JP2000055823A - 外観検査装置 - Google Patents

外観検査装置

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JP2000055823A
JP2000055823A JP10228158A JP22815898A JP2000055823A JP 2000055823 A JP2000055823 A JP 2000055823A JP 10228158 A JP10228158 A JP 10228158A JP 22815898 A JP22815898 A JP 22815898A JP 2000055823 A JP2000055823 A JP 2000055823A
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Akihiro Shimodaira
章浩 下平
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、常に最適な調光状態で試料観察を
行なうことができる調光機能を有する外観検査装置を提
供する。 【解決手段】 ランプハウス6の光により照明されるス
テージ4上の基板5より観察光路に入射される光量を受
光素子7で受光し、制御装置8により調光手段13を介
してランプハウス6内部のランプの明るさを最適照度に
調光するもので、操作指示部9で対物レンズ切換えボタ
ン、観察方式切換えボタン、基板交換ボタンのいずれか
が操作されると、これら対物レンズ切換え、観察方式切
換え、基板交換のそれぞれの動作が完了するまでは、調
光手段13によるランプハウス6のランプの調光動作を
中止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウェハや液
晶基板などの外観検査に用いられる外観検査装置に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体ウェハや液晶基板などの製
造工程において、パターンの欠陥検査を始め、ごみや傷
などの解析には、これら検査試料面を拡大観察する顕微
鏡を装備した外観検査装置が用いられている。
【0003】ところで、このような外観検査装置に装備
される顕微鏡では、外観検査により観察光路やTVカメ
ラの写真光路などに入射される光量を光センサやTVカ
メラに内蔵された受光素子でモニタし、連続可変可能な
NDフィルタや照明ランプ電圧を操作して適正と定めら
れた明るさになるような調光を行なう調光装置が用いら
れている。
【0004】そして、このような調光装置の調光動作に
ついては、例えば、特開平5−341197号公報に開
示されるように観察光路の対物レンズの切換に応じて照
明光学系の状態が最良になるように自動的に切換えるよ
うにしたものが考えられている。
【0005】しかし、最近、半導体ウェハや液晶基板な
どの検査試料の、ますます大型化の傾向とともに、観察
箇所の複雑化の傾向のなかで、これら大きな検査試料
で、観察箇所により明るさが大きく異なるようなものを
観察しようとすると、観察箇所ごとに最適な明るさをマ
ニュアルで調整しなければならなかったり、複数の反射
率の異なる試料を観察したい場合は、その都度調光値を
設定し直さなければならず、そのための手間が面倒にな
るという問題があった。
【0006】そこで、従来、対物レンズを通じて観察光
路や写真光路に入射される光線を検知し、この光線に応
じて適正光量が得られるようにNDフィルタを動作さ
せ、透過率を調整するようにした連続的調光を可能にし
たものも考えられている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このように
したものは、観察光路の倍率を切換えるため、レボルバ
に装着された対物レンズを回転させると、光路上に位置
する対物レンズが次の対物レンズに切換わるまでの間、
全ての対物レンズが光路上から外れ、視野内が一旦遮光
されるため、この状態に自動調光が反応し、NDフィル
タが視野を明るくするように透過率を大きくする方向に
誤動作されるという問題があった。
【0008】つまり、このように連続的に調光を行なう
調光装置を有するものは、最適な試料観察を行なうた
め、対物レンズなどの光学素子を切換える際も、光路上
の明るさが検知されてNDフィルタが動作されるため、
不必要な調光動作が行なわれることになり、また、対物
レンズの切換の際には、光路の一時の遮光によりNDフ
ィルタの透過率が最大になり、その後、光路に対物レン
ズが挿入された瞬間から過度に明るい光が光路に入射さ
れるようになるため、この時の急激な光の変化により観
察者に不要な不快感を与えるとともに、写真光路でのT
Vカメラの受光素子の劣化を招くという問題もあった。
【0009】また、このようなことは、対物レンズの切
換えに限らず、観察方式を切換える場合も、同様な問題
を生じていた。本発明は、上記事情に鑑みてなされたも
ので、常に最適な調光状態で試料観察を行なうことがで
きる調光機能を有する外観検査装置を提供することを目
的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
光源の光により照明される検査試料より観察光路に入射
される光量をモニタし、前記光源による照明の調光動作
を行なう調光機能を有する顕微鏡を用いた外観検査装置
において、前記調光機能に対する動作条件を設定する動
作条件設定手段と、この動作条件設定手段の設定内容に
基づいて前記光源による照明の調光動作を中止させる制
御手段とにより構成している。
【0011】請求項2記載の発明は、請求項1記載の発
明において、前記動作条件設定手段は、前記顕微鏡の対
物レンズの切換え動作、観察方式の切換え動作および前
記検査試料の交換動作の少なくともひとつを設定してい
る。
【0012】請求項3記載の発明は、請求項1記載の発
明において、前記動作条件設定手段は、所定の照度値範
囲を設定し、前記制御手段は、前記観察光路に入射され
る光が前記照度範囲を外れたとき前記光源による照明の
調光動作を中止させる。
【0013】請求項1記載の発明によれば、光源による
照明の調光動作が不必要に行なわれるのを防止すること
ができる。請求項2記載の発明によれば、顕微鏡の対物
レンズの切換え動作、観察方式の切換え動作および前記
検査試料の交換動作などのように調光動作が不要な際
に、これら動作が完了するまで調光動作を中止すること
ができる。請求項3記載の発明によれば、検査試料上で
存在しない条件での調光動作が不必要に行なわれるのを
防止することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に従い説明する。 (第1の実施の形態)図1 は、本発明が適用される外観
検査装置の概略構成を示すものである。図において、1
は透過照明系を適用した顕微鏡本体で、この顕微鏡本体
1 には、倍率の異なる複数の対物レンズ2を装着した回
転式レボルバ3を設けていて、この回転式レボルバ3の
回転により観察光路上の対物レンズ2を切換え可能にし
ている。
【0015】顕微鏡本体1 には、対物レンズ2下方にス
テージ4を設けている。このステージ4は、検査試料で
ある基板5を載置するもので、この基板5をX−Y方向
に移動可能にしている。
【0016】顕微鏡本体1の基端部にランプハウス6を
設けている。このランプハウス6は、観察用の照明光を
出射するもので、図示しない照明光路を介してステージ
4上の基板5を透過照明するようにしている。そして、
基板5上の観察箇所の透過照明の明るさに応じた光量を
対物レンズ2より図示しない観察光路を介して受光素子
7で受光するようにしている。
【0017】受光素子7には、制御装置8を接続してい
る。制御装置8には、操作指示部9、レボ穴検出部1
0、観察方式切換え検出部11、基板検出部12を接続
している。ここで、操作指示部9は、明るさのデータ設
定、検査スタート、レボルバ切換え、観察方式の切換え
などを指示するものである。レボ穴検出部10は、回転
式レボルバ3のレボ穴位置を検出するものである。観察
方式切換え検出部11は、観察方式の切換えを検出する
ものである。基板検出部12は、ステージ4上の基板5
の有無を検出するものである。そして、制御装置8は、
操作指示部9からの操作信号およびレボ穴検出部10、
観察方式切換え検出部11、基板検出部12からの各検
出信号が入力され、これら操作信号および検査信号に基
づいて、回転式レボルバ3の回転制御、ステージ4の移
動制御および調光手段13への制御指令を出力するよう
にしている。この調光手段13は、ランプハウス6内部
のランプの明るさを最適照度に調光するためのものであ
る。
【0018】図2は、制御装置8の概略構成を示すもの
で、上述した操作指示部9からの操作信号およびレボ穴
検出部10、観察方式切換え検出部11、基板検出部1
2からの各検出信号をデジタル入力回路801で受け取
り、制御回路802に入力するとともに、受光素子7か
らの検出信号をアナログ入力回路803で受け取り、A
/Dコンバータ804でデジタル信号に変換して制御回
路802に入力するようにしている。
【0019】制御回路802には、記憶回路805、比
較演算回路806、駆動回路807および上述した調光
手段13を接続している。記憶回路805は、操作指示
部9により予め設定される後述するような明るさデータ
を記憶するものである。比較演算回路806は、アナロ
グ入力回路803、A/Dコンバータ804を介して入
力される受光素子7の検出信号と記憶回路805に記憶
された明るさデータを比較するものである。そして、制
御回路802は、比較演算回路806での比較結果に基
づいて調光手段13に制御信号を与えるとともに、操作
指示部9からの操作信号に基づいて回転式レボルバ3お
よびステージ4を駆動する駆動回路807に制御信号を
与えるようにしている。
【0020】この場合、調光手段13は、図3に示すよ
うに電圧可変回路1301とNDフィルタ駆動部130
2を有しており、例えば、図4に示すように受光素子7
の検出信号が記憶回路805に記憶される第1の明るさ
データL1(=9V)に達するまでは、電圧可変回路1
301の出力によりランプハウス6内部のランプ61の
明るさを調光し、明るさデータL1に達すると、今度は
電圧を一定にしたままでNDフィルタ駆動部1302の
出力によりDCモータ1303を駆動し、図示しない照
明光路のNDフィルタ1304の透過率を制御して調光
を行ない、NDフィルタ1304の透過率が最大になっ
たところで、NDフィルタ1304の位置を一定にした
ままで、さらに電圧可変回路1301の出力によりラン
プハウス6内部のランプ61の明るさを第2の明るさデ
ータL2(=12V)に達するまで調光するようになっ
ている。
【0021】図5は、操作指示部9の概略構成を示すも
ので、ここでは、対物レンズ切換えボタン901、90
2、観察方式切換えボタン903、照明電源ボタン90
4、明るさ切換えボタン905、906、明るさ設定ボ
タン907、検査開始ボタン908、検査終了ボタン9
09、基板交換ボタン910、基板交換終了ボタン91
1などを有している。
【0022】次に、このように構成した実施の形態の動
作を説明する。まず、顕微鏡本体1のステージ4上に基
板5を載置し、図示しない装置電源を投入し、次いで、
操作指示部9の照明電源ボタン904をオンにするとと
もに、対物レンズ2を介して観察光路により基板5面の
ピントを合わせる。
【0023】この状態から、明るさ切換えボタン90
5、906を操作して透過照明の明るさを調整しなが
ら、所望する明るさ時点で明るさ設定ボタン907を押
操作し、この時の受光素子7の検出信号を明るさデータ
として記憶回路805に記憶させる。この場合、上述し
たように、記憶回路805には、第1の明るさデータL
1(=9V)と第2の明るさデータL2(=12V)を
記憶させるものとする。
【0024】なお、明るさデータが設定されない場合
は、予め記憶回路805に設定されているデータが用い
られる。また、明るさデータの設定操作は、1回操作す
ればよく、さらに、この設定データは、電源が遮断され
ても記憶回路805に記憶されている。
【0025】次に、実際の外観検査について説明する。
この場合、操作指示部9の検査開始ボタン908を押す
と、図6に示すフローチャートが実行される。まず、ス
テップ601で、ステージ4上に基板5が載置されてい
るかを基板検出部12の検出信号から判断し、基板5が
載置されていなければ、検査を終了し、基板5が載置さ
れていれば、ステップ602で、調光動作開始を指示す
る。
【0026】この調光動作の開始指示とともに、ステッ
プ603で、操作指示部9の対物レンズ切換えボタン9
01、902、ステップ604で、観察方式切換えボタ
ン903、ステップ605で、基板交換ボタン910が
それぞれ操作されたかが判断する。ここで、いずれも操
作がなされていなければ、さらにステップ606で、検
査終了ボタン909が操作されたかを判断し、ここでも
操作されていなければ、ステップ607に進み、調光動
作を開始する。
【0027】この場合の調光動作は、受光素子7の検出
信号が、図4に示す第1の明るさデータL1(=9V)
に達するまでは、図3に示す調光手段13の電圧可変回
路1301の出力によりランプハウス6内部のランプ6
1の明るさを調光し、明るさデータL1に達すると、今
度は電圧を一定にしたままでNDフィルタ駆動部130
2の出力によりDCモータ1303を駆動し、図示しな
い照明光路のNDフィルタ1304の透過率を制御して
調光を行ない、さらに、NDフィルタ1304の透過率
が最大になると、NDフィルタ1304の位置を一定に
したままで、電圧可変回路1301の出力によりランプ
ハウス6内部のランプ61の明るさを第2の明るさデー
タL2(=12V)に達するまで調光するようになる。
【0028】一方、ステップ602による調光動作の開
始指示の後、ステップ603で、操作指示部9の対物レ
ンズ切換えボタン901、902の操作があると、ステ
ップ608で、調光動作を中止し、ステップ609に進
む。そして、図2に示す制御装置8の制御回路802に
より駆動回路807を介して回転式レボルバ3を駆動さ
せ、レボ穴検出部10の検出信号により対物切換えの終
了を判断すると、上述したと同様に、ステップ604、
605を介してステップ606に進み、ここでも検査終
了ボタン909が操作されていないことを判断すると、
ステップ607で、調光動作を開始する。
【0029】同様に、ステップ602による調光動作の
開始指示の後、ステップ604で、操作指示部9の観察
方式切換えボタン903の操作があると、ステップ61
0で、調光動作を中止し、ステップ611に進む。そし
て、このステップ611で、観察方式の切換えが実行さ
れ、観察方式切換え検出部11の検出信号により観察方
式切換えの終了を判断すると、上述したと同様に、ステ
ップ605を介してステップ606に進み、ここでも検
査終了ボタン909が操作されていないことを判断する
と、ステップ607で、調光動作を開始する。
【0030】さらに、ステップ602による調光動作の
開始指示の後、ステップ605で、操作指示部9の基板
交換ボタン910の操作があると、ステップ612で、
調光動作を中止し、ステップ613に進む。そして、こ
のステップ613で、基板交換が実行され、基板検出部
12の検出信号により基板交換の終了を判断すると、ス
テップ606に進み、ここでも上述したと同様に、検査
終了ボタン909が操作されていないことを判断する
と、ステップ607で、調光動作を開始する。
【0031】その後、ステップ606で、検査終了ボタ
ン909が操作されると、ステップ614に進み、調光
動作を中止して処理を終了する。従って、このようにす
れば、顕微鏡の対物レンズ2の切換え動作、観察方式の
切換え動作および基板5の交換動作などのように調光動
作が不要な場合に、調光手段13によるランプハウス6
のランプ61やNDフィルタ1304に対する調光動作
を中止することがきるので、常に最適な調光状態で試料
観察を行なうことができる。また、観察光路での急激な
光の変化を防止できるので、観察者に不要な不快感を与
えるような要因も回避できる。さらに、調光手段13に
無駄な調光動作を行なわせないので、調光手段13の耐
久性を向上することもできる。
【0032】なお、この第1の実施の形態では、調光手
段13でのNDフィルタ1304をDCモータ1303
により駆動したが、DCモータ1303に代えて、ステ
ッピングモータを用いてもよい。また、上述では、透過
照明系の顕微鏡で説明したが、落射照明系の顕微鏡にも
適用できる。また、明るさデータL1(=9V)、L2
(=12V)は、それぞれ9V、12Vに限ったもので
なく、そのシステムに適した値であればよい。 (第2の実施の形態)図7は、本発明の第2の実施の形
態の概略構成を示すもので、図1と同一部分には同符号
を付している。
【0033】この場合、回転式レボルバ3のレボ穴位置
を検出するレボ穴検出部10、観察方式の切換えを検出
する観察方式切換え検出部11を削除し、図4に示した
操作指示部9は、図8に示すように対物レンズ切換えボ
タン901、902、観察方式切換えボタン903を削
除し、これらに代わって照度設定ボタン912、913
を設けている。ここでの照度設定ボタン912は、最適
照度値より明るい照度値を設定するもので、照度設定ボ
タン913は、最適照度値より暗い照度値を設定するも
のである。
【0034】この場合も、顕微鏡本体1のステージ4上
に基板5を載置し、図示しない装置電源を投入し、次い
で、操作指示部9の照明電源ボタン904をオンにする
とともに、対物レンズ2を介して観察光路により基板5
面のピントを合わせる。
【0035】この状態から、明るさ切換えボタン90
5、906を操作して透過照明の明るさを調整しなが
ら、所望する明るさ時点で明るさ設定ボタン907を押
操作することにより、上述したと同様に第1の明るさデ
ータL1(=9V)と第2の明るさデータL2(=12
V)を記憶回路805に記憶させる。
【0036】さらに、基板5上で最も明るい箇所を見つ
け、照度設定ボタン912を操作して、最大明るさデー
タとして記憶回路805に記憶させ、同様にして、例え
ば、基板5端部とステージ4が半々に見えるような最も
暗い箇所を見つけ、照度設定ボタン913を操作して、
最小明るさデータとして記憶回路805に記憶させる。
【0037】次に、実際の外観検査について説明する。
この場合も操作指示部9の検査開始ボタン908を押す
と、図9に示すフローチャートが実行される。まず、ス
テップ1001で、ステージ4上に基板5が載置されて
いるかを基板検出部12の検出信号から判断し、基板5
が載置されていなければ、検査を終了し、基板5が載置
されていれば、ステップ1002で、調光動作開始を指
示する。
【0038】この調光動作の開始指示とともに、ステッ
プ1003で、記憶回路805に記憶された最大および
最小明るさデータの範囲にあるかを判断し、これらの明
るさデータの範囲になければ、ステップ1004に進
み、調光動作を中止する。その後、ステップ1003
で、最大および最小明るさデータの範囲にあると判断す
ると、ステップ1005で、基板交換ボタン910が操
作されたかが判断する。ここで、操作がなされていなけ
れば、さらにステップ1006で、検査終了ボタン90
9が操作されたかを判断し、ここでも操作されていなけ
れば、ステップ1007に進み、第1の実施の形態で述
べた調光動作を開始する。
【0039】一方、ステップ1003で、最大および最
小明るさデータの範囲にあるとの判断の後、ステップ1
005で、操作指示部9の基板交換ボタン910の操作
があると、ステップ1008で、調光動作を中止し、ス
テップ1009に進む。そして、このステップ1009
で、基板交換が実行され、基板検出部12の検出信号に
より基板交換の終了を判断すると、ステップ1006に
進み、このステップ1006で、検査終了ボタン909
が操作されていないことを判断すると、ステップ100
7で、調光動作を開始する。
【0040】その後、ステップ1006で、検査終了ボ
タン909が操作されると、ステップ1010に進み、
調光動作を中止して処理を終了する。従って、このよう
にしても上述した第1の実施の形態と同様な効果を期待
できる。また、基板5上で存在する明るさデータの範囲
に基づいて調光動作を行なうので、基板5上に存在しな
い条件下の調光動作が不必要に行なわれるのを防止する
ことができる。さらに、レボ穴検出部10や観察方式切
換え検出部11を削除できるので、構成的に簡単にでき
るので、価格的に安価にできる。 (第3の実施の形態)この第3の実施の形態では、外観
検査装置の概略構成については、上述した図1と同様な
ので、同図を援用するものとする。また、図4に示した
操作指示部9は、図10に示すように、さらに観察対象
指定ボタン914〜918を設けている。
【0041】この場合、顕微鏡本体1のステージ4上に
基板5を載置し、図示しない装置電源を投入し、次い
で、観察対象指定ボタン914〜918を順番に操作し
ながら上述した第1の実施の形態と同様な操作を繰り返
し、観察対象指定ボタン914〜918に対応した観察
対象ごとに明るさデータを設定し、記憶回路805に記
憶させる。
【0042】その後、実際の外観観察において、観察対
象指定ボタン914〜918を操作すると、これら観察
対象指定ボタン914〜918に対応する観察対象ごと
の明るさデータが記憶回路805より制御回路802に
読み出され、上述した第1の実施の形態と同様な動作が
実行される。
【0043】従って、このようにしても上述した第1の
実施の形態と同様な効果を期待でき、さらに、基板5の
種類ごとに明るさデータを設定できるので、基板5の種
類が代わるごとに明るさデータを設定し直すことがなく
なり、迅速に最適な観察状態を設定することができる。
【0044】この第3の実施の形態では、5個の観察対
象指定ボタン914〜918似ついて述べたが、これら
ボタンの数は、任意に設定できる。なお、上述した第1
乃至第3の実施の形態では、ステージ4を電動で移動し
たが、手動により移動するものにも適用できる。また、
制御装置8をパソコン、操作指示部9をパソコンのキー
ボードあるいはタッチパネル付のモニターおよび記憶回
路805をハードディスクなどで構成すれば、さらに観
察対象を大規模に扱うことができる。
【0045】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、光
源による照明の調光動作が不必要に行なわれるのを防止
できるので、常に最適な調光状態で試料観察を行なうこ
とができるとともに、観察者に不要な不快感を与えるよ
うな要因も回避でき、さらに、無駄な調光動作を行なわ
ないことから、調光駆動手段の耐久性を向上することも
できる。
【0046】また、顕微鏡の対物レンズの切換え動作、
観察方式の切換え動作および前記検査試料の交換動作な
どのように調光動作が不要な際に、これらの動作が完了
するまで調光動作を中止することができる。
【0047】さらに、検査試料上で存在しない条件での
調光動作が不必要に行なわれるのを防止することができ
るので、常に最適な調光状態で試料観察を行なうことが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の概略構成を示す
図。
【図2】第1の実施の形態に用いられる制御装置の概略
構成を示す図。
【図3】第1の実施の形態に用いられる調光手段の概略
構成を示す図。
【図4】調光手段を説明するための図。
【図5】第1の実施の形態に用いられる操作指示部の概
略構成を示す図。
【図6】第1の実施の形態の動作を説明するためのフロ
ーチャート。
【図7】本発明の第2の実施の形態の概略構成を示す
図。
【図8】第2の実施の形態に用いられる操作指示部の概
略構成を示す図。
【図9】第2の実施の形態の動作を説明するためのフロ
ーチャート。
【図10】本発明の第3の実施の形態に用いられる操作
指示部の概略構成を示す図。
【符号の説明】
1 …顕微鏡本体 2…対物レンズ 3…回転式レボルバ 4…ステージ 5…基板 6…ランプハウス 61…ランプ 7…受光素子 8…制御装置 9…操作指示部 10…レボ穴検出部 11…観察方式切換え検出部 12…基板検出部 13…調光手段 1301…電圧可変回路 1302…NDフィルタ駆動部 1303…DCモータ 1304…NDフィルタ 801…デジタル入力回路 802…制御回路 803…アナログ入力回路 804…A/Dコンバータ 805…記憶回路 806…比較演算回路 807…駆動回路 901.902…対物レンズ切換えボタン 903…観察方式切換えボタン 904…照明電源ボタン 905.906…明るさ切換えボタン 907…明るさ設定ボタン 908…検査開始ボタン 909…検査終了ボタン 910…基板交換ボタン 911…基板交換終了ボタン 912.913…照度設定ボタン 914〜918…観察対象指定ボタン

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光源の光により照明される検査試料より
    観察光路に入射される光量をモニタし、前記光源による
    照明の調光動作を行なう調光機能を有する顕微鏡を用い
    た外観検査装置において、 前記調光機能に対する動作条件を設定する動作条件設定
    手段と、 この動作条件設定手段の設定内容に基づいて前記光源に
    よる照明の調光動作を中止させる制御手段とを具備した
    ことを特徴とする外観検査装置。
  2. 【請求項2】 前記動作条件設定手段は、前記顕微鏡の
    対物レンズの切換え動作、観察方式の切換え動作および
    前記検査試料の交換動作の少なくともひとつを設定する
    ことを特徴とする請求項1記載の外観検査装置。
  3. 【請求項3】 前記動作条件設定手段は、所定の照度値
    範囲を設定し、前記制御手段は、前記観察光路に入射さ
    れる光が前記照度範囲を外れたとき前記光源による照明
    の調光動作を中止させることを特徴とする請求項1記載
    の外観検査装置。
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