JPS63280210A - 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２１（基本光軸Ｐ１上に配設された対物レン
ズ２２、チェープレンズ２３、ビームスプリッタ２４）
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顕微鏡が構成されて
いた。なお、Ｐ３はビームスプリッタ２４、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Ｐ１
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）した後、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）を１員傷する虞れがあるので安全上禁止されている
ので盲状前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焦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うた。

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提供する
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
つ加工光学系と観察光学系とを迅速かつ正確に切り替え
られるような構造としたものである。

これがため基本光軸上に配設された対物レンズを含む共
通光学系と、 接眼レンズおよび／またはテレビカメラ等を含み形成さ
れた前記対物レンズを介し検査対象物を観察するための
観察光学系と、 前記対物レンズを通して検査対象物にレーザビームを照
射するための加工光学系と、 前記検査対象物に対する前記観察光学系の焦点位置と前
記加工光学系の焦点位置との差異を検出するための焦点
位置検出手段とを備えた構成と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、焦点位置検出手段
によって検査対象物に対する観察光学系の焦点位置と加
工光学系の焦点位置との差異を検出することができるの
で検査と加工とを迅速かつ正確に行うことができる。

〔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ｌ、照明
光学系１０、観察光学系２０、加工光学系４０、シャッ
タ装置５０および焦点位置検出手段９０とから構成され
ている。

まず、機構部１は主に第１図、第２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３１こ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図で
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３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Ｐ、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のビームスプリンタ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Ｐ、に傾斜させた。直接観察
用の光軸Ｐ８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ッタ２４で分光された他方光（
基本光軸Ｐｔ　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ＰＩ上の対物レンズ２２を通し載物台４に
載置された検査対象物を光照射するものである。

力■１光学系４０は、加工用レーザビームを基本光軸Ｐ
１　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ＰＩ上に配設された
第２のビームスプリッタ４３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Ｐ、）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４３で基本光軸Ｐ＋　に方向変
換される。すなわち、加工光学系４０と照明光学系ｌＯ
とは相互に構成要素を共通利用して簡単な構造となるよ
うに工夫されている。ここに、レーザ発振器４１はＹＡ
Ｇ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＝１０
　．６０ｎｍ＝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４２、第３のビームスプリ
ッタ４５、ミラー１３および第２のビームスプリッタ４
３は上記近赤外光を略１００％反射するものと形成され
るとともに第３のビームスプリッタ４５は照明光学系ｌ
Ｏの光源（図示省略）から発せられた可視光を光軸Ｐ３
方向に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４３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１０
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Ｐ１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
３図で基本光軸Ｐ１の上方側に抜けるＬ／　−ｙ　ヒフ
　ムハ、その大部分が第２のビームスフリツタ４３で反
射されて減衰され、さらにチューブレンズ２３、ビーム
スプリッタ２４においても減衰されるので、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戊れはない。

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タ装置５０
が設けられている。

シャッタ装置５０は、光軸Ｐ！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３
１で目視確認し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５
０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
操作レバー５８とリンク機構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ッタ７１および可視
光シャッタ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、短寸リンクパー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
寸リンクパー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７２　（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
（８５Ｂ）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５１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７４
Ａ（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
７５Ａ（８５Ａ）に貫通された軸７３Ａ（８３Ａ）で係
合されている。なお、７７Ａ（８７Ａ）はスラストワッ
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
寸リンクパー６２によって水平長溝５２の右方向へ移動
し、傾斜移動板８２は長寸リンクバー６５によって傾斜
長溝５３の下側方向に移動される。か゛くしで、水平移
動板７２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Ｐ、がら離脱し完全に直
接観察することができる０反対に可視光シャッタ８１が
光軸Ｐ！を遮断するときにはレーザ光シャッタ７１は光
軸Ｐ４が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、本発明の技術的特徴の１つである焦点位置検出手
段９０は、第１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
対する顕微鏡の本体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４０の焦点位置における表示
数値を読み取れば両光学系２０．４０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Ｐ
！から離隔（第３図で２点鎖線で示した位置とする）さ
せておく。

（観察・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ｉｏ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Ｐ１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０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５８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ク８１が光
軸Ｐｇを遮断し、レーザ光シャッタ７１が光軸Ｐ４から
離隔させる。リンク機構６１は可視光シャッタ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４゜の焦点位置合わせは、検査対象物
の欠陥部分ＮＧ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ｉｉｔ
　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０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系２０
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２４等による減
衰がなくパワー効率が高（経済的な加工（欠陥部分の切
断）を達成することができる。

特に、観察光学系２０と加工光学系４０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。

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（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微鏡を提
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
ｇ　）とレーザ発振器４１からのレーザビーム（光軸Ｐ
４）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ッタ切り替えが保
障され、かつ１１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。

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４０は観察光学系（共通光学系２１）の対物レンズ
２２とビームスプリッタ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＝　１１０６０ｎ〜１μｍ）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、波長や発振器の里程は限定されな
い。

さらに、シャッタ装置５０はリンク機構６１による機械
的インターロック方式としたが、電気的インターロック
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。

もとより、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・
ンマミ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、観察光学系と加工光学系
とが設けられるとともに両光学系の焦点位置の差異を検
出するための焦点位置検出手段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の外観を
示す正面図、第２図は同じく外観を示す右側面図、第３
図は同じく光学系の全体構成図、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図は移動板とリンクバーとの連結
を示す要部断面図であり、第６図は第４図の矢視線Ｖｌ
−Ｖｌ、第７図は第４図の矢視線■−■に基づく、第８
図は検査対象物をＩＣ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。 １０・・・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
のビームスプリッタ、５０・・・シャッタ装置、９０・
・・焦点位置検出手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）基本光軸上に配設された対物レンズを含む共通光
   学系と、 接眼レンズおよび／またはテレビカメラ等を含み形成さ
   れた前記対物レンズを介し検査対象物を観察するための
   観察光学系と、 前記対物レンズを通して検査対象物にレーザビームを照
   射するための加工光学系と、 前記検査対象物に対する前記観察光学系の焦点位置と前
   記加工光学系の焦点位置との差異を検出するための焦点
   位置検出手段とを備えてなる光学式顕微鏡。