JPH103042A - 測光絞り開口の大きさを決める方法 - Google Patents

測光絞り開口の大きさを決める方法

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JPH103042A
JPH103042A JP8153724A JP15372496A JPH103042A JP H103042 A JPH103042 A JP H103042A JP 8153724 A JP8153724 A JP 8153724A JP 15372496 A JP15372496 A JP 15372496A JP H103042 A JPH103042 A JP H103042A
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JP
Japan
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photometric
sample
light
optical system
aperture
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Application number
JP8153724A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Nishida
浩 西田
Nobuyoshi Sudou
伝悦 須藤
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 試料の走査に伴い、合焦位置からずれても安
定した測光値が得られる測光光学系を得る。 【解決手段】 光源と、光源からの照射光を制限する測
光絞りと、測光絞りを通過した光を試料表面に集光する
照射光学系と、試料からの光を集光して光検出器に導く
測光光学系と、検出器の光の入射側に配置された測光絞
りとを有する顕微鏡測光用光学系において、測光絞り
は、照射光の集光点から照射光学系の光軸方向における
試料の厚さ、または試料表面のずれ量分だけずれた試料
からの光を検出器によって受光するようにその開口の大
きさが設定されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、測光絞りを有する
光学系に関するものであり、特に焦点深度方向に厚さの
ある試料の測光、あるいは平面度が一定でない試料の2
次元測光量分布測定のために測光絞りの開口が決められ
た光学系に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、顕微測光において、絞りの大きさ
は図5に示すようにして決められていた。試料上にCK
の大きさの光を照射する場合、照射絞り21により照明
光を大きさAGに絞る。このとき、AGは照射光学系2
2によって、試料上にCKを結像するから、AGとCK
の関係は、 AG=CK×AB/BC となる。
【0003】試料上に結像した照射光CKは、測光光学
系23によって検出器上にPEを結像する。このとき、
フレア等の迷光を取り除く目的で、測光絞り24を検出
器の直前に配置する。測光絞り24の開口はPEに等し
く、結像関係から、 PE=CK×CD/DE となるように決められていた。ここで、図5におけるA
B、及びDEH、光学系において固定された距離であ
り、BC、CDは試料を保持するステージあるいは光学
系により、合焦位置に調整されることで決まる。試料上
の1点(3次元的に)の測光データを取得する場合は、
その都度ステージあるいは光学系を調整し、Cの位置に
試料が配置されるようにすればよい。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、試料に厚みが
あり、その厚さ方向の光の全てを測光量として測定した
い場合、合焦位置から外れた場所の光は測光絞り24に
よって遮られ、検出器にはその一部の光しか入射しな
い。図5においてはCC’の厚みを持った試料の表面に
合焦した場合を示している。試料の裏面付近での照射絞
りの像は、照射光学系22によりC’K’となり、C’
K’は測光光学系23によりE’の位置にE’P’の像
を結像する。このとき、検出器が十分大きく、測光絞り
24がなければ、検出器に入射する光量は、E’の位置
で検出する場合と変わらないが、測光絞り24があるた
めに光の一部が遮光され、検出器に到達しない。従っ
て、試料の厚さ方向の光の全てを測光量として測定した
い場合、正しい測光値が得られないという問題点があっ
た。
【0005】同様に試料の2次元測光分布測定を、試料
を2次元的に移動させ、1点の測光データを順次蓄積し
て行う場合、試料の移動に伴う合焦位置からのずれが生
じる。合焦位置からCC’ずれた場所の測光において
は、上記厚みのある試料の測光と同様に、一部の光が測
光絞り24によって遮光されてしまう。各点の測定の度
に、各点が合焦位置となるようにZ方向の位置を調整す
ることは、多点測定が必要な2次元分布測定においては
膨大な時間を必要とするという問題がある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上述の如き問題を解決す
るために、本発明においては、光源と、光源からの照射
光を制限する測光絞りと、測光絞りを通過した光を試料
表面に集光する照射光学系と、試料からの光を集光して
光検出器に導く測光光学系と、検出器の光の入射側に配
置された測光絞りとを有する顕微鏡測光用光学系におい
て、測光絞りは、照射光の集光点から照射光学系の光軸
方向における試料の厚さ、または試料表面のずれ量分だ
けずれた試料からの光を検出器によって受光するように
その開口の大きさが設定されていることを特徴とする顕
微鏡測光用光学系である。
【0007】本発明においては、測光絞りの開口が試料
の厚さがある場合、あるいは試料の移動に伴う合焦位置
からのずれがある場合を考慮した大きさとなっているの
で、その光をロスなく検出することができるので、安定
した測光値を得ることがてきる。また、2次元分布測定
においては、測定毎の合焦調整が不要であるで、測定時
間を短縮することかできる。
【0008】
【発明の実施の形態】図2は、顕微鏡測光システムの構
成図を示す。本システムは、試料の2次元測光分布測定
を行うもので、顕微鏡31、電動XYステージ32、測
光装置33、ステージ制御装置と測光制御装置とを有す
る制御装置34、コンピュータ36とからなる。コンピ
ュータ36は制御装置34内のステージ制御装置と測光
制御装置とを制御することにより、試料の任意の座標に
おける測光データを順次内部のメモリに蓄積し、試料の
2次元測光分布の測定を行う。このとき、XYステージ
は試料を載置した状態で、走査範囲内において一定の範
囲内の平面度を保つように調整しておく。
【0009】図1は、本発明の測光光学系における第1
実施形態の概略構成図を示す。この測光光学系は、図2
における顕微鏡31、測光装置33内に配置されてい
る。試料上にCKの大きさの光を照射する場合、照射絞
り11により照明光を大きさAGに絞る。このとき、A
Gは照射光学系12によって試料上にCKを結像するか
ら、AGとCKとの関係は、 AG=CK×AB/BC となる。
【0010】試料上に結像した照明光CKは、測光光学
系13によって検出器上にPEを結像する。ここで、X
Yステージの平面度の調整により、光軸上で試料が最大
CC’だけ合焦位置からずれた場合を考える。G点から
の光のうち、照明光学系12の最外郭Jを通過する光も
K点に到達するから、光軸上のC’の位置ではJKの延
長線上のK’点に到達する。すなわち、C’の位置にあ
る試料上で、照射絞り11は、ぼやけたC’K’の像と
なり、 C’K’=(CK+BJ)×(BC+CC’)/BC−
BJ で表せる。
【0011】像C’K’は、検出器等の遮光物がなけれ
ば、測光光学系13によって、光軸上E’ K位置に像
E’P’を結像するから、 DE’=DF2×(CD−CC’)/((CD=C
C’)−DF2) E’P’=C’K’×DE’/(CD−CC’) で表せる。
【0012】K’点からの光のうち、測光光学系13の
最外郭Nを通過する光も、P’点に到達するから、光軸
上E、すなわち測光絞り14の位置ではP”点より外を
光は通過しない。よって、測光絞り14の開口はEP”
であり、試料がC’の位置にある場合の光を遮光するこ
となく検出することができる。このとき、 EP”=(DN−E’P’)×(DE’−DE)/D
E’+E’P’ で表せる。
【0013】上記5式より、照射絞り11の開口と試料
の光軸方向のずれ量CC’と、光学設計上の像面距離、
焦点距離等、既知の値を元に決めた測光絞り14の開口
を決めることにより、走査範囲全域で誤差の小さな測光
が可能となる。本実施形態においては、光軸上で試料面
が最大CC’だけ合焦位置からずれた場合を考慮して測
光絞りの開口を決めたが、光軸方向における試料の厚さ
CC’を考慮して測光絞りの開口を決めても良い。
【0014】図3、図4には本発明の第2実施形態の測
光光学系を示す。顕微鏡測光システムの構成図は図2に
示すものと同様である。コンデンサレンズ(不図示)の
瞳の位置に置かれた光源と、共役な位置に配置された開
口絞りS0は、リレーレンズL1の瞳の位置に配置され
ており、S0と共役な位置にS’0を結像する。一方、
照射絞りS1はリレーレンズL1と対物レンズL2によ
り、試料上に結像する位置に配置されている。よって、
bkは試料上にhtとして結像される。ここで、先の実
施形態と同様に、hh’だけ合焦位置からずれた位置に
試料がある場合、照射光は開口絞りの像S’0によって
制限を受けるので、対物レンズのsの位置を通過する光
が最外郭となり、試料上にぼけた像h’t’をつくる。
ずなわち、先の実施形態における照明光学系の開口BJ
に相当する開口がgsとなり、照明絞り像AGに相当す
る像がdpとなる。同様の対応から、h’t’は、 h’t’=(ht+gs)×(gh+hh’)/gh−
gs と表せる。
【0015】また、対物レンズによるhtの像は、wx
となり、h’t’の像はw’t’となる。測光絞りS2
は、リレーレンズL3によりwtと共役な位置に配置さ
れているから、S2はwの位置にS’2を結像する。w
の位置でh’t’はぼけた像wx”を作るから、測光絞
りS2は、S’2の大きさがwx”と等しくなるように
すればよい。先の実施形態との対応から、 gw’=gf2×(hg−hh’)/((hg−h
h’)−gf2) w’x’=h’t’×gw’/(hg−hh’) wx”=(gv−w’x’)×(gw’−gw)/g
w’+w’x’ で表せ、先の実施形態同様に、測光絞りS2の開口を決
めることにより、誤差のちいさな測光が可能となる。
【0016】
【発明の効果】以上のような本発明によれば、測光絞り
の開口を照射絞りの開口の大きさと試料の光軸方向への
位置ずれを考慮した大きさにしてあるので、試料の走査
に伴い、合焦位置からずれても安定した測光値が得られ
る。また、一点の測定の度に合焦のための調整を行う必
要がないので、2次元分布測定のような多くの点の測定
を行う場合も短時間で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】顕微鏡測光システムの構成図を示す。
【図2】本発明における測光光学系の第1実施形態を示
す。
【図3】本発明における測光光学系の第2実施形態を示
す。
【図4】本発明における測光光学系の第2実施形態を示
す。
【図5】従来の測光光学系を示す。
【符号の説明】
11、S1・・・照射絞り 12・・・照射光学系 13・・・測光光学系 14、S2・・・測光絞り
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成8年6月26日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の名称】測光絞り開口の大きさを決める方法
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0006
【補正方法】変更
【補正内容】
【0006】
【課題を解決するための手段】上述の如き問題を解決す
るために、本発明においては、光源と、光源からの照射
光を制限する測光絞りと、測光絞りを通過した光を試料
表面に集光する照射光学系と、試料からの光を集光して
光検出器に導く測光光学系と、検出器の光の入射側に配
置された測光絞りとを有する顕微鏡測光用光学系であっ
て、測光絞りは、照射光の集光点から照射光学系の光軸
方向における試料の厚さ、または試料表面のずれ量分だ
けずれた試料からの光を検出器によって受光するように
その開口の大きさが設定されることを特徴とする測光絞
り開口の大きさを決める方法である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光源と、光源からの照射光を制限する測
    光絞りと、前記測光絞りを通過した光を試料表面に集光
    する照射光学系と、前記試料からの光を集光して光検出
    器に導く測光光学系と、前記検出器の光の入射側に配置
    された測光絞りとを有する顕微鏡測光用光学系におい
    て、 前記測光絞りは、前記照射光の集光点から前記照射光学
    系の光軸方向における前記試料の厚さ、または試料表面
    のずれ量分だけずれた試料からの光を前記検出器によっ
    て受光するようにその開口の大きさが設定されているこ
    とを特徴とする顕微鏡測光用光学系
JP8153724A 1996-06-14 1996-06-14 測光絞り開口の大きさを決める方法 Pending JPH103042A (ja)

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Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20030708