JPS6286721A - 顕微鏡自動焦点装置 - Google Patents
顕微鏡自動焦点装置Info
- Publication number
- JPS6286721A JPS6286721A JP60226761A JP22676185A JPS6286721A JP S6286721 A JPS6286721 A JP S6286721A JP 60226761 A JP60226761 A JP 60226761A JP 22676185 A JP22676185 A JP 22676185A JP S6286721 A JPS6286721 A JP S6286721A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- image sensor
- striped pattern
- peak
- detection
- sample
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Automatic Focus Adjustment (AREA)
- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (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。
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ＬＳＩウェハ面を観察する顕微鏡装置の焦点合
せに好適な自動焦点装置に関するものである。
せに好適な自動焦点装置に関するものである。
顕微鏡焦点位置検出法としては特開昭５８７０５４０に
記載の縞パターン投影法かある。
記載の縞パターン投影法かある。
この方法は試料面に縞パターンを投影し、そのコントラ
ストから合焦状態を検出するものであるが、予め決めら
れた明及び暗のサンプル位置に、縞パターン像を合致さ
せて、縞パターン結像倍率調整とイメージセンサ固定位
置を調整していた。
ストから合焦状態を検出するものであるが、予め決めら
れた明及び暗のサンプル位置に、縞パターン像を合致さ
せて、縞パターン結像倍率調整とイメージセンサ固定位
置を調整していた。
このため、倍率やセンサ位置の微調機構を設けると構造
が複雑化する。また微調機構を設けない場合は作業能率
の低下を招く。
が複雑化する。また微調機構を設けない場合は作業能率
の低下を招く。
本発明の目的は、縞パターン検出用イメージセンサと、
縞パターン結像位置との高精度な位置合せを不要とした
コノトラスト検出方式を提供することＫある。
縞パターン結像位置との高精度な位置合せを不要とした
コノトラスト検出方式を提供することＫある。
〔発明の概要〕
本発明は、ウェハ上に投影された縞パターンの明ピーク
位置、暗ピーク位置を自動的に検出し、該ピーク値を順
次保持してコントラストを求めるよう演算する回路を構
成したこと、並びに、前ピント位置及び後ピント位置に
置かれたイメージセンサからの信号の処理を、各々独自
のタイミングで入力し処理する構成としたことが特徴と
言えよう。
位置、暗ピーク位置を自動的に検出し、該ピーク値を順
次保持してコントラストを求めるよう演算する回路を構
成したこと、並びに、前ピント位置及び後ピント位置に
置かれたイメージセンサからの信号の処理を、各々独自
のタイミングで入力し処理する構成としたことが特徴と
言えよう。
本発明を徳用するウニ・・パターン観察用顕微鏡の構成
を第１図に示す。
を第１図に示す。
焦点ずれ検出は、光源１により縞パターンマスク２の像
を対物レンズ３を介してウェハ４に投影し、その像をイ
メージセンサ８及び９で検出してその検出信号８１．９
１から焦点ずれ判定回路１０がずれ方向を判定する方式
である。この結果に基づきピエゾドライバ１１によりビ
エゾ素子１２が伸縮しウェハ４を垂直方向に動かし焦点
合せを行なう。
を対物レンズ３を介してウェハ４に投影し、その像をイ
メージセンサ８及び９で検出してその検出信号８１．９
１から焦点ずれ判定回路１０がずれ方向を判定する方式
である。この結果に基づきピエゾドライバ１１によりビ
エゾ素子１２が伸縮しウェハ４を垂直方向に動かし焦点
合せを行なう。
縞パターンを検出するイメージセンサ８と９は光軸上で
前後にずらせて配置してあり、前ピント検出用イメージ
センサ８の合焦面ば第２図のＺｂ、後ピント検出用イメ
ージセンナ９の合焦面は同じ（Ｚｃに示す位置関係であ
る。
前後にずらせて配置してあり、前ピント検出用イメージ
センサ８の合焦面ば第２図のＺｂ、後ピント検出用イメ
ージセンナ９の合焦面は同じ（Ｚｃに示す位置関係であ
る。
第３図に示すような縞パターンを使用したとき、ウェハ
位置と両イメージセンサ８，９検出信号との関係は第４
図及び第５図となる。即ち。
位置と両イメージセンサ８，９検出信号との関係は第４
図及び第５図となる。即ち。
ウェハが前ピント方向ｚｂにずれた場合はイメージセン
サ８１の検出信号のコントラストｃｂが犬となり、後ピ
ント方向Ｚａにずれた場合はイメージセンサ９１のコン
トラストＣｃが大となる。なおＺａはウェハパターン検
出用イメージセンサ１３の合焦面であり、この点で両コ
ントラスト検出系の検出したコントラストが等しくなる
ように、光学的めるいは検出回路利得等により設定する
。
サ８１の検出信号のコントラストｃｂが犬となり、後ピ
ント方向Ｚａにずれた場合はイメージセンサ９１のコン
トラストＣｃが大となる。なおＺａはウェハパターン検
出用イメージセンサ１３の合焦面であり、この点で両コ
ントラスト検出系の検出したコントラストが等しくなる
ように、光学的めるいは検出回路利得等により設定する
。
上記コントラスト横比においては、ウェハパターンによ
りコントラストが影畳を受けるため。
りコントラストが影畳を受けるため。
広い範囲の半均的コントラストを検出することが望まし
い。例えば、第６図に示すように、検出エリア内に複数
の縞パターンを投影し、各ビータを対象としたコントラ
ストの和を求める。
い。例えば、第６図に示すように、検出エリア内に複数
の縞パターンを投影し、各ビータを対象としたコントラ
ストの和を求める。
即ち第６図においては明ヒーク３ケ所、＊ビーり４ケ所
に対し隣接明暗差Ｃ，−Ｃ０の和ΣＣｉを求める。
に対し隣接明暗差Ｃ，−Ｃ０の和ΣＣｉを求める。
以下本発明の実施例をより具体的に説明する。
第１図において前記した如く前ピント、後ピントの縞パ
ターン検出信号８１．８２が焦点ずれ判定回路１０に入
力する。本発明はこの焦点ずれ判定回路１０を構成する
焦点ずれ方向判別回路に具現されるもので、第７図にそ
の回路構成を示す。
ターン検出信号８１．８２が焦点ずれ判定回路１０に入
力する。本発明はこの焦点ずれ判定回路１０を構成する
焦点ずれ方向判別回路に具現されるもので、第７図にそ
の回路構成を示す。
前ピント、後ピントの両組パターン検出信号共同一方法
によりコントラストを算出するため。
によりコントラストを算出するため。
回路構成も共通で１ 各入力信号弁増幅器２１を経た
信号５３をピーク検出回路を構成するサンプルホールド
２２及びコンパレータ２６に入力する。
信号５３をピーク検出回路を構成するサンプルホールド
２２及びコンパレータ２６に入力する。
またコンパレータ２６の他の入力端子にはサンプルホー
ルド２２の出力５４を印加しｗＪ６図に示すように各画
素ごとに比較する。これにより両信号の大小関係が反転
した点がピーク位置を意味するため、この点でサンノル
ホールド出力５４をサンプルホールド２３及び２４に保
持する。なお２３は明ピーク、２４は暗ピーク値を保持
する。ここで各ビーク埴のサンプル命令５６．５７は制
御ノ＜ルス発生回路２７により発生させる。第８図はそ
のタイミング関係を示し、第９図にサンプル命令ノ（ル
ス発生回路を示す。前記コンノ（レータ２６の出力をク
ロック５２の立上りで判定し、その結果をフリップ、７
０・ノブ７１にセットすると、その出力５５は縞パター
ン明ピークで重上シ、暗ヒー りでリセットされる。こ
の信号によりモノマルチ７２１７３をトリガしてサンプ
ル命令〕（ルス５６ 、５７を発生させる。
ルド２２の出力５４を印加しｗＪ６図に示すように各画
素ごとに比較する。これにより両信号の大小関係が反転
した点がピーク位置を意味するため、この点でサンノル
ホールド出力５４をサンプルホールド２３及び２４に保
持する。なお２３は明ピーク、２４は暗ピーク値を保持
する。ここで各ビーク埴のサンプル命令５６．５７は制
御ノ＜ルス発生回路２７により発生させる。第８図はそ
のタイミング関係を示し、第９図にサンプル命令ノ（ル
ス発生回路を示す。前記コンノ（レータ２６の出力をク
ロック５２の立上りで判定し、その結果をフリップ、７
０・ノブ７１にセットすると、その出力５５は縞パター
ン明ピークで重上シ、暗ヒー りでリセットされる。こ
の信号によりモノマルチ７２１７３をトリガしてサンプ
ル命令〕（ルス５６ 、５７を発生させる。
明ピークレベルを保持するサンプルホールド。
２３の出力５８と階ビークの保持出力５９は差動アンプ
２５に人力し、その差、即ちコントラストを出力する。
２５に人力し、その差、即ちコントラストを出力する。
この出力信号６０において、各隣接明暗ピーク差の出力
するタイミングに対応して、所定のパルス幅を持つゲー
ト信号６１によりサンフ゛ルして積分器４０に入力し検
出エリア内の累積（１ｊＬを求める□ なお前ピントと後ピントのコントラスト差も同じ積分器
４０ｔ−用いて演算するため、後ピント縞パターン検出
信号９１に対しては差動アンプ２５の出力を負極性とし
″′Ｃ槙分器４０に入力し工いる。
するタイミングに対応して、所定のパルス幅を持つゲー
ト信号６１によりサンフ゛ルして積分器４０に入力し検
出エリア内の累積（１ｊＬを求める□ なお前ピントと後ピントのコントラスト差も同じ積分器
４０ｔ−用いて演算するため、後ピント縞パターン検出
信号９１に対しては差動アンプ２５の出力を負極性とし
″′Ｃ槙分器４０に入力し工いる。
第１０図は検出エリア内に明ビークＶ１）が４ケ所、暗
ピークＶＤが３ケ所存在する例であり、積分ゲート信号
６１に示す６ケ所でコントラストを積分する。なお第１
０図は片チャ／ネルのみ示したが両チャンネルの縞パタ
ーンピーク位置は位相を一致させる必要はない。但し検
出エリア信号５０に示す区間内に測定対象ピークを納め
る。
ピークＶＤが３ケ所存在する例であり、積分ゲート信号
６１に示す６ケ所でコントラストを積分する。なお第１
０図は片チャ／ネルのみ示したが両チャンネルの縞パタ
ーンピーク位置は位相を一致させる必要はない。但し検
出エリア信号５０に示す区間内に測定対象ピークを納め
る。
従って両チャンネルのピーク位置に対応して独自のタイ
ミングで積分ゲートｍ号６１が発生し積分器入力スイッ
チ４１．４２を制御する。
ミングで積分ゲートｍ号６１が発生し積分器入力スイッ
チ４１．４２を制御する。
積分用コンデンサ４４に並列のスイッチ４５は検出エリ
ア外でオンとなり積分器をリセットする積分器出力はコ
ンパレータ６１で極性を判別され積分器がリセットする
とき最終結果がフリップ７ａツブ３２ニ保持される。こ
の極性が焦点ずれ方向に対応する。
ア外でオンとなり積分器をリセットする積分器出力はコ
ンパレータ６１で極性を判別され積分器がリセットする
とき最終結果がフリップ７ａツブ３２ニ保持される。こ
の極性が焦点ずれ方向に対応する。
本実施例の特徴は、各チャンネルのコントラスト積算及
び両チャンネルのコントラスト差を単一の積分器で演算
するため、温度、経年による回路の特性変動がｎ消れ高
精度が維持できること、また、ウエノ・パターン横出用
イメージセンサ１３（第１図）の合焦面で、前ピント、
後ピント両縞パターン検出コントラスト値が等しくなる
ように調整（第５図のＺα）する方法として、いずれか
のチャンネルのアンプ２１のゲインを調整するだけでよ
く取扱い易い回路構成である。
び両チャンネルのコントラスト差を単一の積分器で演算
するため、温度、経年による回路の特性変動がｎ消れ高
精度が維持できること、また、ウエノ・パターン横出用
イメージセンサ１３（第１図）の合焦面で、前ピント、
後ピント両縞パターン検出コントラスト値が等しくなる
ように調整（第５図のＺα）する方法として、いずれか
のチャンネルのアンプ２１のゲインを調整するだけでよ
く取扱い易い回路構成である。
なお、第７図の実施例をディジタル回路で構成すること
も可能であり、この場合増幅器２１の後でＡＩ）変換し
、サンプルホールドはラッチ回路により、差動増幅器、
積分器は加算器により構成できる。ティジタルＩｇＩｗ
Ｉの場合、第７図のアナログ方式に比較して回路素子数
が多くなるが動作特性上大差ない。
も可能であり、この場合増幅器２１の後でＡＩ）変換し
、サンプルホールドはラッチ回路により、差動増幅器、
積分器は加算器により構成できる。ティジタルＩｇＩｗ
Ｉの場合、第７図のアナログ方式に比較して回路素子数
が多くなるが動作特性上大差ない。
本発明によれば１ｍパターンのコントラスト検出におい
て、明暗ピーク位置を自動的に検出し、そのレベルをＩ
ＩＩ ｋするので、イメージセンサ上の特定位置に縞パ
ターン像を位置決めする必要がなく、そのため、撮像倍
率調整光学系、イメージセンナ位置決め微調機構等の削
除あるいは簡略化が可能となり小形化、さらに組立、調
整作業の簡略化が可能となり実用化上の効果が極めて太
きい。
て、明暗ピーク位置を自動的に検出し、そのレベルをＩ
ＩＩ ｋするので、イメージセンサ上の特定位置に縞パ
ターン像を位置決めする必要がなく、そのため、撮像倍
率調整光学系、イメージセンナ位置決め微調機構等の削
除あるいは簡略化が可能となり小形化、さらに組立、調
整作業の簡略化が可能となり実用化上の効果が極めて太
きい。
第１図は本発明を適用する顕微鏡の構成図。
第２図は対物レンズと合焦面の位置関係説明図第５図は
縞パターン図、第４図は縞パターンコントラスト説明図
、第５図は焦点すれとコントラストの関係図、第６図は
コントラスト図、第７図は実施例回路図、第８図及び第
１０図は実施例の信号図、第９図は実施例のピーク検出
部回路図である。
縞パターン図、第４図は縞パターンコントラスト説明図
、第５図は焦点すれとコントラストの関係図、第６図は
コントラスト図、第７図は実施例回路図、第８図及び第
１０図は実施例の信号図、第９図は実施例のピーク検出
部回路図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、明部と暗部とを周期的に組合せた縞パターンマスク
による光パターンを、対物レンズを介して被測定物に投
影結像させる第１の光学系と、該被測定物体からの反射
光パターンを該対物レンズを介してイメージセンサへ結
像させる第２の光学系と、該イメージセンサにより撮像
した画像信号から前記光パターンの明暗情報を得て該明
暗差により該被測定物体表面と顕微鏡合焦面の位置関係
を検出する焦点ずれ検出回路と、該焦点ずれ検出回路の
出力信号により制御される焦点合せサーボ機構を備えて
成る顕微鏡自動焦点装置において、前記イメージセンサ
は、前記第２の光学系 の前ピント及び後ピントの各々の位置に１組ずつ設置さ
れ、両検出系に対して前記試料上の同一場所からの反射
光パターンを入射させるよう検出エリアを設定する手段
と、 該検出系においてイメージセンサの視野内の画像信号を
走査することで該検出エリア内に順次出現する明暗ピー
ク位置を検出する手段と、該ピーク位置を検出する手段
により検出さ れたピーク値を、次のピーク値が検出されるまで保持す
る保持手段と、 該保持手段に保持された値の差を求める手 段と、 隣接する明暗のピーク値の差について該検 出エリア内の総和を求める手段と、 該総和を該前ピント及び後ピントの各々の 位置に設置されたイメージセンサについて求め、両総和
から焦点ずれ方向を判定する手段とにより構成したこと
を特徴とする顕微鏡自動焦点装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60226761A JPS6286721A (ja) | 1985-10-14 | 1985-10-14 | 顕微鏡自動焦点装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60226761A JPS6286721A (ja) | 1985-10-14 | 1985-10-14 | 顕微鏡自動焦点装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6286721A true JPS6286721A (ja) | 1987-04-21 |
Family
ID=16850199
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60226761A Pending JPS6286721A (ja) | 1985-10-14 | 1985-10-14 | 顕微鏡自動焦点装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6286721A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6325609A (ja) * | 1986-07-18 | 1988-02-03 | Fuji Photo Film Co Ltd | オ−トフオ−カス方法 |
-
1985
- 1985-10-14 JP JP60226761A patent/JPS6286721A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6325609A (ja) * | 1986-07-18 | 1988-02-03 | Fuji Photo Film Co Ltd | オ−トフオ−カス方法 |
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