CN101688971A - 观察装置和方法 - Google Patents

Abstract

在进行半导体组件(11)的观察的情况下，首先，如果检测出固体浸没透镜(6)接触于半导体组件(11)，则通过振动发生部使固体浸没透镜(6)振动。接着，输入来自固体浸没透镜(6)的反射光像，算出反射光像的反射光量(m)，并判断该反射光量(m)对入射光量(n)的比率(m/n)是否没有超过阈值(A)。在比率(m/n)超过阈值(A)时，判断为未获得固体浸没透镜(6)和半导体组件(11)的光学紧贴，再次使固体浸没透镜(6)振动。在比率(m/n)没有超过阈值(A)时，判断为获得固体浸没透镜(6)和半导体组件(11)的光学紧贴，取得半导体组件(11)的观察图像。于是，实现了能够提高固体浸没透镜和观察对象物的紧贴性的观察装置和方法。

Description

观察装置和方法

技术领域

本发明涉及利用固体浸没透镜对观察对象物进行观察的观察装置和方法。

背景技术

作为放大观察对象物的图像的透镜，已知有固体浸没透镜(SIL：Solid Immersion Lens)。固体浸没透镜是半球形状或所谓维尔斯特拉斯(Weierstrass)球的超半球形状，大小为1mm～5mm左右的微小透镜。并且，将该固体浸没透镜紧贴于观察对象物的表面而设置时，数值孔径(NA)和倍率都会被放大，因而可以在高空间分解能力下进行观察。

作为利用这样的固体浸没透镜的观察装置，例如已知有专利文献1所记载的观察装置。专利文献1所记载的观察装置具备：具有物镜的显微镜、经由臂部件而连结于物镜的前端部、并将固体浸没透镜保持在物镜的前面侧的固体浸没透镜保持器。

专利文献1：国际公开第2005/043210号小册子

发明内容

发明所要解决的问题

然而，在如上述现有技术那样利用固体浸没透镜来观察观察对象物之际，固体浸没透镜和观察对象物没有良好地紧贴时，难以获得固体浸没透镜和观察对象物之间的光学耦合(渐逝波(evanescent)耦合)。

本发明的目的在于提供能够提高固体浸没透镜和观察对象物之间的紧贴性的观察装置和方法。

解决问题的方法

本发明的观察装置的特征在于，具备：显微镜，其具有包括物镜的光学系统，将观察对象物放大而进行观察；固体浸没透镜保持器(holder)，其保持配置于物镜的光轴上的固体浸没透镜；以及振动发生机构，其使保持于固体浸没透镜保持器上的固体浸没透镜振动。

在使用这样的本发明的观察装置来进行观察对象物的观察的情况下，使保持于固体浸没透镜保持器上的固体浸没透镜紧贴于观察对象物，在该状态下通过显微镜对观察对象物进行观察。此时，例如由于固体浸没透镜保持器的透镜保持面及观察对象物的加工状态等，有时无法获得固体浸没透镜和观察对象物的良好的紧贴。在该情况下，通过振动发生机构使保持于固体浸没透镜保持器上的固体浸没透镜振动，从而使固体浸没透镜沿着观察对象物的表面而紧贴。于是，能够达成固体浸没透镜和观察对象物的良好的紧贴。

本发明的观察方法的特征在于，包括下述工序：准备观察装置的工序，该观察装置具备显微镜、固体浸没透镜保持器和振动发生机构，该显微镜具有包括物镜的光学系统，将观察对象物放大而进行观察，该固体浸没透镜保持器保持配置于物镜的光轴上的固体浸没透镜，该振动发生机构使保持于固体浸没透镜保持器上的固体浸没透镜振动；通过振动发生机构而使保持于固体浸没透镜保持器上的固体浸没透镜振动，并且使固体浸没透镜紧贴于观察对象物的工序；以及在使固体浸没透镜紧贴于观察对象物之后，通过显微镜来对观察对象物进行观察的工序。

这样，通过使保持于固体浸没透镜保持器上的固体浸没透镜振动，并且使固体浸没透镜紧贴于观察对象物，从而例如不论固体浸没透镜保持器的透镜保持面及观察对象物的加工状态等，使固体浸没透镜沿着观察对象物的表面而紧贴。于是，能够达成固体浸没透镜和观察对象物的良好的紧贴。

发明的效果

根据本发明，能够提高固体浸没透镜和观察对象物的紧贴性。于是，可以获得固体浸没透镜和观察对象物之间的适当的光学耦合(渐逝波耦合)。

附图说明

图1是作为本发明所涉及的观察装置的一个实施方式的半导体检查装置的构成图。

图2是表示图1所示的显微镜的物镜和固体浸没透镜保持器的构成的剖面图。

图3是图2所示的物镜和固体浸没透镜保持器的立体图。

图4是图2所示的保持器主体的分解立体图。

图5是表示图4所示的固体浸没透镜被透镜保持部保持的状态的放大剖面图。

图6是图2所示的物镜插座的剖面图。

图7是图6所示的物镜插座的平面图、侧面图(含局部剖面)和背面图。

图8是图6所示的部件位置检测部的构成图。

图9是表示图8所示的部件位置检测部和固体浸没透镜保持器的动作的剖面图。

图10是图1所示的解析部的功能框图。

图11是表示在取得半导体组件的观察图像之际由解析部执行的处理步骤的详细的流程图。

图12是表示作为变形例的其它的固体浸没透镜保持器的剖面图。

图13是表示固体浸没透镜保持于图12所示的透镜保持部件的状态的放大剖面图。

图14是与物镜一起表示作为变形例的又一其它的固体浸没透镜保持器的立体图。

符号的说明

1  半导体检查装置(观察装置)

3  高感度相机(图像取得机构)

4  LSM单元(照明机构、接触检测机构、图像取得机构)

5  显微镜

6  固体浸没透镜

8  保持器主体

11 半导体组件(观察对象物)

20 光学系统

21  物镜

32  LSM控制器(接触检测机构、图像取得机构)

33  外围控制器(振动控制机构)

41  图像解析部

41a 图像输入部(图像取得机构)

41c 亮度值计算部(解析机构)

41d 入射光量取得部(解析机构)

41e 阈值记忆部(解析机构)

41f 光学耦合判断部(解析机构)

42  指示部(振动控制机构、接触检测机构)

60  透镜保持部(振动发生机构)

110 部件位置检测部(接触检测机构)

120 振动发生部(振动发生机构)

200 固体浸没透镜保持器

具体实施方式

以下，与附图一起对本发明所涉及的观察装置和方法的最佳实施方式进行说明。在此，在各图中，对同一要素标记同一符号，省略重复的说明。

图1是表示作为本发明所涉及的观察装置的一个实施方式的半导体检查装置的构成图。图2是表示作为图1所示的半导体检查装置的一个主要部分的显微镜的物镜和固体浸没透镜保持器的构成的剖面图，图3是图2所示的物镜和固体浸没透镜保持器的立体图。在此，在图2中，表示试料的观察时的状态。在以下的说明中，相对于固体浸没透镜，以物镜侧为上侧，试料侧为下侧进行说明。

如图1和图2所示，半导体检查装置1例如是以作为试料10的模制型半导体组件(device)具有的半导体组件11作为观察对象物，取得半导体组件11的图像，并检查其内部信息的检查装置。

所谓“模制型半导体组件”，是通过树脂12模制半导体组件11而得到的组件。另外，作为“内部信息”，包含半导体组件的电路图案和来自半导体组件的微弱发光。作为该微弱发光，可以举出由于基于半导体组件的缺陷的异常部位而引起的发光、以及伴随着半导体组件中的晶体管的开关动作的瞬时发光等。再者，也包含基于半导体组件的缺陷的发热。

试料10是在切削树脂12而使得埋设于树脂12内的半导体组件11的背面露出的状态下，以半导体组件11的背面朝上的方式被载置在设置于观察部A的台面2上。这样，由于切削试料10的一部分而使半导体组件11的背面露出，因而半导体组件11位于切削树脂12而形成的凹部13的底面。而且，在本实施方式中，检查装置1检查半导体组件11的图示下面(形成于半导体组件11的基板表面的集成电路等)。

半导体检查装置1具备进行半导体组件11的观察的观察部A、控制观察部A的各部的动作的控制部B、以及进行半导体组件11的检查所需的处理及指示等的解析部C。

观察部A具备作为取得来自半导体组件11的图像的图像取得机构的高感度照相机3和激光扫描光学系统(LSM：Laser ScanningMicroscope)单元4、配置于高感度照相机3和LSM单元4与半导体组件11之间、且具有包含物镜21的光学系统20的显微镜5、用于获得半导体组件11的放大观察图像的固体浸没透镜6(参照图2)、以及使它们分别沿着正交的X-Y-Z方向移动的XYZ台7。

光学系统20除了上述物镜21以外，包含照相机用光学系统22和LSM单元用光学系统23。物镜21设置有倍率不同的多个物镜，可以进行切换。另外，物镜21具有补正环24，通过调整该补正环24，可以在观察时进行像差补正。照相机用光学系统22将通过物镜21的来自半导体组件11的光引导至高感度照相机3。于是，高感度照相机3取得半导体组件11的电路图案等的图像。

另一方面，LSM单元用光学系统23利用分光镜(图中没有表示)使来自LSM单元4的红外激光在物镜21一侧反射并引导至半导体组件11，同时将通过物镜21并朝向高感度照相机3的来自半导体组件11的反射激光引导至LSM单元4。

LSM单元4构成使红外激光沿着X-Y方向扫描、并在半导体组件11一侧射出的照明机构，并且，利用光检测器(图中没有表示)检测来自半导体组件11的反射光。该检测光的强度为反映半导体组件11的电路图案的强度。因此，LSM单元4通过红外激光对半导体组件11进行X-Y扫描，从而取得半导体组件11的电路图案等的图像。

另外，必要时，XYZ台7用来使高感度照相机3、LSM单元4、显微镜5和固体浸没透镜6等分别沿着X-Y方向(水平方向；相对于作为观察对象物的半导体组件11为平行的方向)和与其正交的Z方向(垂直方向)移动。

控制部B具备照相机控制器31、激光扫描(LSM)控制器32和外围控制器33。照相机控制器31和LSM控制器32分别控制高感度照相机3和LSM单元4的动作，从而控制在观察部A进行的半导体组件11的观察的执行(图像的取得)以及观察条件的设定等。

外围控制器33控制XYZ台7的动作，从而控制高感度照相机3、LSM单元4和光学系统20等的向对应于半导体组件11的观察位置的位置的移动、定位、聚焦等。此时，外围控制器33根据安装于固体浸没透镜保持器200的各种传感器等的检测结果而控制XYZ台7的动作。另外，外围控制器33驱动安装于物镜21的补正环调整用马达25而调整补正环24。

再者，外围控制器33控制安装于固体浸没透镜保持器200的振动马达140的驱动。关于包括振动马达140的固体浸没透镜保持器200，在后面会进行详细叙述。

解析部C具备图像解析部41和指示部42，且由计算机构成。图像解析部41对来自照相机控制器31和LSM控制器32的图像信息实施必要的解析处理等。指示部42参照来自操作者的输入内容和由图像解析部41得到的解析内容等，经由控制部B，进行与观察部A中的半导体组件11的检查的执行相关的必要的指示。另外，必要时，由解析部C取得或者解析的图像、数据等在连接于解析部C的显示装置43中显示。

如图2所示，固体浸没透镜6是半球形状的微小透镜，具有作为光对外部(例如显微镜5的物镜21)的输入输出面并且形成为球面形状的上面6a、以及作为对于半导体组件11的安装面并且形成为平面形状的底面6b。通过使固体浸没透镜6的底面6b紧贴于半导体组件11的观察位置(图示上面)，从而获得作为背侧的半导体组件11的表面(图示下面)的放大观察图像。

具体来说，固体浸没透镜6由实质上与半导体组件11的基板材料相同或接近于其折射率的高折射率材料所构成。作为其代表例，可以举出Si、GaP、GaAs等。通过使这样的微小的固体浸没透镜6光学紧贴于半导体组件11的基板表面，从而可利用半导体基板本身作为固体浸没透镜6的一部分。根据利用固体浸没透镜6的半导体组件11的背面解析，在使物镜21的焦点对准于形成于半导体基板表面的集成电路之际，利用固体浸没透镜6的效果，可以使NA值较高的光束通过基板中，并能够期待高分解能力化。

固体浸没透镜6的透镜形状取决于没有像差的条件。在具有半球形状的固体浸没透镜6中，其球心成为焦点。此时，数值孔径(NA)和倍率都会变成n倍。在此，固体浸没透镜6的形状并不限于半球形状，也可以为维尔斯特拉斯形状。

固体浸没透镜保持器200将这样的固体浸没透镜6相对于物镜21进行妥当的保持。固体浸没透镜保持器200具备保持器主体8、以及用于将该保持器主体8安装于物镜21的前端部的物镜插座9。

图4是保持器主体8的分解立体图。如图2～图4所示，保持器主体8具有圆板状的物镜罩50和沿着大致正交于物镜罩50的方向从该物镜罩50的中心延伸的透镜保持部60。在从图4所示的箭头A1的方向看的情况下，保持器主体8的外形为大致T字形。

物镜罩50具有螺接于物镜插座9(参照图2)的周壁51，经由物镜插座9而被安装于物镜21的前端部。另外，形成物镜罩50的底板52具有使光束通过的3个开口53。各开口53使从LSM单元4输出的光通过固体浸没透镜6一侧，同时使被半导体组件11反射且从固体浸没透镜6输出的光通过物镜21一侧。各开口53为大致扇形，相对于物镜罩50的中心相互为同心状，且等间隔地配置于周方向。于是，在邻接的开口53、53间，连结透镜保持部60和底板52，同时以等间隔形成从物镜罩50的中心延伸成放射状的3个连结部54。

透镜保持部60具有从3个连结部54的交叉部分沿着大致正交于物镜罩50的方向(物镜21的光轴L方向)延伸的透镜保持部件61、和圆筒形状的透镜盖63。透镜保持部件61位于各连结部54上，并且由承受固体浸没透镜6的3个保持片62所构成。各保持片62相对于透镜保持部件61的中心线被配置成放射状，并且具有随着朝向透镜保持部件61的中心线而变窄的锥形形状。

在各保持片62的前端部(与物镜罩50相反的一侧的端部)，分别形成具有与固体浸没透镜6的上面6a的曲率大致相同的曲率的透镜承受面62a，透镜保持部件61通过3个透镜承受面62a而稳定地承受固体浸没透镜6。另外，在各保持片62的前端部，分别形成用于固定透镜盖63的爪部62b。透镜盖63具有底板64，在底板64的周缘部，设置有嵌合于爪部62b的周壁65。在底板64，形成有用于使固体浸没透镜6的底面6b向外侧(试料10侧)突出的开口64a。

图5是表示固体浸没透镜6保持于透镜保持部60的状态的放大剖面图。在该构成中，在将固体浸没透镜6配置于透镜保持部件61的透镜承受面62a和透镜盖63之间后，利用粘结剂等将透镜盖63固定于透镜保持部件61，从而在固体浸没透镜6的底面6b从开口64a突出的状态下，将固体浸没透镜6收容·保持于透镜承受面62a和透镜盖63之间。

在固体浸没透镜6保持于透镜保持部60的状态下，在固体浸没透镜6的上面6a和透镜保持部件61的透镜承受面62a之间设置有间隙(间隔(clearance))。因此，固体浸没透镜6在不是固定而是自由的状态下被保持于透镜保持部60。于是，固体浸没透镜6可以相对于透镜保持部件61自由地移动。

在固体浸没透镜6未接触于半导体组件11的状态下，固体浸没透镜6沿着自重方向被支持于透镜盖63的底板64。另一方面，通过XYZ台7的操作，使物镜21沿其光轴L方向移动，从而在固体浸没透镜6接触于半导体组件11的状态下，使固体浸没透镜6的上面6a接触于透镜保持部件61的透镜承受面62a，固体浸没透镜6在从透镜盖63的底板64分离的状态下被保持。此时，固体浸没透镜6在相对于透镜保持部件61自由的状态下被保持，因而在固体浸没透镜6接触于半导体组件11时，容易使固体浸没透镜6的底面6b沿着半导体组件11的背面并紧贴。

在固体浸没透镜6和半导体组件11接触的状态下，如图5(a)所示，优选为固体浸没透镜6的上面6a的顶点单点接触于透镜保持部件61的透镜承受面62a的构造。于是，固体浸没透镜6以该接触点为中心而相对于透镜保持部件61充分地移动，因而能够获得固体浸没透镜6和半导体组件11之间的良好的面接触。

但是，由于透镜承受面62a为弯曲状(R状)，因而透镜承受面62a的加工精度的提高极为困难，无法避免在透镜承受面62a的曲率半径产生加工误差。因此，在固体浸没透镜6和半导体组件11接触的状态下，如图5(b)所示，固体浸没透镜6的上面6a的多个部分接触于透镜保持部件61的透镜承受面62a。

在固体浸没透镜6接触于半导体组件11的状态下，通过焦点位置的调整等而进一步压下固体浸没透镜6时，有可能因从固体浸没透镜6施加的力而损伤半导体组件11。因此，优选，如图4所示，保持器主体8分别具有检测施加于各连结部54的应力的检测应力检知传感器S。各应力检知传感器S电连接于外围控制器33，通过应力检知传感器S而检测出规定的应力以上的力时，外围控制器33停止XYZ台7的驱动。于是，规定的负荷以上的力不会施加于半导体组件11。

图6是物镜插座9的剖面图。如图2和图6所示，物镜插座9具有嵌合于物镜21的物镜镜筒26的前端部的圆筒形状的基座部70、以及嵌合于该基座部70的可动部件80。

图7(a)是从物镜21侧看基座部70和可动部件80所看到的图，图7(b)是基座部70和可动部件80的侧面图，图7(c)是从试料10侧看基座部70和可动部件80所看到的图。在图7中，表示可动部件80嵌合于基座部70的状态，但是，省略了连结销等的图示。

如图6和图7所示，基座部70和可动部件80分别具有底板71、81，在该底板71、81的中心侧，分别形成用于使从物镜21输出的光束或入射于物镜21的光束通过的圆形的开口72、82。开口72、82的直径只要为不遮蔽光束的大小即可，开口82的直径大于开口72的直径。在基座部70的开口72的周围，形成多个贯通孔73，基座部70经由贯通孔73而被螺钉定位于物镜21的物镜镜筒26。

在底板71、81的周缘部分别设置有周壁74、83。周壁74的内径与物镜镜筒26的前端部的外径相等，基座部70被嵌合并安装于物镜21的物镜镜筒26的前端部。

另外，周壁74的外径与周壁83的内径相等，可动部件80被嵌合于基座部70。而且，周壁74的外面和周壁83的内面滑动接触，其结果，可动部件80可以相对于基座部70沿着光轴L方向滑动。周壁83的外径(可动部件80的外径)与物镜罩50(参照图2)的周壁51的内径相等。而且，在可动部件80的底板81侧的端部的外周面形成有用于螺接物镜罩50的周壁51的螺纹沟84(参照图7(b))，将物镜罩50安装于可动部件80。

在可动部件80的周壁83设置有相互对向的一对贯通孔85，通过在基座部70的周壁74将销P1插入各贯通孔85和形成于分别相对应的位置的贯通孔75，使可动部件80连结于基座部70。贯通孔85具有光轴L方向的长度大于周方向的长度的长圆形状，贯通孔85的周方向的长度与销P1的外径大致相同。其结果，可动部件80在光轴L方向上，能够相对基座部70移动相当于长圆形状的光轴L方向的长度的量，而在周方向，可防止旋转。

基座部70和可动部件80夹着分别收容于形成在基座部70的周壁74的底面的3个弹簧收容沟76的弹簧100并被嵌合。在此，在图2中，在相同的剖面中表示弹簧收容沟76和贯通孔85，但是，它们的配置关系实际上不同，实际的配置如图7所示。弹簧收容沟76的深度比弹簧100的自然长度短，因而弹簧100的前端部从弹簧收容沟76突出。

因此，在可动部件80嵌合于基座部70的状态下，弹簧100的两端部分别抵接于弹簧收容沟76的底面76a(图6中的上侧的面)和可动部件80的底板81，并在光轴L方向上对可动部件80施力。于是，在观察半导体组件11时，固体浸没透镜6被施力而紧贴于半导体组件11。

在此，在由弹簧100得到的施力过大时，如上所述，有可能损伤半导体组件11。因此，如图2和图6所示，物镜插座9具有检测可动部件80相对于基座部70的光轴L方向上的位置(部件位置)的部件位置检测部110。

图8是表示部件位置检测部110的构成的图。图8表示从图6的箭头A2的方向看到的状态，并且是安装了保持器主体8的状态的图。如图6和图8所示，部件位置检测部110具有传感器保持部件111、保持于该传感器保持部件111的2个近接传感器112、113、以及大致L字形的金属板114。

传感器保持部件111的外形为大致长方体，并被螺钉定位于形成在基座部70的周壁74的上面的螺钉孔77(参照图7(a))。传感器保持部件111保持近接传感器112、113，使得近接传感器112、113的前端部从传感器保持部件111突出。

金属板114被螺钉定位于形成在可动部件80的周壁83的上面的螺钉孔86(参照图7(a))，并配合可动部件80而沿光轴L方向移动。而且，金属板114被配置成其一部分(沿光轴L方向延伸的部分)面对着近接传感器112、113。

近接传感器112、113是以在光轴L方向相互具有阶差且在与光轴L正交的方向并列配置的状态，而被保持于传感器保持部件111。近接传感器112、113电连接于外围控制器33(参照图1)，通过由金属板114接近(在图6中，向上侧移动)所引起的磁场的变化，来检测金属板114，从而检测可动部件80相对于基座部70的位置。

近接传感器112在配置于基座部70和可动部件80之间的弹簧100从自然长度时开始收缩时，被配置成与金属板114相对。于是，在固体浸没透镜6接触于半导体组件11时，近接传感器112检测出金属板114。因此，近接传感器112作为检测可动部件80对应于固体浸没透镜6和半导体组件11之间的开始接触位置的位置的传感器而起作用。

另外，近接传感器113被配置于近接传感器112的上侧，检测用于使经由固体浸没透镜6的弹簧100对半导体组件11的施力停止的可动部件80的位置。即近接传感器113被配置在近接传感器112的上方，使得能够检测产生不会对半导体组件11造成损伤的范围内的最大施力的可动部件80相对于基座部70的位置。

在此，参照图9，对部件位置检测部110的动作进行说明。如图9(a)所示，首先，在通过外围控制器33实施物镜21的焦点位置的调整时，如果随着物镜21向半导体组件11一侧压下物镜插座9，则固体浸没透镜6接触于半导体组件11。

固体浸没透镜6保持于安装在可动部件80的保持器主体8，因而，通过固体浸没透镜6接触于半导体组件11，可动部件80被压向基座部70一侧，其结果，金属板114也会向上侧移动，从而近接传感器112检测出金属板114。即检测出固体浸没透镜6对半导体组件11的接触。近接传感器112的检测结果经由外围控制器33而被输入至指示部42，使操作者(观察者)知悉固体浸没透镜6已接触于半导体组件11。

而且，如图9(b)所示，在向半导体组件11一侧进一步压下物镜21的状态(即压下物镜插座9的状态)下，继续输出近接传感器112检测出金属板114的检测结果，在近接传感器113未检测出金属板114的状态下，继续实施焦点位置的调整。

另外，如图9(c)所示，在向半导体组件11一侧进一步压下物镜插座9，使近接传感器113检测出金属板114时，外围控制器33停止物镜21的下压。于是，设定的施力以上的负荷不会施加于半导体组件11，因而抑制了因焦点位置的调整等而损伤半导体组件11。

但是，如上所述，根据保持器主体8中的透镜保持部件61的透镜承受面62a的加工状态，在固体浸没透镜6接触于半导体组件11时，如图5(b)所示，存在固体浸没透镜6的多个部位接触于透镜承受面62a，在该情况下，固体浸没透镜6会变得难以移动。另外，在固体浸没透镜6接触于半导体组件11时，如图5(a)所示，即使在成为固体浸没透镜6的上面6a单点接触于透镜承受面62a的状态的情况下，也存在因例如透镜承受面62a上产生的溢料(burr)及尘埃等而妨碍固体浸没透镜6的自由的移动。在这样的情况下，固体浸没透镜6和半导体组件11之间的紧贴性有可能不充分。

因此，为了使固体浸没透镜6可靠地紧贴于半导体组件11，如图2、图3和图6所示，本实施方式的半导体检查装置1还具备使固体浸没透镜保持器200的保持器主体8振动的振动发生部120。

振动发生部120具有大致L字形的马达保持部件130和保持·固定于该马达保持部件130的振动马达140(前述)。振动马达140电连接于外围控制器33(参照图1)。

马达保持部件130例如被螺钉定位于形成在物镜插座9中的基座部70的周壁74的上面的螺钉孔77(参照图7(a))。另外，马达保持部件130保持振动马达140，使得振动马达140沿水平方向(平行于半导体组件11的方向)贯通马达保持部件130。即振动马达140被保持于马达保持部件130，使得其输出轴141沿水平方向延伸。

在振动马达140的输出轴141，安装有重物142。该重物142不是圆筒形状，且具有大致L字形剖面，并且相对输出轴141偏心而形成重量上不平衡的构造。通过该构造，在高速下旋转驱动振动马达140的输出轴141时，在保持振动马达140的马达保持部件130发生振动。即具有相对输出轴141在重量上偏向的构造的重物142起到作为发生振动的振子的作用。

在这样的振动发生部120发生的振动经由物镜插座9的基座部70在保持器主体8中传播，从保持器主体8的透镜保持部60传播至固体浸没透镜6。而且，固体浸没透镜6相对透镜保持部60摇动。因此，如上所述，即使固体浸没透镜6的自由的移动受到妨碍，也可通过固体浸没透镜6的振动而强制地加以消除。

在此，振动发生部120和保持器主体8的透镜保持部60的构造即将固体浸没透镜6保持为自由的状态的构造，构成使保持于固体浸没透镜保持器200的固体浸没透镜6振动的振动发生机构。

振动发生部120的振动马达140经由外围控制器33而由来自解析部C的指示所控制。图10是表示解析部C的功能框的图。在图10中，解析部C的图像解析部41具有图像输入部41a、图像记忆部41b、亮度值计算部41c、入射光量取得部41d、阈值记忆部41e、和光学耦合判断部41f。

图像输入部41a经由照相机控制器31而输入由高感度照相机3所取得的半导体组件11的发光图像等的观察图像。另外，图像输入部41a经由LSM控制器32而输入由LSM单元4所取得的来自半导体组件11的电路图案的反射光的像(反射光像)及来自固体浸没透镜6的反射光像。图像记忆部41b记忆在图像输入部41a所输入的这些观察图像及反射图像。

亮度值计算部41c计算在图像输入部41a所输入的反射光像的亮度值，从而算出反射光像的反射光量m。入射光量取得部41d经由LSM控制器32而取得从LSM单元4射出并入射于半导体组件11的红外激光的光量(入射光量)n。

为了计算反射光量m而使用的反射光像可以为来自固体浸没透镜6的反射光像，也可以为来自半导体组件11的反射光像。以下，对在光学耦合的判断中，使用来自固体浸没透镜6的反射光像的反射光量m的实施方式进行说明。

光学耦合判断部41f根据在入射光量取得部41d所取得的入射光量n和在亮度值计算部41c所算出的反射光量m，判断是否获得固体浸没透镜6和半导体组件11的光学耦合(渐逝波耦合)。是否获得固体浸没透镜6和半导体组件11的渐逝波耦合是根据在将从LSM单元4射出的红外激光(入射光)聚焦于固体浸没透镜6的底面6b时所得到的反射光量而进行判断。

具体来说，在未获得固体浸没透镜6和半导体组件11的渐逝波耦合的状态下，如果入射光聚焦于固体浸没透镜6的底面6b，则该入射光被固体浸没透镜6的底面6b全反射，因而入射光量和反射光量实质上相等。在固体浸没透镜6和半导体组件11的接触面的一部分获得渐逝波耦合的状态下，如果入射光聚焦于固体浸没透镜6的底面6b，则仅有该入射光的一部分被固体浸没透镜6的底面6b反射，因而反射光量少于入射光量。在固体浸没透镜6和半导体组件11的整个接触面获得渐逝波耦合的状态下，如果入射光聚焦于固体浸没透镜6的底面6b，则该入射光的大部分透过半导体组件11，因而来自固体浸没透镜6的底面6b的反射光几乎不会产生。

因此，光学耦合判断部41f算出由入射光量取得部41d所取得的入射光量n和由亮度值计算部41c所得到的反射光量m之间的相对比率(m/n)，通过比较预先记忆于阈值记忆部41e的判断用阈值A和相对比率(m/n)，从而判断是否获得固体浸没透镜6和半导体组件11的渐逝波耦合。

图11是表示在取得半导体组件11的观察图像之际由解析部C执行的处理步骤的详细的流程图。以下，利用图11所示的流程图，说明观察半导体组件11的方法。

首先，通过控制XYZ台7，而沿着光轴L方向(Z轴方向)使物镜21向半导体组件11一侧移动，并向半导体组件11一侧压下物镜插座9。而且，根据经由LSM单元4和外围控制器33而输入的部件位置检测部110的检测值，检测·判断固体浸没透镜6是否接触于半导体组件11(步骤S101)。

在判断固体浸没透镜6接触于半导体组件11时，通过来自外围控制器33的控制信号驱动振动马达140，从而在振动发生部120发生振动(步骤S102)。这样，在振动发生部120发生的振动经由固体浸没透镜保持器200而传播至固体浸没透镜6，在固体浸没透镜6接触于半导体组件11的状态下，固体浸没透镜6振动。

接着，使从LSM单元4射出的红外激光(入射光)聚焦于固体浸没透镜6的底面6b，并经由LSM单元4和外围控制器33而输入来自固体浸没透镜6的底面6b的反射光像。而且，如上所述，算出来自固体浸没透镜6的底面6b的反射光像的反射光量m，判断该反射光量m对入射光量n的比率(m/n)是否没有超过判断用阈值A(步骤S103)。

在反射光量m对入射光量n的比率(m/n)超过判断用阈值A时，判断未获得固体浸没透镜6和半导体组件11的渐逝波耦合，返回步骤S102，再次通过振动发生部120使在固体浸没透镜保持器200发生振动。

另一方面，在反射光量m对入射光量n的比率(m/n)未超过判断用阈值A时，判断已获得固体浸没透镜6和半导体组件11的渐逝波耦合，并通过来自外围控制器33的控制信号驱动XYZ台7，从而进行入射光相对于半导体组件11内的规定的观察面的聚焦(步骤S104)。而且，由照相机控制器31取得由高感度照相机3摄像所得到的半导体组件11的观察图像，并将该观察图像记忆于图像记忆部41b(步骤S105)。通过以上所述，结束半导体组件11的观察处理。

在此，上述的步骤S101、S102、S104在指示部42中实施。上述的步骤S103在图像解析部41的图像输入部41a、亮度值计算部41c、入射光量取得部41d、阈值记忆部41e、光学耦合判断部41f中实施。上述的步骤S105在图像解析部41的图像输入部41a和图像记忆部41b中实施。

另外，外围控制器33和指示部42(图11的步骤S102)构成振动控制机构，该振动控制机构控制振动发生机构120，使固体浸没透镜6振动。部件位置检测部110、LSM单元4、LSM控制器32和指示部42(图11的步骤S101)构成接触检测机构，该接触检测机构检测固体浸没透镜6对观察对象物11的接触。LSM单元4、LSM控制器32和图像解析部41的图像输入部41a在通过照明机构4向着观察对象物11照射光时，构成取得来自固体浸没透镜6或观察对象物11的反射光像的图像取得机构。图像解析部41的亮度值计算部41c、入射光量取得部41d、阈值记忆部41e、光学耦合判断部41f构成解析由图像取得机构取得的反射光像的解析机构。

接着，在固体浸没透镜6和半导体组件11的光学紧贴的程度的判断中，对使用来自半导体组件11的反射光像作为反射光量m的情况进行说明。

在使用来自固体浸没透镜6的底面6b的反射光像的上述实施方式中，在取得反射光像之际，相对于固体浸没透镜6的底面6b进行了聚焦，但是，在使用来自半导体组件11的反射光像的情况下，使用在相对于半导体组件11的规定的观察面进行了聚焦时所得到的反射光像。而且，光学耦合判断部41f根据由入射光量取得部41d所取得的入射光量n和由亮度值计算部41c所算出的反射光量m，判断是否获得固体浸没透镜6和半导体组件11的光学耦合(渐逝波耦合)。

具体来说，与上述实施方式同样地，光学耦合判断部41f算出由入射光量取得部41d所取得的入射光量n和由亮度值计算部41c所得到的反射光量m之间的相对比率(m/n)，通过比较预先记忆于阈值记忆部41e的判断用阈值B和相对比率(m/n)，从而判断是否获得固体浸没透镜6和半导体组件11的渐逝波耦合。

在反射光量m对入射光量n的比率(m/n)没有超过判断用阈值B时，判断未获得固体浸没透镜6和半导体组件11的渐逝波耦合，返回步骤S102，再次通过振动发生部120使在固体浸没透镜保持器200发生振动，从而使固体浸没透镜6振动。

另一方面，在反射光量m对入射光量n的比率(m/n)超过判断用阈值B时，判断已获得固体浸没透镜6和半导体组件11的渐逝波耦合，并通过来自外围控制器33的控制信号驱动XYZ台7，从而进行入射光相对于半导体组件11内的规定的观察面的聚焦(步骤S104)。而且，由照相机控制器31取得由高感度照相机3摄像所得到的半导体组件11的观察图像，并将该观察图像记忆于图像记忆部41b(步骤S105)。通过以上所述，结束半导体组件11的观察处理。

如以上所述，在本实施方式中，由于设置使固体浸没透镜保持器200振动的振动发生部120，因而可使固体浸没透镜6振动并紧贴于半导体组件11。于是，可防止固体浸没透镜6的自由的移动受到阻碍，使固体浸没透镜6的底面6b沿着半导体组件11的背面并紧贴，因而能够使固体浸没透镜6和半导体组件11充分地紧贴。其结果，由于可靠地获得了固体浸没透镜6和半导体组件11的光学的渐逝波耦合，因而可以进行半导体组件11的高精度的观察。

另外，自动地进行利用振动发生部120的固体浸没透镜保持器200的振动处理，直到达成固体浸没透镜6和半导体组件11的良好的紧贴(渐逝波耦合)，因而，能够提高操作者的便利性。

以上，对本发明的最佳实施方式进行了说明，但是，本发明并不限于上述实施方式。

例如，在上述实施方式中，保持器主体8的外形为大致T字形，但是，例如也可以使用图12所示的保持器主体160。保持器主体160具有以固体浸没透镜6为顶点且外径向着物镜21一侧扩大的锥形形状的透镜保持部件161、和上述的透镜盖63。在该情况下，如图13所示，固体浸没透镜6以其底面6b从透镜盖63的开口64a突出的方式相对于透镜保持部件161被保持成自由状态。

另外，在上述实施方式中，作为固体浸没透镜保持器200安装于物镜21的前端部的构成，但是，并不限于此。作为其它的变形例，可以举出固体浸没透镜保持器，该固体浸没透镜保持器构成为：可以使固体浸没透镜6位于物镜21和观察对象物之间(物镜21的前面侧)，并且使固体浸没透镜6配置于物镜21的光轴上。在该情况下，固体浸没透镜保持器例如通过操作器可拆卸地被支持，振动发生部安装于固体浸没透镜保持器或操作器。

另外，在上述实施方式中，振动马达140以其输出轴141沿着水平方向延伸的方式被保持于马达保持部件130，但是，如图14所示，也可以采用使振动马达140的输出轴141沿垂直方向延伸的构造。

再者，在上述实施方式中，振动发生部120安装于固体浸没透镜保持器200的物镜插座9，但是，若有可能，也可以将振动发生部120安装于保持器主体8或物镜21的物镜镜筒26等。

另外，在上述实施方式中，是通过振动马达140的自动控制而使固体浸没透镜6振动，但是，作为半导体组件11的观察方法，并不特别限于这样的全自动方式，在观察者判断为没有获得固体浸没透镜6和半导体组件11的良好的光学紧贴时，也可以由观察者自身通过手动操作而对振动马达140进行开/关(ON/OFF)。

再者，在上述实施方式中，取得半导体组件11的观察图像而进行检查，但是，当然也可以将半导体以外的试料作为观察对象物。

在此，在由上述实施方式所得到的观察装置中，使用具备如下构成的构造：显微镜，其具有包括物镜的光学系统，将观察对象物放大而进行观察；固体浸没透镜保持器，其保持配置于物镜的光轴上的固体浸没透镜；以及振动发生机构，其使保持于固体浸没透镜保持器上的固体浸没透镜振动。

另外，在由上述实施方式得到的观察方法中，使用包括如下工序的构成：准备观察装置的工序，该观察装置具备显微镜、固体浸没透镜保持器和振动发生机构，该显微镜具有包括物镜的光学系统，将观察对象物放大而进行观察，该固体浸没透镜保持器保持配置于物镜的光轴上的固体浸没透镜，该振动发生机构使保持于固体浸没透镜保持器上的固体浸没透镜振动；通过振动发生机构而使保持于固体浸没透镜保持器上的固体浸没透镜振动，并且使固体浸没透镜紧贴于观察对象物的工序；以及在使固体浸没透镜紧贴于观察对象物之后，通过显微镜来对观察对象物进行观察的工序。

优选，上述的观察装置还具备振动控制机构，其控制振动发生机构，使固体浸没透镜振动。在该情况下，能够自动地进行由振动发生机构得到的固体浸没透镜的振动处理。因此，可以大幅地减轻观察者的负担。

此时，优选，观察装置还具备接触检测机构，其检测固体浸没透镜对观察对象物的接触，并且振动控制机构在由接触检测机构检测出固体浸没透镜对观察对象物的接触时，控制振动发生机构，使固体浸没透镜振动。在该情况下，如果固体浸没透镜接触于观察对象物，则固体浸没透镜自动地振动。

另外，观察装置还具备：照明机构，其对观察对象物照射光；图像取得机构，其在通过照明机构向着观察对象物照射光时，取得来自固体浸没透镜或观察对象物的反射光像；以及解析机构，其对由图像取得机构所取得的反射光像进行解析，并且，振动控制机构可以根据由解析机构得到的反射光像的解析结果，控制振动发生机构，使固体浸没透镜振动。

固体浸没透镜和观察对象物是否光学紧贴，能够根据在向着观察对象物照射光时所得到的来自固体浸没透镜或观察对象物的反射光像而进行判断。因此，通过对来自固体浸没透镜或观察对象物的反射光像进行解析，能够容易地检测出固体浸没透镜和观察对象物的光学紧贴性。此时，若解析为固体浸没透镜和观察对象物的光学紧贴性并不良好，则使固体浸没透镜自动地振动。

此时，优选，解析机构包括取得由照明机构所照射的光的入射光量的机构、以及将反射光像的反射光量相对于入射光量的比率与规定值进行比较的机构，振动控制机构根据反射光量相对于入射光量的比率与规定值的比较结果，控制振动发生机构，使固体浸没透镜振动。

来自固体浸没透镜或观察对象物的反射光像的反射光量与向着观察对象物的入射光量的比率，根据固体浸没透镜和观察对象物的光学耦合(渐逝波耦合)的状态而不同。例如，随着来自固体浸没透镜的反射光像的反射光量相对于入射光量的比率越高，则越难以获得固体浸没透镜和观察对象物的光学耦合。因此，当来自固体浸没透镜的反射光量相对于入射光量的比率超过规定值时，通过使固体浸没透镜振动，能够更加可靠地达成固体浸没透镜和观察对象物的良好的紧贴。

产业上的利用可能性

本发明可以作为能够提高固体浸没透镜和观察对象物的紧贴性的观察装置和方法加以利用。

Claims (6)

1.一种观察装置，其特征在于，具备，

显微镜，其具有包括物镜的光学系统，将观察对象物放大而进行观察；

固体浸没透镜保持器，其保持被配置于所述物镜的光轴上的固体浸没透镜；以及

振动发生机构，其使被保持于所述固体浸没透镜保持器上的所述固体浸没透镜振动。

2.如权利要求1所述的观察装置，其特征在于，

还具备振动控制机构，其控制所述振动发生机构，使所述固体浸没透镜振动。

3.如权利要求2所述的观察装置，其特征在于，

还具备接触检测机构，其检测所述固体浸没透镜对所述观察对象物的接触，

在通过所述接触检测机构而检测出所述固体浸没透镜对所述观察对象物的接触时，所述振动控制机构控制所述振动发生机构，使所述固体浸没透镜振动。

4.如权利要求2或者3所述的观察装置，其特征在于，

还具备，

照明机构，其对所述观察对象物照射光；

图像取得机构，其在通过所述照明机构向着所述观察对象物照射光时，取得来自所述固体浸没透镜或所述观察对象物的反射光像；以及

解析机构，其对由所述图像取得机构所取得的反射光像进行解析，

所述振动控制机构根据由所述解析机构得到的所述反射光像的解析结果，控制所述振动发生机构，使所述固体浸没透镜振动。

5.如权利要求4所述的观察装置，其特征在于，

所述解析机构具有取得由所述照明机构所照射的光的入射光量的机构、以及将所述反射光像的反射光量对所述入射光量的比率与规定值进行比较的机构，

所述振动控制机构根据所述反射光量对所述入射光量的比率与规定值的比较结果，控制所述振动发生机构，使所述固体浸没透镜振动。

6.一种观察方法，其特征在于，包括下述工序，

准备观察装置的工序，该观察装置具备显微镜、固体浸没透镜保持器和振动发生机构，所述显微镜具有包括物镜的光学系统，将观察对象物放大而进行观察，所述固体浸没透镜保持器保持被配置于所述物镜的光轴上的固体浸没透镜，所述振动发生机构使被保持于所述固体浸没透镜保持器上的所述固体浸没透镜振动；

通过所述振动发生机构而使被保持于所述固体浸没透镜保持器上的所述固体浸没透镜振动，并且使所述固体浸没透镜紧贴于所述观察对象物的工序；以及

在所述固体浸没透镜紧贴于所述观察对象物之后，通过所述显微镜来对所述观察对象物进行观察的工序。

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