TWI399574B - 固浸透鏡支持器 - Google Patents

Description

固浸透鏡支持器

本發明係有關於固浸透鏡支持器者。

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。

在使此固浸透鏡和觀察對象物確實地密接之技術上，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，經由固浸透鏡支持器將固浸透鏡安裝於物鏡之前方(觀察對象物側)。在固浸透鏡支持器之前端部，具有安裝閥之室，並將固浸透鏡收容於室內。藉由經由此閥調整室內之壓力，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。

此固浸透鏡支持器之外形係從物鏡側朝向固浸透鏡側內徑逐漸變小之錐形，來自固浸透鏡之光束通過固浸透鏡支持器內而射入物鏡。

專利文獻1：美國專利第6621275號專利說明書

可是，如在專利文獻1所記載之半導體檢查裝置般，用以固浸透鏡為頂點之錐形的固浸透鏡支持器保持時，在將作為觀察對象物之IC(半導體元件)收容於座內的情況或檢查用樹脂將IC模製之模製型IC的情況，發生下般之問題。

即，例如，以觀察模製型IC(試件)內之IC的情況為例說明時，作為半導體元件之IC因埋設於塑膠模內，所以在觀察IC的情況，切掉模製部分而使IC之裡面露出。在此情況，作為觀察對象物之IC就位於凹部之底面。因而，固浸透鏡支持器具有錐形時，在IC之周邊部附近，發生凹部之側壁和固浸透鏡支持器之外周面接觸(干涉)的情況。結果，有無法觀察IC之周邊部附近的問題點。

因此，本發明之目的在於提供一種固浸透鏡支持器，在將觀察對象物配置於試件之凹部內的情況亦可觀察至更靠近觀察對象物之周邊部為止。

為解決上述之課題，本發明之固浸透鏡支持器，具備有：安裝於物鏡之底部；及透鏡保持部，設置於底部，朝向物鏡之光軸方向延伸而且在前端部保持固浸透鏡，其特徵為：透鏡保持部用以保持固浸透鏡，而使從固浸透鏡向底部側輸出之光通過透鏡保持部之外側並朝向底部，底部具有透光部，使從固浸透鏡向底部側輸出之光通過物鏡側。

在此情況，因在底部形成透光部，所以可使來自固浸透鏡之光束確實地射入物鏡。因而，用透鏡保持部保持固浸透鏡亦可觀察觀察對象物。又，因用朝向物鏡之光軸方向延伸的透鏡保持部保持固浸透鏡，所以在觀察例如位於凹部之下面的觀察對象物時，使固浸透鏡移至觀察對象物之周邊部為止，亦可抑制凹部之側壁和透鏡保持部之接觸。結果，可觀察觀察對象物之周邊部。

又，在上述固浸透鏡支持器，透鏡保持部具有：保持構件，朝向光軸方向延伸，而且承受固浸透鏡；及透鏡蓋，設置於保持構件之前端部，而且具有使固浸透鏡之底面向外側露出的開口，透鏡保持部將固浸透鏡收容於保持構件和透鏡蓋之間較佳。

此外，固浸透鏡之底面意指和觀察對象物接觸側的面。在此構造，因將固浸透鏡收容於保持構件具有之透鏡承部和透鏡蓋之間，所以防止固浸透鏡脫離透鏡保持部。

又，該固浸透鏡支持器之保持構件，最好具有承受固浸透鏡之多個透鏡承部。因而，能以更穩定之狀態保持固浸透鏡。又，藉由用多個透鏡承部承受，在透鏡承部之間，可從固浸透鏡向底部側傳播光。

而且，具有上述固浸透鏡支持器之多個透鏡承部，最好係配置成對保持構件之中心成輻射狀。在此構造，因多個透鏡承部在圓周方向分開，所以局部地承受固浸透鏡之保持構件側的面。因而，在用透鏡承部承受固浸透鏡之狀態亦可使固浸透鏡向底部側確實地輸出光。

此外，多個透鏡承部，最好係配置成從保持構件之中心線彼此分開。因而，沿著保持構件之中心線的光亦可使射入物鏡，可有效地利用從固浸透鏡向底部側輸出的光。

又，在該固浸透鏡支持器，透鏡保持部最好在和固浸透鏡之間具有間隙。因而，可使固浸透鏡仿傚觀察對象物之表面形狀，結果，固浸透鏡和觀察對象物更密接。

此外，可上述之固浸透鏡支持器具有之透光部，可作成開口。在此情況，透鏡保持部之底部側的端部係配置於開口內，且底部最好具有連結透鏡保持部和底部之連結部。在此構造，將透鏡保持部配置於開口內，亦利用連結部確實地連結透鏡保持部和底部。

又，該固浸透鏡支持器具有之透鏡保持部，最好係一體地設置於底部。在此情況，固浸透鏡支持器之製造變得容易。

此外，上述之固浸透鏡支持器具有之透光部亦可具有透光構件。

又，在該固浸透鏡支持器，最好又具備光圈，設置於底部，而且限制通過透光部之光束。在此情況，可利用所要大小的光束觀察觀察對象物。又，光圈因例如可變更從物鏡輸出並射入固浸透鏡的光束之大小，所以可調整射入觀察對象物之光束的數值孔徑(NA)，結果，能以所要之NA觀察觀察對象物。

又，在上述之固浸透鏡支持器，在構成上係因應作用於固浸透鏡之應力而保護以固浸透鏡觀察之觀察對象物較佳。

在用固浸透鏡觀察觀察對象物時，雖然需要使固浸透鏡和觀察對象物密接，但是過度將固浸透鏡推壓於觀察對象物時，可能損壞觀察對象物。將固浸透鏡壓在觀察對象物時，固浸透鏡因反作用力而承受力，結果，應力作用於保持固浸透鏡之透鏡保持部。因而，藉由因應於作用於透鏡保持部之應力保護觀察對象物，而不會損壞觀察對象物，利用固浸透鏡支持器所保持之固浸透鏡可觀察觀察對象物。

又，在上述之固浸透鏡支持器，最好具備檢測作用於固浸透鏡之應力的應力檢測用感測器。在此情況，因利用應力檢測用感測器可檢測作用於透鏡保持部之應力，所以可使固浸透鏡和觀察對象物密接，而不會損壞觀察對象物。

又，本發明之固浸透鏡支持器，保持用以觀察配置於試件之凹部內的觀察對象物之固浸透鏡，其特徵為：安裝於物鏡上，而且保持固浸透鏡，當觀察觀察對象物之周邊部時不和凹部之側壁接觸，並使從固浸透鏡向物鏡側輸出之光通過物鏡側。

在構造，因可在用固浸透鏡支持器保持固浸透鏡下，使從固浸透鏡向物鏡側輸出的光通過，可觀察觀察對象物。而且，固浸透鏡支持器在觀察觀察對象物之周邊部時，因保持固浸透鏡而不和凹部之側壁接觸，所以可確實地觀察配置於凹部內之觀察對象物的周邊部。

又，在使用固浸透鏡支持器之試件觀察方法，具備有：第一影像取得步驟，經由光學系取得觀察對象物之影像；透鏡配置步驟，使用安裝於物鏡而且保持固浸透鏡，並使從固浸透鏡向物鏡側輸出之光通過物鏡側而構成的固浸透鏡支持器，在光學系，將固浸透鏡及經由固浸透鏡支持器安裝固浸透鏡之物鏡配置於光學系之包含光軸的位置；及第二影像取得步驟，經由固浸透鏡及光學系取得利用固浸透鏡所放大之觀察對象物的影像較佳。又，關於在影像取得步驟所使用之物鏡，亦可在第一、第二影像取得步驟使用同一物鏡。在此情況，在第一影像取得步驟，在拆掉固浸透鏡支持器之狀態取得觀察對象物的影像，而在第二影像取得步驟，可使用取得在固浸透鏡支持器安裝於物鏡之狀態所放大的影像之方法。或者，亦可在第一、第二影像取得步驟使用不同的物鏡。

又，在該試件觀察方法，光學系具有第一物鏡；及第二物鏡，經由固浸透鏡支持器安裝固浸透鏡；在透鏡配置步驟，藉由將在光學系之物鏡從第一物鏡切換為第二物鏡，而將固浸透鏡和第二物鏡配置於光學系之包含光軸的位置較佳。又，固浸透鏡支持器如上述所示，具備有：安裝於物鏡之底部；及透鏡保持部，設置於底部，朝向物鏡之光軸方向延伸而且在前端部保持固浸透鏡；透鏡保持部保持固浸透鏡，而使從固浸透鏡向底部側輸出之光通過透鏡保持部之外側並朝向底部；底部具有透光部，使從固浸透鏡向底部側輸出之光通過物鏡側較佳。

若依據本發明之固浸透鏡支持器，在觀察對象物配置於凹部內的情況亦可觀察至更靠近觀察對象物之周邊部為止。

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第1實施形態的固浸透鏡支持器之半導體檢查裝置的構造圖。第2圖係表示固浸透鏡支持器之構造的構造圖。又，第3圖係固浸透鏡支持器的分解立體圖。第4(a)圖係沿著第3圖之Ⅳ－Ⅳ線的剖面圖，第4(b)圖係第4(a)圖所示之固浸透鏡支持器具有的透鏡保持部之前端部的放大圖。在第2圖表示將固浸透鏡支持器安裝於物鏡並觀察試件時之狀態。在第3圖、第4(a)圖及第4(b)圖表示固浸透鏡支持器保持固浸透鏡之狀態。又，第4(b)圖表示固浸透鏡被壓在觀察對象物之狀態。

如第1圖及第2圖所示，半導體檢查裝置1係例如以係試件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的發熱。

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的裡面露出之狀態，放置於在觀察部A所設置之工作台2上，使半導體元件11的裡面朝上。如此，因切削試件10之一部分而使半導體元件11的裡面露出，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，配置於高靈敏度相機3及LSM單元4和半導體元件11之間，並包含有顯微鏡5之物鏡21；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之電路圖案等之影像。

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而朝向高靈敏度相機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。

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。

如第2圖所示，固浸透鏡6係半球形之微小透鏡，具有具備成為對外部(例如顯微鏡之物鏡)之光的輸出入面而且形成球面形之上面6a的半球形部6b。又，固浸透鏡6具有係固浸透鏡6之中央部並在和上面6a側反向構成凸，且具備形成平面形之底面6c的凸部6d。此底面6c成為對半導體元件11之安裝面。固浸透鏡6藉由底面6c利用以觀察之觀察位置(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裡面分析，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。在具有半球形之固浸透鏡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。

固浸透鏡支持器8A係用以對物鏡21適當地保持固浸透鏡6者，經由物鏡座9安裝於物鏡21。關於此固浸透鏡支持器8A將在後面詳述。物鏡座9設置於物鏡21之前端部，用以將固浸透鏡支持器8A安裝於物鏡21。而，在將固浸透鏡支持器8A安裝於物鏡21之狀態，使光通過物鏡座9之內側，使可觀察半導體元件11。

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等朝向和半導體元件11之觀察位置對應的位置之移動、位置對準及對焦等。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之影像資訊進行必要之分析處理等，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、資料等顯示於和分析部C連接之顯示裝置43。

其次，特別詳細說明構成本實施形態之特徵的固浸透鏡支持器8A。此外，在以下，為了簡化說明，對固浸透鏡6將物鏡21側設為上側，將試件10側設為下側。

如第3圖及第4圖所示，固浸透鏡支持器8A係將透鏡保持部60從圓板形之底部50的中心朝向和底部50大致正交之方向延伸者，在從第3圖所示之箭號A1方向看的情況，其外形係近似T字形。

底部50具有和物鏡座9(參照第2圖)螺合之周壁51，藉由將底部50和物鏡座9嵌合，將固浸透鏡支持器8A安裝成底部50之中心位於物鏡21的光軸L上。因而，藉由驅動XYZ工作台7，而可調整固浸透鏡支持器8A所保持之固浸透鏡6的位置。此外，在周壁51之外面形成壓花(Rollet)，使易將底部50安裝於物鏡座9。

又，底部50具有之底板52具有使光束通過之作為透光部的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，對底部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，形成有以等間隔形成連結透鏡保持部60和底板52之3個連結部54、54、54。換言之，底部50具有橫越對底板52之中心形成同心的圓形之開口並連結透鏡保持部60和底板52之連結部54、54、54。這3個連結部54、54、54從底部50之中心成輻射狀延伸。

透鏡保持部60具有從連結部54、54、54之交叉部分朝向和底部50大致正交的方向延伸之保持構件61。保持構件61位於各連結部54、54、54上，而且由作為承受固浸透鏡6之透鏡承部的3片保持片62、62、62構成。

保持片62、62、62配置成對保持構件61之中心線成輻射狀(更具體而言，Y字形)，各保持片62具有其寬度d隨著接近保持構件61之中心線(易言之，隨著朝向內側)而變窄之錐形。因而，可使在固浸透鏡6之上面6a輸出入的光之中被保持片62遮蔽的光量變成更少。又，保持片62在光軸L方向之長度比試件10之凹部13的深度(在光軸L方向之長度)長。因而，固浸透鏡支持器8A在保持固浸透鏡6之狀態，可觀察配置於試件10之凹部13下面的半導體元件11。

本保持片62、62、62和底部50例如利用樹脂形成一體，而使保持構件61之中心線通過底部50的中心。因而，物鏡21之光軸L和保持構件61之中心線變成一致。因而，在以下之說明，對保持構件61之中心線亦賦與符號L。

各保持片62、62、62在前端部(和底部50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，保持構件61利用3個透鏡承面62a承受固浸透鏡6。因而，保持構件61可穩定地承受固浸透鏡6。又，在各保持片62、62、62之前端部，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。周壁65之內徑比固浸透鏡6的外徑大。底板64具有用以使固浸透鏡6之底面6c向外側(試件10側)突出的開口64a，此開口64a(參照第4(b)圖)之直徑比在固浸透鏡6之底面6c部分的外徑大。

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固定於保持構件61，固浸透鏡6以從開口64a突出之狀態將底面6c收容於透鏡承面62a和透鏡蓋63之間。因而，防止固浸透鏡6脫離透鏡保持部60。

而，在將透鏡蓋63固定於保持構件61之狀態，由底板64和3個透鏡承面62a所形成之固浸透鏡6的收容空間比固浸透鏡6之半球形部6b大。因此，透鏡保持部60對固浸透鏡6具有背隙，易言之，具有間隙。

因而，在觀察半導體元件11時，固浸透鏡6可倣效半導體元件11之表面形狀而固浸透鏡6可以擺動，例如在半導體元件11對光軸L傾斜的情況亦可觀察半導體元件11。又，固浸透鏡6和半導體元件11之密接度提高。又，固浸透鏡6如此擺動，亦因用固浸透鏡6觀察之位置和球心一致，所以對觀察無影響。

其次，說明利用半導體檢查裝置1取得半導體元件11之影像的試件觀察方法之一例。

首先，將顯微鏡5之光學系20具有的多個物鏡21之中，未裝固浸透鏡6的物鏡(第一物鏡)21配置於含有光學系20之光軸的位置。然後，經由光學系20取得半導體元件11之影像(第一影像取得步驟)，特定利用固浸透鏡6觀察半導體元件11的位置。此觀察位置之特定係，利用指示部42經由周邊控制器33驅動XYZ工作台7而進行。

特定觀察位置後，切換至安裝固浸透鏡支持器8A的物鏡21(第二物鏡)並觀察。具體而言，使用安裝於物鏡21並保持固浸透鏡6，且如使從固浸透鏡6向物鏡21側輸出之光通過物鏡21側般構成的該固浸透鏡支持器8A，在光學系20，將固浸透鏡6及經由固浸透鏡支持器8A安裝固浸透鏡6的物鏡21配置於含有光學系20之光軸的位置(透鏡配置步驟)。然後，經由固浸透鏡6及光學系20取得利用固浸透鏡6所放大之半導體元件11的影像(第二影像取得步驟)。此時，指示部42藉由因應於固浸透鏡支持器8A所保持之固浸透鏡6的特性(固浸透鏡6之厚度或折射率等)、半導體元件11之基板厚度、基板材質等，經由周邊控制器33驅動修正環調整用馬達25，而將修正環24對準適當的位置。

又，指示部42藉由因應於該固浸透鏡6的特性經由周邊控制器33驅動XYZ工作台7，而將固浸透鏡6壓在半導體元件11而使密接。又，指示部42藉由經由周邊控制器33驅動XYZ工作台7，而進行物鏡21之對焦。如此，當固浸透鏡6和半導體元件11密接時，因固浸透鏡6被半導體元件11壓在透鏡承面62a側，所以上面6a和透鏡承面62a抵接(參照第4(b)圖)。

然後，在物鏡21之焦點對準之狀態，指示部42經由LSM控制器32及相機控制器31，利用LSM單元4及高靈敏度相機3等觀察半導體元件11。

在此觀察，從LSM單元4所輸出之紅外雷射光，通過物鏡21而向試件10側輸出。從物鏡21所輸出之光，通過底部50之開口53而從固浸透鏡6之上面6a射入固浸透鏡6，朝向半導體元件11輸出。然後，利用紅外雷射光照射而從半導體元件11所反射的光(反射光)，再射入固浸透鏡6，而從固浸透鏡6之上面6a輸出。更具體而言，來自半導體元件11的反射光，從上面6a之中之和透鏡承面62a未抵接的部分輸出。

從此固浸透鏡6所輸出之反射光，通過透鏡保持部60之外側(包含相鄰的保持片62之間)向底部50側傳播。然後，通過底部50的開口53，而射入物鏡21。射入物鏡21之反射光被相機用光學系22引入高靈敏度相機3，高靈敏度相機3取得半導體元件11之電路圖案等的影像。在此半導體檢查裝置1，藉由更換固浸透鏡支持器8A可更換固浸透鏡6。在此情況，因亦可不直接處理微小的固浸透鏡6，所以透鏡更換係簡單。

如此在更換透鏡時，因固浸透鏡支持器8A整個更換，在保持構件61具有之保持片62形成缺口等較佳，作為用以區別透鏡保持部60保持之固浸透鏡6的記號。因而，僅看固浸透鏡支持器8A就可易於得知固浸透鏡支持器8A所保持之固浸透鏡6的特性(折射率、厚度等)。在用以識別固浸透鏡6的記號上，例如亦可考慮改變透鏡保持部60之顏色等。

如以上之說明所示，在利用半導體檢查裝置1檢查試件10具有之半導體元件11的情況，固浸透鏡支持器8A之透鏡保持部60朝向物鏡21之光軸L方向(與底部約略正交之方向)延伸及固浸透鏡支持器8A具有近似T字形係重要。

即，因透鏡保持部60朝向物鏡21之光軸L方向延伸，所以透鏡保持部60和凹部13(參照第2圖)之側壁13a大致平行。因而，使固浸透鏡6即使移至在凹部13之下面所設置之半導體元件11的周邊部附近為止，透鏡保持部60和凹部13之側壁13a亦難發生干涉(換言之，接觸)。結果，可使固浸透鏡6靠近位於凹部13內之半導體元件11的周邊部觀察。此外，透鏡保持部60之外徑比固浸透鏡6之外徑稍大較佳，以使透鏡保持部60更靠近凹部13之側壁13a附近。

又，在固浸透鏡支持器8A，因利用對保持構件61之中心線L配置成輻射狀的3片保持片62局部的承受固浸透鏡6之上面6a，所以朝向光軸L方向延伸的透鏡保持部60保持固浸透鏡6，亦可使光從固浸透鏡6的上面6a之中未抵接保持片62的部分確實地輸出入。

而，因底部50具有開口53，所以將固浸透鏡支持器8A安裝於物鏡21，亦可將從LSM單元4所輸出之光(紅外雷射光)射入固浸透鏡6，而且，亦可使從固浸透鏡6輸出之光射入物鏡21。

此外，因固浸透鏡支持器8A安裝於物鏡21，所以藉由用XYZ工作台7而移動物鏡21，可調整固浸透鏡6之位置。而，在觀察半導體元件11時，藉由使物鏡21朝向物鏡21之光軸L方向移動，而使固浸透鏡6和半導體元件11密接。因此，例如，將固浸透鏡支持器8A，未限定為應用於如第1圖所示之正立型的顯微鏡5，而應用於倒立型的顯微鏡，亦可使固浸透鏡6和半導體元件11確實地密接。

(第2實施形態)

第5圖係第2實施形態之固浸透鏡支持器8B的底視圖。在第5圖，表示固浸透鏡支持器8B保持固浸透鏡6之狀態。

固浸透鏡支持器8B之構造在連結部81、81、81之一部分的寬度在連結部81之延伸方向(即，底部50之徑向)變窄上，和第3圖所示之固浸透鏡支持器8A的構造相異。以這一點為中心說明固浸透鏡支持器8B。

藉由連結部81之一部分的寬度變窄，而經由固浸透鏡6等對保持構件61施加既定之應力時，連結部81彎曲。

在用固浸透鏡6觀察半導體元件11時，因需要使固浸透鏡6和半導體元件11密接，所以將固浸透鏡6壓在半導體元件11。在此情況，例如過度推壓固浸透鏡6時，半導體元件11可能受損。這在使固浸透鏡6在半導體元件11上掃描的情況亦相同。

而，在固浸透鏡支持器8B之構造，因連結部81之一部分的寬度變窄，所以將固浸透鏡6壓在半導體元件11時，在半導體元件11受損前連結部81、81、81折斷，而固浸透鏡支持器8B會比較先損壞。

更詳細說明之，當壓住固浸透鏡6時，固浸透鏡6從半導體元件11在反作用上承受力。結果，應力作用於和固浸透鏡6之上面6a抵接的保持構件61，應力作用於和保持構件61設置成一體的連結部81。而，此應力變成既定之應力以上時連結部81折斷。因而，在檢查半導體元件11時，因超過定值之負載不會作用於半導體元件11，所以抑制半導體元件11受損。

即，固浸透鏡支持器8B藉由使連結部81之一部分的寬度變窄，而具備在觀察時因應於作用於透鏡保持部60之應力保護作為觀察對象物的半導體元件11之構造。此外，在連結部81，設定變窄部分之寬度，使因應於作用於連結部81的應力在損壞半導體元件11之前連結部81折斷即可。

保持構件61朝向物鏡21之光軸L方向延伸的效果係和實施形態1的情況一樣。即，因凹部13(參照第2圖)之側壁13a和透鏡保持部60難接觸，所以可使透鏡保持部60移至在凹部13之側壁13a附近為止。結果，可觀察半導體元件11的周邊部。

在本實施形態，雖然作成連結部81之寬度變窄，但是例如亦可使連結部81之厚度(在和底板52正交的方向之長度)部分變薄。

(第3實施形態)

第6圖係第3實施形態之固浸透鏡支持器8C的底視圖。在第6圖，表示固浸透鏡支持器8C保持固浸透鏡6之狀態。

固浸透鏡支持器8C之構造在固浸透鏡支持器8C具有3個應力檢測感測器S、S、S上，和第3圖所示之固浸透鏡支持器8A的構造相異。以這一點為中心，說明固浸透鏡支持器8C。

將各應力檢測感測器S各自黏貼於各連結部54上，如在實施形態2之說明所示，在觀察半導體元件11時，檢測經由透鏡保持部60作用於連結部54之應力。在應力檢測感測器S上舉例表示有應變規等。

應力檢測感測器S經由周邊控制器33和指示部42(參照第1圖)以電氣式連接，指示部42當應力檢測感測器S所檢測的應力超過既定之應力時，停止半導體檢查裝置1之檢查。更具體而言，指示部42中止周邊控制器33對XYZ工作台7之操作，停止觀察位置之調整或對焦等。

因而，在因固浸透鏡6之壓住等而在半導體元件11發生受損之前，可中止固浸透鏡6之位置調整等操作，所以和第2實施形態的情況一樣，可保護半導體元件11。即，固浸透鏡支持器8C具備藉由具有應力檢測感測器S而保護作為觀察對象物之半導體元件11之構造。

此外，透鏡保持部60朝向物鏡21之光軸L方向延伸的效果係和第1實施形態的情況一樣。又，關於應力檢測感測器S之設置位置，只要可檢測作用於透鏡保持部60之應力，未特別限定。

(第4實施形態)

第7圖係第4實施形態之固浸透鏡支持器8D的分解立體圖。在第7圖，表示固浸透鏡支持器8D保持固浸透鏡6之狀態。

固浸透鏡支持器8D之構造主要在透鏡保持部90經由底部100具有之底板52與底部100自由拆裝上，和第3圖所示之固浸透鏡支持器8A的構造相異。以這一點為中心，說明固浸透鏡支持器8D。

構成透鏡保持部90之保持構件91在底部100之底板52側具有突出部92。而，底板52在3個連結部54、54、54(參照第3圖)之交叉部分具有和突出部92螺合的隆起部101。因此，在固浸透鏡支持器8D，藉由使突出部92和隆起部101螺合，而可將透鏡保持部90和隆起部101連接。

在此構造，因可將透鏡保持部90和底部100拆裝，在將底部100經由物鏡座9安裝於物鏡21之狀態，可易於更換固浸透鏡6。

此外，保持構件91和第3圖所示之保持構件61一樣朝向光軸L方向延伸，保持構件91朝向光軸L方向延伸之效果和第1實施形態的情況一樣，可觀察至更靠近半導體元件11之周邊部11a為止。

(第5實施形態)

第8圖係第5實施形態之固浸透鏡支持器8E的底視圖。第9圖係沿著第8圖之Ⅸ－Ⅸ線的剖面圖。在第8圖及第9圖，表示固浸透鏡支持器8E保持固浸透鏡6之狀態。

固浸透鏡支持器8E之構造主要在固浸透鏡支持器8E具有限制通過底部50之光束的光圈110上，和第3圖所示之固浸透鏡支持器8A的構造相異。以這一點為中心，說明固浸透鏡支持器8E。

光圈110之外形係圓板形，藉由將設置於光圈110之底面(底部50側之面)的3個近似L字形的鉤111、111、111各自和對應之連結部54、54、54嵌合，而安裝於底部50。光圈110配置成對底部50之中心同心，而位於底板52之上面側。光圈110利用在其中央部所形成之圓形的開口112限制通過底部50的開口53之光束。

如上述所示，光圈110藉由將鉤111鉤住連結部54而安裝於底部50，與底部50自由拆裝。因而，藉由準備多個開口112之大小相異的光圈110，可調整過底部50之光束的大小。如此藉由調整光圈110之開口112的大小，而改變射入半導體元件11之光束的NA之結果，能以所要之NA觀察半導體元件11。

例如，在半導體元件，例如在固浸透鏡6接觸的面和在固浸透鏡6的觀察位置之間將折射率相異之多層疊層的情況，根據射入半導體元件之光束的NA，有在層間發生全反射而無法使光充分到達所要之觀察位置為止的情況。又，全反射之光通過固浸透鏡6及物鏡21並射入高靈敏度相機3，而有使影像惡化的情況。

另一方面，如上述所示，藉由利用光圈110調整射入半導體元件11之光束的NA，而使在層間不會發生全反射，可使光確實到達所要之觀察位置為止。在此情況，因在層間全反射之光等不會再通過固浸透鏡6而射入物鏡21，所以可更鮮明地觀察半導體元件11。此外，亦可設置液晶光圈，替代光圈110。

又，透鏡保持部60朝向光軸L方向延伸之效果和第1實施形態的情況一樣，可觀察至更靠近半導體元件11之周邊部11a為止。

(第6實施形態)

第10圖係第6實施形態之固浸透鏡支持器8F的分解立體圖。在第10圖，表示固浸透鏡支持器8F保持固浸透鏡6之狀態。

固浸透鏡支持器8F之構造主要在將保持構件120具有3片保持片121、121、121配置成偏離保持構件120之中心線L上，和第3圖所示之固浸透鏡支持器8A的構造相異。以這一點為中心，說明固浸透鏡支持器8F。

將各保持片121配置成對通過底部130之中心的保持構件120之中心線L成輻射狀，而且配置成與中心線L等距離偏離。又，各保持片121從各連結部131之端部朝向和底部130大致正交的方向(光軸L方向)延伸。而，相鄰之保持片121之間利用和保持片121一體成形的圓弧形之連結構件122連結。因而，確實地固定3片保持片121、121、121之配置關係。又，保持片121在其前端部和第3圖所示之保持片62一樣地具有透鏡承面62a和爪部62b。

在此構造，3片保持片121未在中心線L連接，又連結部131亦在底部130具有之底板52的中心(底部130之中心)未交叉。因而，第3圖所示之3個開口53在底板52的中心(底部130之中心)相連接，而形成一個開口。換言之，固浸透鏡支持器8F具有以底板52之中心為中心所形成之圓形的開口132，從開口132之周邊部朝向中心延伸，而且藉由利用比開口132之半徑短的連結部131連結位於開口132內之保持片121的端部和底板52而構成。

在具有以上所說明之構造的固浸透鏡支持器8F，因更抑制保持片121遮蔽向固浸透鏡6之上面6a輸出入的光的情況，所以可有效地利用光束。而且，因光亦可通過底部50之中心及其附近或保持構件120內，所以可取得更多的來自半導體元件11之影像資訊。

如此，因在固浸透鏡支持器8F可使光亦通過透鏡保持部60之中心線附近，所以由有效地利用光束之觀點，如第10圖所示，形成保持片121，而使從中心線L至保持片121為止的距離短於從底部130側朝向固浸透鏡6側較佳。

在此，雖然作成利用連結構件122連結相鄰之保持片121之間，但是因亦利用固定於在保持片121所形成之爪部62b的透鏡蓋63連結相鄰之保持片121之間，所以亦可無連結構件122。

此外，具有保持構件120和透鏡蓋63之透鏡保持部60朝向光軸L方向延伸的效果和第1實施形態的情況一樣，可觀察至更靠近半導體元件11之周邊部11a為止。

(第7實施形態)

第11圖係從物鏡21側看第7實施形態之固浸透鏡支持器8G的圖。第12圖係沿著第11圖之X Ⅱ－X Ⅱ線的剖面圖。第13圖係從第12圖之箭號A2方向看固浸透鏡支持器8G的圖。在第11圖~第13圖，表示固浸透鏡支持器8G保持固浸透鏡6之狀態。

固浸透鏡支持器8G之構造主要在固浸透鏡支持器8G具有之透光部140具有作為透光構件之玻璃板141上和第3圖所示之固浸透鏡支持器8A的構造相異。以這一點為中心，說明固浸透鏡支持器8G。

透光部140由和底部50之中心形成同心的圓形之開口142及設置於底部50之上面的玻璃板141構成。玻璃板141具有圓板形之玻璃板本體143和從玻璃板本體143之周邊部向徑向突出之安裝片144。玻璃板141具有之玻璃板本體143的直徑比開口142的直徑大。因而，當如覆蓋開口142般配置玻璃板141時，安裝片144就位於底部50之底板52上。

而且，將玻璃板141經由此安裝片144固定成底部50之中心位於保持構件151之中心線L上。此安裝片144之寬度在和玻璃板本體143之連結部分變窄。

又，在玻璃板141之中心，埋入和透鏡保持部150之保持構件151具有的突出部152螺合之圓柱形的安裝部160。而且，藉由使此安裝部160和突出部152螺合，而將透鏡保持部150安裝於玻璃板141。具有此突出部152之保持構件151和安裝部160之關係，係和第4實施形態之固浸透鏡支持器8D具有的保持構件91和隆起部101之關係一樣。

在此固浸透鏡支持器8G之構造，因底部50和透鏡保持部150係自由拆裝，所以在將底部50固定於物鏡21之狀態亦可容易地更換固浸透鏡6。

又，因安裝片144之寬度在玻璃板本體143側變窄，所以在固浸透鏡6之位置調整或對焦等時，因和第5圖所示之固浸透鏡支持器8D一樣的原因，在損壞半導體元件11之前，玻璃板141就先損壞。結果，可保護半導體元件11。

此外，在底部50，因在開口142之安裝部160以外的區域光束通過，所以更抑制來自固浸透鏡6之光束被遮蔽。結果，可更有效地利用來自固浸透鏡6之光束，而形成半導體元件11之影像。

在此，雖然作成將玻璃板141設置於底部50之物鏡21側，但是例如亦可作成和開口142大致相同之形狀，並和開口142嵌合。又，雖然說明透鏡保持部150經由安裝部160和底部50自由拆裝，但是亦可作成總是固定於底部50之狀態。又，亦可作成將各保持片62直接埋入玻璃板141。

此外，透鏡保持部150朝向光軸L方向延伸之效果係和第1實施形態的情況一樣，可觀察至更靠近半導體元件11之周邊部11a為止。

以上雖然說明了本發明之最佳實施形態，但是本發明未限定為上述之實施形態。第1~7實施形態之固浸透鏡支持器8A~8G之構造亦可相組合。

例如，第4~6實施形態之固浸透鏡支持器8D~8F，亦可藉由使各自具有之連結部的一部分之寬度變窄，或將應力檢測用感測器黏貼於連結部上等，而如保護觀察對象物般構成。此外，固浸透鏡支持器8B~8C、8E、8F亦可如固浸透鏡支持器8D般，透鏡保持部對底部自由拆裝。又，固浸透鏡支持器8B~8D、8F、8G亦適合如固浸透鏡支持器8E般具有光圈110。

又，雖然作成保持構件61、91、120、151由3片保持片62、121構成，但是保持片62、121之片數未特別限定，只要安定地承受固浸透鏡6即可。此外，在將第1~7實施形態之固浸透鏡支持器8A~8G應用於半導體檢查裝置1時，雖然作成透鏡保持部60、90、150之中心線和物鏡21之光軸L一致，但是亦可未必一致。透鏡保持部60、90、150朝向光軸L方向延伸，例如亦可透鏡保持部60、90、150之中心線和光軸L平行。

在此，在第1~7實施形態，雖然將透鏡承部作成保持片，但是未必係板形者。又，第1~7實施形態之固浸透鏡支持器8A~8G，例如在觀察晶圓狀者亦可適合地利用。此外，雖然將第1~7實施形態之固浸透鏡支持器8A~8G應用於半導體檢查裝置1，但是亦可應用於觀察半導體以外之物。

【產業上之可應用性】

本發明係可用作在觀察對象物配置於凹部內的情況亦可觀察至更靠近觀察對象物之周邊部為止的固浸透鏡支持器。

6．．．固浸透鏡

8A~8G．．．固浸透鏡支持器

10．．．試件

11．．．半導體元件(觀察對象物)

11a．．．周邊部

13．．．凹部

13a．．．側壁

21．．．物鏡

50、100、130．．．底部

53、132、142．．．開口(透光部)

60、90、150．．．透鏡保持部

61、91、120、151．．．保持構件

62、121．．．保持片(透鏡承部)

63．．．透鏡蓋

64a．．．透鏡蓋之開口

112．．．光圈之開口

140．．．透光部

141．．．玻璃板(透光構件)

L．．．物鏡之光軸(保持構件之中心線)

S．．．應力檢測用感測器

第1圖係應用本發明之固浸透鏡支持器之一實施形態的半導體檢查裝置之構造圖。

第2圖係表示固浸透鏡支持器之構造的構造圖。

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圖係沿著第3圖之Ⅳ－Ⅳ線的剖面圖。

第5圖係第2實施形態之固浸透鏡支持器的底視圖。

第6圖係第3實施形態之固浸透鏡支持器的底視圖。

第7圖係第4實施形態之固浸透鏡支持器的分解側視圖。

第8圖係第5實施形態之固浸透鏡支持器的底視圖。

第9圖係沿著第8圖之Ⅸ－Ⅸ線的剖面圖。

第10圖係第6實施形態之固浸透鏡支持器的分解立體圖。

第11圖係從物鏡側看第7實施形態之固浸透鏡支持器的圖。

第12圖係沿著第11圖之X Ⅱ－X Ⅱ線的剖面圖。

第13圖係從第12圖之箭號A2方向看第12圖所示之固浸透鏡支持器的圖。

6．．．固浸透鏡

6a．．．上面

6b．．．半球形部

6c．．．底面

6d．．．凸部

8A．．．固浸透鏡支持器

9．．．物鏡座

10．．．試件

11．．．半導體元件

11a．．．周邊部

12．．．樹脂

13．．．凹部

13a．．．側壁

21．．．物鏡

24．．．修正環

25．．．修正環調整用馬達

51．．．周壁

52．．．底板

L．．．光軸

Claims (14)

1. 一種固浸透鏡支持器，其具備有：安裝於物鏡之底部；及透鏡保持部，其設置於該底部，朝向該物鏡之光軸方向延伸而且在該透鏡保持部之前端部保持固浸透鏡；且該透鏡保持部用以保持該固浸透鏡，而使從該固浸透鏡向該底部側輸出之光通過該透鏡保持部之外側並朝向該底部，該底部具有透光部，使從該固浸透鏡向該底部側輸出之該光朝該物鏡所存在之側通過。
2. 如申請專利範圍第1項之固浸透鏡支持器，其中，該透鏡保持部具有：保持構件，其朝向該光軸方向延伸，而且承受該固浸透鏡；及透鏡蓋，其設置於該保持構件之前端部，而且具有使該固浸透鏡之底面向外側露出的開口；且該透鏡保持部將該固浸透鏡收容於該保持構件和該透鏡蓋之間。
3. 如申請專利範圍第2項之固浸透鏡支持器，其中，該保持構件具有分別形成有承受該固浸透鏡之透鏡承面之多個透鏡承部。
4. 如申請專利範圍第3項之固浸透鏡支持器，其中，多個該透鏡承部係配置成對該保持構件之中心線成輻射狀。
5. 如申請專利範圍第4項之固浸透鏡支持器，其中，多個 該透鏡承部係配置成從該保持構件之該中心線彼此分離。
6. 如申請專利範圍第2至5項中任一項之固浸透鏡支持器，其中，該透鏡保持部在和該固浸透鏡之間具有間隙。
7. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之固浸透鏡支持器，其中，該透光部係開口。
8. 如申請專利範圍第7項之固浸透鏡支持器，其中，該透鏡保持部之該底部側的端部係配置於該開口內；該底部具有連結該透鏡保持部和該底部之連結部。
9. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之固浸透鏡支持器，其中，該透鏡保持部係一體地設置於該底部。
10. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之固浸透鏡支持器，其中，該透光部具有透光構件。
11. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之固浸透鏡支持器，其中，更具備光圈，其係設置於該底部，而且限制通過該透光部之光束。
12. 如申請專利範圍第8項之固浸透鏡支持器，其中，在構成上係將該連結部之一部分的寬度變窄，當施加既定的應力時該連結部即會折斷，藉以因應作用於該固浸透鏡之應力而保護以該固浸透鏡觀察之觀察對象物。
13. 如申請專利範圍第8項之固浸透鏡支持器，其中，更具備安裝於該連結部以檢測作用於該固浸透鏡之應力的應力檢測用感測器。
14. 一種固浸透鏡支持器，其係保持用以觀察配置於試件之凹 部內的觀察對象物之固浸透鏡者，該固浸透鏡支持器安裝於物鏡上，而且保持該固浸透鏡，當觀察該觀察對象物之周邊部時使該固浸透鏡不和該凹部之側壁接觸，並使從該固浸透鏡向該物鏡所存在之側輸出之光通往該物鏡所存在之側。