JPH0961370A - 微分干渉顕微鏡及び該顕微鏡を使った欠陥検査装置 - Google Patents
微分干渉顕微鏡及び該顕微鏡を使った欠陥検査装置Info
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- JPH0961370A JPH0961370A JP7217987A JP21798795A JPH0961370A JP H0961370 A JPH0961370 A JP H0961370A JP 7217987 A JP7217987 A JP 7217987A JP 21798795 A JP21798795 A JP 21798795A JP H0961370 A JPH0961370 A JP H0961370A
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- signal
- polarization state
- light
- light beam
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Abstract
(57)【要約】
【課題】微分干渉顕微鏡及び該顕微鏡を用いた欠陥検査
装置を得ることを目的とする。 【解決手段】微分干渉顕微鏡の検光子を例えば偏光ビー
ムスプリッタとして、ビームスプリッタの透過光と反射
光を検出し、各々に対応する検出信号を得るそして２つ
の信号の相対強度を調整する。調整後の２つの信号の差
に基づいて物体の像を観察する。さらにシャー量を可変
とする機構を設けた。
装置を得ることを目的とする。 【解決手段】微分干渉顕微鏡の検光子を例えば偏光ビー
ムスプリッタとして、ビームスプリッタの透過光と反射
光を検出し、各々に対応する検出信号を得るそして２つ
の信号の相対強度を調整する。調整後の２つの信号の差
に基づいて物体の像を観察する。さらにシャー量を可変
とする機構を設けた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は微分干渉顕微鏡及び
該顕微鏡を用いた欠陥検査装置に関し、特にに関し、特
に半導体素子や液晶基板等を製造するリソグラフィ工程
で使用されるレチクルの回路パターンや半導体ウエハ等
の金属表面を観察するのに好適な微分干渉顕微鏡及び該
顕微鏡を用いた欠陥検査装置に関するものである。
該顕微鏡を用いた欠陥検査装置に関し、特にに関し、特
に半導体素子や液晶基板等を製造するリソグラフィ工程
で使用されるレチクルの回路パターンや半導体ウエハ等
の金属表面を観察するのに好適な微分干渉顕微鏡及び該
顕微鏡を用いた欠陥検査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の微分干渉顕微鏡では光学系に残留
する位相の回転を除去するために光学式レクチファイア
が用いられていた。また光学的レクチファイアは落射照
明の微分干渉顕微鏡に利用することことが困難だった。
する位相の回転を除去するために光学式レクチファイア
が用いられていた。また光学的レクチファイアは落射照
明の微分干渉顕微鏡に利用することことが困難だった。
【０００３】また光学系に残留する位相の回転は照明系
の開口絞りを絞ることで改善されるが、照明系の全開口
を利用するレーザー走査顕微鏡では開口絞りを絞ること
が不可能で、良好なコントラストを得られなかった。ま
た照明系の開口絞りを絞ると光量の損失が大きくなり問
題であった。
の開口絞りを絞ることで改善されるが、照明系の全開口
を利用するレーザー走査顕微鏡では開口絞りを絞ること
が不可能で、良好なコントラストを得られなかった。ま
た照明系の開口絞りを絞ると光量の損失が大きくなり問
題であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、画像を常に
背景の光強度値がゼロの、光学的な暗視野画像に保ちつ
つ、かつ位相物体の平均位相微分量に対する微小な位相
微分変化量を最高のコントラストで画像化しうる顕微鏡
を、単純な光学構成によって提供することを第一の目的
とする。またシャー量を可変とすることで像のコントラ
ストを任意に調整可能とすることを第二の目的とする。
またシャー量を可変とすることで周期性パターン内の欠
陥検査装置に応用可能とすることを第三の目的とする。
背景の光強度値がゼロの、光学的な暗視野画像に保ちつ
つ、かつ位相物体の平均位相微分量に対する微小な位相
微分変化量を最高のコントラストで画像化しうる顕微鏡
を、単純な光学構成によって提供することを第一の目的
とする。またシャー量を可変とすることで像のコントラ
ストを任意に調整可能とすることを第二の目的とする。
またシャー量を可変とすることで周期性パターン内の欠
陥検査装置に応用可能とすることを第三の目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明では、物体を観察する顕微鏡において、光源か
らの第１の光線を前記物体に向ける光学系と；第１の光
線を第１の偏光状態と第２の偏光状態の２つの直線偏光
であって、所定の角度または間隔をなす光線に分離する
分離光学系と；２つの直線偏光の間の位相差を調整する
位相差調整手段と；所定の角度または間隔を調整する分
離調整手段と；２つの直線偏光の光線を集光し、物体内
の所定領域内を照明する集光レンズと；物体から発生す
る少なくとも第１と第２の偏光状態の光線を屈折する対
物レンズと；対物レンズを通過した第１と第２の偏光状
態の光線を第３の偏光状態の光に合成する合成光学系
と；第３の偏光状態の光から第４の偏光状態の光線と第
５の偏光状態の光線とを選択する偏光選択手段と；第４
の偏光状態の光線を光電変換し、第１信号を出力する第
１光電変換素子と；第５の偏光状態の光線を光電変換
し、第２信号を出力する第２光電変換素子と；第１信号
と前記第２信号の信号強度の比を調節する信号比調整手
段と；調整手段によって所定の強度比となった第１、第
２信号の差である差信号を出力する差信号出力回路と備
えた。
に本発明では、物体を観察する顕微鏡において、光源か
らの第１の光線を前記物体に向ける光学系と；第１の光
線を第１の偏光状態と第２の偏光状態の２つの直線偏光
であって、所定の角度または間隔をなす光線に分離する
分離光学系と；２つの直線偏光の間の位相差を調整する
位相差調整手段と；所定の角度または間隔を調整する分
離調整手段と；２つの直線偏光の光線を集光し、物体内
の所定領域内を照明する集光レンズと；物体から発生す
る少なくとも第１と第２の偏光状態の光線を屈折する対
物レンズと；対物レンズを通過した第１と第２の偏光状
態の光線を第３の偏光状態の光に合成する合成光学系
と；第３の偏光状態の光から第４の偏光状態の光線と第
５の偏光状態の光線とを選択する偏光選択手段と；第４
の偏光状態の光線を光電変換し、第１信号を出力する第
１光電変換素子と；第５の偏光状態の光線を光電変換
し、第２信号を出力する第２光電変換素子と；第１信号
と前記第２信号の信号強度の比を調節する信号比調整手
段と；調整手段によって所定の強度比となった第１、第
２信号の差である差信号を出力する差信号出力回路と備
えた。
【０００６】また物体を観察する顕微鏡を有し、物体上
の欠陥を検査する欠陥検査装置において、光源からの第
１の光線を前記物体に向ける光学系と；第１の光線を第
１の偏光状態と第２の偏光状態の２つの直線偏光であっ
て、所定の角度または間隔をなす光線に分離する分離光
学系と；２つの直線偏光の間の位相差を調整する位相差
調整手段と；所定の角度または間隔を調整する分離調整
手段と；２つの直線偏光の光線を集光し、物体内の所定
領域を照明する集光レンズと；物体から発生する少なく
とも第１と第２の偏光状態の光線を屈折する対物レンズ
と；対物レンズを通過した第１と第２の偏光状態の光線
を第３の偏光状態の光に合成する合成光学系と；第３の
偏光状態の光を第４の偏光状態の光線と第５の偏光状態
の光線とに分離する偏光分離光学系と；第４の偏光状態
の光線を光電変換し、第１信号を出力する第１光電変換
素子と；第５の偏光状態の光線を光電変換し、第２信号
を出力する第２光電変換素子と；第１信号と第２信号の
信号強度の比 調節する信号比調整手段と；調整手段に
よって所定の強度比となった第１、第２信号の差である
差信号を出力する差信号出力回路と；差信号に基づいて
欠陥を検出する検出回路とを備えた。
の欠陥を検査する欠陥検査装置において、光源からの第
１の光線を前記物体に向ける光学系と；第１の光線を第
１の偏光状態と第２の偏光状態の２つの直線偏光であっ
て、所定の角度または間隔をなす光線に分離する分離光
学系と；２つの直線偏光の間の位相差を調整する位相差
調整手段と；所定の角度または間隔を調整する分離調整
手段と；２つの直線偏光の光線を集光し、物体内の所定
領域を照明する集光レンズと；物体から発生する少なく
とも第１と第２の偏光状態の光線を屈折する対物レンズ
と；対物レンズを通過した第１と第２の偏光状態の光線
を第３の偏光状態の光に合成する合成光学系と；第３の
偏光状態の光を第４の偏光状態の光線と第５の偏光状態
の光線とに分離する偏光分離光学系と；第４の偏光状態
の光線を光電変換し、第１信号を出力する第１光電変換
素子と；第５の偏光状態の光線を光電変換し、第２信号
を出力する第２光電変換素子と；第１信号と第２信号の
信号強度の比 調節する信号比調整手段と；調整手段に
よって所定の強度比となった第１、第２信号の差である
差信号を出力する差信号出力回路と；差信号に基づいて
欠陥を検出する検出回路とを備えた。
【０００７】本発明では偏光選択手段で分離された２つ
の偏光方向の光を光電変換し、これらの差をとって暗視
野の画像を得る微分干渉顕微鏡に、シャー量可変手段
（分離調整手段量）を組み合わせている。これにより次
の長所が得られる。通常の微分干渉顕微鏡はノマルスキ
ープリズムを傾けて使うように設計されていない。はじ
めにノマルスキープリズムを調整して背景を暗くしてお
いてから、ノマルスキープリズムを傾けてシャー量を調
整すると、背景が一様に明るくなり、ノマルスキープリ
ズムをシフトさせて位相を調整しても完全に暗くできな
いという現象がある。これはノマルスキープリズムが傾
くことで設計された位置からずれることによる。このず
れは光軸から遠い位置ほど顕著である。ノマルスキープ
リズムは対物レンズの瞳位置近傍に配置されるので、ほ
ぼ瞳位置にあると考えることができる。つまり瞳位置に
おいて光軸から遠いほど理想的設置位置からノマルスキ
ープリズムがずれる光線が通過する瞳面上の位置により
光線ＯＥ、ＥＯの位相差が変化する。このように瞳面上
の位置によって変化する位相差はノマルスキープリズム
を調整しても瞳位置のどの部分でも光線ＯＥ、ＥＯの位
相差を２πの整数倍にすることはできない。つまり通常
の微分干渉顕微鏡でシャー量を変化させると完全な暗視
野の画像が得られなくなる。本発明は顕微鏡部分は２つ
の偏光方向の光を光電変換し、これらの差をとって暗視
野の画像を得るのでシャー量を変化させても完全な暗視
野とすることが可能でコントラストが劣化することがな
いという効果が得られる。
の偏光方向の光を光電変換し、これらの差をとって暗視
野の画像を得る微分干渉顕微鏡に、シャー量可変手段
（分離調整手段量）を組み合わせている。これにより次
の長所が得られる。通常の微分干渉顕微鏡はノマルスキ
ープリズムを傾けて使うように設計されていない。はじ
めにノマルスキープリズムを調整して背景を暗くしてお
いてから、ノマルスキープリズムを傾けてシャー量を調
整すると、背景が一様に明るくなり、ノマルスキープリ
ズムをシフトさせて位相を調整しても完全に暗くできな
いという現象がある。これはノマルスキープリズムが傾
くことで設計された位置からずれることによる。このず
れは光軸から遠い位置ほど顕著である。ノマルスキープ
リズムは対物レンズの瞳位置近傍に配置されるので、ほ
ぼ瞳位置にあると考えることができる。つまり瞳位置に
おいて光軸から遠いほど理想的設置位置からノマルスキ
ープリズムがずれる光線が通過する瞳面上の位置により
光線ＯＥ、ＥＯの位相差が変化する。このように瞳面上
の位置によって変化する位相差はノマルスキープリズム
を調整しても瞳位置のどの部分でも光線ＯＥ、ＥＯの位
相差を２πの整数倍にすることはできない。つまり通常
の微分干渉顕微鏡でシャー量を変化させると完全な暗視
野の画像が得られなくなる。本発明は顕微鏡部分は２つ
の偏光方向の光を光電変換し、これらの差をとって暗視
野の画像を得るのでシャー量を変化させても完全な暗視
野とすることが可能でコントラストが劣化することがな
いという効果が得られる。
【０００８】
【発明の実施の形態】まず始めに本発明の原理を説明す
る。 〔原理〕図１４に本発明の原理説明図を示す。各々の光
学素子近傍に表示した直交座標（Ｘ１、Ｙ１）〜（Ｘ
５、Ｙ５）は光軸ＡＸに対し直交し、かつ同じ方位とす
る。また以下では各座標軸に対する方位を、単にＸ軸、
Ｙ軸に対する方位と呼ぶ。
る。 〔原理〕図１４に本発明の原理説明図を示す。各々の光
学素子近傍に表示した直交座標（Ｘ１、Ｙ１）〜（Ｘ
５、Ｙ５）は光軸ＡＸに対し直交し、かつ同じ方位とす
る。また以下では各座標軸に対する方位を、単にＸ軸、
Ｙ軸に対する方位と呼ぶ。
【０００９】光線ｉ００は回転可能なポラライザＰを透
過し、Ｘ１軸に対して方位角θ１の偏波面の直線偏光と
なり、1/4波長板Ｑ１を通過し、ノマルスキープリズム
Ｗ１とコンデンサレンズＣによって物体面Ｓ（Ｘ３、Ｙ
３座標の平面）上で２δシャーした、光線ＥＯと光線Ｏ
Ｅになる。1/4波長板Ｑ１は、光学軸である早い軸ｎｅ
とこれに直交する遅い軸ｎｏを有し、遅い軸ｎｏの方位
はＸ軸に+45゜、早い軸ｎｅの方位はＸ軸に対して-45゜
に合わせている。遅い軸ｎｏに平行な偏波面の成分は早
い軸ｎｅに平行な偏波面の成分に対してπ/2の位相遅れ
が生じる。
過し、Ｘ１軸に対して方位角θ１の偏波面の直線偏光と
なり、1/4波長板Ｑ１を通過し、ノマルスキープリズム
Ｗ１とコンデンサレンズＣによって物体面Ｓ（Ｘ３、Ｙ
３座標の平面）上で２δシャーした、光線ＥＯと光線Ｏ
Ｅになる。1/4波長板Ｑ１は、光学軸である早い軸ｎｅ
とこれに直交する遅い軸ｎｏを有し、遅い軸ｎｏの方位
はＸ軸に+45゜、早い軸ｎｅの方位はＸ軸に対して-45゜
に合わせている。遅い軸ｎｏに平行な偏波面の成分は早
い軸ｎｅに平行な偏波面の成分に対してπ/2の位相遅れ
が生じる。
【００１０】光線ＥＯはＹ３軸に平行な偏波面の直線偏
光、光線ＯＥはＸ３軸に平行な偏波面の直線偏光とな
る。光線ＥＯと光線ＯＥの相対的な位相差αはポラライ
ザ角θ１を変化させることで可変である（（２）式参
照）。物体面上Ｓの物体を透過した光線は、対物レンズ
Ｏ、ノマルスキープリズムＷ２により再び１つの光線に
なる。２つのノマルスキープリズムＷ１、Ｗ２の間で二
つの光線に与えられる位相差が２πの整数倍になるよう
にノマルスキープリズムＷ１、Ｗ２を光軸ＡＸを横切る
方向に位置調整する。
光、光線ＯＥはＸ３軸に平行な偏波面の直線偏光とな
る。光線ＥＯと光線ＯＥの相対的な位相差αはポラライ
ザ角θ１を変化させることで可変である（（２）式参
照）。物体面上Ｓの物体を透過した光線は、対物レンズ
Ｏ、ノマルスキープリズムＷ２により再び１つの光線に
なる。２つのノマルスキープリズムＷ１、Ｗ２の間で二
つの光線に与えられる位相差が２πの整数倍になるよう
にノマルスキープリズムＷ１、Ｗ２を光軸ＡＸを横切る
方向に位置調整する。
【００１１】ビームスプリッタＰＢＳ１に達した光線の
うち、Ｘ軸に対しθ２=45゜の方位に平行な偏波面の成
分は透過し、光線ｉ１となり、Ｘ軸に対しθ３=135゜の
方位に平行な偏波面の成分は反射され光線ｉ２となって
ＡＸ１に沿って進行する。つぎにレンズのＯＴＦの影響
は考えないものとし、段差位置における光線ｉ１、光線
ｉ２による、微分干渉像の強度を求める。
うち、Ｘ軸に対しθ２=45゜の方位に平行な偏波面の成
分は透過し、光線ｉ１となり、Ｘ軸に対しθ３=135゜の
方位に平行な偏波面の成分は反射され光線ｉ２となって
ＡＸ１に沿って進行する。つぎにレンズのＯＴＦの影響
は考えないものとし、段差位置における光線ｉ１、光線
ｉ２による、微分干渉像の強度を求める。
【００１２】観察対象の物体の段差は基本的に１次元の
構造であるので以下の解析では光学系を含めてすべて１
次元で行う。実際の光学系は２次元であるが、以下の議
論では１次元の仮定で全く差し支えない。以下の説明は
結像型の微分干渉顕微鏡の結像面における点像の強度を
もって説明するが、レーザ走査光学系の微分干渉顕微鏡
によっても焦点深度が異なる以外、結像型の微分干渉顕
微鏡における照明系のσ値を適当に設定すれば全く同一
の微分干渉像が得られる。
構造であるので以下の解析では光学系を含めてすべて１
次元で行う。実際の光学系は２次元であるが、以下の議
論では１次元の仮定で全く差し支えない。以下の説明は
結像型の微分干渉顕微鏡の結像面における点像の強度を
もって説明するが、レーザ走査光学系の微分干渉顕微鏡
によっても焦点深度が異なる以外、結像型の微分干渉顕
微鏡における照明系のσ値を適当に設定すれば全く同一
の微分干渉像が得られる。
【００１３】以下では微分干渉顕微鏡の光学系を踏襲し
たレーザ走査顕微鏡の光学系になっているため、光線分
離手段（例えばノマルスキープリズム）により生じる物
体上の２つのビームの振幅、位相情報は光線合成手段
（例えばノマルスキープリズム）内における２つの光波
の干渉によって生じる１つの光線に保存さるため、像平
面以外の位置、たとえば瞳共役平面近傍などに設置され
た、光電変換素子によっても微分干渉像は得られる。
たレーザ走査顕微鏡の光学系になっているため、光線分
離手段（例えばノマルスキープリズム）により生じる物
体上の２つのビームの振幅、位相情報は光線合成手段
（例えばノマルスキープリズム）内における２つの光波
の干渉によって生じる１つの光線に保存さるため、像平
面以外の位置、たとえば瞳共役平面近傍などに設置され
た、光電変換素子によっても微分干渉像は得られる。
【００１４】したがって本発明の第一、第二の実施の形
態の光電変換素子の設置位置は光線合成手段以降ならば
何処でもよい。微分干渉顕微鏡によって得られる一つの
像点には、シャーによる間隔2δだけ互いに離れた、２
つの物点が対応する。これらを物体の振幅透過率O(+
δ)、O(-δ)として相対的な位相差をΨとすれば（１）
式のように示せる（ａ、ｂは物体の振幅透過率の絶対
値）。 ｏ（＋δ）＝ａ ｏ（−δ）＝ｂ exp（ｉΨ） （１） 微分干渉顕微鏡によって付加される位相差をα１、α２
とすれば、光線ｉ１、ｉ２に対応した理想的な光学系に
よる干渉像の強度Ｉｉ１（α１）、Ｉｉ２（α２）はＣ
を定数として（３）、（４）式のようになり、ポラライ
ザ角度θ１との関係は（２）式で示される。 α1 ＝２θ1 −π／２ α2 ＝２θ1 ＋π／２＝α1 −π （２） Ｉi1（α1)＝１／２｜Ｃ｜2 ｜ａ exp（α1)＋ｂ exp（Ψ）｜2 ＝１／２｜Ｃ｜2 ［ａ2 ＋ｂ2 ＋２ab cos（α1 −Ψ）］ （３） Ｉi2（α2)＝Ｉi1（α1 −π）＝１／２｜Ｃ｜2 ｜ａ exp（α1 −π） ＋ｂ exp（Ψ）｜2 ＝１／２｜Ｃ｜2 ［ａ2 ＋ｂ2 −２ab cos（α1 −Ψ）］ （４） 差動出力Ｓをｋを差動出力を求める際の、電気系のゲイ
ンを示す定数として（５）式で定義する。（３）、
（４）式より（６）式を得る。 Ｓ＝Ｉi2（α2 ）−kIi1（α1 ） （５） Ｓ＝１／２｜Ｃ｜2 ［（１−ｋ）（ａ2 ＋ｂ2 ） −２ab（１＋ｋ） cos（α1 −Ψ）］ （６） ここで物体なしのときに差動出力Ｓがゼロとなる条件は Ｓ＝０，Ψ＝０，ａ＝ｂ となるのでこのとき（６）式より（７）式となる。 cos α1 ＝（１−ｋ）／（１＋ｋ）， ｋ＝（１−cos α1 ）／（１＋cos α1 ）＝ tan2 （α1 ／２） （７） （７）式を満たすとき、差動出力（５）式は物体の無い
ときに出力がゼロの暗視野の画像となり、任意の顕微鏡
の位相差の設定値α１について暗視野画像を得られる。
態の光電変換素子の設置位置は光線合成手段以降ならば
何処でもよい。微分干渉顕微鏡によって得られる一つの
像点には、シャーによる間隔2δだけ互いに離れた、２
つの物点が対応する。これらを物体の振幅透過率O(+
δ)、O(-δ)として相対的な位相差をΨとすれば（１）
式のように示せる（ａ、ｂは物体の振幅透過率の絶対
値）。 ｏ（＋δ）＝ａ ｏ（−δ）＝ｂ exp（ｉΨ） （１） 微分干渉顕微鏡によって付加される位相差をα１、α２
とすれば、光線ｉ１、ｉ２に対応した理想的な光学系に
よる干渉像の強度Ｉｉ１（α１）、Ｉｉ２（α２）はＣ
を定数として（３）、（４）式のようになり、ポラライ
ザ角度θ１との関係は（２）式で示される。 α1 ＝２θ1 −π／２ α2 ＝２θ1 ＋π／２＝α1 −π （２） Ｉi1（α1)＝１／２｜Ｃ｜2 ｜ａ exp（α1)＋ｂ exp（Ψ）｜2 ＝１／２｜Ｃ｜2 ［ａ2 ＋ｂ2 ＋２ab cos（α1 −Ψ）］ （３） Ｉi2（α2)＝Ｉi1（α1 −π）＝１／２｜Ｃ｜2 ｜ａ exp（α1 −π） ＋ｂ exp（Ψ）｜2 ＝１／２｜Ｃ｜2 ［ａ2 ＋ｂ2 −２ab cos（α1 −Ψ）］ （４） 差動出力Ｓをｋを差動出力を求める際の、電気系のゲイ
ンを示す定数として（５）式で定義する。（３）、
（４）式より（６）式を得る。 Ｓ＝Ｉi2（α2 ）−kIi1（α1 ） （５） Ｓ＝１／２｜Ｃ｜2 ［（１−ｋ）（ａ2 ＋ｂ2 ） −２ab（１＋ｋ） cos（α1 −Ψ）］ （６） ここで物体なしのときに差動出力Ｓがゼロとなる条件は Ｓ＝０，Ψ＝０，ａ＝ｂ となるのでこのとき（６）式より（７）式となる。 cos α1 ＝（１−ｋ）／（１＋ｋ）， ｋ＝（１−cos α1 ）／（１＋cos α1 ）＝ tan2 （α1 ／２） （７） （７）式を満たすとき、差動出力（５）式は物体の無い
ときに出力がゼロの暗視野の画像となり、任意の顕微鏡
の位相差の設定値α１について暗視野画像を得られる。
【００１５】ここで物体の平均位相微分量をΨ、微小な
位相微分変化量δとし、（８）式を満たすように顕微鏡
の位相差α１を決定すると、（９）式のように、位相物
体の平均位相微分量Ψa からの微小な位相微分変化量δ
のコントラストを最大にすることができる。 α1 −Ψa ＝π（ｎ＋１／２）［｜ｎ｜＝０，１，２，３，………］（８） Ｓ＝１／２｜Ｃ｜2 ［（１−ｋ）（ａ2 ＋ｂ2 ） −２ab（１＋ｋ）cos｛α1 −（Ψa ＋δ）｝］ ＝１／２｜Ｃ｜2 ［（１−ｋ）（ａ2 ＋ｂ2 ）−２ab（１＋ｋ） sinδ］ ≒１／２｜Ｃ｜2 ［（１−ｋ）（ａ2 ＋ｂ2 ）−２abδ］ （９） また ０＜ｋ＜１ のとき定数ｋはアッテネーター（減衰器）によって構成
できる。このとき（７）式から顕微鏡の位相差の設定値
α１は −π／２＜α 1 ＜π／２ このときポラライザ角度θ１は（２）式より ０＜θ 1 ＜π／２ 他の条件すなわち π／２＜θ 1 ＜π，π／２＜α 1 ＜３π／２ においては、定数ｋ- を用いて差動出力Ｓ- を（１０）
式のように定義して Ｓ- ＝Ｉi1（α1 ）−ｋ- Ｉi2（α2 ） ＝１／２｜Ｃ｜2 ［（１−ｋ- ）（ａ2 ＋ｂ2 ） −２ab（１＋ｋ- ）cos(α1 −Ψ）］ （10） 定数ｋ- は（１１）式で示され、（１２）式で示される
範囲内で、これはアッテネーター（減衰器）によって構
成できる。
位相微分変化量δとし、（８）式を満たすように顕微鏡
の位相差α１を決定すると、（９）式のように、位相物
体の平均位相微分量Ψa からの微小な位相微分変化量δ
のコントラストを最大にすることができる。 α1 −Ψa ＝π（ｎ＋１／２）［｜ｎ｜＝０，１，２，３，………］（８） Ｓ＝１／２｜Ｃ｜2 ［（１−ｋ）（ａ2 ＋ｂ2 ） −２ab（１＋ｋ）cos｛α1 −（Ψa ＋δ）｝］ ＝１／２｜Ｃ｜2 ［（１−ｋ）（ａ2 ＋ｂ2 ）−２ab（１＋ｋ） sinδ］ ≒１／２｜Ｃ｜2 ［（１−ｋ）（ａ2 ＋ｂ2 ）−２abδ］ （９） また ０＜ｋ＜１ のとき定数ｋはアッテネーター（減衰器）によって構成
できる。このとき（７）式から顕微鏡の位相差の設定値
α１は −π／２＜α 1 ＜π／２ このときポラライザ角度θ１は（２）式より ０＜θ 1 ＜π／２ 他の条件すなわち π／２＜θ 1 ＜π，π／２＜α 1 ＜３π／２ においては、定数ｋ- を用いて差動出力Ｓ- を（１０）
式のように定義して Ｓ- ＝Ｉi1（α1 ）−ｋ- Ｉi2（α2 ） ＝１／２｜Ｃ｜2 ［（１−ｋ- ）（ａ2 ＋ｂ2 ） −２ab（１＋ｋ- ）cos(α1 −Ψ）］ （10） 定数ｋ- は（１１）式で示され、（１２）式で示される
範囲内で、これはアッテネーター（減衰器）によって構
成できる。
【００１６】 cosα1 ＝ｋ- −１／１＋ｋ- ，ｋ- ＝１＋ cosα1 ／１− cosα1 （11） ０＜ｋ - ＜１ （12） 平均位相Ψa がゼロである場合には顕微鏡の位相差α１
を（８）式によりπの整数倍にπ/2を加えた値に決定す
ると、（９）式のように、位相物体の平均位相Ψ a =0か
らの微小な位相変化量δのコントラストを最大にするこ
とができる。一般に微分干渉顕微鏡によって観察され
る、物体の位相変化はシャーした間隔の２点間の位相差
として観察され、物体の位相微分に相当する。したがっ
て観察される像はシャー量によってコントラストが変化
する。つまり物体の位置による位相変化が急激な場合は
小さなシャー量によって十分なコントラストが得られる
が、物体の位置による位相変化がゆっくりな場合はシャ
ー量を大きくした方がコントラストは向上する。しか
し、シャー量をあまり大きくすると像が二重にだぶって
見える。したがって微分干渉顕微鏡のシャー量は可変で
あることが望ましい。
を（８）式によりπの整数倍にπ/2を加えた値に決定す
ると、（９）式のように、位相物体の平均位相Ψ a =0か
らの微小な位相変化量δのコントラストを最大にするこ
とができる。一般に微分干渉顕微鏡によって観察され
る、物体の位相変化はシャーした間隔の２点間の位相差
として観察され、物体の位相微分に相当する。したがっ
て観察される像はシャー量によってコントラストが変化
する。つまり物体の位置による位相変化が急激な場合は
小さなシャー量によって十分なコントラストが得られる
が、物体の位置による位相変化がゆっくりな場合はシャ
ー量を大きくした方がコントラストは向上する。しか
し、シャー量をあまり大きくすると像が二重にだぶって
見える。したがって微分干渉顕微鏡のシャー量は可変で
あることが望ましい。
【００１７】微分干渉顕微鏡のシャー量は、例えばノマ
ルスキープリズムを傾けることで簡単に変化させ得る。
しかし従来の微分干渉顕微鏡ではノマルスキープリズム
を傾けるとノマルスキープリズムの一部分が対物レンズ
の瞳位置からずれるため、背景を完全に暗くできないと
いう問題が有った。本発明では上で述べたように、二つ
の強度画像を用いて、電気的に背景を完全に暗くできる
ためこのような不都合はない。
ルスキープリズムを傾けることで簡単に変化させ得る。
しかし従来の微分干渉顕微鏡ではノマルスキープリズム
を傾けるとノマルスキープリズムの一部分が対物レンズ
の瞳位置からずれるため、背景を完全に暗くできないと
いう問題が有った。本発明では上で述べたように、二つ
の強度画像を用いて、電気的に背景を完全に暗くできる
ためこのような不都合はない。
【００１８】シャー量を調整するとき図１４ではノマル
スキープリズムＷ１、Ｗ２をＹ軸に平行な回転軸４０、
４１を中心に傾ければ良い。図１５ではノマルスキープ
リズムＷ２をＹ軸に平行な回転軸４０を中心に傾ければ
良い。微分干渉顕微鏡のシャー量が可変であると例えば
ハェファーやレチクルなどのように、繰り返しパターン
で表される物体の欠陥検査に応用でき、容易に無欠陥部
分の像を消去し、欠陥部分のみを観察可能な顕微鏡を構
成できる。
スキープリズムＷ１、Ｗ２をＹ軸に平行な回転軸４０、
４１を中心に傾ければ良い。図１５ではノマルスキープ
リズムＷ２をＹ軸に平行な回転軸４０を中心に傾ければ
良い。微分干渉顕微鏡のシャー量が可変であると例えば
ハェファーやレチクルなどのように、繰り返しパターン
で表される物体の欠陥検査に応用でき、容易に無欠陥部
分の像を消去し、欠陥部分のみを観察可能な顕微鏡を構
成できる。
【００１９】本発明の顕微鏡で無欠陥部分の像を消去す
るということはすなわち、無欠陥の２次元周期配列の回
路パターンを落射照明にて観察するときに、差動出力Ｓ
またはＳーが最小（ゼロ）であることと等しい。無欠陥
の２次元周期配列の回路パターンを示す複素振幅透過率
分布はシャー量2δを周期配列の周期の長さδ０に一致
させることで、(14)式で示される。 (14)式で示されるとき、差動出力すなわち（９）、（１
０）式はゼロとなる。
るということはすなわち、無欠陥の２次元周期配列の回
路パターンを落射照明にて観察するときに、差動出力Ｓ
またはＳーが最小（ゼロ）であることと等しい。無欠陥
の２次元周期配列の回路パターンを示す複素振幅透過率
分布はシャー量2δを周期配列の周期の長さδ０に一致
させることで、(14)式で示される。 (14)式で示されるとき、差動出力すなわち（９）、（１
０）式はゼロとなる。
【００２０】次に装置構成・動作を説明する。 〔装置構成・動作〕図１は本発明の第一実施の形態によ
る顕微鏡の構成を示す図である。光源1はレーザー光源
であって射出する光線は紙面に平行な方位の直線偏光と
する。この光線はコリメータレンズ２によって平行光と
なって、反射ミラー３で反射され、振動ミラー等のＸＹ
走査部２６で空間的に偏向され、第一リレーレンズ４、
第二リレーレンズ５を経て、コンデンサーレンズ７の瞳
位置近傍に位置する1/2波長板３６、1/4波長板１２、ノ
マルスキープリズム６を通過し互いの偏光方向が直交す
る二つの直線偏光であって、僅かな相対角度をなす光線
ＥＯ、ＯＥに分離して進行し、コンデンサーレンズ７に
よって屈折され、スライドガラス８上の物体９上でレー
ザースポットを形成する。物体９上ではノマルスキープ
リズム６の働きによりわずかに位置のずれた２つのスポ
ットが近接して成形され、これらのスポットはＸＹ走査
部２６の働きによって物体９上を２次元走査する。ＸＹ
走査部２６はモータ等のアクチュエータ２５により駆動
され、コンピュータ２０はアクチュエータ２５を制御す
る。物体９を透過した光束は対物レンズ１０、ノマルス
キープリズム１３を通過し１つの平行光束に合成され、
偏光ビームスプリッタ１４に達する。偏光ビームスプリ
ッタ１４を透過する光線は光線ｉ１となりＸ軸に45゜の
方位の直線偏光となる。偏光ビームスプリッタ１４で反
射される光線は光線ｉ２となりＸ軸に135゜の方位の直
線偏光となる。
る顕微鏡の構成を示す図である。光源1はレーザー光源
であって射出する光線は紙面に平行な方位の直線偏光と
する。この光線はコリメータレンズ２によって平行光と
なって、反射ミラー３で反射され、振動ミラー等のＸＹ
走査部２６で空間的に偏向され、第一リレーレンズ４、
第二リレーレンズ５を経て、コンデンサーレンズ７の瞳
位置近傍に位置する1/2波長板３６、1/4波長板１２、ノ
マルスキープリズム６を通過し互いの偏光方向が直交す
る二つの直線偏光であって、僅かな相対角度をなす光線
ＥＯ、ＯＥに分離して進行し、コンデンサーレンズ７に
よって屈折され、スライドガラス８上の物体９上でレー
ザースポットを形成する。物体９上ではノマルスキープ
リズム６の働きによりわずかに位置のずれた２つのスポ
ットが近接して成形され、これらのスポットはＸＹ走査
部２６の働きによって物体９上を２次元走査する。ＸＹ
走査部２６はモータ等のアクチュエータ２５により駆動
され、コンピュータ２０はアクチュエータ２５を制御す
る。物体９を透過した光束は対物レンズ１０、ノマルス
キープリズム１３を通過し１つの平行光束に合成され、
偏光ビームスプリッタ１４に達する。偏光ビームスプリ
ッタ１４を透過する光線は光線ｉ１となりＸ軸に45゜の
方位の直線偏光となる。偏光ビームスプリッタ１４で反
射される光線は光線ｉ２となりＸ軸に135゜の方位の直
線偏光となる。
【００２１】図１における各光学素子の光軸ＡＸを中心
としたＸ軸に対する方位角はＹ軸方向を正とすると、1/
4波長板１２の光学軸は＋４５゜、ノマルスキープリズ
ム６、ノマルスキープリズム１３の楔の向きは０゜、偏
光ビームスプリッタ１４のアナライザ角（θ２）は＋４
５゜にする。なお、これらは図１４と同じである。1/2
波長板３６は光軸ＡＸを回転軸として回転可能であり、
この回転可能な1/2波長板３６は図１４の回転可能なポ
ラライザーの代わりに設置されている。1/2波長板３６
を回転することでポラライザ角θ１の二倍の角度だけ直
線偏光の偏波面を回転できることは言うまでもない。1/
2波長板３６はコンピュータ２０によってアクチュエー
タ３７を介して制御される。1/2 波長板36を回転して位
相差α 1 を設定する。
としたＸ軸に対する方位角はＹ軸方向を正とすると、1/
4波長板１２の光学軸は＋４５゜、ノマルスキープリズ
ム６、ノマルスキープリズム１３の楔の向きは０゜、偏
光ビームスプリッタ１４のアナライザ角（θ２）は＋４
５゜にする。なお、これらは図１４と同じである。1/2
波長板３６は光軸ＡＸを回転軸として回転可能であり、
この回転可能な1/2波長板３６は図１４の回転可能なポ
ラライザーの代わりに設置されている。1/2波長板３６
を回転することでポラライザ角θ１の二倍の角度だけ直
線偏光の偏波面を回転できることは言うまでもない。1/
2波長板３６はコンピュータ２０によってアクチュエー
タ３７を介して制御される。1/2 波長板36を回転して位
相差α 1 を設定する。
【００２２】スライドガラス８上の２つの光線ＥＯ、Ｏ
Ｅのシャー量2δをノマルスキープリズム１３、６をＹ
方向に平行な回転軸４０、４１を中心にピエゾ素子等の
アクチュエータ２３、４２により、傾け、シャー量２δ
を任意の値に設定する。アクチュエータ２３、４２はコ
ンピュータ２０により制御される。スライドガラス８上
に２つのビーム間に位相差を生じるような物体などが全
くないときに、２つのノマルスキープリズム６、１３の
間で二つの光線に与えられる位相差の初期値が２πの整
数倍になるように、ノマルスキープリズム１３と６との
少なくとも一方を光軸ＡＸを横切る方向（例えば直交す
る方向）にアクチェータ２３、２４によって位置調整す
る。アクチェータ２３、２４はコンピュータ２０によっ
て制御される。
Ｅのシャー量2δをノマルスキープリズム１３、６をＹ
方向に平行な回転軸４０、４１を中心にピエゾ素子等の
アクチュエータ２３、４２により、傾け、シャー量２δ
を任意の値に設定する。アクチュエータ２３、４２はコ
ンピュータ２０により制御される。スライドガラス８上
に２つのビーム間に位相差を生じるような物体などが全
くないときに、２つのノマルスキープリズム６、１３の
間で二つの光線に与えられる位相差の初期値が２πの整
数倍になるように、ノマルスキープリズム１３と６との
少なくとも一方を光軸ＡＸを横切る方向（例えば直交す
る方向）にアクチェータ２３、２４によって位置調整す
る。アクチェータ２３、２４はコンピュータ２０によっ
て制御される。
【００２３】光線ｉ１はレンズ１５によって屈折され、
光電変換素子１７により光電変換さる。光電変換素子１
７は映像信号を出力する。光線ｉ２はレンズ１６によっ
て屈折され、、光電変換素子１８により光電変換さる。
光電変換素子１８は映像信号を出力する。ポラライザ角
θ１の光軸ＡＸを中心としたＸ軸に対する方位角が０〜
９０゜（０〜π/2）相当のときは光電変換素子１７の映
像信号に対し、減衰器３３により（７）式にしたがっ
て、任意の位相差の設定値α１（（２）式参照）につい
て最適な係数ｋが乗じられる。係数ｋは物体が存在しな
いときの差動信号がゼロとなるように実験的に設定して
も良い。またポラライザ角θ１が９０゜〜１８０゜（π
/2〜π）相当のときは「原理」の項で述べたように減衰
器３３を光電変換素子１８の出力に挿入すれば良いこと
は言うまでもない。
光電変換素子１７により光電変換さる。光電変換素子１
７は映像信号を出力する。光線ｉ２はレンズ１６によっ
て屈折され、、光電変換素子１８により光電変換さる。
光電変換素子１８は映像信号を出力する。ポラライザ角
θ１の光軸ＡＸを中心としたＸ軸に対する方位角が０〜
９０゜（０〜π/2）相当のときは光電変換素子１７の映
像信号に対し、減衰器３３により（７）式にしたがっ
て、任意の位相差の設定値α１（（２）式参照）につい
て最適な係数ｋが乗じられる。係数ｋは物体が存在しな
いときの差動信号がゼロとなるように実験的に設定して
も良い。またポラライザ角θ１が９０゜〜１８０゜（π
/2〜π）相当のときは「原理」の項で述べたように減衰
器３３を光電変換素子１８の出力に挿入すれば良いこと
は言うまでもない。
【００２４】１つのペアの映像信号は差動増幅器１９に
入力され、差動増幅器１９は差動信号を出力する。差動
信号は（６）式のＳが相当する。位相差の設定値α１は
任意であり、例えば微小な位相の変化量を観察するとき
には（８）式の値にする。差動信号は同期装置３４、コ
ンピュータ２０を経て、ＣＲＴ等の画像表示部２１上に
表示される。
入力され、差動増幅器１９は差動信号を出力する。差動
信号は（６）式のＳが相当する。位相差の設定値α１は
任意であり、例えば微小な位相の変化量を観察するとき
には（８）式の値にする。差動信号は同期装置３４、コ
ンピュータ２０を経て、ＣＲＴ等の画像表示部２１上に
表示される。
【００２５】コンピュータ２０は差動信号をＤ/Ａ変換
し、画像データとして蓄積することが可能で、観察者は
インターフェース２２を介して蓄積されたデータの画像
表示部２１への表示や、周知の画像処理技術技術に基ず
く画像演算を実行できる。なお本実施の形態における位
相差の設定値α１は回転可能な1/2波長板３６と1/4波長
板１２によって与えられるが、２つのノマルスキープリ
ズム６、１３の間で二つの光線に与えられる位相差の初
期値がα１になるようにノマルスキープリズム６とノマ
ルスキープリズム１３との少なくとも一方を光軸ＡＸを
横切る方向にアクチェータ２３、２４によって位置調整
しても全く問題無い。
し、画像データとして蓄積することが可能で、観察者は
インターフェース２２を介して蓄積されたデータの画像
表示部２１への表示や、周知の画像処理技術技術に基ず
く画像演算を実行できる。なお本実施の形態における位
相差の設定値α１は回転可能な1/2波長板３６と1/4波長
板１２によって与えられるが、２つのノマルスキープリ
ズム６、１３の間で二つの光線に与えられる位相差の初
期値がα１になるようにノマルスキープリズム６とノマ
ルスキープリズム１３との少なくとも一方を光軸ＡＸを
横切る方向にアクチェータ２３、２４によって位置調整
しても全く問題無い。
【００２６】図２は本発明の第二実施の形態による顕微
鏡の装置構成を示す図である。本実施の形態の顕微鏡は
図１の顕微鏡を落射照明方法によって構成したものであ
り、図２において図１と同様の部材には同様の符号を付
し、詳細な説明は省略する。また詳細な光学素子の方位
などは「原理」の項に開示されている。光源1はレーザ
ー光源であって射出する光線は紙面に平行な方位の直線
偏光とする。この光線はコリメータレンズ２によって平
行光となってＸＹ走査部２６で空間的に偏向され、第一
リレーレンズ４、第二リレーレンズ５を経て、対物レン
ズ１０の瞳面と共役な面の近傍に位置する、1/4波長板
１２を通過し、瞳投影レンズ７によって屈折され、ハー
フミラー３によって光軸ＡＸに沿って反射され、、ノマ
ルスキープリズム１３を通過し互いの偏光方向が直交す
る二つの直線偏光であって、僅かな相対角度をなす光線
に分離して進行し、対物レンズ１０によって屈折され、
スライドガラス８上の物体９上でレーザースポットを形
成する。
鏡の装置構成を示す図である。本実施の形態の顕微鏡は
図１の顕微鏡を落射照明方法によって構成したものであ
り、図２において図１と同様の部材には同様の符号を付
し、詳細な説明は省略する。また詳細な光学素子の方位
などは「原理」の項に開示されている。光源1はレーザ
ー光源であって射出する光線は紙面に平行な方位の直線
偏光とする。この光線はコリメータレンズ２によって平
行光となってＸＹ走査部２６で空間的に偏向され、第一
リレーレンズ４、第二リレーレンズ５を経て、対物レン
ズ１０の瞳面と共役な面の近傍に位置する、1/4波長板
１２を通過し、瞳投影レンズ７によって屈折され、ハー
フミラー３によって光軸ＡＸに沿って反射され、、ノマ
ルスキープリズム１３を通過し互いの偏光方向が直交す
る二つの直線偏光であって、僅かな相対角度をなす光線
に分離して進行し、対物レンズ１０によって屈折され、
スライドガラス８上の物体９上でレーザースポットを形
成する。
【００２７】物体９上ではノマルスキープリズム６の働
きによりわずかに位置のずれた２つのスポットが近接し
て成形され、これらのスポットはＸＹ走査部２６の働き
によって物体９上を２次元走査する。物体９で反射した
光線は対物レンズ１０に入射し、屈折され、対物レンズ
１０の瞳位置近傍に位置するノマルスキープリズム６を
再度通過し、ハーフミラー３を透過し、偏光ビームスプ
リッタ１４に達する。偏光ビームスプリッタ１４を透過
する光線は光線ｉ１となりＸ軸に45゜の方位の直線偏光
となる。偏光ビームスプリッタ１４で反射される光線は
光線ｉ２となりＸ軸に135゜の方位の直線偏光となる。
きによりわずかに位置のずれた２つのスポットが近接し
て成形され、これらのスポットはＸＹ走査部２６の働き
によって物体９上を２次元走査する。物体９で反射した
光線は対物レンズ１０に入射し、屈折され、対物レンズ
１０の瞳位置近傍に位置するノマルスキープリズム６を
再度通過し、ハーフミラー３を透過し、偏光ビームスプ
リッタ１４に達する。偏光ビームスプリッタ１４を透過
する光線は光線ｉ１となりＸ軸に45゜の方位の直線偏光
となる。偏光ビームスプリッタ１４で反射される光線は
光線ｉ２となりＸ軸に135゜の方位の直線偏光となる。
【００２８】図２における各光学素子の光軸ＡＸを中心
としたＸ軸に対する方位角はＹ軸方向を正とすると、1/
4波長板１２の光学軸は＋４５゜、ノマルスキープリズ
ム１３の楔の向きは０゜、偏光ビームスプリッタ１４の
アナライザ角（θ２）は＋４５°にする。なお、これら
は図１５と同じである。光軸ＡＸ０を回転軸として回転
可能な1/2波長板３６は図１５の回転可能なポラライザ
ーの代わりに設置されており、1/2波長板３６を回転す
ることでポラライザ角θ１の二倍の角度だけ直線偏光の
偏波面を回転できることは言うまでもない。1/2波長板
３６はコンピュータ２０によってアクチュエータ３７を
介して制御される。
としたＸ軸に対する方位角はＹ軸方向を正とすると、1/
4波長板１２の光学軸は＋４５゜、ノマルスキープリズ
ム１３の楔の向きは０゜、偏光ビームスプリッタ１４の
アナライザ角（θ２）は＋４５°にする。なお、これら
は図１５と同じである。光軸ＡＸ０を回転軸として回転
可能な1/2波長板３６は図１５の回転可能なポラライザ
ーの代わりに設置されており、1/2波長板３６を回転す
ることでポラライザ角θ１の二倍の角度だけ直線偏光の
偏波面を回転できることは言うまでもない。1/2波長板
３６はコンピュータ２０によってアクチュエータ３７を
介して制御される。
【００２９】スライドガラス８上の２つの光線ＥＯ、Ｏ
Ｅのシャー量2δをノマルスキープリズム１３をＹ方向
に平行な回転軸４０を中心にアクチュエータ２３によ
り、傾け、シャー量２δを任意の値に設定する。アクチ
ュエータ２３はコンピュータ２０により制御される。ス
ライドガラス８が完全な鏡面で、２つのビーム間に位相
差を生じるような物体などが全くないときに、物体９と
ノマルスキープリズム１３の間で二つの光線に与えられ
る位相差の初期値が２πの整数倍になるようにノマルス
キープリズム１３を光軸ＡＸを横切る方向にアクチェー
タ２３によって位置調整する。アクチェータ２３はコン
ピュータ２０によって制御される。
Ｅのシャー量2δをノマルスキープリズム１３をＹ方向
に平行な回転軸４０を中心にアクチュエータ２３によ
り、傾け、シャー量２δを任意の値に設定する。アクチ
ュエータ２３はコンピュータ２０により制御される。ス
ライドガラス８が完全な鏡面で、２つのビーム間に位相
差を生じるような物体などが全くないときに、物体９と
ノマルスキープリズム１３の間で二つの光線に与えられ
る位相差の初期値が２πの整数倍になるようにノマルス
キープリズム１３を光軸ＡＸを横切る方向にアクチェー
タ２３によって位置調整する。アクチェータ２３はコン
ピュータ２０によって制御される。
【００３０】光線ｉ１はレンズ１５によって屈折され、
光電変換素子１７により光電変換さる。光電変換素子１
７は映像信号を出力する。光線ｉ２はレンズ１６によっ
て屈折され、、光電変換素子１８により光電変換さる。
光電変換素子１８は映像信号を出力する。ポラライザ角
θ１の光軸ＡＸを中心としたＸ軸に対する方位角が０〜
９０゜（０〜π/2）相当のときは光電変換素子１７の映
像信号に対し、減衰器３３により（７）式にしたがっ
て、任意の位相差の設定値α１（（２）式参照）につい
て最適な係数ｋが乗じられる。係数ｋは物体が存在しな
いときの差動信号がゼロとなるように実験的に設定して
も良い。またポラライザ角θ１が９０゜〜１８０゜（π
/2〜π）相当のときは「原理」の項で述べたように減衰
器３３を光電変換素子１８の出力に挿入すれば良いこと
は言うまでもない。 １つのペアの映像信号は差動増幅
器１９に入力され、差動増幅器１９は差動信号を出力す
る。差動信号は（６）式のＳが相当する。
光電変換素子１７により光電変換さる。光電変換素子１
７は映像信号を出力する。光線ｉ２はレンズ１６によっ
て屈折され、、光電変換素子１８により光電変換さる。
光電変換素子１８は映像信号を出力する。ポラライザ角
θ１の光軸ＡＸを中心としたＸ軸に対する方位角が０〜
９０゜（０〜π/2）相当のときは光電変換素子１７の映
像信号に対し、減衰器３３により（７）式にしたがっ
て、任意の位相差の設定値α１（（２）式参照）につい
て最適な係数ｋが乗じられる。係数ｋは物体が存在しな
いときの差動信号がゼロとなるように実験的に設定して
も良い。またポラライザ角θ１が９０゜〜１８０゜（π
/2〜π）相当のときは「原理」の項で述べたように減衰
器３３を光電変換素子１８の出力に挿入すれば良いこと
は言うまでもない。 １つのペアの映像信号は差動増幅
器１９に入力され、差動増幅器１９は差動信号を出力す
る。差動信号は（６）式のＳが相当する。
【００３１】位相差の設定値α１は任意であり、例えば
微小な位相の変化量を観察するときには（８）式の値に
する。差動信号は同期装置３４、コンピュータ２０を経
て、画像表示部２１上に表示される。図３は本発明の第
三実施の形態の装置構成を示す図であって、図２の装置
と同様の部材には同様の符号を付してその詳細説明は省
略する。図３の装置は図２の装置とほぼ同じ装置構成で
ある。唯一の違いはＸＹ走査部２６の位置にあって、本
実施の形態では物体９からの反射光がもう一度、ＸＹ走
査部２６を通過するようになっており、いわゆるコンフ
ォーカル顕微鏡の光学構成となっている。したがって光
電変換素子１７、１８に入射する光束はレーザビームの
物体９上の２次元走査にかかわらず、常に静止するの
で、レンズ１５、１６によってこれらを集光し、集光点
（物点と共役な点）にピンホール３７、３８を設けて不
必要な光（フレアーなど）を減少させている。
微小な位相の変化量を観察するときには（８）式の値に
する。差動信号は同期装置３４、コンピュータ２０を経
て、画像表示部２１上に表示される。図３は本発明の第
三実施の形態の装置構成を示す図であって、図２の装置
と同様の部材には同様の符号を付してその詳細説明は省
略する。図３の装置は図２の装置とほぼ同じ装置構成で
ある。唯一の違いはＸＹ走査部２６の位置にあって、本
実施の形態では物体９からの反射光がもう一度、ＸＹ走
査部２６を通過するようになっており、いわゆるコンフ
ォーカル顕微鏡の光学構成となっている。したがって光
電変換素子１７、１８に入射する光束はレーザビームの
物体９上の２次元走査にかかわらず、常に静止するの
で、レンズ１５、１６によってこれらを集光し、集光点
（物点と共役な点）にピンホール３７、３８を設けて不
必要な光（フレアーなど）を減少させている。
【００３２】図４は本発明の第四実施の形態の装置構成
を示す図であって、図１の装置と同様の部材には同様の
符号を付してその詳細説明は省略する。光源１ａは水銀
ランプであって射出する光線は干渉フィルター５０によ
って最適な波長が選択される。干渉フィルター５０を透
過した光はコレクターレンズ５１、第一リレーレンズ
４、第二リレーレンズ５を経て、コンデンサーレンズ７
の瞳位置近傍に位置するポラライザ１１、1/4波長板１
２、ノマルスキープリズム６を通過し互いの偏光方向が
直交する二つの直線偏光であって、僅かな相対角度をな
す光線ＯＥ、ＥＯに分離して進行する。この２つの光線
ＯＥ、ＥＯはコンデンサーレンズ７によって屈折され、
スライドガラス８上の物体９を透過照明する。、ポララ
イザ１１は光軸ＡＸを回転軸として回転可能であり、ポ
ラライザ角（θ１）を任意に設定可能である。ポラライ
ザ１１はモータやピエゾ等のアクチュエータ５２により
駆動され、アクチュエータ５２はコンピュータ２０によ
って制御される。ポラライザ１１の回転により２つの光
線ＯＥ、ＥＯの初期位相差α1 を任意の値に設定可能で
ある。
を示す図であって、図１の装置と同様の部材には同様の
符号を付してその詳細説明は省略する。光源１ａは水銀
ランプであって射出する光線は干渉フィルター５０によ
って最適な波長が選択される。干渉フィルター５０を透
過した光はコレクターレンズ５１、第一リレーレンズ
４、第二リレーレンズ５を経て、コンデンサーレンズ７
の瞳位置近傍に位置するポラライザ１１、1/4波長板１
２、ノマルスキープリズム６を通過し互いの偏光方向が
直交する二つの直線偏光であって、僅かな相対角度をな
す光線ＯＥ、ＥＯに分離して進行する。この２つの光線
ＯＥ、ＥＯはコンデンサーレンズ７によって屈折され、
スライドガラス８上の物体９を透過照明する。、ポララ
イザ１１は光軸ＡＸを回転軸として回転可能であり、ポ
ラライザ角（θ１）を任意に設定可能である。ポラライ
ザ１１はモータやピエゾ等のアクチュエータ５２により
駆動され、アクチュエータ５２はコンピュータ２０によ
って制御される。ポラライザ１１の回転により２つの光
線ＯＥ、ＥＯの初期位相差α1 を任意の値に設定可能で
ある。
【００３３】物体９を透過した光線は対物レンズ１０に
入射し、屈折され、対物レンズ１０の瞳位置近傍に位置
するノマルスキープリズム１３を透過し、アナライザ５
３を一部は透過しアナライザ角に平行な偏波面の直線偏
光の光線ｉ１または光線ｉ２となる。図４における各光
学素子の光軸ＡＸを中心としたＸ軸に対する方位角はＹ
軸方向を正とすると、ポラライザ１１の方位角（θ１）
は可変であり、1/4波長板１２の光学軸の方位は＋45
゜、ノマルスキープリズム６、ノマルスキープリズム１
３の楔の向きは０゜、偏光ビームスプリッタ１４のアナ
ライザ角（θ２）は45゜にする。なお、これらは図１４
と同じである。
入射し、屈折され、対物レンズ１０の瞳位置近傍に位置
するノマルスキープリズム１３を透過し、アナライザ５
３を一部は透過しアナライザ角に平行な偏波面の直線偏
光の光線ｉ１または光線ｉ２となる。図４における各光
学素子の光軸ＡＸを中心としたＸ軸に対する方位角はＹ
軸方向を正とすると、ポラライザ１１の方位角（θ１）
は可変であり、1/4波長板１２の光学軸の方位は＋45
゜、ノマルスキープリズム６、ノマルスキープリズム１
３の楔の向きは０゜、偏光ビームスプリッタ１４のアナ
ライザ角（θ２）は45゜にする。なお、これらは図１４
と同じである。
【００３４】アナライザ５３を透過した光線はレンズ１
５によって屈折され、対物レンズ１０の物平面に共役な
像平面に干渉像を形成し、像平面上に光検知面を位置さ
せた２次元撮像素子１７により光電変換される。２次元
撮像素子１７は映像信号を出力する。スライドガラス８
上の２つの光線ＥＯ、ＯＥのシャー量2δをノマルスキ
ープリズム１３、６をＹ方向に平行な回転軸４０、４１
を中心にアクチュエータ２３、４２により傾け、シャー
量２δを任意の値に設定する。アクチュエータ２３、４
２はコンピュータ２０により制御される。
５によって屈折され、対物レンズ１０の物平面に共役な
像平面に干渉像を形成し、像平面上に光検知面を位置さ
せた２次元撮像素子１７により光電変換される。２次元
撮像素子１７は映像信号を出力する。スライドガラス８
上の２つの光線ＥＯ、ＯＥのシャー量2δをノマルスキ
ープリズム１３、６をＹ方向に平行な回転軸４０、４１
を中心にアクチュエータ２３、４２により傾け、シャー
量２δを任意の値に設定する。アクチュエータ２３、４
２はコンピュータ２０により制御される。
【００３５】スライドガラス８上に２つのビーム間に位
相差を生じるような物体などが全くないときに、２つの
ノマルスキープリズム６、１３の間で二つの光線に与え
られる位相差の初期値が２πの整数倍になるように、例
えばノマルスキープリズム１３を光軸ＡＸを横切る方向
にアクチェータ２３によって位置調整する。アクチェー
タ２３はコンピュータ２０によって制御される。
相差を生じるような物体などが全くないときに、２つの
ノマルスキープリズム６、１３の間で二つの光線に与え
られる位相差の初期値が２πの整数倍になるように、例
えばノマルスキープリズム１３を光軸ＡＸを横切る方向
にアクチェータ２３によって位置調整する。アクチェー
タ２３はコンピュータ２０によって制御される。
【００３６】差画像を得るために、互いに直交する２つ
のポラライザ角度に対応して得られる２つの画像信号は
画像蓄積部２４内でＡ/Ｄ変換され、２つの画像データ
として記憶される。例えば顕微鏡による初期位相差の設
定値α1 ＝０、α2 ＝πを考える。ノマルスキープリズ
ムの位置調整により、２つのノマルスキープリズムの位
相差が２πの整数倍となるように初期調整してから、ポ
ラライザの方位によってα1 、α2を設定する。まず回
転可能なポラライザ11の方位角（θ1 ）をＸ方向に対し
０に設定し光線ｉ１（α1 ＝０）に対応する強度画像を
得る。これを画像格納部24内に保存する。次に方位角
（θ1 ）をＸ方向に対し＋π／２に設定し光線ｉ２（α
2 ＝π）に対応する強度画像を得る。これも画像蓄積部
24内に保存する。
のポラライザ角度に対応して得られる２つの画像信号は
画像蓄積部２４内でＡ/Ｄ変換され、２つの画像データ
として記憶される。例えば顕微鏡による初期位相差の設
定値α1 ＝０、α2 ＝πを考える。ノマルスキープリズ
ムの位置調整により、２つのノマルスキープリズムの位
相差が２πの整数倍となるように初期調整してから、ポ
ラライザの方位によってα1 、α2を設定する。まず回
転可能なポラライザ11の方位角（θ1 ）をＸ方向に対し
０に設定し光線ｉ１（α1 ＝０）に対応する強度画像を
得る。これを画像格納部24内に保存する。次に方位角
（θ1 ）をＸ方向に対し＋π／２に設定し光線ｉ２（α
2 ＝π）に対応する強度画像を得る。これも画像蓄積部
24内に保存する。
【００３７】コンピュータ20は画像格納部24内の２つの
画像データの内、光線ｉ１に関する画像の強度に対し
て、係数ｋであって（７）式における位相差の設定値α
1 （＝０）に対して決定する値を乗じてから、差画像デ
ータ（５）、（６）式に従って算出し、これを画像格納
部24内に蓄積する。この差画像をＤ／Ａ変換し、画像表
示部21に出力する。
画像データの内、光線ｉ１に関する画像の強度に対し
て、係数ｋであって（７）式における位相差の設定値α
1 （＝０）に対して決定する値を乗じてから、差画像デ
ータ（５）、（６）式に従って算出し、これを画像格納
部24内に蓄積する。この差画像をＤ／Ａ変換し、画像表
示部21に出力する。
【００３８】係数ｋは物体が存在しないときの差動信号
がゼロとなるように実験的に設定しても良い。またポラ
ライザ角θ1 が０°〜90°以外のときは「原理」の項で
述べたように光線ｉ２に関する画像の強度に対して（1
1）式における位相差の設定値α1 （＝０）で決定する
最適な係数ｋ-を乗じれば良いことは言うまでもない。
がゼロとなるように実験的に設定しても良い。またポラ
ライザ角θ1 が０°〜90°以外のときは「原理」の項で
述べたように光線ｉ２に関する画像の強度に対して（1
1）式における位相差の設定値α1 （＝０）で決定する
最適な係数ｋ-を乗じれば良いことは言うまでもない。
【００３９】位相差の設定値α1 は任意であり、例えば
微小な位相の変化量を観察するときには（８）式の値に
する。尚、アナライザ角をＸ方向に対して０°と９０°
（π／２）となるようにして２つの画像を得るようにし
てよいが、本実施の形態ではポラライザをＸ方向に対し
て０°と９０°（π／２）としている。これはノマルス
キープリズムで分離された２つの光線の振幅比を１：１
に保つために重要である。またポラライザの代わりにポ
ラライザの近傍に１／２波長板を付加して、１／２波長
板をＸ方向に対して０°と４５°回転させて２つの画像
を得るようにしてもよい。この場合の１／２波長板は光
源１a と物体８との間に位置するので、像ずれは生じな
い。
微小な位相の変化量を観察するときには（８）式の値に
する。尚、アナライザ角をＸ方向に対して０°と９０°
（π／２）となるようにして２つの画像を得るようにし
てよいが、本実施の形態ではポラライザをＸ方向に対し
て０°と９０°（π／２）としている。これはノマルス
キープリズムで分離された２つの光線の振幅比を１：１
に保つために重要である。またポラライザの代わりにポ
ラライザの近傍に１／２波長板を付加して、１／２波長
板をＸ方向に対して０°と４５°回転させて２つの画像
を得るようにしてもよい。この場合の１／２波長板は光
源１a と物体８との間に位置するので、像ずれは生じな
い。
【００４０】この差画像をＤ/Ａ変換し、画像表示部２
１に出力する。係数ｋは物体が存在しないときの差動信
号がゼロとなるように実験的に設定しても良い。またポ
ラライザ角θ１が０゜〜９０゜以外のときは「原理」の
項で述べたように光線ｉ２に関する画像の強度に対して
（１１）式にしたがって、位相差の設定値α１（＝0）
について最適な係数ｋ- を乗じれば良いことは言うまで
もない。
１に出力する。係数ｋは物体が存在しないときの差動信
号がゼロとなるように実験的に設定しても良い。またポ
ラライザ角θ１が０゜〜９０゜以外のときは「原理」の
項で述べたように光線ｉ２に関する画像の強度に対して
（１１）式にしたがって、位相差の設定値α１（＝0）
について最適な係数ｋ- を乗じれば良いことは言うまで
もない。
【００４１】位相差の設定値α１は任意であり、例えば
微小な位相の変化量を観察するときには（８）式の値に
する。観察者はインターフェース２２より蓄積されたデ
ータの表示や他の画像演算を選択できる。観察者はイン
ターフェース２２を介して蓄積されたデータの画像表示
部２１への表示や、周知の画像処理技術技術に基ずく画
像演算を実行できる。
微小な位相の変化量を観察するときには（８）式の値に
する。観察者はインターフェース２２より蓄積されたデ
ータの表示や他の画像演算を選択できる。観察者はイン
ターフェース２２を介して蓄積されたデータの画像表示
部２１への表示や、周知の画像処理技術技術に基ずく画
像演算を実行できる。
【００４２】なお本実施の形態では位相差の調整機構を
１/４波長板と回転可能なポラライザによって構成した
が、ノマルスキープリズムを光軸を横切る方向に出し入
れすることでも達成可能である。図５は本発明の第五実
施の形態の装置構成であって、図４の第四実施の形態を
落射照明方法によって構成した例であり、図４と同様の
部材には同様の符号をふしてその詳細説明は省略する。
詳細な光学素子の方位などは「原理」の項を参照された
い。
１/４波長板と回転可能なポラライザによって構成した
が、ノマルスキープリズムを光軸を横切る方向に出し入
れすることでも達成可能である。図５は本発明の第五実
施の形態の装置構成であって、図４の第四実施の形態を
落射照明方法によって構成した例であり、図４と同様の
部材には同様の符号をふしてその詳細説明は省略する。
詳細な光学素子の方位などは「原理」の項を参照された
い。
【００４３】光源１ａは水銀ランプであって射出する光
線は干渉フィルター５０によって最適な波長が選択され
る。干渉フィルター５０を透過した光はコレクターレン
ズ５１、第一リレーレンズ４、第二リレーレンズ５を経
て、対物レンズ１０の瞳面と共役な面の近傍に位置する
ポラライザ角（θ１）を任意に設定可能である回転可能
なポラライザ１１、1/4波長板１２を通過し、コンデン
サーレンズ７によって屈折され、ハーフミラー１３によ
って光軸ＡＸに沿って反射される。ハーフミラー１３に
よって反射された光線はノマルスキープリズム６を通過
し互いの偏光方向が直交する二つの直線偏光であって、
僅かな相対角度をなす光線ＯＥ、ＥＯに分離して進行
し、対物レンズ１０によって屈折され、スライドガラス
８上の物体９を落射照明する。
線は干渉フィルター５０によって最適な波長が選択され
る。干渉フィルター５０を透過した光はコレクターレン
ズ５１、第一リレーレンズ４、第二リレーレンズ５を経
て、対物レンズ１０の瞳面と共役な面の近傍に位置する
ポラライザ角（θ１）を任意に設定可能である回転可能
なポラライザ１１、1/4波長板１２を通過し、コンデン
サーレンズ７によって屈折され、ハーフミラー１３によ
って光軸ＡＸに沿って反射される。ハーフミラー１３に
よって反射された光線はノマルスキープリズム６を通過
し互いの偏光方向が直交する二つの直線偏光であって、
僅かな相対角度をなす光線ＯＥ、ＥＯに分離して進行
し、対物レンズ１０によって屈折され、スライドガラス
８上の物体９を落射照明する。
【００４４】物体９で反射した光線は対物レンズ１０に
入射し、屈折され、対物レンズ１０の瞳位置近傍に位置
するノマルスキープリズム６を再度通過し、ハーフミラ
ー１３を透過し、アナライザ５３を一部は透過しアナラ
イザ角に平行な偏波面の直線偏光の光線ｉ１または光線
ｉ２となる。巣５における各光学素子の光軸ＡＸ、ＡＸ
０を中心としたＸ軸に対する方位は図１５と同じであ
る。
入射し、屈折され、対物レンズ１０の瞳位置近傍に位置
するノマルスキープリズム６を再度通過し、ハーフミラ
ー１３を透過し、アナライザ５３を一部は透過しアナラ
イザ角に平行な偏波面の直線偏光の光線ｉ１または光線
ｉ２となる。巣５における各光学素子の光軸ＡＸ、ＡＸ
０を中心としたＸ軸に対する方位は図１５と同じであ
る。
【００４５】アナライザ５３を透過した光線はレンズ１
５によって屈折され、対物レンズ１０の物平面に共役な
像平面に干渉像を形成し、像平面上に光検知面を位置さ
せた２次元撮像素子１７ａにより光電変換さる。２次元
撮像素子１７ａは映像信号を出力する。アナライザ５３
を透過した光線はレンズ１５によって屈折され、対物レ
ンズ１０の物平面に共役な像平面に干渉像を形成し、像
平面上に光検知面を位置させた２次元撮像素子１７ａに
より光電変換さる。２次元撮像素子１７ａは映像信号を
出力する。
５によって屈折され、対物レンズ１０の物平面に共役な
像平面に干渉像を形成し、像平面上に光検知面を位置さ
せた２次元撮像素子１７ａにより光電変換さる。２次元
撮像素子１７ａは映像信号を出力する。アナライザ５３
を透過した光線はレンズ１５によって屈折され、対物レ
ンズ１０の物平面に共役な像平面に干渉像を形成し、像
平面上に光検知面を位置させた２次元撮像素子１７ａに
より光電変換さる。２次元撮像素子１７ａは映像信号を
出力する。
【００４６】ポラライザ１１はピエゾ，モータ等のアク
チュエータ５２により駆動され、アクチュエータ５２は
コンピュータ２０によって制御される。ポラライザ１１
の回転により２つの光線ＯＥ、ＥＯの初期位相差α1 を
任意の値に設定可能である。スライドガラス８上の２つ
の光線ＥＯ、ＯＥのシャー量2δをノマルスキープリズ
ム１３をＹ方向に平行な回転軸４０を中心にアクチュエ
ータ２３により傾け、シャー量２δを任意の値に設定す
る。アクチュエータ２３はコンピュータ２０により制御
される。スライドガラス８が完全な鏡面で、２つのビー
ム間に位相差を生じるような物体などが全くないとき
に、物体９とノマルスキープリズム１３の間で二つの光
線に与えられる位相差の初期値が２πの整数倍になるよ
うにノマルスキープリズム１３を光軸ＡＸを横切る方向
にアクチェータ２３によって位置調整する。アクチェー
タ２３はコンピュータ２０によって制御される。
チュエータ５２により駆動され、アクチュエータ５２は
コンピュータ２０によって制御される。ポラライザ１１
の回転により２つの光線ＯＥ、ＥＯの初期位相差α1 を
任意の値に設定可能である。スライドガラス８上の２つ
の光線ＥＯ、ＯＥのシャー量2δをノマルスキープリズ
ム１３をＹ方向に平行な回転軸４０を中心にアクチュエ
ータ２３により傾け、シャー量２δを任意の値に設定す
る。アクチュエータ２３はコンピュータ２０により制御
される。スライドガラス８が完全な鏡面で、２つのビー
ム間に位相差を生じるような物体などが全くないとき
に、物体９とノマルスキープリズム１３の間で二つの光
線に与えられる位相差の初期値が２πの整数倍になるよ
うにノマルスキープリズム１３を光軸ＡＸを横切る方向
にアクチェータ２３によって位置調整する。アクチェー
タ２３はコンピュータ２０によって制御される。
【００４７】差画像を得るために、互いに直交する２つ
のポラライザ角度に対応して得られる２つの画像信号は
画像蓄積部２４内でＡ/Ｄ変換され、２つの画像データ
として記憶される。初期位相差の設定値α１＝0, α２
＝πのとき、２つの画像を得て、２つの画像の差画像を
求める方法は第四実施形態で説明した方法と同様であ
る。
のポラライザ角度に対応して得られる２つの画像信号は
画像蓄積部２４内でＡ/Ｄ変換され、２つの画像データ
として記憶される。初期位相差の設定値α１＝0, α２
＝πのとき、２つの画像を得て、２つの画像の差画像を
求める方法は第四実施形態で説明した方法と同様であ
る。
【００４８】この差画像をＤ/Ａ変換し、画像表示部２
１に出力する。係数ｋは物体が完全に平坦で非常に反射
率の高い物体の時に差動信号がゼロとなるように実験的
に設定しても良い。またポラライザ角θ１が０゜〜９０
゜以外のときは「原理」の項で述べたように光線ｉ２に
関する画像の強度に対して、（１１）式にしたがって、
位相差の設定値α１（＝0）に最適な係数ｋ- を乗じれ
ば良いことは言うまでもない。
１に出力する。係数ｋは物体が完全に平坦で非常に反射
率の高い物体の時に差動信号がゼロとなるように実験的
に設定しても良い。またポラライザ角θ１が０゜〜９０
゜以外のときは「原理」の項で述べたように光線ｉ２に
関する画像の強度に対して、（１１）式にしたがって、
位相差の設定値α１（＝0）に最適な係数ｋ- を乗じれ
ば良いことは言うまでもない。
【００４９】位相差の設定値α１は任意であり、例えば
微小な位相の変化量を観察するときには（８）式の値に
する。なお本実施の形態における1/4波長板１２は無く
ても全く問題無い。しかしこの場合、光線ＯＥ、ＥＯに
対し、任意の位相差をポラライザの回転によって与える
ことはできない。なお本実施の形態では位相差の調整機
構を１/４波長板と回転可能なポラライザによって構成
したが、ノマルスキープリズムを光軸を横切る方向に出
し入れすることでも達成可能である。
微小な位相の変化量を観察するときには（８）式の値に
する。なお本実施の形態における1/4波長板１２は無く
ても全く問題無い。しかしこの場合、光線ＯＥ、ＥＯに
対し、任意の位相差をポラライザの回転によって与える
ことはできない。なお本実施の形態では位相差の調整機
構を１/４波長板と回転可能なポラライザによって構成
したが、ノマルスキープリズムを光軸を横切る方向に出
し入れすることでも達成可能である。
【００５０】図６は本発明の第六実施の形態であって、
第一実施の形態の変形例である。唯一の違いは減衰器３
３であって第一実施の形態では電気的に信号強度を調整
していたが、本実施の形態では減衰器３３はアナライザ
（検光子）もしくは連続的に濃度の異なるＮＤフィルタ
ーによって構成されいる。減衰器３３をピエゾ素子等の
アクチュエータ３９を介して、減衰器３３を光軸ＡＸを
回転軸として回転とすることにより、光学的に信号強度
を調整する。アクチュエータ３９はコンピュータ２０に
よって制御されている。
第一実施の形態の変形例である。唯一の違いは減衰器３
３であって第一実施の形態では電気的に信号強度を調整
していたが、本実施の形態では減衰器３３はアナライザ
（検光子）もしくは連続的に濃度の異なるＮＤフィルタ
ーによって構成されいる。減衰器３３をピエゾ素子等の
アクチュエータ３９を介して、減衰器３３を光軸ＡＸを
回転軸として回転とすることにより、光学的に信号強度
を調整する。アクチュエータ３９はコンピュータ２０に
よって制御されている。
【００５１】ポラライザ角θ１の光軸ＡＸを中心とした
Ｘ軸に対する方位角が０〜９０゜（０〜π/2）相当のと
きは光電変換素子１７の直前の光線に対し、減衰器３３
により（７）式にしたがって、任意の位相差の設定値α
１（（２）式参照）に対して最適な係数ｋがが乗じられ
る。係数ｋは物体が存在しないときの差動信号がゼロと
なるように実験的に設定しても良い。
Ｘ軸に対する方位角が０〜９０゜（０〜π/2）相当のと
きは光電変換素子１７の直前の光線に対し、減衰器３３
により（７）式にしたがって、任意の位相差の設定値α
１（（２）式参照）に対して最適な係数ｋがが乗じられ
る。係数ｋは物体が存在しないときの差動信号がゼロと
なるように実験的に設定しても良い。
【００５２】またポラライザ角θ１が９０゜〜１８０゜
（π/2〜π）相当のときは「原理」の項で述べたように
減衰器３３（アナライザあるいはフィルター）を光電変
換素子１８の直前の光線の光路中に挿入すれば良いこと
は言うまでもない。図７は本発明の第七実施の形態であ
って、第二実施の形態の顕微鏡によってウェハ上の周期
性の回路パターン内の欠陥を検査するウェハ欠陥検査装
置を構成した例である。図２の装置と同様の部材には同
一の符号を付し、詳細な説明は省略する。図２からの構
成上の変更点を述べると、差動増幅器１９と同期回路３
４の間に信号処理回路４４が挿入され、物体９がウェハ
Ｗに代わり、スライドガラス８がＸＹステージＳＴに代
わっている。またディスプレイ２１は視野内の画像を映
し出すだけではなくウェハ表面の複数の場所に視野を位
置させて検査された全領域内の欠陥をマッピングした検
査結果のマップを表示することもできる。ＸＹステージ
ＳＴはモータ等の駆動装置５５により２次元方向の移動
及び回転可能であり、駆動装置５５は同期装置３４を介
してコンピュータ２０によって制御される。ＸＹステー
ジＳＴの２次元移動によって任意の領域を検査できる。
（π/2〜π）相当のときは「原理」の項で述べたように
減衰器３３（アナライザあるいはフィルター）を光電変
換素子１８の直前の光線の光路中に挿入すれば良いこと
は言うまでもない。図７は本発明の第七実施の形態であ
って、第二実施の形態の顕微鏡によってウェハ上の周期
性の回路パターン内の欠陥を検査するウェハ欠陥検査装
置を構成した例である。図２の装置と同様の部材には同
一の符号を付し、詳細な説明は省略する。図２からの構
成上の変更点を述べると、差動増幅器１９と同期回路３
４の間に信号処理回路４４が挿入され、物体９がウェハ
Ｗに代わり、スライドガラス８がＸＹステージＳＴに代
わっている。またディスプレイ２１は視野内の画像を映
し出すだけではなくウェハ表面の複数の場所に視野を位
置させて検査された全領域内の欠陥をマッピングした検
査結果のマップを表示することもできる。ＸＹステージ
ＳＴはモータ等の駆動装置５５により２次元方向の移動
及び回転可能であり、駆動装置５５は同期装置３４を介
してコンピュータ２０によって制御される。ＸＹステー
ジＳＴの２次元移動によって任意の領域を検査できる。
【００５３】図８にその様子を示す。ダイＤはウェハＷ
上の一つの回路領域を示す。図７の欠陥検査装置は視野
ＦＶ内を観察可能であるのでＸＹステージＳＴによって
ウェハＷを等速で、例えばＹ方向に移動させながら、Ｘ
Ｙ走査部２６により光線ＯＥ、ＥＯをＸ方向に往復の光
走査を行うことにより２次元領域Ｓを検査することがで
きる。この検査領域Ｓは光走査の走査距離Ｌに等しい幅
を有する帯状の検査領域Ｓ１の長さを連続的に拡大する
ことで形成され、ウェハＷをＸ方向にステップ移動させ
ることで帯状の領域Ｓ１をＸ方向に拡大することができ
る。同図で１度の光走査によって検査される領域を領域
Ｓ１で示す。
上の一つの回路領域を示す。図７の欠陥検査装置は視野
ＦＶ内を観察可能であるのでＸＹステージＳＴによって
ウェハＷを等速で、例えばＹ方向に移動させながら、Ｘ
Ｙ走査部２６により光線ＯＥ、ＥＯをＸ方向に往復の光
走査を行うことにより２次元領域Ｓを検査することがで
きる。この検査領域Ｓは光走査の走査距離Ｌに等しい幅
を有する帯状の検査領域Ｓ１の長さを連続的に拡大する
ことで形成され、ウェハＷをＸ方向にステップ移動させ
ることで帯状の領域Ｓ１をＸ方向に拡大することができ
る。同図で１度の光走査によって検査される領域を領域
Ｓ１で示す。
【００５４】またこの場合、シャーの方向が光走査方向
に一致しているため、シャー量２δのため走査距離Ｌは
最大でも視野ＦＶの直径よりも２δ短い。シャーの方向
は光走査と必ずしも一致させる必要はない。このような
光走査とステージの駆動で欠陥検査を行う場合、図７の
欠陥検査装置の光走査手段（ＸＹ走査部２６）は特に２
次元光走査を行う必要はなく、１次元の光走査手段でも
良い。
に一致しているため、シャー量２δのため走査距離Ｌは
最大でも視野ＦＶの直径よりも２δ短い。シャーの方向
は光走査と必ずしも一致させる必要はない。このような
光走査とステージの駆動で欠陥検査を行う場合、図７の
欠陥検査装置の光走査手段（ＸＹ走査部２６）は特に２
次元光走査を行う必要はなく、１次元の光走査手段でも
良い。
【００５５】また通常の微分干渉顕微鏡でシャー量を大
きく変化させると、視野内のシャー方向に垂直であって
光軸を通る帯状の領域以外の領域が帯状の領域に比べて
より明るくなる。このように視野内の位置によって背景
の明るさが異なってしまう場合は、本欠陥検査装置の顕
微鏡部分は２つの偏光方向の光を光電変換し、これらの
差をとって暗視野の画像を作っても視野内を一様に暗く
することはできない。しかし視野内のシャー方向に垂直
であって、光軸を通る帯状の領域内は完全に暗くでき
る。これは光電変換される２つの偏光方向の光線が光線
OE,EO の位相差の差がπであって、ブライトコントラス
ト, ダークコントラストの関係にあるので、明暗が逆転
するためである。従って先の視野内の帯状の領域とそれ
以外の領域の明暗や逆転してしまう。この不適合は照明
光のスキャン方向とシャーの方向を直交させて、先に述
べたシャー量に依存せずに暗くすることができる帯状の
領域の長手方向に光走査を行うことで回避できる。
きく変化させると、視野内のシャー方向に垂直であって
光軸を通る帯状の領域以外の領域が帯状の領域に比べて
より明るくなる。このように視野内の位置によって背景
の明るさが異なってしまう場合は、本欠陥検査装置の顕
微鏡部分は２つの偏光方向の光を光電変換し、これらの
差をとって暗視野の画像を作っても視野内を一様に暗く
することはできない。しかし視野内のシャー方向に垂直
であって、光軸を通る帯状の領域内は完全に暗くでき
る。これは光電変換される２つの偏光方向の光線が光線
OE,EO の位相差の差がπであって、ブライトコントラス
ト, ダークコントラストの関係にあるので、明暗が逆転
するためである。従って先の視野内の帯状の領域とそれ
以外の領域の明暗や逆転してしまう。この不適合は照明
光のスキャン方向とシャーの方向を直交させて、先に述
べたシャー量に依存せずに暗くすることができる帯状の
領域の長手方向に光走査を行うことで回避できる。
【００５６】尚検査結果から任意位置の欠陥部分を観察
したい場合には、２次元の光走査を行って、ステージを
静止させて２次元の画像をディスプレイできる方が便利
である。図９は典型的なウェハＷ内のダイＤの配列を示
す。複数のダイＤは通常ＸＹ方向に方眼状に位置してい
る。図１０はダイＤ内の周期回路パターンの例であって
周期回路パターンＨはＸＹ方向に周期的に配列されＸ方
向の繰り返し周期（ピッチ）はδａである。図７の欠陥
検査装置は視野ＦＶ内を観察可能で、視野の中心付近に
二つの光線ＯＥ、ＥＯが静止している様子を示す。２つ
の光線ＥＯ、ＯＥの間隔つまりシャー量は2δであっ
て、これを繰り返しのピッチδａに一致させ、シャーの
方向つまり光線ＯＥ、ＥＯの中心を通る直線の向きをＸ
方向に一致させている。シャー量とシャー方向は以上の
ような設定の他にも例えば光線をＯＥとＥＯ１、ＯＥと
ＥＯ２、ＯＥとＥＯ３などに設定してもよい。つまり二
つの光線が繰り返しパターンの同一箇所に衝突するよう
にシャー量とシャー方向を決定すれば良い。また図７の
欠陥検査装置はシャーの方向を調整する機構を有してい
ないが、ステージＳＴを回転させることによりウェハＷ
を回転させてシャーの方向を相対的に調整すれば良い。
本実施の形態のようにウェハを回転することで、比較さ
れるべき２つの回路パターンの間隔を選択することがで
きる。従ってウェハの回転を粗調整に用いればシャー量
の可変範囲を最小限にすることができ、シャー量の可変
機構は微調整する機構として用いることができる。
したい場合には、２次元の光走査を行って、ステージを
静止させて２次元の画像をディスプレイできる方が便利
である。図９は典型的なウェハＷ内のダイＤの配列を示
す。複数のダイＤは通常ＸＹ方向に方眼状に位置してい
る。図１０はダイＤ内の周期回路パターンの例であって
周期回路パターンＨはＸＹ方向に周期的に配列されＸ方
向の繰り返し周期（ピッチ）はδａである。図７の欠陥
検査装置は視野ＦＶ内を観察可能で、視野の中心付近に
二つの光線ＯＥ、ＥＯが静止している様子を示す。２つ
の光線ＥＯ、ＯＥの間隔つまりシャー量は2δであっ
て、これを繰り返しのピッチδａに一致させ、シャーの
方向つまり光線ＯＥ、ＥＯの中心を通る直線の向きをＸ
方向に一致させている。シャー量とシャー方向は以上の
ような設定の他にも例えば光線をＯＥとＥＯ１、ＯＥと
ＥＯ２、ＯＥとＥＯ３などに設定してもよい。つまり二
つの光線が繰り返しパターンの同一箇所に衝突するよう
にシャー量とシャー方向を決定すれば良い。また図７の
欠陥検査装置はシャーの方向を調整する機構を有してい
ないが、ステージＳＴを回転させることによりウェハＷ
を回転させてシャーの方向を相対的に調整すれば良い。
本実施の形態のようにウェハを回転することで、比較さ
れるべき２つの回路パターンの間隔を選択することがで
きる。従ってウェハの回転を粗調整に用いればシャー量
の可変範囲を最小限にすることができ、シャー量の可変
機構は微調整する機構として用いることができる。
【００５７】このような設定において本実施の形態の欠
陥検査装置は（１４）式の状態の物体を観察することに
なり、任意の位相差の設定値α1において無欠陥の繰り
返し回路パターン部分やパターンの無い部分で完全に像
を消失することができ、信号処理回路（二値化手段）４
４により差動信号の強度を二値化することで簡単に欠陥
のみの抽出が行える。
陥検査装置は（１４）式の状態の物体を観察することに
なり、任意の位相差の設定値α1において無欠陥の繰り
返し回路パターン部分やパターンの無い部分で完全に像
を消失することができ、信号処理回路（二値化手段）４
４により差動信号の強度を二値化することで簡単に欠陥
のみの抽出が行える。
【００５８】信号処理回路４４は差動出力がゼロレベル
を中心にプラスマイナスに振れる信号（いわゆるバイポ
ーラの信号）であるので、プラス側とマイナス側にスレ
ショルドを有するいわゆるウィンドウコンパレータを有
している。二値化のスレショルドレベルは電気的、光学
的なノイズに対して適当な値に設定する。コンピュータ
２０はこの二値化信号に基づいて欠陥を検出する。
を中心にプラスマイナスに振れる信号（いわゆるバイポ
ーラの信号）であるので、プラス側とマイナス側にスレ
ショルドを有するいわゆるウィンドウコンパレータを有
している。二値化のスレショルドレベルは電気的、光学
的なノイズに対して適当な値に設定する。コンピュータ
２０はこの二値化信号に基づいて欠陥を検出する。
【００５９】信号処理回路４４によって二値化される以
前の信号量は、欠陥の程度に略々比例するので、これを
もって欠陥の大きさ情報としてディスプレイに表示する
ことは有効である。信号処理回路４４によって二値化さ
れる以前の信号量は、欠陥ありを示す二値化信号と、欠
陥の位置を示す同期回路３４からの位置情報とともにコ
ンピュータ２０に入力される。これらの信号、情報をも
とにコンピュータ２０は欠陥のマップを作り、ディスプ
レイ２０に表示する。
前の信号量は、欠陥の程度に略々比例するので、これを
もって欠陥の大きさ情報としてディスプレイに表示する
ことは有効である。信号処理回路４４によって二値化さ
れる以前の信号量は、欠陥ありを示す二値化信号と、欠
陥の位置を示す同期回路３４からの位置情報とともにコ
ンピュータ２０に入力される。これらの信号、情報をも
とにコンピュータ２０は欠陥のマップを作り、ディスプ
レイ２０に表示する。
【００６０】コンピュータ２０はアクチュエータ２３を
制御し、前述のノマルスキープリズム１３を微調整し、
顕微鏡の初期位相差量とシャー量を設定可能で、またア
クチュエータ３７によって、1/2λ板３６を回転させ
て、顕微鏡の位相差の設定値α1を調整可能である。す
なわち検査開始前の顕微鏡の初期位相差量、シャー量、
位相差の設定値α1、減衰器３３のゲインのセットアッ
プが自動で可能である。これらのセットアップには無欠
陥のレチクルや欠陥ありのレチクルの無欠陥部分におけ
る差画像信号が最小になるようにセットアップされる。
制御し、前述のノマルスキープリズム１３を微調整し、
顕微鏡の初期位相差量とシャー量を設定可能で、またア
クチュエータ３７によって、1/2λ板３６を回転させ
て、顕微鏡の位相差の設定値α1を調整可能である。す
なわち検査開始前の顕微鏡の初期位相差量、シャー量、
位相差の設定値α1、減衰器３３のゲインのセットアッ
プが自動で可能である。これらのセットアップには無欠
陥のレチクルや欠陥ありのレチクルの無欠陥部分におけ
る差画像信号が最小になるようにセットアップされる。
【００６１】顕微鏡の位相差量はシャー量を決定した後
に微調整する必要が有る。まずλ/2板３６をα1=0とな
る角度に設定し、適当なシャー量にして、完全な鏡面を
用いて、光線ＥＯ、ＯＥの位相差（初期位相差）をゼロ
とし、次に無欠陥のレチクルや欠陥ありのレチクルの無
欠陥部分における差画像信号が最小になるようにシャー
量を調整し、再度初期位相差量を調整する。このとき減
衰器３３の係数は当然α1=0の時の値付近とする。
に微調整する必要が有る。まずλ/2板３６をα1=0とな
る角度に設定し、適当なシャー量にして、完全な鏡面を
用いて、光線ＥＯ、ＯＥの位相差（初期位相差）をゼロ
とし、次に無欠陥のレチクルや欠陥ありのレチクルの無
欠陥部分における差画像信号が最小になるようにシャー
量を調整し、再度初期位相差量を調整する。このとき減
衰器３３の係数は当然α1=0の時の値付近とする。
【００６２】なお、なるべく微小な段差を有する欠陥を
検出したい場合には、位相差の設定値α1はπ/2とする
ことが望ましい。また位相差の設定値α1を変更するこ
とで欠陥の検出感度を変更することも可能である。欠陥
の検出感度の変更は、位相差の設定値α1はπ/2に固定
して光学的には最高の検出感度状態としておいて、信号
処理回路（二値化手段）４４のスレショルドレベルを変
更しても可能で、この場合は図１１に示す装置のような
光学系でも良い。つまり位相差の設定値α1はπ/2に固
定するのでλ/2板３６、λ/4板１２は無く、位相差の調
整を容易にするため、λ/4板Ｑが光軸ＡＸ上にアクチュ
エータＡによって挿入、退避させることができるように
なっている。アクチュエータＡはコンピュータ２０によ
り制御される。同図における検査前のセットアップはま
ずλ/4板ＱをアクチュエータＡによって光軸ＡＸから退
避させ、顕微鏡の初期位相差量、シャー量、減衰器３３
のゲインのセットアップを行う。
検出したい場合には、位相差の設定値α1はπ/2とする
ことが望ましい。また位相差の設定値α1を変更するこ
とで欠陥の検出感度を変更することも可能である。欠陥
の検出感度の変更は、位相差の設定値α1はπ/2に固定
して光学的には最高の検出感度状態としておいて、信号
処理回路（二値化手段）４４のスレショルドレベルを変
更しても可能で、この場合は図１１に示す装置のような
光学系でも良い。つまり位相差の設定値α1はπ/2に固
定するのでλ/2板３６、λ/4板１２は無く、位相差の調
整を容易にするため、λ/4板Ｑが光軸ＡＸ上にアクチュ
エータＡによって挿入、退避させることができるように
なっている。アクチュエータＡはコンピュータ２０によ
り制御される。同図における検査前のセットアップはま
ずλ/4板ＱをアクチュエータＡによって光軸ＡＸから退
避させ、顕微鏡の初期位相差量、シャー量、減衰器３３
のゲインのセットアップを行う。
【００６３】顕微鏡の位相差量はシャー量を決定した後
に微調整する必要が有る。まず適当なシャー量にして、
完全な鏡面を用いて、光線ＥＯ、ＯＥの位相差（初期位
相差）をゼロとし、次に無欠陥のレチクルや欠陥ありの
レチクルの無欠陥部分における差画像信号が最小になる
ようにシャー量を調整し、再度、初期位相差量を調整す
る。このとき減衰器３３の係数は当然α1=0の時の値付
近とする。その後、λ/4板ＱをアクチュエータＡによっ
て光軸ＡＸに挿入し、α1=π/2とし、減衰器３３の係数
をそれに対応する値付近に設定する。
に微調整する必要が有る。まず適当なシャー量にして、
完全な鏡面を用いて、光線ＥＯ、ＯＥの位相差（初期位
相差）をゼロとし、次に無欠陥のレチクルや欠陥ありの
レチクルの無欠陥部分における差画像信号が最小になる
ようにシャー量を調整し、再度、初期位相差量を調整す
る。このとき減衰器３３の係数は当然α1=0の時の値付
近とする。その後、λ/4板ＱをアクチュエータＡによっ
て光軸ＡＸに挿入し、α1=π/2とし、減衰器３３の係数
をそれに対応する値付近に設定する。
【００６４】図１２は第八実施の形態であり第七実施の
形態の変形例である。唯一の違いは光線分離手段であっ
て、ノマルスキープリズムの代わりに、プリズム４３が
用いられており、光軸ＡＸを折り曲げる必要から反射ミ
ラーＭ３が追加されている。プリズム４３は二つの反射
平面Ｍ１、Ｍ２と偏光ビームスプリッター平面ＰＢＳ１
からなる。これらの平面は紙面に垂直である。偏光ビー
ムスプリッター平面ＰＢＳ１は紙面に平行な偏波面の直
線偏光を透過させ、垂直な直線偏光を反射させる。反射
平面Ｍ１と偏光ビームスプリッター平面ＰＢＳ１は平行
であって、反射平面Ｍ２と偏光ビームスプリッター平面
ＰＢＳ１は平行から若干（例えば数度）角度が付いてい
る。プリズム４３は回転軸５０を中心にアクチュエータ
２３によって回転可能で、また紙面に平行で、かつ偏光
ビームスプリッター平面ＰＢＳ１に平行な方向にもアク
チュエータ２３によって移動可能である。
形態の変形例である。唯一の違いは光線分離手段であっ
て、ノマルスキープリズムの代わりに、プリズム４３が
用いられており、光軸ＡＸを折り曲げる必要から反射ミ
ラーＭ３が追加されている。プリズム４３は二つの反射
平面Ｍ１、Ｍ２と偏光ビームスプリッター平面ＰＢＳ１
からなる。これらの平面は紙面に垂直である。偏光ビー
ムスプリッター平面ＰＢＳ１は紙面に平行な偏波面の直
線偏光を透過させ、垂直な直線偏光を反射させる。反射
平面Ｍ１と偏光ビームスプリッター平面ＰＢＳ１は平行
であって、反射平面Ｍ２と偏光ビームスプリッター平面
ＰＢＳ１は平行から若干（例えば数度）角度が付いてい
る。プリズム４３は回転軸５０を中心にアクチュエータ
２３によって回転可能で、また紙面に平行で、かつ偏光
ビームスプリッター平面ＰＢＳ１に平行な方向にもアク
チュエータ２３によって移動可能である。
【００６５】レーザー１より射出する照明光線は第九実
施の形態と同様に各光学素子を経由しハーフミラー３に
反射され、さらに反射ミラーＭ３に反射されプリズム４
３に入射する。プリズム４３はノマルスキープリズムと
全く同様の機能を有する。つまり、入射光線を互いに直
交する偏波面であって僅かな角度（分離角度）を有する
２つの光線ＥＯ、ＯＥに分離する。光線ＯＥ、ＥＯは対
物レンズ１０を経て2δシャーした光線になりウェハＷ
に衝突する。光線ＯＥ、ＥＯはウェハＷによって反射さ
れもとの光路を遡り再び一つの光線になってプリズムの
い外に出る。
施の形態と同様に各光学素子を経由しハーフミラー３に
反射され、さらに反射ミラーＭ３に反射されプリズム４
３に入射する。プリズム４３はノマルスキープリズムと
全く同様の機能を有する。つまり、入射光線を互いに直
交する偏波面であって僅かな角度（分離角度）を有する
２つの光線ＥＯ、ＯＥに分離する。光線ＯＥ、ＥＯは対
物レンズ１０を経て2δシャーした光線になりウェハＷ
に衝突する。光線ＯＥ、ＥＯはウェハＷによって反射さ
れもとの光路を遡り再び一つの光線になってプリズムの
い外に出る。
【００６６】プリズム４３をアクチュエータ２３によっ
て回転軸４０を中心に回転させると、シャー量2δを変
化させることができる。また紙面に平行で、かつ偏光ビ
ームスプリッター平面ＰＢＳ１に平行な方向に移動させ
ることで光線ＥＯ、ＯＥの位相差を調整できる。反射ミ
ラーＭが常にＰＢＳ１と平行になるようにプリズム４３
の回転にあわせて、反射ミラーＭ３を回転軸４５を中心
に回転させれば光線ＯＥの移動を減少させて光線ＥＯの
みを移動することができる。このようにプリズム４３は
シャー量と初期位相差量を調整でき、ノマルスキープリ
ズムと同様に扱える。したがって光線分離手段以外の構
成、機能は第七実施の形態と同様で全く問題無い。
て回転軸４０を中心に回転させると、シャー量2δを変
化させることができる。また紙面に平行で、かつ偏光ビ
ームスプリッター平面ＰＢＳ１に平行な方向に移動させ
ることで光線ＥＯ、ＯＥの位相差を調整できる。反射ミ
ラーＭが常にＰＢＳ１と平行になるようにプリズム４３
の回転にあわせて、反射ミラーＭ３を回転軸４５を中心
に回転させれば光線ＯＥの移動を減少させて光線ＥＯの
みを移動することができる。このようにプリズム４３は
シャー量と初期位相差量を調整でき、ノマルスキープリ
ズムと同様に扱える。したがって光線分離手段以外の構
成、機能は第七実施の形態と同様で全く問題無い。
【００６７】第１３図は本発明の第九実施の形態で、第
七実施の形態、第八実施の形態のもう一つの変形例であ
る。これらとの違いはやはり光線分離手段に有って、本
実施の形態ではノマルスキープリズムの代わりに二つの
反射ミラーＭ１、Ｍ２と二つの偏光ビームスプリッター
ＰＢＳ１、ＰＢＳ２が置載されている。ＰＢＳ１、ＰＢ
Ｓ２の偏光ビームスプリッター平面と反射ミラーＭ１、
Ｍ２の反射平面は紙面に垂直であってＰＢＳ１、ＰＢＳ
２の偏光ビームスプリッター平面とミラーＭ１の反射平
面は平行であり、ミラーＭ２は紙面に垂直な回転軸４０
を中心にアクチュエータ２３により回転可能である。ま
たアクチュエータ２３によりＸ方向に平行移動させるこ
ともできる。
七実施の形態、第八実施の形態のもう一つの変形例であ
る。これらとの違いはやはり光線分離手段に有って、本
実施の形態ではノマルスキープリズムの代わりに二つの
反射ミラーＭ１、Ｍ２と二つの偏光ビームスプリッター
ＰＢＳ１、ＰＢＳ２が置載されている。ＰＢＳ１、ＰＢ
Ｓ２の偏光ビームスプリッター平面と反射ミラーＭ１、
Ｍ２の反射平面は紙面に垂直であってＰＢＳ１、ＰＢＳ
２の偏光ビームスプリッター平面とミラーＭ１の反射平
面は平行であり、ミラーＭ２は紙面に垂直な回転軸４０
を中心にアクチュエータ２３により回転可能である。ま
たアクチュエータ２３によりＸ方向に平行移動させるこ
ともできる。
【００６８】偏光ビームスプリッタＰＢＳ１、ＰＢＳ２
は紙面に平行な偏波面の直線偏光を透過させ、紙面に垂
直な偏波面の直線偏光を透過させる。したがってミラー
Ｍ３により反射される照明光はＰＢＳ１により偏光分離
され光線ＯＥ、ＥＯに分かれて、反射ミラーＭ１、Ｍ２
に向かいそれぞれ反射されて、光線ＯＥは偏光ビームス
プリッタＰＢＳ２を透過し、光線ＥＯは反射され、対物
レンズ１０に向かって進行する。光線ＥＯは反射ミラー
Ｍ２を僅かな角度だけ回転軸４０を中心に傾けること
で、光線ＯＥに対して僅かの角度だけことなる方向でＰ
ＢＳ２から射出する。したがって対物レンズを通過した
後のシャー量2δを任意に調整可能である。また反射ミ
ラーＭ２をＸ方向にアクチュエータ２３によって移動さ
せることで、ＯＥ光線ＯＥと光線ＥＯの初期位相差量を
調整可能である。
は紙面に平行な偏波面の直線偏光を透過させ、紙面に垂
直な偏波面の直線偏光を透過させる。したがってミラー
Ｍ３により反射される照明光はＰＢＳ１により偏光分離
され光線ＯＥ、ＥＯに分かれて、反射ミラーＭ１、Ｍ２
に向かいそれぞれ反射されて、光線ＯＥは偏光ビームス
プリッタＰＢＳ２を透過し、光線ＥＯは反射され、対物
レンズ１０に向かって進行する。光線ＥＯは反射ミラー
Ｍ２を僅かな角度だけ回転軸４０を中心に傾けること
で、光線ＯＥに対して僅かの角度だけことなる方向でＰ
ＢＳ２から射出する。したがって対物レンズを通過した
後のシャー量2δを任意に調整可能である。また反射ミ
ラーＭ２をＸ方向にアクチュエータ２３によって移動さ
せることで、ＯＥ光線ＯＥと光線ＥＯの初期位相差量を
調整可能である。
【００６９】このようにして二つの偏光ビームスプリッ
タと２枚の平面ミラーによってもノマルスキープリズム
の代用になり、全く同じ機能をさせることができる。本
発明における他の構成及び機能は第七、第八実施の形態
と同様で全く問題無い。また、対物レンズの瞳近傍に光
線分離手段（ノマルスキープリズム等）を設置可能なと
きは２つの直線偏光がわずかな角度をなすものがよく、
それ以外の場所では平行に分離する装置でよい。対物レ
ンズ等の光学系と使用する光線分離手段（ノマルスキー
プリズム等）の光学設計に応じて、設置場所を適宜選択
すればよい。
タと２枚の平面ミラーによってもノマルスキープリズム
の代用になり、全く同じ機能をさせることができる。本
発明における他の構成及び機能は第七、第八実施の形態
と同様で全く問題無い。また、対物レンズの瞳近傍に光
線分離手段（ノマルスキープリズム等）を設置可能なと
きは２つの直線偏光がわずかな角度をなすものがよく、
それ以外の場所では平行に分離する装置でよい。対物レ
ンズ等の光学系と使用する光線分離手段（ノマルスキー
プリズム等）の光学設計に応じて、設置場所を適宜選択
すればよい。
【００７０】また１／２波長板は、偏光回転作用のある
旋光子として例えば磁気光学効果を用いたファラデーロ
や電気光学効果を応用した旋光子に置き換え可能であ
る。
旋光子として例えば磁気光学効果を用いたファラデーロ
や電気光学効果を応用した旋光子に置き換え可能であ
る。
【００７１】
【発明の効果】本発明によれば、常に背景の光強度値が
ゼロの、光学的な暗視野画像に保ちつつ、かつ位相物体
の平均位相微分に対する微小な位相微分変化量を最高の
コントラストで画像化しうる顕微鏡及び顕微鏡を使った
欠陥検知装置を提供できる。また周期性パターン内の欠
陥を検出可能な欠陥検査装置を容易に構成し得る。また
シャー量を可変な構成として完全な暗視野が得られる微
分干渉顕微鏡及び顕微鏡を使った欠陥検知装置を提供で
きる。
ゼロの、光学的な暗視野画像に保ちつつ、かつ位相物体
の平均位相微分に対する微小な位相微分変化量を最高の
コントラストで画像化しうる顕微鏡及び顕微鏡を使った
欠陥検知装置を提供できる。また周期性パターン内の欠
陥を検出可能な欠陥検査装置を容易に構成し得る。また
シャー量を可変な構成として完全な暗視野が得られる微
分干渉顕微鏡及び顕微鏡を使った欠陥検知装置を提供で
きる。
【図１】本発明の第一実施の形態の装置構成を示す図で
ある。
ある。
【図２】本発明の第二実施の形態の装置構成を示す図で
ある。
ある。
【図３】本発明の第三実施の形態の装置構成を示す図で
ある。
ある。
【図４】本発明の第四実施の形態の装置構成を示す図で
ある。
ある。
【図５】本発明の第五実施の形態の装置構成を示す図で
ある。
ある。
【図６】本発明の第六実施の形態の装置構成を示す図で
ある。
ある。
【図７】本発明の第七実施の形態の装置構成（欠陥検査
装置）を示す図である。
装置）を示す図である。
【図８】検査領域を示す図である。
【図９】ウエハ上のパターン領域を示す図である。
【図１０】ウエハ上のパターンとシャー量との関係を示
す図である。
す図である。
【図１１】本発明の第七実施の形態の装置構成（欠陥検
査装置）の変形を示す図である。
査装置）の変形を示す図である。
【図１２】本発明の第八実施の形態の装置構成を示す図
である。
である。
【図１３】本発明の第九実施の形態の装置構成を示す図
である。
である。
【図１４】本発明の原理を説明する図である。
【図１５】本発明の原理を説明する図である。
１、１ａ…光源 ６、１３…ノマルスキープリズム ９…物体 １２…１／４波長板 １４…偏光ビームスプリッタ １７、１８…光電変換素子 １９…差動増幅器 ２０…コンピュータ ３３…減衰器 ３６…１／２波長板
Claims (19)
- 【請求項１】物体を観察する顕微鏡において、 光源からの第１の光線を前記物体に向ける光学系と；前
記第１の光線を第１の偏光状態と第２の偏光状態の２つ
の直線偏光であって、所定の角度または間隔をなす光線
に分離する分離光学系と；前記２つの直線偏光の間の位
相差を調整する位相差調整手段と；前記所定の角度また
は間隔を調整する分離調整手段と；前記２つの直線偏光
の光線を集光し、前記物体内の所定領域内で２つの被照
射点を形成する集光レンズと；前記物体から発生する少
なくとも前記第１と第２の偏光状態の光線を屈折する対
物レンズと；前記対物レンズを通過した前記第１と第２
の偏光状態の光線を第３の偏光状態の光に合成する合成
光学系と；前記第３の偏光状態の光から第４の偏光状態
の光線と第５の偏光状態の光線とを選択する偏光選択手
段系と；前記第４の偏光状態の光線を光電変換し、第１
信号を出力する第１光電変換素子と；前記第５の偏光状
態の光線を光電変換し、第２信号を出力する第２光電変
換素子と；前記第１信号と前記第２信号の信号強度の比
を調節する信号比調整手段と；前記調整手段によって所
定の強度比となった前記第１、第２信号の差である差信
号を出力する差信号出力回路とを有することを特徴とす
る顕微鏡。 - 【請求項２】前記物体は光透過性の物体であり、前記信
号比調整手段は前記物体がないときに前記差信号が零と
なるように、前記２つの信号の強度比を調整することを
特徴とする請求項１記載の顕微鏡。 - 【請求項３】前記物体は光反射性の物体であり、前記集
光レンズと前記対物レンズは兼用されるとともに、前記
分離光学系と前記合成光学系とは兼用され、 前記光源からの第１の光線を前記物体に向ける光学系
は、前記第１の光線を前記兼用された対物レンズに向け
て反射するハーフミラーとを有し、 前記信号比調整手段は前記物体が凹凸のない完全な鏡面
であるときに前記差信号が零となるように、前記２つの
信号の強度比を調整することを特徴とする請求項１記載
の顕微鏡。 - 【請求項４】前記分離光学系と前記合成光学系との少な
くとも一方は、複屈折性プリズムであることを特徴とす
る請求項１記載の顕微鏡。 - 【請求項５】前記分離光学系と前記合成光学系との少な
くとも一方は、偏光ビームスプリッタ面を有するプリズ
ムであることを特徴とする請求項１記載の顕微鏡。 - 【請求項６】前記分離光学系と前記合成光学系との少な
くとも一方は、偏光ビームスプリッタとミラーとの組み
合わせの光学系であることを特徴とする請求項１記載の
顕微鏡。 - 【請求項７】前記第１の光線の前記第１の偏光状態に平
行な直線偏光の成分と前記第２の偏光状態に平行な直線
偏光の成分の間の相対的な位相差量を調整する位相差調
整機構を更に有することを特徴とする請求項１記載の顕
微鏡。 - 【請求項８】前記相対的な位相差量はπ／２であること
を特徴とする請求項７記載の装置。 - 【請求項９】前記位相差調整手段は前記分離光学系と前
記合成光学系との少なくとも一方を、前記対物レンズの
光軸と交差する方向に移動する移動機構であることを特
徴とする請求項１記載の顕微鏡。 - 【請求項１０】前記位相差調整手段は、１／４波長板と
ポラライザとの組み合わせであることを特徴とする請求
項１記載の顕微鏡。 - 【請求項１１】前記偏光選択手段は偏光ビームスプリッ
タであることを特徴とする請求項１記載の顕微鏡。 - 【請求項１２】前記第４の偏光状態は直線偏光であっ
て、前記第１の偏光状態の直線偏光の偏波面に対して９
０°の整数倍をなし、前記第５の偏光状態は直線偏光で
あって、前記第４の偏光状態の直線偏光の偏波面に対し
て直交することを特徴とする請求項１記載の顕微鏡。 - 【請求項１３】前記信号比調整手段は、光学的に前記信
号強度を調整することを特徴とする請求項１記載の顕微
鏡。 - 【請求項１４】前記信号比調整手段は、減衰回路である
ことを特徴とする請求項１記載の顕微鏡。 - 【請求項１５】物体を観察する顕微鏡において、 前記光源からの第１の光線をポラライザ角に平行な直線
偏光にするポラライザと；前記ポラライザを透過した第
１の光線を前記物体に向ける光学系と；前記第１の光線
を第１の偏光状態と第２の偏光状態の２つの直線偏光で
あって、所定の角度または間隔をなす光線に分離する分
離光学系と；前記２つの直線偏光の間の位相差を調整す
る位相差調整手段と；前記所定の角度または間隔を調整
する分離調整手段と；前記２つの直線偏光の光線を集光
し、前記物体内の所定領域内を一括して照明する集光レ
ンズと；前記物体から発生する少なくとも前記第１と第
２の偏光状態の光線を屈折する対物レンズと；前記対物
レンズを通過した前記第１と第２の偏光状態の光線を第
３の偏光状態の光線に合成する合成光学系と；前記第３
の偏光状態の光線を第４の偏光状態の光線にするアナラ
イザと；前記第４の偏光状態の光線を光電変換する光電
変換素子と；前記光電変換素子からの信号であるととも
に、同一物体からの信号であって、前記第１の偏光状態
と前記第２の偏光状態の２つつの直線偏光の光線の相対
的な位相差量が第１の位相差の場合の第１信号と第２の
位相差の場合の第２信号との２つの信号を記憶する記憶
手段と；前記記憶手段から前記２つの信号を読出し、前
記第１信号と前記第２信号の信号強度比を調整する信号
比調整手段；前記信号比調整手段によって所定の強度比
になった前記２つの信号の差である差信号を出力する差
信号出力手段を有することを特徴とする顕微鏡。 - 【請求項１６】物体を観察する顕微鏡を有し、物体上の
欠陥を検査する欠陥検査装置において、 光源からの第１の光線を前記物体に向ける光学系と；前
記第１の光線を第１の偏光状態と第２の偏光状態の２つ
の直線偏光であって、所定の角度または間隔をなす光線
に分離する分離光学系と；前記２つの直線偏光の間の位
相差を調整する位相差調整手段と；前記所定の角度また
は間隔を調整する分離調整手段と；前記２つの直線偏光
の光線を集光し、前記物体内の所定領域内で２つの被照
射点を形成する集光レンズと；前記物体から発生する少
なくとも前記第１と第２の偏光状態の光線を屈折する対
物レンズと；前記対物レンズを通過した前記第１と第２
の偏光状態の光線を第３の偏光状態の光に合成する合成
光学系と；前記第３の偏光状態の光から第４の偏光状態
の光線と第５の偏光状態の光線とを選択する偏光選択光
学系と；前記第４の偏光状態の光線を光電変換し、第１
信号を出力する第１光電変換素子と；前記第５の偏光状
態の光線を光電変換し、第２信号を出力する第２光電変
換素子と；前記第１信号と前記第２信号の信号強度の比
を調節する信号比調整手段と；前記調整手段によって所
定の強度比となった前記第１、第２信号の差である差信
号を出力する差信号出力回路と；前記差信号に基づいて
前記欠陥を検出する検出回路とを有することを特徴とす
る欠陥検査装置。 - 【請求項１７】物体を観察する顕微鏡を有し、物体上の
欠陥を検査する欠陥検査装置において、 前記光源からの第１の光線をポラライザ角に平行な直線
偏光にするポラライザと；前記ポラライザを透過した第
１の光線を前記物体に向ける光学系と；前記第１の光線
を第１の偏光状態と第２の偏光状態の２つの直線偏光で
あって、所定の角度または間隔をなす光線に分離する分
離光学系と；前記２つの直線偏光の間の位相差を調整す
る位相差調整手段と；前記所定の角度または間隔を調整
する分離調整手段と；前記２つの直線偏光の光線を集光
し、前記物体内の所定領域内を一括して照明する集光レ
ンズと；前記物体から発生する少なくとも前記第１と第
２の偏光状態の光線を屈折する対物レンズと；前記対物
レンズを通過した前記第１と第２の偏光状態の光線を第
３の偏光状態の光線に合成する合成光学系と；前記第３
の偏光状態の光線を第４の偏光状態の光線にするアナラ
イザと；前記第４の偏光状態の光線を光電変換する光電
変換素子と；前記光電変換素子からの信号であるととも
に、同一物体からの信号であって、前記第１の偏光状態
と前記第２の偏光状態の２つつの直線偏光の光線の相対
的な位相差量が第１の位相差の場合の第１信号と第２の
位相差の場合の第２信号との２つの信号を記憶する記憶
手段と；前記記憶手段から前記２つの信号を読出し、前
記第１信号と前記第２信号の信号強度比を調整する信号
比調整手段；前記信号比調整手段によって所定の強度比
になった前記２つの信号の差である差信号を出力する差
信号出力手段と；前記差信号に基づいて前記欠陥を検出
する検出回路とを有することを特徴とする欠陥検査装
置。 - 【請求項１８】前記２つの被照射点を前記物体上で走査
する走査手段を更に有し、該走査の方向と前記物体上で
の前記２つの被照射点の分離方向とが直交していること
を特徴とする請求項１７記載の装置。 - 【請求項１９】前記第１の偏光状態と第２の偏光状態の
２つの直線偏光ののをと前記物体との相対位置を可変と
する駆動手段を更に有していることを特徴とする請求項
１７項もしくは１８に記載の装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7217987A JPH0961370A (ja) | 1995-08-25 | 1995-08-25 | 微分干渉顕微鏡及び該顕微鏡を使った欠陥検査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7217987A JPH0961370A (ja) | 1995-08-25 | 1995-08-25 | 微分干渉顕微鏡及び該顕微鏡を使った欠陥検査装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0961370A true JPH0961370A (ja) | 1997-03-07 |
Family
ID=16712851
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7217987A Withdrawn JPH0961370A (ja) | 1995-08-25 | 1995-08-25 | 微分干渉顕微鏡及び該顕微鏡を使った欠陥検査装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0961370A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013531816A (ja) * | 2010-06-21 | 2013-08-08 | ザ、リージェンツ、オブ、ザ、ユニバーシティ、オブ、カリフォルニア | 微分干渉コントラストの連続した時間でエンコードされた増幅顕微鏡検査法 |
| WO2023135681A1 (ja) * | 2022-01-12 | 2023-07-20 | 株式会社日立ハイテク | 表面検査装置 |
-
1995
- 1995-08-25 JP JP7217987A patent/JPH0961370A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013531816A (ja) * | 2010-06-21 | 2013-08-08 | ザ、リージェンツ、オブ、ザ、ユニバーシティ、オブ、カリフォルニア | 微分干渉コントラストの連続した時間でエンコードされた増幅顕微鏡検査法 |
| WO2023135681A1 (ja) * | 2022-01-12 | 2023-07-20 | 株式会社日立ハイテク | 表面検査装置 |
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