JP2002098906A

JP2002098906A - 顕微鏡

Info

Publication number: JP2002098906A
Application number: JP2000288539A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Kitahara; 友博北原
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2000-09-22
Filing date: 2000-09-22
Publication date: 2002-04-05

Abstract

(57)【要約】【課題】検鏡法の切り換えの操作性を向上できると共
に、検鏡時間を短縮し、コストダウンを図ること。【解決手段】ライトガイド光源装置８の光出射口８ａに
光路切換光学系２０を接続し、この光路切換光学系２０
内のミラー２４を設けた切換回転体２２を回転させてラ
イトガイド光源装置８から出射された照明光の光路を各
ライトガイド７、１７のうちいずれか１つのライトガイ
ドに切換える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、顕微鏡の各種検鏡
法に応じて落射照明や透過照明などの最適な照明方式に
切換え可能にした顕微鏡に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の顕微鏡として、顕微鏡本体に照
明光源を取付け、この照明光源からの照明光束をコレク
ターレンズで集光し、明視野系投光管を通して観察光路
に分離するハーフミラーで反射させ対物レンズに導く落
射明視野照明と、対物レンズの周辺にリング状照明出射
部を装着し、このリング状照明出射部と前記照明光源と
の間をライトガイドで連結したリング照明を備え、照明
光源の近傍に落射明視野照明光路とリング照明光路を切
換えるミラーを配置したものがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た顕微鏡では、照明光源が顕微鏡本体に取付けられてい
る為に、光源からの熱による顕微鏡本体の歪による影響
やファンの回転による振動の影響が生じる。特に、工業
系顕微鏡のように微小パターンの計測やウエハ等の基板
表面の欠陥観察においては、歪による光軸ズレや内部振
動による観察像の揺れが発生すると確実な測定や検査が
できなくなる。

【０００４】また、クリーンルームで使用される顕微
鏡、特に微細化が進んでいる半導体ウエハの検査分野で
使用される顕微鏡では、照明光源が顕微鏡本体に取付け
られていることにより、光源のモータやファンから発生
する塵埃により半導体ウエハが汚染される問題が生じ
る。また照明光路を切換えるために、ミラーを回転駆動
する際にも塵埃が発生する。

【０００５】そこで本発明は、検鏡法の切換え操作性を
向上させ、かつ照明光源からの熱や振動の影響を受けに
くい精度の高い観察が行える顕微鏡を提供することを目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載に係る本発
明は、各種検鏡照明方式が可能な顕微鏡本体と、この顕
微鏡本体から離間して設けられ、前記検鏡照明方式に適
した照明光を出射する照明光源と、前記各種検鏡照明方
式を実現する照明光路を構成し、前記照明光源と光学的
に連結された複数の照明用光ファイバと、前記照明光源
から出射された照明光を前記各照明用光ファイバーのう
ちのいずれか１つに導く光路切換手段とを具備したこと
を特徴とする顕微鏡である。

【０００７】請求項２記載に係る本発明は、請求項１記
載の顕微鏡において、前記照明光路は、落射照明、リン
グ照明、偏射照明又は透過照明の各検鏡照明方式のうち
少なくとも２つの照明方式を構成することを特徴とす
る。

【０００８】請求項３記載に係る本発明は、請求項１記
載の顕微鏡において、前記光路切換手段は、前記複数の
光ファイバーの入射口と前記照明光源の出射口との間に
設けられ、この照明光源からの出射光を所定の角度の偏
向して前記光ファイバのいずれか１つに選択的に導くこ
とを特徴とする。

【０００９】請求項４記載に係る本発明は、請求項１記
載の顕微鏡において、前記光路切換手段は、前記複数の
光ファイバの入射口と前記照明光源の出射口との間に設
けられ、この照明光源の出射光軸に対して前記複数の光
ファイバーのいずれか１つの入射光軸が選択的に一致す
るように複数の光ファイバーを切換移動させることを特
徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】(1) 以下、本発明の第１の実施の
形態について図面を参照して説明する。

【００１１】図１は照明装置を備えた顕微鏡の構成図で
ある。この顕微鏡は、照明方式として落射照明とリング
照明とを備えたもので、落射照明用の光入射口６にライ
トガイド７が接続されると共に、図２に示すリング状の
照明出射部１５の光入射口１６にライトガイド１７が接
続されている。これらライトガイド７、１７の各光入射
口７ａ、１７ａは、共に光路切換光学系２０に接続され
ている。

【００１２】この光路切換光学系２０は、ライトガイド
光源装置８から出射された照明光の光路を各ライトガイ
ド７、１７のうちいすれか１つのライトガイドに切り換
えるものである。この光路切換光学系２０は、ライトガ
イド光源装置８の光出射口を構成する光ファイバー８ａ
に接続され、ライトガイド光源装置８と一体化されてい
る。

【００１３】図３(a)(b)は光路切換光学系２０の具体的
な構成図である。この光路切換光学系２０の内部には、
ライトガイド光源装置８から出射される照明光を導く光
ファイバー２１と各ライトガイド７、１７とが配置され
ている。このうち各ライトガイド７、１７は、光ファイ
バー８ａからの照明光の出射方向に対して垂直方向でか
つ互いに対向する向きに配置されている。これら光ファ
イバー８ａと各ライトガイド７、１７との各光軸の交わ
るところには、切換回転体２２が設けられている。

【００１４】この切換回転体２２は、光ファイバー８ａ
と各ライトガイド７、１７との各光軸の交点Ｐを中心と
して左右方向に９０度回転自在に設けられている。又、
この切換回転体２２には、ミラー２４が設けられ、照明
光路が角度９０度に反射されたＬ字形状の光路２３が形
成される。なお、このミラー２４は、上記交点Ｐを通る
平面上に配置されている。

【００１５】次に、上記の如く構成された顕微鏡の作用
について説明する。

【００１６】落射照明で標本を観察するときには、ライ
トガイド光源装置８を点灯すると共に、光路切換光学系
２０の切換回転体２２を回転させて光路２３が図３(a)
に示すように光ファイバー８ａとライトガイド７との間
でつながるようにセットする。

【００１７】ライトガイド光源装置８から出射された照
明光は、光ファイバー８ａを通って光路切換光学系２０
に入射し、切換回転体２２内のミラー２４で反射してラ
イトガイド７に入射する。この照明光は、ライトガイド
７を通して観察光軸４に導き、標本を落射照明する。

【００１８】リング照明で標本を観察するときには、ラ
イトガイド光源装置８を点灯すると共に、光路切換光学
系２０の切換回転体２２を角度９０度回転させて光路２
３が図３(b)に示すように光ファイバー８ａとライトガ
イド１７との間でつながるようにセットする。なお、落
射照明からリング照明へ切り換える場合には、切換回転
体２２を角度９０度回転させるだけでよい。

【００１９】ライトガイド光源装置８から出射された照
明光は、光ファイバー８ａを通って光路切換光学系２０
に入射し、切換回転体２２内のミラー２４で反射してラ
イトガイド１７に入射する。この照明光は、ライトガイ
ド１７を通してリング状の照明出射部１５に導き、標本
をリング照明する。

【００２０】リング照明は、上記図２に示すように対物
レンズ３の外周側にリング状の照明出射部１５を設けた
もので、リング照明用の光入射口１６にライトガイド１
７を接続し、このライトガイド１７の他端を光路切換光
学系２０に接続している。リング状の照明出射部１５
は、例えば複数の光ファイバーを環状に配列したものと
なっている。このライトガイド光源装置８から出射され
た照明光は、ライトガイド１７内を通ってリング状の照
明出射部１５から標本に照明を行うものとなっている。

【００２１】このように上記第１の実施の形態において
は、ライトガイド光源装置８の光出射口８ａに光路切換
光学系２０を接続し、この光路切換光学系２０内のミラ
ー２４を設けた切換回転体２２を回転させてライトガイ
ド光源装置８から出射された照明光の光路を各ライトガ
イド７、１７、のうちいずれか１つのライトガイドに切
換えるようにしたので、切換回転体２２を回転させるだ
けの容易な操作で落射照明とリング照明との各検鏡法の
切り換えができ、その操作性を向上できると共に検鏡時
間を短縮できる。また１台のライトガイド光源装置８で
落射照明とリング照明との各検鏡法に用いることがで
き、コストダウンが図れる。

【００２２】又、光路切換光学系２０内のミラー２４で
照明光をいずれか１つのライトガイド７又は１７に切り
換えるので、ライトガイド光源装置８から出射された照
明光の光量の１００％をいずれか１つのライトガイド７
又は１７に入射させることができ、光量の使用効率を高
くできる。

【００２３】(2) 次に、本発明の第２の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。なお、図１と同一部分に
は同一符号を付してその詳しい説明は省略する。

【００２４】図４は照明光源装置を備えた顕微鏡の構成
図である。この顕微鏡は、第１の実施の形態の顕微鏡に
照明方式として更に透過照明と偏射照明とを備えたもの
で、透過照明用の光入射口３０にライトガイド１７が接
続されると共に、偏射照明用の光入射口３１にライトガ
イド７が接続されている。これらライトガイド７、１７
の各光入射口７ａ、１７ａは、共に光路切換光学系２０
に接続されている。

【００２５】透過照明は、ライトガイド１７を通して導
かれたベース１内に導かれた照明光をミラー３２で反射
して、標本を下方から照明し、この標本を透過した光を
対物レンズ３に入射させるものとなっている。

【００２６】偏射照明は、顕微鏡本体２の上部に左右２
本のライドガイド３３、３４を設け、これらライドガイ
ト３３、３４からそれぞれ照明光を出射して標本に対し
て斜め方向から照明を行うものとなっている。各ライド
ガイド３３、３４は、それぞれ可とう性のチューブ内に
光ファイバーを挿入した構成となっており、標本に対す
る照射角度を任意に変更可能になっている。なお、ここ
では左右２本のライドガイド３３、３４を設けている
が、左右のいずれか１本のライドガイド３３又は３４に
してもよい。顕微鏡本体２の内部において上記ライドガ
イド７により導かれた照明光は、ミラー３５で反射して
ビームスプリッタ３６に入射し、このビームスプリッタ
３６で２方向に分岐されて各ライドガイド３３、３４に
入射するものとなっている。

【００２７】次に、上記の如く構成された顕微鏡の作用
について説明する。

【００２８】透過照明で標本を観察するときには、ライ
トガイド光源装置８を点灯すると共に、光路切換光学系
２０の切換回転体２２を回転させて光路２３が図３(b)
に示すように光ファイバー８ａとライトガイド１７との
間でつながるようにセットする。

【００２９】ライトガイド光源装置８から出射された照
明光は、光ファイバー８ａを通って光路切換光学系２０
に入射し、切換回転体２２内のミラー２４で反射してラ
イトガイド１７に入射する。この照明光は、ライトガイ
ド１７を通してベース１内に導かれれ、ミラー３２で反
射して、標本を下方から照明する。そして、標本を透過
した光は、対物レンズ３に入射する。

【００３０】偏射照明で標本を観察するときには、ライ
トガイド光源装置８を点灯すると共に、光路切換光学系
２０の切換回転体２２を角度９０度回転させて光路２３
が図３(a)に示すように光ファイバー８ａとライトガイ
ド７との間でつながるようにセットする。なお、透過照
明から偏射照明へ切り換える場合には、切換回転体２２
を角度９０度回転させるだけでよい。

【００３１】ライトガイド光源装置８から出射された照
明光は、光ファイバー８ａを通って光路切換光学系２０
に入射し、切換回転体２２内のミラー２４で反射してラ
イトガイド７に入射する。この照明光は、ライトガイド
７を通して顕微鏡本体２内部のミラー３５で反射してビ
ームスプリッタ３６に入射し、このビームスプリッタ３
６で２方向に分岐されて各ライドガイド３３、３４に入
射する。これらライドガイト３３、３４を通った照明光
は、その各先端から出射して標本に対して斜め方向から
照明する。

【００３２】このように上記第２の実施の形態によれ
ば、光路切換光学系２０内の切換回転体２２を回転させ
るだけの容易な操作で透過照明と偏射照明との各検鏡法
の切り換えができ、その操作性を向上できると共に検鏡
時間を短縮できる。又、１台のライトガイド光源装置８
で透過照明と偏射照明との各検鏡法に用いることがで
き、コストダウンが図れる。

【００３３】又、上記第１の実施の形態と同様に、光路
切換光学系２０内のミラー２４で照明光をいすれか１つ
のライトガイド７又は１７に切り換えるので、ライトガ
イド光源装置８から出射された照明光の光量の１００％
をいずれか１つのライトガイド７又は１７に入射させる
ことができ、光量の使用効率を高くできる。

【００３４】(3) 次に、本発明装置における光路切換光
学系２０の他の実施例について図面を参照して説明す
る。なお、図３と同一部分には同一符号を付してその詳
しい説明は省略する。

【００３５】図５(a)(b)に示す光路切換光学系２０は、
光ファイバー８ａと各ライトガイド７、１７との各光軸
の交わるところにプリズム４０が設けられている。この
プリズム４０は、光ファイバー２１と各ライトガイド
７、１７との各光軸の交点Ｐを中心として左右方向に９
０度回転自在に設けられている。このプリズム４０は、
その反射平面が上記交点Ｐを通る平面上に配置されてい
る。

【００３６】このような構成であれば、プリズム４０を
９０度回転させることにより、光ファイバー８ａから出
射された照明光を図５(a)に示すように一方のライトガ
イド７に導くか、又同図(b)に示すように他方のライト
ガイド１７に導くかのいずれか一方に切り換えることが
できる。

【００３７】図６(a)に示す光路切換光学系２０は、水
平スライド部材４１に各ライトガイド７、１７を設けた
ものとなっている。この水平スライド部材４１は、水平
方向にスライド移動して各ライトガイド７、１７のうち
いずれか一方のライトガイドを光ファイバー８ａに対し
て光軸を合わせて位置決めするものとなっている。

【００３８】このような構成であれば、水平スライド部
材４１を水平移動させることにより、光ファイバー８ａ
から出射された照明光を一方のライトガイド１７に導く
か、又は他方のライトガイド７に導くかのいずれか一方
に切り換えることができる。

【００３９】図６(b)に示す光路切換光学系２０は、水
平スライド部材４１に代えて垂直スライド部材４２に各
ライトガイド７、１７を設けたものとなっている。この
垂直スライド部材４２は、垂直方向にスライド移動して
各ライトガイド７、１７のうちいずれか一方のライトガ
イドを光ファイバー８ａに対して光軸を合わせて位置決
めするものとなっている。

【００４０】図７に示す光路切換光学系２０は、円板４
３の一円周方向に各ライトガイド７、１７、４４ａ、４
４ｂを設けたものである。この円板４３は、中心軸４５
を中心として回転自在に設けられ、いずれか１つのライ
トガイド７、１７、４４ａ又は４４ｂを光ファイバー８
ａに対して光軸を合わせて位置決めするものとなってい
る。各ライトガイド７、１７、４４ａ、４４ｂは、例え
ば図４に示す顕微鏡の落射照明、リング照明、透過照
明、偏射照明の各光入射口６、１６、３０、３１にそれ
ぞれ接続し、円板４３を回転させるだけで各検鏡照明に
容易に切換えることができる。

【００４１】このような構成であれば、円板４３を回転
させることにより、光ファイバー８ａから出射された照
明光を選択されたライトガイド７、１７、４４ａ又は４
４ｂに導くことができる。なお、円板４３に設けるライ
トガイドの本数は任意でよい。

【００４２】図８(a)(b)に示す光路切換光学系２０は、
光ファイバー８ａと各ライトガイド７、１７との各光軸
の交わるところにミラーボックス４５が設けられてい
る。このミラーボックス４５は、各ライトガイド７、１
７の間でスライド移動自在に設けられている。このミラ
ーボックス４５内には、２枚のミラー４６、４７をそれ
ぞれ各ライトガイド７、１７の間の光軸方向に対して角
度４５度で設けられている。

【００４３】このような構成であれば、ミラーボックス
４５をスライド移動させることにより、光ファイバー８
ａから出射された照明光を図８(a)に示すように一方の
ライトガイド１７に導くか、又同図(b)に示すように他
方のライトガイド７に導くかのいずれか一方に切り換え
ることができる。

【００４４】図９(a)(b)に示す光路切換光学系２０は、
光ファイバー８ａと各ライトガイド７、１７との各光軸
の交わるところにプリズム４８が設けられている。この
プリズム４８は、各ライトガイド７、１７の間でスライ
ド移動自在に設けられている。

【００４５】このような構成であれば、プリズム４８を
スライド移動させることにより、光ファイバー８ａから
出射された照明光を図９(a)に示すように一方のライト
ガイド１７に導くか、又同図(b)に示すように他方のラ
イトガイド７に導くかのいずれか一方に切り換えること
ができる。

【００４６】図１０に示す光路切換光学系２０は、光フ
ァイバー８ａと各ライトガイド７、１７との各光軸の交
わるところにプリズム４９を設け、かつ各ライトガイド
７、１７とプリズム４９との各間にそれぞれ各シャッタ
５０、５１を設けたものとなっている。

【００４７】このような構成であれば、光ファイバー８
ａから出射された照明光はプリズム４９で分岐されてそ
れぞれ各ライトガイド７、１７に導かれるが、各シャッ
タ５０、５１が閉じていれば遮蔽される。これらシャッ
タ５０、５１のうちいずれか一方のシャッタ５０が開く
と、照明光はライトガイド７に導かれ、他方のシャッタ
５１が開くと、照明光はライトガイド１７に導かれる。
又、両シャッタ５０、５１が開くと、照明光は両ライト
ガイド７、１７に導かれる。

【００４８】図１１に示す光路切換光学系２０は、光フ
ァイバー８ａと各ライトガイド７、１７との各光軸の交
わるところにプリズムボックス５２が設けられている。
このプリズムボックス５２は、各ライトガイド７、１７
の間で、これらライトガイド７、１７の対向する方向に
対して略垂直方向にスライド移動自在に設けられてい
る。このプリズムボックス５２内には、２つのプリズム
５３、５４が設けられている。

【００４９】このような構成であれば、プリズムボック
ス５２をスライド移動させることにより、光ファイバー
８ａから出射された照明光を一方のライトガイド１７に
導くか、又は他方のライトガイド７に導くかのいずれか
一方に切り換えることができる。

【００５０】図１２に示す光路切換光学系２０は、光フ
ァイバー８ａから出射される照明光の光路上に回転ミラ
ー５５を設け、この回転ミラー５５による照明光の反射
光路上に複数のライトガイド７、１７、…、ｎを配置し
たものとなっている。

【００５１】このような構成であれば、回転ミラー５５
を回転することにより、光ファイバー８ａから出射され
た照明光を、複数のライトガイド７、１７、…、ｎのう
ちいずれか１つのライトガイドに導くことができる。各
ライトガイド７、１７、４４ａ、４４ｂ、は、例えば図
４に示す顕微鏡の落射照明、リング照明、透過照明、偏
射照明の各光入射口６、１６、３０、３１にそれぞれ接
続し、円板４３を回転させるだけで各検鏡照明に容易に
切換えることができる。

【００５２】なお、本発明は、上記第１及び第２の実施
の形態に限定されるものでなく次の通りに変形してもよ
い。

【００５３】例えば、上記第１及び第２の実施の形態で
は、落射照明とリング照明と、これに加え、透過照明と
偏射照明との各検鏡法を備えた顕微鏡について説明した
が、落射照明と透過照明とを備えた顕微鏡、又はリング
照明と偏射照明とを備えた顕微鏡にも適用できることは
言うまでもない。又、これら検鏡法のうち２つの検鏡法
の組み合わせ限らず、複数の検鏡法を組み合わせた備え
た顕微鏡にも適用できることは言うまでもない。

【００５４】このような本発明の実施の形態によれば、
光路切換え手段により、各種検鏡照明を容易に切換える
ことができるとともに、光源を顕微鏡本体から離間させ
て装置の下やクリーンルーム外に配置できることから、
照明光源からの熱や振動の影響を受けず信頼性の高い観
察が可能になる。特に、クリーンルーム内で使用される
欠陥やパターンなどの検査装置などに搭載される顕微鏡
においては、高いクリーン化が要求されているが、塵埃
を発生する根源となる照明光源を本体から離して設置す
ることができるために、クリーン化が要望される装置で
は光ファイバー（ライトガイド）による照明伝送は極め
て有用な手段となる。

【００５５】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、検
鏡法の切り換えの操作性を向上できると共に、検鏡時間
を短縮し、コストダウンを図れる顕微鏡を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる顕微鏡の第１の実施の形態を示
す構成図。

【図２】本発明に係わる顕微鏡の第１の実施の形態にお
けるリング照明を示す構成図。

【図３】本発明に係わる顕微鏡の第１の実施の形態にお
ける光路切換光学系の具体的な構成図。

【図４】本発明に係わる顕微鏡の第２の実施の形態を示
す構成図。

【図５】本発明に係わる顕微鏡における光路切換光学系
の他の実施の形態を示す構成図。

【図６】本発明に係わる顕微鏡における光路切換光学系
の他の実施の形態を示す構成図。

【図７】本発明に係わる顕微鏡における光路切換光学系
の他の実施の形態を示す構成図。

【図８】本発明に係わる顕微鏡における光路切換光学系
の他の実施の形態を示す構成図。

【図９】本発明に係わる顕微鏡における光路切換光学系
の他の実施の形態を示す構成図。

【図１０】本発明に係わる顕微鏡における光路切換光学
系の他の実施の形態を示す構成図。

【図１１】本発明に係わる顕微鏡における光路切換光学
系の他の実施の形態を示す構成図。

【図１２】本発明に係わる顕微鏡における光路切換光学
系の他の実施の形態を示す構成図。

【符号の説明】

１：ベース２：顕微鏡本体３：対物レンズ５：接眼レンズ６：落射照明用の光入射口７：光ファイバー（ライトガイド）８：ライドガイド光源装置９：光出射口１５：リング状の照明出射部１６：リング照明用の光入射口１７：ライトガイド２０：光路切換光学系２１：光ファイバー２２：切換回転体２３：光路２４：ミラー３０：透過照明用の光入射口３１：ライトガイド３２，３５：ミラー３３，３４：ライドガイド３６：ビームスプリッタ４０：プリズム４１：水平スライド部材４２：垂直スライド部材４３：円板４５：ミラーボックス４６，４７：ミラー４８，４９：プリズム５０，５１：シャッタ５２：プリズムボックス５３，５４：プリズム５４：回転ミラー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】各種検鏡照明方式が可能な顕微鏡本体
と、この顕微鏡本体から離間して設けられ、前記検鏡照明方
式に適した照明光を出射する照明光源と、前記各種検鏡照明方式を実現する照明光路を構成し、前
記照明光源と光学的に連結された複数の照明用光ファイ
バーと、前記照明光源から出射された照明光を前記各照明用光フ
ァイバのうちいずれか１つに導く光路切換手段と、を具
備したことを特徴とする顕微鏡。
【請求項２】前記照明光路は、落射照明、リング照
明、偏射照明又は透過照明の各検鏡照明方式のうち少な
くとも２つの照明方式を構成することを特徴とする請求
項１記載の顕微鏡。
【請求項３】前記光路切換手段は、前記複数の光ファ
イバーの入射口と前記照明光源の出射口との間に設けら
れ、この照明光源からの出射光を所定の角度の偏向して
前記光ファイバーのいずれか１つに選択的に導くことを
特徴とする請求項１記載の顕微鏡。
【請求項４】前記光路切換手段は、前記複数の光ファ
イバーの入射口と前記照明光源の出射口との間に設けら
れ、この照明光源の出射光軸に対して前記複数の光ファ
イバーのいずれか１つの入射光軸が選択的に一致するよ
うに複数の光ファイバーを切換移動させることを特徴と
する請求項１記載の顕微鏡。