JP3854665B2

JP3854665B2 - 顕微鏡

Info

Publication number: JP3854665B2
Application number: JP23022996A
Authority: JP
Inventors: 和宏神崎
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1996-08-30
Filing date: 1996-08-30
Publication date: 2006-12-06
Anticipated expiration: 2016-08-30
Also published as: JPH1073767A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スポット照明付き観察系を備えた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、ごみや傷などの解析に、スポット照明付きの観察系を備えた顕微鏡が用いられている。
図３は、このようなスポット照明付き観察系を備えた顕微鏡の一例を示すもので、顕微鏡本体１では、落射照明光源２からの落射照明光をレンズ３を通してキューブ４で反射させ、反射光路４０１に進め、対物レンズ５を通して移動ステージ６上に載置された標本７を照明し、また、落射照明光により照明された標本７の光像を、対物レンズ５よりキューブ４を透過して、透過光路４０２に進め、結像レンズ８を通してハーフミラー９で反射と透過の２方向に分割し、このうち反射光を、ミラー１０を介して接眼レンズ１１の中間位置に結像し、また、透過光を、ＴＶカメラ１２の撮像面１２１に結像するようにしている。一方、このような顕微鏡本体１に設けられるスポット照明付き観察系１３では、落射照明光源１４からの落射照明光をレンズ１５を通してハーフミラー１６で反射させ、反射光路１６１に進め、対物レンズ１７を通して標本７をスポット照明し、このスポット照明された標本７の光像を、対物レンズ１７よりハーフミラー１６を透過して透過光路１６２に進め、結像レンズ１８を介してＴＶカメラ１９の撮像面１９１に結像するようにしている。
【０００３】
この場合、スポット照明付き観察系１３の作動距離ＷＤは、顕微鏡本体１の対物レンズ５の作動距離ＷＤよりかなり長くなっていて、標本７上のスポット照明は見易い構造になっている。そして、実際に標本７上の欠陥などの観察を行うには、まず、観察したい欠陥部をスポット照明付き観察系１３の対物レンズ１７下のスポット照明位置に移動させ、低倍率による欠陥観察をＴＶカメラ１９の撮像画面により行う。そして、この観察で、さらに高倍率の顕微鏡観察を行いたい場合は、観察したい欠陥部を顕微鏡本体１の対物レンズ５の下に移動させ、ＴＶカメラ１２の撮像画面または接眼レンズ１１により観察を行うようになる。この場合、スポット照明付き観察系１３の対物レンズ１７に対応する標本７の低倍率の観察位置から、顕微鏡本体１の対物レンズ５に対応する高倍率の観察位置への移動は、標本７を載置した移動ステージ６のＸＹ方向の移動により行われる。勿論、この逆の顕微鏡本体１の対物レンズ５に対応する高倍率の観察位置からスポット照明付き観察系１３の対物レンズ１７に対応する標本７の低倍率の観察位置への移動も可能である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような構成によると、顕微鏡本体１の落射照明光源２およびＴＶカメラ１２と、スポット照明付き観察系１３の落射照明光源１４およびＴＶカメラ１９とが重複していて、それぞれに同じ機能を持たせるようにしているため、これら各所を効率良く使用できないばかりか、部品点数の多さから大型化を招き、価格的にも高価なものになってしまう。また、上述したようにスポット照明付き観察系１３に、専用の落射照明光源１４およびＴＶカメラ１９を設けていて、かかる観察系自身大型であることは、作業者の標本上の視野の確保や他ユニットとの干渉およびシステムの拡張性を考慮すると、好ましいことでない。さらに、落射照明光源２、１４がそれぞれ用いられることは、光源のメンテナンス工数も増え、不経済であり、さらにまた、スポット照明付き観察系１３には、接眼レンズが設けられていないが、ユーザによっては、ＴＶカメラ１９で観察する像を接眼レンズで観察することを望むこともあり、この場合、スポット照明付き観察系１３中にプリズムなどを用いて光路を分割し接眼レンズを増設するようにすると、顕微鏡本体１側の接眼レンズ１１と重複することから、さらに大型で、高価なものになってしまう。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、構成を簡単にでき、小形で、価格的にも安価にできるスポット照明付き観察系を備えた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】
本発明の顕微鏡は、標本を載置するステージと、前記標本に対して光軸が垂直になるように配置された前記標本を高倍に拡大する高倍対物レンズと、前記高倍対物レンズを介して取込まれた標本像を観察する観察手段と、前記高倍対物レンズと前記観察手段との間の光軸に対して直行する方向に照明光を出射する照明光源と、前記照明光源の出射方向の延長線上で前記高倍対物レンズの光軸から離れた位置に配置され前記照明光を前記標本に対して垂直に偏向する反射部材と、前記反射部材の反射光路に前記標本に対して光軸が垂直になるように配置され、前記高倍対物レンズより低倍で前記標本上にスポット照明を行なうスポット照明用対物レンズと、前記高倍対物レンズの光軸と前記スポット照明用対物レンズの光軸が直行する位置に配置され、前記照明光源から出射された照明光を前記高倍対物レンズ側に反射させる方向と、前記標本で反射し前記高倍対物レンズを通過した光を前記観察手段側に透過させる方向と、前記照明光源から出射された照明光を前記反射部材側に透過させる方向と、前記標本で反射し前記スポット照明用対物レンズを通過した光を前記観察手段側に反射させる方向に光路を４分割する光路分割手段とを具備したことを特徴とする。
【０００９】
この結果、本発明によれば、観察手段を高倍対物レンズとスポット照明用対物レンズで共用することができるので、部品点数を軽減できる分、小型で価格的にも安価にでき、さらに、スポット照明用対物レンズにより標本を低倍で観察することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面に従い説明する。
図１は、本発明が適用されるスポット照明付き観察系を備えた顕微鏡の概略構成を示している。
【００１１】
図において、２１は顕微鏡本体で、この顕微鏡本体２１には、移動ステージ２２を有し、この移動ステージ２２上に液晶基板またはウェハなどの標本２３を載置している。また、顕微鏡本体２１には、移動ステージ２２上方まで延びる中空の落射照明ユニット２４を突設し、この落射照明ユニット２４の先端部下方に倍率の異なる複数の対物レンズ２５を有するレボルバ２６を配置している。
【００１２】
落射照明ユニット２４は、その中空部に落射照明光源２７、レンズ２８および光路分割キューブ２９を設けている。この場合、光路分割キューブ２９は、レンズ２８を通して与えられる落射照明光源２７からの落射照明光を反射と透過の２方向に分割するもので、光路分割キューブ２９で反射した落射照明光源２７からの落射照明光を反射光路２９１に進めるとともに、透過した落射照明光を透過光路２９２に進めるようにしている。
【００１３】
この場合、反射光路２９１に進んだ落射照明光は、対物レンズ２５を通して移動ステージ２２上に載置された標本２３を照明し、標本２３からの反射光、つまり反射光路２９１の逆方向から入射される観察光は、光路分割キューブ２９を透過し透過光路２９３に進み、後述する接眼レンズユニット３１に入射され、また、光路分割キューブ２９を透過した落射照明光は、透過光路２９２に進んで、後述するスポット照明付き観察系３６に入射するようになっている。
【００１４】
光路分割キューブ２９には、シャッタ３０を設けている。このシャッタ３０は、図２に示すように一対の長方形遮蔽板３０１、３０２をＬ字状に形成するとともに、遮蔽板３０１に透穴３０１ａを、また遮蔽板３０２に透穴３０２ａをそれぞれ形成したもので、これら遮蔽板３０１、３０２をアクチュエータ３０４の駆動力により、その長手方向に配置されたガイド３０３に沿って直線移動（図１では、紙面と垂直方向に直線移動）することにより、透穴３０１ａを反射光路２９１中に、または透穴３０２ａを透過光路２９２中にそれぞれ選択的に配置できるようにしている。ここで、シャッタ３０をアクチュエータの代わりに手動で切り換えられるような機械的な切換機構を用いることもできる。また、アクチュエータ３０４は、モータまたはソレノイドのように電気的に制御可能なものや、エアや油圧で制御可能なものであってもよい。
【００１５】
レボルバ２６は、倍率の異なる複数の対物レンズ２５のうちの１つを選択的に反射光路２９１中に挿入するためのものである。
落射照明ユニット２４の先端部上方に接眼レンズユニット３１を配置している。この接眼レンズユニット３１は、結像レンズ３２、２方向分割プリズム３３および接眼レンズ３４を有し、光路分割キューブ２９の透過光路２９３に進んだ観察像を２方向分割プリズム３３で２方向に分割し、このうち一方を接眼レンズ３４の中間位置に結像し、また、他方を、ＴＶカメラ３５の撮像面３５１に結像するようにしている。
【００１６】
また、落射照明ユニット２４の先端にスポット照明付き観察系３６を配置している。このスポット照明付き観察系３６は、ミラー３７と対物レンズ３８を有し、光路分割キューブ２９の透過光路２９２に進んだ落射照明光源２７からの落射照明光をミラー３７より対物レンズ３８を通して移動ステージ２２上の標本２３をスポット照明し、標本２３からの反射光を光路分割キューブ２９で反射させ、透過光路２９４に進み、接眼レンズユニット３１に入射するようにしている。
【００１７】
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、標本２３に対しスポット照明付き観察を行う場合、シャッタ３０をアクチュエータ３０４により駆動して、遮蔽板３０２の透穴３０２ａを透過光路２９２中に配置する。この場合、反射光路２９１は、遮蔽板３０１により遮蔽される。
【００１８】
この状態から、落射照明光源２７を点灯すると、この落射照明光源２７からの落射照明光は、レンズ２８を通して光路分割キューブ２９に入射され、ここで透過されて透過光路２９２に進み、スポット照明付き観察系３６に入射される。
【００１９】
これにより、落射照明光は、ミラー３７により反射され対物レンズ３８を通して移動ステージ２２上の標本２３をスポット照明する。この標本２３から反射光が光路分割キューブ２９で反射され、反射光路２９４に進み、接眼レンズユニット３１の結像レンズ３２、２方向分割プリズム３３を介して接眼レンズ３４の中間位置およびＴＶカメラ３５の撮像面３５１に結像され、これら接眼レンズ３４またはＴＶカメラ３５により欠陥部位の観察が行われ、観察した欠陥部位をスポット照明位置に移動する。
【００２０】
次に、このようにして観察された欠陥部位を、高倍率の顕微鏡観察する場合は、シャッタ３０をアクチュエータ３０４により駆動して、今度は、遮蔽板３０１の透穴３０１ａを反射光路２９１中に配置する。この場合、透過光路２９２は、遮蔽板３０２により遮蔽される。
【００２１】
また、移動ステージ２２を移動して、対物レンズ２５に高倍率で観察したい欠陥部位を対応させる。
この状態から、落射照明光源２７を点灯すると、この落射照明光源２７からの落射照明光は、レンズ２８を通して光路分割キューブ２９に入射され、ここで反射されて反射光路２９１に進み、対物レンズ２５を通して移動ステージ２２上の標本２３を照明するようになり、この標本２３からの反射光が光路分割キューブ２９を透過され、透過光路２９３を進み、接眼レンズユニット３１の結像レンズ３２、２方向分割プリズム３３を介して接眼レンズ３４の中間位置およびＴＶカメラ３５の撮像面３５１に結像され、これら接眼レンズ３４またはＴＶカメラ３５により欠陥部位に対する高倍率の顕微鏡観察が行われる。
【００２２】
従って、このようにすれば、顕微鏡本体２１の落射照明光源２７による落射照明光を光路分割キューブ２９により反射光路２９１と透過光路２９２に分割するとともに、これら反射光路２９１および透過光路２９２のいずれか一方をシャッタ３０により遮蔽可能にする。そして、シャッタ３０により反射光路２９１を遮蔽している状態では、透過光路２９２を通った落射照明光による標本２３のスポット照明像が接眼レンズユニット３１に取込まれるとともに、接眼レンズ３４およびＴＶカメラ３５により欠陥部が低倍率で観察される。一方、シャッタ３０により透過光路２９２を遮蔽している状態では、反射光路２９１を通った落射照明光による標本２３の観察像が、同様に接眼レンズユニット３１に取込まれ、接眼レンズ３４およびＴＶカメラ３５により欠陥部が高倍率で観察される。このようにして、スポット照明付き観察系に対する落射照明光源２７および接眼レンズユニット３１と、顕微鏡本体２１による標本２３の観察に対する落射照明光源２７および接眼レンズユニット３１を共用できるようにしているので、スポット照明付き観察系での部品点数を大幅に軽減でき、顕微鏡全体として小型で価格的のも安価にできる。また、落射照明光源２７を共通にできることは、従来の２個の落射照明光源を用いたものに比べ、光源のメンテナンス工数を低減でき、取扱いを簡単なものにできる。さらに、スポット照明付き観察系についても、接眼レンズ３４による接眼観察も可能にしたので、スポット照明付き観察系での観察をさらに確実なものにできる。
【００２３】
なお、上述した実施の形態では、シャッタ３０により光路分割キューブ２９の反射光路２９１または透過光路２９２を選択的に遮蔽するようにしたが、これら反射光路２９１、透過光路２９２に各別にシャッタを設け、自動または手動によりそれぞれ独立して反射光路２９１または透過光路２９２を遮蔽するようにしてもよいし、さらに機械的なシャッタに代えて液晶シャッタを用いてもよい。また、上述した実施の形態では、対物レンズ２５、３８に無限遠対物レンズを用い、これら対物レンズ２５または３８と結像レンズ３２により標本２３の観察像を結像させる無限遠設計の顕微鏡について述べたが、対物レンズ２５、３８に有限遠対物レンズを用い、それぞれの結像位置を結像レンズ３２およびＴＶカメラ３５の撮像面３５１に直接合致させる有限遠設計の顕微鏡にも適用できる。また、このような有限遠設計の対物レンズの光路のどこかに、結像位置を変えるためのレンズを配置する光学系にも有効である。
【００２４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、スポット照明用光学手段に対する照明用光源および観察用光学手段と観察照明用光学手段に対する照明用光源および観察用光学手段を共用できるので、スポット照明付き観察系での部品点数を軽減できる分、小型で価格的にも安価にできる。また、照明用光源を共通にできることから光源のメンテナンス工数を低減でき、取扱いを簡単なものにできる。さらに、スポット照明付き観察系での接眼観察も可能にできるので、スポット照明付き観察系での観察をさらに確実なものにできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態にかかるスポット照明付き観察系を備えた顕微鏡の概略構成を示す図。
【図２】一実施の形態に適用されるシャッタ装置の概略構成を示す図。
【図３】従来のスポット照明付き観察系を備えた顕微鏡の概略構成を示す図。
【符号の説明】
２１…顕微鏡本体、
２２…移動ステージ、
２３…標本、
２４…落射照明ユニット、
２５…対物レンズ、
２６…レボルバ、
２７…落射照明光源、
２８…レンズ、
２９…光路分割キューブ、
２９１、２９４…反射光路、
２９２、２９３…透過光路、
３０…シャッタ、
３０１、３０２…遮蔽板、
３０１ａ、３０２ａ…透穴、
３０３…ガイド、
３０４…アクチュエータ、
３１…接眼レンズユニット、
３２…結像レンズ、
３３…２方向分割プリズム、
３４…接眼レンズ、
３５…ＴＶカメラ、
３５１…撮像面、
３６…スポット照明付き観察系、
３７…ミラー、
３８…対物レンズ。

Claims

標本を載置するステージと、
前記標本に対して光軸が垂直になるように配置された前記標本を高倍に拡大する高倍対物レンズと、
前記高倍対物レンズを介して取込まれた標本像を観察する観察手段と、
前記高倍対物レンズと前記観察手段との間の光軸に対して直行する方向に照明光を出射する照明光源と、
前記照明光源の出射方向の延長線上で前記高倍対物レンズの光軸から離れた位置に配置され前記照明光を前記標本に対して垂直に偏向する反射部材と、
前記反射部材の反射光路に前記標本に対して光軸が垂直になるように配置され、前記高倍対物レンズより低倍で前記標本上にスポット照明を行なうスポット照明用対物レンズと、
前記高倍対物レンズの光軸と前記スポット照明用対物レンズの光軸が直行する位置に配置され、前記照明光源から出射された照明光を前記高倍対物レンズ側に反射させる方向と、前記標本で反射し前記高倍対物レンズを通過した光を前記観察手段側に透過させる方向と、前記照明光源から出射された照明光を前記反射部材側に透過させる方向と、前記標本で反射し前記スポット照明用対物レンズを通過した光を前記観察手段側に反射させる方向に光路を４分割する光路分割手段と
を具備したことを特徴とする顕微鏡。
前記スポット照明用対物レンズと前記光路分割手段との間と、前記高倍対物レンズと前記光路分割手段との間に設けられ、それぞれの光路の一方を遮蔽する遮蔽手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の顕微鏡。
前記遮蔽手段により前記スポット照明用対物レンズに切替え、このスポット照明用対物レンズにより前記標本をスポット照明して欠陥部位の観察をした後、前記遮蔽手段により高倍対物レンズに切換え、前記ステージを移動して前記欠陥部位を前記高倍対物レンズに対応させることを特徴とする請求項１記載の顕微鏡。
前記遮蔽手段は、液晶シャッタからなることを特徴とする請求項１又は２に記載の顕微鏡。