JPS59192221A - 対物レンズ破損防止機構付顕微鏡装置 - Google Patents

対物レンズ破損防止機構付顕微鏡装置

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JPS59192221A
JPS59192221A JP6565283A JP6565283A JPS59192221A JP S59192221 A JPS59192221 A JP S59192221A JP 6565283 A JP6565283 A JP 6565283A JP 6565283 A JP6565283 A JP 6565283A JP S59192221 A JPS59192221 A JP S59192221A
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JP
Japan
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objective lens
collision
distance
mask
signal
Prior art date
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Pending
Application number
JP6565283A
Other languages
English (en)
Inventor
Keiichi Okamoto
啓一 岡本
Mitsuzo Nakahata
仲畑 光蔵
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS59192221A publication Critical patent/JPS59192221A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00Microscopes
    • G02B21/24Base structure

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Microscoopes, Condenser (AREA)
  • Automatic Focus Adjustment (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は焦点調節機構をもつ光学顕微鏡利用装置に係υ
、特に自動焦点合わせ機構をもつ顕微鏡装置などに好適
な対物レンズと資料の衝突破損を防止可能な対物レンズ
破損防止機構付顕微鏡装置に関する。
〔発明の背景〕
従来の光学顕微鏡利用装置では、通常は接眼レンズから
目視で資料を観察して像の焦点合わせを行なっていたた
め、特に高倍率になって対物レンズと資料との作動距離
や合焦点範囲がたとえば数10ミクロン以下のように微
小になると、焦点調節のさいなど対物レンズと資料また
は資料台を衝突させ破損する危険があった。さらに自動
焦点合わせ可能な顕微鏡装置などにおいても、手動調整
のさいなど同様の危険があるのみならず、自動焦点合わ
せのさいにも資料上のごみや異物あるいは資料面の凹凸
などによシ、対物レンズと資料を衝突させ破損するなど
の欠点があった。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をなりシ、対
物レンズと資料の衝突を防止もしくは緩衝して破損防止
可能な対物レンズ破損防止機構付顕微鏡装置を提供する
にある。
〔発明の概要〕
本発明は、対物レンズと被観察資料間の距離を測定する
距離測定器の出力信号によシ、対物レンズと被観察資料
の焦点を合わせる焦点合せ機構を制御して、対物レンズ
と被観察資料の衝突を防止するとともに、必要に応じ対
物レンズを衝突緩衝機構を介して保持することによシ衝
突時の破損を防止するようにしたことを特徴とする対物
レンズ破損防止機構付顕微鏡装置である。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図ないし第5図により説
明する。なお各図面を通じて同一符号または記号は同一
または相当部分を示すものとする。
第1図は本発明による自動焦点合せ機構をもつ半導体用
ホトマスク検査装置に適用した対物レンズ破損防止機構
付顕微鏡装置の一実施例を示す全、体構成ブロック図で
ある。第1図において、資料台をなすXYステージ1上
に、被観察資料である20ホトマスク2が載っておシ、
このXYステージ1をX軸駆動機構3およびY軸駆動機
構4によシ、顕微鏡鏡筒5に対してX軸およびY軸方向
に駆動走査して、半導体用ホトマスク2の全面を検査す
る。このさい対物レンズ6によシ拡大されたマスク2の
像はパターン検出器7に結像して電気信号に変換された
のち、パターン認識装置8によって検査が行なわれる。
さらに高解像度のパターン検査には自動焦点合わせが不
可欠であるため、対物レンズ6とマスク20間の距離を
測定する距離測定器をなす焦点検出器9を設け、これに
よシ検出された焦点検出信号10によシ演算制御装置1
1を介し合焦点位置指令12との偏差に対応した操作量
信号13を焦点合せ機構14に送って駆動し、これによ
υ鏡筒5を上下して自動焦点合わせを行なう。なお、照
明光学系15はマスク2を照明する光源およびコンデン
サレンズなどからなるパターン照明光学系である。さい
ごに対物レンズ6とマスク2の衝突を防止するため、焦
点検出器9からの無点検゛出信号10を一定値と比較す
る比較器16を設け、これによシ焦点検出信号10が一
定値以下になった時には演算制御装置11を介し最大の
操作量信号13を焦点合せ機構14に送って、速やかに
鏡筒5を上げて衝突を防止するぺ〈構成される。
第2図は第1図の距離測定器をなす焦点検出器9の出力
特性側図で、横軸に焦点検出器9すなわち対物レンズ6
と、マスク20間の距離dをとり、縦軸に焦点検出器9
の出力電圧Vすなわち焦点検出信号10の信号電圧をと
って示したものである。
第2図において、通常は合焦点位置指令12にょシ対物
レンズ6とマスク20間の距離dがたとえばほぼ旬μm
程度の合焦点位置foであるときには焦点検出器9の出
力電圧■は電圧Voとなる。ところが異常に対物レンズ
6とマスク2の間の距離dがたとえば約6μm程度の一
定距離f1以下になったときには、焦点検出器9の出力
電圧Vは電圧■1以下となるため、これを比較器16に
ょシ検知して対物レンズ6とマスク2が異常接近するの
を防止することができる。なお第2図の出力特性は、対
物レンズ6とマスク2のほぼ作動距離もしくは合焦□ 
点範囲を示す距離f1から距離f2の距離範囲内で、は
ぼ直線性をもつ電圧v1がら電圧v2の出力電圧範囲の
特性を示している。こうした対物レンズ6とマスク2の
間の距離を測定する距離測定器をなす焦点検出器9とし
ては、光学式や超音波方式や空気マイクロメータを利用
する方式など各種考案され実用化されている。
ついで、第3図は第1図の自動焦点合せ制御系(サーボ
系)を示すブロック図である。第3図によシ第1図の通
常の自動焦点合せ動作を説明すると、対物レンズ、6と
マスク20間の距離dを合焦点位置foとする合焦点位
置指令12に対応した電圧発生器17の出力電圧voと
、焦点検出器9よシえた現在の焦点検出信号10の信号
電圧Vとから、その偏差に対応した操作量信号13の操
作量−k (Vo−■)を演算制御装置11にょシ演算
し、この演算制御装置11からの操作量信号13にょ力
焦点合せ機構14を駆動するととKよシ、対物レンズ6
とマスク2の間の距離dを合焦点位置foとするように
自動焦点合せが実行される。
つぎに、第4図は第1図の対物レンズ破損防止機構の衝
突防止・警報回路を例示する詳細構成ブロック図である
。第4図において、本回路は、焦点検出器9からの焦点
検出信号10を入力として、この信号電圧Vと前記一定
距離f1に対応の設定一定電圧v1とを比較する比較器
16と、上記信号電圧Vと前記合焦点時の合焦点位置f
oに対応の電圧発生器17の出力電圧voとの偏差に対
応した差動増幅器などからなる演算制御装置11からの
出力の操作量−k(Vo−V)と衝突防止のために焦点
合せ機$14を高速に操作して対物レンズ6をマスク2
から遠ざけるべき設定最大制御電圧−v、、!aXとを
比較器16の出力信号18によシ切シ替えて操作量信号
13とする操作量信号切替え用のアナログゲート19と
、同比較器16の出力信号18によシ警報を出す警報発
生回路加から構成される。
この構成の第4図により第1図の衝突防止動作を説明す
ると、まず通常は第3図の自動焦点合せサーボ系の応答
が十分速く設計されていて、自動焦点合わせ動作中では
焦点検出器9を介したフィードバック作用によシ対物レ
ンズ6とマスク2の間の距離dは合焦点位置fO付近に
あるため、焦点検出器9からの焦点検出信号10の信号
電圧Vも電圧V(、付近にあってこの信号電圧Vが一定
電圧v1以下となることはないが、マスク2上のごみや
異物などあるいはマスク2の表面の凹凸の大きさなどが
自動焦点合せサーボ系の初期の応答をこえる程度である
ときなどに、対物レンズ6とマスク2の間の距離dが一
定距離f1以下となるためこの信号電圧Vが一定電圧v
1以下となる。このようにして対物レンズ6とマスク2
が異常に接近して一定距離f1以下となって焦点検出器
9からの焦点検出信号10の信号電圧Vが一定電圧v1
以下になったとき、比較器16によシ信号電圧Vと一定
電圧v1を比較してその時点で比較器16の出力信号1
8は高レベル@1#となるため、この出力信号18によ
りアナログゲート19を演算制御装置11の出力側から
設定最大制御電圧−■、、!ax側に切り替えて接続さ
れ、この最大制御電圧−■□8xを操作量とする操作量
信号13が通常の自動焦点合せサーボ系のフィードバッ
ク系を通らずに焦点合せ機構14に送られ、これによ多
焦点合せ機構14を最大の駆動力で駆動して、高速に対
物レンズ6をマスク2から遠ざけ衝突を防止すると同時
に、比較器16の出力信号18により!報発生回路加が
警報ブザーなどを鳴らして作業者に異常接近を知らせる
第5図は第1図の対物レンズ破損防止機構の衝突緩衝機
構を例示する部分構成断面図である。第5図において、
対物レンズ6ははね機構などからなる衝突緩衝機構21
を介して鏡筒5に支持される。
この構成によシ、第3図の自動焦点合せサーボ系による
自動焦点合わせ動作中あるいは手動焦点調整のさいなど
に、第4図の衝突防止・警報回路があってもなお万一、
対物レンズ6とマスク2あるいは資料台をなすXYステ
ージ1が衝突したときにも、対物レンズ6が衝突緩衝機
構21により逃げることができるようにして、対物レン
ズ6の破損を防止することができる。
なお、上記実施例では、対物レンズ6とマスク2が異常
接近したときに比較器16の動作によシ操作量信号13
の操作量を最大制御電圧−V□aXに切シ替えて焦点合
せ機構14を最大駆動力で駆動することにより高速で対
物レンズ6をマスク2から遠ざけて衝突を防止するよう
にしているが、たとえば比較器16の動作によ多焦点合
せ機構14を動かなくロックするなどして、対物レンズ
6とマスク2の一定距離範囲内でのみ焦点合せ機構14
が有効に働らきそれ以外では無効にすることによシ対物
レンズ6とマスク2の衝突を防止するようにしてもよい
このようにして上記の自動焦点合せ機構をもつ半導体用
ホトマスク検査装置に適用した実施例によれば、距離測
定器を新たに設けることなく自動焦点合せ機構の焦点検
出器9を対物レンズ破損防止機構の距離測定器として効
果的に兼用し、第2図に例示したような自体の出力特性
によシ対物レンズ6と資料マスク20間の距離を認識可
能な焦点検出器9の自動焦点合わせ用の焦点検出信号1
0を対物レンズ衝突防止用の距離検出信号として利用し
、これにより自動焦点合わせ動作中にも常に対物レンズ
6とマスク2の距離を監視するとともに、対物レンズ6
とマスク2の異常接近を比較器16によシ検知して衝突
を防止するほか、万一衝突した場合にも衝突緩衝機構乙
により対物レンズ6の破損を防止することができる。
なお、本発明は自動焦点合せ機構をもたない手動焦点調
節機構による顕微鏡装置にも、対物レンズ6とマスク2
などの資料の間の距離を測定する距離測定器を設けるこ
とによシ、上記実施例と同様に適用可能である。
〔発明の効果〕
以上の説明から明らかなように本発明の対物レンズ破損
防止機構付顕微鏡装置によれば、対物レンズと資料もし
くは資料台の異常接近を検知して対物レンズと資料の衝
突を未然に防止し対物レンズの破損を防止できるほか、
必要に応じ衝突緩衝機構を付加して万一衝突した場合に
も対物レンズの破損を防止することができるため、手動
焦点調節機構または自動焦点合せ機構をもつ顕微鏡装置
をとわず広く顕微鏡利用装置に適用してその操作性と安
全性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による対物レンズ破損防止機構付顕微鏡
装置の一実施例を示す全体構成ブロック図、第2図は第
1図の距離測定器をなす焦点検出器の出力特性例図、第
3図は第1図の自動焦点合せ制御系を示すブロック図、
第4図は第1図の対物レンズ破損防止機構の衝突防止・
警報回路を例示する詳a構成ブロック図、第5図は第1
図の対物レンズ破損防止機構の衝突緩衝機構を例示する
部分構成断面図である。 1・・・資料台をなすxyステージ、2・・・被観察資
料をなすホトマスク、5・・・鏡筒、6・・・対物レン
ズ、9・・・距離測定器をなす焦点検出器、11・・・
演算制御装置、14・・・焦点合せ機構、16川比較器
、19・・・操作量信号切替え用のアナログゲート、加
・・・警報発生回路、21・・・衝突緩衝機構。 代理人 弁理士  秋  本  正  実第3B 第4図 1 第5図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、対物レンズと被観察資料の焦点を合わせる焦点合せ
    機構と、上記対物レンズと被観察資料間の距離を測定す
    る距離測定器と、該距離測定器の出力によシ上記対物レ
    ンズと被観察資料間の距離が所定値以下になったことを
    検知して上記焦点合せ機構を制御し上記対物レンズと被
    観察資料の衝突破損を防止する手段とからなる対物レン
    ズ破損防止機構付顕微鏡装置。 2、上記対物レンズを衝突緩衝し破損防止する衝突緩衝
    機構を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記
    載の対物レンズ破損防止機構付顕微鏡装置。
JP6565283A 1983-04-15 1983-04-15 対物レンズ破損防止機構付顕微鏡装置 Pending JPS59192221A (ja)

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