KR101098104B1

KR101098104B1 - 고침 렌즈 이동장치, 및 이를 구비한 현미경

Info

Publication number: KR101098104B1
Application number: KR1020067007859A
Authority: KR
Inventors: 히로시 다나베; 이쿠오 아라타
Original assignee: 하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤
Priority date: 2003-10-31
Filing date: 2006-04-24
Publication date: 2011-12-26
Also published as: US20050094258A1; EP1679540A4; EP1679540B1; EP1679540A1; TW200525176A; WO2005043214A1; DE602004028036D1; CN1875307A; JPWO2005043214A1; KR20060129182A

Abstract

고침 렌즈(3)를 지지하는 고침 렌즈 홀더(5)가 연결된 제 1 암 부재(71)와, 이 제 1 암 부재(71)를, 관찰 대상물에 대하여 대략 평행을 이루는 X-Y 평면 내에서 회동시키는 제 1 암 부재 회동원(72)과, 이 제 1 암 부재 회동원(72)을 유지하는 제 2 암 부재(73)와, 제 1 암 부재 회동원(72)의 회동축과 비동축(非同軸)의 위치를 회동축으로 하여, 제 2 암 부재(73)를 X-Y 평면 내에서 회동시키는 제 2 암 부재 회동원(74)을 구비하는 구성으로 한다. 그리고, 2개의 암 부재(71, 73)를 회동함으로써, 고침 렌즈(3)를 X-Y 평면 내의 소망의 위치로 이동 가능하게 하고, 직교하는 X방향, Y방향으로 구성 부품을 길게 할 필요가 없으며, 점유 영역을 작게 함과 동시에 간이한 구성으로 한다. 이것에 의해, 저비용화를 도모하면서, 장치의 소형화를 도모할 수 있는 고침 렌즈 이동장치 및 이를 구비한 현미경이 실현된다.

Description

고침 렌즈 이동장치, 및 이를 구비한 현미경{DEVICE FOR MOVING SOLID IMMERSION LENS AND MICROSCOPE WITH THE SAME}

본 발명은, 고침(固浸) 렌즈를 이동시키는 고침 렌즈 이동장치 및 이를 구비한 현미경에 관한 것이다.

관찰 대상물의 화상을 확대하는 렌즈로서 고침 렌즈(SIL：Solid Immersion Lens)가 알려져 있다. 이 고침 렌즈는, 반구 형상 또는 바이어슈트라스(weierstrass) 구(球)라고 불리는 초반구(超半球) 형상의 렌즈로, 그 크기가 1mm ~ 5mm 정도의 소형 렌즈이다. 그리고, 이 고침 렌즈를 사용하면, 개구수(開口數)(NA) 및 배율이 모두 확대되기 때문에, 높은 공간 분해 능력으로의 관찰이 가능하게 된다.

이 고침 렌즈를 사용하여 관찰을 하는 경우에, 그 고침 렌즈를, 관찰 대상물의 관찰 위치로 이동시키는 고침 렌즈 이동장치로서, 고침 렌즈를 유지하는 유지 상자를 X-Y 액추에이터에 의해 X-Y 이동시키는 장치가 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1：US2003／0098692A1 참조). 또, 고침 렌즈를 유지하는 캔틸레버(cantilever)를 압전 소자(piezoelectric element)에 의해 X-Y-Z 이동시키는 장치가 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 2：일본국 특개2001-189359호 공보 참조).

특허문헌 1 : US2003/0098692A1

특허문헌 2 : 일본국 특개2001-189359호 공보

그렇지만, X-Y 액추에이터에 의해 유지 상자를 X-Y 이동시키는 전자(前者)에 있어서는, X-Y 액추에이터의 경우에 일반적으로 지적되는 것이나, 직교하는 X방향, Y방향으로 구성 부품을 길게 할 필요가 있어, 점유 영역이 커지게 되므로, 소형화를 도모할 수 없다고 하는 문제가 있다. 또, 압전 소자에 의해 캔틸레버(cantilever)를 X-Y-Z 이동시키는 후자에 있어서는, 큰 스트로크(stroke)를 취할 수 없기 때문에, 관찰 대상물 측에 X-Y-Z 스테이지를 별도로 설치하고 있어서, 비용이 많이 든다.

본 발명은, 이와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 저비용화(低費用化)를 도모하면서, 소형화가 도모되는 고침 렌즈 이동장치, 및 이를 구비한 현미경을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 의한 고침 렌즈 이동장치는, 고침 렌즈를, 관찰 대상물에 대하여 대략 평행을 이루는 X-Y 평면 내에서 이동시키는 고침 렌즈 이동장치로서, 고침 렌즈를 지지하는 고침 렌즈 홀더가 연결된 제 1 암(arm) 부재와, 이 제 1 암 부재를 X-Y 평면 내에서 회동시키는 제 1 암 부재 회동원(回動源)과, 이 제 1 암 부재 회동원을 유지하는 제 2 암 부재와, 제 1 암 부재 회동원의 회동축과 비동축(非同軸)의 위치를 회동축으로 하여, 제 2 암 부재를 X-Y 평면 내에서 회동시키는 제 2 암 부재 회동원을 구비한 것을 특징으로 하고 있다.

이와 같은 고침 렌즈 이동장치에 의하면, 제 2 암 부재 회동원에 의해, 제 2 암 부재 및 제 2 암 부재에 유지되어 있는 제 1 암 부재 회동원이, 관찰 대상물에 대하여 대략 평행을 이루는 X-Y 평면 내에서 회동된다. 또, 그 회동축이 제 2 암 부재 회동원의 회동축과 비동축에 위치하는 제 1 암 부재 회동원에 의해, 고침 렌즈를 지지하는 고침 렌즈 홀더가 연결된 제 1 암 부재가 X-Y 평면 내에서 회동된다. 이와 같이 고침 렌즈는, 2개의 암 부재가 회동됨으로써 X-Y 평면 내의 소망의 위치로 이동되기 때문에, 직교하는 X방향, Y방향으로 구성 부품을 길게 할 필요가 없고 점유 영역이 작게 됨과 동시에 간이한 구성으로 이루어진다.

여기서, 제 2 암 부재 회동원을, X-Y 평면에 직교하는 Z방향으로 이동시키는 Z방향 이동원을 구비하고 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 그 고침 렌즈 이동장치에 의해, 고침 렌즈가 3차원 방향의 소망의 위치로 자유롭게 이동된다.

또, 고침 렌즈를 관찰 대상물에 광학적으로 결합시키기 위한 광 결합 재료를 공급하는 광 결합 재료 공급수단을 구비하고 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 개구수(NA)가 높은 광속(光束)을 통하게 할 수 있다. 이에 의해, 고침 렌즈 본래의 분해 기능을 얻을 수 있다.

또, 광 결합 재료를 건조시키기 위한 기체를 공급하는 건조기체 공급수단을 구비하고 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 광 결합 재료의 건조가 촉진되어, 관찰을 즉시 실행하는 것이 가능하게 된다.

또, 고침 렌즈 홀더는 바깥쪽으로 연장된 암부를 구비하고, 이 암부가 제 1 암 부재에 착탈 가능하게 연결되어 있는 구성으로 하여도 좋다. 이 경우, 렌즈 교환 시에 암부마다 교환이 가능하게 되고, 미소(微小)한 고침 렌즈를 취급하지 않고 렌즈 교환이 용이하게 된다. 혹은, 제 1 암 부재가, 제 1 암 부재 회동원에 착탈 가능하게 연결되어 있는 구성으로 하여도 좋다.

또, 제 2 암 부재는, 만곡(彎曲) 형상으로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 그 제 2 암 부재가, 관찰 대상물의 시야로부터 용이하게 멀어지게 된다.

또, 고침 렌즈 홀더는, 그 내경이 고침 렌즈의 외경에 비하여 크게 되는 통 형상으로 구성되고, 이 고침 렌즈 홀더의 내주(內周) 내에 고침 렌즈가 위치함과 동시에, 그 고침 렌즈의 바닥면이 고침 렌즈 홀더의 바닥면의 개구로부터 돌출한 상태로 되어 있는 구성으로 하여도 좋다. 이 경우, 고침 렌즈는, X-Y 평면 내를 이동하는 고침 렌즈 홀더의 내주면에 걸려진 상태로 관찰 대상물 위를 미끄러지도록 이동하여 소망의 관찰 위치로 이동한다. 또, 그 고침 렌즈 홀더 또는 관찰 대상물을 Z방향으로 이동하고, 다시 고침 렌즈 홀더를 X-Y 평면 내에서 이동하여 고침 렌즈로부터 멀어지게 함으로써, 구성 부품을 모두 관찰 대상물의 시야로부터 멀리한 관찰이 가능하게 된다.

또, 고침 렌즈를 통하여 관찰 대상물을 관찰하는 현미경을 구비하고, 이 현미경에, 상기 고침 렌즈 이동장치가 착탈 가능하게 장착되어 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 그 고침 렌즈 이동장치를 떼어내고 관찰하는 경우나, 다른 렌즈 이동장치를 장착하여 관찰하는 경우 등에 편리하다.

또, 본 발명에 의한 고침 렌즈 이동장치를 구비한 현미경은, 시료의 관찰을 행하여, 그 내부 정보를 얻기 위한 현미경으로서, 관찰 대상물인 시료로부터의 빛이 입사하는 대물렌즈를 포함하고, 시료의 화상을 유도하는 광학계와, 상기 고침 렌즈 이동장치를 구비하며, 고침 렌즈 이동장치는, 시료로부터 대물렌즈로의 광축을 포함하는 삽입 위치와, 광축을 벗어난 대기 위치와의 사이에서 고침 렌즈를 이동시키는 것을 특징으로 하고 있다.

이와 같은 고침 렌즈 이동장치를 구비한 현미경에 의하면, 고침 렌즈 이동장치에 의해, 시료로부터 대물렌즈로의 광축을 포함하는 삽입 위치와, 광축을 벗어난 대기 위치와의 사이에서 고침 렌즈가 이동된다. 그리고, 시료와 대물렌즈와의 사이에 고침 렌즈가 없는 통상의 상태에서의 관찰 화상, 및 ,고침 렌즈를 삽입한 상태에서의 확대 관찰 화상의 양자가 취득된다. 이와 같이 고침 렌즈 이동장치를 사용함으로써, 관찰 화상 및 확대 관찰 화상의 양자가 필요하게 되는 경우에 이들 화상이 용이하게 취득됨과 동시에, 확대 관찰 화상에 의해 고분해 가능한 관찰이 가능하게 된다.

또한, 본 발명에서 말하는 「내부 정보」로서는, 예를 들면 전자 디바이스를 시료로 한 경우, 전자 디바이스의 회로 패턴이나 전자 디바이스로부터의 미약(微弱) 발광이 포함된다. 이 미약 발광으로서는, 전자 디바이스의 결함에 기초하는 이상 개소에 기인하는 것이나, 전자 디바이스 중의 트랜지스터의 스위칭 동작에 수반하는 트랜젠트(transient) 발광 등을 들 수 있다. 게다가, 전자 디바이스의 결함에 기인하는 발열도 포함된다.

또, 현미경은, 관찰 대상물이 되는 시료의 화상을 취득하는 화상 취득 수단을 구비하는 구성으로 하여도 좋다. 이 경우, 광학계는, 시료의 화상을 화상 취득 수단으로 유도하도록 구성된다.

상기한 현미경은, 전자 디바이스 검사 장치로서 바람직하게 사용할 수 있다. 이 경우, 전자 디바이스 검사 장치는, 전자 디바이스의 화상을 취득하여, 그 내부 정보를 검사하는 전자 디바이스 검사 장치로서, 관찰 대상물로 되는 전자 디바이스의 화상을 취득하는 화상 취득 수단과, 전자 디바이스로부터의 빛이 입사하는 대물렌즈를 포함하고, 전자 디바이스의 화상을 화상 취득 수단으로 유도하는 광학계와, 상기 고침 렌즈 이동장치를 구비하며, 고침 렌즈 이동장치는, 전자 디바이스로부터 대물렌즈로의 광축을 포함하는 삽입 위치와 광축을 벗어난 대기 위치와의 사이에서 고침 렌즈를 이동시키는 것이 바람직하다.

이와 같은 고침 렌즈 이동장치를 구비한 전자 디바이스 검사 장치에 의하면, 고침 렌즈 이동장치에 의해, 전자 디바이스로부터 대물렌즈로의 광축을 포함하는 삽입 위치와 광축을 벗어난 대기 위치와의 사이에서 고침 렌즈가 이동된다. 그리고, 전자 디바이스와 대물렌즈와의 사이에 고침 렌즈가 없는 통상의 상태에서의 관찰 화상, 및, 고침 렌즈를 삽입한 상태에서의 확대 관찰 화상의 양자가 취득된다. 이와 같이 고침 렌즈 이동장치를 사용함으로써, 관찰 화상 및 확대 관찰 화상의 양자가 필요하게 되는 경우에 이들 화상이 용이하게 취득됨과 동시에, 확대 관찰 화상에 의해 고분해 가능한 관찰이 가능하게 된다.

<발명의 효과>

이와 같이, 본 발명에 의한 고침 렌즈 이동장치에 의하면, 2개의 암 부재를 회동함으로써 고침 렌즈를 X-Y 평면 내의 소망의 위치로 이동하고, 직교하는 X방향, Y방향으로 구성 부품을 길게 할 필요를 없어 점유 영역을 작게 함과 동시에, 간이한 구성으로 하고 있기 때문에, 저비용화를 도모하면서, 장치의 소형화를 도모하는 것이 가능하게 된다. 또, 이 고침 렌즈 이동장치를 구비한 현미경(예를 들면 전자 디바이스 검사 장치)에 의하면, 그 고침 렌즈 이동장치의 효과에 더하여, 관찰 화상 및 확대 관찰 화상의 양자가 필요하게 되는 경우에 이들 화상이 용이하게 취득됨과 동시에, 확대 관찰 화상에 의해 고분해 가능한 관찰이 가능하게 되기 때문에, 전자 디바이스 검사 등의 시료 관찰을 용이하면서 또한 고정밀도로 실시하는 것이 가능하게 된다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 고침 렌즈 이동장치를 구비한 전자 디바이스 검사 장치를 나타내는 구성도이다.

도 2는 고침 렌즈 이동장치 및 대물렌즈를 위쪽에서 바라본 사시도이다.

도 3은 고침 렌즈 이동장치 및 대물렌즈를 아래쪽에서 바라본 사시도이다.

도 4는 고침 렌즈 이동장치 및 대물렌즈의 하부를 도 3과는 상이한 아래쪽에서 바라본 사시도이다.

도 5는 고침 렌즈가 대기 위치에 위치하고 있는 상태의 고침 렌즈 이동장치 및 대물렌즈를 나타내는 하면도이다.

도 6은 고침 렌즈가 삽입 위치, 밀착 위치에 위치하고 있는 상태의 고침 렌즈 이동장치 및 대물렌즈를 나타내는 하면도이다.

도 7은 고침 렌즈가 교환 위치에 위치하고 있는 상태의 고침 렌즈 이동장치 및 대물렌즈를 나타내는 하면도이다.

도 8은 고침 렌즈 홀더를 나타내는 사시도이다.

도 9는 고침 렌즈 홀더의 렌즈 대기 위치의 상태를 나타내는 종단면도이다.

도 10은 고침 렌즈 홀더의 렌즈 밀착 위치의 상태를 나타내는 종단면도이다.

도 11은 고침 렌즈 홀더의 암부와 고침 렌즈 이동장치의 제 1 암 부재와의 연결부를 나타내는 사시도이다.

도 12는 고침 렌즈 홀더의 암부와 고침 렌즈 이동장치의 제 1 암 부재와의 연결 전의 상태를 전방에서 바라본 사시도이다.

도 13은 고침 렌즈 홀더의 암부와 고침 렌즈 이동장치의 제 1 암 부재와의 연결 전의 상태를 후방에서 바라본 사시도이다.

도 14는 고침 렌즈 이동장치 및 대물렌즈와 함께 광 결합 재료 공급수단 및 건조기체 공급수단을 나타내는 구성도이다.

도 15는 광 결합 재료 공급수단을 구체적으로 나타내는 구성도이다.

도 16은 건조기체 공급수단을 구체적으로 나타내는 구성도이다.

도 17은 본 발명의 다른 실시 형태에 사용되는 고침 렌즈 홀더를 나타내는 사시도이다.

도 18은 고침 렌즈 홀더의 렌즈 밀착 위치의 상태를 나타내는 종단면도이다.

도 19는 고침 렌즈 홀더와 고침 렌즈 이동장치와의 연결부를 나타내는 사시도이다.

도 20은 다른 고침 렌즈 홀더를 나타내는 사시도이다.

도 21은 다른 고침 렌즈 홀더의 렌즈 밀착 위치의 상태를 나타내는 종단면도이다.

<부호의 설명>

1 … 전자 디바이스 검사 장치, 2 … 광학계, 3 … 고침 렌즈, 4 … 현미경, 5, 64 … 고침 렌즈 홀더, 7 … 고침 렌즈 홀더 암부, 10, 12 … 화상 취득 수단, 20 … 대물렌즈, 30 … 고침 렌즈 매니풀레이터(고침 렌즈 이동장치), 71 … 제 1 암 부재, 72 … 제 1 암 부재 회동원, 72a … 제 1 암 부재 회동원의 회동축, 73 … 제 2 암 부재, 74 … 제 2 암 부재 회동원, 74a … 제 2 암 부재 회동원의 회동축, 75 … Z방향 이동원, 80 … 광 결합 재료 공급수단, 90 … 건조기체 공급수단, 99 … 연결부, S … 반도체 디바이스(관찰 대상물)

이하, 본 발명에 의한 고침 렌즈 이동장치, 및 현미경의 바람직한 실시 형태에 대하여 도 1 ~ 도 21을 참조하면서 설명한다. 도 1은, 본 발명의 제 1 실시 형태에 관한 고침 렌즈 이동장치를 구비한 전자 디바이스 검사 장치를 나타내는 구성도, 도 2 ~ 도 4는, 고침 렌즈 이동장치 및 대물렌즈를 나타내는 각 사시도, 도 5 ~ 도 7은, 고침 렌즈 이동장치의 이동 동작을 나타내는 각 상태도, 도 8 ~ 도 10은, 고침 렌즈 홀더를 나타내는 각 도면, 도 11 ~ 도 13은, 고침 렌즈 홀더와 고침 렌즈 이동장치와의 연결부를 나타내는 각 사시도, 도 14 ~ 도 16은, 광 결합 재료 공급수단, 건조기체 공급수단을 나타내는 각 도면, 도 17 ~ 도 19는, 본 발명의 다른 실시 형태에 사용되는 고침 렌즈 홀더를 나타내는 각 도면, 도 20 및 도 21은, 다른 고침 렌즈 홀더를 나타내는 각 도면이다. 또한, 각 도면에 있어서, 동일한 요소에는 동일 부호를 부여하고, 중복하는 설명은 생략한다. 또, 본 발명에 의한 고침 렌즈 이동장치, 및 현미경은, 고침 렌즈를 사용한 시료 관찰에 대하여 일반적으로 적용 가능하다. 단, 이하에 있어서는, 주로 그 전자 디바이스 검사(반도체 검사)로의 적용 예에 대하여 설명한다.

먼저, 제 1 실시 형태의 고침 렌즈 이동장치를 구비하는 전자 디바이스 검사 장치에 대해 설명한다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 전자 디바이스 검사 장치(1)는, 예를 들면 반도체 기판 위에 트랜지스터나 배선 등의 회로 패턴이 형성된 반도체 디바이스(S)를 관찰 대상물의 시료로 하고, 이 반도체 디바이스(S)의 화상을 취득하여 그 내부 정보를 검사하는 검사 장치이다. 또한, 본 발명에서 말하는 「내부 정보」로서는, 반도체 디바이스의 회로 패턴이나 반도체 디바이스로부터의 미약 발광이 포함된다. 이 미약 발광으로서는, 반도체 디바이스의 결함에 기초하는 이상 개소에 기인하는 것이나, 반도체 디바이스 중의 트랜지스터의 스위칭 동작에 수반하는 트랜젠트(transient) 발광 등을 들 수 있다. 게다가, 반도체 디바이스의 결함에 기인하는 발열도 포함된다.

이 전자 디바이스 검사 장치(1)는, 반도체 디바이스(S)의 관찰을 행하는 관찰부(A)와, 관찰부(A)의 각 부분의 동작을 제어하는 제어부(B)와, 반도체 디바이스(S)의 검사에 필요한 처리나 지시 등을 행하는 해석부(C)를 구비하고 있다. 반도체 디바이스(S)는, 관찰부(A)에 설치된 스테이지(18) 위에 그 이면이 위를 향하도록 실어 놓여지고, 검사 장치(1)는, 본 실시 형태에 있어서는, 반도체 디바이스(S) 의 도시 하부면(반도체 디바이스(S)의 반도체 기판 표면에 형성된 집적 회로 등)을 검사한다.

관찰부(A)는, 반도체 디바이스(S)로부터의 화상을 취득하는 화상 취득 수단으로서의 고감도 카메라(10) 및 레이저 스캔 광학계(LSM：Laser Scanning Microscope) 유니트(12)와, 고감도 카메라(10) 및 LSM 유니트(12)와 반도체 디바이스(S)와의 사이에 배치되는 현미경(4)의 대물렌즈(20)를 포함하는 광학계(2)와, 반도체 디바이스(S)의 확대 관찰 화상을 얻기 위한 고침 렌즈(3)와, 이 고침 렌즈(3)를 3차원 방향으로 이동시키는 고침 렌즈 이동장치로서의 고침 렌즈 매니풀레이터(30)와, 이들을 직교하는 X-Y-Z 방향으로 각각 이동시키는 X-Y-Z 스테이지(15)를 구비하고 있다.

광학계(2)는, 상기 대물렌즈(20)에 더하여, 카메라용 광학계(22)와, LSM 유니트용 광학계(24)를 구비하고 있다. 대물렌즈(20)는, 배율이 다른 것이 복수 설치되어, 전환 가능하게 되어 있다. 카메라용 광학계(22)는, 대물렌즈(20)를 통한 반도체 디바이스(S)로부터의 빛을 고감도 카메라(10)에 유도하고, 고감도 카메라(10)는 반도체 디바이스(S)의 회로 패턴 등의 화상을 취득한다. 한편, LSM 유니트용 광학계(24)는, LSM 유니트(12)로부터의 적외 레이저 광을 빔 스플리터(도시 생략)로 대물렌즈(20) 측으로 반사하여 반도체 디바이스(S)로 유도함과 동시에, 대물렌즈(20)를 통해 고감도 카메라(10)로 향하는 반도체 디바이스(S)로부터의 반사광의 일부를 빔 스플리터에서 분기하고 LSM 유니트(12)로 유도한다.

이 LSM 유니트(12)는, 적외 레이저광을 X-Y 방향으로 주사하여 반도체 디바 이스(S) 측으로 출사하는 한편, 반도체 디바이스(S)로부터의 반사광을 광검출기(도시생략)로 검출한다. 이 검출광의 강도는, 반도체 디바이스(S)의 회로 패턴을 반영한 강도로 되어 있다. 따라서, LSM 유니트(12)는, 적외 레이저광이 반도체 디바이스(S)를 X-Y 주사함으로써, 반도체 디바이스(S)의 회로 패턴 등의 화상을 취득한다.

X-Y-Z 스테이지(15)는, 고감도 카메라(10), LSM 유니트(12) 및 광학계(2), 또한, 고침 렌즈(3) 및 고침 렌즈 매니풀레이터(30) 등을, X-Y 방향(수평 방향；관찰 대상물인 반도체 디바이스(S)에 대하여 평행을 이루는 방향) 및 이에 직교하는 Z방향(수직 방향)의 각각에, 필요에 따라 이동하기 위한 것이다.

고침 렌즈(3)는, 반구 형상(도 9 참조) 또는 바이어슈트라스 구라로 불리는 1 ~ 5mm 정도의 초반구 형상을 가지는 미소한 렌즈이고, 반도체 디바이스(S)를 관찰하기 위한 관찰 위치(도시 상부면)에 그 바닥면이 밀착함으로써, 뒤쪽으로 되는 반도체 디바이스(S)의 표면(도시 하부면)의 확대 관찰 화상을 얻는다.

구체적으로는, 반도체 검사 장치에 있어서 사용되는 고침 렌즈는, 반도체 디바이스의 기판 재료와 실질적으로 동일 또는 그 굴절율에 가까운, 고굴절율 재료로 이루어진다. 그 대표적인 예로서는, Si, GaP, GaAs 등을 들 수 있다.

이와 같은 미소(微小)한 광학 소자를 반도체 디바이스의 기판 표면에 광학 밀착시키는 것에 의해, 반도체 기판 자신을 고침 렌즈의 일부로서 이용할 수 있다. 고침 렌즈를 이용한 반도체 디바이스의 이면(裏面) 해석에 의하면, 대물렌즈의 초점을 반도체 기판 표면에 형성된 집적 회로에 맞추었을 때에, 고침 렌즈의 효과에 의해, 수속각(收束角)을 크게 하거나 매질(媒質)의 굴절율을 증가시키는 효과가 있다. 이것에 의해, 기판 중에 NA가 높은 광속(光束)을 통과하는 것이 가능하게 되어, 단파장(短波長)화에 의한 고분해 가능화를 기대할 수 있다.

이와 같은 고침 렌즈(3)의 렌즈 형상은, 수차(收差)가 없어지는 조건에 의해 결정되는 것이다. 반구 형상을 가지는 고침 렌즈에서는, 그 구심(球心)이 초점이 된다. 이때, 개구수(NA) 및 배율은 모두 n배가 된다. 한편, 초반구 형상을 가지는 고침 렌즈에서는, 구심으로부터 R／n만큼 아래쪽으로 어긋난 위치가 초점이 된다. 이때, 개구수(NA) 및 배율은 모두 n²배가 된다. 혹은, 구심과, 구심으로부터 R／n만큼 아래쪽으로 어긋난 위치와의 사이의 위치를 초점으로 하는 등, 반도체 디바이스(S)에 대한 구체적인 관찰 조건 등에 따라, 상기 이외의 조건으로 고침 렌즈(3)를 사용하여도 좋다.

고침 렌즈 홀더(5)(도 8 ~ 도 10 참조)는, 고침 렌즈(3)를 바람직하게 지지하는 것이다. 또, 이 고침 렌즈 홀더(5)를 3차원 방향으로 이동하는 고침 렌즈 매니풀레이터(30)(도 2 ~ 도 7 참조)는, 고침 렌즈 홀더(5)에 지지되는 고침 렌즈(3)를, 반도체 디바이스(S)와 대물렌즈(20)와의 사이의 위치에서 반도체 디바이스(S)로부터 대물렌즈(20)로의 광축을 포함한 삽입 위치, 반도체 디바이스(S)의 관찰 위치에 그 고침 렌즈(3)의 바닥면이 밀착하는 밀착 위치, 상기 광축을 벗어난 대기 위치, 고침 렌즈(3)를 교환하기 위한 교환 위치 등의 각 소정 위치로 이동하기 위한 것이다. 이들 고침 렌즈 홀더(5) 및 고침 렌즈 매니풀레이터(30)에 대하여 자세 하게는 후술한다.

제어부(B)는, 카메라 컨트롤러(51a)와, 레이저 스캔(LSM) 컨트롤러(51b)와, 스테이지 컨트롤러(52)와, 매니풀레이터 컨트롤러(53)를 구비하고 있다. 카메라 컨트롤러(51a) 및 LSM 컨트롤러(51b)는, 고감도 카메라(10) 및 LSM 유니트(12)의 동작을 각각 제어함으로서, 관찰부(A)에서 행해지는 반도체 디바이스(S)의 관찰의 실행(화상의 취득)이나 관찰 조건의 설정 등을 제어한다.

스테이지 컨트롤러(52)는, X-Y-Z 스테이지(15)의 동작을 제어함으로써, 반도체 디바이스(S)의 관찰 위치에 대응하는 위치로의 고감도 카메라(10), LSM 유니트(12) 및 광학계(2) 등의 이동, 위치 맞춤, 초점 맞춤 등을 제어한다. 또, 매니풀레이터 컨트롤러(53)는, 고침 렌즈 매니풀레이터(30)의 동작을 제어함으로써, 상기 소정 위치로의 고침 렌즈(3)의 이동, 및, 고침 렌즈(3)의 밀착 위치의 미세 조정 등을 제어한다(자세하게는 후술).

해석부(C)는, 화상 해석부(61)와 지시부(62)를 구비하고, 컴퓨터에 의해 구성되어 있다. 화상 해석부(61)는, 카메라 컨트롤러(51a) 및 레이저 스캔 컨트롤러(51b)로부터의 화상 정보에 대하여 필요한 해석 처리 등을 실시한다. 또, 지시부(62)는, 조작자로부터의 입력 내용이나 화상 해석부(61)에 의한 해석 내용 등을 참조하고, 제어부(B)를 통하여, 관찰부(A)에 있어서의 반도체 디바이스(S)의 검사의 실행에 관한 필요한 지시를 행한다. 또, 해석부(C)에 의해 취득 또는 해석된 화상, 데이터 등은, 필요에 따라 해석부(C)에 접속된 표시 장치(63)에 표시된다.

다음으로, 특히 본 실시 형태의 특징을 이루는 고침 렌즈 홀더(5) 및 고침 렌즈 매니풀레이터(30)에 대해 상술한다.

고침 렌즈 홀더(5)는, 도 8 및 도 9에 나타내는 바와 같이, 대략 원통 형상으로 구성되고 고침 렌즈(3)를 지지하는 홀더(6)와, 이 홀더(6)를 유지하는 암부(7)를 구비하고 있다. 이 고침 렌즈 홀더(5)는, 후술의 광학 밀착액과 접촉하는 일이 있기 때문에, 내부식성이 높은, 예를 들면 스테인리스, 알루미늄 등의 금속 외, 고침 렌즈 형상에 맞추어 성형 가공하기 쉬운 수지로서, 예를 들면 아크릴이나 PET, 폴리에틸렌, 폴리카보네이트(polycarbonate) 등으로 성형되어 있다.

홀더(6)는, 도 9에 나타내는 바와 같이, 고침 렌즈(3)를 유지하는 제 1홀더(8)와, 이 제 1홀더(8)를 지지하는 제 2 홀더(9)를 구비하고 있다. 이들 제 1 홀더(8) 및 제 2 홀더(9)는, 반도체 디바이스(S)에 대한 광로를 방해하지 않도록 대략 원통 형상으로 구성되어 있다.

제 1 홀더(8)는, 그 상부의 외주면에, 바깥쪽에 돌출하는 고리 형상 테두리부(8a)를 구비함과 동시에, 그 바닥면에, 내측으로 향하는 고리 형상 테두리부(8b)를 구비하고, 이 고리 형상 테두리부(8b)의 내주에 형성되어 있는 개구를 통하여, 고침 렌즈(3)의 바닥면이 아래쪽에 돌출한 상태에서, 그 고침 렌즈(3)가 제 1 홀더(8)에 예를 들면 접착제 등으로 고착되어 유지되어 있다.

제 2 홀더(9)는, 그 바닥면에, 내측에 향하는 고리 형상 테두리부(9a)를 구비하고, 이 고리 형상 테두리부(9a)의 내주에 형성되어 있는 개구(9b)를 통하여, 제 1 홀더(8)의 하부가 아래쪽에 돌출한 상태에서, 제 1 홀더(8)의 고리 형상 테두리부(8a)가 제 2 홀더(9)의 고리 형상 테두리부(9a)에 실려 놓여지고, 그 제 1 홀 더(8) 및 고침 렌즈(3)가 그 제 2 홀더(9)에 자중(自重) 방향으로 지지되어 있다.

여기서, 제 1 홀더(8)의 하부의 외경을 A, 제 1 홀더(8)의 고리 형상 테두리부(8a)의 외경을 B, 제 2 홀더(9)의 개구(9b)의 내경을 C로 하면, A＜C＜B의 관계로 설정되어 있다. 이 때문에, 제 1 홀더(8)는 제 2 홀더(9)에 대하여 자유롭게 됨과 동시에 제 2 홀더(9)로부터 아래쪽으로의 제 1 홀더(8)의 이탈이 방지되어 있다.

또, 제 2 홀더(9)는, 그 상부의 개구(9c)에, 예를 들면 끼워 맞춤이나 나사 맞춤 등에 의해 장착되는 고침 렌즈의 이탈 방지를 위한 캡(11)을 구비하고 있다. 이 캡(11)은, 제 1 홀더(8) 및 제 2 홀더(9)와 동일하게 대략 원통 형상으로 구성되고, 캡(11)의 내경을 D로 하면, D＜B의 관계로 설정되어 있다. 따라서, 그 캡(11)에 의해, 반도체 디바이스(S)에 대한 광로(光路)를 방해하지 않고, 그 고침 렌즈(3)를 유지한 제 1 홀더(8)가 제 2 홀더(9)의 상부의 개구(9c)를 통하여 예를 들면 튀어나오는 등의 이탈이 방지되어 고침 렌즈의 분실이 방지되어 있다.

또, 암부(7)는, 환봉(丸棒)을 대략 L자 형상으로 구부린 것으로서, 제 2 홀더(9)로부터 바깥쪽으로 연장하고, 그 일단이 위쪽으로 향함과 동시에 그 타단이 제 2 홀더(9)의 측부에 고정되어 있다. 이 암부(7)의 일단에는, 도 8 및 도 9에 나타내는 바와 같이, 파이프의 측면의 일부를 평탄면으로 한 회전 방지부(7a)가, 암부(7) 및 홀더(6)의 회전 방지로서 예를 들면 끼워 맞춤 등으로 고착되어 있다. 또한, 암부(7)는, 대략 L자 형상을 이루고 그 일단이 위쪽으로 연장되는 구성으로 되어 있으나, X-Y 평면 내에서 연장되는 구성으로 하여도 좋다.

이 고침 렌즈 홀더(5)를 구성하는 암부(7)는, 도 11에 나타내는 바와 같이, 고침 렌즈 매니풀레이터(30)의 제 1 암 부재(71)의 일단에 착탈 가능하게 연결되어 있다. 이 제 1 암 부재(71)와 고침 렌즈 홀더(5)를 연결하는 연결부(99)는, 도 12 및 도 13에 나타내는 바와 같이, 제 1 암 부재(71)에, 암부(7)의 회전 방지부(7a)를 상하 방향으로 끼워 통하는 것을 가능하게 하는 관통 구멍(71a)과, 선단면이 평탄면으로 됨과 동시에 나사 맞춤에 의한 진퇴(전진／후진)에 의해 관통 구멍(71a)을 좁히는／넓히는 조임부(71b)를 구비한다.

이와 같은 구성에 있어서, 관통 구멍(71a)에 끼워 통해진 회전 방지부(7a)는, 조임부(71b)를 조임 방향으로 돌려 전진시킴으로써, 제 1 암 부재(71)에 고정된다. 이 상태에서, 암부(7)의 회전 방지부(7a)의 평탄면과 조임부(71b)의 선단의 평탄면이 맞닿아 밀착하고, 그 암부(7) 및 고침 렌즈 홀더(5)의 회전 방지가 구성되어 있다. 또, 이와 같이 제 1 암 부재(71)에 고정된 암부(7)는, 예를 들면 고침 렌즈(3)의 교환 등을 할 때에, 조임부(71b)를 역방향으로 돌려 후퇴시킴으로써, 제 1 암 부재(71)로부터 해방되어 빠져나오게 된다.

이 연결부(99)에 의해 고침 렌즈 홀더(5)를 유지한 고침 렌즈 매니풀레이터(30)는, 도 1 ~ 도 7에 나타내는 바와 같이, 고침 렌즈 홀더(5)의 고침 렌즈(3)를, 3차원 방향의 상술한 각 소정 위치(삽입 위치, 밀착 위치, 대기 위치, 교환 위치)에 자유롭게 이동하는 것이다. 이 고침 렌즈 매니풀레이터(30)는, 도 2 ~ 도 7에 나타내는 바와 같이, 고침 렌즈 홀더(5)를 장착한 상기 제 1 암 부재(71)와, 이 제 1 암 부재(71)를 X-Y 평면 내에서 회동시키는 제 1 암 부재 회동원(72)과, 이 제 1 암 부재 회동원(72)을 유지하는 제 2 암 부재(73)와, 이 제 2 암 부재(73)를 X-Y 평면 내에서 회동시키는 제 2 암 부재 회동원(74)과, 이 제 2 암 부재 회동원(74)을, X-Y 평면에 직교하는 Z방향으로 이동시키는 Z방향 이동원(75)을 구비하고, 이 Z방향 이동원(75)이 기단(基端) 측으로 되고, 이동하는 제 1 암 부재(71)가 종단측으로 되어 있다.

구체적으로는, Z방향 이동원(75)은, 예를 들면 이송 나사 등에 의해 이동축(75a)이 Z방향으로 이동하는 Z축 모터 등으로 구성되고, 지지부(76)를 통하여 장치 본체 측으로서의 현미경(4)에 장착되어 있다. 이 지지부(76)는, 현미경(4)에 예를 들면 나사 고정 등으로 착탈 가능하게 장착되고, 예를 들면 고침 렌즈 매니풀레이터(30)를 떼어내어 현미경 관찰하는 경우나, 다른 렌즈 이동장치를 장착하여 현미경 관찰하는 경우 등의 편리성이 도모되어 있다.

Z방향 이동원(75)의 이동축(75a)에는, 지지부(77)를 통하여 제 2 암 부재 회동원(74)이 연결되어 있다. 이 제 2 암 부재 회동원(74)은, 예를 들면 출력축이 정역방향으로 회동하는(소정 범위 내에서 회동하면 좋다) 회동축(74a)으로 되는 모터 등으로 구성되고, Z방향 이동원(75)의 구동에 의해, Z방향으로 이동된다.

이 제 2 암 부재 회동원(74)의 회동축(74a)에는, 제 2 암 부재(73)의 일단이 연결되어 있다. 이 제 2 암 부재(73)는, 자세하게는 후술하겠으나, 도 6에 나타내는 바와 같이, 그 제 2 암 부재(73)가 반도체 디바이스(S)의 관찰 위치의 시야(대물렌즈(20)의 시야)로부터 용이하게 멀어지도록 만곡 형상으로 구성되어 있다.

이 제 2 암 부재(73)의 타단에는, 도 2 ~ 도 7에 나타내는 바와 같이, 제 1 암 부재 회동원(72)이 고정되어 있다. 이 제 1 암 부재 회동원(72)은, 예를 들면 출력축이 정역방향으로 회동하는(소정 범위 내에서 회동하면 좋다) 회동축(72a)으로 되는 모터 등으로 구성되어 있다. 이와 같이, 제 1 암 부재 회동원(72)의 회동축(72a)과 제 2 암 부재 회동원(74)의 회동축(74a)은 비동축에 위치하고 있다. 그리고, 제 1 암 부재 회동원(72)은, 제 2 암 부재 회동원(74)의 구동에 의해, 제 2 암 부재 회동원(74)의 회동축(74a)을 지점으로 하여 제 2 암 부재(73)와 함께 X-Y 평면 내를 회동한다.

제 1 암 부재 회동원(72)의 회동축(72a)에는, 상술한 제 1 암 부재(71)의 타단이 연결되어 있다. 이 제 1 암 부재(71)는, 제 1 암 부재 회동원(72)의 구동에 의해, 제 1 암 부재 회동원(72)의 회동축(72a)을 지점으로 하여 X-Y 평면 내를 회동한다.

따라서, 제 1 암 부재(71)의 일단에 연결되어 있는 고침 렌즈 홀더(5)에 지지된 고침 렌즈(3)는, 제 1 암 부재 회동원(72), 제 2 암 부재 회동원(74)의 구동에 의해, X-Y 평면 내를, 각각의 회동을 합성한 합성 방향으로 이동됨과 동시에, Z방향 이동원(75)의 구동에 의해 Z방향으로 이동되고, 그 결과 3차원 방향의 각 소정 위치로 자유롭게 이동된다.

또한, 본 실시 형태의 고침 렌즈 매니풀레이터(30)는, 고침 렌즈(3)에 의한 확대 관찰 화상을 얻을 때에 사용되는 것에 있어서, 도 14에 나타내는 바와 같이, 고침 렌즈(3)를 반도체 디바이스(S)의 관찰 위치에 광학적으로 결합시키기 위한 광 결합 재료를 공급하는 광 결합 재료 공급수단(80)과, 이 광 결합 재료를 건조시키 기 위한 기체를 공급하는 건조기체 공급수단(90)을 구비하고 있다.

광 결합 재료 공급수단(80)은, 예를 들면 양친매성(兩親媒性) 분자를 함유하는 광학 밀착액(예를 들면 물과 계면활성제(界面活性劑)로 이루어진다)을, 고침 렌즈(3)를 반도체 디바이스(S)의 관찰 위치에 밀착시키기 직전에, 그 관찰 위치 위에 공급하는 것이다. 이 광 결합 재료 공급수단(80)에서는, 도 14 및 도 15에 나타내는 바와 같이, 지지부(76)에 고정되어 있는 예를 들면 용량 1cc 정도의 전용 소형액체 탱크(81) 내에 광학 밀착액을 수용한다. 그리고, 이 수용되어 있는 광학 밀착액을, 예를 들면 압축 공기 등의 압축 기체에 의해 가압 상태로 하고, 지지부(76)에 고정됨과 동시에 액체 탱크(81)의 출구에 접속되어 있는 예를 들면 스프링이 들어있는 솔레노이드 밸브인 마이크로 밸브(82)에 제어계(83)로부터 펄스 신호를 공급함으로써, 이 마이크로 밸브(82)에 플렉시블 파이프(84)를 통하여 접속됨과 동시에 도 2 ~ 도 7에 나타내는 바와 같이 제 1 암 부재(71)에 고정되어 있는 광 결합 재료공급 파이프(85)의 그 선단의 공급구(85a)로부터 광학 밀착액을 분사한다.

또한, 양친매성 분자로서는 친수기(親水基)(카르복실(carboxyl)기, 술폰(sulfone)기, 제 4 암모늄기, 수산기 등)와 소수기(疏水基)(친유기(親油基)라고도 한다. 장쇄(長鎖)의 탄화수소기 등)의 양쪽을 가지는 분자이면 좋고, 예를 들면 계면활성제 분자(이온성 계면활성제 분자, 비(非)이온성 계면활성제 분자)가 바람직하게 사용된다. 또, 그 외의 양친매성 분자로서는 글리세린(glycerin), 프로필렌글리콜(polypyreneglycol), 소르비톨(sorbitol) 등의 습윤제나 인지질, 당지질, 아미노지질 등을 들 수 있다.

양친매성 분자를 함유하는 광학 밀착액은 표면 장력이 낮기 때문에, 소수성 표면인 반도체 기판 위에 퍼진다. 이 광학 밀착액을 건조시킬 때에, 반도체 기판의 표면 및 고침 렌즈의 바닥면의 젖는 성질을 유지하려고 하는 힘이 지배적으로 된다. 이 때문에, 고침 렌즈의 바닥면과 반도체 기판 표면과의 면의 간격을 좁혀지면서, 광학 밀착액의 주로 물의 휘발이 진행한다. 최종적으로는, 고침 렌즈와 반도체 기판이 광학적으로 결합한다.

이 상태에서는, 반도체 기판 표면 및 고침 렌즈의 바닥면에 물리 흡착한 양친매성 분자의 친수기와 수분자와의 사이에 반 데르 발스의 힘(van der Waals's force)이 작용하여, 수분자가 구속됨으로써 휘발이 멈추는 것으로 생각된다. 이때, 고침 렌즈와 반도체 기판과의 거리를, 예를 들면 1／20λ(λ：조사 파장) 이하로 할 수 있고, 그 결과 고침 렌즈와 반도체 기판과의 에버네선트(evanescent) 결합, 나아가서는 물리적 고착이 달성된다. 또한, 본 발명에서 말하는 「광학 밀착」이란, 에버네선트 결합에 의해 광학적인 결합이 달성된 것을 말한다.

또, 상기 광학 밀착액 이외의 광 결합 재료로서는, 예를 들면 특공평7-18806호 공보에 기재된 바와 같은, 고침 렌즈와 반도체 기판을 굴절율 정합(整合)시키는 굴절율 정합 유체(인덱스 매칭(index matching)액 등)를 들 수 있다. 또한, 굴절율 정합 유체와 광학 밀착액은 다른 것이고, 전자는 유체의 굴절율을 통하여 높은 NA를 실현하나, 후자는 에버네선트 결합을 보조하는 역할을 가지는 것이다. 여기서는, 광학 밀착액을 사용한 실시 형태를 상술하나, 굴절율 정합 유체를 사용한 형태에 있어서도 같은 효과를 얻을 수 있다. 단, 그 경우 반드시 유체를 건조시킬 필요 가 없으므로, 건조기체 공급수단(90)은 생략되는 형태도 있다.

이 광 결합 재료 공급 파이프(85)는, 도 2 ~ 도 7에 나타내는 바와 같이, 제 1 암 부재(71)에 고정되어 있음과 동시에, 그 선단의 공급구(85a)가 고침 렌즈 홀더(5)의 근방에 설치되어 있다. 이 때문에, 고침 렌즈(3)와 함께 이동하고 목표한 관찰 위치로 향하여 광학 밀착액을 분사하는 것이 가능하게 되어 있다. 이 광학 밀착액은, 그 분사량이, 펄스 신호의 온(ON) 시간을 제어함으로써 제어되고, 피코리터(picoliter) 정도의 정밀도로 공급구(85a)로부터 분사된다. 이 광학 밀착액의 분사량은, 고침 렌즈(3)의 크기에 따라 적절히 결정된다. 또, 이 광학 밀착액은, 부패, 농도 변화, 액체 막힘을 방지하도록, 적절히 교환하는 것이 바람직하다.

또한, 마이크로 밸브(82)를 대신하여 튜빙 타입 마이크로 디스펜서(tubing type micro dispenser)를 사용함과 동시에 액체 탱크(81)에 대한 압축 기체에 의한 가압을 없애고, 튜빙 타입 마이크로 디스펜서의 튜브를 기계적으로 짜냄으로써, 액체 탱크(81) 내의 광학 밀착액을, 플렉시블 파이프(84)를 통하여 광 결합 재료 공급 파이프(85)의 그 선단의 공급구(85a)로부터 관찰 위치로 향하여 적하(滴下)하는 광 결합 재료 공급수단으로 하여도 좋다. 이 경우에는, 액체 탱크(81)의 용량은 수십 cc정도로 되고, 적하량은, 고침 렌즈(3)의 크기에 따라 적절히 결정된다.

건조기체 공급수단(90)은, 반도체 디바이스(S)의 관찰 위치와 고침 렌즈(3)와의 사이의 광학 밀착액을 신속히 건조시키도록 기체를 공급하는 것이다. 이 건조기체 공급수단(90)은, 도 14 및 도 16에 나타내는 바와 같이, 예를 들면 압축 건조 공기나 질소 가스 등의 기체를, 지지부(76)에 고정되어 있는 전자(電磁) 밸브(92) 에 제어계(93)로부터 온, 오프(on, off) 신호를 공급함으로써, 이 전자 밸브(92)에 플렉시블 파이프(94)를 통하여 접속됨과 동시에, 도 2 ~ 도 7에 나타내는 바와 같이 제 1 암 부재(71)에 고정되어 있는 기체 공급 파이프(95)의 그 선단의 공급구(95a)로부터 내뿜는다.

이 기체 공급 파이프(95)는, 도 2 ~ 도 7에 나타내는 바와 같이, 광 결합 재료 공급 파이프(85)와 동일하게, 제 1 암 부재(71)에 고정되어 있음과 동시에 그 선단의 공급구(95a)가 고침 렌즈 홀더(5)의 근방에 설치되어 있다. 이 때문에, 고침 렌즈(3)와 함께 이동하고, 목표 위치인 반도체 디바이스의 관찰 위치와 고침 렌즈(3)와의 사이로 향하여 기체를 내뿜는 것이 가능하게 되어 있다.

다음으로, 이와 같이 구성된 전자 디바이스 검사 장치(1)의 작용에 대하여 설명한다. 우선, 도 5에 나타내는 대기 위치에 고침 렌즈(3)를 위치한 상태부터 설명한다. 이 대기 위치에서는, 제 1, 제 2 암 부재(71, 73)는 접혀지고, 고침 렌즈(3) 및 제 1, 제 2 암 부재(71, 73)는 대물렌즈(20)의 시야 밖에 있다. 이때, 고침 렌즈(3)를 유지한 제 1 홀더(8)는, 도 9에 나타내는 바와 같이, 그 고리 형상 테두리부(8a)가 제 2 홀더(9)의 고리 형상 테두리부(9a)에 실려 놓여지고, 그 제 1 홀더(8) 및 고침 렌즈(3)가 그 제2 홀더(9)에 자중 방향으로 지지되어 있는 상태이다. 그리고, 이 대기 상태에서, 반도체 디바이스(S)의 관찰 위치의 통상의 관찰 화상인 패턴 화상을 취득하고, 이어서, 반도체 디바이스(S)에 예를 들면 전압을 인가 등 하여, 그때의 화상을 취득한다.

이때에 반도체 디바이스(S)에 이상 개소가 있는 경우에는 발광 화상이 얻어 지므로, 통상의 관찰 화상과 전압을 인가했을 때의 화상을 중첩시킴으로써, 반도체 디바이스(S)의 이상 개소를 특정하는 것이 가능하게 된다. 그리고, 이상 개소가 있는 경우에는, 대물렌즈(20)가 그 이상 개소와 동축에 위치하도록, X-Y-Z 스테이지(15)에 의해, 고감도 카메라(10), LSM 유니트(12), 광학계(2), 고침 렌즈 홀더(5) 및 고침 렌즈 매니풀레이터(30) 등을 이동한다.

다음으로, 반도체 디바이스(S)의 관찰 위치에 대하여 고침 렌즈(3)를 설치한다. 이 경우에는, 먼저, 고침 렌즈 매니풀레이터(30)의 제 1, 제 2 암 부재 회동원(72, 74)을 구동하고 제 1, 제 2 암 부재(71, 73)를 회동함으로써, 도 3, 도 4 및 도 6에 나타내는 바와 같이, 대기 위치에 있는 고침 렌즈(3)를, 반도체 디바이스(S)와 대물렌즈(20)와의 사이에서 반도체 디바이스(S)로부터 대물렌즈(20)로의 광축을 포함하는 삽입 위치로 이동한다. 이때, 제 2 암 부재(73)는 만곡 형상으로 구성되어 있기 때문에, 도 6에 나타내는 바와 같이, 그 제 2 암 부재(73)가 대물렌즈(20)의 시야를 방해하지 않고 시야로부터 용이하게 멀어져 있다.

이와 같이 하여 고침 렌즈(3)를 삽입 위치에 삽입하면, 고침 렌즈 매니풀레이터(30)의 Z방향 이동원(75)을 구동하여 고침 렌즈(3)를 내린다. 그리고, 고침 렌즈(3)가 관찰 위치에 접근하면, 광 결합 재료 공급 수단(80)에 의해, 목표 위치인 관찰 위치 위에 광학 밀착액을 공급하고, 고침 렌즈(3)를 관찰 위치 위에 실어 놓아서 밀착 위치에 위치시킨다.

이와 같이 하여 고침 렌즈(3)가 반도체 디바이스(S)의 관찰 위치 위에 실어 놓여지면, 도 10에 나타내는 바와 같이, 제 2 홀더(9)에 의해 자중 방향으로 지지 되어 있는 고침 렌즈(3) 및 제 1 홀더(8)가, 그 반도체 디바이스(S)에 의해 들어올려진 상태로 된다.

그렇게 하면, 고침 렌즈(3)의 밀착 위치의 미세 조정을 행한다. 이 미세 조정은, 고침 렌즈 매니풀레이터(30)의 Z방향 이동원(75)의 구동에 의해 고침 렌즈 홀더(5)를 Z방향으로 미세 이동함과 동시에, 제 1 암 부재 회동원(72)에 의해 제 1 암 부재(71)를 미세 요동하고, 고침 렌즈(3)를 유지한 제 1 홀더(8)를, 제 2 홀더(9)에 대하여 X-Y-Z 방향으로 틈새를 가지고 접촉하지 않도록 하여 행한다. 구체적으로는, 고침 렌즈(3)로부터의 반사광을 포함하는 화상을 취득하고, 이 화상에 포함되는 반사광 모양에 있어서의 고침 렌즈(3)의 각 부분 반사면으로부터의 반사광을 가이드로 하여 행한다.

더 구체적으로는, 해석부(C)의 화상 해석부(61)에 의해, 얻어진 화상에 대하여, 자동 또는 조작자로부터의 지시에 기초하여 해석을 행하고, 반사광 모양의 중심 위치를 구한다. 그리고, 해석부(C)의 지시부(62)에 의해, 매니풀레이터 컨트롤러(53)를 통하여 고침 렌즈 매니풀레이터(30)에 대해, 화상 해석부(61)에서 얻어진 반사광 모양의 중심 위치가 반도체 디바이스(S)에서의 관찰 위치에 대하여 일치하도록, 고침 렌즈(3)의 밀착 위치의 미세 조정을 지시한다. 이것에 의해, 고침 렌즈(3)의 반도체 디바이스(S)의 관찰 위치 및 대물렌즈(20)에 대한 위치 맞춤이 행하게 된다.

이와 같이, 고침 렌즈(3) 및 제 1 홀더(8)는, 반도체 디바이스(S)에 의해 들어올려진 상태에서 제 2 홀더(9)에 대하여 자유로운 상태(프리(free))인 상태)로 되어 있기 때문에, 반도체 디바이스(S)의 관찰 위치에는, 고침 렌즈(3) 및 제 1 홀더(8)의 자중만이 작용하고, 과도한 압력이 가해지지 않게 되어 있음과 동시에, 고침 렌즈(3)가 관찰 위치에 가깝게(모방) 밀착되어 있다.

이어서, 건조기체 공급수단(90)에 의해, 목표 위치인 관찰 위치와 고침 렌즈(3)가 접촉하는 영역에 기체를 공급하고, 광학 밀착액을 건조시킴으로써, 고침 렌즈(3)를 신속히 반도체 디바이스(S)의 관찰 위치에 확실히 밀착시킨다. 이와 같이, 광 결합 재료 공급수단(80)으로부터의 광학 밀착액에 의해 고침 렌즈(3)가 반도체 디바이스(S)의 관찰 위치에 확실히 밀착하기 때문에, 고정밀도의 관찰이 가능해짐과 동시에, 건조기체 공급수단(90)으로부터의 기체에 의해 광학 밀착액의 건조가 촉진되기 때문에, 관찰을 즉시 실행하는 것이 가능하게 된다.

이와 같이 하여 고침 렌즈(3)의 관찰 위치에 대한 밀착이 행해지면, 지시부(62)에 의해, 스테이지 컨트롤러(52)를 통하여 X-Y-Z 스테이지(15)에 대하여, 고침 렌즈(3)가 밀착하여 설치되어 있는 반도체 디바이스(S)와 대물렌즈(20)와의 사이의 거리 조정을 지시하여, 초점 맞춤을 행한다. 이때, 고침 렌즈 매니풀레이터(30) 및 고침 렌즈(3)도 대물렌즈(20)와 함께 Z방향으로 이동하기 때문에, 고침 렌즈(3)의 관찰 위치에 대한 밀착을 유지하도록, 고침 렌즈 매니풀레이터(30)에 의해 고침 렌즈(3)를 Z방향의 반대 방향으로 이동한다. 그리고, 반도체 디바이스(S)의 관찰 위치 위에 밀착한 고침 렌즈(3), 대물렌즈(20)를 포함하는 광학계(2)를 통하여 관찰 위치의 확대 관찰 화상을 취득하여, 고분해 가능한 관찰을 행한다.

이 관찰 시에 있어서는, 상술한 바와 같이, 고침 렌즈(3) 및 제 1 홀더(8)가 제 2 홀더(9)에 대하여 자유로운 상태로 되어 있기 때문에, 제 2 홀더(9) 측 또는 반도체 디바이스(S) 측의 온도 드리프트(drift)가 상대 측에 대하여 차단되어, 온도 드리프트에 의한 영향이 없어져 있다.

그리고, 다음의 관찰 위치를 관찰하는 경우에는, 재차, 광 결합 재료 공급수단(80)에 의해 광학 밀착액을 공급한다. 이것에 의해, 고침 렌즈(3)의 관찰 위치에 대한 밀착이 풀리고, 이후는 상술한 순서와는 반대의 순서로 고침 렌즈 매니풀레이터(30)에 의해 고침 렌즈 홀더(5)를 이동하고, 고침 렌즈(3)를 도 5에 나타내는 대기 위치로 이동한다. 그리고, 이후는 상기와 동일한 순서를 반복한다.

또한, 광학 밀착액을 대신하여, 그 용매를 사용하여 광학 밀착을 해제하도록 하여도 좋다. 광학 밀착이 광학 밀착액 또는 그 용매로 밀착 부위를 젖게 함으로써 해제되는 것은, 고침 렌즈와 반도체 기판과의 경계면에 광학 밀착액 또는 그 용매가 재침입하고, 광학적인 결합 상태 및 물리적인 고착 상태를 파괴하기 때문이다. 이 방법에 의하면, 고침 렌즈 및 반도체 디바이스를 과도한 힘을 가하지 않고 분리할 수 있다. 따라서, 반도체 디바이스 및 고침 렌즈를 손상시키지 않으므로, 고침 렌즈를 재이용할 수 있다.

여기서, 고침 렌즈(3)를 교환할 필요가 발생하면, 고침 렌즈 매니풀레이터(30)의 제 1 암 부재 회동원(72)을 구동하여 제 1 암 부재(71)를 회동함으로써, 연결부(99)가 제 2 암 부재(73)의 하부 근처에 위치하여 취급하기 어려운 도 5에 나타내는 대기 위치로부터, 고침 렌즈(3)를 도 2 및 도 7에 나타내는 렌즈 교환 위치로 이동한다. 그리고, 연결부(99)가 제 2 암 부재(73)의 하부 근처로부터 크게 바깥쪽으로 나가서, 암부(7)마다 고침 렌즈 홀더(5)를 교환한다. 이와 같이, 렌즈 교환 시에 연결부(99)가 취급 위치에 있기 때문에, 고침 렌즈 홀더(5)의 암부(7)의 제 1 암 부재(71)에 대한 착탈이 용이하게 되어 있음과 동시에, 암부(7)마다 고침 렌즈 홀더(5)가 교환되기 때문에, 미소한 고침 렌즈(3)를 취급하지 않고 렌즈 교환이 용이하게 되어 있다.

이와 같이, 본 실시 형태의 고침 렌즈 홀더(5)에 의하면, 반도체 디바이스(S)의 관찰 위치에는 고침 렌즈(3) 및 제 1 홀더(8)의 자중만이 작용하여, 과도한 압력이 가해지지 않게 되어 있다. 이 때문에, 반도체 디바이스(S)의 손상을 방지할 수 있게 되어 있다. 또, 고침 렌즈(3)가 관찰 위치에 가깝게(모방) 밀착함과 동시에, 제 2 홀더(9) 측 또는 반도체 디바이스(S) 측의 온도 드리프트가 상대 측에 대하여 차단되어 온도 드리프트에 의한 영향이 없어져 있다. 이 때문에, 고침 렌즈(3)가 관찰 위치로부터 박리하지 않고 고정밀도의 관찰이 가능하게 되어 있다.

또, 본 실시 형태의 고침 렌즈 매니풀레이터(30)에 의하면, 제 1, 제 2 암 부재(71, 73)를 회동함으로써 고침 렌즈(3)가 X-Y 평면 내의 소정 위치로 이동한다. 이 때문에, 직교하는 X방향, Y방향으로 구성 부품을 길게 할 필요가 없고, 점유 영역이 작게 됨과 동시에 간이한 구성으로 되어 있다. 이것에 의해, 저비용을 도모하면서, 장치의 소형화를 도모할 수 있게 된다.

또, 이 고침 렌즈 매니풀레이터(30)를 구비한 전자 디바이스 검사 장치(1)에 의하면, 반도체 디바이스(S)와 대물렌즈(20)와의 사이에 고침 렌즈(3)가 없는 통상의 상태에서의 관찰 화상, 및, 고침 렌즈(3)를 삽입한 상태에서의 확대 관찰 화상 의 양자가 필요하게 되는 경우에, 이들 화상이 용이하게 취득된다. 또, 이때, 확대 관찰 화상에 의해 고분해 가능한 관찰을 행해지기 때문에, 전자 디바이스 검사 장치(1)에 의한 검사를 용이하면서 또한 고정밀도로 실시하는 것이 가능하게 된다.

도 17은, 본 발명의 다른 실시 형태에 사용되는 고침 렌즈 홀더를 나타내는 사시도, 도 18은, 고침 렌즈 홀더의 렌즈 밀착 위치의 상태를 나타내는 종단면도이다. 또, 도 19는, 고침 렌즈 홀더와 고침 렌즈 이동장치와의 연결부를 나타내는 사시도이다. 고침 렌즈 홀더(105)는, 도 17 및 도 18에 나타내는 바와 같이, 대략 원통 형상으로 구성되고 고침 렌즈(103)를 지지하는 홀더(106)와, 이 홀더(106)를 유지하는 암부(107)를 구비하고 있다.

홀더(106)는, 도 18에 나타내는 바와 같이, 하부 홀더(108)와, 상부 홀더(109)를 구비하고 있다. 이 중, 상부 홀더(109)는 암부(107)와 일체로 형성된 고리 형상부로 구성되어 있다. 고침 렌즈(103)를 지지하기 위한 하부 홀더(108)는, 이 상부 홀더(109)를 통하여 암부(107)에 의해 지지되어 있다. 또, 이들 홀더(108, 109)는, 반도체 디바이스(S)에 대한 광로를 방해하지 않도록 대략 원통 형상으로 구성되어 있다.

고침 렌즈(103)는, 그 바닥면의 중앙부(103a)가 그 주연부(周緣部)(103b)에 대하여 하부에 볼록하게 되는 형상으로 구성되어 있다. 또한, 본 실시 형태에 있어서는, 볼록 형상의 중앙부(103a)의 외주면이, 아래쪽으로 향하여 외경이 작아지는 테이퍼 형상으로 되어 있다.

홀더(108)는, 대략 원통 형상으로 구성됨과 동시에, 그 바닥면에, 내측으로 향하는 고리 형상 테두리부(108a)를 구비하고 있다. 그리고, 이 고리 형상 테두리부(108a)의 내주에 형성되어 있는 개구(108b)를 통하여, 고침 렌즈(103)의 볼록함을 이루는 중앙부(103a)의 바닥면이 하부로 돌출한 상태에서, 고침 렌즈의 주연부(103b)가 홀더(108)의 고리 형상 테두리부(108a)에 실려 놓여지고, 그 고침 렌즈(103)가 홀더(108)에 자중 방향으로 지지되어 있다.

또, 홀더(108, 109)의 위쪽에는, 캡(111)이 설치되어 있다. 이 캡(111)에 의해, 반도체 디바이스(S)에 대한 광로를 방해하지 않고, 고침 렌즈(103)의 홀더(108, 109)로부터의 이탈이 방지되어 있다. 또, 본 실시 형태에 있어서의 캡(111)은, 둥근 고리 형상으로서, 또한 내측으로 돌출하는 복수의 래치트(ratchet)부(도중에서는 3개의 래치트부)를 가지는 구성으로 되어 있다.

또, 암부(107)는, 상부 홀더(109)로부터 바깥쪽으로 연장한 판 형상 부재로 이루어지고, 그 일단이 경사진 상부로 향함과 동시에, 그 타단에 있어서 상기한 바와 같이 상부 홀더(109)와 일체화되어 있다. 이 암부(107)의 일단에는, 도 17 및 도 18에 나타내는 바와 같이, 연직 상부로 연장함과 동시에 측면의 일부를 평탄면으로 한 회전 방지부(107a)가, 암부(107) 및 홀더(106)의 회전 방지로서 고착되어 있다.

이 고침 렌즈 홀더(105)를 구성하는 암부(107)는, 도 19에 나타내는 바와 같이, 고침 렌즈 매니풀레이터(30)의 제 1 암 부재(71)의 일단에 연결되어 있다. 또한, 본 실시 형태에 있어서는, 이 고침 렌즈 매니풀레이터(30)의 제 1 암 부재(71)가, 제 1 암 부재 회동원(72)에 대하여 착탈 가능하게 구성되어 있다. 도 19에 나 타내는 구성 예에서는, 제 1 암 부재(71)는, 육각 구멍 볼트(72b)에 의해, 제 1 암 부재 회동원(72)의 회동축(72a)에 대하여 착탈 가능하게 연결되어 있다.

이와 같은 고침 렌즈 홀더(105)에 의하면, 고침 렌즈(103)에 가공이 필요하게 되지만, 고침 렌즈(103)의 자중만이 반도체 디바이스(S)에 대하여 작용하기 때문에, 그 반도체 디바이스(S)에 과도한 압력이 더 가해지지 않는다는 이점이 있다.

또, 상기 실시 형태에서는, 고침 렌즈 홀더(105)가 연결된 제 1 암 부재(71)가, 제 1 암 부재 회동원(72)에 대하여 착탈 가능하게 설치되는 구성으로 되어 있다. 이와 같이, 강성(剛性)이 비교적 높은 제 1 암 부재 회동원(72)을 착탈 부위로 함으로써, 제 1 암 부재(71), 혹은 고침 렌즈 홀더(105)의 암부(107)에 변형이 발생하는 것이 방지됨과 동시에, 그들 부재의 내구성이 향상된다. 또, 고침 렌즈(103)에 의한 시료의 관찰을 행할 때에, 관찰 대상물과 고침 렌즈(103)와의 평행도를 바람직하게 유지할 수 있다.

또, 도 19에 나타낸 바와 같이, 제 1 암 부재(71)를 제 1 암 부재 회동원(72)에 대하여 볼트 등으로 설치한 구성에서는, 육각 렌치 등의 공구로의 착탈 작업이 가능하다. 이에 따라, 예를 들면 제 1 암 부재(71), 및 고침 렌즈 홀더(105)를 포함한 고침 렌즈(103)의 교환 등, 장치 취급이 용이하게 된다.

또, 상기 실시 형태에서는, 홀더(106)의 일부를, 암부(107)와 일체인 고리 형상부인 상부 홀더(109)에 의해 구성되어 있다. 이것에 의해, 고침 렌즈 홀더(105)의 강성을 향상할 수 있다. 또, 고침 렌즈 홀더에 있어서의 암부와 고리 형상의 홀더 부분과의 위치 맞춤(특히, 회전 방향의 위치 맞춤)이 불필요하게 된다. 이와 같은 구성에서는, 홀더(106)의 전부(全部)를, 암부(107)와 일체인 고리 형상부에 의해 구성하여도 좋다.

또, 암부(107)가, 홀더(106)로부터 경사진 상부로 향하는 형상으로 되어 있다. 이것에 의해, 고침 렌즈(103)의 옆쪽의 스페이스를 확보할 수 있으므로, 시료의 관찰을 바람직하게 실시할 수 있다. 예를 들면, 플라스틱 몰드형 IC를 검사하는 경우, 몰드 절제에 기인하여 검사 개소의 주변에 단차가 생겨서, 고침 렌즈 홀더의 이동 가능한 범위가 제한된다. 이에 대하여, 상기와 같이 암부(107)를 경사지게 하는 구성에 의하면, 관찰 대상물의 단차와, 고침 렌즈 홀더의 암부와의 간섭을 감소시킬 수 있어서, 고침 렌즈를 사용한 관찰 대상물의 관찰을 바람직하게 실행할 수 있다.

또한, 상기 구성의 고침 렌즈 홀더(105)에 있어서, 고리 형상 테두리부(108a)를 가지는 하부 홀더(108)에 대해서는, 상부 홀더(109) 및 암부(107)와 동일, 유사한 재료로 하여도 좋고, 혹은, 예를 들면 흡수성 세라믹 등의 흡수성 구조물을 가공한 것으로 하여도 좋다. 홀더에 흡수성 구조물을 적용하면, 광학 밀착액을 과잉으로 도포하여 버린 것 같은 경우에, 그것을 건조시켜 고침 렌즈와 관찰 대상물을 광학적으로 밀착시키는 시간을 단축할 수 있다고 하는 이점이 있다.

도 20은, 다른 고침 렌즈 홀더를 나타내는 사시도, 도 21은, 다른 고침 렌즈 홀더의 렌즈 밀착 위치의 상태를 나타내는 종단면도이다. 이 고침 렌즈 홀더(64)에 있어서는, 고침 렌즈 홀더(64)를 구성하는 홀더(65)가, 원통 형상을 이루고 그 내경이 고침 렌즈(3)의 외경에 비하여 크게 되는 구성으로 되어 있다. 그리고, 이 홀 더(65)의 내주 내에 고침 렌즈(3)가 위치함과 동시에, 그 고침 렌즈(3)의 바닥면이 홀더(65)의 바닥면의 개구로부터 돌출한 상태로 되어 있다.

이와 같은 고침 렌즈 홀더(64)에 의하면, 고침 렌즈(3)는 X-Y 평면 내를 이동하는 고침 렌즈 홀더(64)의 홀더(65)의 내주면에 걸려진 상태에서 반도체 디바이스(S) 위를 미끄러지듯이 이동하여 소망의 관찰 위치로 이동함과 동시에, 그 고침 렌즈 홀더(64)를 Z방향으로 이동하고 또한 고침 렌즈 홀더(64)를 X-Y 평면 내에서 이동하며, 고침 렌즈(3)를 반도체 디바이스(S)의 관찰 위치 위에 방치함과 동시에 고침 렌즈 홀더(64)를 고침 렌즈(3)로부터 멀어지게 함으로써, 구성 부품을 모두 반도체 디바이스(S)의 관찰 위치의 시야로부터 멀어져서 관찰할 수 있다고 하는 이점이 있다.

이상, 본 발명을 그 실시 형태에 기초하여 구체적으로 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 여러 가지 변형이 가능하다. 예를 들면, 상기 실시 형태에 있어서는, 특히 바람직한 것으로서, 고침 렌즈(3)를 지지하는 홀더(9)를 통 형상으로 구성하고 있으나, 개구(9b)를 구비하는 평판으로 하여도 좋다.

또, 상기 실시 형태에 있어서는, 간이한 구성으로 고침 렌즈(3)를 3차원 방향의 소망의 위치로 자유로운 이동을 얻음으로써, 고침 렌즈 매니풀레이터(30)가 고침 렌즈(3)를 Z방향으로 이동 가능하게 하고 있다. 단, Z방향 이동원(75)을 없애고 X-Y 평면 내에서의 이동만으로 하며, X-Y-Z 스테이지(15)에 의해 Z방향으로 이동시키거나, 또는, 반도체 디바이스(S)를 실어 놓고 있는 스테이지(18)를 Z방향으 로 이동시키도록 하여도 좋다. 이들 경우에는, 고침 렌즈 매니풀레이터(30)에 의한 고침 렌즈(3)의 삽입 위치가 밀착 위치로 된다.

또, 상기 실시 형태에 있어서는, 관찰 대상물로서 반도체 기판으로 이루어지는 반도체 디바이스를 예시하고 있으나, 이에 한정되는 것이 아니라, 예를 들면 유리나 플라스틱을 기판으로 한 전자 디바이스에 있어서도 좋다. 이 경우, 고침 렌즈의 재질로서, 유리나 플라스틱을 사용하는 것이 바람직하다.

구체적으로는, 상기 실시 형태에서는, 관찰 대상의 시료를 반도체 디바이스로 하고 있으나, 일반적으로 반도체 디바이스 등의 각종 전자 디바이스를 시료로 하는 경우에는, 대상이 되는 디바이스로서는, 반도체 기판을 사용한 것에 한정하지 않고, 폴리실리콘 박막 트랜지스터 등과 같이, 유리나 플라스틱 등을 기판으로 하는 집적 회로를 관찰 대상으로 하여도 좋다. 예를 들면 액정 디바이스에서는 유리 기판 위에, 또, 유기 EL에서는 플라스틱 기판 위에 디바이스가 제작된다. 또한, 더욱이 일반적인 시료로서는, 상기한 반도체 디바이스나 액정 디바이스 등의 각종 디바이스 외에도, 프레파라트(preparat)를 사용한 바이오 관련 샘플 등을 들 수 있다.

또, 상기 실시 형태에 있어서는, 특히 효과적인 것으로서, 반도체 디바이스(S)의 검사 장치(1)에 대한 적용을 기술하고 있으나, 이에 한정되는 것이 아니라, 예를 들면 일본국 특개평11-305135호 공보에 기재된 바와 같이, 관찰 대상물을 광 기록 매체로서 그 광 기록 매체의 검사를 행하는 광학식 관찰 장치 등에 대해서도 적용 가능하다.

또, 상기한 고침 렌즈 이동장치는, 일반적으로, 시료의 관찰을 행하여, 그 내부 정보를 얻기 위한 현미경에 적용 가능하다. 이 경우, 현미경은, 시료로부터의 빛이 입사하는 대물렌즈를 포함하고, 시료의 화상을 유도하는 광학계와, 고침 렌즈 이동장치를 구비하고, 고침 렌즈 이동장치가, 시료로부터 대물렌즈로의 광축을 포함하는 삽입 위치와, 광축을 벗어난 대기 위치와의 사이에서 고침 렌즈를 이동시키도록 구성되어 있으면 좋다. 또, 현미경은, 상기한 바와 같이 관찰 대상물이 되는 시료의 화상을 취득하는 화상 취득 수단을 구비하는 구성으로 하여도 좋다. 이 경우, 광학계는, 시료의 화상을 화상 취득 수단으로 유도하도록 구성된다.

또, 상기 실시 형태에 있어서는, 관찰 대상물의 하부면(반도체 디바이스(S)의 표면)의 소정 위치를 관찰하는 것으로서, 관찰 대상물의 하부면의 소정 위치가 초점이 되도록 고침 렌즈(3)가 사용되고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 일본국 특개2001-189359호 공보에 기재된 바와 같이, 관찰 대상물의 내부 또는 상부면을 관찰하는 경우에는, 관찰 대상물의 내부 또는 상부면이 초점이 되도록 하여 고침 렌즈가 사용된다.

본 발명은, 저비용화를 도모하면서, 소형화가 도모되는 고침 렌즈 이동장치, 및 이를 구비한 현미경으로 이용 가능하다. 즉, 상기한 바와 같이, 본 발명에 의한 고침 렌즈 이동장치에 의하면, 2개의 암 부재를 회동함으로써 고침 렌즈를 X-Y 평면 내의 소망의 위치로 이동하고, 직교하는 X방향, Y방향으로 구성 부품을 길게 할 필요를 없게 하여 점유 영역을 작게 함과 동시에 간이한 구성으로 하고 있기 때문 에, 저비용화를 도모하면서, 장치의 소형화를 도모할 수 있게 된다. 또, 이 고침 렌즈 이동장치를 구비한 현미경, 혹은 그것을 이용한 전자 디바이스 검사 장치에 의하면, 그 고침 렌즈 이동장치의 효과에 더하여, 관찰 화상 및 확대 관찰 화상의 양자가 필요하게 되는 경우에 이들 화상이 용이하게 취득됨과 동시에, 확대 관찰 화상에 의해 고분해 가능한 관찰이 가능해지기 때문에, 전자 디바이스 검사 등의 시료 관찰을 용이하고 또한 고정밀도로 실시할 수 있게 된다.

Claims

고침 렌즈(SIL：Solid Immersion Lens)를, 관찰 대상물에 대하여 평행을 이루는 X-Y 평면 내에서 이동시키는 고침 렌즈 이동장치로서,

상기 고침 렌즈를 지지하는 고침 렌즈 홀더가 연결된 제 1 암 부재와,

이 제 1 암 부재를 상기 X-Y 평면 내에서 회동시키는 제 1 암 부재 회동원과,

이 제 1 암 부재 회동원을 유지하는 제 2 암 부재와,

상기 제 1 암 부재 회동원의 회동축과 비동축(非同軸)의 위치를 회동축으로 하여, 상기 제 2 암 부재를 상기 X-Y 평면 내에서 회동시키는 제 2 암 부재 회동원을 구비한 것을 특징으로 하는 고침 렌즈 이동장치.
제 1항에 있어서,

상기 제 2 암 부재 회동원을, 상기 X-Y 평면에 직교하는 Z방향으로 이동시키는 Z방향 이동원을 구비하는 것을 특징으로 하는 고침 렌즈 이동장치.
제 1항에 있어서,

상기 고침 렌즈를 상기 관찰 대상물에 광학적으로 결합시키기 위한 광 결합 재료를 공급하는 광 결합 재료 공급수단을 구비한 것을 특징으로 하는 고침 렌즈 이동장치.
제 3항에 있어서,　

상기 광 결합 재료를 건조시키기 위한 기체를 공급하는 건조기체 공급수단을 구비한 것을 특징으로 하는 고침 렌즈 이동장치.
제 1항에 있어서,

상기 고침 렌즈 홀더는 바깥쪽으로 연장된 암부를 구비하고,

이 암부가 상기 제 1 암 부재에 착탈 가능하게 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 고침 렌즈 이동장치.
제 1항에 있어서,

상기 제 1 암 부재는, 상기 제 1 암 부재 회동원에 착탈 가능하게 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 고침 렌즈 이동장치.
제 1항에 있어서,

상기 제 2 암 부재는, 만곡 형상으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 고침 렌즈 이동장치.
제 1항에 있어서,

상기 고침 렌즈 홀더는, 그 내경이 상기 고침 렌즈의 외경에 비하여 크게 되 는 통 형상으로 구성되고,

이 고침 렌즈 홀더의 내주 내에 상기 고침 렌즈가 위치함과 동시에, 그 고침 렌즈의 바닥면이 상기 고침 렌즈 홀더의 바닥면의 개구로부터 돌출한 상태로 되어 있는 것을 특징으로 하는 고침 렌즈 이동장치.
상기 고침 렌즈를 통하여 상기 관찰 대상물을 관찰하는 현미경을 구비하고,

이 현미경에, 청구항 1 기재의 고침 렌즈 이동장치가 착탈 가능하게 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 고침 렌즈 이동장치.
시료의 관찰을 행하여, 그 내부 정보를 얻기 위한 현미경으로서,

상기 시료로부터의 빛이 입사하는 대물렌즈를 포함하고, 상기 시료의 화상을 유도하는 광학계와,

청구항 1 기재의 고침 렌즈 이동장치를 구비하고,

상기 고침 렌즈 이동장치는, 상기 시료로부터 상기 대물렌즈에의 광축을 포함하는 삽입 위치와, 상기 광축을 벗어난 대기 위치와의 사이에서 고침 렌즈를 이동시키는 것을 특징으로 하는 현미경.