KR20030006925A - 포커스제어장치 및 그것을 사용한 원반 노광장치 - Google Patents

포커스제어장치 및 그것을 사용한 원반 노광장치 Download PDF

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KR20030006925A
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야나기마사시
기무라노부오
엔도데츠오
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가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼
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Abstract

본 발명은 가동 대물렌즈를 통하여 평행빔 및 비평행빔 모두를 대상물상에 초점 맞추는 초점맞춤방법, 장치 및 노광장치에 있어서, 네거티브 피드백루프에는 가동 대물렌즈를 통과하고 대상물에 반사되는 상기 가동 대물렌즈를 통과하는 비평행광의 반사광을 받아 상기 비평행광의 초점변위에 대응하는 검출신호를 발생시키는 검출기가 제공된다. 상기 네거티브 피드백루프는 상기 검출신호가 감소되도록 상기 검출신호에 따라 상기 가동 대물렌즈의 위치를 제어하는 상기 검출신호를 수신하는 드라이버를 포함한다. 또한 상기 네거티브 피드백루프에는 상기 보정신호를 발생시키고 상기 평행광이 상기 대상물상에 초점을 맞추도록 상기 루프의 방해물로서 상기 네거티브 피드백루프에 상기 보정신호를 공급하기 위한 보정신호발생기가 제공된다.

Description

포커스제어장치 및 그것을 사용한 원반 노광장치{APPARATUS AND METHOD FOR FOCUSING LIGHT BEAM AND EXPOSURE METHOD}
본 발명은 포커스제어방법 및 장치와 그것을 사용한 원반 노광장치에 관한것으로, 특히 광디스크 등의 원반을 작성하기 위한 원반 노광장치에 적합한 포커스제어방법 및 장치와 그것을 사용한 원반 노광장치에 관한 것이다.
원반 노광장치에서는 원반과 대물렌즈의 간격을 일정하게 유지하는 포커스제어장치가 사용되고 있다. 포커스제어용의 포커스광으로 원반이 노광되지 않도록 기록광의 파장과 포커스광의 파장은 다르다. 종래, 원반 노광의 대물렌즈는 색지움 렌즈라 불리우는 파장의 차이로 초점맞춤 위치가 변하지 않는 렌즈가 사용되고 있었다. 그 때문에 포커스광도 기록광도 평행광으로 대물렌즈에 입사하는 것이 가능하여 원반에 대한 대물렌즈의 변위에 의해 광로길이가 변화하여도 포커스 정밀도가 악화되는 일은 없었다.
상기 종래기술에 관련된 것으로서는, 예를 들면 일본국 특개평7-73491호 공보를 들 수 있다.
상기 종래기술에서는 대물렌즈에 색지움 렌즈가 사용되고 있었기 때문에, 기록광인 노광용 레이저광의 파장과 포커스광인 포커스용 레이저광과의 파장이 다르더라도 파장에 의한 초점거리의 차는 없었다.
그러나 차세대용 깊은 자외 영역의 파장을 사용한 기록광의 파장과 같이 대물렌즈로서 아직 색지움 렌즈가 존재하지 않는 파장영역의 것이 있다. 대물렌즈가 색지움 렌즈가 아닌 경우, 기록광을 평행광으로 대물렌즈에 입사시켰을 때의 초점 맞춤점 (合焦點)에 포커스광의 초점 맞춤점을 맞추기 위해서는 파장의 차이에 의한 굴절분을 고려하여 포커스광을 대물렌즈에 평행광이 아닌 상태로 입사시킬 필요가 있다. 그 때문에 원반 위치의 변동에 따르기 위한 대물렌즈의 상하 동작에의하여 포커스광의 광로 길이가 변화하였을 때에 포커스광의 초점 맞춤점이 변화하여 포커스 정밀도가 악화된다는 문제점이 있다.
즉, 뒤에서 설명하는 도 1에 나타낸 구성과 같이 대물렌즈(3)에 시판의 깊은 자외영역 파장(250nm부근)의 대물렌즈를 사용하고, 볼록렌즈(12)(초점거리 f = 2.0mm)와 대물렌즈(3) 사이의 거리를 150mm으로 했을 경우, 원반(4)이 1㎛ 하강하고, 이에 따라 대물렌즈(3)가 1㎛ 하강하였을 때, 즉 광로 길이가 1㎛ 신장되었을 때, 포커스광과 기록광의 초점 맞춤점은 약 40nm 어긋난다.
원반(4)의 평탄도는 사양상 10㎛ 정도이기 때문에, 기록광의 초점 맞춤점과 포커스광의 초점 맞춤점은 최대 400nm 정도의 어긋남이 생기게 된다. 이는 깊은 자외영역의 파장의 기록광의 초점심도와 동일한 정도로서, 포커스 정밀도에 영향을 미친다.
본 발명의 목적은 색지움 렌즈의 대물렌즈를 사용하지 않고, 정밀도 좋은 포커스제어를 행할 수 있는 포커스제어방법 및 장치와 그것을 사용한 원반 노광장치를 제공하는 데에 있다.
도 1은 본 발명의 포커스제어장치의 일 실시예를 나타내는 개략 구성도,
도 2는 도 1에 나타낸 포커스제어장치의 제어연산부 및 AF보정부의 일례를 나타내는 개략도,
도 3은 도 1의 제어연산부에서 처리되는 차신호의 파형도,
도 4a, 도 4b, 도 4c는 도 1에서 사용되는 비평행 포커스광의 대물렌즈와 볼록렌즈의 거리에 따른 초점거리의 변화를 나타내는 도,
도 5는 대물렌즈와 볼록렌즈의 거리에 따른 평행광과, 비평행광의 초점거리의 관계를 나타내는 도,
도 6은 본 발명의 포커스제어장치의 다른 실시예를 나타내는 개략 구성도,
도 7은 도 6의 실시예에 대응한 제어연산부 및 AF보정부의 개략 구성도,
도 8은 도 6의 대물렌즈 구동부 및 대물렌즈 변위 검출부의 구성개략도이다.
상기 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 대물렌즈의 상하 움직임을 검출함으로써, 포커스광의 광로 길이의 변화를 검출하고, 이 변화분을 보정하는 움직임을 추가함으로써 포커스 정밀도의 향상을 도모하는 것이다.
상기 목적은 대물렌즈의 상하 동작을 검출하여 포커스광의 광로 길이의 변화를 검출하여 포커스상태를 유지하는 데에 필요한 분만큼 대물렌즈를 구동하는 포커스제어방법으로 함으로써, 달성된다.
또 상기 목적은 포커스광을 사용하는 포커스제어장치에 있어서, 포커스광의 광로 길이의 변화를 검출하는 수단과, 상기 검출한 변화량에 의거하여 대물렌즈의 위치를 보정하는 수단을 구비한 포커스제어장치로 함으로써, 달성된다.
또한 상기 목적은 포커스광의 광로 길이의 변화를 검출하는 수단과, 그 검출한 변화량에 의거하여 대물렌즈의 위치를 보정하는 수단을 구비하는 포커스제어장치를 가진 원반 노광장치로 함으로써, 달성된다.
이하, 본원발명을 바람직한 또는 전형적인 실시예에 관련하여 도면을 참조하여 설명한다. 이하의 설명에서는 복수의 도면을 통하여 대응하는 부재에 대해서는 동일 참조번호를 사용하여 설명한다. 또 이하의 설명에서는 "수직", "상향", "하향"이라는 용어는 편의상 사용한 것으로서, 한정적인 의미로 사용된 것은 아니다.
이하, 본 발명의 포커스제어장치의 일 실시예를 도 1, 및 도 2에 의하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 포커스제어장치의 구성을 나타내는 도면이다. 이 포커스제어장치는 광학부와 제어부의 2가지로 크게 구별된다. 광학부는 원판(原版)(피조사체)(4)에 조사하는 포커스광(2)을 발생시키는 광원(1)과, 이 포커스광(2)을 원반(4)에 수속 조사하는 대물렌즈(3)와, 원반(4)으로부터의 반사광(5)을 수광 검출하여 2개의 출력(A, B)(6a, 6b)을 출력하는 2분할 수광소자(6)로 이루어진다.
또 제어부는 2분할 수광소자(6)로부터의 출력(A, B)(6a, 6b) 사이의 차를 연산하여 대물렌즈제어신호(8)를 얻는 제어연산부(7)와, 대물렌즈제어신호(8)에 의하여 대물렌즈(3)를 구동하는 대물렌즈구동부(9)로 구성된다. 대물렌즈(3)는 원반 (4)의 위쪽에 배치되어 대물렌즈 구동부(9)의 구동에 의하여 원반(4)에 대하여 수직인 방향(Z)으로 이동하는 구성으로 되어 있다.
포커스제어시스템에서는 광원(1)으로부터 조사된 포커스광(2)은 대물렌즈(3)에 입사하고 대물렌즈(3)에서 굴적한 후에 원반(4)에서 반사되고, 다시 대물렌즈(3)로 굴절하여 반사광(5)이 되어 2분할 수광소자(6)에 입사한다. 2분할 수광소자(6)의 2개의 출력(A, B)(6a, 6b)은 대물렌즈(3)와 원반(4)의 거리에 따라 변화하기 때문에 이 출력치(A, B)를 제어연산부(7)에 입력하여 대물렌즈(3)의 이동량을 계산하고, 대물렌즈제어신호(8)를 대물렌즈 구동부(9)에 부여함으로써, 대물렌즈 (3)의 원반(4)에 대한 포커스상태를 제어하고 있다. 구체적인 일례로서는, 스큐방식에서는 2분할 수광소자의 차신호(A-B)를 사용한다. 차신호(A-B)는 도 3에 나타내는 바와 같이 S커브라 불리우는 특성을 나타낸다. 대물렌즈(3)와 원반(4)의 거리가 대물렌즈(3)의 초점맞춤거리에 일치하였을 때, 차신호는 0 이 되어, 렌즈간 거리가 대물렌즈(3)의 초점거리보다 짧을 때는 -(負), 클 때는 +(正)의 값을 취한다. 이에 의하여 차신호 (A-B)의 극성 및 크기를 검출하여 차신호(A-B)가 항상 0 이 되도록 대물렌즈제어신호(8)를 대물렌즈 구동부(9)에 부여함으로써, 대물렌즈(3)의 원반(4)에 대한 포커스상태를 제어할 수 있다.
이와 같이 하여 제어시스템은 출력(A, B)의 차가 0 이 되도록 부귀환(負歸還) 제어를 행하여 도 3과 같은 S자 커브특성을 따른 인입동작이 이루어져 제어시스템에 외란이 없는 경우에는 제어시스템의 동작점은 S자 커브의 중심점으로 인입되어 제어시스템의 동작은 안정화된다.
여기서 광원(1)으로부터 생성된 포커스광(2)은 오목렌즈(11)와 볼록렌즈(12)의 조합으로 평행광이 아닌 상태로 조정되어 대물렌즈(3)에 입사시킨다. 이는 대물렌즈(3)가 색지움 렌즈가 아니기 때문에 파장이 다른 기록광(뒤에서 설명함)과 포커스광(2)을 모두 평행광으로 입사하면 서로 초점 맞춤점이 일치하지 않기 때문이다. 일례로서 시판의 257nm용 대물렌즈에서는 257nm의 기록광을 평행광으로 입사하였을 때의 초점 맞춤점에 파장 650nm의 포커스광의 초점 맞춤점을 일치시키기 위해서는 포커스광의 입사빔 지름을 33.3mm로 하였을 때, 5.5도의 입사각을 부여할 필요가 있다. 이와 같이 포커스광(2)은 평행광이 아닌 상태로 대물렌즈(3)에 입사하기 때문에, 그 대로는 대물렌즈의 상하 움직임으로 포커스광(2) 및 반사광(5)의 광로 길이가 변화하여 광로 길이의 변화만큼 반사광(5)의 위치가 변화하여 2분할 수광소자 (6)의 출력이 변화한다. 그 결과 제어연산부(7)의 출력의 대물렌즈제어신호(8)에 영향을 미쳐, 대물렌즈 구동부(9)에서 포커스상태를 유지하는 데에 필요한 만큼 가하여 광로 길이의 변화분도 대물렌즈를 구동하여 버려 포커스 정밀도를 악화시킨다.
즉, 포커스광(2)은 비평행광이기 때문에 원반(4)의 상하방향의 이동에 따라 대물렌즈(3)가 이동하면 볼록렌즈(12)와 대물렌즈(3)의 거리가 변화하여 포커스광의 초점위치도 변화한다. 도 4a, 도 4b, 도 4c에 나타내는 바와 같이 볼록렌즈와 대물렌즈(3)의 거리의 변화에 따라 입사거리(a, a', a")가 변화하기 때문에, 결상거리 (b, b', b")도 변화한다. 도 4b를 기준으로 하면, 도 4a에서는 볼록렌즈(12)와 대물렌즈(3)의 거리가 짧아지고, 입사거리(a')는 길어지고, 결상거리(b')도 길어진다. 도 4c에서는 이것과 반대로 입사거리(a"), 결상거리(b") 모두가 짧아진다.
도 1로 되돌아가 기록광(16)은 포커스계와는 다른 계로부터 입사되어, 볼록렌즈(12)와 대물렌즈(3)의 중간에 설치된 하프미러(17)로 원반(4)방향으로 반사되어 원반(4)의 레지스트층을 노광한다.
여기서 기록광은 평행광이기 때문에, 대물렌즈(3)의 상하방향의 이동이 있어도 결상거리는 변화하지 않는다. 따라서 도 4b의 기준상태에 있어서는 포커스광의 결상거리와 기록광의 결상거리가 모두 b에 일치하고 있으나, 도 4a에서는 포커스광의 결상거리(b')는 기록광의 결상거리(b)보다도 길어지고, 도 4c에서는 포커스광의 결상거리(b")는 기록광의 결상거리(b)보다 짧아진다. 이 관계를 도 5에 나타낸다.
따라서, 이 대물렌즈의 구동량을 대물렌즈제어신호(8)로부터 검출하여 AF보정부(13)에서 포커스광(2)의 광로 길이의 변화분을 검출하고, 이 광로 길이의 변화분이 대물렌즈제어신호(8)에 미치는 양을 연산하여 보정신호(14)를 제어연산부(7)에 입력함으로써, 대물렌즈제어신호(8)에 포커스상태를 유지하는 데 필요한 적정한 신호를 출력함으로써, 포커스 정밀도의 향상을 도모하는 것이다.
대물렌즈 구동부(9)는 통상 보이스코일로 구성된다. 대물렌즈제어신호(8)의 일례로서, 보이스코일에 흘리는 전류치로 하면, 이 전류치와 보이스코일의 구동량(대물렌즈의 위치)의 관계는 사전에 측정 가능하다. 이 사전의 측정결과로부터 대물렌즈제어신호(8)로부터 현재의 보이스코일의 구동량(대물렌즈의 위치)을 얻을 수있다.
도 2에 제어연산부(7) 및 AF보정부(13)의 일 실시예의 개략 구성도를 나타낸다. 제어연산부(7)에서는 2분할 수광소자의 출력(A, B)(6a, 6b)은 감산기(23)에 의하여 차신호(A-B)(24)를 생성한다. 차신호(24)를 증폭기(25)로 증폭하고, 이것에 옵셋설정기(21)의 출력 및 AF보정부(13)의 출력인 보정신호(14)를 옵셋 가감산기 (26)로 가감산하고, 이것을 증폭기(27)에서 증폭하여 대물렌즈제어신호(8)를 생성한다. 증폭기(27)는 게인설정기(22)에서 증폭도를 설정 가능하다. 대물렌즈제어신호 (8)로부터의 2분할 수광소자(6)의 출력(A, B)(6a, 6b) 사이는 도 1에 나타내는 광학계를 거쳐 피드백루프를 구성하고 있고, 게인설정기(22)는 이 루프게인을 설정하고 있다. 또 옵셋 설정기(21)는 차신호(24)상의 동작점을 시프트함으로써, 기록광과 포커스광의 초점 맞춤점을 어긋나게 하는 작용을 한다. 이 옵셋 설정에 의하여 기록광과 포커스광(2)의 초점 맞춤점의 미세조정이 가능하게 된다. 이 옵셋 설정기 (21)의 출력은 직류로 항상 일정치로 사용한다.
AF보정부(13)는 저대역통과필터(31)에서 고주파분을 제거하고, 이 신호로부터 DC성분 감산기(32)로 직류분을 제거하여 대물렌즈제어신호의 저주파성분(0 내지 200HZ)을 추출한다. 여기서 대물렌즈제어신호(8)의 저주파성분은 대물렌즈의 초점 맞춤점 부근에서의 상하 이동의 양과 비교관계에 있다. 대물렌즈의 이동량과 포커스광의 광로 길이[볼록렌즈(12)와 대물렌즈(1)의 거리]의 변화분은 같기 때문에, 이 저주파성분을 증폭기(33)에서 적절한 감도로 증폭함으로써, AF보정신호(14)를 생성할 수 있다. 이 보정신호(14)를 제어연산부(7)의 옵셋 가감산기(26)에 입력함으로써, 상기한 바와 같이 피드백루프를 구성하고 있다. 증폭기(33)에 대해서는 광로 길이의 변화분과 보정량은 실험결과로부터 직선관계로 되어 있기 때문에, 보정량은 적절한 이득을 가지는 증폭기로 얻을 수 있다.
즉 저주파성분을 피드백루프의 외란으로서 가함으로써, 도 3에 나타내는 S자 커브상에서 동작점을 원점으로부터 어긋난 위치로 이동시킬 수 있어, 그 결과 대물렌즈(3)의 위치에 옵셋이 초래되어 도 4a의 경우는 아래쪽으로 이동하고, 도 4c의 경우는 위쪽으로 이동하여 원반(4)과 대물렌즈(3)의 거리는 b에 유지된다.
이상, 본 실시예에 의하면, 대물렌즈 구동부(9)에서 포커스상태를 유지하는 데에 필요한 만큼 가하여 광로 길이의 변화분도 대물렌즈를 구동하여 포커스정밀도가 악화되는 것을 AF보정부(13)에서 포커스광(2) 및 반사광(5)의 광로 길이의 변화분을 검출하고, 이 광로 길이의 변화분이 대물렌즈제어신호(8)에 미치는 양을 연산하여 보정신호(14)를 제어연산부(7)에 입력하고, 광로 길이의 변화분이 대물렌즈제어신호(8)에 미치는 양을 줄임으로써, 대물렌즈제어신호(8)에 포커스상태를 유지하는 데 필요한 적정한 신호를 출력함으로써, 포커스상태를 유지하는 데 필요한 분만큼 대물렌즈를 구동함으로써, 포커스 정밀도의 향상을 도모하는 것이 가능하게 된다.
또한 본 실시예에서는 증폭기(33)를 사용한 직선 근사의 예이나, 이것에 한정되는 것은 아니고, 광로 길이의 변화분을 대물렌즈의 구동량으로 변환하는 수단이 있으면 좋다.
이하, 도 6, 도 7 및 도 8에 의거하여 본 발명의 포커스제어장치의 다른 실시예에 대하여 설명한다. 이 다른 실시예에서는 도 1 내지 도 5까지 나타낸 최초의 실시예와 동일한 구성부재에 대해서는 동일 참조번호를 붙여 설명을 생략하고, 구성이 다른 부분에 대해서만 상세하게 설명한다.
도 6의 실시예에서는 대물렌즈(3)의 변위량을 대물렌즈 변위 검출부(50)에서 검출하여 AF보정부(13)에서 포커스광(2)의 광로 길이의 변화분을 검출하고, 이 광로 길이의 변화분이 대물렌즈제어신호(8)에 미치는 양을 연산하여 보정신호(14)를 제어연산부(7)에 입력함으로써, 대물렌즈제어신호(8)에 포커스상태를 유지하는 데 필요한 적정한 신호를 출력함으로써 포커스 정밀도의 향상을 도모하는 것이다.
대물렌즈 변위 검출부(50)는 레이저 변위계(52)와 레이저 변위계로부터의 측정용 레이저광의 방향을 변화시키는 미러(53)로 구성된다. 대물렌즈 변위신호(51)는 대물렌즈(3)와 레이저 변위계(52)와의 거리에 대응한 전압을 출력한다.
도 7에 나타낸 바와 같이 AF보정부(13)에서는 대물렌즈 변위신호(51)를 저대역 통과필터(31)에서 고주파분을 제거하고, 이 신호로부터 직류분 감산기(32)에서 어느 일정한 직류분을 제거하여 대물렌즈 변위 검출신호(51)의 저주파성분(0 내지 200HZ)만을 추출한다.
대물렌즈의 변위는 보이스코일의 구동에 의하여 이루어지기 때문에 고주파성분은 포함되지 않고, 대물렌즈 변위신호(51)의 고주파성분은 노이즈분이라 생각되기 때문에 저대역통과필터(31)에 의하여 이것을 제거한다. 다음에 AF보정에 필요한 신호는 도 4b의 상태로부터 대물렌즈가 어느 만큼 변위하였는가이기 때문에 대물렌즈변위신호(51)로부터 이 상태에서의 직류분을 뺀 신호를 얻기 위하여 상기와같이 직류분 감산기(32)에서 이 직류분을 감산한다. 또한 도 4b의 상태에서의 직류분의 값은 실험에 의하여 얻을 수 있다. 이들 연산에 의하여 기록광의 초점 맞춤점 부근에서의 대물렌즈의 변위량, 즉 포커스광의 광로 길이의 변화량을 얻을 수 있다.
즉, 대물렌즈 변위 검출신호(51)의 저주파성분은 대물렌즈의 초점 맞춤점 부근에서의 상하의 변위량을 나타내고 있다. 대물렌즈의 변위량과 포커스광의 광로 길이[볼록렌즈(12)와 대물렌즈(3)의 거리]의 변화분은 같기 때문에 이 저주파성분을 증폭기(33)에서 적절한 감도로 증폭함으로써, AF보정신호(14)를 생성할 수 있다.
이 보정신호(14)를 제어연산부(7)의 옵셋 가감산기(26)에 입력함으로써, 피드백루프를 구성하고 있다. 증폭기(33)에 대해서는 광로 길이의 변화분과 보정량은 실험결과로부터 직선 관계로 되어 있기 때문에 보정량은 적절한 이득을 가지는 증폭기로 얻을 수 있다.
따라서 본 발명은 도 1, 도 6에 나타내는 스큐방식의 오토포커스에 한정되는 것이 아니라, 비점수차방식이나 나이프에지방식의 오토포커스에도 적용 가능하다.
여기서 도 6의 대물렌즈 구동부(40) 및 대물렌즈 변위 검출부(50)의 구조의 일례를 도 8에 나타낸다.
도 8에 있어서, 대물렌즈 구동부(40)는 렌즈홀더(42), 판스프링(43), 코일 (44), 마그넷(45)에 의하여 구성되어 있다. 대물렌즈(3)를 접착한 렌즈홀더 (42)는 원반(4)에 수직인 Z방향으로 가동하도록 Z방향의 2개소(A면과 B면, B면은 도면을 생략함)에서 각각 3매의 판스프링(43)으로 유지하고 있고, 코일(44)에 흘리는 전류에 따라 대물렌즈(3) 및 렌즈홀더(42)는 Z방향으로 구동된다.
도 8에서 A면(렌즈홀더의 상면)과 B면(렌즈홀더의 하면)의 2개소에는 판스프링이 있고, B면의 판스프링은 도시를 생략하고 있다. 본 도면에서는 판스프링은 각 3개씩 배치되어 있다.
렌즈홀더(42)는 보이스코일(44)에 의하여 원반(4)에 수직한 Z방향으로 구동된다. 레이저 변위계(52)는 분해능 0.1㎛, 작동거리 10mm정도의 것이 시판되고 있다. 대물렌즈(3)에는 위쪽으로부터 기록광(16) 및 포커스광(2)이 입사되기 대문에 대물렌즈(3)의 위쪽은 그들 광학부품이 설치되는 경우가 많다. 또 대물렌즈(3) 위쪽을 콤팩트하게 설계하기 위하여 본 실시예는 레이저 변위계(52)는 레이저의 조사방향을 가로방향으로 설치하고 있다. 이 경우, 검출부의 렌즈홀더 끝면 C부에는 미러(53)를 거쳐 파선과 같이 레이저 변위계의 측정용 레이저는 조사된다. 레이저 변위계(52)는 미러(53)를 거쳐 렌즈홀더(42)의 상단부에 입사하는 레이저광을 발생하는 발광부와, 렌즈홀더(42)의 상단부에서 반사한 반사 레이저광을 수광하는 광전변환소자를 가진다.
이 레이저광은 렌즈홀더(42)의 이동방향에 대하여 경사방향에서 입사하여 렌즈홀더(42)의 상단부에서 다시 경사방향으로 반사하도록 진행로가 정해져 있기 때문에 렌즈홀더(42)의 상하위치에 의하여 광전변환소자에 수광되는 수광량이 다르기 때문에 광전변화소자가 발생하는 전기신호도 렌즈홀더(42)의 상하위치에 따른 것이 된다. 이와 같은 레이저 변위계(52)는 예를 들면 키엔스사 제품의 CCD 레이저 변위 센서 LK-3100가 있다.
이상, 본 발명의 실시예에 의하면, 색지움 렌즈의 대물렌즈를 사용하는 일 없이 정밀도 좋은 포커스제어를 행할 수 있다.

Claims (13)

  1. 평행광 및 비평행광 모두를 가동대물렌즈를 통하여 대상물상에 초점을 맞추는 초점맞춤시스템에 있어서,
    상기 가동 대물렌즈를 통과하고 상기 대상물에서 반사되고 상기 가동 대물렌즈를 통과하는 상기 비평행광의 반사광을 받고 이것에 의해서 상기 비평행광의 초점변위에 대응하는 검출신호를 발생시키는 검출기 및 상기 검출신호가 감소되도록 상기 검출신호에 따라 상기 가동 대물렌즈의 위치를 제어하기 위하여 상기 검출신호를 수신하는 드라이버를 포함하는 네거티브 피드백루프 및,
    보정신호를 발생시키고 상기 평행광이 상기 대상물에 초점을 맞추도록 상기 루프의 방해물로서 상기 네거티브 피드백루프에 상기 보정신호를 공급하는 보정신호발생기를 포함하는 것을 특징으로 하는 초점맞춤시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 보정신호발생기에는 검출신호가 공급되고 상기 검출신호로부터 고주파 성분 및 DC 성분을 분리시키도록 설계되는 것을 특징으로 하는 초점맞춤시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 보정신호는 0 내지 200Hz의 저주파 성분을 가지는 것을 특징으로 하는 초점맞춤시스템.
  4. 평행광과 비평행광의 양쪽을 가동 대물렌즈를 거쳐 대상물 위에 초점을 맞추는 초점맞춤방법에 있어서,
    상기 대상물에서 반사되고, 상기 가동 대물렌즈를 통과한 반사광으로부터 상기 비평행광의 포커스변위를 검지하여 상기 포커스변위를 나타내는 신호를 생성하고,
    상기 검지한 포커스변위를 나타내는 신호에 의거하여 상기 포커스변위를 나타내는 신호가 감소하도록 상기 대물렌즈 위치를 변위시키고,
    또한 상기 포커스변위를 나타내는 신호로부터 보정신호를 추출하여 상기 포커스변위를 나타내는 신호에 외란으로서 부가하고, 상기 비형행광을 상기 대상물 위에 초점을 맞추게 하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 초점맞춤방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 보정신호는 상기 포커스변위를 나타내는 신호로부터 직류성분과, 고주파성분을 제거한 것을 특징으로 하는 초점맞춤방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 보정신호는 0 내지 200Hz까지의 저주파성분을 가지는 신호인 것을 특징으로 하는 초점맞춤방법.
  7. 평행광 및 비평행광 모두를 가동 대물렌즈를 통하여 대상물상에 초점을 맞추는 광기록시스템에 있어서,
    가동 대물렌즈를 통과하고 상기 대상물에서 반사되고 상기 가동 대물렌즈를 통과하는 비평행광의 반사광을 받고 상기 비평행광의 초점변위에 대응하는 검출신호를 발생시키기 위한 검출기 및 상기 검출신호가 감소되도록 상기 검출신호에 따라 상기 가동 대물렌즈의 위치를 제어하기 위한 상기 검출신호를 수신하는 드라이버를 포함하는 네거티브 피드백루프 및,
    보정신호를 발생시키고 상기 평행광이 상기 대상물에 초점을 맞추도록 상기 루프의 방해물로서 상기 네거티브 피드백루프에 상기 보정신호를 공급하는 보정신호발생기를 포함하는 것을 특징으로 하는 광기록시스템.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 보정신호발생기에는 상기 검출신호 및 상기 검출신호로부터 분리된 DC 성분과 고주파성분이 공급되는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 보정신호는 0 내지 200 Hz의 저주파수를 가지는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  10. 가동 대물렌즈와;
    상기 대물렌즈를 끼워 목표물과 반대측에 설치되고, 상기 대물렌즈를 통과하여 소정위치에서 결상하는 평행광을 발생하는 평행광 발생수단과;
    상기 대물렌즈를 끼워 목표물과 반대측에 설치되고, 상기 대물렌즈를 통과하여 소정위치에서 결상하는 비평행의 포커스광을 발생하는 포커스광 발생수단과;
    상기 목표물상에서의 상기 포커스광의 결상상태를 검출하는 포커스검출수단과;
    상기 포커스검출수단으로부터의 검출결과에 따라 상기 대물렌즈의 위치를 제어하는 자동 포커스제어수단과;
    상기 대물렌즈의 위치를 검출하는 위치검출수단과;
    상기 위치검출수단으로부터의 검출신호에 의하여 상기 대물렌즈의 위치를 제어하는 위치제어수단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 포커스제어장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 위치 검출수단은 상기로부터의 검출신호가 상기 자동 포커스제어수단에 공급되는 것을 특징으로 하는 포커스제어장치.
  12. 가동 대물렌즈와;
    상기 대물렌즈를 끼워 목표물과 반대측에 설치되고, 상기 대물렌즈를 통과하여 소정위치에서 결상하는 평행광을 발생하는 평행광 발생기와;
    상기 대물렌즈를 끼워 목표물과 반대측에 설치되고, 상기 대물렌즈를 통과하여 소정위치에서 결상하는 비평행의 포커스광을 발생하는 포커스광 발생기와;
    상기 목표물상에서의 상기 포커스광의 결상상태를 검출하는 포커스 검출기와;
    상기 포커스 검출기로부터의 검출신호에 따라 상기 대물렌즈의 위치를 제어하는 구동기와;
    상기 대물렌즈의 위치를 검출하는 위치 검출기와;
    상기 위치 검출기로부터의 검출신호를 상기 구동기에 공급하는 경로로 이루어지는 것을 특징으로 하는 포커스제어장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 구동기는 상기 대물렌즈를 지지하고, 상기 대물렌즈와 함께 이동하는 지지부재를 가지고,
    상기 위치 검출수단은 상기 지지부재를 향하여 레이저광을 조사하는 레이저광원과, 상기 지지부재에서 반사된 레이저광의 반사광을 수광하여 수광량에 따른 전기신호를 발생하는 광전변환부와, 상기 전기신호로부터 그 직류분과 고주파성분을 제거하는 필터를 가지는 것을 특징으로 하는 포커스제어장치.
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