JP2008090002A

JP2008090002A - Liquid immersion microscope apparatus

Info

Publication number: JP2008090002A
Application number: JP2006271085A
Authority: JP
Inventors: Toshio Uchikawa; 敏男内川
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2006-10-02
Filing date: 2006-10-02
Publication date: 2008-04-17

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid immersion microscope apparatus capable of precisely setting a working distance by reducing the effect of the error of attaching an adaptor to an objective lens. SOLUTION: The liquid immersion microscope apparatus includes: the objective lens of a liquid immersion system; and an adaptor 25 attached to the tip side of the objective lens. The adaptor has: a flat part 54 around an optical path between the tip 51 of the objective lens and a substrate to be observed, so as to be perpendicular to the optical path and closest to the substrate; and an adjusting part 62 that adjusts an empty space between the flat part and the substrate. COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

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。 The present invention relates to an immersion microscope apparatus that performs immersion observation of a substrate.

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、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）。
また、コンパクトな装置構成とするために局所液浸の状態で観察することも提案されている。この場合は、基板の観察点ごとに、液体を局所的に供給して観察を行った後、その液体の回収が行われる。液体の供給や回収を良好に行うため、対物レンズの先端の周囲は先端よりも基板側に突出した平面となっている。この突出面と基板との間隔がワーキングディスタンス(ＷＤ)である。
特開２００５−８３８００号公報 In order to observe defects and foreign matters in circuit patterns formed on a substrate (for example, a semiconductor wafer or a liquid crystal substrate) with high resolution, an immersion objective lens is used, and the gap between the tip of the objective lens and the substrate is used. It has been proposed to fill with a liquid such as water and increase the numerical aperture of the objective lens in accordance with the refractive index (> 1) of the liquid (see, for example, Patent Document 1).
Also, it has been proposed to observe in a state of local immersion in order to obtain a compact device configuration. In this case, for each observation point of the substrate, the liquid is locally supplied and observed, and then the liquid is collected. In order to satisfactorily supply and recover the liquid, the periphery of the tip of the objective lens is a flat surface protruding toward the substrate side from the tip. The distance between the protruding surface and the substrate is a working distance (WD).
JP 2005-83800 A

ところで、上記の文献には、対物レンズの鏡筒から上記の突出面に至るまでの具体的な構造について記載がない。一般的には、対物レンズの鏡筒とは別部材で一体物のアダプタを対物レンズの先端側に装着可能とし、このアダプタに予め上記の突出面を加工することが考えられる。しかし、このような構造では、対物レンズに対するアダプタの取り付け誤差の影響でワーキングディスタンスを精度よく設定できないことがある。 By the way, the above-mentioned document does not describe a specific structure from the lens barrel of the objective lens to the protruding surface. In general, it is conceivable that a single adapter can be attached to the distal end side of the objective lens using a separate member from the objective lens barrel, and the above-described protruding surface is processed in advance on this adapter. However, in such a structure, the working distance may not be accurately set due to the influence of an attachment error of the adapter with respect to the objective lens.

本発明の目的は、対物レンズに対するアダプタの取り付け誤差の影響を低減してワーキングディスタンスを精度よく設定できる液浸顕微鏡装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an immersion microscope apparatus in which the working distance can be accurately set by reducing the influence of an adapter mounting error with respect to the objective lens.

本発明の液浸顕微鏡装置は、液浸系の対物レンズと、前記対物レンズの先端側に装着されるアダプタとを備え、前記アダプタは、前記対物レンズの先端と観察対象の基板との間の光路の周囲に、該光路に対して垂直で且つ前記基板に最も近接する平坦部を有すると共に、該平坦部と前記基板との間の隙間を調整する調整部を有するものである。
また、上記の液浸顕微鏡装置において、前記アダプタは、本体と薄板とを接着剤によって貼り合わせたものであり、前記調整部は、前記薄板および前記接着剤の少なくとも一方の厚さによって前記隙間を調整するものである。 An immersion microscope apparatus of the present invention includes an immersion objective lens and an adapter attached to the distal end side of the objective lens, and the adapter is between the distal end of the objective lens and a substrate to be observed. A flat portion that is perpendicular to the optical path and closest to the substrate is provided around the optical path, and an adjustment portion that adjusts a gap between the flat portion and the substrate.
Further, in the above immersion microscope apparatus, the adapter is obtained by bonding a main body and a thin plate with an adhesive, and the adjusting portion defines the gap according to a thickness of at least one of the thin plate and the adhesive. To be adjusted.

また、上記の液浸顕微鏡装置において、前記薄板は、ステンレス鋼からなる。
また、上記の液浸顕微鏡装置において、前記対物レンズの先端と前記基板とを対向させた状態で、前記光路に対して垂直な第１方向に空気を流すと共に、該第１方向と前記光路との双方に垂直な第２方向に関して前記空気の流れ幅を制限する溝形状の通風路と、
前記通風路の上流側に配置され、前記対物レンズの前記先端と前記基板との間に液体を吐出する吐出手段と、前記通風路の下流側に配置され、前記通風路の上流側から前記空気を取り込み、該空気と共に前記液体を吸引する吸引手段とを備え、前記アダプタの前記平坦部は、前記通風路の周囲に配置される。 In the above immersion microscope apparatus, the thin plate is made of stainless steel.
Further, in the above immersion microscope apparatus, with the tip of the objective lens and the substrate facing each other, air flows in a first direction perpendicular to the optical path, and the first direction and the optical path A groove-shaped air passage that restricts the flow width of the air in a second direction perpendicular to both of
Discharging means for discharging liquid between the tip of the objective lens and the substrate, disposed on the upstream side of the ventilation path, and disposed on the downstream side of the ventilation path, and the air from the upstream side of the ventilation path And a suction means for sucking the liquid together with the air, and the flat portion of the adapter is disposed around the ventilation path.

本発明の液浸顕微鏡装置によれば、対物レンズに対するアダプタの取り付け誤差の影響を低減してワーキングディスタンスを精度よく設定できる。 According to the immersion microscope apparatus of the present invention, the working distance can be accurately set by reducing the influence of an adapter mounting error on the objective lens.

以下、図面を用いて本発明の実施形態を詳細に説明する。
本実施形態の液浸顕微鏡装置１０は、図１に示す通り、ミニエンバイロメント装置(１１〜１５)と、その内部に設置された液浸顕微鏡２０とで構成される。図１(ａ)は液浸顕微鏡装置１０の上面図、図１(ｂ)は断面図である。ミニエンバイロメント装置(１１〜１５)の内部には、観察対象の基板１０Ａを自動搬送する機構１６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液浸観察（外観検査）を行う装置である。回路パターンは例えばエッチングパターンである。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the immersion microscope apparatus 10 according to the present embodiment includes a mini-environment apparatus (11 to 15) and an immersion microscope 20 installed therein. 1A is a top view of the immersion microscope apparatus 10, and FIG. 1B is a cross-sectional view. Inside the mini-environment device (11-15), a mechanism 16 for automatically transporting the observation target substrate 10A is also provided. The substrate 10A is a semiconductor wafer, a liquid crystal substrate, or the like. The immersion microscope apparatus 10 is an apparatus that performs immersion observation (appearance inspection) of defects and foreign matters on a circuit pattern formed on the substrate 10A in a manufacturing process of a semiconductor circuit element or a liquid crystal display element. The circuit pattern is, for example, an etching pattern.

ミニエンバイロメント装置(１１〜１５)は、筐体１１と、その上面に設置された複数のファンフィルタユニット１２〜１５とで構成される。ファンフィルタユニット１２〜１５は、周囲（クリーンルーム内）の空気からゴミや塵などの微小な気体中パーティクルを除去した後、清浄な空気を筐体１１の内部に導入する機構である（FFU；FAN FILTER UNIT）。筐体１１の下面には不図示の通気口が形成され、ファンフィルタユニット１２〜１５からのダウンフローを外部（クリーンルーム内）に排気できるようになっている。図１の矢印は空気の流れを表している。 The mini-environment device (11-15) includes a housing 11 and a plurality of fan filter units 12-15 installed on the upper surface thereof. The fan filter units 12 to 15 are mechanisms for removing clean air particles such as dust and dust from the ambient air (in a clean room) and then introducing clean air into the housing 11 (FFU; FAN FILTER UNIT). A vent (not shown) is formed on the lower surface of the housing 11 so that the downflow from the fan filter units 12 to 15 can be exhausted to the outside (in the clean room). The arrows in FIG. 1 represent the air flow.

このように、ミニエンバイロメント装置(１１〜１５)の筐体１１の内部は、基板１０Ａの液浸観察をクリーンな環境で行うために、清浄度を周囲（クリーンルーム内）より高くした局所環境(minienvironment)である。気体中パーティクルの除去は、ＵＬＰＡフィルタ１７によって行われる。また、筐体１１の内部のうち液浸顕微鏡２０の配置された空間には、ファンフィルタユニット１２のケミカルフィルタ１８によって化学物質（有機系ガスやアンモニアガスなど）が除去された清浄な空気が導入され、T.O.C.（Total Organic Carbon：全有機炭素）などのアウトガスの少ない環境に保たれる。 As described above, the interior of the housing 11 of the mini-environment device (11-15) has a local environment (with a higher degree of cleanness than the surroundings (in the clean room) in order to perform immersion observation of the substrate 10A in a clean environment ( minienvironment). The removal of particles in the gas is performed by the ULPA filter 17. Also, clean air from which chemical substances (organic gas, ammonia gas, etc.) have been removed by the chemical filter 18 of the fan filter unit 12 is introduced into the space inside the housing 11 where the immersion microscope 20 is disposed. It is kept in an environment with little outgas such as TOC (Total Organic Carbon).

液浸顕微鏡２０には、基板１０Ａを支持するステージ部２１と、液浸系の対物レンズ２２と、液浸媒質の液体(不図示)の吐出に用いられる吐出ノズル２３と、液体の吸引に用いられる吸引ノズル２４とが設けられる。また、図示省略したが、液浸顕微鏡２０には、照明光学系やＴＴＬ方式のオートフォーカス機構、制御部なども設けられる。
ステージ部２１は、ＸＹステージとＺθステージとで構成される。基板１０Ａは、例えば現像装置から搬送されてＺθステージの上面に載置され、例えば真空吸着により固定的に支持される。Ｚθステージは、基板１０Ａの焦点合わせ時に、基板１０Ａ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、基板１０Ａの予め定めた観察点を対物レンズ２２の視野内に位置決めする際、ＸＹステージは、基板１０Ａを水平面内で移動させる。ＸＹステージのベース部材は液浸顕微鏡２０の本体に固定されている。 The immersion microscope 20 includes a stage unit 21 that supports the substrate 10A, an immersion objective lens 22, a discharge nozzle 23 that is used for discharging a liquid (not shown) as an immersion medium, and a liquid suction unit. The suction nozzle 24 is provided. Although not shown, the immersion microscope 20 is also provided with an illumination optical system, a TTL autofocus mechanism, a control unit, and the like.
The stage unit 21 includes an XY stage and a Zθ stage. The substrate 10A is conveyed from, for example, a developing device and placed on the upper surface of the Zθ stage, and is fixedly supported by, for example, vacuum suction. The Zθ stage moves the substrate 10A in the vertical direction when the substrate 10A is focused. The focusing operation is performed by a control unit (not shown) using an autofocus mechanism. Further, when positioning a predetermined observation point of the substrate 10A within the field of view of the objective lens 22, the XY stage moves the substrate 10A in a horizontal plane. The base member of the XY stage is fixed to the main body of the immersion microscope 20.

液浸系の対物レンズ２２は、液浸顕微鏡２０の本体に固定され、その先端と基板１０Ａとの間の光路（以下「観察光路」）が液浸媒質の液体１９（図２）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。
また、図３(ａ),(ｂ)に示す通り、対物レンズ２２の先端５１は、対物レンズ２２の光軸Ｏ₂₂に対して略垂直な平面形状を成す。つまり、対物レンズ２２の先端５１は、この先端５１と基板１０Ａとの間の観察光路に対して垂直な平面である。さらに、先端５１である平面は、例えば正方形状に成形されている。そして、この先端５１の中心部に対物レンズ２２の先球２Ａが露出している。 The immersion objective lens 22 is fixed to the main body of the immersion microscope 20, and the optical path (hereinafter referred to as “observation optical path”) between the tip of the immersion microscope 20 and the substrate 10A is filled with the liquid 19 (FIG. 2) as the immersion medium. Is designed to correct aberrations of the optical system.
Further, as shown in FIGS. 3A and 3B, the tip 51 of the objective lens 22 has a planar shape substantially perpendicular to the optical axis O ₂₂ of the objective lens 22. That is, the tip 51 of the objective lens 22 is a plane perpendicular to the observation optical path between the tip 51 and the substrate 10A. Furthermore, the plane which is the front-end | tip 51 is shape | molded, for example in square shape. Then, the tip 2 A of the objective lens 22 is exposed at the center of the tip 51.

また、液浸顕微鏡２０の不図示の照明光学系には、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。可視域の場合は接眼レンズを用いた基板１０Ａの液浸観察が可能となる。紫外域の場合には、目視観察ができないので、接眼レンズの代わりにＣＣＤカメラなどを設けて撮像し、モニタ装置に表示して液浸観察が行われる。
液浸媒質の液体１９は、例えば純水である。純水は、半導体製造工程などで容易に大量入手できる。また、基板１０Ａ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。 The illumination optical system (not shown) of the immersion microscope 20 is provided with an illumination light source. The observation wavelength is, for example, a visible region or an ultraviolet region. In the visible range, immersion observation of the substrate 10A using an eyepiece can be performed. In the ultraviolet region, visual observation is not possible, so a CCD camera or the like is provided in place of the eyepiece to take an image and display on a monitor device for immersion observation.
The liquid 19 of the immersion medium is pure water, for example. 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 of the substrate 10A, non-destructive inspection of the substrate 10A is possible. In addition, pure water has no adverse effect on the environment, and since the content of impurities is extremely low, an effect of cleaning the surface of the substrate 10A can be expected. The pure water used in the semiconductor manufacturing process is generally called “ultra pure water”. This is more pure than what is commonly referred to as “pure water”. Also in this embodiment, it is more preferable to use ultrapure water.

本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、基板１０Ａの予め定めた観察点が対物レンズ２２の視野内に位置決めされ、その観察点と対物レンズ２２の先端との間が局所的に液体１９で満たされた状態（つまり局所液浸の状態）となる。この観察状態を実現するため、本実施形態の液浸顕微鏡装置１０は、次に説明する吐出ノズル２３や吸引ノズル２４などを用いて、液体１９の吐出および吸引を行う。 In the immersion microscope apparatus 10 of the present embodiment, a predetermined observation point of the substrate 10A is positioned in the field of view of the objective lens 22 during the immersion observation of the substrate 10A, and the observation point and the tip of the objective lens 22 are aligned. The space is locally filled with the liquid 19 (that is, a local liquid immersion state). In order to realize this observation state, the immersion microscope apparatus 10 of the present embodiment discharges and sucks the liquid 19 using a discharge nozzle 23, a suction nozzle 24, and the like described below.

吐出ノズル２３は、対物レンズ２２の周辺に固定的に配置され、その先端が対物レンズ２２の先端の近傍に配置される。この吐出ノズル２３を用いて基板１０Ａに適量の液体１９を吐出するため、吐出ノズル２３には、図２に示す通り、液体吐出装置(３１〜３５)が接続される。液体吐出装置(３１〜３５)は、加圧ポンプ３１と、水圧レギュレータ３２と、最終フィルタ３３と、超純水製造装置３４と、液体タンク３５とで構成される。 The discharge nozzle 23 is fixedly arranged around the objective lens 22, and the tip thereof is arranged near the tip of the objective lens 22. In order to discharge an appropriate amount of liquid 19 onto the substrate 10A using the discharge nozzle 23, liquid discharge devices (31 to 35) are connected to the discharge nozzle 23 as shown in FIG. The liquid discharge device (31 to 35) includes a pressurizing pump 31, a water pressure regulator 32, a final filter 33, an ultrapure water production device 34, and a liquid tank 35.

また、吸引ノズル２４は、上記の吐出ノズル２３と同様、対物レンズ２２の周辺に固定的に配置され、その先端が対物レンズ２２の先端の近傍に配置される。この吸引ノズル２４を用いて基板１０Ａから液体１９を吸引するため、吸引ノズル２４には、液体吸引装置(４１〜４４)が接続される。液体吸引装置(４１〜４４)は、液体回収用フィルタ４１と、電磁弁４２,４３と、真空レギュレータ４４とで構成される。真空レギュレータ４４には、真空大元の吸引ポンプが接続される。 In addition, the suction nozzle 24 is fixedly disposed around the objective lens 22 as in the case of the discharge nozzle 23 described above, and the tip thereof is disposed in the vicinity of the tip of the objective lens 22. In order to suck the liquid 19 from the substrate 10 A using the suction nozzle 24, liquid suction devices (41 to 44) are connected to the suction nozzle 24. The liquid suction device (41 to 44) includes a liquid recovery filter 41, electromagnetic valves 42 and 43, and a vacuum regulator 44. A vacuum pump 44 is connected to the vacuum regulator 44.

さらに、本実施形態の液浸顕微鏡装置１０では、液体１９を効率よく吸引するために、対物レンズ２２の先端側にアダプタ２５を装着して、このアダプタ２５を図３(ａ),(ｂ)のような構成とした。図３(ａ)には、図２と同様、アダプタ２５などを側方から見た断面構成を示す。図３(ａ)ではアダプタ２５の部分にハッチングを付した。また、図３(ｂ)には、アダプタ２５などを下方から見た構成を示す。図３(ｂ)ではアダプタ２５の中で最も基板１０Ａに近接する平坦部（後述の突出部５４）にハッチングを付した。 Further, in the immersion microscope apparatus 10 of the present embodiment, in order to efficiently suck the liquid 19, an adapter 25 is attached to the distal end side of the objective lens 22, and the adapter 25 is attached to FIGS. 3 (a) and 3 (b). The configuration is as follows. FIG. 3A shows a cross-sectional configuration of the adapter 25 and the like viewed from the side as in FIG. In FIG. 3A, the adapter 25 is hatched. FIG. 3B shows a configuration in which the adapter 25 and the like are viewed from below. In FIG. 3B, the flat portion (protrusion 54 described later) closest to the substrate 10A in the adapter 25 is hatched.

また、図４(ａ)には、対物レンズ２２の先端付近を光軸方向に拡大した図を示す。図４(ｂ)〜(ｄ)には、対物レンズ２２の先端側からアダプタ２５などを取り外した状態（つまり対物レンズ２２の鏡筒の先端付近の構成）を示す。
アダプタ２５は、円筒状の本体６１と薄板６２とを接着剤(不図示)によって貼り合わせたものである。接着剤としては、例えばエポキシ系やアクリル系の樹脂などを用いればよい。 FIG. 4A shows an enlarged view of the vicinity of the tip of the objective lens 22 in the optical axis direction. 4B to 4D show a state in which the adapter 25 and the like are removed from the distal end side of the objective lens 22 (that is, a configuration near the distal end of the lens barrel of the objective lens 22).
The adapter 25 is formed by bonding a cylindrical main body 61 and a thin plate 62 with an adhesive (not shown). As the adhesive, for example, an epoxy resin or an acrylic resin may be used.

円筒状の本体６１は、対物レンズ２２の鏡筒（図４(ｂ)〜(ｄ)）と同様の材料（例えばアルミや真鍮やＰＥＥＫなどの材料）からなる。これらの材料は複雑な形状でも容易に加工できる利点がある。本体６１は基本的に液体１９と接触しないので表面コートを必要としないが、例えばチタンコートなどの表面コート（液体１９が付着したときに材料の溶出を防ぐためのコート）しても構わない。 The cylindrical main body 61 is made of a material (for example, a material such as aluminum, brass, or PEEK) similar to the lens barrel (FIGS. 4B to 4D) of the objective lens 22. These materials have an advantage that they can be easily processed even in a complicated shape. The main body 61 basically does not come into contact with the liquid 19 and therefore does not require a surface coat. However, for example, a surface coat such as a titanium coat (a coat for preventing elution of material when the liquid 19 adheres) may be used.

薄板６２は、ステンレス鋼（ＳＵＳ材）からなる平行平板であり、略Ｃ字状に成形されている。薄板６２の加工は、例えばエッチングなどによって高精度に行われる。
本体６１と薄板６２とで構成されたアダプタ２５を対物レンズ２２の鏡筒に取り付ける際には、まず、本体６１に対して薄板６２を接着する。このとき、薄板６２は、対物レンズ２２の鏡筒の先端付近にある半円状の平面６３,６４に接合される。最後に、ネジなどを用いて本体６１を対物レンズ２２の鏡筒の先端側に固定する。 The thin plate 62 is a parallel plate made of stainless steel (SUS material) and is formed in a substantially C shape. The thin plate 62 is processed with high accuracy, for example, by etching.
When attaching the adapter 25 including the main body 61 and the thin plate 62 to the lens barrel of the objective lens 22, first, the thin plate 62 is bonded to the main body 61. At this time, the thin plate 62 is joined to the semicircular planes 63 and 64 near the tip of the lens barrel of the objective lens 22. Finally, the main body 61 is fixed to the front end side of the lens barrel of the objective lens 22 using screws or the like.

アダプタ２５を取り付けたことにより、対物レンズ２２の先端５１の周囲（観察光路の周囲）には、先端５１である平面（正方形状）の２辺と隣接する箇所の各々に傾斜面５２,５３が設けられ、かつ、これらの傾斜面５２,５３および先端５１と隣接する略Ｃ字状の箇所に突出部５４が設けられる。傾斜面５２,５３は対物レンズ２２の鏡筒の先端付近の構造である。突出部５４は薄板６２の表面である。 By attaching the adapter 25, inclined surfaces 52, 53 are provided around the tip 51 of the objective lens 22 (around the observation optical path) at locations adjacent to two sides of the flat surface (square shape) that is the tip 51. The protruding portion 54 is provided at a substantially C-shaped portion that is provided and is adjacent to the inclined surfaces 52 and 53 and the tip 51. The inclined surfaces 52 and 53 have a structure near the tip of the lens barrel of the objective lens 22. The protrusion 54 is the surface of the thin plate 62.

傾斜面５２,５３の中心線５Ａ,５Ｂは、先端５１である平面（正方形状）の２辺に対して垂直であり、対物レンズ２２の光軸Ｏ₂₂と共に同一面に含まれる。また、傾斜面５２,５３は、その傾斜を誇張して示した図５から分かるように、先端５１から離れるほど対物レンズ２２の像側に近づく方向に傾斜した面である。
傾斜面５２,５３の幅および先端５１の幅については次のようになっている。ここで、幅とは、傾斜面５２,５３の中心線５Ａ,５Ｂと対物レンズ２２の光軸Ｏ₂₂とを含む面に対して垂直な方向の寸法を意味する。 Center line 5A of the inclined surfaces 52 and 53, 5B are perpendicular to the two sides of the plane (square) is the tip 51, it is included in the same plane with the optical axis O ₂₂ of the objective lens 22. Further, as can be seen from FIG. 5 in which the inclinations are exaggerated, the inclined surfaces 52 and 53 are surfaces that are inclined in a direction approaching the image side of the objective lens 22 as the distance from the tip 51 increases.
The width of the inclined surfaces 52 and 53 and the width of the tip 51 are as follows. Here, the width refers to the dimension perpendicular to the plane including the optical axis O ₂₂ of the center line 5A, 5B and the objective lens 22 of the inclined surface 52, 53.

一方の傾斜面５２の幅は、先端５１から所定距離までの内側部分と、所定距離から対物レンズ２２の側面までの外側部分とで異なり、内側部分と比べて外側部分の方が大きい。また、内側部分における幅は、先端５１からの距離に拘わらず略一定である。外側部分における幅は、先端５１から離れるほど大きくなる。つまり、外側部分は略扇形状を成す。
これに対し、他方の傾斜面５３の幅は、その全体において、先端５１からの距離に拘わらず略一定となっている。さらに、他方の傾斜面５３の幅と一方の傾斜面５２の内側部分の幅とは略等しい。 The width of one inclined surface 52 differs between an inner portion from the tip 51 to a predetermined distance and an outer portion from the predetermined distance to the side surface of the objective lens 22, and the outer portion is larger than the inner portion. Further, the width in the inner portion is substantially constant regardless of the distance from the tip 51. The width of the outer portion increases as the distance from the tip 51 increases. That is, the outer portion has a substantially fan shape.
On the other hand, the width of the other inclined surface 53 is substantially constant in its entirety regardless of the distance from the tip 51. Further, the width of the other inclined surface 53 is substantially equal to the width of the inner portion of the one inclined surface 52.

また、先端５１である平面（正方形状）の幅は、他方の傾斜面５３の幅および一方の傾斜面５２の内側部分の幅と略等しい。つまり、一方の傾斜面５２の内側部分から先端５１を介して他方の傾斜面５３までの間、連続的に一定の幅となっている。
さらに、一方の傾斜面５２は、先端５１から対物レンズ２２の側面まで延在されている。これに対し、他方の傾斜面５３には、吸引ノズル２４が設けられる。この吸引ノズル２４は、傾斜面５３と同じ角度に傾けられ、傾斜面５３から滑らかに延在するように配置されている。 The width of the flat surface (square shape) that is the tip 51 is substantially equal to the width of the other inclined surface 53 and the width of the inner portion of the one inclined surface 52. That is, the width is continuously constant from the inner portion of one inclined surface 52 to the other inclined surface 53 via the tip 51.
Furthermore, one inclined surface 52 extends from the tip 51 to the side surface of the objective lens 22. On the other hand, the suction nozzle 24 is provided on the other inclined surface 53. The suction nozzle 24 is inclined at the same angle as the inclined surface 53 and is disposed so as to extend smoothly from the inclined surface 53.

また、突出部５４は、傾斜面５２,５３よりも対物レンズ２２の物体側に突出した部位であり、さらに、その段差を誇張した図６(ａ),(ｂ)から分かる通り、対物レンズ２２の光軸Ｏ₂₂に対して略垂直な平面形状を成す。つまり、突出部５４は、対物レンズ２２の先端５１と基板１０Ａとの間の観察光路に対して垂直で、且つ、基板１０Ａに最も近接する平坦部である。 Further, the protruding portion 54 is a portion protruding toward the object side of the objective lens 22 from the inclined surfaces 52 and 53, and as can be seen from FIGS. 6A and 6B in which the steps are exaggerated, the objective lens 22. a substantially vertical plane shape with respect to the optical axis O _22. That is, the protruding portion 54 is a flat portion that is perpendicular to the observation optical path between the tip 51 of the objective lens 22 and the substrate 10A and is closest to the substrate 10A.

なお、本実施形態では、この突出部５４よりも対物レンズ２２の像側に先端５１を凹ませている。ただし、このような構成例に限らず、突出部５４と同一面に対物レンズ２２の先端５１が含まれるように構成しても構わない。
上記のように、本実施形態では、対物レンズ２２の先端５１の周囲に傾斜面５２,５３と突出部５４とが設けられ、一方の傾斜面５２は対物レンズ２２の側面まで延在し、他方の傾斜面５３に吸収ノズル２４が設けられる。 In the present embodiment, the tip 51 is recessed toward the image side of the objective lens 22 from the protrusion 54. However, the configuration is not limited to such a configuration example, and the tip 51 of the objective lens 22 may be included in the same plane as the protruding portion 54.
As described above, in the present embodiment, the inclined surfaces 52 and 53 and the protruding portion 54 are provided around the tip 51 of the objective lens 22, and one inclined surface 52 extends to the side surface of the objective lens 22, and the other The absorption nozzle 24 is provided on the inclined surface 53.

すなわち、対物レンズ２２の先端側には、対物レンズ２２の側面から吸収ノズル２４に至るまでの間に、傾斜面５２と先端５１と傾斜面５３とに沿って溝形状の部位が形成され、かつ、その幅方向が突出部５４によって制限されている。
このため、基板１０Ａの液浸観察時に、基板１０Ａを対物レンズ２２の先端側に対向させると（図７(ａ)）、対物レンズ２２の側面においては、図７(ｂ)に示すように、一方の傾斜面５２と突出部５４と基板１０Ａとで囲まれた開口部５５が形成される。また、上記した溝形状の部位と基板１０Ａとの間には細長い空間が形成される。 That is, a groove-shaped portion is formed on the distal end side of the objective lens 22 along the inclined surface 52, the distal end 51, and the inclined surface 53 between the side surface of the objective lens 22 and the absorption nozzle 24, and The width direction is limited by the protrusion 54.
For this reason, when the substrate 10A is opposed to the distal end side of the objective lens 22 during the immersion observation of the substrate 10A (FIG. 7A), the side surface of the objective lens 22 is as shown in FIG. An opening 55 surrounded by one inclined surface 52, the protruding portion 54, and the substrate 10A is formed. In addition, an elongated space is formed between the groove-shaped portion and the substrate 10A.

そして、開口部５５は、液浸観察のために対物レンズ２２の先端５１と基板１０Ａとの間に供給された液体１９（図２）を吸引する際の通気口として機能する。また、溝形状の部位と基板１０Ａとの間の細長い空間は、開口部５５から取り込まれた空気の通路（以下「通風路」）として機能する。通風路の周囲には突出部５４が配置されている。
なお、液浸観察の際、対物レンズ２２の先端５１（および突出部５４）と基板１０Ａとは略平行に保たれ、その隙間δは０.０５ｍｍ〜０.５ｍｍ程度に保たれる。図２では液体１９を分かりやすく示すために隙間δを拡大したが、実際の隙間δは図７(ａ)のように非常に狭い。突出部５４（薄板６２の表面）と基板１０Ａとの間隔がワーキングディスタンス(ＷＤ)である。 The opening 55 functions as a vent for sucking the liquid 19 (FIG. 2) supplied between the tip 51 of the objective lens 22 and the substrate 10A for immersion observation. The elongated space between the groove-shaped portion and the substrate 10 A functions as a passage for air taken in from the opening 55 (hereinafter referred to as “ventilation passage”). A protrusion 54 is disposed around the ventilation path.
In the immersion observation, the tip 51 (and the protruding portion 54) of the objective lens 22 and the substrate 10A are kept substantially parallel, and the gap δ is kept at about 0.05 mm to 0.5 mm. In FIG. 2, the gap δ is enlarged to show the liquid 19 in an easy-to-understand manner, but the actual gap δ is very narrow as shown in FIG. A distance between the protrusion 54 (the surface of the thin plate 62) and the substrate 10A is a working distance (WD).

したがって、対物レンズ２２の先端５１を含む通風路と基板１０Ａとを対向させた状態で、開口部５５とは反対側の傾斜面５３に設けた吸引ノズル２４の吸引力によって開口部５５から空気を取り込み、一方の傾斜面５２と基板１０Ａとの間（図６(ａ)）を通過させた後、対物レンズ２２の先端５１と基板１０Ａとの間を通過させ、さらに他方の傾斜面５３と基板１０Ａとの間（図６(ｂ)）を通過させて、吸引ノズル２４に導くことができる。 Therefore, in a state where the ventilation path including the tip 51 of the objective lens 22 and the substrate 10A are opposed to each other, air is sucked from the opening 55 by the suction force of the suction nozzle 24 provided on the inclined surface 53 opposite to the opening 55. After taking in and passing between one inclined surface 52 and the substrate 10A (FIG. 6A), it passes between the tip 51 of the objective lens 22 and the substrate 10A, and further the other inclined surface 53 and the substrate. 10A (FIG. 6B) can be passed to the suction nozzle 24.

つまり、先端５１と基板１０Ａとの間の観察光路に対して垂直な第１方向に空気を流すことができ、さらに、この第１方向と上記の観察光路との双方に垂直な第２方向に関して空気の流れ幅を制限することができる。なお、先端５１と基板１０Ａとの間の観察光路の近傍における空気の流れ幅は、観察光路の近傍における通風路の幅に略等しい。
そして、このような空気の流れと共に、観察光路上の液体１９の吸引が行われる。液体１９を吸引する際、開口部５５から吸引ノズル２４までの通風路は真空配管として機能すると共に、液体１９の通路（つまり水路）としても機能する。 That is, air can flow in a first direction perpendicular to the observation optical path between the tip 51 and the substrate 10A, and further, with respect to the second direction perpendicular to both the first direction and the observation optical path. The air flow width can be limited. The air flow width in the vicinity of the observation optical path between the tip 51 and the substrate 10A is substantially equal to the width of the ventilation path in the vicinity of the observation optical path.
Along with the air flow, the liquid 19 on the observation optical path is sucked. When sucking the liquid 19, the ventilation path from the opening 55 to the suction nozzle 24 functions as a vacuum pipe and also functions as a passage (that is, a water path) for the liquid 19.

通風路の断面積は、場所によって異なり、開口部５５のところで最も大きく、先端５１のところで最も小さくなる。さらに、開口部５５から傾斜面５２に沿って先端５１に近づくほど小さくなり、先端５１から傾斜面５３に沿って吸引ノズル２４に近づくと大きくなる。このように、通風路の断面積を開口部５５のところで最も大きくしたので、液体１９を吸引する際の真空配管の開口面積が大きくなり、真空流量を確保しやすくなる。 The cross-sectional area of the ventilation path varies depending on the location, and is the largest at the opening 55 and the smallest at the tip 51. Furthermore, it becomes smaller as it approaches the tip 51 along the inclined surface 52 from the opening 55, and becomes larger as it approaches the suction nozzle 24 along the inclined surface 53 from the tip 51. Thus, since the cross-sectional area of the ventilation path is maximized at the opening 55, the opening area of the vacuum pipe when sucking the liquid 19 is increased, and it is easy to secure the vacuum flow rate.

さらに、本実施形態では、先端５１が平面であって正方形状に成形され、先端５１の幅が観察光路の近傍における通風路の幅と一致する。このため、先端５１と基板１０Ａとの間において、通風路の断面積は一定で、通風路の断面は長方形状となる。
また、本実施形態では、通風路の下流側に吸引ノズル２４が配置され、吸引ノズル２４の幅を通風路の下流側（傾斜面５３）の幅と略等しく構成した（図３(ｂ)）。この場合、吸引ノズル２４の幅は先端５１や傾斜面５２の内側部分の幅とも略等しい。このため、液体１９を吸引する際の真空配管の有効断面積は、上記した通風路のうち先端５１のところでの断面積と略等しくなる。なお、吸引ノズル２４の幅（および傾斜面５３の幅など）は、対物レンズ２２の先球２Ａの光学的有効径以上とすることが好ましい。 Furthermore, in the present embodiment, the tip 51 is flat and is formed in a square shape, and the width of the tip 51 matches the width of the ventilation path in the vicinity of the observation optical path. For this reason, the cross-sectional area of the ventilation path is constant between the tip 51 and the substrate 10A, and the cross-section of the ventilation path is rectangular.
Further, in the present embodiment, the suction nozzle 24 is disposed on the downstream side of the ventilation path, and the width of the suction nozzle 24 is configured to be substantially equal to the width of the downstream side (inclined surface 53) of the ventilation path (FIG. 3B). . In this case, the width of the suction nozzle 24 is substantially equal to the width of the tip 51 and the inner portion of the inclined surface 52. For this reason, the effective cross-sectional area of the vacuum pipe when sucking the liquid 19 is substantially equal to the cross-sectional area at the tip 51 in the above-described ventilation path. Note that the width of the suction nozzle 24 (and the width of the inclined surface 53, etc.) is preferably greater than or equal to the optical effective diameter of the tip sphere 2A of the objective lens 22.

さらに、本実施形態では、上記の幅広の吸引ノズル２４に対し、吐出ノズル２３を極細の構成とした。つまり、吐出ノズル２３は、吸引ノズル２４より幅の狭い極細の管状部材であり、その内径φ＝０.１ｍｍ〜１ｍｍ程度である。また、吐出ノズル２３は、上記した開口部５５から吸引ノズル２４までの通風路の上流側（傾斜面５２）に配置され、その幅が傾斜面５２より狭い。このため、傾斜面５２に設けた吐出ノズル２３が、上記した通風路における空気の流れを妨げることはない。 Furthermore, in the present embodiment, the discharge nozzle 23 has a very thin configuration with respect to the wide suction nozzle 24 described above. That is, the discharge nozzle 23 is an extremely thin tubular member having a narrower width than the suction nozzle 24 and has an inner diameter φ of about 0.1 mm to 1 mm. The discharge nozzle 23 is disposed on the upstream side (inclined surface 52) of the ventilation path from the opening 55 to the suction nozzle 24, and the width thereof is narrower than the inclined surface 52. For this reason, the discharge nozzle 23 provided on the inclined surface 52 does not hinder the air flow in the above-described ventilation path.

なお、傾斜面５２の角度θ（図５）は、対物レンズ２２の光軸Ｏ₂₂に垂直な面を基準とするとき、５度から３０度までの範囲の任意の角度に設定することが好ましく、さらに５度から１５度までの範囲の任意の角度に設定することがより好ましい。
また、本実施形態では、吐出ノズル２３の先端と吸引ノズル２４の先端とが、対物レンズ２２の先端５１を挟んで対向するように配置される。ただし、吐出ノズル２３は傾斜面５２と同じ角度に傾けられ、吸引ノズル２４も傾斜面５３と同じ角度に傾けられるため、厳密に言えば、吐出ノズル２３の中心軸の延長線と吸引ノズル２４の中心軸の延長線とが対物レンズ２２の光軸Ｏ₂₂上で交差するように配置される。吐出ノズル２３と吸引ノズル２４の各中心軸は対物レンズ２２の光軸Ｏ₂₂と共に同一面に含まれる。 Note that the angle θ (FIG. 5) of the inclined surface 52 is preferably set to an arbitrary angle in the range of 5 degrees to 30 degrees when the plane perpendicular to the optical axis O ₂₂ of the objective lens 22 is used as a reference. Furthermore, it is more preferable to set an arbitrary angle in the range of 5 to 15 degrees.
In the present embodiment, the tip of the discharge nozzle 23 and the tip of the suction nozzle 24 are disposed so as to face each other with the tip 51 of the objective lens 22 interposed therebetween. However, since the discharge nozzle 23 is inclined at the same angle as the inclined surface 52 and the suction nozzle 24 is also inclined at the same angle as the inclined surface 53, strictly speaking, the extension line of the central axis of the discharge nozzle 23 and the suction nozzle 24 The extension line of the central axis is arranged so as to intersect on the optical axis O ₂₂ of the objective lens 22. The central axes of the discharge nozzle 23 and the suction nozzle 24 are included in the same plane together with the optical axis O ₂₂ of the objective lens 22.

そして、本実施形態の液浸顕微鏡装置１０では、上記の吐出ノズル２３と液体吐出装置(３１〜３５)とを用いて液体１９の吐出を行い、基板１０Ａの観察点と対物レンズ２２の先端５１との間に適量の液体１９を供給する（局所液浸の観察状態）。また、液浸観察が終了すると、上記の通風路を利用し、吸引ノズル２４と液体吸引装置(４１〜４４)とを用いて液体１９の吸引を行い、基板１０Ａから液体１９を回収する。 In the immersion microscope apparatus 10 of this embodiment, the liquid 19 is discharged using the discharge nozzle 23 and the liquid discharge apparatuses (31 to 35), and the observation point of the substrate 10A and the tip 51 of the objective lens 22 are discharged. A suitable amount of liquid 19 is supplied between the two (observation state of local immersion). When the immersion observation is completed, the liquid 19 is sucked using the suction nozzle 24 and the liquid suction devices (41 to 44) using the above-described ventilation path, and the liquid 19 is collected from the substrate 10A.

次に、本実施形態の液浸顕微鏡装置１０における基板１０Ａの液浸観察の手順を簡単に説明する。基板１０Ａの液浸観察は、液浸顕微鏡装置１０の制御部(不図示)によって自動制御で行われる。
［１］まず、基板１０Ａの予め定めた観察点を対物レンズ２２の視野内に位置決めし、基板１０Ａの観察点を対物レンズ２２の先端５１の中心部（先球２Ａ）と対向させる。このとき、基板１０Ａの観察点が対物レンズ２２の光路（上記の観察光路）に位置決めされる。 Next, a procedure for immersion observation of the substrate 10A in the immersion microscope apparatus 10 of the present embodiment will be briefly described. The immersion observation of the substrate 10A is automatically controlled by a control unit (not shown) of the immersion microscope apparatus 10.
[1] First, a predetermined observation point of the substrate 10A is positioned in the field of view of the objective lens 22, and the observation point of the substrate 10A is made to face the central portion (the tip sphere 2A) of the tip 51 of the objective lens 22. At this time, the observation point of the substrate 10A is positioned in the optical path of the objective lens 22 (the above observation optical path).

［２］次に、液体吐出装置(３１〜３５)を制御し、吐出ノズル２３を介して適量の液体１９を吐出する。
液体吐出装置(３１〜３５)では、液体タンク３５に純水が注入され、液体タンク３５の純水が超純水製造装置３４のポンプによって汲み上げられ、イオン除去やバクテリア殺菌が行われた後、最終フィルタ３３に送られる。そして、最終フィルタ３３を通過した後、パーティクルなどの水質仕様を満たす超純水が得られる。 [2] Next, the liquid discharge devices (31 to 35) are controlled to discharge an appropriate amount of the liquid 19 through the discharge nozzle 23.
In the liquid ejecting apparatus (31 to 35), pure water is injected into the liquid tank 35, the pure water in the liquid tank 35 is pumped up by the pump of the ultrapure water production apparatus 34, ion removal and bacteria sterilization are performed, It is sent to the final filter 33. Then, after passing through the final filter 33, ultrapure water that satisfies water quality specifications such as particles is obtained.

この超純水は、不図示の制御部から吐出指令が出されるまでの間、再び液体タンク３５に送られ、この液体タンク３５と超純水製造装置３４と最終フィルタ３３とを循環することになる。循環はタイマーで管理される。
そして、不図示の制御部から吐出指令が出されると、最終フィルタ３３からの超純水は、水圧レギュレータ３２によって制御された水圧で加圧ポンプ３１に供給され、加圧ポンプ３１から吐出ノズル２３を介して、基板１０Ａの観察点に液浸媒質の液体１９として吐出される。 This ultrapure water is sent again to the liquid tank 35 until a discharge command is issued from a control unit (not shown), and circulates between the liquid tank 35, the ultrapure water production apparatus 34, and the final filter 33. Become. Circulation is managed with a timer.
When a discharge command is issued from a control unit (not shown), ultrapure water from the final filter 33 is supplied to the pressurization pump 31 with a water pressure controlled by the water pressure regulator 32, and the discharge nozzle 23 is supplied from the pressurization pump 31. Then, the liquid 19 of the immersion medium is discharged to the observation point of the substrate 10A.

液体１９を吐出する際、対物レンズ２２の先端と基板１０Ａとの隙間δは、０.０５ｍｍ〜０.５ｍｍ程度に保たれる。分かりやすくするために図２では液体１９の高さ方向を拡大して示したが、実際の液体１９の高さは上記の隙間δに応じて非常に低く、図７のような隙間δの中に収まる。
加圧ポンプ３１におけるストローク調整（水圧と吐出時間の調整）によって吐出ノズル２３からの液体１９の吐出量を制御し、適量の液体１９を吐出すれば、図８に示すように、液体１９によって基板１０Ａの観察点と対物レンズ２２の先端５１との間の観察光路を満たして観察状態とすることができ、対物レンズ２２を介して観察点の良好な光像を形成することができる。図８(ａ)は図２と同様の側面図、図８(ｂ)は下方から見た図、図８(ｃ)は吐出ノズル２３と吸引ノズル２４を拡大した側面図である。 When the liquid 19 is discharged, the gap δ between the tip of the objective lens 22 and the substrate 10A is maintained at about 0.05 mm to 0.5 mm. For ease of understanding, the height direction of the liquid 19 is shown in FIG. 2 in an enlarged manner. However, the actual height of the liquid 19 is very low in accordance with the gap δ, and the height of the gap δ as shown in FIG. Fits in.
If the discharge amount of the liquid 19 from the discharge nozzle 23 is controlled by stroke adjustment (adjustment of water pressure and discharge time) in the pressurizing pump 31 and an appropriate amount of the liquid 19 is discharged, the substrate is used by the liquid 19 as shown in FIG. The observation optical path between the observation point of 10A and the tip 51 of the objective lens 22 can be filled to obtain an observation state, and a good optical image of the observation point can be formed via the objective lens 22. 8A is a side view similar to FIG. 2, FIG. 8B is a view seen from below, and FIG. 8C is an enlarged side view of the discharge nozzle 23 and the suction nozzle 24.

なお、液体タンク３５の超純水が液浸媒質の液体１９として使用され、液体タンク３５が空に近づくと、このことが不図示のセンサによって検知され、新たな純水が自動的に液体タンク３５に注入される。
このような液体１９の吐出が終了すると、基板１０Ａの観察点と対物レンズ２２の先端５１との間の観察光路上には適量の液体１９が供給され、局所液浸の観察状態となる。液体１９の吐出後、必要に応じてＡＦ制御を行い、基板１０Ａの表面（観察点）を対物レンズ２２の焦点面に正確に位置決めすることが好ましい。 Note that when the ultrapure water in the liquid tank 35 is used as the liquid 19 of the immersion medium and the liquid tank 35 approaches the empty state, this is detected by a sensor (not shown), and new pure water is automatically supplied to the liquid tank. 35 is injected.
When the discharge of the liquid 19 is completed, an appropriate amount of the liquid 19 is supplied onto the observation optical path between the observation point of the substrate 10A and the tip 51 of the objective lens 22, and a local immersion observation state is entered. After the liquid 19 is discharged, it is preferable to perform AF control as necessary to accurately position the surface (observation point) of the substrate 10A on the focal plane of the objective lens 22.

液体１９は、対物レンズ２２の先球２Ａだけでなく、対物レンズ２２の先端５１を含む上記の通風路から食み出さない程度の広がりを持って、対物レンズ２２の先端５１と基板１０Ａの観察点との間（つまり上記通風路の最小断面積の部分）に収まるように存在することになる。
そして、このような局所液浸の観察状態で、基板１０Ａの液浸観察（つまり高分解能での観察）が行われる。観察者は、不図示の接眼レンズ（またはＣＣＤカメラに接続されたモニタ装置）により、基板１０Ａの観察点の液浸観察を行う。さらに、液浸観察にＣＣＤカメラを用いる場合、観察画像の取り込みを行ってもよい。基板１０Ａの液浸観察が終了すると液体１９の回収動作が行われる。 Observation of the tip 51 of the objective lens 22 and the substrate 10 A is performed so that the liquid 19 does not protrude from the ventilation path including the tip 51 of the objective lens 22 as well as the tip sphere 2 A of the objective lens 22. It exists so that it may be settled between points (that is, the portion of the minimum cross-sectional area of the ventilation path).
Then, in such an observation state of local immersion, immersion observation (that is, observation with high resolution) of the substrate 10A is performed. The observer performs immersion observation of the observation point of the substrate 10A with an eyepiece (not shown) (or a monitor device connected to the CCD camera). Furthermore, when a CCD camera is used for immersion observation, an observation image may be captured. When the immersion observation of the substrate 10A is completed, the recovery operation of the liquid 19 is performed.

［３］次に、液体吸引装置(４１〜４４)を制御し、対物レンズ２２の先端５１と基板１０Ａの観察点との間から液体１９を例えば真空吸引により吸引して回収する。
液体吸引装置(４１〜４４)では、真空レギュレータ４４が真空大元の吸引ポンプに接続され、電磁弁４３を開放することで液体１９の吸引が開始される。
このとき、上記の通風路は真空配管として機能し、通風路の上流側の開口部５５から取り込まれた空気の流れと共に、上記の通風路に沿って液体１９が移動し、吸引ノズル２４に導かれる。そして、吸引ノズル２４により吸引された液体１９は、液体回収用フィルタ４１を介して空気と選別され、電磁弁４２を介して排水される。 [3] Next, the liquid suction device (41 to 44) is controlled, and the liquid 19 is sucked and collected, for example, by vacuum suction from between the tip 51 of the objective lens 22 and the observation point of the substrate 10A.
In the liquid suction devices (41 to 44), the vacuum regulator 44 is connected to the vacuum pump, and the suction of the liquid 19 is started by opening the electromagnetic valve 43.
At this time, the ventilation path functions as a vacuum pipe, and the liquid 19 moves along the ventilation path together with the air flow taken in from the opening 55 on the upstream side of the ventilation path and is guided to the suction nozzle 24. It is burned. Then, the liquid 19 sucked by the suction nozzle 24 is separated from the air through the liquid recovery filter 41 and drained through the electromagnetic valve 42.

なお、上記通風路において十分な真空流量を確保するためには、吸引ノズル２４から吸引ポンプまでの真空配管を太く短くして配管損失を小さくすることが好ましい。
また、液体１９は一塊の状態で上記通風路の有効断面積内に収まっている（図８）ため、液体１９を吸引する際の真空配管内での理論上の管壁と液体１９との隙間をなくし、液体１９が一塊に近い状態のまま（つまり液体１９が細切れになって取り残される事態を回避しつつ）確実に吸引することができる。このとき、真空圧を電磁弁４３により素早くＯＮ/ＯＦＦして、瞬時に液体１９を吸引することが好ましい。 In order to ensure a sufficient vacuum flow rate in the ventilation path, it is preferable to reduce the pipe loss by making the vacuum pipe from the suction nozzle 24 to the suction pump thick and short.
Further, since the liquid 19 is contained in a lump in the effective cross-sectional area of the ventilation path (FIG. 8), the gap between the theoretical tube wall and the liquid 19 in the vacuum pipe when the liquid 19 is sucked. Thus, the liquid 19 can be reliably sucked in a state in which the liquid 19 is close to a lump (that is, while avoiding a situation in which the liquid 19 is cut into pieces and left behind). At this time, it is preferable that the vacuum pressure is quickly turned ON / OFF by the electromagnetic valve 43 to instantaneously suck the liquid 19.

このように、本実施形態では、対物レンズ２２の先端側にアダプタ２５を装着し、対物レンズ２２の先端５１の周囲の突出部５４が対物レンズ２２の光軸Ｏ₂₂に対して略垂直な平面形状を成すため、液体１９を吸引する際に上記の通風路以外での（周囲からの）空気抵抗を大きくすることができる。このため、周囲からの空気の流れを抑えて、開口部５５から取り込んだ空気を効率よく吸引ノズル２４に導き、液体１９を良好に吸引することができる。 As described above, in this embodiment, the adapter 25 is mounted on the distal end side of the objective lens 22, and the protruding portion 54 around the distal end 51 of the objective lens 22 is a plane substantially perpendicular to the optical axis O ₂₂ of the objective lens 22. Since the shape is formed, the air resistance (from the surroundings) other than the ventilation path can be increased when the liquid 19 is sucked. For this reason, the flow of air from the surroundings can be suppressed, the air taken in from the opening 55 can be efficiently guided to the suction nozzle 24, and the liquid 19 can be satisfactorily sucked.

さらに、本実施形態では、アダプタ２５を本体６１と薄板６２とで構成し、本体６１を対物レンズ２２の鏡筒にネジ止めすると共に、薄板６２を本体６１に接着し、薄板６２の表面を突出部５４とする。このため、薄板６２および接着剤(不図示)の少なくとも一方の厚さによって、突出部５４と基板１０Ａとの間の隙間（ＷＤ）を調整することができる。
例えば、厚さの異なる複数の薄板６２を用意しておき、適切な厚さの薄板６２を選択して本体６１に仮止めした状態で、薄板６２の表面の位置や傾きを測定して調整する。 Furthermore, in this embodiment, the adapter 25 is composed of a main body 61 and a thin plate 62, and the main body 61 is screwed to the lens barrel of the objective lens 22, and the thin plate 62 is bonded to the main body 61 so that the surface of the thin plate 62 protrudes. Part 54 is assumed. Therefore, the gap (WD) between the protrusion 54 and the substrate 10A can be adjusted by the thickness of at least one of the thin plate 62 and the adhesive (not shown).
For example, a plurality of thin plates 62 having different thicknesses are prepared, and the position and inclination of the surface of the thin plate 62 are measured and adjusted in a state where the thin plate 62 having an appropriate thickness is selected and temporarily fixed to the main body 61. .

薄板６２の位置や傾きの基準は、例えば、対物レンズ２２の焦点面（基板１０Ａの配置面）である。薄板６２の表面の位置や傾きの調整は、接着剤(不図示)の厚さによって行われる。そして、このような現物合わせによる調整を行った後に、接着剤が硬化され、薄板６２が固定される。
したがって、対物レンズ２２に対するアダプタ２５の取り付け誤差（つまり本体６１をネジ止めする際の誤差）の影響を低減して、薄板６２の表面の位置や傾きを許容範囲内に設定することができ、ワーキングディスタンス（ＷＤ）を精度よく設定できる。 The reference of the position and inclination of the thin plate 62 is, for example, the focal plane of the objective lens 22 (the arrangement plane of the substrate 10A). Adjustment of the position and inclination of the surface of the thin plate 62 is performed by the thickness of an adhesive (not shown). Then, after performing such adjustment by actual matching, the adhesive is cured and the thin plate 62 is fixed.
Therefore, the influence of the mounting error of the adapter 25 with respect to the objective lens 22 (that is, the error when screwing the main body 61) can be reduced, and the position and inclination of the surface of the thin plate 62 can be set within an allowable range. Distance (WD) can be set accurately.

また、本実施形態の液浸顕微鏡装置１０では、基板１０Ａの観察点を対物レンズ２２の視野内に位置決めした状態で、基板１０Ａの観察点に液体１９を吐出することで、上記の観察状態を実現している。このため、基板１０Ａの移動を利用せずに観察状態を実現することができる。
さらに、本実施形態では、対物レンズ２２の先端５１の周囲に傾斜面５２を設け、傾斜面５２に吐出ノズル２３を設け、この吐出ノズル２３を用いて液体１９を吐出するため、液体１９を適切に吐出することができる。また、吐出ノズル２３として傾斜面５２より幅の狭いものを用いるため、液体１９の吐出水量の微調整が容易になる。したがって、局所液浸による観察時に液体１９を効率よく供給することができる。 In the immersion microscope apparatus 10 of the present embodiment, the above observation state is changed by discharging the liquid 19 to the observation point of the substrate 10A in a state where the observation point of the substrate 10A is positioned within the field of view of the objective lens 22. Realized. Therefore, the observation state can be realized without using the movement of the substrate 10A.
Furthermore, in this embodiment, the inclined surface 52 is provided around the tip 51 of the objective lens 22, the discharge nozzle 23 is provided on the inclined surface 52, and the liquid 19 is discharged using the discharge nozzle 23. Can be discharged. Further, since the discharge nozzle 23 having a narrower width than the inclined surface 52 is used, fine adjustment of the discharge water amount of the liquid 19 is facilitated. Therefore, the liquid 19 can be efficiently supplied during observation by local immersion.

また、対物レンズ２２の先端５１の周囲に傾斜面５２,５３を設け、この傾斜面５２,５３と隣接して突出部５４を設け、かつ、一方の傾斜面５２の延長上に開口部５５を形成し、他方の傾斜面５３に吸引ノズル２４を設け、吸引ノズル２４を吐出ノズル２３より幅広とし、この吸引ノズル２４を用いて開口部５５から空気を取り込みつつ液体１９を吸引するため、局所液浸による観察時に液体１９を効率よく回収することができる。 Further, inclined surfaces 52 and 53 are provided around the tip 51 of the objective lens 22, a protruding portion 54 is provided adjacent to the inclined surfaces 52 and 53, and an opening 55 is provided on the extension of one inclined surface 52. The suction nozzle 24 is formed on the other inclined surface 53, and the suction nozzle 24 is wider than the discharge nozzle 23. The suction nozzle 24 is used to suck the liquid 19 while taking in air from the opening 55. The liquid 19 can be efficiently recovered during observation by immersion.

このように、本実施形態の液浸顕微鏡装置１０によれば、局所液浸による観察時に液体１９を効率よく供給／回収できるため、高スループットで基板１０Ａの液浸観察を行える。さらに、液浸観察後の液体１９を基板１０Ａから素早く確実に回収できるため、気体中に浮遊するパーティクル（例えば０.１μｍ以下）が液体１９に付着して基板１０Ａを汚したり、液体１９によって基板１０Ａが酸化されたりする問題を回避でき、パターンの微細化にも確実に対応可能となる。 As described above, according to the immersion microscope apparatus 10 of the present embodiment, the liquid 19 can be efficiently supplied / recovered during observation by local immersion, so that immersion observation of the substrate 10A can be performed with high throughput. Furthermore, since the liquid 19 after immersion observation can be quickly and reliably collected from the substrate 10A, particles floating in the gas (for example, 0.1 μm or less) adhere to the liquid 19 to contaminate the substrate 10A, or the liquid 19 The problem that 10A is oxidized can be avoided, and it is possible to reliably cope with pattern miniaturization.

また、本実施形態では、一方の傾斜面５２の内側部分の幅と他方の傾斜面５３の幅とを先端５１からの距離に拘わらず略一定とし、互いに略等しくしたので、対物レンズ２２の先端５１と基板１０Ａとの間における空気の流れを各断面内で略均一にすることができ、この均一な空気の流れと共に液体１９を効率よく吸引できる。
さらに、本実施形態では、傾斜面５２の内側部分と比べて外側部分の幅を広げたので、液体１９を吸引する際の真空配管の開口面積が大きくなり、真空流量を確保しやすくなる。このため、真空流量を増やして効率よく液体１９を吸引できる。 In the present embodiment, the width of the inner portion of one inclined surface 52 and the width of the other inclined surface 53 are substantially constant regardless of the distance from the tip 51 and are substantially equal to each other. The air flow between 51 and the substrate 10A can be made substantially uniform in each cross section, and the liquid 19 can be efficiently sucked together with the uniform air flow.
Furthermore, in the present embodiment, since the width of the outer portion is widened compared to the inner portion of the inclined surface 52, the opening area of the vacuum pipe when sucking the liquid 19 is increased, and the vacuum flow rate is easily secured. For this reason, the liquid 19 can be efficiently sucked by increasing the vacuum flow rate.

また、本実施形態では、傾斜面５２の外側部分を扇形状として、その幅を先端５１から離れるほど広げたので、開口部５５から取り込まれた空気をスムーズに上記通路の内部に導くことができ、この流れと共に液体１９を効率よく吸引できる。
さらに、本実施形態では、吸引ノズル２４の幅（図３(ｂ)）が傾斜面５３および傾斜面５２の内側部分の幅と略等しいので、液体１９を吸引する際の真空配管の有効断面積が、上記通路の先端５１での断面積と略等しくなる。このため、上記のように液体１９を先端５１と基板１０Ａとの間に収まるように適切に誘導すれば、この液体１９を吸引ノズル２４によって確実に吸引することができる。基板１０Ａの表面に凹凸パターンが形成されている場合でも、観察に用いた液体１９を凹部に取り残すことなく確実に吸引できる。 Further, in the present embodiment, the outer portion of the inclined surface 52 is fan-shaped and its width is widened away from the tip 51, so that air taken in from the opening 55 can be smoothly guided into the passage. With this flow, the liquid 19 can be sucked efficiently.
Furthermore, in this embodiment, since the width of the suction nozzle 24 (FIG. 3B) is substantially equal to the widths of the inner surfaces of the inclined surface 53 and the inclined surface 52, the effective cross-sectional area of the vacuum pipe when sucking the liquid 19 is used. Is substantially equal to the cross-sectional area at the tip 51 of the passage. For this reason, if the liquid 19 is appropriately guided so as to be contained between the tip 51 and the substrate 10 A as described above, the liquid 19 can be reliably sucked by the suction nozzle 24. Even when the concave-convex pattern is formed on the surface of the substrate 10A, the liquid 19 used for observation can be reliably sucked without leaving the concave portion.

また、本実施形態では、吐出ノズル２３と吸引ノズル２４の各中心軸が対物レンズ２２の光軸Ｏ₂₂と共に同一面に含まれるように配置したので、上記の通路の中心線上に向けて、
液体１９を吐出することができる。このため、吐出直後に素早く液浸観察を行うことができ、また、液体１９の回収もさらに効率的となる。 In the present embodiment, since the central axes of the discharge nozzle 23 and the suction nozzle 24 are arranged so as to be included in the same plane together with the optical axis O ₂₂ of the objective lens 22, toward the central line of the passage,
The liquid 19 can be discharged. For this reason, liquid immersion observation can be performed immediately after ejection, and the recovery of the liquid 19 becomes more efficient.

さらに、基板１０Ａの材質によって表面張力（接触角）が異なる場合には、基板１０Ａの物性情報（例えば接触角や表面張力や材質など）を予めレシピとして登録し、この物性情報に応じて液体１９の吐出量を決定することが好ましい。このようにすることで、材質の異なる基板１０Ａの液浸観察を行う場合でも、その材質に応じた適切な水量の液体１９を上記通路の有効断面積内に自動的に吐出することができる。 Furthermore, when the surface tension (contact angle) varies depending on the material of the substrate 10A, physical property information (for example, contact angle, surface tension, material, etc.) of the substrate 10A is registered in advance as a recipe, and the liquid 19 is determined according to the physical property information. It is preferable to determine the discharge amount. By doing so, even when the immersion observation of the substrate 10A made of different materials is performed, the liquid 19 having an appropriate amount of water according to the material can be automatically discharged into the effective sectional area of the passage.

また、本実施形態では、対物レンズ２２の先端５１を正方形状としたので、先端５１と基板１０Ａとの間における上記の通風路において、より層流を形成しやすくなる。つまり、通風路の断面の各部で、空気の流速を略均一にできる。このため、より確実に液体１９を吸引できる。この場合、通風路の断面は長方形状であり、これに合わせて吸引ノズル２４の断面も長方形状とすることが好ましい。また、先端５１を正方形状とする場合、加工しやすいという利点もある。 In the present embodiment, since the tip 51 of the objective lens 22 has a square shape, it becomes easier to form a laminar flow in the ventilation path between the tip 51 and the substrate 10A. That is, the air flow velocity can be made substantially uniform at each part of the cross section of the ventilation path. For this reason, the liquid 19 can be sucked more reliably. In this case, the cross section of the ventilation path is rectangular, and accordingly, the cross section of the suction nozzle 24 is also preferably rectangular. Further, when the tip 51 is square, there is an advantage that it is easy to process.

（変形例）
なお、上記した実施形態では、対物レンズ２２の先端５１が正方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。その他、正方形状の角部に面取りを施してもよいし、長方形状や円形状や楕円形状としてもよい。また、先端５１の中心部に先球２Ａを配置する例に限らず、先球２Ａを偏心させても構わない。 (Modification)
In the above-described embodiment, an example in which the tip 51 of the objective lens 22 is square has been described, but the present invention is not limited to this. In addition, a square corner may be chamfered, or may be rectangular, circular, or elliptical. Moreover, not only the example which arrange | positions the front sphere 2A in the center part of the front-end | tip 51, you may decenter the front sphere 2A.

先端５１を長方形状とした場合、その短辺と平行な方向を上記の第１方向（空気の流れ方向）、長辺と平行な方向を上記の第２方向（空気の流れ幅方向）とすることが好ましい。この場合、吐出ノズル２３と吸引ノズル２４との各先端を近づけて配置することができ、液体１９が基板１０Ａ上を移動する距離が短くなる。また、観察光路の近傍における通風路の幅を広く保つことができる。したがって、十分な吸引力によって確実に（取りこぼしなく）液体１９を吸引することができ、残存液体を減らすことができる。 When the tip 51 is rectangular, the direction parallel to the short side is the first direction (air flow direction), and the direction parallel to the long side is the second direction (air flow width direction). It is preferable. In this case, the tips of the discharge nozzle 23 and the suction nozzle 24 can be arranged close to each other, and the distance that the liquid 19 moves on the substrate 10A is shortened. Moreover, the width of the ventilation path in the vicinity of the observation optical path can be kept wide. Therefore, the liquid 19 can be reliably sucked (without being missed) with a sufficient suction force, and the remaining liquid can be reduced.

また、上記した実施形態では、対物レンズ２２の先端５１の周囲に傾斜面５２を設け、その外側部分を扇形状としたが、本発明はこれに限定されない。傾斜面５２の幅は、内側部分と外側部分とに拘わらず、先端５１から側面までの全体において略一定幅としてもよい。この場合でも、上記の通風路の開口部５５における断面積を先端５１での断面積より大きく確保でき、効率的な吸引を行える。 In the above-described embodiment, the inclined surface 52 is provided around the tip 51 of the objective lens 22 and the outer portion thereof has a fan shape. However, the present invention is not limited to this. The width of the inclined surface 52 may be a substantially constant width from the tip 51 to the side surface regardless of the inner portion and the outer portion. Even in this case, the cross-sectional area at the opening 55 of the ventilation path can be secured larger than the cross-sectional area at the tip 51, and efficient suction can be performed.

さらに、上記した実施形態では、基板の移動を利用せずに観察状態を実現する例で説明したが、本発明はこれに限定されない。基板の移動を利用し、次の２段階の動作[１][２]を行ってもよい。[１]基板の観察点が対物レンズの光路から外れた状態で、その観察点に液体を局所的に供給する。[２]基板を液体と共に移動させて、基板の観察点を対物レンズの光路に位置決めする。これにより上記の観察状態が実現してもよい。 Furthermore, in the above-described embodiment, the example in which the observation state is realized without using the movement of the substrate has been described, but the present invention is not limited to this. The following two steps of operations [1] and [2] may be performed using the movement of the substrate. [1] With the observation point of the substrate being out of the optical path of the objective lens, liquid is locally supplied to the observation point. [2] The substrate is moved together with the liquid, and the observation point of the substrate is positioned in the optical path of the objective lens. Thereby, the above observation state may be realized.

液浸顕微鏡装置１０の全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of an immersion microscope apparatus 10. FIG. 吐出ノズル２３に接続された液体吐出装置(３１〜３５)と吸引ノズル２４に接続された液体吸引装置(４１〜４４)の構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the configuration of liquid ejection devices (31 to 35) connected to the ejection nozzle 23 and liquid suction devices (41 to 44) connected to the suction nozzle 24. 対物レンズ２２の先端５１の周辺構成を説明する拡大図である。3 is an enlarged view for explaining a peripheral configuration of a tip 51 of the objective lens 22. FIG. 対物レンズ２２の先端周辺を光軸方向に拡大した図である。It is the figure which expanded the front-end | tip periphery of the objective lens 22 to the optical axis direction. 傾斜面５２,５３の傾斜を誇張して示す図である。It is a figure which exaggerates and shows the inclination of the inclined surfaces 52 and 53. FIG. 傾斜面５２,５３に対する突出部５４の段差を説明する図である。It is a figure explaining the level | step difference of the protrusion part 54 with respect to the inclined surfaces 52 and 53. FIG. 基板１０Ａを対向させたときに形成される開口部５５を説明する図である。It is a figure explaining the opening part 55 formed when the board | substrate 10A is made to oppose. 吐出直後の液体１９の概略形状を説明する図である。It is a figure explaining the schematic shape of the liquid 19 immediately after discharge.

Explanation of symbols

１０液浸顕微鏡装置 ; １０Ａ基板 ; １９液体 ; ２３吐出ノズル ; ２４吸引ノズル ;
３１〜３５液体吐出装置 ;４１〜４４液体吸引装置 ;
２２対物レンズ ; ５１先端 ; ５２,５３傾斜面 ; ５４突出部 ; ５５開口部
２５アダプタ ; ６１本体 ; ６２薄板 10 immersion microscope apparatus; 10A substrate; 19 liquid; 23 discharge nozzles; 24 suction nozzles;
31-35 liquid ejection devices; 41-44 liquid suction devices;
22 objective lens; 51 tip; 52, 53 inclined surface; 54 protrusion; 55 opening 25 adapter; 61 main body; 62 thin plate

Claims

An immersion objective lens;
An adapter mounted on the tip side of the objective lens,
The adapter has a flat portion around the optical path between the tip of the objective lens and the substrate to be observed, perpendicular to the optical path and closest to the substrate, and the flat portion and the substrate. An immersion microscope apparatus comprising an adjustment unit that adjusts a gap between the two.

The immersion microscope apparatus according to claim 1,
The adapter is obtained by bonding the main body and the thin plate with an adhesive,
The said adjustment part adjusts the said clearance gap by the thickness of at least one of the said thin plate and the said adhesive agent. The immersion microscope apparatus characterized by the above-mentioned.

The immersion microscope apparatus according to claim 2,
The said thin plate consists of stainless steel. The immersion microscope apparatus characterized by the above-mentioned.

In the immersion microscope apparatus according to any one of claims 1 to 3,
With the tip of the objective lens and the substrate facing each other, air flows in a first direction perpendicular to the optical path, and the second direction perpendicular to both the first direction and the optical path A groove-shaped air passage that restricts the air flow width;
An ejection unit that is disposed on the upstream side of the ventilation path and that ejects liquid between the tip of the objective lens and the substrate;
A suction means that is arranged on the downstream side of the ventilation path, takes in the air from the upstream side of the ventilation path, and sucks the liquid together with the air;
The immersion microscope apparatus, wherein the flat portion of the adapter is arranged around the ventilation path.