WO2020137083A1 - 冷却ユニット、対物レンズモジュール、半導体検査装置、半導体検査方法 - Google Patents

冷却ユニット、対物レンズモジュール、半導体検査装置、半導体検査方法 Download PDF

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jacket
objective lens
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大敬 野中
浩幸 松浦
寺田　浩敏
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    • H10W40/47—Arrangements for thermal protection or thermal control involving heat exchange by flowing fluids by flowing liquids, e.g. forced water cooling

Definitions

  • One aspect of the present disclosure relates to a cooling unit, an objective lens module, a semiconductor inspection device, and a semiconductor inspection method.
  • the cooling unit described in Patent Document 1 As a cooling unit used in the inspection of semiconductor devices, for example, the one described in Patent Document 1 is known.
  • the cooling unit described in Patent Document 1 is used for observing a driven semiconductor device while cooling it.
  • the semiconductor device In the cooling unit described in Patent Document 1, the semiconductor device is cooled by injecting a cooling liquid onto the semiconductor device.
  • an aspect of the present disclosure is to provide a cooling unit and an objective lens module having enhanced cooling performance, a semiconductor inspection apparatus including such a cooling unit, and a semiconductor inspection capable of inspecting a semiconductor device while appropriately cooling it.
  • the purpose is to provide a method.
  • a cooling unit is a cooling unit used in inspection of a semiconductor device, and includes a jacket for radiating heat of the semiconductor device, and the jacket has a light for transmitting light from the semiconductor device.
  • the jacket is provided with a passage part, and the jacket has a space defining surface facing the semiconductor device and defining a space between the semiconductor device and the semiconductor device in a state where the light passage part faces the semiconductor device.
  • a supply channel through which the supplied fluid flows is provided.
  • this cooling unit for inspection of semiconductor devices, for example, arrange the cooling unit so that the light passage part faces the semiconductor device and a space is defined between the space defining surface and the semiconductor device. Then, the light emitted from the driving semiconductor device and passing through the light passage portion is detected while flowing the fluid into the space through the supply channel.
  • the semiconductor device can be effectively cooled by flowing the fluid into the space defined between the jacket and the semiconductor device. This is because the heat of the semiconductor device is removed by the fluid and the heat of the semiconductor device is efficiently transferred to the jacket through the fluid. Therefore, according to this cooling unit, high cooling performance can be realized.
  • the jacket may be further provided with a discharge passage through which the fluid discharged from the space flows.
  • the fluid can be flown into the space through the supply flow path and the discharge flow path, and the semiconductor device can be cooled more effectively.
  • the jacket may be further provided with a coolant channel through which a coolant for cooling the jacket flows.
  • the jacket can be cooled more preferably.
  • the space demarcation surface may extend so as to surround the light passage portion. In this case, the semiconductor device can be cooled more effectively.
  • the space defining surface may extend in a plane. In this case, the semiconductor device can be cooled more effectively.
  • the space defining surface may be connected to the light passage part. In this case, the semiconductor device can be cooled more effectively.
  • the space defining surface may be the bottom surface of the recess formed in the jacket. In this case, a space can be more preferably defined between the jacket and the semiconductor device.
  • the thickness of the space may be greater than 0 mm and less than or equal to 0.05 mm. In this case, the semiconductor device can be cooled more effectively.
  • the thickness of the space may be 0.05 mm or more and 0.5 mm or less. In this case, the semiconductor device can be cooled more effectively.
  • the cooling unit according to one aspect of the present disclosure may further include an elastic member that is sandwiched between the jacket and the stage on which the semiconductor device is arranged to seal the space. In this case, the space between the jacket and the semiconductor device can be sealed more reliably.
  • the jacket may be provided with at least two supply channels. In this case, the semiconductor device can be cooled more effectively.
  • the position where the fluid is supplied from the supply channel to the space may be located inside the position where the fluid is discharged from the space to the discharge channel. In this case, the semiconductor device can be cooled more effectively.
  • the supply channel may be configured to discharge the fluid toward the light passage portion. In this case, the semiconductor device can be cooled more effectively.
  • At least one of a concave portion and a convex portion may be formed on the space defining surface.
  • the fluid flowing in the space can be made turbulent, and the heat of the semiconductor device can be more efficiently transferred to the jacket.
  • the light passage part may be configured by disposing a light transmission member in an opening provided in the jacket. Even in this case, high cooling performance can be realized.
  • the light transmissive member may close the opening in a watertight manner. In this case, it is possible to prevent the fluid from leaking from the opening.
  • An objective lens module includes the cooling unit, an objective lens that faces a light passage portion, and a solid immersion lens that is held so as to be positioned on the optical axis of the objective lens.
  • the part is constituted by an opening provided in the jacket, and the solid immersion lens is arranged in the opening. According to this objective lens module, high cooling performance can be realized for the reasons described above.
  • the objective lens module according to one aspect of the present disclosure may further include a biasing member that biases the cooling unit toward the side opposite to the objective lens.
  • the cooling unit can be more closely attached to the stage on which the semiconductor device is arranged.
  • An objective lens module further includes a holder that is attached to the objective lens and holds the solid immersion lens, and the holder contacts the peripheral portion of the solid immersion lens to make the solid immersion lens watertight and You may have the flexible member hold
  • the solid immersion lens can be swung, the solid immersion lens can be easily adhered to the semiconductor device following the semiconductor device. Further, since the solid immersion lens is kept watertight, it is possible to prevent the fluid from leaking from around the solid immersion lens.
  • An objective lens module is a sealing member that is attached to an objective lens and that is sandwiched between a holder that holds a solid immersion lens and a holder and a jacket to seal between the holder and the jacket. And may be further provided. In this case, it is possible to prevent the fluid from leaking between the holder and the jacket.
  • a semiconductor inspection apparatus includes the cooling unit, a stage on which a semiconductor device is arranged, an objective lens that faces the semiconductor device via a light passage portion, and a light passage portion that transmits light from the semiconductor device.
  • a photodetector that detects light through an objective lens. According to this semiconductor inspection device, high cooling performance can be realized for the reasons described above.
  • the semiconductor inspection device may further include a pressure adjusting unit that changes the pressure of the fluid flowing in the space, and a control unit that controls the pressure adjusting unit.
  • the semiconductor device can be cooled more effectively.
  • the control unit may control the pressure adjusting unit so that the pressure of the fluid flowing in the space becomes lower than the pressure outside the cooling unit. In this case, since the pressure in the space becomes negative, the cooling unit can be more closely attached to the stage. Further, it is possible to prevent the fluid from leaking from the gap or the like in the space.
  • the semiconductor inspection device may further include a biasing device that biases the cooling unit toward the stage.
  • the cooling unit can be more closely attached to the stage.
  • a semiconductor inspection method includes a step of arranging a semiconductor device on a stage, a cooling unit having a jacket provided with a light passage portion for transmitting light from the semiconductor device, and the light passage portion being a semiconductor device. Facing each other and arranging so that a space is defined between the jacket and the semiconductor device, driving the semiconductor device, and causing light coming from the driving semiconductor device while flowing a fluid into the space.
  • the semiconductor inspection method while flowing a fluid in the space defined between the jacket and the semiconductor device, the light coming from the driving semiconductor device and passing through the light passage part is detected.
  • the semiconductor device can be effectively cooled by flowing the fluid into the space defined between the jacket and the semiconductor device. This is because the heat of the semiconductor device is removed by the fluid and the heat of the semiconductor device is efficiently transferred to the jacket through the fluid. Therefore, according to this semiconductor inspection method, the semiconductor device can be inspected while being cooled appropriately.
  • a cooling unit and an objective lens module having enhanced cooling performance a semiconductor inspection apparatus including such a cooling unit, and a semiconductor inspection capable of inspecting a semiconductor device while appropriately cooling it.
  • a method can be provided.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the cooling unit taken along line IV-IV of FIG. 3.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the cooling unit taken along the line VV of FIG. 3.
  • It is sectional drawing of a holder and a solid immersion lens. It is sectional drawing which shows the state which the solid immersion lens contacted the semiconductor device. It is sectional drawing which shows the state which the solid immersion lens separated from the semiconductor device.
  • the semiconductor inspection device 1 shown in FIG. 1 is a device for observing and inspecting a semiconductor device 2 which is a device (DUT: Device Under Test) to be inspected.
  • the semiconductor inspection device 1 is used, for example, to identify a failure location in the semiconductor device 2.
  • the semiconductor device 2 is a device including, for example, a logic LSI (Large Scale Integration).
  • the logic LSI is composed of a MOS (Metal-Oxide-Semiconductor) structure transistor, a bipolar structure transistor, and the like.
  • the power consumption of the semiconductor device 2 is, for example, about 200W.
  • the semiconductor device 2 is arranged (fixed) on the stage 3.
  • the semiconductor inspection device 1 includes a signal input device 11, a light source 12, an optical system 13, a photodetector 14, and a controller 15.
  • the signal input device 11 is electrically connected to the semiconductor device 2 and inputs a signal to the semiconductor device 2 to drive the semiconductor device 2.
  • the signal input device 11 is, for example, a pulse generator that applies a stimulus signal to the semiconductor device 2 or a tester unit that inputs a test signal to the semiconductor device 2.
  • the signal input device 11 repeatedly inputs a signal such as a predetermined test pattern to the semiconductor device 2.
  • the signal input by the signal input device 11 may be a modulated voltage signal or a DC voltage signal.
  • the light source 12 outputs light that illuminates the semiconductor device 2.
  • the light source 12 is, for example, an LED (Light Emitting Diode), an LD (Laser Diode), an SLD (Super Luminescent Diode), or a lamp light source.
  • the wavelength of light output from the light source 12 may be, for example, 1064 nm or more.
  • the light output from the light source 12 is guided to the optical system 13.
  • the optical system 13 guides the light output from the light source 12 to the surface 2 a of the semiconductor device 2 and also guides the light from the surface 2 a of the semiconductor device 2 to the photodetector 14.
  • the optical system 13 includes, for example, an objective lens 16, an optical scanner (not shown), and a beam splitter (not shown).
  • the objective lens 16 collects the light output from the light source 12 and guided by the beam splitter and the optical scanner in the observation area or scans the light in the observation area.
  • the optical system 13 is mounted on, for example, an XYZ stage (not shown).
  • the XYZ stage is configured to be movable in the Z-axis direction, and in the X-axis direction and the Y-axis direction orthogonal to the Z-axis direction, where the direction parallel to the optical axis of the objective lens 16 is the Z-axis direction.
  • the observation area is determined by the position of the XYZ stage.
  • the light emitted from the light source 12 and emitted from the optical system 13 is reflected by the driving semiconductor device 2 and enters the photodetector 14 via the optical system 13. At this time, the intensity of light reflected by the semiconductor device 2 is modulated according to the driving state of the semiconductor device 2.
  • the photodetector 14 detects the light modulated by the semiconductor device 2 and outputs waveform data.
  • the photodetector 14 may detect light that is incident while the semiconductor device 2 is being scanned with light by the optical scanner, and output a measurement image. Based on these waveform data and the measurement image, the failure location in the semiconductor device 2 can be identified.
  • the photodetector 14 may detect the light incident on the semiconductor device 2 while the light is being scanned, and output a pattern image.
  • the pattern image is an image captured so that the circuit pattern and the like of the semiconductor device 2 can be confirmed.
  • a photodiode capable of detecting light having a wavelength transmitted through the substrate of the semiconductor device 2, an APD (Avalanche Photodiode), a SiPM (Silicon Photomultiplier), or the like can be used.
  • the control unit 15 is electrically connected to the signal input device 11, the light source 12, the optical system 13, the photodetector 14, and the like, and controls the entire semiconductor inspection device 1.
  • the control unit 15 is configured by, for example, a computer including a processor (CPU: Central Processing Unit), a storage medium such as a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), and an HDD (Hard Disk Drive). ..
  • the control unit 15 executes processing by the processor on the data stored in the storage medium.
  • the control unit 15 performs a process of identifying a failure location in the semiconductor device 2 based on the detection result of the photodetector 14, for example. [Configuration for cooling semiconductor devices]
  • the semiconductor inspection device 1 further includes a cooling unit 21, a storage tank 22, four regulators (pressure adjusting units) 23, a drain tank 24, and a chiller 25.
  • the cooling unit 21, the storage tank 22, the regulator 23, the drain tank 24, and the chiller 25 are used to cool the semiconductor device 2 during the inspection of the semiconductor device 2.
  • the cooling unit 21 is combined with the objective lens 16 to form an objective lens module 60. [Cooling unit]
  • the cooling unit 21 will be described with reference to FIGS. 2 to 8.
  • the cooling unit 21 is arranged so as to face the semiconductor device 2 and defines a space (gap) S 1 between the cooling unit 21 and the semiconductor device 2.
  • the semiconductor device 2 is cooled by flowing the fluid 5 into the space S1.
  • the fluid 5 is, for example, water or pure water, but may be a Fluorinert (registered trademark)-based liquid having an electrical insulating property.
  • the cooling unit 21 is attached to the stage 3 on which the semiconductor device 2 is arranged.
  • the stage 3 includes a DUT board 3a and a holding unit 3b.
  • the DUT board 3a is formed in a plate shape, for example, and constitutes a connecting portion between the signal input device 11 and the semiconductor device 2.
  • the DUT board 3a may incorporate a socket that constitutes a connecting portion between the signal input device 11 and the semiconductor device 2.
  • the semiconductor device 2 has a package 2b and a die 2c protruding from the package 2b.
  • the package 2b is a PC board
  • the die 2c is a semiconductor portion mounted (bonded) on the package 2b.
  • the holding unit 3b is fixed to the DUT board 3a and holds the semiconductor device 2.
  • the holding portion 3b is formed of, for example, metal into a plate shape.
  • the holding portion 3b is provided with an opening 3c.
  • the opening 3c has a first portion R1 in which the package 2b is arranged and a second portion R2 in which the die 2c is arranged, and is opened in each of the first portion R1 and the second portion R2.
  • the holding portion 3b has a locking portion 3d that comes into contact with the peripheral edge of the package 2b arranged in the first portion R1.
  • the locking portion 3d is formed by the inner surface defining the second portion R2 of the opening 3c being located inside the inner surface defining the first portion R1.
  • the thickness of the locking portion 3d is equal to the thickness of the die 2c, but the thickness of the locking portion 3d may be thicker or thinner than the thickness of the die 2c.
  • the cooling unit 21 includes a jacket 31 for radiating the heat of the semiconductor device 2.
  • the jacket 31 is made of metal, for example, and is formed in a substantially disk-shaped block shape.
  • the jacket 31 is arranged so as to face the semiconductor device 2 and the holding portion 3b.
  • the jacket 31 has a first surface 31a and a second surface 31b opposite to the first surface 31a.
  • the first surface 31a is a surface that faces the semiconductor device 2 and the holding portion 3b when the cooling unit 21 is attached to the stage 3.
  • the jacket 31 is provided with an opening 32 penetrating the jacket 31 along a direction D1 perpendicular to the first surface 31a.
  • the opening 32 has, for example, a substantially truncated cone shape that widens toward the second surface 31b side.
  • the opening 32 functions as a light passage portion that allows the light from the semiconductor device 2 to pass therethrough.
  • a recess 33 is formed on the first surface 31a.
  • the concave portion 33 is formed by making the portion of the first surface 31a other than the peripheral edge portion 31a1 lower than the peripheral edge portion 31a1.
  • the recess 33 has a first portion 34 and a second portion 35.
  • the first portion 34 is an annular portion that surrounds the opening 32 when viewed in the direction D1.
  • the second portion 35 is an annular portion that is located outside the first portion 34 and continues to the first portion 34 when viewed in the direction D1.
  • the depth of the second portion 35 is deeper than the depth of the first portion 34.
  • the bottom surface 34a of the first portion 34 is continuous with the opening 32 and surrounds the opening 32 when viewed from the direction D1.
  • the bottom surface 34a extends in a plane and has an annular shape when viewed in the direction D1.
  • a groove (recess) 36 extending spirally (spirally) is formed on the bottom surface 34a of the first portion 34 (FIGS. 7 and 8).
  • a pair of arrangement grooves 37 in which the elastic members 41 and 42 are arranged are formed on the bottom surface 35a of the second portion 35.
  • the elastic members 41 and 42 are members that are sandwiched between the jacket 31 and the holding portion 3b to seal the space S1.
  • the elastic members 41 and 42 are formed in, for example, a ring shape.
  • the elastic members 41 and 42 are hatched for easy understanding.
  • four magnets 38 are arranged in the peripheral portion 31a1 of the first surface 31a at regular intervals in the circumferential direction. By using the attractive force of the magnet 38, the jacket 31 can be detachably attached to the holding portion 3b.
  • the jacket 31 is provided with four supply flow paths 51 through which the fluid 5 supplied to the space S1 flows and four discharge flow paths 52 through which the fluid 5 discharged from the space S1 flows.
  • Each supply channel 51 extends linearly and is open to the outer surface 31c of the jacket 31 and the inner surface 32a of the opening 32.
  • the four supply channels 51 are arranged at regular intervals in the circumferential direction.
  • a valve 53 that can be opened and closed is provided at each opening on the outer side surface 31c. As shown in FIG. 3, each valve 53 is connected to a pipe P1 through which the fluid 5 supplied from the storage tank 22 flows.
  • the supply channel 51 the fluid 5 flows from the outer surface 31c toward the inner surface 32a, and the fluid 5 is discharged into the opening 32. That is, the supply flow path 51 is configured to discharge the fluid 5 toward the opening 32.
  • Each of the discharge flow paths 52 extends linearly and is open to the outer surface 31c of the jacket 31 and the bottom surface 35a of the second portion 35.
  • the four discharge flow paths 52 are arranged at regular intervals in the circumferential direction.
  • a valve 54 that can be opened and closed is provided at each opening on the outer side surface 31c.
  • each valve 54 is connected to a pipe P2 through which the fluid 5 discharged to the drain tank 24 flows.
  • the fluid 5 flows from the bottom surface 35 a toward the outer side surface 31 c, and the fluid 5 is discharged to the outside of the jacket 31.
  • FIG. 3 shows a discharge port 52a through which the fluid 5 is discharged from the discharge flow channel 52 to the bottom surface 35a.
  • the jacket 31 is provided with a coolant passage 55 through which the coolant 6 for cooling the jacket 31 flows.
  • the coolant 6 is, for example, water.
  • the coolant flow channel 55 extends, for example, in a plane perpendicular to the direction D1, and has a ring shape surrounding the opening 32 when viewed from the direction D1.
  • the coolant channel 55 is open to the outside on the outer surface 31c of the jacket 31.
  • the coolant channel 55 is open at four locations at regular intervals in the circumferential direction.
  • each opening is provided with a valve 56 that can be opened and closed.
  • each valve 56 is connected to a pipe P3 through which the refrigerant 6 flows.
  • the coolant 6 flows from one or more openings toward the other openings, and the coolant 6 flows in the coolant channel 55. As a result, the jacket 31 is cooled.
  • FIGS. 4 and 5 the region in which the refrigerant 6 flows is shown by hatching.
  • the fluid 5 is stored in the storage tank 22.
  • the fluid 5 in the storage tank 22 is pressurized by a compressor (not shown) and is supplied to the supply flow path 51 via the regulator 23.
  • Each of the four regulators 23 is connected to the supply flow path 51 via the pipe P1.
  • Each regulator 23 is controlled by the controller 15 and changes the pressure of the fluid flowing through the supply passage 51. As a result, the pressure of the fluid 5 flowing in the space S1 is adjusted.
  • the fluid 5 discharged from the discharge flow path 52 is stored in the drain tank 24.
  • the chiller 25 cools the coolant 6 and circulates it in the coolant passage 55.
  • the fluid 5 is cooled by the jacket 31 while flowing through the supply flow path 51.
  • the outer surface 31 c of the jacket 31 is provided with two water leakage sensors 43 and 44.
  • the water leak sensor 43 is arranged so as to extend along the boundary between the outer surface 31c and the first surface 31a.
  • the water leak sensor 43 detects whether the fluid 5 is leaking between the jacket 31 and the holding portion 3b.
  • the water leakage sensor 44 is arranged so as to extend along the boundary between the outer surface 31c and the second surface 31b.
  • the water leakage sensor 44 detects whether the fluid 5 or the refrigerant 6 is leaking from the valves 53, 54 and 56, and whether the refrigerant 6 is leaking from a gap formed in the refrigerant flow passage 55 or the like.
  • the cooling unit 21 is combined with the objective lens 16 to form an objective lens module 60.
  • the objective lens module 60 includes a solid immersion lens unit 61 attached to the objective lens 16 in addition to the cooling unit 21 and the objective lens 16 described above.
  • the solid immersion lens unit 61 includes a solid immersion lens 62 and a holder 63.
  • the objective lens 16 is arranged so as to face the semiconductor device 2 through the opening 32 of the jacket 31.
  • the solid immersion lens 62 is held in the opening 32 by the holder 63 and is located on the optical axis L of the objective lens 16. In this example, the extending direction of the optical axis L is parallel to the direction D1.
  • the side on which the objective lens 16 is located with respect to the semiconductor device 2 is the lower side, and the semiconductor device 2 with respect to the objective lens 16.
  • the side where is located is the upper side.
  • the solid immersion lens 62 has a contact surface 62a, a spherical surface 62b, a tapered surface 62c, and a peripheral surface 62d.
  • the contact surface 62a is a flat surface and contacts the die 2c of the semiconductor device 2.
  • the spherical surface 62 b is a hemispherical surface convex downward and faces the objective lens 16.
  • the tapered surface 62c is a truncated cone-shaped surface that spreads downward, and extends downward from the outer edge of the contact surface 62a.
  • the peripheral surface 62d is a cylindrical surface, and is connected to the outer edge of the spherical surface 62b and the outer edge of the tapered surface 62c.
  • the apex of the virtual cone including the tapered surface 62c coincides with the spherical center C (center of curvature of the spherical surface 62b) of the solid immersion lens 62, and is located on the optical axis L of the objective lens 16 above the contact surface 62a. ing.
  • the ball center C coincides with the focal point of the solid immersion lens 62.
  • the solid immersion lens 62 is formed of a high refractive index material that is substantially the same as or close to the refractive index of the substrate material of the semiconductor device 2. Typical examples thereof include Si, GaP, GaAs and the like.
  • the solid immersion lens 62 transmits the observation light.
  • the semiconductor device 2 itself can be used as a part of the solid immersion lens 62 by bringing the solid immersion lens 62 into optical contact with the semiconductor device 2. According to the back surface analysis of the semiconductor device 2 using the solid immersion lens 62, when the focus of the objective lens 16 is focused on the integrated circuit formed on the substrate surface of the semiconductor device 2, the effect of the solid immersion lens 62 causes the semiconductor A light beam with a high numerical aperture (NA) can be passed through the device 2, and high resolution can be achieved.
  • NA numerical aperture
  • the solid immersion lens 62 is held by the holder 63 in the opening 32.
  • the holder 63 includes a main body 71 and a flexible member 72.
  • the main body portion 71 has a side wall portion 73 and a lid portion 74.
  • the main body portion 71 is formed of a non-magnetic material (eg, aluminum, aluminum alloy, non-magnetic stainless steel, etc.).
  • the side wall portion 73 is formed in a tubular shape.
  • the side wall portion 73 is connected to the mechanism portion 16 a provided on the side surface of the objective lens 16.
  • the lid portion 74 is formed integrally with the side wall portion 73 so as to close the upper opening of the side wall portion 73.
  • the lid 74 has an opening 74a in which the solid immersion lens 62 is placed.
  • the opening 74a is arranged on the optical axis L, and opens on the upper side and the lower side.
  • the lid portion 74 has a plurality of (for example, three) protrusions 75 extending from the inner surface of the opening 74a toward the center of the opening 74a.
  • the protruding portion 75 has a tapered shape, and the surface on the semiconductor device 2 side is an inclined surface that is inclined so as to approach the objective lens 16 as it approaches the center of the opening 74a.
  • the plurality of protrusions 75 are arranged, for example, at regular intervals in the circumferential direction.
  • the flexible member 72 is made of, for example, resin or the like, and has a shape in which a planar member is bent.
  • the flexible member 72 is provided on the opposite side of the lid 74 from the objective lens 16 so as to close the opening 74a of the lid 74.
  • the flexible member 72 has an opening 72a in which the solid immersion lens 62 is arranged.
  • the opening 72a is arranged on the optical axis L.
  • the flexible member 72 has an annular sealing portion 72b that is joined to the peripheral edge portion (in this example, the tapered surface 62c and the peripheral surface 62d) of the solid immersion lens 62 along the edge of the opening 72a.
  • the sealing portion 72b watertightly seals between the solid immersion lens 62 and the flexible member 72.
  • the flexible member 72 has a joint 72c that is watertightly joined to the lid 74 by, for example, welding or adhesion.
  • the contact surface 62a and the tapered surface 62c project upward from the opening 72a of the flexible member 72, and the spherical surface 62b projects downward from the opening 74a of the lid 74. It is arranged in the opening 74a.
  • the spherical surface 62b is in contact with the tip of each protruding portion 75, and the contact surface 62a and the tapered surface 62c are held by the flexible member 72.
  • the solid immersion lens 62 can swing in the state before the contact surface 62a contacts the semiconductor device 2 (FIG. 8).
  • the solid immersion lens 62 swings, the spherical surface 62b slides with respect to the tip of the protruding portion 75, and the flexible member 72 deforms following the swing of the solid immersion lens 62. Since the solid immersion lens 62 is swingable, when the contact surface 62 a is brought into contact with the semiconductor device 2, the solid immersion lens 62 is easily followed and closely adhered to the semiconductor device 2. As a result, for example, even when the semiconductor device 2 is arranged to be inclined with respect to the optical axis L, the solid immersion lens 62 can be brought into good contact with the semiconductor device 2 and the semiconductor device 2 can be observed. It will be possible.
  • the objective lens module 60 further includes a sealing member 64 that seals between the holder 63 and the jacket 31.
  • the sealing member 64 is formed in a ring shape from an elastic material such as resin.
  • the sealing member 64 is disposed in the recess 32b provided on the inner surface 32a of the opening 32 of the jacket 31.
  • the sealing member 64 is sandwiched between the side wall portion 73 and the bottom surface of the recess 32b, and seals between the holder 63 and the jacket 31 in a watertight manner.
  • the objective lens module 60 further includes four connecting portions 81 that connect the cooling unit 21 and the objective lens 16 to each other.
  • Each connecting portion 81 is configured by, for example, a bolt 83 with a spring (biasing member) 82.
  • Each connecting portion 81 is arranged in an arrangement hole 84 provided in the first portion 34 of the recess 33 of the jacket 31.
  • the arrangement hole 84 communicates the first portion 34 and the opening 32.
  • the four connecting portions 81 are arranged along the circumferential direction at regular intervals in the circumferential direction.
  • the head of the bolt 83 is arranged in the arrangement hole 84, and the screw portion of the bolt 83 is screwed into the lid portion 74 of the holder 63.
  • the spring 82 biases the jacket 31 toward the side opposite to the objective lens 16.
  • the urging force pushes the jacket 31 against the holding portion 3b.
  • the elastic members 41 and 42 are elastically deformed and come into close contact with the holding portion 3b, and the jacket 31 and the holding portion 3b are sealed.
  • the mechanism portion 16a of the objective lens 16 includes a biasing mechanism 16b that biases the holder 63 toward the semiconductor device 2 (FIG. 2).
  • the biasing mechanism 16b is used to secure the adhesion of the solid immersion lens 62 to the semiconductor device 2.
  • the urging mechanism 16b includes, for example, a guide member extending in the axial direction and a spring held by the guide member. [Space formed by cooling unit]
  • the solid immersion lens 62 is separated from the semiconductor device 2 and then the objective lens 16 is moved by the above-mentioned XYZ stage to move the solid immersion lens 62 to the semiconductor device. 2, the solid immersion lens 62 is brought into contact with the semiconductor device 2 as shown in FIG. In the state of FIG. 7, the adhesion force of the solid immersion lens 62 to the semiconductor device 2 is secured (adjusted) by the biasing mechanism 16b. In both states of FIG. 7 and FIG. 8, the cooling unit 21 is attached to the stage 3, and a space S1 is formed between the cooling unit 21 and the semiconductor device 2. That is, since the jacket 31 is urged toward the holding portion 3b by the connecting portion 81, even when the solid immersion lens 62 is separated from the semiconductor device 2 as shown in FIG. Is maintained in close contact with.
  • the space S1 is formed between the package 2b and the die 2c of the semiconductor device 2 and the bottom surface 34a of the first portion 34 of the recess 33 provided in the jacket 31. That is, in this example, the bottom surface 34a of the first portion 34 is a space defining surface that faces the semiconductor device 2 and defines the space S1 between the semiconductor device 2 and the semiconductor device 2.
  • the depth of the space S1 between the package 2b and the bottom surface 34a is deeper than the depth of the space S1 between the die 2c and the bottom surface 34a.
  • the space S1 is continuous with the opening 32 when viewed from the direction D1, and extends in an annular shape so as to surround the opening 32.
  • the thickness of the space S1 (the minimum thickness in the direction D1, that is, the distance between the die 2c and the bottom surface 34a in the direction D1) is 0.05 mm or more and 0.5 mm or less. In this example, the thickness of the space S1 is equal to the sum of the depth of the first portion 34 and the thickness of the locking portion 3d of the holding portion 3b.
  • the groove 36 described above is arranged so that at least a part thereof is exposed in the space S1.
  • a space S2 is formed.
  • the depth of the space S2 in the second portion 35 is deeper than the depth of the space S2 in the first portion 34.
  • the space S2 is connected to the discharge flow channel 52 at the bottom surface 35a.
  • the fluid 5 discharged from the space S1 to the discharge flow path 52 is stored in the space S2 in the second portion 35. That is, the space S2 in the second portion 35 functions as a pool portion that stores the fluid 5 discharged to the discharge flow path 52.
  • the space S2 is connected to the space S1 and extends in an annular shape so as to surround the space S1 when viewed from the direction D1.
  • the outer edge of the space S2 is sealed by the elastic members 41 and 42 described above.
  • the space S3 in the opening 32 is connected to the supply flow path 51.
  • the solid immersion lens unit 61 is disposed in the space S3, and the end portion of the space S3 on the objective lens 16 side is sealed by the sealing member 64 described above. More specifically, the ends of the space S3 on the objective lens 16 side are sealed by sealing between the jacket 31 and the holding portion 3b by the elastic members 41 and 42. Further, as described above, the solid immersion lens 62 and the flexible member 72, and the flexible member 72 and the lid portion 74 of the holder 63 are watertightly sealed. As described above, the space (flow path) formed by the spaces S1, S2 and S3 is sealed.
  • the fluid 5 supplied from the supply channel 51 to the space S3 flows through the spaces S1 to S3.
  • the fluid 5 flows from the space S3 through the space S1 to the space S2 and is discharged from the discharge flow path 52.
  • the region where the fluid 5 flows is shown by hatching.
  • the position where the fluid 5 is supplied from the supply flow path 51 to the spaces S1 to S3 is the position where the fluid 5 is discharged from the spaces S1 to S3 to the discharge flow path 52 (discharging). It is located inside the position of the outlet 52a).
  • the pressure of the fluid 5 flowing through the spaces S1 to S3 is changed by the regulator 23.
  • the control unit 15 controls each regulator 23 so that the pressure of the fluid 5 flowing in the spaces S1 to S3 becomes lower than the pressure outside the cooling unit 21 (that is, the pressure in the spaces S1 to S3 becomes negative). Control. This makes it possible to bring the cooling unit 21 into close contact with the stage 3 in a suitable manner.
  • the semiconductor device 2 is placed (fixed) on the stage 3 (first step).
  • the cooling unit 21 is arranged such that the opening 32 faces the semiconductor device 2 and the space S1 is defined between the jacket 31 and the semiconductor device 2 (second step). More specifically, for example, the objective lens 16 (objective lens module 60) is moved by the XYZ stage described above, and the cooling unit 21 is attached to the stage 3 so that the opening 32 faces the semiconductor device 2. As a result, spaces S1 to S3 are formed between the cooling unit 21 and the stage 3.
  • the objective lens 16 is moved by the XYZ stage to move the solid immersion lens 62 toward the semiconductor device 2, and the contact surface 62a of the solid immersion lens 62 is brought into contact with the semiconductor device 2 (see FIG. 3 steps).
  • the semiconductor device 2 is driven by the signal input device 11 (fourth step).
  • the light that has come from the semiconductor device 2 being driven and has passed through the opening 32 is detected by the photodetector 14 (fifth step).
  • the fourth step of driving the semiconductor device 2 may be performed before the second step or the third step.
  • the solid immersion lens 62 When changing the observation area, the solid immersion lens 62 is moved away from the semiconductor device 2 by moving the objective lens 16 by the XYZ stage (FIG. 8). At this time, since the jacket 31 is biased toward the holding portion 3b by the connecting portion 81, the cooling unit 21 is kept in close contact with the stage 3. Further, the attractive force of the magnet 38 also urges the jacket 31 toward the holding portion 3b. Then, the objective lens 16 (objective lens module 60) is moved in the X-axis direction and/or the Y-axis direction by the XYZ stage, and the solid immersion lens 62 is moved to a position corresponding to a desired observation area.
  • the solid immersion lens 62 is moved toward the semiconductor device 2 by moving the objective lens 16 by the XYZ stage, and the solid immersion lens 62 is brought into contact with the semiconductor device 2. Thereby, the observation area can be changed.
  • the cooling unit 21 when the cooling unit 21 is used to inspect the semiconductor device 2, for example, the opening 32 faces the semiconductor device 2 and the space S1 is formed between the bottom surface 34a of the first portion 34 and the semiconductor device 2.
  • the cooling unit 21 is arranged as defined. Then, while flowing the fluid 5 into the space S1 through the supply flow path 51, the light emitted from the driving semiconductor device 2 and passing through the opening 32 is detected. By flowing the fluid 5 into the space S1 defined between the jacket 31 and the semiconductor device 2, the semiconductor device 2 can be effectively cooled. This is because the heat of the semiconductor device 2 is removed by the fluid 5 and the heat of the semiconductor device 2 is efficiently transferred to the jacket 31 via the fluid 5.
  • the fluid 5 is used for cooling, even if the semiconductor device 2 is warped due to a manufacturing error or heat generation, the fluid 5 is in good contact with the semiconductor device 2. Therefore, even in such a case, the cooling performance can be secured. Therefore, according to this cooling unit 21, high cooling performance can be realized.
  • the semiconductor device 2 can be effectively cooled by flowing the fluid 5 into the space S1.
  • a boundary layer in which the flow velocity continuously changes is generated at the boundary between the viscous fluid and the object.
  • the thicker the boundary layer and the less the change in flow velocity with distance from the body the slower the rate of heat exchange between the fluid and the body.
  • the flow velocity increases as the gap becomes narrower.
  • the velocity gradient inside the boundary layer is inversely proportional to the size of the gap and increases in proportion to the flow velocity.
  • the cooling unit 21 by utilizing this phenomenon, the heat resistance in the heat transfer from the semiconductor device 2 to the fluid 5 and the heat transfer from the fluid 5 to the jacket 31 is significantly suppressed, and the heat of the semiconductor device 2 is efficiently transferred. It becomes possible to communicate well.
  • the heat conductive grease may not be used because the heat conductive grease may prevent the solid immersion lens 62 from adhering to the semiconductor device 2.
  • a minute gap space S1 is provided between the jacket 31 and the semiconductor device 2, and the fluid 5 is caused to flow in the gap so that the fluid 5 functions as a dynamic grease. You can As a result, the semiconductor device 2 can be effectively cooled.
  • the jacket 31 is provided with a discharge flow path 52 through which the fluid 5 discharged from the space S1 flows.
  • the fluid can flow into the space S1 via the supply flow path 51 and the discharge flow path 52, and the semiconductor device 2 can be cooled more effectively.
  • the jacket 31 is provided with a coolant passage 55 through which the coolant 6 for cooling the jacket 31 flows. Thereby, the jacket 31 can be cooled more appropriately.
  • the bottom surface 34a of the first portion 34 is continuous with the opening 32, and extends in a plane shape so as to surround the opening 32. Thereby, the semiconductor device 2 can be cooled more effectively.
  • the thickness of the space S1 is 0.05 mm or more and 0.5 mm or less. Thereby, the semiconductor device 2 can be cooled more effectively. That is, when the thickness of the space S1 is 0.05 mm or more and 0.5 mm or less, the heat of the semiconductor device 2 can be effectively removed by the fluid 5. As a result, for example, it becomes possible to cool the semiconductor device 2 of about 200 W at a flow rate of about 0.2 liter/minute.
  • the thickness of the space S1 may be greater than 0 mm and 0.05 mm or less. In this case, the fluid 5 flowing in the space S1 easily functions as a heat conduction medium, and the heat of the semiconductor device 2 can be more efficiently transferred to the jacket 31.
  • the thickness of the space S1 may be 0.1 mm or more and 0.5 mm or less.
  • the space defining surface that defines the space S1 is the bottom surface 34a of the recess 33 formed in the jacket 31. Thereby, the space S1 can be more preferably defined between the jacket 31 and the semiconductor device 2.
  • the cooling unit 21 includes elastic members 41 and 42 that are sandwiched between the jacket 31 and the stage 3 to seal the space S1. Thereby, the space S1 between the jacket 31 and the semiconductor device 2 can be sealed more reliably.
  • the jacket 31 is provided with four supply channels 51. Thereby, the semiconductor device 2 can be cooled more effectively. That is, by providing at least two supply channels 51, the fluid 5 can be supplied to the periphery of the contact position regardless of the contact position of the solid immersion lens 62 with the semiconductor device 2. Furthermore, since at least two supply channels 51 are provided, it is possible to facilitate control of the pressure of the fluid 5 flowing in the space S1. When at least three supply channels 51 are provided, these functions and effects are remarkably exhibited.
  • the position where the fluid 5 is supplied from the supply flow path 51 to the space S1 is located inside the position where the fluid 5 is discharged from the space S1 to the discharge flow path 52. Thereby, the semiconductor device 2 can be cooled more effectively.
  • the supply flow path 51 is configured to discharge the fluid 5 toward the opening 32. Thereby, the semiconductor device 2 can be cooled more effectively.
  • a groove 36 is formed on the bottom surface 34a.
  • the objective lens module 60 includes a spring 82 that biases the cooling unit 21 toward the side opposite to the objective lens 16. Thereby, the cooling unit 21 can be more closely attached to the stage 3.
  • the holder 63 has a flexible member 72 that contacts the peripheral portion of the solid immersion lens 62 and holds the solid immersion lens 62 in a watertight and swingable manner. As a result, the solid immersion lens 62 can be swung, and thus the solid immersion lens 62 can be easily adhered following the semiconductor device 2. Further, since the solid immersion lens 62 is kept watertight, it is possible to prevent the fluid 5 from leaking from around the solid immersion lens 62.
  • the objective lens module 60 includes a sealing member 64 that is sandwiched between the holder 63 and the jacket 31 to seal between the holder 63 and the jacket 31. As a result, it is possible to prevent the fluid 5 from leaking between the holder 63 and the jacket 31.
  • the semiconductor inspection device 1 includes a regulator 23 that changes the pressure of the fluid 5 flowing in the space S1 and a control unit 15 that controls the regulator 23. Thereby, the semiconductor device 2 can be cooled more effectively.
  • control unit 15 controls the regulator 23 so that the pressure of the fluid 5 flowing in the space S1 becomes lower than the pressure outside the cooling unit 21. As a result, the pressure in the space S1 becomes negative, so that the cooling unit 21 can be more closely attached to the stage 3. Further, it is possible to prevent the fluid 5 from leaking from the gap or the like in the spaces S1 to S3.
  • the cooling unit 21 may be configured as in the modified examples shown in FIGS. 9, 10, and 11. In the modification, the cooling unit 21 is configured separately from the objective lens 16.
  • the solid immersion lens unit 61 is not attached to the objective lens 16.
  • a light transmission member 85 is arranged in the opening 32 of the jacket 31.
  • the light transmitting member 85 is made of, for example, glass and has a plate shape, and transmits the observation light.
  • the light transmitting member 85 closes the opening 32 in a watertight manner.
  • the light transmitting member 85 is arranged, for example, so as to project from the opening 32 toward the semiconductor device 2 side, and faces the die 2c of the semiconductor device 2 with a predetermined gap.
  • the space S1 is formed between the package 2b and the die 2c of the semiconductor device 2 and the bottom surface 34a of the first portion 34 of the recess 33 provided in the jacket 31. Similar to the above embodiment, a space S2 is formed between the bottom surface 34a of the first portion 34 and the holding portion 3b, and between the bottom surface 35a of the second portion 35 and the holding portion 3b. In the modification, since the opening 32 is closed by the light transmitting member 87, the space S1 is not connected to the space inside the opening 32.
  • the semiconductor device 2 can be inspected and observed as in the above embodiment. Moreover, high cooling performance can be realized for the reasons described above. Further, since the light transmitting member 85 closes the opening 32 in a watertight manner, it is possible to prevent the fluid 5 from leaking from the opening 32.
  • the semiconductor inspection apparatus 1 includes a biasing device 90 that biases the cooling unit 21 toward the stage 3.
  • the biasing device 90 has, for example, a spring 91 and is fixed to the XYZ stage, and biases the cooling unit 21 at its peripheral edge portion by the spring 91. Thereby, the cooling unit 21 can be more closely attached to the stage 3.
  • the objective lens 16 When inspecting the semiconductor device 2, the objective lens 16 is positioned at the inspection position shown in FIG. When switching the lens of the objective lens 16 when changing the observation area, the objective lens 16 is lowered from the inspection position to the lens switching position shown in FIG. 11B. Then, after being moved in the XY directions to the position corresponding to the desired observation area, it is raised to the inspection position. On the other hand, in the case of changing the observation area, when the lens of the objective lens 16 is not switched, the objective lens 16 is moved in the XY directions to the position corresponding to the desired observation area while being positioned at the inspection position.
  • the semiconductor inspection apparatus 1 is configured as an apparatus that observes the semiconductor device 2 from the vertically lower side, but may be configured as an apparatus that observes the semiconductor device 2 from the vertically upper side. .. In this case, the semiconductor device 2 may be mounted on the stage 3.
  • the space defining surface that defines the space S1 with the semiconductor device 2 is formed of the bottom surface 34a that is the bottom surface of the recess 33, but the structure of the space defining surface is not limited to this.
  • the recess 33 may not be formed on the first surface 31a of the jacket 31, and the space defining surface may be configured by the first surface 31a formed flat.
  • the space defining surface may be provided with a protrusion that abuts on the semiconductor device 2 and defines a space between the space defining surface and the semiconductor device 2.
  • the height of the protrusion is the thickness of the space S1.
  • the protrusion may be provided on the light transmitting member 85.
  • the groove portion 36 extending in a spiral shape is formed on the bottom surface 34a of the first portion 34, but at least one of the concave portion and the convex portion may be formed on the bottom surface 34a.
  • the bottom surface 34a may be formed with a plurality of annular groove portions arranged side by side in the radial direction. That is, concentric groove portions may be formed on the bottom surface 34a.
  • the bottom surface 34a may be formed with a plurality of convex portions for making the fluid 5 flowing in the space S1 turbulent.
  • the jacket 31 is cooled by the refrigerant 6 made of water, but it may be cooled by the refrigerant 6 made of air. That is, the jacket 31 may be air-cooled instead of liquid-cooled. In this case, a thermostreamer may be used.
  • the jacket 31 may be provided with a sensor for detecting the temperature of the jacket 31. In this case, the cooling operation can be controlled according to the temperature of the jacket 31.
  • At least one of the discharge flow channel 52 and the coolant flow channel 55 may not be provided. When the discharge flow path 52 is not provided, the fluid 5 may be discharged from the gap formed between the stage 3 and the jacket 31, for example. Only one of the supply channel 51 and the discharge channel 52 may be provided.
  • the pressure of the fluid in the storage tank 22 may be increased by raising the position of the storage tank 22 instead of increasing the pressure by the compressor.
  • a flow rate sensor may be provided in at least one of the supply flow path 51 and the discharge flow path 52.
  • the fluid 5 stored in the drain tank 24 may be returned to the storage tank 22 for reuse after being cleaned with a filter or the like.
  • the semiconductor device 2 is not limited to a device including a logic LSI.
  • the semiconductor device 2 may be an individual semiconductor element (discrete), an optoelectronic element, a sensor/actuator, a memory element, a linear IC (Integrated Circuit) or the like, or a mixed device thereof.
  • the individual semiconductor elements include diodes, power transistors and the like.
  • the semiconductor device 2 may be a package including a semiconductor device, a composite substrate, or the like.
  • the semiconductor device 2 may be formed by, for example, incorporating a plurality of elements (capacitors or the like) in a silicon substrate.
  • the regulator 23 and the chiller 25 are controlled by the control unit 15 that controls the signal input device 11 and the like in the above embodiment, the control unit that controls the regulator 23 and the chiller 25 controls the signal input device 11 and the like. It may be configured separately from the unit.
  • SYMBOLS 1 Semiconductor inspection device, 2... Semiconductor device, 3... Stage, 5... Fluid, 6... Refrigerant, 14... Photodetector, 15... Control part, 16... Objective lens, 21... Cooling unit, 23... Regulator (pressure adjustment) Part), 31... Jacket, 32... Opening (light passage part), 33... Recess, 34a... Bottom surface (space defining surface), 36... Groove part (recess), 41, 42... Elastic member, 51... Supply flow path, 52 ... discharge channel, 55... refrigerant channel, 60... objective lens module, 62... solid immersion lens, 63... holder, 64... sealing member, 72... flexible member, 82... spring (biasing member), 85 ... Light transmitting member, 90... Energizing device, S1... Space.

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Abstract

冷却ユニットは、半導体デバイスの検査において用いられる。冷却ユニットは、半導体デバイスの熱を放熱するためのジャケットを備える。ジャケットには、半導体デバイスからの光を通過させる光通過部が設けられている。ジャケットは、光通過部が半導体デバイスと向かい合う状態において、半導体デバイスと向かい合って半導体デバイスとの間に空間を画定する空間画定面を有する。ジャケットには、空間に供給される流体が流れる供給流路が設けられている。

Description

冷却ユニット、対物レンズモジュール、半導体検査装置、半導体検査方法
　本開示の一側面は、冷却ユニット、対物レンズモジュール、半導体検査装置及び半導体検査方法に関する。
　半導体デバイスの検査において用いられる冷却ユニットとして、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１に記載の冷却ユニットは、駆動中の半導体デバイスを冷却しながら観察するために用いられる。特許文献１に記載の冷却ユニットでは、半導体デバイスに冷却液を噴射することにより、半導体デバイスが冷却される。
米国特許出願公開第２００９／００９５０９７号
　例えば消費電力が大きな半導体デバイスを検査する場合等には、上述したような冷却ユニットには高い冷却性能が求められる。そこで、本開示の一側面は、冷却性能が高められた冷却ユニット及び対物レンズモジュール、そのような冷却ユニットを備える半導体検査装置、並びに、半導体デバイスを好適に冷却しつつ検査することができる半導体検査方法を提供することを目的とする。
　本開示の一側面に係る冷却ユニットは、半導体デバイスの検査において用いられる冷却ユニットであって、半導体デバイスの熱を放熱するためのジャケットを備え、ジャケットには、半導体デバイスからの光を通過させる光通過部が設けられており、ジャケットは、光通過部が半導体デバイスと向かい合う状態において、半導体デバイスと向かい合って半導体デバイスとの間に空間を画定する空間画定面を有し、ジャケットには、空間に供給される流体が流れる供給流路が設けられている。
　この冷却ユニットを半導体デバイスの検査に用いる場合、例えば、光通過部が半導体デバイスと向かい合い、且つ、空間画定面と半導体デバイスとの間に空間が画定されるように、冷却ユニットを配置する。そして、供給流路を介して当該空間に流体を流しながら、駆動中の半導体デバイスから出射されて光通過部を通過した光を検出する。ジャケットと半導体デバイスとの間に画定された空間に流体を流すことにより、半導体デバイスを効果的に冷却することができる。これは、当該流体によって半導体デバイスの熱が取り去られるのに加えて、当該流体を介して半導体デバイスの熱がジャケットに効率良く伝達されるためである。したがって、この冷却ユニットによれば、高い冷却性能を実現することができる。
　ジャケットには、空間から排出される流体が流れる排出流路が更に設けられていてもよい。この場合、供給流路及び排出流路を介して空間に流体を流すことができ、半導体デバイスをより効果的に冷却することができる。
　ジャケットには、ジャケットを冷却するための冷媒が流れる冷媒流路が更に設けられていてもよい。この場合、ジャケットをより好適に冷却することができる。
　空間画定面は、光通過部を囲むように延在していてもよい。この場合、半導体デバイスをより一層効果的に冷却することができる。
　空間画定面は、平面状に延在してもよい。この場合、半導体デバイスをより一層効果的に冷却することができる。
　空間画定面は、光通過部に連なっていてもよい。この場合、半導体デバイスをより一層効果的に冷却することができる。
　空間画定面は、ジャケットに形成された凹部の底面であってもよい。この場合、より好適にジャケットと半導体デバイスとの間に空間を画定することができる。
　空間の厚さは、０ｍｍよりも大きく０．０５ｍｍ以下であってもよい。この場合、半導体デバイスをより一層効果的に冷却することができる。
　或いは、空間の厚さは、０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であってもよい。この場合、半導体デバイスをより一層効果的に冷却することができる。
　本開示の一側面に係る冷却ユニットは、ジャケットと、半導体デバイスが配置されるステージとの間で挟まれて空間を封止する弾性部材を更に備えてもよい。この場合、ジャケットと半導体デバイスとの間の空間をより確実に封止することができる。
　ジャケットには、供給流路が少なくとも２つ設けられていてもよい。この場合、半導体デバイスをより一層効果的に冷却することができる。
　空間画定面に垂直な方向から見た場合に、供給流路から空間に流体が供給される位置は、空間から排出流路に流体が排出される位置よりも内側に位置していてもよい。この場合、半導体デバイスをより一層効果的に冷却することができる。
　供給流路は、光通過部に向けて流体を排出するように構成されていてもよい。この場合、半導体デバイスをより一層効果的に冷却することができる。
　空間画定面には、凹部及び凸部の少なくとも一方が形成されていてもよい。この場合、空間を流れる流体を乱流化させることができ、半導体デバイスの熱をジャケットに一層効率良く伝達することができる。
　光通過部は、ジャケットに設けられた開口に光透過部材が配置されることによって構成されていてもよい。この場合でも、高い冷却性能を実現することができる。
　光透過部材は、開口を水密に塞いでいてもよい。この場合、開口から流体が漏れるのを防止することができる。
　本開示の一側面に係る対物レンズモジュールは、上記冷却ユニットと、光通過部と向かい合う対物レンズと、対物レンズの光軸上に位置するように保持された固浸レンズと、を備え、光通過部は、ジャケットに設けられた開口によって構成されており、固浸レンズは、開口に配置されている。この対物レンズモジュールによれば、上述した理由により、高い冷却性能を実現することができる。
　本開示の一側面に係る対物レンズモジュールは、冷却ユニットを対物レンズとは反対側に向けて付勢する付勢部材を更に備えてもよい。この場合、例えば、半導体デバイスが配置されるステージに対して冷却ユニットをより好適に密着させることができる。
　本開示の一側面に係る対物レンズモジュールは、対物レンズに取り付けられ、固浸レンズを保持するホルダを更に備え、ホルダは、固浸レンズの周縁部に接触して、固浸レンズを水密に且つ揺動可能に保持する可撓性部材を有していてもよい。この場合、固浸レンズが揺動可能であるので、固浸レンズを半導体デバイスに対して倣って密着させ易い。更に、固浸レンズが水密に保持されているため、固浸レンズの周囲から流体が漏れるのを防止することができる。
　本開示の一側面に係る対物レンズモジュールは、対物レンズに取り付けられ、固浸レンズを保持するホルダと、ホルダとジャケットとの間で挟まれてホルダとジャケットとの間を封止する封止部材と、を更に備えてもよい。この場合、ホルダとジャケットとの間から流体が漏れるのを防止することができる。
　本開示の一側面に係る半導体検査装置は、上記冷却ユニットと、半導体デバイスが配置されるステージと、光通過部を介して半導体デバイスと向かい合う対物レンズと、半導体デバイスからの光を光通過部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によれば、上述した理由により、高い冷却性能を実現することができる。
　本開示の一側面に係る半導体検査装置は、空間を流れる流体の圧力を変化させる圧力調整部と、圧力調整部を制御する制御部と、を更に備えてもよい。この場合、半導体デバイスをより一層効果的に冷却することができる。
　制御部は、空間を流れる流体の圧力が冷却ユニットの外部の圧力よりも低くなるように、圧力調整部を制御してもよい。この場合、空間内が負圧となるため、冷却ユニットをステージに対してより好適に密着させることができる。また、空間において隙間等から流体が漏れるのを抑制することができる。
　本開示の一側面に係る半導体検査装置は、冷却ユニットをステージに向けて付勢する付勢装置を更に備えてもよい。この場合、冷却ユニットをステージに対してより好適に密着させることができる。
　本開示の一側面に係る半導体検査方法は、半導体デバイスをステージに配置するステップと、半導体デバイスからの光を通過させる光通過部が設けられたジャケットを有する冷却ユニットを、光通過部が半導体デバイスと向かい合い、且つ、ジャケットと半導体デバイスとの間に空間が画定されるように配置するステップと、半導体デバイスを駆動させるステップと、空間に流体を流しながら、駆動中の半導体デバイスから到来して光通過部を通過した光を光検出器により検出するステップと、を備える。
　この半導体検査方法では、ジャケットと半導体デバイスとの間に画定された空間に流体を流しながら、駆動中の半導体デバイスから到来して光通過部を通過した光を検出する。ジャケットと半導体デバイスとの間に画定された空間に流体を流すことにより、半導体デバイスを効果的に冷却することができる。これは、当該流体によって半導体デバイスの熱が取り去られるのに加えて、当該流体を介して半導体デバイスの熱がジャケットに効率良く伝達されるためである。したがって、この半導体検査方法によれば、半導体デバイスを好適に冷却しつつ検査することができる。
　本開示の一側面によれば、冷却性能が高められた冷却ユニット及び対物レンズモジュール、そのような冷却ユニットを備える半導体検査装置、並びに、半導体デバイスを好適に冷却しつつ検査することができる半導体検査方法を提供できる。
実施形態に係る半導体検査装置の構成図である。 対物レンズモジュールの周辺の断面図である。 対物レンズモジュールの平面図である。 図３のIV－IV線に沿っての冷却ユニットの断面図である。 図３のV－V線に沿っての冷却ユニットの断面図である。 ホルダ及び固浸レンズの断面図である。 固浸レンズが半導体デバイスに接触した状態を示す断面図である。 固浸レンズが半導体デバイスから離間した状態を示す断面図である。 変形例の冷却ユニットの断面図である。 図９の一部拡大図である。 （ａ）は、検査位置の対物レンズを示す断面図であり、（ｂ）は、レンズ切替位置の対物レンズを示す断面図である。
　以下、本開示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］
　図１に示される半導体検査装置１は、検査対象のデバイス（ＤＵＴ：Device　Under　Test）である半導体デバイス２を観察して検査するための装置である。半導体検査装置１は、例えば、半導体デバイス２における故障箇所を特定するために用いられる。
　半導体デバイス２は、例えば、ロジックＬＳＩ（Large　Scale　Integration）を含むデバイスである。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り構成される。半導体デバイス２の消費電力は、例えば２００Ｗ程度である。半導体デバイス２は、ステージ３に配置（固定）されている。
　半導体検査装置１は、信号入力装置１１と、光源１２と、光学系１３と、光検出器１４と、制御部１５とを備えている。信号入力装置１１は、半導体デバイス２に電気的に接続されており、半導体デバイス２に信号を入力して半導体デバイス２を駆動させる。信号入力装置１１は、例えば、半導体デバイス２に刺激信号を加えるパルスジェネレータ、又は、半導体デバイス２にテスト信号を入力するテスタユニット等である。信号入力装置１１は、半導体デバイス２に所定のテストパターン等の信号を繰り返し入力する。信号入力装置１１が入力する信号は、変調電圧信号であってもよいし、直流電圧信号であってもよい。
　光源１２は、半導体デバイス２を照明する光を出力する。光源１２は、例えば、ＬＥＤ（Light　Emitting　Diode）、ＬＤ（LaserDiode）、ＳＬＤ（Super luminescent Diode）又はランプ光源等である。光源１２から出力される光の波長は、例えば１０６４ｎｍ以上であってもよい。光源１２から出力された光は、光学系１３に導かれる。
　光学系１３は、光源１２から出力された光を半導体デバイス２の表面２ａへ導光すると共に、半導体デバイス２の表面２ａからの光を光検出器１４へ導光する。光学系１３は、例えば、対物レンズ１６、光スキャナ（図示省略）及びビームスプリッタ（図示省略）を含んで構成されている。対物レンズ１６は、光源１２から出力されてビームスプリッタ及び光スキャナによって導かれた光を、観察エリアに集光したり観察エリアにて走査したりする。光学系１３は、例えばＸＹＺステージ（図示省略）に載置されている。ＸＹＺステージは、対物レンズ１６の光軸に平行な方向をＺ軸方向とすると、Ｚ軸方向、並びに、Ｚ軸方向に直交するＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能に構成されている。ＸＹＺステージの位置によって観察エリアが決定する。
　光源１２から出力されて光学系１３から出射された光は、駆動中の半導体デバイス２により反射され、光学系１３を介して光検出器１４に入射する。このとき、半導体デバイス２の駆動状態に伴って、半導体デバイス２により反射される光の強度が変調される。
　光検出器１４は、半導体デバイス２で変調された光を検出し、波形データを出力する。光検出器１４は、光スキャナによって半導体デバイス２に対して光が走査されている間に入射した光を検出し、測定画像を出力してもよい。これらの波形データや測定画像に基づいて、半導体デバイス２における故障箇所を特定することができる。
　光検出器１４は、半導体デバイス２に対して光が走査されている間に入射した光を検出し、パターン画像を出力してもよい。パターン画像とは、半導体デバイス２の回路パターン等を確認可能となるように撮像された画像である。光検出器１４としては、例えば、半導体デバイス２の基板を透過する波長の光を検出可能なフォトダイオード、ＡＰＤ（Avalanche Photodiode）、ＳｉＰＭ（SiliconPhotomultiplier）等を用いることができる。
　制御部１５は、信号入力装置１１、光源１２、光学系１３及び光検出器１４等に電気的に接続されており、半導体検査装置１全体の制御を行う。制御部１５は、例えば、プロセッサ（ＣＰＵ：Central　Processing　Unit）、並びに記憶媒体であるＲＡＭ（Random　Access　Memory）、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）及びＨＤＤ（Hard　Disk　Drive）等を含むコンピュータにより構成されている。制御部１５は、記憶媒体に記憶されたデータに対し、プロセッサによる処理を実行する。制御部１５は、例えば、光検出器１４の検出結果に基づいて、半導体デバイス２における故障箇所の特定処理を実施する。
［半導体デバイスの冷却のための構成］
　半導体検査装置１は、冷却ユニット２１と、貯留タンク２２と、４つのレギュレータ（圧力調整部）２３と、ドレーンタンク２４と、チラー２５とを更に備えている。冷却ユニット２１、貯留タンク２２、レギュレータ２３、ドレーンタンク２４及びチラー２５は、半導体デバイス２の検査中に半導体デバイス２を冷却するために用いられる。冷却ユニット２１は、対物レンズ１６と組み合わせられて対物レンズモジュール６０を構成している。
［冷却ユニット］
　図２～図８を参照しつつ、冷却ユニット２１について説明する。冷却ユニット２１は、半導体デバイス２と向かい合うように配置され、半導体デバイス２との間に空間（隙間）Ｓ１を画定する。半導体検査装置１では、空間Ｓ１に流体５を流すことにより、半導体デバイス２が冷却される。流体５は、例えば水又は純水であるが、フロリナート（登録商標）系の電気絶縁性を有する液体であってもよい。
　冷却ユニット２１は、半導体デバイス２が配置されたステージ３に対して取り付けられている。この例では、ステージ３は、ＤＵＴボード３ａと、保持部３ｂとを備えている。ＤＵＴボード３ａは、例えば、板状に形成され、信号入力装置１１と半導体デバイス２との間の接続部を構成している。ＤＵＴボード３ａには、信号入力装置１１と半導体デバイス２との間の接続部を構成するソケットが組み込まれていてもよい。図７及び図８に示されるように、半導体デバイス２は、パッケージ２ｂと、パッケージ２ｂから突出したダイ２ｃとを有している。例えば、パッケージ２ｂは、ＰＣボードであり、ダイ２ｃは、パッケージ２ｂ上に実装（接合）された半導体部分である。
　保持部３ｂは、ＤＵＴボード３ａに固定され、半導体デバイス２を保持している。保持部３ｂは、例えば、金属により板状に形成されている。この例では、保持部３ｂには開口３ｃが設けられている。開口３ｃは、パッケージ２ｂが配置される第１部分Ｒ１、及びダイ２ｃが配置される第２部分Ｒ２を有しており、第１部分Ｒ１及び第２部分Ｒ２の各々において開口している。保持部３ｂは、第１部分Ｒ１に配置されたパッケージ２ｂの周縁部に接触する係止部３ｄを有している。この例では、係止部３ｄは、開口３ｃにおける第２部分Ｒ２を画定する内面が第１部分Ｒ１を画定する内面よりも内側に位置していることにより、形成されている。この例では係止部３ｄの厚さはダイ２ｃの厚さと等しいが、係止部３ｄの厚さはダイ２ｃの厚さよりも厚くてもよいし、或いは薄くてもよい。
　冷却ユニット２１は、半導体デバイス２の熱を放熱するためのジャケット３１を備えている。ジャケット３１は、例えば、金属により、略円板状のブロック状に形成されている。ジャケット３１は、半導体デバイス２及び保持部３ｂと向かい合うように配置されている。
　ジャケット３１は、第１表面３１ａと、第１表面３１ａとは反対側の第２表面３１ｂとを有している。第１表面３１ａは、冷却ユニット２１がステージ３に取り付けられた状態において半導体デバイス２及び保持部３ｂと向かい合う表面である。ジャケット３１には、第１表面３１ａに垂直な方向Ｄ１に沿ってジャケット３１を貫通する開口３２が設けられている。開口３２は、例えば、第２表面３１ｂ側に向かって広がる略円錐台形状を呈している。開口３２は、半導体デバイス２からの光を通過させる光通過部として機能する。
　第１表面３１ａには、凹部３３が形成されている。この例では、凹部３３は、第１表面３１ａの周縁部３１ａ１以外の部分が周縁部３１ａ１よりも低くなっていることにより形成されている。凹部３３は、第１部分３４と、第２部分３５とを有している。第１部分３４は、方向Ｄ１から見た場合に開口３２を囲む円環状の部分である。第２部分３５は、方向Ｄ１から見た場合に第１部分３４の外側に位置して第１部分３４に連なる円環状の部分である。第２部分３５の深さは、第１部分３４の深さよりも深い。第１部分３４の底面３４ａは、開口３２に連なっており、方向Ｄ１から見た場合に開口３２を囲んでいる。底面３４ａは、平面状に延在し、方向Ｄ１から見た場合に円環状を呈している。
　第１部分３４の底面３４ａには、渦巻き状（螺旋状）に延在する溝部（凹部）３６が形成されている（図７及び図８）。第２部分３５の底面３５ａには、弾性部材４１，４２がそれぞれ配置される一対の配置溝３７が形成されている。弾性部材４１，４２は、ジャケット３１と保持部３ｂとの間で挟まれて空間Ｓ１を封止するための部材である。図３に示されるように、弾性部材４１，４２は、例えば、リング状に形成されている。図３では、理解を容易にするために、弾性部材４１，４２がハッチングで示されている。図３に示されるように、第１表面３１ａの周縁部３１ａ１には、周方向に一定の間隔を空けて４つの磁石３８が配置されている。磁石３８の引力を利用することで、ジャケット３１を保持部３ｂに対して取り外し可能に取り付けることができる。
　ジャケット３１には、空間Ｓ１に供給される流体５が流れる４つの供給流路５１と、空間Ｓ１から排出される流体５が流れる４つの排出流路５２と、が設けられている。各供給流路５１は、直線状に延在し、ジャケット３１の外側面３１ｃと開口３２の内面３２ａとに開口している。４つの供給流路５１は、周方向に一定の間隔を空けて配置されている。外側面３１ｃにおける各開口には、開閉可能なバルブ５３が設けられている。図３に示されるように、各バルブ５３は、貯留タンク２２から供給される流体５が流れる配管Ｐ１に接続されている。供給流路５１においては、外側面３１ｃから内面３２ａに向かって流体５が流れ、開口３２内に流体５が排出される。すなわち、供給流路５１は、開口３２に向けて流体５を排出するように構成されている。
　各排出流路５２は、直線状に延在し、ジャケット３１の外側面３１ｃと第２部分３５の底面３５ａとに開口している。４つの排出流路５２は、周方向に一定の間隔を空けて配置されている。外側面３１ｃにおける各開口には、開閉可能なバルブ５４が設けられている。図３に示されるように、各バルブ５４は、ドレーンタンク２４に排出される流体５が流れる配管Ｐ２に接続されている。排出流路５２においては、底面３５ａから外側面３１ｃに向かって流体５が流れ、ジャケット３１の外部に流体５が排出される。図３には、排出流路５２から底面３５ａに流体５が排出される排出口５２ａが示されている。
　更に、ジャケット３１には、ジャケット３１を冷却するための冷媒６が流れる冷媒流路５５が設けられている。冷媒６は、例えば水である。冷媒流路５５は、例えば、方向Ｄ１に垂直に平面状に延在しており、方向Ｄ１から見た場合に開口３２を囲む円環状を呈している。冷媒流路５５は、ジャケット３１の外側面３１ｃにおいて外部に開口している。この例では、冷媒流路５５は、周方向に一定の間隔を空けて４箇所において開口している。図５に示されるように、各開口には、開閉可能なバルブ５６が設けられている。図３に示されるように、各バルブ５６は、冷媒６が流れる配管Ｐ３に接続されている。冷媒流路５５においては、一又は複数の開口から他の開口に向かって冷媒６が流れ、冷媒流路５５内を冷媒６が流動する。これにより、ジャケット３１が冷却される。図４及び図５では、冷媒６が流動する領域がハッチングで示されている。
　再び図１を参照して、流体５及び冷媒６が流れる経路を説明する。流体５は、貯留タンク２２に貯留されている。貯留タンク２２内の流体５は、コンプレッサ（図示省略）により昇圧され、レギュレータ２３を介して供給流路５１に供給される。４つのレギュレータ２３は、それぞれ、配管Ｐ１を介して供給流路５１に接続されている。各レギュレータ２３は、制御部１５により制御され、供給流路５１を流れる流体の圧力を変化させる。これにより、空間Ｓ１を流れる流体５の圧力が調整される。ドレーンタンク２４には、排出流路５２から排出された流体５が貯留される。チラー２５は、冷媒６を冷却させて冷媒流路５５内を循環させる。流体５は、供給流路５１を流れる間にジャケット３１によって冷却される。
　図２等に示されるように、ジャケット３１の外側面３１ｃには、２つの漏水センサ４３，４４が設けられている。漏水センサ４３は、外側面３１ｃにおける第１表面３１ａとの境界に沿って延在するように配置されている。漏水センサ４３は、ジャケット３１と保持部３ｂとの間から流体５が漏れていないかどうかを検出する。漏水センサ４４は、外側面３１ｃにおける第２表面３１ｂとの境界に沿って延在するように配置されている。漏水センサ４４は、バルブ５３，５４，５６から流体５又は冷媒６が漏れていないかどうか、及び、冷媒流路５５に形成された隙間等から冷媒６が漏れていないかどうかを検出する。
［対物レンズモジュール］
　図２～図８に示されるように、冷却ユニット２１は、対物レンズ１６と組み合わせられて対物レンズモジュール６０を構成している。対物レンズモジュール６０は、上述した冷却ユニット２１及び対物レンズ１６に加えて、対物レンズ１６に取り付けられた固浸レンズユニット６１を備えている。固浸レンズユニット６１は、固浸レンズ６２と、ホルダ６３とを備えている。対物レンズ１６は、ジャケット３１の開口３２を介して半導体デバイス２と向かい合うように配置されている。固浸レンズ６２は、ホルダ６３によって開口３２内において保持され、対物レンズ１６の光軸Ｌ上に位置している。この例では、光軸Ｌの延在方向は方向Ｄ１と平行である。
　以下の説明では、ステージ３に配置された半導体デバイス２と対物レンズ１６が向かい合う状態において、半導体デバイス２に対して対物レンズ１６が位置する側を下側とし、対物レンズ１６に対して半導体デバイス２が位置する側を上側とする。
　図６に示されるように、固浸レンズ６２は、当接面６２ａと、球面６２ｂと、テーパ面６２ｃと、周面６２ｄと、を有している。当接面６２ａは、平坦面であり、半導体デバイス２のダイ２ｃに当接する。球面６２ｂは、下側に向かって凸の半球形状の面であり、対物レンズ１６と向かい合う。テーパ面６２ｃは、下側に向かって広がる円錐台形状の面であり、当接面６２ａの外縁から下側に延びている。周面６２ｄは、円柱形状の面であり、球面６２ｂの外縁とテーパ面６２ｃの外縁とに接続されている。テーパ面６２ｃを含む仮想円錐の頂点は、固浸レンズ６２の球心Ｃ（球面６２ｂの曲率中心）に一致しており、当接面６２ａの上側において対物レンズ１６の光軸Ｌ上に位置している。球心Ｃは、固浸レンズ６２の焦点に一致する。
　固浸レンズ６２は、半導体デバイス２の基板材料と実質的に同一又はその屈折率に近い、高屈折率材料により形成されている。その代表的な例としては、Ｓｉ、ＧａＰ、ＧａＡｓ等が挙げられる。固浸レンズ６２は、観察光を透過させる。固浸レンズ６２を半導体デバイス２に光学密着させることにより、半導体デバイス２自身を固浸レンズ６２の一部として利用することができる。固浸レンズ６２を利用した半導体デバイス２の裏面解析によれば、対物レンズ１６の焦点を半導体デバイス２の基板表面に形成された集積回路に合わせた際に、固浸レンズ６２の効果により、半導体デバイス２中に開口数（ＮＡ）の高い光束を通すことができ、高分解能化が可能となる。
　固浸レンズ６２は、開口３２内においてホルダ６３により保持されている。ホルダ６３は、本体部７１と、可撓性部材７２とを備えている。本体部７１は、側壁部７３と、蓋部７４とを有している。本体部７１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）により形成されている。側壁部７３は、筒形状に形成されている。側壁部７３は、対物レンズ１６の側面に設けられた機構部１６ａに連結されている。蓋部７４は、側壁部７３の上側の開口を塞ぐように、側壁部７３と一体的に形成されている。
　蓋部７４には、固浸レンズ６２が配置される開口７４ａが形成されている。開口７４ａは、光軸Ｌ上に配置され、上側及び下側に開口している。蓋部７４は、開口７４ａの内面から開口７４ａの中心側に向かって延びる複数（例えば、３つ）の突出部７５を有している。突出部７５は、先細り形状を呈しており、半導体デバイス２側の面が、開口７４ａの中心に近づくにつれて対物レンズ１６に近づくように傾斜した傾斜面となっている。複数の突出部７５は、例えば、周方向に一定の間隔を空けて配置されている。
　可撓性部材７２は、例えば、樹脂等により形成され、面状の部材が折り曲げられたような形状を呈している。可撓性部材７２は、蓋部７４の開口７４ａを塞ぐように、蓋部７４に対して対物レンズ１６とは反対側に設けられている。可撓性部材７２には、固浸レンズ６２が配置される開口７２ａが形成されている。開口７２ａは、光軸Ｌ上に配置されている。可撓性部材７２は、開口７２ａの縁に沿って固浸レンズ６２の周縁部（この例では、テーパ面６２ｃ及び周面６２ｄ）に結合された環状の封止部７２ｂを有している。封止部７２ｂにより、固浸レンズ６２と可撓性部材７２との間が水密に封止されている。可撓性部材７２は、例えば、溶着又は接着により蓋部７４に水密に結合された結合部７２ｃを有している。
　固浸レンズ６２は、当接面６２ａ及びテーパ面６２ｃが可撓性部材７２の開口７２ａから上側に突出し、且つ球面６２ｂが蓋部７４の開口７４ａから下側に突出するように、開口７２ａ及び開口７４ａに配置されている。球面６２ｂは、各突出部７５の先端部に接触しており、当接面６２ａ及びテーパ面６２ｃは、可撓性部材７２によって保持されている。これにより、固浸レンズ６２は、当接面６２ａが半導体デバイス２に当接する前の状態（図８）において、揺動可能となっている。例えば、固浸レンズ６２が揺動すると、球面６２ｂが突出部７５の先端部に対して滑ると共に、可撓性部材７２が固浸レンズ６２の揺動に追従して変形する。固浸レンズ６２が揺動可能となっていることで、当接面６２ａを半導体デバイス２に当接させる際に、固浸レンズ６２を半導体デバイス２に対して倣って密着させ易い。その結果、例えば、半導体デバイス２が光軸Ｌに対して傾斜して配置されている場合でも、固浸レンズ６２を半導体デバイス２に良好に密着させることができ、半導体デバイス２を観察することが可能となる。
　対物レンズモジュール６０は、ホルダ６３とジャケット３１との間を封止する封止部材６４を更に備えている。封止部材６４は、例えば、樹脂等の弾性材料によりリング状に形成されている。封止部材６４は、ジャケット３１の開口３２の内面３２ａに設けられた凹部３２ｂに配置されている。封止部材６４は、側壁部７３と凹部３２ｂの底面との間で挟まれ、ホルダ６３とジャケット３１との間を水密に封止している。
　対物レンズモジュール６０は、冷却ユニット２１と対物レンズ１６とを互いに連結する４つの連結部８１を更に備えている。各連結部８１は、例えば、バネ（付勢部材）８２付きのボルト８３により構成されている。各連結部８１は、ジャケット３１における凹部３３の第１部分３４に設けられた配置孔８４に配置されている。配置孔８４は、第１部分３４と開口３２とを連通している。４つの連結部８１は、周方向に一定の間隔を空けて、周方向に沿って配置されている。各連結部８１においては、ボルト８３の頭部が配置孔８４に配置され、ボルト８３のネジ部がホルダ６３の蓋部７４に螺合されている。バネ８２は、ジャケット３１を対物レンズ１６とは反対側に向けて付勢する。冷却ユニット２１がステージ３に取り付けられた状態においては、この付勢力により、ジャケット３１が保持部３ｂに押し付けられる。その結果、弾性部材４１，４２が弾性変形して保持部３ｂに密着し、ジャケット３１と保持部３ｂとの間が封止される。
　対物レンズ１６の機構部１６ａは、ホルダ６３を半導体デバイス２に向けて付勢する付勢機構１６ｂを備えている（図２）。付勢機構１６ｂは、固浸レンズ６２の半導体デバイス２に対する密着力を確保するために用いられる。付勢機構１６ｂは、例えば、軸方向に延在するガイド部材と、ガイド部材により保持されたバネとにより構成されている。
［冷却ユニットにより形成される空間］
　半導体デバイス２の検査時には、例えば、図８に示されるように固浸レンズ６２が半導体デバイス２から離間した状態から、上述したＸＹＺステージによって対物レンズ１６を移動させることで固浸レンズ６２が半導体デバイス２に近づけられ、図７に示されるように固浸レンズ６２が半導体デバイス２に接触した状態に移行する。図７の状態においては、付勢機構１６ｂによって固浸レンズ６２の半導体デバイス２に対する密着力が確保（調整）されている。図７及び図８のいずれの状態においても、冷却ユニット２１はステージ３に取り付けられており、冷却ユニット２１と半導体デバイス２との間には空間Ｓ１が形成されている。すなわち、連結部８１によってジャケット３１が保持部３ｂに向けて付勢されているため、図８に示されるように固浸レンズ６２が半導体デバイス２から離間した状態においても、冷却ユニット２１がステージ３に密着した状態が維持される。
　空間Ｓ１は、半導体デバイス２のパッケージ２ｂ及びダイ２ｃと、ジャケット３１に設けられた凹部３３の第１部分３４の底面３４ａとの間に形成される。すなわち、この例では、第１部分３４の底面３４ａが、半導体デバイス２と向かい合って半導体デバイス２との間に空間Ｓ１を画定する空間画定面となっている。パッケージ２ｂと底面３４ａとの間における空間Ｓ１の深さは、ダイ２ｃと底面３４ａとの間における空間Ｓ１の深さよりも深い。空間Ｓ１は、方向Ｄ１から見た場合に開口３２に連なっており、開口３２を囲むように円環状に延在している。空間Ｓ１の厚さ（方向Ｄ１における最小厚さ、すなわち、方向Ｄ１におけるダイ２ｃと底面３４ａとの間の距離）は、０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である。この例では、空間Ｓ１の厚さは、第１部分３４の深さと保持部３ｂの係止部３ｄの厚さとの和に等しい。上述した溝部３６は、その少なくとも一部が空間Ｓ１に露出するように配置されている。
　また、固浸レンズ６２が半導体デバイス２に接触した状態においては、第１部分３４の底面３４ａと保持部３ｂとの間、及び、第２部分３５の底面３５ａと保持部３ｂとの間に、空間Ｓ２が形成される。第２部分３５における空間Ｓ２の深さは、第１部分３４における空間Ｓ２の深さよりも深い。空間Ｓ２は、底面３５ａにおいて排出流路５２に接続されている。第２部分３５における空間Ｓ２には、空間Ｓ１から排出流路５２に排出される流体５が貯留される。つまり、第２部分３５における空間Ｓ２は、排出流路５２に排出される流体５を貯留するプール部として機能する。空間Ｓ２は、空間Ｓ１に接続されており、方向Ｄ１から見た場合に空間Ｓ１を囲むように円環状に延在している。空間Ｓ２の外縁は、上述した弾性部材４１，４２によって封止されている。
　開口３２内の空間Ｓ３は、供給流路５１に接続されている。空間Ｓ３には固浸レンズユニット６１が配置されており、空間Ｓ３における対物レンズ１６側の端部は、上述した封止部材６４によって封止されている。より具体的には、弾性部材４１，４２によってジャケット３１と保持部３ｂとの間が封止されることで、空間Ｓ３における対物レンズ１６側の端部が封止されている。また、上述したとおり、固浸レンズ６２と可撓性部材７２との間、及び、可撓性部材７２とホルダ６３の蓋部７４との間が水密に封止されている。以上により、空間Ｓ１，Ｓ２及びＳ３により構成される空間（流路）が封止されている。
　供給流路５１から空間Ｓ３に供給された流体５は、空間Ｓ１～Ｓ３を流動する。流体５は、空間Ｓ３から空間Ｓ１を経て空間Ｓ２へ流れ、排出流路５２から排出される。図３、図７及び図８では、流体５が流動する領域がハッチングで示されている。この例では、方向Ｄ１から見た場合に、供給流路５１から空間Ｓ１～Ｓ３に流体５が供給される位置は、空間Ｓ１～Ｓ３から排出流路５２に流体５が排出される位置（排出口５２ａの位置）よりも内側に位置している。空間Ｓ１～Ｓ３を流れる流体５の圧力は、レギュレータ２３により変化させられる。制御部１５は、空間Ｓ１～Ｓ３を流れる流体５の圧力が冷却ユニット２１の外部の圧力よりも低くなるように（すなわち、空間Ｓ１～Ｓ３内が負圧となるように）、各レギュレータ２３を制御する。これにより、冷却ユニット２１をステージ３に対して好適に密着させることが可能となる。
［半導体検査方法］
　半導体検査装置１を用いた半導体検査方法では、まず、半導体デバイス２をステージ３に配置（固定）する（第１ステップ）。続いて、冷却ユニット２１を、開口３２が半導体デバイス２と向かい合い、且つ、ジャケット３１と半導体デバイス２との間に空間Ｓ１が画定されるように配置する（第２ステップ）。より具体的には、例えば、上述したＸＹＺステージによって対物レンズ１６（対物レンズモジュール６０）を移動させ、開口３２が半導体デバイス２と向かい合うように冷却ユニット２１をステージ３に取り付ける。これにより、冷却ユニット２１とステージ３との間に空間Ｓ１～Ｓ３が形成される。
　続いて、ＸＹＺステージによって対物レンズ１６を移動させることで固浸レンズ６２を半導体デバイス２に向かって移動させ、固浸レンズ６２の当接面６２ａを半導体デバイス２に当接させる（図７、第３ステップ）。続いて、信号入力装置１１によって半導体デバイス２を駆動させる（第４ステップ）。続いて、空間Ｓ１～Ｓ３に流体５を流しながら、駆動中の半導体デバイス２から到来して開口３２を通過した光を光検出器１４により検出する（第５ステップ）。以上の工程により、上述したとおり、半導体デバイス２の検査を行うことができる。なお、半導体デバイス２を駆動させる第４ステップは、第２ステップ又は第３ステップよりも前に行われてもよい。
　観察エリアを変更する際には、ＸＹＺステージによって対物レンズ１６を移動させることで固浸レンズ６２を半導体デバイス２から遠ざける（図８）。このとき、連結部８１によってジャケット３１が保持部３ｂに向けて付勢されているため、冷却ユニット２１がステージ３に密着した状態が維持される。また、磁石３８の引力によっても、ジャケット３１が保持部３ｂに向けて付勢される。続いて、ＸＹＺステージによって対物レンズ１６（対物レンズモジュール６０）をＸ軸方向及び／又はＹ軸方向に移動させ、固浸レンズ６２を所望の観察エリアに対応する位置まで移動させる。続いて、ＸＹＺステージによって対物レンズ１６を移動させることで固浸レンズ６２を半導体デバイス２に向かって移動させ、固浸レンズ６２を半導体デバイス２に当接させる。これにより、観察エリアを変更することができる。
［作用及び効果］
　以上説明したように、冷却ユニット２１を半導体デバイス２の検査に用いる場合、例えば、開口３２が半導体デバイス２と向かい合い、且つ、第１部分３４の底面３４ａと半導体デバイス２との間に空間Ｓ１が画定されるように、冷却ユニット２１を配置する。そして、供給流路５１を介して当該空間Ｓ１に流体５を流しながら、駆動中の半導体デバイス２から出射されて開口３２を通過した光を検出する。ジャケット３１と半導体デバイス２との間に画定された空間Ｓ１に流体５を流すことにより、半導体デバイス２を効果的に冷却することができる。これは、当該流体５によって半導体デバイス２の熱が取り去られるのに加えて、当該流体５を介して半導体デバイス２の熱がジャケット３１に効率良く伝達されるためである。更に、流体５を用いて冷却を行うため、仮に半導体デバイス２が製造誤差又は発熱により反っている場合でも、流体５が半導体デバイス２に良好に接触する。したがって、そのような場合でも冷却性能を確保することができる。よって、この冷却ユニット２１によれば、高い冷却性能を実現することができる。
　空間Ｓ１に流体５を流すことにより半導体デバイス２の効果的な冷却が可能となる理由について更に説明する。流体が物体の表面を流れる場合、粘性を有する流体と物体との境界には流速が連続的に変化する境界層が発生する。通常、この境界層の厚さが厚く、且つ物体からの距離に対する流速の変化が少ないほど、流体と物体との間の熱交換の速度は遅くなる。当該境界層を薄くするためには、流速を増加させることが一般的である。ところが、微小な隙間に流体を流す場合、流量を一定とすると、隙間が狭いほど流速が増加する。更に、境界層内部の速度傾斜が隙間の大きさに反比例し、流速に比例して大きくなる。そのため、物体と流体との間の熱抵抗を大幅に抑制することが可能となる。冷却ユニット２１では、この現象を利用することで、半導体デバイス２から流体５への熱伝達、及び流体５からジャケット３１への熱伝達における熱抵抗を大幅に抑制し、半導体デバイス２の熱を効率良く伝達することが可能となる。
　他の冷却方法として、冷却ブロックを熱伝導グリースを介して半導体デバイス２に密着させて半導体デバイス２を冷却する方法が考えられる。しかし、そのような半導体検査装置１においては、熱伝導グリースによって固浸レンズ６２の半導体デバイス２に対する密着が妨げられるおそれがあるため、熱伝導グリースを使用することができない。これに対し、冷却ユニット２１では、ジャケット３１と半導体デバイス２との間に微小な隙間（空間Ｓ１）を設け、当該隙間に流体５を流すことで、流体５を動的なグリースとして機能させることができる。その結果、半導体デバイス２を効果的に冷却することが可能となる。
　ジャケット３１には、空間Ｓ１から排出される流体５が流れる排出流路５２が設けられている。これにより、供給流路５１及び排出流路５２を介して空間Ｓ１に流体を流すことができ、半導体デバイス２をより効果的に冷却することができる。
　ジャケット３１には、ジャケット３１を冷却するための冷媒６が流れる冷媒流路５５が設けられている。これにより、ジャケット３１をより好適に冷却することができる。
　第１部分３４の底面３４ａが、開口３２に連なっており、開口３２を囲むように平面状に延在している。これにより、半導体デバイス２をより一層効果的に冷却することができる。
　空間Ｓ１の厚さが、０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である。これにより、半導体デバイス２をより一層効果的に冷却することができる。すなわち、空間Ｓ１の厚さが０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であると、流体５によって半導体デバイス２の熱を効果的に取り去ることができる。その結果、例えば、０．２リットル／分程度の流量で２００Ｗ程度の半導体デバイス２を冷却することが可能となる。空間Ｓ１の厚さは、０ｍｍよりも大きく０．０５ｍｍ以下であってもよい。この場合、空間Ｓ１を流れる流体５が熱伝導媒体として機能し易く、半導体デバイス２の熱をジャケット３１に一層効率良く伝達することができる。空間Ｓ１の厚さは、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であってもよい。
　空間Ｓ１を画定する空間画定面が、ジャケット３１に形成された凹部３３の底面３４ａである。これにより、より好適にジャケット３１と半導体デバイス２との間に空間Ｓ１を画定することができる。
　冷却ユニット２１は、ジャケット３１とステージ３との間で挟まれて空間Ｓ１を封止する弾性部材４１，４２を備えている。これにより、ジャケット３１と半導体デバイス２との間の空間Ｓ１をより確実に封止することができる。
　ジャケット３１には、供給流路５１が４つ設けられている。これにより、半導体デバイス２をより一層効果的に冷却することができる。すなわち、供給流路５１を少なくとも２つ設けることで、半導体デバイス２に対する固浸レンズ６２の接触位置にかかわらず、当該接触位置の周辺に流体５を供給することが可能となる。更に、少なくとも２つの供給流路５１が設けられていることにより、空間Ｓ１を流れる流体５の圧力の制御を容易化することができる。供給流路５１が少なくとも３つ設けられている場合、これらの作用効果が顕著に奏される。
　方向Ｄ１から見た場合に、供給流路５１から空間Ｓ１に流体５が供給される位置が、空間Ｓ１から排出流路５２に流体５が排出される位置よりも内側に位置している。これにより、半導体デバイス２を一層効果的に冷却することができる。供給流路５１が、開口３２に向けて流体５を排出するように構成されている。これにより、半導体デバイス２をより一層効果的に冷却することができる。
　底面３４ａには、溝部３６が形成されている。これにより、空間Ｓ１を流れる流体５を乱流化させることができ、半導体デバイス２の熱をジャケット３１に一層効率良く伝達することができる。これは、乱流化により、境界層の厚さを薄くすることができると共に、空間Ｓ１を流れる流体５の温度を均一化することができるためである。
　対物レンズモジュール６０は、冷却ユニット２１を対物レンズ１６とは反対側に向けて付勢するバネ８２を備えている。これにより、ステージ３に対して冷却ユニット２１をより好適に密着させることができる。
　ホルダ６３が、固浸レンズ６２の周縁部に接触して、固浸レンズ６２を水密に且つ揺動可能に保持する可撓性部材７２を有している。これにより、固浸レンズ６２が揺動可能であるので、固浸レンズ６２を半導体デバイス２に対して倣って密着させ易い。更に、固浸レンズ６２が水密に保持されているため、固浸レンズ６２の周囲から流体５が漏れるのを防止することができる。
　対物レンズモジュール６０は、ホルダ６３とジャケット３１との間で挟まれてホルダ６３とジャケット３１との間を封止する封止部材６４を備えている。これにより、ホルダ６３とジャケット３１との間から流体５が漏れるのを防止することができる。
　半導体検査装置１は、空間Ｓ１を流れる流体５の圧力を変化させるレギュレータ２３と、レギュレータ２３を制御する制御部１５とを備えている。これにより、半導体デバイス２をより一層効果的に冷却することができる。
　半導体検査装置１では、制御部１５が、空間Ｓ１を流れる流体５の圧力が冷却ユニット２１の外部の圧力よりも低くなるように、レギュレータ２３を制御する。これにより、空間Ｓ１内が負圧となるため、冷却ユニット２１をステージ３に対してより好適に密着させることができる。また、空間Ｓ１～Ｓ３において隙間等から流体５が漏れるのを抑制することができる。
［変形例］
　冷却ユニット２１は、図９、図１０及び図１１に示される変形例のように構成されてもよい。変形例では、冷却ユニット２１は、対物レンズ１６とは別体に構成されている。対物レンズ１６には、固浸レンズユニット６１が取り付けられていない。ジャケット３１の開口３２には、光透過部材８５が配置されている。光透過部材８５は、例えばガラスにより板状に形成され、観察光を透過させる。光透過部材８５は、開口３２を水密に塞いでいる。光透過部材８５は、例えば、開口３２から半導体デバイス２側に突出するように配置され、所定の間隔を空けて半導体デバイス２のダイ２ｃと向かい合っている。変形例では、半導体デバイス２のパッケージ２ｂ及びダイ２ｃと、ジャケット３１に設けられた凹部３３の第１部分３４の底面３４ａとの間に空間Ｓ１が形成される。上記実施形態と同様に、第１部分３４の底面３４ａと保持部３ｂとの間、及び、第２部分３５の底面３５ａと保持部３ｂとの間に、空間Ｓ２が形成される。変形例では、光透過部材８７によって開口３２が塞がれているため、空間Ｓ１は開口３２内の空間とは接続されない。
　このような変形例によっても、上記実施形態と同様に、半導体デバイス２の検査及び観察を行うことができる。また、上述した理由により、高い冷却性能を実現することができる。更に、光透過部材８５が開口３２を水密に塞いでいるため、開口３２から流体５が漏れるのを防止することができる。
　図１１に示されるように、変形例に係る半導体検査装置１は、冷却ユニット２１をステージ３に向けて付勢する付勢装置９０を備えている。付勢装置９０は、例えばバネ９１を有してＸＹＺステージに固定されており、バネ９１によって冷却ユニット２１をその周縁部において付勢している。これにより、冷却ユニット２１をステージ３に対してより好適に密着させることができる。
　半導体デバイス２の検査時には、対物レンズ１６は、図１１（ａ）に示される検査位置に位置付けられる。観察エリアを変更する場合において、対物レンズ１６のレンズを切り替えるときには、対物レンズ１６は、検査位置から図１１（ｂ）に示されるレンズ切替位置まで下降させられる。そして、所望の観察エリアに対応する位置までＸＹ方向に移動させられた後で、検査位置まで上昇させられる。一方、観察エリアを変更する場合において、対物レンズ１６のレンズを切り替えないときには、対物レンズ１６は、検査位置に位置付けられたままで、所望の観察エリアに対応する位置までＸＹ方向に移動させられる。
　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。上記実施形態では、半導体検査装置１は、半導体デバイス２に対して鉛直下側から観察を行う装置として構成されたが、半導体デバイス２に対して鉛直上側から観察を行う装置として構成されてもよい。この場合、半導体デバイス２は、ステージ３上に載置されてもよい。
　上記実施形態では、半導体デバイス２との間に空間Ｓ１を画定する空間画定面が、凹部３３の底面である底面３４ａにより構成されたが、空間画定面の構成はこれに限られない。例えば、ジャケット３１の第１表面３１ａに凹部３３が形成されず、平坦に形成された第１表面３１ａにより空間画定面が構成されてもよい。空間画定面には、半導体デバイス２に当接して空間画定面と半導体デバイス２との間の間隔を規定する突出部が設けられていてもよい。この場合、当該突出部の高さが空間Ｓ１の厚さとなる。変形例のように光透過部材８５が設けられる場合、当該突出部は光透過部材８５に設けられてもよい。
　上記実施形態では第１部分３４の底面３４ａには渦巻き状に延在する溝部３６が形成されていたが、底面３４ａには凹部及び凸部の少なくとも一方が形成されていればよい。例えば、底面３４ａには、径方向に並んで配置された円環状の複数の溝部が形成されていてもよい。すなわち、底面３４ａには、同心円状の溝部が形成されていてもよい。或いは、底面３４ａには、空間Ｓ１を流れる流体５を乱流化させるための複数の凸部が形成されていてもよい。
　上記実施形態では、ジャケット３１が、水からなる冷媒６により冷却されたが、空気からなる冷媒６により冷却されてもよい。すなわち、ジャケット３１は液冷ではなく空冷されてもよい。この場合、サーモストリーマが用いられてもよい。ジャケット３１には、ジャケット３１の温度を検出するためのセンサが設けられていてもよい。この場合、ジャケット３１の温度に応じて冷却動作を制御することが可能となる。排出流路５２及び冷媒流路５５の少なくとも一方が設けられていなくてもよい。排出流路５２が設けられない場合、流体５は、例えば、ステージ３とジャケット３１との間に形成された隙間から排出されてもよい。供給流路５１及び排出流路５２の少なくとも一方は、１つだけ設けられていてもよい。
　貯留タンク２２内の流体の圧力は、コンプレッサによる昇圧に代えて、貯留タンク２２の位置を高くすることにより高められてもよい。供給流路５１及び排出流路５２の少なくとも一方には、流量センサが設けられてもよい。ドレーンタンク２４に貯留されている流体５は、フィルタ等により汚れを取り除いた後に貯留タンク２２に戻されて再利用されてもよい。
　半導体デバイス２は、ロジックＬＳＩを含むデバイスに限定されない。半導体デバイス２は、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、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ってもよい。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。半導体デバイス２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。半導体デバイス２は、例えば、シリコン基板に複数の素子（コンデンサ等）が作り込まれることにより形成されていてもよい。上記実施形態では、信号入力装置１１等を制御する制御部１５によりレギュレータ２３及びチラー２５が制御されたが、レギュレータ２３及びチラー２５が制御される制御部が、信号入力装置１１等を制御する制御部とは別に構成されていてもよい。
　１…半導体検査装置、２…半導体デバイス、３…ステージ、５…流体、６…冷媒、１４…光検出器、１５…制御部、１６…対物レンズ、２１…冷却ユニット、２３…レギュレータ（圧力調整部）、３１…ジャケット、３２…開口（光通過部）、３３…凹部、３４ａ…底面（空間画定面）、３６…溝部（凹部）、４１，４２…弾性部材、５１…供給流路、５２…排出流路、５５…冷媒流路、６０…対物レンズモジュール、６２…固浸レンズ、６３…ホルダ、６４…封止部材、７２…可撓性部材、８２…バネ（付勢部材）、８５…光透過部材、９０…付勢装置、Ｓ１…空間。

Claims (25)

  1. 　半導体デバイスの検査において用いられる冷却ユニットであって、
    　前記半導体デバイスの熱を放熱するためのジャケットを備え、
    　前記ジャケットには、前記半導体デバイスからの光を通過させる光通過部が設けられており、
    　前記ジャケットは、前記光通過部が前記半導体デバイスと向かい合う状態において、前記半導体デバイスと向かい合って前記半導体デバイスとの間に空間を画定する空間画定面を有し、
    　前記ジャケットには、前記空間に供給される流体が流れる供給流路が設けられている、冷却ユニット。
  2. 　前記ジャケットには、前記空間から排出される前記流体が流れる排出流路が更に設けられている、請求項１に記載の冷却ユニット。
  3. 　前記ジャケットには、前記ジャケットを冷却するための冷媒が流れる冷媒流路が更に設けられている、請求項１又は２に記載の冷却ユニット。
  4. 　前記空間画定面は、前記光通過部を囲むように延在している、請求項１～３のいずれか一項に記載の冷却ユニット。
  5. 　前記空間画定面は、平面状に延在している、請求項１～４のいずれか一項に記載の冷却ユニット。
  6. 　前記空間画定面は、前記光通過部に連なっている、請求項１～５のいずれか一項に記載の冷却ユニット。
  7. 　前記空間画定面は、前記ジャケットに形成された凹部の底面である、請求項１～６のいずれか一項に記載の冷却ユニット。
  8. 　前記空間の厚さは、０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である、請求項１～７のいずれか一項に記載の冷却ユニット。
  9. 　前記空間の厚さは、０ｍｍよりも大きく０．０５ｍｍ以下である、請求項１～７のいずれか一項に記載の冷却ユニット。
  10. 　前記ジャケットと、前記半導体デバイスが配置されるステージとの間で挟まれて前記空間を封止する弾性部材を更に備える、請求項１～９のいずれか一項に記載の冷却ユニット。
  11. 　前記ジャケットには、前記供給流路が少なくとも２つ設けられている、請求項１～１０のいずれか一項に記載の冷却ユニット。
  12. 　前記空間画定面に垂直な方向から見た場合に、前記供給流路から前記空間に前記流体が供給される位置は、前記空間から前記排出流路に前記流体が排出される位置よりも内側に位置している、請求項２に記載の冷却ユニット。
  13. 　前記供給流路は、前記光通過部に向けて前記流体を排出するように構成されている、請求項１～１２のいずれか一項に記載の冷却ユニット。
  14. 　前記空間画定面には、凹部及び凸部の少なくとも一方が形成されている、請求項１～１３のいずれか一項に記載の冷却ユニット。
  15. 　前記光通過部は、前記ジャケットに設けられた開口に光透過部材が配置されることによって構成されている、請求項１～１４のいずれか一項に記載の冷却ユニット。
  16. 　前記光透過部材は、前記開口を水密に塞いでいる、請求項１５に記載の冷却ユニット。
  17. 　請求項１～１４のいずれか一項に記載の冷却ユニットと、
    　前記光通過部と向かい合う対物レンズと、
    　前記対物レンズの光軸上に位置するように保持された固浸レンズと、を備え、
    　前記光通過部は、前記ジャケットに設けられた開口によって構成されており、
    　前記固浸レンズは、前記開口に配置されている、対物レンズモジュール。
  18. 　前記冷却ユニットを前記対物レンズとは反対側に向けて付勢する付勢部材を更に備える、請求項１７に記載の対物レンズモジュール。
  19. 　前記対物レンズに取り付けられ、前記固浸レンズを保持するホルダを更に備え、
    　前記ホルダは、前記固浸レンズの周縁部に接触して、前記固浸レンズを水密に且つ揺動可能に保持する可撓性部材を有する、請求項１７又は１８に記載の対物レンズモジュール。
  20. 　前記対物レンズに取り付けられ、前記固浸レンズを保持するホルダと、
    　前記ホルダと前記ジャケットとの間で挟まれて前記ホルダと前記ジャケットとの間を封止する封止部材と、を更に備える、請求項１７～１９のいずれか一項に記載の対物レンズモジュール。
  21. 　請求項１～１６のいずれか一項に記載の冷却ユニットと、
    　前記半導体デバイスが配置されるステージと、
    　前記光通過部を介して前記半導体デバイスと向かい合う対物レンズと、
    　前記半導体デバイスからの光を前記光通過部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。
  22. 　前記空間を流れる前記流体の圧力を変化させる圧力調整部と、
    　前記圧力調整部を制御する制御部と、を更に備える、請求項２１に記載の半導体検査装置。
  23. 　前記制御部は、前記空間を流れる前記流体の圧力が前記冷却ユニットの外部の圧力よりも低くなるように、前記圧力調整部を制御する、請求項２２に記載の半導体検査装置。
  24. 　前記冷却ユニットを前記ステージに向けて付勢する付勢装置を更に備える、請求項２１～２３のいずれか一項に記載の半導体検査装置。
  25. 　半導体デバイスをステージに配置するステップと、
    　半導体デバイスからの光を通過させる光通過部が設けられたジャケットを有する冷却ユニットを、前記光通過部が前記半導体デバイスと向かい合い、且つ、前記ジャケットと前記半導体デバイスとの間に空間が画定されるように配置するステップと、
    　前記半導体デバイスを駆動させるステップと、
    　前記空間に流体を流しながら、駆動中の前記半導体デバイスから到来して前記光通過部を通過した光を光検出器により検出するステップと、を備える、半導体検査方法。
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