JPS63276014A - 光学式顕微鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光学式顕微鏡に係り、検査対象物を観察検査し
つつその欠陥部分を除去できるようにしたものである。

〔従来の技術〕

従来の光学式顕微鏡は、第９図に示されたような構造で
あった。

第９図において、支柱３に図で上下方向に移動可能とさ
れ〜た顕微鏡の本体５に直接観察光学系３１（ダハプリ
ズム３２、直角プリズム３３、接眼レンズ３４）と、テ
レビカメラ３５等から形成された間接観察光学系と、直
接観察光学系３１および間接観察光学系（３５）に共通
の共通光学系２′１（基本光軸Ｐ＋上に配設された対物
レンズ２２、チューブレンズ２３、ビームスプリッタ２
４）と、照明光学系１０（光源１７、ミラー１３、ハー
フミラ−１５）とを一体的に設は光学式３！Ｊ　ｖＩＩ
鏡が構成されていた。なお、Ｐ８はビームスプリッタ２
４、ダハプリズム３２、直角プリズム３３の協働によっ
て基本光軸Ｐ、から一定の角度だけ傾斜された直接観察
光の光軸であり、またＰ、は照明光の光軸である。従っ
て、選択された対物レンズ２２の倍率に基づいた検査対
象物（載物台４に載置されている）の拡大像を直接観察
系３１で目視観察することができるとともに間接観察光
学系（３５）でも目視観察できかつ写真等により拡大像
を記憶することができた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで上記光学式顕微鏡では観察光学系（共通光学系
２１、直接観察光学系３１、間接観察光学系（３５））
によって直接的、間接的に目視観察ができるものの検査
を含む生産工程全体の観点からは機能的な不備が指摘さ
れていた。すなわち、例えば第８図に示したＩＣ（検査
対象物）のパターン検査をするときにはその欠陥部分Ｎ
Ｇを発見できても、その欠陥を除去するためには他の手
段により改めて除去（欠陥部分ＮＧを切断する）作業を
しなければならないという問題があった。これがため間
接観察光学系を形成するテレビカメラ３５等に代えて加
工用レーザビームを発するレーザ発振器を取り付けて観
察（検査）後、ただちに上記除去作業を試行してみたが
必ずしも十分な実用的価値を得ることができなかった。

すなわち、基本光軸Ｐ、上でレーザビームを入射する方
式では共通光学系２１の構成要素（ビームスプリッタ等
）による減衰性からパワーロスが大きく不経済であると
ともに所期の除去作業が達成できなかった。また、テレ
ビカメラ３５に代えてレーザ発振器を取り付けるので間
接観察光学系による目視確認不能状態で除去作業をしな
ければならないから相当の熟練を必要とし作業能率が低
いばかりか却って正常パターンを損傷させてしまうよう
な虞れもあった。つまり直接観察光学系３１　（接眼レ
ンズ３３）によって目視確認することは検査対象物から
反射された有害なレーザ光が直接的に入射され、人体（
眼９）をＩ員傷する虞れがあるので安全上禁止されてる
ので前状態で除去作業をしなければならなかったのであ
る。さらに、観察光学系と加工用レーザ光学系との焦点
位置を同一として構成することは技術的、経済的に至難
であることから直接観察光学系３１で欠陥部分ＮＧを発
見後レーザ発振器を活かしてその除去作業を行い再びレ
ーザ発振器を停止して検査（観察）するためには、本体
５を繰り返し上下動して各電点位置を調整しなければな
らず取扱が煩雑でこの点からも作業能率が悪かった。

しかして、本発明はかかる事情に基づき創成したもので
その目的とするところは迅速かつ経済的で正確な検査と
加工とを達成することのできる光学式顕微鏡を従供する
ことにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上記共通光学系の一部を利用して加工用レー
ザビームを検査対象物に照射できる加工光学系を巧みに
組み込んで共通光学系によるパワーロスを生じさせずか
つ間接観察光学系を併設し易い構造としたものである。

これがため対物レンズと直接観察用の光軸を生成するビ
ームスプリフタとを基本光軸上に配設した光学式顕微鏡
において、 前記対物レンズとビームスプリフタとの間の前記基本光
軸上に第２のビームスプリンタを設けるとともに第２の
ビームスプリッタに前記基本光軸と異なる方向から加工
用レーザビームを入射するレーザ発振器を設け、加工用
レーザビームを前記対物レンズを通して検査対象物に照
射できるように構成し前記目的を達成するのである。

〔作用〕

以上の構成による本発明においては、レーザ発振器から
発せられた加工用のレーザビームは第２のビームスプリ
ッタによって基本光軸上に方向変換され対物レンズを通
して検査対象物に照射される。従って、直接観察用の光
軸を生成するビームスプリッタ等を通過しないのでパワ
ーロスは生しない。

〔実施例］ 本発明に係る光学式顕微鏡の一実施例を第１図〜第７図
を参照して詳細に説明する。

この実施例の光学式顕微鏡は、大別して機構部１、照明
光学系ｌＯ１観察光学系２ｏ、加工光学系４０、シャッ
タ装置５０および焦点位ｒ検出手段９０とから構成され
ている。

まず、機構部１は主に第２図、第３図に示された如く、
顕微鏡の本体５を可動台６を介し基台２に立設された支
柱３に取り付けるとともに調整ツマミ（粗動用）７と微
調整ツマミ（微動用）８を操作することによって回で上
下方向に本体５を移動することができるように構成され
ている。なお、４は検査対象物を載置するための載物台
である。

また、本体５の上方部分５゛は三眼鏡筒を形成するもの
とされている。従って、ツマミ７．８を操作することに
よって選択された対物レンズ２２に応じた焦点位置を調
整することができる。

次に、観察光学系２０は、第１図に示した如く共通光学
系２１と直接観察光学系３１と間接観察光学系とから構
成されており、この実施例では基本光軸Ｐ１上に配列さ
れた対物レンズ２２、結像用のチューブレンズ２３およ
び可視光を直角２方向に５０％（透過）、５０％（反射
）に分光する第１のビームスプリッタ２４とから共通光
学系２１が形成されている。対物レンズ２２は本体５に
回転可能に支持されたレボルバ２５に取り付けられ、拡
大倍率の異なる複数のレンズからなる。レボルバ２５を
回動させることによって選択された１つの対物レンズ２
２を基本光軸Ｐ１上に位置付けすることができる。なお
、各対物レンズは無限遠補正型とされている。また、直
接観察光学系３１は、ダハプリズム３２と直角プリズム
３３とこの接眼レンズ３４　（３４）と図示しない双眼
用プリズム等から形成され、ビームスプリッタ２４で分
光された一方光を基本光軸Ｐ１に傾斜させた直接観察用
の光軸Ｐ２を生成するとともに双眼で検査対象物の拡大
像を直接的に目視観察するものである。一方、間接観察
光学系はビームスプリンタ２４で分光された他方光（基
本光軸Ｐ、と光軸が同じとされている）を利用して検査
対象物の拡大像を映し出したり、写真等に記憶させるも
のでこの実施例では本体５（三眼鏡筒５゛）に着脱自在
とされたテレビカメラ３５から形成されている。

また、照明光学系１０は、光軸Ｐ、上に配設された先端
側が光源（図示省略）に接続されている光ファイバー１
１と照明レンズ１２とミラー１３とからなり後記加工光
学系４０を構成する第２のビームスプリッタ４３を兼用
して基本光軸Ｐ１上の対物レンズ２２を通し載物台４に
Ｒ置された検査対象物を光照射するものである。

さて、本発明の特徴的事項である加工光学系４０は、加
工用レーザビームを基本光軸Ｐ、と異なる方向から入射
するとともに共通光学系２１の対物レンズ２２を通して
検査対象物を照射するもので、本体５に着脱自在に設け
られたレーザ発振器４１と、ミラー４２と、共通光学系
２１のビームスプリッタ２４と対物レンズ２２との間の
基本光軸Ｐ１上に配設された第２のビームスブリック４
３と、光軸Ｐ、上に配設された第３のビームスプリッタ
４５とから構成されている。従って、レーザ発振器４１
から発せられたレーザビーム（光軸Ｐ４）は照明光学系
１０のミラー１３を兼用して第２のビームスプリッタ４
３で基本光軸Ｐ１に方向変換される。すなわち、加工光
学系４０と照明光学系１０とは相互に構成要素を共通利
用して筒中な構造となるように工夫されている。ここに
、レーザ発振器４１はＹＡＧレーザ型とされＩＣ（検査
対象物）のパターンを切断するに好適なレーザビームた
る近赤外光（波長λ＝　１１０６０ｎ〜１μｍ）を発振
するものである。しかして、この実施例では、ミラー４
２、第３のビームスプリッタ４５、ミラー１３および第
２のビームスプリンタ４３は上記近赤外光を略ｌＯＯ％
反射するものと形成されるとともに第３のビームスプリ
ンタ４５は照明光学系１０の光源（図示省略）から発せ
られた可視光を光軸Ｐ、力方向１００％透過できるもの
と形成されている。ミラー１３はその可視光を１００％
反射するものとされている。また、第２のスプリッタ４
３は基本光軸Ｐ１方向に可視光を７０％透過するととも
に直角方向に３０％だけ反射できる特性とされている。

従って、照明光学系ｌＯの可視光と加工光学系４０の加
工用レーザビームとを対物レンズ２２を介して基本光軸
Ｐ、上で検査対象物に同時に照明することができるから
、間接観察光学系を形成するテレビカメラ３５でその拡
大像を観察（目視確認）しつつ検査対象物（ＩＣ）の欠
陥部分ＮＧ（第８図参照）を切断除去することができる
。また、レーザビームを強力とした場合、第２のビーム
スプリッタ４３を介し第１図で基本光軸Ｐ、の上方側に
抜けるレーザビ−ムは、ミラー１３側からくるレーザビ
ームの大部分が第２のビームスプリンタ４３で反射され
て減衰されるので、その光量は少なく、両観察光学系（
接眼レンズ、テレビカメラ）に不都合を生じさせる虞れ
はない。　・ また、本実施例では間接観察光学系とともにまたは単独
で直接観察光学系３１により確認しつつ前記除去作業を
より安全に実行できるようするためにシャック装置５０
が設けられている。

シャッタ装置５０は、光軸Ｐ２の直接観察光および光軸
Ｐ４のレーザビームのいずれか一方を選択的に遮断する
ものであり、除去作業中には直接観察光学系３１を形成
する接眼レンズ３４に漏洩レーザビームが入射されない
ようするとともに除去作業中においても一時的にレーザ
ビームを検査対象物に照射させずに直接観察光学系３１
で目視ＣＭ　ｔ！　シその状態を把握できるようするも
のである。

つまり、安全の完璧を図りつつ一層の高精度と迅速性を
達成するものである。これがため、シャッタ装置５０は
機械式とされ、本体５内に固定された支持台５１とこの
支持台５１に装着され本体５１の外側に設けられた＋、
ｉ作レムレバー５８ンク機構６１とこのリンク機構６１
に一体的に設けられたレーザ光シャソタマＩおよび可視
光シャック８１とから構成されている。これらを第４図
〜第７図を用いて詳述する。支持台５１は下端側が本体
５に固定されるものとされ、第４図で左右方向に延びる
水平長溝５２が設けられるとともにその上方左側には右
方向に傾斜して立ち上がる傾斜長溝５３が設けられて、
かつ回転軸５５をブツシュ５６を介し装着するための穴
５４が設けられている。

回転軸５５の一端側にはハンドル５８が固定され他端側
にはリンク機構６１を固定するフランジ５７が緩締自在
に設けられている。このリンク機構６１は略り字型を形
成する溝６３付の短寸リンクパー６２と、溝６６付の長
寸リンクパー６５と、短寸リンクバー６２に連結され水
平長溝５２に沿って移動可能な水平移動板７２と長寸リ
ンクパー６５に連結された傾斜長溝５３に沿って移動可
能な傾斜移動板８２とから形成されている。そして、短
寸リンクバー６２（長寸リンクパー６５）と水平移動板
７２（傾斜移動板８２）とは、第７図に示したように中
間部に大径部７４Ｂ（８４Ｂ）が設けられ一端側が移動
板？２（８２）に一体的にカシメられるとともに他端側
かリンクパー６２（６５）の溝６３（６６）にその長手
方向に摺動可能に嵌挿された低摩擦の弗素系樹脂製ブツ
シュ７５Ｂ（８５Ｂ）に貫通された軸７３Ｂ（８３Ｂ）
で連結されている。大径部７４Ｂ（８４Ｂ）とブツシュ
７５Ｂ（８５Ｂ）との間には球状黒鉛製のスラストワッ
シャ７７Ｂ（８７Ｂ）が介装され、ブツシュ７５Ｂ（８
５Ｂ）はスナップリング７６Ｂ（８６Ｂ）に抜止めされ
ている。また、水平移動板７２（傾斜移動板８２）と支
持板５Ｌの水平長溝５２（傾斜長溝５３）とは第６図に
示したように上記場合と同様に中間部に大径部７４Ａ（
８４Ａ）が設けられ一端側が移動板７２（８２）に加締
められるとともに他端側か長溝５２（５３）にその長手
方向に摺動可能に嵌挿された弗素系樹脂製ブツシュ７５
Ａ（８５Ａ）に貫通された軸７３Ａ（８３Ａ）で係合さ
れている。なお７７Ａ（８７Ａ）はスラストワンシャ、
７６Ａ（８６Ａ）は抜止めのスナップリングである。従
って、操作ハンドル５８によって回転軸５５を第４図で
反時計方向に回転させれば、水平移動板７２は短寸リン
クバー６２によって水平長溝５２の右方向へ移動し、頭
糸４移動板８２は長寸リンクパー６５によって傾斜長溝
５３の下側方向に移動される。かくして、水平移動板７
２に固定された保護フィルタ７８付のレーザ光シャッタ
７１が第１図で２点鎖線で示すようにレーザビームの光
軸Ｐ４を遮断するときには傾斜移動板８２に固定された
可視光シャッタ８１は２点鎖線で示すように接眼レンズ
３４に至る可視光の光軸Ｐ２から離脱し完全に直接観察
することができる。反対に可視光シャッタ８１が光軸Ｐ
２を遮断するときにはレーザ光シャッタ７１は光軸Ｐ４
から離脱しレーザビームを検査対象物に照射することが
できるように形成されている。

次に、焦点位置検出手段９０は、第２図に示したように
支柱３に固定されたケース９１とこのケース９１に上下
方向変位可能とされその先端側に本体５と係合する測定
子９４が設けられたスピンドル９２と、ケース９１に内
蔵されたエンコーダによってスピンドル９２の移動変位
量を検出して支柱３に対するＳ！］＠鏡の本体５の上下
移動量をデジタル表示するインジケータ９３とから構成
されるとともにスピンドル９２の位置にかかわらずイン
ジケータ９２の表示数値をスイッチＳＷで強制的に零（
リセット）とし、また表示数値を維持（ホールド）でき
るように形成されている。従って、観察光学系２０の焦
点位置でインジケータ９３をリセットし、加工光学系４
０の焦点位置における表示数値を読み取れば両光学系２
０．４０の焦点位置の差が定量的に読み取れるから、観
察（検査）と除去（加工）作業とを迅速かつ高精度に行
うことを達成でき取扱を容易とすることができる。

このような構成の本実施例においては次のように作用す
る。

（準備） 載物台４上に検査対象物を取り付けるとともにレボルバ
２５を回転させて所定倍率の対物レンズ２２を基本光軸
Ｐ＋　に合わせ、調整ツマミ７を操作して顕微鏡の本体
５を上下動させおよびその位置付けを行う。そしてシャ
ッタ装置５０の操作レバー５８によってレーザ光シャッ
タ７１が光軸Ｐ４を遮断し、可視光シャッタ８１が光軸
Ｐ２から離隔（第１図で２点鎖線で示した位置とする）
させておく。

（ｉｌｌ察・検査） 光ファイバー１１の先端側に設けられた光源のスイッチ
をＯＮして照明光学系１０を起動し、検査対象物に可視
光を照射する。

直接観察光学系３１を形成する双眼の接眼レンズ３３（
３３）を覗きつつ微動ツマミ８を操作して観察系の焦点
位置合わせを行う。焦点位置を確認したところで焦点位
置検出手段９０のインジケータ９３の表示数値を零（リ
セット）する。続いて、載物台４を公知の方法によって
基台２上で平面２軸方向に移動させながら検査対象物（
ＩＣ）の検査（観察）すべき部位を基本光軸Ｐ、に合わ
せる。このようにして、直接観察光学系３１で目視確認
する。間接観察光学系を形成するテレビカメラ３５でも
目視確認することができる。

（除去加工） 第８図に示したように欠陥部分ＮＧを発見したときには
、シャッタ装置５０の操作レバー５日を゛−反対方向に
倒し、第４図で実線で示したように可視光シャッタ８１
が光軸Ｐ２を遮断し、レーザ光シャッタ７１が光軸Ｐ、
から離隔させる。リンク機構６１は可視光シャック８１
とレーザ光シャッタ７１とを当該光軸の一方を遮断し他
方を開放するように二者択一的に作用する。

ここに、レーザ発振器４１を励起し、加工用のレーザビ
ームを発生させる。レーザビームはミラー４２、第３の
ビームスプリッタ−４５、ミラー１３、第２のビームス
プリッタ４３および対物レンズ２２を通し検査対象物上
に照射される。この状態は間接観察光学系を形成するテ
レビカメラ３５で目視観察することができる。従って、
微動ツマミ８を操作して上記欠陥部分ＮＧにレーザビー
ムの焦点位置を合わせることができる。焦点位置合わせ
完了時点のインジケータ９３の表示数値を読み取る。こ
こに、先の観察光学系２０（３１゜（３５））の焦点位
置とレーザビームによる加工光学系４０の焦点位置の差
異を知ることができる。

ここにおいて、レーザ発振器４１の出力を上げて欠陥部
分ＮＧを切断することができる。なお、加工光学系４０
の焦点位置合わせ作業は前記観察検査工程中の観察系の
焦点位置合わせ作業と同時的に行っておいてもよい。も
とより加工光学系４０の焦点位置合わせは、検査対象物
の欠陥部分ＮＯの幅等に応じたレーザビーム径とできる
ように調整する場合も含むものである。

従って、間接観察光学系で目視確認しつつ欠陥部分ＮＧ
の切断（除去）作業をすることができる。

また、切断作業の途中に操作レバー５８を操作してレー
ザビームを一時的に遮断して直接観察系３１でも確認す
ることができる。

引き続き、載物台４を移動させつつ順次パターンを観察
（検査）することができる。次の欠陥部分ＮＧを発見し
たときには、先に読み取ったインジケータ９３の表示数
値になるよう微動つまみ８を操作すれば観察光学１系２
０から加工光学系４０に迅速な切り替えができる。一方
、表示数値が零とするように操作すれば加工光学系４０
から観察光学系２０に迅速に切り替えすることができる
。

しかして、この実施例によれば、観察光学系２０の対物
レンズのみを通して加工用レーザビームを検査対象物に
照射することのできる加工光学系４０が設けられている
から観察光学系２０のビームスプリッタ４３ が高く経済的な加工（欠陥部分の切断）を達成すること
ができる。

また、加工光学系４０は観察光学系２０（間接観察光学
系）に関与しないから、間接観察光学系を形成するテレ
ビカメラ３５等を設けることができるのでその加工状態
を目視しながら迅速かつ正確な欠陥部分ＮＧの除去を能
率よく行うことができる。

また、照明光学系１０と加工光学系４０とはミラー１３
、ビームスプリッタ４３等を兼用する系として形成され
ているので構造が簡単でコンパクトな光学式顕＠鏡を提
供することができる。

さらに、観察光学系２０（直接観察光学系３１）と加工
光学系４０とには、接眼レンズ３４への観察光（光軸Ｐ
、）とレーザ発振器４１からのレーザビーム（光軸Ｐ４
　）とのいずれか一方を選択的に遮断するシャッタ装置
５０が設けられているいので直接観察と加工とを迅速か
つ繰り返して行なえるとともに接眼レンズ３４に有害な
レーザ光が入射されることを完全に阻止することができ
るので安全作業を保障することができる。このことは第
８図に示したような欠陥部分を過不足なく除去できるの
で高品質の製品を生産することに直結する。また、シャ
ッタ装置５０はリンク機構６１による機械的インターロ
ック方式とされているので確実なシャンク切り替えが保
障され、かつ操作レバー５８を本体５の外側から起倒さ
せるだけでよいから取扱簡単で迅速な切り替えをするこ
とができる。

さらにまた、観察光学系２ｏと加工光学系４゜との焦点
位置検出手段９０が設けられているので、検査と加工と
を迅速かつ正確に行うことができる。

また、検査対象物上での加工用レーザビーム径をその欠
陥部分の大きさに応じたものに調整することが容易とな
る。

なお、以上の実施例においては、照明光学系１０と加工
光学系４０との構成要素（ミラー１３、第２のビームス
プリッタ４３等）を共用するものとしたが、要は加工光
学系４ｏは観察光学系（共通光学系２１）の対物レンズ
２２とビームスプリンタ２４との間の基本軸線Ｐ１から
加工用レーザビームを照射できるよう形成すればよいか
ら両光学系１０．４０をそれぞれ独立系に形成してもよ
い０間接観察光学系もテレビカメラ３５に限らず各種映
像手段とから形成してもよい。

また、加工光学系４０は、検査対象物の欠陥部分を切断
するに好適な波長（λ＝　１０６０ｎｓ＋〜工μｍ）を
発するＹＡＧレーザ型のレーザ発振器４１を含み形成し
たが、欠陥部分を溶着するに好適なものとしても本発明
は適用される。ここに、波長や発振器の型種は限定され
ない。

さらに、シャッタ装置５０はリンク機構６１によるａ械
的インターロック方弐七したが、電気的インターロンタ
方式として形成することも可能である。ただし、機械的
インターロック方式とすれば、保安上の確実性が完璧と
なる利点を有する。

さらにまた、焦点位置検出手段９０はエンコーダ内蔵の
デジタル表示方式のインジケータ９２を採用するものと
したがその構造、取付位置は限定されない。また、調整
ツマミ７、微動ツマミ８と連動させ一旦読み取って記憶
した数値によって自動的に位置合わせ制御させることも
可能である。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかの通り、対物レンズのみを通して
レーザビームを照射する加工光学系が設けられているの
でパワー損失がなく経済的であるとともに間接観察光学
系を付加させることが容易であるから目視確認しながら
欠陥部分の除去ができるという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る光学式顕微鏡の一実施例を示す光
学系の全体構成図、第２図は同じく外観を示す正面図、
第３図は同じく外観を示す右側面図、第４図〜第７図は
同じくシャッタ装置を示し、第４図は側面図、第５図は
平面図、第６図および第７図は移動板とりンクバーとの
連結を示す要部断面図である。第８図は検査対象物をＩ
Ｃとした場合のパターンと欠陥部分を示す平面図および
第９図は従来の光学式顕微鏡の光学系の全体構成図であ
る。 ＩＯ・・・照明光学系、２０・・・観察光学系、２１・
・・共通光学系、２２・・・対物レンズ、２４・・・ビ
ームスプリッタ、３１・・・直接観察光学系、３５・・
・間接観察光学系を形成するテレビカメラ、４０・・・
加工光学系、４１・・・レーザ発振器、４３・・・第２
のビームスプリンタ、５０・・・シャッタ装置、９０・
・・焦点位置検出手段。 第１図 第２図 第３図 第６図　　　　　第７゜ 第８図 第９図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）対物レンズと直接観察用の光軸を生成するビーム
   スプリッタとを基本光軸上に配設した光学式顕微鏡にお
   いて、 前記対物レンズとビームスプリッタとの間の前記基本光
   軸上に第２のビームスプリッタを設けるとともに第２の
   ビームスプリッタに前記基本光軸と異なる方向から加工
   用レーザビームを入射するレーザ発振器を設け、加工用
   レーザビームを前記対物レンズを通して検査対象物に照
   射できるように構成したことを特徴とする光学式顕微鏡
   。