JP4569123B2 - Microscope observation device - Google Patents
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Description
本発明は、半導体ウエハや液晶基板などの観察に用いられる顕微鏡観察装置に関する。 The present invention relates to a microscope observation apparatus used for observation of a semiconductor wafer, a liquid crystal substrate, and the like.
半導体回路素子や液晶表示素子の製造工程では、半導体ウエハや液晶基板(総じて「基板」という)に形成された回路パターンの欠陥や異物などの観察が、顕微鏡観察装置を用いて行われる。顕微鏡観察装置とは、基板を自動搬送する機構と光学顕微鏡システムとを結びつけたものである。光学顕微鏡システムの対物レンズは乾燥系であり、この対物レンズと観察対象の基板との間は空気などの気体で満たされる(例えば特許文献1を参照)。そして、より高い分解能での観察を実現するために、観察波長を紫外域とすることが提案されている。
ところで、乾燥系の対物レンズを用いた装置では、対物レンズの開口数を“1”より大きくすることができないため、分解能の向上に限界がある。そこで、周知の液浸法を採用し、乾燥系の対物レンズに代えて液浸系の対物レンズを用いることが考えられる。この場合には、液浸系の対物レンズの先端と観察対象の基板との間が水などの液体で満たされ、液体の屈折率(>1)に応じて対物レンズの開口数を“1”より大きくすることができ、分解能を向上させることができる。 By the way, in an apparatus using a dry objective lens, the numerical aperture of the objective lens cannot be made larger than “1”, so that there is a limit to improvement in resolution. Therefore, it is conceivable to use a known immersion method and use an immersion-type objective lens in place of the dry-type objective lens. In this case, the space between the tip of the immersion objective lens and the substrate to be observed is filled with a liquid such as water, and the numerical aperture of the objective lens is set to “1” according to the refractive index (> 1) of the liquid. It can be made larger and the resolution can be improved.
しかし、対物レンズを単に乾燥系から液浸系に交換するだけでは、上記の製造工程における基板の観察を効率よく行うことはできない。その観察を効率よく行うためには、液浸系の対物レンズの先端と基板との間に液体を供給する機構や、その液体を回収する機構が必要であり、さらに、これらの機構を効率よく配置するための工夫も必要である。
本発明の目的は、液浸法による基板の観察を効率よく行える簡素な顕微鏡観察装置を提供することにある。
However, simply exchanging the objective lens from a dry system to an immersion system cannot efficiently observe the substrate in the above manufacturing process. In order to perform the observation efficiently, a mechanism for supplying a liquid between the tip of the immersion objective lens and the substrate and a mechanism for recovering the liquid are necessary. A device for arrangement is also necessary.
An object of the present invention is to provide a simple microscope observation apparatus capable of efficiently observing a substrate by a liquid immersion method.
請求項1に記載の顕微鏡観察装置は、観察対象の基板を支持する支持手段と、液浸系の対物レンズと、前記対物レンズの先端と前記基板との間に液体を供給する供給手段と、前記液体を前記基板から回収する回収手段とを備える。前記供給手段と前記回収手段とは、前記対物レンズの先端近傍に配置されるとともに前記液体の前記供給及び前記回収に用いる少なくとも1つの配管と、前記配管を介して前記液体の前記供給及び前記回収を行う往復ポンプとを共有し、前記供給手段と前記回収手段とは、前記配管と前記ポンプとの間の第1経路を接続/遮断する第1切換部を共有し、前記供給手段は、前記液体を供給する供給部を有すると共に、前記供給部と前記ポンプとの間の第2経路を接続/遮断する第2切換部を有し、前記回収手段は、前記液体を排出する排出部を有すると共に、前記排出部と前記ポンプとの間の第3経路を接続/遮断する第3切換部を有し、前記第1切換部と前記第2切換部と前記第3切換部とは、前記第1経路と前記第2経路と前記第3経路とのうち何れか1つを選択的に接続状態に設定するものである。 The microscope observation apparatus according to claim 1, a support means for supporting a substrate to be observed, an immersion objective lens, a supply means for supplying a liquid between the tip of the objective lens and the substrate, Recovery means for recovering the liquid from the substrate. The supply means and the recovery means are arranged in the vicinity of the tip of the objective lens, and at least one pipe used for the supply and recovery of the liquid, and the supply and recovery of the liquid via the pipe Share a reciprocating pump for the said supply means and said recovery means share a first switching unit for connecting / interrupting a first path between the pipe and the pump, said supply means, said In addition to having a supply section for supplying liquid, the second switching section for connecting / blocking a second path between the supply section and the pump is provided, and the recovery means has a discharge section for discharging the liquid. And a third switching unit for connecting / blocking a third path between the discharge unit and the pump, wherein the first switching unit, the second switching unit, and the third switching unit are 1 path, the second path, and the third path Among those set to selectively connect state any one.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の顕微鏡観察装置において、前記供給手段は、前記往復ポンプの可動部材を所定方向に移動させることにより、前記配管を介して前記液体の供給を行い、前記回収手段は、前記可動部材を前記所定方向とは逆の方向に移動させることにより、前記配管を介して前記液体の回収を行うものである。
Invention according to claim 2, in the microscope observation system according to claim 1, before Symbol supply means by moving the movable member of the reciprocating pump in a predetermined direction, the supply of the liquid through the pipe The recovery means recovers the liquid via the pipe by moving the movable member in a direction opposite to the predetermined direction.
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の顕微鏡観察装置において、前記供給手段が前記液体を供給する際の前記可動部材の移動速度V1と、前記回収手段が前記液体を回収する際の前記可動部材の移動速度V2とは、次の式(1)を満足するものである。
V1<V2 …(1)
請求項4に記載の発明は、請求項2または請求項3に記載の顕微鏡観察装置において、前記供給手段と前記回収手段とは、前記配管と前記往復ポンプとの間の第1経路を接続/遮断する第1切換部を共有し、前記供給手段は、液体を供給する供給部を有すると共に、前記供給部と前記往復ポンプとの間の第2経路を接続/遮断する第2切換部を有し、前記回収手段は、液体を排出する排出部を有すると共に、前記排出部と前記往復ポンプとの間の第3経路を接続/遮断する第3切換部を有し、前記第1切換部と前記第2切換部と前記第3切換部とは、前記第1経路と前記第2経路と前記第3経路とのうち何れか1つのみを接続状態に設定するものである。
According to a third aspect of the present invention, in the microscope observation apparatus according to the second aspect, the moving speed V1 of the movable member when the supply means supplies the liquid, and the recovery means recovers the liquid. The moving speed V2 of the movable member satisfies the following expression (1).
V1 <V2 (1)
According to a fourth aspect of the present invention, in the microscope observation apparatus according to the second or third aspect, the supply unit and the recovery unit connect / connect a first path between the pipe and the reciprocating pump. The supply unit has a supply unit for supplying liquid, and has a second switch unit for connecting / blocking a second path between the supply unit and the reciprocating pump. The recovery means has a discharge portion for discharging the liquid, and has a third switching portion for connecting / blocking a third path between the discharge portion and the reciprocating pump, and the first switching portion The second switching unit and the third switching unit are configured to set only one of the first route, the second route, and the third route to a connected state.
請求項4に記載の発明は、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の顕微鏡観察装置において、前記液体を前記基板から回収する際に、前記支持手段と前記対物レンズとの相対間隔を狭くする駆動手段をさらに備えるものである。
According to a fourth aspect of the present invention, in the microscope observation apparatus according to any one of the first to third aspects, when the liquid is recovered from the substrate, a relative relationship between the support means and the objective lens is obtained. It further includes drive means for narrowing the interval .
以下、図面を用いて本発明の実施形態を詳細に説明する。
本実施形態の顕微鏡観察装置10には、図1に示す通り、観察対象の基板10Aを支持するステージ(11,12)と、液浸観察部(14,15)と、液浸媒質の液体20を供給/回収する機構(17,18,51〜58)とが設けられる。また、顕微鏡観察装置10には、図示省略したが、制御部や、基板10Aを自動搬送する機構、TTL方式のオートフォーカス機構なども設けられる。基板10Aは、半導体ウエハや液晶基板である。顕微鏡観察装置10は、半導体回路素子や液晶表示素子の製造工程において、基板10Aに形成された回路パターンの欠陥や異物などの観察(外観検査)に用いられる。回路パターンは、例えばレジストパターンである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the microscope observation apparatus 10 of the present embodiment includes a stage (11, 12) that supports a
ステージ(11,12)の説明を行う。ステージ(11,12)は、試料台11とXYZステージ12とで構成される。試料台11は、XYZステージ12により鉛直方向に移動可能、水平面内で移動可能に支持されている。基板10Aは、例えば現像装置から搬送されて試料台11の上面に載置され、例えば真空吸着により固定的に支持される。
なお、XYZステージ12は、基板10Aの焦点合わせ時に、試料台11を鉛直方向に移動させる。焦点合わせ動作は、不図示の制御部がオートフォーカス機構を用いて行う。また、XYZステージ12は、基板10Aの予め定めた観察点を液浸観察部(14,15)の視野内に位置決めする際、試料台11を水平面内で移動させる。XYZステージ12のベース部材は顕微鏡観察装置10の本体に固定されている。
The stage (11, 12) will be described. The stage (11, 12) includes a
The XYZ
液浸観察部(14,15)の説明を行う。液浸観察部(14,15)には、対物レンズ14と接眼レンズ15とが設けられる。対物レンズ14および接眼レンズ15は、各々、顕微鏡観察装置10の本体に固定されている。対物レンズ14は、液浸系の対物レンズであり、その先端(下面)と基板10Aとの間が液浸媒質(液体20)で満たされたときに、光学系の収差が補正されるように設計されている。対物レンズ14の先端が、液体20に触れる部分となる。さらに、顕微鏡観察装置10の本体内部(対物レンズ14と接眼レンズ15との間)には、図示省略した照明光源などが設けられる。観察波長は、例えば可視域や紫外域である。
The immersion observation unit (14, 15) will be described. The immersion observation unit (14, 15) is provided with an
なお、紫外域の波長の照明光源を用いる場合は、接眼レンズ15からの観察はできないので、接眼レンズ15の代わりにCCDカメラなどを設けて撮像し、モニタ装置に表示して観察する。
液浸観察部(14,15)では、接眼レンズ15の視野位置に基板10Aの拡大像(パターン像)が形成され、この像により基板10Aの観察が行われる。また、対物レンズ14の先端と基板10Aとの間を満たす液体20の屈折率(>1)に応じて、対物レンズ14の開口数を“1”より大きくすることができ、乾燥系の装置(対物レンズの開口数≦1)と比較して分解能を確実に向上させることができる。
Note that when an illumination light source having a wavelength in the ultraviolet region is used, observation from the
In the immersion observation unit (14, 15), an enlarged image (pattern image) of the
ちなみに、分解能は、対物レンズ14の開口数NAと、観察波長λと、定数kとを用いて、「分解能=k×λ/NA」と表される。定数kの値には、2線間の分解能を議論する場合、通常“0.5”が用いられる。また、対物レンズ14の開口数NAは、対物レンズ14の開き角θと、対物レンズ14と基板10Aとの間の媒質の屈折率nとを用いて、「NA=n×sinθ」と表される。このように、分解能は、対物レンズ14と基板10Aとの間の屈折率nの増加に逆比例して小さくなる(向上する)。
Incidentally, the resolution is expressed as “resolution = k × λ / NA” using the numerical aperture NA of the
液体20を供給/回収する機構(17,18,51〜58)の説明を行う。この機構(17,18,51〜58)には、ノズル17,18と、このノズル17,18に接続された配管51と、配管51の途中に配置された3位置切り換え式の電磁弁52と、新しい清浄な液体5Aを収容する液体タンク53と、往復ポンプ(54〜57)と、装置外への排出用の配管58とが設けられる。ノズル17,18は、請求項の「配管」に対応する。
The mechanism (17, 18, 51 to 58) for supplying / recovering the
ノズル17,18は、対物レンズ14の周囲に一体的に固定され、その先端が対物レンズ14の先端近傍に配置される。ノズル17,18は、共に、液体20を供給する機構と回収する機構とで共有され、液体20の供給時には吐出ノズルとして使われ、液体20の回収時には吸引ノズルとして使われる。このように、ノズル17,18を共有させることで、対物レンズ14の周囲の狭い空間を有効に利用して、吐出ノズルと吸引ノズルを効率よく配置することができ、装置の簡素化が図られる。
The
往復ポンプ(54〜57)は、シリンダ54とピストン55と送りネジ56とモータ57とで構成される。ピストン55は、モータ57の動力を直線運動に変換する送りネジ56に結合され、任意の速度で往復移動可能である。ピストン55の移動速度は、モータ57の回転速度に応じて調整可能である。ピストン55の移動方向は、モータ57の回転方向に対応する。
The reciprocating pump (54 to 57) includes a
シリンダ54は、電磁弁52の第1経路を介して液体タンク53に接続され、第2経路を介してノズル17,18に接続され、第3経路を介して排出用の配管58(請求項の「排出部」に対応)に接続される。ただし、電磁弁52において、3つの経路が同時に開放されることはなく、常に何れか1つのみが開放され、接続状態に設定される。
電磁弁52は、第1経路において、シリンダ54と液体タンク53との間の経路を接続/遮断する(請求項の「第2切換部」に対応)。また、電磁弁52は、第2経路において、シリンダ54とノズル17,18との間の経路を接続/遮断する(請求項の「第1切換部」に対応)。さらに、電磁弁52は、第3経路において、シリンダ54と排出用の配管58との間の経路を接続/遮断する(請求項の「第3切換部」に対応)。
The
The
そして、電磁弁52において第1経路が開放され、シリンダ54と液体タンク53とが実際に接続された状態で、ピストン55(請求項の「可動部材」に対応)を図中右方向に移動させることにより、液体タンク53の内部の液体5Aをシリンダ54の内部に導入することができる(液体5B)。
また、電磁弁52において第2経路が開放され、シリンダ54とノズル17,18とが実際に接続された状態で、ピストン55を図中左方向に移動させることにより、シリンダ54の内部の液体5Bをノズル17,18に送り出すことができる。送り出された液体5Bは、ノズル17,18の先端から吐出し、対物レンズ14の先端と基板10Aとの間に到達する(液体20)。つまり、往復ポンプ(54〜57)によりノズル17,18を介して液体20の供給が行われる。液体20の供給は、液浸観察の前に、不図示の制御部が自動的に行う。
Then, the piston 55 (corresponding to the “movable member” in the claims) is moved to the right in the drawing in a state where the first path is opened in the
Further, in the state where the second path is opened in the
シリンダ54からノズル17,18に送り出される液体5Bの量(つまり液体20の供給量V)は、シリンダ54の断面積Sとピストン55の移動量Xとの積に等しく(V=S・X)、ピストン55の移動量Xに応じて任意に調整することができる。また、液体20の供給速度は、ピストン55の移動速度に応じて任意に調整することができる。この場合のピストン55の移動速度V1は、液体20がノズル17,18の先端から飛び散らないように遅く設定することが好ましい。
The amount of the liquid 5B delivered from the
そして、液体20の供給量Vを適切にすることができれば、液体20は、対物レンズ14の先端と基板10Aとの間において、表面張力により「液滴」を形成する。ここで、図2を参照して、対物レンズ14の先端と基板10Aとの間に供給された液体20の表面の形状について説明する。液体20の表面とは、対物レンズ14の先端と基板10Aとの間の露出面のことである。液体20の供給量Vが適切な場合、液体20の表面の形状は、表面張力により、その面積が最小の球形になろうとする。したがって、液体20は、対物レンズ14の先端から表面張力に応じて僅かに食み出すことになる。図2では、対物レンズ14の先端の直径を“d”で示し、液体20の対物レンズ14の先端からの食み出し幅を“A”で示した。
If the supply amount V of the liquid 20 can be made appropriate, the liquid 20 forms “droplets” between the tip of the
本実施形態の顕微鏡観察装置10では、例えば、表面張力により「液滴」を形成可能な液体20の供給量Vを予め計算し、この適切な供給量Vを実現するために、上記シリンダ54の断面積Sを用いて、ピストン55の移動量X(=V0/S)を計算する。なお、供給量Vの計算には、対物レンズ14の先端の直径d、対物レンズ14の作動距離δ、対物レンズ14の先端からの食み出し幅Aが用いられる。
In the microscope observation apparatus 10 of the present embodiment, for example, the supply amount V of the liquid 20 that can form “droplets” by surface tension is calculated in advance, and in order to realize this appropriate supply amount V, the
また、予め計算したピストン55の移動量Xを実現する(つまり液体20の適切な供給量Vを実現する)ためには、モータ57を回転させて送りネジ56を移動させ、ピストン55の移動量Xを精密に制御することが好ましい。制御方法には、モータ57としてステッピングモータを用いて開ループ制御する方法や、ロータリーエンコーダまたはリニアエンコーダにより閉ループ制御する方法が考えられる。
Further, in order to realize the movement amount X of the
一方、上記した液体20の供給時と同様、電磁弁52の第2経路が開放され、シリンダ54とノズル17,18とが実際に接続された状態で、ピストン55を液体20の供給時とは逆の方向(図中右方向)に移動させると、ノズル17,18を介して、対物レンズ14の先端と基板10Aとの間の液体20を周りの空気と一緒に吸引することができる。吸引された液体20は、シリンダ54の内部に導かれる(廃液5B)。このように、ノズル17,18を介して往復ポンプ(54〜57)により液体20が回収される。液体20の回収は、液浸観察の後で、不図示の制御部が自動的に行う。
On the other hand, when the liquid 20 is supplied, the second path of the
往復ポンプ(54〜57)による液体20の吸い込み速度は、ピストン55の移動速度に応じて任意に調整することができる。この場合のピストン55の移動速度V2は、上記の液体20を供給する際の移動速度V1よりも速い速度に設定することが好ましい(V1<V2)。
往復ポンプ(54〜57)による引き込み時の液体20の挙動を図3(a)〜(c)に示す。引き込み開始前は、図3(a)のように(図2と同様)、液体20の表面(露出面)の形状が近似的に球面である。引き込みを開始すると、次第に図3(b)のようになり、表面張力による食み出し分がなくなる。そして最後は図3(c)のように、対物レンズ14の先端と基板10Aとの間の中心部分がやせ細って途切れる。
The suction speed of the liquid 20 by the reciprocating pump (54 to 57) can be arbitrarily adjusted according to the moving speed of the
The behavior of the liquid 20 at the time of drawing by the reciprocating pumps (54 to 57) is shown in FIGS. Before the start of drawing, as shown in FIG. 3A (similar to FIG. 2), the shape of the surface (exposed surface) of the liquid 20 is approximately spherical. When drawing-in is started, it gradually becomes as shown in FIG. 3B, and the amount of protrusion due to surface tension disappears. Finally, as shown in FIG. 3C, the central portion between the tip of the
このため、往復ポンプ(54〜57)による吸い込み速度(ピストン55の移動速度V2)は、対物レンズ14の先端と基板10Aとの間隔に起因する空気漏れ量よりも、ノズル17,18からの吸い込み量が大きくなるような条件とすることが好ましい。このことはベルヌーイの定理からも明白である。
また、吸い込み作業の途中(図3(b)または図3(c)のタイミング)で、XYZステージ12を制御して試料台11を僅かに(≦δの範囲内で)上昇させ、対物レンズ14の先端と基板10Aとの間隔を小さくし、この間隔に起因する空気漏れ量を小さくしてもよい。この場合、基板10Aに残存した液体20を効果的に吸引することができる。
For this reason, the suction speed (moving speed V2 of the piston 55) by the reciprocating pumps (54 to 57) is sucked from the
Further, during the suction operation (timing shown in FIG. 3B or FIG. 3C), the
さらに、上記の電磁弁52において第3経路が開放され、シリンダ54と排出用の配管58とが実際に接続された状態で、ピストン55を図中左方向に移動させることにより、シリンダ54の内部の廃液5B(および空気)を排出用の配管58に送り出すことができる。送り出された廃液5Bは、配管58を介して、装置外へ排出される。
本実施形態では、液浸媒質の液体20として例えば純水を使用する。純水は、半導体製造工程などで容易に大量入手できるものである。また、基板10A上のフォトレジストに対する悪影響がないため、基板10Aの非破壊検査が可能となる。また、純水は環境に対する悪影響もなく、不純物の含有量が極めて低いため、基板10Aの表面を洗浄する作用も期待できる。なお、半導体製造工程で使用される純水は一般に「超純水」と呼ばれる。これは一般に「純水」と呼ばれるものより純度が高い。本実施形態においても超純水を用いるのがより好ましい。
Further, in the state where the third path is opened in the
In the present embodiment, for example, pure water is used as the liquid 20 of the immersion medium. Pure water can be easily obtained in large quantities in a semiconductor manufacturing process or the like. Further, since there is no adverse effect on the photoresist on the
なお、上記した機構(17,18,51〜58)のうち、ノズル17,18をステンレス(電解研磨して酸化被膜を形成したステンレス)鋼またはテフロン(登録商標)(フッ素樹脂PTFE)により構成し、シール材をテフロン(登録商標)またはフッ素ゴムにより構成し、全ての配管51,58,…をステンレス鋼またはテフロン(登録商標)により構成し、その他、液体20が触れる全ての面(ピストン55や液体タンク53の内面など)も、同様の材料で構成することが好ましい。これらのステンレス鋼とテフロン(登録商標)は、化学的に安定で、液体20に不純物(例えば金属イオン系など)が混入し難いという利点がある。
Of the above mechanisms (17, 18, 51 to 58), the
また、液体タンク53における液体5Aの残量をモニタするため、液体タンク53にフロートセンサ(液面計)と上限レベルセンサと下限レベルセンサを搭載し、各センサの出力を操作PC画面上で確認できるようにすることが好ましい。さらに、液体5Aが下限レベルセンサの位置に到達した時点で、操作PC画面上にワーニング表示を出すようにすることが好ましい。
In order to monitor the remaining amount of the liquid 5A in the
次に、本実施形態の顕微鏡観察装置10における基板10Aの観察動作を説明する。基板10Aの観察動作は、不図示の制御部による自動制御である。液体20を供給/回収する機構(17,18,51〜58)の電磁弁52は初期状態において第2経路が開放され、シリンダ54とノズル17,18とが実際に接続された状態となっている。
制御部は、基板10Aの観察動作の開始に先立ち、液体20の適切な供給量V(つまり表面張力により「液滴」を形成可能な量)を計算し、この供給量Vを実現するために必要なピストン55の移動量X(=V0/S)を“目標値”として計算する。
Next, the observation operation of the
Prior to the start of the observation operation of the
そして、ピストン55の移動量Xの計算後、基板10Aの観察動作を開始する。まず、観察対象の基板10Aをステージ(11,12)に搬送し、試料台11の上面に固定させる。次に、XYZステージ12を制御し、試料台11を水平面内で移動させて、基板10Aの予め定めた観察点を対物レンズ14の視野内に位置決めする。さらに、試料台11を鉛直方向に移動させて、不図示のオートフォーカス機構を用いて、対物レンズ14の先端と基板10Aとの間隔がほぼ所望の間隔(対物レンズ14の作動距離δ)となる位置まで移動させる。
Then, after the movement amount X of the
その後、液体20の供給を開始させる。つまり、往復ポンプ(54〜57)のモータ57を回転させて送りネジ56を移動させ、ピストン55を図中左方向に移動させる(速度V1)。ピストン55の移動により、シリンダ54の内部の液体5Bが電磁弁52(第2経路)と配管51とを介してノズル17,18に送り出され、対物レンズ14の先端と基板10Aとの間に到達する(液体20)。また、ピストン55の移動量Xを精密に制御し、この移動量Xが予め計算した“目標値”に一致した時点で、モータ57を停止させる。つまり、液体20の供給を停止させる。
Thereafter, the supply of the liquid 20 is started. That is, the
このように、ピストン55の移動量Xを予め計算した“目標値”に一致させ、精密な定量吐出を行うことで、対物レンズ14の先端と基板10Aとの間に供給された液体20の量を、表面張力により「液滴」を形成可能な量とすることができる。このときの液体20は例えば図2の状態である。
液体20の供給が終了すると、オートフォーカス機構により、精密な焦点合わせを行った後、液浸観察可能となる。この状態で、観察者は、接眼レンズ15を介して、基板10Aの観察点の液浸観察を行う。液体20の供給量Vが適切で、対物レンズ14の先端と基板10Aとの間に気泡が残留しないため、基板10Aの観察点の鮮明な像を観察することができる。
In this way, the amount of
When the supply of the liquid 20 is completed, the liquid crystal observation becomes possible after performing precise focusing by the autofocus mechanism. In this state, the observer performs immersion observation of the observation point of the substrate 10 </ b> A through the
そして観察者から「液浸観察終了」の指示を受け取ると、制御部は、液体20の回収を開始させる。つまり、往復ポンプ(54〜57)のモータ57を回転させて送りネジ56を移動させ、ピストン55を図中右方向に移動させる(速度V2)。ピストン55の移動により、ノズル17,18を介して、対物レンズ14の先端と基板10Aとの間から液体20を回収する。つまり、基板10Aに「液滴」が残らないようにする。
Upon receiving an instruction “immersion observation end” from the observer, the control unit starts collecting the liquid 20. That is, the
なお、液体20を回収後、電磁弁52の経路を切り換え(つまり第3経路を開放させ)、シリンダ54の内部の廃液5Bを装置外へ排出する。さらに、電磁弁52の経路を切り換え(つまり第1経路を開放させ)、液体タンク53の清浄な液体5Aをシリンダ54の内部に取り込む。また、この取り込み後には、電磁弁52の経路を再び切り換えて、シリンダ54が吐出ノズル17に繋がるようにしておく。
After collecting the liquid 20, the path of the
基板10Aの中に他の観察点がある場合には、上記の動作を繰り返す。全ての観察点についての液浸観察が終わると、基板10Aをステージ(11,12)から回収して、基板10Aの観察動作を終了する。
上記したように、本実施形態の顕微鏡観察装置10では、吐出ノズルまたは吸引ノズルとして機能する共有のノズル17,18を設けるため、対物レンズ14の周囲の狭い空間を有効に利用でき、装置の簡素化が図られる。したがって、簡素な顕微鏡観察装置10を用いて液浸法による基板の観察を効率よく行うことができる。
When there is another observation point in the
As described above, in the microscope observation apparatus 10 of the present embodiment, since the
また、本実施形態の顕微鏡観察装置10では、共有の往復ポンプ(54〜57)を用い、移動方向を反転させるだけで、液体20の供給と回収とを行えるため、装置の簡素化および小型化が図られる。
さらに、本実施形態の顕微鏡観察装置10では、3位置切り換え式の電磁弁52を用い、電磁弁52の経路を切り換えるだけで、基板10Aに対する液体20の供給/回収の他、共有のシリンダ54の内部に回収された廃液5Bの排出と、新しい清浄な液体5Aの導入とを行えるため、基板10Aの全ての観察点に同様の新しい液体20を供給することができ、良好な液浸観察が可能となる。
Further, in the microscope observation apparatus 10 of the present embodiment, since the liquid 20 can be supplied and recovered only by reversing the moving direction using a common reciprocating pump (54 to 57), the apparatus can be simplified and miniaturized. Is planned.
Furthermore, in the microscope observation apparatus 10 of the present embodiment, the three-position switching type
また、本実施形態の顕微鏡観察装置10では、液体20の適切な供給量Vを予め計算すると共に、この供給量Vを実現するために必要なピストン55の移動量X(=V0/S)を“目標値”として計算しておき、実際の供給制御においてピストン55の移動量Xを“目標値”に一致させるため、表面張力により「液滴」を形成可能な適量の液体20を供給できる。このため、基板10Aの液浸観察に必要な最小限の液体20を介して、基板10Aの鮮明な像を観察できると共に、基板10Aの液浸観察後、基板10Aから全ての液体20を効率良く回収できる。
In the microscope observation apparatus 10 of the present embodiment, an appropriate supply amount V of the liquid 20 is calculated in advance, and the movement amount X (= V0 / S) of the
さらに、本実施形態の顕微鏡観察装置10では、液浸観察の際、液体20の供給と回収を自動制御で行うため、作業者に対する負担が殆どなく、高スループットで基板10Aの観察を行うことができる。
(変形例)
なお、上記した実施形態では、共有のノズル17,18が2本である例を説明したが、本発明はこれに限定されない。共有のノズルは、1本でも3本以上でも良い。また、装置に設けた全てのノズルを共有構成とする必要はなく、少なくとも1本のノズルを共有とし、残りのノズルを個別に(吐出ノズルまたは吸引ノズルとして)使用するようにしても良い。例えば図4に示す通り、対物レンズ14の周囲に4本のノズル61〜64を配置し、このうち、1本のノズル61のみを共有とし、残りのノズル62〜64を吸引ノズルとする構成が考えられる。
Furthermore, in the microscope observation apparatus 10 of the present embodiment, the liquid 20 is automatically supplied and collected during immersion observation, so that there is almost no burden on the operator and the
(Modification)
In the above-described embodiment, an example in which the number of shared
また、上記した実施形態では、3位置切り換え式の電磁弁52の経路を切り換えることで、基板10Aに対する液体20の供給/回収の他、廃液5Bの排出や、新しい清浄な液体5Aの導入を行ったが、本発明はこれに限定されない。同じ液体20を使い回すことを想定する場合には、電磁弁52を省略してもよい。
さらに、上記した実施形態では、共有の往復ポンプ(54〜57)を用いて液体20の供給と回収とを行う例を説明したが、本発明はこれに限定されない。液体20の供給用のポンプと回収用のポンプとが別構成の場合にも、本発明を適用することができる。この場合、各々のポンプとして上記と同様の往復ポンプ(54〜57)を用いることができる。また、回収用のポンプには真空ポンプや工場内の真空装置を用いることができ、その前段に廃液貯めタンクや水分除去フィルタを設けることが好ましい。
Further, in the above-described embodiment, by switching the path of the three-position switching type
Further, in the above-described embodiment, the example in which the liquid 20 is supplied and recovered using the shared reciprocating pump (54 to 57) has been described, but the present invention is not limited to this. The present invention can also be applied to the case where the pump for supplying the liquid 20 and the pump for recovery are separately configured. In this case, a reciprocating pump (54 to 57) similar to the above can be used as each pump. Further, a vacuum pump or a vacuum device in the factory can be used as the recovery pump, and it is preferable to provide a waste liquid storage tank and a water removal filter in the preceding stage.
また、上記した実施形態では、基板10Aの観察点ごとに液体20を供給/回収する例を説明したが、本発明はこれに限定されない。基板10Aの次の観察点までの距離が近い場合には、現在の観察点に供給されている液体20を回収することなく、XYステージ13(つまり基板10A)を移動させてもよい。基板10Aの表面がある程度の疎水性を持ち、対物レンズ14の先端がある程度の親水性を持つ場合には、液体20が対物レンズ14の側に付着し続けようとする。このため、XYステージ13(つまり基板10A)を移動させても、液体20を対物レンズ14の先端に付着させておくことができ、次の観察点に到着したときに同じ液体20を利用して観察を行える。
In the above-described embodiment, the example in which the liquid 20 is supplied / collected for each observation point of the
さらに、上記した実施形態では、液浸系の対物レンズ14を顕微鏡観察装置10の本体に固定したが、本発明はこれに限定されない。液浸系の対物レンズ14をレボルバに取り付け、他の乾燥系の対物レンズと切り換え可能にしても良い。また、上記した実施形態では、ノズル17,18を対物レンズ14の周囲に一体的に固定したが、外付けでもよい。さらに、上記した実施形態では、モータ57と送りネジ56によってピストン55を駆動する例を説明したが、これに代えてエアシリンダを設けてもよい。この場合、エアシリンダのストローク両端にリミットセンサを設けることが好ましい。
Furthermore, in the above-described embodiment, the
また、上記した実施形態では、接眼レンズ15による液浸観察の例を説明したが、本発明はこれに限定されない。撮像素子とモニタを設け、モニタの表示画像により液浸観察を行っても構わない。接眼レンズ15による液浸観察と撮像素子およびモニタによる液浸観察との双方を行えるようにしても良いし、何れか一方でも良い。ただし、観察波長を紫外域とする場合には、接眼レンズを省略して撮像素子とモニタを設けることが好ましい。また、観察波長を紫外域とする場合には、顕微鏡観察装置10の本体の内部を窒素充填することが好ましい。対物レンズ14と基板10Aとの間の光路は窒素充填されないが、液体20の供給された後で紫外光による観察を行うため、その紫外光が周囲の空気(酸素)と光化学反応を起こすことはない。
In the above-described embodiment, an example of immersion observation using the
さらに、上記した実施形態では、液体20として例えば純水を用いたが(水浸系)、本発明はこれに限定されない。その他、純水よりも屈折率の高い油(例えば液浸オイルやシリコンオイルなど)を液体20として用いてもよい(油浸系)。この場合、液体20を対物レンズ14の先端に付着させながらXYステージ13(つまり基板10A)を移動させるには、基板10Aの表面がある程度の親水性を持ち、対物レンズ14の先端がある程度の疎水性を持つことが好ましい。
Furthermore, in the above-described embodiment, for example, pure water is used as the liquid 20 (water immersion system), but the present invention is not limited to this. In addition, oil (for example, immersion oil or silicon oil) having a higher refractive index than pure water may be used as the liquid 20 (oil immersion system). In this case, in order to move the XY stage 13 (that is, the
また、液体20として純水よりも表面張力の小さい液体(例えば界面活性剤を添加した液体、アルコール類、これらと純水との混合物)を用いることもできる。この場合には、基板10Aの回路パターンが微細な場合でも、液体20を回路パターンの凹部に確実に浸透させることができ、良好に観察できる。
さらに、上記した実施形態では、純水を供給する手段として液体タンク53を用いたが、純水製造装置などを用いて純水を供給してもよい。
In addition, a liquid having a surface tension smaller than that of pure water (for example, a liquid to which a surfactant is added, an alcohol, or a mixture of these and pure water) can be used as the liquid 20. In this case, even when the circuit pattern of the
Furthermore, in the above-described embodiment, the
10 顕微鏡観察装置
10A 基板
11 試料台
12 XYZステージ
14 対物レンズ
15 接眼レンズ
17,18 ノズル
20 液体
51,58 配管
52 電磁弁
53 液体タンク
54 シリンダ
55 ピストン
56 送りネジ
57 モータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10
Claims (4)
液浸系の対物レンズと、
前記対物レンズの先端と前記基板との間に液体を供給する供給手段と、
前記液体を前記基板から回収する回収手段とを備え、
前記供給手段と前記回収手段とは、前記対物レンズの先端近傍に配置されるとともに前記液体の前記供給及び前記回収に用いる少なくとも1つの配管と、前記配管を介して前記液体の前記供給及び前記回収を行う往復ポンプとを共有し、
前記供給手段と前記回収手段とは、前記配管と前記ポンプとの間の第1経路を接続/遮断する第1切換部を共有し、
前記供給手段は、前記液体を供給する供給部を有すると共に、前記供給部と前記ポンプとの間の第2経路を接続/遮断する第2切換部を有し、
前記回収手段は、前記液体を排出する排出部を有すると共に、前記排出部と前記ポンプとの間の第3経路を接続/遮断する第3切換部を有し、
前記第1切換部と前記第2切換部と前記第3切換部とは、前記第1経路と前記第2経路と前記第3経路とのうち何れか1つを選択的に接続状態に設定する
ことを特徴とする顕微鏡観察装置。 Supporting means for supporting the substrate to be observed;
An immersion objective lens;
Supply means for supplying a liquid between the tip of the objective lens and the substrate;
A recovery means for recovering the liquid from the substrate;
The supply means and the recovery means are arranged in the vicinity of the tip of the objective lens, and at least one pipe used for the supply and recovery of the liquid, and the supply and recovery of the liquid via the pipe Share with reciprocating pumps
The supply unit and the recovery unit share a first switching unit that connects / blocks a first path between the pipe and the pump,
The supply unit includes a supply unit that supplies the liquid, and a second switching unit that connects / blocks a second path between the supply unit and the pump,
The recovery means has a discharge part for discharging the liquid, and has a third switching part for connecting / blocking a third path between the discharge part and the pump,
The first switching unit, the second switching unit, and the third switching unit selectively set any one of the first route, the second route, and the third route to a connected state. A microscope observation apparatus characterized by that.
前記供給手段は、前記往復ポンプの可動部材を所定方向に移動させることにより、前記配管を介して前記液体の供給を行い、
前記回収手段は、前記可動部材を前記所定方向とは逆の方向に移動させることにより、前記配管を介して前記液体の回収を行う
ことを特徴とする顕微鏡観察装置。 In the microscope observation apparatus according to claim 1 ,
Before Symbol supply means by moving the movable member of the reciprocating pump in a predetermined direction, it performs the supply of the liquid through the pipe,
The microscope observing apparatus, wherein the recovery means recovers the liquid via the pipe by moving the movable member in a direction opposite to the predetermined direction.
前記供給手段が前記液体を供給する際の前記可動部材の移動速度V1と、前記回収手段が前記液体を回収する際の前記可動部材の移動速度V2とは、次の式(1)を満足する
V1<V2 …(1)
ことを特徴とする顕微鏡観察装置。 The microscope observation apparatus according to claim 2,
The moving speed V1 of the movable member when the supplying means supplies the liquid and the moving speed V2 of the movable member when the collecting means collects the liquid satisfy the following expression (1). V1 <V2 (1)
A microscope observation apparatus characterized by that.
前記液体を前記基板から回収する際に、前記支持手段と前記対物レンズとの相対間隔を狭くする駆動手段をさらに備えることを特徴とする顕微鏡観察装置。 In the microscope observation apparatus according to any one of claims 1 to 3,
A microscope observation apparatus, further comprising a driving unit that narrows a relative distance between the support unit and the objective lens when the liquid is recovered from the substrate.
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