DE69427316T2

DE69427316T2 - Verfahren zur Positionierung einer elektronischen Sonde einer Spannungsmesseinrichtung

Info

Publication number: DE69427316T2
Application number: DE69427316T
Authority: DE
Inventors: Shinichiro Aoshima; Isuke Hirano; Hironori Takahashi; Yutaka Tsuchiya
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1993-03-15
Filing date: 1994-03-15
Publication date: 2001-10-31
Anticipated expiration: 2014-03-16
Also published as: JP3323572B2; EP0616239A2; EP0616239A3; DE69427316D1; EP0616239B1; JPH06265606A; US5552716A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Positionierung eines eine Objektivlinse und einen elektrooptischen Messfühler aufweisenden Geräts an einer zu messenden Probe, sowie ein elektrooptisches Messgerät.
Ein mögliches Merkmal eines Geräts zur Spannungsmessung ist ein elektrooptischer Messfühler (E-O-Messfühler), der einen elektrooptischen Kristall aufweist, dessen Brechungsindex sich ändert, wenn eine Spannung angelegt wird. Wenn die Spannung an eine zu messende Vorrichtung angelegt wird, während der E-O-Messfühler der Vorrichtung nahe ist, verändert sich ein elektrisches Feld in dem elektrooptischen Kristall, wodurch sich der Brechungsindex des Kristalls ändert. Wenn an diesem Punkt Licht (Laserstrahl) in den E-O- Messfühler eintritt, verändert sich der Zustand der Lichtpolarisation aufgrund einer Änderung des Brechungsindexes des Kristalls gemäß der angelegten Spannung. Wenn das durch eine Basis des Messfühlers reflektierte Licht und zurückkehrende Licht mittels eines Polarisationsstrahlenteilers durch ein Wellenplättchen herausgenommen wird, kann demzufolge eine Änderung der angelegten Spannung als eine Änderung der Lichtintensität erfasst werden. Dabei kann eine Laserquelle für die Messung eine Dauerstrich- (CW) -quelle oder eine gepulste Quelle sein. Die Erfassungsempfindlichkeit des Geräts zur Messung der Spannung ist abhängig von dem Abstand zwischen dem E-O-Messfühler und der zu messenden Vorrichtung. Demzufolge ist es wichtig, den Abstand genau einzustellen. Eine Lösung in einem herkömmlichen Fall besteht beispielsweise darin, eine Doppelfokuslinse zu verwenden, die in dem nachfolgenden Dokument offenbart ist
"J. App. Phys. 66(9), 1. November 1989, S. 4001-4009" oder einen Ausgleich bzw. Abgleich zu verwenden, der in dem nachfolgenden Dokument offenbart ist
"IEEE TRANSACTIONS ON INSTRUMENTATION AND MEASUREMENT, Bd. 41, Nr. 3, Juni 1992, S. 375-380".
Jedoch kann bei dem ersteren herkömmlichen Fall ein E-O- Messfühler ohne Berührung zu der zu messenden Vorrichtung positioniert werden, jedoch gibt es einen Nachteil, dass eine spezielle Linse erforderlich ist, bei der es sich um eine Doppelfokuslinse handelt. Weiterhin wird bei dem letzteren herkömmlichen Fall der E-O-Messfühler einmal in Berührung mit der zu messenden Vorrichtung gebracht, um eine Bezugsposition zu erhalten, um die Position des E-O-Messfühlers einzustellen, und beruhend auf der Bezugsposition wird die Position des E-O-Messfühlers bestimmt. In diesem Fall ist dessen Struktur bzw. Aufbau sehr kompliziert, um die Beschädigung aufgrund der Berührung zu verringern. Insbesondere ist es nötig, den E-O-Messfühler an dem Zylinder zu befestigen, der sich im Zustand geringer Reibung durch Luftstöße zwischen einem Zylinder und einer Luftführung auf und ab bewegen kann, und deren effektive Masse wird durch das Ausgleichssystem reduziert. Darüber hinaus muss die geringe vertikale Bewegung des E-O-Messfühler durch ein Piezoelement bewerkstelligt werden, welches an dem Zylinder befestigt ist, und die Position des E-O-Messfühlers muss durch eine an dem Zylinder installierte Positionsskala gelesen werden. Da in dem letzteren Fall die Peripheriesysteme des E-O-Messfühlers sehr kompliziert und groß waren, konnte somit die Anzahl elektrischer Anschlüsse, die Spannung oder ein Signal bereitstellen, nicht um den E-O- Messfühler angeordnet werden. Da der E-O-Messfühler vor der Messung in Berührung mit der zu messenden Vorrichtung gebracht wird, besteht zudem eine Gefahr des Beschädigens bzw. Zerstörens der Vorrichtung.
In den Sitzungsprotokollen der 23. International Test Conference 1992, Baltimore, 20. bis 24. September 1992, Beitrag 39.1, Seiten 834 bis 839 ist ein E-O-Messfühlerpositionierer beschrieben, der eine E-O-Messfühlerspitze, einen Messfühlerhalter, eine Objektivlinse und eine piezoelektrische Vorrichtung aufweist. Ein gewichtsausgeglichenes Verfahren zur Positionierung des Messfühlers an einer Probe ist ebenfalls beschrieben.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Positionierung eines E-O-Messfühlers eines Geräts zur Spannungsmessung bereitzustellen, das kein spezielles optisches System erfordert und das den E-O-Messfühler ohne Berührung mit einer zu messenden Vorrichtung positionieren kann.
Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur Positionierung eines eine Objektivlinse und einen elektro-optischen Meßfühler aufweisenden Geräts an einer zu messenden Probe bereitgestellt, wobei das Verfahren umfaßt: Fokussieren der Objektivlinse zum Bestimmen der Brennweite der Objektivlinse, Bestimmen der kombinierten Brennweite der Objektivlinse in Kombination mit dem Meßfühler, wenn die Basis des Meßfühlers im Brennpunkt der Kombination ist, Bestimmen und Speichern der Differenz zwischen der Brennweite der Objektivlinse und der kombinierten Brennweite, Plazieren des Meßfühlers in einer Entfernung von der Objektivlinse, die geringer als die kombinierte Brennweite ist, Plazieren einer Probe in Position, Fokussieren der Objektivlinse auf die Probe, Bewegen der Objektivlinse um eine Entfernung weg von der Probe, die im wesentlichen gleich der bestimmten Brennweitendifferenz ist, und derartiges Bewegen des Meßfühlers, daß dessen Basis in einer Entfernung von der Objektivlinse positioniert ist, die gleich der kombinierten Brennweite ist.
Erfindungsgemäß ist ebenfalls ein elektrooptisches Meßgerät bereitgestellt, mit: einem elektro-optischen Meßfühler, einer Objektivlinse, einer Einrichtung zum Bewegen des elektro-optischen Meßfühlers relativ zu der Linse in der Richtung der optischen Achse der Linse, einem Sockel zur Lagerung einer Probe, einer Einrichtung zum Bewirken einer Relativbewegung zwischen dem Sockel und der Objektivlinse zusammen mit dem elektro-optischen Meßfühler, einer Einrichtung zur Fokussierung der Objektivlinse zur Bestimmung der Brennweite der Objektivlinse, der kombinierten Brennweite der Objektivlinse in Kombination mit dem Meßfühler, wenn die Basis des Meßfühlers im Brennpunkt der Kombination ist, und der Differenz zwischen der Brennweite der Objektivlinse und der kombinierten Brennweite, einer Einrichtung zur Speicherung der bestimmten Brennweitendifferenz, wobei das Gerät mit einer auf dem Sockel gelagerten Probe betreibbar ist, um den Meßfühler in einer Entfernung von der Objektivlinse zu positionieren, die geringer ist als die kombinierte Brennweite, um die Objektivlinse auf die Probe zu fokussieren, um die Objektivlinse von der Probe um eine Entfernung weg zu bewegen, die im wesentlichen gleich der bestimmten und gespeicherten Brennweitendifferenz ist, und um den Meßfühler so zu bewegen, daß dessen Basis in einer Entfernung von der Objektivlinse positioniert ist, die im wesentlichen gleich der kombinierten Brennweite ist, wodurch die Basis des Meßfühlers an der Probe positioniert wird.
Die Erfindung wird besser verständlich aus der ausführlichen Beschreibung eines nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiels und der beigefügten Zeichnung, die lediglich zu Darstellungszwecken dienen und somit nicht als die Erfindung einschränkend anzusehen sind.
Ein weiterer Bereich der Anwendbarkeit der Erfindung wird aus der ausführlichen Beschreibung der nachfolgend aufgeführten Ausführungsbeispiele offensichtlich. Jedoch ist es selbstverständlich, dass die ausführliche Beschreibung und speziellen Beispiele, die derzeit bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung angeben, lediglich zur Veranschaulichung angegeben sind, da zahlreiche Änderungen und Modifikationen innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung für Fachleute ausgehend von dieser ausführlichen Beschreibung ersichtlich sind.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Konfiguration eines Geräts zur Spannungsmessung, bei dem ein die Erfindung ausmachendes Verfahren angewandt wird.
Fig. 2 eine Darstellung, die den Messungsablauf gemäß einem die Erfindung ausmachenden Verfahren darstellt; und
Fig. 3 eine Hauptteile von Fig. 2 erläuternde Ansicht.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend beschrieben.
Fig. 1 zeigt die gesamte Anordnung eines Geräts für Spannungsmessungen, bei dem ein Positionierungsverfahren des vorliegenden Ausführungsbeispiels angewandt wird. Wie in Fig. 1 gezeigt, ist ein Sockel 11 auf einer oberen Oberfläche eines unbeweglichen Gehäuseteils 1A plaziert, und eine zu messende Vorrichtung 12 wird auf das Teil 1A aufgesetzt. Zudem ist ein Funktionstisch 13 an dem unbeweglichen Gehäuseteil 1A nahe dem Sockel 11 fixiert, und ein Manipulator 14 ist auf dem Funktionstisch 13 installiert. Dann wird ein elektrischer Anschluss 15 auf dem Manipulator 14 plaziert, der eine Energiezufuhr oder ein der Vorrichtung zugeführtes Signal bereitstellt.
Ein X-Y-Achsen-Apparatetisch 21 ist an einem Pfeilerteil des unbeweglichen Gehäuseteils 1A installiert, und ein bewegliches Gehäuseteil 1B ist auf dem X-Y-Achsen-Apparatetisch 21 installiert. Ein Z-Achsen-Apparatetisch 22 ist an dem beweglichen Gehäuseteil 1B installiert. Weiterhin ist eine Mikroskopeinheit 3 an dem Z-Achsen-Apparatetisch 22 installiert und ein Messfühler-Apparatetisch 4 ist an der Mikroskopeinheit 3 fixiert. Ein Stützstift 41 aus Wolfram erstreckt sich von dem Messfühler-Apparatetisch 4, und der E-O-Messfühler 42 ist durch das Ende des Stützstifts 41 gestützt.
Die Mikroskopeinheit 3 umfasst eine Objektivlinse 31, die einer Oberfläche der Vorrichtung 12 durch den E-O-Messfühler 42 zugewandt ist. Weiterhin umfasst die Mikroskopeinheit 3 eine Lichtquelle 32 zur Beleuchtung der Oberfläche der Vorrichtung 12, eine CCD Kamera 33 zum Aufnehmen eines Bildes der Oberfläche der Vorrichtung 12 und ein Okular 36. Es ist zu beachten, dass für den E-O-Messfühler 42 aus ZnTe-Kristall eine Kamera für sichtbare Strahlen als die CCD Kamera 33 verwendet wird, und für ein GaAs-Kristall eine Infrarotkamera verwendet wird.
Die Mikroskopeinheit 3 umfasst dichroitische Spiegel 34 und 35, die die zuvor erwähnte Lichtquelle und das Abbildungssystem, und ein optisches Lasersystem für die nachfolgend beschriebene Spannungsmessung koppeln. Das heißt, der dichroitische Spiegel 34 überträgt 50% Licht der Wellenlänge von der Lichtquelle 32 und reflektiert Licht von einer Laserstrahlquelle (die nachfolgend beschrieben wird). Weiterhin reflektiert der dichroitische Spiegel 35 Licht der Wellenlänge von der Lichtquelle 32 und überträgt Licht der Wellenlänge von der Laserstrahlquelle. Wie vorstehend beschrieben wird die Objektivlinse 31 für beides verwendet, zum Beleuchten und Aufnehmen des Bildes der Vorrichtung 12 und zum Bestrahlen mit Laserstrahlen zur Spannungsmessung.
Eine Spannungsmesseinheit 5, die durch einen Laserstrahl betrieben wird, ist an der Mikroskopeinheit 3 installiert. Aus der CW-Laserdiode 51 austretendes Licht geht zu einem optischen Isolator 53 durch die Linse 52. Der optische Isolator 53 überträgt Licht nur in eine Richtung, und das übertragene Licht tritt durch einen Polarisationsstrahlteiler 54 und eine 1/8-Wellenplatte 55 hindurch, und dessen Strahlengang wird durch Spiegel 561 und 562 verändert. Dann wird das Licht durch den dichroitischen Spiegel 34 reflektiert, durchläuft das Vergrößerungslinsensystem 31 und geht zu dem E-O-Messfühler 42. Die von der Grundfläche des E-O- Messfühlers 10 reflektierten Laserstrahlen durchlaufen erneut das Vergrößerungslinsensystem 31 und die 1/8-Wellenplatte 55 und treten dann in den Polarisationsstrahlteiler 54 ein. Da die Laserstrahlen die 1/8-Wellenplatte 55 zweimal durchlaufen, werden sie an diesem Punkt um eine viertel Welle hinsichtlich der Phase verschoben, wodurch die Laserstrahlen zirkular polarisiert sind. Daher wird die Hälfte der auf den Polarisationsstrahlteiler 54 einfallenden Laserstrahlen hier reflektiert und gelangt zu der Fotodiode 57. Dann wird eine Ausgabe der Fotodiode 57 mittels eines Verstärkers 58 verstärkt und nach außen ausgegeben.
Nun wird das Prinzip der Messung der Spannung Vin kurz beschrieben. Wenn die Spannung Vin an eine (nicht dargestellte) Elektrode auf der Oberfläche der Vorrichtung 12 angelegt wird, wird der Brechungsindex des der Elektrode benachbarten E-O-Messfühlers 42 durch einen elektrooptischen Effekt verändert. Dann werden die (linear polarisierten) Laserstrahlen polarisiert, während sie sich durch den Kristall hin und zurück ausbreiten. Daher wird das Verhältnis des von dem Polarisationsstrahlteiler 54 reflektierten und zu der Fotodiode 57 gelangenden Laserstrahlteils verändert, so dass die Spannung Vin der Vorrichtung 12 über die Ausgabe der Fotodiode 57 gemessen werden kann.
Die Messergebnisse werden auf einem digitalen Oszilloskop 61 angezeigt und durch einen Computer 62 verarbeitet. Es ist zu beachten, dass das durch eine CCD Kamera 33 aufgenommene Überwachungsbild auf einem TV Monitor 63 angezeigt wird. Hier umfasst der TV Monitor 63 Bildspeicher, so dass das erhaltene Bild darin als ein Stehbild (eingefrorenes Bild) gespeichert werden kann und darauf angezeigt werden kann. Wechselweise wird das durch die CCD Kamera 33 aufgenommene Überwachungsbild in den Computer 62 eingegeben und gespeichert, und dann auf einem Monitor des Computers 62 oder auf dem TV Monitor 63 angezeigt.
Der Computer 62 steuert einen Z-Achsen-Apparatetisch 22 unter Verwendung einer Autofokusvorrichtung 64 und steuert weiterhin den X-Y-Achsen-Apparatetisch 21 und den Messfühler-Apparatetisch 4. Wie vorstehend beschrieben, bestehen Merkmale des Geräts, bei dem Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung angewandt werden darin, dass das Mikroskopsystem mit einer Objektivlinse zur Fokussierung des einfallenden Lichts auf dem E-O-Messfühler 42 die Autofokusfunktion hat, und daß der Messfühler-Apparatetisch 4 zum Halten des E-O-Messfühlers 42 mit dem Mikroskopsystem zusammengebaut ist, und daß die externe Steuerungsvorrichtung, die den E-O-Messfühler 42 und das Mikroskopsystem anhand der nachfolgend beschriebenen Prozedur auf und ab bewegt, installiert ist. Hier nimmt die CCD-Kamera 33 das durch das Mikroskopsystem beobachtete Bild auf, und beruhend auf den Ergebnissen der Bildverarbeitung, die von den Informationen wie beispielsweise Kontrast des Bildes erhalten werden, regelt die Autofokusvorrichtung 64 den Brennpunkt des Bildes durch Auf- und Abbewegen des Mikroskopsystems.
Als nächstes wird ein Positionierungsverfahren des vorliegenden Ausführungsbeispiels, welches bei dem Gerät zur Spannungsmessung, wie vorstehend beschrieben, angewandt wird, erläutert. Fig. 2 zeigt die Messprozedur und Fig. 3 zeigt Hauptteile der Prozedur.
Bezugnehmend auf Fig. 3 wird der Punkt zuerst erklärt. Zuerst, gemäß der Darstellung in (a) von Fig. 3, ist die Brennebene der Objektivlinse 31 bei F1, wenn der E-O- Messfühler 42 im wesentlichen ausserhalb der Sichtweite des Vergrößerungslinsensystems 31 ist (es gibt einen Fall, in dem der E-O-Messfühler 42 nahe bei der Objektivlinse 31 ist, wie in (a) von Fig. 3 gezeigt, und einen Fall, dass der E-O-Messfühler 42 vollständig außer Sicht ist). Wenn andererseits der E-O-Messfühler 42 in dem Strahlengang ist, wie in (b) von Fig. 3 gezeigt, gelangt die Brennebene der Objektivlinse 31 zu F2, und eine Differenz besteht zwischen F1 und F2. Der Grund dafür ist der, dass der Brechungsindex des E-O-Messfühlers im Allgemeinen größer als der von Luft ist, so dass, wenn der E-O-Messfühler 42 in dem Strahlengang ist, die Länge des Strahlengangs lang wird. Dann wird, wie durch eine durchgezogene Linie in (c) von Fig. 3 gezeigt, die Objektivlinse 31 gegen bzw. in Bezug auf die zu messende Vorrichtung positioniert, was die Bestimmung der Differenz (F&sub1; - F&sub2;) der Brennebenen erlaubt, und der E-O- Messfühler 42, der als gepunktete Linie (c) von Fig. 3 gezeigt ist, wird eingestellt, so dass ein Laserstrahl für die Messung auf die Basis des E-O-Messfühlers 42 fokussiert wird.
Mit Bezug auf die Messprozedur wie in Fig. 2 dargestellt, wird das Verfahren der Positionierung wie vorstehend beschrieben ausführlicher erläutert. Vor der Messung ist die Initialisierung erforderlich.

A. Initialisierung

Die Initialisierung dient dazu, die Position Ho des Messfühler-Apparatetisches 4 zu erhalten (genauer, das Ausmaß der Abwärtsbewegung des E-O-Messfühlers 42 durch den Messfühler-Apparatetisch 4) zur Zeit der Messung wie in dem Betriebselement (4) in Fig. 2 gezeigt, um die Veränderung ΔH der Position des Messfühler-Apparatetisches 4 zur Zeit der Vorbereitung für die Messung einzustellen (vergleiche Betriebselement (1) von Fig. 2), und um die Brennpunktdifferenzen ΔZ der Objektivlinse 31 zu erhalten, wenn der E-O- Messfühler 42 in dem Strahlengang existiert und wenn der E- O-Messfühler nicht in dem Strahlengang existiert (vergleiche Betriebselement (3)-(5) in Fig. 2). Diese Werte werden nur einmal eingestellt, wenn der E-O-Messfühler 42 ersetzt wird. Es ist zu beachten, dass bei der Initialisierung die zu messende Vorrichtung nicht benötigt wird, sondern die Initialisierung wird beruhend auf dem Bild des durch die CCD-Kamera 33 aufgenommenen E-O-Messfühlers 42 eingestellt, so dass es keine Gefahr des Zerstörens bzw. Beschädigens des E-O-Messfühlers 42 gibt.
H&sub0; gibt den Betrag der Abwärtsbewegung des E-O-Messfühlers 42, gesehen von dem Messfühler-Apparatetisch 4, zur Zeit der Messung an. H&sub0; ist die Position des Messfühler- Apparatetisches 4, wenn der Brennpunkt der Objektivlinse 31 des Mikroskops auf den reflektierenden Film der Basis des E-O-Messfühlers 42 eingestellt ist, indem der durch den Messfühler-Apparatetisch 4 gehaltene E-O-Messfühler 42 in Z-Richtung bewegt wird. Zudem wird die Linse 52 der CW- Laserdiode 51 eingestellt, um den kleinsten Punkt einfallenden Lichts auf den E-O-Messfühler 42 zu haben.
ΔH ist ein Abstand, um den der E-O-Messfühler 42 von der zu messenden Vorrichtung 12 zum Zeitpunkt der Vorbereitung für die Messung entfernt ist. ΔH kann willkürlich eingestellt werden, aber ΔH muss groß genug sein, so dass der E-O- Messfühler 42 die Sicht des Mikroskops wie in Fig. 2 gezeigt nicht unterbricht.
ΔZ ist die Differenz der Brennpunkte des Mikroskops, wenn der E-O-Messfühler 42 in dem Strahlengang existiert und wenn der E-O-Messfühler 42 nicht in dem Strahlengang existiert. Als Beispiel wird ein Fall betrachtet, bei dem der E-O-Messfühler 42 aus ZnTe-Kristall besteht und Siliziumdioxyd-Glas als ein Träger verwendet wird. In dem Fall des ZnTe mit Brechungsindex 2,9 und 100 um Dicke und Siliziumdioxyd-Glas mit Brechungsindex 1,5 und 200 um Dicke, beträgt die Länge L&sub1; des praktischen Strahlengangs L&sub1; = 2,9 · 100 + 1,5 · 200 = 590 um. In dem Fall des nicht in dem Strahlengang existenten E-O-Messfühlers 42 beträgt die optische Länge L&sub2;, L&sub2; = 300 um, da der Brechungsindex von Luft 1 ist und der Zwischenraum 300 um beträgt. Demzufolge beträgt die Brennpunktdifferenz 42 in diesem Fall ΔZ = L&sub1; - L&sub2; = 290 um.
ΔZ kann berechnet werden, wenn die Struktur des E-O-Messfühlers 42 und dessen Größe bekannt sind, es kann jedoch auch durch die folgende Messung erhalten werden. Anstatt der zu messenden Vorrichtung 12 wird eine Probe für die ΔZ- Messung auf dem Sockel 11 platziert. Die Probe, deren Kontrast groß ist, wie beispielsweise eine Streifenelektrode mit einigen wenigen um Breite, ist dafür geeignet. Zuerst wird die Position des Messfühler-Apparatetisches 4 auf H&sub0; - ΔH eingestellt, und der Brennpunkt der Objektivlinse 31 des Mikroskops wird auf die Probe eingestellt und die Position Z&sub1; zu diesem Zeitpunkt wird gespeichert. Als nächstes wird das Mikroskop für einen Moment genug angehoben und die Position des Messfühler-Apparatetisches 4 wird auf H&sub0;-a eingestellt. Zu diesem Zeitpunkt ist a auf einem solchen Pegel, dass der E-O-Messfühler nicht in Berührung mit der Probe für die ΔZ-Messung kommt, beispielsweise einige wenige um. In diesem Zustand wird der Brennpunkt der Objektivlinse 31 des Mikroskops auf die Probe eingestellt, indem die Probe durch den E-O-Messfühler betrachtet wird und die Position Z&sub2; zu diesem Zeitpunkt wird gespeichert.
Die Differenz zwischen Z&sub1; und Z&sub2; ist die vorstehend beschriebene Brennpunktdifferenz DZ. Obwohl Z&sub2; gemessen wird, gelangt hier der Messfühler nicht in Berührung mit der Probe, sondern der Brennpunkt der Objektivlinse 31 des Mikroskops wird auf die Probe durch den E-O-Messfühler eingestellt, so dass der Zustand der gleiche wie (b) von Fig. 3 ist.

(B) Messprozedur

Mit Bezug auf Fig. 2 wird die Messprozedur in der Reihenfolge erläutert.

(1) Bewegung des Messpunkts

In einem Fall des Bewegens des Messpunkts wird die Position des Messfühler-Apparatetisches 4 auf H&sub0; -ΔH eingestellt, so dass der E-O-Messfühler 42 nicht in Berührung mit der zu messenden Vorrichtung 12 gelangt. Zu dieser Zeit wird der Brennpunkt des Mikroskops durch die Autofokusfunktion eingestellt. Da der E-O-Messfühler 42 von der Vorrichtung 12 um einen Abstand von ΔH getrennt ist, besteht keine Gefahr der Berührung miteinander. In diesem Zustand wird der Messpunkt durch Bewegen des Mikroskops oder der Vorrichtung 12 in horizontaler Richtung bestimmt.

(2) Bestimmung des Messpunkts

Sobald der Messpunkt bestimmt ist, wird der Brennpunkt der Vorrichtung 12 erneut durch die Autofokusfunktion gemäß der Anweisung von dem Computer 62 eingestellt. Das heißt, während der E-O-Messfühler 42 im wesentlichen außerhalb des Strahlengangs ist, der die Oberfläche der Vorrichtung 12 beobachtet, wird der Brennpunkt des Mikroskops eingestellt. Das Bild zu diesem Zeitpunkt wird in dem TV Monitor 63 oder in dem Computer 62 gespeichert.

(3) Vorbereitung für die Messung

Der Z-Achsen-Apparatetisch 22 wird betätigt, um das Mikroskopsystem 3 um ΔZ anzuheben. Zu diesem Zeitpunkt wird das Bild der Vorrichtung 12 durch das Mikroskop auf dem TV Monitor 63 verschmiert und kann nicht gesehen werden.

(4) Bei der Messung

Der E-O-Messfühler 42 senkt sich um ΔH und die Position des E-O-Messfühlers 42 wird auf H&sub0; eingestellt. Zu diesem Zeitpunkt gelangt die Basis des E-O-Messfühlers 42 in Berührung mit der Oberfläche der Vorrichtung 12. Falls es gewünscht ist, die Messung mit dem E-O-Messfühler 42 von der Vorrichtung 12 um einen Abstand d beabstandet durchzuführen, kann in dem Schritt des Vorbereitens der Messung (3) das Mikroskopsystem 3 um ΔZ + d angehoben werden. Wenn zu diesem Zeitpunkt die Oberfläche der Vorrichtung 12 auf dem TV Monitor 63 durch den E-O-Messfühler 42 beobachtet wird, wird, da die Vorrichtung 12 von dem Brennpunkt um einen Abstand d beabstandet ist, das Bild der Vorrichtung 12 verschmiert und kann nicht gesehen werden. Als Gegenmaßnahme dazu wird das bei dem Schritt (2) des Bestimmens des Messpunktes gespeicherte Bild auf dem TV Monitor angezeigt.

(5) Ende der Messung

Der Messfühler-Apparatetisch 4 wird betrieben, um den E-O- Messfühler 42 anzuheben und der E-O-Messfühler 42 wird zurück auf H&sub0; - ΔH für die nächste Messung positioniert.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Position des Brennpunkts des Mikroskops auf die zu messende Vorrichtung 12 eingestellt, indem die Autofokusfunktion als Bezug zur Bestimmung des Abstands zwischen dem E-O-Messfühler 42 und der zu messenden Vorrichtung 12 verwendet wird. In einem Fall eines Mikroskops mit hoher Vergrößerung kann, da die Tiefenschärfe eng ist, eine Genauigkeit unterhalb von 1 um leicht erhalten werden. Der E-O-Messfühler 42 wird um den bei der Initialisierung bestimmten Betrag bewegt, so dass, selbst wenn es keinen Sensor zum Erfassen der Position des Messfühlers gibt, der E-O-Messfühler 42 mit hoher Genauigkeit nahe der Vorrichtung 12 platziert werden kann.
Wie vorstehend beschrieben, können somit gemäß dem Verfahren des Positionierens des E-O-Messfühlers die Peripheriesysteme leicht aufgebaut werden. Wenn die Position des E-O- Messfühlers und der Betrag der Bewegung des Mikroskops bei der Initialisierung bestimmt werden, muss zudem die zu messende Vorrichtung nicht eingestellt bzw. eingesetzt werden, so dass es keine Gefahr des Beschädigens der Vorrichtung gibt.
Aus der so beschriebenen Erfindung wird es offensichtlich, dass die Erfindung auf verschiedene Weisen variiert werden kann. Solche Variationen sind nicht als Abweichung vom Schutzbereich der Erfindung anzusehen und alle solche Modifikationen, wie sie für einen Fachmann offensichtlich sind, sind beabsichtigt, innerhalb des Schutzbereichs der nachfolgenden Patentansprüche enthalten zu sein.

Claims

1. Verfahren zur Positionierung eines eine Objektivlinse (31) und einen elektro-optischen Meßfühler (42) aufweisenden Geräts an einer zu messenden Probe (12), wobei das Verfahren umfaßt:

Fokussieren der Objektivlinse (31) zum Bestimmen der Brennweite der Objektivlinse (31),

Bestimmen der kombinierten Brennweite der Objektivlinse (31) in Kombination mit dem Meßfühler (42), wenn die Basis des Meßfühlers (42) im Brennpunkt der Kombination ist,

Bestimmen und Speichern der Differenz zwischen der Brennweite der Objektivlinse (31) und der kombinierten Brennweite,

Plazieren des Meßfühlers (42) in einer Entfernung von der Objektivlinse (31), die geringer als die kombinierte Brennweite ist,

Plazieren einer Probe (12) in Position,

Fokussieren der Objektivlinse (31) auf die Probe,

Bewegen der Objektivlinse (31) um eine Entfernung weg von der Probe (12), die im wesentlichen gleich der bestimmten Brennweitendifferenz ist, und

derartiges Bewegen des Meßfühlers (42), daß dessen Basis in einer Entfernung von der Objektivlinse (31) positioniert ist, die gleich der kombinierten Brennweite ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, zudem mit einem Schritt des Bewegens der Objektivlinse (31) weg von der Probe (12) um einen vorbestimmten weiteren Betrag zusätzlich zum Bewegen der Objektivlinse (31) um die Entfernung, die im wesentlichen gleich der bestimmten Brennweitendifferenz ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, zudem mit einem Schritt des Anzeigens des Bildes von der Objektivlinse (31) auf einem Monitor (63).

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, zudem mit einem Schritt des Speicherns des Bildes von der Objektivlinse, wenn die Objektivlinse auf die Probe (12) fokussiert ist.

5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Brennweitendifferenz durch Berechnung aus dem Brechungsindex und der Dicke des elektro-optischen Meßfühlers (42) bestimmt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Brennweitendifferenz bestimmt wird durch Messen der Entfernung zwischen der Linse (31) und der Probe (12), wenn die Linse (31) auf die Probe (12) fokussiert ist, und Messen der Entfernung zwischen der Linse (31) und der Basis des Meßfühlers (42), wenn die Linse (31) auf die Basis des Meßfühlers (42) fokussiert ist.

7. Elektro-optisches Meßgerät, mit:

einem elektro-optischen Meßfühler (42),

einer Objektivlinse (31),

einer Einrichtung (4) zum Bewegen des elektrooptischen Meßfühlers (42) relativ zu der Linse (31) in der Richtung der optischen Achse der Linse,

einem Sockel (11) zur Lagerung einer Probe, einer Einrichtung (22) zum Bewirken einer Relativbewegung zwischen dem Sockel und der Objektivlinse (31) zusammen mit dem elektro-optischen Meßfühler,

einer Einrichtung zur Fokussierung der Objektivlinse (31) zur Bestimmung der Brennweite der Objektivlinse (31), der kombinierten Brennweite der Objektivlinse (31) in Kombination mit dem Meßfühler (42), wenn die Basis des Meßfühlers (42) im Brennpunkt der Kombination ist, und der Differenz zwischen der Brennweite der Objektivlinse (31) und der kombinierten Brennweite, einer Einrichtung zur Speicherung der bestimmten Brennweitendifferenz, wobei das Gerät mit einer auf dem Sockel (11) gelagerten Probe (12) betreibbar ist, um den Meßfühler (42) in einer Entfernung von der Objektivlinse (31) zu positionieren, die geringer ist als die kombinierte Brennweite, um die Objoktivlinse (31) auf die Probe (12) zu fokussieren, um die Objektivlinse (31) von der Probe (12) um eine Entfernung weg zu bewegen, die im wesentlichen gleich der bestimmten und gespeicherten Brennweitendifferenz ist, und um den Meßfühler (42)so zu bewegen, daß dessen Basis in einer Entfernung von der Objektivlinse (31) positioniert ist, die im wesentlichen gleich der kombinierten Brennweite ist, wodurch die Basis des Meßfühlers (42) an der Probe (12) positioniert wird.

8. Gerät nach Anspruch 7, wobei die Objektivlinse (31) zusätzlich dazu, daß sie um die Entfernung bewegbar ist, die im wesentlichen gleich der vorbestimmten Brennweitendifferenz ist, um einen vorbestimmten weiteren Betrag von der Probe (12) weg bewegbar ist.

9. Gerät nach Anspruch 7 oder 8, zudem mit einem Monitor (63, 62) zum Anzeigen des Bildes von der Objektivlinse.

10. Gerät nach Anspruch 7, 8 oder 9, zudem mit einem Speicher (63, 62) zum Speichern des Bildes von der Objektivlinse (31).