DE19626261A1

DE19626261A1 - Beobachtungsvorrichtung

Info

Publication number: DE19626261A1
Application number: DE19626261A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Ooki; Yutaka Iwasaki; Jun Iwasaki; Tsuneyuki Hagiwara
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1995-06-30
Filing date: 1996-06-28
Publication date: 1997-01-02
Also published as: US5764363A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beobachtungsvorrichtung, die geeignet ist für die Beobachtung von insbesondere IC-Mustern und Metalloberflächen, und genauer gesagt eine solche Vorrichtung, die als Differential- Interferenzmikroskop verwendet wird, welches ein Differential-Interferenzbild erzeugt, welches die Verteilung kleiner Niveauunterschiede wiedergibt, die in den Oberflächenstrukturen der genannten Teile vorhanden sind, und als Niveauunterschiedmeßvorrichtung zur quantitativen Messung dieser kleinen Niveauunterschiede verwendet wird.

Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung eine Beobachtungsvorrichtung, die zur Beobachtung einer Strichplatte geeignet ist, welche ein Lichtabschirmungsschaltungsmuster aufweist, oder einer Strichplatte mit Phasenschiebern, die bei der Herstellung eines Halbleiter- oder Flüssigkristallsubstrats verwendet wird (einschließlich einer Strichplatte, die sowohl ein lichtabschirmendes Schaltungsmuster als auch ein Schaltungsmuster als Phasenobjekt aufweist), und betrifft insbesondere eine Vorrichtung, die als Differential- Interferenzmikroskop verwendet wird, welches Defekte in dem Schaltungsmuster oder in dem Phasenschieber beobachten kann, sowie Fremdkörper (Defekte), die an der Strichplatte anhaften, und als Defekt-Untersuchungsvorrichtung zur Untersuchung von Defekten in dem Schaltungsmuster oder in dem Phasenschieber verwendet werden kann, und zur Untersuchung von Fremdkörpern auf der Strichplatte.

Wie in der Veröffentlichung Nr. 3-91709 eines japanischen ungeprüften Patents beschrieben (einer Anmeldung der vorliegenden Anmelderin), ist ein konventionelles Laserabtastungs-Differential-Interferenzmikroskop bekannt, bei welchem die Konstruktion eines bekannten abbildenden Differenz-Interferenzmikroskops auf ein optisches Laserabtastsystem übertragen wird. Das Laserabtastungs- Differential-Interferenzmikroskop kann bei einem Laserabtastmikroskop vorhandene Vorteile zur Verfügung stellen, etwa eine verminderte Blendung, während ein Differential-Interferenzbild erhalten wird, bei welchem der Einfluß der Änderung des Reflexionsvermögens eines Probenkörpers unterdrückt ist.

Weiterhin ist, wie in "O plus E", Oktober 1992, Seiten 70 bis 72 beschrieben, ein konventionelles berührungsloses Oberflächenrauhigkeitsmeßgerät bekannt, bei welchem ein Laserabtastungs-Differential-Interferenzmikroskop eingesetzt wird, und statt des konventionellen Analysators ein Polarisations-Strahlteiler verwendet wird. Das in dieser Zeitschrift beschriebene berührungslose Oberflächenrauhigkeitsmeßgerät erfaßt das von dem Polarisations-Strahlteiler durchgelassene und reflektierte Licht gleichzeitig, und mißt auf der Grundlage des Verhältnisses des Differenzsignals zwischen dem Meßsignal für das durchgelassene Licht und dem Meßsignal für das reflektierte Licht und des entsprechenden Summensignals eine Niveaudifferenz auf dem Probenkörper, um so den Einfluß, der durch die Änderung des Reflexionsvermögens des Probenkörpers hervorgerufen wird, auf das Bild zu unterdrücken.

In der voranstehend angegebenen Zeitschrift ist ausgeführt, daß das Summensignal durch die Niveaudifferenz nicht beeinflußt wird. Allerdings hat eine Niveaudifferenz nur dann keinen großen Einfluß auf das Summensignal, wenn die Phasendifferenz des Lichts infolge der Niveaudifferenz sehr klein ist. Nimmt der Niveauunterschied zu, so wird auch das Summensignal durch Beugung oder Brechung moduliert.

Weiterhin ist als konventionelle Defektuntersuchungsvorrichtung für eine Strichplatte mit Phasenschiebern eine Vorrichtung zur Messung der Größe der Phase eines Phasenschiebers bekannt, wie beispielsweise beschrieben in "Photomask and X-ray Mask technology", SPIE, Proceedings series Volume 2254, Seiten 294 bis 301. Die Vorrichtung mißt einen Phasenbetrag an einem Abtastpunkt in dem Feld eines optischen Mikroskops, während der Phasenschieberabschnitt, der untersucht werden soll, in der Strichplatte im Feld des optischen Mikroskops angeordnet wird.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Beobachtungsvorrichtung, die mit hoher Empfindlichkeit eine Phasendifferenz feststellen kann, die zwischen zwei Lichtkomponenten erzeugt wird, die sich jeweils durch eine der beiden Seiten eines Niveauunterschieds auf einem Probenkörper ausgebreitet haben.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Beobachtungsvorrichtung, die als Differential-Interferenzmikroskop ausgebildet ist, welches den Kontrast eines Interferenzbildes einstellen kann, das den Niveauunterschied auf dem Probenkörper wiedergibt, um so einen optimalen Kontrast für das Differential-Interferenzbild einzustellen.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Beobachtungsvorrichtung, die als Niveauunterschiedsmeßvorrichtung ausgebildet ist, welche quantitativ einen Niveauunterschied auf einem Probenkörper mit hoher Genauigkeit messen kann, selbst wenn sich zwischen beiden Seiten des Niveauunterschieds das Lichtreflexionsvermögen ändert.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Beobachtungsvorrichtung, die als Defektuntersuchungsvorrichtung ausgebildet ist, welche Defekte oder Fehlstellen bezüglich des Betrags der Phasendifferenz unter sämtlichen Phasenschiebern in einer mit Phasenschiebern ausgerüsteten Strichplatte untersuchen kann, innerhalb kurzer Zeit, und ebenfalls Verschmutzungen (Defekte) im Schaltungsmuster der Strichplatte feststellen kann, wobei derartige Fremdkörper einen Belichtungsvorgang stören.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Beobachtungsvorrichtung, die als Defektuntersuchungsvorrichtung ausgebildet ist, welche transparente Fremdkörper auf einer Strichplatte mit hoher Empfindlichkeit feststellen kann.

Um die voranstehend genannten Ziele zu erreichen weist die Beobachtungsvorrichtung gemäß einer Zielrichtung der vorliegenden Erfindung auf: (i) eine Lichtquelle zur Lichterzeugung; (ii) ein optisches Trennsystem, welches das von der Lichtquelle ausgesandte Licht in zwei unterschiedlich polarisierte Lichtstrahlen aufteilt; (iii) ein optisches Kondensorsystem, welches die beiden polarisierten Lichtstrahlen sammelt, die von dem optischen Trennsystem ausgesandt werden, um so jeweilige Lichtpunkte an zwei unterschiedlichen Orten auf einem Probenkörper zu erzeugen; (iv) eine Polarisationsauswahlvorrichtung, welche einen vorbestimmten Analysatorwinkel aufweist, und eine spezifische polarisierte Lichtkomponente aus zusammengesetztem Licht auswählt, das aus den beiden polarisierten Lichtstrahlen besteht, die von dem Probenkörper reflektiert wurden oder durch diesen hindurchgegangen sind; (v) eine Lichterfassungsvorrichtung, welche die polarisierte Lichtkomponente erfaßt, die durch die Polarisationsauswahlvorrichtung ausgewählt wurde; und (vi) eine Phasendifferenzeinstellvorrichtung, welche eine Phasendifferenz zwischen den beiden polarisierten Lichtstrahlen einstellt, die von dem Probenkörper reflektiert wurden bzw. durch diesen hindurchgegangen sind, und zusammengesetztes Licht, das aus den beiden polarisierten Lichtstrahlen besteht, als zirkular-polarisiertes Licht der Polarisationsauswahlvorrichtung zuführt, wenn der Probenkörper nicht sowohl die Phase als auch die Amplitude des auf ihn einfallenden Lichtes moduliert.

Hierbei weist vorzugsweise die Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weiterhin ein Abtastgerät zur Abtastung des Probenkörpers mit den beiden Lichtpunkten auf diesem auf, welche durch das optische Trennsystem aufgeteilt werden, währen die Lichtquelle räumlich kohärentes Licht erzeugt und das so erzeugte Licht dem optischen Trennsystem zuführt.

In diesem Fall erzeugt vorzugsweise die Lichtquelle in der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung linear polarisiertes Licht, welches eine vorbestimmte Polarisationsrichtung aufweist; wenn der Probenkörper ein lichtreflektierendes Teil ist, welches eine spiegelnde Oberfläche aufweist, so erzeugt die Phasendifferenzeinstellvorrichtung eine Phasendifferenz von π, multipliziert mit einer positiven ganzen Zahl, bei den beiden polarisierten Lichtstrahlen, die durch das optische Trennsystem aufgeteilt wurden, und dann von dem Probenkörper reflektiert wurden, wenn sich die beiden polarisierten Lichtstrahlen vorwärts und rückwärts durch das optische Trennsystem ausbreiten; und die Phasendifferenzeinstellvorrichtung weist eine λ/4-Platte auf, welche das von dem optischen Trennsystem ausgesandte, linear polarisierte Licht in zirkular-polarisiertes Licht umwandelt.

Weiterhin erzeugt vorzugsweise in der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Lichtquelle linear polarisiertes Licht, welches eine vorbestimmte Polarisationsrichtung aufweist; wenn der Probenkörper ein lichtreflektierendes Teil ist, welches eine Spiegeloberfläche aufweist, so erzeugt die Phasendifferenzeinstellvorrichtung eine Phasendifferenz von π/2, multipliziert mit einer ungeraden Zahl, bei den beiden polarisierten Lichtstrahlen, welche durch das optische Trennsystem aufgeteilt und dann von dem Probenkörper reflektiert wurden, wenn sich die beiden polarisierten Lichtstrahlen durch das optische Trennsystem vorwärts und rückwärts ausbreiten.

Weiterhin weist vorzugsweise die Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ein optisches Synthesesystem auf, welches die beiden polarisierten Lichtstrahlen kombiniert, die durch den Probenkörper hindurchgegangen sind, und das zusammengesetzte Licht der Polarisationsauswahlvorrichtung zuführt; die Lichtquelle erzeugt linear polarisiertes Licht, welches eine vorbestimmte Polarisationsrichtung aufweist; wenn der Probenkörper ein optisch ebenes lichtdurchlässiges Teil ist, erzeugt die Phasendifferenzeinstellvorrichtung eine Phasendifferenz von π, multipliziert mit einer positiven ganzen Zahl, bei den beiden polarisierten Lichtstrahlen, die durch das optische Trennsystem aufgeteilt wurden und dann durch den Probenkörper hindurchgegangen sind; hierbei weist die Phasendifferenzeinstellvorrichtung eine λ/4-Platte auf, welche das von dem optischen Synthesesystem ausgesandte, linear polarisierte Licht in zirkular-polarisiertes Licht umwandelt.

Weiterhin weist vorzugsweise die Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ein optisches Synthesesystem auf, welches die beiden polarisierten Lichtstrahlen kombiniert, die durch den Probenkörper hindurchgegangen sind, und das zusammengesetzte Licht der Polarisationsauswahlvorrichtung zuführt; die Lichtquelle erzeugt linear polarisiertes Licht, welches eine vorbestimmte Polarisationsrichtung aufweist; und wenn der Probenkörper ein optisch ebenes lichtdurchlässiges Teil ist, welches eine flache oder ebene Lichteinfallsoberfläche aufweist, erzeugt die Phasendifferenzeinstellvorrichtung eine Phasendifferenz von π/2, multipliziert mit einer ungeraden Zahl, bei den beiden polarisierten Lichtstrahlen, die durch das optische Trennsystem aufgeteilt wurden und dann durch den Probenkörper hindurchgegangen sind.

Auch hier weist die Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung vorzugsweise weiterhin ein optisches Beleuchtungssystem auf, welches zwischen der Lichtquelle und dem optischen Trennsystem angeordnet ist, und den Probenkörper mit dem Licht beleuchtet, das von der Lichtquelle ausgesandt wurde, über das optische Trennsystem; die Lichterfassungsvorrichtung wird durch einen zweidimensionalen Bildsensor gebildet, der in zumindest einer der jeweiligen Brennebenen des optischen Kondensorsystems liegt.

In diesem Fall weist bei der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung das optische Beleuchtungssystem vorzugsweise eine Wellenlängenauswahlvorrichtung zur Auswahl einer spezifischen Wellenlängenkomponente aus dem von der Lichtquelle ausgesandten Licht auf. Weiterhin weist bei der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung das optische Beleuchtungssystem vorzugsweise eine Auswahlvorrichtung für polarisiertes Licht auf, um eine spezifische Linearpolarisationslichtkomponente aus dem von der Lichtquelle ausgesandten Licht auszuwählen.

Wenn bei der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung der Probenkörper ein lichtreflektierendes Teil ist, welches eine Spiegeloberfläche aufweist, erzeugt vorzugsweise die Phasendifferenzeinstellvorrichtung eine Phasendifferenz von π, multipliziert mit einer positiven ganzen Zahl, bei den beiden polarisierten Lichtstrahlen, die durch das optische Trennsystem aufgeteilt wurden und dann von dem Probenkörper reflektiert wurden, wenn sich die beiden polarisierten Lichtstrahlen durch das optische Trennsystem in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung ausbreiten; die Phasendifferenzeinstellvorrichtung weist eine λ/4-Platte auf, welche das von dem optischen Trennsystem ausgesandte, linear polarisierte Licht in zirkular-polarisiertes Licht umwandelt.

Wenn bei der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung der Probenkörper ein lichtreflektierendes Teil ist, welches eine Spiegeloberfläche aufweist, erzeugt die Phasendifferenzeinstellvorrichtung eine Phasendifferenz von π/2, multipliziert mit einer ungeraden Zahl, bei den beiden polarisierten Lichtstrahlen, die von dem optischen Trennsystem aufgeteilt und dann von dem Probenkörper reflektiert wurden, wenn sich die beiden polarisierten Lichtstrahlen in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung durch das optische Trennsystem bewegen.

Weiterhin weist vorzugsweise die Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ein optisches Synthesesystem auf, welches die beiden polarisierten Lichtstrahlen, die durch den Probenkörper hindurchgegangen sind, kombiniert und das zusammengesetzte Licht der Polarisationsauswahlvorrichtung zuführt; wobei dann, wenn der Probenkörper ein optisch ebenes lichtdurchlässiges Teil ist, welches eine flache oder ebene Lichteinfallsoberfläche aufweist, die Phasendifferenzeinstellvorrichtung eine Phasendifferenz von π, multipliziert mit einer positiven ganzen Zahl, bei den beiden polarisierten Lichtstrahlen erzeugt, welche durch das optische Trennsystem aufgeteilt wurden und dann durch den Probenkörper hindurchgegangen sind; und die Polarisationsauswahlvorrichtung weist eine λ/4-Platte auf, welche das linear polarisierte Licht, das von dem optischen Synthesesystem ausgesandt wurde, in zirkular polarisiertes Licht umwandelt.

Weiterhin weist vorzugsweise die Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ein optisches Synthesesystem auf, welches die beiden polarisierten Lichtstrahlen kombiniert, die durch den Probenkörper hindurchgegangen sind, und das zusammengesetzte Licht der Polarisationsauswahlvorrichtung zuführt; wobei dann, wenn der Probenkörper ein optisch ebenes lichtdurchlässiges Teil ist, welches eine flache oder ebene Lichteinfallsoberfläche aufweist, die Phasendifferenzeinstellvorrichtung eine Phasendifferenz von π/2, multipliziert mit einer ungeraden Zahl, bei den beiden polarisierten Lichtstrahlen erzeugt, die durch das optische Trennsystem aufgeteilt wurden, und dann durch den Probenkörper hindurchgegangen sind.

Hierbei ist vorzugsweise bei der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung das optische Kondensorsystem so ausgebildet, daß es als ein optisches Objektivsystem dient, welches die beiden von dem Probenkörper reflektierten, polarisierten Lichtstrahlen sammelt, und ist das optische Trennsystem so ausgebildet, daß es als ein optisches Synthesesystem dient, welches die beiden polarisierten Lichtstrahlen, die erneut von dem optischen Kondensorsystem ausgehen, vereinigt, und das vereinigte Licht der Polarisationsauswahlvorrichtung zuführt.

Hierbei weist vorzugsweise bei der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung das optische Trennsystem ein doppelbrechendes Prisma auf. Weiterhin ist bei der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung vorzugsweise das optische Trennsystem mit einem Prisma versehen, das zwei nicht parallel zueinander angeordnete, reflektierende Oberflächen aufweist, und eine Polarisationsstrahlteileroberfläche, die zwischen den beiden reflektierenden Oberflächen angeordnet ist und parallel zur einen und zur anderen reflektierenden Oberfläche angeordnet ist.

Weiterhin weist bei der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung das optische Trennsystem vorzugsweise zwei Spiegel auf, die jeweils eine reflektierende Oberfläche aufweisen, die parallel zueinander angeordnet sind, sowie zwei Prismen, die zwischen den beiden Spiegeln angeordnet sind und eine jeweilige Polarisationsstrahlteileroberfläche aufweisen, die parallel zu beiden reflektierenden Oberflächen der beiden reflektierenden Spiegel angeordnet ist. Bei der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Phasendifferenzeinstellvorrichtung vorzugsweise ein Antriebsteil auf, welches das optische Trennsystem bewegen kann.

Weiterhin weist die Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung vorzugsweise weiterhin ein optisches Objektivsystem auf, welches die beiden polarisierten Lichtstrahlen sammelt, die durch den Probenkörper hindurchgegangen sind, sowie ein optisches Synthesesystem, welches die beiden polarisierten Lichtstrahlen kombiniert, welche das optische Objektivsystem verlassen haben und das zusammengesetzte Licht der Polarisationsauswahlvorrichtung zuführt.

In diesem Fall weist bei der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zumindest entweder das optische Trennsystem oder das optische Synthesesystem ein doppelbrechendes Prisma auf. Weiterhin weist bei der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zumindest entweder das optische Trennsystem oder das optische Synthesesystem ein Prisma auf, welches zwei nicht parallel zueinander angeordnete, reflektierende Oberflächen aufweist, sowie eine Polarisationsstrahlteileroberfläche, die zwischen den beiden reflektierenden Oberflächen angeordnet ist, und parallel zur einen und zur anderen reflektierenden Oberfläche angeordnet ist.

Vorzugsweise weist bei der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zumindest entweder das optische Trennsystem oder das optische Synthesesystem zwei Spiegel auf, die jeweilige reflektierende Oberflächen haben, die nicht parallel zueinander angeordnet sind, sowie zwei Prismen, die zwischen den beiden Spiegeln angeordnet sind und jeweilige Polarisationsstrahlteileroberflächen aufweisen, die parallel zu jeder der reflektierenden Oberflächen der beiden reflektierenden Spiegel angeordnet sind. Weiterhin weist vorzugsweise bei der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Phasendifferenzeinstellvorrichtung ein Antriebsteil auf, welches zumindest entweder das optische Trennsystem oder das optische Synthesesystem bewegen kann.

Vorzugsweise weist die Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weiterhin eine Meßvorrichtung zur quantitativen Messung auf der Grundlage eines Ausgangssignals der Lichterfassungsvorrichtung einer Niveaudifferenz beim Probenkörper auf; die Polarisationsauswahlvorrichtung weist einen Polarisationsstrahlteiler auf, der das zusammengesetzte Licht, das aus den beiden polarisierten Lichtstrahlen besteht, die von dem Probenkörper reflektiert oder durchgelassen werden, in zwei unterschiedliche Richtungen aufteilt; die Lichterfassungsvorrichtung weist einen ersten Photodetektor zur Erfassung des polarisierten Lichts, das durch den Polarisationsstrahlteiler hindurchgegangen ist, und einen zweiten Photodetektor zur Erfassung des polarisierten Lichts auf, das von dem Polarisationsstrahlteiler reflektiert wurde, und die Meßvorrichtung mißt die Niveaudifferenz des Probenkörpers auf der Grundlage einer Beziehung, die zwischen einer Differenz der Ausgangssignale des ersten und zweiten Photodetektors für die Niveaudifferenz des Probenkörpers und einer Phasendifferenz bei den beiden polarisierten Lichtstrahlen vorhanden ist, die durch die Niveaudifferenz des Probenkörpers verursacht wird, in Abhängigkeit von einer Änderung des Amplituden-Reflexionsvermögens zwischen zwei Bereichen, zwischen welchen die Niveaudifferenz des Probenkörpers liegt.

In diesem Fall wird bei der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung vorzugsweise der Analysatorwinkel der Polarisationsauswahlvorrichtung auf nπ/4 als Analysatorwinkel des Polarisationsstrahlteilers eingestellt, wobei n eine ungerade Zahl ist. Weiterhin mißt vorzugsweise bei der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Meßvorrichtung die Niveaudifferenz des Probenkörpers auf der Grundlage einer Phasendifferenz ψ zwischen den beiden polarisierten Lichtstrahlen, berechnet aus folgender Beziehung:

sinψ = D · S/(W_a ^1/² · W_b ^1/²)

wobei ψ die Phasendifferenz zwischen den beiden polarisierten Lichtstrahlen ist, welche durch die Niveaudifferenz des Probenkörpers hervorgerufen wird, S die Differenz der Ausgangssignale des ersten und zweiten Photodetektors ist, W_a die Summe der Ausgangssignale des ersten und zweiten Photodetektors für einen der beiden Bereiche ist, zwischen welchen die Niveaudifferenz des Probenkörpers liegt, und das Amplituden-Reflexionsvermögen dieses Bereiches wiedergibt, W_b die Summe der Ausgangssignale des ersten und zweiten Photodetektors für den anderen der beiden Bereiche ist, zwischen welchen die Niveaudifferenz des Probenkörpers liegt, und das Amplituden-Reflexionsvermögen des anderen Bereichs wiedergibt, und D eine Konstante ist, die von der Vorrichtung insgesamt abhängt.

Hierbei weist die Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung vorzugsweise eine Meßvorrichtung auf, um auf der Grundlage eines Ausgangssignals der Lichterfassungsvorrichtung quantitativ eine Niveaudifferenz bei dem Probenkörper zu messen; die Polarisationsauswahlvorrichtung stellt den Analysatorwinkel variabel in Bezug auf das zusammengesetzte Licht ein, das aus den beiden polarisierten Lichtstrahlen besteht, die von dem Probenkörper reflektiert oder durchgelassen werden; und die Meßvorrichtung mißt die Niveaudifferenz des Probenkörpers auf der Grundlage einer Beziehung, die zwischen einer Differenz der Ausgangssignale der Lichterfassungsvorrichtung für die Niveaudifferenz des Probenkörpers besteht, wenn zwei unterschiedliche Analysatorwinkel für die Polarisationsauswahlvorrichtung eingestellt werden, und einer Phasendifferenz der beiden polarisierten Lichtstrahlen, die von der Niveaudifferenz des Probenkörpers hervorgerufen wird, wobei eine Abhängigkeit von der Änderung des Amplituden- Reflexionsvermögens zwischen zwei Bereichen besteht, zwischen welchen sich die Niveaudifferenz des Probenkörpers befindet.

In diesem Fall weist vorzugsweise bei der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Polarisationsauswahlvorrichtung eine Polarisatorplatte auf, die so angeordnet ist, daß sie um die optische Achse des optischen Kondensorsystems herum drehbar ist. Bei der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Polarisationsauswahlvorrichtung vorzugsweise einen Flüssigkristallpolarisator auf, der seine Brechungsindexverteilung auf der Grundlage eines ihm von außen zugeführten Spannungssignals ändert. Bei der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung werden vorzugsweise die Analysatorwinkel der Polarisationsauswahlvorrichtung auf nπ/4 bzw. (n/4+m2)π eingestellt, wobei n und m ungerade Zahlen sind.

Weiterhin mißt vorzugsweise bei der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Meßvorrichtung eine Niveaudifferenz der Oberfläche des Probenkörpers auf der Grundlage einer Phasendifferenz ψ zwischen den beiden polarisierten Lichtstrahlen, die aus folgender Beziehung berechnet wird:

sinψ = D · S/(W_a ^1/2· W_b ^1/2)

wobei ψ die Phasendifferenz zwischen den beiden polarisierten Lichtstrahlen ist, die durch die Niveaudifferenz des Probenkörpers hervorgerufen wird, S die Differenz der Ausgangssignale der Lichterfassungsvorrichtung ist, wenn zwei Analysatorwinkel für die Polarisationsauswahlvorrichtung eingestellt werden, W_a die Summe der Ausgangssignale der Lichterfassungsvorrichtung für einen der beiden Bereiche ist, zwischen welchen die Niveaudifferenz des Probenkörpers liegt, und das Amplituden- Reflexionsvermögen dieses Bereiches widerspiegelt, W_b die Summe der Ausgangssignale der Lichterfassungsvorrichtung für den anderen der beiden Bereiche ist, zwischen welchen die Niveaudifferenz des Probenkörpers liegt, und das Amplituden- Reflexionsvermögen des anderen Bereiches widerspiegelt, und D eine Konstante ist, die von der gesamten Vorrichtung abhängt.

Hierbei weist vorzugsweise die Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weiterhin eine Meßvorrichtung zur quantitativen Messung auf der Grundlage eines Ausgangssignals der Lichterfassungsvorrichtung einer Niveaudifferenz bei dem Probenkörper auf; die Polarisationsauswahlvorrichtung stellt variabel den Analysatorwinkel in Bezug auf das zusammengesetzte Licht ein, das aus den beiden polarisierten Lichtstrahlen besteht, die von dem Probenkörper reflektiert oder durchgelassen werden, und weist einen Polarisationsstrahlteiler auf, der das zusammengesetzte Licht in zwei unterschiedliche Richtungen aufteilt; die Lichterfassungsvorrichtung weist einen ersten Photodetektor zur Erfassung von Licht auf, das durch den Polarisationsstrahlteiler hindurchgegangen ist, sowie einen zweiten Photodetektor zur Erfassung von Licht, welches von dem Polarisationsstrahlteiler reflektiert wurde; und die Meßvorrichtung mißt die Niveaudifferenz des Probenkörpers auf der Grundlage des Analysatorwinkels, der so eingestellt ist, daß die Differenz der Ausgangssignale des ersten und zweiten Photodetektors für die Niveaudifferenz des Probenkörpers maximiert bzw. minimiert wird.

In diesem Falle ist vorzugsweise bei der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung der Polarisationsstrahlteiler um eine optische Achse des optischen Kondensorsystems herum befestigt, und die Polarisationsauswahlvorrichtung weist eine Azimuth- Drehvorrichtung auf, die auf der Einlaßseite des Polarisationsstrahlteilers angeordnet ist, wobei die Azimuth- Drehvorrichtung einen variablen Polarisationsdrehwinkel aufweist. Vorzugsweise wird bei der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Azimuth-Drehvorrichtung durch eine λ/2-Platte gebildet, die so angeordnet ist, daß sie um die optische Achse des optischen Kondensorsystems herum drehbar ist.

Weiterhin ist vorzugsweise bei der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung sowohl der Polarisationsstrahlteiler als auch der erste und zweite Photodetektor so angeordnet, daß er um die optische Achse der Kondensorsystem herum drehbar ist. Weiterhin stimmt bei der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ein Analysatorwinkel Φ_min der Polarisationsauswahlvorrichtung, wenn die Differenz der Ausgangssignale des ersten und zweiten Photodetektors für die Niveaudifferenz des Probenkörpers ein Maximum erreicht, mit Φ_max + nπ/4 überein, wobei Φ_max ein Analysatorwinkel der Polarisationsauswahlvorrichtung ist, wenn die Differenz der Ausgangssignale des ersten und zweiten Photodetektors für die Niveaudifferenz des Probenkörpers ein Maximum erreicht, und n eine ungerade Zahl ist.

Weiterhin mißt vorzugsweise bei der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Meßvorrichtung eine Niveaudifferenz des Probenkörpers auf der Grundlage einer Phasendifferenz ψ zwischen den beiden polarisierten Lichtstrahlen, die aus folgender Beziehung berechnet wird:

tan2Φ = -2a · b · sinψ/(a² - b²)

wobei Φ der Analysatorwinkel der Polarisationsauswahlvorrichtung ist, wenn die Differenz der Ausgangssignale des ersten und zweiten Photodetektors für die Niveaudifferenz des Probenkörpers maximal ist, ψ die Phasendifferenz zwischen den beiden polarisierten Lichtstrahlen ist, die durch die Niveaudifferenz des Probenkörpers hervorgerufen wird, a das Amplituden- Reflexionsvermögen eines von zwei Bereichen ist, zwischen welchen die Niveaudifferenz des Probenkörpers liegt, und in dem Summenausgangssignal der Lichterfassungsvorrichtung für den Bereich enthalten ist, und b das Amplituden- Reflexionsvermögen für den anderen der beiden Bereiche ist, zwischen welchen die Niveaudifferenz des Probenkörpers liegt, und in dem Summenausgangssignal der Lichterfassungsvorrichtung für diesen anderen Bereich enthalten ist.

Auch hierbei weist die Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weiterhin eine Meßvorrichtung zur quantitativen Messung auf der Grundlage eines Ausgangssignals der Lichterfassungsvorrichtung einer Niveaudifferenz bei dem Probenkörper auf; die Polarisationsauswahlvorrichtung stellt variabel den Analysatorwinkel in Bezug auf das zusammengesetzte Licht ein, welches aus den beiden polarisierten Lichtstrahlen besteht, die von dem Probenkörper reflektiert oder durchgelassen werden, wobei die Meßvorrichtung die Niveaudifferenz bei dem Probenkörper auf der Grundlage zweier unterschiedlicher Analysatorwinkel mißt, die jeweils so eingestellt werden, daß die Differenz der Ausgangssignale der Lichtmeßvorrichtung für die Niveaudifferenz des Probenkörpers maximiert bzw. minimiert wird.

In diesem Falle weist vorzugsweise bei der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Polarisationsauswahlvorrichtung eine Polarisatorplatte auf, die so angeordnet ist, daß sie um die optische Achse des optischen Kondensorsystems herum drehbar ist. Bei der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist vorzugsweise die Polarisationsauswahlvorrichtung einen Flüssigkristallpolarisator auf, der seine Brechungsindexverteilung auf der Grundlage eines von außen zugeführten Spannungssignals ändert. Vorzugsweise wird bei der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eine Differenz der beiden Analysatorwinkel der Polarisationsauswahlvorrichtung auf nπ/4 eingestellt, wobei n eine ungerade Zahl ist.

Weiterhin mißt vorzugsweise bei der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Meßvorrichtung eine Niveaudifferenz bei dem Probenkörper auf der Grundlage einer Phasendifferenz ψ zwischen den beiden polarisierten Lichtstrahlen, die aus folgender Beziehung berechnet wird:

tan2Φ = -2a · b · sinψ/(a² - b²)

wobei Φ der Analysatorwinkel der Polarisationsauswahlvorrichtung ist, wenn ψ die Phasendifferenz zwischen den beiden polarisierten Lichtstrahlen ist, welche von der Niveaudifferenz des Probenkörpers hervorgerufen wird, a ein Amplituden- Reflexionsvermögen eines von zwei Bereichen ist, zwischen welchen die Niveaudifferenz des Probenkörpers liegt, und die im Summenausgangssignal der Lichterfassungsvorrichtung für den Bereich enthalten ist, und b das Amplituden- Reflexionsvermögen des anderen der beiden Bereiche ist, zwischen welchen die Niveaudifferenz des Probenkörpers liegt, und die im Summenausgangssignal der Lichterfassungsvorrichtung für den anderen Bereich enthalten ist, wenn die beiden Analysatorwinkel für die Polarisationsauswahlvorrichtung auf Φ bzw. Φ ± π/2 eingestellt werden, so daß die Differenz der Ausgangssignale der Lichtmeßvorrichtung für die Niveaudifferenz des Probenkörpers maximal ist, oder wenn die beiden Analysatorwinkel für die Polarisationsauswahlvorrichtung jeweils auf Φ + π/4 bzw. Φ + 3π/4 eingestellt werden, so daß die Differenz der Ausgangssignale der Lichtmeßvorrichtung für die Niveaudifferenz des Probenkörpers minimal ist.

Hierbei weist die Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung vorzugsweise weiterhin eine Bilderzeugungsvorrichtung auf, welche ein Differential- Interferenzbild des Probenkörpers auf der Grundlage eines Ausgangssignals der Lichterfassungsvorrichtung erzeugt; die Polarisationsauswahlvorrichtung stellt den Analysatorwinkel variabel in Bezug auf das zusammengesetzte Licht ein, das aus den beiden polarisierten Lichtstrahlen besteht, die von dem Probenkörper reflektiert oder durchgelassen werden, und weist einen Polarisationsstrahlteiler auf, der das zusammengesetzte Licht in zwei unterschiedliche Richtungen aufteilt; die Lichterfassungsvorrichtung weist einen ersten Photodetektor auf, um Licht zu erfassen, das durch den Polarisationsstrahlteiler hindurchgegangen ist, sowie einen zweiten Photodetektor zur Erfassung von Licht, welches von dem Polarisationsstrahlteiler reflektiert wurde; und die Bilderzeugungsvorrichtung erzeugt, auf der Grundlage einer Differenz der Ausgangssignale des ersten und zweiten Photodetektors für die Niveaudifferenz des Probenkörpers, einen Kontrast entsprechend dem Analysatorwinkel der Polarisationsauswahlvorrichtung für das Differential- Interferenzbild des Probenkörpers.

In diesem Fall ist bei der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung der Polarisationsstrahlteiler um eine optische Achse des optischen Kondensorsystems herum befestigt, und die Polarisationsauswahlvorrichtung weist eine Azimuth-Drehvorrichtung auf, die auf der anderen Seite des Polarisationsstrahlteilers vorgesehen ist, wobei die Azimuth- Drehvorrichtung einen variablen Polarisationsdrehwinkel aufweist. Vorzugsweise wird bei der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Azimuth-Drehvorrichtung durch eine λ/2-Platte gebildet, die so angeordnet ist, daß sie um die optische Achse des optischen Kondensorsystems herum drehbar ist.

Weiterhin ist bei der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung vorzugsweise sowohl der Polarisationsstrahlteiler als auch der erste und zweite Photodetektor so angeordnet, daß er um die optische Achse des optischen Kondensorsystems herum drehbar ist. Vorzugsweise ist bei der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung der Analysatorwinkel der Polarisationsauswahlvorrichtung auf nπ/4 eingestellt, wobei n eine ungerade Zahl ist.

Hierbei weist vorzugsweise die Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weiterhin eine Bilderzeugungsvorrichtung auf, welche ein Differential- Interferenzbild des Probenkörpers auf der Grundlage eines Ausgangssignals der Lichterfassungsvorrichtung erzeugt; die Polarisationsauswahlvorrichtung stellt den Analysatorwinkel variabel in Bezug auf das zusammengesetzte Licht ein, welches aus den beiden polarisierten Lichtstrahlen besteht, die von dem Probenkörper reflektiert oder durchgelassen werden; und die Bilderzeugungsvorrichtung erzeugt auf der Grundlage einer Differenz der Ausgangssignale der Lichterfassungsvorrichtung für die Niveaudifferenz des Probenkörpers, wenn zwei unterschiedliche Analysatorwinkel für die Polarisationsauswahlvorrichtung eingestellt werden, einen Kontrast entsprechend dem Analysatorwinkel der Polarisationsauswahlvorrichtung für das Differential- Interferenzbild des Probenkörpers.

In diesem Fall weist vorzugsweise bei der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Polarisationsauswahlvorrichtung eine Polarisatorplatte auf, die so angeordnet ist, daß sie um die optische Achse des optischen Kondensorsystems herum drehbar ist. Vorzugsweise weist bei der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Polarisationsauswahlvorrichtung einen Flüssigkristallpolarisator auf, der seine Brechungsindexverteilung auf der Grundlage eines ihm von außen zugeführten Spannungssignals ändert. Vorzugsweise wird bei der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eine Differenz der beiden Analysatorwinkel der Polarisationsauswahlvorrichtung auf nπ/4 eingestellt, wobei n eine ungerade Zahlen ist.

Hierbei weist die Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung vorzugsweise weiterhin ein Defekterfassungssystem auf, welches einen Defekt erfaßt, der auf einem Substrat vorhanden ist, welches den Probenkörper bildet, auf der Grundlage eines Ausgangssignals von der Lichterfassungsvorrichtung; die Polarisationsauswahlvorrichtung stellt den Analysatorwinkel variabel in Bezug auf das zusammengesetzte Licht ein, das aus den beiden polarisierten Lichtstrahlen besteht, welche von dem Probenkörper ausgesandt werden, und weist einen Polarisationsstrahlteiler auf, der das zusammengesetzte Licht in zwei unterschiedliche Richtungen aufteilt; die Lichterfassungsvorrichtung weist einen ersten Photodetektor auf, um Licht zu erfassen, das durch den Polarisationsstrahlteiler hindurchgegangen ist, sowie einen zweiten Photodetektor zur Erfassung von Licht, welches von dem Polarisationsstrahlteiler reflektiert wurde; und die Defekterfassungsvorrichtung zeigt die Defekte als Differential-Interferenzbild des Probenkörpers, welches mit einem Kontrast entsprechend dem Analysatorwinkel der Polarisationsauswahlvorrichtung erzeugt wird, auf der Grundlage einer Differenz der Ausgangssignale des ersten und zweiten Photodetektors.

In diesem Fall sendet bei der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Lichtquelle vorzugsweise einen linear polarisierten Lichtstrahl aus, der eine Lichtwellenlänge aufweist, bei welcher eine Phasenverschiebung von π, multipliziert mit einer positiven ganzen Zahl, durch eine transparente Substanz hervorgerufen wird, welche ein vorbestimmtes Muster auf dem Substrat bildet, oder eine Wellenlänge, die im wesentlichen gleich der Wellenlänge jenes Lichts ist, das zur Belichtung des vorbestimmten Musters verwendet wird.

Weiterhin weist bei der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung das Defekterfassungssystem vorzugsweise eine Differenzschaltung auf, welche ein Differenzsignal als Differenz zweier Ausgangssignals erzeugt, die jeweils von dem ersten bzw. zweiten Photodetektor eingegeben werden, entsprechend den zwei unterschiedlichen polarisierten Lichtstrahlen, die durch die Polarisationsauswahlvorrichtung ausgewählt werden, eine Binärumwandlungsschaltung, die das Differenzsignal von der Differenzschaltung mit einem vorbestimmten Schwellenwert vergleicht, um hierdurch ein binäres Signal zu erzeugen, und eine Beurteilungsschaltung, welche die auf dem Substrat erzeugten Defekte auf der Grundlage des binären Signals von der Binärumwandlungsschaltung erfaßt.

Vorzugsweise ist bei der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung der Polarisationsstrahlteiler um die optische Achse des optischen Kondensorsystems herum befestigt, und weist die Polarisationsauswahlvorrichtung eine Azimuth-Drehvorrichtung auf, die auf der Einlaßseite des Polarisationsstrahlteilers angeordnet ist, wobei die Azimuth- Drehvorrichtung einen variablen Polarisationsdrehwinkel aufweist. Besonders bevorzugt wird bei der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Azimuth-Drehvorrichtung durch eine λ/2-Platte gebildet, die so angeordnet ist, daß sie um die optische Achse des optischen Kondensorsystems herum drehbar ist.

Vorzugsweise ist bei der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung jeder der Polarisationsstrahlteiler und der erste und zweite Photodetektor so angeordnet, daß er jeweils um die optische Achse des optischen Kondensorsystems herum drehbar ist. Weiterhin ist vorzugsweise bei der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung der Analysatorwinkel der Polarisationsauswahlvorrichtung auf nπ/4 eingestellt, wobei n eine ungerade Zahl ist.

Weiterhin weist vorzugsweise die Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weiterhin ein Defekterfassungssystem auf, welches einen Defekt feststellt, der auf einem Substrat vorhanden ist, welches den Probenkörper bildet, auf der Grundlage eines Ausgangssignals von der Lichterfassungsvorrichtung; die Polarisationsauswahlvorrichtung stellt variabel den Analysatorwinkel in Bezug auf das zusammengesetzte Licht ein, welches aus den beiden polarisierten Lichtstrahlen besteht, die von dem Probenkörper ausgesandt werden; und die Defekterfassungsvorrichtung zeigt die Defekte als Differential-Interferenzbild des Probenkörpers, welches mit einem Kontrast entsprechend dem Analysatorwinkel der Polarisationsauswahlvorrichtung erzeugt wird, auf der Grundlage einer Differenz der Ausgangssignale der Lichterfassungsvorrichtung, wenn zwei unterschiedliche Analysatorwinkel für die Polarisationsauswahlvorrichtung eingestellt werden.

In diesem Fall sendet bei der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Lichtquelle vorzugsw 99999 00070 552 001000280000000200012000285919988800040 0002019626261 00004 99880eise einen linear polarisierten Lichtstrahl aus, der eine Lichtwellenlänge aufweist, für welche eine Phasenverschiebung von π, multipliziert mit einer positiven ganzen Zahl, durch eine transparente Substanz hervorgerufen wird, welche ein vorbestimmtes Muster auf dem Substrat bildet, oder eine Wellenlänge, die im wesentlichen gleich der Lichtwellenlänge ist, welche zur Belichtung des vorbestimmten Musters verwendet wird.

Vorzugsweise weist bei der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung das Defekterfassungssystem eine Differenzschaltung auf, die ein Differenzsignal als Differenz zweier Ausgangssignale erzeugt, die nacheinander von der Lichterfassungsvorrichtung eingegeben werden, entsprechend den beiden unterschiedlichen polarisierten Lichtstrahlen, die von der Polarisationsauswahlvorrichtung ausgewählt werden, wenn zwei unterschiedliche Analysatorwinkel für die Polarisationsauswahlvorrichtung eingestellt werden, eine Binärumwandlungsschaltung, welche das Differenzsignal von der Differenzschaltung mit einem vorbestimmten Schwellenwert vergleicht, um hierdurch ein binäres Signal zu erzeugen, und eine Beurteilungsschaltung, welche die auf dem Substrat vorhandenen Defekte auf der Grundlage des binären Signals von der Binärumwandlungsschaltung erfaßt.

Vorzugsweise weist bei der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Polarisationsauswahlvorrichtung einen Analysator auf, der um die optische Achse des optischen Kondensorsystems herum drehbar ist.

Besonders bevorzugt weist die Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weiterhin eine Azimuth- Drehvorrichtung auf, die zwischen der Lichtquelle und dem Substrat angeordnet ist, und einen variablen Polarisationsdrehwinkel aufweist. Es wird darauf hingewiesen, daß bei der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Azimuth-Drehvorrichtung durch eine λ/2-Platte gebildet werden kann, die so angeordnet ist, daß sie um die optische Achse des optischen Kondensorsystems herum drehbar ist. Weiterhin wird darauf hingewiesen, daß die Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weiterhin ein Betätigungsglied aufweisen kann, welches die Azimuth-Drehvorrichtung um die optische Achse des optischen Kondensorsystems herum dreht; die Betätigungsvorrichtung ändert den Azimuth der Azimuth-Drehvorrichtung um 45°, wenn die Polarisationsauswahlvorrichtung von der Auswahl des einen der beiden verschiedenen polarisierten Lichtstrahlen auf die Auswahl des anderen übergeht.

Besonders bevorzugt weist die Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weiterhin einen Polarisator auf, der zwischen der Lichtquelle angeordnet ist, und um die optische Achse des optischen Kondensorsystems herum drehbar ist. Es wird darauf hingewiesen, daß die Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weiterhin ein Betätigungsglied aufweisen kann, welches den Polarisator um die optische Achse des optischen Kondensorsystems herum dreht; das Betätigungsglied ändert den Azimuth des Polarisators um 90°, wenn die Polarisationsauswahlvorrichtung von der Auswahl einer der beiden unterschiedlichen polarisierten Lichtkomponenten auf die Auswahl der anderen übergeht.

Weiterhin sind vorzugsweise bei der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die beiden Analysatorwinkel der Polarisationsauswahlvorrichtung auf nπ/4 bzw. (n/4+m/2)π eingestellt, wobei n und m ungerade Zahlen sind.

Weiterhin weist, um die voranstehend genannten Ziele zu erreichen, die Beobachtungsvorrichtung gemäß einer weiteren Zielrichtung der vorliegenden Erfindung auf: (i) eine Lichtquelle zur Erzeugung von Licht; (ii) ein optisches Trennsystem, welches das von der Lichtquelle ausgesandte Licht in zwei unterschiedlich polarisierte Lichtstrahlen aufteilt; (iii) ein optisches Kondensorsystem, welches die beiden polarisierten Lichtstrahlen sammelt, die von dem optischen Trennsystem ausgesandt werden, um so jeweils einen Lichtpunkt an zwei unterschiedlichen Orten auf einem Probenkörper zu erzeugen; (iv) eine Polarisationsauswahlvorrichtung, welche eine Azimuth- Drehvorrichtung aufweist, die einen variablen Polarisationsdrehwinkel aufweist, variabel einen Analysatorwinkel durch die Azimuth-Drehvorrichtung einstellt, und eine spezifische Polarisationslichtkomponente aus zusammengesetztem Licht auswählt, das aus den beiden polarisierten Lichtstrahlen besteht, die von dem Probenkörper reflektiert bzw. durch diesen hindurchgelassen werden; (v) eine Lichterfassungsvorrichtung, welche die polarisierte Lichtkomponente erfaßt, welche von der Polarisationsauswahlvorrichtung ausgewählt wurde; und (vi) eine Phasendifferenzeinstellvorrichtung, welche eine Phasendifferenz zwischen den beiden polarisierten Lichtstrahlen einstellt, die von den Probenkörpern reflektiert bzw. durch diesen durchgelassen wurden, und zusammengesetztes Licht, welches aus den beiden polarisierten Lichtstrahlen besteht, als zirkular-polarisiertes Licht der Polarisationsauswahlvorrichtung zuführt, wenn der Probenkörper nicht sowohl die Phase als auch die Amplitude des Lichts moduliert, welches auf ihn einfällt.

Hierbei weist die Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung vorzugsweise weiterhin ein Abtastgerät auf, um den Probenkörper durch die beiden auf ihn einfallenden Lichtstrahlen abzutasten, welche durch das optische Trennsystem aufgeteilt wurden, während die Lichtquelle räumlich kohärentes Licht erzeugt, und das so erzeugte Licht dem optischen Trennsystem zuführt.

In diesem Fall erzeugt vorzugsweise bei der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Lichtquelle linear polarisiertes Licht, welches eine vorbestimmte Polarisationsrichtung aufweist; wenn der Probenkörper ein lichtreflektierendes Teil ist, welches eine Spiegeloberfläche aufweist, erzeugt die Phasendifferenzeinstellvorrichtung eine Phasendifferenz von π, multipliziert mit einer positiven ganzen Zahl, bei den beiden polarisierten Lichtstrahlen, welche durch das optische Trennsystem aufgeteilt wurden, und dann von dem Probenkörper reflektiert wurden, wenn sich die beiden polarisierten Lichtstrahlen durch das optische Trennsystem in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung ausbreiten; und die Phasendifferenzeinstellvorrichtung weist eine λ/4-Platte auf, welche das linear polarisierte Licht, welches von dem optischen Trennsystem ausgesandt wird, in zirkular- polarisiertes Licht umwandelt.

Weiterhin erzeugt bei der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Lichtquelle vorzugsweise linear polarisiertes Licht, welches eine vorbestimmte Polarisationsrichtung aufweist; wenn der Probenkörper ein lichtreflektierendes Teil ist, welches eine Spiegeloberfläche aufweist, erzeugt die Phasendifferenzeinstellvorrichtung eine Phasendifferenz von π/2, multipliziert mit einer ungeraden Zahl, bei den beiden polarisierten Lichtstrahlen, welche durch das optische Trennsystem aufgeteilt und dann von dem Probenkörper reflektiert wurden, wenn sich die beiden polarisierten Lichtstrahlen durch das optische Trennsystem in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung ausbreiten.

Vorzugsweise weist die Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weiterhin ein optisches Synthesesystem auf, welches die beiden polarisierten Lichtstrahlen kombiniert, die von dem Probenkörper durchgelassen wurden, und das zusammengesetzte Licht der Polarisationsauswahlvorrichtung zuführt; die Lichtquelle erzeugt linear polarisiertes Licht, welches eine vorbestimmte Polarisationsrichtung aufweist; wenn der Probenkörper ein optisch ebenes, lichtdurchlässiges Teil ist, welches eine flache oder ebene Lichteinfallsoberfläche aufweist, erzeugt die Phasendifferenzeinstellvorrichtung eine Phasendifferenz von π, multipliziert mit einer positiven ganzen Zahl, bei den beiden polarisierten Lichtstrahlen, welche durch das optische Trennsystem aufgeteilt und dann von dem Probenkörper durchgelassen wurden; wobei die Phasendifferenzeinstellvorrichtung eine λ/4-Platte aufweist, die das linear polarisierte Licht, das von dem optischen Synthesesystem ausgesandt wurde, in zirkular-polarisiertes Licht umwandelt.

Weiterhin weist die Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung vorzugsweise ein optisches Synthesesystem auf, welches die beiden polarisierten Lichtstrahlen kombiniert, die durch den Probenkörper hindurchgegangen sind, und das zusammengesetzte Licht der Polarisationsauswahlvorrichtung zuführt; die Lichtquelle erzeugt linear polarisiertes Licht, welches eine vorbestimmte Polarisationsrichtung aufweist; und wenn der Probenkörper ein optisch ebenes, lichtdurchlässiges Teil ist, welches eine flache oder ebene Lichteinfallsoberfläche aufweist, erzeugt die Phasendifferenzeinstellvorrichtung eine Phasendifferenz von π/2, multipliziert mit einer ungeraden Zahl, bei den beiden polarisierten Lichtstrahlen, die durch das optische Trennsystem aufgeteilt und dann von dem Probenkörper hindurchgelassen wurden.

Vorzugsweise weist hierbei die Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weiterhin ein optisches Beleuchtungssystem auf, welches zwischen der Lichtquelle und dem optischen Trennsystem angeordnet ist, und den Probenkörper mit dem auf es einfallenden Licht von der Lichtquelle über das optische Trennsystem beleuchtet; die Lichterfassungsvorrichtung wird durch einen zweidimensionalen Bildsensor gebildet, der auf zumindest einer der jeweiligen Trennebenen des optischen Kondensorsystems angeordnet ist.

In diesem Falle weist bei der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung das optische Beleuchtungssystem vorzugsweise eine Wellenlängenauswahlvorrichtung auf, um eine Komponente mit einer spezifischen Wellenlänge aus dem von der Lichtquelle ausgesandten Licht auszuwählen. Vorzugsweise weist bei der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung das optische Beleuchtungssystem eine Auswahlvorrichtung für polarisiertes Licht auf, um eine spezifische linear polarisierte Lichtkomponenten aus dem Licht auszuwählen, das von der Lichtquelle ausgeht.

Besonders bevorzugt erzeugt bei der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, wenn der Probenkörper ein lichtreflektierendes Teil ist, das eine Spiegeloberfläche aufweist, die Phasendifferenzeinstellvorrichtung eine Phasendifferenz von π, multipliziert mit einer positiven ganzen Zahl, bei den beiden polarisierten Lichtstrahlen, die durch das optische Trennsystem aufgeteilt und dann von dem Probenkörper reflektiert wurden, wenn sich die beiden polarisierten Lichtstrahlen durch das optische Trennsystem in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung ausbreiten; die Phasendifferenzeinstellvorrichtung weist eine λ/4-Platte auf, die das von dem optischen Trennsystem ausgesandete, linear polarisierte Licht in zirkular-polarisiertes Licht umwandelt.

Besonders bevorzugt erzeugt bei der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, wenn der Probenkörper ein lichtreflektierendes Teil ist, welches eine Spiegeloberfläche aufweist, die Phasendifferenzeinstellvorrichtung eine Phasendifferenz von π/2, multipliziert mit einer ungeraden Zahl, bei den beiden polarisierten Lichtstrahlen, die von dem optischen Trennsystem aufgeteilt und dann von dem Probenkörper reflektiert wurden, wenn sich die beiden polarisierten Lichtstrahlen durch das optische Trennsystem in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung ausbreiten.

Besonders bevorzugt weist die Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weiterhin ein optisches Synthesesystem auf, welches die beiden polarisierten Lichtstrahlen kombiniert, die durch den Probenkörper hindurchgegangen sind, und das zusammengesetzte Licht der Polarisationsauswahlvorrichtung zuführt; wenn der Probenkörper ein optisch ebenes, lichtdurchlässiges Teil ist, welches eine flache oder ebene Lichterfassungsvorrichtung aufweist, erzeugt die Phasendifferenzeinstellvorrichtung eine Phasendifferenz von π, multipliziert mit einer positiven ganzen Zahl, bei den beiden polarisierten Lichtstrahlen, die von dem optischen Trennsystem aufgeteilt wurden und dann durch den Probenkörper hindurchgegangen sind; und die Polarisationsauswahlvorrichtung weist eine λ/4-Platte auf, die das von dem optischen Synthesesystem ausgesandte, linear polarisierte Licht in zirkular-polarisiertes Licht umwandelt.

Weiterhin weist vorzugsweise die Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ein optisches Synthesesystem auf, welches die beiden polarisierten Lichtstrahlen kombiniert, die durch den Probenkörper hindurchgegangen sind, und das zusammengesetzte Licht der Polarisationsauswahlvorrichtung zuführt; wobei dann, wenn der Probenkörper ein optisch ebenes, lichtdurchlässiges Teil ist, welches eine flache oder ebene Lichteinfallsoberfläche aufweist, die Phasendifferenzeinstellvorrichtung eine Phasendifferenz von π/2, multipliziert mit einer ungeraden Zahl, bei den beiden polarisierten Lichtstrahlen erzeugt, die durch das optische Trennsystem aufgeteilt wurden, und dann durch den Probenkörper hindurchgegangen sind.

Vorzugsweise ist bei der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung das optische Kondensorsystem so ausgebildet, daß es als optisches Objektivsystem dient, welches die beiden von dem Probenkörper reflektierten, polarisierten Lichtstrahlen sammelt, und ist das optische Trennsystem so ausgebildet, daß es als optisches Synthesesystem dient, welches die beiden polarisierten Lichtstrahlen, die erneut von dem optischen Kondensorsystem ausgehen, vereinigt und das vereinigte Licht der Polarisationsauswahlvorrichtung zuführt.

Vorzugsweise weist in diesem Fall bei der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung das optische Trennsystem ein doppelbrechendes Prisma auf. Vorzugsweise ist bei der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung das optische Trennsystem mit einem Prisma versehen, welches zwei nicht parallel zueinander angeordnete, reflektierende Oberflächen aufweist, und eine Polarisationsstrahlteileroberfläche, die zwischen den beiden reflektierenden Oberflächen angeordnet ist, und zu beiden reflektierenden Oberflächen parallel liegt.

Vorzugsweise weist bei der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung das optische Trennsystem zwei Spiegel auf, die jeweilige reflektierende Oberflächen aufweisen, die nicht parallel zueinander angeordnet sind, sowie zwei Prismen, die zwischen den beiden Spiegeln angeordnet sind und jeweilige Polarisationsstrahlteileroberflächen aufweisen, die parallel zu beiden reflektierenden Oberflächen der beiden reflektierenden Spiegel angeordnet sind. Weiterhin weist vorzugsweise bei der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Phasendifferenzeinstellvorrichtung ein Antriebsteil auf, welches das optische Trennsystem bewegen kann.

Weiterhin weist die Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung vorzugsweise weiterhin ein optisches Objektivsystem auf, welches die beiden polarisierten Lichtstrahlen sammelt, die von dem Probenkörper durchgelassen wurden, sowie ein optisches Synthesesystem, welches die beiden polarisierten Lichtstrahlen kombiniert, die von dem optischen Objektivsystem ausgesandt wurden, und das zusammengesetzte Licht der Polarisationsauswahlvorrichtung zuführt.

In diesem Fall weist bei der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung vorzugsweise zumindest entweder das optische Trennsystem oder das optische Synthesesystem ein doppelbrechendes Prisma auf. Weiterhin weist bei der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zumindest entweder das optische Trennsystem oder das optische Synthesesystem ein Prisma auf, das mit zwei reflektierenden Oberflächen nicht parallel zueinander, versehen ist, und mit einer Polarisationsstrahlteileroberfläche, die zwischen den beiden reflektierenden Oberflächen, und zu beiden parallel, angeordnet ist.

Weiterhin weist bei der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zumindest entweder das optische Trennsystem oder das optische Synthesesystem zwei Spiegel auf, die jeweilige reflektierende Oberflächen aufweisen, die nicht parallel zueinander angeordnet sind, sowie zwei Prismen, die zwischen den beiden Spiegeln angeordnet sind und eine jeweilige Polarisationsstrahlteileroberfläche aufweisen, parallel zu beiden reflektierenden Oberflächen der beiden reflektierenden Spiegel. Weiterhin weist vorzugsweise bei der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Phasendifferenzeinstellvorrichtung ein Antriebsteil auf, welches zumindest entweder das optische Trennsystem oder das optische Synthesesystem bewegen kann.

Vorzugsweise stellt bei der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Polarisationsauswahlvorrichtung den Analysatorwinkel variabel in Bezug auf das zusammengesetzte Licht ein, welches aus den beiden polarisierten Lichtstrahlen besteht, die von dem Probenkörper reflektiert oder durchgelassen werden, und weist eine Polarisationsstrahlteiler auf, der das zusammengesetzte Licht in zwei unterschiedliche Richtungen aufteilt; und die Lichterfassungsvorrichtung weist einen ersten Photodetektor auf, um durch den Polarisationsstrahlteiler hindurchgegangenes Licht zu erfassen, sowie einen zweiten Photodetektor zur Erfassung von Licht, welches von dem Polarisationsstrahlteiler reflektiert wurde.

In diesem Fall ist bei der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung vorzugsweise der Polarisationsstrahlteiler um die optische Achse des optischen Kondensorsystems herum befestigt, und ist die Azimuth- Drehvorrichtung auf der einen Seite des Polarisationsstrahlteilers angeordnet. Besonders bevorzugt wird bei der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Azimuth-Drehvorrichtung durch eine λ/2-Platte gebildet, die so angeordnet ist, daß sie um die optische Achse des optischen Kondensorsystems herum drehbar ist.

Weiterhin ist vorzugsweise bei der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung sowohl der Polarisationsstrahlteiler als auch der erste und zweite Photodetektor so angeordnet, daß er um die optische Achse des optischen Kondensorsystems herum drehbar ist. Weiterhin stimmt vorzugsweise bei der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ein Analysatorwinkel Φ_min der Polarisationsauswahlvorrichtung, wenn die Differenz der Ausgangssignale des ersten und zweiten Photodetektors für die Niveaudifferenz des Probenkörpers ein Minimum erreicht, mit Φ_max + nπ/4 überein, wobei Φ_max der Analysatorwinkel der Polarisationsauswahlvorrichtung ist, wenn die Differenz der Ausgangssignale des ersten und zweiten Photodetektors für die Niveaudifferenz des Probenkörpers ein Maximum erreicht, und n eine ungerade Zahl ist.

Weiterhin weist vorzugsweise die Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eine Meßvorrichtung zur quantitativen Messung auf der Grundlage eines Ausgangssignals der Lichterfassungsvorrichtung einer Niveaudifferenz auf dem Probenkörper auf; die Meßvorrichtung mißt die Niveaudifferenz bei dem Probenkörper auf der Grundlage des Analysatorwinkels, der so eingestellt ist, daß die Differenz der Ausgangssignale des ersten und zweiten Photodetektors für die Niveaudifferenz des Probenkörpers maximiert bzw. minimiert wird.

Besonders bevorzugt mißt bei der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Meßvorrichtung eine Niveaudifferenz des Probenkörpers auf der Grundlage einer Phasendifferenz ψ zwischen den beiden polarisierten Lichtstrahlen, die aus folgender Beziehung berechnet wird:

tan2Φ = -2a · b · sinψ/(a² - b²)

wobei Φ der Analysatorwinkel der Polarisationsauswahlvorrichtung ist, wenn die Differenz der Ausgangssignale des ersten und zweiten Photodetektors für die Niveaudifferenz des Probenkörpers maximal ist, ψ die Phasendifferenz zwischen den beiden polarisierten Lichtstrahlen ist, die durch die Niveaudifferenz des Probenkörpers hervorgerufen wird, a das Amplituden- Reflexionsvermögen eines von zwei Bereichen ist, zwischen welchen die Niveaudifferenz des Probenkörpers liegt, und die im Summenausgangssignal der Lichterfassungsvorrichtung für den Bereich enthalten ist, und b das Amplituden- Reflexionsvermögen des anderen der beiden Bereiche ist, zwischen denen die Niveaudifferenz des Probenkörpers liegt, und das im Summenausgangssignal der Lichterfassungsvorrichtung für den anderen Bereich enthalten ist.

Weiterhin weist vorzugsweise die Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weiterhin eine Bilderzeugungsvorrichtung auf, die ein Differential- Interferenzbild des Probenkörpers auf der Grundlage eines Ausgangssignals der Lichterfassungsvorrichtung erzeugt; die Bilderzeugungsvorrichtung erzeugt auf der Grundlage einer Differenz des Ausgangssignals des ersten und zweiten Photodetektors für die Niveaudifferenz des Probenkörpers einen Kontrast entsprechend dem Analysatorwinkel der Polarisationsauswahlvorrichtung für das Differential- Interferenzbild des Probenkörpers.

Weiterhin weist vorzugsweise die Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weiterhin eine Defekterfassungsvorrichtung auf, welche den Defekt feststellt, der auf einem Substrat vorhanden ist, welches den Probenkörper bildet, auf der Grundlage eines Ausgangssignals von der Lichterfassungsvorrichtung; wobei die Defekterfassungsvorrichtung die Defekte als Differential- Interferenzbild des Probenkörpers darstellt, welches mit einem Kontrast entsprechend dem Analysatorwinkel der Polarisationsauswahlvorrichtung erzeugt wird, auf der Grundlage einer Differenz der Ausgangssignale des ersten und zweiten Photodetektors.

Besonders bevorzugt sendet bei der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Lichtquelle einen linear polarisierten Lichtstrahl aus, welcher eine Lichtwellenlänge aufweist, bei welcher eine Phasenverschiebung von π, multipliziert mit einer positiven ganzen Zahl, durch eine transparente Substanz erzeugt wird, die ein vorbestimmtes Muster auf dem Substrat bildet, oder aber eine Wellenlänge aufweist, die im wesentlichen gleich der Wellenlänge des Lichtes ist, welches zur Belichtung des vorbestimmten Musters verwendet wird. Weiterhin weist besonders bevorzugt bei der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung das Defekterfassungssystem eine Differenzschaltung auf, die ein Differenzsignal als Differenz der beiden Ausgangssignale erzeugt, die von dem ersten und zweiten Photodetektor eingegeben werden, entsprechend den beiden verschiedenen polarisierten Lichtstrahlen, die von der Polarisationsauswahlvorrichtung ausgewählt werden, eine Binärumwandlungsschaltung, welche das Differenzsignal von der Differenzschaltung mit einem vorbestimmten Schwellenwert vergleicht, um hierdurch ein binäres Signal zu erzeugen, sowie eine Beurteilungsschaltung, welche die auf dem Substrat vorhandenen Defekte auf der Grundlage des binären Signals von der Binärumwandlungsschaltung feststellt.

Im allgemeinen kann ein Differential-Interferenzmikroskop eine geometrische Niveaudifferenz, die auf dem Probenkörper vorhanden ist, mit einem Kontrast zur Verfügung stellen, der nahezu gleich einem Differentialbild ist. Typische Niveaudifferenzen, die auf dem Probenkörper vorhanden sind, werden jedoch nicht nur einfach durch Unregelmäßigkeiten der Oberfläche (geometrische Niveauunterschiede oder Niveaudifferenzen) hervorgerufen. Beispielsweise bei einem Chrommuster, welches auf einem Glassubstrat abgelagert ist, ist nicht nur eine geometrische Niveaudifferenz entsprechend der Dicke des Chromfilms vorhanden, sondern ändert sich das Lichtreflexionsvermögen wesentlich zwischen beiden Seiten der Niveaudifferenz.

Daher hat eine typische Niveaudifferenz die Eigenschaft, daß sie sowohl die Phase als auch die Amplitude des auf sie einfallenden Lichts ändert. Daher erzeugen unterschiedliche Niveaudifferenzen entsprechend unterschiedliche Ausmaße der Phasen- und Amplitudenmodulation. Es ist nicht immer möglich, durch ein festes optisches System ein Differential- Interferenzbild mit optimalem Kontrast zu erhalten. Als Ergebnis verschiedener, von den vorliegenden Erfindern unternommene Untersuchungen wird jedoch eine einfache, neue Anordnung den konventionellen Konstruktionen eines Laserabtastungs-Differential-Interferenzmikroskops und eines abbildenden Differential-Interferenzmikroskops zugefügt, wodurch man eine Beobachtungsvorrichtung erhält, die als Differential-Interferenzmikroskop ausgebildet ist, welches ein Differential-Interferenzbild mit optimalem Kontrast für jeden Niveauunterschied erzeugen kann, eine Niveaudifferenzmeßvorrichtung, welche quantitativ jede Niveaudifferenz mit hoher Genauigkeit messen kann, und eine Defektuntersuchungsvorrichtung, welche Defekte und Fremdkörper auf Strichplatten verschiedener Arten mit hoher Empfindlichkeit feststellen kann.

Die Defektuntersuchungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird dadurch erhalten, daß hierbei ein abbildendes Differential-Interferenzmikroskop oder ein Differential- Interferenzmikroskop mit einem optischen Laserabtastsystem vorgesehen wird. Der Analysator (die Polarisationsauswahlvorrichtung), der bei einem derartigen Differential-Interferenzmikroskop vorgesehen ist, wird beispielsweise als Polarisationsstrahlteiler verwendet, um das von dem Strahlteiler hindurchgelassene und das von diesem reflektierte Licht gleichzeitig oder zeitlich unterteilt zu erfassen, wodurch ein Differential-Interferenzbild auf der Grundlage der Differenz des Ausgangssignals von dem durchgelassenen Licht und dem reflektierten Licht erhalten wird.

Das Beleuchtungslicht weist eine Wellenlänge auf, die im wesentlichen gleich der Belichtungswellenlänge einer Belichtungsvorrichtung ist, oder aber eine Wellenlänge, bei welcher eine Phasenverschiebung von π, multipliziert mit einer positiven ganzen Zahl, durch einen Phasenschieber nach Durchgang oder Reflexion durch das Substrat so erzeugt wird, daß eine Änderung der Phase entsprechend π, multipliziert mit einer positiven ganzen Zahl, in dem Lichtstrahl hervorgerufen wird, der durch eine keine Defekte aufweisende, transparente Substanz (Phasenschieber) durchgelassen wird. Wenn der Analysatorwinkel des Polarisationsstrahlteilers optimal eingestellt ist, kann die Empfindlichkeit zur Erfassung eines Defekts (eines Fremdkörpers) maximiert werden, und kann eine Ausgangssignaldifferenz bei der Betrachtung der keinen Defekt aufweisenden, transparenten Substanz zu Null gemacht werden. Daher läßt sich eine Defektdurchsuchungsvorrichtung erhalten, die sowohl das Vorhandensein als auch die Abwesenheit eines Defekts in einem Phasenschieber als auch das Vorhandensein bzw. die Abwesenheit einer transparenten Fremdkörpersubstanz untersuchen kann.

Nachstehend wird theoretisch der Betriebsablauf der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert. Da die Niveaudifferenz eines Schaltungsmusters auf einer Strichplatte im wesentlichen eindimensional ist, werden sämtliche Bauteile, die im optischen System vorgesehen sind, eindimensional behandelt. Zwar weisen reale optische Systeme zweidimensionale Eigenschaften auf, jedoch kann selbstverständlich auf zweidimensionale Modelle übergegangen werden, wenn einfach ein orthogonales Koordinatensystem bei jedem der nachstehenden Ausdrücke eingeführt wird.

Weiterhin wird in der nachstehenden Beschreibung Laserlicht, welches räumlich kohärentes Licht darstellt, als typisches Beleuchtungslicht zur Beleuchtung eines Probenkörpers verwendet. Selbstverständlich lassen sich andere Arten an Beleuchtungslicht einsetzen. Es wird darauf hingewiesen, daß bei einem abbildenden Differential-Interferenzmikroskop daßelbe Differential-Interferenzbild dadurch erhalten werden kann, daß der σ-Wert des Beleuchtungssystems ordnungsgemäß eingestellt wird, obwohl die Brennweite unterschiedlich ist.

Es wird angenommen, daß eine eindimensionale Koordinate x auf einem Probenkörper festgelegt ist, und daß eine Niveaudifferenz eines Schaltungsmusters auf einer Strichplatte im Ursprung x = 0 vorhanden ist. Weiterhin wird angenommen, daß das Objekt eben ist, abgesehen von x = 0, und daß eine komplexe Amplitudenverteilung O(x) durch folgenden Ausdruck (1) gegeben ist:

wobei a und b Quadratwurzeln des Reflexionsvermögens oder des Durchlaßvermögens (Transmissionsvermögens) (also der Absolutwert des komplexen Amplituden-Reflexionsvermögens oder des komplexen Amplituden-Transmissionsvermögens) des Objekts in Bereichen von x 0 und x < 0 sind, und ψ das Ausmaß der Änderung der Phase des einfallenden Lichts ist, welches durch die Niveaudifferenz verursacht wird.

Als nächstes wird die Intensität I des Differential- Interferenzbildes an diesem Ort der Niveaudifferenz bestimmt. Am Niveaudifferenzort, also x = 0, liegen zwei Laserpunkte (Punktbilder des Beleuchtungslichtes), die auf der Probenoberfläche durch die Beobachtungsvorrichtung erzeugt werden, jeweils an Positionen, die zueinander symmetrisch sind, auf beiden Seiten der dazwischen angeordneten Niveaudifferenz. Nimmt man nämlich an, daß die Entfernung zwischen den beiden Laserpunkten (Punktbildern des Beleuchtungslichtes) 2δ beträgt, so liegt das Zentrum des ersten Punktes bei x = δ, wogegen das Zentrum des zweiten Punktes bei x = -δ liegt.

Zunächst wird der erste Punkt betrachtet. Wird die Amplitudenverteilung des Laserpunkts auf dem Objekt zu u(x) angenommen, so ergibt sich die komplexe Amplitude P₁ des Lichts, welche in Richtung von cosα infolge der Beugung des ersten Punktes gebeugt wird, aus folgendem Ausdruck (2).

Entsprechend ergibt sich in Bezug auf den zweiten Punkt die komplexe Amplitude P₂ des in die Richtung Cosinus α gebeugten Lichts infolge der Beugung aus dem nachfolgenden Ausdruck (3):

Nimmt man an, daß die Phasendifferenz, die zwischen dem Licht entsprechend dem ersten Punkt und dem Licht entsprechend dem zweiten Punkt durch ein optisches System erzeugt wird, das sich von einem Laserlichtaussendepunkt (Lichtquelle) zu einem Punkt unmittelbar vor einem Analysator erstreckt, beispielsweise einem Polarisationsstrahlteiler (also die Phasendifferenz zwischen den Lichtkomponenten, welche jeweils diesen beiden Punkten entsprechen, unmittelbar vor dem Analysator, wenn eine Spiegeloberfläche oder eine Strichplatte ohne irgendein Schaltungsmuster und ohne einen Defekt als Probenkörper verwendet wird), θ beträgt, und der Azimuth (Analysatorwinkel) des Analysators (Polarisationsstrahlteiler) gleich Φ ist, so ergeben sich die durchgelassene Lichtintensität i_T und die reflektierte Lichtintensität i_R am Analysator (Polarisationsstrahlteiler) jeweils aus dem folgenden Ausdruck (4) bzw. (5):

i_T= |cosΦP₁ + exp [iθ] sinΦP₂|² (4)

i_R = |-sinΦP₁ + exp [iθ] cosΦP₂|² (5).

Tatsächlich werden alle gebeugten Lichtkomponenten mit Richtungscosinuswerten, die kleiner als die numerische Apertur NA einer Linse sind, von der Linse empfangen. Die gesamte durchgelassene Lichtintensität I_T und die gesamte reflektierte Lichtintensität I_R ergeben sich daher aus dem folgenden Ausdruck (6) bzw. (7):

Daher ergibt sich das Differenzsignal S zwischen der gesamten durchgelassenen Lichtintensität I_T und der gesamten reflektierten Lichtintensität I_R aus folgendem Ausdruck (8):

S = I_T - I_R (8).

Werden die Ausdrücke (1) bis (7) in den Ausdruck (8) eingesetzt, erhält man eine Beziehung, die in dem nachstehenden Ausdruck (9) angegeben ist:

S = 2C {cos2Φ (a² - b²) - sin2Φ 2ab cos (θ + Ψ)} (9)

Bei der vorliegenden Erfindung erhält man, wenn die Phasendifferenz auf θ = π/2 eingestellt ist, die durch den nachstehenden Ausdruck (10) angegebene Beziehung:

S = 2C{cos2Φ (a² - b²) - sin2Φ 2ab sinΨ)} (10).

In den beiden voranstehenden Ausdrücken (9) und (10) ist C eine Apparatekonstante, die unabhängig vom Objekt ist, und sich aus folgendem Ausdruck (11) ergibt:

Die rechte Seite des Ausdrucks (10) kann als Form eines inneren Produkts von Vektoren dargestellt werden, die sich aus folgendem Ausdruck (12) ergibt:

S = 2C(cos2Φ, sin2Φ) (a² - b², -2ab sinΨ) (12).

Daher erreicht das Differenzsignal S an dem Niveaudifferenzort ein Maximum, wenn die beiden Vektoren des voranstehenden Ausdrucks (12) parallel zueinander angeordnet sind, also wenn der Analysatorwinkel Φ folgende Bedingung (13) erfüllt:

Aus dem Ausdruck (12) sieht man darüber hinaus, daß das Differenzsignal S am Niveaudifferenzort ein Minimum annimmt (zu Null wird), wenn die beiden Vektoren im voranstehenden Ausdruck (12) orthogonal zueinander sind, also wenn der Analysatorwinkel, welcher die voranstehende Bedingung (12) erfüllt, um π/4 verschoben wird. Hierbei erhält man den Analysatorwinkel, wenn ±/π/4 dem Wert für Φ hinzugefügt wird, welcher der voranstehenden Bedingung (13) genügt.

Nachstehend wird der Grund dafür erläutert, warum bei der vorliegenden Erfindung die Phasendifferenz auf θ = π/2 eingestellt wird.

Wenn zuerst θ = π/2 eingestellt wird, ist cos (θ + ψ), also der Anteil einschließlich der Phasendifferenz θ auf der rechten Seite von Gleichung (9), als sinψ in dem Differenzsignal S enthalten, wie aus Gleichung (10) hervorgeht. Daher wird die Empfindlichkeit des Differenzsignals S in Bezug auf die kleine Phasendifferenz ψ entsprechend der kleinen Niveaudifferenz besonders groß, wenn die Phasendifferenz von θ = π/2 eingestellt wird. Mit anderen Worten kann, wenn eine Phasendifferenz θ = π/2 eingestellt wird, das Differenzsignal S (der Kontrast) in Bezug auf die kleine Niveaudifferenz groß ausgebildet werden.

Weiterhin können, wenn die Phasendifferenz θ = π/2 eingestellt wird, die Differenzsignale S (die Kontraste) für beide Seitenkanten oder Seitenränder der Niveaudifferenz gleichzeitig maximiert (bzw. minimiert) werden. Nimmt man an, daß das Amplituden-Reflexionsvermögen am Niveaudifferenzort gleich b ist, und daß das Amplituden-Reflexionsvermögen an ebenen Abschnitten an beiden Seiten des Ortes gleich a ist, so ändert sich die Phasendifferenz infolge der Niveaudifferenz von 0 auf ψ, wenn sich das Amplituden- Reflexionsvermögen an einer Kante von a auf b ändert. An der anderen Kante ändert sich die Phasendifferenz von ψ auf 0, wenn sich das Amplituden-Reflexionsvermögen von b auf a ändert.

Zwischen den Kanten sind daher a und b vertauscht, und sind die Vorzeichen der Phasendifferenz ψ auf der rechten Seite des Ausdrucks (13) einander entgegengesetzt. Selbst wenn a und b vertauscht sind, und das Vorzeichen der Phasendifferenz ψ umgekehrt wird, ändert sich hierbei der Wert der rechte Seite des Ausdrucks (13) nicht. Dies bedeutet, daß der Analysatorwinkel zum Maximieren (bzw. Minimieren) des Differenzsignals S (Kontrast) einer Kante gleich dem Analysatorwinkel zum Maximieren (bzw. Minimieren) des Differenzsignals S (Kontrast) der anderen Kante ist. Mit anderen Worten kann, wenn die Phasendifferenz θ = π/2 eingestellt ist, eine gleichzeitige Maximierung (bzw. Minimierung) der Differenzsignale S (Kontraste) für beide Seitenkanten der Niveaudifferenz gleichzeitig bei demselben Analysatorwinkel erfolgen.

Wenn die Phasendifferenz θ = 0 statt θ = π/2 eingestellt wird, wird das Differenzsignal S an dem Niveaudifferenzort maximiert, wenn die beiden Vektoren der voranstehenden Gleichung (12) orthogonal zueinander angeordnet sind, also der Analysatorwinkel Φ folgende Bedingung (14) erfüllt:

Wenn im voranstehenden Ausdruck (14) a und b vertauscht werden, und das Vorzeichen der Phasendifferenz ψ umgekehrt wird, ändert sich der Wert der rechten Seite. Es sei denn, daß wie im Falle der vorliegenden Erfindung die Phasendifferenz θ = π/2 eingestellt ist, wird nämlich selbst dann, wenn der Kontrast für eine Kante maximiert (bzw. minimiert) wird, der Kontrast für die andere Kante nicht maximiert (bzw. minimiert) in Bezug auf den Analysatorwinkel zu diesem Zeitpunkt.

Daher wird bei der vorliegenden Erfindung die Phasendifferenz, die bei den Lichtkomponenten erzeugt wird, welche den beiden Lichtpunkten entsprechen, durch das optische System zu dem Zeitpunkt, an welchem diese Komponenten gerade den Ort vor dem Analysator erreichen, auf π/2 eingestellt, so daß daher das Licht den Analysator als zirkular-polarisiertes Licht erreicht, während der Analysatorwinkel Φ des Polarisationsstrahlteilers variabel ist. Auf diese Weise kann in Bezug auf jede Niveaudifferenz das Differenzsignal am Niveaudifferenzort vom Maximum zum Minimum geändert werden. Der Kontrast des Differential- Interferenzbildes, welches in Bezug auf irgendeine Niveaudifferenz erzeugt wird, kann daher jederzeit eingestellt werden.

Wie voranstehend geschildert ist bei der vorliegenden Erfindung die Phasendifferenz, welche bei den Lichtkomponenten entsprechend den beiden Punkten durch das optische System zu dem Zeitpunkt erzeugt wird, an welchem diese Lichtkomponenten den Ort unmittelbar vor dem Analysator erreichen, auf π/2 eingestellt, so daß das Licht den Analysator als zirkular-polarisiertes Licht erreicht, während der Analysatorwinkel Φ des Polarisationsstrahlteilers variabel ausgebildet ist. Daher kann der Wert der rechten Seite des Ausdrucks (13) aus dem Analysatorwinkel bestimmt werden, bei welchem das Differenzsignal S an dem Niveaudifferenzort maximiert wird. Weiterhin kann der entgegengesetzte Wert der rechten Seite im Ausdruck (13) aus dem Analysatorwinkel bestimmt werden, bei welchem das Differenzsignal S an dem Niveaudifferenzort minimiert wird.

Wenn nämlich der Analysatorwinkel gemessen wird, bei welchem das Differenzsignal S qualitativ maximiert oder minimiert wird, nämlich ohne quantitative Messung des Wertes des Differenzsignals S (ohne direkte Messung der Lichtmenge), kann ein Wert einschließlich der Phasendifferenz ψ infolge der Niveaudifferenz mit hohe Genauigkeit bestimmt werden. Hierbei enthält die rechte Seite des Ausdrucks (13) die Amplituden-Reflexionsvermögen a und b zusätzlich zur Phasendifferenz ψ. Um die Amplituden-Reflexionsvermögen a und b zu bestimmen, wird das Summensignal W = I_T + I_R an einem Ort bestimmt, der ausreichend weit von der Niveaudifferenz entfernt ist, wie nachstehend genauer erläutert wird.

Beispielsweise ist an einem Punkt für x < 0, der ausreichend weit von der Niveaudifferenz x = 0 entfernt ist, die durch nachstehenden Ausdruck (15) angegebene Beziehung mit guter Approximation gültig:

Wenn der Ausdruck (15) in die Ausdrücke (4) bis (7) eingesetzt wird, und θ = π/2 eingestellt wird, ergibt sich das Summensignal W_a in Bezug auf die Position für x < 0, die ausreichend weit von der Niveaudifferenzposition x = 0 entfernt ist, aus folgendem Ausdruck (16):

Wenn die Quadratwurzel des sich aus dem Ausdruck (16) ergebenen Summensignals W_a berechnet wird, kann daher das Amplituden-Reflexionsvermögen a bestimmt werden. Hierbei enthält, zusätzlich zum Amplituden-Reflexionsvermögen a, der Ausdruck (16) eine Apparatekonstante, welche von der Vorrichtung abhängt. Diese Apparatekonstante stellt eine berechenbare Größe dar. In der Praxis kann die Apparatekonstante bestimmt werden, wenn eine Kalibrierung mit einer Probe durchgeführt wird, deren Niveaudifferenz und Reflexionsvermögen bekannt sind.

Weiterhin kann, wenn die Quadratwurzel des Summensignals W_b in Bezug auf eine Position für x < 0, die ausreichend weit von der Niveaudifferenzposition x = 0 angeordnet ist, berechnet wird, das andere Amplituden-Reflexionsvermögen b entsprechend bestimmt werden.

Auf der Grundlage des Wertes für die rechte Seite des Ausdrucks (13), der aus dem Analysatorwinkel bestimmt wird, bei welchem das Differenzsignal S maximiert bzw. minimiert wird, und der beiden Amplituden-Reflexionsvermögenwerte a und b, die aus dem Summensignal W_a bzw. W_b berechnet werden, kann daher die Phasendifferenz ψ berechnet werden. Auf der Grundlage der so berechneten Phasendifferenz ψ, kann die Niveaudifferenz Δh aus folgendem Ausdruck (17) bestimmt werden:

wobei λ die Wellenlänge des Lichtes ist, und n der Brechungsindex eines Mediums (1 für Luft).

Hierbei wird, wenn der komplexe Brechungsindex an beiden Seiten der Niveaudifferenz verschieden ist, ein Unterschied im Ausmaß des Phasensprunges des Lichtes bei der Reflexion in Bezug auf zwei Laserlichtpunkte (Punktbilder des Beleuchtungslichtes) erzeugt. Daher ist es erforderlich, vorher die Differenz des Ausmaßes des Phasensprunges des Lichts zu messen, und dann mit dieser gemessenen Differenz des Phasensprungbetrages des Lichts den Wert für die Phasendifferenz ψ zu korrigieren, der entsprechend Ausdruck (13) bestimmt wurde. Wenn jedoch die Differenz des Ausmaßes des Phasensprung für das Licht eine solche Größe aufweist, daß sie innerhalb des Fehlerbereiches liegt, ist keine derartige Korrektur erforderlich.

Weiterhin wird gemäß der vorliegenden Erfindung die Phasendifferenz, welche bei den Lichtkomponenten entsprechend den beiden Lichtpunkten durch das optische System zu dem Zeitpunkt erzeugt wird, an welchem diese Lichtkomponenten den Ort unmittelbar vor dem Analysator erreichen, auf π/2 eingestellt, so daß daher das Licht den Analysator als zirkular-polarisiertes Licht erreicht, während der Analysatorwinkel Φ des Polarisationsstrahlteilers auf π/4 eingestellt wird. Daher ergibt sich das Differenzsignal S an dem Niveaudifferenzort aus folgendem Ausdruck (18):

S = -4Cabsinψ (18).

Wenn der Wert des Differenzsignals S quantitativ gemessen wird (also die Lichtmenge gemessen wird), kann daher ein Wert bestimmt werden, der die Phasendifferenz ψ enthält. Hierbei enthält die rechte Seite des Ausdrucks (18) das jeweilige Amplituden-Reflexionsvermögen a bzw. b für die Seiten der Niveaudifferenz, zusätzlich zur Phasendifferenz ψ. Um die Amplituden-Reflexionsvermögen a und b zu bestimmen, wird wie voranstehend erläutert das Summensignal W = I_T + I_R an einer Position bestimmt, die ausreichend weit von dem Ort der Niveaudifferenz entfernt ist.

Daher kann die durch Ausdruck (16) angegebene Beziehung, welche das Summensignal W_a betrifft, und ein entsprechender Ausdruck, der das Summensignal W_b betrifft, dazu verwendet werden, die Amplituden-Reflexionsvermögen a und b aus dem Ausdruck (18) zu eliminieren. Dies führt dazu, daß sich die durch den folgenden Ausdruck (19) angegebene Beziehung ergibt:

Hierbei enthält, zusätzlich zum Differenzsignal und den Summensignalen W_a und W_b, die rechte Seite des Ausdrucks (19) eine Apparatekonstante D, die von der Vorrichtung abhängt. Diese Apparatekonstante D stellt eine berechenbare Größe dar. In der Praxis kann die Apparatekonstante D bestimmt werden, wenn eine Kalibrierung mit einer Probe durchgeführt wird, deren Niveaudifferenz und Reflexionsvermögen bekannt sind.

Daher kann die Phasendifferenz ψ auf der Grundlage des Ausdrucks (19) bestimmt werden, der eine Beziehung angibt, die von der Änderung des Amplituden-Reflexionsvermögens zwischen dem Differenzsignal S und der Phasendifferenz ψ abhängt. Auf der Grundlage der so bestimmten Phasendifferenz ψ kann die Niveaudifferenz Δh aus dem voranstehend angegebenen Ausdruck (17) bestimmt werden.

Wenn der komplexe Brechungsindex an beiden Seiten der Niveaudifferenz verschieden ist, wird hierbei eine Differenz des Ausmaßes des Phasensprunges des Lichts bei der Reflexion in Bezug auf die beiden Laserlichtpunkte erzeugt. Daher ist es erforderlich, die Differenz des Ausmaßes des Phasensprunges des Lichts vorher zu messen, und dann mit der so gemessenen Differenz des Ausmaßes des Phasensprunges des Lichts den Wert der Phasendifferenz ψ zu korrigieren, der gemäß Ausdruck (19) bestimmt wird. Wenn jedoch die Differenz des Ausmaßes des Phasensprunges des Lichts eine solche Größe aufweist, daß sie innerhalb des Fehlerbereiches liegt, ist keine derartige Korrektur erforderlich.

Das Hauptziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine transparente Fremdkörpersubstanz als Phasenobjekt zu erfassen, und einen Defekt der Phasendifferenz eines Phasenschieberabschnitts festzustellen. In diesem Fall wird das Differenzausgangssignal S des Ausdrucks (10) besonders vorteilhaft, da nämlich die maximale Verstärkung (Empfindlichkeit) erzielt wird, wie aus dem Ausdruck (18) hervorgeht, wenn der Analysatorwinkel auf Φ = π/4 + nπ/2 (n = 0, 1, 2, 3, . . . ) eingestellt wird. Wenn im Gegensatz Φ = nπ/2 (n = 0, 1, 2, 3, . . . ) eingestellt wird, wird die Fähigkeit zur Erfassung einer Fremdkörpersubstanz als Phasenobjekt minimal.

Wenn der Niveaudifferenzabschnitt eines keine Defekte aufweisenden Schaltungsmusters mit hindurchgehender Beleuchtung beobachtet werden soll, ist das Differenzausgangssignal S vorzugsweise minimal (Null). Es werden drei Fälle für die Verteilung des Transmissionsvermögens der komplexen Amplitude betrachtet, welche die Niveaudifferenz eines keine Defekte aufweisenden Schaltungsmusters wiedergibt. Der erste Fall betrifft die Niveaudifferenz an der Grenzfläche zwischen dem Glasabschnitt und dem Phasenschieberabschnitt, und wird durch Ausdruck (20) angegeben. Der zweite Fall betrifft die Niveaudifferenz an der Grenzfläche zwischen dem Glasabschnitt und dem Chrom- Lichtabschirmfilm, und wird durch den Ausdruck (21) angegeben. Der dritte Fall betrifft die Niveaudifferenz an der Grenzfläche zwischen dem Chrom-Lichtabschirmfilm und dem Phasenschieberabschnitt, und wird durch Ausdruck (22) angegeben:

In den Fällen, in welchen die komplexe Amplitudenverteilung der Niveaudifferenz durch zwei Ausdrücke (21) und (22) angegeben wird, ergibt der voranstehende Ausdruck (18) automatisch den Wert Null. In jenem Fall, in welchem die komplexe Amplitudenverteilung der Niveaudifferenz durch die Ausdrücke (20) gegeben ist, ergibt der Ausdruck (18) den Wert Null, wenn ψ1 = nπ ist (n = 0, 1, 2, 3, . . . ). Das Ausmaß der Phasenverschiebung am Phasenschieberabschnitt in Bezug auf Licht mit der Belichtungswellenlänge beträgt π, multipliziert mit einer ungeraden Zahl. Daher wird eine Defektuntersuchung vorzugsweise unter Verwendung einer Wellenlänge durchgeführt, die im wesentlichen gleich der Belichtungswellenlänge einer Belichtungsvorrichtung ist, oder mit einer Wellenlänge, bei welcher der Phasenschieber eine Phasenverschiebung von π, multipliziert mit einer positiven ganzen Zahl, nach dem Durchgang durch das transparente Substrat erzeugt.

Die voranstehend angegebene Bedingung für die Wellenlänge der Durchsichtbeleuchtung ist nur für die Untersuchung der Phasenverschiebermaske erforderlich, welche die durch Gleichung (20) angegebene Grenzfläche aufweist. Nachstehend werden die verschiedenen Photomaskentypen (die entweder als Photomaske oder Strichplatte bezeichnet werden) überlegt.

Zum heutigen Zeitpunkt wurden verschiedene Arten von Phasenverschiebermasken für den Gebrauch im Labor entwickelt, jedoch wenige für den kommerziellen Gebrauch, und es gibt bislang wenige Variationen. Die am häufigsten heutzutage auf dem Markt auftauchenden Phasenverschiebermasken sind Halbtonmasken, die manchmal als abgeschwächte Masken bezeichnet werden, sowie die Photomaske des Levenson-Typs. Der erstgenannte Typ weist eine durch Gleichung (20) angegebene Grenzfläche auf, wogegen der letztgenannte Typ nicht die durch Gleichung (20) festgelegte Grenzfläche aufweist.

Abgesehen von diesen Phasenverschiebermasken weisen selbstverständlich die konventionellen Masken (ohne Phasenschieber) nicht eine durch Gleichung (20) angegebene Grenzfläche auf. Wenn die zu untersuchenden Masken daher auf entweder Phasenschiebermasken des Levenson-Typs oder auf konventionelle Photomasken beschränkt werden, so ist es nicht erforderlich, eine Wellenlänge für die Durchsichtbeleuchtung auszuwählen.

Später wird noch eine andere Vorgehensweise zum Minimieren des Signals S auf der durch Gleichung (20) festgelegten Grenzfläche beschrieben, unter Verwendung der Einstellung der Winkelrichtung des Analysators in Bezug auf Gleichung (10). Diese alternative Vorgehensweise gilt natürlich nur für die Strichplatte mit der durch Gleichung (20) festgelegten Grenzfläche.

Bei den nachstehend geschilderten Ausführungsformen wird als Beleuchtungslicht Licht mit einer Wellenlänge verwendet, die im wesentlichen gleich der Belichtungswellenlänge ist oder an diese angepaßt ist, und gilt ψ1 = π. Wenn hierbei der Analysatorwinkel Φ auf π/4 eingestellt wird, kann die Meßfähigkeit maximiert werden, und kann das Differenzausgangssignal bei der Beobachtung eines keine Defekte aufweisenden Schaltungsmusters zu Null gemacht werden.

Wenn das Schaltungsmuster einer Strichplatte, das untersucht werden soll, auf einen Chrom-Lichtabschirmfilm begrenzt ist, wird die Verteilung des Transmissionsvermögens der komplexen Amplitude, welche die Niveaudifferenz eines keine Defekte aufweisenden Schaltungsmusters angibt, durch nur den Ausdruck (21) ausgedrückt. Hierbei wird der Azimuth des Analysators (Analysatorwinkel) Φ auf π/4 eingestellt, und kann das Beleuchtungslicht eine freiwählbare Wellenlänge aufweisen.

Wenn die zu untersuchende Strichplatte auf eine Halbtonstrichplatte beschränkt ist, wird die Verteilung des Transmissionsvermögens der komplexen Amplitude, welche die Niveaudifferenz eines keine Defekte aufweisenden Schaltungsmusters angibt, nur durch den Ausdruck (20) angegeben. Hierbei kann als Wellenlänge des Beleuchtungslichtes eine Wellenlänge ausgewählt werden, die im wesentlichen gleich der Belichtungswellenlänge der Belichtungsvorrichtung ist, oder eine Wellenlänge, bei welcher der Phasenschieber eine Phasenverschiebung von π, multipliziert mit einer positiven ganzen Zahl, nach dem Durchgang durch das transparente Substrat erzeugt, und kann der Azimuth des Analysators (Analysatorwinkel) Φ₁ so eingestellt werden, daß der Ausdruck (22) erfüllt ist:

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Allerdings dient dies nur zur Erläuterung, und soll den Umfang der vorliegenden Erfindung nicht einschränken.

Das weitere Ausmaß der Einsetzbarkeit der vorliegenden Erfindung wird aus der nachstehenden, eingehenden Beschreibung noch deutlicher. Allerdings wird darauf hingewiesen, daß die detaillierte Beschreibung und spezifischen Beispiele, welche zwar bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung angeben, nur zum Zwecke der Erläuterung erfolgen, da sich verschiedene Änderungen und Modifikationen innerhalb des Wesens und Umfangs der vorliegenden Erfindung vornehmen lassen, wie aus dieser detaillierten Beschreibung für Fachleute deutlich werden wird.

Es zeigt:

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild des Aufbaus eines Differential-Interferenzmikroskops als erste Ausführungsform der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2A und 2B Photographien, die Differential- Interferenzbilder zeigen, die erhalten werden, wenn der Kontrast bei dem Differential- Interferenzmikroskop von Fig. 1 auf einen Maximalwert bzw. Minimalwert eingestellt wird;

Fig. 3 ein schematisches Blockschaltbild des Aufbaus eines Differential-Interferenzmikroskops als zweite Ausführungsform der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 ein schematisches Blockschaltbild des Aufbaus einer Niveaudifferenzmeßvorrichtung als dritte Ausführungsform der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5A und 5B Diagramme, die jeweils typische Profile des Differenzsignals S und des Summensignals W in der Niveaudifferenzmeßvorrichtung von Fig. 4 zeigen;

Fig. 6 ein schematisches Blockschaltbild des Aufbaus einer Niveaudifferenzmeßvorrichtung als vierte Ausführungsform der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 7 ein schematisches Blockschaltbild des Aufbaus eines Differential-Interferenzmikroskops als fünfte Ausführungsform der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 8 ein schematisches Blockschaltbild des Aufbaus eines Differential-Interferenzmikroskops als sechste Ausführungsform der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 9 ein schematisches Blockschaltbild des Aufbaus eines Differential-Interferenzmikroskops als siebte Ausführungsform der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 10 ein schematisches Blockschaltbild des Aufbaus einer Niveaudifferenzmeßvorrichtung als achte Ausführungsform der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 11A und 11B Diagramme, welche jeweils typische Profile des Differenzsignals S und des Summensignals W in der Niveaudifferenzmeßvorrichtung von Fig. 10 zeigen;

Fig. 12 ein schematisches Blockschaltbild des Aufbaus einer Niveaudifferenzmeßvorrichtung als neunte Ausführungsform der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 13 ein schematisches Blockschaltbild des Aufbaus einer Niveaudifferenzmeßvorrichtung als zehnte Ausführungsform der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 14 ein schematisches Blockschaltbild des Aufbaus einer Niveaudifferenzmeßvorrichtung als elfte Ausführungsform der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 15 ein schematisches Blockschaltbild des Aufbaus einer Niveaudifferenzmeßvorrichtung als zwölfte Ausführungsform der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 16 ein schematisches Blockschaltbild des Aufbaus einer Niveaudifferenzmeßvorrichtung als dreizehnte Ausführungsform der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 17 ein schematisches Blockschaltbild des Aufbaus einer Defektuntersuchungsvorrichtung als vierzehnte Ausführungsform der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 18 ein schematisches Blockschaltbild des Aufbaus einer Defektuntersuchungsvorrichtung als fünfzehnte Ausführungsform der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 19 ein schematisches Blockschaltbild des Aufbaus einer Defektuntersuchungsvorrichtung als sechzehnte Ausführungsform der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 20 ein schematisches Blockschaltbild des Aufbaus einer Defektuntersuchungsvorrichtung als siebzehnte Ausführungsform der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 21 ein schematisches Blockschaltbild des Aufbaus einer Defektuntersuchungsvorrichtung als achtzehnte Ausführungsform der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 22 ein schematisches Blockschaltbild des Aufbaus einer Defektuntersuchungsvorrichtung als neunzehnte Ausführungsform der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 23 ein schematisches Blockschaltbild des Aufbaus einer Defektuntersuchungsvorrichtung als zwanzigste Ausführungsform der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 24 ein schematisches Blockschaltbild des Aufbaus einer ersten Modifikation der in den Fig. 1 bis 23 gezeigten Ausführungsformen; und

Fig. 25 ein schematisches Blockschaltbild des Aufbaus einer zweiten Modifikation der in den Fig. 1 bis 23 gezeigten Ausführungsformen.

Nachstehend wird der Aufbau und der Betriebsablauf verschiedener Ausführungsformen der Beobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 25 beschrieben. Bei der Beschreibung der Zeichnungen werden Bauteile, die identisch sind, mit identischen Bezugszeichen bezeichnet, so daß insoweit nicht immer eine erneute Beschreibung erfolgt. Weiterhin wird darauf hingewiesen, daß die Größenverhältnisse in den Zeichnungen nicht immer die gleichen sind wie in der Beschreibung.

ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, weist das Differential- Interferenzmikroskop bei dieser Ausführungsform eine Laserlichtquelle 1 auf, die als räumlich kohärentes Licht einen linear polarisierten Lichtstrahl liefert, dessen Polarisationsrichtung beispielsweise parallel zur Papieroberfläche von Fig. 1 verläuft. Der Lichtstrahl von der Laserlichtquelle 1 wird durch eine Kollimatorlinse 2 in paralleles Licht umgewandelt, und fällt dann auf einen Halbspiegel 3 auf.

Der von dem Halbspiegel 3 in Richtung nach unten in der Figur reflektierte Lichtstrahl wird räumlich durch einen zweidimensionalen Scanner (Abtaster) 4 abgelenkt, und fällt dann auf ein Nomarski-Prisma 5 auf. Das Nomarski-Prisma 5 ist ein doppelbrechendes Prisma, welches eine optische Achse aufweist, die die Polarisationsrichtung des einfallenden Laserstrahls bei 45° schneidet, und welches den einfallenden Laserstrahl in zwei Lichtkomponenten entsprechend deren Polarisationseigenschaften aufteilt.

Die beiden von dem Nomarski-Prisma 5 aufgeteilten Lichtkomponenten werden durch eine Objektivlinse 6 konvergent gemacht, um so zwei Laserpunkte auf einem Probenkörper 7 auszubilden, beispielsweise einem Substrat, das auf einem Tisch 8 montiert ist.

Infolge der Auswirkung des Nomarski-Prismas 5 werden daher zwei geringfügig voneinander beabstandete Laserlichtpunkte auf dem Probenkörper 7 erzeugt. Das Objekt oder Probenkörper 7 wird zweidimensional durch diesen Laserlichtpunkte abgetastet, entsprechend dem zweidimensionalen Ablenkungsbetrieb des zweidimensionalen Scanners 4.

Zwei von dem Objekt 7 reflektierte Laserstrahlen in Bezug auf die beiden Laserlichtpunkte gelangen erneut durch die Objektivlinse 6 hindurch, und werden dann durch das Nomarski- Prisma 5 miteinander kombiniert.

Hierbei ist der Ort der Einführung des Nomarski-Prismas 5 in die optische Achse der Objektivlinse 6 so festgelegt, daß das Nomarski-Prisma 5 eine Phasendifferenz von π, multipliziert mit einer positiven ganzen Zahl, bei den Lichtkomponenten entsprechend den beiden Laserlichtpunkten erzeugt, wenn sie sich in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung durch das Prisma bewegen. Wenn daher das Objekt 7 eine ebene Oberfläche aufweist, bei welcher keine Niveaudifferenz vorhanden ist, nämlich eine Spiegeloberfläche, bei welcher die beiden Laserlichtpunkte keine Relativänderung ihrer Wellenlängen und Phasen erfahren, wird die Phasendifferenz zwischen den beiden reflektierten Laserstrahlen infolge des Nomarski-Prismas 5 gleich π, multipliziert mit einer positiven ganzen Zahl. Anders ausgedrückt werden die beiden von dem Objekt 7 reflektierten Laserstrahlen in Bezug auf die beiden Laserlichtpunkte durch das Nomarski-Prisma 5 zu einem linear polarisierten Laserstrahl vereinigt, dessen Polarisationsrichtung parallel zur Papieroberfläche von Fig. 1 verläuft.

Der vereinigte Laserstrahl, der durch das Nomarski-Prisma 5 erzeugt wurde, wird erneut zu einem parallelen Lichtfluß mit Hilfe des zweidimensionalen Scanners 4 umgewandelt, und fällt dann auf den Halbspiegel 3 ein. Der parallele Lichtfluß, der von dem zweidimensionalen Scanner 4 ausgesandt wird, befindet sich im Ruhezustand innerhalb des Raums, da er zweimal durch den zweidimensionalen Scanner 4 abgelenkt wurde.

Der zusammengesetzte Laserstrahl, der durch den Halbspiegel 3 hindurchgegangen ist, wird über einen Spiegel 9 dazu veranlaßt, auf eine λ/4-Platte 10 aufzutreffen. Die λ/4-Platte 10 ist so angeordnet, daß sie einen Azimuth von π/4 in Bezug auf die Linearpolarisationsrichtung des zusammengesetzten, linear polarisierten Laserstrahls aufweist, der auf die λ/4-Platte 10 auftrifft, wenn das Objekt 7 eine Spiegeloberfläche hat. Hat daher das Objekt 7 eine Spiegeloberfläche, so wird der Laserstrahl, der von der λ/4-Platte 10 ausgesandt wird, zu zirkular-polarisiertem Licht, und fällt dann auf eine λ/2-Platte 11 auf, die um eine optische Achse drehbar ist, welche der optischen Achse der Objektivlinse 6 entspricht.

Der Laserstrahl, der von der λ/2-Platte 11 ausgesandt wird, wird dann durch einen Polarisationsstrahlteiler 12 in durchgelassenes Licht und reflektiertes Licht aufgeteilt. Die λ/2-Platte 11 ist daher ein Analysator, dessen Polarisationsdrehwinkel variabel ist. Die drehbare λ/2-Platte 11 und der ortsfeste Polarisationsstrahlteiler 12 bilden daher einen Polarisationsstrahlteiler, der einen variablen Analysatorwinkel aufweist.

Das durch den Polarisationsstrahlteiler 12 hindurchgegangene Licht wird von einem Photodetektor 13 erfaßt und photoelektrisch umgewandelt. Andererseits wird das von dem Polarisationsstrahlteiler 12 reflektierte Licht von einem Photodetektor 14 erfaßt und photoelektrisch umgewandelt.

Die beiden elektrischen Signale, die durch die beiden Photodetektoren 13 und 14 photoelektrisch umgewandelt wurden, werden einem Differenzverstärker 15 zugeführt. Der Differenzverstärker 15 bestimmt ein Differenzsignal S auf der Grundlage der jeweiligen Signale von den beiden Photodetektoren 13 und 14, und liefert das so ermittelte Differenzsignal S an einen Synchronisator 16. Der Synchronisator 16 synchronisiert Information über die Abtastposition der Laserstrahlpunkte entsprechend dem Betrieb des zweidimensionalen Scanners 4 und über das Differenzsignal S von dem Differenzverstärker 15 miteinander, und liefert sie an eine Bildanzeigevorrichtung 17.

Die Bildanzeigevorrichtung 17 erzeugt ein Differential- Interferenzbild auf der Grundlage der Information bezüglich der Abtastposition der Laserstrahlpunkte und des Differenzsignals S, und zeigt das so erzeugte Differential- Interferenzbild an. Hierbei ändert sich der Kontrast des Differential-Interferenzbildes, welches auf der Bildanzeigevorrichtung 17 dargestellt wird, in Abhängigkeit von dem Polarisationsdrehwinkel infolge der λ/2-Platte 11, und daher in Abhängigkeit von dem Analysatorwinkel des Polarisationsstrahlteilers 12. Bei der vorliegenden Ausführungsform ändert sich daher der Kontrast des sich ergebenden Differential-Interferenzbildes, wenn die λ/2-Platte 11 um ihre optische Achse gedreht wird.

Hierbei kann der Kontrast des Differential-Interferenzbildes maximiert werden, wenn der Polarisationsdrehwinkel der λ/2-Platte 11, also der Analysatorwinkel, den Wert für Φ in dem voranstehend angegebenen Ausdruck (13) erfüllt. Weiterhin kann der Kontrast des Differential-Interferenzbildes minimiert werden, wenn ein Analysatorwinkel von Φ in dem voranstehend genannten Ausdruck (13) eingesetzt wird, dem ±π/4 hinzuaddiert wurde. Bei der vorliegenden Ausführungsform kann daher der Kontrast des sich ergebenden Differential- Interferenzbildes frei zwischen dem Maximum und dem Minimum eingestellt werden, wenn die λ/2-Platte 11 entsprechend um ihre optische Achse gedreht wird.

Die Fig. 2A und 2B zeigen die Ergebnisse von Differential- Interferenzbildern, die aufgenommen wurden, wenn zwei unterschiedliche Kontraste eingestellt wurden, wenn als Probenkörper oder Objekt 7 ein periodisches Schaltungsmuster verwendet wird, welches auf einem Halbleiterwafer vorgesehen ist.

Wenn der Kontrast für einen defekten Bereich, der in der Nähe des Zentrums der Bildaufnahmefläche in dem periodischen Schaltungsmuster liegt, niedrig eingestellt ist, während der Kontrast für den keine Defekte aufweisenden Bereich im Hintergrund hoch eingestellt ist, wie in Fig. 2A gezeigt ist, kann das periodische Schaltungsmuster so betrachtet werden, daß sein keine Defekte aufweisender Zustand hervorgehoben ist. Wird andererseits der Kontrast für den defekten Bereich hoch eingestellt, während der Kontrast für den keine Defekte aufweisenden Bereich im Hintergrund niedrig eingestellt ist, wie in Fig. 2B gezeigt ist, wird der defekte Bereich in dem periodischen Schaltungsmuster so dargestellt, daß er hier hervorgehoben ist.

ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM

Wie aus Fig. 3 hervorgeht, weist das Differential- Interferenzmikroskop gemäß dieser Ausführungsform einen ähnlichen Aufbau auf wie die erste Ausführungsform. Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich im wesentlichen von der ersten Ausführungsform nur in der Hinsicht, daß ein Addierverstärker 21 und ein Selektor (Auswahlvorrichtung) 22 zusätzlich vorgesehen sind. Daher werden in Fig. 3 Bauteile, die entsprechenden Funktionen aufweisen wie jene bei der ersten Ausführungsform, mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Nachstehend werden der Aufbau und der Betriebsablauf der vorliegenden Ausführungsform beschrieben, wobei die Unterschiede gegenüber der ersten Ausführungsform berücksichtigt werden.

Bei dem Differential-Interferenzmikroskop gemäß dieser Ausführungsform erzeugt mit Hilfe der Kollimatorlinse 2, des Halbspiegels 3, des zweidimensionalen Scanners 4, des Nomarski-Prismas 5, und der Objektivlinse 6 der Laserstrahl von der Laserlichtquelle 1 zwei Laserlichtpunkte auf dem Probenkörper 7, der auf dem Tisch 8 angebracht ist.

Die beiden reflektierten Laserstrahlen von dem Probenkörper 7 in Bezug auf die beiden Laserlichtpunkte gehen erneut durch die Objektivlinse 6 hindurch, und werden miteinander über das Nomarski-Prisma 5 vereinigt.

Der durch das Nomarski-Prisma vereinigte Laserstrahl wird durch den zweidimensionalen Scanner 4, den Halbspiegel 3 und den Spiegel 9 dazu veranlaßt, auf die λ/4-Platte 10 einzufallen. Wie im Falle der ersten Ausführungsform läßt man den von der λ/4-Platte 10 ausgesandten Laserstrahl auf die λ/2-Platte 11 als zirkular-polarisiertes Licht auffallen, wenn das Objekt oder der Probenkörper 7 eine Spiegeloberfläche aufweist, wobei die λ/2-Platte 11 um ihre optische Achse herum drehbar ist.

Dann wird das Licht, das durch den Polarisationsstrahlteiler 12 hindurchgegangen ist, von dem Photodetektor 13 erfaßt, wogegen das von dem Polarisationsstrahlteiler 12 reflektierte Licht von dem Photodetektor 14 erfaßt wird.

Jedes der elektrischen Signale, die durch die beiden Photodetektoren 13 und 14 photoelektrisch umgewandelt werden, wird dem Differenzverstärker 15 und dem Addierverstärker 21 zugeführt. Der Differenzverstärker 15 bestimmt das Differenzsignal S auf der Grundlage der jeweiligen Signale von den beiden Photodetektoren 13 und 14, wogegen der Addierverstärker 21 das Summensignal W auf der Grundlage der jeweiligen Signale von den beiden Photodetektoren 13 und 14 festlegt. Das von dem Differenzverstärker 15 ermittelte Differenzsignal S und das von dem Addierverstärker 21 ermittelte Summensignal W werden dem Selektor 22 zugeführt. Der Selektor 22 wählt eines der Signale, nämlich das Differenzsignal S oder das Summensignal W, aus, und liefert das so ausgewählte Signal an den Synchronisator 16.

Der Synchronisator 16 synchronisiert Information über die Abtastposition der Laserlichtpunkte entsprechend dem Betrieb des zweidimensionalen Scanners 4 und über das Signal S oder W von dem Selektor 22 miteinander, und liefert die Information an die Bildanzeigevorrichtung 17.

Die Bildanzeigevorrichtung 17 erzeugt ein Bild auf der Grundlage der Information bezüglich der Abtastposition der Laserlichtpunkte und des Signals S oder W, und zeigt das so erzeugte Bild an. Hierbei wird ein Differential- Interferenzbild auf der Bildanzeigevorrichtung 17 erzeugt, wenn das Differenzsignal S von dem Selektor 22 ausgesucht wird, wogegen ein Hellfeldbild auf der Bildanzeigevorrichtung 17 erzeugt wird, wenn das Summensignal W von dem Selektor 22 ausgewählt wird.

Wenn das Differenzsignal S von dem Selektor 22 ausgewählt wird, ändert sich der Kontrast des Differential- Interferenzbildes, welches auf der Bildanzeigevorrichtung 17 dargestellt wird, in Abhängigkeit von dem Polarisationsdrehwinkel infolge der λ/2-Platte 11, und daher in Abhängigkeit von dem Analysatorwinkel des Polarisationsstrahlteilers 12. Auch bei der vorliegenden Ausführungsform kann daher der Kontrast des sich ergebenden Differential-Interferenzbildes zwischen dem Maximum und dem Minimum eingestellt werden, wenn die λ/2-Platte 11 entsprechend um ihre optische Achse gedreht wird.

DRITTE AUSFÜHRUNGSFORM

Wie in Fig. 4 gezeigt, weist die Niveaudifferenzmeßvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Laserlichtquelle 1 auf, welche als räumlich kohärentes Licht einen linear polarisierten Laserstrahl liefert, dessen Polarisationsrichtung beispielsweise parallel zur Papieroberfläche von Fig. 4 verläuft. Der Laserstrahl von der Laserlichtquelle 1 wird in paralleles Licht durch die Kollimatorlinse 2 umgewandelt, und trifft dann auf den Halbspiegel 3 auf.

Der durch den Halbspiegel 3 in Richtung nach unten in der Zeichnung reflektierte Laserstrahl wird räumlich durch den zweidimensionalen Scanner 4 abgelenkt, und trifft dann auf das Nomarski-Prisma 5 auf. Das Nomarski-Prisma 5 ist ein doppelbrechendes Prisma, welches eine optische Achse aufweist, die die Polarisationsrichtung des einfallenden Laserstrahls bei 45° schneidet, und welches den einfallenden Laserstrahl in zwei Lichtkomponenten entsprechend den Polarisationseigenschaften aufteilt.

Die beiden durch das Nomarski-Prisma aufgeteilten Lichtkomponenten werden durch die Objektivlinse 6 so gesammelt, daß zwei Laserlichtpunkte auf dem Probenkörper 7, etwa einem auf dem Tisch 8 angebrachten Substrat, erzeugt werden.

Durch die Einwirkung des Nomarski-Prismas 5 werden daher zwei Laserlichtpunkte, die geringfügig voneinander beabstandet sind, auf dem Probenkörper 7 erzeugt. Der Probenkörper oder das Objekt 7 wird durch diese beiden Laserlichtpunkte zweidimensional abgetastet, entsprechend dem zweidimensionalen Ablenkvorgang durch den zweidimensionalen Scanner 4.

Zwei von dem Probenkörper 7 in Bezug auf die beiden Laserlichtpunkte reflektierte Laserstrahlen gehen erneut durch die Objektivlinse 6 hindurch, und werden dann durch das Nomarski-Prisma 5 vereinigt.

Hierbei ist die Einfügungsposition des Nomarski-Prismas 5 in Bezug auf die optische Achse der Objektivlinse 6 so gewählt, daß das Nomarski-Prisma 5 eine Phasendifferenz von π, multipliziert mit einer positiven ganzen Zahl, bei den Lichtkomponenten entsprechend den beiden Laserlichtpunkten erzeugt, wenn sie sich in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung durch das Prisma bewegen. Wenn der Probenkörper 7 eine ebene Oberfläche ohne Niveaudifferenz aufweist, als eine Spiegeloberfläche, wird daher die Phasendifferenz zwischen den beiden reflektierten Laserstrahlen infolge des Nomarski- Prismas 5 gleich π, multipliziert mit einer positiven ganzen Zahl. Anders ausgedrückt werden die beiden von dem Probenkörper 7 reflektierten Laserstrahlen in Bezug auf die beiden Laserlichtpunkte mit Hilfe des Nomarski-Prismas 5 zu einem linear polarisierten Laserstrahl vereinigt, dessen Polarisationsrichtung parallel zur Papieroberfläche von Fig. 4 verläuft.

Der vereinigte Laserstrahl, der von dem Nomarski-Prisma 5 erzeugt wird, wird wiederum in einen parallelen Lichtfluß durch den zweidimensionalen Scanner 4 umgewandelt, und fällt dann auf den Halbspiegel 3 ein. Der parallele Lichtfluß, der von dem zweidimensionalen Scanner 4 ausgesandt wird, erreicht hierbei einen Ruhezustand im Raum, da er zweimal einen Ablenkvorgang durch den zweidimensionalen Scanner 4 erfahren hat.

Der vereinigte Lichtstrahl, der durch den Halbspiegel 3 hindurchgegangen ist, wird durch den Spiegel 9 dazu veranlaßt, auf die λ/4-Platte 10 aufzutreffen. Die λ/4-Platte 10 ist so angeordnet, daß sie einen Azimuth von π/4 in Bezug auf die Linearpolarisationsrichtung des vereinigten, linear polarisierten Laserstrahls aufweist, der auf die λ/4-Platte 10 einfällt, wenn der Probenkörper 7 eine Spiegeloberfläche aufweist. Wenn der Probenkörper 7 eine Spiegelfläche aufweist, wird daher von der λ/4-Platte 10 ausgesandete Laserstrahl zu zirkular-polarisiertem Licht, und fällt dann auf die λ/2-Platte 11 ein, welche um eine optische Achse drehbar ist, die der optischen Achse der Objektivlinse 6 entspricht. Hierbei wird die λ/2-Platte 11 durch einen Antriebsabschnitt 24 gedreht, wobei der Drehwinkel der λ/2- Platte 11 von einem Sensorabschnitt 25 erfaßt wird.

Der von der λ/2-Platte 11 ausgesandte Laserstrahl wird durch einen Polarisationsstrahlteiler 12 in durchgelassenes Licht und reflektiertes Licht aufgeteilt. Daher stellt die λ/2- Platte 11 einen Analysator dar, dessen Polarisationsdrehwinkel variabel ist. Die drehbare λ/2-Platte 11 und der ortsfeste Polarisationsstrahlteiler 12 bilden einen Polarisationsstrahlteiler, der einen variablen Analysatorwinkel aufweist.

Das von dem Polarisationsstrahlteiler 12 durchgelassene Licht wird von dem Photodetektor 13 erfaßt und photoelektrisch umgewandelt. Andererseits wird das von dem Polarisationsstrahlteiler 12 reflektierte Licht von dem Photodetektor 14 erfaßt und photoelektrisch umgewandelt.

Jedes der elektrischen Signale, die von den beiden Photodetektoren 13 und 14 photoelektrisch umgewandelt wurden, wird dem Differenzverstärker 15 und dem Addierverstärker 21 zugeführt. Der Differenzverstärker 15 bestimmt das Differenzsignal S auf der Grundlage der jeweiligen Signale von den beiden Photodetektoren 13 und 14, wogegen der Addierverstärker 21 das Summensignal W auf der Grundlage der jeweiligen Signale von den beiden Photodetektoren 13 und 14 bestimmt. Das von dem Differenzverstärker 15 bestimmte Differenzsignal S und das von dem Addierverstärker 21 bestimmte Summensignal W werden dem Selektor 22 zugeführt. Der Selektor 22 wählt eines der Signale, entweder das Differenzsignal S oder das Summensignal W, aus und liefert das so ausgewählte Signal an den Synchronisierer 16.

Der Synchronisierer 16 synchronisiert Information über die Abtastposition der Laserlichtpunkte entsprechend dem Betrieb des zweidimensionalen Scanners 4 und über das Signal S oder W von dem Selektor 22 miteinander, und liefert sie an eine Steuerung 23.

Über den Antriebsabschnitt 24 dreht die Steuerung 23 die λ/2- Platte 11 um ihre optische Achse, so daß das Differenzsignal S von dem Selektor 22 maximiert (oder minimiert) wird. Der Drehwinkel der λ/2-Platte 11 (entsprechend der Hälfte des Wertes des Analysatorwinkels) gegenüber einer vorbestimmten Position, in welcher das Differenzsignal S von dem Selektor 22 maximiert (bzw. minimiert) wird, wird von dem Sensorabschnitt 25 erfaßt und dann der Steuerung 23 zugeführt.

Wie voranstehend im Zusammenhang mit dem Betrieb der vorliegenden Erfindung erläutert, berechnet die Steuerung 23 die Niveaudifferenz auf der Grundlage des Drehwinkels der λ/2-Platte 11 (also des Analysatorwinkels), bei welchem das Differenzsignal S maximiert (bzw. minimiert) wird. Auf diese Weise berechnete Niveaudifferenzdaten werden der Anzeigevorrichtung 17 zugeführt.

Weiterhin erzeugt die Steuerung 23 ein Bild auf der Grundlage der Information über die Abtastposition der Laserlichtpunkte und das Signal S oder W. Die Steuerung 23 erzeugt nämlich ein Differential-Interferenzbild, wenn das Differenzsignal S von dem Selektor 22 ausgewählt wird, wogegen sie ein Hellfeldbild erzeugt, wenn das Summensignal W von dem Selektor 22 ausgewählt wird. Auf diese Weise erzeugte Differential-Interferenzbilddaten oder Hellfeldbilddaten werden der Anzeigevorrichtung 17 zugeführt.

Die Anzeigevorrichtung 17 zeigt daher, zusammen mit dem gemessenen Wert für die Niveaudifferenz, ein Differential- Interferenzbild oder ein Hellfeldbild an, in Reaktion auf das Schalten des Selektors 22. In diesem Falle werden die Profile des Differenzsignals S und des Summensignals W auf dem angezeigten Differential-Interferenzbild bzw. dem Hellfeldbild überlagert.

Die Fig. 5A und 5B zeigen typische Profile für das Differenzsignal S bzw. das Summensignal W. In diesen beiden Diagrammen ist auf der Horizontalachse die Position von zwei Laserlichtpunkten auf dem Probenkörper 7 entlang der Richtung der Positionsabweichung (wobei der Ursprung die Niveaudifferenzposition ist) aufgetragen, wogegen entlang der Vertikalachse die Signalintensität in jeder Position aufgetragen ist.

Bei einer speziellen Prozedur zur Berechnung der Niveaudifferenz wird der Wert der rechten Seite (oder dessen Kehrwert) des Ausdrucks (13) auf der Grundlage des Analysatorwinkels berechnet, bei welchem das Differenzsignal S in Fig. 5A maximiert (oder minimiert) wird. Andererseits wird auf der Grundlage des Wertes des Summensignals W_a in Fig. 5B das Amplituden-Reflexionsvermögen a aus dem Ausdruck (16) bestimmt. Weiterhin wird auf der Grundlage des Wertes des Summensignals W_b in Fig. 5B das Amplituden- Reflexionsvermögen b aus einem Ausdruck bestimmt, welcher dem Ausdruck (16) entspricht. Wie vorher im Zusammenhang mit dem Betriebsablauf der vorliegenden Erfindung erläutert, wird zur Bestimmung der Amplituden-Reflexionsvermögen a und b eine Kalibrierung mit einem Probenkörper durchgeführt, dessen Reflexionsvermögen bekannt ist, wodurch die Apparatekonstante des Ausdrucks (16) bestimmt wird.

Daher kann die Phasendifferenz ψ auf der Grundlage des Wertes der rechten Seite (oder von dessen Kehrwert) des Ausdrucks (13) und der Amplituden-Reflexionsvermögen a und b bestimmt werden, während die so bestimmte Phasendifferenz ψ in den Ausdruck (17) eingesetzt werden kann, um die Niveaudifferenz Δh zu berechnen.

Auf diese Weise wird bei der vorliegenden Ausführungsform ein die Phasendifferenz ψ enthaltender Wert bestimmt, wenn der Analysatorwinkel gemessen wird, bei welchem das Differenzsignal S qualitativ maximiert oder minimiert wird, also ohne daß der Wert des Differenzsignals S quantitativ bestimmt wird. Dann wird die Phasendifferenz ψ auf der Grundlage der Amplituden-Reflexionsvermögen a und b auf beiden Seiten der Niveaudifferenz berechnet, und auf der Grundlage des die Phasendifferenz ψ enthaltenden Wertes. Auf der Grundlage der so berechneten Phasendifferenz ψ kann die Niveaudifferenz Δh berechnet werden. Daher kann bei der vorliegenden Ausführungsform jede Niveaudifferenz mit hoher Genauigkeit gemessen werden, selbst wenn sich das Lichtreflexionsvermögen zwischen beiden Seiten der Niveaudifferenz ändert.

VIERTE AUSFÜHRUNGSFORM

Wie aus Fig. 6 hervorgeht, weist die Niveaudifferenzmeßvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform die Laserlichtquelle 1 auf, welche als räumlich kohärentes Licht einen linear polarisierten Lichtstrahl liefert, der eine Polarisationsrichtung aufweist, die beispielsweise parallel zur Papieroberfläche von Fig. 6 verläuft. Der Laserstrahl von der Laserlichtquelle 1 wird in paralleles Licht durch die Kollimatorlinse 2 umgewandelt, und trifft dann auf den Halbspiegel 3 auf.

Der von dem Halbspiegel 3 in Richtung nach unten in der Figur reflektierte Laserstrahl wird räumlich durch den zweidimensionalen Scanner 4 abgelenkt, und trifft dann auf das Nomarski-Prisma 5 auf. Das Nomarski-Prisma 5 ist ein doppelbrechendes Prisma, dessen optische Achse die Polarisationsrichtung des einfallenden Laserstrahls bei 45° schneidet, und den einfallenden Laserstrahl in zwei Lichtkomponenten entsprechend ihrer Polarisationscharakteristik aufteilt.

Die beiden durch das Nomarski-Prisma 5 aufgeteilten Lichtkomponenten werden durch die Objektivlinse 6 gesammelt, so daß sie zwei Laserlichtpunkte auf dem Probenkörper 7 erzeugt werden, beispielsweise einem Substrat, welches auf dem Tisch 8 angebracht ist.

Infolge der Einwirkung des Nomarski-Prismas 5 werden daher auf dem Probenkörper 7 zwei Laserlichtpunkte erzeugt, die geringfügig voneinander beabstandet sind. Der Probenkörper 7 wird durch diese beiden Laserlichtpunkte zweidimensional abgetastet, entsprechend dem zweidimensionalen Abtastvorgang des zweidimensionalen Scanners 4.

Hierbei ist die Einführungsposition des Nomarski-Prismas 5 in Bezug auf die optische Achse der Objektivlinse 6 so gewählt, daß das Nomarski-Prisma 5 eine Phasendifferenz von π, multipliziert mit einer positiven ganzen Zahl, bei den Lichtkomponenten erzeugt, welche den beiden Laserlichtpunkten entsprechen, wenn sie sich in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung durch das Prisma ausbreiten. Wenn daher der Probenkörper 7 eine ebene Oberfläche ohne eine Niveaudifferenz aufweist, nämlich eine Spiegeloberfläche, wird die Phasendifferenz zwischen den beiden reflektierten Laserstrahlen infolge des Nomarski-Prismas 5 gleich π, multipliziert mit einer positiven ganzen Zahl. Mit anderen Worten werden die beiden von dem Probenkörper 7 in Bezug auf die beiden Laserlichtpunkte reflektierten Laserstrahlen durch das Nomarski-Prisma 5 zu einem linear polarisierten Laserstrahl vereinigt, dessen Polarisationsrichtung parallel zur Papieroberfläche von Fig. 6 verläuft.

Der durch das Nomarski-Prisma 5 gebildete, vereinigte Laserstrahl wird durch den zweidimensionalen Scanner 4 erneut in einen parallelen Lichtfluß umgewandelt, und trifft dann auf den Halbspiegel 3 auf. Hierbei erreicht der von dem zweidimensionalen Scanner 4 ausgesandte Lichtfluß einen Ruhezustand im Raum, da er zweimal den Ablenkvorgang durch den zweidimensionalen Scanner 4 erfahren hat.

Der vereinigte Laserstrahl, der von dem Halbspiegel 3 durchgelassen wird, wird durch den Spiegel 9 dazu veranlaßt, auf die λ/4-Platte 10 einzufallen. Die λ/4-Platte 10 ist so angeordnet, daß sie einen Azimuth von π/4 in Bezug auf die Linearpolarisationsrichtung des vereinigten, linear polarisierten Laserstrahls aufweist, der auf die λ/4-Platte 10 einfällt, wenn der Probenkörper 7 eine Spiegeloberfläche aufweist. Wenn der Probenkörper 7 eine Spiegeloberfläche hat, wird daher der von der λ/4-Platte 10 ausgesandte Laserstrahl zu zirkular-polarisiertem Licht, und trifft dann auf den Polarisationsstrahlteiler 12 auf, der einen Analysator darstellt.

Hierbei ist der Polarisationsstrahlteiler 12 so angeordnet, daß der Analysatorwinkel Φ gleich π/4 wird, wodurch der einfallende Laserstrahl in durchgelassenes Licht und reflektiertes Licht aufgeteilt wird.

Das Licht, das durch den Polarisationsstrahlteiler 12 hindurchgegangen ist, wird von dem Photodetektor 13 erfaßt und photoelektrisch umgewandelt. Andererseits wird das von dem Polarisationsstrahlteiler 12 reflektierte Licht von dem Photodetektor 14 erfaßt und photoelektrisch umgewandelt.

Jedes der jeweiligen elektrische Signale, die von den beiden Photodetektoren 13 und 14 photoelektrisch umgewandelt wurden, wird dem Differenzverstärker 15 und dem Addierverstärker 21 zugeführt. Der Differenzverstärker 15 bestimmt das Differenzsignal S auf der Grundlage der jeweiligen Signale von den beiden Photodetektoren 13 und 14, wogegen der Addierverstärker 21 das Summensignal W auf der Grundlage der jeweiligen Signale von den beiden Photodetektoren 13 und 14 bestimmt. Das von dem Differenzverstärker 15 bestimmte Differenzsignal S und das von dem Addierverstärker 21 bestimmte Summensignal W werden dem Selektor 22 zugeführt. Der Selektor 22 wählt eines der Signale, also das Differenzsignal S oder das Summensignal W, aus und liefert das so ausgewählte Signal an den Synchronisierer 16.

Der Synchronisierer 16 synchronisiert Information über die Abtastposition der Laserlichtpunkte entsprechend dem Betrieb des zweidimensionalen Scanners 4 und über das Signal S oder W von dem Selektor 22 miteinander, und liefert sie an die Steuerung 23.

Wie bereits voranstehend im Zusammenhang mit dem Betriebsablauf bei der vorliegenden Erfindung erläutert, berechnet die Steuerung 23 die Niveaudifferenz auf der Grundlage des Differenzsignals S und des Summensignals W von dem Selektor 22. Auf diese Weise berechnete Niveaudifferenzdaten werden der Anzeigevorrichtung 17 zugeführt.

Weiterhin erzeugt die Steuerung 23 ein Bild auf der Grundlage der Information über die Abtastposition der Laserlichtpunkte und das Signal S oder W. Die Steuerung 23 erzeugt nämlich ein Differential-Interferenzbild, wenn das Differenzsignal S von dem Selektor 22 ausgewählt wird, wogegen sie ein Hellfeldbild erzeugt, wenn das Summensignal W von dem Selektor 22 ausgewählt wird. Auf diese Weise erzeugte Differential- Interferenzbilddaten oder Hellfeldbilddaten werden an die Anzeigevorrichtung 17 geliefert.

Die Anzeigevorrichtung 17 zeigt daher, zusammen mit dem gemessenen Wert für die Niveaudifferenz, ein Differential- Interferenzbild oder ein Hellfeldbild in Reaktion auf die Umschaltung des Selektors 22 an. In diesem Falle werden die Profile des Differenzsignals S und des Summensignals W auf dem angezeigten Differential-Interferenzbild bzw. dem Hellfeldbild überlagert.

Die Fig. 5A und 5B zeigen typische Profile für das Differenzsignal S bzw. das Summensignal W. In diesen beiden Diagrammen ist auf der Horizontalachse die Position der beiden Laserlichtpunkte auf dem Probenkörper 7 entlang der Richtung der Positionsabweichung aufgetragen (wobei der Ursprung die Niveaudifferenzposition ist), wogegen auf der Vertikalachse die Signalintensität an jedem Ort aufgetragen ist.

Durch eine spezifische Prozedur zur Berechnung der Niveaudifferenz wird die Phasendifferenz ψ aus dem Ausdruck (19) auf der Grundlage des Differenzsignals S von Fig. 5A und der Summensignale W_a und W_b in Fig. 5B bestimmt. Wie voranstehend im Zusammenhang mit dem Betriebsablauf bei der vorliegenden Erfindung erläutert, wird zur Bestimmung der Phasendifferenz ψ eine Kalibrierung mit einem Probenkörper durchgeführt, dessen Reflexionsvermögen bekannt ist, wodurch die Apparatekonstante D des Ausdrucks (19) bestimmt wird. Die so ermittelte Phasendifferenz ψ kann in den Ausdruck (17) eingesetzt werden, um die Niveaudifferenz Δh zu berechnen.

Daher wird bei der vorliegenden Ausführungsform die Phasendifferenz ψ auf der Grundlage des Ausdrucks (19) berechnet, welcher die Beziehung zwischen dem Differenzsignal S und der Phasendifferenz ψ in Abhängigkeit von der Änderung des Amplituden-Reflexionsvermögens angibt. Auf der Grundlage der auf diese Art und Weise berechneten Phasendifferenz ψ kann die Niveaudifferenz Δh berechnet werden. Daher kann bei der vorliegenden Ausführungsform jegliche Niveaudifferenz mit hoher Genauigkeit gemessen werden, selbst wenn sich das Lichtreflexionsvermögen zwischen beiden Seiten der Niveaudifferenz ändert.

FÜNFTE AUSFÜHRUNGSFORM

Wie aus Fig. 7 hervorgeht, wird bei dem Differential- Interferenzmikroskop gemäß der vorliegenden Ausführungsform von einer Lichtquelle 31, die einen Wolframlampe ist, ausgesandtes Licht beim Durchgang durch eine Kollimatorlinse 32 in paralleles Licht umgewandelt. Dann wird nach Durchgang durch ein Interferenzfilter 33 eine Wellenlänge des Lichts ausgewählt. Bei der vorliegenden Ausführungsform beträgt die ausgewählte Wellenlänge 550 nm. Das durch das Interferenzfilter 33 hindurchgegangene Licht wird in linear polarisiertes Licht durch eine Polarisatorplatte 34 umgewandelt, und fällt dann auf einen Halbspiegel 35 auf. Die Polarisationsrichtung zu diesem Zeitpunkt liegt parallel zur Papieroberfläche von Fig. 7.

Das von dem Halbspiegel 35 in Richtung nach unten in der Zeichnung reflektierte Licht trifft auf ein Nomarski-Prisma 36 auf. Das Nomarski-Prisma 36 ist ein doppelbrechendes Prisma, dessen optische Achse die Polarisationsrichtung des einfallenden Lichts bei 45° schneidet, und welches das einfallende Licht in zwei Lichtkomponenten entsprechend ihrer Polarisationscharakteristik aufteilt.

Die beiden durch das Nomarski-Prisma 36 aufgeteilten Lichtkomponenten werden durch eine Objektivlinse 37 gesammelt, so daß zwei Beleuchtungslichtkomponenten auf einem Probenkörper 38 erzeugt werden, der auf einem Tisch 39 angebracht ist. Infolge der Einwirkung des Nomarski-Prismas 36 werden daher zwei Beleuchtungslichtkomponenten, die voneinander geringfügig beabstandet sind, auf dem Probenkörper 38 ausgebildet. Die beiden von dem Probenkörper 38 in Bezug auf die beiden Beleuchtungslichtkomponenten reflektierten Lichtkomponenten gehen erneut durch die Objektivlinse 37, und werden dann durch das Nomarski-Prisma 36 vereinigt.

Hierbei ist die Einfügungsposition des Nomarski-Prismas 36 in Bezug auf die optische Achse der Objektivlinse 37 so festgelegt, daß das Nomarski-Prisma 36 eine Phasendifferenz von π, multipliziert mit einer positiven ganzen Zahl, bei den beiden Beleuchtungslichtkomponenten erzeugt, wenn sie sich durch das Prisma in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung bewegen. Wenn der Probenkörper 38 eine ebene Oberfläche ohne eine Niveaudifferenz aufweist, also eine Spiegeloberfläche, bei welcher die beiden Beleuchtungslichtkomponenten keine Relativänderung ihrer Wellenlängen und Phasen erfahren, wird daher die Phasendifferenz zwischen den beiden reflektierten Lichtkomponenten infolge des Nomarski-Prismas 36 gleich π, multipliziert mit einer ganzen Zahl. Mit anderen Worten werden die beiden reflektierten Lichtkomponenten von dem Probenkörper 38 in Bezug auf die beiden Beleuchtungslichtkomponenten miteinander durch das Nomarski- Prisma 36 zu linear polarisiertem Licht kombiniert, dessen Polarisationsrichtung parallel zur Papieroberfläche von Fig. 7 verläuft.

Das vereinigte Licht, das durch das Nomarski-Prisma 36 erzeugt wurde, trifft dann auf den Halbspiegel 35 auf. Das zusammengesetzte Licht, welches den Halbspiegel 35 durchquert hat, fällt auf eine λ/4-Platte 40 ein. Die λ/4-Platte 40 ist so angeordnet, daß sie einen Azimuth von π/4 in Bezug auf die Linearpolarisationsrichtung des vereinigten, linear polarisierten Lichts aufweist, welches auf die λ/4-Platte 40 einfällt, wenn der Probenkörper eine Spiegeloberfläche aufweist. Wenn der Probenkörper 38 eine Spiegeloberfläche hat, wird daher das von der λ/4-Platte 40 ausgesandte, vereinigte Licht zu zirkular-polarisiertem Licht, und fällt dann auf eine λ/2-Platte 41 ein, die um die optische Achse der Objektivlinse 37 herum drehbar ist.

Das von der λ/2-Platte 41 ausgesandte, vereinigte Licht wird durch einen Polarisationsstrahlteiler 42 in durchgelassenes Licht und reflektiertes Licht aufgeteilt. Daher stellt die λ/2-Platte 41 einen Analysator dar, dessen Polarisationsdrehwinkel variabel ist. Die drehbare λ/2-Platte 41 und der ortsfeste Polarisationsstrahlteiler 42 bilden einen Polarisationsstrahlteiler, der einen variablen Analysatorwinkel aufweist.

Durch eine Abbildungslinse 43 erzeugt das durch den Polarisationsstrahlteiler 42 hindurchgegangene Licht ein Bild auf einem zweidimensionalen Bildsensor 44 und wird durch diesen photoelektrisch umgewandelt. Andererseits erzeugt über eine Abbildungslinse 45 das von dem Polarisationsstrahlteiler 42 reflektierte Licht ein Bild auf einem zweidimensionalen Bildsensor 46 und wird durch diesen photoelektrisch umgewandelt. Die zweidimensionalen Bildsensoren 44 und 46 weisen identische Pixelanordnungen (Bildpunktanordnungen) auf, wobei ihre entsprechenden Pixel so ausgerichtet sind, daß sie das reflektierte Licht aus einer identischen Position auf dem Probenkörper 38 empfangen. Hierbei kann ein Bildsensor wie beispielsweise eine CCD (ladungsgekoppelte Vorrichtung) als diese zweidimensionalen Bildsensoren verwendet werden. Die jeweiligen elektrischen Signale, welche von diesen zweidimensionalen Sensoren 44 und 46 photoelektrisch umgewandelt wurden, werden einer Bilderzeugungsvorrichtung 4 99999 00070 552 001000280000000200012000285919988800040 0002019626261 00004 998807 zugeführt.

Die Bilderzeugungsvorrichtung 47 bestimmt das Differenzsignal S der photoelektrisch umgewandelten elektrischen Signale für jedes Paar von Pixeln, welche jeweils die beiden zweidimensionalen Sensoren 44 und 46 bilden, und zeigt es als ein Differential-Interferenzbild auf einem Monitor 48 an. Hierbei ändert sich der Kontrast des auf dem Monitor 48 dargestellten Differential-Interferenzbildes entsprechend dem Polarisationsdrehwinkel infolge der λ/2-Platte 41, und daher entsprechend dem Analysatorwinkel des Polarisationsstrahlteilers 42. Bei der vorliegenden Ausführungsform ändert sich daher der Kontrast des sich ergebenden Differential-Interferenzbildes entsprechend der Drehung der λ/2-Platte 41 um ihre optische Achse.

Hierbei kann der Kontrast des Differential-Interferenzbildes maximiert werden, wenn der Polarisationsdrehwinkel infolge der λ/4-Platte 41, also der Analysatorwinkel, den Wert für Φ in dem voranstehend angegebenen Ausdruck (13) erfüllt. Weiterhin kann der Kontrast des Differential- Interferenzbildes minimiert werden, wenn ein Analysatorwinkel Φ in dem voranstehend erwähnten Ausdruck (13), wobei diesem ±π/4 hinzuaddiert wird, eingesetzt wird, wenn die λ/2-Platte 41 gedreht wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform kann daher der Kontrast des sich ergebenden Differential- Interferenzbildes freiwählbar zwischen dem Maximum und dem Minimum eingestellt werden, wenn die λ/2-Platte 41 entsprechend um ihre optische Achse gedreht wird.

SECHSTE AUSFÜHRUNGSFORM

Wie aus Fig. 8 hervorgeht, wird bei dem Differential- Interferenzmikroskop bei der vorliegenden Ausführungsform Licht, welches von der Lichtquelle 31 ausgesandt wird, welche eine Wolframlampe ist, beim Durchgang durch die Kollimatorlinse 32 in paralleles Licht umgewandelt. Dann wird beim Durchgang des Lichts durch das Interferenzfilter 35 eine Wellenlänge des Lichts ausgewählt. Bei der vorliegenden Ausführungsform beträgt die ausgewählte Wellenlänge 550 nm. Das durch das Interferenzfilter 33 hindurchgegangene Licht wird in linear polarisiertes Licht durch die Polarisatorplatte 34 umgewandelt, und dann zum Auftreffen auf den Halbspiegel 35 veranlaßt. Die Polarisationsrichtung zu diesem Zeitpunkt verläuft parallel zur Papieroberfläche von Fig. 8.

Das von dem Halbspiegel 35 in Richtung nach unten in der Figur reflektierte Licht fällt auf das Nomarski-Prisma 36 auf. Das Nomarski-Prisma 36 ist ein doppelbrechendes Prisma, dessen optische Achse die Polarisationsrichtung des einfallenden Laserstrahls bei 45° schneidet, und welches das einfallende Licht in zwei Lichtkomponenten entsprechend ihrer Polarisationscharakteristik aufteilt.

Die beiden durch das Nomarski-Prisma 36 aufgeteilten Lichtkomponenten werden durch die Objektivlinse 37 gesammelt, so daß zwei Beleuchtungslichtkomponenten auf dem Probenkörper 38 erzeugt werden, der auf dem Tisch 39 angebracht ist. Infolge der Einwirkung des Nomarski-Prismas 36 werden daher auf dem Probenkörper 38 zwei Beleuchtungslichtkomponenten erzeugt, die geringfügig beabstandet voneinander angeordnet sind. Die beiden in Bezug auf die beiden Beleuchtungslichtkomponenten von dem Probenkörper 38 reflektierten Lichtkomponenten gelangen erneut durch die Objektivlinse 37 hindurch, und werden dann miteinander durch das Nomarski-Prisma 36 vereinigt.

Hierbei ist die Einfügungsposition des Nomarski-Prismas 36 in Bezug auf die optische Achse der Objektivlinse 37 so gewählt, daß das Nomarski-Prisma 36 eine Phasendifferenz von π, multipliziert mit einer ganzen Zahl, bei den beiden Beleuchtungslichtkomponenten erzeugt, wenn sie sich in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung durch das Prisma bewegen. Wenn der Probenkörper 38 eine flache Oberfläche ohne eine Niveaudifferenz aufweist, also eine Spiegeloberfläche, wird daher die Phasendifferenz zwischen den beiden reflektierten Lichtkomponenten infolge des Nomarski-Prismas 36 gleich π, multipliziert mit einer ganzen Zahl. Anders ausgedrückt werden die beiden reflektierten Lichtkomponenten von dem Probenkörper 38 in Bezug auf die beiden Beleuchtungslichtkomponenten miteinander durch das Nomarski- Prisma 38 vereinigt, zu linear polarisiertem Licht, dessen Polarisationsrichtung parallel zur Papieroberfläche von Fig. 8 verläuft.

Das durch das Nomarski-Prisma 36 erzeugte, vereinigte Licht fällt auf den Halbspiegel 35 ein. Das zusammengesetzte Licht, welches den Halbspiegel 35 durchquert hat, trifft auf die λ/4-Platte 40 auf. Die λ/4-Platte 40 ist so angeordnet, daß sie einen Azimuth von π/4 in Bezug auf die Linearpolarisationsrichtung des vereinigten, linear polarisierten Lichts aufweist, welches auf die λ/4-Platte 40 einfällt, wenn der Probenkörper eine Spiegeloberfläche aufweist. Wenn der Probenkörper 38 eine Spiegeloberfläche hat, wird daher das von der λ/4-Platte 40 ausgesandte, vereinigte Licht zu zirkular-polarisiertem Licht, und fällt dann auf einen Analysator 51 ein. Der Analysator 51 wird durch eine Polarisatorplatte gebildet, die um die optische Achse der Objektivlinse 37 herum drehbar ist, und durch einen Motor, der die Polarisatorplatte auf der Grundlage eines Analysatorwinkelsignals dreht, welches von einem Motortreiber 52 ausgegeben wird. Der Motortreiber 52 schickt den Analysatorwinkel des Analysators 51 als elektrisches Signal an die Bilderzeugungsvorrichtung 47.

Durch die Abbildungslinse 43 erzeugt das durch den Analysator 51 hindurchgegangene Licht ein Bild auf einem zweidimensionalen Bildsensor 44 und wird durch diesen photoelektrisch umgewandelt. Das elektrische Signal, welches durch den zweidimensionalen Sensor 44 photoelektrisch umgewandelt wurde, wird der Bilderzeugungsvorrichtung 47 zugeführt.

Auf der Grundlage des Analysatorwinkelsignals von dem Motortreiber 52 erfaßt bei einem vorbestimmten Analysatorwinkel, beispielsweise Φ1, die Bilderzeugungsvorrichtung 47 das elektrische Signal, welches durch den zweidimensionalen Bildsensor 44 photoelektrisch umgewandelt wurde, und speichert es in einer in ihr vorgesehenen Bildspeichervorrichtung. Wenn dann der Analysatorwinkel gleich Φ1 ± nπ/2 wird, erfaßt sie erneut das von dem zweidimensionalen Bildsensor 44 photoelektrisch umgewandelte, elektrische Signal, bestimmt das Differenzsignal S zwischen dem so erfaßten Signal und dem Bild bei dem Analysatorwinkel von Φ1, das in der Bildspeichervorrichtung für jeden Pixel gespeichert ist, und zeigt das so bestimmte Differenzsignal S auf dem Monitor 48 als Differential-Interferenzbild an. Hierbei ist n eine ungerade Zahl.

Der Kontrast des Differential-Interferenzbildes, das auf dem Monitor 48 angezeigt wird, ändert sich in Abhängigkeit von dem Analysatorwinkel Φ1, bei welchem die Bilderzeugungsvorrichtung 47 das Bild erfaßt. Bei der vorliegenden Ausführung kann daher, wenn der Bilderfassungszeitpunkt der Bilderzeugungsvorrichtung 47 geändert wird, der Kontrast des endgültigen Differential- Interferenzbildes geändert werden.

Weiterhin kann der Kontrast des Differential- Interferenzbildes maximiert werden, wenn der Analysatorwinkel Φ1, bei welchem die Bilderzeugungsvorrichtung 47 das Bild erfaßt, den Wert für Φ in dem voranstehend erwähnten Ausdruck (13) erfüllt. Entsprechend kann der Kontrast des Differential-Interferenzbildes minimiert werden, wenn der Analysatorwinkel Φ1 dem Wert für Φ, dem ±π/4 hinzuaddiert wurde, in dem voranstehend erwähnten Ausdruck (13) entspricht. Wenn bei dieser Ausführungsform der Bilderfassungszeitpunkt der Bilderzeugungsvorrichtung 47 geändert wird, kann daher der Kontrast des sich ergebenden Differential-Interferenzbildes freiwählbar zwischen dem Maximum und dem Minimum eingestellt werden. Wie voranstehend erläutert unterscheidet sich diese Ausführungsform von der fünften Ausführungsform darin, daß nur ein zweidimensionaler Bildsensor verwendet wird.

SIEBTE AUSFÜHRUNGSFORM

Wie aus Fig. 9 hervorgeht, weist das Differential- Interferenzmikroskop gemäß dieser Ausführungsform im wesentlichen denselben Aufbau auf wie das Differential- Interferenzmikroskop bei der sechsten Ausführungsform. Daher sind in Fig. 9 jene Bauteile, die gleich denen bei der sechsten Ausführungsform sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und insoweit erfolgt keine erneute Beschreibung. Hierbei werden nur die Gesichtspunkte erläutert, die sich von der sechsten Ausführungsform unterscheiden.

Bei der vorliegenden Ausführungsform wird statt der Polarisatorplatte bei der sechsten Ausführungsform, die von einem Motor gedreht wird, ein Flüssigkristallpolarisator 53 verwendet. Der Flüssigkristallpolarisator 53 wird durch eine Antriebsvorrichtung 54 gesteuert, und arbeitet als Polarisatorplatte, deren Polarisationsrichtung freiwählbar geändert werden kann, wenn die an sie angelegte Spannung von der Treibervorrichtung 54 freiwählbar geändert wird, und arbeitet daher als Analysator, dessen Analysatorwinkel freiwählbar eingestellt werden kann. Die Treibervorrichtung 54 liefert den Analysatorwinkel als elektrisches Signal an die Bilderzeugungsvorrichtung 47.

Mit Hilfe der Abbildungslinse 43 erzeugt das durch den Flüssigkristallpolarisator 53 hindurchgegangene Licht ein Bild auf dem zweidimensionalen Bildsensor 44, und wird durch diesen photoelektrisch umgewandelt. Das durch den zweidimensionalen Bildsensor 44 photoelektrisch umgewandelte Signal wird der Bilderzeugungsvorrichtung 47 zugeführt.

Durch Einstellung des Analysatorwinkels auf einen vorbestimmten Winkel wie beispielsweise Φ1 mit Hilfe der Treibervorrichtung 54 erfaßt die Bilderzeugungsvorrichtung 47 das elektrische Signal, das von dem zweidimensionalen Bildsensor 44 photoelektrisch umgewandelt wurde, bei diesem Winkel und speichert es in einer in ihr vorgesehenen Bildspeichervorrichtung. Durch Änderung des Analysatorwinkels auf Φ1 ± nπ/2 erfaßt sie erneut das elektrische Signal, welches von dem zweidimensionalen Bildsensor 44 photoelektrisch umgewandelt wurde, bestimmt das Differenzsignal S zwischen dem so erfaßten Signal und dem Bild bei dem Analysatorwinkel Φ1, das in der Bildspeichervorrichtung für jeden Pixel gespeichert wurde, und stellt das so bestimmte Differenzsignal S auf dem Monitor 48 als Differential-Interferenzbild dar. Hierbei ist n eine ungerade Zahl.

Der Kontrast des Differential-Interferenzbildes, welches auf dem Monitor 48 dargestellt wird, ändert sich in Abhängigkeit von dem Analysatorwinkel Φ1, bei welchem die Bilderzeugungsvorrichtung 47 das Bild erfaßt. Wenn daher bei dieser Ausführungsform der durch die Bilderzeugungsvorrichtung 47 mit Hilfe der Treibervorrichtung 54 eingestellte Analysatorwinkel geändert wird, kann der Kontrast des sich ergebenden Differential-Interferenzbildes geändert werden.

Durch diese Ausführungsform kann das Differential- Interferenzmikroskop gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten werden, ohne zwei Gruppen zweidimensionaler Bildsensoren zu verwenden, anders als bei der fünften Ausführungsform, und ohne einen mechanisch bewegbaren Abschnitt einzusetzen, wie bei der fünften und sechsten Ausführungsform.

ACHTE AUSFÜHRUNGSFORM

Bei der Niveaudifferenzmeßvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist zwar die Lichtquelle 31 als Punktlichtquelle in Fig. 10 dargestellt, um die Beschreibung zu erleichtern, jedoch handelt es sich tatsächlich um eine Lichtquelle wie etwa eine Wolframlampe, die bestimmte Abmessungen aufweist.

Das von der Lichtquelle 31 ausgesandte Licht wird infolge des Durchgangs durch die Kollimatorlinse 32 in paralleles Licht umgewandelt. Dann wird beim Durchgang des Lichts durch das Interferenzfilter 33 eine Wellenlänge des Lichts ausgewählt. Bei der vorliegenden Ausführungsform beträgt die ausgewählte Wellenlänge 550 nm. Das durch das Interferenzfilter 33 hindurchgelangte Licht wird in linear polarisiertes Licht durch die Polarisatorplatte 34 umgewandelt, und fällt dann auf den Halbspiegel 35 ein. Die Polarisationsrichtung zu diesem Zeitpunkt verläuft parallel zur Papieroberfläche von Fig. 10.

Das durch den Halbspiegel 35 in Richtung nach unten in der Zeichnung reflektierte Licht fällt auf das Nomarski-Prisma 36 auf. Das Nomarski-Prisma 36 ist ein doppelbrechendes Prisma, dessen optische Achse die Polarisationsrichtung des einfallenden Laserstrahls bei 45° schneidet, und welches das einfallende Licht in zwei Lichtkomponenten entsprechend ihrer Polarisationscharakteristik aufteilt. Statt des Nomarski- Prismas kann auch ein Wollaston-Prisma oder dergleichen verwendet werden.

Die beiden durch das Nomarski-Prisma 36 aufgeteilten Lichtkomponenten werden durch die Objektivlinse 37 gesammelt, so daß zwei Beleuchtungslichtkomponenten auf dem Probenkörper 38 erzeugt werden, der auf dem Tisch 39 angebracht ist. Infolge der Einwirkung des Nomarski-Prismas 36 werden daher zwei Beleuchtungslichtkomponenten, deren Zentren geringfügig voneinander beabstandet sind, auf dem Probenkörper 38 erzeugt. Die beiden durch den Probenkörper 38 reflektierten Lichtkomponenten in Bezug auf die beiden Beleuchtungslichtkomponenten gelangen erneut durch die Objektivlinse 37 und werden dann durch das Nomarski-Prisma 36 vereinigt.

Die Einfügungsposition des Nomarski-Prismas 36 in Bezug auf die optische Achse der Objektivlinse 37 ist hierbei so gewählt, daß das Nomarski-Prisma 36 eine Phasendifferenz von π, multipliziert mit einer ganzen Zahl, bei den beiden Beleuchtungslichtkomponenten erzeugt, wenn sie sich in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung durch das Nomarski-Prisma ausbreiten. Wenn daher der Probenkörper 38 eine ebene Oberfläche aufweist, welche keine Änderung des Reflexionsvermögens erzeugt, also eine Spiegeloberfläche, wird die Phasendifferenz zwischen den beiden reflektierten Lichtkomponenten infolge des Nomarski-Prismas 36 gleich π, multipliziert mit einer ganzen Zahl. Anders ausgedrückt werden die beiden von dem Probenkörper 38 in Bezug auf die beiden Beleuchtungslichtkomponenten reflektierten Lichtkomponenten miteinander vereinigt, durch das Nomarski- Prisma 38, zu linear polarisiertem Licht, dessen Polarisationsrichtung parallel oder senkrecht zur Papieroberfläche von Fig. 10 verläuft.

Das von dem Nomarski-Prisma 36 erzeugte, zusammengesetzte Licht fällt auf den Halbspiegel 35 ein. Das vereinigte Licht, welches von dem Halbspiegel 35 durchgelassen wurde, fällt auf die λ/4-Platte 40 ein.

Die λ/4-Platte 40 ist so angeordnet, daß sie einen Azimuth von π/4 in Bezug auf die Linearpolarisationsrichtung des vereinigten linear polarisierten Lichts aufweist, welches auf die λ/4-Platte 40 einfällt, wenn der Probenkörper eine Spiegeloberfläche aufweist. Wenn der Probenkörper 38 eine Spiegeloberfläche aufweist, so wird daher das vereinigte Licht, welches von der λ/4-Platte 40 ausgesandt wird, zu zirkular-polarisiertem Licht, und fällt auf die λ/2-Platte 41 auf, die um die optische Achse der Objektivlinse 37 herum drehbar ist. Hierbei weist die λ/2-Platte 41 eine Antriebsvorrichtung auf, durch welche sie in einen freiwählbaren Winkel entsprechend einem Signal von einer Antriebssteuerung 61 gedreht wird. Die Antriebssteuerung 61 liefert den Drehwinkel der λ/2-Platte an eine Steuerung 65.

Das durch die λ/2-Platte 41 hindurchgegangene Licht wird in durchgelassenes Licht und reflektiertes Licht von dem Polarisationsstrahlteiler 42 aufgeteilt. Daher stellt die λ/2-Platte 41 einen Analysator dar, dessen Polarisationsdrehwinkel variabel ist. Die drehbare λ/2-Platte 41 und der ortsfeste Polarisationsstrahlteiler 42 bilden eine Polarisationsstrahlteiler, der einen variablen Analysatorwinkel aufweist.

Durch die Abbildungslinse 43 erzeugt das durch den Polarisationsstrahlteiler 42 hindurchgegangene Licht ein Bild auf dem zweidimensionalen Bildsensor 44 und wird durch diesen photoelektrisch umgewandelt. Andererseits erzeugt durch die Abbildungslinse 45 das von dem Polarisationsstrahlteiler 42 reflektierte Licht ein Bild auf dem zweidimensionalen Bildsensor 46 und wird durch diesen photoelektrisch umgewandelt. Die zweidimensionalen Bildsensoren 44 und 46 weisen identische Pixelanordnungen auf, wobei ihre entsprechenden Pixel so ausgerichtet sind, daß sie das reflektierte Licht von der gleichen Position auf dem Probenkörper 38 empfangen. Hierbei kann ein Bildsensor wie beispielsweise eine CCD als diese zweidimensionalen Bildsensoren verwendet werden.

Jedes der jeweiligen elektrischen Signale, die von diesen zweidimensionalen Sensoren 44 und 46 photoelektrisch umgewandelt wurden, wird einem zweidimensionalen Subtrahierer 62 und einem zweidimensionalen Addierer 63 zugeführt. Der zweidimensionale Subtrahierer 62 bestimmt das Differenzsignal S für jeden Pixel auf der Grundlage der jeweiligen Signale von den beiden zweidimensionalen Bildsensoren 44 und 46, während der zweidimensionale Addierer 63 das Summensignal W für jeden Pixel auf der Grundlage der jeweiligen Signale von den zweidimensionalen Bildsensoren 44 und 46 bestimmt. Das von dem zweidimensionalen Subtrahierer 62 bestimmte Differenzsignal S und das von dem zweidimensionalen Addierer 63 bestimmte Summensignal W werden an die Steuerung 65 geliefert.

Mit Hilfe der Antriebssteuerung 61 dreht die Steuerung 65 die λ/2-Platte 41 um ihre optische Achse, so daß das Differenzsignal S von dem Subtrahierer 62 maximiert (oder minimiert) wird. Der Drehwinkel der λ/2-Platte 41 (entsprechend der Hälfte des Wertes des Analysatorwinkels) gegenüber einer vorbestimmten Position, in welcher das Differenzsignal S von dem Subtrahierer 62 maximiert (bzw. minimiert) wird, wird von der Antriebssteuerung 61 erfaßt, und dann der Steuerung 65 zugeführt.

Wie bereits voranstehend im Zusammenhang mit dem Betrieb bei der vorliegenden Erfindung erläutert berechnet die Steuerung 65 die Niveaudifferenz auf der Grundlage des Drehwinkels der λ/2-Platte 41 (also des Analysatorwinkels), bei welchem das Differenzsignal S maximiert (oder minimiert) wird. Auf diese Weise berechnete Niveaudifferenzdaten werden der Anzeigevorrichtung 48 zugeführt.

Entsprechend einem Befehl von einem Selektor 64 liefert die Steuerung 65 Bilddaten auf der Grundlage des Differenzsignals S oder des Summensignals W an die Anzeigevorrichtung 48 zusammen mit dem Meßwert für die Niveaudifferenz. Daher liefert die Steuerung 65 ein Differential-Interferenzbild, wenn das Differenzsignal S von dem Selektor 64 ausgesucht wird, wogegen sie ein Hellfeldbild liefert, wenn das Summensignal W von dem Selektor 64 ausgewählt wird. Daher zeigt die Anzeigevorrichtung 48 zusammen mit dem Meßwert für die Niveaudifferenz ein Differential-Interferenzbild oder ein Hellfeldbild in Reaktion auf die Schaltung des Selektors 64 an. In diesem Falle werden die Profile des Differenzsignals S und des Summensignals W dem angezeigten Differential- Interferenzbild bzw. dem Hellfeldbild überlagert.

Die Fig. 11A und 11B zeigen typische Profile für das Differenzsignal S bzw. das Summensignal W. In diesen beiden Diagrammen ist auf der Horizontalachse die Position der beiden Lichtkomponenten auf dem Probenkörper 38 entlang der Richtung der Positionsabweichung (wobei der Ursprung der Ort der Niveaudifferenz ist) aufgetragen, wogegen auf der Vertikalachse die Signalintensität an jedem Ort aufgetragen ist.

Bei einer spezifischen Prozedur zur Berechnung der Niveaudifferenz wird der Wert der rechten Seite (oder dessen Kehrwert) des Ausdrucks (13) auf der Grundlage des Analysatorwinkels bestimmt, bei welchem das Differenzsignal S in Fig. 11A maximiert (oder minimiert) wird. Andererseits wird auf der Grundlage des Wertes des Summensignals W_a in Fig. 11B das Amplituden-Reflexionsvermögen a aus dem Ausdruck (16) bestimmt. Weiterhin wird auf der Grundlage des Summensignals W_b in Fig. 11B das Amplituden- Reflexionsvermögen b aus einem Ausdruck entsprechend Ausdruck (16) bestimmt. Wie voranstehend im Zusammenhang mit dem Betrieb bei der vorliegenden Erfindung erläutert wird, um die Amplituden-Reflexionsvermögen a und b zu bestimmen, eine Kalibrierung mit einem Gegenstand durchgeführt, dessen Reflexionsvermögen bekannt ist, wodurch die Apparatekonstante des Ausdrucks (16) bestimmt wird.

Wenn ein Niveaudifferenzbild in einem bestimmten Pixel in den zweidimensionalen Bildsensoren 44 und 46 vorhanden ist, so werden die Ausgangssignale von Pixeln vor und hinter diesem Pixel oder links und rechts von diesem Pixel für die Summensignale W_a und W_b verwendet. In diesem Falle werden entsprechend der Auflösung der zweidimensionalen Sensoren, entsprechend dem Probenkörper und dergleichen, geeignete Pixel als die Pixel vor und hinter oder links und rechts von dem betreffenden Pixel ausgewählt.

Auf diese Weise wird bei dieser Ausführungsform ein Wert, der die Phasendifferenz ψ enthält, bestimmt, wenn der Analysatorwinkel gemessen wird, bei welchem das Differenzsignal S qualitativ maximiert oder minimiert wird, also ohne den Wert des Differenzsignals S quantitativ zu bestimmen. Dann wird die Phasendifferenz ψ auf der Grundlage der Amplituden-Reflexionsvermögen a und b auf beiden Seiten der Niveaudifferenz und des die Phasendifferenz ψ enthaltenden Wertes berechnet. Auf der Grundlage der so berechneten Phasendifferenz ψ kann die Niveaudifferenz Δh berechnet werden. Daher kann bei dieser Ausführungsform jede Niveaudifferenz mit hoher Genauigkeit gemessen werden, selbst wenn sich das Lichtreflexionsvermögen zwischen beiden Seiten der Niveaudifferenz ändert.

NEUNTE AUSFÜHRUNGSFORM

Wie aus Fig. 12 hervorgeht, verwendet die Niveaudifferenzmeßvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform die Lichtquelle, das optische Beleuchtungssystem und dergleichen, die ähnlich wie bei der achten Ausführungsform ausgebildet sind.

Das von der Lichtquelle 31, die eine Wolframlampe ist, ausgesandte Licht wird beim Durchgang durch die Kollimatorlinse 32 in paralleles Licht umgewandelt. Dann wird beim Durchgang dieses Lichts durch das Interferenzfilter 33 eine Wellenlänge des Lichtes ausgewählt. Bei der vorliegenden Ausführungsform beträgt die ausgewählte Wellenlänge 550 nm. Das durch das Interferenzfilter 33 hindurchgegangene Licht wird in linear polarisiertes Licht durch die Polarisatorplatte 34 umgewandelt, und fällt dann auf den Halbspiegel 35 auf. Die Polarisationsrichtung zu diesem Zeitpunkt verläuft parallel zur Papieroberfläche von Fig. 12.

Das von dem Halbspiegel 35 in Richtung nach unten in der Figur reflektierte Licht fällt auf das Nomarski-Prisma 36 ein. Das Nomarski-Prisma 36 ist ein doppelbrechendes Prisma, dessen optische Achse die Polarisationsrichtung des einfallenden Laserstrahls bei 45° schneidet, und welches das einfallende Licht in zwei Lichtkomponenten entsprechend ihrer Polarisationscharakteristik aufteilt.

Die beiden von dem Nomarski-Prisma 36 aufgetrennten Lichtkomponenten werden durch die Objektivlinse 37 so gesammelt, daß zwei Beleuchtungslichtkomponenten auf dem Probenkörper 38 erzeugt werden, der auf dem Tisch 39 angebracht ist. Infolge der Einwirkung des Nomarski-Prismas 36 werden daher zwei Beleuchtungslichtkomponenten, deren Zentren geringfügig auseinanderliegen, auf dem Probenkörper 38 erzeugt. Die beiden von dem Probenkörper 38 in Bezug auf die beiden Beleuchtungslichtkomponenten reflektierten Lichtkomponenten gelangen erneut durch die Objektivlinse 37 hindurch, und werden dann miteinander durch das Nomarski- Prisma 36 vereinigt.

Die Einfügungsposition des Nomarski-Prismas 36 in Bezug auf die optische Achse der Objektivlinse 37 ist hierbei so gewählt, daß das Nomarski-Prisma 36 eine Phasendifferenz von π, multipliziert mit einer ganzen Zahl, bei den beiden Beleuchtungslichtkomponenten erzeugt, wenn sie sich in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung durch das Prisma bewegen. Wenn der Probenkörper 38 eine ebene Oberfläche aufweist, die keine Änderung des Reflexionsvermögens hervorruft, also eine Spiegeloberfläche, so wird daher die Phasendifferenz zwischen den beiden reflektierten Lichtkomponenten infolge des Nomarski-Prismas 36 gleich π, multipliziert mit einer ganzen Zahl. Mit anderen Worten werden die beiden von dem Probenkörper 38 in Bezug auf die beiden Beleuchtungslichtkomponenten reflektierten Lichtkomponenten durch das Nomarski-Prisma 38 miteinander vereinigt, zu linear polarisiertem Licht mit einer Polarisationsrichtung parallel oder senkrecht zur Papieroberfläche von Fig. 12. Das vereinigte Licht, das durch das Nomarski-Prisma 36 erzeugt wird, trifft auf den Halbspiegel 35 auf.

Das vereinigte Licht, welches durch den Halbspiegel 35 hindurchgegangen ist, fällt auf die λ/4-Platte 40 ein. Die λ/4-Platte 40 ist so angeordnet, daß sie einen Azimuth von π/4 in Bezug auf die Linearpolarisationsrichtung des vereinigten, linear polarisierten Lichtes aufweist, welches auf die λ/4-Platte 40 einfällt, wenn der Probenkörper eine Spiegeloberfläche aufweist. Wenn daher der Probenkörper 38 eine Spiegelfläche aufweist, wird das von der λ/4-Platte 40 ausgesandete, vereinigte Licht zu zirkular-polarisiertem Licht, und fällt dann auf den Analysator 51 ein. Der Analysator 51 wird durch eine Polarisatorplatte gebildet, die um die optische Achse der Objektivlinse 37 herum drehbar ist, und einen Motor, welcher die Polarisatorplatte auf der Grundlage eines Analysatorwinkelsignals dreht, welches von dem Motortreiber 52 ausgegeben wird. Hierbei liefert der Motortreiber 52 den Analysatorwinkel des Analysators 51 als elektrisches Signal an die Bilderzeugungsvorrichtung 47.

Durch die Abbildungslinse 43 erzeugt das durch den Analysator 51 hindurchgegangene Licht ein Bild auf dem zweidimensionalen Bildsensor 44 und wird durch diesen photoelektrisch umgewandelt. Das durch den zweidimensionalen Bildsensor 44 photoelektrisch umgewandelte Signal wird der Bilderzeugungsvorrichtung 47 zugeführt.

Auf der Grundlage des Analysatorwinkelsignals von dem Motortreiber 52 erfaßt bei einem vorbestimmten Analysatorwinkel, beispielsweise Φ1, die Bilderzeugungsvorrichtung 47 das elektrische Signal, welches von dem zweidimensionalen Bildsensor 44 photoelektrisch umgewandelt wurde, und speichert es in einer Bildspeichervorrichtung 65. Wenn dann der Analysatorwinkel gleich Φ1 + π/2 (oder -π/2) wird, erfaßt sie das elektrische Signal, welches von dem zweidimensionalen Bildsensor 44 photoelektrisch umgewandelt wird, erneut und berechnet für jeden Pixel das Differenzsignal S zwischen dem so erfaßten Signal und dem Bild bei dem Analysatorwinkel von Φ1, das in der Bildspeichervorrichtung 65 gespeichert ist, ebenso wie deren Summensignal W. Die Bilderzeugungsvorrichtung 47 führt diese Erfassungs- und Berechnungsvorgänge elektrischer Signale für jeden Wert Φ1 wiederholt durch.

Wie voranstehend im Zusammenhang mit dem Betrieb bei der vorliegenden Erfindung erläutert, berechnet die Bilderzeugungsvorrichtung 47 die Niveaudifferenz auf der Grundlage des Analysatorwinkels des Analysators 51, bei welchem das Differenzsignal S maximiert (oder minimiert) wird. Auf diese Weise berechnete Niveaudifferenzdaten werden der Anzeigevorrichtung 48 zugeführt.

Hierbei kann die Polarisatorplatte des Analysators 51 immer gedreht werden, während die Bilderzeugungsvorrichtung 47 den Analysatorwinkel Φ1 mißt und speichert, bei welchem das Differenzsignal S maximiert oder minimiert wird. In diesem Fall können nur die elektrischen Signale, die von dem zweidimensionalen Bildsensor bei den Analysatorwinkeln von Φ1 und Φ1 + π/2 (oder -π/2) ausgegeben werden, erfaßt und gespeichert werden, so daß hieraus die voranstehend genannten Signale, das Differenzsignal S und das Summensignal W, berechnet werden.

Auf der Grundlage eines Befehls von dem Selektor 64 liefert die Bilderzeugungsvorrichtung 47 Bilddaten auf der Grundlage des Differenzsignals S oder des Summensignals W an die Anzeigevorrichtung 48, zusammen mit dem Meßwert für die Niveaudifferenz. Die Bilderzeugungsvorrichtung 47 liefert daher ein Differential-Interferenzbild, wenn das Differenzsignal S von dem Selektor 64 ausgewählt wird, wogegen sie ein Hellfeldbild liefert, wenn das Summensignal W von dem Selektor 64 ausgewählt wird.

Daher zeigt die Anzeigevorrichtung 48 zusammen mit dem gemessenen Wert für die Pegeldifferenz ein Differential- Interferenzbild oder ein Hellfeldbild in Reaktion auf das Schalten des Selektors 64 an. In diesem Falle werden die Profile des Differenzsignals S und des Summensignals W dem angezeigten Differential-Interferenzbild bzw. Hellfeldbild überlagert. Daraufhin kann, wie im Falle der achten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung, die Niveaudifferenz Δh berechnet werden.

ZEHNTE AUSFÜHRUNGSFORM

Wie aus Fig. 13 hervorgeht, weist die Niveaudifferenzmeßvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform im wesentlichen denselben Aufbau auf wie die Niveaudifferenzmeßvorrichtung gemäß der neunten Ausführungsform. Daher sind in Fig. 13 gleiche Bauteile wie bei der neunten Ausführungsform mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und insoweit erfolgt keine erneute Beschreibung. Nachstehend werden nur die Aspekte hervorgehoben, die einen Unterschied gegenüber der neunten Ausführungsform darstellen.

Bei der vorliegenden Ausführungsform wird statt der Polarisatorplatte bei der neunten Ausführungsform, die durch einen Motor gedreht wird, der Flüssigkristallpolarisator 53 verwendet. Der Flüssigkristallpolarisator 53 funktioniert als Polarisatorplatte, deren Polarisationsrichtung freiwählbar geändert werden kann, wenn die an sie von der Treibervorrichtung 54 angelegte Spannung freiwählbar geändert wird, und arbeitet daher als Analysator, dessen Analysatorwinkel freiwählbar eingestellt werden kann. Die Treibervorrichtung 54 liefert den Analysatorwinkel als elektrisches Signal an die Bilderzeugungsvorrichtung 47.

Mit Hilfe der Abbildungslinse 43 erzeugt das durch den Flüssigkristallpolarisator 53 hindurchgegangene Licht ein Bild auf dem zweidimensionalen Bildsensor 44 und wird durch diesen photoelektrisch umgewandelt. Das durch den zweidimensionalen Bildsensor 44 photoelektrisch umgewandelte Signal wird an die Bilderzeugungsvorrichtung 47 geliefert.

Auf der Grundlage des Analysatorwinkelsignals von der Treibervorrichtung 54 erfaßt bei einem vorbestimmten Analysatorwinkel wie beispielsweise 4<1 die Bilderzeugungsvorrichtung 47 das elektrische Signal, welches von dem zweidimensionalen Bildsensor 44 photoelektrisch umgewandelt wurde, und speichert es in der Bildspeichervorrichtung 65. Wenn dann der Analysatorwinkel den Wert Φ1 + π/2 (oder -π/2) annimmt, erfaßt sie das elektrische Signal, welches von dem zweidimensionalen Bildsensor 44 umgewandelt wird, erneut und berechnet für jeden Pixel das Differenzsignal S zwischen dem so erfaßten Signal und dem Bild bei dem Analysatorwinkel von Φ1, welches in der Bildspeichervorrichtung 65 gespeichert ist, sowie deren Summensignal W. Die Bilderzeugungsvorrichtung 47 führt diesen Erfassungs- und Berechnungsvorgang elektrischer Signale für jeden Wert von Φ1 wiederholt durch. Daraufhin kann, wie im Falle der neunten Ausführungsform, die Niveaudifferenz Δh berechnet werden.

ELFTE AUSFÜHRUNGSFORM

Bei der Niveaudifferenzmeßvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist zwar die Lichtquelle 31 in Fig. 14 als Punktlichtquelle dargestellt, um die Beschreibung zu erleichtern, jedoch handelt es sich tatsächlich um eine Lichtquelle wie beispielsweise eine Wolframlampe, die bestimmte Abmessungen aufweist.

Das von der Lichtquelle 31 ausgesandte Licht wird beim Durchgang durch die Kollimatorlinse 32 in paralleles Licht umgewandelt. Dann wird beim Durchgang des Lichts durch das Interferenzfilter 33 eine Wellenlänge des Lichts ausgewählt.

Bei der vorliegenden Ausführungsform beträgt die ausgewählte Wellenlänge 550 nm. Das Licht, das durch das Interferenzfilter 33 hindurchgelangt ist, wird in linear polarisiertes Licht mit Hilfe der Polarisatorplatte 34 umgewandelt, und dann zum Einfallen auf den Halbspiegel 35 veranlaßt. Die Polarisationsrichtung zu diesem Zeitpunkt verläuft parallel zur Papieroberfläche von Fig. 14.

Das von dem Halbspiegel 35 in Richtung nach unten in der Zeichnung reflektierte Licht wird dazu veranlaßt, auf das Nomarski-Prisma 36 aufzutreffen. Das Nomarski-Prisma 36 ist ein doppelbrechendes Prisma, welches eine optische Achse aufweist, die die Polarisationsrichtung des einfallenden Laserstrahls bei 45° schneidet, und welches das einfallende Licht in zwei Lichtkomponenten entsprechend ihrer Polarisationscharakteristik aufteilt. Hierbei kann statt des Nomarski-Prismas auch ein Wollaston-Prisma oder dergleichen verwendet werden.

Die beiden von dem Nomarski-Prisma 36 aufgeteilten Lichtkomponenten werden durch die Objektivlinse 37 so gesammelt, daß zwei Beleuchtungslichtkomponenten auf dem Probenkörper 38 erzeugt werden, der auf dem Tisch 39 angebracht ist. Infolge der Einwirkung des Nomarski-Prismas 36 werden daher zwei Beleuchtungslichtkomponenten, deren Zentren in geringer Entfernung voneinander liegen, auf dem Probenkörper 38 ausgebildet. Die beiden in Bezug auf die beiden Beleuchtungslichtkomponenten von dem Probenkörper 38 reflektierten Lichtkomponenten gelangen erneut durch die Objektivlinse 37 hindurch, und werden dann durch das Nomarski-Prisma 36 miteinander vereinigt.

Hierbei ist die Einfügungsposition des Nomarski-Prismas 36 in Bezug auf die optische Achse der Objektivlinse 37 so bestimmt, daß das Nomarski-Prisma 36 eine Phasendifferenz von π, multipliziert mit einer ganzen Zahl, bei den beiden Beleuchtungslichtkomponenten erzeugt, wenn sie sich in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung durch das Prisma bewegen. Wenn daher der Probenkörper 38 eine flache Oberfläche aufweist, die keine Änderung des Reflexionsvermögens hervorruft, also eine Spiegeloberfläche, so wird die Phasendifferenz zwischen den beiden reflektierten Lichtkomponenten infolge des Nomarski-Prismas 36 gleich π, multipliziert mit einer ganzen Zahl. Anders ausgedrückt werden die beiden in Bezug auf die beiden Beleuchtungslichtkomponenten von dem Probenkörper 38 reflektierten Lichtkomponenten mit Hilfe des Nomarski-Prismas 38 miteinander zu linear polarisiertem Licht vereinigt, dessen Polarisationsrichtung parallel oder senkrecht zur Papieroberfläche von Fig. 14 verläuft.

Das durch das Nomarski-Prisma 36 erzeugte, vereinigte Licht wird dazu veranlaßt, auf den Halbspiegel 35 einzufallen. Das durch den Halbspiegel 35 hindurchgegangene, vereinigte Licht läßt man auf die λ/4-Platte 40 auffallen.

Die λ/4-Platte 40 ist so angeordnet, daß sie einen Azimuth von π/4 in Bezug auf die Linearpolarisationsrichtung des vereinigten, linear polarisierten Lichts aufweist, welches auf die λ/4-Platte 40 einfällt, wenn der Probenkörper 38 eine Spiegeloberfläche aufweist. Weist daher der Probenkörper 38 eine Spiegelfläche auf, so wird das von der λ/4-Platte 40 ausgesandte, vereinigte Licht zu zirkular-polarisiertem Licht, und fällt auf den Polarisationsstrahlteiler 42 auf, der ein Analysator ist.

Der Polarisationsstrahlteiler 42 ist so angeordnet, daß der Analysatorwinkel Φ gleich π/4 wird, und trennt einfallendes Licht in durchgelassenes Licht und reflektiertes Licht. Infolge der Abbildungslinse 43 erzeugt das durch den Polarisationsstrahlteiler 42 hindurchgelangte Licht ein Bild auf dem zweidimensionalen Bildsensor 44 und wird durch diesen photoelektrisch umgewandelt. Andererseits erzeugt infolge der Abbildungslinse 45 das von dem Polarisationsstrahlteiler 42 reflektierte Licht ein Bild auf dem zweidimensionalen Bildsensor 46 und wird durch diesen photoelektrisch umgewandelt. Die beiden zweidimensionalen Bildsensoren 44 und 46 weisen identische Pixelanordnungen auf, während ihre entsprechenden Pixel so ausgerichtet sind, daß sie reflektiertes Licht vom gleichen Ort auf dem Probenkörper 38 empfangen. Hierbei wird ein Bildsensor wie beispielsweise eine CCD für diese zweidimensionalen Bildsensoren verwendet.

Jedes der jeweiligen elektrischen Signale, die von diesen zweidimensionalen Sensoren 44 und 46 photoelektrisch umgewandelt werden, wird dem zweidimensionalen Subtrahierer 62 und dem zweidimensionalen Addierer 63 zugeführt. Der zweidimensionale Subtrahierer 62 bestimmt das Differenzsignal S für jeden Pixel auf der Grundlage der jeweiligen Signale von den zweidimensionalen Bildsensoren 44 und 46, wogegen der zweidimensionale Addierer 63 das Summensignal W für jeden Pixel auf der Grundlage der jeweiligen Signale von den zweidimensionalen Bildsensoren 44 und 46 bestimmt. Das Differenzsignal S, welches von dem zweidimensionalen Subtrahierer 62 bestimmt wird, und das von dem zweidimensionalen Addierer 63 bestimmte Summensignal W werden einer Arithmetikeinheit 66 zugeführt.

Wie voranstehend im Zusammenhang mit dem Betriebsablauf bei der vorliegenden Erfindung erläutert, berechnet die Arithmetikeinheit 66 die Niveaudifferenz auf der Grundlage des Differenzsignals S und des Summensignals W. Die von der Arithmetikeinheit 66 berechneten Niveaudifferenzdaten werden der Bilderzeugungsvorrichtung 47 zusammen mit dem Differenzsignal S und dem Summensignal W zugeführt.

Weiterhin liefert entsprechend einem Befehl von dem Selektor 64 die Bilderzeugungsvorrichtung 47 Bilddaten auf der Grundlage des Differenzsignals S oder des Summensignals W an die Anzeigevorrichtung 48, zusammen mit dem gemessenen Wert für die Niveaudifferenz. Die Bilderzeugungsvorrichtung 47 liefert nämlich ein Differential-Interferenzbild, wenn das Differenzsignal S von dem Selektor 64 ausgewählt wird, wogegen sie ein Hellfeldbild liefert, wenn das Summensignal W von dem Selektor 64 ausgesucht wird. Daher zeigt die Anzeigevorrichtung 48 zusammen mit dem gemessenen Wert für die Niveaudifferenz ein Differential-Interferenzbild oder ein Hellfeldbild in Reaktion auf die Schaltung des Selektors 64 an. In diesem Fall werden die Profile des Differenzsignals S und des Summensignals W dem angezeigten Differential- Interferenzbild bzw. dem Hellfeldbild überlagert.

Die Fig. 11A und 11B zeigen typische Profile für das Differenzsignal S bzw. das Summensignal W. In diesen beiden Diagrammen ist auf der Horizontalachse die Position der beiden Beleuchtungslichtkomponenten auf dem Probenkörper 38 entlang der Richtung der Positionsabweichung aufgetragen (wobei der Ursprung der Ort der Niveaudifferenz ist), wogegen auf der vertikalen Achse die Signalintensität an jedem Ort aufgetragen ist.

Durch eine spezifische Prozedur zur Berechnung der Niveaudifferenz wird die Phasendifferenz ψ auf der Grundlage des Differenzsignals S von Fig. 11A und der Summensignale W_a und W_b in Fig. 11B bestimmt. Hierbei wird, wie voranstehend im Zusammenhang mit dem Betriebsablauf bei der vorliegenden Erfindung erläutert wurde, zur Bestimmung der Phasendifferenz ψ eine Kalibrierung mit einem Gegenstand durchgeführt, dessen Reflexionsvermögen bekannt ist, wodurch die Apparatekonstante D des Ausdrucks (19) bestimmt wird.

Wenn ein Niveaudifferenzbild in einem bestimmten Pixel in den zweidimensionalen Bildsensoren 44 und 46 vorhanden ist, so werden darüber hinaus die Ausgangssignale von Pixeln vor und hinter diesem Pixel oder an der linken und rechten Seite dieses Pixels als die Summensignale W_a und W_b verwendet. In diesem Fall werden entsprechend der Auflösung der zweidimensionalen Sensoren, entsprechend dem Probenkörper und dergleichen, geeignete Pixel als die Pixel vor und hinter oder links und rechts von dem bestimmten Pixel ausgewählt.

Die so bestimmte Phasendifferenz ψ kann in den Ausdruck (17) eingesetzt werden, um die Niveaudifferenz Δh zu berechnen. Daher kann bei der vorliegenden Ausführungsform jede Niveaudifferenz mit hoher Genauigkeit gemessen werden, selbst wenn sich das Lichtreflexionsvermögen zwischen beiden Seiten der Niveaudifferenz ändert.

ZWÖLFTE AUSFÜHRUNGSFORM

Wie aus Fig. 15 hervorgeht, verwendet die Niveaudifferenzmeßvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Lichtquelle, das optische Beleuchtungssystem und dergleichen, die ähnlich wie bei der elften Ausführungsform ausgebildet sind.

Das von der Lichtquelle 31, die eine Wolframlampe ist, ausgesandte Licht wird beim Durchgang durch die Kollimatorlinse 32 in paralleles Licht umgewandelt. Dann wird beim Durchgang des Lichts durch das Interferenzfilter 33 eine Wellenlänge des Lichts ausgewählt. Bei der vorliegenden Ausführungsform beträgt die ausgewählte Wellenlänge 550 nm. Das durch das Interferenzfilter 33 hindurchgegangene Licht wird durch die Polarisatorplatte 34 in linear polarisiertes Licht umgewandelt, und wird dann zum Einfallen auf den Halbspiegel 35 veranlaßt. Die Polarisationsrichtung zu diesem Zeitpunkt verläuft parallel zur Papieroberfläche von Fig. 15.

Das von dem Halbspiegel 35 in Richtung nach unten in der Zeichnung reflektierte Licht wird zum Einfallen auf das Nomarski-Prisma 36 veranlaßt. Das Nomarski-Prisma 36 ist ein doppelbrechendes Prisma, dessen optische Achse die Polarisationsrichtung des einfallenden Laserstrahls bei 45° schneidet, und welches das einfallende Licht in zwei Lichtkomponenten entsprechend ihrer Polarisationscharakteristik aufteilt.

Die beiden von dem Nomarski-Prisma 36 aufgeteilten Lichtkomponenten werden durch die Objektivlinse 37 gesammelt, so daß zwei Beleuchtungslichtkomponenten auf dem Probenkörper 38 erzeugt werden, der auf dem Tisch 39 angebracht ist. Infolge der Einwirkung des Nomarski-Prismas 36 werden daher auf dem Probenkörper 38 zwei Beleuchtungslichtkomponenten erzeugt, deren Zentren geringfügig voneinander beabstandet sind. Die beiden in Bezug auf die zwei Beleuchtungslichtkomponenten vom Probenkörper 38 reflektierten Lichtkomponenten gelangen erneut durch die Objektivlinse 37 hindurch, und werden dann durch das Nomarski-Prisma 36 miteinander vereinigt.

Der Einführungsort des Nomarski-Prismas 36 in Bezug auf die optische Achse der Objektivlinse 37 ist hierbei so festgelegt, daß das Nomarski-Prisma 36 eine Phasendifferenz von π, multipliziert mit einer ganzen Zahl, bei den beiden Beleuchtungslichtkomponenten erzeugt, wenn sie sich durch das Prisma in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung bewegen. Wenn daher der Probenkörper 38 eine flache Oberfläche ohne Niveaudifferenz aufweist, also eine Spiegeloberfläche, so wird die Phasendifferenz zwischen den beiden reflektierten Lichtkomponenten infolge des Nomarski-Prismas 36 gleich π, multipliziert mit einer ganzen Zahl. Anders ausgedrückt werden die beiden in Bezug auf die zwei Beleuchtungslichtkomponenten von dem Probenkörper 38 reflektierten Lichtkomponenten durch das Nomarski-Prisma 38 zu linear polarisiertem Licht vereinigt, dessen Polarisationsrichtung parallel oder senkrecht zur Papieroberfläche von Fig. 15 verläuft. Das durch das Nomarski-Prisma 36 erzeugte, vereinigte Licht wird zum Einfallen auf den Halbspiegel 35 veranlaßt.

Das zusammengesetzte Licht, welches durch den Halbspiegel 35 hindurchgelangt ist, fällt auf die λ/4-Platte 40 ein. Die λ/4-Platte 40 ist so angeordnet, daß sie einen Azimuth von π/4 in Bezug auf die Linearpolarisationsrichtung des vereinigten, linear polarisierten Lichts aufweist, welches auf die λ/4-Platte 40 einfällt, wenn der Probenkörper 38 eine Spiegeloberfläche aufweist. Wenn der Probenkörper 38 eine Spiegeloberfläche aufweist, wird daher das von der λ/4-Platte 40 ausgesandte, vereinigte Licht zu zirkular-polarisiertem Licht, und wird dann zum Einfall auf den Analysator 51 veranlaßt. Der Analysator 51 wird durch eine Polarisatorplatte, die um die optische Achse der Objektivlinse 37 herum drehbar ist, und durch einen Motor gebildet, welcher die Polarisatorplatte auf der Grundlage eines Analysatorwinkelsignals dreht, welches von dem Motortreiber 52 ausgegeben wird. Hierbei liefert der Motortreiber 52 den Analysatorwinkel des Analysators 51 als elektrisches Signal an die Bilderzeugungsvorrichtung 47.

Infolge der Abbildungslinse 43 erzeugt das durch den Analysator 51 hindurchgegangene Licht ein Bild auf dem zweidimensionalen Bildsensor 44 und wird durch diesen photoelektrisch umgewandelt. Das von dem zweidimensionalen Bildsensor 44 photoelektrisch umgewandelte Signal wird der Bilderzeugungsvorrichtung 47 zugeführt.

Auf der Grundlage des Analysatorwinkelsignals von dem Motortreiber 52 erfaßt bei einem Analysatorwinkel von π/4 (der als Φ1 definiert ist) die Bilderzeugungsvorrichtung 47 das von dem zweidimensionalen Bildsensor 44 photoelektrisch umgewandelte, elektrische Signal und speichert es in der Bildspeichervorrichtung 65. Wenn dann der Analysatorwinkel gleich Φ1 + mπ/2 (m ist eine ungerade Zahl) wird, erfaßt sie erneut das photoelektrisch von dem zweidimensionalen Bildsensor 44 umgewandelte, elektrische Signal und berechnet für jeden Pixel das Differenzsignal S zwischen dem so erfaßten Signal und dem. Bild bei dem Analysatorwinkel von Φ1, das in der Bildspeichervorrichtung 65 gespeichert ist, sowie deren Summensignal W.

Weiterhin liefert auf der Grundlage eines Befehls von dem Selektor 64 die Bilderzeugungsvorrichtung 47 Bilddaten auf der Grundlage des Differenzsignals S oder des Summensignals W an die Anzeigevorrichtung 48 zusammen mit dem gemessenen Wert für die Niveaudifferenz. Die Bilderzeugungsvorrichtung 47 liefert nämlich ein Differential-Interferenzbild, wenn das Differenzsignal S von dem Selektor 64 ausgewählt wird, wogegen sie ein Hellfeldbild liefert, wenn das Summensignal W von dem Selektor 64 ausgewählt wird.

Die Anzeigevorrichtung 48 zeigt daher zusammen mit dem gemessenen Wert für die Niveaudifferenz ein Differential- Interferenzbild oder ein Hellfeldbild in Reaktion auf die Schaltung des Selektors 64 an. In diesem Fall werden die Profile des Differenzsignals S und des Summensignals W bei dem angezeigten Differential-Interferenzbild bzw. dem Hellfeldbild überlagert. Daraufhin kann, wie im Falle der voranstehend geschilderten elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die Niveaudifferenz Δh berechnet werden.

DREIZEHNTE AUSFÜHRUNGSFORM

Wie aus Fig. 16 hervorgeht, weist die Niveaudifferenzmeßvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform im wesentlichen denselben Aufbau auf wie die Niveaudifferenzmeßvorrichtung gemäß der zwölften Ausführungsform. Daher sind in Fig. 16 gleiche Bauteile wie bei der zwölften Ausführungsform mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und werden insoweit nicht erneut beschrieben. Nachstehend werden nur die Aspekte hervorgehoben, die sich von der zwölften Ausführungsform unterscheiden.

Bei der vorliegenden Ausführungsform wird statt der von einem Motor gedrehten Polarisatorplatte bei der zwölften Ausführungsform der Flüssigkristallpolarisator 53 verwendet. Der Flüssigkristallpolarisator 53 arbeitet als Polarisatorplatte, deren Polarisationsrichtung freiwählbar geändert werden kann, wenn die an sie von der Treibervorrichtung 54 angelegte Spannung freiwählbar geändert wird, also als Analysator, dessen Analysatorwinkel freiwählbar eingestellt werden kann. Die Treibervorrichtung 54 liefert den Analysatorwinkel als elektrisches Signal an die Bilderzeugungsvorrichtung 57.

Infolge der Abbildungslinse 43 erzeugt das durch den Flüssigkristallpolarisator 53 hindurchgegangene Licht ein Bild auf dem zweidimensionalen Bildsensor 44 und wird durch diesen photoelektrisch umgewandelt. Das von dem zweidimensionalen Bildsensor 44 photoelektrisch umgewandelte Signal wird an die Bilderzeugungsvorrichtung 47 geliefert.

Auf der Grundlage des Analysatorwinkelsignals von der Treibervorrichtung 54 erfaßt bei einem Analysatorwinkel von π/4 (definiert als Φ1) die Bilderzeugungsvorrichtung 47 das von dem zweidimensionalen Bildsensor 44 photoelektrisch umgewandelte elektrische Signal und speichert es in der Bildspeichervorrichtung 65. Wenn dann der Analysatorwinkel den Wert Φ1 + mπ/2 (m ist eine ungerade Zahl) annimmt, erfaßt sie erneut das photoelektrisch von dem zweidimensionalen Bildsensor 44 umgewandelte elektrische Signal und berechnet für jeden Pixel das Differenzsignal S zwischen dem so erfaßten Signal und dem Bild bei dem Analysatorwinkel von Φ1, das in der Bildspeichervorrichtung 65 gespeichert ist, und ebenso deren Summensignal W. Daraufhin kann, wie im Falle der voranstehend geschilderten zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die Niveaudifferenz Δh berechnet werden.

VIERZEHNTE AUSFÜHRUNGSFORM

Wie aus Fig. 14 hervorgeht, wird bei der Defektuntersuchungsvorrichtung gemäß der vierzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein vorbestimmtes Schaltungsmuster mit einem Phasenschieberabschnitt 130 auf dem transparenten Quarzabschnitt (Glasabschnitt) einer zu untersuchenden Strichplatte 108 gezeichnet. Der Phasenschieberabschnitt ist ein Phasenschieberteil zum Steuern des Transmissionsvermögens und der Phase für eine Strichplatte, die beispielsweise aus SiO₂ besteht, oder eine Halbton-Strichplatte.

Eine Laserlichtquelle 101 sendet einen monochromatischen Lichtstrahl (Untersuchungslichtstrahl) aus, der eine Wellenlänge aufweist, für welchen das Ausmaß der Phasenverschiebung, die durch den Phasenschieberabschnitt 130 der zu untersuchenden Strichplatte 108 hervorgerufen wird, im wesentlichen gleich π wird. Wenn der Phasenschieberabschnitt 130 für die i-Linie (Wellenlänge 365 nm) einer Quecksilberlampe ausgelegt ist, kann die Wellenlänge eines Lichtstrahls (Untersuchungslichtstrahls) von der Laserlichtquelle 101 nahe an 365 nm liegen (beispielsweise 365 nm ± 50 nm betragen).

Wenn die Wellenlänge eines Laserstrahls auf eine Wellenlänge eingestellt ist, für welche das Ausmaß der Phasenverschiebung, die durch den Phasenschieberabschnitt 130 hervorgerufen wird, im wesentlichen gleich π ist, können sowohl ein Defekt des Phasenschiebers als auch ein Fremdkörper (Phasenobjekt) auf der Strichplatte festgestellt werden. Wenn nur der Phasenschieber untersucht werden soll, kann der Untersuchungslichtstrahl auf jede Wellenlänge eingestellt werden.

Der von der Laserlichtquelle 101 ausgesandte, linear polarisierte Laserstrahl wird durch eine Kollimatorlinse 102 zu einem parallelen Strahl kollimiert, und fällt auf einen Schwingspiegel 104 ein. Der Schwingspiegel 104 kann den Laserstrahl mit Hilfe eines Treiberabschnitts 150 ablenken. Die Polarisationsrichtung des Laserstrahls verläuft parallel zur Papieroberfläche, und der Schwingspiegel 104 lenkt den Laserstrahl eindimensional aus. Der Treiberabschnitt 150 wird durch einen Computer 119 gesteuert.

Der von dem Schwingspiegel 104 reflektierte Laserstrahl wird durch eine erste Übertragungslinse 103 und eine zweite Übertragungslinse 117 gebrochen, gelangt durch ein Nomarski- Prisma 116, und wird in linear polarisierte Lichtstrahlen aufgeteilt, deren Polarisationsrichtungen senkrecht zueinander in einem kleinen Relativwinkel liegen. Die Lichtstrahlen werden durch eine Kondensorlinse 109 gebrochen, und fallen auf die Strichplatte 108 auf, welches auf einem X-Y-Tisch 126 angebracht ist. Das Nomarski-Prisma 116 ist am Ort der Pupille der Kondensorlinse 109 oder an einem Ort nahe der konjugierten Position der Kondensorlinse 109 angeordnet.

Diese Lichtstrahlen erzeugen Strahlpunkte in einer Schaltungsbildoberfläche 107 auf der Strichplatte 108. Infolge der Einwirkung des Nomarski-Prismas 116 werden zwei Strahlpunkte erzeugt, die geringfügig gegeneinander verschoben sind. Die beiden Lichtstrahlen, welche die beiden Strahlpunkte bilden, sind zwei linear polarisierte Lichtstrahlen, deren Polarisationsrichtungen senkrecht zueinander angeordnet sind. Die beiden Lichtpunkte tasten eindimensional die Schaltungsbildoberfläche 107 in Richtung X infolge der Funktion des Schwingspiegels 104 ab. Gleichzeitig bewegt der X-Y-Tisch 126 die Strichplatte 108 entlang der Richtung Y mit konstanter Geschwindigkeit. Diese Punkte führen eine X-Y-Rasterabtastung bei der Schaltungsbildoberfläche 107 durch, wodurch eine Defektuntersuchung in einem Bereich durchgeführt wird, der vorbestimmte Abmessungen aufweist.

Die Länge in Richtung X dieses Aufnahmebereichs wird durch das optische System eingestellt, obwohl die Länge entlang der Richtung Y nicht reguliert wird. Daher kann ein rechteckiger Bereich eingestellt werden, dessen längere Seiten in der Richtung Y verlaufen. Wenn ein größerer Bereich als dieser Aufnahmebereich (eine Fläche, die größer ist als die Fläche mit den vorbestimmten Abmessungen) untersucht werden soll, können eine Tischbewegung entlang der Richtung Y bei konstanter Geschwindigkeit und die Stufenoperation entlang der Richtung X durch den X-Y-Tisch 126 abwechselnd mehrfach durchgeführt werden, so daß sich mehrere Aufnahmebereiche entlang der Richtung X überlappen.

Der X-Y-Tisch 126 wird durch einen Antriebsabschnitt 127 angetrieben, der einen Motor und dergleichen aufweist. Der Computer 119 steuert den Antriebsabschnitt 127. Das Nomarski- Prisma 116 kann in einer Richtung bewegt werden, welche die optische Achse der Kondensorlinse 109 kreuzt (also in einer Richtung, die beinahe senkrecht zur optischen Achse verläuft), mit Hilfe eines Betätigungsgliedes 125, welches eine piezoelektrische Vorrichtung oder dergleichen aufweist. Der Computer 119 steuert das Betätigungsglied 125.

Die beiden linear polarisierten Laserstrahlen, die durch die Strichplatte 108 hindurchgegangen sind, und deren Polarisationsrichtungen senkrecht zueinander angeordnet sind, werden von einer Objektivlinse 106 gebrochen, und erreichen ein Nomarski-Prisma 105 als zwei Lichtstrahlen, deren Polarisationsrichtungen senkrecht zueinander in einem kleinen Relativwinkel liegen. Diese beiden Lichtstrahlen sind parallele Lichtstrahlen. Diese parallelen Lichtstrahlen werden in einen parallelen Lichtstrahl infolge der Einwirkung des Nomarski-Prismas 105 umgewandelt, und der parallele Lichtstrahl erreicht eine λ/4-Platte 110.

Das Nomarski-Prisma 105 kann ebenfalls in einer Richtung bewegt werden, welche die optische Achse der Kondensorlinse 109 kreuzt (die optische Achse der Objektivlinse 106), also eine Richtung, die annähernd senkrecht zur optischen Achse liegt, mit Hilfe eines Betätigungsgliedes 124, welches durch eine piezoelektrische Vorrichtung und dergleichen gebildet wird. Der Computer 119 steuert das Betätigungsglied 124. Der Polarisationszustand des parallelen Lichtstrahls unmittelbar vor der λ/4-Platte 110 kann von dem zirkular-polarisierten Zustand in den linear polarisierten Zustand geändert werden, durch Einstellung der Einführungspositionen der beiden Nomarski-Prismen 105 und 116.

Hierbei werden die Einführungspositionen der beiden Nomarski- Prismen 105 und 116 so eingestellt, daß der parallele Lichtstrahl unmittelbar vor der λ/4-Platte 110 sich in einem linear polarisierten Zustand befindet, wenn ein ebener Glasabschnitt der Schaltungsbildoberfläche 107 der Strichplatte 108 vorhanden ist, bei welcher keine Niveaudifferenz, beispielsweise ein Schaltungsmuster, vorhanden ist. Zu diesem Zeitpunkt wird die Einstellung so durchgeführt, daß die beiden linear polarisierten Laserstrahlen, deren Polarisationsrichtungen senkrecht zueinander verlaufen, eine relative Phasendifferenz von π, multipliziert mit einer ganzen Zahl, aufweisen. Die Einfügungs-Azimuthe der beiden Nomarski-Prismen 105 und 116 sind so eingestellt, daß die Azimuthe von Teilabschnitten der beiden Prismen miteinander übereinstimmen, und die Scherungsrichtung der beiden linear polarisierten Laserstrahlen ist so eingestellt, daß sie einen Azimuth von π/4 in Bezug auf die Papieroberfläche aufweist.

Die λ/4-Platte 110 ist so eingefügt, daß sie einen Azimuth von π/4 in Bezug auf die Linearpolarisationsrichtung des unmittelbar vorhergehenden parallelen Lichtstrahls aufweist, also eine Richtung parallel oder senkrecht zur Papieroberfläche. Bei dem ebenen Glasabschnitt der Schaltungsbildoberfläche 107 der Strichplatte 108, in welchem keine Niveaudifferenz wie beispielsweise ein Schaltungsmuster vorhanden ist, befindet sich daher der von der λ/4-Platte 110 durchgelassene Laserstrahl in einem zirkular-polarisierten Zustand. Dieser Laserstrahl geht durch eine λ/2-Platte 111 hindurch, die so angeordnet ist, daß sie sich frei um die optische Achse der Objektivlinse 116 drehen kann, wird von einer Sammellinse 128 gebrochen, und wird durch einen Polarisationsstrahlteiler 112, der als Analysator dient, polarisiert und aufgeteilt.

Eine linear polarisierte Lichtkomponente parallel zur Papieroberfläche wird durch einen Photodetektor 113 photoelektrisch umgewandelt, wogegen eine linear polarisierte Lichtkomponente senkrecht zur Papieroberfläche durch einen Photodetektor 114 photoelektrisch umgewandelt wird. Die beiden Photodetektoren 113, 114 werden durch einen Photomultiplier, eine SPD (Siliziumphotodiode) oder dergleichen gebildet. Die beiden Photodetektoren 113, 114 können an jedem Ort hinter dem optischen Vereinigungssystem angeordnet werden. Beispielsweise können die beiden Photodetektoren 113, 114 auf der konjugierten Oberfläche der Pupille der Objektivlinse 116 angeordnet sein, oder auf der konjugierten Oberfläche des Bildes der Strichplatte 108.

Die λ/4-Platte 110 wird um die optische Achse der Objektivlinse 106 durch ein Betätigungsglied 123 gedreht, welches durch eine piezoelektrische Vorrichtung und dergleichen gebildet wird, und auf den voranstehend geschilderten Azimuth eingestellt ist. Die λ/2-Platte 111 kann um die optische Achse der Objektivlinse 106 durch ein Betätigungsglied 122 gedreht werden, welches durch eine piezoelektrische Vorrichtung und dergleichen gebildet wird. Die beiden Betätigungsglieder 122, 123 werden durch den Computer 119 gesteuert.

Der Drehwinkel der λ/2-Platte 111 entspricht einem Wert, der das Doppelte des Analysatorwinkels Φ beträgt, der voranstehend in dem Abschnitt geschildert wurde, bei welchem es um die Grundlagen der vorliegenden Erfindung geht. Der Azimuth der λ/2-Platte 111 ist so eingestellt, daß der Analysatorwinkel Φ des Analysators (Polarisationsstrahlteilers 112) im wesentlichen gleich π/4 wird. Genauer gesagt stellt das Betätigungsglied 122 die λ/2-Platte 111 so ein, daß der Analysatorwinkel Φ im wesentlichen gleich π/4 wird.

Vor der tatsächlichen Untersuchung führt das Betätigungsglied 122 eine Feineinstellung des Azimuths der λ/2-Platte 111 dadurch durch, daß der nicht-defekte Phasenschieberabschnitt der zu untersuchenden Strichplatte so eingesetzt wird, daß die Differenz zwischen elektrischen Signalen von den beiden Photodetektoren 113 und 114, die auf dieselbe Verstärkung eingestellt sind, minimiert wird. Durch diese Einstellung wird der Analysatorwinkel Φ des Analysators so eingestellt, daß er π/4 beträgt (anders ausgedrückt wird die Empfindlichkeit zur Feststellung von Fremdkörpern maximiert). Gleichzeitig werden die Verstärkungen für die Ausgangssignale der beiden Photodetektoren 113 und 114 fein eingestellt, um den Einfluß eines noch in dem optischen System übrigbleibenden Fehlers zu minimieren. Durch den ortsfesten Polarisationsstrahlteiler 112 und die drehbare λ/2-Platte 111 wird der Analysator gebildet, welcher den Analysatorwinkel ändern kann.

Durch den voranstehenden Einstellvorgang wird bei der tatsächlichen Untersuchung nur dann, wenn ein Defekt des Verschiebungsbetrages des Phasenschieberabschnitts in der Schaltungsbildoberfläche 107 der Strichplatte 108 auftaucht, oder ein Fremdkörper als Phasenobjekt vorhanden ist, welches an dem transparenten Abschnitt (Glasabschnitt) der Strichplatte 108 haftet, eine Differenz zwischen den elektrischen Signalen von den beiden Photodetektoren 113 und 114 erzeugt. Ist kein Defekt vorhanden, so wird zwischen den beiden elektrischen Signalen keine Differenz erzeugt.

Die elektrischen Signale, die von den beiden Photodetektoren 113 und 114 photoelektrisch umgewandelt werden, werden zu einem Differenzsignal in einem Differenzverstärker 115, und werden in eine Signalverarbeitungsschaltung 118 eingegeben, die eine Fenstervergleichsschaltung aufweist. Die Fenstervergleichsschaltung ist eine binäre Schaltung, welche zwei Abschneidepegel aufweist, einen auf der positiven und einen auf der negativen Seite. Die Signalverarbeitungsschaltung 118 gibt einen binären Signalwert oder einen Differenzsignalwert an den Computer 119 aus. Der Computer 119 erfaßt das Vorhandensein bzw. die Abwesenheit eines Defekts auf der Grundlage dieses binären Signals. Die beiden Abschneidepegel auf der positiven und negativen Seite der Fenstervergleichsschaltung der Signalverarbeitungsschaltung 118 sind so eingestellt, daß sie keinen Pseudo-Defekt infolge optischen oder elektrischen Rauschens erzeugen. Der Computer 119 kann ebenfalls Ausgangswerte von den beiden Photodetektoren 113 und 114 ohne irgendwelche Verarbeitung empfangen.

Der Computer 119 führt eine synchrone Steuerung des Schwingspiegels 104 und des X-Y-Tisches 126 durch, wenn eine Defektuntersuchung durchgeführt wird. Wie voranstehend geschildert steuert der Computer 119 die vier Betätigungsglieder 122 bis 125. Der Computer 119 kann darüber hinaus die vier optischen Elemente 105, 110, 111 und 116 fein einstellen, und automatisch den Einstellvorgang vor der Untersuchung durchführen. Der Computer 119 speichert das Differenzsignal oder die Ausgangswerte von den beiden Photodetektoren 113 und 114 synchron zur Positionsinformation des Schwingspiegels 104 oder des X-Y-Tisches 126 (beispielsweise ein Steuersignal).

Der Computer 119 erzeugt eine Karte oder ein Kennfeld eines Signals, welches die defekte Position in der Strichplatte und die Abmessungen des Fremdkörpers am Ort des Defekts repräsentiert (also die Größe des Differenzsignals, den größeren oder kleineren von den Ausgangswerten der beiden Photodetektoren 113 und 114, den Mittelwert der Ausgangswerte der beiden Photodetektoren 113 und 114, und dergleichen), und zeigt die Karte auf einem Anzeigeabschnitt 121 an, beispielsweise einer Kathodenstrahlröhren-Anzeigeeinheit. Der Fremdkörper kann visuell unter Verwendung eines (nicht gezeigten) visuellen Systems beobachtet werden, auf der Grundlage dieser Karte, um einen Defekt im Phasenschieber von einem Fremdkörper als Phasenobjekt zu unterscheiden. Der Benutzer gibt die Untersuchungsempfindlichkeit, die Untersuchungsfläche, die Durchführung der Anfangseinstellungen der Vorrichtung, die Durchführung der Untersuchung, und dergleichen in den Computer 119 über eine Schnittstelle 120 wie beispielsweise eine Tastatur ein.

FÜNFZEHNTE AUSFÜHRUNGSFORM

Wie aus Fig. 18 hervorgeht, unterscheidet sich die Defektuntersuchungsvorrichtung gemäß der fünfzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von der vierzehnten Ausführungsform hauptsächlich bezüglich der beiden Photodetektoren 113 und 114. Bei der vierzehnten Ausführungsform wird ein Sensor, der nur durch ein Element gebildet wird, als die beiden Photodetektoren 113 und 114 verwendet. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird ein eindimensionaler, linearer Sensor, der durch mehrere Elemente gebildet wird, als die beiden Photodetektoren 113a und 114a eingesetzt. In Fig. 18 sind die anderen Bauteile ebenso wie in Fig. 17, und daher weggelassen.

Die beiden Photodetektoren 113a und 114a sind eindimensionale, lineare Sensoren, die jeweils aus mehreren Elementen bestehen. Aus diesem Grund sind die Photodetektoren 113a und 114a auf Ebenen angeordnet, welche eine konjugierte Ebene in Bezug auf eine Schaltungsbildoberfläche 107 auf einer zu untersuchenden Strichplatte 108 darstellen. Die Ausrichtungsrichtung der mehreren Photodetektorelemente der Photodetektoren 113a und 114a stimmt mit der Bewegungsrichtung des Bildes eines Strahlpunktes auf der Schaltbildoberfläche 107 überein, wobei dieses Bild entsprechend einer eindimensionalen Abtastung durch den Strahlpunkt mit Hilfe eines Schwingspiegels 104 bewegt wird.

Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Positionierung zwischen den beiden eindimensionalen, linearen Sensoren besonders wichtig. Bleibt ein Fehler bei der Positionierung übrig, wird ein Pseudo-Defekt mit Abmessungen gleich dem Fehler an dem Niveaudifferenzabschnitt der Musterbildoberfläche erzeugt. Wenn die Positionierung nicht vollständig mechanisch durchgeführt werden kann, wird eine Bildverarbeitungsschaltung in einer Signalverarbeitungsschaltung 118 dazu vorgesehen, elektrisch die Positionierung unter Einsatz eines bekannten Bildbearbeitungsverfahrens durchzuführen.

SECHZEHNTE AUSFÜHRUNGSFORM

Wie aus Fig. 19 hervorgeht, unterscheidet sich die Defektuntersuchungsvorrichtung gemäß der sechzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von der vierzehnten und fünfzehnten Ausführungsform hautsächlich bezüglich des Beleuchtungsverfahrens. Die beiden voranstehend genannten Ausführungsformen beruhen auf dem optischen System eines Differential-Interferenzmikroskops, welches ein optisches Beleuchtungssystem des Laserabtasttyps aufweist. Die vorliegende Ausführungsform beruht allerdings auf einem abbildenden Differential-Interferenzmikroskop. Diesen Bezugszeichen wie in Fig. 17 bezeichnen entsprechende Teile in Fig. 19, und insoweit erfolgt keine erneute Beschreibung.

Eine Lichtquelle 133 ist eine Quecksilberlampe. Eine optimale Wellenlänge für einen ausgesandten Lichtstrahl wird durch ein Interferenzfilter 134 ausgesucht. Wenn der zu untersuchende Phasenschieber einer Strichplatte 108 für die i-Linie ausgelegt ist, wird eine Wellenlänge von 365 nm ausgewählt. Im einzelnen gibt das Interferenzfilter 134 einen monochromatischen Lichtstrahl ab, der eine Wellenlänge aufweist, bei welchem das Ausmaß der Phasenverschiebung eines Phasenschieberabschnitts 130 im wesentlichen gleich π wird. Der durch das Interferenzfilter 134 hindurchgegangene Lichtstrahl wird über eine Sammellinse 135, eine erste Übertragungslinse 103, und eine zweite Übertragungslinse 117 übertragen, und wird durch einen Polarisator 138 in einen linear polarisierten Lichtstrahl umgewandelt, dessen Polarisationsebene parallel zur Papieroberfläche verläuft.

Dieser linear polarisierte Lichtstrahl wird in zwei linear polarisierte Lichtstrahlen mit senkrecht zueinander liegenden Polarisationsebenen durch ein Nomarski-Prisma 116 aufgetrennt. Die Lichtstrahlen werden durch eine Kondensorsystem 109 gebrochen. Die beiden linear polarisierten Lichtstrahlen beleuchten das Feld einer Objektivlinse 106 auf der Strichplatte 108. Die linear polarisierten Lichtstrahlen, die senkrecht zueinander angeordnete Polarisationsebenen aufweisen, werden durch die Objektivlinse 106 übertragen, und durch ein Nomarski-Prisma 105 erneut zu einem Lichtstrahl vereinigt.

Die Einfügungspositionen der beiden Nomarski-Prismen sind so gewählt, daß eine Phasendifferenz von π, multipliziert mit einer ganzen Zahl, zwischen den beiden Nomarski-Prismen erzeugt wird, wenn keine durch einen Gegenstand hervorgerufene Phasenmodulation vorhanden ist. Die Einfügungs-Azimuthe der beiden Nomarski-Prismen 116 und 105 sind so eingestellt, daß die Azimuthe der Keilabschnitte der beiden Prismen zueinander passen, und sie einen Azimuth von π/4 in Bezug auf die Papieroberfläche aufweisen. Wenn keine durch einen Gegenstand hervorgerufene Phasenmodulation vorhanden ist, wird zu diesem Zeitpunkt der das Nomarski- Prisma 105 verlassende Lichtstrahl ein linear polarisierter Lichtstrahl, dessen Polarisationsebene parallel oder senkrecht zur Papieroberfläche liegt.

Eine λ/4-Platte 110 ist so eingefügt, daß sie einen Azimuth von π/4 in Bezug auf die Linearpolarisationsrichtung des Lichtstrahls unmittelbar vorher aufweist, also der Richtung parallel oder senkrecht zur Papieroberfläche. Der Lichtstrahl, der durch einen ebenen Glasabschnitt hindurchgegangen ist, bei welchem keine Niveaudifferenz wie beispielsweise ein Schaltungsmuster auf einer Schaltungsbildoberfläche 107 der Strichplatte 108 vorhanden ist, wird durch die λ/4-Platte 110 so durchgelassen, daß er ein zirkular-polarisierter Lichtstrahl wird. Der zirkular- polarisierte Lichtstrahl geht durch eine λ/2-Platte 111 hindurch, die so angeordnet ist, daß sie frei um die optische Achse der Objektivlinse 106 drehbar ist, wird von einer Sammellinse 128 gebrochen, und wird durch einen Polarisationsstrahlteiler 112, der als Analysator dient, polarisiert und aufgeteilt. Eine linear polarisierte Lichtkomponente parallel zur Papieroberfläche wird photoelektrisch durch einen Photodetektor 113b umgewandelt, wogegen eine linear polarisierte Lichtkomponente senkrecht zur Papieroberfläche durch einen Photodetektor 114b photoelektrisch umgewandelt wird.

Die beiden Photodetektoren 113b und 114b sind zweidimensionale Bildaufnahmevorrichtungen, die jeweils aus mehreren Elementen bestehen. Aus diesem Grund sind die Photodetektoren 1013b und 1014b auf konjugierten Ebenen zur Schaltungsbildoberfläche 107 der zu untersuchenden Strichplatte 108 angeordnet. Die Position eines Fremdkörpers wird entsprechend den Positionen der jeweiligen Elemente der zweidimensionalen Abbildungsvorrichtungen erfaßt.

Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Positionierung zwischen den beiden zweidimensionalen, linearen Sensoren besonders wichtig. Verbleibt ein Fehler bei der Positionierung, so wird ein Pseudo-Defekt mit Abmessungen gleich dem Fehler an dem Niveaudifferenzabschnitt 107 der Musterbildoberfläche erzeugt. Wenn eine perfekte Positionierung mechanisch nicht durchgeführt werden kann, wird eine Bildbearbeitungsschaltung in einem Signalbearbeitungsabschnitt 118 so vorgesehen, daß elektrisch eine Positionierung unter Verwendung eines bekannten Bildbearbeitungsverfahrens durchgeführt wird.

Der Drehwinkel der λ/2-Platte 111 entspricht einem Wert, der das Doppelte des Analysatorwinkels Φ beträgt, der voranstehend in dem Abschnitt "Grundlagen der Erfindung" geschildert wurde. Der Azimuth der λ/2-Platte 111 ist so eingestellt, daß der Analysatorwinkel Φ im wesentlichen gleich π/4 wird. Vor der tatsächlichen Untersuchung wird die Niveaudifferenz eines nicht-defekten Phasenschieberabschnitts der zu untersuchenden Strichplatte 108 betrachtet, und wird der Azimuth der λ/2-Platte 111 so fein eingestellt, daß die Differenz zwischen elektrischen Signalen von den beiden Photodetektoren 113b und 114b, die auf dieselbe Verstärkung eingestellt sind, minimiert wird.

Nur wenn ein Defekt des Ausmaßes der Verschiebung des Phasenschieberabschnitts in der Schaltungsbildoberfläche 107 der Strichplatte 108 vorhanden ist, oder ein Fremdkörper als Phasenobjekt an dem transparenten Abschnitt (Glasabschnitt) der Strichplatte 108 anhaftet, wird bei dem voranstehend geschilderten Einstellvorgang eine Differenz zwischen den elektrischen Signalen von den Photodetektoren 113b und 114b erzeugt. Ist kein Defekt vorhanden, so wird zwischen den beiden elektrischen Signalen keine Differenz erzeugt.

Die elektrischen Signale, die durch die beiden Photodetektoren 113b und 114b photoelektrisch umgewandelt wurden, werden zu einem Differenzsignal in einem Differenzverstärker 115, und werden in die Signalbearbeitungsschaltung 118 eingegeben, welche eine Fenstervergleichsschaltung aufweist. Die Fenstervergleichsschaltung ist eine binäre Schaltung, die zwei Abschneidepegel aufweist, auf der positiven und der negativen Seite. Die Signalbearbeitungsschaltung 118 gibt einen binären Signalwert oder einen Differenzsignalwert an einen Computer 119 aus. Die beiden Abschneidepegel auf der positiven bzw. negativen Seite der Fenstervergleichsschaltung der Signalbearbeitungsschaltung 118 sind so eingestellt, daß kein Pseudo-Defekt erzeugt wird, der durch optisches oder elektrisches Rauschen hervorgerufen wird.

Bei der vorliegenden Ausführungsform kann das Feld in der Objektivlinse 106 sofort untersucht werden. Wenn eine Fläche untersucht werden soll, die größer als das Feld in der Objektivlinse 106 in der Schaltungsbildoberfläche 107 ist, wird ein X-Y-Tisch 126 stufenweise entlang einer Richtung verschoben, welche die optische Achse des Mikroskops kreuzt, wodurch das Feld der Objektivlinse 106 in einer Matrix in dem Untersuchungsbereich eingestellt wird. Durch diesen Vorgang kann eine Fläche mit gewünschten Abmessungen untersucht werden.

Wie bei der vierzehnten und fünfzehnten Ausführungsform bewegt der Computer 119 die X-Y-Stufe 126 über einen Antriebsabschnitt 127, und steuert die vier Betätigungsglieder 122 bis 125. Der Computer 119 kann ebenfalls eine Feineinstellung der vier optischen Elemente 105, 110, 111 und 116 durchführen, und führt automatisch den Einstellvorgang vor der Untersuchung durch. Weiterhin erzeugt der Computer 119 eine Karte, welche die Position des Defekts in der Strichplatte und die Größe des Differenzsignals an dem defekten Ort repräsentiert, und zeigt die Karte auf einem Anzeigeabschnitt 121 an.

SIEBZEHNTE AUSFÜHRUNGSFORM

Wie aus Fig. 20 hervorgeht, unterscheidet sich die Defektuntersuchungsvorrichtung gemäß der siebzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von der sechzehnten Ausführungsform hauptsächlich bezüglich des Verfahrens zum Empfangen eines Bildes. Bei der sechzehnten Ausführungsform werden die linear polarisierte Lichtkomponente parallel zur Papieroberfläche und die linear polarisierte Lichtkomponente senkrecht zur Papieroberfläche durch den Polarisationsstrahlteiler 112 polarisiert und aufgetrennt, und jeweils durch den Photodetektor 113b bzw. 114b photoelektrisch umgewandelt. Daher kann in Echtzeit ein Differenzbild erzeugt werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform werden ein Photodetektor 170 (ein Photodetektor, der gemeinsam als die Photodetektoren 113b und 114b dient) und ein Analysator 171 zum Durchlassen einer linear polarisierten Lichtkomponente verwendet, welche eine Polarisationsebene parallel zur Papieroberfläche aufweist. Infolge dieser Anordnung werden das Bild der linear polarisierten Lichtkomponente parallel zur Papieroberfläche und das Bild der linear polarisierten Lichtkomponente senkrecht zur Papieroberfläche zu unterschiedlichen Zeitpunkten empfangen.

Ein Bild entsprechend dem Bild der linear polarisierten Lichtkomponente parallel zur Papieroberfläche bei der vierzehnten und fünfzehnten Ausführungsform wird durch eine λ/2-Platte 111 empfangen, die so eingestellt ist, daß der Analysatorwinkel Φ gleich π/4 wird (oder der durch Ausdruck (22) bestimmte Analysatorwinkel Φ eingestellt wird) Daraufhin wird ein Bild entsprechend dem Bild der linear polarisierten Lichtkomponente senkrecht zur Papieroberfläche bei der vierzehnten und fünfzehnten Ausführungsform durch die λ/2-Platte 111 empfangen, die so eingestellt ist, daß der Analysatorwinkel Φ gleich 3π/4 wird (oder gleich einem Winkel wird, den man dadurch erhält, daß 90° (π/2) zum Analysatorwinkel Φ hinzuaddiert werden, der durch den Ausdruck (22) festgelegt ist). Dies führt dazu, daß zwei Bilder entsprechend einem Objekt auf einem Feld oder Einzelbild einer Objektivlinse 106 erhalten werden können.

Diese Bilder werden zeitlich unabhängig in einem Bildspeicherabschnitt 139 als zwei Bilddaten gespeichert. Daraufhin wird das Differenzbild zwischen den beiden Bildern in dem Bildspeicherabschnitt 139 berechnet, und in einen Signalverarbeitungsabschnitt 118 als Differenzbildsignal eingegeben. Alternativ hierzu kann der von dem Computer 119 gesteuerte Analysator 171 direkt durch ein Betätigungsglied 201 so angetrieben werden, daß der Analysatorwinkel Φ auf π/4 und 3π/4 oder einen Winkel eingestellt wird, der durch Ausdruck (22) bestimmt wird, und einen Winkel, der dadurch erhalten wird, daß man den durch Ausdruck (22) bestimmten Winkel 90° hinzuaddiert, wodurch man zwei Bilder erhält.

Der Analysator 171 oder die λ/2-Platte 111 kann auch so gedreht werden, daß der Analysatorwinkel Φ so eingestellt wird, daß er gleich π/4 oder dem Winkel ist, der durch den Ausdruck (22) festgelegt ist, und der Lichtstrahl, der eine Polarisationsrichtung senkrecht zum Analysatorwinkel Φ aufweist, kann empfangen werden, während der Analysator 171 oder die λ/2-Platte 111 festgehalten wird. Zu diesem Zeitpunkt wird der Azimuth eines Polarisators 138 um 90° geändert, unter Verwendung eines durch den Computer 119 gesteuerten Betätigungsgliedes 202, wodurch zwei Bilder erhalten werden.

Im einzelnen wird zuerst der Azimuth des Polarisators 138 parallel zur Papieroberfläche eingestellt. Der Analysatorwinkel Φ wird so eingestellt, daß er gleich dem Azimuth des Analysators 171 ist, nämlich π/4, oder gleich dem Winkel gemäß Ausdruck (22) entsprechend der λ/2-Platte 111. Ein erstes Bild, welches zu diesem Zeitpunkt erhalten wird, wird gespeichert. Daraufhin wird, ohne den Analysatorwinkel Φ zu ändern, der Polarisator 138 so eingestellt, daß er einen Azimuth senkrecht zur Papieroberfläche aufweist, und zwar durch ein Betätigungsglied 202. Dieser Vorgang entspricht einer Drehung um 90° des Analysatorwinkels Φ. Ein Bild, welches zu diesem Zeitpunkt erhalten wird, wird als ein zweites Bild gespeichert.

Bei der vorliegenden Ausführungsform kann der Winkel des Polarisators 138 nur um 90° zwischen der Richtung parallel zur Papieroberfläche und der Richtung senkrecht zur Papieroberfläche geändert werden, nur zu dem Zweck, den Analysatorwinkel nur um 90° zu erhöhen bzw. zu verringern. Dies ist dazu wesentlich, um das Amplitudenverhältnis der beiden durch ein Nomarski-Prisma 116 aufgeteilten Lichtstrahlen auf 1 : 1 zu halten.

Auch bei der vorliegenden Ausführungsform gibt die Signalbearbeitungsschaltung 118, die eine Fenstervergleichsschaltung aufweist, die als binäre Schaltung dient, die zwei Abschneidepegel auf der positiven und negativen Seite aufweist, einen binären Signalwert oder einen Differenzsignalwert an einen Computer 119 aus. Die beiden Abschneidepegel auf der positiven und negativen Seite der Fenstervergleichsschaltung der Signalbearbeitungsschaltung 118 sind so eingestellt, daß sie selbst bei Vorhandensein optischen oder elektrischen Rauschens keinen Pseudo-Defekt erzeugen.

Der Computer 119 erzeugt die Karte eines Signals, welches die defekte Position in der Strichplatte und die Abmessungen des Fremdkörpers an der defekten Position repräsentiert, und stellt die Karte auf einem Anzeigeabschnitt 121 dar. Der Computer 119 führt die Steuerung des Azimuths der π/2-Platte 111, die Steuerung eines X-Y-Tisches 126, und die Steuerung des Bildspeicherabschnitts 139 durch, während eine Untersuchung in Bezug auf einen Defekt durchgeführt wird. Der Computer 119 steuert die vier Betätigungsglieder 1022 bis 1025. Weiterhin kann der Computer 119 eine Feineinstellung der vier optischen Elemente 105, 110, 111 und 116 durchführen, und automatisch den Einstellvorgang vor der Untersuchung durchführen.

Bei der vorliegenden Ausführungsform erfolgt vor der eigentlichen Untersuchung eine Feineinstellung des Azimuths der λ/2-Platte 111, um zwei Azimuthe entsprechend zu empfangenen Bildern zu bestimmen, so daß das Differenzbildsignal, welches auf der Grundlage der beiden Bilddaten als das Bild der Niveaudifferenz am selben Ort des nicht-defekten Phasenschieberabschnitts der zu untersuchenden Strichplatte minimiert wird. Der Benutzer gibt die Untersuchungsempfindlichkeit, die Untersuchungsfläche, die Ausführung der ursprünglichen Einstellung der Vorrichtung, die Durchführung der Untersuchung und dergleichen in den Computer 119 über eine Schnittstelle 120 ein.

ACHTZEHNTE AUSFÜHRUNGSFORM

Wie aus Fig. 21 hervorgeht, unterscheidet sich die Defektuntersuchungsvorrichtung gemäß der achtzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von der siebzehnten Ausführungsform nur bezüglich der Einstellposition einer π/2-Platte 111. Bei der vierzehnten bis siebzehnten Ausführungsform ist die π/2-Platte 111 zwischen der Objektivlinse 106 und dem Photodetektor (der Bildaufnahmevorrichtung) angeordnet. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die π/2-Platte 111 zwischen einer Kondensorsystem 109 und einer Lichtquelle 133 angeordnet.

Bei der vorliegenden Ausführungsform wird ein Analysatorwinkel Φ auf π/4 oder den Winkel gemäß Ausdruck (2) unter Verwendung eines Analysators 171 eingestellt, der durch ein Betätigungsglied 111 eingestellt wird. Der Azimuth eines Polarisators 138 und der Azimuth der optischen Achse der λ/2- Platte 111 sind parallel zur Papieroberfläche eingestellt, wodurch ein erstes Bild erhalten wird. Daraufhin wird der Azimuth der optischen Achse der λ/2-Platte 111 auf 45° in Bezug zur Papieroberfläche eingestellt, wodurch ein zweites Bild erhalten wird. Statt einer Drehung des Polarisators 138 wird daher die λ/2-Platte 111 gedreht. Da die λ/2-Platte 111 zwischen einer Strichplatte 108 und der Lichtquelle 133 angeordnet ist, tritt keine Bildverschiebung auf.

Diese Ausführungsformen können bei einem optischen Mikroskop als der voranstehend geschilderten siebzehnten Ausführungsform eingesetzt werden. In diesem Fall kann der Lichtstrahl von der Lichtquelle weißes Licht sein. Wenn weißes Licht verwendet werden soll, ist es vorzuziehen, weder die λ/2-Platte 111 noch die λ/4-Platte 110 zu verwenden. Diese Ausführungsform läßt sich ebenfalls einfach bei einem optischen Mikroskop einsetzen, das durch einfallendes Licht beleuchtet wird.

NEUNZEHNTE AUSFÜHRUNGSFORM

Wie aus Fig. 22 hervorgeht, verwendet die Defektuntersuchungsvorrichtung gemäß der achtzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Beleuchtungsverfahren mit einfallendem Licht. Dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 17 bezeichnen entsprechende Teile in Fig. 22, und insoweit erfolgt keine erneute Beschreibung.

Bei der vorliegenden Ausführungsform wird eine Untersuchung in Bezug auf einen Defekt unter Verwendung eines reflektierten Lichtstrahls durchgeführt. Das Ausmaß der Phasenverschiebung der Untersuchungslichtquelle, welches durch einen Phasenschieber verursacht wird, ändert sich auf der Grundlage des Materials des Phasenschiebers, obwohl der Phasenschieber für die i-Linie ausgelegt ist, wie voranstehend angegeben. Selbst wenn die Belichtungswellenlänge wie bei der Vorrichtung (Transmissionstyp) der voranstehend erläuterten vierzehnten bis achtzehnten Ausführungsformen verwendet wird, muß daher der Analysatorwinkel aus dem Ausdruck (22) bestimmt werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist daher die benutzte Wellenlänge nicht auf die Belichtungswellenlänge beschränkt.

Ein von einer Laserlichtquelle 101 ausgesandter Lichtstrahl ist ein linear polarisierter Lichtstrahl, der eine Polarisationsebene mit einem Azimuth von 45° in Bezug auf die Papieroberfläche aufweist. Der Lichtstrahl bewegt sich entlang einer optischen Achse AX0 eines Beleuchtungssystems, und wird zu einem parallelen Lichtstrahl durch eine Kollimatorlinse 102 vereinigt, und räumlich durch einen X-Y- Abtastabschnitt 151 abgelenkt. Der X-Y-Abtastabschnitt 151 wird durch einen Schwingspiegel und dergleichen gebildet, und tastet eindimensional den von der Laserlichtquelle 101 ausgesandten Lichtstrahl auf einer Strichplatte 108 parallel zur Papieroberfläche ab, mit Hilfe eines Antriebsabschnitts 150, beispielsweise eines Motors, der von dem Computer 119 gesteuert wird. Der aus dem Treiberabschnitt 115 austretende Lichtstrahl wird durch eine erste Übertragungslinse 152, eine zweite Übertragungslinse 153 und eine λ/2-Platte 162 durchgelassen, durch eine dritte Übertragungslinse 154 gebrochen, von einem Halbspiegel 155 entlang einer optischen Achse AX einer Objektivlinse 109 reflektiert, und durch ein Nomarski-Prisma 116 in zwei linear polarisierte Lichtstrahlen aufgeteilt, die senkrecht zueinander angeordnete Polarisationsrichtungen in einem kleinen Relativwinkel aufweisen.

Diese beiden linear polarisierten Lichtstrahlen, die senkrecht zueinander angeordnete Polarisationsrichtungen in einem kleinen Relativwinkel aufweisen, werden so durch die Objektivlinse 106a gebrochen, daß Laserlichtpunkte auf einer binären Strichplatte (einer Strichplatte mit zwei Amplitudentransmissionsvermögen) 108a erzeugt werden. Die beiden Lichtpunkte, die infolge der Einwirkung durch das Nomarski-Prisma 116 geringfügig gegeneinander verschoben sind, werden auf der binären Strichplatte 108a erzeugt. Diese Punkte führen eine eindimensionale Abtastung der Strichplatte 108a mit Hilfe der Funktion des X-Y-Abtastabschnitts 151 durch. Die λ/2-Platte 162 führt eine Feineinstellung des Lichtstrahls von der Laserlichtquelle so durch, daß exakt 45° in Bezug auf die Scherungsrichtung des Nomarski-Prismas 116 eingestellt werden. Der fein eingestellte Lichtstrahl fällt auf das Nomarski-Prisma 116 auf.

Der von der binären Strichplatte 108a reflektierte Lichtstrahl fällt auf eine Kondensorlinse (Objektivlinse) 106a ein, wird von der Kondensorlinse 106a gebrochen, erneut durch das Nomarski-Prisma 116 hindurchgelassen, das in der Nähe der Position der Pupille der Kondensorlinse 106a angeordnet ist, gelangt durch den Halbspiegel 155 hindurch, dann durch eine λ/4-Platte 110 und eine λ/2-Platte 111, und erreicht einen Polarisationsstrahlteiler 112. Der durch den Polarisationsstrahlteiler 112 hindurchgegangene Lichtstrahl wird zu einem Lichtstrahl i1, der ein linear polarisierter Lichtstrahl mit einem Azimuth von 45° in Bezug auf die X-Achse um die optische Achse AX der Kondensorlinse 106a herum ist. Der von dem Polarisationsstrahlteiler 112 reflektierte Lichtstrahl wird zu einem Lichtstrahl i2, der ein linear polarisierter Lichtstrahl ist, der einen Azimuth von 135° in Bezug auf die X-Achse um die optische Achse AX der Kondensorlinse 106a herum aufweist.

In Bezug auf den Azimuth jedes optischen Bauteils in Bezug auf die X-Achse um die optische Achse AX in Fig. 22 herum weist unter der Annahme, daß die Richtung der Y-Achse positiv ist, die optische Achse der λ/4-Platte 110 den Winkel 0° auf, beträgt die Richtung des Keils des Nomarski-Prismas 116 0°, und wird der Analysatorwinkel (Φ) des Polarisationsstrahlteilers 112 durch den Ausdruck (22) bestimmt. Daher dreht ein Betätigungsglied 122 die λ/2-Platte 111 so, daß das Differenzausgangssignal bei der Niveaudifferenz eines nicht-defekten Phasenschiebers der Strichplatte 108a minimiert wird.

Wenn kein Schaltungsmuster zur Erzeugung einer Phasendifferenz zwischen den beiden Strahlen auf der binären Strichplatte 108a vorhanden ist, wird die Position des Nomarski-Prismas 116 durch ein Betätigungsglied 125, welches von dem Computer 119 gesteuert wird, in einer die optische Achse AX kreuzenden Richtung so eingestellt, daß der Anfangswert der Phasendifferenz, die bei den beiden Lichtstrahlen erzeugt wird (zwei Lichtstrahlen, die durch das Nomarski-Prisma 116 aufgeteilt werden), zwischen dem Nomarski-Prisma 116 und der Strichplatte 108a, gleich 1π multipliziert mit einer ganzen Zahl wird, also so, daß der Lichtstrahl, der durch die λ/4-Platte 110 hindurchgelassen wird, ein zirkular-polarisierter Lichtstrahl wird.

Der Lichtstrahl i1 wird durch eine Abbildungslinse 157 gebrochen und fällt auf eine photoelektrische Wandlervorrichtung 159 ein. Die photoelektrische Wandlervorrichtung 159 führt eine photoelektrische Umwandlung des Lichtstrahls i1 durch, um ein Bildsignal auszugeben. Der Lichtstrahl i2 wird durch eine Linse 158 gebrochen, und fällt auf eine photoelektrische Wandlervorrichtung 160 ein. Die photoelektrische Wandlervorrichtung 160 für eine photoelektrische Umwandlung des Lichtstrahls i2 durch, um ein Bildsignal auszugeben. Die beiden Bildsignale werden in einen Differenzverstärker 115 eingegeben, und der Differenzverstärker 115 gibt ein Amplitudendifferenzsignal aus.

Dieses Differenzsignal wird in eine Signalverarbeitungsschaltung 118 eingegeben, welche eine Fenstervergleichsschaltung ist, die zwei Abschneidepegel auf der positiven bzw. negativen Seite aufweist. Die Signalverarbeitungsschaltung 118 gibt einen binären Signalwert oder einen D 28139 00070 552 001000280000000200012000285912802800040 0002019626261 00004 28020ifferenzsignalwert an einen Synchronisierer 161 aus. Die beiden Abschneidepegel der Signalverarbeitungsschaltung 118 werden wie bei der vierzehnten Ausführungsform eingestellt. Es wird darauf hingewiesen, daß die Abschneidepegel von einem externen Gerät über eine Schnittstelle 120 und den Computer 119 eingestellt werden können.

Der Synchronisierer 161 führt eine Synchronsteuerung des X-Y-Abtastabschnitts 151 und eines X-Y-Tisches 126 durch, während die Untersuchung durchgeführt wird. Der X-Y-Tisch 126 wird durch einen Antriebsabschnitt 127 entlang einer Richtung bewegt, die beinahe senkrecht zur Richtung der eindimensionalen Abtastung durch den X-Y-Abtastabschnitt 151 verläuft. Die Untersuchung einer zweidimensionalen Fläche auf der Strichplatte 108a wird durch den X-Y-Abtastabschnitt 151 und den Antriebsabschnitt 127 ermöglicht. Der Computer 119 empfängt ein binäres Signal, ein Differenzsignal, oder Signale von den beiden photoelektrischen Wandlervorrichtungen 159 und 160 synchron zur Steuerinformation für den X-Y-Tisch 126 und den X-Y-Abtastabschnitt von dem Synchronisierer 1061, wodurch eine Fremdkörperkarte wie bei der vierzehnten Ausführungsform erzeugt wird, und stellt die Karte auf einem Anzeigeabschnitt 121 dar.

Der Computer 119 steuert das Betätigungsglied 125, wodurch eine Feineinstellung des Nomarski-Prismas 1016 durchgeführt wird, und steuert das Betätigungsglied 122, wodurch eine Feineinstellung der λ/2-Platte 111 durchgeführt wird. Daher führt der Computer 119 den Einstellvorgang vor der Untersuchung automatisch durch. Der Benutzer gibt die Untersuchungsempfindlichkeit, die Untersuchungsfläche, die Ausführung einer Anfangseinstellung der Vorrichtung, die Ausführung der Untersuchung und so weiter in den Computer 119 über die Schnittstelle 120 ein.

ZWANZIGSTE AUSFÜHRUNGSFORM

Wie aus Fig. 23 hervorgeht, unterscheidet sich die Defektuntersuchungsvorrichtung gemäß der zwanzigsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von der neunzehnten Ausführungsform bezüglich der Position eines X-Y-Abtastabschnitts 151. Dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 22 bezeichnen entsprechende Bauteile in Fig. 23, und insoweit erfolgt keine erneute Beschreibung.

Bei der vorliegenden Ausführungsform geht ein von einer Strichplatte 108a reflektierter Lichtstrahl erneut durch den X-Y-Abtastabschnitt 151. Die vorliegende Vorrichtung weist daher die optische Anordnung eines konfokalen Mikroskops auf. Lichtstrahlen, die auf zwei photoelektrische Wandlervorrichtungen 159 und 160 einfallen, sind immer stationär, unabhängig von der Abtastposition auf der Strichplatte 108a. Diese Lichtstrahlen werden durch zwei Abbildungslinsen 157 und 158 gesammelt. Zwei kleine Löcher 163 und 164 sind an den Sammelpunkten angeordnet (Punkten, die zur Zieluntersuchungsoberfläche auf der Strichplatte 108a konjugiert angeordnet sind), wodurch unnötiges Licht verringert wird (Blendung und dergleichen).

Ohne auf die voranstehend geschilderten Ausführungsformen eingeschränkt zu sein, läßt sich die vorliegende Erfindung auf verschiedene Arten und Weisen abändern.

Beispielsweise ersetzt gemäß Fig. 24 eine erste Abänderung entsprechend den voranstehenden Ausführungsformen die Nomarski-Prismen 5, 36, 105 und 116 bei den voranstehenden Ausführungsformen durch ein Prisma, welches eine Polarisationsstrahlteilerebene aufweist. Andere Bauteile sind ebenso wie bei den voranstehend geschilderten Ausführungsformen, und es wird nur der Prismenabschnitt beschrieben, welcher die Polarisationsstrahlteilerebene aufweist. Zur Vereinfachung der Beschreibung werden das Nomarski-Prisma 116 und das Betätigungsglied 125 der voranstehenden Ausführungsformen durch einen reflektierenden Spiegel 185, ein Prisma 181 und zwei Betätigungsglieder 183 und 184 ersetzt.

Bei der Defektuntersuchungsvorrichtung gemäß dieser abgeänderten Ausführungsform wird ein Lichtstrahl von einer Laserlichtquelle 101 durch einen Halbspiegel 155 reflektiert, und fällt auf den reflektierenden Spiegel 185 ein. Der von dem reflektierenden Spiegel 185 reflektierte Lichtstrahl fällt auf das Prisma 181 ein. Das Prisma 181 weist zwei reflektierende Oberflächen M1 und M2 und eine Polarisationsstrahlteileroberfläche PBS1 auf. Diese Oberflächen liegen senkrecht zur Papieroberfläche. Die Polarisationsstrahlteileroberfläche PBS1 läßt einen linear polarisierten Lichtstrahl mit einer Polarisationsebene parallel zur Papieroberfläche durch, und reflektiert einen linear polarisierten Lichtstrahl mit einer Polarisationsoberfläche senkrecht zur Papieroberfläche. Die reflektierende Oberfläche M1 und die Polarisationsstrahlteileroberfläche PBS1 sind parallel zueinander. Die reflektierende Oberfläche M2 und die Polarisationsstrahlteileroberfläche PBS1 liegen parallel zueinander, oder in einem kleinen Winkel (etwa einige Grad) zueinander. Das Prisma 181 kann um eine Drehachse 182 gedreht werden, die sich in Richtung Y erstreckt, durch das Betätigungsglied 183, und kann darüber hinaus entlang einer Richtung parallel zur Polarisationsstrahlteileroberfläche PBS1 und zur Papieroberfläche bewegt werden. Das Betätigungsglied 183 wird ebenfalls durch einen Computer 119 gesteuert.

Das Prisma 181 weist dieselbe Funktion wie ein Nomarski- Prisma auf. Im einzelnen trennt das Prisma 181 einen einfallenden Lichtstrahl in zwei Lichtstrahlen OE und EO, deren Polarisationsebenen senkrecht zueinander liegen, in einem kleinen Winkel (Trennwinkel). Die beiden Lichtstrahlen OE und EO fallen auf eine Strichplatte 108a über eine Kondensorlinse 106a auf, so daß zwei Lichtpunkte gebildet werden, die auf der Strichplatte 108a geringfügig gegeneinander verschoben sind. Die beiden Lichtstrahlen OE und EO werden durch die Strichplatte 108a reflektiert, und breiten sich entlang dem optischen Weg als ein Lichtstrahl aus. Der Lichtstrahl tritt aus dem Prisma 181 aus.

Wenn das Prisma 181 um eine Drehachse 182 durch das Betätigungsglied 183 gedreht wird, kann das Ausmaß der Scherung geändert werden. Wenn das Prisma 181 entlang einer Richtung parallel zur Polarisationsstrahlteileroberfläche PBS1 und zur Papieroberfläche bewegt wird (einer Richtung senkrecht zur optischen Achse der Objektivlinse 106a), so kann zusätzlich die Phasendifferenz zwischen den beiden Lichtstrahlen eingestellt werden. Wenn der Spiegel 185 um die Drehachse 180 gedreht wird, die in der Richtung Y verläuft, durch das Betätigungsglied 184, entsprechend der Drehung des Prismas 181, so daß die reflektierende Oberfläche M3 des Spiegels 185 ständig parallel zur Polarisationsstrahlteilerebene PBS1 liegt, so kann die Bewegung eines Lichtstrahls unterdrückt werden, so daß nur der andere Lichtstrahl bewegt wird. Das Betätigungsglied 184 wird ebenfalls durch den Computer 119 gesteuert.

Auf diese Weise kann das Prisma 181 das Ausmaß der Scherung (das Ausmaß der Verschiebung auf der Strichplatte 108a) sowie das Ausmaß der anfänglichen Phasendifferenz der beiden Lichtstrahlen einstellen, so daß das Prisma 181 wie ein Nomarski-Prisma wirkt. Die Anordnung und Funktion, abgesehen von der Lichtstrahltrennvorrichtung oder der Lichtstrahlvereinigungsvorrichtung, sind daher ebenso wie bei den voranstehend geschilderten Ausführungsformen, und führen zu keinen Problemen.

Weiterhin ersetzt, wie in Fig. 25 gezeigt ist, eine zweite Abänderung der voranstehenden Ausführungsformen die Nomarski- Prismen 5, 36, 105 und 116 bei den voranstehenden Ausführungsformen durch zwei Prismen, welche Polarisationsstrahlteilerebenen aufweisen. Auch bei dieser abgeänderten Ausführungsform wird zur Erleichterung der Beschreibung das Nomarski-Prisma 116 und das Betätigungsglied 125 bei den voranstehend geschilderten Ausführungsformen durch eine Anordnung aus drei reflektierenden Spiegeln 194 bis 196, zwei Polarisationsstrahlteilern 192 und 193, und einem Betätigungsglied 190 ersetzt.

Bei der Defektuntersuchungsvorrichtung gemäß dieser abgeänderten Ausführungsform werden statt eines Nomarski- Prismas die beiden Spiegel 194 und 195, die jeweils zwei reflektierende Spiegel M4 und M5 aufweisen, sowie die beiden Prismen 192, 193, die jeweils zwei Polarisationsstrahlteilerebenen PBS2 und PBS3 aufweisen, dazu verwendet, eine Lichtstrahltrennvorrichtung (oder eine Lichtstrahlvereinigungsvorrichtung) auszubilden. Die beiden Polarisationsstrahlteileroberflächen PBS2 und PBS3 und die reflektierenden Oberflächen M4 und M5 liegen senkrecht zur Papieroberfläche. Die Polarisationsstrahlteileroberflächen PBS2 und PBS3 und die reflektierende Oberfläche M4 liegen parallel zueinander. Der Spiegel 195 kann um eine Drehachse 191 senkrecht zur Papieroberfläche durch das Betätigungsglied 190 gedreht werden, welches von dem Computer 119 gesteuert wird. Das gesamte optische System oder ein Teil (beispielsweise nur die Spiegel) dieses optischen Systems kann ebenfalls translatorisch entlang der Richtung X durch das Betätigungsglied 190 verschoben werden. Hierbei ist der Spiegel 196 mit der reflektierenden Oberfläche M6 in dem optischen Pfad zwischen dem Halbspiegel 155 und dem Prisma 192 angeordnet.

Die beiden Polarisationsstrahlteileroberflächen PBS2 und PBS3 lassen einen linear polarisierten Lichtstrahl hindurch, dessen Polarisationsebene parallel zur Papieroberfläche verläuft, und reflektieren einen linear polarisierten Lichtstrahl, dessen Polarisationsebene senkrecht zur Papieroberfläche liegt. Ein von dem Spiegel 196 reflektierter Beleuchtungslichtstrahl wird daher durch die Polarisationsstrahlteileroberfläche PBS1 polarisiert und aufgetrennt in Lichtstrahlen OE und EO, die senkrecht zueinander angeordnete Polarisationsebenen aufweisen. Die zwei Lichtstrahlen OE und EO werden von dem reflektierenden Spiegel 194 bzw. 195 reflektiert. Der Lichtstrahl OE wird von der Polarisationsstrahlteileroberfläche PBS2 durchgelassen. Der Lichtstrahl EO wird von der Polarisationsstrahlteileroberfläche PBS2 reflektiert. Diese Lichtstrahlen breiten sich zu einer Kondensorlinse 106a hin aus. Wenn der reflektierende Spiegel 195 um einen kleinen Winkel gegenüber der Drehachse 191 geneigt angeordnet ist, wird der Lichtstrahl EO dazu veranlaßt, die Polarisationsstrahlteileroberfläche PBS2 zu verlassen, unter einem kleinen Winkel in Bezug auf den Lichtstrahl OE. Daher kann ein Scherungsbetrag 2Δ der beiden Lichtstrahlen nach dem Durchgang durch die Objektivlinse 106a freiwählbar eingestellt werden. Wenn der reflektierende Spiegel 191 entlang der Richtung X durch das Betätigungsglied 190 bewegt wird, kann darüber hinaus das anfängliche Ausmaß der Phasendifferenz zwischen den Lichtstrahlen OE und EO eingestellt werden.

Wie voranstehend geschildert können zwei Polarisationsstrahlteiler und zwei ebene Spiegel anstelle eines Nomarski-Prismas verwendet werden, und läßt sich dieselbe Funktion wie bei einem Nomarski-Prisma erzielen.

Weiterhin sind als zweidimensionale Abtastvorrichtungen bei der ersten bis vierten Ausführungsform und der vierzehnten, der neunzehnten und der zwanzigsten Ausführungsform derartige Vorrichtungen wie ein Schwingspiegel, ein sich drehender Polygonspiegel sowie akusto-optische Geräte bekannt. Selbstverständlich können jedoch, ohne auf diese bekannten Vorrichtungen beschränkt zu sein, andere geeignete Ablenkvorrichtungen als die zweidimensionale Abtastvorrichtung eingesetzt werden.

Zwar wird bei der zweidimensionalen Abtastvorrichtung bei der ersten bis dritten Ausführungsform, und der vierzehnten, neunzehnten sowie der zwanzigsten Ausführungsform ein Lichtstrahl räumlich abgelenkt, jedoch kann auch der Tisch zweidimensional abgetastet werden.

Weiterhin sind die erste bis vierte Ausführungsform sowie die zwanzigste Ausführungsform so ausgebildet, daß das von dem Objekt oder Probenkörper reflektierte Licht erneut durch die zweidimensionale Abtastvorrichtung hindurchgeht, so daß der Laserstrahl in der Luft stillsteht und auf den Halbspiegel einfällt. Allerdings ist eine derartige Anordnung nicht unbedingt bei der vorliegenden Erfindung erforderlich. Das reflektierte Licht muß sich nicht durch die zweidimensionale Abtastvorrichtung in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung bewegen, wenn jedes der folgenden Teile, nämlich die λ/4-Platte, die λ/2-Platte, der Polarisationsstrahlteiler und der Photodetektor eine ausreichend große Öffnung aufweisen, um das von dem Objekt reflektierte Licht durchzulassen oder zu empfangen, ohne es zu blockieren, während das Ausmaß der Verschiebung des Laserstrahls infolge der Abtastung so weit unterdrückt wird, daß der Betrieb der λ/4-Platte, der λ/2-Platte und des Polarisationsstrahlteilers als Polarisationsvorrichtungen nicht wesentlich beeinträchtigt wird.

Weiterhin wird bei der ersten, zweiten, fünften und achten Ausführungsform sowie bei der vierzehnten bis zwanzigsten Ausführungsform der Analysatorwinkel des ortsfesten Polarisationsstrahlteilers durch den Betrieb der λ/2-Platte geändert, die um die optische Achse drehbar herum angeordnet ist. Ohne eine Einschränkung auf die λ/2-Platte kann auch als Analysator mit einem Polarisationsdreheffekt eine Azimuth- Drehvorrichtung verwendet werden, beispielsweise ein Faraday- Rotor, bei welchem der magneto-optische Effekt genutzt wird, sowie eine Azimuth-Drehvorrichtung, die auf dem elektro- optischen Effekt beruht. Weiterhin kann selbstverständlich dann, wenn der Polarisationsstrahlteiler und die beiden Photodetektoren zusammen um die optische Achse gedreht werden, die Azimuth-Drehvorrichtung weggelassen werden, beispielsweise die λ/2-Platte, welche einstellbar die Polarisation drehen kann. Beispielsweise dreht, wie in Fig. 17, 19, 22 und 23 gezeigt ist, ein Betätigungsglied 100, welches von dem Computer 119 gesteuert wird, den Polarisationsstrahlteiler 112 um die optische Achse der Objektivlinse 106.

Weiterhin sind die voranstehend geschilderten Ausführungsformen so aufgebaut, daß der linear polarisierte Lichtstrahl auf die λ/4-Platte einfällt, wenn eine Spiegeloberfläche betrachtet wird. Allerdings kann die λ/4-Platte weggelassen werden, wenn die Einfügungsposition des Nomarski-Prismas in Bezug auf die optische Achse und dergleichen so festgelegt ist, daß das Nomarski-Prisma eine Phasendifferenz von π, multipliziert mit einer ganzen Zahl, bei zwei Lichtkomponenten erzeugt, welche durch das Nomarski- Prisma aufgeteilt wurden, wenn sie sich in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung durch das Prisma bewegen, so daß der Laserstrahl in zirkular-polarisiertes Licht umgewandelt wird, bevor er die λ/4-Platte erreicht.

Weiterhin wird bei der ersten bis zur dreizehnten Ausführungsform ein Mikroskop erläutert, welches so aufgebaut ist, daß das von dem Probenkörper reflektierte Licht erfaßt wird, jedoch können diese Ausführungsformen auch so ausgebildet sein, daß das durch den Probenkörper hindurchgegangene Licht erfaßt wird. In diesem Fall sind die Laserlichtquelle, die Kollimatorlinse, die zweidimensionale Abtastvorrichtung, das Nomarski-Prisma und die Objektivlinse so angeordnet, daß der Probenkörper von seiner Rückseite mit Licht beleuchtet wird. Weiterhin sind eine zusätzliche Objektivlinse und ein zusätzliches Nomarski-Prisma in dem optischen Pfad des Lichts angeordnet, welches durch den Probenkörper hindurchgegangen ist.

Weiterhin wird bei der vierzehnten bis zwanzigsten Ausführungsform das Schaltungsmuster auf der Strichplatte durch einen Phasenschieber erzeugt. Selbst ein Fremdkörper (ein halbtransparenter Fremdkörper) als Phasenobjekt auf der Strichplatte, auf welcher ein Schaltungsmuster ausgebildet wird, das aus einem lichtabschirmenden Film aus Chrom oder dergleichen gebildet wird (oder ein Schaltungsmuster, das aus einem lichtabschirmenden Film aus Chrom oder dergleichen besteht, und ein Schaltungsmuster, das durch einen Phasenschieber erzeugt wird), kann auf entsprechende Weise erfaßt werden.

Wenn die Lichtstrahltrennvorrichtung (beispielsweise ein Nomarski-Prisma) in der Nähe der Pupille der Objektivlinse angeordnet wird, ist zwischen den beiden linear polarisierten Lichtstrahlen vorzugsweise ein kleiner Winkel vorgesehen. An anderen Positionen kann eine Vorrichtung zur Auftrennung des parallelen Lichtstrahls verwendet werden. Die Einstellposition kann entsprechend der optischen Konstruktion des optischen Systems, etwa der Objektivlinse und der Lichtstrahltrennvorrichtung (beispielsweise ein Nomarski- Prisma), welches eingesetzt werden soll, geeignet ausgewählt werden.

Weiterhin kann bei der fünften bis dreizehnten Ausführungsform und der sechzehnten bis achtzehnten Ausführungsform, bei welchen die Kombination aus einem Polarisator und einer λ/4-Platte in der Nähe des Polarisators verwendet wird, die Phasendifferenz zwischen den beiden linear polarisierten Lichtstrahlen, die durch das Nomarski- Prisma 116 aufgetrennt werden, durch Drehung des Polarisators eingestellt werden, wie in einem Fall, in welchem das Nomarski-Prisma 116 bewegt wird.

Bei den voranstehenden Ausführungsformen sind für den Analysatorwinkel des Analysators, den Azimuth der λ/4-Platte und dergleichen typische Werte angegeben. Selbstverständlich umfassen diese Werte sämtliche Winkel, die hierzu äquivalent sind, unter Berücksichtigung der Periodizität winkelabhängiger Funktionen.

Wie voranstehend erläutert kann durch die vorliegende Erfindung ein Differential-Interferenzmikroskop des Differenztyps zur Verfügung gestellt werden, welches in Bezug auf jede Niveaudifferenz freiwählbar den Kontrast seines Differential-Interferenzbildes ändern kann. Entsprechend der Kontrasteinstellfunktion gemäß der vorliegenden Erfindung kann nicht nur jede Niveaudifferenz mit maximalem Kontrast beobachtet werden, sondern kann auch der Kontrast für Niveaudifferenzen, die für den Betrachter weniger wesentlich sind, so minimiert werden, daß nur die übrigbleibenden, gewünschten Niveaudifferenzen beobachtet werden. Die Funktion der vorliegenden Erfindung zur wahlweisen Betrachtung der Niveaudifferenzen wird daher äußerst nützlich bei der Defektuntersuchung für IC-Muster oder dergleichen, zur Untersuchung bezüglich Staubverschmutzung, und dergleichen.

Weiterhin kann durch die vorliegende Erfindung eine Niveaudifferenzmeßvorrichtung zur Verfügung gestellt werden, welche die Phasendifferenz, die durch eine Niveaudifferenz erzeugt wird, auf der Grundlage des Analysatorwinkels berechnet, bei welchem das Differenzsignal S maximiert oder minimiert wird, und auf der Grundlage des Amplituden- Reflexionsvermögens auf beiden Seiten der Niveaudifferenz, und welche auf der Grundlage der so berechneten Phasendifferenz, die durch die Niveaudifferenz hervorgerufen wird, die Niveaudifferenz bestimmt.

Weiterhin kann die vorliegende Erfindung eine Niveaudifferenzmeßvorrichtung zur Verfügung stellen, welche die Phasendifferenz ψ auf der Grundlage einer Beziehung berechnet, die von der Änderung des Amplituden- Reflexionsvermögens abhängt, zwischen dem Differenzsignal S und der Phasendifferenz ψ, die durch eine Niveaudifferenz hervorgerufen wird, und auf der Grundlage der so berechneten Phasendifferenz ψ die Niveaudifferenz bestimmt.

Daher kann durch die vorliegende Erfindung eine Niveaudifferenzmeßvorrichtung zur Verfügung gestellt werden, die selbst dann, wenn sich das Lichtreflexionsvermögen zwischen beiden Seiten einer Niveaudifferenz ändert, jegliche Niveaudifferenz mit hoher Genauigkeit messen kann.

Weiterhin kann durch die vorliegende Erfindung eine Defektuntersuchungsvorrichtung unter Verwendung gestellt werden, welche für sämtliche Strichplatten das Vorhandensein bzw. die Abwesenheit eines anomalen Zustands bezüglich des Ausmaßes der Phasenverschiebung eines Phasenschieberabschnitts oder eines Fremdkörpers als transparentes Phasenobjekt untersucht, wobei sämtliche Strichplatten folgende Strichplatten umfassen: eine konventionelle Strichplatte, bei welcher ein Schaltungsmuster aus einem Lichtabschirmfilm aus Chrom vorgesehen ist, eine Halbton-Strichplatte, bei welcher ein Schaltungsmuster nur durch einen Phasenschieber erzeugt wird, der aus einem dünnen transparenten Film besteht, sowie eine Strichplatte mit Phasenschiebern, bei welcher Phasenschieber als auch ein Chrommuster vorgesehen sind.

Die vorliegende Erfindung kann eine Defektuntersuchungsvorrichtung zur Verfügung stellen, welche sowohl das Vorhandensein als auch die Abwesenheit eines anomalen Zustands bezüglich des Ausmaßes der Phasenverschiebung eines Phasenschieberabschnitts als auch das Vorhandensein bzw. die Abwesenheit eines Fremdkörpers als transparentes Phasenobjekt für diese Strichplatten untersuchen kann. Darüber hinaus kann eine Defektuntersuchungsvorrichtung zur Verfügung gestellt werden, welche ein Differential-Interferenzmikroskop verwendet, welches den Kontrast eines Differential-Interferenzbildes ändern kann. Bei dieser Vorrichtung kann der Kontrast eines ungewünschten Schaltungsmusters minimiert werden, und nur das Bild einer Defektstelle beobachtet werden.

Weiterhin kann ein Differential-Interferenzmikroskop erhalten werden, welches den Kontrast eines Differential- Interferenzbildes ändern kann. Bei diesem Mikroskop kann der Kontrast eines unerwünschten Probenkörpers minimiert werden, und nur das Bild eines gewünschten Probenkörpers beobachtet werden.

Aus der voranstehenden Beschreibung der Erfindung wird deutlich, daß sich die Erfindung auf verschiedene Weisen abändern läßt. Derartige Änderungen sollen nicht als Abkehr vom Wesen und Umfang der Erfindung angesehen werden, und die beigefügten Patentansprüche sollen sämtliche derartigen Abänderungen einschließen, die Fachleuten auf diesem Gebiet einfallen werden.

Die japanischen Basisanmeldungen Nr. 188509/1995, die am 30. Juni 1995 eingereicht wurde, Nr. 188510/1995, die am 30. Juni 1995 eingereicht wurde, Nr. 188511/1995, die am 30. Juni 1995 eingereicht wurde, Nr. 215580/1995, die am 24. August 1995 eingereicht wurde, Nr. 217915/1995, die am 25. August 1995 eingereicht wurde, Nr. 301579/1995, die am 20. November 1995 eingereicht wurde, und Nr. 301580/1995, die am 20. November 1995 eingereicht wurde, werden in die voranstehende Anmeldung durch Bezugnahme eingeschlossen.

Bezugszeichenliste

1 Laserlichtquelle
2
3
4 2D-Scanner
5 Nomarski-Prisma
6
7 Probenkörper
8 Tisch
9
10 λ/4-Platte
11 λ/2-Platte
12
13 Photodetektor
14 Photodetektor
15 Differenzverstärker
16 Synchronisierer
17
18
19
20
21 Addierverstärker
22 Selektor
23 Steuerung
24 Antriebsabschnitt
25
26
27
28
29
30
31 Lichtquelle
32
33 Interferenzfilter
34 Polarisatorplatte
35
36 Nomarski-Prisma
37
38 Probenkörper
39 Tisch
40 λ/4-Platte
41 λ/2-Platte
42
43
44 2D-Bildsensor
45
46 2D-Bildsensor
47 Bilderzeugungsvorrichtung
48
49
50
51 Analysator
52 Motorantrieb
53 Flüssigkristall-Polarisator
54 Treibervorrichtung
55
56
57
58
59
60
61 Treibersteuerung
62 2D-Subtrahierer
63 2D-Addierer
64 Selektor
65 Steuerung (Fig. 10); Bildspeichervorrichtung (Fig. 12 und danach)
66
67
68
69
70
100 Betätigungsglied
101 Laserlichtquelle
102
103
104
105
106 Objektivlinse
107
108 Strichplatte
109
110 λ/4-Platte
111 λ/2-Platte
112
113, 113a, 113b Photodetektor
114, 114a, 114b Photodetektor
115
116 Nomarski-Prisma
117
118 Signalverarbeitungsschaltung
119 Computer
120 Schnittstelle
121 Anzeigeeinheit
122 Betätigungsglied
123
124 Betätigungsglied
125 Betätigungsglied
126 X-Y-Tisch
127 Antriebseinheit
128 Analysator
129
130 Phasenschieber
131
132
133 Lichtquelle
134 Interferenzfilter
135
136
137
138 Polarisator
139 Bildspeichereinheit
140
151 X-Y-Scannereinheit
152
153
154
155 Halbspiegel
156
157
158
159 Photodetektor
160 Photodetektor
161 Synchronisieren
162 λ/2-Platte
170 Photodetektor
171 Analysator
180 Drehachse
181 Prisma
182 Drehachse
183 Betätigungsglied
184 Betätigungsglied
190 Betätigungsglied
191 Drehachse

Claims

1. Beobachtungsvorrichtung mit:
einer Lichtquelle zur Erzeugung von Licht;
einem optischen Trennsystem, welches das von der Lichtquelle ausgesandte Licht in zwei unterschiedlich polarisierte Lichtstrahlen aufteilt;
einem optischen Kondensorsystem, welches die beiden von dem optischen Trennsystem ausgesandeten, polarisierten Lichtstrahlen so sammelt, daß Lichtpunkte an zwei unterschiedlichen Orten auf einem Probenkörper erzeugt werden;
einer Polarisationsauswahlvorrichtung, welche einen vorbestimmten Analysatorwinkel aufweist, und eine spezifisch polarisierte Lichtkomponente aus zusammengesetztem Licht auswählt, das aus den beiden polarisierten Lichtstrahlen besteht, die von dem Probenkörper reflektiert oder durchgelassen wurden;
einer Lichterfassungsvorrichtung, welche die polarisierte Lichtkomponente erfaßt, die von der Polarisationsauswahlvorrichtung ausgewählt wurde; und
einer Phasendifferenzeinstellvorrichtung, welche eine Phasendifferenz zwischen den beiden polarisierten Lichtstrahlen einstellt, die von dem Probenkörper reflektiert oder durchgelassen wurden, und zusammengesetztes Licht, welches aus den beiden polarisierten Lichtstrahlen besteht, als zirkular- polarisiertes Licht der Polarisationsauswahlvorrichtung zuführt, wenn der Probenkörper nicht sowohl die Phase als auch die Amplitude des auf ihn einfallenden Lichts moduliert.

2. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abtastvorrichtung zum Abtasten des Probenkörpers mit den beiden Lichtpunkten vorgesehen ist, welche durch das optische Trennsystem aufgeteilt wurden, wobei die Lichtquelle räumlich kohärentes Licht erzeugt, und das so erzeugte Licht dem optischen Trennsystem zuführt.

3. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle linear polarisiertes Licht erzeugt, welches eine vorbestimmte Polarisationsrichtung aufweist; wobei dann, wenn der Probenkörper ein lichtreflektierendes Teil darstellt, welches eine Spiegeloberfläche aufweist, die Phasendifferenzeinstellvorrichtung eine Phasendifferenz von π, multipliziert mit einer ganzen Zahl, bei den zwei polarisierten Lichtstrahlen erzeugt, die durch das optische Trennsystem aufgeteilt und dann von dem Probenkörper reflektiert wurden, wenn sich die beiden polarisierten Lichtstrahlen durch das optische Trennsystem in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung bewegen, und wobei die Phasendifferenzeinstellvorrichtung eine λ/4-Platte aufweist, die das von dem optischen Trennsystem ausgesandte, linear polarisierte Licht in das zirkular-polarisierte Licht umwandelt.

4. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle linear polarisiertes Licht erzeugt, welches eine vorbestimmte Polarisationsrichtung aufweist; wobei dann, wenn der Probenkörper ein lichtreflektierendes Teil ist, welches eine Spiegeloberfläche aufweist, die Phasendifferenzeinstellvorrichtung eine Phasendifferenz von π/2, multipliziert mit einer ungeraden Zahl, bei den beiden polarisierten Lichtstrahlen erzeugt, die durch das optische Trennsystem aufgeteilt und dann von dem Probenkörper reflektiert wurden, wenn sich die beiden polarisierten Lichtstrahlen durch das optische Trennsystem in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung bewegen.

5. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein optisches Synthesesystem vorgesehen ist, welches die beiden polarisierten Lichtstrahlen, die durch den Probenkörper hindurchgegangen sind, vereinigt und das zusammengesetzte Licht der Polarisationsauswahlvorrichtung zuführt, wobei die Lichtquelle linear polarisiertes Licht erzeugt, welches eine vorbestimmte Polarisationsrichtung aufweist; wobei dann, wenn der Probenkörper optisch eben ist, die Phasendifferenzeinstellvorrichtung eine Phasendifferenz von π, multipliziert mit einer ganzen Zahl, bei den beiden polarisierten Lichtstrahlen erzeugt, die durch das optische Trennsystem aufgeteilt wurden und dann durch den Probenkörper hindurchgegangen sind, wobei die Phasendifferenzeinstellvorrichtung eine λ/4-Platte aufweist, die das von dem optischen Synthesesystem, ausgesandte, linear polarisierte Licht in das zirkular- polarisierte Licht umwandelt.

6. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein optisches Synthesesystem vorgesehen ist, welches die beiden durch den Probenkörper hindurchgegangenen, polarisierten Lichtstrahlen vereinigt und das zusammengesetzte Licht der Polarisationsauswahlvorrichtung zuführt, wobei die Lichtquelle linear polarisiertes Licht erzeugt, welches eine vorbestimmte Polarisationsrichtung aufweist; und wobei, wenn der Probenkörper optisch eben ist, die Phasendifferenzeinstellvorrichtung eine Phasendifferenz von π/2, multipliziert mit einer ungeraden Zahl, bei den beiden polarisierten Lichtstrahlen erzeugt, die durch das optische Trennsystem aufgeteilt wurden und dann durch den Probenkörper hindurchgegangen sind.

7. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein optisches Beleuchtungssystem vorgesehen ist, welches zwischen der Lichtquelle und dem optischen Trennsystem angeordnet ist, und den Probenkörper mit dem von der Lichtquelle ausgesandten Licht über das optische Trennsystem beleuchtet, wobei die Lichterfassungsvorrichtung durch einen zweidimensionalen Bildsensor gebildet wird, der auf zumindest einer der jeweiligen Brennebenen des optischen Kondensorsystems angeordnet ist.

8. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Beleuchtungssystem eine Wellenlängenauswahlvorrichtung zur Auswahl einer bestimmten Wellenlängenkomponente aus dem von der Lichtquelle ausgesandten Licht aufweist.

9. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Beleuchtungssystem eine Auswahlvorrichtung für polarisiertes Licht zur Auswahl einer bestimmten linear polarisierten Lichtkomponente aus dem von der Lichtquelle ausgesandten Licht aufweist.

10. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn der Probenkörper ein lichtreflektierendes Teil ist, welches eine Spiegeloberfläche aufweist, die Phasendifferenzeinstellvorrichtung eine Phasendifferenz von π, multipliziert mit einer ganzen Zahl, bei den zwei polarisierten Lichtstrahlen erzeugt, welche durch das optische Trennsystem aufgeteilt und dann von dem Probenkörper reflektiert wurden, wenn sich die beiden polarisierten Lichtstrahlen durch das optische Trennsystem in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung bewegen, wobei die Phasendifferenzeinstellvorrichtung eine λ/4-Platte aufeist, die das von dem optischen Trennsystem ausgesandete, linear polarisierte Licht in das zirkular-polarisierte Licht umwandelt.

11. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn der Probenkörper ein lichtreflektierendes Teil ist, welches eine Spiegeloberfläche aufweist, die Phasendifferenzeinstellvorrichtung eine Phasendifferenz von π/2, multipliziert mit einer ungeraden Zahl, bei den zwei polarisierten Lichtstrahlen erzeugt, die von dem optischen Trennsystem aufgeteilt und von dem Probenkörper reflektiert wurden, wenn sich die beiden polarisierten Lichtstrahlen durch das optische Trennsystem in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung bewegen.

12. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein optisches Synthesesystem vorgesehen ist, welches die beiden polarisierten Lichtstrahlen vereinigt, die durch den Probenkörper hindurchgegangen sind, und das zusammengesetzte Licht der Polarisationsauswahlvorrichtung zuführt, wobei dann, wenn der Probenkörper optisch eben ist, die Phasendifferenzeinstellvorrichtung eine Phasendifferenz von π, multipliziert mit einer ganzen Zahl, bei den beiden polarisierten Lichtstrahlen erzeugt, welche durch das optische Trennsystem aufgeteilt wurden und dann durch den Probenkörper hindurchgegangen sind, und wobei die Polarisationsauswahlvorrichtung eine λ/4-Platte aufweist, welche das von dem optischen Synthesesystem ausgesandte, linear polarisierte Licht in das zirkular- polarisierte Licht umwandelt.

13. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein optisches Synthesesystem vorgesehen ist, welches die beiden durch den Probenkörper hindurchgegangenen, polarisierten Lichtstrahlen vereinigt und das zusammengesetzte Licht der Polarisationsauswahlvorrichtung zuführt, wobei dann, wenn der Probenkörper optisch eben ist, die Phasendifferenzeinstellvorrichtung eine Phasendifferenz von π/2, multipliziert mit einer ungeraden Zahl, bei den beiden polarisierten Lichtstrahlen erzeugt, die von dem optischen Trennsystem aufgeteilt wurden und dann durch den Probenkörper hindurchgegangen sind.

14. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Kondensorsystem so ausgebildet ist, daß es als optisches Objektivsystem dient, welches die beiden von dem Probenkörper reflektierten, polarisierten Lichtstrahlen sammelt, und daß das optische Trennsystem so ausgebildet ist, daß es als optisches Synthesesystem arbeitet, welches die beiden polarisierten Lichtstrahlen vereinigt, die erneut von dem optischen Kondensorsystem ausgesandt wurden, und das zusammengesetzte Licht der Polarisationsauswahlvorrichtung zuführt.

15. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Trennsystem ein doppelbrechendes Prisma aufweist.

16. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Trennsystem ein Prisma aufweist, welches zwei reflektierende Oberflächen aufweist, die nicht parallel zueinander angeordnet sind, sowie eine Polarisationsstrahlteileroberfläche, die zwischen den beiden reflektierenden Oberflächen angeordnet ist und zu beiden reflektierenden Oberflächen parallel verläuft.

17. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Trennsystem zwei Spiegel aufweist, deren reflektierende Oberflächen nicht parallel zueinander angeordnet sind, sowie zwei Prismen, die zwischen den beiden Spiegeln angeordnet sind und jeweilige Polarisationsstrahlteileroberflächen aufweisen, die zu beiden reflektierenden Oberflächen der beiden reflektierenden Spiegel parallel angeordnet sind.

18. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasendifferenzeinstellvorrichtung ein Antriebsteil aufweist, welches das optische Trennsystem bewegen kann.

19. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein optisches Objektivsystem vorgesehen ist, welches die beiden polarisierten Lichtstrahlen sammelt, die durch den Probenkörper hindurchgegangen sind, sowie ein optisches Synthesesystem, welches die beiden polarisierten Lichtstrahlen vereinigt, die von dem optischen Objektivsystem ausgesandt werden, und das zusammengesetzte Licht der Polarisationsauswahlvorrichtung zuführt.

20. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest entweder das optische Trennsystem oder das optische Synthesesystem ein doppelbrechendes Prisma aufweist.

21. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest entweder das optische Trennsystem oder das optische Synthesesystem ein Prisma aufweist, welches mit zwei reflektierenden Oberflächen versehen ist, die nicht parallel zueinander angeordnet sind, sowie eine Polarisationsstrahlteileroberfläche, die zwischen den beiden reflektierenden Oberflächen angeordnet ist und parallel zu beiden reflektierenden Oberflächen verläuft.

22. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest entweder das optische Trennsystem oder das optische Synthesesystem zwei Spiegel aufweist, deren jeweilige reflektierenden Oberflächen nicht parallel zueinander angeordnet sind, sowie zwei Prismen, die zwischen den beiden Spiegeln angeordnet sind und jeweilige Polarisationsstrahlteileroberflächen aufweisen, die zu beiden reflektierenden Oberflächen der beiden reflektierenden Spiegel parallel verlaufen.

23. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasendifferenzeinstellvorrichtung ein Antriebsteil aufweist, welches zumindest entweder das optische Trennsystem oder das optische Synthesesystem bewegen kann.

24. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Meßvorrichtung zur quantitativen Messung, auf der Grundlage eines Ausgangssignals der Lichterfassungsvorrichtung, einer Niveaudifferenz auf dem Probenkörper vorgesehen ist; wobei die Polarisationsauswahlvorrichtung einen Polarisationsstrahlteiler aufweist, der das zusammengesetzte Licht, welches aus den beiden polarisierten Lichtstrahlen besteht, die von dem Probenkörper reflektiert wurden oder durch diesen hindurchgegangen sind, in zwei unterschiedliche Richtungen aufteilt; wobei die Lichterfassungsvorrichtung einen ersten Photodetektor zur Erfassung des polarisierten Lichts aufweist, welches durch den Polarisationsstrahlteiler hindurchgegangen ist, sowie einen zweiten Photodetektor zur Erfassung des polarisierten Lichts, welches von dem Polarisationsstrahlteiler reflektiert wurde; wobei die Meßvorrichtung die Niveaudifferenz des Probenkörpers auf der Grundlage einer Beziehung mißt, welche zwischen einer Differenz der Ausgangssignale des ersten und zweiten Photodetektors für die Niveaudifferenz des Probenkörpers und einer Phasendifferenz der beiden polarisierten Lichtstrahlen vorhanden ist, welche durch die Niveaudifferenz des Probenkörpers verursacht wird, und von einer Änderung des Amplituden- Reflexionsvermögens zwischen zwei Bereichen abhängt, zwischen welchem die Niveaudifferenz des Probenkörpers liegt.

25. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Analysatorwinkel der Polarisationsauswahlvorrichtung auf nπ/4 als der Analysatorwinkel des Polarisationsstrahlteilers eingestellt ist, wobei n eine ungerade Zahl ist.

26. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung die Niveaudifferenz des Probenkörpers auf der Grundlage einer Phasendifferenz w zwischen den beiden polarisierten Lichtstrahlen mißt, welche aus folgender Beziehung berechnet wird: sinψ = D · S/(W_a ^1/2 · W_b ^1/2)wobei ψ die Phasendifferenz zwischen den beiden polarisierten Lichtstrahlen ist, welche durch die Niveaudifferenz des Probenkörpers verursacht wird, S die Differenz der Ausgangssignale des ersten und zweiten Photodetektors ist, W_a das Summenausgangssignal des ersten und zweiten Photodetektors für einen von zwei Bereichen ist, zwischen welchen sich die Niveaudifferenz des Probenkörpers befindet, wobei dieser Bereich ein bestimmtes Amplituden-Reflexionsvermögen aufweist, W_b die Summe der Ausgangssignale des ersten und zweiten Photodetektors für den anderen der beiden Bereiche ist, zwischen welchen die Niveaudifferenz des Probenkörpers liegt, und dieser andere Bereich ein bestimmtes Amplituden-Reflexionsvermögen aufweist, und D eine Konstante ist, die von der Vorrichtung insgesamt abhängt.

27. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Meßvorrichtung zur quantitativen Messung auf der Grundlage eines Ausgangssignals der Lichterfassungsvorrichtung einer Niveaudifferenz auf dem Probenkörper vorgesehen ist; wobei die Polarisationsauswahlvorrichtung den Analysatorwinkel variabel in Bezug auf das zusammengesetzte Licht einstellt, welches aus den zwei polarisierten Lichtstrahlen besteht, die von dem Probenkörper reflektiert wurden oder durch diesen hindurchgegangen sind; wobei die Meßvorrichtung die Niveaudifferenz des Probenkörpers auf der Grundlage einer Beziehung mißt, die zwischen einer Differenz der Ausgangssignale der Lichterfassungsvorrichtung für die Niveaudifferenz des Probenkörpers, wenn zwei unterschiedliche Analysatorwinkel für die Polarisationsauswahlvorrichtung eingestellt werden, und einer Phasendifferenz der beiden polarisierten Lichtstrahlen vorhanden ist, welche durch die Niveaudifferenz des Probenkörpers verursacht wird, und von einer Änderung des Amplituden- Reflexionsvermögens zwischen zwei Bereichen abhängt, zwischen welchen die Niveaudifferenz des Probenkörpers liegt.

28. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarisationsauswahlvorrichtung eine Polarisatorplatte aufweist, die so angeordnet ist, daß sie um eine optische Achse des optischen Kondensorsystems herum drehbar ist.

29. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarisationsauswahlvorrichtung einen Flüssigkristallpolarisator aufweist, dessen Brechungsindexverteilung sich in Abhängigkeit von einem Spannungssignal ändert, daß von außen an ihn angelegt wird.

30. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Analysatorwinkel der Polarisationsauswahlvorrichtung auf nπ/4 bzw. (n/4 + m/2)π eingestellt werden, wobei n und m ungerade Zahlen sind.

31. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung eine Niveaudifferenz der Oberfläche des Probenkörpers auf der Grundlage einer Phasendifferenz π zwischen den beiden polarisierten Lichtstrahlen berechnet, die aus folgender Beziehung berechnet wird: sinψ = D · S/(W_a ^1/2 · W_b ^1/2)wobei ψ die Phasendifferenz zwischen den beiden polarisierten Lichtstrahlen ist, die durch die Niveaudifferenz des Polarisations hervorgerufen wird, S die Differenz der Ausgangssignale der Lichterfassungsvorrichtung ist, wenn zwei Analysatorwinkel für die Polarisationsauswahlvorrichtung eingestellt werden, W_a die Summe der Ausgangssignale der Lichterfassungsvorrichtung für einen von zwei Bereichen ist, zwischen welchen die Niveaudifferenz des Probenkörpers liegt, und das Amplituden- Reflexionsvermögen dieses Bereiches wiedergibt, W_b die Summe der Ausgangssignale der Lichterfassungsvorrichtung für den anderen der beiden Bereiche ist, zwischen welchen die Niveaudifferenz des Probenkörpers liegt, und das Amplituden-Reflexionsvermögen des anderen Bereiches wiedergibt, und D eine Konstante ist, die von der Vorrichtung insgesamt abhängt.

32. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Meßvorrichtung zur quantitativen Messung auf der Grundlage eines Ausgangssignals der Lichterfassungsvorrichtung einer Niveaudifferenz auf dem Probenkörper vorgesehen ist; wobei die Polarisationsauswahlvorrichtung den Analysatorwinkel variabel in Bezug auf das zusammengesetzte Licht einstellt, das aus den zwei polarisierten Lichtstrahlen besteht, die von dem Probenkörper reflektiert bzw. durchgelassen werden, und einen Polarisationsstrahlteiler aufweist, der das zusammengesetzte Licht in zwei unterschiedliche Richtungen aufteilt; wobei die Lichterfassungsvorrichtung einen ersten Photodetektor zur Erfassung des durch den Polarisationsstrahlteiler hindurchgelassenen Lichtes und einen zweiten Photodetektor zur Erfassung des von dem Polarisationsstrahlteiler reflektierten Lichtes aufweist; und wobei die Meßvorrichtung die Niveaudifferenz des Probenkörpers auf der Grundlage des Analysatorwinkels mißt, der so eingestellt wird, daß er die Differenz der Ausgangssignale zwischen dem ersten und zweiten Photodetektor für die Niveaudifferenz des Probenkörpers maximiert bzw. minimiert.

33. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß der Polarisationsstrahlteiler um eine optische Achse des optischen Kondensorsystems herum ortsfest ausgebildet ist, und daß die Polarisationsauswahlvorrichtung eine Azimuth-Drehvorrichtung aufweist, die auf einer Einlaßseite des Polarisationsstrahlteilers angeordnet ist, wobei die Azimuth-Drehvorrichtung einen variablen Polarisationsdrehwinkel aufweist.

34. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Azimuth- Drehvorrichtung durch eine λ/2-Platte gebildet wird, die so angeordnet ist, daß sie um die optische Achse des optischen Kondensorsystems herum drehbar ist.

35. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Polarisationsstrahlteiler als auch der erste und zweite Photodetektor so angeordnet sind, daß sie um die optische Achse der Kondensorlinse herum drehbar sind.

36. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß ein Analysatorwinkel Φ_min der Polarisationsauswahlvorrichtung, wenn die Differenz der Ausgangssignale des ersten und zweiten Photodetektors für die Niveaudifferenz des Probenkörpers ein Minimum ist, mit Φ_max + nπ/4 übereinstimmt, wobei Φ_max der Analysatorwinkel der Polarisationsauswahlvorrichtung ist, wenn die Differenz der Ausgangssignale des ersten und zweiten Photodetektors für die Niveaudifferenz des Probenkörpers ein Maximum ist, wobei n eine ungerade Zahl ist.

37. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung eine Niveaudifferenz des Probenkörpers auf der Grundlage einer Phasendifferenz w zwischen den beiden polarisierten Lichtstrahlen mißt, welche durch folgende Beziehung berechnet wird: tan2Φ = -2a · b · sinψ/(a² - b²)wobei Φ der Analysatorwinkel der Polarisationsauswahlvorrichtung in jenem Fall ist, in welchem die Differenz der Ausgangssignale des ersten und zweiten Photodetektors für die Niveaudifferenz des Probenkörpers ein Maximum ist, ψ die Phasendifferenz zwischen den beiden polarisierten Lichtstrahlen ist, welche durch die Niveaudifferenz des Probenkörpers hervorgerufen wird, a das Amplituden-Reflexionsvermögen eines von zwei Bereichen ist, zwischen welchen die Niveaudifferenz des Probenkörpers liegt, und im Summenausgangssignal der Lichterfassungsvorrichtung für diesen Bereich enthalten ist, und b das Amplituden- Reflexionsvermögen des anderen der zwei Bereiche ist, zwischen welchen die Niveaudifferenz des Probenkörpers liegt, und im Summenausgangssignal der Lichterfassungsvorrichtung für den anderen Bereich enthalten ist.

38. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Meßvorrichtung zur quantitativen Messung auf der Grundlage eines Ausgangssignals der Lichterfassungsvorrichtung einer Niveaudifferenz auf dem Probenkörper vorgesehen ist; wobei die Polarisationsauswahlvorrichtung den Analysatorwinkel variabel in Bezug auf das zusammengesetzte Licht einstellt, welches aus den zwei polarisierten Lichtstrahlen besteht, die von dem Probenkörper reflektiert bzw. durchgelassen werden, und wobei die Meßvorrichtung die Niveaudifferenz des Probenkörpers auf der Grundlage von zwei unterschiedlichen Analysatorwinkeln mißt, welche so eingestellt werden, daß die Differenz der Ausgangssignale der Lichterfassungsvorrichtung für die Niveaudifferenz des Probenkörpers maximiert bzw. minimiert wird.

39. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarisationsauswahlvorrichtung eine Polarisatorplatte aufweist, die so angeordnet ist, daß sie um die optische Achse des optischen Kondensorsystems herum drehbar ist.

40. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarisationsauswahlvorrichtung einen Flüssigkristallpolarisator aufweist, der seine Brechungsindexverteilung auf der Grundlage eines Spannungssignals ändert, welches von außen an ihn angelegt wird.

41. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz der beiden Analysatorwinkel der Polarisationsauswahlvorrichtung auf nπ/4 eingestellt wird, wobei n eine ungerade Zahl ist.

42. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung eine Niveaudifferenz des Probenkörpers auf der Grundlage einer Phasendifferenz w zwischen den beiden polarisierten Lichtstrahlen mißt, die durch folgende Beziehung berechnet wird: tan2Φ = -2a · b · sinψ/(a² - b²)wobei Φ der Analysatorwinkel der Polarisationsauswahlvorrichtung ist, wenn ψ die Phasendifferenz zwischen beiden polarisierten Lichtstrahlen ist, welche durch die Niveaudifferenz des Probenkörpers verursacht wird, a das Amplituden- Reflexionsvermögen eines von zwei Bereichen ist, zwischen welchen die Niveaudifferenz des Probenkörpers liegt, und im Summenausgangssignal der Lichterfassungsvorrichtung für diesen Bereich enthalten ist, und b das Amplituden-Reflexionsvermögen des anderen der beiden Bereiche ist, zwischen welchen die Niveaudifferenz des Probenkörpers liegt, und im Summenausgangssignal der Lichterfassungsvorrichtung für den anderen Bereich enthalten ist, wenn die beiden Analysatorwinkel für die Polarisationsauswahlvorrichtung auf Φ bzw. Φ ± π/2 eingestellt werden, so daß die Differenz der Ausgangssignale der Lichterfassungsvorrichtung für die Niveaudifferenz des Probenkörpers maximal ist, oder wenn die beiden Analysatorwinkel für die Polarisationsauswahlvorrichtung auf Φ + π/4 und Φ + 3π/4 eingestellt werden, so daß die Differenz der Ausgangssignale der Lichterfassungsvorrichtung für die Niveaudifferenz des Probenkörpers minimal ist.

43. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bilderzeugungsvorrichtung vorgesehen ist, welche ein Differential-Interferenzbild des Probenkörpers auf der Grundlage eines Ausgangssignals der Lichterfassungsvorrichtung erzeugt; wobei die Polarisationsauswahlvorrichtung den Analysatorwinkel variabel in Bezug auf das zusammengesetzte Licht einstellt, welches aus den zwei polarisierten Lichtstrahlen besteht, die von dem Probenkörper reflektiert bzw. durchgelassen werden, und einen Polarisationsstrahlteiler aufweist, der das zusammengesetzte Licht in zwei unterschiedliche Richtungen aufteilt; wobei die Lichterfassungsvorrichtung einen ersten Photodetektor zur Erfassung von durch den Polarisationsstrahlteiler hindurchgegangenem Licht sowie einen zweiten Photodetektor zur Erfassung von durch den Polarisationsstrahlteiler reflektierten Lichts aufweist; und wobei die Bilderzeugungsvorrichtung auf der Grundlage einer Differenz der Ausgangssignale des ersten und zweiten Photodetektors für die Niveaudifferenz des Probenkörpers einen Kontrast entsprechend dem Analysatorwinkel der Polarisationsauswahlvorrichtung für das Differential-Interferenzbild des Probenkörpers erzeugt.

44. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, daß der Polarisationsstrahlteiler bezüglich der optischen Achse des optischen Kondensorsystems ortsfest ist, und daß die Polarisationsauswahlvorrichtung eine Azimuth- Drehvorrichtung aufweist, die auf einer Einlaßseite des Polarisationsstrahlteilers angeordnet ist, wobei die Azimuth-Drehvorrichtung einen variablen Polarisationsdrehwinkel aufweist.

45. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, daß die Azimuth- Drehvorrichtung durch eine λ/2-Platte gebildet wird, die so angeordnet ist, daß sie um die optische Achse des optischen Kondensorsystems herum drehbar ist.

46. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Polarisationsstrahlteiler als auch der ersten und zweite Photodetektor so angeordnet sind, daß sie um die optische Achse des optischen Kondensorsystems herum drehbar sind.

47. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, daß der Analysatorwinkel der Polarisationsauswahlvorrichtung auf nπ/4 eingestellt ist, wobei n eine ungerade Zahl ist.

48. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bilderzeugungsvorrichtung vorgesehen ist, welche ein Differential-Interferenzbild des Probenkörpers auf der Grundlage eines Ausgangssignals der Lichterfassungsvorrichtung erzeugt; wobei die Polarisationsauswahlvorrichtung den Analysatorwinkel variabel in Bezug auf das zusammengesetzte Licht einstellt, welches aus den zwei polarisierten Lichtstrahlen besteht, die von dem Probenkörper reflektiert bzw. durchgelassen werden; wobei die Bilderzeugungsvorrichtung auf der Grundlage einer Differenz der Ausgangssignale der Lichterfassungsvorrichtung für die Niveaudifferenz des Probenkörpers, wenn zwei unterschiedliche Analysatorwinkel für die Polarisationsauswahlvorrichtung eingestellt werden, einen Kontrast entsprechend dem Analysatorwinkel der Polarisationsauswahlvorrichtung für das Differential-Interferenzbild des Probenkörpers erzeugt.

49. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarisationsauswahlvorrichtung eine Polarisatorplatte aufweist, die so angeordnet ist, daß sie um die optische Achse des optischen Kondensorsystems herum drehbar ist.

50. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarisationsauswahlvorrichtung einen Flüssigkristallpolarisator aufweist, der seine Brechungsindexverteilung auf der Grundlage eines Spannungssignals ändert, das von außen an ihn angelegt wird.

51. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz der beiden Analysatorwinkel der Polarisationsauswahlvorrichtung auf nπ/4 eingestellt wird, wobei n eine ungerade Zahl ist.

52. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Defekterfassungssystem vorgesehen ist, welches einen Defekt auf einem Substrat erfaßt, welches der Probenkörper ist, auf der Grundlage eines Ausgangssignals von der Lichterfassungsvorrichtung, wobei die Polarisationsauswahlvorrichtung den Analysatorwinkel variabel in Bezug auf das zusammengesetzte Licht einstellt, welches aus den zwei polarisierten Lichtstrahlen besteht, die von dem Probenkörper ausgesandt werden, und einen Polarisationsstrahlteiler aufweist, der das zusammengesetzte Licht in zwei unterschiedliche Richtungen aufspaltet; wobei die Lichterfassungsvorrichtung einen ersten Photodetektor zur Erfassung von durch den Polarisationsstrahlteiler hindurchgegangenen Lichts und einen zweiten Photodetektor zur Erfassung von durch den Polarisationsstrahlteiler reflektierten Lichts aufweist, und wobei die Defekterfassungsvorrichtung die Defekte als das Differential-Interferenzbild des Probenkörpers anzeigt, welches mit einem Kontrast entsprechend dem Analysatorwinkel der Polarisationsauswahlvorrichtung erzeugt wird, auf der Grundlage einer Differenz der Ausgangssignale des ersten und zweiten Photodetektors.

53. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle einen linear polarisierten Lichtstrahl mit einer Lichtwellenlänge aus sendet, für welche eine Phasenverschiebung von π, multipliziert mit einer ganzen Zahl, durch eine transparente Substanz erzeugt wird, welche ein vorbestimmtes Muster auf dem Substrat bildet, oder eine Wellenlänge, die im wesentlichen gleich der Wellenlänge von Licht ist, welches zum Belichten des vorbestimmten Musters verwendet wird.

54. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, daß das Defekterfassungssystem eine Differenzschaltung aufweist, die ein Differenzsignal als Differenz von zwei Ausgangssignalen erzeugt, die jeweils von dem ersten bzw. zweiten Photodetektor eingegeben werden, entsprechend den beiden unterschiedlich polarisierten Lichtstrahlen, die von der Polarisationsauswahlvorrichtung ausgewählt werden, eine Binärumwandlungsschaltung, welche das Differenzsignal von der Differenzschaltung mit einem vorbestimmten Schwellenwert vergleicht, um hierdurch ein binäres Signal zu erzeugen, sowie eine Beurteilungsschaltung, welche die auf dem Substrat vorhandenen Defekte auf der Grundlage des binären Signals von der Binärumwandlungsschaltung erfaßt.

55. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, daß der Polarisationsstrahlteiler bezüglich der optischen Achse des optischen Kondensorsystems ortsfest ist, und daß die Polarisationsauswahlvorrichtung eine Azimuth- Drehvorrichtung aufweist, die auf einer Einlaßseite des Polarisationsstrahlteilers angeordnet ist, wobei die Azimuth-Drehvorrichtung einen variablen Polarisationsdrehwinkel hat.

56. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 55, dadurch gekennzeichnet, daß die Azimuth- Drehvorrichtung durch eine λ/2-Platte gebildet wird, die so angeordnet ist, daß sie um die optische Achse des optischen Kondensorsystems herum drehbar ist.

57. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Polarisationsstrahlteiler als auch der erste und zweite Photodetektor so angeordnet sind, daß sie um die optische Achse des optischen Kondensorsystems herum drehbar sind.

58. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, daß der Analysatorwinkel der Polarisationsauswahlvorrichtung auf nπ/4 eingestellt wird, wobei n eine ungerade Zahl ist.

59. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Defekterfassungssystem vorgesehen ist, welches auf einem Substrat, welches der Probenkörper ist, vorhandene Defekte auf der Grundlage eines Ausgangssignals von der Lichterfassungsvorrichtung erfaßt, wobei die Polarisationsauswahlvorrichtung den Analysatorwinkel variabel in Bezug auf das zusammengesetzte Licht einstellt, welches aus den zwei polarisierten Lichtstrahlen besteht, die von dem Probenkörper ausgesandt werden, und wobei die Defekterfassungsvorrichtung die Defekte als Differential-Interferenzbild des Probenkörpers anzeigt, welches mit einem Kontrast entsprechend dem Analysatorwinkel der Polarisationsauswahlvorrichtung erzeugt wird, auf der Grundlage einer Differenz der Ausgangssignale der Lichterfassungsvorrichtung, wenn zwei unterschiedliche Analysatorwinkel für die Polarisationsauswahlvorrichtung eingestellt werden.

60. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 59, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle einen linear polarisierten Lichtstrahl aussendet, der einen Lichtwellenlänge aufweist, für welche eine Phasenverschiebung von π, multipliziert mit einer ganzen Zahl, durch eine transparente Substanz hervorgerufen wird, welche ein vorbestimmtes Muster auf dem Substrat ausbildet, oder eine Wellenlänge, die im wesentlichen gleich der Wellenlänge jenes Lichtes ist, das zur Belichtung des vorbestimmten Musters verwendet wird.

61. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 59, dadurch gekennzeichnet, daß das Defekterfassungssystem eine Differenzschaltung aufweist, die ein Differenzsignal als Differenz von zwei Ausgangssignalen erzeugt, die hintereinander von der Lichterfassungsvorrichtung eingegeben werden, entsprechend den zwei unterschiedlich polarisierten Lichtstrahlen, die von der Polarisationsauswahlvorrichtung ausgewählt werden, wenn zwei unterschiedliche Analysatorwinkel für die Polarisationsauswahlvorrichtung eingestellt werden, eine Binärumwandlungsschaltung, welche das Differenzsignal von der Differenzschaltung mit einem vorbestimmten Schwellenwert vergleicht, um hierdurch ein binäres Signal zu erzeugen, sowie eine Beurteilungsschaltung, welche die auf dem Substrat vorhandenen Defekte auf der Grundlage des binären Signals von der Binärumwandlungsschaltung erfaßt.

62. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 59, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarisationsauswahlvorrichtung einen Analysator aufweist, der um eine optische Achse des optischen Kondensorsystems herum drehbar ist.

63. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 62, dadurch gekennzeichnet, daß eine Azimuth-Drehvorrichtung vorgesehen ist, welche zwischen der Lichtquelle und dem Substrat angeordnet ist, und welche einen variablen Polarisationsdrehwinkel aufweist.

64. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 63, dadurch gekennzeichnet, daß die Azimuth- Drehvorrichtung durch eine λ/2-Platte gebildet wird, die so angeordnet ist, daß sie um die optische Achse des optischen Kondensorsystems herum drehbar ist.

65. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 63, dadurch gekennzeichnet, daß ein Betätigungsglied vorgesehen ist, welches die Azimuth- Drehvorrichtung um die optische Achse des optischen Kondensorsystems herum dreht, wobei das Betätigungsglied den Azimuth der Azimuth-Drehvorrichtung um 45° ändert, wenn die Polarisationsauswahlvorrichtung die Auswahl einer der zwei unterschiedlich polarisierten Lichtkomponenten ändert.

66. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 62, dadurch gekennzeichnet, daß ein Polarisator vorgesehen ist, der hinter der Lichtquelle angeordnet und um die optische Achse des optischen Kondensorsystems herum drehbar ist.

67. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 63, dadurch gekennzeichnet, daß ein Betätigungsglied vorgesehen ist, welches den Polarisator um die optische Achse des optischen Kondensorsystems herum dreht, wobei das Betätigungsglied den Azimuth des Polarisators um 90° ändert, wenn die Polarisationsauswahlvorrichtung die Auswahl einer der zwei unterschiedlich polarisierten Lichtkomponenten ändert.

68. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 61, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Analysatorwinkel der Polarisationsauswahlvorrichtung auf nπ/4 bzw. (n/4 + m/2)π eingestellt werden, wobei n und m ungerade Zahlen sind.

69. Beobachtungsvorrichtung mit:
einer Lichtquelle zur Erzeugung von Licht;
einem optischen Trennsystem, welches das von der Lichtquelle ausgesandte Licht in zwei unterschiedliche polarisierte Lichtstrahlen aufspaltet;
einem optischen Kondensorsystem, welches die beiden von dem optischen Trennsystem ausgesandten polarisierten Lichtstrahlen sammelt, um so jeweils einen Lichtpunkt auf zwei unterschiedlichen Positionen auf einem Probenkörper zu erzeugen;
einer Polarisationsauswahlvorrichtung, welche eine Azimuth-Drehvorrichtung aufweist, die einen variablen Polarisationsdrehwinkel hat, variabel einen Analysatorwinkel durch die Azimuth-Drehvorrichtung einstellt, und eine bestimmte, polarisierte Lichtkomponente aus zusammengesetztem Licht auswählt, das aus den beiden polarisierten Lichtstrahlen besteht, die von dem Probenkörper reflektiert bzw. durchgelassen werden;
einer Lichterfassungsvorrichtung, welche die polarisierte Lichtkomponente erfaßt, die von der Polarisationsauswahlvorrichtung ausgewählt wird; und
einer Phasendifferenzeinstellvorrichtung, welche eine Phasendifferenz zwischen den beiden polarisierten Lichtstrahlen einstellt, die von dem Probenkörper reflektiert bzw. durchgelassen werden, und zusammengesetztes Licht, welches aus den zwei polarisierten Lichtstrahlen besteht, als zirkular- polarisiertes Licht der Polarisationsauswahlvorrichtung zuführt, wenn der Probenkörper nicht sowohl die Phase als auch die Amplitude des auf ihn einfallenden Lichtes moduliert.

70. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 69, gekennzeichnet durch eine Abtastvorrichtung zum Abtasten des Probenkörpers mit den beiden darauf erzeugten Lichtpunkten, welche durch das optische Trennsystem aufgespalten werden, wobei die Lichtquelle räumlich kohärentes Licht erzeugt, und das so erzeugte Licht dem optischen Trennsystem zuführt.

71. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 70, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle linear polarisiertes Licht erzeugt, welches eine vorbestimmte Polarisationsrichtung aufweist; wobei dann, wenn der Probenkörper ein lichtreflektierendes Teil ist, welches eine Spiegeloberfläche aufweist, die Phasendifferenzeinstellvorrichtung eine Phasendifferenz von π, multipliziert mit einer ganzen Zahl, bei den beiden polarisierten Lichtstrahlen erzeugt, welche durch das optische Trennsystem aufgespalten und dann von dem Probenkörper reflektiert wurden, wenn sich die beiden polarisierten Lichtstrahlen durch das optische Trennsystem in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung bewegen, und wobei die Phasendifferenzeinstellvorrichtung eine λ/4-Platte aufweist, die das von der optischen Trennvorrichtung ausgesandete, linear polarisierte Licht in das zirkular-polarisierte Licht umwandelt.

72. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 70, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle linear-polarisiertes Licht erzeugt, welches eine vorbestimmte Polarisationsrichtung aufweist; wobei dann, wenn der Probenkörper ein lichtreflektierendes Teil ist, welches eine Spiegeloberfläche aufweist, die Phasendifferenzeinstellvorrichtung eine Phasendifferenz von π/2, multipliziert mit einer ungeraden Zahl, bei den beiden polarisierten Lichtstrahlen erzeugt, die durch das optische Trennsystem aufgespalten wurden, und dann von dem Probenkörper reflektiert wurden, wenn sich die beiden polarisierten Lichtstrahlen durch das optische Trennsystem in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung bewegen.

73. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 70, dadurch gekennzeichnet, daß ein optisches Synthesesystem vorgesehen ist, welches die beiden polarisierten Lichtstrahlen vereinigt, die durch den Probenkörper hindurchgegangen sind, und das zusammengesetzte Licht der Polarisationsauswahlvorrichtung zuführt, wobei die Lichtquelle linear-polarisiertes Licht erzeugt, welches eine vorbestimmte Polarisationsrichtung aufweist; wobei dann, wenn der Probenkörper optisch eben ist, die Phasendifferenzeinstellvorrichtung eine Phasendifferenz von π, multipliziert mit einer ganzen Zahl, bei den beiden polarisierten Lichtstrahlen erzeugt, welche durch das optische Trennsystem aufgespalten wurden und dann durch den Probenkörper hindurchgegangen sind, und wobei die Phasendifferenzeinstellvorrichtung eine λ/4-Platte aufweist, die das von dem optischen Synthesesystem ausgesandte, linear polarisierte Licht in das zirkular- polarisierte Licht umwandelt.

74. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 70, dadurch gekennzeichnet, daß ein optisches Synthesesystem vorgesehen ist, welches die zwei polarisierten Lichtstrahlen vereinigt, die durch den Probenkörper hindurchgegangen sind, und das zusammengesetzte Licht der Polarisationsauswahlvorrichtung zuführt, wobei die Lichtquelle linear polarisiertes Licht erzeugt, welches eine vorbestimmte Polarisationsrichtung aufweist; wobei dann, wenn der Probenkörper optisch eben ist, die Phasendifferenzeinstellvorrichtung eine Phasendifferenz von π/2, multipliziert mit einer ungeraden Zahl, bei den beiden polarisierten Lichtstrahlen erzeugt, die durch das optische Trennsystem aufgespalten wurden, und dann durch den Probenkörper hindurchgegangen sind.

75. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 69, dadurch gekennzeichnet, daß ein optisches Beleuchtungssystem vorgesehen ist, welches zwischen der Lichtquelle und dem optischen Trennsystem angeordnet ist, und den Probenkörper mit dem von der Lichtquelle über das optische Trennsystem ausgesandte Licht beleuchtet, wobei die Lichterfassungsvorrichtung durch einen zweidimensionalen Bildsensor gebildet wird, der auf zumindest einer der Brennebenen des optischen Kondensorsystems angeordnet ist.

76. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 75, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Beleuchtungssystem eine Wellenlängenauswahlvorrichtung zur Auswahl einer bestimmten Wellenlängenkomponente aus dem von der Lichtquelle ausgesandten Licht aufweist.

77. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 75, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Beleuchtungssystem eine Auswahlvorrichtung für polarisiertes Licht zur Auswahl einer bestimmten, linear polarisierten Lichtkomponente aus dem von der Lichtquelle ausgesandten Licht aufweist.

78. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 77, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn der Probenkörper ein lichtreflektierendes Teil ist, welches eine Spiegeloberfläche aufweist, die Phasendifferenzeinstellvorrichtung eine Phasendifferenz von π, multipliziert mit einer ganzen Zahl, bei den zwei polarisierten Lichtstrahlen erzeugt, welche durch das optische Trennsystem aufgespalten und dann von dem Probenkörper reflektiert wurden, wenn sich die zwei polarisierten Lichtstrahlen durch das optische Trennsystem in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung bewegen, wobei die Phasendifferenzeinstellvorrichtung eine λ/4-Platte aufweist, die das von dem optischen Trennsystem ausgesandte, linear polarisierte Licht in das zirkular-polarisierte Licht umwandelt.

79. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 77, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn der Probenkörper ein lichtreflektierendes Licht mit einer Spiegeloberfläche ist, die Phasendifferenzeinstellvorrichtung eine Phasendifferenz von π/2, multipliziert mit einer ungeraden Zahl, bei den zwei polarisierten Lichtstrahlen erzeugt, die durch das optische Trennsystem aufgespalten und dann von dem Probenkörper reflektiert wurden, wenn sich die zwei polarisierten Lichtstrahlen durch das optische Trennsystem in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung ausbreiten.

80. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 77, dadurch gekennzeichnet, daß ein optisches Synthesesystem vorgesehen ist, welches die zwei polarisierten Lichtstrahlen vereinigt, die durch den Probenkörper hindurchgegangen sind, und das zusammengesetzte Licht der Polarisationsauswahlvorrichtung zuführt, wobei dann, wenn der Probenkörper optisch eben ist, die Phasendifferenzeinstellvorrichtung eine Phasendifferenz von π, multipliziert mit einer ganzen Zahl, bei den zwei polarisierten Lichtstrahlen erzeugt, welche durch das optische Trennsystem aufgespalten wurden und dann durch den Probenkörper hindurchgegangen sind, wobei die Polarisationsauswahlvorrichtung eine λ/4-Platte aufweist, die das von dem optischen Synthesesystem ausgesandte, linear polarisierte Licht in das zirkular- polarisierte Licht umwandelt.

81. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 77, dadurch gekennzeichnet, daß ein optisches Synthesesystem vorgesehen ist, welches die beiden polarisierten Lichtstrahlen, die durch den Probenkörper hindurchgegangen sind, vereinigt und das zusammengesetzte Licht der Polarisationsauswahlvorrichtung zuführt, wobei dann, wenn der Probenkörper optisch eben ist, die Phasendifferenzeinstellvorrichtung eine Phasendifferenz von π/2, multipliziert mit einer ungeraden Zahl, bei den zwei polarisierten Lichtstrahlen erzeugt, welche durch das optische Trennsystem aufgespalten wurden, und dann durch den Probenkörper hindurchgegangen sind.

82. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 69, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Kondensorsystem so angeordnet ist, daß es als optisches Objektivsystem arbeitet, welches die beiden polarisierten Lichtstrahlen sammelt, die von dem Probenkörper reflektiert wurden, und daß das optische Trennsystem so angeordnet ist, daß es als ein optisches Synthesesystem arbeitet, welches die beiden polarisierten Lichtstrahlen vereinigt, die erneut von dem optischen Kondensorsystem aus ausgehen, und das zusammengesetzte Licht der Polarisationsauswahlvorrichtung zuführt.

83. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 82, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Trennsystem ein doppelbrechendes Prisma aufweist.

84. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 82, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Trennsystem ein Prisma aufweist, welches zwei nicht parallel zueinander liegende, reflektierende Oberflächen aufweist, und eine Polarisationsstrahlteileroberfläche, die zwischen den zwei reflektierenden Oberflächen angeordnet ist, und parallel zu beiden reflektierenden Oberflächen verläuft.

85. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 82, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Trennsystem zwei Spiegel aufweist, deren reflektierende Oberflächen nicht parallel zueinander angeordnet sind, sowie zwei Prismen, die zwischen den beiden Spiegeln angeordnet sind und jeweils eine Polarisationsstrahlteileroberfläche aufweisen, die parallel zu beiden reflektierenden Oberflächen der zwei reflektierenden Spiegel verläuft.

86. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 82, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasendifferenzeinstellvorrichtung ein Antriebsteil aufweist, welches das optische Trennsystem bewegen kann.

87. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 69, dadurch gekennzeichnet, daß ein optisches Objektivsystem vorgesehen ist, welches die beiden polarisierten Lichtstrahlen sammelt, die durch den Probenkörper hindurchgegangen sind, und ein optisches Synthesesystem, welches die beiden polarisierten Lichtstrahlen vereinigt, die von dem optischen Objektivsystem ausgehen, und das zusammengesetzte Licht der Polarisationsauswahlvorrichtung zuführt.

88. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 87, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest entweder das optische Trennsystem oder das optische Synthesesystem ein doppelbrechendes Prisma aufweist.

89. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 87, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest entweder das optische Trennsystem oder das optische Synthesesystem ein Prisma aufweist, welches zwei reflektierende Oberflächen aufweist, die nicht parallel zueinander angeordnet sind, und eine Polarisationsstrahlteileroberfläche, die zwischen den beiden reflektierenden Oberflächen angeordnet ist, und parallel zu beiden reflektierenden Oberflächen verläuft.

90. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 87, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest entweder das optische Trennsystem oder das optische Synthesesystem zwei Spiegel aufweist, deren reflektierende Oberflächen nicht parallel zueinander angeordnet sind, sowie zwei Prismen, die zwischen den beiden Spiegeln angeordnet sind und jeweils eine Polarisationsstrahlteileroberfläche aufweisen, die parallel zu den reflektierenden Oberflächen der beiden reflektierenden Spiegel verläuft.

91. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 87, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasendifferenzeinstellvorrichtung ein Antriebsteil aufweist, welches zumindest entweder das optische Trennsystem oder das optische Synthesesystem bewegen kann.

92. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 69, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarisationsauswahlvorrichtung den Analysatorwinkel variabel in Bezug auf das zusammengesetzte Licht einstellt, welches aus den beiden polarisierten Lichtstrahlen besteht, die von dem Probenkörper reflektiert bzw. von diesem durchgelassen werden, und einen Polarisationsstrahlteiler aufweist, welcher das zusammengesetzte Licht in zwei unterschiedliche Richtungen aufspaltet; wobei die Lichterfassungsvorrichtung einen ersten Photodetektor zur Erfassung von durch den Polarisationsstrahlteiler hindurchgegangenem Licht und einen zweiten Photodetektor zur Erfassung von durch den Polarisationsstrahlteiler reflektiertem Licht aufweist.

93. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 92, dadurch gekennzeichnet, daß der Polarisationsstrahlteiler bezüglich der optischen Achse des optischen Kondensorsystems ortsfest ausgebildet ist, und daß die Azimuth-Drehvorrichtung auf einer Einlaßseite des Polarisationsstrahlteilers angeordnet ist.

94. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 92, dadurch gekennzeichnet, daß die Azimuth- Drehvorrichtung durch eine λ/2-Platte gebildet wird, die so angeordnet ist, daß sie um die optische Achse des optischen Kondensorsystems herum drehbar ist.

95. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 92, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Polarisationsstrahlteiler als auch der erste und zweite Photodetektor so angeordnet sind, daß sie um die optische Achse des optischen Kondensorsystems herum drehbar sind.

96. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 92, dadurch gekennzeichnet, daß ein Analysatorwinkel Φ_min der Polarisationsauswahlvorrichtung, wenn die Differenz der Ausgangssignale des ersten und zweiten Photodetektors für die Niveaudifferenz des Probenkörpers minimal ist, mit Φ_max + nπ/4 übereinstimmt, wobei Φ_max der Analysatorwinkel der Polarisationsauswahlvorrichtung ist, wenn die Differenz der Ausgangssignale des ersten und zweiten Photodetektors für die Niveaudifferenz des Probenkörpers maximal ist, wobei n eine ungerade Zahl ist.

97. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 92, dadurch gekennzeichnet, daß eine Meßvorrichtung zur quantitativen Messung auf der Grundlage eines Ausgangssignals der Lichterfassungsvorrichtung einer Niveaudifferenz auf dem Probenkörper vorgesehen ist, wobei die Meßvorrichtung die Niveaudifferenz des Probenkörpers auf der Grundlage des Analysatorwinkels mißt, der so eingestellt wird, daß die Differenz der Ausgangssignale des ersten und zweiten Photodetektors für die Niveaudifferenz des Probenkörpers maximiert bzw. minimiert wird.

98. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 97, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung eine Niveaudifferenz des Probenkörpers auf der Grundlage einer Phasendifferenz ψ zwischen den beiden polarisierten Lichtstrahlen mißt, welche aus folgender Beziehung berechnet wird: tan2Φ = -2a · b · sinψ/(a² - b²)wobei Φ der Analysatorwinkel der Polarisationsauswahlvorrichtung ist, wenn die Differenz der Ausgangssignale des ersten und zweiten Photodetektors für die Niveaudifferenz des Probenkörpers maximal ist, ψ die Phasendifferenz zwischen den beiden polarisierten Lichtstrahlen ist, welche durch die Niveaudifferenz des Probenkörpers hervorgerufen wird, a das Amplituden-Reflexionsvermögen eines von zwei Bereichen ist, zwischen welchen die Niveaudifferenz des Probenkörpers liegt, und die im Summenausgangssignal der Lichterfassungsvorrichtung für diesen Bereich enthalten ist, und b das Amplituden-Reflexionsvermögen des anderen der beiden Bereiche ist, zwischen welchen die Niveaudifferenz des Probenkörpers liegt, und die im Summenausgangssignal der Lichterfassungsvorrichtung für den anderen Bereich enthalten ist.

99. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 92, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bilderzeugungsvorrichtung vorgesehen ist, welche ein Differential-Interferenzbild des Probenkörpers auf der Grundlage eines Ausgangssignals der Lichterfassungsvorrichtung erzeugt, wobei die Bilderzeugungsvorrichtung auf der Grundlage einer Differenz der Ausgangssignale des ersten und zweiten Photodetektors für die Niveaudifferenz des Probenkörpers einen Kontrast entsprechend dem Analysatorwinkel der Polarisationsauswahlvorrichtung für das Differential- Interferenzbild des Probenkörpers erzeugt.

100. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 92, dadurch gekennzeichnet, daß ein Defekterfassungssystem vorgesehen ist, welches einen auf einem Substrat, welches der Probenkörper ist, vorhandenen Defekt auf der Grundlage eines Ausgangssignals von der Lichterfassungsvorrichtung erfaßt, wobei die Defekterfassungsvorrichtung die Defekte als Differential-Interferenzbild des Probenkörpers anzeigt, welches mit einem Kontrast entsprechend dem Analysatorwinkel der Polarisationsauswahlvorrichtung erzeugt wird, auf der Grundlage einer Differenz der Ausgangssignale des ersten und zweiten Photodetektors.

101. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 100, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle einen linear polarisierten Lichtstrahl aussendet, der eine Lichtwellenlänge hat, für welche eine Phasenverschiebung von π, multipliziert mit einer ganzen Zahl, durch ein transparentes Substrat erzeugt wird, welches ein vorbestimmtes Muster auf dem Substrat bildet, oder eine Wellenlänge, die im wesentlichen gleich der Wellenlänge jenes Lichts ist, das zur Belichtung des vorbestimmten Musters verwendet.

102. Beobachtungsvorrichtung nach Anspruch 100, dadurch gekennzeichnet, daß das Defekterfassungssystem eine Differenzschaltung aufweist, die ein Differenzsignal als Differenz von zwei Ausgangssignalen erzeugt, die von dem ersten bzw. zweiten Photodetektor eingegeben werden, entsprechend den beiden unterschiedlich polarisierten Lichtstrahlen, die von der Polarisationsauswahlvorrichtung ausgewählt werden, eine Binärumwandlungsschaltung, welche das Differenzsignal von der Differenzschaltung mit einem vorbestimmten Schwellenwert vergleicht, um hierdurch ein binäres Signal zu erzeugen, sowie eine Beurteilungsschaltung, welche die auf dem Substrat vorhandenen Defekte auf der Grundlage des binären Signals von der Binärumwandlungsschaltung erfaßt.