(57)【要約】【課題】高分解能かつ鮮明な観察を実現することができる固浸レンズユニット、及びそのような固浸レンズユニットを備える半導体検査装置を提供する。【解決手段】固浸レンズユニット１は、シリコン基板によって構成された半導体デバイスＳに当接するための当接面２ａ、及び、対物レンズ１５０と向かい合うように配置される球面２ｂを有し、２００ｎｍ以上１１００ｎｍ以下の範囲の少なくとも一部の波長を有する光を透過させる固浸レンズ２と、固浸レンズ２を保持するホルダ３と、対物レンズ１５０と固浸レンズ２との間に位置するようにホルダ３によって保持され、シリコン基板と固浸レンズ２との間の屈折率差に起因する収差を補正する光学素子４と、を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板によって構成された半導体デバイスに当接するための当接面、及び、対物レンズと向かい合うように配置される球面を有し、２００ｎｍ以上１１００ｎｍ以下の範囲の少なくとも一部の波長を有する光を透過させる固浸レンズと、
前記固浸レンズを保持するホルダと、
前記対物レンズと前記固浸レンズとの間に位置するように前記ホルダによって保持され、前記シリコン基板と前記固浸レンズとの間の屈折率差に起因する収差を補正する光学素子と、を備える、固浸レンズユニット。
【請求項２】
前記固浸レンズは、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＳｉＣ又はダイヤモンドによって構成されている、請求項１に記載の固浸レンズユニット。
【請求項３】
前記ホルダは、前記対物レンズに対して着脱自在な取付部を有する、請求項１又は２に記載の固浸レンズユニット。
【請求項４】
前記光学素子は、ガラスによって構成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の固浸レンズユニット。
【請求項５】
前記光学素子は、メニスカスレンズである、請求項１〜４のいずれか一項に記載の固浸レンズユニット。
【請求項６】
前記半導体デバイスが載置されるステージと、
前記ステージ上の前記半導体デバイスと向かい合うように配置された対物レンズと、
前記対物レンズと前記半導体デバイスとの間に前記固浸レンズを保持する請求項１〜５のいずれか一項に記載の固浸レンズユニットと、
前記半導体デバイスからの光を前記固浸レンズ及び前記対物レンズを介して検出する光検出器と、を備える、半導体検査装置。
【請求項７】
前記固浸レンズユニットを複数備え、
前記複数の固浸レンズユニットは、それぞれ、異なる観察深さに対応するように構成されている、請求項６に記載の半導体検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固浸レンズユニット及び半導体検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの観察技術として、固浸レンズ（ＳＩＬ：Solid  Immersion  Lens）を用いて、デバイス（集積回路等）が形成された表面とは反対側の表面から内部構造を観察する技術が知られている（例えば特許文献１を参照）。固浸レンズの当接面を半導体デバイスの表面に密着させてエバネッセント結合を実現することにより、内部構造を高い分解能で観察することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−３１３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したような観察技術では、半導体デバイスがシリコン基板によって構成されている場合、シリコンを透過する１２００ｎｍ以上の波長の光を用いる必要があるが、分解能の更なる向上のためには、より短い波長の光を用いることが好ましい。また、半導体デバイスの観察には、鮮明さが併せて求められる。
【０００５】
そこで、本発明は、高分解能かつ鮮明な観察を実現することができる固浸レンズユニット、及びそのような固浸レンズユニットを備える半導体検査装置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】
本発明の固浸レンズユニットは、シリコン基板によって構成された半導体デバイスに当接するための当接面、及び、対物レンズと向かい合うように配置される球面を有し、２００ｎｍ以上１１００ｎｍ以下の範囲の少なくとも一部の波長を有する光を透過させる固浸レンズと、固浸レンズを保持するホルダと、対物レンズと固浸レンズとの間に位置するようにホルダによって保持され、シリコン基板と固浸レンズとの間の屈折率差に起因する収差を補正する光学素子と、を備える。
【０００７】
この固浸レンズユニットでは、固浸レンズが、２００ｎｍ以上１１００ｎｍ以下の範囲の少なくとも一部の波長を有する光を透過させる。これにより、シリコンの透過波長域よりも短い波長の光を観察に用いることができ、高分解能な観察を実現することができる。一方、そのような固浸レンズを用いる場合、シリコン基板と固浸レンズとの間の屈折率差に起因して収差が生じることが懸念される。この点、この固浸レンズユニットでは、対物レンズと固浸レンズとの間に位置するようにホルダによって保持された光学素子により、当該収差が補正される。よって、固浸レンズユニットによれば、高分解能かつ鮮明な観察を実現することができる。なお、シリコン基板が十分に薄く形成されている場合、２００ｎｍ以上１１００ｎｍ以下の波長範囲の光であってもシリコン基板を透過する。
【０００８】
本発明の固浸レンズユニットでは、固浸レンズは、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＳｉＣ又はダイヤモンドによって構成されていてもよい。この場合、固浸レンズの透過波長域をシリコンの透過波長域よりも短くすることができる。
【０００９】
本発明の固浸レンズユニットでは、ホルダは、対物レンズに対して着脱自在な取付部を有していてもよい。この場合、固浸レンズユニットを容易に付け替えることができる。
【００１０】
本発明の固浸レンズユニットでは、光学素子は、ガラスによって構成されていてもよい。この場合、シリコン基板と固浸レンズとの間の屈折率差に起因する収差を好適に補正することができる。
【００１１】
本発明の固浸レンズユニットでは、光学素子は、メニスカスレンズであってもよい。この場合、シリコン基板と固浸レンズとの間の屈折率差に起因する収差をより好適に補正することができる。
【００１２】
本発明の半導体検査装置は、半導体デバイスが載置されるステージと、ステージ上の半導体デバイスと向かい合うように配置された対物レンズと、対物レンズと半導体デバイスとの間に固浸レンズを保持する上記固浸レンズユニットと、半導体デバイスからの光を固浸レンズ及び対物レンズを介して検出する光検出器と、を備える。この半導体検査装置では、上述した理由により、高分解能かつ鮮明な観察を実現することができる。
【００１３】
本発明の半導体検査装置は、複数の固浸レンズユニットは、それぞれ、異なる観察深さに対応するように構成されていてもよい。この場合、観察深さに応じて固浸レンズユニットを選択することができ、シリコン基板の厚さに応じた観察を実現することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、高分解能かつ鮮明な観察を実現することができる固浸レンズユニット、及びそのような固浸レンズユニットを備える半導体検査装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態に係る半導体検査装置の構成図である。
【図２】固浸レンズユニットの断面図である。
【図３】固浸レンズユニットの部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を用い、重複する説明を省略する。
［半導体検査装置の構成］
【００１７】
図１に示される半導体検査装置１００は、半導体デバイスＳの画像を取得して半導体デバイスＳの内部情報を検査する装置である。半導体デバイスＳは、例えば、シリコン基板に複数の素子が作り込まれることにより形成されている。すなわち、半導体デバイスＳは、シリコン基板によって構成されている。半導体デバイスＳは、例えば、個別半導体素子（ディスクリート）、オプトエレクトロニクス素子、センサ／アクチュエータ、ロジックＬＳＩ（Large  Scale  Integration）、メモリ素子、若しくはリニアＩＣ（Integrated  Circuit）等、又はそれらの混成デバイス等である。個別半導体素子は、ダイオード、パワートランジスタ等を含む。ロジックＬＳＩは、ＭＯＳ（Metal-Oxide-Semiconductor）構造のトランジスタ、バイポーラ構造のトランジスタ等によって構成される。半導体デバイスＳは、半導体デバイスを含むパッケージ、複合基板等であってもよい。
【００１８】
検査対象となる内部情報には、半導体デバイスＳの回路パターンに関する情報、半導体デバイスＳからの微弱発光（半導体デバイスＳの欠陥に起因する発光、半導体デバイスＳ内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等）に関する情報、半導体デバイスの欠陥に起因する発熱に関する情報等が含まれる。図２に示されるように、半導体デバイスＳは、例えば、表面Ｓａが露出するように樹脂Ｍによってモールドされたモールド型半導体デバイスであってもよい。表面Ｓａは、半導体デバイスＳにおけるデバイス（集積回路等）が形成された表面とは反対側の表面である。
【００１９】
図１に示されるように、半導体検査装置１００は、観察部１１０と、制御部１２０と、解析部１３０と、表示装置１４０と、を備えている。観察部１１０は、半導体デバイスＳの観察を行う。制御部１２０は、観察部１１０の動作を制御する。解析部１３０は、半導体デバイスＳの検査に必要な処理、指示等を行う。表示装置１４０は、解析部１３０と電気的に接続されており、解析部１３０によって取得又は解析された画像、データ等を表示する。表示装置１４０は、例えばディスプレイである。
【００２０】
観察部１１０は、ステージ１１１と、光学系１１２と、２次元カメラ（光検出器）１１３と、移動機構１１４と、ＬＳＭ（Laser  Scanning  Microscope）ユニット１１５と、を有している。ステージ１１１には、表面Ｓａが光学系１１２側を向いた状態で、半導体デバイスＳが載置される。移動機構１１４は、光学系１１２、２次元カメラ１１３及びＬＳＭユニット１１５を移動させる。
【００２１】
光学系１１２は、複数の対物レンズ１５０と、カメラ用光学系１１２ａと、ＬＳＭユニット用光学系１１２ｂと、を有している。複数の対物レンズ１５０の倍率は、互いに異なっている。複数の対物レンズ１５０から選択された一つの対物レンズ１５０が、ステージ１１１に載置された半導体デバイスＳの表面Ｓａと向かい合うように配置される。
【００２２】
図１に示されるように、カメラ用光学系１１２ａは、半導体デバイスＳからの光を２次元カメラ１１３に導く。２次元カメラ１１３は、カメラ用光学系１１２ａによって導かれた光（光学系１１２を通過した光）を検出する。２次元カメラ１１３は、半導体デバイスＳの回路パターン等の画像を作成するための画像データを出力することができる。２次元カメラ１１３には、例えば、ＣＣＤエリアイメージセンサ、ＣＭＯＳエリアイメージセンサ等が搭載されている。２次元カメラ１１３は、例えば、ＩｎＧａＡｓカメラ、ＩｎＳｂカメラ、ＭＣＴカメラ等であってもよい。
【００２３】
ＬＳＭユニット用光学系１１２ｂは、ＬＳＭユニット１１５から出射されたレーザ光を半導体デバイスＳに導くと共に、半導体デバイスＳで反射されたレーザ光をＬＳＭユニット１１５に導く。ＬＳＭユニット用光学系１１２ｂは、ガルバノミラー、ポリゴンミラー、ＭＥＭＳミラー等の光走査部を有しており、レーザ光を半導体デバイスＳに対して走査する。
【００２４】
ＬＳＭユニット１１５は、光源で発生させたレーザ光を出射すると共に、半導体デバイスＳで反射されたレーザ光を光検出器１１５ａで検出する。光源は、例えば、半導体デバイスＳに照射されるＣＷ（Continuous  Wave）光又はパルス光を発生させてもよい。光源で発生される光は、レーザ光のようなコヒーレントな光だけでなく、インコヒーレント（非コヒーレント）な光であってもよい。コヒーレントな光を出力する光源としては、固体レーザ光源、半導体レーザ光源等を用いることができる。インコヒーレントな光を出力する光源としては、ＳＬＤ（Super  Luminescent  Diode）、ＡＳＥ（Amplified  Spontaneous  Emission）、ＬＥＤ（Light  Emitting  Diode）等を用いることができる。
【００２５】
光検出器１１５ａは、例えば、アバランシェフォトダイオード、フォトダイオード、光電子増倍管、超伝導単一光子検出器等である。光検出器１１５ａで検出されたレーザ光の強度は、半導体デバイスＳの回路パターンを反映したものとなる。したがって、光検出器１１５ａは、半導体デバイスＳの回路パターン等の画像を作成するための画像データを出力することができる。
【００２６】
制御部１２０は、カメラコントローラ１２１と、ＬＳＭコントローラ１２２と、ペリフェラルコントローラ１２３と、を有している。カメラコントローラ１２１は、２次元カメラ１１３と電気的に接続されている。ＬＳＭコントローラ１２２は、ＬＳＭユニット１１５と電気的に接続されている。カメラコントローラ１２１及びＬＳＭコントローラ１２２は、２次元カメラ１１３及びＬＳＭユニット１１５の動作をそれぞれ制御することで、半導体デバイスＳの観察の実行（画像の取得）、半導体デバイスＳの観察条件の設定等を制御する。
【００２７】
ペリフェラルコントローラ１２３は、移動機構１１４と電気的に接続されている。ペリフェラルコントローラ１２３は、移動機構１１４の動作を制御することで、光学系１１２、２次元カメラ１１３及びＬＳＭユニット１１５の移動、位置合わせ等を行う。
【００２８】
解析部１３０は、画像解析部１３１と、指示部１３２と、を有している。解析部１３０は、例えば、プロセッサ（ＣＰＵ）、記録媒体であるＲＡＭ及びＲＯＭを含むコンピュータによって構成されている。解析部１３０は、カメラコントローラ１２１、ＬＳＭコントローラ１２２及びペリフェラルコントローラ１２３の各々と電気的に接続されている。画像解析部１３１は、カメラコントローラ１２１及びＬＳＭコントローラ１２２の各々から出力される画像データに基づいて画像を作成し、解析処理等を実行する。
【００２９】
指示部１３２は、操作者による入力内容、画像解析部１３１による解析内容等を参照し、制御部１２０に対して、観察部１１０における半導体デバイスＳの検査の実行に関する指示を行う。解析部１３０には、操作部（不図示）が電気的に接続されている。ユーザは、操作部を操作して半導体検査装置１００を操作する。操作部は、例えば、マウス、キーボード等である。操作部は、例えば、表示装置１４０に内蔵されたタッチパネルであってもよい。
［固浸レンズユニットの構成］
【００３０】
光学系１１２は、上述した対物レンズ１５０等に加え、固浸レンズユニット１を更に有している。図２に示されるように、固浸レンズユニット１は、固浸レンズ２と、ホルダ３と、光学素子４と、を備えている。以下の説明では、ステージ１１１に載置された半導体デバイスＳの表面Ｓａと対物レンズ１５０が向かい合う状態において、半導体デバイスＳに対して対物レンズ１５０が位置する側を上側とし、対物レンズ１５０に対して半導体デバイスＳが位置する側を下側とする。
【００３１】
図３に示されるように、固浸レンズ２は、当接面２ａと、球面２ｂと、テーパ面２ｃと、周面２ｄと、を有している。当接面２ａは、平坦面であり、半導体デバイスＳの表面Ｓａに当接する。球面２ｂは、上側に向かって凸の半球形状の面であり、対物レンズ１５０と向かい合う。テーパ面２ｃは、上側に向かって広がる円錐台形状の面であり、当接面２ａの外縁から上側に延びている。周面２ｄは、円柱形状の面であり、球面２ｂの外縁とテーパ面２ｃの外縁とに接続されている。テーパ面２ｃを含む仮想円錐の頂点は、固浸レンズ２の球心Ｃ（球面２ｂの曲率中心）に一致しており、当接面２ａの下側において光軸Ｌ上に位置している。球心Ｃは、固浸レンズ２の焦点に一致する。
【００３２】
固浸レンズ２は、例えば、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＳｉＣ、ダイヤモンド等のシリコンとは異なる材料によって構成されている。固浸レンズ２は、ＧａＡｓによって構成されている場合、９００ｎｍ以上２μｍ以下程度の範囲の光を透過させる。固浸レンズ２は、ＧａＰによって構成されている場合、５５０ｎｍ以上２μｍ以下程度の範囲の光を透過させる。固浸レンズ２は、ＳｉＣによって構成されている場合、４００ｎｍ以上２μｍ以下程度の範囲の光を透過させる。固浸レンズ２は、ダイヤモンドによって構成されている場合、２００ｎｍ以上２μｍ以下程度の範囲の光を透過させる。すなわち、固浸レンズ２は、ＧａＡｓ、ＧａＰ及びダイヤモンドのいずれによって構成されている場合でも、２００ｎｍ以上１１００ｎｍ以下の範囲の少なくとも一部の波長を有する光を透過させる。
【００３３】
図２及び図３に示されるように、固浸レンズ２は、対物レンズ１５０と半導体デバイスＳとの間に位置するように、ホルダ３によって保持されている。ホルダ３は、側壁部３１と、底壁部３２と、取付部３３と、を有している。ホルダ３は、非磁性材料（例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、非磁性のステンレス鋼等）によりキャップ状に形成されている。側壁部３１は、筒形状に形成されている。底壁部３２は、側壁部３１の下側の開口を塞ぐように、側壁部３１と一体的に形成されている。
【００３４】
図３に示されるように、底壁部３２には、固浸レンズ２が配置される開口３２ａが形成されている。開口３２ａは、光軸Ｌ上に配置され、上側及び下側に開口している。開口３２ａの内面は、上縁を画定する第１面３２ｂと、下縁を画定する第２面３２ｃと、を含んでいる。開口３２ａの上縁及び下縁は、それぞれ、光軸Ｌを中心とする円形状に形成されており、上縁が画定する円の半径は、下縁が画定する円の半径よりも小さい。第１面３２ｂと第２面３２ｃとの間には、段差部３２ｄが形成されている。
【００３５】
固浸レンズ２は、当接面２ａ及びテーパ面２ｃが開口３２ａの下縁から下側に突出し、かつ球面２ｂの一部が開口３２ａの上縁から上側に突出するように、開口３２ａに配置されている。固浸レンズ２は、例えば、周面２ｄが開口３２ａの第２面３２ｃに接着されることにより、ホルダ３に固定されている。この固定状態においては、段差部３２ｄが球面２ｂに当接している。
【００３６】
光学素子４は、例えば、ガラスによって構成されたメニスカスレンズである。光学素子４は、第１表面４ａと、第１表面４ａとは反対側の第２表面４ｂと、を有している。第１表面４ａは、第２表面４ｂ側に向けて凹状に湾曲している。第２表面４ｂは、第１表面４ａとは反対側に向けて凸状に湾曲している。すなわち、光学素子４は、互いに対向する凹面及び凸面を有している。光学素子４は、例えば、第１表面４ａ及び第２表面４ｂが対向する方向から見た場合に、円形状に形成されている。
【００３７】
光学素子４は、対物レンズ１５０と固浸レンズ２との間に位置するように、ホルダ３によって保持されている。より具体的には、ホルダ３には、光学素子４を保持するための保持部３４が設けられており、光学素子４は、保持部３４に保持されている。保持部３４は、例えば、開口３２ａを囲むように延在する段差部によって構成されている。光学素子４は、例えば、段差部を構成する表面３４ａ及び表面３４ｂに接着されることにより、ホルダ３に固定されている。この固定状態においては、光軸Ｌに平行な方向から見た場合の光学素子４の中心が、光軸Ｌ上に位置している。また、光学素子４の第１表面４ａが、所定の間隔を空けて固浸レンズ２の球面２ｂと向かい合い、固浸レンズ２の球面２ｂに沿って延在している。
【００３８】
光学素子４は、固浸レンズ２と、半導体デバイスＳを構成するシリコン基板との間の屈折率差に起因する収差を補正するために配置されている。光学素子４の材質、形状及び配置は、例えば、当該収差が実質的に無くなるように決定されている。
【００３９】
取付部３３は、例えば、側壁部３１の上端部に設けられている。取付部３３は、対物レンズ１５０の鏡筒１５１の下端部１５１ａに対して着脱自在に構成されている。これにより、ホルダ３が対物レンズ１５０に対して着脱自在となっている。取付部３３は、対物レンズ１５０に対して着脱自在であればよく、任意の構成であってよい。例えば、取付部３３に形成されたネジ孔にネジが挿通され、当該ネジが対物レンズ１５０の鏡筒１５１に螺合してもよい。或いは、取付部３３に磁石が配置され、当該磁石の磁力によって取付部３３が対物レンズ１５０に取り付けられてもよい。
［半導体検査装置における画像取得方法の一例］
【００４０】
半導体検査装置１００では、固浸レンズユニット１が取り付けられていない対物レンズ１５０を用いて、半導体デバイスＳにおける観察部分の特定が実施される。この観察部分の特定は、指示部１３２によるペリフェラルコントローラ１２３への指示、及びペリフェラルコントローラ１２３による移動機構１１４の駆動の制御によって、実施される。
【００４１】
続いて、固浸レンズユニット１が取り付けられた対物レンズ１５０に切り替えられ、固浸レンズ２の当接面２ａ（図３参照）が半導体デバイスＳの表面Ｓａに密着させられる。この固浸レンズ２の当接面２ａの密着は、指示部１３２によるペリフェラルコントローラ１２３への指示、及びペリフェラルコントローラ１２３による移動機構１１４の駆動の制御によって、実施される。
【００４２】
続いて、固浸レンズユニット１が取り付けられた対物レンズ１５０の焦点合わせが実施される。この対物レンズ１５０の焦点合わせは、指示部１３２によるペリフェラルコントローラ１２３への指示、及びペリフェラルコントローラ１２３による移動機構１１４の駆動の制御によって、実施される。
【００４３】
続いて、半導体デバイスＳにおける観察部分の観察が実施される。この観察部分の観察は、指示部１３２によるカメラコントローラ１２１及びＬＳＭコントローラ１２２の各々への指示、並びに２次元カメラ１１３及びＬＳＭユニット１１５の各々の動作の制御によって、実施される。観察時には、半導体デバイスＳからの光が、固浸レンズ２、光学素子４及び対物レンズ１５０を介して、２次元カメラ１１３によって検出される。半導体検査装置１００は、例えば、ＥＯＰ（Electro  Optical  Probing）、ＥＯＦＭ（Electro  Optical  Frequency  Mapping）等の解析技術に適用することができる。これらの解析技術では、駆動中のロジックデバイスからの光の強度変調に基づいて、当該デバイスの故障解析が行われる。
［作用及び効果］
【００４４】
以上説明したように、固浸レンズユニット１では、固浸レンズ２が、２００ｎｍ以上１１００ｎｍ以下の範囲の少なくとも一部の波長を有する光を透過させる。これにより、シリコンの透過波長域よりも短い波長の光を観察に用いることができ、高分解能な観察を実現することができる。一方、そのような固浸レンズ２が用いられる場合、固浸レンズ２と、半導体デバイスＳを構成するシリコン基板との間の屈折率差に起因して収差が生じることが懸念される。この点、固浸レンズユニット１では、対物レンズ１５０と固浸レンズ２との間に位置するようにホルダ３によって保持された光学素子４により、当該収差が補正される。よって、固浸レンズユニット１によれば、高分解能かつ鮮明な観察を実現することができる。なお、上述した例では、半導体デバイスＳを構成するシリコン基板は、２００ｎｍ以上１１００ｎｍ以下の波長範囲の光が透過可能となるように、十分に薄く形成されている。
【００４５】
固浸レンズユニット１を備える半導体検査装置１００では、光学素子４によって収差が補正されるため、収差補正のための補正環を対物レンズ１５０に設ける必要がなく、部品点数を削減することができる。また、固浸レンズユニット１によれば、補正環によって収差を補正する場合と比べて、観察の精度を向上することができる。すなわち、補正環は、一般に、光軸Ｌに平行な方向に沿ってスライド可能に構成される。その場合、スライド機構においては光軸Ｌに垂直な方向の隙間の形成が避けられないため、当該隙間の分だけ補正環の位置にずれが生じるおそれがある。これに対し、固浸レンズユニット１を備える半導体検査装置１００では、補正環を対物レンズ１５０に設ける必要がないため、観察の精度を向上することができる。
【００４６】
固浸レンズユニット１では、固浸レンズ２が、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＳｉＣ又はダイヤモンドによって構成されている。これにより、固浸レンズ２の透過波長域をシリコンの透過波長域よりも短くすることができる。
【００４７】
固浸レンズユニット１では、ホルダ３が、対物レンズ１５０に対して着脱自在な取付部３３を有している。これにより、固浸レンズユニット１を容易に付け替えることができる。
【００４８】
固浸レンズユニット１では、光学素子４が、ガラスによって構成されている。これにより、固浸レンズ２とシリコン基板との間の屈折率差に起因する収差を好適に補正することができる。
【００４９】
固浸レンズユニット１では、光学素子４が、メニスカスレンズである。これにより、固浸レンズ２とシリコン基板との間の屈折率差に起因する収差をより好適に補正することができる。
［変形例］
【００５０】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されない。例えば、各構成の材料及び形状には、上述した材料及び形状に限らず、様々な材料及び形状を採用することができる。
【００５１】
光学素子４は、固浸レンズ２と、半導体デバイスＳを構成するシリコン基板との間の屈折率差に起因する収差を補正することができればよく、材料及び形状は上述した例に限られない。光学素子４は、複数枚の素子によって構成されていてもよい。光学素子４を構成する凹面及び凸面は、球面状の表面を含んでいてもよいし、シュミット板を構成する表面のような非球面状の表面を含んでいてもよい。
【００５２】
対物レンズ１５０には、収差補正のための補正環、及び補正環を調整するためのモータが取り付けられていてもよい。この場合、当該モータを駆動させて補正環を調整することで、観察したい位置に対物レンズ１５０の焦点を確実に合わせることができる。
【００５３】
半導体検査装置１００は、複数の固浸レンズユニット１を備えていてもよい。複数の固浸レンズユニット１は、それぞれ、異なる観察深さに対応するように構成される。観察深さとは、半導体デバイスＳにおける表面Ｓａから観察したい位置までの距離（シリコン基板の厚さ）である。各固浸レンズユニット１においては、例えば、狙いの観察深さにおいて収差が実質的に無くなるように、固浸レンズ２及び光学素子４の材質、形状及び配置が決定される。例えば、観察時には、それらの固浸レンズユニット１の中から選択されたいずれか１つの固浸レンズユニット１が対物レンズ１５０に取り付けられる。このような半導体検査装置１００によれば、観察深さに応じて固浸レンズユニット１を選択することができ、シリコン基板の厚さに応じた観察を実現することができる。なお、適切な固浸レンズユニット１を容易に選択することができるように、対応する観察深さがホルダ３の表面に記載されていてもよい。複数の固浸レンズユニット１においては、ホルダ３の形状が互いに異なっていてもよい。この場合、ホルダ３と半導体デバイスＳの周辺の部材との干渉が回避されるように、固浸レンズユニット１を選択することが可能となる。
【００５４】
上記実施形態では、固浸レンズ２がホルダ３に固定されていたが、固浸レンズ２は、ホルダ３によって揺動可能に保持されてもよい。例えば、ホルダ３が固浸レンズ２よりも大きな収容空間を有し、当該収容空間内に固浸レンズ２が収容されていてもよい。この場合、半導体デバイスＳの表面Ｓａに固浸レンズ２の当接面２ａを当接させて密着させる際に、収容空間内で固浸レンズ２が揺れ動いて当接面２ａが表面Ｓａに倣って密着するため、固浸レンズ２と半導体デバイスＳとの良好な密着を実現することができる。固浸レンズ２の当接面２ａは、必ずしも平坦面でなくてもよく、例えば凸面であってもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１…固浸レンズユニット、２…固浸レンズ、２ａ…当接面、２ｂ…球面、３…ホルダ、３３…取付部、４…光学素子、１００…半導体検査装置、１１１…ステージ、１１３…２次元カメラ（光検出器）、１５０…対物レンズ、Ｓ…半導体デバイス。
【図１】
2020020994.tif 000003
【図２】
2020020994.tif 000004
【図３】
2020020994.tif 000005