JP3365791B2

JP3365791B2 - システム顕微鏡

Info

Publication number: JP3365791B2
Application number: JP20142592A
Authority: JP
Inventors: 章渡辺
Original assignee: Olympus Optic Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1992-07-28
Filing date: 1992-07-28
Publication date: 2003-01-14
Anticipated expiration: 2018-01-14
Also published as: JPH0651204A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ステージサイズ、レボ
ルバ等を選択可能であって、半導体、液晶等の検査にも
使用できるシステム顕微鏡に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近の半導体素子を製造する場合、生産
性の向上のため１枚のウェハからチップ、ＩＣ等を生産
するために、大型のウェハを用いる傾向がある。また、
液晶パネルも大型化が進み、製品はもとよりマスター基
板と呼ばれる素材のガラス板も大型になっている。

【０００３】ところで、こうした素子の品質管理上、顕
微鏡検査が必要であるが、そのためにステージ上に単体
に分離前の連続状態の大型のウェハ、ガラス等を載置し
て顕微鏡観察を行っている。

【０００４】従来、このような用途に使用可能な顕微鏡
の第１の例として、図７に示すような顕微鏡がある。図
７は、特開平３ー２４５１１３号公報に示す顕微鏡であ
り、顕微鏡の鏡脚に対しステージ７のサイズに合わせ
て、奥行き寸法（いわゆる、ふところ）を選べるように
長さの違う鏡柱１を選択的に取付け可能に構成されてい
る。図７（ａ）は、鏡柱１の奥行き寸法が短い場合であ
り、図（ｂ）は、鏡柱１の奥行き寸法が長い場合であ
る。このように鏡柱１の奥行き寸法の違うものを予め準
備しておくことにより、鏡柱１を交換するだけで、ステ
ージ７の大きさに関係なく対応が可能である。なお、図
７中２はレボルバ、３は落射投光管、４はランプハウ
ス、５は鏡筒、６は落射投光管３のチューブ部分、８は
図示しない焦準装置を有する鏡基である。このような構
成の顕微鏡本体は、図示しない鏡脚（ベース）に載置固
定される。

【０００５】図８は、図７のステージ７と鏡基８を除い
た顕微鏡の分解状態を示す図である。鏡柱１に対して、
レボルバ２と落射投光管３が挟む形で取付けられ、落射
投光管３の上にさらに鏡筒５が載置されている。落射投
光管３には、その照明用の光源であるランプハウス４が
取付けられるのが一般的である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ここで、レボルバ２と
落射投光管３の間の距離、すなわち、その部分の鏡柱１
の厚さＬ１は、一般的に厚くできない。この理由は、落
射投光管３の投光光学系の関係でレボルバ２、すなわ
ち、対物レンズとの距離が小さければ小さい程、光学性
能上有利であるからである。鏡柱１の厚さＬ１が厚い
と、照明光のムラ等や、観察側でのケラレ等の不具合が
生じやすいからである。

【０００７】ところが、落射投光管３、鏡筒５は、それ
ぞれ光軸周辺で丸形のアリ継手で取付けられているた
め、それらの重量は、全て鏡柱１の先端の肉厚の薄い部
分に掛ることになり、剛性を確保できないおそれがあ
る。また、近年、鏡筒の代りに、線幅や分光測光等の測
定装置等の重量のある装置が載ることも多い。これは、
特に奥行き寸法の長い大型ステージ用では、振動を含め
た深刻な問題となる。

【０００８】さらに、落射投光管３に取付けられるラン
プハウス４は、落射投光管３のチューブ部分６に取付け
られるが、落射投光管３と鏡柱１の取付けが高精度を要
するために、ランプハウス４自体の保持は、チューブ部
分６のみで、鏡柱１に対して浮かせた状態にしておくの
が、普通であり、重量のあるランプハウス４では落射投
光管３自体の剛性も留意しなければならないと言う欠点
がある。

【０００９】図９は、以上のような問題点を除去するこ
とができる、従来の第２の例を示すもので、鏡柱１内
に、落射投光管３が内蔵されている。このため、鏡柱１
に取付けられるレボルバ２との距離は、短くてすみ、か
つデザイン的にスッキリすること、ゴミが付着しにくい
等のメリットがある。また、剛性面でも落射投光管３の
厚さ（図８のＬ２寸法）が鏡柱１として含まれるので、
単純な厚さという点では、図８でいうところのＬ２＋Ｌ
３−Ｌ１分だけ確保できることになる。しかし、図９の
ような構成にすると、ステージ７に合わせた鏡柱１の交
換が困難になり、システム上各種ステージ７のサイズに
対応ができない。一方、最近のシステム顕微鏡において
は、図１０（ａ）〜（ｄ）に示すようなものがある。図
１０（ａ）は、一般的な顕微鏡である。

【００１０】図１０（ｂ）はレボルバ２自体に上下焦準
機構９が内蔵されたものである。図１０（ｂ）の場合、
半導体、液晶の分野では、標本が大型化してステージ７
を上下させるのが、困難であるため、レボルバ２自体に
有する上下焦準機構９が利用されることが多い。図１０
（ｂ）の場合、上下機構９に内蔵されているため、レボ
ルバ取付面ー対物レンズ２Ｌの取付面が、図１０（ａ）
の一般的なものより長くなることが多い。

【００１１】図１０（ｃ）は対物レンズの胴付ー焦点位
置が長いものであり、対物レンズ２ＬのＷ．Ｄを確保
し、さらに解像度や明るさを向上したいという要望か
ら、図１０（ａ）の一般的なものより長い対物レンズ２
Ｌが使用される。

【００１２】図１０（ｄ）はレボルバ２と対物レンズ２
Ｌの間に光学素子等のアダプタ１０を入れたものであ
る。なお、図１０における寸法は、参考のために一例が
記載されている。

【００１３】図１０（ａ）〜（ｄ）の各用途に対応させ
るには、ステージ７を下げるか、または、レボルバ２の
取付け部を上げる必要があるが、大型のステージ７を載
置するため、この種の顕微鏡では、ステージ７の焦準ス
トロークを大きくとるのは困難である。また、レボルバ
２の取付け部を上げるためには、鏡柱１を交換するの
が、簡単であるが、図７のように鏡柱１を全て作り直す
のは、コスト的に不利であり、また図９のように鏡基８
と鏡柱１とが一体的である場合、鏡柱１の交換は不可能
である。本発明は、ステージサイズを選択可能であっ
て、光学性能が損なわれず、剛性を確保できるシステム
顕微鏡を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項１に対応する発明は、鏡柱と、前記鏡柱に取
り付けられる鏡基と、前記鏡柱又は前記鏡基に取り付け
られ、標本を載せるためのステージと、ランプハウスか
らの光を前記標本に光を導く投光管部と、前記投光管部
の上部に取り付けられる鏡筒と、複数の対物レンズを交
換可能に保持するレボルバとを具備し、前記レボルバを
前記投光管部に直接的に取り付け、前記鏡柱の上部に溝
部を設けて、その溝部に前記投光管部を取付け取外し可
能に位置決め固定するようにしたことを特徴とする正立
型のシステム顕微鏡である。前記目的を達成するため、
請求項５に対応する発明は、標本を照明するための光源
と、前記光源からの光を前記標本に導くための投光光学
系を有し、それ自体が剛性を有している投光管部と、前
記投光管部の照明光軸と取付面との距離を小さくするた
めに、前記投光管部に直接的に着脱自在に取り付けたレ
ボルバと、鏡基に着脱自在に取り付けられ、上部に前記
投光管部を位置決めするための溝を有する鏡柱と、前記
鏡柱の上部の溝に位置決めされた前記投光管部を前記鏡
柱に固定するためのボルトと、前記鏡柱又は前記鏡基に
取り付けられ、前記標本を載せるためのステージとを具
備し、少なくとも前記ステージと前記レボルバと前記鏡
柱とを前記標本の種類に応じて選択可能であることを特
徴とするシステム顕微鏡である。前記目的を達成するた
め、請求項８に対応する発明は、標本の種類に応じて少
なくともステージの種類を選択可能なシステム顕微鏡で
あって、標本照明用のランプハウスと、前記ランプハウ
スからの光を標本に導くための投光光学系を備えて、そ
れ自体が剛性を有する投光管部と、前記投光管部の固定
時の位置決めをする溝を上部に形成する鏡柱と、前記標
本の種類に応じて選択可能な複数種類のレボルバとを有
し、前記標本の種類に応じて任意に選択された前記レボ
ルバと前記投光管部とを直接的に着脱自在に取り付け、
前記投光管部の照明光軸と前記レボルバの取付面との距
離を小さくしたことを特徴とするシステム顕微鏡であ
る。

【００１５】

【作用】請求項１〜請求項８のいずれかに対応する発明
によれば、次のような作用効果が得られる。すなわち、
複数種類のステージおよびレボルバが着脱自在であっ
て、標本の種類に応じて選択可能であるため、ステージ
サイズを選択できる。また、投光管部の照明光軸とレボ
ルバ取付面の距離が小さくできるので、光学性能が損な
われない。さらに、鏡柱は、側断面がコ字状に形成さ
れ、かつ投光管部自体が剛性を有しているので、全体の
剛性を確保することができる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明するが、始めに図１および図２を参照して本発明
の概要について説明する。図１は本発明によるシステム
顕微鏡の使用形態の異なる例を説明するための図であ
り、図２は本発明によるシステム顕微鏡の使用形態を説
明するための図である。

【００１７】鏡基２０に対して、図１（ａ），（ｃ）に
示すように、小さなステージ１８のとき用いる鏡柱１１
と、図１（ｂ），（ｄ）に示すように大きなステージ１
９のとき用いる鏡柱１２が選択的に取付可能になってい
る。鏡柱１１，１２は、コ字形で一体構造になってお
り、これは縦方向や捩じれ方向に対する剛性を確保する
ためである。この剛性は、上方横長部の厚さ、強度と、
下方縦長部の厚さ、強度に依存するので、一体化しない
と不利になる。

【００１８】そして、各鏡柱１１，１２は、共通の落射
投光管部１３に対して取付可能な構造になっており、投
光部はそれ自体が剛性を有し、鏡柱１１，１２とと共に
全体剛性に寄与するような構造、例えば、幅広にすると
か、外側を一体部品で構成す等の構造になっている。

【００１９】また、鏡柱１１，１２に対して投光管部
（投光管）１３と同様な取付部を有する鏡柱アダプタ１
４が取付可能になっていて、鏡柱アダプタ１４上にさら
に投光管部１３が取付可能な構成となっている。

【００２０】鏡柱１１，１２と投光管部１３、鏡柱１
１，１２と鏡柱アダプタ１４、鏡柱アダプタ１４と投光
管部１３の各取付は、レボルバ１５の取り付け面を含ま
ない平面（図１のＰ）により広い面積での固定が可能で
あり、組合わせた際、それらは一体構造に近い剛性が得
られるようにしている。

【００２１】投光管部１３には、光軸部に対して後述す
るレボルバ１５（１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄの総
称）が直接取付可能になっている。レボルバ１５Ａは普
通の対物レンズを有するレボルバであり、レボルバ１５
Ｂはアダプタ付き対物レンズを有するアダプタ付レボル
バであり、レボルバ１５Ｃは長対物レンズを有するレボ
ルバであり、レボルバ１５Ｄは上下移動機構付対物レン
ンズを有するレボルバである。このようなレボルバ１５
Ａ〜１５Ｄは、投光管部１３の光軸部に対し直接取付が
可能であるが、焦点位置の違う組合わせの場合には、そ
れらの位置が合うように鏡柱アダプタ１４を介する構造
となっている。

【００２２】このように構成されているので、図１に示
すようにシステム上ステージ１８，１９のサイズを選ぶ
ことができ、かつレボルバ１５の種類にも、鏡柱アダプ
タ１４を図１のように選択して取付けることができる。
このことは、鏡柱１１，１２自体を幾つも揃えなくても
すむということである。図１（ａ）は、小さなステージ
１８を使用し、かつ普通のレボルバ１５Ａを使用した場
合であり、図１（ｂ）は、大きなステージ１９を使用
し、かつ普通のレボルバ１５Ａを使用した場合であり、
図１（ｃ）は、小さなステージ１８を使用し、長対物レ
ンズを有するレボルバ１５Ｃを使用した場合であり、図
１（ｄ）は、大きなステージ１９を使用し、かつ上下移
動機構付対物レンンズを有するレボルバ１５Ｄを使用し
た場合である。なお、図２において、１６は落射投光
管部１３とランプハウス１７を接続するランプハウスア
ダプタであり、＊１，＊２，＊３は同一記号同士を組合
せ可能な構成を示している。

【００２３】また、鏡柱１１，１２と投光管部１３が広
い面積で固定されるので、鏡柱１１，１２プラス投光管
部１３（もしくは鏡柱アダプタ１４の厚さ分の剛性が確
保でき、各種鏡筒や装置等の重量を支えるのに十分なも
のとなる。さらに、投光管部１３自体が剛性のある構造
をとっているため、重量のあるランプハウス１７等も問
題なく取付可能である。

【００２４】次に、図３〜図６を参照して本発明の具体
的な実施例について説明する。図３は、本発明の第１の
実施例を説明するための図であり、この場合、小さいス
テージを取付可能な鏡柱１１と、大きいステージを取付
可能な鏡柱１２が用意され、落射投光管１３には平行な
アリ１３ａが形成され、このアリ１３ａには鏡柱１１，
１２にそれぞれ形成されているアリ溝１１ａ，１２ａの
いずれにも取付け取外しが可能になっている。落射投光
管１３には、アリ１３ａの端部に段部１３ｂが形成され
ているので、鏡柱１１，１２のアリ溝１１ａ，１２ａの
後端部１１ｂ，１２ｂの壁により正確に位置決めされ
る。

【００２５】また、落射投光管１３には、ランプハウス
１７を取付けできるように円形穴１３ｃが形成され、円
形穴１３ｃにランプハウス１７の円管状の光導出部１７
ａが挿入されるようになっており、落射投光管１３に鏡
柱１２組み合わされる場合には、ランプハウスアダプタ
１６が、円形穴１３ｃに挿入され、これにより奥行方向
の位置合せが行える。多くの場合、ランプハウス１７か
らの照明光が平行光束になっているので、この部分の光
路が引延ばされても光学性能には影響しない。落射投光
管１３の観察光軸部には、平行アリ１３ｄが形成され、
この平行アリ１３ｄに、レボルバ１５に形成されている
アリ溝（図示しない）が着脱可能になっている。落射投
光管１３の上面には、鏡筒（図示せず）を着脱可能にす
るための円形状のアリ穴１３ｅが形成されている。

【００２６】レボルバ１５の取り付け部から焦点位置ま
での距離が延びる場合レボルバＢ，Ｃ，Ｄには、２種類
の鏡柱１１，１２に、アリ溝１４ａとアリ１４ｂを有す
る鏡柱アダプタ１４を取付け、鏡柱アダプタ１４に落射
投光管１３を取付けることになる。これにより、落射投
光管１３とランプハウス１７は、鏡柱１１の上部に取付
けられるが、鏡柱１１，１２にはランプハウス光路用の
溝があるので、干渉等は生じない。

【００２７】この第１の実施例によれば、鏡柱１１，１
２と落射投光管１３、鏡柱１１，１２と鏡柱アダプタ１
４、鏡柱アダプタ１４と落射投光管１３のそれぞれの取
付け部は、光軸は含まないが、精密な位置合せが可能で
あり、広い面当りで固定可能であり、それら全体が鏡柱
１１，１２として剛性に寄与することができる。すなわ
ち、従来例の図８のＬ２＋Ｌ３の寸法の鏡柱厚さが確保
できるからである。

【００２８】また、レボルバ１５が落射投光管１３に直
接取付けが可能であるため、照明光軸とレボルバ取付面
との距離（図８のＬ１寸法に当る）が短くできるので、
光学性能も心配はない。さらに、デザイン的には鏡柱１
内に落射投光管１３を内蔵したタイプのものと比較し
て、そん色がなく、ゴミの心配もない。

【００２９】また、システム的に見ても、生産者は投光
管１３が共通となり、鏡柱１１，１２も、奥行長さの違
うものさえ用意しておけば、高さ方向は、鏡筒アダプタ
１４という比較的小さな単純な部品で対応でき、幾つも
のの鏡柱１１，１２を用意する必要がなく、コスト面で
有利になる。

【００３０】そして、図３（ｂ）に示すように、落射投
光管１３が鏡柱１１，１２を介さずに、レボルバ１５と
鏡筒３０類と一体となり、顕微鏡としてのユニット化が
でき、メカ的な取付け部により顕微鏡を含んだ大型の検
査装置や測定装置へのアプリケーションが簡易に行える
という利点もある。このことは、近年複雑、複合化して
いる半導体、液晶関連の装置市場では重要なことであ
る。

【００３１】図４は、本発明の第２の実施例を示す図で
あり、図４（ａ）に示すように鏡柱２１には落射投光管
２２を収納可能な溝２１ａが形成されており、ビス２４
で両者が固定される。この場合の落射投光管２２の位置
決めは、溝２１ａの幅と、鏡柱２１の後部の壁により正
確に行われる。さらに、落射投光管２２のの観察光軸周
辺部２３は鏡柱２１に対して直接接触せず、レボルバ
（図示せず）、鏡筒（図示せず）が取付け可能になって
いる。

【００３２】図４（ｂ）は、図４（ａ）の外観略図であ
り、鏡柱２１自体の剛性がさらに高くなり、デザイン上
も落射投光管内蔵タイプとほぼ同様の外観が達成可能で
ある。

【００３３】図４（ｃ）は、鏡柱アダプタ２５を介して
組合わせると、落射投光管２２の上部のみ鏡柱２１から
突出する形となるが、剛性上問題を生じることことはな
い。図５（ａ）は、本発明の第３の実施例を示すもので
あり、鏡柱３１には図４の実施例と同様に、溝３１ａ形
成されており、これにより落射投光管３２、または、鏡
柱アダプタ３３の位置決めが行われる。鏡柱３１には、
長穴３４が形成され、これは落射投光管３２の照明光路
として利用される。

【００３４】鏡柱３１に、投光管３２を直接取付ける場
合、図５（ｂ）に示すように投光管３２の照明光路は、
下方にもぐり込む形となり、長穴３４の下方を通過す
る。その場合、鏡柱３１には、投光管３２の照明光路と
合致するようなランプハウス１７の取付部品３６が取付
けられる。一方、鏡柱３１に、鏡柱アダプタ３３を介し
て投光管３２を取付ける場合、図５（ｃ）に示すように
投光管照明光路は上方に上り、長穴３４の上下を通過す
る。このとき、鏡柱３１に、上方のランプハウス取付部
品３５を取付ける。このランプハウス取付部品３５は、
上方に使い分けるだけなので、１８０度逆さに付けてお
くことにより、１つの部品ですむ。図５の実施例の構成
によれば、鏡柱３１の剛性に加えて、ランプハウス１７
のように、重量のあるものであっても直接投光管３２に
取り付くわけでもないので、安心して使用できる。

【００３５】このように、図５の実施例によれば、剛性
を確保しつつ各ステージ１８やレボルバ１５等の奥行寸
法と、高さの自由度を有するシステムが最小限のユニッ
ト数で構成できる。

【００３６】図６は、本発明の第４の実施例を示すもの
であり、鏡柱４１、鏡柱アダプタ４２、投光管４３の構
成は、前述の第１〜第３の実施例と同様な構成となって
いる。投光管４３は、選択的に取付け可能な鏡柱アダプ
タ４２を介し、または、これを介さず鏡柱４１にビス４
４で固定されている。ビス４４は投光管４３の内部底面
に締結される。投光管４３と鏡柱４１が固定された状態
で投光管蓋４５がビス４６によって投光管４３に固定さ
れる構成である。図６の実施例によれば、鏡柱４１と投
光管４３を取付るのに、短いビス４４ですむ。また、投
光管４３の構造上組み立てやすいという利点を有する。

【００３７】

【発明の効果】以上述べた本発明によれば、ステージサ
イズを選択可能であって、光学性能が損なわれず、剛性
を確保できるシステム顕微鏡を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のシステム顕微鏡の概要を説明するため
の正面図。

【図２】本発明のシステム顕微鏡の概要を説明するため
の分解図。

【図３】本発明のシステム顕微鏡の第１の実施例を説明
するための図。

【図４】本発明のシステム顕微鏡の第２の実施例を説明
するための図。

【図５】本発明のシステム顕微鏡の第３の実施例を説明
するための図。

【図６】本発明のシステム顕微鏡の第４の実施例を説明
するための図。

【図７】従来のシステム顕微鏡の概念図。

【図８】従来のシステム顕微鏡の問題点を説明するため
の図。

【図９】図８の問題点を解決できる従来の顕微鏡を説明
するための図。

【図１０】従来の顕微鏡の種類の異なる例を説明するた
めの図。

【符号の説明】

１１，１２…鏡柱、１３…落射投光管部、１５，１５
Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ…レボルバ、１６…鏡柱アダプタ、
１７…ランプハウス、１８，１９…ステージ、２０…鏡
基、３０…鏡筒。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】鏡柱と、前記鏡柱に取り付けられる鏡基と、前記鏡柱又は前記鏡基に取り付けられ、標本を載せるた
めのステージと、ランプハウスからの光を前記標本に光を導く投光管部
と、前記投光管部の上部に取り付けられる鏡筒と、複数の対物レンズを交換可能に保持するレボルバと、を具備し、前記レボルバを前記投光管部に直接的に取り付け、前記鏡柱の上部に溝部を設けて、その溝部に前記投光管
部を取付け取外し可能に位置決め固定するようにしたこ
とを特徴とする正立型のシステム顕微鏡。
【請求項２】前記ステージは、前記鏡柱又は前記鏡基に対して複数種類の中から選択可
能であることを特徴とする請求項1記載の正立型のシス
テム顕微鏡。
【請求項３】前記投光管部と前記鏡柱との間に、鏡柱
アダプタを着脱自在に設けたことを特徴とする請求項１
記載の正立型のシステム顕微鏡。
【請求項４】前記鏡柱は、側断面の形状がほぼコ字状であることを特徴とする請求
項1記載の正立型のシステム顕微鏡。
【請求項５】標本を照明するための光源と、前記光源からの光を前記標本に導くための投光光学系を
有し、それ自体が剛性を有している投光管部と、前記投光管部の照明光軸と取付面との距離を小さくする
ために、前記投光管部に直接的に着脱自在に取り付けた
レボルバと、鏡基に着脱自在に取り付けられ、上部に前記投光管部を
位置決めするための溝を有する鏡柱と、前記鏡柱の上部の溝に位置決めされた前記投光管部を前
記鏡柱に固定するためのボルトと、前記鏡柱又は前記鏡基に取り付けられ、前記標本を載せ
るためのステージと、を具備し、少なくとも前記ステージと前記レボルバと前記鏡柱とを
前記標本の種類に応じて選択可能であることを特徴とす
るシステム顕微鏡。
【請求項６】前記鏡柱は、側断面の形状がほぼコ字状
であって、前記選択されたステージの種類に応じて複数
種類の中から選択可能である請求項5記載のシステム顕
微境。
【請求項７】前記投光管部と前記鏡柱との間に、着脱
自在に設けられ、高さ方向の寸法を調整するための鏡柱
アダプタを備えた請求項5記載のシステム顕微鏡。
【請求項８】標本の種類に応じて少なくともステージ
の種類を選択可能なシステム顕微鏡であって、標本照明用のランプハウスと、前記ランプハウスからの光を標本に導くための投光光学
系を備えて、それ自体が剛性を有する投光管部と、前記投光管部の固定時の位置決めをする溝を上部に形成
する鏡柱と、前記標本の種類に応じて選択可能な複数種類のレボルバ
と、を有し、前記標本の種類に応じて任意に選択された前記レボルバ
と前記投光管部とを直接的に着脱自在に取り付け、前記
投光管部の照明光軸と前記レボルバの取付面との距離を
小さくしたことを特徴とするシステム顕微鏡。