(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鏡筒ベースに取付けた対物レンズ取付部材に複数の対物レンズを取付けた光学的検査装置の対物レンズ位置決め装置であって、前記対物レンズ取付部材を作動させることにより複数の前記対物レンズの所要の対物レンズを選択し、所要の前記対物レンズを、光学的検査装置の所定の光軸位置に位置決めするようにした対物レンズ位置決め装置において、前記鏡筒ベースの両側面に取付けた転動体循環型リニアモーションガイドと、前記対物レンズ取付部材を駆動するためのエアシリンダと、前記鏡筒ベースに前記転動体循環型リニアモーションガイドを介して可動可能に取りつけられた前記対物レンズ取付部材と、前記対物レンズ取付部材と前記エアシリンダのピストンとを弾性ヒンジを介して結合する連結ブロックと、前記エアシリンダのピストンの押出し動作時に、前記対物レンズ取付部材に取付けられた所要の前記対物レンズが前記光軸位置に位置決めされるように設けた押当ブロックと、前記エアシリンダのピストンの引込み動作時に、前記対物レンズ取付部材に取付けられた所要の他の前記対物レンズが前記光軸位置に位置決めされるように設けた押当ブロックとを有しており、前記エアシリンダへの空気流入を制御することにより、所要の前記対物レンズを、光学的検査装置の所定の光軸位置に位置決めするようにしたことを特徴とする対物レンズ位置決め装置。
【請求項２】
請求項１記載のものにおいて、前記転動体循環型リニアモーションガイドは、固定側レールと、複数の転動体と、可動ブロックとを有することを特徴とする対物レンズ位置決め装置。
【請求項３】
請求項１記載のものにおいて、前記転動体循環型リニアモーションガイドは、２列の円弧状溝を備えた固定側レールと、４列に並んだ複数のボールと、該複数のボールが２列で循環する循環路を備えた可動ブロックとを有する４列サーキュラーアーク接触ボール循環型リニアモーションガイドであることを特徴とする対物レンズ位置決め装置。
【請求項４】
請求項１記載のものにおいて、前記弾性ヒンジは、前記連結ブロックの両端に設けられ、該弾性ヒンジは、２つの円弧状のくびれを持つ円柱であることを特徴とする対物レンズ位置決め装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、清浄な雰囲気の環境で、被検査物の高精度測定を行なう、顕微鏡を使用した検査装置の対物レンズ位置決め装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体や液晶等の被検査物について高精度測定を行なう光学的検査装置では、検査装置そのものによる発塵によって、被検査物の不良を発生してしまうことは最も避けなければならないことである。
しかしながら、近時、被検査物の一つであるシリコンウェハやガラス基板が大型化しているにもかかわらず測定対象が微細化しているため、測定においては、顕微鏡の対物レンズの設定を、一旦低倍率レンズとし、低倍率視野内に測定個所を位置決めしてから、つぎに、対物レンズを高倍率レンズに切換えて、測定を行なっており、従来の光学的検査装置においては発塵の可能性が高い。従来技術による光学的検査装置の対物レンズ切換装置の機構例として、図５に縦断面図、図６に、図５のＣ−Ｃ断面図を示す。
【０００３】
対物レンズ切換装置は、鏡筒ベース５１に、被検査物からの光が入射する光軸５２に対して所定角度傾斜したレボルバ軸５３を設け、このレボルバ軸５３に嵌合するレボルバ穴５４と、このレボルバ穴５４を中心とした円周上に５個の対物レンズ取付け穴５５とを持つ対物レンズ取付部材であるレボルバ５６が組付けられている。なお、５個の対物レンズ取付け穴５５には、それぞれ倍率の異なる対物レンズ６５が取付けられる。
前記レボルバ５６の内部には、レボルバ穴５４を中心とした内歯歯車５７が切られており、この内歯歯車５７には、鏡筒ベース５１に設けられたモータ５８の回転軸に取り付けられた小歯車５９が噛み合っている。
また、レボルバ５６には、５個の対物レンズ取付け穴５５に合わせ５個のノッチ６０が設けられており、これには鏡筒ベース５１に取り付けられた板ばね６１の先端に設けられた爪６２が係合するようになっている。
また、レボルバ５６には１個の反射板６３が設けられており、この反射板６３を鏡筒ベース５１に設けられた反射形フォトセンサ６４で検出するようになっている。
【０００４】
この対物レンズ切換装置の動作は、図示しない制御装置から、選択する対物レンズ倍率が指定されると、モータ５８が回転し、このモータ５８の回転が小歯車５９、内歯歯車５７を介してレボルバ５６に伝わるとともに、レボルバ５６の回転方向原点位置を、反射形フォトセンサ６４が反射板６３の位置を検出することにより検知し、この位置から所定の角位置にある選択した倍率の対物レンズ６５が光軸５２の位置にくるまでレボルバ５６を回転させる。
ちょうど、対物レンズ６５が光軸５２の位置にきたときノッチ６０が爪６２に係合するような位置に板ばね６１が取付けられているため、内歯歯車５７と小歯車５９のバックラッシュによる位置決め誤差を防止するようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術による対物レンズ切換装置においては、制御装置から選択された対物レンズの位置決めが、レボルバ軸と嵌合されているレボルバ穴とのハメアイスキマおよびノッチへの板ばね先端の爪の係合状況によって最終的に決定されるが、いずれも摺動部を有するため、長期間にわたって１μｍ程度の繰返し位置決め精度を確保できないという重大欠点がある。
また、摺動部を有するために、この摺動部から発塵しやすく、被検査物が対物レンズ切換装置の下側にあるため、装置での発塵が被検査物を汚染しやすいという重大な問題もある。
本発明は、前記欠点を除去し、摺動部がなく、摩耗のない、高精度で長期間にわたって精度劣化が無く、しかも発塵の恐れのない対物レンズ位置決め装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の光学的検査装置の対物レンズ位置決め装置は、鏡筒ベースに取付けた対物レンズ取付部材に複数の対物レンズを取付けた光学的検査装置の対物レンズ位置決め装置であって、前記対物レンズ取付部材を作動させることにより複数の前記対物レンズの所要の対物レンズを選択し、所要の前記対物レンズを、光学的検査装置の所定の光軸位置に位置決めするようにした対物レンズ位置決め装置において、前記鏡筒ベースの両側面に取付けた転動体循環型リニアモーションガイドと、前記対物レンズ取付部材を駆動するためのエアシリンダと、前記鏡筒ベースに前記転動体循環型リニアモーションガイドを介して可動可能に取りつけられた前記対物レンズ取付部材と、前記対物レンズ取付部材と前記エアシリンダのピストンとを弾性ヒンジを介して結合する連結ブロックと、前記エアシリンダのピストンの押出し動作時に、前記対物レンズ取付部材に取付けられた所要の前記対物レンズが前記光軸位置に位置決めされるように設けた押当ブロックと、前記エアシリンダのピストンの引込み動作時に、前記対物レンズ取付部材に取付けられた所要の他の前記対物レンズが前記光軸位置に位置決めされるように設けた押当ブロックとを有しており、前記エアシリンダへの空気流入を制御することにより、所要の前記対物レンズを、光学的検査装置の所定の光軸位置に位置決めするようにしたものである。
【０００７】
さらに詳しくは、本発明の対物レンズ位置決め装置は、転動体循環型リニアモーションガイドが、固定側レールと、複数の転動体と、可動ブロックとを有するものであり、さらには、転動体循環型リニアモーションガイドが、２列の円弧状溝を備えた固定側レールと、４列に並んだ複数のボールと、該複数のボールが２列で循環する循環路を備えた可動ブロックとを有する４列サーキュラーアーク接触ボール循環型であり、また、前記弾性ヒンジは、前記連結ブロックの両端に設けられ、該弾性ヒンジが、２つの円弧状のくびれを持つ円柱である。
【０００８】
本発明の作用について説明すると、本発明の対物レンズ位置決め装置は、装着された複数の対物レンズの所要の対物レンズを選択する場合、選択に応じてエアシリンダに空気を流入させ、エアシリンダのピストンを押出し、あるいは引込みの動作をさせ、ピストンに結合した連結ブロックを介して転動体循環型リニアモーションガイドに取付けられた対物レンズ取付部材を押当ブロックまで作動させ、所要の対物レンズを光学的検査装置の光軸位置へ位置決めする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明による光学的検査装置の対物レンズ位置決め装置の実施の形態を、図１〜図４を使用して説明する。
図１は、本発明による対物レンズ位置決め装置の側断面図、図２は、図１に示す本発明による対物レンズ位置決め装置をＡ方向に見た側面図、図３は、図１に示す本発明による対物レンズ位置決め装置をＢ方向に見た平面図、図４は、図１に示す本発明による対物レンズ位置決め装置の横断面立体図である。
図１〜図４を使用して構造を説明すると、本発明による対物レンズ位置決め装置は、鏡筒ベース１（図４参照）に設けた被写体からの入射光が通過する光軸穴２を挾んだ両側面部に転動体循環型リニアモーションガイド、例えばボール循環型リニアモーションガイド３を構成する２列の円弧状溝を備えた固定側レール３１が取付けられており、さらに、固定側レール３１には、ボール循環型リニアモーションガイド３を構成する２列に並んだ複数個の転動体であるボール３２を介して片側２個づつ計４個の可動ブロック３３（複数個のボール３２が２列で内部を循環する循環路を備えている。）が対向しており、この可動ブロック３３は、それぞれ対物レンズ取付部材４の所要位置に取付けられている。
なお、前記転動体循環型リニアモーションガイドは、固定側レール３１の２列の円弧状溝と可動ブロック３３との間で接触転動する２列の複数のボールと、可動ブロック３３の内部の循環路を２列で循環する複数のボールを備えているため、４列サーキュラーアーク接触ボール循環型リニアモーションガイドと言われる。
【００１０】
対物レンズ取付部材４には、２個の対物レンズ取付ねじ穴４１および４２（図１参照）が設けられており、例えば低倍率と高倍率の２個の対物レンズ５および６がそれぞれ装着されている。
また、対物レンズ取付部材４の一端は、ブロック７を介して、それぞれ２箇所の円弧状くびれを持つ円柱で形成された２個の弾性ヒンジ８および９を両端に備えた連結ブロック１０の一端の弾性ヒンジ９と結合されており、連結ブロック１０の他端の弾性ヒンジ８は、発塵防止型エアシリンダ１１のピストン１２に結合されている。
前記のように、連結ブロック１０が、弾性ヒンジ９を介して対物レンズ取付部材４の端面のエアシリンダ１１から遠い側の端面と、弾性ヒンジ８を介してエアシリンダ１１のピストン１２とを連結しているのは、エアシリンダ１１とリニアモーションガイド３との動作に伴う心ずれを吸収するにあたって、弾性ヒンジ８および９の弾性変形量、すなわち応力を小さくして、耐久性を向上させるためである。
このため連結ブロック１０が長くなつており、対物レンズ５、６への干渉が予想されるため、対物レンズ逃げ穴１３、１４を設け、干渉を防止している。
【００１１】
また、鏡筒ベース１には、連結ブロック１０が移動する側の所定の位置に、押出側押当ブロック１５と引込側押当ブロック１６とが固定されており、エアシリンダ１１がピストン１２の押出し動作を行なったときは、対物レンズ取付部材４に取付けられたブロック７の端面が押出側押当ブロック１５に押し当たり、エアシリンダ１１がピストン１２の引込み動作を行なったときは、対物レンズ取付部材４の端面が引込側押当ブロック１６に押し当たるようになっている。
また、鏡筒ベース１には、リニアモーションガイド３、対物レンズ取付部材４、連結ブロック１０等の可動部を蔽う防塵カバー１７が取付けられており、この防塵カバー１７には対物レンズ５および６の可動範囲を逃げる切欠き穴１８が設けられている。
【００１２】
以下、動作について説明する。
本発明の対物レンズ位置決め装置に装着されている２個の対物レンズ５および６のうち、対物レンズ５を選択する場合、図示しない制御装置によって、図示しない圧縮空気供給源、例えばエアポンプ等からエアシリンダ１１に連通する空気流入路の電磁弁が制御され、エアシリンダ１１へピストン１２が引込み方向に移動するように空気が流入する。
空気流入に伴いピストン１２が引込まれ、ピストン１２に連結された連結ブロック１０を介して対物レンズ取付部材４がエアシリンダ１１側（図１において左方）に移動し、対物レンズ取付部材４の端面が、引込側押当てブロック１６に押し当たり停止する。
また、対物レンズ６を選択する場合、図示しない制御装置によって、図示しない圧縮空気供給源、例えばエアポンプ等からエアシリンダ１１に連通する空気流入路の電磁弁が制御され、エアシリンダ１１へピストン１２が押出し方向に移動するように空気が流入する。
空気流入に伴いピストン１２が押出され、ピストン１２に連結された連結ブロック１０を介して対物レンズ取付部材４がエアシリンダ１１と反対側（図１において右方）に移動し、対物レンズ取付部材４に取付けられたブロック７の端面が、押出側押当てブロック１５に押し当たり停止する。
【００１３】
前記のように、対物レンズ５および６のいずれかを選択したときに、エアシリンダ１１とリニアモーションガイド３との間に心違いがあっても、この心違いは、連結ブロック１０の両端に備えた２個の弾性ヒンジ８および９に発生する撓みによって吸収され、リニアモーションガイド３をこじる力が働かない。
なお、リニアモーションガイド３を構成する可動ブロック３３は、同様にリニアモーションガイド３を構成する複数のボール３２および固定側レール３１側に一定の圧力をかけた状態で対物レンズ取付部材４に固定されているため、可動ブロック３３と固定側レール３１とが複数のボール３２を弾性変形させた状態、すなわち予圧がかかった状態で固定されており、移動時、位置決め時にガタを発生しない。
【００１４】
また、対物レンズ取付部材４の位置決め時には、対物レンズ取付部材４の移動方向に設けた端面で位置決めされ、移動方向以外は予圧されたリニアモーションガイド３で拘束され、両端に弾性ヒンジ８および９を備えた連結ブロック１０によって心違いにより加わる力も無くなるため、位置決め精度を劣化させる要因がなく、１μｍ以内の繰返し位置決め精度を容易に達成できる。
また、固定側レール３１と複数のボール３２と可動ブロック３３とで構成するリニアモーションガイド３は、４列サーキュラーアーク接触ボール循環型リニアモーションガイドであるため、転走面の接触半径差による差動すべりが非常に小さく、摺動部がなく、発塵が非常に少ない。
さらに、エアシリンダ１１もピストンロッドの摺動部からの発塵粒子を真空吸引してクリーン化するタイプの発塵防止型エアシリンダを使用し、位置決め時の引込側押当ブロック１６と対物レンズ取付部材４との接触は、接触面に垂直方向に力が加わるのみであり摺動しないため発塵の恐れがない。
【００１５】
【発明の効果】
本発明によれば、摺動部がなく、摩耗のない、高精度で長期間にわたって精度劣化が無く、しかも発塵の恐れのない対物レンズ位置決め装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による対物レンズ位置決め装置の側断面図。
【図２】図１に示す本発明による対物レンズ位置決め装置をＡ方向に見た側面図。
【図３】図１に示す本発明による対物レンズ位置決め装置をＢ方向に見た平面図。
【図４】図１に示す本発明による対物レンズ位置決め装置の横断面立体図。
【図５】従来の対物レンズ切換装置の縦断面図。
【図６】図５に示す従来の対物レンズ切換装置のＣ−Ｃ断面図。
【符号の説明】
１、５１…鏡筒ベース、２…光軸穴、３…リニアモーションガイド、４…対物レンズ取付け部材、５、６、６５…対物レンズ、７…ブロック、８、９…弾性ヒンジ、１０…連結ブロック、１１…エアシリンダ、１２…ピストン、１５…押出側押当てブロック、１６…引込側押当てブロック、１７…防塵カバー、３１…固定側レール、３２…ボール、３３…可動ブロック、５３…レボルバ軸、５４…レボルバ穴、５５…対物レンズ取付穴、５６…レボルバ、５７…内歯歯車、５８…モータ、５９…小歯車、６０…ノッチ、６１…板ばね、６２…爪、６３…反射板、６４…反射形フォトセンサ。
【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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