(57)【要約】【課題】より高感度な検査を行うことができる表面検査装置を提供する。【解決手段】表面検査装置１において、照明光学系３０は、照明装置３１からの光を偏光にする第１の偏光素子３３を有し、照明装置３１から第１の偏光素子３３を透過して得られた偏光をウェハ１０の表面に照射するように構成され、撮像光学系４０は、第１の偏光素子３３に対してクロスニコル状態となるように配置された第２の偏光素子４３を有し、偏光が照射されたウェハ１０の表面から第２の偏光素子４３を透過して得られた光を検出するように構成されており、第１の偏光素子３３および第２の偏光素子４３が、光路上に並んで配設された消光比の波長特性が互いに異なる複数の偏光部材３４〜３６，４４〜４６を有して構成される。【選択図】図１
2010122121.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検基板の表面に偏光を照射する照明部と、
前記偏光が照射された前記被検基板の表面からの反射光を検出する検出部と、
前記検出部により検出された光に基づいて前記被検基板の表面を検査する検査部とを備え、
前記照明部は、光源からの光を前記偏光にする第１の偏光素子を有し、前記光源から前記第１の偏光素子を透過して得られた前記偏光を前記被検基板の表面に照射するように構成され、
前記検出部は、前記第１の偏光素子で偏光された前記偏光の偏光方向と交差する方向が偏光方向となるように配置された第２の偏光素子を有し、前記偏光が照射された前記被検基板の表面から前記第２の偏光素子を透過して得られた光を検出するように構成されており、
前記第１の偏光素子および前記第２の偏光素子のうち少なくとも一方は、光路中に前記光路に沿って配設された消光比の波長特性が互いに異なる複数の偏光部材を有して構成されることを特徴とする表面検査装置。
【請求項２】
前記複数の偏光部材における消光比の波長特性が互いに近接していることを特徴とする請求項１に記載の表面検査装置。
【請求項３】
前記偏光部材が偏光キューブビームスプリッターであることを特徴とする請求項１もしくは請求項２に記載の表面検査装置。
【請求項４】
前記複数の偏光部材において、相対的に長い波長域で消光比の波長特性を有する偏光部材は、前記相対的に短い波長域で消光比の波長特性を有する偏光部材よりも光源側に配置されることを特徴とする請求個１から３のいずれか一項に記載の表面検査装置。
【請求項５】
前記第１の偏光素子が前記複数の偏光部材を有して構成されることを特徴とする請求項４に記載の表面検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏光を利用して半導体ウェハ等の被検基板の表面に形成されたパターンを検査する表面検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウェハの表面に形成された繰り返しパターン（レジストパターンやエッチング後のパターン等）の異常の有無を検査する検査装置として、従来から、繰り返しパターンによる構造性複屈折を利用した検査装置が提案されている。これは、偏光素子をクロスニコルの状態で配置することにより、直線偏光で照明した繰り返しパターンからの反射光のうち、照明光の偏光成分と直交する成分の光を検出して検査を行うものである（例えば、特許文献１を参照）。これにより、回折光が出ないような微細な繰り返しパターンの検査が可能であり、照明光を短波長化することなく検査を行うことができる。
【０００３】
このような検査装置では、偏光素子の消光比に応じて、構造性複屈折により得られる光の検出感度が変化してしまう。なお、偏光素子の消光比とは、偏光軸がビームの面に平行である光路内に置いた偏光素子を通る平面偏光ビームのパワーと、偏光軸がビームの面に垂直に置いた時の透過パワーとの比である。そこで、照明波長毎に高い消光比を有する偏光素子を用意して、照明波長に拘わらず消光比が高くなるようにしている。
【特許文献１】特開２００６−１３５２１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、照明波長が短い場合、長波長用の偏光素子では消光比が低くなってしまうため、高い消光比を有する偏光素子を得るために、比較的高価な偏光素子を選ぶ必要があった。
【０００５】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、より高感度な検査を行うことができる表面検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的達成のため、本発明に係る表面検査装置は、被検基板の表面に偏光を照射する照明部と、前記偏光が照射された前記被検基板の表面からの反射光を検出する検出部と、前記検出部により検出された光に基づいて前記被検基板の表面を検査する検査部とを備え、前記照明部は、光源からの光を前記偏光にする第１の偏光素子を有し、前記光源から前記第１の偏光素子を透過して得られた前記偏光を前記被検基板の表面に照射するように構成され、前記検出部は、前記第１の偏光素子で偏光された前記偏光の偏光方向と交差する方向が偏光方向となるように配置された第２の偏光素子を有し、前記偏光が照射された前記被検基板の表面から前記第２の偏光素子を透過して得られた光を検出するように構成されており、前記第１の偏光素子および前記第２の偏光素子のうち少なくとも一方は、光路中に前記光路に沿って配設された消光比の波長特性が互いに異なる複数の偏光部材を有して構成される。
【０００７】
なお、上述の表面検査装置において、前記複数の偏光部材における消光比の波長特性が互いに近接していることが好ましい。
【０００８】
また、上述の表面検査装置において、前記偏光部材が偏光キューブビームスプリッターであることが好ましい。
【０００９】
また、上述の表面検査装置では、前記複数の偏光部材において、相対的に長い波長域で消光比の波長特性を有する偏光部材は、前記相対的に短い波長域で消光比の波長特性を有する偏光部材よりも光源側に配置されることが好ましい。
【００１０】
またこのとき、前記第１の偏光素子が前記複数の偏光部材を有して構成されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、より高感度な検査を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。本実施形態の表面検査装置１は、図１に示すように、被検基板である半導体ウェハ１０（以下、ウェハ１０と称する）を支持するステージ２０と、照明光学系３０と、撮像光学系４０と、画像処理装置５０とを主体に構成される。表面検査装置１は、半導体回路素子の製造工程において、ウェハ１０の表面の検査を自動的に行う装置である。ウェハ１０は、最上層のレジスト膜への露光・現像後、不図示の搬送系により、不図示のウェハカセットまたは現像装置から運ばれ、ステージ２０に吸着保持される。
【００１３】
ウェハ１０の表面には、図２に示すように、複数のチップ領域１１がＸＹ方向に配列され、各チップ領域の中に所定の繰り返しパターン１２が形成されている。繰り返しパターン１２は、図３に示すように、複数のライン部２Ａがその短手方向（Ｘ方向）に沿って一定のピッチＰで配列されたレジストパターン（例えば、配線パターン）である。隣り合うライン部２Ａ同士の間は、スペース部２Ｂである。なお、ライン部２Ａの配列方向（Ｘ方向）を「繰り返しパターン１２の繰り返し方向」と称する。
【００１４】
ここで、繰り返しパターン１２におけるライン部２Ａの線幅ＤAの設計値をピッチＰの１／２とする。すなわち、繰り返しパターン１２は、ライン部２Ａとスペース部２ＢとをＸ方向に沿って交互に配列した凹凸形状を有しており、適正な露光フォーカスで設計値の通りに形成された場合、ライン部２Ａの線幅ＤAとスペース部２Ｂの線幅ＤBは等しくなり、ライン部２Ａとスペース部２Ｂとの体積比は略１：１になる。このような理想的な形状の場合、後述の撮像光学系４０で検出される偏光成分の光量（光の強度）は最も大きくなる。これに対し、露光フォーカスが適正値から外れると、ピッチＰは変わらないが、ライン部２Ａの線幅ＤAが設計値と異なってしまうとともに、スペース部２Ｂの線幅ＤBとも異なってしまい、ライン部２Ａとスペース部２Ｂとの体積比が略１：１から外れる。このとき、偏光成分の光量は理想的な場合と比較して小さくなる。また、合焦状態が適正からずれると、ライン部２Ａとスペース部２Ｂとの体積比は変わらず、パターンのエッジ部の直線性が失われ、エッジ形状が乱れてしまう。
【００１５】
本実施形態の表面検査装置１は、上記のような繰り返しパターン１２におけるライン部２Ａとスペース部２Ｂとの体積比の変化またはパターンエッジ部の形状の乱れを利用して、繰り返しパターン１２における異常の有無を検査するものである。上述したような欠陥は、ウェハ１０のショット領域ごとに現れる。
【００１６】
また、本実施形態においては、繰り返しパターン１２に対する照明光（後述する直線偏光）の波長と比較して繰り返しパターン１２のピッチＰが十分小さいものとする。このため、繰り返しパターン１２から回折光が発生することはなく、繰り返しパターン１２の検査を回折光により行うことはできない。
【００１７】
表面検査装置１のステージ２０は、ウェハ１０を上面で支持して、例えば真空吸着により固定保持する。さらに、ステージ２０は、ステージ上面の中心における法線を中心軸として回転可能である。この回転機構によって、ウェハ１０における繰り返しパターン１２の繰り返し方向（図２および図３におけるＸ方向）を、ウェハ１０の表面内で回転させることができる。
【００１８】
本実施形態においては、繰り返しパターン１２の検査の感度を最も高くするため、ウェハ１０における繰り返しパターン１２の繰り返し方向を、図４に示すように、ウェハ１０の表面における照明光（直線偏光Ｌ）の振動方向に対して、４５度の角度に傾けて設定する。なお、角度は４５度に限らず、２２．５度や６７．５度など任意角度方向に設定可能である。
【００１９】
照明光学系３０は、図１に示すように、特定の波長を有する光を射出する照明装置３１と、第１の偏光素子３３と、第１の凹面反射鏡３８とを有して構成される。第１の偏光素子３３は、照明装置３１と第１の凹面反射鏡３８との間の光路上に配設され、照明装置３１から射出された光を透過軸の向きに応じた直線偏光Ｌ（図４を参照）にする。また、第１の偏光素子３３は、照明装置３１側から順に並んだ、第１の可視光用偏光部材３４と、第１のｉ線用偏光部材３５と、第１のｊ線用偏光部材３６とを有して構成され、３つの偏光部材３４〜３６はそれぞれ、透過軸の向きが同じで互いに隣接するように並んでいる。
【００２０】
第１の可視光用偏光部材３４は、偏光キューブビームスプリッターであり、照明装置３１からの光よりｐ偏光を抽出して第１の凹面反射鏡３８へ透過させる。また、第１の可視光用偏光部材３４は、照明光（直線偏光）がｅ線（波長λ＝５４６ｎｍ）、ｇ線（波長λ＝４３６ｎｍ）、ｈ線（波長λ＝４０５ｎｍ）等の可視光線のときに、消光比が最大となるように設定されており、図示しない駆動装置によって照明装置３１と第１の凹面反射鏡３８との間の光路上に挿抜可能に配設される。
【００２１】
第１のｉ線用偏光部材３５は、偏光キューブビームスプリッターであり、照明装置３１からの光よりｐ偏光を抽出して第１の凹面反射鏡３８へ透過させる。また、第１のｉ線用偏光部材３５は、照明光（直線偏光）がｉ線（波長λ＝３６５ｎｍ）のときに、消光比が最大となるように設定されており、図示しない駆動装置によって照明装置３１と第１の凹面反射鏡３８との間の光路上に挿抜可能に配設される。
【００２２】
第１のｊ線用偏光部材３６は、偏光キューブビームスプリッターであり、照明装置３１からの光よりｐ偏光を抽出して第１の凹面反射鏡３８へ透過させる。また、第１のｊ線用偏光部材３６は、照明光（直線偏光）がｊ線（波長λ＝３１３ｎｍ）のときに、消光比が最大となるように設定されており、図示しない駆動装置によって照明装置３１と第１の凹面反射鏡３８との間の光路上に挿抜可能に配設される。
【００２３】
第１の凹面反射鏡３８は、球面の内側を反射面とした反射鏡であり、前側焦点が照明装置３１の射出端と略一致し、後側焦点がウェハ１０の表面と略一致するように、ステージ２０の斜め上方に配置されている。そして、第１の凹面反射鏡３８は、第１の凹面反射鏡３８で反射する第１の偏光素子３３からの光を平行光束にして、被検基板であるウェハ１０へ照射する。すなわち照明光学系３０は、ウェハ１０側に対してテレセントリックな光学系である。なお、第１の凹面反射鏡３８よりウェハ１０側の照明光学系３０の光軸は、ステージ２０の法線に対して所定の入射角度だけ傾けられる。
【００２４】
上記の照明光学系３０において、照明装置３１からの光は、第１の偏光素子３３および第１の凹面反射鏡３８を介してｐ偏光の直線偏光Ｌとなり、照明光としてウェハ１０の表面全体に入射する。このとき、直線偏光Ｌの進行方向（ウェハ１０表面上の任意の点に到達する直線偏光Ｌの主光線の方向）は光軸に略平行であることから、ウェハ１０の各点における直線偏光Ｌの入射角度は、平行光束のため互いに同じとなる。
【００２５】
なお、本実施形態では、ウェハ１０に入射する直線偏光Ｌがｐ偏光であるため、図４に示すように、繰り返しパターン１２の繰り返し方向が直線偏光Ｌの入射面（ウェハ１０の表面における直線偏光Ｌの進行方向）に対して４５度の角度に設定された場合、ウェハ１０の表面における直線偏光Ｌの振動方向と繰り返しパターン１２の繰り返し方向とのなす角度も、４５度に設定される。言い換えると、直線偏光Ｌは、ウェハ１０の表面における直線偏光Ｌの振動方向が繰り返しパターン１２の繰り返し方向に対して４５度傾いた状態で、繰り返しパターン１２を斜めに横切るようにして繰り返しパターン１２に入射することになる。
【００２６】
撮像光学系４０は、図１に示すように、第２の凹面反射鏡４１と、第２の偏光素子４３と、撮像装置４８とを有して構成され、その光軸がステージ２０の中心を通る法線に対して入射角度と同じ角度だけ反対側に傾くように配設される。従って、ウェハ１０の表面（繰り返しパターン１２）で正反射した正反射光は、撮像光学系４０の光軸に沿って進行することになる。第２の凹面反射鏡４１は、第１の凹面反射鏡３８と同様の反射鏡であり、ウェハ１０からの正反射光は、第２の凹面反射鏡４１で反射するとともに集光され、第２の偏光素子４３を経て撮像装置４８の撮像面上に達し、ウェハ１０の像が結像される。
【００２７】
第２の偏光素子４３は、第２の凹面反射鏡４１と撮像装置４８との間の光路上に配設され、第２の偏光素子４３の透過軸の方位は、上述した照明光学系３０の第１の偏光素子３３の透過軸に対して直交するように設定されている（クロスニコルの状態）。したがって、第２の偏光素子４３により、ウェハ１０（繰り返しパターン１２）からの正反射光のうち直線偏光Ｌと振動方向が略直角な偏光成分（例えば、ｓ偏光の成分）を抽出して、撮像装置４８に導くことができる。その結果、撮像装置４８の撮像面には、ウェハ１０からの正反射光のうち直線偏光Ｌと振動方向が略直角な偏光成分によるウェハ１０の反射像が形成される。また、第２の偏光素子４３は、第２の凹面反射鏡４１側から順に並んだ、第２のｊ線用偏光部材４６と、第２のｉ線用偏光部材４５と、第２の可視光用偏光部材４４とを有して構成され、３つの偏光部材４４〜４６はそれぞれ、透過軸の向きが同じで互いに隣接するように並んでいる。なお、第１の偏光素子３３と第２の偏光素子４３とがクロスニコルの状態から例えば数度ずらすようにしてもよい。
【００２８】
第２のｊ線用偏光部材４６は、偏光キューブビームスプリッターであり、第２の凹面反射鏡４１からの光のうち直線偏光Ｌと振動方向が略直角な偏光成分（ｓ偏光の成分）を抽出して撮像装置４８へ導く。また、第２のｊ線用偏光部材４６は、照明光（直線偏光）がｊ線（波長λ＝３１３ｎｍ）のときに、消光比が最大となるように設定されており、図示しない駆動装置によって第２の凹面反射鏡４１と撮像装置４８との間の光路上に挿抜可能に配設される。
【００２９】
第２のｉ線用偏光部材４５は、偏光キューブビームスプリッターであり、第２の凹面反射鏡４１からの光のうち直線偏光Ｌと振動方向が略直角な偏光成分（ｓ偏光の成分）を抽出して撮像装置４８へ導く。また、第２のｉ線用偏光部材４５は、照明光（直線偏光）がｉ線（波長λ＝３６５ｎｍ）のときに、消光比が最大となるように設定されており、図示しない駆動装置によって第２の凹面反射鏡４１と撮像装置４８との間の光路上に挿抜可能に配設される。
【００３０】
第２の可視光用偏光部材４４は、偏光キューブビームスプリッターであり、第２の凹面反射鏡４１からの光のうち直線偏光Ｌと振動方向が略直角な偏光成分（ｓ偏光の成分）を抽出して撮像装置４８へ導く。また、第２の可視光用偏光部材４４は、照明光（直線偏光）がｅ線（波長λ＝５４６ｎｍ）、ｇ線（波長λ＝４３６ｎｍ）、ｈ線（波長λ＝４０５ｎｍ）等の可視光線のときに、消光比が最大となるように設定されており、図示しない駆動装置によって第２の凹面反射鏡４１と撮像装置４８との間の光路上に挿抜可能に配設される。
【００３１】
撮像装置４８は、例えばＣＣＤ撮像素子等から構成され、撮像面に形成されたウェハ１０の反射像を光電変換して、画像信号を画像処理装置５０に出力する。ウェハ１０の反射像の明暗は、撮像装置４８で検出された偏光成分の光量（光の強度）に略比例し、繰り返しパターン１２の形状に応じて変化する。ウェハ１０の反射像が最も明るくなるのは、繰り返しパターン１２が理想的な形状の場合である。なお、ウェハ１０の反射像の明暗は、ショット領域ごとに現れる。
【００３２】
画像処理装置５０は、撮像装置４８から出力される画像信号に基づいて、ウェハ１０の反射画像を取り込む。なお、画像処理装置５０は、比較のため、良品ウェハの反射画像を予め記憶している。良品ウェハとは、繰り返しパターン１２が理想的な形状で表面全体に形成されたものである。そのため、良品ウェハの反射画像の輝度情報（信号強度）は、最も高い輝度値を示すものと考えられる。
【００３３】
したがって、画像処理装置５０は、被検基板であるウェハ１０の反射画像を取り込むと、その輝度情報（信号強度）を良品ウェハの反射画像の輝度情報（信号強度）と比較する。そして、ウェハ１０の反射画像における暗い箇所の輝度値の低下量に基づいて、繰り返しパターン１２の異常を検出する。例えば、光量変化が予め定められた閾値（許容値）より大きければ「異常」と判定し、閾値より小さければ「正常」と判断すればよい。そして、画像処理装置５０による輝度情報（信号強度）の比較結果およびそのときのウェハ１０の反射画像が図示しないモニターで出力表示される。
【００３４】
なお、画像処理装置５０においては、上述のように、良品ウェハの反射画像を予め記憶しておく構成の他、ウェハ１０のショット領域の配列データと輝度値の閾値を予め記憶しておく構成でもよい。この場合、ショット領域の配列データに基づいて、取り込まれたウェハ１０の反射画像中における各ショット領域の位置が分かるので、各ショット領域の輝度値を求める。そして、その輝度値と記憶されている閾値とを比較することにより、パターンの異常を検出する。閾値より輝度値が小さいショット領域を「異常」と判断すればよい。
【００３５】
以上のように構成される表面検査装置１において、照明装置３１からの光は、第１の偏光素子３３および第１の凹面反射鏡３８を介してｐ偏光の直線偏光Ｌとなり、照明光としてウェハ１０の表面全体に入射する。ウェハ１０の表面（繰り返しパターン１２）で正反射した正反射光は、第２の凹面反射鏡４１で反射するとともに集光され、第２の偏光素子４３を経て撮像装置４８の撮像面上に達し、ウェハ１０の像が結像される。
【００３６】
このとき、繰り返しパターン１２での構造性複屈折により直線偏光Ｌの偏光状態が変化し、第２の偏光素子４３は、ウェハ１０（繰り返しパターン１２）からの正反射光のうち直線偏光Ｌと振動方向が略直角な偏光成分（例えば、ｓ偏光の成分）を抽出して、撮像装置４８に導くことができる。その結果、撮像装置４８の撮像面には、ウェハ１０からの正反射光のうち直線偏光Ｌと振動方向が略直角な偏光成分によるウェハ１０の反射像が形成される。
【００３７】
そこで、撮像装置４８は、撮像面に形成されたウェハ１０の反射像を光電変換して、画像信号を画像処理装置５０に出力し、画像処理装置５０は、撮像装置４８から出力される画像信号に基づいて、ウェハ１０の反射画像を取り込む。ウェハ１０の反射画像を取り込むと、画像処理装置５０は、その輝度情報（信号強度）を良品ウェハの反射画像の輝度情報（信号強度）と比較して、繰り返しパターン１２の異常を検出する。そして、画像処理装置５０による繰り返しパターン１２の検査結果およびそのときのウェハ１０の反射画像が図示しないモニターで出力表示される。
【００３８】
ところで、第１および第２の可視光用偏光部材３４，４４は、前述したように、照明光（直線偏光）がｅ線、ｇ線、ｈ線等の可視光線のときに、消光比が最大となるように設定されているが、図８に示すように、近接する波長域であるｉ線のときにも、若干の消光比を有している。また、第１および第２のｉ線用偏光部材３５，４５は、照明光（直線偏光）がｉ線のときに、消光比が最大となるように設定されているが、近接する波長域であるｈ線およびｊ線のときにも、若干の消光比を有している。また、第１および第２のｊ線用偏光部材３６，４６は、照明光（直線偏光）がｊ線のときに、消光比が最大となるように設定されているが、近接する波長域であるｉ線のときにも、若干の消光比を有している。
【００３９】
本願の発明者は、所定の波長域で消光比が最大となる偏光部材に、消光比の波長特性が近接している偏光部材を並べ重ねて（すなわち、光路中に光路に沿って配置して）用いるようにすれば、当該偏光部材が近接する波長域でも若干の消光比を有しているために、当該若干の消光比が加えられて全体としての消光比が向上することを発見した。そこで、本実施形態においては、照明光（直線偏光）としてｉ線を用いる場合、図５に示すように、第１および第２の可視光用偏光部材３４，４４と、第１および第２のｉ線用偏光部材３５，４５と、第１および第２のｊ線用偏光部材３６，４６をそれぞれ光路上に挿入する。これにより、ｉ線用偏光部材３５，４５の有するｉ線における消光比に、可視光用偏光部材３４，４４およびｊ線用偏光部材３６，４６の有するｉ線における消光比が加えられて、ｉ線に対する偏光素子全体としての消光比を向上させることができる。
【００４０】
また、照明光（直線偏光）としてｈ線（可視光線）を用いる場合、図６に示すように、第１および第２の可視光用偏光部材３４，４４と、第１および第２のｉ線用偏光部材３５，４５をそれぞれ光路上に挿入するとともに、第１および第２のｊ線用偏光部材３６，４６を光路上から抜き出す。これにより、可視光用偏光部材３４，４４の有するｈ線における消光比に、ｉ線用偏光部材３５，４５の有するｈ線における消光比が加えられて、ｈ線に対する偏光素子全体としての消光比を向上させることができる。また、照明光（直線偏光）としてｊ線を用いる場合、図７に示すように、第１および第２のｉ線用偏光部材３５，４５と、第１および第２のｊ線用偏光部材３６，４６をそれぞれ光路上に挿入するとともに、第１および第２の可視光用偏光部材３４，４４を光路上から抜き出す。これにより、第１および第２のｊ線用偏光部材３６，４６の有するｊ線における消光比に、ｉ線用偏光部材３５，４５の有するｊ線における消光比が加えられて、ｊ線に対する偏光素子全体としての消光比を向上させることができる。なお、照明光（直線偏光）としてｅ線もしくはｇ線を用いる場合、第１および第２可視光用偏光部材３４，４４のみをそれぞれ光路上に挿入する。
【００４１】
このように、本実施形態によれば、第１の偏光素子３３および第２の偏光素子４３が、光路上に並んで配設された消光比の波長特性が互いに異なる複数の偏光部材を有して構成されるため、各偏光部材の有する消光比がそれぞれ加えられて各偏光素子３３，４３において高い消光比を得ることができ、より高感度な検査を行うことが可能になる。
【００４２】
このとき、各偏光部材における消光比の波長特性が互いに近接していることにより、各偏光部材がある程度の幅の波長域で消光比を有しているため、各偏光部材の有する比較的高い消光比がそれぞれ加えられて効果的に消光比を向上させることができる。
【００４３】
また、各偏光部材が偏光キューブビームスプリッターであることにより、各偏光部材を並べるだけで、各偏光部材の有する消光比をそれぞれ加えたものを各偏光素子３３，４３における消光比とすることができる。また、偏光部材は長時間使用すると光の作用によって徐々に劣化する。上述の実施形態では、光の強度の強い照明側の光学系で光源に近い方から、長波長用偏光部材、短波長用偏光部材の順で配置するので、長波長用偏光部材が短波長用偏光部材の保護の役割を果たすため、高価な短波長用偏光部材の劣化を防止することができる。
【００４４】
なお、上述の実施形態において、第１の偏光素子３３および第２の偏光素子４３が、光路上に並んで配設された複数の偏光部材を有して構成されているが、これに限られるものではなく、第１の偏光素子３３および第２の偏光素子４３の一方だけが複数の偏光部材を有する場合でも、同様の効果を得ることができる。
【００４５】
また、上述の実施形態において、第１の偏光素子３３および第２の偏光素子４３が、可視光用偏光部材３４，４４と、ｉ線用偏光部材３５，４５と、ｊ線用偏光部材３６，４６とを有して構成されているが、これに限られるものではなく、例えば、２４８ｎｍの波長において消光比が最大となる偏光部材を用いてもよく、使用する照明光の波長に応じて、他の波長（偏光部材）の組み合わせを用いるようにしてもよい。
【００４６】
また、上述の実施形態において、撮像装置４８がウェハ１０の反射像を検出しているが、これに限られるものではなく、撮像光学系４０の瞳面における輝度分布（フーリエ像）を検出してウェハ１０の表面を検査する検査装置においても、本発明を適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本実施形態に係る表面検査装置の全体構成を示す図である。
【図２】半導体ウェハの表面の外観図である。
【図３】繰り返しパターンの凹凸構造を説明する斜視図である。
【図４】直線偏光の入射面と繰り返しパターンの繰り返し方向との傾き状態を説明する図である。
【図５】照明光としてｉ線を用いる場合の偏光素子を示す斜視図である。
【図６】照明光として可視光を用いる場合の偏光素子を示す斜視図である。
【図７】照明光としてｊ線を用いる場合の偏光素子を示す斜視図である。
【図８】３種類の偏光部材における消光比と波長との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１  表面検査装置
１０  ウェハ（被検基板）                １２  繰り返しパターン
３０  照明光学系（照明部）              ３１  照明装置（光源）
３３  第１の偏光素子                    ３４  第１の可視光用偏光部材
３５  第１のｉ線用偏光部材              ３６  第１のｊ線用偏光部材
４０  撮像光学系（検出部）
４３  第２の偏光素子                    ４４  第２の可視光用偏光部材
４５  第２のｉ線用偏光部材              ４６  第２のｊ線用偏光部材
５０  画像処理装置（検査部）
Ｌ  直線偏光
【図１】
2010122121.tif 000003
【図２】
2010122121.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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