JP2022108161A - 光学装置及び固浸レンズ - Google Patents

光学装置及び固浸レンズ Download PDF

Info

Publication number
JP2022108161A
JP2022108161A JP2021003043A JP2021003043A JP2022108161A JP 2022108161 A JP2022108161 A JP 2022108161A JP 2021003043 A JP2021003043 A JP 2021003043A JP 2021003043 A JP2021003043 A JP 2021003043A JP 2022108161 A JP2022108161 A JP 2022108161A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
solid immersion
immersion lens
optical
metalens
semiconductor device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2021003043A
Other languages
English (en)
Inventor
聡 上野山
So Uenoyama
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hamamatsu Photonics KK
Original Assignee
Hamamatsu Photonics KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hamamatsu Photonics KK filed Critical Hamamatsu Photonics KK
Priority to JP2021003043A priority Critical patent/JP2022108161A/ja
Priority to US17/559,040 priority patent/US20220221705A1/en
Publication of JP2022108161A publication Critical patent/JP2022108161A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/33—Immersion oils, or microscope systems or objectives for use with immersion fluids
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N21/3563—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing solids; Preparation of samples therefor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/9501—Semiconductor wafers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N21/3563—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing solids; Preparation of samples therefor
    • G01N2021/3568—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing solids; Preparation of samples therefor applied to semiconductors, e.g. Silicon
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N2021/8461—Investigating impurities in semiconductor, e.g. Silicon
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/9501—Semiconductor wafers
    • G01N21/9505—Wafer internal defects, e.g. microcracks
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/24—Base structure
    • G02B21/248—Base structure objective (or ocular) turrets

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Microscoopes, Condenser (AREA)

Abstract

【課題】薄型化及び取り扱いの容易化が実現された固浸レンズを備える光学装置、及びそのような固浸レンズを提供する。【解決手段】光学装置は、半導体デバイス１１を支持するステージと、ステージによって支持された半導体デバイス１１に当接させられる固浸レンズ６０と、固浸レンズ６０を通る光路上の位置のうち固浸レンズ６０に対してステージとは反対側の位置に配置された光検出器と、を備える。固浸レンズ６０は、半導体デバイス１１に当接させられる第１表面６１ａ、及び、第１表面６１ａとは反対側の第２表面６１ｂを有する基部６１と、第２表面６１ｂに配置されたメタレンズ６２と、を含む。【選択図】図３

Description

本発明は、光学装置及び固浸レンズに関する。
対象物を観察するための方法として、固浸レンズを対象物に当接させて、対象物の拡大画像を取得し、対象物を観察する方法が知られている。例えば、特許文献１には、入射光の波長よりも短い周期で配列された複数のアンテナ部を有するメタ固浸レンズを用意し、複数のアンテナ部を対象物に当接させて、高い空間分解能で対象物の拡大画像を取得する方法が記載されている。
特開２０１９－１９７０９７号公報
上記特許文献１に記載のメタ固浸レンズは、固浸レンズを薄型化することができる点において有効であるが、複数のアンテナ部を対象物に当接させる際に、複数のアンテナ部を破損させないように、細心の注意を要する。
そこで、本発明は、薄型化及び取り扱いの容易化が実現された固浸レンズを備える光学装置、及びそのような固浸レンズを提供することを目的とする。
本発明の光学装置は、対象物を支持する支持部と、支持部によって支持された対象物に当接させられる固浸レンズと、固浸レンズを通る光路上の位置のうち固浸レンズに対して支持部とは反対側の位置に配置された光学デバイスと、を備え、固浸レンズは、対象物に当接させられる第１表面、及び、第１表面とは反対側の第２表面を有する基部と、第２表面に配置されたメタレンズと、を含む。
この光学装置では、固浸レンズが、基部の第２表面に配置されたメタレンズを含んでいる。これにより、メタレンズに含まれる複数のアンテナの大きさ、形状及び配置の少なくとも一つを基部の第２表面に沿った方向において制御することで、メタレンズの実効屈折率を制御することができる。したがって、固浸レンズを薄型化することができる。また、固浸レンズが対象物に当接させられる際には、基部の第１表面が対象物に当接させられる。これにより、例えば、メタレンズを対象物に当接させる場合に比べ、固浸レンズを容易に取り扱うことができる。よって、この光学装置によれば、固浸レンズの薄型化及び固浸レンズの取り扱いの容易化を実現することができる。
本発明の光学装置では、光学デバイスは、光検出器であってよい。これによれば、対象物から出射された光、又は、対象物によって反射された光を精度良く検出することができる。
本発明の光学装置では、光学デバイスは、光源であってよい。これによれば、対象物に光を精度良く照射することができる。
本発明の光学装置では、第１表面の面積は、第２表面の面積よりも小さくてもよい。これによれば、固浸レンズの保持のために十分なサイズを基部において確保しつつも、例えば、空気層の介在が防止されるように、基部の第１表面を対象物に確実に当接させることができる。
本発明の光学装置では、基部は、第１表面を有する第１部分と、第２表面を有する第２部分と、を含み、メタレンズの光軸に平行な方向から見た場合に、第２部分の外縁は、第１部分の外縁の外側に位置しており、第１部分及び第２部分は、一体で形成されていてよい。これによれば、第２部分において固浸レンズを安定して保持することができる。また、光の屈折及び反射の原因となる界面が第１部分と第２部分との間に形成されるのを防止することができる。
本発明の光学装置は、光路上の位置のうち固浸レンズと光学デバイスとの間の位置に配置された対物レンズを更に備えてもよい。これによれば、対物レンズの焦点を対象物の所望の位置に精度良く合わせることができる。
本発明の光学装置では、対象物は、半導体デバイスであってもよい。これによれば、例えば、半導体デバイスの故障解析を精度良く実施することができる。
本発明の固浸レンズは、対象物に当接させられる第１表面、及び、第１表面とは反対側の第２表面を有する基部と、第２表面に配置されたメタレンズと、を備え、第１表面の面積は、第２表面の面積よりも小さい。
この固浸レンズによれば、上述したように、固浸レンズの薄型化及び固浸レンズの取り扱いの容易化を実現することができる。また、固浸レンズの保持のために十分なサイズを基部において確保しつつも、例えば、空気層の介在が防止されるように、基部の第１表面を対象物に確実に当接させることができる。
本発明の固浸レンズでは、基部は、第１表面を有する第１部分と、第２表面を有する第２部分と、を含み、メタレンズの光軸に平行な方向から見た場合に、第２部分の外縁は、第１部分の外縁の外側に位置しており、第１部分及び第２部分は、一体で形成されていてよい。これによれば、第２部分において固浸レンズを安定して保持することができる。また、光の屈折及び反射の原因となる界面が第１部分と第２部分との間に形成されるのを防止することができる。
本発明によれば、薄型化及び取り扱いの容易化が実現された固浸レンズを備える光学装置、及びそのような固浸レンズを提供することができる。
一実施形態の光学装置のブロック図である。 図１に示される固浸レンズユニットの断面図である。 図２に示される固浸レンズの正面図である。 図２に示される固浸レンズの底面図である。 図２に示される固浸レンズの平面図である。 図３に示されるメタレンズの模式図である。 図３に示されるメタレンズにおいて実効屈折率が分布を有することを説明するための図である。 図２に示される固浸レンズのメタレンズの形成方法を説明するための図である。 図２に示される固浸レンズのメタレンズの形成方法を説明するための図である。 図２に示される固浸レンズのメタレンズの形成方法を説明するための図である。 図２に示される固浸レンズの第１部分の形成方法を説明するための図である。 図２に示される固浸レンズの第１部分の形成方法を説明するための図である。 図２に示される固浸レンズの第１部分の形成方法を説明するための図である。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
［光学装置の構成］
図１及び図２に示されるように、光学装置１は、例えば、モールド型半導体デバイス１０が有している半導体デバイス（対象物）１１を観察する装置である。具体的には、光学装置１は、例えば、半導体デバイス１１の拡大画像を取得し、その拡大画像に基づいて半導体デバイス１１の内部情報を検査することにより、半導体デバイス１１の故障を解析する半導体故障解析装置である。
モールド型半導体デバイス１０は、半導体デバイス１１が樹脂１４によってモールドされたものである。半導体デバイス１１の内部情報には、例えば、半導体デバイス１１の回路パターン、半導体デバイス１１からの発光、及び、半導体デバイス１１における発熱に関する情報が含まれる。発光としては、例えば、半導体デバイス１１の欠陥に基づく発光、及び、半導体デバイス１１内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が挙げられる。発熱としては、例えば、半導体デバイス１１の欠陥に基づく発熱が挙げられる。
半導体デバイス１１は、半導体基板１２及び集積回路１３を有している。集積回路１３は、半導体基板１２の表面１２ａに形成されている。半導体デバイス１１は、半導体基板１２の裏面１２ｂが露出するように樹脂１４に埋設されている。モールド型半導体デバイス１０は、半導体デバイス１１の裏面１２ｂが上を向くようにステージ（支持部）６上に配置されている。つまり、ステージ６は、半導体デバイス１１を支持している。一例として、半導体基板１２は、シリコン基板であり、この場合、半導体基板１２の屈折率は、３．５程度である。
光学装置１は、観察部１ａ、制御部１ｂ及び解析部１ｃを備えている。観察部１ａは、半導体デバイス１１の観察を行う。制御部１ｂは、観察部１ａの各部の動作を制御する。解析部１ｃは、半導体デバイス１１の解析に必要な処理及び指示等を行う。
観察部１ａは、固浸レンズユニット２、高感度カメラ（光デバイス、光検出器）３、レーザスキャン光学系（ＬＳＭ：Laser Scanning Microscope）ユニット４、光学系２０及びＸＹＺステージ７を有している。固浸レンズユニット２は、半導体デバイス１１を観察するためのレンズユニットである。高感度カメラ３及びＬＳＭユニット４は、半導体デバイス１１を観察する手段である。ＸＹＺステージ７は、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向に高感度カメラ３及びＬＳＭユニット４を移動させる機構である。Ｘ方向及びＹ方向は、互いに直交する水平方向であり、Ｚ方向は、ＸＹ平面に対する鉛直方向である。
固浸レンズユニット２は、固浸レンズ６０及び固浸レンズホルダ（保持部）８を有する。固浸レンズ６０は、ステージ６によって支持された半導体デバイス１１に当接させられる。固浸レンズ６０は、半導体デバイス１１（具体的には、半導体基板１２の裏面１２ｂ）に当接させられる第１表面６１ａを有する。第１表面６１ａは、固浸レンズ６０の外面のうち、半導体デバイス１１側の面（ここでは、下側の面）である。
固浸レンズホルダ８は、光学系２０が有している対物レンズ２１の下側に固浸レンズ６０が位置するように、固浸レンズ６０を保持している。固浸レンズホルダ８は、例えば、アルミニウム等の金属によって形成されている。固浸レンズホルダ８は、筒状の本体部８ａ及びレンズ保持部８ｂを有している。本体部８ａは、対物レンズ２１の下端部に取り付けられている。レンズ保持部８ｂは、本体部８ａにおける半導体デバイス１１側（対物レンズ２１とは反対側）の端部に設けられており、固浸レンズ６０を保持している。
本体部８ａは、ＬＳＭユニット４の光源４ａから出力された赤外レーザ光Ｌを固浸レンズ６０側に通すとともに、半導体デバイス１１によって反射され、固浸レンズ６０から出射された光を対物レンズ２１側に通す。本体部８ａは、周壁部８ｃ及び延在壁部８ｄを含む。周壁部８ｃは、対物レンズ２１の下端部に外挿されて、対物レンズ２１の下端部と螺合することができる円筒状の部分である。延在壁部８ｄは、周壁部８ｃとレンズ保持部８ｂとの間に延在する部分である。周壁部８ｃと対物レンズ２１の下端部とを螺合することにより、対物レンズ２１の光軸Ａ上に固浸レンズホルダ８の中心を位置決めすることができる。これにより、固浸レンズホルダ８に保持されている固浸レンズ６０の位置をＸＹＺステージ７の駆動によって調整することができる。
レンズ保持部８ｂは、固浸レンズ６０に対してクリアランス（隙間）を有している。これにより、レンズ保持部８ｂは、固浸レンズ６０が半導体デバイス１１に当接する前の状態においては、固浸レンズ６０を揺動できる状態で保持している。この状態から固浸レンズ６０の第１表面６１ａを半導体基板１２の裏面１２ｂに当接させた場合、固浸レンズ６０がレンズ保持部８ｂに対して揺動することで第１表面６１ａが半導体基板１２の裏面１２ｂに倣って密着する。このため、例えば、半導体基板１２の裏面１２ｂが光軸Ａに対して傾斜している場合であっても、半導体基板１２の裏面１２ｂに倣って第１表面６１ａを良好に密着させることができる。
高感度カメラ３は、固浸レンズ６０を通る光路上の位置のうち固浸レンズ６０に対してステージ６とは反対側の位置に配置されている。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作成するための画像データを出力する。高感度カメラ３は、ＣＣＤエリアイメージセンサ、ＣＭＯＳエリアイメージセンサ、ＩｎＧａＡｓエリアイメージセンサ等を有している。
ＬＳＭユニット４は、光源（光学デバイス）４ａ及び光検出器（光学デバイス）４ｂを有している。光源４ａ及び光検出器４ｂは、固浸レンズ６０を通る光路上の位置のうち固浸レンズ６０に対してステージ６とは反対側の位置に配置されている。光源４ａは、赤外レーザ光を出射する。光源４ａは、例えば、半導体レーザである。光検出器４ｂは、半導体デバイス１１からの反射光を検出する。光検出器４ｂは、例えば、アバランシェフォトダイオード、フォトダイオード、光電子増倍管である。ＬＳＭユニット４は、半導体デバイス１１に対して赤外レーザ光をＸ方向及びＹ方向に走査させることで、半導体デバイス１１の回路パターン等の画像を作成するための画像データを生成する。
光学系２０は、対物レンズ２１、カメラ用光学系２２及びＬＳＭユニット用光学系２３を有している。対物レンズ２１は、固浸レンズ６０を通る光路上の位置のうち固浸レンズ６０とＬＳＭユニット４との間の位置に配置されている。対物レンズ２１が配置されている位置は、固浸レンズ６０を通る光路上の位置のうち固浸レンズ６０と高感度カメラ３との間の位置でもある。対物レンズ２１は、倍率が異なるものが複数設けられ、切り換えることができる。対物レンズ２１は、補正環２４を有している。補正環２４を調整することで、対物レンズ２１の焦点を半導体デバイス１１の所定部に精度良く合わせることができる。
カメラ用光学系２２は、固浸レンズ６０及び対物レンズ２１を通った半導体デバイス１１からの反射光を高感度カメラ３に導く。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。ＬＳＭユニット用光学系２３は、固浸レンズ６０及び対物レンズ２１を通って高感度カメラ３に向かう半導体デバイス１１からの反射光をＬＳＭユニット４に導く。なお、光学系２０は、半導体デバイス１１を観察するための顕微鏡５を更に有している。
ＸＹＺステージ７は、上述したように、固浸レンズユニット２、高感度カメラ３、ＬＳＭユニット４及び光学系２０等を、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向に移動させる。ＸＹＺステージ７は、制御部１ｂにより動作を制御される。
制御部１ｂは、カメラコントローラ３１、レーザスキャン（ＬＳＭ）コントローラ３２及びペリフェラルコントローラ３３を有している。カメラコントローラ３１は、高感度カメラ３の動作を制御する。ＬＳＭコントローラ３２は、ＬＳＭユニット４の動作を制御する。ペリフェラルコントローラ３３は、ＸＹＺステージ７の動作を制御する。すなわち、半導体デバイス１１の観察位置に対応する位置への固浸レンズユニット２、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。また、ペリフェラルコントローラ３３は、対物レンズ２１に取り付けられている補正環調整用モータ２５を駆動して、補正環２４を制御する。制御部１ｂにより、観察部１ａで行われる半導体デバイス１１の観察条件等を制御することができる。
解析部１ｃは、画像解析部４１及び指示部４２を有している。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から出力される画像情報（画像データ）に基づいて画像を作成し、必要な解析処理等を実行する。指示部４２は、操作者からの入力内容及び画像解析部４１による解析内容等を参照し、制御部１ｂを介して、観察部１ａ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。解析部１ｃにより取得又は解析された画像、データ等は、解析部１ｃに接続された表示装置４３に表示することができる。
［固浸レンズの構成］
図３、図４及び図５に示されるように、固浸レンズ６０は、基部６１及びメタレンズ６２を備えている。基部６１は、第１表面６１ａ及び第２表面６１ｂを有する。第１表面６１ａは、半導体デバイス１１（具体的には、半導体基板１２の裏面１２ｂ）に当接させられる表面である。第２表面６１ｂは、第１表面６１ａとは反対側の表面である。第１表面６１ａの面積は、第２表面６１ｂの面積よりも小さい。第１表面６１ａの面積は、例えば、第２表面６１ｂの面積の０．００１倍以上０．５倍以下である。
基部６１は、第１表面６１ａを有する第１部分６１１、及び、第２表面６１ｂを有する第２部分６１２を含んでいる。第１部分６１１及び第２部分６１２は、一体で形成されている。「一体で形成されている」とは、単一部材として形成されていることを意味する。固浸レンズ６０（メタレンズ６２）の光軸Ａに平行な方向（Ｚ方向）から見た場合に、第２部分６１２の外縁６１２ａは、第１部分６１１の外縁６１１ａの外側に位置している。なお、光学装置１では、固浸レンズ６０（メタレンズ６２）の光軸Ａは、対物レンズ２１の光軸Ａに一致している。
第１部分６１１及び第２部分６１２の形状及び寸法の一例は、次のとおりである。第１部分６１１は、一辺の長さが数ｍｍ以上数十ｍｍ以下であり且つ厚さが数十μｍ以上数百μｍ以下である矩形板状（例えば、正方形板状）を呈している。第２部分６１２は、一辺の長さが数十μｍ以上数百μｍ以下であり且つ厚さが数μｍ以上数十μｍ以下である矩形板状（例えば、正方形板状）を呈している。光軸Ａに平行な方向から見た場合に、第１部分６１１の中心は、第２部分６１２の中心に一致している。
基部６１は、半導体デバイス１１の半導体基板１２の屈折率に応じた材料で形成されている。一例として、半導体基板１２がシリコン基板である場合、基部６１は、シリコン、ガリウムヒ素、ガリウムリン等により形成され、この場合、基部６１の屈折率は、３．５程度である。
メタレンズ６２は、基部６１の第２表面６１ｂに配置されている。メタレンズ６２（後述する複数のアンテナ７０の集合体）の形状及び寸法の一例は、次のとおりである。メタレンズ６２は、一辺の長さが数十μｍ以上数百μｍ以下であり且つ厚さが数μｍ以上数十μｍ以下である矩形板状（例えば、正方形板状）を呈している。光軸Ａに平行な方向から見た場合に、メタレンズ６２の中心は、基部６１の第２部分６１２の中心に一致している。
図５及び図６に示されるように、メタレンズ６２は、複数のアンテナ７０を有している。「メタレンズ」とは、後述するメタサーフェス構造を有することでレンズとして機能する光学素子である。各アンテナ７０は、固浸レンズ６０の実効屈折率を調整するための部材である。一例として、各アンテナ７０は、各アンテナ７０の軸線が光軸Ａに沿って延在する柱状（より具体的には、円柱状）を呈している。なお、各アンテナ７０の形状は、固浸レンズ６０の実効屈折率を制御することができれば、円柱状にも、柱状にも限定されない。
各アンテナ７０は、基部６１と一体で形成されていてもよい。例えば、基部６１がシリコンにより形成されており、各アンテナ７０が基部６１と一体で形成されている場合、各アンテナ７０の屈折率は３．５程度である。つまり、各アンテナ７０の屈折率は、半導体デバイス１１の半導体基板１２の屈折率と同程度である。
各アンテナ７０は、光軸Ａに平行な方向から見た場合に、２次元的に配列されている。一例として、各アンテナ７０は、光軸Ａに平行な方向から見た場合に、周期的（より具体的には、マトリクス状）に配列されている。各アンテナ７０が配列されている周期は、以下のように決定されていてもよい。すなわち、固浸レンズ６０には、所定波長の入射光が入射される。ここでは、固浸レンズ６０には、例えばＬＳＭユニット４から出力される赤外レーザ光が入射される。各アンテナ７０は、光軸Ａに平行な方向から見た場合に、固浸レンズ６０に入射される入射光の所定波長よりも短い所定周期で配列されていてもよい。「所定波長」は、例えば１００ｎｍ以上５２００ｎｍ以下の波長であってもよく、３００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下の波長であってもよい。「所定周期」は、複数のアンテナ７０が配置されている領域の全体において同一の周期であってもよく、複数のアンテナ７０が配置されている領域の部分ごとに異なる周期であってもよく、複数のアンテナ７０が配置されている領域に沿って徐々に変化した周期であってもよい。「所定周期」は、例えば所定波長の２０％以上１００％以下であってもよく、具体的には１００ｎｍ以上５２００ｎｍ以下であってもよい。この場合、複数のアンテナ７０により好適に光を屈折させることができる。
固浸レンズ６０では、光軸Ａに平行な方向から見た場合に、複数のアンテナ７０の大きさ、形状、及び配置の少なくともいずれかが第２表面６１ｂ内で変化している。ここで、「第２表面６１ｂ内で変化している」とは、第２表面６１ｂにおける位置によって異なり得ることを意味している。これにより、メタレンズ６２は、固浸レンズ６０の実効屈折率を調整することができる。
中間部６６は、複数のアンテナ７０の間に位置する部分である。「複数のアンテナ７０の間に位置する」とは、例えば、複数のアンテナ７０の間を隙間なく埋めるように位置することを意味する。中間部６６は、アンテナ７０が有する屈折率とは異なる屈折率を有する。中間部６６は、アンテナ７０とは材料が異なる部材が配置されてよく、空気層であってよい。
固浸レンズ６０において、複数のアンテナ７０が配置されている部分であるメタレンズ６２は、いわゆるメタサーフェス構造を形成している。「メタレンズ６２」とは、固浸レンズ６０において、複数のアンテナ７０及び中間部６６により構成されている部分を意味する。
ここで、固浸レンズ６０がレンズとして機能することについて説明する。図７は、固浸レンズ６０において実効屈折率が分布を有することを説明するための図である。「分布を有する」とは、その位置によって異なる状態又は値を有し得ることを意味する。固浸レンズ６０は、メタレンズ６２において、以下の実効屈折率ｎｅｆｆを有する。すなわち、メタレンズ６２の単位体積におけるアンテナ７０の充填率ａ、アンテナ７０の屈折率ｎｍｓ、中間部６６の屈折率ｎｂとした場合に、実効屈折率ｎｅｆｆは、下記の式（１）で表される。
Figure 2022108161000002
上述したように、光軸Ａに平行な方向から見た場合に、アンテナ７０の大きさ、形状、及び配置の少なくともいずれかは、第２表面６１ｂ内で変化している。例えば、図７には、アンテナ７０の大きさが第２表面６１ｂ内で変化している構成が示されている。図７では、メタレンズ６２の上方側が単位体積の部分Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３に分割されている。そして、図７では、各部分Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３に同位相の入射光がメタレンズ６２の上方側から入射された場合に、メタレンズ６２の下方側に透過した透過光において同位相となる位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３がそれぞれ図示されている。
各部分Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３では、アンテナ７０の大きさ（光軸Ａに平行な方向から見た場合の断面積）が互いに異なる。ここでは、部分Ｖ１においては、アンテナ７０ａ、中間部６６ａとされている。部分Ｖ２においては、アンテナ７０ｂ、中間部６６ｂとされている。部分Ｖ３においては、アンテナ７０ｃ、中間部６６ｃとされている。アンテナ７０ａ、アンテナ７０ｂ、アンテナ７０ｃは、この順に大きくなっている。つまり、部分Ｖ１、部分Ｖ２、部分Ｖ３では、この順にアンテナ７０の充填率ａが高くなっている。
これにより、上記の式（１）により算出される各部分Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３の実効屈折率ｎｅｆｆは部分Ｖ１、部分Ｖ２、部分Ｖ３の順に大きくなり、メタレンズ６２の実効屈折率ｎｅｆｆは分布を有することとなる。メタレンズ６２の下方側に透過した透過光において同位相となる位置Ｐ１、位置Ｐ２、位置Ｐ３は、この順に第１表面６１ａからの距離が短くなる。このように透過光において位相差が生じた結果、入射光がメタレンズ６２により屈折することとなり、メタレンズ６２の実効屈折率ｎｅｆｆを調整することで固浸レンズ６０はレンズとして機能する。例えば、メタレンズ６２の実効屈折率ｎｅｆｆが光軸Ａを中心として同心円状に変化していると、固浸レンズ６０は、レンズとしてより好適に機能する。なお、複数のアンテナ７０が入射光の波長よりも短い周期で配列されていると、入射光は、メタレンズ６２が実効屈折率ｎｅｆｆを有する連続媒質であるかのように振る舞う。
上述した「メタサーフェス構造」とは、配列された複数の微細構造（例えば、アンテナ７０）を有することで光学素子として機能する構造である。例えば、メタサーフェス構造としては、代表的な下記の６種類の方式（以下、「第１方式～第６方式」という）が例示される。
メタサーフェス構造の第１方式は、いわゆるMulti-Resonance方式であり、「Nanfang Yu et al., “Light Propagation with Phase Discontinuities: Generalized Laws ofReflection and Refraction”, Science, 2011, 334, 333」に詳述されている。第１方式は、例えば、プラズモニックアンテナを有し、当該プラズモニックアンテナに流れる電流により特徴付けられる対称モード及び非対称モードの２種類の共鳴モードを含む。
メタサーフェス構造の第２方式は、いわゆるGAP-Plasmon方式であり、「S. Sun et al., “High-efficiency broadband anomalous reflection by gradientmeta-surfaces”, Nano Letters, 2012,12, 6223」に詳述されている。第２方式は、例えば、ＭＩＭ構造を基本構成とする反射型のメタサーフェス構造であり、ギャップサーフェスプラズモンモードにより光の位相を変調する。ギャップサーフェスプラズモンモードとは、上部のアンテナと下部のアンテナとの誘導電流が逆方向を向くことに依存して誘電体内に強い磁気共鳴が生じるモードである。これによれば、アンテナの長さを変えることで効率良く反射位相を変調することができる。
メタサーフェス構造の第３方式は、いわゆるPancharatnam-Berry phase（PB phase）方式であり、「Francesco Monticone et al., “Full Control ofNanoscale Optical Transmission with a Composite Metascreen”, Physical Review Letters, 2013, 110,203903」に詳述されている。第３方式は、例えば、同一形状のアンテナの角度を変調させることにより位相を変調する。
メタサーフェス構造の第４方式は、いわゆるHuygens-metasurface方式であり、「Lingling Huang et al.,“Dispersionless Phase Discontinuities for Controlling LightPropagation”, Nano Letters, 2012, 12, 5750」、及び、「Manuel Decker et al., “High-efficiency light-wavecontrol with all-dielectric optical Huygens' metasurfaces”, Advanced Optical Materials, 2015, 3, 813」に詳述されている。第４方式は、例えば、独立した電磁場特性を持つ媒質の界面での電気双極子、磁気双極子を同時に調整することにより反射率を小さくする。
メタサーフェス構造の第５方式は、いわゆるHigh-Contrast方式であり、「Seyedeh M. Kamali et al.,“Decoupling optical function and geometrical form usingconformal flexible dielectric metasurfaces”, NatureCommunications, 2016, 7, 11618」に詳述されている。第５方式は、例えば、アンテナと周囲の媒質との屈折率の差が大きいことを利用し、低Ｑ値のファブリペロ共鳴の複数モードを実現する。これらの複数モードには、電気双極子及び磁気双極子が含まれる。
メタサーフェス構造の第６方式は、いわゆるGradient-Index方式であり、「Philippe Lalanne etal., “Design and fabrication of blazed binarydiffractive elements with sampling periods smaller than the structural cutoff”, Journal of the Optical Society of America A, 1999, 16(5), 1143」に詳述されている。第６方式は、例えば、屈折率の互いに異なる媒質の、単位セルにおける充填率の変化により、位相（実効屈折率）を変調する。
以上のように構成された固浸レンズ６０は、光源４ａから出射された赤外レーザ光Ｌを半導体デバイス１１の所定部に集光させる。固浸レンズ６０の作用について、図３を参照して説明する。
図３に示されるように、ＬＳＭユニット４の光源４ａから出射された赤外レーザ光Ｌは、固浸レンズ６０のメタレンズ６２により屈折し、固浸レンズ６０の基部６１の第２部分６１２、固浸レンズ６０の基部６１の第１部分６１１、半導体デバイス１１の半導体基板１２を順に通過して、集積回路１３に集光される。つまり、赤外レーザ光Ｌの集光点Ｃが集積回路１３上に位置させられる。
赤外レーザ光Ｌの集光点Ｃは、半導体デバイス１１側（固浸レンズ６０の第１部分６１１に対してメタレンズ６２とは反対側）に生じる。そのため、固浸レンズ６０の基部６１の厚さを調整することにより、メタレンズ６２と集光点Ｃとの距離を制御することが可能である。そして、メタレンズ６２と集光点Ｃとの距離を制御することができることから、レンズとして有効なメタレンズ６２の大きさが制限されず、位相設計の自由度が向上するため、収差補正等において有効である。
赤外レーザ光Ｌが、固浸レンズ６０の基部６１の第１部分６１１を通過することから、第１部分６１１の大きさは、赤外レーザ光Ｌが通過することができる大きさである。すなわち、第１部分６１１の大きさは、赤外レーザ光Ｌが通過することができる大きさ以上であればよく、赤外レーザ光Ｌの光路に応じて、第１部分６１１を小型化することが可能である。
集光点Ｃに集光された赤外レーザ光Ｌは、半導体デバイス１１の集積回路１３で反射される。半導体デバイス１１からの反射光は、半導体デバイス１１の半導体基板１２、固浸レンズ６０の基部６１の第１部分６１１、固浸レンズ６０の基部６１の第２部分６１２を順に通過し、光検出器４ｂで検出され、半導体デバイス１１を観察することができる。
［固浸レンズの製造方法］
［メタレンズの形成方法］
固浸レンズ６０の製造方法について説明する。まず、図８～１０を参照して、固浸レンズ６０のメタレンズ６２の形成方法を説明する。図８～１０は、固浸レンズ６０のメタレンズ６２の形成方法を説明するための図である。
まず、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示されるように、固浸レンズ６０の基部６１となる基板８０上に、マスク層８３を形成する（層形成工程）。マスク層８３は、ハードマスク８１及びレジスト８２が積層して形成されている。基板８０の形状は、薄膜状又は平板状であってよい。
図８（ａ）に示されるように、ハードマスク８１は、基板８０の上面８０ａ上に形成されている。ハードマスク８１は、例えば抵抗加熱蒸着により形成することができる。ハードマスク８１の材料としては、窒化珪素等が挙げられる。ハードマスク８１の厚さは、例えば３００ｎｍ程度とすることができる。
続いて、図８（ｂ）に示されるように、ハードマスク８１の上面８１ａ上に、レジスト８２を形成する。レジスト８２は、例えば電子線レジスト塗布により形成することができる。レジスト８２の材料としては、例えばＺＥＰ５２０Ａ等の電子線レジストが挙げられる。レジスト８２の厚さは、例えば３００ｎｍ程度とすることができる。
続いて、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示されるように、基板８０上に形成されたマスク層８３に複数の開口部８４を形成する（開口工程）。開口部８４は、ハードマスク８１に形成されたハードマスク開口部８４ａ、及び、レジスト８２に形成されたレジスト開口部８４ｂを有している。ハードマスク開口部８４ａは、レジスト開口部８４ｂを介して形成されている。このため、ハードマスク開口部８４ａ及びレジスト開口部８４ｂは、基板８０の上面８０ａに直交する方向から見て、互いに同一の位置に形成されている。レジスト開口部８４ｂは、レジスト８２に対して電子線描画及び現像を行うことにより形成することができる。ハードマスク開口部８４ａは、ハードマスク８１に対して誘導結合型反応性イオンエッチング（ＩＣＰ－ＲＩＥ：Induced Coupled Plasma-Reactive Ion Etching）を行うことにより形成することができる。
開口工程後のマスク層８３は、基板８０の上面８０ａに直交する方向から見て、周期的に配列するように形成されていてもよい。より具体的には、固浸レンズ６０に所定波長の入射光が入射される場合において、マスク層８３は、基板８０の上面８０ａに直交する方向から見て、所定波長よりも短い周期で配列するように形成されていてもよい。ここで、マスク層８３の大きさ、形状、及び配列が、メタレンズ６２のアンテナ７０の大きさ、形状、及び配列となる。マスク層８３は、例えば直径５０ｎｍ以上２７０ｎｍ以下の円形状であってもよい。また、マスク層８３は、例えば３００ｎｍの周期で配列するように形成されていてもよい。更に、基板８０の上面８０ａに直交する方向から見て、複数のマスク層８３の大きさ、形状、及び配置の少なくともいずれかは、基板８０の上面８０ａ内で変化していてもよい。ここで、「基板８０の上面８２ａ内で変化している」とは、基板８０の上面８２ａにおける位置によって異なり得ることを意味している。
続いて、図１０（ａ）に示されるように、複数の開口部８４を介してエッチングを行い、基板８０に複数の凹部８０ｃを形成する（エッチング工程）。エッチングは、例えばドライエッチングが行われてもよく、特に反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）が行われてもよい。エッチングは、基板８０の上面８０ａから基板８０の内部の上面８０ｂまで行われる。これにより、基板８０の上面８０ａに所定の深さ（エッチング深さ）の凹部８０ｃを形成することができる。エッチング深さは、例えば８００ｎｍ程度とすることができる。
続いて、図１０（ｂ）に示されるように、マスク層８３を除去する（除去工程）。すなわち、ハードマスク８１をリフトオフする。これにより、ハードマスク８１とともに、ハードマスク８１上に形成されたレジスト８２を除去することができる。その結果、基板８０に上面８０ａ及び上面８０ｂを形成することができる。そして、上面８０ａを有している凸部８０ｄは、固浸レンズ６０のメタレンズ６２のアンテナ７０となり、上面８０ｂは、固浸レンズ６０の第２表面６１ｂとなる。以上により、固浸レンズ６０のメタレンズ６２を形成することができる。
［第１部分の形成方法］
続いて、図１１～１３を参照して、固浸レンズ６０の第１部分６１１の形成方法を説明する。図１１～１３は、固浸レンズ６０の第１部分６１１の形成方法を説明するための図である。
まず、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示されるように、固浸レンズ６０の基部６１となる基板９０上に、マスク層９３を形成する（層形成工程）。マスク層９３は、ハードマスク９１及びレジスト９２が積層して形成されている。基板９０の形状は、薄膜状又は平板状であってよい。
図１１（ａ）に示されるように、ハードマスク９１は、基板９０の上面９０ａ上に形成されている。ハードマスク９１は、例えば抵抗加熱蒸着により形成することができる。ハードマスク９１の材料としては、窒化珪素等が挙げられる。ハードマスク９１の厚さは、例えば３００ｎｍ程度とすることができる。
続いて、図１１（ｂ）に示されるように、ハードマスク９１の上面９１ａ上に、レジスト９２を形成する。レジスト９２は、例えば電子線レジスト塗布により形成することができる。レジスト９２の材料としては、例えばＺＥＰ５２０Ａ等の電子線レジストが挙げられる。レジスト９２の厚さは、例えば３００ｎｍ程度とすることができる。
続いて、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示されるように、基板９０上に形成されたマスク層９３を除去する（除去工程）。基板９０上に形成されたマスク層９３から除去される部分（除去部９４）は、ハードマスク９１から除去されたハードマスク除去部９４ａ、及び、レジスト９２から除去されたレジスト除去部９４ｂを有している。ハードマスク除去部９４ａは、レジスト除去部９４ｂを介して除去されている。このため、ハードマスク除去部９４ａ及びレジスト除去部９４ｂは、基板９０の上面９０ａに直交する方向から見て、互いに同一の位置である。レジスト除去部９４ｂは、レジスト９２に対して電子線描画及び現像を行うことにより除去することができる。ハードマスク除去部９４ａは、ハードマスク９１に対して誘導結合型反応性イオンエッチング（ＩＣＰ－ＲＩＥ：Induced Coupled Plasma-Reactive Ion Etching）を行うことにより除去することができる。
続いて、図１３（ａ）に示されるように、除去部９４を介してエッチングを行い、基板９０を所定の深さ（エッチング深さ）まで除去する（エッチング工程）。エッチングは、例えばドライエッチングが行われてもよく、特に反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）が行われてもよい。エッチングは、基板９０の上面９０ａから基板９０の内部の上面９０ｂまで行われる。エッチング深さは、例えば５μｍ程度とすることができる。
続いて、図１３（ｂ）に示されるように、マスク層９３を除去する（マスク層除去工程）。すなわち、ハードマスク９１をリフトオフする。これにより、ハードマスク９１とともに、ハードマスク９１上に形成されたレジスト９２を除去することができる。その結果、基板９０に上面９０ａ及び上面９０ｂを形成することができる。そして、上面９０ａを有している凸部９０ｄは、固浸レンズ６０の基部６１の第１部分６１１となる。以上により、固浸レンズ６０の第１部分６１１を形成することができる。
［作用及び効果］
以上説明したように、光学装置１では、固浸レンズ６０が、基部６１の第２表面６１ｂに配置されたメタレンズ６２を含んでいる。これにより、メタレンズ６２に含まれる複数のアンテナ７０の大きさ、形状及び配置の少なくとも一つを基部６１の第２表面６１ｂに沿った方向において制御することで、メタレンズ６２の実効屈折率を制御することができる。したがって、固浸レンズ６０を薄型化することができる。また、固浸レンズ６０が半導体デバイス１１に当接させられる際には、基部６１の第１表面６１ａが半導体デバイス１１に当接させられる。これにより、例えば、メタレンズ６２を半導体デバイス１１に当接させる場合に比べ、固浸レンズ６０を容易に取り扱うことができる。よって、この光学装置１によれば、固浸レンズ６０の薄型化及び固浸レンズ６０の取り扱いの容易化を実現することができる。
また、光学装置１によれば、光学デバイスが光検出器４ｂであることで、半導体デバイス１１から出射された光、又は、半導体デバイス１１によって反射された光を精度良く検出することができる。
また、光学装置１によれば、光学デバイスが光源４ａであることで、半導体デバイス１１に光を精度良く照射することができる。
また、光学装置１によれば、固浸レンズ６０の第１表面６１ａの面積が、第２表面６１ｂの面積よりも小さいことから、固浸レンズ６０の保持のために十分なサイズを基部６１において確保しつつも、例えば、空気層の介在が防止されるように、基部６１の第１表面６１ａを半導体デバイス１１に確実に当接させることができる。
また、光学装置１によれば、光路上の位置のうち固浸レンズ６０と光学デバイス（光源４ａ、光検出器４ｂ）との間の位置に配置され対物レンズ２１を備えていることから、対物レンズ２１の焦点を半導体デバイス１１の所望の位置に精度良く合わせることができる。
また、固浸レンズ６０によれば、上述したように、固浸レンズ６０の薄型化及び固浸レンズ６０の取り扱いの容易化を実現することができる。また、固浸レンズ６０の保持のために十分なサイズを基部６１において確保しつつも、例えば、空気層の介在が防止されるように、基部６１の第１表面６１ａを半導体デバイス１１に確実に当接させることができる。
また、固浸レンズ６０によれば、基部６１は、第１表面６１ａを有している第１部分６１１と、第２表面６１ｂを有している第２部分６１２と、を含み、メタレンズ６２の光軸Ａに平行な方向から見た場合に、第２部分６１２の外縁６１２ａは、第１部分６１１の外縁６１１ａの外側に位置しており、第１部分６１１及び第２部分６１２は、一体で形成されていてよい。これによれば、第２部分６１２において固浸レンズ６０を安定して保持することができる。また、光の屈折及び反射の原因となる界面が第１部分６１１と第２部分６１２との間に形成されるのを防止することができる。
［変形例］
上述した実施形態は、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した様々な形態で実施することができる。
また、上述した実施形態において、光学装置１の光源は、赤外レーザ光Ｌを照射する光源４ａに限定されない。光学装置１の光源は、紫外線を照射する光源、可視光を照射する光源であってもよい。
また、上述した実施形態において、光学装置１は、光源４ａ及び光検出器４ｂを備えていたが、光学装置１は、光源を備え且つ光検出器を備えない照明装置として構成されていてもよいし、或いは、光源を備えず且つ光検出器を備える観察装置として構成されていてもよい。
また、上述した実施形態において、光学装置１は、対物レンズ２１を備えていなくてもよい。光学装置１が、対物レンズ２１を備えていないことにより、装置を小型化することができる。
また、上述した実施形態において、固浸レンズホルダ８は、固浸レンズ６０を保持することができればよく、上記実施形態における構成に限定されない。例えば、固浸レンズホルダ８のレンズ保持部８ｂは、固浸レンズ６０に対して隙間を有していなくてもよい。
また、上述した実施形態において、半導体デバイス１１は、モールド型半導体デバイス１０として樹脂１４にモールドされたものでなくてもよい。
例えば、上述した実施形態において、固浸レンズ６０は、光軸Ａに平行な方向から見た形状について特に限定されず、例えば、光軸Ａに平行な方向から見て円形状であってもよい。
また、上述した実施形態において、固浸レンズ６０の基部６１の第１部分６１１は、光軸Ａに平行な方向から見た形状について特に限定されず、例えば、光軸Ａに平行な方向から見て円形状であってもよい。
また、上述した実施形態において、固浸レンズ６０の基部６１の第１部分６１１及び第２部分６１２は、一体で形成されていなくてもよい。固浸レンズ６０の基部６１の第１部分６１１及び第２部分６１２は、それぞれ別の材料で形成されていてもよい。
また、上述した実施形態において、アンテナ７０は、形状について特に限定されない。例えば、アンテナ７０は、メタレンズ６２のメタサーフェス構造の方式に応じた形状であってもよい。
また、上述した実施形態において、アンテナ７０は、シリコンにより形成されていなくてもよい。例えば、アンテナ７０は、ゲルマニウム、金、銀、クロム等により形成されていてもよい。これらの場合であっても、メタレンズ６２の実効屈折率を好適な値とすることができる。
また、上述した実施形態において、アンテナ７０は、ＬＳＭユニット４の光源４ａから出射される赤外レーザ光Ｌを半導体デバイス１１の所定部に集光させることができればよく、上記実施形態における配列に限定されない。例えば、アンテナ７０は、光軸Ａに平行な方向から見て、ハニカム状、放射状等となるように周期的に配列していてもよく、光軸Ａに平行な方向から見て、非周期的に配列していてもよい。
１…光学装置、３…高感度カメラ（光学デバイス、光検出器）、４ａ…光源（光学デバイス）、４ｂ…光検出器（光学デバイス）、６…ステージ（支持部）、１１…半導体デバイス（対象物）、２１…対物レンズ、６０…固浸レンズ、６１…基部、６１ａ…第１表面、６１ｂ…第２表面、６１１…第１部分、６１１ａ…外縁、６１２…第２部分、６１２ａ…外縁、６２…メタレンズ、Ａ…光軸。

Claims (9)

  1. 対象物を支持する支持部と、
    前記支持部によって支持された前記対象物に当接させられる固浸レンズと、
    前記固浸レンズを通る光路上の位置のうち前記固浸レンズに対して前記支持部とは反対側の位置に配置された光学デバイスと、を備え、
    前記固浸レンズは、
    前記対象物に当接させられる第１表面、及び、前記第１表面とは反対側の第２表面を有する基部と、
    前記第２表面に配置されたメタレンズと、を含む、光学装置。
  2. 前記光学デバイスは、光検出器である、請求項１に記載の光学装置。
  3. 前記光学デバイスは、光源である、請求項１又は２に記載の光学装置。
  4. 前記第１表面の面積は、前記第２表面の面積よりも小さい、請求項１～３のいずれか一項に記載の光学装置。
  5. 前記基部は、前記第１表面を有する第１部分と、前記第２表面を有する第２部分と、を含み、
    前記メタレンズの光軸に平行な方向から見た場合に、前記第２部分の外縁は、前記第１部分の外縁の外側に位置しており、
    前記第１部分及び前記第２部分は、一体で形成されている、請求項１～４のいずれか一項に記載の光学装置。
  6. 前記光路上の位置のうち前記固浸レンズと前記光学デバイスとの間の位置に配置された対物レンズを更に備える、請求項１～５のいずれか一項に記載の光学装置。
  7. 前記対象物は、半導体デバイスである、請求項１～６のいずれか一項に記載の光学装置。
  8. 対象物に当接させられる第１表面、及び、前記第１表面とは反対側の第２表面を有する基部と、
    前記第２表面に配置されたメタレンズと、を備え、
    前記第１表面の面積は、前記第２表面の面積よりも小さい、固浸レンズ。
  9. 前記基部は、前記第１表面を有する第１部分と、前記第２表面を有する第２部分と、を含み、
    前記メタレンズの光軸に平行な方向から見た場合に、前記第２部分の外縁は、前記第１部分の外縁の外側に位置しており、
    前記第１部分及び前記第２部分は、一体で形成されている、請求項８に記載の固浸レンズ。

JP2021003043A 2021-01-12 2021-01-12 光学装置及び固浸レンズ Pending JP2022108161A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021003043A JP2022108161A (ja) 2021-01-12 2021-01-12 光学装置及び固浸レンズ
US17/559,040 US20220221705A1 (en) 2021-01-12 2021-12-22 Optical apparatus and solid immersion lens

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021003043A JP2022108161A (ja) 2021-01-12 2021-01-12 光学装置及び固浸レンズ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2022108161A true JP2022108161A (ja) 2022-07-25

Family

ID=82323131

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021003043A Pending JP2022108161A (ja) 2021-01-12 2021-01-12 光学装置及び固浸レンズ

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20220221705A1 (ja)
JP (1) JP2022108161A (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2023166200A (ja) * 2022-05-09 2023-11-21 浜松ホトニクス株式会社 受光素子

Also Published As

Publication number Publication date
US20220221705A1 (en) 2022-07-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102391954B1 (ko) 입사 전자기파들로부터 근거리 구역에서 필드 강도 패턴을 형성하기 위한 디바이스
US7526158B2 (en) System and method for high resolution optical imaging, data storage, lithography, and inspection
US10440244B2 (en) Near-field imaging devices
TWI791828B (zh) 超穎鏡單元、半導體故障解析裝置及半導體故障解析方法
US20060086898A1 (en) Method and apparatus of making highly repetitive micro-pattern using laser writer
CN109416461A (zh) 显微镜的光学路径中盖玻片的倾斜度测量和校正
CN117434627A (zh) 用于保持微球体的膜
JP5039307B2 (ja) 対物レンズおよび顕微鏡
GB2553420A (en) Objective lens attachment
US9804424B2 (en) Adaptive photothermal lens
CN112368542B (zh) 使用多个波长的多工作距离高度传感器
JP2022108161A (ja) 光学装置及び固浸レンズ
RU2321084C2 (ru) Зонд для зондового микроскопа с использованием прозрачной подложки, способ изготовления зонда и устройство зондового микроскопа
JP2931268B2 (ja) レーザスキャン光学装置
CN110573965B (zh) 适于包括至少一个易碎光发射器的样品的光学光刻方法
KR100849139B1 (ko) 주사광원 엑스선 현미경 시스템
JP2001004812A (ja) 光学的コントラストを生じさせるためのトランスデューサー
KR101710570B1 (ko) 특이 광 투과 현상을 위한 나노홀 어레이 기판 및 이를 이용하는 초고해상도 이미지 시스템
JP2008241791A (ja) 光ピンセット装置
JP2003324057A (ja) アライメント装置およびアライメント方法
CN109458950A (zh) 一种基于中介层散射的针孔随动共焦显微装置和方法
US20220214556A1 (en) Device for creating a patterned evanescent field on a surface and method therefor
JP2006107584A (ja) 光学素子及び光スポット位置調整方法
Fletcher et al. Refraction contrast imaging with a scanning microlens
US11913888B2 (en) Solid immersion lens unit and semiconductor inspection device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230808

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20240313

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240507