(57)【要約】 【課題】  標本面上の入射光ビームのスポット、及び標本の一部又は標本面全体を視覚化することを可能にする非常にさまざまの標本を分析するシステムを提供すること。【解決手段】  本発明は励起部（１）と解析部（７）を備える標本（６）を分析するシステム及びプロセスに関し、前記励起部（１）は入射測定光ビーム（３）を発する光源（２）、偏光状態発生器（ＰＳＧ）（４）、第１の光学手段（５）を含み、前記解析部（７）は偏光状態解析器（ＰＳＡ）（８）、検出系（１０）及び第２の光学手段（９）を備える。発明によれば、前記励起部（１）は入射視覚化光ビーム（２２）を発する照明光源（１２）、前記入射測定光ビーム（３）の光軸と同一の光軸に沿って前記標本面（２１）の方向に前記入射視覚化光ビーム（２２）を送ることを可能にし、前記解析部（７）は、前記反射又は透過された視覚化光ビームの一部（２３）と前記反射又は透過された測定光ビームの一部を視覚化方向（２５）に向かって伝達することを可能にする分割光学手段（１４）を備える。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの表面（２１）を有する標本（６）を分析するシステムにおいて、
入射測定光ビーム（３）を発することができる光源（２）と、
前記入射測定光ビーム（３）を受光でき、前記入射測定光ビーム（３）の一つ以上の独立な偏光状態を作ることができる偏光状態発生器（ＰＳＧ）（４）と、
強度を有する反射又は透過された測定光ビーム（３’）を発生させる、前記標本の前記表面（２１）上に前記入射測定光ビーム（３）をフォーカスできる第１の光学手段（５）と
を含む励起部（１）と、
前記反射又は透過された測定光ビーム（３’）の一つ以上の独立な偏光状態を解析できる偏光状態解析器（ＰＳＡ）（８）と、
偏光状態の関数として前記反射又は透過された測定光ビーム（３’）の強度を測定できる検出系と、
前記反射又は透過された測定光ビーム（３’）を前記検出系（１０）上にフォーカスできる第２の光学手段（９）と
を備える解析部（７）と
を備える標本を分析するシステムであって、
前記励起部（１）は、
入射視覚化光ビーム（２２）を発することができる照明光源（１２）と、
反射又は透過された視覚化光ビーム（２２’）を発生させるために、前記入射測定光ビーム（３）の光軸に結合する光軸に沿う前記標本面（２１）の方向に前記入射視覚化光ビーム（２２）を送り、前記標本面（２１）上に拡大された視覚化光ビームスポット（４０）を形成することができる重畳光学手段（１３）と
を備え、
前記解析部（７）は、前記反射又は透過された視覚化光ビームの一部（２３）と前記反射又は透過された測定光ビームの一部を視覚化方向（２５）に向かって伝達することができる分割光学手段（１４）を備える
ことを特徴とする標本を分析するシステム。
【請求項２】
前記解析部（７）は検出面（１９）を有する結像系（１１）を備え、前記結像系（１１）は前記反射された視覚化光ビームの前記一部（２３）と前記反射又は透過された測定光ビームの前記一部を前記検出面（１９）上で受光できることを特徴とする請求項１に記載の標本（６）を分析するシステム。
【請求項３】
前記結像系は傾斜角（α）により視覚化方向（２５）に対して傾斜した検出面（１９’）を有する傾斜結像系（１１’）であることを特徴とする請求項２に記載の標本（６）を分析するシステム。
【請求項４】
前記光源（２）は多色発光ダイオード又は広スペクトル帯域光源であり、
前記検出系（１０）は前記標本面（２１）上の測定スポット（２９）の分光測定を可能にするモノクロメータ又は分光写真機を備える
ことを特徴とする請求項１ないし３の何れか一つに記載の標本（６）を分析するシステム。
【請求項５】
前記重畳光学手段（１３）と前記分割手段（１４）は回転ミラーを備え、
前記検出系（１０）と前記結像系（１１）は測定スポット（２９）を逐次分光測定しかつ前記測定スポット（２９）の周囲の拡大された照明領域（４０）を結像するために前記回転ミラーに同期する
ことを特徴とする請求項１ないし４の何れか一つに記載の標本（６）を分析するシステム。
【請求項６】
前記重畳光学手段（１３）と前記分割手段（１４）はビームスプリッタとビーム分割キューブから選択された素子を備え、
前記検出系（１０）と前記結像系（１１）は測定スポット（２９）を同時に、分光測定しかつ前記測定スポット（２９）の周囲の拡大された照明領域（２９）を結像検出するために互いに同期する
ことを特徴とする請求項１ないし４の何れか一つに記載の標本（６）を分析するシステム。
【請求項７】
入射測定光ビームを発する前記光源（２）と入射視覚化光ビーム（２２）を発する前記照明光源（１２）は発光ダイオードであり、前記照明光源（１２）により発せられた前記入射視覚化光ビーム（２２）は前記標本面（２１）上に投影されたときに前記入射測定光ビーム（３）のサイズより大きいサイズを有し、
前記ＰＳＧ（４）及び前記ＰＳＡ（８）は液晶（ＬＣ）可変リターダを備え、
前記反射又は透過された測定光ビーム（３’）の強度を測定する前記検出系（１０）は分光写真機であり、
前記重畳光学手段（１３）と前記分割光学手段（１４）はビームスプリッタであり、
前記第１の光学手段（５）は前記ＰＳＧ（４）と前記標本（６）の間に設けられ、
前記第２の光学手段（９）は前記標本（６）と前記ＰＳＡ（８）の間に設けられることを特徴とする請求項１ないし６の何れか一つに記載の標本（６）を分析するシステム。
【請求項８】
前記結像系（１１）はＣＣＤカメラであることを特徴とする請求項２ないし７の何れか一つに記載の標本（６）を分析するシステム。
【請求項９】
前記結像系（１１）はハイパースペクトラル検出器であり、前記ハイパースペクトラル検出器は前記反射又は透過された視覚化光ビームの一部（２３）を受光することを特徴とする請求項２ないし７の何れか一つに記載の標本（６）を分析するシステム。
【請求項１０】
標本面（２１）上の測定点において偏光解析測定を実現するステップを含む標本（６）を分析するプロセスであって、前記標本面（２１）上の測定点の周囲に局在する領域を視覚化するステップをさらに含むことを特徴とする標本（６）を分析するプロセス。
【請求項１１】
前記偏光解析測定は、
入射測定光ビーム（３）を発し、
前記入射測定光ビーム（３）の一つ以上の独立な偏光状態を作り、
強度を有する反射又は透過された測定光ビーム（３’）を発生させるために前記標本面（２１）上に前記入射測定光ビーム（３）をフォーカスし、
前記反射又は透過された測定光ビーム（３’）の一つ以上の独立な偏光状態を解析し、
偏光状態の関数として前記反射又は透過された測定光ビーム（３’）の強度を測定する
諸動作を含み、
前記標本面（２１）上の前記測定点の周囲に局在する領域の前記視覚化は、
入射視覚化光ビーム（２２）を発し、
反射又は透過された視覚化光ビーム（２２’）を発生させるために前記入射視覚化光ビーム（２２）の光軸が前記入射測定光ビーム（３）の光軸と結合するように前記入射視覚化光ビーム（２２）軸を前記入射測定光ビーム（３）軸に重畳し、
前記反射又は透過された視覚化光ビームの一部（２３）と前記反射又は透過された測定光ビームの一部を視覚化方向（２５）に向けて伝達する
諸動作を含む
ことを特徴とする請求項１０に記載の標本（６）を分析するプロセス。
【請求項１２】
前記標本面（２１）上の前記測定点の周囲に局在する領域の視覚化の前記ステップは視覚化方向（２５）に向けた前記反射又は透過された視覚化光ビームの前記一部（２３）と前記反射又は透過された測定光ビームの前記一部を検出する動作を含むことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の標本（６）を分析するプロセス。
【請求項１３】
前記標本面（２１）上の前記測定点の周囲に局在する領域の視覚化の前記ステップは前記標本面（２１）上の前記領域の偏光解析像の取得から成ることを特徴とする請求項１２に記載の標本（６）を分析するプロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明は偏光測定又は偏光解析システムのような標本を分析するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
偏光測定法又は偏光解析法は偏光を用いて標本の誘電特性を測定する光学技術である。偏光測定法又は偏光解析法の最も一般的な用途はウェーハ上の層のような非常に薄い膜の分析である。
【０００３】
偏光測定法又は偏光解析法の使用は特に魅力的である。それらは非破壊技術であり、従って、その場観測に適し、それらは極めて高敏感である。
【０００４】
標本と相互作用する光の偏光状態の解析により、偏光測定法又は偏光解析法は厚さ、形態、又は化学組成のような、そのような膜についての情報をもたらすことができる。
【０００５】
最も一般的な偏光測定法又は偏光解析法の構成は反射型の偏光測定装置又は偏光解析装置であるが、透過型の偏光測定装置又は偏光解析装置が使用されるときもある。
【０００６】
そのような偏光測定又は偏光解析システムは特許文献１及び特許文献２に開示される。標本面が入射光ビームにより照明され、このビームの一つ以上の偏光状態が反射又は透過された光ビームの一つ以上の偏光状態と比較される。
【０００７】
大抵の場合、標本面において入射光ビームにより生じる光スポットを視覚化する必要がある。入射光ビームのスポットは選択された領域を分析するために標本面に位置決めされる。不均一面を有する標本では、異なる領域を分析するためにスポットを移動させることに関心がある。
【０００８】
スポットの視覚化は通常は、先行技術の図１に図解されるように標本面に対して垂直に実現される。この方法は測定光ビームを拡散できる拡散性標本を使用することを課す。しかしながら、大抵の標本は光を拡散せず、あるいは光を十分拡散しない。
【０００９】
標本の小領域、特に集積回路（ＩＣ）やフラットパネル・ディスプレー（ＦＰＤ）のような微視的パターンを有する標本上の小領域を分析するためには小サイズのスポット（１０μｍないし数百μｍ）が使用される。そのような用途において、適切な分析のためにパターンを有する標本面に比較して小さいスポットを正確に位置決めすることが必要である。しかし、小スポットの低強度はこの相対的位置決め作業を難しくする。
【００１０】
さらに、測定が例えば電池又はアブレーションチャンバのような囲まれたチャンバ内で実現されるときは標本面への入射光ビームのスポット又は標本面の視覚化は不可能である。そのようなチャンバには標本面の上に設けられた透明なのぞき窓が設けられない。
【００１１】
特許文献３は物体に偏光を導く照明部と、反射光を受光する受光部とを有する分光偏光解析装置を開示している（［００１５］）。照明部は偏光解析測定用光源と、補助光源と、光源からの光に補助光を重ねる光学素子とを備える。受光部は反射光から補助光を抽出する光学素子を備える（［００１５］参照）。この文献に述べられた実施例によれば、基板からの反射光はコールドミラーに導かれ、補助光のみがコールドミラーを通過し、抽出される（［００４６］）。抽出された補助光は、標本のフォーカス及び傾斜調整のために使用されるパターンの像を形成する（［００１８］及び［００４９］）。この先行技術文献は偏光解析装置の測定スポットと偏光解析装置のスポットの周囲の標本面の一部の視覚化手段を述べていない。この文献は結像偏光解析装置と組み合わされた分光偏光解析装置を述べていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】欧州特許第１４１１３３３号明細書
【特許文献２】米国特許第５７５７６７１号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００４／０２３３４３７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の一つの目的は標本面上の入射光ビームのスポットと標本の一部又は標本面全体を視覚化することを可能にする非常にさまざまの標本を分析するシステムを提供することにある。このシステムでは、光を拡散しない、あるいは光を十分拡散しない標本上でスポットを視覚化することができる。このシステムは不均一な標本を分析するのに特に有用である。
【００１４】
本発明のもう一つの目的は標本の分光偏光解析（又は偏光）測定と、偏光解析（又は偏光測定）像とを同時又は逐次に実現することを可能にする標本を分析するシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
このために、発明は、少なくとも一つの表面を有する標本を分析するシステムであって、
入射測定光ビームを発することができる光源と、
前記入射測定光ビームを受光でき、前記入射測定光ビームの一つ以上の独立な偏光状態を作ることができる偏光状態発生器（ＰＳＧ）と、
強度を有する反射又は透過された測定光ビームを発生させる、前記標本の前記表面上に前記入射測定光ビームをフォーカスできる第１の光学手段と
を含む励起部と、
前記反射又は透過された測定光ビームの一つ以上の独立な偏光状態を解析できる偏光状態解析器（ＰＳＡ）と、
偏光状態の関数として前記反射又は透過された測定光ビームの強度を測定できる検出系と、
前記反射又は透過された測定光ビームを前記検出系上にフォーカスできる第２の光学手段と
を備える解析部と
を備える標本を分析するシステムに関する。
【００１６】
発明によれば、励起部は、
入射視覚化光ビームを発することができる照明光源と、
反射又は透過された視覚化光ビームを発生させるために、前記入射測定光ビームの光軸に結合する光軸に沿う前記標本面の方向に前記入射視覚化光ビームを送り、前記標本面（２１）上に拡大された視覚化光ビームスポット（４０）を形成することができる重畳光学手段と
を備え、
前記解析部は、前記反射又は透過された視覚化光ビームの一部と前記反射又は透過された測定光ビームの一部を視覚化方向に向かって伝達することを可能にする分割光学手段を備える。
【００１７】
種々の実施例によれば、本発明はまた以下の特性に関し、それらは別個に、あるいはそれらの技術的に考え得る組合せとして考えられる。すなわち、
前記解析部は検出面を有する結像系を備え、前記結像系は前記反射された視覚化光ビームの前記一部と前記反射又は透過された測定光ビームの前記一部を前記検出面上で受光し、
前記結像系は傾斜角（α）により視覚化方向に対して傾斜した検出面を有する傾斜結像系であり、
前記光源は多色発光ダイオード又は広スペクトル帯域光源であり、前記検出系は前記標本面上の測定スポットの分光測定を可能にするモノクロメータ又は分光写真機を備え、
前記重畳光学手段と前記分割手段は回転ミラーを備え、前記検出系と前記結像系は測定スポットを逐次分光測定しかつ前記測定スポットの周囲の拡大された照明領域を結像するために前記回転ミラーに同期し、
前記重畳光学手段と前記分割手段はビームスプリッタとビーム分割キューブから選択された素子を備え、前記検出系と前記結像系は測定スポットを同時に、分光測定しかつ前記測定スポットの周囲の拡大された照明領域を結像検出するために互いに同期し、
入射測定光ビームを発する前記光源と入射視覚化光ビームを発する前記照明光源は発光ダイオードであり、前記照明光源により発せられた前記入射視覚化光ビームは前記標本面上に投影されたときに前記入射測定光ビームのサイズより大きいサイズを有し、
前記ＰＳＧ及び前記ＰＳＡは液晶（ＬＣ）可変リターダを備え、
前記反射又は透過された測定光ビームの強度を測定する前記検出系は分光写真機であり、
前記重畳光学手段と前記分割光学手段はビームスプリッタであり、
前記第１の光学手段は前記ＰＳＧと前記標本の間に設けられ、
前記第２の光学手段は前記標本と前記ＰＳＡの間に設けられ、
前記結像系はＣＣＤカメラであり、
前記結像系はハイパースペクトラル検出器であり、前記ハイパースペクトラル検出器は前記反射又は透過された視覚化光ビームの一部を受光して一つの標本層の分光像を生じる。
【００１８】
さらに、発明は標本面上の測定点において偏光解析測定を実現するステップを含む標本を分析するプロセスに関する。
【００１９】
発明によれば、標本を分析するプロセスは標本面上の測定点の周囲に局在する領域を視覚化するステップを含む。
【００２０】
種々の実施例によれば、本発明はまた以下の特性に関し、それらは別個に、あるいはそれらの技術的に考え得る組合せとして考えられる。すなわち、
前記偏光解析測定は、
入射測定光ビームを発し、
前記入射測定光ビームの一つ以上の独立な偏光状態を作り、
強度を有する反射又は透過された測定光ビームを発生させるために前記標本面上に前記入射測定光ビームをフォーカスし、
前記反射又は透過された測定光ビームの一つ以上の独立な偏光状態を解析し、
偏光状態の関数として前記反射又は透過された測定光ビームの強度を測定する
諸動作を含み、
前記標本面上の前記測定点の周囲に局在する領域の前記視覚化は、
入射視覚化光ビームを発し、
反射又は透過された視覚化光ビームを発生させるために前記入射視覚化光ビームの光軸が前記入射測定光ビームの光軸と結合するように前記入射視覚化光ビーム軸を前記入射測定光ビーム軸に重畳し、
前記反射又は透過された視覚化光ビームの一部と前記反射又は透過された測定光ビームの一部を視覚化方向に向けて伝達する
諸動作を含み、
前記標本面上の前記測定点の周囲に局在する領域の視覚化の前記ステップは視覚化方向に向けた前記反射又は透過された視覚化光ビームの前記一部と前記反射又は透過された測定光ビームの前記一部を検出する動作を含み、
前記標本面上の前記測定点の周囲に局在する領域の視覚化の前記ステップは前記標本面上の前記領域の偏光解析像の取得から成る。
【００２１】
発明の記述は以下の図面により例証される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】入射測定光ビームのスポットが標本面に対して垂直に視覚化される、先行技術偏光解析装置の一般構成を表す。
【図２】発明の一つの実施例による、入射測定光ビームのスポットと標本面が測定方向に視覚化される、標本を分析するシステムを表す。
【図３】発明のもう一つの実施例による、解析部が結像系を備える、標本を分析するシステムを表す。
【図４】入射測定光ビームの標本面上への投影前の異なる寸法を有する四つのスポット例を表す。
【図５】７０°の入射角（９０−θ）による、標本面上への入射測定光ビームの投影後の異なる寸法を有する四つのスポット例を表す。
【図６】発明のもう一つの実施例による、傾斜結像系を備える標本を分析するシステムを表す。
【図７】透過構成の標本を分析するシステムを表す。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１は、入射測定光ビームのスポットが標本面に対して垂直に視覚化される、先行技術偏光解析装置の一般構成を表す。
【００２４】
前記偏光解析装置は励起部１と解析部７を備える。
【００２５】
励起部１は入射測定光ビーム３を発する光源２、偏光状態発生器（ＰＳＧ）４及び第１の光学手段５を備える。
【００２６】
光源２は単色測定用レーザ又は発光ダイオードでも、多色発光ダイオードでも、分光測定用の広スペクトル帯域を有する光源でもよい。
【００２７】
入射測定光ビーム３はＰＳＧ４を通過し、第１の光学手段５を介して標本面２１上にフォーカスされる。
【００２８】
入射測定光ビーム３は表面２１上で反射され、ある強度を有する反射された測定光ビーム３’を生じる。
【００２９】
先行技術の偏光解析装置の解析部７は、反射された測定光ビーム３’の一つ以上の独立な偏光状態の解析を可能にする偏光状態解析器（ＰＳＡ）８、偏光状態の関数として反射された測定光ビーム３’の強度を測定する検出系１０及び第２の光学手段９を備える。
【００３０】
反射された測定光ビーム３’は第２の光学手段９を介して送られ、検出系１０上にフォーカスされる前にＰＳＡ８を通過する。
【００３１】
標本６が測定光ビーム３’を十分拡散すれば、測定光ビーム２７の一部は表面２１に対して垂直に視覚化される。従って。標本面２１上への入射測定光ビーム３の投影により作られた光のスポット２９は使用者の目又はＣＣＤカメラにより直接視覚化される。
【００３２】
しかしながら、そのような先行技術の偏光解析装置では、入射測定光ビームのスポット２９は十分光を拡散する標本に対してはじめて視覚化が可能である。
【００３３】
微視的パターンを有する標本の場合、小さい測定スポットと標本の各パターンの位置は視覚化がほとんどできない。
【００３４】
さらに、入射測定光ビームのスポット２９は囲まれたチャンバを用いた装置では視覚化できない。
【００３５】
図２は、発明の一つの実施例に従って、入射測定光ビームのスポット２９と標本面２１が測定方向に視覚化される標本を分析するシステムを表す。
【００３６】
標本を分析するシステムは入射測定光ビーム３を発する光源２、ＰＳＧ４及び第１の光学手段５を含む励起部１を備える。
【００３７】
励起部１はさらに、入射視覚化光ビーム２２を発する照明光源１２を備える。
【００３８】
入射視覚化光ビーム２２は標本面２１上に入射視覚化光ビームの拡大されたスポット４０をもたらす拡大された光ビームである。入射視覚化光ビームの前記スポット４０は標本面２１の一部又は標本面２１全体
を照明することを可能にする。発明の態様によれば、視覚化光ビームは均一な標本面照明をもたらすために標本面にフォーカスされない。
【００３９】
標本６を分析する方法は標本面２１上の測定点に偏光解析測定を実現するステップと、標本面２１上の測定点の周囲に局在する領域を視覚化するステップとを含む。
【００４０】
標本面２１上の測定点は入射測定光ビームのスポット２９に対応する。標本面２１上の測定点はこの測定点の周囲に局在する領域の表面より小さい表面を有する。
【００４１】
標本面２１上の測定点の周囲に局在する領域は入射視覚化光ビームのスポット４０に対応する。
【００４２】
視覚化という用語は使用者の目による直接観察又は検出器上の間接的視覚化を意味する。
【００４３】
入射視覚化光ビーム２２のサイズは標本面上に投影されたときに入射測定光ビーム３のサイズより大きい。
【００４４】
コントラストを最適化するために、入射測定光ビーム３と入射視覚化光ビーム２２間の照明比は１０から１００に変化できる。
【００４５】
照明光源１２は発光ダイオードでも、多色発光ダイオードでも、広スペクトル帯域を有する光源でもよい。
【００４６】
あるいは、照明光源１２は入射視覚化光ビーム２２を均一化するホログラフィックな拡散器１７を伴ってもよい。ホログラフィックな拡散器１７は照明光源１２と重畳光学手段１３の間に設けられる。
【００４７】
照明光源１２は、ケーラ照明を実現するために第２の光学手段９上に照明光源１２の発光点をフォーカスするフォーカス手段を伴ってもよい。フォーカス手段は照明光源１２と重畳光学手段１３の間に設けられる。
【００４８】
入射視覚化光ビーム２２は重畳光学手段１３上に反射され、ＰＳＧ４に向けられる。
【００４９】
重畳光学手段１３は光源２とＰＳＧ４の間に設けられたビームスプリッタでもビーム分割キューブでもよい。
【００５０】
入射視覚化光ビーム２２と入射測定光ビーム３は同時に発せられても、二者択一に発せられてもよい。
【００５１】
ＰＳＧ４により偏光された後、入射視覚化光ビーム２２と入射測定光ビーム３は図２のＰＳＧ４の後に設けられた第１の光学手段５を通過する。
【００５２】
あるいは、第１の光学手段５はＰＳＧ４の前に設けられてもよい。第１の光学手段は５レンズ等であってもよい。
【００５３】
第１の光学手段５は、回折限界により制限される光スポットを得ることができるようなものであってもよい。
【００５４】
第１の光学手段５は標本面２１上に入射視覚化光ビーム２２と入射測定光ビーム３を同時又は二者択一に向ける。
【００５５】
重畳光学手段１３は、入射視覚化光ビーム２２の光軸が入射測定光ビーム３の光軸と同一になるように配設及び構成される。前記光軸は重畳光学手段１３と表面２１の間の軸を備える。
【００５６】
入射視覚化光ビーム２２と入射測定光ビーム３は標本面２１に対して同じ入射角（θ）を成す。反射による測定の場合、入射角（９０−θ）は０°と９０°の間で構成され、好都合には７０°に等しい。
【００５７】
標本面２１上での入射測定光ビーム３と入射視覚化光ビーム２２の反射はそれぞれ反射された測定光ビーム３’と反射された視覚化光ビーム２２’の発生をもたらす。
【００５８】
解析部７は検出系１０と検出系上に反射された測定光ビームをフォーカスする第２の光学手段９を備える。
【００５９】
検出系１０はフォトダイオードであっても、光電子増倍管であっても、モノクロメータであっても、スペクトル写真機であってもよい。
【００６０】
解析部７は反射された測定光ビーム３’と反射された視覚化光ビーム２２’の一つ以上の独立な偏光状態を解析することを可能にするＰＳＡ８を備える。
【００６１】
反射された測定光ビーム３’は検出系１０により検出される前にＰＳＡ８を通過する。
【００６２】
解析部７は反射された視覚化光ビームの一部２３と反射された測定光ビームの一部を視覚化方向２５に向かって同時又は二者択一に伝達することを可能にする分割光学手段１４を備える。
【００６３】
第２の光学手段９は回折限界により制限される標本面２１の像を得ることができるようなものであってもよい。
【００６４】
反射された視覚化光ビームの一部２３と反射された測定光ビームの一部は視覚化方向２５に向かって同時に伝達されるので、標本面２１で反射された測定光ビームのスポット２９と標本面２１の一部又は標本面２１全体は同時に、使用者（図２）又はＣＣＤ検出器のような結像系１１（図３）により同時に視覚化可能である。
【００６５】
標本を分析するシステムは反射された視覚化光ビームの一部２３と反射された測定光ビームの一部を使用者の目上又は結像系１１上にフォーカスするレンズのような光学手段を備えてもよい。
【００６６】
入射光ビーム２２の照明は、結像系１１の飽和を避け、十分に検出又は視覚化されるために調整されなければならない。
【００６７】
解析部７は使用者の目と分割光学手段１４の間に孔３０又は透明なのぞき窓を備えてもよい。反射された視覚化光ビームの一部２３と反射された測定光ビームの一部は孔３０又は透明なのぞき窓を介して使用者の目に伝達される。
【００６８】
分割光学手段１４はＰＳＡ８と検出系１０の間に設けられたビームスプリッタでも、ビーム分割キューブでもよい。
【００６９】
図２に表されるように、第２の光学手段９は標本６とＰＳＡ８の間に設けられる。
【００７０】
あるいは、第２の光学手段９はＰＳＡ８と分割光学手段１４の間に設けられてもよい。
【００７１】
反射された視覚化光ビーム２２’の光軸は反射された測定光ビーム３’の光軸と同一である。前記光軸は標本面２１と使用者の目又は結像系１１の間の軸を含む。
【００７２】
重畳光学手段１３と分割光学手段１４は偏光解析又は偏光測定システムの光路中で測定光ビームのスポット２９と視覚化光ビームの視覚化を統合することを可能にする。
【００７３】
文献米国特許出願公開第２００４／１３０７１７号明細書に述べられるもののような非常に様々のＰＳＧ４及びＰＳＡ８を使用できる。
【００７４】
ＰＳＧ４及びＰＳＡ８において、光の偏光は光路に出し入れされる個別の部品（Bickel W. S. et al.; Am. J. Phys., Vol. 53, p. 468 (1984)）、回転波長板（Goldstein D. H.; Appl. Opt., Vol. 31, p. 6676 (1992)）、回転補償器（Collins R. W. and Koh J.; J. Opt. Soc. A. Vol. 16, p. 1997 (1999)）、ポッケルセル（Delplanecke F.; Appl. Opt.,Vol. 36, p. 5388 (1997)及びCompain E. and Drevillon B.; Rev. Sci. Instrum., Vol. 68, p. 2671 (1997)）又は光音響変調器（Compain E. and Drevillon B.; Rev. Sci. Instrum., Vol. 69, p. 1574 (1998)）又は光弾性変調器又はファラデーセルのような様々な装置により変調することができる。
【００７５】
液晶ＬＣ可変リターダを含むＰＳＧ４及びＰＳＡ８を使用することが可能である。二つのタイプのそのような装置が現在入手可能である。まず、ネマティック液晶ＮＬＣは不変の向きの遅軸と速軸を有する可変遅延をもたらし、１０ないし１００ｍｓオーダの典型的な応答時間を有する。一方、強誘電性液晶ＦＬＣは不変の遅延を与えるが、典型的には１００μｓより短い時間に４５°分割された二つの方位角の間で電気的に切り換えできる遅軸と速軸を有する。そのようなＰＳＧ４及びＰＳＡ８は通常は直線偏光器、波長板、及び二つの液晶変調器を備える。そのようなＰＳＧ４は４つまでの独立な偏光状態を発生させることができる。
【００７６】
この場合、標本４上での入射測定光ビーム３と入射視覚化光ビーム２２の反射後に、ＰＳＧ４により当初発生した４つまでの独立な偏光状態のそれぞれ一つはＰＳＡ８により４回まで逐次解析され、結果として、標本６のミューラー・ストークス行列を決定するのに必要な１６個の独立な強度測定を与える。
【００７７】
図３は発明のもう一つの実施例による、解析部７が結像系１１を備える標本を分析するシステムを表す。
【００７８】
結像系１１は検出面１９を備える。検出面１９は反射された視覚化光ビームの一部２３と反射された測定光ビームの一部を同時に、あるいは二者択一に検出する。
【００７９】
分割光学手段１４上で反射された後、反射された視覚化光ビームの一部２３と反射された測定光ビームの一部は検出面１９上にフォーカスされる。
【００８０】
検出面１９は第２の光学手段９と分割光学手段１４を含む光学系の像面に置かれる。
【００８１】
検出面１９は視覚化方向２５に対して垂直であってもよい。
【００８２】
結像系１１はＣＣＤカメラでも、ハイパースペクトラル検出器等であってもよい。
【００８３】
反射測定の場合、入射測定光ビーム３と入射視覚化光ビーム２２は標本面２１に対して傾斜している。
【００８４】
この傾斜は検出面１９上に投影される像面の傾斜をもたらす。視野は従って変形される。
【００８５】
図４は標本面２１上に入射測定光ビーム３を投影する前の異なる寸法を有するスポットの４つの例を表す。
【００８６】
図５は７０°の入射角（θ）により標本面２１上に入射測定光ビーム３を投影した後の異なる寸法を有するスポットの４つの例を表す。図５は視野が変形されることを示す。
【００８７】
標本面２１上に入射測定光ビーム３を投影する前では、投影前の第１のスポット３１の寸法は図４において１０μｍｘ２０μｍである。
【００８８】
７０°の入射角（θ）により標本面２１上に入射測定光ビーム３を投影した後では、投影後の第１のスポット３５の寸法は図５において１０μｍｘ６０μｍである。
【００８９】
標本面２１上に入射測定光ビーム３を投影する前では、投影前の第２のスポット３２の寸法は図４において６０μｍｘ２０μｍである。
【００９０】
７０°の入射角（θ）により標本面２１上に入射測定光ビーム３を投影した後では、投影後の第２のスポット３６の寸法は図５において６０μｍである。
【００９１】
標本面２１上に入射測定光ビーム３を投影する前では、投影前の第３のスポット３３の寸法は図４において１００μｍｘ３３μｍである。
【００９２】
７０°の入射角（θ）により標本面２１上に入射測定光ビーム３を投影した後では、投影後の第３のスポット３７の寸法は図５において１００μｍである。
【００９３】
標本面２１上に入射測定光ビーム３を投影する前では、投影前の第４のスポット３４の寸法は図４において５４０μｍｘ２５０μｍである。
【００９４】
７０°の入射角（θ）により標本面２１上に入射測定光ビーム３を投影した後では、投影後の第４のスポット３８の寸法は図５において５４０μｍｘ７３０μｍである。
【００９５】
第１のスポット３１、３５は最小寸法に相当する寸法を有する。第４のスポット３４、３８は最大寸法に相当する寸法を有する。
【００９６】
標本面２１上に入射測定光ビーム３を投影する前では、視野の寸法は１．３３ｍｍｘ１ｍｍである。
【００９７】
７０°の入射角（θ）により標本面２１上に入射測定光ビーム３を投影した後では、標本面２１上の視野の寸法は１．３３ｍｍｘ３ｍｍである。
【００９８】
これら４つの例に対し、開口角は入射面において３．４°であり、入射面に対して垂直な面において６．８°である。
【００９９】
結像系１１としてＣＣＤカメラを使用するときは、最小の光スポット３５は３又は４個の画素上で検出される。
【０１００】
検出面１９が置かれる像面の傾斜を補償するために、発明はもう一つの実施例において、図６に表される傾斜結像系１１’を設ける。文献独国特許第１９７０７９２６号明細書はＣＣＤ検出器が傾斜している偏光解析装置を開示している。
【０１０１】
傾斜結像系１１’は視覚化方向２５に対して垂直でない検出面１９’を有する。傾斜結像系１１’の検出面１９’は傾斜角（α）により視覚化方向２５に対して傾斜している。
【０１０２】
標本を分析するこのシステムは、図７に表される透過構成に適応することができる。
【０１０３】
透過構成において、標本面２１上に投影された入射測定光ビーム３と入射結像光ビーム２２は標本面２１に対して垂直でも傾斜していてもよい。
【０１０４】
標本面２１上に投影された入射測定光ビーム３と入射結像光ビーム２２は標本面２１に対して傾斜しているが、傾斜結像系１１’は標本面２１上への入射測定光ビーム３と入射結像光ビーム２２の投影によるデフォーカスの問題を解決することが必要である。
【０１０５】
第１の光学手段５は、透過された測定光ビーム３’と透過された視覚化光ビーム２２’を発生させるために入射測定光ビーム３と入射視覚化光ビーム２２を標本面２１上に向ける。
【０１０６】
ＰＳＡ８は透過された測定光ビーム３’の一つ以上の独立な偏光状態と透過された視覚化光ビーム２２’の一つ以上の独立な偏光状態を解析する。第２の光学手段９は透過された測定光ビーム３’を、偏光状態の関数として透過された測定光ビーム３’の強度を測定する検出系１０上にフォーカスする。
【０１０７】
分割光学手段１４は透過された可視化視覚化光ビームの一部２３と透過された結像光ビーム２２’の一部を視覚化方向２５に向かって伝達する。
【０１０８】
標本６を分析するシステムは、光源２が単一波長のレーザ又はダイオードレーザである単色偏光解析装置であってもよい。
【０１０９】
それは、光源が多色発光ダイオード又は広スペクトル帯域光源である分光偏光解析装置であってもよく、検出系１０はモノクロメータを備えても、分光写真機を備えてもよい。
【０１１０】
それは偏光測定器であっても、ダイクログラフであってもよい。
【０１１１】
キセノン光源のような適合した照明光源１２及びＣＣＤ検出器やハイパースペクトラル検出器のような適合した結像系１１を使用するときは、標本面２１の偏光解析又は偏光測定像を実現することが可能である。
【０１１２】
文献米国特許第６７９８５１１号明細書は結像系１１としてＣＣＤ検出器を用いた結像偏光解析装置を開示している。文献国際特許出願公開第２００５／０８３３５２号明細書は結像系１１としてハイパースペクトラル検出器を用いた結像偏光解析装置を開示している。
【０１１３】
光源２、偏光状態発生器ＰＳＧ４、第１の光学手段５、第２の光学手段９、偏光状態解析器ＰＳＡ８及び検出系１０で構成されるグループは「分光偏光解析装置」を形成する。
【０１１４】
また、照明光源１２、偏光状態発生器ＰＳＧ４、第１の光学手段５、第２の光学手段９、偏光状態解析器ＰＳＡ８及び結像系１１で構成されるグループは「結像偏光解析装置」を形成する。
【０１１５】
標本面２１上の測定点の周囲に局在する領域を視覚化する前記ステップは標本面２１上のこの領域の偏光解析像の取得から成る。
【０１１６】
入射視覚化光ビーム２２を標本面２１上に送ることを可能にする重畳光学手段１３と反射又は透過された視覚化光ビームの一部２３を視覚化方向２５に向かって伝達することを可能にする分割光学手段１４は前記「分光偏光解析装置」と前記「結像偏光解析装置」の結合を実現させる。
【０１１７】
「分光偏光解析装置」による測定は標本面２１の限定された領域上で行ってもよい。この測定は標本６の層の分散法則のような標本面２１の限定された領域に関するいくつかの情報を供給する多色測定である。
【０１１８】
層の分散法則を用いれば、結像偏光解析装置は層の不均一性を測定することを可能にする。標本層２１に平行な平面において標本６の層の単色偏光解析像を得ることが可能である。
【０１１９】
結像系１１がハイパースペクトラル検出器であるときは、ハイパースペクトラル検出器は反射又は透過された視覚化光ビームの一部２３を受光して一つの標本層の分光像を作る。
【０１２０】
照明光源１２は標本面２１の拡大された領域又は標本面２１全体を照明する。結像系１１は標本面２１の拡大された領域又は標本面２１全体を検出する。
【０１２１】
結像系１１の画素の全ては同時に偏光され、これは測定時間の低減をもたらす。
【０１２２】
結像系１１の各画素は標本面上への入射視覚化ビーム４０内の像画素に対応する偏光解析測定値を発生させる。結像偏光解析測定は、ダイオードレーザのような単一波長の視覚化光源を用いるか、あるいは結像系１１の前面に干渉フィルタを置くことにより単一波長で行われてもよい。従って、その波長での標本の偏光解析像を発生させることが可能である。システムは、同時又は逐次に、偏光解析結像を実行し、例えば標本表面層の不均一性についての視覚情報を提供することができる。
【０１２３】
単一の機器が、標本面上に正確に位置決めされたスポットと、分光偏光解析装置ビームスポットの周囲に局在する領域の偏光解析像との結合された分光偏光解析測定を提供することは注目すべきである。これら二つの測定は標本を移動せずに、また偏光解析システム部品を移動せずに得られる。分光偏光解析測定と偏光解析結像測定は補完情報を提供し、さらに標本を分析するためにこれらを組み合わせ、あるいは相互に関連付けることができる。
【０１２４】
「分光偏光解析装置」と「結像偏光解析装置」による測定は測定時間を低減するために同時に行ってもよく、二者択一的に行ってもよい。
【０１２５】
測定を二者択一的に実現するために、重畳光学手段１３及び／又は分割光学手段１４は回転ミラーであってもよい。
【符号の説明】
【０１２６】
１  励起部
２  光源
３  入射測定ビーム
３’  反射測定ビーム
４  偏光状態発生器
５  第１の光学手段
６  標本
７  解析部
８  偏光状態解析器
９  第２の光学手段
１０  検出系
１１  結像系
１１’  傾斜結像系
１２  照明光源
１３  重畳光学手段
１４  分割光学手段
１７  拡散器
１９  検出面
１９’  視覚化方向に対して垂直でない検出面
２１  標本面
２２  入射視覚化光ビーム
２２’  反射された入射視覚化光ビーム
２３  反射された視覚化光ビームの一部
２５  視覚化方向
２７  測定光ビームの一部
２９  入射測定光ビームのスポット
３０  孔
３１  投影前の第１のスポット
３２  投影前の第２のスポット
３３  投影前の第３のスポット
３４  投影前の第４のスポット
３５  投影後の第１のスポット
３６  投影後の第２のスポット
３７  投影後の第３のスポット
３８  投影後の第４のスポット
４０  入射視覚化ビーム
【図１】
2010517003.tif 000003
【図２】
2010517003.tif 000004
【図３】
2010517003.tif 000005
【図４】
2010517003.tif 000006
【図５】
2010517003.tif 000007
【図６】
2010517003.tif 000008
【図７】
2010517003.tif 000009
【国際調査報告】
2010517003.tif 000010
2010517003.tif 000011
2010517003.tif 000012