JPH06250092A - 物体の光学的検査のための装置及び方法 - Google Patents
物体の光学的検査のための装置及び方法Info
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- JPH06250092A JPH06250092A JP6017492A JP1749294A JPH06250092A JP H06250092 A JPH06250092 A JP H06250092A JP 6017492 A JP6017492 A JP 6017492A JP 1749294 A JP1749294 A JP 1749294A JP H06250092 A JPH06250092 A JP H06250092A
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- G—PHYSICS
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- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/8806—Specially adapted optical and illumination features
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- G—PHYSICS
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B21/00—Microscopes
- G02B21/0004—Microscopes specially adapted for specific applications
- G02B21/0016—Technical microscopes, e.g. for inspection or measuring in industrial production processes
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- Holo Graphy (AREA)
- Microscoopes, Condenser (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】薄膜状の異種材料間のコントラストを強調する
光学的検査装置を提供することを目的とする。 【構成】本発明の光学的検査装置は、照明装置2内の偏
光子20、撮像装置内の分析計22、及び該装置のいず
れかにある位相補償板66を含む偏光デバイスを備え
る。照明装置は、対物レンズの軸18と平行であるが、
対物レンズの軸に関してある角度に傾けられている円錐
体状の光62で被検物体14を照らすように対物レンズ
の軸から側方に変位されている軸に沿って、光源からの
光を対物レンズ8へ方向付け、こうしてゼローだ円偏光
解析効果により照らされた被検物体のコントラストを強
調する。
光学的検査装置を提供することを目的とする。 【構成】本発明の光学的検査装置は、照明装置2内の偏
光子20、撮像装置内の分析計22、及び該装置のいず
れかにある位相補償板66を含む偏光デバイスを備え
る。照明装置は、対物レンズの軸18と平行であるが、
対物レンズの軸に関してある角度に傾けられている円錐
体状の光62で被検物体14を照らすように対物レンズ
の軸から側方に変位されている軸に沿って、光源からの
光を対物レンズ8へ方向付け、こうしてゼローだ円偏光
解析効果により照らされた被検物体のコントラストを強
調する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、物体を光学的に検査す
るための装置及び方法に関し、最大コントラストを得る
ことを目的とする。本発明は、特に、被検物体の異種材
料間すなわち層間のコントラストを強調するために、光
学顕微鏡に用いることができる前記光学的検査装置及び
方法に関する。したがって、本発明のかような適用に関
して以下に記述する。
るための装置及び方法に関し、最大コントラストを得る
ことを目的とする。本発明は、特に、被検物体の異種材
料間すなわち層間のコントラストを強調するために、光
学顕微鏡に用いることができる前記光学的検査装置及び
方法に関する。したがって、本発明のかような適用に関
して以下に記述する。
【0002】
【従来の技術】光学顕微鏡は公知であり、広く種々の分
野にて、小さな対象物及び表面の微詳細を観察するため
の機器に広く用いられている。特に、最終的に精密化さ
れた表面により特徴付けられる集積回路、マルチチップ
モジュール、フラットパネルディスプレイ等のエレクト
ロニクス製品の視覚検査のために有用である。
野にて、小さな対象物及び表面の微詳細を観察するため
の機器に広く用いられている。特に、最終的に精密化さ
れた表面により特徴付けられる集積回路、マルチチップ
モジュール、フラットパネルディスプレイ等のエレクト
ロニクス製品の視覚検査のために有用である。
【0003】光路に偏光子を用いる顕微鏡でのコントラ
スト強調技術が、いくつか公知となっている。したがっ
て、最も入手可能な市販の顕微鏡は、照明装置内に偏光
子を、また撮像装置内に分析計を備え付けているであろ
う。該偏光子は照明軸の周りを回転可能であり、ゆえに
偏光子軸の方向は約90度の角度範囲内で連続的に変位
可能である。かような顕微鏡照明装置は、さらに位相補
償板、すなわち位相リターデイション板を含み、該補償
板は、s−及びp−偏光素子の間に360度の位相シフ
トを導く。
スト強調技術が、いくつか公知となっている。したがっ
て、最も入手可能な市販の顕微鏡は、照明装置内に偏光
子を、また撮像装置内に分析計を備え付けているであろ
う。該偏光子は照明軸の周りを回転可能であり、ゆえに
偏光子軸の方向は約90度の角度範囲内で連続的に変位
可能である。かような顕微鏡照明装置は、さらに位相補
償板、すなわち位相リターデイション板を含み、該補償
板は、s−及びp−偏光素子の間に360度の位相シフ
トを導く。
【0004】しかしながら、公知のコントラスト強調技
術では十分なコントラストを得ることができないので、
いくつかの重要な物体もしくはワークピースは、検査が
困難である。かような物体の一つとして、約100nm厚
のインジウム−酸化スズ(ITO)パターン層で被覆さ
れ、約80nm厚のポリイミド(PI)フィルムで保護さ
れたガラス基板があり、これは液晶ディスプレイに用い
られる。これらの物体では、特にポリイミドフィルムの
欠如の可能性のある領域が検査されるべきである。しか
しながら、かような層で被覆された領域と被覆されてい
ない領域との間を十分に区別できる顕微鏡技術は知られ
ていない。
術では十分なコントラストを得ることができないので、
いくつかの重要な物体もしくはワークピースは、検査が
困難である。かような物体の一つとして、約100nm厚
のインジウム−酸化スズ(ITO)パターン層で被覆さ
れ、約80nm厚のポリイミド(PI)フィルムで保護さ
れたガラス基板があり、これは液晶ディスプレイに用い
られる。これらの物体では、特にポリイミドフィルムの
欠如の可能性のある領域が検査されるべきである。しか
しながら、かような層で被覆された領域と被覆されてい
ない領域との間を十分に区別できる顕微鏡技術は知られ
ていない。
【0005】検査が困難な別の例としては、マイクロエ
レクトロニクスデバイスの製作での一般的なステージで
ある50μm未満の厚みの酸化珪素層で被覆されたシリ
コン基板がある。しかしながら、公知の顕微鏡技術で
は、酸化珪素層を検査するための十分なコントラストを
与えることはできない。
レクトロニクスデバイスの製作での一般的なステージで
ある50μm未満の厚みの酸化珪素層で被覆されたシリ
コン基板がある。しかしながら、公知の顕微鏡技術で
は、酸化珪素層を検査するための十分なコントラストを
与えることはできない。
【0006】
【解決しようとする課題】したがって、非常に薄い層す
なわちフィルムが含まれている際にも、物体の異種材料
間のコントラストを強調する光学的検査装置が、必要に
なっている。
なわちフィルムが含まれている際にも、物体の異種材料
間のコントラストを強調する光学的検査装置が、必要に
なっている。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、対物レ
ンズを介して被検物体を照らすための光源を含む照明装
置と、被検物体からの光を受け取る撮像装置と、該照明
装置内の偏光子、該撮像装置内の分析計、及び該装置の
いずれかにある位相補償板を含む偏光デバイスとを備
え、該偏光デバイスがそれぞれの軸について回転可能で
ある、物体を光学的に検査するための装置であって、該
照明装置が、対物レンズの軸と平行であるが、対物レン
ズの軸に関してある角度に傾けられている円錐体状の光
で被検物体を照らすように対物レンズの軸から側方に変
位されている軸に沿って、光源から対物レンズへ光を方
向付けるための光を方向付ける手段を含み、こうしてゼ
ローだ円偏光解析効果(null-ellipsometric effect)に
より照らされた被検物体のコントラストを強調すること
を特徴とする前記光学的検査装置が提供される。
ンズを介して被検物体を照らすための光源を含む照明装
置と、被検物体からの光を受け取る撮像装置と、該照明
装置内の偏光子、該撮像装置内の分析計、及び該装置の
いずれかにある位相補償板を含む偏光デバイスとを備
え、該偏光デバイスがそれぞれの軸について回転可能で
ある、物体を光学的に検査するための装置であって、該
照明装置が、対物レンズの軸と平行であるが、対物レン
ズの軸に関してある角度に傾けられている円錐体状の光
で被検物体を照らすように対物レンズの軸から側方に変
位されている軸に沿って、光源から対物レンズへ光を方
向付けるための光を方向付ける手段を含み、こうしてゼ
ローだ円偏光解析効果(null-ellipsometric effect)に
より照らされた被検物体のコントラストを強調すること
を特徴とする前記光学的検査装置が提供される。
【0008】上述のゼローだ円偏光解析効果は、199
0年11月27日付け出願のわれわれのイスラエル特許
出願第96483号により詳細に記載されており、参照
により本願に取り込まれている。簡単に言えば、この効
果は、上記3つの偏光デバイスのうち2つが選択的にそ
れぞれの軸について回転し、第3のデバイスが静止して
いる際に生じる。ある位置にて、反射された光が材料の
うち一つに関して「消光された」状態になるであろう。
こうして被検物体の2つ(または以上)の材料間のコン
トラストが最大となる。
0年11月27日付け出願のわれわれのイスラエル特許
出願第96483号により詳細に記載されており、参照
により本願に取り込まれている。簡単に言えば、この効
果は、上記3つの偏光デバイスのうち2つが選択的にそ
れぞれの軸について回転し、第3のデバイスが静止して
いる際に生じる。ある位置にて、反射された光が材料の
うち一つに関して「消光された」状態になるであろう。
こうして被検物体の2つ(または以上)の材料間のコン
トラストが最大となる。
【0009】本発明は、ゼローだ円偏光解析効果を活用
し、顕微鏡でのコントラストを強調する。前述のよう
に、対物レンズの軸に平行であるが、対物レンズの軸に
関してある角度に傾けられている円錐体状の光でワーク
ピースを照らすように、対物レンズの軸から側方に変位
されている軸に沿って、顕微鏡の対物レンズに光を方向
付けることにより、コントラストは強調される。
し、顕微鏡でのコントラストを強調する。前述のよう
に、対物レンズの軸に平行であるが、対物レンズの軸に
関してある角度に傾けられている円錐体状の光でワーク
ピースを照らすように、対物レンズの軸から側方に変位
されている軸に沿って、顕微鏡の対物レンズに光を方向
付けることにより、コントラストは強調される。
【0010】
【実施例】以下、添付図面を参照しながら本発明を詳細
に説明するが、これらに限定されるものではない。
に説明するが、これらに限定されるものではない。
【0011】最初に図1を参照すれば、ライカウェツラ
ー(Leica Wetzlar)により作られたエルゴラックス(Ergo
lux)等の標準入射光顕微鏡の光学装置が概略的に示され
ている。この顕微鏡は、光源、ケラー照明2、ビームス
プリッター6及び対物レンズ8を備える照明装置を含
む。ここで、ケラー照明2は、可変性開口絞り4を含有
する。明視野照明の間、ケラー照明2は照明軸12に沿
って、光ビーム10を与える。該光ビームは、開口絞り
4を通過し、次いでビームスプリッター6により反射さ
れ、最終的に対物レンズ8により焦点決めされ、被検物
体の検査表面14を照らす。
ー(Leica Wetzlar)により作られたエルゴラックス(Ergo
lux)等の標準入射光顕微鏡の光学装置が概略的に示され
ている。この顕微鏡は、光源、ケラー照明2、ビームス
プリッター6及び対物レンズ8を備える照明装置を含
む。ここで、ケラー照明2は、可変性開口絞り4を含有
する。明視野照明の間、ケラー照明2は照明軸12に沿
って、光ビーム10を与える。該光ビームは、開口絞り
4を通過し、次いでビームスプリッター6により反射さ
れ、最終的に対物レンズ8により焦点決めされ、被検物
体の検査表面14を照らす。
【0012】同じ対物レンズ8が表面14から反射され
た光を集光し、撮像ビーム16を撮像軸18に沿って形
成する。撮像ビームは、ビームスプリッター6を通過
し、線A−A上の双眼管MS等の観察装置に向けられ
る。
た光を集光し、撮像ビーム16を撮像軸18に沿って形
成する。撮像ビームは、ビームスプリッター6を通過
し、線A−A上の双眼管MS等の観察装置に向けられ
る。
【0013】先に示されたように、かような公知の顕微
鏡は、光路に偏光子を用いることにより、コントラスト
を強調させる。したがって、最も入手可能な市販の顕微
鏡は、照明2に偏光子20が備え付けられ、また撮像装
置に分析計22が備え付けられているであろう。加え
て、偏光子20を照明軸12の周りに回転させてもよ
く、その偏光軸の方向は約90度の範囲内で連続的に可
変である。かような顕微鏡照明は、追加的に位相リター
デイション板等の位相補償板24を含有してもよく、該
リターデイション板はs−及びp−偏向成分間に360
度の位相シフトをもたらす。
鏡は、光路に偏光子を用いることにより、コントラスト
を強調させる。したがって、最も入手可能な市販の顕微
鏡は、照明2に偏光子20が備え付けられ、また撮像装
置に分析計22が備え付けられているであろう。加え
て、偏光子20を照明軸12の周りに回転させてもよ
く、その偏光軸の方向は約90度の範囲内で連続的に可
変である。かような顕微鏡照明は、追加的に位相リター
デイション板等の位相補償板24を含有してもよく、該
リターデイション板はs−及びp−偏向成分間に360
度の位相シフトをもたらす。
【0014】しかしながら、先に示したように、かよう
な慣用の顕微鏡検査装置では、非常に薄い層で被覆され
た領域と、被覆されていない領域との間の十分な相違が
わからなかった。本発明では、ゼローだ円偏光解析効果
を活用することによりコントラストを強調するために、
慣用の顕微鏡検査装置を改良する。
な慣用の顕微鏡検査装置では、非常に薄い層で被覆され
た領域と、被覆されていない領域との間の十分な相違が
わからなかった。本発明では、ゼローだ円偏光解析効果
を活用することによりコントラストを強調するために、
慣用の顕微鏡検査装置を改良する。
【0015】ゼローだ円偏光解析効果は、上述のわれわ
れのイスラエル特許出願第96483号にてより詳細に
記載されており、添付図面の図2に概略的に示されてい
る。図2に示すように、線B−Bの後方に配置されてい
る照明は、照明軸34に沿って、光ビーム32を与え
る。光ビームは、ワークピース38より上にある集光レ
ンズ36により焦点決めされる。対物レンズ40は、撮
像軸44に沿って、撮像ビーム42を投影する。ワーク
ピース表面に対する垂線46と照明軸34との間の入射
角φは、例えば基板がガラス板の場合には50度である
基板のブルースター角よりもわずかに小さいことが好ま
しい。反射角が入射角に等しいことは明かである。
れのイスラエル特許出願第96483号にてより詳細に
記載されており、添付図面の図2に概略的に示されてい
る。図2に示すように、線B−Bの後方に配置されてい
る照明は、照明軸34に沿って、光ビーム32を与え
る。光ビームは、ワークピース38より上にある集光レ
ンズ36により焦点決めされる。対物レンズ40は、撮
像軸44に沿って、撮像ビーム42を投影する。ワーク
ピース表面に対する垂線46と照明軸34との間の入射
角φは、例えば基板がガラス板の場合には50度である
基板のブルースター角よりもわずかに小さいことが好ま
しい。反射角が入射角に等しいことは明かである。
【0016】図2に示す装置は、さらに照明装置内に偏
光子48を含有し、撮像装置内に分析計50を含有す
る。さらに1/4波長板の形態にて、位相補償板52を
含有する。この場合、位相補償板52は、照明装置内に
あるが、撮像装置内にはない。偏光子48及び分析計5
0は、それぞれの光学軸について回転可能である。した
がって偏光子48及び分析計50の回転により、ワーク
ピース上のある材料に対応するワークピースの一部から
反射される光ビームを消光することが可能で、一方、他
の材料からなるワークピースの他の領域は比較的明るい
まま残される。これがゼローだ円偏光解析効果であり、
この効果により、上述のわれわれの特許出願第9648
3号に記載されるように、コントラストを強調すること
ができる。
光子48を含有し、撮像装置内に分析計50を含有す
る。さらに1/4波長板の形態にて、位相補償板52を
含有する。この場合、位相補償板52は、照明装置内に
あるが、撮像装置内にはない。偏光子48及び分析計5
0は、それぞれの光学軸について回転可能である。した
がって偏光子48及び分析計50の回転により、ワーク
ピース上のある材料に対応するワークピースの一部から
反射される光ビームを消光することが可能で、一方、他
の材料からなるワークピースの他の領域は比較的明るい
まま残される。これがゼローだ円偏光解析効果であり、
この効果により、上述のわれわれの特許出願第9648
3号に記載されるように、コントラストを強調すること
ができる。
【0017】上述のゼローだ円偏光解析技術は、ライン
センサーを用いる自動検査のために非常に有効である。
視覚観察(例えば顕微鏡)への使用は、対物レンズ40
の像平面54がある角度だけ、それぞれの撮像軸44に
対して傾いているという事実により阻害される。ここ
で、ある角度とは、tanβ'=M'tanβで示されるScheim
pflug関係式により計算される角度であり、例えばφ=
50°、M=20Xの場合には、傾斜角β'は87.6
°となる。
センサーを用いる自動検査のために非常に有効である。
視覚観察(例えば顕微鏡)への使用は、対物レンズ40
の像平面54がある角度だけ、それぞれの撮像軸44に
対して傾いているという事実により阻害される。ここ
で、ある角度とは、tanβ'=M'tanβで示されるScheim
pflug関係式により計算される角度であり、例えばφ=
50°、M=20Xの場合には、傾斜角β'は87.6
°となる。
【0018】明らかに、かようなグレーズ角度(grazing
angle)にて、適度な視分野にわたり、質的に良好な像
を得ることは不可能である。例えば、エリアCCDカメ
ラ(area CCD camera)のような慣用の撮像デバイスが用
いられるならば、光感応領域のほんの小さな部分だけが
焦点に位置決めされるであろう。マイクロエレクトロニ
クス製品の検査に用いられる高度な光学倍率にて、傾斜
角度β'は非常にすばやくグレーズ状態に到達する。
angle)にて、適度な視分野にわたり、質的に良好な像
を得ることは不可能である。例えば、エリアCCDカメ
ラ(area CCD camera)のような慣用の撮像デバイスが用
いられるならば、光感応領域のほんの小さな部分だけが
焦点に位置決めされるであろう。マイクロエレクトロニ
クス製品の検査に用いられる高度な光学倍率にて、傾斜
角度β'は非常にすばやくグレーズ状態に到達する。
【0019】図3は、本発明により構成された装置の一
形態を概略的に示している。ここで該装置は、ゼローだ
円偏光解析効果に基づいたコントラスト強調可能な光学
顕微鏡を備えている。図3の装置の理解を助けるため
に、図1に示された慣用の顕微鏡検査装置と同様の部品
は、同じ参照番号で示す。以下、慣用の顕微鏡検査装置
におけるゼローだ円偏光解析効果により強調されたコン
トラストを与えるための変更を主として記述することに
する。
形態を概略的に示している。ここで該装置は、ゼローだ
円偏光解析効果に基づいたコントラスト強調可能な光学
顕微鏡を備えている。図3の装置の理解を助けるため
に、図1に示された慣用の顕微鏡検査装置と同様の部品
は、同じ参照番号で示す。以下、慣用の顕微鏡検査装置
におけるゼローだ円偏光解析効果により強調されたコン
トラストを与えるための変更を主として記述することに
する。
【0020】慣用の顕微鏡検査装置との相違点のうち、
一つの重要な相違点は、照明装置にある。該照明装置は
光源からの光を対物レンズ8へ方向付けるための光方向
つけ手段を含む。該方向付けは、対物レンズの軸18に
平行であるが、対物レンズの軸18に関してある角度に
傾斜している円錐状の光でワークピースを照らすよう
に、対物レンズ18の軸から側方に変位されている軸に
沿って、光源からの光を対物レンズ8へ方向付けること
からなる。この目的のために、図3にて60で指定され
た可変性開口絞りが、照明軸12に関して中心からずれ
て定置されている。その結果、撮像光学軸18に関して
傾斜された円錐状の光62により、ワークピースは照ら
される。光学軸18がワークピース表面に直交するの
で、反射像形成ビーム64は該表面に関して同様に傾斜
される。したがって、この光学体系は、「だ円偏光解析
撮像」を実行し、ゼローだ円偏光解析効果によりコント
ラストを強調するために必要な状態を与える。
一つの重要な相違点は、照明装置にある。該照明装置は
光源からの光を対物レンズ8へ方向付けるための光方向
つけ手段を含む。該方向付けは、対物レンズの軸18に
平行であるが、対物レンズの軸18に関してある角度に
傾斜している円錐状の光でワークピースを照らすよう
に、対物レンズ18の軸から側方に変位されている軸に
沿って、光源からの光を対物レンズ8へ方向付けること
からなる。この目的のために、図3にて60で指定され
た可変性開口絞りが、照明軸12に関して中心からずれ
て定置されている。その結果、撮像光学軸18に関して
傾斜された円錐状の光62により、ワークピースは照ら
される。光学軸18がワークピース表面に直交するの
で、反射像形成ビーム64は該表面に関して同様に傾斜
される。したがって、この光学体系は、「だ円偏光解析
撮像」を実行し、ゼローだ円偏光解析効果によりコント
ラストを強調するために必要な状態を与える。
【0021】このコントラスト強調技術は、非常に高い
開口数の対物レンズを必要とする。例えば、ガラス基板
のためには0.8の最小開口数が好ましく、一方シリコ
ン基板のためには0.9の最小開口数が好ましい。この
高い開口数により、円錐状の光の傾斜角度をそれぞれの
基板のブルースター角に到達させることができる。
開口数の対物レンズを必要とする。例えば、ガラス基板
のためには0.8の最小開口数が好ましく、一方シリコ
ン基板のためには0.9の最小開口数が好ましい。この
高い開口数により、円錐状の光の傾斜角度をそれぞれの
基板のブルースター角に到達させることができる。
【0022】開口絞り60の直径もまた、装置の撮像特
性に影響を与える。小さな直径は、だ円偏光解析効果を
強調する傾向にあり、故にコントラストを改良する。し
かしながら、同時に、光レベルを減少させ、空間的コヒ
ーレンスを増長させるので、像の質に十分に影響を与え
る。したがって、可変性開口絞りが用いられ、特定の対
物レンズ及び被検ワークピースの型式に、絞り直径及び
照明軸からの中心の変位等のパラメータを変位させ、最
適化させることができる。
性に影響を与える。小さな直径は、だ円偏光解析効果を
強調する傾向にあり、故にコントラストを改良する。し
かしながら、同時に、光レベルを減少させ、空間的コヒ
ーレンスを増長させるので、像の質に十分に影響を与え
る。したがって、可変性開口絞りが用いられ、特定の対
物レンズ及び被検ワークピースの型式に、絞り直径及び
照明軸からの中心の変位等のパラメータを変位させ、最
適化させることができる。
【0023】図3の装置に含まれる慣用の顕微鏡検査装
置における別の変更は、位相補償板にあり、ここで、6
6で指定される位相補償板(時には位相リターデイショ
ン板と称することもある)は1/4波長(λ/4)板で
ある。最も実用的には「白色」光(広いスペクトルバン
ド)が用いられるので、この補償板は無色であることが
望ましい。つまり、ブロードなスペクトル範囲内にて、
いかなる波長にもほぼ同じ位相シフトを与えることが望
ましい。入手可能な位相補償板の例としては、メドウラ
ーク・オプティクス社(Meadowlark Optics Company)の
アクロマティック・クオーター・ウエーブ・リターダー
(色消し1/4波長リターダー)(Achromatic Quarter
Wave Retarder)を挙げることができ、該補償板は復屈折
性ポリマー材料の複数の層を用いている。
置における別の変更は、位相補償板にあり、ここで、6
6で指定される位相補償板(時には位相リターデイショ
ン板と称することもある)は1/4波長(λ/4)板で
ある。最も実用的には「白色」光(広いスペクトルバン
ド)が用いられるので、この補償板は無色であることが
望ましい。つまり、ブロードなスペクトル範囲内にて、
いかなる波長にもほぼ同じ位相シフトを与えることが望
ましい。入手可能な位相補償板の例としては、メドウラ
ーク・オプティクス社(Meadowlark Optics Company)の
アクロマティック・クオーター・ウエーブ・リターダー
(色消し1/4波長リターダー)(Achromatic Quarter
Wave Retarder)を挙げることができ、該補償板は復屈折
性ポリマー材料の複数の層を用いている。
【0024】位相補償板66は、図3にて顕微鏡の照明
経路の内側に示されているけれども、特定の適用にてよ
り利便であるならば、対物レンズ8と分析計22との間
で撮像経路内に定置されてもよい。
経路の内側に示されているけれども、特定の適用にてよ
り利便であるならば、対物レンズ8と分析計22との間
で撮像経路内に定置されてもよい。
【0025】3つの偏光成分(20、22、66)のう
ち、少なくとも2つは、対応する光学軸(12または1
8)について回転可能であるべきであり、入射角(図3
の平面)に関して、偏光軸の方向が十分に変位されるで
あろう。したがって、3つの可能な配置がある。(1)
好ましくは±45°の方位角で、分析計が固定され、補
償板及び偏光子は回転可能である。(2)好ましくは±
45°の方位角で、偏光子が固定され、分析計及び補償
板は回転可能である。(3)好ましくは±45°の方位
角で、補償板が固定され、分析計及び偏光子は回転可能
である。
ち、少なくとも2つは、対応する光学軸(12または1
8)について回転可能であるべきであり、入射角(図3
の平面)に関して、偏光軸の方向が十分に変位されるで
あろう。したがって、3つの可能な配置がある。(1)
好ましくは±45°の方位角で、分析計が固定され、補
償板及び偏光子は回転可能である。(2)好ましくは±
45°の方位角で、偏光子が固定され、分析計及び補償
板は回転可能である。(3)好ましくは±45°の方位
角で、補償板が固定され、分析計及び偏光子は回転可能
である。
【0026】これら全ての配置は、機能面からみれば等
価である。しかしながら、簡易さという点で(1)が好
ましい。なぜなら必要な回転機構が顕微鏡の照明モジュ
ールの内部に組み込み易いからである。かような変更を
加え易い市販の顕微鏡の例としては、ライカウェツラー
(Leica Wetzlar)により作られたエルゴラックス(Ergolu
x)が挙げられる。
価である。しかしながら、簡易さという点で(1)が好
ましい。なぜなら必要な回転機構が顕微鏡の照明モジュ
ールの内部に組み込み易いからである。かような変更を
加え易い市販の顕微鏡の例としては、ライカウェツラー
(Leica Wetzlar)により作られたエルゴラックス(Ergolu
x)が挙げられる。
【0027】図3に示した装置は、以下のように操作さ
れる。
れる。
【0028】1.初めに、オペレータが、明視野入射照
明モード(以下、ノーマルモードと称す)に、顕微鏡を
セットアップする。次いで、適当な対物レンズ及び観察
装置(例えば、双眼管、TVモニタに連結されたビデオ
カメラ等)を選択する。
明モード(以下、ノーマルモードと称す)に、顕微鏡を
セットアップする。次いで、適当な対物レンズ及び観察
装置(例えば、双眼管、TVモニタに連結されたビデオ
カメラ等)を選択する。
【0029】2.次いで、オペレータは、回転可能な偏
光成分をその初期位置にセットし、すなわち、全ての3
成分は45°の同じ方位角にあるようにセットする。こ
のセッティングは通常の顕微鏡観察に最も近いものであ
る。
光成分をその初期位置にセットし、すなわち、全ての3
成分は45°の同じ方位角にあるようにセットする。こ
のセッティングは通常の顕微鏡観察に最も近いものであ
る。
【0030】3.可変性コントラストモードへの顕微鏡
のセッティングは、(a)センター位置から開口絞りを
シフトさせ、(b)一般の顕微鏡のための通常のセッテ
ィングよりも小さく直径を減少させることにより、なさ
れる。第1の反復として、開口絞りは完全開口の半径の
まん中当りにセンター合わせされてもよく、開口絞りの
直径は完全開口の直径の半分にまで減少させられ、次い
で、絞りはそのセンター位置から側方にシフトされる。
双眼鏡装置で操作される際には、一方のアイピースを取
り除き、アイピース管を通して直接見ることにより、こ
れらの絞りを視覚的にモニターしてもよい。
のセッティングは、(a)センター位置から開口絞りを
シフトさせ、(b)一般の顕微鏡のための通常のセッテ
ィングよりも小さく直径を減少させることにより、なさ
れる。第1の反復として、開口絞りは完全開口の半径の
まん中当りにセンター合わせされてもよく、開口絞りの
直径は完全開口の直径の半分にまで減少させられ、次い
で、絞りはそのセンター位置から側方にシフトされる。
双眼鏡装置で操作される際には、一方のアイピースを取
り除き、アイピース管を通して直接見ることにより、こ
れらの絞りを視覚的にモニターしてもよい。
【0031】4.次いで、偏光子20及び位相補償板6
6は、互い違いに連続して回転し、特定の面の完全な
「消光」まで、像のコントラストを変化させる。
6は、互い違いに連続して回転し、特定の面の完全な
「消光」まで、像のコントラストを変化させる。
【0032】5.数回の反復の後、得られたコントラス
トがまだ不十分である場合には、開口絞り60をさらに
シフトさせ減少させることにより、コントラストはさら
に改良されるであろう。
トがまだ不十分である場合には、開口絞り60をさらに
シフトさせ減少させることにより、コントラストはさら
に改良されるであろう。
【0033】後半の操作は、図4から図6にさらに詳細
に示されている。
に示されている。
【0034】図4は、典型的な従来の顕微鏡のセッティ
ングを示し、図3に示した装置の操作のノーマルモード
に該当する。この典型的なセッティングにおいて、円7
0は、開口絞り60の平面に対物レンズ8の完全開口を
規定する。73で指定される開口は、通常は直径が有効
口径70の約2/3となるようにセットされる。両開口
とも同心円であり、図4に18で示される顕微鏡の光学
軸の周りにセンター決めされており、該光学軸は、それ
ぞれ71、72で示される装置のX軸、Y軸の交点であ
る。
ングを示し、図3に示した装置の操作のノーマルモード
に該当する。この典型的なセッティングにおいて、円7
0は、開口絞り60の平面に対物レンズ8の完全開口を
規定する。73で指定される開口は、通常は直径が有効
口径70の約2/3となるようにセットされる。両開口
とも同心円であり、図4に18で示される顕微鏡の光学
軸の周りにセンター決めされており、該光学軸は、それ
ぞれ71、72で示される装置のX軸、Y軸の交点であ
る。
【0035】図5は、図3の可変性開口絞り60の好ま
しい第1の反復を示す。74で示された開口の直径は、
有効口径70の約1/2に減少し、その中心は図5に軸
18aで示されるように、有効口径のほぼまん中に変位
されている。顕微鏡の光学軸(図4では18)に関する
この変位が、図5では「Δ」で規定されている。
しい第1の反復を示す。74で示された開口の直径は、
有効口径70の約1/2に減少し、その中心は図5に軸
18aで示されるように、有効口径のほぼまん中に変位
されている。顕微鏡の光学軸(図4では18)に関する
この変位が、図5では「Δ」で規定されている。
【0036】図6は、図5に関して上述されたいくつか
の反復がまだ不十分である場合に、75で示される開口
絞りがシフトされて減少された極限状態を示す。図6に
示された極限状態において、開口75は非常に小さく且
つ変位されているので、その中心18bは有効口径70
の外部にある。この場合は、だ円偏光解析コントラスト
強調のために有用であるが、光強度及び空間解像度の観
点からは好ましくない。
の反復がまだ不十分である場合に、75で示される開口
絞りがシフトされて減少された極限状態を示す。図6に
示された極限状態において、開口75は非常に小さく且
つ変位されているので、その中心18bは有効口径70
の外部にある。この場合は、だ円偏光解析コントラスト
強調のために有用であるが、光強度及び空間解像度の観
点からは好ましくない。
【0037】図7は、最小の設計変更を伴う標準光学顕
微鏡において、本発明のコントラスト強調技術が如何に
実行されるかを示す。図7に示されたのは、一般に80
で示される位相補償板スライダーであり、ライカ・エル
ゴラックス(Leica Ergolux)顕微鏡に含まれているが、
本発明によるノーマルモードもしくは可変性コントラス
トモードに従って顕微鏡を操作可能とするよう変更され
ている。故に、スライダー80は、2つの相互変更可能
な位置にて、顕微鏡照明装置(図1もしくは図3にて
2)内に定置されてもよい。該2つの相互変更可能な位
置とは、オペレータにより選択されるような、一方が操
作のノーマルモードであり、他方が操作の可変性コント
ラストモードである。
微鏡において、本発明のコントラスト強調技術が如何に
実行されるかを示す。図7に示されたのは、一般に80
で示される位相補償板スライダーであり、ライカ・エル
ゴラックス(Leica Ergolux)顕微鏡に含まれているが、
本発明によるノーマルモードもしくは可変性コントラス
トモードに従って顕微鏡を操作可能とするよう変更され
ている。故に、スライダー80は、2つの相互変更可能
な位置にて、顕微鏡照明装置(図1もしくは図3にて
2)内に定置されてもよい。該2つの相互変更可能な位
置とは、オペレータにより選択されるような、一方が操
作のノーマルモードであり、他方が操作の可変性コント
ラストモードである。
【0038】この目的のために、スライダー80が空の
有効口径81を伴って形成され、操作のノーマルモード
の間、照明光学軸(図1及び図3にて12)との整合位
置に定置される。
有効口径81を伴って形成され、操作のノーマルモード
の間、照明光学軸(図1及び図3にて12)との整合位
置に定置される。
【0039】スライダー80は、第2の開口を伴って形
成され、該第2の開口は、位相補償板66により占領さ
れる中空の回転可能シャフト82を含む。操作の可変性
コントラストモードに装置を整えるために、スライダー
80が移動され、位相補償板66を照明光学軸12に整
合させる。位相補償板66は、手動により回転可能とさ
れるスライダーの一端にて、開口を貫通して突出するプ
ーリ車輪83と、該プーリ車輪に中空のシャフト82を
結合させるプーリベルト84と、により回転させられて
もよい。
成され、該第2の開口は、位相補償板66により占領さ
れる中空の回転可能シャフト82を含む。操作の可変性
コントラストモードに装置を整えるために、スライダー
80が移動され、位相補償板66を照明光学軸12に整
合させる。位相補償板66は、手動により回転可能とさ
れるスライダーの一端にて、開口を貫通して突出するプ
ーリ車輪83と、該プーリ車輪に中空のシャフト82を
結合させるプーリベルト84と、により回転させられて
もよい。
【0040】
【発明の効果】ゆえに、上述の顕微鏡コントラスト強調
装置及び方法は、光学的検査の分野に新規で効果的な手
段を提供することが、見いだされるであろう。従来の標
準顕微鏡技術を越えるこの技術の主な利点は、以下の点
を含む。
装置及び方法は、光学的検査の分野に新規で効果的な手
段を提供することが、見いだされるであろう。従来の標
準顕微鏡技術を越えるこの技術の主な利点は、以下の点
を含む。
【0041】1.従来の顕微鏡技術では低いコントラス
トしか得られなかった状態で、ゼローだ円偏光解析効果
により、非常に高いコントラストが得られる。一般例
は、ガラス−ITO−PIもしくはシリコン−酸化珪素
基板を成分とするワークピースである。したがって、こ
の新規な技術は、標準顕微鏡による被検査ワークピース
の範囲を顕著に広げることができる。
トしか得られなかった状態で、ゼローだ円偏光解析効果
により、非常に高いコントラストが得られる。一般例
は、ガラス−ITO−PIもしくはシリコン−酸化珪素
基板を成分とするワークピースである。したがって、こ
の新規な技術は、標準顕微鏡による被検査ワークピース
の範囲を顕著に広げることができる。
【0042】2.例えば、2つの異なる多層構造間等の
ワークピースの異種部分間のコントラストを広い範囲で
変化させることができる。典型的には、極限セッティン
グ間でコントラスト反転が観察される。すなわち、偏光
成分の一方のセッティングにて比較的暗く現れる領域
が、他方のセッティングにて比較的明るくなる。可変性
コントラスト特性は、視覚検査の分野における欠陥分類
のために、前述の技術を理想的に適当とする。故に、疑
わしき欠陥の原因が、隣接した公知の構造に関するコン
トラスト変化特性に従って、突き止められるであろう。
例えば、クリーンなシリコンであるべき領域内の小さな
未知のアイランド欠陥(small unknown island defect)
が、他の領域内の相応の酸化珪素層と同じ態様にて、コ
ントラストを変化させると仮定する。これは酸化珪素の
余分なスポットとして、欠陥を確認しやすくする。
ワークピースの異種部分間のコントラストを広い範囲で
変化させることができる。典型的には、極限セッティン
グ間でコントラスト反転が観察される。すなわち、偏光
成分の一方のセッティングにて比較的暗く現れる領域
が、他方のセッティングにて比較的明るくなる。可変性
コントラスト特性は、視覚検査の分野における欠陥分類
のために、前述の技術を理想的に適当とする。故に、疑
わしき欠陥の原因が、隣接した公知の構造に関するコン
トラスト変化特性に従って、突き止められるであろう。
例えば、クリーンなシリコンであるべき領域内の小さな
未知のアイランド欠陥(small unknown island defect)
が、他の領域内の相応の酸化珪素層と同じ態様にて、コ
ントラストを変化させると仮定する。これは酸化珪素の
余分なスポットとして、欠陥を確認しやすくする。
【0043】3.透明薄膜の厚みに対するゼローだ円偏
光解析コントラストの高感度性は、この顕微鏡による、
単層構造及び多層構造とも、厚みが不均一な異種層の検
査を可能とする。例えば、被検フィルムのあるポイント
の撮像が暗い(「消光された」)場合には、同じフィル
ム厚みを有する他のポイントもまた暗くなるであろう。
一方、同じ条件で、異なる厚みを有する領域は明るくな
るであろう。ゆえに、撮像のグレイレベルは、被検ポイ
ントと対照ポイントとの間の厚みの違いの関数であり、
不均一な厚みの検査に用いることができる。かような検
査の感度は、対物レンズの開口数、開口絞りの変位及び
大きさ(円錐状の照明光の入射角及び角度幅を共に決定
する)、並びに用いられる光のスペクトルバンド幅に依
存し、該感度は最適条件でのシングルナノメータ(singl
e nanometers)に到達するであろう。
光解析コントラストの高感度性は、この顕微鏡による、
単層構造及び多層構造とも、厚みが不均一な異種層の検
査を可能とする。例えば、被検フィルムのあるポイント
の撮像が暗い(「消光された」)場合には、同じフィル
ム厚みを有する他のポイントもまた暗くなるであろう。
一方、同じ条件で、異なる厚みを有する領域は明るくな
るであろう。ゆえに、撮像のグレイレベルは、被検ポイ
ントと対照ポイントとの間の厚みの違いの関数であり、
不均一な厚みの検査に用いることができる。かような検
査の感度は、対物レンズの開口数、開口絞りの変位及び
大きさ(円錐状の照明光の入射角及び角度幅を共に決定
する)、並びに用いられる光のスペクトルバンド幅に依
存し、該感度は最適条件でのシングルナノメータ(singl
e nanometers)に到達するであろう。
【0044】4.本発明は、標準光学顕微鏡(例えば図
1に示す従来の顕微鏡)上で、単に、位相補償板(図1
で24)を図7に示されるスライダー板に交換し、上述
のように偏光子及び補償板を回転可能とし、開口(図3
で60)の直径を減少可能とし、対物レンズの軸の側方
に開口を変位可能とする副次的な機構的変更をそれぞれ
加えることにより、容易に実行されるであろう。
1に示す従来の顕微鏡)上で、単に、位相補償板(図1
で24)を図7に示されるスライダー板に交換し、上述
のように偏光子及び補償板を回転可能とし、開口(図3
で60)の直径を減少可能とし、対物レンズの軸の側方
に開口を変位可能とする副次的な機構的変更をそれぞれ
加えることにより、容易に実行されるであろう。
【0045】好ましいライカ・エルゴラックス(Leica E
rgolux)顕微鏡はすでに開口スライダーを備えているの
で、開口60の変更は必要ではない。極限位置におい
て、明視野と暗視野との間の照明モードを変えるため
に、最初に設計されたスライダーもまた、可変性コント
ラストモードを効果的にするために、小量の増分で手動
的に移動されるであろう。しかしながら、本発明の実施
例は、手動にせよ機械的にせよ、開口の大きさ及び変位
を制御するためのより精密な機構を含むことが予想され
る。
rgolux)顕微鏡はすでに開口スライダーを備えているの
で、開口60の変更は必要ではない。極限位置におい
て、明視野と暗視野との間の照明モードを変えるため
に、最初に設計されたスライダーもまた、可変性コント
ラストモードを効果的にするために、小量の増分で手動
的に移動されるであろう。しかしながら、本発明の実施
例は、手動にせよ機械的にせよ、開口の大きさ及び変位
を制御するためのより精密な機構を含むことが予想され
る。
【0046】本発明は、好ましい実施態様に関して記載
されているが、主として例示の目的で成されたものであ
り、本発明の他の変更、改良及び適用が成されてもよい
ことを理解されたい。
されているが、主として例示の目的で成されたものであ
り、本発明の他の変更、改良及び適用が成されてもよい
ことを理解されたい。
【図1】図1は、慣用(従来)の物体の光学的検査のた
めの顕微鏡装置を示す概略図である。
めの顕微鏡装置を示す概略図である。
【図2】図2は、例えば、われわれの先願である199
0年11月27日付け出願のイスラエル特許出願第96
483号に記載されたようなゼローだ円偏光解析効果を
示す概略図である。
0年11月27日付け出願のイスラエル特許出願第96
483号に記載されたようなゼローだ円偏光解析効果を
示す概略図である。
【図3】図3は、ゼローだ円偏光解析効果によりコント
ラスト強調を得るために、本発明により構成された装置
の一形態を示す概略図である。
ラスト強調を得るために、本発明により構成された装置
の一形態を示す概略図である。
【図4】図4は、図3の装置の可変性開口絞りのノーマ
ルモードでの位置を示す。
ルモードでの位置を示す。
【図5】図5は、図3の装置の可変性開口絞りの好まし
い位置を示す。
い位置を示す。
【図6】図6は、図3の装置の可変性開口絞りの極限状
態での位置を示す。
態での位置を示す。
【図7】図7は、オペレーションのノーマルノードもし
くは可変性コントラストモードのいずれかを選択するた
めに、図3の装置に用いられるモード選択デバイスの一
形態を示す。
くは可変性コントラストモードのいずれかを選択するた
めに、図3の装置に用いられるモード選択デバイスの一
形態を示す。
2:ケラー照明 4:可変性開口絞り 6:ビームスプリッター 8:対物レンズ 12:照明光学軸 18:対物レンズ軸 20:偏光子 22:分析計 24:位相補償板 32:光ビーム 34:照明軸 36:集光レンズ 38:ワークピース 40:対物レンズ 42:撮像ビーム 44:撮像軸 46:垂線 48:偏光子 50:分析計 52:位相補償板 54:像平面 60:可変性開口絞り 62:円錘状の光 64:反射像形成ビーム 66:位相補償板 70:有効口径 73:開口 80:位相補償板スライダー 81:有効口径 82:回転可能シャフト
Claims (10)
- 【請求項1】 対物レンズを介して被検物体を照らすた
めの光源を含む照明装置と、 被検物体からの光を受け取る撮像装置と、 該照明装置内の偏光子、該撮像装置内の分析計、及び該
装置のいずれかにある位相補償板を含む偏光デバイスと
を備え、該偏光デバイスがそれぞれの軸について回転可
能である、物体を光学的に検査するための装置であっ
て、 該照明装置が、対物レンズの軸と平行であるが、対物レ
ンズの軸に関してある角度に傾けられている円錐体状の
光で被検物体を照らすように対物レンズの軸から側方に
変位されている軸に沿って、光源から対物レンズへ光を
方向付けるための光を方向付ける手段を含み、こうして
ゼローだ円偏光解析効果(null-ellipsometric effect)
により照らされた被検物体のコントラストを強調するこ
とを特徴とする前記光学的検査装置。 - 【請求項2】 前記光を方向付けるための手段が、対物
レンズの前方に向かって前記照明装置内に可変性の絞り
を備え、該絞りは対物レンズの軸に関して光の側方変位
を変えるように調整可能であり、こうして前記ゼローだ
円偏光解析効果により前記コントラストを強調すること
を特徴とする請求項1の装置。 - 【請求項3】 前記絞りが可変性の開口絞りであり、そ
の直径もまた調整可能であることを特徴とする請求項2
の装置。 - 【請求項4】 前記照明装置が、前記対物レンズを介す
る被検物体への前記可変性の開口絞りからの光を反射
し、且つ前記対物レンズを介する前記撮像装置へ前記被
検物体からの光を伝達するためのビームスプリッターを
含有することを特徴とする請求項2もしくは3の装置。 - 【請求項5】 前記位相補償板が、1/4波長板である
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項
に記載の装置。 - 【請求項6】 前記光源が、広いスペクトルバンドの光
を発生させ、且つ前記位相補償板が無色であることを特
徴とする請求項5の装置。 - 【請求項7】 前記対物レンズが、少なくとも0.8の
開口数を有することを特徴とする請求項1から請求項6
のいずれか1項の装置。 - 【請求項8】 前記位相補償板が、前記照明装置内で前
記偏光子と前記対物レンズとの間にあることを特徴とす
る請求項1から請求項7のいずれか1項の装置。 - 【請求項9】 前記照明装置が、ノーマルモードもしく
は可変性コントラストモードのいずれかを選択するため
のモード選択デバイスを含有し、該ノーマルモードにお
いて、前記位相補償板が照明装置の軸の外側に移動し、
該可変性コントラストモードにおいて、前記位相補償板
が照明装置の軸の内側に移動することを特徴とする請求
項8の装置。 - 【請求項10】 前記選択デバイスが、第1の開口と前
記位相補償板により塞がれる第2の開口とを有する摺動
可能な板を含有し、該第1の開口が前記ノーマルモード
において照明装置の軸の方に移動し、該第2の開口が前
記可変性コントラストモードにおいて照明装置の軸の方
に移動し、前記可変性コントラストモードにおいて、コ
ントラストを変化させるために該位相補償板がその軸に
ついて回転可能であることを特徴とする請求項9の装
置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
IL10470893A IL104708A (en) | 1993-02-12 | 1993-02-12 | Device and method for optical inspection of items |
IL104708 | 1993-02-12 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06250092A true JPH06250092A (ja) | 1994-09-09 |
Family
ID=11064521
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6017492A Pending JPH06250092A (ja) | 1993-02-12 | 1994-02-14 | 物体の光学的検査のための装置及び方法 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5450201A (ja) |
EP (1) | EP0610945B1 (ja) |
JP (1) | JPH06250092A (ja) |
AT (1) | ATE160015T1 (ja) |
DE (1) | DE69406563T2 (ja) |
IL (1) | IL104708A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009192331A (ja) * | 2008-02-13 | 2009-08-27 | Univ Nagoya | 膜厚分布測定装置 |
JP2014191057A (ja) * | 2013-03-26 | 2014-10-06 | Toppan Printing Co Ltd | Itoパターンの撮像装置及び撮像方法 |
JP2018529111A (ja) * | 2014-12-23 | 2018-10-04 | 成都西図科技有限公司 | 偏光顕微鏡の自動偏光装置及びその使用方法 |
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US5608526A (en) * | 1995-01-19 | 1997-03-04 | Tencor Instruments | Focused beam spectroscopic ellipsometry method and system |
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US6483580B1 (en) | 1998-03-06 | 2002-11-19 | Kla-Tencor Technologies Corporation | Spectroscopic scatterometer system |
DE19827175C1 (de) | 1998-06-18 | 2000-01-27 | Leica Microsystems | Analysator-Einschub für ein Polarisationsmikroskop |
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CN1246664C (zh) * | 1999-08-06 | 2006-03-22 | 热生物之星公司 | 用于确定由基质承载的受测样本薄膜厚度的装置及方法 |
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