JP3066895B2 - 顕微鏡チルト機構 - Google Patents

顕微鏡チルト機構

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    • F16M11/06—Means for attachment of apparatus; Means allowing adjustment of the apparatus relatively to the stand allowing pivoting
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/24—Base structure

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造におけ
るベアウェハ、薄膜形成後、エッチング後、洗浄工程後
などのあらゆるプロセスに対して検査が可能な外観検査
装置に使用される顕微鏡のチルト機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＩＣプロセスにおける外観検査の対象と
しては、ホトマスク、ウェハ、レチクルが主であるが、
ウェハ上のパターン欠陥検査においては、電気的特性検
査において発見できないパターン上の線幅の不同、傷、
欠け、その他諸欠陥および工程途中の抜取り検査などに
対して一般に顕微鏡検査が広く行われている。
【０００３】ウェハの顕微鏡検査においては、一般的に
図１２に示されるような構造となっている。即ち、Ｘ方
向、Ｙ方向、Ｚ方向及びθ方向に移動可能な移動ステー
ジ１上に設けられたウェハチャック２に、真空吸着等に
より検査対象のウェハ３が固定される。このウェハの上
方には、チルトサブベース４、チルトベース５、プレー
ト６を介して顕微鏡７が載置されている。顕微鏡には複
数種類の対物レンズ８が設けられており、電動レボルバ
９を回転して所定の対物レンズを検査対象のウェハ上の
検査位置に合わせる。
【０００４】その際、ウェハ上の画像を鮮明かつ正確に
とらえるには、ウェハの表面と対物レンズの光軸を直角
にする必要がある。そのための調整機構としてチルト機
構が設けられている。従来、チルト機構として図１３，
１４に示されるものが使用されている。このチルト機構
は、チルトベース５及びチルトサブベース４とを間隔を
あけて支持するために、固定ボルト１０と止めネジ１１
とよりなる対の間隔調整手段をその四隅に設けている。
チルトベース５には、固定ボルト１０を通すためのボル
トの外径よりも大きくて、固定ボルトのヘッドよりも小
さい貫通孔が設けられると共に、この貫通孔に隣接して
止めネジ１１用のネジ孔が設けられている。またチルト
サブベース４には、固定ボルト１０を受け入れるネジ孔
が設けられ、止めネジ１１はチルトサブベース４上に止
められるようになっている。
【０００５】このようなチルト機構において、チルトベ
ース５とチルトサブベース４との間隔を拡げる場合は、
固定ボルト１０を回して固定ボルトを持ち上げて、この
固定ボルトのヘッドの下面とチルトベース上面との間に
隙間を設け、この状態で止めネジ１１を回してチルトベ
ース５を上昇させて固定ボルトのヘッド下面と接触させ
るようにする。間隔を狭める場合は、前記とは逆に止め
ネジ１１を逆に回してチルトベース５を下降させ、次い
で固定ボルトを同じく逆に回して固定ボルトをねじ込む
ことで行う。
【０００６】このように、固定ボルト１０と止めネジ１
１の両者の働きによってチルトベース５とチルトサブベ
ース４との一隅の間隔調整を行い、この操作を４点支持
であるため、四隅の４点全てを調整しなければならず、
この調整作業が非常に繁雑であった。更にまた、この調
整が困難であるためファインな調整ができなかった。そ
のうえ固定ボルト及び止めネジでの締結後の残留応力が
大きいために、経時変化が生じていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記のよう
な従来の顕微鏡のチルト機構が有している問題に鑑みて
なされたものであり、検査対象物の表面と対物レンズの
光軸との直角度の調整作業が容易に行え、そのうえ微細
で正確な調整を行えると共に、調整後の経時変化を無く
すことを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するための手段として、特許請求の範囲の各項に記載
された顕微鏡チルト機構を提供する。請求項１に記載の
顕微鏡チルト機構は、チルトベースとチルトサブベース
とを３つのアジャストボルトによって３点で支持させ、
かつサポートボルトとチルトベースとの間に介在するス
プリングにより、チルトベースが常にチルトサブベース
の方に付勢すると共に、３つのアジャストボルトのうち
１つをチルトベースの一側縁の中心に配置して基準点と
して位置固定し、他の２つのアジャストボルトを２等辺
三角形を形成するようにそれぞれチルトベースの他方の
側縁に配置して、この２つのアジャストボルトを微調整
することで、容易に微細で正確なチルト調整が行えるよ
うにしている。
【０００９】請求項２に記載の顕微鏡チルト機構におい
ては、スプリング力として多数の皿バネを利用すること
で重荷重のバネの付勢力を出せるようにしている。請求
項３に記載の顕微鏡チルト機構は、３つの支持点を円錐
状の受部と鋼球とで構成することにより、線接触により
荷重を支えることができるので、重い荷重にも耐えられ
るようにしている。
【００１０】請求項４に記載の顕微鏡チルト機構は、基
準点となる第１のアジャストボルトに対応する円錐状座
ぐりが、チルトサブベース上に形成されることで、基準
点が固定されることになるものです。請求項５に記載の
顕微鏡チルト機構は、第２のアジャストボルトに対応す
る座ぐりをチルトサブベース上を摺動可能なボール受上
に設けることにより、第３のアジャストボルトの回転に
よる動きに合わせることができると共に、第２のアジャ
ストボルトの姿勢にも合わせることができるようにして
いる。
【００１１】請求項６に記載の顕微鏡チルト機構は、第
３のアジャストボルトに対応するチルトサブベース上の
座ぐりを、第１と第３のアジャストボルトを結ぶ線に沿
って長溝に形成することによって、チルト調整時に第３
のアジャストボルトの回転に伴う回転力によるチルトベ
ースとチルトサブベースとのずれ力を減殺している。請
求項７に記載の顕微鏡チルト機構は、第２と第３のアジ
ャストボルトと螺合するようにチルトベースに嵌合され
た筒体を設けることにより、チルトベースにねじ山を設
ける必要がなく、チルト調整の繰り返しによりねじ山が
つぶれても、大きな部品であるチルトベースを交換する
必要がなく、筒体の交換で済ませることができてメンテ
ナンスに優れ、コストを節減できる。
【００１２】請求項８に記載の顕微鏡チルト機構は、チ
ルトベースとチルトサブベースとの側縁間に板バネを設
けることにより、この両者のずれの防止に一層役立つも
のである。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態である
顕微鏡チルト機構について説明する。図１は、本発明の
顕微鏡チルト機構の平面図である。従来と同様にチルト
サブベース４上にチルトベース５が載っており、更にそ
の上に顕微鏡７を載置したプレート６が載っている。図
２は、図１のチルト機構のII−II線に沿って断面図であ
り、図３は同じく図１のIII −III 線に沿う断面図であ
り、チルト機構を明確にするためプレート６及び顕微鏡
７が省略されている。図２においては、３つの第１〜３
のアジャストボルト３０ａ，３０ｂ，３０ｃと１つのサ
ポートボルト２０が組み込まれているのが示されてお
り、図３においては２つのアジャストボルト３０ａ，３
０ｃと１つのサポートボルト２０が組み込まれているの
が示されている。
【００１４】図４はチルトベース５の平面図であり、図
５は、図４のチルトベースのＶ−Ｖ線に沿う断面図であ
る。図４，５から解るように、チルトベース５は長方形
状であってその三方の側縁が中央部よりも突出した形状
となっており、その中央部には顕微鏡のための開口が設
けられている。またチルトベース５の三方の側縁には、
それぞれ４個のサポートボルト２０用の開口２１と１つ
のアジャストボルト３０用の開口３１が設けられてお
り、そのうち基準となる第１のアジャストボルト３０ａ
用の開口３１ａは、真中の側縁の中心に穿孔されてお
り、他の第２、第３のアジャストボルト３０ｂ，３０ｃ
用の開口３１ｂは、それぞれ基準の第１のアジャストボ
ルト３０ａから同一距離の左右の側縁に穿孔されてい
る。
【００１５】図６はチルトサブベースの平面図である。
チルトサブベース４は、口字状の形状をしており、チル
トベース５の三方の側縁に対応する側部には、それぞれ
４つのサポートボルト２０用のねじ穴２２が設けられる
と共に、基準の第１のアジャストボルト３０ａに対応す
る位置には、円錐状の座ぐり３２ａが形成され、更に第
３のアジャストボルト３０ｃに対応する位置には、図６
に示されるように第１と第３のアジャストボルトを結ぶ
線に沿って、両端が半円錐状で中間が断面Ｖ字状の長溝
３２ｃが形成されている。
【００１６】図７は、サポートボルト２０の据付構造の
拡大断面図である。サポートボルト２０は、大径のねじ
なし部２０ａと小径のねじ部２０ｂとを有している。チ
ルトベース５のサポートボルト２０用の開口２１は、該
ねじなし部２０ａの径よりは大きい大径部と小径部とを
もつ段状に形成されており、この段部に複数枚の皿バネ
２３をそろばん玉状に構成したスプリングが組み込まれ
ている。サポートボルト２０の先端部の小径のねじ部２
０ｂは、チルトベース５とチルトサブベース４間に介在
する板バネ２４の長孔２５を貫通して、チルトサブベー
ス４のねじ穴２２に螺合する。これによってチルトベー
ス５は、皿バネ２３の付勢力によってチルトサブベース
４の方に常に付勢されている。なお、この実施の形態で
はサポートボルトは側縁に４つずつ設けられているが、
この数は適宜変えられるものである。
【００１７】次に図８，９，１０を参照してアジャスト
ボルト３０の据付構造について説明する。図８は、基準
となる第１のアジャストボルト３０ａの据付構造の拡大
断面図である。チルトベース５には、その側縁の中心に
第１のアジャストボルト３０ａを螺合する開口３１（ね
じ穴）が貫通して形成されており、チルトサブベース４
上には、第１のアジャストボルト３０ａが対応する位置
に円錐状の座ぐり３２ａが形成されている。また第１の
アジャストボルト３０ａの先端部には、円錐状の凹部３
３が形成されており、この凹部３３と該座ぐり３２ａと
の間で鋼球３４が挾持されている。更に第１のアジャス
トボルト３０ａをロックするためのロックナット３５が
設けられている。
【００１８】図９は、第２のアジャストボルト３０ｂの
据付構造の拡大断面図である。０．３５mm〜０．５mm程
の小さなピッチのねじ山が付されている第２のアジャス
トボルト３０ｂの先端部には、第１のアジャストボルト
と同様に円錐状の凹部３３が設けられており、この凹部
３３と、チルトサブベース４上に載置された四方に摺動
可能なボール受３６に形成された円錐状の座ぐり３２ｂ
との間で鋼球３４が挾持される。チルトベース５の開口
３１ｂには、第２のアジャストボルト３０ｂと螺合する
内周面にねじ山が形成された筒体３７が嵌入されてい
る。この筒体３７は、一端にリング状のフランジが形成
されており、ボルトによりこのフランジでチルトベース
５に固定されると共に、この筒体３７の外周部には、リ
ング状に断面Ｖ字状の溝３８が形成され、チルトベース
５に形成された横孔３９からねじ込まれた止めネジ４０
の円錐状先端が、該溝３８に係合するようになってい
る。この止めネジ４０の円錐状先端の傾斜面と該溝３８
の傾斜面との係合により、筒体３７を下方に押すように
している。またこの第２のアジャストボルト３０ｂに
も、第１のアジャストボルト３０ａと同様にロックナッ
ト３５が設けられており、第２のアジャストボルト３０
ｂを適切な位置でロックするようになっている。
【００１９】図１０は、第３のアジャストボルト３０ｃ
の据付構造の拡大断面図である。この据付構造は、基本
的には第２のアジャストボルト３０ｂの据付構造と同じ
であるが、ボール受３６が存在しない点と、座ぐりの形
状が異なっている点で違っている。第３のアジャストボ
ルト３０ｃに対応する座ぐりは、チルトサブベース４上
に直接に形成されており、しかもその形状は、図６に示
されるように第１と第３のアジャストボルト３０ａと３
０ｃとを結ぶ線に沿って形成された両端が半円錐状で中
間が断面Ｖ字状の長溝３２ｃである。このように鋼球３
４の座ぐりを長溝３２ｃとすることにより、鋼球３４は
長溝に沿って移動しようとする力が生じ、チルト調整に
よる第３のアジャストボルト３０ｃの回転に伴う回転力
によって生じるチルトベース５とチルトサブベース４と
のずれ力を減殺することができる。
【００２０】図１１は、チルトベース５とチルトサブベ
ース４との側縁間に設置される板バネ２４の平面図であ
る。この板バネ２４には、サポートボルト２０を貫通さ
せる長孔２５と、該板バネをチルトベース及びチルトサ
ブベースに固着するための鋲用の小孔２６が穿孔されて
いる。この板バネ２４は、チルトベースとチルトサブベ
ースとのずれを防止するための一助となっている。また
本発明の顕微鏡チルト機構の材料としては、ヒートサイ
クルがはげしいとずれが生じ易いので、温度変化に影響
の少ない低膨張材料を使用することが好ましい。
【００２１】以上のように構成された本発明の顕微鏡チ
ルト機構は、チルト調整においては、第１のアジャスト
ボルトを基準点として固定し、第２又は第３のアジャス
トボルトを回転することのみによってチルト調整を行
う。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように本発明の顕微鏡チル
ト機構においては、１つ又は２つのアジャストボルトを
回転するだけでチルト調整が容易に行え、またチルトベ
ースとチルトサブベースとのずれも防止できて、ファイ
ンな調整が行える。また、円錐状受部と鋼球による線接
触により支持しているため、重荷重に耐えられる。更に
チルト調整に繰り返し使用するアジャストボルトに螺合
するねじ山が、チルトベースに設けられていないため、
ねじ山のつぶれ等によるチルトベースの交換が必要でな
く、筒体を交換すれば良いからメンテナンスに優れてい
る。かつスプリングにより常にチルトベースを付勢して
おり、調整後の経時変化を無くすことができる等の多く
の利点を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の顕微鏡チルト機構の平面
図である。
【図２】図１の顕微鏡チルト機構をII−II線に沿って切
断した断面図であり、簡明にするために顕微鏡とプレー
トとを省略している。
【図３】図１の顕微鏡チルト機構をIII −III 線に沿っ
て切断した断面図であり、簡明にするために顕微鏡とプ
レートとを省略している。
【図４】本発明の顕微鏡チルト機構に使用するチルトベ
ースの平面図である。
【図５】図４のチルトベースのＶ−Ｖ線に沿って切断し
た断面図である。
【図６】本発明の顕微鏡チルト機構に使用するチルトサ
ブベースの平面図である。
【図７】本発明の顕微鏡チルト機構のサポートボルトの
据付構造の拡大断面図である。
【図８】本発明の顕微鏡チルト機構の基準となる第１の
アジャストボルトの据付構造の拡大断面図である。
【図９】本発明の顕微鏡チルト機構の第２のアジャスト
ボルトの据付構造の拡大断面図である。
【図１０】本発明の顕微鏡チルト機構の第３のアジャス
トボルトの据付構造の拡大断面図である。
【図１１】本発明の顕微鏡チルト機構に使用する板バネ
の平面図である。
【図１２】半導体ウェハの検査装置に使用する顕微鏡チ
ルト機構の概念説明図である。
【図１３】従来の顕微鏡チルト機構の概略斜視図であ
る。
【図１４】図９の顕微鏡チルト機構の拡大した部分縦断
面図である。
【符号の説明】 ４…チルトサブベース ５…チルトベース ７…顕微鏡 ２０…サポートボルト ２３…皿バネ ２４…板バネ ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ…アジャストボルト ３２ａ，３２ｂ，３２ｃ…座ぐり ３４…鋼球 ３６…ボール受 ３７…筒体 ４０…止めネジ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−241329（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−123028（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−114540（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 21/00 G02B 21/06 - 21/36 B25H 1/18 G12B 9/08 H01L 21/027 H01L 21/64 - 21/66

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体製造装置及び検査装置に使用され
    る顕微鏡チルト機構において、このチルト機構が、 顕微鏡が載置されるプレートと、該プレートが固定され
    るチルトベースと、該チルトベースを側縁に沿って支え
    るチルトサブベースとを有していて、該チルトベースの
    ３つの側縁のそれぞれに１個所ずつ設けられた３つのア
    ジャストボルトによって、該チルトベースが該チルトサ
    ブベースに対して垂直方向に間隔を開けた状態で３点支
    持されると共に、該チルトベースの側縁に沿って設けら
    れた複数個のサポートボルトと該チルトベースとの間に
    介在するスプリングによって、該チルトベースは該チル
    トサブベースの方に間隔が開けられた状態で常に付勢さ
    れ、かつ３つのアジャストボルトのうち第１のアジャス
    トボルトを、該チルトベースの一側縁の中心に配置して
    基準点として位置固定し、他の２つのアジャストボルト
    である第２、第３のアジャストボルトをそれぞれ、該一
    側縁の両端部に連なる側縁であって、第１のアジャスト
    ボルトからそれぞれ等距離に配置して、チルト調整にお
    いては、第２、第３のアジャストボルトの微調節により
    行うことを特徴とする顕微鏡チルト機構。
  2. 【請求項２】 前記スプリングが多数の皿バネをそろば
    ん玉状に積み重ねたものであることを特徴とする請求項
    １に記載の顕微鏡チルト機構。
  3. 【請求項３】 前記第１、第２、第３のアジャストボル
    トの先端を円錐状凹部に形成すると共に、前記チルトサ
    ブベース及びボール受上にも座ぐりを形成し、該凹部と
    該座ぐりとの間に鋼球を配置することを特徴とする請求
    項１又は２に記載の顕微鏡チルト機構。
  4. 【請求項４】 前記第１のアジャストボルトに対応する
    円錐状座ぐりが、前記チルトサブベース上に形成されて
    いることを特徴とする請求項３に記載の顕微鏡チルト機
    構。
  5. 【請求項５】 前記第２のアジャストボルトに対応する
    円錐状座ぐりが、前記チルトサブベース上に四方に摺動
    可能に載せられた前記ボール受上に形成されていること
    を特徴とする請求項３又は４に記載の顕微鏡チルト機
    構。
  6. 【請求項６】 前記第３のアジャストボルトに対応する
    座ぐりが、前記チルトサブベース上に形成され、該座ぐ
    りが、第１と第３のアジャストボルトを結ぶ線に沿って
    設けられた、両端が半円錐状で中間が断面Ｖ字状の長溝
    であることを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に
    記載の顕微鏡チルト機構。
  7. 【請求項７】 前記第２と第３のアジャストボルトが、
    これらと螺合するように前記チルトベースに嵌合された
    筒体と、該筒体を止める止めネジと、該アジャストボル
    トを固定するロックナットとを更に備えていることを特
    徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の顕微鏡チ
    ルト機構。
  8. 【請求項８】 前記チルトベースと前記チルトサブベー
    スとの側縁間に更に板バネを設けたことを特徴とする請
    求項１〜７のいずれか１項に記載の顕微鏡チルト機構。
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