JP2007065257A - 液浸顕微鏡装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 液浸系の対物レンズの先端を効率よく短時間で乾燥させることができる液浸顕微鏡装置を提供する。
【解決手段】 観察対象の基板１０Ａを支持する支持手段(４１〜４６)と、液浸系の対物レンズ１１と、対物レンズの先端と基板との間に観察用の液体３１を供給する供給手段(１３,１４)と、基板の観察後に、乾燥用の流体３２を用いて、対物レンズの先端を乾燥させる乾燥手段(１５,１６)とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、基板の液浸観察を行う液浸顕微鏡装置に関する。

基板（例えば半導体ウエハや液晶基板など）に形成された回路パターンの欠陥や異物などを高い分解能で観察するために、液浸系の対物レンズを用いて、この対物レンズの先端と基板との間を水などの液体で満たし、液体の屈折率(＞１)に応じて対物レンズの開口数を大きくすることが提案されている（例えば特許文献１を参照）。
特開２００５−８３８００号公報

しかし、上記の装置では、対物レンズの先端を乾燥させる際、その先端に輪染み(ヤケ)が発生することがあった。輪染みとは、液体中に溶出した物質（例えば酸素,有機物,シリカ,パーティクルなど）が乾燥の過程で対物レンズの先端に残存して付着したものである。また、液体中の溶出物の量は乾燥の過程でも少しずつ増え、乾燥に掛かる時間が長いほど輪染みも増えてしまう。このため、乾燥に掛かる時間を出来るだけ短くして輪染みの発生を防止することが望まれる。例えば周知のレンズペーパーなどを用いて対物レンズの先端の液体を拭き取ることも考えられるが、このような人手による作業は効率的とは言えない。ちなみに輪染みが発生すると対物レンズの透過率や解像性能が低下し、これが蓄積されれば最終的には使用不可能になってしまう（短寿命化）。

本発明の目的は、液浸系の対物レンズの先端を効率よく短時間で乾燥させることができる液浸顕微鏡装置を提供することにある。

本発明の液浸顕微鏡装置は、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観察用の液体を供給する供給手段と、前記基板の観察後に、乾燥用の流体を用いて、前記対物レンズの先端を乾燥させる乾燥手段とを備えたものである。
また、前記乾燥手段は、管状部材を介して少なくとも前記先端に前記流体を供給する供給部を含むことが好ましい。

さらに、前記管状部材は、前記対物レンズの周囲に固定されることが好ましい。
また、前記乾燥手段は、前記先端と前記基板の観察点とを対向させた状態で、前記管状部材を介して前記流体を供給することが好ましい。
さらに、前記乾燥手段は、前記先端と前記観察点との双方に前記流体を供給し、前記先端と前記観察点とを同時に乾燥させることが好ましい。

また、前記管状部材は、前記支持手段の周囲に固定されることが好ましい。
さらに、前記乾燥手段は、前記先端と前記管状部材とを対向させた状態で、該管状部材を介して前記流体を供給することが好ましい。

本発明の液浸顕微鏡装置によれば、液浸系の対物レンズの先端を効率よく短時間で乾燥させることができる。

以下、図面を用いて本発明の実施形態を詳細に説明する。
（第１実施形態）
本実施形態の液浸顕微鏡装置１０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部(４１〜４６)と、液浸観察部(１１,１２)と、観察用の液体３１を供給する機構(１３,１４)と、乾燥用の液体３２を供給する機構(１５,１６)と、これら液体３１,３２を回収する機構(１７,１８)とで構成される。

また、液浸顕微鏡装置１０には、図示省略したが、各部を制御する制御部や、観察光学系および照明光学系、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などである。液浸顕微鏡装置１０は、半導体回路素子や液晶表示素子など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。

ステージ部(４１〜４６)は、試料台４１とＺステージ４２とＸＹステージ４３とＺ駆動部(４４〜４６)とＸＹ駆動部(不図示)とで構成されている。Ｚ駆動部(４４〜４６)は、Ｚステージ４２に取り付けられた送りネジ４４とモータ４５と変位検出器４６とで構成され、Ｚステージ４２を駆動する。ＸＹ駆動部(不図示)は、ＸＹステージ４３を駆動する。試料台４１は、Ｚステージ４２により鉛直方向に移動可能、ＸＹステージ４３により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４１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。

液浸観察部(１１,１２)には、液浸対物レンズ１１と、接眼レンズ１２とが設けられる。液浸対物レンズ１１および接眼レンズ１２は、各々、液浸顕微鏡装置１０の本体（鏡基１９）に固定されている。また、液浸顕微鏡装置１０の本体内部（液浸対物レンズ１１と接眼レンズ１２との間）には、不図示の照明光源などが設けられる。観察波長は、例えば可視域である。

液浸対物レンズ１１は、液浸系の対物レンズであり、その先端（先玉１Ａの表面およびその近傍）が略平坦な形状となっている。観察用の液体３１は、液浸対物レンズ１１の先端と基板１０Ａとの間に供給され、表面張力によって液滴を形成する。さらに、液浸対物レンズ１１の各レンズ素子（先球１Ａなど）は、観察用の液体３１が供給されたときに、その収差が補正されるように設計されている。

また、液浸対物レンズ１１の先端側の周囲には、図２(ａ)〜(ｃ)に示す通り、円盤状のノズルアダプタ２１が取り付けられる。図２(ａ)〜(ｃ)は、液浸対物レンズ１１の周囲の構造を詳細に示した図である。図２(ａ)は液浸対物レンズ１１を下方（基板１０Ａの方）から見た図であり、図２(ｂ),(ｃ)はそれぞれ図２(ａ)のＡＡ断面,ＢＢ断面に対応する。
ノズルアダプタ２１は、３本のノズル１３,１５,１７を略９０度間隔で液浸対物レンズ１１の周囲に固定するための部材である。ノズル１３,１５,１７は、液浸対物レンズ１１の光軸１Ｂに対して斜めに形成され、下方ほど光軸１Ｂに接近するように形成された管状部材である。

ノズル１３には、ノズルアダプタ２１の周囲に取り付けられた継手２２を介して配管５１(１)の一端が接続され、この配管５１(１)を介して観察用の液体供給装置１４（図１）が接続される。このノズル１３は、液浸対物レンズ１１の先端と基板１０Ａとの間に、観察用の液体３１を供給する際に用いられる（以下「供給ノズル１３」）。供給ノズル１３の先端の開口部が観察用の液体１３の噴き出し口となる。

観察用の液体供給装置１４は、配管５１(１)の途中に配置された２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、加圧ポンプ(５４〜５７)とで構成される。加圧ポンプ(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、任意の速度で左右方向に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。

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経路を介して供給ノズル１３に接続される。ただし、電磁弁５２において、２つの経路が同時に開放されることはなく、常に何れか一方のみが開放され、接続状態に設定される。
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）。

電磁弁５２において第２経路が開放され、シリンダ５４と供給ノズル１３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を供給ノズル１３に送り出すことができる。送り出された液体５Ｂは、供給ノズル１３の先端の開口部から吐出して、液浸対物レンズ１１の先端と基板１０Ａとの間に到達する（観察用の液体３１）。

このように、供給ノズル１３と観察用の液体供給装置１４とは、上記した観察用の液体３１を供給する機構(１３,１４)を構成している。つまり、観察用の液体供給装置１４により供給ノズル１３を介して観察用の液体３１の供給が行われる。液体３１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。
また、ノズル１５には、ノズルアダプタ２１（図２）の周囲に取り付けられた継手２３を介して配管５１(２)の一端が接続され、この配管５１(２)を介して乾燥用の液体供給装置１６が接続される。このノズル１５は、少なくとも液浸対物レンズ１１の先端に、乾燥用の液体３２を供給する際に用いられる（以下「供給ノズル１５」）。供給ノズル１５の先端の開口部が乾燥用の液体３２の噴き出し口となる。

乾燥用の液体供給装置１６の構成は、観察用の液体供給装置１４と同様である。そして供給ノズル１５と乾燥用の液体供給装置１６とで、上記した乾燥用の液体３２を供給する機構(１５,１６)を構成している。つまり、乾燥用の液体供給装置１６により供給ノズル１５を介して乾燥用の液体３２の供給が行われる。液体３２の供給は、液浸観察後に、不図示の制御部が自動的に行う。

さらに、ノズル１７には、ノズルアダプタ２１（図２）の周囲に取り付けられた継手２４を介して配管６１の一端が接続され、この配管６１を介して液体回収装置１８が接続される。このノズル１７は、液浸対物レンズ１１の先端の近傍から、液体３１,３２を回収する際に用いられる（以下「回収ノズル１７」）。この回収ノズル１７の先端の開口部が、液体３１,３２の吸い込み口となる。

液体回収装置１８は、配管６１を介して回収ノズル１７に接続された廃液タンク６２と、配管６３を介して廃液タンク６２に接続された真空ポンプ６４とで構成される。配管６１,６３は、廃液タンク６２の上部に接続されている。廃液タンク６２には、廃液６Ａを排出するためのコック６５が取り付けられている。なお、真空ポンプ６４の代わりに工場内の真空装置(不図示)を配管６３に接続しても良い。

液体回収装置１８では、真空ポンプ６４により、回収ノズル１７などを介して、液浸対物レンズ１１の先端と基板１０Ａとの間の液体３１(または液体３２)を周りの空気と一緒に吸引する。つまり、液体３１を基板１０Ａから除去する。吸引された液体３１,３２は、配管６１を介して廃液タンク６２に導かれ、そこで空気とは選別され、廃液タンク６２に落下する（廃液６Ａ）。そして空気のみが配管６３を介して真空ポンプ６４に導かれる。

このように、回収ノズル１７と液体回収装置１８とは、上記の液体３１,３２を回収する機構(１７,１８)を構成している。つまり、回収ノズル１７を介して液体回収装置１８により液体３１,３２の回収が行われる。液体３１,３２の回収は、適宜のタイミングで、不図示の制御部が自動的に行う。
なお、液体３１,３２を回収する際に空気も一緒に吸引するため、ノズルアダプタ２１には、回収ノズル１７の先端の開口部と対向する位置に、幅広の開口部２５が設けられる。また、上記の液体回収装置１８では、真空ポンプ６４に空気のみを導くため、液体の流入によって真空ポンプ６４が損傷することはない。配管６３の途中に水分除去フィルタを設けてもよい。

ここで、上記した構成要素のうち、供給ノズル１３,１５と回収ノズル１７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またはフッ素ゴムにより構成し、全ての配管５１(１),５１(２),６１,…をステンレス鋼またはテフロンにより構成し、その他、液体３１,３２が触れる全ての面（ピストン５５や液体タンク５３や廃液タンク６２の内面など）も、同様の材料で構成することが好ましい。ステンレス鋼とテフロンは化学的に安定で、液体３１,３２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。

また、液体供給装置１４,１６の液体タンク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。また、液体回収装置１８の廃液タンク６２にも同様のセンサを搭載し、廃液６Ａが上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。

さらに、本実施形態では、観察用の液体３１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。

また、乾燥用の液体３２としては、揮発性の高い液体を用いることが好ましく、例えばメタノールやエタノールやＩＰＡなどの有機溶剤を使用することが考えられる。有機溶剤の純水希釈液を使用してもよく、この場合には引火性を低減できる。
次に、液浸顕微鏡装置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。液体供給装置１４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と供給ノズル１３とが配管５１(１)などを介して実際に接続された状態となっている。なお、液浸顕微鏡装置１０を用いた観察は、例えば、他の欠陥検査装置により検出された欠陥や異物などの原因やその状態を確認するための外観検査に相当する。

制御部は、基板１０Ａの観察動作の開始に先立ち、観察用の液体３１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液体供給装置１４のピストン５５の移動量Ｘを“目標値”として計算する。このような計算は、観察対象の基板１０Ａをステージ部(４１〜４６)に搬送して、試料台４１の上面に固定させるまでの間に行ってもよい。

液体３１の供給量Ｖを適切にすることができれば、液体３１は、液浸対物レンズ１１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。つまり、周囲に流れ出したり、逆に気泡が除去できなかったりすることはない。液体３１が周囲に流れ出すのは、液体３１の供給量Ｖが多すぎて表面張力の限界を超えた場合である。この場合、観察後に全ての液体３１を回収するのが困難になる。また、気泡が残留するのは、液体３１の供給量Ｖが少なすぎた場合である。この場合、液浸対物レンズ１１による鮮明な像の形成が困難になる。液体３１の適切な供給量Ｖとは、表面張力により、液浸対物レンズ１１の先端と基板１０Ａとの間に「液滴」を形成可能な量である。

また、シリンダ５４から供給ノズル１３に送り出される液体５Ｂの量（つまり液体３１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３１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。ピストン５５の移動速度は、液体３１が供給ノズル１３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。

そして、液体供給装置１４のピストン５５の移動量Ｘ（＝Ｖ０/Ｓ）を計算した後、基板１０Ａの観察動作を開始する。
制御部は、Ｚ駆動部(４４〜４６)を介してＺステージ４２を制御し、試料台４１を鉛直方向に移動させて、基板１０Ａを液浸対物レンズ１１の焦点面の近傍に位置決めする。また、ＸＹステージ４３を制御し、試料台４１を水平面内で移動させて、基板１０Ａの予め定めた観察点を光軸１Ｂ付近に位置決めする。位置決め制御の順序は逆でも構わない。つまり、ＸＹ方向の位置決め後にＺ方向の位置決めを行ってもよい。

その後、観察用の液体３１の供給を開始させる。つまり、液体供給装置１４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。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(１)とを介して供給ノズル１３に送り出され、液浸対物レンズ１１の先端と基板１０Ａとの間に到達する（液体３１）。

そして、ピストン５５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３１の供給を停止させる。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、液浸対物レンズ１１の先端と基板１０Ａとの間に供給された液体３１の量を、表面張力により「液滴」を形成可能な最適な量（供給量Ｖ）とすることができる。

なお、定量吐出の制御方法は、モータ５７をステッピングモータとしてオープンループ制御してもよいが、不図示のロータリーエンコーダまたはリニアエンコーダを用いてクローズドループ制御してもよい。
このようにして液体３１の供給が終了すると、制御部は、不図示のオートフォーカス機構により、精密な焦点合わせを行う。そして、基板１０Ａの液浸観察が可能となる。液体３１は、液浸対物レンズ１１の先端と基板１０Ａの観察点との間に充填され、「液滴」を形成する。

この状態で、接眼レンズ１２の視野位置に基板１０Ａの観察点の拡大像（パターン像）が形成され、観察者は、接眼レンズ１２を介して基板１０Ａの観察点の液浸観察を行う。液体３１の供給量Ｖが適切で、液浸対物レンズ１１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。
また、液浸対物レンズ１１の先端と基板１０Ａとの間を満たす液体３１の屈折率(＞１)に応じて、液浸対物レンズ１１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。

ちなみに、分解能は、液浸対物レンズ１１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、液浸対物レンズ１１の開口数ＮＡは、液浸対物レンズ１１の開き角βと、液浸対物レンズ１１と基板１０Ａとの間の媒質の屈折率ｎとを用いて、「ＮＡ＝ｎ×sinβ」と表される。このように、分解能は、液浸対物レンズ１１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）。

なお、液体３１の供給が終わった後、必要に応じて、液体供給装置１４の電磁弁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が供給ノズル１３に繋がるようにしておく。
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、液体回収装置１８の真空ポンプ６４を制御して、回収ノズル１７などを介して、液浸対物レンズ１１の先端と基板１０Ａの観察点との間から液体３１を回収する。つまり、基板１０Ａに「液滴」が残らないようにする。このとき、真空ポンプ６４による吸い込み速度（真空排気の速度）は、液浸対物レンズ１１の先端と基板１０Ａとの間隔に起因する空気漏れ量よりも、回収ノズル１７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。

基板１０Ａの観察点から液体３１を回収し終えると、基板１０Ａの中に他の観察点がある場合には、上記の動作（位置決め→液体３１の供給→液浸観察→液体３１の回収）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をステージ部(４１〜４６)の試料台４１から回収して、基板１０Ａの観察動作を終了する。
第１実施形態の液浸顕微鏡装置１０では、基板１０Ａの液浸観察の際、液体３１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ほとんどなく、高スループットで基板１０Ａの液浸観察を行うことができる。

さらに、一連の液浸観察が終了し、装置が休止状態となる前に、または、観察用の液体３１が回収された状態のまま放置される前に、第１実施形態の液浸顕微鏡装置１０では、供給ノズル１５と乾燥用の液体供給装置１６とを用い、液浸対物レンズ１１の先端を乾燥させる。このとき、液浸対物レンズ１１の先端に輪染みが発生しないように短時間で効率よく乾燥させる必要がある。

液浸顕微鏡装置１０の制御部は、基板１０Ａを試料台４１から回収する前に、基板１０Ａの観察点と液浸対物レンズ１１の先端とを対向させた状態で、乾燥用の液体３２の供給を開始させる。供給方法は、上記した観察用の液体３１の供給方法と同様である。乾燥用の液体３２は、液体供給装置１６から配管５１(２)を介して供給ノズル１５に送り出され、少なくとも液浸対物レンズ１１の先端に所定量供給される。

その後、制御部は、液浸観察時にも使用した液体回収装置１８の真空ポンプ６４を制御して、回収ノズル１７などを介して液体３２を回収する。この直後、液浸対物レンズ１１の先端には僅かな液体３２が付着しているが、この液体３２は揮発性が高いため速やかに蒸発する。そして、僅かな液体３２が蒸発した後、液浸対物レンズ１１の先端は乾燥状態となる。

このように、第１実施形態の液浸顕微鏡装置１０では、基板１０Ａの液浸観察後、乾燥用の液体３２を用いて液浸対物レンズ１１の先端を乾燥させる。液体３２は揮発性が高いため、液浸対物レンズ１１の先端を短時間で乾燥させることができる。したがって、液浸対物レンズ１１の先端における輪染みの発生を防止でき、液浸対物レンズ１１の透過率や解像性能の低下を防止でき、液浸対物レンズ１１の寿命向上にもつながる。

さらに、第１実施形態の液浸顕微鏡装置１０では、乾燥用の液体３２を液浸対物レンズ１１の先端に供給する際、供給ノズル１５と液体供給装置１６とを用いる。したがって、基板１０Ａの観察後、自動制御で効率よく液浸対物レンズ１１の先端を乾燥させることができる。そして、液浸対物レンズ１１の先端の乾燥を効率よく行えるため、基板１０Ａの液浸観察の効率化も図られ、スループットが向上する。

また、第１実施形態の液浸顕微鏡装置１０では、供給ノズル１５を介して局所的に液体３２を供給するため、少なくとも液浸対物レンズ１１の先端に付着する程度の必要最小限の量の液体３２を用いて液浸対物レンズ１１の先端を乾燥させることができる。
さらに、第１実施形態の液浸顕微鏡装置１０では、供給ノズル１５を液浸対物レンズ１１の周囲に固定するため、液浸対物レンズ１１の周囲の狭い空間を有効に利用して供給ノズル１５を配置することができ、装置の大型化を回避できる。

また、第１実施形態の液浸顕微鏡装置１０では、基板１０Ａの観察点と液浸対物レンズ１１の先端とを対向させた状態で液体３２を供給する（液浸対物レンズ１１の先端の乾燥処理を行う）ため、基板１０Ａの観察直後（観察用の液体３１を回収直後）に、液浸対物レンズ１１の先端を乾燥させることができる。
さらに、第１実施形態の液浸顕微鏡装置１０では、乾燥用の液体３２を供給する際、液浸対物レンズ１１の先端だけでなく基板１０Ａの観察点にも、同時に液体３２を供給することができる。このため、液浸対物レンズ１１の先端の乾燥と同時に、基板１０Ａの観察点も短時間で乾燥させることができ、基板１０Ａの劣化（例えば酸化など）を回避することができる。

なお、上記した第１実施形態では、乾燥用の液体３２を供給した後、すぐに液体３２を回収したが、液体３２を供給した状態で（液体３２を回収する前に）ＸＹステージ４３やＺステージ４２を微振動させてもよい。この場合、液浸対物レンズ１１の先端に付着した汚れなどを落とすことができる。このような微振動は、液体３２を供給しながら行ってもよい。

また、上記した第１実施形態では、液浸対物レンズ１１の先端と基板１０Ａの観察点とを対向させた状態で乾燥用の液体３２を供給したが、基板１０Ａの代わりに他の部材の面（例えば平面）を液浸対物レンズ１１の先端と対向させて液体３２を供給してもよい。
さらに、上記した実施形態では、観察用の供給ノズル１３と乾燥用の供給ノズル１５と回収ノズル１７とを１つずつ設けたが、複数ずつ設けてもよい。また、その数は異なっても構わない。

また、上記した第１実施形態では、観察用の供給ノズル１３と乾燥用の供給ノズル１５とを個別に設けたが、これらの供給ノズル１３,１５を共通化してもよい。この場合、共通ノズルに接続された配管を途中で２つの経路に分岐させ、一方の経路に観察用の液体供給装置１４を接続し、他方の経路に乾燥用の液体供給装置１６を接続すればよい。
さらに、上記した第１実施形態では、１組の回収ノズル１７と液体回収装置１８を兼用して観察用の液体３１と乾燥用の液体３２とを回収したが、回収ノズルと液体回収装置をそれぞれ設けて液体３１,３２を回収してもよい。

また、上記した第１実施形態では、乾燥用の液体３２を回収ノズル１７などにより回収する例を説明したが、これは必須ではない。液体３２は揮発性が高いため、極微量であれば回収しなくても速やかに蒸発し、液浸対物レンズ１１の先端が乾燥状態になると考えられる。この場合、乾燥用の回収ノズルと液体回収装置は省略してもよい。
（第２実施形態）
第２実施形態の液浸顕微鏡装置７０は、図３に示す通り、上記した第１実施形態の液浸顕微鏡装置１０（図１）の供給ノズル１５を省略し、その代わりに同様の供給ノズル７１をステージ部(４１〜４６)の周囲に固定したものである。この場合でも、液浸対物レンズ１１の周囲には観察用の供給ノズル１３と回収ノズル１７とが固定されており、基板１０Ａの液浸観察を上記と同様に自動制御で行える。

基板１０Ａの液浸観察後に、液浸対物レンズ１１の先端を効率よく短時間で乾燥させるため、第２実施形態の液浸顕微鏡装置７０には、供給ノズル７１を含めて次のような機構が設けられる。つまり、供給ノズル７１は、廃液受け皿７２の中央付近に固定され、この廃液受け皿７２を介してＺステージ４２の上面に取り付けられる。また、供給ノズル７１は、配管７３によってＸＹステージ４３の可動部を経由し、配管５１(２)を介して乾燥用の液体供給装置１６に接続される。

さらに、廃液受け皿７２の底面には回収穴７４が設けられ、回収穴７４にドレーン配管７５の一端が接続されている。廃液受け皿７２は、ドレーン配管７５によってＸＹステージ４３の可動部を経由し、配管７６を介して乾燥用の液体回収装置７７に接続される。液体回収装置７７の構成は、観察用の液体回収装置１８と同様である。
ＸＹステージ４３の可動部において、配管７３とドレーン配管７５とは、不図示の真空吸着用の配管やステージ部(４１〜４６)の電気配線などと一緒に引き回される。このように一緒に引き回すことで、スペースを節約できる。ただし、配管７３などをＸＹステージ４３の可動部内で真空吸着用の配管などと一緒に引き回さなくても構わない。

基板１０Ａの観察後、液浸対物レンズ１１の先端を乾燥させる際には、ステージ部(４１〜４６)を制御して、乾燥用の供給ノズル７１と液浸対物レンズ１１の先端とを対向させ（図４参照）、この状態で乾燥用の液体３２の供給を開始させる。乾燥用の液体３２は、液体供給装置１６から配管５１(２)などを介して供給ノズル７１に送り出され、その先端の開口部から液浸対物レンズ１１の先端に供給される。

液浸対物レンズ１１の先端に供給された後、その先端から落下する液体３２は、廃液受け皿７２の回収口７４からドレーン配管７５に流れ込み、液体回収装置７７の真空ポンプの吸引力によって配管７６などを介して回収される。
供給ノズル７１を介して乾燥用の液体３２を下方から吹き付けた直後、液浸対物レンズ１１の先端には僅かな液体３２が付着しているが、この液体３２は揮発性が高いため速やかに蒸発する。そして、僅かな液体３２が蒸発した後、液浸対物レンズ１１の先端は乾燥状態となる。

このように、第２実施形態の液浸顕微鏡装置７０では、基板１０Ａの液浸観察後、乾燥用の液体３２を用いて液浸対物レンズ１１の先端を乾燥させる。液体３２は揮発性が高いため、液浸対物レンズ１１の先端を短時間で乾燥させることができる。さらに、乾燥用の液体３２を液浸対物レンズ１１の先端に供給する際、供給ノズル７１と液体供給装置１６とを用いる。したがって、基板１０Ａの観察後、自動制御で効率よく液浸対物レンズ１１の先端を乾燥させることができる。

また、第２実施形態の液浸顕微鏡装置７０では、供給ノズル７１を介して局所的に液体３２を供給するため、少なくとも液浸対物レンズ１１の先端に付着する程度の必要最小限の量の液体３２を用いて液浸対物レンズ１１の先端を乾燥させることができる。
なお、上記した第２実施形態では、乾燥用の供給ノズル７１とは別の回収口７４を廃液受け皿７２に設けたが、供給ノズル７１と回収口７４とを共通化してもよい。この場合、共通の開口部（供給ノズル／回収口）に接続された配管を途中で２つの経路に分岐させ、一方の経路に液体供給装置１６を接続して、他方の経路に液体回収装置７７を接続すればよい。

また、上記した第２実施形態では、基板１０Ａの乾燥後に、液浸対物レンズ１１の先端を乾燥させる際、ステージ部(４１〜４６)を制御して供給ノズル７１をＸＹ方向に移動させ、供給ノズル７１を液浸対物レンズ１１の先端に対向させたが、本発明はこれに限定されない。液浸対物レンズ１１がＸＹ方向に移動可能な場合は、液浸対物レンズ１１のみを移動させてもよし、液浸対物レンズ１１と供給ノズル７１との双方を移動させてもよい。

（第３実施形態）
第３実施形態の液浸顕微鏡装置８０は、図５に示す通り、上記した第２実施形態の液浸顕微鏡装置７０（図３）の供給ノズル７１,廃液受け皿７２,配管７３,回収口７４,ドレーン配管７５に代えて、液体受け皿８１,開口部８２,配管８３を設けたものである。
液体受け皿８１は、Ｚステージ４２の上面に固定される。また、液体受け皿８１の中央付近に開口部８２が設けられ、開口部８２に配管８３の一端が接続される。さらに、液体受け皿８１は、配管８３によってＸＹステージ４３の可動部を経由し、配管５１(２)を介して乾燥用の液体供給装置１６に接続される。

液浸対物レンズ１１の先端を乾燥させる際には、ステージ部(４１〜４６)を制御して、液体受け皿８１と液浸対物レンズ１１の先端とを対向させ（図６(ａ)参照）、この状態で乾燥用の液体３２の供給を開始させる。乾燥用の液体３２は、液体供給装置１６から配管５１(２)などを介して液体受け皿８１に送り出される。
その後、再び、ステージ部(４１〜４６)の制御が行われ、液体受け皿８１を液浸対物レンズ１１の先端に向けて上昇移動させ、液体受け皿８１の中の液体３２を液浸対物レンズ１１の先端と接触させる（図６(ｂ)参照）。このようにして液浸対物レンズ１１の先端への液体３２の供給が行われた後、液体受け皿８１を下降させる。

液体受け皿８１の中の液体３２が液浸対物レンズ１１の先端から離れた直後、液浸対物レンズ１１の先端には僅かな液体３２が付着しているが、この液体３２は揮発性が高いため速やかに蒸発する。そして、僅かな液体３２が蒸発した後、液浸対物レンズ１１の先端は乾燥状態となる。
このように、第３実施形態の液浸顕微鏡装置８０では、基板１０Ａの液浸観察後、乾燥用の液体３２を用いて液浸対物レンズ１１の先端を乾燥させる。液体３２は揮発性が高いため、液浸対物レンズ１１の先端を短時間で乾燥させることができる。さらに、乾燥用の液体３２を液浸対物レンズ１１の先端に供給する際、液体受け皿８１と液体供給装置１６とを用いる。したがって、基板１０Ａの観察後、自動制御で効率よく液浸対物レンズ１１の先端を乾燥させることができる。

（第４実施形態）
ここでは、上記のような乾燥用の液体３２の代わりに、乾燥用の気体（例えば温風）を用いて液浸対物レンズ１１の先端を乾燥させる例について説明する。
第４実施形態の液浸顕微鏡装置には、図７(ａ)に示す通り、装置外部の温風発生器９１に接続された配管９２と供給ノズル９３とが設けられる。供給ノズル９３は、液浸対物レンズ１１の周囲に固定されている。供給ノズル９３の先端の開口部は、図７(ｂ)に示す通り、リング形状である。図７(ｂ)は図７(ａ)のＡＡ断面図である。なお、図示省略したが、第４実施形態の液浸顕微鏡装置にも、上記と同様、観察用の液体３１を供給する機構(１３,１４)や、液体３１を回収する機構(１７,１８)などが設けられる。

温風発生器９１からの温風としては、乾燥時間を短縮するために、温度６０℃〜８０℃程度に温められた気体を用いることが好ましい。この温風は、配管９２によって供給ノズル９３に送り出され、供給ノズル９３の先端の開口部から斜め下方へ吐き出される。この温風９４は、液浸対物レンズ１１の先端と基板１０Ａの観察点との双方に供給される。
第４実施形態の液浸顕微鏡装置では、基板１０Ａの液浸観察後に、観察用の液体３１を回収せずに、供給ノズル９３から温風９４を吹き出す。この場合、温風９４が液体３１の表面と基板１０Ａの表面と液浸対物レンズ１１の先端に向かって流れ、温風９４によって液体３１は外周から徐々に蒸発して、最後には無くなる。そして、液体３１が無くなると同時に、基板１０Ａの表面と液浸対物レンズ１１の先端も乾燥される。

このように、第４実施形態の液浸顕微鏡装置では、基板１０Ａの液浸観察後、乾燥用の気体（温風９４）を用いて液浸対物レンズ１１の先端を乾燥させる。このため、短時間で液浸対物レンズ１１の先端を乾燥させることができる。さらに、乾燥用の気体(温風９４)を少なくとも液浸対物レンズ１１の先端に供給する際、供給ノズル９３や温風発生器９１などを用いる。したがって、基板１０Ａの観察後、自動制御で効率よく液浸対物レンズ１１の先端を乾燥させることができる。

また、第４実施形態の液浸顕微鏡装置では、乾燥用の気体（温風９４）を供給する際、液浸対物レンズ１１の先端だけでなく基板１０Ａの観察点にも、同時に温風９４を供給することができる。このため、液浸対物レンズ１１の先端の乾燥と同時に、基板１０Ａの観察点も短時間で乾燥させることができ、基板１０Ａの劣化（例えば酸化など）を回避することができる。また、液体３１の蒸発と基板１０Ａや液浸対物レンズ１１の先端の乾燥とを同時に行えるため観察効率が向上する。

さらに、第４実施形態の液浸顕微鏡装置では、供給ノズル９３の先端の開口部をリング形状として全周方向から液体３１に温風９４を吹き出すため、さらに短時間で液浸対物レンズ１１の先端の乾燥などを行える。
なお、上記した第４実施形態では、供給ノズル９３の先端の開口部がリング形状である例を説明したが、本発明はこれに限定されない。供給ノズル９３の先端の開口部を分割して複数の箇所に（例えば９０度ごとの４箇所に）配置してもよい。この場合の開口部の形状としては、例えばＵ字形状,Ｃ字形状,小さい円形状などが考えられる。

また、上記した第４実施形態では、観察用の液体３１を回収せずに温風９４を吹き出して温風９４により液体３１の蒸発も行ったが、本発明はこれに限定されない。上記した第１実施形態などと同様、観察用の液体３１を回収した後に温風９４を吹き出して基板１０Ａと液浸対物レンズ１１の先端とを乾燥させてもよい。
さらに、上記した第４実施形態では、液浸対物レンズ１１の周囲に乾燥用の供給ノズル９３を配置したが、本発明はこれに限定されない。同様の供給ノズルを不図示のステージ部の周囲に固定しても（図３参照）、同様の効果を得ることができる。この場合、温風９４による液体３１の蒸発や基板１０Ａの乾燥は行えないが、液浸対物レンズ１１の先端に温風９４を供給することにより、その先端を短時間で効率よく乾燥させることができる。

（変形例）
なお、上記した実施形態では、接眼レンズ１２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１２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。

また、上記した実施形態では、観察波長を例えば可視域とする例で説明したが、本発明はこれに限定されない。紫外域（例えば深紫外域）の観察波長を用いれば、さらに高分解能な液浸観察を行うことができる。ただし、この場合には、接眼レンズ１２からの観察はできないので、接眼レンズ１２を省略して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うことになる。

さらに、観察波長を紫外域とする場合には、液浸顕微鏡装置１０の本体の内部を窒素充填することが好ましい。液浸対物レンズ１１と基板１０Ａとの間の光路は窒素充填されないが、液体３１の供給された後で紫外光による観察を行うため、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。
また、上記した実施形態では、観察用の液体３１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３１として用いてもよい（油浸系）。

さらに、液体３１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３１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。
また、液体３１としての純水を液体タンク５３から供給する例を説明したが、純水製造装置などを用いて純水を供給してもよい。

第１実施形態の液浸顕微鏡装置１０の全体構成を示す図である。 液浸対物レンズ１１の周囲の詳細な構成を示す図である。 第２実施形態の液浸顕微鏡装置７０の全体構成を示す図である。 乾燥用の供給ノズル７１から液体３２を供給する様子を説明する図である。 第３実施形態の液浸顕微鏡装置８０の全体構成を示す図である。 液体受け皿８１の中の液体３２を液浸対物レンズ１１の先端に接触させる様子を説明する図である。 第４実施形態の液浸顕微鏡装置の構成を示す図である。

符号の説明

１０,７０,８０ 液浸顕微鏡装置 ； １１ 液浸対物レンズ１１ ； １Ａ 先玉 ；
１０Ａ 基板 ； １３,１５,７１,９３ 供給ノズル ；
１４,１６ 液体供給装置 ； １７ 回収ノズル ； １８ 液体回収装置 ；
４１〜４６ ステージ部 ； ３１ 観察用の液体 ； ３２ 乾燥用の液体 ；
８１ 液体受け皿 ； ９１ 温風発生器 ； ９４ 温風

Claims (7)

1. 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観察用の液体を供給する供給手段と、
   前記基板の観察後に、乾燥用の流体を用いて、前記対物レンズの先端を乾燥させる乾燥手段とを備えた
   ことを特徴とする液浸顕微鏡装置。
2. 請求項１に記載の液浸顕微鏡装置において、
   前記乾燥手段は、管状部材を介して少なくとも前記先端に前記流体を供給する供給部を含む
   ことを特徴とする液浸顕微鏡装置。
3. 請求項２に記載の液浸顕微鏡装置において、
   前記管状部材は、前記対物レンズの周囲に固定される
   ことを特徴とする液浸顕微鏡装置。
4. 請求項３に記載の液浸顕微鏡装置において、
   前記乾燥手段は、前記先端と前記基板の観察点とを対向させた状態で、前記管状部材を介して前記流体を供給する
   ことを特徴とする液浸顕微鏡装置。
5. 請求項４に記載の液浸顕微鏡装置において、
   前記乾燥手段は、前記先端と前記観察点との双方に前記流体を供給し、前記先端と前記観察点とを同時に乾燥させる
   ことを特徴とする液浸顕微鏡装置。
6. 請求項２に記載の液浸顕微鏡装置において、
   前記管状部材は、前記支持手段の周囲に固定される
   ことを特徴とする液浸顕微鏡装置。
7. 請求項６に記載の液浸顕微鏡装置において、
   前記乾燥手段は、前記先端と前記管状部材とを対向させた状態で、該管状部材を介して前記流体を供給する
   ことを特徴とする液浸顕微鏡装置。
   

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