JPH10142066A

JPH10142066A - 観察装置

Info

Publication number: JPH10142066A
Application number: JP8308603A
Authority: JP
Inventors: Kozo Takahashi; 幸三高橋
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1996-11-06
Filing date: 1996-11-06
Publication date: 1998-05-29

Abstract

(57)【要約】【課題】観察対象である試料からの赤外光画像と可視
光画像とをリアルタイムに得ることのできる観察装置を
提供する。【解決手段】この観察装置は、可視光カメラ１０８と
赤外光カメラ１０５とを観察すべき試料１０１の観察領
域を挟むように試料１０１と非接触で対峙させ、対向し
て設置することにより構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板に形成
された集積回路の内部分析・検査、及び発熱分析・検査
等に用いられる観察装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体基板に形成された集積回路に不良
部分があると製品としての信頼性が低下してしまうか
ら、製品の信頼性向上・維持を目的に不良品発見のため
の検査が行われる。このための検査の１つとして不良品
における発熱を分析・検査する方法がある。この方法
は、集積回路への検査のための通電時に不良個所に異常
な電流が流れて発熱した場合、その発熱した部分を特定
することにより不良品を検出するものである。

【０００３】この発熱の分析・検査のための従来の方法
として、集積回路の表面に液晶を塗り、発熱により液晶
の配向が変化することを利用する液晶法がある。即ち、
集積回路への通電により不良個所から発熱したとき、そ
の発熱箇所を液晶の配向の変化により検出し、不良個所
を特定していた。

【０００４】また、最近、赤外光カメラを用いた顕微鏡
を集積回路の発熱や内部の分析に利用することも行われ
ている。この場合、赤外光カメラからの映像だけでは赤
外光の映像は可視光の映像と異なるために発熱箇所の特
定が難しい。このため、可視光カメラによる映像を予め
撮影しておき、赤外光カメラが可視光カメラと同じ領域
を撮像するように位置決めする機構を用い、可視光の画
像と同じ領域の赤外光画像を得て、この赤外光画像と可
視光画像とを重ねて表示することにより、位置を特定し
ていた。

【０００５】また、赤外光と可視光とを分離するコール
ドミラーやホットミラーを用い、赤外光カメラと可視光
カメラにより赤外光画像と可視光画像とを得て、これら
の画像を重ねて表示する方法も考えられる。この方法の
一例を図６により説明する。観察対象の試料５０の上方
に赤外光カメラ５６及び可視光カメラ５８を配置し、試
料５０と赤外光カメラ５６との間にコールドミラー５１
を配し、コールドミラー５１から反射した可視光が可視
光カメラ５８に入射するようにミラー５２を配してい
る。コールドミラー５１を透過した図６の波線で示す赤
外光を赤外光カメラ５６により検出し、コールドミラー
５１及びミラー５２を反射した可視光を可視光カメラ５
８により検出する。また、図６においてコールドミラー
５１の代わりに赤外光を反射し可視光を透過するホット
ミラーを使用する場合には、図６の可視光カメラと赤外
光カメラとの位置を入れ替えて、試料からの可視光がホ
ットミラーを透過して可視光カメラに入射し、赤外光が
ホットミラーで反射して赤外光カメラに入射するように
構成する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の従来技
術には次のような問題がある。即ち、液晶法による場
合、集積回路表面に均一に液晶を塗らなければならず、
手間がかかり、熟練も必要である。

【０００７】また、可視光画像を予め撮像しておく方法
は、可視光映像を予め記憶させておき、しかる後に赤外
光映像を得てから可視光映像と重ね合わすので、リアル
タイムに撮像位置を変えることが困難である。このた
め、試料観察に時間がかかってしまう。

【０００８】また、コールドミラーやホットミラーを使
用する方法の場合、図６のように試料５０と赤外光カメ
ラ５６の対物レンズとの間にコールドミラー５１が位置
するから、赤外光カメラの光学系の作動距離が長くな
る。赤外光カメラの光学系の作動距離が長くなると、解
像度の確保のため対物レンズの開口数を大きく設計する
ことが必要となり、シリコン等の高価な材料からなる対
物レンズの直径が大きくなってしまい、装置の経済性を
確保し難い。作動距離が長いままレンズの径を制限する
と開口数が小さくなり、解像度が低下する。また、コー
ルドミラー５１と試料５０との距離が実質的な作動距離
になり（図６の距離ｎ）、作動距離（ｎ）がレンズ単体
の作動距離（図６の距離ｍ）に比べ非常に短くなる。こ
のため、検査時に集積回路に通電するための電極を配置
する余裕がなくなってしまい、実用性に問題がある。

【０００９】本発明は、かかる従来技術の問題に鑑み、
試料の観察を容易に行うことができ、試料からの赤外光
画像と可視光画像とをリアルタイムに得ることができる
とともに集積回路等の試験のための電極が配置可能であ
る観察装置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題は、本願発明に
よれば、可視光カメラと赤外光カメラとを観察すべき試
料の観察領域を挟むように前記試料と非接触で対峙さ
せ、対向して設置することを特徴とする観察装置により
解決される。

【００１１】上記観察装置において、可視光カメラと赤
外光カメラとが観察すべき試料を挟むように互いに対向
して配置されるから、可視光カメラにより試料の観察領
域からの可視光を検出し、同時に赤外光カメラにより該
試料の観察領域からの赤外光を検出できる。従って、可
視光カメラ及び赤外光カメラにおいて試料の観察領域か
らの赤外光画像と可視光画像の両方をリアルタイムに得
ることができる。このため、リアルタイムに撮像位置を
変えることにより、試料観察を迅速に行うことができ
る。

【００１２】また、可視光カメラと赤外光カメラとが前
記試料に対して非接触に対峙するので、試料自体に検査
のための処理を施すことは不要であるため、検査後の後
処理は不要となり、試料観察の迅速化に寄与できる。従
来の液晶法のように検査の際にその都度試料に液晶を適
用する必要がなく、手間はかからず熟練等は不要とな
る。

【００１３】また、可視光カメラと赤外光カメラとが光
学的に分離して独立して設置されるから、可視光カメラ
が可視光用結像光学系を有し、赤外光カメラが赤外光用
結像光学系を有する場合に、可視光カメラ及び赤外光カ
メラの各結像光学系の設計が自由になり、使用するレン
ズの選択の範囲が広がる。使用可能となるレンズとは、
例えば短作動で大きな開口数を有するもの、ズーム付
き、長作動、レボルバーを入れ対物を入れ換えるものな
どである。従って、可視光カメラにおいて既存の作動距
離の長い可視光用結像光学系を使用することができる。
このため、例えば、半導体基板に形成された集積回路を
試験するためのテスターの電極を配置するスペースを確
保できる。更に、赤外光カメラ側においてかかる電極を
配置する必要がないので、赤外光カメラの赤外光用結像
光学系の作動距離を長くする必要がなくなり、赤外光カ
メラの赤外光用結像光学系のレンズを大きくすることな
しに開口数を大きくでき、安価で小さい高性能のレンズ
を使用できる。また、作動距離が長い光学系は可視光用
結像光学系の方が赤外光用結像光学系よりも安価に構成
できるので、装置全体が安価に構成できる。

【００１４】また、可視光用結像光学系及び赤外光用結
像光学系がそれぞれ顕微鏡光学系を有すると、観察すべ
き試料が半導体基板に形成された集積回路等のように微
小であっても観察が可能となる。半導体基板はシリコン
（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）等の材料からなり、こ
れらの材料は赤外光が透過するため、シリコンウェハ等
の半導体基板も赤外光に対して透過性である。集積回路
はドープされた半導体の組み合わせで形成されており、
半導体は不純物のドープ量により吸収率ｋ（＝放射率
ε）が大きく変化するので、集積回路が形成された半導
体基板はドープ量と温度とに依存して赤外光を発する。
従って、上述した装置において試料を集積回路が形成さ
れている半導体基板とした場合、半導体基板から赤外光
が発すると、半導体基板の表裏面のいずれからでも赤外
光カメラにより半導体表面の集積回路及び集積回路の内
部を観察できる一方、半導体基板の他方の面からの可視
光を可視光カメラにより観察できる。

【００１５】また、可視光カメラからの画像情報である
出力信号と前記赤外光カメラからの画像情報である出力
信号との画像処理部を有すると、試料の観察領域からの
赤外光画像と可視光画像の両方をモニタ等の画像表示手
段にリアルタイムに表示することができる。この場合、
画像処理手段において可視光画像と赤外光画像の画角と
位置をそれぞれ予め合わせておくことにより、各画像を
同一画面に別々に独立に表示したり、重ねて表示したり
することができる。従って、赤外光により検出した箇所
を可視光画像において確認できるから、赤外光により検
出した箇所の特定を容易に行うことができる。

【００１６】なお、本観察装置は、上記試料を保持する
ための試料保持手段（１０２）を具備することができ、
この場合でも、赤外光を透過するようにこの試料保持手
段を構成すると、可視光により観察する面と異なる他方
の面から赤外光により試料を観察できる。上記試料保持
手段は赤外光を透過する材料から構成したり、また、試
料の観察対象部分に対応する部分に孔を設けて構成する
ことができる。なお、赤外光を透過する材料としては、
シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、蛍石等があ
る。

【００１７】また、上記試料または上記試料保持手段と
可視光カメラ及び赤外光カメラとを相対的に移動させる
ための移動機構（１０３）を具備することにより、試料
の観察範囲を変えることができ、試料の所定の領域を観
察するのに便利となる。移動機構は、試料または試料保
持手段と両カメラとを同時にまたはいずれか一方を移動
させる構成にできる。この移動機構を、孔（１０３ａ）
を有する板状部材を備え試料または試料保持手段を移動
させる構成とした場合、赤外光カメラの赤外光用結像光
学系がこの孔内に位置し、試料の観察領域からの赤外光
を検出するように構成できる。また、上記板状部材に孔
を設けない場合には板状部材を赤外光の透過する材料に
より構成することもできる。また、各カメラを試料に対
して移動させる構成とした場合、両カメラは連動して移
動するようにすると、試料の同一の観察領域を常に観察
できる。

【００１８】また、本発明による観察装置において集積
回路の形成された半導体基板を観察対象とした場合、集
積回路に通電するための通電回路（１２０）と、この通
電により集積回路の論理回路が正常であるか否かを分析
し判断するためのアナライザ（１２１）と、この通電の
ために前記半導体基板の表面に接触する電極（１１５）
とを具備することにより、集積回路の論理回路を検査で
きるとともに、不良箇所から発熱した場合にその場所の
特定を容易に行うことができる。これにより、本観察装
置を集積回路の論理回路の検査を行うと同時に発熱不良
箇所の検査もその位置を正確に特定しながら行うことが
できる半導体試験装置として構成することもできる。こ
の試験装置によれば、半導体基板に形成された集積回路
の検査を迅速かつ正確に行うことが可能となる。また、
赤外光カメラ及び光学系カメラの焦点合わせのために通
電により発熱するターゲットパターンを備えることによ
り、各カメラの焦点合わせが容易となる。

【００１９】

【実施例】

１．装置の構成以下、本発明による実施例の構成を図面を参照して説明
する。図１は本実施例による顕微鏡観察装置の概略構成
図である。この装置は、集積回路の形成されたシリコン
（Ｓｉ）からなる半導体基板を観察すべき試料１０１と
し、この試料１０１を保持するための試料保持手段とし
ての試料ホルダ１０２、及びこの試料ホルダ１０２をＸ
Ｙ平面において移動させる移動手段としてのＸＹステー
ジ１０３を備える。試料ホルダー１０２は板状に構成さ
れこの面上に試料１０１が載置される。試料ホルダ１０
２は、シリコンからなり、赤外光に対して透過性であ
る。

【００２０】また、図１に示す装置には、試料１０１の
集積回路に通電するための電極１１５が配置され、この
電極１１５を通して集積回路用テスターの通電回路１２
０から集積回路に所定の信号を入力し、集積回路から所
定の信号が出力されるか否かの検査を行う。テスターの
通電回路１２０にはアナライザ１２１が接続され、この
アナライザ１２１は集積回路の論理回路が正常であるか
否かを分析し判断する。

【００２１】本装置は、更に、赤外光結像光学系１０５
と、２次元的に配列された赤外光検出素子アレイを内蔵
した赤外光カメラ１０６とを備え、また、可視光用結像
光学系１０７と、２次元的に配列された可視光検出素子
アレイを内蔵した可視光カメラ１０８とを備える。これ
らの光学系１０５、１０７は、倍率の高い顕微鏡光学系
として構成されている。また、可視光カメラ１０８の焦
点を調節するためのエンコーダ内蔵の可視光側微動機構
１１２と、赤外光カメラ１０６の焦点を調節するための
エンコーダ内蔵の赤外光側微動機構１１３とを備える。

【００２２】更に、各カメラ１０６、１０８からの出力
信号を処理する画像処理部１０９、及びＸＹステージ１
０３と各微動機構１１２、１１３とを制御するための制
御部１１０をそれぞれ備える。

【００２３】画像処理部１０９で処理された可視光画像
と赤外光画像とはモニタ１１１に表示され、制御部１１
０が所定の制御を実行するためにパーソナルコンピュー
タ１１４から必要なデータが入力される。

【００２４】各カメラ１０６、１０８は試料１０１をそ
の上方及び下方から観察するために試料１０１を挟むよ
うに対向して配置されている。即ち、可視光用結像光学
系１０７及び可視光カメラ１０８は試料１０１の表面１
０１ａを観察できるように試料ホルダー１０２の上方に
配置され、また赤外光用結像光学系１０５及び赤外光カ
メラ１０６は試料１０１の裏面１０１ｂを観察できるよ
うに試料ホルダ１０２の下方に配置されている。

【００２５】図２は、ＸＹステージ１０３の近傍を示す
側面図である。ＸＹステージ１０３は板状に構成され、
図２の波線で示すように、その中央部を貫通して孔１０
３ａが設けられている。赤外光用結像光学系１０５は、
この孔１０３ａ内に位置し、ＸＹステージ１０３が移動
してもこのステージ１０３と干渉することなく、試料１
０１の全面をその裏面１０１ｂ側から観察できる。

【００２６】試料ホルダ１０２はシリコンから形成され
ており、このホルダ１０２における試料１０１の載る位
置は平行平面に構成されている。試料ホルダ１０２の両
面には、赤外光の透過率を高めて赤外光カメラ１０６の
Ｓ／Ｎ比を改善するために反射防止膜が設けられてお
り、表面には更に表面保護のためハードコートが施され
ている。反射防止膜は、Ｇｅ層とＳｉ層の組み合わせか
ら構成でき、例えば、Ｓｉからなる試料ホルダ１０２の
表面にＧｅ層、Ｓｉ層、Ｇｅ層、Ｓｉ層の順に設けるこ
とができる。各層の数と厚さは赤外光の波長により決め
られる。

【００２７】試料１０１を試料ホルダ１０２に固定する
ために、試料ホルダ１０２に複数の固定ピン１０２ａが
設けられている。また、図３に示すように、試料ホルダ
１０２に試料１０１の外周部に対応する位置に複数の孔
１０２１を設け、これらの孔１０２１を通して真空吸引
を行うことにより、試料１０１が試料ホルダ１０２に吸
着されて固定されるように構成してもよい。

【００２８】赤外光用結像光学系１０５と可視光用結像
光学系１０７とは、試料１０１の表面にそれぞれ焦点を
合わせたときに赤外光カメラ１０６と可視光カメラ１０
８の各画角が同一になるように構成されている。また、
赤外光カメラ１０６と可視光カメラ１０８とは、撮像領
域が同一になるように顕微鏡装置内に組み込まれてい
る。また、可視光用結像光学系１０７は、半導体基板に
形成された集積回路を検査するためのテスタの電極を配
置する空間を確保するために、作動距離が長いものを使
用する。

【００２９】以上のように本実施例の装置は、赤外光を
透過するシリコンからなる半導体基板を上方から可視光
により観察でき、下方から赤外光により観察できる。こ
のため赤外光画像と可視光画像とをリアルタイムに得る
ことが可能となる。また、比較的安価で作動距離の長い
可視光用結像光学系を試料の上方に配置できるから、半
導体基板に形成された集積回路の試験のためのテスター
の電極を配置できる空間を十分に確保できる。一方、試
料の下方には電極を配置する必要はないので、赤外光用
結像光学系では作動距離が短い光学系を使用でき、赤外
光用光学結像系も安価に構成できる。

【００３０】また、通電回路１２０から半導体基板１０
１の表面に接触する電極１１５を通して集積回路に通電
し、アナライザ１２１により集積回路の論理回路が正常
な動作をするか否かを検査できるとともに、その集積回
路において不良箇所から発熱した場合にその発熱箇所の
特定が可能である。

【００３１】２．撮像領域の調整赤外光カメラ１０６と可視光カメラ１０８の撮像領域の
調整について説明する。本装置の生産時に行う赤外光画
像と可視光画像との位置合わせのために、赤外光及び可
視光の両方で観察が可能なターゲットパターンを用いる
必要がある。このターゲットパターンとして、例えば、
Ｓｉウェハに不純物を高濃度にドープした抵抗体をパタ
ーニングにより予め形成しておく。この抵抗体であるタ
ーゲットパターンに電流を流すことにより発熱させ、赤
外光カメラ１０６及び可視光カメラ１０８の両方から出
力したターゲットパターンの画像が一致するように微動
機構１１２、１１３の位置を調整機構（図示省略）によ
り調整する。この場合、試料１０１はターゲットパター
ンが形成されている面を可視光用結像光学系１０７側に
向けて置く。

【００３２】また、実際の観察において、試料１０１で
ある半導体基板は、基板と基板の間または同一基板内
で、厚さが異なることもある。試料１０１の厚さが変化
した場合、カメラ１０６、１０８の各焦点もずれるた
め、カメラ１０６、１０８を各微動機構１１２、１１３
により上下方向に移動させて各焦点を合わせる。このと
き、微動機構１１２、１１３の軸のずれのため各カメラ
１０６、１０８の光学系の軸がずれると、焦点を合わせ
ても可視光の撮像領域と赤外光の撮像領域が異なってし
まう。従って、上記抵抗体を厚さの異なるＳｉウェハに
形成して複数のターゲットパターンを用意し、各ターゲ
ットパターンで各撮像領域が一致するように微動機構１
１２、１１３の各軸を調整しておくことが好ましい。

【００３３】３．画像処理及び表示次に、得られた画像の表示及び処理について説明する。
赤外光カメラ１０６及び可視光カメラ１０８から得られ
た各画像信号は、画像処理部１０９に送られる。このと
きの送信形態はアナログ信号、デジタル信号のいずれで
もよい。

【００３４】本実施例では、可視光カメラ１０８からは
アナログ信号（例えばＮＴＳＣ方式による信号）が送ら
れ、赤外光カメラ１０６からはアナログ信号及びデジタ
ル信号の両方が送られるように構成されている。可視光
カメラ１０８からの画像信号がアナログ信号であるの
は、主にこのカメラは試料観察用に使われるので一般に
市販されているＣＣＤカメラで十分であり、また安価な
ため本装置を安価に構成できるからである。また、赤外
光カメラ１０６からの画像信号がアナログ信号及びデジ
タル信号の両方であるのは、リアルタイムの試料観察の
ためにはアナログ信号の方が有利であり、詳細な温度測
定やデータ解析のためにはカメラ内部において早い段階
でデジタル変換されたデジタル信号の方が有利であるか
らである。試料観察のためにアナログ信号が有利である
のは、外部インターフェースを用いたデジタル信号は転
送に時間がかかるため観察位置の移動等のためＸＹステ
ージ１０３を動かした場合、観察のリアルタイム性が失
われる場合があるからである。

【００３５】図４は、画像処理部１０９のブロック図で
ある。可視光カメラ１０８からのアナログ信号をＡ／Ｄ
変換器１０９ａによりデジタル変換し、フレームメモリ
ａに取り込む。また、赤外光カメラ１０６からのアナロ
グ信号もＡ／Ｄ変換器１０９ｂによりデジタル変換し、
フレームメモリｂに取り込む。フレームメモリａ、ｂの
画像信号はフレームメモリｃに転送され、コンピュータ
１１４からの指示によりいずれか一方の画像信号または
両方の合成画像信号がモニタ１１１に画像として表示さ
れる。

【００３６】また、赤外光カメラ１０６からのデジタル
信号が温度変換器１０９ｃに送られ、ここで予め得てお
いた光量と温度の変換テーブルにより温度に変換してか
らこのデジタル信号をフレームメモリｄに取り込み、温
度データを例えば温度の高低により色を変えて表示した
り、位置を指定して数字で表示することができる。ま
た、フレームメモリａ、ｂに取り込んだ画像信号を記録
する等の一般的な画像の記録や処理ができることは勿論
である。

【００３７】以上のように、可視光画像と赤外光画像と
をモニタにおいてリアルタイムに重ねて表示することが
できる。また、同一画面上に各画像をリアルタイムに別
々に表示することもできる。このため、集積回路におい
て不良箇所から発熱した場合にその発熱箇所の特定を容
易に行うことができる。

【００３８】図５に画像処理部１０９の変形例を示す。
この場合は、赤外光カメラ１０８からのデジタル信号を
フレームｂに取り込んでから、フレームメモリｃを介し
てモニタ１１１に画像を表示する。更に、フレームメモ
リｂに取り込まれた画像信号から温度変換器１０９ｃの
変換テーブルにより温度に変換をして同様に温度データ
をモニタ１１１に表示できる。

【００３９】４．焦点合わせ次に、本装置の焦点を合わせる方法について説明する。
赤外光カメラ１０６の画像は、観察対象である試料１０
１に大きな温度差や放射率の違いがない場合には、焦点
を合わせ難く、特に顕微鏡の場合は微小領域を観察して
いるため、温度が拡散し易くコントラストがつかないた
め観察しづらく、焦点を合わせ難い。赤外光の場合に比
べ、可視光カメラ１０８における焦点合わせは、試料１
０１に形成した表面のターゲットパターンのコントラス
トにより容易にできる。本実施例では、赤外光カメラ１
０６における焦点合わせは、このターゲットパターンを
利用して行う。

【００４０】本実施例の装置の生産時に上述した撮像領
域の調整が終了したら、ターゲットパターンを用いて可
視光カメラ１０８の焦点を合わせ、次に、通電により発
熱しているターゲットパターンを画面内に表示しておく
と、発熱部であるパターンと非発熱部との間の高い温度
差により赤外光カメラ１０６の焦点も容易に合わせるこ
とができる。

【００４１】以上のようにして赤外光カメラ１０６及び
可視光カメラ１０８の両方の焦点が合っている状態にし
た場合、微動機構１１２、１１３のそれぞれのエンコー
ダの値をコンピュータ１１４に記憶する。また、基板の
厚さが異なるターゲットパターンについて同様に焦点あ
わせを行い、そのときの各エンコーダの値をコンピュー
タ１１４に記憶する。このようにして得られたデータを
基に、可視光側微動機構１１２のエンコーダの値Ｚ１と
赤外光側微動機構１１３の値Ｚ２との関係をｎ次の多項
式で近似する。本実施例では、２次式を例にして説明す
ると、Ｚ２（Ｚ１）＝ａＺ１²＋ｂＺ１＋ｃ（１）となるように最小二乗法によりａ、ｂ、ｃの係数を決定
する。

【００４２】実際に本装置を使用するときには、試料ホ
ルダ１０２に試料１０１を載せ、ターゲットパターンに
可視カメラ１０８の焦点を合わせてから、コンピュータ
１１４から指示すると、微動機構１１２のエンコーダの
値（Ｚ１）を制御部１１０が読み取り、コンピュータに
伝送する。そして、コンピュータ１１４は式（１）にし
たがって赤外光側微動機構１１３のエンコーダの値（Ｚ
１）を計算し、この値を制御部１１０に伝え、赤外光側
微動機構１１３を所定の位置まで移動させることによ
り、赤外光カメラ１０６の焦点が自動的に合う。このよ
うにして、可視光カメラ１０８の焦点を合わせるだけで
赤外光カメラ１０６の焦点合わせを自動的に行うことが
できる。

【００４３】通常は、以上のようにして赤外光カメラ１
０６の焦点を合わすが、試料１０１における発熱位置が
基板の表面でなかったり、基板の屈折率等により完全に
焦点が合わない場合が生じることがある。この場合には
赤外光側微動機構１１３を手動により移動させることに
より焦点を合わせるが、焦点はほぼ合っている状態であ
るので容易に焦点合わせができる。

【００４４】また、同じ様な試料を観察する場合には手
動により移動した量をオフセットとして記憶することが
でき、コンピュータ１１４の操作により式（１）をＺ２（Ｚ１）＝ａＺ１²＋ｂＺ１＋ｃ＋ｄ（２）と変え、ｄをオフセット量として処理すればよい。従っ
て、上述の場合と同様に、自動的に焦点を合わせること
ができる。

【００４５】次に、上述した焦点合わせをオートフォー
カスにした変形例について説明する。即ち、可視光カメ
ラ１０８の焦点合わせが自動的に行われれば、赤外光カ
メラ１０６の焦点も自動的に合う。従って、各種のオー
トフォーカスの方法が採用可能であるが、集積回路の形
成された半導体基板を観察対象とし、集積回路のテスタ
ーとともに使用する場合には、可視光カメラ１０８の光
軸外に光学測距装置等を配置すると、テスターの電極に
光学測距装置の光路を妨げられる可能性があるため、可
視カメラ１０８の光軸と同軸の光学系を有するオートフ
ォーカス系が効果的である。このため、この変形例で
は、可視光カメラ１０８から得られる画像を基にオート
フォーカスを行う。

【００４６】コンピュータ１１４にオートフォーカスを
命令すると、制御部１１０は各機構に命令を送る。画像
処理部１０９は画面内の中央の画像の微分値を計算し、
この微分値を制御部１１０に送る。制御部１１０はこの
時点の可視光側微動機構１１２のエンコーダの値と上記
微分値とをペアにしてコンピュータ１１４に送る。制御
部は続いて可視光側微動機構１１２を一定量移動させ、
上述と同様に、微分値及びエンコーダ値を取得してコン
ピュータ１１４に送る。この動作を繰り返して、最も微
分値が大きい位置に可視光側微動機構１１２を位置決め
し、上述したのと同様の方法で、赤外光カメラ１０６の
焦点を自動的に合わせる。このようにして、オートフォ
ーカス動作が終了し、赤外光カメラ１０６のみならず可
視光カメラ１０８の焦点をも自動的に合わせることがで
きる。

【００４７】

【発明の効果】本発明によれば、可視光カメラにより試
料の観察領域からの可視光を検出し、同時に赤外光カメ
ラにより該試料の観察領域からの赤外光を検出できるか
ら、試料の観察領域から赤外光画像と可視光画像の両方
をリアルタイムに得ることができる。従って、赤外光に
より検出した箇所の特定を容易に行うことができ、かつ
試料観察を迅速にできる。

【００４８】また、可視光カメラと赤外光カメラとを独
立して配置でき、可視光カメラの可視光用結像光学系は
既存の長作動距離のものを使用できるため、半導体基板
を観察対象とした場合に、半導体基板に形成された集積
回路の試験のための電極を配置する空間を確保でき、装
置を安価に構成できる。また、赤外光による検出を試料
の他方の面側から行うので、かかる電極を配置する空間
は必要でないので、赤外光カメラの赤外光用結像光学系
は作動距離が短いもので十分となり、シリコン等の高価
な材料からなる対物レンズの直径を大きくする必要はな
く、この光学系を安価に構成できる結果、更に装置全体
のコスト減に寄与できる。

【００４９】また、試料の観察領域からの赤外光画像と
可視光画像の両方をモニタ等の画像表示手段にリアルタ
イムに表示することができるから、各画像を同一画面に
別々に独立に表示したり、重ねて表示したりすることが
可能となる。これにより、赤外光により検出した箇所を
可視光画像において確認できるから、赤外光により検出
した箇所の特定を容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による実施例の顕微鏡観察装置の構成を
示す概略図である。

【図２】図１に示した実施例における赤外光用結像光学
系、ＸＹステージ、試料ホルダ及び試料の位置関係を示
す側面図である。

【図３】図１に示した実施例の試料ホルダに設けた試料
の吸引吸着用の孔を示す平面図である。

【図４】図１に示した実施例の画像処理部の構成例を示
すブロック図である。

【図５】図４に示す画像処理部の変形例を示すブロック
図である。

【図６】従来の装置を説明するための図である。

【符号の説明】

１０１試料１０２試料ホルダ１０３ＸＹステージ１０５赤外光用結像光学系１０６赤外光カメラ１０７可視光用結像光学系１０８可視光カメラ１０９画像処理部１１０制御部１１１モニタ１１２可視光側微動機構１１３赤外光側微動機構１１５電極１２０通電回路１２１アナライザ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】可視光カメラと赤外光カメラとを観察す
べき試料の観察領域を挟むように前記試料と非接触で対
峙させ、対向して設置することを特徴とする観察装置。
【請求項２】前記可視光カメラは可視光用結像光学系
を有し、前記赤外光カメラは赤外線用結像光学系を有す
ることを特徴とする請求項１記載の観察装置。
【請求項３】前記可視光用結像光学系及び前記赤外線
用結像光学系はそれぞれ顕微鏡光学系を有することを特
徴とする請求項２記載の観察装置。
【請求項４】前記可視光カメラからの画像情報である
出力信号と前記赤外光カメラからの画像情報である出力
信号との画像処理部を有することを特徴とする請求項
１、２または３記載の観察装置。