(57)【要約】      （修正有）【課題】検出すべき欠陥とそうでない欠陥とを区別可能な検査方法と検査装置を提供する。【解決手段】光源１００２から出射された所定の波長の光を２分の１波長板１００３に透過させた後、無偏光ビームスプリッタ１００４で反射させ、マスク１に、マスク１上に形成された繰り返しパターンの繰り返し方向に対して−５度〜５度と８５度〜９５度の各範囲にある角度以外の角度の偏光面を有する直線偏光にして照明し、マスク１を反射した光を、対物レンズ１００５と無偏光ビームスプリッタ１００４と検光子１００６を介して撮像センサ１００７に入射させて、マスク１に形成されたパターンの光学画像を取得する。検光子１００６の角度を変えて光学画像を複数取得し、これらの光学画像における階調値の標準偏差σと平均階調値Ａから得られる、式σ／√Ａの値を最小にする検光子１００６の角度を求める。【選択図】図１０
2014157142.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
2014157142.tif 000032
【請求項２】
前記パターンはライン・アンド・スペースパターンであり、
前記２分の１波長板の角度は、前記試料に照射される光の偏光方向が、該パターンのラインの長さ方向に対して、−５度〜５度と８５度〜９５度の各範囲にある角度以外の角度となるように設定されることを特徴とする請求項１に記載の検査方法。
【請求項３】
2014157142.tif 000033
【請求項４】
前記パターンはライン・アンド・スペースパターンであり、
前記２分の１波長板の角度は、前記基板および前記試料に照射される光の偏光方向が、該パターンのラインの長さ方向に対して、−５度〜５度と８５度〜９５度の各範囲にある角度以外の角度となるように設定されることを特徴とする請求項３に記載の検査方法。
【請求項５】
前記２分の１波長板の角度は、前記試料に照射される光の偏光方向が４０度〜５０度の範囲となるように設定されることを特徴とする請求項２または４に記載の検査方法。
【請求項６】
2014157142.tif 000034
【請求項７】
前記パターンはライン・アンド・スペースパターンであり、
前記４分の１波長板の角度は、前記試料に照射される光の楕円偏光の長軸方向が、該パターンのラインの長さ方向に対して、−５度〜５度と８５度〜９５度の各範囲にある角度以外の角度となるように設定されることを特徴とする請求項６に記載の検査方法。
【請求項８】
2014157142.tif 000035
【請求項９】
前記パターンはライン・アンド・スペースパターンであり、
前記４分の１波長板の角度は、前記基板および前記試料に照射される光の楕円偏光の長軸方向が、該パターンのラインの長さ方向に対して、−５度〜５度と８５度〜９５度の各範囲にある角度以外の角度となるように設定されることを特徴とする請求項８に記載の検査方法。
【請求項１０】
前記４分の１波長板の角度は、前記試料に照射される光の楕円偏光の長軸方向が４０度〜５０度の範囲となるように設定されることを特徴とする請求項７または９に記載の検査方法。
【請求項１１】
2014157142.tif 000036
【請求項１２】
2014157142.tif 000037
【請求項１３】
2014157142.tif 000038
【請求項１４】
前記検光子または前記２分の１波長板は、回転機構によってその角度を任意に調節可能な構造であり、
前記記憶部に記憶された情報に基づいて、前記回転機構の動作が制御されることを特徴とする請求項１３に記載の検査装置。
【請求項１５】
2014157142.tif 000039
【請求項１６】
2014157142.tif 000040
【請求項１７】
2014157142.tif 000041
【請求項１８】
前記２分の１波長板は、回転機構によってその角度を任意に調節可能な構造であり、
前記記憶部に記憶された情報に基づいて、前記回転機構の動作が制御されることを特徴とする請求項１７に記載の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査方法および検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
大規模集積回路（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Iｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ；ＬＳＩ）の高集積化および大容量化に伴い、半導体素子に要求される回路寸法は狭小化の一途を辿っている。半導体素子は、回路パターンが形成された原画パターン（マスクまたはレチクルを指す。以下では、マスクと総称する。）を用い、いわゆるステッパまたはスキャナと呼ばれる縮小投影露光装置でウェハ上にパターンを露光転写して回路形成することにより製造される。
【０００３】
多大な製造コストのかかるＬＳＩの製造にとって、歩留まりの向上は欠かせない。ここで、歩留まりを低下させる大きな要因として、マスクパターンの形状欠陥が挙げられる。
【０００４】
一方、最近の代表的なロジックデバイスでは、数十ｎｍの線幅のパターン形成が要求されるようになってきている。こうした状況に伴い、マスクパターンの形状欠陥も微細化している。また、マスクの寸法精度を高めることで、プロセス諸条件の変動を吸収しようとしてきたこともあり、マスク検査においては、極めて小さなパターンの欠陥を検出することが必要になっている。このため、ＬＳＩ製造に使用される転写用マスクのパターンを評価する装置に対して高い精度が要求されている。特許文献１には、マスク上における微細な欠陥を検出することのできる検査装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４２３６８２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、微細パターンを形成する技術として、ナノインプリントリソグラフィ（Ｎａｎｏｉｍｐｒｉｎｔｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ；ＮＩＬ）が注目されている。この技術は、ウェハ上のレジストに、ナノスケールの微細構造を有するモールド（型）を圧力印加することで、レジストに微細なパターンを形成するものである。
【０００７】
ナノインプリント技術では、生産性を上げるために、原版となるマスターテンプレートを用いて、複製のテンプレート（レプリカテンプレート）を複数作成し、各レプリカテンプレートを異なるナノインプリント装置に装着して使用する。レプリカテンプレートは、マスターテンプレートに正確に対応するように製造される必要がある。このため、マスターテンプレートはもちろんのこと、レプリカテンプレートのパターンを評価する際にも高い精度が要求される。
【０００８】
ところで、マスクは、一般に、回路寸法の４倍の寸法を持って形成される。かかるマスクを用い、縮小投影露光装置でウェハ上のレジストにパターンを縮小露光した後、現像することによって半導体の回路パターンが形成される。これに対し、ナノインプリントリソグラフィにおけるテンプレートは、回路寸法と等倍の寸法で形成される。このため、テンプレートのパターンにおける形状欠陥は、マスクのパターンにおけるそれよりも、ウェハ上に転写されるパターンへの影響度が大きい。したがって、テンプレートのパターンを評価するにあたっては、マスクのパターンを評価する場合よりもさらに高い精度が必要になる。
【０００９】
しかしながら、回路パターンの微細化が進む昨今にあっては、パターン評価装置における光学系の解像度よりも、パターンの寸法の方が微細となってきている。例えば、テンプレートに形成されるパターンの線幅が５０ｎｍより小さくなると、光学系の実現が比較的容易な１９０〜２００ｎｍ程度の波長をもつＤＵＶ（Ｄｅｅｐ  Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ  ｒａｄｉａｔｉｏｎ：遠紫外）光を用いた光源では解像できない。そこで、ＥＢ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂｅａｍ：電子ビーム）を用いた光源が使用されているが、スループットが低く、量産に適さないという問題がある。
【００１０】
こうしたことから、微細なパターンを精度よく、また、スループットの低下を引き起こさずに検査することのできる検査装置が求められている。
【００１１】
ところで、パターンの欠陥には様々な形態があるが、マスクやテンプレートとしての性能に最も影響を与えるのは、ライン同士が短絡するショート欠陥と、ラインが断線するオープン欠陥である。図１は、ショート欠陥の例である。領域Ａ１において、隣接する２つのライン同士が繋がっており、ショート欠陥となっている。また、図２は、オープン欠陥の例である。領域Ａ２において、ラインの一部が断線している。
【００１２】
一方、図３の領域Ａ３のように、エッジラフネスが大きくなる欠陥については、それがマスクやテンプレートとしての性能に与える影響は限定的である。
【００１３】
このように、欠陥の中には、実質的に問題となる欠陥とそうではない欠陥とがあり、問題となる欠陥のみを検出することができれば、検査を効率的に行うことができる。しかしながら、ショート欠陥、オープン欠陥および（図３の領域Ａ３に見られるような）エッジラフネスのいずれもが解像限界以下であって、これらが解像限界以下の周期の繰り返しパターンに混在する場合、光学系による観察では、ショート欠陥やオープン欠陥のように問題となる欠陥による明暗と、エッジラフネスによる明暗との区別がつかない。このことは、明視野像および暗視野像ともに同様である。その理由として、光学像では、ショート欠陥、オープン欠陥およびエッジラフネスのいずれもが、同じサイズ、つまり、解像限界程度のサイズに広がってしまうことが挙げられる。
【００１４】
図４は、ライン・アンド・スペースパターンを模式的に示したものである。図４において、パターンの寸法は、光学系の解像限界より小さいとする。この図の領域Ｂ１では、ラインパターンの一部が欠けている。また、領域Ｂ２では、パターンエッジラフネスが大きくなっている。こうした欠陥の違いは、実際の基板上では明確に区別される。しかしながら、光学系を介して観察すると、これらの違いが区別できなくなる。これは、光学系が、光源の光の波長λと、開口数ＮＡとで定まる空間周波数フィルタとしてふるまうためである。図５は、図４のパターンに空間周波数フィルタをかけたものである。領域Ｂ１における欠陥と、領域Ｂ２における欠陥とが同程度のサイズに広がっており、形状の違いが判別し難くなっていることが分かる。したがって、解像限界以下のショート欠陥とエッジラフネスとを区別することは、原理的に困難である。
【００１５】
本発明は、こうした点に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、微細なパターンを精度よく、また、スループットの低下を引き起こさずに検査することのできる検査方法と検査装置、より詳しくは、検出すべき欠陥とそうでない欠陥とを区別可能な検査方法と検査装置を提供することにある。
【００１６】
本発明の他の目的および利点は、以下の記載から明らかとなるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
2014157142.tif 000003
【００１８】
本発明の第１の態様において、前記パターンはライン・アンド・スペースパターンであり、
前記２分の１波長板の角度は、前記試料に照射される光の偏光方向が、該パターンのラインの長さ方向に対して、−５度〜５度と８５度〜９５度の各範囲にある角度以外の角度となるように設定されることが好ましい。
【００１９】
2014157142.tif 000004
【００２０】
本発明の第２の態様において、前記パターンはライン・アンド・スペースパターンであり、
前記２分の１波長板の角度は、前記基板および前記試料に照射される光の偏光方向が、該パターンのラインの長さ方向に対して、−５度〜５度と８５度〜９５度の各範囲にある角度以外の角度となるように設定されることが好ましい。
【００２１】
本発明の第１の態様および第２の態様において、前記２分の１波長板の角度は、前記試料に照射される光の偏光方向が４０度〜５０度の範囲となるように設定されることが好ましい。
【００２２】
2014157142.tif 000005
【００２３】
本発明の第３の態様において、前記パターンはライン・アンド・スペースパターンであり、
前記４分の１波長板の角度は、前記試料に照射される光の楕円偏光の長軸方向が、該パターンのラインの長さ方向に対して、−５度〜５度と８５度〜９５度の各範囲にある角度以外の角度となるように設定されることが好ましい。
【００２４】
2014157142.tif 000006
【００２５】
本発明の第４の態様において、前記パターンはライン・アンド・スペースパターンであり、
前記４分の１波長板の角度は、前記基板および前記試料に照射される光の楕円偏光の長軸方向が、該パターンのラインの長さ方向に対して、−５度〜５度と８５度〜９５度の各範囲にある角度以外の角度となるように設定されることが好ましい。
【００２６】
本発明の第３の態様および第４の態様において、前記４分の１波長板の角度は、前記試料に照射される光の楕円偏光の長軸方向が４０度〜５０度の範囲となるように設定されることが好ましい。
【００２７】
2014157142.tif 000007
【００２８】
2014157142.tif 000008
【００２９】
2014157142.tif 000009
【００３０】
本発明の第６の態様において、前記検光子または前記２分の１波長板は、回転機構によってその角度を任意に調節可能な構造であり、
前記記憶部に記憶された情報に基づいて、前記回転機構の動作が制御されることが好ましい。
【００３１】
2014157142.tif 000010
【００３２】
2014157142.tif 000011
【００３３】
2014157142.tif 000012
【００３４】
本発明の第８の態様において、前記２分の１波長板は、回転機構によってその角度を任意に調節可能な構造であり、
前記記憶部に記憶された情報に基づいて、前記回転機構の動作が制御されることが好ましい。
【００３５】
本発明の第１の態様、第２の態様、第５の態様および第６の態様は、前記無偏光ビームスプリッタを使用した反射照明だけでなく、前記試料に対して前記試料を撮像するセンサの方向とは反対の方向から光を照明する透過照明にも適用可能である。
【００３６】
2014157142.tif 000013
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、微細なパターンにおける検出すべき欠陥とそうでない欠陥とを区別可能な検査方法および検査装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】ショート欠陥の一例を模式的に示す図である。
【図２】オープン欠陥の一例を模式的に示す図である。
【図３】エッジラフネスによる欠陥を模式的に示す図である。
【図４】ライン・アンド・スペースパターンを模式的に示す図である。
【図５】図４のパターンに空間周波数フィルタをかけた例の模式図である。
【図６】本実施の形態における光学系の一例である。
【図７】本実施の形態における光学系の他の例である。
【図８】エッジラフネスに起因する明暗の振幅と反射光の電場振幅および０次光の電場振幅について、検光子の角度依存性の一例を示す図である。
【図９】図８において、ショート欠陥やオープン欠陥に起因する明暗の振幅と反射光の電場振幅とを加えた一例である。
【図１０】本実施の形態における検査装置の構成図である。
【図１１】試料に形成されたパターンの光学画像を取得する手順を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
半導体ウェハ上に形成されるパターンの多くは、ライン・アンド・スペースパターンなどの繰り返しパターン、すなわち、周期性を持って繰り返される規則的なパターンである。このため、ナノインプリントリソグラフィにおけるマスターパターンやドータパターンにもかかる繰り返しパターンが使用される。
【００４０】
一方、ＤＵＶ光を用いた光学系によって、線幅が５０ｎｍより小さいパターンを結像しようとする場合、液浸を使わない限り、理論限界のレンズ（開口数ＮＡ＝１）を用いたとしても、このパターンを解像することはできない。しかしながら、かかるパターンが繰り返しパターンである場合において、パターンの一部でエッジラフネスが大きくなったり、パターンの一部が欠けたりすると、規則性に乱れが生じて欠陥近傍の光学画像の階調値が変化するようになる。したがって、各画素の階調値を比較することで、ショート欠陥、オープン欠陥およびエッジラフネスによる欠陥を検出することができる。階調値の変化について、以下でさらに詳述する。
【００４１】
光学系の解像限界に相当する寸法の範囲内にあるパターンエッジの微細な凹凸（以後ラフネスと表記）は、光学系で撮像すると、個々の凹凸の形状は解像されずに、光学系の解像限界程度のサイズに鈍った形状となる。このようなエッジラフネスは振幅、周波数共にランダムであるため、パターンの規則性に乱れが生じ、試料全域にわたってランダムな明暗のムラとして撮像される。
【００４２】
また、パターンの一部が欠けている場合も光学系の解像限界程度のサイズに拡大する振る舞いは同様である。すなわち、このパターンは解像されないが、パターンの欠けによって規則性に乱れが生じるため、欠陥近傍の領域は周囲の平均階調値とは異なった階調値を持つパターンの一部が、隣接するパターンと繋がっている場合も同様である。
【００４３】
このように、光学系の解像度以下の周期の繰り返しパターンであっても、階調値の変化を調べることで、欠陥を検出することが可能である。しかしながら、上述したように、検出された解像限界以下の欠陥同士、つまり、ショート欠陥やオープン欠陥と、エッジラフネスによる明暗のムラとを区別することは困難である。
【００４４】
かかる問題に対して本発明者は、ショート欠陥やオープン欠陥のように大きな欠陥は、エッジラフネスによる欠陥のように小さな欠陥に比べて、照明光の偏光状態に与える影響が大きいことに着目し、本発明に至った。本発明によれば、照明光の偏光状態と、検査対象となる基板から反射した光を結像する光学系の偏光制御素子の条件とを制御することで、エッジラフネスによる明暗のムラを偏光制御素子で除去し、ショート欠陥やオープン欠陥による振幅変化のみを抽出することが可能となる。
【００４５】
例えば、図１に示すようなショート欠陥の場合、隣り合うライン同士が接続することにより、照明光の電場成分に対する感受性が縦方向と横方向で異なるようになる。例えば、基板に垂直に入射する直線偏光の偏光方向がライン・アンド・スペースのエッジに沿った方向に対して４５度であるとき、入射光の電場は、縦成分と横成分で等しいのに対し、ショート欠陥による反射光の電場は、縦成分より横成分の方が大きくなる。その結果、ショート欠陥を反射した光の偏光方向はライン・アンド・スペースのエッジに沿った方向と直交する方向に傾くようになる。図２に示すようなオープン欠陥の場合は、逆にライン・アンド・スペースのエッジに沿った方向に傾くようになる。
【００４６】
一方、図３に示すようなエッジラフネスによる欠陥の場合には、ライン同士が接続したり、ラインが断線したりすることはなく、また、欠陥とは言ってもエッジラフネスにおける凹凸のサイズはショート欠陥やオープン欠陥よりも微細であるため、照明光の電場成分の横方向と縦方向に対する感受性の差はそれほど大きくない。したがって、例えば、基板に垂直に入射する直線偏光の偏光方向がライン・アンド・スペースのエッジに沿った方向に対して４５度であるとき、エッジラフネスにより散乱した光の偏光方向は、入射光の偏光方向である４５度に近い値となる。但し、周期的な繰り返しを有するベースパターンの影響を受けることにより、偏光方向は完全には４５度とならず、４５度から僅かにずれた値をとる。
【００４７】
こうした照明光の偏光状態に与える影響の差を利用して、欠陥を分類することが可能である。具体的には、図６に示すような光学系を用いることで実現できる。
【００４８】
図６において、検査対象であるマスク１００１には、ライン・アンド・スペースパターンが形成されている。このとき、２分の１波長板１００３の角度は、マスク１００１に照射される光の偏光方向が、パターンのラインの長さ方向に対して、−５度〜５度と８５度〜９５度の各範囲にある角度以外の角度、好ましくは、４０度〜５０度の範囲にある角度、特に好ましくは４５度の偏光面を有する直線偏光とする。これにより、ショート欠陥やオープン欠陥のように大きな欠陥と、エッジラフネスによる欠陥のように小さな欠陥との間で、照明光の電場成分に対する感受性に違いが現れるようにすることができる。尚、照明光の偏光方向がパターンのラインの長さ方向に対して０度や９０度であると、照明光の感受性は反射率の変化としてのみ表れ、偏光方向の変化として表れないためラフネス起因の明暗のムラを除去しきれない。
【００４９】
図６において、光源１００２から出射され、２分の１波長板１００３を通過した光は、無偏光ビームスプリッタ１００４で反射し、対物レンズ１００５を介してマスク１００１に照射される。マスク１００１で反射した光は、対物レンズ１００５、無偏光ビームスプリッタ１００４、検光子１００６を透過した後、撮像センサ１００７に入射する。これにより、マスク１００１に形成されたパターンの光学画像が得られる。
【００５０】
図６に示すように、結像光学系に検光子１００６を配置することにより、特定の偏光方向の光のみを抽出することが可能になる。具体的には、検光子１００６の方向を、エッジラフネスで散乱した光の偏光方向に直交する方向とすることにより、この欠陥からの散乱光が撮像センサ１００７に入射するのをほぼ完全に防ぐことができる。一方、ショート欠陥やオープン欠陥で散乱した光については、偏光方向が傾斜しているため検光子１００６を透過して、撮像センサ１００７に入射する。したがって、エッジラフネスによる明暗のムラが除かれる一方、ショート欠陥やオープン欠陥は残された状態の光学画像を得ることができる。
【００５１】
図７は、図６の変形例である。図６の例では、ハーフミラー等の無偏光ビームスプリッタを用いたが、図７の例では、偏光ビームスプリッタ、４分の１波長板および２分の１波長板を組み合わせて用いている。これにより、無偏光ビームスプリッタで生じる光量損失を避けることが可能になる。
【００５２】
図７において、検査対象であるマスク３００１には、ライン・アンド・スペースパターンが形成されている。光源３００２から出射した光は、偏光ビームスプリッタ３００６で９０度の方向に反射した後、２分の１波長板３００４ａと４分の１波長板３００４ｂを透過し、対物レンズ３００５によってマスク３００１に集光される。
【００５３】
この場合、４分の１波長板３００４ｂの光学軸の角度は、パターンのラインの長さ方向に対して、−５度〜５度と８５度〜９５度の各範囲にある角度以外の角度、好ましくは、４０度〜５０度の範囲にある角度、特に好ましくは４５度の方向に長軸がある楕円偏光とする。このようにすることで、マスク３００１に照明される光の電場の縦成分と横成分が等しくなる。つまり、これにより、ショート欠陥やオープン欠陥のように大きな欠陥と、エッジラフネスによる欠陥のように小さな欠陥との間で、照明光の電場成分に対する感受性に違いが現れるようにすることができる。尚、照明光の楕円偏光の長軸方向がラインの長さ方向に対して０度や９０度であると、照明光の感受性は反射率の変化としてのみ表れ、偏光方向の変化として表れないためラフネス起因の明暗のムラを除去しきれない。
【００５４】
一方、２分の１波長板３００４ａは、わずかに偏光が傾いたエッジラフネスに起因する散乱光が偏光ビームスプリッタ３００６によって除かれるようにするため、光の偏光方向の角度調整に用いられる。
【００５５】
例えば、偏光ビームスプリッタ３００６に対する光の入射面を、マスク３００１に形成されている繰り返しパターンの方向に一致させ、２分の１波長板３００４ａの光学軸の方向を、この繰り返しパターンの方向に対して２２．５度とし、４分の１波長板３００４ｂの光学軸の方向を、同じ繰り返しパターンの方向に対して４５度とする。ここで、仮にエッジラフネスの散乱光が入射偏光状態を維持すると仮定すると、マスク３００１を照射する光と、マスク３００１で反射した光の特性は次のようになる。尚、ここで、（ＰＢＳ）は偏光ビームスプリッタを、（λ／２）は２分の１波長板を、（λ／４）は４分の１波長板を、それぞれ表す。
2014157142.tif 000014
【００５６】
上記光の特性変化に示すように、偏光ビームスプリッタ３００６から出射する直線偏光の偏光方向は、繰り返しパターンの方向と同じ（すなわち０度）であり、２分の１波長板３００４ａを透過すると、繰り返しパターンの方向に対して４５度の直線偏光となる。この特性は、４分の１波長板３００４ｂを透過しても変わらずに、マスク３００１に照射される。次いで、マスク３００１で反射した光は、４分の１波長板３００４ｂを透過し、２分の１波長板３００４ａを透過して、繰り返しパターンの方向と同じ偏光方向の直線偏光となって、偏光ビームスプリッタ３００６に入射する。
【００５７】
図７の光学系によれば、偏光ビームスプリッタ３００６に入射する光は、繰り返しパターンの方向と同じ偏光方向の直線偏光であり、偏光ビームスプリッタ３００６を透過せずに反射される。つまり、エッジラフネスの散乱光が入射偏光状態を維持する場合、その散乱光は、偏光ビームスプリッタ３００６によって遮断されて、撮像センサ３００７に到達することはない。
【００５８】
次に、偏光ビームスプリッタ３００６に対する光の入射面を、マスク３００１に形成されている繰り返しパターンの方向に一致させ、２分の１波長板３００４ａの光学軸の方向を、この繰り返しパターンの方向に対して２３度とし、４分の１波長板３００４ｂの光学軸の方向を、同じ繰り返しパターンの方向に対して４５度とする。ここで、エッジラフネスの散乱光が入射偏光状態を維持すると仮定すると、マスク３００１を照射する光と、マスク３００１で反射した光の特性は次のようになる。
2014157142.tif 000015
【００５９】
上記例で、偏光ビームスプリッタ３００６で反射される直線偏光の偏光方向は、繰り返しパターンの方向と同じ（すなわち０度）であり、２分の１波長板３００４ａを透過すると、繰り返しパターンの方向に対して４６度の直線偏光となる。次いで、４分の１波長板３００４ｂを透過すると、繰り返しパターンの方向に対して４５度の楕円偏光になる。この光は、マスク３００１で反射された後、４分の１波長板３００４ｂを透過して、繰り返しパターンの方向に対し４４度の直線偏光になる。その後、２分の１波長板３００４ａを透過して、繰り返しパターンの方向に対して２度の偏光方向の直線偏光となって、偏光ビームスプリッタ３００６に入射する。
【００６０】
既に述べたように、基板に垂直に入射する直線偏光の偏光面が光学軸に対して４５度であるとき、エッジラフネスによる散乱光は周期的な繰り返しを有するベースパターンの影響を受けるため、偏光方向は完全には４５度とならず、４５度から僅かにずれた値をとる。一方、上記例によれば、λ/２の角度に応じて偏光ビームスプリッタ３００６に戻ってくる光の偏光方向を回転させることができるので、わずかに傾いたエッジラフネスによる散乱光の偏光方向を元に戻すことにより、４５度となるようにすることができる。すなわち、エッジラフネスによる散乱光の偏光方向が４３度であれば、これを２度回転させて４５度とすることが可能である。これにより、エッジラフネスによる散乱光が撮像センサ３００７を透過するのを完全に防ぐことができる。このように、２分の１波長板３００４ａの角度を調整することで、エッジラフネスによる反射光が除かれた光学画像を取得することが可能となる。
【００６１】
尚、図６および図７は、明視野光学系の例であるが、暗視野照明系や透過照明系であっても、偏光を利用してエッジラフネスによる欠陥が除かれた光学画像を得ることが可能である。
【００６２】
次に、エッジラフネスによる欠陥を排除する条件を見出す具体的方法について述べる。すなわち、上記の通り、図６や図７の光学系を用いて、エッジラフネスによる欠陥を光学画像から除くことが可能であるが、それには、照明光の偏光状態と、検査対象から反射した光を結像する光学系の偏光制御素子の条件とを制御することが必要になる。
【００６３】
一般に、検査対象となるマスクやテンプレートにおいて、ショート欠陥やオープン欠陥は極僅かしか存在しないのに対し、エッジラフネスは全面に渡って多く存在する。例えば、１００μｍ×１００μｍの領域の光学画像を取得したとき、この領域にショート欠陥やオープン欠陥が含まれる可能性は低く、また、含まれたとしても領域内での欠陥の数は僅かである。つまり、この領域内における光学画像の明暗の殆どは、エッジラフネスに起因するものである。このことは、エッジラフネスによる欠陥を排除する条件は、１００μｍ×１００μｍ程度の大きさの光学画像１つから求められることを意味する。
【００６４】
光学画像におけるエッジラフネスによる階調値の変化は、結像光学系側で撮像センサに入射する光の偏光方向を制御することで除くことができる。具体的には、結像光学系における検光子の方向を制御することで、撮像センサに入射する上記エッジラフネスによる散乱光の量を変化させて、光学画像における明暗の振幅を変えることができる。
【００６５】
光学画像における明暗の振幅は、画素毎の階調値の標準偏差で表すことができる。例えば、光学系の画素分解能が５０ｎｍであるとき、１００μｍ×１００μｍの領域の光学画像は４００万画素で表現される。つまり、この光学画像１つから４００万個の階調値の標本が得られる。
【００６６】
暗視野照明系の場合、上記標本について標準偏差を求め、得られた値をエッジラフネスに起因する散乱光の程度と定義し、この値が最小となるように、結像光学系側の偏光状態を調整する。
【００６７】
一方、明視野光学系における光学画像の場合、エッジラフネスによる明暗の程度は、０次光の影響を受ける。この理由は、次の通りである。検査対象には解像限界以下の微細な周期パターンがあるため、構造性複屈折による位相差の効果によって、０次光の偏光状態が変化する。それ故、エッジラフネスに起因する反射光を除去する目的で検光子または２分の１波長板を回転させると、ベースとなる光量も変化する。明視野像は、ショート欠陥やオープン欠陥、エッジラフネスからの散乱光の電場振幅と、０次光の電場振幅との積であるので、上記の通り、エッジラフネスによる明暗の程度が０次光の強度の影響を受ける結果となる。
【００６８】
図８は、エッジラフネスに起因する明暗の振幅と散乱光の電場振幅および０次光の電場振幅について、検光子の角度依存性を例示的に示したものである。明視野光学系において、エッジラフネスによる散乱光の偏光状態と、構造性複屈折の影響を受けた０次光の偏光状態とが一致していない場合、両者の積である、エッジラフネスに起因する明暗の振幅の検光子角度依存性は、図８に示すように、２つの極小値を持つようになる。
【００６９】
ここで、エッジラフネスに起因する明暗の振幅が、エッジラフネスによる欠陥からの反射光の電場振幅と、０次光の電場振幅との積で表されることについて説明する。
【００７０】
０次光の電場振幅を、
2014157142.tif 000016
とおく。また、エッジラフネスによる散乱光の電場振幅を、
2014157142.tif 000017
とおく。０次光は、微細パターンに起因する複屈折の影響によって、所定の方向に長軸を有する楕円偏光になる。このため、ｆ（θ）は、θが０度から１８０度の範囲で１つの極小値を持ち、且つ、極小値が０より大きい関数になる。一方、エッジラフネスに起因する散乱光は、ラフネスに周期性がないために位相差があったとしてもその値は小さくなり、直線偏光性を略維持する。そのため、ｇ（θ）は、θが０度から１８０度の範囲で１つの極小値を持ち、且つ、極小値が０に非常に近い関数になる。
【００７１】
明視野像の信号強度Ｉは、次式に示すように、０次光とエッジラフネスに起因する反射光の各電場の干渉で表される。
2014157142.tif 000018
上式において、Ｅ０２は、０次光の２乗、つまり、ベース光量Ｉ０であるので、エッジラフネスに起因する明暗の振幅Ｉｒは、次式で表される。
2014157142.tif 000019
ここで、φは、０次光と反射光の位相差であり、基板の焦点位置に依存する。例えば、エッジラフネスに起因する明暗が最も強くなる条件として、
2014157142.tif 000020
を考える。エッジラフネスは非常に微細であるのに対し、図７で説明したように、０次光の電場振幅は、検光子の角度θを変えても複屈折の影響で０にはならないため、
2014157142.tif 000021
と近似できる。したがって、エッジラフネスに起因する明暗の振幅は、次式のように単純化できる。
2014157142.tif 000022
したがって、解像限界以下の周期パターンにおけるエッジラフネスに起因する明暗の振幅は、０次光の電場振幅と、エッジラフネスに起因する反射光の電場振幅の積で表される。
【００７２】
前述したように、Ｅ０とＥｒはともに検光子の角度θに依存するので、Ｉｒは次式で表される。
2014157142.tif 000023
したがって、関数ｆ（θ）が極小になるθの値と、関数ｇ（θ）が極小になるθの値とが異なる場合、ｆ（θ）とｇ（θ）の積であるＩｒは、極小値を２点持つことになる。
【００７３】
エッジラフネスに起因する散乱光の影響を除いて、ショート欠陥やオープン欠陥を検出する感度を向上させるには、０次光に起因する関数ｆ（θ）が極小になる条件ではなく、エッジラフネスに起因する関数ｇ（θ）が極小になる条件を見出す必要がある。これは、関数ｆ（θ）が極小になるのは、単にベース光量が最小になる条件に過ぎず、エッジラフネスによる影響を排除しきれないためである。
【００７４】
関数ｇ（θ）が極小になる条件は、光学画像の階調値の標準偏差σと、平均階調値Ａとを用いて演算することにより求められる。標準偏差σは、様々なノイズ要因からなるが、特にエッジラフネスによる明暗の影響を大きく受ける。そのため、次式のようにみなすことができる。
2014157142.tif 000024
また、光学画像の平均階調値Ａは、ベース光量、つまり、０次光の強度であるので、次式で表される。
2014157142.tif 000025
したがって、関数ｇ（θ）は、次式で求められる。
2014157142.tif 000026
【００７５】
このように、エッジラフネスに起因する反射光の電場振幅は、光学画像の標準偏差σを平均階調値Ａの平方根で割った値に比例する。エッジラフネスに起因する明暗の振幅を最小にする条件を見出すには、検光子の角度θを変えて光学画像を取得し、得られた光学画像における階調値の標準偏差を平均階調値の平方根で割った値を算出する。そして、この値が最小になる角度θを求めればよい。
【００７６】
図８において、ショート欠陥やオープン欠陥に起因する明暗の振幅と反射光の電場振幅とを加えたものを図９に示す。前述の通り、ショート欠陥やオープン欠陥のように大きな欠陥は、照明光の電場成分に対する感受性が縦方向と横方向で異なる。したがって、こうした欠陥に起因する散乱光の電場振幅が極小になるときの検光子の角度θの値は、エッジラフネスに起因する散乱光の場合とは異なる。すなわち、エッジラフネスに起因する散乱光の電場振幅が極小になるときの角度θを適用しても、ショート欠陥やオープン欠陥に起因する反射光の電場振幅が極小になることはない。したがって、エッジラフネスに起因する明暗の振幅に埋もれることなく、ショート欠陥やオープン欠陥を検出することが可能となる。
【００７７】
エッジラフネスに起因する散乱光の電場振幅が極小になるときの角度θの値は、検査対象に形成されたパターンの構造によって異なる。例えば、パターンのピッチ、掘り込みの深さ、あるいは、ラインとスペースの比率などが変化すると、上記電場振幅が極小になる角度θの値も変化する。したがって、検査対象のパターンの構造に応じて角度θを求める必要がある。
【００７８】
角度θを求める方法の１つは、検査対象となる基板毎に、エッジラフネスに起因する散乱光の電場振幅が極小になるときの角度θを求めるものである。
【００７９】
2014157142.tif 000027
【００８０】
明視野光学系が、直線偏光を出射する光源と、２分の１波長板と、無偏光ビームスプリッタと、検光子とを有し、２分の１波長板が光源と無偏光ビームスプリッタの間に配置される場合、２分の１波長板の角度は、基板に照明される光の偏光方向が、基板に形成されたパターンに対して、０度とその近傍の角度、および、９０度とその近傍の角度以外の角度、具体的には、−５度〜５度と８５度〜９５度の各範囲にある角度以外の角度となるように設定されることが好ましい。
【００８１】
一方、暗視野光学系を用いた検査装置の場合には、まず、検査を行う前に、検査対象となる基板の光学画像を取得し、この光学画像の階調値の標準偏差σを算出する。次いで、標準偏差σが最小となるように、暗視野光学系に設けられた波長板と検光子の角度を調節する。
【００８２】
角度θを求める他の方法は、検査対象となる基板に形成されるパターンの構造毎に、最適な角度θを予め求めておくというものである。すなわち、検査を行う前に、検査対象とは異なる基板を用いて、エッジラフネスに起因する散乱光の電場振幅が極小になる角度θを求める。基板の表面には、構造の異なる複数のパターンが形成されているものとし、角度θはパターンの構造毎に求められる。そして、パターンの構造と、それに対応する最適な角度θとをレシピ化して、検査装置に設けられた記憶装置に格納し、検査をする際に、検査対象となる基板に適したレシピを使用する。
【００８３】
2014157142.tif 000028
【００８４】
明視野光学系が、直線偏光を出射する光源と、２分の１波長板と、無偏光ビームスプリッタと、検光子とを有し、２分の１波長板が光源と無偏光ビームスプリッタの間に配置される場合、２分の１波長板の角度は、基板に照明される光の偏光方向が、基板に形成されたパターンに対して、０度とその近傍の角度、および、９０度とその近傍の角度以外の角度、具体的には、−５度〜５度と８５度〜９５度の各範囲にある角度以外の角度となるように設定されることが好ましい。
【００８５】
一方、暗視野光学系を用いた検査装置の場合には、まず、検査を行う前に、検査対象となる基板とは異なる基板の光学画像を取得し、光学画像の階調値の標準偏差σと、平均階調値Ａとをパターンの構造毎に算出する。ここで、パターンの構造とは、例えば、パターンのピッチ、掘り込みの深さ、あるいは、ラインとスペースの比率等である。得られた標準偏差σが最小になる角度、つまり、暗視野光学系に設けられた波長板と検光子の各角度を決定する。パターンの構造と、それに対応する波長板と検光子の各角度とは、レシピ化されて検査装置の記憶装置に格納される。検査時には、検査対象となるパターンに応じた角度をレシピから探し出し、波長板と検光子の各角度が対応する角度となるように設定される。
【００８６】
検査対象となる基板毎に、エッジラフネスに起因する散乱光の電場振幅が極小になるときの角度θを求める方法によれば、実際の検査対象について最適な角度θを求めるため、検査に使用する光学画像からエッジラフネスによる散乱光をより確実に低減することができる。一方、検査対象となる基板に形成されるパターンの構造毎に、最適な角度θを予め求める方法によれば、検査毎に角度θを求める必要がないので、全体の検査時間を短縮することができる。
【００８７】
次に、本実施の形態の検査装置について説明する。
【００８８】
図１０は、本実施の形態における検査装置１００の構成図である。検査装置１００は、図６に示す検査光学系を備えている。図１０において、検光子１００６は、回転機構１００６’によってその角度を任意に調節可能である。また、回転機構１００６’は、角度制御回路１４によって制御される。
【００８９】
図１０に示すように、検査装置１００は、光学画像取得部Ａと制御部Ｂを有する。
【００９０】
光学画像取得部Ａは、図６で説明した検査光学系の他に、水平方向（Ｘ方向、Ｙ方向）に移動可能なＸＹテーブル３と、センサ回路１０６と、レーザ測長システム１２２と、オートローダ１３０とを有する。尚、ＸＹテーブル３は、回転方向（θ方向）にも移動可能な構造とすることができる。
【００９１】
検査対象となる試料１は、Ｚテーブル２の上に載置される。Ｚテーブル２は、ＸＹテーブル３の上に設けられており、ＸＹテーブル３とともに水平方向にも移動可能である。試料１には、ライン・アンド・スペースパターンなどの繰り返しパターン、すなわち、周期性を持って繰り返される規則的なパターンが形成されている。試料１としては、例えば、ナノインプリント技術で用いられるテンプレートが挙げられる。
【００９２】
尚、試料１は、Ｚテーブル２に設けられた支持部材により、３点で支持されることが好ましい。試料１を４点で支持する場合には、支持部材に対して高精度の高さ調整が必要となる。また、高さ調整が不十分であると、試料１が変形するおそれがある。これに対して、３点支持によれば、試料１の変形を最小限に抑えながら、試料１を支持することができる。支持部材は、例えば、頭面が球状のボールポイントを用いて構成される。また、例えば、３つの支持部材のうちの２つの支持部材は、試料１の四隅のうちの対角でない、隣接する二隅で試料１に接する。３つの支持部材のうちの残る１つの支持部材は、他の２つの支持部材が配置されていない二隅の間の領域に配置される。
【００９３】
光源１００２は、試料１に対して、その光学画像を取得するための光を照射する。光源１００２から出射される光の波長は、パターンピッチの２倍以上である。検査装置１００は、線幅が５０〜６０ｎｍ以下の超微細パターンの検査に好適であり、光源１００２としては、ＤＵＶ（Ｄｅｅｐ  Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ  ｒａｄｉａｔｉｏｎ：遠紫外）光を照射するものを用いることが好ましい。ＤＵＶ光によれば、光学系を比較的簡単に構成することができ、また、微細なパターンを、ＥＢ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂｅａｍ：電子ビーム）を用いる場合よりも高いスループットで検査することができる。
【００９４】
検査装置１００における光学系の解像限界、すなわち、光源２００１からの光の波長（λ）と、対物レンズ１００５の開口数（ＮＡ）とによって定まる解像限界（Ｒ＝λ／２ＮＡ）は、試料１に形成されたパターンを解像しない値である。
【００９５】
光源１００２から出射された光は、２分の１波長板１００３を通過した後、無偏光ビームスプリッタ１００４で反射し、対物レンズ１００５を介して試料１に照射される。試料１で反射した光は、対物レンズ１００５、無偏光ビームスプリッタ１００４、検光子１００６を透過した後、撮像センサ１００７に入射する。これにより、試料１に形成されたパターンの光学画像が得られる。
【００９６】
試料１を照明する光は、光学軸に対し４５度の偏光面を有する直線偏光である。これにより、ショート欠陥やオープン欠陥のように大きな欠陥と、エッジラフネスによる欠陥のように小さな欠陥との間で、照明光の電場成分に対する感受性に違いが現れるようにすることができる。
【００９７】
検査装置１００は、結像光学系に検光子１００６を有することにより、特定の偏光方向の光のみを抽出することを可能にする。具体的には、検光子１００６の方向を、エッジラフネスによる欠陥で散乱した光の偏光方向に直交する方向とすることにより、この欠陥からの散乱光が撮像センサ１００７に入射するのをほぼ完全に防ぐことができる。一方、ショート欠陥やオープン欠陥で散乱した光については、偏光方向が傾斜しているため検光子１００６を透過して、撮像センサ１００７に入射する。したがって、エッジラフネスによる欠陥が除かれる一方、ショート欠陥やオープン欠陥は残された状態の光学画像を得ることができる。
【００９８】
次に、図１０の制御部Ｂについて説明する。
【００９９】
制御部Ｂでは、検査装置１００全体の制御を司る制御計算機１１０が、データ伝送路となるバス１２０を介して、位置回路１０７、画像処理回路１０８、角度制御回路１４、展開回路１３１、参照回路１３２、比較回路１３３、欠陥検出回路１３４、オートローダ制御回路１１３、テーブル制御回路１１４、記憶装置の一例となる磁気ディスク装置１０９、磁気テープ装置１１５、フレキシブルディスク装置１１６、ディスプレイ１１７、パターンモニタ１１８およびプリンタ１１９に接続されている。尚、画像処理回路１０８は本発明の画像処理部に対応し、欠陥検出回路１３４は本発明の欠陥検出部に対応し、磁気ディスク装置１０９は本発明の記憶部に対応する。
【０１００】
Ｚテーブル２は、Ｚテーブル制御回路１１４ｂによって制御されたモータ１７ｂによって駆動される。また、ＸＹテーブル３は、ＸＹテーブル制御回路１１４ａによって制御されたモータ１７ａによって駆動される。尚、上記の各モータには、例えば、リニアモータを用いることができる。
【０１０１】
図１０の光学画像取得部Ａは、撮像センサ１００７において、試料１の光学画像を取得する。光学画像の具体的な取得方法の一例は、次の通りである。
【０１０２】
試料１は、垂直方向に移動可能なＺテーブル２の上に載置される。Ｚテーブル２は、ＸＹテーブル３によって水平方向にも移動可能である。ＸＹテーブル３の移動位置は、レーザ測長システム１２２により測定されて位置回路１０７に送られる。また、ＸＹテーブル３上の試料１は、オートローダ制御回路１１３により駆動されるオートローダ１３０から自動的に搬送され、検査終了後には自動的に排出される。
【０１０３】
光源１００２は、試料１に照射する光を出射する。光源１００２から出射された光は、２分の１波長板１００３を通過した後、無偏光ビームスプリッタ１００４で反射し、対物レンズ１００５によって試料１の上に集光される。２分の１波長板１００３の角度は、試料１に照明される光の偏光方向が、試料１に形成されたパターンに対して、０度とその近傍の角度、および、９０度とその近傍の角度以外の角度、具体的には、−５度〜５度と８５度〜９５度の各範囲にある角度以外の角度となるように設定されることが好ましい。また、対物レンズ１００５と試料１との距離は、Ｚテーブル２を垂直方向に移動させることによって調整される。
【０１０４】
試料１で反射した光は、対物レンズ１００５、無偏光ビームスプリッタ１００４、検光子１００６を透過した後、撮像センサ１００７に入射する。これにより、試料１に形成されたパターンの光学画像が得られる。
【０１０５】
図１１は、試料１に形成されたパターンの光学画像を取得する手順を説明する図である。
【０１０６】
図１１に示すように、試料１上の評価領域は、短冊状の複数のフレーム２０１，２０２，２０３，２０４，・・・に仮想的に分割されている。そして、各フレーム２０１，２０２，２０３，２０４，・・・が連続的に走査されるように、図１０のＸＹテーブル３の動作が、ＸＹテーブル制御回路１１４ａによって制御される。具体的には、ＸＹテーブル３がＸ方向に移動しながら、撮像センサ１００７に、図１１に示されるような走査幅Ｗの画像が連続的に入力される。すなわち、第１のフレーム２０１における画像を取得した後、第２のフレーム２０２における画像を取得する。この場合、ＸＹテーブル３が第１のフレーム２０１における画像の取得時とは逆方向に移動しながら光学画像を取得し、走査幅Ｗの画像が各撮像センサに連続的に入力される。第３のフレーム２０３における画像を取得する場合には、第２のフレーム２０２における画像を取得する方向とは逆方向、すなわち、第１のフレーム２０１における画像を取得した方向に、ＸＹテーブル３が移動する。尚、図１１の斜線部分は、上記のようにして光学画像の取得が済んだ領域を模式的に表したものである。
【０１０７】
図１０の撮像センサ１００７に結像したパターンの像は、光電変換された後、さらにセンサ回路１０６によってＡ／Ｄ（アナログデジタル）変換される。尚、撮像センサ１００７には、例えば、撮像素子としてのＣＣＤカメラを一列に並べたラインセンサが用いられる。ラインセンサの例としては、ＴＤＩ（Ｔｉｍｅ  Ｄｅｌａｙ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）センサが挙げられる。この場合、ＸＹテーブル３がＸ軸方向に連続的に移動しながら、ＴＤＩセンサによって試料１のパターンが撮像される。
【０１０８】
2014157142.tif 000029
【０１０９】
2014157142.tif 000030
【０１１０】
画像処理回路１０８で決定された角度θの情報は、角度制御回路１４へ送られる。次いで、角度制御回路１４によって、検光子１００６の角度が制御される。具体的には、角度制御回路１４は、回転機構１００６’の動作を制御し、それによって検光子１００６の角度が画像処理回路１０８で取得された角度θとなるようにする。
【０１１１】
2014157142.tif 000031
【０１１２】
以上のようにして、照明光の偏光状態と、検査対象となる試料から反射した光を結像する光学系の偏光制御素子の条件とを制御することで、エッジラフネスによる欠陥からの散乱成分を偏光制御素子で除去し、ショート欠陥やオープン欠陥からの反射成分と切り分けることができる。つまり、撮像センサ１００７で得られる光学画像は、エッジラフネスによる欠陥が除かれたものとなる。この光学画像データは、上述の通り、センサ回路１０６を経て画像処理回路１０８へ送られる。
【０１１３】
画像処理回路１０８では、上記の通り、（エッジラフネスによる明暗のムラが除かれた）光学画像における画素データが画素毎の階調値で表される。また、試料１の検査領域は、所定の単位領域に分割され、各単位領域の平均階調値が求められる。所定の単位領域は、例えば、１ｍｍ×１ｍｍの領域とすることができる。
【０１１４】
画像処理回路１０８で得られた階調値に関する情報は、欠陥検出回路１３４へ送られる。欠陥検出回路１３４は、例えば、平均階調値を中心として上下に閾値を持ち、この閾値を超えたときに欠陥として認識し、結果を出力する機能を有する。閾値レベルは、予め設定される。
【０１１５】
上記の例は、検査対象となる試料１について、エッジラフネスに起因する散乱光の電場振幅が極小になるときの角度θを求めるものであるが、検査を行う前に、試料１とは異なる基板を用いて、エッジラフネスに起因する反射光の電場振幅が極小になる角度θを求めてもよい。そして、基板に形成されたパターンの構造と、それに対応する最適な角度θとをレシピ化して、磁気ディスク装置１０９に格納する。検査をする際には、検査対象となる基板に適したレシピを磁気ディスク装置１０９から読み出し、パターンに応じて検光子１００７が最適な角度となるよう、角度制御回路１４によって回転機構１００６’の動作を制御する。
【０１１６】
また、本実施の形態の検査装置は、検査機能に加えてレビュー機能を有することも可能である。ここで、レビューとは、オペレータによって、検出された欠陥が実用上問題となるものであるかどうかを判断する動作である。
【０１１７】
例えば、図１０の比較回路１３３で欠陥と判定された箇所の座標と、欠陥判定の根拠となった光学画像および参照画像とがレビュー装置（図示せず）に送られる。オペレータは、欠陥判定の根拠となった参照画像と、欠陥が含まれる光学画像とを見比べてレビューする。具体的には、図１０に示す光学系を使って、試料１の欠陥箇所の画像を表示する。また同時に欠陥判定の判断条件や、判定根拠になった光学画像と参照画像などは、制御計算機１１０の画面を利用して表示される。レビューによって判別された欠陥情報は、欠陥情報リストとして、図１０の磁気ディスク装置１０９に保存される。
【０１１８】
尚、レビューによって１つでも修正すべき欠陥が確認されると、試料１は、欠陥情報リストとともに、検査装置１００の外部装置である修正装置（図示せず）に送られる。修正方法は、欠陥のタイプが凸系の欠陥か凹系の欠陥かによって異なるので、欠陥情報リストには、凹凸の区別を含む欠陥の種別と欠陥の座標が添付される。
【０１１９】
上記例では、繰り返しパターンとしてライン・アンド・スペースパターンを挙げたが、本実施の形態はこれに限られるものではない。本実施の形態は、解像限界以下の周期を有するものであればホールパターンなどの繰り返しパターンにも適用可能である。
【０１２０】
以上述べたように、本実施の形態の検査装置によれば、光学系の解像度以下の周期で繰り返されるパターンが形成された試料であっても、検出すべき欠陥とそうでない欠陥とを区別して検査することができる。具体的には、エッジラフネスによる散乱成分を除去し、ショート欠陥やオープン欠陥からの散乱成分と切り分けることができる。
【０１２１】
また、本実施の形態の検査装置では、ＤＵＶ（Ｄｅｅｐ  Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ  ｒａｄｉａｔｉｏｎ：遠紫外）光を出射する光源を用いることができる。これにより、ＥＢ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂｅａｍ：電子ビーム）を光源に用いた場合に問題となるスループットの低下を引き起こさずに検査することができる。
【０１２２】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することができる。
【０１２３】
例えば、図１０を用いて説明した本実施の形態の検査装置は、図６に示す光学系を備えているが、図７に示す光学系を備えていてもよい。すなわち、図１０の検査装置１００では、無偏光ビームスプリッタ１００４が用いられているが、偏光ビームスプリッタ、４分の１波長板および２分の１波長板を組み合わせて用いてもよい。この場合には、２分の１波長板３００４ａの角度を調整することで、エッジラフネスによる反射光が除かれた光学画像を取得することが可能となる。
【０１２４】
本実施の形態の検査装置に図７の光学系を用いた場合、図７で偏光ビームスプリッタ３００６に対する光の入射面を、マスク３００１に形成されている繰り返しパターンの方向に一致させ、２分の１波長板３００４ａの光学軸の方向を、この繰り返しパターンの方向に対して２３度とし、４分の１波長板３００４ｂの光学軸の方向を、同じ繰り返しパターンの方向に対して４５度とする。光が繰り返しパターンの影響を受けないとすると、光源３００２から出射され、偏光ビームスプリッタ３００６で反射される直線偏光の偏光方向は、検査対象（図７ではマスク３００１）に形成された繰り返しパターンの方向と同じ（すなわち０度）であり、２分の１波長板３００４ａを透過すると、繰り返しパターンの方向に対して４６度の直線偏光になる。次いで、４分の１波長板３００４ｂを透過すると、繰り返しパターンの方向に対して４５度の楕円偏光になる。この光は、検査対象で反射された後、４分の１波長板３００４ｂを透過して、繰り返しパターンの方向に対し４４度の直線偏光になる。その後、２分の１波長板３００４ａを透過して、繰り返しパターンの方向に対して２度の偏光方向の直線偏光となって、偏光ビームスプリッタ３００６に入射する。
【０１２５】
上記光学系によれば、２分の１波長板の回転によって偏光ビームスプリッタ３００６に入射する光の偏光方向を回転させることができるので、エッジラフネスを反射した光の偏光方向が４５度となるようにすることができる。すなわち、エッジラフネスによる反射光の偏光方向が４３度であれば、これを２度回転させて４５度とすることが可能である。これにより、エッジラフネスによる反射光が撮像センサ３００７を透過するのを完全に防ぐことができる。
【０１２６】
また、上記実施の形態では、装置構成や制御手法等、本発明の説明に直接必要としない部分についての記載を省略したが、必要とされる装置構成や制御手法を適宜選択して用いることができることは言うまでもない。その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更し得る全ての焦点位置検出装置、焦点位置検出方法、検査装置および検査方法は、本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【０１２７】
１  試料
２  Ｚテーブル
３  ＸＹテーブル
１４  角度制御回路
１７ａ，１７ｂ  モータ
２０１，２０２，２０３，２０４  検査フレーム
１００  検査装置
１０６  センサ回路
１０７  位置回路
１０８  画像処理回路
１０９  磁気ディスク装置
１１０  制御計算機
１１３  オートローダ制御回路
１１４ａ  ＸＹテーブル制御回路
１１４ｂ  Ｚテーブル制御回路
１１５  磁気テープ装置
１１６  フレキシブルディスク装置
１１７  ディスプレイ
１１８  パターンモニタ
１１９  プリンタ
１２０  バス
１２２  レーザ測長システム
１３０  オートローダ
１３１  展開回路
１３２  参照回路
１３３  比較回路
１３４  欠陥検出回路
１００１，３００１  マスク
１００２，３００２  光源
１００５，３００５  対物レンズ
１００６’  回転機構
１００３，３００４ａ  ２分の１波長板
３００４ｂ  ４分の１波長板
１００４  無偏光ビームスプリッタ
３００６  偏光ビームスプリッタ
１００６  検光子
１００７，３００７  撮像センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図１１】
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【図５】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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