TWI408433B - 物鏡座 - Google Patents

Description

物鏡座

本發明係關於物鏡座，用以將保持固浸透鏡之固浸透鏡支持器安裝於物鏡之前方。

在將觀察對象物之影像放大的透鏡上已知有固浸透鏡(SIL：Solid Immersion Lens)。此固浸透鏡為半球形或稱為維爾斯特拉斯(Weierstrass)球之超半球形之透鏡，係大小約1mm~5mm之微小透鏡。而，使此固浸透鏡設置成和觀察對象物之表面密接時，因將數值孔徑(NA)及倍率都放大，能以高空間解析度觀察。

在應用此固浸透鏡之半導體檢查裝置上，例如已知有記載於專利文獻1者。在專利文獻1所記載之半導體檢查裝置，藉由將收容固浸透鏡之套筒(固浸透鏡支持器)安裝於物鏡之前方，而將固浸透鏡配置於物鏡之前方(觀察對象物側)。而且，藉由經由在套筒所設置之閥調整在套筒內所形成之室的壓力，而使固浸透鏡朝向固浸透鏡之光軸方向移動，實現觀察對象物和固浸透鏡之光學上的結合。

專利文獻1：美國專利第6621275號專利說明書

可是，在專利文獻1所記載之半導體檢查裝置。固浸透鏡之朝向光軸方向的移動，因藉由調整固浸透鏡支持器內之室的壓力而實現，所以必須準備用以向室內投入氣體之閥或投入之氣體，構造變得繁雜。

因此，本發明之目的在於提供一種物鏡座，用簡單之構造可使固浸透鏡和觀察對象物密接。

為解決上述之課題，本發明之物鏡座，具備有：底部，安裝於物鏡之鏡筒的前端部；及可動構件，安裝固浸透鏡支持器，而且朝向物鏡之光軸方向可滑動地安裝於底部；其特徵為：將固浸透鏡支持器配置於物鏡之前方。

在此構造，因在安裝於物鏡之鏡筒的前端部之底部安裝可動構件，所以將安裝於可動構件之固浸透鏡支持器配置於物鏡之前方。而且，因可動構件係可滑動地安裝於底部，所以固浸透鏡支持器對底部朝向物鏡之光軸方向可移動。結果，例如，利用固浸透鏡支持器所保持之固浸透鏡觀察觀察對象物時，可使固浸透鏡和觀察對象物密接，並易於保持此狀態。

若依據本發明之物鏡座，用簡單之構造可使固浸透鏡和觀察對象物密接。

以下，和圖式一起說明本發明之固浸透鏡支持器的最佳實施形態。此外，在各圖，對相同之元件賦與相同之符號，而省略重複之說明。

(第1實施形態)

第1圖係表示具備本發明之一實施形態的物鏡座之半導體檢查裝置的構造圖。第2圖係表示裝上物鏡座之物鏡的構造之構造圖。又第3圖係安裝於物鏡座之固浸透鏡支持器的分解立體圖。

此外，在第2圖，表示觀察試件時之狀態。又，如表示物鏡座之特徵部分般地，雖然將收容彈簧100的彈簧收容槽(彈簧體收容槽)76和用以插入銷P1之貫穿孔85表示在相同之截面，但是這些之配置關係實際上相異。在後述之第5圖表示其實際之配置。在第3圖，表示固浸透鏡支持器保持固浸透鏡之狀態。在以下之說明，對固浸透鏡，以物鏡側為上側、試件側為下側說明。

如第1圖及第2圖所示，半導體檢查裝置1係例如以試件10之模製型半導體元件具有的半導體元件11(參照第2圖)為觀察對象物，取得半導體元件11之影像並檢查其內部資訊的檢查裝置。

「模製型半導體元件」係利用樹脂12將半導體元件11模製者。又，在「內部資訊」上，包含有半導體元件之電路圖案或來自半導體元件之微弱發光。在此微弱發光上可列舉在基於半導體元件之缺陷的異常位置所引起者，或半導體元件中之電晶體的切換動作所伴隨之瞬間發光等。此外，亦包含有基於半導體元件之缺陷發熱。

試件10在將樹脂12切削成在樹脂12所埋設之半導體元件11的背面露出之狀態，放置於在觀察部A所設置之工作台2上，使半導體元件11的背面朝上。如此，因切削試件10之一部分而使半導體元件11的背面露出，半導體元件11位於切削樹脂12而成之凹部13的底面。而，檢查裝置1在本實施形態檢查半導體元件11之圖示下面(在半導體元件11之基板表面所形成的積體電路等)。

半導體檢查裝置1具備有：觀察部A，觀察半導體元件11；控制部B，控制觀察部A之各部的動作；及分析部C，進行半導體元件11之檢查所需的處理或指示等。

觀察部A具備有：作為影像取得裝置之高靈敏度相機3和雷射掃描光學系(LSM：Laser Scanning Microscope)單元4，取得來自半導體元件11的影像；光學系20，包含有顯微鏡5之物鏡21，配置於高靈敏度相機3及LSM單元4和半導體元件11之間，及固浸透鏡6(參照第2圖)，用以得到半導體元件11之放大觀察影像；及XYZ工作台7，使上述之元件在正交之X－Y－Z方向各自移動。

光學系20除了該物鏡21以外，又具備有相機用光學系22及LSM單元用光學系23。物鏡21設置多個倍率相異者，並可切換。又，物鏡21具有修正環24，藉由調整修正環24可使焦點確實對準想觀察之位置。相機用光學系22將通過物鏡21之來自半導體元件11的光導向高靈敏度相機3。而高靈敏度相機3取得半導體元件11之電略圖案等之影像。

而，LSM單元用光學系23用分光鏡(圖未示)將來自LSM單元4之紅外雷射光反射至物鏡21側並導向半導體元件11，而且將通過物鏡21而往高靈敏度相機3之來自半導體元件11的反射雷射光導向LSM單元4。

此LSM單元4一方面使紅外雷射光在X－Y方向掃描而向半導體元件11射出，另一方面用光檢測器(圖未示)檢測來自半導體元件11之反射光。此檢測光的強度成為反映半導體元件11之電路圖案的強度。因此，LSM單元4藉由使紅外雷射光對半導體元件11進行X－Y掃描，而取得半導體元件11之電路圖案等的影像。

又，XYZ工作台7係用以因應於需要使高靈敏度相機3。LSM單元4、光學系20及固浸透鏡6等在X－Y方向(水平方向：對係觀察對象物之半導體元件11成平行的方向)及與其正交之Z方向(垂直方向)的各方向移動者。

控制部B具備有相機控制器31、雷射掃描(LSM)控制器32及周邊控制器33。相機控制器31及LSM控制器32藉由各自控制高靈敏度相機3及LSM單元4之動作，而控制在觀察部A進行之半導體元件11的觀察之執行(影像的取得)或觀察條件之設定等。

周邊控制器33藉由控制XYZ工作台7之動作，而控制高靈敏度相機3、LSM單元4及光學系20等往和半導體元件11之觀察位置對應的位置之移動、位置對準及對焦等。此時，周邊控制器33因應於在物鏡座9及固浸透鏡支持器8所安裝之各種感測器等之檢測結果控制XYZ工作台7之動作。又，周邊控制器33驅動安裝於物鏡21之修正環調整用馬達25，而調整修正環24。

分析部C具備有影像分析部41和指示部42，由電腦構成。影像分析部41對來自相機控制器31及LSM控制器32之影像資訊實施必要之分析處理等，而指示部42參照來自操作者之輸入內容或影像分析部41之分析內容等，經由控制部B，進行關於在觀察部A之半導體元件11的檢查之執行的必要之指示。又，因應於需要將分析部C所取得或分析之影像、資料等顯示於和析部C連接之顯示裝置43。

如第2圖所示，固浸透鏡6係半球形之微小透鏡，具有上面6a成為對外部(例如顯微鏡之物鏡)之光的輸出入面而且形成球面形；及底面6b，成為對半導體元件11之安裝面而且形成平面形狀。固浸透鏡6藉由此底面6b和觀察位置(圖示上面)密接，而得到成為背側之半導體元件11的表面(圖示下面)之放大觀察影像。

具體而言，在半導體檢查裝置使用之固浸透鏡，由折射率實質上和半導體元件之基板材料相同或接近的高折射率材料構成。在其代表性例子上可列舉Si、GaP、GaAs等。

藉由使這種微小的光學元件和半導體元件之基板表面以光學式密接，將半導體基板本身用作固浸透鏡之一部分。若依據利用固浸透鏡之半導體元件的背面分析，在使物鏡之焦點對準在半導體基板表面所形成之積體電路時，利用固浸透鏡之效果，可使NA高之光束通過基板中，而可期待高解析度。

這種固浸透鏡6之透鏡形狀係根據無像差之條件而定。在具半球形之固浸透鏡6，其球心成為焦點。此時，數值孔徑(NA)及倍率都變成n倍。此外，固浸透鏡6之形狀未限定為半球形，例如亦可係Weierstrass形狀者。

對物鏡21適當地保持此固浸透鏡6之固浸透鏡支持器8，經由物鏡座9安裝於物鏡21之前方。關於此物鏡座9將在後面詳述。

如第2圖及第3圖所示，固浸透鏡支持器8係將透鏡保持部60從圓板形之物鏡蓋50的中心朝向和物鏡蓋50大致正交之方向延伸者，在從第3圖所示之箭號A1方向看時，其外形係近似T字形。

物鏡蓋50具有和物鏡座9(參照第2圖)螺合之周壁51，物鏡蓋50經由物鏡座9安裝於物鏡21之前端部。因此，藉由驅動XYZ工作台7，而可調整固浸透鏡支持器8所保持之固浸透鏡6的位置。

又，物鏡蓋50具有之底板52，具有使光束通過之3個開口53、53、53。各開口53使從LSM單元4所輸出之光通過固浸透鏡6側，而且使被半導體元件11反射而從固浸透鏡6所輸出之光通過物鏡21側。

各開口53係近似扇形，係對物鏡蓋50之中心彼此成同心形，在圓周方向等間隔地配置。因而，在相鄰之開口53。53之間，以等間隔形成3個連結部54、54、54，除連結透鏡保持部60和底板52，而且從物鏡蓋50之中心成輻射狀延伸。

透鏡保持部60具有從3個連結部54、54、54之交叉部分朝向和物鏡蓋50大致正交的方向(物鏡21之光軸L方向)延伸之透鏡保持構件61。透鏡保持構件61位於各連結部54、54、54上，而且由承受固浸透鏡6之3片保持片62。62、62構成。

保持片62、62、62配置成對透鏡保持構件61之中心線成輻射狀，而且具有寬度d隨著接近透鏡保持構件61之中心線而變窄之錐形。

在各保持片62之前端部(和物鏡蓋50相反側之端部)形成曲率和固浸透鏡6之上面6a的曲率相同之透鏡承面62a、62a、62a，透鏡保持構件61利用3個透鏡承面62a承受固浸透鏡6。因而，透鏡保持構件61可穩定地承受固浸透鏡6。

又，在各保持片62之前端部，各自形成用以固定圓筒形之透鏡蓋63的爪部62b。透鏡蓋63具有底板64，在底板64之周邊部，設置和爪部62b嵌合之周壁65。在底板64形成用以使固浸透鏡6之底面6b向外側(試件10側)突出的開口64a。

在此構造，因將固浸透鏡6配置於透鏡承面62a和透鏡蓋63之間，藉由利用黏接劑等將透鏡蓋63固定於透鏡保持構件61，而固浸透鏡6以從開口64a突出之狀態將底面6b收容於透鏡承面62a和透鏡蓋63之間，將固浸透鏡6保持於固浸透鏡支持器8。

然後，藉由操作XYZ工作台7而使物鏡21朝向其光軸L方向移動，固浸透鏡6接地於半導體元件11。

在此固浸透鏡6接地之狀態，因焦點位置之調整等而將固浸透鏡6再往下壓時，因來自固浸透鏡6之作用力而半導體元件11可能受損。

因此，固浸透鏡支持器8如第3圖所示，最好在各連結部54各自具有應力檢測感測器S。

固浸透鏡6對半導體元件11施力時，固浸透鏡6因其反作用而被保持片62壓住，結果，在連結部54產生應力。應力檢測感測器S藉由檢測作用於連結部54之應力，而檢測固浸透鏡6對半導體元件11施加之力。

而，應力檢測感測器S和周邊控制器33以電氣式連接，在應力檢測感測器S檢測到既定之應力以上的力時，周邊控制器33停止驅動XYZ工作台7。因而，既定之負載以上的力不會作用於半導體元件11。

其次，特別詳細說明構成本實施形態之特徵的物鏡座9。第4圖係物鏡座9之剖面圖。第5圖係表示物鏡座9具有之底部和可動構件的構造之構造圖。第5(a)圖係從物鏡側看底部及可動構件之圖，第5(b)圖係底部及可動構件之側視圖，第5(c)圖係從試件側看底部及可動構件之圖。在第4圖，和第2圖一樣地記載成顯現特徵部分。又，在第5圖，雖然表示可動構件和底部嵌合之狀態，但是省略銷等之記載。

物鏡座9如第2圖、第4圖及第5圖所示，具有：圓筒形之底部70，和物鏡21具有之物鏡鏡筒26的前端部嵌合；及可動構件80，和底部70嵌合。

底部70及可動構件80各自具有底板71、81，各底板71、81各自具有以其中心為中心並用以使從物鏡21輸出或射入物鏡21之光束通過的圓形之開口72、82。開口72、82之直徑只要係不遮蔽光束之大小即可，開口82之直徑比開口72之直徑大。在底部70之開口72的周圍形成多個貫穿孔73，用螺絲將底部70經由貫穿孔73固定於物鏡21。更具體而言，用螺絲固定於收容物鏡21具有之透鏡群的物鏡鏡筒26(參照第2圖)。但，底部70對物鏡21之固定方法未限定於上述的方法。

在各底板71、81之周邊部各自設置周壁74、83。周壁74之內徑和物鏡鏡筒26之前端部的外徑相等，將底部70和物鏡21之物鏡鏡筒26的前端部嵌合而安裝。

又，周壁74之外徑和周壁83之內徑相等，可動構件80係和底部70嵌合般地形成。而，周壁74之外面和周壁83之內面係滑動接觸，結果，可動構件80對底部70可朝向光軸L方向滑動。周壁83之外徑(可動構件80之外徑)和物鏡蓋50(參照第2圖)具有之周壁51的外徑相等，在可動構件80之底板81側的端部之外周面形成用以和物鏡蓋50之周壁51螺合的螺紋槽84(參照第5(b)圖)，而將物鏡蓋50安裝於可動構件80。

在可動構件80具有之周壁83，具有相向之一對貫穿孔85、85，在底部70之周壁74藉由將銷P1插入貫穿孔85、85和在各自對應之位置所形成之貫穿孔75、75，而將可動構件80和底部70連結，貫穿孔85具有光軸L方向之長度比圓周方向之長度長的橢圓形，貫穿孔85之圓周方向的長度和銷P1之外徑大致相等。結果，可動構件80在光軸L方向，對底部70可移動僅橢圓形之光軸L方向的長度，而在圓周方向防止轉動。

此底部70和可動構件80隔著在底部70之周壁74的底面所形成之3個彈簧收容槽(彈性體收容槽)76、76、76各自所收容之彈簧(彈性體)100、100、100而嵌合。此彈簧收容槽76之深度因比彈簧100之原來長度為短，故彈簧100之前端部從彈簧收容槽76突出。

因此，在可動構件80和底部70嵌合之狀態，彈簧100之兩端部各自和彈簧收容槽76之底面76a(第4圖中之上側的面)及可動構件80之底板81抵接，而將可動構件80朝向光軸L方向彈壓。因而，在觀察半導體元件11時，固浸透鏡6被半導體元件11彈壓而確實密接。

又，周壁74因位於物鏡鏡筒26之外周部的外側(參照第2圖)，所以將彈簧100配置於物鏡21具有之物鏡鏡筒26的周圍。結果，物鏡座9之光軸L方向的長度更短，可抑制裝上物鏡座9所引起之物鏡21之工作距離(working distance)的減少。

可是，彈簧100縮短而彈簧100之彈壓力過強時，如上述所示，半導體元件11可能受損。因而，物鏡座9如第2圖及第4圖所示，具有構件位置檢測裝置110，檢測可動構件80相對於底部70之在光軸L方向的位置(構件位置)。

第6圖係表示物鏡座9具有之構件位置檢測裝置的構造之構造圖。第6圖表示從第4圖之箭號A2方向看到之狀態，係安裝固浸透鏡支持器8之狀態的圖。

如第4圖及第6圖所示，構件位置檢測裝置110具有感測器保持構件111；感測器保持構件111所保持之2個近接感測器112、113；及近似L字形的金屬板114。

感測器保持構件111係外形近似長方體，用螺絲固定於在底部70之周壁74的上面所形成之螺絲孔77(參照第5(a)圖)，感測器保持構件111保持近接感測器112、113，使近接感測器112、113之前端部從感測器保持構件111之端部突出。

金屬板114用螺絲固定於在可動構件80之周壁83上面所形成的螺絲孔86(參照第5(a)圖)。因而，和可動構件80一起朝向光軸L方向移動。而且，將金屬板114之一部分(朝向光軸L方向延伸的部分)配置成和近接感測器112、113相向。

近接感測器112、113利用在光軸L方向彼此具有段差，在和光軸L正交的方向並列地配置之感測器保持構件111所保持。近接感測器112、113和周邊控制器33(參照第1圖)以電氣式連接，使在其前端部附近產生磁場。而且，藉由根據金屬板114接近(在第4圖中，往上側移動)所引起之磁場的變化而檢測金屬板114，而檢測可動構件80相對於底部70之構件位置。

當配置於底部70和可動構件80之間的彈簧100從原始長度開始收縮時將近接感測器(接觸位置檢測部)112配置成和金屬板114相向。因而，當固浸透鏡6接觸半導體元件11時近接感測器112因檢測金屬板114，所以近接感測器112在功能上作為檢測與固浸透鏡6和半導體元件11之開始接觸位置對應之可動構件80的構件位置之感測器。

又，近接感測器(停止位置檢測部)113配置於比近接感測器112更上側，檢測用以使經由固浸透鏡6之彈簧100對半導體元件11的彈壓停止之可動構件80的構件位置。即，配置於比近接感測器112更上方，使可檢測可動構件80相對於底部70之位置，該位置位於經由固浸透鏡6對半導體元件11賦與的彈壓力之中使產生不損壞半導體元件11之範圍內的最大彈壓力之位置。

在此，參照第7圖，說明構件位置檢測裝置110之動作。第7圖係用以說明構件位置檢測裝置110之動作的圖。

如第7(a)圖所示，首先，利用周邊控制器33實施調整物鏡21之焦點位置時，隨著物鏡21將物鏡座9壓在半導體元件11側，而固浸透鏡6和半導體元件11接觸。

因用安裝於可動構件80之固浸透鏡支持器8保持固浸透鏡6，所以藉由固浸透鏡6和半導體元件11接觸，可動構件80被推往底部70，結果，因金屬板114亦向上側移動，所以近接感測器112檢測金屬板114。即，檢測固浸透鏡6對半導體元件11之接觸。

近接感測器112之檢測結果經由周邊控制器33輸入指示部42，通知操作者固浸透鏡6接地於半導體元件11。

然後，如第7(b)圖所示，在將物鏡21更向半導體元件11側下壓之狀態(即，將物鏡座9下壓之狀態)，近接感測器112持續輸出內容為檢測到金屬板114之檢測結果，而在近接感測器113未檢測到金屬板114之狀態，繼續實施調整焦點位置。

又，如第7(c)圖所示，將物鏡座9更向半導體元件11側下壓，而近接感測器113檢測到金屬板114時，周邊控制器33停止物鏡21之下壓。因而，因所設定之彈壓力以上的負荷不會作用於半導體元件11，所以抑制半導體元件11因焦點位置之調整等而受損。

又，在觀察半導體元件11時，因一般顯微鏡5被裝作暗箱，最好能自動確認固浸透鏡支持器8是否安裝在可動構件80內。因此，半導體檢查裝置1如第1圖、第2圖及第8圖所示，具有檢測固浸透鏡支持器8之安裝狀態的支持器檢測用感測器120。第8圖係表示半導體檢查裝置1具有之支持器檢測用感測器之構造的構造圖。支持器檢測用感測器120具有：放大器單元130；及構成物鏡座9之一部分的感測器頭(支持器檢測部)140。

放大器單元130具有發光元件131和感光元件132，和周邊控制器33以電氣式連接。放大器單元130之發光元件131和投光側光纖151以光學式連接，而投光側光纖151和感測器頭140連接。又，放大器單元130之感光元件132和感光側光纖152以光學式連接，而感光側光纖152和感測器頭140連接。

第9圖係表示感測器頭之構造的構造圖。第9圖表示從第4圖之箭號A3側看到之狀態。此外，在第9圖，表示裝上固浸透鏡支持器8之狀態。

感測器頭140係利用蓋144覆蓋光纖保持構件141、反射鏡142及聚光透鏡143者，利用在物鏡座9具有之底部70的周壁74之上面所形成的螺絲孔78(參照第5(a)圖)螺定。

如第9圖所示，光纖保持構件141將投光側光纖151及感光側光纖152插入其內部且並列地保持之。

反射鏡142在投光側光纖151之輸出端的前方固定於光纖保持構件141，使從投光側光纖151所輸出之光153向固浸透鏡支持器8側反射，而且使來自固浸透鏡支持器8之回光(反射光)射入感光側光纖152。

又，聚光透鏡143固定於位於反射鏡142之下方(第9圖之下側)的光纖保持構件141，使從投光側光纖151輸出後被反射鏡142所反射之光聚光於固浸透鏡支持器8具有之周壁51的上面，而且使來自固浸透鏡支持器8之回光聚光於感光側光纖152而射入。

在此，利用第10圖說明支持器檢測用感測器之動作。第10圖係表示支持器檢測用感測器之動作的圖。

如第10(a)圖所示，當固浸透鏡支持器8安裝於可動構件80時，從投光側光纖151所輸出之光153在聚光透鏡143被物鏡蓋50具有之周壁51的上面反射，用聚光透鏡143聚光並射入感光側光纖152。

即，利用感測器頭140取得來自固浸透鏡支持器8之反射光。結果，感光元件132檢測到回光。

另一方面，如第10(b)圖所示，當固浸透鏡支持器8未安裝於可動構件80時，從投光側光纖151所輸出之光153因未射入感光側光纖152，所以感光元件132未檢測到回光。

因此，根據感光元件132是否檢測到回光，可檢測固浸透鏡支持器8之安裝狀態。因而，例如顯微鏡5被裝入暗箱內，亦可確實在安裝固浸透鏡支持器8之狀態下觀察半導體元件11。

其次，說明利用半導體檢查裝置1取得半導體元件11之影像的方法之一例。

首先，用顯微鏡5具有的多個物鏡21之中之未裝固浸透鏡6的物鏡21特定利用固浸透鏡6觀察半導體元件11之構造。關於本觀察位置之特定，利用指示部42經由周邊控制器33驅動XYZ工作台7而進行。

操作者用固浸透鏡6特定了觀察之觀察位置後起動固浸透鏡模式，設為利用固浸透鏡6之觀察狀態。此時，操作者向指示部42輸入固浸透鏡支持器8所保持之固浸透鏡6的型號、半導體元件11具有之基板的厚度及材質。因而，指示部42參照預先所輸入之資料，並特定用以計算修正環24之位置或物鏡21之焦點位置的5個參數，即固浸透鏡6之厚度、折射率、上面6a之曲率半徑、基板厚度及基板之折射率。

接著，指示部42經由周邊控制器33使支持器檢測用感測器120之發光元件131輸出光，檢測固浸透鏡支持器8是否安裝於固浸透鏡觀察所利用之物鏡21。

即，當利用發光元件131輸出光時，若感光元件132檢測到回光，指示部42判斷裝上固浸透鏡支持器8；而若感光元件132未檢測到回光，判斷未裝上固浸透鏡支持器8。然後，向操作者傳送感光元件132之檢測結果，即固浸透鏡支持器8之安裝狀態。

又，在已確認裝上固浸透鏡支持器8的情況，從在半導體元件11之觀察中防止其他的光混入之觀點，最好停止發光元件131之輸出。

在裝上固浸透鏡支持器8的情況，指示部42經由周邊控制器33驅動旋轉器，切換至安裝固浸透鏡6之物鏡21。接著，按照因應於所輸入之固浸透鏡6的型號、基板的厚度及材質所特定之5個參數，經由周邊控制器33驅動修正環調整用馬達25，將修正環24對準適當的位置。

接著，指示部42因應於該5個參數，藉由經由周邊控制器33驅動XYZ工作台7，而對準物鏡21之焦點位置。在此情況，當近接感測器112檢測到金屬板114時，指示部42通知操作者利用彈簧100將半導體元件11加壓之內容。又，在焦點位置之調整，當近接感測器113檢測到金屬板114或應力檢測感測器S檢測到既定之應力以上的應力時，周邊控制器33停止XYZ工作台7之驅動。

然後，在近接感測器112檢測到金屬板114，且近接感測器113未檢測到金屬板114之範圍，例如邊看用高靈敏度相機3所取得之影像邊手動操作，而微調物鏡21之焦點位置。接著，在物鏡21之焦點位置已對準之狀態，指示部42經由LSM控制器32及相機控制器31，利用雷射掃描光學系單元4及高靈敏度相機3等觀察半導體元件11。

此外，若發生需要更換固浸透鏡6的情況，藉由更換固浸透鏡支持器8而更換固浸透鏡6。在此情況，因亦不直接處理微小的固浸透鏡6，所以固浸透鏡6之更換變得容易。

又，在上述之說明，雖然說明觀察在固浸透鏡支持器8安裝於物鏡座9之狀態的半導體元件11，但是亦可進行在固浸透鏡支持器8未安裝於物鏡座9之狀態的一般觀察。

即，如第5(a)圖及第5(b)圖所示，在物鏡座9具有之可動構件80的周壁83，具有用以在彈簧100全部收容於彈簧收容槽76內之狀態將可動構件80固定於底部70的貫穿孔87。

而，在底部70具有之周壁74，在對應於此貫穿孔87之位置形成螺絲孔79。結果，藉由利用對應於螺絲孔79之固定用螺絲P2，而在彈簧100全部收容於彈簧收容槽76內之狀態，可將可動構件80固定於底部70。

因而，在使物鏡座9之光軸L方向的長度變成最短之狀態，如第11(a)圖所示，觀察半導體元件11即可。第11(b)圖係從半導體元件11側看第11(a)圖之物鏡21的圖。

在此情況，因可使物鏡座9之光軸L方向的長度變短，所以可確保物鏡21之工作距離。又，藉由拆下固定用螺絲P2，而可馬上安裝固浸透鏡支持器8。

如以上之說明所示在利用物鏡座9之半導體元件11的觀察，因利用物鏡座9具有之彈簧100將固浸透鏡6向半導體元件11彈壓，所以用簡單之構造可使固浸透鏡6和半導體元件11密接並以光學式連接。

而，物鏡座9安裝於物鏡鏡筒26，因彈簧100位於物鏡21之物鏡鏡筒26的周圍，所以抑制安裝物鏡座9所引起之物鏡21的工作距離之減少。

又，物鏡座9適合將保持固浸透鏡6之固浸透鏡支持器8安裝於物鏡21，因利用彈簧100將固浸透鏡6向半導體元件11彈壓，所以不僅如第1圖所示之顯微鏡5般應用於正立型者，而且亦可應用於倒立型。在此情況，固浸透鏡6亦適合保持於物鏡21之前方(具有前側焦點之方向)，又，向作為觀察對象物之半導體元件11確實地彈壓。此外，在應用於倒立型的情況，調整彈簧100之長度或貫穿孔85具有之光軸L方向的長度等而經常對可動構件80施加彈簧100之力較佳。

可是，如以往之技術般，將固浸透鏡收容於室，並向室內引入氣體而想用氣壓將固浸透鏡向半導體元件彈壓時，必須亦連接向室引入氣體的氣體引入管等。在此情況，可能難將固浸透鏡裝入凹部13內，或可能使在凹部內之觀察周圍減少。

相對於此，在利用物鏡座9的情況，因利用配置於物鏡21之周圍的彈簧100將固浸透鏡6向半導體元件11彈壓，所以不需要氣體引入管等。因而，更易觀察凹部13內的半導體元件11。尤其，因利用外形近似T字形的固浸透鏡支持器8，所以固浸透鏡支持器8與凹部13之側壁13a之間之干涉(接觸)亦被減少，可觀察至位於凹部13之下面的半導體元件11之周邊部為止。

雖然以上說明本發明之較佳實施形態，但是本發明未限定為上述之實施形態。雖然在物鏡座9安裝外形近似T字形的固浸透鏡支持器8，但是例如如第12圖所示，亦可利用以固浸透鏡6為頂點且外徑向物鏡21側擴大之錐形的固浸透鏡支持器160。

又，雖然將彈簧100之個數設為3個，但是其個數未限定為3個。例如，如第13圖所示，亦可在周壁74之全周形成彈簧收容槽161，並採用配置於此彈簧收容槽161內之在圓周方向連續地設置之一個彈簧162。此時，為了可固定銷P1，可變更周壁74之形狀或厚度。又，彈簧100之個數亦可係2個，又亦可係4個以上。此外，彈性體未限定為彈簧，只要可朝向光軸L方向彈壓即可。

又，支持器檢測用感測器120雖然係利用光之感測器，但是亦可未限定為利用光者，只要可檢測固浸透鏡支持器8即可。此外，構件位置檢測裝置110雖然具有作為接觸位置檢測部的近接感測器112和作為停止位置檢測部之近接感測器113，但是未必需要具備雙方。亦可只有其中一方。又，在構件位置檢測裝置110上，未限定為近接感測器112、113，只要可量測可動構件80相對於底部70之位置即可。

此外，雖然彈簧100作成設置於物鏡21之物鏡鏡筒26的周圍，但是例如亦可作成位於物鏡21之物鏡鏡筒26的下例，並設置於物鏡21具有的透鏡群之中最接近試件的透鏡之周圍。但，由確保工作距離之觀點，配置成位於物鏡21之周圍較佳，這係如上述所示。

又，在該實施形態，雖然說明在具備物鏡座9之半導體檢查裝置1，觀察配置於凹部13內的半導體元件11的情況，但是物鏡座9亦可適用於觀察未配置於凹部13內的半導體元件11。此外，物鏡座9亦可適合地利用於半導體元件11以外之觀察對象物的觀察。

此外，底部70及可動構件80未限定為圓筒形者。只要底部70安裝於物鏡鏡筒26之前端部，可動構件80在底部70安裝成對底部70朝向光軸L方向可滑動即可。又，亦可未必安裝作為支持器檢測部之感測器頭140及構件位置檢測裝置110。

又，第14圖係本發明的物鏡座之其他的實施形態(第2實施形態)之剖面圖。在第14圖，表示將物鏡座170安裝於半導體檢查裝置1具有的物鏡21，並觀察試件10時之狀態。此外，在第14圖，如顯示物鏡座170之特徵部分般表示剖面構造，各構成元件之配置關係和實際相異。

第15圖係第14圖所示之固浸透鏡支持器的立體圖。第16圖係將物鏡座和固浸透鏡支持器分解之狀態的側視圖。第17圖係物鏡座之上視圖。第18圖係物鏡座之底視圖。第19圖係沿著第17圖之X Ⅸ－X Ⅸ線的剖面圖。在第16圖，省略後述之近接感測器200的記載。又，第16圖表示將固浸透鏡支持器安裝於物鏡座之前的狀態。在第17圖，省略構件位置檢測裝置110及金屬板114之記載。在以下之說明，對於和第1實施形態相同之元件賦與相同之符號，省略重複之說明。

如第14圖及第15圖所示，固浸透鏡支持器8具有設置於物鏡蓋50之底板52的周邊部之周壁55。用螺絲將板狀之被檢測物D固定於周壁55。被檢測物D由電鍍鎳之鐵構成，朝向物鏡21側延伸。

此外，在周壁55埋入3個磁鐵181~183，使各磁鐵181~183之上端部被埋入位於和周壁55之上面55a大致相同的位置。此磁鐵181~183如後述所示，藉由被設置於可動構件80之磁鐵184~186磁吸而將物鏡蓋50安裝於可動構件80。

說明安裝此固浸透鏡支持器8之物鏡座170。

如第16圖~第19圖所示，物鏡座170具有之底部70按照等間隔將朝向光軸L方向延伸的3個線性導件190、190、190設置於其周壁外面74a。各線性導件190例如用螺絲固定於周壁74。

可動構件80具有在受到此線性導件190引導下朝向光軸L方向滑動的滑動件191。滑動件191用螺絲固定於外形為大致長方體並形成收容滑動件191之凹部的滑動保持構件192，例如經由滾珠和線性導件190嵌合。而，滑動保持構件192利用螺絲固定於從可動構件80之周壁83突出的凸緣部88。

如此，因將滑動保持構件192固定於可動構件80，所以在設置滑動保持構件192之區域的周壁83之內側形成缺口部83a，當可動構件80相對於底部70移動時，使線性導件190和周壁83不接觸。

在該構造，將可動構件80經由滑動件191及線性導件190安裝於底部70。因而，如第20(a)圖及第20(b)圖所示，可動構件80相對於底部70朝向光軸L方向圓滑地移動。又，藉由經由線性導件190及滑動件191，可使底部70和可動構件80之間的間隙更小。因而，可動構件80對底部70之位置精度變成更高。又，因如上述所示可使間隙變小，所以亦可抑制在間隙大的情況可能發生之扭曲。

又，如第18圖所示，在凸緣部88之下面設置3個磁鐵184~186。磁鐵184~186例如係棒形，並埋入凸緣部88內，使下端部稍微突出。利用此磁鐵184~186和設置於物鏡蓋50之周壁55的3個磁鐵181~183之磁性吸力將固浸透鏡支持器8安裝於可動構件80。此外，在磁鐵181~186之磁極上，可考慮例如，設磁鐵181、183為N極、磁鐵182為S極、磁鐵184、186為S極、磁鐵185為N極。

如此藉由利用磁鐵181~186將固浸透鏡支持器8安裝於可動構件80，而固浸透鏡支持器8之拆裝變得容易。

又，物鏡座170具有用以檢測固浸透鏡支持器8是否安裝於可動構件80的近接感測器(支持器檢測部)200。近接感測器200和周邊控制器33(參照第1圖)以電氣式連接。近接感測器200被固定於凸緣部88之感測器保持構件201所保持，利用線圈在其前端部附近產生磁場。而且，近接感測器200根據藉由被檢測物D位於前方而產生之磁場的變化(更具體而言，線圈之阻抗的變化)而檢測被檢測物D。

為了將被檢測物D確實地配置於此近接感測器200之前方，如第17圖所示，在凸緣部88形成用以使被檢測物D通過的凹部88a。

在物鏡座170，藉由將磁鐵181~183和磁鐵184~186對準而將固浸透鏡支持器8安裝於可動構件80時，通過凹部88a而被檢測物D確實地位於近接感測器200之前方，近接感測器200檢測被檢測物D。即，藉由近接感測器200檢測有無被檢測物D，而可判別固浸透鏡支持器8是否安裝於可動構件80。

又，在物鏡座170，因利用磁鐵181~186而安裝固浸透鏡支持器8，所以將被檢測物D更確實地配置於近接感測器200之前方。

又，在物鏡座170，底部70和可動構件80隔著各自收容於3個彈簧收容槽76、76、76的彈簧(彈性體)100、100、100而嵌合，這和物鏡座9的情況一樣。因而，當觀察半導體元件11時，將固浸透鏡6向半導體元件11彈壓而確實地密接。

此外，將金屬板114設置於物鏡座170之可動構件80，及將構件位置檢測裝置110設置於底部70，這和物鏡座9的情況一樣。

利用以上所說明之物鏡座170的半導體檢查裝置1之觀察方法，除了利用近接感測器200確認固浸透鏡支持器8之安裝狀態以外，和利用物鏡座9之第1實施形態的情況一樣。

即，藉由近接感測器200檢測被檢測物D，而確認安裝固浸透鏡支持器8後，和利用物鏡座9之第1實施形態的情況一樣地觀察試件10。

在此情況，例如和以光學式檢測的情況相比，因採用構造簡單且利用磁場之近接感測器200，所以不必如雷射般控制開/關。結果，半導體檢查裝置1之操作變得更容易。

在此，雖然作成安裝具有被檢測物D之固浸透鏡支持器8的物鏡座170具有線性導件190，但是亦可第2圖所示之物鏡座9具有線性導件190。又，線性導件190之個數未限定為3個，亦可係1個或2個，甚至4個以上。但，由使可動構件80對底部70更穩定地滑動之觀點，設置多個線性導件190較佳。

此外，在以上之說明，雖然物鏡座9、170具備作為彈性體之彈簧100，但是在將物鏡座9、170應用於正立型的顯微鏡降，因利用本身重量和半導體元件11密接，所以亦可未必利用彈性體。

又，在物鏡座170，和物鏡座9的情況一樣，亦可如第13圖所示之彈簧收容槽161般作成在周壁55之全周所形成的彈簧收容槽。此外，亦可作成將固浸透鏡支持器160安裝於物鏡座170。此時，只要將磁鐵181~183設置於固浸透鏡支持器160之周壁即可。

此外，在使用固浸透鏡6觀察半導體元件11的情況，為了得到最佳的觀察條件，需要預先掌握安裝於物鏡21之固浸透鏡6的光學參數。例如，在固浸透鏡6之光學參數上，列舉折射率n、厚度d_R 及球面形之透鏡面(上面6a)的曲率半徑R。

具體而言，參照第1圖及第2圖說明。選擇具有適合觀察成為檢查對象之半導體元件11的光學參數之固浸透鏡6，並將此固浸透鏡6固定於物鏡21。然後，經由設置於分析部C之圖上未示的輸入裝置輸入所選擇之固浸透鏡6的折射率n、厚度d_R 及曲率半徑R之各光學參數。接著，控制部B利用所輸入之半導體元件11的基板之折射率及之厚度和所輸入之固浸透鏡6的光學參數，計算最佳之觀察條件。

在此，關於固浸透鏡6之光學參數的輸入，除了經由輸入裝置個別地輸入之構造以外，亦可使用藉由選擇固浸透鏡6的型號而讀入預先所準備的參數之構造，或預先將儲存參數值之IC晶片等儲存媒體設置於被檢測物D而在使用時讀出資料之構造等。

例如，關於固浸透鏡6之光學參數的輸入，可使用預先將固浸透鏡6的型號、系列編號、曲率半徑、厚度及折射率等參數儲存於在被檢測物D所安裝的半導體元件/磁性元件等儲存媒體之構造。在此情況之資料的讀出方法上，有利用電源接收、經由臂及操作裝置之電氣式接觸的接收等。在此情況，可將適用於各自之接收方法的感測器安裝於感測器保持構件201，而取代該近接感測器200。又，亦可採用預先對被檢測物D附加條碼等，藉由讀取條碼而讀出資料之構造。

藉由採用此般構造，可判別固浸透鏡支持器8是否安裝於可動構件80，而且在已安裝的情況，可簡單地掌握固浸透鏡6之光學參數。

在此，物鏡座如上述所示，具備底部，安裝於物鏡之鏡筒的前端部；及可動構件，安裝固浸透鏡支持器，而且在底部安裝成朝向光軸方向可滑動；將固浸透鏡支持器配置於物鏡之前方較佳。

又，在該物鏡座，將朝向光軸方向延伸的線性導件設置於底部之周壁外面，將可動構件經由線性導件可滑動地安裝於底部較佳。因將可動構件經由線性導件可滑動地安裝於底部，所以可使底部和可動構件之間的間隙變小，可實現高的位置精度。

此外，在該物鏡座，具備彈性體較佳，設置於底部和可動構件之間，而且將可動構件朝向光軸方向彈壓。

在此構造，因在安裝成可滑動的底部和可動構件之間設置彈性體，且利用彈性體將可動構件朝向物鏡之光軸方向彈壓，所以亦將用固浸透鏡支持器所保持之固浸透鏡朝向物鏡的光軸方向彈壓。結果，例如在利用固浸透鏡支持器所保持之固浸透鏡觀察觀察對象物時，向觀察對象物壓住固浸透鏡。

又，在該物鏡座，將彈性體配置於物鏡之鏡筒的周圍較佳。因而，將物鏡座安裝於物鏡的鏡筒，亦可使物鏡座在物鏡之光軸方向的長度變短，結果，可確保物鏡之工作距離。

此外，在該物鏡座，在底部之周壁，形成朝向光軸方向延伸並收容彈性體的彈性體收容槽，將彈性體收容於彈性體收容槽較佳。因將彈性體收容於彈性體收容槽，可使物鏡座在物鏡之光軸方向的長度變成更短，結果，可確保物鏡之工作距離。

又，在該物鏡座，又具備檢測固浸透鏡支持器對可動構件之安裝狀態的支持器檢測部較佳。因而，例如，在暗室內觀察觀察對象物時，亦可易於檢測固浸透鏡支持器是否安裝於可動構件。

此支持器檢測部藉由預先檢測安裝於固浸透鏡支持器之被檢測物，而檢測固浸透鏡支持器較佳。在此情況，根據支持器檢測部檢測被檢測物之有無，可易別判別固浸透鏡支持器之安裝狀態。

又，支持器檢測部在藉由取得來自固浸透鏡支持器之反射光而檢測固浸透鏡支持器亦有效。如此因藉由以光學式檢測固浸透鏡支持器而能以非接觸式檢測固浸透鏡支持器，可使檢測對固浸透鏡支持器之影響變小。

此外，在該物鏡座，又具備檢測可動構件相對於底部之在光軸方向的構件位置之構件位置檢測裝置較佳。因應於可動構件之位置，從彈性體接受之彈壓力變化。因此，藉由用構件位置檢測裝置檢測可動構件之構件位置，而可檢測從彈性體施加於可動構件之彈壓力。而，在觀察時，因可動構件從彈性體接受之彈壓力經由固浸透鏡作用於觀察對象物，所以如上述所示，藉由得知作用於觀察對象物之彈壓力，而可不損壞觀察對象物地觀察觀察對象物。

又，該物鏡座具有之構件位置檢測裝置具有接觸位置檢測部較佳，檢測固浸透鏡支持器所保持之固浸透鏡和觀察對象物接觸時之構件位置。藉由接觸位置檢測部而知道固浸透鏡已接觸到觀察對象物。

又，該物鏡座具有之構件位置檢測裝置，最好具有停止位置檢測部，用以檢測停止經由固浸透鏡座所保持之固浸透鏡利用彈性體對觀察對象物的彈壓之構件位置。在此構造，因根據停止位置檢測部檢測到構件位置，而停止彈性體對觀察對象物之彈壓，所以作用於觀察對象物之負荷不會超出定值。結果，可保護觀察對象物。

【產業上之可應用性】

本發明係可用作以簡單之構造可使固浸透鏡和觀察對象物密接的物鏡座。

6．．．固浸透鏡

8、160．．．固浸透鏡支持器

9、170．．．物鏡座

11．．．半導體元件(觀察對象物)

21．．．物鏡

26．．．物鏡鏡筒(鏡筒)

70．．．底部

74．．．周壁

74a．．．周壁外面

76．．．彈簧收容槽(彈性體收容槽)

80．．．可動構件

100、162．．．彈簧(彈性體)

110．．．構件位置檢測裝置

112．．．近接感測器(接觸位置檢測部)

113．．．近接感測器(停止位置檢測部)

140．．．感測器頭(支持器檢測部)

190．．．線性導件

200．．．近接感測器(支持器檢測部)

D．．．被檢測物

L．．．光軸方向

第1圖係應用本發明之物鏡座的一實施形態之半導體檢查裝置的構造圖。

第2圖係表示裝上物鏡座之物鏡的構造之構造圖。

第3圖係第2圖所示之固浸透鏡支持器的分解立體圖。

第4圖係物鏡座之剖面圖。

第5(a)圖係從物鏡側看物鏡座之圖，第5(b)圖係物鏡座之剖面圖，第5(c)圖係從試件側看物鏡座之圖。

第6圖係表示構件位置檢測裝置之構造的構造圖。

第7圖係用以表示構件位置檢測裝置之動作的物鏡座之剖面圖。

第8圖係表示支持器檢測用感測器之構造的構造圖。

第9圖係表示感測器頭之構造的構造圖。

第10(a)圖係檢測到固浸透鏡支持器的情況之物鏡座的剖面圖，及第10(b)圖係未檢測到固浸透鏡支持器的情況之物鏡座的剖面圖。

第11(a)圖係表示裝上物鏡座並進行一般觀察時之物鏡的構造之構造圖，及第11(b)圖係從試件側看物鏡之圖。

第12圖係表示作為變形例之裝上其他的固浸透鏡支持器之物鏡座之構造的構造圖。

第13圖係表示物鏡座之其他的例子之構造的構造圖。

第14圖係本發明之物鏡座之其他的實施形態之剖面圖。

第15圖係安裝於第14圖所示之物鏡座的固浸透鏡支持器之立體圖。

第16圖係物鏡座之側視圖。

第17圖係物鏡座之上視圖。

第18圖係物鏡座之底視圖。

第19圖係沿著第17圖之X Ⅸ－X Ⅸ線的剖面圖。

第20(a)圖係表示可動構件從第19圖所示之狀態移至試件側之狀態的剖面圖，及第20(b)圖係表示可動構件從第19圖所示之狀態移至物鏡側之狀態的剖面圖。

21．．．物鏡

25．．．修正環調整用馬達

24．．．修正環

26．．．鏡筒

140．．．感測器頭

74．．．周壁

85．．．貫穿孔

8．．．固浸透鏡支持器

76．．．彈簧收容槽

100．．．彈簧

110．．．構件位置檢測裝置

9．．．物鏡座

70．．．底部

80．．．可動構件

50．．．物鏡蓋

51．．．周壁

61．．．透鏡保持構件

53．．．開口

60．．．透鏡保持部

52．．．底板

71,81．．．底板

72．．．開口

73．．．貫穿孔

6．．．固浸透鏡

6a．．．上面

6b．．．底面

10．．．試件

11．．．半導體元件

12．．．樹脂

13．．．凹部

13a．．．側壁

L．．．光軸

P1．．．銷

Claims (14)

1. 一種物鏡座，其特徵為具備有：底部，安裝於物鏡之鏡筒的前端部；及可動構件，安裝固浸透鏡支持器，而且朝向該物鏡之光軸方向可滑動地安裝於該底部；將該固浸透鏡支持器配置於該物鏡之前方，並且又具備構件位置檢測手段，用以檢測相對該底部之該可動構件在該光軸方向的構件位置。
2. 如申請專利範圍第1項之物鏡座，其中：將朝向該光軸方向延伸之線性導件設置於該底部之周壁外面；該可動構件經由該線性導件可滑動地安裝在該底部。
3. 如申請專利範圍第1或2項之物鏡座，其中具備彈性體，係設置於該底部和該可動構件之間，而且將該可動構件朝向該光軸方向彈壓。
4. 如申請專利範圍第3項之物鏡座，其中，該彈性體係配置於該物鏡之該鏡筒的周圍。
5. 如申請專利範圍第3項之物鏡座，其中：在該底部之周壁形成朝向該光軸方向延伸並收容該彈性體之彈性體收容槽；該彈性體係收容於該彈性體收容槽。
6. 如申請專利範圍第1或2項之物鏡座，其中又具備支持器檢測部，用以檢測該固浸透鏡支持器對該可動構件之安裝狀態。
7. 如申請專利範圍第6項之物鏡座，其中該支持器檢測部藉 由檢測預先安裝於該固浸透鏡支持器之被檢測物而檢測該固浸透鏡支持器。
8. 如申請專利範圍第6項之物鏡座，其中該支持器檢測部藉由取得來自該固浸透鏡支持器之反射光而檢測該固浸透鏡支持器。
9. 如申請專利範圍第1或2項之物鏡座，其中該構件位置檢測手段具有接觸位置檢測部，用以檢測該固浸透鏡和觀察對象物接觸時之該構件位置。
10. 如申請專利範圍第3項之物鏡座，其中該構件位置檢測手段具有停止位置檢測部，用以檢測停止經由該固浸透鏡利用該彈性體對觀察對象物的彈壓之該構件位置。
11. 一種物鏡座，其特徵為具備有：底部，安裝於物鏡之鏡筒的前端部；及可動構件，安裝固浸透鏡支持器，而且朝向該物鏡之光軸方向可滑動地安裝於該底部；將該固浸透鏡支持器配置於該物鏡之前方，並且將朝向該光軸方向延伸之線性導件設置於該底部之周壁外面；該可動構件經由該線性導件可滑動地安裝在該底部。
12. 一種物鏡座，其特徵為具備有：底部，安裝於物鏡之鏡筒的前端部；及可動構件，安裝固浸透鏡支持器，而且朝向該物鏡之光軸方向可滑動地安裝於該底部；將該固浸透鏡支持器配置於該物鏡之前方，並且又具備支持器檢測部，用以檢測該固浸透鏡支持器對該 可動構件之安裝狀態。
13. 如申請專利範圍第12項之物鏡座，其中該支持器檢測部藉由檢測預先安裝於該固浸透鏡支持器之被檢測物而檢測該固浸透鏡支持器。
14. 如申請專利範圍第12項之物鏡座，其中該支持器檢測部藉由取得來自該固浸透鏡支持器之反射光而檢測該固浸透鏡支持器。