(57)【要約】【課題】  液体の供給量を適切にして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を支持する支持手段と、液浸系の対物レンズ１４と、対物レンズの先端と基板との間に液体２０を供給する供給手段とを備え、供給手段による液体の供給量は、対物レンズの先端と基板との間の柱状空間２Ａの体積Ｖ１と、表面張力により対物レンズの先端から食み出し可能な環状空間２Ｂの体積Ｖ２とを用いて、「Ｖ０＝Ｖ１＋Ｖ２」を満足する体積Ｖ０に相当する。【選択図】      図２
2005234457.tif 000002
【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、
前記対物レンズの先端と前記基板との間に液体を供給する供給手段とを備え、
前記供給手段による前記液体の供給量は、前記対物レンズの先端と前記基板との間の柱状空間の体積Ｖ１と、表面張力により前記対物レンズの先端から食み出し可能な環状空間の体積Ｖ２とを用いて、次の式(１)を満足する体積Ｖ０に相当する
Ｖ０＝Ｖ１＋Ｖ２  …(１)
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、
前記環状空間は、前記対物レンズの先端からの食み出し幅Ａが、前記対物レンズの作動距離δを用い、次の式(２)を満足する
δ/２ ≦ Ａ ≦ ２δ  …(２)
ことを特徴とする顕微鏡観察装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の顕微鏡観察装置において、
前記基板の観察前に、前記供給手段を制御して前記液体の供給を開始させると共に、該液体の供給量が前記体積Ｖ０に相当する量となった時点で前記液体の供給を停止させる制御手段を備えた
ことを特徴とする顕微鏡観察装置。
【請求項４】
請求項３に記載の顕微鏡観察装置において、
前記基板の観察後に、前記液体を前記基板から除去する除去手段を備えた
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、半導体ウエハや液晶基板などの観察に用いられる顕微鏡観察装置に関する。
【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。この場合には、液浸系の対物レンズの先端と観察対象の基板との間が水などの液体で満たされ、液体の屈折率(＞１)に応じて対物レンズの開口数を“１”より大きくすることができ、分解能を向上させることができる。
【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との間に液体を供給する機構が必要であり、さらに、液体の供給量を適切にするための工夫も必要である。
本発明の目的は、液体の供給量を適切にして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】
【０００５】
請求項１に記載の顕微鏡観察装置は、観察対象の基板を支持する支持手段と、液浸系の対物レンズと、前記対物レンズの先端と前記基板との間に液体を供給する供給手段とを備え、前記供給手段による前記液体の供給量は、前記対物レンズの先端と前記基板との間の柱状空間の体積Ｖ１と、表面張力により前記対物レンズの先端から食み出し可能な環状空間の体積Ｖ２とを用いて、次の式(１)を満足する体積Ｖ０に相当するものである。
【０００６】
Ｖ０＝Ｖ１＋Ｖ２  …(１)
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、前記環状空間は、前記対物レンズの先端からの食み出し幅Ａが、前記対物レンズの作動距離δを用い、次の式(２)を満足するものである。
δ/２ ≦ Ａ ≦ ２δ  …(２)
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の顕微鏡観察装置において、前記基板の観察前に、前記供給手段を制御して前記液体の供給を開始させると共に、該液体の供給量が前記体積Ｖ０に相当する量となった時点で前記液体の供給を停止させる制御手段を備えたものである。
【０００７】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の顕微鏡観察装置において、前記基板の観察後に、前記液体を前記基板から除去する除去手段を備えたものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の顕微鏡観察装置によれば、液体の供給量を適切にして液浸法による基板の観察を効率よく行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を詳細に説明する。
本実施形態の顕微鏡観察装置１０には、図１に示す通り、観察対象の基板１０Ａを支持するステージ(１１,１２)と、液浸観察部(１４,１５)と、液浸媒質の液体２０を供給／回収する機構(１６〜１９)とが設けられる。また、顕微鏡観察装置１０には、図示省略したが、制御部や、基板１０Ａを自動搬送する機構、ＴＴＬ方式のオートフォーカス機構なども設けられる。基板１０Ａは、半導体ウエハや液晶基板である。顕微鏡観察装置１０は、半導体回路素子や液晶表示素子の製造工程において、基板１０Ａに形成された回路パターンの欠陥や異物などの観察（外観検査）に用いられる。回路パターンは、例えばレジストパターンである。
【００１０】
ステージ(１１,１２)の説明を行う。ステージ(１１,１２)は、試料台１１とＸＹＺステージ１２とで構成される。試料台１１は、ＸＹＺステージ１２により鉛直方向に移動可能、水平面内で移動可能に支持されている。基板１０Ａは、例えば現像装置から搬送されて試料台１１の上面に載置され、例えば真空吸着により固定的に支持される。
なお、ＸＹＺステージ１２は、基板１０Ａの焦点合わせ時に、試料台１１を鉛直方向に移動させる。焦点合わせ動作は、不図示の制御部がオートフォーカス機構を用いて行う。また、ＸＹＺステージ１２は、基板１０Ａの予め定めた観察点を液浸観察部(１４,１５)の視野内に位置決めする際、試料台１１を水平面内で移動させる。ＸＹＺステージ１２のベース部材は顕微鏡観察装置１０の本体に固定されている。
【００１１】
液浸観察部(１４,１５)の説明を行う。液浸観察部(１４,１５)には、対物レンズ１４と接眼レンズ１５とが設けられる。対物レンズ１４および接眼レンズ１５は、各々、顕微鏡観察装置１０の本体に固定されている。対物レンズ１４は、液浸系の対物レンズであり、その先端（下面）と基板１０Ａとの間が液浸媒質（液体２０）で満たされたときに、光学系の収差が補正されるように設計されている。対物レンズ１４の先端が、液体２０に触れる部分となる。さらに、顕微鏡観察装置１０の本体内部（対物レンズ１４と接眼レンズ１５との間）には、図示省略した照明光源などが設けられる。観察波長は、例えば可視域や紫外域である。
【００１２】
なお、紫外域の波長の照明光源を用いる場合は、接眼レンズ１５からの観察はできないので、接眼レンズ１５の代わりにＣＣＤカメラなどを設けて撮像し、モニタ装置に表示して観察する。
液浸観察部(１４,１５)では、接眼レンズ１５の視野位置に基板１０Ａの拡大像（パターン像）が形成され、この像により基板１０Ａの観察が行われる。また、対物レンズ１４の先端と基板１０Ａとの間を満たす液体２０の屈折率(＞１)に応じて、対物レンズ１４の開口数を“１”より大きくすることができ、乾燥系の装置（対物レンズの開口数≦１）と比較して分解能を確実に向上させることができる。
【００１３】
ちなみに、分解能は、対物レンズ１４の開口数ＮＡと、観察波長λと、定数ｋとを用いて、「分解能＝ｋ×λ／ＮＡ」と表される。定数ｋの値には、２線間の分解能を議論する場合、通常“０.５”が用いられる。また、対物レンズ１４の開口数ＮＡは、対物レンズ１４の開き角θと、対物レンズ１４と基板１０Ａとの間の媒質の屈折率ｎとを用いて、「ＮＡ＝ｎ×sinθ」と表される。このように、分解能は、対物レンズ１４と基板１０Ａとの間の屈折率ｎの増加に逆比例して小さくなる（向上する）。
【００１４】
液体２０を供給／回収する機構(１６〜１９)の説明を行う。この機構(１６〜１９)には、液体供給装置１６と吐出ノズル１７と吸引ノズル１８と液体回収装置１９とが設けられる。吐出ノズル１７と吸引ノズル１８は対物レンズ１４の周囲に一体的に固定され、その先端が対物レンズ１４の先端近傍に配置される。
液体供給装置１６は、吐出ノズル１７に接続された配管３１と、配管３１の途中に配置された２位置切り換え式の電磁弁３２と、新しい清浄な液体３Ａを収容する液体タンク３３と、加圧ポンプ(３４〜３７)とで構成される。加圧ポンプ(３４〜３７)は、シリンダ３４とピストン３５と送りネジ３６とモータ３７とで構成される。
【００１５】
ピストン３５は、モータ３７の動力を直線運動に変換する送りネジ３６に結合され、任意の速度で往復移動可能である。ピストン３５の移動速度は、モータ３７の回転速度に応じて調整可能である。ピストン３５の移動方向は、モータ３７の回転方向に対応する。
シリンダ３４は、電磁弁３２の第１経路を介して液体タンク３３に接続され、第２経路を介して吐出ノズル１７に接続される。ただし、電磁弁３２において、２つの経路が同時に開放されることはなく、常に何れか一方のみが開放され、接続状態に設定される。電磁弁３２は、第１経路において、シリンダ３４と液体タンク３３との間の経路を接続／遮断する。また、電磁弁３２は、第２経路において、シリンダ３４と吐出ノズル１７との間の経路を接続／遮断する。
【００１６】
電磁弁３２において第１経路が開放され、シリンダ３４と液体タンク３３とが実際に接続された状態で、ピストン３５を図中右方向に移動させることにより、液体タンク３３の内部の液体３Ａをシリンダ３４の内部に導入することができる（液体３Ｂ）。
電磁弁３２において第２経路が開放され、シリンダ３４と吐出ノズル１７とが実際に接続された状態で、ピストン３５を図中左方向に移動させることにより、シリンダ３４の内部の液体３Ｂを吐出ノズル１７に送り出すことができる。送り出された液体３Ｂは、吐出ノズル１７の先端から吐出し、対物レンズ１４の先端と基板１０Ａとの間に到達する（液体２０）。つまり、液体供給装置１６により吐出ノズル１７を介して液体２０の供給が行われる。液体２０の供給は、液浸観察の前に、不図示の制御部が自動的に行う。
【００１７】
シリンダ３４から吐出ノズル１７に送り出される液体３Ｂの量（つまり液体２０の供給量Ｖ）は、シリンダ３４の断面積Ｓとピストン３５の移動量Ｘとの積に等しく（Ｖ＝Ｓ・Ｘ）、ピストン３５の移動量Ｘに応じて任意に調整することができる。また、液体２０の供給速度は、ピストン３５の移動速度に応じて任意に調整することができる。ピストン３５の移動速度は、液体２０が吐出ノズル１７の先端から飛び散らないように遅く設定することが好ましい。
【００１８】
そして、液体２０の供給量Ｖを適切にすることができれば、液体２０は、対物レンズ１４の先端と基板１０Ａとの間において、表面張力により「液滴」を形成する。つまり、周囲に流れ出したり、逆に気泡が除去できなかったりすることはない。液体２０が周囲に流れ出すのは、液体２０の供給量Ｖが多すぎて表面張力の限界を超えた場合である。この場合、観察後に全ての液体２０を回収するのが困難になる。また、気泡が残留するのは、液体２０の供給量Ｖが少なすぎた場合である。この場合、対物レンズ１４による鮮明な像の形成が困難になる。液体２０の適切な供給量Ｖとは、表面張力により、対物レンズ１４の先端と基板１０Ａとの間に「液滴」を形成可能な量である。
【００１９】
ここで、図２(ａ)を参照して、対物レンズ１４の先端と基板１０Ａとの間に供給された液体２０の表面の形状について説明する。液体２０の表面とは、対物レンズ１４の先端と基板１０Ａとの間の露出面のことである。液体２０の供給量Ｖが適切な場合、液体２０の表面の形状は、表面張力により、その面積が最小の球形になろうとする。したがって、液体２０は、対物レンズ１４の先端から表面張力に応じて僅かに食み出すことになる。図２(ａ)では、対物レンズ１４の先端の直径を“ｄ”で示し、液体２０の対物レンズ１４の先端からの食み出し幅を“Ａ”で示した。図２(ａ)の液体２０を上方から見ると、図２(ｂ)に示す通りである。
【００２０】
このように、液体２０の供給量Ｖが適切な場合、液体２０による占有空間は、図２(ａ),(ｂ)に示す通り、対物レンズ１４の先端と基板１０Ａとの間の柱状空間２Ａと、表面張力により対物レンズ１４の先端から食み出し可能な環状空間２Ｂとを足し合わせたものとなる。また、その体積Ｖ０は、柱状空間２Ａの体積Ｖ１と、環状空間２Ｂの体積Ｖ２とを用いて、次の式(11)を満足する。さらに、対物レンズ１４の先端からの食み出し幅Ａは、対物レンズ１４の作動距離δに依存し、近似的に次の式(12)を満足すると考えられる。
【００２１】
Ｖ０＝Ｖ１＋Ｖ２  …(11)
δ/２ ≦ Ａ ≦ ２δ   …(12)
したがって、本実施形態の顕微鏡観察装置１０では、予め上記の体積Ｖ０を設計値として計算し、この体積Ｖ０に相当する量を“液体２０の適切な供給量Ｖ”とする。さらに、適切な供給量Ｖ（＝体積Ｖ０）を実現するために、液体供給装置１６のパラメータ（つまりシリンダ３４の断面積Ｓ）を用いて、次の式(13)により、ピストン３５の移動量Ｘを計算する。
【００２２】
Ｘ＝Ｖ０/Ｓ  …(13)
なお、適切な供給量Ｖ（＝体積Ｖ０）の計算には、対物レンズ１４の先端の直径ｄ、対物レンズ１４の作動距離δ、対物レンズ１４の先端からの食み出し幅Ａが用いられる。例えば、対物レンズ１４の先端からの食み出し幅Ａが、対物レンズ１４の作動距離δに等しいとき、体積Ｖ０は、次の近似式(14)により計算することができる。これは、液体２０の供給量Ｖとして最も適切な場合と考えられる。近似式(14)では、環状空間２Ｂの断面形状を“半径δの１/４円”と仮定した。
【００２３】
【数１】
2005234457.tif 000003
液体供給装置１６（図１）において、上記の式(13)により計算したピストン３５の移動量Ｘを実現する（つまり液体２０の適切な供給量Ｖを実現する）ためには、モータ３７を回転させて送りネジ３６を移動させ、ピストン３５の移動量Ｘを精密に制御することが好ましい。制御方法には、モータ３７としてステッピングモータを用いて開ループ制御する方法や、ロータリーエンコーダまたはリニアエンコーダにより閉ループ制御する方法が考えられる。
【００２４】
液体回収装置１９（図１）の説明を行う。液体回収装置１９は、配管４１を介して吸引ノズル１８に接続された廃液貯めタンク４２と、配管４３を介して廃液貯めタンク４２に接続された真空ポンプ４４とで構成される。配管４１,４３は、廃液貯めタンク４２の上部に接続されている。廃液貯めタンク４２には、廃液４Ａを排出するためのコック４５が取り付けられている。なお、真空ポンプ４４の代わりに工場内の真空装置(不図示)を配管４３に接続しても良い。
【００２５】
液体回収装置１９では、真空ポンプ４４により、吸引ノズル１８などを介して、対物レンズ１４の先端と基板１０Ａとの間の液体２０を周りの空気と一緒に吸引する。つまり、液体２０を基板１０Ａから除去する。吸引された液体２０は、配管４１を介して廃液貯めタンク４２に導かれ、そこで空気とは選別され、廃液貯めタンク４２に落下する（廃液４Ａ）。そして空気のみが配管４３を介して真空ポンプ４４に導かれる。このように、吸引ノズル１８を介して液体回収装置１９により液体２０が回収される。真空ポンプ４４には空気のみを導くため、液体の流入により損傷することはない。配管４３の途中に水分除去フィルタを設けてもよい。液体２０の回収は、液浸観察の後で、不図示の制御部が自動的に行う。
【００２６】
真空ポンプ４４による引き込み時の液体２０の挙動を図３(ａ)〜(ｃ)に示す。引き込み開始前は、図３(ａ)のように（図２(ａ)と同様）、液体２０の表面（露出面）の形状が近似的に球面である。引き込みを開始すると、次第に図３(ｂ)のようになり、表面張力による食み出し分がなくなる。そして最後は図３(ｃ)のように、対物レンズ１４の先端と基板１０Ａとの間の中心部分がやせ細って途切れる。
【００２７】
このため、真空ポンプ４４による吸い込み速度（真空排気の速度）は、対物レンズ１４の先端と基板１０Ａとの間隔に起因する空気漏れ量よりも、吸引ノズル１８からの吸い込み量が大きくなるような条件とすることが好ましい。このことはベルヌーイの定理からも明白である。
また、吸い込み作業の途中（図３(ｂ)または図３(ｃ)のタイミング）で、ＸＹＺステージ１２を制御して試料台１１を僅かに（≦δの範囲内で）上昇させ、対物レンズ１４の先端と基板１０Ａとの間隔を小さくし、この間隔に起因する空気漏れ量を小さくしてもよい。この場合、基板１０Ａに残存した液体２０を効果的に吸引することができる。
【００２８】
本実施形態では、液浸媒質の液体２０として例えば純水を使用する。純水は、半導体製造工程などで容易に大量入手できるものである。また、基板１０Ａ上のフォトレジストに対する悪影響がないため、基板１０Ａの非破壊検査が可能となる。また、純水は環境に対する悪影響もなく、不純物の含有量が極めて低いため、基板１０Ａの表面を洗浄する作用も期待できる。なお、半導体製造工程で使用される純水は一般に「超純水」と呼ばれる。これは一般に「純水」と呼ばれるものより純度が高い。本実施形態においても超純水を用いるのがより好ましい。
【００２９】
なお、上記した液体供給装置１６と液体回収装置１９のうち、吐出ノズル１７と吸引ノズル１８をステンレス(電解研磨して酸化被膜を形成したステンレス)鋼またはテフロン（登録商標）（フッ素樹脂ＰＴＦＥ）により構成し、シール材をテフロン（登録商標）またはフッ素ゴムにより構成し、全ての配管３１,４１,…をステンレス鋼またはテフロン（登録商標）により構成し、その他、液体２０が触れる全ての面（ピストン３５や液体タンク３３や廃液貯めタンク４２の内面など）も、同様の材料で構成することが好ましい。これらのステンレス鋼とテフロン（登録商標）は、化学的に安定で、液体２０に不純物（例えば金属イオン系など）が混入し難いという利点がある。
【００３０】
また、液体供給装置１６の液体タンク３３における液体３Ａの残量をモニタするため、液体タンク３３にフロートセンサ(液面計)と上限レベルセンサと下限レベルセンサを搭載し、各センサの出力を操作ＰＣ画面上で確認できるようにすることが好ましい。さらに、液体３Ａが下限レベルセンサの位置に到達した時点で、操作ＰＣ画面上にワーニング表示を出すようにすることが好ましい。また、液体回収装置１９の廃液貯めタンク４２にも同様のセンサを搭載し、廃液４Ａが上限レベルセンサの位置に到達した時点で、操作ＰＣ画面上にワーニング表示を出すようにすることが好ましい。
【００３１】
次に、本実施形態の顕微鏡観察装置１０における基板１０Ａの観察動作を説明する。基板１０Ａの観察動作は、不図示の制御部による自動制御である。液体供給装置１６の電磁弁３２は初期状態において第２経路が開放され、シリンダ３４と吐出ノズル１７とが実際に接続された状態となっている。
制御部は、基板１０Ａの観察動作の開始に先立ち、液体２０の適切な供給量Ｖ（つまり上記の体積Ｖ０（＝Ｖ１＋Ｖ２））を計算し、この供給量Ｖを実現するために必要なピストン３５の移動量Ｘ（＝Ｖ０/Ｓ）を“目標値”として計算する。体積Ｖ０の計算では、上記の近似式(14)を用いることが好ましい。
【００３２】
そして、ピストン３５の移動量Ｘの計算後、基板１０Ａの観察動作を開始する。まず、観察対象の基板１０Ａをステージ(１１,１２)に搬送し、試料台１１の上面に固定させる。次に、ＸＹＺステージ１２を制御し、試料台１１を水平面内で移動させて、基板１０Ａの予め定めた観察点を対物レンズ１４の視野内に位置決めする。さらに、試料台１１を鉛直方向に移動させて、不図示のオートフォーカス機構を用いて、対物レンズ１４の先端と基板１０Ａとの間隔がほぼ所望の間隔（対物レンズ１４の作動距離δ）となる位置まで移動させる。
【００３３】
その後、液体２０の供給を開始させる。つまり、液体供給装置１６のモータ３７を回転させて送りネジ３６を移動させ、ピストン３５を図中左方向に移動させる。ピストン３５の移動により、シリンダ３４の内部の液体３Ｂが電磁弁３２(第２経路)と配管３１とを介して吐出ノズル１７に送り出され、対物レンズ１４の先端と基板１０Ａとの間に到達する（液体２０）。また、ピストン３５の移動量Ｘを精密に制御し、この移動量Ｘが予め計算した“目標値”に一致した時点で、モータ３７を停止させる。つまり、液体２０の供給を停止させる。
【００３４】
このように、ピストン３５の移動量Ｘを予め計算した“目標値”に一致させ、精密な定量吐出を行うことで、対物レンズ１４の先端と基板１０Ａとの間に供給された液体２０の量を、予め計算した上記の体積Ｖ０（＝Ｖ１＋Ｖ２）に相当する適切な量、つまり、表面張力により対物レンズ１４の先端と基板１０Ａとの間に「液滴」を形成可能な量とすることができる。このときの液体２０は例えば図２の状態である。
【００３５】
液体２０の供給が終了すると、オートフォーカス機構により、精密な焦点合わせを行った後、液浸観察可能となる。この状態で、観察者は、接眼レンズ１５を介して、基板１０Ａの観察点の液浸観察を行う。液体２０の供給量Ｖが適切で、対物レンズ１４の先端と基板１０Ａとの間に気泡が残留しないため、基板１０Ａの観察点の鮮明な像を観察することができる。
【００３６】
なお、液体２０を供給後、必要に応じて、液体供給装置１６の電磁弁３２の経路を切り換え（つまり第１経路を開放させ）、液体タンク３３の清浄な液体３Ａをシリンダ３４の内部に取り込む。また、この取り込み後には、電磁弁３２の経路を再び切り換えて、シリンダ３４が吐出ノズル１７に繋がるようにしておく。
そして観察者から「液浸観察終了」の指示を受け取ると、制御部は、液体回収装置１９の真空ポンプ４４を制御して、吸引ノズル１８などを介して、対物レンズ１４の先端と基板１０Ａとの間から液体２０を回収する。つまり、基板１０Ａに「液滴」が残らないようにする。基板１０Ａの中に他の観察点がある場合には、上記の動作を繰り返す。全ての観察点についての液浸観察が終わると、基板１０Ａをステージ(１１,１２)から回収して、基板１０Ａの観察動作を終了する。
【００３７】
上記したように、本実施形態の顕微鏡観察装置１０では、例えば近似式(14)を用いて、液体２０の適切な供給量Ｖ（＝体積Ｖ０）を予め計算すると共に、この供給量Ｖを実現するために必要なピストン３５の移動量Ｘ（＝Ｖ０/Ｓ）を“目標値”として計算しておき、実際の供給制御においてピストン３５の移動量Ｘを“目標値”に一致させるため、液体２０の供給量Ｖを、表面張力により対物レンズ１４の先端と基板１０Ａとの間に「液滴」を形成可能な量とすることができる。このため、基板１０Ａの液浸観察に必要な最小限の液体２０を介して、基板１０Ａの鮮明な像を観察できる。さらに、基板１０Ａの液浸観察後、基板１０Ａから全ての液体２０を効率良く回収できる。したがって、本実施形態の顕微鏡観察装置１０によれば、液体２０の供給量Ｖを適切にして液浸法による基板１０Ａの観察を効率よく行うことができる。
【００３８】
さらに、本実施形態の顕微鏡観察装置１０では、液浸観察の際、液体２０の供給と回収を自動制御で行うため、作業者に対する負担が殆どなく、高スループットで基板１０Ａの観察を行うことができる。
（変形例）
なお、上記した実施形態では、液体２０の最も適切な供給量Ｖとして近似式(14)により体積Ｖ０を計算したが、本発明はこれに限定されない。例えば液体２０の表面（露出面）の形状が図４のようになることが想定される場合は、次の近似式(15)により体積Ｖ０を計算することが好ましい。この近似式(15)は、環状空間２Ｂ（図２(ｂ)参照）の断面形状を“半径δ/２の半円”と仮定するものである。
【００３９】
【数２】
2005234457.tif 000004
ちなみに、液体２０の比重が比較的小さい場合は、図４の表面形状が現実的であり、近似式(15)を用いることが好ましい。また、液体２０の比重が比較的大きい場合は、図２(ａ)の表面形状が現実的であり、近似式(14)を用いることが好ましい。ただし、対物レンズ１４の作動距離δが微小な場合（δ≦０.５ｍｍ程度）には、近似式(14)と近似式(15)との何れを用いても、計算結果の体積Ｖ０は殆ど同じである。このため、何れの近似式を用いても構わない。
【００４０】
また、上記した実施形態では、基板１０Ａの観察点ごとに液体２０を供給／回収する例を説明したが、本発明はこれに限定されない。基板１０Ａの次の観察点までの距離が近い場合には、現在の観察点に供給されている液体２０を回収することなく、ＸＹステージ１３（つまり基板１０Ａ）を移動させてもよい。基板１０Ａの表面がある程度の疎水性を持ち、対物レンズ１４の先端がある程度の親水性を持つ場合には、液体２０が対物レンズ１４の側に付着し続けようとする。このため、ＸＹステージ１３（つまり基板１０Ａ）を移動させても、液体２０を対物レンズ１４の先端に付着させておくことができ、次の観察点に到着したときに同じ液体２０を利用して観察を行える。
【００４１】
さらに、上記した実施形態では、液浸系の対物レンズ１４を顕微鏡観察装置１０の本体に固定したが、本発明はこれに限定されない。液浸系の対物レンズ１４をレボルバに取り付け、他の乾燥系の対物レンズと切り換え可能にしても良い。また、上記した実施形態では、吐出ノズル１７と吸引ノズル１８を対物レンズ１４の周囲に一体的に固定したが、外付けでもよい。さらに、上記した実施形態では、モータ３７と送りネジ３６によってピストン３５を駆動する例を説明したが、これに代えてエアシリンダを設けてもよい。この場合、エアシリンダのストローク両端にリミットセンサを設けることが好ましい。
【００４２】
また、上記した実施形態では、接眼レンズ１５による液浸観察の例を説明したが、本発明はこれに限定されない。撮像素子とモニタを設け、モニタの表示画像により液浸観察を行っても構わない。接眼レンズ１５による液浸観察と撮像素子およびモニタによる液浸観察との双方を行えるようにしても良いし、何れか一方でも良い。ただし、観察波長を紫外域とする場合には、接眼レンズを省略して撮像素子とモニタを設けることが好ましい。また、観察波長を紫外域とする場合には、顕微鏡観察装置１０の本体の内部を窒素充填することが好ましい。対物レンズ１４と基板１０Ａとの間の光路は窒素充填されないが、液体２０の供給された後で紫外光による観察を行うため、その紫外光が周囲の空気（酸素）と光化学反応を起こすことはない。
【００４３】
さらに、上記した実施形態では、液体２０として例えば純水を用いたが（水浸系）、本発明はこれに限定されない。その他、純水よりも屈折率の高い油（例えば液浸オイルやシリコンオイルなど）を液体２０として用いてもよい（油浸系）。この場合、液体２０を対物レンズ１４の先端に付着させながらＸＹステージ１３（つまり基板１０Ａ）を移動させるには、基板１０Ａの表面がある程度の親水性を持ち、対物レンズ１４の先端がある程度の疎水性を持つことが好ましい。
【００４４】
また、液体２０として純水よりも表面張力の小さい液体（例えば界面活性剤を添加した液体、アルコール類、これらと純水との混合物）を用いることもできる。この場合には、基板１０Ａの回路パターンが微細な場合でも、液体２０を回路パターンの凹部に確実に浸透させることができ、良好に観察できる。
さらに、上記した実施形態では、液浸系での観察後、基板１０Ａから液体２０を除去するために、吸引ノズル１８と液体回収装置１９とを用いて液体２０を回収したが、本発明はこれに限定されない。何らかの乾燥手段（例えば減圧乾燥など）を用いて、液体２０を除去してもよい。
【００４５】
また、上記した実施形態では、純水を供給する手段として液体タンク３３を用いたが、純水製造装置などを用いて純水を供給してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本実施形態の顕微鏡観察装置１０の全体構成を示す側面図である。
【図２】液体２０の形状を説明する側面図(ａ)および上面図(ｂ)である。
【図３】真空ポンプ４４による引き込み時の液体２０の挙動を示す側面図である。
【図４】液体２０の他の形状を説明する側面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０  顕微鏡観察装置
１０Ａ  基板
１１  試料台
１２  ＸＹＺステージ
１４  対物レンズ
１５  接眼レンズ
１６  液体供給装置
１７  吐出ノズル
１８  吸引ノズル
１９  液体回収装置
２０  液体
３１，４１，４３  配管
３２  電磁弁
３３  液体タンク
３４  シリンダ
３５  ピストン
３６  送りネジ
３７  モータ
４２  廃液貯めタンク
４４  真空ポンプ
４５  コック
【図１】
2005234457.tif 000005
【図２】
2005234457.tif 000006
【図３】
2005234457.tif 000007
【図４】
2005234457.tif 000008