JP2594715B2 - Automatic focusing method - Google Patents

Automatic focusing method

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JP2594715B2
JP2594715B2 JP10861591A JP10861591A JP2594715B2 JP 2594715 B2 JP2594715 B2 JP 2594715B2 JP 10861591 A JP10861591 A JP 10861591A JP 10861591 A JP10861591 A JP 10861591A JP 2594715 B2 JP2594715 B2 JP 2594715B2
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image
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contrast
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喜之 中澤
政和 ▲斎▼田
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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、膜厚測定装置のような
各種の測定装置などにおいて、スクライブラインが形成
された半導体ウエハを拡大撮像するにあたり、光学系の
焦点を自動的に合わせる方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for automatically adjusting the focus of an optical system when magnifying an image of a semiconductor wafer having scribe lines formed thereon in various measuring apparatuses such as a film thickness measuring apparatus. .

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の方法として、撮像画像の
コントラスト(明暗比)を利用した自動焦点合わせ方法
が知られている。以下、図8を参照して、従来の方法を
説明する。図8は、落射照明式顕微光学系を介してテレ
ビカメラで撮像した半導体ウエハの拡大画像であり、図
中のSX ,SY は半導体ウエハ上に形成されたスクライ
ブラインを示している。
2. Description of the Related Art Conventionally, as this type of method, an automatic focusing method utilizing the contrast (brightness / darkness ratio) of a captured image is known. Hereinafter, the conventional method will be described with reference to FIG. FIG. 8 is an enlarged image of the semiconductor wafer taken by a television camera via the epi-illumination type microscopic optical system. In the drawing, S X and S Y indicate scribe lines formed on the semiconductor wafer.

【0003】スクライブラインが形成された半導体ウエ
ハを落射照明式顕微光学系で観察すると、スクライブラ
インのエッジが他の領域に比較して暗くなり、観察画像
にコントラストが得られる。これは、回路素子が形成さ
れるパターン領域は、スクライブライン領域よりも1層
ないしそれ以上の多くの膜が形成されているために、ス
クライブラインのエッジは、パターン領域との高低差に
よる段差のために、基板表面上で傾斜しているからであ
る。すなわち、落射照明式顕微光学系において、基板を
照明するのは対物レンズから出射された光に限られ、か
かる照明光はスクライブラインのエッジに照射される
と、スクライブラインのエッジが傾斜しているために、
落射照明式顕微光学系の入射瞳の外へ反射してしまい、
観察画像においてスクライブラインのエッジ部分が暗く
なるのである。
When a semiconductor wafer having a scribe line formed thereon is observed by an epi-illumination type microscopic optical system, the edge of the scribe line becomes darker than other regions, and a contrast is obtained in an observed image. This is because the pattern area where the circuit element is formed has one or more films formed more than the scribe line area, so that the edge of the scribe line has a step due to a height difference from the pattern area. For this reason, it is inclined on the substrate surface. That is, in the epi-illumination type microscopic optical system, the light illuminating the substrate is limited to the light emitted from the objective lens, and when the illumination light is applied to the edge of the scribe line, the edge of the scribe line is inclined. for,
Reflected out of the entrance pupil of the epi-illumination type microscopic optical system,
The edge part of the scribe line becomes dark in the observation image.

【0004】そこで、落射照明式顕微光学系を介して得
られた図8のような撮像画像に対して、直交した縦横の
検出ラインLX ,LY を設定し、この検出ラインLX
Y に沿って画像データを微分し、その微分データのピ
ーク値を得る。このピーク値は、落射照明式顕微光学系
の焦点が合っている場合に、最も大きな値をとる。した
がって、落射照明式顕微光学系と半導体ウエハとの距離
を可変し、前記ピーク値が最も大きくなる位置を見つけ
ることにより、光学系の焦点を自動的に合わせることが
できる。
[0004] Therefore, the captured image as shown in FIG. 8 obtained through the epi-illumination type microscope optics, detection line L X of orthogonal vertical and horizontal, set L Y, the detection line L X,
Differentiating the image data along the L Y, obtaining the peak value of the derivative data. This peak value takes the largest value when the epi-illumination type microscopic optical system is in focus. Therefore, the focal point of the optical system can be automatically adjusted by changing the distance between the epi-illumination type microscopic optical system and the semiconductor wafer and finding the position where the peak value becomes maximum.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成を有する従来例の場合には、次のような問題点
がある。上述したように、従来方法は、直交した縦横の
検出ラインLX ,LY に沿って画像データを微分するこ
とによって自動焦点合わせを行っているため、図9のよ
うに、スクライブラインSX ,SY と検出ラインLX
Y とが重なった場合、検出ラインLX ,LY がスクラ
イブラインのエッジに交差しないので、検出ライン上で
コントラストを検出することができず、そのため自動焦
点合わせができなくなるという問題点がある。このよう
な場合、従来方法によれば、検出ラインを移動させる
か、あるいは半導体ウエハを移動させるかして、再度、
検出ラインに沿った処理を行う必要があり、それだけ処
理効率が低下していた。
However, the prior art having such a configuration has the following problems. As described above, in the conventional method, the automatic focusing is performed by differentiating the image data along the orthogonal vertical and horizontal detection lines L X , L Y , so that the scribe lines S X , S Y and the detection line L X ,
When L Y overlaps, the detection lines L X and L Y do not intersect the edge of the scribe line, so that it is not possible to detect contrast on the detection line, so that automatic focusing cannot be performed. . In such a case, according to the conventional method, the detection line is moved or the semiconductor wafer is moved, and again,
It is necessary to perform the processing along the detection line, and the processing efficiency is reduced accordingly.

【0006】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、検出ラインの移動修正などを行うこと
なく、コントラストを確実に検出して自動焦点合わせを
行うことができる方法を提供することを目的としてい
る。
The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a method capable of reliably detecting a contrast and performing automatic focusing without correcting movement of a detection line. It is intended to be.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、次のような構成をとる。すなわち、本発
明に係る自動焦点合わせ方法は、スクライブラインが形
成された基板表面を落射照明式顕微光学系を介して拡大
撮像することによって基板表面の拡大撮像画像を取り込
み、前記撮像画像中に閉図形を形成する検出ラインを設
定し、この検出ラインに沿って前記撮像画像のコントラ
ストを検出し、前記基板表面と前記顕微光学系との距離
を可変して得られた前記各コントラストの中から最も鮮
明なコントラストが得られる位置を焦点位置とするもの
である。
The present invention has the following configuration to achieve the above object. That is, the automatic focusing method according to the present invention captures an enlarged image of the substrate surface by enlarging the image of the substrate surface on which the scribe line is formed through an epi-illumination type microscopic optical system, and closes the image in the captured image. A detection line for forming a figure is set, the contrast of the captured image is detected along the detection line, and the most contrast is obtained from among the contrasts obtained by varying the distance between the substrate surface and the microscope optical system. The position where a clear contrast is obtained is set as the focal position.

【0008】[0008]

【作用】本発明によれば、基板表面の拡大撮像画像上に
閉図形を形成する検出ラインを設定しているので、前記
検出ラインはスクライブラインのエッジと必ず交差す
る。検出ラインとスクライブラインのエッジが交差する
ことにより、その交差部分でコントラストが検出され、
確実に自動焦点合わせが行われる。
According to the present invention, since the detection line for forming the closed figure is set on the enlarged captured image of the substrate surface, the detection line always intersects the edge of the scribe line. When the edge of the detection line and the edge of the scribe line intersect, the contrast is detected at the intersection,
Automatic focusing is ensured.

【0009】[0009]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図1は、本発明に係る自動焦点合わせ方法を用
いた膜厚測定装置の概略構成を示したブロック図であ
る。図1において、符号Wは表面にスクライブラインが
形成された半導体ウエハなどの基板である。基板Wは、
後述する落射照明式顕微光学系の光軸に沿って移動する
Zステージ1上に載置されている。符号2は、基板Wに
対向配置された対物レンズであり、光源3から照射され
た照明光はハーフミラー4および対物レンズ2を介して
基板W上に落射される。基板Wからの反射光は対物レン
ズ2およびハーフミラー4を介して孔開きミラー5に入
射する。孔開きミラー5は、光軸上に小孔5aが形成さ
れた全反射ミラーである。基板Wからの反射光は、孔開
きミラー5の小孔5aを介して膜厚測定用の分光器10
に入射するとともに、孔開きミラー5で反射されてテレ
ビカメラ6に入射する。上述した対物レンズ2、光源
3、ハーフミラー4、および孔開きミラー5からなる一
連の光学手段で落射照明式顕微光学系が構成されてい
る。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a film thickness measuring apparatus using the automatic focusing method according to the present invention. In FIG. 1, reference numeral W denotes a substrate such as a semiconductor wafer having scribe lines formed on the surface. The substrate W is
It is mounted on a Z stage 1 that moves along the optical axis of an epi-illumination type microscopic optical system described later. Reference numeral 2 denotes an objective lens arranged to face the substrate W, and the illumination light emitted from the light source 3 falls on the substrate W via the half mirror 4 and the objective lens 2. The reflected light from the substrate W enters the perforated mirror 5 via the objective lens 2 and the half mirror 4. The aperture mirror 5 is a total reflection mirror having a small hole 5a formed on the optical axis. The reflected light from the substrate W passes through the small hole 5a of the perforated mirror 5 and the spectroscope 10 for film thickness measurement.
And is reflected by the perforated mirror 5 and enters the television camera 6. An epi-illumination type microscopic optical system is configured by a series of optical means including the objective lens 2, the light source 3, the half mirror 4, and the perforated mirror 5.

【0010】テレビカメラ6によって撮像された基板W
の表面の多階調画像が、画像処理ユニット7を介してC
RT8に与えられることにより、CRT8に基板Wの表
面の拡大画像が映し出される。画像処理ユニット7は、
入力した基板表面の多階調画像に対して後述するような
自動焦点合わせ処理を行うことにより、光学系の焦点位
置を検出し、その検出信号をZステージ駆動回路9に与
える。Zステージ駆動回路9は、この検出信号に基づい
て、Zステージ1を駆動することにより、光学系の焦点
合わせが行われる。このような焦点合わせが行われた後
に、基板Wの位置合わせを行って膜厚測定スポットを基
板W上の所望位置にセットし、その膜厚測定スポットか
らの反射光を分光器10が入射することによって、膜厚
測定が行われる。
[0010] The substrate W captured by the television camera 6
Is converted to C through the image processing unit 7.
By being provided to the RT 8, an enlarged image of the surface of the substrate W is displayed on the CRT 8. The image processing unit 7
The focus position of the optical system is detected by performing an automatic focusing process described later on the input multi-tone image on the substrate surface, and the detection signal is given to the Z stage drive circuit 9. The Z stage drive circuit 9 drives the Z stage 1 based on the detection signal, thereby performing focusing of the optical system. After such focusing, the substrate W is aligned to set the film thickness measuring spot at a desired position on the substrate W, and the spectroscope 10 enters the reflected light from the film thickness measuring spot. As a result, the film thickness is measured.

【0011】以下、図2および図3に示したフローチャ
ートを参照して、本実施例装置の自動焦点合わせ処理に
ついて説明する。ステップS1:画像処理ユニット7内
にあるカウンタの計数値m,nをリセットする。計数値
mは、Zステージ1がある高さに設定されたときの画像
取り込み回数である。また、計数値nは、Zステージ1
の高さ設定回数である。
The automatic focusing process of the apparatus according to the present embodiment will be described below with reference to the flowcharts shown in FIGS. Step S1: The count values m and n of the counter in the image processing unit 7 are reset. The count value m is the number of times of image capturing when the Z stage 1 is set at a certain height. In addition, the count value n is set in the Z stage 1
Is the number of times the height is set.

【0012】ステップS2:前記カウンタの計数値m,
nをリセットした後、テレビカメラ6によって撮像され
た基板Wの拡大多階調画像を画像処理ユニット7に取り
込む。画像処理ユニット7に取り込まれた画像は、上述
したように落射照明式顕微光学系を介して撮影された画
像であるため、スクライブラインのエッジでコントラス
トが得られる。
Step S2: The count value m of the counter,
After resetting n, the enlarged multi-tone image of the substrate W captured by the television camera 6 is taken into the image processing unit 7. Since the image captured by the image processing unit 7 is an image captured through the epi-illumination type microscopic optical system as described above, contrast is obtained at the edge of the scribe line.

【0013】ステップS3:画像処理ユニット7に取り
込まれた画像データに対して、閉図形を形成する検出ラ
インを設定し、その検出ラインに沿って画像データを微
分処理する。ここでは図4に示すように、菱形の検出ラ
インL1 〜L4 が設定される。このような菱形の検出ラ
インを設定することにより、スクライブラインSX ,S
Y がどのような姿勢で撮像されても、検出ラインがスク
ライブラインのエッジと必ず交差するので、その交差部
分でコントラストを検出することができる。
Step S3: A detection line for forming a closed figure is set for the image data taken into the image processing unit 7, and the image data is differentiated along the detection line. Here, as shown in FIG. 4, the detection line L 1 ~L 4 diamond is set. By setting such a diamond-shaped detection line, the scribe lines S X , S
Regardless of the orientation of Y , the detection line always intersects the edge of the scribe line, so that the contrast can be detected at the intersection.

【0014】なお、図4中の符号Pは膜厚測定スポット
である。本実施例装置では、孔開きミラー5を介してテ
レビカメラ6で基板表面を撮像している関係で、撮像画
像中で孔開きミラー5の小孔5aに対応した部分、すな
わち、膜厚測定スポット部分が暗くなって現れる。仮
に、このような画像に対して、従来方法のように、画像
の中央を通る縦横の検出ラインLX ,LY を設定する
と、検出ラインLX ,LY が膜厚測定スポットPを通過
するので、この測定スポットPの部分がコントラストデ
ータとして取り込まれてしまう結果、光学系の焦点合わ
せの誤動作を引き起こしてしまう。しかし、本実施例で
は、測定スポットPをその内部に含むような検出ライン
1 〜L4 を設定しているので、検出ラインL1 〜L4
が測定スポットPを通過することがなく、測定スポット
Pによる影響を回避することができる。
The symbol P in FIG. 4 is a spot for measuring the film thickness. In the apparatus of the present embodiment, since the substrate surface is imaged by the television camera 6 via the perforated mirror 5, a portion corresponding to the small hole 5a of the perforated mirror 5 in the captured image, that is, the film thickness measurement spot The part appears dark. If the vertical and horizontal detection lines L X and L Y passing through the center of the image are set for such an image as in the conventional method, the detection lines L X and L Y pass through the film thickness measuring spot P. As a result, the portion of the measurement spot P is taken in as contrast data, resulting in an erroneous focusing operation of the optical system. However, in this embodiment, since the set of detection lines L 1 ~L 4 to include a measurement spot P therein, detection lines L 1 ~L 4
Does not pass through the measurement spot P, and the influence of the measurement spot P can be avoided.

【0015】ステップS4:図5は、ステップS3の処
理で得られた検出ラインL1 〜L4 に沿った微分データ
の波形図である。ステップS4では、この微分データの
中から最大の上下変動幅dm を求める。この最大上下変
動幅dm が、自動焦点合わせのためのコントラストデー
タとして利用される。
[0015] Step S4: FIG. 5 is a waveform diagram of the differential data along the detection line L 1 ~L 4 obtained by the process of step S3. In step S4, obtaining the maximum vertical variation width d m from the differential data. The maximum vertical fluctuation range d m is utilized as contrast data for automatic focusing.

【0016】ステップS5〜S7:カウンタの計数値m
をカウントアップし、m=3になるまでステップS2〜
S4の処理を3回繰り返し行うことにより、最大上下変
動幅d1 ,d2 ,d3 をそれぞれ求める。
Steps S5 to S7: count value m of the counter
Is counted up, and steps S2 to S2 are performed until m = 3.
By repeating the process of S4 three times, the maximum vertical fluctuation widths d 1 , d 2 , and d 3 are obtained.

【0017】ステップS8:前記最大上下変動幅d1
2 ,d3 の平均値Dn を算出する。このような平均処
理を行うのは、画像データ中のノイズの影響を軽減する
ためである。
Step S8: The maximum vertical fluctuation width d 1 ,
An average value D n of d 2 and d 3 is calculated. Such averaging processing is performed to reduce the influence of noise in the image data.

【0018】ステップS9〜S11:カウンタの計数値
nをカウントアップし、その計数値nが『1』であれ
ば、Zステージ1を予め定められた距離Hだけ上昇させ
た後、ステップ2に戻り、ステップS8までの処理を行
うことによって、Zステージ1の新たな設定位置におけ
る最大上下変動幅の平均値D2 を算出する。
Steps S9 to S11: The count value n of the counter is counted up. If the count value n is "1", the Z stage 1 is raised by a predetermined distance H, and the process returns to step 2. , by performing the process up to step S8, and calculates the average value D 2 of the maximum vertical fluctuation range in the new set position of the Z stage 1.

【0019】ステップS12,S13:カウンタの計数
値nが『2』であれば、ステップSS11で上昇された
Zステージ1を距離2Hだけ下降させた後、ステップS
2に戻り、前述と同様に新たな設定位置における最大上
下変動幅の平均値D3 を算出する。
Steps S12 and S13: If the count value n of the counter is "2", the Z stage 1 raised in step SS11 is lowered by a distance 2H, and then step S12 is performed.
Returning to 2, and calculates the average value D 3 of the maximum vertical variation width in the same manner as described above a new setting position.

【0020】ステップS14,S15:以上のステップ
で求められたZステージ1の各設定位置における最大上
下変動幅の平均値(以下、単に『変動幅』という)
1 ,D2 ,D3 の大小関係を比較する。Zステージ1
の初期設定位置における変動幅D1 が、他の変動幅
2 ,D3 よりも大きい場合、変動幅D1 ,D2,D3
は、図6に示すように、近似的に2次曲線上の点として
表すことができる。この二次曲線は、Zステージ1の設
定位置と、前記検出ラインに沿った微分データの最大上
下変動幅との関係を示している。上述したように、Zス
テージ1が焦点位置にあるとき、最もコントラストが鮮
明に現れ、つまり、最大上下変動幅が極大値をとる。し
たがって、逆に、前記二次曲線の極大値DMAX を求める
ことにより、焦点位置を算出することができる。このよ
うな極大値DMAX を求めるにあたり、変動幅D1 が他の
変動幅D2 ,D3 よりも大きい場合(図6に示す状
態)、その極大値DMAX を比較的精度よく求めることが
できる。一方、変動幅D1 よりもD2 またはD3 の方が
大きい場合は、D1 ,D2 ,D3 が極大値DMAXよりも
左側、あるいは右側に偏るので、極大値DMAX の検出精
度が悪くなる。そこで、このような場合には、ステップ
S16に進む。
Steps S14 and S15: The average value of the maximum vertical fluctuation width at each set position of the Z stage 1 obtained in the above steps (hereinafter simply referred to as "variation width").
The magnitude relationships of D 1 , D 2 and D 3 are compared. Z stage 1
For variation width D 1 in the initial setting position is greater than the other variation width D 2, D 3, the variation range D 1, D 2, D 3
Can be approximately represented as a point on a quadratic curve, as shown in FIG. This quadratic curve shows the relationship between the set position of the Z stage 1 and the maximum vertical fluctuation width of the differential data along the detection line. As described above, when the Z stage 1 is at the focal position, the contrast appears most clearly, that is, the maximum vertical fluctuation width has a maximum value. Therefore, conversely, by obtaining the maximum value D MAX of the quadratic curve, it is possible to calculate the focus position. Upon obtaining such a local maximum value D MAX, if the variation range D 1 is greater than the other variation width D 2, D 3 (the state shown in FIG. 6), be determined with relatively accuracy the maximum value D MAX it can. On the other hand, if the larger of D 2 or D 3 than the variation width D 1, D 1, D 2 , D 3 left than the maximum value D MAX, or so biased to the right, the maximum value D MAX detection accuracy Gets worse. Therefore, in such a case, the process proceeds to step S16.

【0021】ステップS16:ここでは、Zステージ1
の変位幅Hをさらに大きな値(H+ΔH)に設定する。
そして、上述したステップS1〜S13の処理を繰り返
し実行して、ステップS14,S15の条件を満足する
ような変動幅D1 ,D2 ,D 3 を検出する。
Step S16: Here, Z stage 1
Is set to a larger value (H + ΔH).
Then, the processing of steps S1 to S13 described above is repeated.
And satisfies the conditions of steps S14 and S15
Fluctuation range D1, DTwo, D ThreeIs detected.

【0022】ステップS17:ステップS14,S15
の条件を満足する変動幅D1 ,D2 ,D3 を検出する
と、これらの値を次に示す近似多項式に代入することに
より、極大値DMAX をとるZステージ1の位置、すなわ
ち、焦点位置H0 を求める。
Step S17: Steps S14 and S15
When the fluctuation widths D 1 , D 2 , and D 3 satisfying the following condition are detected, these values are substituted into the following approximate polynomial to obtain the position of the Z stage 1 having the maximum value D MAX , that is, the focal position. Find H 0 .

【0023】極大値DMAX を求めるための近似多項式は
次式(1)によって表される。 y=AX2 +BX+C ……(1) 上式(1)において、yは最大上下変動幅、XはZステ
ージ1の設定位置、A,B,Cは未知の係数(A<0)
である。
The approximate polynomial for obtaining a maximum value D MAX is represented by the following formula (1). y = AX 2 + BX + C (1) In the above equation (1), y is the maximum vertical fluctuation width, X is the set position of the Z stage 1, and A, B, and C are unknown coefficients (A <0).
It is.

【0024】極大値DMAX をとる焦点位置H0 は、上式
(1)の1次微分が『0』になる値であるから、次式
(2)で得られる。 H0 =−B/2A ……(2)
The focal position H 0 at which the maximum value D MAX is obtained is obtained by the following equation (2) since the first derivative of the above equation (1) becomes “0”. H 0 = −B / 2A (2)

【0025】未知の係数A,B,Cを決定するために、
変動幅D1 ,D2 ,D3 およびZステージ1の各設定位
置を(1)式にそれぞれ代入すると、次のようになる。
なお、ここではZステージ1の初期設定位置をX=0、
上昇位置をX=H、下降位置をX=−Hにしている。 D1 =C ……(3) D2 =AH2 +BH+C ……(4) D3 =AH2 −BH+C ……(5)
To determine the unknown coefficients A, B, C,
When the set positions of the fluctuation ranges D 1 , D 2 , D 3 and the Z stage 1 are respectively substituted into the expression (1), the following is obtained.
Here, the initial setting position of the Z stage 1 is X = 0,
The ascending position is X = H, and the descending position is X = -H. D 1 = C (3) D 2 = AH 2 + BH + C (4) D 3 = AH 2 -BH + C (5)

【0026】上式(3)〜(5)を解くことにより、係
数A,Bは次のように表すことができる。 A=(D2 +D3 −2D1 )/2H2 ……(6) B=(D2 −D3 )/2H ……(7)
By solving the above equations (3) to (5), the coefficients A and B can be expressed as follows. A = (D 2 + D 3 −2D 1 ) / 2H 2 (6) B = (D 2 −D 3 ) / 2H (7)

【0027】上式(6),(7)を(2)式に代入する
と、極大値DMAXをとる焦点位置H 0 は、次式(8)の
ように表される。 H0 ={(D3 −D2 )/(D2 +D3 −2D1 )}×H/2 ……(8)
Substituting equations (6) and (7) into equation (2)
And the maximum value DMAXFocus position H 0Is given by the following equation (8)
Is represented as H0= {(DThree-DTwo) / (DTwo+ DThree-2D1)} × H / 2 (8)

【0028】すなわち、検出された変動幅D1 ,D2
3 およびZステージ1の変位幅Hを、上式(8)に当
てはめることにより、極大値DMAX をとるZステージ1
の位置、すなわち、焦点位置H0 を求めることができ
る。
That is, the detected fluctuation ranges D 1 , D 2 ,
By applying D 3 and the displacement width H of the Z stage 1 to the above equation (8), the Z stage 1 having the maximum value D MAX is obtained.
, That is, the focal position H 0 can be obtained.

【0029】なお、上述の実施例では閉図形を形成する
検出ラインの一例として、菱形の検出ラインを用いた
が、本発明はこれに限定されず、例えば、図7(a)に
示すような円形の検出ラインL5 や、同図(b)に示す
ような3角形の検出ラインL6 など、任意の閉図形を形
成する検出ラインを用いることができる。
In the above-described embodiment, a diamond-shaped detection line is used as an example of a detection line for forming a closed figure. However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. can be used to detect line forming a circular or detection line L 5, such as the detection line L 6 triangles as shown in FIG. (b), any closed figure.

【0030】また、検出ラインに沿って撮像画像のコン
トラストを求めるための手法は特に限定されない。すな
わち、上述の実施例では、Zステージ1の移動に伴った
最大上下変動幅の変化を2次多項式で近似したが、さら
に厳密な多項式を用い、その近似多項式の極大値を算出
することによって、焦点位置を求めるようにしてもよ
い。逆に、焦点位置合わせにあまり精度を必要としない
場合には、実施例のような近似多項式を用いることによ
って焦点位置を求める必要はなく、例えば、Zステージ
1の初期設定位置と、上下の変位位置でそれぞれ最大上
下変動幅D1 ,D2 ,D3 を求め、その中で最大の値を
とるZステージ1の位置が焦点位置であるとしてもよ
い。
The method for obtaining the contrast of the captured image along the detection line is not particularly limited. That is, in the above-described embodiment, the change in the maximum vertical fluctuation width associated with the movement of the Z stage 1 is approximated by a quadratic polynomial. However, by using a stricter polynomial and calculating the maximum value of the approximate polynomial, The focus position may be obtained. Conversely, when the focus position does not require much accuracy, it is not necessary to determine the focal position by using an approximate polynomial as in the embodiment. For example, the initial position of the Z stage 1 and the vertical displacement The maximum vertical fluctuation widths D 1 , D 2 , and D 3 may be obtained at the respective positions, and the position of the Z stage 1 having the maximum value among them may be the focal position.

【0031】さらに、実施例では、本発明に係る自動焦
点合わせ方法を適用した装置として膜厚測定装置を例に
採ったが、本発明は、スクライブラインが形成された基
板に対して、光学系の焦点を合わせる必要がある各種の
装置、例えば、線幅測定装置などにも適用できることは
もちろんである。
Further, in the embodiment, a film thickness measuring apparatus is taken as an example of an apparatus to which the automatic focusing method according to the present invention is applied. It is needless to say that the present invention can also be applied to various devices that need to be focused, such as a line width measuring device.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、基板表面の拡大撮像画像上に閉図形を形成す
る検出ラインを設定しているので、前記検出ラインとス
クライブラインのエッジとが必ず交差し、その交差部分
でコントラストが検出されるので、従来方法のように検
出ラインの移動修正などを必要とせず、焦点合わせを確
実かつ迅速に行うことができる。
As is apparent from the above description, according to the present invention, since the detection line for forming the closed figure is set on the enlarged captured image of the substrate surface, the edges of the detection line and the scribe line are set. Always intersect, and the contrast is detected at the intersection, so that it is not necessary to correct the movement of the detection line as in the conventional method, and the focusing can be performed reliably and quickly.

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

【図1】本発明に係る自動焦点合わせ方法を用いた一例
である膜厚測定装置の概略構成を示したブロック図であ
る。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a film thickness measuring apparatus as an example using an automatic focusing method according to the present invention.

【図2】実施例装置の焦点合わせ処理の手順を示したフ
ローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart showing a procedure of a focusing process of the embodiment apparatus.

【図3】実施例装置の焦点合わせ処理の手順を示したフ
ローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart illustrating a procedure of a focusing process of the apparatus according to the embodiment.

【図4】撮像画像上に設定されるコントラスト検出ライ
ンの説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of a contrast detection line set on a captured image.

【図5】検出ラインに沿って画像データを微分処理する
ことによって得られる微分データの波形図である。
FIG. 5 is a waveform diagram of differential data obtained by differentiating image data along a detection line.

【図6】微分データの最大上下変動幅の各データから焦
点位置を求める手法を説明するための図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining a method of obtaining a focal position from each data of the maximum vertical fluctuation width of differential data.

【図7】検出ラインのその他の設定例を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating another example of setting a detection line.

【図8】従来の自動焦点合わせ方法を説明するための図
である。
FIG. 8 is a diagram for explaining a conventional automatic focusing method.

【図9】従来方法の問題点を説明するための図である。FIG. 9 is a diagram for explaining a problem of the conventional method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

W…基板 1…Zステージ 2…対物レンズ 3…光源 4…ハーフミラー 5…孔開きミラー 6…テレビカメラ 7…画像処理ユニット 8…CRT 9…Zステージ駆動回路 10…分光器 W ... Substrate 1 ... Z stage 2 ... Objective lens 3 ... Light source 4 ... Half mirror 5 ... Perforated mirror 6 ... TV camera 7 ... Image processing unit 8 ... CRT 9 ... Z stage drive circuit 10 ... Spectroscope

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−245102(JP,A) 特開 平4−95811(JP,A) 特開 昭63−7626(JP,A)Continuation of the front page (56) References JP-A-62-245102 (JP, A) JP-A-4-95811 (JP, A) JP-A-63-7626 (JP, A)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 スクライブラインが形成された基板表面
を落射照明式顕微光学系を介して拡大撮像することによ
って基板表面の拡大撮像画像を取り込み、前記撮像画像
中に閉図形を形成する検出ラインを設定し、この検出ラ
インに沿って前記撮像画像のコントラストを検出し、前
記基板表面と前記顕微光学系との距離を可変して得られ
た前記各コントラストの中から最も鮮明なコントラスト
が得られる位置を焦点位置とすることを特徴とする自動
焦点合わせ方法。
1. A magnified image of a substrate surface on which a scribe line is formed is taken through an epi-illumination type microscopic optical system to capture an enlarged image of the substrate surface, and a detection line for forming a closed figure in the captured image is provided. Setting, detecting the contrast of the captured image along this detection line, and the position where the sharpest contrast is obtained from the respective contrasts obtained by varying the distance between the substrate surface and the microscope optical system. An automatic focusing method, wherein is a focal position.
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