JPH07159136A - Periodic pattern measuring device - Google Patents

Periodic pattern measuring device

Info

Publication number
JPH07159136A
JPH07159136A JP5302862A JP30286293A JPH07159136A JP H07159136 A JPH07159136 A JP H07159136A JP 5302862 A JP5302862 A JP 5302862A JP 30286293 A JP30286293 A JP 30286293A JP H07159136 A JPH07159136 A JP H07159136A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
threshold value
periodic pattern
pinhole
light
light receiving
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP5302862A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hirohisa Fujimoto
洋久 藤本
Hiroshi Yugawa
浩 湯川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Olympus Optical Co Ltd filed Critical Olympus Optical Co Ltd
Priority to JP5302862A priority Critical patent/JPH07159136A/en
Publication of JPH07159136A publication Critical patent/JPH07159136A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To set the threshold value which is used for detecting the edge of the periodic pattern with the high precision, in a simple and correct manner, by arranging the second pin hole at the position got out of position by a prescribed quantity in the vertical direction to the optical axis and setting the optimum threshold value in an edge detecting means on the basis of the difference between two signals. CONSTITUTION:After the optical image of a sample 1 is converted into the parallel luminous flux by an objective lens 2, the optical image is branched into the transmitted light and the reflected light by a prism 6 arranged on the outgoing end side of an image formation lens 3. The transmitted light is inputted into a photoelectric transfer element 10 through a pin hole 9. When the sample 1 having a periodic pattern and the objective lens are shifted in the periodic pattern formation direction in the plane vertical to the optical axis, the periodic wave shape is formed according to the brightness and darkness of the periodic pattern, and since the pin hole 9 gets out of position in the plane vertical to the optical axis, the periodic output wave shape having the deflected phase is generated. A threshold value setting circuit 11 sets the intermediate value of the voltage value Va and Vb at the point where the difference between two output wave shapes becomes zero, as threshold value, in a comparator 12.

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、ガラススケール等の周
期的パターンを測定可能な周期的パターン測定装置に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a periodic pattern measuring device capable of measuring a periodic pattern on a glass scale or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】ガラススケール等の周期的パターンを顕
微鏡で透過照明して得た光像を結像光学系を介して光電
変換素子上へ投影し、光電変換素子の出力信号を予め設
定しているしきい値と比較することにより周期的パター
ンのエッジを検出する測定装置がある。
2. Description of the Related Art An optical image obtained by transmitting and illuminating a periodic pattern such as a glass scale with a microscope is projected onto a photoelectric conversion element through an imaging optical system, and an output signal of the photoelectric conversion element is preset. There are measuring devices that detect the edges of a periodic pattern by comparing it to a threshold that is present.

【0003】図11は、かかる測定装置の光学系の構成
例を示している。この測定装置は、図示しない光源から
の照明光で周期的パターンの試料1を透過照明し、その
照明した試料1からの物体光を対物レンズ2により平行
光束へ変換してから結像レンズ3へ入射する。結像レン
ズ3の焦点位置にピンホール4を配置しておき、そのピ
ンホール4を通過した光をフォトディテクタ5で電気的
信号へ変換している。
FIG. 11 shows an example of the configuration of an optical system of such a measuring device. This measuring device transmits and illuminates a sample 1 having a periodic pattern with illumination light from a light source (not shown), converts the illuminated object light from the sample 1 into a parallel light flux by an objective lens 2, and then forms the parallel light flux into an imaging lens 3. Incident. The pinhole 4 is arranged at the focal position of the imaging lens 3, and the light passing through the pinhole 4 is converted into an electric signal by the photodetector 5.

【0004】試料1に入射する透過照明光は試料1に形
成されている周期的パターンにより一部が遮られるた
め、光軸垂直面内おいてパターン形成方向と直交する図
示X方向へ試料1を移動させると、フォトディテクタ5
から出力される出力信号は図12に示すように周期的な
信号となる。従って、(V1+V2)/2に設定したし
きい値とフォトディテクタ5の出力信号とを比較するこ
とにより、周期的パターンの各エッジを検出することが
できる。
Since the transmitted illumination light incident on the sample 1 is partially blocked by the periodic pattern formed on the sample 1, the sample 1 is moved in the X direction shown in the drawing perpendicular to the pattern forming direction in the plane perpendicular to the optical axis. When moved, the photo detector 5
The output signal output from is a periodic signal as shown in FIG. Therefore, each edge of the periodic pattern can be detected by comparing the threshold value set to (V1 + V2) / 2 with the output signal of the photodetector 5.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た測定装置では、例えば光源の光量変動や試料のコント
ラストの変動により、エッジ検出位置に誤差が含まれる
可能性があり信頼性の点で問題があった。
However, in the above-described measuring apparatus, there is a possibility that the edge detection position may include an error due to, for example, fluctuations in the light amount of the light source and fluctuations in the contrast of the sample, which is a problem in terms of reliability. It was

【0006】例えば、しきい値を設定したときのフォト
ディテクタ5の出力電圧のプロファイルを図13のプロ
ファイル50とすると、その後に光源の光量変動があっ
た場合には出力電圧のプロファイルはプロファイル51
へと変化する。コントラストの変動も同様に出力電圧の
プロファイルに変化となって現れる。
For example, assuming that the profile of the output voltage of the photodetector 5 when the threshold value is set is the profile 50 of FIG. 13, the profile of the output voltage is the profile 51 when the light quantity of the light source changes thereafter.
Changes to. A change in contrast also appears as a change in the output voltage profile.

【0007】その結果、光量変動がある前に検出される
実際のエッジ位置50a〜50dに対して、光量又はコ
ントラストの変動後は51a〜51dをエッジ位置とし
て検出し、実際のエッジ位置50a〜50dとり間に検
出誤差が生じることとなる。
As a result, with respect to the actual edge positions 50a to 50d detected before there is a change in the light quantity, 51a to 51d are detected as the edge positions after the change in the light quantity or contrast, and the actual edge positions 50a to 50d. In the meantime, a detection error will occur.

【0008】なお、測定毎にしきい値を設定し直すよう
にすればより現実に近い光量,コントラストに対してし
きい値を設定することができる。しかしながら、通常、
オシロスコープ等で出力電圧を観察し、エッジ位置検出
回路のトリマ抵抗等によりしきい値を設定するので、実
際に設定されるしきい値が正確に(V1+V2)/2と
なるとは限らず、図14に示すように、実際のエッジ位
置53a〜53dと、現実のしきい値設定が正確に50
パーセントとならなかった場合のエッジ位置54a〜5
4dとの間にも、光量変動の場合と同様の誤差が生じて
しまい、かつ操作も煩雑化する問題がある。
If the threshold value is set again for each measurement, the threshold value can be set for more realistic light amount and contrast. However, usually
Since the output voltage is observed with an oscilloscope and the threshold value is set by the trimmer resistance of the edge position detection circuit, the actually set threshold value is not always exactly (V1 + V2) / 2. As shown in, the actual edge positions 53a to 53d and the actual threshold value setting are exactly 50.
Edge positions 54a to 5 when the percentage is not set
4d, there is a problem that an error similar to that in the case of light amount variation occurs and the operation becomes complicated.

【0009】本発明は、以上のような実情に鑑みてなさ
れたもので、周期的パターンのエッジ検出に使用するし
きい値を簡単かつ正確に設定することができ、信頼性の
高い同期的パターン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 a threshold value used for edge detection of a periodic pattern can be set easily and accurately, and a highly reliable synchronous pattern can be obtained. An object is to provide a measuring device.

【0010】[0010]

【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、次のような手段を講じた。請求項1に対
応する周期的パターン測定装置は、周期的パターンの被
写体像を導光し所定位置に結像させる光学系と、前記被
写体像の結像位置に配置された第1のピンホールと、前
記第1のピンホールを通過した光を電気的信号へ変換す
る第1の受光手段と、前記光学系により導かれた被写体
像の結像位置であって光軸垂直面内で前記第1のピンホ
ールからずれた位置に配置された第2のピンホールと、
前記第2のピンホールを通過した光を電気的信号へ変換
する第2の受光手段と、前記第1の受光手段または前記
第2の受光手段の少なくとも一方の出力信号としきい値
とを比較して前記周期的パターンのエッジを検出するエ
ッジ検出手段と、前記第1の受光手段と前記第2の受光
手段との両者の出力信号差に基づいて最適なしきい値を
前記エッジ検出手段へ設定するしきい値設定手段とを具
備する構成とした。
In order to achieve the above object, the present invention has taken the following means. A periodic pattern measuring device according to claim 1, comprising: an optical system for guiding a subject image having a periodic pattern to form an image at a predetermined position; and a first pinhole arranged at the image forming position of the subject image. A first light receiving means for converting light passing through the first pinhole into an electric signal; and a first light receiving means for forming a subject image guided by the optical system in a plane perpendicular to the optical axis. A second pinhole arranged at a position displaced from the pinhole of
The second light receiving means for converting the light passing through the second pinhole into an electric signal is compared with the output signal of at least one of the first light receiving means and the second light receiving means and a threshold value. The edge detection means for detecting the edge of the periodic pattern, and the optimum threshold value is set in the edge detection means based on the difference between the output signals of the first light receiving means and the second light receiving means. It is configured to include a threshold value setting means.

【0011】請求項2に対応する周期的パターン測定装
置は、周期的パターンの被写体像を導光し所定位置に結
像させる光学系と、前記被写体像の結像位置に配置され
たピンホールと、前記ピンホールを通過した光を電気的
信号へ変換する受光手段と、前記受光手段の出力信号と
しきい値とを比較して前記周期的パターンのエッジを検
出するエッジ検出手段と、前記受光手段から出力される
被写体像の出力信号のうちの最大値と最小値に基づいて
最適なしきい値を前記エッジ検出手段へ設定するしきい
値設定手段とを具備する構成とした。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a periodic pattern measuring device, which comprises an optical system for guiding a subject image having a periodic pattern to form an image at a predetermined position, and a pinhole arranged at the image forming position of the subject image. A light receiving means for converting the light passing through the pinhole into an electric signal; an edge detecting means for detecting an edge of the periodic pattern by comparing an output signal of the light receiving means with a threshold value; And a threshold value setting means for setting an optimum threshold value to the edge detection means based on the maximum value and the minimum value of the output signal of the subject image output from.

【0012】[0012]

【作用】請求項1に対応する周期的パターン測定装置で
は、光学系により導かれた被写体像が結像される位置に
第1のピンホールが配置されており、被写体像が結像さ
れる位置であっ光軸と垂直方向へ第1のピンホールとは
所定量ずれた位置に第2のピンホールが配置される。従
って、第1のピンホールを通過した光が入射する第1の
受光素子の出力信号と第2のピンホールを通過した光が
入射する第2の受光素子の出力信号とは、周期的パター
ンを光軸と垂直面内でパターン形成方向へ移動させた場
合に位相のずれたプロファイルとなる。このような2つ
の出力信号の差に基づいて最適なしきい値がしきい値設
定手段からエッジ検出手段へ設定される。そしてエッジ
検出手段が第1の受光手段または第2の受光手段の一方
の出力信号と前記しきい値とを比較して周期的パターン
のエッジを検出する。
In the periodic pattern measuring device according to the first aspect, the first pinhole is arranged at the position where the subject image guided by the optical system is formed, and the position where the subject image is formed. Then, the second pinhole is arranged at a position that is deviated from the first pinhole by a predetermined amount in the direction perpendicular to the optical axis. Therefore, the output signal of the first light receiving element on which the light passing through the first pinhole is incident and the output signal of the second light receiving element on which the light passing through the second pinhole is incident have a periodic pattern. When moved in the pattern formation direction in a plane perpendicular to the optical axis, the profile has a phase shift. Based on such a difference between the two output signals, an optimum threshold value is set from the threshold value setting means to the edge detecting means. Then, the edge detecting means compares the output signal of one of the first light receiving means or the second light receiving means with the threshold value and detects the edge of the periodic pattern.

【0013】第1,第2の受光手段から出力される出力
信号の差は光量変動やコントラスト変動の前後で変化し
ないため、この信号差に基づいてしきい値を設定するこ
とにより光量変動等による誤差を除去できる。
Since the difference between the output signals output from the first and second light receiving means does not change before and after the fluctuation of the light quantity or the fluctuation of the contrast, the threshold value is set based on the difference of the signals to thereby cause the fluctuation of the light quantity. The error can be removed.

【0014】請求項2に対応する周期的パターン測定装
置では、結像光学系にて被写体像が結像される位置にピ
ンホールが配置され、そのピンホールを通過した光が受
光素子により電気的信号へ変換されてエッジ検出手段お
よびしきい値設定手段へ与えられる。しきい値設定手段
では被写体像の出力信号のうちの最大値と最小値に基づ
いて最適なしきい値が定められエッジ検出手段へ設定さ
れる。そしてエッジ検出手段が受光手段の出力信号とし
きい値とを比較して周期的パターンのエッジを検出す
る。
In the periodic pattern measuring device according to the second aspect, the pinhole is arranged at the position where the image of the object is formed by the image forming optical system, and the light passing through the pinhole is electrically received by the light receiving element. It is converted into a signal and given to the edge detecting means and the threshold setting means. The threshold value setting means determines an optimum threshold value based on the maximum value and the minimum value of the output signal of the subject image and sets it to the edge detecting means. Then, the edge detecting means detects the edges of the periodic pattern by comparing the output signal of the light receiving means with the threshold value.

【0015】[0015]

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
1は、本発明の第1実施例に係る同期的パターン測定装
置の全体構成を示している。本実施例の同期的パターン
測定装置は、図示しない光源より出射された照射光で周
期的パターンの試料1を透過照明し、その照明された試
料1の光像を対物レンズ2により平行光束へ変換してか
ら結像レンズ3へ入射する。結像レンズ3の出射端側に
配置したプリズム6で光束を透過光と反射光に分岐し、
結像レンズ3により透過光が結像する位置には第1のピ
ンホール7が配置され、その第1のピンホール7を通過
した光を第1の光電変換素子8で受光している。一方、
プリズム6の反射面6aで反射した反射光の光路上に第
2のピンホール9を配置している。この第2のピンホー
ル9は、結像レンズ3による結像位置であって、光軸垂
直面内において光軸から所定距離ずれた位置に開口中心
が来るように配置されている。この第2のピンホール9
を通過した光を第2の光電変換素子10で受光してい
る。
EXAMPLES Examples of the present invention will be described below. FIG. 1 shows the overall configuration of a synchronous pattern measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention. The synchronous pattern measuring apparatus according to the present embodiment transmits and illuminates a sample 1 having a periodic pattern with irradiation light emitted from a light source (not shown), and converts an optical image of the illuminated sample 1 into a parallel light flux by an objective lens 2. Then, the light enters the imaging lens 3. The prism 6 arranged on the exit end side of the imaging lens 3 splits the light flux into transmitted light and reflected light,
A first pinhole 7 is arranged at a position where the transmitted light is imaged by the imaging lens 3, and the light passing through the first pinhole 7 is received by the first photoelectric conversion element 8. on the other hand,
A second pinhole 9 is arranged on the optical path of the reflected light reflected by the reflecting surface 6a of the prism 6. The second pinhole 9 is arranged at the image forming position of the image forming lens 3 such that the center of the opening is located at a position displaced from the optical axis by a predetermined distance in the plane perpendicular to the optical axis. This second pinhole 9
The light that has passed through is received by the second photoelectric conversion element 10.

【0016】第1,第2の光電変換素子8,10をしき
い値設定回路11に接続し、このしきい値設定回路11
の出力端子をエッジ検出手段としてのコンパレータ12
の正側入力端子に接続している。またコンパレータ12
の負側入力端子に第1の光電変換素子8の出力端子を接
続している。
The first and second photoelectric conversion elements 8 and 10 are connected to a threshold value setting circuit 11, and the threshold value setting circuit 11 is connected.
Output terminal of the comparator 12 as an edge detecting means
It is connected to the positive input terminal of. In addition, the comparator 12
The output terminal of the first photoelectric conversion element 8 is connected to the negative side input terminal of.

【0017】図2はしきい値設定回路11の構成を示し
ている。しきい値設定回路11は、コンパレータ13の
正側入力端子に第1の光電変換素子8の出力端子を接続
し、コンパレータ13の負側入力端子に第2の光電変換
素子10の出力端子を接続している。また、第1の光電
変換素子8の出力信号8aを第1のサンプルホールド回
路14および第2のサンプルホールド回路15へ並列に
入力している。第1のサンプルホールド回路14は、コ
ンパレータ13の比較出力13aの立上がりで出力信号
8aをホールドし、第2のサンプルホールド回路15
は、コンパレータ13の比較出力13aの立下りで出力
信号8aをホールドする。この第1のサンプルホールド
回路14と第2のサンプルホールド回路15の両出力端
子間を抵抗R1,R2の直列回路を介して接続してい
る。そして抵抗R1と抵抗R2との中間点を中間タップ
を介してコンパレータ12の正側入力端子へしきい値を
示す電圧信号を入力している。
FIG. 2 shows the configuration of the threshold value setting circuit 11. The threshold setting circuit 11 connects the output terminal of the first photoelectric conversion element 8 to the positive input terminal of the comparator 13 and connects the output terminal of the second photoelectric conversion element 10 to the negative input terminal of the comparator 13. is doing. Further, the output signal 8a of the first photoelectric conversion element 8 is input in parallel to the first sample hold circuit 14 and the second sample hold circuit 15. The first sample-hold circuit 14 holds the output signal 8a at the rise of the comparison output 13a of the comparator 13, and the second sample-hold circuit 15
Holds the output signal 8a at the fall of the comparison output 13a of the comparator 13. The output terminals of the first sample hold circuit 14 and the second sample hold circuit 15 are connected via a series circuit of resistors R1 and R2. Then, a voltage signal indicating a threshold value is input to the positive side input terminal of the comparator 12 through the intermediate tap between the resistors R1 and R2.

【0018】次に、以上のように構成された本実施例の
動作について説明する。透過照明による照明光が試料1
へ照射されると、その照明光は試料1によりその一部が
遮られ、さらに対物レンズ2に入射して平行光束にされ
る。対物レンズ2を通過した光束は結像レンズ3を介し
てプリズム6へ入射する。プリズム6の反射面6aを透
過した光束は第1のピンホール7を介して第1の光電変
換素子8へ入射する。一方、プリズム6の反射面6aで
反射した光束は第2のピンホール9を介して第2の光電
変換素子10へ入射する。
Next, the operation of this embodiment configured as described above will be described. Illumination light by transmitted illumination is sample 1
When it is irradiated with, the illumination light is partly blocked by the sample 1 and further enters the objective lens 2 to be a parallel light flux. The light flux that has passed through the objective lens 2 enters the prism 6 through the imaging lens 3. The light flux that has passed through the reflecting surface 6 a of the prism 6 enters the first photoelectric conversion element 8 through the first pinhole 7. On the other hand, the light flux reflected by the reflecting surface 6 a of the prism 6 enters the second photoelectric conversion element 10 via the second pinhole 9.

【0019】ここで、周期的パターンの試料1と対物レ
ンズ2とを光軸と垂直な面内において周期的なパターン
の形成方向へ相対移動させると、周期的パターンの明暗
で周期的な波形となると共に、第2のピンホール9が光
軸垂直面内で第1のピンホール7よりも光軸からずれて
いるため、図3に示すような互いに位相のずれた周期的
な出力波形となる。第1のピンホール7を通過した光に
対応する第1の光電変換素子8の出力波形が80aであ
り、第2のピンホール9を通過した光に対応する第2の
光電変換素子10の出力波形が80bである。
Here, when the sample 1 having a periodic pattern and the objective lens 2 are relatively moved in the direction in which the periodic pattern is formed in a plane perpendicular to the optical axis, a bright and dark periodic waveform of the periodic pattern is obtained. In addition, since the second pinhole 9 is displaced from the optical axis in the plane perpendicular to the optical axis with respect to the first pinhole 7, the periodic output waveforms are out of phase with each other as shown in FIG. . The output waveform of the first photoelectric conversion element 8 corresponding to the light passing through the first pinhole 7 is 80a, and the output waveform of the second photoelectric conversion element 10 corresponding to the light passing through the second pinhole 9. The waveform is 80b.

【0020】しきい値設定回路11は、2つの出力波形
80a,80bの差が0になる点であるA,Bでの電圧
をVa,Vbとし、VaとVbとの中間値(Va+V
b)/2をしきい値としてコンパレータ12に設定す
る。
The threshold value setting circuit 11 sets the voltages at A and B where the difference between the two output waveforms 80a and 80b becomes 0 to Va and Vb, and sets the intermediate value (Va + V) between Va and Vb.
b) / 2 is set in the comparator 12 as a threshold value.

【0021】しきい値設定回路11の動作を図2及び図
4を参照しながら説明する。コンパレータ13で第1の
光電変換素子出力と第2の光電変換素子出力を比較し、
第1の光電変換素子出力と第2の光電変換素子出力とが
一致するA点を検出すると、比較出力を立上げる。第1
のサンプルホールド回路14は比較出力を立上げに対応
して第1の光電変換素子出力Vaをホールドする。そし
て、試料1と対物レンズ2との相対移動に応じて電圧値
が変化しコンパレータ13でB点が検出されると比較出
力が立下げられる。この比較出力の立下げに対応して第
2のサンプルホールド回路15が第2の光電変換素子出
力Vbをホールドする。第1,第2のサンプルホールド
回路14,15でそれぞれホールドされた電圧Va,V
bは、抵抗R1,R2からなる直列回路の両端間に印加
される。そして抵抗R1,R2で分圧された電圧(Va
+Vb)/2が中間タップを介してコンパレータ12の
正側端子へ印加される。
The operation of the threshold value setting circuit 11 will be described with reference to FIGS. The comparator 13 compares the output of the first photoelectric conversion element with the output of the second photoelectric conversion element,
When the point A at which the output of the first photoelectric conversion element and the output of the second photoelectric conversion element match is detected, the comparison output is activated. First
The sample hold circuit 14 holds the first photoelectric conversion element output Va in response to the rising of the comparison output. Then, when the voltage value changes according to the relative movement of the sample 1 and the objective lens 2 and the point B is detected by the comparator 13, the comparison output is lowered. The second sample hold circuit 15 holds the second photoelectric conversion element output Vb in response to the fall of the comparison output. The voltages Va and V held by the first and second sample and hold circuits 14 and 15, respectively.
b is applied across the series circuit composed of the resistors R1 and R2. The voltage (Va divided by the resistors R1 and R2 is
+ Vb) / 2 is applied to the positive terminal of the comparator 12 via the intermediate tap.

【0022】このようにして決定されたしきい値(Va
+Vb)/2が設定されるコンパレータ12には第1の
光電変換素子8からの出力信号が入力する。そしてしき
い値(Va+Vb)/2と出力信号8aとが比較されエ
ッジ判定がなされる。
The threshold value (Va
The output signal from the first photoelectric conversion element 8 is input to the comparator 12 in which + Vb) / 2 is set. Then, the threshold value (Va + Vb) / 2 is compared with the output signal 8a to make an edge decision.

【0023】このように本実施例によれば、2つの光電
変換素子出力の差が0になる点での電圧Va,Vbをそ
れぞれ検出し、その電圧VaとVbとの中間値(Va+
Vb)/2をしきい値としてコンパレータ12に設定す
るようにしたので、エッジ検出のためのしきい値を正確
かつ簡単に設定でき、光量変動やコントラスト変動等が
あっても誤差の少ない周期的パターンの測定を行うこと
ができる。
As described above, according to this embodiment, the voltages Va and Vb at the point where the difference between the outputs of the two photoelectric conversion elements becomes 0 are detected, and the intermediate value (Va +) between the voltages Va and Vb is detected.
Since Vb) / 2 is set in the comparator 12 as a threshold value, the threshold value for edge detection can be set accurately and easily, and even if there is a light amount fluctuation or contrast fluctuation, there is little error in the periodicity. The pattern can be measured.

【0024】なお、上記実施例では、第1,第2のピン
ホール7,9へ被写体像を導く光学系を同一の光学系を
用いてたが、別々の光学系により各ピンホールまで導く
ようにしても良い。
In the above embodiment, the same optical system is used as the optical system for guiding the subject image to the first and second pinholes 7 and 9, but different optical systems may be used to guide the object images. You can

【0025】次に、本発明の第2実施例について説明す
る。図5は、第2実施例の全体構成を示している。な
お、ピンホールおよび光電変換素子部分を除いては、前
述した第1実施例と同様であるので、同一部分には同一
符号を付している。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 shows the overall configuration of the second embodiment. It is to be noted that, except for the pinhole and the photoelectric conversion element portion, it is the same as the above-described first embodiment, so that the same portions are denoted by the same reference numerals.

【0026】本実施例は、光学系からプリズムを取り除
き、結像レンズ3の結像面に2つのピンホール21a,
21bを有するピンホール板21を配置し、さらにピン
ホール板21を透過した光の光路上に2分割光電変換素
子22を配置している。
In the present embodiment, the prism is removed from the optical system, and two pinholes 21a,
The pinhole plate 21 having 21b is arranged, and the two-division photoelectric conversion element 22 is arranged on the optical path of light transmitted through the pinhole plate 21.

【0027】ピンホール板21と2分割光電変換素子2
2を光軸方向から見た平面図を図6に示している。両者
の関係は、一方のピンホール21aを通過した光を一方
の光電変換素子22aで受光し、他方のピンホール21
bを通過した光を他方の光電変換素子22bで受光する
ように配置されている。そしてピンホール板21は一方
のピンホール21aが結像レンズ3の結像位置に配置さ
れるように設けられている。結像レンズ3の結像位置に
配置されたピンホール21aを通過した光を光電変換す
る光電変換素子22aの出力信号はコンパレータ12お
よびしきい値設定回路11へ入力し、ピンホール21b
を通過した光を光電変換する光電変換素子22bの出力
信号をしきい値設定回路11に入力している。
The pinhole plate 21 and the two-division photoelectric conversion element 2
FIG. 6 shows a plan view of 2 viewed from the optical axis direction. The relationship between the two is that the light passing through one pinhole 21a is received by one photoelectric conversion element 22a and the other pinhole 21a is received.
The other photoelectric conversion element 22b receives light that has passed through b. The pinhole plate 21 is provided so that one pinhole 21 a is arranged at the image forming position of the image forming lens 3. The output signal of the photoelectric conversion element 22a that photoelectrically converts the light that has passed through the pinhole 21a arranged at the image formation position of the imaging lens 3 is input to the comparator 12 and the threshold value setting circuit 11, and the pinhole 21b.
The output signal of the photoelectric conversion element 22b for photoelectrically converting the light passing through is input to the threshold setting circuit 11.

【0028】このように構成された本実施例では、試料
1と対物レンズ2とを光軸垂直面内においてパターン形
成方向へ相対移動させると、図3に示したものと同様の
出力波形が得られる。従って、しきい値設定回路11に
より2つの光電変換素子出力の差が0になる点での電圧
Va,Vbがそれぞれ検出されて電圧VaとVbとの中
間値(Va+Vb)/2がコンパレータ12にしきい値
として設定される。
In this embodiment having such a configuration, when the sample 1 and the objective lens 2 are relatively moved in the pattern forming direction in the plane perpendicular to the optical axis, an output waveform similar to that shown in FIG. 3 is obtained. To be Therefore, the threshold value setting circuit 11 detects the voltages Va and Vb at the point where the difference between the outputs of the two photoelectric conversion elements becomes 0, and the intermediate value (Va + Vb) / 2 of the voltages Va and Vb is set to the comparator 12. It is set as a threshold.

【0029】このような本実施例によれば、前記第1実
施例と同様に光量変動やコントラスト変動等があっても
誤差の少ない周期的パターンの測定を行うことができ、
さらにプリズムを除去できる分だけ省スペース化を図る
ことができる。
According to the present embodiment as described above, it is possible to measure a periodic pattern with a small error even if there is a light amount change, a contrast change, etc., as in the first embodiment.
Further, it is possible to save space because the prism can be removed.

【0030】次に、本発明の第3実施例について説明す
る。図8は、第3実施例の全体構成を示している。な
お、前述した第1実施例と同一構成の部分には同一符号
を付している。
Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 shows the overall configuration of the third embodiment. The same components as those in the first embodiment described above are designated by the same reference numerals.

【0031】本実施例は、光学系からプリズムを取り除
き、結像レンズ3の結像位置にピンホール31を配置し
ている。ピンホール31を通過した光を光電変換素子3
2で受光し、その受光量に応じた電圧値の出力信号をコ
ンパレータ2およびしきい値設定回路33へ入力してい
る。
In this embodiment, the prism is removed from the optical system and the pinhole 31 is arranged at the image forming position of the image forming lens 3. The light passing through the pinhole 31 is photoelectric conversion element 3
Light is received at 2, and an output signal having a voltage value corresponding to the amount of received light is input to the comparator 2 and the threshold setting circuit 33.

【0032】しきい値設定回路33の構成を図9に示
す。このしきい値設定回路33は、光電変換素子32の
出力信号が、コンパレータ34,最大値回路35,最小
値回路36へそれぞれ与えられる。コンパレータ34は
一方の入力端子に基準電圧が設定されていて、その比較
出力を最大値回路35,最小値回路36へリセット信号
として与えると共に、サンプルホールド回路37,38
へそれぞれサンプル信号として与える。なお、コンパレ
ータ34の比較出力は、最小値回路36およびサンプル
ホールド回路38に対してはインバータ39を介して入
力する。そしてサンプルホールド回路37,38の両出
力端間に抵抗R1,R2の直列回路が接続されていて、
抵抗R1,R2間の電圧を中間タップを介してコンパレ
ータ12に印加している。
The structure of the threshold value setting circuit 33 is shown in FIG. In the threshold value setting circuit 33, the output signal of the photoelectric conversion element 32 is given to the comparator 34, the maximum value circuit 35, and the minimum value circuit 36, respectively. The comparator 34 has a reference voltage set at one of its input terminals, supplies the comparison output to the maximum value circuit 35 and the minimum value circuit 36 as a reset signal, and also holds sample and hold circuits 37, 38.
To each sample signal. The comparison output of the comparator 34 is input to the minimum value circuit 36 and the sample hold circuit 38 via an inverter 39. A series circuit of resistors R1 and R2 is connected between the output terminals of the sample and hold circuits 37 and 38,
The voltage between the resistors R1 and R2 is applied to the comparator 12 via the intermediate tap.

【0033】次に、以上のように構成された本実施例の
動作について図7および図10を参照しながら説明す
る。試料1を透過照明した状態で試料1と対物レンズ2
とを光軸垂直面内においてパターン形成方向へ相対移動
させると、光電変換素子32からの出力信号は図7に示
すような周期的な出力波形となる。同図に示す出力波形
の最大値をVmax 、最小値をVmin とし、最大値Vmax
と最小値Vmin の中間値(Vmax +Vmin )/2をしき
い値として設定する。
Next, the operation of this embodiment configured as described above will be described with reference to FIGS. 7 and 10. Sample 1 and objective lens 2 with sample 1 being transmitted and illuminated
When and are relatively moved in the pattern forming direction in the plane perpendicular to the optical axis, the output signal from the photoelectric conversion element 32 has a periodic output waveform as shown in FIG. Let Vmax be the maximum value and Vmin be the minimum value of the output waveform shown in FIG.
And the minimum value Vmin (Vmax + Vmin) / 2 are set as threshold values.

【0034】しきい値設定回路33では、最大値Vmax
と最小値Vmin の間の電圧値がコンパレータ34に基準
値として設定される。次に、試料1と対物レンズ2とを
光軸垂直面内においてパターン形成方向へ相対移動させ
ることにより、光電変換素子32から周期的波形の出力
信号がコンパレータ34に入力する。コンパレータ34
では光電変換素子32の出力電圧と基準値とが比較さ
れ、出力電圧が基準値を下回る際に比較出力が立上が
り、出力電圧が基準値を上回る際に比較出力が立下が
る。
In the threshold value setting circuit 33, the maximum value Vmax
A voltage value between the minimum value Vmin and the minimum value Vmin is set in the comparator 34 as a reference value. Next, the sample 1 and the objective lens 2 are relatively moved in the plane perpendicular to the optical axis in the pattern forming direction, whereby an output signal having a periodic waveform is input from the photoelectric conversion element 32 to the comparator 34. Comparator 34
In, the output voltage of the photoelectric conversion element 32 is compared with the reference value, the comparison output rises when the output voltage falls below the reference value, and the comparison output falls when the output voltage exceeds the reference value.

【0035】最小値回路36は比較出力の立上がりエッ
ジにおいてリセットされ、その後に入力された出力信号
の最小値Vmin をサンプルホールド回路38へ出力す
る。そして比較出力の立下がりエッジにおいてサンプル
ホールド回路38が最小値Vmin をホールドする。
The minimum value circuit 36 is reset at the rising edge of the comparison output, and outputs the minimum value Vmin of the output signal inputted thereafter to the sample hold circuit 38. Then, the sample hold circuit 38 holds the minimum value Vmin at the falling edge of the comparison output.

【0036】また、最大値回路35は比較出力の立下が
りエッジにおいてリセットされ、その後に入力された出
力信号の最大値Vmax をサンプルホールド回路37へ出
力する。そして比較出力の立上がりエッジにおいてサン
プルホールド回路37が最大値Vmax をホールドする。
Further, the maximum value circuit 35 is reset at the falling edge of the comparison output and outputs the maximum value Vmax of the output signal inputted thereafter to the sample hold circuit 37. Then, at the rising edge of the comparison output, the sample hold circuit 37 holds the maximum value Vmax.

【0037】このようにして両サンプルホールド回路3
7,38でホールドされた最大値Vmax と最小値Vmin
の合成電圧が抵抗R1,R2の直列回路の両端間に印加
され、その中間タップに現れる中間値(Vmax +Vmin
)/2がコンパレータ12の入力端子へ印加される。
In this way, both sample and hold circuits 3
Maximum value Vmax and minimum value Vmin held at 7,38
Is applied across the series circuit of resistors R1 and R2, and the intermediate value (Vmax + Vmin) that appears at the intermediate tap
) / 2 is applied to the input terminal of the comparator 12.

【0038】コンパレータ12では、以上のようにして
決定される中間値(Vmax +Vmin)/2をしきい値と
して光電変換素子32の出力信号と比較し、エッジ判定
を実行する。
The comparator 12 compares the output value of the photoelectric conversion element 32 with the intermediate value (Vmax + Vmin) / 2 determined as described above as a threshold value, and executes edge determination.

【0039】このような本実施例によれば、エッジ検出
のためのしきい値を正確かつ簡単に設定でき、光量変動
やコントラスト変動等があっても誤差の少ない周期的パ
ターンの測定を行うことができる。また、上記第2実施
例と同様にプリズムを除去できることから、省スペース
化を図ることもできる。
According to the present embodiment as described above, the threshold value for edge detection can be set accurately and easily, and a periodic pattern with a small error can be measured even if there is a change in the light amount or a change in the contrast. You can Further, since the prism can be removed as in the second embodiment, it is possible to save space.

【0040】なお、上記各実施例では、透過照明の場合
を例に説明したが、落射照明等その他の照明に対しても
適用することができる。本発明は上記実施例に限定され
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種
々変形実施可能である。
In each of the above-mentioned embodiments, the case of transmission illumination has been described as an example, but the present invention can be applied to other illumination such as epi-illumination. The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

【0041】[0041]

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、周
期的パターンのエッジ検出に使用するしきい値を簡単か
つ正確に設定することができ、信頼性の高い同期的パタ
ーン測定装置を提供できる。
As described in detail above, according to the present invention, it is possible to easily and accurately set the threshold value used for edge detection of a periodic pattern, and to provide a highly reliable synchronous pattern measuring apparatus. Can be provided.

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

【図1】本発明の第1実施例の全体構成を示す図であ
る。
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a first embodiment of the present invention.

【図2】第1実施例に備えたしきい値設定回路の構成図
である。
FIG. 2 is a configuration diagram of a threshold value setting circuit provided in the first embodiment.

【図3】第1実施例に備えた第1,第2の光電変換素子
の出力波形図である。
FIG. 3 is an output waveform diagram of the first and second photoelectric conversion elements provided in the first embodiment.

【図4】第1実施例におけるしきい値設定回路の動作を
示すタイムチャートである。
FIG. 4 is a time chart showing the operation of the threshold value setting circuit in the first embodiment.

【図5】本発明の第2実施例の全体構成を示す図であ
る。
FIG. 5 is a diagram showing an overall configuration of a second embodiment of the present invention.

【図6】第2実施例に備えたピンホール板と2分割光電
変換素子との平面図である。
FIG. 6 is a plan view of a pinhole plate and a two-division photoelectric conversion element provided in a second embodiment.

【図7】本発明の第3実施例における光電変換素子の出
力波形図である。
FIG. 7 is an output waveform diagram of the photoelectric conversion element according to the third embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第3実施例の全体構成を示す図であ
る。
FIG. 8 is a diagram showing an overall configuration of a third embodiment of the present invention.

【図9】第3実施例に備えたしきい値設定回路の構成図
である。
FIG. 9 is a configuration diagram of a threshold value setting circuit provided in a third embodiment.

【図10】第3実施例におけるしきい値設定回路の動作
を示すタイムチャートである。
FIG. 10 is a time chart showing the operation of the threshold value setting circuit in the third embodiment.

【図11】従来の周期的パターン測定装置の構成図であ
る。
FIG. 11 is a configuration diagram of a conventional periodic pattern measuring device.

【図12】周期的パターンと出力信号波形との関係を示
す図である。
FIG. 12 is a diagram showing a relationship between a periodic pattern and an output signal waveform.

【図13】光量変動等に対応したエッジ検出誤差を示す
図である。
FIG. 13 is a diagram showing an edge detection error corresponding to a light amount variation and the like.

【図14】その他のエッジ検出誤差を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing other edge detection errors.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…試料、2…対物レンズ、3…結像レンズ、6…プリ
ズム、7…第1のピンホール、8…第1の光電変換素
子、9…第2のピンホール、10…第2の光電変換素
子、11,33…しきい値設定回路、12…コンパレー
タ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Sample, 2 ... Objective lens, 3 ... Imaging lens, 6 ... Prism, 7 ... 1st pinhole, 8 ... 1st photoelectric conversion element, 9 ... 2nd pinhole, 10 ... 2nd photoelectric Conversion element, 11, 33 ... Threshold setting circuit, 12 ... Comparator.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 周期的パターンの被写体像を導光し所定
位置に結像させる光学系と、前記被写体像の結像位置に
配置された第1のピンホールと、前記第1のピンホール
を通過した光を電気的信号へ変換する第1の受光手段
と、前記光学系により導かれた被写体像の結像位置であ
って光軸垂直面内で前記第1のピンホールからずれた位
置に配置された第2のピンホールと、前記第2のピンホ
ールを通過した光を電気的信号へ変換する第2の受光手
段と、前記第1の受光手段または前記第2の受光手段の
少なくとも一方の出力信号としきい値とを比較して前記
周期的パターンのエッジを検出するエッジ検出手段と、
前記第1の受光手段と前記第2の受光手段との両者の出
力信号差に基づいて最適なしきい値を前記エッジ検出手
段へ設定するしきい値設定手段とを具備したことを特徴
とする周期的パターン測定装置。
1. An optical system for guiding a subject image of a periodic pattern to form an image at a predetermined position, a first pinhole arranged at the image formation position of the subject image, and the first pinhole. First light receiving means for converting the light passing therethrough into an electric signal, and a position where the object image formed by the optical system is formed and which is displaced from the first pinhole in a plane perpendicular to the optical axis. A second pinhole arranged, a second light receiving means for converting light passing through the second pinhole into an electric signal, and at least one of the first light receiving means or the second light receiving means. Edge detection means for detecting the edge of the periodic pattern by comparing the output signal of the
A cycle comprising threshold value setting means for setting an optimum threshold value to the edge detecting means based on a difference between output signals of the first light receiving means and the second light receiving means. Pattern measuring device.
【請求項2】 周期的パターンの被写体像を導光し所定
位置に結像させる光学系と、前記被写体像の結像位置に
配置されたピンホールと、前記ピンホールを通過した光
を電気的信号へ変換する受光手段と、前記受光手段の出
力信号としきい値とを比較して前記周期的パターンのエ
ッジを検出するエッジ検出手段と、前記受光手段から出
力される被写体像の出力信号のうちの最大値と最小値と
に基づいて最適なしきい値を前記エッジ検出手段へ設定
するしきい値設定手段とを具備したことを特徴とする周
期的パターン測定装置。
2. An optical system for guiding a subject image having a periodic pattern to form an image at a predetermined position, a pinhole arranged at the image forming position of the subject image, and an electric light for passing through the pinhole. Of the light receiving means for converting into a signal, the edge detecting means for comparing the output signal of the light receiving means with a threshold value to detect the edge of the periodic pattern, and the output signal of the subject image output from the light receiving means. And a threshold setting means for setting an optimum threshold to the edge detecting means based on the maximum value and the minimum value of the periodic pattern measuring device.
JP5302862A 1993-12-02 1993-12-02 Periodic pattern measuring device Withdrawn JPH07159136A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5302862A JPH07159136A (en) 1993-12-02 1993-12-02 Periodic pattern measuring device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5302862A JPH07159136A (en) 1993-12-02 1993-12-02 Periodic pattern measuring device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH07159136A true JPH07159136A (en) 1995-06-23

Family

ID=17913994

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5302862A Withdrawn JPH07159136A (en) 1993-12-02 1993-12-02 Periodic pattern measuring device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH07159136A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4677293A (en) Photoelectric measuring system
US6388754B1 (en) Shape measuring system and method
US4688919A (en) Automatic focusing camera
US4652765A (en) Edge detecting device in optical measuring instrument
EP0576004B1 (en) Electronic levelling apparatus and levelling staff used with the same
US5767523A (en) Multiple detector alignment system for photolithography
US4641964A (en) Apparatus for measuring optical characteristics of optical systems
JPH04319615A (en) Optical height measuring apparatus
GB2185359A (en) Optical displacement sensor
JPS62201301A (en) Laser interference length measuring machine
GB2165044A (en) Edge detecting device in optical measuring instrument
JPH07159136A (en) Periodic pattern measuring device
JP2542754B2 (en) Positioning method and apparatus for probe for electric field measurement of integrated circuit
EP1016849A1 (en) Length measuring instrument
US4419574A (en) Focus detecting device with varying pitch cylindrical lens element
JPH07174513A (en) Periodic-pattern measuring apparatus
US11906571B2 (en) Optical detection system and laser light providing module without using an optical fiber
JP3204726B2 (en) Edge sensor
SU920376A1 (en) Photoelectric microscope
JPS6345504A (en) Range finder
JPH10227608A (en) Edge detector
JPH0558313B2 (en)
SU1153276A1 (en) Device for measuring structure characteristic of atmospheric index of refraction
GB2210222A (en) Optical displacement sensor
SU603842A1 (en) Photoelectric meter of semiconductor plate deelection

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20010206