JPS6014163Y2 - Automatic focus mechanism in optical length measuring device - Google Patents

Automatic focus mechanism in optical length measuring device

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JPS6014163Y2
JPS6014163Y2 JP6294079U JP6294079U JPS6014163Y2 JP S6014163 Y2 JPS6014163 Y2 JP S6014163Y2 JP 6294079 U JP6294079 U JP 6294079U JP 6294079 U JP6294079 U JP 6294079U JP S6014163 Y2 JPS6014163 Y2 JP S6014163Y2
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JP
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optical
light
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optical slit
length measuring
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JP6294079U
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Inventor
賢一 小林
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富士通株式会社
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Publication date
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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は光学測長装置に関し、特に光学測長装置におけ
る被測定体の焦点合せを容易に行って測長精度の向上が
得られるように改良した光学測長装置における自動焦点
機構に関する。
[Detailed description of the invention] The present invention relates to an optical length measuring device, and in particular to an optical length measuring device that has been improved so that the object to be measured in the optical length measuring device can be easily focused and the length measurement accuracy can be improved. Regarding automatic focus mechanism.

近年、LSI、 IC等の電子素子の製造に当ってフォ
トマスクのパターンの測定に光学測長装置が汎く利用さ
れている。
In recent years, optical length measuring devices have been widely used to measure patterns on photomasks in the manufacture of electronic devices such as LSIs and ICs.

即ち、これらの光学測長装置は被測定体としてのフォト
マスクパターンの透過光像を光学スリットを有したスリ
ット面上に結像し、その結像光を光モニタ一部で受光・
監視しつつパターン透過光像を経て上記光学スリットを
一定方向に移動させ、上記光モニタ一部の受光レベル変
化に対応する光学的スリットの移動量からフォトマスク
パターンの測長を行う構成を採っている。
In other words, these optical length measuring devices form a transmitted light image of a photomask pattern as an object to be measured on a slit surface having an optical slit, and the formed light is received by a part of the optical monitor.
The optical slit is moved in a fixed direction through the transmitted light image of the pattern while being monitored, and the length of the photomask pattern is measured from the amount of movement of the optical slit corresponding to a change in the light reception level of a part of the light monitor. There is.

然しなから従来の光学測長装置に依ると、フォトマスク
パターンの光学スリット面への透過光像の結像は測定作
業者の視覚的な焦点合せによっておこなわれ、この焦点
合せ精度の良否に応じて測長精度に高低を生ずるという
不安定な欠点がある。
However, according to conventional optical length measuring devices, the formation of the transmitted light image on the optical slit surface of the photomask pattern is performed by the measuring operator's visual focusing, and the focusing accuracy depends on the quality of this focusing accuracy. This method has the drawback of being unstable, resulting in fluctuations in length measurement accuracy.

依って本考案の目的はかかる従来の光学測長装置におけ
る欠点を解消して安定かつ高精度の測長をおこないうる
ような光学測長装置における自動焦点機構を提供するも
のである。
Therefore, an object of the present invention is to provide an automatic focusing mechanism for an optical length measuring apparatus that can eliminate the drawbacks of the conventional optical length measuring apparatus and perform stable and highly accurate length measurement.

なお、本考案による光学測長装置における自動焦点機構
はフォトマスクパターンの測長のみならず透過光像を得
ることが可能な全ゆる被測定体の測長に適用し得ること
は言うまでもない。
It goes without saying that the automatic focusing mechanism in the optical length measuring apparatus according to the present invention can be applied not only to the length measurement of a photomask pattern but also to the length measurement of any object to be measured for which a transmitted light image can be obtained.

本考案によれば、 被測定体の透過光像を光学スリット面上に結像させた光
をモニタ一部に受光すると共に上記光学スリットの移動
に対応する上記モニタ一部の受光レベル変化を上記モニ
タ一部で監視し、上記光学的スリットの移動量から被測
定体の測長をおこなう光学測長装置において、 上記光学スリットはその移動方向に相互に離間すると共
に結像した前記透過光像の領域と領域外とに配した2つ
のスリットを形成し、該両スリットを介して受光した被
測定体のそれぞれの透過光の光レベルを電気信号に変換
する2つの光電変換器と、前記2つの光電変換器によっ
て検出した光レベルを示す両電気信号の差値を一方の光
レベルを示す電気信号で除した演算結果を算出する演算
部と、前記演算部の演算結果から前記透過光の光レベル
差の最大値を検出するピークレベル検出部とを具備して
構成され、前記ピークレベル検出部の検出結果が最大値
となる透過光像の合焦点まで焦点調整をおこなうことに
よって上記光学スリット面上に自動焦点結像させるよう
にしたことを特徴とする光学測長装置における自動焦点
機構を提供するものである。
According to the present invention, a portion of the monitor receives light obtained by forming a transmitted light image of the object to be measured on an optical slit surface, and changes in the light reception level of the portion of the monitor corresponding to the movement of the optical slit are detected as described above. In an optical length measuring device that measures the length of a measured object from the amount of movement of the optical slit while monitoring with a part of the monitor, the optical slit is spaced apart from each other in the direction of movement, and the transmitted light image formed by the optical slit is spaced apart from each other in the direction of movement. two photoelectric converters forming two slits arranged in the region and outside the region and converting the light level of each transmitted light of the measured object received through the two slits into electrical signals; an arithmetic unit that calculates a calculation result by dividing the difference value between both electric signals indicating the light level detected by the photoelectric converter by an electric signal indicating one of the light levels; and a calculation unit that calculates the optical level of the transmitted light from the calculation result of the arithmetic unit. and a peak level detection unit that detects the maximum value of the difference, and by adjusting the focus to the focused point of the transmitted light image where the detection result of the peak level detection unit becomes the maximum value, the optical slit surface is The present invention provides an automatic focusing mechanism for an optical length measuring device, characterized in that an automatic focusing image is formed on the optical length measuring device.

以下、本考案を添付図面に基き更に詳細に説明する。Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings.

第1図はフォトマスクパターンを有したフォトマスクを
被測定体とする光学測長装置に本考案による自動焦点機
構を適用した実施例を示す機構図である。
FIG. 1 is a mechanical diagram showing an embodiment in which an automatic focusing mechanism according to the present invention is applied to an optical length measuring device whose object to be measured is a photomask having a photomask pattern.

同第1図において、通常ガラス材からなるフォトマスク
10上には酸化クロム等からなるフォトマスクパターン
12が形成されており、例えばその幅寸法1(W′の精
密測長がおこなわれる。
In FIG. 1, a photomask pattern 12 made of chromium oxide or the like is formed on a photomask 10 usually made of glass, and its width dimension 1 (W', for example) is precisely measured.

即ち、測長に当ってはフォトマスク10の例えば上面上
方に設けた光源14から投光した光をフォトマスク10
を透過させた後に対物レンズ16、中間レンズ18を経
てミラー20により反射させ、第1の光学スリット24
a、第2の光学スリット24bを有したスリット面22
上に投射する。
That is, when measuring the length, light emitted from a light source 14 provided, for example, above the top surface of the photomask 10 is applied to the photomask 10.
After passing through the objective lens 16 and the intermediate lens 18, it is reflected by the mirror 20, and the first optical slit 24
a, slit surface 22 with second optical slit 24b
project upwards.

このとき対物レンズ16を調節すればフォトマスクパタ
ーン12の透過光像がスリット面22上に一定倍率の拡
大像12aとして結像される。
At this time, by adjusting the objective lens 16, a transmitted light image of the photomask pattern 12 is formed on the slit surface 22 as an enlarged image 12a at a constant magnification.

この拡大像12aはミラー28.30および接眼レンズ
32を介して測長作業者が目視できる。
This enlarged image 12a can be visually viewed by the length measuring operator through the mirror 28, 30 and the eyepiece 32.

さて、スリット面22はパルスモータ等の適宜移動機構
(図示なし)により矢印Tの方向に可動であり、その移
動量はりニヤエンコーダ等からなる長さ検出器26によ
って検出されるように構成され、通常はりニヤエンコー
ダにより1/100(ミクロン〕単位で移動量が検出で
きるように構成されている。
Now, the slit surface 22 is movable in the direction of arrow T by an appropriate moving mechanism (not shown) such as a pulse motor, and the amount of movement thereof is configured to be detected by a length detector 26 consisting of a linear encoder or the like. Usually, a linear encoder is configured so that the amount of movement can be detected in units of 1/100 (microns).

さて、フォトマスクパターン12の幅寸法Wは、次の様
にして実施される。
Now, the width dimension W of the photomask pattern 12 is determined as follows.

即ちスリット面22上に形成された第1光学スリツ)2
4a又は第2光学スリツト24bをスリット面22の一
方向移動に伴って拡大像12aを通過させると、例えば
第1光学スリツト24aが拡大像12aを矢印Tの左方
向に沿って通過すると、該第1光学スリツト24aを透
過して受光モニター36aによって受光される光りの光
レベルは光電変換器38aにより光電変換されることに
より電気出力信号Vaとして検出されるが、この電気信
号Vaは第1光学スリツト移動量Waとの間に第2図に
示すような関係を示すので、第2図における(wa2W
a1)の値を上述した長さ検出器26によって検出する
ことによりフォトマスクパターン12の幅寸法Wを測長
することができる。
That is, the first optical slit formed on the slit surface 22)2
4a or the second optical slit 24b as the slit surface 22 moves in one direction, for example, when the first optical slit 24a passes the enlarged image 12a along the left direction of the arrow T, The light level of the light transmitted through the first optical slit 24a and received by the light receiving monitor 36a is photoelectrically converted by the photoelectric converter 38a and detected as an electrical output signal Va. Since the relationship between the amount of movement Wa and the amount Wa shown in FIG. 2 is shown, (wa2W
By detecting the value of a1) using the length detector 26 described above, the width dimension W of the photomask pattern 12 can be measured.

勿論、第2光学スリツト24bを利用することによって
も同様にして受光モニター36b、光電変換器38bを
介する光レベルの変化に対応したスリット面22の移動
量からフォトマスクパターン12の幅寸法Wを測長する
ことができる。
Of course, by using the second optical slit 24b, the width dimension W of the photomask pattern 12 can be similarly measured from the amount of movement of the slit surface 22 corresponding to changes in the light level via the light receiving monitor 36b and the photoelectric converter 38b. It can be long.

上述のようなフォトマスクパターン12の幅寸法Wの測
長に当っては拡大像12aの焦点がスリット面22上に
精密に焦点合せされているときにはじめて受光モニター
36a又は36bによる受光レベルは第2図に示すよう
な急峻な変化を示し、従ってスリット面22の移動量(
Wa2−Wa□)が唯一精密な値として検出される。
When measuring the width W of the photomask pattern 12 as described above, the light reception level by the light reception monitor 36a or 36b is determined only when the enlarged image 12a is precisely focused on the slit surface 22. It shows a steep change as shown in Figure 2, and therefore the amount of movement of the slit surface 22 (
Wa2-Wa□) is detected as the only accurate value.

然るに従来の光学測長装置ではスリット面22上に単一
の光学スリット24a又は24bが形成されているのみ
であり、また測長作業者が接眼レンズ32を介して目視
する拡大像12aを単に対物レンズ16の調節操作によ
って焦点合せする機構が採られていたことから焦点合せ
精度には自ずから高低の差が生じる結果となり、依って
単一の光学スリット24a又は24bから受光モニター
、光電変換器を介して得られる光レベルの変化も第2図
に示すような急峻な結果を得ることができないのである
However, in the conventional optical length measuring device, only a single optical slit 24a or 24b is formed on the slit surface 22, and the enlarged image 12a that the length measuring operator visually observes through the eyepiece 32 is simply used as an object. Since a focusing mechanism was adopted by adjusting the lens 16, there was a natural difference in the focusing accuracy. Also, the change in light level obtained by the method cannot produce a sharp result as shown in FIG.

その結果としてスリット面22の移動量を長さ検出器2
6で検出して得るフォトマスクパターン12の幅寸法W
の測長精度も高低のむらを生ぜざるを得なかったのであ
る。
As a result, the amount of movement of the slit surface 22 is detected by the length detector 2.
Width dimension W of photomask pattern 12 obtained by detection in step 6
The accuracy of length measurement also had to be uneven.

さて、本考案に依れば、スリット面22に第1、第2の
光学スリット24a、24bを形成することによってフ
ォトマスクパターン12の拡大像12aを精密にスリッ
ト面22上に焦点合せして結像させることが可能になっ
たのである。
Now, according to the present invention, by forming the first and second optical slits 24a and 24b on the slit surface 22, the enlarged image 12a of the photomask pattern 12 is precisely focused and focused on the slit surface 22. It became possible to visualize it.

即ち、第1.第2の光学スリット24a、24bはスリ
ット面22の移動方向(矢印T)に沿って予め離間して
形成されているので、幅寸法Wの測長操作に先立って拡
大像12aに対して例えば第1図に示すように一方の第
1の光学スリット24aを拡大像12a上に配し、第2
の光学スリット24bを拡大像12aの領域からはずれ
た位置に配するようにスリット面22を移動させ、この
ような状態において、それぞれの受光モニター36at
36bで受光した光レベルLa、 t、bをそれぞれの
光電変換器38a、38bにより光電変換して電気信号
Va、 Vbとして取出す。
That is, 1st. Since the second optical slits 24a and 24b are formed in advance to be spaced apart along the moving direction (arrow T) of the slit surface 22, for example, the second optical slits 24a and 24b are As shown in FIG. 1, one first optical slit 24a is placed on the enlarged image 12a, and the second
The slit surface 22 is moved so that the optical slit 24b is located at a position away from the area of the enlarged image 12a.
The light levels La, t, and b received at 36b are photoelectrically converted by photoelectric converters 38a and 38b, respectively, and taken out as electrical signals Va and Vb.

次にこれらの電気信号Va、 Vbを演算部40に入力
して、この演算部40におき、Va VbxはVb、
Vaの演算をVa 行い、その演算結果をピークレベル検出部42に入力す
る。
Next, these electric signals Va and Vb are inputted to the calculation section 40, and Va Vbx are calculated as Vb, Vb,
The calculation of Va is performed and the calculation result is input to the peak level detection section 42.

上述のような機構を構成した後に測長作業者が対物レン
ズ16を調節操作することによって上記ピークレベル検
出部42の出力が最大となる場合を検出すれば、スリッ
ト面22上に最も精密に拡大像12aが結像されている
場合に第1、第2光学スリツト24at24bを通過す
る光レベル差が最大となることから自動的に精密な焦点
結像が可能となるのである。
If the length measuring operator adjusts the objective lens 16 after constructing the above-described mechanism and detects when the output of the peak level detecting section 42 becomes maximum, the most precise magnification can be achieved on the slit surface 22. When the image 12a is formed, the difference in the level of light passing through the first and second optical slits 24at24b becomes maximum, so that precise focused imaging becomes possible automatically.

このようにフォトマスクパターン12の自動焦点結像を
完了した後に前述した様に第1又は第2の光学スリット
24a、24bを利用してパターン12の幅寸法Wを長
さ検出器26によって検出すれば常に高精度の測長結果
が得られるのである。
After completing the autofocus imaging of the photomask pattern 12 in this way, the width dimension W of the pattern 12 is detected by the length detector 26 using the first or second optical slits 24a and 24b as described above. This means that highly accurate length measurement results can always be obtained.

以上の説明から明らかなように本考案によれば常に精密
な唯一の焦点結像状態が自動的に得られることから測長
作業者に応じてバラツキを生ずることもなく、常に安定
した長さ測定を実施することが可能になる。
As is clear from the above explanation, according to the present invention, a precise and unique focused imaging state is automatically obtained, so there is no variation depending on the length measurement operator, and length measurement is always stable. It becomes possible to implement.

従ってかかる精密測長によって合否判定のされたフォト
マスク10を用いれば自ずからLSI、 IC等の電子
素子の品質向上をも期待することが可能になる。
Therefore, by using the photomask 10 that has been judged pass/fail through such precision length measurement, it is possible to expect improvements in the quality of electronic devices such as LSIs and ICs.

なお、スリット面22上に形成される第1.第2の光学
スリット24a。
Note that the first. Second optical slit 24a.

24b間の距離は被測定体の測長寸法に応じて適正に選
択し、光透過量の異る2領域にそれぞれ一方の光学スリ
ットが位置できるように形成すればよいことは言うまで
もない。
It goes without saying that the distance between the two optical slits 24b should be appropriately selected depending on the measured length of the object to be measured, and the two optical slits should be formed so that one optical slit can be located in each of the two regions having different amounts of light transmission.

従って例えば通常は数ミクロンの幅寸法Wを有するフォ
トマスクパターン12の場合には拡大像12aに対し第
1.第2光学スリット24a、24bはスリット面22
上で相互に約10ミクロンの離間距離を有するように形
成すればよいのである。
Therefore, for example, in the case of a photomask pattern 12 that normally has a width dimension W of several microns, the first . The second optical slits 24a and 24b are slit surfaces 22
They may be formed so that they are spaced apart from each other by about 10 microns.

更に第1図に示した機構において、演算部40.ピーク
レベル検出部42は近年汎用されているマイクロコンピ
ュータ装置を利用すれば特定の演算回路や検出部回路を
使用することなしに本考案による自動焦点機構を構成す
ることも可能である。
Furthermore, in the mechanism shown in FIG. If the peak level detecting section 42 uses a microcomputer device that has been widely used in recent years, it is possible to configure the automatic focusing mechanism according to the present invention without using a specific arithmetic circuit or a detecting section circuit.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本考案による光学測長装置における自動焦点機
構の1実施例を示す機構図、第2図は同機構の一部で得
られる信号レベルの変化を説明するグラフ図である。 尚、図中、10・・・・・・フォトマスク、12・・・
・・・フォトマスクパターン、14・・・・・・光源、
16・・・・・・対物レンズ、22・・・・・・スリッ
ト面、24at24b・・・・・・第1.第2光学スリ
ツト、26・・・・・・長さ検出装置、32・・・・・
・接眼レンズ、36a、36b・曲・受光モニター、3
8a、38b・・・・・・光電変換器、40・・・・・
・演算部、42・・・・・ゼークレベル検出部。
FIG. 1 is a mechanical diagram showing one embodiment of an automatic focusing mechanism in an optical length measuring device according to the present invention, and FIG. 2 is a graph diagram illustrating changes in signal level obtained by a part of the same mechanism. In addition, in the figure, 10... photomask, 12...
...Photomask pattern, 14...Light source,
16...Objective lens, 22...Slit surface, 24at24b...1st. Second optical slit, 26...Length detection device, 32...
・Eyepiece lens, 36a, 36b・Song・Light reception monitor, 3
8a, 38b...Photoelectric converter, 40...
- Arithmetic unit, 42... Zeke level detection unit.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】 被測定体の透過光像を光学スリット面上に結像させた光
をモニタ一部に受光すると共に上記光学スリットの移動
に対応する上記モニタ一部の受光レベル変化を上記モニ
タ一部で監視し、上記光学スリットの移動量から被測定
体の測長をおこなう光学測長装置において、 上記光学スリットはその移動方向に相互に離間すると共
に結像した前記透過光像の領域と領域外とに配した2つ
のスリットを形威し、該両スリットを介して受光した被
測定体のそれぞれの透過光の光レベルを電気信号に変換
する2つの光電変換器と、前記2つの光電変換器によっ
て検出した光レベルを示す両電気信号の差値を一方の光
レベルを示す電気信号で除した演算結果を算出する演算
部と、前記演算部の演算結果から前記透過光の光レベル
差の最大値を検出するピークレベル検出部とを具備して
構成され、前記ピークレベル検出部の検出結果が最大値
となる透過光像の合焦点まで焦点調整をおこなうことに
よって上記光学スリット面上に自動焦点結像させるよう
にしたことを特徴とする光学測長装置における自動焦点
機構。
[Claims for Utility Model Registration] A part of the monitor receives light obtained by forming a transmitted light image of the object to be measured on an optical slit surface, and a change in the light reception level of the part of the monitor corresponding to the movement of the optical slit. In an optical length measuring device that measures the length of an object to be measured based on the amount of movement of the optical slit while monitoring the length of the object using a part of the monitor, the optical slit is spaced apart from each other in the direction of movement of the optical slit, and the transmitted light image formed by the optical slit is two photoelectric converters having two slits arranged in a region and outside the region, and converting the light level of each transmitted light of the object to be measured received through the two slits into electrical signals; an arithmetic unit that calculates a calculation result by dividing the difference value between both electric signals indicating the light level detected by the two photoelectric converters by an electric signal indicating the light level of one; and a peak level detection section that detects the maximum value of the light level difference, and the optical slit is configured by adjusting the focus to the focal point of the transmitted light image where the detection result of the peak level detection section becomes the maximum value. An automatic focusing mechanism in an optical length measuring device, characterized in that an automatic focusing image is formed on a surface.
JP6294079U 1979-05-14 1979-05-14 Automatic focus mechanism in optical length measuring device Expired JPS6014163Y2 (en)

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JPS55164505U JPS55164505U (en) 1980-11-26
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