JPH08271213A - エッジ検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ステージ移動速度の変化により生じる比較器
への入力信号波形の位相遅延を補正することによって、
エッジ検出の誤差を解消し、高精度のエッジ検出を行え
るエッジ検出器を提供する。 【構成】 本発明のエッジ検出器は、試料１と、光源４
からの光を試料１に照射してその反射若しくは透過光を
受光する光検出器１０を有する光学系とを相対的に移動
させながら、光検出器１０の出力及び所定の閾値に基づ
いて試料１のエッジを検出するようにしたエッジ検出器
において、試料１と前記光学系との相対移動速度を検出
する速度検出手段２１と、速度検出手段２１により検出
された速度からエッジ判定用閾値を定める閾値設定手段
２２とを備え、試料１と前記光学系との相対移動速度に
より前記エッジ判定用閾値を設定するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、測定対象物と、光源及
びこの光源からの光を前記測定対象物に照射してその反
射若しくは透過光を受光する光検出器を有する光学系と
を相対的に移動させながら、光検出器の出力に基づいて
前記測定対象物のエッジを検出するようにしたエッジ検
出器に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は従来のエッジ検出器の構成を示す
図である。この図に示すように、従来のエッジ検出器
は、測定対象物としての試料１を載置するステージ３
と、このステージ３を水平方向に移動させることによっ
て、ステージ３上に載置された試料１を対物レンズ７の
光軸に対して垂直方向に移動させその位置を制御するた
めのステージ駆動手段２とが設けられている。そして、
光源４から照射された光が、コリメータレンズ５により
平行光にされ、更にハーフミラー８によりステージ３の
表面に対し光軸が垂直になるように反射された後、対物
レンズ７により試料１の面上で結像されるようにして、
試料１を照明できるようになっている。更に、この試料
１からの反射光は、再度対物レンズ７を透過した後、そ
の一部がハーフミラー６を透過し、結像レンズ８，ピン
ホール９を順に経て光検出器１０に受光される。

【０００３】次に、光検出器１０において電流値に変換
された光強度信号は、電流−電圧変換回路１１により、
例えば、図４に示すような曲線状の出力波形を呈する電
圧信号（電流−電圧変換回路１１の出力４１）に変換さ
れる。この電圧信号を比較器１２において基準電圧１３
（例えば図４中の閾値４２）と比較する。そして、電流
−電圧変換回路１１からの出力レベルと前記閾値４２の
レベルとが一致する場合（図４中ではａ点及びｂ点）
に、パルス信号発生回路１４へ信号を送信し、ここから
エッジ検出信号４３を発生させ、エッジ検出を行ってい
る。ここで、基準電圧１３としての閾値４２のレベル
は、試料１のエッジ部の明部と暗都とにおける光検出器
１０の出力値から求められる。しかし、このような閾値
４２は、予めオペレータがキャリブレーション作業を行
って設定しなければならなかった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】更に、この従来のエッ
ジ検出器では、ステージ移動速度の変化により、比較器
１２の一方の入力端子に入力される電流−電圧変換回路
１１からの出力波形は変化する。これは、光検出器１０
において受光した光が光強度信号に電気変換された後に
比較器１２に入力される間での過程における回路が周波
数特性を有しているためであり、例えば、ステージ移動
速度の影響により電流−電圧変換回路１１の出力波形は
図５の波形５１のように変化する。これにより、同図に
示されたようなエッジ検出信号５２が生じ、エッジ検出
の結果に大きな誤差が含まれることになる。

【０００５】特に、反射率が小さい試料に対する精度の
よいエッジ検出を行いたい場合には、測定の対象領域を
狭めるために図３に示されているようなピンホール９を
できるだけ小さく形成し、その結果小さくなった光検出
器１０からの出力信号の強度を増幅するために電流−電
圧変換回路１１の利得を大きく設定する必要がある。し
かしながら、このようにすると、ＳＮ比が劣化するう
え、遮断周波数も低くなり、ステージ移動速度がエッジ
検出の精度に大きく影響を及ぼすことになる。

【０００６】そこで、上記従来技術の有する問題点に鑑
み、本発明は、ステージ移動速度の変化により生じる比
較器への入力信号波形の位相遅延を補正することによっ
て、エッジ検出の誤差を解消し、高精度のエッジ検出を
行えるエッジ検出器を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によるエッジ検出器は、測定対象物と、光源
からの光を前記測定対象物に照射してその反射若しくは
透過光を受光する光検出器を有する光学系とを相対的に
移動させながら、前記光検出器の出力及び所定の閾値に
基づいて前記測定対象物のエッジを検出するようにした
エッジ検出器において、前記測定対象物と前記光学系と
の相対移動速度を検出する速度検出手段と、この速度検
出手段により検出された速度からエッジ判定用閾値を求
める閾値設定手段とを備え、前記測定対象物と前記光学
系との相対移動速度により前記エッジ判定用閾値を設定
するようにしたことを特徴とする。更に、本発明のエッ
ジ検出器の前記閾値設定手段には、前記エッジ判定用閾
値の情報が前記速度検出手段により検出された速度の関
数として予め記憶される記憶手段が設けられていること
が好ましい。

【０００８】

【作用】上記のように構成された本発明のエッジ検出器
では、前記測定対象物と前記光学系との相対移動速度を
検出する速度検出手段と、この速度検出手段により検出
された速度から、前記閾値設定手段により、前記測定対
象物と前記光学系との相対移動時の速度に対応して生じ
る前記比較器への入力信号波形の位相の遅延を補正する
ためのエッジ判定用閾値を定め、このエッジ判定用閾値
を用いることにより正確なエッジ検出を行うことができ
る。

【０００９】

【実施例】以下、図示した実施例に基づき本発明を詳細
に説明する。尚、図３に示した従来例に用いられている
部材と同一の部材には同一の符号を付している。

【００１０】図１は、本発明によるエッジ検出器の一実
施例の構成を示す図である。この図に示すように、本発
明のエッジ検出器は、測定対象物としての試料１を載置
するステージ３と、このステージ３を水平方向に移動さ
せることによって、ステージ３上に載置された試料１を
対物レンズ７の光軸に対して垂直方向に移動させその位
置を制御するためのステージ駆動手段２とが設けられて
いる。そして、光源４から照射された光が、コリメータ
レンズ５により平行光にされ、ハーフミラー８によりス
テージ２の表面に対し光軸が垂直になるように反射され
た後、対物レンズ７により試料１の面上で結像されるよ
うにして、試料１を照明できるようになっている。更
に、この試料１からの反射光は、再度対物レンズ７を透
過した後、その一部がハーフミラー６を透過し、結像レ
ンズ８，ピンホール９を順に経て光検出器１０に受光さ
れる。次に、光検出器１０において電流値に変換された
光強度信号は、電流−電圧変換回路１１により電圧信号
に変換される。この信号を比較器１２において基準電圧
１３、即ち所定の閾値と比較した後、パルス信号発生回
路１４からエッジ検出信号を発生させ、エッジ検出を行
っている。このとき、基準電圧１３として与えられる閾
値の設定方法については、以下に説明する。

【００１１】まず、変位測定回路１５と速度算出回路１
６とから構成されている速度検出手段２１により、検出
光学系と測定対象物（試料１）との相対速度（本実施例
では、ステージ３の移動速度である）を検出する。具体
的には、ステージ３の変位を測定する変位測定回路１５
内において所定の変位毎に発せられるパルスを、速度算
出回路１６に送信し、ここで、所定の単位時間内に受信
した前記パルスの数をカウントしてステージ移動速度を
求めている。次に、そのステージ移動速度を用い、メモ
リ１７とＣＰＵ１８とからなる閾値設定手段２２におい
て、基準電圧１３（閾値）とする電圧値の設定を行う。
即ち、予めステージ移動速度を入力し、このステージ移
動速度の影響を受ける電流−電圧変換回路１１からの出
力波形の位相の遅延を補正するための閾値を記憶させて
あるメモリ１７に、速度算出手段２１より得られたステ
ージ移動速度を入力し、その出力をＣＰＵ１８に入力す
る。ＣＰＵ１８では、キャリブレーション時にＡ／Ｄ変
換器１９を介して取り込んだ試料１における明部と暗部
との信号の差（電流−電圧変換回路１１からの出力）を
前記ステージ移動速度の値に乗じる。そして、ここで求
められた値をＤ／Ａ変換器２０によりアナログ信号に変
換した後、基準電圧１３として比較器１２に入力するよ
うに構成されている。

【００１２】本発明のエッジ検出器は、上記のように構
成されているため、図２に示すような試料１に対するエ
ッジ検出において、ステージ移動速度３１の変化に対し
電流−電圧変換回路１１の出力３２の波形が図示された
如く変化しても、かかる出力３２の変化に追従して前記
基準電圧が図示した閾値３３の如く変化するため、適正
なエッジ検出信号３４が得られ、ステージ移動速度３１
の変化の影響を受けることなく、正確なエッジ検出を行
うことができる。

【００１３】又、本実施例に示したエッジ検出器の別の
一例としては、図１に示されたステージ移動速度を算出
する速度算出回路１６を変位測定回路１５とは別系統に
設ける構成、例えばステージ駆動手段２から直接速度セ
ンサ等を用いて、速度を算出するような構成にしてもよ
い。又、本実施例のエッジ検出器では、試料１からの反
射光を検出するように構成されているが、これを試料１
からの透過光を検出するように構成してもよく、又、検
出光学系中に配置されたピンホール９に代えてスリット
を用いても差し支えない。更に、ステージ駆動手段２
は、モータにより構成された自動的な手段であっても、
オペレータが手動により駆動させるものであってもよ
い。

【００１４】更に、本実施例に示したエッジ検出器で
は、測定対象物と検出光学系とを相対的に移動させてエ
ッジ検出を行っているが、前記測定対象物を移動させず
に前記検出光学系のみを移動させるように構成しても、
本発明の目的は達成できる。尚、このように構成される
場合には、前記検出光学系の移動速度を検出することに
なり、その検出方法も上述した方法で対処できる。又、
前記測定対象物及び検出光学系の双方を移動させるよう
に構成する場合には、前記移動速度検出手段を前記測定
対象物又は検出光学系のどちらかと共に変位させ、他の
一方との相対速度を測定できるように構成してもよい。

【００１５】

【発明の効果】上述のように、本発明によるエッジ検出
器は、測定対象物と検出光学系との相対移動速度を検出
する速度検出手段により相対移動速度を検出し、前記速
度検出手段において検出された速度から、前記閾値設定
手段により、前記測定対象物と前記光学系との相対移動
時の速度に対応して生じる前記比較器への入力信号波形
の位相遅延を補正するためのエッジ判定用閾値を設定
し、このエッジ判定用閾値を用いてエッジ検出を行って
いるため、回路特有の周波数特性に起因するエッジ検出
の誤差を抑えるのに有効である。加えて、実際のステー
ジの移動過程において生じるステージ移動速度のムラに
よるエッジ検出の誤差の発生も解消し得るという効果も
有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるエッジ検出器の構成の一例を示す
図である。

【図２】図１に示すエッジ検出器によるエッジ検出信号
の検出方法を説明するための図である。

【図３】従来のエッジ検出器の構成を示す図である。

【図４】図３に示す従来のエッジ検出器によるエッジ検
出信号の検出方法を説明するための図である。

【図５】図３に示す従来のエッジ検出器において、ステ
ージ移動速度の影響を受けた状態下でのエッジ検出信号
の誤検出を説明するための図である。

【符号の説明】

１ 試料 ２ ステージ駆動手段 ３ ステージ ４ 光源 ５ コリメータレンズ ６ ハーフミラー ７ 対物レンズ ８ 結像レンズ ９ ピンホール １０ 光検出器 １１ 電流−電圧変換回路 １２ 比較器 １３ 基準電圧 １４ パルス発生回路 １５ 変位測定回路 １６ 速度算出回路 １７ メモリ １８ ＣＰＵ １９ Ａ／Ｄ変換器 ２０ Ｄ／Ａ変換器 ２１ 速度検出手段 ２２ 閾値設定手段 ３１ ステージ移動速度 ３２ 電気−電圧変換回路１１の出力 ３３ 閾値 ３４ エッジ検出信号

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 測定対象物と、光源からの光を前記測定
   対象物に照射してその反射若しくは透過光を受光する光
   検出器を有する光学系とを相対的に移動させながら、前
   記光検出器の出力及び所定の閾値に基づいて前記測定対
   象物のエッジを検出するようにしたエッジ検出器におい
   て、 前記測定対象物と前記光学系との相対移動速度を検出す
   る速度検出手段と、該速度検出手段により検出された速
   度からエッジ判定用閾値を定める閾値設定手段とを備
   え、前記測定対象物と前記光学系との相対移動速度によ
   り前記エッジ判定用閾値を設定するようにしたことを特
   徴とするエッジ検出器。
2. 【請求項２】 前記閾値設定手段には、前記エッジ判定
   用閾値の情報が前記速度検出手段により検出された速度
   の関数として予め記憶される記憶手段が設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載のエッジ検出器。