(57)【要約】【課題】レーザー光や磁場の透過が困難な部材により片面が覆われている検査対象物、例えば基板に実装された半導体ＩＣでも、レーザーＳＱＵＩＤ顕微鏡による物理的性質の検査をより高感度に行うこと。【解決手段】レーザー光２を、検査対象物１６に対し磁場検出用のピックアップコイル１５の配置側と同じ側から照射し、レーザー光２の照射と該レーザー光の照射によって誘起される磁場の検出とを検査対象物１６に対し同じ側で行うようにした構成。レーザー光２を、容器１９の内部に設置されたループ状のピックアップコイル１５の中を通して検査対象物１６に照射する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象物を保持するステージと、
レーザー光を発生させるレーザー光発生ユニットと、
前記ステージ上に保持された検査対象物に前記レーザー光を照射するためのレーザー光照射ユニットと、
前記照射されたレーザー光により前記検査対象物から発生する磁場を電流信号に変換するためのピックアップコイルと、
前記電流信号に基づいて前記磁場に関する情報を出力するＳＱＵＩＤ磁場検出ユニットとを備えた誘起磁場検出装置であって、
前記レーザー光照射ユニットと前記ピックアップコイルとが、前記ステージを基準として前記検査対象物の保持位置と同じ側に配置されており、且つ、前記レーザー光が照射される前記検査対象物の部位の上方に前記ピックアップコイルが配置されている誘起磁場検出装置。
【請求項２】
前記レーザー光照射ユニットから照射される前記レーザー光は、前記ピックアップコイルの内側を通過する請求項１に記載の誘起磁場検出装置。
【請求項３】
前記レーザー光照射ユニットは、前記レーザー光を集光して前記ピックアップコイルの内側を通過させる集光レンズ系と、前記レーザー光発生ユニットからのレーザー光を前記集光レンズ系に導くためのレーザー光誘導ユニットとを有し、
前記レーザー光誘導ユニットの全部又は一部と、前記集光レンズ系と、前記ピックアップコイルと、前記ＳＱＵＩＤ磁場検出ユニットとは、液体窒素を貯留する容器内に収納されている請求項２に記載の誘起磁場検出装置。
【請求項４】
前記レーザー光照射ユニットは、前記レーザー光を集光して前記ピックアップコイルの内側を通過させる集光レンズ系と、前記レーザー光発生ユニットからのレーザー光を前記集光レンズ系に導くためのレーザー光誘導ユニットとを有し、
前記ピックアップコイルと前記ＳＱＵＩＤ磁場検出ユニットは、液体窒素を貯留する容器内に配置されており、
前記集光レンズ系は、前記容器に設けられた前記レーザー光が通過する中空スペースに配置されている請求項２に記載の誘起磁場検出装置。
【請求項５】
前記レーザー光照射ユニットから照射される前記レーザー光は、前記ピックアップコイルの外側を通過する請求項１に記載の誘起磁場検出装置。
【請求項６】
前記レーザー光照射ユニットは、前記レーザー光を集光し前記ピックアップコイルの外側を通過させる集光レンズ系と、前記レーザー光発生ユニットからのレーザー光を前記集光レンズ系に導くためのレーザー光誘導ユニットとを有し、
前記ピックアップコイルと、前記ＳＱＵＩＤ磁場検出ユニットとが、液体窒素を貯留する容器内に収納されている請求項５に記載の誘起磁場検出装置。
【請求項７】
前記磁場に関する情報とは、前記ピックアップコイルを通過する磁場の強さである請求項１に記載の誘起磁場検出装置。
【請求項８】
ステージに検査対象物を保持する保持工程と、
前記ステージ上に保持された検査対象物にレーザー光照射ユニットによりレーザー光を照射する照射工程と、
前記照射されたレーザー光により前記検査対象物から発生する磁場をピックアップコイルを用いて電流信号に変換する変換工程と、
前記電流信号に基づいて前記磁場に関する情報を出力するＳＱＵＩＤ磁場検出工程とを備えた誘起磁場検出方法であって、
前記レーザー光照射ユニットと前記ピックアップコイルとを、前記ステージを基準として前記検査対象物の保持位置と同じ側に配置し、且つ、前記レーザー光が照射される前記検査対象物の部位の上方に前記ピックアップコイルを配置する誘起磁場検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘起磁場検出装置、及び誘起磁場検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１０は、従来の最も一般的な走査型レーザーＳＱＵＩＤ顕微鏡の基本的構成の概略を表すブロック図である。
【０００３】
同図に示すように、この走査型レーザーＳＱＵＩＤ顕微鏡２００は、レーザー光２０２を発生するレーザー発生器２０１を備えている。レーザー光２０２は、あらかじめ決定しておいた所定の基準信号２１０と同期させて発生したレーザー変調用信号で強度変調がかけられていて、光学系２０４により集光されたのち、サンプル（検査対象物）２０５に照射されるようになっている。サンプル２０５に集光されたレーザー光２０３が照射されると、光誘起電流がサンプル２０５内に発生し、その電流により磁気２０６が誘起される。この磁気２０６の強度をＳＱＵＩＤ磁気センサー２０７で検出する。
【０００４】
この場合、集光されたレーザー光２０３のサンプル２０５への照射点の位置は、サンプル２０５の位置を基準として反対側に配置されているＳＱＵＩＤ磁気センサー２０７の真下となる様に構成されている。これは、レーザー光の照射により発生する磁場を、ＳＱＵＩＤ磁気センサー２０７が精度良く検出出来る様にするために必要な条件である。
【０００５】
ＳＱＵＩＤ磁気センサー２０７で検出された磁場強度は、磁場信号２０８としてロックインアンプ２０９に入力される。ロックインアンプ２０９では、磁場信号２０８と基準信号２１０の位相差をあわせ込み、磁場信号２０８から基準信号２１０の周波数と同じ成分を抽出し、強度信号２１２として出力する。この一連の信号取得をサンプル２０５に対しステージをＸＹ平面上で走査して行うことにより、サンプル内における磁場分布像を取得することができるのであり、この磁場分布から、検査対象物における断線等の欠陥を検知することができる。
【０００６】
このような走査型レーザーＳＱＵＩＤ顕微鏡の用途として、ＬＳＩの検査・解析への応用が検討されている。例えば特許文献１には、走査型レーザーＳＱＵＩＤ顕微鏡を、半導体チップのウェハ状態及び実装状態での検査を行う技術が開示されている。また、同文献には、例えば図１１に示す様に、レーザー光源１５１と、レーザー光を集光するための光学系１５３と、レーザービーム１６２と、レーザービーム１６２が照射される半導体チップ１７０と、ＳＱＵＩＤ磁束計１１２と、装置全体を制御する制御装置１５６と、光学系１５３とＳＱＵＩＤ磁束計１１２との相対的位置関係を固定する固定部材１６０と、表示装置１５８等が開示されている（特許文献１の例えば図１４参照）。光学系１５３とＳＱＵＩＤ磁束計１１２が、検査対象である半導体チップ１７０の同一側に配置されている点で、図１０の場合と異なる構成である。
【０００７】
また、光学系と、ＳＱＵＩＤ磁束計とが同一側にある構成の別の従来技術として、図１２（Ａ）と図１２（Ｂ）に示す走査型ＳＱＵＩＤ顕微鏡が提案されている（特許文献２の例えば図１１参照）。
【０００８】
図１２（Ｂ）では、レーザー光照射位置ＰとＳＱＵＩＤ２５２とを、ステージ３１０上の検査対象Ｗに対して同一側に配置した場合を開示しており、断熱ケース２５３を中空円筒状に形成し、その断熱ケース２５３の中にピックアップコイル２５１とＳＱＵＩＤ２５２の組を３組内装し、断熱ケース２５３の中心軸上に沿って、レーザー光発生源２２１からのレーザー光を対物レンズ２２７に導入する構成となっている。
【０００９】
尚、図１０に示した構成を、基板に実装済みの半導体チップの検査を行う場合に適用したとすると、その基板の存在により検査対象である半導体チップへのレーザー照射が阻害される場合がある。その場合には半導体チップから磁場自体が発生せず検査不能となるが、図１１の様に、光学系１５３とＳＱＵＩＤ磁束計１１２とが、検査対象である半導体チップ１７０の同一側にある構成では、基板の影響は無く、実装前の半導体チップは勿論のこと、実装後の半導体チップに関しても検査が可能な構成であると考えられる。図１２の構成についても同様のことが言える。
【００１０】
一方、レーザー光を対物レンズで試料に集光する構成ではなく、近接場光（Evanescent Light）を利用して、試料の表面を観測するＳＱＵＩＤ顕微鏡装置が提案されている（特許文献３参照）。このＳＱＵＩＤ顕微鏡装置は、所定の処理を施した光ファイバーの先端を試料から光の波長程度（数１００ｎｍ）まで近づけて、その先端部から発生する近接場光で試料を励起する構成である。近接場光は、エバネッセント波（消え去る波）であり、光の波長程度の範囲でしか存在できないため、レーザー光と明確に区別されている。
【００１１】
従って、近接場光のこの様な特有の性質を利用したＳＱＵＩＤ顕微鏡装置は、試料の表面から数ｎｍ程度の深さまでの観測は高精度に行えるが、例えば、基板に実装された、厚みが数１００μｍの半導体チップの内部回路を非破壊検査することは不可能である。
【特許文献１】特開２００２−３１３８５９号公報
【特許文献２】特開２００１−５０９３４号公報
【特許文献３】特開２００３−２８７５２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、半導体チップの検査を行う場合、発生する磁場は微弱（数ｐＴ）である。そのため、従来の図１１に示す構成では、半導体チップ（検査対象）１７０上におけるレーザービーム１６２を照射する位置が、ＳＱＵＩＤ磁束計１１２の横にあることから、μｍレベルの高空間分解能を実現するために必要な、検査対象に対して数μｍオーダで十分に接近させなければならないという条件を満足出来ず、微弱磁場を高精度に検出出来ないという課題があった。
【００１３】
又、従来の図１２に示す構成では、検査対象Ｗ上におけるレーザー光照射位置Ｐが、ＳＱＵＩＤ２５２とピックアップコイル２５１の斜め横にあり、しかも、対物レンズ２２７の半径以上の距離があるため、励起された磁場を精度良く検出出来るための上記必要条件を満足出来ない。そのため、図１１の場合と同様に、微弱磁場を高精度に検出出来ないという課題があった。
【００１４】
本発明は、上記従来のこの様な課題を考慮して、微弱磁場をより高精度に検出出来る誘起磁場検出装置、及び誘起磁場検出方法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】
【００１５】
上記課題を解決するため、第１の本発明は、検査対象物を保持するステージと、
レーザー光を発生させるレーザー光発生ユニットと、
前記ステージ上に保持された検査対象物に前記レーザー光を照射するためのレーザー光照射ユニットと、
前記照射されたレーザー光により前記検査対象物から発生する磁場を電流信号に変換するためのピックアップコイルと、
前記電流信号に基づいて前記磁場に関する情報を出力するＳＱＵＩＤ磁場検出ユニットとを備えた誘起磁場検出装置であって、
前記レーザー光照射ユニットと前記ピックアップコイルとが、前記ステージを基準として前記検査対象物の保持位置と同じ側に配置されており、且つ、前記レーザー光が照射される前記検査対象物の部位の上方に前記ピックアップコイルが配置されている誘起磁場検出装置である。
【００１６】
又、第２の本発明は、前記レーザー光照射ユニットから照射される前記レーザー光は、前記ピックアップコイルの内側を通過する上記第１の本発明の誘起磁場検出装置である。
【００１７】
又、第３の本発明は、前記レーザー光照射ユニットは、前記レーザー光を集光して前記ピックアップコイルの内側を通過させる集光レンズ系と、前記レーザー光発生ユニットからのレーザー光を前記集光レンズ系に導くためのレーザー光誘導ユニットとを有し、
前記レーザー光誘導ユニットの全部又は一部と、前記集光レンズ系と、前記ピックアップコイルと、前記ＳＱＵＩＤ磁場検出ユニットとは、液体窒素を貯留する容器内に収納されている上記第２の本発明の誘起磁場検出装置である。
【００１８】
又、第４の本発明は、前記レーザー光照射ユニットは、前記レーザー光を集光して前記ピックアップコイルの内側を通過させる集光レンズ系と、前記レーザー光発生ユニットからのレーザー光を前記集光レンズ系に導くためのレーザー光誘導ユニットとを有し、
前記ピックアップコイルと前記ＳＱＵＩＤ磁場検出ユニットは、液体窒素を貯留する容器内に配置されており、
前記集光レンズ系は、前記容器に設けられた前記レーザー光が通過する中空スペースに配置されている上記第２の本発明の誘起磁場検出装置である。
【００１９】
又、第５の本発明は、前記レーザー光照射ユニットから照射される前記レーザー光は、前記ピックアップコイルの外側を通過する上記第１の本発明の誘起磁場検出装置である。
【００２０】
又、第６の本発明は、前記レーザー光照射ユニットは、前記レーザー光を集光し前記ピックアップコイルの外側を通過させる集光レンズ系と、前記レーザー光発生ユニットからのレーザー光を前記集光レンズ系に導くためのレーザー光誘導ユニットとを有し、
前記ピックアップコイルと、前記ＳＱＵＩＤ磁場検出ユニットとが、液体窒素を貯留する容器内に収納されている上記第５の本発明の誘起磁場検出装置である。
【００２１】
又、第７の本発明は、前記磁場に関する情報とは、前記ピックアップコイルを通過する磁場の強さである上記第１の本発明の誘起磁場検出装置である。
【００２２】
又、第８の本発明は、ステージに検査対象物を保持する保持工程と、
前記ステージ上に保持された検査対象物にレーザー光照射ユニットによりレーザー光を照射する照射工程と、
前記照射されたレーザー光により前記検査対象物から発生する磁場をピックアップコイルを用いて電流信号に変換する変換工程と、
前記電流信号に基づいて前記磁場に関する情報を出力するＳＱＵＩＤ磁場検出工程とを備えた誘起磁場検出方法であって、
前記レーザー光照射ユニットと前記ピックアップコイルとを、前記ステージを基準として前記検査対象物の保持位置と同じ側に配置し、且つ、前記レーザー光が照射される前記検査対象物の部位の上方に前記ピックアップコイルを配置する誘起磁場検出方法である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は、微弱磁場をより高精度に検出出来るという効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の誘起磁場検出装置に係る一実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１の走査型レーザーＳＱＵＩＤ顕微鏡の構成を示す概念図であり、同図を参照しながら、本実施の形態の構成について説明する。
【００２５】
図１に示す様に、この走査型レーザーＳＱＵＩＤ顕微鏡、レーザー光２を照射するレーザー光発生ユニット１と、レーザー光誘導ユニット１２と、ＳＱＵＩＤ（Superconducting Quantum Interference Device：超伝導量子干渉素子）１３と、集光レンズ付き光学装置１４と、ピックアップコイル１５と、液体窒素１８を収容する容器１９と、ＸＹステージ２０と、レーザー経路制御部１０２を備えている。そして、ＳＱＵＩＤ１３からの出力信号を得て計測結果を表示部３２に表示するための画像信号を形成する画像化ユニット３１と、ＸＹステージ制御装置との動作を制御するための制御部１０１が付設されている。
【００２６】
尚、本実施の形態のレーザー光誘導部材（レーザー光案内部材）１２と集光レンズ付き光学装置１４とを含む概念が、本発明のレーザー光照射ユニットの一例である。
【００２７】
レーザー光発生ユニット１は、観測物理量である磁場に直接的には無誘導なレーザー光２を時間的に強度変調して出力する装置である。このレーザー光２は、レーザー光誘導部材１２及び、集光レンズ付き光学装置１４を介して検査対象物１６まで送られる構成である。
【００２８】
レーザー光誘導部材１２は、液体窒素内部でのレーザー光の減衰を抑え、レーザー光発生ユニット１からのレーザー光を効率よく目的とする場所に供給するためのもので、例えば、光ファイバーを好適に使用することができる。
【００２９】
本実施の形態では、レーザー光２の通過経路にレーザー経路制御部１０２が設けられている。このレーザー経路制御部１０２は、レーザー光誘導部材１２と集光レンズ付き光学装置１４とピックアップコイル１５との相対的な位置を微調整するためのものである。
【００３０】
レーザー光２の光軸の初期位置は、ピックアップコイル１５の中心軸と一致させているが、磁場の測定感度を最適にするために、レーザー光２の光軸を上記中心軸から素早く平行移動させることが可能となる様に構成されている。
【００３１】
一般には、レーザー光を照射した部位と同じ場所から磁場が発生するとは限らない。そのため照射位置と少しずれた場所から磁場が発生することにより、ピックアップコイル１５により磁場を十分に検出出来ない場合を考慮して、ＸＹステージ２０の走査に伴い常に感度を最良の状態に維持するために、リアルタイムでレーザー光２の光軸の位置の微調整を行うものである。尚、上記微調整の範囲は、あくまで予め定められた走査サンプル点の極近傍の範囲内に限られるものであり、隣接するサンプル点にまで及ぶものではない。
【００３２】
尚、上記微調整を行うためには、レーザー経路制御部１０２とレーザー光誘導部材１２と集光レンズ付き光学装置１４とを一体化して、レーザー経路制御部１０２をモータ（図示省略）により、Ｘ−Ｙ方向に微少移動させる構成とすれば良い。これによりレーザー光誘導部材１２の光軸位置を微調整することが可能となる。
【００３３】
レーザー光２は、レーザー経路制御部１０２を経由して液体窒素１８を入れた容器１９の中心軸に沿って配設されたレーザー光誘導部材１２の中を進行する。そして、レーザー光２は、容器１９内に設けられた集光レンズ付き光学装置１４の内部までレーザー光誘導部材１２によって導かれる。集光レンズ付き光学装置１４の内部でレーザー光誘導部材１２から出射されたレーザー光は、集光レンズ２３（図３参照）で集光されたのち、ループ状のピックアップコイル１５の中心部を通って検査対象物１６上に照射される。
【００３４】
ピックアップコイル１５は、発生する磁場３を検出するためのもので、磁場によってピックアップコイル１５に発生する微弱電流信号はＳＱＵＩＤ１３本体に入力される。
【００３５】
液体窒素１８は、ピックアップコイル１５及び、ＳＱＵＩＤ１３等を冷却しての電気伝導度を向上させるためのものである。その容器１９は、例えばステンレス鋼で作られており、図１に示すように、Ｚ軸制御装置を兼ねた支持装置１０３によって上下位置調節可能に支持されている。例えば、検査対象物１６である実装された半導体チップの製造上のロットが変わった場合で、半導体チップの高さが変わる場合には、支持装置１０３がＺ軸方向に移動して、容器１９の底面と、検査対象物１６との間隔を調整する。あるいは、詳細は後述するが、検査対象物１６の検査内容に応じて分解能を変更する必要がある場合にも、支持装置１０３は、容器１９をＺ軸方向に移動させる。尚、Ｚ軸制御装置は制御部１０１からの制御信号により動作する。
【００３６】
容器１９の形状は、図２に示すように、円筒状の底部が漏斗状に絞られた形状となっていて、底面の中央部には、レーザー光を透過させるガラス窓１９ａが設けられている。容器１９の外径と高さは約１０ｃｍ程度もしくはそれ以下であり、前記ガラス窓１９ａの大きさは、径が数１０〜数１００μｍで、ピックアップコイル１５の径とほぼ同じ大きさとなっている。
【００３７】
また、集光レンズ付き光学装置１４の外形は、図３に示すように、直径が例えば約５ｃｍ程度の中空円筒状であり、水密構造となっていて、その内部に集光レンズ２３が設けられている。集光レンズ２３は、検査対象物１６に焦点を結ばせるためのもので、集光レンズ２３の直上部までレーザー光誘導部材１２である光ファイバーが挿入されていて、その端部からレーザー光が集光レンズに照射される。集光レンズ付き光学装置１４の底部中央には、レーザー光出力用のガラス窓１４ａが設けられていて、このガラス窓１４ａを通して集光されたレーザー光が検査対象物１６に照射される。ガラス窓１４ａの径は，例えば数１０〜数１００μｍである。
【００３８】
検査対象物１６を載置するＸＹステージ２０は、ＸＹステージ制御装置２１によってＸＹ方向に移動させられる。この移動方向と移動量は、制御部１０１によって制御される。一方、制御部１０１には、上述した様に、容器１９内に設けられているＳＱＵＩＤ１３からの検出信号が入力するようになっている。この信号は、画像化ユニット３１によって画像信号とされ、表示部３２で画像として表示される。
【００３９】
つぎに、本実施の形態の走査型レーザーＳＱＵＩＤ顕微鏡の原理、及び動作について説明するとともに、本発明の誘起磁場検出方法の一実施の形態についても同時に述べる。
【００４０】
上記のように構成された走査型レーザーＳＱＵＩＤ顕微鏡は、ＸＹステージ２０上に検査対象物（実装半導体チップ等）１６を載置固定し、この検査対象物１６にレーザー光２を集光して照射する。検査対象物１６にレーザー光２を照射すると、レーザー光２の進入した中でエネルギーの変換が起こる。多くの検査対象物では、レーザー光２が熱エネルギーに変換され、焦点の温度が上昇する。検査対象物がＩＣ等半導体の場合は、光電変換によって電荷が生成され、濃度勾配により拡散電流が生じる。内部電界がある空乏層では、ドリフト電流が生成され、直接的に電流に変換される場合もある。
【００４１】
このように、光が熱や電流へエネルギー変換されると、それに起因して磁気スピンの変化や電流の発生が起こり、検査対象物から発生している磁束や、検査対象物を通っている磁束に微妙な変化をもたらす。この変化がピックアップコイル１５で拾い上げられ、ＳＱＵＩＤ１３で計測されて、検査対象物１６の表面の物理的な特性や、内部の電気的な特性を反映した磁気信号が得られる。そして、レーザー照射位置を順次スキャンすることにより、検査対象物１６の全体を検査することが可能で、得られた磁気信号を画像化することができるのである。
【００４２】
この様に、本実施の形態の走査型レーザーＳＱＵＩＤ顕微鏡は、集光したレーザー光を検査対象物表面に照射し、それにより誘起された磁場の変化をＳＱＵＩＤで計測することにより、検査対象物の物理特性等を反映した誘起磁場分布を非接触で計測し、画像化等の処理を施す誘起磁場検出装置の一例である。
【００４３】
次に、本実施の形態の装置の動作について更に具体的に説明する。
【００４４】
実際に検査を行うに際しては、検査対象物１６である半導体デバイスをＸＹステージ２０上に固定し、レーザー光発生ユニット１からレーザー光２を出力する。レーザー光発生ユニット１には、波長切替機能が付加されており、出力されるレーザー光２の波長を切り替えることができるようになっている。照射対象物の光吸収帯によって使用する波長が異なり、また同一対象物であっても波長によっては測定結果が異なる可能性があるので、レーザー光発生ユニット１に波長切替機能を付加することで、より広範囲のサンプルの測定を可能とし、さまざまな観測結果を得ることができるようになる。
【００４５】
なお、レーザー光２の波長範囲としては、３００ｎｍ〜１２００ｎｍ程度の範囲が一般的である。
【００４６】
まず、レーザー光発生ユニット１から出力されたレーザー光２は、レーザー光誘導部材１２を通って進行するが、途中、レーザー経路制御部１０２と集光レンズ付き光学装置１４を経由することにより、最適の照射位置に集光された状態で照射される。この照射によって検査対象物１６に励起エネルギーが供給され、エネルギー変換によって微弱磁場（数ｐＴ）が発生する。発生した微弱磁場は、検査対象物１６のレーザー照射位置の真上で数μｍの距離に接近させて設けたピックアップコイル１５で確実に検出され、ＳＱＵＩＤ１３で計測される。
【００４７】
ＳＱＵＩＤ１３からの計測信号は、制御部１０１に供給され、公知の画像化ユニット３１によって画像信号とされたのち、液晶ディスプレイ等の表示部３２に供給される。表示部３２では、計測した画像と基準画像とを対比する等の方法により、検査対象物の剥離などの物理的特性の検査に加え、断線などの電気的特性をより高精度に検査することができるのである。
【００４８】
図１に示す走査型レーザーＳＱＵＩＤ顕微鏡は、レーザー光２がピックアップコイル１５の内側を通るようになっている。そのため、磁場を発生させるためのレーザー光２と磁場を検出するためのピックアップコイル１５とが、検査対象物１６に対し、ともに同一側（図１では上側）に配置されている。このため、レーザー光による磁場の誘起と発生した磁場の検出を、検査対象物に対し同じ側で行うことができる。
【００４９】
この様に本実施の形態によれば、検査対象物１６である半導体チップが基板に実装されていて、片面からレーザー光や発生磁場の透過が困難な状態であっても、効率的に磁場の発生と検出が可能となるのである。更に、発生した微弱磁場は、検査対象物１６のレーザー照射位置の真上で数μｍの距離に接近させたピックアップコイル１５で確実に検出されるので、高精度の検出が出来る。
【００５０】
即ち、レーザー光２とピックアップコイル１５とが実質上、同軸上にあるため、発生した磁場を高感度に検出することができる。検査対象物１６に発生した瞬時電流は、アンペールの法則にしたがって磁場を生み出すが、この磁場は、磁場発生点からの距離が離れるほど微弱になる。つまり、磁場発生点と検出点が近い程高感度に磁場を検出することができるので、検査対象物１６におけるレーザー光照射点とピックアップコイル１５とをできるだけ近づけるのが好ましい。本発明では、レーザー光２の光軸とピックアップコイル１５とを実質上、同軸上に配置することにより、これが可能となるのである。
【００５１】
尚、図３に示す集光レンズ付き光学装置１４は、交換可能な構成としても良い。これにより、焦点距離の異なる集光レンズ付き光学装置１４と交換することが可能となり、例えば、検査対象物１６としての半導体ＩＣの内部回路の、ＸＹステージ２０からの高さが異なる場合でも、正確な非破壊検査が可能となる。
【００５２】
次に、図１に示す容器１９の変形例を図４（Ａ）、図４（Ｂ）を用いて説明する。
【００５３】
図４（Ｂ）は、容器１９の変形例である容器４０１を説明するための概略図である。図４（Ａ）は、図４（Ｂ）のＰ−Ｐ’断面を示す概略図である。
【００５４】
図４（Ａ）、図４（Ｂ）では、容器４０１、及びレーザー光誘導部材４１２が、図１に示す構成と異なる。このレーザー光誘導部材４１２は、液体窒素１８を入れた容器４０１の中空スペース４０３の開口部手前まで付設されている。容器４０１は、上方部４０３ａと下方部４０３ｂで径の異なる筒状の中空スペース４０３が設けられている。レーザー光誘導部材４１２を出たレーザー光２は、この中空スペース４０３の中心軸を通り、中空スペース４０３の径の大きな部位に設けられた集光レンズ２３を通過する構成である。
【００５５】
中空スペース４０３は、上方部４０３ａの内径が大きく、下方部４０３ｂの内径が細くなっていて、下方部４０３ｂが、ループ状のピックアップコイル１５の内部を通っている。
【００５６】
ピックアップコイル１５は、容器４０１内に配置され、その中央部をレーザー光２が通過することになる。このように構成すると、ピックアップコイル１５は、液体窒素１８に接触することができ、レーザー光２は、中空スペース４０３内を通るので、液体窒素１８の影響を受けない。尚、容器４０１には中空スペース４０３があるので、図１に示すようなガラス窓１９ａは不要である。
【００５７】
次に、図４（Ａ）、図４（Ｂ）に示す容器４０１の更なる変形例を図５を用いて説明する。
【００５８】
図５は、容器４０１の変形例を説明するための概略図である。
【００５９】
即ち、図５に示す集光レンズ付き光学装置１４０は、内部に集光レンズ２３を収納した交換可能な円柱状ケースである。この集光レンズ付き光学装置１４０の上面及び下面のそれぞれの中央部は、レーザー光が通過可能な開口窓が設けられている。また、この集光レンズ付き光学装置１４０の下面及び外周表面は、上方部４０３ａの表面とともに、高精度に加工されており、数μｍ程度の精度で勘合可能に構成されている。尚、図４と基本的に同様の構成部分については、同じ符号を付して説明を省略した。
【００６０】
また、図１に示すＳＱＵＩＤ磁場検出ユニット１００の変形例を説明する。
【００６１】
図６は、図１に示す走査型レーザーＳＱＵＩＤ顕微鏡の変形例の構成及び動作を説明するための概念図である。また、図７は、図６のＱ−Ｑ’断面を示す概念図である。
【００６２】
即ち、図６に示すＳＱＵＩＤ磁場検出ユニット１１００は、集光レンズ付き光学装置１４がＺ方向に移動可能である点が、図１に示すＳＱＵＩＤ磁場検出ユニット１００と異なる点である。
【００６３】
先ず、集光レンズ付き光学装置１４がＺ方向に移動可能とした理由について述べる。
【００６４】
即ち、検査対象物１６の検査内容に応じて、必要な分解能が異なる。そこで、支持装置１０３は、所定の分解能を実現するため、ピックアップコイル１５と検査対象物１６との距離を変更する。
【００６５】
一方、集光レンズ付き光学装置１４に内蔵された集光レンズ２３の焦点距離は変わらないから、支持装置１０３による容器１９の移動量に応じて、集光レンズ付き光学装置１４を容器１９に対して相対的に移動させる必要がある。
【００６６】
ここでは、相違点を中心に説明し、同じ構成部分には、同じ符号を付して、その説明を省略する。
【００６７】
図６、及び図７に示す様に、ＳＱＵＩＤ磁場検出ユニット１１００は、側壁上部部にモーター５１と、モーター５１の回転軸として設けられたボールネジ５２を備えている。ボールネジ５２の回転により上下方向に移動可能な略Ｌ字型の駆動部５３ａは、その短辺に設けられたネジ孔とボールネジ５２とが係合する様に構成されている。また、略Ｌ字型の駆動部５３ａと同形状の駆動部５３ｂが、容器１９において対向配置されている。これら一対の駆動部５３ａと５３ｂは、その長辺の先端部において、集光レンズ付き光学装置１４を所定位置に保持している。駆動部５３ｂの短辺は、孔が設けられており、ピン５７と精度良く勘合し、スムーズな上下移動が可能な状態になっている。駆動部５３ａと５３ｂは、短辺側において、半円形状の固定部材５３ｃと５３ｄにより互いに一体となる様に固定されている。容器１９の内壁中央には、リニアスケール５５が設けられており、それに対応して、駆動部５３ａの長辺側にはセンシング部５６が設けられている。センシング部５６は、制御部１０１に位置検知結果を出力する。また、モータ５１は制御部１０１からの制御信号により回転する。
【００６８】
尚、本実施の形態では、一例としてボールネジ５２の一周の距離を１０ｍｍとし、モータの一回転を１００００パルスで制御するものとする。尚、要求されるＺ方向の分解能は、検査対象物に応じて変わるため、これらの値も変わり得る。そのため、モータ５１による位置決め精度も異なる。
【００６９】
この場合、１０×１０−３／１０４＝１μｍの分解能で駆動部５３ａと５３ｂを移動が可能となる。
【００７０】
上記の構成の下で、モータ５１及び集光レンズ付き光学装置１４等は、次の様な動作を行う。
【００７１】
制御部１０１からの指令により支持装置１０３は、容器１９をＺ軸のプラス方向に移動量Ａだけ移動させた場合について述べる。この場合、制御部１０１は、モータ５１に対して、Ｚ軸のマイナス方向へ移動量Ａだけ移動させるための回転量の指令を出す。この指令に基づいてモータ５１が回転することにより、駆動部５３ａと５３ｂが下方に移動するとともに、センシング部５６も移動する。センシング部５６は、リニアスケール５５に付されたスケール情報を読み取って、制御部１０１に出力する。制御部１０１は、送られてきたスケール情報から集光レンズ付き光学装置１４の実際の移動量Ｂを得る。制御部１０１は、実際の移動量Ｂと、上記移動量Ａとの差がゼロ、若しくは所定の範囲内に入る様にモーター５１を回転させる。これにより、集光レンズ２３の焦点距離が精度良く調整される。
【００７２】
尚、集光レンズ２３の合焦の別の方法として、リニアスケール５５及びセンシング５６を備えない構成において、下記の動作を行ってもよい。
【００７３】
即ち、制御部１０１は、モータ５１に対して、Ｚ軸のマイナス方向へ移動量Ａだけ移動させるための回転量の指令を出す。この指令に基づいてモータ５１が回転することにより、駆動部５３ａと５３ｂが下方に移動する。それとともに制御部１０１からの指令により、レーザー光２が検査対象物１６に照射され、ＳＱＵＩＤ１３により磁場の強度が測定される。その結果、磁場強度が最大になる様に、モーター５１の回転が制御されて、集光レンズ付き光学装置１４の位置が微調整される。これにより、集光レンズ２３の焦点距離が精度良く調整される。
【００７４】
また、センシング部５６を用いた調整と、磁場強度の測定との両方を適宜組み合わせても良い。それにより集光レンズ２３の焦点距離の調整が精度がより一層向上する。
【００７５】
これにより、容器１９のＺ軸方向の位置が変更されても、集光レンズ２３と検査対象物との距離は、常に合焦の関係を維持できるという効果を発揮する。
【００７６】
（実施の形態２）
次に、本発明の誘起磁場検出装置に係る別の実施の形態について、図８を用いて説明する。
【００７７】
図８に示す様に、本実施の形態では、図１に記載の実施の形態１とは異なり、レーザー光２が容器１９の内部を通らず、その外側を通って検査対象物１６に照射されるようになっている。その他の点は第１実施の形態と同じであるので、同じ部位には同じ記号を付記している。
【００７８】
本実施の形態に示すレーザーＳＱＵＩＤ顕微鏡の構成は、図８に示す様に、レーザー光発生ユニット１から照射されたレーザー光が、レーザー経路制御部１０２で経路が図の下向きに曲げられている。そして、そのレーザー光は、容器１９の外周面に沿って迂回して進行したのち、レーザー光路調節ミラー２２で斜め下向きに経路を変更され、集光レンズ２３で集光されて検査対象物１６に照射される。本実施の形態に示すレーザーＳＱＵＩＤ顕微鏡は、このよう構成されている点で、図１の場合と相違する。検査対象物と容器１９の底面との間隔が比較的大きく（数１００μｍ以上）とれる場合には、この様な構成も有効である。
【００７９】
容器１９内をレーザー光２が通過しないため、上記実施の形態１におけるようなガラス窓１９ａを容器１９に設けておく必要はない。
【００８０】
本実施の形態のレーザーＳＱＵＩＤ顕微鏡は、実施の形態１と同様、磁場を発生するためのレーザー光２の照射と、ピックアップコイル１５による磁場の検出とを、検査対象物１６に対し同じ側で行う構成である。
【００８１】
次に、本実施の形態の走査型レーザーＳＱＵＩＤ顕微鏡の動作について説明しながら、本発明の誘起磁場検出方法の一実施の形態についても同時に述べる。
【００８２】
すなわち上記の構成により、レーザー光発生ユニット１から照射されたレーザー光２が、レーザー経路制御部１０２によって経路を下向きに変更される。そして、そのレーザー光は、レーザー光路調整ミラー２２でさらに斜め下向きに経路を変更されたのち、集光レンズ２３によって集光され、検査対象物１６に斜め上側から照射される。この照射によって発生した微弱磁場は、検査対象物１６のレーザー照射部位の実質上真上に配置された容器１９内のピックアップコイル１５で検出され、ＳＱＵＩＤ１３で計測される。そして、その計測結果が、画像化ユニット３１で画像信号化され、表示部３２により表示される。
【００８３】
このため、図８に示す本実施の形態の装置でも、図１に示す実施の形態１の装置と同様に、基板に実装された半導体チップの高精度の検査が可能となる。
【００８４】
尚、以上に説明した実施の形態では、いずれも画像化ユニット３１が設けられており、ＳＱＵＩＤ１３で計測された結果が画像として表示されるようになっているが、これに限らず例えば、このような画像化ユニット３１を備えた装置とする代わりに、別途データ記憶ユニットを設けて、ＳＱＵＩＤ１３による計測結果を一旦データ記憶ユニットに記憶させ、その後適当なデータ処理ユニットで処理するようにしてもよい。
【００８５】
また、計測結果を画像として表示すると、検査結果の判断が容易となるが、必ずしも画像化する必要はなく、場合によっては、直接数値として表示するようにしてもよい。
【００８６】
また、上記実施の形態１では、集光レンズ２３がピックアップコイル１５の上方に配置されており、レーザー光誘導部材１２を集光レンズ２３の直前まで付設した場合について説明したが、これに限らず例えば、ファイバ径がピックアップコイル１５に対し問題とならない小さな径であり、またピックアップコイル１５が発生磁場３の検出を十分に行える場合には、ファイバ自身をピックアップコイル１５の内側を通す構成としてもよい。この場合は、集光レンズを配置しないか、あるいは、配置するとすればピックアップコイル１５の下側である。
【００８７】
また、上記実施の形態では、検査対象物として実装前または実装後の半導体ＩＣを用いた場合について説明したが、これに限らず例えば、他の対象物としては太陽電池セル、ディスプレイ用薄膜ＴＦＴなどが挙げられる。
【００８８】
また、上記実施の形態では、ピックアップコイル１５の中心軸とレーザー光２の光軸とが実質上同一または、平行である場合について説明したが、これに限らず例えば、容器１９内のレーザー光誘導部材１２や、集光レンズ付き光学装置１４の光軸が、ピックアップコイル１５の中心軸に対して斜めに配置されており、照射されるレーザー光２が容器１９の中を斜めに進行してもよい。要するにレーザー光がピックアップコイル１５の内側を通過し、且つ、検査対象物における照射位置の上方にピックアップコイル１５が配置されている関係にありさえすれば、レーザー光の経路はどの様に構成されていても良い。
【００８９】
また、上記実施の形態では、ＸＹステージを設けてＸＹ方向に検査対象物を自動的に走査できる構成について説明したが、これに限らず例えば、ＸＹの何れか一方の方向にのみ走査できる構成でもよいし、あるいは、何れにも走査できない構成でも良い。
【００９０】
また、上記実施の形態では、Ｚ方向にも容器１９、レーザー光誘導部材１２、レーザー経路制御部１０２、あるいは集光レンズ２３を移動できる構成である場合について説明したが、これに限らず例えば、Ｚ方向については容器が移動できない構成でも良い。
【００９１】
上記実施の形態で述べた走査型レーザーＳＱＵＩＤ顕微鏡は、レーザー光照射ユニットから照射され、レーザー光誘導部材により案内されてきたレーザー光を、磁場を検出するピックアップコイルと同じ側から検査対象物に照射するものであり、レーザー光の照射と磁場の検出とを検査対象物に対し同じ側で行うので、レーザー光や発生磁場の透過が困難な基板に実装された半導体デバイスでも、基板の存在に無関係に効率的に磁場の発生と検出が可能となる。更にレーザー光が照射される検査対象物の部位の上方にピックアップコイルが配置されているので、実装半導体チップの検査でも微弱磁場をより高精度に検出出来るものである。
【００９２】
また、走査型レーザーＳＱＵＩＤ顕微鏡は、レーザー光を環状のピックアップコイルの内側を通して検査対象物に照射するので、コンパクトな構造で、しかも、磁場の検出を高精度に行うことができる。
【００９３】
また、上記実施の形態では、レーザー光の経路を制御するレーザー経路制御装置をピックアップコイルの中心軸と同軸上に設置し、該レーザー経路制御装置を経由して検査対象物にレーザー光を照射するように構成したので、ピックアップコイルとレーザー光との相対位置を調節することが可能となり、最も適した磁場発生状態で検査を行うことが可能となり、また、検査対象物が微細な構造で磁場の発生点も微細な間隔であっても、高感度で検出することが可能となる。
【００９４】
また、レーザー光誘導部材１２として、上記の様に光ファイバーを用いると（図１参照）、構造的に簡単にすることができる。また、図４（Ｂ）に示す変形例の様に中空スペースをもレーザー光誘導部材の一部として用いると、液体窒素等の影響を受けることが無い。
【００９５】
さらに、上記の走査型レーザーＳＱＵＩＤ顕微鏡において、ピックアップコイルが液体窒素容器内部に設置され、レーザー光は当該液体窒素容器の外側を通して検査対象物に照射するように構成した場合、レーザー光を液体窒素中を通す必要がなく、光ファイバー等を省略することも可能で、その経路を直接制御することができる。
【００９６】
また、上記実施の形態では、集光レンズ付き光学装置１４については、レーザー経路制御部１０２から出射されるレーザー光２の光軸が垂直方向に調整されていることを前提にして説明した。しかし、レーザー経路制御部１０２から出射されるレーザー光２の出射方向が垂直方向から傾いている場合もあり得るので、その様な場合にも対応できる構成例を図９（Ａ）を用いて以下に示す。
【００９７】
図９（Ａ）は、レーザー光の光軸の調整が可能な集光レンズ付き光学装置１４１を説明するための概念図である。
【００９８】
同図に示すように、集光レンズ付き光学装置１４１の内部には、レーザー経路制御部１０２から出射されたレーザー光２を反射させるための回転可能な第１ミラー４１と、第２ミラー４２とを備える。更に、集光レンズ付き光学装置１４１の内部には、レーザー光２を、位置検出センサー（ＰＳＤ）４３への経路と集光レンズ２３への経路とに分離するスプリッター４４と、位置検出センサー４３と、集光レンズ２３とを備える。位置検出センサー４３は、レーザー経路制御部１０２から出射されるレーザー光２の傾きの程度（位置ズレの量）を検出して、その検出結果を制御部１０１（図１参照）に出力する手段である。尚、制御部１０１は、位置検出センサー４３からの出力を得て、第１ミラー４１と第２ミラー４２の回転角度を制御する。
【００９９】
次に、図９（Ａ）と図９（Ｂ）を参照しながら、各部の動作を説明する。ここでは、説明の理解を容易にするために、レーザー光２の傾きは、Ｙ−Ｚ平面内で生じた場合を説明するが、Ｘ−Ｚ平面内で生じた場合でも、また、Ｘ−Ｙ−Ｚ空間内で生じた場合でも、基本的な動作は以下の説明と同様である。
【０１００】
まず最初は、レーザー経路制御部１０２から垂直に出射されたレーザー光２ａの経路を説明する。図９（Ａ）では、この場合の経路を実線で示している。
【０１０１】
同図において、レーザー光２ａは、第１ミラー４１で反射して、第２ミラー４２の回転軸中心の位置４２ａで反射して、図中の真下方向に進行する。更にスプリッター４４で図中の右方向に進行したレーザー光２ａ１（図中において点線で示した）は位置検出センサー４３の中心位置４３ａに入射し、スプリッター４４で図中の真下方向へ直進したレーザー光は集光レンズ２３のレンズ中心に入射される。
【０１０２】
次に、レーザー経路制御部１０２からある角度傾斜して出射されたレーザー光２ｂの経路を図９（Ａ）、図９（Ｂ）を用いて説明する。図９（Ａ）では、レーザー光２ｂの経路を一点鎖線で示している。
【０１０３】
図９（Ａ）において、レーザー光２ｂは、第１ミラー４１で反射して、第２ミラー４２の回転軸中心の位置４２ａからずれた位置４２ｂで反射して、下方に進行する。スプリッター４４で図中の右方向に進行したレーザー光２ｂ１は位置検出センサー４３の中心位置４３ａから下方にずれた位置４３ｂに入射する。
【０１０４】
一方、下方に直進したレーザー光は集光レンズ２３のレンズ中心からずれた位置に入射される。入射光の位置ズレを検出した位置検出センサー４３は、その位置ズレ量に応じた信号を制御部１０１に出力する。制御部１０１は、その位置ズレ量を０にするために、第１及び第２ミラー４１、４２を、それぞれα度とβ度だけ回転させる。第１ミラー４１がα度回転した後のレーザー光２ｂの反射光は点線で示した。ここで、第１ミラー４１の回転角度（α度）は、点線で示した反射光２ｂが、常に第２ミラー４２の回転軸中心の位置４２ａに進行する様に制御される。
【０１０５】
尚、図９（Ｂ）は、第１及び第２ミラー４１、４２が、それぞれα度とβ度だけ回転した後の、レーザー光２ｂの経路を実線と点線で示している。
【０１０６】
これにより、仮に集光レンズ付き光学装置１４１に入射されるレーザー光２が傾斜していても、そのレーザー光２を集光レンズ２３のレンズ中心の位置に入射させることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
本発明にかかる誘起磁場検出装置は、微弱磁場をより高精度に検出出来るという効果を有し、誘起磁場検出装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本発明の実施の形態１の走査型レーザーＳＱＵＩＤ顕微鏡を説明するための概念図
【図２】（Ａ）本発明の実施の形態１の液体窒素容器の一部縦断面図、（Ｂ）本実施の形態１の液体窒素容器の底面図
【図３】（Ａ）本発明の実施の形態１の集光レンズ付き光学装置の縦断面図、（Ｂ）本実施の形態１の集光レンズ付き光学装置の底面図
【図４】（Ａ）実施の形態１の変形例としての液体窒素容器等を表す概略断面図、（Ｂ）実施の形態１の変形例としての液体窒素容器等の概略縦断面図
【図５】図４（Ａ）、図４（Ｂ）に示す液体窒素容器の変形例の縦断面の概略図
【図６】本発明の実施の形態１の走査型レーザーＳＱＵＩＤ顕微鏡の変形例を説明するための概念図
【図７】本発明の実施の形態１の走査型レーザーＳＱＵＩＤ顕微鏡の変形例のＱ−Ｑ’断面を示す概念図
【図８】本発明の実施の形態２の走査型レーザーＳＱＵＩＤ顕微鏡を説明するための概念図
【図９】（Ａ）レーザー光の光軸の調整が可能な集光レンズ付き光学装置を説明するための概念図、（Ｂ）第１及び第２ミラーが移動した後のレーザー光の経路を示す図
【図１０】従来のレーザーＳＱＵＩＤ顕微鏡の構成を表すブロック図
【図１１】従来の別のレーザーＳＱＵＩＤ顕微鏡の構成を表す概念図
【図１２】（Ａ）従来の更に別のレーザーＳＱＵＩＤ顕微鏡を上面から見た概念図、（Ｂ）図１２（Ａ）のレーザーＳＱＵＩＤ顕微鏡を側面から見た概念図
【符号の説明】
【０１０９】
１  レーザー光発生ユニット
２  レーザー光
３  発生磁場
１３  ＳＱＵＩＤ
１４  集光レンズ付き光学装置
１５  ピックアップコイル
１６  検査対象物
１７  実装用基板
１８  液体窒素
１９  容器
２０  ＸＹステージ
２１  ＸＹステージ制御装置
２３  集光レンズ
３１  画像化ユニット
３２  表示部
１０１  制御部
１０２  レーザー経路制御部
１０３  支持装置
【図４】
2007178425.tif 000003
【図５】
2007178425.tif 000004
【図６】
2007178425.tif 000005
【図７】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2007178425.tif 000009
【図１２】
2007178425.tif 000010
【図１】
2007178425.tif 000011
【図２】
2007178425.tif 000012
【図３】
2007178425.tif 000013
【図８】
2007178425.tif 000014