| 【発明の名称】 |
観察用光学装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】小瀧 健一
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| 【要約】 |
【課題】占有面積の少ない大型基板観察用光学装置を提供すること。
【解決手段】複数腕から成る多軸ロボットの先端腕に結像光学系を含む光学ユニットを配置し、先ず多軸ロボットを移動させることにより結像光学系を試料面に対して移動させて粗焦点合わせを行い、次いで試料台を光軸方向に上下動させて精密な焦点合わせを行う。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 試料台に載置される試料面に照明光を照射する照射手段と、該照射手段により照明された試料を結像光学系を介して結像手段に結像させて観察する観察用光学装置において、関節手段を介して直列的に接続された複数本の腕から成る多軸ロボットの先端の腕に前記照射手段と結像光学系とを含む光学ユニットを支持することにより前記試料台に載置される試料面に対して前記結像光学系を全ゆる方向に移動可能にしたことを特徴とする観察用光学装置。
【請求項２】 前記試料台を上下動可能なＺテーブルとして構成して前記試料面と前記光学系との相対距離を変化可能にしており、そして前記多軸ロボットを制御して前記結像光学系の前記試料面に対する粗焦点合わせを行い、次いで前記試料台を制御して前記試料面を前記結像光学系に対して移動させることにより精密な焦点合わせを行なうように構成して成ることを特徴とする請求項１に記載の観察用光学装置。
【請求項３】 前記光学ユニットに、前記試料面と前記結像光学系との間の相対的距離を測定する測定手段を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の観察用光学装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示装置等に用いられる大型ガラス基板等を試料とし、その表面（試料面）を観察するための観察用光学装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来この種の観察用光学装置においては、大型のＸーＹステージ上に７０ｃｍ四方程度の大型ガラス基板を搭載し、光学系はそのＸーＹステージのほぼ中央に固定した状態で、ＸーＹステージを移動させることにより試料の観察したい部分を対物レンズの直下に移動させるといった方法がとられていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年大型ガラス基板は、さらに大型化する傾向があり、１ｍ四方程度のガラス基板が使用される可能性が高くなってきた。このような大型ガラス基板を搭載するためのＸーＹステージのサイズはガラス基板サイズの４倍強を必要とするため、装置が大型化せざるをえなくなってきている。しかし、この種の装置は一般に半導体製造等に使用される高度なクリーンルームに設置されるため、占有床面積は少しでも小さくする必要がある。そこで本発明は占有床面積をできるだけ小さくできる観察用光学装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決する為の手段】前述した目的を達成するために、本発明においては、ＸーＹステージを用いるのではなく、大型ガラス基板を搭載したホルダーの上方に多軸ロボットを設置して、その多軸ロボットの複数腕の先端の腕に結像光学系を含む光学ユニットを配置し、多軸ロボットを大型ガラス基板を搭載したホルダー上の任意の位置に移動させて、結像光学系の試料面に対する粗焦点合わせを行うようにした。また、ホルダーには上下動の機能を持たせて結像光学系の焦点位置に試料面を正確に移動させて厳密な焦点合わせを行うようにした。さらに、この上下動の移動量を決定するための結像レンズ光学系と試料面との相対的距離を測定する手段も前記光学ユニットに搭載した。
【０００５】
【発明の実施の形態】図１は本発明の好適な一実施の形態を示すものであり、本体１上には上下動自在のＺテーブル２が設けられている。Ｚテーブル２の上下動移動のための構造は従来この種の観察用装置で行われている微動駆動のできるものであれば良い。Ｚテーブル２の上面は試料ホルダーとしての試料載置面を構成しており、そこに例えば７０ｃｍ四方程度の液晶表示装置用の大型ガラス基板４等を平らに載置可能になっている。
【０００６】一方、本体１と固定関係にある基台５には多軸ロボット６が形成されている。多軸ロボット６は基台６に固設された足部７と、該足部７の先端に関節手段を介して直列的に接続された複数本（本実施の形態では３本）の腕８、９、１０から成る。腕８，９，１０は相互に関節手段を介して接続されており、こうして基台５、足部７、腕８，９，１０とで従来周知の多軸ロボット６を構成していて、したがって、多軸ロボット６の移動腕の先端の腕１０は本体１又は基台５等内に適宜配置される制御手段により、三次元方向に全ゆる方向に移動可能である。このような多軸ロボット自体は市販されている汎用のものを使用することができる。
【０００７】本実施の形態において、多軸ロボット６の先端腕１０には光学ユニット１２が固設されている。光学ユニット１２には前述した試料台２の上方に配置されるようになっている。
【０００８】図２に示すように、光学ユニット１２内には、照明光を照射するためのランプハウス１３が設けてあり、該ランプハウス１３からの照明光は横向きにハーフミラー１５に向けて照射され、ハーフミラー１５で下向きに反射された照明光は光学ユニット１２の下部に配置されている対物レンズ１６を介して試料台２上に載置されている液晶用大型基板等の試料面４を照射し、該試料面４で反射される。試料面４で反射された光は再び対物レンズを透過し、次いでハーフミラー１５を透過して第２対物レンズ１７を介して、上方に下向きに配置されているＣＣＤカメラ１９の撮像面２０に結像するようになっている。
【０００９】本実施の形態において、光学ユニット１２にはまた、レーザダイオード２１とフォトダイオード２２とが下向きに試料台２に向かって配置されており、レーザダイオード２１から試料台上の試料面にレーザを斜めに照射して、試料面からの反射光をフォトダイオード２１で受けて、いわゆる斜入射方式の焦点検出手段により試料面と対物レンズ１１との相対的距離を測定して、対物レンズ１１の焦点位置が試料台に載置された試料面上に来るように試料台を上下に制御装置２３を介して微動駆動するようになっている。
【００１０】以下、本実施の形態の作用について説明する。
【００１１】上面が試料面４を構成する液晶用大型ガラス基板を試料台１のＺテーブル２上に所定位置決めした後、制御装置２３を介して多軸ロボット６を制御して光学ユニット２上に対物レンズ１の光軸が試料面４に対して鉛直の関係になるようにするとともに光学ユニット自体を光軸方向に上下動させて試料面４がＣＣＤカメラ１９の撮像面２０に大むね合焦状態にする。従来市販されている多軸ロボットのＺ方向、すなわち上下動による位置合わせ精度は最高精能のものであっても数十μｍ程度である。
【００１２】そこで、本実施の形態においては、合焦の微調整として光学ユニット内に装備したレーザダイオード２１から試料面４にレーザを斜め入射させてフォトダイオード２２で反射光を検出することにより、Ｚテーブル２を上下動させて対物レンズ１６の焦点位置が試料面４に来るように最終的な微調整を行なう。
【００１３】
【発明の効果】本発明によれば、結像光学系を多軸ロボットの腕の先端に配置したことにより、試料をＸ−Ｙ方向に移動する必要がなく、そのための大きなＸ−Ｙステージ構造体が必要ないため、全体装置の占有面積が小さくて済むという効果がある。
【００１４】また、本発明の実施の形態によれば、Ｘ−Ｙ方向にはスペースをそれ程必要としないＺ−テーブルを採用してより精密な焦点合わせをＺーテーブルの上下動により行うので、多軸ロボットのみでは達成し得ない、高精度の焦点調節が可能となる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００４１１２
【氏名又は名称】株式会社ニコン
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）１１月２６日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】井上 義雄
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| 【公開番号】 |
特開平１１−１６００２０ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）６月１８日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−３４０５５０ |
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