特開 2023-166726 処理界面観察装置および処理界面観察方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023166726

(43)【公開日】2023-11-22

(54)【発明の名称】処理界面観察装置および処理界面観察方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20231115BHJP

   G01N 21/552 20140101ALI20231115BHJP

【ＦＩ】

H01L21/304 648G

H01L21/304 622R

H01L21/304 622Q

G01N21/552

【審査請求】未請求

【請求項の数】16

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022077447

(22)【出願日】2022-05-10

(71)【出願人】

【識別番号】000000239

【氏名又は名称】株式会社荏原製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100118500

【弁理士】

【氏名又は名称】廣澤 哲也

(74)【代理人】

【識別番号】100091498

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邉 勇

(74)【代理人】

【識別番号】100174089

【弁理士】

【氏名又は名称】郷戸 学

(74)【代理人】

【識別番号】100186749

【弁理士】

【氏名又は名称】金沢 充博

(72)【発明者】

【氏名】石橋 知淳

【テーマコード（参考）】

2G059

5F057

5F157

【Ｆターム（参考）】

2G059AA05

2G059BB20

2G059EE02

2G059FF01

2G059GG01

2G059JJ12

2G059JJ17

2G059KK01

2G059KK02

2G059KK04

5F057AA20

5F057DA03

5F057DA39

5F057FA37

5F057GA13

5F057GB02

5F057GB17

5F157AA29

5F157AB02

5F157AB13

5F157AB14

5F157AB33

5F157AB90

5F157AB94

5F157BA07

5F157BA08

5F157BA13

5F157BA14

5F157BB22

5F157BB23

5F157BB37

5F157BB53

5F157BB73

5F157CB14

5F157CF16

5F157CF40

5F157CF42

5F157CF44

5F157CF62

5F157DC21

(57)【要約】

【課題】基板が実際に処理されている条件と同じ条件下で観察基板の処理界面上で起こる現象を観察することができる処理界面観察装置を提供する。
【解決手段】処理界面観察装置は、観察面２を形成する透明部３を持つ観察基板１と、観察面２を移動させる観察面移動機構５と、透明部３を通じて観察面２に光を送り、観察面２で反射した光から画像を生成する全反射蛍光顕微鏡７と、観察面２に対して処理液を用いた物理処理を行う湿式処理装置４０を備える。全反射蛍光顕微鏡７は、観察基板１の一方側に配置され、湿式処理装置４０は、観察基板１の反対側に配置されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

観察面を形成する透明部を持つ観察基板と、
前記観察面を移動させる観察面移動機構と、
前記透明部を通じて前記観察面に光を送り、前記観察面で反射した前記光から画像を生成する全反射蛍光顕微鏡と、
前記観察面に対して処理液を用いた物理処理を行う湿式処理装置を備え、
前記全反射蛍光顕微鏡は、前記観察基板の一方側に配置され、前記湿式処理装置は、前記観察基板の反対側に配置されている、処理界面観察装置。

【請求項2】

前記観察基板は、前記透明部から前記全反射蛍光顕微鏡の光出射部に向かって斜めに突出する入射プリズムを有している、請求項１に記載の処理界面観察装置。

【請求項3】

前記入射プリズムの傾斜角度は、前記観察面に対する前記光の臨界角よりも大きい、請求項２に記載の処理界面観察装置。

【請求項4】

前記入射プリズムは、前記観察面に沿って延びている、請求項２に記載の処理界面観察装置。

【請求項5】

前記観察面および前記入射プリズムは、環状である、請求項４に記載の処理界面観察装置。

【請求項6】

前記観察基板は、前記透明部を支持する支持部を有しており、前記透明部の厚さは前記支持部の厚さよりも小さい、請求項１に記載の処理界面観察装置。

【請求項7】

前記全反射蛍光顕微鏡の前面と前記透明部との間の隙間に透明液を供給する透明液供給装置をさらに備えている、請求項６に記載の処理界面観察装置。

【請求項8】

前記全反射蛍光顕微鏡の前面と前記透明部との間に配置された透明板と、
前記透明部と前記透明板との間の隙間に透明液を供給する透明液供給装置をさらに備えている、請求項６に記載の処理界面観察装置。

【請求項9】

前記全反射蛍光顕微鏡の前面と前記透明板との間の隙間は、透明液で満たされている、請求項８に記載の処理界面観察装置。

【請求項10】

前記全反射蛍光顕微鏡は、前記観察面に対する前記光の入射角が臨界角よりも大きくなるように構成されている、請求項６に記載の処理界面観察装置。

【請求項11】

観察面を形成する透明部を持つ観察基板を支持しながら、前記観察面を移動させ、
前記移動する観察面に対して処理液を用いた物理処理を湿式処理装置により行いながら、全反射蛍光顕微鏡から前記透明部を通じて前記観察面に光を送り、かつ前記観察面から反射した前記光から画像を生成する工程を含み、
前記全反射蛍光顕微鏡は、前記観察基板の一方側に配置され、前記湿式処理装置は、前記観察基板の反対側に配置されている、処理界面観察方法。

【請求項12】

前記観察面に対する前記光の入射角は、臨界角よりも大きい、請求項１１に記載の処理界面観察方法。

【請求項13】

前記全反射蛍光顕微鏡は、前記観察面の移動に対して相対的に静止している、請求項１１に記載の処理界面観察方法。

【請求項14】

前記全反射蛍光顕微鏡の前面と前記透明部との間の隙間には、透明液の流れが形成されている、請求項１１に記載の処理界面観察方法。

【請求項15】

前記全反射蛍光顕微鏡の前面と前記透明部との間には透明板が配置されており、
前記透明部と前記透明板との間の隙間には、透明液の流れが形成されており、
前記全反射蛍光顕微鏡の前面と前記透明板との間の隙間は、透明液で満たされている、請求項１１に記載の処理界面観察方法。

【請求項16】

前記透明板は、前記観察面の移動に対して相対的に静止している、請求項１５に記載の処理界面観察方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ウェーハ、ディスプレイパネル、メモリなどの微細加工製品に使用される基板の処理中の処理界面を観察する技術に関し、特に基板の表面に対して湿式処理を実行しているときの基板の表面で起こる現象を観察する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体デバイスの製造工程では、異なる材料が基板上に繰り返し形成され、基板の表面はＣＭＰ（化学機械研磨）装置により研磨される。特に、ダマシン配線形成工程では、金属膜を基板上に形成して配線溝を金属で埋め、その後に余分な金属をＣＭＰ装置により研磨し、除去することで金属配線を形成する。基板の研磨後、基板は洗浄され、さらに洗浄された基板は乾燥される。

【0003】

配線構造の微細化に伴い、基板の研磨のみならず、基板の洗浄および基板の乾燥にもさらなる改良が要求されている。基板の処理技術を向上させるためには、基板処理中に基板の表面で起こるミクロな現象を把握することが必要とされる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】国際公開第２０１０／０４１５６０号

【特許文献2】特開２０１６－１６１３１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

材料膜が形成された基板に代えて、透明基板を用い、静止する透明基板の上面に起こる現象を、透明基板の下から顕微鏡で観察する落射観察方法が従来から行われている。しかしながら、この従来の方法では、以下に述べる３つのすべての条件下で透明基板上の現象を観察することができない。
（１）透明基板の観察面が動いている（例えば、透明基板が回転している）
（２）透明基板の観察面上に物理作用がある（例えば、スクラブ、流体の衝撃、超音波）
（３）透明基板の観察面上に液体が存在する（例えば、洗浄液、スラリー）

【0006】

そこで、本発明は、基板が実際に処理されている条件と同じ条件下で観察基板の処理界面上で起こる現象を観察することができる処理界面観察装置および処理界面観察方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

一態様では、観察面を形成する透明部を持つ観察基板と、前記観察面を移動させる観察面移動機構と、前記透明部を通じて前記観察面に光を送り、前記観察面で反射した前記光から画像を生成する全反射蛍光顕微鏡と、前記観察面に対して処理液を用いた物理処理を行う湿式処理装置を備え、前記全反射蛍光顕微鏡は、前記観察基板の一方側に配置され、前記湿式処理装置は、前記観察基板の反対側に配置されている、処理界面観察装置が提供される。

【0008】

一態様では、前記観察基板は、前記透明部から前記全反射蛍光顕微鏡の光出射部に向かって斜めに突出する入射プリズムを有している。
一態様では、前記入射プリズムの傾斜角度は、前記観察面に対する前記光の臨界角よりも大きい。
一態様では、前記入射プリズムは、前記観察面に沿って延びている。
一態様では、前記観察面および前記入射プリズムは、環状である。

【0009】

一態様では、前記観察基板は、前記透明部を支持する支持部を有しており、前記透明部の厚さは前記支持部の厚さよりも小さい。
一態様では、前記処理界面観察装置は、前記全反射蛍光顕微鏡の前面と前記透明部との間の隙間に透明液を供給する透明液供給装置をさらに備えている。
一態様では、前記処理界面観察装置は、前記全反射蛍光顕微鏡の前面と前記透明部との間に配置された透明板と、前記透明部と前記透明板との間の隙間に透明液を供給する透明液供給装置をさらに備えている。
一態様では、前記全反射蛍光顕微鏡の前面と前記透明板との間の隙間は、透明液で満たされている。
一態様では、前記全反射蛍光顕微鏡は、前記観察面に対する前記光の入射角が臨界角よりも大きくなるように構成されている。

【0010】

一態様では、観察面を形成する透明部を持つ観察基板を支持しながら、前記観察面を移動させ、前記移動する観察面に対して処理液を用いた物理処理を湿式処理装置により行いながら、全反射蛍光顕微鏡から前記透明部を通じて前記観察面に光を送り、かつ前記観察面から反射した前記光から画像を生成する工程を含み、前記全反射蛍光顕微鏡は、前記観察基板の一方側に配置され、前記湿式処理装置は、前記観察基板の反対側に配置されている、処理界面観察方法が提供される。

【0011】

一態様では、前記観察面に対する前記光の入射角は、臨界角よりも大きい。
一態様では、前記全反射蛍光顕微鏡は、前記観察面の移動に対して相対的に静止している。
一態様では、前記全反射蛍光顕微鏡の前面と前記透明部との間の隙間には、透明液の流れが形成されている。
一態様では、前記全反射蛍光顕微鏡の前面と前記透明部との間には透明板が配置されており、前記透明部と前記透明板との間の隙間には、透明液の流れが形成されており、前記全反射蛍光顕微鏡の前面と前記透明板との間の隙間は、透明液で満たされている。
一態様では、前記透明板は、前記観察面の移動に対して相対的に静止している。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、膜が形成された基板が実際に物理処理される条件と同じ条件で観察基板の処理界面を観察することができる。すなわち、（１）観察基板の観察面が動いており、（２）観察基板の観察面上に物理作用があり、かつ（３）観察基板の観察面上に液体が存在する条件下で、観察基板の観察面上で起こる現象を観察することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】処理界面観察装置の一実施形態を示す模式図である。

【図2】観察基板の一実施形態を示す上面図である。

【図3】図２に示す観察基板を反対側から見た図である。

【図4】処理界面観察装置の他の実施形態を示す模式図である。

【図5】処理界面観察装置のさらに他の実施形態を示す模式図である。

【図6】処理界面観察装置のさらに他の実施形態を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。以下に説明する処理界面観察装置および処理界面観察方法の実施形態は、半導体デバイスの製造に使用されるウェーハの研磨、ウェーハの洗浄、ウェーハの乾燥、ディスプレイパネルの製造、ＣＭＯＳやＣＣＤなどのイメージセンサの製造、磁気抵抗メモリ（ＭＲＡＭ）の製造などに適用することができる。

【0015】

図１は、処理界面観察装置の一実施形態を示す模式図である。図１に示すように、処理界面観察装置は、観察面２を形成する透明部３を持つ観察基板１と、観察面２を移動させる観察面移動機構５と、透明部３を通じて観察面２に光を送り、観察面２で反射した光（以下、反射光という）から画像を生成する全反射蛍光顕微鏡７を備えている。処理界面観察装置は、観察基板１の処理界面上で起こる現象を観察するための装置であり、得られた画像は、例えば、基板処理装置やディスプレイパネルの製造装置の動作や性能の検証に使用することができる。

【0016】

全反射蛍光顕微鏡７は、観察基板１の観察面２とは反対側に配置されている。全反射蛍光顕微鏡７は、光を発する光源１０と、観察基板１の透明部３に対向する対物レンズ１２と、対物レンズ１２を通過した反射光を検出し、反射光から画像を生成する光検出部１５を備えている。光源１０の例としては、レーザー、アーク光源などが挙げられる。光検出部１５の例としては、ＣＭＯＳまたはＣＣＤなどのイメージセンサ、フォトダイオード、光電子増倍管（ＰＭＴ）などが挙げられる。

【0017】

本実施形態の観察基板１は、円形形状を有している。本実施形態の観察面移動機構５は、観察面２を含む観察基板１の全体をその軸心ＣＬを中心に回転させる観察基板回転機構である。観察面移動機構５は、観察基板１の外周部を支持する複数のローラーチャック２０と、これらローラーチャック２０を同期して回転させる少なくとも１つの回転装置２１を有している。図１に示す実施形態では、複数の回転装置２１が設けられている。回転装置２１がローラーチャック２０を回転させると、図１に示すように、観察基板１はその軸心ＣＬを中心に回転する。

【0018】

観察面移動機構５の具体的構成は、図１に示す実施形態に限定されない。例えば、観察面移動機構５は、観察基板１を支持する複数のメカニカルチャックと、これらメカニカルチャックを回転させる回転装置を備えてもよい。他の例では、観察面移動機構５は、観察基板１を支持する真空チャックステージと、この真空チャックステージを回転させる回転装置を備えてもよい。さらに、他の例では、観察面移動機構５は、観察基板１を並進移動させるローラコンベヤまたは搬送アームを備えてもよい。

【0019】

観察基板１は、その少なくとも一部に透明部３を有している。観察面２は、透明部３の一方側の面であり、全反射蛍光顕微鏡７は、透明部３の反対側の面に対向している。透明部３を構成する材料の例としては、石英ガラス、有機ガラス（例えば透明なアクリル樹脂）が挙げられる。

【0020】

観察基板１は、透明部３から全反射蛍光顕微鏡７の光出射部２５に向かって斜めに突出する入射プリズム３１と、透明部３から全反射蛍光顕微鏡７の対物レンズ１２に向かって斜めに突出する出射プリズム３２を有している。入射プリズム３１および出射プリズム３２は、透明部３に接続されている。観察面２は、透明部３の一方側の面であり、入射プリズム３１および出射プリズム３２は、透明部３の反対側の面に接続されている。入射プリズム３１および出射プリズム３２は、透明部３と一体であってもよい。

【0021】

全反射蛍光顕微鏡７の光出射部２５は、入射プリズム３１の端部を向いており、入射プリズム３１の端部に向かって光を放つ位置に配置されている。全反射蛍光顕微鏡７の対物レンズ１２は出射プリズム３２の端部を向いており、出射プリズム３２の端部から出た光を受ける位置に配置されている。

【0022】

図１に示すように、全反射蛍光顕微鏡７から放射された光は、入射プリズム３１内を進行し、観察基板１の透明部３に斜めに入射する。光は、透明部３内を進行しながら、観察面２で反射する。観察面２に垂直な方向に対する入射プリズム３１の傾斜角度αは、観察面２に対する光の臨界角よりも大きい。したがって、観察面２に対する光の入射角は臨界角よりも大きく、光は観察面２で全反射する。観察面２からの反射光は、出射プリズム３２内を進行し、出射プリズム３２の端部から全反射蛍光顕微鏡７の対物レンズ１２に向かう。反射光は、対物レンズ１２を通過し、光検出部１５によって検出される。光検出部１５は、観察面２からの反射光から画像を生成する。

【0023】

図２は、観察基板１の一実施形態を示す上面図であり、図３は、図２に示す観察基板１を反対側から見た図である。観察基板１の全体は円形であり、透明部３は環状である。観察基板１は、透明部３を支持する支持部３５を有している。支持部３５が透明部３を支持できる程度の機械的強度を有している限りにおいて、支持部３５の材料は特に限定されない。一実施形態では、観察基板１の全体が透明部３から構成されてもよい。さらに一実施形態では、観察基板１は、四角形、矩形状、多角形状、楕円形などの他の形状を有してもよい。

【0024】

入射プリズム３１および出射プリズム３２は、観察面２に沿って延びている。より具体的には、図３に示すように、入射プリズム３１および出射プリズム３２は、観察基板１の軸心ＣＬに一致する中心を持つ環状の形状を有している。さらに、入射プリズム３１は径方向外側に向かって傾斜し、出射プリズム３２は径方向内側に向かって傾斜している。

【0025】

透明部３、入射プリズム３１、および出射プリズム３２は、同心状であり、入射プリズム３１は、出射プリズム３２の径方向外側に位置している。全反射蛍光顕微鏡７が、観察面２からの反射光を受けることができる限りにおいて、出射プリズム３２は省略してもよい。一実施形態では、入射プリズム３１は、出射プリズム３２の径方向内側に位置してもよい。この場合は、入射プリズム３１は径方向内側に向かって傾斜し、出射プリズム３２は径方向外側に向かって傾斜する。

【0026】

図１に示すように、処理界面観察装置は、観察基板１の観察面２に対して処理液を用いた物理処理を行う湿式処理装置４０を備えている。物理処理の具体例としては、観察面２上に処理液（例えば洗浄液）が存在した状態でスクラバなどの洗浄具を観察面２に擦り付けるスクラブ処理、観察面２上に処理液（例えばスラリー）が存在した状態で研磨パッドを観察面２に擦り付けるＣＭＰ処理、観察面２上に処理液が存在した状態でバフを観察面２に擦り付けるバフ研磨処理、液体（例えば薬液または純水）を観察面２に噴射する液体処理、液体と気体との混合流体からなる二流体噴流を観察面２に噴射する二流体噴流処理、超音波が加えられた液体を観察面２に噴射する超音波処理、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を観察面２に噴射するマランゴニ乾燥処理などが挙げられる。

【0027】

本実施形態では、湿式処理装置４０は、円筒状のロールスクラバ４１を回転させながら、ロールスクラバ４１を観察面２に摺接させるスクラブ処理を実行するように構成されている。すなわち、湿式処理装置４０は、観察面２上に配置された円筒状のロールスクラバ４１と、観察面２に処理液を供給する処理液ノズル４２を備えている。ロールスクラバ４１は、ＰＶＡスポンジなどの弾性材から構成されている。ロールスクラバ４１の軸心（回転軸線）は、観察面２と平行である。

【0028】

湿式処理装置４０は、処理液（例えば、純水または薬液）を処理液ノズル４２から観察面２に供給しながら、ロールスクラバ４１を回転機構（図示せず）によりその軸心を中心に回転させることで、ロールスクラバ４１の外周面を観察面２に摺接させる。ロールスクラバ４１が観察面２に摺接している間、観察基板１は、その軸心ＣＬを中心に観察面移動機構５によって回転される。一実施形態では、ロールスクラバ４１に代えて、ペン型スクラバを観察面２に垂直な軸心周りに回転させながら、ペン型スクラバを観察面２に摺接させてもよい。

【0029】

全反射蛍光顕微鏡７は、観察基板１の一方側に配置され、湿式処理装置４０は、観察基板１の反対側に配置されている。全反射蛍光顕微鏡７は、観察基板１の回転に対して相対的に静止している。図１に示す実施形態では、全反射蛍光顕微鏡７は、観察基板１の下方に配置され、湿式処理装置４０は観察基板１の上方に配置されているが、一実施形態では、全反射蛍光顕微鏡７は、観察基板１の上方に配置され、湿式処理装置４０は観察基板１の下方に配置されてもよい。

【0030】

他の実施形態では、観察面移動機構５は、観察基板１を縦または斜めに支持し、観察基板１を縦姿勢または斜め姿勢で回転させてもよい。この場合でも、全反射蛍光顕微鏡７は、観察基板１の一方側に配置され、湿式処理装置４０は、観察基板１の反対側に配置される。

【0031】

湿式処理装置４０は、移動する観察面２に対して処理液を用いた物理処理を行いながら、全反射蛍光顕微鏡７は観察基板１の観察面２に向かって光を発し、観察面２からの反射光から画像を生成する。画像は、観察面２と処理液との界面で起こる現象を表していると期待される。特に、上述した実施形態によれば、膜が形成された基板（製品基板）が実際に物理処理される条件と同じ条件で観察基板１の処理界面を観察することができる。すなわち、処理界面観察装置は、（１）観察基板１の観察面２が動いており、（２）観察基板１の観察面２上に物理作用があり、かつ（３）観察基板１の観察面２上に液体が存在する条件下で、観察基板１の観察面２上で起こる現象を観察することができる。画像から得られた観察結果は、上述した研磨処理、洗浄処理、乾燥処理などの各種処理の性能向上のための検証に使用することができる。

【0032】

図４は、処理界面観察装置の他の実施形態を示す模式図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、図１乃至図３を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。図４に示す実施形態の観察面移動機構５は、観察基板１を並進移動させる複数のローラー４３を備えたローラコンベヤである。観察基板１は、複数のローラー４３上に支持され、これらローラー４３が一方向に回転することで、観察基板１は矢印で示す直線方向に移動される。

【0033】

観察基板１は矩形状であり、透明部３および観察面２は、観察基板１の移動方向に沿って延びている。言い換えれば、観察面移動機構５は、観察面２の長手方向に観察基板１を移動させるように構成されている。入射プリズム３１および出射プリズム３２は、観察面２に沿って延びており、並列に配置されている。本実施形態では、透明部３、観察面２、入射プリズム３１、および出射プリズム３２は、直線状に延びている。

【0034】

他の実施形態では、観察面移動機構５は、観察基板１を縦または斜めに支持し、観察基板１を縦方向または斜め方向に並進移動させてもよい。この場合でも、全反射蛍光顕微鏡７は、観察基板１の一方側に配置され、湿式処理装置４０は、観察基板１の反対側に配置される。

【0035】

図５は、処理界面観察装置の他の実施形態を示す模式図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、図１乃至図３を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。図５に示す実施形態では、観察基板１は、図１に示す入射プリズム３１および出射プリズム３２を有していない。観察基板１は、透明部３を支持する支持部３５を有しており、透明部３の厚さは支持部３５の厚さよりも小さい。

【0036】

全反射蛍光顕微鏡７は、光源１０および光検出部１５の前方に配置された対物レンズ４４を有している。この対物レンズ４４は、観察基板１の透明部３に近接して配置されている。全反射蛍光顕微鏡７の前面７ａは、透明部３に対向する対物レンズ４４の前面から構成されている。光源１０および光検出部１５は対物レンズ４４の裏側に配置されている。光源１０は、対物レンズ４４を通じて光を観察基板１の透明部３に放射し、光検出部１５は、対物レンズ４４を通過した観察基板１からの反射光を検出する。

【0037】

処理界面観察装置は、全反射蛍光顕微鏡７の前面７ａ（すなわち対物レンズ４４の前面）と観察基板１の透明部３との間の隙間に透明液を供給する透明液供給装置４５を備えている。図５に示す透明液供給装置４５は、液体吐出ノズルの形態を有しているが、透明液を供給できるのであれば、他の構造を有してもよい。液体吐出ノズルの具体例としては、多孔ノズル、スリットノズル、扇型ノズル、単孔ノズルなどが挙げられる。透明液は、例えば、屈折率１．２００以上の液体である。透明液の具体例としては、純水、透明な油が挙げられる。透明液は、全反射蛍光顕微鏡７の前面７ａと観察基板１の透明部３との間の隙間Ｇを流れ、この隙間Ｇを満たす。

【0038】

処理界面観察装置は、全反射蛍光顕微鏡７の前面７ａと観察基板１の透明部３との間の隙間Ｇを通過した透明液を吸引する透明液吸引装置４６をさらに備えている。図５に示す透明液吸引装置４６は、スリットノズルのような液体吸引ノズルの形態を有しているが、透明液を供給できるのであれば、他の構造を有してもよい。

【0039】

光源１０は、対物レンズ４４に向かって光を発し、光は対物レンズ４４によりその進行方向を変える。光は、対物レンズ４４を出て、透明液内を進行し、観察基板１の透明部３に斜めに入射する。光は、透明部３内を進行し、観察面２で反射する。観察面２に対する光の入射角は臨界角よりも大きく、光は観察面２で全反射する。観察面２で反射した光、すなわち反射光は、透明部３および透明液を進行して、対物レンズ４４に入射する。反射光は、対物レンズ４４によりその進行方向を変える。反射光は、対物レンズ４４を通過し、光検出部１５によって検出される。光検出部１５は、観察面２からの反射光から画像を生成する。

【0040】

光源１０が光を発し、光検出部１５が画像を生成している間、観察基板１は観察面移動機構５により回転される。全反射蛍光顕微鏡７の前面７ａと観察基板１の透明部３との間の隙間Ｇを流れる透明液の一部は、回転する観察基板１により強制的に隙間Ｇの外に移動されるが、透明液供給装置４５は透明液を隙間Ｇに供給し続けるので、隙間Ｇは常に透明液で満たされる。

【0041】

全反射蛍光顕微鏡７により生成される画像の解像度を向上させるために、透明部３の厚さは、０．１０ｍｍ～１．５ｍｍ、好ましくは０．１１ｍｍ～０．２３ｍｍ、より好ましくは０．１２ｍｍ～０．１８ｍｍの範囲内にある。例えば、透明部３の厚さは、０．１７ｍｍである。このように薄い透明部３は、観察面２からの反射光を実質的にそのまま透過させることができる。さらに、全反射蛍光顕微鏡７の前面７ａと観察基板１の透明部３との間の隙間Ｇは、透明液で満たされる。結果として、全反射蛍光顕微鏡７は、反射光から解像度の高い画像を生成することができる。

【0042】

図４を参照して説明した矩形状の観察基板１と、観察基板１を並進移動させる観察面移動機構５は、図５を参照して説明した実施形態にも適用できる。

【0043】

図６は、処理界面観察装置の他の実施形態を示す模式図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、図５を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。処理界面観察装置は、全反射蛍光顕微鏡７の前面７ａと観察基板１の透明部３との間に配置された透明板５０と、観察基板１の透明部３と透明板５０との間の隙間Ｇ１に透明液を供給する透明液供給装置５１を備えている。

【0044】

透明板５０は、透明部３の観察面２とは反対側に配置され、観察面２と平行である。透明板５０は、透明部３と、全反射蛍光顕微鏡７の前面７ａ（すなわち対物レンズ４４の前面）との間に配置されている。透明板５０は、図示しない支持部材により支持されており、透明板５０は、観察面２の移動に対して相対的に静止している。透明板５０と透明部３との間には隙間Ｇ１があり、透明板５０と全反射蛍光顕微鏡７の前面７ａとの間にも隙間Ｇ２がある。透明板５０を構成する材料の例としては、石英ガラス、有機ガラス（例えば透明なアクリル樹脂）が挙げられる。

【0045】

図６に示す透明液供給装置５１は、液体吐出ノズルの形態を有しているが、透明液を供給できるのであれば、他の構造を有してもよい。液体吐出ノズルの具体例としては、多孔ノズル、スリットノズル、扇型ノズル、単孔ノズルなどが挙げられる。透明液の具体例としては、純水、透明な油が挙げられる。透明液は、透明板５０と観察基板１の透明部３との間の隙間Ｇ１を流れ、この隙間Ｇ１を満たす。

【0046】

処理界面観察装置は、透明板５０と観察基板１の透明部３との間の隙間Ｇ１を通過した透明液を吸引する透明液吸引装置５２をさらに備えている。図６に示す透明液吸引装置５２は、スリットノズルのような液体吸引ノズルの形態を有しているが、透明液を供給できるのであれば、他の構造を有してもよい。

【0047】

透明板５０と全反射蛍光顕微鏡７の前面７ａとの間の隙間Ｇ２は、透明液で満たされている。透明液の具体例としては、純水、透明な油が挙げられる。観察基板１の観察面２は移動するが、透明板５０と対物レンズ４４の両方は静止している。したがって、隙間Ｇ２内の透明液も実質的に静止した状態にある。透明液は、表面張力の作用により、隙間Ｇ２内に保持される。この隙間Ｇ２を満たす透明液は、隙間Ｇ１を満たす透明液と同じ種類の液体であってもよいし、または異なる種類の液体であってもよい。隙間Ｇ１，Ｇ２を満たす透明液は、例えば、屈折率１．２００以上の液体である。

【0048】

光源１０は、対物レンズ４４に向かって光を発し、光は対物レンズ４４によりその進行方向を変える。光は、対物レンズ４４を出て、透明液の二重層および透明板５０内を進行し、観察基板１の透明部３に斜めに入射する。光は、透明部３内を進行し、観察面２で反射する。観察面２に対する光の入射角は臨界角よりも大きく、光は観察面２で全反射する。観察面２で反射した光、すなわち反射光は、透明部３、透明液の二重層、および透明板５０を進行して、対物レンズ４４に入射する。反射光は、対物レンズ４４によりその進行方向を変える。反射光は、対物レンズ４４を通過し、光検出部１５によって検出される。光検出部１５は、観察面２からの反射光から画像を生成する。

【0049】

光源１０が光を発し、光検出部１５が画像を生成している間、観察基板１は観察面移動機構５により回転される。全反射蛍光顕微鏡７の前面７ａと観察基板１の透明部３との間の隙間Ｇ１を流れる透明液の一部は、回転する観察基板１により強制的に隙間Ｇ１の外に移動されるが、透明液供給装置５１は透明液を隙間Ｇ１に供給し続けるので、隙間Ｇ１は常に透明液で満たされる。

【0050】

全反射蛍光顕微鏡７の前面７ａと観察基板１の透明部３との間の隙間Ｇ１，Ｇ２は、透明板５０の両側に形成された透明液の二重層で満たされ、空気層は存在しない。結果として、全反射蛍光顕微鏡７は、反射光から解像度の高い画像を生成することができる。

【0051】

図４を参照して説明した矩形状の観察基板１と、観察基板１を並進移動させる観察面移動機構５は、図６を参照して説明した実施形態にも適用できる。

【0052】

上述したそれぞれの実施形態における処理界面観察装置は、スタンドアローン型の装置として設けてもよく、あるいは基板研磨装置（例えばＣＭＰ装置、バフ研磨装置）、基板洗浄装置、基板乾燥装置、ディスプレイパネルの製造装置などの各種処理装置に組み込んでもよい。

【0053】

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。

【符号の説明】

【0054】

１ 観察基板
２ 観察面
３ 透明部
５ 観察面移動機構
７ 全反射蛍光顕微鏡
１０ 光源
１２ 対物レンズ
１５ 光検出部
２０ ローラーチャック
２１ 回転装置
２５ 光出射部
３１ 入射プリズム
３２ 出射プリズム
３５ 支持部
４０ 湿式処理装置
４１ ロールスクラバ
４２ 処理液ノズル
４３ ローラー
４４ 対物レンズ
４５ 透明液供給装置
４６ 透明液吸引装置
５０ 透明板
５１ 透明液供給装置
５２ 透明液吸引装置
Ｇ，Ｇ１，Ｇ２ 隙間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】