專利名稱：觀察裝置、紫外線顯微鏡以及觀察方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過紫外區(qū)或遠(yuǎn)紫外區(qū)的光觀察樣品的觀察裝置、紫外線顯微鏡以及觀察方法。
以下申請(qǐng)公開的內(nèi)容作為本申請(qǐng)的參考日本專利申請(qǐng)2001-132239，申請(qǐng)日2001年4月27日。
但是，在半導(dǎo)體領(lǐng)域，伴隨著半導(dǎo)體元件的高集成化，晶片上的圖形更加微細(xì)化。近年的圖形的線寬為0.13μm～0.24μm左右。由于這種微細(xì)化的圖形通過使用可見光的光學(xué)顯微鏡無法觀察，所以即使在半導(dǎo)體領(lǐng)域，也在討論使用紫外線顯微鏡。
但是，由于現(xiàn)有的紫外線顯微鏡與使用可見光的光學(xué)顯微鏡相同，都是在空氣中觀察樣品，所以如圖9所示，在樣品91和物鏡92之間存在的空氣93中的氧氣由于紫外光Luv被臭氧化，臭氧的一部分成為氧等離子(活性氧)，在樣品91表面造成損傷。
例如，對(duì)于在晶片上形成用于半導(dǎo)體制造工藝的抗蝕圖形形的樣品91的情況下，抗蝕圖形的表面由于空氣93中的氧等離子(活性氧)很容易被剝離。即，在抗蝕圖形的表面上，由于氧等離子(活性氧)而使抗蝕劑分子的分解作用加速，低分子化的較輕的抗蝕劑分子由于與空氣93中的氧結(jié)合而蒸發(fā)。
此外，在紫外線顯微鏡的紫外光Luv的波長與抗蝕圖形形成時(shí)的曝光波長(近年的主流為248nm)接近的情況下，當(dāng)用紫外光Luv進(jìn)行觀察時(shí)，抗蝕圖形被再次曝光。因此，在紫外光Luv照射的部位上，抗蝕劑分子的分解作用加速，造成與上述相同的損傷。
本發(fā)明的用紫外光觀察樣品的紫外光觀察裝置具有氣體供給裝置，在用紫外光進(jìn)行觀察中，向樣品附近供給非活性氣體。優(yōu)選該紫外光觀察裝置還具有定時(shí)控制裝置，控制通過氣體供給裝置進(jìn)行的非活性氣體的定時(shí)供給，定時(shí)控制裝置優(yōu)選控制氣體供給裝置，以在用紫外光進(jìn)行樣品的觀察前，使非活性氣體被予供給，同時(shí)至少在用紫外光進(jìn)行觀察中，使非活性氣體被正式供給。
本發(fā)明的紫外線顯微鏡具有紫外光觀察裝置，用紫外光觀察樣品；氣體供給裝置，在用紫外光進(jìn)行觀察中，向樣品附近供給非活性氣體。
優(yōu)選該紫外線顯微鏡還具有定時(shí)控制裝置，控制通過氣體供給裝置進(jìn)行的非活性氣體的定時(shí)供給。定時(shí)控制裝置控制氣體供給裝置，以在用紫外光進(jìn)行樣品的觀察前，使非活性氣體被予供給，同時(shí)至少在用紫外光進(jìn)行觀察中，使非活性氣體被正式供給。在這種情況下，優(yōu)選定時(shí)控制裝置在用紫外光進(jìn)行觀察的準(zhǔn)備中，使非活性氣體被予供給。而且，優(yōu)選定時(shí)控制裝置用紫外光進(jìn)行觀察的準(zhǔn)備工作結(jié)束時(shí)，使非活性氣體的正式供給開始。
優(yōu)選定時(shí)控制裝置在用紫外光進(jìn)行觀察結(jié)束時(shí)，使非活性氣體的正式供給停止。
優(yōu)選本發(fā)明的紫外線顯微鏡還具有可見光觀察裝置，用可見光觀察樣品。定時(shí)控制裝置從用可見光進(jìn)行觀察結(jié)束到用紫外光進(jìn)行觀察開始之間，使非活性氣體被予供給。
優(yōu)選氣體供給裝置具有流量控制裝置，控制從氣體供給裝置被供給的非活性氣體的流量。流量控制裝置根據(jù)氣體供給裝置開始非活性氣體的正式供給的定時(shí)，使非活性氣體的流量增加。在這種情況下，優(yōu)選本發(fā)明的紫外線顯微鏡還具有存儲(chǔ)裝置，預(yù)先存儲(chǔ)與從氣體供給裝置被供給的非活性氣體的流量相關(guān)的設(shè)定值。流量控制裝置根據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中的設(shè)定值，控制非活性氣體的流量。
此外，優(yōu)選氣體供給裝置還具有檢測裝置，檢測從氣體供給裝置被供給的非活性氣體的流量。流量控制裝置調(diào)整非活性氣體的流量，使檢測裝置的檢測值與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中的設(shè)定值一致。優(yōu)選本發(fā)明的紫外線顯微鏡還具有警告裝置，當(dāng)檢測裝置的檢測值小于規(guī)定的臨界值時(shí)，向外部發(fā)出警告。而且，優(yōu)選警告裝置當(dāng)在氣體供給裝置的非活性氣體的正式供給中檢測值小于臨界值時(shí)，停止使用紫外光進(jìn)行樣品的觀察。
優(yōu)選非活性氣體為氮?dú)?。此外，非活性氣體為抑制涂覆在樣品表面上的抗蝕劑的低分子化的氣體。
優(yōu)選紫外線觀察裝置具有物鏡。氣體供給裝置向樣品和物鏡之間供給非活性氣體。
優(yōu)選紫外線觀察裝置具有遮光裝置，機(jī)械式地遮擋紫外光。遮光裝置除了在用紫外光進(jìn)行觀察中之外，遮擋紫外光向樣品的照射。
優(yōu)選紫外光觀察裝置還具有自動(dòng)調(diào)焦裝置，自動(dòng)地進(jìn)行紫外光觀察裝置的焦點(diǎn)調(diào)節(jié)。自動(dòng)調(diào)焦裝置在用紫外光進(jìn)行觀察之前，使用與紫外光不同的自動(dòng)調(diào)焦用光進(jìn)行自動(dòng)調(diào)焦。
本發(fā)明的樣品觀察方法為向樣品附近供給非活性氣體，然后用紫外光進(jìn)行樣品的顯微鏡觀察。
優(yōu)選該樣品觀察方法在用紫外光進(jìn)行樣品的顯微鏡觀察之前，向樣品附近予供給非活性氣體，在用紫外光進(jìn)行樣品的顯微鏡觀察時(shí)，向樣品附近正式供給非活性氣體。
圖2是表示紫外線顯微鏡10的觀察動(dòng)作的順序的流程圖。
圖3是表示紫外線顯微鏡10的觀察動(dòng)作的順序的流程圖。
圖4是表示氮?dú)夤┙o裝置的另一個(gè)構(gòu)成例的圖。
圖5A、圖5B是表示氮?dú)夤┙o裝置的另一個(gè)構(gòu)成例的圖。
圖6是與抗蝕圖形的尺寸變化相關(guān)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
圖7是與非曝光部位的抗蝕劑膜厚變化相關(guān)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
圖8是與RIE處理后的尺寸變化相關(guān)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
圖9是用于說明本發(fā)明的課題的圖。
如

圖1所示，本實(shí)施方式的紫外線顯微鏡10由以下裝置構(gòu)成載物臺(tái)12，保持樣品11，同時(shí)可以在xy方向上移動(dòng)；紫外光觀察裝置21～26，通過紫外光觀察樣品11；可見光觀察裝置31～37，通過可見光觀察樣品11；遮光裝置41～43，遮擋紫外光或可見光；氮?dú)夤┙o裝置51～57；自動(dòng)調(diào)焦裝置61～67；CPU 13；存儲(chǔ)器14；操作裝置15。
作為紫外線顯微鏡10的觀察對(duì)象的樣品11是例如形成用于半導(dǎo)體制造工藝中的抗蝕圖形的半導(dǎo)體晶片。本實(shí)施方式的紫外線顯微鏡10是適于高分辨率觀察在樣品11中形成的微細(xì)的抗蝕圖形(線寬為0.13～0.24μm左右)，詳細(xì)內(nèi)容在后面進(jìn)行描述。
下面對(duì)紫外線顯微鏡10的結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體說明。紫外光觀察裝置21～26由以下部件構(gòu)成光源21，射出紫外光；半透明反射鏡22；物鏡23；分色鏡24；CCD照相機(jī)25；監(jiān)視器26。其中，半透明反射鏡22使從光源21射出的紫外光向物鏡23側(cè)反射，同時(shí)使從物鏡23射出的紫外光或可見光透過。分色鏡24使從半透明反射鏡22射出的紫外光向CCD照相機(jī)25側(cè)反射，同時(shí)使可見光透過。
此外，在紫外光觀察裝置21～26的光源21中使用水銀·氙燈或水銀燈、UV激光等紫外線光源。在使用水銀·氙燈或水銀燈作為光源21的情況下，優(yōu)選在光源21和半透明反射鏡22之間插入選出紫外區(qū)或遠(yuǎn)紫外區(qū)的任意波長的波長選擇濾光器。
物鏡23是紫外光觀察用的物鏡，不僅紫外光，而且對(duì)于自動(dòng)調(diào)焦用的光(紅外區(qū)和遠(yuǎn)紅外區(qū)的光)都可以修正色差。CCD照相機(jī)25是在紫外區(qū)和遠(yuǎn)紫外區(qū)具有靈敏度的紫外光用的攝像裝置，其輸出接口透過CPU13與監(jiān)視器26連接。
另一方面，紫外線顯微鏡10的可見光觀察裝置31～37由以下裝置構(gòu)成光源31，輸出可見光；半透明反射鏡32；物鏡33；紫外光遮擋濾光器34；半透明反射鏡35；CCD照相機(jī)36；監(jiān)視器37。
其中，半透明反射鏡32使從光源31射出的可見光向物鏡33側(cè)反射，同時(shí)使從物鏡33射出的紫外光或可見光透過。紫外光遮擋濾光器34使從分色鏡24射出的可見光透過，同時(shí)遮擋從分色鏡24泄漏出的紫外光。半透明反射鏡35使從分色鏡24射出的可見光向CCD照相機(jī)36側(cè)透過，同時(shí)使其向圖中未表示的目鏡側(cè)反射。
此外，在可見光觀察裝置31～37的光源31中使用例如碘鎢燈等光源。物鏡33是可見光觀察用的物鏡，不僅可見光，而且對(duì)于自動(dòng)調(diào)焦用的光(紅外區(qū)和遠(yuǎn)紅外區(qū)的光)都可以修正色差。CCD照相機(jī)36是在可見光區(qū)具有靈敏度的可見光用的攝像裝置，其輸出接口通過CPU13與監(jiān)視器37連接。
在圖1中只表示了一個(gè)目鏡33，但在紫外線顯微鏡10的可見光觀察裝置31～37中可以使用從低倍率到高倍率的多個(gè)物鏡33。以下，在多個(gè)物鏡33中，將低倍率的物鏡33稱為“低倍物鏡33”，將高倍率的物鏡33稱為“高倍物鏡33”。
此外，上述紫外光觀察裝置21～26的物鏡23和可見光觀察裝置31～37的低倍物鏡33、高倍物鏡33安裝在圖中未表示的電動(dòng)轉(zhuǎn)換器上。因此，根據(jù)電動(dòng)轉(zhuǎn)換器的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，紫外光觀察用的物鏡23、可見光觀察用的低倍物鏡33、高倍物鏡33的其中一個(gè)插入觀察光路10a上。
接下來，對(duì)紫外線顯微鏡10的遮光裝置41～43進(jìn)行說明。遮光裝置41～43由以下裝置構(gòu)成遮光器41，可以插入紫外光觀察裝置21～26的光源21和半透明反射鏡22之間(紫外照明光路41a)；遮光器42，可以插入可見光觀察裝置31～37的光源31和半透明反射鏡32之間(可見光照明光路42a)；遮光器控制器43，驅(qū)動(dòng)兩個(gè)遮光器41、42的開閉。
當(dāng)使遮光器41從紫外照明光路41a退出時(shí)(開放狀態(tài))，由于從光源21射出的紫外光被導(dǎo)入觀察光路10a，所以通過紫外線顯微鏡10可以用紫外光觀察樣品11。相反，當(dāng)將遮光器41插入紫外照明光路41a時(shí)(關(guān)閉狀態(tài))，從光源21射出的紫外光被遮光器41遮擋，從而沒有被導(dǎo)入觀察光路10a。
此外，使遮光42從可見光照明光路42a退出(開放狀態(tài))，由于從光源3 1射出的可見光被導(dǎo)入觀察光路10a，所以通過紫外線顯微鏡10可以用可見光觀察樣品11。相反，當(dāng)將遮光器42插入可見光照明光路42a時(shí)(關(guān)閉狀態(tài))，從光源31射出的可見光被遮光器42遮擋，從而沒有被導(dǎo)入觀察光路10a。
遮光器控制器43根據(jù)來自CPU13的控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)遮光器41、42的開閉，當(dāng)用紫外光觀察樣品11時(shí)，遮光器41處于開放狀態(tài)，遮光器42處于關(guān)閉狀態(tài)，此外當(dāng)用可見光觀察樣品11時(shí)，遮光器41處于關(guān)閉狀態(tài)，遮光器42處于開放狀態(tài)，詳細(xì)內(nèi)容在后面描述。但是，當(dāng)用紫外光觀察樣品11時(shí)使遮光器41開放的時(shí)間，根據(jù)CCD照相機(jī)25的遮光時(shí)間(1幀生成時(shí)間)而受到限制。
接下來，對(duì)紫外線顯微鏡10的氮?dú)夤┙o裝置51～57進(jìn)行說明。氮?dú)夤┙o裝置51～57是向上述紫外光觀察用的物鏡23和樣品11之間的間隙供給氮?dú)獾难b置。本實(shí)施方式的氮?dú)夤┙o裝置51～57由以下部件構(gòu)成氮?dú)鈨艋b置53，設(shè)置有氮?dú)鈱?dǎo)入口51和排出口52；氮?dú)獠?4，與導(dǎo)入口51連接；流量調(diào)整閥55；流量傳感器56；吸入裝置57，與排出口52連接。
氮?dú)鈨艋b置53是密閉的箱狀容器，容納上述物鏡23、33和樣品11以及載物臺(tái)12。在氮?dú)鈨艋b置53的內(nèi)部，總是從導(dǎo)入口51導(dǎo)入新鮮的氮?dú)?。而且，氮?dú)鈨艋b置53內(nèi)部的被污染的氮?dú)馔ㄟ^吸入裝置57從排出口52被排出。氮?dú)鈨艋b置53的氣密性可以達(dá)到使氮?dú)獗３衷跇悠?1和物鏡23之間的間隙內(nèi)的程度。
氮?dú)獠?4根據(jù)與來自CPU 13的控制信號(hào)相對(duì)應(yīng)的定時(shí)(后面說明)噴出氮?dú)?。此外，流量調(diào)整閥55調(diào)整來自氮?dú)獠?4的氮?dú)獾牧髁?。流量調(diào)整閥55通過CPU 13被控制。流量傳感器56(檢測裝置)檢測來自流量調(diào)整閥55的氮?dú)獾牧髁?，然后將檢測值輸出給CPU 13。
接下來，對(duì)紫外線顯微鏡10的自動(dòng)調(diào)焦裝置61～67進(jìn)行說明。自動(dòng)調(diào)焦裝置61～67由以下裝置構(gòu)成z軸驅(qū)動(dòng)裝置61，使載物臺(tái)12在上下(z軸)方向上移動(dòng)LED光源62，射出紅外區(qū)和遠(yuǎn)紅外區(qū)的光；狹縫63；半透明反射鏡64、65；兩分傳感器66；AF控制器67。狹縫63和兩分傳感器66被裝配在互相配合的位置上。
在該自動(dòng)調(diào)焦裝置61～67中，通過從LED光源62射出并且通過狹縫63的AF光，將狹縫的像投影到樣品11的表面上。然后，樣品11反射的狹縫狀的AF光入射到兩分傳感器66。狹縫狀的AF光入射到兩分傳感器66的位置與樣品11在z軸方向的位置偏移量對(duì)應(yīng)。
AF控制器67根據(jù)從兩分傳感器66輸出的與樣品11的位置偏移量相應(yīng)的信號(hào)，控制z軸驅(qū)動(dòng)裝置61，使載物臺(tái)12在z軸方向上移動(dòng)。其結(jié)果是可以將樣品11定位在聚焦位置上。自動(dòng)調(diào)焦裝置61～67根據(jù)與來自CPU 13的控制信號(hào)相對(duì)應(yīng)的定時(shí)(后面說明)，執(zhí)行上述AF動(dòng)作，將樣品11定位在聚焦位置上。
如上所述，在本實(shí)施方式的紫外線顯微鏡10中，通過紫外光觀察用的物鏡23和可見光觀察用的物鏡33兩方面來修正AF光的波長區(qū)的色差。因此，不僅用可見光觀察樣品11時(shí)，而且用紫外光觀察樣品11時(shí)，都可以使自動(dòng)調(diào)焦裝置61～67執(zhí)行AF動(dòng)作。
此外，與紫外線顯微鏡10的CPU 13連接的操作裝置15是當(dāng)指示觀察開始時(shí)，或使載物臺(tái)12在xy軸方向上移動(dòng)時(shí)，或指示物鏡23，33的切換時(shí)，操作者進(jìn)行操作的輸入裝置。
而且，在與紫外線顯微鏡10的CPU 13連接的存儲(chǔ)器14中，存儲(chǔ)有進(jìn)行最佳的紫外線觀察的各種設(shè)定條件(配置表)。配置表作為查詢表而構(gòu)成。在該配置表中，例如，包含與紫外線觀察條件相應(yīng)的氮?dú)饬髁恐狄约暗獨(dú)獯邓蜁r(shí)間、氮?dú)鉂舛?、紫外光觀察用的CCD照相機(jī)25的遮光時(shí)間等。
CPU13根據(jù)輸入操作裝置15的指令、存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器14中的配置表，執(zhí)行后面說明的各種控制。CPU13與“定時(shí)控制裝置”、“流量控制裝置”、“警告裝置”對(duì)應(yīng)。
接下來，對(duì)如上述構(gòu)成的紫外線顯微鏡10的樣品11的觀察動(dòng)作進(jìn)行說明。紫外線顯微鏡10的CPU 13當(dāng)接收到從操作裝置15輸入的觀察開始的指令時(shí)，按照?qǐng)D2、圖3所示的流程圖的順序，對(duì)放置在載物臺(tái)12上的樣品11執(zhí)行觀察動(dòng)作。在圖2、圖3中合并表示了紫外線顯微鏡10的觀察順序和氮?dú)夤┙o順序。
紫外線顯微鏡10的大致觀察動(dòng)作如下所述。首先，通過可見光觀察，確定樣品11中的欲觀察的部位(觀察對(duì)象部位)。然后，一邊向觀察對(duì)象部位的附近供給氮?dú)?，一邊?duì)觀察對(duì)象部位進(jìn)行紫外光觀察。這樣，在進(jìn)行紫外光觀察之前，通過可見光觀察確定觀察對(duì)象部位，由此可以縮短對(duì)樣品11的紫外光的照射時(shí)間。
紫外線顯微鏡10的CPU 13當(dāng)從操作裝置15接收到觀察開始的指令時(shí)，控制紫外線顯微鏡10的各部分，進(jìn)行可見光觀察的準(zhǔn)備(步驟S1)。具體地講，使可見光觀察用的低倍物鏡33插入觀察光路10a，并且使光源31亮燈。此外，控制遮光器控制器43，使遮光器42開放。
此時(shí)，從光源31射出的可見光通過半透明反射鏡32的反射，被導(dǎo)入低倍物鏡33，從而對(duì)樣品11進(jìn)行照明。然后，樣品11反射的可見光通過低倍物鏡33、半透明反射鏡32，65，22、分色鏡24以及紫外光遮擋濾光器34，被導(dǎo)入半透明反射鏡35，從而被分為兩個(gè)方向。
通過半透明反射鏡35的可見光入射到CCD照相機(jī)36，半透明反射鏡35反射的可見光到達(dá)目鏡(圖中未表示)。而且，由CCD照相機(jī)36拍攝的可見光圖像作為樣品11的可見光圖像被顯示在監(jiān)視器37上。由此，紫外線顯微鏡10的操作者通過監(jiān)視器37或者目鏡就可以觀察樣品11的可見光圖像。
然后，紫外線顯微鏡10的CPU 13當(dāng)從操作裝置15接收到使載物臺(tái)12移動(dòng)的指令時(shí)(步驟S2為是)，則使載物臺(tái)12在xy軸方向上移動(dòng)(步驟S3)。其結(jié)果是樣品11也在xy軸方向上移動(dòng)，操作者觀察的樣品11的可見光圖像被更新。在步驟S2中，當(dāng)沒有從操作裝置15接收到載物臺(tái)12的移動(dòng)指令時(shí)，不執(zhí)行步驟S3的處理，而執(zhí)行下面的步驟S4。
在步驟S4中，CPU 13判斷是否向操作裝置15中輸入了物鏡23、33的切換指令，如果沒有輸入切換指令(步驟S4為否)，則不執(zhí)行步驟S5～S8的處理，而執(zhí)行步驟S9。當(dāng)輸入切換指令時(shí)(步驟S4為是)執(zhí)行的步驟S5～S8在后面進(jìn)行描述。
如果此時(shí)沒有切換物鏡23、33，則保持可見光觀察用的低倍物鏡33插入觀察光路10a的狀態(tài)。在步驟S9中，CPU 13控制AF控制器67，使其執(zhí)行AF動(dòng)作，將樣品11定位在低倍物鏡33的聚焦位置上。由此，紫外線顯微鏡10的操作者通過監(jiān)視器37或者目鏡就可以在聚焦的狀態(tài)下觀察樣品11的可見光圖像。
然后，CPU 13判斷此時(shí)紫外光觀察用的物鏡23是否被插入觀察光路10a(步驟S10)。在插入可見光觀察用的物鏡33的情況下(S10為否)，執(zhí)行步驟S11，根據(jù)氮?dú)夤┙o裝置51～57的流量傳感器56的檢測值，判斷是否有氮?dú)饬鳌?br> 當(dāng)步驟S11的判斷結(jié)果為有氮?dú)饬鲿r(shí)(S11為是)，執(zhí)行步驟S12，控制氮?dú)獠?4，使氮?dú)饬魍Ｖ?。然后，?zhí)行步驟S13。相反，當(dāng)沒有氮?dú)饬鲿r(shí)(S11為否)，則不進(jìn)行步驟S12的處理，而執(zhí)行步驟S13。
當(dāng)上述步驟S10的判斷結(jié)果為紫外光觀察用的物鏡23被插入觀察光路10a時(shí)(S10為是)，執(zhí)行圖3的步驟S14～S24，然后執(zhí)行圖2的步驟S13。關(guān)于圖3的步驟S14～S24在后面進(jìn)行描述。
CPU 1 3在圖2的步驟S13中，判斷是否結(jié)束紫外線顯微鏡10的觀察動(dòng)作，在不結(jié)束的情況下(813為否)，返回步驟S12的處理。這樣，在可見光觀察用的低倍物鏡33被插入觀察光路10a的情況下，CPU13一邊反復(fù)進(jìn)行步驟S2～S4、S9～S13的處理，一邊繼續(xù)使用低倍物鏡33進(jìn)行可見光觀察(連續(xù)觀察)。在此期間，紫外線顯微鏡10的操作者一邊在聚焦的狀態(tài)下觀察樣品11的低倍率可見光圖像，一邊使載物臺(tái)12移動(dòng)，從而可以定位樣品11中的任意范圍(包含觀察對(duì)象部位)。
在向操作裝置15輸入物鏡23、33的切換指令的情況下(步驟S4為是)，CPU13執(zhí)行步驟S5，判斷是否是從可見光觀察用的物鏡33向紫外光觀察用的物鏡23切換的指令。
這里對(duì)輸入操作裝置15的指令是從可見光觀察用的低倍物鏡33向高倍物鏡33的切換指令的情況(步驟S5為否)進(jìn)行說明。在這種情況下，CPU 13不執(zhí)行步驟S6、S7的處理，而執(zhí)行步驟S8，使可見光觀察用的高倍物鏡33插入觀察光路10a。
然后，CPU 13在可見光觀察用的高倍物鏡33被插入觀察光路10a的狀態(tài)下，一邊反復(fù)執(zhí)行步驟S2～S4、S9～S13的處理，一邊繼續(xù)可見光觀察(連續(xù)觀察)。在此期間，紫外線顯微鏡10的操作者一邊在聚焦的狀態(tài)下觀察樣品11的高倍率的可見光圖像，一邊使載物臺(tái)12移動(dòng)，確定樣品11中的觀察對(duì)象部位，從而可以定位。
接下來，對(duì)根據(jù)上述可見光觀察確定的樣品11的觀察對(duì)象部位進(jìn)行紫外光觀察的情況進(jìn)行說明。在這種情況下，由于向操作裝置15輸入從可見光觀察用的物鏡33向紫外光觀察用的物鏡23的切換指令(步驟S4、S5為是)，所以CPU 13執(zhí)行步驟S6，開始紫外光觀察的準(zhǔn)備。
即，CPU13控制氮?dú)獠?4以及流量調(diào)整閥55，使其開始氮?dú)獾挠韫┙o(予送氣)，提示使吸入裝置57開始動(dòng)作。由此，除去滯留在樣品11的觀察對(duì)象部位附近的不要的空氣。
此外，CPU13在步驟S7中控制遮光器控制器43，使遮光器42關(guān)閉。其結(jié)果是從光源31射出的可見光被遮光器42遮擋。然后，CPU13使紫外光用的光源21亮燈。但是，由于此時(shí)遮光器41還關(guān)閉著，所以紫外光不會(huì)照射到樣品11。
然后，CPU 13使紫外光觀察用的物鏡23插入觀察光路10a(步驟S8)。而且，通過控制AF控制器67，將樣品11的觀察對(duì)象部位定位在紫外光觀察用的物鏡23的聚焦位置上(步驟S9)。
然后，由于此時(shí)紫外光觀察用的物鏡23被插入觀察光路10a(步驟S10為是)，CPU 13執(zhí)行圖3的步驟S14～S24的處理。
在步驟S14中，CPU讀取存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器14內(nèi)的配置表(紫外光觀察用的各種設(shè)定條件)。然后，根據(jù)讀取的配置表中包含的氮?dú)饬髁恐悼刂屏髁空{(diào)整閥55(步驟S15)，開始氮?dú)獾恼焦┙o(正式送氣)(步驟S16)。正式送氣時(shí)的氮?dú)饬髁勘扔杷蜌鈺r(shí)的流量大。
在紫外光觀察的準(zhǔn)備期間(圖2的步驟S6～S10，圖3的步驟S14、S15)，由于持續(xù)地進(jìn)行氮?dú)獾挠杷蜌?，此時(shí)(實(shí)際開始紫外光觀察之前)紫外光觀察用的物鏡23和樣品11之間的間隙的空氣幾乎完全被除去。
因此，在上述步驟S16中，當(dāng)開始氮?dú)獾恼剿蜌鈺r(shí)，可以在短時(shí)間內(nèi)使其增加到必要的流量。其結(jié)果是在實(shí)際開始紫外光觀察之前，氮?dú)庖呀?jīng)充分地填充到紫外光觀察用的物鏡23和樣品11之間的間隙內(nèi)。
然后，CPU 13在步驟S17中根據(jù)流量傳感器56的檢測值，判斷氮?dú)獾恼剿蜌馐欠裾?。然后，?dāng)步驟S17的判斷結(jié)果是氮?dú)饬髡r(shí)(S17為是)，則執(zhí)行步驟S18，使紫外照明光路41a上的遮光器41退出(開放狀態(tài))。由此，開始實(shí)際的紫外光觀察。
此時(shí)，從光源21射出的紫外光經(jīng)過由半透明反射鏡22的反射以及半透明反射鏡65、32的透過，被導(dǎo)入紫外光觀察用的物鏡23，對(duì)樣品11的觀察對(duì)象部位進(jìn)行照明。然后，由樣品11的觀察對(duì)象部位反射的紫外光通過紫外光觀察用的物鏡23和半透明反射鏡32、65、22，被導(dǎo)入分色鏡24，通過在該處的反射，入射到CCD照相機(jī)25。
此外，由CCD照相機(jī)25拍攝的紫外光圖像作為樣品11的觀察對(duì)象部位的紫外光圖像被顯示在監(jiān)視器26上。因此，紫外線顯微鏡10的操作者可以通過監(jiān)視器26，在聚焦的狀態(tài)下觀察樣品11的觀察對(duì)象部位的紫外光圖像。
如上所述，由于在物鏡23和樣品11之間的間隙內(nèi)已經(jīng)填充了氮?dú)?，所以空?包含氧氣)幾乎不存在。因此，對(duì)樣品11進(jìn)行紫外光照射時(shí)，在物鏡23和樣品11之間的間隙內(nèi)幾乎不會(huì)產(chǎn)生臭氧或活性氧。因此可以確實(shí)減輕對(duì)樣品11的觀察對(duì)象部位的損傷。
此外，當(dāng)在樣品11的觀察對(duì)象部位形成微細(xì)的抗蝕圖形時(shí)，如果對(duì)樣品11進(jìn)行照明的紫外光的波長與抗蝕圖形形成時(shí)的曝光波長相近，則會(huì)在抗蝕圖形的表面加速抗蝕分子的分解作用。
但是，在本實(shí)施方式的紫外線顯微鏡10中，當(dāng)進(jìn)行紫外光觀察時(shí)，由于在物鏡23和樣品11之間的間隙內(nèi)充分填充了氮?dú)?，所以低分子化的較輕的抗蝕分子不會(huì)蒸發(fā)，而會(huì)再次與樣品11內(nèi)的抗蝕分子結(jié)合。即，抗蝕圖形表面的抗蝕分子的低分子化被抑制。因此，可以確實(shí)減輕樣品11的觀察對(duì)象部位(微細(xì)的抗蝕圖形)的損傷。
CPU 13在步驟S18使紫外照明光路41a上的遮光器41開放時(shí)，執(zhí)行步驟S19，判斷是否僅拍攝一張樣品11的觀察對(duì)象部位的紫外光圖像(一次觀察)。該判斷是根據(jù)在步驟S14中讀取的配置表的內(nèi)容而進(jìn)行的。
當(dāng)步驟S19的判斷結(jié)果為一次觀察時(shí)(S19為是)，則開始計(jì)時(shí)，同時(shí)開始CCD照相機(jī)25的幀生成。然后執(zhí)行步驟S20，在經(jīng)過包含在配置表中的CCD照相機(jī)25的遮光時(shí)間之前一直待機(jī)。這就是所謂的通過電子遮光器拍攝樣品11。
當(dāng)經(jīng)過CCD照相機(jī)25的遮光時(shí)間時(shí)(步驟S20為是)，CPU 13執(zhí)行步驟S21，將由CCD照相機(jī)25拍攝的紫外光圖像作為樣品11的觀察對(duì)象部位的紫外光圖像(觀察圖像)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器14中。
CPU 13當(dāng)CCD照相機(jī)25的拍攝結(jié)束時(shí)，關(guān)閉遮光器41，使通過紫外光的一次觀察結(jié)束(步驟S22)，使氮?dú)獾恼剿蜌馔Ｖ?步驟S23)，然后執(zhí)行圖2的步驟S13。在步驟S13中，如上所述，判斷是否使紫外線顯微鏡10的觀察動(dòng)作(此時(shí)紫外光觀察的動(dòng)作)結(jié)束，如果不結(jié)束(步驟S13為否)，則返回步驟S2的處理。
然后，CPU 13在紫外光觀察用的物鏡23被插入觀察光路10a的狀態(tài)下，可以一邊反復(fù)執(zhí)行圖2的S2～S4、S9、S10以及圖3的S14～S23、S13的處理，一邊繼續(xù)進(jìn)行紫外光的一次觀察。在這種情況下，紫外線顯微鏡10的操作者可以不斷地對(duì)根據(jù)上述可見光觀察而確定的觀察對(duì)象部位的附近拍攝觀察圖像。
當(dāng)上述步驟S17的判斷結(jié)果為流量傳感器56的檢測值小于規(guī)定的臨界值時(shí)(S17為否)，CPU 13執(zhí)行步驟S24，發(fā)出警告，以通知操作者在氮?dú)獾恼剿蜌庵袡z測出了異常。警告可以通過聲音(警報(bào))或顯示來進(jìn)行。然后執(zhí)行步驟S23，使氮?dú)獾恼剿蜌馔Ｖ埂?br> 此外，在不進(jìn)行通過紫外光的一次觀察的情況下(步驟S19為否)，CPU 13不執(zhí)行步驟S20～S23的處理，而執(zhí)行圖2的步驟S13。然后，在紫外光觀察用的物鏡23被插入觀察光路10a的狀態(tài)下，通過反復(fù)執(zhí)行步驟S2～S4、S9、S10、S14～S19、S13的處理，可以進(jìn)行紫外光的連續(xù)觀察。即使在連續(xù)觀察中，也可以根據(jù)在步驟S14中讀取的配置表的內(nèi)容，改變氮?dú)獾恼剿蜌獾牧髁俊?br> 此外，在進(jìn)行上述紫外光觀察(一次觀察或連續(xù)觀察)之后，再次進(jìn)行可見光觀察的情況下，由于向操作裝置15輸入從紫外光觀察用的物鏡23向可見光觀察用的物鏡33的切換指令(步驟S4為是，步驟S5為否)，所以CPU 13執(zhí)行步驟S8，開始可見光觀察的準(zhǔn)備。即，使可見光觀察用的物鏡33插入觀察光路10a(步驟S8)，同時(shí)使可見光照明光路42a上的遮光器42開放。
然后，CPU 13在可見光觀察用的物鏡33被插入觀察光路10a的狀態(tài)下，可以一邊反復(fù)執(zhí)行步驟S2～S4、S9～S13的處理，一邊進(jìn)行可見光觀察(連續(xù)觀察)。如果在上述紫外光的連續(xù)觀察時(shí)供給的氮?dú)膺€沒有停止(步驟S11為是)，則可以在步驟S12中使氮?dú)獾墓┙o停止。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式的紫外線顯微鏡10，當(dāng)對(duì)樣品11進(jìn)行紫外光的照射時(shí)，在物鏡23和樣品11之間的間隙內(nèi)充分填充了氮?dú)?，空?包含氧氣)幾乎不存在，所以在物鏡23和樣品11之間的間隙內(nèi)幾乎不會(huì)產(chǎn)生臭氧及活性氧。因此，可以確實(shí)減輕對(duì)樣品11的觀察對(duì)象部位的損傷。
此外，即使是在樣品11的觀察對(duì)象部位形成微細(xì)的抗蝕圖形的情況下，也可以抑制抗蝕圖形表面的抗蝕劑分子的分解作用(低分子化)，所以可以確實(shí)減輕對(duì)樣品11的觀察對(duì)象部位(微細(xì)的抗蝕圖形)的損傷。
因此，可以幾乎不改變?cè)跇悠?1上曝光成形的微細(xì)的抗蝕圖形(線寬為0.13μm～0.24μm左右)的尺寸，從而可以進(jìn)行抗蝕圖形的觀察和尺寸測定。即，本實(shí)施方式的紫外線顯微鏡10是適于進(jìn)行樣品11上微細(xì)的抗蝕圖形的高分辨率觀察的裝置。
此外，根據(jù)本實(shí)施方式的紫外線顯微鏡10，由于使氮?dú)夤┙o順序與觀察順序相適應(yīng)，所以可以有效地進(jìn)行對(duì)樣品11的氮?dú)夤┙o，而不會(huì)浪費(fèi)。而且，在本實(shí)施方式的紫外線顯微鏡10中，由于在氮?dú)獾挠杷蜌庵筮M(jìn)行正式送氣，所以可以在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到必要的流量值，從而在開始氮?dú)獾恼剿蜌庵?，緊接著就可以開始紫外光觀察。
此外，在本實(shí)施方式的紫外線顯微鏡10中，將遮光41設(shè)置在紫外照明光路41a上，當(dāng)紫外光觀察用的CCD照相機(jī)25拍攝一幀圖像時(shí)，僅在最低限度的必要遮光時(shí)間內(nèi)開放遮光器41，在CCD照相機(jī)25拍攝之后立刻關(guān)閉遮光器41，所以可以避免對(duì)樣品11進(jìn)行不必要的長時(shí)間紫外光照射。其結(jié)果是可以抑制由于紫外光對(duì)樣品11的損傷。
此外，根據(jù)本實(shí)施方式的紫外線顯微鏡10，由于當(dāng)紅外區(qū)或遠(yuǎn)紅外區(qū)的AF光聚焦后使遮光器41開放，所以可以避免對(duì)樣品11進(jìn)行不必要的長時(shí)間紫外光照射。其結(jié)果是可以抑制由于紫外光對(duì)樣品11的損傷。
此外，根據(jù)本實(shí)施方式的紫外線顯微鏡10，由于通過可見光觀察確定了樣品11的觀察對(duì)象部位后對(duì)該觀察對(duì)象部位進(jìn)行紫外光觀察，所以可以避免對(duì)樣品11進(jìn)行不必要的長時(shí)間紫外光照射。其結(jié)果是可以抑制由于紫外光對(duì)樣品11的損傷。
在上述實(shí)施方式中，使用氮?dú)夤┙o裝置51～57向樣品11和物鏡23之間的間隙內(nèi)供給氮?dú)?，但是本發(fā)明并不限定于這種結(jié)構(gòu)。下面對(duì)氮?dú)夤┙o裝置51～57之外的兩個(gè)構(gòu)成例進(jìn)行說明。
圖4是使用管道71將氮?dú)?2(以箭頭表示)導(dǎo)入物鏡23的正下方的例子。管道71通過固定在紫外線顯微鏡主體側(cè)的夾具73被固定，其氮?dú)鈬娮?1a被保持在物鏡23的前端附近。管道71由聚四氟乙烯制成。由此，可以防止氮?dú)?2的污染和樣品11的污染。
根據(jù)圖4的結(jié)構(gòu)，從氮?dú)獠?4被供給的氮?dú)?2通過管道71，從氮?dú)鈬娮?1a被噴出，向載物臺(tái)12上的樣品和物鏡23之間的間隙供給。因此，在樣品11和物鏡23之間的間隙內(nèi)，可以排除空氣，充滿氮?dú)?2。
圖5是將氮?dú)馑腿胛镧R75的內(nèi)部，然后從物鏡75的前端部分向樣品11噴出氮?dú)獾臉?gòu)成例。圖5A是物鏡75的剖面圖，圖5B是物鏡75的前端部分的外觀圖。
物鏡75由以下部分構(gòu)成透鏡固定鏡筒76，固定紫外光觀察用的透鏡(圖中未表示)；套筒77，覆蓋在透鏡固定鏡筒76的外周。套筒77的內(nèi)徑比透鏡固定鏡筒76的外徑大。因此，在透鏡固定鏡筒76和套筒77之間形成一定的空間。
此外，在套筒77的側(cè)面設(shè)置有導(dǎo)入氮?dú)?8的導(dǎo)管79。在該導(dǎo)管79上安裝有與氮?dú)獠?圖中未表示)連接的管道80。而且，在套筒77的下部開設(shè)有三個(gè)氮?dú)鈬娮?1。
根據(jù)圖5的結(jié)構(gòu)，來自氮?dú)獠?圖中未表示)的氮?dú)?8通過管道80和導(dǎo)管79，被導(dǎo)入套筒77和透鏡固定鏡筒76之間，從三個(gè)氮?dú)鈬娮?1向樣品11噴出。因此，在樣品11和物鏡75之間的間隙內(nèi)，可以排除空氣，充滿氮?dú)?8。
三個(gè)氮?dú)鈬娮?1優(yōu)選對(duì)著物鏡75的焦點(diǎn)位置方向傾斜地設(shè)置，以使噴出的氮?dú)?8有效地流向物鏡75的中心附近。此外，氮?dú)鈬娮?1的數(shù)量優(yōu)選3個(gè)～5個(gè)之間。
此外，在上述實(shí)施方式中，當(dāng)進(jìn)行紫外光觀察時(shí)，在使遮光器41開放之前進(jìn)行氣流檢測(圖3的步驟S17)，但也可以在使遮光器41開放之后進(jìn)行同樣的氣流檢測。當(dāng)檢測出氣流的異常時(shí)，優(yōu)選向外部發(fā)出警告，同時(shí)使遮光器41關(guān)閉。
此外，在使遮光器41開放之后進(jìn)行氣流檢測的情況下，根據(jù)流量傳感器56的檢測值，通過反饋控制流量調(diào)整裝置55，可以使氮?dú)獾牧髁?流量傳感器56的檢測值)總是與配置表的設(shè)定值一致。
此外，在上述實(shí)施方式中，對(duì)氮?dú)獾恼剿蜌鈺r(shí)比予送氣時(shí)的流量大的例子進(jìn)行了說明，但也可以不改變氮?dú)獾牧髁?。氮?dú)庥杷蜌夂罂梢詴簳r(shí)停止氮?dú)獾墓┙o。
此外，在上述實(shí)施方式中，對(duì)使用氮?dú)獾睦舆M(jìn)行了說明，但也可以使用其他非活性氣體(例如氦氣)。此外，優(yōu)選可以抑制抗蝕劑的低分子化的氣體。
此外，在上述實(shí)施方式中，對(duì)當(dāng)紫外光觀察的準(zhǔn)備結(jié)束時(shí)使正式送氣開始的例子進(jìn)行了說明，但也可以從氮?dú)獾挠杷蜌忾_始經(jīng)過規(guī)定時(shí)間后使正式送氣開始。該規(guī)定時(shí)間是氮?dú)獗怀浞痔畛湓谧贤夤庥^察用的物鏡和樣品11之間的時(shí)間。
此外，本發(fā)明也適用于可見光用和紫外光用的透鏡使用共用透鏡的紫外線顯微鏡。在這種情況下，不需要物鏡的切換動(dòng)作。因此，可以根據(jù)觀察模式的切換，控制氮?dú)饬鳌?br> 此外，遮光器41的開放時(shí)間可以不僅是CCD照相機(jī)25的遮光時(shí)間(一幀生成時(shí)間)，也可以根據(jù)紫外光對(duì)樣品11的損傷，設(shè)定達(dá)到預(yù)先容許的損傷量之前的時(shí)間。
此外，當(dāng)使可見光用的光源31亮燈時(shí)(圖2的步驟S1)，可以使紫外光用的光源21亮燈。
在上述實(shí)施方式中，以紫外線顯微鏡的例子進(jìn)行了說明，但沒有必要限定于上述內(nèi)容。本發(fā)明也可以適用于顯微鏡以外的觀察裝置。即，可以適用于使用紫外線觀察樣品的所有觀察裝置。
接下來，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明。
這里對(duì)使用上述紫外線顯微鏡10觀察在樣品11上形成的130nm寬的抗蝕圖形的情況進(jìn)行具體說明。紫外線顯微鏡10的光源21為波長266nm的紫外線光源。本實(shí)施例的樣品11的觀察動(dòng)作基本上與上述圖2、圖3的順序相同。因此省略對(duì)基本動(dòng)作的說明。
順帶說明，130nm寬的抗蝕圖形是通過以下步驟形成的，(1)在硅基片上涂覆反射防止膜和化學(xué)放大型抗蝕劑，(2)使用KrF受激準(zhǔn)分子激光器，通過曝光用標(biāo)線片縮小投影曝光希望的圖形，(3)熱處理之后，進(jìn)行顯影。
在本實(shí)施方式中，在進(jìn)行圖2的步驟S6～S13以及圖3的S14、S15的處理期間，以0.1m/秒左右的流速進(jìn)行氮?dú)獾挠韫┙o。此外，在進(jìn)行圖3的步驟S16～S22的處理期間，以0.3～0.5m/秒左右的流速進(jìn)行氮?dú)獾恼剿蜌狻?br> 然后，一邊進(jìn)行氮?dú)獾恼剿蜌?0.3～0.5m/秒)，一邊在步驟S1 8中使遮光器41開放，使向樣品11的紫外光照射開始。然后，通過監(jiān)視器26進(jìn)行樣品11的抗蝕圖形的形態(tài)觀察，在進(jìn)行一次觀察的情況下，取得來自CCD照相機(jī)25的紫外光圖像(步驟S21)，當(dāng)獲得必要的信息之后，遮擋遮光器41(步驟S22)。此時(shí)，向樣品11的抗蝕圖形的紫外光照射時(shí)間(遮光器41的開放時(shí)間)為15秒左右。
通過紫外線顯微鏡10進(jìn)行紫外光觀察之后，按照通常的半導(dǎo)體集成電路的制造工藝，進(jìn)行后續(xù)處理，在通過紫外線顯微鏡10進(jìn)行紫外光觀察的樣品11的部位(照射紫外光的觀察對(duì)象部位)不會(huì)有任何損傷。
此外，發(fā)明者為了詳細(xì)檢測通過紫外線顯微鏡10進(jìn)行紫外光觀察時(shí)的損傷，進(jìn)行了以下三個(gè)實(shí)驗(yàn)。在該三個(gè)實(shí)驗(yàn)中，使用與上述相同的氮?dú)鈼l件(予送氣時(shí)的流速0.1m/秒左右，正式送氣時(shí)的流速0.3～0.5m/秒左右)，一邊將紫外光(波長266nm)的照射時(shí)間作為參數(shù)使其變化，一邊檢測抗蝕劑受到的損傷。
(實(shí)驗(yàn)1抗蝕圖形的尺寸變化)在圖6中表示了相對(duì)于紫外光照射時(shí)間的變化，測定抗蝕圖形的尺寸變化的結(jié)果(參照“吹送N2”)。橫軸是紫外光照射時(shí)間，縱軸是相對(duì)于抗蝕圖形尺寸的標(biāo)準(zhǔn)值(沒有照射紫外光的部位的尺寸)的變化率。進(jìn)行測定的紫外光照射時(shí)間為0秒、1秒、3秒、5秒、10秒、30秒。在圖6中也表示了不供給氮?dú)舛鴾y定抗蝕圖形的尺寸變化的結(jié)果(參照“單純照射”)。
從圖6的結(jié)果可見，在不供給氮?dú)獾耐ǔ怏w介質(zhì)中進(jìn)行的紫外光照射(參照“單純照射”)，當(dāng)開始照射30秒后，抗蝕圖形的尺寸減少了18％左右。
與此相對(duì)，在本實(shí)施例的氮?dú)饨橘|(zhì)中進(jìn)行的紫外光照射(參照“吹送N2”)，即使開始照射30秒后，抗蝕圖形的尺寸僅減少了1％左右。即，可以顯著抑制抗蝕圖形的損傷。因此，通過紫外線顯微鏡10進(jìn)行的抗蝕圖形的紫外光觀察優(yōu)選在氮?dú)饨橘|(zhì)中進(jìn)行。
(實(shí)驗(yàn)2非曝光部位的抗蝕劑膜厚變化)在圖7中表示了在氮?dú)饨橘|(zhì)中，相對(duì)于紫外光照射時(shí)間的變化測定非曝光部位的抗蝕劑膜厚變化的結(jié)果。所謂的非曝光部位指沒有形成抗蝕圖形的部位。圖7的橫軸是紫外光照射時(shí)間，縱軸是相對(duì)于抗蝕劑膜厚的標(biāo)準(zhǔn)值(沒有照射紫外光的部位的膜厚)的變化率。進(jìn)行測定的紫外光照射時(shí)間為0秒～60秒。
從圖7的結(jié)果可見，在氮?dú)饨橘|(zhì)中進(jìn)行的紫外光照射，從開始照射到約10秒之后，抗蝕劑膜厚幾乎沒有變化。10秒以后，抗蝕劑膜厚開始減少，30秒后約減少1％左右，其后幾乎不會(huì)再看到任何變化。
即，在氮?dú)饨橘|(zhì)中進(jìn)行的紫外光照射，如果照射時(shí)間在約20秒以內(nèi)，則可以將抗蝕劑膜厚的變化控制在0.5％以內(nèi)。因此，為了充分抑制抗蝕圖形的損傷，優(yōu)選在氮?dú)饨橘|(zhì)中進(jìn)行20秒以內(nèi)的紫外光觀察。
當(dāng)開始照射30秒以后，抗蝕劑膜厚的變化變得緩慢，趨于穩(wěn)定的狀態(tài)。通過利用這種傾向，可以正確地測定抗蝕圖形的尺寸或膜厚。
例如，對(duì)抗蝕圖形進(jìn)行30秒以上的紫外光照射，當(dāng)由于紫外光照射的抗蝕劑膜厚的變化穩(wěn)定時(shí)，測定抗蝕圖形的尺寸或膜厚，可以為得到的測定值設(shè)定一個(gè)偏移值。偏移值是抗蝕劑膜厚的變化為定時(shí)的1％。
其結(jié)果是不用考慮由于紫外光照射時(shí)間而引起的損傷量，就可以得到抗蝕圖形的尺寸或膜厚等的正確測定值。由此，在使用紫外線顯微鏡10進(jìn)行抗蝕劑膜的各種測定的情況下，優(yōu)選利用由于紫外光照射而引起的膜厚的變化量幾乎為零的穩(wěn)定區(qū)。
(實(shí)驗(yàn)3RIE處理后的尺寸變化)這里實(shí)驗(yàn)被照射紫外光10秒的抗蝕圖形和被照射30秒的抗蝕圖形，通過將各個(gè)抗蝕圖形作為掩模的各向異性離子蝕刻(RIE)處理，形成SiN層的圖形，然后測定RIE處理后的SiN層的圖形尺寸變化。
在圖8中表示了在氮?dú)饨橘|(zhì)中進(jìn)行紫外光照射(10秒、30秒)時(shí)的測定結(jié)果(a)、(b)，以及在不供給氮?dú)獾耐ǔ怏w介質(zhì)中進(jìn)行紫外光照射(10秒、30秒)時(shí)的測定結(jié)果(c)、(d)。圖8的縱軸是相對(duì)于RIE處理后的圖形尺寸的標(biāo)準(zhǔn)值(沒有照射紫外光的部位的尺寸)的減少率。
從圖8(c)、(d)的結(jié)果可見，當(dāng)在通常氣體介質(zhì)中照射紫外光時(shí)，SiN層的圖形尺寸在照射10秒時(shí)減少6％左右，在照射30秒時(shí)減少10％左右。
與此相對(duì)，當(dāng)在氮?dú)饨橘|(zhì)中照射紫外光時(shí)，從圖8(a)、(b)的結(jié)果可見，SiN層的圖形尺寸在照射10秒時(shí)僅減少1.5％左右，在照射30秒時(shí)僅減少0.7％左右。這樣程度的減少在照射紫外光以前的工藝的尺寸誤差的范圍內(nèi)。即，照射10秒、30秒都可以顯著抑制損傷。
從以上的結(jié)果可見，在紫外線顯微鏡10的紫外光照明波長附近具有吸收帶的感光性光致抗蝕劑的觀察中，當(dāng)在氮?dú)饨橘|(zhì)中進(jìn)行數(shù)十秒左右的短時(shí)間觀察時(shí)，可以重復(fù)性良好地降低抗蝕劑損傷。
上述實(shí)施例僅為例子，在不脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍的情況下，可以進(jìn)行各種修改。
權(quán)利要求
1.一種用紫外光觀察樣品的紫外光觀察裝置，具有氣體供給裝置，在用紫外光進(jìn)行觀察中，向樣品附近供給非活性氣體。
2.一種紫外線顯微鏡，具有紫外光觀察裝置，用紫外光觀察樣品；氣體供給裝置，在用紫外光進(jìn)行觀察中，向上述樣品附近供給非活性氣體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的紫外線顯微鏡，還具有定時(shí)控制裝置，控制通過上述氣體供給裝置進(jìn)行的上述非活性氣體的定時(shí)供給，上述定時(shí)控制裝置控制上述氣體供給裝置，以在用上述紫外光進(jìn)行上述樣品的觀察前，使上述非活性氣體被予供給，同時(shí)至少在用上述紫外光進(jìn)行觀察中，使上述非活性氣體被正式供給。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的紫外線顯微鏡，其中，上述定時(shí)控制裝置在用上述紫外光進(jìn)行觀察的準(zhǔn)備中，使上述非活性氣體被予供給。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的紫外線顯微鏡，其中，上述定時(shí)控制裝置對(duì)應(yīng)于用上述紫外光進(jìn)行觀察的準(zhǔn)備工作的結(jié)束，使上述非活性氣體的正式供給開始。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的紫外線顯微鏡，其中，上述定時(shí)控制裝置對(duì)應(yīng)于用上述紫外光進(jìn)行觀察的結(jié)束，使上述非活性氣體的正式供給停止。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的紫外線顯微鏡，還具有用可見光觀察上述樣品的可見光觀察裝置，上述定時(shí)控制裝置從用上述可見光進(jìn)行觀察結(jié)束到用上述紫外光進(jìn)行觀察開始之間，使上述非活性氣體被予供給。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的紫外線顯微鏡，其中，上述氣體供給裝置具有流量控制裝置，控制從上述氣體供給裝置被供給的上述非活性氣體的流量，上述流量控制裝置根據(jù)上述氣體供給裝置開始上述非活性氣體的正式供給的定時(shí)，使上述非活性氣體的流量增加。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的紫外線顯微鏡，還具有存儲(chǔ)裝置，預(yù)先存儲(chǔ)與從上述氣體供給裝置被供給的上述非活性氣體的流量相關(guān)的設(shè)定值，上述流量控制裝置根據(jù)存儲(chǔ)在上述存儲(chǔ)裝置中的設(shè)定值，控制上述非活性氣體的流量。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的紫外線顯微鏡，其中，上述氣體供給裝置還具有檢測裝置，檢測從上述氣體供給裝置被供給的上述非活性氣體的流量，上述流量控制裝置調(diào)整上述非活性氣體的流量，使上述檢測裝置的檢測值與存儲(chǔ)在上述存儲(chǔ)裝置中的設(shè)定值一致。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的紫外線顯微鏡，還具有警告裝置，當(dāng)上述檢測裝置的檢測值小于規(guī)定的臨界值時(shí)，向外部發(fā)出警告。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的紫外線顯微鏡，其中，上述警告裝置當(dāng)在上述氣體供給裝置的上述非活性氣體正式供給中上述檢測值小于上述臨界值時(shí)，停止使用上述紫外光進(jìn)行上述樣品的觀察。
13.根據(jù)權(quán)利要求2所述的紫外線顯微鏡，上述非活性氣體為氮?dú)狻?br> 14.根據(jù)權(quán)利要求2所述的紫外線顯微鏡，上述非活性氣體為抑制涂覆在上述樣品表面上的抗蝕劑的低分子化的氣體。
15.根據(jù)權(quán)利要求2所述的紫外線顯微鏡，其中，上述紫外光觀察裝置具有物鏡，上述氣體供給裝置向上述樣品和上述物鏡之間供給上述非活性氣體。
16.根據(jù)權(quán)利要求2所述的紫外線顯微鏡，其中，上述紫外光觀察裝置具有遮光裝置，機(jī)械式地遮擋上述紫外光，上述遮光裝置除了在用上述紫外光進(jìn)行觀察中之外，遮擋上述紫外光向上述樣品的照射。
17.根據(jù)權(quán)利要求2所述的紫外線顯微鏡，其中，上述紫外光觀察裝置還具有自動(dòng)調(diào)焦裝置，自動(dòng)地進(jìn)行上述紫外光觀察裝置的焦點(diǎn)調(diào)節(jié)，上述自動(dòng)調(diào)焦裝置在用上述紫外光進(jìn)行觀察之前，使用與上述紫外光不同的自動(dòng)調(diào)焦用光進(jìn)行自動(dòng)調(diào)焦。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紫外光觀察裝置，還具有定時(shí)控制裝置，控制通過上述氣體供給裝置進(jìn)行的上述非活性氣體的定時(shí)供給，上述定時(shí)控制裝置控制上述氣體供給裝置，以在用上述紫外光進(jìn)行上述樣品的觀察前，使上述非活性氣體被予供給，同時(shí)至少在用上述紫外光進(jìn)行觀察中，使上述非活性氣體被正式供給。
19.一種樣品觀察方法，其特征為，向樣品附近供給非活性氣體，然后用紫外光進(jìn)行樣品的顯微鏡觀察。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的樣品觀察方法，其特征為，在用紫外光進(jìn)行上述樣品的顯微鏡觀察之前，向樣品附近予供給非活性氣體，在用紫外光進(jìn)行上述樣品的顯微鏡觀察時(shí)，向樣品附近正式供給非活性氣體。
全文摘要
一種紫外線顯微鏡,具有用紫外光觀察樣品的紫外光觀察裝置;氣體供給裝置,在用紫外光進(jìn)行觀察中,向樣品附近供給非活性氣體;定時(shí)控制裝置,控制通過氣體供給裝置進(jìn)行的非活性氣體的定時(shí)供給。定時(shí)控制裝置控制氣體供給裝置,以在用紫外光進(jìn)行樣品的觀察前,使非活性氣體被予供給,同時(shí)至少在用紫外光進(jìn)行觀察中,使非活性氣體被正式供給。
文檔編號(hào)G02B21/24GK1384384SQ0211861
公開日2002年12月11日 申請(qǐng)日期2002年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月27日
發(fā)明者鶴旨篤司, 水野次郎, 伊藤信一, 高橋理一郎, 江間達(dá)彥 申請(qǐng)人:株式會(huì)社尼康, 株式會(huì)社東芝