(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース部と、前記ベース部に対して立設された垂直アーム部と、前記垂直アーム部から水平に延設される水平アーム部とによって一体的に形成されたコ字状のフレームと、
前記ベースに設けられ、標本を載置するとともに所定範囲を移動可能にするステージと、
前記水平アーム部の先端部で前記ステージに対向して設けられる観察光学系と、
前記水平アーム部の先端と前記ベース部の先端部とを連結する補助部材と、を有し、
前記ステージは、前記ベース部の先端より外側に移動可能とし、前記補助部材は、前記ステージが前記ベース部の先端より外側に移動した場合において前記ステージと干渉しないように前記フレームと逆向きのコ字状に形成されることを特徴とする顕微鏡。
【請求項２】
前記補助部材は、前記ステージの移動範囲より内側、及び前記フレームの側面側に設けられることを特徴とする請求項１記載の顕微鏡。
【請求項３】
前記補助部材は、前記フレームに対して着脱可能であることを特徴とする請求項１記載の顕微鏡。
【請求項４】
前記ベース部及び前記水平アーム部は、前記補助部材を着脱可能に固定する取付け手段を有することを特徴とする請求項３記載の顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、大型ウェハやガラス基板などの大型基板の観察に用いられる顕微鏡に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近、標本として大型の板状の標本、例えば大型ウェハを観察する顕微鏡のニーズが高まっている。このような顕微鏡は、大型ウェハの面をくまなく観察するため、可動範囲の大きなステージを必要としている。
【０００３】
図７は、従来の顕微鏡の概略構成を示すもので、ベース部１００ａおよびこのベース部１００とほぼ平行に延びるアーム部１００ｂを一体的に形成したコ字状フレーム１００のアーム部１００ｂ先端部に光源１０１、観察鏡筒１０２および対物レンズ１０３を設けるとともに、対物レンズに対応する位置にステージ１０４を設け、光源１０１からの光を観察鏡筒１０２および対物レンズ１０３を介してステージ１０４に載置した図示しない標本に照射し、標本からの反射光を、対物レンズ１０３を介して観察鏡筒１０２に入射させ、標本像の観察を行なうようにしている。
【０００４】
この場合、標本として大型ウェハの例を考えると、ステージ１０４の可動範囲を極めて大きくしなければならず、ステージの可動範囲が大きくなる分、フレーム１００のアーム部１００ｂの長さを大きくしている。
【０００５】
しかし、このようにアーム部１００ｂの長さを大きくすると、フレーム１００全体での相対的な強度が不足し、鏡筒のティルティングなどによる振動によってアーム部１００ｂ全体が振動し、観察像がぶれて不安定になってしまうという問題があった。
【０００６】
そこで、従来、特開平５−３２３２０１号公報に開示されるように、標本を載置したステージを跨ぐように配置したアームに、対物レンズからリレー鏡筒を介して観察用鏡筒に至るリレー光学系、対物レンズを介して標本を照明する落射照明系および観察用鏡筒からなる顕微鏡本体を取付けたもの、あるいは、特開平９−１０５８６７号公報に開示されるように、ステージの前後にステーを立て、これらステーの間に水平梁部を設け、この水平梁部にリレー光学系、落射照明系および観察用鏡筒からなる顕微鏡本体を取付けたもののように、床から伝わる振動が顕微鏡本体に伝わるのを防止できる構造とすることにより、顕微鏡本体での観察像がぶれる不都合を回避可能にするものが考えられている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、これら大型ウェハを観察する顕微鏡は、最近になってクリーンルームやウェハ搬送装置などの周辺機器と組み合わせて使用することが多く、余り大きな設置スペースを確保できなくなっている傾向にある。
【０００８】
ところが、特開平５−３２３２０１号公報に開示されたものは、ステージを跨ぐような形状のアームを設けているため、ベースを大きくしなければならず、その分、設置面積が大きくなってしまう。また、特開平９−１０５８６７号公報に開示されるものは、ステージの前後にそれぞれステーが配置され、しかもステージの可動範囲が必要となるため、観察者側から見た奥行き方向の寸法を大きくしなければならず、その分設置面積が大きくなってしまう。
【０００９】
このように、これら大型ウェハを観察する顕微鏡は、いずれも設置面積が非常に大きくなるため、クリーンルームやウェハ搬送装置などの周辺機器と組み合わせて使用するのが難しくなっている。また、これら顕微鏡の形状は、上述した従来のコ字状のフレームを有する顕微鏡と大きく異なるため、顕微鏡本体も専用のものを用意しなければならず、大掛かりな設計が必要で、しかも、顕微鏡本体の形状も複雑になり、加工が難しい。さらに、従来のコ字状のフレームを有する顕微鏡では、観察者が接眼レンズから目を離して下斜め前方を見ると、容易に標本を目視で観察することができるのに対し、特に、特開平９−１０５８６７号公報に開示されような顕微鏡では、正面に配置されるステーが邪魔になって、接眼レンズから目を離して下斜め前方を見るだけでは、標本を目視できず、標本を目視で観察するには、体を前に倒して、横から覗き込むようにして見なければならず、取り扱いが非常に面倒になる。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、設置面積の増加を招くことがなく、フレームの剛性を向上させることができ、しかも取り扱いの簡単な顕微鏡を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、ベース部と、前記ベース部に対して立設された垂直アーム部と、前記垂直アーム部から水平に延設される水平アーム部とによって一体的に形成されたコ字状のフレームと、前記ベースに設けられ、標本を載置するとともに所定範囲を移動可能にするステージと、前記水平アーム部の先端部で前記ステージに対向して設けられる観察光学系と、前記水平アーム部の先端と前記ベース部の先端部とを連結する補助部材と、を有し、前記ステージは、前記ベース部の先端より外側に移動可能とし、前記補助部材は、前記ステージが前記ベース部の先端より外側に移動した場合において前記ステージと干渉しないように前記フレームと逆向きのコ字状に形成されることを特徴としている。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記補助部材は、前記ステージの移動範囲より内側、及び前記フレームの側面側に設けられることを特徴としている。
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記補助部材は、前記フレームに対して着脱可能であることを特徴としている。
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記ベース部及び前記水平アーム部は、前記補助部材を着脱可能に固定する取付け手段を有することを特徴としている。
【００１４】
この結果、請求項１記載の発明によれば、ベース部の先端部とアーム部の先端部との間に補助部材を介在させることで、フレーム設置面積の増加を招くことなく、フレームの剛性を向上させるとともにフレーム振動を抑制し大型の標本にも対応することができる。
【００１５】
請求項２記載の発明によれば、補助部材をフレームの側面に設け、横スペースを形成させることで、標本と観察者との間に障害物が存在しなくなり、観察者は、接眼レンズから目を離して下を見るだけで容易に標本を肉眼で確認することができる。
【００１６】
請求項３乃至４記載の発明によれば、補助アームをフレームと別体にしているので、専用のフレームを不要で、設計、加工が容易であり、また、着脱可能にしているので、不要なときに取り外しできる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。
【００１８】
（第１の実施の形態）
図１、図２は、本発明が適用される顕微鏡の概略構成を示している。
【００１９】
図において、１はテーブルで、このテーブル１上には、フレーム２を載置している。このフレーム２は、ベース部ａ２、並びにベース部２ａとほぼ平行に延びる水平アーム２ｂ１、ベース部２ａとほぼ垂直な垂直アーム部２ｂ２からなるアーム部２ｂを有し、全体をコの字状に形成されている。
【００２０】
ベース部２ａは、ゴム製の複数個の足部３を介してテーブル１上に載置され、また、ベース部２ａ上には、操作用コントローラ４により上下方向に移動される焦準部５を配置し、さらに、焦準部５上には、標本７を載置するステージ６を設けている。この場合、ステージ６は、ステージハンドル６ａおよびステージグリップ６ｂによりＸ方向、Ｙ方向に移動可能にしており、ステージ６自身のＸ、Ｙ方向の移動と焦準部５による上下方向の移動により、図示斜線範囲６ｃを移動可能にしている。
【００２１】
アーム部２ｂは、基端部に光源８１を内蔵したランプハウス８を設け、この基端部から先端部にかけての水平アーム部２ｂ１に、照明光軸１３ａを持った照明光学系１３を配置し、また、アーム部２ｂ先端部の照明光軸１３ａと直交する方向に沿って観察光軸１４ａを持った観察光学系１４を配置している。
【００２２】
そして、アーム部２ｂの先端部には、顕微鏡本体２０を設けている。この顕微鏡本体２０は、アーム部２ｂ先端部の下側に、観察光軸１４ａに沿ってレボルバ１１を設け、このレボルバ１１には、観察光軸１４ａ上に選択的に配置される複数の対物レンズ１２を設け、また、アーム部２ｂ先端部の上側に、観察光軸１４ａに沿って観察者の意図によってティルティングできる鏡筒９および接眼レンズ１０を設けている。
【００２３】
フレーム２のベース部２ａの先端部とアーム部２ｂの先端部との間に補助アーム１８を設けている。この場合、補助アーム１８は、フレーム２の右側側面に配置され、縦方向の剛性を確保する最小限の幅を有している。また、補助アーム１８は、ベース部２ａに取付けるベース部取り付け部分１８ａ、斜め上に観察者方向に伸びている斜め部分１８ｂ、垂直に上に伸びている垂直部分１８ｃ、水平方向にアーム部２ｂ方向に伸びている水平部分１８ｄおよびアーム部２ｂに取付けるアーム部取付け部分１８ｅの５つの部分からなるフレームと逆向きのコの字型をしたもので、上述したステージ６の移動範囲を示した図示斜線範囲６ｃを干渉しないような形状をなしている。これにより、補助アーム１８は、図１に示すように斜め部分１８ｂの下方にスペース１９ａを形成するとともに、図２に示すように補助アーム１８の左側に横スペース１９ｂを形成するようになる。
【００２４】
図２（ａ）（ｂ）（ｃ）は、補助アーム１８のベース部２ａおよびアーム部２ｂへの取り付け状態を示すもので、この場合、補助アーム１８は、同図（ｂ）に示すようにベース部取り付け部分１８ａに沿って段部１８ａ１を形成し、この段部１８ａ１を、ベース部２ａ側のベース部取り付け部分１８ａに対応して形成した突出部２ａ２に係止させるとともにビス２１１により固定し、また、同図（ｃ）に示すようにアーム部取付け部分１８ｅに沿って突出部１８ｆを形成し、この突出部１８ｆ側面でアーム部２ｂの端部２ｂ３を受け止めるとともにビス２１２により固定し、この状態で、補助アーム１８によりベース部２ａとアーム部２ｂとの間を支えるようにしている。
【００２５】
このように構成された顕微鏡では、ランプハウス８の光源８１から照明光が発せられると、照明光学系１４を通ってハーフミラー１７で反射され、観察光軸１４ａ上の対物レンズ１２を通ってステージ６に載置された標本７に照射され、また、標本７からの反射光は、再び対物レンズ１２を通り、ハーフミラー１７を透過され、観察光軸１４ａ上の鏡筒９を介して接眼レンズ１０より標本像として観察される。この場合、観察者は、標本７の観察部位が正確に対物レンズ１２の真下に来るようにステージ６をＸＹ方向に移動させ、また対物レンズ１２に標本７のピントが合うように焦準部５によりステージ６を上下方向に移動させ、最後に、鏡筒９をティルティングさせて接眼レンズ１０を見やすい位置に移動し、接眼レンズ１０を通して標本像の観察を行なう。
【００２６】
従って、このような顕微鏡によれば、フレーム２のベース部２ａの先端部とアーム部２ｂの先端部との間を補助アーム１８により連結するようにしているが、このときの補助アーム１８は、図２（ｂ）に示すようにベース部取り付け部分１８ａに沿って形成した段部１８ａ１をベース部２ａに形成した突出部２ａ２に係止させビス２１１により固定し、また、図２（ｃ）に示すようにアーム部取付け部分１８ｅに沿って形成した突出部１８ｆ側面でアーム部２ｂの端部２ｂ３を受け止めビス２１２により固定し、ベース部２ａとアーム部２ｂとの間を支えるようにしているので、垂直方向の荷重を保持でき、垂直方向の剛性が向上してフレーム２での振動が大幅に軽減され、鏡筒９のティルティング時等の像ぶれを大幅に低減させることができる。
【００２７】
また、大型の標本７を観察するため、アーム部２ｂの水平方向の長さ寸法をさらに大きくし、そのためフレーム２のコの字の大きな顕微鏡の場合も、補助アーム１８を用いることにより、十分実用に耐える構造にできるなど、大きな効果が得られる。
【００２８】
さらに、このような補助アーム１８を用いると、図１に示すように斜め部分１８ｂの下方にスペース１９ａが形成されるので、そこに例えば操作用コントローラ１６を配置することにより、スペースを有効利用でき、また、補助アーム１８自身は接地していないため、補助アーム１８を使用しても、使用しない場合と比べて顕微鏡自身の設置面積が変ることがないので、他に影響を及ぼすことなくクリーンルームやウェハ搬送装置などの周辺機器と組み合わせて使用することができる。
【００２９】
さらにまた、補助アーム１８は、垂直方向の剛性を向上させることを目的とするので、横幅をそれ程必要としない、そこで、垂直荷重を十分に保持できる範囲で横幅を小さくして、図２に示すようにフレーム２の右側側面に配置して補助アーム１８の左側に横スペース１９ｂを形成させるようにすれば、標本７と観察者との間に障害物が存在しなくなるので、観察者は、接眼レンズ１０から目を離して下を見るだけで容易に標本７を肉眼で確認することができ、取り扱いを簡単ににできる。また、補助アーム１８の横幅を小さくすることで、材料費の節減につなげることもできる。
【００３０】
また、補助アーム１８は、フレーム２への取り付け時に、ベース部２ａ、アーム部２ｂを分解するなどの作業を必要とせず、ベース部２ａ、アーム部２ｂにそれぞれビス２１１、２１２によりねじ止めするだけで取付けられているので、着脱が容易であり、特に、重量の軽い鏡筒９を使用する時など、剛性を余り必要としない時に簡単に取り外すことができる。また、補助アーム１８は、別体で取り外しできるので、専用のフレーム２が不要で、メーカが２種類のフレーム２を用意する必要がなく、コスト的に有利にできる。また、補助アーム１８として、コの字形状の部品を作ればよいので、形状が簡単で加工しやすいという利点がある。さらに、移動範囲の小さなステージ６に対しては、コの字の小さなものを使用するなど、移動範囲の異なるステージ６によって専用の補助アーム１８を用意すれば、補助アーム１８の占有面積を小さくできる。
【００３１】
（第２の実施の形態）
図３は、本発明の第２の実施の形態の概略構成を示すもので、図１と同一部分には、同符号を付して示している。
【００３２】
この場合、ベース部２ａとアーム部２ｂとの間に設けられる補助アーム１８に操作用コントローラ１６を取付けるようにしている。
【００３３】
このようすれば、コントローラの操作を、さらに容易にできるようになる。
【００３４】
（第３の実施の形態）
図４は、本発明の第３の実施の形態の概略構成を示すもので、図１と同一部分には、同符号を付して示している。
【００３５】
この場合、ベース部２ａとアーム部２ｂとの間に設けられる補助アーム１８の形状を、水平方向のベース取付け部分１８ａからベース部２ａの前端を通ってステージ６近傍までを垂直に立上げ、次に、水平に観察者に向かう方向に延び、そしてまた垂直方向に立ち上げた後、水平に観察者から遠ざかる方向に延ばしてアーム部取付け部分１８ｅに達するような段型形状としている。
【００３６】
このようすれば、補助アーム１８の下スペース１９ｃをさらに大きく取ることができ、スペースをさらに有効に利用できる。
【００３７】
本実施の形態の補助アーム１８も第１の実施の形態と同様にステージ６の移動範囲との干渉を避けるための観察者側にコの字状に突出した形状を有しており、本明細書において「フレームと逆向きのコの字状」と表現される形状に含まれるものである。
【００３８】
（第４の実施の形態）
図５は、本発明の第４の実施の形態の概略構成を示すもので、図１と同一部分には、同符号を付して示している。
【００３９】
この場合、補助アーム１８をフレーム２の左側側面に設けるようにしている。
【００４０】
このようにすれば、図示斜線のステージグリップ移動範囲１９ｄが示すようにステージグリップ１６ｂをどのように移動させても補助アーム１８と干渉することがなくなり、しかも、フレーム２の右側側面に設けた場合と同様な効果を期待できる。
【００４１】
（第５の実施の形態）
図６は、本発明の第５の実施の形態の概略構成を示すものである。
【００４２】
この場合、ベース２２上に、第１の実施の形態で述べた顕微鏡２００とともに、ウェハ取り出し用アーム２３を有するウェハ交換機２４とウェハ搬送用アーム２５を有するオートローダ２６を載置している。この場合、顕微鏡２００のフレーム２の観察者から見て右側側面に補助アーム１８が設けられているので、オートローダ２６は、フレーム２の左側の横スペース１９ｂ側に位置するように設けている。
【００４３】
ウェハ交換機２４は、数十枚のウェハ２７を重ねて設け、付属するウェハ取り出し用アーム２３を上下させることで所望するウェハ２７を取り出しできるようになっている。ウェハ搬送用アーム２５は、３つの腕を有し、それぞれの腕にウェハ２７を吸着させて回転させ、ウェハ受取り位置２５ａ、目視でウェハ２７の欠陥を観察する目視観察位置２５ｂ、顕微鏡２００のステージ６にウェハ２７を受け渡す受け渡し位置２５ｃの３つの地点に搬送するようにしている。この場合、１つの腕がウェハ受取り位置２５ａにある時、残り２つ腕は、目視観察位置２５ｂおよび受け渡し位置２５ｃに位置され、ウェハ２７の受取り、目視観察、ステージへの受け渡しを同時にできるようにしている。
【００４４】
このような構成において、観察者は、まず、ウェハ交換機２４に観察したいウェハ２７をセットし、ウェハ取り出し用アーム２３を操作して所望するウェハ２７を取り出し、ウェハ受取り位置２５ａで、ウェハ搬送用アーム２５に受け渡す。ウェハ搬送用アーム２５は、受取ったウェハ２７を目視観察位置２５ｂまで搬送し、この目視観察位置２５ｂでウェハ２７の欠陥などを目視観察する。目視観察が終了すると、ウェハ搬送用アーム２５は、さらにウェハ２７を受け渡し位置２５ｃまで搬送し、顕微鏡２００のステージ６に受け渡し、この状態で、顕微鏡によるウェハ観察が実行される。以上のような手順は、繰り返し実行され、オートローダ２６を用いた目視観察および顕微鏡観察が連続して行なわれる。
【００４５】
従って、このようにすれば、補助アーム１８は、観察者から見てフレーム２の右側側面に設けられ、フレーム２の左側に横スペース１９ｂが存在しており、この横スペース１９ｂ側にオートローダ２６が配設されているので、ウェハ搬送用アーム２５が回転するのに、この回転経路を邪魔されることなく、確実にウェハの搬送動作を行なうことができる。また、補助アーム１８の左側に横スペース１９ｂが存在することで、観察者の目視観察時に補助アーム１８に邪魔されることなしに、観察者は、ウェハ２７を容易に肉眼で観察することができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、設置面積の増加を招くことがなく、フレームの剛性を向上させることができ、しかも取り扱いの簡単な顕微鏡を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の概略構成を示す図。
【図２】第１の実施の形態に用いられる補助アームの取付け状態を説明するための図。
【図３】本発明の第２の実施の形態の概略構成を示す図。
【図４】本発明の第３の実施の形態の概略構成を示す図。
【図５】本発明の第４の実施の形態の概略構成を示す図。
【図６】本発明の第５の実施の形態の概略構成を示す図。
【図７】従来の顕微鏡の概略構成を示す図。
【符号の説明】
１…テーブル
２…フレーム
２ａ…ベース部
２ａ２…突出部
２ｂ…アーム部
２ｂ１…水平部
２ｂ２…端部
３…足部
４…操作用コントローラ
５…焦準部
６…ステージ
６ａ…ステージハンドル
６ｂ…ステージグリップ
６ｃ…斜線範囲
７…標本
８…ランプハウス
８１…光源
９…鏡筒
１０…接眼レンズ
１１…レボルバ
１２…対物レンズ
１３ａ…照明光軸
１３…照明光学系
１４ａ…観察光軸
１４…観察光学系
１６…操作用コントローラ
１６ｂ…ステージグリップ
１７…ハーフミラー
１８…補助アーム
１８ａ…ベース取り付け部分
１８ｂ…斜め部分
１８ｃ…垂直部分
１８ｄ…水平部分
１８ｅ…アーム部取り付け部分
１８ｆ…突出部
１８ａ１…段部
１９ａ…スペース
１９ｂ…横スペース
１９ｃ…下スペース
１９ｄ…ステージグリップ移動範囲
２１１．２１２…ビス
２０…顕微鏡本体
２２…ベース
２３…ウェハ取り出し用アーム
２４…ウェハ交換機
２５…ウェハ搬送用アーム
２５ａ…ウェハ受取り位置
２５ｂ…目視観察位置
２５ｃ…位置
２６…オートローダ
２７…ウェハ
２００…顕微鏡
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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