WO2005043214A1 - 固浸レンズ移動装置、及びこれを備えた顕微鏡 - Google Patents

Abstract

　固浸レンズ３を支持する固浸レンズホルダ５が連結された第一腕部材７１と、この第一腕部材７１を、観察対象物に対して略平行を成すＸ−Ｙ平面内で回動させる第一腕部材回動源７２と、この第一腕部材回動源７２を保持する第二腕部材７３と、第一腕部材回動源７２の回動軸と非同軸の位置を回動軸として、第二腕部材７３をＸ−Ｙ平面内で回動させる第二腕部材回動源７４と、を具備する構成とする。そして、二個の腕部材７１，７３を回動することで、固浸レンズ３をＸ−Ｙ平面内の所望の位置に移動可能とし、直交するＸ方向、Ｙ方向に構成部品を長尺とする必要を無くし、占有領域を小とすると共に簡易な構成とする。これにより、低コスト化を図りつつ、装置の小型化を図ることが可能な固浸レンズ移動装置、及びこれを備えた顕微鏡が実現される。

Description

明 細 書

固浸レンズ移動装置、及びこれを備えた顕微鏡

技術分野

[0001] 本発明は、固浸レンズを移動させる固浸レンズ移動装置及びこれを備えた顕微鏡 に関するものである。

背景技術

[0002] 観察対象物の画像を拡大するレンズとして固浸レンズ（SIL : Solid Immersion Lens) が知られている。この固浸レンズは、半球形状又はワイエルストラス球と呼ばれる超半 球形状のレンズで、その大きさが lmm— 5mm程度の小型のレンズである。そして、 この固浸レンズを用いると、開口数 NA及び倍率が共に拡大されるため、高い空間分 解能での観察が可能となる。

[0003] この固浸レンズを用いて観察を行う場合に、当該固浸レンズを、観察対象物の観察 位置に移動させる固浸レンズ移動装置として、固浸レンズを保持する保持箱を X— Y ァクチユエータにより X— Y移動させる装置が知られている（例えば、文献 1 :US2003 Z0098692A1参照）。また、固浸レンズを保持するカンチレバーをピエゾ素子により X— Y— Z移動させる装置が知られている（例えば、文献 2 :特開 2001— 189359号公 報参照)。

特許文献 1 :US2003Z0098692A1

特許文献 2：特開 2001 - 189359号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] し力しながら、 X— Yァクチユエ一タにより保持箱を X— Y移動させる前者にあっては、 X— Yァクチュエータの場合に一般的に指摘されることである力 直交する X方向、 Y 方向に構成部品を長尺とすることが必要とされ、占有領域が大とされることから、小型 化が図れないという問題がある。また、ピエゾ素子によりカンチレバーを X— Y— Z移動 させる後者にあっては、大きなストロークがとれないため、観察対象物側に X— Y— Zス テージを別途設けていて、コストが高い。 [0005] 本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、低コストィ匕を図りつ つ、小型化が図られる固浸レンズ移動装置、及びこれを備えた顕微鏡を提供すること を目的とする。

課題を解決するための手段

[0006] 本発明による固浸レンズ移動装置は、固浸レンズを、観察対象物に対して略平行 を成す X— Y平面内で移動させる固浸レンズ移動装置であって、固浸レンズを支持す る固浸レンズホルダが連結された第一腕部材と、この第一腕部材を X— Y平面内で回 動させる第一腕部材回動源と、この第一腕部材回動源を保持する第二腕部材と、第 一腕部材回動源の回動軸と非同軸の位置を回動軸として、第二腕部材を X— Y平面 内で回動させる第二腕部材回動源と、を具備したことを特徴として 、る。

[0007] このような固浸レンズ移動装置によれば、第二腕部材回動源により、第二腕部材及 び第二腕部材に保持されている第一腕部材回動源が、観察対象物に対して略平行 を成す X— Y平面内で回動される。また、その回動軸が第二腕部材回動源の回動軸 と非同軸に位置する第一腕部材回動源により、固浸レンズを支持する固浸レンズホ ルダが連結された第一腕部材が X— Y平面内で回動される。このように固浸レンズは 、二個の腕部材が回動されることで X— Y平面内の所望の位置に移動されるため、直 交する X方向、 Y方向に構成部品を長尺とする必要が無く占有領域が小とされると共 に簡易な構成とされる。

[0008] ここで、第二腕部材回動源を、 X— Y平面に直行する Z方向に移動させる Z方向移 動源を備えていることが好ましい。この場合、当該固浸レンズ移動装置により、固浸レ ンズが三次元方向の所望の位置へ自在に移動される。

[0009] また、固浸レンズを観察対象物に光学的に結合させるための光結合材料を供給す る光結合材料供給手段を備えて ヽることが好ま ヽ。この場合、開口数 (NA)の高 ヽ 光束を通すことができる。これにより、固浸レンズ本来の分解能を得ることができる。

[0010] また、光結合材料を乾燥させるための気体を供給する乾燥気体供給手段を備えて いることが好ましい。この場合、光結合材料の乾燥が促進され、観察を直ちに実行す ることが可能とされる。

[0011] また、固浸レンズホルダは外方へ延びる腕部を備え、この腕部が第一腕部材に着 脱可能に連結されている構成としても良い。この場合、レンズ交換の際に腕部ごとの 交換が可能とされ、微小な固浸レンズを取り扱うことなくレンズ交換が容易とされる。 あるいは、第一腕部材が、第一腕部材回動源に着脱可能に連結されている構成とし ても良い。

[0012] また、第二腕部材は、湾曲状に構成されていることが好ましい。この場合、当該第 二腕部材が、観察対象物の視野力 容易に遠ざけられる。

[0013] また、固浸レンズホルダは、その内径が固浸レンズの外径に比して大とされる筒状 に構成され、この固浸レンズホルダの内周内に固浸レンズが位置すると共に、当該 固浸レンズの底面が固浸レンズホルダの底面の開口力 突出した状態とされている 構成としても良い。この場合、固浸レンズは、 X— Y平面内を移動する固浸レンズホル ダの内周面に引っ掛けられた状態で観察対象物上を滑るように移動し所望の観察位 置に移動する。また、当該固浸レンズホルダ又は観察対象物を Z方向に移動し、さら に固浸レンズホルダを X— Y平面内で移動して固浸レンズから遠ざけることで、構成部 品を全て観察対象物の視野カゝら遠ざけた観察が可能とされる。

[0014] また、固浸レンズを通して観察対象物を観察する顕微鏡を備え、この顕微鏡に、上 記固浸レンズ移動装置が着脱可能に装着されていることが好ましい。この場合、当該 固浸レンズ移動装置を外して観察する場合や、他のレンズ移動装置を装着して観察 する場合等に便利である。

[0015] また、本発明による固浸レンズ移動装置を備えた顕微鏡は、試料の観察を行って、 その内部情報を得るための顕微鏡であって、観察対象物となる試料力もの光が入射 する対物レンズを含み、試料の画像を導く光学系と、上記固浸レンズ移動装置と、を 具備し、固浸レンズ移動装置は、試料から対物レンズへの光軸を含む挿入位置と、 光軸を外れた待機位置との間で固浸レンズを移動させることを特徴としている。

[0016] このような固浸レンズ移動装置を備えた顕微鏡によれば、固浸レンズ移動装置によ り、試料から対物レンズへの光軸を含む挿入位置と、光軸を外れた待機位置との間 で固浸レンズが移動される。そして、試料と対物レンズとの間に固浸レンズが無い通 常の状態での観察画像、及び、固浸レンズを挿入した状態での拡大観察画像の両 者が取得される。このように固浸レンズ移動装置を用いることで、観察画像及び拡大 観察画像の両者が必要とされる場合にこれらの画像が容易に取得されると共に、拡 大観察画像により高分解能の観察が可能とされる。

[0017] なお、本発明にいう「内部情報」としては、例えば電子デバイスを試料とした場合、 電子デバイスの回路パターンや電子デバイス力 の微弱発光が含まれる。この微弱 発光としては、電子デバイスの欠陥に基づく異常個所に起因するものや、電子デバ イス中のトランジスタのスイッチング動作に伴うトランジェント発光などが挙げられる。さ らには、電子デバイスの欠陥に基づく発熱も含まれる。

[0018] また、顕微鏡は、観察対象物となる試料の画像を取得する画像取得手段を備える 構成としても良い。この場合、光学系は、試料の画像を画像取得手段へと導くように 構成される。

[0019] 上記した顕微鏡は、電子デバイス検査装置として好適に用いることができる。この場 合、電子デバイス検査装置は、電子デバイスの画像を取得して、その内部情報を検 查する電子デバイス検査装置であって、観察対象物となる電子デバイスの画像を取 得する画像取得手段と、電子デバイスからの光が入射する対物レンズを含み、電子 デバイスの画像を画像取得手段へと導く光学系と、上記固浸レンズ移動装置と、を具 備し、固浸レンズ移動装置は、電子デバイスから対物レンズへの光軸を含む挿入位 置と光軸を外れた待機位置との間で固浸レンズを移動させることが好ましい。

[0020] このような固浸レンズ移動装置を備えた電子デバイス検査装置によれば、固浸レン ズ移動装置により、電子デバイスから対物レンズへの光軸を含む挿入位置と光軸を 外れた待機位置との間で固浸レンズが移動される。そして、電子デバイスと対物レン ズとの間に固浸レンズが無い通常の状態での観察画像、及び、固浸レンズを挿入し た状態での拡大観察画像の両者が取得される。このように固浸レンズ移動装置を用 V、ることで、観察画像及び拡大観察画像の両者が必要とされる場合にこれらの画像 が容易に取得されると共に、拡大観察画像により高分解能の観察が可能とされる。 発明の効果

[0021] このように、本発明による固浸レンズ移動装置によれば、二個の腕部材を回動する ことで固浸レンズを X— Y平面内の所望の位置に移動し、直交する X方向、 Y方向に 構成部品を長尺とする必要を無くし占有領域を小とすると共に簡易な構成としている ため、低コスト化を図りつつ、装置の小型化を図ることが可能となる。また、この固浸レ ンズ移動装置を備えた顕微鏡 (例えば電子デバイス検査装置）によれば、当該固浸 レンズ移動装置の効果に加えて、観察画像及び拡大観察画像の両者が必要とされ る場合にこれらの画像が容易に取得されると共に、拡大観察画像により高分解能の 観察が可能とされるため、電子デバイス検査等の試料観察を容易且つ高精度に実 施することが可能となる。

図面の簡単な説明

[図 1]図 1は、本発明の実施形態に係る固浸レンズ移動装置を備えた電子デバイス検 查装置を示す構成図である。

[図 2]図 2は、固浸レンズ移動装置及び対物レンズを上方力 見た斜視図である。

[図 3]図 3は、固浸レンズ移動装置及び対物レンズを下方力 見た斜視図である。

[図 4]図 4は、固浸レンズ移動装置及び対物レンズの下部を図 3とは相違する下方か ら見た斜視図である。

[図 5]図 5は、固浸レンズが待機位置に位置している状態の固浸レンズ移動装置及び 対物レンズを示す下面図である。

[図 6]図 6は、固浸レンズが挿入位置、密着位置に位置している状態の固浸レンズ移 動装置及び対物レンズを示す下面図である。

[図 7]図 7は、固浸レンズが交換位置に位置している状態の固浸レンズ移動装置及び 対物レンズを示す下面図である。

[図 8]図 8は、固浸レンズホルダを示す斜視図である。

[図 9]図 9は、固浸レンズホルダのレンズ待機位置の状態を示す縦断面図である。

[図 10]図 10は、固浸レンズホルダのレンズ密着位置の状態を示す縦断面図である。

[図 11]図 11は、固浸レンズホルダの腕部と固浸レンズ移動装置の第一腕部材との連 結部を示す斜視図である。

[図 12]図 12は、固浸レンズホルダの腕部と固浸レンズ移動装置の第一腕部材との連 結前の状態を前方力 見た斜視図である。

[図 13]図 13は、固浸レンズホルダの腕部と固浸レンズ移動装置の第一腕部材との連 結前の状態を後方力 見た斜視図である。 [図 14]図 14は、固浸レンズ移動装置及び対物レンズと共に光結合材料供給手段及 び乾燥気体供給手段を示す構成図である。

[図 15]図 15は、光結合材料供給手段を具体的に示す構成図である。

[図 16]図 16は、乾燥気体供給手段を具体的に示す構成図である。

[図 17]図 17は、本発明の他の実施形態に用 ヽられる固浸レンズホルダを示す斜視 図である。

[図 18]図 18は、固浸レンズホルダのレンズ密着位置の状態を示す縦断面図である。

[図 19]図 19は、固浸レンズホルダと固浸レンズ移動装置との連結部を示す斜視図で ある。

[図 20]図 20は、他の固浸レンズホルダを示す斜視図である。

[図 21]図 21は、他の固浸レンズホルダのレンズ密着位置の状態を示す縦断面図で ある。

符号の説明

[0023] 1…電子デバイス検査装置、 2…光学系、 3…固浸レンズ、 4…顕微鏡、 5, 64· ··固 浸レンズホルダ、 7…固浸レンズホルダ腕部、 10, 12· ··画像取得手段、 20· ··対物レ ンズ、 30…固浸レンズマニピュレータ（固浸レンズ移動装置）、 71· ··第一腕部材、 72 …第一腕部材回動源、 72a…第一腕部材回動源の回動軸、 73…第二腕部材、 74 …第二腕部材回動源、 74a…第二腕部材回動源の回動軸、 75· ··Ζ方向移動源、 80 …光結合材料供給手段、 90…乾燥気体供給手段、 99…連結部、 S…半導体デバイ ス (観察対象物)。

発明を実施するための最良の形態

[0024] 以下、本発明による固浸レンズ移動装置、及び顕微鏡の好適な実施形態について 図 1一図 21を参照しながら説明する。図 1は、本発明の第一実施形態に係る固浸レ ンズ移動装置を備えた電子デバイス検査装置を示す構成図、図 2—図 4は、固浸レ ンズ移動装置及び対物レンズを示す各斜視図、図 5—図 7は、固浸レンズ移動装置 の移動動作を示す各状態図、図 8—図 10は、固浸レンズホルダを示す各図、図 11 一図 13は、固浸レンズホルダと固浸レンズ移動装置との連結部を示す各斜視図、図 14一図 16は、光結合材料供給手段、乾燥気体供給手段を示す各図、図 17—図 19 は、本発明の他の実施形態に用いられる固浸レンズホルダを示す各図、図 20及び 図 21は、他の固浸レンズホルダを示す各図である。なお、各図において、同一の要 素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、本発明による固浸レンズ移 動装置、及び顕微鏡は、固浸レンズを用いた試料観察に対して一般に適用可能で ある。ただし、以下においては、主にその電子デバイス検査（半導体検査)への適用 例について説明する。

[0025] 先ず、第一実施形態の固浸レンズ移動装置を備える電子デバイス検査装置につい て説明する。図 1に示すように、電子デバイス検査装置 1は、例えば半導体基板上に トランジスタや配線等の回路パターンが形成された半導体デバイス Sを観察対象物の 試料とし、この半導体デバイス Sの画像を取得しその内部情報を検査する検査装置 である。なお、本発明にいう「内部情報」としては、半導体デバイスの回路パターンや 半導体デバイスからの微弱発光が含まれる。この微弱発光としては、半導体デバイス の欠陥に基づく異常個所に起因するものや、半導体デバイス中のトランジスタのスィ ツチング動作に伴うトランジヱント発光などが挙げられる。さらには、半導体デバイスの 欠陥に基づく発熱も含まれる。

[0026] この電子デバイス検査装置 1は、半導体デバイス Sの観察を行う観察部 Aと、観察 部 Aの各部の動作を制御する制御部 Bと、半導体デバイス Sの検査に必要な処理や 指示等を行う解析部 Cと、を備えている。半導体デバイス Sは、観察部 Aに設けられた ステージ 18上にその裏面が上を向くように載置され、検査装置 1は、本実施形態に あっては、半導体デバイス Sの図示下面（半導体デバイス Sの半導体基板表面に形 成された集積回路等)を検査する。

[0027] 観察部 Aは、半導体デバイス Sからの画像を取得する画像取得手段としての高感 度カメラ 10及びレーザスキャン光学系（LSM : Laser Scanning Microscope)ユニット 1 2と、高感度カメラ 10及び LSMユニット 12と半導体デバイス Sとの間に配置される顕 微鏡 4の対物レンズ 20を含む光学系 2と、半導体デバイス Sの拡大観察画像を得る ための固浸レンズ 3と、この固浸レンズ 3を三次元方向に移動させる固浸レンズ移動 装置としての固浸レンズマニピュレータ 30と、これらを直交する X— Y— Z方向に各々 移動させる X-Y-Zステージ 15と、を具備している。 [0028] 光学系 2は、上記対物レンズ 20に加えて、カメラ用光学系 22と、 LSMユニット用光 学系 24と、を備えている。対物レンズ 20は、倍率が異なるものが複数設けられ、切り 換え可能とされている。カメラ用光学系 22は、対物レンズ 20を通した半導体デバイス Sからの光を高感度カメラ 10に導き、高感度カメラ 10は半導体デバイス Sの回路バタ ーン等の画像を取得する。一方、 LSMユニット用光学系 24は、 LSMユニット 12力ら の赤外レーザ光をビームスプリッタ (不図示)で対物レンズ 20側に反射し半導体デバ イス Sに導くと共に、対物レンズ 20を通し高感度カメラ 10に向力 半導体デバイス Sか らの反射光の一部をビームスプリッタで分岐して LSMユニット 12に導く。

[0029] この LSMユニット 12は、赤外レーザ光を X— Y方向に走査し半導体デバイス S側に 出射する一方で、半導体デバイス Sからの反射光を光検出器 (不図示)で検出する。 この検出光の強度は、半導体デバイス Sの回路パターンを反映した強度となっている 。従って、 LSMユニット 12は、赤外レーザ光が半導体デバイス Sを X— Y走査すること で、半導体デバイス Sの回路パターン等の画像を取得する。

[0030] X— Y— Zステージ 15は、高感度カメラ 10、 LSMユニット 12及び光学系 2、さらに、 固浸レンズ 3及び固浸レンズマニピュレータ 30等を、 X— Y方向（水平方向；観察対象 物である半導体デバイス Sに対して平行を成す方向）及びこれに直交する Z方向（垂 直方向）の各々に、必要に応じて移動するためのものである。

[0031] 固浸レンズ 3は、半球形状（図 9参照）又はワイエルストラス球と呼ばれる 1一 5mm 程度の超半球形状を有する微小レンズであり、半導体デバイス Sを観察するための 観察位置（図示上面）にその底面が密着することで、裏側となる半導体デバイス Sの 表面（図示下面)の拡大観察画像を得る。

[0032] 具体的には、半導体検査装置において使用される固浸レンズは、半導体デバイス の基板材料と実質的に同一またはその屈折率に近い、高屈折率材料からなる。その 代表的な例としては、 Si、 GaP、 GaAsなどが挙げられる。

[0033] このような微小な光学素子を半導体デバイスの基板表面に光学密着させることによ り、半導体基板自身を固浸レンズの一部として利用することができる。固浸レンズを利 用した半導体デバイスの裏面解析によれば、対物レンズの焦点を半導体基板表面に 形成された集積回路に合わせた際に、固浸レンズの効果により、収束角を大きくした り媒質の屈折率を増加させる効果がある。これにより、基板中に NAの高い光束を通 すことが可能となり、短波長化による高分解能化が期待できる。

[0034] このような固浸レンズ 3のレンズ形状は、収差がなくなる条件によって決まるものであ る。半球形状を有する固浸レンズでは、その球心が焦点となる。このとき、開口数 NA および倍率はともに n倍となる。一方、超半球形状を有する固浸レンズでは、球心か ら RZnだけ下方にずれた位置が焦点となる。このとき、開口数 NAおよび倍率はとも に n²倍となる。あるいは、球心と、球心力も RZnだけ下方にずれた位置との間の位 置を焦点とするなど、半導体デバイス Sに対する具体的な観察条件等に応じて、上記 以外の条件で固浸レンズ 3を用いてもょ 、。

[0035] 固浸レンズホルダ 5 (図 8—図 10参照）は、固浸レンズ 3を好適に支持するものであ る。また、この固浸レンズホルダ 5を三次元方向に移動する固浸レンズマニピュレータ 30 (図 2—図 7参照）は、固浸レンズホルダ 5に支持される固浸レンズ 3を、半導体デ バイス Sと対物レンズ 20との間の位置で半導体デバイス S力 対物レンズ 20への光 軸を含む挿入位置、半導体デバイス Sの観察位置に当該固浸レンズ 3の底面が密着 する密着位置、上記光軸を外れた待機位置、固浸レンズ 3を交換するための交換位 置等の各所定位置に移動するためのものである。これらの固浸レンズホルダ 5及び固 浸レンズマニピュレータ 30については詳しくは後述する。

[0036] 制御部 Bは、カメラコントローラ 51aと、レーザスキャン（LSM)コントローラ 51bと、ス テージコントローラ 52と、マニピュレータコントローラ 53と、を備えている。カメラコント ローラ 51a及び LSMコントローラ 51bは、高感度カメラ 10及び LSMユニット 12の動 作を各々制御することで、観察部 Aで行われる半導体デバイス Sの観察の実行 (画像 の取得)や観察条件の設定等を制御する。

[0037] ステージコントローラ 52は、 X— Y— Zステージ 15の動作を制御することで、半導体 デバイス Sの観察位置に対応する位置への高感度カメラ 10、 LSMユニット 12及び光 学系 2等の移動、位置合わせ、焦点合わせ等を制御する。また、マニピュレータコント ローラ 53は、固浸レンズマニピュレータ 30の動作を制御することで、上記所定位置 への固浸レンズ 3の移動、及び、固浸レンズ 3の密着位置の微調整等を制御する（詳 しくは後述)。 [0038] 解析部 Cは、画像解析部 61と指示部 62とを備え、コンピュータにより構成されてい る。画像解析部 61は、カメラコントローラ 51a及びレーザスキャンコントローラ 51bから の画像情報に対して必要な解析処理等を実施する。また、指示部 62は、操作者から の入力内容や画像解析部 61による解析内容等を参照し、制御部 Bを介して、観察部 Aにおける半導体デバイス Sの検査の実行に関する必要な指示を行う。また、解析部 Cにより取得又は解析された画像、データ等は、必要に応じて解析部 Cに接続された 表示装置 63に表示される。

[0039] 次に、特に本実施形態の特徴を成す固浸レンズホルダ 5及び固浸レンズマ-ピユレ ータ 30について詳説する。

[0040] 固浸レンズホルダ 5は、図 8及び図 9に示すように、略円筒状に構成され固浸レンズ 3を支持するホルダ 6と、このホルダ 6を保持する腕部 7と、を備えている。この固浸レ ンズホルダ 5は、後述の光学密着液と接触することがあるため、耐腐食性の高い例え ばステンレス、アルミ等の金属の他、固浸レンズ形状に合わせて成形加工しやすい 榭脂として例えばアクリルや PET、ポリエチレン、ポリカーボネート等で成形されてい る。

[0041] ホルダ 6は、図 9に示すように、固浸レンズ 3を保持する第一ホルダ 8と、この第一ホ ルダ 8を支持する第二ホルダ 9と、を備えている。これらの第一ホルダ 8及び第二ホル ダ 9は、半導体デバイス Sに対する光路を妨げな 、ように略円筒状に構成されて 、る

[0042] 第一ホルダ 8は、その上部の外周面に、外方に突出する環状鍔部 8aを備えると共 に、その底面に、内側に向力 環状鍔部 8bを備え、この環状鍔部 8bの内周に形成さ れている開口を通して、固浸レンズ 3の底面が下方に突出した状態で、当該固浸レン ズ 3が第一ホルダ 8に例えば接着剤等で固着され保持されている。

[0043] 第二ホルダ 9は、その底面に、内側に向力 環状鍔部 9aを備え、この環状鍔部 9a の内周に形成されている開口 9bを通して、第一ホルダ 8の下部が下方に突出した状 態で、第一ホルダ 8の環状鍔部 8aが第二ホルダ 9の環状鍔部 9aに載置され、当該第 一ホルダ 8及び固浸レンズ 3が当該第二ホルダ 9に自重方向に支えられている。

[0044] ここで、第一ホルダ 8の下部の外径を A、第一ホルダ 8の環状鍔部 8aの外径を B、 第二ホルダ 9の開口 9bの内径を Cとすると、 A< C< Bの関係に設定されている。この ため、第一ホルダ 8は第二ホルダ 9に対して自由とされると共に第二ホルダ 9から下方 への第一ホルダ 8の離脱が防止されている。

[0045] また、第二ホルダ 9は、その上部の開口 9cに、例えば嵌合ゃ螺合等により装着され る固浸レンズの抜け止めのためのキャップ 11を備えている。このキャップ 11は、第一 ホルダ 8及び第二ホルダ 9と同様に略円筒状に構成され、キャップ 11の内径を Dとす ると、 D< Bの関係に設定されている。従って、当該キャップ 11により、半導体デバイ ス Sに対する光路を妨げること無ぐ当該固浸レンズ 3を保持した第一ホルダ 8が第二 ホルダ 9の上部の開口 9cを通して例えば飛び出す等の離脱が防止され固浸レンズ の紛失が防止されている。

[0046] また、腕部 7は、丸棒を略 L字状に曲げたもので、第二ホルダ 9から外方に延び、そ の一端が上方に向力うと共にその他端が第二ホルダ 9の側部に固定されている。この 腕部 7の一端には、図 8及び図 9に示すように、パイプの側面の一部を平坦面とした 回り止め部 7aが、腕部 7及びホルダ 6の回り止めとして例えば嵌合等で固着されてい る。なお、腕部 7は、略 L字状を成しその一端が上方に延びる構成とされている力 X Y平面内に延びる構成であっても良い。

[0047] この固浸レンズホルダ 5を構成する腕部 7は、図 11に示すように、固浸レンズマ-ピ ユレータ 30の第一腕部材 71の一端に着脱可能に連結されて 、る。この第一腕部材 71と固浸レンズホルダ 5とを連結する連結部 99は、図 12及び図 13に示すように、第 一腕部材 71に、腕部 7の回り止め部 7aを上下方向に挿通可能とする貫通孔 71aと、 先端面が平坦面にされると共に螺合による進退 (前進 Z後進）により貫通孔 71aを狭 める Z広げる締め付け部 71bと、を備える。

[0048] このような構成において、貫通孔 71aに揷通された回り止め部 7aは、締め付け部 7 lbを締め付け方向に回し前進させることで、第一腕部材 71に固定される。この状態 で、腕部 7の回り止め部 7aの平坦面と締め付け部 71bの先端の平坦面とが当接して 密着し、当該腕部 7及び固浸レンズホルダ 5の回り止めが構成されている。また、この ように第一腕部材 71に固定された腕部 7は、例えば固浸レンズ 3の交換等の際に、 締め付け部 71bを逆方向に回し後退させることで、第一腕部材 71から解放され抜脱 される。

[0049] この連結部 99により固浸レンズホルダ 5を保持した固浸レンズマニピュレータ 30は 、図 1一図 7に示すように、固浸レンズホルダ 5の固浸レンズ 3を、三次元方向の前述 した各所定位置 (挿入位置、密着位置、待機位置、交換位置）に自在に移動するも のである。この固浸レンズマニピュレータ 30は、図 2—図 7に示すように、固浸レンズ ホルダ 5を装着した上記第一腕部材 71と、この第一腕部材 71を X-Y平面内で回動 させる第一腕部材回動源 72と、この第一腕部材回動源 72を保持する第二腕部材 7 3と、この第二腕部材 73を X— Y平面内で回動させる第二腕部材回動源 74と、この第 二腕部材回動源 74を、 X— Y平面に直行する Z方向に移動させる Z方向移動源 75と 、を備え、この Z方向移動源 75が基端側とされ、移動する第一腕部材 71が終端側と されている。

[0050] 具体的には、 Z方向移動源 75は、例えば送り螺子等により移動軸 75aが Z方向に 移動する Z軸モータ等で構成され、支持部 76を介して装置本体側としての顕微鏡 4 に装着されている。この支持部 76は、顕微鏡 4に例えば螺子留め等で着脱可能に装 着され、例えば、固浸レンズマニピュレータ 30を外して顕微鏡観察する場合や、他の レンズ移動装置を装着して顕微鏡観察する場合等の利便性が図られている。

[0051] Z方向移動源 75の移動軸 75aには、支持部 77を介して第二腕部材回動源 74が連 結されている。この第二腕部材回動源 74は、例えば出力軸が正逆方向に回動する（ 所定範囲内で回動すれば良い）回動軸 74aとされるモータ等で構成され、 Z方向移 動源 75の駆動により、 Z方向に移動される。

[0052] この第二腕部材回動源 74の回動軸 74aには、第二腕部材 73の一端が連結されて いる。この第二腕部材 73は、詳しくは後述するが、図 6に示すように、当該第二腕部 材 73が半導体デバイス Sの観察位置の視野 (対物レンズ 20の視野)から容易に遠ざ 力るように湾曲状に構成されて 、る。

[0053] この第二腕部材 73の他端には、図 2—図 7に示すように、第一腕部材回動源 72が 固定されている。この第一腕部材回動源 72は、例えば出力軸が正逆方向に回動す る（所定範囲内で回動すれば良い）回動軸 72aとされるモータ等で構成されている。 このように、第一腕部材回動源 72の回動軸 72aと第二腕部材回動源 74の回動軸 74 aとは非同軸に位置している。そして、第一腕部材回動源 72は、第二腕部材回動源 74の駆動により、第二腕部材回動源 74の回動軸 74aを支点として第二腕部材 73と 共に X— Y平面内を回動される。

[0054] 第一腕部材回動源 72の回動軸 72aには、前述した第一腕部材 71の他端が連結さ れている。この第一腕部材 71は、第一腕部材回動源 72の駆動により、第一腕部材 回動源 72の回動軸 72aを支点として X— Y平面内を回動される。

[0055] 従って、第一腕部材 71の一端に連結されている固浸レンズホルダ 5に支持された 固浸レンズ 3は、第一腕部材回動源 72、第二腕部材回動源 74の駆動により、 X - Y 平面内を、各々の回動を合成した合成方向に移動されると共に、 Z方向移動源 75の 駆動により Z方向に移動され、その結果、三次元方向の各所定位置に自在に移動さ れる。

[0056] さらに、本実施形態の固浸レンズマニピュレータ 30は、固浸レンズ 3による拡大観 察画像を得る際に用いられるものであって、図 14に示すように、固浸レンズ 3を半導 体デバイス Sの観察位置に光学的に結合させるための光結合材料を供給する光結 合材料供給手段 80と、この光結合材料を乾燥させるための気体を供給する乾燥気 体供給手段 90と、を備えている。

[0057] 光結合材料供給手段 80は、例えば両親媒性分子を含有する光学密着液 (例えば 水と界面活性剤とからなる）を、固浸レンズ 3を半導体デバイス Sの観察位置に密着さ せる直前に、当該観察位置上に供給するものである。この光結合材料供給手段 80 では、図 14及び図 15に示すように、支持部 76に固定されている例えば容量 lcc程 度の専用小型液タンク 81内に光学密着液を収容する。そして、この収容されている 光学密着液を、例えば圧縮空気等の圧縮気体により加圧状態とし、支持部 76に固 定されると共に液タンク 81の出口に接続されている例えばスプリング入りのソレノイド バルブであるマイクロバルブ 82に制御系 83からパルス信号を供給することで、このマ イク口バルブ 82にフレキシブルパイプ 84を介して接続されると共に図 2—図 7に示す ように第一腕部材 71に固定されている光結合材料供給パイプ 85のその先端の供給 口 85aから光学密着液を噴射する。

[0058] なお、両親媒性分子としては、親水基 (カルボキシル基、スルホ基、第 4アンモ-ゥ ム基、水酸基など)と疎水基 (親油基ともいう。長鎖の炭化水素基など)の両方をもつ 分子であればよぐ例えば界面活性剤分子 (イオン性界面活性剤分子、非イオン性 界面活性剤分子）が好適に用いられる。また、その他の両親媒性分子としては、ダリ セリン、プロピレングリコール、ソルビトールなどの湿潤剤や、リン脂質、糖脂質、ァミノ 脂質などが挙げられる。

[0059] 両親媒性分子を含有する光学密着液は表面張力が低いために、疎水性表面であ る半導体基板上に広がる。この光学密着液を乾燥させる際に、半導体基板の表面お よび固浸レンズの底面の濡れ性を保とうとする力が支配的となる。このため、固浸レン ズの底面と半導体基板表面との面の間隔が狭められながら、光学密着液の主に水の 揮発が進行する。最終的には、固浸レンズと半導体基板とが光学的に結合する。

[0060] この状態では、半導体基板表面および固浸レンズの底面に物理吸着した両親媒性 分子の親水基と水分子との間にファンデルワールス力が働き、水分子が拘束されるこ とで揮発が止まると考えられる。このとき、固浸レンズと半導体基板との距離を、例え ば ΐΖ20 λ ( λ _:照射波長）以下とすることができ、その結果、固浸レンズと半導体基 板とのエバネッセント結合、さらには物理的固着が達成される。なお、本発明でいう「 光学密着」とは、エバネッセント結合により光学的な結合が達成されたものをいう。

[0061] また、上記光学密着液以外の光結合材料としては、例えば特公平 7— 18806号公 報に記載のような、固浸レンズと半導体基板とを屈折率整合させる屈折率整合流体（ インデックスマッチング液など）が挙げられる。なお、屈折率整合流体と光学密着液と は異なるものであり、前者は流体の屈折率を介して高 ΝΑを実現するが、後者はエバ ネッセント結合を補助する役割を有するものである。ここでは、光学密着液を用いた 実施形態を詳述するが、屈折率整合流体を用いた形態であっても同様の効果が得 られる。ただし、その場合、必ずしも流体を乾燥させる必要がないので、乾燥気体供 給手段 90は省略される形態もある。

[0062] この光結合材料供給パイプ 85は、図 2—図 7に示すように、第一腕部材 71に固定 されていると共に、その先端の供給口 85aが固浸レンズホルダ 5の近傍に設置されて いる。このため、固浸レンズ 3と共に移動し目標の観察位置に向力つて光学密着液を 噴射することが可能とされている。この光学密着液は、その噴射量が、パルス信号の オン時間を制御することで制御され、ピコリットル程度の精度で供給口 85aから噴射さ れる。この光学密着液の噴射量は、固浸レンズ 3の大きさに応じて適宜決められる。 また、この光学密着液は、腐敗、濃度変化、液詰まりを防止すベぐ適宜交換すること が好ましい。

[0063] なお、マイクロバルブ 82に代えてチュービングタイプマイクロデイスペンサを用いる と共に液タンク 81に対する圧縮気体による加圧を無くし、チュービングタイプマイクロ デイスペンサのチューブを機械的に絞り上げることで、液タンク 81内の光学密着液を 、フレキシブルパイプ 84を介して光結合材料供給パイプ 85のその先端の供給口 85 aから観察位置に向力つて滴下する光結合材料供給手段としても良い。この場合に は、液タンク 81の容量は数十 cc程度とされ、滴下量は、固浸レンズ 3の大きさに応じ て適宜決められる。

[0064] 乾燥気体供給手段 90は、半導体デバイス Sの観察位置と固浸レンズ 3との間の光 学密着液を迅速に乾燥させるベく気体を供給するものである。この乾燥気体供給手 段 90は、図 14及び図 16に示すように、例えば圧縮乾燥空気や窒素ガス等の気体を 、支持部 76に固定されている電磁バルブ 92に制御系 93からオン、オフ信号を供給 することで、この電磁バルブ 92にフレキシブルパイプ 94を介して接続されると共に図 2—図 7に示すように第一腕部材 71に固定されている気体供給パイプ 95のその先端 の供給口 95aから吹き出す。

[0065] この気体供給パイプ 95は、図 2—図 7に示すように、光結合材料供給パイプ 85と同 様に、第一腕部材 71に固定されていると共にその先端の供給口 95aが固浸レンズホ ルダ 5の近傍に設置されている。このため、固浸レンズ 3と共に移動し、 目標位置であ る半導体デバイスの観察位置と固浸レンズ 3との間に向力つて気体を吹き出すことが 可能とされている。

[0066] 次に、このように構成された電子デバイス検査装置 1の作用について説明する。先 ず、図 5に示す待機位置に固浸レンズ 3を位置した状態カゝら説明する。この待機位置 では、第一、第二腕部材 71, 73は畳まれ、固浸レンズ 3及び第一、第二腕部材 71, 73は対物レンズ 20の視野外にある。この時、固浸レンズ 3を保持した第一ホルダ 8は 、図 9に示すように、その環状鍔部 8aが第二ホルダ 9の環状鍔部 9aに載置され、当 該第一ホルダ 8及び固浸レンズ 3が当該第二ホルダ 9に自重方向に支えられている 状態にある。そして、この待機状態で、半導体デバイス Sの観察位置の通常の観察 画像であるパターン画像を取得し、次いで、半導体デバイス Sに例えば電圧を印加 等して、その際の画像を取得する。

[0067] この際に半導体デバイス Sに異常箇所がある場合には発光画像が得られるため、 通常の観察画像と電圧を印カロした際の画像とを重ね合わせることで、半導体デバイ ス Sの異常箇所を特定することが可能となる。そして、異常箇所がある場合には、対 物レンズ 20がその異常箇所と同軸に位置するように、 X— Y— Zステージ 15により、高 感度カメラ 10、 LSMユニット 12、光学系 2、固浸レンズホルダ 5及び固浸レンズマ- ピユレータ 30等を移動する。

[0068] 次いで、半導体デバイス Sの観察位置に対して固浸レンズ 3を設置する。この場合 には、先ず、固浸レンズマニピュレータ 30の第一、第二腕部材回動源 72, 74を駆動 し第一、第二腕部材 71, 73を回動することで、図 3、図 4及び図 6に示すように、待機 位置にある固浸レンズ 3を、半導体デバイス Sと対物レンズ 20との間で半導体デバイ ス Sから対物レンズ 20への光軸を含む挿入位置へと移動する。この時、第二腕部材 73は湾曲状に構成されているため、図 6に示すように、当該第二腕部材 73が対物レ ンズ 20の視野を妨げることなく視野力も容易に遠ざけられて 、る。

[0069] このようにして固浸レンズ 3を挿入位置に挿入したら、固浸レンズマニピュレータ 30 の Z方向移動源 75を駆動して固浸レンズ 3を下げる。そして、固浸レンズ 3が観察位 置に接近したら、光結合材料供給手段 80により、目標位置である観察位置上に光学 密着液を供給し、固浸レンズ 3を観察位置上に載置して密着位置に位置させる。

[0070] このようにして固浸レンズ 3が半導体デバイス Sの観察位置上に載置されると、図 10 に示すように、第二ホルダ 9により自重方向に支えられている固浸レンズ 3及び第一 ホルダ 8が、当該半導体デバイス Sにより持ち上げられた状態となる。

[0071] そうしたら、固浸レンズ 3の密着位置の微調整を行う。この微調整は、固浸レンズマ -ピユレータ 30の Z方向移動源 75の駆動により固浸レンズホルダ 5を Z方向に微移 動すると共に、第一腕部材回動源 72により第一腕部材 71を微揺動し、固浸レンズ 3 を保持した第一ホルダ 8を、第二ホルダ 9に対して X— Y— Z方向に隙間を有し接触し ないようにして行う。具体的には、固浸レンズ 3からの反射光を含む画像を取得し、こ の画像に含まれる反射光像における固浸レンズ 3の各部反射面力 の反射光をガイ ドとして行う。

[0072] より具体的には、解析部 Cの画像解析部 61により、得られた画像に対し、自動又は 操作者からの指示に基づいて解析を行い、反射光像の重心位置を求める。そして、 解析部 Cの指示部 62により、マニピュレータコントローラ 53を介して固浸レンズマ-ピ ユレータ 30に対し、画像解析部 61で得られた反射光像の重心位置が半導体デバイ ス Sでの観察位置に対して一致するように、固浸レンズ 3の密着位置の微調整を指示 する。これにより、固浸レンズ 3の半導体デバイス Sの観察位置及び対物レンズ 20に 対する位置合わせが行われる。

[0073] このように、固浸レンズ 3及び第一ホルダ 8は、半導体デバイス Sにより持ち上げられ た状態で第二ホルダ 9に対して自由な状態 (フリーな状態）とされているため、半導体 デバイス Sの観察位置には、固浸レンズ 3及び第一ホルダ 8の自重のみが作用し、過 度の圧力が加わることが無くされていると共に、固浸レンズ 3が観察位置に馴染み（ 倣い)密着されている。

[0074] 次いで、乾燥気体供給手段 90により、目標位置である観察位置と固浸レンズ 3とが 接触する領域に気体を供給し、光学密着液を乾燥させることで、固浸レンズ 3を迅速 に半導体デバイス Sの観察位置に確実に密着させる。このように、光結合材料供給 手段 80からの光学密着液により固浸レンズ 3が半導体デバイス Sの観察位置に確実 に密着するため、高精度の観察が可能とされると共に、乾燥気体供給手段 90からの 気体により光学密着液の乾燥が促進されるため、観察を直ちに実行することが可能と される。

[0075] このようにして固浸レンズ 3の観察位置に対する密着が行われたら、指示部 62によ り、ステージコントローラ 52を介して X— Y— Zステージ 15に対し、固浸レンズ 3が密着 して設置されている半導体デバイス Sと対物レンズ 20との間の距離の調整を指示し、 焦点合わせを行う。この時、固浸レンズマニピュレータ 30及び固浸レンズ 3も対物レ ンズ 20と共に Z方向に移動するため、固浸レンズ 3の観察位置に対する密着を維持 するように、固浸レンズマニピュレータ 30により固浸レンズ 3を Z方向の反対方向へ移 動する。そして、半導体デバイス Sの観察位置上に密着した固浸レンズ 3、対物レン ズ 20を含む光学系 2を介して観察位置の拡大観察画像を取得し、高分解能の観察 を行う。

[0076] この観察時にあっては、前述したように、固浸レンズ 3及び第一ホルダ 8が第二ホル ダ 9に対して自由な状態とされているため、第二ホルダ 9側又は半導体デバイス S側 の温度ドリフトが相手側に対して遮断され、温度ドリフトによる影響が無くされている。

[0077] そして、次の観察位置を観察する場合には、再度、光結合材料供給手段 80により 光学密着液を供給する。これにより、固浸レンズ 3の観察位置に対する密着が解け、 以降は前述の手順とは逆の手順で固浸レンズマニピュレータ 30により固浸レンズホ ルダ 5を移動し、固浸レンズ 3を図 5に示す待機位置へと移動する。そして、以降は上 記と同様な手順を繰り返す。

[0078] なお、光学密着液に代えて、その溶媒を用いて光学密着を解除するようにしてもよ い。光学密着が光学密着液またはその溶媒で密着部位を濡らすことによって解除さ れるのは、固浸レンズと半導体基板との境界面に光学密着液またはその溶媒が再浸 入し、光学的な結合状態および物理的な固着状態を破壊するからである。この手法 によれば、固浸レンズおよび半導体デバイスを過度の力を加えることなく分離すること ができる。よって、半導体デバイスおよび固浸レンズを傷付けることがないので、固浸 レンズを再利用することができる。

[0079] ここで、固浸レンズ 3を交換する必要が生じたら、固浸レンズマニピュレータ 30の第 一腕部材回動源 72を駆動し第一腕部材 71を回動することで、連結部 99が第二腕 部材 73の下方近くに位置し取り扱 、難い図 5に示す待機位置から、固浸レンズ 3を 図 2及び図 7に示すレンズ交換位置に移動する。そして、連結部 99を第二腕部材 73 の下方近くから大きく外側に出し、腕部 7ごと固浸レンズホルダ 5を交換する。このよう に、レンズ交換の際に連結部 99が取り扱い位置にあるため、固浸レンズホルダ 5の 腕部 7の第一腕部材 71に対する着脱が容易とされていると共に、腕部 7ごと固浸レン ズホルダ 5が交換されるため、微小な固浸レンズ 3を取り扱うことなくレンズ交換が容 易とされている。

[0080] このように、本実施形態の固浸レンズホルダ 5によれば、半導体デバイス Sの観察位 置には固浸レンズ 3及び第一ホルダ 8の自重のみが作用し、過度の圧力が加わること が無くされている。このため、半導体デバイス Sの損傷を防止することが可能とされて いる。また、固浸レンズ 3が観察位置に馴染み (倣い)密着すると共に、第二ホルダ 9 側又は半導体デバイス S側の温度ドリフトが相手側に対して遮断され温度ドリフトによ る影響が無くされている。このため、固浸レンズ 3が観察位置力 剥離すること無く高 精度の観察が可能とされて 、る。

[0081] また、本実施形態の固浸レンズマニピュレータ 30によれば、第一、第二腕部材 71, 73を回動することで固浸レンズ 3が X— Y平面内の所定位置に移動する。このため、 直交する X方向、 Y方向に構成部品を長尺とする必要が無ぐ占有領域が小とされる と共に簡易な構成とされている。これにより、低コストを図りつつ、装置の小型化を図 ることが可能となる。

[0082] また、この固浸レンズマニピュレータ 30を備えた電子デバイス検査装置 1によれば、 半導体デバイス Sと対物レンズ 20との間に固浸レンズ 3が無い通常の状態での観察 画像、及び、固浸レンズ 3を挿入した状態での拡大観察画像の両者が必要とされる 場合に、これらの画像が容易に取得される。また、このとき、拡大観察画像により高分 解能の観察が行われるため、電子デバイス検査装置 1による検査を容易且つ高精度 に実施することが可能とされて 、る。

[0083] 図 17は、本発明の他の実施形態に用いられる固浸レンズホルダを示す斜視図、図 18は、固浸レンズホルダのレンズ密着位置の状態を示す縦断面図である。また、図 1 9は、固浸レンズホルダと固浸レンズ移動装置との連結部を示す斜視図である。固浸 レンズホルダ 105は、図 17及び図 18に示すように、略円筒状に構成され固浸レンズ 103を支持するホルダ 106と、このホルダ 106を保持する腕部 107と、を備えている。

[0084] ホルダ 106は、図 18に示すように、下部ホルダ 108と、上部ホルダ 109と、を備えて いる。このうち、上部ホルダ 109は、腕部 107と一体に形成された環状部で構成され ている。固浸レンズ 103を支持するための下部ホルダ 108は、この上部ホルダ 109を 介して腕部 107によって支持されている。また、これらのホルダ 108、 109は、半導体 デバイス Sに対する光路を妨げな ヽように略円筒状に構成されて ヽる。

[0085] 固浸レンズ 103は、その底面の中央部 103aがその周縁部 103bに対して下方に凸 とされる形状に構成されている。なお、本実施形態においては、凸状の中央部 103a の外周面が、下方に向力つて外径が小さくなるテーパ状になっている。

[0086] ホルダ 108は、略円筒状に構成されると共に、その底面に、内側に向かう環状鍔部 108aを備えている。そして、この環状鍔部 108aの内周に形成されている開口 108b を通して、固浸レンズ 103の凸を成す中央部 103aの底面が下方に突出した状態で 、固浸レンズの周縁部 103bがホルダ 108の環状鍔部 108aに載置され、当該固浸レ ンズ 103力 Sホルダ 108に自重方向に支えられて!/ヽる。

[0087] また、ホルダ 108、 109の上方には、キャップ 111が設けられている。このキャップ 1 11により、半導体デバイス Sに対する光路を妨げること無ぐ固浸レンズ 103のホルダ 108、 109からの離脱が防止されている。また、本実施形態におけるキャップ 111は、 円環状であって、かつ、内側へと突出する複数の爪部（図中では 3個の爪部）を有す る構成となっている。

[0088] また、腕部 107は、上部ホルダ 109から外方に延びる板状部材カもなり、その一端 が斜め上方に向力 と共に、その他端において上記したように上部ホルダ 109と一体 化されている。この腕部 107の一端には、図 17及び図 18に示すように、鉛直上方に 延びると共に側面の一部を平坦面とした回り止め部 107aが、腕部 107及びホルダ 1 06の回り止めとして固着されている。

[0089] この固浸レンズホルダ 105を構成する腕部 107は、図 19に示すように、固浸レンズ マニピュレータ 30の第一腕部材 71の一端に連結されている。さらに、本実施形態に おいては、この固浸レンズマニピュレータ 30の第一腕部材 71が、第一腕部材回動源 72に対して着脱可能に構成されている。図 19に示す構成例では、第一腕部材 71は 、六角穴付ボルト 72bにより、第一腕部材回動源 72の回動軸 72aに対して着脱可能 に連結されている。

[0090] このような固浸レンズホルダ 105によれば、固浸レンズ 103に加工が必要とされるが 、固浸レンズ 103の自重のみが半導体デバイス Sに対して作用するため、当該半導 体デバイス Sに過度の圧力が一層加わることが無いという利点がある。

[0091] また、上記実施形態では、固浸レンズホルダ 105が連結された第一腕部材 71が、 第一腕部材回動源 72に対して着脱可能に取り付けられる構成となっている。このよう に、剛性が比較的高い第一腕部材回動源 72を着脱部位とすることにより、第一腕部 材 71、あるいは固浸レンズホルダ 105の腕部 107に変形が発生することが防止され ると共に、それらの部材の耐久性が向上される。また、固浸レンズ 103による試料の 観察を行う際に、観察対象物と固浸レンズ 103との平行度を好適に維持できる。

[0092] また、図 19に示したように、第一腕部材 71を第一腕部材回動源 72に対してボルト 等で取り付けた構成では、六角レンチなどの工具での着脱作業が可能である。これ により、例えば第一腕部材 71、及び固浸レンズホルダ 105を含めた固浸レンズ 103 の交換など、装置の取扱いが容易となる。

[0093] また、上記実施形態では、ホルダ 106の一部を、腕部 107と一体の環状部である上 部ホルダ 109によって構成している。これにより、固浸レンズホルダ 105の剛性を向 上することができる。また、固浸レンズホルダにおける腕部と環状のホルダ部分との位 置合わせ (特に回転方向の位置合わせ）が不要となる。このような構成では、ホルダ 1 06の全部を、腕部 107と一体の環状部によって構成しても良い。

[0094] また、腕部 107が、ホルダ 106から斜め上方に向力 形状となっている。これにより、 固浸レンズ 103の側方のスペースを確保できるので、試料の観察を好適に行うことが できる。例えば、プラスチックモールド型 ICを検査する場合、モールド切除に起因し て検査箇所の周辺に段差ができ、固浸レンズホルダの移動可能な範囲が制限される 。これに対して、上記のように腕部 107を斜めとする構成によれば、観察対象物の段 差と、固浸レンズホルダの腕部との干渉を低減でき、固浸レンズを用いた観察対象物 の観察を好適に実行することができる。

[0095] なお、上記構成の固浸レンズホルダ 105において、環状鍔部 108aを有する下部ホ ルダ 108については、上部ホルダ 109及び腕部 107と同一、類似の材料であっても 良ぐあるいは、例えば吸水性セラミックなどの吸水性構造物をカ卩ェしたものであって も良い。ホルダに吸水性構造物を適用すると、光学密着液を過剰に塗布してしまった ような場合に、それを乾燥させて固浸レンズと観察対象物とを光学的に密着させる時 間を短縮できると 、う利点がある。

[0096] 図 20は、他の固浸レンズホルダを示す斜視図、図 21は、他の固浸レンズホルダの レンズ密着位置の状態を示す縦断面図である。この固浸レンズホルダ 64にあっては 、固浸レンズホルダ 64を構成するホルダ 65力 円筒状を成しその内径が固浸レンズ 3の外径に比して大とされる構成とされている。そして、このホルダ 65の内周内に固 浸レンズ 3が位置すると共に、当該固浸レンズ 3の底面がホルダ 65の底面の開口か ら突出した状態とされている。

[0097] このような固浸レンズホルダ 64によれば、固浸レンズ 3は、 X— Y平面内を移動する 固浸レンズホルダ 64のホルダ 65の内周面に引っ掛けられた状態で半導体デバイス S上を滑るように移動し所望の観察位置に移動すると共に、当該固浸レンズホルダ 6 4を Z方向に移動しさらに固浸レンズホルダ 64を X— Y平面内で移動し、固浸レンズ 3 を半導体デバイス Sの観察位置上に置き去りにすると共に固浸レンズホルダ 64を固 浸レンズ 3から遠ざけることで、構成部品を全て半導体デバイス Sの観察位置の視野 力 遠ざけて観察できると 、う利点がある。

[0098] 以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施 形態に限定されるものではなぐ様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態に おいては、特に好ましいとして、固浸レンズ 3を支えるホルダ 9を筒状に構成している 1S 開口 9bを備える平板であっても良い。

[0099] また、上記実施形態においては、簡易な構成で固浸レンズ 3を三次元方向の所望 の位置へ自在に移動し得るとして、固浸レンズマニピュレータ 30が固浸レンズ 3を Z 方向へ移動可能としている。ただし、 Z方向移動源 75を無くして X-Y平面内での移 動のみとし、 X— Y— Zステージ 15により Z方向に移動させたり、又は、半導体デバイス Sを載置して ヽるステージ 18を Z方向に移動させるようにしても良 ヽ。これらの場合に は、固浸レンズマニピュレータ 30による固浸レンズ 3の挿入位置が密着位置とされる

[0100] また、上記実施形態においては、観察対象物として半導体基板からなる半導体デ バイスを例示している力 これに限定されるものではなぐ例えばガラスやプラスチック を基板とした電子デバイスであってもよい。この場合、固浸レンズの材質として、ガラ スゃプラスチックを用いるのが好適である。

[0101] 具体的には、上記実施形態では、観察対象の試料を半導体デバイスとしているが、 一般に半導体デバイスなどの各種の電子デバイスを試料とする場合には、対象とな るデバイスとしては、半導体基板を用いたものに限らず、ポリシリコン薄膜トランジスタ などのように、ガラスやプラスチックなどを基板とする集積回路を観察対象としても良 い。例えば液晶デバイスではガラス基板上に、また、有機 ELではプラスチック基板上 にデバイスが作製される。また、さらに一般的な試料としては、上記した半導体デバイ スゃ液晶デバイスなどの各種のデバイスの他にも、プレパラートを用いたバイオ関連 サンプルなどが挙げられる。

[0102] また、上記実施形態にお!、ては、特に効果的であるとして、半導体デバイス Sの検 查装置 1に対する適用を述べているが、これに限定されるものではなぐ例えば特開 平 11-305135号公報に記載のように、観察対象物を光記録媒体として当該光記録 媒体の検査を行う光学式観察装置等に対しても適用可能である。

[0103] また、上記した固浸レンズ移動装置は、一般に、試料の観察を行って、その内部情 報を得るための顕微鏡に適用可能である。この場合、顕微鏡は、試料からの光が入 射する対物レンズを含み、試料の画像を導く光学系と、固浸レンズ移動装置と、を具 備し、固浸レンズ移動装置が、試料から対物レンズへの光軸を含む挿入位置と、光 軸を外れた待機位置との間で固浸レンズを移動させるように構成されて ヽれば良!、。 また、顕微鏡は、上記したように、観察対象物となる試料の画像を取得する画像取得 手段を備える構成としても良い。この場合、光学系は、試料の画像を画像取得手段 へと導くように構成される。

[0104] また、上記実施形態においては、観察対象物の下面（半導体デバイス Sの表面)の 所定位置を観察するとして、観察対象物の下面の所定位置が焦点となるように固浸 レンズ 3が用いられている力 これに限定されるものではない。例えば特開 2001— 18 9359号公報に記載のように、観察対象物の内部又は上面を観察する場合には、観 察対象物の内部又は上面が焦点となるようにして固浸レンズが用いられる。

産業上の利用可能性

[0105] 本発明は、低コストィ匕を図りつつ、小型化が図られる固浸レンズ移動装置、及びこ れを備えた顕微鏡として利用可能である。すなわち、上記したように、本発明による固 浸レンズ移動装置によれば、二個の腕部材を回動することで固浸レンズを X— Y平面 内の所望の位置に移動し、直交する X方向、 Y方向に構成部品を長尺とする必要を 無くし占有領域を小とすると共に簡易な構成としているため、低コストィ匕を図りつつ、 装置の小型化を図ることが可能となる。また、この固浸レンズ移動装置を備えた顕微 鏡、あるいはそれを用いた電子デバイス検査装置によれば、当該固浸レンズ移動装 置の効果に加えて、観察画像及び拡大観察画像の両者が必要とされる場合にこれら の画像が容易に取得されると共に、拡大観察画像により高分解能の観察が可能とさ れるため、電子デバイス検査などの試料観察を容易且つ高精度に実施することが可 能となる。

Claims

請求の範囲

[1] 固浸レンズを、観察対象物に対して略平行を成す X— Y平面内で移動させる固浸レ ンズ移動装置であって、

前記固浸レンズを支持する固浸レンズホルダが連結された第一腕部材と、 この第一腕部材を前記 X— Y平面内で回動させる第一腕部材回動源と、 この第一腕部材回動源を保持する第二腕部材と、

前記第一腕部材回動源の回動軸と非同軸の位置を回動軸として、前記第二腕部 材を前記 X— Y平面内で回動させる第二腕部材回動源と、を具備したことを特徴とす る固浸レンズ移動装置。

[2] 前記第二腕部材回動源を、前記 X— Y平面に直行する Z方向に移動させる Z方向移 動源を備えることを特徴とする請求項 1記載の固浸レンズ移動装置。

[3] 前記固浸レンズを前記観察対象物に光学的に結合させるための光結合材料を供 給する光結合材料供給手段を備えたことを特徴とする請求項 1記載の固浸レンズ移 動装置。

[4] 前記光結合材料を乾燥させるための気体を供給する乾燥気体供給手段を備えたこ とを特徴とする請求項 3記載の固浸レンズ移動装置。

[5] 前記固浸レンズホルダは外方へ延びる腕部を備え、

この腕部が前記第一腕部材に着脱可能に連結されていることを特徴とする請求項

1記載の固浸レンズ移動装置。

[6] 前記第一腕部材は、前記第一腕部材回動源に着脱可能に連結されていることを特 徴とする請求項 1記載の固浸レンズ移動装置。

[7] 前記第二腕部材は、湾曲状に構成されていることを特徴とする請求項 1記載の固 浸レンズ移動装置。

[8] 前記固浸レンズホルダは、その内径が前記固浸レンズの外径に比して大とされる筒 状に構成され、

この固浸レンズホルダの内周内に前記固浸レンズが位置すると共に、当該固浸レ ンズの底面が前記固浸レンズホルダの底面の開口力 突出した状態とされていること を特徴とする請求項 1記載の固浸レンズ移動装置。

[9] 前記固浸レンズを通して前記観察対象物を観察する顕微鏡を備え、 この顕微鏡に、請求項 1記載の固浸レンズ移動装置が着脱可能に装着されている ことを特徴とする固浸レンズ移動装置。

[10] 試料の観察を行って、その内部情報を得るための顕微鏡であって、

前記試料力ゝらの光が入射する対物レンズを含み、前記試料の画像を導く光学系と 請求項 1記載の固浸レンズ移動装置と、を具備し、

前記固浸レンズ移動装置は、前記試料から前記対物レンズへの光軸を含む挿入 位置と、前記光軸を外れた待機位置との間で固浸レンズを移動させることを特徴とす る顕微鏡。