(57)【要約】【課題】半導体基板裏面に形成された基板一体型ＳＩＬの実効半径を大きくすることが可能な裏面解析用搭載型レンズ又は裏面解析方法を提供すること。【解決手段】半導体装置（２）の基板裏面（２ｂ）に形成した半球状の基板一体型ＳＩＬ（２ｃ）の上に搭載して使用するための裏面解析用搭載式レンズ（１）である。この裏面解析用搭載式レンズは、中実の球体の一部を１つの平面で切除した残部の形状を含み、該切除面（１ｂ）にさらに半球状の凹み（１ｃ）を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置の基板裏面に形成した半球状の基板一体型ＳＩＬの上に搭載して使用するための裏面解析用搭載式レンズであって、中実の球体の一部を１つの平面で切除した残部の形状を含み、該切除面にさらに半球状の凹みを有する裏面解析用搭載式レンズ。
【請求項２】
前記切除面に形成された前記半球状の凹みの周囲に、凸状の段差が形成されている、請求項１に記載の裏面解析用搭載式レンズ。
【請求項３】
前記凸状の段差の外形状は、前記半導体装置の基板の裏面に形成される前記基板一体型ＳＩＬの周囲に形成される窪みの形状と相補的に対応していることを特徴とする、請求項２に記載の裏面解析用搭載式レンズ。
【請求項４】
前記裏面解析用搭載式レンズの中心が、前記半導体装置の基板の裏面に形成される前記基板一体型ＳＩＬの中心上に来るように前記切除面を前記半導体装置の基板裏面に密着させた場合に、前記半球状凹みの球面中心が、該基板一体型ＳＩＬの半球面の球面中心と一致するように形成されている、請求項１〜３のいずれか一に記載の裏面解析用搭載式レンズ。
【請求項５】
屈折率がｎ、球面の半径がｒである前記裏面解析用搭載式レンズの前記切除面を、前記半導体基板の裏面に密着させた場合に、該裏面解析用搭載式レンズの球面の球面中心が該半導体基板の表面からｒ／ｎの高さにあるように形成されている、請求項１〜４のいずれか一に記載の裏面解析用搭載式レンズ。
【請求項６】
前記裏面解析用搭載式レンズの前記切除面を、前記半導体基板の裏面に密着させた場合に、該裏面解析用搭載式レンズの球面の球面中心が該半導体基板の表面の位置にあるように形成されている、請求項１〜４のいずれか一に記載の裏面解析用搭載式レンズ。
【請求項７】
可視光に対して透明である材質から形成されている、請求項１〜６のいずれか一に記載の裏面解析用搭載式レンズ。
【請求項８】
材質がシリコン又は酸化亜鉛である、請求項１〜６のいずれか一に記載の裏面解析用搭載式レンズ。
【請求項９】
シリコンよりも低い屈折率の材質からなる、請求項１〜６のいずれか一に記載の裏面解析用搭載式レンズ。
【請求項１０】
半導体装置に形成された構造の故障を裏面から解析する、半導体装置の裏面解析方法であって、
中実の球体の一部を１つの平面で切除して得られる形状であり、該切除面にさらに半球状の凹みを有する裏面解析用搭載式レンズを、半導体装置の基板裏面に形成した半球状の基板一体型ＳＩＬの上に搭載し、該基板一体型ＳＩＬの球面と、該半球状の凹みとが互いに平行な面を成すように配置して行う、裏面解析方法。
【請求項１１】
屈折率がｎ、球面の半径がｒである前記裏面解析用搭載式レンズが、前記半導体基板の裏面に密着させた場合に、該裏面解析用搭載式レンズの球面の球面中心が該半導体基板の表面からｒ／ｎの高さにあるように配置される、請求項１０に記載の裏面解析方法。
【請求項１２】
前記裏面解析用搭載式レンズが、前記半導体基板の裏面に密着させた場合に、該裏面解析用搭載式レンズの球面の球面中心が該半導体基板の表面の高さにあるように配置される、請求項１０に記載の裏面解析方法。
【請求項１３】
前記裏面解析用搭載式レンズと前記基板一体型ＳＩＬの間に、高屈折率液体を充填して行う、請求項１０〜１２のいずれか一に記載の裏面解析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の裏面解析用搭載式レンズと、そのレンズを用いた解析方法に関し、特に半導体装置の故障解析において、裏面解析の高分解能化を目的として、半導体装置の基板裏面に形成した半球状の基板一体型ＳＩＬの上に搭載して使用するための、裏面解析用搭載式レンズとそれを用いる裏面解析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の多層配線化に伴い、半導体装置に形成された構造の故障解析は、半導体基板を透過する赤外光を利用して、半導体チップの裏面から故障箇所を特定する、裏面解析手法（裏面エミッション解析、裏面ＯＢＩＲＣＨ解析等）が主流となっている。ところが、赤外光は、半導体装置の加工に利用される紫外線に比べ、波長が長い為、微細化された半導体装置の裏面解析では、分解能が不足するという問題がある。これに対し、半導体基板の高い屈折率を利用して紫外線並みの分解能を得る、固体浸レンズ（Ｓｏｌｉｄ  Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ  Ｌｅｎｓ、ＳＩＬ）を用いた裏面解析が行われている。
【０００３】
裏面解析用の固体浸レンズには、大別して、基板一体型ＳＩＬ（特許文献１）、基板搭載型ＳＩＬ（特許文献２）、対物レンズ一体型ＳＩＬ（特許文献３、特許文献４）の３種類がある。
【０００４】
基板一体型ＳＩＬは、半導体基板に固体浸レンズを作り込むものであり、視野移動が出来ないが、固体浸レンズ／基板界面の問題が発生しない為、確実に高分解能効果が得られる。
【０００５】
基板搭載型ＳＩＬは、基板に載せた固体浸レンズを透して解析を行うもので、搭載位置を調整することで視野移動ができるが、固体浸レンズ／基板界面で分解能が制限される。
【０００６】
対物レンズ一体型ＳＩＬは、対物レンズに固定した固体浸レンズを基板に押し付けて解析するもので、視野移動が容易になる上、対物レンズによる圧着効果で固体浸レンズ／基板界面の密着性を高めることができるが、基板裏面の平坦性や異物の有無等に依存して隙間ができる為、確実に高分解能効果を得ることは難しい。
【０００７】
基板搭載型ＳＩＬや対物レンズ一体型ＳＩＬでは、固体浸レンズと基板の間に油等の高屈折率液体を充填することにより、固体浸レンズ／基板界面に起因する分解能低下を抑えることもできるが、半導体基板と同等の屈折率を持つ液体が無い為、分解能は基板一体型ＳＩＬより劣る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３６０２４６５号公報
【特許文献２】特公平７-１８８０６号公報
【特許文献３】国際公開第２００４／０８８３８６号
【特許文献４】国際公開第２００５／０４３２１４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
基板一体型ＳＩＬは、図８に示すように、半導体基板２を半球状に加工して、半導体基板の裏面２ｂに固体浸レンズ２ｃを作り込む為、固体浸レンズ２ｃの半径ｒ２は基板厚ｄで制限される。即ち、図９の半球型ＳＩＬでは、ｒ２＜ｄ、図１０のワイエルシュトラス（Ｗｅｉｅｒｓｔｒａｓｓ）球型（超半球型）ＳＩＬでは、半導体基板の屈折率をｎ２として、（１＋１／ｎ２）・ｒ２＜ｄとなる。ここでは、半球型ＳＩＬとＷｅｉｅｒｓｔｒａｓｓ球型ＳＩＬを含めて半球状ＳＩＬという。
【００１０】
近年、半導体装置の小型化が進み、半導体チップを薄く研削して実装するパッケージが多くなっていることから、このような半導体装置に基板一体型ＳＩＬを形成して裏面解析を行う場合、基板厚の制限により、固体浸レンズの半径は少なくとも２００μｍ以下に抑える必要がある。
【００１１】
一方、固体浸レンズでは、収差に起因して視野が制限される。これは、光軸周りでは収差が小さく抑えられるが、光軸から離れるに従って、収差が増大する為である。図７は、シリコン（ｎ２＝３．５）の基板一体型ＳＩＬについて、この様子をシミュレーションしたものであり、曲線（３）、（４）は、各々、厚さ７００〜９００μｍ以上の厚い基板を想定した半球型ＳＩＬとＷｅｉｅｒｓｔｒａｓｓ球型ＳＩＬの収差特性、曲線（５）、（６）は、各々、厚さ２００μｍ程度の薄い基板を想定した半球型ＳＩＬとＷｅｉｅｒｓｔｒａｓｓ球型ＳＩＬの収差特性を示している。
【００１２】
図７において、縦軸は、対物レンズで検出可能な有効回折角に対する最大収差（単位：μｍ）を示し、横軸は、観察面上の光軸からの距離（単位：μｍ）を示している。この最大収差の値が分解能以下であれば、収差は分解能に全く影響しない。最大収差が分解能を越えると、収差が分解能に影響し始めるが、収差が分解能以下の光の寄与が大きい内は、高分解能での解析は可能である。但し、収差は回折角に対し連続的に変化することから、最大収差が大きくなるほど、収差は分解能に大きく影響するようになるので、光軸からの距離が同じ位置で比較した場合、最大収差が大きいほど、高分解能解析が可能な視野は狭くなる。
【００１３】
図７の曲線（３）、（４）は、基板一体型ＳＩＬで高分解能解析が可能な視野が、７００〜９００μｍ厚基板の場合、直径５０μｍ前後になることを示しているが、曲線（５）、（６）は、２００μｍ厚基板になると、直径十数μｍφまで狭くなることを示している。このような視野の縮小は、視野移動のできない基板一体型ＳＩＬにとって、致命的となる場合があり、故障箇所を確実に視野内に捉える為、固体浸レンズの加工位置に高い精度が要求されることになる。又、エミッション解析で１箇所のように見える発光でも、固体浸レンズを透して解析すると、その周辺に弱い発光が検出される場合もある為、確実に故障箇所と断定できない段階では、周辺の発光有無も確認できるよう、視野は広いことが好ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の裏面解析用搭載式レンズは、半導体装置の半導体基板裏面に形成された基板一体型ＳＩＬの上を覆うように設置する搭載式レンズであり、基板一体型ＳＩＬの実効半径を大きくする、即ち基板一体型のＳＩＬの視野を広げることが可能なものである。
【００１５】
本発明の解析方法は、半導体装置の半導体基板裏面に形成した基板一体型ＳＩＬ上に本発明の裏面解析用搭載式レンズを搭載し、視野を拡大することで、より広範囲の高分解能裏面解析を可能にするものである。
【００１６】
本発明の第１の視点は、半導体装置の基板裏面に形成した半球状の基板一体型ＳＩＬの上に搭載して使用するための裏面解析用搭載式レンズである。この裏面解析用搭載式レンズは、中実の球体の一部を１つの平面で切除した残部の形状を含み、該切除面にさらに半球状の凹みを有する。
【００１７】
本明細書において、「中実の球体の一部を１つの平面で切除した残部の形状」とは、中実な球体を平面で２つに切断した、そのうちの１つの形状を意味する。また「半球状の凹み」とは、球面体の一部を構成するような形状を有する凹みを意味する。
【００１８】
本発明の第２の視点は、半導体装置に形成された構造の故障を裏面から解析する、半導体装置の裏面解析方法である。これは、中実の球体の一部を１つの平面で切除して得られる形状であり、該切除面にさらに半球状の凹みを有する裏面解析用搭載式レンズを、半導体装置の基板裏面に形成した半球状の基板一体型ＳＩＬの上に搭載して行う。さらに、該基板一体型ＳＩＬの球面と、該半球状の凹みとが互いに平行な面を成すように配置して行う。
【発明の効果】
【００１９】
上記構成を有する裏面解析用搭載型レンズ又は解析方法により、半導体基板裏面に形成された基板一体型ＳＩＬの実効半径を大きくして観察することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の１つの実施例（実施例１）に係る裏面解析用搭載式レンズを底面から見た斜視図である。
【図２】本発明の１つの実施例（実施例１）に係る裏面解析用搭載式レンズを半導体チップに搭載した場合の縦断面図である。
【図３】本発明の１つの実施例（実施例１）に係る裏面解析用搭載式レンズを半導体チップに搭載したときの光学的効果を説明する縦断面図である。
【図４】本発明の他の実施例（実施例２）に係る裏面解析用搭載式レンズを底面から見た図である。
【図５】本発明の他の実施例（実施例２）に係る裏面解析用搭載式レンズを半導体チップに搭載した場合の縦断面図である。
【図６】本発明の他の実施例（実施例２）に係る裏面解析用搭載式レンズを半導体チップに搭載したときの光学的効果を説明する縦断面図である。
【図７】従来技術の問題点、及び本発明の効果を説明する為の、固体浸レンズの収差特性図である。
【図８】従来技術に係る、半導体基板一体型ＳＩＬの斜視図である。
【図９】従来技術に係る、半球型ＳＩＬの縦断面図である。
【図１０】従来技術に係る、ワイエルシュトラス（Ｗｅｉｅｒｓｔｒａｓｓ）球型ＳＩＬの縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の好ましい形態を以下に記載する。
【００２２】
第１の視点において、前記切除面に形成された前記半球状の凹みの周囲に、凸状の段差が形成されていることが好ましい。
【００２３】
また、前記凸状の段差の外形状は、前記半導体装置の基板の裏面に形成される前記基板一体型ＳＩＬの周囲に形成される窪み（凹状部）の形状と相補的に対応していることが好ましい。通常は、前記基板一体型ＳＩＬの周囲に形成される窪みが円柱状に切削されるので、凸状の段差もそれに相補的な形状となるように円柱状に形成する。
【００２４】
また、前記裏面解析用搭載式レンズの中心が、前記半導体装置の基板の裏面に形成される前記基板一体型ＳＩＬの中心上に来るように前記切除面を前記半導体装置の基板裏面に密着させた場合に、前記半球状凹みの球面中心が、該基板一体型ＳＩＬの半球面の球面中心と一致するように形成されていることが好ましい。即ち、半球状凹みの球面と基板一体型ＳＩＬの半球面の球面とは互いに平行面を形成する。
【００２５】
また、屈折率がｎ、球面の半径がｒである前記裏面解析用搭載式レンズの前記切除面を、前記半導体基板の裏面に密着させた場合に、該裏面解析用搭載式レンズの球面の球面中心が該半導体基板の表面からｒ／ｎの高さにあるように形成されていることが好ましい。
【００２６】
また、前記裏面解析用搭載式レンズの前記切除面を、前記半導体基板の裏面に密着させた場合に、該裏面解析用搭載式レンズの球面の球面中心が該半導体基板の表面の位置にあるように形成されていることが好ましい。
【００２７】
また、上記裏面解析用搭載式レンズは、可視光に対して透明である材質を用いることができる。また、シリコン又は酸化亜鉛を用いることができる。またシリコンよりも低い屈折率の材質でもよい。
【００２８】
第２の視点において、屈折率がｎ、球面の半径がｒである前記裏面解析用搭載式レンズが、前記半導体基板の裏面に密着させた場合に、該裏面解析用搭載式レンズの球面の球面中心が該半導体基板の表面からｒ／ｎの高さにあるように配置されることが好ましい。
【００２９】
また、前記裏面解析用搭載式レンズが、前記半導体基板の裏面に密着させた場合に、該裏面解析用搭載式レンズの球面の球面中心が該半導体基板の表面の高さにあるように配置されることが好ましい。
【００３０】
また、前記裏面解析用搭載式レンズと前記基板一体型ＳＩＬの間に、高屈折率液体を充填して行うことが好ましい。
【実施例】
【００３１】
（実施例１）
本発明の実施例１に係る裏面解析用搭載式レンズ１は、図１に示す通り、中実の球体の一部を平面で切除した形状を有する。したがって表面１ａが球面、切除面である底面１ｂが平坦で、半球状（本明細書では中実球体の一部を構成する形状を意味する）を成し、底面１ｂの中心にはさらに半球状（本明細書では球面の一部を構成する形状を意味する）の凹み１ｃが設けられている。（観察光の屈折に寄与しない、底面１ｂに近い表面１ａは必ずしも球面でなくともよい。）
【００３２】
この裏面解析用搭載式レンズ１は、図８に示すような基板一体型ＳＩＬの上に搭載して使用し、使用時は、図２の断面図に示す構成となるように設計されている。基板一体型ＳＩＬは、窪み（凹状部）の底面２ｅの中心部に形成されている。これは、半導体基板表面２ａに形成されている集積回路の解析対象位置３付近を中心とし、半径がｒ２の半導体半球２ｃとなるように、半導体基板２の裏面２ｂを削って加工されたものである。ｎ２は半導体基板の屈折率であり、ｎ３は裏面解析用搭載式レンズ１の半球状凹み１ｃと半導体半球２ｃの隙間空間の屈折率である。
【００３３】
図２に示すように、裏面解析用搭載式レンズ１の表面１ａは半径ｒ１の球面で、この裏面解析用搭載式レンズ１を厚さｄの半導体基板２の裏面２ｂに搭載したとき、裏面解析用搭載式レンズ１の材質の屈折率をｎ１として、その球面中心が、半導体基板表面２ａからｒ１／ｎ１の高さに来るように設計している。更に、半球状凹み１ｃは、裏面解析用搭載式レンズ１の中心が基板一体型ＳＩＬの中心上に来るように搭載されたとき、半導体半球２ｃの表面と平行な面を成すように設計されている。即ち、半球状凹み１ｃの半径ｒ３は、半導体半球２ｃの半径ｒ２より大きく、半球状凹み１ｃの球面中心と半導体半球２ｃの球面中心は一致している。
【００３４】
以上のように裏面解析用搭載式レンズ１を搭載すると、図３に示すように、解析対象位置３付近からの回折光は、半導体半球２ｃと半球状凹み１ｃの両表面に対し、それぞれほぼ垂直方向に伝搬して行くことになるので、半導体半球２ｃと半球状凹み１ｃの間の空間は、分解能に殆ど影響しない。従って、半球状凹み１ｃを半導体半球２ｃに密着させることなく、裏面解析用搭載式レンズ１を透して、基板一体型ＳＩＬと同等の分解能を得ることができる。
【００３５】
一方、裏面解析用搭載式レンズ１の表面１ａは、解析対象位置３付近に対し、Ｗｅｉｅｒｓｔｒａｓｓ球型ＳＩＬを構成する為、図３に示すように、低い開口数の対物レンズ４でも、解析対象位置３付近を高い開口数で観察することが可能となる。即ち、この裏面解析用搭載式レンズ１には、基板厚ｄで制限される半径ｒ２の半球型ＳＩＬを、基板厚ｄに制限されない半径ｒ１のＷｅｉｅｒｓｔｒａｓｓ球型ＳＩＬに変換する効果があり、固体浸レンズの半径が拡張されることにより、視野を拡大することが可能となる。
【００３６】
図７は、シリコン（屈折率ｎ２＝３．５）の基板一体型ＳＩＬについて、この様子をシミュレーションしたものであり、曲線（５）は、厚さ２００μｍ程度の薄い基板を想定した半球型ＳＩＬの収差特性、曲線（１）、（２）は、曲線（５）に対応する半球型ＳＩＬに、半径ｒ１が７００μｍの第１の実施例の裏面解析用搭載式レンズを搭載した場合の収差特性を示している。曲線（３）、（４）は、各々、厚さ７００〜９００μｍ以上の厚い基板を想定した半球型ＳＩＬとＷｅｉｅｒｓｔｒａｓｓ球型ＳＩＬの収差特性を示しており、曲線（１）、（２）は、何れも、曲線（３）、（４）と同等以上の視野が得られることを示している。
【００３７】
尚、曲線（１）は、シリコン（屈折率ｎ２＝３．５）製の裏面解析用搭載式レンズ、曲線（２）は、酸化亜鉛（屈折率ｎ２＝２）製の裏面解析用搭載式レンズの場合を、各々示しており、シリコン基板と異なる屈折率の裏面解析用搭載式レンズでも、同等の視野拡大効果が得られる。従って、裏面解析用搭載式レンズ１は、必ずしも、半導体基板２と同じ材質である必要はない。
【００３８】
なお実際の解析にあたっては、本発明に係る裏面解析用搭載式レンズ１を、あらかじめいくつかのパターンで製造しておき、解析が必要な半導体装置２の裏面２ｂに、用いる裏面解析用搭載式レンズ１との関係が上記構成となるように基板一体型ＳＩＬを形成して、その上に裏面解析用搭載式レンズ１を搭載して観察することとなる。
【００３９】
裏面解析用搭載式レンズの場合、観察倍率が裏面解析用搭載式レンズの屈折率で決まる為、基板一体型ＳＩＬでは不可能な、観察倍率の調整が可能となる。即ち、シリコン製のＷｅｉｅｒｓｔｒａｓｓ球型ＳＩＬでは、観察倍率が固体浸レンズを使用しない場合の約１２倍にもなる為、対物レンズの倍率や解析対象の広さによっては、観察倍率が高くなり過ぎる場合も起こり得るが、シリコンより低い屈折率の材質を選定すると観察倍率を下げることができる。従って、屈折率の異なる裏面解析用搭載式レンズを複数用意しておけば、最適な観察倍率を選定して解析することも可能になる。
【００４０】
実施例１の裏面解析用搭載式レンズを実際の裏面解析に適用する場合、まず解析対象となる半導体チップの裏面を鏡面仕上げ研磨することになるが、半導体チップの基板厚が、裏面解析用搭載式レンズの設計上で予め想定した基板厚と異なっていた場合は、鏡面仕上げ研磨の前に、想定した基板厚になるように研削する必要がある。このとき、半導体チップの基板厚を厚くすることはできない為、裏面解析用搭載式レンズは、想定される最も薄い基板に対応したものを、少なくとも１ヶを用意しておく必要があり、必要に応じて、これより厚い基板に対応したものも用意しておく。
【００４１】
鏡面仕上げ研磨後、基板一体型ＳＩＬの加工を行う位置を決める為、解析対象位置を絞り込む解析を行う。その後、基板裏面を加工して、その解析対象位置を球面中心とする基板一体型ＳＩＬを形成し、基板一体型ＳＩＬを透した裏面解析を行って、視野拡大の要否を検討する。基板一体型ＳＩＬの形成位置のずれや、視野周辺の像の歪み具合から、視野拡大が必要と判断されたら、基板一体型ＳＩＬの上に裏面解析用搭載式レンズを搭載する。
【００４２】
このとき、図２の半導体半球２ｃと半球状凹み１ｃの間の空間に、油等の高屈折率液体を充填してもよい。半導体半球２ｃと半球状凹み１ｃの間の空間の屈折率ｎ３が大きくなれば、観察像が明るくなる上、発光解析の検出率も向上する。その後、最も鮮明な観察像が得られるように、裏面解析用搭載式レンズ１の搭載位置を調整する。観察像は、基板一体型ＳＩＬの光軸と裏面解析用搭載式レンズ１の光軸が一致したとき、最も鮮明になるので、裏面解析用搭載式レンズ１を可視光に対して透明な材質で作成しておけば、顕微鏡下で直接観察しながら、基板一体型ＳＩＬの頂部を裏面解析用搭載式レンズ１の中心に合せることができる為、位置合せが容易になる。
【００４３】
（実施例２）
本発明の第２の実施例の裏面解析用搭載式レンズは、図４に示す通り、底面１ｂの中央に、底面１ｂから突出するように凸状の段差部１ｄが円柱状に形成されており、半球状の凹み１ｃは、この凸状段差部１ｄ内に形成されている。
【００４４】
基板一体型ＳＩＬは、上述の通り、図８に示すように、半導体基板２の裏面２ｂを削って加工されたものである為、基板一体型ＳＩＬの周辺に段差状の窪み２ｄ（凹状部）が形成される。半導体半球２ｃと段差状の窪み２ｄの相対位置は、加工条件によって固定することができる。そのため、裏面解析用搭載式レンズ１の凸状段差部１ｄの幅（実施例２では直径）を段差状窪み２ｄの幅（実施例２では直径）よりやや狭く設計しておくことで、凸状段差部１ｄを、この段差状窪み２ｄ内に確実に嵌るようにすることができる。従って、本発明の第２の実施例の裏面解析用搭載式レンズ１の底面の凸状段差部１ｄは、図５に示すように、第１の実施例の裏面解析用搭載式レンズ１より、半球状凹み１ｃを半導体半球２ｃへ接近させることができる。
【００４５】
半球状凹み１ｃと半導体半球２ｃの隙間空間は、結像に寄与し得る回折角成分を減少させる為、像が暗くなる、発光検出率が低下するなどの弊害を発生させる。第１の実施例では、この隙間空間に油等の高屈折率液体を充填することで、これらの弊害を抑制したが、隙間空間を狭くすることでも、同様の効果が得られる。無論、隙間空間を狭くした上で、高屈折率液体を充填すれば、更に、弊害を抑制することができる。
【００４６】
又、鮮明な観察像を得る為には、基板一体型ＳＩＬの光軸と裏面解析用搭載式レンズ１の光軸が一致するように、裏面解析用搭載式レンズ１の搭載位置を調整する必要があり、第１の実施例では、可視光に対して透明な材質で作成するなどの工夫が必要であった。しかしながら、裏面解析用搭載式レンズ１の材質を可視光に対して透明な材質に限定することは、設計の自由度を下げることになり、最適設計を行う上で障害となる場合がある。第２の実施例では、裏面解析用搭載式レンズ１の底面１ｂの凸部を基板一体型ＳＩＬの段差２ｄに嵌めて固定する為、両者が位置決めのガイドとして機能し、位置合わせが容易になる。
【００４７】
（実施例３）
尚、図２の第１の実施例と、図５の第２の実施例は、裏面解析用搭載式レンズ１を厚さｄの半導体基板２の裏面２ｂに搭載したとき、裏面解析用搭載式レンズ１の材質の屈折率をｎ１として、その球面中心が、半導体基板表面２ａからｒ１／ｎ１の高さに来るように設計していた。これは、裏面解析用搭載式レンズ１の表面１ａが、解析対象位置３付近に対し、Ｗｅｉｅｒｓｔｒａｓｓ球型ＳＩＬとして機能するようにしたものである。
【００４８】
これを、球面中心が半導体基板表面２ａの高さに来るように設計し、半球型ＳＩＬとして機能させてもよい（図示せず）。この場合も、基板厚ｄで制限される半径ｒ２の半球型ＳＩＬを、基板厚に制限されない半径ｒ１の半球型ＳＩＬに変換することになるので、固体浸レンズの実効半径が拡張され、同様な視野拡大効果を得ることができる。
【００４９】
以上、本発明を上記実施形態に即して説明したが、本発明の全開示（請求の範囲及び図面を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施例ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素の多様な組み合わせないし選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲及び図面を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。
【符号の説明】
【００５０】
１：裏面解析用搭載式レンズ
１ａ：裏面解析用搭載式レンズ表面
１ｂ：裏面解析用搭載式レンズ裏面（切除面）
１ｃ：半球状凹み
１ｄ：凸状段差部
２：半導体基板
２ａ：半導体基板表面
２ｂ：半導体基板裏面
２ｃ：半導体半球（ＳＩＬ）
２ｄ：段差状の窪み（凹状部）
２ｅ：段差状の窪みの底面
３：解析対象位置
４：対物レンズ
ｒ１：裏面解析用搭載式レンズの半径
ｒ２：半導体半球の半径
ｒ３：裏面解析用搭載式レンズの半球状凹み半径
ｎ１：裏面解析用搭載式レンズの屈折率
ｎ２：半導体基板の屈折率
ｎ３：裏面解析用搭載式レンズの球面凹みと半導体半球の隙間空間の屈折率
ｄ：半導体基板の厚さ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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