(57)【要約】【課題】照明光及び検出光のパワー損失を低減することができるパターン検査装置及びパターン検査方法を提供する。【解決手段】本発明に係るパターン検査装置１は、第１直線偏光を含む照明光Ｌ４の一部の偏光状態を変化させ、第１直線偏光を含む第１ビームＬ１ａ及び円偏光を含む第２ビームＬ１ｃを有する照明光Ｌ５を生成する分割部２０と、第１ビームＬ１ａ及び第２ビームＬ１ｃを有する照明光Ｌ５を集光することによって検査対象を照明するとともに、第１ビームＬ１ａで照明された検査対象からの第１光Ｄ１ａ、及び、第２ビームＬ１ｃで照明された検査対象からの第２光Ｄ１ｃを透過させる対物レンズ１５と、第１光Ｄ１ａを検出する第１検出器１６ａ及び第２光Ｄ２ｃを検出する第２検出器１６ｃと、を備え、分割部２０は、第１光Ｄ１ａを第１検出器１６ａに導くとともに、第２直線偏光を含むように変換した第２光Ｄ１ｃを第２検出器１６ｃに導く。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１直線偏光を含む照明光の一部の偏光状態を変化させ、前記第１直線偏光を含む第１ビーム及び円偏光を含む第２ビームを有する前記照明光を生成する分割部と、
前記第１ビーム及び前記第２ビームを有する前記照明光を集光することによって検査対象を照明するとともに、前記第１ビームで照明された前記検査対象からの第１光、及び、前記第２ビームで照明された前記検査対象からの第２光を透過させる対物レンズと、
前記第１光を検出する第１検出器及び前記第２光を検出する第２検出器と、
を備え、
前記分割部は、前記対物レンズを透過させた前記第１光を前記第１検出器に導くとともに、前記対物レンズを透過させた前記第２光の前記偏光状態を変化させ、前記第１直線偏光と異なる偏光方向の第２直線偏光を含むように変換した前記第２光を前記第２検出器に導く、
パターン検査装置。
【請求項２】
前記分割部は、
前記第１直線偏光を含む前記照明光の一部を前記第１ビームとして反射するとともに、前記第１直線偏光を含む前記照明光の一部を透過させるハーフミラーと、
前記ハーフミラーを透過した前記照明光を反射させる偏光ビームスプリッタと、
前記偏光ビームスプリッタで反射した前記照明光の前記偏光状態を変化させ、前記円偏光を含む前記第２ビームに変換させるλ／４波長板と、
を有し、
前記λ／４波長板は、前記対物レンズを透過させた前記第２光の前記偏光状態を変化させ、前記第２直線偏光を含むように変換し、
前記偏光ビームスプリッタは、前記第２直線偏光を含む前記第２光を透過させ、
前記ハーフミラーは、前記第１直線偏光を含む前記第１光を透過させる、
請求項１に記載のパターン検査装置。
【請求項３】
前記分割部は、
前記第１直線偏光を含む前記照明光の一部を前記第１ビームとして反射するとともに、前記第１直線偏光を含む前記照明光の一部を透過させるハーフミラーと、
前記ハーフミラーを透過した前記照明光を反射させるミラーと、
前記ミラーで反射した前記照明光を透過させる偏光ビームスプリッタと、
前記偏光ビームスプリッタを透過した前記照明光の前記偏光状態を変化させ、前記円偏光を含む前記第２ビームに変換させるλ／４波長板と、
を有し、
前記λ／４波長板は、前記対物レンズを透過させた前記第２光の前記偏光状態を変化させ、前記第２直線偏光を含むように変換し、
前記偏光ビームスプリッタは、前記第２直線偏光を含む前記第２光を反射させ、
前記ハーフミラーは、前記第１直線偏光を含む前記第１光を透過させる、
請求項１に記載のパターン検査装置。
【請求項４】
前記分割部は、前記第１直線偏光を含む前記照明光の一部の偏光状態を変化させ、前記第２直線偏光を含む第３ビームをさらに有する前記照明光を生成し、
前記対物レンズは、前記第３ビームをさらに有する前記照明光を集光することによって検査対象を照明するとともに、前記第３ビームで照明された前記検査対象からの第３光を透過させ、
前記分割部は、前記対物レンズで集光された前記第３光の偏光状態を変化させ、前記第１直線偏光を含むように変換した前記第３光を第３検出器に導く、
請求項２または３に記載のパターン検査装置。
【請求項５】
前記ハーフミラーは、前記第１直線偏光を含む前記照明光の一部を前記第３ビームとして反射し、
前記分割部は、前記ハーフミラーで反射した前記第３ビームの前記偏光状態を変化させ、前記第２直線偏光を含む前記第３ビームに変換させるλ／２波長板をさらに有し、
前記λ／２波長板は、前記検査対象からの前記第３光の前記偏光状態を変化させ、前記第１直線偏光を含むように変換し、
前記ハーフミラーは、前記第３光を透過させる、
請求項４に記載のパターン検査装置。
【請求項６】
前記分割部は、前記検査対象と共役な位置の近傍に配置されている、
請求項１〜５のいずれか１項に記載のパターン検査装置。
【請求項７】
前記照明光の強度分布を均一にするホモジナイザーをさらに備え、
前記ホモジナイザーを透過した前記照明光は、前記分割部に入射する、
請求項１〜４のいずれか一項に記載のパターン検査装置。
【請求項８】
第１直線偏光を含む照明光の一部の偏光状態を変化させ、前記第１直線偏光を含む第１ビーム及び円偏光を含む第２ビームを有する前記照明光を生成するステップと、
前記第１ビーム及び前記第２ビームを有する前記照明光を対物レンズにより集光することにより検査対象を照明するステップと、
前記第１ビームで照明された前記検査対象からの第１光、及び、前記第２ビームで照明された前記検査対象からの第２光を前記対物レンズに対して透過させるステップと、
前記検査対象からの前記第１光を第１検出器に導くステップと、
前記検査対象からの前記第２光の前記偏光状態を変化させ、前記第１直線偏光と異なる偏光方向の第２直線偏光を含むように変換された前記第２光を第２検出器に導くステップと、
前記第１検出器で検出された前記第１光及び前記第２検出器で検出された前記第２光を用いて前記検査対象を検査するステップと、
を備えたパターン検査方法。
【請求項９】
前記照明光を生成するステップは、
前記第１直線偏光を含む前記照明光の一部を前記第１ビームとしてハーフミラーで反射するとともに、前記第１直線偏光を含む前記照明光の一部を前記ハーフミラーに対して透過させるステップと、
前記ハーフミラーを透過した前記照明光を偏光ビームスプリッタで反射させるステップと、
前記偏光ビームスプリッタで反射した前記照明光をλ／４波長板に透過させることにより、前記照明光の前記偏光状態を変化させ、前記円偏光を含む前記第２ビームに変換させるステップと、
を有し、
前記第２光を第２検出器に導くステップは、
前記検査対象からの前記第２光を、前記λ／４波長板に透過させることにより、前記偏光状態を変化させ、前記第２直線偏光を含むように変換するステップと、
前記第２直線偏光を含む前記第２光を前記偏光ビームスプリッタに対して透過させるステップと、
を有し、
前記第１光を第１検出器に導くステップは、
前記ハーフミラーを透過させた前記第１光を前記第１検出器に導く、
請求項８に記載のパターン検査方法。
【請求項１０】
前記照明光を生成するステップは、
前記第１直線偏光を含む前記照明光の一部の偏光状態を変化させ、前記第２直線偏光を含む第３ビームをさらに有する前記照明光を生成し、
前記検査対象を照明するステップは、
前記第３ビームをさらに有する前記照明光を前記対物レンズで集光することによって検査対象を照明するステップと、
前記第３ビームで照明された前記検査対象からの第３光を前記対物レンズに対して透過させるステップと、
を有し、
前記検査対象からの前記第３光の偏光状態を変化させ、前記第１直線偏光を含むように変換された前記第３光を第３検出器に導くステップをさらに備えた、
請求項８または９のいずれか１項に記載のパターン検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パターン検査装置及びパターン検査方法に関するものであり、例えば、半導体製造工程で利用されるフォトマスクの欠陥を検査するパターン検査装置及びパターン検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、パターンが形成されたマスクの欠陥を検査する方法には、マスクパターンと設計データとの比較検査法（一般に、Ｄｉｅ−ｔｏ−Ｄａｔａｂａｓｅ比較法と呼ばれる。）と、２つの同形状の回路パターンを比較する比較検査法（一般に、Ｄｉｅ−ｔｏ−Ｄｉｅ比較法と呼ばれる。）の２通りの方法が広く知られている。
【０００３】
どちらの方式においても、マスクパターンにおける微小な一部分（以下、観察領域と呼ぶ。）を対物レンズによって拡大し、その拡大された光学像をＣＣＤカメラで検出することにより検査を行っている。ＣＣＤカメラとして、ＴＤＩ（Ｔｉｍｅ  Ｄｅｌａｙ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）が用いられる場合が多い。このため、ＣＣＤカメラは、ＴＤＩカメラ、あるいはＴＤＩセンサなどと呼ばれている。
【０００４】
また、観察領域を照明するための光源としては、紫外域で連続動作するレーザや紫外域にスペクトルを有する点光源ランプが用いられている。これらのレーザやランプから取り出された紫外光を照明光として用いる方法としては、透過照明及び反射照明があげられる。透過照明は、マスクに対して対物レンズと反対側から照明する。一方、反射照明は、マスクに対して対物レンズ側から照明する。これらの透過照明及び反射照明は、検出する欠陥の種類に応じて使い分けられる。透過照明及び反射照明によって、ＴＤＩカメラ等に結像させた場合に、パターンの光学像の見え方が異なるため、検出できる欠陥が異なるからである。
【０００５】
ここで、一般的なパターン検査装置における反射照明を用いた光学系の構成を、図１を参照して説明する。図１は、パターン検査装置８００を例示した構成図である。図１では、検査光源としてレーザ装置（図示せず）を用いた場合を示している。レーザ装置から発生されたＳ波の直線偏光を含むレーザ光Ｌ８０１は、検査対象を照明する照明光として光学系内に入射する。光学系に入射したレーザ光Ｌ８０１は、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）８０１によって反射し、下方に進む。なお、レーザ光Ｌ８０１をＳ波の直線偏光とするのは、偏光ビームスプリッタ８０１で効率良く反射する偏光方向とするためである。
【０００６】
偏光ビームスプリッタ８０１で反射したレーザ光Ｌ８０１は、λ／４波長板８０２を透過することで、Ｓ波の直線偏光から円偏光に変換される。ここでは、Ｓ波は、右回りの円偏光に変換される。円偏光を含むように変換されたレーザ光Ｌ８０１は、対物レンズ８０３を介して、マスク８０４のパターン面を照明する。パターン面からの光は、逆回りの偏光方向、すなわち、左回りの円偏光を含むようになる。レーザ光Ｌ８０１により照明されたパターン面からの光は、反射光及び回折光の少なくともいずれかを含んでいる。
【０００７】
円偏光を含むパターン面からの光は、対物レンズ８０３を介して、再び、λ／４波長板８０２を透過する。これにより、円偏光は直線偏光に戻される。その場合に、今度は、Ｐ波の直線偏光に変換される。Ｐ波の直線偏光は、偏光ビームスプリッタ８０１を透過する。Ｐ波の直線偏光を含むパターン面からの光は、リレーレンズ８０５を通ってＴＤＩカメラ８０６に到達する。この際に、対物レンズ８０３とリレーレンズ８０５とで、マスク８０４のパターン面がＴＤＩカメラ８０６に投影される。これにより、対物レンズ８０３の視野内の拡大像が撮像され、パターンにおける欠陥の検査をすることができる。したがって、偏光ビームスプリッタ８０１等の光学素子の内部損失等を考えなければ、レーザ光Ｌ８０１は損失なく検査に利用されることになる。
【０００８】
一方、特許文献１には、マスクの観察領域に対して、異なる偏光状態の照明光を照明することにより、マスクパターンの異なる見え方をする光学像を作り出すことが記載されている。特許文献１のパターン検査装置は、異なる見え方をする光学像を、それぞれ別のＴＤＩカメラを用いて検査している。特許文献１のパターン検査装置では、例えば、対物レンズの視野の半分側に反射照明を用い、もう一方に透過照明を用いている。これにより、異なる見え方をする光学像を同時に観察することができる。
【０００９】
ところで、ＥＵＶマスクは、露光光である波長１３．５ｎｍのＸ線を反射させてウエハ上にパターンを露光させるため、反射型マスクと呼ばれている。図２は、ＥＵＶマスクを例示した断面図である。図２に示すように、ＥＵＶマスク８０７は、基板８１０、多層膜８１１、保護膜８１２及び吸収体８１３を含んでいる。基板８１０上には、Ｘ線を反射させるＭｏ／Ｓｉからなる多層膜８１１が設けられている。多層膜８１１上には、Ｘ線を反射させない吸収体８１３が保護膜８１２を介して設けられている。
【００１０】
ＥＵＶマスク８０７のパターン検査には、一般的なパターン検査装置を利用することができる。しかしながら、ＥＵＶマスク８０７は光を透過させないため、照明方式として反射照明でしか検査することができない。つまり、照明光が照明されるパターン面において、多層膜８１１からの反射光が検出される。この反射光によるパターン面の光学像をＴＤＩカメラに投影することで、パターン形状が撮像され、欠陥の検査が行われる。
【００１１】
また、高速あるいは高感度に検査する目的で、偏光状態を変えた２種類の照明光でＥＵＶマスク８０７を照明し、ＥＵＶマスク８０７からの反射光を２台の検出器を用いて検査する場合がある。このような反射照明だけを用いる場合でも、異なる偏光状態の照明光を照明することにより、マスクパターンの異なる見え方をする光学像を観察することができる。
【００１２】
特に、直交する２つの偏光方向（Ｐ波及びＳ波とする）を用いることで、マスクパターン面における縦方向のライン（垂直方向のライン）と横方向のライン（水平方向のライン）のどちらに対しても高感度に検出できるようになる。例えば、ライン形状を有するパターンのライン方向に対して平行な方向の偏光（これはＳ波になる）を用いると、結像性能が良く、高感度で検出することができる。以上に関しては、例えば、下記特許文献２あるいは３において説明されている。
【００１３】
ここで、このようなＥＵＶマスク８０７のパターン検査を対象とした従来のＥＵＶマスク検査装置に関して、図３を用いて説明する。図３は、ＥＵＶマスク検査装置９００の光学系を示した構成図である。図示しないレーザ装置から取り出された直線偏光のレーザ光Ｌ９０１は、集光レンズ９０１によって集光され、ホモジナイザー９０２内に入射する。ホモジナイザー９０２に入射したレーザ光Ｌ９０１は、内部で全反射を繰り返す。これにより、空間的に均一な強度分布のレーザ光Ｌ９０２は、ホモジナイザー９０２の射出端面から射出する。
【００１４】
ホモジナイザー９０２から出射したレーザ光Ｌ９０２は、リレーレンズ９０３ａ及びリレーレンズ９０３ｂによって、ホモジナイザー９０２の射出端面の光学像が中間像９０４として投影されるため、ここでのビームは均一な光強度になる。
【００１５】
この中間像９０４において、λ／２波長板９０５がビーム断面の半分まで挿入されている（図３の下部に示した補足説明図を参照）。これにより、ビーム断面で半分は偏光方向が９０度回転する。例えば、中間像９０４の手前でのレーザ光Ｌ９０３が水平偏光の場合は、λ／２波長板９０５を通過する部分のみ垂直偏光になる。すなわち、中間像９０４から進んだレーザ光Ｌ９０４は、直交する２方向の偏光方向を有するようになる。レーザ光Ｌ９０４は、リレーレンズ９０３ｃを通り、２枚のミラー９０６ａ、９０６ｂで折り返される。２枚のミラー９０６ａ、９０６ｂで折り返されたレーザ光Ｌ９０５は、無偏光ハーフミラー９０７に入射する。レーザ光Ｌ９０５が無偏光ハーフミラー９０７に入射する際に、パワーの半分が反射して、レーザ光Ｌ９０６のように下方に進むように２分割される。無偏光ハーフミラー９０７を透過する半分のパワーのレーザ光（ただし図示していない）は何も利用されずに損失になる。例えば、レーザ光９０５のパワーを１００とすると、レーザ光９０６のパワーは、５０である。
【００１６】
なお、無偏光ハーフミラー９０７とは、入射するレーザ光がＳ波であってもＰ波であっても、透過率及び反射率が共にほぼ５０％となる特性を有するビームスプリッタのことである。ただし５０％というのは、基板の内部吸収、コーティング膜による吸収、及び表面での散乱などの損失を無視した場合の値である。
【００１７】
一方、無偏光ハーフミラー９０７から下方に進むレーザ光Ｌ９０６は、対物レンズ９０８を通ってＥＵＶマスク８０７を照明する。この際に、対物レンズ９０８とリレーレンズ９０３ｃとによって、中間像９０４がＥＵＶマスク８０７のパターン面に縮小投影されるようになっている。その結果、対物レンズ９０８の視野内では、均一な照明光が照射される。ただし、中間像９０４から進むレーザ光Ｌ９０４は、直交する２方向の偏光方向を有している。
【００１８】
図４は、対物レンズで観察される視野内の偏光状態を例示した平面図である。図４に示すように、対物レンズ９０８の視野内の照明光の偏光状態は、対物レンズ９０８の円形状の視野内の左半分と右半分とで異なっている。例えば、右半分は、水平偏光の状態であり、左半分は、垂直偏光の状態となっている。
【００１９】
一方、レーザ光Ｌ９０６で照明されたＥＵＶマスク８０７のパターンから発生する、パターン情報を有する光Ｄ９０１は、対物レンズ９０８を通り、無偏光ハーフミラー９０７を透過する。無偏光ハーフミラー９０７を透過した光Ｄ９０２は、ミラー９０９で折り返されてから、リレーレンズ９０３ｄを通る。リレーレンズ９０３ｄを通った光Ｄ９０３は、２台のＴＤＩカメラ９１１ａ、９１１ｂが配置されている方に進む。ただし、これらの直前に空間分割ミラー９１０がビーム断面の半分まで挿入されている。このため、ビームの下半分は、空間分割ミラー９１０で反射してＴＤＩカメラ９１１ａに向かい、上半分はＴＤＩカメラ９１１ｂに進む。その際に、対物レンズ９０８とリレーレンズ９０３ｄとで投影光学系が形成されているため、ＥＵＶマスク８０７のパターン面がＴＤＩカメラ９１１ａと９１１ｂに投影されることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特許第４７０１４６０号明細書
【特許文献２】特開２００９−２２３０９５号公報
【特許文献３】特開平０５−１０９６０１号公報
【特許文献４】特開２０１３−０２４７７２号公報
【特許文献５】特開２０１７−００９３７９号公報
【特許文献６】特開２０１７−０９０１４７号公報
【特許文献７】特開２０１４−０４８２１７号公報
【特許文献８】特開平４−２８９４０９号公報
【特許文献９】特開２００３−３４４３０６号公報
【特許文献１０】特開２００９−２１６６４８号公報
【特許文献１１】特開２０１０−０９２９８４号公報
【特許文献１２】特開２０１２−１２７８５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
図３に示した従来の光学系の場合には、レーザ光Ｌ９０５が無偏光ハーフミラー９０７に入射する際に、パワーの半分は、無偏光ハーフミラー９０７を透過して損失になる。また、無偏光ハーフミラー９０７で反射して下方に向かうレーザ光Ｌ９０６は、照明光として利用される。しかしながら、ＥＵＶマスク８０７から発生して上方に進む回折光Ｄ９０１は、無偏光ハーフミラー９０７を再び通過することになる。このため、パワーの半分は、無偏光ハーフミラー９０７で反射して損失になる。したがって、ＴＤＩカメラ９１１ａ、及び９１１ｂに到達する光Ｄ９０３は、無偏光ハーフミラー９０７手前のレーザ光Ｌ９０５を基準に考えると、無偏光ハーフミラー９０７を２回通過することになるため、パワーの３／４が無駄になってしまう。
【００２２】
以上を定量的に説明する。レーザ光Ｌ９０５の相対パワーを１００とする。無偏光ハーフミラー９０７の反射率を５０％、透過率を５０％（基板の内部吸収、コーティング膜による吸収、及びミラー表面での散乱による損失を無視する）とする。そうすると、レーザ光Ｌ９０６の相対パワーは５０となる。また、対物レンズ９０８の透過率を１００％とし（レンズ硝材の内部吸収、コーティング膜による吸収、及びレンズ表面での散乱による損失を無視する）、ＥＵＶマスク８０７のパターン面を１００％の反射面とする。そうすると、ＥＵＶマスク８０７のパターン面から発生する光Ｄ９０１の相対パワーは、理想的には、５０になる。
【００２３】
光Ｄ９０１が無偏光ハーフミラー９０７を透過した光Ｄ９０３の相対パワーは２５となる。光Ｄ９０３は、空間分割ミラー９１０によって２つに分かれる。空間分割ミラー９１０の反射面の反射率を１００％とすると、ＴＤＩカメラ９１１ａに到達する光Ｄ９０３ａの相対パワーは１２．５になり、ＴＤＩカメラ９１１ｂに到達する光Ｄ９０３ｂの相対パワーは１２．５になる。すなわち、光Ｄ９０３ａと光Ｄ９０３ｂの相対パワーの合計は２５になる。よって、ＥＵＶマスク８０７を検査するＴＤＩカメラ９１１が用いる検出光は、元の相対パワーの１／４しか利用できないことになる。
【００２４】
このようなＴＤＩカメラに到達する検出光の低減は、直線偏光を含む照明光を用いた場合に限らず、円偏光を含む照明光を用いた場合にも発生することが考えられる。
【００２５】
本発明の目的は、照明光及び検出光のパワー損失を低減することができるパターン検査装置及びパターン検査方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本発明に係るパターン検査装置は、第１直線偏光を含む照明光の一部の偏光状態を変化させ、前記第１直線偏光を含む第１ビーム及び円偏光を含む第２ビームを有する前記照明光を生成する分割部と、前記第１ビーム及び前記第２ビームを有する前記照明光を集光することによって検査対象を照明するとともに、前記第１ビームで照明された前記検査対象からの第１光、及び、前記第２ビームで照明された前記検査対象からの第２光を透過させる対物レンズと、前記第１光を検出する第１検出器及び前記第２光を検出する第２検出器と、を備え、前記分割部は、前記対物レンズを透過させた前記第１光を前記第１検出器に導くとともに、前記対物レンズを透過させた前記第２光の前記偏光状態を変化させ、前記第１直線偏光と異なる偏光方向の第２直線偏光を含むように変換した前記第２光を前記第２検出器に導く。このような構成によって、照明光及び検出光のパワー損失を低減することができる。
【００２７】
また、本発明に係るパターン検査方法は、第１直線偏光を含む照明光の一部の偏光状態を変化させ、前記第１直線偏光を含む第１ビーム及び円偏光を含む第２ビームを有する前記照明光を生成するステップと、前記第１ビーム及び前記第２ビームを有する前記照明光を対物レンズにより集光することにより検査対象を照明するステップと、前記第１ビームで照明された前記検査対象からの第１光、及び、前記第２ビームで照明された前記検査対象からの第２光を前記対物レンズに対して透過させるステップと、前記検査対象からの前記第１光を第１検出器に導くステップと、前記検査対象からの前記第２光の前記偏光状態を変化させ、前記第１直線偏光と異なる偏光方向の第２直線偏光を含むように変換された前記第２光を第２検出器に導くステップと、前記第１検出器で検出された前記第１光及び前記第２検出器で検出された前記第２光を用いて前記検査対象を検査するステップと、を備える。このような構成によって、照明光及び検出光のパワー損失を低減することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、照明光及び検出光のパワー損失を低減することができ、必要となる元のレーザ装置のパワーを低減することができるパターン検査装置及びパターン検査方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】パターン検査装置を例示した構成図である。
【図２】ＥＵＶマスクを例示した断面図である。
【図３】ＥＵＶマスク検査装置の光学系を示した構成図である。
【図４】対物レンズで観察される視野内の偏光状態を例示した平面図である。
【図５】比較例に係るパターン検査装置を例示した構成図である。
【図６】比較例に係るパターン検査装置の偏光制御部を例示した構成図である。
【図７】比較例に係るパターン検査装置の対物レンズにおける視野内の偏光状態を例示した図である。
【図８】実施形態１に係るパターン検査装置を例示した構成図である。
【図９】実施形態１に係るパターン検査装置の投影光学系を例示した構成図である。
【図１０】実施形態１に係るパターン検査方法を例示したフローチャート図である。
【図１１】実施形態２に係るパターン検査装置の投影光学系を例示した構成図である。
【図１２】実施形態３に係るパターン検査装置の投影光学系を例示した構成図である。
【図１３】実施形態４に係るパターン検査装置の投影光学系を例示した構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本実施形態の具体的構成について図面を参照して説明する。以下の説明は、本発明の好適な実施の形態を示すものであって、本発明の範囲が以下の実施の形態に限定されるものではない。以下の説明において、同一の符号が付されたものは実質的に同様の内容を示している。
【００３１】
（比較例）
実施形態に係るパターン検査装置を説明する前に、比較例に係るパターン検査装置を説明する。これにより、実施形態をより明確にする。図５は、比較例に係るパターン検査装置を例示した構成図である。
【００３２】
図５に示すように、パターン検査装置１００は、レンズ１０１ａ〜１０１ｄ、ホモジナイザー１０２、偏光制御部１０３、ハーフミラー１０４、対物レンズ１０５、ミラー１０７ａ〜１０７ｃ、投影レンズ１０８、偏光分割部１０９、検出器１２０ａ〜１２０ｃを備えている。
【００３３】
パターン検査装置１００は、検査対象として、例えば、ＥＵＶマスク１０６のパターンとし、パターンの欠陥を検査する。検査対象を照明する照明光は、例えば、レーザ光である。図示しないレーザ装置から直線偏光を含む照明光Ｌ１０１が出射される。ここで、パターン検査装置１００の説明のために、ＸＹＺ直交座標系を導入する。例えば、便宜上、＋Ｚ軸方向を上方、−Ｚ軸方向を下方と呼ぶ。照明光Ｌ１０１は、例えば、−Ｙ軸方向に出射される。出射されたレーザ光Ｌ１０１は、レンズ１０１ａによって集光され、ホモジナイザー１０２に入射する。
【００３４】
ホモジナイザー１０２は、例えば、ガラスロッドを含む光学部材であり、Ｙ軸方向に延びた形状をしている。ホモジナイザー１０２のＹ軸方向の両端は、矩形の端面を有している。ホモジナイザー１０２は、入射した照明光の強度分布を空間的に均一にする。具体的には、ホモジナイザー１０２に入射した照明光Ｌ１０１は、内部で全反射を繰り返しながら進む。ホモジナイザー１０２の出射面から、空間的に均一な強度分布の照明光Ｌ１０２が出射する。
【００３５】
ホモジナイザー１０２から出射した照明光Ｌ１０２は、レンズ１０１ｂに入射する。照明光Ｌ１０２は、例えば、発散光である。レンズ１０１ｂを通った照明光Ｌ１０２は、平行ビームに変換される。平行ビームに変換された照明光Ｌ１０２は、レンズ１０１ｃを通ることにより集光される。レンズ１０１ｃにより集光された照明光Ｌ１０３は、収束光である。レンズ１０１ｂ及びレンズ１０１ｃによって、ホモジナイザー１０２の出射面での像がレンズ１０１ｃの集光部に投影される。よって、レンズ１０１ｃの集光部に中間投影像が形成される。
【００３６】
レンズ１０１ｃの集光部の位置には、偏光制御部１０３が配置されている。すなわち、偏光制御部１０３は、ホモジナイザー１０２の出射面と共役な位置に配置されている。ホモジナイザー１０２を透過した照明光Ｌ１０３は、偏光制御部１０３に入射する。
【００３７】
図６は、比較例に係るパターン検査装置１００の偏光制御部１０３を例示した構成図である。図６に示すように、偏光制御部１０３は、λ／４波長板１０３ａ及び１０３ｂを含んでいる。λ／４波長板１０３ａ及び１０３ｂは、照明光Ｌ１０３の光軸ＬＣ方向に部分的に重なっている。
【００３８】
例えば、λ／４波長板１０３ａは、照明光Ｌ１０３の光軸ＬＣに直交する断面の下側２／３を受光するように、下方から光路に挿入されている。λ／４波長板１０３ｂは、照明光Ｌ１０３の光軸ＬＣに直交する断面の下側１／３を受光するように、下方から光路に挿入されている。よって、断面の下側１／３で、λ／４波長板１０３ａ及びλ／４波長板１０３ｂは重なっている。また、λ／４波長板１０３ａの上端は、λ／４波長板１０３ｂの上端よりも、上方にずれている。例えば、照明光Ｌ１０３の集光部におけるビーム径が１［ｍｍ］の場合には、λ／４波長板１０３ａの上端は、λ／４波長板１０３ｂの上端よりも、０．３［ｍｍ］だけ上方にずれている。
【００３９】
レンズ１０１ｃで集光された照明光Ｌ１０３は、偏光制御部１０３に入射する。照明光Ｌ１０３の光軸ＬＣに直交する断面の下側２／３の部分は、λ／４波長板１０３ａを透過する。一方、照明光Ｌ１０３の断面の上側１／３の部分は、λ／４波長板１０３ａ及びλ／４波長板１０３ｂを通らない。照明光Ｌ１０４の上側１／３の部分は、照明光の偏光状態は変化しない。照明光Ｌ１０４の上側１／３の部分は、偏光制御部１０３に入射前の照明光Ｌ１０３と位相差０［°］の直線偏光を含むビームＬ１００ａとなっている。
【００４０】
λ／４波長板１０３ａを透過した照明光Ｌ１０３の下側半分は、λ／４波長板１０３ｂを透過する。よって、照明光Ｌ１０３の断面の下側１／３の部分は、λ／４波長板１０３ａ及びλ／４波長板１０３ｂを透過する。これにより、照明光Ｌ１０４の下側１／３の部分は、λ／２波長板を透過するのと同じ作用を受ける。すなわち、照明光Ｌ１０４の下側１／３の部分は、ビームＬ１００ａと偏光方向が異なった直線偏光を含むビームＬ１００ｂとなっている。例えば、ビームＬ１００ｂの偏光方向は、ビームＬ１００ａの偏光方向に対して、９０度回転する。したがって、偏光制御部１０３に入射前の照明光Ｌ１０３の偏光方向と直交する方向の直線偏光になる。
【００４１】
λ／４波長板１０３ａを透過した照明光Ｌ１０３の上側半分は、そのまま通り抜ける。よって、照明光Ｌ１０４の中央部１／３の部分は、λ／４波長板１０３ａのみを通る。これにより、照明光Ｌ１０４の中央部１／３の部分は、円偏光を含むビームＬ１００ｃとなっている。
【００４２】
このように、偏光制御部１０３は、入射した照明光の一部の偏光状態を変化させ、入射前と同じ直線偏光を含むビームＬ１００ａ、入射前と偏光方向が異なる直線偏光を含むビームＬ１００ｂ、及び、円偏光を含むビームＬ１００ｃを有する照明光Ｌ１０４を生成する。本実施形態において、ビームＬ１００ａは、λ／４波長板１０３ａ及びλ／４波長板１０３ｂ以外の部分を透過した照明光であり、ビームＬ１００ｂは、λ／４波長板１０３ａ及びλ／４波長板１０３ｂが重なった部分を透過した照明光であり、ビームＬ１００ｃは、λ／４波長板だけの部分を透過した照明光である。
【００４３】
偏光制御部１０３により一部の偏光状態が変化した照明光Ｌ１０４は、レンズ１０１ｄを通って平行なビームに変換される。レンズ１０１ｄで平行光に変換された照明光Ｌ１０５は、ミラー１０７ａで反射する。例えば、ミラー１０７ａで反射された照明光Ｌ１０５は、＋Ｚ軸方向に進む。ミラー１０７ａで反射した照明光Ｌ１０５は、ミラー１０７ｂで反射する。例えば、ミラー１０７ｂで反射した照明光Ｌ１０５は、＋Ｙ軸方向に進む。ミラー１０７ｂで反射した照明光Ｌ１０５は、ハーフミラー１０４に入射する。
【００４４】
ハーフミラー１０４に入射した照明光Ｌ１０５の一部は、ハーフミラー１０４によって反射し、下方、すなわち、−Ｚ軸方向に進む。例えば、照明光Ｌ１０５のうち、パワー的に約５０％の照明光Ｌ１０６は、下方に進む。
【００４５】
下方に進む照明光Ｌ１０６は、対物レンズ１０５を通って、検査対象であるＥＵＶマスク１０６のパターン面の微小領域に集光する。本実施形態では、レンズ１０１ｄと対物レンズ１０５とでリレー光学系が構成されている。そして、偏光制御部１０３は、検査対象と共役な位置に配置されている。このため、偏光制御部１０３の近傍における中間投影像が、ＥＵＶマスク１０６の表面、すなわち、パターン面に投影される。よって、ＥＵＶマスク１０６のパターン面には、均一な強度分布の照明光Ｌ１０６が照明される。
【００４６】
図７は、比較例に係るパターン検査装置１００の対物レンズ１０５における視野１１０内の偏光状態を例示した図である。対物レンズ１０５の視野１１０内においては、図７に示すような偏光状態で、ＥＵＶマスク１０６のパターン面が照明される。例えば、対物レンズ１０５の視野１１０内には、ビームＬ１００ａで照明された部分、ビームＬ１００ｂで照明された部分及びビームＬ１００ｃで照明された部分を含んでいる。ビームＬ１００ａは、例えば、パターン面に平行な面内における横方向の偏光方向（水平偏光）を含んでいる。ビームＬ１００ｂは、例えば、パターン面に平行な面内における縦方向の偏光方向（垂直偏光）を含んでいる。ビームＬ１００ｃは、例えば、パターン面に平行な面内における円偏光を含んでいる。
【００４７】
対物レンズ１０５の視野１１０内には、検査対象の検査領域１１１が含まれている。検査領域１１１は、視野１１０内において、例えば、矩形状の領域である。例えば、検査領域１１１を三等分したときに、検査領域１１１の１／３は、ビームＬ１００ａで照明された部分であり、１／３は、ビームＬ１００ｂで照明された部分であり、１／３は、ビームＬ１００ｃで照明された部分である。ビームＬ１００ｃで照明された部分は、ビームＬ１００ａで照明された部分及びビームＬ１００ｂで照明された部分の間に配置されている。
【００４８】
このように、対物レンズ１０５は、検査対象に対して、ビームＬ１００ａ、ビームＬ１００ｂ及びビームＬ１００ｃを有する照明光を集光することにより検査対象を照明する。
【００４９】
照明光Ｌ１０６で照明された検査対象からの光Ｄ１０１は、照明光Ｌ１０６が検査対象で反射した反射光、検査対象で回折された回折光、検査対象からの蛍光等を含んでもよい。検査対象からの光Ｄ１０１は、検査対象であるＥＵＶマスク１０６のパターン情報を含んでいる。検査対象からの光Ｄ１０１は、ビームＬ１００ａで照明された部分からの光Ｄ１００ａ、ビームＬ１００ｂで照明された部分からの光Ｄ１００ｂ及びビームＬ１００ｃで照明された部分からの光Ｄ１００ｃを含んでいる。
【００５０】
対物レンズ１０５は、ビームＬ１００ａで照明された検査対象からの光Ｄ１００ａ、ビームＬ１００ｂで照明された検査対象からの光Ｄ１００ｂ及びビームＬ１００ｃで照明された検査対象からの光Ｄ１００ｃを透過させる。したがって、対物レンズ１０５は、光Ｄ１００ａ、光Ｄ１００ｂ及び光Ｄ１００ｃを含む光Ｄ１０１を透過させる。
【００５１】
対物レンズ１０５を透過した光Ｄ１０１は、上方、すなわち、＋Ｚ軸方向に進み、ハーフミラー１０４に入射する。ハーフミラー１０４に入射した光Ｄ１０１の一部は、ハーフミラー１０４を透過する。ハーフミラー１０４を透過した光Ｄ１０２は、ミラー１０７ｃで反射され、例えば、−Ｙ軸方向に進む。ミラー１０７ｃで反射された光Ｄ１０２は、投影レンズ１０８により集光される。投影レンズ１０８の集光部の近傍には、偏光分割部１０９が配置されている。投影レンズ１０８により集光された光Ｄ１０３は、偏光分割部１０９に入射する。投影レンズ１０８は、対物レンズ１０５及びレンズ１０１ｄとリレー光学系を構成している。よって、ＥＵＶマスク１０６のパターン面及び偏光制御部１０３と共役な位置の近傍に、偏光分割部１０９が配置されている。なお、対物レンズ１０５の倍率は数１００倍なので、偏光分割部１０９が配置される共役な位置の近傍の範囲は、光軸に沿って拡がっている。よって、投影レンズ１０８により集光された光Ｄ１０３は、偏光分割１０９において、平行に近い状態になっている。
【００５２】
偏光分割部１０９は、空間分割ミラー１０９ａ及び１０９ｂを含んでいる。空間分割ミラー１０９ａは、検査対象からの光Ｄ１０３の上側１／３の部分が反射するように配置されている。よって、空間分割ミラー１０９ａは、ビームＬ１００ａで照明された検査対象からの光Ｄ１００ａを反射する。空間分割ミラー１０９ｂは、検査対象からの光Ｄ１０３の下側１／３の部分が反射するように配置されている。よって、空間分割ミラー１０９ｂは、ビームＬ１００ｂで照明された検査対象からの光Ｄ１００ｂを反射する。検査対象からの光Ｄ１０３の中央部分は、空間分割ミラー１０９ａ及び１０９ｂに入射せず、空間分割ミラー１０９ａ及び１０９ｂの間を通り抜ける。
【００５３】
空間分割ミラー１０９ａで反射した光Ｄ１００ａは、検出器１２０ａに入射する。なお、検出器１２０ａ〜１２０ｃは、例えば、ＴＤＩカメラ、または、ＴＤＩカメラのセンサである。空間分割ミラー１０９ｂで反射した光Ｄ１００ｂは、検出器１２０ｂに入射する。空間分割ミラー１０９ａ及び１０９ｂに入射せず、空間分割ミラー１０９ａ及び１０９ｂの間を通り抜けた光Ｄ１００ｃは、検出器１２０ｃに入射する。
【００５４】
このように、偏光分割部１０９は、対物レンズ１０５を透過した光Ｄ１００ａ、光Ｄ１００ｂ及び光Ｄ１００ｃを、それぞれ、検出器１２０ａ、検出器１２０ｂ及び検出器１２０ｃに導く。具体的には、偏光分割部１０９によって、水平偏光を含む光Ｄ１００ａ、垂直偏光を含む光Ｄ１００ｂ、及び、円偏光を含む光Ｄ１００ｃを有する光Ｄ１０３の断面の各１／３は、それぞれ、各ＴＤＩカメラのセンサに投影される。
【００５５】
パターン検査装置１００は、検出器１２０ａにより検出された光Ｄ１００ａ、検出器１２０ｂで検出された光Ｄ１００ｂ及び検出器１２０ｃで検出された光Ｄ１００ｃに基づいて検査対象を検査する。例えば、パターン検査装置１００は、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等の図示しない処理部を備え、各検出器により検出された各光を用いて処理した画像から検査対象を検査する。
【００５６】
比較例においても、照明光のパワーを定量的に説明する。図５に示すように、照明光Ｌ１０５の相対パワーを１００とする。ハーフミラー１０４の反射率を５０％、透過率を５０％（基板の内部吸収、コーティング膜による吸収、及びミラー表面での散乱による損失を無視する）とする。そうすると、照明光Ｌ１０６の相対パワーは５０となる。また、対物レンズ１０５の透過率を１００％とし（レンズ硝材の内部吸収、コーティング膜による吸収、及びレンズ表面での散乱による損失を無視する）、ＥＵＶマスク１０６のパターン面を１００％の反射面とする。そうすると、ＥＵＶマスク１０６のパターン面から発生する光Ｄ１０１の相対パワーは、理想的には、５０になる。
【００５７】
光Ｄ１０１がハーフミラー１０４を透過した光Ｄ１０２の相対パワーは２５となる。光Ｄ１０２は、偏光分割部１０９によって３つに分かれる。偏光分割部１０９の各ミラーの反射面の反射率を１００％とすると、ＴＤＩカメラ１２０ａに到達する光Ｄ１００ａ、ＴＤＩカメラ１２０ｂに到達する光Ｄ１００ｂ及びＴＤＩカメラ１２０ｃに到達する光Ｄ１００ｃの各相対パワーは８．３になる。すなわち、光Ｄ１００ａ〜光Ｄ１００ｃの相対パワーの合計は２５になる。よって、ＥＵＶマスク１０６を検査するＴＤＩカメラ１２０ａ〜１２０ｃが用いる検出光は、元の相対パワーの１／４しか利用できないことになる。
【００５８】
（実施形態１）
次に、実施形態１に係るパターン検査装置を説明する。図８は、実施形態１に係るパターン検査装置を例示した構成図である。図８に示すように、パターン検査装置１は、集光レンズ１１、ホモジナイザー１２、リレーレンズ１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、ミラー１４、分割部２０、対物レンズ１５、検出器１６ａ〜１６ｃを備えている。
【００５９】
パターン検査装置１は、検査対象を検査する。検査対象は、例えば、ＥＵＶマスク１７のパターンである。具体的には、パターン検査装置１は、ＥＵＶマスク１７のパターンにおける欠陥を検査する。ＥＵＶマスク１７は、そのパターン面が上向きになるように配置されている。検査対象を照明する照明光は、例えば、レーザ光である。図示しないレーザ装置から直線偏光の照明光Ｌ１が出射される。
【００６０】
ここで、パターン検査装置１の説明のために、ＸＹＺ直交座標系を導入する。例えば、便宜上、＋Ｚ軸方向を上方、−Ｚ軸方向を下方と呼ぶ。なお、ＸＹＺ直交座標軸系は、パターン検査装置１の説明のためのものであり、実際に使用されるパターン検査装置１及び各光学部材の方向を示すものではない。照明光Ｌ１は、例えば、＋Ｚ軸方向に出射される。出射された照明光Ｌ１は、レンズ１１によって集光され、ホモジナイザー１２に入射する。照明光Ｌ１は、直線偏光を含んでいる。直線偏光は、例えばＳ波である。
【００６１】
Ｓ波の直線偏光をＳ偏光ともいう。なお、直線偏光は、Ｐ波の直線偏光、すなわち、Ｐ偏光でもよい。Ｐ偏光は、Ｓ偏光と異なる偏光方向である。例えば、Ｐ偏光は、Ｓ偏光と直交した偏光方向である。直線偏光は、Ｓ偏光及びＰ偏光以外の方向の直線偏光でもよい。また、Ｓ偏光を第１直線偏光といい、Ｐ偏光を第２直線偏光という場合もあるし、Ｓ偏光を第２直線偏光といい、Ｐ偏光を第１直線偏光という場合もある。さらに、Ｓ偏光及びＰ偏光以外の相互に異なる２つの方向の直線偏光を、第１直線偏光及び第２直線偏光という場合もある。
【００６２】
ホモジナイザー１２から出射した照明光Ｌ２は、リレーレンズ１３ａに入射する。照明光Ｌ２は、例えば、発散光である。リレーレンズ１３ａを通った照明光Ｌ３は、平行光に変換される。平行光に変換された照明光Ｌ３は、ミラー１４で折り曲げられて、リレーレンズ１３ｂを通り、レーザ光Ｌ４のように投影光学系Ｐ内に進む。
【００６３】
次に投影光学系Ｐ内での構成を、部分的に拡大して描かれた図９を用いて説明する。図９は、実施形態１に係るパターン検査装置１の投影光学系を例示した構成図である。図９に示すように、リレーレンズ１３ｂの集光部の位置には、分割部２０が配置されている。すなわち、分割部２０は、ホモジナイザー１２の出射面と共役な位置の近傍に配置されている。リレーレンズ１３ｂで集光された照明光Ｌ４は、分割部２０に入射する。
【００６４】
分割部２０は、ハーフミラー２１、偏光ビームスプリッタ２２、λ／４波長板２３、λ／２板２４、ミラー２５ｂ、ミラー２５ｃを有している。分割部２０は、Ｓ偏光を含む照明光Ｌ４の一部の偏光状態を変化させ、Ｓ偏光を含むビームＬ１ａ、Ｐ偏光を含むビームＬ１ｂ及び円偏光を含むビームＬ１ｃを有する照明光Ｌ５を生成する。
【００６５】
ハーフミラー２１は、Ｓ偏光を含む照明光Ｌ４の一部をビームＬ１ａとして反射する。また、ハーフミラー２１は、Ｓ偏光を含む照明光Ｌ４の一部をビームＬ１ｂとして反射する。それとともに、ハーフミラー２１は、Ｓ偏光を含む照明光Ｌ４の一部をビームＬ１ｃとして透過させる。ハーフミラー２１で反射及び透過した直後において、ビームＬ１ａ、ビームＬ１ｂ及びビームＬ１ｃは、Ｓ偏光を含んでいる。
【００６６】
偏光ビームスプリッタ２２は、ハーフミラー２１を透過した照明光Ｌ４を反射させる。具体的には、偏光ビームスプリッタ２２には、ハーフミラー２１を透過した照明光Ｌ４が入射する。偏光ビームスプリッタ２２は、例えば、Ｓ偏光を反射させ、Ｐ偏光を透過させる。ハーフミラー２１を透過した照明光Ｌ４は、Ｓ偏光を含む。よって、偏光ビームスプリッタ２２で反射して、下方に進む。
【００６７】
λ／４波長板２３は、偏光ビームスプリッタ２２で反射した照明光Ｌ４の偏光状態を変化させ、円偏光を含むビームＬ１ｃに変換させる。具体的には、λ／４波長板２３は、偏光ビームスプリッタ２２で反射した照明光Ｌ４を透過させる際に、その偏光状態を、Ｓ偏光を含むビームから、円偏光を含むビームＬ１ｃに変換させる。
【００６８】
λ／２波長板２４は、ハーフミラー２１で反射した照明光Ｌ４の偏光状態を変化させ、Ｐ偏光を含むビームＬ１ｂに変換させる。
【００６９】
ビームＬ１ａ、ビームＬ１ｂ及びビームＬ１ｃを有する照明光Ｌ５は、下方、すなわち、−Ｚ軸方向に進む。下方に進む照明光Ｌ５は、リレーレンズ１３ｃに入射する。リレーレンズ１３ｃに入射する照明光Ｌ５は、Ｓ偏光のビームＬ１ａ、Ｐ偏光のビームＬ１ｂ及び円偏光のビームＬ１ｃを含んでいる。リレーレンズ１３ｃは、照明光Ｌ５を平行光に変換する。リレーレンズ１３ｃによって平行光に変換された照明光Ｌ５は、対物レンズ１５に入射する。
【００７０】
照明光Ｌ５は、対物レンズ１５を通って、検査対象であるＥＵＶマスク１７のパターン面の微小領域に集光する。本実施形態では、レンズ１３ｃと対物レンズ１５とでリレー光学系が構成されている。そして、分割部２０は、検査対象と共役な位置の近傍に配置されている。このため、分割部２０の近傍における中間投影像が、ＥＵＶマスク１７の表面、すなわち、パターン面に投影される。よって、ＥＵＶマスク１７のパターン面には、均一な強度分布の照明光Ｌ６が照明される。
【００７１】
図９には、対物レンズ１５における視野１１０内の偏光状態を例示している。対物レンズ１５の視野１１０内のパターン面は、Ｓ偏光のビームＬ１ａ、Ｐ偏光のビームＬ１ｂ及び円偏光のビームＬ１ｃによって照明されている。
【００７２】
このように、対物レンズ１５は、ビームＬ１ａ、ビームＬ１ｂ及びビームＬ１ｃを有する照明光Ｌ６を集光することにより検査対象を照明する。それとともに、対物レンズ１５は、ビームＬ１ａで照明された検査対象からの光Ｄ１ａ、ビームＬ１ｂで照明された検査対象からの光Ｄ１ｂ、及び、ビームＬ１ｃで照明された検査対象からの光Ｄ１ｃを透過させる。光Ｄ１ａは、Ｓ偏光を含んでいる。光Ｄ１ｂは、Ｐ偏光を含んでいる。光Ｄ１ｃは、円偏光を含んでいる。ただし、光Ｄ１ｃは、ビームＬ１ｃに含まれた円偏光と逆回転の円偏光を含んでいる。
【００７３】
照明光Ｌ６で照明された検査対象からの光Ｄ１は、光Ｄ１ａ、光Ｄ１ｂ及びＤ１ｃを含んでいる。検査対象からの光Ｄ１は、照明光Ｌ６が検査対象で反射した反射光、検査対象で回折された回折光、検査対象からの蛍光等を含んでもよい。検査対象からの光Ｄ１は、検査対象であるＥＵＶマスク１７のパターン情報を含んでいる。
【００７４】
検査対象からの光Ｄ１は、平行光に変換され、上方、すなわち、＋Ｚ軸方向に進む。そして、リレーレンズ１３ｃを透過した光Ｄ１は、分割部２０に入射する。リレーレンズ１３ｃは、対物レンズ１５とリレー光学系を構成している。よって、ＥＵＶマスク１７のパターン面と共役な位置の近傍に、分割部２０が配置されている。なお、対物レンズ１５の倍率は数１００倍なので、分割部２０が配置される共役な位置の近傍の範囲は、光軸に沿って拡がっている。よって、リレーレンズ１３ｃを透過した光Ｄ１は、分割部２０において、平行に近い状態になっている。
【００７５】
分割部２０は、検査対象からの光Ｄ１ａを検出器１６ａに導く。また、分割部２０は、検査対象からの光Ｄ１ｂの偏光状態を変化させ、Ｓ偏光を含むように変換した光Ｄ１ｂを検出器１６ｂに導く。さらに、分割部２０は、検査対象からの光Ｄ１ｃの偏光状態を変化させ、Ｐ偏光を含むように変換した光Ｄ１ｃを検出器１６ｃに導く。
【００７６】
具体的には、ハーフミラー２１は、光Ｄ１ａを透過させる。光Ｄ１ａは、Ｓ偏光を含んでいる。ハーフミラー２１を透過した光Ｄ１ａは、＋Ｚ軸方向に進み、検出器１６ａにより検出される。
【００７７】
λ／２波長板２４は、検査対象からの光Ｄ１ｂの偏光状態を変化させ、Ｓ偏光を含むように変換する。すなわち、λ／２波長板２４を透過する際に、Ｐ偏光を含む光Ｄ１ｂは、Ｓ偏光を含むように変換される。ハーフミラー２１は、光Ｄ１ｂを透過させる。ハーフミラー２１を透過した光Ｄ１ｂは、＋Ｚ軸方向に進み、ミラー２５ｂで反射される。ミラー２５ｂで反射された光Ｄ１ｂは、検出器１６ｂにより検出される。
【００７８】
λ／４波長板２３は、検査対象からの光Ｄ１ｃの偏光状態を変化させ、Ｐ偏光を含むように変換する。すなわち、λ／４波長板２３を透過する際に、円偏光を含む光Ｄ１ｃは、Ｐ偏光を含むように変換される。偏光ビームスプリッタ２２は、Ｐ偏光を含む光Ｄ１ｃを透過させる。偏光ビームスプリッタ２２を透過した光Ｄ１ｃは、＋Ｚ軸方向に進み、ミラー２５ｃで反射される。ミラー２５ｃで反射された光Ｄ１ｃは、検出器１６ｃにより検出される。
【００７９】
パターン検査装置１は、検出器１６ａにより検出された光Ｄ１ａ、検出器１６ｂで検出された光Ｄ１ｂ及び検出器１６ｃで検出された光Ｄ１ｃに基づいて検査対象を検査する。例えば、パターン検査装置１は、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等の図示しない処理部を備え、各検出器により検出された各光を用いて処理した画像から検査対象を検査する。
【００８０】
本実施形態においても、照明光のパワーを定量的に説明する。図９に示すように、照明光Ｌ４の相対パワーを１００とする。ハーフミラー２１の反射率を５０％、透過率を５０％（基板の内部吸収、コーティング膜による吸収、及びミラー表面での散乱による損失を無視する）とする。そうすると、照明光Ｌ５の相対パワーは１００となる。すなわち、ビームＬ１ａは２５、ビームＬ１ｂは２５、ビームＬ１ｃは５０である。
【００８１】
また、対物レンズ１０５の透過率を１００％とし（レンズ硝材の内部吸収、コーティング膜による吸収、及びレンズ表面での散乱による損失を無視する）、ＥＵＶマスク１７のパターン面を１００％の反射面とする。そうすると、ＥＵＶマスク１７のパターン面から発生する光Ｄ１の相対パワーは、理想的には、１００になる。
【００８２】
光Ｄ１のうち、ハーフミラー２１を透過した光Ｄ１ａの相対パワーは１２．５となる。光Ｄ１のうち、ハーフミラー２１を透過した光Ｄ１ｂの相対パワーは１２．５となる。光Ｄ１のうち、偏光ビームスプリッタ２２を透過した光Ｄ１ｃは、５０のままである。すなわち、光Ｄ１ａ〜光Ｄ１ｃの相対パワーの合計は７５になる。よって、照明光及び検出光のパワー損失を大幅に低減することができる。また、円偏光を含むビームＬ１ｃのパワーを、Ｓ偏光及びＰ偏光を含むビームＬ１ａ及びＬ１ｂのパワーに対して、２倍とすることができる。
【００８３】
＜パターン検査方法＞
次に、パターン検査方法を説明する。図１０は、実施形態１に係るパターン検査方法を例示したフローチャート図である。図１０のステップＳ１１に示すように、偏光状態が異なる複数の偏光を含む照明光を生成する。例えば、Ｓ偏光を含む照明光Ｌ４の一部の偏光状態を変化させ、Ｓ偏光を含むビームＬ１ａ、Ｐ偏光を含むビームＬ１ｂ及び円偏光を含むビームＬ１ｃを有する照明光Ｌ５を生成する。
【００８４】
具体的には、照明光Ｌ５を生成する際には、Ｓ偏光を含む照明光Ｌ４の一部をビームＬ１ａとしてハーフミラー２１で反射させる。また、Ｓ偏光を含む照明光Ｌ４の一部をビームＬ１ｂとしてハーフミラー２１で反射させる。ハーフミラー２１で反射させたビームＬ１ｂを、λ／２波長板２４に透過させ、Ｐ偏光を含むビームＬ１ｂに変換させる。さらに、Ｓ偏光を含む照明光Ｌ４の一部をビームＬ１ｃとして、ハーフミラー２１を透過させる。ハーフミラー２１を透過したビームＬ１ｃを偏光ビームスプリッタ２２で反射させ、λ／４波長板２３を透過させる。これにより、ビームＬ１ｃの偏光状態を変化させ、円偏光を含むビームＬ１ｃに変換させる。
【００８５】
次に、ステップＳ１２に示すように、検査対象を照明する。具体的には、ビームＬ１ａ、ビームＬ１ｂ及びビームＬ１ｃを有する照明光Ｌ６を対物レンズ１５によって集光することにより、検査対象を照明する。
【００８６】
次に、ステップＳ１３に示すように、検査対象からの光Ｄ１を検出器に導く。具体的には、ビームＬ１ａで照明された検査対象からの光Ｄ１ａ、ビームＬ１ｂで照明された検査対象からの光Ｄ１ｂ及びビームＬ１ｃで照明された検査対象からの光Ｄ１ｃを有する光Ｄ１を、対物レンズ１５に対して透過させ、検出器に導く。
【００８７】
次に、ステップＳ１４に示すように、偏光状態が異なる検査対象からの各光を検出する。例えば、対物レンズ１５で集光された光Ｄ１ａを検出器１６ａに導く。具体的には、ハーフミラー２１を透過させた光Ｄ１ａを検出器１６ａに導く。
【００８８】
また、対物レンズ１５を透過した光Ｄ１ｂの偏光状態を変化させ、Ｓ偏光を含むように変換された光Ｄ１ｂを検出器１６ｂに導く。具体的には、対物レンズ１５を透過した光Ｄ１ｂを、λ／２波長板２４に対して透過させる。これにより、Ｐ偏光を含む光Ｄ１ｂの偏光状態を変化させ、Ｓ偏光を含むように変換する。そして、Ｓ偏光を含む光Ｄ１ｂを、ハーフミラー２１に対して透過させ、検出器１６ｂに導く。
【００８９】
さらに、対物レンズ１５を透過した光Ｄ１ｃの偏光状態を変化させ、Ｐ偏光を含むように変換された光Ｄ１ｃを検出器１６ｃに導く。具体的には、対物レンズ１５を透過した光Ｄ１ｃを、λ／４波長板２３に対して透過させる。これにより、円偏光を含む光Ｄ１ｃの偏光状態を変化させ、Ｐ偏光を含むように変換する。そして、Ｐ偏光を含む光Ｄ１ｃを偏光ビームスプリッタ２２に対して透過させ、検出器１６ｃに導く。
【００９０】
次に、ステップＳ１５に示すように、検査対象を検査する。具体的には、検出器１６ａで検出された光Ｄ１ａ、検出器１６ｂで検出された光Ｄ１ｂ、及び、検出器１６ｃで検出された光Ｄ１ｃを用いて検査対象を検査する。このようにして、検査対象を検査する。
【００９１】
次に、本実施形態の効果を説明する。本実施形態のパターン検査装置１及びパターン検査方法は、偏光方向が異なる複数の直線偏光及び円偏光を含む照明光を用いている。これにより、欠陥の検出精度を向上させることができる。
【００９２】
例えば、マスクのパターンのピッチが、一般のパターン検査装置における解像限界を下回るような場合には、Ｐ偏光及びＳ偏光のどちらの偏光を用いても、欠陥の検出感度を向上することができないことがある。しかしながら、そのような場合でも、円偏光の照明光を用いることにより、欠陥の検出感度を向上させることができる。本実施形態の照明光は、円偏光を含むので、パターンのピッチが、解像限界以下の場合でも欠陥の検出感度を向上させることができる。
【００９３】
分割部２０は、検査対象と共役な位置の近傍に配置されているので、ビームＬ１ａ、ビームＬ１ｂ及びビームＬ１ｃを含む照明光で検査対象を照明する際に、各ビームを微小な検査領域１１１に投影させることができる。よって、欠陥の検出感度を向上させ、検査精度を向上させることができる。
【００９４】
強度分布を空間的に均一にするホモジナイザー１２を透過した照明光を、分割部２０に入射させている。また、中間投影像を有するリレー光学系によって、検査対象のマスク面を照明している。よって、強度分布が均一な光学面を、マスク面上に投影させることができる。これにより、欠陥の検出感度を向上させ、検査精度を向上させることができる。
【００９５】
本実施形態のパターン検査装置１は、比較例に対して、照明光及び検出光のパワー損失を低減することができ、必要となる元のレーザ装置のパワーを低減することができる。元のレーザ装置のパワーが同じであれば、従来に比べて、２倍の信号を得ることができる。よって、ＥＵＶマスクのスキャンスピードを２倍にすることができ、１枚のＥＵＶマスクの検査時間を約半分程度に短縮することができる。
【００９６】
（実施形態２）
次に、実施形態２に係るパターン検査装置を説明する。本実施形態のパターン検査装置は、Ｓ偏光またはＰ偏光のいずれか一方の直線偏光、及び、円偏光を含む照明光で、検査対象を照明している。図１１は、実施形態２に係るパターン検査装置の投影光学系を例示した構成図である。
【００９７】
図１１に示すように、パターン検査装置２の分割部２７は、パターン検査装置１の分割部２０と比べて、λ／２波長板２４、ミラー２５ｂ及び検出器１６ｂが設けられていない。したがって、実施形態１におけるビームＬ１ｂに相当するビームが形成されていない。
【００９８】
分割部２７は、ハーフミラー２１、偏光ビームスプリッタ２２、λ／４波長板２３、ミラー２５ｃを有している。分割部２７は、Ｓ偏光を含む照明光Ｌ２４の一部の偏光状態を変化させ、Ｓ偏光を含むビームＬ２ａ及び円偏光を含むビームＬ２ｃを有する照明光Ｌ２５を生成する。
【００９９】
ハーフミラー２１は、Ｓ偏光を含む照明光Ｌ２４の一部をビームＬ２ａとして反射する。それとともに、ハーフミラー２１は、Ｓ偏光を含む照明光Ｌ２４の一部をビームＬ２ｃとして透過させる。ハーフミラー２１で反射及び透過した直後において、ビームＬ２ａ及びビームＬ２ｃは、Ｓ偏光を含んでいる。
【０１００】
偏光ビームスプリッタ２２は、ハーフミラー２１を透過したビームＬ２ｃを反射させる。λ／４波長板２３は、偏光ビームスプリッタ２２で反射したビームＬ２ｃを透過させる際に、ビームＬ２ｃの偏光状態を、Ｓ偏光を含むビームＬ２ｃから、円偏光を含むビームＬ２ｃに変換させる。
【０１０１】
ビームＬ２ａ及びビームＬ２ｃを有する照明光Ｌ２５は、下方に進む。下方に進む照明光Ｌ２５は、リレーレンズ１３ｃに入射する。リレーレンズ１３ｃによって平行光に変換された照明光Ｌ２５は、対物レンズ１５に入射する。
【０１０２】
対物レンズ１５は、ビームＬ２ａ及びビームＬ２ｃを有する照明光Ｌ２６を集光することにより、検査対象を照明する。それとともに、対物レンズ１５は、ビームＬ２ａで照明された検査対象からの光Ｄ２ａ、及び、ビームＬ２ｃで照明された検査対象からの光Ｄ２ｃを透過させる。光Ｄ２ａは、Ｓ偏光を含んでいる。光Ｄ２ｃは、円偏光を含んでいる。検査対象からの光Ｄ２は、リレーレンズ１３ｃを介して、分割部２７に入射する。
【０１０３】
分割部２７は、検査対象からの光Ｄ２ａを検出器１６ａに導く。また、分割部２７は、検査対象からの光Ｄ２ｃの偏光状態をλ／４波長板２３により変化させ、Ｐ偏光を含むように変換した光Ｄ２ｃを検出器１６ｃに導く。このようにして、パターン検査装置２は、検出器１６ａにより検出された光Ｄ２ａ、及び、検出器１６ｃで検出された光Ｄ２ｃに基づいて検査対象を検査する。
【０１０４】
本実施形態においても、図１１に示すように、照明光Ｌ２４の相対パワーを１００とする。そうすると、光Ｄ２のうち、ハーフミラー２１を透過した光Ｄ２ａの相対パワーは２５となる。光Ｄ２のうち、偏光ビームスプリッタ２２を透過した光Ｄ２ｃは、５０のままである。すなわち、光Ｄ２ａ及び光Ｄ２ｃの相対パワーの合計は７５になる。よって、照明光及び検出光のパワー損失を大幅に低減することができる。これ以外の構成、動作及び効果は、実施形態１の記載に含まれている。
【０１０５】
（実施形態３）
次に、実施形態３を説明する。本実施形態のパターン検査装置では、偏光ビームスプリッタ２２の位置を変更している。図１２は、実施形態３に係るパターン検査装置の投影光学系を例示した構成図である。図１２に示すように、本実施形態のパターン検査装置３において、分割部２８は、ハーフミラー２１、偏光ビームスプリッタ２２、λ／４波長板２３、λ／２板２４、ミラー２５ｂ、ミラー２６を有している。また、本実施形態の照明光Ｌ３４は、Ｐ偏光を含んでいる。
【０１０６】
分割部２８は、例えば、Ｐ偏光を含む照明光Ｌ３４の一部の偏光状態を変化させ、Ｐ偏光を含むビームＬ３ａ、Ｓ偏光を含むビームＬ３ｂ及び円偏光を含むビームＬ３ｃを有する照明光Ｌ３５を生成する。
【０１０７】
ハーフミラー２１は、Ｐ偏光を含む照明光Ｌ３４の一部をビームＬ３ａとして反射する。また、ハーフミラー２１は、Ｐ偏光を含む照明光Ｌ３４の一部をビームＬ３ｂとして反射する。それとともに、ハーフミラー２１は、Ｐ偏光を含む照明光Ｌ３４の一部をビームＬ３ｃとして透過させる。ハーフミラー２１で反射及び透過した直後において、ビームＬ３ａ、ビームＬ３ｂ及びビームＬ３ｃは、Ｐ偏光を含んでいる。
【０１０８】
ミラー２６は、ハーフミラー２１を透過した照明光Ｌ３４を反射させる。例えば、ミラー２６は、ハーフミラー２１を透過したビームＬ３ｃを、検査対象のＥＵＶマスク１７に向けて下方に反射する。
【０１０９】
偏光ビームスプリッタ２２は、ミラー２６で反射したビームＬ３ｃを含む照明光Ｌ３４を透過させる。ミラー２６で反射した直後のビームＬ３ｃは、Ｐ偏光を含む。よって、ビームＬ３ｃは、偏光ビームスプリッタ２２を透過する。
【０１１０】
λ／４波長板２３は、偏光ビームスプリッタ２２を透過したビームＬ３ｃの偏光状態を変化させ、円偏光を含むビームＬ３ｃに変換させる。具体的には、λ／４波長板２３は、偏光ビームスプリッタ２２を透過したビームＬ３ｃを透過させる際に、ビームＬ３ｃの偏光状態を、Ｐ偏光を含むビームＬ３ｃから、円偏光を含むビームＬ３ｃに変換させる。
【０１１１】
λ／２波長板２４は、ハーフミラー２１で反射したビームＬ３ｂの偏光状態を変化させ、Ｓ偏光を含むビームＬ３ｂに変換させる。
【０１１２】
ビームＬ３ａ、ビームＬ３ｂ及びビームＬ３ｃを有する照明光Ｌ３５は、下方、すなわち、−Ｚ軸方向に進む。下方に進む照明光Ｌ３５は、リレーレンズ１３ｃに入射する。リレーレンズ１３ｃに入射する照明光Ｌ３５は、Ｐ偏光のビームＬ３ａ、Ｓ偏光のビームＬ３ｂ及び円偏光のビームＬ３ｃを含んでいる。リレーレンズ１３ｃは、照明光Ｌ３５を平行光に変換する。リレーレンズ１３ｃによって平行光に変換された照明光Ｌ３５は、対物レンズ１５に入射する。
【０１１３】
対物レンズ１５によって集光された照明光Ｌ３６は、検査対象を照明する。照明光Ｌ３６で照明された検査対象からの光Ｄ３は、光Ｄ３ａ、光Ｄ３ｂ及びＤ３ｃを含んでいる。検査対象からの光Ｄ３は、平行光に変換され、上方に進む。そして、リレーレンズ１３ｃで集光される。リレーレンズ１３ｃで集光された光Ｄ３は、分割部２８に入射する。
【０１１４】
分割部２８は、検査対象からの光Ｄ３ａを検出器１６ａに導く。また、分割部２８は、検査対象からの光Ｄ３ｂの偏光状態を変化させ、光Ｄ３ｂを検出器１６ｂに導く。さらに、分割部２８は、検査対象からの光Ｄ３ｃの偏光状態を変化させ、光Ｄ３ｃを検出器１６ｃに導く。
【０１１５】
具体的には、ハーフミラー２１は、光Ｄ３ａを透過させる。光Ｄ３ａは、Ｐ偏光を含んでいる。ハーフミラー２１を透過した光Ｄ３ａは、＋Ｚ軸方向に進み、検出器１６ａにより検出される。
【０１１６】
λ／２波長板２４は、対物レンズ１５で集光された光Ｄ３ｂの偏光状態を変化させ、Ｐ偏光を含むように変換する。すなわち、λ／２波長板２４を透過する際に、Ｓ偏光を含む光Ｄ３ｂは、Ｐ偏光を含むように変換される。ハーフミラー２１は、光Ｄ３ｂを透過させる。ハーフミラー２１を透過した光Ｄ３ｂは、＋Ｚ軸方向に進み、ミラー２５ｂで反射される。ミラー２５ｂで反射された光Ｄ３ｂは、検出器１６ｂにより検出される。
【０１１７】
λ／４波長板２３は、対物レンズ１５で集光された光Ｄ３ｃの偏光状態を変化させ、Ｓ偏光を含むように変換する。すなわち、λ／４波長板２３を透過する際に、円偏光を含む光Ｄ３ｃは、Ｓ偏光を含むように変換される。偏光ビームスプリッタ２２は、Ｓ偏光を含む光Ｄ３ｃを反射させる。偏光ビームスプリッタ２２で反射した光Ｄ３ｃは、＋Ｙ軸方向に進み、検出器１６ｃにより検出される。
【０１１８】
パターン検査装置３は、検出器１６ａにより検出された光Ｄ３ａ、検出器１６ｂで検出された光Ｄ３ｂ及び検出器１６ｃで検出された光Ｄ３ｃに基づいて検査対象を検査する。
【０１１９】
本実施形態においても、図１２に示すように、照明光Ｌ３４の相対パワーを１００とする。そうすると、光Ｄ３のうち、ハーフミラー２１を透過した光Ｄ３ａの相対パワーは１２．５となる。光Ｄ３のうち、ハーフミラー２１を透過した光Ｄ３ｂの相対パワーは１２．５となる。光Ｄ３のうち、偏光ビームスプリッタ２２で反射した光Ｄ３ｃは、５０のままである。すなわち、光Ｄ３ａ〜光Ｄ３ｃの相対パワーの合計は７５になる。よって、照明光及び検出光のパワー損失を大幅に低減することができる。
【０１２０】
本実施形態によれば、Ｐ偏光を含む照明光Ｌ３４を用いて、ＥＵＶマスク１７を検査することができる。よって、ビームＬ３ａ〜Ｌ３ｃを有する照明光を生成する際において、光学部材の構成の自由度を向上させることができる。これ以外の構成、動作及び効果は、実施形態１及び２の記載に含まれている。
【０１２１】
（実施形態４）
次に、実施形態４を説明する。本実施形態のパターン検査装置では、ハーフミラー２１とミラー２６との間にλ／２波長板４６を備えている。また、偏光ビームスプリッタ２２ａは、Ｓ偏光を透過し、Ｐ偏光を反射するものを使用する。図１３は、実施形態４に係るパターン検査装置の投影光学系を例示した構成図である。図１３に示すように、本実施形態のパターン検査装置４において、分割部２９は、ハーフミラー２１、偏光ビームスプリッタ２２ａ、λ／４波長板２３、λ／２板２４、ミラー２５ｂ、ミラー２６、λ／２波長板４６を有している。また、本実施形態の照明光Ｌ４４は、Ｐ偏光を含んでいる。
【０１２２】
分割部２９は、例えば、Ｐ偏光を含む照明光Ｌ４４の一部の偏光状態を変化させ、Ｐ偏光を含むビームＬ４ａ、Ｓ偏光を含むビームＬ４ｂ及び円偏光を含むビームＬ４ｃを有する照明光Ｌ４５を生成する。
【０１２３】
ハーフミラー２１は、Ｐ偏光を含む照明光Ｌ４４の一部をビームＬ４ａとして反射する。また、ハーフミラー２１は、Ｐ偏光を含む照明光Ｌ４４の一部をビームＬ４ｂとして反射する。それとともに、ハーフミラー２１は、Ｐ偏光を含む照明光Ｌ４４の一部をビームＬ４ｃとして透過させる。ハーフミラー２１で反射及び透過した直後において、ビームＬ４ａ、ビームＬ４ｂ及びビームＬ４ｃは、Ｐ偏光を含んでいる。
【０１２４】
λ／２波長板４６は、ハーフミラー２１を透過したビームＬ４ｃの偏光状態を変化させ、Ｓ偏光を含むビームＬ４ｃに変換する。具体的には、λ／２波長板４６は、ハーフミラー２１を透過したビームＬ４ｃを透過させる際に、ビームＬ４ｃの偏光状態を、Ｐ偏光を含むビームＬ４ｃから、Ｓ偏光を含むビームＬ４ｃに変換させる。ミラー２６は、λ／２波長板４６を透過したビームＬ４ｃを、検査対象のＥＵＶマスク１７に向けて下方に反射する。
【０１２５】
偏光ビームスプリッタ２２ａは、ミラー２６で反射したビームＬ４ｃを含む照明光Ｌ４４を透過させる。ミラー２６で反射した直後のビームＬ４ｃは、Ｓ偏光を含む。よって、ビームＬ４ｃは、偏光ビームスプリッタ２２ａを透過する。
【０１２６】
λ／４波長板２３は、偏光ビームスプリッタ２２ａを透過したビームＬ４ｃの偏光状態を変化させ、円偏光を含むビームＬ４ｃに変換させる。具体的には、λ／４波長板２３は、偏光ビームスプリッタ２２ａを透過したビームＬ４ｃを透過させる際に、ビームＬ４ｃの偏光状態を、Ｓ偏光を含むビームＬ４ｃから円偏光を含むビームＬ４ｃに変換させる。
【０１２７】
λ／２波長板２４は、ハーフミラー２１で反射したビームＬ４ｂの偏光状態を変化させ、Ｓ偏光を含むビームＬ４ｂに変換させる。
【０１２８】
ビームＬ４ａ、ビームＬ４ｂ及びビームＬ４ｃを有する照明光Ｌ４５は、下方、すなわち、−Ｚ軸方向に進む。下方に進む照明光Ｌ４５は、リレーレンズ１３ｃに入射する。リレーレンズ１３ｃに入射する照明光Ｌ４５は、Ｐ偏光のビームＬ４ａ、Ｓ偏光のビームＬ４ｂ及び円偏光のビームＬ４ｃを含んでいる。リレーレンズ１３ｃは、照明光Ｌ４５を平行光に変換する。リレーレンズ１３ｃによって平行光に変換された照明光Ｌ４５は、対物レンズ１５に入射する。
【０１２９】
対物レンズ１５によって集光された照明光Ｌ４６は、検査対象を照明する。照明光Ｌ４６で照明された検査対象からの光Ｄ４は、光Ｄ４ａ、光Ｄ４ｂ及びＤ４ｃを含んでいる。対物レンズ１５を透過させた光Ｄ４は、平行光に変換され、上方に進む。そして、リレーレンズ１３ｃで集光される。リレーレンズ１３ｃで集光された光Ｄ４は、分割部２９に入射する。
【０１３０】
分割部２９は、検査対象からの光Ｄ４ａを検出器１６ａに導く。また、分割部２９は、検査対象からの光Ｄ４ｂの偏光状態を変化させ、光Ｄ４ｂを検出器１６ｂに導く。さらに、分割部２９は、検査対象からの光Ｄ４ｃの偏光状態を変化させ、光Ｄ４ｃを検出器１６ｃに導く。
【０１３１】
具体的には、ハーフミラー２１は、光Ｄ４ａを透過させる。光Ｄ４ａは、Ｐ偏光を含んでいる。ハーフミラー２１を透過した光Ｄ４ａは、＋Ｚ軸方向に進み、検出器１６ａにより検出される。
【０１３２】
λ／２波長板２４は、対物レンズ１５で集光された光Ｄ４ｂの偏光状態を変化させ、Ｐ偏光を含むように変換する。すなわち、λ／２波長板２４を透過する際に、Ｓ偏光を含む光Ｄ４ｂは、Ｐ偏光を含むように変換される。ハーフミラー２１は、光Ｄ４ｂを透過させる。ハーフミラー２１を透過した光Ｄ４ｂは、＋Ｚ軸方向に進み、ミラー２５ｂで反射される。ミラー２５ｂで反射された光Ｄ４ｂは、検出器１６ｂにより検出される。
【０１３３】
λ／４波長板２３は、対物レンズ１５で集光された光Ｄ４ｃの偏光状態を変化させ、Ｐ偏光を含むように変換する。すなわち、λ／４波長板２３を透過する際に、円偏光を含む光Ｄ４ｃは、Ｐ偏光を含むように変換される。偏光ビームスプリッタ２２ａは、Ｐ偏光を含む光Ｄ４ｃを反射させる。偏光ビームスプリッタ２２ａで反射した光Ｄ４ｃは、＋Ｙ軸方向に進み、検出器１６ｃにより検出される。
【０１３４】
パターン検査装置４は、検出器１６ａにより検出された光Ｄ４ａ、検出器１６ｂで検出された光Ｄ４ｂ及び検出器１６ｃで検出された光Ｄ４ｃに基づいて検査対象を検査する。
【０１３５】
本実施形態においても、図１３に示すように、照明光Ｌ４４の相対パワーを１００とする。そうすると、光Ｄ４のうち、ハーフミラー２１を透過した光Ｄ４ａの相対パワーは１２．５となる。光Ｄ４のうち、ハーフミラー２１を透過した光Ｄ４ｂの相対パワーは１２．５となる。光Ｄ４のうち、偏光ビームスプリッタ２２ａで反射した光Ｄ４ｃは、５０のままである。すなわち、光Ｄ４ａ〜光Ｄ４ｃの相対パワーの合計は７５になる。よって、照明光及び検出光のパワー損失を大幅に低減することができる。これ以外の構成、動作及び効果は、実施形態１〜３の記載に含まれている。
【０１３６】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はその目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に、上記の実施形態による限定は受けない。また、実施形態１〜３における構成は、適宜、組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【０１３７】
１  パターン検査装置
１１  集光レンズ
１２  ホモジナイザー
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ  リレーレンズ
１４  ミラー
１５  対物レンズ
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ  検出器
１７  ＥＵＶマスク
２０、２７、２８、２９  分割部
２１  ハーフミラー
２２  偏光ビームスプリッタ
２３  λ／４板
２４、４６  λ／２板
２５ｂ、２５ｃ  ミラー
２６  ミラー
１００  パターン検査装置
１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ  レンズ
１０２  ホモジナイザー
１０３  偏光制御部
１０３ａ、１０３ｂ  λ／４波長板
１０３ｆ  −λ／４波長板
１０４  ハーフミラー
１０５  対物レンズ
１０６  ＥＵＶマスク
１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃ  ミラー
１０８  投影レンズ
１０９  偏光分割部
１０９ａ、１０９ｂ  空間分割ミラー
１１０  視野
１１１  検査領域
１１２、１１３  反射面
１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ  検出器
８００、９００  パターン検査装置
８０１  偏光ビームスプリッタ
８０２  λ／４波長板
８０３  対物レンズ
８０４  マスク
８０５  リレーレンズ
８０６  ＴＤＩカメラ
８０７  ＥＵＶマスク
８１０  基板
８１１  多層膜
８１２  保護膜
８１３  吸収体
９０１  集光レンズ
９０２  ホモジナイザー
９０３ａ、９０３ｂ、９０３ｃ、９０３ｄ  リレーレンズ
９０４  中間像
９０５  λ／２板
９０６ａ、９０６ｂ  ミラー
９０７  無偏光ハーフミラー
９０８  対物レンズ
９０９  ミラー
９１０  空間分割ミラー
９１１ａ、９１１ｂ  ＴＤＩカメラ
【図１】
2020101472.tif 000003
【図２】
2020101472.tif 000004
【図３】
2020101472.tif 000005
【図４】
2020101472.tif 000006
【図５】
2020101472.tif 000007
【図６】
2020101472.tif 000008
【図７】
2020101472.tif 000009
【図８】
2020101472.tif 000010
【図９】
2020101472.tif 000011
【図１０】
2020101472.tif 000012
【図１１】
2020101472.tif 000013
【図１２】
2020101472.tif 000014
【図１３】
2020101472.tif 000015