JPH11167060A

JPH11167060A - 合焦検出装置及び方法

Info

Publication number: JPH11167060A
Application number: JP9347361A
Authority: JP
Inventors: Toru Tanida; 徹谷田
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1997-12-03
Filing date: 1997-12-03
Publication date: 1999-06-22

Abstract

(57)【要約】【課題】適正な目標位置に対物レンズを駆動して正確
な合焦を可能にする合焦検出装置。【解決手段】環境温度の変化により、投影面ＰＳ上で
物体像が合焦していても当初設定した検出面ＤＳ上では
擬似的に上側デフォーカス状態が検出されてしまうこと
がある。この場合、検出面ＤＳ即ち合焦基準位置を光軸
ＯＡ方向上側に移動させる。具体的には、ＣＣＤ移動装
置４６を動作させて点線で示す位置にＣＣＤ撮像装置４
５を配置する（図６（ａ））。環境温度の変化により、
投影面ＰＳ上で物体像が合焦していても当初設置した検
出面ＤＳ上では擬似的に下側デフォーカス状態が検出さ
れてしまうことがある。この場合、検出面ＤＳ即ち合焦
基準位置を光軸ＯＡ方向下側に移動させる。具体的に
は、ＣＣＤ移動装置４６を動作させて点線で示す位置に
ＣＣＤ撮像装置４５を配置する（図６（ｂ））。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術の属する分野】本発明は、検査装置、顕微
鏡装置等を含む各種光学装置に組み込まれて結像光学系
による合焦状態を制御する合焦検出装置及び方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、物体面上の物体を対物レンズによ
り投影面に物体像として結像させて観察する顕微鏡装置
等において、観察光と波長の異なる指標光を対物レンズ
を介して物体面に照射することによって物体面から反射
された指標光を対物レンズの通過後に瞳位置で分割し、
分割された指標光を一対の検出面でそれぞれ検出した結
果に基づいて物体面と対物レンズとの間隔を制御するオ
ートフォーカス装置を組み込んだものが存在する（特開
平１−２０２７０８号公報等参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のオート
フォーカス装置では、観察光の波長と、合焦状態を検出
する指標光の波長とが異なることに起因して、検出面に
おける観察光の結像位置と、投影面における指標光の結
像位置とがずれてしまう場合がある。この場合、さらに
対物レンズ等を含む顕微鏡装置等の周辺の温度環境が変
動すると、それぞれの波長に対する光学系の屈折率が変
わってしまい、観察光の結像位置と、指標光の結像位置
との間に、ずれが生じてしまう。従って、検出面の検出
出力に基づいて対物レンズを駆動したのでは、異なる目
標位置に対物レンズを駆動してしまうことになりピント
が常時ずれた状態になるという問題がある。

【０００４】そこで、この発明は、環境温度の変化があ
った場合でも適正な目標位置に対物レンズを駆動して正
確な合焦を可能にする合焦検出装置及び方法を提供する
ことを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためのものであり、以下に、実施形態に示した各
図面を用いてその内容を説明する。

【０００６】本発明の合焦検出装置は、物体面（ＯＳ）
に合焦検出用の光を照射し前記物体面（ＯＳ）で反射し
た前記合焦検出用の光に基づいて合焦検出面（ＤＳ）に
対する物体像の合焦ずれを検出するずれ検出装置（４
０，１００）を備える合焦検出装置において、環境温度
の変化に応じて前記ずれ検出の際に基準となる合焦基準
位置を調整する調整装置（４６，７０，１００）を備え
ることを特徴とする。

【０００７】また、好ましい態様では、前記調整装置
（４６，７０，１００）が、前記環境温度を観測する測
温装置（７０）と当該測温装置の出力に基づいて前記合
焦検出面（ＤＳ）を光軸（ＯＡ）方向に変位して前記合
焦基準位置を調整する位置制御装置（４６）とを備える
ことを特徴とする。

【０００８】また、好ましい態様では、前記調整装置
（４６，７０，１００）が、前記環境温度と前記合焦検
出面の前記光軸方向の変位の量との相関関係を記憶する
記憶装置（１００ａ）を備えることを特徴とする。

【０００９】また、本発明の別の態様の合焦検出装置
は、載置台（５０）上に順次載置される複数の物体のう
ち、第１の物体を対物レンズ（２１）を介して撮像する
カメラ（２５）と、物体面（ＯＳ）に合焦検出用の光を
照射し前記物体面（ＯＳ）で反射した前記合焦検出用の
光に基づいて合焦検出面に対する物体像の合焦のずれを
検出するずれ検出装置（４０，１００）とを備える合焦
検出装置において、前記カメラ（２５）で撮像した前記
第１の物体の物体像の画像データに基づいて、前記ずれ
検出の際に基準となる合焦基準位置を調整する調整装置
（４６，１００）を備えることを特徴とする。

【００１０】また、本発明の合焦検出方法は、物体面
（ＯＳ）に合焦検出用の光を照射し前記物体面（ＯＳ）
で反射した前記合焦検出用の光に基づいて物体像の合焦
ずれを検出（４０，１００）する合焦検出方法におい
て、環境温度の変化に応じて前記ずれ検出の際に基準と
なる合焦基準位置を調整（４６，７０，１００）するこ
とを特徴とする。

【００１１】また、好ましい態様では、前記環境温度の
観測結果に基づいて前記合焦検出面（ＤＳ）の前記合焦
基準位置を光軸（ＯＡ）方向に変位させることを特徴と
する。

【００１２】また、本発明の別の態様の合焦検出方法
は、載置台（５０）上に順次載置される複数の物体のう
ち、第１の物体を対物レンズ（２１）を介してカメラ
（２５）で撮像し、物体面（ＯＳ）に合焦検出用の光を
照射し前記物体面（ＯＳ）で反射した前記合焦検出用の
光に基づいて物体像の合焦のずれを検出（４０，１０
０）する合焦検出方法において、前記カメラ（２５）で
撮像した前記第１の物体の物体像の画像データに基づい
て、前記ずれ検出に際して基準となる合焦基準位置を調
整（４６，１００）することを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の合焦検出装置及び
方法の具体的な実施形態について図面を参照しつつ説明
する。

【００１４】図１は、実施形態の合焦検出装置を組み込
んだパターン検査装置の光学系配置図であり、対物レン
ズを合焦状態に配置した状態を示す。

【００１５】このパターン検査装置は、照明光を物体面
ＯＳに照射する照明部１０と、照明部１０からの照明光
によって照明された物体面ＯＳ上の物体をＣＣＤ撮像装
置２５の投影面ＰＳに物体像として結像させる観察部２
０と、観察部２０に設けた対物レンズ２１を通して合焦
検出用の指標光を物体面ＯＳに指標像として結像させる
指標投影部３０と、物体面ＯＳで反射された合焦検出用
の指標光を２つの光束に分割し、これら２つの光束を検
出面ＤＳでそれぞれ個別に検出し、その検出出力に基づ
いて指標像の検出面ＤＳ（合焦基準位置）における合焦
ずれを検出する指標検出部４０とを備える。

【００１６】照明部１０は、可視光によって物体を裏面
側から照明する透過照明系となっている。光源１１から
出射した照明光は、開口絞り１３を挟んだ一対のレンズ
１２、１４によって一旦集光されて視野絞り１５を通過
し、さらにフォーカス検出部４０への赤外光の入射を阻
止する赤外カットフィルタ１６を通過した後、コンデン
サレンズ１７によって物体面ＯＳを照明している。

【００１７】観察部２０は、載置台５０上に載置された
物体の拡大画像を検出するためのものである。物体面Ｏ
Ｓから出射した光は、対物レンズ２１によってほぼ平行
光にされ、可視光のみを透過させるダイクロイックミラ
ー２２を通過し、レンズ２３を通過して観察用カメラの
一部を構成するＣＣＤ撮像装置２５の投影面ＰＳに物体
像として結像する。投影面ＰＳ上の物体像は、可視の拡
大画像であり、ＣＣＤ撮像装置２５によって電気的な画
像信号に変換されて、後に説明する信号処理用の制御装
置に入力される。

【００１８】指標投影部３０は、赤外の指標像を物体上
に投影する投影系となっている。赤外光源３１からの赤
外の指標光は、コンデンサレンズ３２を通して指標とし
てのスリット３３を照明している。ここでスリット３３
は、その長手方向が紙面に垂直な方向になるよう配置さ
れている。スリット３３を通過した指標光は、レンズ３
４、ハーフミラー３５、可視光カットフィルター３６を
通って、ダイクロイックミラー２２に導かれる。ダイク
ロイックミラー２２で下方に反射された指標光は、対物
レンズ２１により物体面ＯＳ上に結像して指標像（スリ
ット像）を形成する。

【００１９】物体面ＯＳで反射された指標光は、再度対
物レンズ２１を通り、ダイクロイックミラー２２で反射
され、さらに可視光カットフィルタ３６を通過し、ハー
フミラー３５で反射されて指標検出部４０に導かれる。

【００２０】指標検出部４０は、指標投影部３０によっ
て物体面ＯＳ上に形成された指標像を検出するためのも
のである。ハーフミラー３５で反射された指標光の光束
は、レンズ４１を通り、瞳位置に配置された瞳分割プリ
ズム４２によって２つの光束に分割され、それぞれミラ
ー４３で反射されてＣＣＤ撮像装置４５の検出面ＤＳ上
の異なる位置に入射する。

【００２１】ＣＣＤ撮像装置４５は、合焦基準位置が設
定された検出面ＤＳ上に形成された一対の指標像を電気
的な画像信号として出力する。この画像信号（画像デー
タ）を解析することにより、検出面ＤＳ上で指標像が合
焦しているか否かを判断できる。検出面ＤＳとスリット
３３は互いに共役な位置に配置されている。また、検出
面ＤＳと投影面ＰＳも波長を考慮した上で互いに共役な
位置に配置することとする。すなわち、投影面ＰＳで可
視光の物体像が合焦しているとき、検出面ＤＳでも赤外
光の指標像が合焦しているように調整する。ＣＣＤ移動
装置４６は、ＣＣＤ撮像装置４５を光軸ＯＡ方向に移動
させる位置制御装置の一部を構成する。この位置制御装
置は、環境温度の変化等に起因して投影面ＰＳにおける
赤外指標光の結像位置と検出面ＤＳにおける可視光の結
像位置とが共役位置からずれてしまう場合等を考慮した
ものであり、検出面ＤＳを光軸ＯＡ方向にシフトさせて
投影面ＰＳの共役位置に配置し、合焦検出の精度を維持
するためのものである。

【００２２】なお、レンズ駆動装置６１は、物体面ＯＳ
と対物レンズ２１との間隔を調整して投影面ＰＳ上にお
ける物体像のピントを調節するためのものである。物体
面ＯＳと対物レンズ２１との間隔は、以下に説明する制
御装置により、ＣＣＤ撮像装置４５の検出する画像信号
に基づいて決定される。

【００２３】図２は、図１のパターン検査装置の制御装
置を説明するブロック図である。主制御装置１００は、
ＣＣＤ撮像装置２５の出力する画像信号を処理して投影
面ＰＳ上の物体像をディスプレイ装置８０の画面８１上
に表示させる。なお、ディスプレイ装置８０の画面８１
上に表示された物体像、例えばパターンを形成したマス
クの像は、視覚的検査の対処となるが、記憶装置１００
ａに保存された基準試料の画像や設計データとの比較や
種々の画像処理によって様々な観察ができるようになっ
ている。

【００２４】主制御装置１００は、ＣＣＤ撮像装置４５
からの画像信号を処理して検出面ＤＳ上の指標像もディ
スプレイ装置８０の画面８１上に表示させることができ
る。検出面ＤＳ上の一対の指標像を含んだ画像信号の必
要部分を適宜読み取って以下に詳細に説明する方法で解
析することにより、検出面ＤＳ上で指標像が合焦してい
るか否かを判断することができる。検出面ＤＳ上で指標
像が合焦していない場合、主制御装置１００は、レンズ
駆動装置６１を動作させて対物レンズ２１をこれが合焦
位置にあると判断するまで移動させる。

【００２５】主制御装置１００は、対物レンズ２１の近
傍に配置されて環境温度を測定する温度計７０の出力を
常時監視する。測定結果は、主制御装置１００の記憶装
置１００ａに保存されたテーブルに基づいてＣＣＤ移動
装置４６の駆動量に変換される。この駆動量は、検出面
ＤＳが投影面ＰＳの共役位置から光軸ＯＡ方向にずれて
いる量に対応する。このテーブルは、予め環境温度を人
為的に変化させつつ物体面ＯＳ上に配置された基準試料
の像を投影面ＰＳ上に投影するとともに、投影面ＰＳに
おける合焦状態を維持しながら、ＣＣＤ移動装置４６を
駆動してＣＣＤ撮像装置４５の画像信号の分析結果が合
焦状態を示すように調整する実験を行ったり、適当なシ
ミュレーションを行って、環境温度と駆動量との相関関
係を求めることによって得られたものである。環境温度
と駆動量との相関関係を与えるこのようなテーブルを利
用すれば、環境温度が変化しても常にこれに応じて検出
面ＤＳを移動させて投影面ＰＳ上に安定した合焦状態の
物体像を形成することができる。

【００２６】図３（ａ）は、物体面ＯＳが上方ＯＳ１に
位置することによってデフォーカスしたときにＣＣＤ撮
像装置４５に入射する指標光の光束を示す図である。こ
の場合は、外側に広がるようにややぼけた一対の指標像
が、ＣＣＤ撮像装置４５の検出面ＤＳに結像する。な
お、参考のため、ＣＣＤ撮像装置４５の裏面方向にＣＣ
Ｄ撮像装置４５の検出出力の紙面内における強度分布を
示してある。このような場合、レンズ駆動装置６１は、
検出面ＤＳで指標像が合焦してぼけがなくなるまで対物
レンズ２１を上方に移動させる。

【００２７】図３（ｂ）は、物体面ＯＳが下方ＯＳ２に
位置することによってデフォーカスしたときにＣＣＤ撮
像装置４５に入射する指標光の光束を示す図である。こ
の場合は、内側に広がるようにややぼけた一対の指標像
が、ＣＣＤ撮像装置４５の検出面ＤＳに結像する。この
ような場合、レンズ駆動装置６１は、検出面ＤＳで指標
像が合焦してぼけがなくなるまで対物レンズ２１を下方
に移動させる。

【００２８】図４は、ＣＣＤ撮像装置４５の検出面ＤＳ
上に形成される一対の指標像ＦＭ１、ＦＭ２の様子を示
す図である。図４（ａ）は上側デフォーカスの場合（図
３（ａ）に対応）を示し、図４（ｂ）は合焦の場合を示
し、図４（ｃ）は下側デフォーカスの場合（図３（ｂ）
に対応）を示す。図中において、点線は光軸ＯＡを含み
図３の紙面に対応する面を示し、一点鎖線は、瞳分割プ
リズム４２による光路分割後の光軸ＯＡ１、ＯＡ２を含
み図３の紙面に垂直な面を示す。図４（ａ）のように上
側デフォーカス状態の場合、一対の指標像ＦＭ１、ＦＭ
２は、光軸ＯＡ１、ＯＡ２から外側にぼけて広がる。図
４（ｂ）のように合焦状態の場合、一対の指標像ＦＭ
１、ＦＭ２は、光軸ＯＡ１、ＯＡ２位置に合焦してスリ
ット像を形成する。図４（ｃ）のように下側デフォーカ
ス状態の場合、一対の指標像ＦＭ１、ＦＭ２は、光軸Ｏ
Ａ１、ＯＡ２から内側にぼけて広がる。図からも明らか
なように、光軸ＯＡを含む点線の面でスライスした一対
の指標像ＦＭ１、ＦＭ２の画像信号（画像データ）の強
度変化を検出し、両指標像ＦＭ１、ＦＭ２の中心間の距
離を測定することによって、検出面ＤＳ上で指標像ＦＭ
１、ＦＭ２が合焦ずれしている方向とずれ量とを求める
ことができる。

【００２９】図５は、両指標像ＦＭ１、ＦＭ２の中心間
の距離を測定する方法を説明したものである。図５
（ａ）は、図４の点線でスライスした一対の指標像Ｆ
Ｍ１、ＦＭ２の画像信号の強度変化を示し、図５（ｂ）
は図５（ａ）の画像信号の強度変化を微分した波形を示
す。一方の指標像ＦＭ１に対応する一対の振幅波形のゼ
ロクロス点の中央から他方の指標像ＦＭ２に対応する一
対の振幅波形のゼロクロス点の中央までの間隔Ｗを計測
すれば、上側デフォーカスか下側デフォーカスがが分か
り、さらにデフォーカス量も概算できる。つまり、間隔
Ｗが光軸ＯＡ１、ＯＡ２間の距離よりも広ければ上側デ
フォーカスの状態にあり（図４（ａ）参照）、間隔Ｗが
光軸ＯＡ１、ＯＡ２間の距離に一致すれば合焦の状態に
あり（図４（ｂ）参照）、間隔Ｗが光軸ＯＡ１、ＯＡ２
間の距離よりも狭ければ下側デフォーカスの状態にある
（図４（ｃ）参照）。両指標像ＦＭ１、ＦＭ２を以上の
ように解析することにより、レンズ駆動装置６１を必要
量駆動して対物レンズ２１を投影面ＰＳに対して合焦さ
せることができる。

【００３０】なお、図５（ａ）の指標像ＦＭ１、ＦＭ２
において、合焦の対象となる物体の表面状態（パター
ン）に起因して点線で示すような階段状の輝度分布ＩＤ
がバックグラウンドとして存在している場合、図５
（ｂ）に点線で示す振幅波形が現れてしまうが、結果的
に両端の実線の振幅波形を計測すれば、輝度分布ＩＤの
有無に拘わらず正確な合焦ずれを判定することができ
る。

【００３１】図６は、環境温度の変化と検出面ＤＳ上に
おける結像状態との関係を説明する図である。

【００３２】図３に示すような合焦検出方法では、環境
温度が変化しないことが前提となっている。しかしなが
ら、対物レンズ２１周囲やパターン検査装置全体の環境
温度は必ずしも一定ではなく、観察部２０内と指標検出
部４０内とにおける光路長は温度とともに変化する。こ
の際、観察部２０内と指標検出部４０内とにおける光路
長変化が等しければ問題ないが、両者で使用される光の
波長が異なることなどに起因して光路長の変化も一般に
一致しなくなる。この場合、両光路長間に生じる差異を
補償する手段があれば、環境温度が変化しても常に対物
レンズ２１の合焦状態を確保することができる。

【００３３】図６（ａ）に示すように、環境温度が当初
温度Ｔ０から温度Ｔ１に変化した場合、投影面ＰＳ上で
物体像が合焦していても当初設定した検出面ＤＳ上では
擬似的に上側デフォーカス状態が検出されてしまう。つ
まり、ここでいう当初設定した検出面ＤＳが合焦基準位
置となる。この場合、検出面ＤＳ即ち合焦基準位置を光
軸ＯＡ方向上側に移動させる。具体的には、ＣＣＤ移動
装置４６を動作させて点線で示す位置にＣＣＤ撮像装置
４５を配置する。これにより、ＣＣＤ撮像装置４５は、
合焦状態を示す画像信号を出力する。図６（ｂ）に示す
ように、環境温度が温度Ｔ０やＴ１と異なる別の温度Ｔ
２に変化した場合、投影面ＰＳ上で物体像が合焦してい
ても当初設置した検出面ＤＳ上では擬似的に下側デフォ
ーカス状態が検出されてしまう。この場合、検出面ＤＳ
即ち合焦基準位置を光軸ＯＡ方向下側に移動させる。具
体的には、ＣＣＤ移動装置４６を動作させて点線で示す
位置にＣＣＤ撮像装置４５を配置する。

【００３４】図７は、投影面ＰＳ上で物体像が合焦して
いるか否かを判定する方法を説明する図である。この場
合、指標検出部４０における合焦検出を利用しないで、
投影面ＰＳ上で物体像が合焦しているか否かを判定でき
る。

【００３５】物体面ＯＳ上に線状のパターンを有する基
準試料（第１の物体）を配置し、その画像をＣＣＤ撮像
装置２５で検出する。図７（ａ）は、理想的にピントが
合っている状態を示す。図７（ｂ）は、実際の装置でほ
ぼピントが合っている状態を示す。この場合、例えばピ
ークの１０％と９０％に設けた一対の基準値に対応する
距離Ｓ（光量の減少領域）が極めて狭くなっている。こ
の距離Ｓが図示のように所定の閾値以下の場合、物体面
ＯＳ上の基準試料が投影面ＰＳ上で合焦していると判断
される。図７（ｃ）は、実際の装置でかなりピントがぼ
けている状態を示す。この場合、例えば一対の基準値に
対応する距離Ｓが広くなる。この距離Ｓが図示のように
所定の閾値以上の場合、物体面ＯＳ上の基準試料が投影
面ＰＳ上で合焦していないと判断される。

【００３６】このような、合焦検出を行えば、基準試料
を投影面ＰＳ上に合焦させることができるのみならず、
次に物体面ＯＳ上に配置された試料（第２の物体）も投
影面ＰＳ上に合焦させることができる。さらに、このよ
うな基準試料を用い、投影面ＰＳ上での合焦状態を確保
したままで、同時にＣＣＤ移動装置４６を動作させてＣ
ＣＤ撮像装置４５からの画像信号が合焦状態を示すよう
にＣＣＤ撮像装置４５を光軸ＯＡ方向に移動させること
で、検出面ＤＳを投影面ＰＳに対し共役な位置に正確に
配置することもできる。すなわち、投影面ＰＳで可視光
の物体像が合焦しているとき、検出面ＤＳでも赤外光の
指標像及び物体像が合焦している状態に調整することが
できる。これにより、指標光ＦＭ１、ＦＭ２の検出面Ｄ
Ｓ上における投影状態を最適化し、適切な目標位置に対
物レンズ２１を移動させて投影面ＰＳ上における合焦誤
差最小化することができる。

【００３７】以上、実施形態に即してこの発明を説明し
たが、この発明は上記実施形態に限定されるものではな
い。例えば、上記実施形態では、指標光を瞳位置で分割
して形成した一対の指標像ＦＭ１、ＦＭ２に基づいて合
焦ずれの方向及び量を決定しているが、これら指標像Ｆ
Ｍ１、ＦＭ２の一方のみに基づいて合焦ずれの方向及び
量を決定することもできる。この場合、図４の例えば指
標像ＦＭ１に対応する画像信号の中心が光軸ＯＡ１から
ずれている量に基づいて合焦ずれを検出する。なお、こ
のような検出方法をとった場合、環境温度の変化にとも
なってＣＣＤ撮像装置４５の検出面ＤＳを移動させる際
に、光軸ＯＡ方向に変位させるだけでなく、図４の点線
で示す光軸ＯＡに垂直な方向に移動させて、環境温度の
変化に依存しない正確な合焦検出を行うこともできる。

【００３８】また、本実施形態では、指標像として赤外
光を、物体像として可視光を用いたが、波長の異なるレ
ーザ光を用いることもできる。

【００３９】また、上記実施形態では、一対の指標像Ｆ
Ｍ１、ＦＭ２の間隔を測定して合焦ずれを検出している
が、一対の指標像ＦＭ１、ＦＭ２の検出強度値をそれぞ
れ光軸ＯＡ１、ＯＡ２の両側で比較することによって合
焦ずれを検出する例えば特開平１−２０２７０８号公報
に開示のような合焦検出方法においても、環境温度の変
化に対応して指標像ＦＭ１、ＦＭ２を個別に検出するＣ
ＣＤディテクタの合焦基準位置をその面内で電気的に変
更することで環境温度の変化に起因するピンぼけを有効
に防止することができる。

【００４０】

【発明の効果】本発明の合焦検出装置では、調整装置が
環境温度の変化に応じて前記ずれ検出の際に基準となる
合焦基準位置を調整するので、環境温度に関わらず常に
適正な目標位置に対物レンズを駆動して正確な合焦を可
能にすることができる。

【００４１】また、好ましい態様では、前記調整装置が
前記環境温度を観測する測温装置の出力に基づいて前記
合焦検出面を光軸方向に変位して前記合焦基準位置を調
整する位置制御装置を備えるので、環境温度の変化によ
る光路長の変化に起因して合焦基準位置が光軸方向に相
対的に位置ずれする現象を簡易に相殺して正確な合焦を
可能にする。

【００４２】また、好ましい態様では、前記調整装置が
前記環境温度と前記合焦検出面の前記光軸方向の変位の
量との相関関係を記憶する記憶装置を備えるので、予め
求めた相関関係に基づいて簡易に合焦基準位置を調整す
ることができる。

【００４３】また、別の態様の合焦検出装置は、調整装
置が前記カメラで撮像した前記第１の物体の物体像の画
像データに基づいて前記ずれの際に基準となる合焦基準
位置を調整するので、後に載置台に載置した第２の物体
でも適正な目標位置に対物レンズを駆動して正確な合焦
を可能にすることができる。

【００４４】また、本発明の合焦検出方法では、環境温
度の変化に応じて前記ずれ検出の際に基準となる合焦基
準位置を調整するので、環境温度に関わらず常に適正な
目標位置に対物レンズを駆動して正確な合焦を可能にす
ることができる。

【００４５】また、好ましい態様では、前記環境温度の
観測結果に基づいて前記合焦検出面の前記合焦基準位置
を光軸方向に変位させるので、環境温度の変化による光
路長の変化に起因して合焦基準位置が光軸方向に相対的
に位置ずれする現象を簡易に相殺して正確な合焦を可能
にする。

【００４６】また、別の態様の合焦検出方法では、前記
カメラで撮像した前記第１の物体の物体像の画像データ
に基づいて、前記ずれ検出に際して基準となる合焦基準
位置を調整するので、後に載置台に載置した第２の物体
でも適正な目標位置に対物レンズを駆動して正確な合焦
を可能にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態の合焦制御装置を組み込んだパターン
検査装置の光学配置図である。

【図２】図１の装置の制御装置を説明するブロック図で
ある。

【図３】図１の装置の上側デフォーカス及び下側フォー
カスを説明する図である。

【図４】焦点検出系のＣＣＤ撮像装置で検出される一対
の指標像を示す図である。

【図５】図４の画像を画像処理する方法を説明する図で
ある。

【図６】環境温度の変化に伴って焦点検出系のＣＣＤ撮
像装置を変位させる方法を説明する図である。

【図７】観察系のＣＣＤ撮像装置で検出される画像信号
の処理を説明する図である。

【符号の説明】

１０照明部１１光源１３開口絞り１４スリット１５視野絞り１６赤外カットフィルタ２０観察部２１対物レンズ２２ダイクロイックミラー２５ＣＣＤ撮像装置３０指標投影部３１赤外光源３５ハーフミラー３６可視光カットフィルター４０指標検出部４２瞳分割プリズム４３ミラー４５ＣＣＤ撮像装置４６ＣＣＤ移動装置５０載置台ＤＳ検出面ＰＳ投影面ＯＳ物体面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】物体面に合焦検出用の光を照射し前記物
体面で反射した前記合焦検出用の光に基づいて合焦検出
面に対する物体像の合焦ずれを検出するずれ検出装置を
備える合焦検出装置において、環境温度の変化に応じて、前記ずれ検出の際に基準とな
る合焦基準位置を調整する調整装置を備えることを特徴
とする合焦検出装置。
【請求項２】前記調整装置は、前記環境温度を観測す
る測温装置と、当該測温装置の出力に基づいて前記合焦
検出面を光軸方向に変位して、前記合焦基準位置を調整
する位置制御装置とを備えることを特徴とする請求項１
記載の合焦検出装置。
【請求項３】前記調整装置は、前記環境温度と前記合
焦検出面の前記光軸方向の変位の量との相関関係を記憶
する記憶装置を備えることを特徴とする請求項２記載の
合焦検出装置。
【請求項４】載置台上に順次載置される複数の物体の
うち、第１の物体を対物レンズを介して撮像するカメラ
と、物体面に合焦検出用の光を照射し前記物体面で反射
した前記合焦検出用の光に基づいて合焦検出面に対する
物体像の合焦のずれを検出するずれ検出装置とを備える
合焦検出装置において、前記カメラで撮像した前記第１の物体の物体像の画像デ
ータに基づいて、前記ずれ検出の際に基準となる合焦基
準位置を調整する調整装置を備えることを特徴とする合
焦検出装置。
【請求項５】物体面に合焦検出用の光を照射し前記物
体面で反射した前記合焦検出用の光に基づいて物体像の
合焦ずれを検出する合焦検出方法において、環境温度の変化に応じて、前記ずれ検出の際に基準とな
る合焦基準位置を調整することを特徴とする合焦検出方
法。
【請求項６】前記環境温度の観測結果に基づいて前記
合焦検出面の前記合焦基準位置を光軸方向に変位させる
ことを特徴とする請求項５記載の合焦検出方法。
【請求項７】載置台上に順次載置される複数の物体の
うち、第１の物体を対物レンズを介してカメラで撮像
し、物体面に合焦検出用の光を照射し前記物体面で反射
した前記合焦検出用の光に基づいて物体像の合焦のずれ
を検出する合焦検出方法において、前記カメラで撮像した前記第１の物体の物体像の画像デ
ータに基づいて、前記ずれ検出に際して基準となる合焦
基準位置を調整することを特徴とする合焦検出方法。