくても、
又例えばCr面とガラス面との反射率の異なる境界面が
存在していても正確に焦点を合せることができる。
As described above, according to the above-described embodiment, the reflected laser light from the mask 33 is passed through the pinhole plates 48 and 51 and the interference filters 70 and 71, so that external light, for example, for mask inspection is used. It can cut illumination light and indoor light,
Further, even if the pattern is not formed on the mask 33,
Further, for example, even if there is a boundary surface having a different reflectance between the Cr surface and the glass surface, it is possible to focus accurately.

【0035】又、マスク33と各レンズ47、50の各
焦点とが共役関係なので、マスク33が傾いていても正
確に焦点を合せることができ、さらにマスク33が傾い
ていて焦点ずれしている場合、両受光センサ49、52
の各受光信号レベルは均一に減少するのでマスク33の
傾きによる影響は受けない。
Further, since the mask 33 and the respective focal points of the lenses 47 and 50 are in a conjugate relationship, it is possible to accurately focus even if the mask 33 is inclined, and further the mask 33 is inclined and defocused. In this case, both light receiving sensors 49, 52
Since the respective light receiving signal levels of 1 are uniformly reduced, they are not affected by the inclination of the mask 33.

【0036】一方、各ピンホール板48、51の各ピン
ホール径をとその位置を変えることにより図4に示すよ
うに各感度に設定できる。感度を最高に設定するには、
ピンホール径を回折限界以下に形成するばよい。そし
て、ピンホールの位置は各レンズ47、50の焦点位置
近くに配置すればよい。この理由は各受光信号のレベル
I1 、I2 の変化の山が急峻となるからである。
On the other hand, by changing the pinhole diameter of each pinhole plate 48, 51 and its position, each sensitivity can be set as shown in FIG. For maximum sensitivity,
The pinhole diameter may be formed below the diffraction limit. The pinhole may be located near the focal position of each lens 47, 50. The reason for this is that the peaks of the changes in the levels I1 and I2 of the respective received light signals are sharp.

【0037】なお、対物レンズ43の変位を決めるずれ
ΔZは ΔZ=Z(I1max)−Z0 =Z(I2max)−Z0 は各ピンホールの焦点位置からのずれΔLと検出系のト
ータル縦倍率M2 (検出系のトータル倍率:M)により ΔZ=ΔL/2M2 の関係にある。
The deviation ΔZ that determines the displacement of the objective lens 43 is ΔZ = Z (I1max) -Z0 = Z (I2max) -Z0 is the deviation ΔL from the focus position of each pinhole and the total longitudinal magnification M 2 of the detection system. (Total magnification of detection system: M) ΔZ = ΔL / 2M 2 Have a relationship.

【0038】又、オートフォーカス光学系と欠陥検出光
学系との間にオフセットOFTが生じた場合、 ΔI−OFT=0 となるように制御することになる。このとき、欠陥検出
光学系の倍率切換えのためのレンズ交換によりオフセッ
ト値が変化する可能性がある。この場合、CPU67に
よりアクチュエータ69を制御するので、オフセットO
FTの変化に簡単に対応できる。又、照射光学系のリレ
ーレンズ39又は40を微調整することによりオフセッ
トOFTを変えることもできる。
When an offset OFT occurs between the autofocus optical system and the defect detection optical system, the control is performed so that ΔI-OFT = 0. At this time, the offset value may change due to lens replacement for switching the magnification of the defect detection optical system. In this case, since the CPU 67 controls the actuator 69, the offset O
Can easily respond to changes in FT. Further, the offset OFT can be changed by finely adjusting the relay lens 39 or 40 of the irradiation optical system.

【0039】なお、本発明は上記一実施例に限定される
ものでなくその要旨を変更しない範囲で変形してもよ
い。例えば、マスク33に対するオートフォーカスに限
らずパターンが形成されてなく、かつ光透過性の対象物
に対するオートフォーカスにも適用できる。
The present invention is not limited to the above-mentioned one embodiment, and may be modified within the scope of the invention. For example, the present invention can be applied not only to autofocusing on the mask 33 but also to autofocusing on a light-transmissive object in which a pattern is not formed.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、簡
単な構成で、かつパターンが形成されてなくても、又反
射率の異なる境界面が存在していても正確に焦点を合わ
せることができるオートフォーカス装置を提供できる。
As described above in detail, according to the present invention, the focus is accurately adjusted with a simple structure even if a pattern is not formed and a boundary surface having different reflectance exists. It is possible to provide an autofocus device that can do this.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係わるオートフォーカス装置の一実施
例を示す構成図。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of an autofocus device according to the present invention.

【図2】同装置におけるオートフォーカス用のレーザ光
の照射位置を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing an irradiation position of laser light for autofocus in the same apparatus.

【図3】同装置における各受光センサ出力のレベル変化
を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing a level change of each light receiving sensor output in the same apparatus.

【図4】同装置の感度の変化を示す図。FIG. 4 is a diagram showing a change in sensitivity of the apparatus.

【図5】位相差法によるオートフォーカス装置の構成
図。
FIG. 5 is a configuration diagram of an autofocus device using a phase difference method.

【図6】同装置のオートフォーカス作用を示す図。FIG. 6 is a diagram showing an autofocus function of the device.

【図7】非点収差法によるオートフォーカス装置の構成
図。
FIG. 7 is a configuration diagram of an autofocus device based on an astigmatism method.

【図8】同装置のオートフォーカス作用を示す図。FIG. 8 is a diagram showing an autofocus function of the apparatus.

【図9】光テコ法によるオートフォーカス装置の構成
図。
FIG. 9 is a configuration diagram of an autofocus device using an optical lever method.

【図10】振動スリット法によるオートフォーカス装置
の構成図。
FIG. 10 is a configuration diagram of an autofocus device using a vibration slit method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

30…半導体レーザ、31…光照射系、33…マスク、
36…偏光ビームスプリッタ、43…対物レンズ、46
…ビームスプリッタ、47,50…集光レンズ、48,
51…ピンホール板、49,52…受光センサ、60…
調整手段、69…アクチュエータ。
30 ... Semiconductor laser, 31 ... Light irradiation system, 33 ... Mask,
36 ... Polarizing beam splitter, 43 ... Objective lens, 46
... Beam splitter, 47, 50 ... Condensing lens, 48,
51 ... Pinhole plate, 49, 52 ... Light receiving sensor, 60 ...
Adjusting means, 69 ... Actuator.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光源から放射された光をビームスプリッ
タを透過した後に対物レンズにより集光して対象物上に
照射し、この対象物からの反射光を前記対物レンズによ
り絞り込んで前記ビームスプッタにより取り出す照射光
学系と、前記ビームスプリッタにより取り出された反射
光を2方向に分岐する分岐光学系と、反射光を集光する
集光光学系と、この集光光学系の焦点よりも前側に配置
された第1ピンホール板と、この第1ピンホール板を通
過した反射光を受光する第1受光素子と、前記分岐光学
系により分岐された他方の反射光の焦点よりも後側に配
置された第2ピンホール板と、この第2ピンホール板を
通過した反射光を受光する第2受光素子と、これら第1
及び第2受光素子の各受光量が同一となるように前記対
象物に対する前記対物レンズの位置を調整する調節手段
とを具備したことを特徴とするオートフォーカス装置。
1. A light emitted from a light source is transmitted through a beam splitter and then condensed by an objective lens to illuminate an object, and reflected light from the object is narrowed down by the objective lens and taken out by the beam sputter. An irradiation optical system, a branching optical system for branching the reflected light extracted by the beam splitter into two directions, a converging optical system for condensing the reflected light, and a front side of the focal point of the converging optical system. And a first pinhole plate, a first light receiving element for receiving the reflected light that has passed through the first pinhole plate, and a rear side of the focal point of the other reflected light branched by the branch optical system. A second pinhole plate, a second light receiving element for receiving the reflected light that has passed through the second pinhole plate, and the first light receiving element
And an adjusting means for adjusting the position of the objective lens with respect to the object so that the respective light receiving amounts of the second light receiving element are the same.
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