KR20170015311A

KR20170015311A - 검사 장치 및 자기 광학 결정의 배치 방법

Info

Publication number: KR20170015311A
Application number: KR1020167033802A
Authority: KR
Inventors: 도모노리 나카무라
Original assignee: 하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤
Priority date: 2014-06-04
Filing date: 2015-06-02
Publication date: 2017-02-08
Also published as: CN106537133B; TW201602608A; EP3153852B1; WO2015186711A1; JPWO2015186711A1; TWI645208B; JP6581081B2; US10139370B2; EP3153852A4; EP3153852A1; US20170199154A1; CN106537133A; KR102288805B1

Abstract

본 발명의 일측면에 관한 검사 장치는, 광을 출력하는 광원과, 반도체 디바이스(D)에 대향하여 배치된 MO 결정과, 광원으로부터 출력된 광을 MO 결정에 집광하는 대물 렌즈와, MO 결정을 유지하는 홀더와, MO 결정 및 홀더의 사이에 개재하는 가요성 부재와, 홀더를 대물 렌즈의 광축 방향으로 이동시키는 것에 의해, MO 결정을 반도체 디바이스(D)에 맞닿게 하는 대물 렌즈 구동부를 구비하며, 반도체 디바이스(D)에 MO 결정이 맞닿았을 때에, 가요성 부재가 휘는 것에 의해서, 대물 렌즈의 광축에 직교하는 면에 대한 MO 결정에서의 광의 입사면의 경사 각도가 대물 렌즈의 개구각 이하의 범위에서, 광축에 직교하는 면에 대해서 입사면이 경사 가능하게 되어 있다.

Description

검사 장치 및 자기 광학 결정의 배치 방법{INSPECTION DEVICE AND METHOD FOR DISPOSING MAGNETO-OPTICAL CRYSTAL}

본 발명의 일측면은, 광 프로빙(probing) 기술을 이용한, 검사 장치 및 자기(磁氣) 광학 결정의 배치 방법에 관한 것이다.

집적 회로 등의 계측 대상물을 검사하는 기술로서, 광원으로부터 출사된 광을 계측 대상물에 조사하고, 계측 대상물로부터의 계측광(반사광)을 광 센서에 의해 검출하여 검출 신호를 취득하는 광 프로빙 기술이 있다. 이러한 광 프로빙 기술에서는, 자기(磁氣) 광학(MO：Magneto-Optical) 결정(結晶)(예를 들면 특허 문헌 1 및 2 참조)을 계측 대상물의 광 조사면에 대향하여 배치하고, MO 결정의 자기 광학 효과에 따른 반사광을 검출하는 것에 의해 검출 신호를 취득하는 방법이 알려져 있다.

특허 문헌 1 : 일본특허공개 제2005－241489호 공보

비특허 문헌 1 :「펄스 레이저에 의한 자계(磁界) 파형(波形) 측정」J.Magn.SOC.Jpn., 35, 273－276(2011)

상술한 MO 결정을 이용한 방법에서는, 도 13에 나타내어지는 바와 같이, 집광 용도로 이용되는 렌즈(예를 들면 대물 렌즈)의 렌즈면에 MO 결정이 고착된다. 그리고, 상기 렌즈가 계측 대상물의 광 조사면에 가깝게 되어, 계측 대상물에서 발생하는 자계(磁界)가 계측된다. 그렇지만, 계측 대상물이 경사져 있는 경우에는, 계측 대상물과 MO 결정과의 거리를 충분히 가까이 하는 것이 불가능한 경우가 있다. 이 경우, 검출 감도(感度)가 악화되는 것 등에 의해 검출 신호의 검출 정밀도가 저하될 우려가 있다. 그래서, 본 발명의 일측면은, 검출 신호의 검출 정밀도 향상이 도모된 검사 장치 및 자기 광학 결정의 배치 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일측면에 관한 검사 장치는, 광 자기(磁氣) 프로빙(probing)을 이용하여 계측 대상물을 검사하는 장치에 있어서, 광을 출력하는 광원과, 계측 대상물에 대향하여 배치된 자기(磁氣) 광학 결정과, 광원으로부터의 광을 자기 광학 결정에 집광(集光)하는 렌즈부와, 자기 광학 결정을 유지하는 홀더부와, 자기 광학 결정 및 홀더부의 사이에 개재하는 가요성 부재와, 홀더부를 렌즈부의 광축 방향으로 이동시키는 것에 의해, 자기 광학 결정을 계측 대상물에 맞닿게 하는 구동부를 구비하며, 계측 대상물에 자기 광학 결정이 맞닿았을 때에, 가요성 부재가 휘는 것에 의해서, 광축에 직교하는 면(面)에 대한 자기 광학 결정에서의 광의 입사면의 경사 각도가 렌즈부의 개구각(開口角) 이하의 범위에서, 광축에 직교하는 면에 대해서 입사면이 경사 가능하게 되어 있다.

또, 본 발명의 일측면에 관한 자기 광학 결정의 배치 방법은, 광 자기 프로빙을 이용하여 계측 대상물을 검사하는 방법에 있어서, 홀더에 가요성 부재를 매개로 하여 유지되는 자기 광학 결정을 계측 대상물에 대향하여 배치하는 방법으로서, 대물 렌즈의 광축 상에 자기 광학 결정을 배치하고, 홀더를 대물 렌즈의 광축 방향으로 이동시키는 것에 의해, 자기 광학 결정을 계측 대상물에 맞닿게 하여, 계측 대상물에 자기 광학 결정이 맞닿았을 때에, 가요성 부재가 휘는 것에 의해서, 광축에 직교하는 면에 대한 자기 광학 결정에서의 광의 입사면의 경사 각도가 대물 렌즈의 개구각 이하의 범위에서, 입사면을 경사시킨다.

이 검사 장치 및 자기 광학 결정의 배치 방법에서는, 자기 광학 결정이 계측 대상물에 맞닿을 때, 가요성 부재가 휘는 것에 의해, 자기 광학 결정의 광의 입사면이 광축에 직교하는 면에 대해서 경사 가능하게 되어 있다. 여기서, 계측 대상물이 광축에 직교하는 면에 대해서 경사져 있는 경우, 광축 방향으로 이동하는 구동부에 의해서 이동시켜지는 자기 광학 결정에서는, 그 일부가, 다른 부분에 선행하여 계측 대상물에 압압(押壓)된다. 이 상태에서, 구동부가 동일 방향으로 더 이동하는 것 등에 의해, 가요성 부재가 휘고, 자기 광학 결정의 다른 부분도, 경사진 계측 대상물을 따르면서 계측 대상물에 압압되게 된다. 즉, 가요성 부재의 휨을 이용하여, 자기 광학 결정의 광의 입사면을 계측 대상물의 경사에 대응한(경사에 따른) 각도로 할 수 있다. 이것에 의해, 계측 대상물과 자기 광학 결정을 접한 상태(또는 근접한 상태)로 할 수 있고, 자기 광학 결정을 이용하여, 계측 대상물에서 발생한 자장 특성을 적절히 계측할 수 있다. 또, 자기 광학 결정의 입사면의 경사가 렌즈부의 개구각 이하가 되므로, 자기 광학 결정에서 반사한 광을 렌즈부에서 확실히 검출할 수 있다. 이상에 의해, 계측 대상물이 경사져 있는 경우에, 검출 신호의 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다.

본 발명의 일측면에 관한 검사 장치에서는, 가요성 부재가, 광축 방향에서 홀더부와 자기 광학 결정과의 사이에 개재하고 있어도 괜찮다. 가요성 부재가, 광축 방향, 즉, 홀더부(및 홀더부가 유지하는 자기 광학 결정)가 이동하는 방향에서 홀더부와 자기 광학 결정과의 사이에 개재하고 있는 것에 의해, 자기 광학 결정이 계측 대상물에 맞닿았을 때에, 상기 맞닿음에 의해서 생기는 힘에 따라서, 가요성 부재를 적절히 휘게 하는 것이 가능하다.

본 발명의 일측면에 관한 검사 장치에서는, 홀더부에는, 광원으로부터의 광이 투과하는 개구부가 형성되어 있고, 자기 광학 결정은, 광축 방향으로부터 보아 개구부의 영역 내에 존재하고 있어도 괜찮다. 이것에 의해, 광축 방향으로 이동하는 자기 광학 결정이 계측 대상물에 맞닿았을 때, 가요성 부재가 휘는 것에 의해서 자기 광학 결정을 개구부 내로 이동시킬 수 있고, 보다 적절히, 자기 광학 결정을 계측 대상물에 밀어 붙일 수 있다.

본 발명의 일측면에 관한 검사 장치에서는, 가요성 부재에는, 개구부 및 자기 광학 결정의 사이에서 광이 투과하는 개구부가 형성되어 있어도 괜찮다. 상기 개구부가 형성되어 있는 것에 의해서, 가요성 부재가 보다 휘기 쉬워진다. 또, 상기 개구부로부터 자기 광학 결정을 시인(視認)할 수 있기 때문에, 자기 광학 결정을 계측 대상물에 용이하게 맞닿게 할 수 있다.

본 발명의 일측면에 관한 검사 장치에서는, 홀더부가, 렌즈부에 장착되고, 구동부가, 렌즈부를 광축 방향으로 이동시키는 것에 의해, 홀더부를 상기 렌즈부의 광축 방향으로 이동시켜, 자기 광학 결정을 계측 대상물에 맞닿게 해도 괜찮다. 이것에 의해, 대물 렌즈의 이동과 홀더부의 이동을 동시에 행할 수 있다. 또, 홀더부가, 자기 광학 결정을 직접 유지하는 제1 유지부와, 가요성 부재를 매개로 하여 제1 유지부를 유지하는 제2 유지부를 가져도 괜찮다. 홀더부를 제1 유지부 및 제2 유지부인 2개의 유지부로 이루어지는 구성으로 하는 것에 의해, 계측 대상물의 형상이나 검사 영역에 따라서, 자기 광학 결정의 계측 대상물로의 맞닿음을 유연하게 행하는 것이 가능해진다. 또, 가요성 부재의 위치 등도 유연하게 결정할 수 있다. 게다가, 가요성 부재와 자기 광학 결정이 직접 접하지 않는 구성으로 할 수 있기 때문에, 가요성 부재에 의해서 자기 광학 결정이 시인하기 어렵게 되는 것을 회피할 수 있다.

본 발명의 일측면에 관한 검사 장치에서는, 광원으로부터 출력되는 광이, 인코히어런트(incoherent)한 광이라도 좋다. 이것에 의해, 자기 광학 결정 내, 그리고, 자기 광학 결정 및 계측 대상물 사이에서 광의 간섭에 의한 노이즈를 저감할 수 있다. 또, 광원으로부터 출력되는 광이, 1064nm 이상인 광이라도 좋다. 계측 대상물이 반도체 디바이스이었던 경우, 계측 대상물의 관찰이 가능해진다.

또, 본 발명의 일측면에 관한 검사 장치에서는, 자기 광학 결정이 광의 일부를 반사하고, 일부를 투과해도 괜찮다. 자기 광학 결정을 투과하고 계측 대상물에서 반사한 광을 촬상하는 것에 의해서, 계측 대상물에서의 계측 위치를 시인하면서, 자기 광학 결정을 계측 대상물에 맞닿게 할 수 있다.

본 발명의 일측면에 관한 검사 장치에서는, 가요성 부재가 탄성을 가지고 있어도 괜찮다. 이것에 의해, 가요성 부재를 적절히 휘게 함과 아울러 자기 광학 결정을 계측 대상물에 밀어 붙일 수 있다.

본 발명의 일측면에 관한 검사 장치에서는, 가요성 부재가 스프링, 고무, 스펀지, 탄성막 중 적어도 어느 하나를 포함하여 구성되어 있어도 괜찮다. 이것에 의해, 가요성 부재를 적절히 휘게 하는 것이 가능하고, 용이하게, 계측 대상물과 자기 광학 결정을 접한 상태(또는 근접한 상태)로 할 수 있다.

본 발명의 일측면에 관한 검사 장치에서는, 가요성 부재가 광을 투과해도 괜찮다. 이것에 의해, 가요성 부재를 매개로 해도 자기 광학 결정을 시인하는 것이 가능하게 되어, 자기 광학 결정을 계측 대상물에 용이하게 맞닿게 할 수 있다.

본 발명의 일측면에 의하면, 검출 신호의 검출 정밀도 향상이 도모되어진 검사 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태의 검사 장치의 구성도이다.
도 2는 도 1의 검사 장치에서의 홀더부의 단면도이다.
도 3은 도 1의 검사 장치에서의 MO 결정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 1의 검사 장치에서의 광 분할 광학계를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 1의 검사 장치의 작용 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 형태의 검사 장치에서의 홀더부의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시 형태의 검사 장치에서의 홀더부의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제4 실시 형태의 검사 장치에서의 홀더부의 단면도이다.
도 9는 변형예에 관한 검사 장치의 구성도이다.
도 10은 변형예에 관한 검사 장치의 홀더부를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 11은 변형예에 관한 검사 장치의 광 분할 광학계를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 변형예에 관한 검사 장치의 가요성 부재를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 비교예에 관한 검사 장치를 설명하기 위한 도면이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또, 각 도면에서 동일 또는 상당 부분에는 동일 부호를 부여하고, 중복하는 설명을 생략한다.

[제1 실시 형태]

도 1에 나타내어지는 바와 같이, 제1 실시 형태에 관한 검사 장치(1)는, 계측 대상물로서 피(被)검사 디바이스(DUT：Device　Under　Test)인 반도체 디바이스(D)에서 이상(異常) 발생 개소를 특정하는 등, 반도체 디바이스(D)를 검사하기 위한 장치이다. 반도체 디바이스(D)로서는, 트랜지스터 등의 PN 정션(junction)을 가지는 집적 회로(예를 들면, 소규모 집적 회로(SSI：Small　Scale　Integration), 중규모 집적 회로(MSI：Medium　Scale　Integration), 대규모 집적 회로(LSI：Large　Scale　Integration), 초대규모 집적 회로(VLSI：Very　Large　Scale　Integration), 초초대규모 집적 회로(ULSI：Ultra　Large　Scale　Integration), 기가ㆍ스케일 집적 회로(GSI：Giga　Scale　Integration)), 대(大)전류용/고압용 MOS 트랜지스터 및 바이폴라(bipolar) 트랜지스터 등이 있다. 또, 계측 대상물은 반도체 디바이스(D) 뿐만 아니라, 예를 들면 유리면 상에 형성된 아모퍼스(amorphous) 트랜지스터, 폴리 실리콘 트랜지스터, 유기(有機) 트랜지스터 등과 같은 박막 트랜지스터(TFT:Thin Film Transistor)나, 반도체 디바이스를 포함하는 패키지, 또는 복합 기판이라도 괜찮다.

반도체 디바이스(D)에는, 디바이스 제어 케이블을 매개로 하여 테스터 유닛(11)이 전기적으로 접속되어 있다. 테스터 유닛(11)은, 전원(도시하지 않음)에 의해서 동작시켜지고, 반도체 디바이스(D)에 소정의 변조(變調) 전류 신호(테스트 신호)를 반복 인가한다. 반도체 디바이스(D)에서는, 상기 변조 전류 신호에 따라 변조 자장(磁場)이 발생한다. 변조 자장에 따른 광 신호가 후술하는 광 센서(20)에 검출되는 것에 의해서, 특정의 주파수에서의 계측광을 검출하는 록 인(lock in) 검출이 가능해진다. 또, 테스터 유닛(11)은, 반드시 변조 전류 신호를 인가하는 것이 아니라도 좋고, 검출 주파수에 따른 펄스광을 발생시키는 CW(continuous wave) 전류 신호를 인가하는 것이라도 좋다. 록 인 검출을 행하는 것에 의해서 S/N을 향상시킬 수 있다. 테스터 유닛(11)은, 타이밍 신호 케이블에 의해 주파수 해석부(12)에 전기적으로 접속되어 있다.

검사 장치(1)는, 광원(13)을 구비하고 있다. 광원(13)은, 전원(도시하지 않음)에 의해서 동작시켜지고, 후술하는 MO 결정(18)(자기 광학 결정) 및 반도체 디바이스(D)에 조사되는 CW(continuous wave)광 또는 펄스광을 발생하여 출력한다. 광원(13)으로부터 출력되는 광은, 인코히어런트(incoherent)한 광 이라도 좋고 레이저광과 같은 코히런트(coherent)한 광이라도 좋다. 인코히어런트인 광을 출력하는 광원(13)으로서는, SLD(Super Luminescent Diode)나 ASE(Amplified Spontaneous Emission) 광원, LED(Light Emitting Diode) 등을 이용할 수 있다. 또, 코히런트(coherent)한 광을 출력하는 광원(13)으로서는, 고체 레이저 광원이나 반도체 레이저 광원 등을 이용할 수 있다. 또, 광원(13)으로부터 출력되는 광의 파장은, 530nm 이상이며, 1064nm 이상이라도 좋다. 광원(13)으로부터 출력된 광은, 편광 보존 싱글 모드 광 커플러(도시하지 않음), 및, 프로브광용 편광 보존 싱글 모드 광 파이버를 매개로 하여 광 분할 광학계(14)로 안내된다. 그리고, 광원(13)으로부터 광 분할 광학계(14)로 안내된 광은, 스캐너(15)로 더 안내된다. 광원(13), 광 분할 광학계(14), 및 광 스캐너(15)는 광학적으로 결합되어 있다. 광 분할 광학계(14)의 상세에 대해서는 후술한다.

광 스캐너(15)는, 예를 들면 갈바노 미러(galvano mirror)나 MEMS(micro electro mechanical system) 미러 등의 광 주사(走査) 소자에 의해서 구성되어 있고, 후술하는 MO 결정(18)의 입사면(18i) 상의 선택 영역(유저에 의해 선택된 스폿 혹은 에어리어)에 광을 조사(주사)한다. MO 결정(18)에서의 선택 영역은, 컴퓨터(22)에 의해 제어된 광 스캐너(15)에 의해, 2차원적으로 주사되는 선택된 에어리어, 혹은, 선택된 스폿(spot)이다.

대물 렌즈(16)(렌즈부)는, 광 분할 광학계(14) 및 광 스캐너(15)에 의해서 안내된 광을 MO 결정(18)에 집광한다. 광 분할 광학계(14), 광 스캐너(15), 대물 렌즈(16), 및 MO 결정(18)은, 서로 광학적으로 결합되어 있다. 대물 렌즈(16)는, 터릿(turret)(미도시) 등에 의해, 저배율 대물 렌즈(예를 들면 5배)와 고배율 대물 렌즈(예를 들면 50배)를 전환 가능하게 구성되어 있다. 대물 렌즈(16)에 장착 가능한 어댑터(25)(도 2 참조)에는, 홀더(17)(홀더부)가 연결되어 있고, 상기 홀더(17)가 MO 결정(18)을 유지하고 있다. 홀더(17)에 관한 부재의 상세에 대하여, 도 2도 참조하면서 설명한다. 또, 도 1에서는, 도 2에서 나타내는 구성 및 각 구성간(間)의 연결 상황의 일부를 생략하여 기재하고 있다.

도 2에 나타내어지는 바와 같이, 대물 렌즈(16)의 외주를 덮도록 하여, 광축(OA)을 지름의 중심(中心)으로 한 중공 원통형의 어댑터(25)가 마련되어 있다. 게다가, 어댑터(25)의 외주를 덮도록 하여, 홀더(17)가 마련되어 있다. 홀더(17)는, 광축 방향(OD)에서의 일단(172)의 내면이 어댑터(25)의 외면에 접한 상태에서 어댑터(25)에 고착되어 있다. 홀더(17)는, 광축(OA)을 지름의 중심으로 한 대략 원추(圓錐) 사다리꼴 모양이며, 광축 방향(OD)에서의 일단(172)으로부터 타단(171)을 향함에 따라 지름이 작아지고 있다. 홀더(17)에는, 타단(171)에서의 지름에 따른 개구부(170)가 형성되어 있다. 개구부(170)는, 광축(OA) 상에 형성되어 있고, 광원(13)으로부터의 광을 투과한다. 또, 홀더(17)로서는, 예를 들면 알루미늄이나 스테인리스, 엔지니어링 플라스틱 등의 부재를 이용할 수 있다.

대물 렌즈(16)와 일체화된 홀더(17)는, 대물 렌즈 구동부(19)(구동부)에 의해서, 대물 렌즈(16)와 함께 광축 방향(OD)으로 이동시켜진다. 대물 렌즈 구동부(19)는, 대물 렌즈(16)에 장착되며, MO 결정(18)이 반도체 디바이스(D)에 맞닿도록 홀더(17)를 대물 렌즈(16)의 광축 방향으로 이동시킨다. 대물 렌즈(16)가 광축 방향(OD)으로 이동하는 것에 의해, 대물 렌즈(16)의 초점 위치를 조정할 수 있다. 또, 홀더(17)가 광축 방향(OD)으로 이동하는 것에 의해, 홀더(17)와 반도체 디바이스(D)와의 거리를 줄이고, 홀더(17)가 유지하는 MO 결정(18)을 반도체 디바이스(D)에 밀어 붙이는(맞닿게 하는) 것이 가능하다. 또, 대물 렌즈 구동부(19)는, 홀더(17) 및 대물 렌즈(16)를 각각 개별로 이동시키는 기구를 가지고 있어도 괜찮다. 즉, 대물 렌즈(16) 및 홀더(17)를 일체적으로 이동시키는 기구와 떼어내어, 각각을 개별로 이동시키는 기구(예를 들면 슬라이드 기구)를 가지고 있어도 괜찮다. MO 결정(18)과 반도체 디바이스(D)가 접촉한 후에는, 초점 맞춤 등을 위해 대물 렌즈(16)를 광축 방향(OD)으로 이동시킬 필요가 있다. 그렇지만, 접촉한 후에 대물 렌즈(16) 및 홀더(17)를 일체적으로 광축 방향(OD)으로 이동시키면, MO 결정(18) 및 반도체 디바이스(D)에 과도한 힘이 가해질 우려가 있다. 이 점, MO 결정(18)과 반도체 디바이스(D)가 접촉한 후에, 대물 렌즈(16)의 이동과 홀더(17)의 이동을 떼어내는 것에 의해, MO 결정(18)에 대해서 대물 렌즈(16)를 상대적으로 이동시킬 수 있다.

홀더(17)의 타단(171)에는, 링 모양의 가요성 부재(26)가 마련되어 있다. 가요성 부재(26)는, 그 외경이 홀더(17)의 타단(171)의 외경과 대략 일치하고 있고, 홀더(17)의 타단(171)의 형상을 따라서 마련되어 있다. 가요성 부재(26)는, 광축 방향(OD)에서 MO 결정(18) 및 홀더(17)의 사이에 개재하고 있고, MO 결정(18) 및 홀더(17)의 쌍방에 고착되어 있다. 가요성 부재(26)는, 그 내경이 홀더(17)의 타단(171)에서의 내경보다도 작다. 이것에 의해, 가요성 부재(26)에는, 개구부(170) 및 MO 결정(18)의 사이에서, 광을 투과하는 개구부로서 개구부(170)보다도 영역이 작은 개구부(29)가 형성되어 있다. 개구부(29)의 영역이 개구부(170)의 영역보다도 작기 때문에, 광축 방향(OD)으로부터 보면, 개구부(170)의 영역의 일부에 가요성 부재(26)가 겹쳐져 있다. 가요성 부재(26)는, 예를 들면 고무나 스프링 등을 포함하여 구성된 탄성 부재이다. 또, 가요성 부재(26)는, 형상이 변형되는 부재이면 좋고, 반드시 탄성 부재가 아니라도 괜찮다.

가요성 부재(26)에는, MO 결정(18)이 고착되어 있다. MO 결정(18)은, 광축 방향(OD)으로부터 보면 개구부(170)의 영역 내에 존재하고 있다. 즉, MO 결정(18)은, 개구부(170)의 영역보다도 작고, 또한, 광축 방향(OD)에서 개구부(170)와 겹치는 영역에 위치하고 있다. 따라서, MO 결정(18)은, 가요성 부재(26) 중, 홀더(17)로부터 개구부(170)측으로 돌출된 부분(광축 방향(OD)으로부터 보아 개구부(170)와 겹치는 부분)에 고착되어 있다. MO 결정(18)은, 반도체 디바이스(D)에서의 광의 조사면에 대향하여 배치되어 있고, 그 중심이 광축(OA) 상에 위치하고 있다.

여기서, MO 결정(18)이 반도체 디바이스(D)에 맞닿을 때, 예를 들면, 반도체 디바이스(D)가, 광축(OA)에 직교하는 면에 대해서 경사진 상태로 되어 있는 경우가 있다. 이 경우에, MO 결정(18)의 입사면이 광축(OA)에 직교하는 면에 대해서 경사가 없는(혹은 무시할 수 있을 정도의 경사) 상태라고 하면, MO 결정은, 그 일부가 다른 부분에 선행하여 반도체 디바이스(D)에 맞닿게 된다. 이 상태에서, 대물 렌즈 구동부(19)가 동일 방향으로 더 이동하면, 가요성 부재(26)(특히, 선행하여 맞닿는 부분에 근접하는 가요성 부재(26))가 휘고(구부러지거나, 비틀어지거나, 신장되거나 하는 것에 의해서, 변형하고), MO 결정(18)의 다른 부분도 반도체 디바이스(D)의 경사를 따르도록 하여 반도체 디바이스(D)에 압압되게 된다. 즉, 가요성 부재(26)가 휘는 것에 의해서(즉, 가요성 부재(26)가 플렉시블하게 변형하는 것에 의해서), MO 결정(18)의 입사면(18i)을 광축(OA)에 직교하는 면에 대해서 경사 가능하게 되어 있다. 또, 가요성 부재(26)는, 휘는 것에 의해서 MO 결정(18)의 입사면을 경사시키는 경우라도, 광축(OA)에 직교하는 면에 대한 MO 결정(18)의 입사면의 경사 각도가, 대물 렌즈(16)의 개구각(開口角) 이하가 되도록, 두께 및 경도 등이 선택되고 있다.

또, 대물 렌즈(16)의 개구각 θ는, 대물 렌즈(16)의 광축에 대한 최대 각도로서 정의되며, 개구각 θ는 이하의 (1) 식으로 나타내어진다.

[수식 1]

NA는, 대물 렌즈(16)의 개구수이며, n은, 대물 렌즈(16)의 주위의 매질(媒質)의 굴절률이다. 예를 들면, 대물 렌즈(16)의 개구수 NA가 0.14이며, 대물 렌즈(16)의 주위가 공기(즉, 굴절률 n=1)일 때, 대물 렌즈(16)의 개구각은, θ=±8.05°정도가 된다.

MO 결정(18)은, 자기 광학 효과에 의해, 반도체 디바이스(D)에서 발생한 자계에 따라서, 입사면(18i)으로부터 입력된 광의 편광 상태를 변화시킨다. 이것에 의해, 예를 들면 반도체 디바이스(D)에서 리크(leak) 전류가 발생하고 있는 등의 고장시에, 상기 고장에 기인한, 통상과는 다른 자계의 변화를, 광의 편광 상태로서 출력할 수 있다. 상기 광의 편광 상태는, 후술하는 광 센서(20)에 의해서 광의 강도로서 취득된다. MO 결정(18)의 상세에 대하여, 도 3도 참조하면서 설명한다.

도 3에 나타내어지는 바와 같이, MO 결정(18)에서는, 광의 입사면(18i)을 구성하는 결정 성장 기판(181)에서의, 입사면(18i)과 반대측의 다른 면(181a)에, 자기 광학 효과를 발생시키는 재료(예를 들면 자성 가닛(garnet))의 박막(예를 들면 1㎛ 정도)이 성막(成膜)되고, 자기 광학 효과층(182)이 형성되어 있다. 자기 광학 효과층(182)에서의 결정 성장 기판(181)과 반대측의 면에는, 반도체 디바이스(D)에서 발생한 자기를 효율 좋게 받아들이기 위해서, 금 등의 금속막이 성막된다. 상기 금속막은, 입사면(18i)으로부터 입사한 광을 반사하는 역할도 하는 반사막(183)이다. 또, 결정 성장 기판(181)에서의 광의 입사면(18i)에 반사 방지 가공을 행해도 괜찮다. 이것에 의해, 입사면(18i)에서의 반사광과, 반사막(183)에서의 반사광과의 간섭에 의한 간섭 노이즈를 저감할 수 있다. 또, 반사막(183)은, 예를 들면 1064nm 이상의 파장의 광을 소정의 비율로 투과 또한 반사하는 재료라도 좋다. 이 경우, 예를 들면 1300nm인 광을 MO 결정(18)에 조사하면, 일부의 광은 반사막(183)을 투과한 후, 반도체 디바이스(D)에 의해서 반사되어, 검출되게 된다. 또 예를 들면, 반사막(183)은, 자계의 변화를 관찰하기 위한 파장을 반사하고, 반도체 디바이스(D)를 관찰하기 위한 파장을 투과하는 재료라도 좋다. 이 경우, 예를 들면 MO 결정(18)을 투과하는 파장의 광은, 반도체 디바이스(D)에 의해서 반사되어, 검출되게 되며, MO 결정(18)에서 반사하는 파장의 광은 MO 결정(18)에서 반사되어, 검출되게 된다. 이것에 의해, 반도체 디바이스(D) 상에 MO 결정(18)이 존재한 상태에서도, MO 결정을 투과하고 반도체 디바이스(D)에서 반사한 광을 촬상함으로써, 반도체 디바이스(D)에서의 계측 위치를 시인하면서, MO 결정(18)을 반도체 디바이스(D)에 재치(載置)하는(맞닿게 하는) 것이 가능하다.

도 1로 되돌아와, 광원(13)으로부터 출력된 광이 MO 결정(18)에 조사되고, MO 결정(18)에서 반사된 반사광이, 대물 렌즈(16) 및 광 스캐너(15)를 매개로 하여 광 분할 광학계(14)로 되돌려지며, 되돌림광용 광 파이버를 매개로 하여 광 분할 광학계(14)와 광학적으로 결합한 광 센서(20)로 안내된다. 광 센서(20)는, 예를 들면, 포토 다이오드, 애벌란시(avalanche) 포토 다이오드, 광전자(光電子) 증배관(增倍管), 또는 에어리어 이미지 센서 등이며, MO 결정(18)으로부터의 반사광을 수광하고, 검출 신호를 출력한다. 광 센서(20)는, 2개의 검출기를 가지고 있으며, 상기 2개의 검출기에 입력된 광의 강도의 차동(差動)을 검출하는 것에 의해, 반사광의 강도를 검출한다.

여기서, 광 분할 광학계(14)에 대해 도 4도 참조하면서 설명한다. 광 분할 광학계(14)는, 콜리메이터(141, 147, 148)와, 셔터(142)와, 편향 빔 스플리터(이하, 'PBS：Polarization Beam Splitter'로 기재)(143, 145)와, 패러데이 로테이터(이하, 'FR：Faraday Rotator'로 기재)(144, 146)를 포함하여 구성되고, 이들은 광학적으로 결합되어 있다. 도 4에 나타내어지는 바와 같이, 광원(13)으로부터의 광이 광 스캐너(15)를 매개로 하여 MO 결정(18)에 조사될 때에는, 먼저, 광원(13)으로부터의 광이 콜리메이터(141)를 매개로 하여 셔터(142)에 입력된다. 셔터(142)는 광의 ON/OFF를 제어할 수 있는 것이면 좋다. 그리고, 셔터(142)로부터 출력된 광이, PBS(143)에 입력된다. PBS(143)는, 편광 성분이 0도인 광을 투과하고 90도인 광을 반사하도록 설정되어 있다. 또, PBS(143)는, 셔터(142)로부터의 광의 편광에 맞추어 설정되어 있다. 그 때문에, PBS(143)는 셔터(142)로부터의 광을 투과시킨다. PBS(143)를 투과한 편광 성분이 0도인 광은, 입력광의 편광면을 45도 경사지게 하는(회전시키는) FR(144)에 입력되고, 그 편광 성분이 45도가 된다.

FR(144)을 투과한 광은, PBS(145)에 입력된다. PBS(145)는, 편광 성분이 45도인 광을 투과하고, 135도인 광을 반사하도록 설정되어 있다. 따라서, FR(144)을 투과한 광은 PBS(145)를 투과한다. PBS(145)를 투과한 광은, 입력광의 편광면을 22.5도 경사지게 하는 FR(146)에 입력되고, 편광 성분이 67.5도인 광으로서 광 스캐너(15)에 입력된다. 상기 광은, MO 결정(18)에 조사된다.

MO 결정(18)으로부터의 반사광은, 반도체 디바이스(D)에서 발생한 자계(자장 강도)에 비례한 커(Kerr) 효과 혹은(and/or) 패러데이 효과에 따라서, 편광면이 회전하고 있다. 상기 반사광은, FR(146)에 의해 편광면이 22.5도 경사지고, PBS(145)에 입력된다. 상기 반사광은, PBS(145)에 의해서 편광 성분이 135도인 광 및 45도인 광으로 분할된다. 편광 성분이 135도인 광은, PBS(145)에서 반사하여 콜리메이터(147)를 매개로 하여 광 센서(20)의 일방의 광 검출기에 입력된다. 상기 광으로부터는, 「되돌림광(반사광)량(量)의 절반 ＋ 커 효과 혹은 패러데이 효과에 따른 광량」의 신호를 검출할 수 있다. 한편, 편광 성분이 45도인 광은, PBS(145)를 투과하고, FR(144)에 의해서 편광면이 45도 경사져 편광 성분이 90도인 광이 되어 PBS(143)에 입력된다. 상기 편광 성분이 90도인 광은, PBS(143)에서 반사하여 콜리메이터(148)를 매개로 하여 광 센서(20)의 타방의 광 검출기에 입력된다. 상기 광으로부터는, 「되돌림광(반사광)량의 절반 - 커 효과 혹은 패러데이 효과에 따른 광량」의 신호를 검출할 수 있다. 그리고, 광 센서(20)의 2개의 검출기의 차동(差動)을 검출하는 것에 의해, 커 효과 혹은 패러데이 효과(편광의 회전량)에 따른 광 신호를 검출할 수 있다. 이것에 의해, 반도체 디바이스(D)에서 발생하고 있는 자계(자장 강도)의 변화를 추정할 수 있으며, 예를 들면, 고장에 기인한, 통상과는 다른 자계의 변화를 검출할 수 있다.

도 1로 되돌아와, 광 센서(20)로부터 출력된 검출 신호는, 앰프(amplifier)(21)에 의해서 증폭되어 증폭 신호로서 주파수 해석부(12)에 입력된다. 광 센서(20), 앰프(21) 및 주파수 해석부(12)는 전기적으로 결합되어 있다. 주파수 해석부(12)는, 증폭 신호에서의 계측 주파수 성분을 추출하고, 상기 추출한 신호를 해석 신호로서 출력한다. 계측 주파수는, 예를 들면 반도체 디바이스(D)에 인가되는 변조 전류 신호의 변조 주파수에 근거하여 설정된다. 주파수 해석부(12)로서는, 록 인 앰프나 스펙트럼 애널라이저(analyzer), 디지타이저(digitizer), 크로스·도메인·애널라이저(등록상표) 등이 이용된다.

주파수 해석부(12)에 의해 출력된 해석 신호는, 컴퓨터(22)에 입력된다. 컴퓨터(22)는 예를 들면 PC 등이다. 컴퓨터(22)에는, 유저로부터 계측 조건 등이 입력되는 키보드나 마우스 등의 입력 장치(24)와, 유저에 계측 결과 등을 나타내기 위한 모니터 등의 표시 장치(23)가 접속되어 있다. 컴퓨터(22)는 프로세서를 포함한다. 컴퓨터(22)는, 프로세서에 의해, 광원(13), 광 스캐너(15), 대물 렌즈 구동부(19), 테스터 유닛(11), 광 센서(20), 및 주파수 해석부(12) 등을 제어하는 기능과. 주파수 해석부(12)로부터의 해석 신호에 근거하여 자기 분포 화상이나 자기 주파수 플롯 등을 작성하는 기능을 실행한다.

다음으로, 검사 장치(1)의 계측 순서에 대해서 설명한다. 상기 계측 순서에는, 가요성 부재(26)를 매개로 하여 홀더(17)에 유지되는 MO 결정(18)을 반도체 디바이스(D)에 대향하여 배치하는 순서(방법)가 포함되어 있다.

먼저, MO 결정(18)이 장착되어 있지 않은 대물 렌즈(16)를 이용하여, 반도체 디바이스(D)에서의 MO 결정(18)의 배치를 확인한다. MO 결정(18)은, 예를 들면, 반도체 디바이스(D) 상의 장애물(특히 와이어 본딩)의 위치를 피하도록 배치된다.

이어서, 터릿(미도시)을 제어하여, MO 결정(18)이 장착된 대물 렌즈(16)를, 반도체 디바이스(D) 상에 셋팅하는 것에 의해, MO 결정(18)이 대물 렌즈(16)의 광축 상에 배치된다. 그리고, 광원(13)으로부터, MO 결정(18)의 반사막(183)이 광을 투과할 수 있는 파장의 광을 조사하고, 반도체 디바이스(D)로부터의 반사광을 광 센서(20)에서 검출한다. 상기 검출한 광에 근거하여, 반도체 디바이스(D)의 조사면의 반사 화상(畵像)을 작성한다. 상기 반사 화상을 확인하면서, MO 결정(18)과 반도체 디바이스(D)의 조사면과의 거리가 서서히 가까워지도록, 대물 렌즈 구동부(19)를 광축 방향(OD)으로 이동시킨다. 이것에 의해, MO 결정(18)이 반도체 디바이스(D)에 맞닿는다. 대물 렌즈 구동부(19)가 슬라이드 기구 등을 가지며, 대물 렌즈(16) 및 홀더(17)를 각각 개별로 이동시킬 수 있는 경우에는, MO 결정(18)이 반도체 디바이스(D)에 맞닿은 후에는, 대물 렌즈(16)가 이동해도 홀더(17)(즉 MO 결정(18))가 이동하지 않도록 할 수 있다. 이 때문에, MO 결정(18)으로부터 반도체 디바이스(D)에 대해서 과도한 힘이 가해지지 않고, MO 결정(18)의 자중(自重)이나 대물 렌즈(16) 및 홀더(17) 사이에 별도로 마련된 스프링 등의 탄성 부재의 힘에 의해, MO 결정(18)을 반도체 디바이스(D)에 밀어 붙일 수 있다.

MO 결정(18)과 반도체 디바이스(D)가 맞닿아 있는 상태에서는, MO 결정(18)의 저면의 대략 전체가 반도체 디바이스(D)의 조사면(디바이스면)을 따르고, MO 결정의 저면 및 입사면(18i)이, 대물 렌즈(16)의 광축(OA)에 직교하는 면에 대해서 경사지도록, 가요성 부재(26)가 휘어진다(변형한다). 상기 가요성 부재(26)가 탄성 부재라면, 탄성 부재의 반발력에 의해 MO 결정(18)이 반도체 디바이스(D)를 따르기 쉽다. 이것에 의해, MO 결정(18)과 반도체 디바이스(D)와의 간극을 최소한으로 할 수 있고, 해상도의 향상 및 S/N의 향상이 실현된다.

반도체 디바이스(D) 상에 MO 결정(18)을 셋팅한 후, 테스터 유닛(11)으로부터 반도체 디바이스(D)에 대해서 전류 신호를 인가한다. 록 인 검출을 행하는 경우에는, 변조 전류 신호를 반도체 디바이스(D)에 인가한다. 그리고, 광원(13)으로부터 광 스캐너(15)를 매개로 하여 MO 결정(18)에 광을 조사한다. 상기 광의 파장은, 상술한 반도체 디바이스(D) 상에 MO 결정(18)을 셋팅할 때의 광의 파장과 동일해도 좋고, MO 결정(18)의 반사막(183)에서 반사되는 파장의 광이라도 좋다. 또, 광은 CW 광이라도 좋고 펄스광이라도 좋다. 또, MO 결정(18)의 반사막(183)을 투과할 수 있는 파장의 광을 이용하는 경우에는, 반도체 디바이스(D)의 조사면(디바이스면)에서 반사하는 광과 MO 결정(18)에서 반사하는 광이 서로 간섭하여 노이즈가 될 우려가 있다. 이 때문에, 인코히어런트한 광을 조사하는 것에 의해 간섭에 의한 노이즈를 저감하는 것이 바람직하다.

이어서, MO 결정(18)으로부터 반사된 광을 광 센서(20)에서 검출하고 검출 신호를 출력한다. 이 때, 2개의 PBS(143, 145) 및 2개의 FR(144, 146)을 구비하는 광 분할 광학계(14), 및, 광 센서(20)의 2개의 광 검출기에 의해서 차동 검출을 행한다. 이어서, 검출 신호를 앰프(21)에 의해 증폭하여, 증폭 신호로 한다. 이어서, 주파수 해석부(12)에 의해, 증폭 신호 중 계측 주파수 성분의 신호를 해석 신호로서 출력한다. 상기 계측 주파수 성분은, 변조 전류 신호의 주파수에 근거하여 설정된다. 또, 록 인 검출을 행하지 않은 경우에는, 특정의 주파수 성분의 신호를 출력할 필요는 없고, 증폭 신호를 그대로 해석 신호로서 출력한다.

그리고, 컴퓨터(22)에 의해 광 스캐너(15)를 제어하여 MO 결정(18)에서의 광 조사 위치를 변경하고, MO 결정(18)의 입사면(18i) 방향에서 광의 조사를 주사한다. 이와 같이, 광 조사 위치를 변경하면서, MO 결정(18)으로부터의 반사광의 검출을 반복하는 것에 의해, 2차원적인 자장 강도 분포를 얻을 수 있다. 또, 어느 위치에서의 자장의 주파수 특성을 보고 싶은 경우에는, 계측 주파수를 보고 싶은 주파수대역 내에서 전환하고, 자기 주파수 플롯을 취득하면 좋다. 또, 보다 고해상도의 자장 강도 분포를 얻기 위해서는, 광 스폿 지름이나 주사 범위를 변경하고, 상술한 처리를 반복하면 좋다.

다음으로 본 실시 형태에 관한 검사 장치(1)의 작용 효과에 대해 설명한다.

종래, 계측 대상물에 대해서 레이저광을 조사하고, 레이저광에 의해서 발생하는 온도에 의한 저항값 변화를 검출하는 광 빔 가열 저항 변동법(OBIRCH(Optical Beam　Induced　Resistance　Change)법)을 이용하여, 리크 전류의 발생 개소(리크 패스(path))를 검출하는 기술이 알려져 있다. 여기서, OBIRCH법은 저항값 변화를 검출하는 것이 특징인데, 전류 바이패스용 저항(리크 저항)이 매우 작은 경우에는, 온도에 의한 저항 변화도 작아져, 검출이 곤란하다. 또, 리크 전류가 흐르는 배선이 다른 배선의 아래에 있는 경우에도 OBIRCH법에서는 검출이 곤란하다. 발열 화상으로부터 리크 패스를 검출하는 방법도 있지만, 상기 방법도, OBIRCH법과 동일한 이유에 의해서 검출이 곤란한 경우가 있다. 따라서, OBIRCH법 이외 방법에서 리크 패스를 취득하는 방법이 원해지고 있다.

그 외의 방법으로서, MO 결정의 자기 광학 효과를 이용한 반사광을 검출하는 것에 의해 검출 신호를 취득하는 방법이 있다. 이러한 방법에서는, 예를 들면 도 13에 나타내어지는 바와 같이, 집광 용도로 이용되는 대물 렌즈(316)의 렌즈면(316a)에 MO 결정(18)을 고착시킴과 아울러, 상기 대물 렌즈(316)를 계측 대상물에 가깝게 함으로써 계측 대상물에서 발생하는 자계를 계측하고 있다. 그렇지만, 계측 대상물이 경사져 있는 경우에는, 계측 대상물과 MO 결정(18)과의 거리를 충분히 가깝게 하는 것이 불가능한 경우가 있다. 이 경우, 검출 감도가 악화되는 것 등에 의해 검출 신호의 검출 정밀도가 저하될 우려가 있다.

이 점, 본 실시 형태에 관한 검사 장치(1)에서는, MO 결정(18)이 반도체 디바이스(D)에 맞닿을 때, 가요성 부재(26)가 휘는 것에 의해, MO 결정(18)의 광의 입사면(18i)이 광축(OA)에 직교하는 면에 대해서 경사 가능하게 되어 있다. 여기서, 예를 들면, 반도체 디바이스(D)가 광축(OA)에 직교하는 면에 대해서 경사져 있는 경우, 광축 방향(OD)으로 이동하는 대물 렌즈 구동부(19)에 의해서 이동시켜지는 MO 결정(18)에서는, 그 일부가, 다른 부분에 선행하여 반도체 디바이스(D)에 압압된다. 이 상태에서, MO 결정(18)이 반도체 디바이스(D)에 더 압압되면, 가요성 부재(26)(특히, 선행하여 반도체 디바이스(D)에 압압된 MO 결정(18)에 근접하는 가요성 부재(26))가 휘어지고(변형하고), MO 결정(18)의 다른 부분도, 경사진 반도체 디바이스(D)를 따르면서 반도체 디바이스(D)에 압압되게 된다(도 5 참조). 즉, 가요성 부재(26)의 휨을 이용하여, MO 결정(18)의 광의 입사면(18i)을 반도체 디바이스(D)의 경사에 대응한(경사에 따른) 각도로 할 수 있다. 이것에 의해, 반도체 디바이스(D)와 MO 결정(18)을 접한 상태(또는 근접한 상태)로 할 수 있고, MO 결정(18)을 이용하여, 반도체 디바이스(D)에서 발생한 자장 특성을 적절히 계측할 수 있다. 또, 대물 렌즈(16)의 광축(OA)에 직교하는 면에 대한 MO 결정(18)의 입사면(18i)의 경사 각도는 대물 렌즈(16)의 개구각 이하가 되므로, MO 결정(18)에서 반사한 광을 대물 렌즈(16)에서 확실히 검출할 수 있다. 이상으로부터, 반도체 디바이스(D)가 경사져 있는 경우 등에서, 반도체 디바이스(D)와 MO 결정(18)을 접한 상태(또는 근접한 상태)로 하는 것에 의해, 검출 신호의 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다.

또, 가요성 부재(26)가, 광축 방향(OD)(즉, 홀더(17) 및 홀더(17)가 유지하는 MO 결정이 이동하는 방향)에서 홀더(17)와 MO 결정(18)과의 사이에 개재하고 있는 것에 의해, 광축 방향(OD)으로 이동시켜진 MO 결정이 반도체 디바이스(D)에 맞닿았을 때, 상기 맞닿음에 의해서 생기는 힘에 따라 가요성 부재(26)를 적절히 휘게 할 수 있다. 이것에 의해, 반도체 디바이스(D)와 MO 결정(18)을, 보다 접하기 쉽게 할 수 있다.

또, 홀더(17)에는 광원(13)으로부터의 광을 투과하는 개구부(170)가 형성되어 있고, MO 결정(18)은, 광축 방향(OD)으로부터 보아 개구부(170)의 영역 내에 존재하고 있다. 이것에 의해, 광축 방향으로 이동하는 MO 결정(18)이 반도체 디바이스(D)에 맞닿았을 때, 가요성 부재(26)가 휘는 것에 의해서, MO 결정(18)을 개구부(170) 내로 이동시킬 수 있다. 이와 같이 개구부(170)에 MO 결정(18)을 놓아주는 것에 의해, 반도체 디바이스(D)의 경사를 따른 MO 결정(18)의 밀어붙임을 보다 적절히 행할 수 있다.

또, 가요성 부재(26)에는 개구부(170) 및 MO 결정(18)의 사이에서 광을 투과하는 개구부(29)가 형성되어 있다. 개구부(29)가 형성되어 있는 것에 의해, 예를 들면, 가요성 부재에 개구가 없는 경우와 비교하여 쉽게 휘게 할 수 있다. 또, 개구부(29)로부터 MO 결정(18)을 시인할 수 있기 때문에, MO 결정(18)을 반도체 디바이스(D)에 용이하게 맞닿게 할 수 있다.

또, 홀더(17)가, 대물 렌즈(16)에 장착되고, 대물 렌즈 구동부(19)가, 대물 렌즈(16)를 광축 방향(OD)으로 이동시키는 것에 의해, 홀더(17)를 대물 렌즈(16)의 광축 방향(OD)으로 이동시켜, MO 결정(18)을 반도체 디바이스(D)에 맞닿게 해도 괜찮다. 이것에 의해, 대물 렌즈(16)의 이동 및 홀더(17)의 이동을 동시에 행할 수 있다.

또, 광원(13)으로부터 출력되는 광이 인코히어런트한 광인 것에 의해, MO 결정(18) 내 및 MO 결정(18) 및 반도체 디바이스(D) 사이에서 광의 간섭에 의한 노이즈를 저감할 수 있다.

또, MO 결정(18)이 광의 일부를 반사하고 일부를 투과하므로, 반도체 디바이스(D)에서의 계측 위치를 시인하면서, MO 결정(18)을 반도체 디바이스(D)에 맞닿게 할 수 있다.

또, 가요성 부재(26)는 고무 또는 스프링 등의 탄성 부재를 포함하여 구성되어 있다. 이것에 의해, 가요성 부재(26)를 적절히 휘게 할 수 있고, 용이하게, 반도체 디바이스(D)와 MO 결정(18)을 접한 상태(또는 근접한 상태)로 할 수 있다.

[제2 실시 형태]

다음으로, 도 6을 참조하여, 제2 실시 형태에 관한 검사 장치에 대해 설명한다. 또, 제2 실시 형태에 관한 설명에서는, 상술한 제1 실시 형태와 다른 점에 대해 주로 설명한다.

도 6에 나타내어지는 바와 같이, 본 실시 형태가 상기 제1 실시 형태와 다른 점은, 홀더(17A)가, MO 결정(18A)을 직접 유지하는 홀더(17y)(제1 유지부), 및, 가요성 부재(26A)를 매개로 하여 홀더(17y)를 유지하는 홀더(17x)(제2 유지부)인 2개의 유지부를 가지고 있는 점이다. 홀더(17x)는, 제1 실시 형태에 관한 홀더(17)와 동일한 형상을 가지고 있다. 즉, 홀더(17x)는, 광축 방향(OD)에서의 일단(172A)의 내면이 어댑터(25)의 외면에 접한 상태에서 어댑터(25)에 고착되어 있고, 일단(172A)으로부터 타단(171A)을 향함에 따라 지름이 작아지는 대략 원추 사다리꼴 모양이다. 홀더(17A)에는, 타단(171A)에서의 지름에 따른 개구부(170A)가 형성되어 있다. 게다가, 홀더(17x)의 타단(171A)에는, 링 모양의 가요성 부재(26A)가 타단(171A)의 형상을 따라서 마련되어 있다. 가요성 부재(26A)는, 그 외형 및 내경이 홀더(17A)의 타단(171A)의 외경 및 내경에 대략 일치하고 있다.

가요성 부재(26A)에는, 홀더(17y)가 고착되어 있다. 홀더(17y)는, 링 모양으로서, 외경이 가요성 부재(26A)에 대략 일치하고 있다. 그리고, 홀더(17y)의 내주면에 MO 결정(18A)이 고착되어 있다. 이것에 의해, 홀더(17y)에 의해, MO 결정(18A)이 직접 유지(지지)된다.

이와 같이, 홀더(17A)를, 홀더(17y) 및 홀더(17x)인 2개의 유지부로 이루어지는 구성으로 하는 것에 의해, 반도체 디바이스(D)의 형상이나 검사 영역에 따라서, 유연하게, MO 결정(18A)의 반도체 디바이스(D)에의 맞닿음을 행할 수 있다. 즉, 1개의 홀더에서 MO 결정을 유지하는 경우와 비교하여, 반도체 디바이스(D)에 따른 검사가 가능해진다. 또, 가요성 부재(26A)의 위치 등도 유연하게 결정할 수 있다. 게다가, 가요성 부재(26A)와 MO 결정(18A)이 직접 접하지 않는 구성(가요성 부재(26)에 고착된 홀더(17y)가 MO 결정(18A)을 유지하는 구성)으로 하는 것도 가능하기 때문에, 광축 방향(OD)으로부터 보아, 가요성 부재(26A)와 MO 결정(18A)이 겹치지 않는(또는 겹치는 영역이 작은) 구성으로 할 수 있다. 이것에 의해, MO 결정(18A)을 반도체 디바이스(D)에 맞닿게 할 때에, 가요성 부재(26A)에 의해서 MO 결정(18A)이 시인하기 어려워지는 것을 회피할 수 있다.

[제3 실시 형태]

다음으로, 도 7을 참조하여, 제3 실시 형태에 관한 검사 장치에 대해 설명한다. 또, 제3 실시 형태에 관한 설명에서는, 상술한 제1 실시 형태와 다른 점에 대해 주로 설명한다.

도 7에 나타내어지는 바와 같이, 본 실시 형태가 상기 제1 실시 형태와 다른 점은, 광축 방향(OD)에서 개구부(170)와 겹치는 영역에 위치하는 MO 결정(18B)이, 홀더(17)의 개구부(170)의 영역보다도 크고, 또한, 홀더(17)의 타단(171)에 고착된 가요성 부재(26B)가, 상술한 가요성 부재(26)와 비교하여, 보다 두꺼운 부재로 되어 있는 점이다. 구체적으로는, 가요성 부재(26B)로서는, 비교적 두꺼운 고(高)반발 스펀지 등이 이용된다.

MO 결정(18B)이 개구부(170)의 영역보다도 크게 되는 것에 의해, 개구부(170)의 영역보다도 작은 MO 결정(18)을 사용하는 경우와 비교하여, MO 결정(18)을 이동시키지 않고 반도체 디바이스(D)를 검사할 수 있는 범위를 확대할 수 있다. 다만, 개구부(170)의 영역보다도 큰 MO 결정(18B)을 이용한 경우에는, MO 결정(18B)이 반도체 디바이스(D)에 맞닿았을 때에, MO 결정(18B)을 개구부(170)측으로 놓아줄 수 없어, MO 결정(18B)의 반도체 디바이스(D)에의 밀어붙임이 적절히 행해지지 않을 우려가 있다. 이 점, 본 실시 형태에서는, 가요성 부재(26B)가 비교적 두꺼운 고반발 스펀지가 되므로, 가요성 부재(26B)의 변형량을 크게 할 수 있다. 그 때문에, MO 결정(18B)을 개구부(170)측에 놓아줄 수 없는 경우에도, 가요성 부재(26B)가 크게 변형하는 것에 의해, 반도체 디바이스(D)에 대해서 적절히 MO 결정(18B)을 밀어 붙일 수 있다.

[제4 실시 형태]

다음으로, 도 8을 참조하여, 제4 실시 형태에 관한 검사 장치에 대해 설명한다. 또, 제4 실시 형태에 관한 설명에서는, 상술한 제1 실시 형태와 다른 점에 대해 주로 설명한다.

도 8에 나타내어지는 바와 같이, 본 실시 형태가 상기 제1 실시 형태와 다른 점은, 가요성 부재(26D)에서 개구부가 형성되어 있지 않고, 또한, 가요성 부재(26D)가 광 투과성을 가진 비교적 얇은 탄성막인 점이다.

이와 같이, 가요성 부재(26D)에서 개구부가 형성되어 있지 않은 것에 의해, 홀더(17)에 가요성 부재(26D)를 장착하는 작업이 용이해진다. 여기서, 가요성 부재(26D)에 광을 투과시키는 개구부가 마련되어 있지 않은 경우에는, MO 결정(18)을 시인하기 어려워지는 것이 문제가 되는데, 가요성 부재(26D)가 광 투과성이 있는 얇은 탄성막으로 이루어지는 것에 의해, 문제없이 MO 결정(18)을 시인할 수 있다. 즉, MO 결정(18)을 반도체 디바이스(D)에 용이하게 맞닿게 할 수 있다.

이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니다.

예를 들면, 대물 렌즈 구동부(19)에 의해서, 대물 렌즈(16)와 홀더(17)가 일체적으로 이동시켜지는 것으로서 설명했지만 이것에 의해 한정되지 않고, 도 9에 나타내어지는 바와 같이, 대물 렌즈(16)를 이동시키는 대물 렌즈 구동부(19E)와는 별도로, 홀더(17E)를 개별로 이동시키는 홀더 구동부(31)(구동부)가 마련되어 있어도 괜찮다. 홀더 구동부(31)는, 홀더(17)에 장착되고, MO 결정(18)이 반도체 디바이스(D)에 맞닿도록 홀더(17)를 대물 렌즈(16)의 광축 방향으로 이동시킨다. 이 경우, 홀더(17E)는, 홀더 구동부(31)에 의해서 광축 방향(OD)과 상기 광축 방향(OD)에 직교하는 면방향으로 이동하는 것이 가능해지고, 대물 렌즈(16) 및 반도체 디바이스(D)의 사이에 홀더(17E)를 삽입할 수 있어, MO 결정(18)을 대물 렌즈(16)의 광축 상에 배치할 수 있다. 그리고, 홀더 구동부(31)를 컴퓨터(22)에 의해 제어하여, 광축 방향(OD)으로 이동시킴으로써, MO 결정(18)을 반도체 디바이스(D)에 밀어 붙일 수 있다.

또, 홀더부의 구성은 상술한 실시 형태에 한정되지 않고, 도 10에 나타내어지는 바와 같이, 대물 렌즈(16)의 경통(鏡筒)이 홀더(17F)로서의 기능을 가지며, 상기 홀더(17F)에 탄성 부재(26F)가 고착되는 구성이라도 좋다. 이 경우에는, 탄성 부재(26F)의 하면에 MO 결정(18)이 고착된다.

또, 도 11에 나타내어지는 광 분할 광학계(14x)와 같이, 도 4의 구성으로부터 PBS 및 FR를 한 개씩 생략한 구성으로 하는 것도 가능하다. 광 분할 광학계(14x)는, 콜리메이터(141, 258)와, 셔터(142)와, PBS(255)와, FR(256)을 포함하여 구성되어 있다. 이 경우, 먼저, 광원(13)으로부터의 광이 콜리메이터(141)를 매개로 하여 셔터(142)에 입력된다. 그리고, 셔터(142)로부터 출력된 광이, PBS(255)에 입력된다. PBS(255)는, 편광 성분이 0도인 광을 투과하고 90도인 광을 반사하도록 설정되어 있다. PBS(255)를 투과한 편광 성분이 0도인 광은, 입력광의 편광면을 22.5도 경사지게 하는(회전시키는) FR(256)에 입력되고, MO 결정(18) 및 반도체 디바이스(D)에 조사된다. MO 결정(18)으로부터의 반사광은, 반도체 디바이스(D)에서 발생한 자계(자장 강도)에 비례한 커 효과 혹은 패러데이 효과에 따라서, 편광면이 회전하고 있다. 상기 반사광은, FR(256)에 의해 편광면이 22.5도 경사지게 되고, PBS(255)에서 반사된다. 상기 반사광은, 콜리메이터(258)를 매개로 하여 광 센서(20)에 입력된다. 이와 같이 하여 검출되는 검출 신호는, 도 4에 나타내는 예와 같이 차동 검출된 것은 아니기는 하지만, 광원(13)으로부터의 광의 S/N비를 충분히 높게 하는 것에 의해서, 문제가 되지 않는다.

또, 도 4에 나타낸 광 분할 광학계(14)의 구성에서, PBS(145)보다도 광 스캐너(15)근처의 위치에 λ/4판(板)이 마련되어 있어도 괜찮다. 이 경우, λ/4판을 투과한 광은 원편광이 되고 되돌림광이 90도 경사지지만, FR(146)에 의해서 왕복 45도 경사지기 때문에, 도 4에서 설명한 예와 마찬가지로 적절히 광 신호를 검출할 수 있다. 마찬가지로, 도 11에 나타내어지는 광 분할 광학계(14x)의 구성에서, PBS(255)보다도 광 스캐너(15)근처의 위치에 λ/4판이 마련되어 있어도 괜찮다. 이 경우도 되돌림광이 90도 경사지고, 검출되는 편광 성분도 90도 경사지지만, 편광면의 회전을 검출하는데 있어서는 문제가 되지 않는다.

또, 도 12의 (a)에 나타내어지는 바와 같이, 중공(中空) 원통 모양(또는 링 모양)의 홀더(17g)와, 헤어스프링(hairspring)(26g)에 의해서, 직사각형 모양의 MO 결정(18)이 유지되는 구성이라도 좋다. 또, MO 결정(18)은, 홀더(17g)의 개구부(191)의 영역보다도 작은 것이 이용된다. 즉, 홀더(17g)의 내주면에, 3개의 헤어스프링(26g) 각각의 일단을 고착하고, 상기 3개의 헤어스프링의 타단을 MO 결정(18)에 고착한다. 구체적으로는, 3개의 헤어스프링(26g)은, 대략 등간격으로 홀더(17g)의 내주면에 일단이 고착된다. 또, 3개의 헤어스프링(26g) 중 하나는, MO 결정의 입사면(18i) 중 1변의 중앙 부근에 타단이 고착되고, 나머지 2개는, MO 결정(18)의 입사면(18i) 중 전술한 1변과 대향하는 변의 양단 부근에 타단이 고착된다. 이와 같이, 홀더(17g)의 내주면으로부터 연장되는 3개의 헤어스프링(26g)에 MO 결정(18)의 입사면(18i)이 고착되는 것에 의해, 광축 방향(OD)으로부터 보아, 개구부(191)의 영역 내에 MO 결정(18)을 배치할 수 있다. 이것에 의해, MO 결정(18)이 반도체 디바이스(D)에 맞닿았을 때에, MO 결정(18)을 개구부(191)에 놓아줄 수 있고, 반도체 디바이스(D)의 경사에 따른 MO 결정(18)의 밀어붙임을 적절히 행할 수 있다. 또, 3개의 헤어스프링(26g)이, MO 결정(18)에서의 대향하는 변 중 일방의 변의 중앙 부근과 타방의 변의 양단에 고착되기 때문에, 홀더(17g)가 MO 결정(18)을 지지한 상태에서, MO 결정(18)의 입사면(18i)과 광축(OA)에 직교하는 면을 대략 평행(MO 결정(18)이 경사져 있지 않은 상태)하게 하기 쉽다. 이것에 의해 MO 결정(18)을 적절히 반도체 디바이스(D)에 밀어 붙일 수 있다. 또, 도 12의 (a)에서는 3개의 헤어스프링(26g)이 도시되어 있지만, 3개보다도 많은 갯수의 헤어스프링(26g)에 의해 MO 결정(18)이 유지되어 있어도 괜찮다.

또, 도 12의 (b)에 나타내어지는 바와 같이, 중공 원통 모양(또는 링 모양)의 홀더(17h)와, 헤어스프링(26h)에 의해서, 직사각형 모양의 MO 결정(18)이 유지되는 구성이라도 좋다. 또, MO 결정(18)은, 홀더(17h)의 개구부(192)의 영역보다도 작은 것이 이용된다. 즉, 홀더(17h)의 내주면에, 4개의 헤어스프링(26h) 각각의 일단을 대략 등간격으로 고착하고, 상기 4개의 헤어스프링(26h)의 타단을 직사각형 모양의 MO 결정(18)의 각 측변에 고착한다. 4개의 헤어스프링(26h)은, 각각 동일 길이 또한 동일 재질의 것이 이용되고 있으며, 일단이 홀더(17h)의 내주면에 고착되고 타단이 MO 결정(18)의 측변에 고착된 상태에서, 홀더(17h)가 배치된 면과 MO 결정(18)이 배치된 면이 대략 일치하도록, 길이 및 재질이 결정되어 있다. 이와 같이, 홀더(17h)의 내주면으로부터 연장되는 4개의 헤어스프링(26h)에 MO 결정(18)의 각 측변이 고착되는 것에 의해, 광축 방향(OD)으로부터 보아, 개구부(192)의 영역 내에 MO 결정(18)을 배치할 수 있다. 이것에 의해, MO 결정(18)이 반도체 디바이스(D)에 맞닿았을 때에, MO 결정(18)을 개구부(192)에 놓아 줄 수 있고, 반도체 디바이스(D)의 경사를 따른 MO 결정(18)의 밀어붙임을 적절히 행할 수 있다. 또, MO 결정(18)이, 홀더(17h)가 배치된 면과 대략 일치하도록 배치되어 있기 때문에, 홀더(17h)가 MO 결정(18)을 지지한 상태에서, MO 결정(18)의 입사면(18i)과 광축(OA)에 직교하는 면을 대략 평행(MO 결정(18)이 경사져 있지 않은 상태)하게 하기 쉽다. 이것에 의해 MO 결정(18)을 적절히 반도체 디바이스(D)에 밀어 붙일 수 있다. 또, 도 12의 (b)에서는 4개의 헤어스프링(26h)이 도시되어 있지만, 3개나 4개보다도 많은 갯수의 헤어스프링(26h)에 의해 MO 결정(18)이 유지되어 있어도 괜찮다.

또, 홀더(17)는 광축(OS)을 지름의 중심으로 한 대략 원추 사다리꼴 모양으로서 설명했지만, 홀더부의 형상은 이것에 의해 한정되지 않고, 예를 들면, 지름이 변화하지 않는 원통 모양이라도 좋다. 또, 홀더부는, 대물 렌즈에 장착된 장착부의 폭방향 양단으로부터 광축 방향으로 연장되는 한 쌍의 암 부재라도 좋다. 이 경우, 한 쌍의 암 부재 각각의 선단(장착부에 장착된 측과 반대측의 단부)에 가요성 부재가 마련되고, 각 가요성 부재에 MO 결정이 고착되는 것에 의해, 상술한 반도체 디바이스에의 MO 결정이 밀어붙임 및 가요성 부재의 변형이 실현된다. 게다가, 홀더부는, 대략 원추 사다리꼴 모양 또는 원통 모양으로서, MO 결정을 유지하는 측의 단부에 형성된 원형의 개구부에, 개구부를 구획하는 연결부가 마련되어 있는 구성이라도 좋다. 상기 연결부는, 예를 들면, 개구부가 대략 부채꼴 모양인 3개의 영역으로 구획되도록, 개구부의 중심으로부터 홀더의 내주면을 향하여 방사상으로 연장되는 것으로 한다. 그리고, 각 연결부가 교차하는 점(点)(즉 개구부의 중심)에서, 각 연결부로부터 광축 방향으로 연장되는 기둥부를 마련하고, 해당 기둥부의 선단에 가요성 부재를 더 마련하는 것에 의해, 해당 가요성 부재에 MO 결정을 고착하는 구성으로 해도 좋다. 상기 구성에 의해서, 상술한 반도체 디바이스에의 MO 결정의 밀어붙임 및 가요성 부재의 변형이 실현된다.

또, 렌즈부로서 대물 렌즈(16)를 예시했지만, 이것에 의해 한정되지 않고, 예를 들면 복수의 렌즈를 유지하고, 그들을 전환할 수 있는 터릿이라도 좋다.

1 - 검사 장치 13 - 광원
15 - 광 스캐너 16 - 대물 렌즈(렌즈부)
17, 17A, 17E, 17F - 홀더(홀더부) 18, 18A, 18B - MO 결정
18i - 입사면 19, 19E - 대물 렌즈 구동부(구동부)
26, 26A, 26B, 26D, 26F - 가요성 부재
29 - 개구부 31 - 홀더 구동부(구동부)
170, 170A - 개구부 OD - 광축 방향

Claims

광을 출력하는 광원과,
계측 대상물에 대향하여 배치되는 자기(磁氣) 광학 결정과,
상기 광을 상기 자기 광학 결정에 집광(集光)하는 렌즈부와,
상기 자기 광학 결정을 유지하는 홀더부와,
상기 자기 광학 결정 및 상기 홀더부의 사이에 개재하는 가요성 부재와,
상기 홀더부를 상기 렌즈부의 광축 방향으로 이동시키는 것에 의해, 상기 자기 광학 결정을 상기 계측 대상물에 맞닿게 하는 구동부를 구비하며,
상기 계측 대상물에 상기 자기 광학 결정이 맞닿았을 때에, 상기 가요성 부재가 휘는 것에 의해서, 상기 광축에 직교하는 면(面)에 대한 상기 자기 광학 결정에서의 상기 광의 입사면의 경사 각도가 상기 렌즈부의 개구각(開口角) 이하의 범위에서, 상기 입사면이 경사 가능하게 되어 있는 검사 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 가요성 부재는, 상기 광축 방향에서 상기 홀더부와 상기 자기 광학 결정과의 사이에 개재하고 있는 검사 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 홀더부에는, 상기 광원으로부터의 상기 광이 투과하는 개구부가 형성되어 있고,
상기 자기 광학 결정은, 상기 광축 방향으로부터 보아 상기 개구부의 영역 내에 존재하고 있는 검사 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 가요성 부재에는, 상기 개구부 및 상기 자기 광학 결정의 사이에서 상기 광이 투과하는 개구부가 형성되어 있는 검사 장치.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 홀더부는, 상기 렌즈부에 장착되며,
상기 구동부는, 상기 렌즈부를 상기 광축 방향으로 이동시키는 것에 의해, 상기 홀더부를 상기 렌즈부의 광축 방향으로 이동시켜, 상기 자기 광학 결정을 상기 계측 대상물에 맞닿게 하는 검사 장치.
청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광은, 인코히어런트(incoherent)한 광인 검사 장치.
청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광의 파장은, 1064nm 이상인 검사 장치.
청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가요성 부재는 탄성을 가지고 있는 검사 장치.
청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
상기 자기 광학 결정은, 상기 광의 일부를 반사하고, 일부를 투과하는 검사 장치.
홀더에 가요성 부재를 매개로 하여 유지되는 자기 광학 결정을 계측 대상물에 대향하여 배치하는 방법으로서,
대물 렌즈의 광축 상에 상기 자기 광학 결정을 배치하고,
상기 홀더를 상기 대물 렌즈의 광축 방향으로 이동시키는 것에 의해, 상기 자기 광학 결정을 상기 계측 대상물에 맞닿게 하며,
상기 계측 대상물에 상기 자기 광학 결정이 맞닿았을 때에, 상기 가요성 부재가 휘는 것에 의해서, 상기 광축에 직교하는 면에 대한 상기 자기 광학 결정에서의 상기 광의 입사면의 경사 각도가 상기 대물 렌즈의 개구각 이하의 범위에서, 상기 입사면을 경사시키는 방법.