TWI673527B - 固態浸沒式透鏡保持器及圖像取得裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明之固態浸沒式透鏡保持器8具備：第1構件70，其具有第1開口71，以球面部6a之一部分向物鏡21側突出之方式於該第1開口71內部配置球面部6a；及第2構件80，其具有第2開口87，以抵接面6f向與物鏡21側相反側突出之方式於該第2開口87內部配置抵接部6d。第1構件70具有配置於第1開口71之物鏡21側之3個板構件93。於3個板構件93之各者，設置有構成為能夠與球面部6a接觸之突出部73。

Description

固態浸沒式透鏡保持器及圖像取得裝置
本發明之一態樣係關於一種固態浸沒式透鏡保持器及具備固態浸沒式透鏡保持器之圖像取得裝置。
作為用於獲得觀察對象物之放大圖像之透鏡，已知有固態浸沒式透鏡(SIL：Solid Immersion Lens)。固態浸沒式透鏡係例如呈半球形狀或稱為魏爾斯特拉斯(Weierstrass)球之超半球形狀、且尺寸為1mm~5mm左右之微透鏡。若使該固態浸沒式透鏡密接於觀察對象物之表面而設置，則數值孔徑(NA)及倍率同時擴大，故可實現以較高之空間解析度之觀察。
作為用以於物鏡之前方(觀察對象物側)保持此種固態浸沒式透鏡之固態浸沒式透鏡保持器，已知有例如專利文獻1所記述者。專利文獻1所記述之固態浸沒式透鏡保持器具有大於固態浸沒式透鏡之球面部之收容空間，而可搖動地保持固態浸沒式透鏡。藉此，於使固態浸沒式透鏡之底面(抵接面)抵接於觀察對象物並密接時，於固態浸沒式透鏡保持器內固態浸沒式透鏡搖動而抵接面順沿觀察對象物之表面密接，從而能夠達成固態浸沒式透鏡與觀察對象物之良好之密接。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本專利特開2006-201407號公報
於上述專利文獻1之固態浸沒式透鏡保持器中，與固態浸沒式透鏡之球面部接觸之部分由具有與球面部相同之曲率之透鏡支承面構成。於該構成中，因球面部與透鏡支承面係面接觸，故接觸面積變大。因此，於密接時，有因對固態浸沒式透鏡作用之摩擦力而抑制固態浸沒式透鏡與固態浸沒式透鏡保持器之搖動，從而固態浸沒式透鏡之抵接面難以順沿觀察對象物之表面之虞。
本發明之一態樣之目的在於，提供一種能夠容易地使固態浸沒式透鏡順沿觀察對象物而密接之固態浸沒式透鏡保持器及具備固態浸沒式透鏡保持器之圖像取得裝置。
本發明之一態樣之固態浸沒式透鏡保持器係於物鏡之前方保持固態浸沒式透鏡者，且固態浸沒式透鏡具有：球面部，其與物鏡對向配置；及抵接部，其包含抵接於觀察對象物之抵接面；且該固態浸沒式透鏡保持器具備：第1構件，其具有第1開口，以球面部之一部分向物鏡側突出之方式於該第1開口內部配置球面部；及第2構件，其具有第2開口，以抵接面向與物鏡側相反側突出之方式於該第2開口內部配置抵接部；且第1構件具有配置於第1開口之物鏡側之3個板部，且於3個板部各者，設置有構成為能夠與球面部接觸之突出部。
根據該固態浸沒式透鏡保持器，因以3個突出部與固態浸沒式透鏡之球面部接觸，故可縮小相對於固態浸沒式透鏡之接觸面積。藉此，縮小於固態浸沒式透鏡搖動時對固態浸沒式透鏡作用之摩擦力，而可容易地滑動固態浸沒式透鏡與固態浸沒式透鏡保持器。其結果，能夠容易地使固態浸沒式透鏡順沿觀察對象物而密接。
於本發明之一態樣之固態浸沒式透鏡保持器中，3個突出部可以120度間隔設置於第1開口之周向上。於該情形時，能夠在突出部已接 觸球面部時對固態浸沒式透鏡之球面部均勻地施加力。藉此，能夠容易地使固態浸沒式透鏡順沿觀察對象物而密接。
於本發明之一態樣之固態浸沒式透鏡保持器中，通過3個突出部與球面部之接觸位置、及球面部之曲率中心之直線可相對於物鏡之光軸以15~65度之範圍相交。於該情形時，能夠確保固態浸沒式透鏡與固態浸沒式透鏡保持器之間之良好之滑動。
於本發明之一態樣之固態浸沒式透鏡保持器中，3個突出部可構成為相對於球面部為線接觸。於該情形時，可進一步縮小突出部相對於固態浸沒式透鏡之接觸面積，而可更容易地滑動固態浸沒式透鏡與固態浸沒式透鏡保持器。藉此，能夠更容易地使固態浸沒式透鏡順沿觀察對象物而密接。
於本發明之一態樣之固態浸沒式透鏡保持器中，3個突出部與球面部之接觸位置可位於以第1開口之中心為中心之圓周上。於該情形時，能夠在突出部已接觸球面部時對固態浸沒式透鏡之球面部均勻地施加力。藉此，能夠容易地使固態浸沒式透鏡順沿觀察對象物而密接。
於本發明之一態樣之固態浸沒式透鏡保持器中，3個板部亦可以沿物鏡之光軸之方式配置。3個板部亦可以沿以第1開口之中心為中心之圓之徑向之方式形成。於該情形時，能夠確保物鏡之視野。
本發明之一態樣之圖像取得裝置具備：載台，其保持觀察對象物；物鏡，其以與載台上之觀察對象物相對之方式配置；上述固態浸沒式透鏡保持器，其於物鏡之前方保持固態浸沒式透鏡；攝像裝置，其經由固態浸沒式透鏡及物鏡拍攝來自觀察對象物之光，並輸出圖像資料；及圖像製成裝置，其基於圖像資料而製成觀察對象物之圖像；且固態浸沒式透鏡具有：球面部，其與物鏡對向配置；及抵接部，其包含抵接於觀察對象物之抵接面；且固態浸沒式透鏡保持器具備：第 1構件，其以球面部之一部分向物鏡側突出之方式於內部配置球面部並且具有第1開口；及第2構件，其以抵接面向與物鏡側相反側突出之方式於內部配置抵接部並且具有第2開口；且第1構件具有構成為自第1開口之內表面向第1開口之中心側延伸且與球面部接觸之3個突出部。
根據該圖像取得裝置，因固態浸沒式透鏡保持器以3個突出部與固態浸沒式透鏡之球面部接觸，故可縮小相對於固態浸沒式透鏡之接觸面積。藉此，縮小於固態浸沒式透鏡搖動時對固態浸沒式透鏡作用之摩擦力，而可容易地滑動固態浸沒式透鏡與固態浸沒式透鏡保持器。其結果，能夠容易地使固態浸沒式透鏡順沿觀察對象物而密接。因此，可取得清晰之觀察對象物之圖像。
根據本發明之一態樣，可提供一種能夠容易地使固態浸沒式透鏡順沿觀察對象物而密接之固態浸沒式透鏡保持器及具備固態浸沒式透鏡保持器之圖像取得裝置。
1‧‧‧半導體檢查裝置(圖像取得裝置)
2‧‧‧載台
3‧‧‧高感度相機
4‧‧‧LSM單元
4a‧‧‧光檢測器
5‧‧‧顯微鏡
6‧‧‧固態浸沒式透鏡
6a‧‧‧球面部
6b‧‧‧上表面
6c‧‧‧圓柱周面
6d‧‧‧抵接部
6e‧‧‧傾斜面
6f‧‧‧抵接面
7‧‧‧X-Y-Z載台
8‧‧‧固態浸沒式透鏡保持器
10‧‧‧試樣
11‧‧‧半導體器件(觀察對象物)
12‧‧‧樹脂
13‧‧‧凹部
20‧‧‧光學系統
21‧‧‧物鏡
22‧‧‧相機用光學系統
23‧‧‧LSM單元用光學系統
24‧‧‧修正環
25‧‧‧修正環調整用馬達
31‧‧‧相機控制器
32‧‧‧LSM控制器
33‧‧‧外圍控制器
41‧‧‧圖像解析部
42‧‧‧指示部
43‧‧‧顯示裝置
61‧‧‧本體部
62‧‧‧周壁部
63‧‧‧延伸壁部
63a‧‧‧第1壁部
63b‧‧‧第2壁部
64‧‧‧開口
65‧‧‧透鏡保持部
70‧‧‧第1構件
71‧‧‧第1開口
71a‧‧‧傾斜面
73‧‧‧突出部
74‧‧‧前端
80‧‧‧第2構件
81‧‧‧本體部
83‧‧‧凸部
85‧‧‧底面部
87‧‧‧第2開口
87a‧‧‧傾斜面
91‧‧‧環部
92‧‧‧凹部
93‧‧‧板構件
94‧‧‧連接部
95‧‧‧連結部
96‧‧‧底面
A‧‧‧觀察部
B‧‧‧控制部
C‧‧‧解析部
L‧‧‧光軸
P1‧‧‧第1開口之中心
P2‧‧‧第2開口之中心
R‧‧‧圓周
S‧‧‧中心線
X‧‧‧曲率中心(球心)
Y‧‧‧箭頭
Z‧‧‧直線
θ‧‧‧角度
圖1係表示具備實施形態之固態浸沒式透鏡保持器之半導體檢查裝置之構成圖。
圖2係表示物鏡及固態浸沒式透鏡保持器之構成圖。
圖3係自物鏡側觀察到之固態浸沒式透鏡保持器之圖。
圖4係圖2之要部放大圖。
圖5係圖4之V-V線剖視圖。
圖6(a)係表示固態浸沒式透鏡抵接於觀察對象物前之狀態之圖，(b)係表示固態浸沒式透鏡抵接於觀察對象物之狀態之圖。
以下，與圖式一併對本發明之固態浸沒式透鏡保持器之較佳之 實施形態進行說明。再者，於各圖中，對相同或對應之要素標註相同之符號，並省略重複之說明。
圖1係表示具備實施形態之固態浸沒式透鏡保持器之半導體檢查裝置(圖像取得裝置)之構成圖。圖2係表示物鏡及固態浸沒式透鏡保持器之構成圖。圖3係自物鏡側觀察到固態浸沒式透鏡保持器之圖。圖4係圖2之要部放大圖。圖5係圖4之V-V線剖視圖。圖6(a)係表示固態浸沒式透鏡抵接於觀察對象物前之狀態之圖，圖6(b)係表示固態浸沒式透鏡抵接於觀察對象物之狀態之圖。再者，於圖1、2、4中，表示固態透鏡抵接於觀察對象物之試樣觀察時之狀態。於以下之說明中，相對於固態浸沒式透鏡以物鏡側為上側、以觀察對象物側為下側進行說明。
如圖1及圖2所示，半導體檢查裝置(圖像取得裝置)1例如係如下檢查裝置：將作為試樣10之鑄模型半導體器件具有之半導體器件11(參照圖2)作為觀察對象物，取得半導體器件11之圖像並檢查其內部資訊。
所謂「鑄模型半導體器件」係將半導體器件11藉由樹脂12模塑而成之器件。又，作為「內部資訊」，包含半導體器件之電路圖案及來自半導體器件之微弱發光。作為該微弱發光，可列舉起因於基於半導體器件之缺陷之異常部位之發光，或伴隨半導體器件中之電晶體之開關動作之瞬間發光等。此外，「內部資訊」中亦包含基於半導體器件之缺陷之發熱。
於試樣10中，以埋設於樹脂12內之半導體器件11之背面露出之方式，切削樹脂12。試樣10藉由以半導體器件11之背面朝上之方式載置於設置於觀察部A之載台2上，而保持於載台2。如此，因切削試樣10之一部分而使半導體器件11之背面露出，故半導體器件11位於切削樹脂12而形成之凹部13之底面。並且，半導體檢查裝置1於本實施形態 中，檢查半導體器件11之圖式下表面(形成於半導體器件11之基板表面之積體電路等)。
半導體檢查裝置1具備進行半導體器件11之觀察之觀察部A、控制觀察部A之各部之動作之控制部B、及進行於半導體器件11之檢查所要之處理或指示等之解析部C。
觀察部A具備：作為取得來自半導體器件11之圖像之圖像取得機構之高感度相機3及雷射掃描光學系統(LSM：Laser Scanning Microscope(雷射掃描顯微鏡))單元4、包含顯微鏡5之物鏡21之光學系統20、用於獲得半導體器件11之放大觀察圖像之固態浸沒式透鏡6(參照圖2)、及使該等於相互正交之X-Y-Z方向上各自移動之X-Y-Z載台7。物鏡21配置於高感度相機3及LSM單元4與半導體器件11之間，且以與半導體器件11相對之方式配置。
光學系統20除上述物鏡21之外還具備相機用光學系統22、及LSM單元用光學系統23。物鏡21設置有複數個倍率不同者且可切換。又，物鏡21具有修正環24(參照圖2)，可藉由調整修正環24準確地將焦點對準欲觀察之部位。相機用光學系統22將已通過固態浸沒式透鏡6及物鏡21之來自半導體器件11之光導向高感度相機3(光檢測器)。高感度相機3輸出用於製成半導體器件11之電路圖案等圖像之圖像資料。於高感度相機3，搭載有CCD(Charge Couple Device，電荷耦合裝置)區域影像感測器或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互補金氧半導體)區域影像感測器等。又，高感度相機3亦可為InGaAs相機或InSb相機、MCT(Mercury Cadmium Telluride，碲鎘汞)相機等。
另一方面，LSM單元用光學系統23將來自LSM單元4之紅外雷射光利用分光器(未圖示)反射至物鏡21側而導向半導體器件11。LSM單元用光學系統23將通過固態浸沒式透鏡6及物鏡21而朝向高感度相機3 之來自半導體器件11之反射雷射光導向LSM單元4。
該LSM單元4一方面將紅外雷射光於X-Y方向上掃描並出射至半導體器件11側，另一方面利用雪崩光電二極體或光電二極體、光電子倍增管、超導單一光子檢測器等光檢測器4a檢測來自半導體器件11之反射光。該檢測光之強度成為反映出半導體器件11之電路圖案之強度。因此，LSM單元4之光檢測器4a藉由LSM單元4使紅外雷射光於半導體器件11上X-Y掃描，輸出用於製成半導體器件11之電路圖案等圖像之圖像資料。
X-Y-Z載台7係用以使高感度相機3、LSM單元4、光學系統20及固態浸沒式透鏡6等於X-Y方向(水平方向；相對於作為觀察對象物之半導體器件11呈平行之方向)及正交於其之Z方向(垂直方向)之各者上根據需要而移動之可動載台。
控制部B具備相機控制器31、雷射掃描(LSM)控制器32、及外圍控制器33。相機控制器31與高感度相機3電性耦合。LSM控制器32與LSM單元4電性耦合。相機控制器31及LSM控制器32藉由各自控制高感度相機3及LSM單元4之動作，而控制於觀察部A進行之半導體器件11之觀察之執行(圖像之取得)或觀察條件之設定等。
外圍控制器33與X-Y-Z載台7及LSM單元4電性耦合。外圍控制器33藉由控制X-Y-Z載台7之動作，而控制高感度相機3、LSM單元4及光學系統20等向與半導體器件11之觀察位置對應之位置之移動、對位、對焦等。又，外圍控制器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。
解析部C具備圖像解析部41與指示部42，且由包含處理器之電腦構成。解析部C與相機控制器31、LSM控制器32、及外圍控制器33電性耦合。圖像解析部41藉由處理器，基於自相機控制器31及LSM控制器32輸出之圖像資訊(圖像資料)製成圖像，並實施必要之解析處理 等。指示部42藉由處理器，參照來自操作者之輸入內容及由圖像解析部41獲得之解析內容等，經由控制部B，進行關於觀察部A之半導體器件11之檢查之執行之必要之指示。又，對藉由解析部C取得或解析所得之圖像、資料等，根據需要顯示於連接於解析部C之顯示裝置43。解析部C構成圖像製成裝置。
如圖2~4所示，固態浸沒式透鏡6係具有半球形狀之微透鏡，且藉由固態浸沒式透鏡保持器8保持於物鏡21之下方(前方)。即，固態浸沒式透鏡保持器8以將固態浸沒式透鏡6配置於物鏡21之光軸L上之方式保持固態浸沒式透鏡6。如圖4所示，固態浸沒式透鏡6具備與物鏡21對向配置之球面部(球面)6a、及抵接於半導體器件11之抵接部6d。固態浸沒式透鏡6配置於物鏡21之光軸L上，且以抵接部6d與半導體器件11抵接(載置於半導體器件11上)。
球面部6a呈半球形狀，且構成固態浸沒式透鏡6之上部。球面部6a具有成為相對於物鏡21之光之輸入輸出面之球面狀之上表面6b、及連接於上表面6b之緣部之圓柱周面6c。抵接部6d以自球面部6a之底面向與上表面6b側相反側凸出之方式形成，且構成固態浸沒式透鏡6之下部。抵接部6d具有連接於圓柱周面6c之傾斜面6e、及連接於傾斜面6e且與固態浸沒式透鏡6之厚度方向(圖4中之上下方向)垂直地延伸之平區域狀之抵接面6f。如圖4所示，於側視時，延長傾斜面6e之直線之交點與固態浸沒式透鏡6之球心(球面部6a之曲率中心)X一致。於半導體器件11之觀察時，抵接面6f抵接並密接於半導體器件11之觀察位置(圖式上面)。再者，抵接面6f並不限於平面形狀。
具體而言，固態浸沒式透鏡6包含與半導體器件11之基板材料實質上相同或接近其折射率之高折射率材料。作為該高折射率材料之代表例，可列舉Si、GaP、GaAs等。藉由使固態浸沒式透鏡6光學密接於半導體器件11之基板表面，而將半導體器件11本身作為固態浸沒式 透鏡6之一部分利用。根據利用固態浸沒式透鏡6進行之半導體器件11之背面解析，於將物鏡21之焦點對準形成於半導體器件11之基板表面之積體電路時，藉由固態浸沒式透鏡6之效果，可於半導體器件11中通過數值孔徑(NA)較高之光束，從而可期待高解析度化。
固態浸沒式透鏡6之透鏡形狀由像差消失之條件決定。於具有半球形狀之固態浸沒式透鏡6中，其球心(球面部6a之曲率中心)X成為焦點。此時，數值孔徑(NA)及倍率均成為n倍。再者，固態浸沒式透鏡6之形狀並非限定於半球形狀，亦可為例如魏爾斯特拉斯形狀者。
構成本實施形態之特徵之固態浸沒式透鏡保持器8可將此種固態浸沒式透鏡6較佳地保持於物鏡21之下方(前方)。固態浸沒式透鏡保持器8由例如鋁等金屬形成。固態浸沒式透鏡保持器8如圖2及圖3所示般具備安裝於物鏡21之下端部之筒狀之本體部61、及設置於本體部61之半導體器件11側(與物鏡21相反側)並保持固態浸沒式透鏡6之透鏡保持部65。
於本體部61之內部，向固態浸沒式透鏡6側通過自LSM單元4輸出之光，且向物鏡21側通過由半導體器件11反射並自固態浸沒式透鏡6輸出之光。本體部61具有外插並螺合於物鏡21之下端部之圓筒狀之周壁部62。藉由將周壁部62與物鏡21之下端部螺合，而於物鏡21之光軸L上定位固態浸沒式透鏡保持器8之中心。固態浸沒式透鏡保持器8所保持之固態浸沒式透鏡6之位置藉由X-Y-Z載台7之驅動調整。
本體部61具有於周壁部62與透鏡保持部65之間延伸之延伸壁部63。延伸壁部63以於任一部分均位於較透鏡保持部65更靠半徑向外側之方式形成。延伸壁部63具有：圓筒狀之第1壁部63a，其連接於周壁部62且與物鏡21之光軸L平行地延伸；及圓形平板狀之第2壁部63b，其連接於第1壁部63a且與第1壁部63a正交並向本體部61之中央側延伸。於第2壁部63b之中心部，設置有中心位於物鏡21之光軸L上之圓 形之開口64。透鏡保持部65連接於開口64之內表面。
如圖2~5所示，透鏡保持部65具有：第1構件70，其與本體部61一體地形成；及圓筒狀之第2構件80，其安裝於第1構件70之半導體器件11側。第1構件70具有環部91、連接於環部91之3個板構件(板部)93、及將3個板構件93與本體部61相互連結之連結部95。
環部91呈以物鏡21之光軸L為中心之圓環狀。於環部91之內側，形成有中心P1位於物鏡21之光軸L上之圓形之第1開口71。第1開口71之內徑小於開口64之內徑。如圖4所示，第1開口71之內表面包含隨著朝向物鏡21(參照圖2)側而向中心P1側傾斜之錐狀之傾斜面71a。於環部91之半導體器件11(參照圖2)側之端部，設置有配置下述之第2構件80之凸部83之凹部92。凹部92形成為以物鏡21之光軸L為軸之環狀，且正交於其周向之剖面呈矩形狀。凹部92於環部91之半導體器件11側之面與外周面形成開口。
3個板構件93配置於第1開口71之物鏡21側。如圖2所示，3個板構件93呈大致矩形板狀。如圖2及圖3所示，3個板構件93以沿物鏡21之光軸L之方式配置。如圖3所示，3個板構件93自物鏡21側觀察時構成為如下。即，3個板構件93以沿以第1開口71之中心P1(開口64之中心)為中心之圓之徑向之方式形成。3個板構件93之中心線S通過中心P1上。3個板構件93等間隔(120度間隔)地配置於第1開口71之周向上。
3個板構件93於中心P1側相互連接而一體化。藉此，可抑制板構件93之振動。3個板構件93與環部91一體地形成，且於半導體器件11側連接於環部91。如圖5所示，於本實施形態中，3個板構件93與環部91之連接部94之外表面以不形成邊角部而圓滑地連接之方式彎曲。藉此，可穩定地連接板構件93與環部91，而抑制板構件93之振動。
如圖2及圖3所示，連結部95於開口64之半徑向上板狀地延伸。 如圖3所示，於連結部95中，開口64之周向上之寬度隨著朝向中心P1側而連續減少。
如圖4及圖5所示，於3個板構件93之各者，設置有向半導體器件11側(球面部6a之曲率中心X側)突出之突出部73。突出部73構成為能夠與固態浸沒式透鏡6之球面部6a接觸。如圖4所示，3個突出部73呈山形突出。3個突出部73於板構件93中，設置於位於較環部91更靠物鏡21側之底面96。底面96與物鏡21之光軸L正交，且與球面部6a之上表面6b分離。
如圖5所示，3個突出部73於與通過與固態浸沒式透鏡6之球面部6a之接觸位置之物鏡21之光軸L正交之剖面中，構成為如下。即，3個突出部73設置於第1開口71之內側，且與球面部6a對向。3個突出部73等間隔(120度間隔)地設置於第1開口71之周向上。3個突出部73之前端(前端緣)74彎曲，且位於以中心P1為中心之圓周R上。自3個突出部73之前端74至中心P1之距離形成為小於球面部6a之外徑。於板構件93之厚度方向上，突出部73之厚度形成為板構件93之厚度以下。藉此，於板構件93之厚度方向上，突出部73不會自板構件93突出，而可確保物鏡21之視野。於本實施形態中，3個突出部73之厚度形成為與板構件93之厚度相同。
如圖4所示，第2構件80具有：圓筒狀之本體部81；及底面部85，其設置於本體部81之半導體器件11側之端部。本體部81之內徑形成為稍大於固態浸沒式透鏡6之球面部6a之外徑。於本體部81之物鏡21側之端部，形成有向物鏡21側突出之凸部83。凸部83形成為以物鏡21之光軸L為軸之環狀，且正交於其周向之剖面呈矩形狀。藉由將凸部83配置於環部91之凹部92內且抵接於凹部92之內表面，而將第2構件80相對於環部91定位。凸部83與凹部92藉由例如接著、嵌合、或扣合構造等固定手段之至少1種而相互固定。扣合構造包含例如爪、及 扣合該爪之孔。亦可取代藉由該固定手段進行之固定或除其以外，藉由螺栓等緊固構件將第2構件80緊固於環部91。再者，亦可於本體部81設置凸部，且於環部91設置凹部。
底面部85呈圓形平板狀。於底面部85之中心部，形成有中心P2位於物鏡21之光軸L上之圓形之第2開口87。第2開口87之內徑形成為小於固態浸沒式透鏡6之球面部6a之外徑。第2開口87之內表面包含隨著朝向半導體器件11側而向中心P2側傾斜之錐狀之傾斜面87a。傾斜面87a相對於物鏡21之光軸L之傾斜角度與固態浸沒式透鏡6之傾斜面6e相對於物鏡21之光軸L之傾斜角度一致。
此處，於在透鏡保持部65保持固態浸沒式透鏡6時，以球面部6a(上表面6b)之一部分向物鏡21側突出之方式將球面部6a配置於第1構件70之第1開口71之內部，且以抵接面6f向半導體器件11側突出之方式將抵接部6d配置於第2構件80之第2開口87之內部，而於形成於第1構件70與第2構件80之間之收容空間內收容固態浸沒式透鏡6。繼而，藉由上述固定手段或緊固構件，固定第1構件70與第2構件80。
於該狀態下，因如上述般自3個突出部73之前端74至中心P1之距離形成為小於球面部6a之外徑，故可藉由第1構件70限制固態浸沒式透鏡6向物鏡21側之脫離。又，因第2開口87之半徑形成為小於球面部6a之半徑，故亦藉由第2構件80限制固態浸沒式透鏡6向半導體器件11側之脫離。
藉由3個突出部73、本體部81、及底面部85形成之收容空間形成為稍大於固態浸沒式透鏡6之球面部6a。因此，透鏡保持部65相對於固態浸沒式透鏡6晃動，換言之具有間隙(空隙)。透鏡保持部65於固態浸沒式透鏡6抵接於半導體器件11前之狀態下，如圖6(a)所示，於箭頭Y方向上可搖動地保持固態浸沒式透鏡6。此時，固態浸沒式透鏡6以傾斜面6e接觸於傾斜面87a之狀態，被支持於第2構件80(底面部 85)。如上所述，於本實施形態中，傾斜面87a之傾斜角度與固態浸沒式透鏡6之傾斜面6e之傾斜角度一致。因此，成為傾斜面6e與傾斜面87a所沿之方向一致之狀態。藉此，將固態浸沒式透鏡6相對於透鏡保持器65(板構件93)定位。
若自該狀態使抵接面6f抵接於半導體器件11，則如圖6(b)所示，固態浸沒式透鏡6自第2構件80離開，而球面部6a接觸於3個突出部73。此時，由於具有上述之間隙，故固態浸沒式透鏡6搖動或旋轉而抵接面6f順沿半導體器件11之表面而密接，從而能夠獲得固態浸沒式透鏡6與半導體器件11之良好之密接。例如，即便於半導體器件11相對於光軸L傾斜之情形時，亦能夠進行半導體器件11之觀察。
於本實施形態中，固態浸沒式透鏡6與透鏡保持部65僅於3個突出部73與球面部6a之接觸部位接觸，故接觸面積較小。因此，於固態浸沒式透鏡6搖動時作用之摩擦力變小。其結果，固態浸沒式透鏡6與透鏡保持部65容易滑動，而能夠容易地使固態浸沒式透鏡6順沿半導體器件11而密接。再者，即便如此般固態浸沒式透鏡6搖動，因以固態浸沒式透鏡6觀察之位置與球心X一致，故不存在對觀察之影響。
參照圖4及圖5，說明固態浸沒式透鏡6抵接於半導體器件11之狀態。於該狀態下，成為抵接面6f被向物鏡21側按壓，而3個突出部73與固態浸沒式透鏡6之球面部6a(上表面6b)接觸之狀態。具體而言，3個突出部73於前端74，相對於球面部6a於周向上線接觸。如上所述，因3個突出部73之前端74位於以中心P1為中心之圓周R上，故3個突出部73與球面部6a之接觸位置亦位於圓周R上。於本實施形態中，通過該接觸位置與球面部6a之曲率中心X之直線Z與物鏡21之光軸L所成之角度θ形成為20度。
其次，對利用半導體檢查裝置1取得半導體器件11之圖像之方法之一例進行說明。
首先，藉由顯微鏡5具有之複數個物鏡21中未安裝固態浸沒式透鏡6之物鏡21，特定出以固態浸沒式透鏡6觀察半導體器件11之位置。該觀察位置之特定係藉由以指示部42經由外圍控制器33使X-Y-Z載台7驅動而進行。
於特定出觀察位置之後，切換為安裝有固態浸沒式透鏡保持器8之物鏡21而進行觀察。此時，指示部42係藉由根據固態浸沒式透鏡保持器8保持之固態浸沒式透鏡6之特性(固態浸沒式透鏡6之厚度、或折射率等)、半導體器件11之基板厚度、基板材質等，經由外圍控制器33驅動修正環調整用馬達25將修正環24對準於合適之位置。
指示部42係藉由根據上述固態浸沒式透鏡6之特性等經由外圍控制器33驅動X-Y-Z載台7而將固態浸沒式透鏡6按壓並密接於半導體器件11。此時，藉由如上述般固態浸沒式透鏡6於透鏡保持部65內搖動而抵接面6f順沿半導體器件11之表面密接，而可獲得固態浸沒式透鏡6與半導體器件11之良好之密接。
指示部42係藉由經由外圍控制器33驅動X-Y-Z載台7而實施物鏡21之對焦。繼而，於物鏡21已對焦之狀態，指示部42經由LSM控制器32及相機控制器31，利用LSM單元4及高感度相機3等實施半導體器件11之觀察。
於該觀察中，自LSM單元4輸出之紅外雷射光通過物鏡21輸出至試樣10側。自物鏡21輸出之光通過本體部61內而自固態浸沒式透鏡6之上表面6b入射於固態浸沒式透鏡6並朝向半導體器件11輸出。繼而，被紅外雷射光照射而自半導體器件11反射之光(反射光)再次入射於固態浸沒式透鏡6並自固態浸沒式透鏡6之上表面6b輸出。更具體而言，來自半導體器件11之反射光自上表面6b中較第1開口71更內側之部分輸出。
自該固態浸沒式透鏡6輸出之反射光通過本體部61內而入射至物 鏡21。入射至物鏡21之反射光由相機用光學系統22導向高感度相機3。高感度相機3取得半導體器件11之電路圖案等圖像。
對以上說明之固態浸沒式透鏡保持器8及具備固態浸沒式透鏡保持器8之半導體檢查裝置1之作用及效果進行說明。
根據固態浸沒式透鏡保持器8，因以3個突出部73與固態浸沒式透鏡6之球面部6a接觸，故可縮小相對於固態浸沒式透鏡6之接觸面積。藉此，縮小於固態浸沒式透鏡6搖動時對固態浸沒式透鏡6作用之摩擦力，而可容易地滑動固態浸沒式透鏡6與固態浸沒式透鏡保持器8，從而能夠容易地使固態浸沒式透鏡6順沿半導體器件11而密接。其結果，於具備固態浸沒式透鏡保持器8之半導體檢查裝置1中，可取得清晰之半導體器件11之圖像。
於固態浸沒式透鏡保持器8中，因3個突出部73以120度間隔設置於第1開口71之周向上，故突出部73於接觸於球面部6a時可對球面部6a均勻地施加力。藉此，可容易地使固態浸沒式透鏡6順沿半導體器件11而密接。又，於本實施形態中，能夠對球面部6a均勻地施加力。
於固態浸沒式透鏡保持器8中，通過3個突出部73與球面部6a之接觸位置、及球面部6a之曲率中心X之直線Z相對於物鏡21之光軸L以20度相交。藉此，能夠確保固態浸沒式透鏡6與固態浸沒式透鏡保持器8之間之良好之滑動。
於固態浸沒式透鏡保持器8中，3個突出部73相對於球面部6a線接觸。藉此，可進一步縮小突出部73相對於固態浸沒式透鏡6之接觸面積，而可更容易滑動固態浸沒式透鏡6與固態浸沒式透鏡保持器8。
於固態浸沒式透鏡保持器8中，3個突出部73與球面部6a之接觸位置位於以第1開口71之中心P1為中心之圓周R上。藉此，於突出部73已接觸球面部6a時可對球面部6a均勻地施加力。因此，能夠容易地使固態浸沒式透鏡6順沿半導體器件11而密接。又，於本實施形態中， 能夠對球面部6a均勻地施加力。
於固態浸沒式透鏡保持器8中，3個板構件93以沿物鏡21之光軸L之方式配置，且以沿以第1開口71之中心P1為中心之圓之徑向之方式形成。藉此，能夠確保物鏡21之視野。
以上，對本發明之一態樣之實施形態加以說明，但本發明並非限定於上述實施形態。
於上述實施形態中，對直線Z與光軸L所成之角度θ為20度之例加以說明，但該角度亦可形成為15以上65度以下。只要於該範圍內，即能夠確保固態浸沒式透鏡6與固態浸沒式透鏡保持器8之間之良好之滑動。又，直線Z與光軸L所成之角度θ亦可形成為15以上30度以下。突出部73與球面部6a之接觸位置越接近光軸，越容易於固態浸沒式透鏡6之球面部6a與固態浸沒式透鏡保持器8之突出部73之間產生滑動，固態浸沒式透鏡6越容易順沿半導體器件11。
於上述實施形態中，對具有第1構件70與第2構件80之透鏡保持部65介隔本體部61而安裝於物鏡21之構成加以說明，但只要具備透鏡保持部65即可。例如，只要構成上能夠實現，則亦可於物鏡21之殼體設置透鏡保持部65。又，固態浸沒式透鏡保持器8亦可為能夠於物鏡21之光軸L上配置固態浸沒式透鏡6之臂型(移動型)之固態浸沒式透鏡保持器。
於上述實施形態中，對相對於作為觀察對象物之半導體器件11自上方使固態浸沒式透鏡6之抵接面6f抵接之落射型之例加以說明，但亦可應用於相對於觀察對象物自下方使抵接面6f抵接之倒立型之檢查裝置。於倒立型之檢查裝置之情形時，自下側觀察觀察對象物。於倒立型之檢查裝置之情形時，即便於固態浸沒式透鏡6抵接於觀察對象物前之狀態，亦成為藉由重力使3個突出部73抵接於球面部6a之狀態。於該情形時，可藉由於抵接於觀察對象物時固態浸沒式透鏡6於 與3個突出部73之間滑動並搖動(旋轉)，而使固態浸沒式透鏡6順沿觀察對象物而密接。
於上述實施形態中，對3個突出部73相對於球面部6a線接觸之例加以說明，但亦可構成為3個突出部73相對於球面部6a點接觸。於該情形時，可進一步縮小突出部73相對於固態浸沒式透鏡6之接觸面積，而可更容易地滑動固態浸沒式透鏡6與固態浸沒式透鏡保持器8。又，亦可將環部91與板構件93分開地形成。

Claims (8)

  1. 一種固態浸沒式透鏡保持器，其係於物鏡之前方保持固態浸沒式透鏡者，且上述固態浸沒式透鏡具有：球面部，其與上述物鏡對向配置；及抵接部，其包含抵接於觀察對象物之抵接面；且該固態浸沒式透鏡保持器具備：第1構件，其具有第1開口，以上述球面部之一部分向上述物鏡側突出之方式於該第1開口內部配置上述球面部；及第2構件，其具有第2開口，以上述抵接面向與上述物鏡側相反側突出之方式於該第2開口內部配置上述抵接部；且上述第1構件具有配置於上述第1開口之上述物鏡側之3個板部；且於上述3個板部之各者，設置有構成為能夠與上述球面部接觸之突出部；上述固態浸沒式透鏡係：抵接於上述觀察對象物時，於與上述3個突出部之間一邊滑動一邊搖動。
  2. 如請求項1之固態浸沒式透鏡保持器，其中上述3個突出部係以120度間隔設置於上述第1開口之周向上。
  3. 如請求項1或2之固態浸沒式透鏡保持器，其中通過上述3個突出部與上述球面部之接觸位置、及上述球面部之曲率中心之直線，相對於上述物鏡之光軸係以15~65度之範圍相交。
  4. 如請求項1至3中任一項之固態浸沒式透鏡保持器，其中上述3個突出部構成為相對於上述球面部線接觸。
  5. 如請求項4之固態浸沒式透鏡保持器，其中上述3個突出部與上述球面部之接觸位置位於以上述第1開口之中心為中心之圓周 上。
  6. 如請求項1至5中任一項之固態浸沒式透鏡保持器，其中上述3個板部係以沿上述物鏡之光軸之方式配置。
  7. 如請求項1至6中任一項之固態浸沒式透鏡保持器，其中上述3個板部係以沿以上述第1開口之中心為中心之圓之徑向之方式形成。
  8. 一種圖像取得裝置，其具備：載台，其保持觀察對象物；物鏡，其以與上述載台上之上述觀察對象物相對之方式配置；如請求項1至7中任一項之固態浸沒式透鏡保持器，其於上述物鏡之前方保持固態浸沒式透鏡；光檢測器，其經由上述固態浸沒式透鏡及上述物鏡檢測來自上述觀察對象物之光，並輸出圖像資料；及圖像製成裝置，其基於上述圖像資料而製成上述觀察對象物之圖像。
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