[发明专利]观察装置、紫外线显微镜以及观察方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过紫外区或远紫外区的光观察样品的观察装置、紫外线显微镜以及观察方法。

以下申请公开的内容作为本申请的参考：日本专利申请：2001-132239，申请日：2001年4月27日。

背景技术

现在，通过紫外区或远紫外区的光(波长为356nm、266nm、248nm等的光，统称“紫外光”)观察样品的紫外线显微镜是众所周知的。由于紫外线显微镜与使用可见光的光学显微镜相比具有很高的分辨率，所以在显微领域不断得以应用。

但是，在半导体领域，伴随着半导体元件的高集成化，晶片上的图形更加微细化。近年的图形的线宽为0.13μm～0.24μm左右。由于这种微细化的图形通过使用可见光的光学显微镜无法观察，所以即使在半导体领域，也在讨论使用紫外线显微镜。

但是，由于现有的紫外线显微镜与使用可见光的光学显微镜相同，都是在空气中观察样品，所以如图9所示，在样品91和物镜92之间存在的空气93中的氧气由于紫外光L_uv被臭氧化，臭氧的一部分成为氧等离子(活性氧)，在样品91表面造成损伤。

例如，对于在晶片上形成用于半导体制造工艺的抗蚀图形形的样品91的情况下，抗蚀图形的表面由于空气93中的氧等离子(活性氧)很容易被剥离。即，在抗蚀图形的表面上，由于氧等离子(活性氧)而使抗蚀剂分子的分解作用加速，低分子化的较轻的抗蚀剂分子由于与空气93中的氧结合而蒸发。

此外，在紫外线显微镜的紫外光L_uv的波长与抗蚀图形形成时的曝光波长(近年的主流为248nm)接近的情况下，当用紫外光L_uv进行观察时，抗蚀图形被再次曝光。因此，在紫外光L_uv照射的部位上，抗蚀剂分子的分解作用加速，造成与上述相同的损伤。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以减轻紫外光观察时的样品损伤的观察装置、紫外线显微镜以及观察方法。

本发明的用紫外光观察样品的紫外光观察装置具有气体供给装置，在用紫外光进行观察中，向样品附近供给非活性气体。优选该紫外光观察装置还具有定时控制装置，控制通过气体供给装置进行的非活性气体的定时供给，定时控制装置优选控制气体供给装置，以在用紫外光进行样品的观察前，使非活性气体被予供给，同时至少在用紫外光进行观察中，使非活性气体被正式供给。

本发明的紫外线显微镜具有：紫外光观察装置，用紫外光观察样品；气体供给装置，在用紫外光进行观察中，向样品附近供给非活性气体。

优选该紫外线显微镜还具有定时控制装置，控制通过气体供给装置进行的非活性气体的定时供给。定时控制装置控制气体供给装置，以在用紫外光进行样品的观察前，使非活性气体被予供给，同时至少在用紫外光进行观察中，使非活性气体被正式供给。在这种情况下，优选定时控制装置在用紫外光进行观察的准备中，使非活性气体被予供给。而且，优选定时控制装置用紫外光进行观察的准备工作结束时，使非活性气体的正式供给开始。

优选定时控制装置在用紫外光进行观察结束时，使非活性气体的正式供给停止。

优选本发明的紫外线显微镜还具有可见光观察装置，用可见光观察样品。定时控制装置从用可见光进行观察结束到用紫外光进行观察开始之间，使非活性气体被予供给。

优选气体供给装置具有流量控制装置，控制从气体供给装置被供给的非活性气体的流量。流量控制装置根据气体供给装置开始非活性气体的正式供给的定时，使非活性气体的流量增加。在这种情况下，优选本发明的紫外线显微镜还具有存储装置，预先存储与从气体供给装置被供给的非活性气体的流量相关的设定值。流量控制装置根据存储在存储装置中的设定值，控制非活性气体的流量。

此外，优选气体供给装置还具有检测装置，检测从气体供给装置被供给的非活性气体的流量。流量控制装置调整非活性气体的流量，使检测装置的检测值与存储在存储装置中的设定值一致。优选本发明的紫外线显微镜还具有警告装置，当检测装置的检测值小于规定的临界值时，向外部发出警告。而且，优选警告装置当在气体供给装置的非活性气体的正式供给中检测值小于临界值时，停止使用紫外光进行样品的观察。

优选非活性气体为氮气。此外，非活性气体为抑制涂覆在样品表面上的抗蚀剂的低分子化的气体。

优选紫外线观察装置具有物镜。气体供给装置向样品和物镜之间供给非活性气体。