JP2007264114A - 液浸顕微鏡装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、液浸顕微鏡の対物レンズ鏡筒のレンズ部と試料との間を液体で満たして使用される液浸顕微鏡装置に関し、試料面に供給された液体あるいは試料面に付着した液体の有無を確実に検出することを目的とする。
【解決手段】
液浸顕微鏡の対物レンズ鏡筒の先端レンズ部と、試料との間に液体を供給する液体供給手段と、前記先端レンズ部と前記試料との間の前記液体を吸引する液体吸引手段と、前記液体吸引手段の作動後に、前記試料上の残留する前記液体を検出し、前記液体の残留情報を取得する液体検出手段と、前記液体吸引手段で検出された前記液体の残留情報が所定条件を上回ると、前記試料に悪影響を及ぼす量の前記液体が残留していると判別する液体残留判別手段とを備えたことを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、液浸顕微鏡の対物レンズ鏡筒のレンズ部と試料との間を液体で満たして使用される液浸顕微鏡装置に関する。

従来、半導体の製造工程において半導体基板（ウエハ）を液浸法により露光する工程があるが、この液浸露光後の基板上に液体が残留していると種々の不都合が発生する可能性がある。
この液体の残留を検出するのに赤外線を使うことが知られている。そして、残留水滴があると検出されると、半導体基板からその残留水滴を除去する処理をすることが知られている（特許文献１）。
国際公開番号 ＷＯ２００５／０３６６２１Ａ１

特許文献１の残留液体検出装置は、半導体基板上に液体が１滴でもあれば、残留水滴があると検出するものである。従って、その残留水滴の残留量、例えば、残留水滴の面積やその数により問題がない程度の残留量である場合にも残留水滴ありと検出してしまう。そのため、残留水滴の影響を除去するための処理が不要なものもその処理が実行されてしまい、無駄な処理をすることになり、スループットが悪化する。

本発明は、かかる従来の事情に対処してなされたもので、試料面に供給された液体あるいは試料面に付着した液体の有無を確実に検出することができる液浸顕微鏡装置を提供することを目的とする。

第１の発明の液浸顕微鏡装置は、液浸顕微鏡の対物レンズ鏡筒の先端レンズ部と、試料との間に液体を供給する液体供給手段と、前記先端レンズ部と前記試料との間の前記液体を吸引する液体吸引手段と、前記液体吸引手段の作動後に、前記試料上の残留する前記液体を検出し、前記液体の残留情報を取得する液体検出手段と、前記液体吸引手段で検出された前記液体の残留情報が所定条件を上回ると、前記試料に悪影響を及ぼす量の前記液体が残留していると判別する液体残留判別手段とを備えたことを特徴とする。

第２の発明の液浸顕微鏡装置は、第１の発明の液浸顕微鏡装置において、前記残留情報は、前記液体の残留面積や残留数を含み、前記液体残留判別手段は、前記液体の残留面積および残留数の少なくとも一方の情報に基づいて前記液体の残留有無を判別することを特徴とする。
第３の発明の液浸顕微鏡装置は、第１の発明の液浸顕微鏡装置において、前記液体供給手段の供給条件を調整する第一調整手段と、前記液体吸引手段の吸引条件を調整する第二調整手段と、前記液体残留判別手段により前記液体の残留が確認された場合に、前記液体の残留情報に基づいて前記第一調整手段および前記第二調整手段の少なくとも一方を制御し、前記液体の残留情報が前記所定条件を下回るように制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。

第４の発明の液浸顕微鏡装置は、第３の発明の液浸顕微鏡装置において、前記残留情報は、前記液体の残留分布を示す座標データ、前記液体の残留面積、前記液体の残留数を含み、前記制御手段は、前記液体の残留情報の座標データに基づいて前記第一調整手段および前記第二調整手段の少なくとも一方を作動させ、前記液体の残留情報の残留面積、残留数が前記所定条件を下回るように制御することを特徴とする。

第５の発明の液浸顕微鏡装置は、第４の発明の液浸顕微鏡装置において、前記第一調整手段が調整する供給条件には、複数の条件を含み、また、前記第二調整手段が調整する吸引条件には、複数の条件を含み、前記制御手段は、前記残留情報に基づいて、前記第一調整手段あるいは前記第二調整手段を調整する際に前記供給条件あるいは前記吸引条件の複数の条件の中で優先順位を付けて調整制御することを特徴とする。

第６の発明の液浸顕微鏡装置は、第３の発明の液浸顕微鏡装置において、前記試料の撥水性あるいは親水性の条件を入力する入力手段と、前記入力条件に基づいて、前記供給条件あるいは前記吸引条件の初期設定条件を設定する設定手段とを備えることを特徴とする。
第７の発明の液浸顕微鏡装置は、第１ないし第６のいずれか１の発明の液浸顕微鏡装置において、前記液体検出手段は、前記対物レンズ鏡筒を通して赤外線を前記試料に向けて照射する赤外線照射手段と、前記試料からの前記赤外線の反射光あるいは透過光を前記対物レンズ鏡筒を通して検出する赤外線検出手段とを備えたことを特徴とする。

本発明の液浸顕微鏡装置では、試料面に供給された液体あるいは試料面に付着した液体の有無を確実に検出することができる。

以下、本発明の実施形態を図面を用いて詳細に説明する。
(第１の実施形態)
図１は、本発明の液浸顕微鏡装置の第１の実施形態を示している。この実施形態では、本発明が、ウエハ外観検査装置に適用される。
この液浸顕微鏡装置は、基台１１を有している。基台１１上には、液浸顕微鏡１２が配置されている。液浸顕微鏡１２は、コ字状の顕微鏡鏡基１３を有している。顕微鏡鏡基のベース部１３ａは基台１１上に載置されている。顕微鏡鏡基１３のスタンド部１３ｂには、接眼レンズ部１５およびランプハウス部１７が配置されている。また、スタンド部１３ｂの下面には、液浸対物レンズ鏡筒１９が配置されている。この液浸対物レンズ鏡筒１９の外側には、赤外線発光光学系２１および赤外線検出光学系２３が配置されている。

液浸対物レンズ鏡筒１９の下方には、観察ステージ２５が配置されている。この観察ステージ２５は、試料台２７、Ｚステージ２９、ＸＹステージ３１を有している。試料台２７は、試料であるウエハ３３を真空吸着等の手段により保持する。Ｚステージ２９は、試料台２７の下に配置され、試料台２７を上下(Ｚ方向)に移動して焦点合わせをする。ＸＹステージ３１は、Ｚステージ２９の下に配置され試料台２７を水平方向(ＸＹ方向)に移動する。

観察ステージ２５の側方には、ウエハ搬送ロボット３５、ウエハキャリア３７、ウエハ乾燥装置３９が配置されている。ウエハ搬送ロボット３５は、搬送アーム４１を有しており、ウエハキャリア３７内のウエハ３３を試料台２７に搬送する。また、試料台２７のウエハ３３を、ウエハ乾燥装置３９のウエハ乾燥室４３またはウエハキャリア３７内に搬送する。ウエハキャリア３７は、支持部材４５上に載置されている。

ウエハ乾燥室４３には、ゲートバルブ４７が配置されている。このゲートバルブ４７は、駆動装置４９により開閉可能とされている。ウエハ乾燥室４３は、図示しない加熱手段により６０〜８０℃の温度に維持されている。ウエハ乾燥室４３には、窒素、ヘリウム等の不活性ガスを供給するガス供給配管５１および排出するガス排出配管５３が接続されている。ウエハ乾燥室４３内には、ウエハ３３を保持するウエハ保持部材５５が配置されている。

図２は、図１に示した液浸対物レンズ鏡筒１９およびこの近傍の詳細を示している。
液浸対物レンズ鏡筒１９の外筒部分には、ブロック部材５７が固定されている。このブロック部材５７には、液体供給装置５９の供給ノズル部６１、および、液体吸引装置６３の吸引ノズル部６５が形成されている。
供給ノズル部６１は、配管６７を介してシリンダ６９に接続されている。シリンダ６９の内部には、純水からなる液体Ｗが蓄えられている。そして、ピストン７１を移動することにより、供給ノズル部６１の先端から液体Ｗが吐出される。ピストン７１は、モータ等の動力を直線運動に変換する送りねじ(不図示)と連結されており、その移動速度を可変とされている。配管６７には、新しい液体Ｗが入った純水源７３から、シリンダ６９内に液体Ｗを供給するための２位置電磁弁７５が介装されている。

吸引ノズル部６５は、配管７７を介して真空源(真空ポンプ)７９に接続されている。配管７７には、排液貯めタンク８１が介装されている。この排液貯めタンク８１は、吸引ノズル部６５からの液体Ｗを含んだ空気から排液Ｗ１だけを分離して貯め、空気のみを真空源７９に流入させる。排液貯めタンク８１には、排液Ｗ１を排出するコック８１ａが配置されている。

図３は、赤外線発光光学系２１および赤外線検出光学系２３の詳細を示している。
赤外線発光光学系２１は、赤外光源８３、コレクタレンズ８５、スリット８７、折り曲げミラー８９、発光側対物レンズ９１を有している。この赤外線発光光学系２１は、赤外光源８３からの赤外線を、スリット８７で細長ビームにし、スリット像Ｓを発光側対物レンズ９１を介してウエハ３３上に投影する。赤外光源８３からは、波長２．７〜３．５μｍの赤外線が発光される。また、発光側対物レンズ９１は、ウエハ３３の観察面３３ａに対して角度θで、液浸対物レンズ鏡筒１９の光軸Ｌが通過する位置に赤外線Ｒを出射する。なお、スリット像Ｓを、シリンドリカルレンズを用いて形成するようにしても良い。

赤外線検出光学系２３は、受光側対物レンズ９３、折り曲げミラー９５、コレクタレンズ９７、１次元撮像素子９９を有している。そして、ウエハ３３上に投影されたスリット像Ｓが受光側対物レンズ９３、折り曲げミラー９５、コレクタレンズ９７を介して１次元撮像素子９９上に投影される。受光側対物レンズ９３は、ウエハ３３の観察面３３ａに対して角度θで、液浸対物レンズ鏡筒１９の光軸Ｌが通過する位置に向けて配置されている。なお、入射角θおよび反射角θを全反射角以上となる角度に設定することにより信号のＳ／Ｎ比を向上することができる。従って、角度θを、液体Ｗの屈折率に応じて微調整できる機構を赤外線発光光学系２１および赤外線検出光学系２３に設けるのが望ましい。

図４は、上述した液浸顕微鏡装置を制御する制御装置１０１の詳細を示している。
制御装置１０１の入力側には、観察開始スイッチＳ１、観察完了スイッチＳ２、赤外線検出光学系２３が接続されている。また、制御装置１０１の出力側には、ウエハ搬送ロボット３５、液体供給装置５９、液体吸引装置６３、赤外線発光光学系２１、ウエハ乾燥装置３９が接続されている。観察開始スイッチＳ１および観察完了スイッチＳ２は、図１に示すように、接眼レンズ部１５の近傍に配置されている。観察開始スイッチＳ１をオンすると、ウエハ３３の観察の開始信号が制御装置１０１に入力される。また、観察完了スイッチＳ２をオンすると、ウエハ３３の観察の完了信号が制御装置１０１に入力される。

図５は、上述した液浸顕微鏡装置の制御装置１０１の動作を示すフローチャートである。
先ず、液浸顕微鏡装置では、液浸検査に最適化された液体の吐出制御と吸引制御の装置条件設定を行う。この装置条件設定の初期条件設定では、テストウエハなどを使用して条件設定を行うが、液浸検査処理を実行中にも条件設定の最適化を行う。

この条件設定処理について具体的に説明する。
ステップＳ１： 液浸検査処理に先立ち、ユーザーは、装置条件の初期設定を行う場合には初期設定スイッチをオンする。
ステップＳ２： 液浸顕微鏡装置の入力画面から、検査対象のウエハの表面材料や表面張力などの諸条件ファクターを入力する。

ステップＳ３： 制御装置１０１は、ステップＳ２において入力された諸条件ファクターに基づき、液体供給装置５９の供給ノズル部６１（吐出ノズル）からの浸液の吐出速度、吐出流量などの吐出条件、また、検査工程後の液体吸引装置６３の吸引ノズル部６５の浸液の吸引流量、吸引時間などの吸引条件が自動的に設定される。この自動設定される装置条件（吐出条件及び吸引条件を含む）は、予め実験などで得られた値としてテーブル化（ルックアップテーブル）されている。

次に、具体的な吐出及び吸引条件の設定方法を実施例１及び２で説明する。
（実施例１：吐出／吸引条件設定（その１））
ウエハ表面状態が、対物レンズ材質（の表面張力）と比較して、「親水性」か「撥水性」かで、吐出／回収ノズルの最適条件が異なるため、製品を検査する際には、あらかじめその製品に対する最適吐出／回収条件を制御装置１０１（パーソナルコンピュータ）上で初期設定（ステップＳ１−ステップＳ３）しておく必要がある。本実施例は、このような設定にも適用できる。以下に、その手法を説明する。

ステップＳ８によって得られた残留水滴情報を「マッピング表示」することにより、実施例１で示した「面積」、「数」の情報以外に、「場所」の情報が新たに判る。この３つの情報から、例えば、供給ノズル部６１の近辺に水滴が集中しているのか、対物レンズ１９の先端付近に集中しているのかなどの違いによって条件設定の判断材料になる。以下に、吐出、吸引条件の各々の条件設定例を示す。
（１） 吐出条件
供給ノズル部６１の主なパラメータは、「吐出速度」、「吐出流量」及び「対物レンズ先端と試料間の隙間」である。

(1)例えば、観察対象のウエハ３３が親水性表面の場合、撥水性表面よりも同一速度条件における水の拡がりが大きくなる傾向がある。そのため、「吐出速度」を小さめに設定すると良い。
(2)また、観察対象のウエハ３３が親水性表面の場合、撥水性表面よりも同一吐出量における水の拡がりが大きくなる傾向がある。そのため、「吐出流量」を小さめに設定すると良い。

(3)観察対象のウエハ３３が撥水性表面の場合、対物レンズ先端と試料間の隙間が微小（例えば０．２〜０．３ｍｍ程度）だと、水が入り込みにくい。そのため、「隙間」を焦点位置より拡げる方向に設定して、水が入り込みやすくすると良い。
(4)上記吐出パラメータのうち、より効果の大きい「吐出水量」を第１パラメータとし、「吐出速度」第２パラメータ、「隙間」を第３パラメータとする。優先順位をつけて、効果をマッピング画像で確認しながら、必要なパラメータを振るようにする。
（２）吸引条件
吸引ノズル部６５の主なパラメータは、「吸込流量」、「吸込時間」、「対物レンズ先端と試料間の隙間」である。

(1) たとえば、観察対象のウエハ３３が親水性表面の場合、撥水性表面よりも同一吸込流量における水の吸い残しが大きくなる傾向がある。そのため、「吸込流量」を大きめに設定すると良い。
(2) 同じく、親水性表面の場合、「吸引時間」を長くして吸込を良くすることが出来る 。

(3) また、親水性表面の場合、「対物レンズ先端と試料間の隙間」を焦点位置より小さく設定して、（ベルヌーイの定理により）吸込効率を上げることができる。
(4) 上記パラメータのうち、第１パラメータを「吸込流量」、第２パラメータを「吸込時間」、第３パラメータを「対物レンズ先端と試料間の隙間」とし、優先順位付けをして、効果を確認しながらパラメータを振るようにする。
（実施例２：吐出／吸引条件設定（その２））
上記実施例１の応用として、さらに次のような実施例が考えられる。

(1)オペレータは、ウエハ表面の材質が、撥水性か親水性かが予め判っている場合は、制御装置１０１のモニター表示装置１０３上に設けられた「撥水性」、「親水性」の条件設定ボタンを選択して条件設定を行う。（簡単モード）
なお、「撥水性」とは、顕微鏡対物レンズ構成部材の表面張力（あるいは接触角）よりも大きい表面張力（あるいは接触角）を持つ試料表面材質を指す。逆に「親水性」とは、顕微鏡対物レンズ構成部材の表面張力（あるいは接触角）よりも小さい表面張力（あるいは接触角）を持つ試料表面材質を指す。

(2)オペレータは、ウエハ表面材質が何か予めわかっている場合は、同じく制御装置１０１（パーソナルコンピュータ）のモニター表示装置１０３上に設けられた条件設定画面において材質名（例えばＳｉＯ２）をボタン選択あるいはキー入力し、条件設定を行う。（キー入力モード）
これらの材質は、あらかじめ「材質名」と「表面張力（あるいは接触角）」の値が制御ＰＣ内にデータとして蓄えられているものとする。

(3)上記(1)、(2)でうまく条件設定が出来ない場合は、実施例１の手法を用いる。
以上、吐出及び吸引条件の説明を終了する。
ステップＳ４： 初期設定スイッチがオンされた場合には、ウエハキャリア３７内のテストウエハ３３あるいは、検査対象のウエハロッドの最初のウエハ３３がウエハ搬送ロボット３５により試料台２７（ステージ）に搬送され、所定位置に保持される。

また、初期設定スイッチがオンされていない場合には、通常のウエハ検査工程の液浸検査処理の工程にあるので、その検査工程中のウエハ３３がウエハ搬送ロボット３５により試料台２７（ステージ）に搬送され、所定位置に保持される。
ステップＳ５： 液浸供給装置５９を駆動して、ステップＳ３あるいはステップＳ１３で設定された装置条件（吐出条件）に基づき、供給ノズル部６１から液体Ｗ（浸液）を吐出する。具体的には、駆動手段（不図示のモーターなど）によりピストン７１の押し出し量を精密に制御して、液体Ｗの定量吐出制御を行う。これにより、図２に示したように、液浸対物レンズ鏡筒１９の先端のレンズ部１９ａとウエハ３３との間隙に最適な表面張力が働くだけの液体Ｗを供給することができる。

ステップＳ６： ウエハ３３の予め決められた検査ポイントにおいて、浸液が供給され、液浸検査が行われる。すなわち、液浸顕微鏡装置により観察が行われる。
なお、液体Ｗの供給後に、２位置電磁弁７５の位置を切換えて、純水源７３から清浄な液体Ｗをシリンダ６９内に取り込む。取り込み後、再び、２位置電磁弁７５の位置を切り替えて、供給ノズル部６１側に接続される。

ステップＳ７： ステップＳ６の液浸検査のための観察が終了すると、ステップＳ３あるいはステップＳ１３で設定された装置条件（吸引条件）に基づき、液体吸引装置６３が作動し、吸引ノズル部６５により液体Ｗを吸引する。具体的には、真空源７９を作動し、吸引ノズル部６５から配管７７を経由して、排液貯めタンク８１に液体Ｗを送り込む。このとき、当然空気も一緒に吸い込むことになるが、排液貯めタンク８１に排液だけが落下し、空気だけが配管７７ａを通って真空源７９に流れる。従って、真空源（真空ポンプ）７９に液体Ｗが流入してポンプを損傷させることを防止することができる。

ステップＳ８： 液体Ｗが吸引された後のウエハ３３の観察面３３ａの水滴残留検査をする。
具体的には、赤外線発光光学系２１の赤外光源８３をオンして、図３に示したように、ウエハ３３の観察面３３ａにスリット光Ｓを照射する。このスリット光Ｓは、観察面３３ａで反射して赤外線検出光学系２３の一次元撮像素子（例えばＣＣＤ素子）９９により検出される。そして、ＸＹステージ３１をＸ方向にスキャンして、ウエハ３３の観察面３３ａへの照射位置を少しずつ移動することにより、液体Ｗが供給された浸水エリアの状態が順次１次元撮像素子９９に取り込まれ、制御装置１０１に出力される。

この実施形態では、図６の(ａ)に示すように、ＸＹステージ３１のＸ方向へのスキャン距離Ｄとスリット像Ｓの長さＤが、浸水エリアＥの直径ｄ(図２参照)を全てカバーするように設定されている。従って、１次元撮像素子９９により検出されたスリット像Ｓをスキャン位置との関係で画像処理すると図６の(ａ)に示すような画像を得ることができる。この画像は、液浸対物レンズ鏡筒１９の光軸Ｌを原点とするＸＹ座標系を形成している。画像処理は、制御装置１０１内に設けられた画像処理部１０１ａにおいて行われる。

次に、ステップＳ７において、ウエハ３３に液体Ｗが残存しているか否かを判断する。
この判断は、画像処理部１０１ａにおいて画像処理された画像に基づいて行われる。
すなわち、ウエハ３３の浸水エリアＥに液体Ｗ(純水)が残存している場合には、水による赤外線の吸収により、水が存在する位置において、反射率が著しく低くなる。図７は、水による赤外線の吸収を示すもので、波長２．７〜３．５μｍの赤外線では、水による赤外線の吸収により透過率が低下しているのがわかる。そして、波長３．０μｍの近傍において透過率が極端に低下している。

従って、図６の(ａ)において液体Ｗが残存するＡ−Ａ部では、１次元撮像素子９９で検出された輝度とＹ座標との関係が、図６の(ｂ)に示すようになり、液体Ｗの存在している部分で輝度が低下する。そして、制御装置１０１は、輝度が予め定められた所定値より低下している部分が存在している時に、ウエハ３３に液体Ｗが残存していると判断する。なお、液浸対物レンズ鏡筒１９の光軸Ｌの周辺に残存する液体Ｗの位置（座標）、液体Ｗの大きさ（何Pixe1相当か）、液体Ｗの数を算出し、モニター表示装置１０３の表示画面上に表示する。また、図６の(ａ)に示すような画像をモニター表示装置１０３の表示画面上に表示する。

例えば、図７（Ａ１）のように供給ノズル部６１の吐出流量が多すぎた場合には、液体Ｗが観察面３３ａ上に広がり、吸引した際に、図７（Ｂ１）のように対物レンズの周囲に水滴Ｗが残留する危険がある。
また、図７（Ａ２）のように供給ノズル部６１の吐出速度が早すぎた場合には、液体Ｗが吸引ノズル部６５のノズル先端部の後方まで届いてしまい、吸引した際に、図７（Ｂ２）のように吸引ノズル部６５のノズル先端付近に水滴Ｗが残留する危険がある。

また、図７（Ａ３）のように供給ノズル部６１の吐出流量が少なく、吐出速度が遅い場合には、液体Ｗが供給ノズル６１近くに留まり、吸引した際に、図７（Ｂ３）のように供給ノズル６１近傍に水滴Ｗが残留する危険がある。
ステップＳ９： ステップＳ８において検出された残留した水滴Ｗの分布情報（ＸＹ座標データ）および水滴の面積情報が１次元撮像素子９９の画像データにより算出される。この算出された残留水滴情報は、モニター表示装置１０３において残留水滴のマッピングデータとして表示される。

ステップＳ１０： ウエハ３３の観察面３３ａ上に水滴Ｗが残留した場合に、ウエハ３３に悪影響を与え、不良品として判別されるものか否かを、水滴Ｗの残留量で判定する。
具体的には、ステップＳ８において検出した水滴Ｗの画像データに基づき、水滴の「面積」及び「数」の情報がわかる。この情報から、ウエハ表面が「良品」か「不良品」かを、判別することができる。例えば、以下のような判別方法が考えられる。

(1)水滴の「面積」だけに着目し、例えば直径φ０．２ｍｍ以上の水滴の有無を検出し、あった場合は「不良」と判定する。
（なお、ここで０．２ｍｍ以上の水滴を判断基準としているのは、ある条件下では、０．２ｍｍ未満の大きさの水滴は、瞬時に消滅し、試料表面に輪染み等の実害を残さないという理由からである。）
(2)水滴の「面積」と「数」に着目し、水が残留する「総面積（＝面積×数）」を算出して、一定値（例えば０．２ｍｍ以上の水滴が３個以上）を超えていた場合は不良品と判定する。（水滴総面積がある値を超えると、製品歩留まりが急激に悪化する場合には有効な判定方法である。）
(3)水滴の「数」に着目し、一定値（例えば３個以上）を超えると、「不良」と判断す る。

なお、良品／不良品の判定基準は、装置設置環境や製品の材質・性質などの要因により異なるため、一義的に規定出来ない。そのため、装置使用者が、制御装置１０１のモニター表示装置１０３の画面上で適切な値を設定できるようにすることは、非常に効果的である。
ステップＳ１１： ステップＳ１０により求められた水滴Ｗの残留量が所定量以下であると判定された場合には、その際の装置条件すなわち吐出条件及び吸引条件が登録あるいは更新される。

ステップＳ１２： 次の検査対象であるウエハを、ウエハキャリアから搬送し、ステージ上に載置する。そして、液浸検査処理を実行している場合には、ステップＳ１からステップＳ５にジャンプして、ステップＳ１１で記録された装置条件に以後の処理を実行する。
ステップＳ１３： ステップＳ１０において水滴Ｗの残留量が所定量以上であると判定されと、吐出及び吸引条件を修正する。ステップＳ８及びステップＳ９において解析した残留水滴情報に基づいて、吐出速度が早いと解析されれば、吐出速度を下方修正し、また、吐出流量が多いと解析されれば、吐出流量を下方修正する。

具体的には、図８は、吐出条件（吐出流量、吐出速度、吐出時の対物レンズのワーキングディスタンス（ＷＤ））や吸引条件（吸引流量、吸引速度、吸引時間）を制御するための制御テーブルを示す。図８は、吐出条件及び吸引条件の各パラメータを調整する係数Ｋ，Ｌ，Ｒ，Ｓ，Ｔをテーブル化したものを示しており、これら係数は、検査対象である半導体ウエハの親水性、撥水性などの条件によって予め決められた値である。そして、図８では、吐出条件及び吸引条件の各パラメータを調整する優先順位を決めている。

図７（Ｂ１）のように対物レンズの周囲に水滴が残留した場合には、優先順位１番目の修正を行う、すなわち、前回の吐出流量に係数Ｋ２を掛けて、所定量の吐出流量を減らす調整を行う。その結果、ステップＳ１０を通過し、ステップＳ１１に進む場合には、その吐出流量の条件データを更新し、記憶する。逆に、ステップＳ１０をクリアせずに、再度、ステップＳ１３にて修正が必要と判断された場合には、優先順位２番目の修正を行う、すなわち、前回の吸引流量に係数Ｓ１を掛けて、所定量の吸引流量を増やす調整を行う。この手順を繰り返し、最適な吐出条件と吸引条件とを記憶する。

同様に、図７（Ｂ２）の場合も、図７（Ｂ３）の場合も、図８の制御テーブルに基づいて、調整を繰り返し、最適な吐出条件と吸引条件とを記憶する。
ステップＳ１４： ステップＳ１３において修正された吐出及び吸引条件に基づき、ウエハ３３の次の観察ポイントへ移動して、ステップＳ５に戻り、液浸検査処理を実行する。

上述した液浸顕微鏡装置では、残存した水が空気中の酸素や有機物が溶解して輸染みを形成し、ウエハ歩留まりを悪化させることを防止することができる。
なお、この実施形態では、赤外線発光光学系２１および赤外線検出光学系２３を液浸対物レンズ鏡筒１９の両側に配置した例について説明したが、赤外線発光光学系２１および赤外線検出光学系２３を液浸対物レンズ鏡筒１９から離れた位置に配置しても良い。例えば、赤外線発光光学系２１および赤外線検出光学系２３をウエハ３３の片側に寄せて配置してもよい。また、ウエハ搬送ロボット３５による搬送路の途中に配置しても良い。

また、この実施形態では、ウエハ３３に液体Ｗが残存している場合には、ウエハ３３をウエハ乾燥装置に搬送して液体Ｗを乾燥しても良い。また、再度、吸引ノズル部６５からの吸引を行い、それでも液体Ｗが残存している場合に、ウエハ３３をウエハ乾燥装置３９に搬送するようにしても良い。
(第２の実施形態)
図９は、本発明の液浸顕微鏡装置の第２の実施形態の要部を示している。

なお、この実施形態において第１の実施形態と同一の部材には、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
この実施形態では、赤外線発光光学系２１と赤外線検出光学系２３とが、ウエハ３３の水平方向の両側に対向して配置されている。赤外線発光光学系２１および赤外線検出光学系２３は、支持部材１０５によりＺステージ２９に固定されている。従って、試料台２７の上下方向の移動に応じて、赤外線発光光学系２１および赤外線検出光学系２３も上下に移動する。赤外線発光光学系２１は、ウエハ３３の観察面３３ａの近傍に、観察面３３ａに平行に赤外線Ｒを出射するように位置されている。また、赤外線検出光学系２３は、赤外線発光光学系２１からの赤外線Ｒの光路上に位置されている。

この実施形態では、赤外線発光光学系２１からウエハ３３の観察面３３ａの近傍に平行に赤外線Ｒを出射し、この赤外線Ｒを赤外線検出光学系２３により検出することにより液体Ｗの有無が検出される。すなわち、ウエハ３３の観察面３３ａに液体Ｗが存在する場合には、赤外線発光光学系２１から出射された赤外線Ｒが液体Ｗにより吸収され、赤外線検出光学系２３の１次元撮像素子９９で検出される赤外線Ｒの輝度が低下するため、液体Ｗの有無を検出することが可能になる。そして、ＸＹステージ３１をＹ方向にスキャンして、ウエハ３３を少しずつ移動することにより、液体Ｗが供給された浸水エリアＥの状態が順次１次元撮像素子９９に取り込まれる。

この実施形態においても第１の実施形態と略同様の効果を得ることができるが、この実施形態では、赤外線発光光学系２１と赤外線検出光学系２３とを、ウエハ３３の両側に水平方向に対向して配置したので、第１の実施形態に比較して、赤外線発光光学系２１と赤外線検出光学系２３のレイアウトを容易なものにすることができる。また、赤外線発光光学系２１からの赤外線Ｒをウエハ３３で反射することなく赤外線検出光学系２３で受光するようにしたので、赤外線の反射による感度の低下を防止することができる。

図１０は、この実施形態の変形例を示すもので、この例では、赤外線発光光学系２１から出射した赤外線Ｒが、ハーフミラー１０７で２方向に分岐される。ハーフミラー１０７を直進した赤外線Ｒ１は、ウエハ３３の側方を通過し、基準信号として赤外線検出光学系２３Ｂに入射される。ハーフミラー１０７で反射した赤外線Ｒ２は、全反射ミラー１０９で反射し、ウエハ３３の観察面３３ａの近傍を通り、赤外線検出光学系２３Ａに入射される。この例では、赤外線検出光学系２３Ａに入射される信号をＡ、赤外線検出光学系２３Ｂに入射される信号をＢとすると、Ａ−Ｂの差分信号を取ることにより、バックグラウンドノイズを除去することが可能になり、検出精度を向上させることができる。
(第３の実施形態)
図１１は、本発明の液浸顕微鏡装置の第３の実施形態の要部を示している。

なお、この実施形態において第１の実施形態と同一の部材には、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
この実施形態では、顕微鏡光学系が同軸落射方式とされ、下側から順に、照明光学系１１１、オートフォーカス光学系１１３、液体検出光学系１１５が配置されている。照明光学系１１１のランプハウス部１７からは、例えば波長２４８ｎｍの紫外線が照明光として出射される。照明光は、ダイクロイックミラー１１７で反射し、液浸対物レンズ鏡筒１９、液体Ｗを通りウエハ３３の観察面３３ａに導かれる。観察面３３ａで反射した照明光は、液体Ｗ、液浸対物レンズ鏡筒１９、ダイクロイックミラー１１７を通り、ダイクロイックミラー１１９で反射した後、接眼レンズ部１５に導かれ、ウエハ３３の観察が行われる。

オートフォーカス光学系１１３からは、例えば可視光がオートフォーカス光として出射される。オートフォーカス光は、ダイクロイックミラー１２１で反射した後、ダイクロイックミラー１１９，１１７、液浸対物レンズ鏡筒１９、液体Ｗを通り、ウエハ３３の観察面３３ａに導かれる。観察面３３ａで反射したオートフォーカス光は、液体Ｗ、液浸対物レンズ鏡筒１９、ダイクロイックミラー１１７，１１９を通り、ダイクロイックミラー１２１で反射した後、オートフォーカス光学系１１３に導かれ、ウエハ３３の観察面３３ａの焦点調整が行われる。

液体検出光学系１１５からは、例えば２．７〜３．５μｍの赤外線が出射される。赤外線は、ダイクロイックミラー１２３で反射した後、ダイクロイックミラー１２１，１１９，１１７、液浸対物レンズ鏡筒１９、液体Ｗを通り、ウエハ３３の観察面３３ａに導かれる。観察面３３ａで反射した赤外線は、液体Ｗ、液浸対物レンズ鏡筒１９、ダイクロイックミラー１１７，１１９，１２１を通り、ダイクロイックミラー１２３で反射した後、液体検出光学系１１５に導かれる。従って、ＸＹステージ３１をスキャンして、ウエハ３３を水平移動することにより、ウエハ３３に残存する液体Ｗを検出することができる。

この実施形態では、液浸対物レンズ鏡筒１９を介して、観察、オートフォーカスおよび液体Ｗの検出を行うことができる。
なお、この実施形態では、液体検出光学系１１５により、赤外線の発光および検出をした例について説明したが、液浸対物レンズ鏡筒１９の外側の近傍に赤外線発光光学系を配置するとともに、液体検出光学系１１５の代わりに赤外線検出光学系を配置し、液浸対物レンズ鏡筒１９に入射する赤外散乱光を液体検出光学系で検出するようにしても良い。
(第４の実施形態)
図１２は、本発明の液浸顕微鏡装置の第４の実施形態の要部を示している。

なお、この実施形態において第３の実施形態と同一の部材には、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
この実施形態では、赤外線がウエハ３３を透過する性質を利用している。そして、第３の実施形態における液体検出光学系１１５の位置に、赤外線検出光学系２３が配置されている。また、ウエハ３３の下方となる位置に赤外線発光光学系２１が配置されている。より具体的には、ウエハ３３の外周部が、Ｚステージ２９に固定される支持部材１２５により支持されている。そして、Ｚステージ２９における液浸対物レンズ鏡筒１９の光軸Ｌの延長上に赤外線発光光学系２１が配置されている。

この実施形態では、赤外線発光光学系２１からの赤外線がウエハ３３を透過し、液体Ｗ、液浸対物レンズ鏡筒１９、ダイクロイックミラー１１７，１１９，１２１を通り、ダイクロイックミラー１２３で反射した後、赤外線検出光学系２３に導かれる。従って、ＸＹステージ３１をスキャンして、ウエハ３３を水平移動することにより、ウエハ３３に残存する液体Ｗを検出することができる。
(実施形態の補足事項)
以上、本発明を上述した実施形態によって説明してきたが、本発明の技術的範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下のような形態でも良い。

(１)上述した実施形態では、ウエハ３３の観察面３３ａに残存する液体Ｗを検出した例について説明したが、供給ノズル部６１から液浸対物レンズ鏡筒１９とウエハ３３との間に供給された液体Ｗを検出するようにしても良い。このようにすることで、供給ノズル部６１から液体Ｗが供給されたことを確実に検出することが可能になり、自動化をより促進することができる。

(２)上述した実施形態では、赤外線検出光学系２３に１次元撮像素子９９を使用した例について説明したが、２次元撮像素子を使用しても良い。
(３)上述した実施形態では、液体Ｗに純水を用いた例について説明したが、本発明は、赤外線を吸収する液体を使用する液浸顕微鏡装置に広く適用することができる。
(４)上述した実施形態では、超音波振動子１０３により液体Ｗの乾燥を促進した例について説明したが、例えば、高周波磁界(マイクロウエーブ)を印加して液体Ｗの乾燥を促進しても良い。また、ウエハ乾燥室４３内にファンを設置し、ファンによりウエハ３３に温風を当てて乾燥を促進しても良い。

液浸顕微鏡装置の第１の実施形態を示す説明図である。 図１の液浸顕微鏡装置の要部の詳細を示す説明図である。 赤外線発光光学系および赤外線検出光学系の詳細を示す説明図である。 図１の液浸顕微鏡装置の制御装置を示す説明図である。 図１の液浸顕微鏡装置の動作を示す説明図である。 １次元撮像素子による液体の検出方法を示す説明図である。 液体の状態を示す説明図である。 吐出／吸引条件を示す説明図である。 液浸顕微鏡装置の第２の実施形態の要部を示す説明図である。 第２の実施形態の変形例を示す説明図である。 液浸顕微鏡装置の第３の実施形態の要部を示す説明図である。 液浸顕微鏡装置の第４の実施形態の要部を示す説明図である。

符号の説明

１２：液浸顕微鏡、１９：液浸対物レンズ鏡筒、１９ａ：レンズ部、２１：赤外線発光光学系、２３：赤外線検出光学系、３３：ウエハ、３５：ウエハ搬送ロボット、３９：ウエハ乾燥装置、５９：液体供給装置、６１：供給ノズル部、６３：液体吸引装置、６５：吸引ノズル部。

Claims (7)

1. 液浸顕微鏡の対物レンズ鏡筒の先端レンズ部と、試料との間に液体を供給する液体供給手段と、
   前記先端レンズ部と前記試料との間の前記液体を吸引する液体吸引手段と、
   前記液体吸引手段の作動後に、前記試料上の残留する前記液体を検出し、前記液体の残留情報を取得する液体検出手段と、
   前記液体吸引手段で検出された前記液体の残留情報が所定条件を上回ると、前記試料に悪影響を及ぼす量の前記液体が残留していると判別する液体残留判別手段とを備えたことを特徴とする液浸顕微鏡装置。
2. 前記残留情報は、前記液体の残留面積や残留数を含み、
   前記液体残留判別手段は、前記液体の残留面積および残留数の少なくとも一方の情報に基づいて前記液体の残留有無を判別することを特徴とする請求項１記載の液浸顕微鏡装置。
3. 前記液体供給手段の供給条件を調整する第一調整手段と、
   前記液体吸引手段の吸引条件を調整する第二調整手段と、
   前記液体残留判別手段により前記液体の残留が確認された場合に、前記液体の残留情報に基づいて前記第一調整手段および前記第二調整手段の少なくとも一方を制御し、前記液体の残留情報が前記所定条件を下回るように制御する制御手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の液浸顕微鏡装置。
4. 前記残留情報は、前記液体の残留分布を示す座標データ、前記液体の残留面積、前記液体の残留数を含み、
   前記制御手段は、前記液体の残留情報の座標データに基づいて前記第一調整手段および前記第二調整手段の少なくとも一方を作動させ、前記液体の残留情報の残留面積、残留数が前記所定条件を下回るように制御することを特徴とする請求項３記載の液浸顕微鏡装置。
5. 前記第一調整手段が調整する供給条件には、複数の条件を含み、また、前記第二調整手段が調整する吸引条件には、複数の条件を含み、
   前記制御手段は、前記残留情報に基づいて、前記第一調整手段あるいは前記第二調整手段を調整する際に前記供給条件あるいは前記吸引条件の複数の条件の中で優先順位を付けて調整制御することを特徴とする請求項４記載の液浸顕微鏡装置。
6. 前記試料の撥水性あるいは親水性の条件を入力する入力手段と、
   前記入力条件に基づいて、前記供給条件あるいは前記吸引条件の初期設定条件を設定する設定手段とを備えることを特徴とする請求項３記載の液浸顕微鏡装置。
7. 前記液体検出手段は、前記対物レンズ鏡筒を通して赤外線を前記試料に向けて照射する赤外線照射手段と、前記試料からの前記赤外線の反射光あるいは透過光を前記対物レンズ鏡筒を通して検出する赤外線検出手段とを備えたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載の液浸顕微鏡装置。

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