JP3510359B2 - Optical measuring device - Google Patents

Optical measuring device

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JP3510359B2
JP3510359B2 JP32089794A JP32089794A JP3510359B2 JP 3510359 B2 JP3510359 B2 JP 3510359B2 JP 32089794 A JP32089794 A JP 32089794A JP 32089794 A JP32089794 A JP 32089794A JP 3510359 B2 JP3510359 B2 JP 3510359B2
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edge
signal
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measurement
stage
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孝 山崎
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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、光学顕微鏡に用いるの
に好適な拡大光学系、オートフォーカス系およびエッジ
検出器を備え、測定対象物のエッジで形成される形状と
その光軸方向の高さの座標値などを自動的に取り込み測
定を行う光学測定装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention comprises a magnifying optical system suitable for use in an optical microscope, an autofocus system and an edge detector, and the shape formed by the edge of a measuring object and its height in the optical axis direction. The present invention relates to an optical measuring device that automatically takes in coordinate values of the height and performs measurements.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、光学測定装置として、測定顕微鏡
のように測定対象物をステージ上に載置し、測定対象物
のエッジなどの測定点を拡大光学系を介して接眼レンズ
や撮像装置により拡大観察しながらステージを移動さ
せ、その移動量から測定対象物の形状を測定するものが
普及している。
2. Description of the Related Art Conventionally, as an optical measuring device, an object to be measured is placed on a stage like a measuring microscope, and measurement points such as edges of the object to be measured are measured by an eyepiece lens or an imaging device through an enlarging optical system. A method is widely used in which a stage is moved while magnifying and observing and the shape of an object to be measured is measured from the amount of movement.

【0003】このような光学測定装置では、測定点を測
定対象物のエッジなどに合わせる作業を人間が行うよう
にすると、作業者による個人誤差や測定時間などの相違
により差が生じ、また、かかる測定に膨大な時間と手間
を要するという不都合があった。
In such an optical measuring device, when a person performs the work of aligning the measurement point with the edge of the object to be measured, a difference occurs due to individual error of the operator or a difference in measurement time, and the difference occurs. There is an inconvenience that the measurement requires a huge amount of time and labor.

【0004】そこで、このような不都合を回避するた
め、測定点がエッジに合ったときにエッジ信号を出力す
るエッジ検出器が開発されている。このエッジ検出器
は、測定対象物に光を当て、その反射光または透過光の
変化から、測定対象物のエッジが測定点を通過するのを
判定し、エッジ信号を出力するようにしたもので、測定
の際にエッジ検出装置からエッジ信号が出力されたとき
にステージ座標を読み取るようにしている。また、さら
にオートフォーカス系を備えることで、測定対象物の測
定点に焦点を合わせ、このときの拡大光学系の移動量か
ら測定点の高さも求めることができるようにしている。
Therefore, in order to avoid such inconvenience, an edge detector has been developed which outputs an edge signal when the measurement point coincides with the edge. This edge detector irradiates the measurement object with light, determines whether the edge of the measurement object passes through the measurement point from the change in the reflected light or the transmitted light, and outputs the edge signal. The stage coordinates are read when an edge signal is output from the edge detection device during measurement. Further, by further providing an autofocus system, the measurement point of the measurement object is focused, and the height of the measurement point can be obtained from the movement amount of the magnifying optical system at this time.

【0005】このようにして、光学測定装置にエッジ検
出器やオートフォーカス系を備えることにより、エッジ
で形成される形状や高さの測定を、個人誤差を少なく、
効率的に行うことができる。
In this manner, by providing the optical measuring device with the edge detector and the autofocus system, the shape and height formed by the edge can be measured with less individual error.
It can be done efficiently.

【0006】図7は、従来の光学測定装置の一例を示す
ものである。図において、1はステージで、このステー
ジ1上には、測定対象物3が載置され、この測定対象物
3は、透過光源4によって照明されている。
FIG. 7 shows an example of a conventional optical measuring device. In the figure, reference numeral 1 denotes a stage, on which a measurement object 3 is placed, and the measurement object 3 is illuminated by a transmitted light source 4.

【0007】そして、測定対象物3の測定点5を透過し
た照明光は、対物レンズ2により平行光束となり、集光
レンズ8によって集光される。この集光レンズ8上側の
焦点の位置にピンホール9が配置されており、このピン
ホール9を透過した光が受光素子10により受光され
る。受光素子10は、ピンホール9を透過した光の強度
に比例した電気信号を出力し、この電気信号をエッジ検
出部30に与える。
The illumination light transmitted through the measurement point 5 of the object 3 to be measured is collimated by the objective lens 2 and condensed by the condenser lens 8. A pinhole 9 is arranged at the focus position on the upper side of the condenser lens 8, and the light transmitted through the pinhole 9 is received by the light receiving element 10. The light receiving element 10 outputs an electric signal proportional to the intensity of the light transmitted through the pinhole 9, and supplies this electric signal to the edge detection unit 30.

【0008】エッジ検出部30では、受光素子10から
の電気信号を増幅し、所定値Vthをしきい値としてパ
ルス信号に変換しエッジ信号Iを生成する。一方、ステ
ージ1は、ホストコンピュータ40の指示によりステー
ジ駆動回路34を介してステージモータ20を駆動する
ことで、対物レンズ2の光軸と垂直な方向に移動され、
このステージ1の移動量は、ステージスケール21から
出力される電気信号をもとにステージ移動量カウンタ3
5で計数することで得られるようになる。そして、この
ステージ移動量カウンタ35は、エッジ信号Iの立ち上
がりまたは立ち下がりのタイミングで、その時のステー
ジ移動量をホストコンピュータ40に出力するようにな
る。また、対物レンズ2は、Z軸駆動回路32を介して
Z軸モータ18を駆動することで、その光軸方向に移動
可能にしている。
The edge detector 30 amplifies the electric signal from the light receiving element 10 and converts it into a pulse signal with a predetermined value Vth as a threshold value to generate an edge signal I. On the other hand, the stage 1 is moved in the direction perpendicular to the optical axis of the objective lens 2 by driving the stage motor 20 via the stage drive circuit 34 according to an instruction from the host computer 40.
The amount of movement of the stage 1 is based on an electric signal output from the stage scale 21 and is based on the stage movement counter 3
It can be obtained by counting at 5. Then, the stage movement amount counter 35 outputs the stage movement amount at that time to the host computer 40 at the rising or falling timing of the edge signal I. Further, the objective lens 2 is movable in the optical axis direction by driving the Z-axis motor 18 via the Z-axis drive circuit 32.

【0009】これにより、ステージ1と対物レンズ2の
間の相対的な距離を変化でき、対物レンズ2の移動量
は、Z軸スケール19からの電気的信号をもとにZ軸移
動量カウンタ33で計数することで得られるようにな
る。
As a result, the relative distance between the stage 1 and the objective lens 2 can be changed, and the amount of movement of the objective lens 2 is determined by the Z-axis movement amount counter 33 based on the electric signal from the Z-axis scale 19. It can be obtained by counting with.

【0010】レーザダイオード11から出力されるプロ
ーブ光17は、レンズ15、ハーフミラー6、対物レン
ズ2を介して測定対象物3の測定点5に集光され、測定
対象物3で反射されたプローブ光17は、対物レンズ
2、ハーフミラー7を介した後、集光レンズ16により
収束光にされ、ハーフミラー14により2方向に分離さ
れる。そして、このハーフミラー14で反射したプロー
ブ光は、集光レンズ16の焦点面の前方に設けられたピ
ンホール13aを通して、受光素子12aに入射され、
また、ハーフミラー14を透過したもう一方のプローブ
光は、焦点面の後方にあるピンホール13bを通って、
受光素子12bに入射される。
The probe light 17 output from the laser diode 11 is focused on the measuring point 5 of the measuring object 3 through the lens 15, the half mirror 6 and the objective lens 2 and reflected by the measuring object 3. After passing through the objective lens 2 and the half mirror 7, the light 17 is converged by the condenser lens 16 and separated into two directions by the half mirror 14. Then, the probe light reflected by the half mirror 14 is incident on the light receiving element 12a through a pinhole 13a provided in front of the focal plane of the condenser lens 16,
Further, the other probe light transmitted through the half mirror 14 passes through the pinhole 13b behind the focal plane,
It is incident on the light receiving element 12b.

【0011】そして、これら受光素子12a、12bか
らの出力は、合焦検出部31に送られ、この合焦検出部
31で、受光素子12aの出力と受光素子12bの出力
の差から焦点信号が求められ、この焦点信号からZ軸を
駆動するための帰還信号Hが生成される。
The outputs from the light receiving elements 12a and 12b are sent to a focus detecting section 31. At the focus detecting section 31, a focus signal is obtained from the difference between the output of the light receiving element 12a and the output of the light receiving element 12b. A feedback signal H for driving the Z axis is generated from this focus signal.

【0012】この帰還信号Hは、Z軸駆動回路32に入
力され、Z軸モータ18を駆動することで対象レンズ2
が光軸方向に移動する。これにより、測定点5と対物レ
ンズ2の間の距離が常に一定に保たれるオートフォーカ
ス系が構成される。
This feedback signal H is input to the Z-axis drive circuit 32 and drives the Z-axis motor 18 to drive the objective lens 2
Moves in the optical axis direction. This constitutes an autofocus system in which the distance between the measurement point 5 and the objective lens 2 is always kept constant.

【0013】また、合焦検出部31から出力される合焦
信号Jは、焦点信号の絶対値が所定の値p以下になった
ときにパルス信号として発生され、Z軸移動量カウンタ
33に与えられる。Z軸移動量カウンタ33では、合焦
信号Jが入力されたときに、その時のZ軸移動量をホス
トコンピュータ40に出力する。
The focus signal J output from the focus detection unit 31 is generated as a pulse signal when the absolute value of the focus signal becomes a predetermined value p or less and is given to the Z-axis movement amount counter 33. To be When the focus signal J is input, the Z-axis movement amount counter 33 outputs the Z-axis movement amount at that time to the host computer 40.

【0014】なお、ホストコンピュータ40から出力す
るオートフォーカス制御信号Kにより、合焦検出部31
のオン・オフを切り替えることができるようになってい
て、合焦検出部31はオフの時には帰還信号Hと合焦信
号Jを出力せずに、対物レンズ2の駆動を停止する。
The focus detection section 31 is controlled by the autofocus control signal K output from the host computer 40.
The focus detection unit 31 does not output the feedback signal H and the focus signal J when the focus detection unit 31 is off, and stops driving the objective lens 2.

【0015】しかして、このような構成による光学測定
は、まず、合焦検出部31をオフにした状態で、ステー
ジ駆動回路34を介してステージ1を移動させること
で、ステージ移動量カウンタ35から測定対象物3のエ
ッジの座標を取り込み、また、合焦検出部31をオンに
してオートフォーカス系を有効にし、ステージ1を移動
させて高さを測定する場所に測定点5を合わせること
で、Z軸移動量カウンタ33から高さの情報を取り込む
ことができるようにしている。
In the optical measurement with such a configuration, first, the stage 1 is moved via the stage drive circuit 34 with the focus detection unit 31 turned off, so that the stage movement amount counter 35 is operated. By taking in the coordinates of the edge of the measurement object 3, turning on the focus detection unit 31 to enable the autofocus system, and moving the stage 1 to align the measurement point 5 with the position where the height is measured, Height information can be fetched from the Z-axis movement amount counter 33.

【0016】一方、この種の光学測定機として、特公平
4−26685号公報に開示されたものもある。この光
学測定機では、焦点信号を遅延させて帰還信号を生成
し、Z軸を駆動させるオートフォーカス系を用いてい
る。そして、焦点信号の絶対値が所定の値を越えた時に
エッジ信号を出力するエッジ判定回路を備えている。
On the other hand, as an optical measuring instrument of this type, there is one disclosed in Japanese Patent Publication No. 4-26685. This optical measuring instrument uses an autofocus system that delays the focus signal to generate a feedback signal and drives the Z axis. An edge determination circuit that outputs an edge signal when the absolute value of the focus signal exceeds a predetermined value is provided.

【0017】従って、この方法でも、エッジ信号を用い
ることで形状測定が可能であり、また、拡大光学系と測
定対象物の測定点の距離を常に一定にすることにより、
高さの測定も可能になる。
Therefore, also in this method, the shape can be measured by using the edge signal, and by keeping the distance between the magnifying optical system and the measuring point of the measuring object always constant,
The height can also be measured.

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図7に
示す光学測定装置では、エッジ検出を行っている時に拡
大光学系やステージの間の距離を変化させると、エッジ
検出部30への反射光または透過光が変化してしまい、
エッジを正しく検出することができなくなる。また、エ
ッジ位置でオートフォーカス系の光検出部30の出力が
不安定になる。このため、通常エッジ位置ではオートフ
ォーカス系を動作させないことから、エッジ検出を行っ
ているときにはオートフォーカス系は使用できない。こ
のことは、測定対象物のエッジの位置と高さ方向の測定
を同時に行うことができず、同じ所を2回走査して別々
に測定しなければならず、そのために膨大な時間と手間
を要するとともに、作業者の操作も複雑になってしまう
という問題点があった。
However, in the optical measuring device shown in FIG. 7, when the distance between the magnifying optical system and the stage is changed during edge detection, the reflected light to the edge detecting section 30 or The transmitted light changes,
The edge cannot be detected correctly. Further, the output of the photodetection unit 30 of the autofocus system becomes unstable at the edge position. For this reason, since the normal autofocus system is not operated at the edge position, the autofocus system cannot be used during edge detection. This means that the position of the edge of the measuring object and the measurement in the height direction cannot be measured at the same time, and the same place must be scanned twice and measured separately, which requires a great deal of time and effort. In addition to that, there is a problem that the operation of the operator becomes complicated.

【0019】また、特公平4−26685号公報では、
オートフォーカス系を動作させながらエッジの検出を行
うようにしているので、オートフォーカス系を使用しな
がらエッジの検出を行うことはできる。しかし、焦点信
号を遅延させた帰還信号を使ってZ軸の駆動を行ってい
るため、迅速なオートフォーカスの追従が行えず、測定
に長時間を要するという問題点があった。
Further, in Japanese Patent Publication No. 4-26685,
Since the edge is detected while operating the autofocus system, the edge can be detected while using the autofocus system. However, since the Z-axis is driven by using the feedback signal obtained by delaying the focus signal, there is a problem that it is not possible to quickly follow the autofocus and it takes a long time for the measurement.

【0020】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、測定対象物のエッジで形成される位置または長さ測
定と、高さ測定を、1回の走査で簡単かつ迅速に行うこ
とができる光学測定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 it is possible to easily and quickly measure the position or length formed at the edge of the object to be measured and the height by a single scan. It is an object of the present invention to provide an optical measuring device capable of performing the above.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】本発明は、測定対象物を
載置するステージと、このステージに対し光軸と垂直な
方向に相対移動可能に設けられた拡大光学系と、前記拡
大光学系に対し相対移動される前記測定対象物に対する
透過光または反射光の変化から前記測定対象物のエッジ
部に対応したエッジ信号を検出するエッジ検出手段と、
前記測定対象物の測定点と前記拡大光学系との相対距離
を一定に保つのに要する合焦信号を検出する合焦検出手
段と、この合焦検出手段からの合焦信号により前記ステ
ージと前記拡大光学系の光軸方向の相対的な距離を制御
し前記測定対象物の測定点と拡大光学系との相対距離を
一定に保つオートフォーカス手段と、前記エッジ検出手
段からのエッジ信号および前記合焦検出手段からの合焦
信号により前記エッジ検出手段および前記合焦検出手段
の有効または無効を制御する制御手段とを具備し、この
制御手段より有効とされた前記合焦検出手段の合焦信号
より前記測定対象物の前記光軸方向の高さを測定すると
ともに、前記エッジ検出手段のエッジ信号により前記エ
ッジで形成される位置または長さを測定するようにして
いる。
According to the present invention, there is provided a stage on which an object to be measured is placed, a magnifying optical system which is movable relative to the stage in a direction perpendicular to the optical axis, and the magnifying optical system. An edge detection unit that detects an edge signal corresponding to an edge portion of the measurement object from a change in transmitted light or reflected light with respect to the measurement object that is relatively moved,
Focus detection means for detecting a focus signal required to keep the relative distance between the measurement point of the measurement object and the magnifying optical system constant, and the stage and the stage based on the focus signal from the focus detection means. Autofocus means for controlling the relative distance of the magnifying optical system in the optical axis direction to keep the relative distance between the measuring point of the measuring object and the magnifying optical system constant, an edge signal from the edge detecting means, and the combination The edge detection means and the control means for controlling the validity or invalidity of the focus detection means by a focus signal from the focus detection means, and the focus signal of the focus detection means validated by the control means. In addition to measuring the height of the measurement object in the optical axis direction, the position or length formed by the edge is measured by the edge signal of the edge detecting means.

【0022】また、本発明では、前記制御手段は、前記
エッジ信号により前記合焦検出手段を有効かつ前記エッ
ジ検出手段を無効に制御し、前記合焦信号により前記エ
ッジ検出手段を有効かつ前記合焦検出手段を無効に制御
するようにしている。また、本発明では、前記オートフ
ォーカス手段は、共焦点型オートフォーカス系のものと
している。
Further, in the present invention, the control means controls the focus detection means to be effective and the edge detection means to be ineffective by the edge signal, and the edge detection means is effective and is made to be effective in accordance with the focus signal. The focus detecting means is controlled to be invalid. Further, in the present invention, the autofocus means is of a confocal type autofocus system.

【0023】[0023]

【作用】この結果、本発明によれば、測定対象物を載置
するステージに対し光軸と垂直な方向に相対移動可能に
拡大光学系を設け、この拡大光学系に対して相対移動さ
れる測定対象物に対する透過光または反射光の変化から
測定対象物のエッジ部に対応したエッジ信号をエッジ検
出手段で検出し、測定対象物の測定点と拡大光学系との
相対距離を一定に保つのに要する合焦信号を合焦検出手
段で検出し、この合焦検出手段の合焦信号によりステー
ジと拡大光学系の光軸方向の相対的な距離を制御して測
定対象物の測定点と拡大光学系との相対距離をオートフ
ォーカス手段により一定に保ち、前記エッジ検出手段よ
り検出されたエッジ信号および合焦検出手段より検出さ
れた合焦信号によりエッジ検出手段および合焦検出手段
の有効または無効が制御され、この制御で有効とされた
合焦信号より測定対象物の光軸方向の高さを、また、エ
ッジ検出手段のエッジ信号によりエッジで形成される位
置または長さをそれぞれ測定できるようにしたことによ
り、1回の走査で、これらの測定結果を全て得られるよ
うになる。
As a result, according to the present invention, the magnifying optical system is provided so as to be relatively movable in the direction perpendicular to the optical axis with respect to the stage on which the measuring object is placed, and the magnifying optical system is moved relative to the magnifying optical system. The edge detection means detects an edge signal corresponding to the edge portion of the measurement object from the change of transmitted light or reflected light with respect to the measurement object, and keeps the relative distance between the measurement point of the measurement object and the magnifying optical system constant. The focus detection means detects the focus signal required for the, and the focus signal of this focus detection means controls the relative distance in the optical axis direction between the stage and the magnifying optical system to magnify the measurement point of the object to be measured. The relative distance to the optical system is kept constant by the autofocus means, and the edge detection means and the focus detection means are enabled or disabled by the edge signal detected by the edge detection means and the focus signal detected by the focus detection means. The height of the object to be measured in the optical axis direction can be measured from the focus signal controlled by this control, and the position or length formed by the edge can be measured by the edge signal of the edge detecting means. By doing so, it becomes possible to obtain all of these measurement results with one scan.

【0024】また、本発明によれば、制御手段は、エッ
ジ信号により合焦検出手段を有効かつエッジ検出手段を
無効に制御し、合焦信号によりエッジ検出手段を有効か
つ合焦検出手段を無効に制御することにより、エッジ信
号によってのみ合焦検出手段が有効になるので、エッジ
信号が検出されない測定対象物が存在しない箇所で、オ
ートフォーカス手段が不要に動作するのを防止すること
ができる。
Further, according to the present invention, the control means controls the focus detecting means to be effective and the edge detecting means to be invalid by the edge signal, and the edge detecting means is effective and the focus detecting means is invalid to be made by the focus signal. Since the focus detection means is enabled only by the edge signal by controlling to 1, it is possible to prevent the autofocus means from operating unnecessarily in a portion where there is no measurement object in which the edge signal is not detected.

【0025】また、本発明によれば、オートフォーカス
手段を共焦点型オートフォーカス系により構成したの
で、測定対象物の測定点と拡大光学系との相対距離を一
定に保つのに要した距離に相当する合焦信号を高精度に
得られる。
Further, according to the present invention, since the autofocus means is constituted by the confocal type autofocus system, the distance required to keep the relative distance between the measuring point of the measuring object and the magnifying optical system constant. A corresponding focus signal can be obtained with high accuracy.

【0026】[0026]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に従い説明す
る。 (第1実施例)図1は、第1実施例の概略構成を示すも
ので、図7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 the first embodiment, and the same parts as those in FIG. 7 are designated by the same reference numerals.

【0027】この第1実施例では、新たにエッジ検出・
合焦検出制御部36を設けている。このエッジ検出・合
焦検出制御部36は、エッジ検出部30からのエッジ信
号Iと合焦検出部31からの合焦信号Jが入力され、エ
ッジ検出部制御信号Lとオートフォーカス制御信号Kを
出力するようにしている。
In the first embodiment, edge detection and
A focus detection control unit 36 is provided. The edge detection / focus detection control unit 36 receives the edge signal I from the edge detection unit 30 and the focus signal J from the focus detection unit 31, and outputs the edge detection unit control signal L and the autofocus control signal K. I am trying to output.

【0028】ここでのエッジ信号制御信号Lは、エッジ
検出部30のオン・オフを切り替えるための信号で、エ
ッジ検出部30はオフの時はエッジ信号を変化させな
い。また、オートフォーカス制御信号Kは、合焦検出部
31のオン・オフを切り替えるための信号で、合焦検出
部31はオフの時には帰還信号Hと合焦信号Jを出力せ
ず、対物レンズ2を停止するようにしている。
The edge signal control signal L here is a signal for switching on / off of the edge detecting section 30, and the edge detecting section 30 does not change the edge signal when it is off. The autofocus control signal K is a signal for switching on / off of the focus detection unit 31, and when the focus detection unit 31 is off, the feedback signal H and the focus signal J are not output, and the objective lens 2 I'm trying to stop.

【0029】一方、測定対象物3は、ステージ1の上に
載せられており、透過光源4によって照明される。そし
て、対物レンズ2と集光レンズ8により拡大光学系を構
成している。
On the other hand, the object 3 to be measured is placed on the stage 1 and illuminated by the transmitted light source 4. Then, the objective lens 2 and the condenser lens 8 constitute a magnifying optical system.

【0030】測定対象物3の測定点5を透過した照明光
は、対物レンズ2により平行光束となり、集光レンズ8
によって集光される。この光は、ピンホール9と受光素
子10とエッジ検出部30からなるエッジ検出器に入射
される。
The illumination light transmitted through the measuring point 5 of the measuring object 3 becomes a parallel light flux by the objective lens 2, and the condenser lens 8
Is collected by. This light is incident on the edge detector including the pinhole 9, the light receiving element 10, and the edge detection unit 30.

【0031】ピンホール9は、集光レンズ8の上側の焦
点の位置に配置されており、受光素子10はピンホール
9を透過した光を受け、その強度に比例した電気信号を
出力するようにしている。
The pinhole 9 is arranged at the focus position above the condenser lens 8, and the light receiving element 10 receives the light transmitted through the pinhole 9 and outputs an electric signal proportional to its intensity. ing.

【0032】エッジ検出部30では、受光素子10から
の電気信号を増幅し、所定値Vthをしきい値としてパ
ルス信号に変換してエッジ信号Iを生成する。また、ス
テージ1は、ステージ駆動回路34とステージモータ2
0から構成される垂直方向移動機構により光軸と垂直方
向に移動可能にしている。つまり、ホストコンピュータ
40の指示によりステージ駆動回路34を介してステー
ジモータ20を駆動することで、垂直方向移動機構を介
して、対物レンズ2の光軸と垂直な方向にステージ1を
移動可能にしている。
The edge detecting section 30 amplifies the electric signal from the light receiving element 10 and converts it into a pulse signal with a predetermined value Vth as a threshold value to generate an edge signal I. The stage 1 includes the stage drive circuit 34 and the stage motor 2
The vertical movement mechanism composed of 0 enables movement in the direction perpendicular to the optical axis. That is, by driving the stage motor 20 via the stage drive circuit 34 according to an instruction from the host computer 40, the stage 1 can be moved in the direction perpendicular to the optical axis of the objective lens 2 via the vertical movement mechanism. There is.

【0033】このステージ1の移動量は、ステージスケ
ール21とステージ移動量カウンタ35からなる垂直方
向測長装置により測長され、ステージスケール21から
出力される電気信号をステージ移動量カウンタ35で計
数することで得られる。
The moving amount of the stage 1 is measured by a vertical length measuring device including a stage scale 21 and a stage moving amount counter 35, and an electric signal output from the stage scale 21 is counted by the stage moving amount counter 35. It can be obtained.

【0034】そして、このステージ移動量カウンタ35
は、エッジ信号Iの立ち上がりまたは立ち下がりのタイ
ミングで、その時のステージ移動量をホストコンピュー
タ40に出力するようになる。
The stage movement amount counter 35
Outputs the stage movement amount at that time to the host computer 40 at the rising or falling timing of the edge signal I.

【0035】Z軸駆動回路32とZ軸モータ18により
Z軸方向駆動機構を構成し、また、Z軸スケール19と
Z軸駆動量カウンタ35によりZ軸方向測長装置を構成
している。
The Z-axis drive circuit 32 and the Z-axis motor 18 constitute a Z-axis direction drive mechanism, and the Z-axis scale 19 and the Z-axis drive amount counter 35 constitute a Z-axis direction length measuring device.

【0036】そして、対物レンズ2は、Z軸方向駆動機
構を構成するZ軸駆動回路32によりZ軸モータ18を
駆動することで、光軸方向に移動可能にしていて、ステ
ージ1と対物レンズ2の間の相対的な距離を変化できる
ようにしている。また、対物レンズ2の移動量は、Z軸
方向測長装置を構成するZ軸スケール19からの電気的
信号をZ軸移動量カウンタ33で計数することにより得
られる。
The objective lens 2 is movable in the optical axis direction by driving the Z-axis motor 18 by the Z-axis drive circuit 32 constituting the Z-axis direction drive mechanism, and the stage 1 and the objective lens 2 are moved. It allows to change the relative distance between. Further, the amount of movement of the objective lens 2 is obtained by counting an electrical signal from the Z-axis scale 19 which constitutes the Z-axis direction length measuring device by the Z-axis movement amount counter 33.

【0037】一方、レーザダイオード11、レンズ1
5、集光レンズ16、ハーフミラー14、ピンホール1
3aと13b、受光素子12aと12b、そして合焦検
出部31により共焦点型のオートフォーカス系が構成さ
れている。
On the other hand, the laser diode 11 and the lens 1
5, condensing lens 16, half mirror 14, pinhole 1
A confocal autofocus system is configured by 3a and 13b, the light receiving elements 12a and 12b, and the focus detection unit 31.

【0038】この場合、レーザダイオード11から出力
されるプローブ光17は、レンズ15、ハーフミラー
6、対物レンズ2を介して測定点5に集光される。ま
た、測定対象物3で反射されたプローブ光17は、対物
レンズ2、ハーフミラー7を介した後、集光レンズ16
により収束光にされ、ハーフミラー14により2方向に
分離される。
In this case, the probe light 17 output from the laser diode 11 is focused on the measuring point 5 via the lens 15, the half mirror 6 and the objective lens 2. In addition, the probe light 17 reflected by the measurement object 3 passes through the objective lens 2 and the half mirror 7, and then the condenser lens 16
Is converted into convergent light by the half mirror 14 and separated into two directions by the half mirror 14.

【0039】そして、ハーフミラー14で反射したプロ
ーブ光は、集光レンズ16の焦点面の前方に設けられた
ピンホール13aを通して、受光素子12aに入射さ
れ、また、ハーフミラー14を透過したもう一方のプロ
ーブ光は、焦点面の後方にあるピンホール13bを通っ
て、受光素子12bに入射される。
The probe light reflected by the half mirror 14 is incident on the light receiving element 12a through the pinhole 13a provided in front of the focal plane of the condenser lens 16, and is transmitted through the half mirror 14 on the other side. Probe light passes through the pinhole 13b behind the focal plane and enters the light receiving element 12b.

【0040】これら受光素子12a、12bからの出力
は、合焦検出部31に送られ、この合焦検出部31で、
受光素子12aの出力と受光素子12bの出力の差から
焦点信号が求められ、この焦点信号からZ軸を駆動する
ための帰還信号Hが生成される。
Outputs from the light receiving elements 12a and 12b are sent to a focus detecting section 31, which then detects the focus.
A focus signal is obtained from the difference between the output of the light receiving element 12a and the output of the light receiving element 12b, and a feedback signal H for driving the Z axis is generated from this focus signal.

【0041】この帰還信号Hは、Z軸駆動回路32に入
力され、Z軸モータ18を駆動することで対物レンズ2
が光軸方向に移動する。これにより、測定点5と対物レ
ンズ2の間の距離が常に一定に保たれるオートフォーカ
ス系が構成される。
This feedback signal H is input to the Z-axis drive circuit 32, and the Z-axis motor 18 is driven to drive the objective lens 2
Moves in the optical axis direction. This constitutes an autofocus system in which the distance between the measurement point 5 and the objective lens 2 is always kept constant.

【0042】また、合焦検出部31は、焦点信号の絶対
値が特定の値p以下になったときに合焦点と判断し、合
焦信号Jを発生する。そして、合焦信号JがZ軸移動量
カウンタ33に入力されると、その時のZ軸移動量がホ
ストコンピュータ40に出力される。
Further, the focus detection section 31 determines that the focus signal is in focus when the absolute value of the focus signal becomes equal to or less than a specific value p, and generates a focus signal J. When the focus signal J is input to the Z-axis movement amount counter 33, the Z-axis movement amount at that time is output to the host computer 40.

【0043】そして、エッジ検出部30のエッジ信号I
と合焦検出部31の合焦信号Jは、エッジ検出・合焦検
出制御部36に入力される。この場合、エッジ検出・合
焦検出制御部36は、エッジ信号Iの立ち下がりを検出
すると、エッジ検出部制御信号Lによりエッジ検出部3
0をオフにするとともに、オートフォーカス制御信号K
により合焦検出部31をオンにする。また、合焦信号J
を検出すると、逆に、オートフォーカス制御信号Kによ
り合焦検出部31をオフにするとともに、エッジ検出部
制御信号Lによりエッジ検出部30をオンにする。
Then, the edge signal I of the edge detector 30
The focus signal J of the focus detection unit 31 is input to the edge detection / focus detection control unit 36. In this case, when the edge detection / focus detection control unit 36 detects the trailing edge of the edge signal I, the edge detection unit control signal L causes the edge detection unit 3 to operate.
0 is turned off and the autofocus control signal K
The focus detection unit 31 is turned on by. Also, the focus signal J
Conversely, the focus detection unit 31 is turned off by the autofocus control signal K, and the edge detection unit 30 is turned on by the edge detection unit control signal L.

【0044】しかして、このような構成において、例え
ば、図2に示すように不連続で各表面が平らな測定対象
物3として、リードフレームのリード部などのエッジ間
の長さとリード部の高さについて、ステージ1を図示左
方向に移動しながら測定する場合の動作を説明する。
However, in such a structure, for example, as shown in FIG. 2, as a measurement object 3 which is discontinuous and has a flat surface, the length between the edges of the lead portion of the lead frame and the height of the lead portion are increased. Regarding this, an operation in the case of performing measurement while moving the stage 1 to the left in the drawing will be described.

【0045】ここで、図3は、受光素子10の出力、エ
ッジ信号I、焦点信号および合焦信号Jの関係を示して
いる。いま、図2に示すように透過照明光が対物レンズ
2に入射している状態では、エッジ検出器30はオン、
合焦検出部31はオフになっている。この状態から、ス
テージ1を図示左方向に移動することで、測定対象物3
のa点が測定点5を横切ると、透過照明光は遮られるた
め、図3(a)に示すように受光素子10からの出力は
小さくなる。そして、この出力が、Vthより小さくな
ると、同図(b)に示すようにエッジ信号Iが立ち下が
る。このエッジ信号Iの立ち下がりにより、ステージ移
動量カウンタ35がラッチされ、a点に対応する座標が
出力され、ホストコンピュータ40に取り込まれる。
Here, FIG. 3 shows the relationship among the output of the light receiving element 10, the edge signal I, the focus signal and the focus signal J. Now, when the transmitted illumination light is incident on the objective lens 2 as shown in FIG. 2, the edge detector 30 is turned on,
The focus detection unit 31 is off. From this state, by moving the stage 1 to the left in the drawing, the measurement target 3
When the point a in FIG. 3 crosses the measurement point 5, the transmitted illumination light is blocked, so that the output from the light receiving element 10 becomes small as shown in FIG. When this output becomes smaller than Vth, the edge signal I falls as shown in FIG. When the edge signal I falls, the stage movement amount counter 35 is latched, the coordinates corresponding to the point a are output, and are taken into the host computer 40.

【0046】同時に、エッジ検出・合焦検出制御部36
は、エッジ信号Iの立ち下がりによりエッジ検出部30
をオフ、合焦検出部31をオンにする。合焦検出部31
がオンになると、帰還信号HがZ軸駆動回路32に出力
され、モータ18を介して対物レンズ2が移動され、こ
れにより同図(c)に示す焦点信号、つまり受光素子1
2aと12bの差信号が変化される。そして、この焦点
信号の絶対値がp以下になると、同図(d)に示す合焦
信号Jが発生し、この合焦信号Jのパルスの立ち下がり
により、その時のZ軸移動量がZ軸移動量カウンタ33
でラッチされ、ホストコンピュータ40に取り込まれ
る。
At the same time, the edge detection / focus detection control unit 36
Is detected by the fall of the edge signal I.
Is turned off and the focus detection unit 31 is turned on. Focus detection unit 31
Is turned on, the feedback signal H is output to the Z-axis drive circuit 32, and the objective lens 2 is moved via the motor 18, whereby the focus signal shown in FIG.
The difference signal between 2a and 12b is changed. Then, when the absolute value of this focus signal becomes equal to or less than p, a focusing signal J shown in FIG. 3D is generated, and the Z axis movement amount at that time is caused by the falling of the pulse of this focusing signal J. Movement counter 33
Are latched by and are taken into the host computer 40.

【0047】これにより、基準位置からのa点とb点の
間で測定対象物3の高さが測定される。また、エッジ検
出・合焦検出制御部36は、合焦信号Jのパルスの立ち
下がりにより、合焦検出部31をオフに、エッジ検出器
30をオンにする。
As a result, the height of the measuring object 3 is measured between the points a and b from the reference position. Further, the edge detection / focus detection control unit 36 turns off the focus detection unit 31 and turns on the edge detector 30 when the pulse of the focus signal J falls.

【0048】次に、測定点5をb点が横切ると、透過照
明光が対物レンズ2に入射するようになるので、図3
(a)に示すように受光素子10の出力は大きくなる。
そして、受光素子10の出力がVthを越えると、同図
(b)に示すようにエッジ信号Iが立ち上がり、その時
のステージ移動量、つまりb点の座標がラッチされてホ
ストコンピュータ40に取り込まれる。
Next, when the point b crosses the measurement point 5, the transmitted illumination light comes into the objective lens 2, so that FIG.
As shown in (a), the output of the light receiving element 10 becomes large.
Then, when the output of the light receiving element 10 exceeds Vth, the edge signal I rises as shown in FIG. 7B, and the stage movement amount at that time, that is, the coordinates of the point b is latched and taken into the host computer 40.

【0049】このような動作により、測定対象物3のa
点のエッジからb点のエッジまでの距離とその間の高さ
を1回の走査で測定することが可能になり、以下同様に
して、c点のエッジとd点のエッジまでの距離と高さも
測定できるようになる。
By such an operation, a
It becomes possible to measure the distance from the edge of the point to the edge of the point b and the height between them by one scanning, and in the same way, the distance and height from the edge of the point c to the edge of the point d You will be able to measure.

【0050】この場合、エッジ信号Iの立ち下がりでの
み、合焦検出器31をオンするようにしているので、測
定対象物3が存在していない時にはオートフォーカス系
が動作することがなく、対物レンズ2の無駄な動きを防
止している。
In this case, since the focus detector 31 is turned on only when the edge signal I falls, the autofocus system does not operate when the object 3 to be measured does not exist, and the objective The useless movement of the lens 2 is prevented.

【0051】従って、このような第1実施例によれば、
測定対象物3を載置するステージ1に対し光軸と垂直な
方向に相対移動可能に対物レンズ2を配置し、この対物
レンズ2に対して相対移動される測定対象物3に対する
透過光の変化から測定対象物3のエッジ部に対応したエ
ッジ信号Iをエッジ検出部30で検出し、一方、ステー
ジ1と対物レンズ2の光軸方向の相対的な距離を制御し
測定対象物3の測定点5と対物レンズ2との相対距離を
オートフォーカス系により一定に保ち、このオートフォ
ーカス系により測定対象物3の測定点5と対物レンズ2
との相対距離を一定に保つのに要した距離に相当する合
焦信号Jを合焦検出部31で検出し、エッジ検出・合焦
検出制御部36によりエッジ検出部30より検出された
エッジ信号Iの立ち下がりによりエッジ検出部30をオ
フ、合焦検出部31をオンにし、また、合焦信号Jによ
り、合焦検出部31をオフ、エッジ検出部30をオンに
するように制御し、この制御で有効とされた合焦信号J
より測定対象物3の光軸方向の高さを、また、エッジ検
出部30のエッジ信号Iによりエッジで形成される位置
または長さをそれぞれ測定するようにしているので、1
回の走査で、これらの測定結果を全て得られ、かかる測
定作業を簡単かつ迅速に行うことができ、しかも、同一
箇所での距離と高さの対応付けを容易に行うようにもで
きる。
Therefore, according to such a first embodiment,
The objective lens 2 is arranged so as to be relatively movable in a direction perpendicular to the optical axis with respect to the stage 1 on which the measuring object 3 is mounted, and the change of transmitted light with respect to the measuring object 3 which is moved relative to the objective lens 2. The edge detection unit 30 detects an edge signal I corresponding to the edge portion of the measurement target 3 from the measurement target, and controls the relative distance between the stage 1 and the objective lens 2 in the optical axis direction to measure the measurement point of the measurement target 3. The relative distance between the objective lens 2 and the objective lens 2 is kept constant by an autofocus system, and the measurement point 5 of the measuring object 3 and the objective lens 2 are maintained by this autofocus system.
An edge signal detected by the edge detection / focus detection control section 36 by the focus detection section 31 and a focus signal J corresponding to the distance required to keep the relative distance from the edge detection section 30 constant. The edge detection unit 30 is turned off and the focus detection unit 31 is turned on by the fall of I, and the focus detection unit 31 is turned off and the edge detection unit 30 is turned on by the focus signal J. Focusing signal J that is validated by this control
Since the height of the measuring object 3 in the optical axis direction and the position or length formed by the edge by the edge signal I of the edge detecting unit 30 are measured respectively,
All the measurement results can be obtained by scanning once, and the measurement work can be easily and quickly performed, and the distance and height can be easily associated with each other at the same location.

【0052】また、エッジ信号Iの立ち下がりのタイミ
ングで合焦検出部31をオンにするようにするので、エ
ッジ信号Iが検出されない測定対象物3が存在しない所
で、オートフォーカス系が不要に動作することがなくな
り、対物レンズ2の無駄な動きも防止することができ
る。 (第2実施例)図4は、第2実施例の概略構成を示すも
ので、図1と同一部分には、同符号を付している。
Further, since the focus detection section 31 is turned on at the timing of the fall of the edge signal I, the autofocus system becomes unnecessary in the place where there is no measurement object 3 in which the edge signal I is not detected. Since it does not operate, it is possible to prevent unnecessary movement of the objective lens 2. (Second Embodiment) FIG. 4 shows a schematic configuration of the second embodiment. The same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals.

【0053】この場合、図4では、図1で示す透過光源
4に代えて、反射光源22を用いるようにしたものであ
る。この透過光源22から放射された光は、ハーフミラ
ー23によって反射され、対物レンズ2を介して測定点
5に集光される。そして、測定対象物3からの反射光
は、対物レンズ2と集光レンズ8を透過した後、集光レ
ンズの上側の焦点位置に配置されたピンホール9と通し
て受光素子10に入射される。
In this case, in FIG. 4, a reflective light source 22 is used instead of the transmissive light source 4 shown in FIG. The light emitted from the transmissive light source 22 is reflected by the half mirror 23 and focused on the measurement point 5 via the objective lens 2. Then, the reflected light from the measurement object 3 passes through the objective lens 2 and the condenser lens 8, and then enters the light receiving element 10 through the pinhole 9 arranged at the focal position on the upper side of the condenser lens. .

【0054】この場合、ピンホール9が集光レンズ8の
上側の焦点にあるため、受光素子10の出力は、測定点
5が測定対象物3の表面上に一致しているとき最も大き
くなる。また、エッジ検出部30は、受光素子10から
の電気信号を増幅し、その信号が所定値Vthより小さ
くなったときに、負のパルスのエッジ信号Iを生成す
る。ステージ移動量カウンタ35は、エッジ信号Iの立
ち下がりのタイミングにより、その時のステージ移動量
をホストコンピュータ40に出力するようにしている。
In this case, since the pinhole 9 is at the focal point on the upper side of the condenser lens 8, the output of the light receiving element 10 becomes the maximum when the measurement point 5 coincides with the surface of the measuring object 3. In addition, the edge detection unit 30 amplifies the electric signal from the light receiving element 10, and when the signal becomes smaller than the predetermined value Vth, generates the negative pulse edge signal I. The stage movement amount counter 35 outputs the stage movement amount at that time to the host computer 40 at the falling timing of the edge signal I.

【0055】しかして、このような構成において、例え
ば、図5に示すように表面が平らで段差を持った測定対
象物3について、そのエッジ間の長さと高さを、ステー
ジ1を図示左方向に移動しながら測定する場合の動作を
説明する。
In such a structure, for example, as shown in FIG. 5, for the measuring object 3 having a flat surface and a step, the length and the height between the edges of the measuring object 3 are shown in the left direction of the stage 1 in the figure. The operation when measuring while moving to will be described.

【0056】ここで、図6は、受光素子10の出力、エ
ッジ信号I、焦点信号および合焦信号Jの関係を示して
いる。まず、図5の(A)の状態では、エッジ検出部3
0はオン、合焦検出部31はオフになっている。この状
態から、ステージ1を図示左方向に移動することで、測
定対象物3のa点が測定点5を横切ると、この測定点5
が測定対象物3表面より下になるため、反射光がピンホ
ール9で集光しなくなり、図6(a)に示すように受光
素子10の出力が小さくなる。このとき、受光素子10
の出力がVthより小さくなると、同図(b)に示すよ
うにエッジ信号Iの負のパルスが出力される。このエッ
ジ信号Iの立ち下がりにより、ステージ移動量カウンタ
35からa点に対応する座標が出力され、ホストコンピ
ュータ40に取り込まれる。
Here, FIG. 6 shows the relationship among the output of the light receiving element 10, the edge signal I, the focus signal and the focus signal J. First, in the state of FIG.
0 is on, and the focus detection unit 31 is off. When the point a of the measuring object 3 crosses the measurement point 5 by moving the stage 1 to the left in the figure from this state, the measurement point 5
Is below the surface of the object 3 to be measured, the reflected light is not condensed by the pinhole 9, and the output of the light receiving element 10 becomes small as shown in FIG. 6A. At this time, the light receiving element 10
Is smaller than Vth, a negative pulse of the edge signal I is output as shown in FIG. When the edge signal I falls, the stage movement amount counter 35 outputs the coordinates corresponding to the point a, and the coordinates are taken into the host computer 40.

【0057】同時に、エッジ検出・合焦検出制御部36
は、エッジ信号の立ち下がりによりエッジ検出部30を
オフに、合焦検出部31をオンにする。合焦検出部31
がオンになると、帰還信号HがZ軸駆動回路32に出力
され、モータ18を介して対物レンズ2が移動され、こ
れにより同図(c)に示す焦点信号、つまり受光素子1
2aと12bの差信号が変化される。そして、この焦点
信号の絶対値がp以下になると、同図(d)に示す合焦
信号Jが発生し、この合焦信号Jのパルスの立ち下がり
により、その時のZ軸移動量がZ軸移動量カウンタ33
でラッチされ、ホストコンピュータ40に取り込まれ
る。
At the same time, the edge detection / focus detection control unit 36
Turns off the edge detection unit 30 and turns on the focus detection unit 31 when the edge signal falls. Focus detection unit 31
When is turned on, the feedback signal H is output to the Z-axis drive circuit 32 and the objective lens 2 is moved via the motor 18, whereby the focus signal shown in FIG.
The difference signal between 2a and 12b is changed. Then, when the absolute value of this focus signal becomes equal to or less than p, a focusing signal J shown in (d) of FIG. Movement counter 33
Are latched by and are taken into the host computer 40.

【0058】これにより、a点とb点の間の測定対象物
3の高さが測定される。また、エッジ検出・合焦検出制
御部36は、合焦信号Jのパルスの立ち下がりにより、
合焦検出部31をオフに、エッジ検出器をオンにする。
As a result, the height of the measuring object 3 between the points a and b is measured. In addition, the edge detection / focus detection control unit 36 causes the pulse of the focus signal J to fall,
The focus detection unit 31 is turned off and the edge detector is turned on.

【0059】このとき測定点5は、第6図の(B)に示
すように、測定対象物3の表面に一致しているので、受
光素子10の出力は再び大きくなっている。次に、測定
点5をb点が横切る場合には、上述したa点の場合と同
様に、測定点5は測定対象物3の表面より下にくること
になる。このため、受光素子10の出力は再び小さくな
り、エッジ信号Iの負のパルスが出力される。以下、a
点の場合と同様な動作が繰り返される。
At this time, the measuring point 5 coincides with the surface of the object 3 to be measured, as shown in FIG. 6B, so that the output of the light receiving element 10 becomes large again. Next, when the point b crosses the measurement point 5, the measurement point 5 is below the surface of the measurement object 3 as in the case of the point a described above. Therefore, the output of the light receiving element 10 becomes small again, and the negative pulse of the edge signal I is output. Below, a
The same operation as in the case of dots is repeated.

【0060】このような動作により、測定対象物のa点
のエッジからb点のエッジまでの距離とa点とb点のエ
ッジの高さを一度に測定することが可能になる。従っ
て、このような第2実施例によれば、反射光源22を用
いることで、測定対象物3として段差を持った形状のも
のについても、測定対象物3の光軸方向の高さを、ま
た、エッジで形成される位置または長さを、1回の走査
による測定で簡単かつ迅速に得られるようになる。
By such an operation, it becomes possible to measure the distance from the edge of the point a to the edge of the point b and the height of the edges of the points a and b at the same time. Therefore, according to the second embodiment, by using the reflection light source 22, the height of the measurement target 3 in the optical axis direction can be reduced even if the measurement target 3 has a stepped shape. The position or the length formed by the edge can be easily and quickly obtained by the measurement by one scanning.

【0061】なお、上述した第1および第2実施例で
は、エッジ信号Iと合焦信号Jをエッジ検出・合焦検出
制御部36に入力し、またエッジ検出部制御信号Lとオ
ートフォーカス信号Kをエッジ検出・合焦検出制御部3
6から出力するようにしたが、これらエッジ信号Iと合
焦信号Jをホストコンピュータ40に入力し、またエッ
ジ検出部制御信号Lとオートフォーカス信号Kをホスト
コンピュータ40から出力するようにして、エッジ検出
・合焦検出制御部36の役割をホストコンピュータ40
が行うようにすることもできる。
In the first and second embodiments described above, the edge signal I and the focus signal J are input to the edge detection / focus detection control unit 36, and the edge detection unit control signal L and the autofocus signal K are input. Edge detection / focus detection control unit 3
However, the edge signal I and the focus signal J are input to the host computer 40, and the edge detection unit control signal L and the autofocus signal K are output from the host computer 40. The host computer 40 plays the role of the detection / focus detection control unit 36.
Can also be done.

【0062】また、ステージ1は1自由度しか持ってい
ないが、対物レンズ2の光軸に垂直な面内で移動可能な
XYステージを用いて、2次元的な座標を取り込むよう
にしてもよい。また、Z軸移動量カウンタ35をラッチ
するためのエッジ信号と、合焦検出部31を制御する為
にエッジ検出・合焦検出制御部36に出力するエッジ信
号を別々にし、それぞれ異なるしきい値を用いること
で、エッジ付近でのオートフォーカス系の動作を安定さ
せることも可能である。また、エッジ検出で用いている
ピンホール9は、スリットを用いることもできる。ま
た、オートフォーカス系は、上述の第1および第2実施
例では共焦点型のオートフォーカス系を用いているが、
非点収差やひとみ分割などの方法を用いたオートフォー
カス系においても同様な効果が得られる。
Although the stage 1 has only one degree of freedom, two-dimensional coordinates may be taken in by using an XY stage that can move in a plane perpendicular to the optical axis of the objective lens 2. . Further, the edge signal for latching the Z-axis movement amount counter 35 and the edge signal output to the edge detection / focus detection control unit 36 for controlling the focus detection unit 31 are separated, and different threshold values are used. It is also possible to stabilize the operation of the autofocus system near the edge by using. A slit can also be used for the pinhole 9 used for edge detection. Further, as the autofocus system, a confocal type autofocus system is used in the above-mentioned first and second embodiments.
The same effect can be obtained in an autofocus system using a method such as astigmatism or pupil division.

【0063】以上、実施例に基づいて説明したが、本明
細書中には、以下の発明が含まれる。 (1)測定対象物を載置するステージと、このステージ
に対し光軸と垂直な方向に相対移動可能に設けられた拡
大光学系と、前記拡大光学系に対し相対移動される前記
測定対象物に対する透過光または反射光の変化から前記
測定対象物のエッジ部に対応したエッジ信号を検出する
エッジ検出手段と、前記測定対象物の測定点と前記拡大
光学系との相対距離を一定に保つのに要する合焦信号を
検出する合焦検出手段と、この合焦検出手段からの合焦
信号により前記ステージと前記拡大光学系の光軸方向の
相対的な距離を制御し前記測定対象物の測定点と拡大光
学系との相対距離を一定に保つオートフォーカス手段
と、前記エッジ検出手段からのエッジ信号および前記合
焦検出手段からの合焦信号により前記エッジ検出手段お
よび前記合焦検出手段の有効または無効を制御する制御
手段とを具備し、この制御手段より有効とされた前記合
焦検出手段の合焦信号より前記測定対象物の前記光軸方
向の高さを測定するとともに、前記エッジ検出手段のエ
ッジ信号により前記エッジで形成される位置または長さ
を測定することを特徴とする光学測定装置。
Although the description has been given based on the embodiments, the following inventions are included in the present specification. (1) A stage on which a measurement target is placed, a magnifying optical system that is movable relative to the stage in a direction perpendicular to the optical axis, and the measurement target that is moved relative to the magnifying optical system. Edge detection means for detecting an edge signal corresponding to the edge portion of the measurement object from the change of transmitted light or reflected light with respect to, and keeps a relative distance between the measurement point of the measurement object and the magnifying optical system constant. Focusing means for detecting a focusing signal required for measuring the object to be measured by controlling the relative distance between the stage and the magnifying optical system in the optical axis direction by the focusing signal from the focusing detection means. The auto focus means for keeping the relative distance between the point and the magnifying optical system constant, and the edge detection means and the focus detection hand by the edge signal from the edge detection means and the focus signal from the focus detection means. A control means for controlling the validity or invalidity of the measurement object, and measuring the height of the measuring object in the optical axis direction from the focus signal of the focus detection means made valid by the control means, and An optical measuring device characterized in that the position or length formed by the edge is measured by an edge signal of the edge detecting means.

【0064】このようにすれば、測定対象物のエッジで
形成される位置または長さ測定と、高さ測定を1回の走
査で簡単かつ迅速に行うことができる。 (2)(1)記載の光学測定装置において、前記制御手
段は、前記エッジ信号により前記合焦検出手段を有効か
つ前記エッジ検出手段を無効に制御し、前記合焦信号に
より前記エッジ検出手段を有効かつ前記合焦検出手段を
無効に制御するようにしている。
By doing so, the position or length of the measurement object formed at the edge and the height can be measured simply and quickly by one scan. (2) In the optical measurement device according to (1), the control means controls the focus detection means to be valid and the edge detection means to be invalid by the edge signal, and the edge detection means is controlled by the focus signal. The focus detection means is controlled to be valid and invalid.

【0065】このようにすれば、エッジ信号によっての
み合焦検出手段が有効になるので、エッジ信号が検出さ
れない測定対象物が存在しない箇所で、オートフォーカ
ス手段が不要に動作するのを防止することができる。
In this way, the focus detection means becomes effective only by the edge signal, so that it is possible to prevent the autofocus means from operating unnecessarily at a location where there is no measurement object whose edge signal is not detected. You can

【0066】(3)(1)記載の光学測定装置におい
て、前記オートフォーカス手段は、共焦点型オートフォ
ーカス系からなっている。このようにすれば、測定対象
物の測定点と拡大光学系との相対距離を一定に保つのに
要した距離に相当する合焦信号を高精度に得られる。
(3) In the optical measuring device described in (1), the autofocus means is a confocal autofocus system. With this configuration, a focusing signal corresponding to the distance required to keep the relative distance between the measurement point of the measurement object and the magnifying optical system constant can be obtained with high accuracy.

【0067】[0067]

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、測定
対象物のエッジで形成される位置または長さ測定と高さ
測定を、1回の走査で簡単かつ迅速に行うことができ、
しかも、同一箇所での距離と高さの対応付けを容易に行
うようにできる。
As described above, according to the present invention, it is possible to easily and quickly perform the position or length measurement and the height measurement formed at the edge of the measuring object and the height measurement by one scanning.
Moreover, it is possible to easily associate the distance and height at the same location.

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

【図1】本発明の第1実施例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実施例を説明するための測定点の周辺の
図。
FIG. 2 is a diagram around a measurement point for explaining the first embodiment.

【図3】第1実施例を説明するための各部の信号波形
図。
FIG. 3 is a signal waveform diagram of each part for explaining the first embodiment.

【図4】本発明の第2実施例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実施例を説明するための測定点の周辺の
図。
FIG. 5 is a diagram around a measurement point for explaining a second embodiment.

【図6】第2実施例を説明するための各部の信号波形
図。
FIG. 6 is a signal waveform diagram of each part for explaining the second embodiment.

【図7】従来の光学測定装置の概略構成を示す図。FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional optical measurement device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…ステージ、2…対物レンズ、3…測定対象物、4…
透過光源、5…測定点、6、7…ハーフミラー、9…ピ
ンホール、10…受光素子、11…レーザダイオード、
12a,12b…ピンホール、13a,13b…受光素
子、14…ハーフミラー、17…プローブ光、18…Z
軸モータ、19…Z軸スケール、20…ステージモー
タ、21…ステージスケール、22…透過光源、30…
エッジ検出部、31…合焦検出部、32…Z軸駆動回
路、33…Z軸移動量カウンタ、34…ステージ駆動回
路、35…ステージ移動量カウンタ、40…ホストコン
ピュータ、I…エッジ信号、J…合焦信号、K…オート
フォーカス制御信号、L…エッジ検出部制御信号。
1 ... Stage, 2 ... Objective lens, 3 ... Object to be measured, 4 ...
Transmitted light source, 5 ... Measuring point, 6, 7 ... Half mirror, 9 ... Pinhole, 10 ... Light receiving element, 11 ... Laser diode,
12a, 12b ... Pinhole, 13a, 13b ... Light receiving element, 14 ... Half mirror, 17 ... Probe light, 18 ... Z
Axis motor, 19 ... Z-axis scale, 20 ... Stage motor, 21 ... Stage scale, 22 ... Transmitted light source, 30 ...
Edge detection unit, 31 ... Focus detection unit, 32 ... Z-axis drive circuit, 33 ... Z-axis movement amount counter, 34 ... Stage drive circuit, 35 ... Stage movement amount counter, 40 ... Host computer, I ... Edge signal, J ... focus signal, K ... autofocus control signal, L ... edge detection unit control signal.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−128213(JP,A) 特開 平1−199103(JP,A) 特開 平1−245104(JP,A) 特開 平2−90117(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01B 11/00 - 11/30 ─────────────────────────────────────────────────── --- Continuation of the front page (56) Reference JP-A 63-128213 (JP, A) JP-A 1-199103 (JP, A) JP-A 1-245104 (JP, A) JP-A 2- 90117 (JP, A) (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G01B 11/00-11/30

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 測定対象物を載置するステージと、 このステージに対し光軸と垂直な方向に相対移動可能に
設けられた拡大光学系と、 前記拡大光学系に対し相対移動される前記測定対象物に
対する透過光または反射光の変化から前記測定対象物の
エッジ部に対応したエッジ信号を検出するエッジ検出手
段と、 前記測定対象物の測定点と前記拡大光学系との相対距離
を一定に保つのに要する合焦信号を検出する合焦検出手
段と、 この合焦検出手段からの合焦信号により前記ステージと
前記拡大光学系の光軸方向の相対的な距離を制御し前記
測定対象物の測定点と拡大光学系との相対距離を一定に
保つオートフォーカス手段と、 前記エッジ検出手段からのエッジ信号および前記合焦検
出手段からの合焦信号により前記エッジ検出手段および
前記合焦検出手段の有効または無効を制御する制御手段
とを具備し、 この制御手段より有効とされた前記合焦検出手段の合焦
信号より前記測定対象物の前記光軸方向の高さを測定す
るとともに、前記エッジ検出手段のエッジ信号により前
記エッジで形成される位置または長さを測定することを
特徴とする光学測定装置。
1. A stage on which a measurement target is placed, a magnifying optical system provided so as to be relatively movable with respect to the stage in a direction perpendicular to an optical axis, and the measurement which is relatively moved with respect to the magnifying optical system. Edge detection means for detecting an edge signal corresponding to the edge portion of the measurement object from a change in transmitted light or reflected light with respect to the object, and a relative distance between the measurement point of the measurement object and the magnifying optical system is constant. Focus detection means for detecting a focus signal required to maintain the object to be measured by controlling the relative distance in the optical axis direction between the stage and the magnifying optical system by the focus signal from the focus detection means. Autofocus means for keeping the relative distance between the measurement point and the magnifying optical system constant, and the edge detection means and the edge signal from the edge signal from the edge detection means and the focus signal from the focus detection means. Control means for controlling the validity or invalidity of the focus detection means, and measuring the height of the measuring object in the optical axis direction from the focus signal of the focus detection means validated by the control means. At the same time, the optical measuring device is characterized in that the position or the length formed by the edge is measured by the edge signal of the edge detecting means.
【請求項2】 前記制御手段は、前記エッジ信号により
前記合焦検出手段を有効かつ前記エッジ検出手段を無効
に制御し、前記合焦信号により前記エッジ検出手段を有
効かつ前記合焦検出手段を無効に制御することを特徴と
する請求項1記載の光学測定装置。
2. The control unit controls the focus detection unit to be effective and the edge detection unit to be invalid by the edge signal, and the edge detection unit is effective and the focus detection unit to be activated by the focus signal. The optical measurement device according to claim 1, wherein the optical measurement device is disabled.
【請求項3】 前記オートフォーカス手段は、共焦点型
オートフォーカス系であることを特徴とする請求項1記
載の光学測定装置。
3. The optical measuring device according to claim 1, wherein the autofocus means is a confocal autofocus system.
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