KR101484323B1 - 자동 초점 제어 유닛, 전자 기기, 자동 초점 제어 방법 - Google Patents

자동 초점 제어 유닛, 전자 기기, 자동 초점 제어 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101484323B1
KR101484323B1 KR20090019632A KR20090019632A KR101484323B1 KR 101484323 B1 KR101484323 B1 KR 101484323B1 KR 20090019632 A KR20090019632 A KR 20090019632A KR 20090019632 A KR20090019632 A KR 20090019632A KR 101484323 B1 KR101484323 B1 KR 101484323B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
objective lens
line sensor
receiving elements
sample
Prior art date
Application number
KR20090019632A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20090108525A (ko
Inventor
히데키 사토
미츠오 호시
키요유키 키쿠치
코오키 마츠키
타쿠쥬 타케야마
Original Assignee
데쿠세리아루즈 가부시키가이샤
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 데쿠세리아루즈 가부시키가이샤 filed Critical 데쿠세리아루즈 가부시키가이샤
Publication of KR20090108525A publication Critical patent/KR20090108525A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101484323B1 publication Critical patent/KR101484323B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/24—Base structure
    • G02B21/241—Devices for focusing
    • G02B21/245—Devices for focusing using auxiliary sources, detectors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/24—Base structure
    • G02B21/241—Devices for focusing
    • G02B21/245—Devices for focusing using auxiliary sources, detectors
    • G02B21/247—Differential detectors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Automatic Focus Adjustment (AREA)
  • Microscoopes, Condenser (AREA)

Abstract

본원 발명의 자동 초점 제어 유닛은 제 1의 발광 소자와, 라인 센서와, 제 2의 발광 소자와, 슬릿 부재와, 이동 기구와, 제어부를 포함한다.
자동 초점 제어

Description

자동 초점 제어 유닛, 전자 기기, 자동 초점 제어 방법{AUTOMATIC FOCUS CONTROL UNIT, ELECTRONIC DEVICE AND AUTOMATIC FOCUS CONTROL METHOD}
본 발명은 검사 시료와 대물 렌즈의 위치를 조정함에 의해 자동적으로 초점을 제어하는 자동 초점 제어 유닛 및 자동 초점 제어 방법에 관한 것으로, 특히, 복수의 대물 렌즈를 전환하여 사용할 때에, 대물 렌즈에 응하여 초점 맞춤을 행할 수가 있는 자동 초점 제어 유닛, 전자 기기 및 자동 초점 제어 방법에 관한 것이다.
종래, 광학 현미경이나 심도 측정기 등의 광학 기기의 분야에 있어서, 관찰하는 검사 시료에 자동적으로 초점을 맞추기 위한 장치로서, 오토 포커스 장치가 이용되고 있다.
이 오토 포커스 장치에는 검사 시료에 대해 레이저광을 조사하고, 이 레이저광이검사 시료상에서 반사하여 이루어지는 반사 레이저광을 검출하고, 이 반사 레이저광에 의해 검사 시료와의 위치 관계를 측정하고, 자동적으로 초점을 맞추는 것이 있다. 이 오토 포커스 장치는 포토 다이오드 등의 광검출기를 구비하고, 이 광검출기에서 반사 레이저광을 검출한다.
이와 같은 오토 포커스 장치가 광학 현미경 등에 이용되는 경우, 레이저광은 광원로부터 조사되고, 대물 렌즈를 통하여 검사 시료에 조사된다. 대물 렌즈를 통하여 조사된 레이저광은 검사 시료상에서 반사 레이저광이 되어, 재차 대물 렌즈를 통하여 광검출기에 조사된다.
반사 레이저광은 광검출기상에, 검사 시료와 대물 렌즈와의 거리에 응한 스폿을 형성한다. 이 오토 포커스 장치가 탑재된 광학 현미경에서는 반사 레이저광이 광검출기상의 소정의 위치에 스폿을 형성하도록 대물 렌즈를 이동시킨다. 이로써, 이 광학 현미경에서는 초점 맞춤이 행하여진다.
현미경 등에 사용된 초점 검출 방법으로서는 예를 들면, 나이프 에지(knife-edge)법, 차동 스폿 사이즈(different spot-size)법, 비점수차(astigmatism)법, 수평 이동(lateral shift)법, 푸코(Foucault)법이라고 불리는 방법이 알려져 있고, 그 중에서도 나이프 에지법을 이용한 방법이 일반적으로 이용되고 있다.
나이프 에지법은 나이프 에지 미러와 2분할 수광 소자를 이용하여 자동 초점 맞춤을 행하는 초점 검출 수법이고, 예를 들면, 도 12에 도시하는 바와 같이 반도체 레이저 다이오드(102)로부터 출사된 레이저광을 나이프 에지 미러(105)에 의해 광속의 약 반분 정도를 차폐한 후, 콜리메이터 렌즈(106 및 대물 렌즈(101)를 통하여 검사 시료(103)에 조사하고, 검사시료(103)로부터의 반사 레이저광을 나이프 에지 미러(105)의 미러면에 의해 2분할 수광소자(104)측으로 반사시킨다. 2분할 수광 소자(104)는 대물 렌즈(101)가 검사 시료(103)의 표면에 대해 초점 맞춤이 이루어지고 있는 때에는 반사 레이저광이 2분할 수광 소자(104)를 구성하는 2개의 수광부 에 등량 입사하도록 미리 위치 결정되어 있다.
검사 시료(103)에 초점이 맞추어지지 않은 경우, 검사 시료(103)로부터의 반사 레이저광은 2분할 수광 소자(104)에의 입사 위치가 어긋나, 2분할 수광 소자(104)를 구성하는 2개의 수광 소자로부터의 출력에 차가 생기다. 따라서, 나이프 에지법에서는 이들 2개의 수광 소자로부터의 출력이 등량이 되는 위치에 검사 시료(103) 또는 대물 렌즈(101)를 광축 방향으로 이동시킴에 의해, 검사 시료(103)에 대한 초점 맞춤을 실현하고 있다.
그런데, 근래, LCD 패널이나 전자 디바이스 등은 미세한 회로 패턴이 형성됨과 함께, 기판의 대형화가 진행되어, 그 제조 공정이나 검사 공정에서는 고속이며 정확하게 검사 대상 영역을 특정하고, 초점 맞춤을 행할 것에의 요구가 높아지고 있다. 그래서, 현미경에 의한 부품 검사에서는 배율이 다른 복수의 대물 렌즈를 구비하고, 대형의 검사 시료에 대해 얼라인먼트 마크의 검출시에는 저배율의 대물 렌즈를 이용하고, 검사 시료의 소정 영역의 관찰에는 고배율의 대물 렌즈를 이용하는 등, 관찰 부위의 위치나 상태 등에 의해 대물 렌즈를 전환하여 이용하는 것이 제안되어 있다.
그러나, 나이프 에지법을 이용한 초점 검출 방법에서는 대물 렌즈(101)를 전환함에 의해 광축 어긋남이나 색수차가 발생한 경우, 도 13에 도시하는 바와 같이 2분할 수광 소자(104)에 입사하는 위치가 어긋나기 때문에, 대물 렌즈(101)마다 2분할 수광 소자(104)로부터의 출력에 보정치를 가하는 것 등이 필요하다.
또한, 색수차를 보정하는 수법으로서, 색수차 보정 렌즈를 광축 방향으로 이 동시켜서 색수차 특성이 다른 대물 렌즈로 교환한 경우에도 초점 맞춤 오차를 보정할 수 있도록 한 초점 제어 방법도 제안되어 있지만, 이러한 수법에서는 색수차 보정 렌즈를 광축 어긋남이 발생하는 일 없이 이동시키는 수단이 필요하고, 고정밀도의 조립이 요구된다. 또한, 광학 부품을 늘림으로서 초점 검출 장치로서의 비용 업으로 이어질 뿐만 아니라, 초점 검출 장치의 구성이 대형화하게 되고, 종래로부터의 표준적인 현미경에 대해 초점 검출 장치를 탑재하는 것이 곤란하게 되어 버린다.(일본국 특개평10-161195호 공보 및 일본국 특개평11-249027호 공보를 참조)
그래서, 본 발명은 대물 렌즈를 전환함에 의해 발생하는 광축 어긋남 및 색수차를 보정하고, 고속이면서 정확하게 초점 맞춤을 행할 수가 있는 자동 초점 제어 유닛 및 그것을 구비한 전자 기기, 자동 초점 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 관한 자동 초점 제어 유닛은 배율이 다른 복수의 대물 렌즈로부터 선택된 하나의 대물 렌즈를 통하여 시료에 레이저광을 조사하는 제 1의 발광 소자와, 복수의 수광 소자가 서로 인접하여 배열되고, 상기 복수의 수광 소자의 일부에서 상기 시료로부터의 반사광을 수광하는 라인 센서와, 상기 복수의 수광 소자의 다른 일부에 레이저광을 조사하는 제 2의 발광 소자와, 상기 제 2의 발광 소자로부터 조사되는 레이저광의 상기 호밀ㄴ 센서에 대한 조사 영역이 상기 복수의 수광 소자에 걸쳐서 순차 확대하도록 가로지르는 스리토 부재와, 상기 라인 센서를 상기 반사광의 광축에 대해 상기 복수의 수광 소자의 배열 방향으로 상대적으로 이동시키는 이동 기구와, 선택된 상기 대물 렌즈의 상기 시료에 대한 초점맞춤이 된 상태에서의, 상기 제 2의 발광 소자로부터 출사된 레이저광에 조사되고 있는 상기 복수의 수광 소자 및 해당 복수의 수광 소자의 수광 광량을 상기 선택된 대물 렌즈에 대응시켜서 등록하고, 재차 상기 대물 렌즈를 이용할 때에, 상기 등록치를 기초로, 상기 라인 센서의 위치를 제어하는 제어부를 구비 한다.
또한, 본 발명에 관한 전자 기기는 배율이 다른 복수의 대물 렌즈로부터 선택된 하나의대물 렌즈를 통하여 시료에 레이저광을 조사하는 제 1의 발광 소자와, 복수의 수광 소자가 서로 인접하여 배열되고, 상기 복수의 수광 소자의 일부에서 상기 시료로부터의 반사광을 수광하는 라인 센서와, 상기 복수의 수광 소자의 다른 일부에 레이저광을 조사하는 제 2의 발광 소자와, 상기 제 2의 발광 소자로부터 조사되는 레이저광의 상기 라인 센서에 대한 조사 영역이 상기 복수의 수광 소자에 걸쳐서 순차 확대하도록 가로지르는 슬릿 부재와, 상기 라인 센서를 반사광의 광축에 대해 상기 복수의 수광 소자의 배열 방향으로 상대적으로 이동시키는 이동 기구와, 선택하다れ 견디고 상기 대물 렌즈의 상기 시료에 대한 초점 맞춤이 된 상태에서의, 상기 제 2의 발광소자로부터 출사된 레이저광에 조사되고 있는 상기 복수의 수광 소자 및 그 복수의 수광 소자의 수광 광량을 상기 선택된 대물 렌즈에 대응시켜서 등록하고, 재차 상기 대물 렌즈를 이용할 때에, 상기 등록치를 기초로, 상기 라인 센서의 위치를 제어하는 제어부를 구비한 자동초점 제어 유닛을 갖는다.
또한, 본 발명에 관한 자동 초점 제어 방법은 선택 가능하게 마련된 배율이 다른 복수의 대물 렌즈마다, 제 1의 발광 소자로부터 조사된 레이저광이 시료에 초점을 맺는 라인 센서의 기준 위치에 있어서, 상기 라인 센서의 일단측에 마련되고, 상기 시료로부터의 반사광이 입사하는 복수의 수광 소자와, 상기 라인 센서의 타단측에 마련되고, 제 2의 발광 소자로부터 조사된 레이저광의 수광 영역이 슬릿 부재를 통하여 점차 확대된 복수의 수광 소자를 기준 소자로서 등록함과 함께, 상기 라 인 센서의 타단측에 마련된 기준 소자의 수광 광량을 기준 신호로서 등록하는 공정과, 선택된 대물 렌즈에 응하여, 상기 기준 소자 및 상기 기준 신호에 의거하여, 상기 라인 센서를 상기 기준 위치로 이동시키는 공정과, 상기 기준 위치로 이동된 상기 라인 센서의 일단측에 마련된 상기 기준 소자에, 상기 선택된 대물 렌즈를 통하여 상기 시료에 조사된 레이저광의 반사광이, 등량 입사하도록, 상기 대물 렌즈 또는 상기 시료를 상기 대물 렌즈의 광축 방향으로 이동시키는 공정을 갖는다.
본 발명에 의하면, 미리, 선택된 대물 렌즈에 대응한 기준 위치에 라인 센서가 이동되어 있기 때문에, 시료에 대해, 대물 렌즈의 초점이 크게 벗어나는 일이 없고, 신속하게 초점 맞춤을 행할 수가 있다.
이하, 본 발명에 관한 자동 초점 제어 유닛, 전자 기기 및 자동 초점 제어 방법이 적용된 현미경(1)에 관해, 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.
도 1에 있어서, 현미경(1)은 배율이 다른 복수의 대물 렌즈(2)를 구비한 대물 렌즈 유닛(10)과, 검사 시료(3)에 조사된 레이저광의 반사광이 입사됨과 함께 촬상 소자(4)가 마련되는 촬상 유닛(11)과, 대물 렌즈(2)를 통하여 검사 시료(3)에 대해 조명용의 광을 조사하는 조명 유닛(12)과, 검사 시료(3)에 대한 대물 렌즈(2)의 초점 검출을 행하는 자동 초점 제어 유닛(13)과, 자동 초점 제어 유닛(13)의 검출 결과에 응하여 대물 렌즈 유닛(10)과 검사 시료(3)가 재치된 스테이지의 거리를 가변하는 구동 유닛(14)과, 자동 초점 제어 유닛(13)에 의한 검출 결과에 응하여 구동 유닛(14)을 구동하는 제어부(15)를 구비한다.
이러한 현미경(1)은 대물 렌즈 유닛(10)이 회전함에 의해, 검사 시료(3)나 검사 부위에 응하여 배율이 다른 복수의 대물 렌즈(2)를 전환하여 이용할 수 있고, 또한, 자동 초점 제어 유닛(13)에 의해, 전환된 대물 렌즈(2)에 응한 초점 검출을 행하는 것이다.
대물 렌즈 유닛(10)은 도 1에 도시하는 바와 같이, 배율이 다른 복수의 대물 렌즈(2a, 2b …)와, 대물 렌즈(2)가 부착된 리볼버(20)와, 리볼버(20)를 회전 가능에 지지하는 리볼버 지지부(21)와, 리볼버(20)에 형성된 부착구멍의 어느 하나에 대물 렌즈(2)가 부착되어 있는지를 검출하는 도시하지 않은 검출부를 갖는다. 리볼버(20)는 외주면에 대물 렌즈(2)를 고정하는 부착구멍이 복수 형성되고, 배율이 다른 복수의 대물 렌즈(2a, 2b …)가 부착되어 있다. 리볼버 지지부(21)는 리볼버(20)를 지지함에 의해, 대물 렌즈(2)를 현미경(1)의 광로상으로 이동시키는 것이고, 리볼버(20)를 회전시키는 회전 모터 기구가 내장되어 있다. 또한, 리볼버 지지부(21)는 조명 유닛(12)에 접속됨과 함께, 구동 유닛(14)이 부착되어 있다.
이러한 대물 렌즈 유닛(10)은 리볼버(20)가 자동 또는 수동으로 회전됨에 의해, 하나의 대물 렌즈(2)의 광축이 현미경(1)의 광로상에 합치된 상태에서 지지된다. 이때 대물 렌즈 유닛(10)은 선택된 대물 렌즈(2)가 스테이지와 대향되고, 소망하는 배율로 스테이지상에 재치된 검사 시료(3)의 관찰을 행할 수가 있다.
촬상 유닛(11)은 대물 렌즈 유닛(10)과 대향 배치되고, 후술하는 조명 유닛(12) 및 자동 초점 제어 유닛(13)으로부터 광로 분기된 관찰 광학계가 구성되는 것이고, 집광 렌즈군이 내장된 경통부(25)와, CCD 등의 촬상 소자(27)가 내장된 카메라부(26)를 갖는다. 촬상 유닛(11)은 카메라부(26)에 의해 검사 시료(3)의 영상 신호를 생성하고, 도시하지 않은 모니터 등에 출력한다.
조명 유닛(12)은 조명용 광원(30)으로부터 소정의 광량의 광을 출사하여, 검사 시료(3)를 비추고, 촬상 유닛(11)에 의한 관찰을 가능하게 하는 것이다. 조명 유닛(12)은 경통(31) 내에, 제 1의 렌즈(32)와, 개구 조리개(33)와, 제 2의 렌즈(34)와, 조명용 미러(35)를 가지며, 이들이 동일한 광축상에 배설되어 있다.
조명 유닛(12)은 조명용 광원(30)으로부터 출사된 광이 제 1의 렌즈(32)에서 집광되고, 개구 조리개(33)를 통하여 제 2의 렌즈(34)에 입사된다. 제 2의 렌즈(34)에 입사한 광은 소정의 스폿 지름으로 되어 조명용 미러(35)에서 대물 렌즈 유닛(10)측으로 반사되어, 검사 시료(3)에 조사된다.
뒤이어, 자동 초점 제어 유닛(13)에 관해, 도 2 및 도 3을 이용하여 설명한다. 그리고, 도 2는 자동 초점 제어 유닛(13)의 한 실시예이고, 도 3은 자동 초점 제어 유닛(13)의구성을 도시하는 개략도이다. 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 자동 초점 제어 유닛(13)은 초점 제어용의 출사 레이저광(L1)을 조사하는 조사부(40)와, 조사부(40)로부터 출사되고 검사 시료(3)에 의해 반사된 반사 레이저광(L2)을 검출하는 광검출부(41)를 갖는다.
조사부(40)는 출사 레이저광(L1)을 발광하는 제 1의 발광 소자(42)와, 이 제 1의 발광 소자(42)가 발광한 출사 레이저광(L1)의 적어도 일부를 차광하는 나이프 에지 미러(43)와, 제 1의 발광 소자(42)가 발광한 출사 레이저광(L1)의 발산각을 변환하여 평행광으로 하는 콜리메이터 렌즈(44)와, 콜리메이터 렌즈(44)를 투과한 출사 레이저광(L1)을 대물 렌즈 유닛(10)측으로 반사하는 다이크로익 미러(45)를 갖는다.
제 1의 발광 소자(42)는 예를 들면 반도체 레이저 다이오드가 사용된다. 나이프 에지 미러(43)는 에지부가 제 1의 발광 소자(42)가 발광한 출사 레이저광(L1) 및 검사 시료(3)로부터의 반사 레이저광(L2)의 광축상에 배설되어 있다. 나이프 에지 미러(43)는 제 1의발광 소자(42)와 대향하는 면이 레이저광을 투과시키지 않는 차폐면이 되고, 출사 레이저광(L1)의 약 55％를 차폐한다. 또한, 나이프 에지 미러(43)는 제 1의 발광 소자(42)와 대향하는 차폐면과 반대측의 면이 미러면이 되고, 검사 시료(3)로부터의 반사 레이저광(L2)을 전부 광검출부(41)측으로 반사한다.
다이크로익 미러(45)는 콜리메이터 렌즈(44)에 의해 평행광이 된 출사 레이저광(L1)을 대물 렌즈 유닛(10)측으로 반사시킨다. 또한, 다이크로익 미러(45)는 검사 시료(3)로부터의 반사 레이저광(L2)을 나이프 에지 미러(43)측으로 반사시킴과 함께, 촬상 유닛(11)측으로 투과시킨다.
나이프 에지 미러(43)에 의해 반사된 반사 레이저광(L2)을 검출하는 광검출부(41)는 수광 소자가 복수 배열된 라인 센서(47)와, 라인 센서(47)를 수광 소자의 배열방향에 걸쳐서 슬라이드시키는 슬라이드 기구(48)와, 라인 센서(47)에 형성된 수광 소자중의 일부에 LED광을 조사하는 제 2의 발광 소자(49)와, 제 2의 발광 소자(49)에 의한 라인 센서(47)상의 조사 영역을 규제하는 슬릿 부재(50)를 구비한 다.
라인 센서(47)는 개략 사각형형상의 수광 소자가 복수 배열되어 이루어지고, 각 수광 소자의 각각에 입사하는 광량을 검출한다. 그리고, 후술하는 바와 같이 라인 센서(47)는 제어부(15)에서, 소정의 수광 소자에 의한 수광 광량에 의거하여 포커스 에러 신호가 생성되고, 구동 유닛(14)이 구동되어서 포커싱 제어가 행하여진다. 또한 라인 센서(47)는 대물 렌즈(2)에 응하여, 슬릿 부재(50)를 통하여 LED광이 입사되는 소정의 수광 소자의 광량이 기록되고, 대물 렌즈(2)가 전환될 때마다, 전환된 대물 렌즈(2)에 응하여 기록된 소정의 수광 소자 및 수광 광량에 의거하여, 슬라이드 기구(48)에 의해 소정 위치로 슬라이드된다.
이러한 라인 센서(47)는 예를 들면 도 2에 도시하는 바와 같이, 슬라이더(51)상에 형성됨에 의해, 반사 레이저광(L2)의 광축에 대해 직교하는 도 2중 화살표(S) 방향 및 반(反)화살표(S) 방향으로 슬라이드 가능하게 되어 있다. 슬라이더(51)는 광검출부(41)를 구성하는 몸체에 슬라이드 자유롭게 지지됨과 함께, 슬라이드 방향의 일단측에 스프링(52)이 맞대여지고, 항상 도 2중 화살표(S) 방향으로 가세되어 있다. 또한, 슬라이더(51)는 스프링(52)의 가세 방향으로, 슬라이드 기구(48)의 레버 부재(55)가 맞대여지는 당접부(53)가 형성되어 있다. 그리고 슬라이더(51)는 레버 부재(55)가 요동됨에 의해, 화살표(S) 방향 또는 반화살표(S) 방향으로 슬라이드된다.
라인 센서(47)를 슬라이드시키는 슬라이드 기구(48)는 예를 들면 도 2에 도시하는 피에조 액추에이터(54)와, 레버 부재(55)를 구비한다. 피에조 액추에이 터(54)는 제어부(15)에 의해 대물 렌즈(2)에 응하여 라인 센서(47)를 슬라이드시키기 위해 필요한 전압이 인가된다. 레버 부재(55)는 광검출부(41)의 몸체에 회동 자유롭게 지지됨과 함께, 일단이 피에조 액추에이터(54)에 맞대여지고, 타단이 슬라이더(51)의 당접부(53)에 맞대여저 있다. 레버 부재(55)는 당접부(53)를 통하여 스프링(52)의 가세력을 받아서, 항상 도 2중 화살표(R) 방향으로 회동 가세되어 있다.
이러한 슬라이드 기구(48)는 피에조 액추에이터(54)가 신장되면, 스프링(52)의 가세력에 대항하여 레버 부재(55)가 반화살표(R) 방향으로 회동되고, 슬라이더(51)를 반 화살표(S) 방향으로 슬라이드시킨다. 또한, 슬라이드 기구(48)는 피에조 액추에이터(54)가 신축되면, 스프링(52)의 가세력을 받아서 슬라이더(51)를 화살표(S) 방향으로 슬라이드시킴과 함께, 레버 부재(55)가 화살표(R) 방향으로 회동된다. 이로써, 슬라이드 기구(48)는 라인 센서(47)를 반사 레이저광(L2)의 광축과 직교하는 방향으로 슬라이드시키고, 대물 렌즈(2)에 응하여, 반사 레이저광(L2)이 라인 센서의 소정의 수광 소자에 입사한 기준 위치로 이동시킬 수 있다.
또한, 광검출부(41)는 라인 센서(47)에 대향하여, 라인 센서(47)의 복수의 수광소자에 LED광을 조사하는 제 2의 발광 소자(49)와, 제 2의 발광 소자(49)에 의한 조사 영역을 규제하는 슬릿 부재(50)가 배설되어 있다. 제 2의 발광 소자(49)는 예를 들면 발광 다이오도가 사용된다. 슬릿 부재(50)는 도 4에 도시하는 바와 같이, 검사 시료(3)로부터의 반사 레이저광(L2)이 입사한 수광 소자가 형성된 라인 센서(47)의 일단(47a)측과는 반대측인 타단(47b)측에 마련된 복수의 수광 소자에, 제 2의 발광 소자(49)로부터 출사된 LED광을 조사시키는 개구부(57)가 형성되어 있다.
개구부(57)는 타단(47b)측에 배열된 복수의 수광 소자의 조사 영역을 배열 방향에 걸쳐서 순번대로 점차 확대시키는 사변(oblique side)(57a)이 형성되어 있다. 사변(57a)은 타단(47b)측에 배열된 수광 소자중, 적어도 3개 이상의 수광 소자를 비스듬히 가로지른다. 따라서, 도 5에 도시하는 바와 같이, 개구부(57)를 통하여 제 2의 발광 소자(49)와 대향된 라인 센서(47)의 수광 소자는 배열 방향에 따라 LED광의 조사 영역이 증가하고, 검출되는 광량이 계단형상으로 증가한다. 광검출부(41)는 슬릿 부재(50)를 통하여 제 2의 발광 소자(49)의 LED광이 조사되는 소정의 수광 소자와, 이들 소정의 수광 소자의 입사광량으로부터, 라인 센서(47)의 슬릿 부재(50)에 대한 위치를 판별할 수 있다.
자동 초점 제어 유닛(13)은 대물 렌즈 유닛(10)에 마련된 대물 렌즈(2)마다, 출사 레이저광(L1)이 검사 시료(3)에 초점을 맺음에 의해, 검사 시료(3)로부터의 반사 레이저광(L2)이 라인 센서(47)의 일단(47a)측에 배열된 소정의 수광 소자에 등량 입사하는 기준 위치가 설정된다. 그리고 자동 초점 제어 유닛(13)은 이 기준 위치에서, 제 2의 발광 소자(49)로부터 조사된 LED광이 라인 센서(47)의 타단(47b)측에 배열된 소정의 수광 소자 및 이들 소정의 수광 소자의 제 2의 발광 소자(49)로부터의 입사광량을 기준 소자 및 기준 전압으로서 등록한다.
자동 초점 제어 유닛(13)은 대물 렌즈(2)가 전환되면, 해당 전환된 대물 렌즈(2)에 대응한 라인 센서(47)의 기준 위치를 등록된 기준 소자 및 기준 신호를 기 초로 결정한다. 라인 센서(47)는 기준 소자가 기준 신호의 전압 레벨이 될 때까지 슬라이드 기구(48)에 의해 슬라이드됨에 의해, 자동적으로 기준위치로 이동된다.
구체적으로, 자동 초점 제어 유닛(13)은 하나의 대물 렌즈(2)를 통하여 검사 시료(3)에 출사 레이저광(L1)이 초점을 맺음에 의해, 라인 센서(47)의 일단(47a)측에 배열된 2개의 수광 소자(n, n+1)가, 검사 시료(3)로부터의 반사 레이저광(L2)이 균등하게 수광하는 위치를 기준 위치로 하고, 이러한 라인 센서(47)의 기준 위치를 대물 렌즈 유닛(10)에 마련된 각 대물 렌즈(2a, 2b …)마다 결정한다(도 4). 도 5에 도시하는 바와 같이, 각 기준 위치에서, 대물 렌즈(2a, 2b …)는 모두 검사 시료(3)에 대해 초점이 맞추어지고, 2개의 수광 소자(n, n+1)는 반사 레이저광(L2)이 등량 입사하고, 전압 레벨(Vn, Vn+1)은 동등하다.
또한 자동 초점 제어 유닛(13)은 이들 각 기준 위치에서의 라인 센서(47)의 타단(47b)에 배열되고, 슬릿 부재(50)의 개구부(57)를 통하여 제 2의 발광 소자(49)의 LED광이 조사되는 복수의 수광 소자(s, s+1, s+2 …)와, 이들 각 수광 소자(s, s+1, s+2 …)의 수광 광량의 전압 레벨(Vs, Vs+1, Vs+2 …)을 얻는다. 이때, 복수의 수광 소자(s, s+1, s+2 …)는 수광 광량(Vs, Vs+1, Vs+2 …)이 계단형상으로 증가한다.
그리고, 자동 초점 제어 유닛(13)은 대물 렌즈 유닛(10)에 있어서 대물 렌즈(2a)를 선택한 때에 반사 레이저광(L2)이 등량 입사한 2개의 수광 소자(n, n+1)의 소자 번호와 계단형상의 신호가 얻어진 수광 소자(s, s+1, s+2 …)의 소자 번호를 대물 렌즈(2a)에 대응한 기준 소자로서 등록하고, 또한 수광 소자(s, s+1, s+2 …)에서 검출된 계단형상의 전압 레벨(Vs, Vs+1, Vs+2 …)을 대물 렌즈(2a)에 대응하는 기준 신호로서 등록한다.
이러한 기준 소자 및 기준 신호의 등록은 오퍼레이터에 의해 대물 렌즈(2)마다 검사 시료(3)에 대한 초점 맞춤이 행하여지고, 초점 맞춤시에 있어서의 기준 소자 및 기준 신호가 계측되고, 도시하지 않은 제어 컨트롤러 내에 마련된 메모리에 등록됨에 의해 행하여진다. 그리고, 자동 초점 제어 유닛(13)은 다음회 이후, 같은 대물 렌즈(2a)를 선택하고 검사 시료(3)에 대한 초점 맞춤을 행하는 경우는 대물 렌즈(2a)에 대응하여 미리 등록된 기준 소자(s, s+1, s+2 …)가, 기준 신호(Vs, Vs+1, Vs+2 …)를 계측할 때까지 라인 센서(47)를 슬라이드 기구(48)에 의해 슬라이드시키고, 항상 라인 센서(47)를 대물 렌즈(2a)에 대응한 기준 위치로 유지한다.
자동 초점 제어 유닛(13)은 대물 렌즈(2b) 그 밖에 모든 대물 렌즈(2)에 대해서도, 마찬가지로, 기준 소자 및 기준 신호를 등록한다. 기준 소자 및 기준 신호의 전압 레벨은 대물렌즈(2)마다 달라도 좋고, 같아도 좋다.
이 때, 대물 렌즈(2a)로부터 대물 렌즈(2b)로 전환함에 의해, 도 6(a) 및 (c)에 도시하는 바와 같이, 광축 어긋남이 발생한 경우, 전환된 대물 렌즈(2b)에 대응하는 기준 소자인 수광 소자(n, n+1)에 대해 어긋난 위치에 반사 레이저광(L2)이 입사된다. 이 경우, 2개의 기준 소자(n, n+1)가 균등하게 반사 레이저광(L2)을 수광하도록 슬라이드 기구(48)에 의해 라인 센서(47)를 수광 소자의 배열 방향으로 슬라이드시켜서, 자동으로 위치 조정을 행한다.
그리고, 도 6(b)에 도시하는 대물 렌즈(2b)가 검사 시료(3)에 대해 초점이 맞추어진 기준 위치에서, 검사 시료(3)로부터의 반사 레이저광(L2)이 등량 입사하는 수광 소자(n, n+1) 및 제 2의 발광 소자(49)의 LED광이 조사되는 복수의 수광 소자(s, s+1, s+2 …)의 소자 번호를 대물 렌즈(2b)에 대응하는 기준 소자로서 등록하고, 또한 수광 소자(s, s+1, s+2 …)에서 검출된 신호(Vs, Vs+1, Vs+2 …)를 대물 렌즈(2b)에 대응하는 기준 신호로서 등록한다.
그리고, 자동 초점 제어 유닛(13)은 다음회 이후, 대물 렌즈(2b)를 선택하고 검사 시료(3)에 대한 초점 맞춤을 행하는 경우는 대물 렌즈(2b)에 대응하여 미리 등록된 기준 소자(s, s+1, s+2 …)가, 기준 신호(Vs, Vs+1, Vs+2 …)를 계측할 때까지라인 센서(47)를 슬라이드 기구(48)에 의해 슬라이드시켜서, 항상 라인 센서(47)를 대물건 렌즈(2b)에 대응한 기준 위치로 유지한다.
이로써, 자동 초점 제어 유닛(13)은 대물 렌즈(2)를 전환함에 의해 광축 어긋남이나 색수차가 발생한 경우에도, 미리 이러한 광축 어긋남이나 색수차가 보정된 기준 위치로 라인 센서(47)를 자동적으로 슬라이드시켜서, 고속이면서 확실하게 초점 맞춤을 행할 수가 있다.
현미경(1)은 자동 초점 제어 유닛(13)에 의해, 선택된 대물 렌즈(2)에 대응한 기준 위치에 라인 센서(47)를 유지하면서, 검사 시료(3)로부터의 반사 레이저광(L2)이 기준 소자(n, n+1)에 등량 입사하도록, 검사 시료(3)가 재치된 스테이지 또는 대물 렌즈 렌즈 유닛(10)을 구동 유닛(14)에 의해 초점 맞춤 방향, 즉 대물 렌즈(2)의 광축 방향으로 이동시킴에 의해 자동적으로 초점 맞춤을 행한다.
이러한 자동 초점 맞춤은 제어부(15)에 의해, 기준 소자(n, n+1)의 반사 레 이저광(L2)의 수광 광량을 모니터하고, 포커스 서보 신호를 생성, 구동 유닛(14)에 피드백함에 의해 행한다. 구체적으로, 라인 센서(47)는 도 7(a)에 도시하는 바와 같이, 기준 소자(n, n+1)의 각각에 입사하는 광량을 검출한다. 그리고, 라인 센서(47)에서는 제어부(15)에서, 도 7(b)에 도시하는 바와 같이, 기준 소자(n)의 신호로부터 기준 소자(n+1)의 신호의 차분을 취한다. 이와 같이 S자 커브로서 얻어지다, 이른바 포커스 에러신호에 의거하여, 제어부(15)가 대물 렌즈(2)를 구동시킨다.
이 자동 초점 제어 유닛(13)에서는 도 5에 도시한 바와 같이, 대물 렌즈(2)와 검사 시료(3)가 초점 거리에 있고, 수광 소자(n) 및 수광 소자(n+1)상에 입사하는 광량이 등량이 되도록, 구동 유닛(14)에 의해, 대물 렌즈 유닛(10)을 대물 렌즈(2)의 광축 방향으로 구동시킨다. 즉, 이 자동 초점 제어 유닛(10)에서는 제어부(15)에 의해, 도 7(b)중 JF로 나타내는 수광 소자(n) 및 수광 소자(n+1)의 각 수광 광량의 감산치가 제로의 값을 나타내는 점(제로 크로스점)에서 대물 렌즈 유닛(10)을 정지하도록, 구동 유닛(14)이 제어된다.
수광 소자(n) 및 수광 소자(n+1)에 있어서의 각 수광 광량의 감산치가 플러스인 경우는 저스트 포커스(JF)점보다도 초점이 위에 있다고 하여, 저스트 포커스(JF)점을 목표로 하여, 하방으로 대물 렌즈 유닛(10)을 이동시킨다. 또한 수광 소자(n) 및 수광 소자(n+1)의 각 수광소자에 있어서의 수광 광량의 감산치가 마이너스인 경우는 저스트 포커스(JF)점보다도 초점이 아래에 있다고 하여, 저스트 포커스(JF)점을 목표로 하여, 상방으로 대물 렌즈 유닛(10)을 이동시킨다.
이 때, 현미경(1)은 자동 초점 제어 유닛(13)에 의해 미리 선택된 대물 렌즈(2)에 대응한 기준 위치로 라인 센서(47)가 이동되어 있기 때문에, 검사 시료(3)에 대해, 대물 렌즈(2)의 초점이 크게 벗어나는 일이 없고, 신속한 초점 맞춤을 행할 수가 있다.
이상과 같이, 자동 초점 제어 유닛(13)에 의해 초점 맞춤이 행하여진 현미경(1)은 조명 유닛(12)에 의해 검사 시료(3)에 대해 조명용의 광이 조사되고, 이 광을 이용하여 촬상 유닛(5)에 검사 시료(3)를 결상한다.
뒤이어, 이러한 자동 초점 제어 유닛(13)을 이용하여 검사 시료(3)의 검사 공정에 관해 설명한다. 우선, 대물 렌즈 유닛(10)에 마련되어 있는 대물 렌즈(2a, 2b …)마다, 검사 시료(3)에 초점 맞춤이 이루어진 때에, 반사 레이저광(L2)이 라인 센서(47)의 일단(47a)측에 마련된 복수의 수광 소자에 등량 입사하는 기준 위치를 설정한다. 자동 초점 제어유닛(13)은 이 기준 위치에서의 라인 센서(47)의 일단측에 마련되고, 반사 레이저광(L2)이 등량 입사하는 복수의 수광 소자(n, n+1)와, 라인 센서(47)의 타단(47b)측에 마련되고, 제 2의 발광 소자(49)로부터 출사된 LED광의 조사 영역이 슬릿 부재(50)에 의해 점차 확대하는 복수의 수광 소자(s, s+1, s+2 …)를 선택된 대물 렌즈에 대응하는 기준 소자로서 내장 메모리에 등록한다. 또한, 자동 초점 제어 유닛(13)은 기준 소자(s, s+1, s+2 …)의 수광 광량을 검출하고, 전압 레벨을 기준 신호로서 내장 메모리에 등록한다.
이 기준 소자 및 기준 신호의 등록 공정은 오퍼레이터에 의해 검사 시료(3)에 초점을 맺도록 대물 렌즈 유닛(10)이 구동되고, 초점을 맺은 때에, 수광 소 자(n, n+1)에 반사 레이저광(L2)이 등량 입사하는 위치를 라인 센서(47)의 기준 위치로서 설정한다. 저지손, 이 기준 위치에서의 수광 소자(n, n+1)와, 제 2의 발광 소자(49)의 LED광을 수광하는 수광 소자(s, s+1, s+2 …)를 기준 소자로서 등록하고, 기준 소자(s, s+1, s+2 …)의 수광 광량을 기준 신호로서 내장 메모리에 등록한다.
자동 초점 제어 유닛(13)은 대물 렌즈 유닛(10)에 마련되어 있는 대물 렌즈(2a, 2b …)마다, 라인 센서(47)의 기준 위치에서의 기준 소자 및 기준 신호를 설정한 후, 검사 시료(3)의 관찰을 행한다. 현미경(1)은 검사 시료(3)가 대판(大判)인 경우, 얼라인먼트 마크의 검출시에는 저배율의 대물 렌즈(2)를 선택하고, 검사 시료(3)의 특정한 부분을 관찰할 때에는 고배율의 대물 렌즈(2)를 이용하는 등, 대물 렌즈(2)가 전환되어 사용된다.
자동 초점 제어 유닛(13)은 전환된 대물 렌즈(2)에 응하여 미리 설정한 기준 소자 및 기준 신호로부터, 라인 센서(47)를 기준 위치로 슬라이드시킨다. 이로써, 자동 초점 제어 유닛(13)은 대물 렌즈(2)의 전환에 의해 광축 어긋남이나 색수차가 발생한 경우에도, 자동 초점 맞춤을 고속이면서 확실하게 행할 수 있다.
기준 위치로의 슬라이드는 기준 소자(s, s+1, s+2 …)가 기준 신호의 전압 레벨을 갖도록, 슬라이드 기구(48)에 의해 슬라이더(51)를 화살표(S) 방향 또는 반화살표(S) 방향으로 슬라이드시킴에 의해 행한다. 이로써, 라인 센서(47)는 반사 레이저광(L2)의 광축 방향과 직교하는 수광 소자의 배열 방향으로 슬라이드 되고, 기준 소자(n, n+1)에 걸쳐서 반사 레이저광(L2)이 입사한다.
뒤이어, 기준 소자(n, n+1)에 반사 레이저광(L2)이 등량 입사하도록, 구동 유닛(14)이 대물 렌즈 유닛(10)을 구동한다. 현미경(1)은 자동 초점 제어 유닛(13)에 의해 기준 소자(n, n+1)의 수광 광량이 검출되고, 이 검출치를 기초로 제어부(15)에 의해 포커스 에러 신호가 생성된다. 그리고, 현미경(1)은 포커스 에러 신호에 의거하여 구동 유닛(14)이 대물 렌즈 유닛(10)을 초점 맞춤 방향, 즉 대물 렌즈(2)의 광축 방향으로 이동시킨다. 현미경(1)은 기준 소자(n, n+1)의 수광 광량이 등량으로 될 때까지 대물 렌즈 유닛(10)이 이동됨에 의해, 검사 시료(3)에 대한 초점 맞춤이 완료한다.
그 후, 현미경(1)은 대물 렌즈(2)가 전환되면, 상기한 바와 마찬가지로 라인 센서(47)를 기준 위치까지 슬라이드시켜서, 기준 소자(n, n+1)의 수광 광량이 등량으로 될 때까지 대물 렌즈 유닛(10)을 승강시킨다.
또한, 자동 초점 제어 유닛(13)은 검사 시료(3)에 대해 대물 렌즈 유닛(10)이 이동하여 검사 개소를 변경 또는 이동하여 가는 트레이스 동작중에 있어서도, 초점 맞춤을 유지함으로써, 이동 후 또는 이동중의 측정이나 검사를 신속하게 행할 수 있다. 트레이스 동작중에 있어서, 자동 초점 제어 유닛(13)은 선택된 대물 렌즈(2)에 대응하여 미리 등록된 기준 소자(s, s+1, s+2 …)의 기준 신호의 전압을 모니터하고, 해당 기준 신호와의 차를 캔슬하도록 라인 센서(47)를 슬라이드시켜서, 기준 위치를 유지한다. 그리고, 자동 초점 제어 유닛(13)은 이 라인 센서(47)의 기준 위치를 유지하면서, 트레스되고 있는 검사 시료(3)로부터의 반사 레이저광(L2)을 기준 소자(n, n+1)에 등량 수광하도록, 대물 렌즈 유닛(10)을 구동 유 닛(14)으로, 대물 렌즈(2)의 광축 방향으로 이동시킨다. 이로써, 자동 초점 제어 유닛(13)은 트레이스 동작중에 있어서도, 자동으로 초점 맞춤을 행할 수가 있다.
여기서, 슬릿 부재(50)는 라인 센서(47)의 타단(47b)에 배열된 수광 소자중, 5개 이상에 제 2의 발광 소자(49)의 LED광이 조사되도록, 개구부(57) 및 그것의 사변(57a)이 형성되어 있다. 그리고, 기준 신호를 검출하는 수광 소자(s, s+1, s+2)로서, LED광이 조사된 수광 소자의 양측을 제외한 3개, 예를 들면 한가운데의 3개를 선택하고, 선택된 3개의 수광 소자가 검출한 신호(Vs, Vs+1, Vs+2)를 기준 신호로서 등록한다. 이로써, 슬릿 부재(50)의 개구부(57)의 에지 부분에 있어서의 입사광양의 편차가 발생한 경우에도, 안정된 기준 신호의 검출을 행하여, 확실하게 라인 센서(47)를 기준 위치로 이동시킬 수 있다.
또한, 슬릿 부재(50)는 개구부(57)를 라인 센서(47)의 타단(47b)측의 수광 소자보다도 크게 개구되어 있다. 즉, 도 4에 도시하는 바와 같이, 라인 센서(47)의 타단(47b)측의 수광 소자는 개구부(57)를 통하여 전체면에 걸쳐서 제 2의 발광 소자(49)와 대치되고, 전면에 걸쳐서 LED광이 입사된다. 이러한 전면 조사되는 수광 소자가, 상술한 입사광양이 점차 증대하는 수광 소자와 인접하여 복수 마련됨에 의해, 해당 전면 조사되는 수광소자의 수광 광량을 측정함으로써, 제 2의 발광 소자(49)가 조사하는 LED광이 소정의 파워인 것을 확인할 수 있다.
이러한 슬릿 부재(50)는 예를 들면 라인 센서(47)의 각 수광 소자가 긴변 방향의 길이 200㎛, 폭 54.5㎛로 하고, 각 수광 소자 사이의 피치 9㎛로서 형성되고, 일단(47a)부터 타단(47b)까지 소자 번호 1 내지 128의 수광 소자가 배열된 라인 센 서(47)를 이용하는 경우, 개구부(57)의 사변(57a)이 35°로 설정되어 있다.
또한, 자동 초점 제어 유닛(13)에 배설되어 있는 나이프 에지 미러(43)는 도 8에 도시하는 바와 같이 제 1의 발광 소자(42)로부터 조사되는 출사 레이저광(L1)을 절반을 상회하게(약 55％) 차폐하고, 약 45％의 출사 레이저광(L1)을 콜리메이터 렌즈(44)측에 입사시키고 있다. 이것은 광로 분할 부재인 나이프 에지 미러(43)에 의해 광속의 반을 차폐한 때, 대물 렌즈(2)를 전환함에 의해 광축 어긋남이 있으면, 도 6(c)에 도시하는 바와 같이, 반도체 레이저 다이오드를 이용하는 제 1의 발광 소자(42)에 대해, 검사 시료(3)에 의해 반사된 반사 레이저광(L2)이 입사하는 일이 있다. 그리고, 제 1의 발광 소자(42)에 반사 레이저광(L2)이 입사하면, 출사 레이저광(L1)이 공진되어, 레이저 출력을 불안정하게 하고, 그 결과, 자동 초점맞춤에 지장을 초래할 우려가 있다.
그래서, 자동 초점 제어 유닛(13)은 광로 분할 부재인 나이프 에지 미러(43)에 의해 광속의 절반을 상회하(약 55％)게 차폐하고, 차폐되지 않는 약 45％의 출사 레이저광(L1)을 콜리메이터 렌즈(44)에 입사시키고 있다. 이로써, 자동 초점 제어 유닛(13)은 광축 어긋남이 있은 경우에도 제 1의 발광 소자(42)에 대해, 검사 시료(3)에 의해 반사된 반사 레이저광(L2)이 입사하는 것을 방지할 수 있고, 자동 초점 맞춤을 정확하면서 확실하게 행할 수 있다.
또한, 자동 초점 제어 유닛(13)은 도 9에 도시하는 바와 같이, 제 1의 발광 소자(42)로부터 조사되는 출사 레이저광(L1)의 광로상에, 직교 방향으로 서로 다른 굴절력을 갖는 광학 수단으로서 한 쌍의 실린드리컬 렌즈(60, 61)를 배치하여도 좋 다. 실린드리컬 렌즈(60, 61)를 이용함에 의해, 자동 초점 제어 유닛(13)은 검사 시료(3)에 입사하는 출사 레이저광(L1)을 개략 타원형상으로 정형할 수 있고, 검사 시료(3)의 단차 에지의 영향을 최소로 억제할 수 있다.
즉, 검사 시료(3)로서, 예를 들면 반도체 웨이퍼와 같이 패턴이 형성된 표면에 출사 레이저광(L1)을 조사하면, 패턴 형성에 의한 단차 에지에 의해 출사 레이저광(L1)이 산란하고, 반사 레이저광(L2)의 광량이 부족한다. 이로써, 라인 센서(47)에 의한 반사 LED광(L2)의 수광 광량이 부족하고, 초점 맞춤의 정밀도에 영향을 미칠 우려가 있다. 그래서, 자동 초점 제어 유닛(13)은 실린드리컬 렌즈(60, 61)를 이용하여 타원형 상의 레이저광을 생성하고, 검사 시료(3)에 조사함으로써, 단차 에지에 의한 산란의 영향을 최소로 억제할 수 있다.
도 9에 도시하는 바와 같이, 자동 초점 제어 유닛(13)은 실린드리컬 렌즈(60)를 제 1의 발광 소자(42)와 나이프 에지 미러(43) 사이에 배치하고, 실린드리컬 렌즈(61)를 나이프 에지 미러(43)의 미러면과 라인 센서(47) 사이에 배치하고 있다.
실린드리컬 렌즈(60)는 제 1의 발광 소자(42)로부터 출사된 출사 레이저광(L1)에비점 수차를 발생시킴에 의해 원형상의 스폿으로부터 타원형상으로 변형시킨다. 긴 구멍 형상으로 변형된 출사 레이저광(L1)은 나이프 에지 미러(43)에 의해 절반을 상회하는(55％) 정도 차폐되고, 나머지가 콜리메이터 렌즈(44)에 입사된다. 그 후, 상술한 바와 같이, 출사 레이저광(L1)은 다이크로익 미러(45)에 의해 대물 렌즈 유닛(10)측으로 반사되고, 검사 시료(3)에 조사된다. 이 때, 검사 시료(3)에 조사되는 출사 레이저광(L1)은 시린도리칼 렌즈(60)에 의해 타원형상으로 되어 있다.
검사 시료(3)로부터의 반사 레이저광(L2)은 다이크로익 미러(45)를 투과하여 관찰 광학계를 구성하는 촬상 유닛(11)에 입사함과 함께, 다이크로익 미러(45) 및 나이프 에지 미러(43)의 미러면에 반사되고, 실린드리컬 렌즈(61)에 입사한다. 반사 레이저광(L2)은 재차 실린드리컬 렌즈에 입사함에 의해, 타원형상으로부터 재차 원형상의 스폿으로 변형되어 라인 센서(47)에 수광된다. 자동 초점 제어 유닛(13)은 상술한 바와 같이, 라인 센서(47)의 기준 소자(n, n+1)에 입사하는 반사 레이저광L2의 수광 광량을 검출한다. 또한 제어부(15)는 기준 소자(n, n+1)에 입사하는 반사 레이저광(L2)의 수광 광량이 등량이 되도록 구동 유닛(14)을 제어하고, 대물 렌즈 유닛(10) 또는 검사 시료(3)가 탑재된 스테이지를 광축 방향으로 이동시킴에 의해, 자동으로 초점 맞춤을 행한다.
또한, 자동 초점 제어 유닛(13)은 도 10에 도시하는 바와 같이, 실린드리컬 렌즈(62)를 하나만 배치하여도 좋고, 또한 나이프 에지 미러(43)와 콜리메이터 렌즈(44) 사이에 배치하여도 좋다. 이 경우, 도 11에 도시하는 바와 같이, 라인 센서(47)의 기준 소자(n, n+1)에 입사한 반사 레이저광(L2)은 수광 소자의 배열 방향과 직교한 방향을 긴변 방향으로 하는 타원형상을 맺는다. 이 때에도, 반사 레이저광(L2)이 라인 센서(47)의 수광 소자 밖까지 조사되는 것이 없다면 자동 초점 제어에 이용하는 광량으로서는 충분하고, 제어부(15)는 기준 소자(n, n+1)에 입사하는 반사 레이저광(L2)의 광량이 동등하게 되도록 구동 유닛(14)을 제어하고, 대물 렌 즈 유닛(10) 또는 검사 시료(3)가 탑재된 스테이지를 광축 방향으로 이동시킴에 의해, 자동으로 초점 맞춤을 행한다.
또한, 본 발명에 관한 자동 초점 제어 유닛 및 자동 초점 제어 방법은 그 적용이 광학 현미경으로 한정되는 것이 아니고, 예를 들면, 심도 측정 장치 등의 광학 전자 기기나 레이저 가공기의 자동 초점 제어 유닛에 적용하는 것도 가능하다.
또한, 본 발명에 관한 자동 초점 제어 유닛은 종래로부터 사용되고 있는 표준적인 현미경 등의 전자 기기에 조립하여 이용할 수 있다.
또한, 라인 센서(47)를 슬라이드시키는 슬라이드 기구(48)는 피에조 액추에이터(54)를 이용한 구성으로 한정하지 않고, 수광 소자의 배열 방향에 따라 슬라이드시키는 모든 기구를 채용할 수 있다.
본 발명에서 개시된 실시의 형태는 모든 점에서 예시이고 제한적인 것이 아니라고 생각하여야 할 것이다. 본 발명의 범위는 상기한 설명이 아니라 특허청구의 범위에 의해 나타나고 특허청구의 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.
도 1은 현미경의 구성을 도시하는 개략도.
도 2는 자동 초점 제어 유닛의 한 실시예를 도시하는 단면도.
도 3은 자동 초점 제어 유닛의 기본 구성을 도시하는 개략도.
도 4는 광검출부를 도시하는 도면.
도 5는 라인 센서에 의해 검출된 수광 광량을 도시하는 그래프.
도 6은 대물 렌즈의 전환에 의해 광축 어긋남이 발생한 상태에 있어서의 자동 초점 제어 유닛를 도시하는 도면으로, (a)는 라인 센서상에서 광축이 우측으로 어긋난 경우, (b)는 라인 센서상에서 광축 어긋남이 발생하지 않은 경우, (c)는 라인 센서상에서 광축이 좌측으로 어긋난 경우를 도시하는 도면.
도 7은 기준 소자에 의해 검출된 반사 레이저광의 수광 광량을 도시하는 그래프.
도 8은 나이프 에지 미러에 의해 반분을 상회하는 출사 레이저광이 차폐되어 있는 자동 초점 제어 유닛의 상태를 도시하는 도면.
도 9는 한 쌍의 실린드리컬 렌즈를 배치한 자동 초점 제어 유닛의 구성을 도시하는 개략도.
도 10은 하나의 실린드리컬 렌즈를 배치한 자동 초점 제어 유닛의 구성을 도시하는 개략도.
도 11은 하나의 실린드리컬 렌즈를 배치한 자동 초점 제어 유닛에 있어서의 광검출부를 도시하는 도면.
도 12는 종래의 초점 제어 유닛을 도시하는 개략도.
도 13은 대물 렌즈를 전환한 종래의 초점 제어 유닛을 도시하는 개략도.

Claims (10)

  1. 배율이 다른 복수의 대물 렌즈로부터 선택된 하나의 대물 렌즈를 통하여 시료에 레이저광을 조사하는 제 1의 발광 소자와,
    복수의 수광 소자가 서로 인접하여 배열되고, 상기 복수의 수광 소자의 일부에서 상기 시료로부터의 반사광을 수광하는 라인 센서와,
    상기 복수의 수광 소자의 다른 일부에 레이저광을 조사하는 제 2의 발광 소자와,
    상기 제 2의 발광 소자로부터 조사되는 레이저광의 상기 라인 센서에 대한 조사 영역이 상기 복수의 수광 소자에 걸쳐서 순차 확대하도록 가로지르는 슬릿 부재와,
    상기 라인 센서를 상기 반사광의 광축에 대해 상기 복수의 수광 소자의 배열 방향으로 상대적으로 이동시키는 이동 기구와,
    선택된 상기 대물 렌즈의 상기 시료에 대한 초점 맞춤이 된 상태에서의, 상기 제 2의 발광 소자로부터 출사된 레이저광에 조사되고 있는 상기 복수의 수광 소자 및 상기 복수의 수광 소자의 수광 광량을 상기 선택된 대물 렌즈에 대응시켜서 등록하고, 재차 상기 대물 렌즈를 이용할 때에, 상기 등록치를 기초로, 상기 라인 센서의 위치를 제어하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 자동 초점 제어 유닛.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 대물 렌즈의 상기 시료에 대한 초점 맞춤이 된 상태에서, 상기 라인 센서의 서로 인접한 2개의 수광 소자에 걸쳐서 반사광이 등량 조사되는 것을 특징으로 하는 자동 초점 제어 유닛.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는 배율이 다른 복수의 대물 렌즈의 각각에 관해, 상기 시료에 대한 초점 맞춤이 된 상태에서의 상기 슬릿 부재를 통하여 상기 제 2의 발광 소자에 조사되는 상기 복수의 수광 소자 및 수광 광량을 등록하고, 상기 각 대물 렌즈의 전환시에, 상기 각 대물 렌즈에 응한 등록치를 기초로, 상기 슬릿 부재에 대한 상기 라인 센서의 위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 자동 초점 제어 유닛.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1의 발광 소자와 상기 대물 렌즈의 사이에는 나이프 에지 미러가 배설되어 있는 것을 특징으로 하는 자동 초점 제어 유닛.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제어부는 선택된 하나의 대물 렌즈에 관해 상기 시료에 대한 초점 맞춤이 된 상태에서, 상기 시료로부터의 반사광을 등량 수광하는 서로 인접한 2개의 수광 소자를 등록하고, 재차 상기 대물 렌즈를 이용할 때에, 상기 검출된 복수의 수 광 소자에 반사광이 등량 입사하도록, 상기 대물 렌즈 또는 시료를 상기 대물 렌즈의 광축 방향으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 자동 초점 제어 유닛.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 나이프 에지 미러는 상기 제 1의 발광 소자로부터 출사한 레이저광의 55％를 차폐하는 것을 특징으로 하는 자동 초점 제어 유닛.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 슬릿 부재는 상기 라인 센서의 상기 수광 소자의 배열 방향에 대해 35°의 경사를 갖는 것을 특징으로 하는 자동 초점 제어 유닛.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1의 발광 소자와 상기 시료 사이의 광로상에는 실린드리컬 렌즈가 배설되어 있는 것을 특징으로 하는 자동 초점 제어 유닛.
  9. 배율이 다른 복수의 대물 렌즈로부터 선택된 하나의 대물 렌즈를 통하여 시료에 레이저광을 조사하는 제 1의 발광 소자와,
    복수의 수광 소자가 서로 인접하여 배열되고, 상기 복수의 수광 소자의 일부에서 상기 시료로부터의 반사광을 수광하는 라인 센서와,
    상기 복수의 수광 소자의 다른 일부에 레이저광을 조사하는 제 2의 발광 소자와,
    상기 제 2의 발광 소자로부터 조사되는 레이저광의 상기 라인 센서에 대한 조사 영역이 상기 복수의 수광 소자에 걸쳐서 순차 확대하도록 가로지르는 슬릿 부재와,
    상기 라인 센서를 반사광의 광축에 대해 상기 복수의 수광 소자의 배열 방향으로 상대적으로 이동시키는 이동 기구와,
    선택된 상기 대물 렌즈의 상기 시료에 대한 초점 맞춤이 된 상태에서의, 상기 제 2의 발광 소자로부터 출사된 레이저광에 조사되고 있는 상기 복수의 수광 소자 및 상기 복수의 수광 소자의 수광 광량을 상기 선택된 대물 렌즈에 대응시켜서 등록하고, 재차 상기 대물 렌즈를 이용할 때에, 상기 등록치를 기초로, 상기 라인 센서의 위치를 제어하는 제어부를 구비한 자동 초점 제어 유닛를 갖는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
  10. 선택 가능하게 마련된 배율이 다른 복수의 대물 렌즈마다, 제 1의 발광 소자로부터 조사된 레이저광이 시료에 초점을 맺는 라인 센서의 기준 위치에 있어서, 상기 라인 센서의 일단측에 마련되고, 상기 시료로부터의 반사광이 입사하는 복수의 수광 소자와, 상기 라인 센서의 타단측에 마련되고, 제 2의 발광 소자로부터 조사된 레이저광의 수광 영역이 슬릿 부재를 통하여 점차 확대된 복수의 수광 소자를 기준 소자로서 등록함과 함께, 상기 라인 센서의 타단측에 마련된 기준 소자의 수광 광량을 기준 신호로서 등록하는 공정과,
    선택된 상기 대물 렌즈에 응하여, 상기 기준 소자 및 상기 기준 신호에 의거하여, 상기 라인 센서를 상기 기준 위치로 이동시키는 공정과,
    상기 기준 위치로 이동된 상기 라인 센서의 일단측에 마련된 상기 기준 소자에, 상기 선택된 대물 렌즈를 통하여 상기 시료에 조사된 레이저광의 반사광이, 등량 입사하도록, 상기 대물 렌즈 또는 상기 시료를 상기 대물 렌즈의 광축 방향으로 이동시키는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 자동 초점 제어 방법.
KR20090019632A 2008-04-11 2009-03-09 자동 초점 제어 유닛, 전자 기기, 자동 초점 제어 방법 KR101484323B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008103984A JP4553030B2 (ja) 2008-04-11 2008-04-11 自動焦点制御ユニット、電子機器、自動焦点制御方法
JPJP-P-2008-103984 2008-04-11

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090108525A KR20090108525A (ko) 2009-10-15
KR101484323B1 true KR101484323B1 (ko) 2015-01-28

Family

ID=41163196

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20090019632A KR101484323B1 (ko) 2008-04-11 2009-03-09 자동 초점 제어 유닛, 전자 기기, 자동 초점 제어 방법

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8071929B2 (ko)
JP (1) JP4553030B2 (ko)
KR (1) KR101484323B1 (ko)
CN (1) CN101556373B (ko)
TW (1) TWI398717B (ko)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI428654B (zh) * 2010-11-23 2014-03-01 Ind Tech Res Inst 自動聚焦模組與其方法
JP5293782B2 (ja) * 2011-07-27 2013-09-18 三星ダイヤモンド工業株式会社 合焦位置調整方法、合焦位置調整装置、およびレーザー加工装置
TWI453523B (zh) * 2011-12-29 2014-09-21 Ind Tech Res Inst 具有自動對焦功能之診斷設備
US8687180B2 (en) 2012-06-07 2014-04-01 Molecular Devices, Llc System, method, and device for determining a focal position of an objective in a microscopy imaging system
US10317663B2 (en) 2015-02-27 2019-06-11 General Electric Company Determination of deflection of a microscope slide
TWI574072B (zh) * 2015-04-17 2017-03-11 國立中正大學 自動對焦系統及其對焦方法
EP3355038B1 (en) * 2017-01-25 2021-09-08 Specim, Spectral Imaging Oy Ltd Imaging apparatus and operating method
CN107315240B (zh) * 2017-07-28 2024-04-26 佛山市好客电子科技有限公司 一种便携式显微装置
CN108761421A (zh) * 2018-03-20 2018-11-06 深圳市速腾聚创科技有限公司 一种固态激光雷达
DE102019113540A1 (de) * 2019-05-21 2020-11-26 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Lichtmikroskop mit automatischer Fokussierung
CN112859317A (zh) * 2021-01-20 2021-05-28 宁波舜宇仪器有限公司 自动对焦显微成像系统
CN114086790B (zh) * 2021-11-19 2022-05-17 六安金銮建筑设备有限公司 一种基于物联网的智能建筑墙面裂纹修复设备

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3390106B2 (ja) 1995-06-06 2003-03-24 株式会社日立国際電気 自動合焦点装置を備えた光学顕微鏡
JP4099690B2 (ja) 2000-07-25 2008-06-11 村田機械株式会社 自動焦点調整機能付き原稿読取装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0690033B2 (ja) * 1989-03-27 1994-11-14 株式会社ミツトヨ 変位検出装置
JP2846041B2 (ja) * 1990-03-08 1999-01-13 キヤノン株式会社 画像投影装置
JPH04121831A (ja) * 1990-09-11 1992-04-22 Nec Gumma Ltd 光学式ピックアップ
JPH10161195A (ja) 1996-12-02 1998-06-19 Sony Corp オートフォーカス方法及びオートフォーカス装置
JP4097761B2 (ja) 1998-03-02 2008-06-11 オリンパス株式会社 自動焦点顕微鏡及び自動合焦検出装置
EP0984319B1 (en) * 1998-07-08 2004-01-02 Hewlett-Packard Company, A Delaware Corporation Camera with keystone distortion correction
JP2003075714A (ja) * 2001-09-03 2003-03-12 Nikon Corp 焦点検出装置、および、焦点検出機能を備えた顕微鏡
US7345814B2 (en) * 2003-09-29 2008-03-18 Olympus Corporation Microscope system and microscope focus maintaining device for the same
US7315493B2 (en) * 2004-01-30 2008-01-01 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Apparatus and method for calibrating a laser imagible apparatus
JP2006184303A (ja) * 2004-12-24 2006-07-13 Olympus Corp 画像検査装置
US7301133B2 (en) * 2005-01-21 2007-11-27 Photon Dynamics, Inc. Tracking auto focus system
JP5064764B2 (ja) * 2006-11-15 2012-10-31 オリンパス株式会社 自動焦点検出装置、その制御方法、及び顕微鏡システム

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3390106B2 (ja) 1995-06-06 2003-03-24 株式会社日立国際電気 自動合焦点装置を備えた光学顕微鏡
JP4099690B2 (ja) 2000-07-25 2008-06-11 村田機械株式会社 自動焦点調整機能付き原稿読取装置

Also Published As

Publication number Publication date
TW200944921A (en) 2009-11-01
JP4553030B2 (ja) 2010-09-29
CN101556373B (zh) 2011-06-08
US8071929B2 (en) 2011-12-06
JP2009258177A (ja) 2009-11-05
CN101556373A (zh) 2009-10-14
KR20090108525A (ko) 2009-10-15
US20090256058A1 (en) 2009-10-15
TWI398717B (zh) 2013-06-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101484323B1 (ko) 자동 초점 제어 유닛, 전자 기기, 자동 초점 제어 방법
JP5207213B2 (ja) オートフォーカス装置
JP5072337B2 (ja) 光学式変位センサ及びその調整方法
CN101019058A (zh) 带焦点位置控制机构的观察装置
JP4097761B2 (ja) 自動焦点顕微鏡及び自動合焦検出装置
JP4021183B2 (ja) 合焦状態信号出力装置
US9025243B2 (en) Microscope apparatus
KR19980063666A (ko) 자동초점조정방법 및 장치
JP2005241607A (ja) 角度測定装置
US6549290B2 (en) Method and apparatus for aligning target object
JPH10318718A (ja) 光学式高さ検出装置
JP2006317428A (ja) 面位置検出装置
US10634895B2 (en) Microscope apparatus, automatic focusing device, and automatic focusing method
US11933972B2 (en) Optical system for a microscope
JP4388298B2 (ja) 顕微鏡システム
JP3579630B2 (ja) 顕微鏡のオートフォーカス装置
JP2001318302A (ja) 焦点検出装置及び自動焦点顕微鏡
JPH10239037A (ja) 観察装置
JP2006276320A (ja) 自動合焦装置
CN113994246B (zh) 用于检验扫描的和反扫描的显微镜组件的共聚焦性的方法和装置
JP3328573B2 (ja) 斜光軸光学系を用いた位置検出装置及び方法
EP2333501B1 (en) Apparatus and method for automatic optical realignment
WO2023127261A1 (ja) オートフォーカス装置
US20240184104A1 (en) Optical system for a microscope
JP2006118944A (ja) レンズの評価装置

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant
A201 Request for examination
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180105

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181219

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191219

Year of fee payment: 6