(57)【要約】【課題】単純かつコンパクトに構成された、すれすれ入射の交互照明による暗視野顕微鏡法のための顕微鏡用照明装置の提供。【解決手段】試料からの光を受容するためのフロントレンズと、該試料に照明光を案内するための暗視野照明装置とを有する顕微鏡用の暗視野対物レンズにおいて、  前記暗視野照明装置は、試料を交互に逆平行に照明するための、夫々光軸に対向するよう前記フロントレンズの周囲に配置される少なくとも一対の光出射結合素子を含むこと  を特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料からの光を受容するためのフロントレンズと、該試料に照明光を案内するための暗視野照明装置とを有する顕微鏡用の暗視野対物レンズにおいて、
前記暗視野照明装置は、試料を交互に反平行に照明するための、夫々光軸に対向するよう前記フロントレンズの周囲に配置される少なくとも一対の光出射結合素子を含むこと
を特徴とする暗視野対物レンズ。
【請求項２】
対をなす前記光出射結合素子は、互いに１８０°ずらされていること
を特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記入射［出射の誤記］結合素子は、プリズムであること
を特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記プリズム及び前記フロントレンズは、試料側で共通の平面の領域において終端すること
を特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記プリズム及び前記フロントレンズは、液浸液膜に当接するよう、試料側で共通の平面において終端すること
を特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記暗視野照明装置は、前記照明光を少なくとも１つのビーム対の形態で対物レンズを介して案内すること
を特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記暗視野照明装置は、前記照明光を前記光軸に対して少なくとも部分的に平行に対物レンズを介して案内すること
を特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の装置。
【請求項８】
前記暗視野照明装置は、照明光を照明光源の光軸に対して直角に受容すること
を特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の装置。
【請求項９】
前記暗視野照明装置及び前記フロントレンズは、共通のケーシングによって包囲されていること
を特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載の装置。
【請求項１０】
前記暗視野照明装置は、十字状に交差するよう配置される２対の光出射結合素子を含むこと
を特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載の装置。
【請求項１１】
前記暗視野照明装置は、前記光軸に対して６５°〜８９°、とりわけ７５°〜８０°の角度で前記照明光を前記試料に出射結合するよう構成されていること
を特徴とする請求項１〜１０の何れか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、すれすれ入射（平行に近いすれすれ斜の入射）での交互照明による暗視野顕微鏡法のための顕微鏡用対物レンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
暗視野顕微鏡法のための対物レンズは、ＤＥ１９９０３４８６Ｃ２により既知である。この既知の対物レンズでは、リング状の光線束が対物レンズ光学系の周りを通過するよう案内され、この対物レンズ光学系の試料側の端部領域で所定の角度で同心集束的に試料に向かって偏向される。
【０００３】
いわゆるＡＧＩＤ法（Alternating grazing incidence 暗視野照明法）によるすれすれ入射での交互照明による暗視野顕微鏡法のための照明は、B. Brodermann et. al.著、“Alternating grazing incidence dark field scanning optical microscopy for dimensional measurements”、Proc. of SPIE 4277：352-361（2002）から既知である。この方法では、試料（被検対象）は、すれすれ入射で、互いに向い合う２つの方向から交互に、試料構造に対して直角に照明される。この場合、照明は対物レンズの側方から行われる。
【０００４】
ＡＧＩＤ法は、試料上の主構造方向、例えばウエハの導体路ないし配線路（複数）を前提としている。試料は、照明方向に対してその主構造方向が直角をなすよう配向される。検査されるべき導体路（複数）は、一方の側及びそれに対向する他方の側から、順次、主構造方向に対し直角に照明される。その際、各照明過程毎に１つの固有の画像が撮像される。即ち、同じ撮像領域についてその都度２つの画像が得られる。この場合、一方の照明方向は一方のエッジ側（面）を強調し、他方の照明方向は他方の（反対側の）エッジ側（面）を強調する。２つの画像は、個別に、対応するエッジの位置（状態）について分析され、次いで、分析された画像が重畳される（重ね合わせられる）。このようにして、光波長の半分よりも小さい構造幅を分解（解像）することができる。この場合、照明光は、電界（成分）（E-Feld）が構造のエッジに対して平行に配向されるように偏光されていると都合がよい。
【特許文献１】ＤＥ１９９０３４８６Ｃ２
【非特許文献１】B. Brodermann et. al.著、“Alternating grazing incidence dark field scanning optical microscopy for dimensional measurements”、Proc. of SPIE 4277：352-361（2002）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の既知の従来技術は、ＡＧＩＤ法に適合しないか、或いは、複雑な構造を必要とするため不利である。
【０００６】
従って本発明の課題は、単純かつコンパクトに構成された、すれすれ入射の交互（交替的ないし順次的）照明による暗視野顕微鏡法のための顕微鏡用照明装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題は、請求項１において特定される暗視野対物レンズよって解決される。本発明の更なる有利な形態は従属請求項に規定されている。
【０００８】
上記の課題は、本発明によれば、試料からの光を受容（受光）するためのフロントレンズと、試料に照明光を案内するための暗視野照明装置とを有する顕微鏡用の暗視野対物レンズにおいて、前記暗視野照明装置は、試料を交互に反平行（アンチパラレル）に照明するための、夫々光軸に対向するよう前記フロントレンズの周囲に配置される少なくとも一対の光出射結合素子を含むことによって解決される。対物レンズと反平行（平行で反対の方向）の照明とを組み合わせることにより、照明を簡単かつコンパクトに構成することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
対をなす光出射結合素子（複数）は、互いに１８０°ずらされていると都合がよい。この構成により、ＡＧＩＤ法における所期の効果が最も有利に実現される。
【００１０】
前記入射［出射の誤記］結合素子（複数）は、プリズムであると有利である。プリズムは、ミラーよりも簡単に配置することができ、更に、対物レンズを当該プリズムの終端面（外周面）によってカプセル化された形態に構成することができる。
【００１１】
プリズム及びフロントレンズは、試料側で共通の平面の領域において終端する（面一になる）と都合がよい。この構成は、とりわけコンパクトな構造を可能にする。
【００１２】
プリズム及びフロントレンズは、試料側で共通の平面において終端し（面一になり）、（該平面において）液浸液膜に当接するようにすると理想的である。これにより、液浸溶液を用いる顕微鏡観察のための単純な対物レンズによるＡＧＩＤ法が利用可能になる。
【００１３】
一実施形態においては、暗視野照明装置は、照明光を少なくとも１つのビーム対の形態で対物レンズを介して案内する（通って導く）。このため、対物レンズの上面は、結像ビームの出射機能及び照明ビームの入射機能を同時に有する（併せ持つ）ことができる。このため、対物レンズの構造は、顕微鏡全体の構造と同様にとりわけコンパクトにされることができる。
【００１４】
有利な一実施形態においては、暗視野照明装置は、照明光を（主）光軸に対して少なくとも部分的に平行に対物レンズを介して案内する（通って導く）。このため、とりわけ単純なビーム案内が実現される。
【００１５】
更なる一実施形態においては、暗視野照明装置は、照明光を照明光源の光軸に対して直角に受容（受光）する。このため、入射［出射の誤記］結合を対物レンズに（左又は右の）側方から直接実行することができる。これにより、対物レンズ上方に配されるべき差込入射ミラーを省略することができる。
【００１６】
暗視野照明装置及びフロントレンズは、共通のケーシングによって包囲されるととりわけ有利である。これにより、とりわけコンパクトかつ頑丈な構造が得られる。この構成により、調整の狂いないしずれが起こり難くなる。
【００１７】
本発明の一発展形態においては、暗視野照明装置は、十字状に交差するよう配置される２対の光出射結合素子を含む。この構成により、十字状に交差するよう形成された試料に対するＡＧＩＤ法の適用が可能になる。
【００１８】
暗視野照明装置は、（主）光軸に対して６５°〜８９°、とりわけ７５°〜８０°の角度で照明光を試料に出射結合するよう構成されていると理想的である。このような角度領域によってとりわけ良好な結像が得られることが分かった。
【００１９】
以下に、本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。各図面中、同じ図面参照符合は同じ部材ないし要素を示す。
【実施例】
【００２０】
図１は、試料載置部１１上にある試料（被検対象）１０の上方にある本発明の対物レンズ（装置）２０の一例を示す。この対物レンズは、フロントレンズ３０と、左側出射結合プリズム（Auskoppelprisma）４３と、右側出射結合プリズム４４を有する。フロントレンズ３０と２つのプリズム４３及び４４は、共通の平面３２で終端している（面一になっている）。フロントレンズと２つのプリズムは、対物レンズのケーシング２２によって部分的に包囲されている。２つのプリズム４３及び４４は、暗視野照明装置４０の一部を構成する。交互に（交替的ないし順次的に）入射する左側照明ビーム４１及び右側照明ビーム４３は、理解の容易化のため、添付の各図面においては、同時に（両方とも）視認できるように図示されている。照明ビーム４１及び４２は、ケーシング２２の内部において、夫々、（主）光軸２１に対し平行に（対応する）プリズム４３及び４４に入射する。これらのプリズムは、照明ビームを試料１０にかすめるように（すれすれの、平行に近い角度でstreifend）偏向する。結像ビーム（複数）３１は、試料１０から、フロントレンズ３１によって受容（受光）される。
【００２１】
図２は、図１の対物レンズに類似する本発明の対物レンズ２０一例を示す。この例では、プリズムの代わりに、左側出射結合ミラー４５と右側出射結合ミラー４６を備えている。これらの出射結合ミラーは、フロントレンズの試料側端部の平面３２の領域に配置されている。これらのミラーは、該平面３２のやや上方又はやや下方に配置することも可能である。
【００２２】
図３は、同様に図１の対物レンズに類似するが液浸媒体を使用する本発明の対物レンズ２０の一例を示す。この例では、試料は、試料カバー１２によって固定されている。試料カバーと、フロントレンズの試料側端部及びプリズム４３及び４４の試料側端部との間には液浸液１３が存在する。液浸液１３は、フロントレンズ３０の領域の屈折率を有する液体である。（主）光軸に対し平行にプリズム４３及び４４に夫々入射する照明ビーム４１及び４２は、この場合、対応するプリズム４３及び４４の内部において、試料１０の方向に反射され、殆ど屈折することなく各プリズムから液浸液内に入射する。このため、この例では、これらのプリズムは、平行四辺形（菱形）プリズムとして構成されている。
【００２３】
図４は、図１の対物レンズに類似する本発明の対物レンズの更なる一例の底面図である。この例では、ケーシング２２は、４対の出射結合要素４８を包囲している。図１又は図３に示したプリズム対４３、４４が示されている。更に、このプリズム対４３、４４に対して十字をなすようずらされて配置された更なるプリズム対も同様に実線で示されている。この更なるプリズム対によって、試料の互いに対し直角に延在する２つの構造の分析がとりわけ良好に実行することができる。更に、これら２つのプリズム対に対し４５°ずらして配置された追加の２つのプリズム対が破線で示されている。このことにより、種々異なる方向に配向された構造（複数）を有する試料の分析が良好に実行することができる。
【００２４】
図５は、照明装置４０の照明源５０を示す。この照明源は、凡そ５００ｎｍの波長の直線偏光光のためのレーザ５１を有する。このレーザは、ポッケルスセル５２を介して偏光ビームスプリッタ５３を照射する。この偏光ビームスプリッタは、ビームを左側照明ビーム４１と、ミラー５４及びλ／２板（半波長板）を介した右側照明ビーム４２とに分割する。ここで、ポッケルスセルは、偏光（方向）を周期的に回転し、偏光ビームスプリッタ５３と連携して光学的交番（切換え）スイッチを形成するように制御される。λ／２板５５は、右側照明ビーム４２の偏光（方向）を整列ないし調整するために用いられる。照明ビーム４１及び４２は、理想的には、これら照明ビームの電界（成分）（E-Felder）が試料１０において入射方向に対し直角にかつ試料構造に対し平行に配向されるように配向（整列）される。図示の照明源は、図１〜３の対物レンズに適合するよう構成されている。照明源は、同様に、図４の対物レンズに適合するよう拡張することができる。
【００２５】
図６は、図１〜４に類似する本発明の対物レンズ２０を備える顕微鏡６０の原理（的構成）を示す。この例では、２対の出射結合素子４８を備えている。制御及び評価ユニット６２は、一方では、その都度１つの出射結合素子４８により試料１０を交互に（交替的ないし順次に）照明するために接続線６５を介して照明源（ユニット）５０を制御し、他方では、カメラ６１による試料１０の撮像を接続線６４を介して制御する。その際、制御及び評価ユニット６２は、照明と撮像を同期させると共に、個別画像の分析と、分析した個別画像の重畳（重ね合わせないし積層）を実行する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】出射結合プリズムを備える対物レンズの一例。
【図２】出射結合ミラーを備える対物レンズの一例。
【図３】出射結合プリズムを備える液浸対物レンズの一例。
【図４】下方から見た本発明の対物レンズの一例。
【図５】関連する照明装置の一例。
【図６】関連する顕微鏡の原理的模式図。
【符号の説明】
【００２７】
１０  試料（被検対象）
１１  試料載置部
１２  試料カバー
１３  液浸液
２０  対物レンズ
２１  （主）光軸
２２  ケーシング
３０  フロントレンズ
３１  結像ビーム
３２  フロントレンズの試料側端部の平面
４０  暗視野照明装置
４１  左側照明ビーム
４２  右側照明ビーム
４３  左側出射結合プリズム
４４  右側出射結合プリズム
４５  左側出射結合ミラー
４６  右側出射結合ミラー
４７  偏向ミラー
４８  出射結合素子
５０  照明源
５１  レーザ
５２  ポッケルスセル（Pockelszelle）
５３  偏光ビームスプリッタ
５４  偏向ミラー
５５  λ／２板（半波長板）
６０  顕微鏡
６１  カメラ
６２  制御及び評価ユニット
６４  カメラへの接続線
６５  照明源への接続線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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