JP4914683B2

JP4914683B2 - 検査顕微鏡

Info

Publication number: JP4914683B2
Application number: JP2006250734A
Authority: JP
Inventors: 勝治村上
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2006-09-15
Filing date: 2006-09-15
Publication date: 2012-04-11
Anticipated expiration: 2026-09-15
Also published as: JP2008070732A

Description

本発明は、被検査物を拡大観察可能な検査顕微鏡に関する。

従来から、液晶に代表されるフラットパネルディスプレイのガラス基板や、半導体装置のウエハ基板などの被検査物の微細な欠陥を検出するために、対物レンズによって拡大観察可能な検査顕微鏡が利用されている。このような検査顕微鏡は、被検査物が載置されるステージと、ステージ上方に設けられた顕微鏡鏡筒とで構成されている（例えば、特許文献１参照）。顕微鏡鏡筒には、対物レンズが装着されたレボルバが設けられていて、この対物レンズを被検査物上で走査させることで、被検査物の表面全体を拡大観察し、微細な欠陥を検出することができる。また、上記のような対物レンズが装着されたレボルバは、対物レンズの交換、あるいは、装置のメンテナンスや据付時に支障とならないように、顕微鏡鏡筒から取り外し可能となっている。具体的には、顕微鏡鏡筒にアリ溝が形成されている一方、対応するアリ部がレボルバに形成されていることで、レボルバはアリ溝に沿って水平に挿脱させることが可能である（例えば、特許文献２参照）。

また、近年、フラットパネルディスプレイを製造するガラス基板（マザーガラス基板）は、大型化、高精細化されたものが開発されてきている。このため、上記のような検査顕微鏡も大型のステージを採用し、かつ、高精度に観察可能な高倍率対物レンズを装着した顕微鏡鏡筒を搭載したものが開発されている。大型基板用の検査顕微鏡は、ガラス基板を跨ぐように設けられたガントリーの水平アーム部に沿って移動可能に設けられているために、被検査物と対物レンズとの離隔距離は、より小さく設定されている。
国際公開第０１／０７１４０６号パンフレット特開平５−１７３０７８号公報

しかしながら、特許文献１のような門型のガントリーに取り付けられた検査顕微鏡において、特許文献２のアリ溝とアリ部とを採用して対物レンズを装着したレボルバを挿脱させると、特許文献１のステージは特許文献２のステージのように上下移動できないため、対物レンズをステージと近接した位置で移動させる必要がある。
すなわち、レボルバの挿脱時においては、ステージと対物レンズとを近接した状態で、顕微鏡鏡筒のアリ溝にレボルバのアリ部を左右上下に振りながら挿入する必要があり、このアリ溝にアリ部を一致させる際の上下方向の振り動作時に対物レンズをステージに誤って当てて損傷させてしまうおそれがあった。また、取り外し時においては、アリ溝からアリ部を引き抜く必要があるが、アリ溝からアリ部が外れた瞬間に、顕微鏡鏡筒の全重量が作業者に加わって下方に移動してしまい、対物レンズをステージに誤って当てて損傷させてしまうおそれがあった。特に、上記のように近年、被検査物の大型化、高精細化に伴って顕微鏡鏡筒も大型化、重量化し、また、ステージと対物レンズとの離隔距離が小さくなってきているので、着脱時の対物レンズの損傷のおそれが多大なものとなってしまっていた。また、対物レンズを着脱する場合のみステージを降下させて離隔距離をとる方法もあるが、ステージの大型化に伴ってステージを可動とするのが困難なものとなってきている。

この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、対物レンズの着脱時に、対物レンズがステージと接触して損傷してしまうおそれが無い検査顕微鏡を提供するものである。

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の検査顕微鏡は、被検査物を載置するステージと、該ステージの上方に設けられ、少なくとも一つの対物レンズが装着されたレンズ支持部を有して、前記対物レンズによって前記ステージ上の前記被検査物を拡大観察可能な顕微鏡鏡筒と、該顕微鏡鏡筒を支持する鏡筒支持部と、該鏡筒支持部に前記顕微鏡鏡筒を、前記ステージに対して斜め上方に向かって取り外し可能に固定する取付部とを備え、前記取付部は、前記ステージに対して傾斜して前記鏡筒支持部に延設され、上方に位置する一端部が開かれているとともに、下方に位置する他端部が閉じられたガイドと、前記顕微鏡鏡筒に設けられ、前記ガイドに係合可能であるとともに、該ガイドの前記一端部から挿脱可能な係合部材とで構成されていることを特徴としている。

また、本発明の検査顕微鏡は、被検査物を載置するステージと、該ステージの上方に設けられ、少なくとも一つの対物レンズが装着されたレンズ支持部を有して、前記対物レンズによって前記ステージ上の前記被検査物を拡大観察可能な顕微鏡鏡筒と、該顕微鏡鏡筒を支持する鏡筒支持部と、前記顕微鏡鏡筒に前記レンズ支持部を、前記ステージに対して斜め上方に向かって取り外し可能に固定する取付部とを備え、前記取付部は、前記ステージに対して傾斜して前記顕微鏡鏡筒に延設され、上方に位置する一端部が開かれているとともに、下方に位置する他端部が閉じられたガイドと、前記レンズ支持部に設けられ、前記ガイドに係合可能であるとともに、該ガイドの前記一端部から挿脱可能な係合部材とで構成されていることを特徴としている。

本発明の検査顕微鏡によれば、取付部によって、対物レンズを取り外す際には、斜め上方に向かって移動させるようにして取り外すことができる。すなわち、作業者は、取付部に固定された状態から顕微鏡鏡筒あるいはレンズ支持部の重量による負荷を受けて取り外すこととなり、取り外れた際に急にこれらの重量による負荷を受けてしまうことが無い。さらに、取り外れる状態では、ステージとの離隔を大きくすることができる。また、装着する際には、顕微鏡鏡筒あるいはレンズ支持部をステージから離隔した状態から取り付けることができる。このため、対物レンズがステージと接触して損傷してしまうおそれ無く、対物レンズを容易に着脱することができる。

以下、本発明の第１実施形態における検査顕微鏡について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態の検査顕微鏡としての基板検査装置１を示したものである。本実施形態の基板検査装置１は、液晶ディスプレイ等のフラットパネルディスプレイに用いられるガラス基板などを被検査物Ｗとして、被検査物Ｗに存在する欠陥を拡大観察して検出することが可能なものである。図１に示すように、基板検査装置１は、ベースとなる装置本体２と、装置本体２上に固定され、被検査物Ｗを載置可能なステージ３と、ステージ３上に載置された被検査物Ｗを拡大観察可能な検査手段４と、検査手段４をステージ３の上面３ａを構成する左右方向Ｘ及び前後方向Ｙに移動させる移動機構５とを備える。

検査手段４は、ステージ３の上方に設けられた顕微鏡鏡筒６と、顕微鏡鏡筒６を前後方向Ｙに張り出して片持ち状に支持する鏡筒支持部７とを備える。顕微鏡鏡筒６は、本体部８と、本体部８の下面に装着されたレンズ支持部であるレボルバ９と、レボルバ９に装着された対物レンズ１０と、対物レンズ１０で拡大される被検査物Ｗを撮影可能なＣＣＤカメラ１１とを備える。レボルバ９は、本体部８に対して上下方向Ｚに位置を微調整することが可能であり、これにより対物レンズ１０の焦点を観察に好適な位置に調整することが可能である。さらに、レボルバ９は、本体部８の先端部分の下面にアリ機構により着脱可能に設けられており、図１においてレボルバ９に装着された対物レンズ１０は一つのみとなっているが、複数装着して、レボルバ９を回転させることで、好適な対物レンズを選択することが可能である。また、本体部８の両側面には、作業者が把持可能な取っ手部８ａが設けられている。取っ手部８ａは、本体部８に形成された図示しないねじ孔によって着脱可能に固定されている。

また、顕微鏡鏡筒６は、取付部１２によって鏡筒支持部７に対して取り外し可能に固定されている。より詳しくは、取付部１２は、鏡筒支持部７の下部に延設されたガイド１３と、顕微鏡鏡筒６の本体部８の上部に設けられ、ガイド１３に係合可能な係合部材１４とを備える。図２に示すように、ガイド１３は、下方に開口するとともに、両縁端から中央に向かって突出する係止部１３ａを有した断面略Ｃ形の溝であり、鏡筒支持部７の下部において斜め上方に向かって延設されている。また、係合部材１４は、ガイド１３の断面形状と対応して、両側に張り出す係合凸部１４ａを有する断面略Ｔ形で本体部８の上部に延設された部材である。図３に示すように、係合部材１４は、対物レンズ１０の光軸Ｐがステージ３の上面３ａに対して垂直となるように顕微鏡鏡筒６を配置した場合において、係合凸部１４ａがガイド１３と対応するように傾斜して延設されている。ガイド１３において上方に位置する一端部１３ｂは、係合部材１４の係合凸部１４ａを内部に挿脱可能に開かれた状態となっている。一方、ガイド１３の下方に位置する他端部１３ｃには、溝内部に位置決め用のストッパ１３ｄが突出して設けられていて、内部に挿入された係合凸部１４ａは、ストッパ１３ｄに突き当たることで基準位置に位置決めされる。また、ガイド１３の側部には、外部から溝内部まで貫通するねじ孔が形成されていて、固定ねじ１３ｅを螺合することで、位置決めされた係合部材１４がガイド１３内部に固定される。

また、図１及び図２に示すように、移動機構５は、装置本体２上でステージ３の両側に沿って前後方向Ｙに延設された一対のガイドレール１５と、ステージ３の上方で左右方向Ｘに延設されたガントリー１６と、ガントリー１６のビーム１６ｂに沿って左右方向Ｘに移動可能な可動ステージ１７とを備える。ガントリー１６は、ガイドレール１５上に摺動可能に設けられた支柱１６ａと、支柱１６ａから左右方向Ｘに延びるビーム１６ｂとで構成された門型の部材であり、図示しないリニアモータやボールネジ機構などの駆動部によってガイドレール１５に沿って前後方向Ｙに移動可能である。また、ガントリー１６のビーム１６ｂの側面には、左右方向Ｘに沿ってリニアモータ１８と、リニアガイド１９とが延設されている。可動ステージ１７は、リニアガイド１９上に摺動可能に設けられていて、リニアモータ１８の駆動によってリニアガイド１９に沿って左右方向Ｘに移動することが可能である。また、可動ステージ１７には、鏡筒支持部７が固定されていて、すなわち、ガントリー１６を前後方向Ｙに移動させ、また、可動ステージ１７を左右方向Ｘに移動させることで、顕微鏡鏡筒６を被検査物Ｗ上で前後方向Ｙ及び左右方向Ｘに走査することが可能である。なお、本実施形態では、ガントリー１６を前後方向Ｙに移動させたが、ガントリー１６を装置本体２に固定し、ステージ３を前後方向Ｙに移動させても良い。

次に、この実施形態の基板検査装置１の作用について説明する。図３に示すように、鏡筒支持部７から顕微鏡鏡筒６が取り外された状態から装着する場合には、作業者は、まず、ステージ３上に被検査物Ｗがないかどうか確認する。次に、顕微鏡鏡筒６の取っ手部８ａを把持して、顕微鏡鏡筒６に設けられた係合部材１４の一端部１４ｂを、鏡筒支持部７に設けられたガイド１３の一端部１３ｂに略一致させる。次に、顕微鏡鏡筒６を鏡筒支持部７のガイドに沿って移動させることで、係合部材１４の係合凸部１４ａが、一端部１４ｂにおいてガイド１３の係止部１３ａに係合される。ガイド１３は一端部１３ｂから他端部１３ｃに向かって下方へ傾斜しているので、顕微鏡鏡筒６は、作業者が最低限の力を加えるだけで、顕微鏡鏡筒６の自重によって容易にガイド１３に挿入されていくこととなる。そして、係合部材１４の一端部１４ｂがストッパ１３ｄに当接することで、顕微鏡鏡筒６はストッパ１３ｄによって再現性良く正確に位置決めされ、対物レンズ１０は、ステージ３との離隔距離が被検査物Ｗを観察可能な離隔距離Ｈ１と略等しくなるように設定される。次に、固定ねじ１３ｅを螺合することによって、顕微鏡鏡筒６を位置決めされた状態で確実に固定することが可能である。

ここで、ガイド１３が開放された一端部１３ｂに向かって斜め上方へ傾斜していることで、係合部材１４をガイド１３に挿入可能な位置に位置決めをする際には、対物レンズ１０とステージ３との離隔距離を、位置決めされた固定時における離隔距離Ｈ１よりも大きい離隔距離Ｈ２とすることができる。このため、作業者は、対物レンズ１０をステージ３に接触させてしまうおそれ無く、顕微鏡鏡筒６を鏡筒支持部７に装着することができる。また、顕微鏡鏡筒６には、取っ手部８ａが設けられていることで、装着時における作業性をさらに向上させることができる。また、取っ手部８ａは、上記のように着脱可能であることで、顕微鏡鏡筒６を鏡筒支持部７に固定し被検査物Ｗを検査する際には取り外すことができ、観察の支障となってしまうことが無い。

また、上記と逆に、顕微鏡鏡筒６を鏡筒支持部７に固定された状態から取り外す場合には、まず、被検査物Ｗがステージ３上に存在しないことを確認した後に、固定ねじ１３ｅを緩める。次に、装着した取っ手部８ａを把持して顕微鏡鏡筒６をガイド１３に沿って一端部１３ｂ側へ斜め上方に引き上げる。そして、顕微鏡鏡筒６に設けられた係合部材１４の一端部１４ｂがガイド１３から抜け出るまで引き上げることで、顕微鏡鏡筒６を鏡筒支持部７から取り外した状態とすることができる。ここで、係合部材１４の一端部１４ｂがガイド１３から抜け出た瞬間に、顕微鏡鏡筒６の全重量が作業者に負荷されることとなるが、ガイド１３が一端部１３ｂに向かって斜め上方へ傾斜していることで、係合部材１４がガイド１３に係合された状態においても一定の負荷が作業者にかけられている。すなわち、係合部材１４の一端部１４ｂがガイド１３から抜け出た際に、作業者にかけられる負荷が急激に大きくなってしまうのを防ぐことができる。また、ガイド１３が一端部１３ｂに向かって斜め上方へ傾斜していることで、係合部材１４の一端部１４ｂがガイド１３から抜け出る際の対物レンズ１０とステージ３との離隔距離を大きくすることができる。このため、顕微鏡鏡筒６の取り外し時においても、急激に負荷が加わることに起因して顕微鏡鏡筒６が下方に変位して対物レンズ１０がステージ３に接触して損傷させてしまうことを防ぐことができる。

図４は、この実施形態の変形例を示している。この変形例の取付部３０において、ガイド３１は、同様に、下方に開口し、両縁端から中央に突出する係止部３１ａを有する断面略Ｃ形に形成されている。また、ガイド３１は、上方に位置する一端部３１ｃにおいては、他の部分よりも溝の深さが大きく設定されていて、大きく開口した状態となっている。すなわち、図４に示すように、係合部材１４の係合凸部１４ａが挿入された状態で、一端部３１ｃ以外においては、係合部材１４が底面３１ｂと隙間無く挿入されている一方、一端部３１ｃにおいては、係合部材１４と底面３１ｄとの間には隙間３１ｅが形成された状態となっている。すなわち、係合部材１４をガイド３１に挿入し始める一端部３１ｃが大きく開口していることで、鏡筒支持部７に対する顕微鏡鏡筒６の装着を、より容易なものとすることができる。
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図５は、本発明の第２の実施形態を示したものである。この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。

図５に示すように、本実施形態の基板検査装置４０は、ステージ３上に設けられた検査手段４１として、可動ステージ１７に固定された鏡筒支持部４２と、鏡筒支持部４２に固定された顕微鏡鏡筒４３とを備える。顕微鏡鏡筒４３は、鏡筒支持部４２に固定された本体部４４と、本体部４４の下面に装着されたレンズ支持部であるレボルバ４５と、レボルバ４５に装着された対物レンズ１０とを備える。

レボルバ４５は、取付部４６によって本体部４４に対して取り外し可能に固定されている。すなわち、取付部４６は、本体部４４の下部に延設されたガイド４７と、レボルバ４５の上部に設けられ、ガイド４７に係合可能な係合部材４８とを備える。ガイド４７は、本体部４４に対して上下方向Ｚに微調整可能に設けられていて、これによりレボルバ４５に装着された対物レンズ１０のフォーカスを微調整することが可能となっている。また、ガイド４７は、第１の実施形態同様に下方に開口するとともに、両端から中央に向かって突出する係止部４７ａを有した断面略Ｃ形の溝であり、本体部４４の下部において斜め上方に向かって延設されている。係合部材４８も、第１の実施形態同様に両側に張り出す係合凸部４８ａを有する断面略Ｔ形で、本体部４４の上部に延設された部材であり、対物レンズ１０の光軸Ｐがステージ３の上面３ａに対して垂直となるようにレボルバ４５を配置した場合において、係合凸部４８ａがガイド４７と対応するように傾斜して延設されている。また、ガイド４７は、上方に位置する一端部４７ｂで係合凸部４８ａを挿入可能に開かれているとともに、他端部４７ｃで溝内部に位置決め用のストッパ１３ｄが突出して設けられており、このストッパ１３ｄにより、係合凸部４８ａが基準位置に位置決めされる。また、ガイド４７の側部には、固定ねじ４７ｄが設けられていて、ガイド４７内に位置決めされた状態で係合部材４８を固定することが可能である。また、本体部４４には、ＣＣＤカメラ４９が設けられていて、取付部４６のガイド４７と係合部材４８とを係合した状態において対物レンズ１０と連通するように設定されている。

この実施形態において、レボルバ４５を取り付ける際には、まず、本体部４４に設けられたガイド４７を可能な限り上方へ移動させ、また、固定ねじ４８ｄを緩めた状態としておく。この状態で、第１の実施形態同様に、係合部材４８の一端部４８ｂをガイド４７の一端部４７ｂに一致させる。この際、ガイド４７が一端部４７ｂで上方に位置するように傾斜していることで、対物レンズ１０とステージ３との離隔距離を、位置決めされた固定時における離隔距離Ｈ１よりも大きい離隔距離Ｈ２とすることができ、対物レンズ１０がステージ３に接触して損傷してしまうのを防ぐことができる。そして、レボルバ４５を移動させて、係合部材４８の係合凸部４８ａをガイド４７に挿入させる。この際、ガイド４７が一端部４７ｂから他端部４７ｃに向かって下方へ傾斜していることで、レボルバ４５の自重によって容易に挿入していくことができる。そして、ストッパ１３ｄによって位置決めされたら、固定ねじ４７ｄによって係合部材４８を固定することで、対物レンズ１０によってステージ３上の被検査物Ｗを観察することが可能となる。

また、レボルバ４５を取り外す際には、同様に本体部４４に設けられたガイド４７を可能な限り上方へ移動させて、対物レンズ１０を上方へ移動させる。そして、固定ねじ４７ｄを緩めた後に、レボルバ４５をガイド４７に沿って斜め上方に引き上げることで、レボルバ４５を取り外すことができる。この際にも、ガイド４７が一端部４７ｂに向かって斜め上方に傾斜していることで、レボルバ４５を取り外す際の対物レンズ１０とステージ３との離隔距離を離隔距離Ｈ２と大きくし、また、急激にレボルバ４５の自重が作業員に負荷されてしまうのを防ぐことができる。このため、急激に負荷が加わることに起因してレボルバ４５が下方に変位して、対物レンズ１０がステージ３に接触して損傷してしまうのを防ぐことができる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

なお、上記のいずれの実施形態においても、取付部は、係止部が形成された断面略Ｃ形の溝であるガイドと、対応して係合凸部を有する断面略Ｔ形に形成された係合部材とで構成されているものとしたがこれに限るものでは無い。例えば、ガイドを、開口を小さく形成した断面台形状の溝とし、係合部材も対応して断面台形状に形成された、いわゆるアリ継手としても良い。また、係合部材を、係止部を有する溝状に形成するとともに、ガイドを、係合部材の係止部に係合可能な係合凸部を有して延設されたものとしても良い。

また、いずれの実施形態においても、対物レンズのフォーカス調整は、レボルバを上下方向Ｚに位置調整して行う方式としたが、これに限るものではなく、ステージ３を上下に微調整することが可能なものとしても良い。また、被検査物を拡大観察する際には、移動機構によって対物レンズを被検査物上で前後方向及び左右方向に走査させるものとしたがこれに限るものでは無い。例えば、被検査物を搬送可能な搬送手段を備え、被検査物を移動させるものとしても良いし、あるいは、ステージを移動可能なものとしても良く、ステージ上に載置された被検査物に対して相対的に対物レンズを前後方向及び左右方向に走査可能であれば良い。さらには、いずれの実施形態においても、検査顕微鏡として基板検査装置を例に挙げたがこれに限るもので無く、対物レンズが着脱可能に設けられ、被検査物を拡大観察可能なものであれば、同様の効果を期待することができる。

本発明の第１の実施形態の基板検査装置（検査顕微鏡）の全体側面図である。本発明の第１の実施形態の基板検査装置において、検査手段を拡大した斜視図である。本発明の第１の実施形態の基板検査装置において、顕微鏡鏡筒を着脱する説明図である。本発明の第１の実施形態の変形例の基板検査装置において、取付部の拡大した断面図である。本発明の第２の実施形態の基板検査装置の一部を破断した全体側面図である。

符号の説明

１、４０基板検査装置（検査顕微鏡）
３ステージ
６、４３顕微鏡鏡筒
７、４２鏡筒支持部
９、４５レボルバ（レンズ支持部）
８ａ取っ手部
１０対物レンズ
１２、３０、４６取付部
１３、３１、４７ガイド
１３ｂ、４７ｂ一端部
１３ｃ、４７ｃ他端部
１４、４８係合部材
３１ｅ隙間
Ｗ被検査物
Ｚ上下方向

Claims

被検査物を載置するステージと、
該ステージの上方に設けられ、少なくとも一つの対物レンズが装着されたレンズ支持部を有して、前記対物レンズによって前記ステージ上の前記被検査物を拡大観察可能な顕微鏡鏡筒と、
該顕微鏡鏡筒を支持する鏡筒支持部と、
該鏡筒支持部に前記顕微鏡鏡筒を、前記ステージに対して斜め上方に向かって取り外し可能に固定する取付部とを備え、
前記取付部は、前記ステージに対して傾斜して前記鏡筒支持部に延設され、上方に位置する一端部が開かれているとともに、下方に位置する他端部が閉じられたガイドと、
前記顕微鏡鏡筒に設けられ、前記ガイドに係合可能であるとともに、該ガイドの前記一端部から挿脱可能な係合部材とで構成されていることを特徴とする検査顕微鏡。
被検査物を載置するステージと、
該ステージの上方に設けられ、少なくとも一つの対物レンズが装着されたレンズ支持部を有して、前記対物レンズによって前記ステージ上の前記被検査物を拡大観察可能な顕微鏡鏡筒と、
該顕微鏡鏡筒を支持する鏡筒支持部と、
前記顕微鏡鏡筒に前記レンズ支持部を、前記ステージに対して斜め上方に向かって取り外し可能に固定する取付部とを備え、
前記取付部は、前記ステージに対して傾斜して前記顕微鏡鏡筒に延設され、上方に位置する一端部が開かれているとともに、下方に位置する他端部が閉じられたガイドと、
前記レンズ支持部に設けられ、前記ガイドに係合可能であるとともに、該ガイドの前記一端部から挿脱可能な係合部材とで構成されていることを特徴とする検査顕微鏡。
請求項１または請求項２に記載の検査顕微鏡において、
前記取付部の前記ガイドは、前記一端部が前記係合部材を互いに隙間を有した状態で挿脱可能に形成されていることを特徴とする検査顕微鏡。
請求項１から請求項３のいずれかに記載の検査顕微鏡において、
前記レンズ支持部、または、該レンズ支持部とともに前記取付部によって取り外し可能な部材には、把持可能な取っ手部が設けられていることを特徴とする検査顕微鏡。