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JP2001318302A - Focus detecting device and autofocusing microscope - Google Patents

Focus detecting device and autofocusing microscope

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Publication number
JP2001318302A
JP2001318302A JP2000134973A JP2000134973A JP2001318302A JP 2001318302 A JP2001318302 A JP 2001318302A JP 2000134973 A JP2000134973 A JP 2000134973A JP 2000134973 A JP2000134973 A JP 2000134973A JP 2001318302 A JP2001318302 A JP 2001318302A
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JP
Japan
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dimensional
focus detection
light source
image
imaging
Prior art date
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JP2000134973A
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Japanese (ja)
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Ichiro Kawamura
一郎 河村
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Tokyo Seimitsu Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Seimitsu Co Ltd
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Publication date
Application filed by Tokyo Seimitsu Co Ltd filed Critical Tokyo Seimitsu Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a focus detecting device and an autofocusing microscope by which the position of a sample surface is highly accurately and easily detected even though the sample has unevenness on its surface and which are easily assembled. SOLUTION: The detecting device and the microscope possess one-dimensional light sources 31, 32 and 33 whose point light sources are arrayed in one direction, focus detecting optical systems 15 and 16 to project the image of the one-dimensional light source on the sample surface and to project the image of the one-dimensional light source projected on the sample surface to an image formation surface and an aperture 35 arrayed in accordance with each point light source of the one-dimensional light source projected on the image formation surface, and are provided with a one-dimensional aperture 34 arranged so as to be tilted to the image formation surface, a one-dimensional photodetector 36 to detect light passing through each aperture of the one-dimensional aperture and a signal processor 37 to detect the position of the sample surface in the optical axis direction of the focus detecting optical system by processing the output of the one-dimensional photodetector.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ウエハなどの平板
の表面位置(表面に垂直な方向の変位)を検出する焦点
検出装置及びそれを使用した自動焦点顕微鏡に関し、特
に表面に回路パターンが形成された半導体ウエハなどの
微細な凹凸のある表面でも高精度表面位置の検出が可能
である焦点検出装置及びそれを使用した自動焦点顕微鏡
に関する。光学顕微鏡などの光学機器における焦点検出
装置及びそれを使用した自動焦点装置(オートフォーカ
ス機構:AF機構)は、従来から種々の方式が提案され
ている。例えば、CDプレイヤーなどの光学式記録再生
装置や顕微鏡の自動焦点装置におけるAF機構として
は、非点収差法やナイフエッジ法が使用されている。本
発明は、コンフォーカル(共焦点)顕微鏡の原理を使用
した焦点検出装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a focus detecting device for detecting a surface position (displacement in a direction perpendicular to the surface) of a flat plate such as a wafer, and an automatic focus microscope using the same, and more particularly to a circuit pattern formed on the surface. The present invention relates to a focus detection device capable of detecting a surface position with high accuracy even on a surface having fine irregularities, such as a semiconductor wafer, and an automatic focus microscope using the same. 2. Description of the Related Art Various methods have been proposed for a focus detection device in an optical device such as an optical microscope and an automatic focusing device (autofocus mechanism: AF mechanism) using the same. For example, as an AF mechanism in an optical recording / reproducing device such as a CD player or an automatic focusing device of a microscope, an astigmatism method or a knife edge method is used. The present invention relates to a focus detection device using the principle of a confocal microscope.

【0002】[0002]

【従来の技術】図1は、コンフォーカル顕微鏡の原理を
使用した焦点検出装置を説明する図である。図1の
(A)に示すように、光源11がアパーチャ板12のピ
ンホール13を照明することにより、ピンホール13が
点光源になる。ピンホール13から放射された光は、実
線で示すように、コリメータレンズ14、ハーフミラー
15及び投影レンズ(対物レンズ)16で構成される光
学系により試料100の表面に収束され、ピンホール1
3の像が試料100の表面上に点像として形成される。
この点像は、焦点のあった状態ではピンホール13の大
きさに光学系の投影倍率を乗じた大きさで、中心部の光
強度は大きくなるが、破線で示すように試料100の表
面が焦点位置からずれると点像はぼけて大きくなり、中
心部の光強度は低下する。
2. Description of the Related Art FIG. 1 is a diagram for explaining a focus detection device using the principle of a confocal microscope. As shown in FIG. 1A, the light source 11 illuminates the pinhole 13 of the aperture plate 12, so that the pinhole 13 becomes a point light source. Light radiated from the pinhole 13 is converged on the surface of the sample 100 by an optical system including a collimator lens 14, a half mirror 15, and a projection lens (objective lens) 16, as shown by a solid line.
3 is formed as a point image on the surface of the sample 100.
This point image has a size obtained by multiplying the size of the pinhole 13 by the projection magnification of the optical system in a focused state, and the light intensity at the center becomes large. When deviated from the focal position, the point image becomes blurred and large, and the light intensity at the center decreases.

【0003】試料100の表面が粗面の場合には、試料
100の表面上の点像が2次光源となり、試料表面10
0上に新たな点光源が形成されることになるが、ここで
は試料100の表面上の点像の大きさは表面の粗さに比
べて十分に小さいとして、表面上又は表面に対称な位置
に点光源が形成されるとして説明を行う。点像を形成す
る光は試料100の表面で反射されて、投影レンズ1
6、ハーフミラー15及び収束レンズ17で構成される
光学系により、アパーチャ板18のピンホール19の部
分に収束され、点像を形成する。焦点のあった状態では
実線で示すように、試料100の表面で反射された光は
ピンホール19の部分に収束され、大部分の光がピンホ
ール19を通過して受光素子20に入射するので、受光
素子20は大きな検出信号を出力する。試料100の表
面が焦点位置からずれると、試料100の表面で反射さ
れた光はアパーチャ板18からずれた位置に収束され
る。破線で示すように、試料100が光学系から離れる
方向にずれると、試料100の表面で反射された光はア
パーチャ板18の前で収束された後広がった状態でアパ
ーチャ板18に入射する。試料100が光学系に近づく
方向にずれると、試料100の表面で反射された光はア
パーチャ板18の後ろ収束されるので、収束する前にア
パーチャ板18に入射する。
When the surface of the sample 100 is rough, a point image on the surface of the sample 100 serves as a secondary light source, and the sample surface 10
A new point light source is formed on the surface of the sample 100. Here, it is assumed that the size of the point image on the surface of the sample 100 is sufficiently smaller than the roughness of the surface, and that a position symmetrical to or on the surface is assumed. The following description is based on the assumption that a point light source is formed. The light forming the point image is reflected by the surface of the sample 100 and is reflected by the projection lens 1.
6. The optical system constituted by the half mirror 15 and the converging lens 17 converges on the pinhole 19 of the aperture plate 18 to form a point image. In the focused state, the light reflected on the surface of the sample 100 is converged on the pinhole 19 as shown by the solid line, and most of the light passes through the pinhole 19 and enters the light receiving element 20. , The light receiving element 20 outputs a large detection signal. When the surface of the sample 100 shifts from the focal position, the light reflected on the surface of the sample 100 converges on the position shifted from the aperture plate 18. As shown by the broken line, when the sample 100 is shifted in a direction away from the optical system, the light reflected on the surface of the sample 100 is converged in front of the aperture plate 18 and then enters the aperture plate 18 in a spread state. When the sample 100 shifts in the direction approaching the optical system, the light reflected on the surface of the sample 100 is converged behind the aperture plate 18 and is incident on the aperture plate 18 before being converged.

【0004】いずれにしろ、ピンホール19の部分には
収束されないので、ピンホール19を通過して受光素子
20に入射する光の量は減少し、受光素子20の検出信
号は低下する。ピンホール19を通過する光量は、試料
100の表面の焦点位置からのずれに応じて低下し、図
1の(B)に示すように変化する。従って、あらかじめ
図1の(B)に示す特性を測定して記憶しておけば、受
光素子20の検出信号から焦点位置からのずれ量が検出
できる。なお、図1及び図2では、光源側のピンホール
からの光をコリメータレンズと投影レンズを介して試料
表面に投影し、反射した光を投影レンズと収束レンズで
受光側のピンホールに収束する構成例を示したが、コリ
メータレンズと収束レンズを使用しない構成も使用され
ている。
In any case, since the light does not converge on the pinhole 19, the amount of light passing through the pinhole 19 and entering the light receiving element 20 decreases, and the detection signal of the light receiving element 20 decreases. The amount of light passing through the pinhole 19 decreases according to the deviation from the focal position on the surface of the sample 100, and changes as shown in FIG. Therefore, if the characteristics shown in FIG. 1B are measured and stored in advance, the amount of deviation from the focal position can be detected from the detection signal of the light receiving element 20. In FIGS. 1 and 2, light from the pinhole on the light source side is projected onto the sample surface via the collimator lens and the projection lens, and the reflected light is converged on the light receiving side pinhole by the projection lens and the converging lens. Although a configuration example is shown, a configuration that does not use a collimator lens and a converging lens is also used.

【0005】しかし、図1の(B)に示す信号では、正
負の方向、すなわち試料100の表面が光学系に近づい
たのか離れたのか判定できない上、点像が形成される試
料100の表面状態により反射される光の量が変動する
という問題がある。そこで、図2の(A)に示すよう
に、収束レンズ17の後ろにハーフミラー21を設けて
収束される光束を2つに分割し、一方の光束に対しては
ピンホール23を有するアパーチャ板22を焦点位置よ
り前側に設け、他方の光束に対してはピンホール26を
有するアパーチャ板25を焦点位置より後側に設ける。
ピンホール23を通過した光を検出する受光素子24の
検出信号Fとピンホール26を通過した光を検出する受
光素子27の検出信号Rは、試料100の表面位置の変
化に対して図2の(B)のように変化する。従って、2
つの検出信号FとRがそれぞれ最大値になる間では、2
つの検出信号FとRの比R/Fは、図2の(C)のよう
に単純に増加する。従って、比R/Fから焦点位置に対
してどちらの方向にどれだけずれているかが分かる。ま
た、試料の同じ部分で反射された光の比を求めるので、
試料の表面の反射状態の影響を受け難くくなる。
However, in the signal shown in FIG. 1B, it is not possible to determine in the positive and negative directions, that is, whether the surface of the sample 100 has approached or separated from the optical system, and the surface state of the sample 100 on which a point image is formed. There is a problem that the amount of light reflected by the light varies. Therefore, as shown in FIG. 2A, a half mirror 21 is provided behind the converging lens 17 to divide the converged light beam into two, and an aperture plate having a pinhole 23 for one light beam. 22 is provided on the front side of the focal position, and for the other light beam, an aperture plate 25 having a pinhole 26 is provided on the rear side of the focal position.
The detection signal F of the light receiving element 24 for detecting the light passing through the pinhole 23 and the detection signal R of the light receiving element 27 for detecting the light passing through the pinhole 26 are shown in FIG. (B). Therefore, 2
While the two detection signals F and R reach their maximum values, 2
The ratio R / F between the two detection signals F and R simply increases as shown in FIG. Therefore, it can be seen from the ratio R / F in which direction and how much the focus position is shifted. Also, since the ratio of light reflected by the same part of the sample is determined,
It is less affected by the reflection state of the surface of the sample.

【0006】上記のようなコンフォーカル顕微鏡の原理
を使用した各種の焦点検出装置は、特開平4−3508
18号公報、特開平5−232370号公報、特開平6
−51206号公報、特開平7−174962号公報、
特開平8−43717号公報、特開平8−178623
号公報、特開平8−220418号公報、及び特開平9
−325277公報などに開示されているので、ここで
はこれ以上の詳しい説明は省略する。
Various focus detecting devices using the principle of the confocal microscope as described above are disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 4-3508.
No. 18, JP-A-5-232370, JP-A-Hei-6
-51206, JP-A-7-174962,
JP-A-8-43717, JP-A-8-178623
JP, JP-A-8-220418 and JP-A-9-220418
Since it is disclosed in -325277 and the like, further detailed description is omitted here.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】半導体製造工程では、
半導体ウエハの表面に各種の回路パターンを何層にも形
成して半導体チップが作られる。途中の工程や最終工程
で、形成したパターンの欠陥などを調べてその情報をフ
ィードバックすることにより品質管理することが行われ
ており、このために光学顕微鏡が広く使用されている。
このような光学顕微鏡では、操作者が肉眼で光学像を見
る場合もあるが、TVカメラやラインセンサで光学像を
画像信号に変換し、画像信号を処理して欠陥などの有無
を判定するのが一般的である。特に高集積度の半導体ウ
エハでは高分解能の画像信号を生成する必要があり、高
集積度のラインセンサで走査することにより高分解能の
画像信号を得ている。走査は通常ステージに載置した試
料を一定速度で移動することにより行う。
In the semiconductor manufacturing process,
Semiconductor chips are formed by forming various layers of various circuit patterns on the surface of a semiconductor wafer. In a process in the middle or the final process, quality control is performed by examining a defect or the like of a formed pattern and feeding back information on the defect. For this purpose, an optical microscope is widely used.
In such an optical microscope, an operator sometimes looks at an optical image with the naked eye. However, the optical image is converted into an image signal by a TV camera or a line sensor, and the image signal is processed to determine whether there is a defect or the like. Is common. In particular, a highly integrated semiconductor wafer needs to generate a high-resolution image signal, and a high-integration line sensor scans to obtain a high-resolution image signal. Scanning is usually performed by moving a sample placed on a stage at a constant speed.

【0008】図1及び図2に示した焦点検出装置及び上
記の公知例に開示されている焦点検出装置では、小さな
ピンホールの像を試料の表面に投影しているが、投影し
ている点像は1個である。更に、特開平7−17496
2号公報に開示されている自動焦点調節装置では、光源
側のピンホールの形状を楕円形又は長方形とし、受光素
子としてラインセンサを使用することにより結像位置が
ずれても正確且つ迅速に合焦する構成を開示している
が、試料表面に投影される点像は楕円形又は長方形であ
るが1個である。図3は、試料として半導体ウエハを使
用した場合の点像が投影される様子を示し、参照番号1
01は試料100の表面上に収束される光束を示す。試
料が半導体ウエハの場合には、図示のように表面に点像
と同程度の大きさの凹凸があり、点像が形成される位置
で焦点の状態が大きく変化する。そのため、試料を微少
量移動しただけで点像の収束状態、すなわち検出信号が
大きく変化することになり、安定した焦点位置の検出が
難しく、それに応じて良好な焦点合わせ制御を行うのが
難しいという問題があった。
In the focus detection devices shown in FIGS. 1 and 2 and the focus detection devices disclosed in the above-mentioned known examples, an image of a small pinhole is projected on the surface of the sample. There is one image. Further, JP-A-7-17496
In the automatic focusing device disclosed in Japanese Patent Application Laid-open No. 2 (1999) -1995, the shape of the pinhole on the light source side is made elliptical or rectangular, and by using a line sensor as a light receiving element, accurate and quick focusing can be achieved even if the imaging position shifts. Although a configuration for focusing is disclosed, the point image projected on the sample surface is elliptical or rectangular but one. FIG. 3 shows how a point image is projected when a semiconductor wafer is used as a sample.
01 indicates a light beam converged on the surface of the sample 100. In the case where the sample is a semiconductor wafer, as shown in the figure, the surface has irregularities of the same size as the point image, and the focus state changes greatly at the position where the point image is formed. For this reason, the convergence state of the point image, that is, the detection signal greatly changes only by moving the sample by a very small amount, and it is difficult to detect a stable focus position, and it is difficult to perform good focusing control accordingly. There was a problem.

【0009】また、図2の(A)に示した構成では、2
つのピンホール23と26が試料面の同一の点に対応す
るように精密に配置する必要があり、ずれると収束され
た点像の異なる部分の光強度を検出することになり、検
出誤差を生じる。そのため高精度の位置決めが必要であ
り、装置の組立が複雑であるという問題があった。上記
の特開平7−174962号公報に開示されている自動
焦点調節装置ではずれの影響が低減されるが、2つ又は
4つのラインセンサを使用しており、同様にラインセン
サの位置を2つずつ合わせる必要があり、装置の組立が
複雑であった。
In the configuration shown in FIG.
It is necessary to precisely arrange the two pinholes 23 and 26 so as to correspond to the same point on the sample surface. If the pinholes 23 and 26 deviate, the light intensity of a different portion of the converged point image will be detected, and a detection error will occur. . Therefore, there has been a problem that high-precision positioning is required, and assembly of the device is complicated. In the automatic focusing device disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-174962, the influence of the displacement is reduced, but two or four line sensors are used. It was necessary to adjust them one by one, and the assembly of the device was complicated.

【0010】本発明は、このような問題を解決するため
のものであり、表面に凹凸のある試料であっても、試料
表面の位置を高精度且つ容易に検出可能で、組立も容易
な焦点検出装置及びそれを使用した自動焦点顕微鏡の実
現を目的とする。
The present invention is intended to solve such a problem. Even if the surface of the sample has irregularities, the position of the surface of the sample can be detected with high precision and easily, and the focus can be easily assembled. An object of the present invention is to realize a detection device and an autofocus microscope using the same.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を実現するた
め、本発明の焦点検出装置は、点光源の代わりに点光源
を一方向に配列した一次元光源を、ピンホールの代わり
に一次元光源の各点光源に対応して配列されたアパーチ
ャを有する一次元アパーチャを使用し、一次元光源と一
次元アパーチャを結像平面から傾けて配置する。すなわ
ち、一次元光源の中央の点光源と一次元アパーチャの中
央のアパーチャは、試料表面が焦点位置にある時に結像
関係になり、一次元光源の両側の点光源と一次元アパー
チャの両側のアパーチャは、試料表面が焦点位置からず
れた時にそれぞれ結像関係になる。一次元光源と一次元
アパーチャのいずれか又は両方を傾ける。
In order to achieve the above object, a focus detecting apparatus according to the present invention comprises a one-dimensional light source in which point light sources are arranged in one direction instead of a point light source, and a one-dimensional light source instead of a pinhole. Is used, and the one-dimensional light source and the one-dimensional aperture are arranged obliquely from the imaging plane. That is, the central point light source of the one-dimensional light source and the central aperture of the one-dimensional aperture have an imaging relationship when the sample surface is at the focal position, and the point light sources on both sides of the one-dimensional light source and the apertures on both sides of the one-dimensional aperture are formed. Are in an image forming relationship when the sample surface deviates from the focal position. One or both of the one-dimensional light source and the one-dimensional aperture are tilted.

【0012】すなわち、本発明の焦点検出装置は、点光
源を一方向に配列した一次元光源と、一次元光源の像を
試料面上に投影すると共に試料面上に投影された一次元
光源の像を結像面に投影する焦点検出光学系と、結像面
に投影された一次元光源の各点光源に対応して配列され
たアパーチャを有し、結像面に対して傾いて配置された
一次元アパーチャと、一次元アパーチャの各アパーチャ
を通過した光を検出する一次元光検出器と、一次元光検
出器の出力を処理して試料面の焦点検出光学系の光軸方
向の位置を検出する信号処理装置とを備えることを特徴
とする。
That is, the focus detection device of the present invention comprises a one-dimensional light source in which point light sources are arranged in one direction, an image of the one-dimensional light source projected on the sample surface, and a one-dimensional light source projected on the sample surface. It has a focus detection optical system that projects an image on the image plane, and apertures that are arranged corresponding to each point light source of the one-dimensional light source projected on the image plane, and are arranged inclined with respect to the image plane. A one-dimensional aperture, a one-dimensional photodetector that detects light passing through each of the one-dimensional apertures, and a position in the optical axis direction of the focus detection optical system on the sample surface by processing an output of the one-dimensional photodetector. And a signal processing device for detecting

【0013】本発明の焦点検出装置によれば、点光源の
代わりに一次元光源を、ピンホールの代わりに一次元ア
パーチャを使用するので、一次元光検出器の出力する検
出信号を処理すれば試料上の複数の位置についての焦点
位置が連続的に求まる。更に、一次元光源と一次元アパ
ーチャは結像面から傾けて配置され、両側の点光源とア
パーチャは試料表面が焦点位置からずれた時にそれぞれ
結像関係になる。これにより、試料表面がその間にある
時には、いずれかの点光源とアパーチャの組みが結像関
係にあり、その出力が大きくなる。従って、一次元光検
出器の出力が最大になる位置を検出すれば、焦点位置が
判明する。
According to the focus detecting device of the present invention, a one-dimensional light source is used instead of a point light source and a one-dimensional aperture is used instead of a pinhole. Therefore, if the detection signal output from the one-dimensional photodetector is processed, Focus positions for a plurality of positions on the sample are continuously determined. Further, the one-dimensional light source and the one-dimensional aperture are arranged at an angle from the image plane, and the point light sources and the apertures on both sides have an image-forming relationship when the sample surface is shifted from the focal position. Thus, when the sample surface is located between them, one of the point light sources and the aperture is in an image forming relationship, and the output thereof is increased. Therefore, if the position at which the output of the one-dimensional photodetector is maximized is detected, the focal position can be determined.

【0014】具体的には、信号処理装置における演算
は、例えば、あらかじめ焦点があった状態での強度信号
群の波形をテンプレートとして記憶しておき、その時点
の強度信号群の波形との相関を演算し、もっとも相関度
が高くなるシフト量を演算する。また、一次元光検出器
が出力する各アパーチャを通過した光の強度信号の包絡
線を演算し、包絡線の最大強度位置から試料面の焦点検
出光学系の光軸方向の位置を検出することも可能であ
る。更に、強度信号群の低周波数成分のみを抽出するロ
ーパスフィルタ処理を行い、最大強度位置を求めてもよ
い。ローパスフィルタ処理は、デジタル処理で行って
も、アナログ処理で行うこともできる。
More specifically, the calculation in the signal processing device is performed, for example, by storing the waveform of the intensity signal group in a state in which the focus is in advance as a template, and comparing the correlation with the waveform of the intensity signal group at that time. Then, the shift amount having the highest correlation is calculated. In addition, calculating the envelope of the intensity signal of the light that has passed through each aperture output by the one-dimensional photodetector and detecting the position of the sample surface in the optical axis direction of the focus detection optical system from the maximum intensity position of the envelope. Is also possible. Furthermore, a low-pass filter process for extracting only low-frequency components of the intensity signal group may be performed to determine the maximum intensity position. The low-pass filter processing can be performed by digital processing or analog processing.

【0015】一次元光源の各点光源を、配列方向に垂直
な方向に延びた複数のスリットを離して配置したスリッ
ト群とすれば、一次元光源と一次元光検出器の位置合わ
せが非常に容易になる。一次元光源の各点光源を非常に
密に配列した状態、すなわち一次元光源を直線のスリッ
トとし、スリットを背面から照明することも可能であ
る。
If each point light source of the one-dimensional light source is a slit group in which a plurality of slits extending in a direction perpendicular to the arrangement direction are arranged apart from each other, the alignment between the one-dimensional light source and the one-dimensional photodetector is extremely improved. It will be easier. It is also possible to arrange the point light sources of the one-dimensional light source very densely, that is, to make the one-dimensional light source a straight slit and illuminate the slit from the back.

【0016】一次元光検出器として一次元イメージセン
サを使用することも可能である。一次元イメージセンサ
は、微細な受光領域を有する受光素子を直線状に配置し
たものであり、各受光素子の受光領域がアパーチャとし
て働く。一次元光検出器として二次元イメージセンサを
使用することも可能であり、この場合には二次元イメー
ジセンサの各受光セルの受光領域が一次元アパーチャの
各アパーチャとして働く。二次元イメージセンサを使用
することにより、一次元光源とイメージセンサの位置合
わせが不用になる。
It is also possible to use a one-dimensional image sensor as the one-dimensional light detector. In a one-dimensional image sensor, light receiving elements having fine light receiving areas are linearly arranged, and the light receiving areas of the respective light receiving elements function as apertures. It is also possible to use a two-dimensional image sensor as the one-dimensional photodetector. In this case, the light receiving area of each light receiving cell of the two-dimensional image sensor functions as each aperture of the one-dimensional aperture. By using a two-dimensional image sensor, the alignment between the one-dimensional light source and the image sensor becomes unnecessary.

【0017】二次元イメージセンサ上に投影される一次
元光源の像は、焦点位置に対応する部分で幅が狭く中心
強度が大きくなり、そこから両方向に焦点位置から離れ
るに従って広がり中心強度が低下する。一次元光源の位
置と光学系の関係が固定であれば、二次元イメージセン
サ上に投影される一次元光源の像の最大強度になるライ
ンも固定である。従って、二次元イメージセンサのこの
ライン位置の信号のみを処理すればよい。このライン位
置をあらかじめ検出して記憶していない場合には、二次
元イメージセンサの出力からこのライン位置を求め、そ
のライン位置の出力を処理する。
The image of the one-dimensional light source projected on the two-dimensional image sensor has a narrow width at the portion corresponding to the focal position, and the central intensity increases, and the central intensity increases in both directions away from the focal position and decreases. . If the relationship between the position of the one-dimensional light source and the optical system is fixed, the line at which the intensity of the image of the one-dimensional light source projected on the two-dimensional image sensor becomes maximum is also fixed. Therefore, only the signal at this line position of the two-dimensional image sensor needs to be processed. If the line position is not detected and stored in advance, the line position is obtained from the output of the two-dimensional image sensor, and the output of the line position is processed.

【0018】上記のような焦点検出装置を自動焦点顕微
鏡のオートフォーカス機構に使用すれば、表面に凹凸の
ある半導体ウエハであっても、試料表面の位置を高精度
且つ容易に検出可能になり、焦点調整が適切に行える。
すなわち、本発明の自動焦点顕微鏡は、試料を保持する
ステージと、照明装置と、ハーフミラーと、照明装置か
らの照明光をハーフミラーを介して試料面上に照射する
と共に試料面の像をハーフミラーを介して投影面に投影
する撮像光学系と、撮像面が投影面に位置するように配
置された撮像装置と、撮像光学系の試料面に対する光軸
方向の位置を検出して試料面の像が投影面に結像するよ
うに、ステージと撮像光学系の光軸方向の相対位置を調
整するオートフォーカス機構とを備える自動焦点顕微鏡
であって、オートフォーカス機構は、上記の焦点検出装
置を備え、焦点検出装置の検出した試料面の焦点検出光
学系の光軸方向の位置に応じてステージと撮像光学系の
光軸方向の相対位置を調整することを特徴とする。
If the above-described focus detection device is used for an autofocus mechanism of an autofocus microscope, the position of the sample surface can be easily detected with high accuracy even for a semiconductor wafer having an uneven surface. Focus adjustment can be performed appropriately.
That is, the autofocus microscope of the present invention includes a stage for holding a sample, an illuminating device, a half mirror, and irradiating the illumination light from the illuminating device onto the sample surface via the half mirror and half-shifting the image of the sample surface. An imaging optical system for projecting onto a projection surface via a mirror, an imaging device arranged so that the imaging surface is located on the projection surface, and an optical axis direction position of the imaging optical system with respect to the sample surface to detect the position of the sample surface. An autofocus microscope that includes a stage and an autofocus mechanism that adjusts a relative position of the imaging optical system in the optical axis direction so that an image is formed on a projection surface.The autofocus mechanism includes the focus detection device described above. The relative position of the stage and the imaging optical system in the optical axis direction is adjusted according to the position in the optical axis direction of the focus detection optical system on the sample surface detected by the focus detection device.

【0019】撮像光学系とオートフォーカス機構の焦点
検出光学系の光学的な結合は、前述の公知例と同様に、
第2のハーフミラーを更に設けて行えばよい。また、オ
ートフォーカス機構において、一次元光源の像を試料面
上に投影する光路と、試料面上に投影された一次元光源
の像を結像面に結像する光路とを分離する第3のハーフ
ミラーを設ける。これにより、一次元光源の像を試料面
上の撮像範囲内に投影することが可能になる。この場
合、一次元光源の像が撮像装置の画像信号に影響しない
ように、撮像装置は一次元光源から放射される光に対し
て感度を有しないことが望ましい。
The optical coupling between the imaging optical system and the focus detection optical system of the autofocus mechanism is performed in the same manner as in the above-mentioned known example.
What is necessary is just to provide a 2nd half mirror further. Further, in the autofocus mechanism, a third optical path for separating an optical path for projecting the image of the one-dimensional light source on the sample surface and an optical path for imaging the image of the one-dimensional light source projected on the sample surface on the imaging surface is provided. A half mirror is provided. This makes it possible to project the image of the one-dimensional light source into the imaging range on the sample surface. In this case, it is desirable that the imaging device has no sensitivity to light emitted from the one-dimensional light source so that the image of the one-dimensional light source does not affect the image signal of the imaging device.

【0020】また、上記の第2のハーフミラーをを設け
ずに焦点検出光学系と撮像光学系を共通とし、一次元光
源は試料面上の撮像装置の撮像範囲外に投影することも
可能である。この場合、一次元光源は、撮像のための照
明装置がピンホール列、スリット列又は直線状のスリッ
トを背面から照明して実現する。これにより、焦点検出
光学系と撮像光学系が同じ波長特性を有することにな
る。
Further, the focus detection optical system and the imaging optical system can be used in common without providing the second half mirror, and the one-dimensional light source can be projected outside the imaging range of the imaging device on the sample surface. is there. In this case, the one-dimensional light source is realized by an illumination device for imaging that illuminates a pinhole row, a slit row, or a linear slit from the back. As a result, the focus detection optical system and the imaging optical system have the same wavelength characteristics.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】図4は、本発明の第1実施例の焦
点検出装置の構成を示す図である。本実施例は、図1の
例とは異なりコリメータレンズと収束レンズを使用しな
い構成である。照明装置31は直線状に配置された複数
のピンホール33を有する第1のアパーチャ板32を照
明する。これにより、複数のピンホール33の部分から
光が放射され、点光源を一方向に配列した一次元光源が
形成される。なお、図示しているピンホール33は9個
であるが、実際には多数のピンホールが配列されている
ものとする。第1のアパーチャ板32は、光軸に対して
垂直に配置される。各ピンホール33からの光は、ハー
フミラ15で反射されて対物レンズ16に入射し、試料
100の表面に投影される。表面で反射された光は、対
物レンズ16により収束され、ハーフミラ15を通過し
て、複数のピンホール35を有する第2のアパーチャ板
34のところに結像される。複数のピンホール33の像
は、複数のピンホール35と対応する位置にそれぞれ結
像されるが、第2のアパーチャ板34は光軸に対してθ
傾いて配置される。ここで、試料100の表面が焦点位
置にある時には、複数のピンホール33の列の中央のピ
ンホールの像が、複数のピンホール35の列の中央のピ
ンホールの部分に結像するように配置されるが、複数の
ピンホール35の列の一方の側のピンホールは、試料1
00の表面が対物レンズに近づいた時に複数のピンホー
ル33の列の対応するピンホールの像が結像される位置
に配置され、複数のピンホール35の列の他方の側のピ
ンホールは、試料100の表面が対物レンズから離れた
時に複数のピンホール33の列の対応するピンホールの
像が結像される位置に配置される。複数のピンホール3
5の列の後ろには、各ピンホールを通過した光をそれぞ
れ受光するように複数の受光素子36が配置される。各
受光素子36の検出信号は信号処理回路37に送られて
処理される。
FIG. 4 is a diagram showing the configuration of a focus detection device according to a first embodiment of the present invention. This embodiment is different from the embodiment shown in FIG. 1 in that a collimator lens and a converging lens are not used. The illumination device 31 illuminates a first aperture plate 32 having a plurality of pinholes 33 arranged linearly. As a result, light is emitted from the plurality of pinholes 33 to form a one-dimensional light source in which point light sources are arranged in one direction. Although nine pinholes 33 are shown, it is assumed that a large number of pinholes are actually arranged. The first aperture plate 32 is arranged perpendicular to the optical axis. Light from each pinhole 33 is reflected by the half mirror 15, enters the objective lens 16, and is projected on the surface of the sample 100. The light reflected on the surface is converged by the objective lens 16, passes through the half mirror 15, and forms an image on the second aperture plate 34 having the plurality of pinholes 35. The images of the plurality of pinholes 33 are formed at positions corresponding to the plurality of pinholes 35, respectively.
It is arranged to be inclined. Here, when the surface of the sample 100 is at the focal position, the image of the center pinhole in the row of the plurality of pinholes 33 is formed on the central pinhole in the row of the plurality of pinholes 35. The pinholes on one side of the row of the plurality of pinholes 35
When the image of the corresponding pinholes in the row of the plurality of pinholes 33 is formed when the surface of the pinhole 00 approaches the objective lens, the pinhole on the other side of the row of the plurality of pinholes 35 is When the surface of the sample 100 is separated from the objective lens, it is arranged at a position where an image of the corresponding pinhole in the row of the plurality of pinholes 33 is formed. Multiple pinholes 3
Behind the fifth row, a plurality of light receiving elements 36 are arranged so as to respectively receive the light passing through each pinhole. The detection signal of each light receiving element 36 is sent to a signal processing circuit 37 for processing.

【0022】図5は、試料100の表面の像と第2のア
パーチャ板34の表面の位置関係に応じた複数の受光素
子36の出力例を示す図である。図5の(A)に示すよ
うに、試料面に2つの高さの異なる平面部分があり、第
2のアパーチャ板34の表面は、投影される平面に対し
て図示のように傾いており、第2のアパーチャ板34の
表面は、Pの位置で一方の平面に一致し、Qの位置で他
方の平面に一致する。従って、図5の(B)に示すよう
に、複数の受光素子36の出力は、PとQに対応する位
置でそれぞれ出力が大きくなる分布を生じる。試料面が
光軸方向に移動すると、この分布の中心はP’とQ’の
位置に移動する。
FIG. 5 is a diagram showing an output example of a plurality of light receiving elements 36 according to the positional relationship between the image of the surface of the sample 100 and the surface of the second aperture plate 34. As shown in FIG. 5A, there are two plane portions having different heights on the sample surface, and the surface of the second aperture plate 34 is inclined with respect to the plane to be projected as shown in FIG. The surface of the second aperture plate 34 coincides with one plane at the position P and coincides with the other plane at the position Q. Therefore, as shown in FIG. 5B, the outputs of the plurality of light receiving elements 36 have distributions in which the outputs increase at the positions corresponding to P and Q, respectively. When the sample surface moves in the optical axis direction, the center of this distribution moves to the positions of P 'and Q'.

【0023】図5の(C)に示すように、試料100の
表面に小さな周期的な凹凸があるとする。凹凸の段差
は、図5の(A)の2つの平面の段差と同じであるとす
る。この場合には、第2のアパーチャ板34の表面は、
Pの位置で試料面の凹の部分と高さが一致し、Qの位置
で試料面の凸の部分と高さが一致する。従って、PとQ
の位置に対応する受光素子の出力が大きくなる。しか
し、Pの隣りの試料面が凸になる部分とQの隣りの試料
面が凹になる部分では、焦点が合っていないので対応す
る受光素子の出力が小さくなる。このように、複数の受
光素子36の出力は凹凸のピッチで激しく変化するが、
信号の全体の変化を捕らえればなめらかに変化する。信
号の全体の変化を捕らえるには、例えば、その包絡線を
とればよく、包絡線をとれば図5の(B)に示す分布に
なる。
As shown in FIG. 5C, it is assumed that the surface of the sample 100 has small periodic irregularities. It is assumed that the step of the unevenness is the same as the step of the two planes in FIG. In this case, the surface of the second aperture plate 34
At the position of P, the height of the concave portion of the sample surface coincides with the height, and at the position of Q, the height of the convex portion of the sample surface coincides with the height. Therefore, P and Q
The output of the light receiving element corresponding to the position is increased. However, the portion where the sample surface adjacent to P is convex and the portion where the sample surface adjacent to Q is concave are out of focus, so that the output of the corresponding light receiving element is small. As described above, the outputs of the plurality of light receiving elements 36 change drastically with the pitch of the unevenness,
If you capture the entire change in the signal, it will change smoothly. In order to capture the entire change of the signal, for example, the envelope may be taken, and if the envelope is taken, the distribution shown in FIG. 5B is obtained.

【0024】従って、信号処理回路37が各受光素子3
6の検出信号からその強度の包絡線を演算し、その中心
位置を求めれば、試料100の表面位置を算出できる。
このように、本発明によれば、たとえ試料の表面に細か
な凹凸があっても、焦点位置を正確に求めることが可能
になる。図6は、本発明の第2実施例の自動焦点顕微鏡
の構成を示す図である。図示のように、この実施例もコ
リメータレンズと収束レンズを使用しない。この実施例
の自動焦点顕微鏡では、試料100はXYZの3軸方向
に移動可能で且つ載物面が回転可能なステージ102上
に配置される。ステージ制御装置95は、ステージ10
2のXY平面内の移動及びZ軸方向の移動(焦点調整)
を行う。照明装置83、ハーフミラー82、対物レンズ
81、及び撮像装置87で構成される部分は従来と同様
の光学顕微鏡である。図6において、参照番号84は撮
像面の照明側の共役面上の撮像範囲に相当する領域であ
る。この領域が試料100の表面の参照番号90で示す
位置に投影される。第2実施例では、領域84の外にス
リット列92を有するアパーチャ板91を配置する。ア
パーチャ板91は照明装置83によって照明され、スリ
ット列92の像が試料面の参照番号97で示す領域に投
影され、その像が撮像装置87の横に投影される。この
像を撮像面に対してθ傾けた一次元イメージセンサ93
で捕らえる。後述するように、一次元イメージセンサ9
3の各受光素子は所定の小さな受光領域を有するので、
図4のピンホール35及び各ピンホールを通過した光を
電気信号に変換する受光素子36と同じように作用す
る。一次元イメージセンサ93は、所定の周期で各受光
素子の出力を連続して出力する。この連続した出力をチ
ャンネル出力と呼ぶ。一次元イメージセンサ93のチャ
ンネル出力は、信号処理装置94に送られて処理され、
焦点状態が検出される。
Therefore, the signal processing circuit 37 is connected to each light receiving element 3
The surface position of the sample 100 can be calculated by calculating the envelope of the intensity from the detection signal of No. 6 and calculating the center position.
As described above, according to the present invention, it is possible to accurately determine the focal position even if the surface of the sample has fine irregularities. FIG. 6 is a diagram showing the configuration of the automatic focusing microscope according to the second embodiment of the present invention. As shown, this embodiment also does not use a collimator lens and a converging lens. In the automatic focusing microscope of this embodiment, the sample 100 is placed on a stage 102 that can move in three XYZ directions and that can rotate the mounting surface. The stage controller 95 controls the stage 10
2 movement in the XY plane and movement in the Z-axis direction (focus adjustment)
I do. The portion including the illumination device 83, the half mirror 82, the objective lens 81, and the imaging device 87 is an optical microscope similar to the conventional one. In FIG. 6, reference numeral 84 is an area corresponding to an imaging range on a conjugate plane on the illumination side of the imaging plane. This area is projected on the surface of the sample 100 at a position indicated by reference numeral 90. In the second embodiment, an aperture plate 91 having a slit row 92 is arranged outside the region 84. The aperture plate 91 is illuminated by the illumination device 83, and an image of the slit row 92 is projected on an area indicated by reference numeral 97 on the sample surface, and the image is projected beside the imaging device 87. One-dimensional image sensor 93 in which this image is inclined by θ with respect to the imaging surface
Caught in As described later, the one-dimensional image sensor 9
Since each light receiving element of No. 3 has a predetermined small light receiving area,
It functions in the same way as the pinhole 35 in FIG. 4 and the light receiving element 36 that converts light passing through each pinhole into an electric signal. The one-dimensional image sensor 93 continuously outputs the output of each light receiving element at a predetermined cycle. This continuous output is called a channel output. The channel output of the one-dimensional image sensor 93 is sent to a signal processing device 94 for processing.
A focus state is detected.

【0025】図7は、第2実施例のスリット列92を示
す図である。図示のように、一方の方向に延びた複数の
スリット92Aが離して配列される。焦点状態からずれ
ると各スリットの像はぼけ、そのぼけ具合を一次元イメ
ージセンサ93で検出するので、焦点状態の検出精度を
高くするには焦点状態からずれが所定の範囲内の時には
各スリットの像が相互に影響しないことが必要である。
一次元イメージセンサ93は、このようなスリット列9
2の像を検出するので、各スリット92Aの長さ分だけ
位置がずれても同じような出力が得られる。従って、ス
リット列92と一次元イメージセンサ93の位置合わせ
の許容範囲が、各スリット92Aの長さ分だけあること
になり、位置合わせが非常に容易になる。
FIG. 7 is a view showing a slit row 92 according to the second embodiment. As shown, a plurality of slits 92A extending in one direction are arranged apart. When deviating from the focus state, the image of each slit is blurred, and the degree of the blur is detected by the one-dimensional image sensor 93. Therefore, in order to improve the detection accuracy of the focus state, when the deviation from the focus state is within a predetermined range, the slits are distorted. It is necessary that the images do not affect each other.
The one-dimensional image sensor 93 has such a slit array 9.
Since two images are detected, a similar output can be obtained even if the position is shifted by the length of each slit 92A. Therefore, the allowable range of the alignment between the slit row 92 and the one-dimensional image sensor 93 is the length of each slit 92A, and the alignment is very easy.

【0026】次に、第2実施例の信号処理装置94にお
ける一次元イメージセンサ93のチャンネル出力の処理
について説明する。第1実施例では、各受光素子の出力
の包絡線を演算してその中心位置を求めた。第2実施例
でも同様に包絡線を演算して焦点状態を検出することが
可能であるが、ここでは焦点を合わせた状態における基
準チャンネル出力をあらかじめ検出してテンプレートデ
ータとして記憶しておき、その時点のチャンネル出力を
このテンプレートデータと比較して中心位置の差を演算
する。図8は、この演算処理を説明する図である。
Next, processing of the channel output of the one-dimensional image sensor 93 in the signal processing device 94 of the second embodiment will be described. In the first embodiment, the central position of the output envelope of each light receiving element is calculated by calculating the envelope. In the second embodiment, it is also possible to detect the focus state by calculating the envelope in the same manner. Here, the reference channel output in the focused state is detected in advance and stored as template data. The channel output at the time is compared with the template data to calculate the difference between the center positions. FIG. 8 is a diagram illustrating this calculation process.

【0027】図8の(A)に示すように、焦点を合わせ
た状態で一次元イメージセンサ93のチャンネル出力を
テンプレートデータとして記憶する。このような記憶を
行うためには、チャンネル出力をA/D変換した上で、
メモリに記憶する。次に、焦点状態がずれたために、チ
ャンネル出力が図8の(B)に示すようにシフトしたと
する。ここで、図8の(C)に示すような式に基づい
て、相関値C(x)を演算すると、相関値C(x)は図
8の(D)に示すように変化する。そこで、相関値C
(x)が最大になるxmaxを求めれば、それが焦点位
置のずれに相当する。
As shown in FIG. 8A, the channel output of the one-dimensional image sensor 93 is stored as template data in a focused state. In order to perform such storage, after the channel output is A / D converted,
Store in memory. Next, it is assumed that the channel output is shifted as shown in FIG. Here, when the correlation value C (x) is calculated based on the equation as shown in FIG. 8C, the correlation value C (x) changes as shown in FIG. 8D. Therefore, the correlation value C
If xmax that maximizes (x) is obtained, it corresponds to a shift of the focal position.

【0028】なお、信号処理装置94におけるチャンネ
ル出力の処理は各種の変形例が可能である。図9は、変
形例を説明する図であり、図9の(A)に示すように、
一次元イメージセンサ93のチャンネル出力の高周波成
分を除去するローパスフィルタ98を設け、その出力を
信号処理回路94に入力する。チャンネル出力は、図9
の(B)に示すように、スリット列92の各スリット9
2に対応する部分では高く、その間の部分では小さくな
るという具合に、各スリット92の配列ピッチに対応し
た周期で変化する。ローパスフィルタ98でフィルタリ
ングして高周波成分を除去すると、チャンネル出力は滑
らかに変化する信号になる。この信号のピークが焦点位
置に対応する。
Various modifications of the channel output processing in the signal processing device 94 are possible. FIG. 9 is a diagram illustrating a modified example. As shown in FIG.
A low-pass filter 98 for removing high-frequency components of the channel output of the one-dimensional image sensor 93 is provided, and the output is input to a signal processing circuit 94. The channel output is shown in FIG.
As shown in (B) of FIG.
In the portion corresponding to No. 2, the height is high, and in the portion between them, it is low, and so on, at a period corresponding to the arrangement pitch of the slits 92. When high-frequency components are removed by filtering with the low-pass filter 98, the channel output becomes a signal that changes smoothly. The peak of this signal corresponds to the focal position.

【0029】第2実施例では、撮像系と焦点検出系で同
じ光を利用するので、使用する光の波長が異なることに
よる検出誤差は発生しない。しかし、焦点位置を検出す
るのは撮像範囲外になる。例えば、光学像を電気的な画
像信号に変換して出力する顕微鏡では、高分解能の画像
信号を得るため、一次元イメージセンサを使用して、ス
テージ上の試料を一次元イメージセンサの伸びる方向に
垂直な方向に移動させて二次元の画像信号を生成するの
が一般的である。この場合には、撮像範囲の幅が狭いの
で、焦点検出のためのスリットを撮像範囲外の試料面の
光軸に近い位置に投影することが可能である。
In the second embodiment, since the same light is used in the imaging system and the focus detection system, no detection error occurs due to different wavelengths of the light used. However, detecting the focal position is outside the imaging range. For example, in a microscope that converts an optical image into an electrical image signal and outputs it, in order to obtain a high-resolution image signal, a one-dimensional image sensor is used to move the sample on the stage in the direction in which the one-dimensional image sensor extends. Generally, a two-dimensional image signal is generated by moving the image signal in a vertical direction. In this case, since the width of the imaging range is narrow, it is possible to project a slit for focus detection at a position near the optical axis of the sample surface outside the imaging range.

【0030】図10は、本発明の第3実施例の自動焦点
顕微鏡の構成を示す図である。図示のように、この実施
例ではコリメータレンズと収束レンズを使用する。この
実施例の自動焦点顕微鏡では、試料100はXYZの3
軸方向に移動可能で且つ載物面が回転可能なステージ1
02上に配置される。光源41からの照明光は、コリメ
ータレンズ42及びハーフミラー43などを通して対物
レンズ44に入り、試料100の表面の撮像範囲を一様
に照明する。試料面で反射された光は、対物レンズ4
4、ハーフミラー43と45、折り返しミラー46及び
投影レンズ47を通して撮像装置48の撮像面に投影さ
れ、撮像面に試料面の像が形成される。撮像装置48
は、試料面の像を電気信号に変換して画像信号として出
力する。
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of an automatic focusing microscope according to a third embodiment of the present invention. As shown, this embodiment uses a collimator lens and a converging lens. In the autofocus microscope of this embodiment, the sample 100 is an XYZ 3
Stage 1 that can move in the axial direction and that can rotate the load surface
02. Illumination light from the light source 41 enters the objective lens 44 through the collimator lens 42 and the half mirror 43 and illuminates the imaging range on the surface of the sample 100 uniformly. The light reflected on the sample surface is
4. The image is projected onto the imaging surface of the imaging device 48 through the half mirrors 43 and 45, the return mirror 46, and the projection lens 47, and an image of the sample surface is formed on the imaging surface. Imaging device 48
Converts an image of the sample surface into an electric signal and outputs it as an image signal.

【0031】参照番号51から57は、焦点検出装置を
構成する部分であり、焦点検出装置の検出信号に応じて
ステージ102をZ軸(光軸)方向に移動し、常に良好
な画像信号が得られるように調整するオートフォーカス
機構が構成される。焦点検出装置の照明装置51は、図
11に示すような直線状のスリット58を有するアパー
チャ板52を照明する。これにより一方向に直線的に伸
びる一次元光源が形成される。なお、アパーチャ板52
は光軸に対して垂直に設けられているとする。スリット
58から放射された光は、コリメータレンズ53、ハー
フミラー54、ハーフミラー45と43、及び対物レン
ズ44を介して試料100の表面上に収束され、試料1
00の表面上にスリット58の像が投影される。なお、
撮像装置48は、スリット58から放射され試料100
の表面上に投影される光の波長に対しては感度を持たな
いものとし、ハーフミラー45はスリット58から放射
される光の波長は透過するが、他の波長は反射するよう
な特性を有する。このような特性を有するハーフミラー
は、例えば多層コーティングにより実現される。
Reference numerals 51 to 57 are parts constituting a focus detection device, and the stage 102 is moved in the Z-axis (optical axis) direction in accordance with a detection signal of the focus detection device, and a good image signal is always obtained. An auto-focus mechanism for performing adjustment is configured. The illumination device 51 of the focus detection device illuminates an aperture plate 52 having a linear slit 58 as shown in FIG. This forms a one-dimensional light source that extends linearly in one direction. The aperture plate 52
Is provided perpendicular to the optical axis. The light emitted from the slit 58 is converged on the surface of the sample 100 via the collimator lens 53, the half mirror 54, the half mirrors 45 and 43, and the objective lens 44,
The image of the slit 58 is projected on the surface of the 00. In addition,
The imaging device 48 emits the sample 100
Is insensitive to the wavelength of the light projected on the surface of the half mirror 45, and the half mirror 45 has such a characteristic that the wavelength of the light radiated from the slit 58 is transmitted but the other wavelengths are reflected. . A half mirror having such characteristics is realized by, for example, a multilayer coating.

【0032】試料100の表面上に投影されたスリット
58からの光は、対物レンズ44、ハーフミラー43と
45と54、及び投影レンズ55を介して、図11に示
すように一次元イメージセンサ56の部分に収束され、
この部分にスリット58の像59を形成する。上記のよ
うに、アパーチャ板52は光軸に対して垂直に設けられ
ているので、形成されるスリット58の像59は、光軸
に対して垂直である。図11に示すように、一次元イメ
ージセンサ56は、配列した受光素子62の列61がス
リット58の像59に一致するようにした上で光軸に対
して受光面をθ傾けて配置される。
The light projected from the slit 58 onto the surface of the sample 100 passes through the objective lens 44, the half mirrors 43, 45 and 54, and the projection lens 55 as shown in FIG. Converges to
An image 59 of the slit 58 is formed in this portion. As described above, since the aperture plate 52 is provided perpendicular to the optical axis, the image 59 of the slit 58 formed is perpendicular to the optical axis. As shown in FIG. 11, the one-dimensional image sensor 56 is arranged such that the rows 61 of the arranged light receiving elements 62 coincide with the image 59 of the slit 58 and the light receiving surface is inclined by θ with respect to the optical axis. .

【0033】スリット58は点光源を連続して配置した
ものと見なすことが可能であり、一次元イメージセンサ
56の各受光素子62は図12の(B)に示すようにそ
れぞれ所定の小さな受光領域を有する。(ここでは正方
形の受光領域とした。)この受光領域がピンホールと同
じように作用し、焦点が合っている時には受光素子の出
力は大きくなるが、焦点がずれている時には受光素子の
出力が低下するので、図5(B)と(C)に示したよう
な出力が得られる。一次元イメージセンサ56の出力は
信号処理装置57に送られ、第1実施例又は第2実施例
と同様に、チャンネル出力の中心位置が演算される。
The slit 58 can be regarded as a continuous arrangement of point light sources. Each of the light receiving elements 62 of the one-dimensional image sensor 56 has a predetermined small light receiving area as shown in FIG. Having. (Here, the light receiving area is a square light receiving area.) This light receiving area operates in the same manner as a pinhole, and the output of the light receiving element becomes large when the focus is in focus, but the output of the light receiving element becomes out of focus. Since the output decreases, an output as shown in FIGS. 5B and 5C is obtained. The output of the one-dimensional image sensor 56 is sent to the signal processing device 57, and the center position of the channel output is calculated as in the first embodiment or the second embodiment.

【0034】図13は、本発明の第4実施例の自動焦点
顕微鏡の焦点検出装置を構成する部分の構成を示す図で
あり、他の部分は第3実施例と同じである。第4実施例
の焦点検出装置では、スリット72を有するアパーチャ
板71が光軸に対して傾いて配置される。なお、スリッ
ト72の照明装置は図示を省略してある。更に、第2実
施例の一次元イメージセンサ56の代わりに二次元イメ
ージセンサ73が、撮像面が光軸に垂直になるように配
置される。アパーチャ板71が光軸に対して傾いて配置
されているので、図13に示すように、スリット72の
像74は光軸に対して傾いて形成される。
FIG. 13 is a diagram showing a configuration of a portion constituting a focus detecting device of an automatic focusing microscope according to a fourth embodiment of the present invention, and other portions are the same as those of the third embodiment. In the focus detection device according to the fourth embodiment, an aperture plate 71 having a slit 72 is arranged to be inclined with respect to the optical axis. The illumination device for the slit 72 is not shown. Further, instead of the one-dimensional image sensor 56 of the second embodiment, a two-dimensional image sensor 73 is arranged so that the imaging surface is perpendicular to the optical axis. Since the aperture plate 71 is arranged to be inclined with respect to the optical axis, as shown in FIG. 13, the image 74 of the slit 72 is formed to be inclined with respect to the optical axis.

【0035】図14の(A)は、二次元イメージセンサ
73の撮像面上に投影されるスリット72の像74を示
す斜視図であり、図14の(B)は上面図であり、図1
4の(C)は二次元イメージセンサ73の出力信号Si
を示す図である。図14の(A)及び(B)に示すよう
に、スリットの像74は光軸に対して傾いており、いず
れかの部分が二次元イメージセンサ73の撮像面に一致
する。ここでは、中心部が一致するとする。従って、ス
リットの像74は、中心部77ではスリットの幅になり
光強度は大きいが、両端に進むに従って撮像面からずれ
て幅が徐々に大きくなり、光強度は徐々に低下する。
FIG. 14A is a perspective view showing an image 74 of the slit 72 projected on the imaging surface of the two-dimensional image sensor 73, and FIG. 14B is a top view, and FIG.
4 (C) is an output signal Si of the two-dimensional image sensor 73.
FIG. As shown in FIGS. 14A and 14B, the slit image 74 is inclined with respect to the optical axis, and any part thereof coincides with the imaging surface of the two-dimensional image sensor 73. Here, it is assumed that the center portions match. Accordingly, the image 74 of the slit has the width of the slit at the center portion 77 and the light intensity is large, but the width gradually increases and shifts from the imaging surface toward the both ends, and the light intensity gradually decreases.

【0036】ここで、図14の(B)に示すように、二
次元イメージセンサ73の撮像面の位置をXY直交座標
で表した時に、像74の中心部77を通るY軸方向のラ
イン75上の出力は、図14の(C)で参照番号78で
示すように変化する。試料面のZ軸方向の位置がずれ
て、スリットの像74の二次元イメージセンサ73の撮
像面に一致する値が変化すると、二次元イメージセンサ
73のライン75上の出力は、参照番号79で示すよう
に移動する。従って、光強度のもっとも高くなる位置の
移動量を検出すれば、試料面の位置ずれが検出できる。
信号処理装置は、二次元イメージセンサの出力を処理し
てこの処理を行う。
Here, as shown in FIG. 14B, when the position of the imaging surface of the two-dimensional image sensor 73 is represented by XY orthogonal coordinates, a line 75 in the Y-axis direction passing through the central portion 77 of the image 74 is obtained. The upper output changes as indicated by reference numeral 78 in FIG. When the position of the sample surface in the Z-axis direction is shifted and the value of the slit image 74 corresponding to the imaging surface of the two-dimensional image sensor 73 changes, the output on the line 75 of the two-dimensional image sensor 73 is denoted by reference numeral 79. Move as shown. Therefore, by detecting the movement amount of the position where the light intensity becomes the highest, the position shift of the sample surface can be detected.
The signal processing device performs this processing by processing the output of the two-dimensional image sensor.

【0037】なお、図14は試料面が平面である場合で
あり、試料面に凹凸があればそれに応じて二次元イメー
ジセンサ73の出力も変化するので、試料面に凹凸があ
る時には他の実施例と同様に、二次元イメージセンサ7
3の出力の包絡線や相関値を演算し、それから中心位置
を算出する。スリット72の位置と光学系と二次元イメ
ージセンサ73の関係が固定であれば、二次元イメージ
センサ上に投影されるスリットの像73の中心部77は
常にライン75上に位置する。そこで、あらかじめこの
ライン75の位置(Y座標)を検出して記憶しておき、
装置の動作時には二次元イメージセンサ73のこのライ
ン位置の信号のみを読み出して処理する。これにより、
通常のように二次元イメージセンサ73のX座標を変化
させて全撮像面の画像信号を読み出す場合に比べて、ラ
イン75上の画像信号を読み出すサイクルを大幅に短く
できる。
FIG. 14 shows a case where the sample surface is flat. If the sample surface has irregularities, the output of the two-dimensional image sensor 73 changes accordingly. As in the example, the two-dimensional image sensor 7
Then, the envelope and the correlation value of the output of No. 3 are calculated, and then the center position is calculated. If the relationship between the position of the slit 72, the optical system, and the two-dimensional image sensor 73 is fixed, the center 77 of the slit image 73 projected on the two-dimensional image sensor is always located on the line 75. Therefore, the position (Y coordinate) of the line 75 is detected and stored in advance,
During operation of the apparatus, only the signal at this line position of the two-dimensional image sensor 73 is read and processed. This allows
As compared with the case where the X coordinate of the two-dimensional image sensor 73 is changed as usual and the image signal of the entire image pickup surface is read, the cycle of reading the image signal on the line 75 can be greatly shortened.

【0038】第1及び第2実施例のように受光素子を直
線状に配列した一次元イメージセンサを使用する場合に
は、一次元イメージセンサの位置をスリットの像に合わ
せた上で傾ける必要があり、位置合わせ作業が必要であ
った。これに対して、第3実施例では、二次元イメージ
センサ73を配置した上で、スリットの像を投影し、二
次元イメージセンサ73の全面の画像信号から中心位置
を求めて記憶すればよいので、位置合わせ作業が不用で
ある。
In the case of using a one-dimensional image sensor in which light receiving elements are linearly arranged as in the first and second embodiments, it is necessary to align the position of the one-dimensional image sensor with the image of the slit and tilt the image sensor. Yes, alignment work was required. On the other hand, in the third embodiment, after the two-dimensional image sensor 73 is disposed, the image of the slit is projected, and the center position is obtained from the image signal of the entire surface of the two-dimensional image sensor 73 and stored. Alignment work is unnecessary.

【0039】また、ライン75の位置が変化する可能性
がある場合には、処理装置が二次元イメージセンサの出
力から、ライン75の位置を検出し、そのラインの出力
を処理して中心位置の移動量を検出する。ライン75の
位置の検出は、例えば、ライン毎の信号強度の和を算出
し、それが最大になるラインを判定することにより行
う。なお、すべてのラインについて演算する場合には演
算時間が長くなるので、例えば、最初のみ全ラインにつ
いて調べて中心位置を含むライン算出し、次からは前の
ラインのX軸方向の数ラインについてのみ画像信号を読
み出して処理する。
When there is a possibility that the position of the line 75 may change, the processing device detects the position of the line 75 from the output of the two-dimensional image sensor, processes the output of the line, and processes the output of the line to determine the center position. Detect the amount of movement. The detection of the position of the line 75 is performed, for example, by calculating the sum of the signal intensities for each line and determining the line having the maximum signal intensity. In addition, since the calculation time is long when the calculation is performed for all the lines, for example, only the first line is checked, the line including the center position is calculated, and the next line is calculated only for a few lines in the X-axis direction of the previous line. Read and process image signals.

【0040】第3及び第4実施例では、撮像装置は焦点
検出のために試料面に照射されるスリットの像を形成す
る光に対して感度を有さないようにし、試料面の撮像範
囲のほぼ中心にスリットの像を投影するようにして、撮
像範囲のほぼ中心の焦点を検出する。図15は、本発明
の第5実施例の自動焦点顕微鏡の構成を示す図である。
照明装置83、ハーフミラー82、対物レンズ81、及
び撮像装置87で構成される部分は従来と同様の光学顕
微鏡である。なお、ステージは図示を省略してある。図
15において、参照番号84は撮像面の照明側の共役面
上の撮像範囲に相当する領域である。この領域が試料1
00の表面の参照番号90で示す位置に投影される。第
5実施例では、領域84の外にスリット86を有するア
パーチャ板85を配置する。アパーチャ板85は照明装
置83によって照明され、スリット86の像が試料面の
参照番号91で示す領域に投影され、その像が撮像装置
87の横に投影される。
In the third and fourth embodiments, the image pickup apparatus has no sensitivity to light forming an image of the slit irradiated on the sample surface for focus detection, and the image pickup range of the sample surface is adjusted. By projecting the image of the slit substantially at the center, the focus at the substantially center of the imaging range is detected. FIG. 15 is a diagram showing a configuration of an automatic focusing microscope according to a fifth embodiment of the present invention.
The portion including the illumination device 83, the half mirror 82, the objective lens 81, and the imaging device 87 is an optical microscope similar to the conventional one. The stage is not shown. In FIG. 15, reference numeral 84 is an area corresponding to an imaging range on a conjugate plane on the illumination side of the imaging plane. This area is Sample 1
The image is projected onto the surface of the surface 00 at a position indicated by reference numeral 90. In the fifth embodiment, an aperture plate 85 having a slit 86 is arranged outside a region 84. The aperture plate 85 is illuminated by the illumination device 83, and an image of the slit 86 is projected on an area indicated by reference numeral 91 on the sample surface, and the image is projected beside the imaging device 87.

【0041】撮像装置87は、実際には撮像面の周囲に
もある領域を占めており、その部分に一次元イメージセ
ンサを配置することはできない。そこで、図示のよう
に、領域91が投影される光路の途中に折り返しミラー
88を配置して、領域91が投影される位置を撮像面と
は異なる所に移動させ、その部分に一次元イメージセン
サ89を光軸に対してθ傾けて配置する。後は他の実施
例と同じである。
The image pickup device 87 actually occupies an area around the image pickup surface, and it is not possible to arrange a one-dimensional image sensor in that area. Therefore, as shown in the figure, a folding mirror 88 is arranged in the middle of the optical path where the area 91 is projected, and the position where the area 91 is projected is moved to a place different from the imaging surface, and the one-dimensional image sensor is 89 is inclined with respect to the optical axis by θ. The rest is the same as in the other embodiments.

【0042】第3及び第4実施例では、撮像系と焦点検
出系で使用する光の波長が異なるために検出誤差が生じ
るという問題がある。第5実施例では、第2実施例と同
様に撮像系と焦点検出系で同じ光を利用するので、使用
する光の波長が異なることによる検出誤差は発生しな
い。しかし、焦点位置を検出するのは撮像範囲外にな
る。
In the third and fourth embodiments, there is a problem that a detection error occurs because the wavelengths of light used in the imaging system and the focus detection system are different. In the fifth embodiment, the same light is used in the imaging system and the focus detection system as in the second embodiment, so that no detection error occurs due to different wavelengths of light used. However, detecting the focal position is outside the imaging range.

【0043】[0043]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
表面に凹凸のある試料であっても、試料表面の位置を高
精度且つ容易に検出可能で、組立も容易な焦点検出装置
及びそれを使用した自動焦点顕微鏡が実現できる。
As described above, according to the present invention,
Even with a sample having an uneven surface, a focus detection device that can easily and accurately detect the position of the sample surface and can be easily assembled, and an autofocus microscope using the same can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】コンフォーカル顕微鏡の原理を使用した焦点検
出装置を説明する図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating a focus detection device using the principle of a confocal microscope.

【図2】コンフォーカル顕微鏡の原理を使用した焦点検
出装置の別の例を説明する図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating another example of a focus detection device using the principle of a confocal microscope.

【図3】半導体ウエハなど凹凸のある表面に焦点検出の
ためのビームを照射した状態を説明する図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining a state in which a beam for focus detection is irradiated on a surface having irregularities such as a semiconductor wafer.

【図4】本発明の第1実施例の焦点検出装置の構成を示
す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a focus detection device according to a first embodiment of the present invention.

【図5】第1実施例における、焦点状態に応じた受光素
子の出力信号の変化を示す図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a change in an output signal of a light receiving element according to a focus state in the first embodiment.

【図6】本発明の第2実施例の自動焦点顕微鏡の構成を
示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of an automatic focusing microscope according to a second embodiment of the present invention.

【図7】第2実施例における焦点検出のためのスリット
列を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a slit array for focus detection in a second embodiment.

【図8】第2実施例における一次元イメージセンサの信
号処理を説明する図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating signal processing of a one-dimensional image sensor according to a second embodiment.

【図9】一次元イメージセンサの信号処理の他の例を説
明する図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating another example of signal processing of the one-dimensional image sensor.

【図10】本発明の第3実施例の自動焦点顕微鏡の構成
を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of an automatic focusing microscope according to a third embodiment of the present invention.

【図11】第3実施例における一次元光源側のアパーチ
ャと一次元イメージセンサの位置関係を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a positional relationship between an aperture on a one-dimensional light source side and a one-dimensional image sensor in a third embodiment.

【図12】第3実施例における一次元イメージセンサを
示す図である。
FIG. 12 is a diagram illustrating a one-dimensional image sensor according to a third embodiment.

【図13】本発明の第4実施例の自動焦点顕微鏡におけ
る一次元光源側のアパーチャと一次元イメージセンサの
位置関係を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing a positional relationship between an aperture on a one-dimensional light source side and a one-dimensional image sensor in an automatic focusing microscope according to a fourth embodiment of the present invention.

【図14】第4実施例における二次元イメージセンサ上
に投影されたスリット像をセンサ出力を示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing a sensor output of a slit image projected on a two-dimensional image sensor in a fourth embodiment.

【図15】本発明の第5実施例の自動焦点顕微鏡の構成
を示す図である。
FIG. 15 is a diagram showing a configuration of an automatic focusing microscope according to a fifth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

15…ハーフミラー 16…対物レンズ 31…照明装置 32…第1のアパーチャ板 33…ピンホールアレイ 34…第2のアパーチャ板 35…ピンホールアレイ 36…受光素子 37…信号処理装置 15 Half mirror 16 Objective lens 31 Illumination device 32 First aperture plate 33 Pinhole array 34 Second aperture plate 35 Pinhole array 36 Light receiving element 37 Signal processing device

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 点光源を一方向に配列した一次元光源
と、 前記一次元光源の像を試料面上に投影すると共に、前記
試料面上に投影された前記一次元光源の像を結像面に投
影する焦点検出光学系と、 前記結像面に投影された前記一次元光源の各点光源に対
応して配列されたアパーチャを有し、前記結像面に対し
て傾いて配置された一次元アパーチャと、 該一次元アパーチャの各アパーチャを通過した光を検出
する一次元光検出器と、 該一次元光検出器の出力を処理して、前記試料面の前記
焦点検出光学系の光軸方向の位置を検出する信号処理装
置とを備えることを特徴とする焦点検出装置。
1. A one-dimensional light source in which point light sources are arranged in one direction, an image of the one-dimensional light source is projected on a sample surface, and an image of the one-dimensional light source projected on the sample surface is formed. A focus detection optical system that projects onto a surface, and an aperture that is arranged corresponding to each point light source of the one-dimensional light source that is projected onto the imaging surface, and is arranged to be inclined with respect to the imaging surface A one-dimensional aperture; a one-dimensional photodetector that detects light passing through each of the one-dimensional apertures; processing an output of the one-dimensional photodetector to generate light of the focus detection optical system on the sample surface. A focus detection device comprising: a signal processing device that detects an axial position.
【請求項2】 請求項1に記載の焦点検出装置であっ
て、 前記一次元光源は、直線状のスリットと、該スリットを
背面から照明するスリット照明装置とを備える焦点検出
装置。
2. The focus detection device according to claim 1, wherein the one-dimensional light source includes a linear slit and a slit illumination device that illuminates the slit from behind.
【請求項3】 請求項1に記載の焦点検出装置であっ
て、 前記一次元光源は、該一次元光源の配列方向に垂直な方
向に延びた複数のスリットを前記一次元光源の配列方向
に離して配列したスリット群と、該スリットを背面から
照明するスリット照明装置とを備える焦点検出装置。
3. The focus detection device according to claim 1, wherein the one-dimensional light source includes a plurality of slits extending in a direction perpendicular to the arrangement direction of the one-dimensional light sources in the arrangement direction of the one-dimensional light sources. A focus detection device comprising: a slit group arranged at a distance; and a slit illumination device for illuminating the slit from the back.
【請求項4】 請求項1から3のいずれか1項に記載の
焦点検出装置であって、 前記一次元光検出器は、一次元イメージセンサであり、 当該一次元イメージセンサの各受光セルの受光領域が、
前記一次元アパーチャの各アパーチャとして働く焦点検
出装置。
4. The focus detection device according to claim 1, wherein the one-dimensional photodetector is a one-dimensional image sensor, and a light-receiving cell of each light-receiving cell of the one-dimensional image sensor. The light receiving area is
A focus detection device serving as each of the one-dimensional apertures.
【請求項5】 請求項1から3のいずれか1項に記載の
焦点検出装置であって、 前記一次元光検出器は、二次元イメージセンサであり、 当該二次元イメージセンサの各受光セルの受光領域が、
前記一次元アパーチャの各アパーチャとして働く焦点検
出装置。
5. The focus detection device according to claim 1, wherein the one-dimensional photodetector is a two-dimensional image sensor, and the one-dimensional photodetector is a light-receiving cell of the two-dimensional image sensor. The light receiving area is
A focus detection device serving as each of the one-dimensional apertures.
【請求項6】 請求項5に記載の焦点検出装置であっ
て、 投影された前記一次元光源の前記二次元イメージセンサ
上のライン位置があらかじめ検出されて記憶されてお
り、前記信号処理装置は前記二次元イメージセンサの前
記ライン位置の画像信号を処理する焦点検出装置。
6. The focus detection device according to claim 5, wherein a line position of the projected one-dimensional light source on the two-dimensional image sensor is detected and stored in advance, and the signal processing device includes: A focus detection device that processes an image signal of the line position of the two-dimensional image sensor.
【請求項7】 請求項5に記載の焦点検出装置であっ
て、 前記信号処理装置は、前記二次元イメージセンサの出力
から、前記二次元イメージセンサ上に投影された前記一
次元光源の中心ライン位置を検出し、前記二次元イメー
ジセンサの前記中心ライン位置の出力を処理して前記試
料面の前記焦点検出光学系の光軸方向の位置を検出する
焦点検出装置。
7. The focus detection device according to claim 5, wherein the signal processing device is configured to output a center line of the one-dimensional light source projected on the two-dimensional image sensor from an output of the two-dimensional image sensor. A focus detection device that detects a position, processes an output of the center line position of the two-dimensional image sensor, and detects a position of the focus detection optical system on the sample surface in an optical axis direction.
【請求項8】 試料を保持するステージと、照明装置
と、ハーフミラーと、前記照明装置からの照明光を前記
ハーフミラーを介して前記試料面上に照射すると共に前
記試料面の像を前記ハーフミラーを介して投影面に投影
する撮像光学系と、撮像面が前記投影面に位置するよう
に配置された撮像装置と、前記撮像光学系の前記試料面
に対する光軸方向の位置を検出して前記試料面の像が前
記投影面に結像するように、前記ステージと前記撮像光
学系の光軸方向の相対位置を調整するオートフォーカス
機構とを備える自動焦点顕微鏡であって、 前記オートフォーカス機構は、請求項1から7のいずれ
か1項に記載の焦点検出装置を備え、該焦点検出装置の
検出した前記試料面の前記焦点検出光学系の光軸方向の
位置に応じて前記ステージと前記撮像光学系の光軸方向
の相対位置を調整することを特徴とする自動焦点顕微
鏡。
8. A stage for holding a sample, an illuminating device, a half mirror, and illuminating light from the illuminating device is irradiated onto the sample surface via the half mirror, and an image of the sample surface is halved. An imaging optical system for projecting onto a projection surface via a mirror, an imaging device arranged such that the imaging surface is located on the projection surface, and detecting a position of the imaging optical system in the optical axis direction with respect to the sample surface. An autofocus microscope comprising: an autofocus mechanism that adjusts a relative position of the imaging optical system in an optical axis direction so that an image of the sample surface is formed on the projection surface. Is provided with the focus detection device according to any one of claims 1 to 7, the stage and the stage according to the position of the focus detection optical system in the optical axis direction of the focus detection optical system detected by the focus detection device Autofocus microscope and adjusting the relative position of the optical axis of the image optical system.
【請求項9】 請求項8に記載の自動焦点顕微鏡であっ
て、 前記撮像光学系と前記オートフォーカス機構の前記焦点
検出光学系とを光学的に結合する第2のハーフミラーを
更に備え、 前記オートフォーカス機構は、前記一次元光源の像を試
料面上に投影する光路と、前記試料面上に投影された前
記一次元光源の像を結像面に結像する光路とを分離する
第3のハーフミラーを備える自動焦点顕微鏡。
9. The autofocus microscope according to claim 8, further comprising a second half mirror that optically couples the imaging optical system and the focus detection optical system of the autofocus mechanism. An autofocus mechanism configured to separate an optical path for projecting the image of the one-dimensional light source onto a sample surface and an optical path for forming an image of the one-dimensional light source projected on the sample surface on an image forming surface; Autofocus microscope equipped with a half mirror.
【請求項10】 請求項9に記載の自動焦点顕微鏡であ
って、 前記撮像装置は、前記オートフォーカス機構の前記一次
元光源から放射される光に対して感度を有しない自動焦
点顕微鏡。
10. The autofocus microscope according to claim 9, wherein the imaging device has no sensitivity to light emitted from the one-dimensional light source of the autofocus mechanism.
【請求項11】 請求項10に記載の自動焦点顕微鏡で
あって、 前記オートフォーカス機構の前記一次元光源は、前記試
料面上の前記撮像装置の撮像範囲内に投影される自動焦
点顕微鏡。
11. The autofocus microscope according to claim 10, wherein the one-dimensional light source of the autofocus mechanism is projected within an imaging range of the imaging device on the sample surface.
【請求項12】 請求項8に記載の自動焦点顕微鏡であ
って、 前記焦点検出光学系と前記撮像光学系の一部は共通であ
り、 前記オートフォーカス機構の前記一次元光源は、前記試
料面上の前記撮像装置の撮像範囲外に投影される自動焦
点顕微鏡。
12. The autofocus microscope according to claim 8, wherein a part of the focus detection optical system and a part of the imaging optical system are common, and the one-dimensional light source of the autofocus mechanism is the sample surface. An autofocus microscope projected outside the imaging range of the imaging device above.
【請求項13】 請求項12に記載の自動焦点顕微鏡で
あって、 前記一次元光源は、直線状のスリットを備え、前記照明
装置が前記スリットを背面から照明する自動焦点顕微
鏡。
13. The autofocus microscope according to claim 12, wherein the one-dimensional light source includes a linear slit, and the illumination device illuminates the slit from behind.
【請求項14】 請求項12に記載の自動焦点顕微鏡で
あって、 前記一次元光源は、該一次元光源の配列方向に垂直な方
向に延びた複数のスリットを前記一次元光源の配列方向
に離して配列したスリット群を備え、前記照明装置が前
記スリットを背面から照明する自動焦点顕微鏡。
14. The autofocus microscope according to claim 12, wherein the one-dimensional light source has a plurality of slits extending in a direction perpendicular to the direction in which the one-dimensional light sources are arranged in the direction in which the one-dimensional light sources are arranged. An autofocus microscope comprising a group of slits arranged at a distance, wherein the illumination device illuminates the slits from behind.
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