JP2000056234A - 顕微鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、能率のよい欠陥検査を行なうことができる顕
微鏡を提供することを目的とする。 【課題】ハーフミラー２により２方向に分割された一方
の光路の照明光により副観察光学系５の対物レンズ１１
を介して標本１４面を照明し、該標本１４面の反射光を
取り込むとともに、他の光路の照明光により主観察光学
系４の対物レンズ７を介して標本１４の観察領域を照明
し、該観察領域の反射光を取り込むようになっていて、
このうち、副観察光学系５の対物レンズ１１を標本の種
類や作業内容に応じて最適なものに交換できるようにし
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の観察光学系
を有する顕微鏡に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶や半導体などの製造工程で、
パターンの欠陥検査を始めとして、ごみや傷などの解析
に複数の観察光学系を有する顕微鏡が用いられている。
つまり、このような顕微鏡では、倍率の異なる複数の対
物レンズが切換え可能でオートフォーカス機能を有する
主観察光学系と、この主観察光学系と独立した低倍の作
動距離の長い対物レンズを有する副観察光学系を有して
いて、まず、副観察光学系の対物レンズを介してパター
ンなどの標本面にスポット光を照射しながら、標本から
の反射光を低倍の対物レンズを通してＣＣＤカメラなど
で撮影してマクロ的な画像を表示し、このマクロ的な画
像中から標本の欠陥を検索し、この検索により発見され
た欠陥を主観察光学系の高倍対物レンズの観察光路上に
合わせ、欠陥部の解析のためのミクロ観察を行なうよう
にしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このように
構成した顕微鏡によると、副観察光学系に設けられる対
物レンズは、一定の光学特性を有するものが接着剤や固
定リングなどで固定されており、マクロ観察について機
能的に限定されている。

【０００４】しかし、実際に標本の欠陥検査作業を行な
うと、標本の種類や作業内容によって、副観察光学系で
の観察倍率や対応する光の波長などの光学特性を切換え
て行なうのが望ましいことが多々あるが、これらの要望
に対し、上述した対物レンズを固定したものでは全く対
応できず、このため欠陥検査作業の能率低下を招くだけ
でなく、作業の内容によっては、作業自体ができなくな
るという問題がある。本発明は、上記事情に鑑みてなさ
れたもので、能率のよい欠陥検査を行なうことができる
顕微鏡を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
照明光の光路を異なる方向に分割する光路分割手段と、
この光路分割手段で分割された一方の光路の照明光によ
り前記標本の観察領域を照明するとともに、該観察領域
の反射光を取り込む対物レンズを有する主観察光学系
と、前記光路分割手段で分割された他方の照明光により
標本面を照明するとともに、該標本面の反射光を取り込
む副観察光学系と、この副観察光学系中に交換可能に設
けられ前記観察光学系による観察像を投影する対物レン
ズとにより構成している。

【０００６】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記副観察光学系に設けられる対物レンズ
は、対物レンズ保持部材に複数個設けられ、前記副観察
光学系中に選択的に切換え可能にしている。

【０００７】請求項３記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記主観察光学系の対物レンズおよび前記
副観察光学系の対物レンズのそれぞれの焦点位置が前記
標本上の同一面になるように設定されている。

【０００８】この結果、請求項１記載の発明によれば、
副観察光学系の標本の種類や作業内容に応じた最適な対
物レンズと主観察光学系の対物レンズによる組み合わせ
により、様々な観察状況下での欠陥検査を行なうことが
できる。

【０００９】請求項２記載の発明によれば、副観察光学
系の対物レンズを標本の種類や作業内容に合せて速やか
に切換えることができる。請求項３記載の発明によれ
ば、同一の標本面に対して副観察光学系の準焦による合
焦により主観察光学系を同時に合焦させることができ
る。

【００１０】

【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顕微
鏡の概略構成を示している。

【００１１】図において、１は液晶基板やウェハなどの
大型基板の検査に好適な顕微鏡の本体で、この顕微鏡本
体１には、ハーフミラー２を設けている。ハーフミラー
２は、主観察光学系４、副観察光学系５および照明光路
６の交差する位置に配置され、照明光路６に沿って入射
される光源１５からの照明光を反射方向と透過方向の２
方向に分け、このうち反射光を主観察光学系４に、透過
光を副観察光学系５にそれぞれ進め、また、主観察光学
系４より入射される標本１４面からの反射光を透過し、
副観察光学系５より入射される標本１４面からの反射光
を反射して、それぞれ結像レンズ１６を介して接眼レン
ズ１７に入射させるようにしている。

【００１２】主観察光学系４には、倍率の異なる複数の
対物レンズ７を有するレボルバ８を配置している。この
レボルバ８は、ミクロ観察に最適な高倍率の複数の対物
レンズ７を選択的に主観察光学系４上に位置させるもの
である。

【００１３】副観察光学系５には、ミラー１０および対
物レンズ１１を配置している。この場合、ミラー１０
は、副観察光学系５を直角に折り曲げ、対物レンズ１１
の光軸が対物レンズ７の光軸と平行になるようにするも
のである。また、対物レンズ１１は、レボルバ取付け部
と連結した対物レンズ保持部材５１のネジ穴５１１に対
し直接着脱可能にしたもので、標本１４の種類や作業内
容に応じて最適な倍率（０．５から２倍程度）や光学特
性を有するものを選択的に交換できるようにしている。

【００１４】この場合、主観察光学系４の対物レンズ７
と副観察光学系５の対物レンズ１１は、焦点位置が標本
１４上の同一面上になるように調整されている。一方、
ハーフミラー２の近傍には、シャッタ１３を設けてい
る。このシャッタ１３は、図２に示すように一対の長方
形遮蔽板１３１、１３２をＬ字状に形成するとともに、
遮蔽板１３１に透穴１３１ａを、また遮蔽板１３２に透
穴１３２ａをそれぞれ形成したもので、これら遮蔽板１
３１、１３２を図示しないアクチュエータの駆動力によ
り、図示矢印方向に直線移動させることにより、透穴１
３１ａを主観察光学系４中に、または、透穴１３2 ａを
副観察光学系５中に選択的に配置できるようにしてい
る。

【００１５】次に、以上のように構成した実施の形態の
動作を説明する。まず、標本１４の種類や作業内容に応
じて最適な倍率または光学特性を有する対物レンズ１１
を選択し、この選択した対物レンズ１１を副観察光学系
５の対物レンズ保持部材５１のネジ穴５１１に直接取付
ける。

【００１６】この状態から、標本１４面にスポット光を
照射しながらのマクロ的な観察を行う。この場合、シャ
ッタ１３を図示しないアクチュエータにより駆動して、
遮蔽板１３２の透穴１３２ａを副観察光学系５上に配置
させる。このとき、主観察光学系4 は、遮断板１３１に
より遮蔽される。

【００１７】この状態で、照明光路６よりハーフミラー
２に照明光を入射すると、ここを透過した照明光は、副
観察光学系５に進み、ミラー１０および対物レンズ１１
を通って標本１４面に照射される。そして、標本１４面
からの反射光は、対物レンズ１１を通ってハーフミラー
２で反射され、結像レンズ１６を介して接眼レンズ１７
に入射され、標本１４上のマクロ的な観察が行われる。

【００１８】次に、マクロ観察された標本１４面の欠陥
部を主観察光学系４の対物レンズ７により高倍率で観察
する場合は、シャッタ１３を図示しないアクチュエータ
により駆動して、今度は、遮蔽板１３１の透穴１３１ａ
を主観察光学系４上に配置させる。この場合、副観察光
学系５は、遮断板１３２により遮蔽される。また、標本
１４側を移動して観察したい欠陥部を対物レンズ７の光
軸に合せる。

【００１９】この状態で、照明光路６よりハーフミラー
２に照明光を入射すると、ここで反射した照明光は、主
観察光学系４に進み、対物レンズ７を通って標本１４面
の欠陥部に照射される。また、標本１４面からの反射光
は、対物レンズ７を通ってハーフミラー２を透過した
後、結像レンズ１６を介して接眼レンズ１７に入射さ
れ、欠陥部のミクロ的な観察が行われる。

【００２０】従って、このようにすれば、マクロ観察を
行なう副観察光学系５の対物レンズ１１を対物レンズ保
持部材５１に着脱可能にする構成とし、標本１４の種類
や作業内容に応じて最適な倍率または光学特性を有する
ものを選択して、対物レンズ保持部材５１に取付けるよ
うにしたので、この対物レンズ保持部材５１に取付ける
対物レンズ１１の選択のみによって、従前から存在する
標準的なマクロ観察用の対物レンズ１１とミクロ観察用
の高倍の対物レンズ７による組み合わせを始めとして、
標本１４の種類や作業内容に応じたマクロ観察用の対物
レンズ１１とミクロ観察用の高倍の対物レンズ７による
組み合わせを得られるようになり、これにより、様々な
観察状況の下での欠陥検査を能率よく行なうことができ
る。

【００２１】また、対物レンズ１１は、レボルバ取付部
に連結した対物レンズ保持部材５１に取付けられ、しか
も、対物レンズ７の焦点位置と対物レンズ１１の焦点位
置が同一平面上にあるので、副観察光学系５のマクロ観
察の際に、低倍の対物レンズ１１の準焦を行なうと、標
本１４の同一面に対して主観察光学系４のミクロ観察用
の対物レンズ７も自動的に準焦が行われるようになり、
ミクロ観察の際に改めて対物レンズ７についての準焦を
行うことなく、ピントの合った良好な観察像を得られ
る。これにより、一連のマクロ、ミクロ検鏡を簡単にで
きるので、検鏡時間も短縮でき、作業能率の向上も図る
ことができる。 （第２の実施の形態）第１の実施の形態では、副観察光
学系５の対物レンズ１１として、標本１４の種類や作業
内容に応じて最適な倍率や光学特性を有するものを選択
的に対物レンズ保持部材５１のネジ穴５１１に取付ける
ようにしたが、この第２の実施の形態では、副観察光学
系用の複数の対物レンズを選択的に切換える切換え機構
を有している。

【００２２】図３は、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。
この場合、副観察光学系５には、対物レンズ保持部材と
して、両側面にアリ２１１を有する固定部材２１を設け
ている。そして、この固定部材２１に対して可動部材２
２を移動可能に設けている。この可動部材２２は、図４
に示すように両側縁に相対向する突壁２２１を有する断
面をコ字状にするとともに、これら突壁２２１の相対向
する側面に固定部材２１のアリ２１１に対応するアリ溝
２２２を形成し、このアリ溝２２２に固定部材２１のア
リ２１１を嵌合することで、固定部材２１に対して直線
移動可能にしている。また、可動部材２２の底面には、
直線移動方向に沿って複数（図示例では２個）のネジ穴
２２３、２２４を設け、これらネジ穴２２３、２２４に
それぞれ対物レンズ２３を取付けている。この場合、こ
れらネジ穴２２３、２２４に取付けられる対物レンズ２
３は、標本の種類や作業内容に応じて最適な倍率または
光学特性を有するもので、可動部材２２の移動操作によ
り所望する対物レンズ２３を副観察光学系５上に位置さ
せることができるようになっている。

【００２３】このような構成において、まず、対物レン
ズ保持部材の可動部材２２を固定部材２１に対して直線
移動して、標本の種類や作業内容に応じて最適な倍率ま
たは光学特性を有する対物レンズ２３を副観察光学系５
上に位置させる。

【００２４】この状態から、上述したと同様に、まず副
観察光学系５を選択すると、標本１４面にスポット光を
照射しながら対物レンズ２３を通して接眼レンズ１７に
よりマクロ観察が行なわれ、次いで、主観察光学系４に
切換え、マクロ観察された標本１４面の欠陥部が高倍率
の対物レンズ７を介して接眼レンズ１７よりミクロ観察
されるようになる。

【００２５】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が期待でき、さらに、対物レ
ンズ保持部材の可動部材２２を直線移動させるだけで、
副観察光学系５中に位置される対物レンズ２３を切換え
ることができるので、迅速に様々な対物レンズ２３の組
み合わせによる観察状況を得られるようになり、作業状
況に応じて、さらに能率のよい欠陥検査を実現できる。

【００２６】なお、上述では、可動部材２２の対物レン
ズ２３を取付ける２個のネジ穴２２３、２２４の例を述
べたが、３個以上であってもよい、また、固定部材２１
に対して可動部材２２を移動させるためのアリ２１１と
アリ溝２２２に代えて、滑り案内機構や転がり案内機構
を用いてもよく、また、これら案内機構の駆動は、手動
方式または電動方式のいずれを使用してもよい。（第３
の実施の形態）この第３の実施の形態では、副観察光学
系用の複数の対物レンズを選択的に切換える切換え機構
の他の例を示している。

【００２７】図５は、第３の実施の形態の概略構成を示
すものである。図において、３１は副観察光学系５に設
けられる固定部材で、この固定部材３１には、レンズ保
持部材３２を支持軸３３を介して回動可能に設けてい
る。このレンズ保持部材３２には、複数（図示例では２
個）の対物レンズ３４を取付けている。これら対物レン
ズ３４は、標本の種類や作業内容に応じて最適な倍率ま
たは光学特性を有するもので、レンズ保持部材３２の回
動により所望する対物レンズ３４を副観察光学系５上に
位置させることができるようになっている。

【００２８】また、レンズ保持部材３２は、固定部材３
１に設けた位置決めボール３５を介して所定の回動状態
を位置決め可能になっていて、この位置決めにより所望
する対物レンズ３４を副観察光学系５上に固定できるよ
うにしている。

【００２９】なお、３６は、レンズ保持部材３２を回動
操作するための摘みである。このような構成において、
まず、レンズ保持部材３２を支持軸３３を中心に回動さ
せ、標本の種類や作業内容に対して最適な倍率または光
学特性を有する対物レンズ３４を副観察光学系５上に位
置させる。この場合、レンズ保持部材３２は、固定部材
３１に設けた位置決めボール３５を介して、この回動状
態を位置決めされ、所望する対物レンズ３４を副観察光
学系５上に固定される。

【００３０】そして、この状態から、副観察光学系５が
選択されると、副観察光学系５上に位置決めされた対物
レンズ３４を介してマクロ観察が行なわれ、次いで、主
観察光学系に切換えて、マクロ観察された標本面の欠陥
部が高倍率の対物レンズを介してミクロ観察されるよう
になる。

【００３１】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が期待でき、さらに、レンズ
保持部材３２を回動操作するだけで、副観察光学系５上
に位置される対物レンズ３４を切換えることができるの
で、迅速に様々な対物レンズ３４の組み合わせによる観
察状況を得られるようになり、作業状況に応じて、能率
のよい欠陥検査を行実現できる。

【００３２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、副
観察光学系の標本の種類や作業内容に応じた最適な対物
レンズと主観察光学系の対物レンズによる組み合わせが
得られるので、様々な観察状況下での欠陥検査を能率よ
く行なうことができる。

【００３３】また、副観察光学系の対物レンズを標本の
種類や作業内容に合せて速やかに切換えることができる
ので、さらに作業能率を向上させることができる。さら
に、同一の標本面に対して副観察光学系の準焦による合
焦により主観察光学系を同時に合焦させることができる
ので、一連の検鏡を簡単にできるとともに、検鏡時間も
短縮できる。

【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シャッタの概略
構成を示す図。

【図３】本発明の第２の実施の形態の概略構成を示す
図。

【図４】第２の実施の形態に用いられるレンズ保持部材
の概略構成を示す図。

【図５】本発明の第３の実施の形態の概略構成を示す
図。

【符号の説明】

１…顕微鏡本体、 ２…ハーフミラー、 ４…主観察光学系、 ５…副観察光学系、 ５１…対物レンズ保持部材、 ５１１…ネジ穴、 ６…照明光路、 ７…対物レンズ、 ８…レボルバ、 １０…ミラー、 １１…対物レンズ、 １３…シャッタ、 １３１、１３２…遮蔽板、 １４…標本、 １５…光源、 １６…結像レンズ、 １７…接眼レンズ、 ２１…固定部材、 ２１１…アリ、 ２２…可動部材、 ２２１…突壁、 ２２２…アリ溝、 ２２３、２２４…ネジ穴、 ２３…対物レンズ、 ３１…固定部材、 ３２…レンズ保持部材、 ３３…支持軸、 ３４…対物レンズ、 ３５…位置決めボール、 ３６…摘み。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 照明光の光路を異なる方向に分割する光
   路分割手段と、 この光路分割手段で分割された一方の光路の照明光によ
   り前記標本の観察領域を照明するとともに、該観察領域
   の反射光を取り込む対物レンズを有する主観察光学系
   と、 前記光路分割手段で分割された他方の照明光により標本
   面を照明するとともに、該標本面の反射光を取り込む副
   観察光学系と、 この副観察光学系中に交換可能に設けられ前記観察光学
   系による観察像を投影する対物レンズとを具備したこと
   を特徴とする顕微鏡。
2. 【請求項２】 前記副観察光学系に設けられる対物レン
   ズは、対物レンズ保持部材に複数個設けられ、前記副観
   察光学系中に選択的に切換え可能にしたことを特徴とす
   る請求項１記載の顕微鏡。
3. 【請求項３】 前記主観察光学系の対物レンズおよび前
   記副観察光学系の対物レンズのそれぞれの焦点位置が前
   記標本上の同一面になるように設定されることを特徴と
   する請求項１記載の顕微鏡。