JP2010164854A - Microscope apparatus - Google Patents

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勝 松本
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a microscope apparatus which has improved observation performance by selectively switching observation light sources. <P>SOLUTION: The microscope apparatus 1 includes: a plurality of light sources (2, 3); and an optical coupling means (4a) which couples the light emitted from the plurality of light sources (2, 3). Preferably, the microscope apparatus 1 further includes a light source switching means (4) which moves the optical coupling means (4a) to a position in the optical paths L of the light emitted from the light sources (2, 3) and to a position retracted from the above position. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、複数の光源を備える顕微鏡装置に関する。   The present invention relates to a microscope apparatus including a plurality of light sources.

従来、顕微鏡の観察用光源としては、ハロゲン光源が多く使用されてきている。しかし、近年、LED光源は、高輝度化や低価格化により普及が著しく、顕微鏡用光源としてもそれは例外ではない。LEDは、長寿命・低消費電力で、また発熱量もハロゲンと比較すると少なく、非常に使い勝手の良い光源である。   Conventionally, many halogen light sources have been used as light sources for observation of microscopes. In recent years, however, LED light sources have become very popular due to higher brightness and lower prices, and they are no exception as light sources for microscopes. An LED is a light source that has a long life and low power consumption, and has a small amount of heat generation compared to a halogen.

一方で、ハロゲンやLEDよりも高輝度な水銀キセノン光源や、赤外光を使ったIR観察用のランプハウスなどを使用するニーズもあり、光源を選択するバリエーションは非常に増えてきている。   On the other hand, there is a need to use a mercury xenon light source having higher brightness than halogen or LED, a lamp house for IR observation using infrared light, and the like.

しかしながら、どの光源にも一長一短があり、一般的なハロゲン光源の代替を狙ったLED光源も、波長特性に特徴があったり、輝度不足で暗視野観察には不向きであったりといった短所も存在している。また、高輝度水銀キセノン光源も電圧による調光ができないため、使い勝手があまり良いとは言えない。   However, each light source has its merits and demerits, and LED light sources aiming at replacement of general halogen light sources have characteristics such as wavelength characteristics and disadvantages such as insufficient luminance and unsuitable for dark field observation. Yes. In addition, the high brightness mercury xenon light source cannot be dimmed by voltage, so it cannot be said that it is very convenient.

そこで、2種類の光源を配置して、観察光源を選択的に切り替える方法が用いられている(例えば、特許文献1〜3参照)。   Therefore, a method of arranging two types of light sources and selectively switching the observation light source is used (for example, see Patent Documents 1 to 3).

特開2005−326544号公報JP 2005-326544 A 特開2006−267432号公報JP 2006-267432 A 特開2005−300614号公報JP-A-2005-300614

ところで、例えば、液晶ディスプレイ(LCD:Liquid Crystal Display)等のフラットパネルディスプレイ(FPD:Flat Panel Display)用の基板や半導体ウエハ等の標本の観察性能は、年々高精度化が求められてきている。   By the way, for example, the observation performance of a specimen such as a substrate for a flat panel display (FPD) such as a liquid crystal display (LCD) or a semiconductor wafer is required to be highly accurate year by year.

そのため、観察光源を選択的に切り替えるだけでは、標本の十分な観察を行うことができなくなってきている。
本発明の目的は、観察性能を向上させることができる顕微鏡装置を提供することである。
For this reason, it has become impossible to perform sufficient observation of a specimen simply by selectively switching the observation light source.
The objective of this invention is providing the microscope apparatus which can improve observation performance.

本発明の顕微鏡装置は、複数の光源と、これら複数の光源から発せられる光を結合する光結合手段と、を備える構成とする。
好ましくは、上記顕微鏡装置は、上記光結合手段を、上記光源から発せられる光の光路中の位置とそこから退避した位置とに移動させる光源切替手段を更に備える構成とする。
The microscope apparatus of the present invention includes a plurality of light sources and an optical coupling unit that couples light emitted from the plurality of light sources.
Preferably, the microscope apparatus further includes light source switching means for moving the optical coupling means to a position in an optical path of light emitted from the light source and a position retracted therefrom.

より好ましくは、上記顕微鏡装置は、上記複数の光源のうちの少なくとも1つの光源から発せられる光を偏向させる光偏向手段を更に備え、上記光源切替手段は、上記光偏向手段と上記光結合手段とを、上記光源から発せられる光の光路中に選択的に移動させる構成とする。   More preferably, the microscope apparatus further includes light deflecting means for deflecting light emitted from at least one of the plurality of light sources, and the light source switching means includes the light deflecting means, the optical coupling means, and the like. Is configured to be selectively moved in the optical path of the light emitted from the light source.

好ましくは、上記顕微鏡装置は、複数のフィルタと、観察態様に応じて、これら複数のフィルタの少なくとも1つを上記光源から発せられる光の光路上に移動させるフィルタ切替手段と、を更に備える構成とする。   Preferably, the microscope apparatus further includes a plurality of filters, and a filter switching unit that moves at least one of the plurality of filters on an optical path of light emitted from the light source according to an observation mode. To do.

好ましくは、上記複数の光源は、2種以上の光源から構成とする。
好ましくは、上記光結合手段は、ハーフミラーである構成とする。
Preferably, the plurality of light sources includes two or more types of light sources.
Preferably, the optical coupling means is a half mirror.

本発明では、複数の光源から発せられる光を結合することで、単一の光源では困難な観察を行うことができる。
よって、本発明によれば、観察性能を向上させることができる。
In the present invention, by combining light emitted from a plurality of light sources, observation that is difficult with a single light source can be performed.
Therefore, according to the present invention, observation performance can be improved.

本発明の一実施の形態に係る顕微鏡装置の内部構成を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows the internal structure of the microscope apparatus which concerns on one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態に係る顕微鏡装置の内部構成を示す概略正面図である。It is a schematic front view which shows the internal structure of the microscope apparatus which concerns on one embodiment of this invention.

以下、本発明の実施の形態に係る顕微鏡装置について、図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の一実施の形態に係る顕微鏡装置1の内部構成を示す概略平面図である。
Hereinafter, a microscope apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic plan view showing an internal configuration of a microscope apparatus 1 according to an embodiment of the present invention.

図2は、上記顕微鏡装置1の内部構成を示す概略正面図である。
顕微鏡装置1は、複数の光源としてのハロゲン光源2及びLED光源3と、光結合手段としてのハーフミラー4a及び光偏向手段としてのミラー4bを有する光源切替手段としてのミラー切替ユニット4と、複数のフィルタ5a(1つのみ図示)を有するフィルタ切替手段としてのフィルタ切替ユニット5と、図示しない制御コンピュータに接続された制御部6と、を備える。
FIG. 2 is a schematic front view showing the internal configuration of the microscope apparatus 1.
The microscope apparatus 1 includes a halogen light source 2 and an LED light source 3 as a plurality of light sources, a mirror switching unit 4 as a light source switching unit having a half mirror 4a as an optical coupling unit and a mirror 4b as a light deflecting unit, and a plurality of units. A filter switching unit 5 as filter switching means having a filter 5a (only one is shown) and a control unit 6 connected to a control computer (not shown) are provided.

更には、顕微鏡装置1は、筐体7と、AS(明るさ絞り、Aperture Stop)ユニット8と、FS(視野絞り、Field Stop)ユニット9と、ポラライザ切替ユニット10と、キューブ切替ユニット11と、AF(Auto-Focus)ユニット12と、アナライザ切替ユニット13と、対物レンズ14と、レボルバ15と、レボルバ支持部材16と、レンズ17,18と、DIC(Differential Interference Contrast)プリズム切替ユニット19と、を備える。   Furthermore, the microscope apparatus 1 includes a housing 7, an AS (brightness stop, aperture stop) unit 8, an FS (field stop, field stop) unit 9, a polarizer switching unit 10, a cube switching unit 11, An AF (Auto-Focus) unit 12, an analyzer switching unit 13, an objective lens 14, a revolver 15, a revolver support member 16, lenses 17 and 18, and a DIC (Differential Interference Contrast) prism switching unit 19 Prepare.

ハロゲン光源2は筐体7の右側面に配置され、LED光源3は筐体7の背面に配置されている。なお、ハロゲン光源2及びLED光源3は、ユニット化され、容易にキセノン光源のユニットと交換可能に構成されているものとする。   The halogen light source 2 is disposed on the right side surface of the housing 7, and the LED light source 3 is disposed on the back surface of the housing 7. It is assumed that the halogen light source 2 and the LED light source 3 are unitized and can be easily replaced with a xenon light source unit.

ミラー切替ユニット4は、上記のハーフミラー4a及びミラー4bに加え、ターレット式のミラー保持部4c及びこのミラー保持部4cを回動させるモータ等の電動の駆動部4dを有する。ミラー保持部4cには、ハーフミラー4aを保持するための孔と、ミラー4bを保持するための孔と、光を通過させるようにミラーが保持されていない孔とを含む3つ以上(図2では4つ)の孔が形成されている。この3つ以上の孔は、ミラー保持部4cの回動軸に対し回転対称に形成されている。   In addition to the half mirror 4a and the mirror 4b, the mirror switching unit 4 includes a turret-type mirror holding portion 4c and an electric drive portion 4d such as a motor for rotating the mirror holding portion 4c. The mirror holding portion 4c includes three or more holes including a hole for holding the half mirror 4a, a hole for holding the mirror 4b, and a hole where the mirror is not held so as to allow light to pass (FIG. 2). Then, four holes are formed. The three or more holes are formed to be rotationally symmetric with respect to the rotation axis of the mirror holding portion 4c.

ハーフミラー4aは、ハロゲン光源2の光軸とLED光源3の光軸とが互いに直交する位置に、そのハーフミラー面が位置するように配置され、ハロゲン光源2から発せられる光を透過させると共にLED光源3から発せられる光を90度偏向させることで、ハロゲン光源2から発せられる光とLED光源3から発せられる光とを顕微鏡の光軸方向へ向かうよう結合する。一方、ミラー4bは、LED光源3から発せられる光を90度偏向させ顕微鏡の光軸方向へ向かわせるとともにハロゲン光源2からの光を遮光する。   The half mirror 4a is arranged so that the half mirror surface is located at a position where the optical axis of the halogen light source 2 and the optical axis of the LED light source 3 are orthogonal to each other, and transmits the light emitted from the halogen light source 2 and the LED. By deflecting the light emitted from the light source 3 by 90 degrees, the light emitted from the halogen light source 2 and the light emitted from the LED light source 3 are combined so as to be directed in the optical axis direction of the microscope. On the other hand, the mirror 4b deflects the light emitted from the LED light source 3 by 90 degrees and directs it in the direction of the optical axis of the microscope and shields the light from the halogen light source 2.

ミラー切替ユニット4の駆動部4dは、制御部6の制御により、ハーフミラー4a若しくはミラー4bを光路L上に移動させるか、又は、ハーフミラー4a及びミラー4bを光路L上から退避させるように即ちミラーが保持されていない孔を光路L上に移動させるように、ミラー保持部4cを回動させる。   The drive unit 4d of the mirror switching unit 4 moves the half mirror 4a or the mirror 4b on the optical path L under the control of the control unit 6, or retracts the half mirror 4a and the mirror 4b from the optical path L, that is, The mirror holding portion 4c is rotated so as to move the hole where the mirror is not held onto the optical path L.

例えば、ミラー保持部4cは、観察光源としてハロゲン光源2及びLED光源3の両方を使用する場合にはハーフミラー4aを光路L上に移動させるように回動し、ハロゲン光源2のみを使用する場合にはミラーが保持されていない孔を光路L上に移動させるように回動し、LED光源3のみを使用する場合にはミラー4bを光路L上に移動させるように回動する。   For example, when both the halogen light source 2 and the LED light source 3 are used as the observation light source, the mirror holding unit 4c rotates so as to move the half mirror 4a on the optical path L, and only the halogen light source 2 is used. Is rotated so as to move the hole where the mirror is not held on the optical path L, and when only the LED light source 3 is used, the mirror 4b is rotated so as to be moved on the optical path L.

なお、ハロゲン光源2から発せられる紫外光による標本へのダメージを防ぐために、ミラー保持部4cに紫外線カットフィルタが配置可能である。その際、ハーフミラー4aの表面又は裏面に重ねて紫外線カットフィルタを配置するか、或いは、ミラー面の裏面に直接紫外線を遮光するコートを形成してもよい。また、後述するフィルタ切替ユニット5のフィルタ5aに紫外線カットフィルタ以外のフィルタ、例えばLBD(Light Balanced Daylight)フィルタを用いる場合は、自然な白色に近い色で顕微鏡観察することができる。   In order to prevent damage to the specimen due to ultraviolet light emitted from the halogen light source 2, an ultraviolet cut filter can be arranged on the mirror holding portion 4c. At that time, an ultraviolet cut filter may be disposed on the front surface or the back surface of the half mirror 4a, or a coat for directly shielding ultraviolet light may be formed on the back surface of the mirror surface. In addition, when a filter other than an ultraviolet cut filter, for example, an LBD (Light Balanced Daylight) filter, is used as the filter 5a of the filter switching unit 5 described later, the microscope can be observed with a color close to natural white.

フィルタ切替ユニット5は、上記の複数のフィルタ5a、ターレット式のフィルタ保持部5b、及び、このフィルタ保持部5bを回動させる駆動部5cを有する。フィルタ保持部5bには、複数のフィルタ5aを収容する複数の孔が、フィルタ保持部5bの回動軸に対し回転対称に形成されている。   The filter switching unit 5 includes the plurality of filters 5a, a turret type filter holding unit 5b, and a driving unit 5c that rotates the filter holding unit 5b. The filter holding portion 5b is formed with a plurality of holes for accommodating the plurality of filters 5a so as to be rotationally symmetric with respect to the rotation axis of the filter holding portion 5b.

フィルタ5aには、例えば、LBDフィルタ、紫外線カットフィルタ等を用いることができる。例えば、観察光源としてハロゲン光源2のみを用いる場合には、LBDフィルタ又は紫外線カットフィルタを、LED光源3のみを用いる場合には、フィルタ無しの孔又は紫外線カットフィルタを、ハロゲン光源2及びLED光源3を用いる場合には、LBDフィルタ、紫外線カットフィルタ又はフィルタ無しの孔を、それぞれ光路L上に位置するように、制御部6の制御により、駆動部5cがフィルタ保持部5bを回動させる。   As the filter 5a, for example, an LBD filter, an ultraviolet cut filter, or the like can be used. For example, when only the halogen light source 2 is used as an observation light source, an LBD filter or an ultraviolet cut filter is used. When only the LED light source 3 is used, a hole without a filter or an ultraviolet cut filter is used as the halogen light source 2 and the LED light source 3. Is used, the drive unit 5c rotates the filter holding unit 5b under the control of the control unit 6 so that the LBD filter, the ultraviolet cut filter, or the hole without the filter is positioned on the optical path L.

なお、制御部6は、上述のように、ハロゲン光源2やLED光源3などの光源の使用状態に基づく観察態様に応じてフィルタ5aを切り換えるようにするほか、ユーザのフィルタ切替操作に基づく観察態様に応じてフィルタ5aを切り換えるようにしてもよい。   As described above, the control unit 6 switches the filter 5a in accordance with the observation mode based on the usage state of the light source such as the halogen light source 2 or the LED light source 3, and the observation mode based on the user's filter switching operation. The filter 5a may be switched according to the above.

AS(明るさ絞り、Aperture Stop)ユニット8及びFS(視野絞り、Field Stop)ユニット9は、ハロゲン光源2及びLED光源3から発せられる光の、ミラー切替ユニット4、レンズ17及びフィルタ切替ユニット5を経た光路L上に配置されている。また、ASユニット8及びFSユニット9は、制御部6の制御により、選択された対物レンズ14に合わせて予め設定された絞り径に自動制御される。   An AS (brightness stop, aperture stop) unit 8 and an FS (field stop, field stop) unit 9 include a mirror switching unit 4, a lens 17, and a filter switching unit 5 for light emitted from the halogen light source 2 and the LED light source 3. It is arranged on the optical path L that has passed. Further, the AS unit 8 and the FS unit 9 are automatically controlled to a preset aperture diameter according to the selected objective lens 14 under the control of the control unit 6.

ポラライザ切替ユニット10は、FSユニット9及びレンズ18を経た光の光路L上に配置されている。また、ポラライザ切替ユニット10は、ポラライザ10aを有し、制御部6の制御により、後述する微分干渉観察時にポラライザ10aを光路L上に移動させる。   The polarizer switching unit 10 is disposed on the optical path L of the light that has passed through the FS unit 9 and the lens 18. Further, the polarizer switching unit 10 includes a polarizer 10a, and moves the polarizer 10a on the optical path L during differential interference observation described later under the control of the control unit 6.

キューブ切替ユニット11は、ポラライザ切替ユニット10を経た光の光路L上に配置されている。また、キューブ切替ユニット11は、明視野キューブ11a及び暗視野キューブ11bを有し、制御部6の制御により、後述する暗視野観察時には暗視野キューブ11bを、それ以外の観察時には明視野キューブ11aを、光路L上に移動させる。   The cube switching unit 11 is disposed on the optical path L of the light that has passed through the polarizer switching unit 10. The cube switching unit 11 includes a bright field cube 11a and a dark field cube 11b. Under the control of the control unit 6, the dark field cube 11b is used for dark field observation described later, and the bright field cube 11a is used for other observations. And move it on the optical path L.

DICプリズム切替ユニット19は、レボルバ15内において、キューブ切替ユニット11により鉛直(Z軸)下方に偏向された光の光路L上に配置されている。また、DICプリズム切替ユニット19は、DICプリズム19aを有し、制御部6の制御により、後述する微分干渉時にDICプリズム19aを光路L上に移動させる。   The DIC prism switching unit 19 is disposed in the revolver 15 on the optical path L of light deflected vertically (Z-axis) downward by the cube switching unit 11. The DIC prism switching unit 19 includes a DIC prism 19a, and moves the DIC prism 19a on the optical path L during differential interference described later under the control of the control unit 6.

レボルバ15には、複数の対物レンズ14が配置されている。レボルバ15は、レボルバ支持部材16により支持されている。このレボルバ支持部材16は、対物レンズ14及びレボルバ15と一体的にZ軸方向に上下動する。   The revolver 15 is provided with a plurality of objective lenses 14. The revolver 15 is supported by a revolver support member 16. The revolver support member 16 moves up and down integrally with the objective lens 14 and the revolver 15 in the Z-axis direction.

キューブ切替ユニット11のZ軸上方には、AFユニット12が配置され、更にその上方にはアナライザ切替ユニット13が配置されている。アナライザ切替ユニット13は、アナライザ13aを有し、後述する微分干渉観察時にアナライザ13aを光路L上に移動させる。   An AF unit 12 is disposed above the cube switching unit 11 in the Z axis, and an analyzer switching unit 13 is disposed further above the AF unit 12. The analyzer switching unit 13 includes an analyzer 13a, and moves the analyzer 13a onto the optical path L during differential interference observation described later.

アナライザ切替ユニット13のZ軸上方には、図示しない接眼鏡筒を直接設置して肉眼観察したり、TVカメラアダプタ及びCCDカメラを設置してTVモニタを介して顕微鏡画像を観察したりすることが可能となっている。   An eyepiece tube (not shown) may be directly installed above the Z axis of the analyzer switching unit 13 to observe the naked eye, or a TV camera adapter and a CCD camera may be installed to observe a microscope image via a TV monitor. It is possible.

以下、本実施の形態に係る顕微鏡装置1の動作について観察方法ごとに説明する。
<明視野観察>
まず、顕微鏡装置1の下方に位置する図示しないステージに標本が載置される。制御部6は、搬送された標本について事前に入手した観察倍率等の情報からレボルバ15を自動操作するか、又は、操作者が図示しない操作部において操作することにより、観察時の対物レンズ14を選択する。
Hereinafter, the operation of the microscope apparatus 1 according to the present embodiment will be described for each observation method.
<Bright field observation>
First, a specimen is placed on a stage (not shown) located below the microscope apparatus 1. The control unit 6 automatically operates the revolver 15 from information such as the observation magnification obtained in advance for the conveyed specimen, or the operator operates the operation lens (not shown) to operate the objective lens 14 at the time of observation. select.

そして、ハロゲン光源2及びLED光源3の一方又は両方をONにする。
ハロゲン光源2及びLED光源3の両方をONにした場合、制御部6は、ミラー切替ユニット4の駆動部4dによりミラー保持部4cを回動させ、ハロゲン光源2から発せられる光とLED光源3から発せられる光とが交差する位置にハーフミラー4aを移動させる。
Then, one or both of the halogen light source 2 and the LED light source 3 are turned on.
When both the halogen light source 2 and the LED light source 3 are turned on, the control unit 6 rotates the mirror holding unit 4 c by the drive unit 4 d of the mirror switching unit 4, and the light emitted from the halogen light source 2 and the LED light source 3 The half mirror 4a is moved to a position where the emitted light intersects.

この場合、ハーフミラー4aは、ハロゲン光源2から発せられる光を透過すると共にLED光源3から発せられる光を偏向させることにより、ハロゲン光源2から発せられる光とLED光源3から発せられる光とを結合する。これにより、ハロゲン光源2から発せられる光の波長とLED光源3から発せられる光の波長とで互いの波長特性を補うことができ、単一光源では観察しづらい標本の欠陥等の観察が可能になる。また、光を結合することにより、輝度を高めることや、単一光源での観察を要しない場合には光源の切替動作を省略することも可能になる。   In this case, the half mirror 4a couples the light emitted from the halogen light source 2 and the light emitted from the LED light source 3 by transmitting the light emitted from the halogen light source 2 and deflecting the light emitted from the LED light source 3. To do. As a result, the wavelength characteristics of the light emitted from the halogen light source 2 and the wavelength of the light emitted from the LED light source 3 can be compensated for each other, and it is possible to observe a specimen defect that is difficult to observe with a single light source. Become. In addition, by combining light, it is possible to increase the luminance, or to omit the light source switching operation when observation with a single light source is not required.

次に、ハロゲン光源2のみをONにした場合、制御部6は、ミラー切替ユニット4の駆動部4dによりミラー保持部4cを回動させ、ハロゲン光源2から発せられる光の光路L上に、ミラー保持部4cの、ミラーが保持されていない孔を移動させる。   Next, when only the halogen light source 2 is turned on, the control unit 6 rotates the mirror holding unit 4 c by the drive unit 4 d of the mirror switching unit 4, and the mirror 6 is placed on the optical path L of the light emitted from the halogen light source 2. The hole of the holding part 4c where the mirror is not held is moved.

また、LED光源3のみをONにした場合、制御部6は、ミラー切替ユニット4の駆動部4dによりミラー保持部4cを回動させ、LED光源3から発せられる光の光路L上に、ミラー4bを移動させる。この場合、ミラー4bは、LED光源3から発せられる光を90度偏向させて光路Lをフィルタ切替ユニット5側に導く。   When only the LED light source 3 is turned on, the control unit 6 rotates the mirror holding unit 4c by the drive unit 4d of the mirror switching unit 4, and the mirror 4b is placed on the optical path L of the light emitted from the LED light source 3. Move. In this case, the mirror 4b deflects the light emitted from the LED light source 3 by 90 degrees to guide the optical path L to the filter switching unit 5 side.

制御部6は、上述のように、ハロゲン光源2やLED光源3などの光源の使用状態に基づく観察態様、或いは、図示しない操作部におけるユーザのフィルタ切替操作に基づく観察態様等の観察態様に応じて、例えば、LBDフィルタ、紫外線カットフィルタ等のフィルタ5a、或いはフィルタ無しの孔が、それぞれ自動で光路L上に移動するように、フィルタ切替ユニット5の駆動部5cによりフィルタ保持部5bを回動させる。   As described above, the control unit 6 responds to an observation mode such as an observation mode based on a use state of a light source such as the halogen light source 2 or the LED light source 3, or an observation mode based on a user's filter switching operation in an operation unit (not shown). Thus, for example, the filter holding unit 5b is rotated by the drive unit 5c of the filter switching unit 5 so that the filter 5a such as an LBD filter, an ultraviolet cut filter, or a hole without a filter automatically moves on the optical path L. Let

レンズ17及びフィルタ切替ユニット5を経た光は、ASユニット8及びFSユニット9や、レンズ18を経てキューブ切替ユニット11に導かれる。なお、ASユニット8及びFSユニット9は、制御部6により、対物レンズ14に合わせて予め設定された絞り径に自動的に変更される。また、明視野観察時にはポラライザ切替ユニット10のポラライザ10aは、光路L上から退避している。   The light that has passed through the lens 17 and the filter switching unit 5 is guided to the cube switching unit 11 through the AS unit 8 and the FS unit 9 and the lens 18. The AS unit 8 and the FS unit 9 are automatically changed by the control unit 6 to a preset aperture diameter according to the objective lens 14. Further, the polarizer 10a of the polarizer switching unit 10 is retracted from the optical path L during bright field observation.

キューブ切替ユニット11では、明視野観察時には明視野キューブ11aが光路L上に位置するように制御され、明視野キューブ11aによりZ軸下方に光が偏向される。DICプリズム切替ユニット19のDICプリズム19aは、明視野観察時には光路L上から退避しており、Z軸下方に偏向された光は対物レンズ14に導かれ、更に、この対物レンズ14の下方に位置する標本に導かれる。   In the cube switching unit 11, the bright field cube 11a is controlled to be positioned on the optical path L during bright field observation, and light is deflected downward by the bright field cube 11a. The DIC prism 19a of the DIC prism switching unit 19 is retracted from the optical path L during bright field observation, and the light deflected downward in the Z-axis is guided to the objective lens 14 and further positioned below the objective lens 14. Led to the specimen to do.

標本において反射した光は、Z軸上方に反射し、明視野キューブ11a及びAFユニット12を経て、図示しない接眼鏡筒或いは、TVカメラアダプタ及びCCDカメラに導かれ、観察される。なお、明視野観察時にはアナライザユニット13のアナライザ13aは光路L上から退避している。   The light reflected by the specimen is reflected upward in the Z axis, and is guided to an eyepiece tube (not shown) or a TV camera adapter and a CCD camera through the bright field cube 11a and the AF unit 12, and is observed. Note that the analyzer 13a of the analyzer unit 13 is retracted from the optical path L during bright field observation.

<暗視野観察>
上述の明視野観察と相違する点についてのみ説明する。
暗視野観察を中心とした観察を行う場合には、光源として、LED光源3に代えて、比較的高輝度な例えば水銀キセノン光源を選択し、事前に交換するとよい。水銀キセノン光源は、高輝度である一方、電圧可変による調光ができないといった欠点がある。そのため、LED光源3に代えて水銀キセノンを用いる場合には、フィルタ切替ユニット5のフィルタ5aとして、減光(ND:Neutral Density)フィルタを、例えば透過率75%、50%、25%のものなど複数配置するとよい。
<Dark field observation>
Only differences from the bright field observation described above will be described.
When performing observation centering on dark field observation, it is preferable to replace the LED light source 3 as a light source, for example, by selecting a relatively high-brightness mercury xenon light source and exchanging it in advance. While the mercury xenon light source has high luminance, it has a drawback that it cannot be dimmed by variable voltage. Therefore, when mercury xenon is used instead of the LED light source 3, a neutral density filter (ND) is used as the filter 5a of the filter switching unit 5, for example, having a transmittance of 75%, 50%, 25%, etc. It is good to arrange a plurality.

キューブ切替ユニット11では、制御部6の制御により、明視野キューブ11aに代えて暗視野キューブ11bを光路L上に移動させ、暗視野で標本を観察する。
<微分干渉観察>
上述の明視野観察と相違する点についてのみ説明する。
In the cube switching unit 11, the dark field cube 11b is moved on the optical path L instead of the bright field cube 11a under the control of the control unit 6, and the specimen is observed in the dark field.
<Differential interference observation>
Only differences from the bright field observation described above will be described.

ポラライザ切替ユニット10のポラライザ10a、アナライザ切替ユニット13のアナライザ13a、及び、DICプリズム切替ユニット19のDICプリズム19aを光路L上に移動させることで、標本の形状を擬似的な色及び凹凸を付けて観察する。   By moving the polarizer 10 a of the polarizer switching unit 10, the analyzer 13 a of the analyzer switching unit 13, and the DIC prism 19 a of the DIC prism switching unit 19 onto the optical path L, the shape of the sample is given pseudo colors and unevenness. Observe.

観察の際には、DICプリズム19aを対物レンズ14の光軸方向(Z軸方向)と直交する平面(XY平面)において微調させることで色味や明るさが変化するので、標本を観察しやすい位置を探しながら観察するのが一般的である。   When observing the sample, the DIC prism 19a is finely adjusted in a plane (XY plane) orthogonal to the optical axis direction (Z-axis direction) of the objective lens 14, so that the color and brightness change, so that the sample can be easily observed. It is common to observe while looking for the position.

例えば、標本として半導体用ベアウエハを用いる場合、非常に段差の低い表面層の欠陥検査を微分干渉観察で要求される場合がある。微分干渉では、上述のとおりDICプリズム19aを微調させることにより明るさが変化するが、一番凹凸が付いてコンストラスト良く観察できるのは最も暗い状態から少しだけDICプリズム19aを移動させた位置であることがわかっている。   For example, when a semiconductor bare wafer is used as a specimen, a defect inspection of a surface layer having a very low level may be required by differential interference observation. In the differential interference, the brightness changes by finely adjusting the DIC prism 19a as described above, but the most uneven and the most observable in contrast is the position where the DIC prism 19a is moved a little from the darkest state. I know that there is.

そのため、ベアウエハ検査でも高輝度光源を用いるのが効果的な場合がある。よって、光源としては、事前にLED光源3に代えて水銀キセノン光源を選択し交換しておき、ハロゲン光源2及び水銀キセノン光源の両方又は一方を使い分けながら使用するとよい。   Therefore, it may be effective to use a high-intensity light source even in the bare wafer inspection. Therefore, as the light source, a mercury xenon light source may be selected and replaced in advance instead of the LED light source 3, and both or one of the halogen light source 2 and the mercury xenon light source may be used properly.

ところで、ユーザの要求によっては、前工程の自動欠陥検査装置からの欠陥位置情報に基づく標本の欠陥を顕微鏡装置1の視野内に移動させ、欠陥画像を自動取得するといったシステムを実現する場合もある。   By the way, depending on the user's request, there may be realized a system in which the defect of the specimen based on the defect position information from the automatic defect inspection apparatus in the previous process is moved into the field of view of the microscope apparatus 1 and the defect image is automatically acquired. .

この場合、図示しない制御コンピュータを用いて、欠陥画像のコントラストを画像処理によってその都度判断しながら画像取得することが可能である。例えば、ハロゲン光源2での観察をデフォルトとしておき、予め設定しておいたコンストラスト値を満たして問題なく欠陥が確認できる場合はそのまま画像を取得し、欠陥が確認できない場合は、ハロゲン光源2に水銀キセノン光源を組み合わせて、或いは、ハロゲン光源2を水銀キセノン光源に切り替えて、NDフィルタの選択やDICプリズム19aの微調をしながら最もコントラストの付く条件で画像取得することも可能である。   In this case, using a control computer (not shown), it is possible to acquire an image while judging the contrast of the defect image each time through image processing. For example, the observation with the halogen light source 2 is set as a default, and when a defect can be confirmed without any problem by satisfying a preset contrast value, an image is acquired as it is, and when the defect cannot be confirmed, the halogen light source 2 is selected. It is also possible to acquire an image under the most contrasting conditions while selecting a ND filter or finely adjusting the DIC prism 19a by combining a mercury xenon light source or switching the halogen light source 2 to a mercury xenon light source.

<線幅測定>
近年、液晶基板の検査で、顕微鏡画像を基にTFT(Thin Film Transistor)パターンの微小線幅を測定して、露光異常やレイヤーの重ね合わせ異常を製造工程にフィードバックするシステムが構築されている。
<Line width measurement>
2. Description of the Related Art In recent years, a system has been constructed that measures the fine line width of a TFT (Thin Film Transistor) pattern based on a microscopic image in a liquid crystal substrate inspection, and feeds back exposure abnormality and layer overlay abnormality to the manufacturing process.

線幅測定では、顕微鏡画像におけるパターンのエッジを画像処理によって認識させるため、パターンエッジのコントラストが高ければ高いほど、線幅測定の測定精度が良くなる。液晶基板では、フィルタ切替ユニット5のフィルタ5aとしてバンドパスフィルタを挿入すると顕微鏡画像のコントラストが変化する場合があり、ハロゲン光源2及びLED光源3を用いて、フィルタ5aとしてバンドパスフィルタを何種類か用意しておけば、検査工程によって予め調査しておいた一番コントラストの付く1つ又は2つの光源とバンドパスフィルタとの組み合わせで線幅計測を精度良く行うことができる。   In the line width measurement, the edge of the pattern in the microscope image is recognized by image processing. Therefore, the higher the contrast of the pattern edge, the better the measurement accuracy of the line width measurement. In the liquid crystal substrate, when a band-pass filter is inserted as the filter 5a of the filter switching unit 5, the contrast of the microscope image may change. Using the halogen light source 2 and the LED light source 3, there are several types of band-pass filters as the filter 5a. If prepared, line width measurement can be performed with high accuracy by a combination of one or two light sources having the highest contrast and a band-pass filter investigated in advance in the inspection process.

以上説明した本実施の形態では、ハロゲン光源2、LED光源3等の複数の光源から発せられる光を結合することで、単一の光源では困難な観察を行うことができる。よって、本実施の形態によれば、観察性能を向上させることができる。   In the present embodiment described above, it is possible to perform difficult observation with a single light source by combining light emitted from a plurality of light sources such as the halogen light source 2 and the LED light source 3. Therefore, according to the present embodiment, the observation performance can be improved.

また、本実施の形態では、顕微鏡装置1は、ハーフミラー4aを、ハロゲン光源2及びLED光源3から発せられる光の光路L中の位置とそこから退避した位置とに移動させる光源切替手段としてのミラー切替ユニット4を備える。   Further, in the present embodiment, the microscope apparatus 1 serves as a light source switching unit that moves the half mirror 4a to a position in the optical path L of light emitted from the halogen light source 2 and the LED light source 3 and a position retracted therefrom. A mirror switching unit 4 is provided.

また、本実施の形態では、顕微鏡装置1は、複数の光源のうちの少なくとも1つの光源としてのLED光源3から発せられる光を偏向させる光偏向手段としてのミラー4bを備え、ミラー切替ユニット4は、ハーフミラー4aとミラー4bとを、光路L中に選択的に移動させる。   In the present embodiment, the microscope apparatus 1 includes a mirror 4b as a light deflecting unit that deflects light emitted from the LED light source 3 as at least one of a plurality of light sources, and the mirror switching unit 4 includes The half mirror 4a and the mirror 4b are selectively moved in the optical path L.

これらの構成により、ハロゲン光源2及びLED光源3の両方を用いた観察に加え、ハロゲン光源2及びLED光源3の一方を用いた観察を行うことができ、観察性能を一層向上させることができる。   With these configurations, in addition to observation using both the halogen light source 2 and the LED light source 3, observation using one of the halogen light source 2 and the LED light source 3 can be performed, and the observation performance can be further improved.

また、本実施の形態では、顕微鏡装置1は、観察態様に応じて複数のフィルタ5aの少なくとも1つを光路L上に移動させるフィルタ切替手段5を備える。そのため、ハロゲン光源2及びLED光源3の両方を用いる場合や、一方を用いる場合において自動で最適なフィルタ5aを選択することができ、したがって、観察性能を一層向上させることができる。   Moreover, in this Embodiment, the microscope apparatus 1 is provided with the filter switching means 5 which moves the at least 1 of several filter 5a on the optical path L according to an observation aspect. Therefore, when both the halogen light source 2 and the LED light source 3 are used or when one of them is used, the optimum filter 5a can be automatically selected, and thus the observation performance can be further improved.

また、本実施の形態では、複数の光源としてハロゲン光源2及びLED光源3の2種の光源を採用している。そのため、光源の欠点を互いに補うことができ、したがって、観察性能を一層向上させることができる。   In the present embodiment, two types of light sources, that is, a halogen light source 2 and an LED light source 3 are employed as a plurality of light sources. Therefore, the defects of the light source can be compensated for each other, and thus the observation performance can be further improved.

また、本実施の形態では、ハロゲン光源2及びLED光源3から発せられる光を結合する光結合手段としてハーフミラー4aを採用している。そのため、簡素な構成で観察性能を向上させることができる。   Further, in the present embodiment, the half mirror 4a is adopted as an optical coupling means for coupling light emitted from the halogen light source 2 and the LED light source 3. Therefore, observation performance can be improved with a simple configuration.

なお、本実施の形態では、光源として、主にハロゲン光源2及びLED光源3を例に説明したが、上述の水銀キセノンや、赤外光源(例えば、ハロゲン光源2で熱線吸収フィルタを外して構成する)など他の光源を用いることも可能であり、所望の観察や検査に応じて配置するとよい。   In this embodiment, the halogen light source 2 and the LED light source 3 are mainly described as examples of the light source. However, the above-described mercury xenon or infrared light source (for example, the halogen light source 2 is configured by removing the heat ray absorption filter). It is also possible to use other light sources, such as, and it is preferable to arrange them according to the desired observation or inspection.

また、本実施の形態では、ハロゲン光源2から発せられる光とLED光源3から発せられる光とを結合する例に説明したが、例えばハーフミラーの数を増やして3種以上の光源から発せられる光を結合するようにしても、互いに同一の光源を用いた2以上の光源から発せられる光を結合するようにしてもよい。   In the present embodiment, the example in which the light emitted from the halogen light source 2 and the light emitted from the LED light source 3 are combined has been described. However, for example, the light emitted from three or more light sources by increasing the number of half mirrors. The light emitted from two or more light sources using the same light source may be combined.

また、ミラー保持部4cに複数のハーフミラー4aを設置し、各ハーフミラー4aのミラー面ではない側の面それぞれに適宜、ダイクロイックフィルタ、赤外カットフィルタ、紫外カットフィルタ等の波長選択フィルタ等を形成することにより、或いは、表面・裏面のいずれかに上述の各種フィルタを重ねて配置することにより、フィルタ切替手段を省略することもできる。   In addition, a plurality of half mirrors 4a are installed in the mirror holding portion 4c, and wavelength selection filters such as dichroic filters, infrared cut filters, and ultraviolet cut filters are appropriately provided on the respective non-mirror surfaces of the half mirrors 4a. The filter switching means can be omitted by forming or by arranging the above-described various filters on either the front surface or the back surface.

1 顕微鏡装置
2 ハロゲン光源
3 LED光源
4 ミラー切替ユニット
4a ハーフミラー
4b ミラー
4c ミラー保持部
4d 駆動部
5 フィルタ切替ユニット
5a フィルタ
5b フィルタ保持部
5c 駆動部
6 制御部
7 筐体
8 ASユニット
9 FSユニット
10 ポラライザ切替ユニット
10a ポラライザ
11 キューブ切替ユニット
11a 明視野キューブ
11b 暗視野キューブ
12 AFユニット
13 アナライザ切替ユニット
13a アナライザ
14 対物レンズ
15 レボルバ
16 レボルバ支持部材
17,18 レンズ
19 DICプリズム切替ユニット
19a DICプリズム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Microscope apparatus 2 Halogen light source 3 LED light source 4 Mirror switching unit 4a Half mirror 4b Mirror 4c Mirror holding | maintenance part 4d Drive part 5 Filter switching unit 5a Filter 5b Filter holding | maintenance part 5c Drive part 6 Control part 7 Housing | casing 8 AS unit 9 FS unit DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Polarizer switching unit 10a Polarizer 11 Cube switching unit 11a Bright field cube 11b Dark field cube 12 AF unit 13 Analyzer switching unit 13a Analyzer 14 Objective lens 15 Revolver 16 Revolver support member 17, 18 Lens 19 DIC prism switching unit 19a DIC prism

Claims (6)

複数の光源と、
該複数の光源から発せられる光を結合する光結合手段と、
を備えることを特徴とする顕微鏡装置。
Multiple light sources;
An optical coupling means for coupling light emitted from the plurality of light sources;
A microscope apparatus comprising:
前記光結合手段を、前記光源から発せられる光の光路中の位置とそこから退避した位置とに移動させる光源切替手段を更に備えることを特徴とする請求項1に記載の顕微鏡装置。   2. The microscope apparatus according to claim 1, further comprising light source switching means for moving the optical coupling means between a position in an optical path of light emitted from the light source and a position retracted therefrom. 前記複数の光源のうちの少なくとも1つの光源から発せられる光を偏向させる光偏向手段を更に備え、
前記光源切替手段は、前記光偏向手段と前記光結合手段とを、前記光源から発せられる光の光路中に選択的に移動させる、
ことを特徴とする請求項2に記載の顕微鏡装置。
Further comprising light deflecting means for deflecting light emitted from at least one of the plurality of light sources,
The light source switching means selectively moves the light deflecting means and the optical coupling means in an optical path of light emitted from the light source;
The microscope apparatus according to claim 2.
複数のフィルタと、
観察態様に応じて、該複数のフィルタの少なくとも1つを前記光源から発せられる光の光路上に移動させるフィルタ切替手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の顕微鏡装置。
Multiple filters,
Filter switching means for moving at least one of the plurality of filters on an optical path of light emitted from the light source, depending on an observation mode;
The microscope apparatus according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
前記複数の光源は、2種以上の光源からなることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の顕微鏡装置。   The microscope apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the plurality of light sources includes two or more types of light sources. 前記光結合手段は、ハーフミラーであることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の顕微鏡装置。   6. The microscope apparatus according to claim 1, wherein the optical coupling unit is a half mirror.
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