(57)【要約】【課題】  基板の観察点に供給された液体を除去する際、その進行状況を簡単かつ迅速に監視でき、液浸法による基板の観察を効率よく行える顕微鏡観察装置を提供する。【解決手段】  観察対象の基板１０Ａを支持する手段２１と、液浸系の対物レンズ２４と、対物レンズの焦点位置に対する基板の合焦状態に応じてフォーカス信号を生成する手段４０と、対物レンズの先端と基板の観察点との間に液体が供給された後、フォーカス信号に基づいて、対物レンズと基板との相対位置を調整する手段５０と、基板の観察終了後に液体を除去する除去手段と、除去手段による液体の除去中に、フォーカス信号に基づいて液体除去の進行状況を監視する監視手段５０とを備える。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項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、
前記対物レンズの焦点位置に対する前記基板の合焦状態に応じてフォーカス信号を生成する生成手段と、
前記対物レンズの先端と前記基板の観察点との間に液体が供給された後、前記フォーカス信号に基づいて、前記対物レンズと前記基板との相対位置を調整する調整手段と、
前記基板の観察終了後に前記液体を除去する除去手段と、
前記除去手段による前記液体の除去中に、前記フォーカス信号に基づいて液体除去の進行状況を監視する監視手段とを備えた
ことを特徴とする顕微鏡観察装置。
【請求項２】
請求項１に記載の顕微鏡観察装置において、
前記除去手段は、前記液体を吸引する手段であり、
前記監視手段は、前記フォーカス信号の異常に応じて、前記除去手段による前記液体の吸引動作を停止させる
ことを特徴とする顕微鏡観察装置。
【請求項３】
請求項２に記載の顕微鏡観察装置において、
前記液体および/または該液体の周辺に向けて空気を吹き出すことにより、前記液体を乾燥させる送風手段をさらに備え、
前記監視手段は、前記除去手段による前記吸引動作を停止させた後、前記送風手段による前記液体の乾燥動作を開始させる
ことを特徴とする顕微鏡観察装置。
【請求項４】
請求項２に記載の顕微鏡観察装置において、
前記液体および/または該液体の周辺に向けて空気を吹き出すことにより、前記液体を乾燥させる送風手段をさらに備え、
前記監視手段は、前記基板の観察終了後で且つ前記除去手段による前記吸引動作の停止前の間に、前記送風手段による前記液体の乾燥動作を開始させる
ことを特徴とする顕微鏡観察装置。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載の顕微鏡観察装置において、
前記監視手段は、前記除去手段による前記吸引動作を停止させた後、予め定めた時間だけ前記送風手段による前記乾燥動作を継続させる
ことを特徴とする顕微鏡観察装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体の液浸観察に用いられる顕微鏡観察装置に関し、特に、半導体ウエハや液晶基板などの液浸観察に好適な顕微鏡観察装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体回路素子や液晶表示素子の製造工程では、半導体ウエハや液晶基板（総じて「基板」という）に形成された回路パターンの欠陥や異物などの観察が、顕微鏡観察装置を用いて行われる。顕微鏡観察装置とは、基板を自動搬送する機構と光学顕微鏡システムとを結びつけたものである。光学顕微鏡システムの対物レンズは乾燥系であり、この対物レンズと観察対象の基板との間は空気などの気体で満たされる（例えば特許文献１を参照）。そして、より高い分解能での観察を実現するために、観察波長を紫外域とすることが提案されている。
【特許文献１】特開２００１−１１８８９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、乾燥系の対物レンズを用いた装置では、対物レンズの開口数を“１”より大きくすることができないため、分解能の向上に限界がある。そこで、周知の液浸法を採用し、乾燥系の対物レンズに代えて液浸系の対物レンズを用いることが考えられる。液浸系の対物レンズを用いて、その先端と観察対象の基板との間を水などの液体で満たすことにより、液体の屈折率(＞１)に応じて対物レンズの開口数を“１”より大きくすることができ、分解能を向上させることができる。
【０００４】
しかし、対物レンズを単に乾燥系から液浸系に交換するだけでは、上記の製造工程における基板の観察を効率よく行うことはできない。その観察を効率よく行うためには、液浸系の対物レンズの先端と基板の観察点との間に供給された液体を観察終了後に除去する機構が必要である。また、出来るだけ早く次の観察点に移動するため、現在の観察点における液体除去の進行状況を監視することも望まれるが、有効な監視方法はまだ提案されていない。最も簡単な監視方法として例えば目視による方法が考えられるが、対物レンズの先端と基板の観察点との間は非常に狭いため、視認に長い時間が掛かってしまう。
【０００５】
本発明の目的は、基板の観察点に供給された液体を除去する際、その進行状況を簡単かつ迅速に監視することができ、液浸法による基板の観察を効率よく行える顕微鏡観察装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の顕微鏡観察装置は、観察対象の基板を支持する支持手段と、液浸系の対物レンズと、前記対物レンズの焦点位置に対する前記基板の合焦状態に応じてフォーカス信号を生成する生成手段と、前記対物レンズの先端と前記基板の観察点との間に液体が供給された後、前記フォーカス信号に基づいて、前記対物レンズと前記基板との相対位置を調整する調整手段と、前記基板の観察終了後に前記液体を除去する除去手段と、前記除去手段による前記液体の除去中に、前記フォーカス信号に基づいて液体除去の進行状況を監視する監視手段とを備えたものである。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の顕微鏡観察装置において、前記除去手段は、前記液体を吸引する手段であり、前記監視手段は、前記フォーカス信号の異常に応じて、前記除去手段による前記液体の吸引動作を停止させるものである。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の顕微鏡観察装置において、前記液体および/または該液体の周辺に向けて空気を吹き出すことにより、前記液体を乾燥させる送風手段をさらに備え、前記監視手段は、前記除去手段による前記吸引動作を停止させた後、前記送風手段による前記液体の乾燥動作を開始させるものである。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の顕微鏡観察装置において、前記液体および/または該液体の周辺に向けて空気を吹き出すことにより、前記液体を乾燥させる送風手段をさらに備え、前記監視手段は、前記基板の観察終了後で且つ前記除去手段による前記吸引動作の停止前の間に、前記送風手段による前記液体の乾燥動作を開始させるものである。
【０００９】
請求項５に記載の発明は、請求項３または請求項４に記載の顕微鏡観察装置において、前記監視手段は、前記除去手段による前記吸引動作を停止させた後、予め定めた時間だけ前記送風手段による前記乾燥動作を継続させるものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の顕微鏡観察装置によれば、基板の観察点に供給された液体を除去する際、その進行状況を簡単かつ迅速に監視することができ、液浸法による基板の観察を効率よく行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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）
第１実施形態の顕微鏡観察装置１０は、図１(ａ),(ｂ)と図２に示す通り、ミニエンバイロメント装置(１１〜１４,１６〜１９)と、その内部に設置された液浸顕微鏡２０および送風機３０とで構成される。図１(ａ)は顕微鏡観察装置１０の上面図、図１(ｂ)と図２は断面図である。また、ミニエンバイロメント装置(１１〜１４,１６〜１９)の内部には、観察対象の基板１０Ａを自動搬送する機構(不図示)も設けられる。基板１０Ａは、半導体ウエハや液晶基板である。顕微鏡観察装置１０は、半導体回路素子や液晶表示素子の製造工程において、基板１０Ａに形成された回路パターンの欠陥や異物などの液浸観察（外観検査）に用いられる。回路パターンは、例えばエッチングパターンである。
【００１２】
ミニエンバイロメント装置(１１〜１４,１６〜１９)の説明を行う。ミニエンバイロメント装置(１１〜１４,１６〜１９)は、筐体１１と、その内部に設置された仕切り板１２,定盤１３,圧力調整機構１４と、筐体１１の上面１１Ａに設置された複数のファンフィルタユニット１６〜１９とで構成される。筐体１１の下面１１Ｂには、不図示の通気口が形成されている。筐体１１の内部は、基板１０Ａの液浸観察が行われる局所環境(minienvironment)であり、周囲（クリーンルーム内）より清浄度が高くなっている。
【００１３】
また、筐体１１の内部は、縦方向の仕切り板１２と水平方向の定盤１３とにより、３つの空間Ａ,Ｂ,Ｃに分割されている。つまり、定盤１３よりも上面１１Ａ側が、仕切り板１２によって２つの空間Ａ,Ｂに分割され、定盤１３よりも下面１１Ｂ側が、１つの空間Ｃとなっている。そして、空間Ａには液浸顕微鏡２０および送風機３０が収容され、空間Ｂには基板１０Ａの搬送系(不図示)が収容され、空間Ｃには例えばコンピュータなどが収容される。
【００１４】
なお、定盤１３は、液浸顕微鏡２０や基板１０Ａの搬送系(不図示)を支持する板状の部材であり、仕切り部材１２と対向する箇所に通気用の開口部１３Ａを有すると共に、端部にも同様の開口部１３Ｂ,１３Ｃを有する。さらに、定盤１３と同じ水平面内に設けられた圧力調整機構１４には、大きさを調整可能な通気用の開口部が設けられる。また、仕切り板１２には、搬送系により搬送される基板１０Ａの通過用の開口部１２Ａが設けられる。基板１０Ａは、開口部１２Ａを介して空間Ｂから空間Ａに搬送され、液浸顕微鏡２０による液浸観察が終了すると、開口部１２Ａを介して空間Ａから空間Ｂに回収される。
【００１５】
ファンフィルタユニット１６〜１９は、筐体１１の上面１１Ａに設置され、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）。ファンフィルタユニット１６〜１９のうち、１つのファンフィルタユニット１６は、筐体１１の内部の空間Ａに向けて清浄な空気を導入する。また、残りの３つのファンフィルタユニット１７〜１９は、筐体１１の内部の空間Ｂに向けて清浄な空気を導入する。
【００１６】
全てのファンフィルタユニット１６〜１９には、各々、筐体１１の上面１１Ａから筐体１１の内部（空間Ａ,空間Ｂ）に向けて空気を吹き出すダウンフローの送風手段として、ファン１６Ａ〜１９Ａが設けられる。さらに、全てのファンフィルタユニット１６〜１９には、各々、吹き出し口を覆うように発塵防止用のＵＬＰＡフィルタ(Ultra Low Penetoration Air Filter)１６Ｂ〜１９Ｂが装着される。なお、ファンフィルタユニット１９のファン１９ＡとＵＬＰＡフィルタ１９Ｂは図示省略した。
【００１７】
また、空間Ａの上部のファンフィルタユニット１６には、空間Ａに設置された液浸顕微鏡２０の光学系を保護するために、その吹き出し口を覆うようにケミカルフィルタ１６Ｃが装着される。ケミカルフィルタ１６Ｃは、有機系ガスを除去するフィルタと、アルカリ性ガス（例えばアンモニアガス）を除去するフィルタと、酸性ガスを除去するフィルタとの組み合わせからなり、ファン１６ＡとＵＬＰＡフィルタ１６Ｂとの間に配置される。なお、酸性ガスを除去するフィルタは省略しても構わない。
【００１８】
上記のように構成されたミニエンバイロメント装置(１１〜１４,１６〜１９)において、筐体１１の内部のうち空間Ａには、ＵＬＰＡフィルタ１６Ｂによりゴミや塵などの微小な気体中パーティクルが除去され、且つ、ケミカルフィルタ１６Ｃにより化学物質（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、ファン１６Ａにより吹き出される。また、空間Ｂには、ＵＬＰＡフィルタ１７Ｂ〜１９Ｂによりゴミや塵などの微小な気体中パーティクルが除去された清浄な空気が、ファン１７Ａ〜１９Ａにより吹き出される。
【００１９】
筐体１１の上面１１Ａから空間Ａ,Ｂに吹き出された空気は、下方に向かって流れ（ダウンフロー）、定盤１３の通気用の開口部１３Ａ〜１３Ｃと、圧力調整機構１４の通気口を介して、定盤１３より下面１１Ｂ側の空間Ｃに到達する。そして、さらに下方に向かって流れ、下面１１Ｂの通気口(不図示)を介して、筐体１１の外部（クリーンルーム内）に排気される。なお、図１の矢印は、空気の流れを表している。このように、ミニエンバイロメント装置(１１〜１４,１６〜１９)を用いることで、クリーンルーム内の清浄度を全体的に高くするより安価に、基板１０Ａの液浸観察に必要な高い清浄度を実現することができる。
【００２０】
また、ミニエンバイロメント装置(１１〜１４,１６〜１９)では、仕切り板１２の真下（定盤１３のうち仕切り板１２と対向する箇所）に設けた開口部１３Ａにより、仕切り板１２に沿って下方に流れる空気を乱すことなくスムーズに空間Ｃまで導くことができる。さらに、圧力調整機構１４の通気口の大きさを調整し、空間Ａの内部圧力Ｐ１を空間Ｂの内部圧力Ｐ２よりも高くすることによって、空間Ａ,Ｂにおける空気の流れ方向を、仕切り板１２の開口部１２Ａを介して空間Ａ側から空間Ｂ側へ流れるように設定することができる。
【００２１】
したがって、仕切り板１２の開口部１２Ａを介して空間Ａ,Ｂが繋がっている場合でも、空間Ｂに吹き出された空気（有機系ガスを含む空気）が、開口部１２Ａを介して空間Ａに広がることは殆どないと考えられる。このため、空間Ａをファンフィルタユニット１６からの空気（有機系ガスを含まない空気）によって安定的に満たすことができる。つまり、局所的に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を作り出すことができる。その結果、空間Ａでは、液浸顕微鏡２０の光学系を通過する検査光（例えば深紫外光）と有機系ガスとの化学反応が起こることはなく、その光学系（例えばレンズ表面の膜など）を保護することができる。
【００２２】
次に、空間Ａの液浸顕微鏡２０について説明する。図３に示す通り、液浸顕微鏡２０には、観察対象の基板１０Ａを支持するステージ部(２１,２２)と、液浸系の観察光学系(２４,２５)と、液体供給機２６と、液体吸引機２７とが設けられる。また、液浸顕微鏡２０には、図２に示す照明光源２９を含む照明光学系や、図４に示すＴＴＬ方式のオートフォーカス(ＡＦ)機構４０や制御部５０なども設けられる。
【００２３】
ステージ部(２１,２２)は、不図示のシリンジとＺθステージ２１とＸＹステージ２２とで構成されている。シリンジは、Ｚθステージ２１により鉛直方向に移動可能、ＸＹステージ２２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シリン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。なお、Ｚθステージ２１は、基板１０Ａの焦点合わせ時に、シリンジを鉛直方向に移動させる。焦点合わせ動作は、制御部５０がＡＦ機構４０を用いて行う。また、基板１０Ａの予め定めた観察点を観察光学系(２４,２５)の視野内に位置決めする際、ＸＹステージ２２は、Ｚθステージ２１を水平面内で移動させる。ＸＹステージ２２のベース部材は液浸顕微鏡２０の本体に固定されている。
【００２４】
観察光学系(２４,２５)には、液浸系の対物レンズ２４と、接眼レンズ２５などが設けられる。対物レンズ２４と接眼レンズ２５は、液浸顕微鏡２０の本体に固定されている。対物レンズ２４は、その先端（下面）と基板１０Ａとの間が液浸媒質（液体２８）で満たされたときに、光学系の収差が補正されるように設計されている。対物レンズ２４の先端が、液体２８との接触部分となる。
【００２５】
また、照明光学系には、図２に示す照明光源２９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。なお、可視域の波長の照明光源２９を用いる場合は接眼レンズ２５を用いた基板１０Ａの液浸観察が可能となる。しかし、紫外域の波長の照明光源２９を用いる場合は、接眼レンズ２５からの観察はできないので、接眼レンズ２５の代わりにＣＣＤカメラなどを設けて撮像し、モニタ装置にライブ画像を表示して観察する。
【００２６】
液体供給機２６は、液浸媒質の液体２８を基板１０Ａの観察点に供給する機構であり、吐出ノズルと加圧ポンプと液体タンクなどにより構成される。吐出ノズルは、対物レンズ２４の周辺近傍に配置され、その先端が対物レンズ２４の先端近傍に配置される。加圧ポンプは、液体タンクから所定量の液体を吐出ノズルに送り出す。その結果、吐出ノズルの先端から吐出した液体２８は、対物レンズ２４の先端と基板１０Ａとの間（空間）に到達する。このように、吐出ノズルを介して液体２８が供給され、表面張力により「液滴」を形成する。液体２８の供給は、液浸観察の前に、制御部５０が自動的に行う。
【００２７】
ＡＦ機構４０は、図４に示す通り、対物レンズ２４の光軸上に配置されている。ＡＦ機構４０は、少なくとも基板１０Ａの液浸観察時に、対物レンズ２４の焦点位置に対する基板１０Ａの合焦状態（デフォーカス量）を検出すると共に、基板１０Ａの合焦状態に応じてフォーカス信号（ＡＦ信号）を生成する機構である。
ＡＦ機構４０では、光源４１からの光をスリット４２に照射し、レンズ４３で略平行な光にして、遮光板４４に入射させる。遮光板４４は、スリット４２を通過した光のうち、半分を遮光する。遮光板４４を通過した光は、分岐プリズム４５,４６で反射し、対物レンズ２４に導かれる。その結果、基板１０Ａにスリット像が投影される。
【００２８】
基板１０Ａで反射した光（ＡＦ検出光）は、再び、対物レンズ２４で集光され、分岐プリズム４６,４５を透過し、結像レンズ４７により集光される。その結果、１次元撮像素子４８にスリット像が形成される。信号処理部４９は、１次元撮像素子４８におけるスリット像の重心位置を検出し、その位置から基板１０Ａのデフォーカス量を求め、フォーカス信号を制御部５０に出力する。
【００２９】
制御部５０は、対物レンズ２４の先端と基板１０Ａの観察点との間に液体２８が供給された後、ＡＦ機構４０から出力されるフォーカス信号に基づいて、Ｚθステージ２１を制御し、対物レンズ２４と基板１０Ａとの相対位置を自動調整する（ＡＦ制御）。このとき、Ｚθステージ２１の制御は、ＡＦ機構４０からのフォーカス信号を液浸媒質（液体２８）の屈折率で補正し、補正後のフォーカス信号に基づいて行われる。
【００３０】
液浸顕微鏡２０の対物レンズ２４と接眼レンズ２５（または不図示のＣＣＤカメラ）を用いた基板１０Ａの液浸観察は、基板１０Ａの観察点に液体２８が供給され、且つ、基板１０Ａが対物レンズ２４の焦点面に位置決めされた状態で行われる。また、基板１０Ａの液浸観察は、ファンフィルタユニット１６〜１９によるダウンフロー環境下で行われる。この液浸観察時、空間Ａは有機系ガスを含まない空気によって満たされ、液浸顕微鏡２０はクリーンな環境で使用されるため、液浸顕微鏡２０の光学系（対物レンズ２４など）を確実に保護できる。
【００３１】
液浸顕微鏡２０では、接眼レンズ２５の視野位置（あるいはＣＣＤカメラの撮像面）に基板１０Ａの拡大像（パターン像）が形成され、この像により基板１０Ａの観察が行われる。また、対物レンズ２４の先端と基板１０Ａの観察点との間を満たす液体２８の屈折率(＞１)に応じて、対物レンズ２４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。
【００３２】
ちなみに、分解能は、対物レンズ２４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点間の分解能を議論する場合、通常“０.６１”が用いられる。また、対物レンズ２４の開口数ＮＡは、対物レンズ２４の開き角θと、対物レンズ２４と基板１０Ａとの間の媒質の屈折率ｎとを用いて、「ＮＡ＝ｎ×sinθ」と表される。このように、分解能は、対物レンズ２４と基板１０Ａとの間の屈折率ｎの増加に反比例して小さくなる（向上する）。
【００３３】
なお、液浸媒質の液体２８としては、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。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く、比抵抗は１８.２ＭΩ・ｃｍ以上である。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。
【００３４】
液体吸引機２７は、基板１０Ａの観察終了後、液浸媒質の液体２８を基板１０Ａの観察点から吸引する機構であり、吸引ノズルと吸引ポンプと廃液タンクなどにより構成される。吸引ノズルは、対物レンズ２４の周辺近傍に配置され、その先端が対物レンズ２４の先端近傍に配置される。吸引ポンプは、対物レンズ２４の先端と基板１０Ａとの間の液体２８を吸引ノズルを介して周りの空気と一緒に吸引する。つまり、液体２８を基板１０Ａから除去する。吸引された液体２８は例えばフィルタにより空気とは選別され、廃液タンクに集められる。このように、吸引ノズルを介して液体２８が吸引される。液体２８の吸引は、液浸観察の後で、制御部５０が自動的に行う。
【００３５】
次に、送風機３０について説明する。図２に示す通り、送風機３０は、上記の液浸顕微鏡２０の近傍に配置された液体乾燥専用のファン３０Ａと、その吹き出し口に装着された発塵防止用（パーティクル除去用）のＵＬＰＡフィルタ３０Ｂと、ダクト３０Ｃとで構成されている。ダクト３０Ｃは、ファン３０Ａと液浸顕微鏡２０の照明光源２９との間に配置される。照明光源２９は熱源と考えられる。
【００３６】
この送風機３０では、照明光源２９の余熱を利用し、照明光源２９によって温められた空気（液体２８より温度の高い空気（温風））を、ダクト３０Ｃを介してファン３０Ａの上流側の吸気口に導く。そして、ファン３０Ａにより、ＵＬＰＡフィルタ３０Ｂを介して、対物レンズ２４の側方から液体２８および/または液体２８の周辺に向けて（横向きに）温風を吹き出すことができる。
【００３７】
次に、第１実施形態の顕微鏡観察装置１０における基板１０Ａの観察動作を説明する。基板１０Ａの観察動作は、制御部５０による自動制御であり、図５に示すフローチャートの手順にしたがって行われる。なお、顕微鏡観察装置１０を用いた液浸観察は、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。
【００３８】
まず（ステップＳ１）、観察対象の基板１０Ａを液浸顕微鏡２０のステージ部(２１,２２)に搬送し、シリンジの上面に固定させる。次に（ステップＳ２）、Ｚθステージ２１とＸＹステージ２２を制御して、基板１０Ａの予め定めた観察点を対物レンズ２４の視野内に位置決めする。次に（ステップＳ３）、液体供給機２６を制御して、対物レンズ２４の先端と基板１０Ａの観察点との間に所定量の液体２８を供給する。なお、ステップＳ２,Ｓ３の順序は逆でもよい。つまり、液体２８を基板１０Ａの観察点に載せた後で、この観察点を対物レンズ２４の視野内に位置決めしてもよい。
【００３９】
制御部５０は、対物レンズ２４の先端と基板１０Ａの観察点との間に液体２８が供給された後、ステップＳ４の処理に進み、ＡＦ制御を開始する。つまり、ＡＦ機構４０からのフォーカス信号に基づいてＺθステージ２１を制御し、基板１０Ａを対物レンズ２４の焦点面に位置決めする。ＡＦ制御は、後述のステップＳ８まで継続して行われる。
基板１０Ａが対物レンズ２４の焦点面に位置決めされた状態で、ステップＳ５における基板１０Ａの液浸観察（つまり高分解能での観察）が可能となる。観察者は、接眼レンズ２５（あるいは不図示の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。また、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。
【００４０】
その後、基板１０Ａの液浸観察が終了すると、制御部５０には観察終了信号が出力される。観察終了信号は、基板１０Ａの液浸観察を接眼レンズ２５により行った場合、制御部５０に観察終了を知らせるボタンが観察者によって操作されたときに出力される。また、基板１０Ａの液浸観察にＣＣＤカメラを用いた場合は、ＣＣＤカメラによる観察画像の取り込みが終了したタイミングで、観察終了信号が出力される。
【００４１】
制御部５０は、観察終了信号を受け取ると、次のステップＳ６に進み、液体吸引機２７を制御して、対物レンズ２４の先端と基板１０Ａとの間から液体２８を吸引する動作を開始させる。さらに、次のステップＳ７では、液体吸引機２７による液体２８の吸引(除去)中に、ＡＦ機構４０からのフォーカス信号が正常か異常かを判断する。つまり、フォーカス信号に基づいて液体除去の進行状況を監視する。
【００４２】
液体除去の進行状況を模式的に示すと、およそ図６(ａ)→(ｂ)→(ｃ)のようになる。つまり、吸引開始時(ａ)から途中(ｂ)までは、表面張力によって対物レンズ２４の先端と基板１０Ａとの間が液体２８で満たされた状態に保たれるが、さらに液体除去が進行すると、最後(ｃ)には対物レンズ２４の先端と基板１０Ａとの間に空気層８Ａが入った状態になると考えられる。
【００４３】
ＡＦ機構４０からのフォーカス信号は、対物レンズ２４の先端と基板１０Ａとの間が液体２８で満たされた状態（図６(ｃ)のような空気層８Ａを含まない状態）のとき、正常な範囲内で変化する。このため、液体除去の開始からしばらくの間（図６(ａ),(ｂ)）は、図５のステップＳ７の判断結果がＹｅｓとなり、液体吸引機２７による液体除去の動作が継続して行われる。
【００４４】
しかし、液体２８の残りが少なくなって液体２８の中に空気層８Ａ（図６(ｃ)）が入ると、対物レンズ２４の先端と基板１０Ａとの間の屈折率が変化するため、ＡＦ機構４０からのフォーカス信号は、これまでの正常な範囲から外れて異常値を示すことになる。したがって、このフォーカス信号の異常に応じて、図５のステップＳ７の判断結果がＮｏとなり、制御部５０は、次のステップＳ８の処理に進む。
【００４５】
ステップＳ８において、制御部５０は、液体吸引機２７による液体２８の吸引動作を停止させる。また、フォーカス信号が異常値を示す場合、フォーカス信号に基づいてＺθステージ２１を制御しても、基板１０Ａを対物レンズ２４の焦点面に位置決めする（合焦させる）ことはできないため、ＡＦ制御も停止させる。
このとき、対物レンズ２４の先端と基板１０Ａとの間では、微量の液体２８を除去しきれずに取り残す可能性がある。取り残される液体（微量）の付着箇所は、図７に示す通り、観察時に液体２８と接触していた箇所８Ｂ,８Ｃであり、対物レンズ２４の先端（特に先球レンズ２４Ａの先端）や、基板１０Ａの観察点などである。これらの箇所８Ｂ,８Ｃに液体が取り残されたまま放置すると、対物レンズ２４（特に先球レンズ２４Ａ）の先端の劣化や、基板１０Ａの観察点の溶解が進むことがあり、好ましくない。
【００４６】
そこで次に（ステップＳ９）、制御部５０は、送風機３０のファン３０Ａを制御して、照明光源２９によって温められた空気（温風）を、対物レンズ２４の側方から液体２８および/または液体２８の周辺に向けて（横向きに）吹き出すことにより、液体２８の残りを乾燥させる。送風機３０のファン３０Ａによる液体の乾燥動作は、その開始から予め定めた時間だけ継続して行われる。
【００４７】
ファン３０Ａの動作時間（上記の予め定めた時間）は、(１)液体供給機２６による液体２８の供給量と液体吸引機２７による液体２８の吸引性能に応じて、吸引後の液体の取り残し量を概算し、(２)液体の取り残し量とファン３０Ａからの空気の吹き出し速度と空気の温度とに応じて、取り残された分の乾燥に必要な時間を概算し、この時間をファン３０Ａの動作時間として決定すればよい。
【００４８】
このように、液体吸引機２７による吸引動作を停止させた後、送風機３０のファン３０Ａによる乾燥動作を開始させて予め定めた時間だけ継続させることにより、液体吸引機２７を用いた吸引では除去しきれなかった液体２８を乾燥によって強制的に効率よく除去できる。空気の流れ方向を横向きにした場合、取り残された液体に風が直接当たるため、乾燥を早めることができる。また、温風を用いることにより、さらに効果的に液体を乾燥させることができる。
【００４９】
ステップＳ９の乾燥処理が終わると、制御部５０は、基板１０Ａの観察点に供給された液体２８の除去終了（つまりステージ部(２１,２２)の移動可能）と判断して、ステップＳ１０の処理に進む。ステップＳ１０では、基板１０Ａ上に次の観察点があるか否かを判定し、ある場合（Ｓ１０がＹｅｓ）には上記ステップＳ２の処理に戻る。ステップＳ２では、ステージ部(２１,２２)を制御して次の観察点に移動させる。一方、次の観察点がない場合（Ｓ１０がＮｏ）にはステップＳ１１に進み、基板１０Ａをステージ部(２１,２２)から回収して、基板１０Ａの観察動作を終了する。
【００５０】
上記のように、第１実施形態の顕微鏡観察装置１０では、基板１０Ａの観察点に供給された液体２８を除去する際、ＡＦ機構４０からのフォーカス信号を利用して、フォーカス信号の正常/異常に基づいて液体除去の進行状況を監視するため（図５のステップＳ７）、その監視を簡単かつ迅速に行うことができる。したがって、現在の観察点の周囲に液体を撒き散らすことなく、出来るだけ早く次の観察点に移動することができ、液浸法による基板１０Ａの観察を効率よく行うことができる。
【００５１】
また、第１実施形態の顕微鏡観察装置１０では、ＡＦ機構４０からのフォーカス信号の異常に応じて、液体吸引機２７による吸引動作を停止させるため、液体吸引機２７の吸引性能が低下しない範囲で効率よく液体吸引機２７を使用することができる。一般に、対物レンズ２４の先端と基板１０Ａとの間における液体２８の残りが少なくなって、液体２８の中に空気層８Ａ（図６(ｃ)）が入ると、液体吸引機２７による液体２８の吸引が困難となる（吸引性能の低下）。
【００５２】
さらに、第１実施形態の顕微鏡観察装置１０では、液体吸引機２７による吸引動作を停止させた後、送風機３０のファン３０Ａによる乾燥動作を開始させて予め定めた時間だけ継続させるため、取り残された液体２８を乾燥によって強制的に効率よく除去できる。このとき、対物レンズ２４の先端（特に先球レンズ２４Ａの先端）や、基板１０Ａの観察点に付着した液体だけでなく、基板１０Ａからこぼれ落ちてＺθステージ２１などに付着した液体の乾燥も行うことができる。
【００５３】
また、第１実施形態の顕微鏡観察装置１０では、液体２８を除去する際に、液体吸引機２７を用いた吸引と、送風機３０のファン３０Ａを用いた乾燥とを併用するため、基板１０Ａの観察終了後、瞬時に液体２８を除去することができる。
液体２８が対物レンズ２４の先端や基板１０Ａの観察点に接触している時間が短いほど、対物レンズ２４の劣化や基板１０Ａの溶解などが起き難い。つまり、対物レンズ２４や基板１０Ａ（微細パターン）を保護できる。また、対物レンズ２４の劣化や基板１０Ａの溶解に起因する汚染物の発生も最小限に抑えることができる。
【００５４】
したがって、基板１０Ａを破壊することなく液浸観察を行うことができ、１/ｎ倍の高分解能で高速に観察可能となる。また、対物レンズ２４の寿命を延ばすこともできる。
さらに、第１実施形態の顕微鏡観察装置１０では、送風機３０のファン３０Ａを液体の吸引後のみ稼動させるため、液浸顕微鏡２０の可動部（例えばステージ部(２１,２２)）に起因するゴミの撒き散らしの影響を低減することもできる。
【００５５】
また、第１実施形態の顕微鏡観察装置１０では、液浸顕微鏡２０をミニエンバイロメント装置(１１〜１４,１６〜１９)の内部に収容するため、ファンフィルタユニット１６のファン１６Ａによって空間Ａに吹き出された空気（ダウンフロー）も、基板１０Ａの観察点に供給される液体２８および/または液体２８の周辺に到達する。このため、ファン１６Ａによる液体２８の乾燥効果も期待できる。
（第２実施形態）
第２実施形態の顕微鏡観察装置は、上記した図５のフローチャートではなく、図８のフローチャートの手順にしたがって基板１０Ａの観察動作を行うものである。図８のステップＳ２１〜Ｓ２５,Ｓ３０,Ｓ３１の処理は、各々、図５のステップＳ１〜Ｓ５,Ｓ１０,Ｓ１１の処理と同じである。第２実施形態における基板１０Ａの観察動作も、制御部５０による自動制御である。
【００５６】
制御部５０は、上記の観察終了信号を受け取ると、ステップＳ２６の処理を行う。つまり、液体吸引機２７を制御して液体２８の吸引動作を開始させると同時に、送風機３０のファン３０Ａを制御して液体２８の乾燥動作を開始させる。次のステップＳ２７では、液体２８の吸引および乾燥(除去)中に、ＡＦ機構４０からのフォーカス信号が正常か異常かを判断する。つまり、フォーカス信号に基づいて液体除去の進行状況を監視する。
【００５７】
そして、フォーカス信号が正常な範囲内に保たれている間（ステップＳ２７の判断結果がＹｅｓの間）、液体除去の動作（吸引動作および乾燥動作）を継続して行う。その後、液体２８の残りが少なくなって液体２８の中に空気層８Ａ（図６(ｃ)）が入り、フォーカス信号が正常な範囲から外れて異常値を示すと（Ｓ２７がＮｏ）、制御部５０は、ステップＳ２８の処理に進む。
【００５８】
ステップＳ２８において、制御部５０は、液体吸引機２７による液体２８の吸引動作を停止させる。また、フォーカス信号が異常値を示す場合、フォーカス信号に基づいてＺθステージ２１を制御しても、基板１０Ａを対物レンズ２４の焦点面に位置決めする（合焦させる）ことはできないため、ＡＦ制御も停止させる。さらに、吸引動作の停止から予め定めた時間が経過した後、送風機３０のファン３０Ａによる乾燥動作も停止させる。
【００５９】
したがって、第２実施形態の顕微鏡観察装置では、上記した第１実施形態の顕微鏡観察装置１０と同様の効果に加えて、次の効果を奏する。基板１０Ａの観察終了後、ステップＳ２６において液体２８の吸引動作と乾燥動作を同時に開始させるため、液体２８を吸引しながら併行して乾燥させることもでき、より早く液体２８を基板１０Ａの観察点から除去することができる。その結果、上記した第１実施形態の顕微鏡観察装置１０と比較してスループットが向上する。
【００６０】
なお、上記した第２実施形態では、吸引と乾燥を同時に開始する例を説明したが、本発明はこれに限定されない。吸引と乾燥の開始タイミングとしては、先に吸引を開始して、吸引の最中（フォーカス信号が正常なうち）に乾燥を開始してもよい。さらに、先に乾燥を開始して、乾燥の最中（フォーカス信号が正常なうち）に吸引を開始してもよい。つまり、乾燥の開始タイミングは、基板１０Ａの観察終了後で且つ吸引の停止前の間に設定することができる。
【００６１】
また、上記した第２実施形態では、吸引の停止から予め定めた時間後に乾燥を停止させる例を説明したが、本発明はこれに限定されない。乾燥の停止タイミングとしては、吸引の停止と同時でもよい。つまり、少なくとも吸引を停止させるまで、乾燥を継続させればよい。この場合、微量の液体を取り残す可能性もあるが、ミニエンバイロメント装置(１１〜１４,１６〜１９)のファンフィルタユニット１６のファン１６Ａによる乾燥効果で、取り残された液体を除去可能である。
（変形例）
なお、上記した実施形態では、ＡＦ機構４０からのフォーカス信号に基づいて液体除去の進行状況を監視する例を説明したが、本発明はこれに限定されない。液浸顕微鏡２０にＣＣＤカメラが設けられている場合には、ＣＣＤカメラからの画像信号に基づいて同様のフォーカス信号（対物レンズ２４の焦点位置に対する基板の合焦状態に応じて変化する信号）を生成できる。この生成には、画像マッチングやコントラストの計算などを行えばよい。このため、ＣＣＤカメラの画像信号から生成したフォーカス信号に基づいて、液体除去の進行状況の監視を行うこともできる。
【００６２】
また、上記した実施形態では、吸引と乾燥とを併用して液体を除去する例を説明したが、本発明はこれに限定されない。
(１)吸引のみで液体を除去する場合にも本発明を適用できる。この場合、観察終了後に吸引を開始して、フォーカス信号の異常に応じて吸引を停止することになる。取り残された微量の液体は、ミニエンバイロメント装置(１１〜１４,１６〜１９)のファンフィルタユニット１６のファン１６Ａによる乾燥効果で除去可能である。
【００６３】
(２)乾燥のみで液体を除去する場合にも本発明を適用できる。この場合、観察終了後に乾燥を開始し、フォーカス信号の異常に応じて計時を開始し、予め定めた時間後に乾燥を停止することになる。このため、送風機３０による乾燥によって取り残し無く液体を除去することができる。また、観察終了後に乾燥を開始し、フォーカス信号の異常に応じて乾燥を停止してもよい。この場合には、取り残された微量の液体を、ミニエンバイロメント装置(１１〜１４,１６〜１９)のファンフィルタユニット１６のファン１６Ａによる乾燥効果で除去することが好ましい。
【００６４】
さらに、上記した実施形態では、照明光源２９によって温められた空気を送風機３０から吹き出す例を説明したが、本発明はこれに限定されない。ダクト３０Ｃを省略し、温められていない空気を吹き出すようにしてもよい。
さらに、上記した実施形態では、空間Ａの１つのファンフィルタユニット１６にケミカルフィルタ１６Ｃを装着したが、本発明はこれに限定されない。空間Ａに複数のファンフィルタユニットが設置される場合には、その全てにケミカルフィルタを装着することが必要になる。また、１つ以上のファンフィルタユニットが空間Ａと空間Ｂにまたがって設置される場合は、そのファンフィルタユニットの吹き出し口を分割して、少なくとも空間Ａに向けての吹き出し部分を覆うようにケミカルフィルタを装着すればよい。
【００６５】
このように、液浸顕微鏡２０を設置しない(搬送系を設置する)空間Ｂのファンフィルタユニット１７〜１９においてケミカルフィルタの装着を省略し、液浸顕微鏡２０を設置する空間Ａのファンフィルタユニット１６のみにケミカルフィルタ１６Ｃを装着したので、ケミカルフィルタの少数化により、ランニングコストおよびイニシャルコストを確実に削減することができる。ただし、全てのファンフィルタユニットにケミカルフィルタを装着しても構わない。ＵＬＰＡフィルタに代えてＨＥＰＡ(High Efficiency Particulate Air Filter)フィルタなどの高性能集塵フィルタを装着した場合にも本発明を適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】顕微鏡観察装置１０の上面図(ａ)および縦断面図(ｂ)である。
【図２】顕微鏡観察装置１０の一部分（空間Ａ）の縦断面図である。
【図３】液浸顕微鏡２０の構成を示す概略図である。
【図４】ＡＦ機構４０の構成を示す概略図である。
【図５】第１実施形態における観察動作の手順を示すフローチャートである。
【図６】液体２８を除去する際の挙動を示す側面図である。
【図７】観察時に液体２８と接触する箇所８Ｂ,８Ｃを説明する図である。
【図８】第２実施形態における観察動作の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６７】
１０  顕微鏡観察装置
１１  筐体
１２  仕切り板
１３  定盤
１４  圧力調整機構
１６，１７，１８，１９  ファンフィルタユニット
１６Ａ，１７Ａ，１８Ａ，３０Ａ  ファン
１６Ｂ，１７Ｂ，１８Ｂ，３０Ｂ  ＵＬＰＡフィルタ
１６Ｃ  ケミカルフィルタ
２０  液浸顕微鏡
２１  Ｚθステージ
２２  ＸＹステージ
２４  液浸系の対物レンズ
２６  液体供給機
２７  液体吸引機
２８  液体
８Ａ  空気層
２９  照明光源
３０  送風機
３０Ｃ  ダクト
４０  ＡＦ機構
５０  制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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