JP2732561B2 - 顕微鏡用自動合焦装置付検査装置 - Google Patents

顕微鏡用自動合焦装置付検査装置

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JP2732561B2
JP2732561B2 JP61109266A JP10926686A JP2732561B2 JP 2732561 B2 JP2732561 B2 JP 2732561B2 JP 61109266 A JP61109266 A JP 61109266A JP 10926686 A JP10926686 A JP 10926686A JP 2732561 B2 JP2732561 B2 JP 2732561B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、顕微鏡用自動合焦装置付検査装置に関す
る。 〔従来の技術〕 近年の半導体産業等の進展に伴い、大量の精密加工品
を迅速且つ正確に検査する必要性から、応答性が良く高
精度で信頼性の高い顕微鏡用自動合焦装置付検査装置の
需要が高まってきている。こうした高速で応答する高ス
ループットの検査装置には、特にAF(自動合焦)が不可
能となった時に高価なICウエハや精密加工面等の破損,
損傷を防ぐため保護機能と、たとえAFが不可能となった
場合にもも動作の確実性,迅速性を保証し得るような高
精度のアライメント機能が必要不可欠である。 従来の検査装置、特に大型の専用装置を除いた汎用の
検査装置では、顕微鏡の焦準部を電動化してAF機能をも
たせ、AF装置付の検査装置として使用している場合が多
い。こうした顕微鏡に於ける試料に対する保護機能とし
ては、例えば実公昭41−15016号公報,実開昭58−98604
号公報等に記載のように、マイクロスイッチ等を用いて
ステージの位置を検出して焦準部駆動用モータを停止さ
せ、試料が傷付けられるのを防ぐといったもの即ちモー
タ用ストッパがある。こうした機構は、焦準部の動作が
完全に電動化された専用検査装置では有効なものである
が、汎用顕微鏡を利用してAF化したものに対しては、そ
の粗微動部が手動でも操作可能となっていることから、
例えばAF不可能な試料を手動でピント合せをした場合等
に問題を起こすことが多い。即ち、この種のタイプのも
のでは、機構の複雑化を防ぐために従来から装備されて
いるメカ的な位置可変ストッパ(例えば特公昭31−929
号公報参照)を廃止している場合があるが、もし前記モ
ータ用ストッパとメカ的ストッパとを併用したとしても
両者の競合やモータのロックなどの多くの問題が残るの
である。 又、こうした顕微鏡用AF装置付検査装置においては、
AFが不可能となった場合には、試料を損傷から保護する
必要があるのは勿論だが、高スループットの検査装置を
実現するためには、何らかの手段によって試料面を合焦
平面近くへ移動してやる、いわゆる再焦準機能が必要で
ある。例えば実開昭59−38417号公報に記載の焦準機構
はそうした要求を満たすべく考案されたものであるが、
試料の厚さが多様な金属試料を主体とする顕微鏡用AF装
置付検査装置に対しては、合焦平面の位置が固定されて
しまっている実開昭59−38417号公報に記載の焦準機構
は適用できないという問題があった。 〔発明が解決しようとする問題点〕 以上のように、従来の汎用の顕微鏡用AF装置付検査装
置においては、特にAFが困難な試料又は試料のAFが困難
な部位のためにAF動作が不可能になった場合に、その保
護機能や迅速な合焦操作性(再焦準性)に多くの問題を
残している。 本発明は、上記問題点に鑑み、たとえばAFが困難な試
料又は試料のAFが困難な部位のために自動合焦装置でAF
動作が不可能となった場合にも、試料の損傷,破壊を招
くことなく且つ迅速な再焦準動作を可能にした、高スル
ープットの顕微鏡用自動合焦装置付検査装置を提供する
ことを目的とする。 〔問題点を解決するための手段及び作用〕 本発明による顕微鏡用自動合焦装置付検査装置は、焦
準部を上下動せしめてステージ上に載置された試料から
の合焦情報に基づいて合焦動作を行う自動合焦機能と、
上記焦準部を手動で調整可能な手動合焦機能を有する顕
微鏡用自動合焦装置付検査装置において、上記焦準部の
移動範囲の上下限界位置を検出する限界位置検出装置
と、上記焦準部の移動量を検知する検知手段を有する焦
準部駆動系と、上記上限界位置と下限界位置の移動範囲
内で上記焦準部を移動せしめて合焦位置を自動的に検出
する自動合焦装置と、予め設定された基準合焦位置を記
憶する記憶手段と、上記移動範囲内で上記自動合焦装置
が合焦不能に陥ったときに該自動合焦装置を停止し、上
記焦準部を上限または下限位置に復帰させた後に上記憶
手段の記憶された基準合焦位置およびその近傍に上記焦
準部を強制的に位置決め制御する制御手段とを備え、上
記焦準部が上記制御手段により強制的に基準合焦位置に
位置決めされた後は手動操作で合焦動作可能にせしめた
ものである。また、本発明は、上記制御手段として、上
記手動合焦時に上記上限界位置または下限界位置を検出
したならば上記焦準部駆動系の駆動部を手動による操作
方向と逆方向に強制的に駆動せしめるようしたものであ
る。 〔実施例〕 以下図示した一実施例に基づいて、本発明を詳細に説
明する。第1図は本発明検出装置の概略図であって、1
はAF検出系、1AはAFサーボ系、2,3は夫々ステージ上下
動の上限及び下限リミットを検出する上限リミットセン
サ及び下限リミットセンサ、4はセンサ2,3の信号を処
理するセンサ信号処理回路、5は焦準部駆動用のモータ
13に機能的に連動したエンコーダ、6はエンコーダ5の
出力信号をカウントするカウンター、7はセンサ信号処
理回路4,カウンター6からの信号を受けて後述の制御ロ
ジック回路をコントロールするCPU、8はメモリ、9は
センサ信号処理回路4及びCPU7の信号に基づいてスイッ
チ回路11及びモータ駆動用の定電圧発生回路10を制御す
る制御ロジック回路、12はスイッチ回路11の出力により
モータ13を駆動するモータドライバであり、29は外部モ
ード設定回路、30は外部表示系である。又、14はステー
ジ、15は試料、16は対物レンズ、17は鏡体、18はステー
ジ受けである。 上限及び下限リミットセンサ2,3からなるリミットセ
ンサユニット28のより詳細な構成を第2図に示した。上
限及び下限リミットセンサ2及び3は、例えばフォトイ
ンタラプタの如き光電スイッチであって、夫々センサ台
23,24に固定されており、該センサ台23,24は一端に調整
用ツマミ19が固定された調整軸22によって貫通されてい
る。調整軸22の一部にはネジ22aが形成されており、セ
ンサ台23はこのネジと螺合していて調整軸22の回転によ
り、上下に移動せしめられるようになっている。20,21
はセンサ台23,24の固定用ネジであり、これらを締め込
んだ時の調整軸22を軸支したシャーシ25とセンサ台23,2
4との摩擦により固定を行うものである。26はステージ
受け18に固定されたセンサ板であって、ステージ受け18
の上下動に伴ってセンサ2又は3を動作させ得るべく配
設されている。27は信号ケーブルであって、センサ信号
処理回路4に接続されている。 次に、第2図及び第3図に基づき本実施例の作用につ
いて説明する。まず、第2図において、固定用ネジ20,2
1を緩めた状態で調整用ツマミ19を回してセンサ台23を
移動させ、対物レンズ16が試料15に接触する直前にセン
サ板26が上限リミットセンサ2を動作せしめるべく上限
リミットセンサ2の位置を設定し、固定用ネジ20で固定
する。第3図のフローチャートにおいて、AFON/OFFスイ
ッチはAF動作を開始または中止する機能を有しており、
AFON/OFFスイッチがONのときのみAF動作に付随する諸機
能を機能させる。REPLACEスイッチは、AFON/OFFスイッ
チがONのときのみ機能し、該スイッチを押すとステージ
が下降して試料交換等に適した状態となるスタンバイ動
作に設定され、更に該スイッチを押すことにより合焦点
位置を捜しながらステージを上昇させるサーチ動作に設
定される。さて、通常時はAF検出系1の信号をAFサーボ
系1Aでサーボ信号に変換し、モータドライバ12によりモ
ータ13を制御してAF動作を行っている。しかしながら、
例えばAFが困難な試料又は試料のAFが困難な部位のため
にAF検出系1のAF動作が不能に陥り合焦点を検出できな
い場合には、ステージ14が合焦位置を通過して上昇し、
対物レンズ16に試料15が衝突しそうになると、上限リミ
ットセンサ2がセンサ板26を検知して動作し、センサ信
号処理回路4に信号が入力される。センサ信号処理回路
4の出力は、制御ロジック回路9に入力され、制御ロジ
ック回路9はCPU7から特に制御を受けない限り定電圧発
生回路10にステージ14を降下させるための一定電圧を発
生せしめるべく作用すると共に、スイッチ回路11をAFサ
ーボ系1Aの出力から該定電圧発生回路10の出力へと切替
えるので、モータドライバ12には定電圧発生回路10の出
力が入力される。従って、ステージ14はその上面にある
試料15が対物レンズ16に衝突する直前に下降すべく制御
がかけられ、上限リミットセンサ2がセンサ板26によっ
て動作している間は常に下降すべく制御され続け、上限
リミットセンサ2が動作を停止したタイミングでのモー
タ停止信号又はCPU7からのAF動作停止信号を受けて停止
する。 本実施例は上記のように作用するから、AF装置が誤動
作した場合においても試料15が損傷されることなく、ス
テージ14は上限リミットの僅かな下方で停止すると共
に、AF動作も停止され、必要ならCPU7の制御によって外
部表示系30により使用者に警告を発することも可能であ
る。又、手動により粗微動を行って合焦動作を行った場
合においても、上限リミットセンサ2及びそれに付随す
るシステムが動作するから、試料15が対物レンズ16に衝
突しそうになると、上記と同様な信号処理によりモータ
13はステージ14を降下させるべく動作し、使用者が手動
により粗微動操作を行ってステージ14の上昇を中断しな
い限り、すなわちセンサ板26が上限リミットセンサ2か
ら外れない限り、モータ13は手動による操作方向とは逆
の方向(ステージを降下させる方向)に駆動される。従
って、AF不可能の試料に対して手動で合焦を行った時で
も、試料に対する保護機能は能動的に働くことになる。 又、第1図に於いて、外部モード設定回路29によりAF
動作のモードをステージ14を上昇させながら、AF可能に
なる位置を捜す所謂サーチモードにした時などに於い
て、もし試料15がAF検出系1でAF不可能なものであった
場合(例えば、アクティブ方式では試料面の反射率が低
い場合、又、コントラスト検出方式ではコントラストが
ない場合など)には、所謂サーチモードでAF可能位置を
検出できないときがある。このようにAF不能に陥ったと
きは、上限リミットセンサ2によりステージ14が上限に
達したと検知されるまでステージ14は上昇を続けるが、
上述のように上限リミットセンサ2に検知された時点で
ステージ14の上昇が停止されると共に、AF動作も停止さ
れる。この後、CPU7の制御により、ステージ14は新たに
下降を始める。この場合、それまでの合焦位置がCPU7に
入力されメモリ8に記憶されていれば、該合焦点位置か
らの移動量をエンコーダ5のパルス数をカウンター6に
てカウントすることにより検出し、その偏差カウント値
が零になるような位置でステージ14を停止させることに
より、AF不可能の場合でもほぼ合焦点に近い状態でステ
ージ14を停止させることができ、AF不可能試料に対して
も迅速な対応が行える。又、このアライメント機能は、
実際には同一試料面上でも局所的にAF不可能になり得る
ような試料の場合に極めて有効であって、上述の動作に
より一旦合焦平面の近くに試料面を位置させ得れば、試
料面を僅かに水平方向に移動させるだけで直ぐに合焦点
となるという利点がある。 尚、上記実施例は、アブソリュート・エンコーダを想
定しているが、インクリメンタル・エンコーダであって
も、メモリ8を除き、合焦位置を零にセットすることで
その位置からの偏差を検出できるので、同様の結果が得
られる。又、上記実施例は、モータ,エンコーダ及びカ
ウンターを利用してアライメントを行っているが、これ
をステップモータにより代用しても良いし、又、合焦位
置の再検出方式を予め設定した位置にもって行く本方式
以外の例えば精度はあまり期待できないが、AF動作引き
込み可能範囲の広い他の合焦方式に置き換えても良い。
具体的には、例えばアクティブ方式ではステージ14が上
昇して行く際に、測定光束の反射光量をモニタしてお
き、光量のピークを検知してその時のステージ14の位置
を基準位置としてメモリ8に記憶しておき、AF不可能に
陥った時はその基準位置へ向ってステージ14を移動する
のである。この方式でも上記実施例と同様の効果が得ら
れる。又、上記実施例では、ステージ上下方式にしてい
るが、対物レンズ上下方式でも同様であることは云うま
でもない。 〔発明の効果〕 本発明による顕微鏡用自動合焦装置付検査装置は、た
とえば自動合焦が不能に陥ったときにも、予め設定した
合焦予測位置に焦準部を移動させることにより、ほぼ合
焦位置に近い状態に焦準部を位置決めすることができる
ので、この位置から僅かに焦準部を移動させるだけで自
動合焦が不可能な試料に対しても迅速に合焦せしめるこ
とが可能となる。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明による顕微鏡用自動合焦装置付検査装置
の一実施例の概略図、第2図は上記実施例のリミットセ
ンサユニットを示す図、第3図は上記実施例の動作を示
すフローチャートである。 1……AF検出系、2……上限リミットセンサ、3……下
限リミットセンサ、4……センサ信号処理回路、5……
エンコーダ、6……カウンター、7……CPU、8……メ
モリ、9……制御ロジック回路、10……定電圧発生回
路、11……スイッチ回路、12……モータドライバ、13…
…モータ、14……ステージ、15……試料、16……対物レ
ンズ、17……鏡体、18……ステージ受け、19……調整用
ツマミ、20,21……固定用ネジ、22……調整軸、23,24…
…センサ台、25……シャーシ、26……センサ板、27……
信号ケーブル、28……リミットセンサユニット、29……
外部モード設定回路、30……外部表示系。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−177510(JP,A) 特開 昭59−172619(JP,A) 特開 昭57−191550(JP,A) 実開 昭58−98604(JP,U)

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.焦準部を上下動せしめてステージ上に載置された試
    料からの合焦情報に基づいて合焦動作を行う自動合焦機
    能と、上記焦準部を手動で調整可能な手動合焦機能を有
    する顕微鏡用自動合焦装置付検査装置において、上記焦
    準部の移動範囲の上下限界位置を検出する限界位置検出
    装置と、上記焦準部の移動量を検知する検知手段を有す
    る焦準部駆動系と、上記上限界位置と下限界位置の移動
    範囲内で上記焦準部を移動せしめて合焦位置を自動的に
    検出する自動合焦装置と、予め設定された基準合焦位置
    を記憶する記憶手段と、上記移動範囲内で上記自動合焦
    装置が合焦不能の陥ったときに該自動合焦装置を停止
    し、上記焦準部を上限または下限位置に復帰させた後に
    上記憶手段の記憶された基準合焦位置およびその近傍に
    上記焦準部を強制的に位置決め制御する制御手段とを備
    え、上記焦準部が上記制御手段により強制的に基準合焦
    位置に位置決めされた後は手動操作で合焦動作可能にせ
    しめたことを特徴とする顕微鏡用自動合焦装置付検査装
    置。 2.上記制御手段は、上記手動合焦時に上記上限界位置
    または下限界位置を検出したならば上記焦準部駆動系の
    駆動部を手動による操作方向と逆方向に強制的に駆動せ
    しめるようしたことを特徴とする特許請求の範囲第1に
    記載の顕微鏡用自動合焦装置付検査装置。
JP61109266A 1986-05-13 1986-05-13 顕微鏡用自動合焦装置付検査装置 Expired - Fee Related JP2732561B2 (ja)

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JPS59177510A (ja) * 1983-03-29 1984-10-08 Kyocera Corp レンズの移動限界における表示をする自動焦点制御装置

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