带焦点位置控制机构的观察装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种带焦点位置控制机构的观察装置。本发明专利技术的显微镜用ＡＦ装置（１）具有：观察光学系统（６），其通过多个可换的物镜（２）中的一个，将照明光照射到被检体（３）上，并具有用于观察来自该被检体（３）的反射光的ＣＣＤ（摄像元件）（５）；焦点检测光学系统（１０），其用于检测物镜（２）与被检体（３）的相对距离，并具有：投光部（７）和光电探测器（光电变换部）（８），该投光部（７）将激光（非可见光）通过观察光学系统（６）的物镜（２）照射到被检体（３）上，该光电探测器（８）配置在由被检体（３）反射后的激光的光学像的像面上，并输出与光学像的像面内位置对应的信号；被检体位置调节装置（１１），其根据来自焦点检测光学系统（１０）的输出信号，调节被检体（３）的聚焦位置；光圈装置（１２），其在ＣＣＤ（５）的摄像范围内调节激光的投光范围。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及带焦点位置控制机构的观察装置。本申请根据2004年9月16日在日本国提出的特愿2004-269669号主张优先权，在此结合其内容作为参照。
技术介绍
迄今为止，可以观察作为被检体的细微的试验材料或者将观察图像记录为视频图像的显微镜等观察装置，被广泛利用在以生物领域的研究为首直到工业领域的检查工序中。在使用这样的显微镜的情况下，通常通过调焦手柄的操作，进行观察试验材料的焦点调节，来进行聚焦作业。但是，如高倍物镜那样，在焦点深度较浅且聚焦范围较窄的情况下，为了快速地进行聚焦操作，而要求相当熟练才行。在该操作性差时，就会导致作业者疲劳、生产效率降低这样的不良影响。特别在检查工序等常规作业中，快速地进行该操作而缩短检查时间，就变得非常重要。因此，关于可自动进行这种聚焦操作的显微镜用的带焦点位置控制机构(自动聚焦AF)的装置，已提出各种方案，而且已提出大量以改进为目的的方案。特别在工业领域的AF装置中，不仅有对操作性或处理能力的提高的需求，还有如下的对用途的需求例如对形成为多层的半导体晶片那样的具有高低差的被检体，穷举地检测、测量各层的缺陷或图案间的线宽，或者以高精度测量被检体上的微小高低差，而且，已经提出了具有适宜于这样的检查/测量的性能的AF装置的方案。在这样的工业领域的AF装置中，由于对被检体的适应性、AF时间的缩短等理由，广泛采用了所谓主动型(active-type)AF方式，即将红外激光等光投射到被检体上，检测反射后的光的状态，进行聚焦操作。作为主动型AF方式的例子，已经公知有被称为刀口(knife-edge)法的方式。此外，关于聚焦位置，在日本特开2001-296469号公报中已进行详细说明。但是，在这种通常的主动方式的AF装置中，如图8A所示，由于投影到被检体上的聚光是单个的微小光束(以后，称为单点方式)，因此如图8B所示那样的光在被检体的高低差附近的边缘部分散射，本来应当返回的信号光的光量不足，使AF动作变得不稳定。另外，如图8C所示，在同一视场内观察具有多个高低差的被检体时，只在投影了聚光的位置的高低差上进行聚焦，其它的高低差部分变得极其模糊，当在进行识别视场内的图案影像并测量线宽等时，效率较差。对于这样的问题，最近提出了如下方案(例如，参照日本特开平10-161195号公报。)通过使投影到被检体的激光成为窄缝状，来扩大对被检体的投射光的大小，从而对在边缘部分的不稳定动作以及具有高低差的被检体谋求提高其AF性能。此外，还提出了如下的方案(例如，参照日本特开2001-82926号公报。)通过由音圈电动机使准直仪透镜振动，使晶片上的聚光振动而成为直线状的投光，生成位置检测信号，从而实现了性能的提高。在这样的方式中，在激光光束中，通过插入圆柱形透镜，使投射光成为图9A那样的窄缝形状，以提高在如图9B那样的被检体的高低差附近的边缘部分的返回光的概率，或者在如图9C那样的高低差上聚焦在与多个高低差的平均水平相当的位置。进而，提出了使用衍射光栅来扩大投射光相对于被检体的范围的方案(例如，参照日本特开2001-296469号公报。)。(以下，将多个光点状的投光方式称为多点方式)。但是，在上述现有的带焦点位置控制机构的观察装置中，由于要对从被检体反射后的所有光点投光信号进行运算处理，因此具有受到摄像范围外等的希望聚焦的范围之外的图案的高低差或反射率的影响，而真正希望聚焦的范围内的聚焦位置却偏移的情况。因此，在进行缺陷检查的装置的情况下，难以正确地掌握缺陷。
技术实现思路
本专利技术就是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种带焦点位置控制机构的观察装置，该带焦点位置控制机构的观察装置通过只向希望聚焦的范围内投射激光，使得不会受到希望聚焦的范围之外的图案的高低差或反射率的影响，从而带焦点位置控制机构的观察装置对具有多个高低差的被检体的平均聚焦成为可能，并且可实现聚焦的稳定性。本专利技术为解决上述课题，采用以下装置。本专利技术的带焦点位置控制机构的观察装置的特征在于，具有观察光学系统，其通过多个可换的物镜中的一个，将照明光照射到被检体上，并具有用于观察来自该被检体的光的摄像元件；焦点检测光学系统，其用于检测上述物镜与上述被检体的相对距离，并具有投光部和光电变换部，该投光部将非可见光通过该观察光学系统的上述物镜照射到上述被检体上，该光电变换部配置在由上述被检体反射后的上述非可见光的光学像的像面上，并输出与上述光学像的像面内位置对应的信号；被检体位置调节装置，其根据来自上述焦点检测光学系统的输出信号，调节上述被检体的聚焦位置；以及光圈装置，其调节上述非可见光的投光范围。该带焦点位置控制机构的观察装置，即使在实际视场范围内也可以通过光圈装置来遮断被照射到从摄像范围突出的部分上的非可见光，当进行距离调节时，可以将不需要观察的摄像范围外的非可见光向光电变换部的入射，限定在摄像范围内，从而可以进行被检体的对位。此外，本专利技术的带焦点位置控制机构的观察装置，在上述带焦点位置控制机构的观察装置中，其特征在于，上述焦点检测光学系统具有上述非可见光的中间成像位置，上述光圈装置配置在上述中间成像位置上。该带焦点位置控制机构的观察装置，通过将具有与摄像范围对应的光圈直径的光圈装置，配置在中间成像位置上，从而可以使非可见光的投光范围更理想地限定在摄像范围内进行投光。此外，本专利技术所述的带焦点位置控制机构的观察装置，在上述带焦点位置控制机构的观察装置中，其特征在于，上述光圈装置被配置在上述被检体与上述物镜之间。此外，本专利技术所述的带焦点位置控制机构的观察装置，在上述带焦点位置控制机构的观察装置中，其特征在于，上述焦点检测光学系统具有使上述非可见光成像在所述光电变换部上的成像透镜，上述光圈装置配置在上述成像透镜与上述光电变换部之间。该带焦点位置控制机构的观察装置，通过将具有与摄像范围对应的光圈直径的光圈装置配置在上述位置，从而可以使非可见光的投光范围更理想地限定在摄像范围内进行投光。此外，本专利技术所述的带焦点位置控制机构的观察装置，在上述带焦点位置控制机构的观察装置中，其特征在于，上述光圈装置具有可选择的多个固定光圈，上述多个固定光圈具有相互不同的光圈直径。该带焦点位置控制机构的观察装置，可以在摄像元件或摄像范围内选择最合适的光圈直径。此外，本专利技术所述的带焦点位置控制机构的观察装置，在上述带焦点位置控制机构的观察装置中，其特征在于，上述光圈装置具有可调节光圈直径的可变光圈。该带焦点位置控制机构的观察装置，没有必要预先设定多个对摄像元件的摄像范围最合适的光圈直径，并且在该情况下可以一边进行调节一边进行选择。此外，本专利技术所述的带焦点位置控制机构的观察装置，在上述带焦点位置控制机构的观察装置中，其特征在于，所述带焦点位置控制机构的观察装置具有控制部，该控制部根据来自上述被检体位置调节装置的输出信号，调节上述光圈装置的光圈直径。该带焦点位置控制机构的观察装置，可以自动地调节对摄像范围最合适的光圈直径，可以用短时间进行最理想的调节。根据本专利技术，可以提高被检体的摄像范围内的聚焦稳定性，可以提高观察性能。特别当进行图案缺陷观察等时，可以正确地进行缺陷提取，在进行缺陷分类时，可以容易地进行缺陷和参照图像的比较，从而可以谋求缺陷分类精度的提高。附图说明图1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带焦点位置控制机构的观察装置，其特征在于，上述带焦点位置控制机构的观察装置具有：观察光学系统，其通过多个可换的物镜中的一个，将照明光照射到被检体上，并具有用于观察来自该被检体的光的摄像元件；焦点检测光学系统，其用 于检测所述物镜与所述被检体的相对距离，并具有投光部和光电变换部，该投光部将非可见光通过该观察光学系统的所述物镜照射到所述被检体上，该光电变换部配置在由所述被检体反射后的所述非可见光的光学像的像面上，并输出与所述光学像的像面内位置对应的信号；被检体位置调节装置，其根据来自所述焦点检测光学系统的输出信号，调节所述被检体的聚焦位置；以及光圈装置，其调节所述非可见光的投光范围。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：仓田俊辅，辻治之，
申请(专利权)人：奥林巴斯株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]