JP2006227565A - 対物レンズソケット - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で固浸レンズを観察対象物に密着させることが可能である対物レンズソケットを提供する。
【解決手段】 対物レンズソケット９は、対物レンズ２１の鏡筒２６の先端部に取り付けられるベース部７０と、固浸レンズホルダ８が取り付けられると共に、ベース部７０に対物レンズの光軸Ｌ方向に摺動可能に取り付けられる可動部材８０とを備え、固浸レンズホルダを対物レンズの前方に配置する。この構成では、固浸レンズホルダを対物レンズの前方に好適に配置できる。そして、固浸レンズホルダが有する固浸レンズを光軸Ｌ方向に移動させることが可能であり、その結果として、固浸レンズ６を観察対象物１１に容易に密着させることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、固浸レンズを保持する固浸レンズホルダを対物レンズの前方に取り付けるための対物レンズソケットに関するものである。

観察対象物の画像を拡大するレンズとして固浸レンズ（ＳＩＬ：Solid Immersion Lens）が知られている。この固浸レンズは、半球形状又はワイエルストラス球と呼ばれる超半球形状のレンズで、その大きさが１ｍｍ〜５ｍｍ程度の微小レンズである。そして、この固浸レンズを観察対象物の表面に密着させて設置すると、開口数（ＮＡ）及び倍率が共に拡大されるため、高い空間分解能での観察が可能となる。

この固浸レンズを適用した半導体検査装置として、例えば、特許文献１に記載のものが知られている。特許文献１に記載の半導体検査装置では、固浸レンズを収容したスリーブ（固浸レンズホルダ）を対物レンズの先端部に取り付けることによって、対物レンズの前方（観察対象物側）に固浸レンズを配置している。そして、スリーブに設けられたバルブを通してスリーブ内に形成されたチャンバーの圧力を調節することで、固浸レンズを固浸レンズの光軸方向に移動させて観察対象物と固浸レンズとの光学的結合を実現している。
米国特許第６６２１２７５号明細書

しかしながら、特許文献１に記載の半導体検査装置では、固浸レンズの光軸方向の移動は、固浸レンズホルダ内のチャンバーの圧力を調整することで実現させるので、チャンバー内にガスを投入するためのバルブや、投入するガスを用意しなければならず、構成が煩雑になる。

そこで、本発明は、簡易な構成で固浸レンズを観察対象物に密着させることが可能な対物レンズソケットを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る対物レンズソケットは、対物レンズの鏡筒の先端部に取り付けられるベース部と、固浸レンズホルダが取り付けられると共に、ベース部に対物レンズの光軸方向に摺動可能に取り付けられる可動部材と、を備え、固浸レンズホルダを対物レンズの前方に配置することを特徴とする。

この構成では、対物レンズの鏡筒の先端部に取り付けられるベース部に可動部材が取り付けられるので、可動部材に取り付けられる固浸レンズホルダは、対物レンズの前方に配置されることになる。そして、可動部材がベース部に摺動可能に取り付けられているので、固浸レンズホルダは、ベース部に対して対物レンズの光軸方向に対して移動可能となっている。その結果として、例えば、固浸レンズホルダで保持された固浸レンズを利用して観察対象物を観察するとき、固浸レンズを観察対象物に密着させることができ、その状態を維持することが容易である。

また、本発明に係る対物レンズソケットでは、ベース部の周壁外面には、光軸方向に延びるリニアガイドが設けられており、可動部材は、リニアガイドを介してベース部に摺動可能に取り付けられることが好ましい。リニアガイドを介して可動部材がベース部に摺動可能に取り付けられているので、ベース部と可動部材との間のガタを小さくでき、高い位置精度を実現できる。

更に、本発明に係る対物レンズソケットでは、ベース部と可動部材との間に設けられると共に、可動部材を光軸方向に付勢する弾性体を備えることが好適である。

この構成では、摺動可能に取り付けられたベース部と可動部材との間に弾性体が設けられ、可動部材は、弾性体によって対物レンズの光軸方向に付勢されることから、固浸レンズホルダで保持された固浸レンズも対物レンズの光軸方向に付勢されることなる。その結果として、例えば、固浸レンズホルダで保持された固浸レンズを利用して観察対象物を観察する際には、固浸レンズは観察対象物に向けて押しつけられることになる。

また、本発明に係る対物レンズソケットでは、弾性体は、対物レンズの鏡筒の周囲に配置されることが好適である。これによって、対物レンズソケットを対物レンズの鏡筒に取り付けたとしても、対物レンズの光軸方向における対物レンズソケットの長さを短くすることが可能であり、その結果として、対物レンズのワーキングディスタンスを確保することができる。

更にまた、本発明に係る対物レンズソケットでは、ベース部の周壁には、光軸方向に延びており弾性体を収容する弾性体収容溝が形成されており、弾性体は、弾性体収容溝に収容されることが好適である。弾性体が弾性体収容溝に収容されているので、対物レンズの光軸方向における対物レンズソケットの長さを更に短くすることが可能であり、その結果として、対物レンズのワーキングディスタンスを確保することができる。

また、本発明に係る対物レンズソケットにおいては、可動部材への固浸レンズホルダの取付状態を検出するホルダ検出部を更に備えることが好ましい。これによって、例えば、観察対象物を暗室内で観察するときでも可動部材に固浸レンズホルダが取り付けられているか否かを容易に検出できる。

このホルダ検出部は、予め固浸レンズホルダに取り付けられている被検出体を検出することによって固浸レンズホルダを検出することが好適である。この場合、ホルダ検出部による被検出体の検出の有無で固浸レンズホルダの取付状態を容易に判別することが可能である。

また、ホルダ検出部は、固浸レンズホルダからの反射光を取得することで固浸ホルダを検出することも有効である。このように光学的に固浸レンズホルダを検出することによって非接触で固浸レンズホルダを検出できるので、検出に伴う固浸レンズホルダへの影響を小さくすることが可能である。

更に、本発明に係る対物レンズソケットにおいては、ベース部に対する可動部材の光軸方向における部材位置を検出する部材位置検出手段を更に備えることが好適である。可動部材の位置に応じて、弾性体から受ける付勢力が変化する。したがって、部材位置検出手段で可動部材の部材位置を検出することで、弾性体から可動部材に加えられる付勢力を検出することができる。そして、可動部材が弾性体から受ける付勢力は、観察時には、固浸レンズを介して観察対象物に加えられるので、上記のように観察対象物に加えられている付勢力を知ることで観察対象物に損傷を与えずに観察対象物を観察することが可能である。

また、本発明に係る対物レンズソケットが有する部材位置検出手段は、固浸レンズホルダが保持する固浸レンズが観察対象物と接触するときの部材位置を検出する接触位置検出部を有することが好ましい。接触位置検出部によって固浸レンズが観察対象物に接触したことを知ることができる。

また、本発明に係る対物レンズソケットが有する部材位置検出手段は、固浸レンズホルダが保持する固浸レンズを介した弾性体による観察対象物への付勢を停止するための部材位置を検出する停止位置検出部を有することが好適である。この構成では、停止位置検出部が部材位置を検出することで、弾性体による観察対象物への付勢を停止するので、観察対象物に一定以上の負荷が加わらない。その結果として、観察対象物の保護が図られている。

本発明による対物レンズソケットによれば、簡易な構成で固浸レンズを観察対象物に密着させることが可能である。

以下、図面と共に本発明に係る対物レンズソケットの好適な実施形態について説明する。なお、各図において、同一の要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の一実施形態としての対物レンズソケットを備えた半導体検査装置を示す構成図である。図２は、対物レンズソケットが装着された対物レンズの構成を示す構成図である。また、図３は、対物レンズソケットに取り付けられる固浸レンズホルダの分解斜視図である。

なお、図２では、試料の観察時の状態を示している。また、対物レンズソケットの特徴部分を示すように、バネ１００を収容しているバネ収容溝（弾性体収容溝）７６と、ピンＰ１を挿入するための貫通孔８５とを同じ断面で表示しているが、これらの配置関係は実際には異なる。この実際の配置は、後述する図５に示している。図３では、固浸レンズホルダが固浸レンズを保持する状態を示している。以下の説明では、固浸レンズに対して、対物レンズ側を上側とし、試料側と下側として説明する。

図１及び図２に示すように、半導体検査装置１は、例えば、試料１０であるモールド型半導体デバイスが有する半導体デバイス１１（図２参照）を観察対象物とし、半導体デバイス１１の画像を取得しその内部情報を検査する検査装置である。

「モールド型半導体デバイス」とは、半導体デバイス１１が樹脂１２によってモールドされたものである。また、「内部情報」としては、半導体デバイスの回路パターンや半導体デバイスからの微弱発光が含まれる。この微弱発光としては、半導体デバイスの欠陥に基づく異常個所に起因するものや、半導体デバイス中のトランジスタのスイッチング動作に伴うトランジェント発光などが挙げられる。さらには、半導体デバイスの欠陥に基づく発熱も含まれる。

試料１０は、樹脂１２内に埋設された半導体デバイス１１の裏面が露出するように樹脂１２が切削された状態で、観察部Ａに設けられたステージ２上に半導体デバイス１１の裏面が上を向くように載置される。このように、試料１０の一部を切削して半導体デバイス１１の裏面を露出させているので、半導体デバイス１１は、樹脂１２が切削されてなる凹部１３の底面に位置することになる。そして、検査装置１は、本実施形態にあっては、半導体デバイス１１の図示下面（半導体デバイス１１の基板表面に形成された集積回路等）を検査する。

半導体検査装置１は、半導体デバイス１１の観察を行う観察部Ａと、観察部Ａの各部の動作を制御する制御部Ｂと、半導体デバイス１１の検査に必要な処理や指示等を行う解析部Ｃと、を備えている。

観察部Ａは、半導体デバイス１１からの画像を取得する画像取得手段としての高感度カメラ３及びレーザスキャン光学系（ＬＳＭ：Laser Scanning Microscope）ユニット４と、高感度カメラ３及びＬＳＭユニット４と半導体デバイス１１との間に配置される顕微鏡５の対物レンズ２１を含む光学系２０と、半導体デバイス１１の拡大観察画像を得るための固浸レンズ６（図２参照）と、これらを直交するＸ−Ｙ−Ｚ方向に各々移動させるＸ−Ｙ−Ｚステージ７と、を具備している。

光学系２０は、上記対物レンズ２１に加えて、カメラ用光学系２２と、ＬＳＭユニット用光学系２３と、を備えている。対物レンズ２１は、倍率が異なるものが複数設けられ、切り換え可能とされている。また、対物レンズ２１は、補正環２４を有しており、補正環２４を調整することで観察したい箇所に確実に焦点を合わせることが可能となっている。カメラ用光学系２２は、対物レンズ２１を通した半導体デバイス１１からの光を高感度カメラ３に導き、高感度カメラ３は半導体デバイス１１の回路パターン等の画像を取得する。

一方、ＬＳＭユニット用光学系２３は、ＬＳＭユニット４からの赤外レーザ光をビームスプリッタ（不図示）で対物レンズ２１側に反射し半導体デバイス１１に導くと共に、対物レンズ２１を通し高感度カメラ３に向かう半導体デバイス１１からの反射レーザ光をＬＳＭユニット４に導く。

このＬＳＭユニット４は、赤外レーザ光をＸ−Ｙ方向に走査し半導体デバイス１１側に出射する一方で、半導体デバイス１１からの反射光を光検出器（不図示）で検出する。この検出光の強度は、半導体デバイス１１の回路パターンを反映した強度となっている。従って、ＬＳＭユニット４は、赤外レーザ光が半導体デバイス１１をＸ−Ｙ走査することで、半導体デバイス１１の回路パターン等の画像を取得する。

また、Ｘ−Ｙ−Ｚステージ７は、高感度カメラ３、ＬＳＭユニット４、光学系２０及び固浸レンズ６等を、Ｘ−Ｙ方向（水平方向；観察対象物である半導体デバイス１１に対して平行を成す方向）及びこれに直交するＺ方向（垂直方向）の各々に、必要に応じて移動するためのものである。

制御部Ｂは、カメラコントローラ３１と、レーザスキャン（ＬＳＭ）コントローラ３２と、ペリフェラルコントローラ３３と、を備えている。カメラコントローラ３１及びＬＳＭコントローラ３２は、高感度カメラ３及びＬＳＭユニット４の動作を各々制御することで、観察部Ａで行われる半導体デバイス１１の観察の実行（画像の取得）や観察条件の設定等を制御する。

ペリフェラルコントローラ３３は、Ｘ−Ｙ−Ｚステージ７の動作を制御することで、半導体デバイス１１の観察位置に対応する位置への高感度カメラ３、ＬＳＭユニット４及び光学系２０等の移動、位置合わせ、焦点合わせ等を制御する。この際、ペリフェラルコントローラ３３は、対物レンズソケット９及び固浸レンズホルダ８に取り付けれた種々のセンサなどの検出結果に応じてＸ−Ｙ−Ｚステージ７の動作を制御する。また、ペリフェラルコントローラ３３は、対物レンズ２１に取り付けられた補正環調整用モータ２５を駆動して補正環２４を調整する。

解析部Ｃは、画像解析部４１と指示部４２とを備え、コンピュータにより構成されている。画像解析部４１は、カメラコントローラ３１及びＬＳＭコントローラ３２からの画像情報に対して必要な解析処理等を実施し、指示部４２は、操作者からの入力内容や画像解析部４１による解析内容等を参照し、制御部Ｂを介して、観察部Ａにおける半導体デバイス１１の検査の実行に関する必要な指示を行う。また、解析部Ｃにより取得又は解析された画像、データ等は、必要に応じて解析部Ｃに接続された表示装置４３に表示される。

図２に示すように、固浸レンズ６は、半球形状の微小レンズであり、外部（例えば、顕微鏡の対物レンズ）に対する光の入出力面となると共に球面形状に形成された上面６ａと、半導体デバイス１１に対する取付面となると共に平面形状に形成された底面６ｂとを有する。固浸レンズ６は、この底面６ｂが観察位置（図示上面）に密着することで、裏側となる半導体デバイス１１の表面（図示下面）の拡大観察画像を得る。

具体的には、半導体検査装置において使用される固浸レンズは、半導体デバイスの基板材料と実質的に同一またはその屈折率に近い、高屈折率材料からなる。その代表的な例としては、Ｓｉ、ＧａＰ、ＧａＡｓなどが挙げられる。

このような微小な光学素子を半導体デバイスの基板表面に光学密着させることにより、半導体基板自身を固浸レンズの一部として利用する。固浸レンズを利用した半導体デバイスの裏面解析によれば、対物レンズの焦点を半導体基板表面に形成された集積回路に合わせた際に、固浸レンズの効果により、基板中にＮＡの高い光束を通すことが可能となり、高分解能化が期待できる。

このような固浸レンズ６のレンズ形状は、収差がなくなる条件によって決まるものである。半球形状を有する固浸レンズ６では、その球心が焦点となる。このとき、開口数（ＮＡ）および倍率はともにｎ倍となる。なお、固浸レンズ６の形状は、半球形状に限定されず、例えば、ワイエルストラス形状のものでもよい。

この固浸レンズ６を対物レンズ２１に対して好適に保持する固浸レンズホルダ８は、対物レンズソケット９を介して対物レンズ２１の前方に取り付けられる。この対物レンズソケット９については詳しくは後述する。

図２及び図３に示すように、固浸レンズホルダ８は、円板状の対物レンズキャップ５０の中心から対物レンズキャップ５０に略直交する方向にレンズ保持部６０が延在したものであり、図３に示した矢印Ａ１の方向からみた場合、その外形は略Ｔ字状である。

対物レンズキャップ５０は、対物レンズソケット９（図２参照）に螺合する周壁５１を有しており、対物レンズキャップ５０は、対物レンズソケット９を介して対物レンズ２１の先端部に取り付けられることになる。従って、固浸レンズホルダ８に保持される固浸レンズ６の位置は、Ｘ−Ｙ−Ｚステージ７を駆動することで調整できる。

また、対物レンズキャップ５０が有する底板５２は、光束を通過させるための３つの開口５３，５３，５３を有する。各開口５３は、ＬＳＭユニット４から出力された光を固浸レンズ６側に通すと共に、半導体デバイス１１によって反射され固浸レンズ６から出力された光を対物レンズ２１側に通す。

各開口５３は、略扇状であり、対物レンズキャップ５０の中心に対して互いに同心状であって周方向に等間隔に配置されている。これによって、隣り合う開口５３，５３間には、レンズ保持部６０と底板５２とを連結すると共に、対物レンズキャップ５０の中心から放射状に延びる３つの連結部５４，５４，５４が等間隔で形成されることになる。

レンズ保持部６０は、３つの連結部５４の交差部分から対物レンズキャップ５０に略直交する方向（対物レンズ２１の光軸Ｌ方向）に延在するレンズ保持部材６１を有する。レンズ保持部材６１は、各連結部５４，５４，５４上に位置すると共に、固浸レンズ６を受ける３つの保持片６２，６２，６２からなる。

保持片６２，６２，６２は、レンズ保持部材６１の中心線に対して放射状に配置されると共に、幅ｄがレンズ保持部材６１の中心線に向かうにつれて狭くなるテーパ形状を有している。

各保持片６２の先端部（対物レンズキャップ５０と反対側の端部）に固浸レンズ６の上面６ａの曲率と同じ曲率を有するレンズ受け面６２ａ，６２ａ，６２ａが形成されており、レンズ保持部材６１は、３つのレンズ受け面６２ａによって固浸レンズ６を受けることになる。このため、レンズ保持部材６１は、固浸レンズ６を安定的に受けることができる。

また、各保持片６２の先端部には、円筒形状のレンズカバー６３を固定するための爪部６２ｂがそれぞれ形成されている。レンズカバー６３は、底板６４を有しており、底板６４の周縁部には、爪部６２ｂに嵌め合わされる周壁６５が設けられている。底板６４には、固浸レンズ６の底面６ｂを外側（試料１０側）に突出させるための開口６４ａが形成されている。

この構成では、レンズ受け面６２ａとレンズカバー６３との間に固浸レンズ６を配置してから、接着剤などによってレンズカバー６３をレンズ保持部材６１に固定することによって、固浸レンズ６は、レンズ受け面６２ａとレンズカバー６３との間に底面６ｂを開口６４ａから突出した状態で収容され、固浸レンズホルダ８に固浸レンズ６が保持されることになる。

そして、Ｘ−Ｙ−Ｚステージ７の操作によって対物レンズ２１がその光軸Ｌ方向に移動させられることで固浸レンズ６が半導体デバイス１１に接地することになる。

この固浸レンズ６が接地した状態で、フォーカス位置の調整などによって更に固浸レンズ６が押し下げられると、固浸レンズ６から加わる力によって半導体デバイス１１が損傷する虞がある。

そこで、固浸レンズホルダ８は、図３に示すように、各連結部５４に応力検知センサＳをそれぞれ有することが好ましい。

固浸レンズ６が半導体デバイス１１に力を加えているとき、固浸レンズ６は、その反作用で保持片６２に押しつけられており、その結果として、連結部５４に応力が生じる。応力検知センサＳは、連結部５４に加わる応力を検出することで、固浸レンズ６が半導体デバイス１１に負荷する力を検出している。

そして、応力検知センサＳは、ペリフェラルコントローラ３３に電気的に接続されており、応力検知センサＳが所定の応力以上の力を検知した場合、ペリフェラルコントローラ３３が、Ｘ−Ｙ−Ｚステージ７の駆動を停止する。これによって、所定の負荷以上の力が半導体デバイス１１に加わらないようになっている。

次に、特に本実施形態の特徴をなす対物レンズソケット９について詳説する。図４は、対物レンズソケット９の断面図である。図５は、対物レンズソケット９が有するベース部と可動部材との構成を示す構成図である。図５（ａ）は、ベース部及び可動部材を対物レンズ側から見た図である。図５（ｂ）は、ベース部及び可動部材の側面図である。図５（ｃ）は、ベース部及び可動部材を試料側から見た図である。図４では、図２と同様に特徴部分が現れるように記載している。また、図５では、ベース部に可動部材が嵌め合わされた状態を示しているが、ピンなどの記載は省略している。

対物レンズソケット９は、図２、図４及び図５に示すように、対物レンズ２１が有する対物レンズ鏡筒２６の先端部に嵌め合わされる円筒形状のベース部７０と、ベース部７０に嵌め合わされる可動部材８０とを有する。

ベース部７０及び可動部材８０は、それぞれ底板７１，８１を有しており、各底板７１，８１は、その中心を中心として、対物レンズ２１から出力される又は対物レンズ２１に入射される光束を通すための円形の開口７２，８２をそれぞれ有している。開口７２，８２の直径は、光束を遮らない大きさであればよく、開口８２の直径は開口７２の直径よりも大きくなっている。ベース部７０の開口７２の周りには、複数の貫通孔７３が形成されており、ベース部７０は、貫通孔７３を介して対物レンズ２１に螺子止めされる。より具体的には、対物レンズ２１が有するレンズ群を収容している対物レンズ鏡筒２６（図２参照）に螺子止めされる。ただし、ベース部７０の対物レンズ２１への固定方法は上記の方法に限らない。

各底板７１，８１の周縁部には周壁７４，８３がそれぞれ設けられている。周壁７４の内径は、対物レンズ鏡筒２６の先端部の外径に等しく、ベース部７０は対物レンズ２１の対物レンズ鏡筒２６の先端部に嵌め合わされて取り付けられる。

また、周壁７４の外径と周壁８３の内径とは等しく、可動部材８０は、ベース部７０に嵌め合わされるようになっている。そして、周壁７４の外面と周壁８３の内面とは摺動接触しており、その結果として、可動部材８０は、ベース部７０に対して光軸Ｌ方向に摺動可能である。周壁８３の外径（可動部材８０の外径）は、対物レンズキャップ５０（図２参照）が有する周壁５１の外径に等しく、可動部材８０の底板８１側の端部の外周面には、対物レンズキャップ５０の周壁５１を螺合させるための螺子溝８４（図５（ｂ）参照）が形成されており、可動部材８０に対物レンズキャップ５０を取り付けられるようになっている。

可動部材８０が有する周壁８３には、互いに対向する一対の貫通孔８５，８５を有しており、ベース部７０の周壁７４において貫通孔８５，８５とそれぞれ対応する位置に形成された貫通孔７５，７５にピンＰ１を挿入することによって可動部材８０はベース部７０に連結される。貫通孔８５は、光軸Ｌ方向の長さが周方向の長さよりも長い長円形状を有しており、貫通孔８５の周方向の長さはピンＰ１の外径とほぼ同じである。その結果、可動部材８０は、光軸Ｌ方向に対しては、長円形状の光軸Ｌ方向の長さだけベース部７０に対して可動でき、周方向に対しては、回転が防止されることになる。

このベース部７０と可動部材８０とは、ベース部７０の周壁７４の底面に形成された３つのバネ収容溝（弾性体収容溝）７６，７６，７６にそれぞれ収容されたバネ（弾性体）１００，１００，１００を挟んで嵌め合わされる。このバネ収容溝７６の深さは、バネ１００の自然長よりも短いので、バネ１００の先端部はバネ収容溝７６から突出する。

したがって、ベース部７０に可動部材８０が嵌めあわされた状態では、バネ１００の両端部は、それぞれバネ収容溝７６の底面７６ａ（図４中の上側の面）及び可動部材８０の底板８１に当接し、可動部材８０を光軸Ｌ方向に付勢することになる。これによって、半導体デバイス１１を観察するときには、固浸レンズ６は、半導体デバイス１１に付勢されて確実に密着することになる。

また、周壁７４は、対物レンズ鏡筒２６の外周部の外側に位置するため（図２参照）、バネ１００は、対物レンズ２１が有する対物レンズ鏡筒２６の周囲に配置されることになる。その結果として、対物レンズソケット９の光軸Ｌ方向の長さはより短くなっており、対物レンズソケット９を装着したことによる対物レンズ２１のワーキングディスタンスの減少を抑制できている。

ところで、バネ１００が縮みバネ１００による付勢力が強すぎると、前述したように、半導体デバイス１１が損傷する虞がある。そのため、対物レンズソケット９は、図２及び図４に示すように、ベース部７０に対する可動部材８０の光軸Ｌ方向における位置（部材位置）を検出する部材位置検出手段１１０を有する。

図６は、対物レンズソケット９が有する部材位置検出手段の構成を示す構成図である。図６は、図４の矢印Ａ２の方向から見た状態を示しており、固浸レンズホルダ８を取り付けた状態の図である。

図４及び図６に示すように、部材位置検出手段１１０は、センサ保持部材１１１と、センサ保持部材１１１が保持している２つの近接センサ１１２，１１３と、略Ｌ字状の金属板１１４とを有する。

センサ保持部材１１１は、外形が略直方体であってベース部７０の周壁７４の上面に形成された螺子孔７７（図５（ａ）参照）に螺子止めされており、センサ保持部材１１１は、近接センサ１１２，１１３の先端部がセンサ保持部材１１１の端部から突出するように近接センサ１１２，１１３を保持している。

金属板１１４は、可動部材８０の周壁８３の上面に形成された螺子孔８６（図５（ａ）参照）に螺子止めされている。そのため、可動部材８０に合わせて光軸Ｌ方向に動くことになる。そして、金属板１１４は、その一部（光軸Ｌ方向に延びる部分）が、近接センサ１１２，１１３と対面するように配置されている。

近接センサ１１２，１１３は、光軸Ｌ方向に互いに段違いであって光軸Ｌと直交する方向に並列に配置されてセンサ保持部材１１１によって保持される。近接センサ１１２，１１３は、ペリフェラルコントローラ３３（図１参照）に電気的に接続されおり、その先端部近傍に磁界を発生させている。そして、金属板１１４が近づく（図４中、上側に移動する）ことによる磁界の変化によって金属板１１４を検出することで、ベース部７０に対する可動部材８０の部材位置を検出する。

近接センサ（接触位置検出部）１１２は、ベース部７０と可動部材８０との間に配置されたバネ１００が自然長のときから縮み始めたときに金属板１１４と対面するように配置されている。これにより、固浸レンズ６が半導体デバイス１１に接触したときに近接センサ１１２は、金属板１１４を検出することになるので、近接センサ１１２は、固浸レンズ６と半導体デバイス１１との接触開始位置に対応する可動部材８０の部材位置を検出するセンサとして機能する。

また、近接センサ（停止位置検出部）１１３は、近接センサ１１２よりも上側に配置されており、固浸レンズ６を介したバネ１００による半導体デバイス１１への付勢を停止するための可動部材８０の部材位置を検出する。すなわち、固浸レンズ６を介して半導体デバイス１１に付与される付勢力のうち、半導体デバイス１１に損傷を与えない範囲の最大の付勢力を生じせしめる可動部材８０のベース部７０に対する位置を検出できるように、近接センサ１１２よりも上方に配置されている。

ここで、図７を参照して、部材位置検出手段１１０の動作について説明する。図７は、部材位置検出手段１１０の動作を説明する図である。

図７（ａ）に示すように、先ず、ペリフェラルコントローラ３３によって対物レンズ２１のフォーカス位置の調整が実施されているとき、対物レンズ２１に伴って対物レンズソケット９が半導体デバイス１１側に押し下げられると、固浸レンズ６は半導体デバイス１１に接触することになる。

固浸レンズ６は可動部材８０に取り付けられた固浸レンズホルダ８で保持されているので、固浸レンズ６が半導体デバイス１１に接触することで可動部材８０はベース部７０側に押され、その結果として、金属板１１４も上側に移動するので、近接センサ１１２が金属板１１４を検出する。すなわち、半導体デバイス１１への固浸レンズ６の接触を検出する。

近接センサ１１２の検出結果は、ペリフェラルコントローラ３３を介して指示部４２に入力され、操作者に固浸レンズ６が半導体デバイス１１に接地したことを知らせる。

そして、図７（ｂ）に示すように、対物レンズ２１が半導体デバイス１１側に更に押し下げられた状態（すなわち、対物レンズソケット９が押し下げられた状態）では近接センサ１１２は金属板１１４を検出している旨の検出結果を出力し続けており、近接センサ１１３が金属板１１４を検出していない状態では、継続してフォーカス位置の調整が実施される。

また、図７（ｃ）に示すように、対物レンズソケット９が半導体デバイス１１側に更に押し下げられ、近接センサ１１３が金属板１１４を検出したとき、ペリフェラルコントローラ３３は、対物レンズ２１の押し下げを停止する。これによって設定した付勢力以上の負荷は半導体デバイス１１に加えられないので、フォーカス位置の調整などによって半導体デバイス１１が損傷することが抑制されることになる。

また、半導体デバイス１１の観察時には、通常、顕微鏡５は暗箱に入れられるので、可動部材８０に固浸レンズホルダ８が付けられているか否かを自動的に確認できることが好ましい。そこで、半導体検査装置１は、図１、図２及び図８に示すように、固浸レンズホルダ８の取付状態を検出するホルダ検出センサ１２０を有する。図８は、半導体検査装置１が有するホルダ検出センサの構成を示すブロック図である。ホルダ検出センサ１２０は、アンプユニット１３０と、対物レンズソケット９の一部を構成するセンサヘッド（ホルダ検出部）１４０とを有する。

アンプユニット１３０は、発光素子１３１と受光素子１３２とを有しており、ペリフェラルコントローラ３３に電気的に接続されている。アンプユニット１３０の発光素子１３１は、投光側ファイバ１５１と光学的に接続されており、投光側ファイバ１５１は、センサヘッド１４０に接続されている。また、アンプユニット１３０の受光素子１３２は、受光側ファイバ１５２と光学的に接続されており、受光側ファイバ１５２は、センサヘッド１４０に接続されている。

図９は、センサヘッドの構成を示す構成図である。図９は、図４の矢印Ａ３側から見た状態を示している。なお、図９では、固浸レンズホルダ８を取り付けた状態を示している。

センサヘッド１４０は、ファイバ保持部材１４１と、反射ミラー１４２と、集光レンズ１４３とがカバー１４４によって覆われたのであり、対物レンズソケット９が有するベース部７０の周壁７４の上面に形成された螺子孔７８（図５（ａ）参照）を利用して螺子止めされている。

図９に示すように、ファイバ保持部材１４１は、その内部に投光側ファイバ１５１及び受光側ファイバ１５２が挿入され、それらを並列に保持する。

反射ミラー１４２は、投光側ファイバ１５１の出力端の前方においてファイバ保持部材１４１に固定されており、投光側ファイバ１５１から出力された光１５３を固浸レンズホルダ８側に反射させると共に、固浸レンズホルダ８からの戻り光（反射光）を受光側ファイバ１５２に入射させる。

また、集光レンズ１４３は、反射ミラー１４２の下方（図９の下側）であってファイバ保持部材１４１に固定されており、投光側ファイバ１５１から出力され反射ミラー１４２で反射された光を固浸レンズホルダ８が有する周壁５１の上面に集光させると共に、固浸レンズホルダ８からの戻り光を受光側ファイバ１５２に集光して入射させる。

ここで、図１０を利用してホルダ検出センサの動作について説明する。図１０は、ホルダ検出センサの動作を示す図である。

図１０（ａ）に示すように、可動部材８０に固浸レンズホルダ８が取り付けられているときには、投光側ファイバ１５１から出力された光１５３は、集光レンズ１４３で対物レンズキャップ５０が有する周壁５１の上面で反射し、集光レンズ１４３で集光され受光側ファイバ１５２に入射される。

すなわち、センサヘッド１４０によって固浸レンズホルダ８からの反射光を取得する。その結果として、受光素子１３２は戻り光を検出する。

一方、図１０（ｂ）に示すように、固浸レンズホルダ８が可動部材８０に取り付けられていないときには、投光側ファイバ１５１から出力された光１５３は、受光側ファイバ１５２に入射されることがないため、受光素子１３２は戻り光を検出しない。

したがって、受光素子１３２が戻り光を検出したか否かで固浸レンズホルダ８の取り付け状態を検出できることになる。これによって、例えば、顕微鏡５が暗箱内に入れられていても固浸レンズホルダ８が確実に装着された状態で半導体デバイス１１の観察が可能となる。

次に、半導体検査装置１を利用して半導体デバイス１１の画像を取得する方法の一例について説明する。

先ず、顕微鏡５が有する複数の対物レンズ２１のうち、固浸レンズ６を付けていない対物レンズ２１で固浸レンズ６によって半導体デバイス１１を観察する構造を特定する。この観察位置の特定は、指示部４２によってペリフェラルコントローラ３３を介してＸ−Ｙ−Ｚステージ７を駆動して行う。

操作者は、固浸レンズ６で観察する観察位置を特定したら固浸レンズモードを起動し、固浸レンズ６を利用した観察状態とする。この際、操作者は、固浸レンズホルダ８が保持している固浸レンズ６の型番、半導体デバイス１１が有する基板の厚さ及び材質を指示部４２に対して入力する。これによって、指示部４２は、予め入力されているデータを参照して、補正環２４の位置や対物レンズ２１のフォーカス位置を計算するための５つのパラメータ、すなわち、固浸レンズ６の厚さや、屈折率、上面６ａの曲率半径、基板厚さ及び基板の屈折率を特定する。

次に、指示部４２は、ペリフェラルコントローラ３３を介してホルダ検出センサ１２０の発光素子１３１から光を出力させて、固浸レンズ観察に利用する対物レンズ２１に固浸レンズホルダ８が取り付けられているか否かを検出する。

すなわち、発光素子１３１によって光を出力させたときに、指示部４２は、受光素子１３２が戻り光を検出すれば、固浸レンズホルダ８が装着されているとし、受光素子１３２が戻り光を検出しなければ、固浸レンズホルダ８が装着されていないと判断する。そして、受光素子１３２の検出結果、すなわち、固浸レンズホルダ８の取付状態を操作者に伝える。

また、固浸レンズホルダ８が装着されたことが確認された場合には、半導体デバイス１１の観察における他の光の混入を防止する観点から、発光素子１３１の出力を止めることが好ましい。

固浸レンズホルダ８が装着されている場合、指示部４２は、ペリフェラルコントローラ３３を介してレボルバを駆動して固浸レンズ６が取り付けられている対物レンズ２１に切り替える。次に、指示部４２は、入力された固浸レンズ６の型番、基板の厚さ及び材質に応じて特定した５つのパラメータに応じてペリフェラルコントローラ３３を介して補正環調整用モータ２５を駆動し、補正環２４を適正な位置に合わせる。

続いて、指示部４２は、上記５つのパラメータに応じ、ペリフェラルコントローラ３３を介してＸ−Ｙ−Ｚステージ７を駆動することで対物レンズ２１のフォーカス位置を合わせる。この場合、近接センサ１１２が金属板１１４を検出したときには、指示部４２は、半導体デバイス１１をバネ１００によって加圧している旨を操作者に知らせる。また、フォーカス位置の調整において、近接センサ１１３が金属板１１４を検出したとき又は応力検知センサＳが所定の応力以上の応力を検知したら、ペリフェラルコントローラ３３は、Ｘ−Ｙ―Ｚステージ７の駆動を停止させる。

そして、近接センサ１１２が金属板１１４を検出する一方、近接センサ１１３が金属板１１４を検出していない範囲において、例えば高感度カメラ３で取得される画像を見ながらマニュアル操作で、対物レンズ２１のフォーカス位置を微調する。そして、対物レンズ２１のフォーカス位置が合った状態で、指示部４２は、ＬＳＭコントローラ３２及びカメラコントローラ３１を介して、ＬＳＭユニット４及び高感度カメラ３等を利用して半導体デバイス１１の観察を実施する。

なお、仮に、固浸レンズ６を取り替える必要が生じた場合には、固浸レンズホルダ８を取り替えることで固浸レンズ６を取り替える。この場合、微小な固浸レンズ６を直接取り扱わなくてもよいので、固浸レンズ６の交換が容易になっている。

また、上記説明では、対物レンズソケット９に固浸レンズホルダ８を装着した状態での半導体デバイス１１を観察する場合を説明したが、対物レンズソケット９に固浸レンズホルダ８を装着していない状態での通常観察も可能である。

すなわち、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、対物レンズソケット９が有する可動部材８０の周壁８３には、バネ収容溝７６内にバネ１００を全て収容した状態で可動部材８０をベース部７０に固定するための貫通孔８７を有している。

そして、ベース部７０が有する周壁７４には、その貫通孔８７に対応する位置に螺子孔７９が形成されている。その結果、螺子孔７９に対応した固定用螺子Ｐ２を利用することで、バネ１００をバネ収容溝７６内に全て収容した状態で、可動部材８０をベース部７０に対して固定することができる。

そのため、対物レンズソケット９の光軸Ｌ方向の長さを最小にした状態で、図１１（ａ）に示すように、半導体デバイス１１を観察すればよい。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）の対物レンズ２１を半導体デバイス１１側からみた図である。

この場合、対物レンズソケット９の光軸Ｌ方向の長さを短くできているので、対物レンズ２１のワーキングディスタンスを確保することができている。また、固定用螺子Ｐ２をはずすことで、直ぐに固浸レンズホルダ８を取り付けられるようになっている。

以上説明したように、対物レンズソケット９を利用した半導体デバイス１１の観察では、対物レンズソケット９が有するバネ１００によって固浸レンズ６を半導体デバイス１１に付勢するので、簡易な構成で確実に固浸レンズ６を半導体デバイス１１に密着させて光学的に接合できる。

そして、対物レンズソケット９は対物レンズ鏡筒２６に取り付けられており、バネ１００は対物レンズ２１の対物レンズ鏡筒２６の周囲に位置することになるので、対物レンズソケット９を装着することによる対物レンズ２１のワーキングディスタンスの減少が抑制されている。

また、対物レンズソケット９は、固浸レンズ６を保持した固浸レンズホルダ８を好適に対物レンズ２１に取り付け、バネ１００によって固浸レンズ６を半導体デバイス１１に付勢するので、図１に示した顕微鏡５のように正立型のものへの適用のみならず、倒立型に適用することも好ましい。この場合も、固浸レンズ６は、対物レンズ２１の前方（前側焦点の有る方向）に好適に保持され、また、観察対象物としての半導体デバイス１１に確実に付勢される。なお、倒立型に適用する場合には、バネ１００の長さや貫通孔８５が有する光軸Ｌ方向の長さなどを調整して常に可動部材８０にバネ１００による力が加わっていることが好ましい。

ところで、従来の技術のように、固浸レンズをチャンバに収容し、チャンバ内にガスを導入してガス圧で固浸レンズを半導体デバイスに付勢しようとすると、チャンバにガスを導入するガス導入管なども接続しなければならい。この場合、凹部１３内に固浸レンズを入れることが困難であったり、凹部内での観察範囲を減少させる虞がある。

これに対して、対物レンズソケット９を利用した場合、対物レンズ２１の周囲に配置されたバネ１００によって固浸レンズ６の半導体デバイス１１への付勢を実施しているので、ガス導入管などは不要である。そのため、凹部１３内の半導体デバイス１１をより観察し易くなっている。特に、外形が略Ｔ字状の固浸レンズホルダ８を利用しているため、固浸レンズホルダ８と凹部１３の側壁１３ａとの干渉（接触）も低減されているので、凹部１３の下面に位置した半導体デバイス１１の周縁部まで観察が可能である。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。対物レンズソケット９には、外形が略Ｔ字状の固浸レンズホルダ８が取り付けられるとしたが、たとえば、図１２に示すように、固浸レンズ６を頂点として対物レンズ２１側に向かって外径が広がったテーパ形状の固浸レンズホルダ１６０を利用してもよい。

また、バネ１００の個数は、３つとしたが、この個数は３つに限定されない。たとえば、図１３に示すように、バネ収容溝１６１が周壁７４の全周に渡って形成されており、そのバネ収容溝１６１内に配置された周方向に連続して設けられた１つのバネ１６２としてもよい。この際には、ピンＰ１を固定できるように周壁７４の形状や厚さを変更すればよい。また、バネ１００の数は、２つでもよく、更に、４つ以上でもよい。更に、弾性体は、バネに限らず、光軸Ｌ方向に付勢できればよい。

また、ホルダ検出センサ１２０は、光を利用したセンサであるが、光を利用するものに限らなくてもよく、固浸レンズホルダ８を検出できればよい。更にまた、部材位置検出手段１１０は、接触位置検出部としての近接センサ１１２と、停止位置検出部としての近接センサ１１３とを有するとしたが、必ずしも両方を備える必要はない。何れか一方でもよい。また部材位置検出手段１１０としては、近接センサ１１２，１１３に限らず、ベース部７０に対する可動部材８０の位置を計測できればよい。

更に、バネ１００は、対物レンズ２１の対物レンズ鏡筒２６の周囲に設けられているとしたが、例えば、対物レンズ２１の対物レンズ鏡筒２６の下側であって、対物レンズ２１が有するレンズ群のうち一番試料に近いレンズの周囲に設けるようにしてもよい。ただし、ワーキングディスタンスを確保する観点から、対物レンズ２１の周囲に位置するように配置されることが好ましいのは、前述したとおりである。

また、上記実施形態では、対物レンズソケット９を備えた半導体検査装置１で、凹部１３内に配置された半導体デバイス１１を観察する場合について説明したが、対物レンズソケット９は、凹部１３内に配置されていない半導体デバイス１１の観察にも好適に適用できる。更に、対物レンズソケット９は、半導体デバイス１１以外の観察対象物の観察にも好適に利用できる。

更に、ベース部７０及び可動部材８０は、円筒形状のものに限らない。ベース部７０は、対物レンズ鏡筒２６の先端部に取り付けられ、可動部材８０は、ベース部７０に対して光軸Ｌ方向に摺動可能にベース部７０に取り付けられるようになっていればよい。また、必ずしも、ホルダ検出部としてのセンサヘッド１４０、及び部材位置検出手段１１０は取り付けられていなくてもよい。

また、図１４は、本発明に係る対物レンズソケットの更に他の実施形態（第２の実施形態）の断面図である。図１４では、半導体検査装置１が有する対物レンズ２１に対物レンズソケット１７０が装着されて、試料１０を観察している時の状態を示している。なお、図１４では、対物レンズソケット１７０の特徴部分を示すように断面構造を表示しており、各構成要素の配置関係は実際には異なる。

図１５は、図１４に示した固浸レンズホルダの斜視図である。図１６は、対物レンズソケットと固浸レンズホルダとを分解した状態の側面図である。図１７は、対物レンズソケットの上面図である。図１８は、対物レンズソケットの底面図である。図１９は、図１７のＸＩＸ―ＸＩＸ線に沿った断面図である。図１６では、後述する近接センサ２００の記載は省略している。また、図１６は、対物レンズソケットに固浸レンズホルダを取り付ける前の状態を示している。図１７では、部材位置検出手段１１０及び金属板１１４の記載は省略している。以下の説明では、第１の実施形態と同様の要素には同じ符合を付し、重複する説明を省略する。

図１４及び図１５に示すように、固浸レンズホルダ８は、対物レンズキャップ５０の底板５２の周縁部に設けられた周壁５５を有する。周壁５５には、板状の被検出体Ｄが螺子止めされている。被検出体Ｄは、ニッケルメッキされた鉄からなり、対物レンズ２１側に延びている。

更に、周壁５５には、３つのマグネット１８１〜１８３が各マグネット１８１〜１８３の上端部が周壁５５の上面５５ａとほぼ同じ位置になるように埋め込まれている。このマグネット１８１〜１８３が、後述するように、可動部材８０に設けられたマグネット１８４〜１８６に磁気吸着することによって対物レンズキャップ５０が可動部材８０に取り付けられることになる。

この固浸レンズホルダ８が取り付けられる対物レンズソケット１７０について説明する。

図１６〜図１９に示すように、対物レンズソケット１７０が有するベース部７０は、その周壁外面７４ａに光軸Ｌ方向に延びる３つのリニアガイド１９０，１９０，１９０が等間隔で設けられている。各リニアガイド１９０は、例えば、周壁７４に螺子止めされている。

可動部材８０は、このリニアガイド１９０にガイドされながら光軸Ｌ方向にスライドするスライダ１９１を有する。スライダ１９１は、外形が略直方体でスライダ１９１を収容する凹部が形成されたスライダ保持部材１９２に螺子止めされており、リニアガイド１９０に、例えば、ボールを介して嵌め合わせられる。そして、スライダ保持部材１９２は、可動部材８０の周壁８３から張り出したフランジ部８８に螺子止めによって固定されている。

このようにスライダ保持部材１９２を可動部材８０に固定しているため、ベース部８０に対して可動部材８０が移動したときに、リニアガイド１９０と周壁８３とが接触しないように、スライダ保持部材１９２が設けられる領域での周壁８３の内側には、切り欠き部８３ａが形成されている。

上記構成では、可動部材８０は、スライダ１９１及びリニアガイド１９０を介してベース部７０に取り付けられる。よって、図２０（ａ）及び図２０（ｂ）に示すように、可動部材８０は、ベース部７０に対して光軸Ｌ方向によりスムーズに移動することになる。また、リニアガイド１９０及びスライダ１９１を介することで、ベース部７０と可動部材８０との間のガタをより小さくできる。そのため、ベース部７０に対する可動部材８０の位置精度がより高くなる。また、前述したようにガタを小さくできることから、ガタが大きい場合に発生する虞のあるこじれも抑制できる。

また、図１８に示すように、フランジ部８８の下面には、３つのマグネット１８４〜１８６が設けられている。マグネット１８４〜１８６は、例えば、棒状であり下端部が若干突出するようにフランジ部８８内に埋め込まれている。このマグネット１８４〜１８６と、対物レンズキャップ５０の周壁５５に設けられた３つのマグネット１８１〜１８３との磁気吸引力によって固浸レンズホルダ８が可動部材８０に取り付けられる。なお、マグネット１８１〜１８６の磁極としては、例えば、マグネット１８１，１８３をＮ極、マグネット１８２をＳ極としたとき、マグネット１８４，１８６をＳ極、マグネット１８５をＮ極とすることが考えられる。

このように固浸レンズホルダ８を可動部材８０にマグネット１８１〜１８６を利用して取り付けることで、固浸レンズホルダ８の着脱が容易になっている。

また、対物レンズソケット１７０は、固浸レンズホルダ８が可動部材８０に取り付けられているか否かを検出するための近接センサ（ホルダ検出部）２００を有する。近接センサ２００は、ペリフェラルコントローラ３３（図１参照）に電気的に接続されている。近接センサ２００は、フランジ部８８に固定されたセンサ保持部材２０１に保持されており、その先端部近傍にコイルを利用して磁界を発生させている。そして、近接センサ２００は、前方に被検出体Ｄが位置することで生じる磁界の変化（より具体的にはコイルのインピーダンスの変化）によって被検出体Ｄを検出する。

この近接センサ２００の前方に被検出体Ｄを確実に配置するために、図１７に示すように、フランジ部８８には、被検出体Ｄを通すための凹部８８ａが形成されている。

対物レンズソケット１７０では、マグネット１８１〜１８３とマグネット１８４〜１８６とを合わせることで固浸レンズホルダ８を可動部材８０に取り付けると、凹部８８ａを通って被検出体Ｄが近接センサ２００の前方に確実に位置することになり、近接センサ２００が被検出体Ｄを検出する。すなわち、近接センサ２００による被検出体Ｄの検出の有無により固浸レンズホルダ８が可動部材８０に取り付けられているか否かを判別できることになる。

また、対物レンズソケット１７０では、マグネット１８１〜１８６を利用して固浸レンズホルダ８を取り付けているため、被検出体Ｄを近接センサ２００の前方により確実に配置できる。

また、対物レンズソケット１７０において、ベース部７０と可動部材８０とは、３つのバネ収容溝７６，７６，７６にそれぞれ収容されたバネ（弾性体）１００，１００，１００を挟んで嵌め合わされることは、対物レンズソケット９の場合と同様である。これによって、半導体デバイス１１を観察するときには、固浸レンズ６は、半導体デバイス１１に付勢されて確実に密着することになる。

なお、対物レンズソケット１７０の可動部材８０に金属板１１４が設けられていること、及び、ベース部７０に部材位置検出手段１１０が設けられていることは対物レンズソケット９の場合と同様である。

以上説明した対物レンズソケット１７０を利用した半導体検査装置１の観察方法は、固浸レンズホルダ８の取付状態の確認を近接センサ２００を利用して行う点以外は、対物レンズソケット９を利用した第１の実施形態の場合と同様である。

すなわち、近接センサ２００が被検出体Ｄを検出していることによって、固浸レンズホルダ８が装着されていることを確認してから、対物レンズソケット９を利用した第１の実施形態の場合と同様にして試料１０を観察する。

この場合、例えば、光学的に検出する場合に比べて、構成が簡易であって、磁場を利用した近接センサ２００を採用していることから、例えば、レーザのようにＯＮ／ＯＦＦ制御する必要がない。その結果、半導体検査装置１の操作がより容易になっている。

ここでは、被検出体Ｄを有する固浸レンズホルダ８を取り付ける対物レンズソケット１７０がリニアガイド１９０を有するとしたが、図２に示した対物レンズソケット９がリニアガイド１９０を有していてもよい。また、リニアガイド１９０の個数は３個に限らず、１個又は２個、更に４個以上でもよい。ただし、可動部材８０をベース部７０に対してより安定して摺動させる観点からリニアガイド１９０は複数設けられていることが好ましい。

更にまた、以上の説明では、対物レンズソケット９，１７０は、弾性体としてのバネ１００を備えているとしたが、正立型の顕微鏡に対物レンズソケット９，１７０を適用する際には、自重によって半導体デバイス１１に密着するので必ずしも弾性体を利用しなくてもよい。

また、対物レンズソケット１７０では、対物レンズソケット９の場合と同様に図１３で示したバネ収容溝１６１のように周壁５５の全周に渡って形成されたバネ収容溝とすることも可能である。更に、対物レンズソケット１７０に固浸レンズホルダ１６０を取り付けるようにすることも可能である。この際には、固浸レンズホルダ１６０の周壁にマグネット１８１〜１８３を設けておけばよい。

なお、固浸レンズ６を用いて半導体デバイス１１を観察する場合、最適な観察条件を得るために、対物レンズ２１に取り付けられる固浸レンズ６の光学パラメータをあらかじめ把握しておく必要がある。例えば、固浸レンズ６の光学パラメータとしては、屈折率ｎ、厚さｄ_Ｒ、及び球面状のレンズ面（上面６ａ）の曲率半径Ｒが挙げられる。

具体的に、図１及び図２を参照して説明する。検査対象となる半導体デバイス１１に対して観察に好適な光学パラメータを有する固浸レンズ６を選択し、その固浸レンズ６を対物レンズ２１にセットする。そして、選択された固浸レンズ６の屈折率ｎ、厚さｄ_Ｒ、及び曲率半径Ｒの各光学パラメータを、解析部Ｃに設けられた図示しない入力装置を介して入力する。次いで、制御部Ｂは、入力された半導体デバイス１１の基板の屈折率及び厚さと、入力された固浸レンズ６の光学パラメータとを利用して、最適な観察条件を算出する。

ここで、固浸レンズ６の光学パラメータの入力は、入力装置を介して個別に入力する構成以外に、固浸レンズ６の型番を選択することにより予め用意したパラメータを読み込ませる構成や、パラメータの値が記憶されたＩＣチップなどの記憶媒体を被検出体Ｄに設けておいて使用時にデータを読み出す構成などを用いても良い。

例えば、固浸レンズ６の光学パラメータの入力は、被検出体Ｄに取り付けた半導体デバイス／磁気デバイスなどの記憶媒体に、固浸レンズ６の型番、シリアル番号、曲率半径、厚さ、屈折率などのパラメータを記憶しておく構成を用いることができる。この場合のデータの読み出し方法としては、電波による受信、アーム及びマニピュレータによる電気的接触を介した受信などがある。この場合、上記近接センサ２００に代えて、センサ保持部材２０１にそれぞれの受信方法に適用されるセンサを取り付ければ良い。また、被検出体Ｄにバーコードなどを付しておき、それを読み取ることよってデータを読み出す構成としても良い。

このような構成を採用することにより、固浸レンズホルダ８が可動部材８０に取り付けられているか否かを判別ができるとともに、取り付けられている場合には、固浸レンズ６の光学パラメータを簡便に把握することができる。

本発明に係る対物レンズソケットの一実施形態を適用した半導体検査装置の構成図である。 対物レンズソケットを装着した対物レンズの構成を示す構成図である。 図２に示した固浸レンズホルダの分解斜視図である。 対物レンズソケットの断面図で有る。 （ａ）は、対物レンズソケットを対物レンズ側から見た図である。（ｂ）は、対物レンズソケットの断面図である。（ｃ）は、対物レンズソケットを試料側から見た図である。 部材位置検出手段の構成を示す構成図である。 部材位置検出手段の動作を示すための対物レンズソケットの断面図である。 ホルダ検出センサの構成を示す構成図である。 センサヘッドの構成を示す構成図である。 （ａ）は、固浸レンズホルダが検出される場合の対物レンズソケットの断面図である。（ｂ）は、固浸レンズホルダが検出されない場合の対物レンズソケットの断面図である。 （ａ）は、対物レンズソケットを装着して通常観察するときの対物レンズの構成を示す構成図である。（ｂ）は、（ａ）の対物レンズを試料側から見た図である。 変形例としての他の固浸レンズホルダを装着した対物レンズソケットの構成を示す構成図である。 対物レンズソケットの他の例の構成を示す構成図である。 本発明に係る対物レンズソケットの他の実施形態の断面図である。 図１４に示した対物レンズソケットに取り付けられる固浸レンズホルダの斜視図である。 対物レンズソケットの側面図である。 対物レンズソケットの上面図である。 対物レンズソケットの底面図である。 図１７のＸＩＸ−ＸＩＸ線に沿った断面図である。 （ａ）は、図１９に示した状態から可動部材が試料側に移動した状態を示した断面図である。（ｂ）は、図１９に示した状態から可動部材が対物レンズ側に移動した状態を示した断面図である。

符号の説明

６…固浸レンズ、８，１６０…固浸レンズホルダ、９，１７０…対物レンズソケット、１１…半導体デバイス（観察対象物）、２１…対物レンズ、２６…対物レンズ鏡筒（鏡筒）、７０…ベース部、７４…周壁、７４ａ…周壁外面、７６…バネ収容溝（弾性体収容溝）、８０…可動部材、１００，１６２…バネ（弾性体）、１１０…部材位置検出手段、１１２…近接センサ（接触位置検出部）、１１３…近接センサ（停止位置検出部）、１４０…センサヘッド（ホルダ検出部）、１９０…リニアガイド、２００…近接センサ（ホルダ検出部）、Ｄ…被検出体、Ｌ…光軸。

Claims (11)

1. 対物レンズの鏡筒の先端部に取り付けられるベース部と、
   固浸レンズホルダが取り付けられると共に、前記ベース部に前記対物レンズの光軸方向に摺動可能に取り付けられる可動部材と、
   を備え、
   前記固浸レンズホルダを前記対物レンズの前方に配置することを特徴とする対物レンズソケット。
2. 前記ベース部の周壁外面には、前記光軸方向に延びるリニアガイドが設けられており、
   前記可動部材は、前記リニアガイドを介して前記ベース部に摺動可能に取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の対物レンズソケット。
3. 前記ベース部と前記可動部材との間に設けられると共に、前記可動部材を前記光軸方向に付勢する弾性体を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の対物レンズソケット。
4. 前記弾性体は、前記対物レンズの前記鏡筒の周囲に配置されることを特徴とする請求項３に記載の対物レンズソケット。
5. 前記ベース部の周壁には、前記光軸方向に延びており前記弾性体を収容する弾性体収容溝が形成されており、
   前記弾性体は、前記弾性体収容溝に収容されることを特徴とする請求項３又は４に記載の対物レンズソケット。
6. 前記可動部材への前記固浸レンズホルダの取付状態を検出するホルダ検出部を更に備えることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の対物レンズソケット。
7. 前記ホルダ検出部は、予め前記固浸レンズホルダに取り付けられている被検出体を検出することによって前記固浸レンズホルダを検出することを特徴とする請求項６に記載の対物レンズソケット。
8. 前記ホルダ検出部は、前記固浸レンズホルダからの反射光を取得することで前記固浸レンズホルダを検出することを特徴とする請求項６に記載の対物レンズソケット。
9. 前記ベース部に対する前記可動部材の前記光軸方向における部材位置を検出する部材位置検出手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載の対物レンズソケット。
10. 前記部材位置検出手段は、前記固浸レンズが観察対象物と接触するときの前記部材位置を検出する接触位置検出部を有することを特徴とする請求項９に記載の対物レンズソケット。
11. 前記部材位置検出手段は、前記固浸レンズを介した前記弾性体による観察対象物への付勢を停止するための前記部材位置を検出する停止位置検出部を有することを特徴とする請求項９又は１０に記載の対物レンズソケット。

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