JPS63146011A - 視野可動拡大結像装置 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ この発明は被測定物表面の微小範囲を光学系により拡大
し、撮像素子等によりモニタリングする拡大撮像装置の
視野調ｉａ構に関するものである。

［従来の技術］ 例えばＬＳＩ等の微小素子においては、パターンは数μ
３程度の幅で形成されており、配線を行ったり検査を行
うためには顕微鏡等で拡大し撮像素子等により受像し、
ＣＲＴ等でモニタリングを行いながら作業を行っている
。これらＬＳＩ等の部品はオートメーションにより自動
的に所定位置に設定され、この位置決め精度はきわめて
高く、微調整量は一般にｌｓｍ以下（高精度のものは数
１０μｍ程度）が実現されている。

従来の拡大撮像装置において、被測定物の全体又は一部
の像を視野内で適当に位置決めを行うには、撮像素子を
接続した光学系全体を被測定物に対してモーターあるい
は油圧駆動系により平行移動するか、あるいは逆に光学
系に対して被測定物を固定した測定台を同様の駆動系に
より平行移動することによって微調整を行っていた（こ
のｔｎ成は自明であるので図面は省略する）。

［発明が解決しようとする問題点］ ＬＳＩ等は一般に大旦生産されるため、被測宝物を固定
する測定台はオートメーション設備の一部として構成さ
れ大型である。また光学系の拡大倍率が高いため、わず
かな振動でも測定に悪影響を及ぼすので、これを防止す
るために光学系全体の剛性を高める必要がある。

従って従来の拡大撮像装置において被測定物の微調整を
行う場合において、第１に大型化された測定台または光
学系全体を振動の影響がないように振動させるには、さ
らにそれらを上回る剛性をもつ移動可能テーブルを必要
とすること、第２に大剛性の移動可能テーブルを駆動す
るには大型の駆動装置が必要であること、及び、第３に
、ＬＳＩ等を被測定対象とする場合には、これら拡大撮
像装置をクリーンルームに設置しなければならず、装置
の大型化、及び大型の駆動装置は不適当であるという問
題点を有している。

この発明は以上の問題点を解決するためになされたもの
で、小型で安価な、かつ振動等による悪影響の少ない拡
大撮像装置を提供することを目的としている。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係る視野可１ｔＪＪ拡大結像装置は、被測定
物を固定するための測定台、被測定物を拡大し結像する
レンズ系、および前記レンズ系により結像された像を撮
影するための撮像素子を具備し、前記測定台と撮像素子
は相対的に固定され、前記レンズ系は光軸に垂直な面内
において平行移１ｊすることができるよう、ｅＵＩ４整
用の台座に固定されている。

前記台座はピエゾ素子等により微小量静的に平行移動さ
れる。

［作用］ 第３図を用いて作用を説明する。一般にレンズ系は複数
個のレンズの組合せからなるが、ここでは簡単に１個の
レンズを用いる場合について説明する。

当初図中実線で示す位置（Ｂ）にレンズ（４）が置かれ
ており、被測定物表面（以下物面と称する）上の点Ａの
像がレンズ（４）により撮像素子の受像面（以下像面）
上の点Ａ′の位置に結像されている０次にレンズ（４）
を図中点線で示す位１（Ｂ’）までＸだけ光軸と実質的
に垂直な面内で平行移動させたとすると、光軸からＩｌ
ｌれた物面上の点Ａの像は像面上の点Ａ　”の位置に結
像される。この像Ａ°から像Ａ”への移動量Ｘ°は、レ
ンズの倍率をＭとして以下の式で表わされる。

Ｘ″＝ＭＹ＋Ｘ−Ｍ　（Ｙ−Ｘ） ＝（１＋Ｍ）Ｘ 例えばレンズの倍率Ｍ＝５０としレンズを４９μｍ平行
移動させると像面上で像は２．５腸層移動する。

このことはレンズを固定し、被測定物を５０μｍ平行移
動させることと等価である。

［実施例］ この発明に係る視野可動拡大結像装置の一実施例を第１
図および第２図を用いて説明する。

第１図において視野可動拡大結像装置（１）は光学系の
光軸にそって順に被測定物を測定するための測定台（２
）、被測定物（３）、レンズ系（４）、レンズ系（４）
を光軸に垂直な面内で平行移動させるための台座（５）
、　　＜行動部分を（５ａ）とする）、固定鏡筒（５）
および撮像素子（７）を具備している。レンズ系（４）
には一般に拡犬倍ｌ！５０倍、１００倍９．。

等の顕微鏡用対物レンズが用いられ、特に像面弯曲や色
収差を補正したプランアクロマートタイプが適する。

被測定物（３）は例えばＬＳＩ素子のパターン等であり
、測定台（２）への取付精度は高く、必要とする微ＦＪ
ａｌ整量は実際には数１０μｍ程度である。

ここで、［作用］の項で述べた倍率５０倍のレンズ系を
用いて説明すると、被測定物（３）を５０μｍ平行移動
させるかわりに、この発明ではレンズ系（４）を４９μ
ｍ平行移動させる。そうすると撮像素子（７）の受像面
上でレンズ系（４）のイメージサークル（視野）は２．
５ｍｍ移動することになる。そこで撮像素子（７）の受
像面の大きさはレンズ系のイメージサークルが最大限移
動してもケラレを生じないようにレンズ系（４）のイメ
ージサークルより大きめに設定する方が好ましい。例え
ば撮像素子（７）に１／２インチサイズのものを用い、
レンズ（４）を倍率５０倍、最大移動量５０μｍとすれ
ばイメージサークルを直径１０ｍｍまで許容できること
になる。撮像素子（７）にはＣＯＤなどの固体撮像素子
やビジコン等の撮像管を用いる。

視野可動拡大結像装置においては、一般にＣＲＴ等で撮
像素子（７）により撮影された像をモニタリングしなが
ら位置決めの微調整を行うので、レンズ系（４）の移動
による振動は極力小さくする必要がある。しかも、レン
ズ系（４）が移動すべき量は数１０μｍときわめて微量
であるため、第２図に示すように、ピエゾ素子（５１）
による歪を利用して台座（５ａ）を移動させている。モ
ータ等による台座（５）の駆動は振動が大きく、減速ギ
ヤ等のバックラッシにより微調節が回能であり不適当で
ある。

当初実線で示すようにピエゾ素子（５１）は歪を生じて
いないが、ピエゾ素子（５１）に印加する電圧を徐々に
高くすると、点線で示すように歪を生じる。

そして台座（５）の可動部（５ａ）は点線で示すように
平行移動する。レンズ系（４）に振動を発生させないよ
う、ピエゾ素子（５１）の駆動はきわめて静的に行う必
要がある。そのためピエゾ素子（５１）に印加される電
圧を上昇率がレンズ系倍率に応じて自由に設定できるよ
うに、制御装置にはマイクロコンピュータを用いる０図
では水平方向にのみの移動を示しているが、垂直方向に
も移動可能なように、もう１組の台座とピエゾ素子を設
けることも可能である。

なお、上記光学系には、レンズ系（４）の焦点を合せる
ための光軸方向の微調整ａ構を有している（図示せず）
、また被測定物を固定するための取付台に位置決めのた
めの粗動調節ａ横を取付けてもよい。

［発明の効果］ この発明に係る視野可動拡大結像装置は以上のように構
成されているので、レンズ系を台座に取付け、その台座
を平行移動することにより被測定物又は光学系全体を平
行移動させた場合と同じ効果が得られ、駆動源としてピ
エゾ素子を用いているので、従来のモーターや油圧を用
いる装置と比較して、レンズ系の移動に伴う振動をほぼ
完全に除去することが可能である。さらに被測定物を固
定するための測定台や撮像素子は例えば定盤に固定され
ているため、測定台や撮像素子等の剛性はこれらを移動
する従来の方式のものに比べて小さくてすみ、また移動
されるレンズ系は装置全体から見てきわめて小さな部分
であり、従来の装置と比べて小型で安価な拡大撮像装置
を提供することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る拡大撮像装置の構成を示す図、
第２図は第１図に示した拡大撮像装置のレンズ系取付け
のための台座（５）の動作を示す図、第３図はこの発明
に係る拡大撮像装置の動作原理を示す図である０図中（
３）は被測定物、（４）はレンズ系、（５）は台座、（
７）は撮像素子、（５１）はピエゾ素子である。 代理人　　　弁理士　　束　島　隆　油溶１図 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被測定物を固定する測定台と、 光軸に実質的に垂直な面内で平行移動可能な台座と、 前記台座に取付けられたレンズ系と、 前記レンズ系の結像面に設けられた撮像素子とを具備し
   た視野可動拡大結像装置
2. （２）前記台座をピエゾ素子により移動させることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の視野可動拡大結像
   装置。