JPS5932763B2

JPS5932763B2 - 自動焦点合わせ装置

Info

Publication number: JPS5932763B2
Application number: JP50090247A
Authority: JP
Inventors: 清中川; 宏幸伊部
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1975-07-25
Filing date: 1975-07-25
Publication date: 1984-08-10
Also published as: JPS5215322A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は自動焦点合わせ装置に関し、主として、ホトエ
ッチング用マスクのごとき板状物体の表面観察のための
自動焦点位置合わせ装置を対象とする。

半導体ＩＣやＬＳＩのごとき半導体装置の製造にはホト
エッチング（写真蝕刻技術）は欠かすことができないが
、その際に使用するＣｒ）エマルジョン等のマスクは、
微小パターンであるために、パターン間の短絡不良、パ
ターンの断線不良等は避けられない問題であつた。

このような不良があると、所望とする特性の半導体装置
を得ることができず、歩留り低下の大きな要因となつた
。このような不良は作業者が拡大鏡を使用して拡大され
たパターンを観察することにより繰り返えし検出し、そ
れを取除くようにしている。この装置においては対物レ
ンズを含む光軸に対して被検査物たるマスクを水平移動
させてマスクを全面にわたり走査するように検査を行つ
ていた。ところがこのマスクは必ずしも完全な平面では
なく多くの場合反りを有するためにマスクの移動に従つ
て結像面で結像せず、このため正確な検査ができなくな
るという問題があつた。従来、マスクの反りでピットが
外れたとき作業員がその都度目視により画像の最も鮮明
な点をもつて焦点の合つたところと判定し、手によつて
マスクを上下することにより調整していた。

しかし手動による位置合わせでは焦点合わせ作業が繁雑
となり、自動的に焦点合わせとすることが要望された。

そこで、本願出願人は第３図のような自動焦点合わせ装
置を先に提案した。

同図において、１は拡大鏡の鏡胴で、その下端に対物レ
ンズ２を有し、その光軸Ｆ−Ｆ土に結像面３が設置され
、対物レンズ周辺には空気供給源に連設された空気ノズ
ル４が被検査物であるマスク５ＶＣ向つて開口する。

６はマスクを支持固定するマスク載置台で窓部７を有し
、光源８よりの光を集光レンズ９によりマスクの裏面に
投光するようになつている。

上記載置台は板バネ１０を介して固定部１１に弾力支持
され、モータにより，駆動されるウオーム１３の回転に
よりウオームホイール１４に連設するネジ１５を回転す
ることにより、ネジ先端にボールを介して接する載置台
６を上下方向（Ｚ方向）に移動させ、対物レンズ２とマ
スク面との間隔を調節できる。なお、載置台固定部およ
び駆動部を含むこれら機械系全体は対物レンズのある光
学系に対しマスク主面にそつた水平面（Ｘ．Ｙ方向）に
そつて相対的に平行移動できるようになつている。第４
図は空気系と前記機械とにより、ノズル４とマスク５と
の距離１。

を一定に保持する制御系を示すものである。すなわち、
空気供給源１６から対物レンズと一体に設けられた空気
ノズル４への圧縮空気を送つてマスクに対し空気を噴射
せしめ、ノズルとマスクとの間の距離の変化を背圧の変
化ｄとしてとｐらえ、これを圧力増幅器１７により増
幅し、第１の圧力ー電気リレー（変換器）＃１および第
２の圧力一電気リレー（変換器）＃２によつて０Ｎ、０
ＦＦ信号を駆動モータ１２に入力し、前記機械系を駆動
し、載置台を上下動（Ｚ方向）させて距離のずれｄｌを
補正する。

このようにしてマスクを載置台により水平（Ｘ．Ｚ方向
）に移動させながらマスク全面にわたつて外観検査を行
うことになる。しかしながら、上記自動焦点合わせ装置
では気体系におけるアナログ的な背圧又は流量の変化を
変換器を用いて０Ｎ−０ＦＦ信号に変換し、この変換信
号に基づいて駆動モータを回転させていることより、駆
動モータの回転数は常に一定とならざるを得ない。

したがつて、対象物の急激な変化に対しても補正を即時
的に応答させるためには、上記駆動モータの速度を早め
なければならず、このようにモータの速度を早めると、
今度は逆に、対象物の緩やかな変化に対しては、駆動モ
ータの慣性運動のため、正逆回転が制御信号に追随し難
くなり、この結果、正確な補正ができないという問題が
ある。本発明は上記問題を解決するためになされたもの
であり、その目的とするところは、正確な焦点合わせを
行うことができる自動焦点合わせ装置を提供することに
ある。

以下実施例にそつて図面を参照し、本発明を具体的に説
明する。

第１図は本発明の１例を示す制御系のプロツク線図であ
り、同図において従来の制御系と共通のものは同一記号
を用いて表示する。

図中１７は、送圧１６と背圧Ｄｐとの比較における変化
量を検出し、それを増幅する圧力増幅器であり、１８は
、上記増幅された背圧の変化量をその変化分に応じた電
気量に変換する手段であり、本発明の特徴はここにある
。

この手段として、本実施例では差動トランスを用いる。
そして、上記圧力増幅器１７と差動トランス１８との関
係及び動作ほ後に詳述する通りである。１９は上記差動
トランス１８からのアナログ的な電気信号を整流増幅す
る増幅器であり、１２は、この増幅出力に応じて回転を
行う駆動モータである。

上記のような構成になる本発明によれば、以下に示す理
由によりその目的を達成することができる。

第２図は、本発明の特徴となる差動トランス１８の要部
と圧力増幅器１７及び整流増幅器１９との関係を示した
断面図を含むプロツク線図である。

同図において、２０は背圧Ｄｐの変化によつて伸縮する
ベローズであり、このベローズの一端には作動杆２１が
連結されており、この作動杆の先端は差動トランス１８
の鉄心２２に連結される。Ｃ，〜Ｃ３はコイルであり、
このうち中間部のＣ２は励磁コイル、両端のコイルＣ１
とＣ３はそれぞれ逆方向となるような巻線が施されてい
る。そして、コイルＣ２には交流電源が印加されており
、Ｃ１及びＣ３の一方の端子は接地され、この接地端子
は、整流増幅器１９に接続される。このコイルＣ１及び
Ｃ３の他方の端子は共通に接続されかつ整流増幅器１９
の端子に接続されている。この第２図を中心として本発
明の動作説明を行う。対象物５に対する背圧Ｄｐの変化
によつて圧力増幅器１７内のベローズ２０が伸縮する。

これによつて差動トランス１８の鉄心２２がコイルＣ１
〜Ｃ３内を出入りする。この鉄心２２の位置によつてコ
イルＣ１とＣ３に生ずる磁力の強さが変化する。したが
つて、例えば、Ｃ１の磁力の強い場合の電圧を正（＋）
とすれば、逆にコイルＣ３の磁力が強くなつた場合には
、両者の巻線方向が逆となつていることにより、そこに
生ずる電圧は負（一）となる。そして、これらの発生電
圧量は上記鉄心２２の移動距離に応じて変動する。すな
わち、背圧Ｄｐの変化量に応じた電圧が得られるという
ことである（アナログ的な電気信号となる）。かかるア
ナログ的な電気信号を整流増幅して駆動モータ１２を駆
動することができる。したがつて、例えば上記電圧が＋
の信号を出力した場合にほ、駆動モータ１２は正回転を
行うこととなり、逆にの信号を出力したときは逆回転を
行うこととなり、かつ、１駆動電圧が高い場合は高速回
転、低い場合は低速回転を行うこととなる。以上のこと
から、本発明では、対象物５に対する光学系の焦点が大
きくズレたときには駆動モータ１２を所望の回転方向に
高速に回転させ、少しのズレのときには低速で回転させ
ることにより、変化に対して即応的にかつ正確に補正を
行うことができることが理解されよう。

したがつて、従来のように、モータの慣性運動に起因す
る不都合が生ずることはなく、正確な自動焦点合わせ装
置となる。

本発明は、上記実施例に限定されず種々の形態を採用す
ることができる。

例えば、上記実施例では、背圧の変化をこれに応じたア
ナログ的な電気量に変換する手段として差動トランスを
用いたが、これに限られず同様な効果をもたらすものな
らば、どんな手段であつてもよいことは言うまでもない
。

ただ、実施例で示した圧力増幅器１７と差動トランス１
８を一対とした装置が市販されており、コストの面から
は、これを用いる方が得策であろう。また、駆動モータ
１２は、制御信号に応じて速度制御できるものならば何
であつでもよい。

さらに、対象物を上下させる方法として、上記実施例で
は、ウオーム１３、ネジ１５等を用いて、モータ１２の
回転運動を上下運動に変えるものとしていたが、これに
限らずどんな手段を用いてもよい。要するにモータの回
転運動を上下運動に変えることができればよいのである
。本発明ぱ、自動焦点合わせ装置一般に広く利用できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１例を示す制御系プロツク図、第２図
は上記プロツク図における要部断面図、第３図及び第４
図は従来の１例を示すものである。１・・・・・・鏡胴、２・・・・・・対物レンズ、３・
・・・・・結像面、４・・・・・・ノズル、５・・・・
・・マスク、６・・・・・・マスク載置台、７・・・・
・・窓穴、８・・・・・・光源、９・・・・・・集光レ
ンズ、１０・・・・・・板バネ、１１・・・・・・固定
部、１２・・・・・・モータ、．１３・・・・・・ウオ
ーム、１４・・・・・・ウオームホイル、１５・・・・
・・ネジ、１６・・・・・・空気供給源、１７・・・・
・・圧力増幅器、１８・・・・・・差動トランス、１９
・・・・・・整流増幅器、２０・・・・・・ベローズ、
２１・・・・・・作動杆、２２・・・・・・鉄心。

Claims

【特許請求の範囲】

１（ａ）対物レンズおよび結像面を有する光学系と、
（ｂ）前記対物レンズに対し前記結像面と対向する位置
に配置されてなり、半導体装置の製造におけるホトエッ
チングに使用する板状物体を支持し、その主面にそつて
任意に移動させうる機構と、（ｃ）前記対物レンズと１
体に設けられ、前記板状物体に向つて気体を噴射せしめ
る開口を有する気体系と、（ｄ）前記板状物体を光軸方
向にそつて移動させる機械系と、（ｅ）前記気体系にお
ける開口を通して前記板状物体に対し気体を噴射せしめ
、前気開口と前記板状物体との間の距離の変化を気体の
背圧の変化としてとらえ、それを電気的信号に変換して
この電気的信号により前記機械系を制御する制御系と、
からなる自動焦点合わせ装置であつて、前記制御系は、
前記気体系における開口を通して前記板状物体に対し気
体を噴射せしめ、前記開口と前記板状物体との間の距離
の変化を気体のアナログ的な背圧の変化量としてとらえ
、そのアナログ的な背圧の変化量を差動トランスにより
アナログ的な電気的信号に変換する手段と、前記手段に
より前記背圧の変化量が変換されたアナログ的な電気的
信号を増幅する増幅器とを有し、前記機械系は、前記増
幅器からの出力であるアナログ的な電気的信号により動
作する駆動モータを有することを特徴とする自動焦点合
わせ装置。