(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ミロー型の干渉対物レンズ（１）であって、
対物レンズ内レンズ（２）、
入射光線を試料光路（７）と参照光路（６）とに分割するための、検査すべき対象物（５）と、前記試料光路（７）を前記検査すべき対象物（５）に焦点合わせする前記対物レンズ内レンズ（２）と、の間に配置されている分離素子（４）、および
前記分離素子（４）と前記対物レンズ内レンズ（２）との間に配置されている、前記参照光路（６）を反射させるためのミラー素子（３）、
を有しているミロー型の干渉対物レンズ（１）において、
前記干渉対物レンズ（１）は、位相シフト補償素子を有しており、前記位相シフト補償素子は、前記参照光路（６）と、前記参照光路（６）に重畳された前記試料光路（７）と、の間の波長依存性の位相シフトを補償することを特徴とする、
干渉対物レンズ（１）。
【請求項２】
前記位相シフト補償素子は、薄層系として形成されており、前記分離素子（４）および／または前記ミラー素子（３）および／または前記検査すべき対象物（５）によって惹起される波長依存性の位相シフトを補償することを特徴とする、
請求項１記載の干渉対物レンズ（１）。
【請求項３】
前記波長依存性の位相シフトを補償するために、前記位相シフト補償素子は、前記参照光路（６）および／または前記試料光路（７）の位相をシフトさせ、それによって、結果として生じた位相シフトは、所定の波長領域にわたり、波長に依存せずに一定の値を取ることを特徴とする、
請求項１または２記載の干渉対物レンズ（１）。
【請求項４】
前記一定の値は、０またはπであることを特徴とする、
請求項３記載の干渉対物レンズ（１）。
【請求項５】
前記位相シフト補償素子は、前記分離素子（４）に設けられているか、または前記分離素子（４）の構成部材であるか、または前記分離素子（４）が前記位相シフト補償素子を形成していることを特徴とする、
請求項１から４までのいずれか１項記載の干渉対物レンズ（１）。
【請求項６】
前記位相シフト補償素子は、前記ミラー素子（３）に設けられているか、または前記ミラー素子（３）の構成部材であるか、または前記ミラー素子（３）が前記位相シフト補償素子を形成していることを特徴とする、
請求項１から５までのいずれか１項記載の干渉対物レンズ（１）。
【請求項７】
前記位相シフト補償素子は、前記検査すべき対象物（５）と同一の材料から形成されていることを特徴とする、
請求項６記載の干渉対物レンズ（１）。
【請求項８】
前記ミラー素子（３）は、前記対物レンズ内レンズ（２）の一部として形成されていることを特徴とする、
請求項１から７までのいずれか１項記載の干渉対物レンズ（１）。
【請求項９】
前記対物レンズ内レンズ（２）は、顕微鏡対物レンズであり、
前記分離素子（４）、前記ミラー素子（３）および前記位相シフト補償素子は、アタッチメントの構成部材であり、前記アタッチメントは、固定手段によって、前記顕微鏡対物レンズに取り付けることができるように構成されていることを特徴とする、
請求項１から８までのいずれか１項記載の干渉対物レンズ（１）。
【請求項１０】
請求項９記載の干渉対物レンズ（１）を構成するための顕微鏡対物レンズ用のアタッチメント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対物レンズ内レンズと、入射光を試料光路と参照光路とに分離させるための、検査すべき対象物と試料光路を検査すべき対象物に焦点合わせする対物レンズ内レンズとの間に配置されている分離素子と、分離素子と対物レンズ内レンズとの間に配置されている、参照光路を反射させるためのミラー素子と、を備えた、ミロー型の干渉対物レンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１に概略的に図示されているように、冒頭で述べたようなミロー型の干渉対物レンズは、欧州特許第０６１２４１４号明細書（ＥＰ０６１２４１４Ｂ１）から公知である。干渉対物レンズ１は、対物レンズ内レンズ２を、ミラー素子３および分離素子４から成るアタッチメントと共に含んでいる。ミラー素子３は、対物レンズ内レンズ２側に配置されており、それに対して分離素子４は、対象物５側に配置されている。ミラー素子３は、光軸に配置されている反射性の部分（参照ミラー）３ａを備えた光学的に透明なプレートから成る。ミラー素子３を通過して、分離素子４に入射した光の一部は、参照光路６として分離素子４によって反射され、ミラー素子３の反射性の部分３ａに到達する。反射性の部分３ａにおいて反射された光は分離素子４に到達し、その分離素子４においてやはりその一部がミラー素子３の透明な部分へと反射され、その透明な部分から参照光路６は対物レンズ内レンズ２に到達する。分離素子４において反射されなかった、対物レンズから到来する光の部分は、透過ビームとして分離素子４を通過し、試料光路７として、測定すべき対象物５に焦点合わせされる。対象物５における反射後に、試料光路７は分離素子４を通過し、またそこから同様に対物レンズ内レンズ２に到達する。試料ビームおよび参照ビームは、試料ビームが分離素子４を通過した後に重畳する。２つの光線によって干渉が生じる。生じた干渉縞を顕微鏡的に結像させることができる。このようにして、対象物５の走査および干渉縞の評価によって、測定すべき対象物５の微小構造を３次元で表すことができる。
【０００３】
その種のミロー対物レンズを使用した公知の干渉顕微鏡法では、検査すべき対象物が大きく変化する反射値を有している可能性があることが欠点として明らかになった。したがって、試料光路の輝度は、測定すべき対象物に依存して大きく変化し、その一方で、ミラー素子の反射性の個所において反射された参照光路の輝度は、測定すべき対象物に依存せずに同じ高さのままである。しかしながら公知のように、輝度が異なる２つの部分ビームの干渉によって、コントラストが悪くなる。
【０００４】
上述の欧州特許第０６１２４１４号明細書（ＥＰ０６１２４１４Ｂ１）は、この欠点を解消するために、反射特性／透過特性がそれぞれ異なる、複数の種々の分離素子を備えた切り換えキャリアを使用し、それによって、測定すべき対象物のその都度の反射率に依存して、適切な分離素子を選択的に光路に進入させることを提案している。このようにして、最適なコントラストを達成するために、各対象物が異なる反射を示す場合であっても、参照光路の輝度と試料光路の輝度とをその都度可能な限り同じに維持することができる。
【０００５】
欧州特許出願公開第２３６９２９３号明細書（ＥＰ２３６９２９３Ａ１）からも同様に、ミロー対物レンズを備えた干渉顕微鏡が公知である。検査すべき試料が、広範な波長スペクトルでもって、例えば白色光でもって照明される。この刊行物において定義されている「焦点位置」では、通常のミロー対物レンズにおいて、試料光路の光路長が、参照光路の光路長と等しくなる。試料ビームおよび参照ビームは同じ位相で重畳し、また高い輝度の干渉縞像が生じる。しかしながらこのことは、反射率が高い領域と反射率が低い領域を有する対象物を測定する際に不利に作用する。何故ならば、反射率が低い対象物領域について生じた輝度は、反射率が高い対象物領域では過負荷に繋がる可能性があるからである。したがって、前述の欧州特許出願公開第２３６９２９３号明細書（ＥＰ２３６９２９３Ａ１）は、誘電層として分離素子またはミラー素子に被着させることができる９０°位相差制御部材（「ｐｈａｓｅ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｍｅｍｂｅｒ」）を提案している。９０°位相差制御部材は、試料ビームと参照ビームとが重畳した際に、試料光路と参照光路との位相差を全体で１８０°にする。したがって、干渉縞の結果として生じた輝度は最小であり、その結果、上記において述べたような、高反射性の試料部分における反射時の過負荷を回避することができる。
【０００６】
米国特許第８０７２６１０号明細書（ＵＳ８，０７２，６１０Ｂ１）では、幾何学的位相シフト干渉法に使用するためのミロー干渉計が論じられている。ミロー対物レンズの分離素子は、色収差のない２つのλ／４板に置換されており、対象物に対向する第２のλ／４板は、その上面において、反射率が５０％の薄い反射性の層を有しており、これによってビームスプリッタが得られる。参照ビームに必要とされる反射性の鏡面を、直接的に対物レンズの前面に設けることができるか、または対物レンズと第１のλ／４板との間に配置されているミラー素子に設けることができる。前述の米国特許第８０７２６１０号明細書（ＵＳ８，０７２，６１０Ｂ１）の干渉法では、例えば、直線偏光された白色光が、対物レンズを介して、対象物の方向に案内される。分離素子の前述の構成では、参照光路の偏光面は、再び対物レンズに入射した際に変更されないが、その一方で試料光路の偏光面は、９０°回転される。相互に直交する、偏光された２つの光路は、対物レンズの通過後に、ビームスプリッタを介して、またそこから色収差のない移相器を介してＣＣＤカメラへと案内される。
【０００７】
最後に、米国特許第４６３９１３９号明細書（ＵＳ４，６３９，１３９）からも、ミラー素子を対物レンズと分離素子との間において、圧電駆動部を用いて光軸の方向に移動させることができるミロー干渉計が公知である。得られた干渉縞は、フォトセルアレイに焦点合わせされ、そのフォトセルアレイの出力信号がそれぞれ、ミラー素子のシフトによって形成される９０°の位相シフトにわたり積分される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、ミロー対物レンズにおいて、高帯域の光源を使用した際、例えば白色光を使用した際に得られる干渉縞のコントラストをさらに高めることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、このために、請求項１の特徴を備えたミロー型の干渉対物レンズを提案する。本発明のさらなる利点および構成は、従属請求項および以下の説明より明らかになる。
【００１０】
従来技術ではこれまで、使用されている分離素子が、また僅かな程度ではあるが、使用されているミラー素子も、波長にわたり変化する位相遅延をもたらしていることが考慮されていない。さらには、各試料自体も、波長依存性の材料固有の位相経過を有している。特に、薄い層、例えば光学的なフィルタを有している試料では、波長にわたり変化する位相遅延の問題が発生する。その結果、試料光路および参照光路の重畳時に、それらの試料光路と参照光路との間で波長依存性の位相差がその重畳時に生じる。下記において詳細に説明するように、これによって、試料ビームの輝度と参照ビームの輝度とが等しい場合であっても、大きいコントラスト低下が生じる可能性があり、このことは、干渉の評価を著しく困難にする。
【００１１】
本発明によるミロー型の干渉対物レンズは、対物レンズ内レンズと、入射光を試料光路と参照光路とに分離させるための、検査すべき対象物と試料光路を検査すべき対象物に焦点合わせする対物レンズ内レンズとの間に配置されている分離素子と、分離素子と対物レンズ内レンズとの間に配置されている、参照光路を反射させるためのミラー素子と、を有している。前述の対物レンズ内レンズは、通常の場合、複数のレンズまたはレンズアセンブリから成る装置であるが、しかしながら原理上は、単一のレンズであってもよい。そのようなそれ自体公知のミロー型の干渉対物レンズは、本発明によれば、参照光路と、参照光路に重畳された試料光路と、の間の波長依存性の位相シフトを補償する位相シフト補償素子を含んでいる。ここで特に有利には、位相シフト補償素子は、分離素子に設けられる薄層系として構成されている。
【００１２】
このようにして、分離素子および／またはミラー素子および／または検査すべき対象物自体によって惹起されるような、前述の波長依存性の位相シフトを効果的に相殺することができ、またコントラストを顕著に改善することができる。
【００１３】
発明の利点
本発明を説明するために、先ずその基礎について記述する。ここで考察するミロー型の干渉対物レンズ（以下ではミロー対物レンズとも記す）は、通常の場合、所定の波長領域の高帯域の光を用いて、多くは白色を用いて動作する。白色光干渉を発生できるようにするためには、重畳された光路間の経路差がコヒーレンス長よりも短くなければならない：
【数１】
0006732904.tif 000002
【００１４】
典型的にはΔλ≒２００ｎｍの帯域幅およびスペクトルの中心波長λC＝５３０ｎｍでもって、２μｍから３μｍのコヒーレンス長が生じ、これは僅か数個分の波列に相当する。
【００１５】
この用途にとって重要であることは、可能な限り良好な干渉コントラストＫが像面に生じることである。これを達成するために、参照分岐からは、試料の輝度ＩPと同じ輝度ＩRが戻ってこなければならない。このことを達成するために、例えば、前述の欧州特許第０６１２４１４号明細書（ＥＰ０６１２４１４Ｂ１）によれば、可変のミロービームスプリッタが導入されている。
【００１６】
そこでは、異なる分離特性を有する異なるスプリッタを旋回により進入させることができ、したがってミローアタッチメントを試料の反射率に適合させることができることによって、コントラストの改善が達成されている。
【００１７】
この種の考察では、２つの光路の光の位相が同じになるように重畳されなければならないことが考慮されていないままである。つまり、スプリッタにおける反射Ｒt、スプリッタにおける透過Ｔt、参照ミラーにおける反射Ｒr、および試料における反射Ｒpは、反射された光の振幅だけを変化させるのではなく、位相にも影響を及ぼす：
【数２】
0006732904.tif 000003
【００１８】
参照光路の電場ＥRは、次式によって表される：
【数３】
0006732904.tif 000004
【００１９】
試料光路の電場ＥPは、次式によって表される：
【数４】
0006732904.tif 000005
【００２０】
２つの光路が再び重畳すると、次式に従い合成電場が発生する：
【数５】
0006732904.tif 000006
【００２１】
ここで、ｘｙ平面における位置依存性は、さらなる考察にとっては取るに足らないものである：
ΔΦ（λ）＝ΦTt（λ）＋Φp（λ）＋ΦTt（λ）−ΦRt（λ）−Φr（λ）−ΦRt（λ）
ΔΦ（λ）＝２×ΦTt（λ）＋Φp（λ）−２×ΦRt（λ）−Φr（λ）
ここで、Ｉmaxは、干渉コントラストが最大のときの輝度であり、Ｉminは、干渉コントラストが最小のときの輝度である。コントラストＫは、次式によって求められる：
【数６】
0006732904.tif 000007
【００２２】
欧州特許第０６１２４１４号明細書（ＥＰ０６１２４１４Ｂ１）からは、暗黙的に、位相差Δφ（λ）＝一定、であることが前提とされている。したがって、最適なコントラストは、参照ビームと試料ビームの光輝度が正確に等しいとき
【数７】
0006732904.tif 000008
に達成される（輝度は振幅の二乗に比例する）。したがって、種々の反射率を有するスプリッタによって、コントラストを理想的に試料に適合させることができる。
【００２３】
Ｋ（λ）に関する式からは、位相差がコントラストに相当な影響を及ぼす可能性があり、それどころか輝度変動に起因するコントラスト損失に対して支配的になることが分かる。本発明は、コントラストの波長に依存する部分ｃｏｓ（Δφ（ｘ，ｙ，λ））を一定に維持し、したがって最大にすることを目的としている。後者は、コントラスト最大値が輝度最小値にあるべき場合には、要求Δφ（λ）＝πと同義であるか、またはコントラスト最大値が輝度最大値にあるべき場合には、要求Δφ（λ）＝０と同義である。
【００２４】
本発明によって、波長にわたり変化する位相シフトの前述の影響を、差し当たり干渉対物レンズに関しては、検査すべき対象物に依存せずに相殺することができる。中性の試料、すなわち波長に依存しない反射率を有している対象物を基礎として、分離素子および／またはミラー素子は、位相シフト補償素子を用いて中性に設計され、したがって試料光路および／または参照光路の場合によっては生じる位相差が波長に依存しなくなる。参照光路においては、位相シフトが理想的には波長に依存しないことが望ましいので、実際のところ多くの場合には、分離素子が中性に設計されるべきである。この種の干渉対物レンズを、特に中性の試料に対しては有利に使用することができる。波長に依存する反射率を有する試料、例えば薄層の試料に対しては、各試料に関して本発明に従い最適化された干渉対物レンズが使用されるべきであり、これについては下記においてさらに説明する。
【００２５】
干渉対物レンズは、特に有利には、アタッチメント（「ミローキャップ」）の使用によって形成することができる。そのようなアタッチメントは、この場合、分離素子、ミラー素子および位相シフト補償素子を含んでおり、アタッチメントは、適切な固定手段によって、特に対物レンズ内レンズに解離可能に取り付けることができるように構成されている。
【００２６】
位相シフト補償素子を、例えばコーティングの形態で分離素子に設けることができるか、または位相シフト補償素子は分離素子の構成部材であってよいか、または最終的には分離素子自体が位相シフト補償素子を形成することができる。このようにして分離素子に位相シフト補償素子が設けられている場合には、種々の試料に専用の分離素子を使用することができ、それらの分離素子は、検査すべき試料に適合されて光路に進入させることができるように、スライダまたはホイール、一般的には切り換えキャリアに配置されている。さらに、欧州特許第０６１２４１４号明細書（ＥＰ０６１２４１４Ｂ１）において提案されているように、反射率および透過率に関して、可変の分離素子を、検査すべき対象物に応じて使用することができる。このようにして、干渉像のコントラストを、位相シフトに関しても、参照光路および試料光路の輝度に関しても最適化することができる。これによって白色光干渉コントラストが著しく改善される。
【００２７】
付加的または代替的に、位相シフト補償素子をミラー素子に設けることができるか、または位相シフト補償素子はミラー素子の構成部材であってよいか、またはミラー素子自体が位相シフト補償素子を形成することができる。本明細書の枠内でのミラー素子とは、ミロー対物レンズにおける参照光路の反射のために使用される素子を意味している。反射性の面が対物レンズ内レンズ（特にその対物レンズ内レンズのフロントレンズ）に設けられている場合、ミラー素子はその反射性の面を意味している。対物レンズ内レンズに依存せずに、ミラー素子が設けられている場合、ミラー素子は、反射性の面を有する素子を意味しており、この素子は、通常の場合、光学的に透明なプレートであり、その中心に反射性の面が設けられている。例えば、ミラー素子、ないし参照光路を反射するミラー素子の部分を、検査すべき対象物と同一の材料から形成することができる。このようにして、対象物における波長依存性の反射率によって場合によっては惹起される、試料光路における位相シフトが、ミラー素子における反射時の参照ビームの相応の位相シフトでもって相殺されることになる。分離素子が、参照光路と試料光路との間の別の波長依存性の位相シフトを誘導しないように構成されている場合には、この措置だけでも既に、効率的な位相シフト補償には十分であると考えられる。
【００２８】
ミラー素子を、対物レンズ内レンズの一部として形成することができる。特に、ミラー素子、ないし参照光路を反射するミラー素子の部分を、対象物側のフロントレンズに設けることができ、例えば蒸着させることができる。
【００２９】
参照光路と、この参照光路に重畳された試料光路と、の間の波長依存性の位相シフトを補償するために、位相シフト補償素子は、参照光路および／または試料光路の位相をシフトさせ、それによって、結果として生じた位相シフトは、所定の波長領域にわたり、波長に依存せずに一定の値、または±２０％、特に±１０％の最大偏差を有する少なくともほぼ一定の値を取る。この所定の波長領域は、とりわけ各適用事例において考察される波長領域であるが、しかしながら特に、考察される波長領域の主たる部分である。考察される波長領域は、具体的には例えば４５０ｎｍから６３０ｎｍの間の範囲にわたり広がっており、この領域の主たる部分は、この場合、例えば５３０ｎｍから６３０ｎｍの間の範囲（下記の実施例を参照されたい）である。このようにして、考察する波長にわたりコントラストが一定になる。とりわけ、コントラストは最大値に達するので、一定値は０またはπである。実際には、可能な限り一定の値が、考察する波長領域全体にわたり得られるようにすることが試みられる。この場合、種々の影響、例えば厚さの差、ガラス特性（例えば、分散）およびスプリッタとミラーとの間のウェッジエラーが考慮される。もちろんここにおいて、顕著なコントラスト上昇を認識できる限り、僅かな偏差は許容することができる。本発明による位相シフト補償素子の構造および機能についての詳細な説明は、実施例に記載されている。
【００３０】
本発明によるミロー型の干渉対物レンズは、特に、干渉顕微鏡対物レンズである。この場合、分離素子、ミラー素子および位相シフト補償素子は、アタッチメント（またはキャップ）の構成部材であってよく、これは、固定手段によって、特に顕微鏡対物レンズに解離可能に取り付けることができるように構成されている。本発明の枠内では、顕微鏡対物レンズのための相応のアタッチメントも保護の対象になる。
【００３１】
上記において説明した特徴および下記においてさらに説明する特徴は、それぞれ記載の組合せでのみ使用されるものではなく、本発明の枠内から逸脱することなく、他の組合せでも、または単独でも使用できると解される。
【００３２】
本発明は、実施例に基づき図面に概略的に示されており、また本発明を下記において図面を参照しながら詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】公知のミロー対物レンズの概略図を示す。
【図２】波長に依存する、銀に関する反射率ないし位相シフトを表す２つのグラフを示す。
【図３】波長に依存する、アルミニウムに関する反射率ないし位相シフトを表す２つのグラフを示す。
【図４】波長に依存する、ケイ素に関する反射率ないし位相シフトを表す２つのグラフを示す。
【図５】波長に依存する、誘電保護層を備えたアルミニウムに関する反射率ないし位相シフトを表す２つのグラフを示す。
【図６】波長に依存する、典型的な多層５０：５０分離素子に関する、反射率、各位相シフトないしそこから生じる位相差を表す３つのグラフを示す。
【図７】波長に依存する、位相シフト補償素子を備えた、本発明に従い最適化された分離層に関する、反射率、各位相シフトないしそこから生じる位相差を表す３つのグラフを示す。
【図８】位相シフト補償素子の最適化された分離層の層構造を示す。
【図９】本発明によるミロー型の干渉対物レンズを備えた干渉顕微鏡の概略的な構造を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
図１については、既に明細書の冒頭で詳細に考察した。図１は、現行のミロー対物レンズを示す。しかしながら、この種のミロー対物レンズは、詳細に説明したように、参照光路６と、それに重畳された試料光路７と、の間の波長依存性の位相シフトを示す。以下では、複数の材料を例にして、この位相シフトの原因と意味について説明する。
【００３５】
図２の上側のグラフには、ｎｍの単位で表されている波長に依存する、パーセント（％）の単位で表されている銀の反射率が示されている。４００ｎｍ（紫）から７００ｎｍ（赤）までの、白色光の波長領域が示されている。中心波長は、約５３０ｎｍ（緑）に位置している。銀の反射率は、図２の上側のグラフから見て取れるように、波長が長くなるにつれて高くなる。図２の下側のグラフには、波長に依存する、銀において反射された光の、ラジアンの単位の位相シフト（「位相」）が示されている。ここでは、光学的な境界面における反射後または透過後の光路の位相位置の変化が位相シフトとして定義されている。２πｒは３６０°に相当するので、１ｒａｄは約５７．３°に相当する。位相シフトは、約２ｒａｄから出発して、波長が長くなるにつれて（約０．５ｒａｄまで）小さくなる。複素屈折率を有する材料の境界面（例えば金属）では、ビームの波長および入射角度に依存する位相経過が示される。中心波長を上回る波長領域においては、位相シフトは極僅かにしか変化しないが、その一方で、低波長領域では、位相シフトのやや強い波長依存性が生じている。
【００３６】
図３は、材料アルミニウムに関する、図２と同様のグラフを示す。低波長領域においては、反射率は低い波長依存性を示し、またより長い波長に対しては、反射率は極僅かな程度で低下する。考察する波長領域における反射率は、９０．５％から約９２．５％の間でしか変化しないが、これに対して、銀については（図２を参照されたい）、より大きい変化幅が生じていることを言及しておく。位相シフトの経過は、アルミニウムの場合、考察する波長領域においては、約０．３ｒａｄから約０．４ｒａｄまでのほぼ一定の値で、極めて僅かな程度でしか変化しない経過を示す。
【００３７】
図４は、上側のグラフにおいて、波長が長くなるにつれて、大幅に低下する、ケイ素に関する反射率を示す。反射率は、４００ｎｍの７０％から、７００ｎｍの約５８％まで低下する。これに対して、位相シフトは、考察する波長領域全体にわたって、３ｒａｄを僅かに上回る値を有するほぼ一定の経過を示す。
【００３８】
図５は、簡単な誘電保護層を備えたアルミニウムに関する類似のグラフを示す。これは、レーザおよび光学系の用途に関しては典型的なミラーである。アルミニウムは純粋な形態では酸化する虞があるので、実際のところ、誘電保護層は常に必要とされる。したがって、図３に示した、アルミニウムに関する曲線は、実際には達成することはできない。考察する波長領域全体にわたり、位相シフトが比較的僅かでほぼ一定であることから、アルミニウムの方が、図５に示した保護層よりも適しているであろう。この保護層の反射率は、中心波長に向かって、約８６．５％から８９％を僅かに下回る値まで高まり、また波長がさらに長くなるにつれて極僅かに低下する。位相シフトは、考察する波長領域にわたり、約３ｒａｄから約１ｒａｄまで比較的連続的に小さくなっていく。したがって、波長依存性も、位相シフトの大きさも、この保護層に関してはアルミニウムに関する波長依存性および位相シフトよりも大きく現れている。
【００３９】
したがって、図２から図５は、種々の材料を、例えば検査すべき試料として、またはミロー対物レンズにおけるミラー素子の反射性の部分として使用した場合の、位相シフトの大きさおよび波長依存性を示している。従来技術において、位相シフトが波長に依存しない一定の値を取るという暗黙的な前提は、一部の材料にとっては誤りであることが分かった。
【００４０】
図６は、ミロー対物レンズにおいても頻繁に分離素子として使用されるような、典型的な多層５０：５０分離層を示す。反射率ならびに透過率はいずれも、図示の波長領域全体にわたり、５０％付近で狭い範囲内にある。つまりその種の分離層は、反射された輝度に対する、透過した輝度の最適な比率に合わせて最適化されている。輝度の比率は、考察する波長領域にわたり数ポイントしか変化しない。これに対して、反射率に関する位相シフト（実線）および透過率に関する位相シフト（一点鎖線）はそれぞれ、図示した波長領域全体にわたり顕著に変化し、また反射成分と透過成分との間の位相シフト、すなわち位相差も相応に変化し、これは図７の下側のグラフに示されている。特に、より短い波長の領域およびより長い波長の領域では、各位相シフトにおける絶対的な差が数ｒａｄになり、一部では４ｒａｄにまでなる。ここで注意すべきことは、分離層では２回反射が行われるか（参照光路）、もしくは２回透過が行われる（試料光路）ので、この分離層では係数２が生じることである。
【００４１】
したがって図６は、慣例の誘電分離層が使用される場合、ミロー対物レンズにおける分離素子だけに起因して、試料光路と参照光路との間で波長に強く依存する位相シフトが生じることを示している。これに加えて、ミラー素子の反射性の部分における参照光路の反射時の波長依存性の位相シフト、ならびに検査すべき試料における反射時の試料光路の別の波長依存税の位相シフトが生じる可能性がある。
【００４２】
図７は、本発明に従い最適化された分離層によって達成された位相シフト補償素子の反射率、各位相シフトおよび位相差を示す。反射（実線）および透過（一点鎖線）は、約５５０ｎｍまでは、５０％付近で狭い範囲内にあり、波長が長くなるにつれ、反射と透過との差異が大きくなる。しかしながら、各位相シフトないし位相差を表す下２つのグラフからは、反射成分に関しても透過成分に関しても、大きさおよび変動は、考察する波長領域にわたり、図６の相応のグラフにおけるものよりも遙かに小さくなっていることが見て取れる。特に、図示した２つの位相シフトの差異は、この適用事例において考察する４５０ｎｍから６５０ｎｍの間の波長領域、特に５００ｎｍから６３０ｎｍの間の範囲、さらには特に５３０ｎｍから６３０ｎｍの間の範囲では約２ｒａｄよりも小さく、また主たる部分の波長領域では、約１．５ｒａｄで絶対的にほぼ一定であり、したがって従来の分離層に関するものよりも遙かに小さく、また波長領域にわたる変化がより小さい。
【００４３】
したがって、位相シフト補償素子が蒸着されている相応の分離素子は、参照光路と、それに重畳された試料光路と、の間の波長依存性の位相シフトを補償することに最適なものである。したがって、図示した分離素子は、中性の試料において適用されるように設計されている。
【００４４】
要約すると、分離素子の従来の分離層は、試料としてケイ素およびガラスを検査した場合に、顕著な色グラデーションを示すことを確認することができる。図７による新たな層でもって、色グラデーションは、黒のコントラスト最小値を中心にして対称的になる。
【００４５】
中性ではない試料、すなわち試料光路の波長依存性の位相シフトを有する試料に関しては、分離素子における位相シフト補償層をさらに最適化することができる。誘電性の試料と金属性の試料とが区別され、また相応のミローアタッチメント（ミローキャップ）に最適化された分離層が設けられれば十分であることが多い。
【００４６】
図８は、位相シフト補償素子の最適化された分離層の層構造に関する例を示す。分離層は、６個の蒸着された層から成る。６個の蒸着された層では、ＳｉＯ2とＴａ2Ｏ5が交互に設けられている。表には、各屈折率ならびにナノメートル［ｎｍ］での層厚が記載されている。第１の層は基板の上に位置しており、その一方で最後の第６の層は空気と接している。
【００４７】
図９は、本発明によるミロー型の干渉対物レンズを備えた干渉顕微鏡の構造を概略的に示す。ここで干渉対物レンズ１は、ユニット状の対物レンズとして示されており、この対物レンズは、本来の顕微鏡対物レンズのレンズアセンブリ１１、分離素子４およびミラー素子３を有している。干渉対物レンズ１の光軸上において、ミラー素子３には反射性の部分３ａが設けられている。分離素子４には、位相シフト補償素子として、本発明に従い最適化された分離層が設けられている。この干渉対物レンズ１は、干渉顕微鏡２０の構成部材であり、重要な要素として照明ユニット１２、ビームスプリッタ１３およびチューブレンズ１４を有している。対象物面は参照番号１６で表されており、像面は参照番号１５で表されている。照明ユニット１２から放出された高帯域の（白色）光は、ビームスプリッタ１３を介して、干渉対物レンズ１に到達し、そこから対象物面１６に焦点合わせされる。そこにおいて、対象物面１６に位置する試料が、干渉顕微鏡検査法によって検査される。位相シフト補償素子として作用する分離層は、本発明によれば、具体的な適用事例において考察される波長領域の大部分にわたり、試料光路と参照光路との間の波長に依存しない一定の位相差をもたらす。それらの光路が干渉した際に、その干渉の結果、高いコントラスト、したがって干渉像の改善された評価可能性がもたらされる。
【００４８】
干渉する試料ビームおよび参照ビームは、ビームスプリッタ１３を介してチューブレンズ１４に到達し、そこから像面に焦点合わせされる。その結果、干渉像を像面１５において考察することができるか、もしくはカメラによって記録することができる。概略的に示したレンズアセンブリ１１ならびに概略的に示したチューブレンズ１４は、複数の個別レンズもしくは複数のレンズアセンブリであってよい。
【符号の説明】
【００４９】
１  干渉対物レンズ
２  対物レンズ内レンズ
３  ミラー素子
３ａ  反射性の部分
４  分離素子
５  対象物、試料
６  参照光路
７  試料光路
１１  レンズアセンブリ
１２  照明アセンブリ
１３  ビームスプリッタ
１４  チューブレンズ
１５  像面
１６  対象物面
２０  干渉顕微鏡
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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