JPS5974515A - 自動焦点合せ装置 - Google Patents

自動焦点合せ装置

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Publication number
JPS5974515A
JPS5974515A JP18366982A JP18366982A JPS5974515A JP S5974515 A JPS5974515 A JP S5974515A JP 18366982 A JP18366982 A JP 18366982A JP 18366982 A JP18366982 A JP 18366982A JP S5974515 A JPS5974515 A JP S5974515A
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JP
Japan
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scanning
mask
focusing
focus
automatic focusing
Prior art date
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Pending
Application number
JP18366982A
Other languages
English (en)
Inventor
Keiichi Okamoto
啓一 岡本
Mitsuzo Nakahata
仲畑 光蔵
Susumu Aiuchi
進 相内
Mineo Nomoto
峰生 野本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Priority to JP18366982A priority Critical patent/JPS5974515A/ja
Publication of JPS5974515A publication Critical patent/JPS5974515A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/28Systems for automatic generation of focusing signals
    • G02B7/30Systems for automatic generation of focusing signals using parallactic triangle with a base line
    • G02B7/32Systems for automatic generation of focusing signals using parallactic triangle with a base line using active means, e.g. light emitter

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Automatic Focus Adjustment (AREA)
  • Microscoopes, Condenser (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〕 本発明は顕微鏡画像の自動焦点合せ装置に係シ、特に半
導体生産設備のマスク検査装置やウエノ・−検査装置等
の顕微鏡画像処理装置に好適な自動焦点合せ装置に関す
る。
〔従来技術〕
従来の顕微鏡画像の自動焦点合せ装置としては、対象像
のコントラスト変化を利用するもの、レーザ光点を資料
に投射してその反射像の位置変化を利用するもの、空気
マイクロメータを利用して対物レンズと資料間の距離を
一定に保つもの等、各種考案され実用されている。しか
しながら、これらはいずれも静止している資料に対する
焦点合せに重点がおかれておシ、例えば半導体生産設備
のマスク検査装置やウエノ・−検査装置等で必要とされ
る資料の走査が行なわれるものに対しては自動焦点合せ
の追従応答速度が遅い欠点がめったO例えば第1図はマ
スク検査装置のマスク検査ステージの概略正面図で、図
中の1は顕微鏡の左側(図において)対物レンズ、2は
右側対物レンズ、3はホトマスク、4は左側バタン検出
器、5は右側バタン検出器、6はX−Yステージ、7は
2ステージを示す。このように特に対物レンズ1,2が
マスク3の左、右のバタンにそれぞれ1個づつ2式必要
な場合には、マスク3がX、Y方向(図中に矢印点線で
示す)に走査゛されるさい、両者に対して常に焦点を合
わせることは非常に困難であって、焦点補正量が大きい
ときには更に困難性を増し、図示のようにマスク3がX
−Yステージ6および2ステージ7で形成される走査平
面(図中に鎖線で示す)に対し傾いているため、2つの
対物レンズ1.2の焦点位置を含む焦点平面(図中に鎖
線で示す)に対して傾いているときには、マスク3の走
査に合わせて常に焦点補正を行わなければならないため
応答性が悪い欠点があった。このような場合に従来は2
つの対物レンズ1,2に取シ付けられた焦点検出器(図
示していない)からの出力によシそれぞれ独立に対物レ
ンズ1.2を動かす構造のものがあるが、高精度の・(
タン検出、したがって高倍率レンズが要求されるように
なると、対物レンズ1.2を動かす方式では倍率変化を
生じるだめの満足な結果を得ることが一層困難となって
きた。一方、マスク3を動かす方式は倍率変化の問題は
ないが、その一方を上下させると他方に干渉するために
安定に制御を行なうことが困難となる等の欠点があった
〔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くし、顕微
鏡画像とくにマスク検査装置等のように賃料の走査を必
要とするものに対して応答性のよい顕微鏡画像の目動焦
点合せ装置を提供するにある。
〔発明の概要〕
本発明は走査に先たち資料の複数箇所での焦点ずれ量を
測定すると共にこの測定値によ#)資料が走査平面に対
してあらかじめ対物レンズの平均的な仮想焦点平面にな
るように予備焦点合せをオフライン的に実行させること
にょシ、実際の走査時の焦点合せ補正量を大巾に低減し
てオンライン自動焦点合せの応答速度を向上させるよう
にしたものである。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を第2図によシ説明する。第2
図は本発明による自動焦点合せ装置を適用したマスク検
査装置の一実施例を示す一部斜視図を含む概略構成図で
、図中め第1図と同一符号は同一または相当部分を示し
、1は左側(図におイテ)の対物レンズ、2は右側の対
物レンズ、3はマスク、4は左側のバタン検出器、5は
右側のバタン検出器、8と9は前処理回路、10はバタ
ン比較検査電子回路、11は計算機、12はステージ、
13は左側の焦点検出器、14は右側の焦点検出器、1
5はインタフェース、16はX軸制御ドライバ、17は
X軸駆動機構、18はX軸制御ドライバ、19はY軸駆
動機構、加はθ角(回転角)制御ドライバ、21はθ角
駆動機構、nはZ軸制御ドライバ、おは2軸駆動機構、
冴は2軸のΔz1用制御ドライバ、δはΔz1用微動機
構、26はΔz2用制御ドライバ、27はΔz2用微動
機構、あはΔz5用制誤制御ドライバ9はΔz5用微動
機構である。この構成で、対物レンズ1.2によシマス
フ3のバタンをバタン検出器4.5にそれぞれ投影し、
このバタン前処理回路8.9で処理して扱い容易な電気
信号に変換後、バタン比較検査電子回路10で欠陥判定
を行ない、その結果を計算機11で処理するものである
。このさいマスク3は計算機11よシ各制御ドライバ1
6 。
18 、20 、23を介して各駆動機構17 、19
 、21 、23を駆動することによシ各X、Y、θ、
2方向に移動可能なステージ12に載せられ、2個の対
物レンズ1.2の2つの像が相対的に、同一形状ICチ
ップの同一バタンを比較することにょシ欠陥判定を行な
っているが、欠陥判定のよシ詳細な方式については本発
明の目、7的でないから省略する。一方、マスク3はス
テージ12のX、Y方向(図中に矢印点で示す)の走査
にょシ全面を走査されるが(図中にマスク3の走査方向
を実線矢印で示す)、このときマスク3と対物レンズ1
.2は合焦点でなければ検出したパタンの信頼性が保た
れずに欠陥判定は無意味となるため、パタン検出中は焦
点を常に合わせることが重要となる。特にマスク3のパ
タンはマスク材質の精度やステージ12の走行中の上下
動等のために、焦点がずれることは対物レンズ1,2に
高倍率レンズを用いた焦点距離の短い本実施例において
は避けられないから、自動焦点合せを行なうことが必須
となる。そこで本実施例では、まず全面走査に先きかけ
、例えば片側の焦点検出器13によりマスク3上の複数
個の点で測定し、この信号をインタフェース15を介し
て計算機11に取υ込んで、対物レンズ1.2に対して
ステージ12の上下方向の位置および傾斜を補正すべき
2軸駆動機構おおよびz軸の各Δzl、ΔZ2+Δz5
用微動機構δ、 27 、29の操作量を演算し、これ
らの機構を2軸制御ドライバnおよび各Δz1.lz2
.Δz5用制御ドライバ24,26.28を介して操作
することによシ、走査平面に対してあらかじめマスク3
のおよその焦点合せをオフライン的に行なう。このさい
焦点検出器13は絶対的に更正されてぃなければならな
い。ついで計算機11よシ各X、Y軸制御ドライバ16
 、18を介してX、Y軸駆動機構17 、19により
ステージ12をX、Y軸方向に走査してマスク3を全面
走査し、上述の欠陥判定を行なう。このときは対物レン
ズ1.2に取り付けられた焦点検出器13 、14の信
号をインタフェース15を介して計算機11に取シ込み
、ステージ3のX、Y軸方向の走査位置座標(x、y)
および対物レンズ1゜2の間隔を等より補正すべき2軸
駆動機構6および各ΔZ1.jZ2.JZ5用微動機構
25 、27 、2917)操作量を演算して、これら
機構を2軸制御ドライバ22および各ΔZl、ΔZ2+
Δ2う用制御ドライバ25 、27 、29を介して操
作することにより自動焦点合せをオンライン的に行なう
このようにすれば、簡単なオフライン予備焦点合せを実
行することによって、実際の走査時の焦点ずれ量を低減
させ焦点合せ補正量を少なくしてオンライン自動焦点合
せの応答速度を向上させることができる。
つぎに本発明の推奨される一実施例によれば、次のよう
に2軸の各Δz1.ΔZ2+Δz5用微動機構5゜27
 、29を配置して焦点合せを行う。すなわち、各Δz
1.Δz2.Δz5用微動機構25 、27 、29の
駆動軸はステージ12のXY平面に対し上方から見て第
3図に例示するような位置に配置される。すなわちステ
ージ12のXY平面のほぼ中央にマスク3が載せられて
いるとすると、XY平面のほぼ中心0がら相互に120
度の角をなす半径上の出来るだけXY平面の外周に近い
所定の等距離位置に、かつ2つの対物レンズ1.2がた
とえばX軸方向の直線上に配列されているとすると、中
心0に対しΔz2用微動機構nの駆動軸は上記X軸方向
の直線との平行線上にあシ、シたがって各Δz1.Δz
5用微動機構の駆動軸を結ぶ直線は上記X軸方向の直線
と直角をなしY軸方向を向くように、Z軸の各Δz1.
ΔZ2゜Δz5用微動機s25,27.29の駆動軸が
配置される。
このような配置のもとで、まず走査に先きだちオフライ
ン的にマスク3の概略の焦点合せと平面出しを行なうと
きには、第3図において、たとえば片方の対物レンズ1
に付属した焦点検出器13を中心0とΔz1用微動機構
乙の駆動軸を結ぶ半径上の出来るだけマスク3の外周に
近い点Aに移動して測定を行ない、このときの合焦点か
らのずれ量をda、同様に中心Oと各Δz2.Δz5用
微動機構27 、29の駆動軸を結ぶ半径上の図のOA
と等距離にある各点B、Cに移動して測定を行ない、こ
のときの合焦点からのずれ量をdb、dcとすれば、こ
れらの各合焦点からのずれ量d a* d b+ d 
(BがOになるように各Δzl、ΔZ2.Δz5用微動
機構25 、27 、29の操作量を計算機11(第2
図)によシ演算し、各ΔZleΔZ2+Δz5用制御ド
ライバ24.26.28を介して各ΔZl。
Δz2.ΔZ5用微動機構25 、27 、29を操作
することによってマスク3の高さと傾きを焦点平面とほ
ぼ等しくすることができる。なお以上の予備焦点合せで
は対物レンズ1.2がX軸方向の直線上に配列される必
要はない。ついで実際に走査(図中にマスク3の走査方
向を実線矢印で示す)を開始してからのオンライン自動
焦点合せを行なうときには、一般にステージ12のxy
平面に対し任意位置に配置された2軸の各Δzl、ΔZ
2eΔz5用微動機構25,27゜四の操作によシマス
フ3を自由に平面出しすることが可能であるが、本実施
例によれば各Δz1.Δz2゜Δz5用微動機構δ、 
27 、29の駆動軸を上記のように第3図に示す位置
に配置することによυ、対物レンズ1.2を結ぶ直線と
直交する直線上に駆動軸が位置する2個のΔz11Δz
5用微動機構25 、29の焦点合せに必要な操作量を
同一値として扱うことが可能となる結果、自動焦点合せ
が極めて容易となる。すなわち第3図に示したxy平面
配置をX2平面の断面として見た様子を第4図に示し、
図示のように対物レンズlの走査中の現在位置のX座標
をΔz2用微動機構がのX座標を規準にしてXとし、対
物レンズ1.2の間隔をt、Δz2用微動機構がの駆動
軸と各ΔZ1.Δ2う用微動機構25 、29の駆動軸
とのX軸方向の間隔をLとする。このときの対物レンズ
1.2の焦点平面(図中に鎖線で示す)に対するマスク
3の2軸方向(図の上下方向)の現在位置のずれm:が
それぞれΔz2用微動機構27の駆動軸の点でyl、各
Δz1.Δ2.用微動機構25 、29の駆動軸の点で
y2、対物レンズ1の点でdl、対物レンズ2の点でd
2とすると、 1−d2 、’−yx = dx +x (−) となる。したがって焦点検出器13 、14 (第2図
)によシそれぞれtil、ct2を検出し、計算機11
により上式を用いてy1+yzを演算し、これらの値を
操作数としてそれぞれΔz2用微動機構27と、各Δz
1゜Δz5用微動機構5,29とを操作することによυ
、マスク3の現在位置での自動焦点合せが一度で完了す
る。
以上のようにすれば、予備焦点合せおよび走査時の自動
焦点合せ共にいっそう簡単かつ高速に行なうことができ
る。
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明によれば、簡単な予備の概略焦
点合せを実行することにより、実際の走査時の自動焦点
合せの応答速度を向上させることができ、走査を必要と
するマスク検査装置やウェハー検査装置等の顕微鏡画像
処理装置の自動焦点合せ装置として広く利用できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はマスク検査装置のマスク検査ステージの概略正
面図、第2図は本発明による自動焦点合せ装置を適用し
たマスク検査装置の一実施例を示す一部斜視図を含む概
略構成図、第3図は本発明の推奨される一実施例による
各Δz1.ΔZ2.Δz5用微動機構のXY平面配置を
示す概略上面図、第4図は第3図のXY平面配置をXZ
平面の断面として見た様子を示す説明図である。 1・・・対物レンズ、2・・・対物レンズ、3・・・マ
スク、11・・・計算機、12・・・ステージ、13・
・・焦点検出器、14・・・焦点検出器、16・・・X
軸制御ドライバ、17・・・X軸駆動機構、18・・・
Y軸制御ドライバ、19・・・Y Fi411駆動機構
、n・・・2軸制御ドライバ、n・・・z[lll駆動
機構、冴・・・Δz1用制御ドライバ1.5・・・Δz
1用微動機構、部・・・Δz2用制御ドライバ、I・・
・Δz2用微動機構、四・・・Δz5用制御ドライバ、
29・・・ΔZ5用微動機構。 代理人 弁理士 秋 本 正 実 多151図 り;;2図 節3図 第4図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.2次元平面パタンを走査しこのバタンを自動焦点合
    せされる1個以上の対物レンズを介して検出するバタン
    検出装置の自動焦点合せ装置において、上記2次元平面
    バタンか走査平面に対してあらかじめ上記対物レンズの
    平均的な焦点位置になるようにこの2次元平面パタンの
    複数箇所における焦点ずれ量を測定すると共にこの測定
    値により上記2次元平面を上記対物レンズの平均的な焦
    点平面位置に位置決めする手段によシ、実際の走査時の
    焦点ずれを低減させ自動焦点合せ補正量を少なくして応
    答速度を向上させるようにしたことを特徴とする自動焦
    点合せ装置。 2、特許請求の範囲第1項において、2個の上記対物レ
    ンズを備えると共に実際の走査時のこの対物レンズの走
    査位置における焦点ずれ量を測定してこの測定値より上
    記2次元平面を上記2個の対物レンズを結ぶ直線に平行
    な焦点平面位置に自動位置決めするようにしたことを特
    徴とする自動焦点合せ装置。
JP18366982A 1982-10-21 1982-10-21 自動焦点合せ装置 Pending JPS5974515A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010034955A1 (fr) * 2008-09-29 2010-04-01 Vit Mise au point d'un microscope a reflexion

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010034955A1 (fr) * 2008-09-29 2010-04-01 Vit Mise au point d'un microscope a reflexion
FR2936614A1 (fr) * 2008-09-29 2010-04-02 Vit Mise au point d'un microscope a reflexion

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