(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上の緻密な細片の配列を含む試料を映像化する偏光光学顕微鏡であって、
前記試料の近くに置かれ、遅延特性を持った可変遅延器と、
偏光照射を前記可変遅延器に向ける装置であって、前記可変遅延器が、照射ビームの一部を試料に伝え、さらに前記試料からの反射ビームを伝えるように配置されており、前記反射ビームが前記試料から反射された照射ビームからの照射光を含む指向装置と、
前記反射ビームを受取り、該反射ビームの一部を伝えるように配置されている分析器と、
前記可変遅延器に、楕円偏光させて前記照射ビームの一部を伝達させるとともに、前記反射されたビームに第２の偏光を生じさせ、前記基板から反射された光からなる前記反射ビーム成分の伝達を前記分析器を経由して強めるため、前記遅延特性を制御する手段と、
を備える偏光光学顕微鏡。
【請求項２】
請求項１記載の偏光光学顕微鏡において、前記偏光された照射ビームが、前記可変遅延器に入射するときに直線偏光される偏光光学顕微鏡。
【請求項３】
請求項２記載の偏光光学顕微鏡において、前記可変遅延器へ偏光された照射ビームを導く前記指向装置と前記分析器とを含み、前記試料に対して回転自在に取り付けた前記可変遅延器が１／４波長板である偏光光学顕微鏡。
【請求項４】
請求項１記載の偏光光学顕微鏡において、前記可変遅延器が外部において生成された制御信号の変化に応答して可変である２重屈折率を持つ遅延器に固定的に取付けられている偏光光学顕微鏡。
【請求項５】
請求項４記載の偏光光学顕微鏡において、さらに、前記可変遅延器に前記制御信号を供給する装置を含む偏光光学顕微鏡。
【請求項６】
請求項１記載の偏光光学顕微鏡において、前記可変遅延器が遅延板であり、さらに、
回転軸線の回りに前記試料に対して回転自在に前記遅延板を取付ける回転可能な取付け装置を含む偏光光学顕微鏡。
【請求項７】
請求項６記載の偏光光学顕微鏡において、さらに、
前記回転自在に取り付けられた遅延板を回転する装置を含み、これにより、前記遅延板の光学軸を前記回転軸線と直交する面内で所望の向きに向ける偏光光学顕微鏡。
【請求項８】
請求項７記載の偏光光学顕微鏡において、前記回転自在に取付けられた遅延板を回転する前記回転装置が、
モータと、
該モータと前記回転可能な取付け装置との間に接続された歯車装置とを含む偏光光学顕微鏡。
【請求項９】
基板上の少なくとも１つの細片を含む試料を映像化する偏光光学顕微鏡であって、
前記試料の近くに置かれ、遅延板である可変遅延器と、
偏光照射を前記可変遅延器に向ける装置であって、前記可変遅延器が、照射ビームの一部を試料に伝え、さらに前記試料からの反射ビームを伝えるように配置されており、前記反射ビームが前記試料から反射された照射ビームからの照射光を含む指向装置と、
前記反射ビームを受取り、該反射ビームの一部を伝えるように配置されている分析器と、
回転軸線の周りに回転自在に遅延板を取り付けるための回転可能取付け装置であって、前記試料は直交軸線を持ち、前記回転軸線は実質的に該直交軸線と平行である回転可能取付け装置とを有し、
該回転可能取付け装置は、
前記直交軸線に対して非ゼロ傾斜角度の前記回転軸線を持つ前記遅延板を取付ける遅延板取付け装置と、
伝達プレートと、
前記伝達プレートを補償傾斜角度で取り付け、前記非ゼロ傾斜角度と該補償傾斜角度とが反対の符号を持つ、伝達プレート取り付け装置と、
を備える偏光光学顕微鏡。
【請求項１０】
請求項９記載の偏光光学顕微鏡において、前記遅延板を回転自在に取付ける装置が、さらに、
前記回転軸線の回りの前記遅延板の回転位置を示す信号を生成する検知器を含む偏光光学顕微鏡。
【請求項１１】
基板上の少なくとも１つの細片を含む試料を映像化する実時間共焦点走査顕微鏡であって、
回転自在に取付けられ、配列された孔が形成された円盤と、
該回転自在に取付けられた円盤と前記試料との間に配置され、遅延特性を持った可変遅延器と、
偏光照射ビームを前記可変遅延器に向けるビーム分割装置であって、前記可変遅延器が、前記照射ビームの一部を前記試料に伝えるとともに、前記試料からの反射ビームを受け取るように配置されており、前記反射されたビームが、前記試料から反射された照射ビームからの照射を含み、該ビーム分割装置が前記反射されたビームの映像部分を伝えるビーム分割装置と、
前記ビーム分割装置からの前記反射されたビームの前記映像部分を受信するように配置された映像受取り装置と、
前記ビーム分割装置と前記映像受取り装置との間に配置されていて、前記反射ビームを受け取るとともに、該反射ビームの映像部分を前記映像受取り装置に伝える分析器と、
前記可変遅延器に、楕円偏光させて前記照射ビームの一部を伝達させるとともに、前記反射されたビームに第２の偏光を生じさせ、前記基板から反射された光からなる前記反射ビーム成分の伝達を前記分析器を経由して強めるため、前記可変遅延器の前記遅延特性を制御する手段と、
を備える実時間共焦点走査顕微鏡。
【請求項１２】
請求項１１記載の実時間共焦点走査顕微鏡において、前記試料が基板上の緻密な細片の配列を含み、前記反射ビーム成分が、前記基板の下方及び細片の配列の間から反射された照射を含む実時間共焦点走査顕顕微鏡。
【請求項１３】
請求項１１記載の実時間共焦点走査顕微鏡において、前記可変遅延器が外部において生成された制御信号に応答して可変である２重屈折率を持つ遅延器に固定的に取付けられている実時間共焦点走査顕微鏡。
【請求項１４】
請求項１３記載の実時間共焦点走査顕微鏡において、さらに、前記可変遅延器に前記制御信号を供給する装置を含む実時間共焦点走査顕微鏡。
【請求項１５】
請求項１１記載の実時間共焦点走査顕微鏡において、前記可変遅延器が遅延板であり、さらに、
回転軸線の回りに前記試料に対して回転自在に前記遅延板を取り付ける回転可能な取付け装置を含む実時間共焦点走査顕微鏡。
【請求項１６】
請求項１５記載の実時間共焦点走査顕微鏡において、さらに、
前記回転自在に取り付けられた遅延板を回転する装置を含み、これにより、前記遅延板の光学軸を前記回転軸線と直交する面内で所望の向きに向ける実時間共焦点走査顕微鏡。
【請求項１７】
請求項１６記載の実時間共焦点走査顕微鏡において、前記回転自在に取付けられた遅延板を回転する前記回転装置が、モータと、該モータと前記回転可能な取付け装置との間に接続された歯車装置とを含む実時間共焦点走査顕微鏡。
【請求項１８】
請求項１１記載の実時間共焦点走査顕微鏡において、前記可変遅延器が、前記試料と前記ビーム分割装置に対して回転自在に取付けられた１／４波長板である実時間共焦点走査顕微鏡。
【請求項１９】
基板上の少なくとも１つの細片を含む試料を映像化する実時間共焦点走査顕微鏡であって、
回転自在に取付けられ、配列された孔が形成された円盤と、
該回転自在に取付けられた円盤と前記試料との間に配置され、遅延特性を持った可変遅延器と、
偏光照射ビームを前記可変遅延器に向けるビーム分割装置であって、前記可変遅延器が、前記照射ビームの一部を前記試料に伝えるとともに、前記試料からの反射ビームを受け取るように配置されており、前記反射されたビームが、前記試料から反射された照射ビームからの照射を含み、該ビーム分割装置が前記反射されたビームの映像部分を伝えるビーム分割装置と、
回転軸線の周りに回転自在に遅延板を取り付けるための回転可能取付け装置であって、前記試料は直交軸線を持ち、前記回転軸線は実質的に該直交軸線と平行である回転可能取付け装置とを有し、
当該回転可能取付け装置は、
前記直交軸線に対して非ゼロ傾斜角度の前記回転軸線を持つ前記遅延板を取付ける遅延板取付け装置と、
伝達プレートと、
前記伝達プレートを補償傾斜角度で取り付け、前記非ゼロ傾斜角度と該補償傾斜角度とが反対の符号を持つ、伝達プレート取付け装置と、
を備える実時間共焦点走査顕微鏡。
【請求項２０】
基板上に緻密な細片の配列を持つ試料を映像化する方法であって、
(a) 偏光光学顕微鏡を用いて試料を映像化し、該偏光光学顕微鏡が可変遅延器を備える映像段階と、
(b) 前記段階(a) を実施する間に、前記可変遅延器の遅延特性を変更して楕円器偏光照射ビームを前記可変遅延器から前記試料に向ける段階と、
を備える映像化方法。
【請求項２１】
請求項２０記載の映像化方法において、
前記段階(a) が、直線偏光照射ビームを出力する段階と、
該直線偏光照射ビームを前記可変遅延器に向けて、該直線偏光照射ビームが前記可変遅延器を通過して伝達された結果前記楕円偏光照射ビームに変換される、指向段階と、
を備える映像化方法。
【請求項２２】
請求項２１記載の映像化方法において、前記可変遅延器が１／４波長板である映像化方法。
【請求項２３】
請求項２０記載の映像化方法において、前記可変遅延器が、可変な２重屈折率を持つ遅延器に固定的に取付けられており、前記段階(b) が、前記固定的に取付けられた遅延器に制御信号を供給して該固定的に取付けられた遅延器の２重屈折率変更する段階を含む映像化方法。
【請求項２４】
請求項２０記載の映像化方法において、前記可変遅延器が遅延板に回転自在に取付けられており、前記段階(b) が回転軸線の回りに前記試料に対して前記遅延板を回転する段階を含む映像化方法。
【請求項２５】
請求項２４記載の映像化方法において、前記段階(b) が前記遅延板を回転させて該遅延板の光学軸を前記回転軸線と直交する面内で所望の向きに向ける段階を含む映像化方法。
【請求項２６】
基板上に緻密な細片の配列を持つ試料を映像化する方法であって、
(a) 偏光光学顕微鏡を用いて試料を映像化し、該偏光光学顕微鏡が可変遅延器を備える映像段階と、
(b) 前記段階(a) を実施する間に、前記可変遅延器の遅延特性を変更して楕円器偏光照射ビームを前記可変遅延器から前記試料に向ける段階とを含み、ここで、前記偏光光学顕微鏡は分析器を有し、
前記段階（ａ）は、
前記試料から照射光を前記分析器を透過させて伝達する段階であって、前記照射光が、一度前記前記可変遅延器を透過して伝達され、前記試料から反射され、さらに前記分析器に到達する前に前記可変遅延器の２度目の伝達を行う伝達段階を含み、
前記段階（ｂ）は、
前記可変遅延器の遅延特性を変更して最適に楕円変更された照射ビームを前記試料に向け、該最適に楕円変更された照射ビームが、前記試料の検知領域内の基板から反射され照射光の伝達を前記分析計を経由して強める結果となる、遅延特性の変更段階を含む、
映像化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本願発明は偏向光学顕微鏡に関し、さらに、その様な顕微鏡を操作して緻密な細片の配列の下方及びそれらの間の半導体基板を映像化する方法に関する。実施例においては、本願発明は共焦点走査型の偏向光学顕微鏡に関し、さらにその様な顕微鏡を操作して緻密な細片の配列の下方及びそれらの間の半導体基板を映像化する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
商業上重要な様々な操作において、光学顕微鏡を緻密な細片（０．７ミクロン以下の幅を持つ様な区域）の配列の下方及びそれらの間の半導体基板を映像化することに用いることが望まれていた。例えば、半導体製品を製造する際の微細なリソグラフィー段階の間に、基板上に堆積されたフォトレジストラインのある配列における１又は２以上のフォトレジストラインの幅を測定することが望ましい。典型的には、そのような構造は基板上の「１対１の緻密な配列ライン」（つまり、基板上で隣接して堆積されたライン間の空間がほぼ各ラインの幅と等しい構造）である。緻密なフォトレジストラインの配列に行われる測定は、孤立したライン幅の測定よりもより正確に微細なリソグラフィー工程を調べることにより行われる。
【０００３】
緻密な配列（１対１緻密配列のような配列）が、約０．７ミクロン以下の幅を持つとすると、従来の光学顕微鏡はライン間にある基板から反射する光を受けとることはほとんどできないか又は全くできなかった。正確な線幅を測定することは、一旦ライン間の溝からの光信号を見失ってしまうと非常に困難である。このため、本願発明までは、半導体製造においては実際上０．７ミクロン以下の緻密な配列の線幅を測定するために電子顕微鏡の走査を用いざるをえなかった。
【０００４】
本願発明の利点は、光学顕微鏡を改良して、本願発明により、その顕微鏡がライン幅の特徴を映像化できるような利便性及び経済性を提供する点にある。本願発明により改良できる光学顕微鏡の１つの型としては共焦点走査光学顕微鏡（ＣＳＯＭ）が知られている。ピンホールの配列を介して複数の試料を１点で１度に映像化するＣＳＯＭの第１の利点は、多くの他の光学顕微鏡よりも視界の深さが浅い点にある。従って、ＣＳＯＭは高さ及び幅情報の両方を解像することができ、さらに、干渉が減少された波長により高さの異なる試料の（個別の）領域を映像化することができる。
【０００５】
ＣＭＯＳの例が、キノ（Ｋｉｎｏ）他に１９９０年５月２２日付で発行された米国特許第４，９２７，２５４号、キノ（Ｋｉｎｏ）他に１９９１年６月１１日付で発行された米国特許第５，０２２，７４３号およびジー・エス・キノおよびティー・アール・コール（Ｇ．  Ｓ．  Ｋｉｎｏ  ａｎｄ  Ｔ．  Ｒ．  Ｃｏｒｌｅ）による論文「共焦点走査光学顕微鏡検査」、フィジクス・トゥデイ（Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｔｏｄａｙ）、４２、５５−６２頁（１９８９年９月）に説明されている。
【０００６】
後者の論文は、アークランプからの光が、回転する走査ニポー円盤（Ｎｉｐｋｏｗ  ｄｉｓｃ）（多数の孔が、らせん状にドリルで孔を開けられ又は食刻された孔付き円盤）を介して伝わるＣＳＯＭを説明する。ニポー円盤の各々の照射された孔は試料上に映像化されるスポットを現す。試料から反射した光はその円盤を通過して戻って接眼レンズ又はカメラに到達する。試料上の多数の点は同時にニポー円盤を通過する光によって照射され、これにより、システムが非常に多数の共焦点顕微鏡として並列に効果的に作動する。試料は円盤が回転する間に走査され、回転するらせん状の孔パターンが試料を横切って照射された点パターンを掃引する。円盤が回転する間、システムは試料の実時間共焦点走査像を現す。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本願発明は偏光光学顕微鏡を用いて緻密な細片の配列の下方（及びそれらの間）の半導体基板を映像化する方法及び装置である。細片は絶縁物又は他の材料（例えば、多結晶シリコン）から構成されている。本願発明は、半導体産業において用いられる一般的な基板（シリコン、多結晶シリコン、窒化珪素、ＢＰＳＧ，酸化シリコン及びアルミニウムのようなもの）上のフォトレジストラインの緻密な細片を映像化するとともに、他の種類の基板上の他の緻密な細片をも映像化する。
【０００８】
本願発明の最適な実施例においては、本願発明の光学顕微鏡が偏光装置（光学照射を偏光するためのもの）、分析器（試料から反射した偏光された光がこの装置を通過して伝わる）、及び回転可能に取り付けられた遅延板（例えば、１／４波長板）を含み、遅延板は最適な方向に回転されていて、試料の検査領域内（そこでは試料は基板上に緻密な細片を有する）の基板から分析器を通過して伝達する光信号を強調（又は最大化）する。
【０００９】
本願発明の最適な実施例においては、遅延装置は試料の近くに（偏光装置と試料との間において）置かれた１／４波長板であり、偏光装置からの直線状に偏光された放射の偏光軸線の試料上への投射は、試料の主たる直線状の形状に対して約４５度の角度を形成する。１／４波長板の光学（遅速）軸線は試料の主たる直線状の形状に関して最適な角度（典型的な例としては約２５度）の方向に向けられており、その方向において、１／４波長板は直線偏光照射を楕円偏光照射に変換し、この楕円偏光された照射は試料から反射されると偏光回転を受け、１／４波長板はその後試料から反射された楕円偏光照射を分析器によって伝達されることができるような向きに偏光された放射に変換する。
【００１０】
本願発明に係る顕微鏡の遅延板が最適な方向に向けられ、顕微鏡が十分に短い波長の放射及び適切に選択された焦点距離を有する光学レンズを利用するものであれば、その顕微鏡は緻密で非常に狭い細片（各細片が０．７ミクロン又はそれ以下の幅を持つ）の下方及びそれらの間の基板を映像かすることができる。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本願発明に係る装置は、基板上に堆積された１（又はそれ以上）の細片からなる試料を映像化するのにも利用することができる。基板上に堆積された１つの細片のみを有する試料を映像化するためには、装置の可変遅延装置の遅延特性を制御して、細片に直ちに隣接した基板の領域から反射され、放射の遅延装置を通過した伝達を強調しなければならない。
【００１２】
本願発明に係る方法は、緻密な絶縁物の細片（例えば、フォトレジスト細片）の下方又はそれらの間の基板を映像化するもので、分析器において、試料から反射され又はそれを通過して伝達され、偏光された放射を受け取る段階と、照射の経路に設けられた遅延板（例えば、１／４波長板）を最適な方向に回転して基板からの信号を強調する段階（つまり、試料の基板の検査対象の領域から分析器を通過して伝達された光信号を最大化する方向）とを含む。
【００１３】
【実施例】
図１は、本願発明に係る、回転可能に取り付けられた遅延板を持つ実時間共焦点走査顕微鏡を示す。図１の光学顕微鏡は、ニポー円盤（Ｎｉｐｋｏｗ  ｄｉｓｃ）１を軸線２の回りに回転させるモータ１３を含む。光源３（アークランプ又は他の強光源）からの光は、集光レンズ５によって集束され、アパチャー９及びコリメートレンズ８を通過して伝達し、その後偏光器７によって偏光され、レンズ１０によってビーム分割キューブ１１に集束され、さらに、ビーム分割キューブ１１によって円盤１に向けて反射される。円盤１に衝突した光の一部は円盤１の孔を通過して伝達し、その後視野レンズ２６及びチューブレンズ１５、遅延板１７（１／４波長板である）及び対物レンズ１９を通過して試料２１に達する。
【００１４】
遅延板１７の外側の縁（又は板１７が取付けられている部材）は歯車１４と噛合する。ステップモータ１２は歯車１４を回転して軸線に対し、遅延板１７を回転する。軸線２２は試料２１の表面とほぼ直交し、レンズ１５、レンズ１９及び板１７の共通光軸となる。図１の実施例の変形として（以下に詳述するように）、板１７は、光軸が試料の直交軸線２２に対し非ゼロ傾斜角度で傾いた方向になるよう取付けられている。
【００１５】
照射光の一部は試料２１から反射してその後レンズ１９、板１７、レンズ１５、レンズ２６、円盤の孔の同一の位置を経由して戻り、そしてレンズ２５を通過する。レンズ２５を通過した反射した光の一部はその後ビーム分割キューブ１１、分析器２７及びレンズ３１に伝達される。分析器２７及びレンズ３１を通過して伝達された偏光光は映像記録装置３３（ＣＣＤカメラのようなカメラでよい）への入射光となる。又は、接眼レンズをその映像記録装置に置き換えてもよい。
【００１６】
偏光器７、１／４波長板１７及び分析器２７は、ともに円盤１からの望ましくない反射からの干渉を減少させるように機能する。分析器２７は、円盤１の上面から反射した光であって、１／４波長板１７を通過して２回伝達しなかった反射光を遮る角度に向けられている。
【００１７】
図２は、図１の試料の一部を拡大した側面の断面図である。図２に示すように、試料は基板１００に堆積された緻密な１対１細片１０２を含む。各細片１０２はＬにほぼ等しい幅を持ち、隣り合う細片１０２の間の各溝の幅もまた距離Ｌと等しい。細片１０２は絶縁材料又は他のいくつかの材料（例えば、多結晶シリコン）から構成することができる。実施例においては、細片１０２は基板１００に堆積されたフォトレジストラインである。基板１００は典型な例としては、シリコン、ガリウムひ素又は他の基板材料に堆積された、多結晶シリコン、窒化珪素、ＢＰＳＧ、酸化シリコン又は他の基板材料の薄いフィルムである。
【００１８】
図３は図２の試料の一部の平面図である。本願発明によると、図３に示すように、遅延板１７は、試料上の光学軸の投射「Ａ」が、細片１０２の長手方向軸線に関して非ゼロの角度を向くまで、回転させられる。遅延板１７の光学軸「Ａ」はその速軸又は遅軸のいずれでもよい。
【００１９】
再び図１を参照すると、実施例においては、偏光器７は、（システムから板１７を除くとして）直線偏光された光照射が偏光器７から試料２１に照射され、その偏光軸線が試料の主たる直線構造（細片１０２）に対し４５度にほぼ等しい角度に向けられるように、傾けられ、１／４波長板１７は、試料への（図３に示すように）その光学軸の投射「Ａ」が、試料の主たる直線構造（細片１０２）に対する（図３に示すような）実験上求められた最適な角度「ａ」を向くように、傾けられる。最適な角度「ａ」は（０から９０度の範囲において）、試料２１の検査領域内の基板１００から分析器２７を経由して伝達された光信号を最大化する角度である。最適な角度「ａ」は試料の細片１０２の幅Ｌに依存するが、細片１０２及び基板１００からなる材料の種類においては、典型的な例としては約２５度である。
【００２０】
最適な方向においては、１／４波長板１７は偏光器７からの直線偏光照射を楕円偏光照射に変換し、その楕円偏光照射は試料２１から反射されると偏光回転を受け、１／４波長板１７は試料から反射された楕円偏光照射を分析器２７によって伝達できる偏光照射に変換する。
【００２１】
１／４波長板１７の光学軸が、入射される直線偏光照射に対してほぼ４５度に向けられてしまっていたとすると、そのときは、１／４波長板は直線偏光照射を円偏光照射に変換するであろうことを知るべきである。従来の偏光光学顕微鏡においては、試料は円偏光入射光を反射して円偏光の１／４波長板に戻すであろうと推測されており、また、そのような反射された円偏光照射は、１／４波長板を通過して伝達された後は純粋に直線偏光照射に再度変換されるであろうと推測されていた。しかし、現在においては、基板上に堆積された直線構造の緻密な細片を持つ試料は、反射とともに円偏光の入射光の偏光を概略偏光し、これにより、反射された照射は円ではなくて楕円偏光となることが認識されている。このため、本願発明の１／４波長板１７の光学軸は、基板上に堆積された緻密な細片の直線構造を映像化する際には、直線偏光の入射光の偏光向きに対して４５度とは異なる最適な角度に向けられている。
【００２２】
図４においては、本願発明に係る顕微鏡は、ニポー円盤５１を円盤軸線６２の回りに回転させるモータ６３を備える。光源５３（ミラー５３Ａから反射された光源５３からの光を含む）は、フィルター５８Ｄを通過して伝達し、集光レンズ５５によってピンホールアパチャーに集束されて孔が開けられた板５６を通過し、その後、レンズ５２、アイリス絞り５４、予備偏光キューブ５８Ａ、ニュートラルフィルター５８Ｂ、及びカラーフィルター５８Ｃを経由して偏光ビーム分割キューブ５７に伝達される。光源５３はアークランプ又はその他の強度光源でもよい。
【００２３】
図４の実施例において、キューブ５７は、三角プリズム５７Ａ及び５７Ｂ、これらの三角プリズム５７Ａ及び５７Ｂの間に挟まれた絶縁フィルムインターフェース６０並びに吸収層５９を備える。層５９は望ましくは構成要素５７Ｂの後面に光学的に接合された黒色ガラスのシートである。
【００２４】
キューブ５７から照射された光の一部は、第２対物レンズ６１を経由して円盤５１に達し、円盤５１の孔を通過して伝達し、その後、視野レンズ６５、チューブレンズ６７、遅延板６９、補償板７０及び対物レンズ７１を通過して試料２１に到達する。望ましくは、遅延板６９は１／４波長板であり、ただし、本願発明の他の実施例においては第８波長板又は他の遅延板を用いることができる。試料２１から反射した後、光はレンズ、７１、構成要素６９及び７０、レンズ６７、レンズ６５、円盤５１の孔の同一の位置並びにレンズ６１を通過して伝達される。構成要素６９を２度通過することによる回転されて偏光した後、この光はキューブ５７の入射光となり、入射光の一部はフィルム６０を通過し、構成要素５７Ｂの表面を経由してキューブ５７を出る。キューブ５７を出た後、試料２１からの偏光照射は、分析キューブ７５、レンズ７７、倍率制御器７９及びカメラ中継レンズ８０を経由してビデオカメラ８３に到達する。本願発明の他の実施例においては、接眼レンズを映像を受信する装置（カメラ８３の代わりに、又はカメラ８３に追加して）として用いてもよい。
【００２５】
１９９１年１１月２６日に発行された米国特許第５，０６７，９８５号は、図４に似た装置の実施例を説明しており（ただし、それは回転可能に取り付けられた遅延板６９、モータ７５及び歯車７４を備えていない）、その実施例にはキューブ５７の望ましい配置を含む。
【００２６】
予備偏光キューブ５８Ａ、キューブ５７、分析器７５、及び遅延板６９は、ともに以下の方法により、円盤５１から望ましくない反射による干渉を減少するように機能する。キューブ５７は、構成要素５７Ａの側面を出て円盤その側面に戻る照射光をブロックするように向けられている。従って、キューブ５７は、構成要素５８Ａで予備偏光された照射光を偏光して試料２１を照射するように機能し、さらに、試料２１からの反射光を選択的に伝達する分析器としても機能する。
【００２７】
分析キューブ７５は、キューブ５７を通過して伝達された光を受取り、試料２１から反射された光を選択的に伝達する。ビーム分割キューブ５７及び分析キューブ７５の両者ともに、第２対物レンズ６１とチューブレンズ７７との間の平行化されたビーム通路に設けられている。
【００２８】
第２対物レンズ６１とチューブレンズ７７との間の平行化されたビーム通路に設けられたビーム分割キューブ５７は、ビーム分割キューブがニポー円盤と第２対物レンズ及び第２チューブレンズの両者との間に配置されている実施例に現れる色収差を実質的に減少させる。
【００２９】
遅延板６９の外側の縁は歯車９４に噛合している。ステップモータ７５は歯車７４を回転してレンズ７１及びレンズ６７の光学的共軸に関して遅延板６９を回転させる。
【００３０】
図４の実施例においては、構成要素５８Ａ及び５７が、望ましくは、（板６９をシステムから除くとして）直線偏光された照射光がキューブ５７から試料２１に投射され、その偏光軸線が試料の主たる直線構造に対してほぼ４５度の角度を向くように、向けられる。また、板６９は１／４波長板であり、試料へのその光学軸の投影が、試料の主たる直線構造（細片１０２）に対して（図３にも示すように）実験的に求められた最適角度「ａ」であることが望ましい。そのような最適角度「ａ」は、試料２１の基板１００の検査領域からキューブ５７を通過して伝達された光信号を最大化する（０から９０度の範囲内の）角度である。まさに図１の実施例のように、その最適角度「ａ」は試料の細片１０２の幅Ｌに依存するが、基板材料は典型的な例として約２５度となる。
【００３１】
最適な方向においては、上記の実施例の１／４波長板６９は、キューブ５７からの直線偏光照射光を楕円偏光照射に変換し、その楕円偏光照射は試料２１から反射すると偏光回転を受け、１／４波長板６９は、反射された楕円偏光照射光を、偏光が直線偏光照射光の偏光に最も密接に整合して板６９からキューブ５７及び７５の両方を通過して伝わることができるような照射光に変換する。
【００３２】
本願発明に係る顕微鏡の遅延板が最適に傾けられて、顕微鏡が、十分に短い波長の照射光と適切に選択された焦点距離を持つ光学機器とを利用すると、顕微鏡は非常に狭い緻密な細片（各細片が０．７ミクロン又はそれ以下の幅を持つ）の下方又はそれらの間の基板を映像化することができる。
【００３３】
図５は、本願発明の望ましい実施例に採用された、回転可能に取り付けられた遅延板の拡大断面図である。図５は、遅延板１１７、及び遅延板１１７を回転可能に保持する装置を示す。遅延板１１７は、その直交軸線Ｎが軸線１２２に対して角度Ｆで傾くように取り付けられており、このため、遅延板１１７の上面及び底面からの迷光反射が、遅延板１１７を通過し、試料から反射し、そして再び遅延板１１７を通過して伝わる照射光と干渉するのを防ぐことができる。角度Ｆは、本願発明の実施例においては、約３度に等しい。
【００３４】
遅延板１１７が傾けられて取付けられると（つまり、遅延板１１７が図５に示すように角度Ｆの非ゼロ傾きで取付けられると）、遅延板１１７を通過して伝わるビームは、歯車１１５及び遅延板１１７が軸線１２２の回りを一体的に歳差運動をする。この歳差運動の影響は、補償傾斜角度に取付けられた第２伝達板１２８を設けることによって除去することができる。
【００３５】
図５において、板１２８は、遅延板１１７の傾き角度と同じ大きさであるが、符号が逆であるように、取り付けられている。板１１７及び１２８は台１２４に固定されている。台１２４は、次に、リング状歯車１１５の中央オリフィスに取付けられており、これによって、台１２４の中央の長手方向軸線が歯車１１５の中央長方向軸線に整合する。板１２８は１／４波長板１１７の屈折率及び厚さと等しい材料で作ることができる（必要ではないが）。板１２８が板１１７と異なる厚さ又は屈折率を持つと、そのときは、板１２８の厚さ、屈折率及び位置は、ビームが板１１７及び１２８の他方を通過して伝達された結果として光軸から逸れてしまった後に、板１１７及び１２８の各々が、そのビームを図５の組み立て体を通過させてその組み立て体の光軸（図５における鉛直軸線１２２）に戻すように選択しなければならない。
【００３６】
図５の組み立て体において、金属カバープレート１２０は、支持部材１３０の上面に固定的に取り付けられており、これにより、組み立てられたプレーと１２０及び部材１３０が組み立てられた構成要素１１５、１２４、１１７、１２８及び１１６を囲む。
【００３７】
台１１８がプレート１２０の上面に取り付けられている。レンズハウジングを台１１８内に取り付けることが可能であり、レンズ（図１のレンズ１５又は図４のレンズ６７のようなもの）をレンズハウジング内に取り付けることが可能である。
【００３８】
歯車１１５（望ましくは、ナイロンでできている）の外側の縁は、歯車１１４の歯と噛み合う歯の組を構成する。ステップモータ１１２が歯車１１４を駆動すると、歯車１１４の回転は次に構成要素１１５、１１９、及び１２４、プレート１１７及び１２８、並びにベアリング１１６からなる組み立て体を支持部材１３０に対して（図５の垂直軸線１２２の回りを）一体として回転する。ボールベアリング部材１１６の外側レースは部材１３０に載せられており、部材１１６の内側レースは支持部材１３０に対して小さな摩擦で自由に回転し、これにより、部材１１５、１１６、１１７、１１９、１２４及び１２８からなる組み立て体の全体が部材１３０と低い摩擦で回転することができる。
【００３９】
ホール検出器ユニット１２６は、組み立て体がこのユニット１２６を回転させるときに、マグネット１１９（回転部材に固定的に取り付けられている）の周辺を検知する部材１３０のある位置に固定的に取り付けられている。ホール検出器１２６の出力は、マイクロプロセッサ（図示せず）にて処理され、これにより、歯車１１５（従って遅延板１１７）の初期の回転位置を明確にすることができる。システムが初期化されると、ステップモータ１１２は、ホール検出器ユニット１２６の出力が、歯車１１５が初期の位置にあることを示すまで、歯車１１５を回転するように作動することができる。図５の装置の変形においては、他の種類の検出器を用いて歯車１１５（従って遅延板１１７）の初期の回転位置を明確にすることができる。
【００４０】
システムの初期化に続いて、ステップモータの駆動装置が、モータ１１２が（歯車１１５の初期の位置からの）歯車１１５を回転したステップ数を示す出力信号を発生する。この出力信号は、インターフェース回路（図示せず）においてデジタルデータ流れに変換され、そのデジタルデータはその後マイクロプロセッサ（図示せず）内で処理されて歯車１１５（従って遅延板１１７）の現在の回転位置を求める。
【００４１】
本願発明の他の実施例は、光学軸の向きを機械的な回転によって変化させることができる回転可能に取付けられた遅延板よりも、固定的に取付けられた可変遅延板（その２重屈折は外部で生成された制御信号に応答して変化する）を採用する。図６は実時間共焦点走査顕微鏡を示しており、それは固定されて取付けられた可変遅延板１７′を含む。図６の装置は図１の装置と同一であるが、ただし、図１の回転可能に取付けられた遅延板１７、モータ１２、及び歯車１４は、（図６において）固定されて取付けられた可変遅延板１７′及び駆動電圧信号を板１７′に供給する電圧源１８に置き換えられた点は除く。
【００４２】
続く説明及び請求項において、「可変遅延器」という表現は、固定的に取り付けられた遅延器（その２重屈折率は外部で作られた制御信号に応答して変化する）と、回転可能に取り付けられ、固定された２重屈折率を持つ遅延板（その光学軸の向きは機械的に変更することができる）との両者を意味する。続く説明及び請求項において、「偏向特性」という表現は、遅延器を通過して伝達されるビームの偏向を求める遅延器の特性（速軸又は遅軸の向き、または２重屈折率のようなもの）を意味する。伝達されたビームの偏向は、遅延器の２重屈折率（遅延器がポッケルスセル又は液晶遅延器のようなものであれば）又は遅延器の光学軸のいずれかを変更することによって、変えることができる。
【００４３】
図６において、可変遅延器１７′は液晶可変遅延器（コロラドのロングモントのＭｅａｄｏｗｌａｒｋ  Ｏｐｔｉｃｓ社から入手可能であるＰａｒｔ  Ｎｏ．  ＬＶＲ−０．７−ＳＴＤのようなもの）、ポッケルスセル、又は商業上入手可能なものから選択された他の電子光学波長板を用いることができる。可変遅延器１７′が電子光学波長板である実施例において、遅延器１７′を通過して伝達された照射光の所望の偏向を電圧源１８から可変遅延器１７′を横切って印加された電圧を調整することによって達成することができる。
【００４４】
本願発明の構造及び方法における種々の変形及び改造は、当業者には明白であり、本願発明の範囲及び精神から外れるものではない。本願発明を特定の望ましい実施例に関連して説明したが、請求項に記載の発明が特定の実施例に不当に限定されるべきではないことは理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明に係る実時間共焦点走査顕微鏡の第１実施例の簡略化した側面図である。
【図２】本願発明によって映像化できる種類の、基板上に堆積された緻密な１対１ライン構造を持つ試料の側面断面図である。
【図３】図２の試料の一部の平面図であり、本願発明に係る最適な実施例の遅延板の光学軸線の最適な方向を示す図である。
【図４】本願発明に係る実時間共焦点走査顕微鏡の第２実施例の簡略化した側面図である。
【図５】本願発明の最適な実施例に用いられる回転可能に取り付けられる遅延板の分解断面図である。
【図６】本願発明に係る実時間共焦点走査顕微鏡の第３実施例の簡略化した側面図である。
【符号の説明】
７          偏光器
１７、６９  遅延板
２１        試料
２７        分析器
【図１】
0003613402.tif 000002
【図２】
0003613402.tif 000003
【図３】
0003613402.tif 000004
【図４】
0003613402.tif 000005
【図５】
0003613402.tif 000006
【図６】
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