JPH10325924A - 顕微鏡用照明装置及び顕微鏡システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】レーザのような高価な光源を顕微鏡の照明用光
源、或いは対物レンズを通して加工するための加工用光
源とする場合でも、安価な顕微鏡用照明装置を得る。 【解決手段】 顕微鏡用照明装置は、顕微鏡の照明光
用、或いは対物レンズを通して被検物を加工するための
レーザ光を射出する１台のレーザ光源と、１台のレーザ
光源からのレーザ光を複数の顕微鏡に同時に供給する光
ファイバ部材とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は照明光源や加工用光
源にレーザなどの高価な光源を使用する顕微鏡に関し、
特に半導体検査用のラインなど複数の顕微鏡を使用する
場合に有効な顕微鏡用照明装置及び顕微鏡システムに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の顕微鏡用の光源としては、タング
ステンランプやハロゲンランプ、或いは蛍光観察用など
に使用する水銀ランプやキセノンランプなどが一般的に
知られているが、コンフォーカル観察を行うとき等、よ
り点光源で高輝度な照明光が必要なことからレーザ光源
が使用されている。

【０００３】レーザ光源は前記コンフォーカル観察用光
源として使用されるほか、顕微鏡に搭載し半導体デバイ
スのリペアやポイントマーキング、ＬＣＤやカラーフィ
ルタなどの欠陥修正などにも使用される。図７（ａ）及
び図７（ｂ）は従来のレーザを光源とする顕微鏡を示し
た図である。

【０００４】図７（ａ）は顕微鏡本体５１にレーザコン
フォーカル観察を行うためのレーザコンフォーカルヘッ
ド５２が構成されている外観図である。通常の明視野観
察や暗視野観察などはハロゲンランプハウスからの照明
光を使用しているが、レーザコンフォーカル観察を行う
場合には鏡筒５４の上部に構成されたレーザコンフォー
カルヘッド５２に内蔵されたレーザ光源を使用して観察
を行う。

【０００５】またレーザリペア装置などもレーザコンフ
ォーカルヘッド５２と同様に鏡筒５４の上部に構成され
ることが一般的で、この場合も通常の観察時にはハロゲ
ンランプハウス５３からの照明光で観察しながらリペア
する部位を発見し、レーザリペア装置によって特定部位
にレーザを照射してＩＣなどのリペアを行う。しかしな
がら、一般にレーザ光源はサイズが大きくて重いので、
図７（ａ）のように顕微鏡の上に構成すると強度や耐振
性能の面で非常に不利であった。

【０００６】図７（ｂ）は前述の顕微鏡の上にレーザ光
源を構成したときの不利さを考慮したタイプで、レーザ
光源が外置きにされた顕微鏡の実施形態を示した外観図
で、レーザ光源６１を顕微鏡６０の横に置いた例であ
る。ところが図７（ｂ）のような構成の場合、占有面積
が非常に大きくなってしまう問題点があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の顕微鏡用照明装
置では、顕微鏡１台に対して光源も１台使用していた。
光源にハロゲンランプなどの安価なものを使用している
場合には問題なかったが、レーザ光源のように非常に高
価な光源の場合、顕微鏡全体の価格がレーザ光源の価格
に応じて高価になってしまっていた。

【０００８】半導体検査用ラインに使用する顕微鏡とい
うのは、近年デザインルールの微細化が進んでいるた
め、レーザコンフォーカル顕微鏡などの高分解能な顕微
鏡が必要になっている。また同時に半導体検査用ライン
には多数の顕微鏡を設置する必要があるので、顕微鏡が
高価だと多数の顕微鏡をコスト上の問題で設置できない
という問題を抱えていた。

【０００９】そこで本発明はこのような従来の問題点に
鑑みてなされたもので、レーザのような高価な光源を顕
微鏡の照明用光源、或いは対物レンズを通して加工する
ための加工用光源とする場合でも、安価な顕微鏡用照明
装置及び顕微鏡システムを得ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決する為の手段】上記課題を解決するため、
請求項１記載の本発明は、顕微鏡の照明光用、或いは対
物レンズを通して被検物を加工するためのレーザ光を射
出する１台のレーザ光源と、１台のレーザ光源からのレ
ーザ光を複数の顕微鏡に同時に供給する光ファイバ部材
とを有することを特徴としたものである。

【００１１】このような構成により、１台のレーザ光源
で複数の顕微鏡を使用可能になるため、非常にローコス
トで多数の顕微鏡を設置することが可能になる。請求項
２記載の本発明は、レーザ光源は、レーザ光を出力する
１つの出力ポートを有し、光ファイバ部材は、１つの出
力ポートからのレーザ光を複数の顕微鏡に分割して供給
する多分岐光ファイバであることを特徴とするものであ
る。

【００１２】多分岐光ファイバを用いることにより、光
源の１つの出力ポートに対して多数の顕微鏡にファイバ
を接続でき、簡単にかつ安価に複数台の顕微鏡を有する
顕微鏡システムを構成することができる。請求項３記載
の本発明は、レーザ光源は、レーザ光を出力する複数の
出力ポートを有し、光ファイバ部材は、複数の出力ポー
トからのレーザ光を複数の顕微鏡に供給する複数の光フ
ァイバからなることを特徴としたものである。

【００１３】光源の出力ポートが複数あることにより、
簡単に、１台の光源に対して接続する顕微鏡の数を多く
することができる。請求項４記載の本発明は、光ファイ
バ部材は、複数の光ファイバを互いに接続するコネクタ
を有しており、コネクタは、一つの入力に対して一つ又
は複数の出力のものであり、自由に光ファイバの着脱が
可能であることを特徴とするものである。

【００１４】コネクタを用いることにより、利用する顕
微鏡の数に合わせてシステム構成を簡単に変更すること
ができる。請求項５記載の本発明は、光ファイバは、シ
ングルモードの光ファイバであることを特徴とするもの
である。シングルモードの光ファイバを用いることによ
り、レーザ光を回折限界まで収束することができるの
で、レーザ光が供給される顕微鏡としてコンフォーカル
顕微鏡を用いることができる。

【００１５】請求項６記載の本発明は、顕微鏡の照明光
用、或いは対物レンズを通して被検物を加工するための
レーザ光を射出する１台のレーザ光源と、１台のレーザ
光源からのレーザ光を反射する反射部材、及びレーザ光
を覆いレーザ光の光路に沿った方向に伸縮可能な筒状部
材を有し、複数の顕微鏡にレーザ光を同時に供給する光
伝達部材とを有することを特徴としたものである。

【００１６】このような構成により、光ファイバを使わ
ずに簡単な構成で安価に、１台のレーザ光源から複数台
の顕微鏡に対してレーザ光を供給できる顕微鏡システム
が得られる。請求項７記載の本発明は、顕微鏡の照明光
用、或いは対物レンズを通して被検物を加工するための
レーザ光を射出する１台のレーザ光源と、レーザ光源か
らのレーザ光を使用して被検物を観察或いは加工するた
めの複数の顕微鏡と、１台のレーザ光源からの出力光を
複数の顕微鏡に同時に供給する光ファイバ部材とを有す
ることを特徴としたものである。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図面に基づい
て説明する。図１は本発明の第１の実施形態を示してお
り、レーザ光源と複数の顕微鏡の位置関係を示した図で
ある。図１において、顕微鏡１はレーザを照明用光源と
する例えばレーザコンフォーカル観察をするためのコン
フォーカル顕微鏡である。また、顕微鏡２及び顕微鏡３
も同様にレーザを照明用光源とするコンフォーカル顕微
鏡であり、観察するのに必要なレーザの出力は顕微鏡１
と同等のものである。もちろん必要とするレーザ出力が
異なる顕微鏡を接続することも可能だが、その場合必要
とする出力がもっとも大きい顕微鏡に合わせてレーザ光
源を選定し、レーザの分岐点や顕微鏡本体内部などにフ
ィルタなどの減光用部品を設置するなどの工夫が必要に
なる。

【００１８】レーザ光源４は接続した３台の顕微鏡１、
顕微鏡２、顕微鏡３で必要とするレーザの出力を満足す
る出力を備えているものである。レーザ光源４からの出
力レーザ光は多分岐ファイバ５を通して外部に取り出さ
れる。多分岐光ファイバ５は、分岐部１０にて分割され
ている。レーザ光はこの分岐部で光量が等分になるよう
に分割され、分岐された光ファイバ７、８、９を通じて
顕微鏡１、顕微鏡２、顕微鏡３へそれぞれ伝達される。
各光ファイバ（７、８、９）によってレーザ光が供給さ
れた顕微鏡（１、２、３）は、それぞれ独立した顕微鏡
として使用が可能である。

【００１９】顕微鏡内部には図示しないレーザ光を遮断
するシャッタが構成されており、顕微鏡を使用しない時
にはシャッタがレーザ光を遮断して、必要のない時にレ
ーザ光が伝達されないようになっている。また、光ファ
イバ５、７、８、９は、マルチモードファイバ、シング
ルモードファイバのいずれであっても良い。ただし、顕
微鏡としてコンフォーカル顕微鏡を用いる場合は、回折
限界までレーザ光を収束することができるシングルモー
ドファイバの方が望ましい。

【００２０】図２は本発明の第２の実施形態を示してお
り、第１の実施形態と同様に顕微鏡１１、顕微鏡１２、
顕微鏡１３はレーザ光を照明用光源とする例えばレーザ
コンフォーカル観察をするための顕微鏡であり、それぞ
れの顕微鏡で観察するのに必要なレーザの出力は３台と
もに同等のものである。レーザ光源１４にはレーザを取
り出すためのポートがそのレーザ光源の出力で使用可能
な顕微鏡の台数分、この場合は３個のポート１５、１
６、１７が設けられている。ポート１５、１６、１７か
らのレーザ光はそれぞれファイバ１８、１９、２０で顕
微鏡１１、１２、１３へと伝達され、それぞれの顕微鏡
では独立した観察が可能である。また顕微鏡内部にシャ
ッタを設けて、顕微鏡を使用しないときはレーザ光を遮
断できるような機構にしておくのは第１の実施形態と同
様である。また、ポート１５、１６、１７からのレーザ
光の光量を等しくすれば、３台の顕微鏡１１、１２、１
３に供給されるレーザ光の光量を等しくすることができ
る。

【００２１】図３は本発明に係わる第３の実施形態を示
しており、複数の顕微鏡を半導体検査用のラインに設置
した状態を示した半導体検査用のラインを上から見た配
置図である。レーザ光源３１には２つのレーザ取り出し
用のポートがあり、それぞれ一つのポートからはレーザ
を光源とするような、例えばレーザコンフォーカル顕微
鏡で必要な出力２台分のレーザ光が取り出し可能であ
る。

【００２２】レーザ光源３１の一つのポート３６からは
多分岐光ファイバ３７が取り付けられており、分岐部３
０で２つの光ファイバに分割され、顕微鏡３２及び顕微
鏡３３へレーザ光を伝達するように構成されている。ま
たレーザ光源３１のもう一つのポート３８にはファイバ
３９が取り付けられており、顕微鏡３４へレーザ光を伝
達するように構成されている。

【００２３】出力ポート３６、３８から出力されるレー
ザ光の光量が等しいと、顕微鏡３４に供給されるレーザ
光は、他の２台の顕微鏡に供給されるレーザ光の出力の
２倍になる。他の２台の顕微鏡３２、３３に供給される
レーザ光の出力を適正なものとすれば、顕微鏡３４には
必要なレーザ出力の２倍の光量が伝達される。従って、
顕微鏡３４内に図示しないＮＤフィルタのような減光部
材を光路に配置すれば良い。

【００２４】図４は図３に示す顕微鏡システムに顕微鏡
３５を追加した状態を示した図である。図３で顕微鏡３
４に取り付けていたファイバ３９を外し、中継コネクタ
４０に接続する。中継コネクタ４０でファイバ３９から
のレーザ光を２分割し、顕微鏡３４、３５へそれぞれフ
ァイバ４１、４２を経てレーザ光が伝達される。この時
当然ながら顕微鏡３４に伝達されるレーザ光を減光して
いたフィルタなどの減光部材は外しておく。

【００２５】またファイバとファイバを１対１で接続す
るコネクタを使用すれば、レーザ光源３１からかなり離
れた位置にも顕微鏡を設置することが可能になる。ここ
で、上述の第１実施形態において、分岐部１０として図
５に示すような構成の光分割部材５０を用いても良い。
光分割部材５０は、１つの入力ポート５７に対して３つ
の出力ポート５８、５９、６０を有する。入力ポートか
らのレーザ光は、レンズ５１によって平行光束となり、
ハーフミラー５２、５３、全反射ミラー５４を介して３
つの光束に分割される。それぞれの光束はレンズ５５、
５６、５７によって各出力ポート５８、５９、６０に集
光される。ハーフミラー５２、５３は、３つの分割され
る光束の光量がほぼ等しくなるように、透過率及び反射
率が設定されている。各ポート５７、５８、５９、６０
に光ファイバを接続することにより、図１に示す顕微鏡
システムを構成することができる。

【００２６】また、各光学部材（レンズ、ハーフミラ
ー）の数を変更することにより、出力ポートの数を変更
することができる。また、図２に示す第２実施形態の光
源１４の出力ポート部分や、図４に示す第３実施形態の
分岐部３０、コネクタ４０も、同様の構成にすることが
できる。次に、本発明の第４実施形態について説明す
る。図６は第４実施形態の顕微鏡システムを示す図であ
る。

【００２７】レーザ光源７０は２台の顕微鏡７１、７２
に対応して２つのレーザ光出力ポート７３、７４を有し
ている。出力ポート７３から出力されるレーザ光Ｌ１
は、ミラー７７によって反射され、顕微鏡７１に供給さ
れる。レーザ光Ｌ１の光路は、筒状部材７５によって覆
われている。ミラー７７もこの筒状部材７５によって覆
われている。出力ポート７４から出力されるレーザ光Ｌ
２は、ミラー７８によって反射され、顕微鏡７２に供給
される。レーザ光Ｌ２の光路は、筒状部材７６によって
覆われている。ミラー７８もこの筒状部材７６によって
覆われている。これらの筒状部材７５、７６は、レーザ
光Ｌ１、Ｌ２の光路に沿った方向に伸縮自在となってお
り、顕微鏡７１、７２とレーザ光源７０とは、その伸縮
できる範囲内で自由に配置することができる。筒状部材
７５、７６は、例えば内筒と外筒とからなり、互いに長
手方向に摺動可能となっているような構成のものでも良
いし、全体が伸縮可能な蛇腹状の構成のものでも良い。

【００２８】以上の様に、本第４実施形態においては、
光ファイバを使わずに簡単な構成で安価に、１台のレー
ザ光源から複数台の顕微鏡に対してレーザ光を供給でき
る顕微鏡システムが得られる。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、半導体検査用のライン
のように複数の顕微鏡を設置する場合、従来のようにレ
ーザ光源を顕微鏡の上に構成して顕微鏡の強度や耐振性
能を損なうことなしに、クリーンルームなどにおける顕
微鏡の占有面積を減らすことが可能になる。

【００３０】また、レーザ光源は非常に高価であること
から、多数の顕微鏡を設置しようとした場合コストの点
で困難であるが、本発明によれば１台のレーザ光源で複
数の顕微鏡を使用可能になるため、非常にローコストで
多数の顕微鏡を設置することが可能になる。また、レー
ザ光源のメンテナンスも非常に面倒なことの一つである
が、本発明によれば複数の顕微鏡について一台のレーザ
光源のメンテナンスをするだけでよいので、ダウンタイ
ムも短くなりＩＣ等の生産コストを低くできると共に、
レーザ光源自体の維持費もかなり低く押さえることが可
能になる。

【００３１】さらに、長い光ファイバを使用したり、請
求項４に記載のようにコネクタ等を使用してファイバを
長くすれば、顕微鏡だけをクリーンルーム内に残し、レ
ーザ光源をクリーンルームの外に設置することで、クリ
ーンルーム内における顕微鏡の占有面積をさらに減らす
ことが可能になるとともに、レーザ光源のメンテナンス
もクリーンルームの外でできるというメリットも生まれ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による顕微鏡システムの第１実施形態を
示す図である。

【図２】本発明による顕微鏡システムの第２実施形態を
示す図である。

【図３】本発明による顕微鏡システムの第３実施形態を
示す図である。

【図４】第３実施形態の顕微鏡システムに１台の顕微鏡
を追加したときを示す図である。

【図５】光分割部材の構成を示す図である。

【図６】本発明による顕微鏡システムの第４実施形態を
示す図である。

【図７】図７（ａ）、図７（ｂ）は、従来のレーザ光源
を使用した顕微鏡の構成を示す図である。

【符号の説明】

１、２、３、１１、１２、１３、３２、３３、３４、７
１、７２・・・コンフォーカル顕微鏡 ４、１４、３１、７０・・・レーザ光源 ５、３７・・・多分岐光ファイバ １８、１９、２０・・・光ファイバ ７５、７６・・・筒状部材 ７７、７８・・・ミラー

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 顕微鏡の照明光用、或いは対物レンズを
   通して被検物を加工するためのレーザ光を射出する１台
   のレーザ光源と、前記１台のレーザ光源からのレーザ光
   を複数の顕微鏡に同時に供給する光ファイバ部材とを有
   することを特徴とした顕微鏡用照明装置。
2. 【請求項２】 前記レーザ光源は、前記レーザ光を出力
   する１つの出力ポートを有し、前記光ファイバ部材は、
   前記１つの出力ポートからのレーザ光を前記複数の顕微
   鏡に分割して供給する多分岐光ファイバであることを特
   徴とする請求項１記載の顕微鏡用照明装置。
3. 【請求項３】 前記レーザ光源は、前記レーザ光を出力
   する複数の出力ポートを有し、前記光ファイバ部材は、
   前記複数の出力ポートからのレーザ光を前記複数の顕微
   鏡に供給する複数の光ファイバからなることを特徴とし
   た請求項１記載の顕微鏡用照明装置。
4. 【請求項４】 前記光ファイバ部材は、複数の光ファイ
   バを互いに接続するコネクタを有しており、前記コネク
   タは、一つの入力に対して一つ又は複数の出力のもので
   あり、前記複数の光ファイバの着脱が可能であることを
   特徴とする顕微鏡用照明装置。
5. 【請求項５】 前記光ファイバは、シングルモードの光
   ファイバであることを特徴とする請求項１〜４のいずれ
   かに記載の顕微鏡用照明装置。
6. 【請求項６】 顕微鏡の照明光用、或いは対物レンズを
   通して被検物を加工するためのレーザ光を射出する１台
   のレーザ光源と、前記１台のレーザ光源からのレーザ光
   を反射する反射部材、及び前記レーザ光の光路を覆い該
   光路に沿った方向に伸縮可能な筒状部材を有し、複数の
   顕微鏡に前記レーザ光を同時に供給する光伝達部材とを
   有することを特徴とした顕微鏡用照明装置。
7. 【請求項７】 顕微鏡の照明光用、或いは対物レンズを
   通して被検物を加工するためのレーザ光を射出する１台
   のレーザ光源と、前記レーザ光源からのレーザ光を使用
   して被検物を観察或いは加工するための複数の顕微鏡
   と、前記１台のレーザ光源からの出力光を複数の顕微鏡
   に同時に供給する光ファイバ部材とを有することを特徴
   とした顕微鏡システム。