JP2000098219A - Focusing device - Google Patents

Focusing device

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JP2000098219A
JP2000098219A JP26662398A JP26662398A JP2000098219A JP 2000098219 A JP2000098219 A JP 2000098219A JP 26662398 A JP26662398 A JP 26662398A JP 26662398 A JP26662398 A JP 26662398A JP 2000098219 A JP2000098219 A JP 2000098219A
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focusing
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focus search
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a focusing device wherein a focusing retrieval range required for each sample to be inspected is set and a time required for focusing retrieval operation is remarkably shortened. SOLUTION: Measuring light irradiates on the surface of a semiconductor wafer 6' through an objective lens 5, and the objective lens 5 is moved in an optical axis direction based on reflected light, so that focusing for the surface of the semiconductor wafer 6' is retrieved by the focusing device. In this case, focusing operation is executed while making the optical axis of the objective lens 5 move along a measuring line set on the semiconductor wafer 6', and the coordinate position of the objective lens 5 in the optical axis direction at each measuring point is detected by a counter 17. The focusing retrieval range is set from the maximum value and the minimum value of the coordinate position at that time by a focusing retrieval range setting means 18, so that the focusing operation for the surface of the semiconductor wafer 6' is executed based on the focusing retrieval range.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、顕微鏡や光学測定
器などに用いられる合焦装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a focusing device used for a microscope or an optical measuring device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、合焦装置として、例えば、特開昭
59−177510号公報に開示されるように被検体面
に対物レンズを通して測定光を照射するとともに、その
反射光に基づいて被検体面に対する合焦を行なうように
したものが知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a focusing device, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 59-177510, a subject surface is irradiated with measurement light through an objective lens, and based on the reflected light, 2. Description of the Related Art There is known an apparatus in which focusing is performed on a surface.

【0003】図6は、かかる合焦装置の概略構成を示す
もので、半導体レーザ1から出射されたレーザビームを
偏向ビームスプリッタ2で反射させ、結像レンズ3で平
行光束に変換し、1 /4波長板4を透過させた後、対物
レンズ5を介してステージ601上の被検体6表面に集
光させる。そして、この被検体6表面で反射された光
を、再度対物レンズ5、1 /4波長板4、結像レンズ3
を介して偏向ビームスプリッタ2に入射し、今度は、偏
向ビームスプリッタ2を透過させてビームスプリッタ7
で2方向に振り分け、その一方の光線を結像レンズ3の
集光点Pより距離Lだけ前方に位置された第1の絞り8
を介して第1の受光素子9に受光させ、また、他方の光
線を結像レンズ3の集光点Pより距離Lだけ後方に配置
された第2の絞り10を介して第2の受光素子11に受
光させる。そして、さらに、これら第1の受光素子9お
よび第2の受光素子11からの被検体6表面の反射光量
に対応する電気信号を信号処理系12に入力し、これら
入力された各電気信号に対して所定の演算を行ない、被
検体6表面の変位に応じた誤差信号を出力するようにし
ている。
FIG. 6 shows a schematic configuration of such a focusing device. A laser beam emitted from a semiconductor laser 1 is reflected by a deflecting beam splitter 2 and converted into a parallel light beam by an imaging lens 3 to obtain 1/1/1. After passing through the four-wavelength plate 4, the light is focused on the surface of the subject 6 on the stage 601 via the objective lens 5. Then, the light reflected on the surface of the subject 6 is again transmitted to the objective lens 5, the quarter-wave plate 4, and the imaging lens 3.
, And is incident on the deflection beam splitter 2, and then transmitted through the deflection beam splitter 2,
, And one of the light beams is divided into a first stop 8 located a distance L ahead of the focal point P of the imaging lens 3.
And the other light beam is received by the second light-receiving element 10 via the second stop 10 disposed behind the focal point P of the imaging lens 3 by the distance L. 11 to receive light. Further, an electric signal corresponding to the amount of reflected light from the first light receiving element 9 and the second light receiving element 11 on the surface of the subject 6 is input to the signal processing system 12, and each of the input electric signals is Thus, a predetermined calculation is performed, and an error signal corresponding to the displacement of the surface of the subject 6 is output.

【0004】この場合、信号処理系12は、第1の受光
素子9および第2の受光素子11からの入力として、図
7(a)に示すような特性を有する電気信号A,Bが与
えられたとすると、被検体6表面の変位を検知する信号
として(A−B)/(A+B)の演算が行なわれて、同
図(b)に示すような合焦点Fにおいて0になる誤差信
号が求められ、この誤差信号が0になる位置に被検体6
表面が位置するように駆動器13(13’)により対物
レンズ5と被検体6との間を光軸方向(Z方向)に相対
的に移動させ、合焦位置を得るようにしている。
In this case, the signal processing system 12 is supplied with electric signals A and B having characteristics as shown in FIG. 7A as inputs from the first light receiving element 9 and the second light receiving element 11. In this case, the calculation of (AB) / (A + B) is performed as a signal for detecting the displacement of the surface of the subject 6, and an error signal which becomes 0 at the focal point F as shown in FIG. The object 6 is located at a position where the error signal becomes 0.
The driver 13 (13 ') relatively moves between the objective lens 5 and the subject 6 in the optical axis direction (Z direction) so that the surface is located, so that a focus position is obtained.

【0005】また、対物レンズ5と被検体6の相対的移
動は、メカ的制限や、対物レンズ5と被検体6が衝突す
るのを防止するため、例えば、リミット検出器14を設
けて、リミット位置の監視を行ない、合焦検索範囲の制
限を行なっている。
The relative movement between the objective lens 5 and the subject 6 is limited by, for example, providing a limit detector 14 to prevent mechanical collision and collision between the objective lens 5 and the subject 6. The position is monitored and the focus search range is limited.

【0006】これにより、例えば、図8に示すように、
対物レンズ5と被検体6の距離が最大となる制限位置を
合焦検索上限位置(上限U)、対物レンズ5と被検体6
の距離が最小となる合焦検索下限位置(下限D)とする
と、これら上限Uと下限Dとの範囲において、合焦位置
の検索が行なわれることになる。なお、図面中15は観
察用の照明電源、16は観察光学系である。
Accordingly, for example, as shown in FIG.
The limit position where the distance between the objective lens 5 and the subject 6 is the maximum is the focus search upper limit position (upper limit U), and the objective lens 5 and the subject 6
Is the focus search lower limit position (lower limit D) at which the distance is minimum, the search for the focus position is performed in the range between the upper limit U and the lower limit D. In the drawings, 15 is an illumination power supply for observation, and 16 is an observation optical system.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところで、被検体6
が、半導体ウェハのような場合、例えば、ステージ60
1への支持の際の撓みなどにより、同一のウェハ上であ
っても検索位置が異なるだけで図8に示すように検索位
置Aの場合と検索位置Bの場合とで、ウェハ表面の高さ
が異なることがある。このような場合、検索位置Aに必
要な合焦検索範囲はA’であるのに対し、検索位置Bに
必要な合焦検索範囲はB’となって、これら必要とする
合焦検索範囲A’とB’が異なる。
The subject 6
Is a semiconductor wafer, for example, the stage 60
The height of the wafer surface is different between the search position A and the search position B as shown in FIG. May be different. In such a case, the focus search range required for the search position A is A ', whereas the focus search range required for the search position B is B', and these required focus search ranges A 'And B' are different.

【0008】このため、仮に、合焦検索範囲A’で検索
位置Aに対する合焦を行なった状態から、検索位置をB
に移動すると、この検索位置Bに対して合焦検索範囲
A’では、合焦が得られず、装置は、対物レンズ5と被
検体6の距離を、一旦合焦検索上限位置(上限U)まで
広げて、この位置から合焦検索下限位置(下限D)方向
に距離を縮めながら合焦検索範囲すべてについて合焦検
索を行なうようになり、合焦動作時間が大幅にかかって
しまい、被検体観察などの作業能率が大幅に低下すると
いう問題があった。
For this reason, if the search position A is focused in the focus search range A ′, the search position is changed to B.
In the focus search range A ′ with respect to the search position B, no focus is obtained, and the apparatus temporarily moves the distance between the objective lens 5 and the subject 6 to the focus search upper limit position (upper limit U). The focus search is performed for the entire focus search range while reducing the distance from this position in the direction of the focus search lower limit position (lower limit D). There is a problem that work efficiency such as observation is greatly reduced.

【0009】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、被検体ごとに必要とする合焦検索範囲を設定でき、
合焦検索動作に要する時間を大幅に短縮できる合焦装置
を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and can set a required focus search range for each subject.
It is an object of the present invention to provide a focusing device that can significantly reduce the time required for a focus search operation.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
被検体面に対物レンズを通して測定光を照射するととも
に、その反射光に基づいて前記被検体と対物レンズの距
離を光軸方向に相対的に移動させて前記被検体面に対す
る合焦を検索する合焦装置において、前記被検体上に設
定される測定ラインに沿って合焦動作を行なうととも
に、各測定点での前記被検体または対物レンズの前記光
軸方向の位置を検出する位置検出手段と、この位置検出
手段で検出された前記被検体または対物レンズの前記光
軸方向の位置の最大値と最小値から合焦検索範囲を設定
する合焦検索範囲設定手段とを具備し、この合焦検索範
囲設定手段により設定された合焦検索範囲に基づいて前
記被検体面に対する合焦動作を実行することを特徴とし
ている。
According to the first aspect of the present invention,
The object surface is irradiated with measurement light through an objective lens, and the distance between the object and the objective lens is relatively moved in the optical axis direction based on the reflected light to search for the focus on the object surface. In the focusing device, while performing a focusing operation along a measurement line set on the subject, position detecting means for detecting the position of the subject or objective lens at each measurement point in the optical axis direction, A focus search range setting means for setting a focus search range from a maximum value and a minimum value of the position of the object or the objective lens in the optical axis direction detected by the position detection means; It is characterized in that a focusing operation on the subject surface is performed based on the focus search range set by the range setting means.

【0011】請求項2記載の発明は、請求項1記載の発
明において、前記被検体上に設定される測定ラインは、
少なくとも前記被検体の中心を通る直線または曲線状の
ラインからなることを特徴としている。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the measurement line set on the subject is:
It is characterized by comprising a straight or curved line passing at least through the center of the subject.

【0012】請求項3記載の発明は、請求項1記載の発
明において、さらに各対物レンズごとの同焦補正値を格
納した同焦補正テーブルを有し、前記対物レンズに対応
する同焦補正テーブルの同焦補正値に基づいて前記合焦
検索範囲設定手段により設定された合焦検索範囲を補正
することを特徴としている。
According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, further comprising a focus correction table storing a focus correction value for each objective lens, the focus correction table corresponding to the objective lens. The focus search range set by the focus search range setting means is corrected based on the focus correction value.

【0013】この結果、請求項1記載の発明によれば、
合焦位置の検索を行なうのに、被検体に必要な合焦検索
範囲に絞り込むことができるので、合焦検索動作に要す
る時間を大幅に短縮できる。
As a result, according to the first aspect of the present invention,
Since the focus search range required for the subject can be narrowed down when searching for the focus position, the time required for the focus search operation can be greatly reduced.

【0014】請求項2記載の発明によれば、被検体の中
心部を含む広い範囲にわたる測定点での測定値に基づい
て合焦検索範囲を設定できるので、精度の高い合焦検索
範囲を設定できる。請求項3記載の発明によれば、各対
物レンズ間に同焦補正量が存在していても、同焦補正量
を考慮した被検体に応じた適切な合焦検索範囲の設定が
できる。
According to the second aspect of the present invention, the focus search range can be set based on the measurement values at a wide range of measurement points including the central part of the subject, so that the focus search range with high accuracy can be set. it can. According to the third aspect of the invention, it is possible to set an appropriate focus search range according to the subject in consideration of the amount of parallax correction even if the amount of parallax correction exists between the objective lenses.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に従い説明する。 (第1の実施の形態)図1は、本発明が適用される合焦
装置の概略構成を示すもので、図6と同一部分には、同
符号を付している。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (First Embodiment) FIG. 1 shows a schematic configuration of a focusing apparatus to which the present invention is applied, and the same parts as those in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals.

【0016】この場合、ステージ601上には、被検体
として半導体ウェハ6’が載置されるものとする。この
半導体ウェハ6’は、その中心部をステージ601上の
エアチャック601aにより吸着保持される。
In this case, it is assumed that a semiconductor wafer 6 ′ is mounted on the stage 601 as a subject. The center of the semiconductor wafer 6 ′ is suction-held by the air chuck 601 a on the stage 601.

【0017】また、駆動器13には、カウンタ17を接
続している。このカウンタ17は、対物レンズ5と半導
体ウェハ6’の距離を検出するもので、ここでは、駆動
器13より対物レンズ5と半導体ウェハ6’との間の光
軸方向(Z方向)の情報を受け取り、対物レンズ5のZ
方向の座標位置を検出するものである。
A counter 17 is connected to the driver 13. The counter 17 detects the distance between the objective lens 5 and the semiconductor wafer 6 ′. Here, information on the optical axis direction (Z direction) between the objective lens 5 and the semiconductor wafer 6 ′ is transmitted from the driver 13. Receiving, Z of objective lens 5
This is for detecting the coordinate position in the direction.

【0018】カウンタ17には、合焦検索範囲設定手段
18を接続している。この合焦検索範囲設定手段18
は、メモリ181と比較器182を有している。ここ
で、メモリ181は、カウンタ17の内容を記憶するも
のである。この場合、メモリ181に格納するデータは
2つあり、一つは、合焦検索範囲の上限データ(MAX
値)、もう一つは、合焦検索範囲の下限データ(MIN
値)となっている。また、比較器182は、カウンタ1
7とメモリ181の内容の比較を行なうもので、ここで
の比較結果によってメモリ181内のMAX値およびM
IN値を更新するようにしている。
The counter 17 is connected to a focus search range setting means 18. This focus search range setting means 18
Has a memory 181 and a comparator 182. Here, the memory 181 stores the contents of the counter 17. In this case, there are two data stored in the memory 181, and one is the upper limit data (MAX) of the focus search range.
Value), and the other is the lower limit data (MIN
Value). Further, the comparator 182 has a counter 1
7 and the contents of the memory 181. The MAX value and M in the memory 181 are compared according to the comparison result.
The IN value is updated.

【0019】合焦検索範囲設定手段18には、合焦制御
器19、XY駆動器20およびオフセット部21を接続
している。合焦制御器19は、駆動器13の前段に挿入
されるもので、メモリ181および比較器182出力に
より合焦検索範囲の制御を行なうものである。XY駆動
器20は、半導体ウェハ6’を光軸方向(Z方向)と直
交する方向に移動させるようにステージ601をXY方
向に駆動するためのものである。また、オフセット部2
1は、合焦検索範囲設定手段18により設定された合焦
検索範囲を補正するためのものである。
A focusing controller 19, an XY driver 20 and an offset unit 21 are connected to the focusing search range setting means 18. The focus controller 19 is inserted before the driver 13, and controls the focus search range by the outputs of the memory 181 and the comparator 182. The XY driver 20 is for driving the stage 601 in the XY directions so as to move the semiconductor wafer 6 ′ in a direction orthogonal to the optical axis direction (Z direction). Also, the offset unit 2
Numeral 1 is for correcting the focus search range set by the focus search range setting means 18.

【0020】次に、このように構成した実施の形態の動
作を説明する。まず、最初に基本サンプルとして任意に
抽出した半導体ウェハ6’をステージ601上にセット
し、合焦検索範囲の設定を行なう。
Next, the operation of the embodiment configured as described above will be described. First, the semiconductor wafer 6 'arbitrarily extracted as a basic sample is set on the stage 601, and a focus search range is set.

【0021】この場合も、半導体ウェハ6’は、その中
心部をステージ601上のエアチャック601aにより
吸着保持される。また、対物レンズ5としては、最も低
倍のものを用いる。これは、低倍の方が合焦の追従性が
よいためで、必ずしもこれに限ったことではない。
Also in this case, the center of the semiconductor wafer 6 'is suction-held by the air chuck 601a on the stage 601. The objective lens 5 has the lowest magnification. This is because low-magnification lenses have better focus tracking ability, and are not necessarily limited to this.

【0022】次に、図2に示すように半導体ウェハ6’
上で合焦検索範囲設定のための測定ラインSPを決定す
る。この場合の測定ラインSPは、測定開始点Sとして
半導体ウェハ6’上の周縁部を指定し、この測定開始点
Sから半導体ウェハ6’の中心を通り、対角方向の周縁
部に向かう直線状ラインからなっている。
Next, as shown in FIG.
The measurement line SP for setting the focus search range is determined above. In this case, the measurement line SP designates a peripheral portion on the semiconductor wafer 6 ′ as the measurement start point S, and extends straight from the measurement start point S through the center of the semiconductor wafer 6 ′ toward the diagonal peripheral portion. Consists of lines.

【0023】この状態から、まず、XY駆動器20によ
りステージ601を駆動し、測定開始点Sに対物レンズ
5の光軸を一致させて合焦動作を行ない、カウンタ17
により、対物レンズ5と半導体ウェハ6’との間の光軸
方向(Z方向)の情報から対物レンズ5のZ方向の座標
位置を検出する。この測定開始点Sの合焦座標位置は、
初期値としてメモリ181内のMAX値およびMIN値
に書き込まれる。
In this state, first, the stage 601 is driven by the XY driver 20, and the focusing operation is performed by aligning the optical axis of the objective lens 5 with the measurement start point S.
Thus, the coordinate position of the objective lens 5 in the Z direction is detected from the information in the optical axis direction (Z direction) between the objective lens 5 and the semiconductor wafer 6 ′. The focus coordinate position of the measurement start point S is
The initial value is written to the MAX value and the MIN value in the memory 181.

【0024】次に、XY駆動器20によりステージ60
1を移動し、対物レンズ5の光軸を測定ラインSPに沿
って移動して合焦動作を行ない、カウンタ17により、
この時の対物レンズ5のZ方向の座標位置を検出する。
以下、同様にして対物レンズ5の光軸を測定ラインSP
に沿って移動させながら各測定点について合焦動作を行
ない、対物レンズ5のZ方向の座標位置を検出してい
く。
Next, the stage 60 is controlled by the XY driver 20.
1 to move the optical axis of the objective lens 5 along the measurement line SP to perform the focusing operation.
At this time, the coordinate position of the objective lens 5 in the Z direction is detected.
Hereinafter, similarly, the optical axis of the objective lens 5 is set to the measurement line SP.
The focusing operation is performed for each measurement point while moving along the axis, and the coordinate position of the objective lens 5 in the Z direction is detected.

【0025】この場合、対物レンズ5のZ方向の座標位
置は、上述したようにステージ601上に半導体ウェハ
6’の中心部が支持され、その中央部が膨らむ方向に湾
曲しているので、この湾曲に沿った図3に示すような軌
跡として得られる。
In this case, the coordinate position of the objective lens 5 in the Z direction is such that the center of the semiconductor wafer 6 ′ is supported on the stage 601 and the center is curved in a bulging direction as described above. It is obtained as a locus as shown in FIG. 3 along the curvature.

【0026】また、この場合のそれぞれの対物座標位置
は、比較器182によりメモリ181に書き込まれた値
との比較が行なわれ、この比較で、座標位置がMAX値
に書き込まれた値より大きい場合は、その値でMAX値
の更新を行ない、また、MIN値に書き込まれた値より
小さい場合は、その値でMIN値の更新を行なう。これ
により、測定ラインSPに沿った合焦動作が終了した時
点でのメモリ181のMAX値とMIN値としては、測
定ラインSP上における合焦時の対物レンズ5のZ方向
の座標位置の最大値AF_U’と最小値AF_D’がそ
れぞれ書き込まれる。
In this case, each object coordinate position is compared with a value written in the memory 181 by the comparator 182. If the coordinate position is larger than the value written in the MAX value in this comparison, Updates the MAX value with the value, and if the value is smaller than the value written in the MIN value, updates the MIN value with the value. Accordingly, the MAX value and the MIN value of the memory 181 at the time when the focusing operation along the measurement line SP is completed are the maximum values of the coordinate position in the Z direction of the objective lens 5 at the time of focusing on the measurement line SP. AF_U ′ and the minimum value AF_D ′ are respectively written.

【0027】この場合、こうして測定された合焦検索範
囲を、そのまま、その後の合焦動作の合焦検索範囲とし
て設定すると、測定ラインSP上以外で合焦動作が行な
われた際に、合焦検索範囲を超えて、従来例で述べたよ
うに、対物レンズ5を合焦検索上限位置まで引き上げ、
この位置から合焦検索下限位置の方向に距離を縮めなが
ら合焦検索範囲すべてについて合焦検索を行なうことが
ある。
In this case, if the focus search range measured in this way is set as it is as a focus search range for the subsequent focus operation, the focus search is performed when the focus operation is performed other than on the measurement line SP. Beyond the search range, as described in the conventional example, the objective lens 5 is raised to the focus search upper limit position,
The focus search may be performed for the entire focus search range while reducing the distance from this position in the direction of the focus search lower limit position.

【0028】そこで、ここでは、測定終了の後、図3に
示すように求められた合焦検索範囲を以下の要領で手直
しする。この場合、オフセット部21よりオフセット量
Fをメモリ181のMAX値には加算、MIN値には減
算をそれぞれ行ない、これら新たな値の合焦検索上限位
置AF_U、合焦検索下限位置AF_Dを、MAX値お
よびMIN値としてメモリ181に書き込み、これらM
AX値からMIN値までの範囲を合焦検索範囲として設
定する。ここで、オフセット部21のオフセット量F
は、例えば、図3に示すように、合焦検索範囲の最大値
AF_U’から合焦検索上限位置(上限U)までの距離
をR、最小値AF_D’から合焦検索下限位置(下限
D)までの距離をR’としたとき、(R+R’)/4を
最大の値として、この範囲から決定され、この決定され
たオフセット量Fにより、新たな値を合焦検索上限位置
AF_Uと合焦検索下限位置AF_Dが設定される。
Therefore, here, after the measurement is completed, the focus search range obtained as shown in FIG. 3 is modified in the following manner. In this case, the offset amount F is added from the offset unit 21 to the MAX value of the memory 181 and subtracted from the MIN value, and the focus search upper limit position AF_U and the focus search lower limit position AF_D of these new values are set to MAX. Values and MIN values are written to the memory 181 and these M
The range from the AX value to the MIN value is set as the focus search range. Here, the offset amount F of the offset unit 21
Is, for example, as shown in FIG. 3, the distance from the maximum value AF_U 'of the focus search range to the focus search upper limit position (upper limit U) is R, and the minimum value AF_D' is the focus search lower limit position (lower limit D). Assuming that the distance to R ′ is the maximum value, (R + R ′) / 4 is determined from this range, and a new value is focused on the focus search upper limit position AF_U by the determined offset amount F. The search lower limit position AF_D is set.

【0029】その後、このように設定された合焦検索範
囲に基づいて、半導体ウェハ6’上での任意の観察点で
の合焦動作が行なわれる。この場合の合焦動作は、メモ
リ181のMAX値に書き込まれた合焦検索上限位置A
F_Uと、MIN値に書き込まれた合焦検索下限位置A
F_Dの範囲において対物レンズ5を移動させることに
より、合焦点の検索が行なわれる。つまり、合焦位置の
検索動作を行なうには、合焦制御器19により対物レン
ズ5を、一旦合焦検索上限位置AF_Uに示される位置
まで移動させ、その後、合焦検索下限位置AF_Dに示
される位置に向かって対物レンズ5を移動させながら、
合焦検索を行なうようになる。
Thereafter, a focusing operation is performed at an arbitrary observation point on the semiconductor wafer 6 'based on the focusing search range set as described above. The focusing operation in this case is the focusing search upper limit position A written in the MAX value of the memory 181.
F_U and focus search lower limit position A written in the MIN value
By moving the objective lens 5 in the range of F_D, a search for a focal point is performed. That is, to perform the focus position search operation, the focus controller 19 moves the objective lens 5 to the position indicated by the focus search upper limit position AF_U, and then moves the objective lens 5 to the focus search lower limit position AF_D. While moving the objective lens 5 toward the position,
The focus search is performed.

【0030】従って、このような構成によれば、合焦位
置の検索を行なうのに、従来では、対物レンズ5を、一
旦合焦検索上限位置(上限U)まで広げて、この位置か
ら合焦検索下限位置(下限D)方向に距離を縮めながら
合焦検索範囲すべてについて合焦検索を行なっていたも
のを、半導体ウェハ6’に必要な合焦検索範囲、つまり
合焦検索上限位置AF_Uから合焦検索下限位置AF_
Dの間に絞り込んで行なうようにできるようになるの
で、合焦検索動作に要する時間を大幅に短縮することが
でき、これにより、特に、同種類の半導体ウェハ6’の
欠陥検査などを数多く行なうような場合には、合焦検索
動作にともなう時間的ロスを最小限にでき、作業能率を
飛躍的に高めることができる。
Therefore, according to such a configuration, in order to search for the focus position, conventionally, the objective lens 5 is once extended to the focus search upper limit position (upper limit U), and the focus is adjusted from this position. The focus search is performed for the entire focus search range while reducing the distance in the direction of the search lower limit position (lower limit D), but the focus search range required for the semiconductor wafer 6 ′, that is, the focus search upper limit position AF_U is changed. Focus search lower limit position AF_
D can be narrowed down to perform the focus search operation, so that the time required for the focus search operation can be greatly reduced. In particular, many defect inspections of the same type of semiconductor wafer 6 'are performed. In such a case, time loss associated with the focus search operation can be minimized, and work efficiency can be dramatically improved.

【0031】なお、上述した第1の実施の形態では、基
本サンプルとなる半導体ウェハ6’の中心部をステージ
601上のエアチャック601aにより吸着保持するも
のについて述べたが、半導体ウェハ6’の周縁部を吸着
保持するものについても適用できる。この場合は、半導
体ウェハ6’の中央部が凹む方向に湾曲した状態での合
焦検索範囲の設定が行なわれる。
In the first embodiment, the center portion of the semiconductor wafer 6 'serving as a basic sample is sucked and held by the air chuck 601a on the stage 601, but the periphery of the semiconductor wafer 6' The present invention can also be applied to a device that holds a part by suction. In this case, the focus search range is set in a state where the central portion of the semiconductor wafer 6 'is curved in a concave direction.

【0032】また、カウンタ17は、対物レンズ5のZ
方向の座標位置を検出する場合を述べたが、ステージ6
01のZ方向の座標位置を検出するようにしてもよい。
さらに、合焦検索範囲設定時における基本サンプルとな
る半導体ウェハ6’上での測定ラインSPの決定は、そ
の後の合焦時における対物レンズ5のZ軸座標の最大
値、最小値を取り込むという観点で各種の応用が可能で
ある。例えば、半導体ウェハ6’の中心で交わるような
複数本の測定ラインSPを採用すれば、さらに精度よく
合焦検索範囲の設定を行なうことができるし、また、サ
ンプル表面をある程度網羅するような渦巻きなどの曲線
であってもよいなど、オフセット量と組み合わせて各種
の設定が可能である。また、測定ラインSPは、水平方
向の移動だけでなく、半導体ウェハ6’の回転の動きに
組み合わせたり、傾きや撓みを考慮したものでも有効で
ある。
The counter 17 determines the Z of the objective lens 5.
The case where the coordinate position in the direction is detected has been described.
A coordinate position of 01 in the Z direction may be detected.
Further, the determination of the measurement line SP on the semiconductor wafer 6 'serving as a basic sample at the time of setting the focus search range is performed by taking the maximum value and the minimum value of the Z-axis coordinate of the objective lens 5 at the time of subsequent focus. Various applications are possible. For example, if a plurality of measurement lines SP intersecting at the center of the semiconductor wafer 6 ′ are used, the focus search range can be set more accurately, and a spiral that covers the sample surface to some extent can be obtained. Various settings can be made in combination with the offset amount, such as a curved line. Further, the measurement line SP is effective not only in the horizontal direction but also in combination with the rotational movement of the semiconductor wafer 6 ′ or in consideration of the inclination and the bending.

【0033】さらにまた、オフセット部21で設定され
るオフセット量は、一定とは限らず、例えば、対物レン
ズ5の倍率や焦点深度に基づいて可変としてもよいし、
また温度による対物レンズ5の特性を考慮した値でもよ
い。
Further, the offset amount set by the offset unit 21 is not limited to a constant value, and may be variable based on, for example, the magnification of the objective lens 5 or the depth of focus.
Further, the value may be a value in consideration of the characteristics of the objective lens 5 depending on the temperature.

【0034】また、合焦検索範囲設定動作である半導体
ウェハ6’のステージ601上へのセット、対物レンズ
5の交換、測定ラインSP上の対物位置の最大値、最小
値の取り込み、同取り込み値からの合焦検索範囲の設定
といった一連の流れを、電動ステージ、電動レボなどと
組み合わせて自動的に行なうようにしてもよく、こうす
れば、さらに時間的効率化が得られる。勿論、ステージ
移動など一部の動作を手動に置き換えることもできる。
(第2の実施の形態)図4は、本発明の第2の実施の形
態の概略構成をを示すもので、図1と同一部分には、同
符号を付している。
In addition, setting of the semiconductor wafer 6 ′ on the stage 601, replacement of the objective lens 5, capture of the maximum value and minimum value of the objective position on the measurement line SP, and capture value A series of flows, such as setting of a focus search range from, may be automatically performed in combination with an electric stage, an electric revolver, or the like, so that time efficiency may be further improved. Of course, some operations such as stage movement can be replaced with manual operation.
(Second Embodiment) FIG. 4 shows a schematic configuration of a second embodiment of the present invention, and the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

【0035】この場合、5’は、対物レンズ5に代わる
他の対物レンズを示している。また、合焦検索範囲設定
手段18は、さらに同焦補正テーブル183と加算器1
84を有している。同焦補正テーブル183は、各対物
レンズ5、5’ごとの同焦補正値を記憶したもので、こ
こでは、対物情報をもとに、基準となる対物に対する現
在の対物位置のZ軸方向の補正量を出力するものであ
る。これにより、対物レンズ5を対物レンズ5’に変更
した場合、変更後の対物レンズ5’に対して同焦補正テ
ーブル183で示される補正量だけ加算器184を介し
てメモリ181からの値に加算し、対物レンズ5’の位
置をZ方向に移動することで、対物交換時の同焦補正を
行なうようにしている。
In this case, reference numeral 5 'denotes another objective lens in place of the objective lens 5. The focus search range setting unit 18 further includes a focus correction table 183 and the adder 1.
84. The parallax correction table 183 stores the parallax correction values for each of the objective lenses 5 and 5 ′. Here, based on the objective information, the current objective position with respect to the reference objective in the Z-axis direction is stored. The correction amount is output. Thereby, when the objective lens 5 is changed to the objective lens 5 ′, the correction amount shown in the confocal correction table 183 is added to the value from the memory 181 via the adder 184 for the changed objective lens 5 ′ Then, by moving the position of the objective lens 5 'in the Z direction, the parfocal correction at the time of objective exchange is performed.

【0036】次に、このように構成した実施の形態の動
作を説明する。この場合、対物レンズ5を他の対物レン
ズ5’に変更したものとする。この場合も合焦検索範囲
の設定が行なわれるが、この合焦検索範囲の設定中は、
同焦補正テーブル183より補正量の出力を行なわない
ようになっている。このため、加算器184は、メモリ
181からの値をそのまま出力するようになり、第1の
実施の形態で述べたと同様な設定動作が行なわれる。
Next, the operation of the embodiment configured as described above will be described. In this case, it is assumed that the objective lens 5 has been changed to another objective lens 5 '. Also in this case, the focus search range is set, but during the setting of the focus search range,
The correction amount is not output from the parallax correction table 183. Therefore, the adder 184 outputs the value from the memory 181 as it is, and the same setting operation as described in the first embodiment is performed.

【0037】ここで、かかる合焦検索範囲の設定動作に
より、図5に示すように合焦検索範囲aとして上限AF
_U、下限AF_Dがそれぞれ設定されたとする。この
状態から、合焦動作が実行されると、同焦補正テーブル
183は、変更後の対物レンズ5’の対物情報からZ軸
方向の補正量を出力する。仮に、変更後の対物レンズ
5’の同焦補正量がブラス値であるZ_OFF_1とす
ると、図5に示す合焦検索範囲aの上限AF_Uと下限
AF_Dは、加算器184によって AF_U+Z_OFF_1 AF_D+Z_OFF_1 となり、合焦検索範囲aは、補正量Z_OFF_1だけ
シフトされた合焦検索範囲bに補正されることになる。
Here, the focus search range setting operation sets the focus search range a as the upper limit AF as shown in FIG.
_U and the lower limit AF_D are respectively set. When the focusing operation is performed in this state, the focus correction table 183 outputs a correction amount in the Z-axis direction from the changed objective information of the objective lens 5 ′. Assuming that the changed focus correction amount of the objective lens 5 'is Z_OFF_1, which is a brass value, the upper limit AF_U and the lower limit AF_D of the focus search range a shown in FIG. The search range a is corrected to the focus search range b shifted by the correction amount Z_OFF_1.

【0038】同様にして、変更後の対物レンズ5’の同
焦補正量がマイナスの値であるZ_OFF_2である場
合も、図5に示す合焦検索範囲aの上限AF_Uと下限
AF_Dは、加算器184によって AF_U+Z_OFF_2 AF_D+Z_OFF_2 となり、合焦検索範囲aは、補正量Z_OFF_2だけ
シフトされた合焦検索範囲cに補正されることになる。
Similarly, even when the post-change focus correction amount of the objective lens 5 'is a negative value Z_OFF_2, the upper limit AF_U and the lower limit AF_D of the focus search range a shown in FIG. By 184, AF_U + Z_OFF_2 becomes AF_D + Z_OFF_2, and the focus search range a is corrected to the focus search range c shifted by the correction amount Z_OFF_2.

【0039】この場合、どちらの合焦検索範囲bまたは
cは、限界値の範囲である上限Uと下限Dの範囲を優先
することは勿論である。従って、このような構成によれ
ば、各対物レンズ5、5’間に同焦補正量が存在してい
ても、これら同焦補正量を考慮した半導体ウェハ6’に
応じた適切な合焦検索範囲の設定をできるので、さらに
安定した合焦動作を迅速に行なうことができる。
In this case, it goes without saying that which of the focus search ranges b and c gives priority to the range of the upper limit U and the lower limit D, which are the range of the limit value. Therefore, according to such a configuration, even if a parallax correction amount exists between the objective lenses 5 and 5 ', an appropriate focus search corresponding to the semiconductor wafer 6' in consideration of the parallax correction amount is performed. Since the range can be set, a more stable focusing operation can be performed quickly.

【0040】なお、上述した第1および第2の実施の形
態では、光電変換を行なう受光素子が2個の場合を述べ
たが、その数量は、これに限ったものでない。また、上
述では、駆動器13により対物レンズ5を光軸方向(Z
方向)に駆動する場合を述べたが、駆動器13’を用い
て、ステージ601を光軸方向(Z方向)に駆動するよ
うにしてもよい。また、合焦検出手段としては、上述し
た方式に限らず、瞳分割法など周知の他の方式を採用す
ることもできる。
In the first and second embodiments described above, the case where the number of light receiving elements for performing photoelectric conversion is two has been described, but the number is not limited to this. In the above description, the objective lens 5 is moved in the optical axis direction (Z
Direction), the stage 601 may be driven in the optical axis direction (Z direction) using the driver 13 ′. Further, the focus detection means is not limited to the above-described method, but may employ another known method such as a pupil division method.

【0041】[0041]

【発明の効果】以上のべたように、本発明によれば、被
検体ごとに必要とする合焦検索範囲を設定できるように
なるので、合焦検索に要する時間を短縮でき、最小限の
時間で合焦を行なうことができる。
As described above, according to the present invention, the required focus search range can be set for each subject, so that the time required for focus search can be reduced, and the minimum time Can be used for focusing.

【0042】また、各対物レンズ間に同焦補正量が存在
していても、これら同焦補正量を考慮した被検体に応じ
た適切な合焦検索範囲の設定ができ、さらに安定した合
焦動作を迅速に行なうことができる。
Even if there is a parallax correction amount between the objective lenses, an appropriate focus search range can be set in accordance with the subject in consideration of the parallax correction amount, and a more stable focusing can be achieved. The operation can be performed quickly.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態の概略構成を示す
図。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a first embodiment of the present invention.

【図2】第1の実施の形態の動作を説明するための図。FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the first embodiment.

【図3】第1の実施の形態の動作を説明するための図。FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the first embodiment.

【図4】本発明の第2の実施の形態の概略構成を示す
図。
FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of a second embodiment of the present invention.

【図5】第2の実施の形態の動作を説明するための図。FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the second embodiment.

【図6】従来の合焦装置の概略構成を示す図。FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional focusing device.

【図7】従来の合焦装置の合焦動作を説明するための
図。
FIG. 7 is a diagram for explaining a focusing operation of a conventional focusing device.

【図8】従来の合焦装置の合焦動作を説明するための
図。
FIG. 8 is a diagram for explaining a focusing operation of a conventional focusing device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…半導体レーザ 2…偏向ビームスプリッタ 3…結像レンズ 4…波長板 5.5’…対物レンズ 6…被検体 6’…半導体ウェハ 601…ステージ 601a…エアチャック 7…ビームスプリッタ 8.10…絞り 9…第1の受光素子 11…第2の受光素子 12…信号処理系 13…駆動器 14…リミット検出器 15…照明光源 16…観察光学系 17…カウンタ 18…合焦検索範囲設定手段 181…メモリ 182…比較器 183…同焦補正テーブル 184…加算器 19…合焦制御器 20…XY駆動器 21…オフセット部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor laser 2 ... Deflection beam splitter 3 ... Imaging lens 4 ... Wave plate 5.5 '... Objective lens 6 ... Subject 6' ... Semiconductor wafer 601 ... Stage 601a ... Air chuck 7 ... Beam splitter 8.10 ... Aperture 9 First light receiving element 11 Second light receiving element 12 Signal processing system 13 Driver 14 Limit detector 15 Illumination light source 16 Observation optical system 17 Counter 18 Focusing search range setting means 181 Memory 182 Comparator 183 Parallax correction table 184 Adder 19 Focus controller 20 XY driver 21 Offset unit

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被検体面に対物レンズを通して測定光を
照射するとともに、その反射光に基づいて前記被検体と
対物レンズの距離を光軸方向に相対的に移動させて前記
被検体面に対する合焦を検索する合焦装置において、 前記被検体上に設定される測定ラインに沿って合焦動作
を行なうとともに、各測定点での前記被検体または対物
レンズの前記光軸方向の位置を検出する位置検出手段
と、 この位置検出手段で検出された前記被検体または対物レ
ンズの前記光軸方向の位置の最大値と最小値から合焦検
索範囲を設定する合焦検索範囲設定手段とを具備し、 この合焦検索範囲設定手段により設定された合焦検索範
囲に基づいて前記被検体面に対する合焦動作を実行する
ことを特徴とする合焦装置。
An object surface is irradiated with measurement light through an objective lens, and a distance between the object and the objective lens is relatively moved in an optical axis direction based on the reflected light, so as to adjust the distance to the object surface. In a focusing apparatus for searching for a focus, a focusing operation is performed along a measurement line set on the subject, and a position of the subject or the objective lens in each of the measurement points in the optical axis direction is detected. A position detection unit; and a focus search range setting unit that sets a focus search range from a maximum value and a minimum value of the position of the subject or the objective lens in the optical axis direction detected by the position detection unit. A focusing device for performing a focusing operation on the subject surface based on the focus search range set by the focus search range setting means.
【請求項2】 前記被検体上に設定される測定ライン
は、少なくとも前記被検体の中心を通る直線または曲線
状のラインからなることを特徴とする請求項1記載の合
焦装置。
2. The focusing apparatus according to claim 1, wherein the measurement line set on the subject is at least a straight or curved line passing through the center of the subject.
【請求項3】 さらに各対物レンズごとの同焦補正値を
格納した同焦補正テーブルを有し、 前記対物レンズに対応する前記同焦補正テーブルの同焦
補正値に基づいて前記合焦検索範囲設定手段により設定
された合焦検索範囲を補正することを特徴とする請求項
1記載の合焦装置。
3. The apparatus according to claim 1, further comprising a focus correction table storing a focus correction value for each objective lens, wherein the focus search range is based on the focus correction value of the focus correction table corresponding to the objective lens. 2. The focusing apparatus according to claim 1, wherein the focusing search range set by the setting unit is corrected.
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