KR101184771B1 - 현미경 및 시료 관찰 방법 - Google Patents

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마사하루 토키와
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하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤
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Abstract

검사 대상의 반도체 디바이스(S)에 대하여, 화상 취득부(1)와, 대물렌즈(20)를 포함하는 광학계(2)와, 반도체 디바이스(S)로부터 대물렌즈(20)로의 광축을 포함하는 삽입 위치 및 광축을 벗어난 대기 위치 사이를 이동 가능한 고침(固浸) 렌즈(SIL: Solid Immersion Lens, 3)를 설치한다. 그리고, SIL(3)을 대기 위치에 배치하고, 반도체 디바이스(S)의 기판의 굴절률 n0 및 두께 t0에 기초하여 초점 및 수차를 보정하는 제1 모드와, SIL(3)을 삽입 위치에 배치하고, 기판의 굴절률 n0, 두께 t0, SIL(3)의 굴절률 n1, 두께 d1 및 곡률 반경 R1에 기초하여 초점 및 수차를 보정하는 제2 모드의 2개의 제어 모드로 관찰을 실시한다. 이에 의해, 반도체 디바이스의 미세 구조 해석 등에 필요한 시료의 관찰을 용이하게 실시할 수 있는 현미경 및 시료 관찰 방법을 얻을 수 있다.

Description

현미경 및 시료 관찰 방법 {MICROSCOPE AND SAMPLE OBSERVATION METHOD}
본 발명은 반도체 디바이스 등의 시료를 소정의 관찰면에서 시료를 통하여 관찰하기 위해서 사용되는 현미경 및 시료 관찰 방법에 관한 것이다.
최근 반도체 디바이스에 있어서, 디바이스면(능동 회로면)이 기판의 하측이 되는 페이스다운 본딩(facedown bonding), 플립 칩 본딩(flip chip bonding)이 많이 사용되도록 되어 오고 있다. 이와 같은 반도체 디바이스의 검사에서는, 패키지의 종류나 실장(實裝) 방향에 의해, 패키지를 분해하지 않는 한 기판의 디바이스면을 노출시키는 것이 어려운 경우가 있다. 또, 플립 칩이 실장되지 않고 기판의 디바이스면의 노출이 가능한 경우라도 고집적화, 다층화된 반도체 디바이스에서는, 하층에 있는 배선이나 소자 등의 관찰이 어렵게 되어 있다. 이에 대하여, 디바이스면과는 반대의 이면(裏面)으로부터 기판을 통하여 반도체 디바이스를 관찰하는 방법이 제안되어 있다.
종래의 반도체 검사 장치로서는, 이미션(emission) 현미경(문헌1：특개평 7-190946호 공보), OBIRCH 장치(문헌2：특개평 6-300824호 공보), 시간 분해 이미션 현미경(문헌3：특개평 10－150086호 공보) 등이 알려져 있다. 또, 이와 같은 현미경을 사용한 관찰에서는, 반도체 디바이스의 기판 재료로서 사용되는 실리콘(Si)이 근적외광을 투과시키는 것 때문에, 적외광 등을 사용한 관찰이 실시되고 있다. 그렇지만, 최근 검사 대상이 되는 반도체 디바이스의 미세화가 진행되고 있으며, 가시광이나 적외광을 사용한 종래의 검사 장치에서는, 광학계에서의 회절 한계에 기인하는 제한에 의해 미세 구조의 해석이 어려워져 오고 있다.
이 때문에, 이와 같은 반도체 디바이스의 미세 구조에 대하여 해석을 실시하고, 반도체 디바이스 중에 형성된 트랜지스터나 배선 등의 회로 패턴에 발생한 이상 개소를 검출하는 경우, 우선, 가시광이나 적외광을 사용한 검사 장치에 의해 이상 개소가 존재하는 범위를 어느 정도까지 좁힌다. 그리고, 그 좁혀진 범위에 대하여 보다 고분해 가능한 전자 현미경 등의 관찰 장치를 사용하여 관찰을 실시함으로써, 반도체 디바이스에서의 이상 개소를 검출하는 방법이 사용되고 있다.
특허문헌 1: 특개평 7-190946호 공보
특허문헌 2: 특개평 6-300824호 공보
특허문헌 3: 특개평 10-150086호 공보
상기 기술한 바와 같이, 빛을 사용한 검사를 실시한 후에 전자 현미경으로 고분해 가능한 관찰을 실시하는 방법에서는, 검사 대상이 되는 반도체 디바이스의 준비, 설치가 복잡하다는 등의 이유에 의해, 반도체 디바이스의 검사에 많은 수고와 시간을 필요로 한다고 하는 문제가 있다.
한편, 관찰 대상의 화상을 확대하는 렌즈로서 고침(固浸) 렌즈(SIL: Solid Immersion Lens)가 알려져 있다. SIL은 반구 형상, 또는 바이어슈트라스 구(Weierstrass sphere)라고 불리는 초반구(超半球) 형상의 렌즈이며, 통상은 크기가 1mm 정도로 소형의 렌즈 소자이다. 이 SIL을 관찰 대상의 표면에 밀착시켜 설치하면, 개구수 NA 및 배율을 모두 확대할 수 있어 높은 공간 분해 가능한 관찰이 가능해진다. 그렇지만, 반도체 디바이스의 검사에 있어서는, 그 취급이나 관찰 제어 등의 점으로부터 SIL을 사용한 검사는 실용화되어 있지 않다. 이것은, 반도체 디바이스 이외의 시료의 관찰에 있어서도 동일하다.
본 발명은 이상의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것이며, 반도체 디바이스의 미세 구조 해석 등에 필요한 시료의 관찰을 용이하게 실시하는 것이 가능한 현미경 및 시료 관찰 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 의한 현미경은 시료를 소정의 관찰면에서 관찰하는 현미경으로서, (1) 대물렌즈를 포함하여 시료의 상을 유도하는 광학계와, (2) 대물렌즈를 구동하여 시료에 대한 초점 맞춤 및 수차 보정을 실시하기 위한 대물렌즈 구동 수단과, (3) 시료로부터 대물렌즈로의 광축을 포함하는 위치에 설치된 고침 렌즈와, (4) 대물렌즈 구동 수단을 제어하는 제어 수단을 구비하고, (5) 제어 수단은 시료의 굴절률 n0, 두께 t0, 고침 렌즈의 굴절률 n1, 두께 d1 및 곡률 반경 R1에 기초하여 설정된 보정 조건으로 초점 맞춤 및 수차 보정을 실시하는 고침 렌즈 모드를 제어 모드로서 가지는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에 의한 시료 관찰 방법은, 시료를 소정의 관찰면에서 대물렌즈를 포함하는 광학계를 통하여 관찰하는 시료 관찰 방법으로서, (a) 시료로부터 대물렌즈로의 광축을 벗어난 대기 위치에 고침 렌즈를 배치하여 시료의 통상 화상을 관찰하는 통상 화상 관찰 단계(제1 화상 관찰 단계)와, (b) 시료로부터 대물렌즈로의 광축을 포함하는 삽입 위치에 고침 렌즈를 배치하고, 시료의 굴절률 n0, 두께 t0, 고침 렌즈의 굴절률 n1, 두께 d1 및 곡률 반경 R1에 기초하여 설정된 보정 조건으로 초점 맞춤 및 수차 보정을 실시하는 보정 단계와, (c) 보정 단계에 의해 초점 맞춤 및 수차 보정이 이루어진 상태에서 시료의 확대 화상을 관찰하는 확대 화상 관찰 단계(제2 화상 관찰 단계)를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 기술한 현미경 및 시료 관찰 방법에서는, 이면(裏面)으로부터 기판을 통하여 실시하는 반도체 디바이스의 검사 등, 시료를 통하여 소정의 관찰면에 대하여 실시하는 시료의 관찰에 있어서, 고침 렌즈로 시료 및 고침 렌즈의 광학 파라미터를 고려한 관찰 조건에 의해 관찰을 실시하는 제어 모드(고침 렌즈 모드)를 사용하여 시료의 관찰을 실시하고 있다. 이에 의해, 고침 렌즈로의 확대 화상을 바람직하게 취득할 수 있어 시료의 미세 구조 등의 관찰을 용이하게 실시하는 것이 가능해진다.
시료 관찰로서는, 예를 들면 반도체 디바이스를 시료로 하고, 반도체 디바이스를 이면으로부터 기판을 통하여 관찰하는 예를 들 수 있다. 이 경우, 상기 현미경은 반도체 검사 장치로서 사용되고, 반도체 디바이스의 미세 구조 해석 등의 검사를 용이하게 실시하는 것이 가능해진다. 또, 시료의 화상을 유도하는 광학계에 대하여, 시료의 화상을 취득하는 화상 취득 수단을 설치해도 된다.
여기서, 현미경은 고침 렌즈를 구동하고 시료로부터 대물렌즈로의 광축을 포함하는 삽입 위치 및 광축을 벗어난 대기 위치 사이에서 이동시키는 고침 렌즈 구동 수단을 구비하는 것으로 해도 된다. 이와 같은 고침 렌즈 구동 수단을 설치함으로써, 고침 렌즈 무(無)／유(有)에서의 통상 화상／확대 화상의 취득이 용이해진다.
또, 광학계로서는, 대물렌즈로서 시료의 통상 화상을 관찰하기 위한 제1 대물렌즈 및 고침 렌즈와 함께 시료의 확대 화상을 관찰하기 위한 제2 대물렌즈를 가지는 구성을 사용해도 된다. 이와 같이 고침 렌즈 무(無)／유(有)에서 별개의 대물렌즈를 사용하는 경우, 상기 기술한 고침 렌즈 구동 수단으로서는 대물렌즈를 전환하는 리볼버(revolver)가 사용된다.
또, 현미경은 제어 수단이 시료의 굴절률 n0 및 관찰면까지의 시료의 두께 t0에 기초하여 설정된 보정 조건으로 초점 맞춤을 실시하는 통상 모드와, 상기 기술한 고침 렌즈 모드와의 2개의 제어 모드를 가지는 것이 바람직하다. 동일하게 시료 관찰 방법은, 시료로부터 대물렌즈로의 광축을 벗어난 대기 위치에 고침 렌즈를 배치하고, 시료의 굴절률 n0 및 관찰면까지의 시료의 두께 t0에 기초하여 설정된 보정 조건으로 초점 맞춤을 실시하는 통상 보정 단계를 구비하는 것이 바람직하다. 또, 이와 같은 통상 모드에 있어서도, 필요하면 고침 렌즈 모드와 동일하게 초점 맞춤과 함께 수차 보정을 실시하는 것으로 해도 된다.
상기 기술한 현미경 및 시료 관찰 방법에서는, 고침 렌즈없이 시료의 광학 파라미터를 고려한 관찰 조건에 의해 관찰을 실시하는 제1 모드(통상 모드)와, 고침 렌즈로 시료 및 고침 렌즈의 광학 파라미터를 고려한 관찰 조건에 의해 관찰을 실시하는 제2 모드(고침 렌즈 모드)를 전환하여 시료의 관찰을 실시하고 있다. 이에 의해, 고침 렌즈 무(無)／유(有)에서의 통상 화상／확대 화상을 각각 바람직하게 취득할 수 있어, 시료의 미세 구조 등의 관찰을 용이하게 실시하는 것이 가능해진다.
시료에 대한 초점 맞춤에 대해서는, 현미경은 대물렌즈 구동 수단이 시료와 대물렌즈와의 간격을 변화시켜 초점 맞춤을 실시하는 초점 조절 수단을 가지는 것이 바람직하다. 동일하게, 시료 관찰 방법은 보정 단계에 있어서, 시료와 대물렌즈와의 간격을 변화시켜서 초점 맞춤을 실시하는 것이 바람직하다.
또, 수차 보정에 대해서는, 현미경은 대물렌즈가 광축을 따라 배치된 제1 렌즈군 및 제2 렌즈군을 가지며, 대물렌즈 구동 수단은 대물렌즈에서의 제1 렌즈군과 제2 렌즈군과의 간격을 변화시켜서 수차 보정을 실시하는 수차 보정 수단을 가지는 것이 바람직하다. 동일하게, 시료 관찰 방법은 보정 단계에 있어서, 대물렌즈에서의 광축을 따라 배치된 제1 렌즈군과 제2 렌즈군과의 간격을 변화시켜서 수차 보정을 실시하는 것이 바람직하다.
구체적인 보정 방법에 대해서는, 현미경은 제어 수단이 고침 렌즈 모드에서의 보정 조건에 대응하는 초점 맞춤 테이블 및 수차 보정 테이블을 가지는 것이 바람직하다. 동일하게, 시료 관찰 방법은 보정 단계에 있어서, 그 보정 조건에 대응하는 초점 맞춤 테이블 및 수차 보정 테이블을 사용하는 것이 바람직하다.
또, 고침 렌즈 무(無)／유(有)를 전환하는 경우에는, 현미경은 제어 수단이 통상 모드(제1 모드)에서의 보정 조건(제1 보정 조건)에 대응하는 초점 맞춤 테이블(제1 초점 맞춤 테이블)과, 고침 렌즈 모드(제2 모드)에서의 보정 조건(제2 보정 조건)에 대응하는 초점 맞춤 테이블(제2 초점 맞춤 테이블), 및 수차 보정 테이블(제2 수차 보정 테이블)을 가지는 것이 바람직하다. 이 경우, 통상 모드에 있어서 수차 보정을 실시할 필요가 있으면, 제어 수단은 통상 모드에서의 보정 조건에 대응하는 수차 보정 테이블(제1 수차 보정 테이블)을 더 가지는 것이 바람직하다.
동일하게, 시료 관찰 방법은 통상 보정 단계(제1 보정 단계)에 있어서, 그 보정 조건(제1 보정 조건)에 대응하는 초점 맞춤 테이블(제1 초점 맞춤 테이블)을 사용하는 동시에, 보정 단계(제2 보정 단계)에 있어서, 그 보정 조건(제2 보정 조건)에 대응하는 초점 맞춤 테이블(제2 초점 맞춤 테이블) 및 수차 보정 테이블(제2 수차 보정 테이블)을 사용하는 것이 바람직하다. 이 경우, 통상 보정 단계에 있어서 수차 보정을 실시할 필요가 있으면, 통상 보정 단계에 있어서, 그 보정 조건에 대응하는 수차 보정 테이블(제1 수차 보정 테이블)을 더 사용하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 초점 맞춤 테이블 및 수차 보정 테이블을 사용함으로써, 초점 맞춤 및 수차 보정을 용이 또한 확실하게 실행할 수 있다.
또, 현미경은 고침 렌즈 구동 수단이 고침 렌즈를 지지하는 고침 렌즈 홀더가 연결된 제1 암부재와, 제1 암부재를 시료에 대하여 대략 평행한 수평면 내에서 회동시키는 제1 암부재 회동원과, 제1 암부재 회동원을 유지하는 제2 암부재와, 제1 암부재 회동원의 회동축과 동일하지 않은 축의 위치를 회동축으로 하고, 제2 암부재를 수평면 내에서 회동시키는 제2 암부재 회동원을 가지는 고침 렌즈 이동 장치인 것이 바람직하다.
이와 같은 고침 렌즈 이동 장치를 사용함으로써, 반도체 디바이스 등의 시료 및 대물렌즈에 대하여, 고침 렌즈를 삽입 위치와 대기 위치 사이에서 바람직하게 이동시킬 수 있다. 이 경우, 또한 고침 렌즈 이동 장치는, 제2 암부재 회동원을 수평면에 직교하는 수직 방향으로 이동시키는 수직 방향 이동원을 가지는 것이 바람직하다.
<발명의 효과>
본 발명에 의하면, 고침 렌즈를 시료로부터 대물렌즈로의 광축을 포함하는 삽입 위치에 배치하고 시료 및 고침 렌즈의 광학 파라미터를 고려하여 관측을 실시하는 고침 렌즈 모드를 사용하고, 시료의 관찰을 소정의 관찰면에서 시료를 통하여 실시함으로써, 시료의 미세 구조 등의 관찰을 용이하게 실시하는 것이 가능한 현미경 및 시료 관찰 방법이 얻어진다.
도 1은 반도체 검사 장치의 일실시 형태의 구성을 모식적으로 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 검사 장치에서의 대물렌즈의 구성을 나타내는 측면 단면도이다.
도 3은 도 1에 나타낸 검사 장치에서의 SIL을 사용한 반도체 디바이스의 관 찰 방법을 나타내는 측면도이다.
도 4는 도 1에 나타낸 검사 장치를 사용한 반도체 검사 방법의 일례를 나타내는 제어 흐름도이다.
도 5는 도 4에 나타낸 검사 방법 중에서 통상 모드에서의 관찰 및 SIL 모드에서의 관찰에 대하여 나타내는 제어 흐름도이다.
도 6은 반도체 디바이스의 관찰에 있어서의 (a) 디폴트(default) 상태, (b) 통상 모드 및 (c) SIL 모드를 나타내는 모식도이다.
도 7은 기판의 굴절률과 기하학적 수차와의 상관관계의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 8은 기판의 두께와 포커스 이동량과의 상관관계의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 9는 기판의 두께와 대물렌즈에서의 렌즈군의 간격과의 상관관계의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 10은 측정 깊이와 포커스 이동량과의 상관관계의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 11은 측정 깊이와 대물렌즈에서의 렌즈군의 간격과의 상관관계의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 12는 측정 깊이와 대물렌즈에서의 렌즈군의 간격과의 상관관계의 다른 예를 나타내는 그래프이다.
도 13은 반도체 검사 장치의 다른 실시 형태를 나타내는 구성도이다.
도 14는 도 13에 나타낸 반도체 검사 장치를 측면으로부터 나타내는 구성도이다.
도 15는 SIL 머니퓰레이터 및 대물렌즈의 일실시 형태를 위쪽에서 본 사시도이다.
도 16은 SIL이 대기 위치에 배치되어 있는 상태의 SIL 머니퓰레이터 및 대물렌즈를 나타내는 하면도이다.
도 17은 SIL이 삽입 위치에 배치되어 있는 상태의 SIL 머니퓰레이터 및 대물렌즈를 나타내는 하면도이다.
도 18은 SIL이 교환 위치에 배치되어 있는 상태의 SIL 머니퓰레이터 및 대물렌즈를 나타내는 하면도이다.
도 19는 SIL 홀더의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 20은 SIL 홀더의 (a) 대기 위치의 상태 및 (b) 삽입 위치의 상태를 나타내는 종단면도이다.
<부호의 설명>
A : 관찰부 1 : 화상 취득부
10 : 고감도 카메라 12 : 레이저 스캔 광학계 유니트(LSM 유니트)
12a : 레이저광 도입용 광화이버 12c: 검출용 광화이버
12b, 12d : 렌즈 12e : 빔 스플리터
12f : XY 스캐너 15 : XYZ 스테이지
15a : XY 스테이지 15b : Z 스테이지
16 : 검사부 18 : 스테이지
19 : 테스트 픽스처 2 : 광학계
20 : 대물렌즈 20a : 제1 렌즈군
20b : 제2 렌즈군 21 : 보정환(補正環)
22 : 카메라용 광학계 22a : 렌즈
24 : LSM 유니트용 광학계 24a : 빔 스플리터
24b : 미러 24c : 렌즈
3 : 고침 렌즈(SIL) 30 : SIL 구동부
40 : 보정환 구동부 B : 제어부
51 : 관찰 제어부 51a : 카메라 제어부
51b : LSM 제어부 51c : 0BIRCH 제어부
52 : 스테이지 제어부 53 : SIL 제어부
54 : 대물렌즈 제어부 C : 해석부
61 : 화상 해석부 62 : 지시부
63 : 표시 장치 30A : SIL 머니퓰레이터
71 : 제1 암부재 72 : 제1 암부재 회동원
73 : 제2 암부재 74 : 제2 암부재 회동원
75 : Z방향 이동원 76, 77 : 지지부
85 : 광결합 재료 공급 파이프 95 : 기체 공급 파이프
5 : SIL 홀더 6 : 홀더
7 : 암부 8 : 제1 홀더
9 : 제2 홀더 11 : 캡
이하, 도면과 함께 본 발명에 의한 현미경 및 시료 관찰 방법의 바람직한 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다. 또한, 도면의 설명에 있어서는 동일 요소에는 동일 부호를 부여하고, 중복하는 설명을 생략한다. 또, 도면의 치수 비율은 설명한 것과 반드시 일치하고 있지 않다.
우선, 본 발명에 의한 현미경인 반도체 검사 장치의 기본적 구성에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명에 의한 반도체 검사 장치의 일실시 형태의 구성을 모식적으로 나타내는 블록도이다. 본 장치는, 예를 들면 트랜지스터나 배선 등으로 이루어지는 회로 패턴이 디바이스면 위에 형성된 반도체 디바이스(S)를 검사 대상(관찰 대상)의 시료로 하는 동시에, 그 디바이스면을 관찰면에 설정하고, 디바이스면과는 반대의 이면(裏面)으로부터 기판을 통하여 반도체 디바이스(S)를 관찰하여 검사를 실시하는 검사 장치이다. 여기서, 본 발명에 의한 현미경 및 시료 관찰 방법은, 시료의 관찰을 소정의 관찰면에서 시료를 통하여 실시하는 경우에 적용할 수 있으나, 이하에 있어서는, 주로 그 적용 예인 반도체 검사 장치 및 검사 방법에 대하여 설명한다.
본 실시 형태에 의한 반도체 검사 장치는, 반도체 디바이스(S)의 관찰을 실시하는 관찰부(A)와, 관찰부(A)의 각부의 동작을 제어하는 제어부(B)와, 반도체 디 바이스(S)의 검사에 필요한 처리나 지시 등을 실시하는 해석부(C)를 구비하고 있다. 또, 본 검사 장치에 의한 검사 대상, 즉 관찰 대상의 시료가 되는 반도체 디바이스(S)는 관찰부(A)에 설치된 스테이지(18) 위에, 그 관찰면이 되는 디바이스면을 스테이지(18) 측, 이면을 상측으로 하여 얹어 놓여 있다.
관찰부(A)는, 암상(暗箱, 미도시) 내에 설치된 화상 취득부(1)와, 광학계(2)와, 고침 렌즈(SIL: Solid Immersion Lens, 3)를 가지고 있다. 화상 취득부(1)는, 예를 들면 광검출기나 촬상 장치 등으로 이루어지며, 반도체 디바이스(S)의 화상을 취득하는 수단이다. 또, 화상 취득부(1)와 스테이지(18) 위에 얹어 놓여진 반도체 디바이스(S) 사이에는, 반도체 디바이스(S)로부터의 빛에 의한 화상을 화상 취득부(1)로 유도하는 광학계(2)가 설치되어 있다.
광학계(2)에는, 그 반도체 디바이스(S)에 대향하는 소정 위치에, 반도체 디바이스(S)로부터의 빛이 입사하는 대물렌즈(20)가 설치되어 있다. 반도체 디바이스(S)로부터 출사, 혹은 반사 등이 된 빛은 대물렌즈(20)로 입사하고, 이 대물렌즈(20)를 포함하는 광학계(2)를 통하여 화상 취득부(1)에 도달한다. 그리고, 화상 취득부(1)에 있어서, 검사에 사용되는 반도체 디바이스(S)의 화상이 취득된다.
화상 취득부(1)와 광학계(2)는, 서로의 광축이 일치된 상태에서 일체로 구성되어 있다. 또, 이들 화상 취득부(1) 및 광학계(2)에 대하여, XY 스테이지(15a) 및 Z 스테이지(15b)로 이루어지는 XYZ 스테이지(15)가 설치되어 있다. XY 스테이지(15a)는, 화상 취득부(1) 및 광학계(2)를 X-Y면 내(수평면 내)에서 이동시켜서, 반도체 디바이스(S)에 대한 관찰 위치(검사 위치)를 설정하기 위해 사용된다. 또, Z 스테이지(15b)는, 화상 취득부(1) 및 광학계(2)를 Z방향(수직 방향)으로 이동시켜서, 반도체 디바이스(S)에 대한 초점을 조정하기 위해 사용된다. 이에 의해, Z 스테이지(15b)는, 반도체 디바이스(S)의 기판과 광학계(2)의 대물렌즈(20)와의 간격을 변화시켜서 관찰의 초점 맞춤을 실시하는 초점 조절 수단으로서 기능을 한다.
또, 본 실시 형태에 있어서는, 도 2의 측면 단면도에 나타낸 바와 같이, 대물렌즈(20)의 렌즈군이, 제1 렌즈군(20a) 및 제2 렌즈군(20b)의 2개의 렌즈군에 의해 구성되어 있다. 이들 렌즈군(20a, 20b)은 대물렌즈(20)의 광축을 따라 상측, 하측에 각각 배치되어 있다. 대물렌즈(20)는 그 외주부에 설치된 보정환(21)(補正環, 도 1 참조)을 회전시킴으로써, 렌즈군(20a, 20b)의 간격 u를 변화시키는 것이 가능하게 구성되어 있다. 또, 보정환(21)은 보정환 구동부(40)에 의해 구동 제어되어 있다. 이에 의해, 보정환(21) 및 보정환 구동부(40)는 대물렌즈(20)에서의 렌즈군(20a, 20b)의 간격 u를 변화시켜서 관측의 수차 보정을 실시하는 수차 보정 수단으로서 기능을 한다.
이와 같은 구성에 있어서, Z 스테이지(15b)로 이루어진 초점 조절 수단과, 보정환(21) 및 보정환 구동부(40)로 이루어진 수차 보정 수단과에 의해, 대물렌즈(20)를 구동하여 반도체 디바이스(S)에 대한 초점 맞춤 및 수차 보정을 실시하는 대물렌즈 구동 수단이 구성되어 있다. 또한, 도 2에 있어서는, 보정환(21)을 포함하는 대물렌즈(20)의 구체적인 구조 및 구동 기구에 대해서는 도시를 생략하고 있다. 또, 반도체 디바이스(S)에 대한 초점 맞춤에 대해서는, 반도체 디바이스(S)를 얹어 놓은 스테이지(18)를 구동함으로써 실시해도 된다.
또, 도 1에 나타낸 검사 장치에서는, 반도체 디바이스(S)에 대하여 검사부(16)가 설치되어 있다. 검사부(16)는 반도체 디바이스(S)의 검사를 실시할 때에, 필요에 따라 반도체 디바이스(S)의 상태의 제어 등을 실시한다. 검사부(16)에 의한 반도체 디바이스(S)의 상태의 제어 방법은, 반도체 디바이스(S)에 대하여 적용하는 구체적인 검사 방법에 따라 다르나, 예를 들면 반도체 디바이스(S)에 형성된 회로 패턴의 소정 부분에 전압을 공급하는 방법, 혹은 반도체 디바이스(S)에 대하여 프로브 광으로 되는 레이저 광을 조사하는 방법 등이 사용된다.
본 실시 형태에 있어서는, 이 관찰부(A)에는 또한 SIL(3)이 설치되어 있다. 이 SIL(3)은 반도체 디바이스(S)의 화상을 확대하기 위해 사용되는 렌즈이다. 또, SIL(3)은 화상 취득부(1) 및 광학계(2)와 스테이지(18) 위에 얹어 놓여진 반도체 디바이스(S)에 대하여 이동 가능하게 설치되어 있다. 구체적으로는, SIL(3)은 반도체 디바이스(S)로부터 대물렌즈(20)로의 광축을 포함하며, 반도체 디바이스(S)에 밀착하여 설치되는 삽입 위치와 광축을 벗어난 대기 위치 사이를 이동 가능하게 구성되어 있다.
또, SIL(3)에 대하여, 고침 렌즈 구동부(SIL 구동부, 30)가 설치되어 있다. SIL 구동부(30)는 SIL(3)을 구동하여 상기 기술한 삽입 위치 및 대기 위치 사이를 이동시키는 구동 수단이다. 또, SIL 구동부(30)는 SIL(3)의 위치를 아주 작게 이동시킴으로써, 광학계(2)의 대물렌즈(20)에 대한 SIL(3)의 삽입 위치를 조정한다. 또한, 도 1에 있어서는, 대물렌즈(20)와 반도체 디바이스(S) 사이의 삽입 위치에 배치된 상태에서 SIL(3)을 도시하고 있다.
여기서, 통상 SIL로서는, 구심(球心)이 초점으로 되고 개구율 NA 및 배율이 함께 n배로 되는 반구 형상을 가지는 렌즈, 혹은 구심으로부터 R／n정도 아래쪽으로 벗어난 위치가 초점으로 되고, 개구율 NA 및 배율이 모두 n2배로 되는 초반구 형상을 가지는 렌즈가 사용되고 있다(예를 들면, 특개 2002-189000호 공보 참조).
도 3은 도 1에 나타낸 검사 장치에서의 SIL을 사용한 반도체 디바이스의 관찰 방법을 나타내는 측면도이다. 본 검사 장치에 있어서는, 상기 기술한 바와 같이, 반도체 디바이스(S)는 그 디바이스면(Sa)을 하측(스테이지(18)측), 이면(裏面, Sb)을 상측(대물렌즈(20)측)으로 하여 스테이지(18) 위에 설치된다. 이 반도체 디바이스(S)에 대하여, SIL(3)은 삽입 위치에서는 그 평면 형상 혹은 볼록면 형상의 렌즈면이 이면(裏面, Sb)에 밀착하도록 배치된다. 이와 같은 SIL로서는, 예를 들면 plano-convex lens, bi-convex lens가 알려져 있다(예를 들면, 특개평 5-157701호 공보 및 미국 특허 제 6594086호 공보 참조).
이와 같이, 대물렌즈(20) 및 SIL(3)을 사용하여 반도체 디바이스(S)를 이면(裏面, Sb)으로부터 기판을 통하여 관찰하는 경우, 반도체 디바이스(S)에서의 광학 파라미터로서는, 기판의 굴절률 n0 및 두께 t0이 있다. 또, SIL(3)에서의 광학 파라미터로서는 굴절률 n1, 두께 d1 및 구면 형상의 렌즈면의 곡률 반경 R1이 있다. 도 3 중에 있어서는, 대물렌즈(20)측으로부터 SIL(3) 및 기판을 통하여 디바이스면(Sa)으로 집속하는 광로를 실선으로서 나타내고 있다. 또, 반도체 디바이스(S)의 기판의 굴절률 n0이 SIL(3)의 굴절률 n1과 동일하다고 가정한 경우의 광로를 점선으 로서 나타내고 있다.
또, 도면 중의 L은 점선의 광로에서의 SIL(3)의 고침 렌즈 구면으로부터의 측정 깊이, 즉 SIL(3)의 렌즈면 형상으로부터 구해지는 초점 위치의 SIL(3)의 정점으로부터의 거리이다(이하, 측정 깊이라고 한다). 또한, SIL(3)의 구체적인 렌즈 형상(예를 들면, 곡률 반경 R1에 대한 두께 d1의 설정)에 대해서는 필요에 따라 적절히 설정된다. 또, 일반적으로, 기판(시료)의 두께 t0에 대해서는, 시료의 내부에 관찰면을 설정하여 시료의 일부를 통하여 관찰을 실시하는 경우에는, 그 관찰면까지의 시료의 두께를 두께 t0으로 하면 된다.
반도체 디바이스(S)를 검사하기 위한 관찰 등을 실시하는 관찰부(A)에 대하여 제어부(B) 및 해석부(C)가 설치되어 있다.
제어부(B)는 관찰 제어부(51)와, 스테이지 제어부(52)와, SIL 제어부(53)와, 대물렌즈 제어부(54)를 가지고 있다. 관찰 제어부(51)는 화상 취득부(1) 및 검사부(16)의 동작을 제어함으로써, 관찰부(A)에서 실시되는 반도체 디바이스(S)의 관찰의 실행이나 관찰 조건의 설정 등을 제어한다.
스테이지 제어부(52)는 XY 스테이지(15a)의 동작을 제어함으로써, 본 검사 장치에 있어서의 검사 위치로 되는 화상 취득부(1) 및 광학계(2)에 의한 반도체 디바이스(S)의 관찰 위치의 설정, 혹은 그 위치 맞춤을 제어한다. 또, SIL 제어부(53)는 SIL 구동부(30)의 동작을 제어함으로써, 삽입 위치 및 대기 위치 사이에 서의 SIL(3)의 이동, 혹은 SIL(3)의 삽입 위치의 조정 등을 제어한다.
대물렌즈 제어부(54)는 Z 스테이지(15b)의 동작을 제어함으로써, 반도체 디바이스(S)의 기판과 대물렌즈(20)와의 간격을 변화시키는 초점 맞춤을 제어한다. 또한, 이 제어부(54)는 보정환 구동부(40) 및 보정환(21)의 동작을 제어함으로써, 대물렌즈(20)에서의 렌즈군(20a, 20b)의 간격 u를 변화시키는 수차 보정을 제어한다.
해석부(C)는 화상 해석부(61)와 지시부(62)를 가지고 있다. 화상 해석부(61)는, 화상 취득부(1)에 의해 취득된 화상에 대하여 필요한 해석 처리 등을 실시한다. 또, 지시부(62)는 조작자로부터의 입력 내용이나 화상 해석부(61)에 의한 해석 내용 등을 참조하고, 제어부(B)에 대하여 필요한 지시를 실시한다. 또, 해석부(C)에 대하여 표시 장치(63)가 접속되어 있다. 해석부(C)에 의해 취득 또는 해석된 화상, 데이터 등은 필요에 따라 표시 장치(63)에 표시된다.
이와 같은 구성에 있어서, 제어부(B)는 Z 스테이지(15b), 보정환 구동부(40) 및 보정환(21)을 포함하는 대물렌즈 구동 수단과, SIL 구동부(30)를 포함하는 고침 렌즈 구동 수단을 제어하고, 반도체 디바이스(S)의 디바이스면(Sa)을 관찰할 때의 관찰 조건을 제어하는 제어 수단으로 되어 있다. 특히, 본 실시 형태에 있어서는, SIL(3)이 삽입 위치와 대기 위치 사이를 이동 가능하게 구성되어 있는 것에 대응하고, SIL 제어부(53) 및 대물렌즈 제어부(54)를 포함하는 제어부(B)는, 통상 모드(제1 모드) 및 고침 렌즈 모드(SIL 모드, 제2 모드)의 2개의 제어 모드를 가지고 있다.
통상 모드에서는, SIL 제어부(53)는 SIL 구동부(30)에 의해 광축을 벗어난 대기 위치에 SIL(3)을 배치한다. 또, 대물렌즈 제어부(54)는 반도체 디바이스(S)의 기판의 굴절률 n0 및 두께 t0에 기초하여 설정된 제1 보정 조건으로, Z 스테이지(15b), 보정환 구동부(40) 및 보정환(21)에 의해 관찰 조건의 초점 맞춤 및 수차 보정을 실시한다. 그리고, 대물렌즈(20)를 포함하는 광학계(2)를 통하여, 이면(裏面, Sb)으로부터의 반도체 디바이스(S)의 관찰이 실시된다. 대물렌즈 제어부(54)에는, 이 제1 보정 조건에 대응하는 제1 초점 맞춤 테이블 및 제1 수차 보정 테이블이 준비되어 있다.
SIL 모드에서는, SIL 제어부(53)는 SIL 구동부(30)에 의해 광축을 포함하는 삽입 위치에 SIL(3)을 배치한다. 또, 대물렌즈 제어부(54)는 반도체 디바이스(S)의 기판의 굴절률 n0, 두께 t0, SIL(3)의 굴절률 n1, 두께 d1 및 곡률 반경 R1에 기초하여 설정된 제2 보정 조건으로, Z 스테이지(15b), 보정환 구동부(40) 및 보정환(21)에 의해 관찰 조건의 초점 맞춤 및 수차 보정을 실시한다. 그리고, 대물렌즈(20)를 포함하는 광학계(2)와, SIL(3)을 통하여 이면(裏面, Sb)으로부터의 반도체 디바이스(S)의 관찰이 실시된다. 대물렌즈 제어부(54)에는, 이 제2 보정 조건에 대응하는 제2 초점 맞춤 테이블 및 제2 수차 보정 테이블이 준비되어 있다.
다음으로, 본 발명에 의한 시료 관찰 방법인 반도체 검사 방법에 대하여 설명한다. 도 4는 도 1에 나타낸 검사 장치를 사용한 반도체 검사 방법의 일례를 나타내는 제어 흐름도이다. 또, 도 5는 도 4에 나타낸 검사 방법 중에서 통상 모드에 서의 관찰 및 SIL 모드에서의 관찰에 의한 관찰 방법에 대하여 구체적으로 나타내는 제어 흐름도이다. 또, 도 6은 반도체 디바이스의 관찰에 있어서의 (a) 디폴트 상태, (b) 통상 모드 및 (c) SIL 모드를 나타내는 모식도이다.
먼저, 검사 대상이 되는 반도체 디바이스(S)에 대하여 관찰에 적합한 광학 파라미터를 가지는 SIL(3)을 선택하고, 그 SIL(3)을 SIL 구동부(30)에 대하여 셋팅한다(단계 S101). 그리고, 선택된 SIL(3)의 굴절율 n1, 두께 d1 및 곡률 반경 R1의 각 광학 파라미터를 해석부(C)에 설치된 입력 장치를 통하여 입력한다(S102). 또, 검사 대상의 반도체 디바이스(S)를, 이면(裏面, Sb)을 상측으로 하여 스테이지(18) 위에 셋팅한다(S103). 그리고, 셋팅한 반도체 디바이스(S)의 이면(裏面, Sb)에 관찰의 초점을 맞춘다. 이에 의해, 도 6(a)에 나타낸 바와 같이, 반도체 디바이스(S)의 상부면으로 되어 있는 이면(裏面, Sb)에 초점이 맞도록 초점 및 수차가 설정된다(S104). 이 상태, 즉 기판의 두께 t0=0이 반도체 디바이스(S)를 관찰할 때의 디폴트 상태(원점 도출을 실시한 상태)로 된다. 또한, 이 상태에서는 SIL(3)은 광축을 벗어난 대기 위치에 배치되어 있다.
다음으로, 관찰 대상의 시료가 되는 반도체 디바이스(S)의 기판의 굴절률 n0 및 두께 t0의 각 광학 파라미터를 입력한다(S105).
계속하여, 반도체 디바이스(S)에 대하여, 대물렌즈(20)를 사용하는 통상 모드에서의 관찰을 실시한다(S200). 구체적으로는, 도 5의 제어 흐름도에 나타낸 바 와 같이, 기판의 굴절률 n0 및 두께 t0에 따른 제1 초점 맞춤 테이블, 제1 수차 보정 테이블을 사용하고, 대물렌즈(20)의 이동량ΔZ 및 렌즈군(20a, 20b)의 간격 u를 조정한다. 이에 의해, 도 6(b)에 나타낸 바와 같이, 이면(裏面, Sb)으로부터 기판을 통과하여 반도체 디바이스(S)의 관찰면에 설정되어 있는 디바이스면(Sa)에 초점이 맞도록, 초점 맞춤 및 수차 보정이 실행된다(S201, 제1 보정 단계).
관찰 조건의 설정이 종료하면, 반도체 디바이스(S)를 검사하기 위한 관찰을 실시한다(S202, 제1 화상 관찰 단계). 여기서는, 화상 취득부(1)에 의해 대물렌즈(20)를 포함하는 광학계(2)를 통하여, 반도체 디바이스(S)의 디바이스면(Sa)에 설치된 회로 패턴의 통상 화상을 관찰한다. 또, 스테이지 제어부(52)에 의해, XY 스테이지(15a)를 구동 제어하여 화상 취득부(1) 및 광학계(2)를 X-Y면 내에서 이동시킨다. 그리고, 반도체 디바이스(S)의 관찰하고 싶은 개소를 찾아내어 시야 중심에 셋팅하고 검사 위치(관찰 위치)에 설정한다.
이어서, 대물렌즈(20)에 더하여 SIL(3)을 사용하는 SIL 모드에서의 관찰을 실시한다(S300). 구체적으로는, SIL 제어부(53)에 의해 SIL 구동부(30)를 구동하고 SIL(3)을 대기 위치로부터 삽입 위치로 이동한다. 그리고, 반도체 디바이스(S)의 이면(Sb)에 밀착한 상태에서 검사 위치에 맞추어서 SIL(3)을 시야에 삽입한다(S301). 이 상태에서 기판의 굴절률 n0, 두께 t0, SIL(3)의 굴절률 n1, 두께 d1 및 곡률 반경 R1에 따른 제2 초점 맞춤 테이블, 제2 수차 보정 테이블을 사용하고, 대물렌즈(20)의 이동량 ΔZ 및 렌즈군(20a, 20b)의 간격 u를 조정한다. 이에 의해, 도 6(c)에 나타낸 바와 같이, SIL(3) 및 기판을 통과하여 반도체 디바이스(S)의 디바이스면(Sa)에 초점이 맞도록, 초점 맞춤 및 수차 보정이 실행된다(S302, 제2 보정 단계). 또, 필요에 따라 초점, 수차, SIL(3)의 위치 등의 관찰 조건에 대하여 미조정을 실시한다(S303).
관찰 조건의 설정이 종료하면, 반도체 디바이스(S)의 관찰을 실시한다(S304, 제2 화상 관찰 단계). 여기서는, 화상 취득부(1)에 의해, 대물렌즈(20)를 포함하는 광학계(2) 및 SIL(3)을 통하여, 반도체 디바이스(S)의 확대 화상을 관찰하고, 검사 위치에 있는 회로 패턴에 대하여 검사를 실시한다. 설정된 검사 위치에 대하여 필요한 관찰 및 검사가 종료하면 SIL(3)을 시야로부터 떼어서 대기 위치로 이동한다(S305).
다음으로, 도 4의 제어 흐름도에 나타낸 바와 같이, 스테이지(18)에 세팅되어 있는 반도체 디바이스(S)에 대하여, 다른 위치를 관찰할 필요가 있는지 어떤지를 확인하고(S106), 필요가 있으면 통상 모드에서의 관찰(S200) 및 SIL 모드에서의 관찰(S300)을 반복하여 실행한다. 또, 다른 위치를 관찰할 필요가 없으면, 다른 반도체 디바이스를 관찰할 것인지 어떤지를 확인하고(S107), 필요가 있으면 반도체 디바이스(S)의 세팅(S103) 이후의 각 프로세스를 반복하여 실행한다. 다른 반도체 디바이스가 없으면, 반도체 디바이스의 검사를 종료한다.
본 실시 형태에 의한 반도체 검사 장치 및 반도체 검사 방법의 효과에 대하여 설명한다.
도 1에 나타낸 반도체 검사 장치 및 도 4, 도 5에 나타낸 반도체 검사 방법 에 있어서는, 이면(Sb)으로부터 기판을 통하여 실시하는 반도체 디바이스(S)의 검사에 있어서, SIL(3)을 대기 위치에 배치하고 기판의 광학 파라미터 n0, t0을 고려한 관찰 조건에서 관찰을 실시하는 통상 모드와, SIL(3)을 삽입 위치에 배치하고 기판의 광학 파라미터 n0, t0 및 SIL(3)의 광학 파라미터 n1, d1, R1을 고려한 관찰 조건에서 관찰을 실시하는 SIL 모드를 전환하여 검사를 실시하고 있다. 이에 의해, SIL(3) 무(無)/유(有)의 상태의 각각에 대하여 초점 맞춤 및 수차 보정을 적절히 실행하고, 반도체 디바이스(S)의 통상 화상／확대 화상을 각각 적절하게 취득할 수 있다. 따라서, 반도체 디바이스(S)의 미세 구조 해석 등의 검사를 용이하게 실시하는 것이 가능해진다.
또, 상기 실시 형태에 있어서는, 대물렌즈(20)에 대한 초점 조절 수단으로서, 반도체 디바이스(S)의 기판과 대물렌즈(20)와의 간격을 조정하는 Z 스테이지(15b)를 사용하고 있다. 또, 대물렌즈(20)에 대한 수차 보정 수단으로서, 렌즈군(20a, 20b)으로 이루어지는 렌즈 구성을 적용하는 동시에, 렌즈군의 간격을 조정하는 보정환(21) 및 보정환 구동부(40)를 사용하고 있다. 이와 같은 구성에 의해, 반도체 디바이스(S)를 관찰할 때의 초점 및 수차를 바람직하게 조정할 수 있다. 또, 이들 이외의 구성을 사용해도 된다. 예를 들면, 반도체 디바이스(S)에 대한 초점 맞춤에 대해서는, 상기한 바와 같이 반도체 디바이스(S)를 얹어 놓는 스테이지(18)를 Z축 방향으로 구동하는 구성으로 해도 된다.
또, 초점 맞춤 및 수차 보정의 구체적인 방법에 대해서는, 각 보정 조건에 대응하여 제어부(B)에 준비된 초점 맞춤 테이블 및 수차 보정 테이블을 사용하여 실행하고 있다. 이에 의해, 반도체 디바이스(S)에 대한 관찰 조건을 용이, 또한 확실하게 보정할 수 있다. 단, 이와 같은 방법으로서는, 초점 맞춤 테이블 및 수차 보정 테이블 이외의 방법을 사용해도 된다. 예를 들면, 초점 맞춤 및 수차 보정을 실시하기 위해 필요한 계산식을 준비해 두고, 그 계산식을 사용하여 초점 맞춤, 수차 보정의 조건을 산출하는 구성으로 해도 된다.
도 1에 나타낸 구성에 있어서는, 구체적으로는 초점 맞춤 테이블은 Z 스테이지(15b)에 의한 대물렌즈(20)의 Z 방향으로의 구동 거리(포커스 이동량) ΔZ에 의해 작성하는 것이 바람직하다. 또, 수차 보정 테이블은, 대물렌즈(20)에 있어서의 렌즈군(20a, 20b)의 간격 u, 또는 간격 u에 대응하는 보정환(21)의 회전량에 의해 작성하는 것이 바람직하다.
또, 이들 보정 테이블에 대해서는, 상정(想定)되는 기판 및 SIL의 광학 파라미터의 조합에 대하여 미리 필요한 수만큼 테이블을 작성해 두고, 입력된 파라미터에 따라 사용하는 테이블을 선택해도 된다. 혹은, 파라미터가 입력된 시점에서 보정 테이블을 작성하는 것으로 해도 된다. 또, SIL의 광학 파라미터의 입력에 대해서는, 파라미터의 값을 개별적으로 입력하는 이외에도, SIL의 제품번호에 대응한 파라미터의 세팅을 준비해 두는 구성이나, 파라미터의 값이 기억된 IC 칩 등의 기억 매체를 SIL에 설치해 두고 사용시에 데이터를 읽어내는 구성 등을 사용해도 된다.
또한, 반도체 기판 및 SIL에 사용되는 주재료 및 그 굴절률 n으로서는, 이하 의 것을 들 수 있다.
　Si ： 3.5
　GaP ： 3.1
　GaAs ： 3.4
　유리 ： 1.45~2
　플라스틱 ： 1.45~2
또, SIL의 재료에 대해서는, 검사 대상이 되는 반도체 디바이스에서의 Si, GaP 등의 기판 재료에 대하여 굴절률이 가까운 것을 선택하여 사용하는 것이 바람직하다. 또, 상기 실시 형태에서는, 관찰 대상의 시료를 반도체 디바이스로 한 반도체 검사 장치 및 검사 방법에 대하여 설명하고 있으나, 일반적으로 반도체 디바이스 등의 각종의 디바이스를 시료로 하는 경우에는, 대상이 되는 디바이스로서는, 반도체 기판을 사용한 것에 한하지 않고, 폴리 실리콘 박막 트랜지스터 등과 같이 유리나 플라스틱 등을 기판으로 하는 집적 회로를 관찰 대상으로 해도 된다. 예를 들면, 액정 디바이스에서는 유리 기판 위에, 또 유기 EL 등에서는 플라스틱 기판 위에 디바이스가 제작된다.
Si제 SIL을 사용하는 경우, 기판이 Si기판이면 기판과 SIL과의 계면에서 수차가 발생하지 않는다고 하는 이점이 있다. 단, 1.1μm 이하의 파장의 빛에 대해서는 투과율이 낮고, 기판을 얇게 해도 SIL에 의해 빛이 흡수되는 점에 주의가 필요하다.
또, GaP제 SIL을 사용하는 경우, Si의 투과 파장영역에 더하여 가시영역~1.1 μm의 파장의 빛도 투과한다고 하는 이점이 있다. 이 경우, Si 기판을 충분히 얇게 함으로써, 이와 같은 파장영역에서의 관찰이 가능해진다. 예를 들면, Si기판을 30μm 정도까지 얇게 하고, LSM(후술)에 의한 화상 취득에 있어서 1μm 이하의 파장의 레이저 광을 사용함으로써, 관찰의 고해상도화를 실현할 수 있다. 한편, GaP제 SIL에서는, Si기판의 경우에 기판과 SIL과의 계면에서 굴절률 차이에 의한 구면 수차라고 하는 기하학적 수차가 발생하는 점에 주의가 필요하다. 또한, 상기와 같이 기판을 충분히 얇게 한 경우에는, 기하학적 수차의 영향은 무시할 수 있다.
상기 기술한 반도체 검사 방법에 대하여 구체적인 데이터와 함께 더 설명한다.
먼저, 통상 모드에서의 관찰 조건의 보정에 대하여 설명한다. 대물렌즈(20)를 사용한 반도체 디바이스(S)의 디바이스면(Sa)의 관찰(도 6(b) 참조)에서는, 그 기판의 이면(Sb)에서 발생하는 기하학적 수차 I는 이하의 식(1)
I=(n0 2-1)t0NA2／(2n0 3) …(1)
에서 구해진다. 이 식(1)에 있어서, NA는 대물렌즈(20)의 개구수이다.
도 7은 기판의 굴절율과 기하학적 수차와의 상관관계의 일례를 나타내는 그래프이다. 이 그래프에서, 횡축은 관찰 대상의 기판(시료)의 굴절률 n0을 나타내고, 종축은(기하학적 수차／기판의 두께) I／t0을 나타내고 있다. 또, 이 그래프에서는, 대물렌즈(20)의 개구수를 NA=0.76으로 하고 있다. 통상 모드에서의 관찰 조건의 보정에서는, 이와 같이 구해지는 기하학적 수차 I 등의 광학 특성에 기초하여, 초점 맞춤 테이블 및 수차 보정 테이블이 작성된다.
도 8은 기판의 두께와 대물렌즈를 이동시키는 포커스 이동량과의 상관관계의 일례를 나타내는 그래프이다. 이 그래프에 있어서, 횡축은 기판의 두께 t0(μm)을 나타내고, 종축은 포커스 이동량 ΔZ(mm)를 나타내고 있다. 또, 그래프 A1은 Si(n0=3.5), A2는 GaP(n0=3.1), A3은 유리(n0=1.5)를 기판 재료로 했을 때의 상관관계를 나타내고 있다. 여기서, 식(1)으로부터 알 수 있듯이, NA 및 n0이 일정하면, 기하학적 수차 I는 기판의 두께 t0에 비례한다. 따라서, 도 8에 나타낸 예에서는, 초점 맞춤용의 포커스 이동량 ΔZ는 두께 t0 또는 기하학적 수차 I에 대하여 비례식으로 산출된다.　
도 9는 기판의 두께와 대물렌즈에서의 렌즈군의 간격과의 상관관계의 일례를 나타내는 그래프이다. 이 그래프에서, 횡축은 기판의 두께 t0(μm)을 나타내고, 종축은 대물렌즈(20)에서 설정되는 렌즈군(20a, 20b)의 간격 u(mm)를 나타내고 있다. 또, 그래프 B1은 Si, B2는 GaP, B3은 유리를 기판 재료로 했을 때의 상관관계를 나타내고 있다. 도 9에 나타낸 예에서는, 수차 보정용의 렌즈군의 간격 u는, 두께 t0 또는 기하학적 수차 I에 대하여 1차식으로 산출된다. 또한, 도 8 및 도 9에서, 계수치 등을 포함하는 구체적인 상관식은, 개개의 대물렌즈(20)에서의 렌즈 구성 등에 의해 결정된다. 또, 상관식의 차수 등의 함수계에 대해서는 적당한 것을 사용하면 된다.
다음으로, SIL 모드에서의 관찰 조건의 보정에 대하여 설명한다. 대물렌즈(20)에 더하여 SIL(3)을 사용한 디바이스면(Sa)의 관찰(도 6(c) 참조)에서는, 그 기하학적 수차 I는 SIL(3)의 렌즈 구면에서 발생하는 기하학적 수차 I1과, SIL(3)／기판의 계면에서 발생하는 기하학적 수차 I2와의 합 I=I1＋I2가 된다. SIL(3)의 렌즈 구면에서 발생하는 기하학적 수차 I1은, 간단하기 때문에 R1=1mm, n1=3.5로 하면 이하의 식(2)
I1=6.25(L-1)2× (3.5L-4.5)L …(2)
에서 구해진다. 이 식(2)에서, L은 도 3에 나타낸 SIL(3)의 측정 깊이이다.
또, SIL(3)／기판의 계면에서 발생하는 기하학적 수차 I2는 이하의 식(3)
I2=n1(n0 2-n1 2)t0NA2／(2n0 3) …(3)
에서 구해진다. SIL 모드에 있어서의 관찰 조건의 보정에서는, 이와 같이 구해지는 기하학적 수차 I1, I2 등의 광학 특성에 기초하여, 초점 맞춤 테이블 및 수차 보정 테이블이 작성된다.
도 10은 측정 깊이와 포커스 이동량과의 상관관계의 일례를 나타내는 그래프이다. 이 그래프에서, 횡축은 측정 깊이 L(μm)을 나타내고, 종축은 포커스 이동량 ΔZ(mm)를 나타내고 있다. 또, 이 그래프에서는, 기판의 광학 파라미터를 n0=3.5, t0=100μm, SIL(3)의 광학 파라미터를 n1=3.1, R1=0.5mm로 하고 있다. 또한, SIL(3)의 두께 d1은 측정 깊이 L과 함께 변화한다. 이 도 10에 나타낸 바와 같은 상관관계에 의해, 초점 맞춤용의 포커스 이동량 ΔZ가 산출된다.
도 11은 측정 깊이와 대물렌즈에서의 렌즈군의 간격과의 상관관계의 일례를 나타내는 그래프이다. 이 그래프에서, 횡축은 측정 깊이 L(μm)을 나타내고, 종축은 렌즈군(20a, 20b)의 간격 u(mm)를 나타내고 있다. 또, 이 그래프에서는, 기판의 광학 파라미터를 n0=3.5, SIL(3)의 광학 파라미터를 n1=3.1, R1=0.5mm로 하고, 도달 NA를 2.2로 한 보정 상태를 나타내고 있다. 또, 그래프 C0은 보정 무(無)의 상태, C1은 SIL(3)의 두께 d1=480μm, C2는 d1=450μm, C3은 d1=420μm, C4는 d1=390μm, C5는 d1=360μm, C6은 d1=330μm에서의 보정 상태를 나타내고 있다. 또한, 기판의 두께 t0은 측정 깊이 L과 함께 변화한다.
또, 도 12는 측정 깊이와 대물렌즈에서의 렌즈군의 간격과의 상관관계의 다른 예를 나타내는 그래프이다. 이 그래프에서는, 기판의 광학 파라미터를 n0=3.5, SIL(3)의 광학 파라미터를 n1=3.5, R1=0.5mm로 하고, 도달 NA를 2.5로 한 보정 상태를 나타내고 있다. 이 경우, 기판 및 SIL(3)의 굴절률이 동일하기 때문에 렌즈군의 간격 u는 SIL(3)의 두께 d1에는 따르지 않고, 기판의 두께 t0 및 SIL(3)의 두께 d1이 측정 깊이 L과 함께 임의의 조합으로 변화한다. 이들 도 11, 도 12에 나타낸 바와 같은 상관관계에 의해 수차 보정용의 렌즈군의 간격 u가 산출된다.
본 발명에 의한 반도체 검사 장치 및 검사 방법에 대하여 더 설명한다.
도 13은 본 발명에 의한 반도체 검사 장치의 다른 실시 형태를 나타내는 구성도이다. 또, 도 14는 도 13에 나타낸 반도체 검사 장치를 측면에서 나타내는 구성도이다. 본 실시 형태는 도 1에 나타낸 반도체 검사 장치에 대하여, 그 구체적인 구성을 나타내는 것으로 되어 있다.
본 실시 형태에 의한 반도체 검사 장치는 관찰부(A)와, 제어부(B)와, 해석부(C)를 구비하고 있다. 또한, 여기서는 해석부(C)에 대하여 도시를 생략하고 있다. 검사 대상이 되는 반도체 디바이스(S)는 관찰부(A)에 설치된 스테이지(18) 위에 얹어 놓여 있다. 또한, 본 실시 형태에 있어서는, 반도체 디바이스(S)에 대하여 검사에 필요한 전기 신호 등을 인가하는 테스트 픽스처(19)가 설치되어 있다. 반도체 디바이스(S)는 그 이면(裏面)이 대물렌즈(20)에 대면하도록 배치된다.
관찰부(A)는 암상(暗箱, 미도시) 내에 설치된 고감도 카메라(10)와, 레이저 스캔 광학계(LSM： Laser Scanning Microscope) 유니트(12)와, 광학계(22, 24)와, XYZ 스테이지(15)와, SIL(3)과 SIL 구동부(30)와, 보정환 구동부(40)를 가지고 있다.
이들 중, 카메라(10)및 LSM 유니트(12)는, 도 1에 나타낸 구성에 있어서의 화상 취득부(1)에 상당하고 있다. 또, 광학계(22, 24)는 광학계(2)에 상당하고 있다. 광학계(22, 24)의 반도체 디바이스(S)측에는 대물렌즈(20)가 설치되어 있다. 본 실시 형태에서는, 도 13 및 도 14에 나타낸 바와 같이, 각각 다른 배율을 가지는 복수의 대물렌즈(20)가 전환 가능하게 설치되어 있다. 또, 대물렌즈(20)에는, 도 2에 나타낸 2개의 렌즈군(20a, 20b) 및 보정환(21)이 설치되어 있으며, 보정환 구동부(40)에 의해 수차를 보정 가능하게 구성되어 있다. 또, 테스트 픽스처(19)는 검사부(16)에 상당하고 있다. 또, LSM 유니트(12)는 화상 취득부(1)로서의 기능과 더불어, 검사부(16)로서의 기능도 가지고 있다.
광학계(22)는, 대물렌즈(20)를 통하여 입사된 반도체 디바이스(S)로부터의 빛을 카메라(10)로 유도하는 카메라용 광학계이다. 카메라용 광학계(22)는, 대물렌즈(20)에 의해 소정의 배율로 확대된 화상을 카메라(10) 내부의 수광면에 결상시키기 위한 결상 렌즈(22a)를 가지고 있다. 또, 대물렌즈(20)와 결상 렌즈(22a) 사이에는 광학계(24)의 빔 스플리터(24a)가 개재하고 있다. 고감도 카메라(10)로서는, 예를 들면 냉각 CCD 카메라 등이 사용된다.
이와 같은 구성에 있어서, 반도체 디바이스(S)로부터의 빛은 대물렌즈(20) 및 카메라용 광학계(22)를 포함하는 광학계를 통하여 카메라(10)로 유도된다. 그리고, 카메라(10)에 의해, 반도체 디바이스(S)의 패턴 화상 등의 화상이 취득된다. 혹은, 반도체 디바이스(S)의 발광 화상을 취득하는 것도 가능하다. 이 경우에는, 테스트 픽스처(19)에 의해 전압을 인가한 상태에서 반도체 디바이스(S)로부터 발생한 빛이 광학계를 통하여 카메라(10)로 유도된다. 그리고, 카메라(10)에 의해, 이상 관찰 화상으로서 사용되는 반도체 디바이스(S)의 발광 화상이 취득된다. 반도체 디바이스(S)로부터의 발광으로서는, 반도체 디바이스의 결함에 기초하는 이상 개소에 기인하는 것이나, 반도체 디바이스 중의 트랜지스터의 스위칭 동작에 수반하는 트렌젠트(transient) 발광 등이 예로서 들어진다. 또한, 취득된 화상은 디바이스의 결함에 기초하는 발열 화상이라도 된다.
LSM 유니트(12)는 적외선 레이저광을 조사하기 위한 레이저광 도입용 광화이버(12a)와, 광화이버(12a)로부터 조사된 레이저광을 평행광으로 하는 콜리메이터 렌즈(12b)와, 렌즈(12b)에 의해 평행광으로 된 레이저광을 반사하여 광로를 변환하는 빔 스플리터(12e)와, 빔 스플리터(12e)에서 반사된 레이저광을 XY 방향으로 주사하여 반도체 디바이스(S)측으로 출사하는 XY 스캐너(12f)를 가지고 있다.
또, LSM 유니트(12)는 반도체 디바이스(S)측으로부터 XY 스캐너(12f)를 통하여 입사되고, 빔 스플리터(12e)를 투과한 빛을 집광하는 콘덴서 렌즈(12d)와, 콘덴서 렌즈(12d)에 의해 집광된 빛을 검출하기 위한 검출용 광화이버(12c)를 가지고 있다.
광학계(24)는, 반도체 디바이스(S) 및 대물렌즈(20)와 LSM 유니트(12)의 XY 스캐너(12f) 사이에서 빛을 유도하는 LSM 유니트용 광학계이다. LSM 유니트용 광학계(24)는, 반도체 디바이스(S)로부터 대물렌즈(20)를 통하여 입사 된 빛의 일부를 반사하는 빔 스플리터(24a)와, 빔 스플리터(24a)에서 반사된 빛의 광로를 LSM 유니트(12)에 향하는 광로로 변환하는 미러(24b)와, 미러(24b)에서 반사된 빛을 집광하는 렌즈(24c)를 가지고 있다.
이와 같은 구성에 있어서, 레이저 광원(미도시)으로부터 레이저광 도입용 광화이버(12a)를 통하여 출사된 적외선 레이저광은 렌즈(12b), 빔 스플리터(12e), XY 스캐너(12f), 광학계(24) 및 대물렌즈(20)를 통과하여 반도체 디바이스(S)에 조사되어, 반도체 디바이스(S) 내로 입사한다.
이 입사광에 대한 반도체 디바이스(S)로부터의 반사 산란광은, 반도체 디바 이스(S)의 디바이스면에 설치되어 있는 회로 패턴을 반영하고 있다. 반도체 디바이스(S)로부터의 반사광은, 입사광과는 반대의 광로를 통과하여 빔 스플리터(12e)에 도달하여, 빔 스플리터(12e)를 투과한다. 그리고, 빔 스플리터(12e)를 투과한 빛은, 렌즈(12d)를 통하여 검출용 광화이버(12c)에 입사하여, 검출용 광화이버(12c)에 접속된 광검출기에 의해 검출된다.
검출용 광화이버(12c)를 통하여 광검출기에서 검출된 빛의 강도는, 상기 기술한 바와 같이, 반도체 디바이스(S)에 설치되어 있는 회로 패턴을 반영한 강도로 되어 있다. 따라서, XY 스캐너(12f)에 의해 적외선 레이저광이 반도체 디바이스(S) 위를 X-Y 주사함으로써, 반도체 디바이스(S)의 회로 패턴 등의 화상을 선명하게 촬상할 수 있다.
관찰부(A)에는 또한 SIL(3)이 설치되어 있다. SIL(3)은 고감도 카메라(10), LSM 유니트(12), 광학계(22, 24) 및 대물렌즈(20)와, 스테이지(18) 위에 얹어 놓여진 반도체 디바이스(S)에 대하여, 상술한 삽입 위치 및 대기 위치 사이를 이동 가능하게 구성되어 있다. 또, SIL(3)에 대하여 SIL 구동부(30)가 설치되어 있다. SIL 구동부(30)는, SIL(3)을 지지하는 SIL 홀더가 연결된 SIL 이동 장치(SIL 머니퓰레이터)로부터 구성되고, SIL(3)을 X, Y방향 및 Z방향으로 이동시키는 XYZ 구동 기구이다.
반도체 디바이스(S)를 검사하기 위한 관찰 등을 실시하는 관찰부(A)에 대하여, 제어부(B) 및 해석부(C)가 설치되어 있다. 또한, 도 13, 도 14에서는 해석부(C)에 대해서는 도시를 생략하고 있다.
제어부(B)는 카메라 제어부(51a)와, LSM 제어부(51b)와, 0BIRCH 제어부(51c)와, 스테이지 제어부(52)와, SIL 제어부(53)와, 대물렌즈 제어부(54)를 가지고 있다. 이들 중, 스테이지 제어부(52), SIL 제어부(53) 및 대물렌즈 제어부(54)에 대해서는, 2개의 제어 모드에서의 초점 맞춤 및 수차 보정의 제어도 포함하여, 도 1에 관하여 상술한 대로이다. 또, 카메라 제어부(51a), LSM 제어부(51b) 및 0BIRCH 제어부(51c)는 도 1에 나타낸 구성에서의 관찰 제어부(51)에 상당하고 있다.
카메라 제어부(51a) 및 LSM 제어부(51b)는 각각 고감도 카메라(10) 및 LSM 유니트(12)의 동작을 제어함으로써, 관찰부(A)에서 실시되는 반도체 디바이스(S)의 화상의 취득을 제어한다. 또, 0BIRCH 제어부(51c)는 반도체 디바이스(S)의 검사에 사용되는 0BIRCH(Optical Beam Induced Resistance Change) 화상을 취득하기 위한의 것이며, 레이저광을 주사했을 때에 발생하는 반도체 디바이스(S)에서의 전류 변화를 추출한다.
해석부(C)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 화상 해석부(61) 및 지시부(62)를 가지며, 예를 들면 컴퓨터 등에 의해 구성된다. 카메라 제어부(51a) 및 LSM 제어부(51b)로부터의 화상 정보는, 해석부(C)의 컴퓨터에 구비된 화상 취입 보드를 통하여 입력된다.
도 13 및 도 14에 나타낸 반도체 검사 장치를 사용한 반도체 검사 방법에 대하여 개략적으로 설명한다(도 4 및 도 5 참조). 먼저, SIL(3)을 대기 위치에 배치하는 통상 모드에 의해, 제1 보정 조건으로 초점 맞춤 및 수차 보정이 이루어진 관측 조건에서 반도체 디바이스(S)의 관찰을 실시한다(S200).구체적으로는, LSM 유니 트(12)에 의해 반도체 디바이스(S)를 주사하고, 그 패턴 화상을 취득한다. 또, 반도체 디바이스(S)에서의 이상 개소의 검출에 사용되는 이상 관찰 화상을 취득한다. 이 이상 관찰 화상으로서는, 0BIRCH 제어부(51c)에 의해 취득되는 0BIRCH 화상, 혹은 카메라(10)에 의해 취득되는 발광 화상 등이 사용된다. 이들 패턴 화상 및 이상 관찰 화상에 대해서는, 필요에 따라 각 화상의 중첩 및 표시 장치(63)에의 표시 등이 실행된다. 또, 취득된 화상을 사용하여 반도체 디바이스(S)의 이상 개소를 조사하며, 검출된 이상 개소를 검사 위치로 하고, 검사 위치가 시야의 중앙에 위치하도록 XYZ 스테이지(15) 등을 설정한다.
다음으로, SIL(3)을 반도체 디바이스(S)의 검사 위치에 대응하는 삽입 위치에 배치하는 SIL 모드에 의해, 제2 보정 조건으로 초점 맞춤 및 수차 보정이 이루어진 관찰 조건에서 반도체 디바이스(S)의 관찰을 실시한다(S300). 여기서는, 반도체 디바이스(S) 위에 배치된 SIL(3) 및 대물렌즈(20) 등을 통하여 확대된 패턴 화상, 0BIRCH 화상, 발광 화상 등의 화상을 취득한다. 또, 필요에 따라, 각 화상의 중첩, 표시장치(63)에의 표시 등을 실시한다. 또한, 발광 화상을 취득할 때에는, SIL(3)에 의해 발생하는 색수차량(色收差量)에 맞추어서 스테이지 등을 적절히 이동시켜서, 배율을 소프트웨어에서 맞추어서 화상의 중첩을 실시한다.
도 13 및 도 14에 나타낸 반도체 검사 장치에 있어서, SIL 구동부(30)로서 사용되는 고침 렌즈 이동 장치(SIL 이동 장치)의 구체적인 예에 대하여 설명한다. 도 15는 SIL 이동 장치인 SIL 머니퓰레이터 및 대물렌즈의 일실시 형태를 위쪽에서 본 사시도이다.
SIL(3)은 SIL 홀더(5)에 의해 지지되어 있다. 도 15에 나타낸 SIL 머니퓰레이터(30A)(SIL 구동부(30))는, 이 SIL 홀더(5)에 지지된 상태의 SIL(3)을 3차원 방향으로 구동하고, 대물렌즈(20)에의 광축을 포함하여 반도체 디바이스(S)에 밀착되는 삽입 위치 및 광축을 벗어난 대기 위치 사이를 이동시키는 SIL 이동 장치이다. 또, 본 구성예의 SIL 머니퓰레이터(30A)는, 또한 SIL 홀더(5)에 지지된 SIL(3)을 교환하기 위한 교환 위치로도 이동 가능하게 구성되어 있다.
구체적으로는, SIL 머니퓰레이터(30A)는 SIL 홀더(5)를 장착한 제1 암부재(71)와, 이 제1 암부재(71)를 X-Y 평면(수평면) 내에서 회동시키는 제1 암부재 회동원(72)과, 제1 암부재 회동원(72)을 유지하는 제2 암부재(73)와, 이 제2 암부재(73)를 X-Y 평면 내에서 회동시키는 제2 암부재 회동원(74)을 가지고 있다. 또한, SIL 머니퓰레이터(30A)는, X-Y 평면에 직행하는 Z방향에 제2 암부재 회동원(74)을 이동시키는 Z방향 이동원(75)을 가지고, 이 Z방향 이동원(75)이 기단(基端) 측으로 되며, 이동하는 제1 암부재(71)가 종단(終端) 측으로 되어 있다.
Z방향 이동원(75)은, 예를 들면 이송 나사 등에 의해 이동축이 Z방향으로 이동하는 Z축 모터 등으로 구성되고, 지지부(76)를 통하여 검사 장치 본체측의 현미경 부분 등에 장착되어 있다. 이 지지부(76)는, 장치 본체에 예를 들면 나사 체결 등으로 착탈 가능하게 장착되고, SIL 머니퓰레이터(30A)를 떼어내서 관찰하는 경우나, 다른 SIL 이동 장치를 장착하여 관찰하는 경우 등의 편리성이 도모되어 있다. 또, Z방향 이동원(75)의 이동축에는, 지지부(77)를 통하여 제2 암부재 회동원(74)이 연결되어 있다. 이 제2 암부재 회동원(74)은 출력축이 정역방향으로 회동하는 (소정 범위 내에서 회동하면 된다) 회동축으로 되는 모터 등으로 구성되고, Z방향 이동원(75)의 구동에 의해 Z방향으로 이동된다.
제2 암부재 회동원(74)의 회동축에는, 제2 암부재(73)의 일단이 연결되어 있다. 이 제2 암부재(73)는, 도 15에 나타낸 바와 같이, 제2 암부재(73)가 반도체 디바이스(S)의 관찰 위치의 시야(대물렌즈(20)의 시야)로부터 용이하게 멀어지도록 만곡 형상으로 구성되어 있다. 이 제2 암부재(73)의 타단에는 제1 암부재 회동원(72)이 고정되어 있다. 이 제1 암부재 회동원(72)은, 출력축이 정역방향으로 회동하는(소정 범위 내에서 회동하면 된다) 회동축으로 되는 모터 등으로 구성되어 있다.
이와 같이, 제1 암부재 회동원(72)의 회동축과 제2 암부재 회동원(74)의 회동축은 동일하지 않은 축에 위치하고 있다. 그리고, 제1 암부재 회동원(72)은 제2 암부재 회동원(74)의 구동에 의해, 제2 암부재 회동원(74)의 회동축을 지점으로 하여 제2 암부재(73)와 함께 X-Y 평면 내를 회동된다. 또, 제1 암부재 회동원(72)의 회동축에는, 상술한 제1 암부재(71)의 타단이 연결되어 있다. 이 제1 암부재(71)는, 제1 암부재 회동원(72)의 구동에 의해, 제1 암부재 회동원(72)의 회동축을 지점으로 하여 X-Y 평면 내를 회동된다.
이상의 구성에 의해, 제1 암부재(71)의 일단에 연결되어 있는 SIL 홀더(5)에 지지된 SIL(3)은, 제1 암부재 회동원(72), 제2 암부재 회동원(74)의 구동에 의해, X-Y 평면 내를 각각의 회동을 합성한 합성 방향으로 이동된다. 또, SIL(3)은 Z방향 이동원(75)의 구동에 의해 Z방향으로 이동된다. 그리고, 그 결과, 3 차원 방향의 각 소정 위치에 SIL(3)이 자유롭게 이동된다. 도 16 ~ 도 18은 각각 SIL 머니퓰레이터(30A) 및 대물렌즈(20)를 나타내는 하면도이고, 도 16은 SIL(3)이 대기 위치에 배치되어 있는 상태를, 도 17은 SIL(3)이 삽입 위치에 배치되어 있는 상태를, 또 도 18은 SIL(3)이 교환 위치에 배치되어 있는 상태를 각각 나타내고 있다.
또, 도 15에 나타낸 SIL 머니퓰레이터(30A)에는, SIL(3)에 대하여 광학 밀착액을 공급하는 광결합 재료 공급 파이프(85) 및 건조 기체를 공급하는 기체 공급 파이프(95)가 설치되어 있다. 이들은, SIL(3)을 삽입 위치에 배치하고, 반도체 디바이스(S)에 대하여 광학적으로 밀착시킬 때에 사용되는 것이다.
SIL(3)을 지지하는 SIL 홀더(5)에 대하여 설명한다. 도 19는 도 15에 나타낸 SIL 머니퓰레이터에서의 SIL 홀더의 구성을 나타내는 사시도이다. 또, 도 20은 SIL 홀더의 (a) 대기 위치 상태 및 (b) 삽입 위치 상태를 나타내는 종단면도이다.
SIL 홀더(5)는, 도 19에 나타낸 바와 같이, 대략 원통 형상으로 구성되어 SIL(3)을 지지하는 홀더(6)와, 이 홀더(6)를 유지하는 암부(7)를 구비하고 있다. 이 SIL 홀더(5)는 광학 밀착액과 접촉하는 일이 있기 때문에 내부식성이 높은, 예를 들면 스테인레스, 알루미늄 등의 금속 이외에, 렌즈 형상에 맞추어서 성형 가공하기 쉬운 수지로서, 예를 들면 아크릴이나 PET, 폴리에틸렌, 폴리카보네이트 등으로 성형되어 있다.
홀더(6)는 도 20(a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이, SIL(3)을 유지하는 제1 홀더(8)와, 이 제1 홀더(8)를 지지하는 제2 홀더(9)를 구비하고 있다. 이들 제1 홀더(8) 및 제2 홀더(9)는 반도체 디바이스(S)에 대한 광로를 방해하지 않도록 대략 원통 형상으로 구성되어 있다.
제1 홀더(8)는, 그 상부의 외주면에 바깥쪽으로 돌출하는 고리 형상 테두리부(8a)를 가지는 동시에, 그 저면에 내측으로 향하는 고리 형상 테두리부(8b)를 가진다. 그리고, 고리 형상 테두리부(8b)의 내주에 형성되어 있는 개구를 통과하여, SIL(3)의 저면이 아래쪽으로 돌출한 상태에서, SIL(3)이 제1 홀더(8)에 예를 들면 접착제 등으로 고착되어 유지되어 있다. 제2 홀더(9)는, 그 저면에 내측으로 향하는 고리 형상 테두리부(9a)를 가진다. 그리고, 고리 형상 테두리부(9a)의 내주에 형성되어 있는 개구(9b)를 통과하고, 제1 홀더(8)의 하부가 아래쪽으로 돌출한 상태에서, 제1 홀더(8)의 고리 형상 테두리부(8a)가 제2 홀더(9)의 고리 형상 테두리부(9a)에 얹어 놓여 지고, 제1 홀더(8) 및 SIL(3)이 제2 홀더(9)에 자중 방향으로 지지되어 있다.
여기서, 제1 홀더(8)의 하부의 외경을 A, 제1 홀더(8)의 고리 형상 테두리부(8a)의 외경을 B, 제2 홀더(9)의 개구(9b)의 내경을 C로 하면, A＜C＜B의 관계로 설정되어 있기 때문에, 제1 홀더(8)는 제2 홀더(9)에 대하여 자유롭게 되는 동시에 제2 홀더(9)로부터 아래쪽으로의 제1 홀더(8)의 이탈이 방지되어 있다.
또, 제2 홀더(9)는 그 상부의 개구(9c)에, 예를 들면 끼워 맞춤이나 나사 맞춤 등에 의해 장착되는 SIL(3)의 빠짐 방지를 위한 캡(11)을 구비하고 있다. 이 캡(11)은, 제1 홀더(8) 및 제2 홀더(9)와 동일하게 대략 원통 형상으로 구성되고, 캡(11)의 내경을 D로 하면, D＜B의 관계로 설정되어 있다. 따라서, 이 캡(11)에 의해, 반도체 디바이스(S)에 대한 광로를 방해하지 않고, SIL(3)을 유지한 제1 홀 더(8)가 제2 홀더(9)의 상부의 개구(9c)를 통과하여 튀어나오는 등의 이탈이 방지되어 SIL의 분실이 방지되어 있다.
또, 암부(7)는 환봉(丸棒)을 대략 L자 형상으로 구부린 것으로 제2 홀더(9)로부터 바깥쪽으로 연장되고, 그 일단이 위쪽으로 향하는 동시에 그 타단이 제2 홀더(9)의 측부에 고정되어 있다. 이 암부(7)의 일단에는, 파이프의 측면의 일부를 평탄면으로 한 회전 방지부(7a)가 암부(7) 및 홀더(6)의 회전 방지로서, 예를 들면 끼워 맞춤 등으로 고착되어 있다. 또한, 암부(7)는 대략 L자 형상을 이루고 그 일단이 위쪽으로 연장되는 구성으로 되어 있으나, X-Y 평면 내에 연장되는 구성이라도 된다. 또, 이 SIL 홀더(5)를 구성하는 암부(7)는, 도 15에 나타낸 바와 같이, SIL 머니퓰레이터(30A)의 제1 암부재(71)의 일단에 착탈 가능하게 연결되어 있다.
이상의 구성을 가지는 SIL 홀더(5) 및 SIL 머니퓰레이터(30A)에 있어서, 도 16에 나타낸 대기 위치 상태에서는 암부재(71, 73)는 접혀지고, SIL(3) 및 암부재(71, 73)는 대물렌즈(20)의 시야 밖에 있다. 이 때, SIL(3)을 유지한 제1 홀더(8)는 도 20(a)에 나타낸 바와 같이, 그 고리 형상 테두리부(8a)가 제2 홀더(9)의 고리 형상 테두리부(9a)에 얹어 놓여지고, 제1 홀더(8) 및 SIL(3)이 제2 홀더(9)에 자중 방향으로 지지되어 있는 상태에 있다.
SIL(3)을 이 대기 위치로부터 삽입 위치로 이동하는 경우, 우선 암부재(71, 73)를 회동함으로써, 도 17에 나타낸 바와 같이, 대기 위치에 있는 SIL(3)을 반도체 디바이스(S)와 대물렌즈(20) 사이에서 광축을 포함하는 위치로 이동한다. 이 때, 제2 암부재(73)는 만곡 형상으로 구성되어 있기 때문에, 제2 암부재(73)가 대 물렌즈(20)의 시야를 방해하는 일 없이 시야로부터 용이하게 멀어져 있다.
이와 같이 하여 SIL(3)을 시야 내에 삽입하면, SIL 머니퓰레이터(30A)의 Z방향 이동원(75)을 구동하여 SIL(3)을 내리고, SIL(3)이 관찰 위치에 접근하면 광결합 재료 공급 파이프(85)를 통하여 광학 밀착액을 공급하고, SIL(3)을 관찰 위치 위에 얹어 놓아 밀착 위치(삽입 위치)에 배치한다. 이와 같이 하여 SIL(3)이 반도체 디바이스(S)에 대하여 삽입 위치에 얹어 놓여지면, 도 20(b)에 나타낸 바와 같이, 제2 홀더(9)에 의해 자중 방향으로 지지되어 있는 SIL(3) 및 제1 홀더(8)가, 반도체 디바이스(S)에 의해 들어 올려진 상태로 된다. 또한, 이 상태에서 SIL(3)의 위치 등에 대하여 미조정 등을 실시한다. 또한, 이 때의 광결합 재료로서는, 인덱스 매칭 오일 등의 굴절률 정합유체(屈折率　整合流?)나, 양친매성(兩親媒性) 분자를 함유하는 광학 밀착액이 적절히 사용된다.
여기서, SIL(3) 및 제1 홀더(8)는, 반도체 디바이스(S)에 의해 들어올려진 상태에서 제2 홀더(9)에 대하여 자유로운 상태로 되어 있기 때문에, 반도체 디바이스(S)의 관찰 위치에는 SIL(3) 및 제1 홀더(8)의 자중만이 작용한다. 이에 의해, 과도한 압력이 가해지는 일이 없어지게 되어 동시에, SIL(3)이 관찰 위치에 잘 고착되어 있다. 또한, 기체 공급 파이프(95)를 통하여 기체를 공급하고, 광학 밀착액을 건조시킴으로써, SIL(3)을 신속하게 반도체 디바이스(S)의 관찰 위치에 확실하게 밀착시킬 수 있다.
또, SIL(3)을 교환하는 경우에는, SIL 머니퓰레이터(30A)의 제1 암부재 회동원(72)을 구동하여 제1 암부재(71)를 회동함으로써, SIL(3)을 대기 위치로부터 도 18에 나타낸 교환 위치로 이동하여 연결부를 제2 암부재(73)의 하부 근처로부터 크게 바깥쪽으로 내고, 암부(7)마다 SIL 홀더(5)를 교환한다. 이에 의해, SIL 홀더(5)의 암부(7)의 제1 암부재(71)에 대한 착탈이 용이하게 되어 있는 동시에, 암부(7)마다 SIL 홀더(5)가 교환되기 때문에, 아주 작은 SIL(3)을 직접 취급하는 일 없이 렌즈 교환이 용이하게 되어 있다.
본 발명에 의한 현미경 및 시료 관찰 방법은, 상기 기술한 실시 형태 및 구성 예에 한정되는 것이 아니고 여러 가지 변형이 가능하다. 예를 들면, 상기 기술한 반도체 검사 장치에서는 화상 취득부(1), 광학계(2), 검사부(16) 등의 구체적인 구성 및 반도체 디바이스(S)를 검사하기 위한 구체적인 검사 방법 등에 대해서는, 도 13 및 도 14는 그 구성의 일례를 나타내는 것이며, 이 이외에도 여러 가지 구성 및 검사 방법을 사용할 수 있다. 또, 반도체 디바이스 등의 각종의 디바이스에 대하여 관찰만을 실시하는 경우에는, 검사부(16)를 설치하지 않고 디바이스 관찰 장치로서 구성해도 된다. 또, 화상 취득부(1)에 대해서도, 조작자가 직접 화상을 관찰하는 경우 등 불필요하면 설치하지 않아도 된다. 또, SIL(3)을 구동하는 SIL 구동부(30)에 대해서도, 도 15에 나타낸 SIL 머니퓰레이터(30A) 이외에도 여러 가지 것을 사용해도 된다. 또, SIL과 기판과의 광학 밀착을 얻기 위한 상기 기술한 광결합 재료의 사용은 일례를 나타낸 것이며, 이 이외에도 SIL을 기판 측으로 가압함으로써 에버네센트(evanescent) 결합을 얻도록 해도 된다.
또, 상기 기술한 실시 형태에서는, 반도체 디바이스를 관찰 대상으로 한 반도체 검사 장치 및 반도체 검사 방법에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 반도체 디 바이스 이외를 관찰 대상의 시료로 하는 경우에도, 시료를 소정의 관찰면에서 시료를 통하여 관찰하기 위해 사용되는 현미경 및 시료 관찰 방법으로서 적용이 가능하다. 이에 의해, 시료의 관찰에 있어서, 시료의 미세 구조 등의 관찰을 용이하게 실시하는 것이 가능해진다. 이 경우의 시료로서는, 예를 들면, 상술한 반도체 디바이스나 액정 디바이스 등의 각종의 디바이스, 혹은 프레파라트를 사용한 바이오 관련 샘플 등을 들 수 있다.
또, 보정 테이블에 사용되는 SIL의 광학 파라미터의 입력에 대해서는, 상술한 바와 같이, 파라미터의 값을 개별적으로 입력하는 이외에도, SIL의 제품번호에 대응한 파라미터의 세트를 준비해 두는 구성이나, 파라미터의 값이 기억된 IC 칩 등의 기억 매체를 SIL에 설치해 두고 사용시에 데이터를 판독하는 구성 등을 사용해도 된다.
예를 들면, SIL의 광학 파라미터의 입력은 SIL, SIL 홀더, 혹은 암에 설치한 반도체 디바이스／자기 디바이스 등의 기억 매체에 SIL의 제품번호, 시리얼 번호, 곡률 반경, 두께, 굴절률 등의 파라미터를 기억해 두는 구성을 사용할 수 있다. 이 경우의 데이터의 판독 방법으로서는, 전파에 의한 수신, 암 및 머니퓰레이터에 의한 전기적 접촉을 통한 수신 등의 방법이 있다. 또, SIL 홀더에 바코드 등을 기입해 두고, 그것을 화상으로 인식함으로써 데이터를 판독해도 된다.
혹은, SIL 홀더에 육안 또는 화상으로 각각을 식별할 수 있는 표시를 부착하는 구성을 사용할 수 있다. 이와 같은 표시에 의한 SIL의 식별 방법으로서는, 선의 색이나 개수, 점의 색이나 수, 홀더 자체의 색, 시리얼 번호 등을 사용하여 식별하 는 방법이 있다. 또, 이 경우, 표시에 의해 SIL의 ID를 판별하고, 그 시리얼 번호를 입력하여 미리 등록된 곡률 반경, 두께, 굴절률 등의 파라미터를 판독하는 방법을 사용할 수 있다. 시리얼 번호에 대응하는 이들 파라미터의 데이터에 대해서는, 플렉시블 디스크 등에 의해 공급되어 미리 소프트에 판독하여 입력해 두는 방법이 있다.
또, 상기 구성의 현미경에 있어서, 고침 렌즈 구동 수단에 의해 SIL를 구동하고 있으나, 이와 같은 구동 수단에 대해서는 불필요하면 설치하지 않는 구성으로 해도 된다. 이 경우, 대물렌즈 구동 수단을 제어하는 제어 수단은 시료의 굴절률 n0, 두께 t0, 고침 렌즈의 굴절률 n1, 두께 d1 및 곡률 반경 R1에 기초하여 설정된 보정 조건으로 초점 맞춤 및 수차 보정을 실시하는 SIL 모드를 제어 모드로서 가지고 있으면 된다.
또, 상기 기술한 실시 형태에서는, 통상 모드 및 SIL 모드의 양자에 있어서, 각각 초점 맞춤 및 수차 보정을 실시하고 있으나, 대물렌즈만을 사용하는 통상 모드에 대해서는, 수차 보정을 실시하지 않고 초점 맞춤만을 실시하는 구성으로 해도 된다. 또, 통상 모드에 있어서 초점 맞춤 테이블 및 수차 보정 테이블을 사용하는 경우에는, 초점 맞춤 테이블만으로 해도 된다.
또, 대물렌즈(20)를 포함하는 광학계(2)에 대해서는, 상기 구성 이외에도 여러 가지 구성을 사용해도 된다. 예를 들면, 광학계(2)에 있어서, 대물렌즈(20)로서, 통상 모드에 있어서 시료의 통상 화상을 관찰하기 위한 제1 대물렌즈와, SIL 모드에 있어서 SIL(3)과 함께 시료의 확대 화상을 관찰하기 위한 제2 대물렌즈를 설치하는 구성으로 해도 된다.
그와 같은 구성의 구체적인 예로서는, 도 13에 나타낸 바와 같이 복수의 대물렌즈(20)가 리볼버로 전환 가능하게 설치되어 있는 경우에, 그 중 하나의 대물렌즈를 통상 모드용으로 하고, 다른 대물렌즈에 SIL(3)을 설치하여 SIL 모드용으로 하는 구성을 생각할 수 있다. 이와 같은 구성에서는, 대물렌즈를 전환하는 리볼버가 고침 렌즈 구동 수단으로서 기능을 한다. 또, 이 경우, 통상 모드용의 대물렌즈에 대해서는, 수차 보정이 불필요하면 보정환이 설치되어 있지 않은 것을 사용해도 된다.
상기와 같이 통상 모드, SIL 모드에서 별개의 대물렌즈를 사용한 경우의 시료 관찰 방법의 일례에 대하여 설명한다. 먼저, 시료 표면의 밀착성을 높이기 위해서 세척액 및 밀착액에 의해 처리를 실시한 후, 통상 대물렌즈로 시료의 통상 화상인 패턴상을 관찰한다. 또, 통상 대물렌즈에서의 이상 관찰상(예를 들면, 고장 기인 광학 신호상)을 관찰한다. 계속하여, 관찰 대상을 중심에 맞추고 통상 대물렌즈의 배율을 올려서 패턴상, 이상 관찰상을 동일하게 관찰한다. 또한, 20× 정도 이상까지 대물렌즈의 배율을 올려 관찰 대상 위치를 중심에 맞춘다.
다음으로, 광학계를 한번 시료로부터 약간 떼어 놓고, 대물렌즈를 SIL부 대물렌즈로 전환한 후, 광학계를 서서히 시료에 접근시킨다. 이 때, SIL의 선단이 시료에 접촉한 시점에서 접촉 센서가 ON으로 되고, 0N 위치로부터 실제 포커스 위치까지 이동한다. ON 위치로부터 실제 포커스 위치까지의 거리에 대해서는 미리 부여 해 둔다.
또한, SIL부 대물렌즈로 시료의 패턴상을 관찰하면서 포커스의 미조정을 실시한 후, 시료의 확대 화상인 패턴상 및 이상 관찰상의 관찰을 실시한다. 또한, 통상 화상의 관찰로 되돌아올 때에는, 광학계를 시료로부터 떼어 놓고, 대물렌즈를 통상 대물렌즈로 전환한 후 광학계를 포커스 위치까지 되돌리면 된다.
본 발명에 의한 현미경 및 시료 관찰 방법은, 반도체 디바이스의 미세 구조 해석 등에 필요한 시료의 관찰을 용이하게 실시하는 것이 가능한 현미경 및 시료 관찰 방법으로서 이용 가능하다.

Claims (17)

  1. 시료를 소정의 관찰면에서 관찰하는 현미경으로서,
    대물렌즈를 포함하고 상기 시료의 상을 유도하는 광학계와,
    상기 대물렌즈를 구동하여 상기 시료에 대한 초점 맞춤 및 수차 보정을 실시하기 위한 대물렌즈 구동 수단과,　
    상기 시료로부터 상기 광학계로의 광축을 포함하는 삽입 위치 및 상기 광축을 벗어난 대기 위치 사이에서 이동하는 고침(固浸) 렌즈(SIL: Solid Immersion Lens)와,
    상기 대물렌즈 구동 수단을 제어하는 제어 수단을 구비하고,
    상기 제어 수단은, 상기 고침 렌즈가 상기 대기 위치에 배치된 상태에서 상기 시료의 굴절률 n0 및 상기 관찰면까지의 상기 시료의 두께 t0에 기초하여 설정된 보정 조건으로 초점 맞춤을 실시하는 통상 모드와, 상기 고침 렌즈가 상기 삽입 위치에 배치된 상태에서 상기 시료의 굴절률 n0, 상기 관찰면까지의 상기 시료의 두께 t0, 상기 고침 렌즈의 굴절률 n1, 두께 d1 및 곡률 반경 R1에 기초하여 설정된 보정 조건으로 수차 보정을 실시하는 고침 렌즈 모드를 제어 모드로서 가지며,
    상기 통상 모드는 상기 고침 렌즈가 상기 대기 위치에 배치된 상태에서 상기 시료의 통상 화상을 관찰하기 위한 모드이고, 상기 고침 렌즈 모드는 상기 고침 렌즈가 상기 삽입 위치에 배치된 상태에서 상기 시료의 확대 화상을 관찰하기 위한 모드인 것을 특징으로 하는 현미경.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고침 렌즈를 구동하고, 상기 삽입 위치 및 상기 대기 위치 사이에서 이동시키는 고침 렌즈 구동 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 현미경.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 광학계는, 상기 대물렌즈로서 상기 시료의 통상 화상을 관찰하기 위한 제1 대물렌즈, 및 상기 고침 렌즈와 함께 상기 시료의 확대 화상을 관찰하기 위한 제2 대물렌즈를 가지는 것을 특징으로 하는 현미경.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어 수단은, 상기 고침 렌즈 모드에서의 상기 보정 조건에 대응하는 수차 보정 테이블을 가지는 것을 특징으로 하는 현미경.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어 수단은, 상기 통상 모드에서의 상기 보정 조건에 대응하는 초점 맞춤 테이블과, 상기 고침 렌즈 모드에서의 상기 보정 조건에 대응하는 수차 보정 테이블을 가지는 것을 특징으로 하는 현미경.
  7. 제1항에 있어서,　
    상기 대물렌즈 구동 수단은, 상기 시료와 상기 대물렌즈와의 간격을 변화시켜서 초점 맞춤을 실시하는 초점 조절 수단을 가지는 것을 특징으로 하는 현미경.
  8. 제1항에 있어서,　
    상기 대물렌즈는, 광축을 따라 배치된 제1 렌즈군 및 제2 렌즈군을 가지며,
    상기 대물렌즈 구동 수단은, 상기 대물렌즈에서의 상기 제1 렌즈군과 상기 제2 렌즈군과의 간격을 변화시켜서 수차 보정을 실시하는 수차 보정 수단을 가지는 것을 특징으로 하는 현미경.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 고침 렌즈의 굴절률 n1은 상기 시료의 굴절률 n0와는 다른 것을 특징으로 하는 현미경.
  10. 삭제
  11. 시료를 소정의 관찰면에서, 대물렌즈를 포함하는 광학계를 통하여 관찰하는 시료 관찰 방법으로서,
    상기 시료로부터 상기 광학계로의 광축을 벗어난 대기 위치에 고침 렌즈를 배치하고, 상기 시료의 굴절률 n0 및 상기 관찰면까지의 상기 시료의 두께 t0에 기초하여 설정된 보정 조건으로 초점 맞춤을 실시하는 통상 보정 단계와,
    상기 시료로부터 상기 광학계로의 광축을 벗어난 상기 대기 위치에 상기 고침 렌즈를 배치하여 상기 시료의 통상 화상을 관찰하는 통상 화상 관찰 단계와,
    상기 시료로부터 상기 광학계로의 광축을 포함하는 삽입 위치에 상기 고침 렌즈를 배치하고, 상기 시료의 굴절률 n0, 상기 관찰면까지의 상기 시료의 두께 t0, 상기 고침 렌즈의 굴절률 n1, 두께 d1 및 곡률 반경 R1에 기초하여 설정된 보정 조건으로 수차 보정을 실시하는 보정 단계와,
    상기 보정 단계에 의해 수차 보정이 이루어진 상태에서 상기 시료의 확대 화상을 관찰하는 확대 화상 관찰 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 시료 관찰 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 보정 단계에서, 그 보정 조건에 대응하는 수차 보정 테이블을 사용하는 것을 특징으로 시료 관찰 방법.
  13. 삭제
  14. 제11항에 있어서,　
    상기 통상 보정 단계에서, 그 보정 조건에 대응하는 초점 맞춤 테이블을 사용하는 것과 동시에, 상기 보정 단계에 있어서, 그 보정 조건에 대응하는 수차 보정 테이블을 사용하는 것을 특징으로 하는 시료 관찰 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 보정 단계에서, 상기 시료와 상기 대물렌즈와의 간격을 변화시켜서 초점 맞춤을 실시하는 것을 특징으로 하는 시료 관찰 방법.
  16. 제11항에 있어서,　
    상기 보정 단계에서, 상기 대물렌즈에서의 광축을 따라 배치된 제1 렌즈군과 제2 렌즈군과의 간격을 변화시켜서 수차 보정을 실시하는 것을 특징으로 하는 시료 관찰 방법.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 고침 렌즈의 굴절률 n1은 상기 시료의 굴절률 no와 다른 것을 특징으로 하는 시료의 관찰 방법.
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Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004083930A1 (ja) * 2003-03-20 2004-09-30 Hamamatsu Photonics K.K. 顕微鏡及び試料観察方法
JP2005043624A (ja) * 2003-07-28 2005-02-17 Nikon Corp 顕微鏡制御装置、顕微鏡装置、及び顕微鏡対物レンズ
US20050174085A1 (en) * 2004-02-10 2005-08-11 Olympus Corporation Micromanipulation system
US7110172B2 (en) 2004-02-27 2006-09-19 Hamamatsu Photonics K.K. Microscope and sample observation method
US20060066751A1 (en) * 2004-09-24 2006-03-30 Lu Yen H Micro-photoing system
US20060243711A1 (en) * 2005-04-29 2006-11-02 Robert Paradis System and method for aligning a wafer processing system in a laser marking system
JP5364452B2 (ja) 2009-06-03 2013-12-11 浜松ホトニクス株式会社 イマージョンレンズ支持装置
JP5957852B2 (ja) * 2011-11-10 2016-07-27 株式会社ソシオネクスト 半導体装置の検査装置及び検査方法
JP2013234864A (ja) * 2012-05-07 2013-11-21 Sinto S-Precision Ltd 検査機
WO2014014805A1 (en) * 2012-07-16 2014-01-23 Trustees Of Boston University Solid immersion microscopy system with deformable mirror for correction of aberrations
US9367607B2 (en) * 2012-12-31 2016-06-14 Facebook, Inc. Natural-language rendering of structured search queries
US9885878B2 (en) * 2013-04-10 2018-02-06 Fei Efa, Inc. Apparatus and method for annular optical power management
DE102013219379B3 (de) * 2013-09-26 2015-03-12 Carl Zeiss Meditec Ag Optisches Abbildungssystem
DE102013219383B3 (de) * 2013-09-26 2015-03-12 Carl Zeiss Meditec Ag Optisches Abbildungssystem
US9903824B2 (en) * 2014-04-10 2018-02-27 Fei Efa, Inc. Spectral mapping of photo emission
JP6378931B2 (ja) * 2014-05-21 2018-08-22 浜松ホトニクス株式会社 顕微鏡装置及び画像取得方法
JP6518041B2 (ja) 2014-05-21 2019-05-22 浜松ホトニクス株式会社 光刺激装置及び光刺激方法
DE112015006543T5 (de) * 2015-07-02 2018-02-15 Olympus Corporation Optisches Signalübertragungssystem und optische Buchse
EP3465157B1 (en) * 2016-05-27 2021-12-08 Verily Life Sciences LLC Systems and methods for 4-d hyperspectral imaging
GB201710324D0 (en) * 2017-06-28 2017-08-09 Lig Tech Ltd Microsphere lens assembly
CN107665481B (zh) * 2017-09-21 2021-05-18 联想(北京)有限公司 图像处理方法、***、处理设备及电子设备
DE102017217380A1 (de) * 2017-09-29 2019-04-04 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Immersionsvorrichtung zur dynamischen Anpassung eines Mediums an eine Probe
JP2020020994A (ja) * 2018-08-02 2020-02-06 浜松ホトニクス株式会社 固浸レンズユニット、半導体検査装置
GB2579163A (en) * 2018-09-10 2020-06-17 Res & Innovation Uk Lens assembly for super-resolution microscopy
JP6805277B2 (ja) * 2019-01-16 2020-12-23 オリンパス株式会社 光レセプタクル
US20200364442A1 (en) * 2019-05-15 2020-11-19 Getac Technology Corporation System for detecting surface pattern of object and artificial neural network-based method for detecting surface pattern of object
CN112666696A (zh) * 2021-01-18 2021-04-16 郑州轻工业大学 焦点扫描方法、焦点扫描装置和共焦显微镜

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000079313A1 (en) * 1999-06-21 2000-12-28 Trustees Of Boston University Numerical aperture increasing lens (nail) techniques for high-resolution sub-surface imaging
JP2003181672A (ja) * 2001-10-09 2003-07-02 Fujikura Ltd レーザ加工方法
US20030220760A1 (en) * 2002-03-05 2003-11-27 Steven Kasapi Universal diagnostic platform for specimen analysis

Family Cites Families (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5004307A (en) * 1990-04-12 1991-04-02 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Near field and solid immersion optical microscope
US5208648A (en) 1991-03-11 1993-05-04 International Business Machines Corporation Apparatus and a method for high numerical aperture microscopic examination of materials
US5220403A (en) * 1991-03-11 1993-06-15 International Business Machines Corporation Apparatus and a method for high numerical aperture microscopic examination of materials
US5125750A (en) * 1991-03-14 1992-06-30 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Optical recording system employing a solid immersion lens
US5121256A (en) * 1991-03-14 1992-06-09 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Lithography system employing a solid immersion lens
JPH07117639B2 (ja) 1992-03-30 1995-12-18 オリンパス光学工業株式会社 自動焦点装置を備えた顕微鏡
US5422498A (en) * 1993-04-13 1995-06-06 Nec Corporation Apparatus for diagnosing interconnections of semiconductor integrated circuits
JP2765427B2 (ja) 1993-04-13 1998-06-18 日本電気株式会社 半導体集積回路内部相互配線の検査方法および装置
JPH0718806A (ja) 1993-07-02 1995-01-20 Sekisui Chem Co Ltd 屋外用ステップ構造
JP3478612B2 (ja) 1993-11-16 2003-12-15 浜松ホトニクス株式会社 半導体デバイス検査システム
US6002792A (en) * 1993-11-16 1999-12-14 Hamamatsu Photonics Kk Semiconductor device inspection system
US5940545A (en) 1996-07-18 1999-08-17 International Business Machines Corporation Noninvasive optical method for measuring internal switching and other dynamic parameters of CMOS circuits
JPH113534A (ja) 1997-04-14 1999-01-06 Toray Ind Inc 光記録装置および光記録媒体
WO1998047138A1 (fr) 1997-04-14 1998-10-22 Toray Industries, Inc. Dispositif d'enregistrement optique et support d'enregistrement optique
US5939709A (en) * 1997-06-19 1999-08-17 Ghislain; Lucien P. Scanning probe optical microscope using a solid immersion lens
JP3642947B2 (ja) * 1998-03-31 2005-04-27 パイオニア株式会社 光ディスク原盤記録装置
US6441359B1 (en) * 1998-10-20 2002-08-27 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Near field optical scanning system employing microfabricated solid immersion lens
JP2000171611A (ja) 1998-12-04 2000-06-23 Minolta Co Ltd 固浸レンズ及び光ヘッド
US6687058B1 (en) * 1999-06-21 2004-02-03 The Trustees Of Boston University Numerical aperature increasing lens (nail) techniques for high-resolution sub-surface imaging
JP2001023230A (ja) 1999-07-12 2001-01-26 Nikon Corp 光ヘッド及び光記録再生装置
JP2001034998A (ja) 1999-07-26 2001-02-09 Minolta Co Ltd 光ヘッド及びその製造方法
JP2001236663A (ja) * 2000-02-18 2001-08-31 Sony Corp 光学系の位置制御装置、光学系の位置制御方法および記録再生装置
JP4269471B2 (ja) * 2000-02-21 2009-05-27 ソニー株式会社 光記録媒体、光ピックアップおよび光記録再生装置
JP3602465B2 (ja) * 2000-10-10 2004-12-15 Ｎｅｃエレクトロニクス株式会社 半導体装置、半導体装置の評価解析方法及び半導体装置の加工装置
JP3995875B2 (ja) 2000-10-13 2007-10-24 直道 片平 墓
JP2002236087A (ja) 2001-02-08 2002-08-23 Minolta Co Ltd 光学系調整方法、並びにその光学系調整方法を利用した光記録再生装置、顕微鏡装置及び加工装置
US6621275B2 (en) * 2001-11-28 2003-09-16 Optonics Inc. Time resolved non-invasive diagnostics system
US6594086B1 (en) * 2002-01-16 2003-07-15 Optonics, Inc. (A Credence Company) Bi-convex solid immersion lens
JP2003263770A (ja) * 2002-03-06 2003-09-19 Sony Corp 光記録再生装置及び光記録媒体
US6828811B2 (en) * 2002-04-10 2004-12-07 Credence Systems Corporation Optics landing system and method therefor
US7123035B2 (en) * 2002-04-10 2006-10-17 Credence Systems Corporation Optics landing system and method therefor
WO2004083930A1 (ja) 2003-03-20 2004-09-30 Hamamatsu Photonics K.K. 顕微鏡及び試料観察方法
TWI269886B (en) * 2003-03-20 2007-01-01 Hamamatsu Photonics Kk Microscope and specimen observation method
US20050002028A1 (en) * 2003-07-02 2005-01-06 Steven Kasapi Time resolved emission spectral analysis system
US7576928B2 (en) * 2003-10-31 2009-08-18 Hamamatsu Photonics K.K. Solid immersion lens holder
US20050094258A1 (en) * 2003-10-31 2005-05-05 Hamamatsu Photonics K.K. Solid immersion lens moving device and microscope using the same
US7110172B2 (en) 2004-02-27 2006-09-19 Hamamatsu Photonics K.K. Microscope and sample observation method
US20050220266A1 (en) * 2004-03-31 2005-10-06 Gregory Hirsch Methods for achieving high resolution microfluoroscopy

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000079313A1 (en) * 1999-06-21 2000-12-28 Trustees Of Boston University Numerical aperture increasing lens (nail) techniques for high-resolution sub-surface imaging
JP2003181672A (ja) * 2001-10-09 2003-07-02 Fujikura Ltd レーザ加工方法
US20030220760A1 (en) * 2002-03-05 2003-11-27 Steven Kasapi Universal diagnostic platform for specimen analysis

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