JPH067213B2 - Automatic focus adjustment device - Google Patents

Automatic focus adjustment device

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JPH067213B2
JPH067213B2 JP60226780A JP22678085A JPH067213B2 JP H067213 B2 JPH067213 B2 JP H067213B2 JP 60226780 A JP60226780 A JP 60226780A JP 22678085 A JP22678085 A JP 22678085A JP H067213 B2 JPH067213 B2 JP H067213B2
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JP
Japan
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sample
focus position
sample table
reference focus
detector
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憲 藤井
▲ツトム▼ 斉藤
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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  • Automatic Focus Adjustment (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は自動焦点調節装置、特に縮小投影露光装置のよ
うな産業用カメラ等に適した自動焦点調節装置に関す
る。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an automatic focusing apparatus, and more particularly to an automatic focusing apparatus suitable for industrial cameras such as reduction projection exposure apparatuses.

〔発明の背景〕[Background of the Invention]

従来から、高解像度の縮小カメラ等の焦点を感光試料に
合わせる際に、試料表面の凹凸やうねりに応じて、高精
度に試料の表面形状に追従して、所定の焦点位置に試料
の表面を移動させ焦点を合わせる装置が用いられてい
る。
Conventionally, when focusing on a photosensitive sample with a high-resolution reduction camera or the like, the sample surface is accurately positioned according to the unevenness and waviness of the sample surface, and the sample surface is positioned at a predetermined focus position. Devices that move and focus are used.

第5図は特公昭56−34844公報にもとづいて製作され
ている従来の装置の一例を説明する図である。この装置
は、空気マイクロメータ方式の距離検出器と、光軸方向
のみに平行移動の可能な試料台、及び試料台を駆動させ
る駆動源と制御系とから構成されている。
FIG. 5 is a diagram for explaining an example of a conventional device manufactured based on Japanese Patent Publication No. 56-34844. This device is composed of an air micrometer type distance detector, a sample stage that can move in parallel only in the optical axis direction, a drive source that drives the sample stage, and a control system.

第5図において、レンズ鏡筒1を縮小用レンズ2で仕切
り、試料側に投影光路を囲む形状の検出器4を設ける。
検出器4には給気孔3が設けられ、これより圧力を一定
に制御された基体例えば空気を送気して、検出器4の下
端の開口部から矢印で示したように噴出させる。
In FIG. 5, the lens barrel 1 is partitioned by the reduction lens 2, and the detector 4 having a shape surrounding the projection optical path is provided on the sample side.
The detector 4 is provided with an air supply hole 3, from which a substrate whose pressure is controlled to be constant, for example, air, is supplied and ejected from an opening at the lower end of the detector 4 as indicated by an arrow.

このように構成しておき、検出器4と試料6との距離を
ある値からだんだん大きくしていくと検出器内の圧力は
小さくなり、逆に距離を小さくしていくと圧力は大きく
なる。従つて、検出器の内部に距離に応じた検出圧力が
得られる。
With such a configuration, when the distance between the detector 4 and the sample 6 is gradually increased from a certain value, the pressure inside the detector is decreased, and conversely, the pressure is increased when the distance is decreased. Therefore, the detected pressure according to the distance can be obtained inside the detector.

そこで、検出器4と同じ形状をもつ参照器7を作り、給
気孔8を通して検出器4と同一の圧力源からの気体を加
え、その開口部から噴出させる。この開口部に対向して
参照板9を設け、その間の距離を、検出器4と試料6の
間のあるべき距離に調節すれば参照器7の内部圧力は、
検出器4の内部圧力のあるべき圧力となる。すなわち、
参照器7の内部に参照圧力が得られる。
Therefore, a reference device 7 having the same shape as the detector 4 is made, gas from the same pressure source as that of the detector 4 is added through the air supply hole 8 and ejected from the opening. If the reference plate 9 is provided facing this opening and the distance between them is adjusted to the desired distance between the detector 4 and the sample 6, the internal pressure of the reference device 7 becomes
The internal pressure of the detector 4 becomes the desired pressure. That is,
A reference pressure is obtained inside the reference device 7.

従つて、検出器4によつて得られる検出圧力と参照器7
によつて得られる参照圧力が等しくなるように試料台1
2を上下させれば、試料6とレンズ2の距離は所望の値
に制御できる。以下、これを如何にして行なつているか
を説明する。
Therefore, the detected pressure obtained by the detector 4 and the reference device 7
So that the reference pressures obtained by
By moving 2 up and down, the distance between the sample 6 and the lens 2 can be controlled to a desired value. Hereinafter, how this is done will be described.

先ず、試料6を試料台12に装着する際には、試料台1
2は可動範囲の最低位置まで移動させておく必要があ
る。このためには、コンピュータ17からの信号により
アナログスイッチ31を図のB側に選択する。下降動作
制御回路23はローリミットスイッチ24が閉であれば
下降方向の速度指令電圧を出力するようになつており、
その出力はB側に選択されたアナログスイッチ31を経
て第2の増幅器20に入力され、サーボモータ21が駆
動されナツト16がローリミツトスイツチ24の方向に
移動する。このとき案内面14はくさび状になつている
ため、板ばね13で支持された試料台12は、下降方向
に移動する。そして、ナツト16がさらに移動してロー
リミツトスイツチ24に接触した直後にローリミツトス
イツチ24が開となり、下降動作制御回路23の出力が
零となつてサーボモータ21が停止し、試料台12はそ
の位置で停止する。このときの試料台12の位置をロー
リミツト位置と呼ぶことにする。このようにして試料台
12をローリミツト位置まで下降させておき、試料6を
試料台12に装着した後、基準焦点位置への位置決め動
作に移る。
First, when mounting the sample 6 on the sample table 12, the sample table 1
It is necessary to move 2 to the lowest position in the movable range. For this purpose, the analog switch 31 is selected to the B side in the figure by the signal from the computer 17. The descending operation control circuit 23 outputs the descending speed command voltage when the low limit switch 24 is closed.
The output is input to the second amplifier 20 via the analog switch 31 selected to the B side, the servo motor 21 is driven, and the nut 16 moves in the direction of the low limit switch 24. At this time, since the guide surface 14 has a wedge shape, the sample table 12 supported by the leaf spring 13 moves in the descending direction. Immediately after the nut 16 further moves and comes into contact with the low limit switch 24, the low limit switch 24 is opened, the output of the descending motion control circuit 23 becomes zero, the servo motor 21 is stopped, and the sample table 12 is stopped. Stop at position. The position of the sample table 12 at this time will be referred to as a low limit position. In this way, the sample table 12 is lowered to the low limit position, the sample 6 is mounted on the sample table 12, and then the positioning operation to the reference focus position is started.

試料面を基準焦点位置に位置決めさせるためには、コン
ピュータ17からの信号によりアナログスイツチ31を
図のA側に選択する。差圧変換器11は測定孔5より導
かれた検出圧力と測定孔10より導かれた参照圧力の圧
力差を検出し、電気信号に変換する。差圧変換器11の
出力信号は第1の増幅器19に加えられて増幅される。
その出力はA側に選択されたアナログスイツチ31を経
て第2の増幅器20によつてさらに増幅されサーボモー
タ21を動作させ、試料台12を焦点調節方向に駆動
し、検出圧力と参照圧力が等しくなるように制御する。
このようにして試料面は基準焦点位置に位置決めされ
る。
In order to position the sample surface at the reference focus position, the analog switch 31 is selected to the A side in the figure by the signal from the computer 17. The differential pressure converter 11 detects the pressure difference between the detected pressure introduced through the measurement hole 5 and the reference pressure introduced through the measurement hole 10 and converts it into an electric signal. The output signal of the differential pressure converter 11 is applied to the first amplifier 19 and amplified.
The output is further amplified by the second amplifier 20 through the analog switch 31 selected to the A side, the servo motor 21 is operated, the sample stage 12 is driven in the focus adjustment direction, and the detected pressure and the reference pressure are equal. Control to be.
In this way, the sample surface is positioned at the reference focus position.

試料面とレンズの距離の調節は、参照板を動かすことに
よつて行なわれるが、一般にはこれだけでは十分でな
く、この参照板の調節による設定値を中心とする微調整
が必要である。しかも、この微調整はコンピュータから
の信号で行なわれ得ることが望まれる。コンピュータ1
7、DA変換器18はこれを行うものである。コンピュ
ータ18は、距離の微調整量をDA変換器を通して第1
の増幅器19の入力に加えることにより、参照板9を動
かすのと同じ効果を与えることを意図している。
The distance between the sample surface and the lens is adjusted by moving the reference plate, but this is not generally sufficient, and fine adjustment centered on the set value by the adjustment of the reference plate is necessary. Moreover, it is desired that this fine adjustment can be performed by a signal from the computer. Computer 1
7. The DA converter 18 does this. The computer 18 uses the DA converter to make the first fine adjustment of the distance.
It is intended to have the same effect as moving the reference plate 9 by applying it to the input of the amplifier 19 of.

そして、基準焦点位置で試料の露光等の所定の処理が終
了した後、次の処理に備えて試料交換を行うため、再び
コンピュータ17からアナログスイツチ31をB側に戻
し、試料台12をローリミツト位置まで下降させる。
After the predetermined processing such as exposure of the sample at the reference focus position is completed, the analog switch 31 is returned to the B side from the computer 17 again to replace the sample in preparation for the next processing, and the sample table 12 is moved to the low limit position. Down to.

このように実際の運転状態においては、試料を交換する
ごとに、試料台をローリミツト位置と基準焦点位置の間
で往復移動させることになる。
As described above, in an actual operating state, the sample table is reciprocated between the low limit position and the reference focus position each time the sample is replaced.

以上説明した従来の装置においては、試料台をローリミ
ツト位置と基準焦点位置の間で往復移動を繰返し行なわ
せるうちに、次第に可動部に存在する摩擦力がローリミ
ツト位置付近と基準焦点位置付近で増加し、基準焦点位
置における位置決め精度が劣化してくるという問題があ
り、改善が望まれている。
In the conventional device described above, the frictional force existing in the movable part gradually increases near the low limit position and the reference focus position while the sample table is repeatedly reciprocated between the low limit position and the reference focus position. However, there is a problem that the positioning accuracy at the reference focus position deteriorates, and improvement is desired.

これを第6図により説明する。第6図(a)は横軸に試料
台の位置Z、縦軸にサーボモータ軸に換算した可動部の
摩擦トルクτをとった、摩擦トルクの場所依存性を示
している。通常の運転では、試料台がローリミツト位置
Z=Zにあるとき試料交換を行ない、試料交換後、基
準焦点位置Z=ZBFへ上昇させ位置決めを行なつた後、
再び次の試料交換のためローリミツト位置Z=Zまで
下降させる。従つて、試料台の通常動作範囲はZ=Z
からZ=ZBFまでとなる。以上の動作を繰返し行なわせ
ると、第5図においてナツト16と送りねじ15の間及
び案内面14等の摺動部分のうち、試料台の通常動作範
囲の両端に相当する部分に微細な研削クズやゴミ等が掃
き溜められていくことによつて、第6図(a)に示すよう
に、摩擦トルクは最初Z位置に対して平坦で、どこでも
ほぼ一定の大きさであつたものが、次第に通常動作範囲
の両端であるローリミツト位置Z=Z及び基準焦点位
置Z=ZBFの付近で局部的に増加してゆく。第6図(b)
はモータ出力トルクτの大きさが基準焦点位置Z=Z
BFからの偏差に比例するという線形サーボ特性を示して
おり、空気マイクロメータのように検出距離に対して非
線形な検出器を用いる場合であつても、微小範囲におい
てはほぼ線形とみなすことができる。最初、基準焦点位
置Z=ZBFにおける摩擦トルクの値が第6図(a)に示す
ようにτBFO、−τBFOであつたとすると、第6図(b)に
おいてモータ出力トルクτが摩擦トルクτBFO、−τ
BFOよりも小さい領域では制御不可能であり、δZOだけ
の不感帯すなわち位置決め誤差が生じる。そして、繰返
し動作の後、基準焦点位置Z=ZBFにおける摩擦トルク
が局部的に増加してτBF、−τBFになつたとすると、不
感帯はδと大きくなり、位置決め精度の劣化が生じ
る。この不感帯の値は、試料表面の凹凸やうねりに対し
て、不感帯より小さな変化に対しては焦点調節動作が追
従できないことを示す。繰返し使用中にローリミツト位
置Z=Z付近で摩擦トルクが増加しても、それに打ち
勝つだけのモータ出力トルクが得られれば間違いはない
が、基準焦点位置Z=ZBF付近での摩擦トルクの増加は
不感帯の増加につながり、位置決め精度の劣化をきた
す。
This will be described with reference to FIG. FIG. 6 (a) shows the location dependence of the friction torque, where the horizontal axis represents the position Z of the sample table and the vertical axis represents the friction torque τ F of the movable portion converted into the servo motor axis. In normal operation, the sample is exchanged when the sample table is at the low limit position Z = Z L, and after the sample exchange, the reference focus position Z = Z BF is raised and the positioning is performed.
Again, the lower limit position Z is lowered to Z = Z L for the next sample exchange. Therefore, the normal operating range of the sample table is Z = Z L
To Z = Z BF . When the above operation is repeated, fine grinding scraps are formed on the sliding portions between the nut 16 and the feed screw 15 and the guide surface 14 in FIG. 5 corresponding to both ends of the normal operating range of the sample table. As shown in Fig. 6 (a), the friction torque was initially flat with respect to the Z position and was almost constant everywhere due to the accumulation of dust and debris. It locally increases near the low limit position Z = Z L and the reference focus position Z = Z BF , which are the ends of the operating range. Fig. 6 (b)
Reference focus position Z = Z is the magnitude of the motor output torque tau M is
It shows a linear servo characteristic that it is proportional to the deviation from BF , and even when using a detector that is non-linear with respect to the detection distance, such as an air micrometer, it can be considered to be almost linear in the minute range. . First, assuming that the values of the friction torque at the reference focus position Z = Z BF are τ BFO and −τ BFO as shown in FIG. 6 (a), the motor output torque τ M is the friction torque in FIG. 6 (b). Torque τ BFO , −τ
In a region smaller than BFO , control is impossible, and a dead zone corresponding to δ ZO , that is, a positioning error occurs. After the repeated operation, a reference focus position Z = Z friction torque in the BF is locally increased tau BF, When Natsuta in-tau BF, dead band increases with the [delta] Z, resulting deterioration of the positioning accuracy. The value of the dead zone indicates that the focus adjustment operation cannot follow the changes smaller than the dead zone due to the unevenness and waviness of the sample surface. Even if the friction torque increases near the low limit position Z = Z L during repeated use, there is no mistake if the motor output torque is sufficient to overcome it, but the friction torque increases near the reference focus position Z = Z BF. Leads to an increase in dead zone, which deteriorates the positioning accuracy.

高解像の縮小カメラ等においてはサブミクロン程度の不
感帯が要求されており、装置使用中に不感帯が増加し位
置決め精度が劣化することは、解像度の劣化に直性影響
するため問題となる。
In a high resolution reduction camera or the like, a dead zone of about submicron is required, and the increase of the dead zone and deterioration of positioning accuracy during use of the apparatus poses a problem since it directly affects deterioration of resolution.

〔発明の目的〕[Object of the Invention]

本発明の目的は、長期にわたり高い位置決め精度を維持
することができる自動焦点調節装置を提供することにあ
る。
It is an object of the present invention to provide an automatic focusing device that can maintain high positioning accuracy for a long period of time.

〔発明の概要〕[Outline of Invention]

本発明の特徴は傾斜面を基準焦点位置に位置決めする動
作を停止させる手段とその位置決め動作停止中に試料台
の上記基準焦点位置を含む可動範囲の両端間で上記試料
台を繰り返し往復運転させるための往復運転制御手段と
を備えている点にある。
A feature of the present invention is that the means for stopping the operation of positioning the inclined surface at the reference focus position and the reciprocating operation of the sample table between both ends of the movable range including the reference focus position of the sample table while the positioning operation is stopped. And the reciprocating operation control means.

〔発明の実施例〕Example of Invention

以下、本発明の一実施例を第1図、第2図及び第3図に
より説明する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1, 2, and 3.

第1図は本発明の一実施例を示す図である。図中、本発
明によつて追加される部分は、アツプリミツトスイツチ
25、往復運転制御回路26及びアナログスイツチ27
のC端子である。アツプリミツトスイツチ25は、試料
第12がその可動範囲の上限に達したときナツト16が
接触して閉から開に作動するように取付けられており、
往復運転制御回路26はアツプリミツトスイツチ25と
ローリミツトスイツチ24の接点出力を用いて、アナロ
グスイツチ27がC側に選択されているときに試料台1
2をこれら2つのリミツト位置間で往復運転させること
ができる。この往復運転制御回路26の一実施例を第2
図により説明する。
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention. In the figure, the parts added according to the present invention are an upgrade switch 25, a reciprocating operation control circuit 26 and an analog switch 27.
C terminal. The upper limit switch 25 is mounted so that when the sample 12 reaches the upper limit of its movable range, the nut 16 comes into contact with it to operate from closed to open.
The reciprocating operation control circuit 26 uses the contact outputs of the upper limit switch 25 and the lower limit switch 24, and when the analog switch 27 is selected to the C side, the sample table 1
2 can be reciprocated between these two limit positions. The second embodiment of the reciprocating operation control circuit 26
It will be described with reference to the drawings.

第2図において、往復運転制御回路26は、リミツトス
イツチの接点出力によりセツト、リセツトされるフリツ
プフロツプ28及び、このフリツプフロツプにより制御
されるアナログスイツチ29,30から構成されてい
る。最初例えば、試料台がローリミツトの位置にあつた
とすると、ローリミツトスイツチ24が開であるから、
その接点出力LLMT−Pによつてフリツプフロツプ2
8がセツトされ、Q出力が1となり、アナログスイツチ
29が導通状態となり、上昇方向の速度指令電圧V
出力される。このとき第1図においてアナログスイツチ
27がC側に選択されているとき、往復運転回路26か
らの上昇方向の速度指令電圧Vは第2の増幅器20で
増幅され、サーボモータ21を駆動して試料台12を上
昇方向に移動させる。このとき第2図においてフリツプ
フロツプ28のQ出力は1を保持しているため試料台は
さらに上昇移動を続け、ついにはアツプリミツトスイツ
チ25が閉から開に作動する。すると今度はフリツプフ
ロツプ28がリセツトされ出力が1に変化するのでア
ナログスイツチ29に代わつてアナログスイツチ30が
導通状態となり、下降方向の速度指令電圧−Vが出力
され、試料台を下降方向に逆転移動させる。このように
して試料台をアツプリミツト位置とローリミツト位置の
間を繰返し往復運転させることができる。
In FIG. 2, the reciprocating operation control circuit 26 comprises a flip-flop 28 which is set and reset by the contact output of the limit switch, and analog switches 29 and 30 which are controlled by the flip-flop. First, for example, if the sample table is at the low limit position, the low limit switch 24 is open,
The contact output LLMT-P allows flip-flop 2
8 is set, the Q output becomes 1, the analog switch 29 becomes conductive, and the rising speed command voltage V r is output. At this time, when the analog switch 27 is selected to the C side in FIG. 1, the speed command voltage V r in the rising direction from the reciprocating operation circuit 26 is amplified by the second amplifier 20 and drives the servo motor 21. The sample table 12 is moved in the ascending direction. At this time, in FIG. 2, since the Q output of the flip-flop 28 is kept at 1, the sample table continues to move upward, and finally the adaptive switch 25 operates from closed to open. Then, since the flip-flop 28 is reset and the Q output changes to 1, the analog switch 30 becomes conductive instead of the analog switch 29, and the speed command voltage −V f in the descending direction is output to reverse the sample table in the descending direction. To move. In this manner, the sample table can be repeatedly reciprocated between the upper limit position and the lower limit position.

再び第1図に戻つて実際の運転方法を説明する。先ず、
コンピュータ17からの信号によりアナログスイツチ2
7をB側に選択し、試料台をローリミツト位置まで移動
させて試料の装着を行う。次にコンピユータ17からの
信号によりアナログスイツチ27をA側に選択し、第4
図の従来装置の例で説明したように空気マイクロメータ
による距離検出器とサーボ機構によつて試料面を基準焦
点位置に位置決め制御して、露光等の所定の処理を行な
う。処理完了後、再びコンピユータ17からの信号によ
りアナログスイツチ27をB側に選択して試料台をロー
リミツト位置まで下降させ、処理済の試料を外す。この
とき、試料台12の上に試料が装着されていない状態に
おいて、コンピユータ17からの信号によりアナログス
イツチ27をC側に選択し、さきに説明したようにセル
フクリーニング動作として、試料台12をアツプリミツ
ト位置とローリミツト位置の間で繰返し往復運転させ、
通常は用いない基準焦点位置より高い範囲まで試料台を
移動させることによつて、ナツト16と送りねじ15の
間及び案内面14等の摺動部分のうち、基準焦点位置に
相当する位置に溜まつている研削クズやゴミ等を基準焦
点位置の外側に掃き出し、基準焦点位置における摩擦力
の増加を防ぐ。このようにしてセルフクリーニング動作
を行なつた後、コンピユータ17からの信号によりアナ
ログスイツチ27をB側に選択して試料台をローリミツ
ト位置まで下降させて、次の試料の装着を行ない、以下
同じことを繰返す。
Returning to FIG. 1 again, the actual driving method will be described. First,
Analog switch 2 by signal from computer 17
7 is selected on the B side, the sample stage is moved to the low limit position, and the sample is mounted. Next, the analog switch 27 is selected to the A side by the signal from the computer 17,
As described in the example of the conventional apparatus in the figure, the distance detection by the air micrometer and the servo mechanism control the positioning of the sample surface at the reference focal position, and the predetermined processing such as exposure is performed. After the processing is completed, the analog switch 27 is again selected to the B side by the signal from the computer 17, the sample table is lowered to the low limit position, and the processed sample is removed. At this time, in the state where the sample is not mounted on the sample table 12, the analog switch 27 is selected to the C side by the signal from the computer 17, and the sample table 12 is subjected to the self-cleaning operation as described above, and the sample table 12 is set to the preset limit. Position and low limit position repeatedly reciprocating operation,
By moving the sample stage to a range higher than the standard focus position that is not normally used, the sliding position between the nut 16 and the feed screw 15 and the guide surface 14, etc. is stored at a position corresponding to the standard focus position. Sweeping grinding debris, dust, etc. out of the reference focus position to prevent an increase in frictional force at the reference focus position. After performing the self-cleaning operation in this way, the analog switch 27 is selected to the B side by the signal from the computer 17, the sample table is lowered to the low limit position, and the next sample is mounted. Repeat.

ここで述べたセルフクリーニング動作は、試料の交換の
たびに毎回行なう必要はなく、適当な頻度、例えば、毎
日始業時にだけ行なうようにしてもよい。
The self-cleaning operation described here does not have to be performed every time the sample is replaced, but may be performed at an appropriate frequency, for example, only at the start of work every day.

次に、このセルフクリーニング動作によつて、高い位置
決め精度が安定に実現できることを第3図により説明す
る。
Next, it will be described with reference to FIG. 3 that high positioning accuracy can be stably realized by this self-cleaning operation.

第3図(a)は、サーボモータ軸換算の摩擦トルクτ
場所依存性を示している。従来からの通常動作範囲の間
だけ試料台が移動すると、その両端であるローリミツト
位置Z=Z及び基準焦点位置Z=ZBFの付近で摩擦ト
ルクτが局部的に増加し、同図(b)のようにサーボ特
性が表わされるとき、基準焦点位置における不感帯は摩
擦トルクτBF、−τBFに対応してδとなる。ここで、
セルフクリーニング動作をローリミツト位置Z=Z
びアツプリミツト位置Z=Zの間で行なうことにより
基準焦点位置における摩擦トルクはτBF′、−τBF′の
ように減少し、これに対応して基準焦点位置における不
感帯はδ′と減少し、位置決め精度の劣化が防止され
る。
FIG. 3 (a) shows the location dependence of the friction torque τ F converted into the servo motor shaft. When the sample table moves only within the conventional normal operating range, the friction torque τ F locally increases in the vicinity of the low limit position Z = Z L and the reference focus position Z = Z BF , which are both ends of the sample table. When the servo characteristic is expressed as in b), the dead zone at the reference focus position is δ Z corresponding to the friction torques τ BF and -τ BF . here,
By performing the self-cleaning operation between the low limit position Z = Z L and the upper limit position Z = Z u , the friction torque at the reference focus position decreases like τ BF ′, −τ BF ′, and correspondingly the reference torque is reduced. The dead zone at the focal position is reduced to δ z ′, and deterioration of the positioning accuracy is prevented.

セルフクリーニング動作による摩擦トルクの低減効果
は、本発明者による実験で確かめられている。それによ
ると、基準焦点位置を中心に数十μmの範囲にその他の
部分に比べ約2倍の大きさの摩擦トルクのピークが現わ
れていたものが、セルフクリーニング動作を行なうこと
により、基準焦点位置付近の摩擦トルクのピークはほと
んど消滅し、場所依存性がほとんどなくなつた。
The effect of reducing the friction torque by the self-cleaning operation has been confirmed by experiments by the present inventors. According to it, although the peak of the friction torque about twice as large as that of the other parts appeared in the range of several tens of μm around the reference focus position, the reference focus position was changed by performing the self-cleaning operation. The peak of friction torque in the vicinity almost disappeared, and there was almost no place dependence.

以上説明した一実施例では、試料面の位置を検出するた
めに空気マイクロメータ式の距離検出器を用いている
が、このほかに光学反射式の距離検出器を用いて、試料
面を基準焦点位置に位置決め制御する方式の装置にも適
用できることはいうまでもない。
In the embodiment described above, an air micrometer type distance detector is used to detect the position of the sample surface, but in addition to this, an optical reflection type distance detector is used to set the sample surface to the reference focus. It goes without saying that the present invention can also be applied to an apparatus of a type in which positioning control is performed.

第4図は本発明のもう一つの実施例で、これが第1図と
異なるのは、試料台12をリニアサーボモータ44を用
いて駆動することにある。図中リニアサーボモータ44
はスライダ41に組込まれており、界磁磁石46に対し
て水平方向の駆動力をスライダ41に与える。スライダ
41は案内面43の上を水平方向に運動できるようにな
つており、案内面42を介して、板ばね13で支持され
た試料台12を上下方向に動かすことができる。また、
速度発電機45は、リニアサーボモータ44と共にスラ
イダ41に組込まれており、第2の増幅器20及びリニ
アサーボモータ44と共に速度制御系を構成するための
速度検出器として用いられる。
FIG. 4 shows another embodiment of the present invention, which is different from FIG. 1 in that the sample stage 12 is driven by the linear servomotor 44. Linear servo motor 44 in the figure
Is incorporated in the slider 41, and applies a horizontal driving force to the field magnet 46. The slider 41 can move horizontally on the guide surface 43, and the sample table 12 supported by the leaf spring 13 can be moved in the vertical direction via the guide surface 42. Also,
The speed generator 45 is incorporated in the slider 41 together with the linear servo motor 44, and is used as a speed detector for forming a speed control system together with the second amplifier 20 and the linear servo motor 44.

この場合も第1図の実施例のところで説明したのと同様
に、アツプリミツト位置とローリミツト位置の間で繰返
し運転すなわちセルフクリーニング動作を行なわせ、通
常は用いない基準焦点位置より高い範囲まで試料台を移
動させることによつて、案内面42及び案内面43のう
ち、基準焦点位置に溜まつている研削クズやゴミ等を基
準焦点位置の外側に掃き出し、基準焦点位置における摩
擦力の増加を防ぎ、位置決め精度の劣化を防止すること
ができる。
In this case as well, as in the case of the embodiment shown in FIG. 1, the repetitive operation, that is, the self-cleaning operation is performed between the upper limit position and the lower limit position, and the sample table is moved to a range higher than the reference focus position which is not normally used. By moving the guide surface 42 and the guide surface 43, the grinding scraps and dust accumulated at the reference focus position are swept out to the outside of the reference focus position to prevent an increase in the frictional force at the reference focus position. It is possible to prevent deterioration of positioning accuracy.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば、自動焦点調節装置において、通常動作
範囲を越えて試料台をセルフクリーニング動作させるこ
とにより、基準焦点位置で摩擦力が局部的に増加するこ
とを防止できるので、長期間にわたつて高い位置決め精
度を安定に実現できる効果がある。
According to the present invention, in the automatic focusing apparatus, it is possible to prevent the frictional force from locally increasing at the reference focus position by performing the self-cleaning operation of the sample table beyond the normal operation range, so that it is possible to perform the long-term This has the effect of stably achieving high positioning accuracy.

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

第1図は本発明の一実施例の概念図、第2図は第1図の
往復運転制御回路の一実施例としての具体的回路図、第
3図は本発明による効果を説明する図、第4図は本発明
のもう一つの実施例の要部概念図、第5図は従来の装置
の一例を示す図、第6図は従来の装置の問題点を説明す
る図である。 1…レンズ鏡筒、2…縮小用レンズ、3,8…給気孔、
4…検出器、5,10…測定孔、6…試料、7…参照
器、9…参照板、11…差圧変換器、12…試料台、1
3…板ばね、14…案内面、15…送りねじ、16…ナ
ツト、19…第1の増幅器、20…第2の増幅器、21
…サーボモータ、23…下降動作制御回路、24…ロー
リミツトスイツチ、25…アツプリミツトスイツチ、2
6…往復運転制御回路、27,31…アナログスイツ
チ、28…フリツプフロツプ、29,30…アナログス
イツチ、41…スライダ、42,43…案内面、44…
リニアサーボモータ、45…速度発電機、46…界磁磁
FIG. 1 is a conceptual diagram of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a concrete circuit diagram as an embodiment of the reciprocating operation control circuit of FIG. 1, and FIG. 3 is a diagram for explaining the effect of the present invention. FIG. 4 is a conceptual diagram of an essential part of another embodiment of the present invention, FIG. 5 is a diagram showing an example of a conventional device, and FIG. 6 is a diagram explaining problems of the conventional device. 1 ... Lens barrel, 2 ... Reduction lens, 3, 8 ... Air supply hole,
4 ... Detector, 5, 10 ... Measuring hole, 6 ... Sample, 7 ... Reference device, 9 ... Reference plate, 11 ... Differential pressure converter, 12 ... Sample stand, 1
3 ... Leaf spring, 14 ... Guide surface, 15 ... Feed screw, 16 ... Nut, 19 ... First amplifier, 20 ... Second amplifier, 21
... Servo motor, 23 ... Descent operation control circuit, 24 ... Low-limit switch, 25 ... At-limit switch, 2
6 ... Reciprocating operation control circuit, 27, 31 ... Analog switch, 28 ... Flip flop, 29, 30 ... Analog switch, 41 ... Slider, 42, 43 ... Guide surface, 44 ...
Linear servo motor, 45 ... Speed generator, 46 ... Field magnet

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/027 7316−2K G02B 7/11 M 7352−4M H01L 21/30 311 N (56)参考文献 特開 昭53−35324(JP,A) 特開 昭52−76590(JP,A) 特開 昭57−196219(JP,A)─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Internal reference number FI Technical display location H01L 21/027 7316-2K G02B 7/11 M 7352-4M H01L 21/30 311 N (56) Reference References JP-A-53-35324 (JP, A) JP-A-52-76590 (JP, A) JP-A-57-196219 (JP, A)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】試料台に装着された試料の位置を検出し、
この検出された試料位置信号にもとづいて上記試料台を
焦点が合う方向に駆動して、上記試料面を基準焦点位置
に位置決めするように構成された自動焦点調節装置にお
いて、上記試料面を上記基準焦点位置に位置決めする動
作を停止させる手段と、その位置決め動作停止中に上記
試料台の上記基準焦点位置を含む可動範囲の両端間で上
記試料台を繰り返し往復運転させるための往復運転制御
手段とを備えていることを特徴とする自動焦点調節装
置。
1. A position of a sample mounted on a sample table is detected,
Based on the detected sample position signal, the sample stage is driven in a focusing direction to position the sample surface at a reference focus position. Means for stopping the operation of positioning at the focus position and reciprocating operation control means for repeatedly reciprocating the sample table between both ends of the movable range including the reference focus position of the sample table while the positioning operation is stopped. An automatic focus adjustment device characterized by being provided.
【請求項2】前記往復運転制御手段は上記可動範囲の両
端に設けられたリミットスイッチと、該リミットスイッ
チの開閉動作によりセット、リセットされるフリップフ
ロップと、該フリップフロップの出力により制御される
アナログスイッチとを備えていることを特徴とする特許
請求の範囲第1項に記載された自動焦点調節装置。
2. The reciprocating operation control means includes limit switches provided at both ends of the movable range, flip-flops set and reset by opening / closing operations of the limit switches, and analogs controlled by outputs of the flip-flops. An automatic focusing device according to claim 1, further comprising a switch.
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JPS5535324A (en) * 1978-09-04 1980-03-12 Hitachi Ltd Automatic focusing device
JPS57196219A (en) * 1981-05-28 1982-12-02 Canon Inc Autofocusing camera

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