DE4214069A1 - Hochaufloesendes optisches mikroskop und maske zum bilden von beleuchtungsfleckstrahlen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein hochauslösendes optisches Mikro­ skop und eine Maske zum Bilden von Beleuchtungsfleckstrah­ len für das optische Mikroskop. Insbesondere betrifft die Erfindung ein hochauslösendes optisches Mikroskop, mit dem ein Objekt mit einer so geringen Abmessung wie 0,1µm oder weniger mittels einer Phasenschiebermaske betrachtet werden kann, auf der eine Phasenanordnung, bei der jeder von be­ nachbarten Abschnitten der Anordnung optisch gegeneinander um 180° in der Phase verschoben ist, in zweidimensionaler Richtung regelmäßig angeordnet ist, wobei nicht nur sicht­ bares Licht, sondern auch Infrarotlicht-, UV- und Röntgen­ strahlen bei dem optischen Mikroskop anwendbar sind, solan­ ge das Licht kohärent ist.

Üblicherweise wird bei einem hochauflösenden optischen Mi­ kroskop eines der folgenden drei Verfahren verwendet: Das Interferenzverfahren, das Dunkelfeldverfahren oder das Nah­ feld-Rasterverfahren.

Bei dem optisches Mikroskop, welches vom Interferenzverfah­ ren Gebrauch macht, ist die Auflösung in Längsrichtung, die zu der optischen Achse parallel ist, relativ hoch, hingegen liegt die Auflösung in seitlicher Richtung höchstens in der Größenordnung von 1µm, weil der Durchmesser des Beleuchtungs­ flecksstrahls nicht unter den Durchmesser einer Airyscheibe gebracht werden kann.

Bei einem optischen Mikroskop, welches von dem Dunkelfeld­ verfahren Gebrauch macht, ist nur ein Meßobjekt (z. B. eine Verunreinigung oder Fremdmaterial) hell, und der Bildkon­ trast ist hoch. Allerdings ist es notwendig, den Eintritt von Beleuchtungslicht in ein Objektiv vollständig auszu­ schließen, so daß die Vergrößerung in sehr starkem Maße mit der Größe und der Richtung des Meßobjekts schwankt.

Bei dem optisches Mikroskop mit Nahfeld-Rasterung (NSOM), welches von dem Nahfeld-Rasterverfahren Gebrauch macht, ta­ stet der von einem sehr kleinen Nadelloch einer optischen Sonde kommende Lichtstrom ein Meßobjekt in zweidimensiona­ ler Richtung innerhalb des Nahfeldes des Objekts ab, und deshalb ist die Auflösung in seitlicher Richtung hoch ("De­ velopment of a Fluorescent Method of Near-field Scanning Optical Microscope and Trial of Application to Bioobserva­ tion" von Satoshi Okazaki, O plus E, Nr. 118, Sept. 1989, Seiten 110 - 116). Manche Meßobjekte kann man aber nicht mit dem Strom in dem Nahfeld abtasten. Es gibt viele Be­ schränkungen für den Einsatz, da nur sehr schwaches Licht empfangen wird.

Es wurde ein Raster-Tunnelmikroskop (STM = Scanning Tunne­ ling Microscope) mit einem elektrischen Tunnelstrom ent­ wickelt, von dem man die Fähigkeit erwartet, daß Objekte in Einheiten von Atomen meßbar sind. Bei diesem Mikroskop al­ lerdings ist es notwendig, daß eine metallische Sonde einer leitenden Probe bis auf 1 nm angenähert wird, um eine Ober­ fläche der Probe abzutasten und so einen erzeugten Tunnel­ strom konstant zu halten. Dementsprechend sind ein Präzisions­ aktuator und ein ausgefeilter Regelmechanismus erforder­ lich. Weiterhin hat das Raster-Tunnelmikroskop den Nach­ teil, daß man keine isolierende Probe messen kann, daß ein breiter Bereich (einige 10µm) einer Probe nicht kontinu­ ierlich meßbar ist, und daß ein gemessener Absolutwert et­ was unzuverlässig ist.

Die hohe Auflösung von 0,1µm oder weniger läßt sich auch mit Hilfe eines elektrischen Rastermikroskops (SEM) errei­ chen. Da allerdings ein Elektronenstrahl ein Objekt im Va­ kuum abtastet, ist die gesamte Apparatur groß und komplex. Das Mikroskop hat ferner den Nachteil, daß es eine Be­ schränkung hinsichtlich der Meßobjekt-Materialien gibt, so daß beispielsweise lebendes Gewebe nicht gemessen werden kann. Wegen des einzelnen Elektronenstrahls ist ein ausge­ feilter Abtast-Regelmechanismus erforderlich.

Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, ist die Auflö­ sung bei den herkömmlichen optischen Mikroskopen, die von dem Interferenzverfahren oder dem Dunkelfeldverfahren Ge­ brauch machen, begrenzt. Bei dem herkömmlichen Rastermikro­ skop wie dem optisches Mikroskop, welches vom Nahfeld-Ra­ sterverfahren Gebrauch macht, ergibt sich das Problem, daß ein komplizierter und teuerer Regelmechanismus erforderlich ist, und daß es nicht möglich ist, mit dem Rastermikroskop eine zweidimensionale ebene Fläche oder eine dreidimensio­ nale durchgehende Fläche einer Probe ohne Abtastung zu be­ trachten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hochauflösen­ des optisches Mikroskop anzugeben, welches die obigen Pro­ bleme und Nachteile beseitigt, welches ein infinitesimales Objekt, das eine Größe von etwa 0,1µm oder weniger in zwei­ dimensionaler oder dreidimensionaler Richtung ausweist, zu betrachten vermag und ferner einen relativ breiten Bereich in einer zweidimensionalen Ebene oder einer dreidimensiona­ len durchgehenden Fläche des Objekts in einem statischen Zustand ohne Rasterung zu betrachten und zu messen vermag.

Durch die Erfindung soll außerdem eine Einrichtung zum Bil­ den eines Beleuchtungsflecksstrahls geschaffen werden, die sich für das erfindungsgemäße optische Mikroskop hoher Auf­ lösung eignet.

Zu diesem Zweck schafft die Erfindung ein optisches, hoch­ auflösendes Mikroskop mit einer Einrichtung zum Erzeugen eines Beleuchtungspunktstrahls, wobei eine Phasenanordnung regelmäßig in der zweidimensionalen Richtung angeordnet ist, so daß jeweils benachbarte Abschnitte einer Mehrzahl von kohärenten Beleuchtungspunktstrahlen auf einem Objekt optisch um 180° in der Phase verschoben sind, wobei eine Einrichtung zum Konvergieren der kohärenten Bestrahlungs­ punktstrahlen vorgesehen ist, so daß ein Durchmesser jedes der kohärenten Bestrahlungspunktstrahlen kleiner wird als die Größe des Objekts, und das Objekt von den mehreren Be­ strahlungspunktstrahlen beleuchtet wird.

Gemäß einem ersten Aspekt des erfindungsgemäßen optischen Mikroskops umfaßt eine Einrichtung zum Erzeugen eines Be­ strahlungsfleckstrahls oder Bestrahlungspunktstrahls eine Lichtquelle, die kohärentes Licht erzeugt, und eine einen Bestrahlungspunktstrahl erzeugende Maske, welche die Be­ strahlungspunktstrahlen durchlassen oder reflektieren kann, wobei die Maske regelmäßig in zweidimensionaler Richtung derart angeordnet, ist, daß jeweils benachbarte Abschnitte mehrerer kohärenter Bestrahlungspunktstrahlen optisch in der Phase um 180° versetzt sind.

Gemäß einem zweiten Aspekt des erfindungsgemäßen optischen Mikroskops ist die Einrichtung zum Beleuchten des Objekts ein Linsensystem.

Ein dritter Aspekt des erfindungsgemäßen optischen Mikro­ skops sieht vor, daß die zur Bildung des Bestrahlungfleck­ strahls dienende Maske entweder in einer Hellfeldposition angeordnet wird, in der die Strahlen lediglich einmal durchlaufen, oder in einer Dunkelfeldposition angeordnet wird, in der die Strahlen zweimal durchlaufen.

Ein vierter Aspekt des erfindungsgemäßen optischen Mikro­ skops sieht eine Minimal-Verschiebungseinrichtung vor, um das Linsensystem in Richtung der optischen Achse des Lin­ sensystems geringfügig zu bewegen oder vibrieren zu lassen.

Gemäß einem fünften Aspekt des erfindungsgemäßen optischen Mikroskops befindet sich die zur Bildung des Bestrahlungs­ fleckstrahls dienende Maske entweder stromaufwärts oder stromabwärts bezüglich eines Halbspiegels oder eines Strahlaufspalters in dem optischen Weg bezüglich der Licht­ quelle, wobei das Objektiv auf einem Tisch montiert ist, der zur Abtastung in zwei Dimensionen oder in drei Dimensi­ onen bewegbar ist.

Zur Schaffung der Einrichtung zum Erzeugen des Bestrah­ lungsfleckstrahls für das optische Mikroskop hoher Auflö­ sung sieht die Erfindung eine Maske vor, mit der der Strah­ lungsfleckstrahl gebildet wird, wobei die Maske aufweist: Ein Substrat und mehrere Phasenschieber, die auf dem Sub­ strat in einem schachbrettartigen Muster angeordnet sind und jedes einfallende kohärente Licht optisch in der Phase gegeneinander um 180° verschieben, so daß mehrere deutlich getrennte Strahlungsfleckstrahlen auf ein Meßobjekt fallen, indem der auffallende kohärente Lichtstrahl durchgelassen oder reflektiert wird.

Gemäß dem ersten Aspekt der Maske zur Erzeugung des Strah­ lungsfleckstrahls gemäß der Erfindung wird die Maske durch einen Fabrikationsprozeß hergestellt, bei dem die Phasen­ schieber auf dem Substrat durch ein mikrolithografisches Verfahren ausgebildet werden, wobei von einem transparenten empfindlichen Harz Gebrauch gemacht wird, mit dem ein transparentes Substrat beschichtet wird.

Gemäß dem zweiten Aspekt der Maske zum Erzeugen des Strah­ lenfleckstrahls gemäß der Erfindung wird die Maske nach ei­ nem Verfahren hergestellt, welches folgende Prozesse bein­ haltet: Ausbilden einer Durchstrahlungs-Metalloxidfilm­ schicht auf dem transparenten Substrat durch Bedampfung, Ausbilden einer Resistschicht in einem schachbrettartigen Muster auf der Durchstrahlungs-Metalloxidfilmschicht des transparenten Substrats mit Hilfe des mikrolithografischen Verfahrens, und Ätzen der Durchstrahlungs-Metalloxidfilm­ schicht sowie Beseitigen der Resistschicht.

Das erfindungsgemäße optische Mikroskop hoher Auflösung kann außerdem ein Fremdmaterial auf einem zu messenden Ob­ jekt prüfen.

Selbst wenn ein Lichtstrahl lediglich gedrosselt wird, so wird der Strahl wegen der Rayleighschen Auflösungsgrenze ein Fleck (Airy-Fleck) in der Größenordnung einer Wellen­ länge, und folglich läßt sich die Auflösung von 0,1µm nicht erzielen.

Erfindungsgemäß werden mehrere Bestrahlungsfleckstrahlen mit einem Durchmesser, der kleiner als derjenige eines Meß­ objekts ist, dadurch erhalten, daß der einzelne Lichtstrahl von der zur Bildung des Strahlungsfleckstrahls dienenden Maske unterteilt wird in mehrere Strahlungslichtstrahlen in einer zweidimensionalen Richtung, so daß die folgende Be­ dingung erfüllt wird, die notwendig ist zu Erzielung einer hoher Auslösung von etwa 0,1µm mit einem nicht-abtastenden optischen Mikroskop. Die Bedingung besteht darin, daß ein Durchmesser des Bestrahlungsfleckstrahls auf gleich oder weniger als einen Durchmesser eines Airy-Scheibchens re­ duziert wird, während der Strahlungslichtstrahl auf eine relativ breite Zone des Meßobjekts gestrahlt wird. Die Mehrzahl von Strahlungslichtstrahlen mit dem infinitesima­ len Durchmesser werden durch ein optisches System wie z. B. eine Objektivlinse oder dergleichen, gleichzeitig auf die Oberfläche des Objekts gestrahlt. Wenn die oben erwähnte Strahlungsfleckstrahl-Erzeugungsmaske aus dem zum Stand der Technik gehörigen Abschirmungsfilm, dem kleinen Loch (in Form eines Nadellochs) oder dergleichen besteht, besitzen die Strahlungsfleckstrahlen die gleiche Phase, und ihre be­ nachbarten Abschnitte überlappen einander. Deshalb werden die Strahlungslichtstrahlen zu einem einzelnen Fleck auf der Objektoberfläche. Damit ist es unmöglich, eine voll­ ständige Trennung des Flecks zu erreichen.

Bei der das optische Mikroskop hoher Auflösung gemäß der Erfindung bildenden Strahlungsfleckstrahl-Erzeugungsmaske hingegen ist eine Phasenanordnung vorgesehen, bei der in zweidimensionaler Richtung ein schachbrettartiges Muster regelmäßig angeordnet ist, wobei die jeweils benachbarten Abschnitte gegeneinander um 180° optisch phasenversetzt sind. Deshalb sind benachbarte Fleckstrahlen der Vielzahl von Strahlungsfleckstrahlen, die durch die oben erwähnte Maske separiert werden, optisch gegeneinander um 1800 pha­ senverschoben, und in einer zentralen Position, wo sich be­ nachbarte Fleckstrahlen überlappen, wird die Lichtstärke Null. Im Ergebnis läßt sich eine vollständige Trennung der Vielzahl von Strahlungsfleckstrahlen realisieren, um so eine hohe Auflösung von weniger als 0,1µm zu erhalten.

Folglich lassen sich mit dem erfindungsgemäßen optischen Mikroskop hoher Auflösung eine dreidimensionale Form sowie Abmessungen eines sehr winzigen Partikels mit einer Länge von 0,1 Km oder weniger messen. Das herkömmliche nicht-ab­ tastende Mikroskop kann derart winzige Objekte nicht mes­ sen. Außerdem lassen sich die Anzahl und die Lage der win­ zigen Teilchen durch Bildabtastung messen. Die vorliegende Erfindung beseitigt außerdem Nachteile und Beschränkungen des herkömmlichen Rasterelektronenmikroskops, indem das er­ findungsgemäße optische Mikroskop hoher Auflösung Fremd­ stoffe sowie eine Gestalt eines Meßobjekts einfach und rasch messen kann, während eine Auflösung wie bei einem herkömmlichen Rasterelektronenmikroskop erreicht wird.

Weiterhin läßt sich das erfindungsgemäße optischen Mikro­ skop hoher Auflösung nicht nur als Auflichtmikroskop, son­ dern auch als Durchlichtmikroskop realisieren.

Durch die Erfindung werden folgende Effekte erzielt:

• 1) Selbst wenn zwei Flecken kohärenten Lichts, die optisch in der Phase um 180° gegeneinander verschoben sind (die Phasendifferenz beträgt 180°), einander so nah wie möglich kommen, ist dennoch die Lichtintensität im Mittelbereich der Überlappungszone der Flecken Null, und die Flecken sind stets als Zweipunktquellen erkennbar ("Wave optics" von Hi­ roshi Kubota, Iwanami Shoten, 1971, Seiten 360-363). Ge­ mäß der Erfindung wird zum Trennen der Bestrahlungs- oder Beleuchtungsflecken eine Maske wie z. B. ein Filter oder ein Gitter verwendet, bei dem die optische Phasendifferenz zweier benachbarter Flecken kohärenten Lichts 180° beträgt. Damit läßt sich eine hohe Bildauflösung erhalten, die we­ sentlich höher ist als die Rayleighsche Auflösungsgrenze, welche die Auflösungsgrenze für den nicht-kohärenten Licht­ strahl festlegt. Da außerdem die getrennten Bestrahlungs­ flecken stets zu mehreren Punktquellen werden, läßt sich eine Messung im Fernfeld durchführen.
• 2) Eine weit jenseits der Rayleighschen Auflösungsgrenze liegende hohe Auflösung entsprechend der Wellenlänge des auftreffenden Lichtstrahls läßt sich ohne die Verwendung von kurzwelligem Lichts erhalten. Für gewöhnlich erhält man beispielsweise eine Auflösung von 0,1µm oder weniger durch Verwendung kurzwelligen Lichts (UV-Strahlung). Erfindungs­ gemäß läßt sich selbst dann, wenn langwelliges Licht einge­ setzt wird, eine Auflösung von 0,1µm und weniger errei­ chen.
• 3) Mit der Bestrahlungsfleckstrahl-Erzeugungsmaske gemäß der Erfindung läßt sich der Fleck sehr klein machen, da Be­ strahlungslichtflecken aus kohärentem Bestrahlungslicht in einem schachbrettartigen Muster angeordnet sind, derart, daß benachbarte Bereiche der Flecken optisch gegeneinander um 180° phasenverschoben sind, wobei die Auflösung zwischen den Flecken weit jenseits der Rayleighschen Auflösungsgren­ ze liegt. Da sich außerdem in der zweidimensionalen Rich­ tung mehrere Lichtflecken erstrecken, ist eine breite Be­ trachtungsfläche und eine sofortige Messung möglich.
• 4) Da ein kohärentes sichtbares Licht als Lichtquelle ver­ wendet werden kann und die Wellenlänge des verwendeten Lichts nicht beschränkt ist, kann man ein Meßobjekt nicht nur unter Vakuum, sondern auch in Luft oder in einer Flüs­ sigkeit messen. Ungeachtet der Stoffe des Meßobjekts, bei­ spielsweise eines lebenden Körpers, kann die Beobachtung in einfacher Weise erfolgen. Aus dem gleichem Grund läßt sich auch die Apparatur vereinfachen, und man kann eine kompakt bauende und leichtgewichtige Apparatur bei niedrigen Kosten herstellen.
• 5) Eine Meßvorrichtung mit dreidimensionaler Auflösung im Nanometer-Bereich läßt sich dadurch realisieren, daß man eine Einrichtung zum Variieren einer optischen Weglänge verwendet, beispielsweise ein Piezoelement.
• 6) Auf einer reflektierenden Oberfläche läßt sich die Ge­ stalt eines einzelnen Feinkorns in der Größenordnung von Nanometern erkennen, indem man lediglich die erfindungsge­ mäße Bestrahlungsfleckstrahl-Erzeugungsmaske in eine Dun­ kelfeldposition bringt.

Im folgendem werden Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Skizze des Aufbaus einer ersten Ausführungs­ form der Erfindung mit eingezeichneten optischen Wegen,

Fig. 2 eine vergrößerte Draufsicht auf ein Beispiel einer Bestrahlungsfleckstrahl-Erzeugungsmaske gemäß der Erfindung;

Fig. 3A eine Draufsicht auf ein Konstruktionsbeispiel der Bestrahlungsfleckstrahl-Erzeugungsmaske vom Durch­ lichttyp (Phasenschieberfilter) gemäß der Erfin­ dung;

Fig. 3B eine Längsschnittansicht der Anordnung nach Fig. 3A entlang der Linie I-I′;

Fig. 4 eine Skizze zum Erläutern des Effekts der Bestrah­ lungsfleckstrahl-Erzeugungsmaske des Durchlichttyps gemäß der Erfindung,

Fig. 5A bis 5C Wellenformdiagramme zum Veranschaulichen des Funktionsprinzips der vorliegenden Erfindung,

Fig. 6 ein Wellenformdiagramm, welches das Meßprinzip ei­ nes Meßobjekts in Richtung der Z-Achse (Richtung der optischen Achse) in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß Fig. 1 veranschau­ licht;

Fig. 7 eine Skizze eines Aufbaus einer zweiten Ausfüh­ rungsform der Erfindung mit eingezeichneten opti­ schen Wegen,

Fig. 8 eine Skizze eines Aufbaus einer dritten Ausfüh­ rungsform der Erfindung,

Fig. 9A eine Draufsicht auf ein detailliertes Konstrukti­ onsbeispiel einer Bestrahlungsfleckstrahl-Erzeu­ gungsmaske (Gitter) vom Auflicht-Typ gemäß der Er­ findung; und

Fig. 9B eine Längsschnittansicht durch die Anordnung gemäß Fig. 9A entlang der Linie I-I′.

Bei der folgenden Beschreibung werden gleiche Teile mit stets gleichen Bezugszeichen versehen.

(i) Erste Ausführungsform gemäß Fig. 1 bis Fig. 6.

Fig. 1 zeigt den Aufbau einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen optischen Mikroskops hoher Auflösung. Diese Ausführungsform macht Gebrauch vom Dunkelfeldver­ fahren, wobei eine Bestrahlungsfleckstrahl-Erzeugungsmaske als ein Interferenzfilter in einen optischen Weg eingefügt wird, durch den die Strahlen hin- und herlaufen, wobei die hin- und herlaufenden Strahlen miteinander unter Bildung eines Dunkelfeldes interferieren. Nach Fig. 1 wird von ein­ er Laserlichtquelle 1 ein Laserstrahl erzeugt. Ein Ortsfre­ quenzfilter 3 beseitigt das Rauschen des Laserstrahls. Der Laserstrahl wird zu einem parallelen Strahl geformt, dessen Größe von einer Kollimatorlinse 5 eingestellt wird. Nach dem Durchlaufen eines halbdurchlässigen Spiegels 7 wird der parallele Strahl deutlich in mehrere Bestrahlungfleck­ strahlen (Beleuchtungfleckstrahlen) aufgeteilt, von denen jeweils einander benachbarte Fleckstrahlen optisch in der Phase um 180° gegeneinander verschoben sind. Diese Unter­ teilung erfolgt durch eine Bestrahlungsfleckstrahl-Erzeu­ gungsmaske 9 (im folgendem als Phasenschieberfilter be­ zeichnet), die in einem schachbrettartigen Muster angeord­ nete Phasenschieber aufweist. Der im folgendem vereinfacht als "Beleuchtungsstahl" bezeichnete Bestrahlungsfleckstrahl wird von einem ersten Objektiv 11 vergrößert und dann von einer Fokussierlinse 13 fokussiert. Nach dem Fokussieren des Beleuchtungsstahls wird der Durchmesser des Strahls von einem zweiten Objektiv 15 auf beispielsweise 0,1µm verrin­ gert, und die Strahlen werden auf eine Oberfläche einer Meßprobe 17 auf einer Bühne 18 gerichtet.

Im vorliegendem Fall wird das Dunkelfeld nicht auf der Ob­ jektoberfläche erhalten, sondern durch Phaseninterferenz auf einer Betrachtungsfläche. Der auf eine gewisse Oberflä­ che der Meßprobe 17 gelenkte Beleuchtungsstrahl wird re­ flektiert und gelangt durch das zweite Objektiv 15, die Fo­ kussierlinse 13, das Objektiv 11 und das Phasenschieberfil­ ter 9, um dann mit einem auftreffenden Strahl auf der Ober­ fläche des Phasenschieberfilters 9 zusammenzutreffen, wo­ durch eine Interferenz entsteht, durch die das Dunkelfeld erhalten wird. Dieses Dunkelfeld kann nicht nur durch In­ terferenz auf der Oberfläche des Phasenschieberfilters 9 erhalten werden, sondern auch durch Interferenz der Beleuchtungsstrahlen auf einer Oberfläche eines Objektivs oder dergleichen. Wenn sich auf der Oberfläche des Meßob­ jekts ein Fremdkörper befindet, so wird dieser Fremdkörper in dem Dunkelfeld hell gesehen. Das optische Bild des Fremdkörpers wird von dem Halbspiegel 7 reflektiert, von einem Okular 19 vergrößert und von einer Kamera 21 aufge­ nommen. Wenn ein Interferenzzustand auf der Oberfläche des Phasenschieberfilters 9 justiert wird, indem das zweite Ob­ jektiv 15 geringfügig bewegt wird, läßt sich das Dunkelfeld beibehalten, und man erhält einen starken Kontrast des op­ tischen Bildes.

Bezüglich der Wellenlänge des Laserstrahls der Laserlicht­ quelle 1 gibt es keine Beschränkung, jedoch muß die Wellen­ länge sowie die Ausgangsleistung des Laserstrahlquelle 1 stabilisiert sein. Im vorliegendem Beispiel wird ein He-Ne- Laser bevorzugt. Als brauchbare Lichtwellen kommen nicht nur sichtbares Licht in Betracht, sondern verschiedene elektromagnetische Wellen, z. B. Infrarotstrahlung, UV- Strahlen, Röntgenstrahlen und dergleichen, soweit diese in Form kohärenter Strahlen erzeugt werden können. Das Orts­ frequenzfilter 3 besteht aus einem Objektiv und einem Na­ delloch oder einem Schlitz und beseitigt Rauschen aus dem Laserstrahl, um einen Strahl gleichförmiger Phase zu erhal­ ten. Ein Strahlaufspalter kann an Stelle des Halbspiegels 7 vorgesehen sein. Ein Verengungswert des zweiten Objektivs 15 beträgt beispielsweise 1/10 bis 1/100. Das zweite Objek­ tiv 15 wird mit Hilfe eines Piezo-Vibrators 23 geringfügig in Richtung der optischen Achse Z bewegt, um einen opti­ schen Weg oder eine optische Weglänge auszudehnen und zu­ sammenzuziehen und so Länge-Bilddaten zu erhalten. Bei­ spielsweise handelt es sich bei der Probe 17 um einen Wafer eines LSI-Schaltkreises (integrierter Großschaltkreis) oder dergleichen. Die Bühne 18, welche die Probe 17 aufnimmt, kann wandern und in zweidimensionaler Richtung senkrecht zu der optischen Achse abgetastet werden, und sie kann sich bei Bedarf um einen gewünschten Winkel drehen. Außerdem kann sich die Bühne 18 in Richtung der optischen Achse (Längsrichtung) drehen, wenn die Probe 17 auf ihr plaziert wird.

Als Kamera 21 kommt z. B. ein Bildsensor in Betracht, wie eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung mit einem zweidi­ mensionalen CCD-Feld oder dergleichen. Die notwendige Bild­ verarbeitung und analytische Verarbeitung erfolgen anhand der aus der Kamera 21 ausgegebenen Bildsignale in einer Bildverarbeitungseinheit (Prozessor 25), die einen Mikrocom­ puter oder dergleichen enthält. Das Ergebnis wird auf einem Monitor (Anzeigeeinheit) 27 dargestellt. Bei Bedarf kann das Ergebnis über ein Ausgabegerät 29, beispielweise einen Drucker ausgegeben werden.

Fig. 2 zeigt ein Beispiel für das äußere Erscheinungsbild des oben erwähnten Phasenschieberfilters 9. Fig. 3A und 3B sind eine Draufsicht bzw. eine Längsschnittansicht des Auf­ baus des in Fig. 2 skizzierten Phasenschieberfilters. Wie aus diesem Figuren hervorgeht, handelt es sich bei dem Fil­ ter 9 um eine gitterförmige Phasenplatte. In dem Phasen­ schieberfilter befindet sich in regelmäßiger Anordnung schachbrettartig in zwei Dimensionen ein Phasenfeld, in welchem einander benachbarte Abschnitte des Filters 9 op­ tisch in der Phase um 180° gegeneinander versetzt sind. In den Fig. 2, 3A und 3B ist das Phasenschieberfilter 9 als Schachbrettmuster mit Zellen einer Größe von 4 µm² darge­ stellt. Als Substrat 31 für das Phasenschieberfilter 9 eig­ net sich praktisch jedes Material, sofern es transparent ist und eine hohe Abweichung vom glatten Zustand aufweist. Z.B. eignet sich eine Platte aus optischen Glas, weil die­ ses Material einfach zu handhaben ist. Auf das Substrat 31 wird ein transparentes empfindliches Kunstharz aufgebracht, und mehrere Phasenschieber 33 lassen sich gemäß Fig. 3A als Schachbrettmuster durch ein mikrolithografisches Verfahren ausbilden. Jeder der Phasenschieber 33 ist eine dünne Schicht, welche die optische Phase umkehrt. An Stelle die­ ser Schicht kann auf dem Substrat durch Aufdampfen eine dünne Zinnoxidschicht oder dergleichen ausgebildet werden.

Das schachbrettartige Kunstharzmuster (Resist-Muster) wird nach dem obigen Verfahren ausgebildet, und dann werden die Zinnoxidschicht oder dergleichen geätzt und die Resistmate­ rialschicht entfernt. Als Ergebnis erhält man ein Phasen­ schieberfilter mit anorganischem Substrat. Es ist sehr wichtig, die Ebenheit und die Gleichförmigkeit des Phasen­ schieberfilters bei dessen Herstellung beizubehalten.

In Fig. 3A befindet sich jeder der Phasenschieber 33 in ei­ nem schraffierten Abschnitt und ist optisch gegenüber einem weißen oder blanken Bereich um 180° in der Phase verscho­ ben, wobei in den blanken Bereichen das Substrat 31 frei­ liegt. Jeder der Phasenschieber 33 besitzt eine Dicke, ge­ mäß der die Differenz der optischen Weglängen der halben Wellenlänge (0,5 λ) des Laserstrahls entspricht, so daß je­ der Phasenschieber 33 gegenüber dem benachbarten blanken Abschnitt optisch in der Phase um 180° verschoben ist. Spe­ ziell bestimmt sich die Dicke jedes der Phasenschieber 33 nicht nur durch die Wellenlänge λ des Laserstrahls, sondern auch durch den Brechungsindex der Materialien des Phasen­ schiebers 33, ferner durch die Dicke und den Brechungsin­ dex des Substrats 31. Wenn z. B. ein He-Ne-Laserstrahl mit einer Wellenlänge λ von 633 nm verwendet wird, sich das Substrat 31 aus optischen Glas mit einer Dicke von 1 mm zu­ sammensetzt (der Brechungsindex beträgt 1,5), und das Ma­ terial des Phasenschiebers 33 transparentes empfindliches Kunstharz mit einem Brechungsindex von 1,54 ist, so be­ stimmt sich die Dicke jedes der Phasenschieber 33 zu etwa 0,59µm. Mit dem Bezugszeichen 35 ist ein Abschirmungs­ oder Abschattungsfilm bezeichnet, der nicht benötigte Lichtstrahlanteile sperrt. Dieser Film ist am Umfang des Gitterabschnitts verteilt, durch welchen die Lichtstrahlen laufen.

Die Anzahl von Gitterzellen des Phasenschieberfilters 9, welche die Anzahl von Beleuchtungsstrahlen spezifiziert, ist nicht auf die in den Figuren dargestellte Anzahl be­ schränkt. Beispielsweise wird ein Phasenschieberfilter 9 mit 500×500 Zellen von jeweils 4 µm² bevorzugt, weil das Filter gleichzeitig einen breiten Meßbereich abdeckt, und einfach mit Hilfe des Mikrolithografie-Verfahrens herstell­ bar ist.

Wenn der parallele Laserstrahl auf das Phasenschieberfilter 9 fällt und die durchlaufenden Lichtstrahlen von dem Objek­ tiv 15, welches eine Vergrößerung von 40 aufweist, konver­ giert werden, können Beleuchtungsstrahlen in einem Inter­ vall von 0,1 µm erhalten werden, wobei die seitliche Auf­ lösung von 0,1 µm weit jenseits der Rayleighschen Auflö­ sungsgrenze liegt. Wenn ein Objektiv 15 mit einer Ver­ größerung von 80 verwendet wird, wird die seitliche Auf­ lösung 0,05 µm. Je kleiner die Größe der Zelle innerhalb des Phasenschieberfilters 9 ist, desto besser ist die Auf­ lösung, und desto höher ist die Auflösung eines Bildes. Wenn z. B. die Größe der Zelle sich von 4 µm² auf 2 µm² ändert, wird die seitliche Auflösung verdoppelt. Da aller­ dings die Menge des durch eine Zelle hindurchgehenden Lichts abnimmt, wenn man die Größe der einzelnen Zellen ex­ trem klein macht, ist die Bildauflösung in der Praxis na­ türlich begrenzt. Die Methode zum Herstellen und Oberflä­ chenbearbeiten beeinflußt die Fertigungsgenauigkeit, durch welche die Flachheit und die Gleichförmigkeit bestimmt wird, und die die Bildauflösung beschränkt. Konsequenter­ weise ist derzeit eine Zellengröße von etwa 3 µm² bis 20 µm² angesichts der Herstellungskosten praktikabel.

Fig. 4 ist ein Diagramm der Amplitudenverteilung und Licht­ stärke des Beleuchtungsstrahls, der das oben erläuterte Phasenschieberfilter 9 durchlaufen hat und an der Probe 17 angekommen ist. Fig. 5C zeigt das Prinzip des Effekts. Fig. 5A und 5B zeigen die Rayleighsche Auflösungsgrenze zweier kohärenter Strahlen gleicher Phase. Diese Figuren werden unten näher erläutert. Beugungsstrahlen eines einzelnen Strahls, der eine kreisförmige Öffnung durchlaufen hat, bilden kreisförmige Muster mit einem konzentrischen Punkt, was man als sog. Airy-Scheibchen bezeichnet. Wenn es zwei derartige Punktquellen gibt, wird jeder durch die zwei Punktquellen verursachte Beugungsstrahl zu einem Airy- Scheibchen. Wenn die beiden Punktquellen zu dicht nebenein­ anderliegen, überlappen sich die Beugungslichtstrahlen, und erscheinen nicht mehr als zwei Strahlungspunkte. Rayleigh hatte den kleinsten Abstand herausgefunden, bei dem die zwei Strahlpunkte auflösbar betrachtet werden können. Der kleinste Abstand wird als Rayleighsche Auflösungsgrenze be­ zeichnet. Wenn gemäß Fig. 5A und 5B die beiden Punktquellen gleiche Phase besitzen, überlappen sich die zwei Strahl­ punkte, wenn sich die beiden Punktquellen nähern. Wenn die Phasendifferenz der beiden Punktquellen 180° ist (dies ist in Fig. 5C gezeigt), ist die Lichtstärke an einer mittleren Position, wo sich die zwei Punktquellen überlappen, Null, und die Beugungslichtstrahlen lassen sich stets als zwei Punktlichtquellen erkennen.

Da das Phasenschieberfilter 9 ein Muster lediglich durch die Verwendung der Phasenschieber bildet, wird die Phase des Strahls an einem Kantenabschnitt des Phasenschiebers 33 scharf umgekehrt, wie aus Fig. 4 hervorgeht. Folglich ist lediglich der Kantenbereich dunkel, und damit wird jeder der feinen Bestrahlungsfleckstrahlen von 0,1 µm Durchmesser oder weniger an der Kante des Phasenschiebers deutlich von dem benachbarten Strahl getrennt und auf die Probe ge­ strahlt.

Wie oben erläutert wurde, setzt sich ein Lichtstrom zusam­ men aus der Kombination der Interferenzlichtstrahlen, die optisch gegeneinander um 180° in der Phase versetzt sind. Folglich kann man das Beleuchtungslichtsystem und das Emp­ fangslichtsystem im Fernfeld anordnen. Von der Probe 17 re­ flektierte Streulichtstrahlen werden im Fernfeld aufgenom­ men und durch das Okular 19 vergrößert. Bilddaten der ver­ größerten Lichtstrahlen werden als Lichtstärke entsprechend jeder Adresse eines zweidimensionalen CCD-Feldes der Kamera 21 erhalten. Signale der Lichtstärke (Bildsignale) werden in der Bildverarbeitungseinheit 25 verarbeitet, und an­ schließend kann ein vergrößertes Objektbild auf dem Anzei­ geschirm des Monitors 27 dargestellt werden. Wenn der Be­ leuchtungsstrahl mit einem Durchmesser von 0,1 µm ein Meß­ objekt abtastet, wird eine seitliche Auflösung von 0,1 µm erhalten. Wenn das zweite Objektiv 15 in Richtung der op­ tischen Achse Z von dem Piezo-Vibrator 23 geringfügig be­ wegt wird, erhält man in der Richtung der optischen Achse eine Auflösung von 0,1 µm.

Fig. 6 zeigt eine Wellenform eines Lichtstrahls, um die Auflösung in Richtung der optischen Achse Z zu erläutern. Gemäß Fig. 6 besitzt ein Objekt oder eine Probe gegenüber einer Standardfläche oder Bezugsfläche eine Höhe C. Wenn die Höhe des Objekts gegenüber der Standartfläche einer Wegdifferenz des optischen Wegs gleich oder weniger der halben Wellenlänge des Lichtstrahls ist, und man die Licht- Interferenz in Betracht zieht, so hat das Objektiv 15 le­ diglich eine Entfernung zurückzulegen, die gleich oder we­ niger als die halbe Wellenlänge beträgt, so daß die Inten­ sität des Interferenz-Lichts minimiert wird. Der Bewegungs­ hub wird dem zweiten Objektiv 15 durch die Piezo-Vibrator 93 verliehen, der seinerseits durch einen Rechner in der Bildverarbeitungseinheit 25 auf der Grundlage eines von der Kamera 21 eingegebenen Betrags der Rückkopplungs-Bilddaten gesteuert wird. Der Bewegungshub, den man erhält, wenn die Intensität des Interferenz-Lichts minimiert ist (schwarz) entspricht einen Abstand (der Höhe) des Objekts in Richtung der optischen Achse Z. Als brauchbare Verarbeitungsvorrich­ tung, welche numerische Daten bezüglich der dreidimensiona­ len Datenwerte einer zu messenden Fläche erzeugt, kann bei­ spielsweise ein Steuer- und Analyse-Rechner (HP9000/375, 360) verwendet werden, der von der Fa. Zygo Co., Ltd. her­ gestellt wird und in Verbindung mit einem kontaktfrei ar­ beitenden Oberflächenrauheits-Detektor für dreidimensionale Flächen verwendet wird. Wenn diese auf dem Markt erhältli­ che Verarbeitungsvorrichtung verwendet wird, lassen sich dreidimensionale Meßwerte des Objekts mühelos durch das N- Basket-Verfahren erhalten. Das N-Basket-Verfahren arbeitet wie folgt: Die Interferenz-Intensität jedes Bildelements innerhalb der Kamera wird durch das von dem Piezo-Vibrator erzeugte Vibrieren in Richtung des optischen Wegs geändert, es werden Signalwellen von der Kamera erhalten, und die Si­ gnalwellen für einen theoretischen Zyklus werden in N Zonen unterteilt. Die für jede der Zonen typische Signalintensi­ tät wird ausgelesen, und die Phase der Signalwellen wird mit den Intensitätsdaten berechnet.

Bei der ersten, in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform, ist der Piezo-Vibrator 23 an dem zweiten Objektiv 15 befestigt. Bei einem anderen Beispiel kann der Piezo-Vibrator 23 auch an dem ersten Objektiv 11 oder an dem Phasenschieberfilter 9 befestigt sein. An Stelle des Piezo-Vibrators können an­ dere auf Magnetostriktion beruhende Elemente verwendet wer­ den.

Die gesamte Oberfläche eines Meßobjekts kann abgetastet werden, indem die in Fig. 1 gezeigte Bühne 18 zweidimensio­ nal bewegt wird. Wenn das Objekt 17 ein Wafer ist, auf dem ein Muster oder dergleichen ausgebildet ist, läßt sich Fremdmaterial dadurch messen, daß man die Bühne in zwei Di­ mensionen bewegt. Damit besitzt die erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Mikroskops hoher Auflösung eine ebenso hohe Auflösung wie ein herkömmliches Rastere­ lektronenmikroskop und kann Fremdmaterial messen, dessen Abmessungen gleich oder kleiner als die Wellenlänge des Lichts sind, wobei die Messung in einfacher Weise und rasch vorgenommen werden kann. Das Mikroskop eignet sich also als Prüfvorrichtung zum Erkennen von Fremdkörpern auf einer Oberfläche, wobei die Vorrichtung sich durch hohe Lei­ stungsfähigkeit und geringe Kosten auszeichnet.

(ii) Zweite Ausführungsform gemäß Fig. 7

Fig. 7 zeigt den Aufbau einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Mikroskops hoher Auflösung. In Fig. 7 sind für entsprechende Teile gleiche Bezugszeichen wie für die Ausführungsform in Fig. 1 verwendet. Eine Linse 41 dient zum Einstellen einer Apertur. Die Bühne 18, der Piezo-Vibrator 23, die Bildverarbeitungseinheit 25, der Mo­ nitor 27 und das Ausgabegerät 29 gemäß Fig. 1 sind in Fig. 7 aus Gründen der vereinfachten Darstellung weggelassen.

Bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung findet das Hellfeldverfahren Anwendung. Die Bestrahlungsfleckstrahl- Erzeugungsmaske oder das Phasenschieberfilter 9 befindet sich stromaufwärts des optischen Weges bezüglich des Halb­ spiegels 7, durch welchen der Lichtstrahl einmal läuft und der als Phasenschieberfilter verwendet wird. Das Hellfeld­ verfahren arbeitet wie folgt: Selbst wenn der Lichtstrahl extrem konvergiert wird, ist die Größe des Lichtstrahls höchstens so groß wie seine Wellenlänge. Dies nennt man, wie oben in Verbindung mit Fig. 5A bis 5C beschrieben wur­ de, Airy-Scheibchen. Wenn sich zwei Airy-Scheibchen einan­ der nähern, werden die beiden Scheibchen zu einem einzigen zusammenhängenden Lichtfleck, wenn die zwei Lichtstrahlen nicht-kohärente Lichtstrahlen oder kohärente Lichtstrahlen gleicher Phase sind. Wenn allerdings die beiden Licht­ strahlen durch kohärentes Licht gegensinniger Phase gebil­ det werden, so wird ein Teil mit der Lichtstärke von Null in der Mitte des optischen Weges auch dann erzeugt, wenn sich beide Lichtstrahlen so nah wie möglich annähern (Fig. 5C). Erstreckt sich dieser Zustand sowohl in Längs- als auch in Seitenrichtung, so lassen sich zweidimensionale Lichtflecken beobachten. Wenn demnach die Gitter des Pha­ senschieberfilters 9 in den Airy-Scheibchen vorhanden sind, läßt sich eine Auflösung erreichen, die sich in einer zwei­ dimensionalen Fläche zur Auflösung einer Größe eignet, die gleich oder kleiner als die Wellenlänge ist.

Wie in Fig. 7 gezeigt ist, sind in dem optischen Mikroskop die Laserquelle 1, das Ortsfrequenzfilter 3, die Kollima­ torlinse 5, das Phasenschieberfilter oder die Strahlungs­ fleckstrahl-Erzeugungsmaske 9, das erste Objektiv 11, die Fokussierlinse 13, der Halbspiegel 7, eine Linse 41 zum Einstellen einer Apertur (im folgendem als Aperturlinse be­ zeichnet) und das zweite Objektiv 15 in dieser Reihenfolge angeordnet. Das zweite Objektiv 15 liegt der Probe 17 auf der Bühne 18 gegenüber. Lichtstrahlen, die von der Probe 17 reflektiert werden, gelangen zu dem zweitem Objektiv 15 zu­ rück und laufen durch das Objektiv 15 und die Aperturlinse 41. Dann gelangen die von dem halbdurchlässigen Spiegel re­ flektierten und abgelenkten Lichtstrahlen zu dem vergrö­ ßernden Okular 19 und werden von der Kamera 21 aufgenommen. Wenn der Kollimator 5 und die Fokussierlinse 13 in der be­ vorzugten Weise eingestellt sind, ist die Aperturlinse 41 nicht notwendig. Wenn die Aperturlinse 41 verwendet wird, läßt sich jedoch die Apertur einfach einstellen.

Da bei der zweiten Ausführungsform das Phasenschieberfilter 9 in einem Hellfeld angeordnet ist, wird ein von der Kamera 21 empfangenes Bild in einem hellen Feld beobachtet, ähn­ lich, wie es bei dem allgemeinen optischen Mikroskop der Fall ist. Bei der Messung der Probe 17 in Richtung der op­ tischen Achse Z wird das zweite Objektiv 15 oder das erste Objektiv 11 geringfügig in Vibration gebracht, die gleich oder weniger beträgt als die halbe Wellenlänge in Richtung des optischen Weges Z. Dies geschieht wie bei der ersten Ausführungsform nach Fig. 1 mit Hilfe des Piezo-Vibrators 23. Als Ergebnis läßt sich in einfacher Weise und rasch ei­ ne dreidimensionale Messung der Probe 17 im Hellfeld mit einer Auflösung von gleich oder weniger als 0,1µm durch­ führen.

(iii) Dritte Ausführungsform nach Fig. 8

Fig. 8 zeigt den Aufbau einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Mikroskops hoher Auflösung. Diese Ausführungsform ist ein weiteres Beispiel für das Hellfeldverfahren, ähnlich dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 7. Anders als beim zweiten Ausführungsbeispiel ist die oben erwähnte Fokussierlinse ersetzt durch ein Paar von Linsen 13A und 13B, die als Zoom-Objektiv zusammengesetzt sind, während das Okular vor der Kamera 21 weggelassen ist. Da weitere Konstruktionsmerkmale und Effekte der dritten Ausführungsform ähnlich sind wie bei der zweiten Ausfüh­ rungsform, wird auf weitere Erläuterungen verzichtet.

(iv) Vierte Ausführungsform nach Fig. 9A und 9B

Die oben beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung be­ treffen die Beleuchtungslichtstrahl-Erzeugungsmaske vom Durchlichttyp. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diesen Typ beschränkt, möglich ist auch eine Maske des Auflicht- oder Reflexionstyps, um die Beleuchtungslicht­ strahlen zu bilden.

Fig. 9A und 9B zeigen ein Beispiel für eine Bestrahlungs­ fleckstrahl-Erzeugungsmaske vom Auflichttyp. Die Bezugszei­ chen 51, 53 und 55 bezeichnen ein Substrat, dessen Oberflä­ che Beleuchtungslichtstrahlen total reflektiert, einen Pha­ senschieber, dessen Oberfläche Beleuchtungslichtstrahlen total reflektiert bzw. eine Antireflexionsschicht, die eine Reflexion von einem nicht benötigten Bereich verhindert. Der Phasenschieber 53 befindet sich auf dem Substrat 51 in Form eines Schachbrettmusters, ähnlich wie bei der oben er­ läuterten Strahlungsfleckstrahl-Erzeugungsmaske 9 vom Durchlicht-Typ. Jeder Phasenschieber 53 ist so gefertigt, daß er eine Grundfläche von 4 µm² aufweist, während die Dicke einer viertel Wellenlänge des verwendeten Laserlichts entspricht. Wenn z. B. der Laserstrahl einen Wellenlänge von 633 nm hat, ist die Dicke des Phasenschiebers 53 0,158 um. Da in diesem Fall ein Phasenschieber 53 optisch in der Pha­ se gegenüber benachbarten Abschnitten (51) um 180° verscho­ ben ist, werden Strahlen nullter Ordnung lediglich betont, und reflektierte Lichtfleckstrahlen +1. oder -1. Ordnung und dergleichen löschen sich gegenseitig aus. Als Ergebnis arbeitet die Beleuchtungsfleck-Erzeugungsmaske 50 des Auf­ licht-Typs ähnlich wie die Maske 9 des Durchlicht-Typs.

Das Substrat 51 zum Reflektieren von Beleuchtungsfleck­ strahlen ist nicht nur aus metallischen Materialien gefer­ tigt, sondern aus einer mit Metall platierten oder bedampf­ ten Glasplatte oder dergleichen. In diesem Fall lassen sich die Phasenschieber 53 durch Ätzen herstellen, durch das Me­ tall-Platierverfahren, durch Aufdampfen oder dergleichen. Die Beleuchtungsfleckstrahl-Erzeugungsmaske oder das Pha­ sengitter 50 des Auflicht-Typs läßt sich ersetzen durch die in Fig. 1, 7 und 8 dargestellte Maske 9 des Durchlicht­ Typs, indem man die obige Maske 50 mit einem geeigneten, an sich bekannten optischen Ablenksystem kombiniert (z. B. mit einem kubischen Spiegel oder dergleichen). Folglich lassen sich mit der Maske des Auflicht-Typs die gleichen Effekte und Vorteile erzielen wie mit der Maske des Durchlicht- Typs.

Eine Lichtquelle des optischen Mikroskops gemäß der Erfin­ dung muß nicht eine Quelle für sichtbares Licht sein. An­ dere kohärente elektromagnetische Wellen sind in dem erfin­ dungsgemäßen optischen Mikroskop möglich. Außerdem wird das erfindungsgemäße Mikroskop nicht nur eingesetzt als Mikro­ skop vom Auflicht-Typ, sondern auch als Mikroskop vom Durchlicht-Typ, um ein Meßobjekt mit einem durchgehenden Lichtstrahl zu beobachten.

Claims (10)

1. Optisches Mikroskop hoher Auflösung, umfassend:
eine Einrichtung (9, 50) zum Erzeugen eines Bestrah­ lungsfleckstrahls derart, daß eine Phasenanordnung regel­ mäßig in zweidimensionaler Richtung angeordnet ist, so daß jeweils benachbarte Abschnitte mehrerer kohärenter Bestrah­ lungsfleckstrahlen zum Aufstrahlen auf ein Meßobjekt (17) optisch gegeneinander um 180° phasenverschoben sind; und
eine Einrichtung zum Konvergieren der kohärenten Be­ strahlungsfleckstrahlen derart, daß ein Durchmesser jedes der Bestrahlungsfleckstrahlen kleiner wird als eine Größe des Objekts (17), und zum Beleuchten des Objekts (17) mit den konvergierten Bestrahlungsfleckstrahlen.

2. Mikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einrichtung zum Erzeugen eines Bestrahlungsfleckstrahls aufweist:
eine Lichtquelle (1), die einen kohärenten Licht­ strahl erzeugt; und
eine Bestrahlungsfleckstrahl-Erzeugungsmaske (9), die die mehreren Bestrahlungsfleckstrahlen dadurch erzeugt, daß sie den kohärenten Lichtstrahl durchläßt oder reflektiert, wobei die Maske regelmäßig in zweidimensionaler Richtung derart angeordnet ist, daß jeder von benachbarten Abschnit­ ten der kohärenten Bestrahlungsfleckstrahlen gegenüber be­ nachbarten Abschnitten optisch in der Phase um 180° ver­ schoben ist.

3. Mikroskop nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Bestrahlungsfleckstrahl-Erzeu­ gungsmaske (9) entweder in einer Hellfeldposition angeord­ net ist, in der ein oder mehrere Strahlen lediglich einmal vorbeikommen, oder in einer Dunkelfeldposition angeordnet ist, an der ein oder mehrere Strahlen zweimal vorbeikommen.

4. Mikroskop nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Bestrahlungsfleckstrahl-Erzeu­ gungsmaske (9) entweder stromaufwärts oder stromabwärts be­ züglich eines Halbspiegels oder eines Strahlaufspalters, der sich in dem optischen Weg befindet, bezüglich der Lichtquelle (1) angeordnet ist, während das Objekt (17) auf einem Tisch (18) montiert ist, der zur zweidimensionalen oder zur dreidimensionalen Abtastung bewegbar ist.

5. Mikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Konvergier- und Be­ leuchtungseinrichtung ein Linsensystem ist.

6. Mikroskop nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß außerdem eine Kleinstverschiebungs­ einrichtung (23) vorgesehen ist, mit der das Linsensystem (15) in Richtung der optischen Achse des Linsensystems ge­ ringfügig bewegt oder vibriert wird.

7. Mikroskop nach Anspruch 6, gekennzeich­ net durch:
eine photoelektrische Wandlereinrichtung (21) zum Um­ wandeln von seitens des Objekts (17) über das Linsensystem (15) reflektierten Strahlen in Bildsignale; und
eine Oberflächen-Fremdkörper-Prüfeinrichtung (25, 27, 29) zum Verarbeiten der Bildsignale und zum Prüfen des Ob­ jekts (17) auf ein oder mehrere Fremdkörper.

8. Bestrahlungsfleckstrahl-Erzeugungsmaske, ge­ kennzeichnet durch:
ein Substrat (31, 51); und
mehrere Phasenschieber (33, 53), die auf dem Substrat (31, 51) in einem schachbrettartigen Muster angeordnet sind und einen einfallenden kohärenten Lichtstrahl optisch in der Phase um 180° verschieben, um mehrere deutlich getrenn­ te Bestrahlungsfleckstrahlen zum Beleuchten eines Meßob­ jekts (17) durchlassen oder durch Reflektieren des einfal­ lenden kohärenten Lichtstrahls zu erzeugen.

9. Maske nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Maske durch einen Prozeß herge­ stellt wird, bei dem die Phasenschieber (33) auf dem Sub­ strat (31) nach mikrolithografischen Verfahren hergestellt werden, wobei ein transparenter empfindlicher Kunstharz verwendet wird, der ein transparentes Substrat überzieht.

10. Maske nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Maske mit folgenden Verfahrens­ schritten hergestellt wird:
Ausbilden einer Durchlicht-Metalloxidfilmschicht auf einem transparenten Substrat durch Bedampfen;
Ausbilden einer Resistmaterialschicht in einem schachbrettartigen Muster auf der Durchlicht-Metalloxid­ filmschicht des transparenten Substrats durch das mikroli­ thografische Verfahren; und
Ätzen der Durchlicht-Metalloxidfilmschicht und Ent­ fernen der Resistmaterialschicht.