JP4472300B2

JP4472300B2 - 顕微鏡装置

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Publication number: JP4472300B2
Application number: JP2003335466A
Authority: JP
Inventors: 尚史岡田
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2003-09-26
Filing date: 2003-09-26
Publication date: 2010-06-02
Anticipated expiration: 2023-09-26
Also published as: JP2005099607A

Description

本発明は、例えばクリーンルームなどのように騒音やダウンフローなどの空気振動の伝達を受ける環境下で、顕微鏡を用いて半導体又は液晶基板などの試料の観察を行う顕微鏡装置に関する。

近年、半導体ウエハ及び液晶基板の検査では、これら半導体及び液晶基板の微細化に伴なって高分解能の顕微鏡が要求され、かつ半導体ウエハ及び液晶基板の大型化に伴なって高分解能の顕微鏡を搭載した大型の検査装置が要求されている。

図８及び図９はこのような要求を満たした液晶基板検査装置の構成図であって、図８は斜視図、図９は正面図である。床からの振動を除振する除振台１上には、定盤２が設けられている。この定盤２上には、平行な２本のレール３ａ、３ｂがＹ方向に敷設され、これらレール３ａ、３ｂ上にＹステージ４がＹ方向に移動して位置決めされる。

このＹステージ４は、液晶基板５を保持するもので、例えば図１０に示すように液晶基板５の裏面側から透過照明光を照射して観察するために開口部６を有する枠部材７で形成されている。この枠部材７上には、液晶基板５の裏面を吸着する複数の吸着孔８が設けられると共に、液晶基板５を位置決めする複数の基準ピン９ａと、この基準ピン９ａに液晶基板を押し付ける押圧ピン９ｂとが設けられている。又、開口部６内には、液晶基板５を保持するために複数の支持ピン１０を立設した複数の支持梁１１が設けられている。

又、定盤２上には、各レール３ａ、３ｂを跨いで門型のフレーム１２が設けられている。このフレーム１２の水平フレーム部には、顕微鏡１３をＸ方向に移動させて位置決めするＸステージ１４が設けられている。なお、顕微鏡１３は、下部に対物レンズ１５を有する。又、装置全体は、カバー１６により覆われている。

このような検査装置は、半導体製造工場内のクリーンルーム内に設置されることが多い。クリーンルーム内は、複数の各種装置が稼動しており、これら装置から発生する振動、騒音が大きい。又、クリーンルーム内には、埃等を床に落とすためにダウンフローが天井から床に向って流れており、このダウンフローによって空気振動が発生する。これら装置からの振動、騒音やダウンフローによる空気振動が検査装置内の液晶基板５の表面に伝達されると、液晶基板５は、図１０に示すように複数の支持ピン１０上に載置されているだけなので、装置からの振動、騒音や空気振動によって振動しやすい。特に大型の液晶基板５では振動しやすくなる。

このために顕微鏡１３の観察像に像ぶれが生じる。装置からの振動、騒音やダウンフローによる空気振動が液晶基板５に直接伝達されなくても、液晶基板５の近傍で定在波が発生すると、この定在波によって液晶基板５が振動して顕微鏡１３の観察像に像ぶれが生じる。

このような装置からの振動、騒音や空気振動に対する対策を施したものとして例えば特許文献１に開示された技術がある。この特許文献１には、プローブ顕微鏡装置の全体を防音カバーで覆うことにより、騒音による振動の発生を防止することが記載されている。
特開平１０−２８２１１８号公報

しかしながら、特許文献１は、プローブ顕微鏡装置の全体を防音カバーで覆っているために、プローブ顕微鏡装置が大型化すると、防音カバーも大型化して防音カバー内の空間が広くなる。大型の液晶基板５や半導体ウエハを観察する場合には、当然ながら顕微鏡装置全体も大型化するので、防音カバーも大型化する。このように防音カバー内の空間が広くなると、例えば防音カバー内で互いに対向する各内壁の間に低周波の定在波が発生する条件が整い、この定在波による振動が発生して試料に伝達される。

又、特許文献１を半導体製造工場内のクリーンルーム内に設置することを考えると、ダウンフローを流すために、防音カバーの上面に開口部を設ける必要がある。ところが、開口部を設けると、この開口部を通して液晶基板５や半導体ウエハに直接装置からの振動、騒音やダウンフローによる空気振動が伝達されてしまい、観察像に像ぶれが生じる。

そこで本発明は、装置からの振動、騒音やダウンフローによる空気振動を抑制して観察像の像ぶれを低減できる顕微鏡装置を提供することを目的とする。

本発明は、試料を載置するステージと、試料を拡大視する対物レンズを有する顕微鏡と、顕微鏡を支持するフレームと、試料の観察面に近接すると共に試料の観察領域を含む少なくとも一部を覆い、かつ顕微鏡の対物レンズ用の観察窓を有し、空気中を伝播してくる空気振動を反射、吸収する制振板とを具備した顕微鏡装置である。
本発明は、試料を載置するステージと、試料を拡大視する対物レンズを有する顕微鏡と、顕微鏡を支持するフレームと、試料の観察面に近接すると共に試料の観察領域を含む少なくとも一部を覆い、かつ顕微鏡の対物レンズ用の観察窓を有し、ステージを介して試料に伝達される振動を、試料との間における薄い厚さの空気層によって減衰する制振板とを具備した顕微鏡装置である。
本発明は、試料を載置するステージと、試料を拡大視する対物レンズを有する顕微鏡と、顕微鏡を支持するフレームと、試料の観察面に近接すると共に試料の観察領域を含む少なくとも一部を覆い、かつ顕微鏡の対物レンズ用の観察窓を有し、顕微鏡装置及び試料が有する機械共振周波数の近傍に共振周波数を持たず、かつ空気振動を反射、吸収する材質により形成される制振板とを具備した顕微鏡装置である。

本発明は、装置からの振動、騒音やダウンフローによる空気振動を抑制して観察像の像ぶれを低減できる顕微鏡装置を提供できる。

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。なお、図８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。

図１及び図２は本発明の顕微鏡装置を適用した液晶基板検査装置の構成図であって、図１は斜視図、図２は正面図である。検査・観察対象とする試料としては、例えば薄板状の液晶ガラス基板や半導体ウエハがある。定盤２の表面上における各レール３ａ、３ｂの両側には、それぞれ各レール３ａ、３ｂに平行に角状の各支持部材２０、２１が設けられている。これら支持部材２０、２１の高さは、それぞれＹステージ４上に載置される液晶基板５の表面高さよりも僅かに高く形成されている。又、これら支持部材２０、２１の長さは、Ｙステージ４を前方の基板に移動させたときに、各支持部材２０、２１上に設けられる制振板としての防音板２３により液晶基板５が覆われない程度に形成されている。

防音板２３は、図３に示すように板状に形成され、各支持部材２０、２１を介して定盤２上に固定されている。この防音板２３の下面は、各支持部材２０、２１の高さによって、Ｙステージ４上に載置される液晶基板５の表面と接触しない程度の間隔に設けられる。防音板２３は、液晶基板５に接触しない程度に近接していることが好ましい。又、防音板２３における顕微鏡１３の対物レンズ１５のＸ方向の移動経路すなわち対物レンズ１５の光軸の移動軌跡に沿って液晶基板５を観察するため観察窓として長方形状の開口部２４が設けられている。この開口部２４の幅は、例えば対物レンズ１５の外径よりも若干広く形成されている。

この防音板２３は、液晶基板検査装置及び液晶基板５に有する機械共振周波数の近傍に共振周波数を持たず、かつダウンフローによる空気振動を反射、吸収する材質により形成されている。なお、防音板２３は、例えばグラスウールやハニカムなどの光透過性の板材の両面を各金属板により挟み、これら金属板に観察用の開口部２４を設けたハニカム構造でもよいし、ガラス板により形成してもよい。ハニカム構造にすれば、軽量化、高い吸音性、高剛性を実現できる。又、防音板２３の開口部２４内には、ガラス等の光透過性部材を設けてもよい。この観察窓から液晶基板５を目視により確認できる。

なお、装置全体の四方は、除振台１に結合されたカバー１６により囲まれている。

次に、上記の如く構成された装置の動作について説明する。

液晶基板５を載置したＹステージ４は、各レール３ａ、３ｂ上を移動してＹ方向に位置決めされる。このＹステージ４の移動により液晶基板５は、防音板２３の下方に入る。これと共に顕微鏡１３は、Ｘステージ１４の駆動により移動してＸ方向に位置決めされる。このとき、顕微鏡１３の対物レンズ１５は、防音板２３に設けられた長方形状の開口部２４内をＸ方向に移動する。これにより、顕微鏡１３は、液晶基板５上の特定座標の観察像を得る。

半導体製造工場内のクリーンルーム内では、各種装置が稼動しており、これら装置から発生する振動、騒音が例えばＹステージ４を介して液晶基板５に伝達されて液晶基板５が振動しようとするが、このとき液晶基板５と防音板２３との間の空気層が液晶基板５の振動を吸収するというダンパーとして作用し、これによって液晶基板５の振動が減衰する。これと共にダウンフローにより発生した空気振動は、防音板２３で反射したり、吸収されて液晶基板５に到達しない。

又、防音板２３は、液晶基板５に対して近接して設けられるので、これら液晶基板５と防音板２３との間の空気層の厚さは薄くなる。これにより、液晶基板５と防音板２３との間には、低周波の定在波が発生しにくくなり、定在波により液晶基板５が振動することもなくなる。これと共に液晶基板５と防音板２３との間の空気層により床から伝達される振動が液晶基板５に伝達されても、振動がダンパーとして作用する空気層により吸収されて液晶基板５の振動は減衰する。

このように上記第１の実施の形態によれば、液晶基板５の観察面に近接し、かつ顕微鏡１３の対物レンズ１５を通る光軸上に観察用の開口部２４を設けた防音板２３を液晶基板５を覆って設けたので、液晶基板５が複数の支持ピン１０上に載っていて振動を受けやすい状態であっても、各種装置からの振動、騒音やダウンフローによる空気振動による液晶基板５の振動を抑制でき、顕微鏡１３の観察像に生じる像ぶれを低減できる。さらに、液晶基板５と防音板２３との間の厚さ薄い空気層により低周波の定在波が発生しにくくなり、定在波により液晶基板５が振動することもなくなり、さらに床から伝達される振動も空気層により吸収されて液晶基板５の振動を減衰でき、顕微鏡１３の観察像に生じる像ぶれを低減できる。

又、防音板２３は、液晶基板検査装置全体を覆うことなく検査領域内のＹステージ４の移動領域又は少なくとも顕微鏡１３により液晶基板５を観察する視野を含む一部分を覆えばよいので、大型化することなく簡単な構成で安価にできる。さらに防音板２３は、既存の検査装置等に容易に設けることができる。

なお、防音板２３は、図４に示すように上面に各傾斜面２５ａ、２５ｂを設けてもよい。これら傾斜面２５ａ、２５ｂ上にダウンフローが流れると、ダウンフローにより吹き流される埃等は、各傾斜面２５ａ、２５ｂ上を移動して床上に落ち、各傾斜面２５ａ、２５ｂ上に堆積することはない。

又、防音板２３は、図５に示すように複数の孔２６を設けてもよい。ダウンフローにより吹き流される埃等は、複数の孔２６から液晶基板５上を流れて床上に落ち、各傾斜面２５ａ、２５ｂ上に堆積することはない。

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。

図６及び図７は本発明の顕微鏡装置を適用した半導体ウエハ検査装置の構成図であって、図６は斜視図、図７は防音板を除いた斜視図である。定盤２は、図示しない除振台上に設けられている。この定盤２上には、コ字形状のフレーム３０が設けられている。このフレーム３０の下部には、２本の互いに平行な各レール３１ａ、３１ｂを敷設したステージベース３２が設けられている。各レール３１ａ、３１ｂ上には、Ｙステージ３３がＹ方向に移動可能に設けられている。このＹステージ３３上には、２本の互いに平行な各レール３４ａ、３４ｂが敷設され、これらレール３４ａ、３４ｂ上にＸステージ３５がＸ方向に移動可能に設けられている。このＸステージ３５上には、半導体ウエハ３６が載置される。フレーム３０の上部には、対物レンズ１５を有する顕微鏡１３が取り付けられている。

定盤２上には、Ｙステージ３３及びＸステージ３５を介して互いに対向する位置に各支持部材３７、３８が設けられている。これら支持部材３７、３８の高さは、それぞれＸステージ３５上に載置される半導体ウエハ３６の表面高さよりも僅かに高く形成されている。又、これら支持部材３７、３８のＹ方向の長さは、半導体ウエハ３６の検査領域となるＹ走査範囲と略同一長さに形成してもよく、又は対物レンズ１５の観察視野を十分に含む領域に相当する長さに形成してもよい。

これら支持部材３７、３８上には、板状の防音板３９が設けられている。この防音板３９における対物レンズ１５の光軸が通る部分には、対物レンズ１５の外径よりも若干大きい径の円形の開口部４０が設けられている。この防音板３９は、半導体ウエハ検査装置及び半導体ウエハ３６に有する機械共振周波数の近傍に共振周波数を持たず、かつダウンフローによる空気振動を反射、吸収する材質により形成されている。なお、防音板３９は、例えばグラスウールやハニカムなどの光透過性の板材の両面を各金属板により挟み、これら金属板に観察用の開口部２４を設けたハニカム構造でもよいし、ガラス板により形成してもよい。

このような構成であれば、上記第１の実施の形態と同様に、各種装置からの振動、騒音やダウンフローによる空気振動による半導体ウエハ３６の振動を抑制でき、顕微鏡１３の観察像に生じる像ぶれを低減できる。さらに、半導体ウエハ３６と防音板３９との間の厚さ薄い空気層により低周波の定在波が発生しにくくなり、定在波により半導体ウエハ３６が振動することもなくなり、さらに床から伝達される振動も空気層により吸収されて半導体ウエハ３６の振動を減衰でき、顕微鏡１３の観察像に生じる像ぶれを低減できる。

なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

例えば、第２の実施の形態の防音板３９も図４に示すように傾斜面を設けたり、図５に示すように複数の孔２６を設けてもよい。

本発明に係る顕微鏡装置の第１の実施の形態を適用した液晶基板検査装置の斜視図。同装置の正面図。同装置における防音板の斜視図。同装置における防音板の他の構造を示す斜視図。同装置における防音板の他の構造を示す斜視図。本発明に係る顕微鏡装置の第２の実施の形態を適用した半導体ウエハ検査装置の斜視図。同装置において防音板を除いた斜視図。従来の液晶基板検査装置の斜視図。同装置の正面図。同装置におけるＹステージの斜視図。

符号の説明

１：除振台、２：定盤、３ａ，３ｂ：レール、４：Ｙステージ、５：液晶基板、６：開口部、７：枠部材、８：吸着孔、９：位置決めピン、１０：支持ピン、１１：支持梁、１２：フレーム、１３：顕微鏡、１４：Ｘステージ、１５：対物レンズ、１６：カバー、２０，２１：支持部材、２３：防音板、２４：開口部、２５ａ，２５ｂ：傾斜面、２６：孔、３０：フレーム、３１ａ，３１ｂ：レール、３２：ステージベース、３３：Ｙステージ、３４ａ，３４ｂ：レール、３５：Ｘステージ、３６：半導体ウエハ、３７，３８：支持部材、３９：防音板、４０：開口部。

Claims

試料を載置するステージと、
前記試料を拡大視する対物レンズを有する顕微鏡と、
前記顕微鏡を支持するフレームと、
前記試料の前記観察面に近接すると共に前記試料の観察領域を含む少なくとも一部を覆い、かつ前記顕微鏡の前記対物レンズ用の観察窓を有し、空気中を伝播してくる空気振動を反射、吸収する制振板と、
を具備したことを特徴とする顕微鏡装置。
試料を載置するステージと、
前記試料を拡大視する対物レンズを有する顕微鏡と、
前記顕微鏡を支持するフレームと、
前記試料の前記観察面に近接すると共に前記試料の観察領域を含む少なくとも一部を覆い、かつ前記顕微鏡の前記対物レンズ用の観察窓を有し、前記ステージを介して前記試料に伝達される振動を、前記試料との間における薄い厚さの空気層によって減衰する制振板と、
を具備したことを特徴とする顕微鏡装置。
試料を載置するステージと、
前記試料を拡大視する対物レンズを有する顕微鏡と、
前記顕微鏡を支持するフレームと、
前記試料の前記観察面に近接すると共に前記試料の観察領域を含む少なくとも一部を覆い、かつ前記顕微鏡の前記対物レンズ用の観察窓を有し、前記顕微鏡装置及び前記試料が有する機械共振周波数の近傍に共振周波数を持たず、かつ前記空気振動を反射、吸収する材質により形成される制振板と、
を具備したことを特徴とする顕微鏡装置。
前記制振板は、光透過性の板材の両面を各金属板により挟み、かつ前記各金属板に前記観察用の前記開口部を設けたハニカム構造であることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項記載の顕微鏡装置。
前記制振板の前記観察窓に光透過性部材を設けたことを特徴とする請求項１乃至３乃至３のうちいずれか１項記載の顕微鏡装置。