DE3101077A1

DE3101077A1 - Beobachtungseinrichtung

Info

Publication number: DE3101077A1
Application number: DE19813101077
Authority: DE
Inventors: Ichiro Yokohama Kanagawa Kano
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1980-01-17
Filing date: 1981-01-15
Publication date: 1981-11-19
Also published as: US4417789A; JPS56101119A

Description

Beobachtungseinrichtung

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Beobachtungseinrichtung zur Beobachtung einer Mehrzahl von aneinander angrenzenden Gebieten von mindestens zwei Objekten die in Richtung einer optischen Achse übereinandergelegt sind, unter Verwendung einer Mehrzahl von Mikroskopen.

Diese Art von Beobachtungseinrichtung wird (1) in dem Fall, daß ein Dreifarben-Trennfilter, wie beispielsweise ein Streifenfilter etc. auf ein Festkörper-Bildaufnahmeelement, wie ein CCD-Chip, mit einer Größe von einigen mm im Quadrat bis zu zehn oder einigen zehn mm im Quadrat mit einer guten Positioniergenauigkeit gelegt und aufgeklebt wird, oder (2) in dem Fall verwendet, daß eine Masse derselben Größe wie vorstehend auf ein sehr kleines Wafer (das so genannt wird, da das Wafer aus einem speziellen Kristall, wie beispielsweise GaAs, etc. hergestellt ist, der aufgrund der Herstellungsschwierigkeiten von großen Kristallen nicht größer als 20 mm im Quadrat sein kann,

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während gewöhnliche Wafer einen Durchmesser von drei bis fünf Inch haben) aufgelegt wird (d.h. in engen Kontakt gebracht wird bzw. in einen geringen Abstand gebracht und ausgeheizt wird).

Es ist zu sagen, daß die vorstehend erwähnte Anordnungsbzw. Ausheizarbeit derart durchgeführt werden sollte, daß sowohl der Chip und das Filter als auch die Maske und das Wafer miteinander mit einer Positioniergenauigkeit von 1 um oder darunter über die gesamten Oberflächen beider Gegenstände übereinstimmen. Da die Genauigkeit über die gesamten Oberflächen aufrechterhalten werden sollte, sollte die Positionierarbeit dadurch durchgeführt werden, daß eine Mehrzahl von Steilen (gewöhnlich zwei Stellen sowohl links als auch rechts) der Gegenstände beobachtet wird. Wie vorstehend erläutert haben jedoch der vorgenannte Chip und das sehr kleine Wafer Größen von höchstens 20 mm im Quadrat, so daß die Beobachtungspunkte auf den Gegenständen unvermeidlich einen Abstand von weniger als höchstens 20 mm haben. Stellt man dies in Rechnung, so ist es unmöglich, eine Vielzahl von Mikroskopen auf diesem geringen Raum anzuordnen, ohne __ daß die verschiedenen Vorrichtungen einander im Wege sind. Insbesondere wenn die Positioniergenauigkeit höher wird, sind Mikroskope mit einer hohen Bildauflösung erforderlich; Objektive einer hohen Genauigkeit haben unvermeidlich einen großen Linsendurch-OQ messer, wodurch wiederum eine Erhöhung des Durchmessers der Objektivfassung bedingt wird. Stellt man dies alles in Rechnung, so wird es äußerst schwierig, die Mikroskope auf einem derart kleinen Raum anzuordnen. Wenn beispielsweise die Positionierte genauigkeit 1 μπι oder weniger sein soll, so ist eine

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numerische Apeitui (N.Λ.) des Objektivs im Mikroskop von 0,2 oder, dar übet er.foi.cleil.ich, und wenn der Arbeitsabstand 20 mm sein soll, so hat die Linsenfassung des. Objektivs Abmessungen von 20 mm und darüber mit der Konsequenz, daß es unmöglich ist, zwei Objektpunkte mit einem Abstand von weniger als 20 mm zu beobachten. Die Fig. 1A und 1B der Zeichnung erläutern ein Verfahren zur Beobachtung zweier benachbarter Gebiete, welches am naheliegensten ist.

In der Zeichnung ist mit dem Bezugszeichen 1 ein CCD-Chip und mit 2 ein Dreifarben-Trennfilter be-

zeichnet. Der CCD-Chip 1 und das Farbfilter 2 sind 15

aufeinander in Richtung der optischen Achse eines Mikroskops 3 angeordnet. In dem in Fig. 1A gezeigten Zustand werden zur Ausrichtung die rechten Enden des Chips 1 und des Farbfilters 2 beobachtet. Anschließend werden der Chip 1 und das Farbfilter 2 gemeinsam nach rechts in der Zeichnung verschoben oder das Mikroskop 3 wird nach links bewegt, wie in Fig. 1B gezeigt ist, um so die linken Enden des Chips 1 und des Farbfilters 2 zur Ausrichtung zu beobachten. Durch mehimaliges Wiederholen dieses Vorgangs können der Chip 1 und das Farbfilter 2 mit befriedigender Genauigkeit über die gesamten Oberflächen zur Deckung gebracht werden. Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, benötigt dieses Verfahren zur Positionierung Zeit; . o^ es kann deshalb nicht gesagt weiden, daß durch dieses Verfahren das Problem gut gelöst wird.

Ais nächstes soll ein Veifahien zum Anordnen von zwei Mikioskopen 3, 3¹ (Fig. 2) betrachtet werden, deren or Objektive zu dei Oberfläche des Chips 1 und des

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Farbfilters 2 geneigt sind, wobei einer vertikale Linie hierfür die Symmetrieachse ist. Zwar hat dieses Verfahren den Vorteil, die Zeit für den Positioniervoigang verglichen mit dem vorigen Verfahren zu verringern, es treten aber Probleme bezüglich der Genauigkeit <les Positioniet ens auf, da die Objektoberfläche aus einer schrägen Richtung beobachtet wird; deshalb kann gesagt werden, daß auch dieses Verfahren kein gutes Verfahren zum Lösen des Problems ist.

Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf die vorgenannten verschiedenen Problempunkte gemacht worden, die den bekannten Verfahren und Einrichtungen eigen sind.

Ks Lsi deshujb Aufgabe der Erfindung, eine Beobachtungseinrichtung zu schaffen, bei der durch die Verwendung einer Mehrzahl von Mikroskopen gleichzeitig eine Mehrzahl von benachbarten Gebieten auf mindestens zwei Gegenständen bzw. Objekten beobachtet wird, die in Richtung der optischen Achse übereinander liegen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Einrichtung gelöst, bei der ein Vergrößerungs- und Bildprojektionsobjektiv zwischen der Mehrzahl von Mikroskopen und den übereinanderliegenden Objekten angeordnet ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1A, 1B und 2, Verfahren zur Beobachtung zweier benachbarter Punkte auf Objekten mit einer hohen Bildauflösung,

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Fig. 3 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der optischen Anordnung der erfindungsgemäßen Beobachtungseinrichtung, und

Fig. 4 ein weiteres bevorzugtes Ausfühiungsbeispiel dei optischen Anordnung der erfindungsgemäßen Beobachtungseinrichtung.

Fig. 3 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der optischen Anotdnung der erfindungsgemäßen Beobachtungseinrichtung; mit 4 ist ein CCD-Chip und mit 5 ein Dreifarben-Trennfilter bezeichnet. Das Farbfilter 5 ist auf dem CCD-Chip 4 mit guter Genauigkeit zur Deckung gebracht. Der Chip 4 und das Farbfilter 5 können entweder in engen Kontakt oder benachbart zueinander angeordnet sein. Mit 6 ist ein Vergrößerungs und Bildprojektionsobjektiv mit einer hohen Bildauflösung und einer großen Bildfläche bezeichnet. Durch dieses Vergtößetungs- und Bildprojektionsobjektiv 6 werden vergrößette Bilder 4¹ und 5¹ des Chips 4 und des Coiorfilters 5 gebildet. Unter Berücksichtigung der Tatsache, daß die Bilder vergrößert sind, sind natürlich die Abstände zwischen den linken und

„c rechten Seiten des Chips 4 und des Farbfilters 5 vergrößert. Mit 7 ist ein Binokularmikroskop bezeichnet, dessen optische Achsen parallel zueinander sind. Mit 8 ist ein Objektiv und mit 9 ein Okular bezeichnet. Dieser Mikroskoptyp kann einen großen Ab-

OQ stand zwischen den Objektiven 8, 8 haben. Deshalb ist es mit der erfindungsgemäßen Beobachtungseinrichtung möglich, sowohl die linken als auch die rechten Enden des Chips 4 und des Farbfilters 5 gleichzeitig und mit höhet Bildauflösung zu beobachten. Da ferner die erfindungsgemäße Beobachtungseinrichtung das Ver-

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größerungs- und Biidprojektionsobjektiv 6 mit einer großen Bildflächengrößer verwendet, hat sie einen größeren Arbeitsabstand als in dem Fall, in dem ein Mikroskop alleine verwendet wird. Im allgemeinen hat ein Objektiv mit einer größeren Bildfläche eine längere Brennweite, während ein Objektiv mit einer längeren Brennweite einen größeren Arbeitsabstand hat. Ais Konsequenz hiervon kann die Ausrichtung der

Objektpunkte vorteilhafter als in dem Fall durchge-10

führt werden, in dem sie direkt durch das Mikroskop beobachtet werden.

Fig. 4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen optischen Anordnung. Bei diesem Ausführ ungsbeispieJ wild ein Vet-größeiungs- und Biidprojektionsob jektiv 9 verwendet, das sowohl auf der Objekt- als auch auf der Bildseite telezentrisch ist. Das Bezugszeichen 10 bezeichnet ein Objektiv, 11 einen totalreflektierenden Spiegel, 12 einen teildurchlässigen Spiegel, 13 ein Beieuchtungs-Kondensorobjektiv und eine Beieuchtungsiichtquelle.

Das Licht der Beieuchtungsiichtquelle 14 geht nacheinander durch das Kondensorobjektiv 13, das Objektiv 10

des Mikroskops, den totalreflektierenden Spiegel 11 und das Vergrößeiungs- und Biidpiojektionsobjektiv und beleuchtet die nicht gezeigten Positionierungsmarkieiungen auf den in Deckung zu bringenden Objekten

,λ 4 und 5. Da das Vetgiößerungs- und Biidprojektionsobjektiv 9 sowohl auf der Objekt- als auch auf der Bildseite telezentrisch ist, fallen die Licht-Hauptstrahien des Beieuchtungslichts vertikal auf die Objekte 4 und 5 ein und werden von den Objekten

oc reflektiert, so daß sie den ursprünglichen Lichtweg

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zurückgehen. Die Objekte 4 und 5 werden, wie sie beleuchtet sind, durch das Vergrößerungs- und Bildprojektionsobjektiv 9 vergrößert und als projizierte Bilder 4' und 5' projiziert; da das Vergrößerungs- und Bildprojektionsobjektiv 9 sowohl auf der Objekt-als auch auf der Bildseite telezentrisch ist, ist der Lichtstrahl, der diese Bilder bildet, symmetrisch zu der optischen Achse des Objektivs des Mikroskops und eine ausreichend Lichtmenge geht hindurch. Weiter wird das Licht durch den teildurchlässigen Spiegel 12 reflektiert und zu einem Lichtweg 15 hin zu einem nicht, gezeigten Okular geführt.

Obwohl die Objekte 4 und 5 gewöhnlich einen Abstand von einigen bis zu einigen 10 μπι haben, ist es wünschenswert, beide innerhalb der Schärfentiefe des Vergrößerungs- und Bildprojektionsobjektivs 6 zusammenzubringen. Da das Objektiv 9 auf beiden Seiten telezentrisch ist, ist die Vergrößerung der Objektbilder 4' und 5¹ gleich, sogar wenn die Objektbilder voneinander beabstandet sind, so daß der Positioniervorgang leicht durchgeführt werden kann. Wenn ein Objektiv verwendet wird, das nicht auf beiden »,. Seiten telezentrisch ist, variiert die Vergrößerung

der Objektbilder 4¹ und 5'leicht, wodurch Positionierfehler sowohl auf der linken als auch auf der rechten Seite aufgrund der linken und rechten Objektive 10, verursacht werden. Sogar wenn derartige Positionieren fehler vorhanden sind, ist jedoch die Positionierung aufgrund eines Verfahrens noch möglich, bei dem das Positionieren derart durchgeführt wird, daß die Bilder von gleicher Größe und ihre Richtung entgegengesetzt zueinander sowohl auf der linken als auch auf der oc rechten Seite sind, obwohl es einem derartigen Verfahren

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Bequemlichkeit mangelt.

Feiner kann anstelle der Lichtquelle 14 Licht verwendet weiden, daß durch eine Lichtführung geführt worden ist. Ferner ist es möglich, den totalreflektierenden Spiegel 11 duich einen teildurchlässigen Spiegel zu ersetzen und den Beleuchtungslichtstrahl für den Positioniervoigang durch den teildruchlässigen Spiegel

11 einzufühlen. In diesem Fall kann der teildurch-10

lässige Spiegel 12 ein totalreflektierender Spiegel sein. Obwohl bei diesem Ausführungsbeispiel reelle Biidei 4' und 5¹, die durch das Bildprojektionsobjektiv gebildet werden, mitteis des Mikioskops 7 beobachtet weiden, ist es auch möglich, virtuelle Bilder zu beobachten.

Wie vorstehend ausgeführt, macht es die vorliegende Erfindung möglich, gleichzeitig zwei benachbarte Punkte auf sehr kleinen in Deckung zu bringenden Objekten zu beobachten, wodurch sich Vorteile ergeben, wie daß die Effizienz des Positioniervor gangs ei höht wird, der Aibeitsabstand zu dem Objekt größer sein kann und der Positioniermechanismus leicht ausgeführt _?ς werden kann.

Beschrieben wird eine Einrichtung zur Beobachtung zweier benachbarter Gebiete auf zwei Objekten, die in Richtung einer optischen Achse übereinanderliegen, unter Ver-

o_n wendung von zwei Mikroskopen. Die Einrichtung ist mit einem Vergrößerungs- und Bildprojektionsobjektiv versehen, das zwischen den Mikroskopen und den Objekten angeordnet ist. Die beiden Mikroskope sind mit einem Abstand zwischen ihren optischen Achsen angeordnet, der

or größer als der Abstand zwischen den beiden benachbarten Gebieten ist; die beiden Gebiete des vergrößerten Objektbildes, das durch das Bildprojektionsobjektiv gebildet wird, werden durch die beiden Mikroskope beobachtet.

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Claims

1. Beobachtungseinrichtung, bei der eine Mehrzahl von benachbarten Gebieten von mindestens zwei Objekten, die in Richtung einer optischen Achse übereinanderliegen, unter Verwendung einer Mehrzahl von Mikroskopen beobachtet wird' , dadurch gekennzeichnet, daß ein Vergrößerungs- und Bildprojektionsobjektiv (6) zwischen den Mikroskopen (7) und den Objekten (4,5) angeordnet ist _f und daß die Mehrzahl von Mikroskopen mit einem Abstand zwischen ihren optischen Achsen angeordnet werden kann, der größer als der Abstand zwischen der Mehrzahl von benachbarten Gebieten ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vergrößerungs- und Bildprojektionsobjektiv (6; 9) sowohl auf der Objektseite als auch auf der Seite der projizierten Bilder telezentrisch ist.

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