(57)【要約】【課題】試料上のパターンの方向に依存せず大きなＭＴＦ改善効果が得られ、改善効果の強弱をＭＴＦ改善効果の等方性を保ったままで切り換えられるようにする。【解決手段】照明系と結像系の光路の分離に無偏光ビームスプリッタ２００を用い、偏光子１４とλ／４板１７を組み合わせて円偏光照明することで試料１上のパターンの方位によらないＭＴＦ特性を得る。無偏光ビームスプリッタ直後の結像系に部分偏光子２２を置き、高次回折光を最大の効率で取り込むと共に０次光の透過効率を調節して高域のＭＴＦを改善する。【選択図】  図１
2006105780.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料表面に形成された微細なパターンを光によって観察する方法であって、
概略円偏光状態の照明光を対物レンズを通して試料に照射するステップと、
試料で反射された光から、照明光における偏光面の回転方向と逆および同一の２つの回転方向の円偏光成分間の比率を変えた試料像を形成するステップとを含み、
パターンの方向によらずに試料表面に形成された微細なパターンのコントラストを強調した像を形成することを特徴とする微細構造観察方法。
【請求項２】
請求項１記載の微細構造観察方法において、
試料で反射された光を、特定の振動方向の直線偏光を高い透過率で透過し、それと直交する振動方向の直線偏光はそれより低い透過率で透過する部分偏光板に通すステップを有することを特徴とする微細構造観察方法。
【請求項３】
請求項２記載の微細構造観察方法において、
試料で反射された光をλ／４板を通すことによって直線偏光に変換するステップを有し、
前記部分偏光板は試料で反射された際に回転方向が変わらなかった円偏光成分に由来する直線偏光を高い透過率で透過することを特徴とする微細構造観察方法。
【請求項４】
請求項１記載の微細構造観察方法において、
試料で反射された光の、照明光における偏光面の回転方向と逆および同一の２つの回転方向の円偏光成分を別々の光路に分離するステップと、
各々の偏光成分による試料の像を独立のイメージセンサ用いて撮像するステップと、
前記撮像した２つの画像を強度比を変えて合成するステップと
を有することを特徴とする微細構造観察方法。
【請求項５】
試料を載置する試料ステージと、
無偏光ビームスプリッタと、
光源を備え、直線偏光を前記無偏光ビームスプリッタに入射させる光学系と、
前記無偏光ビームスプリッタを通った前記直線偏光を円偏光に変換するλ／４板と、
前記λ／４板からの円偏光を前記試料ステージに載置された試料に照射し、試料からの反射光を前記λ／４板に再入射させる対物レンズと、
前記無偏光ビームスプリッタから出射した試料からの反射光の光路中に配置された部分偏光板と、
前記部分偏光板を通った光が入射され試料の像を結像する結像光学系と、
前記結像光学系によって結像された試料の像を撮像するイメージセンサと、
前記イメージセンサによって撮像された画像を予め記憶しておいた画像と比較して試料の欠陥を検出する欠陥検出部と
を含むことを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項６】
請求項５記載の欠陥検査装置において、前記部分偏光板は、試料で反射された際に回転方向が変わらなかった円偏光成分に由来する直線偏光を高い透過率で透過するように配向されていることを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項７】
請求項６記載の欠陥検査装置において、試料で反射された際に回転方向が逆になった円偏光成分に由来する直線偏光に対する透過効率が異なる複数の部分偏光板、および前記複数の部分偏光板のうちの一つを選択的に光路上に配置する部分偏光板切り替え手段を備えることを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項８】
試料を載置する試料ステージと、
無偏光ビームスプリッタと、
光源を備え、直線偏光を前記無偏光ビームスプリッタに入射させる光学系と、
前記無偏光ビームスプリッタを通った前記直線偏光を円偏光に変換するλ／４板と、
前記λ／４板からの円偏光を前記試料ステージに載置された試料に照射し、試料からの反射光を前記λ／４板に再入射させる対物レンズと、
前記無偏光ビームスプリッタから出射した試料からの反射光の光路中に配置され、試料照射光における偏光面の回転方向と逆および同一の２つの回転方向の円偏光成分に由来する試料像を分離して結像する結像部と、
前記結像光学系による２つの試料像をそれぞれ撮像する第１および第２のイメージセンサと、
前記第１および第２のイメージセンサによって撮像された画像を異なる比率で合算し合成した試料像を形成する画像処理部と、
前記合成した試料像を予め記憶しておいた画像と比較して試料の欠陥を検出する欠陥検出部と
を含むことを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項９】
請求項８記載の欠陥検査装置において、前記画像処理部は、試料照射光における偏光面の回転方向と同一の回転方向の円偏光成分に由来する試料像を逆の回転方向の円偏光成分に由来する試料像より大きな比率で合算することを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項１０】
請求項８記載の欠陥検査装置において、前記結像部は、前記無偏光ビームスプリッタから出射した試料からの反射光の光路中に配置された結像光学系、および前記結像光学系の後段に配置された偏光ビームスプリッタを備えることを特徴とする欠陥検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細構造の観察方法、およびそれを実現する高分解能顕微光学系、特に半導体製造工程やフラットパネルディスプレイの製造工程などにおいて微細パターンの欠陥および異物等の観察や検査に用いる高分解能光学系と、これを用いた欠陥検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程やフラットパネルディスプレイの製造工程などにおいて、光学顕微鏡を用いた微細パターンの欠陥および異物等の観察や検査が行われている。近年、半導体デバイスの集積度の向上に伴い、顕微鏡光学系の高性能化が必要となってきた。
【０００３】
光学顕微鏡の分解能を上げる方法としては、結像に使用する光の波長の短波長化と、対物レンズの高開口数（ＮＡ）化、結像系の伝達関数（ＭＴＦ）の高域を持ち上げる超解像技術を用いる方法などがある。これらのうち、短波長化と高ＮＡ化は直接的な方法であるが、実用上はいずれについても様々な制約があり、実現できない場合がある。そこで、波長とＮＡを変えずに微細構造を高いコントラストで観察できる方法、すなわち結像系のＭＴＦの高域を持ち上げる超解像技術が注目されている。
【０００４】
超解像技術の一例として、偏光状態を制御することでＭＴＦを改善する方法が特開２０００−１５５０９９号公報に示されている。直線偏光で試料を照明し、試料からの反射光をアナライザを通して結像系に導く方法と、楕円偏光で試料を照明し、試料からの反射光のうち偏光ビームスプリッタで反射された直線偏光成分のみを結像系に導く方法が示されている。前者では、試料上の直線状パターンの方向に対する試料を照明する直線偏光の方位とアナライザの方位を最適化することで、試料上のパターンによる高次回折光と０次光との光量比を調整している。０次光の光量を減らすことで高域のＭＴＦが改善されるとともに、パターンのある部分と無い部分の光量差を減らすことが可能になり、微細パターンが見やすくなり、また、観察像を用いた欠陥検査の性能を向上させることができる。照明系の結像系の光路の分離に無偏光ビームスプリッタを用いる必要があるため、光の利用効率が低く、像が暗くなるという欠点はあるが、試料での反射時の偏光の変化が顕著に現われるため、大きなＭＴＦ改善効果を得ることができる。後者の方法では、試料上の直線状パターンの方向に対する試料を照明する楕円偏光の方位と楕円率を最適化することで、同様のＭＴＦ改善効果が得られる。直線偏光照明を用いる系よりも光の利用効率を高くとることが可能で、明るい像を得ることができる。なお、この系では、直線偏光照明を実現することもできる。しかし、その場合には、試料からの反射光が結像系に戻らないため、ＭＴＦ改善効果が最も大きくなる直線偏光照明で像を観察することはできない。
【０００５】
この方法を実現する系の基本構成のうち後者の楕円偏光照明を用いる場合の例を図４および図５に示す。光源８からでた光は、凹面鏡とレンズ９を介して開口絞り１１に達し、さらにレンズと波長選択フィルタ１２、視野絞り１３を経て偏光ビームスプリッタ１５に入射する。偏光ビームスプリッタ１５を透過した直線偏光は、λ／２板１６、λ／４板１７を通って楕円偏光となり、対物レンズ２０によって試料１に照射される。λ／４板１７を回転させることによって楕円偏光の長軸の方向を制御し、λ／２板１６を回転させることによって楕円偏光の楕円率を制御することができる。試料１で反射された光は、対物レンズ２０、λ／４板１７、λ／２板１６を経て再び偏光ビームスプリッタ１５に入射し、ｓ偏光成分だけが反射され、結像レンズ３０とズームレンズ５０からなる結像系に導かれる。この系では、試料１を円偏光照明するように２枚の波長板の角度を決めた場合には、試料面で反射する際に偏光状態が変化しなかった成分だけが、偏光ビームスプリッタ１５で反射されて結像系に導かれる。一方、試料１を楕円偏光照明するように２枚の波長板の角度を決めた場合には、試料１で反射する際に偏光状態が変化した成分の一部も偏光ビームスプリッタ１５で反射されて結像系に導かれる。一般的に直線状のパターンで回折された光は偏光状態が変化する場合があるが、０次光は変化しない。そこで、楕円偏光照明することによって回折光成分が強調され、結像系に導かれる。その結果、高域のＭＴＦが改善された像を得ることが可能になる。
【０００６】
また、試料を円偏光照明しながら高域のＭＴＦを改善する別の従来技術として、特開平５−２９６８４２号公報やApplied Optics vol.33, pp.1274-1278(1994)に記載のように、偏光特性のない無偏光ビームスプリッタを挟んで照明側に偏光子と対物レンズ側にλ／４板と結像側に検光子を配置する方法、および特開２００３−３４４３０６号公報のように不完全な偏光特性をもつ部分偏光ビームスプリッタを挟んで対物レンズ側にλ／４板と結像側に検光子を配置する方法がある。これら円偏光照明を用いる従来技術においても、高域のＭＴＦが改善される原理は、前記楕円偏光照明を用いる方式と同様、試料面で反射する際に偏光状態が変化した成分のみを、もしくは試料面で反射する際に偏光状態が変化した成分をより多く結像側へ導くことによるものである。
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１５５０９９号公報
【特許文献２】特開平５−２９６８４２号公報
【特許文献３】特開２００３−３４４３０６号公報
【非特許文献１】Applied Optics vol.33, pp.1274-1278(1994)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来例で説明した直線偏光照明や楕円偏光照明を用いる方法は、高域のＭＴＦを改善できる有効な方法である。しかし、大きなＭＴＦ改善効果を得るためには、試料上のパターンの方位によって照明光の偏光の方位を変える必要があり、条件設定が煩雑であるという問題点があった。また、試料上に方位の異なるパターンが混在する場合に、すべてのパターンについて同等のＭＴＦ改善効果を得ることが難しいという問題があった。これは、ＭＴＦの改善効果が等方的でなく、照明光の偏光方向と試料上のパターンの方向との関係に依存するからである。無偏光ビームスプリッタを挟んで照明側に偏光子、対物レンズ側にλ／４板、結像側に検光子を配置し、円偏光で試料を照明する方法では、結像側の検光子の方位を照明側の偏光子と平行にした場合には等方的なＭＴＦ改善効果が得られるが、検光子がそれ以外の状態ではＭＴＦ改善効果は強弱を調整可能であるが等方的ではない。また、部分偏光ビームスプリッタを挟んで対物レンズ側にλ／４板、結像側に検光子を配置し、円偏光で試料を照明する方法では、高域のＭＴＦの改善効果は等方性である点において良好であるが、試料からの反射時に偏光状態が変わらなかった成分（大部分が正反射光、すなわち０次光である）は常にほぼ損失なく結像光学系に導かれるため大きなＭＴＦ改善効果が得られないという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、試料上のパターンの方向に依存せず大きなＭＴＦ改善効果が得られ、かつ必要に応じて改善効果の強弱をＭＴＦ改善効果の等方性を保ったままで切り換えられる方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、試料上のパターンの方位によらずＭＴＦ改善効果を得るために、円偏光照明下でＭＴＦ改善効果を得る方法を提供する。具体的には、照明系と結像系の光路の分離に無偏光ビームスプリッタを用い、照明系では無偏光ビームスプリッタに偏光子を経て光を入射させ、無偏光ビームスプリッタ透過後にλ／４板を加えて試料を円偏光で照明し、無偏光ビームスプリッタ直後の結像系に部分偏光板を追加する。試料で反射された際に偏光状態が変化して生じた成分は、偏光状態が変化しない成分の円偏光の偏光回転方向とは逆の回転方向を持つ円偏光となるので、再度λ／４板通過後、照明時と同一の方位の直線偏光となる。結像系の部分偏光板はこの直線偏光の方位と平行に置き、この方位の直線偏光成分を最大の効率で透過するようにする。この部分偏光板が偏光状態が変化しない成分に由来する直線偏光成分をほぼ完全に遮断するものであれば、エッジのみが強調されて光り、平坦部が暗く見える暗視野像となり、最大のＭＴＦ改善効果が得られる。部分偏光板として、この直交方向の直線偏光の漏洩度合いの異なるものを何段階か設けておき、それらを切り換えることにより、ＭＴＦ改善効果を調節することができる。また、その調節段階のどの状態においても、ＭＴＦ改善効果は試料上のパターンの方位によらず等方的である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、高域でのＭＴＦ改善効果が等方的に得られるので、試料上のパターン方向に依存しない高分解能像観察、および、高感度な欠陥検出が可能になる。また必要に応じて、試料で反射された光のうち反射時に回転方向が逆になった成分（正反射成分、すなわち０次光成分）を結像光学系へ導く効率を簡単な切り替えで変化させることによって、高域でのＭＴＦ改善効果の大きさを調節することができるので、より多様な試料への対応が可能になる。
【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実施の形態を説明する。以下の図において、同等の機能部分には同じ符号を付して説明する。
【００１３】
本発明の微細構造観察方法を用いた光学欠陥検査装置の実施例を図１に示す。試料１はチャック２に真空吸着されており、このチャック２は、θステージ３、Ｚステージ４、Ｙステージ５、Ｘステージ６上に搭載されている。試料１の上方に配置されている光学系１１１は、試料１に形成されているパターンの外観検査を行うために試料１の光学像を撮像するものであり、主に照明光学系と試料１の像を作り撮像する結像光学系及び、焦点検出光学系４５で構成されている。照明光学系に配置された光源８はインコヒーレント光源であり、例えばキセノンランプである。
【００１４】
光源８からでた光は、レンズ９を介して開口絞り１１の開口部を透過し、さらにレンズと波長選択フィルタ１２を経て視野絞り１３に到達する。この波長選択フィルタ１２は試料１の分光反射率を考慮し、高解像度の試料１の像を検出するために照明波長域を限定するものであり、例えば干渉フィルタを配置する。視野絞り１３を透過した光は、光路分離部２１０に入射する。
【００１５】
光路分離部２１０は、偏光子１４とｐ⇔ｓ偏光間の特性がほぼ等しい無偏光ビームスプリッタ２００とλ／４板１７、部分偏光板２２から構成されており、光源８から試料１に向かう照明光の光路と試料１から撮像素子へ向かう光路を分離する。その機能は図２に示す。
【００１６】
光路分離部２１０に入射した照明光(ランダム偏光)は、偏光子１４を通ってｐ偏光の直線偏光となった後、無偏光ビームスプリッタ２００を透過する。さらにλ／４板１７によって円偏光となって対物レンズ２０を経て試料１に照射される。試料１に照明された光は、試料１上で反射、散乱、回折され、対物レンズ２０のＮＡ以内の光は再び対物レンズ２０に入射し、λ／４板１７を通る。試料１で反射された光のうち反射時に回転方向が逆になった成分（正反射成分、すなわち０次光成分）は、λ／４板１７でｓ偏光の直線偏光となる。一方、試料１で反射された光のうち反射時に回転方向が変わらなかった成分（反射光の偏光状態の変化によって生じた成分、すなわち高次回折光の一部）は、λ／４板１７でｐ偏光の直線偏光となる。これらの成分は、無偏光ビームスプリッタ２００で反射された後、部分偏光板２２に入射する。部分偏光板２２は光学素子として不可避な反射・吸収損失を除いてはｐ偏光に対してはほとんど損失なく透過し、ｓ偏光に対してはその一部のみを透過するように配置されているので、試料１で反射された光のうち反射時に回転方向が変わらなかった成分（反射光の偏光状態の変化によって生じた成分、すなわち高次回折光の一部）は最大の効率で部分偏光板２２を透過し、試料１で反射された光のうち反射時に回転方向が逆になった成分（正反射成分、すなわち０次光成分）は一部分のみが偏光板２２を透過する。ここで、試料１の高域の空間周波数情報を反映した反射光成分は高次回折光中に含まれているため、高域の空間周波数成分が強調され、ＭＴＦ改善効果が得られる。
【００１７】
試料１で反射された光のうち反射時に回転方向が変わらなかった成分（反射光の偏光状態の変化によって生じた成分、すなわち高次回折光の一部）のみを結像光学系に導いて像形成させた場合、Applied Optics vol.33, pp.1274-1278(1994)に記載のように、その像の強調度合いは試料上のあらゆる方位のパターンに対して等方的である。一方、試料１で反射された光のうち反射時に回転方向が変わらなかった成分（反射光の偏光状態の変化によって生じた成分、すなわち高次回折光の一部）に由来するｐ偏光成分と、試料１で反射された光のうち反射時に回転方向が逆になった成分（正反射成分、すなわち０次光成分）に由来するｓ偏光成分を、方位をｐ・ｓ偏光の中間の角度に配置した検光子（偏光板）によって合成すると、これらｐ・ｓ偏光間の位相差の正負によって合成結果が変化するため、形成される像のうちある方位のパターンが強調されるとすると、それと直交する方位のパターンはコントラストが抑制されるため、ＭＴＦの改善効果は異方的となる。しかし本発明の方法では、これらｐ偏光成分とｓ偏光成分を、偏光的に合成することなく通過させるように部分偏光板を用いているため、結像光学系で形成される像を撮像素子で検出する場合、検出される光量は、ｐ偏光成分の振幅の二乗とｓ偏光成分の振幅の二乗の和となり、前記のようなＭＴＦ改善効果の異方性を生じることはなく、ｓ偏光成分の透過効率の大小に関わらず効果は常に等方的となる。
【００１８】
今、試料１として濃度Ｉが次式のように場所ｘと共に正弦波状に変化するコントラスト１００％の縞状パターンを考え、この物体の像を結像光学系で結像させることを考える。
【００１９】
Ｉ(ｘ)＝０.５＋０.５×cos(ｘ)
【００２０】
このとき、結像光学系の結像特性が理想的であれば、物体と忠実な像が図６（ａ）のように得られる。この場合の空間周波数成分は図７（ａ）のように、０次光（直流成分）と±１次光（cos成分）の強度比が１：０.５となっている。しかし、一般の結像光学系を用いて得られる像は、図６（ａ）の画像よりもコントラストの低い図６（ｂ）に示したような画像となり、この場合の空間周波数成分は図７（ｂ）のようになる。このような縞状パターンの中に存在する欠陥を感度良く検出する際の画像としては、図６（ａ）・図７（ａ）に示したように良好なコントラストで、すなわち十分な解像度で得られている画像が好適であることが一般的に知られている。
【００２１】
図７（ａ）と図７（ｂ）を比べると、図６（ｂ）のようにコントラストの良くない画像は一般にコントラストの良い画像に比べて、空間周波数成分うちの０次光成分の強度が±１次光成分に比べて相対的により大きいことが分かる。そこで、結像させるときに前述のように試料１で反射された光のうち反射時に回転方向が逆になった成分（正反射成分、すなわち０次光成分）を抑制してやることにより、コントラストを改善することができる。しかしこの際、０次光は適切に抑制されるべきであり、コントラストの改善された望ましい状態の空間周波数成分は、例えば画像が単純な正弦波状の濃淡変化を示す場合には、図７（ａ）のように０次光の強度と±１次光の強度が約１：０.５になるべきである。０次光を抑制する際にこれ以上０次光の割合を減らすと、元の物体には含まれなかった空間周波数を持つ構造が画像上に現れるようになり、欠陥検出に障害となる場合がある。例えば０次光を完全に除去してしまうと、結像される画像は、図６（ｃ）のように元の画像と大きく異なり、元の縞状パターンには含まれなかった２倍の空間周波数成分から成る画像になってしまう。
【００２２】
そのため、０次光抑制手段においては０次光を抑制する程度が元の試料のコントラスト特性に合わせて可変できることが必要となる。
【００２３】
本実施例では、この部分偏光板２２としてｓ偏光に対する透過効率の異なるものを複数備えており、部分偏光板切り替え機構２２０によってｓ偏光に対する透過効率が所望の値である部分偏光板が選ばれて結像光学系光路上に配置される。これにより、検査対象パターンに応じて高域のＭＴＦ改善効果を調節することができる。なお、ビームスプリッタのように反射により光路の折返しが発生する光路分離素子と異なり、部分偏光板は単なる透過素子であるため、結像光学系光路上での出し入れ・切り換えは精度的に容易である。
【００２４】
部分偏光板２２を透過した光は、結像レンズ３０とズームレンズ５０からなる結像光学系を介して、イメージセンサ７０の受光面に試料１の像を形成する。イメージセンサ７０はリニアセンサやＴＤＩイメージセンサ或いはエリアセンサ（ＴＶカメラ）等が用いられる。また、試料からの反射光の一部は、例えばダイクロイックミラー等の光分割手段２５によって焦点検出光学系４５に導かれ、自動焦点合せを行うための信号検出に用いられる。
【００２５】
焦点検出光は、結像レンズ４０で試料１の高さ情報を有した光学像をセンサ４１上に形成し、このセンサ出力の信号は、焦点検出信号処理回路９０に入力される。焦点検出信号処理回路９０は試料１の高さと対物レンズ２０の焦点位置のズレ量を検出し、ＣＰＵ７５に焦点ズレ量のデータを送る。この焦点ズレ量に応じて、ＣＰＵ７５からステージ制御部８０にＺステージ４を駆動させる指令を行い、所定パルスをステージ制御部８０からＺステージ４に送り、自動焦点合わせが行われる。
【００２６】
また、検出光学系のイメージセンサ７０で検出した試料１の光学像の画像データは、画像処理回路７１に入力されて処理が行われ、欠陥判定回路７２で欠陥部の判定が行われる。その結果は、デイスプレイなどの表示手段に表示されるとともに、通信手段を介して、ワークステーションやデータサーバなどの外部記憶・制御装置へ送信される。
【００２７】
検出した画像データから欠陥部の判定を行うイメージセンサ７０から欠陥判定回路７２までの一連の画像処理の具体的な処理の方法としては、例えば、特開平２−１７０２７９号公報または特開平３−３３６０５号公報などに記載されているように、隣接チップの対応する画像データ同士を比較することにより行う方法や、隣接チップの対応する画像データ同士を比較する方法、隣接するパターンの画像データ同士を比較する方法、設計データと画像データ同士を比較する方法等がある。
【００２８】
画像処理回路７１の詳細例を図８に示す。イメージセンサ７０で受光された検出光は、Ａ／Ｄ変換器７１１を通じてデジタル信号に変換され、参照画像記憶手段７１２に記憶される。試料１上に行列方向に等間隔で連続的に配列された同一形状を有するパターンのうち、対物レンズ２０の直下にあって現在画像取得中のパターンの画像を検出画像、検出画像の直前に画像取得された、検出画像に隣接する同一形状のパターンの画像を参照画像と呼ぶ。画像比較手段７１４は、現在画像取得中の検出画像と、記憶された参照画像の対応する位置の強度の比較を行い、その強度差に応じた欠陥信号を出力する。画像比較手段７１４で検出画像と参照画像の同一位置の出力を同時刻に比較するために、参照画像記憶手段７１２の出力は参照画像遅延読出手段７１３で試料１上のパターン間隔に応じた一定時間の遅延を経た後画像比較手段７１４に供給される。
【００２９】
試料１のＸＹ方向への移動は、ステージ制御部８０でＸステージ６及びＹステージ５の動きを２次元的に制御して行う。また、θステージ３は、ＸＹステージ６及び５の運動方向と試料１に形成されたパターンのθアライメントを行うときに用いれらる。
【００３０】
なお、本実施例では光源８は例えばキセノンランプのようにインコヒーレント光源であるとしたが、これはレーザ光源のようなコヒーレント光源であっても良く、その場合レーザからの出力光が最初から直線偏光になっていれば、照明光学系中の偏光子１４は省略することができる。
【００３１】
別の実施例を図３に示す。光源８からの照明光が試料１に入射し、試料１から反射・散乱・回折した光が再び無偏光ビームスプリッタへ戻り結像光学系側へ反射されるところまでは、前記図１に示した実施例と同様である。本実施例では、試料１で反射された光のうち反射時に回転方向が逆になりλ／４板１７でｓ偏光の直線偏光となった成分（正反射成分、すなわち０次光成分）と、試料１で反射された光のうち反射時に回転方向が変わらずλ／４板１７でｐ偏光の直線偏光となった成分（反射光の偏光状態の変化によって生じた成分、すなわち高次回折光の一部）は共に無偏光ビームスプリッタ１７での反射後、結像光学系に導かれ、結像レンズ３０およびズームレンズ５０の作用により像形成される。ここでズームレンズ５０の後には偏光ビームスプリッタ２３が置いてあり、この偏光ビームスプリッタ２３において、試料１で反射された光のうち反射時に回転方向が逆になりλ／４板１７でｓ偏光の直線偏光となった成分（正反射成分、すなわち０次光成分）は反射し、試料１で反射された光のうち反射時に回転方向が変わらずλ／４板１７でｐ偏光の直線偏光となった成分（反射光の偏光状態の変化によって生じた成分、すなわち高次回折光の一部）は透過する。これら分離された２つ光成分はそれぞれイメージセンサ７０および７６の受光面に同じ倍率で試料１の像を形成する。
【００３２】
メージセンサ７０および７６で検出した試料１の光学像の画像データは、共に画像処理回路７１に入力され、それぞれに異なる適当な係数が乗じられた後、合算される。このとき、試料１で反射された光のうち反射時に回転方向が変わらずλ／４板１７でｐ偏光の直線偏光となった成分（反射光の偏光状態の変化によって生じた成分、すなわち高次回折光の一部）に対してより大きな係数を乗じることにより、合算後の画像データはこの成分をより多く含むようになり、高域のＭＴＦの改善効果が得られる。試料１で反射された光のうち反射時に回転方向が逆になりλ／４板１７でｓ偏光の直線偏光となった成分（正反射成分、すなわち０次光成分）と、試料１で反射された光のうち反射時に回転方向が変わらずλ／４板１７でｐ偏光の直線偏光となった成分（反射光の偏光状態の変化によって生じた成分、すなわち高次回折光の一部）は各々単独で検出すれば、試料１上のパターンに対するコントラスト改善効果は、パターン方位に関わらず等方的であるため、合算後の画像では等方的なコントラスト改善効果が得られる。また、乗じる係数を変えることにより、容易に改善効果の強弱を調節することができる。なお、本実施例における自動焦点合わせや欠陥判定の構成および働きは、前記図１に示した実施例と同様であるため、説明は省略する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明による欠陥検査装置の実施例を示す図。
【図２】本発明による欠陥検査装置における光路分離部の詳細図。
【図３】本発明による欠陥検査装置の別の実施例を示す図。
【図４】従来の欠陥検査装置光学系の構成例を示す図。
【図５】従来の欠陥検査装置における光路分離部の構成例を示す図。
【図６】画像のコントラストの説明図。
【図７】画像に含まれる周波数成分の説明図。
【図８】画像処理回路の詳細例を示す図。
【符号の説明】
【００３４】
１…試料
８…光源
１４…偏光子
１７…λ／４板
２０…対物レンズ
２２…部分偏光板
３０…結像レンズ
５０…ズームレンズ
７０…イメージセンサ
７１…画像処理回路
７２…欠陥判定回路
２００…無偏光ビームスプリッタ
２１０…光路分離部
２２０…部分偏光板切り替え機構
７１１…Ａ／Ｄ変換器
７１２…参照画像記憶手段
７１３…参照画像遅延読出手段
７１４…画像比較手段
【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５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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